[发明专利]固体摄像装置和相机

说明书

技术领域

本发明涉及具有光电转换元件的固体摄像装置和相机。

背景技术

在固体摄像装置(例如，CCD图像传感器和CMOS图像传感器)中，作为受光单元的光电转换元件的光电二极管中的晶格缺陷以及在该受光单元与该受光单元上的绝缘膜之间的界面处的界面态密度(interface statedensity)是暗电流的起源，上述情况是公知的。

据此，作为抑制由界面态密度导致的暗电流的产生的方法，埋入型光电二极管结构是有效的。

埋入型光电二极管例如是这样构成的：形成n型半导体区域，并且在这样的n型半导体区域的表面上(即，与绝缘膜的界面附近)形成用于抑制暗电流的p型半导体区域(空穴累积区域)，该p型半导体区域浅并且具有高掺杂物浓度。

作为制造这样的埋入型光电二极管的方法，以下步骤是典型的：进行作为p型掺杂物的B或BF₂的离子注入，然后进行退火处理，从而在构成光电二极管的n型半导体区域与绝缘膜之间的界面附近形成p型半导体区域。

此外，在CMOS图像传感器中，各像素被形成为包括光电二极管和例如读取晶体管、复位晶体管和放大晶体管等各种晶体管。这些晶体管对已经由光电二极管光电转换得到的信号进行处理。在各像素的上部形成有包含多层金属配线的配线层。在配线层上方形成有对入射到光电二极管上的光的波长进行限制的滤色器和/或将光汇聚到光电二极管上的的片上透镜。

关于CMOS图像传感器，已经提出了具有各种特性的器件结构。

更加具体地，已经提出了体电荷调制器件(Bulk Charge ModulationDevice，BCMD；参见专利文献4)和在光电转换元件中采用类似CCD特征的电荷调制器件(Charge Modulation Device，CMD；参见专利文献1、专利文献2和专利文献3)。

另外，已经提出了浮动阱放大器(Floating Well Amplifier，FWA；参见专利文献5和专利文献6)。关于FWA，根据累积到局部最大点的光生空穴的电荷量在表面上形成沟道，源极漏极电流根据所述表面处的所述电荷量而改变，从而使得能够根据信号电荷读取。

另外，已经提出了例如将受光单元和信号检测单元分开并且相邻布置的阈值调制图像传感器(VMIS：Vth Modulation Image Sensor，参见专利文献7、专利文献8、专利文献9和专利文献10)等各种器件。

此外，在专利文献11中提出了下面所述的固体摄像元件。

该固体摄像元件包括具有如下功能的受光元件：对入射光进行光电转换，累积由这样的光电转换获得的信号电荷，并且输出根据累积的信号电荷的量的信号电压。该受光元件具有这样的电位分布：信号电荷易于累积在看成是平面时相同的位置处，并且有利于表面沟道电流流动。

这样的CMOS图像传感器是光基本上从器件的前面入射的前面照射型固体摄像装置。

另一方面，已经提出了后面(背面)照射型固体摄像装置，该后面(背面)照射型固体摄像装置通过研磨形成有光电二极管和各种晶体管的硅基板的后侧而变得更薄，并且对从该基板的后侧入射的光进行光电转换(参见专利文献12)。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：JP 1938092B

专利文献2：JP H6-120473A

专利文献3：JP S60-140752A

专利文献4：JP S64-14959A

专利文献5：JP 2692218B

专利文献6：JP 3752773B

专利文献7：JP H2-304973A

专利文献8：JP 2005-244434A

专利文献9：JP 2935492B

专利文献10：JP 2005-85999A

专利文献11：JP 2003-31785A

专利文献12：JP H10-65138A

发明内容

技术问题

然而，关于上述的前面照射型的CMD、BCMD、FWA和VMIS等，由于基板被用作溢出层(overflow)，所以后面(背面)照射是不可能的，并且复位电压高。

关于前面照射型的CMD、BCMD、FWA和VMIS等，由于受光单元布置在拾取晶体管(pickup transistor)的旁边，所以存在着开口率下降的缺点。

另外，关于现有的光栅(photogate)结构，由于是通过薄膜栅极来接收光，所以存在着蓝色敏感度下降的缺点。