TWI473259B - 固態成像元件及其製造方法與電子裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種固態成像元件、一種製造該固態成像元件之方法及一種電子裝置。
諸如數位視訊相機及數位靜態相機之電子裝置包含固態成像元件。舉例而言，電子裝置包含互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器及電荷耦合元件(CCD)影像感測器作為固態成像元件。
固態成像元件具有配置於一半導體基板之表面上之複數個像素。每一像素提供有一光電轉換單元。舉例而言，一光電轉換元件係一光電二極體，且接收透過在其光接收表面上之一外部提供之光學系統進入之光並以光電方式轉換該光，因此產生信號電荷。
在該等固態成像元件之間的CMOS影像感測器中，像素係以使得每一像素除一光電轉換單元外亦含有一像素電晶體之方式形成。該像素電晶體經組態以讀取由光電轉換單元產生之信號電荷，且將其作為一電信號輸出至一信號線。
在固態成像元件中，存在一「頂表面輻照類型」，其中由一光電轉換單元接收自其上提供有電路組件、佈線及諸如此類之一半導體基板之頂表面側進入之光。
在該「頂表面輻照類型」之情形中，存在其中由於電路組件、佈線及諸如此類屏蔽或反射光而難以改良敏感度之一情形。
出於此原因，已提議一「底表面輻照類型」，其中一光電轉換單元接收自與其上提供有電路組件、佈線及諸如此類之半導體基板之頂表面相對之底表面側進入之光(舉例而言，見日本專利第379435號)。
在「底表面輻照類型」中，已提議藉由提供用於控制在其中提供有佈線及諸如此類之頂表面側上之一光電二極體之電位之一控制電極，來改良敏感度及傳送特性，且亦抑制暗電流之出現(舉例而言，見日本未審查專利申請公開案第2007-258684號)。
然而，於上述此一情形中，當在一製造步驟中執行一蝕刻製程時可損害一光電二極體，且可出現諸如白斑之出現或暗特性之劣變之問題。
此外，在其中將提供一控制電極之一情形中，以使得控制電極與一傳送電極之間的區段變窄之一方式形成一固態成像元件。因此，存在其中製造步驟之數目增加且成本增加之一情形。
出於此原因，已難以改良所捕獲影像之影像品質。
因此，期望提供一種固態成像元件、一種製造該固態成像元件之方法及一種電子裝置，其等能夠改良(舉例而言)所捕獲影像之影像品質。
根據本發明之一實施例，提供一種固態成像元件，其包含：複數個光電轉換單元，其等經組態以接收光及產生信號電荷，該複數個光電轉換單元係以使得對應於一半導體基板之一像素區域中之複數個像素之一方式提供；及像素電晶體，其等經組態以將由光電轉換單元產生之信號電荷作為電信號輸出，該等像素電晶體中之每一者係提供於與該半導體基板之一第一表面相對之半導體基板之一第二表面上，且該第一表面具有接收提供於其上之光之光電轉換單元，其中該等像素電晶體中之每一者包含將在光電轉換單元中產生之信號電荷傳送至對應於一汲極之一浮動擴散之至少一個傳送電晶體，且其中該傳送電晶體之一閘極電極係以使得自一通道形成之區域延伸至其中已在半導體基板之第二表面上形成光電轉換單元之一部分(其間有一閘極絕緣膜)之一方式形成。
較佳地，該等光電轉換單元中之每一者包含至少一個第一傳導類型之一第一雜質區域，及與該第一傳導類型不同之一第二傳導類型之一第二雜質區域。較佳地，該第一雜質區域及該第二雜質區域係在該半導體基板上自該第一表面側朝向該第二表面側順序地形成。
較佳地，該光電轉換單元進一步包含該第一傳導類型之一第三雜質區域。較佳地，該第三雜質區域係形成於比該半導體基板上之該第二雜質區域更接近該第二表面之處。
較佳地，該第一傳導類型係一p類型，且該第二傳導類型係一n類型。
較佳地，該傳送電晶體之一閘極電極係由多晶矽形成，且包含該第一傳導類型或該第二傳導類型之一雜質。
較佳地，該傳送電晶體之一閘極電極係由多晶矽形成。較佳地，在該閘極電極中，在光電轉換單元側上之一部分包含第一傳導類型之一雜質。較佳地，在該閘極電極中，在該光電轉換單元側上不同於該部分之一部分包含該第二傳導類型之一雜質。
較佳地，在該傳送電晶體之該閘極電極中，將一傳送信號施加至在浮動擴散側上之一部分。較佳地，在閘極電極中，將不同於在該浮動擴散側上之電壓之一電壓施加至在該浮動擴散側上不同於該部分之一部分。
根據本發明之另一實施例，提供一種電子裝置，其包含：複數個光電轉換單元，其等經組態以接收光及產生信號電荷，該複數個光電轉換單元係以對應於一半導體基板之一像素區域中之複數個像素之一方式提供；及像素電晶體，其等經組態以將由該等光電轉換單元產生之信號電荷作為電信號輸出，該等像素電晶體中之每一者係提供於與該半導體基板之一第一表面相對之該半導體基板之一第二表面上，且該第一表面具有接收提供於其上之光之光電轉換單元，其中該等像素電晶體中之每一者包含將在該光電轉換單元中產生之信號電荷傳送至對應於一汲極之一浮動擴散之至少一個傳送電晶體，且其中該傳送電晶體之一閘極電極係以使得自一通道形成之區域延伸至其中已在該半導體基板之第二表面上形成該光電轉換單元之一部分(其間有一閘極絕緣膜)之一方式形成。
根據本發明之另一實施例，提供一種製造一固態成像元件之方法，其包含以下步驟：提供複數個光電轉換單元，該等光電轉換單元接收光及以使得對應於一半導體基板之一像素區域中之複數個像素之一方式產生信號電荷；及提供像素電晶體，其等在與半導體基板之光電轉換單元在其上接收光之一第一表面相對之該半導體基板之一第二表面上將在光電轉換單元中產生之信號電荷作為電信號輸出，其中提供該等像素電晶體之步驟包含：至少形成將在光電轉換單元中產生之信號電荷傳送至對應於一汲極之一浮動擴散之一傳送電晶體，且其中在提供該傳送電晶體之該步驟中，該傳送電晶體係以使得該傳送電晶體之一閘極電極自一通道形成之區域延伸至其中已在該半導體基板之第二表面上形成光電轉換單元之一部分(其間有一閘極絕緣膜)之一方式形成。
在本發明之實施例中，以使得傳送電晶體之閘極電極在半導體基板之第二表面上自通道形成之區域延伸至其中形成該光電轉換單元之部分(其間有一閘極絕緣膜)之一方式形成一傳送電晶體。
根據本發明之該實施例，可能提供一種固態成像元件、一種製造該固態成像元件之方法及一種電子裝置，其等能夠改良(舉例而言)所捕獲影像之影像品質。
下文將參照圖式闡述本發明之實施例。
本說明將以如下次序給出。
圖1係圖解說明根據本發明之一第一實施例之一相機40之組態之一方塊圖。
如圖1中顯示，相機40包含一固態成像元件1、一光學系統42、一控制單元43、及一信號處理電路44。將依序闡述每一單元。
固態成像元件1接收自一影像捕獲平面PS透過光學系統42進入之光(主體影像)，且以光電方式轉換該光，因此產生信號電荷。於此處，依照自控制單元43輸出之一控制信號驅動固態成像元件1。更具體地，固態成像元件1讀取該信號電荷且將其作為原始資料輸出。
光學系統42包含諸如影像形成透鏡之光學部件及一孔徑，且係以使得將來自一主體影像之入射光H收集至固態成像元件1之影像捕獲平面PS上之一方式配置。
控制單元43將各種控制信號輸出至固態成像元件1及信號處理電路44，以便控制固態成像元件1及信號處理電路44以被驅動。
信號處理電路44係以藉由對固態成像元件1輸出之一電信號執行信號處理而產生關於該主體影像之一數位影像之一方式組態。
將闡述固態成像元件1之總組態。
圖2係圖解說明根據本發明之第一實施例之固態成像元件1之總組態之一方塊圖。
根據本實施例之固態成像元件1係一CMOS影像感測器，且包含如圖2中顯示之一基板101。此基板101係(舉例而言)由矽形成之一半導體基板。如圖2中顯示，基板101提供有一像素區域PA及一周邊部分SA。
如圖2中顯示，像素區域PA係呈一矩形之形狀，其中複數個像素P沿水平方向x及沿垂直方向y配置。亦即，像素P係配置成一矩陣。然後，以使得像素區域PA之中心對應於圖1中顯示之光學系統42之光學軸之一方式配置像素區域PA。
在像素區域PA中，像素P經組態以接收入射光及產生信號電荷。然後，由一像素電晶體(未顯示)讀取所產生之信號電荷並將其輸出。在像素區域PA中，打開其光接收表面之上部側，且將接收作為一主體影像進入之入射光之像素P配置為一所謂的有效像素，因此執行影像捕獲。下文將闡述像素P之詳細組態。
如圖2中顯示，將周邊部分SA定位於像素區域PA之周圍中。於此周邊部分SA中，提供一周邊電路。
更具體而言，如圖2中顯示，提供一垂直驅動電路13、一行電路14、一水平驅動電路15、一外部輸出電路17、一時序產生器(TG)18及一快門驅動電路19作為周邊電路。
如圖2中顯示，垂直驅動電路13係提供於周邊部分SA中之像素區域PA之側部分中，且係以使得以列為單位選擇像素區域PA之像素P以被驅動之一方式組態。
如圖2中顯示，行電路14係提供於周邊部分SA中之像素區域PA之下部端部分中，且對自像素P輸出之信號以行為單位執行信號處理。於此處，行電路14包含一相關雙採樣(CDS)電路(未顯示)，且執行用於移除定型雜訊之信號處理。
如圖2中顯示，水平驅動電路15電連接至行電路14。水平驅動電路15包含(舉例而言)一移位暫存器，且將針對行電路14中之每一行像素P保持之信號順序地輸出至外部輸出電路17。
如圖2中顯示，外部輸出電路17電連接至行電路14，對自行電路14輸出之一信號執行信號處理，且因此將該信號輸出至外部。外部輸出電路17包含一AGC(自動增益控制)電路17a及一ADC電路17b。在外部輸出電路17中，在AGC電路17a將一增益施加至該信號之後，ADC電路17b將該信號自類比信號轉換為一數位信號，且將其輸出至外部。
如圖2中顯示，將時序產生器18電連接至垂直驅動電路13、行電路14、水平驅動電路15、外部輸出電路17及快門驅動電路19。時序產生器18產生各種時序信號，且將該等信號輸出至垂直驅動電路13、行電路14、水平驅動電路15、外部輸出電路17及快門驅動電路19，以便驅動及控制每一單元。
快門驅動電路19經組態以以列為單位選擇像素P，以調整在像素P中之曝光時間週期。
下文將闡述根據本實施例之固態成像元件之細節。
圖3至圖5圖解說明根據本發明之第一實施例之固態成像元件之主要部分。
圖3圖解說明像素P之截面。圖4圖解說明像素P之頂表面。圖5圖解說明像素P之電路組態。
如圖中顯示，固態成像元件1包含一光電二極體21及一像素電晶體Tr。於此處，像素電晶體Tr經組態以包含一傳送電晶體22、一放大電晶體23、一選擇電晶體24及一重設電晶體25，且讀取來自光電二極體21之信號電荷。
於本實施例中，如圖3中顯示，固態成像元件1在基板101之頂表面上提供有一像素電晶體Tr，諸如一傳送電晶體22。然後，在基板101之頂表面上，以使得覆蓋像素電晶體Tr之一方式提供一佈線層(未顯示)。在與頂表面側相對之底表面側上，由一光接收表面JS接收入射光H。亦即，根據本實施例之固態成像元件1係一4 Tr型「底表面輻照類型CMOS影像感測器」。
將依序闡述每一單元。
於固態成像元件1中，以使得對應於圖2中顯示之複數個像素P之一方式配置複數個光電二極體21。亦即，於影像捕獲平面(xy平面)中，沿水平方向x及與水平方向x呈直角之垂直方向y並排提供該複數個光電二極體21。
光電二極體21經組態以接收入射光(主體影像)且以光電方式轉換該光，因此產生信號電荷且儲存該信號電荷。
如圖3中顯示，光電二極體21係提供於(舉例而言)一基板101(其係一矽半導體)中。更具體而言，光電二極體21包含n型電荷儲存區域101na及101nb，其中n型電荷儲存區域101na及101nb係提供於基板101之p型半導體區域101pa及101pb中。亦即，p型半導體區域101pa及n型電荷儲存區域101na及101nb係自基板101中之反轉表面側(於圖3中，底表面)朝向對立表面側(於圖3中，頂表面)順序地形成。
然後，在基板101之頂表面上之n型電荷儲存區域101na及101nb中，將一p型半導體區域101pc(其雜質濃度高於p型半導體區域101pa及101pb中之雜質濃度)提供為一電洞累積層。亦即，高濃度p型半導體區域101pc係形成於比基板101中之n型電荷儲存區域101na及101nb更接近該表面處。
然後，如圖3至圖5中顯示，每一光電二極體21經組態以致使由傳送電晶體22將所儲存之信號電荷傳送至一浮動擴散FD。
在固態成像元件1中，以對應於圖2中顯示之複數個像素P之一方式配置複數個像素電晶體Tr。如圖中顯示，提供傳送電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24、及重設電晶體25作為像素電晶體Tr。
構成像素電晶體Tr之電晶體22至25中之每一者係提供於基板101之頂表面側上，如圖3中顯示。電晶體22至25中之每一者係以使得定位於影像捕獲平面(xy平面)中之光電二極體21之下部側上之一方式提供，如圖4中顯示。舉例而言，在基板101中之像素P之間分離之一區域形成有一有源區域(未顯示)，且每一閘極係藉由使用含有一n型雜質之多晶矽而形成。該閘極可藉由使用含有一p型雜質之多晶矽來形成。
於像素電晶體Tr中，在基板101之頂表面上提供傳送電晶體22，如圖3中顯示。如圖4及圖5中顯示，傳送電晶體22經組態以將在光電二極體21中產生之信號電荷作為一電信號輸出至放大電晶體23之閘極。更具體而言，藉由將一傳送信號自傳送線26供應至其閘極，傳送電晶體22將儲存於光電二極體21中之信號電荷傳送至浮動擴散FD。在浮動擴散FD中，將該信號自電荷轉換成一電壓，且作為一電信號輸入至放大電晶體23之閘極。
於此處，在傳送電晶體22中，如圖3中顯示，在基板101之表面上提供一傳送閘極電極22TG，其中其間有一閘極絕緣膜22z。在傳送電晶體22中，以使得接近提供於基板101之表面上之浮動擴散FD之一方式提供傳送閘極電極22TG。於此處，傳送閘極電極22TG係提供於傳送電晶體22之通道形成區域中(其間有閘極絕緣膜22z)，其中傳送電晶體22將信號電荷自光電二極體21傳送至浮動擴散FD。
在本實施例中，除上述外，以使得覆蓋光電二極體21之一方式提供傳送閘極電極22TG，如圖3及圖4中顯示。亦即，在基板101之頂表面上，以使得自傳送電晶體22之通道形成區域之上部側延伸至光電二極體21之上部側(其間有閘極絕緣膜22z)之一方式提供傳送閘極電極22TG。
在像素電晶體Tr中，如圖3中顯示，在基板101之頂表面上提供放大電晶體23。然後，如圖4及圖5中顯示，放大電晶體23經組態以將已自電荷轉換成一電壓之電信號放大及輸出至浮動擴散FD中。更具體而言，放大電晶體23之閘極連接至浮動擴散FD。此外，放大電晶體23之汲極連接至電源線Vdd，且其源極連接至選擇電晶體24。在選擇電晶體24經選擇以被接通時，放大電晶體23供應有來自一恆定電流源(未顯示)之恆定電流且操作為一源極隨耦器。出於此原因，在放大電晶體23中，作為供應至選擇電晶體24之一選擇信號之一結果，在浮動擴散FD中放大已自電荷轉換成一電壓之一電信號。
於此處，於放大電晶體23中，如圖3中顯示，在基板101之表面上提供一閘極電極25G，其中其間有一閘極絕緣膜25z。如圖3及圖4中顯示，此放大電晶體23係提供於選擇電晶體24與重設電晶體25之間，其等係提供於基板101之表面上。
在像素電晶體Tr中，如圖3中顯示，在基板101之頂表面上提供選擇電晶體24。然後，如圖4及圖5中顯示，在輸入選擇信號時，選擇電晶體24經組態以將由放大電晶體23輸出之電信號輸出至垂直信號線27。更具體地，如圖5中顯示，選擇電晶體24之閘極連接至將該選擇信號供應至之一位址線28。然後，在供應該選擇信號時接通選擇電晶體24，且將已以上述方式由放大電晶體23放大之一輸出信號輸出至垂直信號線27。
於此處，在選擇電晶體24中，如圖3中顯示，在基板101之表面上提供一閘極電極24G，其中其間有一閘極絕緣膜24z。如圖3及圖4中顯示，以使得接近提供於基板101之表面上之放大電晶體23之一方式提供此選擇電晶體24。
在像素電晶體Tr中，如圖3中顯示，在基板101之頂表面上提供重設電晶體25。然後，如圖4及圖5中顯示，重設電晶體25經組態以重設放大電晶體23之閘極電壓。更具體而言，如圖5中顯示，重設電晶體25之閘極連接至將一重設信號供應至之一重設線29。此外，重設電晶體25之汲極連接至電源線Vdd，且其源極連接至浮動擴散FD。在將一重設信號自重設線29供應至閘極時，重設電晶體25透過浮動擴散FD將放大電晶體23之閘極電極重設至電源電壓。
於此處，如圖3中顯示，在重設電晶體25中，在基板101之表面上提供閘極電極25G，其中其間有閘極絕緣膜25z。如圖3及圖4中顯示，以使得接近提供於基板101之表面上之放大電晶體23之一方式提供此重設電晶體25。
另外，如圖3中顯示，基板101之底表面側以對應於像素P之一方式具備一濾色片CF及一微透鏡ML。濾色片CF係以配置每一色彩之濾色層之此一方式形成為Bayer配置形成。
儘管已省略該說明，但在基板101之表面上，以使得覆蓋像素電晶體Tr之一方式提供一佈線層(未顯示)。於此佈線層中，在絕緣層中形成連接至每一組件之佈線。以使得經堆疊以充當佈線之一方式形成每一佈線，諸如傳送線26、位址線28、垂直信號線27、及重設線29，其等係顯示於圖5中。
將闡述一種製造固態成像元件1之方法之主要部分。
圖6至圖9圖解說明一種在本發明之第一實施例中製造一固態成像元件之方法。
於此處，類似於圖3，圖6至圖9圖解說明截面。藉由順序地經歷圖6至圖9中顯示之每一步驟，製造在圖3等中顯示之固態成像元件1。
首先，如圖6中顯示，形成p型半導體區域101pa及101pb及諸如此類。
於此處，舉例而言，在將一n型矽半導體基板製備為基板101之後，在基板101上形成p型半導體區域101pa及101pb及n型電荷儲存區域101na。
舉例而言，形成區域101pa、101pb及101na以便此等介於諸如下文顯示之彼等雜質濃度之雜質濃度範圍內。更具體而言，藉由離子植入一雜質，形成區域101pa、101pb及101na。
雜質濃度：1×1016
至1×1018
cm-3
(較佳地，5×1016
至5×1017
cm-3
)。
雜質濃度：1×1015
至1×1017
cm-3
(較佳地，5×1015
至5×1016
cm-3
)。
接下來，如圖7中顯示，提供一n型電荷儲存區域101nb及一p型半導體區域101pc以形成一光電二極體21。
於此處，在n型電荷儲存區域101na中，在頂表面側上之一淺部分中提供該n型電荷儲存區域101nb。此外，在n型電荷儲存區域101nb中，在頂表面側上之一淺部分中提供一p型半導體區域101pc。
舉例而言，形成區域101nb及101pc以便此等介於諸如下文顯示之彼等雜質濃度之雜質濃度範圍內。更具體而言，藉由離子植入一雜質，形成區域101pa、101pb及101na。
雜質濃度：1×1016
至1×1018
cm-3
(較佳地，5×1016
至5×1017
cm-3
)。
雜質濃度：1×1017
至1×1019
cm-3
(較佳地，5×1017
至5×1018
cm-3
)
接下來，如圖8中顯示，形成絕緣膜20z及多晶矽膜20S。
於此處，當在基板101之表面上形成氧化矽膜之絕緣膜20z之後，形成多晶矽膜20S。以使得覆蓋其中形成電晶體22、23、24及25(其等形成像素電晶體Tr)中之每一者之閘極之區域之一方式形成絕緣膜20z及多晶矽膜20S。
更具體而言，藉由在基板101之表面上執行一熱氧化製程，形成氧化矽膜之絕緣膜20z。然後，舉例而言，藉由一CVD製程形成多晶矽膜20S。
接下來，如圖9中顯示，形成電晶體22、23、24及25(其等形成像素電晶體Tr)。
於此處，藉由在多晶矽膜20S上執行圖案處理(見圖8)，形成電晶體22、23、24及25中之每一者之閘極。更具體而言，以使得對應於電晶體22、23、24及25中之每一者之閘極圖案之一方式藉由一光微影技術在多晶矽膜20S上提供一抗蝕圖案(未顯示)。然後，藉由使用該抗蝕圖案(未顯示)作為一遮罩在多晶矽膜20S上執行一蝕刻製程，由多晶矽膜20S形成電晶體22、23、24及25中之每一者之閘極。
然後，形成電晶體22、23、24及25中之每一者之源極及汲極(包含浮動擴散部FD)。舉例而言，形成電晶體22、23、24及25中之每一者之源極及汲極以便彼等介於諸如下文顯示之彼等雜質濃度之雜質濃度範圍內。
雜質濃度：1×1019
cm-3
或更高
其後，在提供一佈線層(未顯示)之後，將一備用基板(未顯示)接合於佈線層之頂表面上。然後，在反轉基板101之後，在基板101上執行一膜薄化製程。舉例而言，藉由執行一CMP製程作為一膜薄化製程，自底表面側移除基板101之一部分。
然後，如圖3中顯示，在基板101之底表面側上，提供一濾色片(未顯示)及一晶片上透鏡(未顯示)。作為上述之一結果，完成一底表面輻照型CMOS影像感測器。
將闡述固態成像元件1之操作。
圖10及圖11圖解說明在本發明之第一實施例中之固態成像元件之操作。
圖10係圖解說明在將自像素P讀取一信號時供應至每一單元之一脈衝信號之一時序圖。在圖10中，「SEL」指示將被輸入至選擇電晶體24之閘極之一「選擇信號」。「RST」指示將被輸入至重設電晶體25之閘極之一「重設信號」。「TG」指示將被輸入至傳送電晶體22之閘極(傳送閘極電極22TG)之一「傳送信號」。在圖10中，部分(A)指示一「快門週期」，部分(B)指示一「儲存週期」，部分(C)指示一「重設週期」，部分(D)指示一重設位準讀取週期，部分(E)指示一「傳送週期」，及部分(F)指示一「信號位準讀取週期」。
圖11圖解說明在圖10之部分(A)至部分(F)中之每一者中操作之每一單元(21至24、FD等)之一電位圖。
在將操作固態成像元件1時，首先，如圖10中顯示，在部分(A)之「快門週期」中，執行一快門操作。
於部分(A)之此「快門週期」中，如圖10中顯示，在其中選擇電晶體24係關之一狀態下接通重設電晶體25及傳送電晶體22。
結果，如圖11之部分(A)中顯示，在基板101上，重設電晶體25部分及傳送電晶體22部分之電位發生變化，且執行一快門操作。
接下來，如圖10中顯示，在部分(B)之「儲存週期」中執行一累積操作。
於部分(B)之此「儲存週期」中，如圖10中顯示，關斷在部分(A)之「快門週期」中已為開之重設電晶體25及傳送電晶體22。亦即，在其中選擇電晶體24係關之一狀態下，關斷重設電晶體25及傳送電晶體22。
結果，如在圖11之部分(B)中顯示，在基板101上，重設電晶體25部分及傳送電晶體22部分中之電位根據部分(A)之「快門週期」之情形發生變化，且執行一累積操作。亦即，光進入光電二極體21，致使產生信號電荷且將其儲存於電位井(圖11之部分(B)之對角線部分)中。
接下來，如圖10中顯示，在部分(C)之「重設週期」中執行一重設操作。
於部分(C)之此「重設週期」中，如圖10中顯示，接通在部分(B)之「儲存週期」中已為關之選擇電晶體24及重設電晶體25。亦即，儘管在其中選擇電晶體24係開之一狀態下接通重設電晶體25，但傳送電晶體22保持為關。
結果，如圖11之部分(C)中顯示，在基板101上，重設電晶體25部分之電位根據部分(B)之「儲存週期」之情形發生變化，且執行一重設操作。亦即，接通重設電晶體25，且將浮動擴散FD重設至電源電壓Vdd。
接下來，如圖10中顯示，在部分(D)之「重設位準讀取週期」中，執行一讀取重設位準操作。
於部分(D)之此「重設位準讀取週期」中，如圖10中顯示，關斷在部分(C)之「重設週期」中已為開之重設電晶體25。亦即，在其中選擇電晶體24係開之一狀態下，關斷重設電晶體25及傳送電晶體22。
結果，如圖11之部分(D)中顯示，在基板101上，重設電晶體25部分之電位根據部分(C)之「重設週期」之情形發生變化。然後，於此週期中，執行一讀取重設位準操作。亦即，將對應於該重設位準之一電壓讀取至行電路14。
接下來，如圖10中顯示，在部分(E)之「傳送週期」中，執行一傳送操作。
於部分(E)之此「傳送週期」中，如圖10中顯示，接通在部分(D)之「重設位準讀取週期」中已為關之傳送電晶體22。亦即，在其中選擇電晶體24係開之一狀態下，儘管傳送電晶體22係置於一開狀態下，但重設電晶體25保持為關。
結果，如圖11之部分(E)中顯示，在基板101上，傳送電晶體22部分之電位根據部分(D)之「重設位準讀取週期」之情形發生變化。然後，於此週期中，執行一傳送操作。亦即，使傳送電晶體22進入一傳導狀態下，且將在光電二極體21中累積之信號電荷傳送至放大電晶體23之閘極。
接下來，如圖10中顯示，在部分(F)之「信號位準讀取週期」中，執行讀取及傳送一信號位準之一操作。
在部分(F)之「信號位準讀取週期」中，如圖10中顯示，關斷在部分(E)之「傳送週期」中已為開之傳送電晶體22。亦即，在其中選擇電晶體24係開之一狀態下，關斷傳送電晶體22及重設電晶體25。
結果，如圖11之部分(F)中顯示，在基板101上，傳送電晶體22部分之電位根據部分(E)之「傳送週期」之情形發生變化。然後，於此週期中，執行讀取及傳送一信號位準之一操作。亦即，在使得傳送電晶體22進入一非傳導狀態下之後，將對應於所傳送信號電荷的量之一電壓讀取至行電路14。
於行電路14中，在較早讀取之重設位準與較晚讀取之信號位準之間執行一差分製程，且保持該結果。結果，消除了由於針對每一像素P提供之每一電晶體之Vth之變化而產生之固型雜訊。
電晶體22、24及25之閘極以沿水平方向x配置之複數個像素形成之列為單位來連接。因此，關於以列為單位配置之複數個像素同時地執行用於以上文所述方式驅動像素P之操作。更具體而言，依照由上文提及之垂直驅動電路13所供應之選擇信號以水平線(像素列)為單位沿垂直方向順序地選擇像素P。然後，依照自時序產生器18輸出之各種時序信號控制該等像素之電晶體。結果，透過垂直信號線27將每一像素中之輸出信號讀取至針對每一像素行之行電路14。
然後，由行電路14保持之信號經水平驅動電路15選擇且順序地輸出至外部輸出電路17。
在本實施例中，在部分(B)之「儲存週期」中，藉由將一負固定電位(舉例而言，-1 V)施加至傳送電晶體22之傳送閘極電極22TG，關斷傳送電晶體22。此時，亦將此負固定電位(舉例而言，-1 V)施加至提供於光電二極體21上之傳送閘極電極22TG。出於此原因，由於電洞係累積於基板101之表面附近，則可實現一暗電流減少。
然後，在部分(E)之「傳送週期」中，藉由將一正固定電位(舉例而言，Vdd=3.3 V)施加至傳送電晶體22之傳送閘極電極22TG，接通傳送電晶體22。此時，亦使得在光電二極體21上提供之傳送閘極電極22TG處於將此正固定電位(舉例而言，Vdd=3.3 V)施加至其之一狀態下。
於本實施例中，形成光電二極體21之高濃度p型半導體區域101pc經組態以作為在其中將一正固定電位之一傳送信號施加至閘極電極22TG(見圖3等)之一情形下不會被廢棄之一區域而存在。因此，在「傳送週期」中，由於p型半導體區域101pc之電位不發生改變，因此將光電二極體21部分之電位維持為低於傳送電晶體22部分之電位，如圖11之部分(F)中顯示。作為上文之一結果，可能獲得改良傳送效率之一優勢。
如先前已闡述，在本實施例中，以使得對應於基板101之像素區域PA中之複數個像素P之一方式提供接收光及產生信號電荷之複數個光電二極體21。然後，在基板101之表面上提供將在光電二極體21中產生之信號電荷作為一電信號輸出之像素電晶體Tr。在基板101上，在與光電二極體21在其上接收光之底表面相對之頂表面上提供此像素電晶體Tr。此外，像素電晶體Tr包含將在光電二極體21中產生之信號電荷傳送至對應於一汲極之一浮動擴散FD之一傳送電晶體22。此傳送電晶體22係以使得閘極電極22TG自通道形成之區域延伸至其中在基板101之頂表面上形成光電二極體21之部分(其間有閘極絕緣膜22z)之一方式形成。
在本實施例中，傳送電晶體22之閘極電極22TG係由多晶矽形成，且含有一p型雜質或一n型雜質。傳送電晶體22之閘極電極22TG係以使得在基板101之頂表面上以使得覆蓋其中已形成傳送電晶體22之閘極電極22TG之區域之一方式形成一多晶矽膜20S且其後在其上執行圖案處理(見圖8)之一方式形成。
如上文所述，傳送電晶體22之閘極電極22TG經受圖案處理以便在基板101之表面上，閘極電極22TG自通道形成之區域延伸至其中已形成光電二極體21之部分。出於此原因，光電二極體21不直接接收由於在此圖案處理之時執行之蝕刻製程所致之損害。因此，由於可抑制由該蝕刻製程之損害所致之暗電流、白斑等等之出現，可能改良所捕獲影像之影像品質。
此外，在傳送電晶體22之閘極電極22TG之形成中，無需添加其他特定步驟。因此，可避免導致一成本增加之問題出現。
此外，在光電二極體21中，在基板101之頂表面上提供一p型半導體區域101pc作為一電洞累積層。出於此原因，由於完全傳送光電二極體21之載波之電位設計係可能的，因此可有效地改良光電二極體21之傳送效率。
圖12及圖13圖解說明根據本發明之一第二實施例之一固態成像元件之主要部分。
於此處，類似於圖3，圖12圖解說明一像素P之截面。類似於圖4，圖13圖解說明像素P之頂表面。
如圖12及圖13中顯示，在本實施例中，形成傳送電晶體22之傳送閘極電極22TG不同於第一實施例之情形。本實施例除此點外與第一實施例相同。相應地，省略其重複說明。
如在圖12及圖13中顯示，類似於第一實施例，以使得覆蓋光電二極體21之上部側之一方式提供傳送閘極電極22TG。亦即，在基板101之表面上，以使得自傳送電晶體22之通道形成區域之上部側延伸至光電二極體21之上部側(其間有閘極絕緣膜22z)之一方式提供傳送閘極電極22TG。
然而，在本實施例中，不同於第一實施例，傳送閘極電極22TG經組態以包含一n型部分22Gn及一p型部分22Gp。
在傳送閘極電極22TG中，以使得定位於含有一n型雜質之一部分中之一方式在浮動擴散FD側上提供n型部分22Gn，如圖12及圖13中顯示。
於此處，如圖12中顯示，在其中在基板101之表面上提供浮動擴散FD及高濃度p型半導體區域101pc之部分之間提供n型部分22Gn。
在傳送閘極電極22TG中，在光電二極體21側上含有一p型雜質之部分中提供p型部分22Gp，如圖12及圖13中顯示。
於此處，如圖12中顯示，以使得在基板101之表面上含有與高濃度p型半導體區域101pc相對之一部分(其間有閘極絕緣膜22z)之一方式形成p型部分22Gp。
舉例而言，形成部分22Gn及22Gp以便此等介於諸如下文所示之彼等雜質濃度之雜質濃度範圍內係較佳的。舉例而言，藉由離子植入一雜質，形成部分22Gn及22Gp。
雜質濃度：1×1019
cm-3
或更高(較佳地，1×1020
cm-3
或更高)
雜質濃度：1×1019
cm-3
或更高(較佳地，1×1020
cm-3
或更高)
除此之外，在光電二極體21中，提供於基板101之頂表面側上之p型半導體區域101pc具有低於在第一實施例之情形中之彼雜質濃度之一雜質濃度係較佳的。
舉例而言，形成光電二極體21之p型半導體區域101pc以便此介於諸如下文顯示之彼雜質濃度之雜質濃度範圍內係較佳的。
雜質濃度：5×1016
至5×1018
cm-3
(較佳地，1×1017
至1×1018
cm-3
)
將闡述一種製造一固態成像元件之方法之主要部分。
圖14及圖15圖解說明一種根據本發明之第二實施例製造一固態成像元件之方法。
於此處，類似於圖12，圖14及圖15圖解說明一截面。藉由順序地經歷圖14及圖15中顯示之每一步驟，製造在圖12等等中顯示之固態成像元件1。
如在第一實施例中顯示，執行p型半導體區域101pa及101pb等等之形成、光電二極體21之形成及絕緣膜20z與多晶矽膜20S之形成。
此後，如圖14中顯示，在多晶矽膜20S上形成n型部分22Gn及p型部分22Gp。
於此處，形成不同於其中在多晶矽膜20S中形成傳送閘極電極22TG之p型部分22Gp之部分之一部分作為一n型部分22Gn。亦即，以使得在其中形成形成傳送電晶體22之傳送閘極電極22TG之n型部分22Gn及其他電晶體23、24及25之閘極之部分中含有一n型雜質之一方式形成多晶矽膜20S。
然後，以使得在多晶矽膜20S中之其中形成傳送閘極電極22TG之p型部分22Gp之部分中含有一p型雜質之一方式形成多晶矽膜20S。
接下來，如圖15中顯示，形成形成像素電晶體Tr之電晶體22、23、24及25。
於此處，藉由在多晶矽膜20S上執行圖案處理(見圖8)，形成電晶體22、23、24及25中之每一者之閘極。然後，形成電晶體22、23、24及25中之每一者之源極及汲極(包含浮動擴散部FD)。
舉例而言，電晶體22、23、24及25中之每一者之源極及汲極經形成以便其等介於與第一實施例之彼等雜質濃度相同之雜質濃度範圍內。
其後，類似於第一實施例之情形，在提供一佈線層(未顯示)之後，將一備份基板(未顯示)接合於佈線層之頂表面上。然後，在反轉基板101之後，在基板101上執行一薄化膜製程。舉例而言，藉由執行一CMP製程作為一薄化膜製程，自反轉頂表面側上移除基板101之一部分。
然後，如圖12中顯示，在基板101之底表面側上，提供一濾色片(未顯示)及一晶片上透鏡(未顯示)。作為上述之一結果，完成一底表面輻照型CMOS影像感測器。
在前述中，含有一n型雜質之多晶矽係用於除傳送電晶體22外之電晶體23、24及25中之每一者之閘極。材料不限於此。該閘極可藉由使用(舉例而言)含有一p型雜質之多晶矽來形成。
下文將闡述固態成像元件之操作。
在本實施例中，類似於第一實施例之情形，順序地執行針對部分(A)「快門週期」、部分(B)「儲存週期」、部分(C)「重設週期」、部分(D)「重設位準讀取週期」、部分(E)「傳送週期」、及部分(F)「信號位準讀取週期」之操作(見圖10及圖11)。
在本實施例中，如圖12等中顯示，不同於第一實施例，傳送閘極電極22TG經組態以包含n型部分22Gn及p型部分22Gp。出於此原因，在傳送閘極電極22TG之p型部分22Gp與光電二極體21之間，不管施加至傳送閘極電極22TG之電位如何，總是出現針對PN接合之一內建電位(Φbi)之量之一電位差。亦即，傳送閘極電極22TG之p型部分22Gp達到其中施加針對Φbi之量之一負偏壓之一狀態。因此，可在距基板101之表面之一較淺區域中形成光電二極體21之n型電荷儲存區域101nb。因此，可能獲得改良傳送效率之一優勢。
如上文已闡述，在本實施例中，類似於第一實施例，形成傳送電晶體22之閘極電極22TG以自通道形成之區域延伸至其中已在基板101之表面上形成光電二極體21之部分(其間有閘極絕緣膜22z)。出於此原因，在本實施例中，光電二極體21不直接接收由於在閘極電極22TG上進行圖案處理之同時執行之蝕刻製程所致之損害，且可抑制暗電流、白斑及諸如此類之出現。
此外，在本實施例中，傳送閘極電極22TG經組態以包含n型部分22Gn及p型部分22Gp。因此，可能獲得以上文所述方式改良傳送效率之一優勢。
因此，在本實施例中，可改良所捕獲影像之影像品質。
圖16圖解說明根據本發明之一第三實施例之一固態成像元件之主要部分。
於此處，類似於圖12，圖16圖解說明一像素P之截面。
如圖16中顯示，在本實施例中，如自與圖12之一比較可瞭解，光電二極體21之組態不同於第二實施例。本實施例除此點外與第二實施例相同。相應地，省略其重複說明。
如圖16中顯示，在本實施例中，關於光電二極體21，並不在基板101之頂表面側上形成在第二實施例中提供之p型半導體區域101pc。
出於此原因，在傳送閘極電極22TG中，以使得面對光電二極體21之n型電荷儲存區域101nb之一方式形成p型部分22Gp，其中其間有閘極絕緣膜22z。亦即，以使得面對光電二極體21之n型電荷儲存區域101nb而其間不存在相同傳導類型之半導體區域之一方式提供p型部分22Gp。
下文將闡述固態成像元件之操作。
在本實施例中，類似於第二實施例之情形，順序地執行針對部分(A)「快門週期」、(B)「儲存週期」、(C)「重設週期」、(D)「重設位準讀取週期」、(E)「傳送週期」、及(F)「信號位準讀取週期」(見圖10及圖11)之操作。
在本實施例中，如圖16中顯示，不同於第二實施例，以使得面對光電二極體21之n型電荷儲存區域101nb(其間有閘極絕緣膜22z)之一方式形成p型部分22Gp。此時，p型部分22Gp達到其中已施加針對Φbi之量之一負偏壓之一狀態。因此，在與第二實施例比較時，光電二極體21之n型電荷儲存區域101nb可形成於距基板101之表面之一更淺區域中。結果，可能獲得改良傳送效率之一優勢，且可能省略形成p型半導體區域101pc之步驟。
如上文已闡述，在本實施例中，類似於第二實施例，以使得自通道形成之區域延伸至其中已在基板101之表面上形成光電二極體21(其間有閘極絕緣膜22z)之部分之一方式形成傳送電晶體22之閘極電極22TG。出於此原因，在本實施例中，光電二極體21不直接接收由於在閘極電極22TG上進行圖案處理之時執行之蝕刻製程所致之損害。因此，可抑制暗電流、白斑及諸如此類之出現。
此外，在本實施例中，由於傳送閘極電極22TG經組態以包含n型部分22Gn及p型部分22Gp，如上文所述，可能獲得(舉例而言)改良傳送效率之一優勢。
因此，在本實施例中可能改良所捕獲影像之影像品質。
圖17圖解說明根據本發明之一第四實施例之一固態成像元件之操作。
如圖17中顯示，在本實施例中，如根據與圖10之一比較可瞭解，其操作與第二實施例之操作不同。本實施例除此點外與第二實施例相同。相應地，省略其重複說明。
圖17圖解說明固態成像元件之操作，且亦係圖解說明將在自一像素P讀取一信號時將供應至每一單元之一脈衝信號之一時序圖。在圖17中，「SEL」指示將輸入至選擇電晶體24之閘極之一「選擇信號」。「RST」指示將輸入至重設電晶體25之閘極之一「重設信號」。「TG(N)」指示將輸入至傳送電晶體22之n型部分22Gn之一「傳送信號」。「TG(P)」指示將輸入至傳送電晶體22之p型部分22Gp之一「控制信號」。
在圖17中，類似於圖10，部分(A)指示一「快門週期」，部分(B)指示一「儲存週期」，部分(C)指示一「重設週期」，部分(D)指示一「重設位準讀取週期」，部分(E)指示一「傳送週期」，及部分(F)指示一「信號位準讀取週期」。
如圖17中顯示，類似於圖10中顯示之情形，在週期(A)至週期(F)中之每一者中將選擇信號SEL輸入至選擇電晶體24之閘極。而且，如圖17中顯示，類似於在圖10中顯示之情形，在週期(A)至週期(F)中之每一者中將重設信號RST輸入至重設電晶體25之閘極。
類似於圖10中顯示之傳送信號TG，將傳送信號TG(N)輸入至傳送電晶體22之n型部分22Gn。
然後，關於傳送信號TG(P)，將一負固定電位(舉例而言，-1 V)輸入至傳送電晶體22之p型部分22Gp。
以上文所述之方式，在本實施例中，圖12中顯示之第二實施例之固態成像元件經驅動以如圖17中所示來操作。
於此處，如圖17中顯示，不同於第二實施例，在週期(A)至週期(F)中之每一者中將一負固定電位(舉例而言，-1 V)輸入至傳送電晶體22之p型部分22Gp。如上文所述，使得傳導至傳送電晶體22之p型部分22Gp及n型部分22Gn，且將一不同電位供應至其等。出於此原因，在本實施例中，可能改良完全傳送光電二極體21之載波之電位設計之自由度。
如上文已闡述，在本實施例中，類似於第二實施例，以使得自通道形成之區域延伸至其中已在基板101之表面上形成光電二極體21(其間有閘極絕緣膜22z)之部分之一方式形成傳送電晶體22之閘極電極22TG。結果，在本實施例中，光電二極體21不直接接收由於在圖案處理之時執行之蝕刻製程所致之損害，且可抑制暗電流、白斑及諸如此類之出現。
此外，在本實施例中，由於將一不同電位供應至傳送電晶體22之p型部分22Gp及n型部分22Gn中之每一者，因此可改良電位設計之自由度。
因此，在本實施例中，可改良所捕獲影像之影像品質。
在上述第四實施例中，已闡述其中圖12中顯示之第二實施例之固態成像元件經驅動以如圖17中顯示來操作之情形。另一選擇係，圖16中顯示之第三實施例之固態成像元件可經驅動以如圖17中顯示來操作。
在如圖17中顯示之此修改中，不同於第三實施例，在週期(A)至週期(F)中之每一者中將一負固定電位(舉例而言，-1 V)輸入至傳送電晶體22之p型部分22Gp中。結果，在本修改中，亦可能獲得類似於上文所述之一優勢。
除此之外，可如圖18中所示驅動該固態成像元件。更具體而言，關於將在傳送週期(A)及(E)中輸入至傳送電晶體22之p型部分22Gp之一控制信號TG(P)，可輸入與在其他週期((B)至(D)及(F))中之負電位不同之一負電位(舉例而言，-2 V)。
於此修改中，光電二極體21部分之電位與傳送電晶體22部分之電位之間的差可經增加以大於第四實施例之彼差。結果，可能獲得進一步改良傳送效率之一優勢。
本發明並不限於上述實施例，且可做出各種修改。
在上述實施例中，已闡述其中提供四種類型之電晶體(亦即一傳送電晶體、一放大電晶體、一選擇電晶體及一重設電晶體)作為像素電晶體之情形。本發明並不限於此。舉例而言，本發明可應用於其中提供三種類型之電晶體(亦即一傳送電晶體、一放大電晶體及一重設電晶體)作為像素電晶體之一情形。
在上述實施例中，已闡述其中相對於一個光電二極體提供一傳送電晶體、一放大電晶體、一選擇電晶體及一重設電晶體中之每一者之情形。本發明並不限於此。舉例而言，本發明可應用於其中相對於複數個光電二極體提供一放大電晶體、一選擇電晶體及一重設電晶體中之每一者之一情形。
此外，在上述實施例中，已闡述其中將本發明應用於一相機之情形。然而，本發明並不限於此。本發明可應用於包含一固態成像元件之另一電子裝置，如一掃描機、一複製機或諸如此類。
在上述實施例中，固態成像元件1對應於本發明之固態成像元件。光電二極體21對應於本發明之光電轉換單元。傳送電晶體22對應於本發明之傳送電晶體。傳送閘極電極22TG對應於本發明之閘極電極。閘極絕緣膜22z對應於本發明之閘極絕緣膜。基板101對應於本發明之半導體基板。n型電荷儲存區域101na及101nb對應於本發明之第二雜質區域。p型半導體區域101pa對應於本發明之第一雜質區域。p型半導體區域101pc對應於本發明之第三雜質區域。浮動擴散FD對應於本發明之浮動擴散。像素P對應於本發明之像素。像素區域PA對應於本發明之像素區域。像素電晶體Tr對應於本發明之像素電晶體。
本申請案含有與2009年11月25日在日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP 2009-267339中所揭示之標的物相關之標的物，該優先專利申請案之整個內容以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，可相依於設計需求及其他因素而作出各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍及其等效範圍之範疇內。
1．．．固態成像元件
13．．．垂直驅動電路
14．．．行電路
15．．．水平驅動電路
17．．．外部輸出電路
17a．．．AGC電路
17b．．．ADC電路
18．．．時序產生器
19．．．快門驅動電路
20S．．．多晶矽膜
21．．．光電二極體
22．．．傳送電晶體
22TG．．．傳送閘極電極
22z．．．閘極絕緣膜
22Gp．．．p型部分
22Gn．．．n型部分
23．．．放大電晶體
23G．．．閘極電極
23z．．．閘極絕緣膜
24．．．選擇電晶體
24G．．．閘極電極
24z．．．閘極絕緣膜
25．．．重設電晶體
25G．．．閘極電極
25z．．．閘極絕緣膜
26．．．傳送線
27．．．垂直信號線
28．．．位址線
29．．．重設線
40．．．相機
42．．．光學系統
43．．．控制單元
44．．．信號處理電路
101．．．基板
101pc．．．p型半導體區域
101nb．．．n型電荷儲存區域
101na．．．n型電荷儲存區域
101pb．．．p型半導體區域
101pa．．．p型半導體區域
CF．．．濾色片
FD．．．浮動擴散部
H．．．入射光
JS．．．光接收表面
ML．．．微透鏡
P．．．像素
PA．．．像素區域
PS．．．影像捕獲平面
SA．．．周邊部分
Tr．．．像素電晶體
圖1係圖解說明根據本發明之一第一實施例之一相機40之組態之一方塊圖；
圖2係圖解說明根據本發明之該第一實施例之一固態成像元件1之總組態之一方塊圖；
圖3圖解說明根據本發明之該第一實施例之該固態成像元件之主要部分；
圖4圖解說明根據本發明之該第一實施例之該固態成像元件之主要部分；
圖5圖解說明根據本發明之該第一實施例之該固態成像元件之主要部分；
圖6圖解說明一種根據本發明之該第一實施例製造一固態成像元件之方法；
圖7圖解說明一種根據本發明之該第一實施例製造該固態成像元件之方法；
圖8圖解說明一種根據本發明之該第一實施例製造該固態成像元件之方法；
圖9圖解說明一種根據本發明之該第一實施例製造該固態成像元件之方法；
圖10圖解說明根據本發明之該第一實施例之該固態成像元件之操作；
圖11圖解說明根據本發明之該第一實施例之該固態成像元件之操作；
圖12圖解說明根據本發明之一第二實施例之一固態成像元件之主要部分；
圖13圖解說明根據本發明之該第二實施例之該固態成像元件之主要部分；
圖14圖解說明一種根據本發明之該第二實施例製造該固態成像元件之方法；
圖15圖解說明一種根據本發明之該第二實施例製造該固態成像元件之方法；
圖16圖解說明根據本發明之一第三實施例之一固態成像元件之主要部分；
圖17圖解說明根據本發明之一第四實施例之一固態成像元件之操作；及
圖18圖解說明根據本發明之該第四實施例之一修改之一固態成像元件之操作。
1．．．固態成像元件
13．．．垂直驅動電路
14．．．行電路
15．．．水平驅動電路
17．．．外部輸出電路
17a．．．AGC電路
17b．．．ADC電路
18．．．時序產生器
19．．．快門驅動電路
101．．．基板
P．．．像素
PA．．．像素區域
SA．．．周邊部分
Claims (11)
- 一種固態成像元件，其包括：一基板，其具有相對地面向之第一及第二表面；在該基板之一像素區域中之複數個像素，每一像素在該基板中具有一對應的光電轉換單元且其經組態以接收光並產生信號電荷；及用於每一像素之像素電晶體，其等經組態以將由該光電轉換單元產生之該信號電荷作為一電信號輸出，該等像素電晶體中之每一者係提供於與該基板之該第一表面相對之該基板之該第二表面上，其中該基板之該第一表面係為一光接收表面，其中，該等像素電晶體中之每一者包含至少一傳送電晶體，其將在該對應的像素之該光電轉換單元中產生之該信號電荷傳送至一浮動擴散部，且該傳送電晶體之一閘極電極係以使得具有一閘極絕緣膜之情形下自該浮動擴散部延伸至該閘極電極與該第二表面之間具有該閘極絕緣膜之該光電轉換單元上之此一方式而形成，其中該閘極電極之一第一部份包含一第一傳導類型之一雜質，且其中該閘極電極之一第二部份包含一第二傳導類型之一雜質。
- 如請求項1之固態成像元件，該等光電轉換單元中之每一者包含至少一第一傳導類型之一第一雜質區域、及與該第一傳導類型不同之一第 二傳導類型之一第二雜質區域，且該第一雜質區域及該第二雜質區域係自該第一表面側朝向該第二表面側順序地形成於該半導體基板上。
- 如請求項2之固態成像元件，該光電轉換單元進一步包含該第一傳導類型之一第三雜質區域，且該第三雜質區域經形成而比該半導體基板上之該第二雜質區域更接近該第二表面。
- 如請求項3之固態成像元件，其中該第一傳導類型係為一p類型，且該第二傳導類型係為一n類型。
- 如請求項1至請求項4中之任一項之固態成像元件，其中該傳送電晶體之該閘極電極係由多晶矽形成。
- 如請求項1至請求項4中之任一項之固態成像元件，其中：該傳送電晶體之該閘極電極係由多晶矽形成，且，在該閘極電極中，該光電轉換單元之側上之一部分包含該第一傳導類型之一雜質，且在該閘極電極中，除該光電轉換單元之該側上之該部分外的一部分包含該第二傳導類型之一雜質。
- 如請求項6之固態成像元件，其中：在該傳送電晶體之該閘極電極中，該浮動擴散部之側上之一部分具有施加至其的一傳送信號，且在該閘極電極中，除該浮動擴散部之該側上之該部分 外的一部分具有施加至其之不同於該浮動擴散部之該側上之電壓的一電壓。
- 一種電子裝置，其包括：複數個光電轉換單元，其等經組態以接收光並產生信號電荷，該複數個光電轉換單元係以使得對應於一半導體基板之一像素區域中之複數個像素之此一方式而提供；及像素電晶體，其等經組態以將由該等光電轉換單元產生之該信號電荷作為電信號輸出，該等像素電晶體中之每一者係提供於與該半導體基板之一第一表面相對之該半導體基板之一第二表面上，且該第一表面具有接收提供於其上之光之該等光電轉換單元，其中該等像素電晶體中之每一者包含至少一傳送電晶體，其將在該光電轉換單元中產生之該信號電荷傳送至對應於一汲極之一浮動擴散部，且其中該傳送電晶體之一閘極電極係以使得在中間具有一閘極絕緣膜之情形下自一通道形成之區域延伸至其中已在該半導體基板之該第二表面上形成該光電轉換單元之一部分之此一方式而形成，其中該閘極電極之一第一部份包含一第一傳導類型之一雜質，且其中該閘極電極之一第二部份包含一第二傳導類型之一雜質。
- 一種成像元件，其包括：一基板，其具有相對地面向之第一及第二側，該第一側係經由其接收光之一光入射側，該基板係為一第一傳 導類型；及至少一像素，其具有(a)相對該第一傳導類型之一第二傳導類型之一光電轉換區域、(b)一浮動擴散部、(c)有效地自該光電轉換區域傳送電子電荷至該浮動擴散部之一傳送電晶體及(d)該光電轉換區域與該第二側之間之該第一傳導類型之一電洞累積區域，其中，該成像元件係為一背部入射(back illumination)類型之元件；該傳送電晶體具有一閘極電極及該閘極電極與該第二側之間之一閘極絕緣膜，該傳送電晶體之閘極電極及該傳送電晶體之閘極絕緣膜自該浮動擴散部延伸至該光電轉換區域之上且包括延伸至該浮動擴散部與該光電轉換區域之間之一通道上，其中該傳送電晶體之閘極電極之一第一部份包含一第一傳導類型之一雜質，且其中該傳送電晶體之閘極電極之一第二部份包含一第二傳導類型之一雜質。
- 如請求項9之成像元件，其中該第一傳導類型係為一p類型，且該第二傳導類型係為一n類型。
- 如請求項9之成像元件，其中該傳送電晶體之閘極電極係由多晶矽形成。
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