[发明专利]固态图像捕获装置和电子信息装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态图像捕获装置(例如，MOS图像传感器)，其用于将由光电二极管处的光电转换获得的信号电荷传送到电压转换部件，并顺序读出与通过电压转换部件处的转换获得的电压相对应的信号，该光电二极管作为光接收部件用于接收对象的光；以及涉及使用该固态图像捕获装置作为其图像捕获部件的电子信息装置(例如，数字式相机、装备着照相机的蜂窝电话装置等等)。

背景技术

本非临时申请根据35 U.S.C.§119(a)要求于2007年2月16日在日本申请的专利申请No.2007-036948的优先权，其全部内容在此结合作为参考。

最近，一种使用MOS(金属氧化物半导体)的MOS图像传感器与CCD(电荷耦合器件)图像传感器一起，作为传统的固态图像捕获装置，开始被广泛使用。其原因是因为，例如，可以利用传统的IC(集成电路)制造工艺来制造该MOS图像传感器，并且还可以通过在同一块芯片上安装用于驱动该MOS图像传感器的外围电路来小型化该MOS图像传感器并提高其速度。另外，MOS图像传感器与CCD图像传感器相比还具有无须高驱动电压和结构简单的优势。

不同于CCD图像传感器，在MOS图像传感器中的每一个像素部需要：作为接收对象的光的光接收部件的光电二极管；用于转换来自该光电二极管的信号电荷为信号电压的电压转换部件；以及多个晶体管构成的信号读出电路，以便读出来自该光电二极管的信号。更具体地说，对于多个晶体管，例如，常用的MOS图像传感器需要：用于传送来自光电二极管的信号电荷到电压转换部件的电荷转移晶体管；用于在该信号电荷传送之前重置在该电压转换部件积累的信号电荷的重置晶体管；用于放大和读取在该电压转换部件积累的信号电荷作为信号的放大晶体管；以及用于选取待读取的像素部并输出该由放大晶体管放大的信号到信号线的选择晶体管。因而，每一个像素部需要：光电二极管；电压转换部件；以及四个晶体管。因此，这使得像素部尺寸难以降低。对此，最近已经有提议，通过使用电压转换部分由多个像素部共享的结构、在没有选择晶体管等的情况下执行电路驱动的结构，来抑制由减少每个像素的晶体管数目来减小像素部尺寸导致的特性退化。

对于在各单元中(例如，在每一个像素部中)用于隔离晶体管和光电二极管的器件隔离层，使用LOCOS(Local Oxidation of Silicon，硅的局部氧化)。进一步地，随着新发展的小型化，目前通常采用STI(浅沟槽隔离)作为器件隔离层。

上面描述的常用的MOS图像传感器构成嵌入光电二极管结构，其通过在光电二极管的顶面提供表面扩散层，抑制在硅衬底和氧化硅薄膜之间界面产生的不希望有的电流(暗电流)流入光电二极管。然而，在器件隔离层和硅衬底之间界面也存在一定数量的缺陷，并且由此许多信号电荷被产生为噪声。

为了抑制在器件隔离层和硅衬底之间的交界面产生电荷流动进入该光电二极管，参考例1建议，例如，一像素部的结构，其中具有光电二极管的反向极性的高浓度半导体层(或者晶体管的源和漏区具有相反的导电类型)被形成于围绕该由STI形成的器件隔离部分的侧面和底面，以免不需要的电子扩散到该光电二极管。这将参考图9的(a)部分部分图9的(b)部分来描述。

图9的(a)部分是显示公开在参考例1的传统的固态图像捕获装置中像素部100的示例结构的顶视图。图9的图(b)是图9的(a)部分中沿D-D`线切的纵向剖面图。

如图9的(a)部分和图9的(b)部分所示，在传统的固态图像捕获装置的像素部100中，一具有n型杂质注入的n型光电二极管102被形成在一个p型半导体层101的顶面，并且一个p型表面扩散层103被形成在该光电二极管102的顶面以便形成嵌入光电二极管结构。

一个电荷转移晶体管110的传输栅电极106被提供在该P型半导体层101上，其在光电二极管102和电压转换部件104之间，经由一由二氧化硅薄膜制成的栅绝缘膜105。

一个由STI形成的器件隔离绝缘膜107被配备在像素部100的周边以便使相邻的光电二极管102彼此隔离。在经过D-D′线切的部分的D侧，p型表面扩散层108被配备于围绕该器件隔离绝缘膜107的侧面和底面。一个P型扩散层109被配备在p型表面扩散层108下面在比器件隔离绝缘膜107更深的位置。照这样，通过以p型表面扩散层108围绕器件隔离绝缘膜107的侧面和底面，阻止了从绝缘膜107流入光电二极管102的泄漏电流。