固态摄像元件和摄像设备的制造方法
【专利说明】固态摄像兀件和摄像设备
[0001]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
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]图20是示出CMOS型固态摄像元件的构造示例的示意性框图。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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HX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CFD。
[0010]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。
[0011]光电二极管ro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ro的另一端通过传输晶体管61连接到浮置扩散区域cFD。因此，通过导通传输线TX，电荷从光电二极管ro转移到浮置扩散区域cFD。
[0012]浮置扩散区域CFD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。
[0013]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。
[0014]对于光电二极管ro和晶体管的隔离，ρ型阱区域(未示出)提供在光电二极管ro及晶体管的周围。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]尽管元件间的隔离通常主要由绝缘体76来实现，但是P型区域77形成在绝缘体76下面。P型区域77与光电二极管的表面上的P+型区域74 —起连接到阱接触68。
[0018]尽管在图23中元件间的隔离由隔离76和P型区域77 二者实现，但是如与图23类似的图24的截面图所示，元件间的隔离区域可以仅由P型区域77形成。
[0019]还是在此情况下，与图23的情况类似，用于元件间隔离的P型区域77和光电二极管的P+型区域74 二者连接到阱接触68。
[0020]如图23和24所示，用于元件间隔离的P型区域77连接到阱接触68。然而，在该结构中，存在作为少数载流子的电子e被从阱接触68注入到P型区域77的问题。该问题记载在日本专利特开第2006-32385号公报中。
[0021]就是说，该问题分别如图23和24中的箭头所示，注入的电子e在P型区域77内扩散，从而流入到η型区域73中(在该η型区域73中累积有光电二极管中通过光电转换而产生的电子)并成为暗电流，由此劣化了图像质量。
[0022]现在如图25的电路图所示，通常存在所谓的共享像素构造，其中在多个光电二极管之间共享浮置扩散区域Cfd、放大晶体管63和选择晶体管64。
[0023]在图21所示的电路构造中，采用一个光电二极管H)连接到一个放大晶体管63的构造。另一方面，在图25所示的电路构造中，采用四个光电二极管HH、H)2、PD3和PD4连接到一个放大晶体管63的构造。就是说，放大晶体管63等在四个像素间共享。应当注意的是，为每个像素提供传输晶体管61。
【发明内容】
[0024]图26示出了在采用放大晶体管等在两个像素间共享的构造的情况下平面布局的示例。
[0025]在图26中的虚线80所表示的区域中，两个像素的光电二极管转换区域67共同连接到浮置扩散区域FD和放大晶体管63。
[0026]即使在图26所示的放大晶体管等在两个像素间共享的结构中，也类似地存在图23和24所示的电子流入光电二极管的问题。
[0027]这里，图27示出了在像素隔离区域由绝缘体和P型区域形成的情况下沿着图26的Y-Y’剖取的截面图。另外，图28示出了在像素隔离区域仅由P型区域形成的情况下沿着图26的Y-Y’剖取的截面图。
[0028]参考图27和28，阱接触68形成于在光电转换区域67的表面上与P+型区域74分开形成的P+型区域78中。在图27和图28的每一个的左侧，输出接触70连接到选择晶体管64的n+型区域79。
[0029]还是在此情况下，从阱接触68注入的电子e通过P型区域77，流入到光电二极管的η型区域73中。
[0030]图29是示出由阱接触68注入的电子e流入到光电二极管中的状态的能带示意图。
[0031]尽管连接到阱接触68的部分通常形成为p+型区域78，但是ρ +型区域78周围的Ρ型区域77中的ρ型杂质浓度稍低。因此，如图29的箭头所示，从阱接触68注入的电子e流入到了光电二极管的η型区域73中而没有受到阻挡。
[0032]本发明旨在解决上述问题，因此所希望的是提供一种固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的摄像设备，在该固态摄像元件中阱接触注入的电子到光电二极管的流动被抑制以减少暗电流的产生，由此获得了满意的图像质量。
[0033]为了实现上述目的，根据本发明的实施例，所提供的固态摄像元件包括:
[0034]光电转换区域，提供在每个像素中；
[0035]晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供；
[0036]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；
[0037]第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管以及第一导电类型的隔离区域；
[0038]接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及
[0039]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。
[0040]根据本发明实施例的固态摄像元件，杂质浓度比第一导电类型的隔离区域足够地高的第一导电类型的杂质区域形成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。
[0041]结果，第一导电类型的杂质区域用作阻挡从接触部分注入的少数载流子(电子或空穴)的势皇。因此，能够抑制或者防止少数载流子流入到光电转换区域中。
[0042]因此，能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流。
[0043]根据本发明的另一个实施例，所提供的固态摄像元件包括:
[0044]光电转换区域，提供在每个像素中；
[0045]晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供，并且至少包括传输晶体管和放大晶体管，除传输晶体管之外的晶体管形成为被多个像素的光电转换区域所共用；
[0046]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；
[0047]第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管和第一导电类型的隔离区域；
[0048]接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及
[0049]势皇，形成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，并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子。
[0050]根据本发明另一个实施例的固态摄像元件，势皇形成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，并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子。
[0051]势皇的提供使得能够抑制或者防止少数载流子流入到光电转换区域中。
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