半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及在活性区域内具有两个光电转换元件的半导体器件，其目的在于，缩短将光电转换元件和第一晶体管连接的布线的长度，减小布线电容的值。在半导体衬底(SUB)上多个像素区域呈矩阵状排列，多个像素区域分别具有活性区域(AR)、两个光电转换元件(PD)、两个浮动电容区域(FD)和第一晶体管(AMI)。多个像素区域分别包括两个传输晶体管(TX)，两个传输晶体管(TX)分别具有两个光电转换元件(PD)的每一个和两个浮动电容区域(FD)的每一个。第一晶体管(AMI)在像素区域内，在两个浮动电容区域(FD)中的一个浮动电容区域(FD)与另一个浮动电容区域(FD)排列的方向上，配置在一个浮动电容区域(FD)与另一个浮动电容区域(FD)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件，尤其涉及具备在单一活性区域内具有两个光电转换元件的像素区域的半导体器件。
技术介绍
在以往的具有固态成像元件的半导体器件中，例如日本特开2013-157883号公报(专利文献1)所示，具有在单一像素区域内配置了单一光电转换元件的结构。如专利文献1所示的那样，在该固态成像元件中，向光电转换元件入射光的光入射区域中大致一半区域被金属等的遮光膜遮光。通过使一半区域被遮光，能够在使用者的单只眼可见的范围内进行焦点的调节等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-157883号公报
技术实现思路
专利文献1的固态成像元件由于一部分的入射光被遮光膜遮挡，所以存在一次能够处理的信号量很少的问题。于是，近年来，开发出在单一像素区域内配置了两个光电转换元件的固态成像元件。利用该光电转换元件，则一次能够处理的信号的量成为专利文献1的固态成像元件的大约2倍，因此，能够通过一个像素区域更加高速地进行焦点的调节等。然而，在能够进行该高速动作的固态成像元件中，通常，在单一像素区域内，用来接收从两个光电转换元件分别输出的电信号的另一个晶体管配置在远离光电转换元件的区域。因此，有时连接该光电转换元件和该另一个晶体管的布线的长度不合理地变长。本专利技术的专利技术者着眼于若像这样布线变得很长则可能会发生因该布线而导致布线电容的值变大这种问题。其他课题和新特征根据本说明书的记述述及附图变得明确。一个实施方式的半导体器件为在半导体衬底上多个像素区域呈矩阵状排列的半导体器件。多个像素区域分别具有活性区域、两个光电转换元件、两个浮动电容区域和第一晶体管。两个光电转换元件在活性区域内彼此隔开间隔地配置。两个浮动电容区域能够与两个光电转换元件分别构成用于传输通过光电转换所得到的电子的传输晶体管，将从光电转换元件输出的电信号取出并进行积累。第一晶体管接收从传输晶体管输出的电信号。多个像素区域分别包括两个传输晶体管，两个传输晶体管分别具有两个光电转换元件的每一个和两个浮动电容区域的每一个。第一晶体管在像素区域内，在两个浮动电容区域中的一个浮动电容区域与另一个浮动电容区域排列的方向上，配置在一个浮动电容区域与另一个浮动电容区域之间。专利技术的效果根据一个实施方式，能够缩短将光电转换元件和第一晶体管连接的布线的长度，从而减小布线电容的值。附图说明图1是示出作为一个实施方式的半导体器件的晶圆的状态的概略俯视图。图2是图1的被虚线圈出的区域II的概略图。图3是示出实施方式1的半导体器件的像素部的结构的第一例的概略俯视图。图4是图3的被虚线圈出的区域IV的概略放大俯视图。图5是示出实施方式1的半导体器件的像素部的结构的第二例的概略俯视图。图6是图5的被虚线圈出的区域VI的概略放大俯视图。图7是示出实施方式1的像素部的结构的电路图。图8的(A)是沿图4的VIIIA-VIIIA线的局部概略剖视图，图8的(B)是沿图4的VIIIB-VIIIB线的局部概略剖视图。图9是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第一工序的概略剖视图。图10是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第二工序的概略剖视图。图11是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第三工序的概略剖视图。图12是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第四工序的概略剖视图。图13是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第五工序的概略剖视图。图14是示出实施方式1中的半导体器件的制造方法的第六工序的概略剖视图。图15是示出比较例中的像素部的结构的概略放大俯视图。图16是示出实施方式2中的半导体器件的像素部的结构的第一例的概略俯视图。图17是图16的被虚线圈出的区域XVII的概略放大俯视图。图18是示出实施方式2中的半导体器件的像素部的结构的第二例的概略俯视图。图19是示出图18的被虚线圈出的区域XIX的概略放大俯视图。图20是沿图17的XX-XX线的局部概略剖视图。图21是示出实施方式3中的半导体器件的像素部的结构的第一例的概略俯视图。图22是图21的被虚线圈出的区域XXII的概略放大俯视图。图23是示出实施方式3中的半导体器件的像素部的结构的第二例的概略俯视图。图24是图23的被虚线圈出的区域XXIV的概略放大俯视图。图25是示出实施方式3的像素部的结构的电路图。图26是沿图22的XXVI-XXVI线的局部概略剖视图。图27是示出实施方式4中的半导体器件的像素部的结构的第一例的概略俯视图。图28是图27的被虚线圈出的区域XXVIII的概略放大俯视图。图29是示出实施方式4中的半导体器件的像素部的结构的第二例的概略俯视图。图30是图29的被虚线圈出的区域XXX的概略放大俯视图。图31是沿图28的XXXI-XXXI线的局部概略剖视图。图32是示出实施方式5中的像素部的结构的概略放大俯视图。具体实施方式以下，基于附图说明一个实施方式。(实施方式1)首先，利用图1～图2对一个实施方式的半导体器件的半导体衬底的主表面中的各元件形成区域的配置进行说明。参照图1，半导体器件形成于以半导体衬底SUB为基底的半导体晶圆SCW。在半导体晶圆SCW上形成有多个CMOS传感器用的芯片区域IMC。多个芯片区域IMC分别具有矩形的平面形状，配置成矩阵状。另外，在多个芯片区域IMC之间形成有切割线区域DLR。参照图2，各个芯片区域IMC具有像素部和外围电路部。像素部形成在芯片区域IMC的中央部，外围电路部形成在包围像素部的周围的区域。参照图3及图4，在本实施方式的第一例中，图2的像素部主要具有光电二极管PD、传输晶体管TX、放大晶体管AMI、复位晶体管RST以及选择晶体管SEL，由这些元件构成的像素区域呈矩阵状地配置有多个。即，在图3中用虚线划分的矩形状(或正方形状)的区域相当于像素区域。此外，载置成在图3中用虚线划分的各像素区域的边界部上重叠有复位晶体管RST的一部分等，这为一个例子，各像素区域的边界部也可以设置成例如所有的晶体管均不溢出地配置在边界部内部的像素区域内。在作为构成各像素区域的基底的半导体衬底SUB形成有例如在俯视时具有矩形状的活性区域AR。在此，像素区域被定义为意味着通过单一活性区域AR及形成于其内部的光电二极管PD、以及与该光电二极管PD连接的上述传输晶体管TX、放大晶体管AMI、复位晶体管RST等形成的构成单位。像上述那样，在像素部该像素区域呈矩阵状地配置有多个。活性区域AR例如形成为在半导体衬底SUB内注入了导电杂质的区域。在活性区域AR内，在例如图3的左右方向上彼此隔开间隔地配置有多个例如两个光电二极管PD。在此，光电二极管PD意味着通过受光而能够利用光电转换产生电荷的光电转换元件，如后述那样，在半导体衬底SUB内具有将p型的杂质区域和n型的杂质区域pn结合后的结构。此外，也可以在活性区域AR内配置三个以上的光电二极管PD。在各像素区域内与两个光电二极管PD分别隔开间隔地形成有浮置扩散区域FD，该浮置扩散区域FD为例如与活性区域AR同样地注入有导电杂质的区域。浮置扩散区域FD为能够将从光电二极管PD输出的电信号(通过光电二极管PD的光电转换而得到的电荷的信号)取出并进行积累的浮动电容区域，为了能够积累来自两个光电二极管PD各自的电信号而在各像素区域内配置有两个浮置扩散区域FD。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，在半导体衬底上多个像素区域呈矩阵状排列，所述半导体器件的特征在于，所述多个像素区域分别具有：活性区域，其形成于所述半导体衬底；两个光电转换元件，其在所述活性区域内彼此隔开间隔地配置；两个浮动电容区域，其能够与所述两个光电转换元件分别构成用于传输通过光电转换所得到的电子的传输晶体管，将从所述光电转换元件输出的电信号取出并进行积累；以及第一晶体管，其接收从所述传输晶体管输出的电信号，所述多个像素区域中分别包括两个所述传输晶体管，两个所述传输晶体管分别具有所述两个光电转换元件的每一个和所述两个浮动电容区域的每一个，所述第一晶体管在所述像素区域内，在两个所述浮动电容区域中的一个所述浮动电容区域与另一个所述浮动电容区域排列的方向上，配置在一个所述浮动电容区域与另一个所述浮动电容区域之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，在半导体衬底上多个像素区域呈矩阵状排列，所述半导体器件的特征在于，所述多个像素区域分别具有：活性区域，其形成于所述半导体衬底；两个光电转换元件，其在所述活性区域内彼此隔开间隔地配置；两个浮动电容区域，其能够与所述两个光电转换元件分别构成用于传输通过光电转换所得到的电子的传输晶体管，将从所述光电转换元件输出的电信号取出并进行积累；以及第一晶体管，其接收从所述传输晶体管输出的电信号，所述多个像素区域中分别包括两个所述传输晶体管，两个所述传输晶体管分别具有所述两个光电转换元件的每一个和所述两个浮动电容区域的每一个，所述第一晶体管在所述像素区域内，在两个所述浮动电容区域中的一个所述浮动电容区域与另一个所述浮动电容区域排列的方向上，配置在一个所述浮动电容区域与另一个所述浮动电容区域之间。2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述两个浮动电容区域的每一个和所述第一晶体管在俯视时排列在一条直线上。3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一晶体管配置在第一像素区域的所述活性区域与第二像素区域的所述活性区域之间，所述第一像素区域为所述多个像素区域中配置有所述第一晶体管的像素区域，所述第二像素区域为从所述第一像素区域的所述活性区域来看与所述第一像素区域的一个所述浮动电容区域及另一个所述浮动电容区域侧相邻的像素区域。4.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，一个所述浮动电容区域及另一个所述浮动电容区域被所述第一像素区域和所述第二像素区域共用。5.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一晶体管为将来自两个所述传输晶体管的电信号放大的放大晶体管，单个所述放大晶体管被两个所述传输晶体管共用。6.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述多个像素区域还分别具有第二晶体管，该第二晶体管接收从所述第一晶体管输出的电信号，所述两个浮动电容区域的每一个和所述第二晶体管在俯视时排列在一条直线上。7.如权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述第二晶体管包括源极/漏极区域，所述源极/漏极区域的某一个的至少一部分与所述两个浮动电容区域的某一个重叠。8.如权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述第一晶体管包括第一栅电极，所述第二晶体管包括第二栅电极，所述第一栅电极与所述第二栅电极在俯视时沿彼此交叉的方向延伸。9.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一晶体管为将所述传输晶体管所积累的电信号复位的复位晶体管，两个所述复位...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木康弘，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP