[發明專利]固態圖像捕捉元件和電子信息設備

無效

• 申請號: 200910173487.2
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN101677105A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 永井謙一
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/335
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王丹昕

根據35U.S.C.§119(a)，本非臨時申請要求2008年9月18日在日本提交的專利申請No.2008-240089的優先權，該申請全文引入作為參考。

技術領域

本發明涉及一種固態圖像捕捉元件，例如CMOS固態圖像捕捉元件，其由半導體元件構成，以用于對來自對象(subject)的圖像光實施光電轉換并且捕捉對象的圖像光的圖像；以及一種電子信息設備，例如數字攝像機(例如數字視頻攝像機或者數字靜止攝像機)、圖像輸入攝像機、掃描儀、傳真機、電視電話設備以及裝備有攝像機的蜂窩電話設備，它們包括作為用于其圖像捕捉部分的圖像輸入設備的固態圖像捕捉設備。

背景技術

常規的固態圖像捕捉元件所需的一種性能是增大以二維陣列布置的像素數量。在CMOS固態圖像捕捉元件中，每個像元形成在一個阱中，并且該阱電設置在像素陣列部分的周圍。然而，當像素陣列部分的阱區域由于像素增加而增大時，難以將基準電壓固定在地電壓直到中心部分。因此，出現了以下問題。

一個問題是用作圖像捕捉區域的像素陣列部分的中心部分與周圍部分的晶體管閾值不同。此外，因為達到像素陣列部分的中心部分的電阻值與周圍部分的電阻值不同，所以像素之間飽和電荷的數量(飽和電平(saturation?level))不同。這稱作飽和度遮蔽(saturation?shading)。

為了解決上述問題，參考文獻1描述了一種在不改變有源區域的面積的情況下為每個像素形成阱接觸的方法。如參考文獻1所述，通過為每個像素設置接觸，可以在光電轉換區域附近將阱固定為恒定地電勢。

圖5是表示根據參考文獻1中所述的常規固態圖像捕捉元件的像素結構的平面表面模式圖。圖6是沿著圖5的A-A’線截取的橫截面圖。

在圖5和6中，常規固態圖像捕捉元件100的柵電極101設置在光電轉換元件102的光電轉換區域(有源區域)103與有源區域104之間，從而配置傳輸晶體管105。該有源區域104不僅起到傳輸晶體管105的漏極區域的作用，而且還起到重置晶體管107的源極區域以及放大晶體管106的門極輸入部分的作用。將柵電極108設置在有源區域104與有源區域109之間，從而配置重置晶體管107。該有源區域109不僅起到重置晶體管107的漏極區域的作用，而且還起到放大晶體管106的漏極區域的作用。

將柵電極110設置在有源區域109與有源區域111之間，從而配置放大晶體管106。該有源區域111不僅起到放大晶體管106的源極區域的作用，而且還起到選擇晶體管112的漏極區域的作用。將柵電極113設置在該有源區域111與有源區域114之間，從而配置選擇晶體管112。該有源區域114是選擇晶體管112的源極區域，并且其與像素輸出線116在接觸部分115處電連接，該像素輸出線為金屬布線。

在上述的像素結構中，光電轉換元件102的有源區域(光電轉換區域)103的矩形區域的一個角被均勻地去掉，并且該平面區域用作阱接觸區域117。也就是說，光電轉換元件102的光電轉換區域103與阱接觸區域117形成在相同的有源區域中。阱接觸區域117在接觸部分119處與金屬布線118電連接，該金屬布線沿著垂直方向(圖5中的縱向方向)延伸，以用于提供恒定電勢，例如地電勢(0V)，從而配置阱電勢固定部分。

在圖6的實例中(沿圖5的A-A’線截取的橫截面圖)，在N型襯底120上形成P阱121，并且將像素的光電轉換元件102以及前述的晶體管106、107和112形成在該P阱121中。如圖5所示，N區域122是在接觸部分123處與放大晶體管106的柵電極110利用介于二者之間的金屬布線124相連的有源區域104。

該光電轉換區域103是由N型雜質區域125、接近N型雜質區域125表面的P+區域126以及周圍的P阱121構成的。該P+區域126是從擴散層通過接觸部分119連接到金屬布線118的有源區域(圖5的阱接觸區域117的有源區域)，并且能夠通過金屬布線118將P阱121的電勢固定在地電勢(0V)。通過將濃度比接近光電轉換區域103表面的P+區域126高的P+雜質引入P+區域127中，有可能不會影響受到阱接觸區域117影響的光電轉換區域103。元件分離區域128是LOCOS(硅上局部氧化)、STI(淺溝道隔離)等，并且其形成在光電轉換元件102與晶體管106、107和112之間，從而使各個元件電分離。