[發(fā)明專利]背照式固態(tài)成像設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110305658.X
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102446939A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遠(yuǎn)藤武文;小守伸史;坂下德美
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

1.一種背照式固態(tài)成像設(shè)備，包括：

半導(dǎo)體襯底；

MOS晶體管，形成在所述半導(dǎo)體襯底的前表面之上；

光電二極管，形成在所述半導(dǎo)體襯底處，并適于響應(yīng)施加到與所述半導(dǎo)體襯底的前表面相反的背表面的入射光；以及

電荷存儲部，形成在位于所述光電二極管的主要部分上方的所述半導(dǎo)體襯底的前表面之上，以便實(shí)現(xiàn)全局快門功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的背照式固態(tài)成像設(shè)備，

其中所述光電二極管由形成在所述半導(dǎo)體襯底中的P型雜質(zhì)區(qū)以及N型雜質(zhì)區(qū)組成，以及

其中所述光電二極管的所述主要部分由所述N型雜質(zhì)區(qū)組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2的背照式固態(tài)成像設(shè)備，還包括用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)，用于與在所述半導(dǎo)體襯底處形成的所述P型雜質(zhì)區(qū)形成PN結(jié)，以及

其中，將從所述電荷存儲部讀取的存儲電荷通過所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)的PN結(jié)的電容轉(zhuǎn)換成信號電壓，以便將所述信號電壓提供給所述MOS晶體管中的讀出MOS晶體管的柵極端子。

4.根據(jù)權(quán)利要求3的背照式固態(tài)成像設(shè)備，

其中所述光電二極管的N型雜質(zhì)區(qū)具有響應(yīng)所述入射光在其中存儲信號電子的功能，

其中所述背照式固態(tài)成像設(shè)備在所述半導(dǎo)體襯底處還包括：第一傳輸門，耦合在所述光電二極管的N型雜質(zhì)區(qū)與所述電荷存儲部之間；以及第二傳輸門，耦合在所述電荷存儲部與所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)之間，

其中所述第一傳輸門具有將存儲在所述光電二極管的N型雜質(zhì)區(qū)中的信號電子轉(zhuǎn)移到所述電荷存儲部的功能，以及

其中所述第二傳輸門具有將存儲在所述電荷存儲部中的信號電子轉(zhuǎn)移到所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)中的功能。

5.根據(jù)權(quán)利要求4的背照式固態(tài)成像設(shè)備，其中所述電荷存儲部和所述第二傳輸門中的每個(gè)包括表面型MOS電容器，所述表面型MOS電容器包括所述P型雜質(zhì)區(qū)、形成在所述半導(dǎo)體襯底的前表面之上的表面絕緣膜以及柵電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，其中所述第一傳輸門由在位于所述電荷存儲部的柵電極正下方的所述P型雜質(zhì)區(qū)和所述N型雜質(zhì)區(qū)之間的另一PN結(jié)形成。

7.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，其中用于在其中存儲所述電子信號的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)形成在所述電荷存儲部的柵電極正下方的所述半導(dǎo)體襯底的前表面之上。

8.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，其中所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)由所述MOS晶體管中的復(fù)位控制MOS晶體管設(shè)定為預(yù)定操作電位。

9.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，

其中所述MOS晶體管中的垂直選擇MOS晶體管的漏源電流路徑與所述讀出MOS晶體管的漏源電流路徑串聯(lián)耦合，其中向所述垂直選擇MOS晶體管的柵極端子提供選擇控制信號，以及

其中所述讀出MOS晶體管和所述垂直選擇MOS晶體管之間的串聯(lián)耦合建立在所述預(yù)定操作電位和垂直信號線之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，

其中所述N型雜質(zhì)區(qū)的一部分形成為在所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)正下方的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部延伸，以及

其中具有高雜質(zhì)濃度的P型半導(dǎo)體區(qū)形成在所述用于讀出的N型雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)和形成為在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部延伸的所述N型雜質(zhì)區(qū)的所述一部分之間。

11.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，其中，光屏蔽膜形成在所述半導(dǎo)體襯底的背表面之上，并且所述光屏蔽膜具有開口，所述開口用于將將要入射到所述半導(dǎo)體襯底的背表面上的入射光引入所述光電二極管的N型雜質(zhì)區(qū)中。

12.根據(jù)權(quán)利要求5的背照式固態(tài)成像設(shè)備，

其中多個(gè)像素結(jié)構(gòu)形成在所述半導(dǎo)體襯底處，所述多個(gè)像素結(jié)構(gòu)均具有所述光電二極管、所述第一傳輸門、所述電荷存儲部以及所述第二傳輸門，以及

其中所述讀出MOS晶體管、所述垂直選擇MOS晶體管以及所述復(fù)位控制MOS晶體管在所述像素結(jié)構(gòu)之間共用。