固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子装置。所述固体摄像器件包括像素，所述像素包括埋入型光电二极管、埋入型浮动扩散部以及埋入型栅极电极，所述埋入型光电二极管形成在基板内部，所述埋入型浮动扩散部形成在所述基板中的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部，所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处以用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。由于所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管相等的深度处，因此信号电荷通过较短的传输路径而被传输。本发明专利技术能够在维持高饱和电荷量的同时进行信号电荷的良好传输，从而能够提高图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及包括该固体摄像器件的电子装置。
技术介绍
CMOS固体摄像器件包括按照所需图形布置的多个像素，各个像素均包括光电二极 管和多个MOS晶体管。光电二极管用作根据所接收到的光量来生成信号电荷并存储该电荷 的光电转换器，而多个MOS晶体管用作用于从光电二极管传输该信号电荷的元件。在各像 素中，信号电荷是通过照射光而得到的，并且被输出作为像素信号。该输出的像素信号被预 定的信号处理电路处理然后作为视频信号被输出至外部。为了提高固体摄像器件的特性，近来已经尝试着将像素尺寸小型化并提高饱和电 荷量(Qs)及灵敏度。日本专利公开公报特开2005-223084号公开了一种固体摄像器件，它 使用了具有沿半导体基板的深度方向形成的垂直型栅极电极的传输晶体管，以便使像素尺 寸小型化而不会降低饱和电荷量(Qs)及灵敏度。图33示出了日本专利公开公报特开2005-223084号所公开的现有技术的固体摄 像器件的示意性截面结构。如图33所示，该特开2005-223084号中的固体摄像器件100包括ρ型半导体基板 101、形成在半导体基板101中且用于构成各像素的光电二极管104、以及传输晶体管Tra。光电二极管104包括形成在半导体基板101表面侧的ρ型高浓度杂质区域(ρ+区 域)105、与ρ+区域105相接触地形成的η型高浓度杂质区域(η+区域)103、以及η型低浓 度杂质区域(η-区域)102。构成光电二极管104的主ρη结由ρ+区域105与η+区域103 之间的结合面形成。传输晶体管Tra是用于传输存储在光电二极管104中的信号电荷的η沟道MOS晶 体管。传输晶体管Tra包括设置在半导体基板101表面侧的浮动扩散部107和隔着栅极绝 缘膜106从半导体基板101表面侧沿深度方向形成的垂直型栅极电极108。垂直型栅极电 极108通过设置在垂直型栅极电极108与浮动扩散部107之间的栅极绝缘膜106与浮动扩 散部107接触，并被形成为到达比光电二极管104的ρη结更深的位置处。垂直型栅极电极 108是通过如下方法形成的在从半导体基板101表面侧至已到达光电二极管104的ρη结 的深度而形成的沟槽中形成栅极绝缘膜106，然后填充该沟槽中位于栅极绝缘膜106上方 的部分。在传输晶体管Tra中，沿着在半导体基板101的深度方向上的垂直型栅极电极108形成了从构成光电二极管104的pn结至浮动扩散部107的传输沟道。在具有上述结构的固体摄像器件100中，光电二极管104对入射到半导体基板101 背侧上的光进行光电转换，并把信号电荷存储在光电二极管104中。当向传输晶体管Tra 的垂直型栅极电极108施加正电压时，存储在光电二极管104中的信号电荷经由图33中的 虚线a所示的传输路径被读出至浮动扩散部107。在上述结构中，由于光电二极管104是沿半导体基板101的深度方向形成的，且由 垂直型栅极电极108读出存储在光电二极管104中的信号电荷，因此，像素的小型化不会降 低光电二极管104的饱和电荷量(Qs)及灵敏度。另外，对于背侧照射型，在该照射侧未形 成有MOS晶体管和布线层，因而使开口面积增大。然而，当通过垂直型栅极电极108把埋入在半导体基板101中的光电二极管104 所存储的信号电荷从半导体基板101内部读出至半导体基板101表面侧时，电荷传输路径 如虚线a所示非常长。因此，与普通固体摄像器件中所使用的平面型栅极电极相比，完全地 传输信号电荷是很困难的。如上所述，已经提出了一种其中将光电二极管形成在半导体基板内部以便提高饱 和电荷量(Qs)的结构。然而，在此例中，传输路径变得非常长，因而难以完全地传输信号电 荷。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够在维持高饱和电荷量(Qs)的同时 进行信号电荷的良好传输的固体摄像器件，并提供这种固体摄像器件的制造方法。此外，本 专利技术的另一目的是提供使用该固体摄像器件的电子装置。本专利技术一实施例的固体摄像器件包括像素，所述像素包括埋入型光电二极管、埋 入型浮动扩散部和埋入型栅极电极。所述埋入型光电二极管形成在基板内部。所述埋入型 浮动扩散部形成在所述基板内部的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，且面对 着形成在所述基板中的沟槽部的底部。所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处， 用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。在上述固体摄像器件中，通过所述埋入型栅极电极把在所述埋入型光电二极管中 生成并存储的信号电荷传输给所述埋入型浮动扩散部。由于所述埋入型浮动扩散部形成在 与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，因此信号电荷是通过较短的传输路径而被 传输的。本专利技术另一实施例的固体摄像器件的制造方法包括如下步骤准备基板；通过对 所述基板的所需区域进行蚀刻，在所述基板中形成具有所需深度的第一沟槽部；在所述第 一沟槽部的底部隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；用氧化物膜填充所述第一沟槽部； 通过利用形成在所述氧化物膜上的抗蚀剂层作为掩模对所述基板进行蚀刻，在所述第一沟 槽部旁边形成与所述第一沟槽部具有相同深度的第二沟槽部；通过使用所述氧化物膜和所 述抗蚀剂层作为掩模来注入杂质离子，在所述基板的一部分中形成埋入型浮动扩散部，所 述埋入型浮动扩散部面对着在所述第一沟槽部旁边进一步形成的所述第二沟槽的底部；以 及在形成所述第一沟槽部及所述第二沟槽部之前或者之后，通过注入所需的杂质离子在与 所述基板中的所述埋入型浮动扩散部的深度相等的深度处形成埋入型光电二极管。5本专利技术又一实施例的固体摄像器件的制造方法包括如下步骤准备基板；在所述 基板上隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；通过注入所需的杂质离子，在所述埋入型栅 极电极旁边的所述基板中形成埋入型浮动扩散部；通过对所述基板中除了形成有所述埋入 型栅极电极和所述埋入型浮动扩散部的区域之外的其他区域进行选择性外延生长，来形成 沟槽部；以及在形成所述埋入型栅极电极之前或者在形成所述沟槽部之后，通过注入所需 的杂质离子在所述基板中在所述埋入型栅极电极旁边形成埋入型光电二极管。在上述固体摄像器件制造方法中，所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光 电二极管相同的深度处。另外，所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处，用于从所 述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。结果，通过所述埋入型栅极 电极把所述埋入型光电二极管中所生成并存储的信号电荷传输给所述埋入型浮动扩散部。 由于所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，因此信 号电荷是通过较短的传输路径而被传输的。本专利技术再一实施例的电子装置包括光学透镜、上述固体摄像器件、以及信号处理 电路。被所述光学透镜聚集的光入射到所述固体摄像器件上，所述信号处理电路适用于处 理从所述固体摄像器件输出的信号。根据本专利技术，可以实现一种能够在维持高饱和电荷量的同时进行信号电荷的良好 传输的固体摄像器件。另外，通过使用这种固体摄像器件可以实现能够提高图像质量的电 子装置。附图说明图1是示出了本专利技术第一实施例CMOS固体摄像器件的整体的示意性框图。图2是本专利技术第一实施例固体摄像器件的一个像素的平面结构图。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像器件，其包括像素，所述像素包括：埋入型光电二极管，它形成在基板内部；埋入型浮动扩散部，它形成在所述基板中的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部；以及埋入型栅极电极，它形成在所述沟槽部的底部处，用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡部泰一郎，渡边一史，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]