[发明专利]固态摄像元件和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的摄像设备，例如照相机。

背景技术

对于采用半导体的固态摄像元件(成像传感器)，已经知晓包括采用半导体pn结的光电二极管的构造，该利用半导体pn结的光电二极管用作光电转换元件。

这样的固态摄像元件被安装到很多设备，例如数字照相机、视频照相机、监测照相机、复印机和传真机。

此外，在很多情况下，以CMOS工艺制造的包括周边电路的所谓的CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态摄像元件被用作这样的固态摄像元件。

图20是示出CMOS型固态摄像元件的构造示例的示意性框图。

由图20可知，CMOS型固态摄像元件在同一半导体基板上包括：多个像素51，设置成矩阵并且其每一个均进行光电转换；垂直信号线52，通过该垂直信号线52信号分别从各像素51取出；垂直选择电路53；水平选择/信号处理电路54；以及输出电路55。在图20中，附图标记56表示摄像区域。

图21是示出图20所示的CMOS型固态摄像元件的单元像素的构造的电路图。

如图21所示，单元像素包括：用作光电转换元件的光电二极管PD、传输晶体管61、复位晶体管62、放大晶体管63、选择晶体管64、垂直信号线65和浮置扩散区域C_FD。

复位晶体管62、传输晶体管61和选择晶体管64分别连接到复位线RST、传输线TX和水平选择线SEL，并且根据来自图20所示的垂直选择电路53的脉冲信号而被驱动。

光电二极管PD以其一端接地，并通过光电转换将入射其上的光转换成电子(或空穴)，从而将所产生的电荷(电子或空穴)累积在其中。光电二极管PD的另一端通过传输晶体管61连接到浮置扩散区域C_FD。因此，通过导通传输线TX，电荷从光电二极管PD转移到浮置扩散区域C_FD。

浮置扩散区域C_FD的一端连接到放大晶体管63的栅极电极，并且还通过选择晶体管64连接到垂直信号线65。多个单元像素连接到垂直信号线65。因此，将连接到某给定垂直信号线65的选择晶体管64导通，从而使来自所期望的光电二极管PD的信号输出。垂直信号线65连接到由恒定电压偏置的晶体管(恒流源)66，并且与放大晶体管63组合构成所谓的源极跟随器电路。

另外，图22示出了CMOS型固态摄像元件的单元像素的平面布局的示例。

对于光电二极管PD和晶体管的隔离，p型阱区域(未示出)提供在光电二极管PD及晶体管的周围。

尽管此前阱接触(well contact)仅提供在像素区域的周围，但是在该示例中，接触随着多像素改进而提供在每一个像素中。就是说，处于使金属配线69和p型阱区域彼此连接的目的，阱接触68提供在包括光电二极管的光电转换区域67的左上角。

这里，图23是在元件间的隔离由绝缘体和p型区域实现的情况下沿着图22的X-X’剖取的截面图。图23的图示中省略了上金属配线层。

尽管元件间的隔离通常主要由绝缘体76来实现，但是p型区域77形成在绝缘体76下面。p型区域77与光电二极管的表面上的p⁺型区域74一起连接到阱接触68。

尽管在图23中元件间的隔离由隔离76和p型区域77二者实现，但是如与图23类似的图24的截面图所示，元件间的隔离区域可以仅由p型区域77形成。

还是在此情况下，与图23的情况类似，用于元件间隔离的p型区域77和光电二极管的p⁺型区域74二者连接到阱接触68。

如图23和24所示，用于元件间隔离的p型区域77连接到阱接触68。然而，在该结构中，存在作为少数载流子的电子e^-被从阱接触68注入到p型区域77的问题。该问题记载在日本专利特开第2006-32385号公报中。

就是说，该问题分别如图23和24中的箭头所示，注入的电子e^-在p型区域77内扩散，从而流入到n型区域73中(在该n型区域73中累积有光电二极管中通过光电转换而产生的电子)并成为暗电流，由此劣化了图像质量。

现在如图25的电路图所示，通常存在所谓的共享像素构造，其中在多个光电二极管之间共享浮置扩散区域C_FD、放大晶体管63和选择晶体管64。