[发明专利]固体摄像装置和相机

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年3月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-052417所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及具有光电转换元件的摄像装置并且涉及使用该摄像装置的相机。

背景技术

如已经公知的，在诸如电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)图像传感器等固体摄像装置中，在用作装置的光电转换元件的光电二极管中的晶格缺陷以及在受光部与设置在受光部上的绝缘膜之间的界面上的界面态成为了暗电流的产生源头。

为有效防止作为一种暗电流产生源头的界面态产生暗电流，采用了这样的方法：其中，固体摄像装置被设置为采用埋入型光电二极管结构。

在上述埋入型光电二极管中，典型地形成有n型半导体区域，并且在该n型半导体区域的表面的附近(即，在与绝缘膜的界面附近)，浅浅地形成有具有大的杂质浓度的p型半导体区域从而用作用于防止暗电流生成的区域。p型半导体区域也被称为空穴累积区域。

根据形成埋入型光电二极管的方法，通常，在退火处理之前注入B和/或BF₂离子用作p型半导体区域的杂质，然后，在绝缘膜与形成光电二极管的n型半导体区域之间的界面附近形成p型半导体区域。

另外，将CMOS图像传感器的各像素形成为包括光电二极管和诸如读取晶体管、复位晶体管和放大晶体管等各种晶体管。这些晶体管对通过由光电二极管进行的光电转换过程获得的信号进行处理。在像素上方，形成有布线层。布线层包括布置得形成多层的金属线。在布线层上形成有滤色器和片上透镜。各滤色器用来对入射至光电二极管的光进行过滤从而排除具有提前规定的波长之外的波长的光。另一方面，各片上透镜用来将光汇聚在光电二极管上。

作为具有上述结构的CMOS图像传感器，已经提出了具有各种特性的器件结构。

关于光电转换元件的结构，已经提出了诸如具有CCD特性的电荷调制器件(Charge Modulation Device，CMD)和体电荷调制器件(Bulk Charge Modulation Device，BCMD)等各种器件结构。关于CMD的更多信息，建议读者参照诸如日本专利第1938092号公报、日本专利特开平6-120473号公报以及日本专利特开昭60-140752号公报等文献，而关于BCMD的更多信息，建议读者参照诸如日本专利特开昭64-14959号公报等文献。

需要注意的是，上述这些CMOS图像传感器中的各者基本上是用于接收入射至器件的前表面的照射光的前表面照射固体摄像装置。

另一方面，也已经提出了用于从硅基板的后表面接收光并且将光转换为电信号的后表面照射固体摄像装置。该后表面照射固体摄像装置是这样形成的：通过研磨硅基板(在硅基板上已经为各像素形成有光电二极管和各种晶体管)的后侧从而使基板形成为薄膜。后表面照射固体摄像装置也被称为背面照射固体摄像装置。关于后表面照射固体摄像装置的更多信息，建议读者参照诸如日本专利特开平10-65138号公报等文献。

另外，作为具有CMD结构的固体摄像装置，双载流子(double-carrier)CMD和单载流子(single-carrier)CMD是已知的。关于双载流子CMD的更多信息，建议读者参照诸如“以非破坏性读出模式操作的新的MOS图像传感器(A New MOS Image Sensor Operating in a Non-destructive Readout Mode)(IEDM 1986)”等文献，而关于单载流子CMD的更多信息，建议读者参照诸如日本专利特开第2009-152234号等文献。

在这些具有CMD结构的固体摄像装置中，下面说明输出用作光电转换部的埋入传感器的残留电荷的操作。输出残留电荷的操作也被称为复位操作。

在双载流子CMD中，为了减低传感器与基板之间的势垒，向基板施加电压，从而将累积在传感器中的电荷抛出至基板。以这样的方式，进行复位操作。

另一方面，在单载流子CMD中，将读取晶体管的栅极用于调制传感器漏出势垒(下文中称为溢出势垒)从而降低该势垒。以这样的方式，能够进行复位操作。