專利名稱：半導體器件及其制造方法、固體攝像器件和固體攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件及其制造方法、一種固體攝像器件以及一種固體攝像 裝置。具體地，本發(fā)明涉及一種其中使用擴散層進行晶體管的隔離的半導體器件及其制造 方法，以及其中使用擴散層進行晶體管的隔離的一種固體攝像器件和一種固體攝像裝置。
背景技術：
一般而言，在MOS半導體器件中，一直使用硅的局部氧化(LOCOS)法用于隔離。然 而，近年來，已使用淺溝槽隔離(STI)方法進行隔離以增加密度。在諸如CMOS傳感器的固體攝像器件中，使用STI進行隔離也越來越普遍。圖13是表示使用STI方法進行隔離的固體攝像器件的主要部分的截面結構的示 意圖。此處所示的固體攝像器件101中，在η型硅基板102上形成有ρ型半導體阱區(qū)103。 在P型半導體阱區(qū)103中形成有溝槽104，并且在溝槽104中掩埋有二氧化硅層105。通過 這樣的結構，得到了用于在像素內部以及在相鄰像素之間進行隔離的隔離區(qū)，即STI區(qū)域 106。STI區(qū)域106將相鄰像素IlOA和IlOB隔離，并且將各像素IlOA和IlOB中的光電
二極管PD、多個晶體管等互相隔離。注意，在源極區(qū)或漏極區(qū)中形成輕摻雜漏極區(qū)可改善關于噪聲等方面的晶體管特 性。在過去，一般認為，除非在整個源極區(qū)和漏極區(qū)中形成有輕摻雜漏極區(qū)，否則不能 改善晶體管特性。于是，如圖14Α和圖14Β所示，考慮到制造誤差等，為了在整個源極區(qū)和漏 極區(qū)可靠地形成輕摻雜漏極，已使用包括開口部107的掩模進行離子注入，所述開口部107 的寬度寬于柵極130的寬度。因此，還在沿寬度方向位于柵極130的外部的STI區(qū)域106 中形成了輕摻雜漏極區(qū)108。注意，柵極的寬度指的是晶體管的電流路徑的寬度方向上的柵極的長度，并且是 在圖14Α中以附圖標記W所示的長度。圖14Α表示晶體管的平面圖，并且圖14Β表示沿圖 14Α中的XIVB-XIVB線的截面圖。而且，在圖14Α和圖14Β中，附圖標記109表示源極/漏 極區(qū)，并且附圖標記110表示用作掩模材料的抗蝕劑。上述的STI方法的優(yōu)點在于，由于在硅基板中形成深溝槽104并且通過掩埋二氧 化硅層105而形成隔離區(qū)106，從而形成了細微的隔離區(qū)。然而，由于被深入掩埋的二氧化硅層105與硅基板之間的熱膨脹系數等有差別， 故存在由于熱應力而產生的晶體缺陷的問題。
雖然已通過在STI中應用錐狀等進行了努力，但應用錐狀使得光電二極管PD的區(qū) 域變窄，導致飽和信號量或靈敏度的下降。而且，在如上所述的STI方法中，在溝槽104中的二氧化硅層105與光電二極管PD 之間的邊界處形成了 P+區(qū)域100 (見圖13)，以避免暗電流或白缺陷。然而，熱擴散使P+區(qū) 域100向光電二極管PD側延伸，從而使得光電二極管PD的區(qū)域變窄，導致飽和信號量或靈 敏度的下降。于是，為了減小隔離區(qū)的寬度并增加光電二極管區(qū)域，進而提高飽和信號量，使用 了注入雜質的擴散層進行隔離(例如參見日本未審查的專利申請公報2007-158031號)。
發(fā)明內容
在STI方法的情況中，進行雜質的離子注入而在隔離區(qū)中形成輕摻雜漏極區(qū)沒有 產生特別的問題。然而，在使用擴散層進行隔離的情況中，在晶體管的柵極的寬度外側的隔離區(qū)中 形成輕摻雜漏極區(qū)會導致輕摻雜漏極區(qū)成為漏電流的路徑。電流路徑會產生使晶體管短路 或使晶體管的閾值電壓下降的風險。期望提供可避免晶體管短路以及晶體管的閾值電壓下降的半導體器件及其制造 方法、固體攝像器件以及固體攝像裝置。作為各種研究的結果，本申請的發(fā)明人得出這樣的結論即使沒有在整個源極區(qū) 和漏極區(qū)中形成輕摻雜漏極區(qū)，仍可充分地改善關于噪聲等方面的晶體管特性。在過去，本技術領域中的慣用方法是在整個源極區(qū)和漏極區(qū)中形成輕摻雜漏極 區(qū)，以改善晶體管特性。然而，通過形成其中在不同的區(qū)域形成有輕摻雜漏極區(qū)的晶體管的 樣本并重復地檢查晶體管特性，發(fā)現本技術領域中過去的慣用方法可能并不完全合理。如 上所述，作為進一步研究的結果，本申請的發(fā)明人已經推斷出這樣的結論即使沒有在整個 源極區(qū)和漏極區(qū)中形成輕摻雜漏極區(qū)，仍可充分地改善關于噪聲等方面的晶體管特性?；谠摻Y論，根據本發(fā)明的實施方式的制造半導體器件的方法包括以下步驟在 半導體基板的表面上的絕緣層上形成晶體管的柵極；通過將第一導電類型的雜質離子注入 半導體基板中而形成隔離區(qū)；在晶體管的柵極的上層上形成包括比柵極的寬度窄的開口部 的掩模圖案之后，通過以掩模圖案作為掩模，在半導體基板的表面附近進行第二導電類型 的雜質的離子注入，從而形成輕摻雜漏極區(qū)；以及在形成晶體管的柵極之后，通過將第二導 電類型的雜質的離子注入半導體基板中，形成晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。通過以形成的掩模圖案作為用于形成輕摻雜漏極區(qū)的掩模，所述掩模圖案包括寬 度窄于晶體管的柵極的開口部，可減少寬度方向上在晶體管的柵極的外部的第二導電類型 的雜質的離子注入，并可避免漏電流路徑的形成。注意，柵極的寬度指的是沿晶體管的電流路徑的寬度方向上的柵極的長度。而且，根據本發(fā)明的實施方式的一種半導體器件包括隔離區(qū)，其為第一導電類型 的雜質區(qū)；晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)，它們?yōu)榈诙щ婎愋偷碾s質區(qū)；晶體管的柵極，其設 置在半導體基板的表面上的絕緣層上的，所述半導體基板由隔離區(qū)和晶體管的源極區(qū)以及 漏極區(qū)形成；以及第二導電類型的輕摻雜漏極區(qū)，其在半導體基板的表面附近設置在比晶 體管的柵極的寬度窄的區(qū)域中。
而且，如本發(fā)明的實施方式所述的一種固體攝像器件包括光電轉換單元，其用于 存儲根據入射光的信號電荷；以及半導體器件，其包括隔離區(qū)、晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)、 晶體管的柵極以及第二導電類型的輕摻雜漏極區(qū)，所述隔離區(qū)為第一導電類型的雜質區(qū)， 所述晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)為第二導電類型的雜質區(qū)，所述晶體管的柵極設置在由所述 隔離區(qū)和所述晶體管的所述源極區(qū)以及所述漏極區(qū)形成的半導體基板的表面上的絕緣層 上，所述輕摻雜漏極區(qū)在所述半導體基板的所述表面附近設置在比所述晶體管的所述柵極 的寬度窄的區(qū)域中。而且，如本發(fā)明的實施方式所述的一種固體攝像裝置包括光電轉換單元，其用于 存儲根據入射光的信號電荷；半導體器件，其包括隔離區(qū)、晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)、晶體 管的柵極以及第二導電類型的輕摻雜漏極區(qū)，所述隔離區(qū)為第一導電類型的雜質區(qū)，所述 晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)為第二導電類型，所述晶體管的柵極設置在由所述隔離區(qū)和所述 晶體管的所述源極區(qū)以及所述漏極區(qū)形成的半導體基板的表面上的絕緣層上，所述輕摻雜 漏極區(qū)在所述半導體基板的所述表面附近設置在比所述晶體管的所述柵極的寬度窄的區(qū) 域中；以及光學系統(tǒng)，其配置將所述入射光引導至所述光電轉換單元。由于輕摻雜漏極區(qū)靠近半導體基板的表面設置在比晶體管的柵極的寬度窄的區(qū) 域中，因此在寬度方向上晶體管的柵極的外部不存在輕摻雜漏極區(qū)，并且可避免漏電流路 徑的形成。注意，柵極的寬度指的是晶體管的電流路徑的寬度方向上的柵極的長度。通過根據本發(fā)明的實施方式的制造半導體器件的方法、半導體器件、固體攝像器 件和固體攝像裝置，可避免形成漏電流路徑，并且可避免晶體管短路以及晶體管的閾值電 壓下降。
圖1是表示作為根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的實施例的MOS圖像傳感 器的示意圖；圖2A和圖2B是表示單位像素的電路結構的示意圖；圖3是表示像素陣列單元的主要部分的平面布局的示意圖；圖4A和圖4B是表示沿圖3中的A-A線和B-B線的截面結構的示意圖；圖5A 圖5E是表示隔離區(qū)的配置的示意圖；圖6A 圖6D是表示根據本發(fā)明的實施方式的制造固體攝像器件的方法的實施例 的示意圖；圖7A和圖7B是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像器件的實施例的 MOS圖像傳感器的像素陣列單元的截面結構的示意圖；圖8A 圖8D是表示根據本發(fā)明的另一實施方式的制造固體攝像器件的方法的實 施例的示意圖；圖9A和圖9B是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像器件的實施例的 MOS圖像傳感器的像素陣列單元的截面結構的示意圖；圖IOA 圖IOD是表示根據本發(fā)明的另一實施方式的制造固體攝像器件的方法的 實施例的示意圖11是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像裝置的實施例的照相機 的示意圖；圖12A 圖12C是表示掩模圖案的示意圖；圖13是表示使用STI方法進行隔離的固體攝像器件的主要部分的截面結構的示 意圖；以及圖14A和圖14B是表示形成有輕摻雜漏極的區(qū)域的示意圖。
具體實施例方式下面將按下列順序說明實施本發(fā)明的方式(此后稱為實施方式)。1.實施方式(輕摻雜漏極形成于整個活性區(qū)域中的情況)2.另一實施方式(輕摻雜漏極還形成于隔離區(qū)中的情況)3.另一實施方式(輕摻雜漏極形成于一部分活性區(qū)域中的情況)4.另一實施方式(對相機系統(tǒng)的描述)5.變化例1.實施方式[固體攝像器件的配置]圖1是表示作為根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的實施例的MOS圖像傳感 器的示意圖。此處所示的MOS圖像傳感器20包括像素陣列單元22、垂直選擇電路23、作 為信號處理電路的列電路M、水平選擇電路25、水平信號線沈、輸出電路27和時序發(fā)生器 28。在像素陣列單元22中，使包括例如光電二極管的光電轉換單元的單位像素21形 成規(guī)則的二維陣列，并為以矩陣形式布置的像素陣列的每一列設有垂直信號線121。垂直選擇電路23通過逐行地依次輸出用于驅動像素21的傳輸晶體管112的傳輸 信號或者諸如用于驅動復位晶體管113的復位信號的控制信號，而逐行地、有選擇地驅動 像素陣列單元22的各像素21。而且，垂直選擇電路23例如包括移位寄存器。注意，將在以 后描述所述傳輸晶體管和復位晶體管。列電路M是為像素陣列單元22的每一列像素、即為每條垂直信號線121而布置 的信號處理電路。例如，列電路M包括采樣保持(S/H)電路和相關雙采樣(CDQ電路。水平選擇電路25包括移位寄存器，并依次選擇通過列電路M輸出的各像素21的 信號，從而將所述信號輸出至水平信號線26。注意，雖然在圖1中省略了水平選擇開關以簡化視圖，然而由水平選擇電路25使 水平選擇開關逐列地依次導通或截止。注意，將依次為列電路M的每一列輸出的單位像素21的信號通過水平信號線沈 供給輸出電路27，并在輸出電路27中經過諸如放大的信號處理，然后輸出到器件外部，所 述列電路M的每一列由水平選擇電路25選擇性地驅動。時序發(fā)生器觀產生各種時序信號，并基于所述各種時序信號對垂直選擇電路23、 列電路M、水平選擇電路25等進行驅動控制。圖2A是表示單位像素21的電路配置的示意圖。此處所示的單位像素21具有包括 三個像素晶體管以及光電二極管111的像素電路，所述三個像素晶體管即傳輸晶體管112、復位晶體管113和放大晶體管114。注意，此處作為例子給出了使用η溝道MOS晶體管作為像素晶體管112 114的 情況。傳輸晶體管112連接于光電二極管111的陰極和浮動擴散(FD)單元116之間。通 過對柵極施加傳輸脈沖ΦΤΙ^，傳輸晶體管112將從光電轉換得到的并存儲在光電二極管 111中的信號電荷(電子)傳輸到FD單元116。復位晶體管113的漏極和源極分別連接于選擇電源SELVDD和FD單元116。在將 信號電荷從光電二極管111傳輸至FD單元116之前，復位晶體管113通過對柵極施加復位 脈沖Φ RST而將FD單元116的電位復位。注意，選擇電源SELVDD是選擇性地采用VDD電平和GND電平作為電源電壓的電源。放大晶體管114具有源極跟隨器配置，其中，柵極、漏極和源極分別連接于FD單元 116、選擇電源SELVDD和垂直信號線121。當選擇電源SELVDD轉換到VDD電平以選擇像素 21Α時，放大晶體管114轉換到工作狀態(tài)，并且在FD單元116的電位被復位晶體管113復位 之后，將所述電位作為復位電平輸出至垂直信號線121。而且，在傳輸晶體管112傳輸了信 號電荷之后，放大晶體管114將FD單元116的電位作為信號電平輸出至垂直信號線121。圖3是表示像素陣列單元22的主要部分的平面布局的示意圖，圖4Α是表示沿圖 3中的A-A線的截面結構的示意圖，并且圖4Β是表示沿圖3中的B-B線的截面結構的示意 圖。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，例如ρ型的第一導電類型的半導體阱 區(qū)63形成于第二導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上。由作為光電轉換單元 的光電二極管PD和多個晶體管形成的單位像素21 二維地布置于ρ型半導體阱區(qū)63上，并 且在相鄰像素21之間和在單位像素21內形成有隔離區(qū)65。光電二極管PD形成HAD傳感器，該HAD傳感器包括位于硅基板表面與絕緣層75 的邊界處的第一導電類型的P型半導體區(qū)域67以及下方的用于存儲來自光電轉換的信號 電荷的第二導電類型的η型電荷存儲區(qū)69。傳輸晶體管112包括光電二極管PD的電荷存儲區(qū)69、作為FD單元的第二導電類 型的η型源極/漏極區(qū)(此處為漏極區(qū))71以及形成于柵極絕緣層75上的傳輸柵極76。復位晶體管113包括一對η型源極/漏極區(qū)(此處為源極區(qū))71和η型源極/漏 極區(qū)(此處為漏極區(qū))72以及形成于柵極絕緣層75上的復位柵極77。放大晶體管114包括一對η型源極/漏極區(qū)(此處為漏極區(qū))72和η型源極/漏 極區(qū)(此處為源極區(qū))73以及形成于柵極絕緣層75上的放大柵極78。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，隔離區(qū)65包括形成于ρ型半導體阱 區(qū)63中的ρ型半導體區(qū)域81，該ρ型半導體區(qū)域81的導電類型與在各晶體管中的第二導 電類型的η型源極/漏極區(qū)71 73的導電類型相反。具體地，在半導體阱區(qū)63的表面?zhèn)?，ρ型半導體區(qū)域81由較淺的并且高濃度的P+ 半導體區(qū)域82以及與該ρ+半導體區(qū)域相鄰并且具有能實現隔離的深度的ρ型半導體區(qū)域 83形成。注意，在由ρ型半導體區(qū)域81形成的隔離區(qū)上，即在所謂的硅基板上，絕緣層75形成為具有與柵極絕緣層的厚度相等的厚度。隔離區(qū)65中包括的ρ型半導體區(qū)域81可具有這樣的配置其中ρ型半導體區(qū)域 83的寬度比ρ+半導體區(qū)域82的寬度窄(見圖5A)，或者其中ρ+半導體區(qū)域82與ρ型半導 體區(qū)域83的寬度相同(見圖5Β)。也可使用僅具有ρ型半導體區(qū)域83的配置(見圖5C)。 而且，隔離區(qū)65中包括的ρ型半導體區(qū)域81可具有如圖5D或圖5Ε所示的配置。在靠近各晶體管中的第二導電類型的η型源極/漏極區(qū)71 73的表面的區(qū)域中， 形成有作為低濃度的η—型半導體區(qū)域的輕摻雜漏極區(qū)90 (見圖4Β)。具體地，形成有寬度與溝道寬度相同的輕摻雜漏極區(qū)90。[制造方法]下面說明制造以上述方式配置的MOS圖像傳感器20的方法。即，將描述制造根據 本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例。注意在圖6Α 圖6D中僅表示了放大 晶體管114以簡化視圖。在制造根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例中，首先，在第二 導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上形成第一導電類型的ρ型半導體阱區(qū)63。 而且，在P型半導體阱區(qū)63中形成光電二極管PD的η型電荷存儲區(qū)69 (見圖6Α)。接下來，在η型硅基板62的表面上通過熱氧化形成絕緣層75，然后以例如多晶硅 層形成柵極76 78 (見圖6Β)。而且，進行ρ型雜質(例如硼)的第一離子注入，以在用于隔離區(qū)65的區(qū)域中形 成較低濃度的P型半導體區(qū)域83。接下來，進行ρ型雜質(例如硼)的第二離子注入，以在η型電荷存儲區(qū)69的表 面上形成P型半導體區(qū)域67，并形成用于隔離區(qū)65的P+半導體區(qū)域82 (見圖6C)。接下來，采用通常的光刻技術和蝕刻技術，形成掩模51，該掩模51具有包括寬度 與晶體管的活性區(qū)域相同的開口部50的圖案(見圖12Α)。接下來，進行η型雜質(例如砷或磷)的離子注入，以形成作為低濃度η—型半導 體區(qū)域的輕摻雜漏極區(qū)90(見圖6D)。隨后，采用通常的方法形成側壁，然后，在ρ型半導體阱區(qū)63中隨后形成晶體管的 源極區(qū)和漏極區(qū)。于是，可得到圖4Α和圖4Β所示的MOS圖像傳感器20。雖然作為用于制造根據本實施方式的MOS圖像傳感器的方法的實施例，描述了在 形成柵極76 78之后形成隔離區(qū)65的情況，然而，也可在形成隔離區(qū)65之后形成柵極 76 78。然而，通過在形成柵極76 78之后形成隔離區(qū)65，可以避免因在柵極形成時產生 的熱量所導致的注入隔離區(qū)65中的雜質的擴散而減少光電二極管PD區(qū)域。因此，從充分地確保光電二極管PD區(qū)域的方面來說，優(yōu)選地在形成柵極76 78 之后形成隔離區(qū)65。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，僅靠近源極/漏極區(qū)71 73的表面 形成有輕摻雜漏極區(qū)90，因此可避免漏電流路徑的形成。即，因為在沿寬度方向設置在晶體 管的柵極76 78外部的隔離區(qū)65上并未形成輕摻雜漏極區(qū)90，故可避免形成漏電流路徑。因為可避免漏電流路徑的形成，故可降低晶體管特性的惡化，所述晶體管特性的惡化諸如穿過輕摻雜漏極區(qū)90的短路或者晶體管的閾值的下降。于是，在使用雜質的隔離 結構中也可改善由于輕摻雜漏極區(qū)90的形成而引起的關于噪聲方面的晶體管特性等。具體地，通過形成輕摻雜漏極區(qū)90可降低側壁下方的勢壘，并可使噪聲降低大約 35%。還期望通過形成所述輕摻雜漏極區(qū)而避免短溝道效應。注意，可以不必為了噪聲降低的效果而在整個隔離區(qū)(活性區(qū)域)中形成輕摻雜 漏極區(qū)90。因此，在本實施方式中，即使由于制造誤差而沒有在整個隔離區(qū)(活性區(qū)域)中 形成輕摻雜漏極區(qū)90，仍可得到噪聲降低的效果，所述本實施方式中使用具有其中晶體管 的開口部50和活性區(qū)域具有相同寬度的圖案的掩模。由于在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中的隔離區(qū)65中并未形成輕摻雜漏 極區(qū)90，故可避免隔離擊穿電壓的下降。即，盡管當在ρ型隔離區(qū)65中形成η型輕摻雜漏 極區(qū)90時要擔心隔離擊穿電壓的下降，然而在此實施方式中，因為在隔離區(qū)65中并未形成 輕摻雜漏極區(qū)90，故可避免隔離擊穿電壓的下降。注意，因為當將與光電二極管PD相鄰的隔離區(qū)65形成為極高濃度的ρ型雜質區(qū) 時，光電二極管PD的η型電荷存儲區(qū)可能變窄，因此可想到將隔離區(qū)65形成為低濃度的ρ 型雜質區(qū)。在此情況下，由于在隔離區(qū)65中形成的輕摻雜漏極區(qū)90而使隔離擊穿電壓可 能被超過，因而非常重要的是要像本實施方式那樣在隔離區(qū)65中未形成輕摻雜漏極區(qū)90。2.另一實施方式[固體攝像器件的配置]以與前述實施方式類似的方式，如另一實施方式所述的MOS圖像傳感器20也包括 像素陣列單元22、垂直選擇電路23、列電路Μ、水平選擇電路25、水平信號線沈、輸出電路 27和時序發(fā)生器28。注意，像素陣列單元22、垂直選擇電路23、列電路對、水平選擇電路25、時序發(fā)生 器28等的配置類似于根據前述實施方式的配置。圖7Α和圖7Β是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像器件的實施例的 MOS圖像傳感器20的像素陣列單元22的截面結構的示意圖。注意，根據前述實施方式和本實施方式的MOS圖像傳感器20共享有相同的用于像 素陣列單元22的主要部分的平面布局(見圖3)。圖7Α表示沿圖3中的A-A線的截面結 構，并且圖7Β表示沿圖3中的B-B線的截面結構。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，以與前述實施方式類似的方式，在第 二導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上形成有例如ρ型的第一導電類型的半導 體阱區(qū)63。并且同樣以與前述實施方式類似的方式，在ρ型半導體阱區(qū)63上二維地布置 有由光電二極管PD和多個晶體管所形成的單位像素21，在相鄰像素21之間和單位像素21 內形成有隔離區(qū)65。注意，光電二極管PD、傳輸晶體管112、復位晶體管113、放大晶體管114和隔離區(qū) 65的配置也與前述實施方式的配置類似。如圖7B所示，在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，在窄于各晶體管的柵極 76 78的寬度的靠近表面的區(qū)域中，形成有作為低濃度n_型半導體區(qū)域的輕摻雜漏極區(qū) 90。具體地，形成有寬度比溝道寬度寬并且比柵極寬度窄的輕摻雜漏極區(qū)90。
[制造方法]下面描述制造根據以上述方式配置的實施方式的MOS圖像傳感器20的方法。艮口， 將描述制造根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例。注意，在圖8A 圖8D 中僅表示了放大晶體管114以簡化視圖。在制造根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例中，首先，在第二 導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上形成第一導電類型的ρ型半導體阱區(qū)63。 而且，在P型半導體阱區(qū)中形成光電二極管PD的η型電荷存儲區(qū)69 (見圖8Α)。接下來，在η型硅基板62的表面上，通過熱氧化形成絕緣層75，然后以例如多晶硅 層形成柵極76 78 (見圖8Β)。而且，進行P型雜質(例如硼)的第一離子注入，以在用于隔離區(qū)65的區(qū)域中形 成較低濃度P型半導體區(qū)域83。隨后，進行ρ型雜質(例如硼)的第二離子注入，以在η型電荷存儲區(qū)69的表面 上形成P型半導體區(qū)域67，并形成用于隔離區(qū)65的ρ+半導體區(qū)域82 (見圖8C)。接下來，采用通常的光刻技術和蝕刻技術，形成掩模，該掩模具有包括具有比晶體 管的活性區(qū)域寬的并且比晶體管的柵極的寬度窄的寬度的開口部50的圖案(見圖12Β)。接下來，進行η型雜質(例如砷或磷)的離子注入，以形成作為低濃度η—型半導 體區(qū)域的輕摻雜漏極區(qū)90(見圖8D)。隨后，采用通常的方法形成側壁，然后在ρ型半導體阱區(qū)63中形成晶體管的源極 區(qū)和漏極區(qū)。于是，可得到圖7Α和圖7Β所示的MOS圖像傳感器20。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，僅靠近表面在比晶體管的柵極76 78的寬度窄的區(qū)域中形成輕摻雜漏極區(qū)90，因此可避免漏電流路徑的形成。即，因為在沿 寬度方向設置在晶體管的柵極76 78的外部的隔離區(qū)65中并未形成輕摻雜漏極區(qū)90，故 可避免漏電流路徑的形成。因為可避免漏電流路徑的形成，故可降低晶體管特性的惡化，所述晶體管特性的 惡化諸如穿過輕摻雜漏極區(qū)90的短路或者晶體管的閾值的下降。于是，也可在使用雜質的 隔離結構中改善由于輕摻雜漏極區(qū)90的形成而造成的關于噪聲方面的晶體管特性等。具體地，通過形成輕摻雜漏極區(qū)90，可降低側壁下方的勢壘，并可使噪聲降低大約 35%。還期望通過形成所述輕摻雜漏極區(qū)而避免短溝道效應。3.另一實施方式[固體攝像器件的配置]以與最先所述的實施方式類似的方式，根據另一實施方式的MOS圖像傳感器20也 包括像素陣列單元22、垂直選擇電路23、列電路Μ、水平選擇電路25、水平信號線沈、輸出 電路27和時序發(fā)生器28。注意，像素陣列單元22、垂直選擇電路23、列電路對、水平選擇電路25、時序發(fā)生 器觀等的配置與如最先所述的實施方式的所述配置類似。圖9Α和圖9Β是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像器件的實施例的 MOS圖像傳感器20的像素陣列單元22的截面結構的示意圖。注意，根據最先所述的實施方式以及本實施方式的MOS圖像傳感器20共享有相同 的用于像素陣列單元22的主要部分的平面布局(見圖3)。圖9Α表示沿圖3中的A-A線的截面結構，并且圖9B表示沿圖3中的B-B線的截面結構。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，以與最先所述實施方式類似的方式， 在第二導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上形成例如ρ型的第一導電類型的半 導體阱區(qū)63。同樣以與最先所述的實施方式類似的方式，在ρ型半導體阱區(qū)63上二維地布 置由光電二極管PD和多個晶體管所形成的單位像素21，并且在鄰近像素21之間和在單位 像素21內形成有隔離區(qū)65。注意，光電二極管PD、傳輸晶體管112、復位晶體管113、放大晶體管114和隔離區(qū) 65的配置也與最先所述的實施方式的配置類似。如圖9B所示，在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，在比各晶體管的η型源 極/漏極區(qū)71 73的寬度窄的靠近表面的區(qū)域中形成有作為低濃度η—型半導體區(qū)域的 輕摻雜漏極區(qū)90。具體地，形成有寬度比溝道寬度窄的輕摻雜漏極區(qū)90。[制造方法]下面描述根據以上述方式配置的實施方式的制造MOS圖像傳感器20的方法。艮口， 將描述制造根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例。注意，在圖IOA 圖 IOD中僅表示了放大晶體管114以簡化視圖。在制造根據本發(fā)明的實施方式的固體攝像器件的方法的實施例中，首先，在第二 導電類型的半導體基板(例如η型硅基板)62上形成第一導電類型的ρ型半導體阱區(qū)63。 而且，在該P型半導體阱區(qū)中形成光電二極管PD的η型電荷存儲區(qū)69 (見圖10Α)。接下來，在η型硅基板62的表面上，通過熱氧化形成絕緣層75，然后以例如多晶硅 層形成柵極76 78 (見圖10Β)。同樣，進行ρ型雜質(例如硼)的第一離子注入，以在用于隔離區(qū)65的區(qū)域中形 成較低濃度的P型半導體區(qū)域83。隨后，進行ρ型雜質(例如硼)的第二離子注入，以在η型電荷存儲區(qū)69的表面 上形成P型半導體區(qū)域67，并形成用于隔離區(qū)65的P+半導體區(qū)域82 (見圖10C)。接下來，采用通常的光刻技術和蝕刻技術，形成具有包括開口部50的圖案的掩 模，所述開口部50的寬度比晶體管的活性區(qū)域窄(見圖12C)。接下來，進行η型雜質(例如砷或磷)的離子注入，以形成作為低濃度的η—型半 導體區(qū)域的輕摻雜漏極區(qū)90(見圖10D)。隨后，采用通常的方法形成側壁，然后在ρ型半導體阱區(qū)63中形成晶體管的源極 區(qū)和漏極區(qū)。于是，可得到圖9Α和圖9Β所示的MOS圖像傳感器20。在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中，僅在比晶體管的活性區(qū)域的寬度窄的 靠近表面的區(qū)域中形成有輕摻雜漏極區(qū)90，因此可避免漏電流路徑的形成。即，因為在沿寬 度方向設置在晶體管的柵極76 78的外部的隔離區(qū)65中并未形成輕摻雜漏極區(qū)90，故可 避免漏電流路徑的形成。因為可避免漏電流路徑的形成，故可減少晶體管特性的惡化，所述晶體管特性的 惡化諸如穿過輕摻雜漏極區(qū)90的短路或者晶體管的閾值的下降。于是，也可在使用雜質的 隔離結構中改善由于輕摻雜漏極區(qū)90的形成而造成的關于噪聲方面的晶體管特性等。具體地，通過形成輕摻雜漏極區(qū)90，可降低側壁下方的勢壘，并可將噪聲降低大約35%。還期望通過形成所述輕摻雜漏極區(qū)而避免短溝道效應。注意，可以不必為了噪聲降低的效果而在整個隔離區(qū)(活性區(qū)域)中形成輕摻雜 漏極區(qū)90。因為在根據本實施方式的MOS圖像傳感器20中的隔離區(qū)65中并未形成輕摻雜漏 極區(qū)90，故可以以與最先所述的實施方式類似的方式避免隔離擊穿電壓的下降。S卩，盡管 當在P型隔離區(qū)65中形成有η型輕摻雜漏極區(qū)90時要擔心隔離擊穿電壓的下降，然而，在 本實施方式中，因為在隔離區(qū)65中并未形成輕摻雜漏極區(qū)90，故可避免隔離擊穿電壓的下 降。注意，因為當將與光電二極管PD相鄰的隔離區(qū)65形成為極高濃度的ρ型雜質區(qū) 時，光電二極管PD的η型電荷存儲區(qū)可能變窄，因此可想到將隔離區(qū)65形成為低濃度ρ型 雜質區(qū)。在此情況下，由于在隔離區(qū)65中形成的輕摻雜漏極區(qū)90而使隔離擊穿電壓可能 被超過，因而非常重要的是要如本實施方式那樣在隔離區(qū)65中不形成輕摻雜漏極區(qū)90。4.另一實施方式[固體攝像裝置的配置]圖11是表示作為根據本發(fā)明的另一實施方式的固體攝像裝置的實施例的照相機 97的示意圖。在此處所示的照相機97中，將如最先所述的實施方式的固體攝像器件用作攝 像器件。在根據本發(fā)明的實施方式的照相機97中，來自對象(未圖示)的光穿過諸如透鏡 91和機械快門92的光學系統(tǒng)而進入固體攝像器件的攝像區(qū)。注意，機械快門92用于阻擋入射到固體攝像器件93的攝像區(qū)域上的光并決定曝 光時間。固體攝像器件93使用如最先所述的實施方式的MOS圖像傳感器20，并且固體攝像 器件93由時序發(fā)生器觀或包括驅動系統(tǒng)的驅動電路94等驅動。固體攝像器件93的輸出信號由下一級的信號處理電路95進行各種信號處理，并 作為圖像信號發(fā)送到外部。將所發(fā)送的圖像信號存儲在諸如存儲器的存儲媒介中或輸出至 監(jiān)視器。注意，由系統(tǒng)控制器96進行對機械快門92的開/關控制、對驅動電路94的控制 以及對信號處理電路95的控制等。因為根據本發(fā)明的實施方式的照相機97使用了根據本發(fā)明最先所述的實施方式 的固體攝像器件，故也可在使用雜質的隔離結構中改善晶體管特性，并且從而可得到高清 晰度的圖像。5.變化例[像素的電路配置]雖然作為示例在前述的實施方式中描述了具有如圖2Α中所示的電路配置的單位 像素21的情況，然而單位像素21的電路配置不限于圖2Α中所示的配置，而可以是例如圖 2Β中所示的電路配置。此處所示的單位像素21Β具有包括四個像素晶體管以及光電二極管111的像素電 路，所述四個像素晶體管即傳輸晶體管112、復位晶體管113、放大晶體管114和選擇晶體管 115。
注意，此處作為示例給出了使用η溝道MOS晶體管作為像素晶體管112 115的 情況。傳輸晶體管112連接于光電二極管111的陰極和FD單元116之間。通過對柵極 施加傳輸脈沖ΦΤΙ^，傳輸晶體管112將從光電轉換中得到的并且存儲在光電二極管111中 的信號電荷(電子)傳輸至FD單元116。復位晶體管113的漏極和源極分別連接于電源VDD和FD單元116。在將信號電荷 從光電二極管111傳輸至FD單元116之前，通過對柵極施加復位脈沖ΦΙ Τ，復位晶體管 113將FD單元116的電位復位。選擇晶體管115的漏極和源極分別連接于電源VDD和放大晶體管114的漏極。通 過對柵極施加選擇脈沖6SEL，將選擇晶體管115轉換至導通狀態(tài)，并且通過將對放大晶體 管114施加電源VDD而選擇像素2IB。注意，也可采用將選擇晶體管115連接于放大晶體管114的源極和垂直信號線121 之間的配置。放大晶體管114具有源極跟隨器配置，其中，將柵極、漏極和源極分別連接于FD單 元116、選擇晶體管115的源極和垂直信號線121。在復位晶體管113將輸出FD單元116 的電位復位之后，放大晶體管114將所述電位作為復位電平輸出至垂直信號線121。而且， 在通過傳輸晶體管112傳輸信號電荷之后，放大晶體管114將FD單元116的電位作為信號 電平輸出至垂直信號線121。[關于極性]雖然作為示例在上述實施方式中描述了 η型MOS晶體管，然而也可使用ρ型MOS 晶體管替代所述η型MOS晶體管。注意，當制造ρ型MOS晶體管時，注入的離子種類應當具有相反的特性。[關于應用]雖然作為示例在上述實施方式中描述了固體攝像器件，然而本發(fā)明的應用不限于 固體攝像器件。還可應用于通常的半導體器件。本領域的技術人員應當明白，在不脫離所附權利要求及其等同物的范圍內，取決 于設計需要和其它因素，可出現各種變化、組合、子組合和替代。
權利要求
1.一種制造半導體器件的方法，其包括以下步驟在半導體基板的表面上的絕緣層上形成晶體管的柵極；通過將第一導電類型的雜質離子注入所述半導體基板中而形成隔離區(qū)；在所述晶體管的所述柵極的上層上形成包括比所述柵極的寬度窄的開口部的掩模圖 案之后，通過使用所述掩模圖案作為掩模，在所述半導體基板的所述表面附近進行第二導 電類型的雜質的離子注入，形成輕摻雜漏極區(qū)；以及在形成所述晶體管的所述柵極之后，通過將第二導電類型的雜質的離子注入所述半導 體基板中，形成所述晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。
2.如權利要求1所述的制造半導體器件的方法，其中，在形成所述晶體管的所述柵極 之后形成所述隔離區(qū)。
3.如權利要求1或2所述的制造半導體器件的方法，其中，在形成所述輕摻雜漏極區(qū)的 步驟中，在以所述掩模覆蓋所述隔離區(qū)的狀態(tài)下，進行所述第二導電類型的所述雜質的所 述離子注入。
4.一種半導體器件，其包括隔離區(qū)，其為第一導電類型的雜質區(qū)；晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)，它們?yōu)榈诙щ婎愋偷碾s質區(qū)；所述晶體管的柵極，其設置在由所述隔離區(qū)和所述晶體管的所述源極區(qū)以及所述漏極 區(qū)形成的半導體基板的表面上的絕緣層上；以及所述第二導電類型的輕摻雜漏極區(qū)，其在所述半導體基板的所述表面附近設置在比所 述晶體管的所述柵極的寬度窄的區(qū)域中。
5.如權利要求4所述的半導體器件，其中，所述輕摻雜漏極區(qū)的寬度近似等于所述晶 體管的所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)的寬度，或者窄于所述晶體管的所述源極區(qū)和所述漏極區(qū) 的所述寬度。
6.一種固體攝像器件，其包括光電轉換單元，其用于存儲根據入射光的信號電荷；以及半導體器件，其包括隔離區(qū)、晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)、所述晶體管的柵極以及第二導 電類型的輕摻雜漏極區(qū)，其中，所述隔離區(qū)為第一導電類型的雜質區(qū)，所述晶體管的所述源 極區(qū)和所述漏極區(qū)為所述第二導電類型的雜質區(qū)，所述晶體管的所述柵極設置在由所述隔 離區(qū)和所述晶體管的所述源極區(qū)以及所述漏極區(qū)形成的半導體基板的表面上的絕緣層上， 所述輕摻雜漏極區(qū)在所述半導體基板的所述表面附近設置在比所述晶體管的所述柵極的 寬度窄的區(qū)域中。
7.—種固體攝像裝置，其包括光電轉換單元，其用于存儲根據入射光的信號電荷；半導體器件，其包括隔離區(qū)、晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)、所述晶體管的柵極以及第二導 電類型的輕摻雜漏極區(qū)，其中，所述隔離區(qū)為第一導電類型的雜質區(qū)，所述晶體管的所述源 極區(qū)和所述漏極區(qū)為所述第二導電類型的雜質區(qū)，所述晶體管的所述柵極設置在由所述隔 離區(qū)和所述晶體管的所述源極區(qū)以及所述漏極區(qū)形成的半導體基板的表面上的絕緣層上， 所述輕摻雜漏極區(qū)在所述半導體基板的所述表面附近設置在比所述晶體管的所述柵極的 寬度窄的區(qū)域中；以及光學系統(tǒng)，其用于將所述入射光引導至所述光電轉換單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導體器件及其制造方法、固體攝像器件和固體攝像裝置，其中所述半導體器件的制造方法包括以下步驟在半導體基板的表面上的絕緣層上形成晶體管的柵極；通過將第一導電類型的雜質離子注入半導體基板中而形成隔離區(qū)；在晶體管的柵極的上層上形成包括比柵極的寬度窄的開口部的掩模圖案之后，通過使用該掩模圖案作為掩模，在半導體基板的表面附近進行第二導電類型的雜質的離子注入，形成輕摻雜漏極區(qū)；以及在形成晶體管的柵極之后，通過將第二導電類型的雜質的離子注入至半導體基板中，形成晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。本發(fā)明可避免形成漏電流路徑，并且可避免晶體管短路以及晶體管的閾值電壓下降。
文檔編號H01L21/336GK102097305SQ20101056684
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2009年11月30日
發(fā)明者柳田將志 申請人:索尼公司