[发明专利]固体摄像元件、其制造方法和电子装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请包含与2010年3月26日向日本专利局提交的日本专利申请JP2010-072498中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及固体摄像元件、其制造方法以及电子装置。更具体地，本发明涉及可抑制当拍摄移动的高辉度对象的图像时由轨迹状噪声引起的着色的固体摄像元件、其制造方法以及使用该固体摄像元件的电子装置。

背景技术

虽然很多CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器包括电子快门功能，但是在CMOS图像传感器中卷帘式快门(焦平面快门)是基础。在卷帘式快门中，逐次地对二维布置的多个像素的每个像素行进行扫描以使信号复位。因此，用于曝光操作的时段在每个屏幕行间切换。结果，在对象移动等情况下，在所拍摄的图像中发生畸变。例如，当拍摄以横向移动的沿垂直方向直线延伸的对象时，拍摄到的对象呈现为似乎对象是倾斜的。

针对这样的情况，研发了用于CMOS高速图像传感器的全部像素同时电子快门。全部像素同时电子快门使得对摄像有效的所有像素同时开始曝光操作并同时结束曝光操作，且又称作全局快门(整体曝光)。

图1图示了日本专利特开2008-103647号(参照图3)中提出的可进行全部像素同时电子快门操作的CMOS图像传感器(固体摄像元件)的像素结构。

图1所示的固体摄像元件具有第一导电类型(P型)的半导体区1和用于接收光的第二导电类型(N型)的表面埋入区11a。在此情况中，用于接收光的第二导电类型(N型)的表面埋入区11a被埋入半导体区1的上部的一部分中，以接收入射至表面埋入区11a中的光。而且，在半导体区1的上部的一部分、即从侧面离开用于接收光的表面埋入区11a的位置中设有第二导电类型(N⁺型)的电荷保持区12a。在此情况中，第二导电类型(N⁺型)的电荷保持区12a保持由用于接收光的表面埋入区11a所产生的信号电荷。而且，在半导体区1的上部的一部分、即从侧面离开电荷保持区12a的位置中设有第二导电类型(N⁺型)的电荷读取区13。在此情况中，第二导电类型(N⁺型)的电荷读取区13接收由电荷保持区12a所保持的信号电荷。注意，电荷保持区12a的势阱比用于接收光的表面埋入区11a深。

此外，在绝缘膜2上布置有传输栅极31。在此情况中，通过传输栅极31来控制形成于用于接收光的表面埋入区11a和电荷保持区12a之间的第一传输沟道的电位，从而将信号电荷从用于接收光的表面埋入区11a传送至电荷保持区12a。而且，在绝缘膜2上布置有读取栅极32。在此情况中，通过读取栅极32来控制形成于电荷保持区12a和电荷读取区13之间的第二传输沟道的电位，从而将信号电荷从电荷保持区12a传送至电荷读取区13。

在电荷保持区12a上方设有遮光膜41，以避免在电荷保持区12a中保持有信号电荷时有光泄漏至电荷保持区12a而增加信号。

光电二极管D1由用于接收光的表面埋入区11a以及设置在用于接收光的表面埋入区11a的正下方的半导体基板1构成，表面埋入区11a用作阴极区，半导体基板1用作阳极区。同样，电荷累积二极管D2由电荷保持区12a以及设置在电荷保持区12a的正下方的半导体基板1构成，电荷保持区12a用作阴极区，半导体基板1用作阳极区。而且，在用于接收光的表面埋入区11a上面设有P⁺型钉扎层11b，并且在电荷保持区12a上面设有P⁺型钉扎层12b。

光电二极管D1接收经遮光膜41的开口部射进来的作为光信号形式的脉冲光，并且将由此得到的光信号转换为信号电荷。同时对所有像素的传输栅极31施加高电压，从而将由用于接收光的表面埋入区11a产生的信号电荷完全传送到电荷保持区12a。对读取栅极32施加高电压，从而将保持在电荷保持区12a中的信号电荷依次传送到电荷读取区13。

如上所述，在可进行全部像素同时电子快门操作的CMOS图像传感器中，为每个像素设有电荷保持区12a。

这里，在遮光膜41的遮光特性不足的情况下，当在电荷保持区12a中保持有信号电荷的同时从高辉度对象接收光时，信号泄漏至电荷保持区12a中而变为噪声。此外，当对象移动时，产生具有沿对象移动轨迹的轨迹状的噪声(下文中称作“轨迹状噪声”)。

图2图示了包括具有图1所示的结构的像素的CMOS图像传感器的结构。