半导体器件和其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法。在其中多个光接收元件被提供在形成固态图像传感器的多个像素中的每个中的半导体器件中，防止半导体器件的性能的降低，该降低由于导线的数量的增加而出现。在具有第一光电二极管和第二光电二极管的像素中，被耦合到第一光电二极管的第一传输晶体管和被耦合到第二光电二极管的第二传输晶体管分别由相同的栅极电极控制，由此允许用于控制第一传输晶体管和第二传输晶体管的导线的数量被减少。

Semiconductor device and method of manufacturing the same

The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same. In which a plurality of light receiving element is to provide a semiconductor device at each of a plurality of pixels form a solid-state image sensor in, to prevent the decrease of the performance of semiconductor devices, the decrease due to increase of the number of wires. In the pixel having first and second photodiodes in the first transistor is coupled to the transmission of the first photodiode and a transfer transistor is coupled to the second second photodiodes are respectively controlled by the same gate electrode, thereby allowing for the number of the first transmission wire control transistor and the second transistor is to reduce transmission.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用将于2015年10月30日提交的日本专利申请No.2015-215205的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用的方式整体并入本文。
本专利技术涉及半导体器件和其制造方法，并且具体地涉及当被应用到包括固态图像传感器的半导体器件时有效的技术。
技术介绍
为了通过使用数字相机捕捉高质量移动图片，重要的是以高速且准确地执行自动对焦检测。近来已经开发了数字相机，其中包括多个像素的固态图像传感器被使用并且自动对焦调整通过图像表面相位差检测方法来执行，其中每个像素被提供具有两个光电转换部件。专利文献1(日本待审专利申请公开No.2004-228645)描述了在其中在像素之间的间隔很小的固态图像传感器中，在像素之上的微透镜被布置在非线性间距处。额外地，专利文献2(日本待审专利申请公开No.2013-93554)描述了在其中在像素之间的空间很小并且两个光电二极管被布置在一个像素中的固态图像传感器中，在像素之上的微透镜的形状被改变。额外地，非专利文献1描述了当在像素之间的间隔很小时采用的像素图案布局。[相关技术文献][专利文献][专利文献1]日本待审专利申请公开No.2004-228645[专利文献2]日本待审专利申请公开No.2013-93554[非专利文献][非专利文献1]PercevalCoudrain和其他九个人的“TowardsaThree-DimensionalBack-IlluminatedMiniaturizedCMOSPixelTechnologyusing100nmInter-LayerContacts”(2009国际图像传感器研讨会(IISW)，02-02期，挪威，2009年6月25-28)。
技术实现思路
在一个像素中具有多个光电二极管的固态图像传感器中，用于将在光电二极管中生成的电荷传输的传输晶体管的栅极电极的宽度当像素被微型化时变得特别小，由此引起传输电荷的能力可能被降低的问题，其中栅极电极被布置为在平面视图中与每个光电二极管相邻。额外地，与每个像素的微型化相关联地，在平面视图中由要用于控制耦合到像素中的光电二极管中的每个的传输晶体管的多个导线占据的面积变大。因此，引起其中孔径比率和光电二极管的灵敏度可能被降低的问题。其他目的和新的特性将从本说明书的描述和附图中变得清楚。在本申请中公开的优选实施例中，将如下简要地描述典型实施例的概述。在根据一个实施例的半导体器件中，分别被耦合到在像素中提供的多个光电二极管的多个传输晶体管由栅极电极控制，栅极电极的数量小于光电二极管的数量。额外地，根据一个实施例的一种半导体器件的制造方法包括形成多个光电二极管和耦合到各自的光电二极管的多个传输晶体管的步骤，其中传输晶体管由栅极电极控制，栅极电极的数量小于光电二极管的数量。根据本申请中公开的一个实施例，可以改进半导体器件的性能。具体地，可以改进固态图像传感器的成像性质。附图说明图1是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的配置的示意性视图；图2是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的平面视图；图3是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的平面视图；图4是沿图3中的线A-A获取的截面视图；图5是沿图3中的线B-B获取的截面视图；图6是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的等效电路视图；图7是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的制造步骤的流程的视图；图8是图示了用于阐明根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的制造步骤的截面视图；图9是用于阐明在图8之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图10是用于阐明在图8之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图11是用于阐明在图9之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图12是用于阐明在图9之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图13是用于阐明在图11之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图14是用于阐明在图11之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图15是用于阐明在图13之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图16是用于阐明在图13之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图17是用于阐明在图15之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图18是用于阐明在图15之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图19是用于阐明在图17之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图20是用于阐明在图19之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图21是用于阐明在图20之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图22是用于阐明在图20之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图23是用于阐明在图21之后的半导体器件的制造步骤的平面视图；图24是用于阐明在图21之后的半导体器件的制造步骤的截面视图；图25是图示了根据本专利技术的第一实施例的变型的半导体器件的平面视图；图26是图示了根据本专利技术的第二实施例的半导体器件的平面视图；图27是图示了根据本专利技术的第二实施例的变型的半导体器件的平面视图；图28是图示了根据本专利技术的第三实施例的半导体器件的平面视图；图29是图示了可比较示例的半导体器件的平面视图；图30是图示了可比较示例的半导体器件的平面视图；并且图31是图示了根据本专利技术的第一实施例的半导体器件的传输操作的电位结构视图。具体实施方式在下文中，将基于附图详细描述本专利技术的优选实施例。在用于阐明实施例的每个视图中，具有相同功能的组件将利用相同的附图标记来表示，并且将省略对其的重复性描述。额外地，在下面的实施例中，原则上将不再重复对相同的或相似的部件的描述，除非特别有必要。在下面的描述中，将描述如下情况，其中像素中的阱区包括p型半导体区，并且光电二极管由n型半导体区形成，但是其中阱区和光电二极管中的每个具有相反的导电类型的情况也具有相似的优点。额外地，在下面的描述中，其中光从固态图像传感器的上表面侧进入的元件将被描述为示例，但是在BSI(背面照明)类型的固态图像传感器中，还能够当使用相似的结构或过程流程时展示出稍后将描述的预定优点。符号“-”和“+”表示具有n型导电或p型导电的杂质的相对浓度，并且例如，在n型杂质的情况下，杂质浓度按“N-”、“N”和“N+”的顺序变得越来越大。(第一实施例)在下文中，将参考图1至图6描述根据当前实施例的半导体器件的结构。图1是图示了根据实施例的半导体器件的配置的示意性视图。图2是以放大的方式图示了包含于为根据实施例的半导体器件的固态图像传感器中的多个像素的平面视图。图3是以放大的方式图示了包含于为根据实施例的半导体器件的固态图像传感器中的一个像素的平面视图。图4是沿图3中的线A-A获取的截面视图。图5是沿图3中的线B-B获取的截面视图。在本文中，要被用作CMOS图像传感器中的像素实现电路的4晶体管类型像素将被描述为像素的一个示例，但是像素不应当限于此。即，在每个像素中，三个晶体管都为外围晶体管，并且传输晶体管被布置在包括两个光电二极管的光接收部件周围。在本文中，外围晶体管是指重置晶体管、放大器晶体管和选择晶体管。为根据一个当前实施例的半导体器件的固态图像传感器是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，并且包括像素阵列部件PEA、读出电路CC1和CC2、输出电路OC、行选择电路RC、控制电路COC、以及存储器电路MC，如图1所示。多个像素PE被布置在像素阵列部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，具有固态图像传感器，所述固态图像传感器被提供有包括第一光电二极管和第二光电二极管的像素；所述半导体器件包括：半导体衬底；所述第一光电二极管和所述第二光电二极管，被排列在有源区中的所述半导体衬底的上表面之上；栅极电极，被形成在所述半导体衬底之上；第一传输晶体管，具有所述栅极电极并且将所述第一光电二极管中的电荷传输到浮动扩散电容部分；以及第二传输晶体管，具有所述栅极电极并且将所述第二光电二极管中的电荷传输到所述浮动扩散电容部分。

【技术特征摘要】
2015.10.30 JP 2015-2152051.一种半导体器件，具有固态图像传感器，所述固态图像传感器被提供有包括第一光电二极管和第二光电二极管的像素；所述半导体器件包括：半导体衬底；所述第一光电二极管和所述第二光电二极管，被排列在有源区中的所述半导体衬底的上表面之上；栅极电极，被形成在所述半导体衬底之上；第一传输晶体管，具有所述栅极电极并且将所述第一光电二极管中的电荷传输到浮动扩散电容部分；以及第二传输晶体管，具有所述栅极电极并且将所述第二光电二极管中的电荷传输到所述浮动扩散电容部分。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一光电二极管的面积在平面视图中大于所述第二光电二极管的面积。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一传输晶体管的阈值电压小于所述第二传输晶体管的阈值电压。4.根据权利要求3所述的半导体器件，还包括：第一半导体区，被形成在所述半导体衬底的所述上表面之上、在形成所述第一传输晶体管的所述栅极电极正下方并且具有第一导电类型；以及第二半导体区，被形成在所述半导体衬底的所述上表面之上、在形成所述第二传输晶体管的所述栅极电极正下方并且具有所述第一导电类型，其中所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管是与所述第一导电类型不同的第二导电类型的场效应晶体管，并且其中所述第一半导体区的所述第一导电类型的杂质的浓度小于所述第二半导体区的所述第一导电类型的杂质的浓度。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：阱区，被形成在所述半导体衬底的所述上表面之上并且具有第一导电类型；以及第三半导体区和第四半导体区，具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型并且被排列在所述阱区的上表面之上，其中所述第三半导体区形成所述第一光电二极管，并且所述第四半导体区形成所述第二光电二极管，并且其中所述第三半导体区的所述第二导电类型的杂质的浓度小于所述第四半导体区的所述第二导电类型的杂质的浓度。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中包括所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的多个传输晶体管和包括所述第一光电二极管和所述第二光电二极管的多个光电二极管被形成在所述像素中，并且其中形成所述传输晶体管的栅极电极的数量小于所述光电二极管的数量。7.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：导线，被电耦合到所述栅极电极。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述固态图像传感器是正面照明类型的固态图像传感器。9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述固态图像传感器是背面照明类型的固态图像传感器。10.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：透镜，被形成在所述像素正上方，其中所述透镜具有在平面视图中的圆形形状，并且其中所述透镜的中心在平面视图中被定位在所述像素中的所述第一光电二极管与所述像素中的所述第二光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村雅俊，
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