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1、(10)申请公布号 CN 104079843 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104079843 A (21)申请号 201410105258.8 (22)申请日 2014.03.20 2013-065327 2013.03.27 JP H04N 5/374(2011.01) H04N 5/361(2011.01) H01L 27/146(2006.01) (71)申请人 索尼公司 地址 日本东京 (72)发明人 石井俊辅 庆野聡志 和田智宏 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人 陈桂香 褚海英 (54) 发明名称 摄像器件、 摄。
2、像装置、 制造装置和方法以及半 导体器件 (57) 摘要 本发明公开了摄像器件、 摄像装置、 制造装置 和方法以及半导体器件。所述摄像器件包括 : 半 导体, 所述半导体具有对入射光进行光电转换的 受光部 ; 导电配线 ; 和包含具有不同尺寸的多个 接触的接触组, 所述接触与所述半导体和所述导 电配线连接。所述摄像装置包括所述摄像器件和 图像处理部。所述制造装置被构造用来制造所述 摄像器件, 并且包括设定部、 半导体元件形成部、 接触形成部和导电配线形成部。 根据本发明, 能够 适当且容易地控制暗信号电平。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 17 页 附图。
3、 14 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书17页 附图14页 (10)申请公布号 CN 104079843 A CN 104079843 A 1/2 页 2 1. 一种摄像器件, 其包括 : 半导体, 所述半导体形成有对入射光进行光电转换的受光部 ; 导电配线 ; 和 接触组, 所述接触组包含具有不同尺寸且与所述半导体和所述导电配线连接的多个接 触。 2. 根据权利要求 1 所述的摄像器件, 其中, 所述接触组内的接地接触具有不同的尺寸, 所述接地接触连接所述半导体的像素阱区域和处于接地电位的所述导电配线。 3. 根据权利要求 2 所述的摄像。
4、器件, 其中, 所述半导体的光学黑体区域内的至少一个 所述接地接触的尺寸与所述半导体的有效像素区域内的至少一个所述接地接触的尺寸不 同。 4. 根据权利要求 3 所述的摄像器件, 其中, 所述光学黑体区域内的所述接地接触具有 第一尺寸, 且所述有效像素区域内的所述接地接触具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。 5. 根据权利要求 3 所述的摄像器件, 其中, 所述有效像素区域内的所述接地接触具有 预定的尺寸, 且所述光学黑体区域内的所述接地接触具有不同的尺寸。 6. 根据权利要求 2 所述的摄像器件, 其中, 所述半导体的有效像素区域内的所述接地 接触具有不同的尺寸。 7. 根据权利要求 6 所述。
5、的摄像器件, 其中, 所述有效像素区域内的每个所述接地接触 具有与图像高度相对应的尺寸。 8. 根据权利要求 6 所述的摄像器件, 其中, 所述有效像素区域内的一部分所述接地接 触的尺寸与所述有效像素区域内的另一部分所述接地接触的尺寸不同。 9. 根据权利要求 1 所述的摄像器件, 其中, 在所述接触组内, 连接所述半导体的像素阱 区域和处于接地电位的所述导电配线的接地接触的尺寸与所述接地接触以外的其它接触 的尺寸不同。 10. 根据权利要求 9 所述的摄像器件, 其中, 所述其它接触包括下列接触中的至少一 者 : 电源接触, 所述电源接触连接形成在所述半导体中的电路元件和处于电源电位的所述 。
6、导电配线, 浮动扩散部接触, 所述浮动扩散部接触连接形成在所述半导体中的浮动扩散部和相应 的所述导电配线, 和 垂直信号线接触, 所述垂直信号线接触连接形成在所述半导体中的选择晶体管和相应 的所述导电配线。 11. 根据权利要求 9 所述的摄像器件, 其中, 仅所述接地接触具有预定的尺寸, 且所述 接地接触之外的其它接触具有多个不同的尺寸。 12. 根据权利要求 9 所述的摄像器件, 其中, 仅所述接地接触具有多个不同的尺寸, 且 所述接地接触之外的其它接触具有预定的尺寸。 13. 一种摄像装置, 其包括 : 摄像器件, 所述摄像器件是如权利要求 1 至 12 中任一项所述的摄像器件 ; 和 。
7、图像处理部, 所述图像处理部对拍摄对象的已经在所述摄像器件中经过光电转换的图 像进行处理。 权 利 要 求 书 CN 104079843 A 2 2/2 页 3 14. 一种被构造用来制造摄像器件的制造装置, 所述制造装置包括 : 设定部, 所述设定部设定连接半导体和导电配线的多个接触的不同尺寸 ; 半导体元件形成部, 所述半导体元件形成部在所述半导体中形成元件, 所述元件包括 对入射光进行光电转换的受光部 ; 接触形成部, 所述接触形成部按照所述设定部的设定形成所述接触 ; 和 导电配线形成部, 所述导电配线形成部形成所述导电配线。 15. 根据权利要求 14 所述的制造装置, 其中, 所述。
8、设定部设定接地接触的尺寸, 所述接 地接触连接所述半导体的像素阱区域和处于接地电位的所述导电配线。 16. 根据权利要求 15 所述的制造装置, 其中, 所述设定部根据有效像素区域内的暗信 号电平与光学黑体区域内的暗信号电平之间的差, 设定所述有效像素区域内的所述接地接 触的尺寸和所述光学黑体区域内的所述接地接触的尺寸。 17. 根据权利要求 15 所述的制造装置, 其中, 所述设定部根据因有效像素区域内的所 述接地接触的位置而造成的暗信号电平的变化, 来设定所述有效像素区域内的所述接地接 触的尺寸。 18. 根据权利要求 15 所述的制造装置, 其中, 所述设定部根据异常像素的暗信号电平 与。
9、正常像素的暗信号电平之间的差, 设定所述异常像素的所述接地接触的尺寸。 19. 一种由制造摄像器件的制造装置进行的制造方法, 所述制造方法包括如下步骤 : 为连接半导体和导电配线的接触设定不同的尺寸 ; 在所述半导体中形成元件, 所述元件包括对入射光进行光电转换的受光部 ; 按照为所述接触而设定的尺寸设定, 形成所述接触 ; 并且 形成所述导电配线。 20. 一种半导体器件, 其包括 : 具有电路元件的半导体 ; 导电配线 ; 和 包含具有不同尺寸的多个接触的接触组, 所述接触与所述半导体和所述导电配线连 接。 权 利 要 求 书 CN 104079843 A 3 1/17 页 4 摄像器件、。
10、 摄像装置、 制造装置和方法以及半导体器件 技术领域 0001 本发明涉及摄像器件、 摄像装置、 制造装置和方法以及半导体器件。具体地, 本发 明涉及能够适当且容易地控制暗信号电平的摄像器件、 摄像装置、 制造装置和方法以及半 导体器件。 背景技术 0002 过去, 在摄像器件中可能导致光学黑体 (OPB) 电平差, 该电平差是有效像素中的暗 信号与光学黑体 (OPB) 像素中的暗信号之间的差。此外, 即使在有效像素区域内, 暗信号也 往往因像素而不同。例如, 在有效像素的周边区域 (框状区域) 内, 可能造成暗信号逐渐增加 的暗信号阴影。 0003 作为控制或校正这样的暗信号的方法, 已经考。
11、虑过下面的各种方法。 0004 例如, 为了控制暗信号, 已经存在通过调节放大器晶体管的栅极面积来调整转换 效率以控制暗信号的方法 (例如, 见专利文献JP3326940B) 。 这个方法可能引起这样的担忧 : 由于增大的栅极面积造成互导 (gm) 减少或者由于减小的栅极面积造成短沟道现象的发生, 它们导致增益变化。 0005 此外, 还存在通过调节布线图案或扩散层来调整转换效率, 以此控制暗信号的方 法 (例如, 见专利文献 JP2006-165006A) 。然而, 存在着这样的担忧 : 转换效率的变化可能导 致明亮状态时的摄像特性的变动, 这可能导致明亮状态时的图像质量劣化。 0006 此。
12、外, 还存在改变传感器电位从而控制暗信号的方法 (例如, 见专利文献 JP2012-23319A) 。在这个方法中, 读出电压、 饱和信号量和灵敏度受到很大影响, 这可能导 致明亮状态时的图像质量劣化。 0007 此外, 还存在通过调节像素接地 (GND) 接触周围的注入布局来控制暗信号的方法 (例如, 见专利文献 JP2011-210837A) 。在这个方法中, 因为在光电二极管的 N- 型区域附近 以相对高的浓度注入 P+ 离子, 所以可能担忧产生白点或暗电流。此外, 因为高浓度的 P+ 区 域存在于元件隔离区域下方, 所以光电二极管的耗尽层可能在横向上受到限制, 这可能引 发饱和或灵敏度。
13、特性劣化的问题。此外, 当以相对高的浓度掺杂施主杂质作为应对这样的 劣化的对策时, 白点或暗电流可能变得更严重。 0008 此外, 存在这样的方法 : 为了抑制以框区域内暗电流的不均匀为代表的暗信号阴 影的影响, 通过大幅扩大有效像素区域外的像素延伸区域来减小有效像素内的阴影程度。 在这个方法中, 芯片的尺寸可能增加了像素延伸区域的量, 这可能直接导致产量降低和制 造成本增加。 0009 此外, 存在通过利用像素信号处理来校正 OPB 电平差和暗信号阴影的方法。在这 个方法中, 信号处理需要额外的存储器, 这可能导致这样的担忧 : 由于与所述处理相关联的 噪声而造成图像质量劣化。 发明内容 说。
14、 明 书 CN 104079843 A 4 2/17 页 5 0010 即使在任何一个上述的方法中, 都存在关于图像质量劣化和控制技术复杂化的担 忧。 因此, 存在对在不使图像质量劣化的情况下使用简单的手段控制暗信号的技术的需求。 0011 鉴于上述情况进行了本发明, 且本发明提供对暗信号电平的适当且容易的控制。 0012 本发明的实施例提供了一种摄像器件, 其包括 : 半导体, 所述半导体具有对入射光 进行光电转换的受光部 ; 导电配线 ; 和包括不同尺寸的多个接触的接触组, 所述接触与所 述半导体和所述导电配线连接。 0013 所述接触组内的接地接触可以具有不同的尺寸, 所述接地接触连接所。
15、述半导体的 像素阱区域和处于接地电位的所述导电配线。 0014 所述半导体的光学黑体区域内的至少一个所述接地接触的尺寸可以与所述半导 体的有效像素区域内的至少一个所述接地接触的尺寸不同。 0015 所述光学黑体区域内的所述接地接触可以具有第一尺寸, 且所述有效像素区域内 的所述接地接触具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。 0016 所述有效像素区域内的所述接地接触可以具有预定的尺寸, 且所述光学黑体区域 内的所述接地接触具有不同的尺寸。 0017 所述半导体的有效像素区域内的所述接地接触可以具有不同的尺寸。 0018 所述有效像素区域内的每个所述接地接触可以具有与图像高度相对应的尺寸。 0019。
16、 所述有效像素区域内的一部分所述接地接触的尺寸可以与所述有效像素区内的 另一部分所述接地接触的尺寸不同。 0020 在所述接触组内, 连接所述半导体的像素阱区域和处于接地电位的所述导电配线 的接地接触的尺寸可以与所述接地接触以外的其它接触的尺寸不同。 0021 所述其它接触可以包括下列接触中的至少一者 : 电源接触, 所述电源接触连接形 成在所述半导体中的电路元件和处于电源电位的所述导电配线 ; 浮动扩散部接触, 所述浮 动扩散部接触连接形成在所述半导体中的浮动扩散部和相应的所述导电配线, 和垂直信号 线接触, 所述垂直信号线接触连接形成在所述半导体中的选择晶体管和相应的所述导电配 线。 00。
17、22 仅所述接地接触可以具有预定的尺寸, 且所述接地接触以外的其它接触可以具有 多个不同的尺寸。 0023 仅所述接地接触可以具有多个不同的尺寸, 且所述接地接触以外的其它接触可以 具有预定的尺寸。 0024 本发明的另一实施例提供了一种摄像装置, 其包括摄像器件和图像处理部。所述 摄像器件包括 : 具有对入射光进行光电转换的受光部的半导体 ; 导电配线 ; 和包括具有不 同尺寸的多个接触的接触组, 所述接触与所述半导体和所述导电配线连接。所述图像处理 部对处理对象的已经在所述摄像器件中经过了所述光电转换的图像进行处理。 0025 本发明的又一实施例提供了一种被构造用来制造摄像器件的制造装置,。
18、 所述制造 装置包括 : 设定部, 所述设定部设定连接半导体和导电配线的多个接触的不同尺寸 ; 半导 体元件形成部, 所述半导体元件形成部在所述半导体中形成元件, 所述元件包括对入射光 进行光电转换的受光部 ; 接触形成部, 所述接触形成部按照所述设定部的设定形成所述接 触 ; 和导电配线形成部, 所述导电配线形成部形成所述导电配线。 0026 所述设定部可以设定接地接触的尺寸, 所述接地接触连接所述半导体的像素阱区 说 明 书 CN 104079843 A 5 3/17 页 6 域和处于接地电位的所述导电配线。 0027 所述设定部根据有效像素区域内的暗信号电平与光学黑体区域内的暗信号电平 。
19、之间的差, 可以设定所述有效像素区域内的所述接地接触的尺寸和所述光学黑体区域内的 所述接地接触的尺寸。 0028 所述设定部根据因有效像素区域内的所述接地接触的位置而造成的暗信号电平 的变化, 可以设定所述有效像素区域内的所述接地接触的尺寸。 0029 所述设定部根据异常像素的暗信号电平与正常像素的暗信号电平之间的差, 可以 设定所述异常像素的所述接地接触的尺寸。 0030 本发明的又一实施例提供了一种由制造摄像器件的制造装置进行的制造方法, 所 述制造方法包括步骤 : 为连接半导体和导电配线的接触设定不同的尺寸 ; 在所述半导体中 形成元件, 所述元件包括对入射光进行光电转换的受光部 ; 按。
20、照为所述接触而设定的尺寸 设定, 形成所述接触 ; 并且形成所述导电配线。 0031 本发明的又一实施例提供了一种半导体器件, 其包括 : 具有电路元件的半导体 ; 导电配线 ; 和含有多个接触的接触组, 所述接触具有不同的尺寸且与所述半导体和所述导 电配线连接。 0032 根据本发明的实施例, 提出了一种摄像器件, 其包括 : 半导体, 所述半导体具有对 入射光进行光电转换的受光部 ; 导电配线 ; 和包含具有不同尺寸的多个接触的接触组, 所 述接触与所述半导体和所述导电配线连接。 0033 根据本发明的另一个实施例, 提出了一种摄像装置, 其包括摄像器件和图像处理 部。所述摄像器件设置有 。
21、: 半导体, 所述半导体具有对入射光进行光电转换的受光部 ; 导电 配线 ; 和包含具有不同尺寸的多个接触的接触组, 所述接触与所述半导体和所述导电配线 连接。 所述图像处理部对拍摄对象的已经在所述摄像器件中经过了所述光电转换的图像进 行处理。 0034 根据本发明的又一个实施例, 提出了摄像器件的制造方法, 所述制造方法包括 : 为 连接半导体和导电配线的接触设定不同的尺寸, 且在所述半导体中形成对入射光进行光电 转换的受光部 ; 按照设定的尺寸形成所述接触 ; 和形成所述导电配线。 0035 根据本发明的另一个实施例, 提出了一种半导体器件, 其包括 : 具有电路元件的半 导体 ; 导电配。
22、线 ; 和包含具有不同尺寸的多个接触的接触组, 所述接触与所述半导体和所 述导电配线连接。 0036 根据本发明, 能够拍摄对象的图像。 具体地, 本发明能够提供对暗信号电平的适当 且容易的控制。 附图说明 0037 图 1 是图示了 MOS 图像传感器的主要部分的示例的示意性平面图 ; 0038 图 2 是图示了 MOS 图像传感器的主要部分的示例的示意性横截面图 ; 0039 图 3 是图示了 MOS 图像传感器的主要部分的示例的另一个示意性横截面图 ; 0040 图 4 是用于说明接触直径的变化率与暗电流的变化率之间的关系的说明图 ; 0041 图 5 是图示了 MOS 图像传感器的主要。
23、部分的示例的另一示意性平面图 ; 0042 图 6 图示了像素的构造示例 ; 说 明 书 CN 104079843 A 6 4/17 页 7 0043 图 7 是图示了 MOS 图像传感器的主要部分的示例的另一示意性横截面图 ; 0044 图 8 是用于说明电荷移动的示例的能带图 ; 0045 图 9 图示了接触组的示例 ; 0046 图 10 图示了接触组的示例 ; 0047 图 11 图示了接触组的示例 ; 0048 图 12 是图示了制造装置的主要结构示例的框图 ; 0049 图 13 是用于说明制造处理的示例的流程图 ; 和 0050 图 14 是摄像装置的主要结构示例的框图。 具体实。
24、施方式 0051 在下文中, 将参照附图详细说明本发明的优选实施例。注意, 在本说明书和附图 中, 使用相同的附图标记表示基本上具有相同作用和结构的结构元件, 且省略对这些结构 元件的重复说明。 0052 将以下面的顺序做出以下说明。 0053 1. 第一实施例 (MOS 图像传感器) 0054 2. 第二实施例 (制造装置及方法) 0055 3. 第三实施例 (摄像器件) 0056 1. 第一实施例 0057 MOS 图像传感器的结构 (平面结构) 0058 图 1 是图示了作为摄像器件的一个实施例的金属氧化物半导体 (MOS) 图像传感器 的主要部分的结构示例的平面图。图 1 所示的 MO。
25、S 图像传感器 100 是具有 MOS 的图像传感 器, 并且包括具有互补型 MOS(CMOS) 的 CMOS 图像传感器。 0059 在图 1 的这个结构示例中, 图示了 MOS 图像传感器的摄像区域内的四个像素。为 了便于说明, 主要图示了形成于硅 (Si) 基板内的结构, 并且省略了诸如配线、 滤色器和片上 透镜等在下面的说明中不必要的其它元件。 0060 在图 1 中, 光电二极管 (PD) 101-1 作为用于进行绿光的光电转换的 Gb 像素的受光 部。 光电二极管101-2作为用于进行蓝光的光电转换的B像素的受光部。 光电二极管101-3 作为用于进行红光的光电转换的 R 像素的受。
26、光部。光电二极管 101-4 作为用于进行绿光的 光电转换的 Gr 像素的受光部。 0061 当不需要区分光电二极管101-1乃至101-4时, 在下文中可以将光电二极管101-1 至 101-4 简称为光电二极管 101。 0062 在图 1 中, 如上所述, 光电二极管 101 被图示为相应像素的受光部的示例。然而, 可以使用任何元件作为受光部。例如, 可以使用光电二极管以外的光电转换元件。此外, 可 以任意地确定光电二极管 101 的结构。例如, 尽管每个光电二极管 101 都具有彼此叠置的 滤色器, 以此检测具有特定颜色 (波长范围) 的光, 但是光电二极管101不限于具有这样的结 构。
27、。即, 检测原理不重要, 只要光电二极管 101 能够检测具有相应的波长范围的光即可。此 外, 可以任意地确定光电二极管 101 的尺寸和形状。 0063 此外, 虽然所谓的拜耳阵列 (Bayer array) 被图示为图 1 中颜色的排列的示例, 但 颜色的排列不限制于图示的一种, 而是可以任意地确定。 说 明 书 CN 104079843 A 7 5/17 页 8 0064 信号读出栅极102-1是用于控制读出存储在光电二极管101-1内的电荷的栅极电 极。当读出脉冲施加至信号读出栅极 102-1 时, 存储在光电二极管 101-1 内的电荷被读出 至浮动扩散部 103-1。信号读出栅极 。
28、102-2 是用于控制读出存储在光电二极管 101-2 内的 电荷的栅极电极。当读出脉冲施加至信号读出栅极 102-2 时, 存储在光电二极管 101-2 内 的电荷被读出至浮动扩散部 103-2。 0065 信号读出栅极102-3是用于控制读出存储在光电二极管101-3内的电荷的栅极电 极。当读出脉冲施加至信号读出栅极 102-3 时, 存储在光电二极管 101-3 内的电荷被读出 至浮动扩散部 103-1。信号读出栅极 102-4 是用于控制读出存储在光电二极管 101-4 内的 电荷的栅极电极。当读出脉冲施加至信号读出栅极 102-4 时, 存储在光电二极管 301-3 内 的电荷被读出。
29、至浮动扩散部 103-2。 0066 当不需要区分信号读出栅极 102-1 至 102-4 时, 在下文中可以将信号读出栅极 102-1 乃至 102-4 简称为信号读出栅极 102。 0067 在不同的时刻将电荷从光电二极管101-1和光电二极管101-3读出至浮动扩散部 103-1。浮动扩散部 103-1 将读出的电荷转换为电压。同样, 在不同的时刻将电荷从光电二 极管 101-2 和光电二极管 101-4 读出至浮动扩散部 103-2。浮动扩散部 103-2 将读出的电 荷转换为电压。 0068 当不需要区分浮动扩散部 103-1 和 103-2 时, 在下文中可以将浮动扩散部 103-。
30、1 和 103-2 简称为浮动扩散部 103。 0069 选择晶体管 104-1 控制浮动扩散部 103-1 的电压的输出。当用于选择将进行信号 读出的像素的选择脉冲被施加至选择晶体管 104-1 的栅极电极时, 放大器晶体管 105-1 连 接至输出信号线 (例如, 垂直信号线 (VSL) ) , 且因此输出浮动扩散部 103-1 的电压。选择晶 体管 104-2 控制浮动扩散部 103-2 的电压的输出。当选择脉冲被施加至选择晶体管 104-2 的栅极电极时, 放大器晶体管105-2连接至输出信号线, 且因此输出浮动扩散部103-2的电 压。 0070 当不需要区分选择晶体管 104-1 。
31、和 104-2 时, 在下文中可以将选择晶体管 104-1 和 104-2 简称为选择晶体管 104。 0071 放大器晶体管 105-1 放大从浮动扩散部 103-1 输出的电压。当选择晶体管 104-1 导通且随后放大器晶体管 105-1 连接至输出信号线时, 放大器晶体管 105-1 放大连接至栅 极电极的浮动扩散部 103-1 的电压并将放大的电压输出至输出信号线。同样, 在选择晶体 管 104-2 的控制下, 放大器晶体管 105-2 放大从浮动扩散部 103-2 输出的电压并将放大的 电压输出至输出信号线。 0072 然后, 将以这样方式输出的电压通过输出信号线被供给至例如模拟 -。
32、 数字 (A/D) 转换器, 且被数字化为数字数据, 该数字数据然后被输出作为像素数据。 0073 当不需要区分放大器晶体管 105-1 和 105-2 时, 在下文中可以将放大器晶体管 105-1 和 105-2 简称为放大器晶体管 105。 0074 一旦栅极电极处接收到复位脉冲, 复位晶体管 106-1 就将浮动扩散部 103-1 的电 位复位至预定电平。一旦栅极电极处接收到复位脉冲, 复位晶体管 106-2 就将浮动扩散部 103-2 的电位复位至预定电平。 0075 当不需要区分复位晶体管 106-1 和 106-2 时, 在下文中可以将复位晶体管 106-1 说 明 书 CN 10。
33、4079843 A 8 6/17 页 9 和 106-2 简称为复位晶体管 106。 0076 如图 1 所示, 在元件之间 (例如, 在光电二极管 101-1 与光电二极管 101-3 之间、 在 光电二极管 101-2 与光电二极管 102-4 之间、 在光电二极管 101 与选择晶体管 104 之间、 在 光电二极管 101 与放大器晶体管 105 之间、 在光电二极管 101 与复位晶体管 106 之间以及 在复位晶体管 106-1 与选择晶体管 104-2 之间) 形成有元件隔离部 107, 元件隔离部 107 是 设置用来防止元件之间不必要的相互作用的区域。元件隔离部 107 例如。
34、可以通过利用 Si 基板的选择性热氧化的元件隔离法来形成。 0077 此外, 在光电二极管 101-1(或光电二极管 101-2) 与光电二极管 101-3(或光电二 极管 101-4) 之间形成有 P- 型杂质导入区域 (P+) 109, 在 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 中 以相对更高浓度注入有 P- 型杂质。P- 型杂质导入区域 (P+) 109 通过元件隔离部 107 与 光电二极管 101、 信号读出栅极 102 和浮动扩散部 103 等隔离。 0078 在 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 中, 形成 GND 接触 108(也被称为接地接触) 以将 接地 (GND)。
35、 电位线 (未图示) 连接至 Si 基板。即, 通过 GND 接触 108 将作为基准电位的接地 电位供给至像素区域 (像素阱) 的 Si 基板。 0079 顺便提及地, 尽管图 1 图示了两个垂直排列的像素共用一个浮动扩散部 103、 一个 选择晶体管 104、 一个放大器晶体管 105 和一个复位晶体管 106 的示例, 但像素布局不限于 此示例, 而是可以任意地确定。例如, 浮动扩散部 103、 选择晶体管 104、 放大器晶体管 105 和复位晶体管 106 可以是为各像素设置的, 因此不被多个像素共用。与此相反, 这些元件可 以被四个像素或更多的像素共用。 0080 MOS 图像传感。
36、器的结构 (横截面结构) 0081 图 2 图示了沿着图 1 中双箭头 111(A-A 线) 截取的 GND 接触 108 及其附近的横 截面的示例。 0082 参照图 2, 光电二极管 101、 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 和元件隔离部 107 等形 成在 Si 基板 120 中形成的像素阱 121 内的更靠近上表面 123 的区域中。顺便提及地, 在作 为横截面图的图 2 中, 以元件隔离部 107 被分成元件隔离部 107-1 和元件隔离部 107-2 的 方式来图示元件隔离部 107。此外, P- 型杂质导入区域 (P+) 122 被形成在 Si 基板 120 的相 比于 。
37、P- 型杂质导入区域 (P+) 109 的更深的区域中, 或 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 的下 方。P- 型杂质导入区域 (P+) 122 含有比 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 更低浓度的 P- 型杂 质。 0083 GND 接触 108 形成在 Si 基板的上表面 123 内的 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 的 上侧, 并且与 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 和处于接地电位的 GND 配线 132 连接。即, 基 准电位 (接地电位) 通过 GND 接触 108、 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 和 P- 型杂质导入区域 (P+) 122 从 。
38、GND 配线 132 供给至像素阱 121。GND 配线 132 例如由诸如铝和铜等金属形成。 层间膜 131 形成在除了配线层的接触和配线之外的部分中。 0084 电荷流入 0085 顺便提及地, 当形成GND接触108时, 通过蚀刻法等形成层间膜131, 从而获得接触 孔。由于此时造成的蚀刻损伤, 在 Si 基板 120 内产生缺陷能级 (defect level) 并作为暗 电流的生成源。如图 3 所示, 如箭头 151、 152 所示, 生成的暗电流成分 (电子) 的一部分流入 光电二极管 101, 这可能是改变每个像素中的暗电流量的因素。 说 明 书 CN 104079843 A 9。
39、 7/17 页 10 0086 换言之, 每个像素中的暗电流的变化取决于流入光电二极管 101 的暗电流 (电子) 量, 即, 在形成接触孔时生成的缺陷能级的量。因此, 能够通过控制蚀刻损伤的程度或接触 孔的尺寸来控制每个像素中的暗电流量。 0087 在这里, 接触孔的尺寸意味着例如 Si 基板 120 的上表面 123 内的接触孔的面积。 此外, 接触孔的尺寸包括具有与 “面积” 基本上相同意义的指标, 诸如接触孔的直径 (接触孔 直径) 等。此外, 因为 GND 接触 108 形成在接触孔内, 所以 GND 接触 108 具有与接触孔基本 上相同的尺寸。因此, 这里的 GND 接触 108。
40、 的尺寸与内部形成有 GND 接触 108 的接触孔的 尺寸相同。 0088 即, GND 接触 108 的尺寸表示 Si 基板 120 的上表面 123 内的 GND 接触 108 的面积, 具体地, GND 接触 108 与 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 的接触面积。因此, GND 接触 108 的 尺寸包括具有与 “GND 接触 108 的面积” 基本上相同意义的指标, 诸如 GND 接触 108 的直径 (接触直径) 等。顺便提及地, 可以任意地确定 GND 接触 108 与 P- 型杂质导入区域 (P+) 109 的接触面的形状。 例如, 接触面的形状可以是大致呈矩形、 大。
41、致呈带圆角的矩形或大致呈圆 形等。因此, GND 接触 108 的直径 (接触直径) 具有与 GND 接触 108 的面积基本上相同的意 义。即, 每个像素中的暗电流量取决于 GND 接触 108 沿着上表面 123 延伸的方向上的长度, 如由图 2 中的双箭头 141 所示。 0089 接触直径与暗电流量之间的关系 0090 图 4 图示了接触直径的变化率与暗电流的变化率之间的关系。图 4 的曲线图图示 了通过使接触直径相对于作为基准的接触直径增加或减小而获得的暗电流的变化率。 如图 所示, 暗电流量随着接触直径增大而增大 ; 暗电流量随着接触直径减小而减小。 0091 顺便提及地, 可以任。
42、意地确定接触直径的尺寸 (基准值) 。当接触直径以 10mm 乃至 20mm 左右的程度变化时, 例如, 暗电流以百分之几左右的程度变化。 0092 暗电流控制 0093 如上所述, 通过有意识地控制 GND 接触 108 的尺寸 (例如, 接触直径 (图 2 的双箭头 141 所示的长度) ) , 从而在 MOS 图像传感器内形成具有不同尺寸的多个 GND 接触 108, 能够 控制暗电流。例如, 当使 GND 接触 108 的尺寸尽可能小时, 抑制了暗电流的增加。 0094 这样的接触尺寸的控制几乎不会对各种晶体管的增益产生影响, 且几乎不会导致 增益变化。此外, 接触尺寸的控制几乎不会对。
43、转换效率、 读出电压、 饱和信号量或灵敏度等 产生影响, 且几乎不会导致明亮状态时摄像特性的变化。 此外, 接触尺寸的控制几乎不会成 为生成白点或暗电流的原因以及饱和或灵敏度特性等劣化的原因。此外, 接触尺寸的控制 几乎不会成为芯片尺寸增大、 处理量增大、 需要特殊处理、 存储器数量增大、 产量降低或制 造成本增加等的原因。 此外, 接触尺寸的控制消除了用于像素信号校正的处理的必要性, 且 几乎不会导致图像质量劣化。 0095 如上所述, 通过接触尺寸的控制的暗电流控制能够适当且容易地控制暗电流水 平。 0096 换言之, 上述的接触尺寸的控制不仅能够减小暗电流量而且能够减小像素间的暗 电流的。
44、可变性。即, 通过有意识地控制 GND 接触 108 的尺寸 (例如, 接触直径 (由双箭头 141 所示的长度) ) , 能够增大或减小每个像素中的暗电流。因此, 在 MOS 图像传感器 100 内形成 具有不同尺寸的多个 GND 接触 108, 以此能够抑制像素间的暗电流的可变性。以这样的方 说 明 书 CN 104079843 A 10 8/17 页 11 式, 抑制像素之间的暗电流的可变性, 以使 MOS 图像传感器 100 能够提供高质量的图像。 0097 例如, 通过有意识地控制GND接触108的尺寸, GND接触108能够具有与存在于MOS 图像传感器 100 的像素区域之内的其。
45、它接触 (即, GND 接触 108 之外的接触) 不同的尺寸。 0098 其它接触 0099 在 MOS 图像传感器 100 的像素区域内, 如图 5 所示, 不仅形成有 GND 接触 108 而且 形成有其它接触。 0100 FD 接触 161-1 连接浮动扩散部 103-1 和与浮动扩散部 103-1、 复位晶体管 106-1 连接的配线 (未图示) 。FD 接触 161-2 连接浮动扩散部 103-2 和与浮动扩散部 103-2、 复位 晶体管 106-2 连接的配线 (未图示) 。 0101 FD 接触 161-3 连接复位晶体管 106-1 和与浮动扩散部 103-1、 复位晶体管。
46、 106-1 连接的配线 (未图示) 。FD 接触 161-4 连接复位晶体管 106-2 和与浮动扩散部 103-2、 复位 晶体管 106-2 连接的配线 (未图示) 。 0102 当不需要区分 FD 接触 161-1 乃至 161-4 时, 在下文中可以将 FD 接触 161-1 乃至 161-4 简称为 FD 接触 161。 0103 VDD 接触 162-1 将电源电位 (VDD) 的配线 (未图示) 连接至放大器晶体管 105-1 和 复位晶体管 106-1。VDD 接触 162-2 将电源电位 (VDD) 的配线 (未图示) 连接至放大器晶体 管 105-2 和复位晶体管 106。
47、-2。 0104 当不需要区分 VDD 接触 162-1 和 162-2 时, 在下文中可以将 VDD 接触 162-1 和 162-2 简称为 VDD 接触 162。 0105 VSL 接触 163-1 连接选择晶体管 104-1 和输出信号线 (未图示) 。VSL 接触 163-2 连接选择晶体管 104-2 和输出信号线 (未图示) 。 0106 当不需要区分 VSL 接触 163-1 和 163-2 时, 在下文中可以将 VSL 接触 163-1 和 163-2 简称为 VSL 接触 163。 0107 即, 如图 6 所示, 从光电二极管 101 到输出信号线的电路形成于像素之内, 。
48、且上述 的各种接触形成在 Si 基板 120 与连接至相应元件的配线之间。 0108 然而, 诸如 FD 接触 161、 VDD 接触 162 和 VSL 接触 163 等接触 (不同于 GND 接触 18) 将除了接地电位之外的电位 (与 GND 配线 132 的电位不同的电位) 的配线 171(图 7) 连接 至 Si 基板 120 的上表面 123(图 2) 。关于这样的接触, 如图 7 的横截面图所示, 在相关的 接触下方在像素阱 121 中形成有导入 (注入) 了 N- 型杂质的 N- 型杂质导入区域 (N+) 172。 0109 即, GND 接触 108 附近的能带图如图 8 的。
49、 (A) 所示, 而其它接触附近的能带图如图 8 的 (B) 所示。因此, GND 接触 108 内生成的电子流入光电二极管 101, 而其它接触内生成的 电子不扩散。 0110 除了 GND 接触之外的接触的尺寸控制 0111 因此, 为了控制暗电流, 不需要控制其它接触的尺寸。 换言之, 为了控制暗电流, 只 需要对 GND 接触 108 进行尺寸控制。即, 例如, 可以独立于其它接触的尺寸来设计 GND 接触 108 的尺寸。 0112 由于以这样方式进行设计, GND接触108的尺寸与其它接触 (例如, FD接触161、 VDD 接触 162 或 VSL 接触 163) 的尺寸可以彼此不同。 0113 更加具体地, 其他接触可以具有第一尺寸, GND 。