固態(tài)成像設(shè)備、其制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種固態(tài)成像設(shè)備、其制造方法以及電子設(shè)備。該固態(tài)成像設(shè)備包括其中形成有電荷轉(zhuǎn)移部的半導(dǎo)體基板，該電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部所產(chǎn)生的電荷。半導(dǎo)體基板包括在其中形成電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
【專利說明】固態(tài)成像設(shè)備、其制造方法以及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及固態(tài)成像設(shè)備、其制造方法以及電子設(shè)備，特別是，可提高電荷轉(zhuǎn)移效率的固態(tài)成像設(shè)備、其制造方法以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]電荷耦合裝置(CXD)固態(tài)成像設(shè)備包括垂直CXD和水平CXD作為轉(zhuǎn)移溝道用來將由光電二極管收集的電荷轉(zhuǎn)移至輸出放大器。
[0003]由垂直CCD構(gòu)成的垂直轉(zhuǎn)移寄存器在時(shí)鐘電壓施加在其上部設(shè)置的柵極電極時(shí)，在垂直方向轉(zhuǎn)移電荷。
[0004]關(guān)于形成垂直轉(zhuǎn)移寄存器的方法，有表面溝道和掩埋溝道。表面溝道存在的問題是，因?yàn)楸砻嬗泄?Si)瑕疵，電子容易被捕獲或者與信號(hào)無關(guān)的電子容易產(chǎn)生，這使得轉(zhuǎn)移效率降低。因此，通常，CCD固態(tài)成像設(shè)備常采用掩埋溝道。采用掩埋溝道，溝道形成在表面下的稍深處以轉(zhuǎn)移電子。
[0005]將簡單描述形成掩埋溝道的方法。首先，僅將形成垂直轉(zhuǎn)移寄存器的區(qū)域通過抗蝕劑掩模打開并且注入諸如As (砷)的N型離子，使得N型轉(zhuǎn)移溝道形成。接著，在形成的N型轉(zhuǎn)移溝道的部分區(qū)域上利用As或相似者進(jìn)一步進(jìn)行N型離子注入，從而形成其中電位設(shè)定為較深的電位階梯。該電位階梯具有幫助轉(zhuǎn)移電荷的作用。
[0006]如上所述，電位階梯通過用抗蝕劑掩模僅打開期望區(qū)域且進(jìn)行離子注入而形成。因此，經(jīng)受離子注入的區(qū)域和未經(jīng)受離子注入的區(qū)域之間的邊界上電位劇烈變化。因?yàn)殡娢蝗绱藙×业淖兓瑩?dān)心在垂直方向上轉(zhuǎn)移電荷時(shí)會(huì)有一些電荷殘留。殘留電荷直接導(dǎo)致成像器特性變壞，這是不利的。有鑒于此，為提高電荷轉(zhuǎn)移效率提出了各種各樣的技術(shù)(例如，參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.2011-249690、日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.HE108-288492、日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.HE103-285335和日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.HE108-139304)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]所希望的是進(jìn)一步提高電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0008]本公開鑒于上述情形進(jìn)行，通過本公開可提高電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0009]根據(jù)本公開的第一實(shí)施例，提供固態(tài)成像設(shè)備，其包括在其中形成電荷轉(zhuǎn)移部的半導(dǎo)體基板，該電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部中所產(chǎn)生的電荷，該半導(dǎo)體基板包括在形成有電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
[0010]根據(jù)本公開的第二實(shí)施例，提供固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，包括:通過LOCOS(硅的局部氧化)方法形成凸形狀的半導(dǎo)體基板的表面；以及使抗蝕劑掩模經(jīng)受圖案化并且進(jìn)行離子注入使得抗蝕劑掩模的邊界與凸形狀的頂部對(duì)應(yīng)，因此在半導(dǎo)體基板中形成電荷轉(zhuǎn)移部。
[0011]根據(jù)本公開的第三實(shí)施例，提供包括固態(tài)成像設(shè)備的電子設(shè)備，該固態(tài)成像設(shè)備包括在其中形成電荷轉(zhuǎn)移部的半導(dǎo)體基板，該電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部中所產(chǎn)生的電荷，半導(dǎo)體基板包括在形成有電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
[0012]在本公開的第一至第三實(shí)施例中，電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的電荷，該電荷轉(zhuǎn)移部設(shè)置在半導(dǎo)體基板中并且半導(dǎo)體基板的表面在形成有電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀。
[0013]固態(tài)成像設(shè)備和電子設(shè)備可以是獨(dú)立的設(shè)備或者可以是包含在其它設(shè)備中的模塊。
[0014]根據(jù)本公開的第一至第三實(shí)施例，可提高電荷轉(zhuǎn)移效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]如附圖所示，借助下述關(guān)于其中最佳方式實(shí)施例的詳細(xì)描述，本公開的的這些和其它目標(biāo)、特征以及優(yōu)勢會(huì)變得更加明顯。
[0016]圖1是示出根據(jù)本公開第一實(shí)施例的CCD固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造的視圖；
[0017]圖2是預(yù)定像素以及預(yù)定像素周圍的組件的放大狀態(tài)的頂視圖；
[0018]圖3A和3B是圖2所示預(yù)定部分的截面圖；
[0019]圖4A至4H是說明在垂直方向上形成截面構(gòu)造的方法的視圖；
[0020]圖5A至5H是說明在水平方向上形成截面構(gòu)造的方法的視圖；
[0021]圖6A和6B是說明電位階梯和讀出部的電位Rp的視圖；
[0022]圖7是示出根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的CMOS固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造的視圖；
[0023]圖8是示出圖7中像素的第一構(gòu)造示例的視圖；
[0024]圖9A至9E是說明圖8所示像素的操作的視圖；
[0025]圖10是示出電荷累積部電位的視圖；
[0026]圖11是示出根據(jù)本公開第二實(shí)施例的電荷累積部電位的視圖；
[0027]圖12A至12H是說明電荷累積部形成方法的視圖；
[0028]圖13是示出圖7中像素的第二構(gòu)造示例的視圖；
[0029]圖14是圖13中像素的頂視圖；
[0030]圖15是說明圖13中像素的電路操作的示意圖；
[0031]圖16A至161是圖13中像素的電位圖；
[0032]圖17是示出根據(jù)本公開第二實(shí)施例的電荷累積部的電位的視圖；以及
[0033]圖18是示出根據(jù)本公開第三實(shí)施例的作為電子設(shè)備的成像設(shè)備的構(gòu)造示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下文中，將描述實(shí)施本公開的實(shí)施例(在下文中，稱為實(shí)施例)。應(yīng)注意，描述將以下述順序進(jìn)行。
[0035]1.第一實(shí)施例((XD固態(tài)成像設(shè)備的構(gòu)造示例)
[0036]2.第二實(shí)施例(CMOS固態(tài)成像設(shè)備的構(gòu)造示例)
[0037]3.第三實(shí)施例(電子設(shè)備的應(yīng)用示例)
[0038]〈1.第一實(shí)施例>
[0039]〈(XD固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造>
[0040]圖1是示出根據(jù)本公開第一實(shí)施例的CCD固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造的視圖。
[0041]圖1中的CXD固態(tài)成像設(shè)備包括像素陣列區(qū)3，在該像素陣列區(qū)3中，多個(gè)像素2在半導(dǎo)體基板21上二維布置為矩陣形式，該半導(dǎo)體基板21例如用硅(Si)作為半導(dǎo)體。
[0042]二維布置的像素2的每一個(gè)包括光電二極管，該光電二極管作為光電轉(zhuǎn)換元件，其執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換且根據(jù)接收光量把入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷以及累積信號(hào)電荷。另外，像素2的每一個(gè)包括多個(gè)像素晶體管，用于讀出光電二極管中累積的信號(hào)電荷。多個(gè)像素晶體管例如包括電荷讀出晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管。
[0043]在像素陣列區(qū)3中，對(duì)于各個(gè)像素列，在列方向上布置的多個(gè)像素2的附近提供有垂直轉(zhuǎn)移寄存器4。多個(gè)垂直轉(zhuǎn)移寄存器4中的每一個(gè)用作在垂直方向轉(zhuǎn)移從每行像素2讀出的信號(hào)電荷，并且由垂直CXD構(gòu)成。
[0044]水平轉(zhuǎn)移寄存器5提供在垂直轉(zhuǎn)移寄存器4的末端以在水平方向上延伸。水平轉(zhuǎn)移寄存器5用于在水平方向轉(zhuǎn)移由垂直轉(zhuǎn)移寄存器4轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷，并且由水平CCD構(gòu)成。輸出放大器6提供在水平轉(zhuǎn)移寄存器5轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷的終點(diǎn)。
[0045]輸出放大器6把由水平轉(zhuǎn)移寄存器5在水平方向轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換為電壓并且輸出電壓作為信號(hào)。從輸出放大器6輸出的信號(hào)輸入至信號(hào)處理電路7中。信號(hào)處理電路7接收從輸出放大器6輸出的信號(hào)并且使該信號(hào)經(jīng)受預(yù)置信號(hào)處理從而產(chǎn)生預(yù)定的圖像信號(hào)。產(chǎn)生的圖像信號(hào)輸出至CXD固態(tài)成像設(shè)備I的外部設(shè)備。
[0046]驅(qū)動(dòng)電路8產(chǎn)生轉(zhuǎn)移脈沖，用于轉(zhuǎn)移信號(hào)電荷。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路8控制垂直轉(zhuǎn)移寄存器4和水平轉(zhuǎn)移寄存器5以使其依照該轉(zhuǎn)移脈沖而驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路8提供具有垂直轉(zhuǎn)移脈沖的垂直轉(zhuǎn)移寄存器4且提供具有水平轉(zhuǎn)移脈沖的水平轉(zhuǎn)移寄存器5。
[0047]CXD固態(tài)成像設(shè)備I具有上述示意性構(gòu)造。
[0048]<像素陣列區(qū)的頂視圖>
[0049]圖2示出了在放大狀態(tài)的像素陣列區(qū)3的預(yù)定像素以及預(yù)定像素周圍組件的頂視圖。應(yīng)注意，圖2是從像素陣列區(qū)3的半導(dǎo)體基板(硅層)21的頂部看的頂視圖。
[0050]光電二極管(PD) 11形成在像素2中。光電二極管11通過例如使用N型半導(dǎo)體區(qū)域作為電荷累積部的PN結(jié)形成。形成部分垂直轉(zhuǎn)移寄存器4的N型溝道12提供在像素2的附近以在垂直方向上延伸。電位階梯13是其中電位Rp設(shè)為更深的區(qū)域，電位階梯13按預(yù)定間隔形成在N型溝道12中的垂直方向上。此外，讀出累積在光電二極管11中電荷的讀出部14在光電二極管11和N型溝道12之間沿在垂直方向上的N型溝道12延伸以形成為N型半導(dǎo)體區(qū)域。
[0051]在具有上述構(gòu)造的像素陣列區(qū)3中，由斜線示出的各個(gè)區(qū)域表示凸的區(qū)域，其中半導(dǎo)體基板(硅層)21的表面凸起。就是說，凸部分15形成在電位階梯13的邊界區(qū)域中，在作為電荷轉(zhuǎn)移方向的垂直方向上有N型溝道12。此外，凸部分16也形成在讀出部14的在作為電荷轉(zhuǎn)移方向的水平方向上的邊界區(qū)域中。
[0052]〈截面圖〉
[0053]圖3A示出了沿圖2中的A-A線獲取的截面圖。
[0054]N型溝道12形成在半導(dǎo)體基板21中形成的P型(第一導(dǎo)電類型)半導(dǎo)體區(qū)域22中以在轉(zhuǎn)移方向上延伸。N型溝道12的一些部分為電位階梯13，其為高濃度的N型(第二導(dǎo)電類型)半導(dǎo)體區(qū)域。凸部分15形成在電位階梯13的在半導(dǎo)體基板21上的轉(zhuǎn)移方向上的邊界部分。
[0055]轉(zhuǎn)移柵極電極24通過柵極氧化膜23形成在半導(dǎo)體基板21的頂表面上。層間絕緣膜25和遮光膜26形成在轉(zhuǎn)移柵極電極24之上。層間絕緣膜25還用作防反射膜并且可由例如氮化硅膜(SiN)形成。遮光膜26可以例如是如鎢(W)的金屬膜。
[0056]圖3B示出了沿圖2中的B-B線獲取的截面圖。
[0057]除了 N型溝道12夕卜，光電二極管11和讀出部14在半導(dǎo)體基板21中形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域22中形成為N型半導(dǎo)體區(qū)域。凸部分16形成在半導(dǎo)體基板21上部的、讀出部14在水平方向上的邊界部分。
[0058]轉(zhuǎn)移柵極電極24通過柵極氧化物膜23形成在半導(dǎo)體基板21的頂表面上。層間絕緣膜25和遮光膜26形成在轉(zhuǎn)移柵極電極24之上。
[0059]如上所述，在CXD固態(tài)成像設(shè)備I中，凸部分15形成在半導(dǎo)體基板21上部的、電位階梯13在轉(zhuǎn)移方向上的邊界部分。凸部分16也形成在半導(dǎo)體基板21上部的、讀出部14在水平方向上的邊界部分。利用此結(jié)構(gòu)，如后文中將敘述，可減少當(dāng)電荷轉(zhuǎn)移時(shí)的殘留電荷并且提高電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0060]<制造方法(垂直方向)>
[0061]參考圖4A至4H，將描述形成圖3A所示的截面構(gòu)造的方法。
[0062]首先，如圖4A所示，在形成在半導(dǎo)體基板21中的P型半導(dǎo)體區(qū)域22內(nèi)進(jìn)行例如采用As (砷)或P (磷)的N型離子注入，使得N型溝道12形成在轉(zhuǎn)移方向上。之后，氧化膜墊(S12) 31形成在半導(dǎo)體基板21的表面上。
[0063]接著，如圖4B所示，用于LOCOS形成的硬掩模32形成在氧化膜墊31的頂表面上。硬掩模32可以例如由氮化硅膜(SiN)形成。
[0064]如圖4C所示，通過圖案化和干法刻蝕抗蝕劑掩模(未示出)，硬掩模32經(jīng)受圖案化處理使得僅保留其中形成凸部分15的區(qū)域。
[0065]如圖4D所示，通過熱氧化，形成LOCOS膜34并且凸部分15形成在硬掩模32下方。關(guān)于凸部分15的尺寸，例如，高度可以設(shè)置為250nm至300nm,橫向?qū)挾?轉(zhuǎn)移方向上的寬度)可以設(shè)置為100至200nm。但是，可以根據(jù)電位階梯13的區(qū)域來適當(dāng)設(shè)置這些值。
[0066]之后，如圖4E所示，移除硬掩模32和LOCOS膜34。通過利用熱磷酸的濕法刻蝕可移除由SiN構(gòu)成的硬掩模32。通過利用稀氫氟酸(DHF)的濕法刻蝕可移除LOCOS膜34。
[0067]接著，如圖4F所示，將抗蝕劑掩模35圖案化使得從形成的兩個(gè)凸部分15的一個(gè)頂部到另一個(gè)頂部的區(qū)域打開。進(jìn)行N型離子注入。以此，電位階梯13形成在N型溝道12中的從一個(gè)凸部分15的頂部到另一個(gè)凸部分15的頂部的區(qū)域中。換句話說，在上述參考圖4C的硬掩模32的圖案化處理中，硬掩模32經(jīng)受圖案化處理使得凸部分15的頂部形成在轉(zhuǎn)移方向上的電位階梯13的兩個(gè)邊界部分。
[0068]移除抗蝕劑掩模35之后，柵極氧化物膜23和轉(zhuǎn)移柵極電極24的形成為如圖4G所示。之后，如圖4H所示，形成層間絕緣膜25和遮光膜26。
[0069]如此，圖3A所示的截面構(gòu)造完成。
[0070]應(yīng)注意，在圖4F中，在進(jìn)行用于形成電位階梯13的離子注入以及移除抗蝕劑掩模35之后，凸部分15可以通過例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)移除，使半導(dǎo)體基板21變平。[0071 ] <制造方法(水平方向)>
[0072]接著，參考圖5A至5H，將描述形成如圖3B所示截面構(gòu)造的方法。
[0073]首先，如圖5A所示，例如用As或P的N型離子注入在形成在半導(dǎo)體基板21的P型半導(dǎo)體區(qū)域22內(nèi)進(jìn)行，使得N型溝道12形成。之后，氧化膜墊(S12)形成在半導(dǎo)體基板21表面上。
[0074]接著，如圖5B所示，用于LOCOS形成的硬掩模32形成在氧化膜墊31的頂表面上。硬掩模32可以例如由氮化硅膜(SiN)形成。
[0075]如圖5C所示，通過圖案化和干法刻蝕抗蝕劑掩模(未示出)，硬掩模32經(jīng)受圖案化處理使得僅保留其中形成凸部分16的區(qū)域。
[0076]如圖所示，LOCOS膜34通過熱氧化形成，凸部分16形成在硬掩模32下方。之后，如圖5E所示，移除硬掩模32和LOCOS膜34。通過利用熱磷酸的濕法刻蝕移除由SiN構(gòu)成的硬掩模32。通過利用稀氫氟酸(DHF)的濕法刻蝕移除LOCOS膜34。
[0077]接著，如圖5F所示，將抗蝕劑掩模36圖案化使得從形成的兩個(gè)凸部分16的一個(gè)頂部到另一個(gè)頂部的區(qū)域打開。進(jìn)行N型離子注入。以此，讀出部14在P型半導(dǎo)體區(qū)域22中形成以從凸部分16的一個(gè)頂部延伸至凸部分16的另一個(gè)頂部。換句話說，在上述參考圖5C的硬掩模32的圖案化處理中，硬掩模32經(jīng)受圖案化處理使得凸部分16的頂部形成在水平方向上的讀出部14的兩個(gè)邊界部分。如圖4A至4H的情況，凸部分16可以在讀出部14形成后通過CMP變平。
[0078]光電二極管11也可以通過圖案化對(duì)應(yīng)于光電二極管11的區(qū)域的抗蝕劑掩模(未示出)并且進(jìn)行N型離子注入形成。
[0079]如圖5G所示，柵極氧化物膜23和轉(zhuǎn)移柵極電極24形成。之后，如圖5H所示，層間絕緣膜25和遮光膜26形成。
[0080]如此，圖3B所示的截面構(gòu)造完成。
[0081]分別參考圖4A至4H和圖5A至5H描述了從垂直方向看和從水平方向看的CXD固態(tài)成像設(shè)備I的像素陣列區(qū)3的制造方法。當(dāng)然，相同處理同時(shí)進(jìn)行。
[0082]<電位圖>
[0083]參考圖6A至6B，將描述電位階梯13和讀出部14的電位Rp。
[0084]圖6A示出了在進(jìn)行如圖4F所示N型離子注入后，在轉(zhuǎn)移方向上的半導(dǎo)體基板21的電位Rp。此外，在圖6A中，用虛線示出的電位Rp’表示當(dāng)在未形成凸部分15的情況下進(jìn)行N型離子注入時(shí)的電位。
[0085]當(dāng)在未形成凸部分15的情況下進(jìn)行N型離子注入時(shí)，如虛線所示，電位Rp’在抗蝕劑掩模35邊界部分處變化劇烈，并且因此一些電荷在電荷轉(zhuǎn)移時(shí)殘留。
[0086]相反，在CXD固態(tài)成像設(shè)備I中，凸部分15形成在抗蝕劑掩模35的邊界部分并進(jìn)行N型離子注入，因此電位Rp在抗蝕劑掩模35的邊界部分緩慢變化，如圖6A所示。以此方式，電位Rp有光滑的分布(profile)，并且因此可減少將電荷轉(zhuǎn)移至水平轉(zhuǎn)移寄存器5時(shí)的殘留電荷。
[0087]圖6B示出在如圖5F所示的N型離子注入后，在水平方向上半導(dǎo)體基板21的電位Rp。在圖6B中，用虛線顯示的電位Rp’表示當(dāng)在未形成凸部分16的情況下進(jìn)行N型離子注入時(shí)的電位。
[0088]此外，當(dāng)進(jìn)行形成讀出部14的N型離子注入時(shí)，凸部分16形成在抗蝕劑掩模36的邊界部分，并且因此在抗蝕劑掩模36的邊界部分，電位Rp緩慢變化。以此方式，電位Rp有光滑的分布，并且因此可減少在電荷從光電二極管11轉(zhuǎn)移至垂直轉(zhuǎn)移寄存器4時(shí)的殘留電荷。
[0089]如上所述，利用CXD固態(tài)成像設(shè)備1，通過在垂直轉(zhuǎn)移寄存器4和讀出部14中的電荷轉(zhuǎn)移方向上在邊界部分形成半導(dǎo)體基板21的凸部分15和凸部分16作為電荷轉(zhuǎn)移部，可給每個(gè)電位Rp提供光滑的分布。每個(gè)電位Rp具有光滑的分布，因此可減少當(dāng)電荷轉(zhuǎn)移時(shí)的殘留電荷從而提聞電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0090]<2.第二實(shí)施例>
[0091]〈CMOS固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造示例>
[0092]圖7是示出根據(jù)本公開第二實(shí)施例的CMOS固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造的視圖。
[0093]圖7的CMOS固態(tài)成像設(shè)備51包括例如用硅(Si)作為半導(dǎo)體的半導(dǎo)體基板72。圖7的CMOS固態(tài)成像設(shè)備51包括在半導(dǎo)體基板72中的像素陣列區(qū)63和外圍電路區(qū)，像素陣列區(qū)63具有二維布置為矩陣形式的像素62，外圍電路區(qū)圍繞像素陣列區(qū)63。外圍電路區(qū)包括垂直驅(qū)動(dòng)電路64、列信號(hào)處理電路65、水平驅(qū)動(dòng)電路66、輸出電路67和控制電路68等。
[0094]像素62的每一個(gè)包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管以及多個(gè)像素晶體管。多個(gè)像素晶體管包括，例如，轉(zhuǎn)移晶體管、選擇晶體管、復(fù)位晶體管以及放大晶體管的四個(gè)MOS晶體管。
[0095]替代地，像素62可具有共享像素結(jié)構(gòu)。共享像素結(jié)構(gòu)包括多個(gè)光電二極管、多個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管、共享的單一浮置擴(kuò)散部以及交替共享的不同像素晶體管。即，在共享像素中，構(gòu)成多個(gè)單元像素的光電二極管和轉(zhuǎn)移晶體管交替共享不同像素晶體管。
[0096]控制電路68接收輸入時(shí)鐘和用于指示操作模式等的數(shù)據(jù)，并且輸出諸如CMOS固態(tài)成像設(shè)備51內(nèi)部信息的數(shù)據(jù)。即，基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)、以及主時(shí)鐘，控制電路68產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)，作為垂直驅(qū)動(dòng)電路64、列信號(hào)處理電路65以及水平驅(qū)動(dòng)電路66等的操作參考?？刂齐娐?8輸出產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)至垂直驅(qū)動(dòng)電路64、列信號(hào)處理電路65以及水平驅(qū)動(dòng)電路66等。
[0097]垂直驅(qū)動(dòng)電路64由例如移位寄存器構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)電路64選擇像素驅(qū)動(dòng)線70，為選擇的像素驅(qū)動(dòng)線70提供驅(qū)動(dòng)像素62的脈沖，并且驅(qū)動(dòng)每一行的像素62。即，垂直驅(qū)動(dòng)電路64在垂直方向上順序選擇性地掃描像素陣列區(qū)63每一行的像素62，并且通過垂直信號(hào)線69基于根據(jù)每個(gè)像素62的光電轉(zhuǎn)換部中光接收量所產(chǎn)生的信號(hào)電荷提供像素信號(hào)至列信號(hào)處理電路65。
[0098]將列信號(hào)處理電路65提供給像素62的每一列并且使從一行中的像素62輸出的信號(hào)經(jīng)受針對(duì)各像素列的諸如噪聲消除的信號(hào)處理。例如，列信號(hào)處理電路65進(jìn)行諸如相關(guān)雙采樣(CDS)和AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)處理使得像素特有的固定圖案噪聲消除。
[0099]水平驅(qū)動(dòng)電路66例如由移位寄存器構(gòu)成。水平驅(qū)動(dòng)電路66按順序輸出水平掃描脈沖，從而按順序選擇列信號(hào)處理電路65，并且導(dǎo)致每個(gè)列信號(hào)處理電路65輸出像素信號(hào)至水平信號(hào)線71。
[0100]輸出電路67使由每個(gè)列信號(hào)處理電路65按順序提供的通過水平信號(hào)線71的信號(hào)經(jīng)受信號(hào)處理并輸出信號(hào)。例如，輸出電路67可以只進(jìn)行緩沖或進(jìn)行黑電平調(diào)整、列差異校正和各種數(shù)字信號(hào)處理等。輸入/輸出終端73傳輸信號(hào)至外部設(shè)備/從外部設(shè)備接收信號(hào)。
[0101]以上述方式構(gòu)造的CMOS固態(tài)成像設(shè)備51是稱為列AD系統(tǒng)的CMOS圖像傳感器，其中每個(gè)像素列提供有執(zhí)行CDS處理和AD轉(zhuǎn)換處理的列信號(hào)處理電路65。
[0102]<像素的第一構(gòu)造示例>
[0103]圖8示出了像素62A的電路構(gòu)造示例作為像素62的第一構(gòu)造示例。
[0104]圖8中所示的像素62A包括例如PN結(jié)光電二極管(I3D) 91，其作為光電轉(zhuǎn)換部接收光線，產(chǎn)生信號(hào)電荷，并且累積信號(hào)電荷。此外，像素62A包括第一轉(zhuǎn)移柵極92、第二轉(zhuǎn)移柵極93、電荷累積部(MEM) 94、復(fù)位柵極95、放大晶體管96、選擇晶體管97、電荷釋放柵極98和浮置擴(kuò)散部(FD) 99。
[0105]第一轉(zhuǎn)移柵極92連接在光電二極管91和電荷累積部94之間。轉(zhuǎn)移信號(hào)TG施加在第一轉(zhuǎn)移柵極92的柵極電極。第一轉(zhuǎn)移柵極92的源極和漏極中的一個(gè)連接至光電二極管91。當(dāng)轉(zhuǎn)移信號(hào)TG激活時(shí)，第一轉(zhuǎn)移柵極92響應(yīng)于此變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而將累積在光電二極管91中的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至信號(hào)累積區(qū)94。
[0106]第二轉(zhuǎn)移柵極93連接在電荷累積部94和FD99之間。轉(zhuǎn)移信號(hào)FG施加在第二轉(zhuǎn)移柵極93的柵極電極。第二轉(zhuǎn)移柵極93的源極和漏極中的一個(gè)連接至FD99，該FD99連接放大晶體管96的柵極電極。當(dāng)轉(zhuǎn)移信號(hào)FG激活時(shí)，第二轉(zhuǎn)移柵極93響應(yīng)于此變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而將累積在電荷累積部94中的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至FD99。
[0107]復(fù)位柵極95的源極和漏極中的一個(gè)連接至電源電壓VdcL另一個(gè)連接至FD99。復(fù)位信號(hào)RST施加在復(fù)位柵極95的柵極電極。當(dāng)復(fù)位信號(hào)RST激活時(shí)，復(fù)位柵極95響應(yīng)于此變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而使FD99的電位復(fù)位至電源電壓Vdd的水平。
[0108]電荷累積部94提供在第一轉(zhuǎn)移柵極92和第二轉(zhuǎn)移柵極93之間作為掩埋MOS電容器?？刂菩盘?hào)SG施加在電荷累積部94的柵極電極。電荷累積部94暫時(shí)保留光電二極管91中產(chǎn)生的信號(hào)電荷直到讀出時(shí)刻到來。
[0109]放大晶體管96的柵極電極連接至FD99并且其漏極連接至電源電壓Vdd。放大晶體管96作為讀出電路的輸入，讀出電路讀出光電二極管91中通過光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)電荷，就是，所謂的源跟隨電路。就是說，放大晶體管96構(gòu)成為，當(dāng)源極電極通過選擇晶體管97連接至垂直信號(hào)線69時(shí)，源跟隨電路以及恒電流源電路100的負(fù)載MOS —起連接至垂直信號(hào)線69的一端。
[0110]選擇晶體管97連接在放大晶體管96的源極電極和垂直信號(hào)線69之間。選擇信號(hào)SEL施加在選擇晶體管97的柵極電極。當(dāng)選擇信號(hào)SEL激活時(shí)，選擇晶體管97響應(yīng)于此變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而使像素62A變?yōu)檫x擇狀態(tài)，并且輸出從放大晶體管96輸出的像素信號(hào)至垂直信號(hào)線96。
[0111]電荷釋放柵極98連接在光電二極管91和電源電壓Vdd之間作為電荷釋放區(qū)。電荷釋放控制信號(hào)PG施加在電荷釋放柵極98的柵極電極。當(dāng)電荷釋放控制信號(hào)PG激活時(shí)，電荷釋放柵極98響應(yīng)于此變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)并且選擇性地從光電二極管91釋放光電二極管91中累積的預(yù)定量的信號(hào)電荷或者全部信號(hào)電荷至電荷釋放區(qū)。電荷釋放柵極98在未進(jìn)行信號(hào)電荷累積時(shí)的時(shí)期保持導(dǎo)電狀態(tài)，并且因此可以避免以信號(hào)電荷將光電二極管91飽和以及超出飽和電荷量的信號(hào)電荷漏出至電荷累積部94或周圍像素。
[0112]FD99將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(例如，電壓信號(hào))并且輸出該電信號(hào)。
[0113]〈曝光操作〉
[0114]圖9A至9E是說明從像素的曝光開始(累積的開始)至曝光結(jié)束(累積的結(jié)束)的操作的視圖。
[0115]首先，如圖9A所示，電荷釋放控制信號(hào)PG激活，從而導(dǎo)通電荷釋放柵極98并且光電二極管91的電荷釋放。
[0116]當(dāng)電荷釋放柵極98再次截止時(shí)，曝光在所有像素中開始，以及如圖9B所示，取決于入射光的信號(hào)電荷累積在光電二極管(PD) 91中。
[0117]當(dāng)曝光結(jié)束時(shí)，如圖9C所示激活復(fù)位信號(hào)RST，從而復(fù)位柵極95導(dǎo)通并且FD99的電荷釋放(復(fù)位操作)。
[0118]如圖9D所不,轉(zhuǎn)移信號(hào)TG和控制信號(hào)SG激活,從而信號(hào)電荷從光電二極管91向電荷累積部(MEM) 94轉(zhuǎn)移。
[0119]之后，當(dāng)像素62A的讀出時(shí)刻到來時(shí)，如圖9E所示激活轉(zhuǎn)移信號(hào)FG，從而第二轉(zhuǎn)移柵極93導(dǎo)通并且信號(hào)電荷從電荷累積部94向FD99轉(zhuǎn)移。信號(hào)電荷在FD99中轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并且通過垂直信號(hào)線69輸出。
[0120]如上所述，在包括圖8的像素62A的CMOS固態(tài)成像設(shè)備51中，曝光操作在像素陣列區(qū)63內(nèi)的所有像素中同時(shí)進(jìn)行，并且在通過全局快門方法進(jìn)行成像時(shí)讀出電荷，在該全局快門方法中，電荷暫時(shí)保留在電荷累積部(MEM)94中。
[0121]這里，電荷累積部94中，為了減少在向FD99轉(zhuǎn)移電荷時(shí)的轉(zhuǎn)移失敗，電位Rp2在FD99的方向(即圖10中的轉(zhuǎn)移方向)上設(shè)有階梯狀的坡。該階梯狀的電位坡可以通過在不同的區(qū)域設(shè)置離子注入?yún)^(qū)并進(jìn)行多次離子注入而形成。更具體的，如圖10所示，例如，階梯狀的電位坡可以通過設(shè)置層I區(qū)域、層2區(qū)域、層3區(qū)域以及層4區(qū)域并進(jìn)行多次離子注入而形成。
[0122]同樣的，在電荷累積部94的這種階梯狀的電位坡中，凸部分形成在半導(dǎo)體基板72的表面中，如圖11所示，從而可向電位Rp3提供光滑的階梯狀臺(tái)階并且減少電荷轉(zhuǎn)移時(shí)殘留的電荷。
[0123]就是說，圖10的電位Rp2示出在凸部分未形成的情況下的電位分布，并且圖11的電位Rp3示出在凸部分形成的情況下電荷累積部94電位分布。
[0124]〈制造方法〉
[0125]參考圖12A至12H，將描述形成具有圖11所示電位分布的電荷累積部的方法。
[0126]首先，如圖12A所示，例如采用As或P的N型離子注入在半導(dǎo)體基板72中形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域121內(nèi)進(jìn)行，使得成為電荷累積部94的N型半導(dǎo)體區(qū)域122形成。之后墊氧化膜(S12) 123形成在半導(dǎo)體基板72的表面上。
[0127]接著，如圖12B所示，用于LOCOS形成的硬掩模124形成在墊氧化膜123的頂表面上。硬掩模124可以由例如氮化硅膜(SiN)形成。
[0128]如圖12C所示，通過圖案化和干法刻蝕抗蝕劑掩模(未示出)，硬掩模124經(jīng)受圖案化處理使得僅保留形成有凸部分的區(qū)域。
[0129]如圖12D所示，LOCOS膜125形成并且凸部分131通過熱氧化在硬掩模124下形成。之后，如圖12E所示，移除硬掩模124和LOCOS膜125。通過利用熱磷酸的濕法刻蝕移除由SiN構(gòu)成的硬掩模124。通過利用稀氫氟酸(DHF)的濕法刻蝕移除LOCOS膜125。
[0130]隨后，如圖12F所示，抗蝕劑掩模141圖案化使得層I區(qū)域打開并且進(jìn)行N型離子注入。
[0131]在針對(duì)層I移除抗蝕劑掩模141后，抗蝕劑掩模142圖案化使得層2區(qū)域打開并且進(jìn)行N型離子注入，如圖12G所示。與階梯狀臺(tái)階的數(shù)目相應(yīng)的同樣離子注入在不同的區(qū)域進(jìn)行。
[0132]當(dāng)離子注入完成時(shí)，柵極氧化膜151和轉(zhuǎn)移柵極電極152形成在半導(dǎo)體基板72的頂表面上，如圖12H所示。
[0133]如上所述，當(dāng)將成為半導(dǎo)體基板72的電荷累積部94的N型半導(dǎo)體區(qū)域122經(jīng)受多次離子注入時(shí)，凸部分131通過LOCOS方法形成在作為區(qū)域邊界的部分中，然后進(jìn)行多次尚子注入。
[0134]這樣，，可提供如圖11所示的具有光滑的階梯狀臺(tái)階的電位分布，從而可減少殘留電荷并提聞電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0135]<像素的第二構(gòu)造示例>
[0136]圖13是作為像素62第二構(gòu)造示例的像素62B的電路構(gòu)造示例。
[0137]圖13中，與圖8所示第一構(gòu)造示例的像素62A對(duì)應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且適當(dāng)?shù)厥÷云涿枋觥?br>
[0138]圖13的像素62B除了電荷累積部94之外還包括第二電荷累積部201。在第二電荷累積部201和電荷累積部94之間新增第三轉(zhuǎn)移柵極202。
[0139]為了清楚地區(qū)別電荷累積部94和第二電荷累積部201，電荷累積部94在下文中將被稱為第一電荷累積部94。
[0140]轉(zhuǎn)移信號(hào)CG施加在第三轉(zhuǎn)移柵極202的柵極電極。當(dāng)轉(zhuǎn)移信號(hào)CG激活時(shí)，第三轉(zhuǎn)移柵極202響應(yīng)而變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而控制電位在第一電荷累積部94和第二電荷累積部201之間的通道中變深。
[0141]通過利用第一累積量的出色的暗特性(dark characteristic)和第二累積量的優(yōu)先區(qū)域效率，像素62B是保持暗特性并且具有大量飽和電荷的像素電路。第二電荷累積部201由具有比第一電荷累積部94更大的每單位區(qū)域電容值的電容器構(gòu)成。
[0142]圖14是像素62B的頂視圖。
[0143]第一轉(zhuǎn)移柵極92包括施加有轉(zhuǎn)移信號(hào)TG的柵極電極，連接在光電二極管91和第一電荷累積部94之間。電荷釋放柵極98包括施加有電荷釋放控制信號(hào)PG的柵極電極，連接在光電二極管91和作為電荷釋放部分的電源電壓Vdd之間。
[0144]第一電荷累積部94包括施加有控制信號(hào)SG的柵極電極，并且在柵極電極下作為掩埋MOS電容器形成。
[0145]第二轉(zhuǎn)移柵極93包括施加有轉(zhuǎn)移信號(hào)FG的柵極電極，連接在第一電荷累積部94和FD99之間。第二轉(zhuǎn)移柵極93的源極/漏極中的一個(gè)與第一電荷累積部94的N型半導(dǎo)體區(qū)域共享。源極/漏極中的另一個(gè)與FD99的N型半導(dǎo)體區(qū)域共享。
[0146]第三轉(zhuǎn)移柵極202包括施加有轉(zhuǎn)移信號(hào)CG的柵極電極。第三轉(zhuǎn)移柵極202的源極/漏極中的一個(gè)與第一電荷累積部94的N型半導(dǎo)體區(qū)域共享。源極/漏極中的另一個(gè)連接至第二電荷累積部201。
[0147]<像素62B的電路操作>
[0148]參考圖16A至161以及圖15，將描述像素62B的電路操作。圖15示出了像素62B中的選擇信號(hào)SEL、復(fù)位信號(hào)RST、轉(zhuǎn)移信號(hào)TG、電荷釋放控制信號(hào)PG、轉(zhuǎn)移信號(hào)CG、控制信號(hào)SG以及轉(zhuǎn)移信號(hào)FG的時(shí)間圖。此外，圖16A至161示出了像素62B在預(yù)定操作狀態(tài)的電位圖。
[0149]圖16A示出了恰在tn時(shí)刻之前的電位初始狀態(tài)。在tn時(shí)刻，所有像素中的電荷釋放控制信號(hào)PG同時(shí)未激活并且電荷釋放柵極98變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)，然后曝光時(shí)期在像素陣列區(qū)63的所有像素中開始。在tn時(shí)刻，轉(zhuǎn)移信號(hào)CG同時(shí)激活，從而第三轉(zhuǎn)移柵極202變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。
[0150]在曝光時(shí)期期間，利用高強(qiáng)度，信號(hào)電荷不僅在光電二極管91中累積，同時(shí)通過經(jīng)由第一轉(zhuǎn)移柵極92的溢出通道從光電二極管91中溢出而累積到第一電荷累積部(MEM1)94中。此外，如圖16B所示，第三轉(zhuǎn)移柵極202保持導(dǎo)電狀態(tài)，從而向第一電荷累積部94流出的信號(hào)電荷通過第三轉(zhuǎn)移柵極202累積在第二電荷累積部(MEM2)201中。另一方面，利用低強(qiáng)度，信號(hào)電荷的累積僅在光電二極管91中進(jìn)行。
[0151]接著，在t12時(shí)刻，通過在中間電位VM驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移信號(hào)TG，超出由中間電位VM決定的預(yù)定電荷量的信號(hào)電荷從光電二極管91經(jīng)由第一轉(zhuǎn)移柵極92累積在第一電荷累積部94和第二電荷累積部201兩者中。
[0152]接著，在t13時(shí)刻，轉(zhuǎn)移信號(hào)CG未激活，因此，如圖16C所示，第三轉(zhuǎn)移柵極202變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)。
[0153]隨后，在t14時(shí)刻，所有像素中的轉(zhuǎn)移信號(hào)TG和控制信號(hào)SG同時(shí)激活，從而第一轉(zhuǎn)移柵極92和第一電荷累積部94的柵極電極變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這樣，如圖16D所示，累積在光電二極管91中的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至第一電荷累積部94并累積。
[0154]接著，在t14時(shí)刻，當(dāng)所有像素中的轉(zhuǎn)移信號(hào)TG同時(shí)不激活時(shí)，電荷釋放控制信號(hào)PG同時(shí)激活。然后，第一轉(zhuǎn)移柵極92變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)并且電荷釋放柵極98變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這樣，所有像素共有的曝光時(shí)期結(jié)束。之后，控制信號(hào)SG也不激活。
[0155]圖16E示出了曝光結(jié)束時(shí)的電位狀態(tài)。此時(shí)，高強(qiáng)度的信號(hào)電荷累積在第一電荷累積部94和第二電荷累積部201兩者中。另一方面，低強(qiáng)度的信號(hào)電荷僅累積在第一電荷累積部94中。
[0156]接著，在t16時(shí)刻，第N行的選擇信號(hào)SEL激活并且第N行的選擇晶體管97變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而第N行的像素62B變?yōu)檫x擇狀態(tài)。同時(shí)，復(fù)位信號(hào)RST激活并且復(fù)位柵極95變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，從而FD99復(fù)位。在t17時(shí)刻，復(fù)位信號(hào)RST未激活并且FD99此時(shí)的電位作為第一復(fù)位電平NI通過放大晶體管96和選擇晶體管97輸出至垂直信號(hào)線69。
[0157]接著，在t18時(shí)刻，激活轉(zhuǎn)移信號(hào)FG，從而第二轉(zhuǎn)移柵極93變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。如圖16F所示，累積在第一電荷累積部94的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至FD99。
[0158]在t19時(shí)刻,如圖16G所不,轉(zhuǎn)移信號(hào)FG未激活,從而從第一電荷累積部94向FD99的電荷轉(zhuǎn)移停止。在t19時(shí)刻，當(dāng)轉(zhuǎn)移停止時(shí)，F(xiàn)D99的電位作為取決于第一電荷累積部94中累積電荷的量的第一信號(hào)電平SI，通過放大晶體管96和選擇晶體管97輸出至垂直信號(hào)線69。
[0159]接著，在t2(l時(shí)刻，轉(zhuǎn)移信號(hào)CG、控制信號(hào)SG和轉(zhuǎn)移信號(hào)FG同時(shí)激活并且第三轉(zhuǎn)移柵極202和第二轉(zhuǎn)移柵極93都變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這樣，如圖16H所示，第二電荷累積部201、第一電荷累積部94和FD99的電位結(jié)合,從而信號(hào)電荷累積在整個(gè)結(jié)合區(qū)域。信號(hào)電荷作為第二電荷電平S2通過放大晶體管96和選擇晶體管97輸出至垂直信號(hào)線69。
[0160]隨后，在t21時(shí)刻，復(fù)位信號(hào)RST激活并且電位結(jié)合的區(qū)域復(fù)位。
[0161]在t22時(shí)刻，復(fù)位信號(hào)RST未激活，并且圖161所示的電位結(jié)合區(qū)域的電位作為第二復(fù)位電平N2通過放大晶體管96和選擇晶體管97輸出至垂直信號(hào)線69。
[0162]之后，在t23時(shí)刻后，轉(zhuǎn)移信號(hào)FG、控制信號(hào)SG和轉(zhuǎn)移信號(hào)CG按規(guī)定順序不激活并且第二轉(zhuǎn)移柵極93和第三轉(zhuǎn)移柵極202變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)。這樣，再次獲得圖16A中所示的初始狀態(tài)的電位。按規(guī)定順序不激活轉(zhuǎn)移信號(hào)FG、控制信號(hào)SG和轉(zhuǎn)移信號(hào)CG是為了將溝道電荷累積在第二電荷累積部201中，當(dāng)?shù)谝浑姾衫鄯e部94的柵極電極處于導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)該溝道電荷累積在基板表面。不同于FD99，僅對(duì)第二電荷累積部201不進(jìn)行復(fù)位，從而不用擔(dān)心復(fù)位溝道電荷會(huì)引起像素信號(hào)的抵消(offset)。
[0163]通過上述一系列的電路操作，第一復(fù)位電平N1、第一信號(hào)電平S1、第二信號(hào)電平S2以及第二復(fù)位電平N2以上述順序從像素62B輸出至垂直信號(hào)線69。
[0164]第一復(fù)位電平NI和第一信號(hào)電平SI是具有出色的暗特性的低強(qiáng)度的像素信號(hào)并且第二信號(hào)電平S2和第二復(fù)位電平N2是具有高強(qiáng)度的大量飽和電荷量的像素信號(hào)。
[0165]所希望的是，在高增益的配置中讀出低強(qiáng)度的像素信號(hào)使得減少噪聲以及針對(duì)寬信號(hào)范圍在低增益的配置中讀出高強(qiáng)度的像素信號(hào)。因此，可以說根據(jù)第二構(gòu)造示例的像素62B具有能夠獲得高增益的配置中的低強(qiáng)度的像素信號(hào)(Sl-Nl)以及低增益的配置中的高強(qiáng)度的像素信號(hào)(S2-N2)的電路構(gòu)造。
[0166]還可在作為如上所述的像素62B的第一電荷累積部94的N型半導(dǎo)體區(qū)域中使用如上文參考12A至12H所述的制造方法，在該制造方法中，當(dāng)進(jìn)行多次離子注入時(shí)，凸部分部分形成為區(qū)域邊界，然后進(jìn)行多次離子注入。
[0167]這樣，如圖17所示，可為第一電荷累積部94提供具有光滑的階梯狀臺(tái)階的電位分布，以及因此可減少殘留電荷并提聞電荷轉(zhuǎn)移效率。
[0168]〈3.第三實(shí)施例〉
[0169]<電子設(shè)備的應(yīng)用不例>
[0170]上述(XD固態(tài)成像設(shè)備I和CMOS固態(tài)成像設(shè)備51可應(yīng)用于不同電子設(shè)備，例如，諸如數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的成像設(shè)備、具有成像功能的便攜式電話或者具有成像功能的音頻播放器。
[0171]圖18是示出根據(jù)本公開第三實(shí)施例的作為電子設(shè)備的成像設(shè)備的構(gòu)造示例框圖。
[0172]圖18所示的成像設(shè)備300包括:包括透鏡組及其相似物的光學(xué)單元301、采用CXD固態(tài)成像設(shè)備I或CMOS固態(tài)成像設(shè)備51的上述構(gòu)造的固態(tài)成像設(shè)備(成像裝置)302以及作為相機(jī)信號(hào)處理電路的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)電路303。成像設(shè)備300還包括幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307和電源單元308。DSP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307和電源單元308通過總線309相互連接。
[0173]光學(xué)單元301接收來自物體的入射光(圖像光線)并且在固態(tài)成像設(shè)備302的成像表面上形成圖像。固態(tài)成像設(shè)備302將通過光學(xué)單元301形成在成像表面上的圖像的入射光量轉(zhuǎn)換為每個(gè)像素的電信號(hào)并且輸出該電信號(hào)作為像素信號(hào)。上述CCD固態(tài)成像設(shè)備I或CMOS固態(tài)成像設(shè)備51，就是，提高了電荷轉(zhuǎn)移效率的固態(tài)成像設(shè)備可用作固態(tài)成像設(shè)備 302。
[0174]顯示單元305包括例如液晶板和有機(jī)電發(fā)光(EL)板的平板型顯示設(shè)備，并且顯示由固態(tài)成像設(shè)備302采集的移動(dòng)圖像或靜止圖像。記錄單元306將由固態(tài)成像設(shè)備302采集的移動(dòng)圖像或靜止圖像記錄在記錄媒介上，例如硬盤和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，。
[0175]操作單元307發(fā)出根據(jù)用戶所操作的關(guān)于成像設(shè)備300不同功能的操作指令。電源單元308適當(dāng)?shù)靥峁┎煌碾娫碊SP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306和操作單元307以成為這些供給的對(duì)象的操作電源。
[0176]如上所述，通過采用上述CXD固態(tài)成像設(shè)備I或CMOS固態(tài)成像設(shè)備51作為固態(tài)成像設(shè)備302，可以提高電荷轉(zhuǎn)移效率。因此，在諸如攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)以及如移動(dòng)電話的移動(dòng)設(shè)備中的相機(jī)模塊的成像設(shè)備300中可達(dá)到高質(zhì)量的采集圖像。
[0177]本公開的實(shí)施例不限于如上所述的實(shí)施例，并且可在不脫離本公開的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化。
[0178]上述的示例中，描述了固態(tài)成像設(shè)備設(shè)置第一導(dǎo)電類型為P型、第二導(dǎo)電類型為N型并且利用電子作為信號(hào)電荷。但是，本公開的技術(shù)也可應(yīng)用于利用空穴作為信號(hào)電荷的固態(tài)成像設(shè)備。因此，第一導(dǎo)電類型可設(shè)置為N型并且第二導(dǎo)電類型可設(shè)置為P型，使得上述半導(dǎo)體區(qū)域可構(gòu)造為相反的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
[0179]此外，本公開的技術(shù)不限于應(yīng)用在探測入射可見光量的分布并將其采集作為圖像的固態(tài)成像設(shè)備。本公開的技術(shù)還可應(yīng)用于可采集入射紅外線、X線、粒子等的量的分布的固態(tài)成像設(shè)備，以及一般固態(tài)成像設(shè)備(物理量分布探測設(shè)備)，例如探測廣義上包括壓力、電容等的物理量分布的指紋識(shí)別傳感器。
[0180]應(yīng)注意，本實(shí)施例也可采用下述構(gòu)造。
[0181](I) 一種固態(tài)成像設(shè)備，包括
[0182]半導(dǎo)體基板，在該半導(dǎo)體基板中形成有電荷轉(zhuǎn)移部，該電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部所產(chǎn)生的電荷，該半導(dǎo)體基板包括在形成有該電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
[0183](2)根據(jù)⑴的固態(tài)成像設(shè)備，其中，
[0184]該半導(dǎo)體基板的表面在電荷轉(zhuǎn)移方向上在該電荷轉(zhuǎn)移部的邊界區(qū)域中形成為凸形狀。
[0185](3)根據(jù)(I)或⑵的固態(tài)成像設(shè)備，其中，
[0186]該電荷轉(zhuǎn)移部是構(gòu)造為在垂直方向轉(zhuǎn)移電荷的垂直電荷耦合裝置。
[0187](4)根據(jù)⑴至(3)中任一項(xiàng)的固態(tài)成像設(shè)備，其中，
[0188]該電荷轉(zhuǎn)移部為讀出部，該讀出部構(gòu)造為讀出該光電轉(zhuǎn)換部的電荷。
[0189](5)根據(jù)⑴或⑵的固態(tài)成像設(shè)備，其中，
[0190]該電荷轉(zhuǎn)移部為電荷累積部，該電荷累積部構(gòu)造為暫時(shí)保留該光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的電荷直到該電荷被讀出。
[0191](6) 一種固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，包括:
[0192]通過LCOS (硅的局部氧化)方法形成半導(dǎo)體基板的凸形狀的表面；以及
[0193]使抗蝕劑掩模經(jīng)受圖案化并進(jìn)行離子注入，使得該抗蝕劑掩模的邊界對(duì)應(yīng)凸形狀的頂部，從而在該半導(dǎo)體基板中形成電荷轉(zhuǎn)移部。
[0194](7)根據(jù)(6)的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，還包括:
[0195]在該電荷轉(zhuǎn)移部形成之后，使該半導(dǎo)體基板的該凸形狀變平。
[0196](8) 一種電子設(shè)備,包括:
[0197]固態(tài)成像設(shè)備，包括:
[0198]半導(dǎo)體基板，在該半導(dǎo)體基板中形成有電荷轉(zhuǎn)移部，該電荷轉(zhuǎn)移部構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部所產(chǎn)生的電荷，該半導(dǎo)體基板包括在形成有該電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
[0199]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其它因素，可進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。
[0200]本申請(qǐng)要求2013年7月10日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2013-144503的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)成像設(shè)備，包括: 半導(dǎo)體基板，在該半導(dǎo)體基板中形成有構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部所產(chǎn)生的電荷的電荷轉(zhuǎn)移部，該半導(dǎo)體基板包括在形成有該電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中， 該半導(dǎo)體基板的表面在電荷轉(zhuǎn)移方向上在該電荷轉(zhuǎn)移部的邊界區(qū)域中形成為凸形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中， 該電荷轉(zhuǎn)移部是構(gòu)造為在垂直方向轉(zhuǎn)移電荷的垂直電荷耦合裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中， 該電荷轉(zhuǎn)移部為讀出部，該讀出部構(gòu)造為讀出該光電轉(zhuǎn)換部的電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中， 該電荷轉(zhuǎn)移部為電荷累積部，該電荷累積部構(gòu)造為暫時(shí)保留該光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的電荷直到該電荷被讀出。
6.一種固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，包括: 通過硅的局部氧化方法將半導(dǎo)體基板的表面形成為凸形狀；以及對(duì)抗蝕劑掩模進(jìn)行圖案化并進(jìn)行離子注入，使得該抗蝕劑掩模的邊界對(duì)應(yīng)凸形狀的頂部，從而在該半導(dǎo)體基板中形成電荷轉(zhuǎn)移部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，還包括: 在該電荷轉(zhuǎn)移部形成之后，使該半導(dǎo)體基板的該凸形狀變平。
8.—種電子設(shè)備,包括: 固態(tài)成像設(shè)備，包括: 半導(dǎo)體基板，在該半導(dǎo)體基板中形成有構(gòu)造為轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換部所產(chǎn)生的電荷的電荷轉(zhuǎn)移部，該半導(dǎo)體基板包括在形成有該電荷轉(zhuǎn)移部的區(qū)域中形成為凸形狀的表面。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104282705SQ201410314531
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】大地朋和 申請(qǐng)人:索尼公司