半导体装置、其制造方法、固态成像元件和电子设备制造方法及图纸

本技术涉及能够减小栅电极与源/漏电极之间的寄生电容并减小泄漏电流的半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像元件和电子设备。所述半导体装置包括：形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域；栅电极，其形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中形成在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上的第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和比第一距离长的第二距离。本技术适用于例如固态成像元件的像素晶体管等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、其制造方法、固态成像元件和电子设备
本专利技术涉及半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像元件和电子设备，更具体地，涉及能够减小栅电极与源/漏电极之间的寄生电容并减小泄漏电流的半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像元件和电子设备。
技术介绍
为了提高微处理器、存储器等集成电路器件的操作速度，需要减小晶体管的栅电极与源/漏电极之间的寄生电容。此外，为了降低功耗，有必要减小泄漏电流。在施加到栅电极的偏压不同于施加到源/漏电极的偏压的情况下，电场集中在栅电极的端部，并且发生泄漏电流。为了减小泄漏电流，有必要缓和在栅电极端部的电场。在使用像素晶体管的源/漏电极中的一个作为FD扩散层而将由光电转换元件产生的电荷累积在FD扩散层中的FD累积型固态成像元件中，对于FD扩散层需要低泄漏。然而，由于传输晶体管和复位晶体管的栅电极与FD扩散层之间的电位差，所以在栅电极的端部处发生电场集中，并且发生泄漏电流。此外，在需要高光电转换效率的情况下，需要降低栅电极与FD扩散层之间的寄生电容。因此，专利文献1公开了一种通过调整栅电极之间的布局来抑制热载流子并减小寄生电容的技术。即，两个晶体管彼此相邻地布置，并且两个栅电极之间的间隔被设置为很窄。利用该结构，栅电极之间的侧壁的宽度比形成在孤立图案的栅电极的侧壁上的侧壁的宽度更窄。因此，可以缩窄源电极侧的侧壁的宽度，并且可以扩大漏电极侧的侧壁的宽度。通过使用栅电极之间的扩散层区域作为源电极，仅有栅电极和源电极之间的串联电阻减小，并且栅电极和漏电极之间的重叠减少。因此，可以抑制漏电极侧的热载流子的产生并减小寄生电容。此外，在专利文献2中，提出了一种结构，其中FD扩散层侧的传输晶体管的栅电极的高度设置为高于光电二极管侧的传输晶体管的栅电极的高度。利用该结构，仅在与FD扩散层接触的那侧，形成在栅电极的侧表面上的侧壁的宽度变宽。例如，在电子累积型固态成像元件的情况下，通过相对于侧壁的自对准，将N型离子注入到FD扩散层中。结果，在保持从光电二极管的传输特性的同时，可以减小与FD扩散层的寄生电容，并且可以通过缓和传输晶体管的栅电极的端部处的电场来减小泄漏电流。引用文献列表专利文献专利文献1：日本专利申请特开No.2012-253371专利文献2：日本专利申请特开No.2010-165893
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在专利文献1公开的技术中，常常需要将两个晶体管彼此相邻地布置，并且栅电极之间的距离受到限制。因此，布局受到限制。在专利文献2公开的技术中，栅电极的高度随着地点而变化，工序数量增加。此外，由于栅电极的高度增加，所以不利于降低高度。鉴于这种情况提出了本技术。本技术的目的是减小栅电极与源/漏电极之间的寄生电容并减小泄漏电流。问题的解决方案根据本技术第一方面的半导体装置包括形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域；栅电极，其形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中形成在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上的第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离为比第一距离长的第二距离。根据本技术第二方面的半导体装置的制造方法包括以下步骤：在两侧的元件隔离区域之间形成第一杂质区域；在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上形成栅电极，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离形成为比第一距离长的第二距离。在本技术的第一和第二方面中，在两侧的元件隔离区域之间形成第一杂质区域；在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上形成栅电极，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型。沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离形成为比第一距离长的第二距离。根据本技术第三方面的固态成像元件包括：光电转换单元，其根据接收的光量生成电荷并且累积电荷；电荷保持单元，其保持由所述光电转换单元生成的电荷以读出电荷；传输晶体管，其将电荷从所述光电转换单元传输到所述电荷保持单元；和复位晶体管，其复位所述电荷保持单元，其中所述电荷保持单元由形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域形成，所述传输晶体管或所述复位晶体管的栅电极中的一个或两个形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离，在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，和沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离为比第一距离长的第二距离。根据本技术第四方面的电子设备包括固态成像元件，所述固态成像元件包括：光电转换单元，其根据接收的光量生成电荷并且累积电荷；电荷保持单元，其保持由所述光电转换单元生成的电荷以读出电荷；传输晶体管，其将电荷从所述光电转换单元传输到所述电荷保持单元；和复位晶体管，其复位所述电荷保持单元，其中所述电荷保持单元由形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域形成，所述传输晶体管或所述复位晶体管的栅电极中的一个或两个形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离，在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，和沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离为比第一距离长的第二距离。在本技术的第三和第四方面中，作为电荷保持单元，在两侧的元件隔离区域之间形成第一杂质区域，所述传输晶体管或所述复位晶体管的栅电极中的一个或两个形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离，在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，和沿着平面方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域；栅电极，其形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中形成在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上的第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离为比第一距离长的第二距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 JP 2016-0096981.一种半导体装置，包括：形成在两侧的元件隔离区域之间的第一杂质区域；栅电极，其形成在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中形成在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上的第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离为比第一距离长的第二距离。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中第二杂质区域的浓度低于第一杂质区域的浓度。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅电极具有在平面图中朝向第一杂质区域突出的一个以上的凸部。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅电极具有在平面图中朝向第一杂质区域突出的多个凸部。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中从最接近于所述元件隔离区域的凸部到所述元件隔离区域的距离等于或短于所述间隔距离的最小值。6.根据权利要求3所述的半导体装置，其中从最接近于所述元件隔离区域的凸部到所述元件隔离区域的距离等于或短于形成在所述栅电极的侧表面上的侧壁的宽度。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中第二杂质区域具有在平面图中朝向第一杂质区域突出的一个以上的凸部。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中第二杂质区域具有在平面图中朝向第一杂质区域突出的多个凸部。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中分别与两侧的元件隔离区域接触的各部分的间隔距离为第二距离。10.一种半导体装置的制造方法，包括：在两侧的元件隔离区域之间形成第一杂质区域；在半导体基板的形成有所述元件隔离区域和第一杂质区域的上表面上形成栅电极，使得两端分别与两侧的元件隔离区域重叠，并且所述栅电极与第一杂质区域沿着平面方向隔开预定的距离；和在平面图中在所述栅电极与第一杂质区域之间的所述半导体基板上形成第二杂质区域，其具有与第一杂质区域相同的导电类型，其中沿着平面方向在所述栅电极与第一杂质区域之间存在至少两种间隔距离，即，第一距离和第二距离，并且与所述元件隔离区域中的至少一个接触的部分的间隔距离形成为比第一距离长的第二距离。11.一种固态成像元件，包括：光电转换单元，被构造成根据接收的光量生成电荷并且累积电荷；电荷保持单元，被构造成保持由所述光电转换单元生成的电荷以读出电荷；传输晶体管，被构造成将电荷从所述光电转换单元传输到所述电荷保持单元；和复位晶体管，被构造成复位所述电荷保持单元，其中所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：本庄亮子，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP