[发明专利]固态成像设备和成像系统

说明书

本发明涉及固态成像设备和成像系统。固态成像设备包括多个像素，像素包括：光电转换部；电荷保持部，积聚从光电转换部转移的信号电荷；以及浮置扩散区，电荷保持部的信号电荷被转移到浮置扩散区，其中，光电转换部包括第一导电类型的第一半导体区以及在第一半导体区下面形成的第二导电类型的第二半导体区，电荷保持部包括第一导电类型的第三半导体区以及在第三半导体区下面形成的第二导电类型的第四半导体区，并且第三半导体区与第四半导体区之间的p‑n结的位置比第一半导体区与第二半导体区之间的p‑n结深。

技术领域

本发明涉及固态成像设备和成像系统。

背景技术

近年来，诸如数码摄像机和数码照相机之类的成像系统变得普及，所述成像系统中使用了适合于低能耗和高速读出的CMOS图像传感器。在CMOS图像传感器中，顺序读出操作(卷帘快门操作)是基本操作，它顺序地读出每一行中或几行的每个块中的像素，但是还提出了具有全像素同时电子快门(whole-pixel simultaneous electronic shutter)功能的CMOS图像传感器(参考国际公开号WO 11/043432)。在这里，全像素同时电子快门是同时控制所有像素中的曝光的开始和结束的机构。

当电荷保持部的面积加宽或者电荷保持部的杂质浓度增大以确保足够量的饱和电荷时，在CMOS图像传感器中，已经存在了电荷保持部中所产生的暗电流噪声增大和图像质量下降的情况。特别地，当全像素同时电子快门进行操作时，致使像素的电荷保持部保持信号电荷期间的时间段彼此不同。由于该原因，当电荷保持部中产生的暗电流噪声大时，致使噪声量按照图像中的位置而有所不同，并且已存在出现诸如阴影之类的显著噪声的可能性。此外，即使在全像素同时电子快门不进行操作的情况下，也希望降低电荷保持部中所产生的暗电流噪声。

发明内容

本发明的一个目的是提供能够降低其中积聚信号电荷的电荷保持部中产生的暗电流噪声的固态成像设备。

根据本发明的一个方面，提供了包括多个像素的固态成像设备，其中每个像素都包括：光电转换部，对入射光进行光电转换以产生信号电荷；电荷保持部，积聚从光电转换部转移的信号电荷；以及浮置扩散区，电荷保持部的信号电荷被转移到所述浮置扩散区，其中，光电转换部包括第一导电类型的第一半导体区，以及在第一半导体区下面形成的第二导电类型的第二半导体区，电荷保持部包括第一导电类型的第三半导体区，以及在第三半导体区下面形成的第二导电类型的第四半导体区，并且第三半导体区与第四半导体区之间的p-n结的位置比第一半导体区与第二半导体区之间的p-n结深。

根据本发明的另一个方面，提供了包括多个像素的固态成像设备，其中每个像素都包括：光电转换部，对入射光进行光电转换以产生信号电荷；电荷保持部，积聚从光电转换部转移的信号电荷；以及浮置扩散区，电荷保持部的信号电荷被转移到所述浮置扩散区，其中，光电转换部包括第一导电类型的第一半导体区，以及在第一半导体区下面形成的第二导电类型的第二半导体区，电荷保持部包括第一导电类型的第三半导体区，以及在第三半导体区下面形成的第二导电类型的第四半导体区，并且第三半导体区具有比第一半导体区高的杂质浓度。

参考附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得明白。

附图说明

图1是例示了根据本发明第一实施例的固态成像设备的成像区的配置的电路图；

图2是示意性地例示了根据本发明第一实施例的固态成像设备的成像区的结构的平面图；

图3是例示了根据本发明第一实施例的固态成像设备的成像区的结构的示意性截面图；

图4是例示了根据本发明第一实施例的固态成像设备的单元像素中的光电转换部和电荷保持部中的杂质浓度分布的示图；

图5是示意性地例示了根据本发明第二实施例的固态成像设备的成像区的结构的平面图；