固态图像传感器和照相机制造技术

图像传感器包括：布置于基板中的第一导电类型的第一半导体区域、布置于第一半导体区域中以形成电荷积累区域的第二导电类型的第二半导体区域。第二半导体区域包括在沿基板表面的方向上布置的多个部分。在所述多个部分之间形成势垒。通过耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域的扩展，第二半导体区域被完全耗尽。第二半导体区域的要被最终耗尽的最终耗尽部分通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分的扩展被耗尽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态图像传感器和照相机
本专利技术涉及固态图像传感器和包括它的照相机。
技术介绍
在固态图像传感器中，伴随像素数目的增加，像素尺寸变小，并且所造成的饱和电荷数的减少引起问题。日本专利公开No.2010-114275描述了增加饱和电荷量的固态图像传感器。在日本专利公开No.2010-114275中描述的固态图像传感器包括层叠在半导体基板中的多个光电二极管、以及布置于半导体基板中以从所述多个光电二极管读出电荷的垂直晶体管。在日本专利公开No.2010-114275中描述的固态图像传感器具有包括形成在半导体基板中的多个光电二极管和垂直晶体管的复杂结构。出于这个原因，制造需要许多步骤，并且用于制造的处理控制是困难的。
技术实现思路
本专利技术提供易于制造且具有有利于增加饱和电荷数的布置的固态图像传感器、以及包括它的照相机。本专利技术的第一方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，第二半导体区域被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域的扩展被完全耗尽，以及作为第二半导体区域的一部分且第二半导体区域的要被最终耗尽的最终耗尽部分被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分向最终耗尽部分的扩展被耗尽。本专利技术的第二方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，以及在所述多个部分中的每一个中，沿半导体基板的深度方向的杂质浓度的积分N1和沿布置所述多个部分的方向的杂质浓度的积分N2满足由N1>N2给出的关系。本专利技术的第三方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间布置第一半导体区域的一部分，通过在第一半导体区域与第二半导体区域之间施加具有预定大小(magnitude)的反向偏压，耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域扩展，由此完全耗尽第二半导体区域，作为第二半导体区域的一部分且第二半导体区域的要被最终耗尽的最终耗尽部分被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分向最终耗尽部分的扩展被耗尽，以及通过在第一半导体区域与第二半导体区域之间施加反向偏压，耗尽区域从第二半导体区域向第一半导体区域的所述部分扩展，由此完全耗尽第一半导体区域的所述部分。本专利技术的第四方面提供一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，第二半导体区域被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域的扩展被完全耗尽，作为第二半导体区域的一部分且第二半导体区域的要被最终耗尽的最终耗尽部分被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分向最终耗尽部分的扩展被耗尽，以及所述多个部分之间的间隔在从0.1μm至1.0μm的范围内。本专利技术的第五方面提供一种照相机，该照相机包括：根据本专利技术的第一至第四方面中的任一个的固态图像传感器；以及处理从固态图像传感器输出的信号的处理单元。从参照附图对示例性实施例的以下描述，本专利技术的进一步的特征将变得明显。附图说明图1是示意性地示出根据本专利技术的第一实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；图2是示意性地示出根据本专利技术的第一实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；图3示出了例示沿图1中的线B-B′取得的截面上的载流子浓度分布图(profile)和电势分布图的曲线图；图4示出了例示沿图1中的线C-C′取得的截面上的载流子浓度分布图和电势分布图的曲线图；图5是示出比较例的截面图；图6示出了例示沿图5中的线D-D′取得的截面上的载流子浓度分布图和电势分布图的曲线图；图7是示意性地示出根据本专利技术的第二实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；图8是示意性地示出根据本专利技术的第三实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；图9A和图9B是示意性地示出根据本专利技术的第四实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；图10是示意性地示出根据本专利技术的第五实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；图11是示意性地示出根据本专利技术的第六实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；以及图12是示意性地示出根据本专利技术的第七实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图。具体实施方式现在将参照附图描述本专利技术的实施例。为了提供更详细的例子，以下将描述第一导电类型是p型且第二导电类型是n型的情况。但是，第一导电类型可变为n型且第二导电类型可变为p型。本专利技术的一个或更多个实施例提供了易于制造且具有有利于增加饱和电荷数的布置的固态图像传感器、以及包括它的照相机。[第一实施例]图1和图2分别是示意性地示出根据本专利技术的第一实施例的固态图像传感器100的一个像素的结构的截面图和平面图。图1是沿图2中的线A-A′取得的截面图。固态图像传感器100包含半导体基板SB。半导体基板SB可包含例如第二导电类型(n型)的半导体区域101、以及布置于半导体区域101上的第一导电类型(p型)的半导体区域(阱区域)102。构成电荷积累区域的第二导电类型(n型)的第二半导体区域103被布置于第一导电类型(p型)的第一半导体区域102中。第一导电类型(p型)的半导体区域104可被布置于第二半导体区域103的上表面侧。将光会聚于第二半导体区域103的透镜122可被布置于半导体基板SB上。第二半导体区域103包含在沿半导体基板SB的表面的方向上布置的多个部分103A和103B。用作光电转换元件的光电二极管可由第一导电类型(p型)的第一半导体区域102和第二导电类型(n型)的第二半导体区域103构成。光电二极管还可包含布置于第二半导体区域103上的第一导电类型(p型)的半导体区域104。通过诸如LOCOS(局部硅氧化)隔离或STI(浅沟槽隔离)的元件隔离105，各像素可与其它像素隔离。在所述多个部分103A和103B之间形成势垒。在第一实施例中，所述多个部分103A和103B可通过势垒相互电隔离。势垒是对于在电荷积累区域中积累的信号电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像传感器，包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，第二半导体区域被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域的扩展被完全耗尽，以及作为第二半导体区域的一部分且第二半导体区域的要被最终耗尽的最终耗尽部分被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分向最终耗尽部分的扩展被耗尽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.18 JP 2012-0084481.一种固态图像传感器，包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，第二半导体区域被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域向第二半导体区域的扩展被完全耗尽，以及作为第二半导体区域的一部分且第二半导体区域中的要被最终耗尽的最终耗尽部分被配置为通过耗尽区域从第一半导体区域的位于最终耗尽部分的横向上的部分向最终耗尽部分的扩展被耗尽。2.根据权利要求1的传感器，其中，所述多个部分相互电隔离。3.根据权利要求1的传感器，其中第二导电类型的多个第三半导体区域分别与所述多个部分对应地被布置于半导体基板中，以及所述多个部分共用的传送栅极被布置于半导体基板上，以形成用于将电荷从各部分传送到所述多个第三半导体区域中的相应一个的沟道。4.根据权利要求1的传感器，其中所述多个部分共用的第二导电类型的第三半导体区域被布置于半导体基板中，以及所述多个部分共用的传送栅极被布置于半导体基板上，以形成用于将电荷从所述多个部分传送到第三半导体区域的沟道。5.根据权利要求1的传感器，其中所述多个部分共用的第二导电类型的第三半导体区域被布置于半导体基板中，以及多个传送栅极被布置于半导体基板上，以形成用于将电荷从所述多个部分中的每一个传送到第三半导体区域的沟道。6.根据权利要求1的传感器，其中，第二半导体区域包含相互连接所述多个部分的连接部分。7.根据权利要求6的传感器，还包括：布置于半导体基板中的第二导电类型的第三半导体区域；以及用于形成用于将电荷从第二半导体区域传送到第三半导体区域的沟道的传送栅极，传送栅极被布置于半导体基板上，其中连接部分被布置于传送栅极与所述多个部分之间。8.根据权利要求1的传感器，其中第一半导体区域包含被布置为围绕所述多个部分的第一部分、以及被布置于所述多个部分之间的第二部分，以及第一半导体区域的第二部分中的杂质浓度比第一半导体区域的第一部分中的杂质浓度高。9.根据权利要求8的传感器，其中所述多个部分包含第一部分、第二部分和第三部分，第二半导体区域的第二部分被布置于第二半导体区域的第一部分与第二半导体区域的第三部分之间，以及在布置第二半导体区域的第一部分、第二半导体区域的第二部分和第二半导体区域的第三部分的方向上第二半导体区域的第一部分和第二半导体区域的第三部分中的每一个的宽度比第二半导体区域的第二部分的宽度大。10.根据权利要求1的传感器，其中，围绕第一半导体区域的侧表面的第一导电类型的半导体区域被布置于半导体基板中。11.根据权利要求1的传感器，其中所述多个部分之间的间隔在从0.1μm至1.0μm的范围内，以及所述多个部分沿布置所述多个部分的方向的总长度在从2.0μm至7.0μm的范围内。12.一种照相机，包括：根据权利要求1的固态图像传感器；以及处理从固态图像传感器输出的信号的处理单元。13.一种固态图像传感器，包括：半导体基板；布置于半导体基板中的第一导电类型的第一半导体区域；构成电荷积累区域且布置于第一半导体区域中的第二导电类型的第二半导体区域；以及用于将光会聚到第二半导体区域的透镜，其中第二半导体区域包含在沿半导体基板的表面的方向上布置的多个部分，在所述多个部分之间形成对于在电荷积累区域中积累的电荷的势垒，以及在所述多个部分中的每一个中，沿半导体基板的深度方向的杂质浓度的积分N1和沿与所述半导体基板的所述表面平行的线的杂质浓度的积分N2满足由N1＞N2给出的关系，该线通过第二半导体区域的具有最大浓度的部分。14.根据权利要求13的传感器，其中，所述多个部分相互电隔离。15....

【专利技术属性】
技术研发人员：沖田彰，小林昌弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP