[发明专利]固态摄像元件和摄像设备

说明书

这里所公开的是固态摄像元件，其包括：光电转换区域；晶体管；第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管以及隔离区域；接触部分，形成在隔离区域上，构造为提供用于将阱区域固定到给定电势的电势；以及第一导电类型的杂质区域，形成为在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中自第一导电类型的隔离区域的表面沿深度方向延伸，并且第一导电类型的该杂质区域的杂质浓度比第一导电类型的隔离区域的杂质浓度足够地高。

本申请是申请日为2011年3月22日、申请号为201110068094.2、发明名称为“固态摄像元件和摄像设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的摄像设备，例如照相机。

背景技术

对于采用半导体的固态摄像元件(成像传感器)，已经知晓包括采用半导体pn结的光电二极管的构造，该利用半导体pn结的光电二极管用作光电转换元件。

这样的固态摄像元件被安装到很多设备，例如数字照相机、视频照相机、监测照相机、复印机和传真机。

此外，在很多情况下，以CMOS工艺制造的包括周边电路的所谓的CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态摄像元件被用作这样的固态摄像元件。

图20是示出CMOS型固态摄像元件的构造示例的示意性框图。

由图20可知，CMOS型固态摄像元件在同一半导体基板上包括：多个像素51，设置成矩阵并且其每一个均进行光电转换；垂直信号线52，通过该垂直信号线52信号分别从各像素51取出；垂直选择电路53；水平选择/信号处理电路54；以及输出电路55。在图20中，附图标记56表示摄像区域。

图21是示出图20所示的CMOS型固态摄像元件的单元像素的构造的电路图。

如图21所示，单元像素包括：用作光电转换元件的光电二极管PD、传输晶体管61、复位晶体管62、放大晶体管63、选择晶体管64、垂直信号线65和浮置扩散区域C_FD。

复位晶体管62、传输晶体管61和选择晶体管64分别连接到复位线RST、传输线TX和水平选择线SEL，并且根据来自图20所示的垂直选择电路53的脉冲信号而被驱动。

光电二极管PD以其一端接地，并通过光电转换将入射其上的光转换成电子(或空穴)，从而将所产生的电荷(电子或空穴)累积在其中。光电二极管PD的另一端通过传输晶体管61连接到浮置扩散区域C_FD。因此，通过导通传输线TX，电荷从光电二极管PD转移到浮置扩散区域C_FD。

浮置扩散区域C_FD的一端连接到放大晶体管63的栅极电极，并且还通过选择晶体管64连接到垂直信号线65。多个单元像素连接到垂直信号线65。因此，将连接到某给定垂直信号线65的选择晶体管64导通，从而使来自所期望的光电二极管PD的信号输出。垂直信号线65连接到由恒定电压偏置的晶体管(恒流源)66，并且与放大晶体管63组合构成所谓的源极跟随器电路。

另外，图22示出了CMOS型固态摄像元件的单元像素的平面布局的示例。

对于光电二极管PD和晶体管的隔离，p型阱区域(未示出)提供在光电二极管PD及晶体管的周围。

尽管此前阱接触(well contact)仅提供在像素区域的周围，但是在该示例中，接触随着多像素改进而提供在每一个像素中。就是说，处于使金属配线69和p型阱区域彼此连接的目的，阱接触68提供在包括光电二极管的光电转换区域67的左上角。

这里，图23是在元件间的隔离由绝缘体和p型区域实现的情况下沿着图22的X-X’剖取的截面图。图23的图示中省略了上金属配线层。