專利名稱：固體攝像裝置及其制造方法以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置以及包括該固體攝像裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
固體攝像裝置主要分為以CXD (電荷耦合裝置)圖像傳感器為代表的電荷傳輸型固體攝像裝置以及以諸如CMOS (互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的MOS型圖像傳感器為代表的放大型固體攝像裝置。將CCD圖像傳感器與MOS型圖像傳感器進行比較，在CCD圖像傳感器中傳輸信號電荷需要高的驅(qū)動電壓，因而，與MOS型圖像傳感器相比，電源電壓必然變高。因此，作為近年來裝載于諸如帶有相機的蜂窩電話或PDA(個人數(shù)字助理)的移動設(shè)備上的固體攝像裝置，MOS型圖像傳感器應(yīng)用更為廣泛，其電源電壓低于CCD圖像傳感器，并且從功耗等角度比CCD圖像傳感器更有優(yōu)勢。在MOS型圖像傳感器中，單位像素包括作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管以及多個MOS晶體管，并且MOS型圖像傳感器包括由多個單位像素以矩陣形式排列的攝像區(qū)域以及周邊電路區(qū)域。圖15表示出了普通的MOS型圖像傳感器中像素的電荷讀出部的主要部分。在該像素中，作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管102以及η型半導(dǎo)體區(qū)域即浮動擴散區(qū)域103形成于半導(dǎo)體基板101上，其中光電二極管102的信號電荷被讀出至浮動擴散區(qū)域103。在光電二極管102和浮動擴散區(qū)域103之間形成傳輸晶體管Trl，其中，隔著柵極絕緣膜104形成柵極(所謂的傳輸柵極)105，這樣就形成了電荷讀出部。光電二極管102構(gòu)造為嵌入型光電二極管，其包括作為電荷累積區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域107以及形成于其表面的界面部分處的所謂P型累積層108的P型半導(dǎo)體區(qū)域。光電二極管102構(gòu)造為所謂的HAD (空穴累積二極管)傳感器。在柵極105的側(cè)壁處，形成由絕緣層構(gòu)成的側(cè)壁106。在電荷累積期間，OV施加于柵極105上以使傳輸晶體管Trl處于截止(OFF)狀態(tài)，從而在光電二極管102中累積信號電荷。在讀出時，正電壓施加于柵極105以將累積于光電二極管102中的信號電荷傳輸至浮動擴散區(qū)域103。在光電二極管102中，根據(jù)入射光量的信號電荷以及即使沒有入射光時流入光電二極管102中的暗電流分量(暗電子)在電荷累積時間段內(nèi)被累積。暗電子是從柵極105下面的絕緣膜和硅區(qū)域之間的界面所產(chǎn)生的電子，這些暗電子是導(dǎo)致白點產(chǎn)生的固定模式噪聲。作為一種用于改善上述問題的技術(shù)，JP-A-2002-2 17397 (專利文獻I)提出了通過在電荷累積期間向傳輸晶體管的柵極施加負電壓來減小暗電流的MOS圖像傳感器。該MOS圖像傳感器具有這樣結(jié)構(gòu)，即如圖16所示，在電荷累積期間，負電壓-V施加于傳輸晶體管Trl的柵極105。在此結(jié)構(gòu)中，通過向柵極105施加負電壓-V，在柵極105正下方誘導(dǎo)空穴(正空穴)“h”以使傳輸晶體管Trl處于截止(OFF)狀態(tài)，同時也在柵極105附近的側(cè)壁106正下方通過邊緣電容誘導(dǎo)空穴“h”。即在柵極105附近的柵極105正下方和側(cè)壁106正下方以電的方式產(chǎn)生空穴釘扎模式(hole pinning mode)。據(jù)此,在柵極絕緣膜104及其附近的側(cè)壁106與硅區(qū)域之間的界面處所產(chǎn)生的電子再次與空穴"h"相結(jié)合，由此抑制白點的產(chǎn)生。此外，JP-A-2006-32681 (專利文獻2)提出了一種MOS圖像傳感器，其中傳輸晶體管的柵極由相對于本征半導(dǎo)體具有功函數(shù)(work function)差異的p型多晶娃制成，以在即使沒有引入負電壓時抑制從傳輸晶體管的界面處產(chǎn)生暗電流。 在光電二極管102中的信號電荷被讀出到浮動擴散區(qū)域103的情況下，當(dāng)P型累積層108靠近柵極105時，傳輸晶體管Trl的讀出電壓Vtg變高，因而難于讀出信號電荷。圖3C表示出了在讀出信號電荷之前的電勢分布以及讀出時的電勢分布。在圖15中所示的通常的電荷讀出部的結(jié)構(gòu)中，通過向傳輸晶體管Trl的柵極105施加讀出電壓來調(diào)節(jié)讀出前的電勢“a”，從而讀出光電二極管102中的信號電荷。這時，當(dāng)讀出電壓低時，如圖3C所示，就在側(cè)壁106正下方形成勢壘“C”，因此難于讀出信號電荷。為了使信號電荷的讀出變得容易，讀出電壓必須足夠高以打破勢壘“C”。圖3A對應(yīng)于相關(guān)技術(shù)中的一種示例的讀出部。對于MOS固體攝像裝置，近年來期望改善其讀出特性。為了使信號電荷的讀出變得容易，可以考慮使高濃度P型累積層108遠離柵極105，然而，這樣做會產(chǎn)生白點。當(dāng)P型累積層108靠近柵極105以抑制白點產(chǎn)生時，讀出電壓變高。所以，改善讀出特性與抑制白點產(chǎn)生彼此存在矛盾。考慮到讀出特性和光電二極管的飽和電荷量(最大接納電荷量)Qs之間的關(guān)系，當(dāng)光電二極管的η型半導(dǎo)體區(qū)域的濃度高時，Qs變高，但是難于讀出信號電荷。當(dāng)η型半導(dǎo)體區(qū)域的濃度變高時，會導(dǎo)致白點的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可以改善讀出特性的固體攝像裝置以及包括該固體攝像裝置的電子裝置。根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置包括光電轉(zhuǎn)換部、浮動擴散區(qū)域、由η型半導(dǎo)體制成的傳輸柵極、隔著絕緣膜形成于傳輸柵極的光電轉(zhuǎn)換部一側(cè)的由η型半導(dǎo)體制成的側(cè)壁、以及形成于傳輸柵極的浮動擴散區(qū)域一側(cè)的由絕緣層制成的側(cè)壁。在根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置中，由η型半導(dǎo)體制成的側(cè)壁隔著絕緣膜形成于由η型半導(dǎo)體制成的傳輸柵極的光電轉(zhuǎn)換部一側(cè)，因而，當(dāng)讀出電壓施加于傳輸柵極時，讀出電壓也因耦合電容施加于由η型半導(dǎo)體制成的側(cè)壁上。因此，位于側(cè)壁正下方的光電轉(zhuǎn)換部的電勢被緩慢調(diào)整而不形成勢壘，并且可以實現(xiàn)在低電壓下讀出信號電荷。并且在此結(jié)構(gòu)中，在η型傳輸柵極正下方以及在η型側(cè)壁正下方的區(qū)域在累積電荷時處于空穴釘扎模式，這抑制了白點的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明另一實施例的固體攝像裝置包括在單位像素中具有第一光電二極管和第二光電二極管的光電轉(zhuǎn)換部,其中第二光電二極管位于傳輸柵極附近并且雜質(zhì)濃度比
第一光電二極管高。在根據(jù)本發(fā)明這一實施例的固體攝像裝置中，光電轉(zhuǎn)換部包括第一光電二極管和第二光電二極管，其中第二光電二極管雜質(zhì)濃度比第一光電二極管高且形成于傳輸柵極附近。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，信號電荷累積 在位于傳輸柵極附近的第二光電二極管中，因而，易于讀出信號電荷。并且在此結(jié)構(gòu)中，由于包括具有較高雜質(zhì)濃度的第二光電二極管，所以可增大飽和電荷量Qs。根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電子裝置包括固體攝像裝置、將入射光導(dǎo)入固體攝像裝置的光電轉(zhuǎn)換部的光學(xué)系統(tǒng)以及處理固體攝像裝置的輸出信號的信號處理電路，其中固體攝像裝置由根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的固體攝像裝置中的任一個構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的固體攝像裝置，其包括半導(dǎo)體基板；位于所述基板上的多個像素單元，每個所述像素單元具有一個或者多個光電轉(zhuǎn)換部以及具有柵極的至少一個或者多個晶體管，其中，所述光電轉(zhuǎn)換部形成第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域以及第二導(dǎo)電型的第三區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子裝置，其包括如上所述的固體攝像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光導(dǎo)入所述固體攝像裝置的光電轉(zhuǎn)換部；以及信號處理電路，其處理所述固體攝像裝置的輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的固體攝像裝置的制造方法，該方法包括形成半導(dǎo)體基板；在所述基板上形成多個像素單元，每個所述像素單元具有一個或者多個光電轉(zhuǎn)換部以及具有柵極的至少一個或者多個晶體管，其中，所述光電轉(zhuǎn)換部形成第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域以及第二導(dǎo)電型的第三區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明實施例的電子裝置中，通過設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的實施例的固體攝像裝置，可以在低電壓下讀出信號電荷，也可以抑制白點的產(chǎn)生或?qū)崿F(xiàn)飽和電荷量的提高。在根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置中，可以改善信號電荷的讀出特性。在根據(jù)本發(fā)明實施例的電子裝置中，可以改善固體攝像裝置中的信號電荷的讀出特性。


圖I是表示采用本發(fā)明的MOS型固體攝像裝置的示例的示意性配置視圖；圖2是表示本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的配置視圖；圖3Α是相關(guān)技術(shù)的讀出部的剖面圖；圖3Β是本發(fā)明第一實施例的讀出部的剖面圖；圖3C示出了讀出之前和讀出時的電勢分布圖；圖4是表示本發(fā)明第二實施例的固體攝像裝置的配置視圖；圖5是表示本發(fā)明所采用的像素布局的示例的平面圖；圖6是圖5的相關(guān)部分的放大平面圖7是用于說明本發(fā)明第二實施例的固體攝像裝置的剖面圖；圖8是表示本發(fā)明第三實施例的固體攝像裝置的配置視圖；圖9是表示本發(fā)明第四實施例的固體攝像裝置的配置視圖；圖10是表示本發(fā)明第五實施例的固體攝像裝置的配置視圖；圖11是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置的傳輸柵極的示例的配置視圖；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置的傳輸柵極的示例的配置視圖；圖13是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置的傳輸柵極的示例的配置視圖；
圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子裝置的示意性結(jié)構(gòu)視圖；圖15是表示作為相關(guān)技術(shù)示例的固體攝像裝置的讀出部的配置視圖；以及圖16是表示另一個作為相關(guān)技術(shù)示例的固體攝像裝置的讀出部的配置視圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的各實施例。圖I表示出了本發(fā)明的固體攝像裝置的示例，即MOS型固體攝像裝置的示意性配置視圖。作為示例的固體攝像裝置1，包括例如硅基板的半導(dǎo)體基板11上的像素部(所謂的攝像區(qū)域)3和周邊電路部，其中在該像素部3中，包括多個光電轉(zhuǎn)換元件的多個像素2二維地有規(guī)則排列。像素2例如包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管以及多個像素晶體管(所謂的MOS晶體管)。所述多個像素晶體管，例如包括三個晶體管，即傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管，或者例如通過增加選擇晶體管而包括四個晶體管。由于這些單位像素的等效電路與普通電路相同，所以不再贅述。周邊電路部包括垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5、水平驅(qū)動電路6、輸出電路7、控制電路8等?；诖怪蓖叫盘?、水平同步信號和主時鐘，控制電路8生成作為垂直驅(qū)動電路
4、列信號處理電路5、水平驅(qū)動電路6等的操作基準(zhǔn)的時鐘信號和控制信號，并將這些信號輸入給垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5、水平驅(qū)動電路6等。垂直驅(qū)動電路4例如包括移位寄存器，該電路在垂直方向上按行有選擇地依次掃描像素部3中的各像素2，并通過垂直信號線9向列信號處理電路5提供基于例如作為各像素2的光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管根據(jù)光接收量所產(chǎn)生的信號電荷的像素信號。列信號處理電路5例如設(shè)置為按像素2的各列進行信號處理，例如基于來自黑基準(zhǔn)像素(在有效像素區(qū)域周圍所形成的)的信號，按各像素列消除從一行像素2中輸出的信號的噪聲。即，列信號處理電路5進行例如S/Η(采樣和保持)電路、CDS(相關(guān)雙采樣)電路、信號放大等的信號處理，以消除像素2特有的固定模式噪聲。在列信號處理電路5的輸出級處設(shè)有水平選擇開關(guān)(未表示出)，該選擇開關(guān)連接于列信號處理電路5和水平信號線10之間。水平驅(qū)動電路6例如包括移位寄存器，該電路通過連續(xù)輸出水平掃描脈沖以依次選擇各列信號處理電路5，并允許各列信號處理電路5將像素信號輸出給水平信號線10。輸出電路7對從各列信號處理電路5通過水平信號線10所依次提供的信號進行信號處理并輸出信號。在其上形成有像素部3和周邊電路部的基板11上，隔著層間絕緣膜形成有多層布線層。在像素部3中，片上濾色器隔著平坦化層形成于多層布線層上，并且多層布線層上還形成有片上微透鏡。在攝像區(qū)域中除像素部之外的區(qū)域處，具體地說，在周邊電路部和攝像區(qū)域中除光電二極管(所謂的光接收部)之外的其它區(qū)域處，形成有遮光膜。遮光膜例如可由多層布線層的頂層的布線層形成。以下說明本發(fā)明的所謂的讀出部的實施例，該讀出部在以上單位像素2中包括光電轉(zhuǎn)換部、浮動擴散區(qū)域和傳輸晶體管。圖2表示出了本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置，具體表示出了本發(fā)明第一實施例的讀出部。在根據(jù)本實施例的固體攝像裝置21中，讀出部25包括作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管(H)) 23、第二導(dǎo)電型的η型半導(dǎo)體區(qū)域的浮動擴散區(qū)域(FD) 24以及傳輸晶體管Trl，該讀出部25形成于第一導(dǎo)電型、即P型半導(dǎo)體基板22中的各單位像素區(qū)域處。光電二極管23構(gòu)造為嵌入型光電二極管，其包括第二導(dǎo)電型、即η型半導(dǎo)體區(qū)域26及其表面上的P型累積層27。在光電二極管23和浮動擴散區(qū)域24之間的基板表面上， 隔著柵極絕緣膜31形成由η型半導(dǎo)體、即多晶硅制成的傳輸柵極(下稱η+柵極)32，從而構(gòu)成傳輸晶體管Trl。在傳輸晶體管Trl中，光電二極管23成為源極區(qū)域，浮動擴散區(qū)域24成為漏極區(qū)域。柵極絕緣膜31例如由氧化硅膜制成。而且，在η+柵極32的光電二極管23 —側(cè)，隔著例如氧化硅膜的絕緣膜33形成由η型半導(dǎo)體、即多晶硅制成的側(cè)壁34 (以下稱為η+多晶側(cè)壁)。在η+柵極32的浮動擴散區(qū)域24 —側(cè)，形成由絕緣層制成的側(cè)壁35 (以下稱為絕緣側(cè)壁)。絕緣側(cè)壁35在該示例中具有兩層結(jié)構(gòu)，例如包括氧化硅膜33和氮化硅層36。絕緣側(cè)壁35也可形成為一層結(jié)構(gòu)或者兩層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。η+多晶側(cè)壁34形成為與光電二極管23的η型半導(dǎo)體區(qū)域26相對應(yīng)。η型半導(dǎo)體區(qū)域26形成為其部分與η+柵極32重疊，P型累積層27形成為其部分與η+多晶側(cè)壁34重疊。浮動擴散區(qū)域24形成為其穿過絕緣側(cè)壁35部分地與η+柵極32的一部分重疊。在第一實施例的固體攝像裝置21中，在信號電荷從光電二極管23讀出至浮動擴散區(qū)域24的讀出電荷期間，正電壓施加于η+柵極32上。正電壓通過耦合電容也施加于η+多晶側(cè)壁34上。柵極電壓施加于η+多晶側(cè)壁34上，從而按如下方式調(diào)節(jié)光電二極管23的η型半導(dǎo)體區(qū)域26的電勢。電勢的調(diào)節(jié)是這樣實現(xiàn)的，即讀出時的電勢分布“b”如圖3C所示，其中的勢壘“c”被打破，并且電勢分布“b”在η+多晶側(cè)壁34正下方具有緩坡。圖3Β對應(yīng)于本實施例的讀出部25。因為具有平緩坡度的電勢分布“b”可以在低電壓下讀出信號電荷，所以讀出電荷變得容易。簡言之，改善了讀取特性。在信號電荷的累積階段，負電壓施加于η+柵極32上。由于負電壓通過耦合電容也施加于η+多晶側(cè)壁34上，所以在η+多晶側(cè)壁34正下方的光電二極管23中的η型半導(dǎo)體區(qū)域26的表面處會誘導(dǎo)空穴“h”。即，在η+多晶側(cè)壁34正下方的η型半導(dǎo)體區(qū)域26的表面處于所謂的空穴釘扎模式。同時，在η+柵極32正下方的溝道表面也處于空穴釘扎模式。該溝道表面以及在η+多晶側(cè)壁34正下方的光電二極管23中η型半導(dǎo)體區(qū)域26的表面處于空穴釘扎模式，因而，從絕緣膜界面產(chǎn)生的電子再次與空穴“h”結(jié)合，這抑制了白點的產(chǎn)生。在浮動擴散區(qū)域24—側(cè)的側(cè)壁35由絕緣側(cè)壁制成，因而，可以降低浮動擴散區(qū)域24的電容并提高轉(zhuǎn)換效率。在此情況下，浮動擴散區(qū)域24的電容是浮動擴散區(qū)域24和側(cè)壁35的疊加電容,并且例如,在側(cè)壁35以與光電二極管23 —側(cè)相同的方式由多晶側(cè)壁制成的情況下，疊加電容變大且轉(zhuǎn)換效率降低。圖4表示出了本發(fā)明第二實施例的固體攝像裝置，具體表示出了第二實施例的固體攝像裝置的讀出部。圖4是圖5的像素布局的剖面圖，并且是沿圖6 (是圖5中相關(guān)部分的放大視圖)中A-A線的剖面圖。首先，參照圖5說明像素布局。根據(jù)本實施例的固體攝像裝置的像素布局是四個光電轉(zhuǎn)換部共用必要的像素晶體管的像素布局，即，四像素共用一個單元。在該固體攝像裝置中，如圖5所不，四個光電轉(zhuǎn)換部42、43、44和45按兩列兩行排列。為周圍的四個光電轉(zhuǎn)換部42 45所共用的一個浮動擴散區(qū)域46排列在中間。
近似于三角形的傳輸柵極47、48、49和50形成于相應(yīng)的四個光電轉(zhuǎn)換部42 45的相應(yīng)角部與浮動擴散區(qū)域46之間，并分別形成對應(yīng)的傳輸晶體管Trll、Trl2、Trl3和Trl4。傳輸柵極47 50形成為近似于三角形，其中，光電轉(zhuǎn)換部42 45 —側(cè)為三角形底邊，且浮動擴散區(qū)域46 —側(cè)為三角形頂部。四個光電轉(zhuǎn)換部42 45所共用的像素晶體管，即復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4，例如排列在四個光電轉(zhuǎn)換部42 45的組合的下面。復(fù)位晶體管Tr2包括一對源極/漏極區(qū)域51、52以及隔著柵極絕緣膜形成的復(fù)位柵極55。放大晶體管Tr3包括一對源極/漏極區(qū)域52、53以及隔著柵極絕緣膜形成的放大柵極56。選擇晶體管Tr4包括一對源極/漏極區(qū)域53、54以及隔著柵極絕緣膜形成的選擇柵極57。圖6表示出了圖5中一個放大的讀出部的詳細配置。圖4是沿圖6的A-A線的剖面圖。在根據(jù)第二實施例的固體攝像裝置41中，如圖4所示，讀出部63包括光電轉(zhuǎn)換部43、作為第二導(dǎo)電型的η型半導(dǎo)體區(qū)域的浮動擴散區(qū)域(FD)46以及傳輸晶體管Trl2，該讀出部63形成于第一導(dǎo)電型的P型半導(dǎo)體基板61中各單位像素(共用像素中所包括的各像素)區(qū)域中。在光電轉(zhuǎn)換部43和浮動擴散區(qū)域46之間的基板表面上隔著柵極絕緣膜71形成η+柵極48,從而構(gòu)成傳輸晶體管Trl2。在傳輸晶體管Trl2中，光電轉(zhuǎn)換部43成為源極區(qū)域，浮動擴散區(qū)域46成為漏極區(qū)域。柵極絕緣膜71例如由氧化硅膜形成。在η+柵極48的光電轉(zhuǎn)換部43 —側(cè)，隔著例如氧化硅膜的絕緣膜73形成η+多晶側(cè)壁74。在η+柵極48的浮動擴散區(qū)域46 —側(cè),形成絕緣側(cè)壁75。絕緣側(cè)壁75在本示例中具有兩層結(jié)構(gòu)，例如包括氧化娃膜73和氮化娃膜76。絕緣側(cè)壁75也可形成為一層結(jié)構(gòu)或者兩層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。具體地，在本實施例中，光電轉(zhuǎn)換部43包括第一光電二極管(Η)1)64和第二光電二極管(PD2)65。第一光電二極管64構(gòu)造為嵌入型光電二極管，其包括第二導(dǎo)電型的η型半導(dǎo)體區(qū)域66及其表面上的P型累積層67。作為構(gòu)成第二光電二極管65的光電二極管，其包括第二導(dǎo)電型的η型半導(dǎo)體區(qū)域68以及在其表面上通過η+多晶側(cè)壁74而處于空穴釘扎模式的區(qū)域。也就是說，第二光電二極管65構(gòu)造為這樣的光電二極管，即在其表面處，與信號電荷相反的電荷被后文詳述的傳輸柵極或多晶側(cè)壁的電場激發(fā)。第一光電二極管64形成于其中形成有光電轉(zhuǎn)換部43的區(qū)域上。第二光電二極管65形成為比第一光電二極管64淺,從而雜質(zhì)濃度比第一光電二極管64的雜質(zhì)濃度高,并且形成于η+柵極48附近。也就是說，在第二光電二極管65中，η型半導(dǎo)體區(qū)域68形成為比第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66淺。而且,η型半導(dǎo)體區(qū)域68形成為其雜質(zhì)濃度設(shè)定成高于第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66的雜質(zhì)濃度，并且形成于η+柵極48附近。第一光電二極管64的P型累積層67形成為在第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68上延伸，但是P型累積層67在η+多晶側(cè)壁74的正下方?jīng)]有形成。P型累積層67也可以形成為稍微進入位于η+多晶側(cè)壁74正下方的區(qū)域。在該示例中，第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66進入位于η+柵極48正下、方的區(qū)域，從而部分地與η+柵極48重疊。第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68存在于第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66中，并且進入位于η+柵極48正下方的區(qū)域，從而部分地與η+柵極48重疊。元件隔離部77在本示例中由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、即P型半導(dǎo)體層構(gòu)成。η+多晶側(cè)壁74 —側(cè)的氧化硅膜73形成為比絕緣側(cè)壁75 —側(cè)的氧化硅膜73薄。η+多晶側(cè)壁74在所示的示例中形成為傾斜45度的三角形，即錐角Θ I為45度的三角形。η+多晶側(cè)壁74中的錐角Θ I優(yōu)選為40 50度。η+多晶側(cè)壁74也可以形成為類似于絕緣側(cè)壁75的圓弧形。在本實施例中，讀出部63的形成是通過自對準(zhǔn)步驟完成的。即，在形成η+柵極48之后，通過η+柵極48和第一光致抗蝕劑掩模，利用離子注入形成第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66。然后，通過η+柵極48和第二光致抗蝕劑掩模，利用離子注入形成浮動擴散區(qū)域46。而后通過η+柵極48和第三光致抗蝕劑掩模，利用離子注入形成第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68。而且，在形成包括絕緣膜73的絕緣側(cè)壁75和η+多晶側(cè)壁74之后，通過η+多晶側(cè)壁74和第四光致抗蝕劑掩模，形成第一光電二極管64的ρ型累積層67。在根據(jù)第二實施例的固體攝像裝置中，在電荷累積時間段內(nèi)由第一和第二光電二極管64、65中的光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的信號電荷(在本不例中為電子)被累積在具有高雜質(zhì)濃度的第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68中。即，信號電荷被累積在靠近η+柵極48的區(qū)域中。在讀取信號電荷時，信號電荷被累積在靠近η+柵極48且為淺區(qū)域的第二光電二極管65中，因而，當(dāng)施加讀出電壓時，第二光電二極管65的電勢很容易地被立即調(diào)節(jié)，這使讀出信號電荷變得容易。而且，因為P型累積層沒有存在于第二光電二極管65的表面處，并且由于η+多晶側(cè)壁74的電勢，所以在η+多晶側(cè)壁74的正下方不會產(chǎn)生勢壘，從而易于讀出信號電荷。也就是說，在讀出電荷時，正電壓施加于η+柵極48上以導(dǎo)通傳輸晶體管Trl20并且在導(dǎo)通晶體管時，η+多晶側(cè)壁74的電勢以與第一實施例相同的方式通過耦合電容被調(diào)節(jié)，該電勢被調(diào)節(jié)為具有平緩坡度的電勢，從而在η+多晶側(cè)壁74的正下方?jīng)]有勢壘。因而，結(jié)合以上現(xiàn)象，讀出信號電荷變得更容易。簡言之，可以在低電壓下進行信號電荷的讀出并且可以改善讀出特性。在η+多晶側(cè)壁74 一側(cè)的絕緣膜(例如氧化硅膜)73的膜厚度形成為比絕緣側(cè)壁75的氧化硅膜73的膜厚度薄。因此，η+柵極48和η+多晶側(cè)壁74之間的耦合電容增大，于是易于進行耦合，并且也易于通過η+多晶側(cè)壁74對第二光電二極管65的表面進行電勢調(diào)節(jié)。在η+多晶側(cè)壁74 —側(cè)的絕緣膜73的膜厚度是用于控制例如耦合電容和電勢調(diào)節(jié)等η+多晶側(cè)壁效果的參數(shù)。作為用于控制η+多晶側(cè)壁的效果的參數(shù)，該參數(shù)包括η+多晶側(cè)壁74的雜質(zhì)濃度以及絕緣膜73和η+多晶側(cè)壁74向光電二極管(PD)側(cè)的伸出尺寸。而且，在傳輸晶體管的柵極和η+多晶側(cè)壁附近的Si基板中的雜質(zhì)分布的相互作用可以控制η+多晶側(cè)壁的效果。在第二實施例中，通過設(shè)置其中具有高雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的第二光電二極管65，可以增加飽和電荷量Qs。根據(jù)本實施例的固體攝像裝置具有這樣的配置，即盡管飽和電荷量Qs大，但讀出信號電荷很容易。 在電荷累積期間，負電壓施加于η+柵極48上。負電壓通過稱合電容也施加于η+多晶側(cè)壁74上，因而，在η+多晶側(cè)壁74正下方的第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的表面處會誘導(dǎo)空穴“h”。S卩，如圖7所示，由來自于η+多晶側(cè)壁74的電場誘導(dǎo)的空穴“h”所形成的累積區(qū)域形成于位于η+多晶側(cè)壁74正下方的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的表面處。η型半導(dǎo)體區(qū)域68的表面變成空穴釘扎模式。同時，位于η+柵極48正下方的溝道表面也變成空穴釘扎模式。由于溝道表面以及位于η+多晶側(cè)壁74正下方的第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的表面處于空穴釘扎模式，所以從絕緣膜界面產(chǎn)生的電子再次與空穴“h”結(jié)合，這抑制了白點的產(chǎn)生。第二實施例包括具有η+柵極48和η+多晶側(cè)壁74的配置，因而，也可以實現(xiàn)與第一實施例相同的效果。通過自對準(zhǔn)步驟形成包括傳輸晶體管Trl2、第一和第二光電二極管64、65的整個讀出部63，從而，即使在像素小型化時也可以精確地形成讀出部63，因此，可以高精度地制造本實施例的固體攝像裝置。以下的效果可以通過使η+多晶側(cè)壁74形成為三角形來實現(xiàn)。形成η+多晶側(cè)壁74之后，必須去除不必要的部位的η+多晶側(cè)壁。例如，有必要去除周邊電路處的η+多晶側(cè)壁，這是因為當(dāng)η+多晶側(cè)壁保留在那里時晶體管特性會惡化。在去除之后形成絕緣側(cè)壁時，在殘存η+多晶側(cè)壁的部位，絕緣側(cè)壁形成于η+多晶側(cè)壁的外側(cè)。由于不完整的側(cè)壁形成于非目標(biāo)部位，所以難于控制形狀并且導(dǎo)致特性變化。另一方面，當(dāng)η+多晶側(cè)壁74形成為三角形時，絕緣側(cè)壁不形成于η+多晶側(cè)壁74的外側(cè)，因而，可以控制形狀并且不會導(dǎo)致特性變化。如果可以控制形狀，那么可保留絕緣側(cè)壁。在此情況下，η+多晶側(cè)壁74的形狀可以是除三角形之外的形狀。另外，可以將η+多晶側(cè)壁和柵極用作掩模，來進行周邊電路的源極/漏極的離子注入，之后，去除不必要的部分處的η+多晶側(cè)壁以節(jié)省形成絕緣側(cè)壁的步驟。圖8 圖10表示出了第二實施例的變化例，即第三實施例、第四實施例和第五實施例。如圖8所示，在第三實施例的固體攝像裝置81中，讀出部82以與第二實施例相同的方式由具有第一光電二極管(roi)64和第二光電二極管(PD2)65的光電轉(zhuǎn)換部43、浮動擴散區(qū)域46以及傳輸晶體管Trl2構(gòu)成。在本實施例中，第二光電二極管65形成于η+多晶側(cè)壁74的正下方。S卩，第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68形成于η+多晶側(cè)壁74的正下方。第一光電二極管64的P型累積層67不與第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68重疊。其它結(jié)構(gòu)與圖4的第二實施例相同，與圖4相對應(yīng)的部分以相同的附圖標(biāo)記表不，不再贅述。在第三實施例的固體攝像裝置81中，第二光電二極管65的區(qū)域形成為比第二實施例更窄，因而，所累積的電荷更接近于η+柵極48，這使信號電荷的讀出更容易。并且可以實現(xiàn)第二實施例所述的其它效果。如圖9所示，在第四實施例的固體攝像裝置83中，讀出部84以與第二實施例相同 的方式由具有第一光電二極管(roi)64和第二光電二極管(PD2)65的光電轉(zhuǎn)換部43、浮動 擴散區(qū)域46以及傳輸晶體管Trl2構(gòu)成。在本實施例中，第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的一部分形成為超出第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66，從而向η+柵極48側(cè)延伸。η型半導(dǎo)體區(qū)域68例如可以通過傾斜的離子注入形成。第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的其余部分形成于第一光電二極管64的η型半導(dǎo)體區(qū)域66中。第一光電二極管64的ρ型累積層67也形成于位于η+多晶側(cè)壁74正下方的區(qū)域處。并且優(yōu)選采用的配置是，在η+多晶側(cè)壁74正下方的區(qū)域處沒有形成P型累積層67。其它結(jié)構(gòu)與圖4的第二實施例相同，與圖4相對應(yīng)的部分以相同的附圖標(biāo)記表不，不再贅述。在第四實施例的固體攝像裝置83中，第二光電二極管65形成為其部分從第一光電二極管64向η+柵極48側(cè)延伸。在此配置中，第二光電二極管65更靠近于浮動擴散區(qū)域46，并且由η+柵極48調(diào)節(jié)的第二光電二極管65中的區(qū)域增大，這使信號電荷的讀出更容易。并且可以實現(xiàn)第二實施例所述的其它效果。如圖10所示，在第五實施例的固體攝像裝置85中，讀出部86以與第二實施例相同的方式由具有第一光電二極管(roi) 64和第二光電二極管(PD2)65的光電轉(zhuǎn)換部43、浮動擴散區(qū)域46以及傳輸晶體管Trl2構(gòu)成。在本實施例中，第一光電二極管64和第二光電二極管65形成為與圖4所示的第二實施例具有相同的位置關(guān)系，并且P型低雜質(zhì)濃度區(qū)域87形成于第二光電二極管65的位于η+多晶側(cè)壁74正下方的表面處。也就是說，濃度低于第一光電二極管64的ρ型累積層67的ρ型低雜質(zhì)濃度區(qū)域87，即所謂的低濃度ρ累積層形成于第二光電二極管65的η型半導(dǎo)體區(qū)域68的位于η+多晶側(cè)壁74正下方的表面處。其它結(jié)構(gòu)與圖4的第二實施例相同，與圖4相對應(yīng)的部分以相同的附圖標(biāo)記表不，不再贅述。在第五實施例的固體攝像裝置85中，形成作為ρ累積層的P型半導(dǎo)體區(qū)域87，因而，結(jié)合通過η+多晶側(cè)壁74在第二光電二極管65的表面處誘導(dǎo)的空穴，可以抑制白點的產(chǎn)生。此外，也可以實現(xiàn)與第二實施例相同的效果，例如容易讀出信號電荷，飽和電荷量增加等。在具有包括第一光電二極管64和第二光電二極管65的光電轉(zhuǎn)換部43的固體攝像裝置中，可以采用圖11 圖13所示的結(jié)構(gòu)作為傳輸晶體管的柵極和側(cè)壁的結(jié)構(gòu)。在圖11的示例中，傳輸晶體管的傳輸柵極以與圖4中所述相同的方式由η+柵極72構(gòu)成。在光電轉(zhuǎn)換部43 —側(cè)的側(cè)壁由包括絕緣膜(例如氧化硅膜)73的η+多晶側(cè)壁74制成。在浮動擴散區(qū)域46 —側(cè)的側(cè)壁由絕緣側(cè)壁75制成,在該示例中，絕緣側(cè)壁75包括氧化硅膜73和氮化硅膜76。在圖12的示例中，傳輸晶體管的傳輸柵極由ρ+柵極88制成。在光電轉(zhuǎn)換部43一側(cè)的側(cè)壁由包括絕緣膜(例如氧化硅膜)73的ρ+多晶側(cè)壁89制成。在浮動擴散區(qū)域46 一側(cè)的側(cè)壁由絕緣側(cè)壁75制成，在該示例中，絕緣側(cè)壁75包括氧化硅膜73和氮化硅膜76。在光電轉(zhuǎn)換部43—側(cè)的側(cè)壁也可以由包括絕緣膜(例如氧化硅膜)73的η+多晶側(cè)壁89制成。
在如圖12所示的包括ρ+柵極88和ρ+多晶側(cè)壁89的配置的情況下，由于相對于“η+”的功函數(shù)(work function)差異的效果，即使在柵極電壓為OV時，也可以使位于ρ+多晶側(cè)壁89正下方的表面處于釘扎模式。在圖13的示例中，傳輸晶體管的傳輸柵極90由所需要的導(dǎo)電型的ρ+柵極或η+柵極的柵極制成。在光電轉(zhuǎn)換部43 —側(cè)的側(cè)壁和在浮動擴散區(qū)域46 —側(cè)的側(cè)壁在本示例中均由包括氧化硅膜73和氮化硅膜76的絕緣側(cè)壁75構(gòu)成。在該不例中，由于柵極90形成的電場,第二光電二極管65的表面處于空穴釘扎模式。而且，作為傳輸晶體管的柵極和側(cè)壁的一種結(jié)構(gòu)，盡管沒有表示出，但也可采用在圖11 圖13的結(jié)構(gòu)中不存在浮動擴散區(qū)域46 —側(cè)的絕緣側(cè)壁75的結(jié)構(gòu)。包括第一和第二光電二極管64、65的光電轉(zhuǎn)換部43的配置可以是圖8 圖10中所示的任一配置。盡管上述實施例的配置是將信號電荷看作電子，但也可以將信號電荷看作正空穴(hole)。在此情況下，各半導(dǎo)體區(qū)域的導(dǎo)電類型與上述示例的導(dǎo)電類型相反。根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置，不局限于應(yīng)用于其中的像素以矩陣形式以二維排列的面圖像傳感器，也可以應(yīng)用于其中的像素以同樣的方式在直線上以一維排列的線性圖像傳感器。根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像裝置可以應(yīng)用于諸如包括固體攝像裝置的相機、帶有相機的蜂窩電話等電子裝置，以及包括固體攝像裝置的其它裝置。圖14示出了一個實施例，其中固體攝像裝置應(yīng)用于作為本發(fā)明示例的電子裝置的相機。根據(jù)本實施例的相機95包括光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)96、固體攝像裝置97和信號處理電路98。可以采用上述實施例的固體攝像裝置中的任一個作為固體攝像裝置97。光學(xué)系統(tǒng)96將來自于物體的圖像光(入射光)成像在固體攝像裝置97的成像表面上。因此，信號電荷在固定的時間段內(nèi)被累積在固體攝像裝置97的光電轉(zhuǎn)換元件中。信號處理電路98對固體攝像裝置97的輸出信號進行各種信號處理并輸出這些信號。本發(fā)明實施例的相機95為相機模塊形式，其中，光學(xué)系統(tǒng)96、固體攝像裝置97以及信號處理電路98構(gòu)成為一個模塊。本發(fā)明可以應(yīng)用于圖14所示的相機、帶有相機的蜂窩電話等，例如應(yīng)用于作為代表的具有相機模塊的蜂窩電話。
而且，圖14的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)為具有攝像功能的模塊，其中，光學(xué)系統(tǒng)96、固體攝像裝置97和信號處理電路98構(gòu)成為一個模塊，即構(gòu)成為攝像功能模塊。本發(fā)明可以構(gòu)成包括攝像功能模塊的電子裝置。根據(jù)本發(fā)明實施例的電子裝置在固體攝像裝置的讀出特性以及像素特性方面是極好的，其實現(xiàn)了在低電壓下讀取。此外，可以提供具有高攝像質(zhì)量的電子裝置，其抑制了白點的產(chǎn)生或增加了飽和電荷量。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計需要和其它因素進行各種修改、組合、子組合和改變。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，其包括 半導(dǎo)體基板； 位于所述基板上的多個像素單元，每個所述像素單元具有一個或者多個光電轉(zhuǎn)換部以及具有柵極的至少一個或者多個晶體管，其中， 所述光電轉(zhuǎn)換部形成第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域以及第二導(dǎo)電型的第三區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的固體攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型是η型和P型之一，所述第二導(dǎo)電型是不同于所述第一導(dǎo)電型的另一種類型。
3.如權(quán)利要求I所述的固體攝像裝置，其中，所述柵極由絕緣膜、側(cè)壁和柵電極構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的固體攝像裝置，其中，所述側(cè)壁的一部分形成于所述第三區(qū)域上方。
5.如權(quán)利要求I所述的固體攝像裝置，其中，所述光電轉(zhuǎn)換部具有形成所述柵極的邊緣之一。
6.一種電子裝置，其包括 如權(quán)利要求I 5之一所述的固體攝像裝置； 光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光導(dǎo)入所述固體攝像裝置的光電轉(zhuǎn)換部；以及 信號處理電路，其處理所述固體攝像裝置的輸出信號。
7.—種固體攝像裝置的制造方法，該方法包括 形成半導(dǎo)體基板； 在所述基板上形成多個像素單元，每個所述像素單元具有一個或者多個光電轉(zhuǎn)換部以及具有柵極的至少一個或者多個晶體管，其中， 所述光電轉(zhuǎn)換部形成第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域以及第二導(dǎo)電型的第三區(qū)域。
全文摘要
一種固體攝像裝置以及包括該固體攝像裝置的電子裝置，所述固體攝像裝置包括光電轉(zhuǎn)換部；浮動擴散區(qū)域；由n型半導(dǎo)體制成的傳輸柵極；通過絕緣膜形成于傳輸柵極的光電轉(zhuǎn)換部一側(cè)的由n型半導(dǎo)體制成的側(cè)壁；以及形成于傳輸柵極的浮動擴散區(qū)域一側(cè)的由絕緣層構(gòu)成的側(cè)壁。在根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置中，可以改善信號電荷的讀出特性。在根據(jù)本發(fā)明的電子裝置中，可以改善固體攝像裝置中的信號電荷的讀出特性。
文檔編號H04N5/374GK102683370SQ201210120959
公開日2012年9月19日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者糸長總一郎 申請人:索尼株式會社