成像装置和电子设备制造方法及图纸

提供了一种具有高电荷传输效率的成像装置和电子设备。这种成像装置设置有半导体基板和设置在半导体基板上的垂直晶体管。半导体基板设置有在第一主平面侧开口的孔部。垂直晶体管包括第一栅极电极和第一栅极绝缘膜，第一栅极电极设置在孔部中，第一栅极绝缘膜设置在孔部的内壁和第一栅极电极之间。沿平行于第一主平面的平面截取的第一栅极电极的截面具有在半导体基板的<100>晶向方向上细长的形状。半导体基板的<100>晶向方向上细长的形状。半导体基板的<100>晶向方向上细长的形状。

【技术实现步骤摘要】
成像装置和电子设备
[0001]本申请是申请日为2021年1月28日、国际申请号为PCT/JP2021/003105、专利技术名称为“成像装置和电子设备”的PCT申请的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请进入中国国家阶段的进入日为2022年9月7日、申请号为202180019697.5。


[0002]本公开涉及成像装置和电子设备。

技术介绍

[0003]在包括光电二极管和读取已由光电二极管进行光电转换的电荷的晶体管的固态成像元件中，已知这样的配置，其中，为了减小由元件占据的面积并扩大光电二极管的光接收面积的目的，垂直地布置用于传输电荷的传输晶体管(例如，参考PTL 1)。垂直晶体管包括：在半导体基板中形成的孔部；以覆盖上述孔部的内壁的方式形成的栅极绝缘膜；以及栅极电极，其形成以便于经由栅极绝缘膜填充孔部的内部。
[0004][引用列表][0005][专利文献][0006][PTL 1][0007]JP 2011
‑
14751A

技术实现思路

[0008][技术问题][0009]形成在半导体基板内部的孔部的内壁具有各种晶面。半导体材料(例如，Si)的代表性晶面包括(110)平面和相对于(110)平面倾斜45度的(100)平面。由于(110)的平面和(100)的平面的热氧化速度不同，因此在形成于孔部的内壁上的栅极绝缘膜中，根据结晶面产生膜厚度的差异。膜厚度的差异可能充当势垒并抑制电荷的传输。
[0010]鉴于这种情况做出本公开，并且其目的是提供具有优异的电荷传输效率的成像装置和电子设备。
[0011][问题的解决方案][0012]根据本公开的一方面的成像装置包括：半导体基板；以及垂直晶体管，设置在半导体基板上，其中半导体基板具有在第一主平面侧开口的孔部，垂直晶体管具有设置在孔部内的第一栅极电极和设置在孔部的内壁和第一栅极电极之间的第一栅极绝缘膜，沿平行于第一主平面的平面切割的第一栅极电极的截面具有在半导体基板的晶向<100>的方向上细长的形状。
[0013]因而，在孔部的内壁间形成有较厚的第一栅极绝缘膜的(110)的平面配置在沿着与第一主平面平行的平面切割的第一栅极电极的截面的长轴方向的端部附近。另外，通过(110)的平面的热氧化，在长轴方向的端部附近形成第一栅极绝缘膜的厚膜部分。通过在垂直晶体管的源极端子和漏极端子处分别设置与半导体基板中的厚膜部分相接触的区域(厚
膜区域)，可以通过源极端子和漏极端子处产生的每个电势梯度来抵消和减小在厚膜区域中产生的势垒。因此，可以提高垂直晶体管的电荷e
‑
的传输效率。
[0014]根据本公开的一方面的电子设备包括：光学组件；成像装置，通过所述光学组件的透射的光入射至成像装置中；以及信号处理电路，被配置为处理从成像装置输出的信号，其中成像装置包括：半导体基板；以及设置在半导体基板中的垂直晶体管，半导体基板具有在第一主平面侧开口的孔部，垂直晶体管具有设置在孔部内部的第一栅极电极和设置在孔部的内壁和第一栅极电极之间的第一栅极绝缘膜，并且沿着与第一主平面平行的平面切割的第一栅极电极的截面具有在半导体基板的晶向<100>的方向上细长的形状。因此，可以提供包括具有优异电荷传输效率的成像装置的电子设备。
附图说明
[0015]图1是示出根据本公开的实施例的成像装置的配置示例的示图。
[0016]图2是示出根据本公开的实施例的成像装置的像素共享结构的示例的平面图。
[0017]图3是示出根据本公开的实施例的像素的配置示例的平面图。
[0018]图4是示出根据本公开的实施例的像素的配置示例的截面图。
[0019]图5是示出根据本公开的实施例的第一栅极电极和第一栅极绝缘膜的第一配置示例的截面图。
[0020]图6是示出根据本公开的实施例的第一栅极电极和第一栅极绝缘膜的第二配置示例的截面图。
[0021]图7是示意性地示出了根据本公开的实施例的第一栅极电极的外围中的半导体基板的电势分布的曲线图。
[0022]图8是示出根据本公开的比较例的第一栅极电极和第一栅极绝缘膜的配置的截面图。
[0023]图9是示意性地示出根据本公开内容的比较例的半导体基板在第一栅极电极的外围的电势分布的曲线图。
[0024]图10是示出根据本公开的实施例的第一变形例的像素的配置的平面图。
[0025]图11是示出根据本公开的实施例的第二变形例的像素的配置的平面图。
[0026]图12是示出根据本公开的实施例的第三变形例的像素的配置的平面图。
[0027]图13是示出根据本公开的实施例的第四变形例的像素的配置的平面图。
[0028]图14是示出根据本公开的实施例的第五变形例的像素的配置的平面图。
[0029]图15是示出根据本公开的技术(本技术)应用于电子设备的示例的概念图。
[0030]图16是示出可应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的示图。
[0031]图17是示出了图16中所示的相机头和CCU的功能配置的示例的框图。
[0032]图18是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图，该车辆控制系统是可以应用根据本公开的技术的移动物体控制系统的示例。
[0033]图19是示出成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
[0034]下面将参考附图描述本公开的实施例。在以下说明中参照的附图的说明中，对相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。然而，应注意，附图是示意性的并且厚度与平面尺寸之间的关系、各层的厚度比率等与实际不同。因此，具体厚度和尺寸应该通过考虑以下描述来确定。另外，不言而喻地，附图也包含具有彼此的不同的尺寸关系、比率的部分。
[0035]此外，应当理解，在以下描述中的方向的定义(诸如向上和向下)仅仅是为了简洁而提供的定义，而并非旨在限制本公开的技术构思。例如，显而易见的是，当在旋转90度之后观察对象时，将上
‑
下转换为并解释为左
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右，并且当在旋转180度之后观察对象时，将上
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下解释为倒置。
[0036]此外，在以下描述中，“平面图”表示稍后描述的半导体基板111的表面111a的法线方向的视图。
[0037]<实施例>
[0038](总体配置示例)
[0039]图1是示出根据本公开的实施例的成像装置100的配置示例的示图。图1中所示的成像装置100例如，是CMOS固态成像装置。如图1所示。成像装置100被配置为具有像素区域(所谓的成像区域)103(其中包括多个光电转换元件的像素102被二维规则地布置)和半导体基板111(例如，硅基板)上的外围电路部分。像素102被配置为具有用作光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管可以由包括传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像装置，包括：第一光电转换部至第四光电转换部，设置在半导体基板中；电荷保持部，设置在所述半导体基板中并且设置在所述半导体基板的第一主平面上，以及第一传输晶体管至第四传输晶体管，所述第一传输晶体管被配置为将在所述第一光电转换部中产生的电荷传输到所述电荷保持部，所述第二传输晶体管被配置为将在所述第二光电转换部中产生的电荷传输到所述电荷保持部，所述第三传输晶体管被配置为将在所述第三光电转换部中产生的电荷传输到所述电荷保持部，并且所述第四传输晶体管被配置为将在所述第四光电转换部中产生的电荷传输到所述电荷保持部，其中，在平面图中，所述第一光电转换部至所述第四光电转换部以2乘2矩阵排列设置，并且所述第一光电转换部和所述第二光电转换部对角设置，其中，所述第一传输晶体管包括设置在所述半导体基板中的第一栅极电极以及设置在所述半导体基板与所述第一栅极电极之间的第一栅极绝缘膜，其中，所述第二传输晶体管包括设置在所述半导体基板中的第二栅极电极，其中，所述第一栅极电极的截面为八边形并且具有第一侧面至第八侧面，在平面图中，所述第一侧面被设置为在所述第一侧面至第八侧面中最接近的所述第二栅极电极的中心，并且所述第一侧面被设置为与所述第二侧面相对，其中，所述第一栅极绝缘膜的截面包括分别设置在所述第一侧面至第八侧面上的第一部分至第八部分，并且所述第一栅极绝缘膜的所述第一部分至第八部分中的每一部分属于第一组或第二组中的一组，属于所述第二组的所述第一栅极绝缘膜的膜厚度厚于属于所述第一组的所述第一栅极绝缘膜的膜厚度，其中，面向属于所述第一组的所述第一栅极绝缘膜的第三侧面至第八侧面的长度的总和长于面向属于所述第二组的所述第一栅极绝缘膜的第三侧面至第八侧面的长度的总和。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述第一栅极绝缘膜中的属于所述第一组的所述第一部分至第八部分面向所述半导体基板的(100)平面，所述第一栅极绝缘膜中的属于所述第二组的所述第一至第八部分面向所述半导体基板的(110)平面。3.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述半导体基板是硅基板。4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，属于所述第二组的所述第一栅极绝缘膜的膜厚度比属于所述第一组的所述第一栅极绝缘膜的膜厚度厚1.1倍以上和2.0倍以下。5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述传输晶体管还包括：第二栅极绝缘膜，设置在所述半导体基板的所述第一主平面上；以及第三栅极电极，设置在所述第二栅极绝缘膜上并且与所述第一栅极电极接触。6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，在所述半导体基板的所述第一主平面的法线方向上的平面图中，所述电荷保持部的中心部分、所述第一栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：莲见良治，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：