[发明专利]固体摄像装置、制造固体摄像装置的方法和电子设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请包含与2010年3月31日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2010-083600中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及一种固体摄像装置、制造固体摄像装置的方法和电子设备。具体来说，本发明涉及一种可得到高质量的图像的固体摄像装置、制造该固体摄像装置的方法和使用该固体摄像装置的电子设备。

背景技术

已经为多种用途而将固体摄像装置合并到各种电子设备中，所述各种电子设备例如是如数码相机、摄像机等的摄像设备以及具有摄像功能的移动终端设备。固体摄像装置包括具有基于像素的放大元件的APS(有源像素传感器)，并且CMOS(互补MOS)图像传感器被广为应用，在所述CMOS(互补MOS)图像传感器中，累积于设置为光电转换元件的光电二极管中的信号电荷通过MOS(金属氧化物半导体)晶体管读出。

在根据相关技术的CMOS图像传感器中的单位像素例如具有HAD(空穴累积二极管)结构的光电二极管和相对于传输门布置在光电二极管的相对侧的FD(浮动扩散)区。单位像素不仅具有这些部件，还具有复位晶体管、选择晶体管和放大晶体管。

一般来说，在CMOS图像传感器中，基于像素阵列中的每行而进行读出在每个光电二极管中累积的信号电荷的读出操作，并且在读出操作完成的时刻，已完成读出操作的像素重新开始电荷的累积。在CMOS图像传感器中，因为基于像素阵列中的每条线如此进行读出操作，故不能使信号电荷累积时段对所有像素一致。因此当被摄像的对象正在移动或处于其他类似状态的情况下，得到的图像会发生畸变。例如，当对在垂直方向为直线状并且进行水平移动的对象进行摄像时，该对象被拍摄为似乎是倾斜的。

为避免这种图像畸变的产生，已开发出了一种用于CMOS图像传感器的全像素同步电子快门，其用于对所有像素实现同一曝光时段。全像素同步电子快门是一种能确保对所有像素同时开始并同时结束曝光的对摄像有效的快门，并且这种系统也称作全局快门(整体曝光)。

作为一种用于在CMOS图像传感器中实现全局快门的方法，例如有一种将电荷保持区设置在每个像素的光电二极管和FD区之间的方法。相比于没有电荷保持区的像素结构，在每个像素中设有电荷保持区的情况下，光电二极管的面积受到限制，由此减小了饱和电荷量。

鉴于上述问题，本申请人提出了一种其中将光电二极管和电荷保持区通过溢出通道而整体地结合在一起的像素结构，以避免光电二极管的最大电荷量的减小(例如，参照日本专利特开2009-268083号公报，下文中称作专利文献1)。

然而，在专利文献1中所述的结构的CMOS图像传感器中，光电二极管和电荷保持区之间的溢出通道的势垒会由于制造的差异结果引起的杂质浓度的变化而易于变化。具体来说，在像素尺寸缩小并且像素结构变精细的情况下，变得更难于控制杂质浓度的变化。

具体来说，在专利文献1所述的溢出通道的结构中，溢出通道的势垒取决于单个杂质层，并且当实现预定的势垒时，难于控制在溢出通道下方的区域(以深度方向隔开的区域)中的电位。因此，在溢出通道下方的区域中，在存在于所述区域两侧的光电二极管和电荷保持区的影响下，电位会发生变化。

特别是在随着COMS图像传感器的芯片尺寸的缩小而每个单位像素的面积减小的情况下，在溢出通道下方的区域中的电位变得更易受光电二极管和电荷保持区的影响，从而电位可能变化更大。在溢出通道下方的区域受到光电二极管和电荷保持区影响的情况下，由于短沟道效应而导致的击穿现象变得更易于发生，并且变得难于在光电二极管中稳定地累积预定的信号电荷。

发明内容

在如上所述不能在光电二极管中稳定地累积预定的信号电荷的情况下，所拍摄的图像质量会劣化。于是，需要抑制在固体摄像装置所具有的每个像素中的溢出通道下方的区域中的电位的变化，从而提高所拍摄的图像质量。

于是，期望得到图像质量提高的图像。