[发明专利]背照式固态成像设备

权利要求书

1.一种背照式固态成像设备，包括：

半导体衬底；

MOS晶体管，形成在所述半导体衬底的前表面之上；

光电二极管，形成在所述半导体衬底处，并适于响应施加到与所述半导体衬底的前表面相反的背表面的入射光；以及

电荷存储部，形成在位于所述光电二极管的主要部分上方的所述半导体衬底的前表面之上，以便实现全局快门功能。

2.根据权利要求1的背照式固态成像设备，

其中所述光电二极管由形成在所述半导体衬底中的P型杂质区以及N型杂质区组成，以及

其中所述光电二极管的所述主要部分由所述N型杂质区组成。

3.根据权利要求2的背照式固态成像设备，还包括用于读出的N型杂质半导体区，用于与在所述半导体衬底处形成的所述P型杂质区形成PN结，以及

其中，将从所述电荷存储部读取的存储电荷通过所述用于读出的N型杂质半导体区的PN结的电容转换成信号电压，以便将所述信号电压提供给所述MOS晶体管中的读出MOS晶体管的栅极端子。

4.根据权利要求3的背照式固态成像设备，

其中所述光电二极管的N型杂质区具有响应所述入射光在其中存储信号电子的功能，

其中所述背照式固态成像设备在所述半导体衬底处还包括：第一传输门，耦合在所述光电二极管的N型杂质区与所述电荷存储部之间；以及第二传输门，耦合在所述电荷存储部与所述用于读出的N型杂质半导体区之间，

其中所述第一传输门具有将存储在所述光电二极管的N型杂质区中的信号电子转移到所述电荷存储部的功能，以及

其中所述第二传输门具有将存储在所述电荷存储部中的信号电子转移到所述用于读出的N型杂质半导体区中的功能。

5.根据权利要求4的背照式固态成像设备，其中所述电荷存储部和所述第二传输门中的每个包括表面型MOS电容器，所述表面型MOS电容器包括所述P型杂质区、形成在所述半导体衬底的前表面之上的表面绝缘膜以及栅电极。

6.根据权利要求5的背照式固态成像设备，其中所述第一传输门由在位于所述电荷存储部的栅电极正下方的所述P型杂质区和所述N型杂质区之间的另一PN结形成。

7.根据权利要求5的背照式固态成像设备，其中用于在其中存储所述电子信号的N型杂质半导体区形成在所述电荷存储部的栅电极正下方的所述半导体衬底的前表面之上。

8.根据权利要求5的背照式固态成像设备，其中所述用于读出的N型杂质半导体区由所述MOS晶体管中的复位控制MOS晶体管设定为预定操作电位。

9.根据权利要求5的背照式固态成像设备，

其中所述MOS晶体管中的垂直选择MOS晶体管的漏源电流路径与所述读出MOS晶体管的漏源电流路径串联耦合，其中向所述垂直选择MOS晶体管的栅极端子提供选择控制信号，以及

其中所述读出MOS晶体管和所述垂直选择MOS晶体管之间的串联耦合建立在所述预定操作电位和垂直信号线之间。

10.根据权利要求5的背照式固态成像设备，

其中所述N型杂质区的一部分形成为在所述用于读出的N型杂质半导体区正下方的所述半导体衬底内部延伸，以及

其中具有高杂质浓度的P型半导体区形成在所述用于读出的N型杂质半导体区和形成为在所述半导体衬底内部延伸的所述N型杂质区的所述一部分之间。

11.根据权利要求5的背照式固态成像设备，其中，光屏蔽膜形成在所述半导体衬底的背表面之上，并且所述光屏蔽膜具有开口，所述开口用于将将要入射到所述半导体衬底的背表面上的入射光引入所述光电二极管的N型杂质区中。

12.根据权利要求5的背照式固态成像设备，

其中多个像素结构形成在所述半导体衬底处，所述多个像素结构均具有所述光电二极管、所述第一传输门、所述电荷存储部以及所述第二传输门，以及

其中所述读出MOS晶体管、所述垂直选择MOS晶体管以及所述复位控制MOS晶体管在所述像素结构之间共用。