固态成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种ＭＯＳ固态成像装置，其中ＭＯＳ晶体管的耐压和１／ｆ噪声得以改善。在该ＭＯＳ固态成像装置中，它的单位像素至少包括光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在多个绝缘栅场效应晶体管中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态成像装置及其制备方法，特别涉及MOS(或CMOS)型固态成像装置，它的单位像素至少具有光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管(以下主要称为MOS晶体管)。
技术介绍
图1示出了MOS型固态成像装置示例的示意性结构图。该固态成像装置具有成像部分20和外围电路，在成像部分20中在水平和垂直方向上设置了多个单位像素1，外围电路比如为垂直驱动电路21和水平驱动电路22。如图2所示，例如，单位像素1配置来具有光电二极管2、读出MOS晶体管3、FD(浮置扩散)放大器MOS晶体管4、FD复位MOS晶体管5和垂直选择MOS晶体管6(参见专利文献1)，其中光电二极管2是作为传感器的光电转换部分，读出MOS晶体管3读出在光电二极管内根据接收的光的量所产生的信号电荷，FD放大器MOS晶体管4将信号电荷转换为对应于其数量的电流。然而，在固态成像装置中的读出MOS晶体管中出现了各种问题。已经发现上述构成单位像素的MOS晶体管是由相同厚度的氧化膜制成的栅极绝缘膜形成的，这导致了问题产生。例如，对于从上述作为光电转换部分的光电二极管2读出信号电荷的读出MOS晶体管3，存在读出晶体管的耐压问题，使得在高电场施加到栅极和为浮置扩散的漏极之间时，栅极绝缘膜被损坏。具体而言，耐压成为问题是因为当晶体管关闭时，栅极电势相对于晶体管形成部分中的阱区被设定为负电势，以抑制由栅极区域的下层的耗尽所产生的漏电流和减少噪声(参见专利文献2)，并且FD的电势，即读出MOS晶体管的漏极的电压，需要被设定为高电势，以增加信号电荷量，换言之，传感器部分中积累的饱和信号量，以及提高动态范围。另一方面，对于将信号电荷转换为电压或电流的放大器MOS晶体管而言，存在这样的问题，即在转换时产生了噪声信号。已知在信号转换时产生的噪声是由被调制的载流子的数量所产生的1/f噪声，从而MOS晶体管的栅极部分具有Si-SiO2的界面的平面例如随机捕获和释放与导电率相关的载流子。1/f噪声的数量v由如下的公式(1)和(2)表示v2＝af/(COX2·L·W·f) (1)或v2＝af/(COX·L·W·f)(2)其中，COX是栅极绝缘膜电容量，L是栅极长度，W是栅极宽度，f是工作频率，af在n沟道MOS的情形为5×10-31[C2/cm2]，在p沟道MOS的情形为5×10-32[C2/cm2]。在上述公式中清楚的是，1/f噪声的数量v取决于栅极绝缘膜电容量，即膜的厚度。然而，通常放大器MOS晶体管的栅极绝缘膜的厚度选择来与其它晶体管的相同，所以难于减少1/f噪声。专利文献1日本专利申请公开第2000-299453号；专利文献2日本专利申请公开第2003-143480号。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固态成像装置，其中所述固态成像装置中的各种问题得以解决，具体而言，耐压得到提高并1/f噪声被减小，本专利技术也提供了固态成像装置的制备方法。根据本专利技术实施例的固态成像装置是MOS型固态成像装置，其包括单位像素，其至少具有光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在多个绝缘栅场效应晶体管中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同。根据本专利技术的实施例，在单位像素的与光电转换部分相邻的信号电荷读出绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度被选择来大于单位像素的其它绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度。根据本专利技术的实施例，将单位像素的信号电荷转换为电压或电流信号的放大器绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度被选择来小于单位像素的其它绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度。根据本专利技术实施例的制备固态成像装置的方法是一种制备这样的固态成像装置的方法，该固态成像装置包括单位像素，该单位像素至少具有光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同，方法包括如下步骤在形成栅极绝缘膜的过程中，在半导体衬底的表面上形成第一掩模层以形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜中形成了最终形成第一厚度的栅极绝缘膜的第一开口和形成第二厚度的栅极绝缘膜的第二开口，第二厚度小于第一厚度；在第一和第二开口中形成厚度小于第一厚度的第一绝缘层；形成第二掩模层，第二掩模层在第一开口中覆盖第一绝缘层，并且在第二开口中具有显露第一绝缘层的开口；通过第二掩模层的开口去除第一绝缘层；以及去除第二掩模层以通过第一掩模层的第一和第二开口形成第二厚度的栅极绝缘膜，其中，第一厚度的栅极绝缘膜是由第一和第二绝缘层的重叠部分形成，并且第二厚度的栅极绝缘膜是由第二绝缘膜形成。附图说明图1是根据本专利技术实施例的固态成像装置示意性结构图；图2是根据本专利技术实施例的固态成像装置的单位像素的示意性结构图；图3是根据本专利技术实施例的固态成像装置的相关部分的示意性横截面视图；图4是根据本专利技术实施例的固态成像装置的相关部分的示意性横截面视图；图5A到5E是根据本专利技术实施例的固态成像装置的制备方法的制备工艺视图；以及图6是根据本专利技术实施例的拍摄装置的结构图。具体实施例方式对根据本专利技术的MOS晶体管的实施例进行了解释。然而，根据本专利技术实施例的MOS型固态成像装置并不限于此。图1示出了固态成像装置的示意性结构视图，其是根据本专利技术的MOS型固态成像装置实施例，包括成像部分20和外围电路，在成像部分20中在水平和垂直方向上以矩阵方式排列多个单位像素1，外围电路比如为垂直驱动电路21和水平驱动电路22。如参见图2所说明的，单位像素1包括光电二极管2、读出MOS晶体管3、FD(浮置扩散)放大器MOS晶体管4、FD复位MOS晶体管5和垂直选择MOS晶体管6(参见专利文献1)，其中光电二极管2是作为传感器的光电转换部分，读出MOS晶体管3读出在光电二极管2根据接收的光的量所产生的信号电荷，FD放大器MOS晶体管4将信号电荷转换为对应于其数量的电流，垂直选择MOS晶体管6作为垂直选择开关元件。而且，在每一行(水平线)中，读出MOS晶体管3的栅电极连接到公共垂直读出线7，并且垂直选择MOS晶体管6的栅电极连接到公共垂直选择线8。而且，每一列(垂直线)中的复位MOS晶体管5的栅电极连接到公共水平复位线9，并且垂直选择MOS晶体管6的漏极连接到公共垂直信号线10。每个垂直信号线10通过图1所示的水平开关元件23的MOS晶体管连接到水平信号线24，并且通过放大器25连接到输出端子t。垂直选择线8和垂直读出线7中每个都连接到垂直驱动电路21，并且分别施加垂直扫描脉冲和水平读出脉冲。水平复位线9和控制栅极连接到水平驱动电路22，并且水平复位脉冲和水平扫描脉冲被顺序施加，控制栅极是水平开关元件23的栅电极。因此，在垂直扫描脉冲从垂直驱动电路21施加到垂直选择线8的状态时，在单位像素1中，在所需要的脉冲电压施加到垂直读出线且水平扫描脉冲施加到将处于开状态的垂直信号线10的开关元件23的位置，放大器MOS晶体管4的输出被选择，并且从垂直选择MOS晶体管被提取以通过水平开关元件23引导至水平信号线，并且从输出端子t取出作为放大器25中放大的图像信号。因此，在本专利技术的实施例中，栅极绝缘膜在构成单元像素1的多个MOS晶体管中被改变。参考图3和图4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＯＳ型固态成像装置，包括：单位像素，至少包括光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在所述多个绝缘栅场效应晶体管中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-9 065987/051.一种MOS型固态成像装置，包括单位像素，至少包括光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在所述多个绝缘栅场效应晶体管中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同。2.根据权利要求1的固态成像装置，其中，在所述单位像素中与所述光电转换部分相邻的信号电荷读出绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度被选择来大于所述单位像素中其它绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度。3.根据权利要求1的固态成像装置，其中，将所述单位像素的信号电荷转换为电压或电流信号的放大器绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度被选择来小于所述单位像素中其它绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度。4.一种制备固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括单位像素，所述单位像素至少具有光电转换部分和多个绝缘栅场效应晶体管，其中，在部分绝缘栅场效应晶体管中的栅极绝缘膜的厚度与至少部分其它绝缘栅场效应晶体管的栅极绝缘膜的厚度不同，所述方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木贺子，森裕之，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]