[发明专利]固态图像传感器、固态成像装置和相机装置

说明书

技术领域

本技术涉及固态图像传感器、固态成像装置和相机装置，特别是，涉及即使单元尺寸减小也能使白斑不明显的固态图像传感器、固态成像装置和相机装置。

背景技术

将采用电荷耦合装置(CCD)的固态成像装置看作固态成像装置的示例。

CCD固态图像传感器包括采用光电变换器的多个光传感器单元，即，构造为产生且存储与接收光量对应量的信号电荷的光敏二极管(PDs)，其布置成二维矩阵。信号电荷根据来自物体入射在多个光传感器单元的光敏二极管上的光信号而产生且存储。存储的信号电荷由为光传感器单元的每个列设置的垂直转移寄存器在垂直方向上传输，并且由具有CCD结构的水平转移寄存器在水平方向上传输。水平方向上传输的信号电荷从具有电荷电压转换器的输出单元输出为物体的图像信息。

固态图像传感器具有多个像素，例如，由作为布置在水平和垂直方向上的光敏二极管的多个光传感器单元、读取单元和垂直转移沟道构成。

每个光传感器单元包括信号电荷存储部分和空穴累积区域，其形成在由n型半导体制造的基板的p型半导体阱区中。

信号电荷存储部分由n型杂质区域形成。空穴累积区域由p型杂质区域(p+)形成且形成在信号电荷存储部分的表面上。

每个垂直转移沟道形成在n型杂质区域中距光传感器单元预定的距离处。另外，p型杂质区域(p)形成在垂直转移沟道和在其一侧上读取且用作读取单元的光传感器单元之间。此外，由p型杂质区域(p+)制造的水平元件隔离单元形成在垂直转移沟道和在其另一侧上不读取的光传感器单元之间。此外，由p型杂质区域(p+)制造的垂直元件隔离单元形成在光传感器单元的两端。

水平元件隔离单元在水平方向上隔离各光传感器单元，并且垂直元件隔离单元在垂直方向上隔离各光传感器单元。垂直元件隔离单元、水平元件隔离单元和读取单元的每一个形成为与垂直转移沟道接触。

第一转移电极和第二转移电极交替地形成在读取单元和垂直转移沟道之上，其间具有绝缘膜。垂直转移沟道、第一转移电极和第二转移电极构成垂直转移寄存器。

作为在微型单元中形成垂直转移寄存器的方法，已经提出了允许垂直转移沟道的线宽减小且在垂直转移沟道的电位分布上抑制势垒发生以改善传输信号电荷效率的技术(例如，参见专利文件1)。

引用列表

专利文件

专利文件1：JP 2010-80791 A

发明内容

本发明要解决的技术问题

应注意，在CCD固态图像传感器中，已关注垂直转移寄存器中引起的白线(白斑)对图像质量的影响。白斑由为垂直转移寄存器的n型杂质掺杂的晶体缺陷引起。因此，为了减小白斑的影响，希望减小为垂直转移寄存器的n型杂质掺杂量。

然而，近年来随着单元尺寸的减小，垂直转移寄存器的线宽和元件隔离单元减小，并且以高浓度掺杂杂质以形成转移沟道和元件隔离单元。因此，由于在基板处形成的缺陷，白斑因此倾向于更坏。此外，来自缺陷的暗电流成分倾向于由于具有高浓度的p-n结处的强电场而增加。结果，在微型单元中，白线更加明显地发生。

在专利文件1中的传统技术的情况中，难以减少整个垂直转移寄存器中掺杂的杂质总量，结果，不能产生足够的改善白线的效果。

考虑到这些情形而公开了本技术，并且即使单元尺寸减小，也允许白斑不明显。

解决问题的方案

本技术的第一方面是固态图像传感器，其包括：寄存器单元，构造为传输存储在光电转换单元中的电荷，并且形成为延伸在第一方向上的n型杂质区域；读取单元，构造为将来自该光电转换单元的电荷读入该寄存器单元中，并且形成为延伸在与该寄存器单元相同方向上的p型杂质区域；水平元件隔离单元，构造为防止电荷从该光电转换单元泄漏，并且形成为延伸在与该寄存器单元相同方向上的p型杂质区域；以及多个转移电极，构造为施加电压以改变该寄存器单元的电位分布，其中，该转移电极当中具有预定低值的待机电压的低位电极之下形成该寄存器单元的n型杂质总量小于待机电压高于该预定低值的中位电极之下形成该寄存器单元的n型杂质总量。

在正交于第一方向的第二方向上，低位电极之下形成寄存器单元的n型杂质的宽度可小于中位电极之下形成寄存器单元的n型杂质的宽度。

低位电极之下形成寄存器单元的n型杂质的浓度可低于中位电极之下形成寄存器单元的n型杂质的浓度。

在正交于第一方向的第二方向上，低位电极之下的最高浓度位置比中位电极之下的最高浓度位置更加靠近光电转换单元，最高浓度位置是形成读取单元或水平元件隔离单元的p型杂质区域的杂质浓度最高的位置。