[發明專利]固態成像裝置、固態成像裝置的制造方法和電子設備

有效

• 申請號: 201410443553.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104425535B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 河村隆宏
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

一種固態成像裝置包括像素，該像素包括光電轉換元件、第一轉移柵極和第二轉移柵極，觀點轉換元件響應于入射光而產生電荷，第一轉移柵極將來自光電轉換元件的電荷轉移至電荷保持部，第二轉移柵極將來自電荷保持部的電荷轉移至浮置擴散部。第一轉移柵極包括溝槽柵極結構，其具有至少兩個埋設在半導體襯底的深度方向上的溝槽柵極部，并且電荷保持部包括位于相鄰的溝槽柵極部之間的半導體區域。

技術領域

本技術方案涉及固態成像裝置、固態成像裝置的制造方法和電子設備，并且具體地，涉及在可實現全局快門的固態成像裝置中能夠提高飽和電荷量的固態成像裝置、固態成像裝置的制造方法和電子設備。

背景技術

近年來，CMOS固態成像裝置(CMOS圖像傳感器)裝載在諸如數碼相機、攝像機、監控攝像機、復印機和傳真機的許多電子設備上。

在CMOS固態成像裝置中，為了讀取每行光電二極管中累積的電荷，累積光學電荷時會產生間隙并且當物體移動時所拍攝的物體會產生失真。

為防止物體的失真，開發出一種其中每個像素的曝光時段都相同的全像素同時電子快門。全像素同時電子快門在成像中進行所有有效像素同時開始曝光并同時結束的曝光操作，并且也被稱為全局快門(全局曝光)。

作為實現全局快門的方法，例如，有一種方法是在每個像素中，在作為電荷累積部的光電二極管和浮置擴散部區域(FD：浮置擴散部)之間提供有電荷保持部，并且所有像素的光電二極管中累積的電荷同時并暫時轉移至電荷保持部，并且通過進行每行的順序掃描讀取電荷保持部中所累積的電荷。

對于電荷保持部，采用具有PN結和平面型柵極電極的結構，該PN結中第一導電類型和第二導電類型半導體區域堆疊于半導體襯底中，平面型柵極電極控制電荷轉移穿過PN結上部區域上的絕緣膜(例如，日本未審查專利申請公開No.2009-268083)。

在CMOS固態成像裝置中實現全局快門，所需要的是保持電荷保持部中光電二極管中所累積的最大量的電荷信號(飽和電荷量)。

發明內容

但是，為了提高電荷保持部的保留容量，當增加電荷保持部的面積時，會相反地減少光電二極管的面積。因此，減少了單位像素尺寸上光電二極管的面積并且相比于非全局快門型CMOS固態成像裝置降低了其光接收靈敏度或光電二極管的飽和電荷量。

在本技術方案中，所希望的是在能夠實現全局快門的固態成像裝置中提高飽和電荷量。

根據本技術方案的實施例，所提供的固態成像裝置包括像素，該像素包括光電轉換元件、第一轉移柵極和第二轉移柵極，光電轉換元件配置為響應于入射光而產生電荷，第一轉移柵極配置為將來自光電轉換元件的電荷轉移至電荷保持部，第二轉移柵極配置為將來自電荷保持部的電荷轉移至浮置擴散部，其中第一轉移柵極包括溝槽柵極結構，其具有埋設在半導體襯底的深度方向上的至少兩個溝槽柵極部，并且電荷保持部包括位于多個溝槽柵極部中相鄰的溝槽柵極部之間的半導體區域。

根據本技術方案的另一實施例，所提供的固態成像裝置的制造方法包括：提供半導體襯底；在該半導體襯底上形成像素，該像素包括光電轉換元件、第一轉移柵極和第二轉移柵極，該光電轉換元件構造為響應于入射光而產生電荷，該第一轉移柵極構造為將來自光電轉換元件的電荷轉移至電荷保持部，該第二轉移柵極構造為將來自電荷保持部的電荷轉移至浮置擴散部，其中第一轉移柵極包括溝槽柵極結構，該溝槽柵極結構具有埋設在半導體襯底的深度方向上的至少兩個溝槽柵極部，并且電荷保持部包括位于多個溝槽柵極部中相鄰的溝槽柵極部之間的半導體區域。