[发明专利]固态摄像元件和电子装置

说明书

本发明可提高具有垂直栅极电极的传输栅极的电荷传输效率。固态摄像元件包括光电转换部、电荷累积部和传输栅极。所述光电转换部形成在半导体基板的深度方向上，并产生对应于接收光量的电荷。所述电荷累积部累积所述光电转换部产生的电荷。所述传输栅极将电荷从所述光电转换部传输到所述电荷累积部。所述传输栅极包括多个垂直栅极电极，每个垂直栅极电极从所述半导体基板的界面嵌入预定深度，并且在所述半导体基板的深度方向上至少一部分具有不同的直径。

技术领域

本发明涉及固态摄像元件和电子装置。更具体地，本发明涉及传输栅极具有垂直栅极电极的固态摄像元件和包括该固态摄像元件的电子装置。

背景技术

迄今为止，在CMOS型固态摄像元件(CMOS图像传感器)中，为了增加可以在像素部中执行光电转换的光电二极管中累积的电荷量，在某些情况下已经形成了使得电荷可以累积至深区域的电位。在这种情况下，不使用通常的传输栅极，而是使用插入硅中的垂直栅极电极，这导致深区域被调制以利用产生的电场执行读取操作。另外，为了增加调制功率，还提出了采用多个垂直栅极电极的结构(例如，参考专利文献1至专利文献3)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2010-114273A

专利文献2：JP 2016-136584A

专利文献3：JP 2015-053411A

发明内容

技术问题

在上述相关技术中，垂直栅极电极用于传输栅极，导致利用产生的电场执行读取操作。然而，由于垂直栅极电极本身处于相同的电位，所以垂直栅极电极的长度的延伸导致在深度方向上难以产生电场。另一方面，上述相关技术还提出将半导体区域划分为多个区域，并且在更靠近基板表面的位置处，杂质浓度变高。然而，在这种情况下，存在工艺数量增加的问题。

本发明是鉴于上述这种情况而作出的，因此期望提高具有垂直栅极电极的传输栅极中的电荷传输效率。

技术问题的解决方案

作出本发明是为了解决上述问题，并且本发明的第一方面是固态摄像元件和包括该固态摄像元件的电子装置。在这种情况下，固态摄像元件包括：光电转换部，其形成在半导体基板的深度方向上，并产生对应于接收光量的电荷；电荷累积部，其累积光电转换部产生的电荷；和传输栅极，其将光电转换部产生的电荷传输到电荷累积部，其中，传输栅极包括多个垂直栅极电极，多个垂直栅极电极从半导体基板的界面填充至预定深度，并且在所述半导体基板的所述深度方向上至少一部分直径是不同的。因此，产生了如下操作：电场施加到垂直栅极电极的附近，使得光电二极管中的电荷有效地传输到浮动扩散部。

另外，在第一方面中，所述多个垂直栅极电极可以具有在所述半导体基板的所述深度方向上直径变小的形状。在这种情况下，所述多个垂直栅极电极具有以下形状：在所述半导体基板的所述深度方向上直径以0.02或更大的锥度比减小。

另外，在第一方面中，所述多个垂直栅极电极可以具有以下形状：到所述半导体基板的给定深度直径不改变，并且所述直径在所述深度方向上从给定深度起减小。另外，所述多个垂直栅极电极可具有以下形状：在所述深度方向上直到所述半导体基板的给定深度直径变小，并且所述直径从所述给定深度起不改变。

另外，在第一方面中，所述多个垂直栅极电极可以具有在所述半导体基板的所述深度方向上的中心部膨胀，且浅部和深部细的形状。

另外，在第一方面中，所述多个垂直栅极电极可以具有所述直径在所述半导体基板的所述深度方向上阶梯式变小的形状。

另外，在第一方面中，所述多个垂直栅极电极可以具有所述多个垂直栅极电极在所述半导体基板的所述深度方向上的长度彼此不同的形状。