图像拾取装置制造方法及图纸

关于图像拾取装置，存在FD电容增大并由此噪声增大的问题。根据本发明专利技术的图像拾取装置是其中在半导体基板中布置多个像素的图像拾取装置。所述多个像素中的每一个包含光电转换元件、FD区域、将第一半导体区域中的电荷传送到FD区域的传送栅极、以及其栅极与FD区域电连接的放大晶体管。光电转换元件具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，放大晶体管的源极区域和漏极区域位于凹陷部分中，并且在平面图中FD区域被光电转换区域围绕或者位于凹陷部分中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像拾取装置
本专利技术涉及用于扫描仪、视频照相机、数字静物照相机等中的图像拾取装置。特别地，本专利技术涉及图像拾取装置的像素结构。
技术介绍
包含一维或二维地布置的像素的图像拾取装置被安装于数字照相机、视频照相机、复印机、传真机等中，其中每个像素包含具有光电转换元件的光接收区域。图像拾取装置的例子包括CCD图像拾取装置和像素放大型图像拾取装置。作为像素放大型图像拾取元件的例子，PTL1公开了线传感器的配置的两个例子。第一个例子示出调制晶体管被设置在光电转换元件中心的配置。调制晶体管被配置为在其沟道部分中存储具有与调制晶体管的极性相反的导电类型的载流子，根据存储的电荷量放大信号并输出该信号。第二个例子示出浮置扩散(以下FD)区域位于光电转换元件中心并且环形栅电极被设置为围绕FD的配置。FD经由布线与放大晶体管的栅极连接，以构成电荷电压转换单元。引文列表专利文献PTL1：日本专利公开No.2007-081083
技术实现思路
技术问题在PTL1的第一个例子中，难以在满足调制晶体管的特性的同时增大调制晶体管的沟道下的载流子存储区域的存储容量。在PTL1的第二个例子中，没有描述放大晶体管的具体设置。依赖于放大晶体管与FD之间的设置关系，连接FD与放大晶体管的栅电极的布线长，由此增大布线电容。布线电容被添加到FD电容。如果FD电容增大，那么电荷电压转换增益减小并且噪声增大。如果光电转换元件的面积增大，那么该问题变得更加显著。本专利技术是鉴于该问题作出的，并提供抑制FD电容的增大的图像拾取装置。问题的解决方案本专利技术提供一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；第一导电类型的浮置扩散区域；传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接。第一半导体区域具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，放大晶体管的源极区域和漏极区域位于凹陷部分中，并且在平面图中浮置扩散区域被第一半导体区域围绕或者位于凹陷部分中。专利技术的有利效果根据本专利技术，可以抑制浮置扩散电容的增大。附图说明图1是示出根据第一实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。图2是示出根据第一实施例的单位像素的等效电路的示图。图3是示出沿图1的线A-A′获取的截面的示图。图4是示出第一实施例的变更的示图。图5是示出根据第二实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。图6是示出根据第三实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。图7是示出根据第三实施例的图像拾取装置的截面的示图。图8是示出图像拾取系统的例子的框图。具体实施方式根据本专利技术的图像拾取装置包括多个像素，每个像素具有光电转换元件、FD区域、将光电转换元件的电荷传送到FD区域的传送栅极、以及其栅极经由导体与FD区域电连接的第一导电类型的放大晶体管。光电转换元件包含第一导电类型(例如，N型)的第一半导体区域、以及与第一半导体区域的导电类型相反的第二导电类型(例如，P型)的第二半导体区域。第一半导体区域和第二半导体区域构成PN结。第一半导体区域和第二半导体区域中的每一个可由多个半导体区域构成。第一半导体区域相对于信号电荷具有较低的电势。即，第一半导体区域能够存储信号电荷。第一半导体区域的外缘在平面图中具有凹陷部分，并且放大晶体管的栅极被设置在凹陷部分中。FD区域被第一半导体区域围绕，或者位于凹陷部分中。将在第一实施例和第二实施例中描述这种配置。凹陷部分可具有一定的深度，并且其大部分由第二导电类型的半导体区域构成。所述一定的深度或更大深度处的部分可以是第一导电类型的半导体区域。由绝缘体组成的元件隔离区域可位于凹陷部分的第一半导体区域的边界部分处。在像素的晶体管是第二导电类型的情况下，凹陷部分的大部分可以是第一导电类型的半导体区域。在本说明书中，“FD区域”意味着位于半导体基板中的半导体区域自身。替代性地，作为另一例子，FD和放大晶体管的栅极被第一半导体区域围绕。将在第三和第四实施例中描述这种配置。常规上，放大晶体管被设置在构成光电转换元件的第一导电类型的第一半导体区域的外侧。与该配置相比，所有在前配置的共同点在于，放大晶体管被设置在第一半导体区域的内侧，由此减小FD与放大晶体管的栅极之间的距离。利用该配置，可缩短连接FD与放大晶体管的栅极的布线(以下，FD布线)的长度。因此，可减小FD电容。当光电转换元件的面积大时，该效果特别大。具体而言，当像素节距是10μm或更大时，该效果大。传送到FD的电荷通过FD电容从电荷被转换成电压。当FD电容增大时，电荷电压转换效率降低。这在放大晶体管的随后级中的电路中导致较大的噪声。更具体而言，电荷电压转换系数的降低导致像素灵敏度的劣化。定性地说，即使存在许多信号电荷，当电荷被转换成电压时，信号的电压振幅也小。当像素灵敏度低时，在从像素的随后级中的电路或图像拾取装置已输出信号之后，必须以高增益放大该信号。同时，噪声以高增益被放大。当以高增益放大的噪声是随机噪声时，难以增大噪声减小电路中的噪声减小率。由此，主要增大随机噪声分量。相反，根据本专利技术的配置，可以抑制FD电容的增大，并且结果可以减小噪声。以下，将使用具体的实施例描述本专利技术。在各实施例中，描述信号电荷被视为电子且使用N型晶体管作为像素的晶体管的配置。作为变更，信号电荷可被视为电子并且可以使用P型晶体管作为像素的晶体管。替代性地，信号电荷可被视为空穴并且可以使用N型晶体管作为像素的晶体管。信号电荷可被视为空穴并且可以使用P型晶体管作为像素的晶体管。替代性地，像素的晶体管可具有C配置。可通过例如逆转各半导体区域的导电类型或者逆转电压的高/低关系实现这些变更。第一实施例图1示出根据第一实施例的图像拾取装置的一个像素的平面结构。图2示出与像素结构对应的一个像素的等效电路。具有相同功能的元件由相同的附图标记表示。在本实施例中，将描述本专利技术被应用于具有10μm或更大、具体是50μm的像素节距的大面积像素的情况。将参照图1和图2描述像素。100示出像素。在图像拾取装置中，布置多个像素100的区域是像素区域。像素100被一维或二维地布置。优选地，像素被二维地布置。101表示构成光电转换元件的N型半导体区域(第一导电类型的第一半导体区域)，102表示FD，103表示将N型半导体区域101中的电荷传送到FD的传送栅极，以及104表示放大基于传送到FD的电荷的信号的放大晶体管。P型半导体区域(未示出)可位于N型半导体区域101之上以形成嵌入型光电二极管。放大晶体管104与经由下面将描述的垂直信号线112向放大晶体管104供给偏置电流的电流源(未示出)一起构成源跟随器电路。电荷电压转换单元由FD102、放大晶体管104的栅极、电连接它们的导体、以及包含其寄生电容的电容构成。放大晶体管104的栅极经由该导体与FD102连接。该导体是由接触插塞、通路插塞和金属组成的布线。可以使用铝、铜等作为布线的材料。可以使用钨等作为插塞的材料。105表示向FD供给一定的电压的复位单元，以及106表示选择像素的选择单元。例如，可以使用晶体管作为复位单元105和选择单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；第一导电类型的浮置扩散区域；传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接，其中，第一半导体区域具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，其中，放大晶体管的栅极被设置在凹陷部分中，以及其中，在平面图中，浮置扩散区域被第一半导体区域围绕或者位于凹陷部分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；第一导电类型的浮置扩散区域；传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接，其中，第一半导体区域具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，其中，放大晶体管的栅极被设置在凹陷部分中，其中，在平面图中，浮置扩散区域被第一半导体区域围绕或者位于凹陷部分中，以及所述图像拾取装置包括电连接浮置扩散区域与放大晶体管的栅极的布线，其中，与放大晶体管的源极电连接的导电图案被设置在布线与半导体基板之间。2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，由绝缘体组成的元件隔离区域位于第一半导体区域与凹陷部分之间的边界处。3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，传送栅极为环形，并且浮置扩散区域位于被传送栅极围绕的区域中。4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，第二导电类型的第三半导体区域位于凹陷部分中，并且放大晶体管的源极区域和漏极区域位于第三半导体区域中。5.根据权利要求1所述的图像拾取装置，包括将浮置扩散区域中的电荷排出的复位晶体管，其中，复位晶体管被设置在凹陷部分中。6.根据权利要求5所述的图像拾取装置，其中，浮置扩散区域、放大晶体管的源极区域和漏极区域、以及复位晶体管的源极区域和漏极区域位于同一有源区域中。7.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，作为所述多个像素之间的距离的像素节距P等于或大于20μm且等于或小于200μm。8.根据权利要求1至7中任一项所述的图像拾取装...

【专利技术属性】
技术研发人员：田代和昭，菊池伸，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP