[发明专利]图像拾取元件、制造装置和方法以及图像拾取装置

说明书

技术领域

本公开涉及图像传感器、制造装置和方法以及成像装置，尤其涉及能够进一步扩大电荷累积区域的图像传感器、制造装置和方法以及成像装置。

背景技术

过去，在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，在像素区域形成电荷累积区域、转移栅极、浮置扩散区和进行放大、选择、重置等的晶体管。

例如，已经想到通过在光电二极管区域内布置由栅极电极围绕的浮置扩散区，使得光电二极管中累积的信号电荷从转移栅极的周边读出到浮置扩散区的方法(例如，参考专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2011-049446A

发明内容

技术问题

然而，在过去的情形下，因为上述每一种构成成分都以平面状态布置在像素区域中，所以电荷累积区域最大变为不是像素区域中的其他构成成分的部分，由此不能扩大到超过它。即，担心电荷累积区域的尺寸可能受到其他构成成分的限制。

电荷累积区域的尺寸影响像素的累积电荷量Qs。并且，累积电荷量Qs对图像质量有重要影响。即，在过去的情形下，每个像素中的累积电荷量Qs的最大值受到诸如转移栅极、浮置扩散区和进行放大、选择、重置等的晶体管之类的构成成分的限制，这可能导致担心图像质量劣化。

本公开已经鉴于这种情况作出，并且指向进一步扩大电荷累积区域并且增大累积电荷量，由此抑制图像质量劣化。

解决方案

根据本公开的一个方面，提供一种图像传感器，包括：组成像素的读出晶体管的沟道部分和浮置扩散区。至少部分相互重叠地形成沟道部分和浮置扩散区。

沟道部分和浮置扩散区可以部分或整体地暴露在组成像素的光电二级管之外。

可以在组成像素的光电二级管的表面上以柱状形式形成沟道部分和浮置扩散区。

可以在组成单个像素的光电二极管的区域内形成沟道部分和浮置扩散区。

可以由多个像素共享沟道部分和浮置扩散区。

可以形成读出晶体管的栅极电极以部分或者整体地围绕沟道部分和浮置扩散区的侧表面。

图像传感器还可以包括：第一芯片，在其中形成读出晶体管、浮置扩散区和组成像素的光电二极管；以及第二芯片，在其中形成组成像素的放大用晶体管、选择用晶体管和重置用晶体管。第一芯片和第二芯片可以相互重叠并且组合。

可以组合第一芯片和第二芯片以使得第一芯片的像素内的布线和第二芯片的布线关于每个像素或者每多个像素的对应电路连接。

在其中形成包括像素的输出部分或者输入部分的晶体管的逻辑电路的第三芯片可以进一步与已与第一芯片组合的第二芯片重叠并且组合。

可以在P+层上堆积地形成组成像素的放大用晶体管、选择用晶体管和重置用晶体管中的至少一个的沟道部分的P-层。

根据本公开的另一方面，提供一种制造图像传感器的制造装置，该制造装置包括：沟道形成单元，形成组成像素的读出晶体管的沟道部分；以及浮置扩散区形成部分，形成浮置扩散区以使得至少部分地相互重叠浮置扩散区和由沟道形成单元形成的沟道部分。

该制造装置还包括形成光电二极管的光电二极管形成单元。沟道形成单元可以在由光电二极管形成单元形成的光电二极管的表面上形成沟道部分。浮置扩散区形成单元可以形成浮置扩散区以使得浮置扩散区重叠至在光电二极管的表面上形成的沟道部分。

浮置扩散区形成单元可以在由光电二极管形成单元形成的光电二极管的表面之上形成浮置扩散区。沟道形成单元可以在光电二极管之内形成沟道部分以使得沟道部分重叠至由浮置扩散区形成单元形成的浮置扩散区。

该制造装置还可以包括晶体管形成单元，形成组成像素的放大用晶体管、选择用晶体管和重置用晶体管中的至少之一以使得每个沟道部分的P-层堆积在P+层上。

该制造装置还可以包括：制造单元，制造在其中形成组成像素的放大用晶体管、选择用晶体管和重置用晶体管的第二芯片，作为与在其中形成读出晶体管和浮置扩散区的第一芯片不同的芯片；以及组合单元，在第一芯片上重叠并且组合由制造单元制造的第二芯片。

组合单元可以通过关于每个像素和每多个像素的对应电路连接第一芯片的像素内的布线和第二芯片的布线，组合第一芯片和第二芯片。

该制造装置还可以包括：第三芯片制造单元，制造在其中形成包括像素的输入部分或者输出部分的晶体管的逻辑电路的第三芯片；以及第三芯片组合单元，组合由第三芯片制造单元制造的第三芯片与由组合单元与第一芯片组合的第二芯片。