CN104054176B - 图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

关于图像拾取装置，存在FD电容增大并由此噪声增大的问题。根据本发明的图像拾取装置是其中在半导体基板中布置多个像素的图像拾取装置。所述多个像素中的每一个包含光电转换元件、FD区域、将第一半导体区域中的电荷传送到FD区域的传送栅极、以及其栅极与FD区域电连接的放大晶体管。光电转换元件具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，放大晶体管的源极区域和漏极区域位于凹陷部分中，并且在平面图中FD区域被光电转换区域围绕或者位于凹陷部分中。

Description

图像拾取装置

技术领域

本发明涉及用于扫描仪、视频照相机、数字静物照相机等中的图像拾取装置。特别地，本发明涉及图像拾取装置的像素结构。

背景技术

包含一维或二维地布置的像素的图像拾取装置被安装于数字照相机、视频照相机、复印机、传真机等中，其中每个像素包含具有光电转换元件的光接收区域。图像拾取装置的例子包括CCD图像拾取装置和像素放大型图像拾取装置。

作为像素放大型图像拾取元件的例子，PTL1公开了线传感器的配置的两个例子。第一个例子示出调制晶体管被设置在光电转换元件中心的配置。调制晶体管被配置为在其沟道部分中存储具有与调制晶体管的极性相反的导电类型的载流子，根据存储的电荷量放大信号并输出该信号。

第二个例子示出浮置扩散(以下FD)区域位于光电转换元件中心并且环形栅电极被设置为围绕FD的配置。FD经由布线与放大晶体管的栅极连接，以构成电荷电压转换单元。

引文列表

专利文献

PTL1：日本专利公开No.2007-081083

发明内容

技术问题

在PTL1的第一个例子中，难以在满足调制晶体管的特性的同时增大调制晶体管的沟道下的载流子存储区域的存储容量。

在PTL1的第二个例子中，没有描述放大晶体管的具体设置。依赖于放大晶体管与FD之间的设置关系，连接FD与放大晶体管的栅电极的布线长，由此增大布线电容。布线电容被添加到FD电容。如果FD电容增大，那么电荷电压转换增益减小并且噪声增大。如果光电转换元件的面积增大，那么该问题变得更加显著。

本发明是鉴于该问题作出的，并提供抑制FD电容的增大的图像拾取装置。

问题的解决方案

本发明提供一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；第一导电类型的浮置扩散区域；传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接。第一半导体区域具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，放大晶体管的源极区域和漏极区域位于凹陷部分中，并且在平面图中浮置扩散区域被第一半导体区域围绕或者位于凹陷部分中。

发明的有利效果

根据本发明，可以抑制浮置扩散电容的增大。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。

图2是示出根据第一实施例的单位像素的等效电路的示图。

图3是示出沿图1的线A-A′获取的截面的示图。

图4是示出第一实施例的变更的示图。

图5是示出根据第二实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。

图6是示出根据第三实施例的图像拾取装置的像素结构的示图。

图7是示出根据第三实施例的图像拾取装置的截面的示图。

图8是示出图像拾取系统的例子的框图。

具体实施方式

根据本发明的图像拾取装置包括多个像素，每个像素具有光电转换元件、FD区域、将光电转换元件的电荷传送到FD区域的传送栅极、以及其栅极经由导体与FD区域电连接的第一导电类型的放大晶体管。光电转换元件包含第一导电类型(例如，N型)的第一半导体区域、以及与第一半导体区域的导电类型相反的第二导电类型(例如，P型)的第二半导体区域。第一半导体区域和第二半导体区域构成PN结。第一半导体区域和第二半导体区域中的每一个可由多个半导体区域构成。第一半导体区域相对于信号电荷具有较低的电势。即，第一半导体区域能够存储信号电荷。第一半导体区域的外缘在平面图中具有凹陷部分，并且放大晶体管的栅极被设置在凹陷部分中。FD区域被第一半导体区域围绕，或者位于凹陷部分中。将在第一实施例和第二实施例中描述这种配置。凹陷部分可具有一定的深度，并且其大部分由第二导电类型的半导体区域构成。所述一定的深度或更大深度处的部分可以是第一导电类型的半导体区域。由绝缘体组成的元件隔离区域可位于凹陷部分的第一半导体区域的边界部分处。在像素的晶体管是第二导电类型的情况下，凹陷部分的大部分可以是第一导电类型的半导体区域。在本说明书中，“FD区域”意味着位于半导体基板中的半导体区域自身。

替代性地，作为另一例子，FD和放大晶体管的栅极被第一半导体区域围绕。将在第三和第四实施例中描述这种配置。

常规上，放大晶体管被设置在构成光电转换元件的第一导电类型的第一半导体区域的外侧。与该配置相比，所有在前配置的共同点在于，放大晶体管被设置在第一半导体区域的内侧，由此减小FD与放大晶体管的栅极之间的距离。

利用该配置，可缩短连接FD与放大晶体管的栅极的布线(以下，FD布线)的长度。因此，可减小FD电容。当光电转换元件的面积大时，该效果特别大。具体而言，当像素节距是10μm或更大时，该效果大。

传送到FD的电荷通过FD电容从电荷被转换成电压。当FD电容增大时，电荷电压转换效率降低。这在放大晶体管的随后级中的电路中导致较大的噪声。更具体而言，电荷电压转换系数的降低导致像素灵敏度的劣化。定性地说，即使存在许多信号电荷，当电荷被转换成电压时，信号的电压振幅也小。当像素灵敏度低时，在从像素的随后级中的电路或图像拾取装置已输出信号之后，必须以高增益放大该信号。同时，噪声以高增益被放大。当以高增益放大的噪声是随机噪声时，难以增大噪声减小电路中的噪声减小率。由此，主要增大随机噪声分量。相反，根据本发明的配置，可以抑制FD电容的增大，并且结果可以减小噪声。

以下，将使用具体的实施例描述本发明。在各实施例中，描述信号电荷被视为电子且使用N型晶体管作为像素的晶体管的配置。作为变更，信号电荷可被视为电子并且可以使用P型晶体管作为像素的晶体管。替代性地，信号电荷可被视为空穴并且可以使用N型晶体管作为像素的晶体管。信号电荷可被视为空穴并且可以使用P型晶体管作为像素的晶体管。替代性地，像素的晶体管可具有C配置。可通过例如逆转各半导体区域的导电类型或者逆转电压的高/低关系实现这些变更。

第一实施例

图1示出根据第一实施例的图像拾取装置的一个像素的平面结构。图2示出与像素结构对应的一个像素的等效电路。具有相同功能的元件由相同的附图标记表示。

在本实施例中，将描述本发明被应用于具有10μm或更大、具体是50μm的像素节距的大面积像素的情况。将参照图1和图2描述像素。

100示出像素。在图像拾取装置中，布置多个像素100的区域是像素区域。像素100被一维或二维地布置。优选地，像素被二维地布置。

101表示构成光电转换元件的N型半导体区域(第一导电类型的第一半导体区域)，102表示FD，103表示将N型半导体区域101中的电荷传送到FD的传送栅极，以及104表示放大基于传送到FD的电荷的信号的放大晶体管。P型半导体区域(未示出)可位于N型半导体区域101之上以形成嵌入型光电二极管。放大晶体管104与经由下面将描述的垂直信号线112向放大晶体管104供给偏置电流的电流源(未示出)一起构成源跟随器电路。

电荷电压转换单元由FD 102、放大晶体管104的栅极、电连接它们的导体、以及包含其寄生电容的电容构成。放大晶体管104的栅极经由该导体与FD 102连接。该导体是由接触插塞、通路插塞和金属组成的布线。可以使用铝、铜等作为布线的材料。可以使用钨等作为插塞的材料。

105表示向FD供给一定的电压的复位单元，以及106表示选择像素的选择单元。例如，可以使用晶体管作为复位单元105和选择单元106。并且，可以使用晶体管作为放大晶体管104。以下，将作为例子描述使用N型晶体管作为复位单元105、选择单元106和放大晶体管104的情况。

根据本实施例的像素由这些元件构成，但本发明不限于此。例如，可以不设置选择单元106，并且复位单元105可通过控制被供给到FD的电压来选择像素。替代性地，放大晶体管、复位单元和选择单元中的任一个、或其组合、或所有三个元件可被多个光电转换元件共享。

第一电源布线107向复位晶体管105的漏极和放大晶体管104的漏极供给一定的电压。在本实施例中，通过同一布线即第一电源布线107供给被供给到复位晶体管105的漏极的电压和被供给到放大晶体管104的漏极的电压。例如，通过第一电源布线107传输的电压是5V或3.3V。第一电源布线107向像素供给来自电源电路(未示出)的电压。

第二电源布线108是用于供给例如接地电势的布线。在像素中，接地电势被供给到光电转换元件的共用节点(P型半导体区域)和其中设置像素的晶体管的P型阱。

传送控制线109向传送栅极103供给驱动脉冲，并且复位控制线110向复位晶体管105的栅极供给驱动脉冲。选择控制线111向选择晶体管106的栅极供给驱动脉冲。这些控制线将来自垂直扫描电路(未示出)的驱动脉冲传输到传送栅极、复位晶体管105的栅极和选择晶体管106的栅极。

垂直信号线112以像素列为单位读出来自像素的信号。由同一选择控制线111控制的多个像素的信号几乎同时被多个垂直信号线112读出。对各垂直信号线112设置列电路(未示出)。列电路可包含通过垂直信号线112传输的信号的放大、将通过垂直信号线112传输的模拟信号转换成数字信号的AD转换电路、噪声减小电路等。

第一电源布线107和第二电源布线108以及各控制线的布线可具有主要由铝组成的两层结构。例如，布线的截面基本上为方形。布线的宽度可以为0.6μm，并且布线的高度可以为0.6μm。

复位控制线110、传送控制线109和选择控制线111在沿像素行的方向上延伸。通过例如使用第一层中的铝布线来形成在沿像素行的方向上的布线图案。关于各像素中的布线，例如，也经由接触孔(未示出)使用第二层中的铝布线。

垂直信号线112、第一电源布线107和第二电源布线108传输包含于一定的像素列中的多个像素的信号，或者向包含于所述一定的像素列中的所述多个像素的各个元件等供给电压。由此，垂直信号线112、第一电源布线107和第二电源布线108在沿像素列的方向上延伸。对在沿像素列的方向上的布线图案使用第二层中的铝布线。关于像素中的布线，也经由接触孔(未示出)使用第一层中的铝布线。

在本实施例中，N型半导体区域101的外缘在平面图中具有凹陷部分113。凹陷部分113的大部分是P型半导体区域。放大晶体管104、复位晶体管105和选择晶体管106被设置在凹陷部分113中。并且，FD和像素晶体管被设置为使得FD布线的长度尽可能地短。因此，可减小FD电容。结果，可以增大电荷电压转换效率，并由此可减小噪声。在本实施例中，构成像素电路的所有晶体管被设置在凹陷部分113中。但是，放大晶体管104的栅极和复位晶体管105的源极中的至少一个可被设置在其中。即，对FD电容贡献大的部分中的至少一个可被设置在其中。优选地，放大晶体管104和复位晶体管105两者均被设置在凹陷部分113中。优选其它部分被设置为使凹陷部分113的面积最小化。

在包括具有几μm的像素节距的小面积像素的图像拾取装置的情况下，像素电路部分的面积相对于光电转换元件的光接收部分的面积大。结果，开口率在大多数情况下小于50％。并且，在执行用于使用小面积像素实现较高传送效率的布局时存在小困难。

相反，作为将本实施例应用于具有大于10μm的像素节距的大像素、更优选具有20μm或更大的像素节距的像素的结果，可以抑制灵敏度降低的问题，并且可实现高传送效率和降低的噪声。这同样适用于以下的其它实施例。

并且，在本实施例中，FD 102和传送栅极103被N型半导体区域101围绕。传送栅极103为所谓的环形，并且FD 102位于其中心。换句话说，当从FD 102观看时，在360度的方向上形成传送沟道。传送栅极103的外缘在平面图中基本上为六边形，并且FD 102位于其中心。

传送栅极103的环形使得能够向FD 102传送从N型半导体区域101的各个方向分散的信号电荷，而不依赖于N型半导体区域101相对于FD 102的方向。并且，传送栅极103的栅极宽度可以是大的，并由此可更可靠地执行传送，并且即使在大面积像素中也可实现高传送效率。

接下来，将参照图3描述本实施例的截面结构。图3是沿图1的线A-A′获取的截面图。

在图3中，301a表示构成光电转换元件的N型半导体区域，以及301b表示位于N型半导体区域301a之上的P型半导体区域。302表示P型阱。N型半导体区域301a、P型半导体区域301b和P型阱302构成嵌入型的光电二极管。

303表示FD，以及304表示经由栅极绝缘膜设置在半导体基板上的传送栅电极。FD303由N型半导体区域构成。

305表示放大晶体管的栅电极，306表示FD布线，307表示导电图案，以及307表示接触插塞。308表示通路插塞。309表示由绝缘体组成的元件隔离区域。作为元件隔离区域309，可以使用LOCOS(局部硅氧化)、STI(浅沟槽隔离)等。

电荷电压转换单元是通过包含FD 303、FD布线306、接触插塞307、放大晶体管的栅电极305、以及它们的电容构成的。

在本实施例中，FD布线306由第二布线层或第二布线层之上的布线层构成，并且由FD布线306下的布线层构成的导电图案307被设置在面向FD布线306的位置处。FD布线306和导电图案307相互面对，绝缘膜介于其间。并且，导电图案307与放大晶体管的源极连接。放大晶体管104执行源跟随器操作，并由此从源极输出的信号的方向与在FD 303中出现的电势波动的方向相同。并且，信号的振幅几乎相同，尽管它依赖于源跟随器电路的增益。利用该布置，可以增大在FD布线306与导电图案307之间产生的电容相对于FD布线306的布线电容的比率。并且，由于导电图案307的电势变化方向与FD布线306的电势变化方向相同，因此导电图案307与FD布线306之间的寄生电容可被忽略，并且可以减小实质的布线电容。在不设置导电图案307的情况下，FD布线306经由绝缘体面向半导体基板，并且在FD布线306与半导体基板或半导体基板中的各个半导体区域之间产生的电容不能被忽略。半导体基板的面向FD布线306的部分并不必然匹配FD布线306的电势变化方向，并由此产生布线电容。因此，可通过设置导电图案307以减小FD电容来进一步减小噪声。

接下来，将描述根据本实施例的图像拾取装置的制造方法。根据本实施例的图像拾取装置的制造方法的特征是用于形成位于环形传送栅极304下的N型半导体区域301a的方法。通过使用已知的方法形成元件隔离区域309和P型阱302。然后，形成传送栅电极304和放大晶体管的栅电极305。之后，在诸如用于FD 303的区域的除用于光电转换元件的区域以外的区域被掩蔽的状态下，使用自对准对传送栅电极304执行利用N型离子的离子注入。此时，通过使用其中倾斜半导体基板的表面并相对于法线旋转晶片的旋转离子注入方法执行离子注入。利用该方法，N型半导体区域301a可在围绕FD 303的所有方向上延伸到传送栅电极304正下方的一定的位置。用于离子注入的适当倾斜角θ为10至40度。

在本实施例中，在平面图中以六边形形状形成传送栅电极103的外缘，但形状不限于此。

图4示出本实施例的变更。具有与图1中的功能相同的功能的元件由相同的附图标记表示，并且省略其详细的描述。在图4中，传送栅电极403的平面形状是具有曲率的形状。但是，该形状不是完美的环形，并且FD 102和复位晶体管105的源极区域被设置在同一有源区域中。换句话说，FD 102、放大晶体管104和复位晶体管105被设置在凹陷部分113中。利用该配置，可以减小凹陷部分113的面积。

并且，可在FD 102所位于的同一有源区域中设置放大晶体管104和选择晶体管106的源极区域和漏极区域。即，由绝缘体组成的元件隔离区域不被设置在FD 102与选择晶体管的源极之间。由于复位晶体管105、放大晶体管104和选择晶体管106可被线状设置，并且可减小凹陷部分113的面积，因此这种配置是优选的。

根据本实施例及其变更，即使在具有20μm或更大的像素节距的大面积像素中，也可在抑制FD电容的增大的同时提高从光电转换元件至FD的传送效率。

第二实施例

图5示出根据第二实施例的图像拾取装置的一个像素的平面结构。与第一实施例中的元件相同的元件由相同的附图标记表示，并且省略其详细的描述。与该像素结构对应的一个像素的等效电路与第一实施例中的相同。根据本实施例的图像拾取装置的像素节距为20μm或更大，具体而言为50μm。本实施例与第一实施例的不同在于构成光电转换元件的N型半导体区域围绕FD、传送栅极和放大晶体管的栅极。围绕的N型半导体区域是构成一个像素的光电转换元件的区域。利用该配置，除了第一实施例中获得的效果以外，还可以增大构成光电转换元件的N型半导体区域101的面积。并且，除了第一实施例的效果以外，还可进一步提高灵敏度。并且，可增强光电转换元件中的饱和度。

在本实施例中，构成像素电路的晶体管的源极区域和漏极区域被设置为被构成光电转换元件的N型半导体区域101完全围绕。因此，用于连接像素的晶体管与电源布线和垂直信号线的布线被设置在N型半导体区域101中。在光电转换元件中，设置布线的区域相对于光不灵敏。但是，布线之间的区域可被用作光电转换区域。

在许多情况下，难以通过使用传送栅电极103将在由图5中的虚线限定的区域P中产生的信号电荷传送到FD 102。可在区域P中形成电势梯度(未示出)，并且在区域P中产生的信号电荷可首先经由内部电场被移动到其外侧的区域。具体而言，作为NET浓度的区域P的N型杂质浓度可低于其外侧的区域的N型杂质浓度。

光电转换元件的开口率由作为设置像素电路的区域的不灵敏区域的面积与光电转换元件的面积之间的关系确定。由此，执行设计以获得最佳的开口率。关于在光电转换元件上设置布线的不灵敏区域，可通过使用微透镜减小实质的不灵敏区域。

根据本实施例，即使在具有20μm或更大的像素节距的大面积像素中，也可在抑制FD电容的增大的同时提高传送效率。并且，可缩短从光电转换元件中的信号电荷产生部分到传送栅电极103的最大距离。因此，可获得实现不传送的信号电荷的减少和更高的传送效率两者的图像拾取装置。

第三实施例

图6示出根据第三实施例的图像拾取装置的一个像素的平面结构。与第一实施例中的元件相同的元件由相同的附图标记表示，并且省略其详细的描述。本实施例的等效电路与第一实施例中的相同。本实施例被应用于具有20μm或更大、具体是50μm的像素节距的大面积像素。

在本实施例中，一个光电转换元件包含多个FD 102和多个传送栅电极103。在本实施例中，一个光电转换元件包含四个FD 102和四个传送栅电极103，即，向第一FD 102a传送电荷的传送栅电极103a、向第一FD 102b传送电荷的传送栅电极103b、向第一FD 102c传送电荷的传送栅电极103c、以及向第一FD 102d传送电荷的传送栅电极103d。FD 102a至102d和传送栅电极103a至103d被设置在光电转换元件的中心。各个传送栅电极103a至103d的外缘在平面图中为矩形。并且，构成光电转换元件的N型半导体区域围绕P型半导体区域，所述P型半导体区域包含构成放大晶体管104、复位晶体管105和选择晶体管106的源极区域和漏极区域的半导体区域。复位晶体管105使多个FD 102a至102d的电荷排出。FD 102a至102d相互独立地位于有源区域中。放大晶体管104、复位晶体管105和选择晶体管106被设置在与各个FD 102a至102d所位于的有源区域不同的同一有源区域中。

作为在光电转换元件的中心设置多个传送栅电极的结果，可提高在光电转换元件的光入射表面中产生的信号电荷的传送效率。并且，可增大传送栅电极宽度，并由此可更可靠地执行传送，并且即使在大面积像素中也可实现高传送效率。

优选FD 102a至102d位于不同的有源区域中。这是因为，如果FD 102a至102d位于同一有源区域中，那么变得难以获取用于设置像素晶体管的空间。

并且，根据本实施例的配置，可缩短用于连接设置在光电转换元件的中心的FD102和放大晶体管104的栅电极的FD布线，并由此可减小FD电容。并且，可缩短用于连接FD102和复位晶体管105的源极的布线，并由此可减小FD电容。

在本实施例中，构成像素电路的晶体管的源极区域和漏极区域所位于的有源区域被构成光电转换元件的N型半导体区域完全围绕，并由此像素中的布线被设置在光电转换元件上。布线区域相对于光不灵敏，但可以使用布线之间的区域作为光电转换区域。关于不灵敏区域，可通过使用微透镜减小实质的不灵敏区域。

本实施例增大布线布局的自由度，并由此特别在像素节距较大时是优选的。

图7示出沿图6的线A-A′获取的截面图。这里，示出从底部到多晶硅电极的部分，并省略了多晶硅之上的层中的布线的图示。

N型半导体区域701a、位于N型半导体区域701a的前表面上的P型半导体区域701b、以及P型半导体区域702构成光电转换元件。这里，光电转换元件是所谓的嵌入型光电二极管。

N型半导体区域703构成FD。传送栅电极704向N型半导体区域703传送N型半导体区域701a中的电子。复位晶体管705、放大晶体管706和选择晶体管707构成像素晶体管。它们全部为N型晶体管。P型半导体区域702在这些像素晶体管的下部中延伸。替代性地，在不同的步骤中形成的P型半导体区域可位于其中。设置像素晶体管的区域被N型半导体区域701a围绕，并且该区域的大部分是P型半导体区域。

绝缘隔离区域708位于彼此相邻的光电转换元件之间、或光电转换元件与设置像素晶体管的有源区域之间。P型半导体区域709是沟道停止区域。P型半导体区域710是设置在彼此相邻的光电转换元件之间、或者光电转换元件与像素晶体管之间的势垒。P型半导体区域710可延伸到像素晶体管下的部分，或者可仅位于绝缘隔离区域708下。位于彼此相邻的光电转换元件之间的P型半导体区域710抑制电子主要从相邻的光电转换元件的流入。并且，位于光电转换元件与像素晶体管之间的P型半导体区域710能够抑制主要被排出到像素晶体管的源极区域和漏极区域的电子量。P型半导体区域710可仅位于光电转换元件之间。并且，P型半导体区域710可被定位为与P型半导体区域709连续。并且，在本实施例中，如图3所示，可以不设置P型半导体区域709和710。另一方面，可对图3所示的配置设置根据本实施例的P型半导体区域709和710。

(对图像拾取系统的应用例)

图8示出根据本发明的图像拾取装置被应用于照相机的情况中的电路框图的例子。快门1001被设置在图像拍摄透镜1002的前面，以控制曝光。在必要时由光阑1003控制光量，并由此通过图像拾取装置1004形成图像。这些元件构成光学系统。从图像拾取装置1004输出的信号被信号处理电路1005处理，并被A/D转换器1006从模拟信号转换成数字信号。进一步通过信号处理器1007处理被输出的数字信号。处理后的数字信号被存储于存储器1010中，或者经由外部I/F1013被传输到外部装置。图像拾取装置1004、图像信号处理电路1005、A/D转换器1006和信号处理器1007由定时产生器1008控制，而整个系统由总体控制/运算单元1009控制。为了在记录介质1012上记录图像，经由被总体控制/运算单元控制的记录介质控制I/F单元1011记录输出的数字信号。

已参照实施例详细描述了本发明。关于需要高灵敏度的图像拾取装置，与像素尺寸的减小相反，考虑像素尺寸的增大。例如，在35mm胶片尺寸的高度灵敏全HD(1920×1080像素)传感器的情况下，如果执行设计以最佳地利用透镜的图像圆，那么像素节距约为20μm。在用于医疗用途的图像拾取装置的情况下，50μm至200μm的范围中的节距可被要求作为优选的像素节距。鉴于此，根据本发明的图像拾取装置在它被应用于具有等于或大于20μm且等于或小于200μm的像素节距的装置时是特别有效的，该像素节距是多个像素之间的距离。

本发明不限于各个实施例，并且可对其执行变化、删除或添加而不背离本发明的精神。并且，可适当地组合多个实施例。

附图标记列表

100 像素

101 N型半导体区域

102、303 浮置扩散

103、304 传送栅极

104 放大晶体管

105 复位晶体管

106 选择晶体管

305 放大晶体管的栅电极

306 FD布线

Claims (15)

1.一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：

光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；

第一导电类型的浮置扩散区域；

传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及

放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接，

其中，第一半导体区域具有在平面图中具有凹陷部分的外缘，

其中，放大晶体管的栅极被设置在凹陷部分中，

其中，在平面图中，浮置扩散区域被第一半导体区域围绕或者位于凹陷部分中，以及

所述图像拾取装置包括电连接浮置扩散区域与放大晶体管的栅极的布线，其中，与放大晶体管的源极电连接的导电图案被设置在布线与半导体基板之间。

2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，由绝缘体组成的元件隔离区域位于第一半导体区域与凹陷部分之间的边界处。

3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，传送栅极为环形，并且浮置扩散区域位于被传送栅极围绕的区域中。

4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，第二导电类型的第三半导体区域位于凹陷部分中，并且放大晶体管的源极区域和漏极区域位于第三半导体区域中。

5.根据权利要求1所述的图像拾取装置，包括将浮置扩散区域中的电荷排出的复位晶体管，其中，复位晶体管被设置在凹陷部分中。

6.根据权利要求5所述的图像拾取装置，其中，浮置扩散区域、放大晶体管的源极区域和漏极区域、以及复位晶体管的源极区域和漏极区域位于同一有源区域中。

7.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，作为所述多个像素之间的距离的像素节距P等于或大于20μm且等于或小于200μm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的图像拾取装置，其中，第二半导体区域在凹陷部分中延伸，并且第二导电类型的半导体区域位于延伸的第二半导体区域下。

9.一种图像拾取装置，在所述图像拾取装置中在半导体基板中布置多个像素，所述多个像素中的每一个包含：

光电转换元件，包含第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域，第二半导体区域与第一半导体区域一起构成PN结；

第一导电类型的浮置扩散区域；

传送栅极，将第一半导体区域中的电荷传送到浮置扩散区域；以及

放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮置扩散区域电连接，

其中，在平面图中，放大晶体管的栅极与浮置扩散区域中的每一个被第一半导体区域围绕。

10.根据权利要求9所述的图像拾取装置，其中，光电转换元件包含多个各自是所述传送栅极的传送栅极和多个各自是所述浮置扩散区域的浮置扩散区域。

11.根据权利要求10所述的图像拾取装置，包括将所述多个各自是所述浮置扩散区域的浮置扩散区域中的电荷排出的复位晶体管，其中，复位晶体管被设置在被第一半导体区域围绕的区域中。

12.根据权利要求11所述的图像拾取装置，其中，所述多个浮置扩散区域位于相互独立的有源区域中，并且所述有源区域中的每一个是与设置放大晶体管和复位晶体管的有源区域不同的区域。

13.根据权利要求9所述的图像拾取装置，其中，第二半导体区域在设置放大晶体管的区域中延伸，并且第二导电类型的半导体区域位于延伸的第二半导体区域下。

14.根据权利要求9所述的图像拾取装置，其中，作为所述多个像素之间的距离的像素节距P等于或大于20μm且等于或小于200μm。

15.一种图像拾取系统，包括根据权利要求1至14中任一项所述的图像拾取装置、在图像拾取装置上光学地形成图像的光学系统、以及处理来自图像拾取装置的信号的信号处理电路。