固体摄像装置制造方法及图纸

一种固体摄像装置，在检测电容部（１０４）和周围的晶体管的电容中，最大的电容是复位晶体管的电容。为了减小该电容，有效的方法是减小复位晶体管的沟道宽度，在复位晶体管的沟道、有源区和元件隔离区的边界线（１００）附近，分布有提供极性与沟道相反的载流子的离子种（１１１），从而能够减小有效沟道宽度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体摄像装置。
技术介绍
固体摄像装置是把光电二极管中积存的电荷通过光电转换而作为电信号检测出来的装置，尤其构成部分包括在半导体基板上按垂直方向和水平方向进行二维排列的单元和信号检测电路。过去，作为固体摄像装置，已知的有MOS型图像传感器和CCD(Charge Coupled Device电荷耦合装置)。在MOS型图像传感器中，在光电转换区(光电二极管)中进行转换的信号电荷通过晶体管进行放大。其特征是高灵敏度、低消耗功率，而且能够单一电源工作。更详细地说，信号电荷存储区的电位利用由光电转换所产生的信号电荷来进行调制。并且，放大晶体管的放大系数随该电位而变化。在MOS型图像传感器的情况下，放大晶体管包含在像素部内，所以希望减小像素尺寸，增加像素数量。并且，MOS型图像传感器的优点是，容易把各种不同的电路组装在相同的基板上。例如，外围电路(寄存器电路、定时电路)、MD(模拟/数字)转换电路、指令电路、D/A(数字/模拟)转换电路、DSP(数字信号处理器)等。这样，通过在与MOS型图像传感器相同的芯片上组装功能电路，能够实现低成本。图1表示MOS型图像传感器的电路模式图的一例。图像摄入区10由多个单元(11-1-1、11-1-2、……11-3-3)构成，各单元二维排列。各个单元11有以下构成部分作为光电转换元件的光电二极管12(12-1-1、12-1-2、……12-3-3)、电荷传输晶体管13(13-1-1、13-1-2、……13-3-3)、用于消去电荷的复位晶体管14(14-1-1、14-1-2、……14-3-3)、以及放大晶体管15(15-1-1、15-1-2、……15-3-3)。在此情况下，光电转换区由光电二极管12和电荷传输晶体管13构成。并且，信号检测电路区由复位晶体管14和放大晶体管15构成。在图像摄入区10的周围区布置了水平移位寄存器21、垂直移位寄存器22等周围电路区。水平像素选择布线24和复位布线23利用水平移位寄存器21来选择水平方向的单元位置。再者，为了决定读出信号电荷的线，水平像素选择布线24连接在各个电荷传输晶体管13的栅极上。并且，为了选择垂直方向的单元位置，把垂直方向的电压输入晶体管28连接到垂直信号线26上。以下图2、3是表示过去的固体摄像装置之一的金属氧化物半导体(MOS)型固体摄像装置的俯视图和断面结构的一例。图2表示其俯视图。它由3个区构成。第1是由光电二极管101、传输栅103和检测电容部104构成的电荷传输晶体管；第2是由检测电容部104、复位栅电极108和漏极区106构成的复位晶体管；第3是由漏极区106、源极区115和放大栅114构成的放大晶体管105。并且，图3表示其断面图。图3A是图2的断面A-A′的断面图。在半导体基板113上，具有光电晶体管区，其中包括光电二极管101；传输栅103，它由传输晶体管的传输栅电极和栅绝缘膜107构成，该晶体管用于传输通过入射光而存储在光电二极管101内的电荷；以及检测电容部104，用于存储从光电二极管101通过传输栅103传输的电荷。并且具有以栅电极108、漏极区106、以及以上述检测电容部104为源极区的复位晶体管区。并且，也包括由漏极区106、栅电极114和源极区115构成的放大晶体管105。栅绝缘膜由氧化硅膜(SiO2)和氮化硅膜(SiN)等构成。并且，图3B是图2的断面B-B′的断面图。这里，栅极下的沟道宽度W由元件隔离区110所夹持的区的宽度来决定。其工作原理如下。由光电二极管101检测出的光转换成电荷，使传输栅103导通，从而使电荷向检测电容部104内移动。并且，使存储在检测电容部104上的电荷向放大晶体管105内移动，进行信号放大处理。这里，形成复位栅电极108是为了存储在光电二极管101上的电荷在使传输栅103导通后向检测电容部104移动之前完全清除在检测电容部104上存储的电荷。在使电荷向检测电容部104移动之前，使复位栅电极108导通，从而使电荷能够完全移动到漏极区106内。并且，必须在漏极区106内加正电压，使其电压高于检测电容部104。这样一来，当输入入射信号时，能够完全除去检测电容部104的载流子。因此，过去，在固体摄像装置中，考虑降低检测电容部的电容来进行安装(日本专利特开平5-291550号公报)。通常，检测电容部104内存储的信号作为电压Vfd被读出，表示为Vfd＝Qfd/Cfd。Qfd是从光电二极管101向检测电容部104内存储的电荷，Cfd是检测电容部104的电容值。在MOS型固体摄像装置中，使像素部排列成阵列状，但作为图像为了获得更详细的信号，必须减小像素的单元尺寸。若减小单元尺寸，则光电二极管的面积减小，存储的电荷Qfd减少。因此，在使Qfd一定的情况下，为了增大Vfd，必须减小Cfd。过去，Cfd是大致上与Csub相同的，通过减小检测电容部104的面积Sfd，能够减小Cfd。Cfd表示如下(参见图4)。Csub＝ε·Sfd/dfdCfd＝Csub+Co+Cr+Cs+Cd式中，Csub是检测电容部104和基板113的电容，dfd是检测电容部104和基板113之间的距离，Cr是检测电容部104和复位栅电极108之间的电容，Co是检测电容部104和传输栅103之间的电容，Cs、Cd是检测电容部104和放大晶体管105的源极115以及漏极106之间的电容。但是，随着检测电容部104微细化的发展，不仅Csub，其他电容成分相对来说已不能忽视，Cfd的减小已不容易。为了减小电容Cfd，有效的办法是减小例如检测电容部104及作为与其相邻的晶体管的复位晶体管之间所产生的电容Cr。这样，能够提高检测电容部104内的电荷——电压转换效率。为了减小检测电容部104和复位晶体管之间的电容，可以减小复位栅电极108下的沟道宽度W。可简要表示如下Cr＝ε·Lr·W/(Lr/2)＝2·ε·W式中W是复位栅电极108下的沟道宽度，ε是介电常数，Lr是复位栅电极108的栅长。通常，晶体管的沟道宽度由有源区的宽度决定。有源区的宽度(沟道宽度)在半导体制造工序中大致上由光刻工序中使用的步进曝光装置的分辨率来决定，当前情况下，很难将其减小到0.2～0.3μm以下。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决上述现有的问题，提供能减小检测电容部的电容Cfd，增大输出电压的半导体固体摄像装置。为了达到上述目的，本专利技术的固体摄像装置，其特征在于在半导体基板上具有将入射光光电转换为信号电荷的光电二极管、用于传输上述光电二极管内累积的信号电荷的传输晶体管、用于累积由上述传输晶体管传输的信号电荷的检测电容部、以及用于把上述检测电容部内累积的信号电荷排出到漏极的复位晶体管，至少在上述复位晶体管的栅电极下的沟道的侧壁上，具有提供极性与上述沟道相反的载流子的离子种分布的结构。并且，在此，其特征在于上述复位晶体管的栅宽度比栅长度短。在此，最好是提供极性与上述沟道相反的载流子的离子种从上述复位晶体管的栅电极下、到上述检测电容部或者上述漏极连续地分布。并且，最好是上述复位晶体管的有效栅宽为0.01μm以上，0.4μm以下。并且，最好是上述复位晶体管的有效栅长为0.1μm以上1.0μm以下。再者，本专利技术的固体摄像装置，其特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像装置，其特征在于：在半导体基板上具有：将入射光光电转换为信号电荷的光电二极管、用于传输上述光电二极管内存储的信号电荷的传输晶体管、用于存储由上述传输晶体管传输的信号电荷的检测电容部、以及用于把上述检测电容部内存储的信号电 荷排出到漏极的复位晶体管；该固体摄像装置具有下述结构：至少在上述复位晶体管的栅电极下的沟道的侧壁上，分布有提供极性与上述沟道相反的载流子的离子种。

【技术特征摘要】
JP 2004-12-16 365100/20041.一种固体摄像装置，其特征在于在半导体基板上具有将入射光光电转换为信号电荷的光电二极管、用于传输上述光电二极管内存储的信号电荷的传输晶体管、用于存储由上述传输晶体管传输的信号电荷的检测电容部、以及用于把上述检测电容部内存储的信号电荷排出到漏极的复位晶体管；该固体摄像装置具有下述结构至少在上述复位晶体管的栅电极下的沟道的侧壁上，分布有提供极性与上述沟道相反的载流子的离子种。2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于提供极性与上述沟道相反的载流子的离子种，从上述复位晶体管的栅电极下到上述检测电容部或者上述漏极连续地分布。3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于上述复位晶体管的栅宽小于栅长。4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于上述复位晶体管的有效栅宽为0.01μm以上0.4μm以下。5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于上述复位晶体管的有效栅长为0.1μm以上1.0μm以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：胜野元成，宫川良平，松长诚之，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]