[发明专利]半导体元件和半导体设备

说明书

MOS电容器的电容量增加。半导体元件包括第一半导体区域、绝缘膜、栅电极和第二半导体区域。第一半导体区域布置在半导体基板上，并且在表面上具有凹部。绝缘膜布置成与第一半导体区域的表面相邻。栅电极布置成与绝缘膜相邻，并且与第一半导体区域构成MOS电容器。第二半导体区域在半导体基板上布置成与第一半导体区域相邻，以与第一半导体区域相同的导电类型形成，并且当MOS电容器被充电和放电时向第一半导体区域提供载流子。

技术领域

本发明涉及半导体元件和半导体设备。更具体地，本发明涉及包括MOS电容器的半导体元件和使用该半导体元件的半导体设备。

背景技术

常规地，已经使用了如下一种半导体元件，该半导体元件使用形成在半导体基板上的MOS电容器作为电容器。例如，使用具有如下结构的MOS电容器，在该结构中，在以p型形成的阱区域的表面层上形成有用作下电极的p+(或n+)型半导体区域，并且隔着电容性绝缘膜在半导体区域上形成有栅电极(例如，参照专利文献1)。

上述MOS电容器用作电荷累积单元，其布置在成像元件的像素中并保持基于光电转换产生的电荷。具体地，上述MOS电容器临时保持由来自被摄体的光的光电转换产生的电荷。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2013-161868号公报

发明内容

本发明要解决的问题

在上述传统技术中，使用了其中上电极和下电极形成为平板形状的平面型MOS电容器。因此，存在难以增加MOS电容器的电容量的问题。即，存在着占用面积随着MOS电容器的电容量增加而增加的问题，从而难以增加每单位面积的电容量。

鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的是为了增加MOS电容器的电容量。

问题解决方案

为了解决上述问题而做出本发明，并且本发明的第一方面是一种半导体元件，该半导体元件包括：第一半导体区域，其布置在半导体基板上并且在表面上包括凹部；绝缘膜，其布置成与所述第一半导体区域的所述表面相邻；栅电极，其布置成与所述绝缘膜相邻并且在所述栅电极与所述第一半导体区域之间构成MOS电容器；以及第二半导体区域，其在所述半导体基板上布置成与所述第一半导体区域相邻，以与所述第一半导体区域相同的导电类型形成，并且当所述MOS电容器被充电和放电时将载流子提供给所述第一半导体区域。

此外，在该第一方面中，所述第一半导体区域可以包括多个所述凹部。

此外，在该第一方面中，所述第一半导体区域可以包括形成在具有基本矩形形状的开口中的所述凹部。

此外，在该第一方面中，所述第一半导体区域的所述矩形形状的短边布置在与所述第二半导体区域的边界的附近。

此外，在该第一方面中，所述第一半导体区域可以包括形成为具有如下短边的所述凹部，所述短边的长度小于所述栅电极的厚度的大约两倍。

此外，在该第一方面中，所述第一半导体区域可以包括高于10¹⁸/cm³的杂质浓度。

此外，本发明的第二方面是一种半导体设备，该半导体设备包括：第一半导体区域，其布置在半导体基板上并且在表面上包括凹部；绝缘膜，其布置成与所述第一半导体区域的所述表面相邻；栅电极，其布置成与所述绝缘膜相邻并且在所述栅电极与所述第一半导体区域之间构成MOS电容器；第二半导体区域，其在所述半导体基板上布置成与所述第一半导体区域相邻，以与所述第一半导体区域相同的导电类型形成，并且当所述MOS电容器被充电和放电时向所述第一半导体区域提供载流子；以及电子电路，经由所述栅电极和所述第二半导体区域向所述MOS电容器提供电流，以进行充电和放电。