[发明专利]固态图像捕捉元件和电子信息设备

说明书

根据35U.S.C.§119(a)，本非临时申请要求2008年9月18日在日本提交的专利申请No.2008-240089的优先权，该申请全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种固态图像捕捉元件，例如CMOS固态图像捕捉元件，其由半导体元件构成，以用于对来自对象(subject)的图像光实施光电转换并且捕捉对象的图像光的图像；以及一种电子信息设备，例如数字摄像机(例如数字视频摄像机或者数字静止摄像机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真机、电视电话设备以及装备有摄像机的蜂窝电话设备，它们包括作为用于其图像捕捉部分的图像输入设备的固态图像捕捉设备。

背景技术

常规的固态图像捕捉元件所需的一种性能是增大以二维阵列布置的像素数量。在CMOS固态图像捕捉元件中，每个像元形成在一个阱中，并且该阱电设置在像素阵列部分的周围。然而，当像素阵列部分的阱区域由于像素增加而增大时，难以将基准电压固定在地电压直到中心部分。因此，出现了以下问题。

一个问题是用作图像捕捉区域的像素阵列部分的中心部分与周围部分的晶体管阈值不同。此外，因为达到像素阵列部分的中心部分的电阻值与周围部分的电阻值不同，所以像素之间饱和电荷的数量(饱和电平(saturation level))不同。这称作饱和度遮蔽(saturation shading)。

为了解决上述问题，参考文献1描述了一种在不改变有源区域的面积的情况下为每个像素形成阱接触的方法。如参考文献1所述，通过为每个像素设置接触，可以在光电转换区域附近将阱固定为恒定地电势。

图5是表示根据参考文献1中所述的常规固态图像捕捉元件的像素结构的平面表面模式图。图6是沿着图5的A-A’线截取的横截面图。

在图5和6中，常规固态图像捕捉元件100的栅电极101设置在光电转换元件102的光电转换区域(有源区域)103与有源区域104之间，从而配置传输晶体管105。该有源区域104不仅起到传输晶体管105的漏极区域的作用，而且还起到重置晶体管107的源极区域以及放大晶体管106的门极输入部分的作用。将栅电极108设置在有源区域104与有源区域109之间，从而配置重置晶体管107。该有源区域109不仅起到重置晶体管107的漏极区域的作用，而且还起到放大晶体管106的漏极区域的作用。

将栅电极110设置在有源区域109与有源区域111之间，从而配置放大晶体管106。该有源区域111不仅起到放大晶体管106的源极区域的作用，而且还起到选择晶体管112的漏极区域的作用。将栅电极113设置在该有源区域111与有源区域114之间，从而配置选择晶体管112。该有源区域114是选择晶体管112的源极区域，并且其与像素输出线116在接触部分115处电连接，该像素输出线为金属布线。

在上述的像素结构中，光电转换元件102的有源区域(光电转换区域)103的矩形区域的一个角被均匀地去掉，并且该平面区域用作阱接触区域117。也就是说，光电转换元件102的光电转换区域103与阱接触区域117形成在相同的有源区域中。阱接触区域117在接触部分119处与金属布线118电连接，该金属布线沿着垂直方向(图5中的纵向方向)延伸，以用于提供恒定电势，例如地电势(0V)，从而配置阱电势固定部分。

在图6的实例中(沿图5的A-A’线截取的横截面图)，在N型衬底120上形成P阱121，并且将像素的光电转换元件102以及前述的晶体管106、107和112形成在该P阱121中。如图5所示，N区域122是在接触部分123处与放大晶体管106的栅电极110利用介于二者之间的金属布线124相连的有源区域104。

该光电转换区域103是由N型杂质区域125、接近N型杂质区域125表面的P+区域126以及周围的P阱121构成的。该P+区域126是从扩散层通过接触部分119连接到金属布线118的有源区域(图5的阱接触区域117的有源区域)，并且能够通过金属布线118将P阱121的电势固定在地电势(0V)。通过将浓度比接近光电转换区域103表面的P+区域126高的P+杂质引入P+区域127中，有可能不会影响受到阱接触区域117影响的光电转换区域103。元件分离区域128是LOCOS(硅上局部氧化)、STI(浅沟道隔离)等，并且其形成在光电转换元件102与晶体管106、107和112之间，从而使各个元件电分离。