[发明专利]电荷耦合元件及其制造方法、以及固体摄像装置

说明书

各个像素区域(PX)具备光电转换区域(S1)、电阻性栅极电极(R)、第一传送电极(T1)、第二传送电极(T2)、位于半导体基板(10)中第一传送电极(T1)的正下方的屏障区域(B)、及位于半导体基板(10)中第二传送电极(T2)的正下方的电荷储存区域(S2)。屏障区域(B)的杂质浓度低于电荷储存区域(S2)的杂质浓度，且第一传送电极(T1)与第二传送电极(T2)电连接。

技术领域

本发明涉及一种将所入射的能量线(光/X射线)转换为电荷(电子)，使半导体内部的电位发生变化，由此传送所转换的电荷的电荷耦合元件(CCD)及其制造方法、以及具备该电荷耦合元件的固体摄像装置。

背景技术

现有技术中，已知有多种将所入射的能量线转换为电荷的固体摄像元件(参照专利文献1～3)。尤其是，在医疗领域等中的电荷耦合元件中，要求像素尺寸较大者。这是因为，若使用较大尺寸的像素，则能够减少电荷的传送次数。

[背景技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利文献特开2004-303982号公报

专利文献2：日本专利文献特开2012-151364号公报

专利文献3：日本专利文献特开平6-283704号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，在电荷耦合元件中，利用称为边缘电场(fringing electric field)的电位倾斜，传送已产生的电荷，但存在如下倾向：若像素尺寸变大，则在像素的中央部中，电位相对于位置变得平坦，难以传送电荷。

本发明是鉴于这些问题而开发的，其目的在于提供一种将所入射的能量线转换为电荷之后，能够充分传送该电荷的电荷耦合元件及其制造方法、以及具备该电荷耦合元件的固体摄像装置。

[解决问题的技术手段]

为了解决上述问题，本发明的电荷耦合元件具备：半导体基板，其具有排列于一个方向的多个像素区域；以及绝缘膜，其设置于上述半导体基板上；该电荷耦合元件的特征在于，各个像素区域具备：光电转换区域，其对所入射的能量线进行光电转换；倾斜电位形成构件，其在上述光电转换区域内形成促进沿着上述一个方向的电荷的传送的电位倾斜；第一传送电极，其设置于上述绝缘膜上；第二传送电极，其设置于上述绝缘膜上，且配置于上述第一传送电极与邻接于该像素区域的像素区域之间；屏障区域，其位于上述半导体基板中的上述第一传送电极的正下方；以及电荷储存区域，其位于上述半导体基板中的上述第二传送电极的正下方；且上述屏障区域的杂质浓度低于上述电荷储存区域的杂质浓度，上述第一传送电极与上述第二传送电极电连接。

通过倾斜电位形成构件，即使在像素尺寸较大的情形下，也能够将在光电转换区域内产生的电荷向一个方向上充分传送。经传送的电荷经由屏障区域而被传送至电荷储存区域。屏障区域及电荷储存区域的无偏压状态的电位(potential)因杂质浓度差而不同，电荷储存区域较深，容易储存电荷。另一方面，在这些屏障区域及电荷储存区域中，通过电连接的第一及第二传送电极，经由绝缘膜，而被给予相同电位。因此，通过使向第一及第二传送电极的施加电位上下波动，而能够经由屏障区域将电荷储存于电荷储存区域(第一状态)，将经储存的电荷向后段的像素传送(第二状态)。

另外，上述第一传送电极及上述第二传送电极也可以由1个共用电极构成。在此情况下，具有结构被简化的效果。

另外，该电荷耦合元件的特征在于，在某像素区域中的上述电荷储存区域与邻接于该像素区域的后段的像素区域中的上述光电转换区域之间，形成有杂质浓度低于上述光电转换区域的电位障壁区域。如此，在存在杂质浓度较低的电位障壁区域的情况下，能够防止自后段的像素区域向对象的像素区域的电荷储存区域的电荷的逆流。