固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及电子装置的制作方法

专利名称：固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像器件、该固体摄像器件的制造方法、以及装配有该固体摄像 器件的诸如照相机等电子装置。
背景技术：
作为固体摄像器件，可使用CMOS固体摄像器件。CMOS固体摄像器件具有低的 电源 电压和低的电力消耗，因而已广泛用在数码照相机、数码摄像机、诸如装配有照相机的手机 等各种移动终端装置中。CMOS固体摄像器件包括以规则方式呈二维地布置有多个像素的像素区域以及设 置在该像素区域周围的周边电路部。各像素均由作为光电转换部的光电二极管和多个像素 晶体管构成。周边电路部包括用于沿列方向传播信号的列电路(垂直驱动单元)、把由列电 路传播的各列信号依次传输给输出电路的水平电路(水平传输单元)等。上述多个像素晶 体管例如具有包括传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管的三晶体管结构，或者具有包括 上述三个晶体管以及选择晶体管的四晶体管结构。在普通CMOS固体摄像器件中，布置有多个单位像素，每个单位像素均由一个光电 二极管和多个像素晶体管构成。近年来，已对像素尺寸进行了小型化，并开发了所谓的像素 共用CMOS固体摄像器件。在像素共用CMOS固体摄像器件中，多个像素共用一个像素晶体 管，这样减小了每单位像素的像素晶体管数量并增大了光电二极管面积(参照日本专利公 开公报特开2006-54276号和日本专利公开公报特开2009-135319号)。同时，在CMOS固体摄像器件中，例如在η型半导体基板上形成有P型半导体阱 区域，并在该P型半导体阱区域的对应于像素区域的那部分中形成有多个像素。然后，通 过阱接触部向该P型半导体阱区域施加阱电位，以使阱电位稳定化(参照日本专利公开公 报特开2006-269546号、日本专利公开公报特开2006-73567号和日本专利公开公报特开 2006-86232 号)。然而，在CMOS固体摄像器件中，随着像素数量的增加以及像素区域面积的增大， 在半导体阱区域中会发生阱电位波动等问题。已经证实了阱电位发生波动是因为像素区域 内的阱电位受到电源线等的电压波动的影响，因而像素特性也发生波动。为了防止阱电位的波动，在像素区域中布置阱接触部是有效的。然而，这种情况具 有关于阱接触部的布置位置的问题以及需要增加的为了减小接触电阻而进行的离子注入 这一工序的问题。取决于阱接触部的布置位置，像素的对称性会变差，像素间的灵敏度差异 会对像素特性产生不利影响。此外，取决于阱接触部的布置位置，还要担心诸如白点的出现等像素特性劣化。例如，取决于阱接触部的杂质浓度，会对光电二极管产生不利影响。另外， 当将阱接触部布置在靠近光电二极管的区域处时，阱接触区域对光电二极管产生不利影响 并使像素特性劣化的可能性很高。作为参考例，图19A 图22图示了其中在作为光电转换部的光电二极管的形成区 域中布置有阱接触部的四像素共用固体摄像器件。图19A是示出了像素区域的主要部分 的示意性平面图。图20是沿图19A中的XX-XX线得到的截面图。图21是沿图19A中的 XXI-XXI线得到的截面图。图22是沿图19A中的XXII-XXII线得到的截面图。该参考例的 固体摄像器件1包括以二维阵列方式布置有多个单独共用单元的像素区域2。这些单独共 用单元中的每一者都由沿宽度布置的两个像素及沿长度布置的两个像素这样四个像素的 光电二极管PD[PDl PD4]构成(即，四像素共用)。在单独共用单元中，这四个光电二极 管卩0[ 01 ？04]共用一个浮动扩散部FD。像素晶体管包括四个传输晶体管Trl [Trll Trl4]；以及被共用的一个复位晶体管Tr2、一个放大晶体管Tr3和一个选择晶体管Tr4。浮动扩散部FD布置在四个光电二极管PDl PD4所包围的中心处。传输晶体管 Trll Trl4分别设有传输栅极电极2[2工 24]，这些传输栅极电极2分别设置在被共用的 浮动扩散部FD与相应的光电二极管PD之间。复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4形成在晶体管形成区域中，该 晶体管形成区域的位置远离其中形成有光电二极管PD、浮动扩散部FD以及传输晶体管Trl 的光电二极管形成区域。复位晶体管Tr2由一对源极/漏极区域3和4以及一个复位栅极 电极5构成。放大晶体管Tr3由一对源极/漏极区域6和7以及一个放大栅极电极8构成。 选择晶体管Tr4由一对源极/漏极区域7和9以及一个选择栅极电极10构成。如图20 图22的截面图所示，这些光电二极管PD和像素晶体管(Trl Tr4)都 形成在形成于 η型半导体基板12上的ρ型半导体阱区域13上。也就是说，ρ型半导体阱区 域13形成在η型半导体基板12上，各光电二极管PD和各像素晶体管Trl Tr4形成在ρ 型半导体阱区域13的对应于像素区域的部分上。光电二极管PD由η型半导体区域35以 及形成在η型半导体区域35表面上且具有高杂质浓度的ρ型半导体区域36构成。传输晶 体管Trl 1 Trl4分别设有传输栅极电极2 24]，这些传输栅极电极2是在形成于ρ型 半导体阱区域13上的栅极绝缘膜11上分别形成在浮动扩散部FD(它是被共用的并且是η 型半导体区域)与光电二极管PDl PD4之间。复位晶体管Tr2由一对η型源极/漏极区域3和4以及一个复位栅极电极5构 成，且这对η型源极/漏极区域3和4与复位栅极电极5之间隔着栅极绝缘膜11。放大晶 体管Tr3由一对η型源极/漏极区域6和7以及一个放大栅极电极8构成，且这对η型源 极/漏极区域6和7与放大栅极电极8之间隔着栅极绝缘膜11。选择晶体管Tr4由一对η 型源极/漏极区域7和9以及一个选择栅极电极10构成，且这对η型源极/漏极区域7和 9与选择栅极电极10之间隔着栅极绝缘膜11 (参照图19Α)。浮动扩散部FD通过连接线12与复位晶体管Tr2的源极/漏极区域的其中一个区 域4以及放大栅极电极8连接(参照图19A)。另一方面，光电二极管形成区域中的元件隔离区域14包括杂质扩散区域(即，在 本参考例中是具有高杂质浓度的P型半导体区域15)以及形成在P型半导体区域15表面 上的绝缘膜16。晶体管形成区域中的元件隔离区域17也包括具有高杂质浓度的ρ型半导体区域15以及形成在ρ型半导体区域15表面上的绝缘膜16。于是，在光电二极管形成区 域的元件隔离区域14上形成有作为阱接触部的阱接触区域19。阱接触区域19形成在相邻 的单独共用单元之间的所需位置处。在阱接触区域19下方的元件隔离区域14仅由ρ型半 导体区域15构成。由杂质浓度比该ρ型半导体区域15高的ρ型半导体区域构成的阱接触 区域19被形成在元件隔离区域14的ρ型半导体区域15的表面上。参照图23 图28示意性地说明该参考例的固体摄像器件1的制造方法。图23 图28示意性地示出了包括浮动扩散部FD的光电二极管PD用区域21、像素晶体管Tr2 Tr4用区域22、以及周边电路部的ρ沟道晶体管用区域23。如图23所示，在η型半导体基板12的表面侧形成元件隔离区域。S卩，在周边电路 部侧(在区域23中)形成元件隔离区域18，该元件隔离区域18具有其中埋置有绝缘膜18Α 的STI (浅沟槽隔离)结构。在像素区域侧(在区域21和22中)，形成了均由ρ型半导体 区域15及绝缘膜16构成的元件隔离区域14和17的绝缘膜16。接着，在η型半导体基板 12的与像素区域(区域21和22)及周边电路部(区域23)对应的整个区域上形成ρ型半 导体阱区域13。然后在周边电路部侧的区域23中形成η型半导体阱区域20。在ρ型半导体阱区域13的对应于光电二极管PD用区域21的区域上形成传输栅极 电极2[2i 24]，且该ρ型半导体阱区域13与该传输栅极电极2之间隔着栅极绝缘膜11。 在P型半导体阱区域13的对应于像素晶体管用区域22的区域上形成复位栅极电极5、放大 栅极电极8和选择栅极电极10，且该ρ型半导体阱区域13与复位栅极电极5、放大栅极电 极8及选择栅极电极10之间隔着栅极绝缘膜11。在与周边电路部的ρ沟道MOS晶体管用 区域23对应的η型半导体阱区域20上形成ρ沟道MOS晶体管的栅极电极24，且该η型半 导体阱区域20与该栅极电极24之间隔着栅极绝缘膜11。尽管未示出，但同时形成了周边 电路部的η沟道MOS晶体管的栅极电极。

在用于形成各个栅极电极2 D1 24]、5、8、10及24的工序之前和之后，进行用于 形成光电二极管PD的杂质离子注入。通过该之前和之后的离子注入，形成η型半导体区域 35以及该η型半导体区域35表面上的ρ型半导体区域36，从而形成了光电二极管PD。此 夕卜，在用于形成各个栅极电极ZD1NHSjUO及24的工序之前或之后的工序中，在像素 区域侧(在区域21和22中)通过用于构成元件隔离区域14的绝缘膜16来离子注入ρ型 杂质，由此形成P型半导体区域15。元件隔离区域14就由该ρ型半导体区域15以及形成 在该P型半导体区域15上的绝缘膜16构成。另一方面，在阱接触部下方的元件隔离区域 14仅由ρ型半导体区域15构成，而在该ρ型半导体区域15的表面上没有形成绝缘膜16。接着，如图24所示，在光电二极管PD用区域21中选择性地形成用于保护光电二 极管PD等的保护膜26 (例如是氮化硅膜)。随后，如图25所示，向像素区域用的区域21和22中离子注入η型杂质25，从而形 成η型浮动扩散部FD以及η型源极/漏极区域3、4、6和7。此外，向周边电路部用区域23 中离子注入P型杂质27，从而形成一对ρ型源极/漏极区域28和29。接着，如图26所示，通过抗蚀剂掩模30，向元件隔离区域14的ρ型半导体区域15 的表面中离子注入P型杂质31，从而在光电二极管用区域21中的所需位置处形成P型阱接 触区域19。ρ型阱接触区域19形成在仅由ρ型半导体区域15构成的元件隔离区域14的 表面上。
随后，如图27所示，在基板上形成层间绝缘膜32。层间绝缘膜32是在形成多个层 的布线时所要使用的层间膜。
接着，如图观所示，在层间绝缘膜32中形成接触通道，以便将导电贯通部33按照 与阱接触区域19连接的方式埋入至该接触通道中。此后，以多层方式形成布线34和层间 绝缘膜32，从而形成多层布线层。另外，虽然没有示出，但在该多层布线层上还形成有平坦 化膜、片上滤色器和片上微透镜。于是，制造出了固体摄像器件1。
在参考例的固体摄像器件1中，在光电二极管用区域中布置有ρ型阱接触区域19， 这样就得不到像素的对称性。例如，当考虑一个光电二极管PDl时，如图19B所示，仅在一 个方向上形成有传输栅极电极光L从所有方向入射到光电二极管PDl上。此时，尽管 传输栅极电极^挡住了从右下方向入射的光La，但传输栅极电极^很难挡住其他的光L， 这就引起了光入射的不对称性。结果，对像素特性产生了诸如像素间的灵敏度差异等不利 影响。此外，取决于P型阱接触区域19的布置位置，如上所述还要担心诸如白点的出现等 像素特性劣化。而且，从上述制造方法中显而易见的是，要通过离子注入来单独地形成P型 阱接触区域19，这会增加制造步骤的数量。
同时，像素区域中的元件隔离区域也会使像素特性劣化。例如，在光电二极管侧形 成有具有浅沟槽隔离(shallow trench isolation, STI)结构的元件隔离区域的情况下，可 能会导致诸如暗电流或白点等劣化现象。最好是，在能够实现元件隔离的范围内尽可能地 减小由氧化物膜构成的元件隔离区域。发明内容
因此，本发明期望提供这样的固体摄像器件及固体摄像器件制造方法在该器件 及其制造方法中，在使有效像素区域内的阱电位稳定化的同时，至少像素特性得以提高，并 且能减少制造步骤的数量。
此外，本发明还期望提供装配有上述固体摄像器件且适用于照相机等的电子装置。
本发明实施例的固体摄像器件包括第一导电型半导体阱区域；多个像素，各个 所述像素均形成在所述半导体阱区域上并由光电转换部和像素晶体管构成；设置在所述像 素之间及所述像素中的元件隔离区域；以及不包含绝缘膜并被设置在所需像素晶体管之间 的元件隔离区域。
根据本发明实施例的固体摄像器件，在半导体阱区域中形成有均由光电转换部和 像素晶体管构成的多个像素，并且在所需像素晶体管之间具有不包含绝缘膜的元件隔离区 域。因此，该不包含绝缘膜的元件隔离区域能够也兼作阱接触部。这样，该阱接触部不会对 光电转换部产生不利影响。
本发明实施例的固体摄像器件制造方法包括如下步骤在半导体基板的像素区域 中形成用于构成元件隔离区域的绝缘膜，并在所述半导体基板的像素区域中形成第一导电 型半导体阱区域；在所述半导体阱区域上形成像素晶体管的栅极电极，且所述半导体阱区 域与所述栅极电极二者之间隔着栅极绝缘膜；通过在形成所述栅极电极的步骤之前和之后 进行的杂质离子注入，形成光电转换部；在形成所述栅极电极的步骤之前或之后的时刻，至 少在相邻的光电转换部之间及彼此相邻的所需像素晶体管之间形成用于构成元件隔离区7域的第一导电型杂质扩散区域；以及形成所述像素晶体管的第二导电型源极/漏极区域， 并且在用于构成所述位于彼此相邻的所需像素晶体管之间的元件隔离区域的所述第一导 电型杂质扩散区域的表面上，形成用于向所述半导体阱区域施加固定电压且还兼作元件隔 离区域的第一导电型阱接触部。
有利的是，所述阱接触部与所述周边电路部中的CMOS晶体管的第一导电型源极/ 漏极区域同时形成。
由于本发明实施例的固体摄像器件制造方法包括如下步骤形成也兼作在相邻像 素晶体管之间的元件隔离区域的所述第一导电型阱接触部，因此，所述阱接触部不会对所 述光电转换部产生不利影响。
由于所述第一导电型阱接触部与所述周边电路部中的所述CMOS晶体管的第一导 电型源极/漏极区域同时形成，因此减少了离子注入的工序。
本发明实施例的电子装置包括光学系统；固体摄像器件；以及信号处理电路，它 被配置成处理所述固体摄像器件的输出信号。所述固体摄像器件包括第一导电型半导体 阱区域；以及多个像素，各个所述像素均形成在所述半导体阱区域上并由光电转换部和像 素晶体管构成。所述固体摄像器件还包括设置在所述像素之间及所述像素中的元件隔离 区域；以及阱接触部，它形成在所需像素晶体管之间，也兼作不包含绝缘膜的元件隔离区 域，并且用于向所述半导体阱区域施加固定电压。
在本发明实施例的电子装置中，所述阱接触部形成在相邻的像素晶体管之间，且 兼作元件隔离区域。因此，所述阱接触部不会对所述光电转换部产生不利影响。
根据本发明实施例的固体摄像器件，在使有效像素区域内的阱电位稳定化的同 时，至少能够提高像素特性。
根据本发明实施例的固体摄像器件制造方法，能够制造出可在使有效像素区域内 的阱电位稳定化的同时提高至少像素特性的固体摄像器件。当同时形成第一导电型阱接触 区域与周边电路部中的CMOS晶体管的第一导电型源极/漏极区域时，节省了离子注入的工 序，从而能够减少总制造步骤的数量。
本发明实施例的电子装置设有前述实施例的固体摄像器件，从而提高了固体摄像 器件中的像素特性。因此，能够提供具有高画质的高质量电子装置。


图1示意性地图示了本发明第一实施例的固体摄像器件的像素区域主要部分的 结构。
图2是沿图1中的II-II线得到的截面图。
图3是沿图1中的III-III线得到的截面图。
图4图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(1)。
图5图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(2)。
图6图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(3)。
图7图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(4)。
图8图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(5)。
图9图示了第一实施例的固体摄像器件制造方法的制造工序(6)。
图10示意性地图示了本发明第二实施例的固体摄像器件的像素区域主要部分的 结构。
图11是沿图10中的XI-XI线得到的截面图。
图12是沿图10中的XII-XII线得到的截面图。
图13是沿图10中的XIII-XIII线得到的截面图。
图14示意性地图示了本发明第三实施例的固体摄像器件的像素区域主要部分的 结构。
图15示意性地图示了本发明第四实施例的固体摄像器件的像素区域主要部分的 结构。
图16示意性地图示了适用于本发明各实施例的CMOS固体摄像器件的结构示例。
图17图示了四像素共用结构的等效电路。
图18示意性地图示了本发明第五实施例的电子装置的结构。
图19A示意性地图示了参考例的固体摄像器件的像素区域主要部分的结构，图 19B是示出了入射到光电二极管上的光的状态的示意图。
图20是沿图19A中的XX-XX线得到的截面图。
图21是沿图19A中的XXI-XXI线得到的截面图。
图22是沿图19A中的XXII-XXII线得到的截面图。
图23图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(1)。
图M图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(2)。
图25图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(3)。
图沈图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(4)。
图27图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(5)。
图观图示了参考例的固体摄像器件制造方法的制造工序(6)。
具体实施方式
按照如下顺序来说明本发明的各实施例。
1. MOS固体摄像器件的示意性结构示例
2.第一实施例(固体摄像器件的结构示例和制造方法示例)
3.第二实施例(固体摄像器件的结构示例和制造方法示例)
4.第三实施例(固体摄像器件的结构示例)
5.第四实施例(固体摄像器件的结构示例)
6.第五实施例(电子装置的结构示例)
1. CMOS固体摄像器件的示意性结构示例
图16图示了本发明各实施例的MOS固体摄像器件的示意性结构示例。如图16所 示，本发明各实施例的固体摄像器件41被配置成包括在半导体基板51 (例如，硅基板)上 的像素区域(即，摄像区域)43以及周边电路部。在像素区域43中，以规则方式呈二维地 布置有多个包括光电转换部的像素42。作为像素42，由一个光电转换单元和多个像素晶体 管构成的单位像素是适用的。此外，所谓的像素共用结构也适用于像素42，在该像素共用 结构中，多个光电转换部共用除了传输晶体管之外的其他像素晶体管并且还共用浮动扩散部。如上所述，多个像素晶体管可具有三晶体管结构或者四晶体管结构。
周边电路部包括垂直驱动电路44、列信号处理电路45、水平驱动电路46、输出电 路47和控制电路48等。
控制电路48接收输入时钟和用于操作模式指令的数据，并输出该固体摄像器件 的内部信息。也就是说，控制电路48生成时钟信号和控制信号作为垂直驱动电路44、列信 号处理电路45和水平驱动电路46等基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟进行操作 的基准。接着，控制电路48把这些信号输入至垂直驱动电路44、列信号处理电路45和水平 驱动电路46等。
垂直驱动电路44例如由移位寄存器构成。垂直驱动电路44选择像素驱动线，并 把用于驱动像素的脉冲提供给所选像素驱动线，以便逐行驱动像素。也就是说，垂直驱动电 路44沿垂直方向依次选择性地扫描像素区域43中的各个像素42。接着，垂直驱动电路44 把基于信号电荷(该信号电荷是根据所接收到的光量在构成各个像素42的光电转换元件 的例如光电二极管中生成的)的像素信号经由垂直信号线49馈送给列信号处理电路45。
例如以与像素42的各列分别对应的方式设置着列信号处理电路45。各个列信号 处理电路45对各个像素列进行信号处理，例如对从一行像素42输出的信号进行噪声消除 等。也就是说，列信号处理电路45进行诸如下面列出的信号处理用于消除像素42所特有 的固定模式噪声(fixedpattern noise)的⑶S (相关双采样)处理、信号放大、以及AD (模 拟/数字)转换等。在各个列信号处理电路45的输出级上，以与水平信号线50连接的方 式设有水平选择开关(未图示)。
水平驱动电路46例如由移位寄存器构成。水平驱动电路46依次输出水平扫描脉 冲从而依次选择各个列信号处理电路45，因此使得每个列信号处理电路45能够把像素信 号输出至水平信号线50。
输出电路47对通过水平信号线50依次从各个列信号处理电路45输出的信号进 行信号处理，并输出该信号。输出电路47例如可以仅进行缓冲，或者可以进行黑电平控制、 列差异修正以及各种类型的数字信号处理。输入/输出端子52与外部进行信号交换。
2.第一实施例
固体摄像器件的结构示例
图1 图3图示了本发明第一实施例的固体摄像器件的示意性结构。本实施例的 固体摄像器件是CMOS固体摄像器件并适用于四像素共用固体摄像器件。图1是示意性地 示出了像素区域主要部分的平面图。图2是沿图1中的II-II线得到的截面图。图3是沿 图1中的III-III线得到的截面图。
本实施例的固体摄像器件61包括其中以二维阵列方式布置有多个单独共用单元 的像素区域62。这些单独共用单元中的每一者均由沿宽度布置的两个像素及沿长度布置的 两个像素这样四个像素的光电二极管PD[PD1 PD4]构成(S卩，四像素共用)。在单独共 用单元中，这四个光电二极管PD[PD1 PD4]共用一个浮动扩散部FD。像素晶体管是四 个传输晶体管Trl [Trll Trl4]；以及被共用的一个复位晶体管Tr2、一个放大晶体管Tr3 和一个选择晶体管Tr4。稍后说明该四像素共用结构的等效电路(参照图17)。
浮动扩散部FD设置在四个光电二极管PDl PD4所包围着的中心处。传输晶体 管Trll Tr 14各自都包括被它们共用的浮动扩散部FD ；以及分别设置在浮动扩散部FD与相应的光电二极管PD之间的传输栅极电极65 WS1 654]。
这里，将各行的包括共用单元的光电二极管PDl PD4、浮动扩散部FD以及传输 晶体管Trll Trl4的区域定义为光电二极管形成区域63。此外，将各行的包括共用单元 的各像素晶体管之中被四个像素共用的复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4 的区域定义为晶体管形成区域64。在水平方向上延续的晶体管形成区域64和在水平方向 上延续的光电二极管形成区域63以交替的方式沿像素区域62的垂直方向布置着。
复位晶体管Tr2由一对源极/漏极区域66和67以及一个复位栅极电极68构成。 放大晶体管Tr3由一对源极/漏极区域69和70以及一个放大栅极电极72构成。选择晶 体管Tr4由一对源极/漏极区域70和71以及一个选择栅极电极73构成。
如图2和图3的截面图所示，这些光电二极管PD和像素晶体管(Trl Tr4)都形 成在形成于半导体基板75上的半导体阱区域76上。也就是说，第二导电型半导体基板(例 如，η型半导体基板)用作半导体基板75。在该半导体基板75上形成有第一导电型半导体 阱区域(例如，P型半导体阱区域)76，且在ρ型半导体阱区域76上形成有上述光电二极管 PD和像素晶体管Trl Tr4。各个光电二极管PD均由η型半导体区域77以及形成在η型 半导体区域77表面上且具有高杂质浓度的ρ型半导体区域78构成。传输晶体管Trll Tr 14分别包括传输栅极电极65 WS1 654]，这些传输栅极电极SSWS1 654]是在形成于 P型半导体阱区域76上的栅极绝缘膜79上分别形成在浮动扩散部FD (它是被共用的并且 为η型半导体区域)与光电二极管PDl PD4之间(参照图2)。
复位晶体管Tr2由一对η型源极/漏极区域66和67以及一个复位栅极电极68构 成，且这对η型源极/漏极区域66和67与复位栅极电极68之间隔着栅极绝缘膜79。放大 晶体管Tr3由一对η型源极/漏极区域69和70以及一个放大栅极电极72构成，且这对η 型源极/漏极区 域69和70与放大栅极电极72之间隔着栅极绝缘膜79。选择晶体管Tr4 由一对η型源极/漏极区域70和71以及一个选择栅极电极73构成，且这对η型源极/漏 极区域70和71与选择栅极电极73之间隔着栅极绝缘膜79 (参照图3)。
浮动扩散部FD通过连接线81与复位晶体管Tr2的源极/漏极区域的其中一个区 域67以及放大栅极电极72连接。
图17图示了四像素共用结构的等效电路。在该四像素共用结构的等效电路中，四 个光电二极管PD[PD1 PD4]分别与四个传输晶体管Trll Trl4的源极连接。传输晶 体管Trll Trl4各自的漏极都与一个复位晶体管Tr2的源极连接。传输晶体管Trll Trl4各自的漏极相当于被共用的浮动扩散部FD。浮动扩散部FD与放大晶体管Tr3的栅极 连接。放大晶体管Tr3的源极与选择晶体管Tr4的漏极连接。复位晶体管Tr2的漏极和放 大晶体管Tr3的漏极都与电源Vdd连接。选择晶体管Tr4的源极与垂直信号线9连接。
另一方面，在像素区域62的光电二极管形成区域63中形成有元件隔离区域82，并 且在像素区域62的除了光电二极管形成区域63之外的包括晶体管形成区域64的区域内 形成有元件隔离区域85。在本实施例中，在光电二极管形成区域63中的元件隔离区域82 包括P型半导体区域(它是杂质扩散区域)83以及形成在该ρ型半导体区域83表面上的 绝缘膜(例如，氧化硅膜)84。在本实施例中，在包含晶体管形成区域64的区域中的元件隔 离区域85也包括ρ型半导体区域83以及形成在ρ型半导体区域83表面上的绝缘膜84。 也就是说，设置在彼此相邻的像素晶体管之间的区域中以及设置在包括像素晶体管周边的11晶体管形成区域64中的元件隔离区域85均由ρ型半导体区域83及绝缘膜84构成。设置 在像素区域与周边电路部之间以及设置在周边电路部中的元件隔离区域87具有其中在凹 槽内埋置有绝缘膜(例如，氧化硅膜)86的STI结构(参照图4)。
在本实施例中，在晶体管形成区域64中形成有作为阱接触部的阱接触区域88。阱 接触区域88用于向ρ型半导体阱区域76施加固定电压。在阱接触区域88下方的元件隔离 区域85仅由ρ型半导体区域83构成。阱接触区域88由ρ型半导体区域(它是杂质扩散 区域)构成。阱接触区域88由杂质浓度比ρ型半导体区域83高的ρ型半导体区域构成， 且形成在仅由P型半导体区域83构成的元件隔离区域85的表面上。阱接触区域88还兼 作元件隔离区域，且形成在相邻共用单元的像素晶体管之间。换句话说，不具有绝缘膜的元 件隔离区域也兼作阱接触部。阱接触区域88通过导电贯通部89与多层布线层91的所需 布线92连接。从布线92经由导电贯通部89和阱接触区域88向ρ型半导体阱区域76施 加所需的固定电压。通过在层间绝缘膜93中相互隔开地设置多个层的布线92来形成多层 布线层91 (参照图3)。在多层布线层91上，设置有平坦化膜并在该平坦化膜上设有片上滤 色器和片上微透镜(未图示)。
固体摄像器件的制造方法示例
参照图4 图8来示意性地说明本发明实施例的固体摄像器件61的制造方法。图 4 图8示意性地图示了光电二极管PD用区域63、像素晶体管Tr2 Tr4用区域64以及 周边电路的P沟道晶体管用区域97。区域63中包括浮动扩散部FD。
首先，如图4所示，在η型半导体基板75的表面上形成元件隔离区域。也就是说， 在周边电路侧(在区域97中)形成具有通过将绝缘膜86 (例如，氧化硅膜)埋置到凹槽 中而得到的STI结构的元件隔离区域87。在像素区域侧的光电二极管形成区域63和晶体 管形成区域64中，形成了均由ρ型半导体区域83及绝缘膜84构成的元件隔离区域82和 85的绝缘膜84。接着，在η型半导体基板75的与像素区域(区域63和64)和周边电路部 (附图中的区域97)对应的整个区域上形成ρ型半导体阱区域76。然后在周边电路侧的区 域97中形成η型半导体阱区域90。
在P型半导体阱区域76的对应于光电二极管形成区域63的区域上形成传输栅极 电极65 [65! 654]，并且ρ型半导体阱区域76与传输栅极电极65之间隔着栅极绝缘膜79。 在P型半导体阱区域76的对应于晶体管形成区域64的区域上形成复位栅极电极68、放大 栅极电极72和选择栅极电极73，并且ρ型半导体阱区域76与复位栅极电极68、放大栅极 电极72和选择栅极电极73之间隔着栅极绝缘膜79。这里，图4仅示出了在相邻共用单元 中彼此相邻的选择栅极电极73和复位栅极电极68。
在与周边电路部的P沟道MOS晶体管用区域97对应的η型半导体阱区域90上形 成ρ沟道MOS晶体管的栅极电极98，并且η型半导体阱区域90与该ρ沟道MOS晶体管的 栅极电极98之间隔着栅极绝缘膜79。尽管没有图示，但同时在与周边电路部的η沟道MOS 晶体管形成区域对应的P型半导体阱区域上形成η沟道MOS晶体管的栅极电极，且该ρ型 半导体阱区域与该η沟道MOS晶体管的栅极电极之间隔着栅极绝缘膜。
在形成各个栅极电极65 [65! 654]、68、72、73及98的工序之前和之后，进行用于 形成光电二极管PD的杂质离子注入。通过该之前和之后的离子注入，形成η型半导体区域 77以及在该η型半导体区域77表面上的ρ型半导体区域78，因而形成了光电二极管PD。此外，在形成各个栅极电极65 WS1N^4LeSjZJS及98的工序之前或之后，在像素区域 侧(在区域63和64中)通过用于构成元件隔离区域82的绝缘膜84来离子注入ρ型杂质， 由此形成P型半导体区域83。元件隔离区域82和85都由ρ型半导体区域83以及形成在 该P型半导体区域83上的绝缘膜84构成。同时，通过该ρ型杂质离子注入，同时也在其中 要形成阱接触部的区域中形成了会成为元件隔离区域85的ρ型半导体区域83。用于形成 阱接触部的元件隔离区域85仅由ρ型半导体区域83构成，而在该ρ型半导体区域83的表 面上没有形成绝缘膜84。
随后，如图5所示，在光电二极管PD用区域63中选择性地形成保护膜99 (例如是 氮化硅膜)。
接着，如图6所示，通过抗蚀剂掩模94向周边电路部用区域97中离子注入ρ型杂 质27，从而形成一对ρ型源极/漏极区域101和102，这样就形成了 ρ沟道MOS晶体管Tr5。 通过该P型杂质27的离子注入，同时也形成了要成为阱接触部的阱接触区域88。也就是 说，利用与周边电路部的P型源极/漏极区域101和102的离子注入相同的离子注入条件， 通过向晶体管用区域64的不具有绝缘膜的ρ型半导体区域83的表面中离子注入该ρ型杂 质来形成P型阱接触区域88。在本实施例中，具有高杂质浓度的ρ型阱接触区域88形成 在P型半导体阱区域76的如下区域中该区域位于相邻共用单元中彼此相邻的选择晶体管 Tr4与复位晶体管Tr2之间。阱接触区域88也兼作元件隔离区域并且还是用于减小该接触 部中的接触电阻的高杂质浓度区域。
接着，如图7所示，利用抗蚀剂掩模95及栅极电极65^ 654]、68、72和73作 为掩模进行η型杂质的离子注入，从而形成各个η型源极/漏极区域66、67、69、70和71以 及η型浮动扩散部FD。
随后，如图8所示，在基板上形成层间绝缘膜93。层间绝缘膜93是在形成多个层 的布线时所要使用的层间膜。
接着，如图9所示，在层间绝缘膜93中形成接触通道，以便将导电贯通部89按照 与阱接触区域88连接的方式埋入至该接触通道中。此后，以多层方式形成布线92和层间 绝缘膜93，从而形成多层布线层91。阱接触区域88通过导电贯通部89与所需布线92连 接。另外，虽然没有示出，但在多层布线层91上还形成有平坦化膜、片上滤色器和片上微透 镜。于是，制造出了固体摄像器件61。
根据本实施例的固体摄像器件61，阱接触区域88没有形成在光电二极管PD之 间的区域中，而是形成在晶体管形成区域64中，即在相邻共用单元中的相邻像素晶体管之 间。也就是说，不具有绝缘膜且位于所需像素晶体管之间的元件隔离区域85仅由ρ型半导 体区域83构成，并在ρ型半导体区域83的表面上形成有具有高杂质浓度且也兼作元件隔 离区域85的ρ型阱接触区域88。换句话说，不具有绝缘膜且位于所需像素晶体管之间的元 件隔离区域85也兼作阱接触部。
利用这种结构，阱接触区域88不会对光电二极管PD产生不利影响，因此能提高像 素特性。由于阱接触区域88形成在晶体管形成区域64中，并由此形成了不具有绝缘膜的 元件隔离区域，因而减小了元件隔离区域的绝缘膜所占据的面积，根据所减小的区域就能 够抑制暗电流及白点的出现，并能够提高像素特性。由于通过阱接触区域88向半导体阱区 域76施加阱电位，因此能够使有效像素区域内的阱电位稳定化。
此外，在该制造过程中，用于形成阱接触区域88的离子注入还兼作用于形成周边 电路部中的P沟道晶体管的源极/漏极区域101和102的P型杂质离子注入。因此，与参 考例相比减少了离子注入的工序，这就能够减少制造步骤的数量。
3.第二实施例
固体摄像器件的结构示例
图10 图13图示了本发明第二实施例的固体摄像器件。第二实施例的固体摄像 器件是CMOS固体摄像器件，并适用于四像素共用固体摄像器件。图10是示意性地示出了 像素区域主要部分的平面图。图11是沿图10中的XI-XI线得到的截面图。图12是沿图 10中的XII-XII线得到的截面图。图13是沿图10中的XIII-XIII线得到的截面图。
除了在每个共用单元的各个像素中都添加有与传输栅极电极相对的伪电极之外， 本实施例的固体摄像器件105是与上述第一实施例的固体摄像器件相似的固体摄像器件。 在本实施例中，与上述第一实施例中的元件对应的元件被赋予相同的附图标记。
本实施例的固体摄像器件105包括按照与上述第一实施例相似的方式以二维阵 列方式布置有多个单独共用单元的像素区域62。这些单独共用单元中的每一者均由沿宽度 布置的两个像素及沿长度布置的两个像素这样四个像素的光电二极管PD[PD1 PD4]构成 (即，四像素共用)。在单独共用单元中，这四个光电二极管PD[PD1 PD4]共用一个浮动 扩散部FD。像素晶体管是四个传输晶体管TrUTrll Trl4]；以及被共用的一个复位晶 体管Tr2、一个放大晶体管Tr3和一个选择晶体管Tr4。
浮动扩散部FD设置在四个光电二极管PDl PD4所包围着的中心处。传输晶体 管Trll Tr 14各自包括被它们共用的浮动扩散部FD ；以及分别设置在浮动扩散部FD与 相应的光电二极管PD之间的传输栅极电极65 WS1 654]。
按照与上述第一实施例相似的方式，将各行的包括共用单元的光电二极管PDl PD4、浮动扩散部FD以及传输晶体管Trll Trl4的区域定义为光电二极管形成区域63。 此外，将各行的包括共用单元的各像素晶体管之中被四个像素共用的复位晶体管扑2、放大 晶体管Tr3和选择晶体管Tr4的区域定义为晶体管形成区域64。在水平方向上延续的晶 体管形成区域64和在水平方向上延续的光电二极管形成区域63以交替的方式沿像素区域 62的垂直方向布置着。
复位晶体管Tr2由一对源极/漏极区域66和67以及一个复位栅极电极68构成。 放大晶体管Tr3由一对源极/漏极区域69和70以及一个放大栅极电极72构成。选择晶 体管Tr4由一对源极/漏极区域70和71以及一个选择栅极电极73构成。
如图11和图12的截面图所示，这些光电二极管PD和像素晶体管(Trl Tr4)形 成在形成于半导体基板75上的第一导电型半导体阱区域76上。也就是说，第二导电型半 导体基板(例如，η型半导体基板)用作半导体基板75。在半导体基板75上形成有第一导 电型半导体阱区域(例如，P型半导体阱区域)76，且在ρ型半导体阱区域76上形成有上述 光电二极管PD和像素晶体管Trl Tr4。各个光电二极管PD均由η型半导体区域77以及 形成在η型半导体区域77表面上且具有高杂质浓度的ρ型半导体区域78构成。传输晶体 管Trll Trl4各自包括在形成于ρ型半导体阱区域76上的栅极绝缘膜79上且分别形 成在浮动扩散部FD (它是被共用的并且为η型半导体区域)与光电二极管PDl PD4之间 的传输栅极电极65 WS1 654](参照图11)。
复位晶体管Tr2由一对η型源极/漏极区域66和67以及一个复位栅极电极68构 成，且这对η型源极/漏极区域66和67与复位栅极电极68之间隔着栅极绝缘膜79。放大 晶体管Tr3由一对η型源极/漏极区域69和70以及一个放大栅极电极72构成，且这对η 型源极/漏极区域69和70与放大栅极电极72之间隔着栅极绝缘膜79。选择晶体管Tr4 由一对η型源极/漏极区域70和71以及一个选择栅极电极73构成，且这对η型源极/漏 极区域70和71与选择栅极电极73之间隔着栅极绝缘膜79 (参照图12)。
浮动扩散部FD通过连接线81与复位晶体管Tr2的源极/漏极区域的其中一个区 域67以及放大栅极电极72连接。
另一方面，分别位于光电二极管形成区域63和晶体管形成区域64中的元件隔离 区域82和85均由例如ρ型半导体区域(它是杂质扩散区域)83以及形成在该ρ型半导体 区域83表面上的绝缘膜84构成。尽管没有示出，但与上述第一实施例的情况一样，设置在 除了上述区域之外的像素区域与周边电路部之间以及设置在周边电路部中的元件隔离区 域具有STI结构。
在本实施例中，在晶体管形成区域64中形成有要作为阱接触部的阱接触区域88。 阱接触区域88用于向ρ型半导体阱区域76施加固定电压。在阱接触区域88下方的元件 隔离区域85仅由ρ型半导体区域83构成。阱接触区域88由ρ型半导体区域(它是杂质 扩散区域)构成。阱接触区域88由杂质浓度比ρ型半导体区域83高的ρ型半导体区域构 成，且形成在仅由P型半导体区域83构成的元件隔离区域85的表面上。阱接触区域88也 兼作元件隔离区域，且形成在相邻共用单元的像素晶体管之间。换句话说，不具有绝缘膜的 元件隔离区域也兼作阱接触部。阱接触区域88通过导电贯通部89与多层布线层91的所 需布线92连接。从布线92经由导电贯通部89和阱接触区域88向ρ型半导体阱区域76 施加所需的固定电压。通过在层间绝缘膜93中相互隔开地设置多个层的布线92来形成多 层布线层91 (参照图12)。
此外，在本实施例中，按如下方式设置有伪电极106 在每个共用单元中限制了各 个光电二极管PD的开口面积，以提高像素的对称性。伪电极106形成得与各光电二极管 PD中的传输栅极电极65具有相同或相似的尺寸及形状，并被设置得与传输栅极电极65相 对。在图10中，每四个伪电极106设置在由传输栅极电极65 WS1 654]构成的且沿水平 方向彼此相邻的各组之间。每四个伪电极106关于沿垂直方向的线与由四个传输栅极电极 65Ws1Nes4]构成的组对称地设置着(参照图10和图13)。尽管未图示，但在多层布线层 91上，设置有平坦化膜并在该平坦化膜上设有片上滤色器和片上微透镜。
固体摄像器件的制造方法示例
在本实施例的固体摄像器件105的制造方法中，在形成上述第一实施例的图4所 示的传输栅极电极65时，同时形成伪电极106。该制造过程的其他步骤与上述第一实施例 的固体摄像器件制造方法中所述的步骤相同，因此不再赘述。
在本实施例的固体摄像器件105中，按照与上述第一实施例相似的方式，将阱接 触区域88形成在晶体管形成区域64中，即在本实施例的相邻共用单元的相邻像素晶体管 之间。因此，阱接触区域88不会对光电二极管PD产生不利影响，因而能提高像素特性。由 于阱接触区域88形成在晶体管形成区域64中，并由此形成了不具有绝缘膜的元件隔离区 域，因而减小了元件隔离区域的绝缘膜所占据的面积，根据所减小的区域就能抑制暗电流15及白点的出现，并能够提高像素特性。由于通过阱接触区域88向半导体阱区域76施加阱 电位，因此能够使有效像素区域内的阱电位稳定化。
另外，由于对于每个光电二极管PD来说与之相邻地形成有伪电极106，因此提高 了各像素中的对称性。也就是说，在本实施例的光电二极管PD中，从两个方向传播来的光 被传输栅极电极65和伪电极106阻挡，因而与图19B所示的参考例中沿某一个方向的光La 被传输栅极电极2阻挡的情况相比，提高了光入射的对称性。因此，光入射的对称性得以提 高，从而减小或消除了像素间的灵敏度差异，所以能进一步提高像素特性。
此外，在该制造过程中，用于形成阱接触区域88的离子注入还兼作用于形成周边 电路部中的P沟道晶体管的源极/漏极区域的P型杂质离子注入。因此，与参考例相比减 少了离子注入的工序，这就能够减少制造步骤的数量。
4.第三实施例
固体摄像器件的结构示例
图14图示了本发明第三实施例的固体摄像器件。本实施例的固体摄像器件 是CMOS固体摄像器件并适用于四像素共用固体摄像器件。在本实施例的固体摄像器件 108中，伪电极106设置在各个光电二极管PD[PDl PD4]中的除了设有传输栅极电极 eswsi-esj的那一个角部之外的其他三个角部上。也就是说，设置有三个伪电极106。 其他结构与上述第二实施例所述的结构相同，因此与图 ο中的那些元件相对应的元件被 赋予相同的附图标记，并不再赘述。
根据本实施例的固体摄像器件108，由于伪电极106分别设置在光电二极管PD中 的除了设有传输栅极电极65的那一个角部之外的其他三个角部上，因此，与上述第二实施 例相比，进一步提高了各像素中的对称性。也就是说，在相同条件下使光从四个角部方向入 射到光电二极管PD上，从而进一步提高了入射到光电二极管PD上的光的对称性。这样，减 小或消除了像素间的灵敏度差异，这就能够进一步提高像素特性。
另外，本实施例的固体摄像器件与上述第二实施例的固体摄像器件具有相同的有 益效果。
在上述第一 第三实施例中，像素区域中的元件隔离区域82和85都由ρ型半导 体区域83及形成在该ρ型半导体区域83表面上的绝缘膜84构成。然而，其他结构也适用 于像素区域中的元件隔离区域82和85。例如，在光电二极管形成区域63中的元件隔离区 域82仅由ρ型半导体区域(它是杂质扩散区域)83构成，而在包括晶体管形成区域64的 区域中的元件隔离区域85由ρ型半导体区域83及形成在该ρ型半导体区域83表面上的 绝缘膜84构成。在此情况下，在光电二极管形成区域63中的仅由ρ型半导体区域83构成 的元件隔离区域82上以延伸的方式形成有与栅极绝缘膜具有相等厚度的绝缘膜。可替代 地，在光电二极管形成区域63中的元件隔离区域82仅由ρ型半导体区域(它是杂质扩散区 域)83构成，而在包括晶体管形成区域64的区域中的元件隔离区域85具有STI结构。此 外可替代地，分别在光电二极管形成区域63和晶体管形成区域64中的元件隔离区域82和 85均仅由ρ型半导体区域(它是杂质扩散区域)83构成。另外可替代地，在光电二极管形 成区域63中的元件隔离区域82由ρ型半导体区域83及形成在该ρ型半导体区域83表面 上的绝缘膜84构成，而在包括晶体管形成区域64的区域中的元件隔离区域85可具有STI 结构。此外可替代地，分别在光电二极管形成区域63和晶体管形成区域64中的元件隔离区域82和85均可具有STI结构。
5.第四实施例
固体摄像器件的结构示例
图15示意性地图示了本发明第四实施例的固体摄像器件的结构。本实施例的固 体摄像器件是CMOS固体摄像器件并适用于其中以二维阵列方式布置有多个单位像素的固 体摄像器件。本实施例的固体摄像器件111包括其中以二维阵列方式布置有多个单位像 素的像素区域113;和周边电路部(未图示)。各个单位像素均由一个作为光电转换元件的 光电二极管PD和多个像素晶体管构成。在本实施例中，像素晶体管是三个晶体管，即传输 晶体管Trl、复位晶体管Tr2和放大晶体管Tr3。
传输晶体管Trl包括形成在浮动扩散部FD (例如是η型半导体区域)与光电二极 管PD之间的传输栅极电极114，且传输栅极电极114所处的层与浮动扩散部FD及光电二极 管PD所处的层之间隔着栅极绝缘膜。复位晶体管Tr2由一对η型源极/漏极区域115以 及一个复位栅极电极117构成，这对η型源极/漏极区域115的其中一个区域是浮动扩散 部FD，且这对η型源极/漏极区域115所处的层与复位栅极电极117所处的层之间隔着栅 极绝缘膜。放大晶体管Tr3由一对η型源极/漏极区域115和116以及一个放大栅极电极 118构成，且这对η型源极/漏极区域115和116所处的层与放大栅极电极118所处的层之 间隔着栅极绝缘膜。
在各个像素之间形成有元件隔离区域121。按照与之前的说明相似的方式，元件隔 离区域121可以是由ρ型半导体区域及形成在该ρ型半导体区域上的绝缘膜构成的元件隔 离区域。可替代地，按照与上述其他配置示例不同的方式，可将元件隔离区域121形成在光 电二极管之间以及相邻的像素晶体管之间。
此外，在本实施例中，由ρ型半导体区域构成且也兼作元件隔离区域的阱接触区 域123被形成在相邻像素晶体管之间，即，在彼此相邻的像素晶体管Tr3与Trl之间。也就 是说，例如，当元件隔离区域121由ρ型半导体区域以及绝缘膜构成时，元件隔离区域121 的一部分被置换成不具有绝缘膜的P型半导体区域以及形成在该P型半导体区域上的P型 阱接触区域。可替代地，例如，当元件隔离区域121具有STI结构时，该STI结构的元件隔 离区域121的一部分被置换成也兼作元件隔离区域的ρ型阱接触区域。
ρ型阱接触区域123与周边电路部的各CMOS晶体管之中的ρ沟道晶体管的ρ型源 极/漏极区域同时形成。所进行的用于P型阱接触区域123的离子注入还兼作用于周边电 路部的P型杂质离子注入。尽管未示出，但阱接触区域123通过导电贯通部与多层布线层 的所需布线连接。在该多层布线层上，设置有平坦化膜并在该平坦化膜上层叠有片上滤色 器和片上微透镜。
大体上按照与上述第一实施例所述的制造过程相似的制造过程，能制造出本实施 例的固体摄像器件。
在本实施例的固体摄像器件111中，阱接触区域123形成在相邻的像素晶体管之 间，这使得阱接触区域123不会对光电二极管PD产生不利影响，从而能够改善像素特性。由 于形成了还兼作阱接触区域且不具有绝缘膜的元件隔离区域，因此减小了元件隔离区域的 绝缘膜所占的面积，根据所减小的区域就能够抑制暗电流及白点的出现，并能够提高像素 特性。由于通过阱接触区域123向半导体阱区域76施加阱电位，因此能够使有效像素区域17内的阱电位稳定化。
此外，在该制造过程中，所进行的用于阱接触区域123的离子注入还兼作用于周 边电路部的P型杂质离子注入。于是，减少了离子注入的工序，从而能减少制造步骤的数量。
在第一 第三实施例中，像素结构是四像素共用结构，但两像素共用结构、四个以 上像素共用的多像素共用结构也是适用的。
多个像素晶体管可以是三个像素晶体管或者四个像素晶体管。
尽管在上述各实施例中将电子用作信号电荷，将第一导电型半导体用作ρ型半导 体，并将第二导电型半导体用作η型半导体，但也可以使用空穴作为信号电荷。在此情况 下，第一导电型半导体被置换成η型半导体且第二导电型半导体被置换成ρ型半导体。
6.第五实施例
电子装置的结构示例
上述第一 第四实施例的固体摄像器件适用于诸如数码照相机和摄像机等相机 系统、装配有照相机的移动电话、或者具有摄像功能的其他装置等。
图18图示了本发明第五实施例的作为电子装置示例的相机。本实施例的相机是 能够拍摄静态图像和动态图像的摄像机的示例。本实施例的相机131包括固体摄像器件 132、将入射光引导至固体摄像器件132的光接收传感器中的光学系统133、以及快门装置 134。相机131还包括用于驱动固体摄像器件132的驱动电路135和用于对固体摄像器件 132的输出信号进行处理的信号处理电路136。
固体摄像器件132是上述各实施例所述的各固体摄像器件中的一种。光学系统 (光学镜头)133在固体摄像器件132的摄像面上形成来自被拍摄物的图像光(入射光)的 图像。因此，在一定期间内将信号电荷存储到固体摄像器件132中。光学系统133可以是 包括多个光学透镜的光学镜头。快门装置134对固体摄像器件132的光照期间和遮光期间 进行控制。驱动电路135提供用于控制固体摄像器件132的传输操作以及快门装置134的 快门操作的驱动信号。固体摄像器件132响应于从驱动电路135提供来的驱动信号(时序 信号)进行信号传输。信号处理电路136进行各种信号处理。经过了信号处理的视频信号 被存储到诸如存储器等存储媒介中或者被输出给监视器。
根据本实施例的电子装置131，在固体摄像器件132中，阱接触部不会对光电二极 管PD产生不利影响，从而能够提高像素特性。此外，抑制了暗电流和白点的出现，因此能够 提高像素特性。另外，对像素的非对称性进行了改善，也就是说，获得了像素的对称性。于 是，减小或消除了像素间的灵敏度差异，这就能够进一步提高像素特性。因此，能够提供展 现出高画质的高质量电子装置。例如，能够提供具有更好画质的相机。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利 要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
1.一种固体摄像器件，其包括 第一导电型半导体阱区域；多个像素，各个所述像素均形成在所述半导体阱区域上并由光电转换部和像素晶体管 构成；设置在所述像素之间及所述像素中的元件隔离区域；以及 不包含绝缘膜并被设置在所需像素晶体管之间的元件隔离区域。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述不包含绝缘膜并被设置在所需像素 晶体管之间的元件隔离区域也兼作用于向所述半导体阱区域施加固定电压的阱接触部。
3.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述像素被形成为共用像素，所述共用像素由多个光电转换部和被共用的像素晶体管 构成；所述像素至少在位于所述阱接触部下方及处于相邻光电转换部之间的元件隔离区域 中包括杂质扩散区域；并且所述阱接触部形成在所述被共用的像素晶体管的区域中。
4.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述阱接触部是按照与周边电路部的 CMOS晶体管的第一导电型源极/漏极区域部所用工序同步的工序形成的第一导电型阱接 触部。
5.如权利要求4所述的固体摄像器件，还包括与所述共用像素中的各个所述光电转换 部相邻设置的伪电极。
6.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，各个所述像素均由一个光电转换部和像素晶体管构成；各个所述像素至少在位于所述阱接触部下方及处于相邻光电转换部之间的元件隔离 区域中包括杂质扩散区域；并且所述阱接触部形成在相邻像素晶体管之间的区域中。
7.如权利要求6所述的固体摄像器件，其中，所述阱接触部是按照与周边电路部的 CMOS晶体管的第一导电型源极/漏极区域部所用工序同步的工序形成的第一导电型阱接 触部。
8.—种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤在半导体基板的像素区域中形成第一导电型半导体阱区域；在所述半导体阱区域上形成像素晶体管的栅极电极，且所述半导体阱区域与所述栅极 电极二者之间隔着栅极绝缘膜；通过在形成所述栅极电极的步骤之前和之后进行的杂质离子注入，形成光电转换部； 在形成所述栅极电极的步骤之前或之后的时刻，至少在相邻的光电转换部之间及彼此 相邻的所需像素晶体管之间形成用于构成元件隔离区域的第一导电型杂质扩散区域；以及 形成所述像素晶体管的第二导电型源极/漏极区域，并且在用于构成所述位于彼此相 邻的所需像素晶体管之间的元件隔离区域的所述第一导电型杂质扩散区域的表面上，形成 用于向所述半导体阱区域施加固定电压且还兼作元件隔离区域的第一导电型阱接触部。
9.如权利要求8所述的固体摄像器件制造方法，其中，所述第一导电型阱接触部与周 边电路部的CMOS晶体管的第一导电型源极/漏极区域是同时形成的。
10.如权利要求9所述的固体摄像器件制造方法，其中，在形成像素的步骤中，形成由多个光电转换部和被共用的像素晶体管构成的共用像 素；并且在形成所述阱接触部的步骤中，所述阱接触部是在所述被共用的像素晶体管的区域中 形成的。
11.如权利要求10所述的固体摄像器件制造方法，其中，在形成所述栅极电极的步骤 中，同时形成伪电极。
12.如权利要求9所述的固体摄像器件制造方法，其中，在形成像素的步骤中，形成由一个光电转换部和像素晶体管构成的像素；并且 在形成所述阱接触部的步骤中，所述阱接触部是在相邻像素晶体管之间的区域中形成的。
13.一种电子装置，其包括 光学系统；固体摄像器件；以及信号处理电路，它被配置成处理所述固体摄像器件的输出信号， 其中，所述固体摄像器件包括 第一导电型半导体阱区域；多个像素，各个所述像素均形成在所述半导体阱区域上并由光电转换部和像素晶体管 构成；设置在所述像素之间及所述像素中的元件隔离区域；以及阱接触部，它形成在所需像素晶体管之间，也兼作不包含绝缘膜的元件隔离区域，并且 用于向所述半导体阱区域施加固定电压。
14.如权利要求13所述的电子装置，其中，在所述固体摄像器件中，所述像素被形成为共用像素，所述共用像素由多个光电转换部和被共用的像素晶体管 构成；所述像素至少在位于所述阱接触部下方及处于相邻光电转换部之间的元件隔离区域 中包括杂质扩散区域；并且所述阱接触部形成在所述被共用的像素晶体管的区域中。
15.如权利要求14所述的电子装置，其中，所述固体摄像器件还包括与所述共用像素 中的各个所述光电转换部相邻设置的伪电极。
16.如权利要求13所述的电子装置，其中，在所述固体摄像器件中， 各个所述像素均由一个光电转换部和像素晶体管构成；各个所述像素至少在位于所述阱接触部下方及处于相邻光电转换部之间的元件隔离 区域中包括杂质扩散区域；并且所述阱接触部形成在相邻像素晶体管之间的区域中。
全文摘要
本发明公开了固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及电子装置。所述固体摄像器件包括第一导电型半导体阱区域；多个像素，各个所述像素均形成在所述半导体阱区域上并由光电转换部和像素晶体管构成；设置在所述像素之间及所述像素中的元件隔离区域；以及不包含绝缘膜并被设置在所需像素晶体管之间的元件隔离区域。在本发明的固体摄像器件中，在使有效像素区域内的阱电位稳定化的同时，至少像素特性得以提高。利用本发明的固体摄像器件制造方法，能够制造出上述固体摄像器件。本发明的电子装置设有上述固体摄像器件，从而提高了固体摄像器件中的像素特性，因此能够提供具有高画质的高质量电子装置。
文档编号H01L27/146GK102034835SQ20101028353
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月25日
发明者古闲史彦, 永野隆史, 田谷圭司 申请人:索尼公司