固态图像传感器、制造方法和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态图像传感器、制造方法和电子设备，且具体地，涉及能够高精度地控制用于将电荷从光电转换元件向电荷保持区域传输的传输路径在传输方向上的杂质浓度的固态图像传感器、制造方法和电子设备。
【背景技术】
[0002]固态图像传感器例如被应用于诸如数码相机和摄影机等摄像设备、以及诸如具有摄像功能的便携终端设备等电子设备中。该固态图像传感器例如是通过金属氧化物半导体(MOS:metal oxide semiconductor)晶体管来读取在作为光电转换元件的光电二极管中所累积的电荷的互补MOS(CMOS)图像传感器。特别地，包括对应于各像素而设置的放大元件、且被称为有源像素传感器(APS:active pixel sensor)的CMOS图像传感器是被广泛利用的。
[0003]在该CMOS图像传感器中，一般是针对于像素阵列中的各行来执行对光电二极管中所累积的电荷进行读取的读取操作，且已经结束了读取操作的像素从结束时间点开始再度开始累积电荷。如上所述，当针对于像素阵列中的各行来执行读取操作时，电荷的累积时期在全部像素中不是一致的，这造成了例如在被摄对象正在运动的情形下所拍摄图像中会出现畸变(distort1n)。例如，当拍摄沿上下方向笔直地延伸的被摄对象在沿横向运动的状态下的图像时，在所拍摄图像中该被摄对象发生了倾斜。
[0004]因此，为了防止这种畸变的出现，开发出了拥有全部像素同时电子快门(allpixel simultaneous electronic shutter)以使各像素的曝光时期都相同的CMOS图像传感器。全部像素同时电子快门是用于执行让在摄像时起作用的全部像素同时开始曝光且同时结束曝光的操作的功能，并且也被称为全局快门(全局曝光)。作为实现全局曝光的方式，存在着机械方式和电气方式。
[0005]在机械方式中，例如，采用了对CMOS图像传感器的表面进行遮蔽的可开可闭式机械快门。即，在这种方式中，为了使全部像素的曝光时期一致，该CMOS图像传感器以在全部像素中同时开始曝光的方式打开机械快门，且在曝光时期的结束时间点以同时遮蔽全部像素的方式关闭机械快门。
[0006]另一方面，在电气方式中，采用了被设置于各像素的光电二极管与浮动扩散区域之间的电荷保持区域。即，在这种方式中，在结束曝光时期的时候，CMOS图像传感器致使电荷保持区域暂时地保持光电二极管中所累积的电荷，以使得所累积电荷的读取和曝光时期的开始在时间上是互不相同的，并且在全部像素中曝光时期是一致的。
[0007]如上所述，在电气方式中，必须对应于各像素而新添加了电荷保持区域，因此，导致光电二极管的面积变小，且光电二极管中所能够累积的最大电荷量减少了。
[0008]于是，本申请的申请人曾经提出了如下的像素结构:其中，为了防止光电二极管中所能够累积的最大电荷量的减少，将光电二极管和电荷保持区域通过溢出路径(overflowpath)而集成在一起(例如，参照专利文献I)。
[0009]引用文献列表
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本专利申请特开第2011-216672号
【发明内容】
[0012]本发明要解决的技术问题
[0013]在专利文献I中所说明的技术中，光电二极管、用于将电荷从光电二极管向电荷保持区域传输的传输路径、以及电荷保持区域沿平行于基板的方向而被布置着。因此，从光电二极管到电荷保持区域的电荷传输方向是平行于基板的方向。
[0014]这里，当制造CMOS图像传感器时，由于抗蚀剂处理过程中的差异，在平行于基板的方向上的离子注入位置的控制中会出现误差。因此，很难高精度地控制传输路径在传输方向上的杂质浓度。
[0015]结果，传输路径的势皇在各个个体工件中是不同的，且光电二极管的饱和电荷量是不同的。这会随着像素尺寸的小型化而变得更加显著。
[0016]本发明是鉴于上述问题而被做出的，且本发明能够高度精确地控制用于将电荷从光电转换元件向电荷保持区域传输的传输路径在传输方向上的杂质浓度。
[0017]解决技术问题所采取的技术方案
[0018]根据本发明第一方面的固态图像传感器包括基板，所述基板设有:光电转换元件，所述光电转换元件生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部；电荷保持区域，所述电荷保持区域保持由所述光电转换元件累积的所述电荷；以及传输路径，所述传输路径把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。所述光电转换元件、所述传输路径和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着。
[0019]根据本发明的第一方面，所述基板内所包含的所述光电转换元件生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部，所述电荷保持区域保持由所述光电转换元件累积的所述电荷，且所述传输路径把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。所述光电转换元件、所述传输路径和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着。
[0020]根据本发明第二方面的制造方法包括:光电转换元件形成步骤，其借助于固态图像传感器的制造装置在基板内形成光电转换元件，所述光电转换元件用于生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部；电荷保持区域形成步骤，其借助于所述固态图像传感器的制造装置在所述基板内形成电荷保持区域，且使所述光电转换元件和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着，所述电荷保持区域用于保持由所述光电转换元件累积的所述电荷；以及传输路径形成步骤，其借助于所述固态图像传感器的制造装置在所述基板内形成传输路径，且使所述光电转换元件和所述传输路径沿垂直于所述基板的方向而被布置着，所述传输路径用于把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。
[0021]根据本发明的第二方面，借助于所述固态图像传感器的制造装置在所述基板内形成所述光电转换元件，所述光电转换元件用于生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部；借助于所述固态图像传感器的制造装置在所述基板内形成电荷保持区域，且使所述光电转换元件和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着，所述电荷保持区域用于保持由所述光电转换元件累积的所述电荷；而且借助于所述固态图像传感器的制造装置在所述基板内形成传输路径，且使所述光电转换元件和所述传输路径沿垂直于所述基板的方向而被布置着，所述传输路径用于把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。
[0022]根据本发明第三方面的电子设备包括基板，所述基板设有:光电转换元件，所述光电转换元件生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部；电荷保持区域，所述电荷保持区域保持由所述光电转换元件累积的所述电荷；以及传输路径，所述传输路径把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。所述光电转换元件、所述传输路径和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着。
[0023]根据本发明的第三方面，所述基板内所包含的所述光电转换元件生成与入射光的光量对应的电荷且将所述电荷累积在内部，所述电荷保持区域保持由所述光电转换元件累积的所述电荷，且所述传输路径把由所述光电转换元件累积的所述电荷向所述电荷保持区域传输。所述光电转换元件、所述传输路径和所述电荷保持区域沿垂直于所述基板的方向而被布置着。
[0024]本发明的有益效果
[0025]根据本发明的第一方面和第三方面，能够高精度地控制用于将电荷从光电转换元件向电荷保持区域传输的传输路径在传输方向上的杂质浓度。
[0026]而且，根据本发明的第二方面，能够制造出如下的固态图像传感器:其能够高精度地控制用于将电荷从光电转换元件向电荷保持区域传输的传输路径在传输方向上的杂质浓度。
【附图说明】
[0027]图1是图示了作为应用了本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的第一实施例的示例性构造的框图。
[0028]图2是图示了图1的像素阵列部中的像素的第一示例性构造的平面图。
[0029]图3是图2中的像素的A-A’截面图。
[0030]图4是图2中的像素的B-B’截面图。
[0031]图5是图2中的像素的C-C’截面图。
[0032]图6是图2中的像素的D-D’截面图。
[0033]图7是图2中的像素的E-E’截面图。
[0034]图8是图示了图3中的从光电二极管到存储部的电荷传输流的图。
[0035]图9是图示了图4中的从光电二极管到存储部的电荷传输流的图。
[0036]图10是图示了图5中的从光电二极管到存储部的电荷传输流的图。
[0037]图11是图示了图3中的从存储部到浮动扩散区域的电荷传输流的图。
[0038]图12是图示了图7中的从存储部到浮动扩散区域的电荷传输流的图。
[0039]图13是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第一示例的图。
[0040]图14是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第一示例的图。
[0041]图15是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第二示例的图。
[0042]图16是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第二示例的图。
[0043]图17是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第三示例的图。
[0044]图18是用于说明利用制造装置来制造图3中的像素的方法的第三示例的图。
[0045]图19是图1的像素阵列部中的像素的第二示例性构造的A-A’截面图。
[0046]图20是图示了作为应用了本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的第二实施例中的像素的第一示例性构造的A-A’截面图。
[0047]图21是图示了图20中的从存储部到浮动扩散区域的电荷传输流的图。
[0048]图22是用于说明利用制造装置来制造图20中的像素的方法的示例的图。
[0049]图23是用于说明利用制造装置来制造图20中的像素的方法的示例的图。
[0050]图24是图示了作为应用了本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的第二实施例中的像素的第二示例性构造的A-A’截面图。
[0051]图25图示了作为应用了本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的第三实施例中的像素的示例性构造的平面图。
[0052]图26是图25中的像素的D_D’截面图。
[0053]图27是图示了作为应用了本发明的电子设备的摄像设备的示例性构造的框图。
【具体实施方式】
[0054]第一实施例
[0055]固态图像传感器的第一实施例的示例性构造
[0056]图1是图示了作为应用了本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的第一实施例的示例性构造的框图。
[0057]CMOS图像传感器100包括像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119。
[0058]像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119被形成于未图示的半导体基板(芯片)中。
[0059]例如也可以是这样的:CM0S图像传感器100不包括信号处理部118和数据存储部119，而是将信号处理部118