固态图像拾取装置及其制造方法和包括它的图像拾取系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固态图像拾取装置及其制造方法和包括它的图像拾取系统。该固态图像拾取装置的制造方法包括：在形成第一传输晶体管的栅电极和第二传输晶体管的栅电极之后在基板之上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜上形成第二绝缘膜；通过以使得第一绝缘膜保持在光电转换单元的半导体区域和电荷保持单元的半导体区域上的方式蚀刻第二绝缘膜，通过第一绝缘膜，分别在第一和第二传输晶体管的栅电极的侧表面上形成第一结构和第二结构；和形成覆盖第一传输晶体管的栅电极、电荷保持单元的半导体区域和第二传输晶体管的栅电极的遮光膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态图像拾取装置的制造方法、固态图像拾取装置和包括固态图像拾取装置的图像拾取系统。
技术介绍
近年来，对由互补金属氧化物(CMOS)图像传感器代表的有效像素固态图像拾取装置，提出了配有全局电子快门功能的配置。这种配有全局电子快门功能的固态图像拾取装置包括实施光电转换的光接收单元和保持从光接收单元处的光电转换产生的电荷的电荷保持单元。此时，如果光入射在电荷保持单元上并且在那里实施光电转换，那么会出现噪声信号，从而导致图像质量的劣化。因此，电荷保持单元应被遮光膜覆盖以防止光入射在其上面。具有遮光结构的固态图像拾取装置在基板与遮光膜之间包含光学上透明的绝缘膜，由此，通过防止光从该绝缘膜侵入来改善遮光性能。日本专利申请公开No.2014-22421讨论通过在形成栅电极和侧壁之后形成遮光膜来改善栅电极的侧部上的遮光膜的涂敷性。在像素单元上包含具有在遮光膜下面形成的侧壁的晶体管的固态图像拾取装置上，当在形成栅电极之后形成侧壁时，露出的半导体区域会由于蚀刻而受损。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种固态图像拾取装置的制造方法包括：在基板中形成光电转换单元的第一半导体区域和电荷保持单元的第二半导体区域；在基板上形成：被配置为将第一半导体区域中的电荷传输到电荷保持单元的第一晶体管的第一栅电极，和被配置为传输来自
第二半导体区域的电荷的第二晶体管的第二栅电极；通过在第一绝缘膜保持于第一半导体区域和第二半导体区域上的同时蚀刻第二绝缘膜，在第一栅电极的第一侧表面上形成第一结构，使得第一绝缘膜处于第一栅电极与第一结构之间，第一栅电极的第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二侧表面处于设置电荷保持单元的一侧；和通过在形成第一结构之后形成膜并且通过蚀刻膜的一部分，在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，沿第一结构形成遮光膜。第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中该顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面。第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。并且，根据本专利技术的另一方面，一种固态图像拾取装置包括：包含第一半导体区域的光电转换单元；被配置为传输第一半导体区域中的电荷的第一晶体管；包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域的电荷保持单元；被配置为传输第二半导体区域中的电荷的第二晶体管；覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极的第一绝缘膜；设置在第一栅电极的第一侧表面上的第一结构，第一绝缘膜介于第一栅电极与第一结构之间，第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二表面处于设置电荷保持单元的一侧；和沿第一结构被设置在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上的遮光膜。第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面。第一半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。并且，根据本专利技术的又一方面，一种固态图像拾取装置包括：包
含第一半导体区域的光电转换单元；被配置为传输第一半导体区域中的电荷的第一晶体管；包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域的电荷保持单元；被配置为传输第二半导体区域中的电荷的第二晶体管；被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到浮置扩散单元的浮置扩散单元；覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极的第一绝缘膜；设置在第二栅电极的第一侧表面上的第二结构，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第二栅电极的第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，第二栅电极的第二表面处于设置浮置扩散单元的一侧；和沿第二结构设置在从第二半导体区域之上的区域延伸到第二栅电极之上的区域的区域上的遮光膜。第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中该断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结构的顶部的第四方向上减小的表面。第二半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的部分之间的距离比第二栅电极的顶表面与基板之间的距离小。根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1A是根据第一、第二和第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的等价电路图。图1B是根据第一、第二和第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性平面视图。图2A是根据第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图2B是根据第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图3A、图3B、图3C和图3D是根据第一示例性实施例的固态图
像拾取装置的一部分的示意性断面图。图4是根据第二示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图5A、图5B、图5C、图5D和图5E是根据第二示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图6是根据第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图7A、图7B、图7C、图7D和图7E是根据第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。图8是根据第四示例性实施例的图像拾取系统的一个例子的框图。具体实施方式在本公开中，如果部件被描述为处于另一部件或基板“之上”或“上”，那么该部件可紧挨着被设置在另一部件或基板上，或者可被设置在另一部件或基板上且又一或其它部件介于其间。如果部件被描述为“紧挨着”处于另一部件“上”，那么该部件被设置以位于另一部件上并且还与该另一部件接触。并且，如果部件被描述为被设置在另一部件“之上”，那么，在本公开中，该部件可以以在平面视图中该部件与另一部件的至少一部分重叠的方式被设置。在本公开中，假定相同的附图标记表示相同或相应的部件或具有相同或相应功能的部件。在以下的描述中，将参照附图描述用于实施本专利技术的示例性实施例。图1A是根据本专利技术的第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的等价电路图，图1B是根据本示例性实施例的固态图像拾取装置的该部分的示意性平面视图。在本例子中，图1A和图1B示出分别包含电荷保持单元的像素401作为像素单元501的一部分被排列在三行三列中的配置。像素单元501包含遮光膜303、作为光接收单元的光电转换单元402、电荷保持单元403、浮置扩散单元404(以下被称为FD单元)、电源单元405和像素输出单元406。并且，如图1A所示，像素单元501包含传输光电转换单元402中的电荷的第一传输晶体管4、传输来自电荷保持单元403的电荷的第二传输晶体管5和对FD单元中的电荷进行复位的复位晶体管9。并且，像素单元501包含放大晶体管10、选择晶体管7和作为电荷从其排出的单元工作的用于溢漏(overflow drain)(以下，称为OFD)的晶体管6。图2A是图1B所示的固态图像拾取装置的该部分的示意性断面图，并且示出像素单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像拾取装置，其特征在于，包括：光电转换单元，包含第一半导体区域；第一晶体管，被配置为传输第一半导体区域中的电荷；电荷保持单元，包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域；第二晶体管，被配置为传输第二半导体区域中的电荷；第一绝缘膜，覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极；第一结构，被设置在第一栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第一栅电极与第一结构之间，第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二表面处于设置电荷保持单元的一侧；以及遮光膜，沿第一结构被设置在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，其中第一半导体区域和第二半导体区域位于基板中，其中，第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中所述顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面，以及，其中，第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。

【技术特征摘要】
2015.05.19 JP 2015-101704;2015.12.01 JP 2015-235241.一种固态图像拾取装置，其特征在于，包括：光电转换单元，包含第一半导体区域；第一晶体管，被配置为传输第一半导体区域中的电荷；电荷保持单元，包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域；第二晶体管，被配置为传输第二半导体区域中的电荷；第一绝缘膜，覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极；第一结构，被设置在第一栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第一栅电极与第一结构之间，第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二表面处于设置电荷保持单元的一侧；以及遮光膜，沿第一结构被设置在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，其中第一半导体区域和第二半导体区域位于基板中，其中，第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中所述顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面，以及，其中，第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。2.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构的顶部的表面是曲面。3.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一半导体区域与在平面视图中重叠第一半导体区域的遮光膜的端部之间的距离为第一栅电极与基板之间的距离的一半或者比第一栅电极与基板之间
\t的距离的一半短。4.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：浮置扩散单元，被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到所述浮置扩散单元；和第二结构，被设置在第二栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，栅电极的第二侧表面处于设置浮置扩散单元的一侧，其中，遮光膜通过第二半导体区域之上的区域从第一栅电极之上的区域延伸到第二栅电极之上的区域，其中，第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中所述断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结构的顶部的第四方向上减小的表面，以及，其中，第二半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的部分之间的距离比第二栅电极的顶表面与基板之间的距离小。5.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括周边电路单元，该周边电路单元包含：第三晶体管，包含第三栅电极，和第三结构，被设置为与第三栅电极的侧表面接触。6.根据权利要求5所述的固态图像拾取装置，还包括第三结构上的第二绝缘膜，第二绝缘膜覆盖第三晶体管。7.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构和第一绝缘膜包含相互不同的主要成分。8.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构包
\t括硅氧化物作为其主要成分，第一绝缘膜包括硅氮化物作为其主要成分。9.根据权利要求4所述的固态图像拾取装置，还包括第三绝缘膜，所述第三绝缘膜被设置在第一半导体区域上，并且被设置在第一结构、第二半导体区域和第二结构与遮光膜之间。10.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，遮光膜的端部通过第一绝缘膜位于光电转换单元上。11.一种图像拾取系统，其特征在于，包括：根据权利要求1所述的固态图像拾取装置；和信号处理单元，被配置为处理来自所述固态图像拾取装置的输出。12.一种固态图像拾取装置，其特征在于，包括：光电转换单元，包含第一半导体区域；第一晶体管，被配置为传输第一半导体区域中的电荷；电荷保持单元，包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域；第二晶体管，被配置为传输第二半导体区域中的电荷；浮置扩散单元，被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到所述浮置扩散单元；第一绝缘膜，覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极；第二结构，被设置在第二栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第二栅电极的第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，第二栅电极的第二表面处于设置浮置扩散单元的一侧；和遮光膜，沿第二结构被设置在从第二半导体区域之上的区域延伸
\t到第二栅电极之上的区域的区域上，其中第一半导体区域和第二半导体区域处于基板中，其中，第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中所述断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结...

【专利技术属性】
技术研发人员：中塚俊介，铃木健太郎，矶部真里，板桥政次，关根康弘，铃木翔，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP