[发明专利]图像拾取装置、制造图像拾取装置的方法以及电子设备

说明书

一种图像拾取装置，包括：光敏二极管，设置在硅基板中，并且构造为通过执行光电转换产生与所接收光量对应的电荷；以及转移晶体管，设置在该硅基板上的外延层，并且构造为转移该光敏二极管中产生的电荷，其中该转移晶体管包括栅极电极和沟道区域，该栅极电极埋设在该外延层中，且该沟道区域围绕该栅极电极，并且该沟道区域在厚度方向上具有浓度梯度，电位梯度的曲率在该浓度梯度中没有正负号的混合。

技术领域

本技术方案涉及图像拾取装置、制造图像拾取装置的方法以及电子设备。

背景技术

在诸如数字照相机和摄像机之类的具有图像拾取功能的电子设备中，通常采用固态图像拾取装置，例如，电荷耦合装置(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

通常，在CMOS图像传感器中，经常采用像素共享技术以最大化光敏二极管的开口率，以产生更精细的像素尺寸。在该像素共享技术中，像素部分中除了光敏二极管之外的元件占据的面积通过在多个像素之间共享晶体管而最小化，从而保证了光敏二极管的面积。例如，通过利用像素共享技术可改善光敏二极管的诸如饱和电荷量和灵敏度的特性。

例如，日本未审查专利申请公开Nos.2010-147965、2010-212288、2007-115994和2011-049446公开了应用像素共享技术的CMOS图像传感器中各种像素部分的布置。

发明内容

同样，在典型的CMOS图像传感器中，光敏二极管和驱动像素所需的晶体管形成在同一平面上，并且必须保证光敏二极管和晶体管的每一个的最小特性。因此，在面积上存在限制。例如，当为改善光敏二极管的包括饱和电荷量和灵敏度的特性扩展光敏二极管的面积时，晶体管的区域相应减小。结果，由于晶体管产生的随机噪声增加，或者电路的增益降低。另一方面，在固定晶体管的面积时，光敏二极管的包括饱和电荷量和灵敏度的特性下降。因此，希望改善光敏二极管的包括饱和电荷量和灵敏度的特性，而不减小晶体管的面积。

希望提供能进一步改善包括饱和电荷量和灵敏度的特性的图像拾取装置，以及提供制造图像拾取装置的方法以及电子设备。

根据本公开的实施例，所提供的图像拾取装置包括：光敏二极管，设置在硅基板中，并且构造为通过执行光电转换产生与所接收光量对应的电荷；以及转移晶体管，设置在该硅基板上的外延层，并且构造为转移该光敏二极管中产生的电荷，其中该转移晶体管包括栅极电极和沟道区域，该栅极电极埋设在该外延层中，且该沟道区域围绕该栅极电极，并且该沟道区域在厚度方向上具有电位梯度的曲率不存在正负号混合的浓度梯度。

根据本公开的实施例，所提供的电子设备包括：图像拾取装置；以及信号处理电路，所述信号处理电路构造为对从该图像拾取装置输出的像素信号执行预定的处理，其中该图像拾取装置包括光敏二极管和转移晶体管，所述光敏二极管设置在硅基板中并且构造为通过执行光电转换产生与所接收光量对应的电荷，所述转移晶体管设置在该硅基板上的外延层并且构造为转移该光敏二极管中产生的电荷，所述转移晶体管包括栅极电极和沟道区域，该栅极电极埋设在该外延层中，且该沟道区域围绕该栅极电极，并且该沟道区域具有厚度方向上的电位梯度的曲率不存在正负号混合的浓度梯度。

在根据本技术方案的上述实施例的图像拾取装置和电子设备中，光敏二极管和转移晶体管设置在不同层中。这消除了在必须保证光敏二极管和转移晶体管的最小特性的面积上的限制。此外，沟道区域具有厚度方向上的电位梯度的曲率不存在正负号混合的浓度梯度。这抑制了沟道区域中的电荷累积，因此改善了转移晶体管中电荷的转移特性。结果，使得可以加深光敏二极管的电位。

根据本公开的实施例，提供了制造图像拾取装置的方法。该方法包括下面的两个工序。

(A)通过执行原位掺杂外延生长，在硅基板的顶表面上形成外延层，该外延层具有厚度方向上的浓度梯度的曲率不存在正负号混合的浓度分布，并且该硅基板包括光敏二极管，所述光敏二极管构造为通过执行光电转换产生与所接收光量对应的电荷。