摄像装置制造方法及图纸

提供一种抑制了暗电流的摄像装置。本发明专利技术的摄像装置具备半导体层和像素单元。像素单元具备：第1导电型的杂质区域，位于半导体层内；光电变换部，位于半导体层的上方，电连接于杂质区域；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，第1源极及第1漏极的一方与杂质区域电连接；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2导电型的第2栅极电极，包含杂质区域作为第2源极及第2漏极的一方，第2栅极电极与杂质区域电连接；第3晶体管，具有第3源极、第3漏极及第3栅极电极，第3栅极电极与光电变换部电连接。

Camera device

An image pickup device that suppresses dark current is provided. The image pickup device of the present invention has a semiconductor layer and a pixel unit. The pixel unit includes a first conductive type impurity region, located in the semiconductor layer; a photoelectric conversion part, is located above the semiconductor layer and electrically connected to the impurity region; first transistor has first source and drain gate electrode 1 and first, first and 1 of the source drain side pole is connected with the impurity region; the second transistor, the second gate electrode has a second source electrode, drain second and 2 conductive type impurity region, including second and 2 as the source drain side of the gate electrode is connected with the second impurity region power; a third transistor has third source drain, third and 3 of the third gate electrode, gate electrode connection department of electrical and photoelectric conversion.

【技术实现步骤摘要】
摄像装置
本专利技术涉及摄像装置。
技术介绍
CCD(ChargeCoupledDevice)图像传感器及CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器被广泛地使用在数码相机等中。如周知地那样，这些图像传感器具有形成于半导体基板的光电二极管。另一方面，提出了在半导体基板的上方配置了具有光电变换层的光电变换部的构造(例如专利文献1)。具有这样的构造的摄像装置有时被称作层叠型的摄像装置。在层叠型的摄像装置中，通过光电变换产生的电荷被积蓄到电荷积蓄区域(称作“浮动扩散部”)中。与积蓄在电荷积蓄区域中的电荷量对应的信号经由形成于半导体基板的CCD电路或CMOS电路而被读出。在层叠型的摄像装置中，若光电变换层被以极高的照度照射，则电荷积蓄区域的电位上升，用于信号检测的电路中的晶体管等有可能损伤。专利文献1公开了在像素内设有防止输出晶体管的栅极电极的电位成为规定值以上的保护晶体管的电路(图1)。在专利文献1的图1的电路中，若光电变换部P被以较高的照度照射，则二极管连接的保护晶体管6导通。通过保护晶体管6的导通，过剩的电荷向对输出晶体管7供给电源电压VDD的电源排出。专利文献1：日本特开2012－209342号公报专利文献2：国际公开第2012/147302号
技术实现思路
在图像传感器的领域中，有噪声降低的需求。例如在层叠型的摄像装置的情况下，由于来自电荷积蓄区域或朝向电荷积蓄区域的漏电流(以下有时称作“暗电流”)，有在得到的图像中发生劣化的情况。如果能够降低这样的漏电流则是有益的。根据本专利技术的非限定性的一例示性的实施方式，提供以下技术方案。一种摄像装置，具备半导体层和像素单元；像素单元具备：第1导电型的杂质区域，位于半导体层内；光电变换部，位于半导体层的上方，电连接于杂质区域；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，第1源极及第1漏极的一方与杂质区域电连接；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2导电型的第2栅极电极，包含杂质区域作为第2源极及第2漏极的一方，第2栅极电极与杂质区域电连接；第3晶体管，具有第3源极、第3漏极及第3栅极电极，第3栅极电极与光电变换部电连接。总括性或具体性的形态也可以通过元件、器件、模组或系统实现。此外，总括性或具体性的形态也可以通过元件、器件、模组及系统的任意组合实现。公开的实施方式的追加性的效果及优点根据说明书及附图会变得清楚。效果及/或优点由在说明书及附图中公开的各种各样的实施方式或特征分别提供，并不是为了得到它们的1个以上而需要全部。根据本专利技术的实施方式，提供抑制了暗电流的摄像装置。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的摄像装置的例示性电路结构的图。图2是表示单位像素单元10的器件构造的典型例的示意性剖视图。图3是表示在N沟道MOS中将栅极电压设为+0.5V时的栅极电极下的载流子浓度的仿真结果的轮廓图。图4是表示在N沟道MOS中将栅极电压设为0V时的栅极电极下的载流子浓度的仿真结果的轮廓图。图5是表示在N沟道MOS中将栅极电压设为－0.5V时的栅极电极下的载流子浓度的仿真结果的轮廓图。图6是表示在N沟道MOS中将栅极电压设为－1.0V时的栅极电极下的载流子浓度的仿真结果的轮廓图。图7是表示在N沟道MOS中将栅极电压设为－1.5V时的栅极电极下的载流子浓度的仿真结果的轮廓图。图8是表示与栅极电压的变化对应的漏电流的大小的变化的计算结果的一例的曲线图。图9是表示使用具有p型的导电型的多晶硅电极作为栅极电极的、N沟道MOS的栅极电极下的空穴浓度的仿真结果的一例的轮廓图。图10是将沿着图3所示的N－N’线的空穴的密度变化和沿着图9所示的P－P’线的空穴的密度变化一同表示的曲线图。图11是表示计算沿着图3所示的N－N’线的空穴的密度变化相对于栅极电压的依赖性而得到的结果的曲线图。图12是表示保护晶体管28的栅极电压Vg与保护晶体管28的源极、漏极间的电流的绝对值|Ids|之间的关系的曲线图。具体实施方式(本专利技术者们的认识)层叠型的摄像装置通常具有将形成于半导体基板的读出电路和光电变换部电连接的连接部。在半导体基板与连接部之间的接触点周边形成有各种pn结。将半导体基板及光电变换部电连接的连接部、与接触点附近的半导体基板中的杂质区域，作为将由光电变换部生成的信号电荷进行积蓄的电荷积蓄区域发挥功能。在pn结的附近形成有耗尽层。pn结附近的耗尽层中的电荷的复合会成为漏电流发生的原因。本专利技术者们着眼于在处于截止状态的晶体管的栅极电极下也会形成这样的耗尽层的情况。积蓄信号电荷的半导体基板中的杂质区域例如与将电荷积蓄区域的电位复位的复位晶体管的漏极(或源极)连接。此外，根据专利文献1的图1也可知，保护晶体管的漏极(或源极)也会与积蓄信号电荷的杂质区域连接。因而，由于在这些晶体管的栅极电极下形成的耗尽层所引起的暗电流，摄像装置的性能有可能劣化。本专利技术者们为了抑制晶体管的栅极电极下的耗尽层的形成而进行了专门研究，发现：例如，如果是N沟道晶体管，则通过向栅极电极施加负电压而成为积蓄模式，能够将栅极电极下的耗尽层缩小。但是，根据专利文献1的图1也可知，保护晶体管由于以漏极(或源极)与栅极连接的形式(二极管连接)被使用，所以无法从外部向栅极施加希望的电压。本专利技术者们进一步反复研究，发现：通过使用具有与漏极(或源极)的导电型不同的导电型的栅极电极，能够将被二极管连接的晶体管的栅极电极下的耗尽层缩小。本专利技术的一技术方案的概要是以下这样的。[项目1]一种摄像装置，具备半导体层和像素单元；像素单元具备：第1导电型的杂质区域，位于半导体层内；光电变换部，位于半导体层的上方，电连接于杂质区域；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，第1源极及第1漏极的一方与杂质区域电连接；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2导电型的第2栅极电极，包含杂质区域作为第2源极及第2漏极的一方，第2栅极电极与杂质区域电连接；第3晶体管，具有第3源极、第3漏极及第3栅极电极，第3栅极电极与光电变换部电连接。[项目2]如项目1所述的摄像装置，第1晶体管包含杂质区域作为第1源极及第1漏极的一方。[项目3]如项目1或2所述的摄像装置，还具备：第1电压线，向第3晶体管的第3源极及第3漏极的一方供给第1电压；第2电压线，向第2晶体管的第2源极及第2漏极的另一方供给第2电压；第2电压是与第1电压不同的电压，并且相对于第1电压而言是与将光电变换部的电荷初始化的复位电压相同侧的电压。[项目4]如项目1～3中任一项所述的摄像装置，第1晶体管具有第1栅极电极与半导体层之间的第1栅极绝缘层；第2晶体管具有第2栅极电极与半导体层之间的第2栅极绝缘层；第1栅极绝缘层的厚度与第2栅极绝缘层的厚度相等。[项目5]如项目1～4中任一项所述的摄像装置，像素单元还具备将第2栅极电极与杂质区域电连接的连接部；杂质区域包括一部分位于半导体层的表面的第2区域、和将第2区域覆盖的第1区域；第2区域的杂质浓度高于第1区域的杂质浓度；连接部与第2区域相接。[项目6]如项目5所述的摄像装置，连接部具有一端与杂质区域连接的第1插塞、一端与第2栅极电极连接的第2插塞、和将第1插塞及第2插塞电连接的金属布线层。[项目7]如项目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，其特征在于，具备半导体层和像素单元；上述像素单元具备：第1导电型的杂质区域，位于上述半导体层内；光电变换部，位于半导体层的上方，电连接于上述杂质区域；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，上述第1源极及上述第1漏极的一方与上述杂质区域电连接；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2导电型的第2栅极电极，包含上述杂质区域作为上述第2源极及上述第2漏极的一方，上述第2栅极电极与上述杂质区域电连接；以及第3晶体管，具有第3源极、第3漏极及第3栅极电极，上述第3栅极电极与上述光电变换部电连接。

【技术特征摘要】
2016.03.14 JP 2016-0499731.一种摄像装置，其特征在于，具备半导体层和像素单元；上述像素单元具备：第1导电型的杂质区域，位于上述半导体层内；光电变换部，位于半导体层的上方，电连接于上述杂质区域；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，上述第1源极及上述第1漏极的一方与上述杂质区域电连接；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及第2导电型的第2栅极电极，包含上述杂质区域作为上述第2源极及上述第2漏极的一方，上述第2栅极电极与上述杂质区域电连接；以及第3晶体管，具有第3源极、第3漏极及第3栅极电极，上述第3栅极电极与上述光电变换部电连接。2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述第1晶体管包含上述杂质区域作为上述第1源极及上述第1漏极的上述一方。3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还具备：第1电压线，向上述第3晶体管的上述第3源极及上述第3漏极的一方供给第1电压；以及第2电压线，向上述第2晶体管的上述第2源极及上述第2漏极的另一方供给第2电压；上述第2电压是与上述第1电压不同的电压，并且相对于上述第1电压而言是与将上述光电变换部的电荷初始化的复位电压相同侧的电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：平濑顺司，佐藤好弘，高见义则，高濑雅之，村上雅史，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP