固态图像捕捉元件和电子信息设备的制作方法

专利名称：固态图像捕捉元件和电子信息设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及由用于对来自对象(subject)的图像光执行光电转换并捕捉其图像 的半导体元件构成的诸如MOS固态图像捕捉元件的固态图像捕捉元件和电子信息设备，该 电子信息设备诸如数字摄像机(例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像 机(例如监控摄像机)、扫描仪、传真机、电视电话设备和装配摄像机的蜂窝电话设备，包括 固态图像捕捉元件作为在其图像捕捉部中使用的图像输入设备。
背景技术：
这种传统MOS固态图像捕捉元件能够由具有低电功率消耗的单个电源驱动，从而 与CCD固态图像捕捉元件相比在经济上更加有禾I』。然而，MOS固态图像捕捉元件由于低电源 电压而在转移栅极(transfer gate)下具有小的电位调制。因此，MOS固态图像捕捉元件 具有难以将信号电荷从光接收部的光电二极管PD到浮动扩散FD的完全电荷转移的缺点， 所述光接收部用于对入射光执行光电转换并产生信号电荷。为了解决该问题，参考文献1提供一种在转移栅极下提供沟道构成层以改善电位 调制的程度的可控性、从而实现完全电荷转移的方法。图12是示意地示出在参考文献1中公开的传统固态图像捕捉元件的示例性实质 部分结构的纵向横截面图。在图12中，传统固态图像捕捉元件100包括在硅衬底101上形成的阱区102，其 中，例如扩散有P型杂质。阱区102的杂质浓度低到约E15(E15是10的15次方)。N型杂 质被注入到阱区102中作为光电二极管103而形成η型区103a。在η型区103a上形成用 于对其保护的P+表面层103b。光电二极管103由η型区103a和ρ+表面层103b构成。通过靠近光电二极管103注入η型杂质来形成检测节点部104，二者之间在表面方 向上插入预定距离的阱区102。在检测节点部104与η型区103a之间的衬底上形成构成用 于累积并读取信号的读取晶体管的转移栅极105。转移栅极105具有在η型区103a和检 测节点部104上延伸、从而构成具有检测节点部104作为漏极区和η型区103a作为源极区 的位置结构。此类MOS晶体管能够通过控制栅极电极105的电压来允许在η型区103a产 生的信号电荷X朝着检测节点部104流动。在放大晶体管的栅极例如被连接到检测节点部 104的情况下，可以通过对转移栅极105的控制将来自光电二极管103的信号电荷X提供给 放大晶体管的栅极作为检测电压。另外，在衬底中形成围绕元件区域的用于将元件分离的沟道停止区106作为单位 像素区域，所述元件区域从光电二极管103起在转移栅极105下面通过至检测节点部104。 另外，在转移栅极105下面的沟道区中和检测节点部104的上表面区中形成沟道注入层(η 型穿透沟道层107)，用于设置转移栅极105和检测节点部104的阈值值。
在本文中将元件分离区定义为沟道停止区106 (高浓度ρ型层)；然而，元件分离区可以被作为厚氧化物层的LOCOS(硅的局部氧化)区分离。在图12中，用高浓度ρ型层 来表示沟道停止区106。η型区103a中的杂质的浓度处于阱区102的杂质浓度与ρ+表面层103b的杂质浓 度之间的中间水平。此外，由于必须使在光电二极管103中产生的信号电荷累积在η型区 103a中，所以必须将其设置为正电位。然而，确切地说，这样做将导致耗尽层延伸到η型区 103a的表面(上表面)。当耗尽层到达η型区103a的表面(上表面)时，泄漏电流增大。 这导致在黑暗情况(dark instance)期间的显示不规则性的增加。因此，必须将在η型区 103a的表面(上表面)上形成的ρ+表面层103b的杂质浓度设计为最高。在这样的ρ+表面层103b的结构中，η型区103a由完全耗尽形成。因此，通过对 应于在η型区103a中接收到的光量的光电转换产生的信号电荷X被累积在衬底中而不泄 漏。高浓度ρ+表面层103b确切地说通过在半导体制造工艺中的离子注入之后的热处 理而延伸到转移栅极105下面。因此，由于高浓度ρ区，一旦高浓度ρ+表面层103b延伸到 转移栅极105下面，则变得即使通过向转移栅极105施加预定电压以来激励转移栅极105 下面的沟道层(导电状态)，也不可能增大转移栅极105下面的电位。结果，变得极其难以 轻易地从光电二极管103读出信号电荷X。此外，如果转移栅极105的沟道长度L被低浓度ρ阱区102缩短，则耗尽层从对应 于源极区的η型区103a和对应于漏极区的检测节点部104延伸，导致击穿。如果在转移栅极105中发生击穿，则发生“沟道长度调制效应(漏极调制效应)”， 其为漏极区(检测节点部104)的电位调制沟道电位的现象。结果，发生问题，诸如信号光 量的线性度和电荷输出特性的恶化。因此，在包括在硅衬底101上形成的ρ型阱区102 ；由η型区103a和高浓度ρ+表 面层103b构成的光电二极管103 ；接近光电二极管103的转移栅极105 ；以及接近转移栅极 105的另一侧的检测节点部104的传统固态图像捕捉元件100的单位单元(单位像素部) 中，其被构造为使得在转移栅极105下面的衬底中形成ρ型阻挡层108，ρ型阻挡层108具 有比P型阱区102高的浓度，并且还包括η型区103a和η型穿透沟道层107，η型穿透沟道 层107在接近η型区103a的转移栅极105下面形成。也就是说，为了不引起沟道长度调制效应(漏极调制效应)或击穿，在本文中，在 转移栅极105下面提供作为与ρ型阱区102相同的类型且具有比ρ型阱区102高的浓度的 P型阻挡层108并以连接到η型区103a和检测节点部104的方式提供ρ型阻挡层108。结 果，可以抑制从η型区103a和检测节点部104两者延伸的耗尽层。另外，由于高浓度ρ型 阻挡层108的影响，存在不能读出η型区103a的信号电荷的可能性。作为对策，在ρ型阻 挡层108的上侧上提供沟道形成层109。沟道形成层109位于ρ型阻挡层108的上侧处且 被形成为使得其一部分从η型区103a突出到转移栅极105下面。沟道形成层109的空间 小，且其占据转移栅极105下面的衬底的一部分中以及η型区103a中的接近位置。用如上所述的结构，沟道形成层109充当信号读取路径110的部分，从而保证信号 读取路径110的安全。因此，从沟道形成层109沿着η型穿透沟道层107朝向检测节点部 104读出在η型区103a中产生的信号电荷X。
图13是示意地示出在参考文献2中公开的传统固态图像捕捉元件的示例性实质部分结构的纵向横截面图。在图13中，传统固态图像捕捉元件200包括以下各项作为其单位像素部200a 在 η型半导体衬底201上形成的ρ型阱区202 ；由η型杂质区203a和η型杂质区203a的前表 面侧上的高浓度P+表面层203b构成的光电二极管203 ；用于转移在光电二极管203中累 积的信号电荷的转移栅极204 ；以及由η型杂质区构成的读出区205。提供从η型杂质区 203a下面向读出区205延伸的低浓度η型杂质区206。此外，在转移栅极204下面的位置 处形成P型杂质区207。请注意，208表示用于分离元件的LOCOS氧化物区且209表示栅极 氧化物层。参考文献1 日本特许公开No. 11-284166参考文献2 日本特许公开No. 2003-3178
发明内容
可以将高灵敏度和宽动态范围当做上述传统固态图像捕捉元件100和200所需的 性能。此灵敏度指的是光接收灵敏度，其为指示每单位光量可以获得多少输出的量度且由 光聚焦效率和光电转换效率确定。另外，为了高灵敏度，需要一种能够用尽可能大的区域使 光聚焦并高效地执行光电转换的结构。同时，所述动态范围指的是指示信号的再现能力的 数值，表示输出信号的最小值与最大值的比，亦即最亮部分与最暗部分的比。随着该动态范 围加宽，可以显示具有清晰的光和阴影的独特图像。由于该动态范围由累积电子的最大数 目和噪声水平确定，所以必须加宽光电二极管面积以便实现宽的动态范围。MOS固态图像捕 捉元件具有低电源电压并因此在转移栅极下具有小电位调制。当MOS固态图像捕捉元件包 括宽光电二极管面积以确保上述性能时，用于转移电荷的距离变远且光电二极管的完全耗 尽变得困难。结果，对于传统固态图像捕捉元件100和200而言，可能不能实现完全的电荷 转移。更具体而言，虽然对于装配在蜂窝电话设备中的摄像机而言像素尺寸是2 X 2 μ m， 但对于用于安装在车辆中或住宅入口处的监控摄像机和电视电话设备中的IP摄像机而 言，必须将像素尺寸放大至6X6 μ m以加宽光电二极管面积，因为此类摄像机主要进行视 频拍摄且需要实现灵敏度和宽动态范围。本发明意图解决上述传统问题。本发明的目的是提供固态图像捕捉元件，其能够 甚至在宽光电二极管面积的情况下容易地执行完全电荷转移；以及电子信息设备，诸如车 载背视监控摄像机和电视电话摄像机，包括固态图像捕捉元件作为在其图像捕捉部中使用 的图像输入设备。根据本发明的固态图像捕捉元件包括一种导电性类型半导体衬底；在所述一种 导电性类型半导体衬底上形成的相反导电性类型的阱区；在所述相反导电性类型阱区上形 成的光电二极管部，由用于完全电荷转移的具有连续不同杂质浓度的多个一种导电性类型 区构成；一种导电性漏极区，其能够从光电二极管部读出信号电荷；以及转移栅极，其在所 述一种导电性漏极区与所述光电二极管部之间的衬底上形成，从而实现上述目的。优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，构成所述光电二极管部的多个一 种导电性类型区由以下各项构成n级(η是2或以上的自然数)的杂质浓度区，包括第一一种导电性类型区，其接近所述转移栅极；第二一种导电性类型区，其覆盖所述第一一种导电性类型区的外侧，不包括其转移栅极侧，…，以及第η个一种导电性类型区，其覆盖第(η-1) 个一种导电性类型区的外侧，不包括其转移栅极侧。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，所述多个一种导电性类型区中 的每一个根据离开所述转移栅极的距离而具有逐步且连续变低的一种导电性杂质浓度。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，所述多个一种导电性类型区中 的每一个根据朝向所述转移栅极的距离而具有逐步且连续变高的一种导电性杂质浓度。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，在构成所述光电二极管部的多 个一种导电性类型区中，提供逐步地或连续地朝向所述转移栅极下面的电荷转移路径侧的 电位倾斜。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，第η个一种导电性类型区在衬 底表面方向上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，第η个一种导电性类型区在衬 底深度方向上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，第η个一种导电性类型区在衬 底表面方向和衬底深度方向两者上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，当所述光电二极管部由第一一 种导电性类型区和第二一种导电性类型区构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N 被设置为N = 5X IO16至1 X IO17Cm-3,且第二一种导电性类型区的杂质浓度N-被设置为 N— = IXlO1W3O更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，当所述光电二极管部由第一一 种导电性类型区和第二一种导电性类型区构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N被 设置为N = 5 X IO16至1 X IO17Cm-3,且第二一种导电性类型区的杂质浓度N-被设置为N-= IXlO15M IXlO1W30更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，当所述光电二极管部由第一一 种导电性类型区、第二一种导电性类型区和第三一种导电性类型区构成时，第一一种导电 性类型区的杂质浓度N被设置为N = 5 X IO16至1 X IO17Cm-3,第二一种导电性类型区的杂质 浓度N-被设置为N-=IX IO15至1 X IO16Cm-3,且第三一种导电性类型区的杂质浓度N-被 设置为 N— = IX IO14CnT3。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，当所述光电二极管部由第一一 种导电性类型区、第二一种导电性类型区、第三一种导电性类型区和第四一种导电性类型 区构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N被设置为N = 5 X IO16至1 X IO17Cm-3,第二一 种导电性类型区的杂质浓度Nl-被设置为m- = 5X1015至lX1016cm_3，第三一种导电性类 型区的杂质浓度N2-被设置为N2- = 5X1014至lX1015cm_3，且第四一种导电性类型区的杂 质浓度N-被设置为N-=IX 1014cm_3。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，所述光电二极管部的尺寸在 3Χ3μπι至 10 XlO μ m 之间。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，距离所述转移栅极最远的光电 二极管部的一种导电性类型区的杂质浓度等于该一种导电性类型半导体衬底的杂质浓度。
更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，使用两种或更多种杂质离子来 形成构成光电二极管部的多个一种导电性类型区。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，在构成所述光电二极管部的所 述多个一种导电性类型区中，将砷和磷作为杂质离子注入到更接近于所述转移栅极的区之 一中并仅将磷作为杂质离子注入到距离所述转移栅极更远的区之一。
更优选地，根据本发明的固态图像捕捉元件还包括以掩埋所述光电二极管部的方 式在所述光电二极管部上形成的相反导电性类型高浓度表面层。更优选地，在根据本发明的固态图像捕捉元件中，在所述一种导电性类型漏极区 与所述光电二极管部之间形成相反导电性类型阻挡层，并在所述相反导电性类型阻挡层之 上形成所述转移栅极。根据本发明的一种电子信息设备包括被用作图像捕捉部中的图像输入设备、从而 实现上述目的的根据本发明的固态图像捕捉元件。下面将描述具有上述结构的本发明的功能。根据本发明的固态图像捕捉元件包括一种导电性类型半导体衬底；在所述一种 导电性类型半导体衬底上形成的相反导电性类型阱区；由用于完全电荷转移的具有连续不 同杂质浓度的多个一种导电性类型区构成的光电二极管部，其在所述相反导电性类型半导 体衬底上形成；能够从所述光电二极管部读出信号电荷的一种导电性类型漏极区；以及在 所述一种导电性类型漏极区与所述光电二极管部之间的衬底上形成的转移栅极。因此，提供了朝向转移栅极的电位倾斜，由于在所述光电二极管部中逐步地变化 的杂质浓度的多个杂质区，以这样的方式使得杂质浓度随着所述电位倾斜更加接近于所 述转移栅极而逐步地连续增大。因此，变得可以使通过对入射光的光电转换获得的信号 电荷移动到具有较强电位侧，亦即光电二极管的接近转移栅极的位置，而不停留在途中。 结果，可以更容易地执行完全电荷转移，即使当像素尺寸从传统的微小2X2 μ m尺寸变为 3 X 3 μ m尺寸以加宽特别地用于被用于监控摄像机和电视电话摄像机的IP摄像机的光电 二极管面积时，所述IP摄像机主要进行视频拍摄且需要实现灵敏度和宽动态范围。根据具有上述结构的本发明，提供了朝向转移栅极的电位倾斜，由于在所述光电 二极管部中逐步地变化的杂质浓度的多个杂质区，以这样的方式使得杂质浓度随着所述电 位倾斜更加接近于所述转移栅极而逐步地连续增大。因此，即使当光电二极管面积大时，也 可以更容易地执行完全电荷转移。参照附图来阅读并理解以下详细说明时，本发明的这些及其它优点将变得对于本 领域的技术人员来说显而易见。


图1 (a)是示意地示出根据本发明的实施例1的固态图像捕捉元件的示例性单位 光电二极管结构的平面图。图1(b)和1(c)每个是图1(a)中的扩大光电二极管部的平面 图。图2是沿着线A-A’的图1中的固态图像捕捉元件的纵向横截面图。图3是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件中的水平方向位置的杂质 分布图的图表。
图4是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件的水平方向位置的电位的 图表。图5是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件的衬底深度方向位置的杂 质分布图的图表。图6是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件的衬底深度方向位置的电 位的图表。图7是示意地示出本发明的实施例2的固态图像捕捉元件的单位光电二极管的示 例性结构的平面图。图8是沿着线B-B’的图7中的固态图像捕捉元件的纵向横截面图。图9是示意地示出本发明的实施例3的固态图像捕捉元件的单位光电二极管的示 例性结构的平面图。图10是沿着线C-C’的图9中的固态图像捕捉元件的纵向横截面图。图11是示意地示出本发明的实施例4的电子信息设备的示例性结构的方框图，在 图像捕捉部中包括根据本发明的实施例1至3中的任何一项的固态图像捕捉元件。图12是示意地示出在参考文献1中公开的传统固态图像捕捉元件的示例性实质 部分结构的纵向横截面图。图13是示意地示出在参考文献2中公开的传统固态图像捕捉元件的示例性实质 部分结构的纵向横截面图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图来详细地描述本发明的固态图像捕捉元件的实施例1至3 和电子信息设备的实施例4，诸如车载背视监控摄像机和电视电话摄像机，包括固态图像捕 捉元件作为在其图像捕捉部中使用的图像输入设备。(实施例1)图1 (a)是示意地示出根据本发明的实施例1的固态图像捕捉元件的示例性单位 光电二极管结构的平面图。图2是沿着线A-A’的图1中的固态图像捕捉元件的纵向横截 面图。另外，图1(b)和1(c)每个是图1(a)中的扩大光电二极管部的平面图。在图1 (a)和2中，实施例1的固态图像捕捉元件1包括P型阱区3，在N型硅衬 底2上形成；光电二极管部4，其在P型阱区3上形成且由具有朝向稍后所述转移栅极9逐 渐增大的杂质浓度的多个N型区(在本文中为三个区)构成；P型高浓度表面层5，其在光 电二极管部4之上形成且是用于减少暗电流的P+表面层；N型漏极区7(FD 7)，其在形成于 P型阱区3之上的P型阱区6中形成，作为在接近N型区的位置处形成的用于从光电二极 管部4读出信号电荷的浮动扩散FD ；P型阻挡层8，其在形成于P型阱区3之上的P型阱区 6中形成，且能够控制在N型漏极区7与光电二极管部4之间形成的沟道区；以及转移栅极 9，其在P型阻挡层8之上提供有插在其之间的栅极绝缘膜(未示出)。光电二极管部4由具有连续变化的杂质浓度的三级杂质浓度区构成，包括具有高N型杂质浓度的电荷转移栅极接近的N区41 ；N-区42，其被提供为覆盖电荷转移栅极接 近的N区41的外侧(不包括转移栅极9侧)，具有中间N型杂质浓度；以及N-区43，其被 提供为还覆盖N-区42的外侧(不包括转移栅极9侧)，具有低N型杂质浓度。N型杂质浓度的大小为N— < N- < N。更具体而言，N型杂质浓度设置如下例如，在电荷转移栅极接近的N区41中，N =5X IO16 至 IX IO17cnT3;例如，在 N-区 42 中，N-= IXlO15M 1 X IO16CnT3 ；以及，例如在 N-区43中，N-= lX1014cm_3。此外，详细地说，光电二极管部4由以下各项构成电荷转 移栅极接近的N区41，其中，砷(As)和磷(P)被作为杂质而离子注入；其外侧的N-区42， 其中，磷被离子注入；以及N-区43，其具有硅衬底2的N型杂质浓度(N-)且不具有新的 离子注入。首先，将磷(P)离子作为杂质注入以形成如图1(c)所示的N-区42，接下来，将砷 (As)离子作为杂质注入以形成如图1(b)所示的电荷转移栅极接近的N区41。或者，将磷 (P)离子作为杂质注入以形成如图1(c)所示的N-区42。在第三个N-区43中不进一步 注入新的离子，并且N型硅衬底2仍保持原样。相反，还可以将砷(As)离子作为杂质注入以形成如图1(c)所示的N-区42，接下来将磷(P)离子作为杂质注入以形成如图1(b)所示的电荷转移栅极接近的N区41。或者， 还可以将磷(P)离子作为杂质注入以形成如图1(b)所示的电荷转移栅极接近的N区41，接 下来，将砷(As)离子作为杂质注入以形成如图1(c)所示的N-区42。然而，作为N型杂质 的砷(As)与磷(P)相比难以在离子注入之后扩散，而作为N型杂质的磷(P)与砷(As)相 比容易扩散。因此，更优选的是将砷(As)离子注入到电荷转移栅极接近的N区41中，在该 处用于确定信号电荷的累积能力的电位最强，且优选的是将磷(P)注入到N-区42中以便 使离子甚至在更宽的区域中扩散。同时，电荷转移栅极接近的N区41和作为浮动扩散FD的与区41相对且有P型阻 挡层8插在其之间的N型漏极区7的N+杂质浓度是例如1 X IO18至1 X 1019cm_3的高浓度。此外，P型元件分离区10和元件分离绝缘区11，其为沟道停止区，形成在衬底表面 侧上，围绕转移栅极9下面的阻挡层8插在其之间的光电二极管部4与检测节点7(FD 7) 之间的元件区域，用于作为单位像素区域的元件分离。图3是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件1的水平方向位置(衬底 表面方向位置)的杂质分布图的图表。如图3所示，光电二极管部4包括逐步地提供以便杂质浓度根据离开转移栅极9 的距离而变低的电荷转移栅极接近的N区41、N-区42和N-区43。在光电二极管4的一 端上的N-区43的N型杂质浓度等于N型硅衬底2的杂质浓度。如前所述，虽然执行到P 阱区3的区域中的杂质离子注入以形成P阱区3，但N-区43的区域仍然与未执行杂质离 子注入的N型硅衬底2的区域相同。图4是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件1的水平方向位置的电位 的图表。由于杂质浓度随着其越来越接近转移栅极9而从N-区43到N-区42且进一步 到电荷转移栅极接近的N区41逐步且连续地增大，如图4所示，在衬底表面方向朝着转移 栅极9提供电位倾斜。因此，可以使通过对入射光的光电转换获得的信号电荷移动到较强 电位，亦即光电二极管4的接近转移栅极9的位置，而不停留在途中。因此，即使像素尺寸 被扩大至6Χ6μπι以加宽特别地用于被用于监控摄像机和电视电话设备的IP摄像机的光 电二极管面积，这是因为此类摄像机主要进行视频拍摄且需要实现灵敏度和宽动态范围，可以更容易地执行完全电荷转移。相反，在仅提供电荷转移栅极接近的N区41且杂质浓度像在传统参考文献1和2 中一样不改变的情况下，二点锁线朝着图4的左侧(远离转移栅极9的方向)平地延伸一 会，并且接着，该线与转移栅极9下面的电位曲线类似地向上移动(在转移栅极关闭时)。 在这种情况下，如果光电二极管面积相对较大，则信号电荷保持在电位为平的部分且不能 实现完全电荷转移。总而言之，虽然参考文献1和2提出了用于减小直接在转移栅极下面 的势垒的方法，该势垒可能是完全电荷转移的障碍，但此类方法不能作为由扩大光电二极 管面积引起的不良电荷转移的解决方案。另一方面，实施例1提出了如前所述促进完全电 荷转移的光电二极管结构。 图5是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件1的衬底深度方向位置的 杂质分布图的图表。图6是示意地示出相对于实施例1的固态图像捕捉元件1的衬底深度 方向位置的电位的图表。也就是说，图6是示出相对于图5的杂质分布图的电位的图表。如图6所示，提供倾斜，使得电位朝着衬底上侧的电荷转移栅极接近的N区41或 朝着从P阱区3到N-区43且进一步到N-区42、且进一步到电荷转移栅极接近的N区41 连续地变强。通过该电位倾斜，还可以广泛地从P阱区3收集信号电荷。也就是说，可以使 信号电荷更顺利地移动到光电二极管4的接近转移栅极9的位置而不停留在光电二极管4 的中间，因此，即使像素尺寸被扩大至6X6 μ m以加宽特别地用于被用于监控摄像机和电 视电话设备的IP摄像机的光电二极管面积，这是因为此类摄像机主要进行视频拍摄且需 要实现灵敏度和宽动态范围，可以更容易地从光电二极管4执行完全电荷转移。如上所述，实施例1的固态图像捕捉元件1中的光电二极管部4由三级杂质浓度 N、N-和N-构成，并且接近于转移栅极9的一侧具有最高杂质浓度。N型杂质浓度的大小 是N- < N- < N < N+。同时，电位朝着转移栅极9变得更强，并且接近转移栅极9的侧壁 的位置是具有最强电位的点。在较大光电二极管4中被执行光电转换的信号电荷在水平方 向(衬底表面方向)和垂直方向(衬底深度方向)上被顺利收集至此点，并且对从光电二 极管4收集的信号电荷执行完全电荷转移。如上所述，电位朝着转移栅极9侧变强，且接近转移栅极9的侧壁的位置变成具有 最强电位的点。因此，即使用具有宽的面积以保持足以实现高灵敏度和宽动态范围的饱和 电子数的光电二极管4，在光电二极管4中被执行光电转换的信号电荷也被顺利收集到接 近于转移栅极9的此点，而不停留在光电二极管4的中间，且可以容易地从光电二极管4执 行完全电荷转移。在实施例1中，固态图像捕捉元件1包括P型阱区3，其在N型半导体衬底2上形 成；光电二极管部4，其在P型阱区3上形成且由三个N型区(电荷转移栅极接近的N区41、 N-区42和N-区43)构成；N型漏极区7，其在接近光电二极管部4的N型区的位置处形 成；P型阻挡层8，其在N型漏极区7与光电二极管部4之间形成；以及转移栅极9，其设置 在P型阻挡层8之上。构成光电二极管部4的三个N型区(电荷转移栅极接近的N区41、 N-区42和N-区43)由三级杂质浓度区构成，包括作为接近于转移栅极9的第一一种导 电性类型区的电荷转移栅极接近的N区41 ；作为第二一种导电性类型区的N-区42，其覆盖 电荷转移栅极接近的N区41的外侧，不包括其转移栅极9侧；以及作为第三一种导电性类 型区的N-区43，其覆盖N-区43的外侧，不包括其转移栅极9侧。每个N型区被设置为根据离开转移栅极9的距离而具有变低的N型杂质浓度。如上所述，在本文中，光电二极管部 4由三个杂质浓度区构成；然而，光电二极管部4可以由η (η表示2或以上的自然数)级杂 质浓度区构成。在以下实施例2中，将描述光电二极管部4由两级的杂质浓度区构成的情 况。此外，在以下实施例3中，将描述光电二极管4由四级杂质浓度区构成的情况。构成光电二极管部4的η个(η级)N型区由η级杂质浓度区构成，包括第一一种 导电性类型区域，其接近转移栅极9;第二一种导电性类型区，其覆盖所述第一一种导电性 类型区的外侧，不包括转移栅极9侧，…第η个一种导电性类型区，其覆盖第(η-1)个一种 导电性类型区，不包括转移栅极9侧，其中，每个N型区被设置为根据离开转移栅极9的距 离而具有变低的N型杂质浓度。结果，可以实现本发 明的目的，也就是说，即使在光电二极 管部4的面积大于传统2X2 μ m的情况下也能更容易地执行从光电二极管4的完全电荷转 移。在实施例1中，描述的是第η个一种导电性类型区在衬底表面方向和表面深度方 向两者上覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。然而，不限于此，在第η个一种导电性类型区 仅在衬底表面方向上覆盖第(η-1)个一种导电性类型区或第η个一种导电性类型区仅在 衬底深度方向上覆盖第(η-1)个一种导电性类型区的情况下，甚至也可以实现本发明的目 的，也就是说甚至在广泛提供的光电二极管面积的情况下执行完全电荷转移。(实施例2)虽然在上述实施例1中光电二极管部4由三个杂质浓度区构成，但实施例2将描 述光电二极管部由两级的杂质浓度区构成的情况。图7是示意地示出本发明的实施例2中的固态图像捕捉元件的单位光电二极管的 示例性结构的平面图。图8是沿线Β-Β’的图7中的固态图像捕捉元件的纵向横截面图。在 图7和8中，通过添加相同的参考标号来描述实现与图1和2中的元件相同的工作效果的 元件。在图7和8中，实施例2的固态图像捕捉元件IB包括Ρ型阱区3，其在N型硅衬 底2上形成；光电二极管部4Β，其在P型阱区3上形成且由稍后描述的具有朝着转移栅极 9逐渐增大的杂质浓度的两个N型区构成；P型高浓度表面层5，其在光电二极管部4Β上形 成且是用于减小暗电流的表面P+层；N型漏极区7 (FD 7)，其在形成于P型阱区3之上的P 型阱区6中形成，作为在接近于N型区的位置处形成的用于从光电二极管部4Β读出信号电 荷的浮动扩散FD ；P型阻挡层8，其在形成于P型阱区3之上的P型阱区6中形成，且能够 控制在N型漏极区7与光电二极管部4Β之间形成的沟道区；以及转移栅极9，其在P型阻 挡层8之上提供有插在其之间的栅极绝缘膜(未示出)。光电二极管部4Β由两级的杂质浓度区构成，即电荷转移栅极接近的N区41Β和被 提供为覆盖电荷转移栅极接近的N区41Β的外侧(不包括转移栅极9侧)的N-区42Β。N 型杂质浓度的大小是N-< N。更具体而言，在电荷转移栅极接近的N区41Β中，例如，N型 杂质浓度是N = 5 X IO16至IX IO17CnT3 ；并且在N-区42Β中，例如，N型杂质浓度是N-= 1 X IO15至1 X IO1W30此外，详细地说，光电二极管部4Β由以下各项构成电荷转移栅极接 近的N区41Β，其中，砷(As)和磷(P)被作为杂质而离子注入；以及在其外侧的N-区42Β， 其中，磷被作为杂质而离子注入。同时，类似于上述实施例1中的情况，例如，电荷转移栅极接近的N区41Β和作为浮动扩散FD的与区41B相对且有P型阻挡层8插在其之间的N型漏极区7的N+杂质浓度 是例如1 X IO18至1 X IO19cnT3的高浓度。如上所述，在实施例2的固态图像捕捉元件IB中光电二极管4B由两级的杂质浓 度构成，且在接近于转移栅极9的一侧杂质浓度较高。N型杂质浓度的大小是N- < N < N+。 同时，电位朝着转移栅极9变强，且接近于转移栅极9的侧壁的位置是具有最强电位的点。 在较大光电二极管4B中被执行光电转换的信号电荷在水平方向(衬底表面方向)和垂直 方向(衬底深度方向)上被收集到此点，并且更容易地对从光电二极管4收集的信号电荷 执行完全电荷转移。如上所述，电位朝着转移栅极9变强且接近于转移栅极9的侧壁的位置变成具有 最强电位的点。因此，即使在具有宽面积以保持足以实现高灵敏度和宽动态范围的饱和电 子数的光电二极管4B的情况下，在光电二极管4B中被执行光电转换的信号电荷也被顺利 地收集到接近于转移栅极9的此点，而不停留在光电二极管4B的中间，并且可以容易地从 光电二极管4B执行完全电荷转移。在实施例2中，描述了光电二极管部4B由以下各项构成的情况第一一种导电性 类型区的电荷转移栅极接近的N区41B ；以及第二一种导电性类型区的N-区42B。且电荷 转移栅极接近的N区41B的杂质浓度N被设置为N = 5 X IO16至1 X IO17CnT3且N-区42B的 杂质浓度N-被设置为N- = 1\1015至1\1016側_3。然而，不限于此，可以将电荷转移栅极 接近的N区41B的杂质浓度N设置为N= 5X IO16至IXlO17Cnr3且可以将N—区42B，的杂 质浓度N-设置为大到N-=IX IO14Cm-3,而不是N-区42B。在这种情况下，距离转移栅极 9最远的光电二极管部4B的N-区42B’的杂质浓度可以等于N型半导体衬底2的杂质浓 度。(实施例3)在上述实施例1中，光电二极管部4由三级杂质浓度区构成。在实施例3中，将描 述光电二极管部由四级杂质浓度区构成的情况。图9是示意地示出本发明的实施例3中的固态图像捕捉元件的单位光电二极管的 示例性结构的平面图。图10是沿着线C-C’的图9中的固态图像构成元件的纵向横截面图。 在图9和10中，通过添加相同参考标号来描述实现与图1和2中的元件相同的工作效果的 元件。在图9和10中，实施例3的固态图像捕捉元件IC包括P型阱区3，其在N型硅衬 底2上形成；光电二极管部4C，其在P型阱区3上形成且由具有朝着稍后描述的转移栅极9 的一侧逐渐增大的杂质浓度的四个N型区构成；P型高浓度表面层5，其在光电二极管部4C 上形成且是用于控制暗电流的表面P+层；N型漏极区7(FD 7)，其在形成于P型阱区3之上 的P型阱区6中形成，作为在接近于N型区的位置处形成的用于从光电二极管部4C读出信 号电荷的浮动扩散FD ；P型阻挡层8，其在形成于P型阱区3之上的P型阱区6中形成，且 能够控制在N型漏极区7与光电二极管部4之间形成的沟道区；以及转移栅极9，其在P型 阻挡层8之上提供有插在其之间的栅极绝缘膜(未示出)。光电二极管部4C由四级杂质浓度区构成，包括电荷转移栅极接近的N区41C ；Nl-区421C，其被提供为覆盖具有比区41C的杂质浓度低的杂质浓度的电荷转移栅极接近 的N区41C的外侧(不包括转移栅极9侧)；N2-区422C，其被提供为覆盖具有比区421C的杂质浓度低的杂质浓度的Nl-区421C的外侧(不包括转移栅极9侧)，以及N-区43，其 被提供为覆盖具有比区422C的杂质浓度低的杂质浓度的N2-区422C的外侧(不包括转移 栅极9侧)。N型杂质浓度的大小N- < N2- < Nl- < N。更具体而言，N型杂质浓度设置 如下例如，在电荷转移栅极接近的N区41C中，N = 5X IO16至lX1017cm_3 ；例如，在Nl-区 421C 中，N- = 5X IO15 至 IXlO16Cnr3 ；例如，在 N2-区 422C 中，N- = 5X IO14 至 IX IO15CnT3 ； 以及例如，在N-区43中，N-= IXlO1W30此外，详细地说，光电二极管部4C由以下各项构成电荷转移栅极接近的N区41C，其中，砷(As)和磷(P)被作为杂质而离子注入；其 外侧的区421C和N2-区422C，其中，磷(P)被离子注入；以及具有硅衬底2的N型杂 质浓度(N—)的N—区43。同时，电荷转移栅极接近的N区41C和作为浮动扩散FD的与区41C相对且具有P 型阻挡层8插在其之间的N型漏极区7的杂质浓度是例如1 X IO18至1 X IO19CnT3的高浓度。如上所述，实施例3的固态图像捕捉元件IC的光电二极管部4C由四级杂质浓度 配置且杂质浓度被形成为随着其接近转移栅极9而变高。在光电二极管部4C中，N型杂质 浓度的大小是N- < N2- < Nl- < N < N+(FD)。同时，电位朝着转移栅极9变强，并且接近 于转移栅极9的侧壁的位置是具有最强电位的点。在较大光电二极管4C中被执行光电转 换的信号电荷在水平方向(衬底表面方向)和垂直方向(衬底深度方向)被收集到此点， 并且更容易地对从光电二极管4C收集的信号电荷执行完全电荷转移。如上所述，电位朝着邻近转移栅极9侧变强且接近于转移栅极9的侧壁的位置变 成具有最强电位的点。因此，即使在具有宽面积以保持足以实现高灵敏度和宽动态范围的 饱和电子数的光电二极管4C的情况下，在光电二极管4B中被执行光电转换的信号电荷也 被顺利地收集到接近于转移栅极9的此点，并且可以容易地从光电二极管4C执行完全电荷 转移。(实施例4)图11是示意地示出本发明的实施例4的电子信息设备的示例性结构的方框图，在 图像捕捉部中包括根据本发明的实施例1至3中任何一项的固态图像捕捉元件。在图11中，根据本发明的实施例4的电子信息设备90包括固态图像捕捉装置 91，其用于对来自根据实施例1至3中任何一项的固态图像捕捉元件1、1B或IC的图像捕 捉信号执行预定信号处理以便获得彩色图像信号；存储器部92 (例如记录介质)，其用于在 对彩色图像信号执行预定信号处理之后为了记录而对来自固态图像捕捉装置91的彩色图 像信号进行数据记录；显示器部93 (例如液晶显示装置)，其用于在对彩色图像信号执行预 定信号处理之后为了显示而在显示屏幕(例如液晶显示屏幕)上显示来自固体图像捕捉装 置91的彩色图像信号；通信部94(例如发送和接收设备)，其用于在对彩色图像信号执行 预定信号处理之后为了通信而对来自固态图像捕捉装置91的彩色图像信号进行通信；以 及图像输出部95 (例如打印机)，其用于在执行预定信号处理之后为了打印而打印来自固 体图像捕捉装置91的彩色图像信号。不限于此，除固态图像捕捉装置91之外，电子信息设 备90可以至少包括存储器部92、显示器部93、通信部94、以及图像输出部95中的任何一 个。作为电子信息设备90，可以想象包括图像输入设备的电子设备，诸如数字式摄像 机(例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像机(例如监控摄像机、门电话摄像机、诸如车载背视监控摄像机的装配在车辆中的摄像机、或电视摄像机)、扫描仪、传真 机、装配摄像机的蜂窝电话设备或个人数字助理(PDA)。
因此，根据本发明的实施例4，来自固态图像捕捉装置91的彩色图像信号可以被 适当地显示在显示屏幕上，使用图像输出部95在一张纸上打印出，被通信部94经由导线 或无线电作为通信数据适当地通信，通过执行预定数据压缩处理适当地存储在存储器部92 处；并且可以适当地执行各种数据处理。虽然在上述实施例1至3中未具体地详细描述，但根据本发明的固态图像捕捉元 件包括一种导电性类型半导体衬底；相反导电性类型阱区，其在所述一种导电性类型半 导体衬底上形成；光电二极管部，其由用于完全电荷转移的具有连续不同杂质浓度的多个 一种导电性类型区构成，在相反导电性类型半导体衬底上形成；一种导电性类型漏极区，其 能够从光电二极管部读出信号电荷；以及转移栅极，其在所述一种导电性类型漏极区与所 述光电二极管部之间的衬底之上形成。结果，即使当光电二极管面积大时，也可以更容易地 从光电二极管部执行信号电荷的完全电荷转移。在上述实施例1至3中，光电二极管部4由用于完全电荷转移的具有连续变化杂 质浓度的两级至四级杂质浓度区构成。然而，不限于此，光电二极管部4可以由用于完全电 荷转移的具有连续变化杂质浓度的五级或更多级的多个杂质浓度区配置。在这里，包括两 级至四级杂质浓度区，以便信号电荷可以被更顺利地移动到光电二极管部4的接近转移栅 极9的位置，而不停留在光电二极管4的中间。因此，即使像素尺寸被扩大至6X6 μ m以加 宽特别地用于被用于监控摄像机和电视电话设备的IP摄像机的光电二极管面积，这是因 为此类摄像机主要进行视频拍摄且需要实现灵敏度和宽动态范围，可以更容易地从光电二 极管部执行完全电荷转移。可能存在光电二极管部4随着光电二极管面积加宽而大于传统 的2X2 μ m、诸如3X3 μ m至IOX 10 μ m而需要由五级或更多级的多个杂质浓度区构成的情 况。因此，即使当光电二极管面积(像素尺寸)大于2Χ2μπι的传统像素尺寸时，诸如 3 X 3 μ m至10 X 10 μ m，也可以更容易地执行完全电荷转移。此外，在实施例1至3中，本发明包括P型阱区3，其在N型半导体衬底2上形成； 光电二极管部，其在P型阱区3上形成且由多个(η个)N型区构成；N型漏极区7，其在接近 光电二极管部4的N型区的位置处形成；P型阻挡层8，其在N型漏极区7与光电二极管部 之间形成；以及转移栅极9，其被设置在P型阻挡层8之上。构成光电二极管部的多个(η 个)N型区域由η级的杂质浓度区构成，包括第一 N型区，其接近转移栅极9 ；第二 N型区， 其覆盖第一 N型区的外侧，不包括其转移栅极9侧……以及第η个N型区，其覆盖第(η-1) 个N型区的外侧，不包括其转移栅极9侧。每个N型区被设置为根据离开转移栅极9的距 离而具有较低的N型杂质浓度。然而，不限于此，所述导电性类型可以是相反导电性类型。也就是说，本发明包括N型阱区，其在P型半导体衬底上形成；光电二极管部，其 在N型阱区上形成并由多个(η个)P型区构成；P型漏极区，其在接近光电二极管部的P型 区的位置处形成；N型阻挡层，其在P型漏极区与光电二极管部之间形成；以及转移栅极9， 其被设置在N型阻挡层上。构成光电二极管部的多个(η个)P型区由η级杂质浓度区构成， 包括第一 P型区，其接近转移栅极9 ；第二 P型区，其覆盖第一 P型区的外侧，不包括其转 移栅极9侧……以及第η个P型区，其覆盖第(η-1)个P型区的外侧，不包括其转移栅极9侧。必须将每个P型区设置为根据离开转移栅极9的距离而具有较低的P型杂质浓度。如上所述，通过使用本发明的优选实施例1至4来举例说明本发明。然而，不应仅 仅基于上述实施例1至4来解释本发明。应理解的是应仅仅基于权利要求来解释本发明的 范围。还应理解的是基于本发明的说明书和根据本发明的详细优选实施例1至4的说明的 公知常识，本领域的技术人员能够实现技术的等效范围。此外，应理解的是在本说明书中引 用的任何专利、任何专利申请和任何参考文献应以与其中具体地描述内容的方式相同的方 式通过弓I用结合到本说明书中。工业实用性 本发明可以应用于诸如MOS固态图像捕捉元件等由用于对来自对象的图像光执 行光电转换并捕捉其图像的半导体元件构成的固态图像捕捉元件和诸如数字式摄像机 (例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像机(例如监控摄像机)、扫描仪、 传真机、电视电话设备和装配摄像机的蜂窝电话设备等包括固态图像捕捉元件作为在其图 像捕捉部中使用的图像输入设备的电子信息设备领域。根据本发明，朝着转移栅极提供电 位倾斜，由于在光电二极管部中的逐步地变化的杂质浓度的多个杂质区，以这样的方式使 得杂质浓度随着电位倾斜更加接近于转移栅极而逐步地连续增大。因此，可以使通过对入 射光的光电转换获得的信号电荷移动到具有较强电位的一侧，亦即光电二极管的接近转移 栅极的位置，而不停留在光电二极管部的中间。结果，即使当像素尺寸变大到6X6 μ m尺寸 以加宽光电二极管面积时，特别是对于主要进行视频拍摄且需要实现灵敏度和宽动态范围 的用于监控摄像机和电视电话摄像机的IP摄像机而言，可以更容易地从光电二极管部执 行信号电荷的完全电荷转移。本领域的技术人员将清楚各种其它修改且在不脱离本发明的范围和精神的情况 下可以轻易地实现该修改。因此，意图并不是使随附权利要求的范围局限于本文所阐述的 说明，而是应广泛地理解权利要求。元件列表1,1B, IC固态图像捕捉元件2N型硅衬底3P 阱区4，4B，4C光电二极管部(PD)41，41B，41C 电荷转移栅极接近的N区域42N 区421Nl-区422N2-区43N—区5P型高浓度表面层6P型阱区7N型漏极区(FD)8P型阻挡层9转移栅极10P型元件分离区
11元件分离绝缘区N电荷转移栅极接近的N区的杂质浓度N-N-区的杂质浓度Nl-Nl-区的杂质浓度N2-N2-区的杂质浓度N—N—区的杂质浓度N+N型漏极区(FD)的杂质浓度90电子信息设备91固态图像捕捉装置02存储器部93显示器部94通信部
95图像输出部。
权利要求
一种固态图像捕捉元件，包括一种导电性类型半导体衬底；相反导电性类型阱区，其在所述一种导电性类型半导体衬底上形成；光电二极管部，其在所述相反导电性类型阱区上形成，由用于完全电荷转移的具有连续不同杂质浓度的多个一种导电性类型区构成；一种导电性漏极区，其能够从所述光电二极管部读出信号电荷；以及转移栅极，其在所述一种导电性漏极区与所述光电二极管部之间的衬底上形成。
2.根据权利要求1所述的固态图像捕捉元件，其中，构成所述光电二极管部的所述多 个一种导电性类型区由η级(η是2或以上的自然数)的杂质浓度区构成，包括第一一种导 电性类型区，其接近所述转移栅极；第二一种导电性类型区，其覆盖所述第一一种导电性类 型区的外侧，不包括其转移栅极侧，...，以及第η个一种导电性类型区，其覆盖第(η-1)个 一种导电性类型区的外侧，不包括其转移栅极侧。
3.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，所述多个一种导电性类型区中 的每一个根据离开所述转移栅极的距离而具有逐步且连续变低的一种导电性杂质浓度。
4.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，所述多个一种导电性类型区中 的每一个根据朝向所述转移栅极的距离而具有逐步且连续变高的一种导电性杂质浓度。
5.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，在构成所述光电二极管部的多 个一种导电性类型区中，提供逐步地或连续地朝向所述转移栅极下面的电荷转移路径侧的 电位倾斜。
6.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，第η个一种导电性类型区在衬底表 面方向上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。
7.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，第η个一种导电性类型区在衬底深 度方向上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。
8.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，第η个一种导电性类型区在衬底表 面方向和衬底深度方向两者上在外侧覆盖第(η-1)个一种导电性类型区。
9.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，当所述光电二极管部由第一一种 导电性类型区和第二一种导电性类型区构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N被设 置为Ν = 5 χ ο16至1 X IO17Cm-3,且第二一种导电性类型区的杂质浓度N-被设置为N-=IXlO1W3O
10.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，当所述光电二极管部由第一一种 导电性类型区和第二一种导电性类型区构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N被设 置为Ν = 5X IO16至1 X IO17Cm-3,且第二一种导电性类型区的杂质浓度N-被设置为N-= IXlO15M IXlO1W30
11.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，当所述光电二极管部由第一一种 导电性类型区、第二一种导电性类型区和第三一种导电性类型区构成时，第一一种导电性 类型区的杂质浓度N被设置为N = 5 X IO16至1 X IO17Cm-3,第二一种导电性类型区的杂质浓 度N-被设置为N-=IX IO15至1 X IO16Cm-3,且第三一种导电性类型区的杂质浓度N-被设 置为 N— = IXlO1W30
12.根据权利要求2所述的固态图像捕捉元件，其中，当所述光电二极管部由第一一种导电性类型区、第二一种导电性类型区、第三一种导电性类型区和第四一种导电性类型区 构成时，第一一种导电性类型区的杂质浓度N被设置为N= 5X IO16至IX 1017cm_3，第二一 种导电性类型区的杂质浓度Nl-被设置为m- = 5X1015至lX1016cm_3，第三一种导电性类 型区的杂质浓度N2-被设置为N2- = 5X1014至lX1015cm_3，且第四一种导电性类型区的杂 质浓度N-被设置为N-=IX 1014cm_3。
13.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，所述光电二极管部的尺寸在 3Χ3μπι至 10 XlO μ m 之间。
14.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，距离所述转移栅极最远的光 电二极管部的一种导 电性类型区的杂质浓度等于所述一种导电性类型半导体衬底的杂质 浓度。
15.根据权利要求1或2所述的固态图像捕捉元件，其中，使用两种或更多种杂质离子 来形成构成所述光电二极管部的多个一种导电性类型区。
16.根据权利要求15所述的固态图像捕捉元件，其中，在构成所述光电二极管部的所 述多个一种导电性类型区中，将砷和磷作为杂质离子注入到更接近于所述转移栅极的区之 一中并仅将磷作为杂质离子注入到距离所述转移栅极更远的区之一。
17.根据权利要求1所述的固态图像捕捉元件，还包括以掩埋所述光电二极管部的方 式在所述光电二极管部上形成的相反导电性类型高浓度表面层。
18.根据权利要求1所述的固态图像捕捉元件，其中，在所述一种导电性类型漏极区与 所述光电二极管部之间形成相反导电性类型阻挡层，并在所述相反导电性类型阻挡层之上 形成所述转移栅极。
19.一种电子信息设备，其包括被用作图像捕捉部中的图像输入设备的根据权利要求 1、2、6至12、17和18中任何一项所述的固态图像捕捉元件。
全文摘要
根据本发明的一种固态图像捕捉元件，包括一种导电性类型半导体衬底；相反导电性类型阱区，其在所述一种导电性类型半导体衬底上形成；光电二极管部，其在所述相反导电性类型阱区上形成，由用于完全电荷转移的具有连续不同杂质浓度的多个一种导电性类型区构成；一种导电性漏极区，其能够从所述光电二极管部读出信号电荷；以及转移栅极，其在所述一种导电性漏极区与所述光电二极管部之间的衬底上形成。
文档编号H04N5/369GK101840927SQ20101014401
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者永井谦一 申请人:夏普株式会社