[发明专利]固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备

说明书

一种固态成像装置包括像素，该像素包括光电转换元件、第一转移栅极和第二转移栅极，观点转换元件响应于入射光而产生电荷，第一转移栅极将来自光电转换元件的电荷转移至电荷保持部，第二转移栅极将来自电荷保持部的电荷转移至浮置扩散部。第一转移栅极包括沟槽栅极结构，其具有至少两个埋设在半导体衬底的深度方向上的沟槽栅极部，并且电荷保持部包括位于相邻的沟槽栅极部之间的半导体区域。

技术领域

本技术方案涉及固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备，并且具体地，涉及在可实现全局快门的固态成像装置中能够提高饱和电荷量的固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备。

背景技术

近年来，CMOS固态成像装置(CMOS图像传感器)装载在诸如数码相机、摄像机、监控摄像机、复印机和传真机的许多电子设备上。

在CMOS固态成像装置中，为了读取每行光电二极管中累积的电荷，累积光学电荷时会产生间隙并且当物体移动时所拍摄的物体会产生失真。

为防止物体的失真，开发出一种其中每个像素的曝光时段都相同的全像素同时电子快门。全像素同时电子快门在成像中进行所有有效像素同时开始曝光并同时结束的曝光操作，并且也被称为全局快门(全局曝光)。

作为实现全局快门的方法，例如，有一种方法是在每个像素中，在作为电荷累积部的光电二极管和浮置扩散部区域(FD：浮置扩散部)之间提供有电荷保持部，并且所有像素的光电二极管中累积的电荷同时并暂时转移至电荷保持部，并且通过进行每行的顺序扫描读取电荷保持部中所累积的电荷。

对于电荷保持部，采用具有PN结和平面型栅极电极的结构，该PN结中第一导电类型和第二导电类型半导体区域堆叠于半导体衬底中，平面型栅极电极控制电荷转移穿过PN结上部区域上的绝缘膜(例如，日本未审查专利申请公开No.2009-268083)。

在CMOS固态成像装置中实现全局快门，所需要的是保持电荷保持部中光电二极管中所累积的最大量的电荷信号(饱和电荷量)。

发明内容

但是，为了提高电荷保持部的保留容量，当增加电荷保持部的面积时，会相反地减少光电二极管的面积。因此，减少了单位像素尺寸上光电二极管的面积并且相比于非全局快门型CMOS固态成像装置降低了其光接收灵敏度或光电二极管的饱和电荷量。

在本技术方案中，所希望的是在能够实现全局快门的固态成像装置中提高饱和电荷量。

根据本技术方案的实施例，所提供的固态成像装置包括像素，该像素包括光电转换元件、第一转移栅极和第二转移栅极，光电转换元件配置为响应于入射光而产生电荷，第一转移栅极配置为将来自光电转换元件的电荷转移至电荷保持部，第二转移栅极配置为将来自电荷保持部的电荷转移至浮置扩散部，其中第一转移栅极包括沟槽栅极结构，其具有埋设在半导体衬底的深度方向上的至少两个沟槽栅极部，并且电荷保持部包括位于多个沟槽栅极部中相邻的沟槽栅极部之间的半导体区域。

根据本技术方案的另一实施例，所提供的固态成像装置的制造方法包括：提供半导体衬底；在该半导体衬底上形成像素，该像素包括光电转换元件、第一转移栅极和第二转移栅极，该光电转换元件构造为响应于入射光而产生电荷，该第一转移栅极构造为将来自光电转换元件的电荷转移至电荷保持部，该第二转移栅极构造为将来自电荷保持部的电荷转移至浮置扩散部，其中第一转移栅极包括沟槽栅极结构，该沟槽栅极结构具有埋设在半导体衬底的深度方向上的至少两个沟槽栅极部，并且电荷保持部包括位于多个沟槽栅极部中相邻的沟槽栅极部之间的半导体区域。