本發(fā)明涉及攝像裝置。

背景技術(shù)：

在數(shù)碼相機(jī)等中廣泛地使用ccd(chargecoupleddevice)圖像傳感器及cmos(complementarymetaloxidesemiconductor)圖像傳感器。如周知那樣，這些圖像傳感器具有形成在半導(dǎo)體基板上的光電二極管。

另一方面，提出了一種將具有光電變換層的光電變換部配置在半導(dǎo)體基板的上方的構(gòu)造(例如專利文獻(xiàn)1)。具有這樣的構(gòu)造的攝像裝置有時(shí)被稱作層疊型的攝像裝置。在層疊型的攝像裝置中，通過光電變換產(chǎn)生的電荷被存儲到電荷蓄積區(qū)域(被稱作“浮置擴(kuò)散部(floatingdiffusion)”)中。與存儲在電荷蓄積區(qū)域中的電荷量對應(yīng)的信號經(jīng)由形成在半導(dǎo)體基板上的ccd電路或cmos電路而被讀出。

專利文獻(xiàn)1：特開2009－164604號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：國際公開第2012/147302號

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在層疊型的攝像裝置中，有時(shí)由于來自電荷蓄積區(qū)域的漏電流或向電荷蓄積區(qū)域的漏電流而在得到的圖像中發(fā)生劣化。如果能夠減少這樣的漏電流則是有益的。以下，有時(shí)將這些漏電流稱作“暗電流”。

根據(jù)本申請的非限定性的某個(gè)例示性的實(shí)施方式，提供以下技術(shù)方案。

一種攝像裝置，具有半導(dǎo)體基板和多個(gè)單位像素單元；多個(gè)單位像素單元分別具備：第1導(dǎo)電型的第1區(qū)域，位于半導(dǎo)體基板內(nèi)，在半導(dǎo)體基板的表面的第1區(qū)中在半導(dǎo)體基板的表面上露出；與第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2區(qū)域，在半導(dǎo)體基板內(nèi)與第1區(qū)域直接鄰接，在被第1區(qū)將周圍包圍的第2區(qū)中在半導(dǎo)體基板的表面上露出；光電變換部，位于半導(dǎo)體基板的表面的上方；接觸插塞，位于半導(dǎo)體基板的表面與光電變換部之間，與第2區(qū)域連接；第1晶體管，包括將第1區(qū)內(nèi)的第1部分覆蓋的第1電極、和半導(dǎo)體基板與第1電極之間的第1絕緣層，將第2區(qū)域作為源極及漏極的一方；第2電極，將第1區(qū)內(nèi)的與第1部分不同的第2部分覆蓋；半導(dǎo)體基板與第2電極之間的第2絕緣層；當(dāng)從與半導(dǎo)體基板的表面垂直的方向觀察時(shí)，第2區(qū)域與接觸插塞之間的連接部位于第1電極與第2電極之間。

總括性或具體性的形態(tài)也可以由元件、器件、模組或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。此外，總括性或具體性的形態(tài)也可以由元件、器件、模組及系統(tǒng)的任意組合實(shí)現(xiàn)。

公開的實(shí)施方式的追加性的效果及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)說明書及附圖會變得清楚。效果及/或優(yōu)點(diǎn)由在說明書及附圖中公開的各種各樣的實(shí)施方式或特征分別提供，為了得到它們中的1個(gè)以上并非全部需要。

根據(jù)本申請的實(shí)施方式，提供一種抑制了暗電流的攝像裝置。

附圖說明

圖1是表示本申請的第1實(shí)施方式的攝像裝置的例示性的電路結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示單位像素單元10的器件構(gòu)造的典型例的示意性剖視圖。

圖3是表示單位像素單元10中的各元件的布局的一例的、從半導(dǎo)體基板60的法線方向觀察時(shí)的平面圖。

圖4是將在控制電極27e及柵極電極26e上施加了0v的狀態(tài)下的復(fù)位晶體管26的附近放大表示的示意性剖視圖。

圖5是將在控制電極27e及柵極電極26e上施加了負(fù)的電壓vn的狀態(tài)下的復(fù)位晶體管26的附近放大表示的示意性剖視圖。

圖6是表示第1實(shí)施方式的變形例的單位像素單元10a中的各元件的布局的平面圖。

圖7是將在柵極電極26e及控制電極27e上分別施加了負(fù)電壓vn1及vn2的狀態(tài)下的復(fù)位晶體管26的附近放大表示的示意性剖視圖。

圖8是表示第1實(shí)施方式的其他變形例的單位像素單元10b中的各元件的布局的平面圖。

圖9是將在復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及復(fù)位晶體管28的柵極電極28e上施加了負(fù)電壓vn的狀態(tài)下的復(fù)位晶體管26及復(fù)位晶體管28的附近放大表示的示意性剖視圖。

圖10是表示本申請的第2實(shí)施方式的單位像素單元20中的各元件的布局的一例的平面圖。

圖11是將在柵極電極26de上施加了負(fù)的電壓vn的狀態(tài)下的復(fù)位晶體管26d的附近放大表示的示意性剖視圖。

圖12是表示向復(fù)位晶體管的柵極電極的施加電壓與暗電流之間的關(guān)系的曲線圖。

圖13是示意地表示不具有控制電極27e的情況下的比較例的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造a)的平面圖。

圖14是示意地表示以夾著接觸插塞86而對置的方式配置有相互電連接的控制電極27e及柵極電極26e的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造b)的平面圖。

圖15是示意地表示接觸插塞86位于環(huán)狀的柵極電極26de的開口ap1的內(nèi)側(cè)的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造c)的平面圖。

圖16是表示本申請的第3實(shí)施方式的攝像裝置中的單位像素單元的例示性電路結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是表示圖16所示的單位像素單元30的器件構(gòu)造的一例的示意性剖視圖。

圖18是表示單位像素單元30中的各元件的布局的一例的平面圖。

圖19是表示第3實(shí)施方式的單位像素單元的變形例中的各元件的布局的平面圖。

圖20是表示第3實(shí)施方式的單位像素單元的其他變形例中的各元件的布局的平面圖。

圖21是表示柵極電極的外形的其他例的平面圖。

圖22是將在又一變形例的單位像素單元40中、在控制電極27e及復(fù)位晶體管26的柵極電極26e上施加了負(fù)電壓vn時(shí)的復(fù)位晶體管26的附近放大表示的示意性剖視圖。

具體實(shí)施方式

層疊型的攝像裝置通常具有將光電變換部和形成在半導(dǎo)體基板上的讀出電路電連接的連接部。在半導(dǎo)體基板和連接部的接點(diǎn)周邊，形成有各種pn結(jié)。在這些pn結(jié)的附近，形成有耗盡層。pn結(jié)附近的耗盡層中的電荷的復(fù)合可能成為漏電流發(fā)生的原因。特別是，半導(dǎo)體基板的表面附近的耗盡層對漏電流的發(fā)生帶來較大的影響。本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，通過采用將半導(dǎo)體基板和連接部之間的接點(diǎn)包圍那樣的電極構(gòu)造，能夠縮小在半導(dǎo)體基板的表面附近出現(xiàn)的耗盡層的面積。

本申請的一技術(shù)方案的概要是以下這樣的。

[項(xiàng)目1]

一種攝像裝置，具有半導(dǎo)體基板和多個(gè)單位像素單元；上述多個(gè)單位像素單元分別具備：第1導(dǎo)電型的第1區(qū)域，位于上述半導(dǎo)體基板內(nèi)，在上述半導(dǎo)體基板的表面的第1區(qū)中在上述半導(dǎo)體基板的上述表面上露出；與上述第1導(dǎo)電型不同的第2導(dǎo)電型的第2區(qū)域，在上述半導(dǎo)體基板內(nèi)與上述第1區(qū)域直接鄰接，在被上述第1區(qū)將周圍包圍的第2區(qū)中在上述半導(dǎo)體基板的上述表面上露出；光電變換部，位于上述半導(dǎo)體基板的上述表面的上方；接觸插塞，位于上述半導(dǎo)體基板的上述表面與上述光電變換部之間，與上述第2區(qū)域連接；第1晶體管，包括將上述第1區(qū)內(nèi)的第1部分覆蓋的第1電極、和上述半導(dǎo)體基板與上述第1電極之間的第1絕緣層，將上述第2區(qū)域作為源極及漏極的一方；第2電極，將上述第1區(qū)內(nèi)的與上述第1部分不同的第2部分覆蓋；上述半導(dǎo)體基板與上述第2電極之間的第2絕緣層；當(dāng)從與上述半導(dǎo)體基板的上述表面垂直的方向觀察時(shí)，上述第2區(qū)域與上述接觸插塞之間的連接部位于上述第1電極與上述第2電極之間。

[項(xiàng)目2]

如項(xiàng)目1所述的攝像裝置，上述單位像素單元分別還具備將上述第1電極和上述第2電極電連接的布線。

[項(xiàng)目3]

如項(xiàng)目1或2所述的攝像裝置，還具備被施加將上述光電變換部的電荷初始化的復(fù)位電壓的電壓線；上述電壓線連接于上述第1晶體管的上述源極及上述漏極的另一方。

[項(xiàng)目4]

如項(xiàng)目1～3的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述第1絕緣層和上述第2絕緣層是同層的。

[項(xiàng)目5]

如項(xiàng)目1～4的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述第1電極和上述第2電極是同層的。

[項(xiàng)目6]

如項(xiàng)目1～5的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述第2區(qū)域包括第1濃度區(qū)域和雜質(zhì)濃度比上述第1濃度區(qū)域高的第2濃度區(qū)域；上述接觸插塞連接于上述第2濃度區(qū)域。

[項(xiàng)目7]

如項(xiàng)目1～6的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述接觸插塞電連接于上述光電變換部。

[項(xiàng)目8]

如項(xiàng)目1～7的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，還具備包括上述第2電極和上述第2絕緣層、將上述第2區(qū)域作為源極或漏極的一方的第2晶體管。

[項(xiàng)目9]

如項(xiàng)目1～8的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述第1電極及上述第2電極構(gòu)成具有開口的單一的第3電極；當(dāng)從與上述半導(dǎo)體基板的上述表面垂直的方向觀察時(shí)，上述第2區(qū)域與上述接觸插塞之間的連接部位于上述第3電極的上述開口內(nèi)。

[項(xiàng)目10]

如項(xiàng)目9所述的攝像裝置，上述第3電極是c字形狀。

[項(xiàng)目11]

如項(xiàng)目1～10中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，當(dāng)從與上述半導(dǎo)體基板的上述表面垂直的方向觀察時(shí)，上述第2電極的一部分與上述第2區(qū)重疊。

[項(xiàng)目12]

如項(xiàng)目1～11中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，上述第2區(qū)域的雜質(zhì)濃度是1×10¹⁸/cm³以上。

[項(xiàng)目13]

一種攝像裝置，是具有多個(gè)單位像素單元的攝像裝置，多個(gè)單位像素單元分別具備：半導(dǎo)體基板，包括具有第1導(dǎo)電型的第1區(qū)域、以及形成于第1區(qū)域中的、具有第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)域；光電變換部，配置在半導(dǎo)體基板的上方；布線構(gòu)造，配置在半導(dǎo)體基板及光電變換部之間，包括連接于雜質(zhì)區(qū)域的接觸插塞；第1晶體管，包括半導(dǎo)體基板上的第1絕緣層及第1絕緣層上的第1控制電極；第2控制電極，配置在與第1絕緣層同層的第2絕緣層上；第1晶體管包括雜質(zhì)區(qū)域作為源極及漏極中的一方；雜質(zhì)區(qū)域的至少一部分位于半導(dǎo)體基板的表面；當(dāng)從與半導(dǎo)體基板垂直的方向觀察時(shí)，雜質(zhì)區(qū)域中的與接觸插塞接觸的部分位于第1控制電極及第2控制電極之間。

根據(jù)項(xiàng)目13的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)雽?dǎo)體基板的表面的耗盡區(qū)域縮小。

[項(xiàng)目14]

如項(xiàng)目13所述的攝像裝置，第1控制電極及第2控制電極是同層的；第2控制電極具有對于雜質(zhì)區(qū)域中的與接觸插塞接觸的部分與第1控制電極對稱的配置。

根據(jù)項(xiàng)目14的結(jié)構(gòu)，能夠更有效地將半導(dǎo)體基板的表面的耗盡區(qū)域縮小。

[項(xiàng)目15]

如項(xiàng)目13或14所述的攝像裝置，雜質(zhì)區(qū)域包括雜質(zhì)濃度相對較低的低濃度區(qū)域、以及配置在低濃度區(qū)域內(nèi)的高濃度區(qū)域；接觸插塞連接于高濃度區(qū)域。

根據(jù)項(xiàng)目15的結(jié)構(gòu)，能夠減小接觸電阻。

[項(xiàng)目16]

如項(xiàng)目13～15中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，具有被施加將光電變換部的電荷初始化的復(fù)位電壓的電壓線；電壓線連接于第1晶體管的源極及漏極中的另一方。

根據(jù)項(xiàng)目16的結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)榱藢雽?dǎo)體基板的表面的耗盡區(qū)域縮小而利用復(fù)位控制信號。

[項(xiàng)目17]

如項(xiàng)目13～16中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，接觸插塞是將半導(dǎo)體基板及光電變換部電連接的連接部的至少一部分。

根據(jù)項(xiàng)目17的結(jié)構(gòu)，能夠減少由暗電流引起的噪聲向電荷蓄積區(qū)域的混入。

[項(xiàng)目18]

如項(xiàng)目17所述的攝像裝置，布線構(gòu)造包括將第1控制電極及第2控制電極連接的布線。

根據(jù)項(xiàng)目18的結(jié)構(gòu)，在攝像裝置動作時(shí)能夠向第1控制電極及第2控制電極施加共通的控制電壓。

[項(xiàng)目19]

如項(xiàng)目13～18中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，還具備包括第2控制電極作為柵極電極、并且包括雜質(zhì)區(qū)域作為源極及漏極中的一方的第2晶體管。

根據(jù)項(xiàng)目19的結(jié)構(gòu)，能夠使復(fù)位晶體管的導(dǎo)通電流增大。

[項(xiàng)目20]

如項(xiàng)目13～16中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，還具備包括第2控制電極作為柵極電極、并且包括雜質(zhì)區(qū)域作為源極及漏極中的一方的第2晶體管；第1晶體管的源極及漏極中的另一方電連接于光電變換部。

根據(jù)項(xiàng)目20的結(jié)構(gòu)，能夠減小復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)處的漏電流。

[項(xiàng)目21]

一種攝像裝置，是具有多個(gè)單位像素單元的攝像裝置，多個(gè)單位像素單元分別具備：半導(dǎo)體基板，包括具有第1導(dǎo)電型的第1區(qū)域、以及形成于第1區(qū)域的、具有第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)域；光電變換部，配置在半導(dǎo)體基板的上方；布線構(gòu)造，配置在半導(dǎo)體基板及光電變換部之間，包括連接于雜質(zhì)區(qū)域的接觸插塞；第1晶體管，包括在中央具有開口的第1柵極電極；第1晶體管包括雜質(zhì)區(qū)域作為源極及漏極中的一方；雜質(zhì)區(qū)域的至少一部分位于半導(dǎo)體基板的表面；接觸插塞在第1柵極電極的開口的內(nèi)側(cè)連接于雜質(zhì)區(qū)域。

根據(jù)項(xiàng)目21的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)雽?dǎo)體基板的表面的耗盡區(qū)域縮小。

[項(xiàng)目22]

如項(xiàng)目21所述的攝像裝置，雜質(zhì)區(qū)域包括雜質(zhì)濃度相對較低的低濃度區(qū)域、以及配置在低濃度區(qū)域內(nèi)的高濃度區(qū)域；接觸插塞連接于高濃度區(qū)域。

根據(jù)項(xiàng)目22的結(jié)構(gòu)，能夠減小接觸電阻。

[項(xiàng)目23]

如項(xiàng)目21或22所述的攝像裝置，具有被施加將光電變換部的電荷初始化的復(fù)位電壓的電壓線；電壓線連接于第1晶體管的源極及漏極中的另一方。

根據(jù)項(xiàng)目23的結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)榱藢雽?dǎo)體基板的表面的耗盡區(qū)域縮小而利用復(fù)位控制信號。

[項(xiàng)目24]

如項(xiàng)目21～23中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，接觸插塞是將半導(dǎo)體基板及光電變換部電連接的連接部的至少一部分。

根據(jù)項(xiàng)目24的結(jié)構(gòu)，能夠減少由暗電流引起的噪聲向電荷蓄積區(qū)域的混入。

[項(xiàng)目25]

如項(xiàng)目21～23中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，還具備源極及漏極的一方電連接在光電變換部上的第2晶體管；接觸插塞電連接于第2晶體管的源極及漏極的另一方。

根據(jù)項(xiàng)目25的結(jié)構(gòu)，能夠減少復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)處的漏電流。

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本申請的實(shí)施方式。另外，以下說明的實(shí)施方式都表示總括性或具體性的例子。在以下的實(shí)施方式中表示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等是一例，并不意欲限定本申請。在本說明書中說明的各種各樣的技術(shù)方案只要不發(fā)生矛盾就能夠相互組合。此外，關(guān)于以下實(shí)施方式的構(gòu)成要素之中在表示最上位概念的獨(dú)立權(quán)利要求中沒有記載的構(gòu)成要素，設(shè)為任意的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。在以下的說明中，實(shí)質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要素有時(shí)用共通的標(biāo)號表示而省略說明。

(攝像裝置的實(shí)施方式)

圖1表示本申請的第1實(shí)施方式的攝像裝置的例示性的電路結(jié)構(gòu)。圖1所示的攝像裝置100具有包括多個(gè)單位像素單元10的像素陣列pa、和包括負(fù)載電路42、列信號處理電路44、垂直掃描電路46及水平信號讀出電路48等的周邊電路。在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，像素陣列pa包括以矩陣狀配置的多個(gè)單位像素單元10。多個(gè)單位像素單元10被1維或2維地排列，從而形成攝像區(qū)域(感光區(qū)域)。在圖1中，為了避免圖面復(fù)雜，示出了以矩陣狀配置的多個(gè)單位像素單元10中的排列為2行2列的4個(gè)單位像素單元10。不言而喻，像素陣列pa中的單位像素單元10的數(shù)量及配置并不限定于該例。例如，單位像素單元10也可以1維地排列。在此情況下，能夠?qū)z像裝置100用作行傳感器。

如后面詳細(xì)說明那樣，各單位像素單元10概略地講具有光電變換部12和檢測由光電變換部12生成的信號的信號檢測電路14。信號檢測電路14形成于半導(dǎo)體基板，光電變換部12配置在半導(dǎo)體基板的上方。即，這里，作為攝像裝置100，例示層疊型的攝像裝置。另外，本說明書中的“上方”及“下方”的用語表示半導(dǎo)體基板及光電變換部12之間的相對性的配置，并不意欲限定使用時(shí)的攝像裝置100的姿勢。半導(dǎo)體基板并不限定于其整體是半導(dǎo)體的基板，也可以是在形成攝像區(qū)域的一側(cè)的表面設(shè)有半導(dǎo)體層的絕緣基板等。此外，所謂“半導(dǎo)體基板的表面”，是指構(gòu)成半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體或半導(dǎo)體層的最表面。另外，例如，在半導(dǎo)體或半導(dǎo)體層的一部分被氧化而形成有氧化膜的情況下，將半導(dǎo)體或半導(dǎo)體層中的除去了氧化膜的部分的最表面定義為半導(dǎo)體基板的表面。

單位像素單元10的光電變換部12接受光的入射而產(chǎn)生正及負(fù)的電荷(典型地是空穴－電子對)。如圖示那樣，各單位像素單元10的光電變換部12具有與蓄積控制線39之間的連接，在該蓄積控制線39上，在攝像裝置100動作時(shí)施加規(guī)定的電壓。例如，如果是將通過光電變換生成的正及負(fù)的電荷中的正電荷用作信號電荷的情況，則在攝像裝置100動作時(shí)，例如將10v左右的正電壓施加在蓄積控制線39上。通過將規(guī)定的正電壓施加在蓄積控制線39上，能夠有選擇地將通過光電變換生成的正及負(fù)的電荷中的正電荷(例如空穴)存儲到電荷蓄積區(qū)域中。以下，例示將通過光電變換生成的正及負(fù)的電荷中的正電荷用作信號電荷的情況。

在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，各單位像素單元10的信號檢測電路14包括放大晶體管22及地址晶體管(也稱作行選擇晶體管)24。放大晶體管22及地址晶體管24典型地是形成于半導(dǎo)體基板的場效應(yīng)晶體管(fet)。以下，只要沒有特別聲明，就說明使用n溝道m(xù)os作為晶體管的例子。

放大晶體管22的柵極電連接于光電變換部12。如后述那樣，由光電變換部12生成的電荷被存儲到在一部分中包含光電變換部12與放大晶體管22之間的電荷蓄積節(jié)點(diǎn)(也稱作“浮置擴(kuò)散部節(jié)點(diǎn)”)fd的電荷蓄積區(qū)域中。放大晶體管22的漏極連接于在攝像裝置100動作時(shí)向各單位像素單元10供給規(guī)定的(例如3.3v左右的)電源電壓vdd的電源布線(源極跟隨器電源)32。放大晶體管22的源極連接于地址晶體管24的漏極。放大晶體管22輸出與由光電變換部12生成的信號電荷的量對應(yīng)的信號電壓。

地址晶體管24的源極連接于垂直信號線35。如圖示那樣，垂直信號線35按多個(gè)單位像素單元10的每個(gè)列而設(shè)置，在各個(gè)垂直信號線35上，連接著負(fù)載電路42及列信號處理電路(也稱作“行信號蓄積電路”)44。負(fù)載電路42與放大晶體管22一起形成源極跟隨器電路。放大晶體管22通過在漏極接受電源電壓vdd的供給，將施加在柵極上的電壓放大。換言之，放大晶體管22將由光電變換部12生成的信號放大。

在地址晶體管24的柵極上連接著地址信號線34。地址信號線34按多個(gè)單位像素單元10的每個(gè)行而設(shè)置。地址信號線34連接于垂直掃描電路(也稱作“行掃描電路”)46，垂直掃描電路46向地址信號線34施加控制地址晶體管24的導(dǎo)通及截止的行選擇信號。由此，將讀出對象的行在垂直方向(列方向)上掃描，選擇讀出對象的行。垂直掃描電路46通過經(jīng)由地址信號線34控制地址晶體管24的導(dǎo)通及截止，能夠?qū)⑺x擇的單位像素單元10的放大晶體管22的輸出向?qū)?yīng)的垂直信號線35讀出。地址晶體管24的配置并不限定于圖1所示的例子，也可以是放大晶體管22的漏極與電源布線32之間。

來自單位像素單元10的信號電壓經(jīng)由地址晶體管24而被輸出到垂直信號線35，并被輸入到對應(yīng)的列信號處理電路44。列信號處理電路44進(jìn)行以相關(guān)雙采樣為代表的噪聲抑制信號處理及模擬－數(shù)字變換(ad變換)等。列信號處理電路44連接于水平信號讀出電路(也稱作“列掃描電路”)48，水平信號讀出電路48從多個(gè)列信號處理電路44將信號依次向水平共通信號線49讀出。

在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，信號檢測電路14包括漏極連接于電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的復(fù)位晶體管26。在復(fù)位晶體管26的柵極，連接具有與垂直掃描電路46之間的連接的復(fù)位信號線36。復(fù)位信號線36與地址信號線34同樣地按多個(gè)單位像素單元10的每個(gè)行而設(shè)置。垂直掃描電路46通過向地址信號線34施加行選擇信號，能夠以行單位選擇作為復(fù)位的對象的單位像素單元10。進(jìn)而，通過將控制復(fù)位晶體管26的導(dǎo)通及截止的復(fù)位信號經(jīng)由復(fù)位信號線36施加于復(fù)位晶體管26的柵極，能夠使所選擇的行的復(fù)位晶體管26導(dǎo)通。通過使復(fù)位晶體管26導(dǎo)通，電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的電位被復(fù)位。

在該例中，復(fù)位晶體管26的源極連接于按多個(gè)單位像素單元10的每個(gè)列設(shè)置的反饋線53中的1個(gè)。即，在該例中，作為將光電變換部12的電荷初始化的復(fù)位電壓，將反饋線53的電壓向電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd供給。這里，上述反饋線53按多個(gè)單位像素單元10的每個(gè)列設(shè)置，反饋線53分別連接于反相放大器50的輸出端子。這樣，圖1所例示的攝像裝置100的周邊電路包括多個(gè)反相放大器50。

著眼于多個(gè)單位像素單元10的列中的1個(gè)。如圖示那樣，反相放大器50的反相輸入端子連接于該列的垂直信號線35。此外，反相放大器50的輸出端子和屬于該列的1個(gè)以上的單位像素單元10經(jīng)由反饋線53而被連接。在攝像裝置100動作時(shí)，向反相放大器50的非反相輸入端子供給規(guī)定的電壓(例如1v或1v附近的正電壓)vref。通過選擇屬于該列的1個(gè)以上的單位像素單元10中的1個(gè)、使地址晶體管24及復(fù)位晶體管26導(dǎo)通，能夠形成使該單位像素單元10的輸出負(fù)反饋的反饋路徑。通過反饋路徑的形成，垂直信號線35的電壓收斂于向反相放大器50的非反相輸入端子的輸入電壓vref。換言之，通過反饋路徑的形成，電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的電壓被復(fù)位成垂直信號線35的電壓為vref那樣的電壓。作為電壓vref，能夠使用電源電壓(例如3.3v)及接地(0v)的范圍內(nèi)的任意大小的電壓。也可以將反相放大器50稱作反饋放大器。這樣，圖1所例示的攝像裝置100具有在反饋路徑的一部分中包括反相放大器50的反饋電路16。

如周知那樣，隨著晶體管的導(dǎo)通或截止，發(fā)生被稱作ktc噪聲的熱噪聲。隨著復(fù)位晶體管的導(dǎo)通或截止而發(fā)生的噪聲被稱作復(fù)位噪聲。在將電荷蓄積區(qū)域的電位復(fù)位后，通過使復(fù)位晶體管截止而發(fā)生的復(fù)位噪聲在蓄積信號電荷之前殘留在電荷蓄積區(qū)域中。但是，隨著復(fù)位晶體管的截止而發(fā)生的復(fù)位噪聲能夠通過利用反饋來減小。利用反饋的復(fù)位噪聲的抑制的詳細(xì)情況在國際公開第2012/147302號中進(jìn)行了說明。為了參考，在本說明書中援用國際公開第2012/147302號的全部公開內(nèi)容。在圖1所例示的結(jié)構(gòu)中，由于直到復(fù)位晶體管26剛剛截止之前形成反饋路徑，所以能夠減小隨著復(fù)位晶體管26的截止而發(fā)生的復(fù)位噪聲。

(單位像素單元10的器件構(gòu)造)

圖2示意地表示單位像素單元10的器件構(gòu)造的典型例。如圖2所示，單位像素單元10包括半導(dǎo)體基板60、配置在半導(dǎo)體基板60的上方的光電變換部12、和配置在光電變換部12及半導(dǎo)體基板60之間的布線構(gòu)造80。如后面詳細(xì)說明那樣，半導(dǎo)體基板60包括作為電荷蓄積區(qū)域的一部分而發(fā)揮功能的n型雜質(zhì)區(qū)域67n。

在半導(dǎo)體基板60上，形成有上述信號檢測電路14的放大晶體管22、地址晶體管24及復(fù)位晶體管26。另外，在圖2中，為了說明的方便，將放大晶體管22、地址晶體管24及復(fù)位晶體管26表示在1個(gè)剖視圖中。

在半導(dǎo)體基板60上，配置將放大晶體管22、地址晶體管24及復(fù)位晶體管26覆蓋的層間絕緣層90。上述布線構(gòu)造80配置在層間絕緣層90中。在該例中，層間絕緣層90具有包括絕緣層90a、90b、90c及90d這4層絕緣層的層疊構(gòu)造，層間絕緣層90中的布線構(gòu)造80包括布線層80a～80d、插塞(plug)82a～82d、插塞84及接觸插塞86。層間絕緣層90中的絕緣層的數(shù)量及布線構(gòu)造80中的布線層的數(shù)量并不限定于該例，可以任意設(shè)定。

如圖示那樣，插塞82d將像素電極12a和布線層80d連接，插塞82c將布線層80d和布線層80c連接。插塞82b將布線層80c和布線層80b連接，插塞82a將布線層80b和布線層80a連接。布線層80b～80d及插塞82a～82d典型地由銅等金屬形成。插塞84將布線層80a和放大晶體管22的柵極電極22e連接。接觸插塞86將布線層80a和半導(dǎo)體基板60的n型雜質(zhì)區(qū)域67n連接。插塞84、接觸插塞86及布線層80a典型地由摻雜了n型雜質(zhì)的多晶硅形成。

如圖示那樣，光電變換部12配置在層間絕緣層90上。光電變換部12包括形成在層間絕緣層90上的像素電極12a、對置于像素電極12a的透明電極12c、以及配置在它們之間的光電變換層12b。光電變換部12的光電變換層12b由有機(jī)材料或非晶硅等無機(jī)材料形成，接受經(jīng)由透明電極12c入射的光，通過光電變換生成正及負(fù)的電荷。光電變換層12b典型地遍及多個(gè)單位像素單元10而形成。光電變換層12b也可以包括由有機(jī)材料構(gòu)成的層和由無機(jī)材料構(gòu)成的層。

透明電極12c由ito等透明的導(dǎo)電性材料形成，配置在光電變換層12b的受光面?zhèn)?。透明電極12c典型地與光電變換層12b同樣地遍及多個(gè)單位像素單元10而形成。在圖2中省略了圖示，但透明電極12c具有與上述蓄積控制線39之間的連接。在攝像裝置100動作時(shí)，例如將10v左右的偏壓經(jīng)由蓄積控制線39向透明電極12c施加。通過偏壓使透明電極12c的電位比像素電極12a的電位高，從而能夠?qū)⑼ㄟ^光電變換生成的作為信號電荷的正電荷(例如空穴)通過像素電極12a來收集。

像素電極12a由鋁、銅等金屬、金屬氮化物、或者通過摻加雜質(zhì)而被賦予了導(dǎo)電性的多晶硅等形成。像素電極12a與相鄰的其他單位像素單元10的像素電極12a在空間上分離，從而與它們電分離。

像素電極12a經(jīng)由至少一部分中包含上述布線構(gòu)造80的連接部88，與形成于半導(dǎo)體基板60的信號檢測電路14電連接。在該例中，布線層80a～80d、插塞82a～82d及接觸插塞86構(gòu)成連接部88。連接部88、插塞84、放大晶體管22的柵極電極22e及n型雜質(zhì)區(qū)域67n構(gòu)成存儲信號電荷的電荷蓄積區(qū)域的至少一部分。

半導(dǎo)體基板60包括支承基板61和形成在支承基板61上的1個(gè)以上的半導(dǎo)體層。這里，作為支承基板61而例示p型硅(si)基板。在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體基板60具有支承基板61上的p型半導(dǎo)體層61p、p型半導(dǎo)體層61p上的n型半導(dǎo)體層62n、n型半導(dǎo)體層62n上的p型半導(dǎo)體層63p及p型半導(dǎo)體層63p上的p型半導(dǎo)體層65p。p型半導(dǎo)體層63p遍及支承基板61的整面而形成。p型半導(dǎo)體層65p具有雜質(zhì)濃度相對較低的p型雜質(zhì)區(qū)域66p、n型雜質(zhì)區(qū)域68an、68bn、68cn和68dn、以及元件分離區(qū)域69。

p型半導(dǎo)體層61p、n型半導(dǎo)體層62n、p型半導(dǎo)體層63p及p型半導(dǎo)體層65p分別典型地通過向外延成長層注入雜質(zhì)而形成。p型半導(dǎo)體層63p及p型半導(dǎo)體層65p中的雜質(zhì)濃度彼此是相同程度，并且比p型半導(dǎo)體層61p的雜質(zhì)濃度高。配置在p型半導(dǎo)體層61p及p型半導(dǎo)體層63p之間的n型半導(dǎo)體層62n抑制從支承基板61或周邊電路向電荷蓄積區(qū)域的少數(shù)載流子的流入。在攝像裝置100動作時(shí)，n型半導(dǎo)體層62n的電位經(jīng)由設(shè)在像素陣列pa的外側(cè)的阱接觸部(未圖示)而被控制。此外，在該例中，半導(dǎo)體基板60具有將p型半導(dǎo)體層61p及n型半導(dǎo)體層62n貫通而設(shè)在p型半導(dǎo)體層63p及支承基板61之間的p型區(qū)域64。p型區(qū)域64與p型半導(dǎo)體層63p及p型半導(dǎo)體層65p相比具有較高的雜質(zhì)濃度，將p型半導(dǎo)體層63p和支承基板61電連接。在攝像裝置100動作時(shí)，p型半導(dǎo)體層63p及支承基板61的電位經(jīng)由設(shè)在像素陣列pa的外側(cè)的基板接觸部(未圖示)而被控制。

在作為p阱的p型半導(dǎo)體層65p內(nèi)，形成有p型雜質(zhì)區(qū)域66p。上述n型雜質(zhì)區(qū)域67n配置在p型雜質(zhì)區(qū)域66p內(nèi)。如在圖2中示意地表示那樣，n型雜質(zhì)區(qū)域67n形成在半導(dǎo)體基板60的表面附近，其至少一部分位于半導(dǎo)體基板60的表面。在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，n型雜質(zhì)區(qū)域67n包括第1區(qū)域67a及第2區(qū)域67b。n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第1區(qū)域67a形成在第2區(qū)域67b內(nèi)，具有比第2區(qū)域67b高的雜質(zhì)濃度。

如圖示那樣，這里，上述接觸插塞86連接到形成于半導(dǎo)體基板60的第1區(qū)域67a。n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第1區(qū)域67a的形成不是必須的。但是，通過使作為接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部分的第1區(qū)域67a的雜質(zhì)濃度比較高，能得到抑制接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60接觸的部分的周圍的耗盡層擴(kuò)大(耗盡化)的效果。通過抑制接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60接觸的部分的周圍的耗盡層的擴(kuò)大，能夠抑制由接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的界面處的半導(dǎo)體基板60的結(jié)晶缺陷(也可以稱作界面態(tài))引起的漏電流。此外，通過將接觸插塞86連接到具有比較高的雜質(zhì)濃度的第1區(qū)域67a，能得到降低接觸電阻的效果。

通過p型雜質(zhì)區(qū)域66p及n型雜質(zhì)區(qū)域67n之間的pn結(jié)形成的結(jié)電容作為將信號電荷的至少一部分進(jìn)行蓄積的電容而發(fā)揮功能，構(gòu)成電荷蓄積區(qū)域的一部分。在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，在n型雜質(zhì)區(qū)域67n的第1區(qū)域67a與p型雜質(zhì)區(qū)域66p之間，配置有雜質(zhì)濃度比第1區(qū)域67a低的第2區(qū)域67b。通過在第1區(qū)域67a的周圍配置雜質(zhì)濃度相對較低的第2區(qū)域67b，能緩和通過n型雜質(zhì)區(qū)域67n與p型雜質(zhì)區(qū)域66p之間的pn結(jié)形成的電場強(qiáng)度。由于通過pn結(jié)形成的電場強(qiáng)度得以緩和，由通過pn結(jié)形成的電場引起的漏電流得以抑制。

通過以與p型半導(dǎo)體層63p接觸的方式配置p型半導(dǎo)體層65p，在攝像裝置100動作時(shí)能夠經(jīng)由p型半導(dǎo)體層63p控制p型半導(dǎo)體層65p的電位。通過采用這樣的構(gòu)造，能夠在接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60相接觸的部分(這里是n型雜質(zhì)區(qū)域67n的第1區(qū)域67a)的周圍配置雜質(zhì)濃度相對較低的區(qū)域(這里是p型雜質(zhì)區(qū)域66p及n型雜質(zhì)區(qū)域67n的第2區(qū)域67b)。

形成在p型雜質(zhì)區(qū)域66p內(nèi)的n型雜質(zhì)區(qū)域67n作為復(fù)位晶體管26的漏極發(fā)揮功能。在該例中，復(fù)位晶體管26包括n型雜質(zhì)區(qū)域67n的至少一部分、半導(dǎo)體基板60上的柵極絕緣層26g、柵極絕緣層26g上的柵極電極26e、以及n型雜質(zhì)區(qū)域68an。如在圖2中示意地表示那樣，當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的法線方向觀察時(shí)，柵極絕緣層26g及柵極電極26e的層疊構(gòu)造與n型雜質(zhì)區(qū)域67n的至少一部分重疊。另外，雖然在圖2中省略了圖示，但n型雜質(zhì)區(qū)域68an經(jīng)由接觸插塞而與上述反饋線53連接。n型雜質(zhì)區(qū)域68an作為復(fù)位晶體管26的源極發(fā)揮功能。

在該例中，夾著接觸插塞86而與柵極電極26e對置地配置有控制電極27e。在控制電極27e及半導(dǎo)體基板60之間配置有絕緣層27g。典型地，絕緣層27g是與復(fù)位晶體管26的柵極絕緣層26g相同的層，控制電極27e是與復(fù)位晶體管26的柵極電極26e相同的層?？刂齐姌O27e既可以具有與n型雜質(zhì)區(qū)域67n的重疊也可以不具有?？刂齐姌O27e的功能在后面敘述。

在圖2所例示的結(jié)構(gòu)中，放大晶體管22包括半導(dǎo)體基板60上的柵極絕緣層22g、柵極絕緣層22g上的柵極電極22e、以及形成于半導(dǎo)體基板60的n型雜質(zhì)區(qū)域68bn及68cn。n型雜質(zhì)區(qū)域68bn具有與電源布線32(在圖2中未圖示)之間的連接，作為放大晶體管22的漏極發(fā)揮功能。在圖2中省略了圖示，但典型地在n型雜質(zhì)區(qū)域68bn及電源布線32之間配置將它們電連接的接觸插塞。另一方面，n型雜質(zhì)區(qū)域68cn作為放大晶體管22的源極發(fā)揮功能。在該例中，元件分離區(qū)域69也設(shè)在作為放大晶體管22的漏極的n型雜質(zhì)區(qū)域68bn與作為復(fù)位晶體管26的漏極的n型雜質(zhì)區(qū)域67n之間。

如上述那樣，在柵極電極22e上連接著插塞84，柵極電極22e及像素電極12a經(jīng)由布線層80a～80d及插塞82a～82d而被電連接。因而，在攝像裝置100動作時(shí)，從放大晶體管22輸出與像素電極12a的電位對應(yīng)的信號電壓。此外，放大晶體管22的柵極電極22e經(jīng)由插塞84、布線層80a及接觸插塞86，也連接于作為復(fù)位晶體管26的漏極的n型雜質(zhì)區(qū)域67n。因而，通過使復(fù)位晶體管26導(dǎo)通，將存儲在電荷蓄積區(qū)域中的電荷復(fù)位，并且將放大晶體管22的柵極電極22e的電位也復(fù)位為規(guī)定的反饋電壓。

地址晶體管24包括半導(dǎo)體基板60上的柵極絕緣層24g、柵極絕緣層24g上的柵極電極24e、以及形成于半導(dǎo)體基板60的n型雜質(zhì)區(qū)域68cn及68dn。在該例中，地址晶體管24通過與放大晶體管22共用n型雜質(zhì)區(qū)域68cn，從而與放大晶體管22電連接。n型雜質(zhì)區(qū)域68cn作為地址晶體管24的漏極發(fā)揮功能。另一方面，n型雜質(zhì)區(qū)域68dn作為地址晶體管24的源極發(fā)揮功能。n型雜質(zhì)區(qū)域68dn具有與垂直信號線35(在圖2中未圖示)之間的連接。在圖2中省略了圖示，但典型地在n型雜質(zhì)區(qū)域68dn及垂直信號線35之間配置將它們電連接的接觸插塞。

圖3表示單位像素單元10中的各元件的布局的一例。圖3示意地表示從半導(dǎo)體基板60的法線方向觀察時(shí)的、形成于半導(dǎo)體基板60的各元件(放大晶體管22、地址晶體管24、復(fù)位晶體管26等)的配置。在圖3所例示的結(jié)構(gòu)中，在放大晶體管22及地址晶體管24的組的周圍、和復(fù)位晶體管26的周圍，形成有用于與其他單位像素單元10的信號檢測電路14之間的電絕緣的元件分離區(qū)域69。元件分離區(qū)域69例如是p型的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域。

在該例中，放大晶體管22及地址晶體管24沿著列方向(圖3中的上下方向)配置為直線狀。此外，控制電極27e及復(fù)位晶體管26的柵極電極26e沿著列方向配置為直線狀。如果沿著圖3的a－a’線將單位像素單元10切斷而展開，則能得到圖2所示的剖視圖。另外，在本說明書中，行方向是指行延伸的方向，列方向是指列延伸的方向。例如，在圖1中，紙面的上下方向是列方向，紙面的橫向是行方向。

如圖示那樣，在該例中，接觸插塞86配置在控制電極27e與復(fù)位晶體管26的柵極電極26e之間。換言之，形成于半導(dǎo)體基板60的n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的與接觸插塞86接觸的部分、即第1區(qū)域67a位于控制電極27e與復(fù)位晶體管26的柵極電極26e之間。如后述那樣，以夾著第1區(qū)域67a而與復(fù)位晶體管26的柵極電極26e對置的方式配置控制電極27e，通過對控制電極27e的電位進(jìn)行控制，能夠抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流。

在圖3所例示的結(jié)構(gòu)中，控制電極27e和復(fù)位晶體管26的柵極電極26e通過具有與復(fù)位信號線36之間的連接的信號線38而被連接。因而，在攝像裝置100動作時(shí)，能夠向控制電極27e及柵極電極26e共通地施加復(fù)位信號。復(fù)位信號線36以及將控制電極27e與柵極電極26e連接的信號線38可以是布線構(gòu)造80的一部分。沿著行方向延伸的復(fù)位信號線36及地址信號線34典型地是布線層80b(參照圖2)的一部分。

另外，電源布線32典型地沿列方向延伸。通過以沿著列方向延伸的方式形成電源布線32，與以沿著行方向延伸的方式形成電源布線32的情況相比，能夠減少電源布線32中的電壓下降。這是因?yàn)椋捎谛盘柕淖x出時(shí)的單位像素單元10的選擇以行為單位，所以如果以沿著行方向延伸的方式形成電源布線32，則必須使1行的全部單位像素單元10的驅(qū)動所需要的大小的電流流過1個(gè)電源布線32。如果以沿著列方向延伸的方式形成電源布線32，則流過某個(gè)電源布線32的電流的大小是從多個(gè)行中選擇的某個(gè)行的1個(gè)單位像素單元10的驅(qū)動所需要的大小即可。

接著，參照圖4及圖5，說明通過向控制電極27e及柵極電極26e施加的電壓的控制而實(shí)現(xiàn)的耗盡層的大小的控制。以下，假設(shè)復(fù)位晶體管26的閾值電壓是0.5v而進(jìn)行說明。

圖4及圖5將復(fù)位晶體管26附近的單位像素單元10的截面放大而示意地表示。圖4表示對控制電極27e施加了0v的狀態(tài)。圖5表示對柵極電極26e施加了負(fù)的電壓vn(vn<0)的狀態(tài)。在圖4及圖5中，由虛線包圍的區(qū)域示意地表示形成于p型半導(dǎo)體層65p的耗盡層的大小。圖4及圖5中的兩箭頭dr表示半導(dǎo)體基板60的表面的耗盡層的寬度。

在使用攝像裝置100的攝影中，在復(fù)位晶體管26為截止的狀態(tài)下執(zhí)行曝光、即向電荷蓄積區(qū)域的信號電荷的蓄積。即，當(dāng)向電荷蓄積區(qū)域蓄積信號電荷時(shí)，將復(fù)位晶體管26的閾值電壓以下的電壓經(jīng)由復(fù)位信號線36向復(fù)位晶體管26的柵極電極26e施加。例如，在對復(fù)位晶體管26的柵極電極26e施加了0v的狀態(tài)(圖4)下，復(fù)位晶體管26是截止的狀態(tài)。這里，由于復(fù)位晶體管26的柵極電極26e和控制電極27e被信號線38連接，所以對控制電極27e也施加0v。

此時(shí)，半導(dǎo)體基板60中的耗盡層除了n型雜質(zhì)區(qū)域67n與p型雜質(zhì)區(qū)域66p之間的界面附近、以及n型雜質(zhì)區(qū)域68an與p型半導(dǎo)體層65p之間的界面附近以外，還擴(kuò)大到復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及控制電極27e的下方。如在圖4中用兩箭頭dr示意地表示那樣，耗盡層中的出現(xiàn)在半導(dǎo)體基板60表面的部分從柵極電極26e的下方延伸到接觸插塞86的附近，此外，從控制電極27e的下方延伸到接觸插塞86的附近。

這里，如果使向復(fù)位信號線36施加的電壓降低，則如在圖5中示意地表示那樣，耗盡層被從復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及控制電極27e的下方清除。并且，在接觸插塞86的周圍，耗盡層中的出現(xiàn)在半導(dǎo)體基板60表面的部分的寬度dr變小。這是因?yàn)?，通過向柵極電極26e及控制電極27e的負(fù)電壓的施加，在柵極電極26e及控制電極27e的下方蓄積正的載流子(空穴)。此時(shí)的電壓vn的值例如可以是(－2v)左右。

這樣，以夾著接觸插塞86而與柵極電極26e對置的方式配置控制電極27e，控制向柵極電極26e及控制電極27e的施加電壓，從而能夠縮小在接觸插塞86的周圍的半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的耗盡層。結(jié)果，能得到抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流的效果，向電荷蓄積區(qū)域的噪聲混入減少。復(fù)位晶體管26由于在用來將電荷蓄積區(qū)域的電位復(fù)位的期間以外的期間中基本上被設(shè)為截止，所以能夠?qū)⒂脕砜刂茝?fù)位動作的控制信號用于耗盡層的縮小。

另外，在參照圖3說明的元件布局中，當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)，柵極電極26e及控制電極27e的外形是矩形。但是，柵極電極26e及控制電極27e的外形并不限定于該例。當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)，只要接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部(這里是接觸插塞86與第1區(qū)域67a之間的連接部分)位于柵極電極26e與控制電極27e之間，就能得到漏電流抑制的效果。但是，從縮小在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的耗盡層的觀點(diǎn)來看，以接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部分為中心、將柵極電極26e和控制電極27e相互以180度配置在相反側(cè)是有益的。換言之，如圖3所示，通過配置成使控制電極27e和柵極電極26e對于接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部分對稱，能夠更有效地縮小在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的耗盡層。

當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)，規(guī)定柵極電極26e的外形的邊中的與控制電極27e對置的邊、和規(guī)定控制電極27e的外形的邊中的與柵極電極26e對置的邊不需要是嚴(yán)格平行的。這些邊也不需要嚴(yán)格地是直線。規(guī)定柵極電極26e的外形的邊及規(guī)定控制電極27e的外形的邊在微觀上看通常具有起伏。

本申請中的第1區(qū)域由本實(shí)施方式的p型雜質(zhì)區(qū)域66p例示。第2區(qū)域由n型雜質(zhì)區(qū)域67n例示。第1區(qū)由半導(dǎo)體基板60的表面中的p型雜質(zhì)區(qū)域66p露出的部分例示。第2區(qū)由半導(dǎo)體基板60的表面中的n型雜質(zhì)區(qū)域67n露出的部分例示。第1濃度區(qū)域由第2區(qū)域67b例示。第2濃度區(qū)域由第1區(qū)域67a例示。接觸插塞由接觸插塞86例示。

此外，本申請中的第1晶體管由復(fù)位晶體管26例示。第1絕緣層由柵極絕緣層26g例示。第1電極由柵極電極26e例示。第2絕緣層由絕緣層27g例示。第2電極由控制電極27e例示。布線由信號線38例示。電壓線由反饋線53例示。

(第1實(shí)施方式的變形例)

圖6表示第1實(shí)施方式的變形例的單位像素單元10a。圖7將復(fù)位晶體管26附近的單位像素單元10a的截面放大而示意地表示。在圖3所示的單位像素單元10中，向柵極電極26e及控制電極27e施加共通的電壓。相對于此，在圖6所示的單位像素單元10a中，能夠向柵極電極26e和控制電極27e獨(dú)立地施加不同的電壓。

在圖6所例示的結(jié)構(gòu)中，在復(fù)位晶體管26的柵極電極26e上連接著復(fù)位信號線36。另一方面，在控制電極27e上連接著耗盡層控制線37。耗盡層控制線37例如具有與垂直掃描電路46(參照圖1)之間的連接。通過在柵極電極26e及控制電極27e上分別連接單獨(dú)的信號線，在攝像裝置100動作時(shí)，能夠獨(dú)立地控制向柵極電極26e及控制電極27e分別施加的電壓。

圖7示意地表示對柵極電極26e及控制電極27e分別施加了負(fù)電壓vn1及vn2(vn2≠vn1)的狀態(tài)。在該例中，向控制電極27e施加了比向柵極電極26e施加的電壓低的電壓。即，這里是vn2<vn1。在此情況下，與柵極電極26e下方相比，被施加更低的電壓的控制電極27e下方的載流子(這里是空穴)的密度更高。因而，在距控制電極27e較近的部分，與距柵極電極26e較近的部分相比，能夠更強(qiáng)地得到縮小耗盡層中的在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的部分的寬度的效果。如在圖7中示意地表示那樣，在該例中，距控制電極27e較近的部分中的耗盡層的寬度dr2小于距柵極電極26e較近的部分中的耗盡層的寬度dr1。這樣，通過向控制電極27e施加與向柵極電極26e施加的電壓不同的負(fù)電壓，也能夠?qū)⒑谋M層中的在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的部分的寬度縮小。因而，能夠抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流。

這樣，攝像裝置100動作時(shí)的柵極電極26e及控制電極27e的電位不需要是共通的。通過向柵極電極26e及控制電極27e分別連接單獨(dú)的信號線，能夠不依存于復(fù)位晶體管26的導(dǎo)通及截止的動作而向控制電極27e施加所希望的電壓。例如，能夠進(jìn)行當(dāng)攝像裝置100動作時(shí)始終向控制電極27e施加負(fù)電壓這樣的控制。

圖8表示第1實(shí)施方式的其他變形例的單位像素單元10b。圖3所示的單位像素單元10與圖8所示的單位像素單元10b的不同點(diǎn)在于，單位像素單元10b具有共用漏極的兩個(gè)復(fù)位晶體管26及28。

在圖8所例示的結(jié)構(gòu)中，第2復(fù)位晶體管28相對于接觸插塞86而與復(fù)位晶體管26對稱地形成。即，在該例中，當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)，接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部分位于復(fù)位晶體管26的柵極電極26e與復(fù)位晶體管28的柵極電極28e之間。

復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及復(fù)位晶體管28的柵極電極28e都與n型雜質(zhì)區(qū)域67n的至少一部分重疊。復(fù)位晶體管26及復(fù)位晶體管28共用作為漏極的n型雜質(zhì)區(qū)域67n。復(fù)位晶體管28中，作為源極而包括n型雜質(zhì)區(qū)域68en。n型雜質(zhì)區(qū)域68en與n型雜質(zhì)區(qū)域68an同樣地連接于反饋線53。如圖示那樣，這里，復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及復(fù)位晶體管28的柵極電極28e都連接于復(fù)位信號線36，在攝像裝置100動作時(shí)被施加共通的復(fù)位信號。

圖9將復(fù)位晶體管26及復(fù)位晶體管28附近的單位像素單元10b的截面放大而示意地表示。如在圖9中示意地表示那樣，復(fù)位晶體管28包括半導(dǎo)體基板60上的柵極絕緣層28g、柵極絕緣層28g上的柵極電極28e、作為漏極的n型雜質(zhì)區(qū)域67n及作為源極的n型雜質(zhì)區(qū)域68en。在該例中，在n型雜質(zhì)區(qū)域68en與p型半導(dǎo)體層65p之間的界面附近也形成有耗盡層。

圖9示意地表示向復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及復(fù)位晶體管28的柵極電極28e施加了負(fù)電壓vn的狀態(tài)。如在圖9中示意地表示那樣，通過向復(fù)位晶體管28的柵極電極28e施加負(fù)電壓vn，與復(fù)位晶體管26的柵極電極26e同樣，能夠使正的載流子(空穴)蓄積到復(fù)位晶體管28的柵極電極28e的下方。因而，能夠?qū)⒑谋M層從柵極電極28e的下方清除。即，能夠使復(fù)位晶體管28的柵極電極28e與上述控制電極27e同樣地發(fā)揮功能。

由于復(fù)位晶體管28的柵極電極28e與控制電極27e同樣地發(fā)揮功能，耗盡層中的在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的部分的寬度dr縮小。結(jié)果，能得到抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流的效果。這樣，也可以以夾著接觸插塞86相互對置的方式配置復(fù)位晶體管26及復(fù)位晶體管28。通過將并行地動作的兩個(gè)復(fù)位晶體管26及28配置在單位像素單元10b內(nèi)，還能得到使導(dǎo)通電流增大的效果。

本申請中的第1晶體管由本實(shí)施方式的復(fù)位晶體管26例示。第2晶體管由復(fù)位晶體管28例示。

(第2實(shí)施方式)

圖10表示本申請的第2實(shí)施方式的單位像素單元20中的各元件的布局的一例。第1實(shí)施方式與第2實(shí)施方式之間的主要不同點(diǎn)在于，在第2實(shí)施方式中，復(fù)位晶體管的柵極電極具有將接觸插塞86包圍那樣的形狀。

在圖10所例示的結(jié)構(gòu)中，單位像素單元20包括具有環(huán)狀的柵極電極26de的復(fù)位晶體管26d。如圖10所示，柵極電極26de在其中央具有開口ap1。如圖示那樣，接觸插塞86在柵極電極26de的開口ap1的內(nèi)側(cè)連接于半導(dǎo)體基板60的n型雜質(zhì)區(qū)域67n。

在本說明書中，所謂“環(huán)狀”并不限于圓環(huán)，廣泛地包括在俯視中具有開口的形狀?！碍h(huán)狀”的外形并不限定于圓，可以是橢圓、三角形、四邊形、多邊形、不定形等。同樣，開口的形狀也并不限定于圓，可以是橢圓、三角形、四邊形、多邊形、不定形等?！碍h(huán)狀”的外形和開口的形狀也不需要一致。此外，“環(huán)狀”并不限定于用閉曲線表現(xiàn)的形狀，也可以具有將開口的內(nèi)部連結(jié)到外部的部分。因而，本說明書的“環(huán)狀”可解釋為也包含例如c字狀的形狀。

在該例中，當(dāng)從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)，開口ap1具有矩形狀。從半導(dǎo)體基板60的表面的法線方向觀察時(shí)的開口ap1的形狀例如也可以是圓。開口ap1的形狀接近于圓更能有效地縮小半導(dǎo)體基板60的表面中的、在被柵極電極26de包圍的接觸插塞86的周圍部分出現(xiàn)的耗盡層。此外，從像素的微細(xì)化的觀點(diǎn)來看，如果開口ap1的形狀接近于圓，則容易使柵極電極26de自身的面積較小從而是有利的。這樣，形成于柵極電極的開口的形狀并不限定于矩形狀。

圖11將復(fù)位晶體管26d附近的單位像素單元20的截面放大而示意地表示。配置在柵極電極26de與半導(dǎo)體基板60之間的柵極絕緣層26dg，與柵極電極26de同樣地形成為環(huán)狀，在與柵極電極26de的開口ap1重疊的位置具有開口。如在圖11中示意地表示那樣，n型雜質(zhì)區(qū)域67n具有在開口ap1內(nèi)露出的部分。

圖11表示向柵極電極26de施加了負(fù)的電壓vn的狀態(tài)。如在圖11中示意地表示那樣，在將控制電極27e省略而使用環(huán)狀的柵極電極26de的情況下，也與第1實(shí)施方式同樣，能夠?qū)⑿纬捎诎雽?dǎo)體基板60的耗盡層中的、半導(dǎo)體基板60的表面處的寬度dr縮小。通過將復(fù)位晶體管26d的柵極電極26de的形狀做成將接觸插塞86與半導(dǎo)體基板60之間的連接部分包圍的形狀，能夠整體地縮小在接觸插塞86的周圍形成于半導(dǎo)體基板60的表面附近的耗盡層。

圖12表示改變復(fù)位晶體管的柵極構(gòu)造而得到的暗電流的測量結(jié)果的一例。圖12所示的曲線圖的橫軸表示向復(fù)位晶體管的柵極電極施加的電壓的大小，表示出越向左則施加絕對值越大的負(fù)電壓。圖12所示的曲線圖的縱軸用對數(shù)標(biāo)尺表示電荷蓄積區(qū)域與半導(dǎo)體基板間的暗電流的大小。

這里，作為柵極構(gòu)造a、b及c，分別使用圖13、圖14及圖15所示那樣的電極構(gòu)造。圖13所示的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造a)是不具有控制電極27e的比較例的電極構(gòu)造。圖14所示的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造b)是與參照圖3說明的電極構(gòu)造同樣的電極構(gòu)造，以夾著接觸插塞86而對置的方式配置有相互電連接的控制電極27e及柵極電極26e。圖15所示的電極構(gòu)造(柵極構(gòu)造c)是與參照圖10說明的電極構(gòu)造同樣的電極構(gòu)造，接觸插塞86位于環(huán)狀的柵極電極26de的開口ap1的內(nèi)側(cè)。圖13、圖14及圖15中的兩箭頭da、db及dc表示復(fù)位晶體管的柵極電極與接觸插塞86之間的距離。這里，da<db<dc。因而，在不向柵極電極施加電壓的情況下，半導(dǎo)體基板60的表面附近的耗盡層中的、在接觸插塞86的周圍出現(xiàn)的部分的面積可以為，柵極構(gòu)造a<柵極構(gòu)造b<柵極構(gòu)造c。

但是，根據(jù)圖12可知，通過使柵極電壓為負(fù)電壓，柵極構(gòu)造b及柵極構(gòu)造c相比于柵極構(gòu)造a而言暗電流減小。這是因?yàn)椋跂艠O構(gòu)造b及柵極構(gòu)造c中，通過在柵極電極(柵極電極26e或26de)的下方及控制電極27e的下方蓄積正的載流子(空穴)，形成于半導(dǎo)體基板60的耗盡層中的、在半導(dǎo)體基板60的表面出現(xiàn)的部分的面積縮小。

根據(jù)圖12可知，在柵極電壓更低的區(qū)域，相比于柵極構(gòu)造b，柵極構(gòu)造c對于暗電流的減小能得到更高的效果。這是因?yàn)?，在柵極構(gòu)造b中耗盡層從兩方向朝向接觸插塞86縮小，相對于此，在柵極構(gòu)造c中耗盡層從4方向朝向接觸插塞86縮小。但是，在如柵極構(gòu)造b那樣以夾著接觸插塞86而對置的方式配置兩個(gè)電極(這里是控制電極27e及柵極電極26e)的構(gòu)造中，能得到容易使像素微細(xì)化的優(yōu)點(diǎn)。

在參照圖10及圖11說明的例子中，由于將柵極電極26de的形狀做成了將接觸插塞86的四方包圍的形狀，所以與將控制電極27e及柵極電極26e對置配置的情況相比，能夠更有效地縮小接觸插塞86的周圍的耗盡層。結(jié)果，能夠更有效地抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流。

本申請的第3電極由本實(shí)施方式的柵極電極26de例示。

(第3實(shí)施方式)

圖16表示本申請的第3實(shí)施方式的攝像裝置中的單位像素單元的例示性電路結(jié)構(gòu)。圖16所示的單位像素單元30，與圖1所示的單位像素單元10之間的主要的不同點(diǎn)在于，單位像素單元30中的信號檢測電路15還具有第1電容元件51、第2電容元件52及反饋晶體管56。

在圖16所例示的結(jié)構(gòu)中，信號檢測電路15包括連接于復(fù)位晶體管26的源極與反饋線53之間的反饋晶體管56。在反饋晶體管56的柵極，連接著反饋控制線58。反饋控制線58例如連接于垂直掃描電路46(參照圖1)，在攝像裝置100動作時(shí)，通過垂直掃描電路46控制反饋晶體管56的柵極電壓。

信號檢測電路15包括連接在復(fù)位晶體管26的源極及漏極之間的第1電容元件51。第1電容元件51具有比較小的電容值。此外，信號檢測電路15包括一方的電極連接在復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56之間的節(jié)點(diǎn)上的第2電容元件52。第2電容元件52具有比第1電容元件51大的電容值。第2電容元件52及反饋晶體管56能夠作為rc濾波電路發(fā)揮功能。

如圖示那樣，第2電容元件52的另一方的電極連接于靈敏度調(diào)整線54。靈敏度調(diào)整線54例如連接于垂直掃描電路46(參照圖1)，在攝像裝置100動作時(shí)，靈敏度調(diào)整線54的電位被設(shè)定為例如0v(基準(zhǔn)電位)。以下，有時(shí)將復(fù)位晶體管26與第2電容元件52之間的節(jié)點(diǎn)稱作“復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd”。

在第3實(shí)施方式中，通過反饋晶體管56的柵極電壓的控制，形成使單位像素單元30的輸出負(fù)反饋的反饋路徑。如后述那樣，通過反饋路徑的形成，能夠?qū)殡S著復(fù)位晶體管26的截止動作而發(fā)生的ktc噪聲消除。

在將反饋晶體管56連接在復(fù)位晶體管26與反饋線53之間的電路結(jié)構(gòu)中，從能夠減小復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd處的漏電流和噪聲減小的觀點(diǎn)看是有益的。與電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd同樣，對于復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd，也通過使用上述電極構(gòu)造，能夠減小復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd處的漏電流。

圖17表示圖16所示的單位像素單元30的器件構(gòu)造的一例。圖17所示的半導(dǎo)體基板70包括形成在p型半導(dǎo)體層63p上的p型半導(dǎo)體層75p。如在圖17中示意地表示那樣，p型半導(dǎo)體層75p具有p型雜質(zhì)區(qū)域66p及p型雜質(zhì)區(qū)域76p。p型雜質(zhì)區(qū)域76p中的雜質(zhì)濃度可以是與p型雜質(zhì)區(qū)域66p相同的程度。在p型雜質(zhì)區(qū)域76p中形成有n型雜質(zhì)區(qū)域77n。這里，復(fù)位晶體管26的柵極電極26e的一部分與n型雜質(zhì)區(qū)域77n的一部分重疊，n型雜質(zhì)區(qū)域77n作為復(fù)位晶體管26的源極發(fā)揮功能。

在圖示的例子中，n型雜質(zhì)區(qū)域77n與n型雜質(zhì)區(qū)域67n同樣地，包括第1區(qū)域77a及第2區(qū)域77b。第1區(qū)域77a配置在第2區(qū)域77b內(nèi)，具有比第2區(qū)域77b高的雜質(zhì)濃度。

在第1區(qū)域77a，連接著接觸插塞89。n型雜質(zhì)區(qū)域77n內(nèi)的高雜質(zhì)濃度的第1區(qū)域77a的形成不是必須的，但通過在n型雜質(zhì)區(qū)域77n內(nèi)形成第1區(qū)域77a，能得到接觸電阻減小的效果。

接觸插塞89可以是上述布線構(gòu)造80的一部分。接觸插塞89將與第2電容元件52(未圖示)的電極中的沒有連接于靈敏度調(diào)整線54(未圖示)的一側(cè)的電極相連接的布線81、與第1區(qū)域77a電連接。這里，布線81與布線層80a是同層的。

在圖17所例示的結(jié)構(gòu)中，反饋晶體管56中，作為源極及漏極的一方而包括n型雜質(zhì)區(qū)域77n。反饋晶體管56包括半導(dǎo)體基板70上的柵極絕緣層56g及柵極絕緣層56g上的柵極電極56e。如在圖17中示意地表示那樣，柵極電極56e的至少一部分與n型雜質(zhì)區(qū)域77n重疊。典型地，絕緣層27g、復(fù)位晶體管26的柵極絕緣層26g及反饋晶體管56的柵極絕緣層56g是同層的。此外，控制電極27e、復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及反饋晶體管56的柵極電極56e是同層的。形成于p型半導(dǎo)體層75p的n型雜質(zhì)區(qū)域68an在這里作為反饋晶體管56的源極及漏極的另一方發(fā)揮功能。

圖18表示單位像素單元30中的各元件的布局的一例。在圖18所示的例子中，與參照圖3說明的結(jié)構(gòu)同樣地，控制電極27e及復(fù)位晶體管26的柵極電極26e以夾著接觸插塞86相互對置的方式配置。另外，如果沿著圖18的b－b’線將單位像素單元30切斷而展開，則能得到圖17所示的剖視圖。

在該例中，復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56沿著列方向配置為直線狀。因而，這里，接觸插塞89與半導(dǎo)體基板70之間的連接部分(這里是n型雜質(zhì)區(qū)域77n的第1區(qū)域77a)位于復(fù)位晶體管26的柵極電極26e與反饋晶體管56的柵極電極56e之間。換言之，復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及反饋晶體管56的柵極電極56e以夾著接觸插塞89相互對置的方式配置。

因而，通過對柵極電極26e及柵極電極56e分別施加復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56的閾值電壓以下的電壓(特別是負(fù)電壓)，通過與參照圖4及圖5說明的原理同樣的原理，能夠縮小半導(dǎo)體基板70的表面中的、在柵極電極26e及柵極電極56e之間出現(xiàn)在接觸插塞89周圍的耗盡層的寬度。即，通過向復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56施加的柵極電壓的控制，能夠抑制復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd處的漏電流。這樣，關(guān)于復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd，也與電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd同樣地，能夠采用這樣的電極結(jié)構(gòu)，即：以將接觸插塞89與半導(dǎo)體基板70之間的連接部分(這里是n型雜質(zhì)區(qū)域77n的第1區(qū)域77a)從至少兩方向夾著的方式，配置復(fù)位晶體管26的柵極電極26e及反饋晶體管56的柵極電極56e。

本申請的第1區(qū)域由本實(shí)施方式的p型雜質(zhì)區(qū)域76p例示。第2區(qū)域由n型雜質(zhì)區(qū)域77n例示。第1區(qū)由半導(dǎo)體基板60的表面中的p型雜質(zhì)區(qū)域76p露出的部分例示。第2區(qū)由半導(dǎo)體基板60的表面中的n型雜質(zhì)區(qū)域77n露出的部分例示。第1濃度區(qū)域由第2區(qū)域77b例示。第2濃度區(qū)域由第1區(qū)域77a例示。接觸插塞由接觸插塞89例示。

此外，本申請的第1晶體管由本實(shí)施方式的復(fù)位晶體管26例示。第2絕緣層由絕緣層56g例示。第2電極由柵極電極56e例示。第2晶體管由反饋晶體管56例示。

圖19表示第3實(shí)施方式的單位像素單元的變形例。圖19所示的單位像素單元30a，代替復(fù)位晶體管26而包括具有環(huán)狀的柵極電極26de的復(fù)位晶體管26d。在這樣的結(jié)構(gòu)中，也通過以夾著接觸插塞89相互對置的方式配置柵極電極26de及柵極電極56e，能得到復(fù)位漏極節(jié)點(diǎn)rd處的漏電流的抑制效果。

另外，單位像素單元中的復(fù)位晶體管的柵極電極及反饋晶體管的柵極電極不需要對于接觸插塞89一定對稱地配置。圖20表示第3實(shí)施方式的單位像素單元的其他變形例。圖20所示的單位像素單元30b包括具有形成有兩個(gè)開口ap1及ap2的柵極電極26df的復(fù)位晶體管26f及具有環(huán)狀的柵極電極56de的反饋晶體管56d。

圖20將單位像素單元30b中的、復(fù)位晶體管26f及反饋晶體管56d的周邊取出而表示。如圖20所例示那樣，可以將反饋晶體管56d和復(fù)位晶體管26f分離而配置在單位像素單元30b中。在該例中，反饋晶體管56d的柵極電極56de具有開口ap3，接觸插塞89在開口ap3的內(nèi)側(cè)連接于半導(dǎo)體基板70。這里，在半導(dǎo)體基板70，形成有作為復(fù)位晶體管26f的源極發(fā)揮功能的n型雜質(zhì)區(qū)域69n。n型雜質(zhì)區(qū)域69n在柵極電極26df的開口ap2的內(nèi)側(cè)與電連接在接觸插塞89上的接觸插塞91電連接。n型雜質(zhì)區(qū)域69n可以具有與n型雜質(zhì)區(qū)域67n同樣的結(jié)構(gòu)。例如，n型雜質(zhì)區(qū)域69n可以具有相當(dāng)于n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第1區(qū)域67a的、雜質(zhì)濃度相對較高的區(qū)域。接觸插塞91可以連接于n型雜質(zhì)區(qū)域69n中雜質(zhì)濃度相對較高的該區(qū)域。通過將接觸插塞91與n型雜質(zhì)區(qū)域69n之間的接點(diǎn)形成在開口ap2的內(nèi)側(cè)，能夠抑制該接點(diǎn)的周邊的漏電流的發(fā)生。

另外，在圖20中，表示復(fù)位晶體管26f及反饋晶體管56d包括具有相互不同的形狀的柵極電極的例子。如圖20所示，復(fù)位晶體管及反饋晶體管不需要具有相同形狀的柵極電極。此外，復(fù)位晶體管26f中的柵極電極的外形并不限定于圖20所例示的柵極電極26df那樣的矩形。復(fù)位晶體管26f的柵極電極的外形例如也可以如圖21所示的柵極電極26dh那樣，是在將包圍開口ap1的部分與包圍開口ap2的部分連結(jié)的中央部具有縮頸的形狀。

這里，再次參照圖16說明利用反饋路徑的形成的噪聲消除的概要。在具有圖16所例示的電路結(jié)構(gòu)的攝像裝置中，噪聲消除按每個(gè)行以像素單位來執(zhí)行。

在圖16所例示的電路結(jié)構(gòu)中，通過使復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56導(dǎo)通，將反饋線53的電壓施加到電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd，電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的電位被復(fù)位。接著，使復(fù)位晶體管26截止。

通過使復(fù)位晶體管26截止而發(fā)生ktc噪聲。但是，在反饋晶體管56導(dǎo)通的期間中，形成有在其路徑中包括電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd、放大晶體管22、反饋晶體管56及第1電容元件51的反饋路徑的狀態(tài)持續(xù)。因此，當(dāng)形成了反饋路徑時(shí)(也可以說是反饋晶體管56非截止時(shí))，反饋晶體管56輸出的信號在由第1電容元件51和電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的寄生電容形成的衰減電路中衰減。如果設(shè)第1電容元件51及電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的寄生電容的電容值分別為c1及cfd，則此時(shí)的衰減率b表示為b＝c1/(c1+cfd)。

接著，使反饋晶體管56截止。此時(shí)，例如，以跨反饋晶體管56的閾值電壓的方式，使反饋控制線58的電壓電平從高電平逐漸降低到低電平。當(dāng)使反饋控制線58的電位從高電平朝向低電平逐漸降低，則反饋晶體管56的電阻逐漸增加。當(dāng)反饋晶體管56的電阻增加，則反饋晶體管56的動作頻帶變窄，反饋的信號的頻率域變窄。

當(dāng)反饋控制線58的電壓達(dá)到低電平，則反饋晶體管56截止，反饋路徑的形成解除。此時(shí)，如果反饋晶體管56的動作頻帶是與放大晶體管22的動作頻帶相比足夠低的頻帶，則在反饋晶體管56中發(fā)生的熱噪聲通過反饋電路16而被抑制為1/(1+ab)^1/2倍。這里，式中的a是反饋電路16的增益。這樣，通過在反饋晶體管56的動作頻帶比放大晶體管22的動作頻帶低的狀態(tài)下使反饋晶體管56截止，能夠減小殘留在電荷蓄積節(jié)點(diǎn)fd的ktc噪聲。

根據(jù)上述動作可知，復(fù)位晶體管26及反饋晶體管56在用來將電荷蓄積區(qū)域的電位復(fù)位的期間以及由反饋路徑的形成帶來的噪聲消除以外的期間中基本上截止。因而，在電荷的蓄積時(shí)及信號的讀出時(shí)，能夠?qū)?fù)位晶體管26的柵極電極26e及反饋晶體管56的柵極電極56e施加負(fù)電壓。

(其他變形例)

在上述各實(shí)施方式中，以將接觸插塞(接觸插塞86或89)至少從兩方向包圍的方式配置1個(gè)以上的電極，通過控制向這些電極施加的電壓，控制這些電極的下方的載流子濃度。在上述各實(shí)施方式中，通過使正的載流子(空穴)蓄積到這些電極的下方，將形成于半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體基板60或70)的耗盡層中的、在接觸插塞的周圍出現(xiàn)在半導(dǎo)體基板的表面的部分的面積縮小。即，在上述各實(shí)施方式中，通過將半導(dǎo)體基板的表面中的、沒有被柵極電極或控制電極覆蓋的部分的表面附近的耗盡層縮小，得到漏電流抑制的效果。相對于此，在以下說明的變形例中，使用能夠?qū)⑿纬捎诎雽?dǎo)體基板的耗盡層中的、出現(xiàn)在半導(dǎo)體基板的表面的部分引入到柵極電極及/或控制電極的下方的結(jié)構(gòu)。

圖22示意地表示又一其他變形例的單位像素單元中的復(fù)位晶體管26的附近的截面。圖22所例示的單位像素單元40具有與參照圖4及圖5說明的單位像素單元10大致相同的截面構(gòu)造。但是，圖22所示的半導(dǎo)體基板71中的p型雜質(zhì)區(qū)域66p，代替n型雜質(zhì)區(qū)域67n而具有雜質(zhì)濃度比較高的n型雜質(zhì)區(qū)域72n。在該例中，n型雜質(zhì)區(qū)域72n包括第2區(qū)域72b、和形成在第2區(qū)域72b內(nèi)且雜質(zhì)濃度相對較高的第1區(qū)域72a，接觸插塞86連接于該第1區(qū)域72a。

n型雜質(zhì)區(qū)域72n中的第2區(qū)域72b的雜質(zhì)濃度比上述n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第2區(qū)域67b的雜質(zhì)濃度高。n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第2區(qū)域67b的雜質(zhì)濃度例如是1×10¹⁶/cm³～2×10¹⁷/cm³左右(“×”表示乘法)的范圍，相對于此，圖22所示的第2區(qū)域72b的雜質(zhì)濃度可以是例如1×10¹⁸～5×10¹⁸/cm³左右的范圍。圖22所示的第1區(qū)域72a的雜質(zhì)濃度可以是與上述n型雜質(zhì)區(qū)域67n中的第1區(qū)域67a的雜質(zhì)濃度大致相同的程度。第1區(qū)域72a的雜質(zhì)濃度典型地是1×10¹⁹/cm³以上，例如是1×10¹⁹/cm³～5×10²⁰/cm³左右的范圍。因而，n型雜質(zhì)區(qū)域72n的雜質(zhì)濃度例如是1×10¹⁸/cm³以上。

圖22示意地表示向控制電極27e及復(fù)位晶體管26的柵極電極26e施加了負(fù)電壓vn的狀態(tài)。在上述各實(shí)施方式中，p型雜質(zhì)區(qū)域66p中的n型雜質(zhì)區(qū)域67n的雜質(zhì)濃度被設(shè)定得比較低。因而，當(dāng)向控制電極27e及復(fù)位晶體管26的柵極電極26e施加了負(fù)電壓vn時(shí)，在這些電極的下方容易蓄積正的電荷(參照圖5)。另一方面，在圖22所例示的結(jié)構(gòu)中，由于n型雜質(zhì)區(qū)域72n的雜質(zhì)濃度比較高，所以形成于半導(dǎo)體基板71的耗盡層中的、半導(dǎo)體基板71的表面附近的部分，如在圖22中示意地表示那樣，位于控制電極27e的下方及柵極電極26e的下方。

半導(dǎo)體基板71的表面中的、配置有絕緣層(這里是絕緣層27g及柵極絕緣層26g)的部分，與半導(dǎo)體基板71的表面的其他部分相比，可以認(rèn)為結(jié)晶缺陷較少。根據(jù)圖22所例示的結(jié)構(gòu)，形成于半導(dǎo)體基板71的耗盡層中的、半導(dǎo)體基板71的表面附近的部分，出現(xiàn)在結(jié)晶缺陷更少的、控制電極27e的下方及柵極電極26e的下方。因而，能得到抑制由結(jié)晶缺陷引起的漏電流的效果。

如以上說明，根據(jù)本申請的實(shí)施方式，由于能夠抑制漏電流的影響，所以提供能夠以高畫質(zhì)進(jìn)行攝像的攝像裝置。另外，上述放大晶體管22、地址晶體管24、復(fù)位晶體管26、26d、26f及28、以及反饋晶體管56及56d分別可以是n溝道m(xù)os，也可以是p溝道m(xù)os。它們不需要全部統(tǒng)一為n溝道m(xù)os或p溝道m(xù)os中的某種。例如在參照圖1說明的電路結(jié)構(gòu)中，在使放大晶體管22、地址晶體管24及復(fù)位晶體管26分別為n溝道m(xù)os、作為信號電荷而使用電子的情況下，只要將這些晶體管的各自的源極及漏極的配置相互替換就可以。

本申請的攝像裝置對于例如圖像傳感器、數(shù)碼相機(jī)等是有用的。本申請的攝像裝置能夠用于醫(yī)療用相機(jī)、機(jī)器人用相機(jī)、監(jiān)控相機(jī)、搭載在車輛中使用的相機(jī)等。

標(biāo)號說明

10、10a、10b單位像素單元

20、30、30a、30b、40單位像素單元

12光電變換部

14、15信號檢測電路

22放大晶體管

24地址晶體管

26、26d、26f復(fù)位晶體管

26e、26de、26df、26dh復(fù)位晶體管的柵極電極

27e控制電極

28第2復(fù)位晶體管

28e第2復(fù)位晶體管的柵極電極

32電源布線

34地址信號線

35垂直信號線

36復(fù)位信號線

37耗盡層控制線

39蓄積控制線

50反相放大器

53反饋線

54靈敏度調(diào)整線

56、56d反饋晶體管

56e、56de反饋晶體管的柵極電極

58反饋控制線

60、70、71半導(dǎo)體基板

66p、76pp型雜質(zhì)區(qū)域

67n、72n、77n、69nn型雜質(zhì)區(qū)域

80布線構(gòu)造

80a～80d布線層

81布線

86、89、91接觸插塞

88連接部

100攝像裝置

ap1、ap2、ap3開口