[发明专利]固体摄像器件和电子设备

说明书

本申请是申请日为2010年10月29日、申请号为201010524878.7、发明名称为“固体摄像器件、其制造方法、照相机和电子设备”的专利申请(下文称“母案”)的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请包含分别与2009年10月30日和2009年11月17日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2009-250318和JP2009-262223的公开内容相关的主题，在此将这些在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像器件和电子设备。具体地说，本发明涉及光电转换单元和用来将由光电转换单元产生出的信号电荷作为电信号输出的像素晶体管安装在像素区域中的固体摄像器件和电子设备。

背景技术

通常，光电二极管的电荷累积容量在很大程度上取决于形成在基板表面附近的PN结的容量。但是，如果进行像素细化，则光电二极管的表面积变得更小以使得PN结的面积也变得更小，因此减小了电荷累积容量。

在大量光入射到光电二极管上时，在光电二极管中光电转换的电子很容易从光电二极管中溢出，并且图像变白。

因此，如果进行像素细化，则成像器件的动态范围变小。

因此，为了扩大电荷累积容量，必须增大光电二极管的PN结的容量。为此，重要的是通过使得在PN结中的有效杂质浓度梯度突变来增大结容量。

为了获得急剧升降的PN结，进行浅密集离子注入，然后应该考虑进行热处理以防止热扩散。

但是，如果热处理不充分，则通过离子注入造成的注入缺陷不会由热处理去除，而是保留在PN结附近。

还有，甚至在例如栅极蚀刻和侧壁回蚀中的反应离子蚀刻等蚀刻过程中，在PN结附近也引起了缺陷和杂质。

但是，由于因为上述原因应该减少热处理，所以不可能进行热处理以充分消除缺陷。

因此，在试图通过提高在表面上PN结的陡度来增大结容量的情况中，上述缺陷保留在PN结附近，并且在陷阱辅助带(trap assist band)间出现迁移。因此，即使在仅仅由原始电场强度支配的带之间出现迁移的情况中，也会引起大量的结泄漏电流，这导致不期望发生的暗电流增大。

如上所述，通过仅仅使得PN结突变来改善动态范围造成产出率降低，例如暗电流增大等。

日本待审专利申请文献No.2005-167588描述了通过在元件隔离区中埋入P+多晶硅并且向多晶硅施加负电位来钉扎SiO₂/Si的界面附近。P+多晶硅的钉扎局限于元件隔离区的内部。

日本待审专利申请文献No.2001-189286描述了在玻璃基板上沉积Si活性层并且在其上布置光栅极A1。光栅极用来形成耗尽层以便在活性层中累积由在活性层中的光电转换产生出的载流子单侧电荷。

日本待审专利申请文献No.2003-338615描述了在背面上布置透明电极，并且在其上施加负电位。透明电极用于背面的钉扎。

日本待审专利申请文献No.2003-31785描述了用来自背面的光照射的CMOS图像传感器。

日本待审专利申请文献No.2006-173351和2007-258684和国际专利文献No.2008/139644描述了电极安装在感光表面的正面上的结构。

例如数码摄像机、数码相机等电子设备包括固体摄像器件。例如，电子设备包括CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器、CCD(电荷耦合器件)图像传感器等作为固体摄像器件。

根据固体摄像器件，多个像素布置在半导体基板的正面上。在每个像素中，安装有光电转换单元。该光电转换单元例如为光电二极管，它通过感光表面接收通过安装在外面的光学系统入射的光，对所接收到的光进行光电转换并且产生出信号电荷。

根据固体摄像器件中的CMOS型图像传感器，像素如此配置，从而CMOS型图像传感器除了光电转换单元之外还包括像素晶体管。像素晶体管包括多个晶体管，以读取由光电转换单元产生出的信号电荷并且在信号线上将所读取信号电荷作为电信号输出。

作为固体摄像器件，已知有光电转换单元接收从半导体基板中安装有电路元件、接线等的前表面侧入射的光的“前照射”式固体摄像器件。在“前照射”式的情况中，由于入射光受到电路元件、接线等遮挡或反射，所以难以改善灵敏度。因此，已经提出了“背照射”式固体摄像器件，其中光电转换单元接收从与半导体基板中安装有电路元件、接线等的表面相反的背面入射的光(例如，参见日本专利No.3759435)。