专利名称：固态成像器件和照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态成像器件和照相机，具体而言涉及MOS (金属氧化物半导体)固态成像器件和照相机。
背景技术：
固态成像器件包括由CCD (电荷稱合器件)图像传感器所代表的电荷传送固态成像器件和由诸如CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器之类的MOS (金属氧化物半导体)图像传感器所代表的放大固态成像器件。当比较CCD图像传感器和MOS图像传感器时，CCD图像传感器可能需要高驱动电压来传送信号电荷，因此，用于CCD图像传感器的电源电压可能高于MOS图像传感器的电源电压。因此，包含照相机的移动电话单元、PDA (个人数字助理)和其他移动设备通常使用CMOS图像传感器作为设在其上的固态成像器件。CMOS图像传感器的优点在于电源电压低于CXD图像传感器的电源电压并且功耗也低于CXD图像传感器的功耗。为了使元件绝缘并隔离，LOCOS(硅局部氧化)(选择性氧化)元件隔离系统或者STI(浅槽隔离)元件隔离系统是通常所说的用于MOS图像传感器的元件隔离系统(见日本未审查专利申请公开No. 2002-270808的)。特别地，在像素愈加小型化的情况下，STI元件隔离系统已被广泛使用。在固态成像器件中，随着分辨率的提高像素数也增加，并且因为固态成像器件包括大量像素，所以像素被进一步小型化。
发明内容
由于像素随着如上所述的MOS图像传感器中的像素数的增加而被愈加小型化，因此充当光电转换部的光电二极管的面积减小，结果，饱和电荷量和灵敏度降低。具体而言，每个像素的经光电转换的电荷数(即每个像素的电子数)减少并且饱和电荷量(因此，饱和信号量)降低。这种倾向随着像素被进一步小型化而增大。当基于LOCOS隔离系统或者STI隔离系统的绝缘和隔离被用作元件隔离时，可能在充当光电转换元件的光电二极管与被绝缘和隔离区域之间的界面上引起暗电流和白点(white spot)。希望提供一种图像传感器和照相机，其中，通过改善在将电荷转换为信号电压时的转换效率来提高灵敏度，同时抑制暗电流和白点的发生。根据本发明的实施例，提供了一种具有所排列的像素的固态成像器件，每个所排列的像素包括光电转换元件和读晶体管，该读晶体管用于将在光电转换元件中经光电转换的电荷读至浮动扩散部(floating diffusion portion)。与浮动扩散部Btt连的元件隔离区(element isolation region)由浅槽(shallow trench)元件隔离区形成,其他元件隔离区由杂质扩散隔离区形成。根据本发明的固态成像器件和照相机的一个实施例，由于与浮动扩散部毗连的元件隔离区由浅槽元件隔离区形成，因此浮动扩散部的电容减小，从而使得转换效率增大。由于其他元件隔离区由杂质扩散隔离区形成，因此可以抑制暗电流和白点的发生。根据本发明的固态成像器件和照相机的该实施例，可以通过改善转换效率来提高灵敏度，同时抑制暗电流和白点。因此，固态成像器件和照相机适于应用于这样的固态成像器件和照相机，在这些固态成像器件和照相机中，像素的面积随着像素数的增加而减小。
图I是示出本发明的实施例所应用于的MOS图像传感器的配置示例的框图。图2是示出单位像素的电路配置的示例的电路图。图3是示出单位像素的电路配置的另一个示例的电路图。图4是示出根据本发明第一实施例的固态成像器件、具体而言示出其像素阵列部的主要部分的图。图5是沿着图4所示的D-D线的剖视图。图6是以放大尺寸示出图4所示的单位像素的主要部分的图。图7A是沿着图6中的A-A线的剖视图；图7B是沿着图6中的B-B线的剖视图；并且图7C是沿着图6中的C-C线的剖视图。图8A和图8B分别是示出像素晶体管的栅电极的示例的俯视图和剖视图。图9A和图9B分别是示出像素晶体管的栅电极的另一个示例的俯视图和剖视图。图10A和图10B分别是示出像素晶体管的栅电极的另一个示例的俯视图和剖视图。图IlA和图IlB分别是示出像素晶体管的栅电极的另一个示例的俯视图和剖视图。图12是示出根据本发明第二实施例的固态成像器件、具体而言示出其像素阵列部的主要部分的图。图13A是沿着图12中的A-A线的剖视图；图13B是沿着图12A中的B-B线的剖视图；并且图13C是沿着图12中的C-C线的剖视图。图14是示出根据本发明第三实施例的固态成像器件、具体而言示出其像素阵列部的主要部分的剖视图。图15是示出本发明的实施例所应用于的像素共享电路配置的示例的电路图。图16是示出根据本发明的实施例的照相机配置的示意图。
具体实施例方式已经研究了在将电荷转换为信号电压时光电转换的转换效率。具体而言，经光电转换的电荷被转换为电压并且被作为像素信号而从MOS图像传感器的电路输出。因此，即使在每个像素的电子数(电荷量)较小时，如果表示每个电荷的信号电压的转换效率被增大，则由光电二极管的面积上的减小所引起的数目减少也可以得到补偿。转换效率η由下面的等式⑴来限定。单位是μν/e [等式I]
权利要求
1.一种固态成像器件，包括具有以二维形式排列的多个像素的像素单元，每个像素包括光电转换元件和用于将在所述光电转换元件中生成的电荷传送到浮动扩散部的传送晶体管，其中第一隔离区被形成在像素之间，并且第二隔离区被形成在所述浮动扩散部和所述第一隔离区之间。
2.如权利要求I所述的固态成像器件，其中所述第一隔离区与所述第二隔离区具有不同的形状结构。
3.如权利要求I所述的固态成像器件，其中所述第二隔离区由浅槽结构形成。
4.如权利要求I所述的固态成像器件，其中所述第二隔离区连续地从与所述浮动扩散部毗连的部分延伸到所述传送晶体管的栅极之下的部分。
5.如权利要求4所述的固态成像器件，其中杂质扩散隔离区介于所述传送晶体管的栅极之下的浅槽隔离区的延伸部分的末端和所述光电转换元件之间。
6.如权利要求I所述的固态成像器件，其中膜厚度等于栅绝缘膜的膜厚度的平整绝缘膜被形成在所述第二隔离区和所述杂质扩散隔离区上。
7.如权利要求I所述的固态成像器件，其中比栅绝缘膜厚的绝缘膜被形成在所述杂质扩散隔离区上。
8.如权利要求I所述的固态成像器件，还包括所述像素中的复位晶体管，其中所述复位晶体管的源极区与所述浮动扩散部相同。
9.如权利要求I所述的固态成像器件，其中多个所排列的像素共享除了所述传送晶体管之外的像素晶体管。
10.如权利要求9所述的固态成像器件，其中所述像素晶体管至少包括所述复位晶体管。
11.如权利要求I所述的固态成像器件，其中所述第一隔离区由杂质扩散隔离区形成。
全文摘要
本发明公开了一种固态成像器件和照相机。该固态成像器件由像素排列形成，所述像素中的每一个包括光电转换元件和用于将在所述光电转换元件中经光电转换的电荷读至浮动扩散部的读晶体管，其中与所述浮动扩散部毗连的元件隔离区由浅槽元件隔离区形成，并且除了所述浅槽元件隔离区之外的其他元件隔离区由杂质扩散隔离区形成。
文档编号H04N5/3745GK102938408SQ201210409870
公开日2013年2月20日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月16日
发明者糸长总一郎, 大屋雄 申请人:索尼株式会社