[發明專利]光電轉換元件和固態攝像裝置

有效

• 申請號: 201880078992.6
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN111466027B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 川人祥二
• 申請（專利權）人: 國立大學法人靜岡大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/8238;H01L27/092;H01L31/10;H04N25/70;H04N25/779;H04N25/76
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丹

1.一種光電轉換元件，其特征在于，具備：

耗盡層擴大部，具有第一導電型的上部區域；

第一導電型的光電轉換層，設置成與所述耗盡層擴大部的上表面接觸，比所述上部區域的雜質密度低；

第二導電型的表面埋設區域，埋設于所述光電轉換層的上部的一部分，與所述光電轉換層構成光電二極管；

第一導電型的阱區，埋設于所述光電轉換層的上部的另一部分，比所述光電轉換層的雜質密度高；

第二導電型的電荷存儲區域，埋設于所述阱區的上部的一部分，暫時存儲從所述表面埋設區域傳送的、所述光電二極管生成的信號電荷；

像素內電路元件，集成到所述阱區的上部的另一部分，構成從所述電荷存儲區域讀出所述信號電荷的電路；以及

注入阻止部，在所述阱區的至少一部分中具有第二導電型的極耳區域，防止非信號電荷從所述阱區向所述光電轉換層的注入，所述極耳區域將所述阱區至少分割為兩部分從而形成多個分割區域，埋設有所述電荷存儲區域的所述阱區的一部分和集成有所述像素內電路元件的所述阱區的另一部分為彼此不同的分割區域，所述非信號電荷由與所述信號電荷為相反導電型的載流子構成，

通過施加于所述上部區域的電壓，所述光電轉換層中預定作為信號電荷生成區域的全部范圍被耗盡。

2.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其特征在于，

所述注入阻止部是在所述阱區的至少一部分中將所述阱區分割為三部分的第二導電型的兩個極耳區域，通過從兩個極耳區域的下端部分別延伸的電力線的電位，在所述兩個極耳區域之間的所述阱區之下生成電位勢壘，所述電位勢壘用于防止所述非信號電荷的所述注入。

3.一種固態攝像裝置，其特征在于，

將像素陣列部和周邊電路部集成到同一半導體芯片上，

其中，所述像素陣列部排列有多個像素，所述周邊電路部用于驅動所述像素并處理來自所述像素的信號，所述像素具有：耗盡層擴大部，具有第一導電型的上部區域；第一導電型的光電轉換層，設置成與所述耗盡層擴大部的上表面接觸，比所述上部區域的雜質密度低；第二導電型的表面埋設區域，埋設于所述光電轉換層的上部的一部分，與所述光電轉換層構成光電二極管；第一導電型的阱區，埋設于所述光電轉換層的上部的另一部分，比所述光電轉換層的雜質密度高；第二導電型的電荷存儲區域，埋設于所述阱區的上部的一部分，暫時存儲從所述表面埋設區域傳送的、所述光電二極管生成的信號電荷；像素內電路元件，集成到所述阱區的上部的另一部分，構成從所述電荷存儲區域讀出所述信號電荷的電路；以及

注入阻止部，在所述阱區的至少一部分中具有第二導電型的極耳區域，防止非信號電荷從所述阱區向所述光電轉換層的注入，所述極耳區域將所述阱區至少分割為兩部分從而形成多個分割區域，埋設有所述電荷存儲區域的所述阱區的一部分和集成有所述像素內電路元件的所述阱區的另一部分為彼此不同的分割區域，所述非信號電荷由與所述信號電荷為相反導電型的載流子構成，

通過施加于所述上部區域的電壓，所述光電轉換層中預定作為信號電荷生成區域的全部范圍被耗盡。

4.根據權利要求3所述的固態攝像裝置，其特征在于，

所述半導體芯片的周邊部還具備對所述耗盡層擴大部供應背面電壓的背面電壓供應部，

該背面電壓供應部對所述耗盡層擴大部供應電源電壓。

5.根據權利要求4所述的固態攝像裝置，其特征在于，

所述背面電壓供應部具有：

第一導電型的極耳區域，配置在所述半導體芯片的周邊部；以及

第一導電型的極耳接觸區域，埋設于所述極耳區域的上部，比所述極耳區域的雜質密度高。

6.根據權利要求3至5中的任意一項所述的固態攝像裝置，其特征在于，

所述注入阻止部是在所述阱區的至少一部分中將所述阱區分割為三部分的第二導電型的兩個極耳區域，通過從所述兩個極耳區域的下端部分別延伸的電力線的電位，在所述兩個極耳區域之間的所述阱區之下生成電位勢壘，所述電位勢壘用于防止所述非信號電荷的所述注入。