专利名称：固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有垂直晶体管的固体摄像装置、该固体摄像装置的制造方法以及设置有该固体摄像装置的电子设备。
背景技术：
固体摄像装置被分为以诸如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器等装置为代表的放大型固体摄像装置,或者以诸如电荷耦合器件(Charge Coupled DeviCe，CCD)图像传感器等装置为代表的电荷传输型固体摄像装置。固体摄像装置被广泛适用于数码照相机和数码摄像机等中。最近，CMOS图像传感器由于它的低电源电压和低能耗而被广泛用作安装在诸如设置有相机的手机和个人数字助理(Personal Digital Assistant, PDA)等移动装置上的固体摄像装置。最近，如日本专利公开公报第2010-114274号中所述，提出了具有在半导体基板的深度方向上形成的多个光电ニ极管并且具有减小的像素尺寸的CMOS固体摄像装置。在深度方向上形成的光电ニ极管在相对于半导体基板的垂直方向上具有传输沟道，并且设置有由垂直的传输栅极电极形成的传输晶体管。关于背面照射型固体摄像装置或使用P型半导体基板构成的表面型固体摄像装置，难以将生成的超过光电ニ极管的饱和电荷量的信号电荷排出至基板的光入射面侧的相反側。因此，在这样的固体摄像装置中，采用了通过浮动扩散部将超出光电ニ极管的饱和电荷量的信号电荷溢出的横向溢出结构。在设置有在日本专利公开公报第2010-114274号中所述的垂直传输晶体管的固体摄像装置中，由强光导致的超过饱和电荷量的信号电荷在传输晶体管的传输沟道中流动，并且通过浮动扩散部排出。如日本专利公开公报第2010-114274号中所述,在溢出的信号电荷通过垂直传输晶体管的传输沟道的结构中，上述信号电荷通过垂直栅极电极的侧部，所述垂直栅极电极通过蚀刻形成于基板上。因此，当垂直栅极电极的形状或形成位置有变化的时候，溢出信号电荷的通道就发生变化，并因此可能存在饱和电荷量的差异，动态范围可能减小，并且产量可能降低。在这样的结构中，传输信号电荷时的传输通道和溢出的通道是基本相同的，于是难以设计。
发明内容
鉴于上述原因，在设置有垂直传输晶体管的固体摄像装置中，期望提供减小饱和电荷量的变化并且提高产量的固体摄像装置。还期望提供使用上述固体摄像装置的电子设备。本发明实施方式提供了ー种固体摄像装置，所述固体摄像装置包括基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单元根据入射光的光量生成并累积信号电荷；垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换单元的深度从所述基板的ー侧表面在深度方向上形成的；以及溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道溢出累积在所述光电转换単元中的信号电荷。在本发明实施方式的固体摄像装置中，所述溢出通道被形成为通过所述垂直的传输栅极电极的底部，因此能够分别设计信号电荷的普通传输通道和溢出信号电荷的通道。本发明另ー实施方式提供了ー种固体摄像装置的制造方法，所述制造方法包括以下的步骤在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换单元；在与所述基板的形成有光电转换单元的区域相邻的区域中，在连接着作为所述光电转换単元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域的深度形成由第二导电型的半导体区域形成的溢出通道；与所述光电转换 単元相邻，在作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域的上部形成沟槽部；通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电扱；并且在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，并且所述浮动扩散区域与作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域相连。在本发明实施方式的固体摄像装置的制造方法中，在形成所述沟槽部之前形成所述溢出通道。能够同时形成位于所述传输栅极电极的底部的溢出通道和位于所述浮动扩散区域的下层的溢出通道。本发明另ー实施方式提供了ー种固体摄像装置的制造方法，所述制造方法包括以下步骤在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换単元；在所述基板上形成具有开ロ部的掩模，所述开ロ部对与所述基板的形成有所述光电转换单元的区域相邻的期望区域开ロ，并且通过所述掩模进行蚀刻，从而形成具有期望深度的沟槽部；通过借助所述掩模的第ニ导电型杂质的离子注入以自对准的方式形成作为溢出通道的第二导电型半导体区域；通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电扱；并且在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，且所述浮动扩散区域与所述溢出通道相连。在本发明实施方式的固体摄像装置的制造方法中，借助干与用于形成所述沟槽部的掩模相同的掩模形成作为所述溢出通道的第一第二导电型半导体区域。因此，以自对准的方式在所述传输栅极电极的底部形成作为所述溢出通道的第一第二导电型半导体区域。本发明的又ー实施方式提供了ー种电子设备，所述电子设备包括光学透镜；固体摄像装置，在所述光学透镜中聚集的光输入至所述固体摄像装置；以及信号处理电路，所述信号处理电路处理所述固体摄像装置的输出信号。在本发明实施方式的电子设备中，在所述固体摄像装置中，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，因此能够分别设计信号电荷的普通传输通道和溢出信号电荷的通道。因此，提高了图像质量。根据本发明，在设置有垂直传输晶体管的固体摄像装置中，减小了饱和电荷量的变化,并且提高了产量。
图I图示了本发明第一实施方式的固体摄像装置的整体结构。图2图示了在本发明第一实施方式的固体摄像装置的单个像素中包含光电ニ极管和传输晶体管Tr的区域的平面结构。图3图示了沿着图2中所示的线III-III获得的横截面结构。图4图示了比较例的固体摄像装置的单个像素的平面结构。图5图示了沿着图4中所示的线V-V获得的横截面结构。图6A至图6C图示了本发明第一实施方式的固体摄像装置的制造过程。 图7A至图7C图示了本发明第一实施方式的固体摄像装置的制造过程。图8A和图SB图示了本发明第一实施方式的固体摄像装置的制造过程。图9图示了在变形例I的固体摄像装置的单个像素中包含光电ニ极管H)和传输晶体管Tr的区域的平面结构。图10图示了变形例2的固体摄像装置的主要部分的横截面结构。图IlA至图IlC图示了实施方式的固体摄像装置的制造方法。图12A至图12C图示了实施方式的固体摄像装置的制造方法。图13A和图13B图示了本发明第三实施方式的固体摄像装置的制造方法。图14图示了本发明第四实施方式的固体摄像装置的横截面结构。图15图示了本发明第五实施方式的电子设备的示意性结构。
具体实施例方式下面，将參照图I至图15说明本发明实施方式的固体摄像装置、该固体摄像装置的制造方法以及电子设备的示例。本发明不限于下面的示例。I.第一实施方式固体摄像装置1-1.固体摄像装置的整体结构1-2.主要部分的结构ト3.制造方法1-4.操作1-5.变形例 I1-6.变形例 22.第二实施方式固体摄像装置的制造方法3.第三实施方式固体摄像装置的制造方法4.第四实施方式固体摄像装置5.第五实施方式电子设备I.第一实施方式固体摄像装置1-1.固体摄像装置的整体结构图I是本发明第一实施方式的CMOS固体摄像装置的整体结构的示意图。本实施方式的固体摄像装置I包括由布置在基板11 (由硅制成)上的多个像素2形成的像素区域3、垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8。像素2是通过由光电ニ极管形成的光电转换单元和多个像素晶体管形成的，并且多个像素2以2维阵列的形式规则地排列在基板11上。构成像素2的像素晶体管可以是包括传输晶体管、复位晶体管、选择晶体管和放大晶体管的四个MOS晶体管，也可以是除了选择晶体管之外的上述三个晶体管。像素区域3是由以2维阵列的形式规则排列的像素2形成的。像素区域3是由有效像素区域和用于输出光学黑(是标准黑电平)的黑标准区域(未图示)形成的，在有效像素区域中光被实际接收并且通过光电转换生成的信号电荷被列信号处理电路5放大并读取。通常，黑标准区域形成于有效像素区域的外周部。控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟生成作为垂直驱动电路4、 列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作的标准的时钟信号和控制信号。由控制电路8生成的时钟信号和控制信号被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6。例如，垂直驱动电路4是由移位寄存器形成的，并且以行为单位选择性地顺次扫描像素区域3中的像素2。通过垂直信号线将基于根据像素2的光电ニ极管的受光量产生的信号电荷的像素信号提供至列信号处理电路5。列信号处理电路5例如是为各列设置的，并且根据来自各行像素2的黑标准像素区域(尽管未图示，黑标准像素区域是在有效像素区域周围形成的)的信号对从一行像素2输出的信号进行诸如去除噪声和信号放大等信号处理。列信号处理电路5设置有输出端，并且在列信号处理单元与水平信号线10之间设置有水平选择开关(未图示)。水平驱动电路6是由例如移位寄存器形成的，水平驱动电路6顺次输出水平扫描脉冲从而对各列信号处理电路5进行选择，并且将来自各列信号处理电路5的像素信号输出至水平信号线10。输出电路7对通过水平信号线10依次从各列信号处理电路5提供的信号进行信号处理，然后输出信号。1-2.主要部分的结构图2示出了在本实施方式的固体摄像装置I的单个像素2中包含光电ニ极管H)和传输晶体管Tr的区域的平面结构，图3示出了沿着图2中所示的线III-III获得的横截面结构。在下面的说明中，第一导电型为P型，第二导电型为η型。在本实施方式的固体摄像装置I中，由光电ニ极管H)和多个像素晶体管Tr形成的像素2形成于P型阱区域21中，P型阱区域21形成在由η型硅或ρ型硅形成的半导体基板30上。在图2和图3中，在多个像素晶体管中，仅示出了由垂直晶体管形成的传输晶体管Tr，而未示出其它像素晶体管。各像素2形成于被由ρ型半导体区域形成的像素分隔区域22隔开的区域中。单个像素2设置有通过在半导体基板30的深度方向上的多层(在图3中为两层)形成的第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管TO2。第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2构成光电转换元件，并且包括在半导体基板30的深度方向上依次形成的ρ型半导体区域23、η型半导体区域24、ρ型半导体区域25和η型半导体区域26。形成于半导体基板30的表面侧的第一光电ニ极管PDl主要是由ρη结ja形成的，ρη结ja位于在半导体基板30的最外层表面上形成的ρ型半导体区域23与在ρ型半导体区域23的下层形成的η型半导体区域24之间。第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域24是电荷累积区域，由第一光电ニ极管PDl产生的信号电荷累积在η型半导体区域24中。第ニ光电ニ极管PD2主要是由ρη结jb形成的，ρη结jb位于在η型半导体区域24 (是第一光电ニ极管HH的电荷累积区域)的下层形成的P型半导体区域25与在ρ型半导体区域25的下层形成的η型半导体区域26之间。第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域26是电荷累积区域，由第二光电ニ极管PD2产生的信号电荷累积在η型半导体区域26中。垂直传输晶体管Tr包括在深度方向上从半导体基板30的表面侧垂直延伸的传输栅极电极20，以及靠近传输栅极电极20形成的浮动扩散区域FD。传输栅极电极20包括形成于在半导体基板30的深度方向上形成的沟槽部29中的柱状埋入电极20a和在埋入电极20a上形成得从半导体基板30的表面凸出的表面电极20b。埋入电极20a和表面电极20b是由例如多晶硅形成的，并且隔着由例如氧化物膜形成 的栅极绝缘膜28形成于沟槽部29中或半导体基板30的表面上。浮动扩散区域FD是由形成在半导体基板30的表面侧的高浓度η型半导体区域形成的，并且形成得靠近传输栅极电极20的表面电极20b。如图2中所示，传输晶体管Tr形成于单个像素2的角部，即，形成于形成有光电ニ极管H)的区域的角部。在用于形成在半导体基板30的深度方向上形成的垂直传输栅极电极20的沟槽部29的内周面中，形成有用于栅极的界面态调整的杂质离子注入区域33。在本实施方式中，用于抑制暗电流的高浓度P型半导体区域被形成为杂质离子注入区域33。由ρ型半导体区域形成的杂质离子注入区域33通过与将成为白点缺陷的电荷(电子)再结合，具有去除从栅极绝缘膜28与半导体基板30之间的界面生成的暗电流的功能，上述暗电流是由于在通过选择性地蚀刻等形成沟槽部29时的晶格缺陷和畸变导致的。在第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2的靠近传输栅极电极20的区域中，形成有由电连接光电ニ极管的η型半导体区域24和η型半导体区域26的η型半导体区域构成的传输通道32。为了形成传输通道32，使构成第二光电ニ极管PD2的ρ型半导体区域25偏离传输栅极电极20的埋入电极20a必要的距离。也即是，ρ型半导体区域25被形成得从埋入电极20a离开传输通道32的宽度。通过形成传输通道32，信号电荷可以在第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域24与第二光电ニ极管PD2的η型半导体区域26之间移动。在本实施方式的固体摄像装置I中，在第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管TO2与浮动扩散区域FD之间形成有溢出通道27。溢出通道27是由形成于埋入电极20a的底部的第一 η型半导体区域27a与形成于浮动扩散区域FD的下层的第二 η型半导体区域27b形成的。构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a和第二 η型半导体区域27b被形成得浓度低于构成传输通道32的η型半导体区域的浓度。溢出通道27被形成得与传输通道32、杂质离子注入区域33和浮动扩散区域FD接触。如图3中所示，通过溢出通道27从光电ニ极管H)溢出的信号电荷e通过埋入电极20a的底部被排出至浮动扩散区域FD。在本实施方式中，尽管未图示，在半导体基板30的表面侧，各像素形成有构成其它像素晶体管的复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。尽管未图示，在半导体基板30的表面侧形成有多层布线层，在多层布线层中隔着层间绝缘膜设置有多层布线。
本实施方式的固体摄像装置I被形成为光L从半导体基板30的背面侧照射的背面照射型固体摄像装置。因此，尽管现在未图示，在半导体基板30的背面侧上，与η型半导体区域26相接触地形成有用于抑制暗电流的高浓度的ρ型半导体区域。在半导体基板30的后表面侧，尽管未图示，隔着平坦化膜形成有滤色器层和片上透镜。1-3.操作接着，将说明本实施方式的固体摄像装置I的操作。在累积电荷吋，从半导体基板30的背面侧进入的光被第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2吸收，并且进行光电转换，从而生成与光量相对应的信号电荷。生成的信号电荷(在本实施方式中为电子)根据电位梯度向η型半导体区域24和η型半导体区域26移动，并且累积在具有最低势能的位置处。也即是，在第一光电ニ极管PDl中，信号电荷累积在η型半导体区域24中，而在第二光电ニ极管PD2中，信号电荷累积在η型半导体区域26中。η型半导体区域24和η型半导 体区域26被完全耗尽，并且信号电荷以电位的形式进行累积。当输入强光时，生成了大量的信号电荷，并且超过了第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管Η)2中任一个的饱和电荷量。超过饱和电荷量的信号电荷超过了传输通道32的电位，并且累积在另一个没有达到饱和的光电ニ极管的η型半导体区域中。例如，当第一光电ニ极管roi的η型半导体区域24达到饱和电荷量时，超过饱和电荷量的信号电荷通过传输通道32累积在相邻的第二光电ニ极管TO2的η型半导体区域26中。当第二光电ニ极管PD2的η型半导体区域26达到饱和电荷量时，超过饱和电荷量的信号电荷e通过形成于传输栅极电极20的底部的溢出通道移动至浮动扩散区域FD。在本实施方式的固体摄像装置I中，多个光电ニ极管ro(PDl和TO2)层叠在半导体基板30的深度方向上从而通过传输通道32连接η型半导体区域24与η型半导体区域26。在累积电荷时，当任一个光电ニ极管H) (PDl和TO2)达到饱和电荷量时，通过传输通道32在未饱和的另一光电ニ极管H)(PD1或TO2)中累积超过饱和电荷量的信号电荷。以这样的结构，即使当像素尺寸减小时，也可増大各单个像素的有效饱和电荷量，能够加宽动态范围，并因此能够改善对比度。同时，在传输电荷时，向传输栅极电极20施加期望的传输脉冲，并且在传输栅极电极20周围形成的传输通道32的电位变深。于是，累积在第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2中的信号电荷主要通过半导体基板30的表面侧的传输通道32绕过垂直传输栅极电极20，并且在浮动扩散区域FD中被读取。也即是，在本实施方式中，信号电荷的普通传输通道与溢出通道27是分开的，因此增大了信号电荷的传输以及溢出通道27的设计自由度，并能够使独立性最佳化。由于传输晶体管Tr被设置为垂直晶体管并且传输晶体管Tr形成在像素2的角部，所以能够增大光电ニ极管ro的区域，并因此能够增大単位体积的饱和电荷量。由于形成了由P型半导体区域形成的杂质离子注入区域33覆盖着整个垂直传输栅极电极20，防止了由于在埋入电极20a的侧面和底部中存在的缺陷导致的暗电流的产生，并因此能够防止产生白点缺陷。图4示出了比较例的固体摄像装置的单个像素的平面结构，图5示出了沿着图4中所示的线V-V获得的横截面结构。在图4和图5中，用相同的附图标记表示与图2和图3相对应的部分，并且不再重复对它们的说明。
在图4和图5中，未形成图2和图3中所示的溢出通道27。在图4和图5中所示的固体摄像装置中，在半导体基板30的表面包围埋入电极20a的区域构成溢出通道80。在比较例中，在累积电荷时，超出第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2饱和电荷量的信号电荷e如图4和图5中的箭头所示绕过埋入电极20a并被排出至浮动扩散区域FD。在比较例的固体摄像装置中，溢出通道80是用作信号电荷的普通传输通道的通道。在图5中，尽管未示出溢出通道80，如图4中所示，溢出通道80形成在埋入电极20a的周围，并且因此必须在大于埋入电极20a的直径的范围内形成溢出通道80。在比较例的固体摄像装置中，当埋入电极20a的形状和形成位置散乱吋，在溢出通道80的区域内施加电位的状态会发生变化。因此，饱和电荷量发生变化，动态范围减小，并且产量降低。在比较例的固体摄像装置中，当埋入电极20a的位置相对于溢出通道80改变时，可能会加速溢出，并且减小饱和电荷量。如上所述，在比较例的固体摄像装置中，埋入电极20a的形状和形成位置的变化容易直接地对质量产生影响。另ー方面，在本实施方式中，在埋入电极20a的底部形成溢出通道27，并且可以在连接传输通道32与浮动扩散区域FD的范围内形成。因此，在本实施方式中，如图2中所示， 可以将位于埋入电极20a的底部的溢出通道27的形成区域形成得减小至与在半导体基板30上以柱状形成的传输栅极电极20的埋入电极20a的外径基本相同的程度。因此，不需要在额外的区域中形成用于溢出通道的η型半导体区域，并且形成对于埋入电极20a的制造偏差而言稳固的结构。ト4.制造方法图6A至图8B图示了本实施方式的固体摄像装置I的制造过程。将參照图6A至图8B说明本实施方式的固体摄像装置I的制造方法。首先，如图6A中所示，通过表面侧的离子注入在半导体基板30的ρ型阱区域21中形成第一光电ニ极管roi的η型半导体区域24和第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域26以及构成传输通道32的η型半导体区域。然后，通过从半导体基板30的表面侧的ρ型杂质的离子注入，在需要的位置形成第二光电ニ极管Η)2的ρ型半导体区域25。通过ρ型杂质区域的高浓度离子注入在将半导体基板30的像素2分隔开的位置处形成像素分隔区域22。然后，如图6Β中所示，在半导体基板30的表面上例如通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)形成由SiN形成的绝缘膜31,并且对应于形成传输栅极电极20的部分形成露出半导体基板30的表面的开ロ部31a。使用设置有开ロ部31a的绝缘膜31作为掩模将半导体基板30蚀刻至需要的深度。于是，在形成半导体基板30的传输栅极电极20的区域中形成沟槽部29。接着，使用设置有同一开ロ部31a的绝缘膜31作为掩模，进行ρ型杂质离子注入。于是，如图6C中所示，在沟槽部29的侧面和底面上形成用于界面态调整的杂质离子注入区域33。在此情况下，在沟槽部29的侧面上，由ρ型半导体区域形成的杂质离子注入区域33是通过具有倾角的倾斜离子注入形成的。然后，使用设置有同一开ロ部31a的绝缘膜31作为掩模进行η型杂质的离子注入。于是，如图7Α中所示，在低于杂质离子注入区域33的层上形成构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a。在此情况下，由于通过离子注入的η型杂质的扩散，在宽于绝缘膜31的开ロ部31a的区域中形成有第一 η型半导体区域27a。在第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管PD2侧，构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a被形成得与构成传输通道32的η型半导体区域相接触。构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a被形成为使得它的电位比构成第一光电ニ极管roi的η型半导体区域24和第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域26或者构成传输通道32的η型半导体区域浅。在本实施方式中，可以使用由用于形成埋入传输栅极电极20的沟槽部29的绝缘膜31形成的掩模来形成构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a。因此，它能够以自对准的形式形成在传输栅极电极20的部分的正下方。为了在形成沟槽部29之后形成构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a，可以在距沟槽部29的底部一定距离处以高精度形成溢出通道27。然后，如图7B中所示，去除用作掩模的绝缘膜31，并且随后在半导体基板30的表面(包括沟槽部29的内周面)上形成栅极绝缘膜28。栅极绝缘膜28例如可以是氧化硅 膜。然后，形成例如由多晶硅膜形成的栅极电极材料并进行图形化，从而使其埋入在沟槽部29中井覆盖半导体基板30的表面。于是，如图7C中所示，形成了由凸出半导体基板30表面的表面电极20b和埋入沟槽部29中的柱状埋入电极20a形成的传输栅极电极20。在此情况下，尽管未图示，构成其它像素晶体管的栅极电极也形成于半导体基板30的表面侦れ然后，如图8A中所示，在第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管TO2的区域和与传输栅极电极20相邻的区域内，形成对浮动扩散区域FD的区域开ロ的光致抗蚀剂膜34。接着，在与构成之前形成的溢出通道27的第一 η型半导体区域27a的深度相同的深度中进行η型杂质的离子注入，从而形成第二 η型半导体区域27b。溢出通道27是由第二 η型半导体区域27b和形成于传输栅极电极20的底部的第一 η型半导体区域27a构成的。此后，以高于构成溢出通道27的杂质浓度的浓度进行η型杂质的离子注入，从而形成浮动扩散区域FD。可以根据传输栅极电极20的埋入电极20a的深度调整浮动扩散区域FD的深度，并且可以任意地调整设定。在本实施方式中，构成溢出通道27的第二 η型半导体区域27b形成在浮动扩散区域FD的下层，但是不是必须形成第二 η型半导体区域27b。例如，可以将浮动扩散区域FD形成至埋入电极20a的深度，从而构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a与浮动扩散区域FD相连。在本实施方式中，在形成浮动扩散区域FD时，已经形成了构成溢出通道27的第二η型半导体区域27b。构成溢出通道27的第二 η型半导体区域27b形成于距基板表面一定程度的深度位置处，因此优选形成光致抗蚀剂膜34覆盖整个传输栅极电极20。然后，如图SB中所示，形成对形成有第一光电ニ极管PDl和第二光电ニ极管TO2的区域开ロ的光致抗蚀剂膜35，并且通过光致抗蚀剂膜35在半导体基板30的表面上进行高浓度的P型杂质的离子注入。于是，抑制了暗电流，并且形成了构成第一光电ニ极管roi的P型半导体区域23。在本实施方式中，P型半导体区域23在与传输栅极电极20相接触的一侧是以自对准的方式形成的。然后，使用普通的方法形成多层布线层，并且在半导体基板30的背面侧上依次形成平坦化膜、滤色器层和片上透镜，从而完成了本实施方式的固体摄像装置。
在本实施方式的固体摄像装置I的制造方法中，构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a是通过与用于形成沟槽部29 (沟槽部29用于形成传输栅极电极20)的掩模相同的掩模形成的。因此，第一 η型半导体区域27a能够以自对准的方式形成于传输栅极电极20的底部，并且能够以高精度与传输栅极电极20相匹配。因此，传输栅极电极20相对于溢出通道27的形成位置不会散乱。因此，能够减少各像素的溢出通道27的改变以及饱和电荷量的变化。在本实施方式的固体摄像装置I中，传输栅极电极20导通时信号电荷的普通传输通道与累积电荷时用于溢出信号电荷的溢出通道27是彼此独立形成的。因此，能够最优化地形成上述区域。因此，相比于图4和图5中所示的固体摄像装置，能够提高电荷传输效率并且增加饱和电荷量。1-5.变形例 I
接着，将说明本实施方式的变形例I的固体摄像装置。图9图示了在变形例I的固体摄像装置的单个像素中包含光电ニ极管ro和传输晶体管Tr的区域的平面结构。变形例I的固体摄像装置是这样的实施例其中，垂直传输栅极电极的埋入电极20C的形状不同于本实施方式的固体摄像装置的垂直传输栅极电极的埋入电极的形状。在图9中，用相同的附图标记表示对应于图2的部分，并且不再重复说明。在变形例I中，从形成有光电ニ极管H)的区域到浮动扩散区域FD纵向地形成埋入电极20c。在此情况下，当形成用于形成埋入电极20c的沟槽部的时候，形成于埋入电极20c的底部的溢出通道27以自对准的方式形成。如变形例I中所示，从形成有光电ニ极管PD的区域到浮动扩散区域FD纵向地形成传输栅极电极的埋入电极20c，并且能够纵向地形成溢出通道27。如上所述，即使当本实施方式的传输栅极电极20的埋入电极20c的形状改变时，仍能够形成与之对应的溢出通道27，并且因此能够減少像素的差异。如变形例I中所示，在光电ニ极管ro与浮动扩散区域FD之间的区域中，能够保持长的溢出通道27，并且具有使浮动扩散区域FD与溢出通道27彼此容易地连接的效果。1-6.变形例 2接着，将说明本实施方式的变形例2的固体摄像装置。图10图示了变形例2的固体摄像装置的主要部分的横截面结构。在图10中，用相同的附图标记表示对应于图3的部分，并且不再重复说明。在变形例2中，将用于传输栅极电极20的埋入电极20a周围的界面态调整的杂质离子注入区域36设置在以低浓度进行η型杂质的离子注入的η-区域内。为了形成垂直传输栅极电极20，在半导体基板30上形成沟槽部29。然而，当由于蚀刻沟槽部29的影响导致的缺陷发生很少的时候，从沟槽部29产生的暗电流就很少。在此情况下，如图10所示，沟槽部29周围的杂质离子注入区域36可以是具有比构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a和第二 η型半导体区域27b的浓度低的浓度的η-区域。如上所述，传输栅极电极20的埋入电极20a周围的杂质离子注入区域36是n_区域，并且因此具有改善信号电荷的传输的效果。2.第二实施方式固体摄像装置接着，将说明第二实施方式的固体摄像装置的制造方法。图IlA至图12C是图示了本实施方式的固体摄像装置的制造方法的エ序图。在本实施方式中形成的最終的固体摄像装置的结构与图3的固体摄像装置的结构相同，因此不再重复对结构的说明，将只说明制造方法。首先，如图6A中所示，在半导体基板30上形成ρ型半导体区域25以及构成第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域24和构成第二光电ニ极管PD2的η型半导体区域26，并且形成像素分隔区域22。此后，如图IlA中所示，形成对形成溢出通道27的区域开ロ的光致抗蚀剂膜40。通过光致抗蚀剂膜40从半导体基板30的表面进行η型杂质的离子注入，从而形成构成溢出通道27的η型半导体区域27c。构成溢出通道27的η型半导体区域27c被形成为使得它的电位比第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域24和第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域26以及构成传输通道32的η型半导体区域浅。然后，去除用于形成溢出通道27的光致抗蚀剂膜40，然后，如图IlB中所示，在基板30上形成对于比形成传输栅极电极20的埋入电极20a的区域稍大的区域开ロ的光致抗蚀剂膜41。通过光致抗蚀剂膜41进行高浓度的ρ型杂质的离子注入，从而形成作为用于界面态调整的杂质离子注入区域33的ρ型杂质区域33a。在此情况下，作为杂质离子注入区域33的ρ型杂质区域33a形成于比构成溢出通道27的η型半导体区域27c浅的位置处。 因此，构成溢出通道27的第一 η型半导体区域27a和第二 η型半导体区域27b仍然位于ρ型杂质区域33a的下层，并且位于靠近形成有光电ニ极管H)侧的相反侧的区域。然后，去除光致抗蚀剂膜41，然后，如图Ilc中所示，通过例如CVD在半导体基板30的表面上形成由SiN形成的绝缘膜42，并且对应于形成传输栅极电极20的部分形成露出半导体基板30的表面的开ロ部42a。这里，形成对杂质离子注入区域33的区域的内侧开ロ的绝缘膜42。使用具有开ロ部42a的绝缘膜42作为掩模将半导体基板30蚀刻至需要的深度。于是，在形成半导体基板30的传输栅极电极20的区域中形成沟槽部29。然后，去除作为掩模的绝缘膜42，如图12A中所示，在半导体基板30的表面(包括沟槽部29的内周面)上形成栅极绝缘膜28。栅极绝缘膜28可以例如是氧化硅膜。然后，形成例如由多晶硅膜形成的栅极电极材料并进行图形化，使其埋入在沟槽部29中井覆盖半导体基板30的表面。于是，形成了部分凸出半导体基板30的表面并且埋入沟槽部29中的柱状传输栅极电极20。在此情况下，尽管未图示，构成其它像素晶体管的栅极电极也形成于半导体基板30的表面侧。然后，如图12C中所示，形成对在第二 η型半导体区域27b上部形成浮动扩散区域FD的区域开ロ的光致抗蚀剂膜43。通过光致抗蚀剂膜43进行高浓度的η型杂质的离子注入，从而形成浮动扩散区域FD。浮动扩散区域FD连接至前面形成的构成溢出通道27的η型半导体区域27b。在本实施方式中，可以通过对半导体基板30的表面侧的离子注入形成浮动扩散区域FD，并因此可以不用光致抗蚀剂膜43覆盖整个传输栅极电扱。因此，光致抗蚀剂膜43的开ロ形成得与传输栅极电极20的上部重叠，并且因此能够以自对准的方式在传输栅极电极20侧进行浮动扩散区域FD的位置匹配。此后，用与图8A和图8B中相同的エ序形成用于抑制暗电流的P型半导体区域23。使用普通方法形成多层布线层，并且在半导体基板30的背面侧上依次形成平坦化膜、滤色器层和片上透镜，从而完成了本实施方式的固体摄像装置。在本实施方式的固体摄像装置中，能够获得与第一实施方式的效果相同的效果。
3.第三实施方式固体摄像装置的制造方法接着，将说明第三实施方式的固体摄像装置的制造方法。图13A和图13B是图示了本实施方式的固体摄像装置的制造方法的エ序图。在本实施方式中形成的最終的固体摄像装置的结构与图3的固体摄像装置的结构相同，因此不再重复对结构的说明，将只说明制造方法。在本实施方式的固体摄像装置的制造方法中，以与根据第二实施方式的图IlA的エ序相同的方式形成作为溢出通道27的η型半导体区域27c。然后，如图13A中所示，通过例如CVD在半导体基板30的表面上形成由SiN形成的绝缘膜44。在绝缘膜44中，在对应于形成传输栅极电极20的部分形成有露出半导体基板30的开ロ部44a。接着，使用具有开ロ部44a的绝缘膜44作为掩模将半导体基板30蚀刻至需要的深度。于是，在形成半导体基板30的传输栅极电极20的区域中形成沟槽部29。接着，如图13B中所示，以与上述エ序相同的方式使用具有开ロ部44a的绝缘膜44 作为掩摸，进行P型杂质的离子注入，从而在沟槽部29的侧面和底面上形成作为用于界面态调整的杂质离子注入区域33的ρ型杂质区域。在此情况下，在沟槽部29的侧面上，杂质离子注入区域33是通过具有倾角的倾斜离子注入形成的。此后的エ序与第二实施方式中的エ序相同，并且不再重复说明。在本实施方式中，用相同的掩模(绝缘膜44)形成沟槽部29和用于界面态调整的杂质离子注入区域33，因此能够减少エ序数量。4.第四实施方式固体摄像装置接着，将说明第四实施方式的固体摄像装置。图14图示了本实施方式的固体摄像装置50的主要部分的横截面结构。本实施方式的固体摄像装置50是在半导体基板30的深度方向上进行R、G和B的分光的不例。在图14中，用相同的附图标记表不对应于图3的部分，并且不再重复对它们的说明。如图14中所示，在本实施方式的固体摄像装置50中，在被像素分隔区域22包围的单个像素中从半导体基板30的表面侧形成有三层光电ニ极管PD (第一至第三光电ニ极管 PDU PD2 和 PD3)。最靠近半导体基板30表面形成的第一光电ニ极管PDl是由形成于半导体基板30的最外表面上的P型半导体区域70与形成于ρ型半导体区域70的下层的η型半导体区域71之间的ρη结jl形成的。在半导体基板30的上半部形成的第二光电ニ极管PD2是由形成于构成第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域71的下层的ρ型半导体区域72与形成于P型半导体区域72的下层的η型半导体区域73之间的ρη结j2形成的。在半导体基板30的背面侧(即，光照面侧)形成的第三光电ニ极管PD3是由形成于构成第二光电ニ极管TO2的η型半导体区域73的下层的ρ型半导体区域74与形成于ρ型半导体区域74的下层的η型半导体区域75之间的ρη结j3形成的。在形成第一光电ニ极管roi的区域的端部，以到达第一光电ニ极管roi的η型半导体区域71的深度形成垂直第一传输栅极电极51。第一传输栅极电极51是由埋入电极51a和表面电极51b形成的,埋入电极51a被形成得从半导体基板30的表面在深度方向上以柱形埋入，表面电极51b被形成得在埋入电极51a的上部凸出半导体基板30的表面。埋入电极51a被埋入在从半导体基板30的表面到达构成第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域71的深度形成的沟槽部54中。埋入电极51a隔着栅极绝缘膜28形成在沟槽部54中，并且表面电极51b隔着栅极绝缘膜28形成在半导体基板30的表面上。在包围着沟槽部54的半导体基板30的区域中，形成由用于界面态调整的P型杂质区域形成的杂质离子注入区域62。在第一传输栅极电极51的与第一光电ニ极管PDl接触的侧的相反侧区域内，形成由η型高浓度杂质区域形成的第一浮动扩散区域FD1。从形成于第一传输栅极电极51的底部的杂质离子注入区域62的下层到第一浮动扩散区域FDl的下层形成有由η型半导体区域形成的溢出通道59。溢出通道59被形成为将构成第一光电ニ极管HH的η型半导体区域71与第一浮动扩散区域FDl电连接。在构成溢出通道59的η型半导体区域内的电位被设置为比构成第一光电ニ极管HH的η型半导体区域71或第一浮动扩散区域FDl的电位浅。
在形成第二光电ニ极管TO2的区域的端部，以到达第二光电ニ极管TO2的η型半导体区域73的深度形成垂直第二传输栅极电极52。第二传输栅极电极52是由埋入电极52a和表面电极52b形成的,埋入电极52a被形成得从半导体基板30的表面在深度方向上以柱形埋入，表面电极51b被形成得在埋入电极52a的上部凸出半导体基板30的表面。埋入电极52a被埋入在从半导体基板30的表面到达构成第二光电ニ极管PD2的η型半导体区域73的深度形成的沟槽部55中。埋入电极52a隔着栅极绝缘膜28形成在沟槽部55中，并且表面电极52b隔着栅极绝缘膜28形成在半导体基板30的表面上。在包围着沟槽部55的半导体基板30的区域中，形成由用于界面态调整的P型杂质区域形成的杂质离子注入区域57。在第二传输栅极电极52的与第二光电ニ极管PD2接触的侧的相反侧区域内，形成由η型高浓度杂质区域形成的第二浮动扩散区域FD2。从形成于第二传输栅极电极52的底部的杂质离子注入区域57的下层到第二浮动扩散区域FD2的下层形成有由η型半导体区域形成的溢出通道60。溢出通道60被形成为将构成第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域73与第二浮动扩散区域FD2电连接。在构成溢出通道60的η型半导体区域内的电位被设置为比构成第二光电ニ极管TO2的η型半导体区域73或第二浮动扩散区域FD2的电位浅。在形成第三光电ニ极管TO3的区域的端部，以到达第三光电ニ极管TO3的η型半导体区域75的深度形成垂直第三传输栅极电极53。第三传输栅极电极53是由埋入电极53a和表面电极53b形成的,埋入电极53a被形成得从半导体基板30的表面在深度方向上以柱形埋入，表面电极53b被形成得在埋入电极53a的上部凸出半导体基板30的表面。埋入电极53a被埋入在从半导体基板30的表面到达构成第三光电ニ极管PD3的η型半导体区域75的深度形成的沟槽部56中。埋入电极53a隔着栅极绝缘膜28形成在沟槽部56中，并且表面电极53b隔着栅极绝缘膜28形成在半导体基板30的表面上。在包围着沟槽部56的半导体基板30的区域中，形成由用于界面态调整的P型杂质区域形成的杂质离子注入区域58。在第三传输栅极电极53的与第三光电ニ极管PD3接触侧的相反侧的区域内，形成由η型高浓度杂质区域形成的第三浮动扩散区域FD3。从形成于第三传输栅极电极53的底部的杂质离子注入区域58的下层到第三浮动扩散区域FD3的下层形成有由η型半导体区域形成的溢出通道61。溢出通道61被形成为将构成第三光电ニ极管Η)3的η型半导体区域75与第三浮动扩散区域FD3电连接。在构成溢出通道61的η型半导体区域内的电位被设置为比构成第三光电ニ极管TO3的η型半导体区域75或第三浮动扩散区域FD3的电位浅。在本实施方式中，第一光电ニ极管PDl与第二光电ニ极管PD2被构成第二光电ニ极管TO2的ρ型半导体区域72电隔离。第二光电ニ极管PD2与第三光电ニ极管PD3被构成第三光电ニ极管Η)3的ρ型半导体区域74电隔离。在本实施方式的固体摄像装置50中，短波长的蓝色(B)光在形成于半导体基板30的光入射侧的第三光电ニ极管PD3中被吸收并光电转换。因此，在第三光电ニ极管PD3的η型半导体区域75中，累积基于蓝色光的信号电荷。在第二光电ニ极管TO2中，中等波长的绿色(G)光被吸收并光电转换。因此，在第二光电ニ极管Η)2的η型半导体区域73中，累积基于绿色光的信号电荷。在第一光电ニ极管F1Dl中，长波长的红色(R)光被吸收并光电转换。因此，在第一光电ニ极管PDl的η型半导体区域71中，累积基于红色光的信号电荷。在本实施方式中，在第一光电ニ极管roi中累积的超过饱和电荷量的信号电荷通 过形成于第一传输栅极电极51的底部的溢出通道59并被排出至第一浮动扩散区域FD1。在第二光电ニ极管Η)2中累积的超过饱和电荷量的信号电荷通过形成于第二传输栅极电极52的底部的溢出通道60并被排出至第二浮动扩散区域FD2。在第三光电ニ极管TO3中累积的超过饱和电荷量的信号电荷通过形成于第三传输栅极电极53的底部的溢出通道61并被排出至第三浮动扩散区域FD3。当第一传输栅极电极51至第三传输栅极电极53导通时，累积在第一光电ニ极管PDl至第三光电ニ极管TO3中的信号电荷通过半导体基板30的表面附近，并且分别被传输至第一浮动扩散区域FDl至第三浮动扩散区域FD3。在本实施方式的固体摄像装置50中，在半导体基板30的深度方向上进行分光，从而在单个像素中获得R、G和B的信号电荷。另外，能够获得与第一实施方式的效果相同的效果。在上述第一实施方式至第四实施方式的固体摄像装置中，已经通过实施例的方式说明了 CMOS固体摄像装置，但是本发明可以适用于背面照射型CXD固体摄像装置。在此情况下，电隔离光电转换单元的绝缘分隔单元也是通过在从光入射表面的相反侧表面形成的沟槽部中埋入绝缘膜形成的，因此能够获得与第一实施方式至第四实施方式的效果相同的效果。在第一实施方式至第四实施方式的固体摄像装置中，已经说明了背面照射型固体摄像装置，但是本发明可以适用于具有如下结构的表面型固体摄像装置其中，在半导体基板的光照射面的相反侧在基板方向上不溢出信号电荷。在第一实施方式至第四实施方式的固体摄像装置中，通常使用的是η沟道MOS晶体管，但也可使用P沟道晶体管。当使用P沟道晶体管吋，图中的导电型是相反的。本发明不限于检测可见光的入射光量的分布从而拍摄图像的固体摄像装置的应用，也可以应用于根据红外线、X射线或粒子等的入射量的分布拍摄图像的固体摄像装置。在更广义上，本发明可以适用于诸如指纹检测传感器等检测诸如压力、电容等其它物理量的分布从而拍摄图像的广义固体摄像装置(物理量分布检测装置)。本发明不限于按行依次扫描像素区域中的各单个像素从而从各单个像素读取像素信号的固体摄像装置。本发明也可以适用于按像素选择任意像素从而按像素从所选的像素读取信号的X-Y地址固体摄像装置。
固体摄像装置可以形成为ー个芯片，并且可以形成为具有图像拍摄功能的模块，在该模块中封装有像素区域和信号处理单元或光学系统。本发明不限于固体摄像装置的应用，并且可以适用于摄像装置。这里，摄像装置是诸如数码相机和摄像机等相机系统以及诸如手机等具有图像拍摄功能的电子设备。可以将安装在上述电子设备上的模块(即，相机模块)设置为上述图像拍摄装置。5.第五实施方式电子设备接着，将说明本发明第五实施方式的电子设备。图15图示了本发明第五实施方式的电子设备91的示意性结构。本实施方式的电子设备91包括固体摄像装置92、光学透镜93、快门装置94、驱动电路95和信号处理电路96。本实施方式的电子设备91代表当在电子设备(相机)中使用 上述的本发明第一实施方式中的固体摄像装置I作为固体摄像装置92时的实施方式。光学透镜93在固体摄像装置92的摄像面上形成来自于摄像对象的图像光(入射光)的图像。于是，信号电荷在固体摄像装置92中累积预定的期间。快门装置94控制固体摄像装置92的光照射期间和遮光期间。驱动电路95提供用于控制固体摄像装置92的传输操作以及快门装置94的快门操作的驱动信号。通过从驱动电路95提供的驱动信号(时序信号)进行固体摄像装置92的信号传输。信号处理电路96进行各种信号处理。经过信号处理的图像信号被存储在诸如存储器等存储介质中或被输出至显示器。在本实施方式的电子设备91中，在固体摄像装置92中抑制了光晕(blooming)并改善了饱和特性，因此提高了图像质量。可以适用固体摄像装置92的电子设备91不限于相机，而是可以应用于例如数码相机等图像拍摄装置以及用于诸如手机等移动装置的相机模块。在本实施方式中，在电子设备中使用第一实施方式中的固体摄像装置I作为固体摄像装置92，但也可以使用在上述第二实施方式至第四实施方式中制造的固体摄像装置。本发明可以采用下面的结构。(I) ー种固体摄像装置，所述固体摄像装置包括基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单元根据入射光的光量生成并累积信号电荷；垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换单元的深度从所述基板的ー侧表面在深度方向上形成的；以及溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道用于溢出累积在所述光电转换単元中的信号电荷。(2)根据(I)的固体摄像装置，其中，邻接于所述传输栅极电极的区域设置有浮动扩散区域，来自所述光电转换単元的信号电荷传输到所述浮动扩散区域中，并且其中，所述溢出通道将所述光电转换单元连接至所述浮动扩散区域。(3)根据(2)的固体摄像装置，其中，在形成有所述传输栅极电极的所述沟槽部周围形成有用于界面态调整的第一导电型杂质离子注入区域或第二导电型杂质离子注入区域。(4)根据(3)的固体摄像装置，其中，在单个像素中在所述基板的深度方向上形成有多层所述光电转换単元，并且作为各所述光电转换单元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域与所述溢出通道相连接。(5)根据(3)的固体摄像装置，其中，在单个像素中在所述基板的深度方向上形成有多层所述光电转换単元，并且对应于所述光电转换单元形成有多个所述传输栅极电扱。(6) ー种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括以下步骤在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换单元；在与所述基板的形成有光电转换単元的区域相邻的区域中，在连接着作为所述光电转换单元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域的深度形成由第二导电型的半导体区域形成的溢出通道；与所述光电转换单元相邻，在作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域的上部形成沟槽部；
通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电极；并且在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，并且所述浮动扩散区域与作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域相连。(7)根据出)的固体摄像装置的制造方法，其中，在所述的在沟槽部中形成所述传输栅极电极之前的エ序中，在所述沟槽部的侧面和底面上形成由第一导电型半导体区域或第二导电型半导体区域构成的用于界面态调整的杂质离子注入区域。(8) ー种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括以下步骤在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换单元；在所述基板上形成具有开ロ部的掩模，所述开ロ部对与所述基板的形成有所述光电转换単元的区域相邻的期望区域开ロ，并且通过所述掩模进行蚀刻，从而形成具有期望深度的沟槽部；通过借助所述掩模的第二导电型杂质的离子注入以自对准的方式形成作为溢出通道的第二导电型半导体区域；通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电极；并且在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，且所述浮动扩散区域与所述溢出通道相连。(9)根据(8)的固体摄像装置的制造方法，其中，在所述的在沟槽部中形成所述传输栅极电极之前的エ序中，在所述沟槽部的侧面和底面上形成由第一导电型半导体区域或第二导电型半导体区域构成的用于界面态调整的杂质离子注入区域。(10) 一种电子设备,所述电子设备包括光学透镜；固体摄像装置，在所述光学透镜中聚集的光输入至所述固体摄像装置；以及信号处理电路，所述信号处理电路处理所述固体摄像装置的输出信号，其中，所述固体摄像装置包括基板；光电转换単元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单兀根据入射光的光量生成并累积信号电荷；垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换单元的深度从所述基板的ー侧表面在深度方向上形成的；以及溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道溢出累积在所述光电转换单元中的信号电荷。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在 本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
权利要求
1.ー种固体摄像装置，所述固体摄像装置包括 基板； 光电转换単元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单元根据入射光的光量生成并累积信号电荷； 垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换単元的深度从所述基板的ー侧表面在深度方向上形成的；以及 溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道用于溢出累积在所述光电转换単元中的信号电荷。
2.根据权利要求I所述的固体摄像装置，其中， 邻接于所述传输栅极电极的区域设置有浮动扩散区域，来自所述光电转换単元的信号电荷传输到所述浮动扩散区域中，并且 其中，所述溢出通道将所述光电转换单元连接至所述浮动扩散区域。
3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其中， 在形成有所述传输栅极电极的所述沟槽部周围形成有用于界面态调整的第一导电型杂质离子注入区域或第二导电型杂质离子注入区域。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中， 在单个像素中在所述基板的深度方向上形成有多层所述光电转换単元，并且作为各所述光电转换单元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域与所述溢出通道相连接。
5.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中， 在单个像素中在所述基板的深度方向上形成有多层所述光电转换単元，并且对应于所述光电转换单元形成有多个所述传输栅极电扱。
6.根据权利要求2 5中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述浮动扩散区域形成至所述传输栅极电极的底部的深度。
7.根据权利要求2 5中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述浮动扩散区域形成为比所述传输栅极电极的底部的深度浅。
8.—种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括以下步骤 在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换单元； 在与所述基板的形成有光电转换単元的区域相邻的区域中，在连接着作为所述光电转换单元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域的深度形成由第二导电型的半导体区域形成的溢出通道； 与所述光电转换单元相邻，在作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域的上部形成沟槽部； 通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电极；并且 在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，并且所述浮动扩散区域与作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域相连。
9.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法，其中， 在所述的在沟槽部中形成所述传输栅极电极之前的エ序中，在所述沟槽部的侧面和底面上形成由第一导电型半导体区域或第二导电型半导体区域构成的用于界面态调整的杂质离子注入区域。
10.ー种固体摄像装置的制造方法，所述方法包括以下步骤 在基板上形成由光电ニ极管形成的光电转换单元； 在所述基板上形成具有开ロ部的掩模，所述开ロ部对与所述基板的形成有所述光电转换单元的区域相邻的期望区域开ロ，并且通过所述掩模进行蚀刻，从而形成具有期望深度的沟槽部； 通过借助所述掩模的第二导电型杂质的离子注入以自对准的方式形成作为溢出通道的第二导电型半导体区域； 通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电扱；并且 在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，且所述浮动扩散区域与所述溢出通道相连。
11.根据权利要求10所述的固体摄像装置的制造方法，其中， 在所述的在沟槽部中形成所述传输栅极电极之前的エ序中，在所述沟槽部的侧面和底面上形成由第一导电型半导体区域或第二导电型半导体区域构成的用于界面态调整的杂质离子注入区域。
12.ー种电子设备，所述电子设备包括 光学透镜； 固体摄像装置，在所述光学透镜中聚集的光输入至所述固体摄像装置；以及 信号处理电路，所述信号处理电路处理所述固体摄像装置的输出信号， 其中，所述固体摄像装置为权利要求I 7中任一项所述的固体摄像装置。
全文摘要
本发明公开了一种固体摄像装置、其制造方法以及电子设备。所述固体摄像装置包括基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单元根据入射光的光量生成并累积信号电荷；垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换单元的深度从所述基板的一侧表面在深度方向上形成的；以及溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道溢出累积在所述光电转换单元中的信号电荷。根据本发明，在设置有垂直传输晶体管的固体摄像装置中，减小了饱和电荷量的变化，并且提高了产量。
文档编号H01L27/146GK102693989SQ20121006919
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月15日 优先权日2011年3月23日
发明者中村良助 申请人:索尼公司