相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)包含于2013年5月16日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-104000的公開內(nèi)容相關(guān)的主題，在這里將該在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括例如在半導(dǎo)體基板中的光電二極管的固態(tài)攝像器件，還涉及所述固態(tài)攝像器件的制造方法以及含有所述固態(tài)攝像器件的電子裝置。

背景技術(shù)：

諸如COMS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等的固態(tài)攝像器件是由類似于CMOS集成電路的工藝制造的。這種固態(tài)攝像器件包括其中二維地排列有多個(gè)像素的像素陣列部。另外，通過在采用上述工藝的同時(shí)使用小型化技術(shù)，這種固態(tài)攝像器件能夠容易地形成對(duì)于每個(gè)像素具有放大功能的有源結(jié)構(gòu)。另外，這種固態(tài)攝像器件的優(yōu)點(diǎn)在于：包括諸如用于驅(qū)動(dòng)像素陣列部的驅(qū)動(dòng)電路以及用于對(duì)來自每個(gè)像素的輸出信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路等電路的周邊電路部集成在與形成有像素的芯片(基板)相同的芯片(基板)上。因此，CMOS圖像傳感器已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注，并且已經(jīng)對(duì)CMOS圖像傳感器進(jìn)行了許多研究和開發(fā)。

近年來，針對(duì)這種CMOS圖像傳感器，已經(jīng)提出了一種固態(tài)攝像器件，其中，在一個(gè)像素中，三個(gè)光電二極管沿垂直方向?qū)盈B設(shè)置，這三個(gè)光電二極管用于分別對(duì)具有R、G和B各自波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(例如，專利文獻(xiàn)1)。另外，已經(jīng)提出了其中兩個(gè)光電二極管在一個(gè)像素中層疊設(shè)置的結(jié)構(gòu)(例如，專利文獻(xiàn)2)。在這些固態(tài)攝像器件中，多個(gè)光電二極管層疊設(shè)置在半導(dǎo)體基板中，并因此，例如，使用所謂的垂直晶體管從部分光電二極管中讀取信號(hào)電荷。此外，已經(jīng)提出了這樣的技術(shù)：其中，光電二極管靠近垂直晶體管(在垂直晶體管的側(cè)面?zhèn)?層疊設(shè)置并且從垂直晶體管的側(cè)面進(jìn)行電荷傳輸以在垂直晶體管的底部形成所謂的溢流路徑(例如，專利文獻(xiàn)3)。

[引用列表]

[專利文獻(xiàn)]

專利文獻(xiàn)1：JP2009-295937A

專利文獻(xiàn)2：JP2010-114273A

專利文獻(xiàn)3：JP2012-199489A

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

如上所述的那些在固態(tài)攝像器件中使用的垂直晶體管具有這樣的柵極電極：所述柵極電極的一部分可能嵌入于例如半導(dǎo)體基板中。期望抑制在這種垂直晶體管的柵極電極與光電二極管之間的傳輸?shù)娜毕荩⑶姨岣吡计仿省?/p>

期望提供能夠抑制垂直晶體管中的傳輸缺陷并且提高良品率的固態(tài)攝像器件、制造固態(tài)攝像器件的方法以及電子裝置。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件包括：半導(dǎo)體基板；光電二極管，其形成在所述半導(dǎo)體基板中；晶體管，其具有部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由所述柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷；以及電荷傳輸層，其設(shè)置在所述柵極電極與所述光電二極管之間。

根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的制造方法包括：形成具有柵極電極的晶體管，所述柵極電極的部分或全部嵌入半導(dǎo)體基板中，所述半導(dǎo)體基板含有光電二極管，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由所述柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷；并且在所述柵極電極與所述光電二極管之間形成電荷傳輸層。

根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方式的電子裝置包括固態(tài)攝像器件，該固態(tài)攝像器件包括：半導(dǎo)體基板；光電二極管，其形成在所述半導(dǎo)體基板中；晶體管，其具有部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由所述柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷；以及電荷傳輸層，其設(shè)置在所述柵極電極與所述光電二極管之間。

本發(fā)明的上述實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件和電子裝置均包括形成在半導(dǎo)體基板中的光電二極管以及晶體管，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷。在所述光電二極管與所述柵極電極之間包括有電荷傳輸層，這抑制了由所述柵極電極的底面在深度方向上的位置差異而造成的信號(hào)電荷的傳輸?shù)娜毕荨?/p>

在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的制造方法中，在半導(dǎo)體基板中形成光電二極管，然后，形成被構(gòu)造成經(jīng)由部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷的晶體管。在所述柵極電極與所述光電二極管之間形成電荷傳輸層，這抑制了由所述柵極電極的底面在深度方向上的位置差異而造成的信號(hào)電荷的傳輸?shù)娜毕荨?/p>

有益效果

根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件和電子裝置，包括：形成于半導(dǎo)體基板中的光電二極管，以及被構(gòu)造成經(jīng)由部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷的晶體管。通過包含有位于所述光電二極管與所述柵極電極之間的電荷傳輸層，抑制了由所述柵極電極的底面在深度方向上的位置差異而造成的信號(hào)電荷的傳輸?shù)娜毕?。因此，能夠抑制由垂直晶體管進(jìn)行的傳輸?shù)娜毕?，并且提高良品率?/p>

根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的制造固態(tài)攝像器件的方法，在半導(dǎo)體基板中形成光電二極管，并且隨后形成被構(gòu)造成經(jīng)由部分或全部嵌入所述半導(dǎo)體基板中的柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷的晶體管。通過在所述柵極電極與所述光電二極管之間形成電荷傳輸層，抑制了由所述柵極電極的底面在深度方向上的位置差異而造成的信號(hào)電荷的傳輸?shù)娜毕?。因此，能夠抑制由垂直晶體管進(jìn)行的傳輸?shù)娜毕?，并且提高良品率?/p>

應(yīng)當(dāng)理解，前述一般性說明和下面的詳細(xì)說明均是示例性的，并且旨在提供所請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)的進(jìn)一步解釋。

附圖說明

圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的說明性第一實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的概要構(gòu)造的橫截面示意圖。

圖2A為用于解釋圖1示出的固態(tài)攝像器件的說明性制造方法的橫截面示意圖。

圖2B為示出了圖2A示出的說明性工序之后的工序的橫截面示意圖。

圖2C為示出了圖2B示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖2D為示出了圖2C示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖2E為示出了圖2D示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖3A為示出了在未形成電荷傳輸層的情況下柵極電極與光電二極管的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖。

圖3B為用于解釋由柵極電極的底面位置在深度方向上的差異而造成的連接中的說明性缺陷的橫截面示意圖(在柵極電極的位置淺的情況下)。

圖3C為用于解釋由柵極電極的底面位置在深度方向上的差異而造成的連接中的說明性缺陷的橫截面示意圖(在柵極電極的位置深的情況下)。

圖4A為示出了在圖1示出的固態(tài)攝像器件中的柵極電極的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖(在柵極電極的位置淺的情況下)。

圖4B為示出了在圖1示出的固態(tài)攝像器件中的柵極電極的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖(在柵極電極的位置深的情況下)。

圖5為示出了垂直晶體管的說明性示例的橫截面示意圖。

圖6為示出了垂直晶體管的說明性示例的橫截面示意圖。

圖7為示出了根據(jù)本發(fā)明的說明性第二實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的概要構(gòu)造的橫截面示意圖。

圖8A為用于解釋圖7示出的固態(tài)攝像器件的說明性制造方法的橫截面示意圖。

圖8B為示出了圖8A示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖8C為示出了圖8B示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖9A為示出了圖8C示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖9B為示出了圖9A示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖10A為示出了圖7中示出的固態(tài)攝像器件中的柵極電極的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖(在柵極電極的位置淺的情況下)。

圖10B為示出了圖7中示出的固態(tài)攝像器件中的柵極電極的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖(在柵極電極的位置深的情況下)。

圖11出了根據(jù)本發(fā)明的說明性第三實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的概要構(gòu)造的橫截面示意圖。

圖12A為用于解釋圖11示出的固態(tài)攝像器件的說明性制造方法的橫截面示意圖。

圖12B為示出了圖12A示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖12C為示出了圖12B示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖12D為示出了圖12C示出的工序之后的說明性工序的橫截面示意圖。

圖12E為示出了圖12D示出的工序之后的說明性方法的橫截面示意圖。

圖13為示出了圖11中示出的固態(tài)攝像器件中的柵極電極的說明性連接構(gòu)造的橫截面示意圖(在柵極電極的位置淺的情況下)。

圖14為示出了圖1示出的固態(tài)攝像器件的說明性一般構(gòu)造的功能框圖。

圖15為示出了根據(jù)應(yīng)用示例1的攝像設(shè)備的說明性構(gòu)造的功能框圖。

圖16為示出了根據(jù)應(yīng)用示例2-1的膠囊型內(nèi)窺攝像機(jī)的說明性構(gòu)造的功能框圖。

圖17為示出了根據(jù)應(yīng)用示例2-2的插入型內(nèi)窺攝像機(jī)的說明性構(gòu)造的功能框圖。

圖18為示出了根據(jù)應(yīng)用示例3的視覺芯片的說明性構(gòu)造的功能框圖。

圖19為示出了根據(jù)應(yīng)用示例4的生物傳感器的說明性構(gòu)造的功能框圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的一些說明性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)注意，將按照以下順序進(jìn)行說明。

1、第一實(shí)施方式(包含與半導(dǎo)體基板中的凹部的底面相鄰的電荷傳輸層的固態(tài)攝像器件的示例)

2、第二實(shí)施方式(包含半導(dǎo)體基板中的凹部的底面與電荷傳輸層之間的暗電流抑制層的固態(tài)攝像器件的示例)

3、第三實(shí)施方式(在半導(dǎo)體基板中的凹部形成之前形成電荷傳輸層的固態(tài)攝像器件的示例)

4、固態(tài)攝像器件的一般構(gòu)造示例

5、應(yīng)用示例1至4(電子裝置的示例)

1、第一實(shí)施方式

構(gòu)造

圖1示意性地示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的橫截面構(gòu)造。圖1示出了與下面將進(jìn)行說明的像素部(圖14示出的像素部1a)中的一個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。在該固態(tài)攝像器件中，一個(gè)或多個(gè)光電二極管(在本示例中，兩個(gè)光電二極管11A(PD1)和11B(PD2))層疊設(shè)置在可以由諸如n型硅(Si)等材料制成的半導(dǎo)體基板21中。半導(dǎo)體基板21的一個(gè)面用作電路形成面S1。未示出的多層配線層形成在電路形成面S1上。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板21的與電路形成面S1相對(duì)的面用作光接收面S2，并且本實(shí)施方式具有所謂的背面照明型的器件結(jié)構(gòu)。諸如未示出的片上透鏡等部件設(shè)置在光接收面S2上。

例如，光電二極管11A和11B可以在形成于n型半導(dǎo)體基板21中的p型半導(dǎo)體區(qū)域中形成。例如，光電二極管11A和11B可以包括對(duì)具有彼此不同的波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換層。例如，光電二極管11A可以包括選擇性地吸收紅色(R)光的光電轉(zhuǎn)換層，并且光電二極管11B可以包括選擇性地吸收藍(lán)色(B)光的光電轉(zhuǎn)換層。這些光電二極管11A和11B分別可以包括例如n型或p型半導(dǎo)體層作為用于累積信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換層。在本示例中，作為示例，光電二極管11A和11B分別包括累積電子作為信號(hào)電荷的n型半導(dǎo)體層。然而，光電二極管11A和11B分別可以包括p型半導(dǎo)體層，并且例如可以具有層疊設(shè)置p型和n型半導(dǎo)體層以形成p-n結(jié)、p-n-p結(jié)等結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”可以指例如p型和n型的組合或n型和p型的組合。但是，在本實(shí)施方式中，將參考其中“第一導(dǎo)電類型”為“n型”且“第二導(dǎo)電類型”為“p型”的示例進(jìn)行說明。

光電二極管11A和11B分別連接至用于傳輸信號(hào)電荷的晶體管。在光電二極管11A和11B之中，例如，形成在半導(dǎo)體基板21中較深位置處(在遠(yuǎn)離半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1的位置處)的光電二極管(在本示例中，光電二極管11B)連接至垂直晶體管10。

垂直晶體管10為電荷傳輸晶體管，并且包括柵極電極14，其中柵極電極14的至少一部分或全部嵌入于半導(dǎo)體基板21中。具體地，半導(dǎo)體基板21包括凹部H，并且柵極電極14以嵌入方式形成在在該凹部H中并且在柵極電極14與凹部H之間設(shè)置有柵極絕緣膜34。未示出的其它像素晶體管(諸如放大晶體管、復(fù)位晶體管以及選擇晶體管)形成在電路形成面S1上。例如，在垂直晶體管10中，光電二極管11B可以用作源極，F(xiàn)D 12例如可以用作漏極，并且在柵極絕緣膜34下方的區(qū)域中可以形成有未示出的通道(有源層)。

例如，柵極電極14可以由諸如摻雜有高濃度的n型或p型雜質(zhì)的多晶硅等導(dǎo)電材料構(gòu)成。柵極電極14連接至形成在電路形成面S1上的配線層(未示出)。例如，柵極絕緣膜34可以由諸如硅氧化物膜等絕緣膜材料構(gòu)成。

凹部H是通過在半導(dǎo)體基板21的深度方向(垂直方向、厚度方向)上在半導(dǎo)體基板21的一部分進(jìn)行挖掘而形成的。凹部H構(gòu)成了具有諸如菱柱形狀或圓柱形狀等形狀的凹槽。例如，凹部H被設(shè)置為使得凹部H的底面Sb面對(duì)著光電二極管11B的一部分。凹部H的底面Sb可以與光電二極管11B接觸，或可以位于光電二極管11B中?？商娲?，凹部H的底面Sb可以遠(yuǎn)離光電二極管11B。在本示例中，作為示例示出了凹部H的底面Sb與光電二極管11B相距預(yù)定距離的情況。在凹部H的底面Sb處，柵極電極14經(jīng)由電荷傳輸層13連接至光電二極管11B。

電荷傳輸層13形成在柵極電極14和光電二極管11B之間，并且構(gòu)成信號(hào)電荷從光電二極管11B到柵極電極14和FD 12的傳輸路徑的一部分。電荷傳輸層13可以是雜質(zhì)擴(kuò)散層，該雜質(zhì)擴(kuò)散層例如可以具有與半導(dǎo)體基板21中的例如光電二極管11B中的光電轉(zhuǎn)換層相同的導(dǎo)電性。換言之，電荷傳輸層13可以是n型雜質(zhì)擴(kuò)散層。因此，電荷傳輸層13用作信號(hào)電荷的傳輸路徑，并且也用作光電轉(zhuǎn)換層。例如，電荷傳輸層13可以具有大約50nm至2000nm的厚度t。電荷傳輸層13的部分或全部連接至光電二極管11B中的光電轉(zhuǎn)換層(n型半導(dǎo)體層)。

在本說明性實(shí)施方式中，電荷傳輸層13與凹部H的底面Sb相鄰。通過在形成凹部H之后利用自對(duì)準(zhǔn)相對(duì)于底面Sb進(jìn)行離子植入來形成電荷傳輸層13，下面將進(jìn)行詳細(xì)說明。

制造方法

例如，可以如下地制造圖1示出的固態(tài)攝像器件的器件結(jié)構(gòu)。具體地，如圖2A所示，例如，在形成有光電二極管11A和11B等的半導(dǎo)體基板21上通過注入CVD法等方法可以形成由諸如氮化硅(SiN)等材料制成的掩模120。通過利用掩模120的干法蝕刻或濕法蝕刻，在半導(dǎo)體基板21中形成凹部H。此時(shí)，不特別限制凹部H的底面Sb的位置d0(參考位置，將作為設(shè)計(jì)中心的位置)。位置d0可以設(shè)定成與光電二極管11B的表面的位置一致或者偏離于光電二極管11B的表面的位置。這樣設(shè)定的一個(gè)原因是：如下文將說明的那樣，電荷傳輸層13提高了凹部H的底面Sb的在深度方向上的位置的自由度。例如，考慮到凹部H被形成得較深的情況(稍后將進(jìn)行說明)，與在本說明性實(shí)施方式中一樣，位置d0可以設(shè)定在與光電二極管11B的表面F1相比較淺的區(qū)域中(在更靠近電路形成面S1的區(qū)域中)。在形成凹部H之前，例如，半導(dǎo)體基板21中的凹部形成區(qū)域可以利用抗蝕劑掩模而摻雜有p型雜質(zhì)，并由此提前形成p型區(qū)域(未示出)。因此，垂直晶體管10具有如下構(gòu)造：其中，凹部H的側(cè)面(柵極電極14的側(cè)面)覆蓋有p型區(qū)域。

隨后，如圖2B所示，例如通過針對(duì)凹部H的底面Sb的離子植入，可以注入具有與光電二極管11B的導(dǎo)電性相同的導(dǎo)電性(在本示例中，n型)的雜質(zhì)D。此后，如圖2C所示，將掩模120從半導(dǎo)體基板21去除。因此，利用自對(duì)準(zhǔn)形成了與半導(dǎo)體基板21中的凹部H的底面Sb相鄰的例如n-型半導(dǎo)體區(qū)域的電荷傳輸層13。電荷傳輸層13的厚度t可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定諸如離子植入的劑量或注入能量等各種條件來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

隨后，如圖2D所示，可以例如通過熱氧化硅氧化物膜將由上述材料制成的柵極絕緣膜34形成為覆蓋凹部H的底面Sb和側(cè)面。然而，這不是限制性的，并且可以使用諸如CVD法和濺射法等其它方法。

隨后，如圖2E所示，形成由上述材料等制成的柵極電極14。具體地，可以通過諸如LP-CVD(低壓化學(xué)氣相沉積)法等方法在半導(dǎo)體基板21上形成多晶硅膜以使所述多晶硅膜填充凹部H。在所述多晶硅膜的形成期間，所述多晶硅膜可以例如摻雜有高濃度的p型或n型雜質(zhì)。此后，例如通過使用光刻法進(jìn)行蝕刻，可以以預(yù)定的形狀對(duì)摻雜有雜質(zhì)的多晶硅膜進(jìn)行圖案化，并且由此形成柵極電極14。以此方式，形成了垂直晶體管10。

在將配線層形成在半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1上之后，半導(dǎo)體基板21被研磨至具有有利的和/或改良的厚度，并且由此形成了光接收面S2。諸如片上透鏡等部件可以按照需要形成在光接收面S2上。因此，完成了圖1所示的固態(tài)攝像器件。

功能和效果

在本實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件中，當(dāng)光L進(jìn)入光接收面S2時(shí)，光L中具有選擇的波長(zhǎng)的光(例如，藍(lán)色光)被光電二極管11B吸收，并且經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換。穿過光電二極管11B的光中的具有選擇的波長(zhǎng)的光(例如，紅色光)被光電二極管11A吸收，并且經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換。由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷(例如，電子)在預(yù)定時(shí)刻被傳輸至例如光電二極管11A和11B中各者的FD(浮動(dòng)擴(kuò)散部)。被傳輸?shù)男盘?hào)電荷被讀出至下文將進(jìn)行說明的信號(hào)線(垂直信號(hào)線Lsig)。在這些信號(hào)電荷之中，在光電二極管11B中產(chǎn)生的信號(hào)電荷經(jīng)由垂直晶體管10的柵極電極14被傳輸至FD 12。

以這樣的示例性方式，在多個(gè)光電二極管11A和11B層疊設(shè)置在半導(dǎo)體基板21中的器件結(jié)構(gòu)中，使用垂直晶體管10從布置在較深位置處(在遠(yuǎn)離電路形成面S1的位置處)的光電二極管11B中讀取信號(hào)電荷。例如，如圖3A所示，通過在垂直晶體管10的底部(凹部H的底面Sb)將柵極電極14連接至光電二極管11B，信號(hào)電荷從光電二極管11B經(jīng)由柵極電極14向FD 12傳輸。

然而，在這種垂直晶體管10中，柵極電極14的底面位置在深度方向上存在差異(凹部H的底面的位置的差異)，并且這些差異容易導(dǎo)致傳輸缺陷。具體地，如圖3A所示，在制造過程中，即使在將凹部H的底面Sb的位置d₁₀₀(參考位置、設(shè)計(jì)中心的位置)被設(shè)定成恰好與光電二極管11B接觸時(shí)，在一些情況下，凹部H可能被形成在更淺的位置處(圖3B)或更深的位置處(圖3C)。如圖3B所示，當(dāng)凹部H被形成在比位置d₁₀₀淺的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d₁₀₁處時(shí))，光電二極管11B距離垂直晶體管10更遠(yuǎn)。因此，在傳輸路徑中造成了所謂的勢(shì)壘，并且導(dǎo)致了傳輸電荷中的缺陷。另一方面，如圖3C所示，當(dāng)凹部H被形在比位置d₁₀₀深的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d₁₀₂處時(shí))，光電二極管11B和垂直晶體管10的接觸部過大。因此，造成所謂的電勢(shì)驟降(potential dip)，并且導(dǎo)致傳輸缺陷。

在本說明性實(shí)施方式中，在這種垂直晶體管10(柵極電極14)與光電二極管11B之間設(shè)置有電荷傳輸層13。并且在各種實(shí)施方式中，電荷傳輸層13可以設(shè)置成與這種垂直晶體管10(柵極電極14)和光電二極管11B接觸。因此，如本文所述，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置的差異而造成的傳輸缺陷。具體地，如圖4A所示，即使當(dāng)凹部H形成在比位置d0淺的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d1處時(shí))，光電二極管11B經(jīng)由電荷傳輸層13連接至垂直晶體管10。因此，抑制了在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。另一方面，如圖4B所示，即使當(dāng)凹部H形成在比位置d0深的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d2處時(shí))，也抑制了因上述電勢(shì)驟降造成的在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。例如，當(dāng)凹部H形成在較深位置處時(shí)，例如通過提前把將要作為凹部H的底面Sb的參照的位置d0設(shè)定在較淺的位置處，能夠抑制傳輸?shù)娜毕荨?/p>

如上所述，本說明性實(shí)施方式包括垂直晶體管10以及形成在半導(dǎo)體基板21中的光電二極管11A和11B，垂直晶體管10具有部分或全部嵌入于半導(dǎo)體基板21中的柵極電極14。通過包含有位于光電二極管11B與柵極電極14之間的電荷傳輸層13，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置差異而造成的在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。因此，能夠抑制通過垂直晶體管進(jìn)行的傳輸?shù)娜毕荩⑶夷軌蛱岣吡计仿省?/p>

此外，在本說明性實(shí)施方式中，電荷傳輸層13僅形成在垂直晶體管10的底部。因此，本說明性實(shí)施方式例如還具有改進(jìn)層疊的光電二極管11A和11B的光譜特性的效果。具有這樣的效果的一個(gè)原因是因?yàn)榭梢愿菀状_保對(duì)紅色光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管11A的更大的形成區(qū)域。

上述電荷傳輸層13能夠應(yīng)用于使用垂直晶體管從半導(dǎo)體基板中的光電二極管讀取信號(hào)電荷的各種類型的器件結(jié)構(gòu)。例如，如圖5所示，上述電荷傳輸層13也可以應(yīng)用于下述結(jié)構(gòu)：其中，在半導(dǎo)體基板21中層疊設(shè)置有能夠分別對(duì)紅色光(Lr)、綠色光(Lg)以及藍(lán)色光(Lb)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的三個(gè)光電二極管(PD3、PD4以及PD5)，并且垂直晶體管(Tr1、Tr2以及Tr3)連接到相應(yīng)的光電二極管?？商娲?，如圖6所示，上述電荷傳輸層13可以應(yīng)用于如下結(jié)構(gòu)：其中，為兩個(gè)層疊的光電二極管(PD6和PD7)設(shè)置一個(gè)(共用的)垂直晶體管(Tr4)。如上所述，上述電荷傳輸層13可應(yīng)用于使用垂直晶體管的各種類型的器件結(jié)構(gòu)。

將針對(duì)根據(jù)上述第一實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件其它說明性實(shí)施方式和變型例進(jìn)行下面的說明。在下文中，與上述第一實(shí)施方式的部件相似的部件將用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說明。

2、第二實(shí)施方式

構(gòu)造

圖7示意性地示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的橫截面構(gòu)造。圖7示出了與下面將進(jìn)行說明的像素部(圖14示出的像素部1a)中的一個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。與上述第一實(shí)施方式中一樣，該固態(tài)攝像器件包括半導(dǎo)體基板21中的一個(gè)或多個(gè)光電二極管(在本示例中，兩個(gè)光電二極管11A和11B)。同樣，未示出的多層配線層形成在半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1上。本實(shí)施方式具有所謂的背面照射型器件結(jié)構(gòu)，其中，半導(dǎo)體基板21的與電路形成面S1相對(duì)的面用作光接收面S2。諸如未示出的片上透鏡等部件設(shè)置在光接收面S2上。

與上述第一實(shí)施方式中一樣，在本實(shí)施方式中，光電二極管11A和11B同樣分別連接至用于傳輸信號(hào)電荷的晶體管。在光電二極管11A和11B之中，光電二極管11B連接至垂直晶體管10。垂直晶體管10包括柵極電極14。柵極電極14被設(shè)置為使半導(dǎo)體基板21中的凹部H被部分或全部柵極電極14填充，在柵極電極14與凹部H之間具有柵極絕緣膜34。凹部H可以被設(shè)置為使凹部H的底面Sb面對(duì)光電二極管11B的一部分。柵極電極14在底面Sb處經(jīng)由電荷傳輸層13連接至光電二極管11B。

然而，在本實(shí)施方式中，在凹部H的底面Sb與電荷傳輸層13之間還形成有暗電流抑制層13a。暗電流抑制層13a是呈現(xiàn)出與電荷傳輸層13的導(dǎo)電性不同的導(dǎo)電性(例如，p型)的雜質(zhì)擴(kuò)散層。例如，暗電流抑制層13a可以具有比電荷傳輸層13的厚度t充分小的約5nm至100nm的厚度。以這樣的方式，在本實(shí)施方式中，從凹部H的底面Sb依次層疊設(shè)置有暗電流抑制層13a和電荷傳輸層13。這樣的電荷傳輸層13和暗電流抑制層13a是通過如下方式形成的：在形成凹部H之后，使用所謂的自對(duì)準(zhǔn)相對(duì)于底面Sb以多步驟方式進(jìn)行離子植入。

制造方法

例如，可以如下地制造圖7示出的固態(tài)攝像器件的器件結(jié)構(gòu)。具體地，如圖8A所示，例如，可以使用氮化硅的掩模120在半導(dǎo)體基板21中形成凹部H，掩模120可以通過類似于上述第一實(shí)施方式中的方式以CVD法形成。在半導(dǎo)體基板21中形成了光電二極管11A和11B。此時(shí)，如上所述不特別限制凹部H的底面Sb的位置d0。例如，考慮到凹部H被形成得較深的情況(將稍后進(jìn)行說明)，位置d0可以被設(shè)定在與電二極管11B的表面F1相比較淺的區(qū)域中(在更靠近電路形成面S1的區(qū)域中)。

隨后，例如，通過相對(duì)于凹部H的底面Sb以多步驟方式進(jìn)行離子植入來形成電荷傳輸層13和暗電流抑制層13a。具體地，如圖8B所示，例如，可以注入呈現(xiàn)出與光電二極管11B的導(dǎo)電性相同的導(dǎo)電性(例如，n型)的雜質(zhì)D1。此后，注入呈現(xiàn)出與其相反的導(dǎo)電性(例如，p型)的雜質(zhì)D2。此后，如圖8C所示，將掩模120從半導(dǎo)體基板21去除。因此，利用自對(duì)準(zhǔn)形成了電荷傳輸層13和暗電流抑制層13a。在本說明性實(shí)施方式中，電荷傳輸層13和暗電流抑制層13a的厚度也可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定諸如劑量和注入能量等各種條件來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

隨后，如圖9A所示，可以通過類似于上述第一實(shí)施方式中的方式形成由上述材料制成的柵極絕緣膜34。隨后，如圖9B所示，以類似于上述第一實(shí)施方式中的方式形成由上述材料制成的柵極電極14。因此，形成了垂直晶體管10。最后，在將配線層形成在半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1上之后，對(duì)半導(dǎo)體基板21進(jìn)行研磨，并且諸如片上透鏡等部件可以按照需要形成在光接收面S2上。因此，完成了圖7示出的固態(tài)攝像器件。

功能和效果

在本說明性實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件中，與上述第一實(shí)施方式中一樣，當(dāng)光L進(jìn)入光接收面S2時(shí)，具有預(yù)定波長(zhǎng)的光分別通過光電二極管11A和11B經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換。由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷(例如，電子)在預(yù)定時(shí)刻被傳輸至FD。此后，被傳輸?shù)男盘?hào)電荷被讀取至下面將進(jìn)行說明的信號(hào)線(垂直信號(hào)線Lsig)。在這些信號(hào)電荷之中，在光電二極管11B中產(chǎn)生的信號(hào)電荷經(jīng)由垂直晶體管10的柵極電極14被傳輸至FD12。

在本說明性實(shí)施方式中，在垂直晶體管10(柵極電極14)與光電二極管11B之間同樣設(shè)置有電荷傳輸層13。因此，與在上述第一實(shí)施方式中一樣，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置差異而造成的傳輸缺陷。具體地，如圖10A所示，即使當(dāng)凹部H形成在比位置d0淺的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d1處時(shí))，光電二極管11B經(jīng)由電荷傳輸層13連接至垂直晶體管10。因此，抑制了在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。另一方面，如圖10B所示，即使當(dāng)凹部H形成在比位置d0深的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d2處時(shí))，抑制了因上述電勢(shì)驟降造成的在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。例如，當(dāng)凹部H形成在較深位置處時(shí)，例如通過提前把將要作為凹部H的底面Sb的參照的位置d0設(shè)定在較淺位置處，能夠抑制傳輸缺陷。

此外，在本說明性實(shí)施方式中，在凹部H的底面Sb和電荷傳輸層13之間形成有暗電流抑制層13a。因此，即使在例如造成了凹部H的挖掘損害(例如，在蝕刻期間在底面Sb中造成的損害)的情況下，仍能夠抑制由挖掘損害造成的暗電流的發(fā)生。

如上所述，本說明性實(shí)施方式包括垂直晶體管10以及形成在半導(dǎo)體基板21中的光電二極管11A和11B，垂直晶體管10具有部分或全部嵌入于半導(dǎo)體基板21中的柵極電極14。通過包含有位于光電二極管11B與柵極電極14之間的電荷傳輸層13，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置差異而造成的在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。因此，能夠獲得與上述第一實(shí)施方式相同的效果。此外，借助于暗電流抑制層13a能夠抑制由凹部H的挖掘損害而造成的暗電流的發(fā)生。

3、第三實(shí)施方式

構(gòu)造

圖11示意性地示出了本發(fā)明的第三實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件的橫截面構(gòu)造。圖11示出了與下面將進(jìn)行說明的像素部(圖14示出的像素部1a)中的一個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。與在上述第一實(shí)施方式中一樣，該固態(tài)攝像器件包括半導(dǎo)體基板21中的一個(gè)或多個(gè)光電二極管(在本示例中，兩個(gè)光電二極管11A和11B)。同樣，未示出的多層配線層形成在半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1上。本說明性實(shí)施方式具有所謂的背面照明型器件結(jié)構(gòu)，其中，半導(dǎo)體基板21的與電路形成面S1相對(duì)的面用作光接收面S2。諸如未示出的片上透鏡等部件設(shè)置在光接收面S2上。

與在上述第一實(shí)施方式中一樣，在本說明性實(shí)施方式中，光電二極管11A和11B也分別連接至用于傳輸信號(hào)電荷的晶體管。在光電二極管11A和11B之中，光電二極管11B連接至垂直晶體管10。垂直晶體管10包括柵極電極14。柵極電極14被設(shè)置成使得半導(dǎo)體基板21中的凹部H被部分或全部柵極電極14填充并且在柵極電極14與凹部H之間具有柵極絕緣膜34。例如，凹部H可以被設(shè)置成使得其底面Sb面對(duì)著光電二極管11B的一部分。柵極電極14在底面Sb處經(jīng)由電荷傳輸層13連接至光電二極管11B。

然而，在本說明性實(shí)施方式中，用于形成凹部H的時(shí)序和用于形成電荷傳輸層13的時(shí)序與上述第一實(shí)施方式中的相應(yīng)時(shí)序不同。具體地，在本實(shí)施方式中，凹部H是在形成電荷傳輸層13之后形成的。因此，就器件結(jié)構(gòu)而言，電荷傳輸層13不僅僅覆蓋凹部H的底面Sb，并且還覆蓋凹部H的側(cè)面的一部分。然而，電荷傳輸層13不是必須覆蓋凹部H的側(cè)面的一部分。換言之，電荷傳輸層13可以僅與底面Sb接觸。在這種情況下，本實(shí)施方式中的器件結(jié)構(gòu)幾乎與上述第一實(shí)施方式中的器件結(jié)構(gòu)(圖1)相同。

制造方法

例如，可以如下地制造圖11示出的固態(tài)攝像器件的器件結(jié)構(gòu)。具體地，如圖12A所示，例如，可以在形成有光電二極管11A和11B等的半導(dǎo)體基板21上形成光刻抗蝕劑121，并且對(duì)形成的光刻抗蝕劑121進(jìn)行圖案化。隨后，如圖12B所示，使用光刻抗蝕劑121作為掩模在半導(dǎo)體基板21中形成電荷傳輸層13。具體地，通過進(jìn)行離子植入將雜質(zhì)D注入至半導(dǎo)體基板21的預(yù)定深度位置中(考慮到了凹部H的底面在深度方向上的位置差異而確定的位置中)。此后，將光刻抗蝕劑121從半導(dǎo)體基板21剝離。隨后，如圖12C所示，以類似于上述第一實(shí)施方式的方式在半導(dǎo)體基板21中形成凹部H。此時(shí)，如上所述，凹部H的底面Sb的位置d0沒有特別限制。然而，在本說明性實(shí)施方式中，位置d0可以設(shè)定在比電二極管11B的表面F1更淺的區(qū)域中(在更靠近電路形成面S1的區(qū)域中)。

隨后，如圖12D所示，可以通過類似于上述第一實(shí)施方式中的方式形成由上述材料制成的柵極絕緣膜34。隨后，如圖12E所示，以類似于上述第一實(shí)施方式中的方式形成由上述材料制成的柵極電極14。因此，形成了垂直晶體管10。最后，在將配線層形成在半導(dǎo)體基板21的電路形成面S1上之后，對(duì)半導(dǎo)體基板21進(jìn)行研磨，并且諸如片上透鏡等部件可以按照需要形成在光接收面S2上。因此，完成了圖11示出的固態(tài)攝像器件。

以此方式，可以在假定將導(dǎo)致凹部H的深度差異的區(qū)域中預(yù)先通過離子植入形成電荷傳輸層13。

功能和效果

在本說明性實(shí)施方式的固態(tài)攝像器件中，與在上述第一實(shí)施方式中一樣，當(dāng)光L進(jìn)入光接收面S2時(shí)，具有預(yù)定波長(zhǎng)的光分別通過光電二極管11A和11B經(jīng)受光電轉(zhuǎn)換。由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷(例如，電子)在預(yù)定時(shí)刻被傳輸至FD。此后，傳輸?shù)男盘?hào)電荷被讀取至下面將進(jìn)行說明的信號(hào)線(垂直信號(hào)線Lsig)。在這些信號(hào)電荷之中，在光電二極管11B中產(chǎn)生的信號(hào)電荷經(jīng)由垂直晶體管10的柵極電極14被傳輸至FD 12。

在本實(shí)施方式中，在垂直晶體管10(柵極電極14)與光電二極管11B之間也設(shè)置有電荷傳輸層13。因此，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置差異而造成的傳輸缺陷。具體地，如圖13所示，即使當(dāng)凹部H形成在比位置d0淺的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d1處時(shí))，光電二極管11B經(jīng)由電荷傳輸層13連接至垂直晶體管10。因此，抑制了在傳輸信號(hào)電荷中的缺陷。另一方面，當(dāng)凹部H形成在比位置d0深的位置處時(shí)(當(dāng)?shù)酌鍿b在位置d2處時(shí))，通過調(diào)節(jié)例如電荷傳輸層13中的雜質(zhì)濃度(劑量)減小了電勢(shì)驟降的影響。

如上所述，本說明性實(shí)施方式包括垂直晶體管10以及形成在半導(dǎo)體基板21中的光電二極管11A和11B，垂直晶體管10具有部分或全部嵌入于半導(dǎo)體基板21中的柵極電極14。通過包含有位于光電二極管11B與柵極電極14之間的電荷傳輸層13，能夠抑制由柵極電極14的底面在深度方向上的位置差異而造成的在傳輸信號(hào)電荷過程中的缺陷。因此，能夠獲得等同于上述第一實(shí)施方式的效果。

4、器件構(gòu)造

圖14示出了上述在各個(gè)實(shí)施方式中的任意固態(tài)攝像器件(在下文中稱為"固態(tài)攝像器件1")的一般構(gòu)造。固態(tài)攝像器件1包括作為攝像區(qū)域的像素部1a。此外，固態(tài)攝像器件1包括周邊電路部130，該周邊電路部可以包括例如行掃描部131、水平選擇部133、列掃描部134以及系統(tǒng)控制部132。

像素部1a可以包括以矩陣形式二維地排列的多個(gè)單元像素(像素P)。對(duì)于像素P，例如，像素驅(qū)動(dòng)線Lread(具體地，行選擇線和復(fù)位控制線)可以針對(duì)各個(gè)像素行布線，并且垂直信號(hào)線Lsig可以針對(duì)各個(gè)像素列布線。像素驅(qū)動(dòng)線Lread傳輸用于從像素中讀取信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。像素驅(qū)動(dòng)線Lread的一端連接至與行掃描部131的各行相對(duì)應(yīng)的輸出端。

行掃描部131由諸如移位寄存器和地址解碼器等部件構(gòu)成。例如，行掃描部131是可以例如基于像素行來驅(qū)動(dòng)像素部1a中的各個(gè)像素P的像素驅(qū)動(dòng)部。從被行掃描部131選擇性地掃描的像素行中的各像素P輸出的信號(hào)經(jīng)由各垂直信號(hào)線Lsig被提供至水平選擇部133。水平選擇部133由諸如放大器和針對(duì)各垂直信號(hào)線Lsig設(shè)置的水平選擇開關(guān)等部件構(gòu)成。

列掃描部134由諸如移位寄存器和地址解碼器等部件構(gòu)成。列掃描部134在掃描水平選擇部133中的各個(gè)水平選擇開關(guān)的同時(shí)，順序地驅(qū)動(dòng)各個(gè)水平選擇開關(guān)。通過由列掃描部134進(jìn)行的選擇性掃描，來自各個(gè)像素的經(jīng)過各垂直信號(hào)線Lsig傳輸?shù)男盘?hào)被順序地輸出至水平信號(hào)線135。輸出至水平信號(hào)線135的信號(hào)經(jīng)由水平信號(hào)線135被傳輸至基板11的外部。

包括行掃描部131、水平選擇部133、列掃描部134以及水平信號(hào)線135的電路部可以直接形成在基板11上，或可以設(shè)置在外部控制IC上。可以替代地，所述電路部可以形成在用電纜等連接至基板11的其它基板上。

系統(tǒng)控制部132接收從外部提供的時(shí)鐘脈沖、用于指示操作模式的數(shù)據(jù)等。此外，系統(tǒng)控制部132輸出諸如固態(tài)攝像器件1的內(nèi)部信息等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制部132還包括用于產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)的時(shí)序產(chǎn)生器。系統(tǒng)控制部132基于由時(shí)序產(chǎn)生器產(chǎn)生的各種時(shí)序信號(hào)控制諸如列掃描部131、水平選擇部133以及列掃描部134等周邊電路的驅(qū)動(dòng)。

5、應(yīng)用示例1

上述固態(tài)攝像器件1可以應(yīng)用于具有攝像功能的各種類型的電子裝置中。這樣的電子裝置的示例可以包括諸如數(shù)碼相機(jī)和視頻攝影機(jī)等相機(jī)系統(tǒng)以及具有攝像功能的移動(dòng)電話。圖15是示出了根據(jù)應(yīng)用示例1的攝像裝置(攝像裝置2)的一般構(gòu)造的功能框圖。例如，攝像裝置2可以為數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字視頻攝影機(jī)。攝像裝置2可以包括光學(xué)系統(tǒng)221、快門裝置222、固態(tài)攝像器件1(像素部1a)、驅(qū)動(dòng)電路224、信號(hào)處理電路223以及控制部225。

光學(xué)系統(tǒng)221將來自物體的圖像光(入射光)引導(dǎo)至固態(tài)攝像器件1中像素部1中?？扉T裝置222控制固態(tài)攝像器件1上的光照射周期和固態(tài)攝像器件1的遮光周期。驅(qū)動(dòng)電路224進(jìn)行快門裝置222的打開-關(guān)閉驅(qū)動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)固態(tài)攝像器件1(像素部1a)中的曝光操作和信號(hào)讀取操作。信號(hào)處理電路223對(duì)來自固態(tài)攝像器件1的輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)定處理。預(yù)定處理的示例可以包括諸如去馬賽克處理和白平衡調(diào)節(jié)處理等各種校正處理。例如，控制部225可以由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成?？刂撇?25控制驅(qū)動(dòng)電路224的快門驅(qū)動(dòng)操作和圖像傳感器驅(qū)動(dòng)操作，并且控制信號(hào)處理電路223的信號(hào)處理操作。

在攝像裝置2中，在入射光經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)221和快門裝置222被固態(tài)攝像器件1(像素部1a)接收時(shí)，基于所接收光量的信號(hào)電荷在各個(gè)像素P中累積。驅(qū)動(dòng)電路224讀取累積在各個(gè)像素P中的信號(hào)電荷，并且所讀取的電信號(hào)被輸出至信號(hào)處理電路223。從固態(tài)攝像器件1輸出的輸出信號(hào)在信號(hào)處理部23中經(jīng)受預(yù)定的信號(hào)處理，并且可以作為圖像信號(hào)Dout被輸出至外部(例如，輸出至監(jiān)視器)，或可以保持在未示出的諸如存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ)部(存儲(chǔ)媒介)中。

應(yīng)用示例2-1和2-2

圖16是示出了根據(jù)應(yīng)用示例2-1的內(nèi)窺攝像機(jī)(膠囊型內(nèi)窺攝像機(jī)3A)的一般構(gòu)造的功能框圖。膠囊型內(nèi)窺攝像機(jī)3A包括光學(xué)系統(tǒng)231、快門裝置232、固態(tài)攝像器件1(像素部1a)、驅(qū)動(dòng)電路234、信號(hào)處理電路233、數(shù)據(jù)傳輸部235、驅(qū)動(dòng)電池236以及用于感測(cè)姿態(tài)(諸如方向和角度等)的陀螺儀電路237。在這些部件之中，光學(xué)系統(tǒng)231、快門裝置232、驅(qū)動(dòng)電路234以及信號(hào)處理電路233具有與上文針對(duì)攝像設(shè)備2而說明的光學(xué)系統(tǒng)221、快門裝置222、驅(qū)動(dòng)電路224以及信號(hào)處理電路223的功能類似的功能。然而，期望地，光學(xué)系統(tǒng)231能夠在三維空間中在多個(gè)方位(例如，在所有方位)對(duì)圖像進(jìn)行攝像。光學(xué)系統(tǒng)231由一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成。然而，在本示例中，經(jīng)受了信號(hào)處理電路233中的信號(hào)處理之后的圖像信號(hào)D1和從陀螺儀電路237中輸出的姿態(tài)感測(cè)信號(hào)D2經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸部235通過無線通信而被傳輸?shù)酵獠俊?/p>

應(yīng)用有上述實(shí)施方式中的固態(tài)攝像器件1的內(nèi)窺攝像機(jī)不限于如上所述的膠囊型內(nèi)窺攝像機(jī)。例如，如圖17所示，這種內(nèi)窺攝像機(jī)可以為插入型內(nèi)窺攝像機(jī)(插入型內(nèi)窺攝像機(jī)3B)(應(yīng)用示例2-2)。插入型內(nèi)窺攝像機(jī)3B包括光學(xué)系統(tǒng)231、快門裝置232、固態(tài)攝像器件1(像素部1a)、驅(qū)動(dòng)電路234、信號(hào)處理電路233以及數(shù)據(jù)傳輸部235，這些與上述膠囊型內(nèi)窺攝像機(jī)3A的一部分構(gòu)造相同。然而，在插入型內(nèi)窺攝像機(jī)3B中，還設(shè)置有臂238a和驅(qū)動(dòng)部238。臂238a儲(chǔ)存在裝置內(nèi)部。驅(qū)動(dòng)部238驅(qū)動(dòng)臂238a。這樣的插入型內(nèi)窺攝像機(jī)3B連接至線纜239。線纜239包括用于向驅(qū)動(dòng)部238傳輸臂控制信號(hào)CTL的配線239A以及用于傳輸基于攝像圖像的圖像信號(hào)的配線239B。

應(yīng)用示例3

圖18是示出了根據(jù)應(yīng)用示例3的視覺芯片(視覺芯片4)的一般構(gòu)造的功能框圖。視覺芯片4是通過嵌入于在人眼的眼球E1的后壁(具有視覺神經(jīng)的視網(wǎng)膜E2)的一部分中而被使用的人造視網(wǎng)膜。例如，視覺芯片4可以通過嵌入于視網(wǎng)膜E2中的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞C1、水平細(xì)胞C2和視覺細(xì)胞C3中的一者的一部分中而被使用。例如，視覺芯片4可以包括固態(tài)攝像器件1、信號(hào)處理電路241以及刺激電極部242。由于這樣的構(gòu)造，視覺芯片4通過固態(tài)攝像器件1獲取基于入射到眼睛上的光的電信號(hào)。在信號(hào)處理電路241中對(duì)所獲取的電信號(hào)進(jìn)行處理，并且因此，預(yù)定的控制信號(hào)被提供至刺激電極部242。刺激電極部242具有響應(yīng)于輸入的控制信號(hào)向視覺神經(jīng)提供刺激(電信號(hào))的功能。

應(yīng)用示例4

圖19是示出了根據(jù)應(yīng)用示例4的生物傳感器(生物傳感器5)的一般構(gòu)造的功能框圖。例如，生物傳感器5可以是可附接至手指A的血糖水平傳感器。生物傳感器5包括半導(dǎo)體激光器251、固態(tài)攝像器件1以及信號(hào)處理電路252。例如，半導(dǎo)體激光器51可以是發(fā)射紅外光(具有780nm或更大波長(zhǎng))的IR(紅外線)激光器。由于這樣的構(gòu)造，生物傳感器5借助固態(tài)攝像器件1感測(cè)根據(jù)血液中的血糖水平的激光的吸收程度，并且測(cè)量血糖水平。

上文已經(jīng)參考一些實(shí)施方式和變型例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，本發(fā)明的內(nèi)容不限于上述說明性實(shí)施方式等，并且可以進(jìn)行各種修改。例如，在上述實(shí)施方式等中，以兩個(gè)光電二極管11A和11B層疊在半導(dǎo)體基板21中的器件結(jié)構(gòu)作為示例。然而，例如，使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜的光電轉(zhuǎn)換元件可以層疊在半導(dǎo)體基板21上?？商娲?，將要形成在半導(dǎo)體基板21中的光電二極管的數(shù)量可以是三個(gè)或更多，或可以是一個(gè)。本發(fā)明的內(nèi)容可以應(yīng)用于使用垂直晶體管從光電二極管中讀取信號(hào)電荷的任意裝置。

已經(jīng)參考作為示例的背面照明型的固態(tài)攝像器件說明了以上實(shí)施方式。然而，本發(fā)明的內(nèi)容也可以應(yīng)用于前面照明型的固態(tài)攝像器件。

根據(jù)本發(fā)明的上述示例實(shí)施方式和變型例能夠?qū)崿F(xiàn)至少以下構(gòu)造。

(1)

一種固態(tài)攝像器件，其包括：

半導(dǎo)體基板；

光電二極管，所述光電二極管形成在所述半導(dǎo)體基板中；

晶體管，所述晶體管具有柵極電極，所述柵極電極的至少一部分嵌入所述半導(dǎo)體基板中，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由所述柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷；以及

電荷傳輸層，所述電荷傳輸層被設(shè)置成與所述柵極電極和所述光電二極管接觸。

(2)

根據(jù)(1)所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述光電二極管是在所述半導(dǎo)體基板的厚度方向上層疊設(shè)置的多個(gè)光電二極管中的一個(gè)。

(3)

根據(jù)(1)所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述光電二極管包括第一導(dǎo)電類型的光電轉(zhuǎn)換層，并且所述電荷傳輸層是連接至所述光電轉(zhuǎn)換層的一部分的所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層。

(4)

根據(jù)(1)所述的固態(tài)攝像器件，其中

所述柵極電極的至少一部分填充形成在所述半導(dǎo)體基板中的凹部，并且

所述電荷傳輸層的至少一部分在所述凹部的底面處連接至所述柵極電極。

(5)

根據(jù)(4)所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述電荷傳輸層被形成為與所述凹部的所述底面相鄰。

(6)

根據(jù)(4)所述的固態(tài)攝像器件，還包括與所述電荷傳輸層和所述凹部的所述底面接觸的第二導(dǎo)電類型的暗電流抑制層。

(7)

根據(jù)(4)所述的固態(tài)攝像器件，其中，所述電荷傳輸層覆蓋所述凹部的所述底面和所述凹部的側(cè)面的一部分。

(8)

一種固態(tài)攝像器件的制造方法，所述方法包括步驟：

形成具有柵極電極的晶體管，所述柵極電極的至少一部分嵌入半導(dǎo)體基板中，所述半導(dǎo)體基板包含光電二極管，所述晶體管被構(gòu)造成經(jīng)由所述柵極電極從所述光電二極管讀取信號(hào)電荷；并且

形成與所述柵極電極和所述光電二極管接觸的電荷傳輸層。

(9)

根據(jù)(8)所述的方法，其中，所述光電二極管是在所述半導(dǎo)體基板的厚度方向上層疊設(shè)置的多個(gè)光電二極管中的一個(gè)。

(10)

根據(jù)(8)所述的方法，其中，

所述光電二極管包括第一導(dǎo)電類型的光電轉(zhuǎn)換層，并且

所述電荷傳輸層是連接至所述光電轉(zhuǎn)換層的一部分的所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層。

(11)

根據(jù)(8)所述的方法，其中，在形成所述晶體管期間在所述半導(dǎo)體基板中形成凹部，并且形成所述柵極電極以填充所述凹部。

(12)

根據(jù)(11)所述的方法，其中，在形成所述凹部之后并在形成所述柵極電極之前，借助經(jīng)過所述凹部的所述底面的離子植入來形成所述電荷傳輸層。

(13)

根據(jù)(11)所述的方法，還包括步驟：

在形成所述電荷傳輸層之后并在形成所述柵極電極之前，借助經(jīng)過所述凹部的所述底面的離子植入來形成第二導(dǎo)電類型的暗電流抑制層，

其中，在形成所述凹部之后并在形成所述柵極電極之前，借助經(jīng)過所述凹部的所述底面的離子植入來形成所述電荷傳輸層。

(14)

根據(jù)(11)所述的方法，其中，在形成所述光電二極管之后并在形成所述凹部之前，通過經(jīng)過所述半導(dǎo)體基板中的選擇區(qū)域進(jìn)行離子植入來形成所述電荷傳輸層。

(15)一種具有根據(jù)(1)所述的固態(tài)攝像器件的電子裝置。

(16)一種固態(tài)攝像器件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固態(tài)攝像器件包括：

半導(dǎo)體基板；

形成在所述半導(dǎo)體基板中的第一光電二極管；

形成在所述半導(dǎo)體基板中的第二光電二極管；

晶體管，所述晶體管具有柵極電極，所述柵極電極的至少一部分嵌入所述半導(dǎo)體基板中，以及

浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域嵌入所述半導(dǎo)體基板中；

其中，所述第一光電二極管的第一電荷通過所述柵極電極傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散，并且所述第二光電二極管的第二電荷通過所述柵極電極傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域。

(17)

根據(jù)(16)所述的方法，其中，所述光電二極管是在所述半導(dǎo)體基板的厚度方向上層疊設(shè)置的多個(gè)光電二極管中的一個(gè)。

(18)

根據(jù)(16)所述的方法，其中，所述光電二極管包括第一導(dǎo)電類型的光電轉(zhuǎn)換層，并且電荷傳輸層是連接至所述光電轉(zhuǎn)換層的一部分的所述第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散層。

(19)

根據(jù)(16)所述的方法，其中，在形成所述晶體管期間在所述半導(dǎo)體基板中形成凹部，并且形成所述柵極電極以填充所述凹部。

(20)

根據(jù)(19)所述的方法，其中，在形成所述凹部之后并在形成所述柵極電極之前，借助經(jīng)過所述凹部的所述底面的離子植入來形成電荷傳輸層。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以取決于設(shè)計(jì)要求或其它因素做出各種變形、組合、子組合以及變更，只要它們落在隨附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)。

附圖標(biāo)記列表

1 固態(tài)攝像器件

11A、11B 光電二極管

21 半導(dǎo)體基板

12 FD

13 電荷傳輸層

13a 暗電流抑制層

14 柵極電極

Tr 垂直晶體管

H 凹部

Sb 底面

S1 電路形成面

S2 光接收面