固态成像设备、固态成像设备的制造方法及电子设备技术

本发明专利技术提供一种固态成像设备、固态成像设备的制造方法及电子设备。该固态成像设备包括：光电转换部分，产生与接收的光量对应的信号电荷；以及多个像素晶体管，读取在该光电转换部分中产生的信号电荷并且包括放大晶体管，该放大晶体管由放大栅极电极、高浓度杂质区域和低浓度杂质区域形成，放大栅极电极形成在基板上，高浓度杂质区域形成在该放大栅极电极的漏极侧的基板区域中，低浓度杂质区域形成为具有比高浓度杂质区域低的杂质浓度且形成在该放大栅极电极的源极侧的基板区域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CMOS固态成像设备及该固态成像设备的制造方法。另外，本专利技术还涉及采用该固态成像设备的电子设备。
技术介绍
固态成像设备粗略地分成CXD (电荷耦合器件)固态成像设备和CMOS (互补金属氧化物半导体)固态成像设备。当CCD固态成像设备和CMOS固态成像设备相比较时，在CCD固态成像设备中因为与CMOS固态成像设备相比需要高的驱动电压来传输信号电荷，所以 必须增加电源电压。如上所述，考虑到功耗等，CMOS固态成像设备比CCD固态成像设备更有优势。因此，近来，作为移动设备(诸如装配有照相机的移动电话或PDA (个人数字助理))上安装的固态成像设备，比CCD固态成像设备更具优势的CMOS固态成像设备已被广泛采用。CMOS固态成像设备包括光接收部分，由响应于接收的光来产生信号电荷的光电二极管形成；浮置扩散部分，光接收部分中产生的信号电荷通过该浮置扩散部分被读取；以及多个MOS晶体管。多个MOS晶体管的示例包括传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管，并且这些MOS晶体管连接到在上层形成的多层配线层中的期望配线层。在CMOS固态成像设备中，信号电荷产生并累积在光接收部分中，且经由每个像素的传输晶体管而被浮置扩散部分读取。然后，采用浮置扩散部分读取的信号电荷被放大晶体管放大，并且由选择晶体管选择输出到在多层配线层上形成的垂直信号线。在这样的CMOS固态成像设备中，构成像素的MOS晶体管采用LDD结构，以便改善由栅极长度减小导致的短沟道效应(JP-A-2010-56516)。图23示出了现有技术的固态成像设备中的像素晶体管的示范性截面构造。图23示出了复位晶体管Trl、放大晶体管Tr2和选择晶体管Tr3。如图23所示，在现有技术的固态成像设备中，像素晶体管Trl至Tr3的每一个包括栅极电极101，形成在基板100的表面上，且在栅极电极101和基板100之间插设有栅极绝缘膜103 ;以及源极区域和漏极区域，形成在基板区域中，且栅极电极101插设在源极区域和漏极区域之间。侧壁102由栅极电极101侧面的绝缘膜形成。此外，源极区域和漏极区域包括从栅极电极101侧开始依次形成的低浓度杂质区域104和高浓度杂质区域105。在形成栅极电极101后，低浓度杂质区域104通过以低的浓度离子注入导电类型与基板100的杂质区域相反的杂质而形成。另一方面，在形成侧壁102后，高浓度杂质区域105通过以高于低浓度杂质区域104的浓度离子注入导电类型与基板100的杂质区域相反的杂质而形成。通常，在具有LDD结构的MOS晶体管中，源极区域形成为与漏极区域对称，且栅极电极101插设在源极电极和漏极电极之间。就是说，源极区域和漏极区域二者包括从栅极电极101侧开始依次形成的低浓度杂质区域104和高浓度杂质区域105。
技术实现思路
附带地，近来在CMOS固态成像设备中，像素数目被增加以获得高质量的图像，并且像素尺寸被减小以应对降低成本的要求。此外，尽管减小了像素尺寸，但是需要保证一定的饱和电荷量(Qs)，因此难以减小用于光电二极管的面积。因此，减小有源区域尺寸的要求日益增加，在该有源区域中形成有放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管等。在此情况下，放大晶体管面积的减小导致Ι/f噪声增加及RTS (随机电报信号)增加，因此导致随机噪声增加且成像特性劣化。考虑到上述情形，所希望的是提供能够实现随机噪声 减少的固态成像设备。还希望提供能够通过提供固态成像设备而改善图像质量的电子设备。本专利技术的实施例旨在提供一种固态成像设备，其包括光电转换部分，产生对应于接收光量的信号电荷；以及多个像素晶体管，读取光电转换部分中产生的信号电荷。在像素晶体管当中，放大晶体管包括放大栅极电极和杂质区域，放大栅极电极形成在基板上，杂质区域形成在放大栅极电极的源极侧和漏极侧的基板区域中。在放大栅极电极的漏极侧形成的杂质区域包括高浓度杂质区域。此外，在放大栅极电极的源极侧形成的杂质区域包括低浓度杂质区域，该低浓度杂质区域形成为杂质浓度比漏极侧形成的高浓度杂质区域的杂质浓度低。在根据本专利技术实施例的固态成像设备中，低浓度杂质区域不形成在放大晶体管的漏极侧，并且因此能增加有效栅极长度。而且，因为放大晶体管的源极侧形成为低浓度杂质区域，所以能够抑制放大栅极电极的源极侧的基板表面上的电位波动。本专利技术的另一个实施例旨在提供一种固态成像设备的制造方法，其包括在基板上形成多个像素晶体管的栅极电极。该方法还包括形成抗蚀剂掩模以覆盖多个像素晶体管当中的放大晶体管的放大栅极电极的漏极侧的基板区域，且至少露出放大栅极电极的源极侧的基板区域。该方法还包括采用抗蚀剂掩模通过离子注入导电类型与基板的导电类型相反的杂质而形成低浓度杂质区域。该方法还包括通过去除抗蚀剂掩模而在栅极电极的侧部形成侧壁。此外，该方法包括通过将导电类型与基板的导电类型相反的杂质离子注入到多个像素晶体管的栅极电极的源极侧和漏极侧的基板区域中而形成高浓度杂质区域，高浓度杂质区域是杂质浓度高于低浓度杂质区域的杂质区域。在根据本专利技术实施例的固态成像设备的制造方法中，每个放大晶体管的漏极侧仅由高浓度杂质区域形成。此外，在形成侧壁前，低浓度杂质区域形成在放大晶体管的源极侦U。因此，因为低浓度杂质区域不形成在漏极侧的侧壁下，所以能够增加有效栅极长度。此夕卜，因为低浓度杂质区域形成源极侧的侧壁下，所以能够抑制放大栅极电极的源极侧的基板表面上的电位波动本专利技术的再一个实施例旨在提供电子设备，其包括光学透镜；上述的固态成像设备，光学透镜聚集的光入射到该固态成像设备上；以及信号处理电路，处理从该固态成像设备输出的输出信号。根据本专利技术的实施例，能够获得可减少Ι/f噪声和RTS而不改变放大晶体管的栅极电极面积的固态成像设备。此外，能够获得采用固态成像设备而改善图像质量的电子设备。附图说明图I是示出根据本专利技术第一实施例的整个CMOS固态成像设备的示意性构造图；图2是根据本专利技术第一实施例的固态成像设备的像素的等效电路图；图3是根据本专利技术第一实施例的固态成像设备的单元像素的平面布置图；图4是示出沿着图3的A-A线剖取的截面构造的示意图；图5A至是示出制造根据本专利技术第一实施例的固态成像设备的方法的工艺图；图6是在第一实施例中用于形成低浓度杂质区域的抗蚀剂掩模形成半导体基板 上的情况下的平面构造的示意图；图7是示出分别改变放大晶体管的源极区域和漏极区域的构造时获得的Ι/f噪声实验比较结果的示意图；图8是根据修改示例的固态成像设备的截面构造示意图；图9是根据本专利技术第二实施例的固态成像设备的单元像素的平面布置图；图10是示出沿着图9的B-B线剖取的截面构造的示意图；图11是示出制造根据本专利技术第二实施例的固态成像设备的方法的示意图；图12是在第二实施例中用于形成低浓度杂质区域的抗蚀剂掩模形成在半导体基板上的情况下的平面构造的示意图；图13是示出在根据本专利技术第二实施例的固态成像设备中使抗蚀剂掩模开口部分的开口面积加宽的布置示例的示意图；图14是根据本专利技术第三实施例的固态成像设备的单元像素的平面布置图；图15是示出沿着图14的C-C线剖取的截面构造的示意图；图16是示出在根据本专利技术第三实施例的固态成像设备中使抗蚀剂掩模开口部分的开口面积加宽的布置示例的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像设备，包括：光电转换部分，产生与接收的光量对应的信号电荷；以及多个像素晶体管，读取在该光电转换部分中产生的信号电荷并且包括放大晶体管，该放大晶体管由放大栅极电极、高浓度杂质区域和低浓度杂质区域形成，该放大栅极电极形成在基板上，该高浓度杂质区域形成在该放大栅极电极的漏极侧的基板区域中，该低浓度杂质区域形成为具有比该高浓度杂质区域低的杂质浓度且形成于该放大栅极电极的源极侧的基板区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大石哲也，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：