[发明专利]摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有光电二极管的摄像装置。特别地，本发明涉及在不增加暗电流噪声的同时提高光电二极管的检测灵敏度的技术。

背景技术

图像传感器(Active Pixel Sensor；以下，也称作APS)等摄像装置具有包含光电二极管的多个像素。入射到像素的光通过光电二极管变换成载流子，并作为用于生成像素信号的电信号输出。一般来说，摄像装置是使用称作三晶体管结构和四晶体管结构的像素形成的(JP特开2000-312024号公报，JP特开平10-209422号公报)。在这种像素中，为了防止暗电流(dark current)，在用于蓄积光载流子(photocarrier)的扩散层的表面上，形成比扩散层的杂质浓度较高的反导电型扩散层。暗电流是在没有光入射时流动的电流，是因半导体的结晶缺陷引起的漏电流。通过在蓄积光载流子的扩散层上形成反导电型的扩散层，能够防止在蓄积光载流子的扩散层上发生结晶缺陷。

专利文献1：JP特开2000-312024号公报

专利文献2：JP特开平10-209422号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，上述反导电型扩散层在能够防止暗电流噪声的同时，反过来，使得蓄积光载流子的扩散层的空乏层相对变薄。因此，像素的光检测灵敏度因形成反导电型的扩散层而降低。暗电流噪声在元件分离区域附近和用于获取电信号的接触区域等变大，而在除此以外的区域变小。现有技术中，还没有用于将暗电流噪声的影响降低到最小限度，并提高光检测灵敏度的提案。

本发明的目的在于，不增加暗电流噪声的同时提高光电二极管的检测灵敏度。

解决问题的技术手段

在本发明的摄像装置的第一实施方式中，各像素的第一扩散区域为第一导电型，其在光电二极管构成光载流子蓄积部。传送晶体管，其将第一扩散区域作为源电极，并在与第一扩散区域相邻的位置，中间夹着绝缘膜而形成有栅电极。传送晶体管将蓄积在光电二极管中的光载流子传送到漏电极。第二扩散区域为第二导电型，其覆盖第一扩散区域的外围部而形成在第一扩散区域的表面而形成。例如，第二扩散区域的杂质浓度比第一扩散区域的杂质浓度高。例如，第一导电型为n型，第二导电型为p型。

第一扩散区域的外围部由于靠近元件间分离结构部分，所以容易存在很多结晶缺陷。因此，由于结晶缺陷而导致漏电流增加，并容易产生暗电流噪声，外围部比第一扩散区域的中央部分的半导体表面产生更大的暗电流。另外，在与第一扩散区域相邻的位置形成晶体管的栅电极的情况下，由于受到栅电极制造过程中应力的影响，有时与栅电极相邻的第一扩散区域的外周围部分会发生结晶缺陷。与此相对，在第一扩散区域表面的中央部分(除了外围部之外的部分)，比外周围部分相比，不容易发生结晶缺陷。在外周围部分上的第二扩散区域发挥防止在制造过程中发生结晶缺陷的保护层的功能。

另一方面，在第一扩散区域上形成导电型相反的第二扩散区域，即埋入光电二极管的结构中，由于表面附近空乏层的厚度变小，所以光检测灵敏度变小。在本发明中，第二扩散区域并不形成在不容易产生结晶缺陷的第一扩散区域表面的中央部分上。在没有形成第二扩散区域的第一扩散区域，由于能够增大空乏层的厚度，所以能够提高光的检测灵敏度。因此，通过在第一扩散区域上选择性地形成第二扩散区域，能够在不增加暗电流噪声的情况下提高光电二极管的检测灵敏度。例如，在第一扩散区域，通过使得表面露出的区域的面积比覆盖第二扩散区域的面积大，从而能够将暗电流噪声抑制在最小限度，从而能够提高光电二极管的检测灵敏度。

因此，由于能够同时满足削减暗电流噪声并能够提高光检测灵敏度这两个方面，从而即使将像素的尺寸变小，也能够得到与现有技术相同程度的SN比。结果能够减小摄像装置，并能够削减成本。或者，能够增加摄像装置的像素数。

本发明的摄像装置的第一形态的优选例中，在局部外围部的周围，具有与第一扩散区域分离而形成的元件分离区域，该局部外围部是指，在外围部中除了与栅电极相邻的部分之外的部分。第二扩散区域从局部外围部起形成到元件分离区域为止。在硅等的结晶周期性崩溃的元件间分离区域附近结晶缺陷很多。因此，离元件间分离区域越近越容易发生暗电流噪声的漏电流。通过将第二扩散区域形成到结晶缺陷的元件间分离区域附近为止，能够进一步抑制暗电流噪声的发生。