線性圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將所入射的能量線(光/X射線)轉換為電荷(電子)，使半導體內部的電位變化，從而傳送所轉換的電荷的線性圖像傳感器。
現有技術
[0002]電荷耦合元件(CCD)等線性圖像傳感器是將入射至其中的一維的光學圖像進行光電轉換之后，依時間順序輸出通過光電轉換而產生的電信號的固體拍攝元件。現有的圖像傳感器例如記載于專利文獻I?3。在這樣的圖像傳感器的中，線性圖像傳感器(一維(XD)被用于與二維的圖像傳感器不同的用途，要求不同的特性。
[0003]圖18表示現有的線性圖像傳感器。在光感應區域中，在行方向上排列有多個像素，在列方向僅存在I個像素。根據能量線的入射，在各像素中產生的電荷經由傳送柵電極的正下方的區域而被傳送至水平記錄儀。輸入至水平記錄儀的電荷在水平方向傳送，經由放大器而輸出至外部。
[0004]這樣的線性圖像傳感器用于檢測微弱光的分光分析。為了實現較高的S/N比(Signal to Noise Rat1，信噪比)，優選為增大I個像素的受光部面積，從而增加入射至I個像素的信號光子數。在該情況下，增大I個像素的光電轉換區域中的長度方向(電荷傳送方向)的尺寸。
[0005]另外，在CCD中，利用稱為邊緣電場的電位梯度，傳送所產生的電荷，若像素尺寸變大，則存在以下傾向:在像素的中央部，電位相對于位置變得平坦，難以傳送電荷。在此，在具有長度方向的尺寸較大的光電轉換區域的線性圖像傳感器中，在光電轉換區域上，隔著絕緣膜而配置電阻性柵電極，并在光電轉換區域內有意地形成電位梯度。
[0006]另一方面，以激光誘導擊穿分析(LIBS)為首的發射光譜法(OES)用的線性圖像傳感器要求高速快門功能。若利用線性圖像傳感器檢測經分光的光學圖像，則可進行分光分析。
[0007]在發光分光分析法中，通過對被檢查體照射較強的激發光(激光等)，進行自被檢查體輻射的發射線光譜的分光分析，從而可以鑒定被檢查體中包含的元素的分布、狀態。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利特開2004-303982號公報
[0011]專利文獻2:日本專利特開2012-151364號公報
[0012]專利文獻3:日本專利特開平6-283704號公報
【發明內容】
[0013]發明想要解決的問題
[0014]然而，通過由激發光在被檢查體表面產生的等離子體，剛照射后較多地包含等離子體自身的背景光，故而想要檢測的元素固有的明線光譜被其掩蓋。因此，為了進行精度較高的分光分析，優選通過電子快門除去包含較多的由該較強的激發光的照射而在被檢查體表面產生的剛照射后的等離子體自身的背景光的信號，照射之后經過一定時間，選擇性地檢測包含較多的元素固有的明線光譜的信號。激發光自其剛產生之后單調衰減，10μ秒左右消失，故而將用電子快門進行的信號的除去時間設定為數μ秒以下的期間。
[0015]線性圖像傳感器將入射光轉換為電子(空穴)，將所轉換的載體傳送至終端部從而讀出。例如，自時刻O秒開始拍攝，將至時刻tl為止所存儲的電荷除去，并將自時刻11至時刻t2為止存儲的電荷傳送至水平記錄儀。
[0016]此處，進行電荷的除去的電子快門通過將自光電轉換區域至剛傳送柵電極正下方的區域之前的電荷流入至漏極，從而除去電荷。
[0017]圖19(A)是這種情形下的I個像素附近結構的平面圖。
[0018]通過設置于光感應區域的電阻性柵電極R形成的電場，從而電荷在垂直方向被傳送，存儲于第I傳送電極STG的正下方的電荷通過對電子快門用的重置柵電極ARG施加特定電位，從而該正下方的電荷流入至漏極區域ARD，并被廢棄于外部。若終端的傳送電極TG在電荷未被廢棄的時刻打開，則電荷流入至水平方向的傳送電極PH的正下方的區域，并經由水平記錄儀被讀出。
[0019]若詳細說明，為了將電荷流入至漏極區域ARD，而在電荷存儲區域與漏極區域之間配置重置柵電極ARG，并對該重置柵電極ARG給予特定時間寬度的時鐘信號。通過將時鐘信號輸入至重置柵電極ARG，而重置柵電極ARG的正下方的溝道區域打開，電荷自電荷存儲區域流入至漏極區±|^ARD，并發揮快門功能。
[0020]然而，由于沿著電荷傳送方向的光電轉換區域的尺寸較長，故而將移動至光電轉換區域的一端的電荷存儲于電荷存儲區域內的時刻與傳送另一端中的電荷并存儲于電荷存儲區域內的時刻之間存在時間上的延遲。即，在這樣的結構的線性圖像傳感器中，經過該延遲量的時間之后，將存儲于電荷存儲區域內的電荷流入至漏極區域。換而言之，在這種類型的線性圖像傳感器中，向漏極區域的電荷的傳送時刻變慢，因此，不能縮短電子快門期間。
[0021]另一方面，如圖19(B)所示，如果做成在設置有電阻性柵電極R的光電轉換區域的側方并設地設置長條的漏極區域ARD，并使電荷流入至該漏極區域ARD的構造，則不管光電轉換區域中的哪個區域中產生的電荷，均可立即流入至漏極區域ARD。然而，為了將電荷排出至漏極區域ARD，需要在長條的漏極區域并設地配置長條的重置柵電極ARG，重置柵電極ARG或漏極區域ARD構成電容器等寄生元件，即便對重置柵電極ARG給予高速的時鐘信號，重置柵電極ARG正下方的溝道區域的應答也較慢，無法進行高速的打開/關閉的控制。因此，電子快門未高速化。
[0022]本發明是鑒于這樣的技術問題而完成的，其目的在于提供一種可實現電子快門的高速化的線性圖像傳感器。
[0023]解決問題的技術手段
[0024]為了解決上述技術問題，本發明的線性圖像傳感器的特征在于，具有排列于行方向上的多個光檢測部，各光檢測部以具有沿著列方向排列的多個像素區域的方式被分割，將來自多個像素區域的信號分別按照各光檢測部累計，依時間順序輸出與一維的光學圖像對應的電信號，且各個像素區域具備:光電轉換區域，其將所入射的能量線進行光電轉換；梯度電位形成機構，其在光電轉換區域內形成促進沿著列方向的電荷的傳送的電位梯度；電荷存儲區域，其分別存儲各個光電轉換區域中產生的電荷;漏極區域，其隔著溝道區域而鄰接于電荷存儲區域;及重置柵電極，其配置于溝道區域上，以控制在溝道區域中流動的電荷量。
[0025]通過梯度電位形成機構，可將在光電轉換區域內產生的電荷在列方向高速地傳送。經傳送的電荷經由勢皇區域，而被傳送至電荷存儲區域。
[0026]漏極區域隔著溝道區域而鄰接于各個電荷存儲區域。電荷是否可通過溝道區域依賴于對其上的重置柵電極施加的電位。即，若對重置柵電極施加電位，使溝道區域打開，則電荷自電荷存儲區域經由溝道區域流入至漏極區域。
[0027]根據該線性圖像傳感器，將I個像素分割為多個光電轉換區域，分別隔著溝道區域而鄰接于漏極區域，故而可將電荷高速地排出至漏極。另外，通過上述分割，而漏極區域周邊的時間常數變小，故而亦對各重置柵電極給予較高頻率的時鐘信號，可容易地進行溝道區域的打開/關閉的切換。
[0028]另外，該線性圖像傳感器的特征在于，在某像素區域中的上述電荷存儲區域與鄰接于該像素區域的后段部分的像素區域中的上述光電轉換區域之間，形成有雜質濃度低于上述光電轉換區域的勢皇區域。這樣，在存在雜質濃度較低的勢皇區域的情況下，可防止電荷自后段部分的像素區域向對象的像素區域的電荷存儲區域逆流。
[0029]發明的效果
[0030]根據本發明的線性圖像傳感器，可實現電子快門的高速化，因此通過將其利用于發光分光分析法等，從而可以實現先前不可能的精密的分析。
【附圖說明】
[0031]圖1是表示具備電荷耦合元件的固體拍攝裝置的平面結構的圖。
[0032]圖2是圖1所示的線性圖像傳感器的截面圖(I1-1I箭頭線截面)。
[0033]圖3是圖1所示的線性圖像傳感器的截面圖(II1-1II箭頭線截面)。
[0034]圖4是用來說明垂直方向的光檢測部中的電位變化的圖。
[0035]圖5是表示各信號的電位的變化的圖表。
[0036]圖6是電阻性柵電極的平面圖。
[0037]圖7是第I實施方式的光電轉換區域的平面圖。
[0038]圖8是第2實施方式的光電轉換區域的平面圖。
[0039]圖9是第3實施方式的光電轉換區域的平面圖。
[0040]圖10是線性圖像傳感器的局部性的平面圖。
[0041]圖11是圖10所示的電荷耦合元件的截面圖(A-A箭頭線截面)(A)、沿著該截面的X軸方向的電位圖(B)、(C)。
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