固态摄像器件及其制造方法以及电子设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种固态摄像器件及其制造方法以及电子设备。该固态摄像器件包括半导体基板和设置在该半导体基板上的多个像素部。每个像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由该光电转换部产生的电荷的存储部、至少对该存储部遮光的遮光部、在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部的传输部。
【专利说明】固态摄像器件及其制造方法以及电子设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及固态摄像器件、制造固态摄像器件的方法以及电子设备，更具体地，涉及能够实现污点抑制和良好传输特性的固态摄像器件、制造固态摄像器件的方法和电子设备。
【背景技术】
[0002]在相关技术中，在数字静态相机或数字摄影机中，不管电荷耦合器件(CCD)图像传感器还是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器都已经频繁地采用。近来，成像功能已经包括在诸如移动电话的移动设备中。从低电源电压和低功耗的角度看，MOS型图像传感器已经被主要采用为安装到移动设备的固态摄像器件。因此，下面将描述作为MOS型图像传感器一种类型的CMOS图像传感器。
[0003]例如，日本专利特开第2011-29835号公报中已经提出一种CMOS图像传感器，其中为每个像素设置存储元件(电容器)以在每个像素中实现同时累积且能实现所谓的全局快门成像(global shutter imaging)。然而,在其中能实现全局快门成像的日本专利特开第2011-29835号公报中提出的CMOS图像传感器中，在电荷保持期间由于存储元件中的光泄漏可能发生污点，并且由于污点而可使图像质量劣化。
[0004]因此，已知在存储元件的正上方安装遮光膜以对存储元件进行遮光并防止光泄漏的第一方法作为根据现有技术抑制污点的方法。
[0005]另外，已知将安装在存储元件的正上方的遮光膜挖入半导体基板中并防止光泄漏的第二方法作为根据现有技术抑制污点的另一个方法(例如，日本专利特开第2009-129931号公报、第2011-198850号公报、第2007-5493号公报和第2004-319959号公报)。
【发明内容】
[0006]然而，如果采用第一方法，由于光从没有设置遮光膜的区域泄漏可能产生污点，并且可能使图像质量下降。
[0007]如果采用第二方法，可抑制光从没有设置遮光膜的区域泄漏。然而，必须在半导体基板的深位置处执行电荷传输，这导致引起传输变坏或者残留图像(residual image)的形成。
[0008]这样，在根据包括第一方法和第二方法的相关技术的方法中，难以实现为每个像素设置存储部且能进行全局快门成像的CMOS图像传感器中污点的抑制和优良传输特性二者。
[0009]所希望的是实现污点的抑制和优良的传输特性二者。
[0010]根据本技术的实施例，所提供的固态摄像器件包括半导体基板和设置在半导体基板上的多个像素部。每个像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由光电转换部产生的电荷的存储部、至少对存储部遮光的遮光部、在光电转换部和存储部之间挖入半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部以及通过在挖入部中形成用于传输的沟道而从光电转换部传输电荷到存储部的传输部。
[0011]挖入部可在光电转换部和传输部之间形成为遮光部的一部分。传输部可为具有栅极电极的晶体管。栅极电极和遮光部可被连接以形成用于传输的沟道。
[0012]每个像素部还可包括连接栅极电极到配线的接触部。接触部可形成在遮光部上。
[0013]传输部可为具有栅极电极用作挖入部的晶体管。
[0014]每个像素部还可包括连接栅极电极到配线的接触部。接触部可通过遮光部中形成的孔形成在栅极电极上。
[0015]光电转换部可在半导体基板中形成为多阶堆叠。
[0016]传输部可为具有栅极电极的晶体管。挖入部可具有第一挖入部和第二挖入部，第一挖入部在光电转换部和传输部之间形成为遮光部的一部分，第二挖入部形成在栅极电极中。栅极电极和遮光部可被连接以形成用于传输的沟道。
[0017]每个像素部还可包括连接栅极电极到配线的接触部。接触部可形成在遮光部上。
[0018]每个像素部还可包括连接栅极电极到配线的接触部。接触部可通过遮光部中形成的孔形成在栅极电极上。
[0019]挖入部可形成为围绕光电转换部。传输部中用于传输的沟道可形成在挖入部在光电转换部和存储部之间的区域中。
[0020]每个像素部还可包括具有溢流栅的晶体管，当光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位(power supply potential)。在相对于溢流栅的沟道形成区域中，可不形成挖入部，或者挖入得比其它位置浅。
[0021]每个像素部还可包括具有溢流栅的晶体管，当光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位。挖入部还可形成在溢流栅中。
[0022]根据本技术的实施例，所提供的制造固态摄像器件的方法包括制造半导体基板以及制造设置在半导体基板上的多个像素部。每个像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由该光电转换部产生的电荷的存储部、至少对该存储部遮光的遮光部、在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部的传输部。
[0023]根据本技术的实施例，所提供的电子设备包括固态摄像器件。该固态摄像器件包括半导体基板和设置在半导体基板上的多个像素部。每个像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由该光电转换部产生的电荷的存储部、至少对该存储部遮光的遮光部、在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部的传输部。
[0024]根据本公开的一个实施例，包括半导体基板和设置在半导体基板上的多个像素部。像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由光电转换部产生的电荷的存储部、至少对存储部遮光的遮光部、在光电转换部和存储部之间挖入半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在挖入部中形成用于传输的沟道而从光电转换部传输电荷到存储部的传输部。
[0025]根据上述本公开的实施例，可实现污点的抑制和良好的传输特性。
【专利附图】
【附图说明】[0026]图1是示出根据现有技术的摄像器件的构造示例的框图；
[0027]图2是示出应用根据现有技术的第一方法的像素构造示例的截面图；
[0028]图3是示出应用根据现有技术的第二方法的像素构造示例的截面图；
[0029]图4是示出应用第二方法的制造摄像器件方法的示意图；
[0030]图5是示出应用第二方法的制造摄像器件方法的示意图；
[0031]图6是示出应用第二方法的制造摄像器件方法的示意图；
[0032]图7A和7B是应用第二方法的像素的顶表面布置图；
[0033]图8A和8B是应用第三方法的像素的顶表面布置图；
[0034]图9是示出应用本公开的根据第一实施例的摄像器件构造示例的框图；
[0035]图10是示出应用本公开的根据第一实施例的像素构造示例的截面图；
[0036]图11是示出制造摄像器件的方法的示意图；
[0037]图12是示出根据第二实施例的像素构造示例的截面图；
[0038]图13是示出制造摄像器件的方法的示意图；
[0039]图14是示出制造摄像器件的另一个方法的示意图；
[0040]图15是示出制造摄像器件的另一个方法的示意图；
[0041]图16是示出根据第三实施例的像素构造示例的截面图；
[0042]图17是示出根据第四实施例的像素构造示例的截面图；
[0043]图18A和18B是示出根据第五实施例的像素构造示例的截面图；
[0044]图19A和19B是根据第六实施例的像素的截面图和顶表面布置图；
[0045]图20A和20B是根据第七实施例的像素的截面图和顶表面布置图；
[0046]图21A和21B是根据第八实施例的像素的截面图和接触部设置的顶表面布置图；
[0047]图22k和22B是根据第九实施例的像素的截面图和接触部设置的顶表面布置图；
[0048]图23A和23B是根据第十实施例的像素的截面图和接触部设置的顶表面布置图；以及
[0049]图24是示出摄像设备安装到电子设备的构造示例的框图。
【具体实施方式】
[0050]在下文，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。应注意，在该说明书和附图中，具有基本上相同功能和结构的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略这些构成元件的重复描述。
[0051][根据现有技术的摄像器件的构造示例]
[0052]图1是示出根据现有技术的摄像器件的构造示例的框图。在基本构造示例中，应用根据现有技术的第一方法或第二方法。
[0053]摄像器件11构造为CMOS图像传感器，并且包括像素阵列部12、垂直驱动部13、列处理部14、水平驱动部15、输出部16和驱动控制部17。
[0054]像素阵列部12通过规则地设置多个像素21成阵列形状而构造。在此情况下，设置成阵列形状的一组像素21的像素线对应于图像的水平方向，称为行，一组像素21的像素线对应于图像的垂直方向，称为列。对于像素21组的每个行，像素阵列部12通过水平信号线22连接到垂直驱动部13。另外，对于像素21组的每个列，像素阵列部12通过垂直信号线连接到列处理部14。就是说，在像素阵列部12中，一个像素21设置在水平信号线22和垂直信号线23的交叉点。
[0055]垂直驱动部13通过水平信号线22给包括在像素阵列部12中的多个像素21的每个行顺序提供驱动信号(传输信号、读取信号、选择信号和复位信号等)以驱动每个像素21。
[0056]列处理部14通过垂直信号线23相对于从每个像素21输出的像素信号执行相关双取样(CDS)处理，提取像素信号的信号电平，并且根据像素21的光接收量获取像素数据。
[0057]对于包括在像素阵列部12中的多个像素21的每个列，水平驱动部15依次提供驱动信号到列处理部14，以顺序从列处理部14输出从每个像素21获得的像素数据。
[0058]像素数据根据水平驱动部15的驱动信号从列处理部14定时提供到输出部16。输出部16放大所提供的像素数据且输出像素数据到后面步骤的图像处理电路。
[0059]驱动控制部17控制摄像器件11中每个模块的驱动。例如，驱动控制部17根据每个模块的驱动周期产生时钟信号，并且提供时钟信号到每个模块。
[0060]像素21包括光敏二极管(PD) 31、传输晶体管32、存储部33、读取晶体管34、浮置扩散(FD) 35、放大晶体管36、选择晶体管37、第一复位晶体管38和第二复位晶体管39。
[0061]PD31是光电转换部。TO31接收辐射到像素21的光，根据接收光的量产生电荷，并且累积电荷。
[0062]如果传输晶体管32根据从垂直驱动部13到传输栅极电极(TRG)提供的传输信号驱动且导通，则累积在TO31中的电荷传输到存储部33。在此情况下，在摄像器件11中，在所有TO31中同时(就是说，以相同的定时)执行电荷从TO31到存储部33的传输。
[0063]存储部33临时累积通过传输晶体管32从TO31传输的电荷。
[0064]如果读取晶体管34根据从垂直驱动部13到读取栅极电极(ROG)提供的读取信号驱动且导通，则存储部33中累积的电荷读出到FD35。
[0065]FD35是浮置扩散区域，其形成在读取晶体管34和放大晶体管36的栅极电极的连接点且具有预定的电容。FD35累积通过读取晶体管34从存储部33读取的电荷。
[0066]放大晶体管36连接到电源电位VDD，并且输出具有根据FD35中累积的电荷电平的
像素号。
[0067]如果选择晶体管37根据从垂直驱动部13提供的选择信号驱动且导通，则从放大晶体管36输出的像素信号可通过选择晶体管37输出到垂直信号线23。
[0068]如果第一复位晶体管38根据从垂直驱动部13提供的复位信号驱动且导通，则FD35中累积的电荷通过第一复位晶体管38释放到电源电位VDD。因此，FD35复位到电源电位VDD。
[0069]当PD31中产生数量等于或大于预定电荷量的电荷时，第二复位晶体管39用作溢流栅以将电荷释放到电源电位VDD。
[0070]像素21构造为包括选择晶体管37。然而，像素21可采用其中省略选择晶体管37的电路构造(所谓的三晶体管构造)。
[0071][应用第一方法的像素的构造示例]
[0072]图2是示出应用第一方法的像素21的构造示例的截面图。
[0073]如图2所示，像素21通过堆叠半导体基板41、配线层42、彩色滤光片层43和芯片上透镜层44而构造。在彩色滤光片层43中，为每个像素21设置透射红光、蓝光和绿光的滤光片。在芯片上透镜层44中，设置多个小透镜。
[0074]在半导体基板41中，PD31的P型区域61和N型区域62、传输晶体管32的N型区域63、存储部33的N型区域64、读取晶体管34的N型区域65、FD35的N型区域66形成在P型硅层(P阱)51中。
[0075]在配线层42中，传输晶体管32的栅极电极71、存储部33的栅极电极72和读取晶体管34的栅极电极73隔着半导体基板41的表面上形成的栅极绝缘膜(附图中未示出)而形成。栅极电极71由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板41中形成N型区域63的部分上。栅极电极72由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板41中形成N型区域64的部分上。栅极电极73由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板41中形成N型区域65的部分上。
[0076]在配线层42中，侧壁81至83形成为围绕栅极电极71至73的侧面。衬膜84形成为覆盖半导体基板41、栅极电极71至73和侧壁81至83。在配线层42中，遮光金属85形成为隔着衬膜84覆盖传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34的整个区域。层间绝缘膜86形成为堆叠在遮光金属85上。在层间绝缘膜86中，形成配线87和接触部88。接触部88形成为连接配线87和N型区域66。
[0077]在像素21中，从TO31到存储部33的栅极电极72的传输通道rPl由箭头示出。
[0078]这样，像素21可由在存储部33正上方形成的遮光金属85防止光泄漏到存储部33。然而，在像素21中，因为来自TO31没有设置遮光金属85的侧面的光泄漏在存储部33中，所以图像质量可能变坏。
[0079]为此，已经知晓将遮光金属85挖入半导体基板41中以抑制来自TO31侧面的光泄漏的第二方法。接下来，将描述应用第二方法的摄像器件11的像素21的构造示例。
[0080][应用第二方法的像素的构造示例]
[0081]图3是示出应用第二方法的像素21的构造示例的截面图。在图3中，与应用第一方法的图2的像素21的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0082]如图3所示，在像素21中，遮光金属85形成为覆盖传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34的整个区域。遮光金属85的一端构造为穿透衬膜84且挖入半导体基板41中。因此，在下文，遮光金属85中具有上面构造的部分称为遮光金属挖入部85m。
[0083]在图3的像素21中，因为遮光金属85构造为具有遮光金属挖入部85m，所以可抑制光从TO31侧面泄漏。
[0084]在像素21中，从TO31到存储部33的栅极电极72的传输通道rP2由箭头示出。传输通道rP2通过遮光金属挖入部85m的下侧的围绕部分。
[0085][应用第二方法的摄像器件的制造方法]
[0086]接下来，将参考图4至6描述应用第二方法的具有像素21的摄像器件11的制造方法。用于制造摄像器件11的工艺可分布到多个设备，并且摄像器件11可由多个设备制造。然而，在此情况下，为了简化说明起见，假设一个制造设备执行一系列工艺来制造摄像器件11。
[0087]首先，如图4所示，在步骤SlP中，制造设备在作为半导体基板41的硅层51上执行光刻和离子注入，并且在希望的位置上形成P型区域61、N型区域62和N型区域63至66。
[0088]在步骤S2P中，制造设备形成栅极电极71至73和侧壁81至83。[0089]接下来，如图5所示，在步骤S3P中，制造设备在整个表面上形成衬膜84。为了形成遮光金属挖入部85m，制造设备在TO31的侧面的衬膜84中形成孔，该孔是遮光金属挖入部85m的形成位置，并且在孔的下部位置的半导体基板41中形成凹槽91。
[0090]然后，制造设备在凹槽91的表面上形成氧化膜92以将遮光金属85和半导体基板41对应于凹槽91的部分彼此绝缘。
[0091]在步骤S4P中，制造设备形成遮光金属85。此时，制造设备将遮光金属85的一部分注入步骤S3P中形成的凹槽91中，并且形成遮光金属挖入部85m。
[0092]接下来，如图6所示，在步骤S5P中，制造设备形成层间绝缘膜86，并且通过化学机械抛光(CMP)执行平坦化处理。
[0093]然后，制造设备通过光刻执行接触部88的图案化，并且通过干蚀刻执行处理。制造设备形成阻挡金属膜和钨膜，通过回蚀刻或CMP去除覆盖部分，并且形成接触部88。
[0094]在步骤S6P中，在形成必要的配线87后，制造设备形成彩色滤光片层43和芯片上透镜层44。因此，完成应用第二方法的摄像器件11。
[0095]在如上所述制造的摄像器件11的像素21中，因为遮光金属85构造为具有遮光金属挖入部85m，光从TO31侧面的泄漏可得到抑制。
[0096][应用第二方法的像素的顶表面布置]
[0097]接下来，将描述应用第二方法的像素21的顶表面布置。
[0098]图7是应用第二方法的像素21的顶表面布置图。
[0099]图7A是与图3类似的像素21的截面图。图7B是像素21的顶表面布置图。具体而言，沿着图7B的像素21的顶表面布置图的线a-a’剖取的截面图示出在图A中。
[0100]在图7B中，传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34设置在遮光金属85的下侧的部分由点线示出。这是因为从上侧看遮光金属85形成为覆盖传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34由点线示出的部分。
[0101]传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34绘制为没有被遮光金属85覆盖的部分由实线示出。在传输晶体管32、存储部33和读取晶体管34绘制为没有被遮光金属85覆盖的部分中，接触部88-1至88-3提供为控制栅极电压。接触部88-4连接到FD35。
[0102]这样，在应用第二方法的像素21中，栅极电极71至73的部分(在图7B中，从画阴影线的遮光区域到外部突出的部分)从以遮光金属85覆盖的遮光区域拉出，并且接触部88-1至88-3设置在该部分中。
[0103]然而，在应用第二方法的像素21中，产生没有设置遮光金属挖入部85m的区域，以从遮光区域拉出栅极电极71至73的部分。因此，光可能从没有设置遮光金属挖入部85m的区域泄漏到存储部33，即从栅极电极72的端部90 (在图7B中，由点线围绕的部分)。另夕卜，像素21的面积可能增加，以从遮光区域拉出栅极电极71至73的部分。
[0104]为此，已经知晓处理遮光金属85且在栅极电极上形成接触部88以抑制光从栅极电极72的端部到存储部33的泄漏以及像素21面积的增加的第三方法。第三方法将参考图8进行描述。
[0105][应用第三方法的像素的顶表面布置]
[0106]图8是应用第二方法的像素21的截面图和顶表面布置图。
[0107]图8A是沿着图8B的像素21的顶表面布置图的线a_a’剖取的截面图。[0108]如图8A所示，形成为穿透层间绝缘膜86、栅极电极71上的遮光金属85和衬膜84的孔形成为处理部分101-1。接触部88-11插入处理部分101-1中，并且栅极电极71连接到附图中未示出的配线。
[0109]同样，形成为穿透层间绝缘膜86、栅极电极72上的遮光金属85和衬膜84的孔形成为处理部分101-2。接触部88-12插入处理部分101-2中，并且栅极电极72连接到附图中未示出的配线。
[0110]图8B是像素21的顶表面布置图。
[0111]如图8B所示，在应用第三方法的像素21中，栅极电极72形成为用遮光金属85覆盖，而不是像第二方法那样从遮光区域拉出。因为接触部88-12形成在栅极电极72的上部上，所以遮光金属挖入部85m形成在栅极电极72的端部。因此，光从栅极电极72的端部到存储部33的泄漏可得到抑制。因为栅极电极71和72没有从遮光区域拉出，所以像素21的面积增加可得到抑制。
[0112]这样，第一至第三方法已知为抑制光泄漏到像素21的存储部33的方法。
[0113]然而，如果应用第一方法，则由于光从像素21的TO31的侧面泄漏可能产生污点，并且图像质量可能变坏。
[0114]如果应用第二方法，则可抑制光从TO31的侧面泄漏。然而，必须在半导体基板41的深部位置执行电荷从TO31到存储部33的栅极电极72的电荷传输，这导致引起传输变坏或者残留图像的形成。
[0115]如果应用第三方法，则可抑制光从栅极电极72的端部泄漏到存储部33。然而，由于光从处理部分101-2泄漏可能产生污点，并且图像质量可能变坏。
[0116]为此，本发明人已经开发了下面描述的根据本公开的实施例的方法，以实现污点抑制和良好传输特性二者。
[0117]在下文，将以下面的顺序描述应用根据本公开实施例的方法的摄像器件的十个实施例(在下文，称为第一至第十实施例)。
[0118]1.第一实施例(挖入型遮光金属的示例)
[0119]2.第二实施例(挖入型栅极电极的示例)
[0120]3.第三实施例(挖入型遮光金属的另一个示例)
[0121]4.第四实施例(挖入型栅极电极的另一个示例)
[0122]5.第五实施例(第一实施例和第二实施例的结合示例)
[0123]6.第六实施例(挖入型遮光金属的另一个示例)
[0124]7.第七实施例(挖入型栅极电极的另一个示例)
[0125]8.第八实施例(挖入型遮光金属的另一个示例)
[0126]9.第九实施例(挖入型栅极电极的另一个示例)
[0127]10.第十实施例(考虑溢流栅的示例)
[0128]〈1.第一实施例〉
[0129][根据第一实施例的像素的构造示例]
[0130]图9是示出应用本公开的根据第一实施例的摄像器件111的构造示例的框图。
[0131]摄像器件111构造为CMOS图像传感器，并且包括像素阵列部112、垂直驱动部113、列处理部114、水平驱动部115、输出部116和驱动控制部117。[0132]像素阵列部112通过规则地设置多个像素121成阵列形状而构造。对于一组像素121的每个行，像素阵列部112通过水平信号线122连接到垂直驱动部113。另外，对于像素121组的每个列，像素阵列部112通过垂直信号线123连接到列处理部114。就是说，在像素阵列部112中，一个像素121设置在水平信号线122和垂直信号线123的交叉点。
[0133]像素121包括TO131、传输晶体管132、存储部133、读取晶体管134、FD135、放大晶体管136、选择晶体管137、第一复位晶体管138和第二复位晶体管139。
[0134]摄像器件111至垂直信号线123以及TO131至第二复位晶体管139的每一个的基本构造与图1的摄像器件11至垂直信号线23以及TO31至第二复位晶体管39的每一个的基本构造相同。因此，省略具有相同构造的构成元件的说明。
[0135][根据第一实施例的像素的构造示例]
[0136]图10是示出应用本公开的根据第一实施例的像素121的构造示例的截面图。
[0137]像素121通过堆叠半导体基板141、配线层142以及附图中未示出的彩色滤光片层和芯片上透镜层而构造。在图10中，没有示出包括在配线层142中的配线、彩色滤光片层和芯片上透镜层。
[0138]在半导体基板141中，PD131的P型区域161和N型区域162、存储部133的N型区域164、读取晶体管134的N型区域165以及FD135的N型区域166形成在P型硅层151中。
[0139]在配线层142中，传输晶体管132的栅极电极171、存储部133的栅极电极172以及读取晶体管134的栅极电极173隔着半导体基板141的表面上形成的栅极绝缘膜(附图中未示出)形成。栅极电极171由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板141上。栅极电极172由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板141中形成N型区域164的部分上。栅极电极173由多晶硅形成，并且堆叠在半导体基板141中形成N型区域165的部分上。
[0140]在配线层142中，侧壁181至183形成为围绕栅极电极171至173的侧面。衬膜184形成为覆盖半导体基板141、栅极电极171至173和侧壁181至183。在配线层142中，遮光金属185形成为隔着衬膜184覆盖传输晶体管132、存储部133和读取晶体管134的整个区域。层间绝缘膜186形成为堆叠在遮光金属185上。在层间绝缘膜186中，形成附图中未示出的配线和接触部188。接触部188形成为连接附图中未示出的配线和N型区域166。
[0141]如图10所示，在像素121中，遮光金属185形成为覆盖传输晶体管132、存储部133和读取晶体管134的整个区域。一部分遮光金属185构造为挖入半导体基板141中形成的凹槽。就是说，遮光金属185中具有上面构造的部分对应于遮光金属挖入部185m。这样，在像素121中，因为遮光金属185构造为具有遮光金属挖入部185m，所以可抑制光从TO131的侧面泄漏。
[0142]在像素121中，孔193形成在衬膜184中，并且挖入型遮光金属185和传输晶体管132的栅极电极171由插入孔193中的遮光金属连接部分185h连接。因此，用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中，并且能进行电压控制。
[0143]在像素121中，从TO131到存储部133的栅极电极172的传输通道rI由箭头示出。因为用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中，所以传输通道rl变为通过遮光金属挖入部185m的围绕部分的通道。[0144]在像素121中，因为挖入型遮光金属185构造为具有遮光金属挖入部185m，所以传输通道rl设置在半导体基板141的深部位置。然而，在像素121中，遮光金属挖入部185m因遮光金属连接部分185h与栅极电极171具有相同的电位，并且用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。因此，从TO131到存储部133的栅极电极172的电荷传输沿着传输通道rl可靠地执行。
[0145]这样，在根据第一实施例的像素121中，因为光到存储部133的泄漏由挖入型遮光金属185防止，所以可抑制污点。在像素121中，挖入型遮光金属185和栅极电极171由遮光金属连接部分185h连接，从而用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。因此，像素121可具有良好的传输特性。
[0146][制造摄像器件的方法]
[0147]接下来，将参考图11描述制造具有像素121的摄像器件111的方法。
[0148]首先，执行与图4的步骤SlP和S2P基本相同的处理。
[0149]就是说，与步骤SlP的处理类似，制造设备在作为半导体基板141的硅层151上执行光刻和离子注入，并且在希望的位置上形成P型区域161、N型区域162和N型区域164至 166。
[0150]与步骤S2P的处理类似，制造设备形成栅极电极171至173和侧壁181至183。
[0151]就是说，在形成附图中未示出的栅极绝缘膜后，制造设备在整个表面上形成多晶硅膜。制造设备执行光刻和干蚀刻，并且留下要成为栅极电极171至173的部分，并且去除不必要部分的多晶硅。因此，形成要成为栅极电极171至173的图案。然后，制造设备形成侧壁181至183。作为侧壁181至183的形成材料，可采用诸如氧化物膜和氮化物膜的单层绝缘膜或其组合。
[0152]取代图5的步骤S3P和S4P的处理，执行后续步骤S3和S4的处理。
[0153]在步骤S3中，制造设备在整个表面上形成衬膜184。
[0154]衬膜184采用化学气相沉积(CVD)法形成。例如，采用膜厚度为50nm的氮化物膜。在形成衬膜184后，制造设备在TO131的侧面的希望位置执行图案化，执行蚀刻，并且在半导体基板141中形成凹槽191。此时，执行采用Cl系统、CF系统和HBr系统的气体的反应离子蚀刻(RIE)，并且形成深度为500nm的凹槽191。
[0155]然后，为了形成遮光金属挖入部185m,制造设备在遮光金属挖入部185m的形成位置的衬膜184中形成孔，并且在孔的下部位置的半导体基板141中形成凹槽191。制造设备在凹槽191的表面上形成氧化膜192以彼此绝缘遮光金属185和半导体基板141对应于凹槽191的部分。在形成氧化膜192时，可应用采用扩散炉的氧化、快速热氧化(RTO)的氧化法和采用CVD法的膜形成法(氧化物膜和氮化物膜)。为了在处理半导体基板141时抑制基板损坏，制造设备可在凹槽191的周边部分上执行P型注入，例如，在形成氧化膜192之前和之后，在周边部分中注入硼。
[0156]然后，制造设备在衬膜184执行用于连接挖入型遮光金属185和栅极电极171的图案化，形成孔193，并且暴露栅极电极171。
[0157]在步骤S4中，制造设备形成遮光金属185。此时，遮光金属185被注入通过步骤S3的处理形成的凹槽191中。因此，形成具有遮光金属挖入部185m的挖入型遮光金属185。
[0158]制造设备采用溅射法、CVD法、原子层沉积(ALD)法或其结合形成膜厚度为150nm的钨膜。然后，不必要部分的钨膜通过光刻和干蚀刻去除，并且形成所希望遮光金属185的图案。
[0159]遮光金属185的膜种类和膜厚度没有限制，只要满足所要求的遮光特性。作为遮光金属185的膜种类，除了钨膜外，可采用钛、钽、铝、铪和铜的单膜、氮化物膜、氧化物膜或其碳化膜、或者其结合。屏蔽金属185的膜厚度优选为约50至300nm。
[0160]在遮光金属185下，可形成阻挡金属。例如，可采用钛、钽和钨、其氮化物体系和碳化物体系或者其结合。如果形成阻挡金属，则预期根据颗粒控制改善粘合性、改善阻挡性、改善遮光性的效果以及改善电子迁移阻力。
[0161]遮光金属185被注入步骤S3中形成的孔193中，从而形成遮光金属连接部分185h，并且连接挖入型遮光金属185和栅极电极171。
[0162]然后，执行与图6的步骤S5P和S6P相同的处理。就是说，形成层间绝缘膜186且通过CMP平坦化。然后，形成接触部188、必要的配线、彩色滤光片层和芯片上透镜层。
[0163]通过上面描述步骤的处理，可制造摄像器件111，其可在CMOS图像传感器中实现污点的抑制和优良传输特性二者，其中为每个像素提供存储部，并且可实现全局快门成像。
[0164]〈2.第二实施例〉
[0165][根据第二实施例的像素的构造示例]
[0166]接下来，将参考图12和15描述根据第二实施例的像素121。
[0167]图12是示出根据第二实施例的像素121的构造示例的截面图。在图12中，与图10的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0168]如图12所示，在像素121中，遮光金属185形成为覆盖传输晶体管132、存储部133和读取晶体管134的整个区域。在像素121中，遮光金属185没有挖入型结构，与第一实施例不同。替代为，在像素121中，传输晶体管132的栅极电极231的一部分构造为挖入半导体基板141中。因此，栅极电极231中具有上面构造的部分在下文称为栅极电极挖入部231m。作为具有栅极电极挖入部231m的栅极电极231的形成材料，采用具有遮光性的电极材料。
[0169]在具有上面构造的像素121中，控制具有遮光特性的挖入型栅极电极231的电压，并且用于传输的沟道形成在半导体基板141的深层位置。因此，从TO131到存储部133的栅极电极172的电荷传输沿着传输通道r2可靠地实现。
[0170]在像素121中，从TO131到存储部133的栅极电极172的传输通道r2由箭头示出。因为用于传输的沟道形成在栅极电极挖入部231m中，所以传输通道r2变为通过栅极电极挖入部231m的围绕部分的通道。
[0171]这样，在根据第二实施例的像素121中，因为由具有遮光特性的挖入型栅极电极231防止光泄漏到存储部133，所以可抑制污点。在像素121中，控制挖入型栅极电极231的电压，并且用于传输的沟道形成在半导体基板141的深层位置。因此，像素121可具有良好的传输特性。
[0172]如果挖入型栅极电极231的至少埋设在半导体基板141中的部分，即栅极电极挖入部231m，由具有遮光特性的电极材料形成，则可抑制污点。然而，挖入型栅极电极231在栅极电极挖入部231m之外的部分可由具有遮光特性的电极材料形成。在此情况下，因为挖入型栅极电极231正上方的遮光金属185不是必要构成元件，所以像素121的遮光金属185的布置可具有自由度。
[0173]为了像素121中结构的标准化的目的，存储部133的栅极电极172和读取晶体管134的栅极电极173可由具有遮光特性的电极材料形成，与挖入型栅极电极231类似。
[0174][制造摄像器件的方法]
[0175]接下来，将参考图13描述制造具有像素121的摄像器件111的方法。
[0176]首先，在步骤S21中，制造设备在硅层151上形成P型区域161、N型区域162和N型区域164至166。就是说，制造设备在作为半导体基板141的硅层151上执行光刻和离子注入，并且在希望的位置形成P型区域161、N型区域162和N型区域164至166。
[0177]制造设备在栅极电极挖入部231m的形成位置的半导体基板141中形成凹槽241以形成栅极电极挖入部231m。此时，执行采用Cl系统、CF系统和HBr系统的气体的RIE，并且形成深度为500nm的凹槽241。
[0178]然后，制造设备在凹槽241的表面上形成栅极绝缘膜242。离子可注入凹槽241的周边部分中以调整栅极电极231的阈值电位Vth (即阈值电压Vth)。
[0179]在步骤S22中，制造设备形成栅极电极172和栅极电极173.[0180]就是说，制造设备在整个表面上形成多晶硅膜。制造设备执行光刻和干蚀刻，并且留下成为栅极电极172和173的部分，而去除不必要部分的多晶硅。因此形成要变成栅极电极172和173的图案。
[0181]在步骤S23中，制造设备形成具有遮光特性的挖入型栅极电极231。此时，制造设备将挖入型栅极电极231的一部分注入步骤S21中形成的凹槽241中，并且形成栅极电极挖入部231m。
[0182]作为挖入型栅极电极231的形成材料，可采用具有遮光特性材料的钨、钛、钽、铝、铪和铜的单层膜、氮化物膜、氧化物膜、或其碳化膜、或者其结合。因为可保持与半导体基板141的硅的选择性，所以可仅选择性地处理挖入型栅极电极231的部分。挖入型栅极电极231可在形成栅极电极172和173之前和之后形成。如上所述，为了像素121中结构标准化的目的，栅极电极172和173可由具有遮光特性的电极材料形成，与挖入型栅极电极231类似。
[0183]然后，执行与图4至6的步骤S2P至S6P基本上相同的处理。然而，在根据第二实施例的像素121中，遮光金属185不形成为具有挖入型结构。就是说，形成侧壁181至183、衬膜184和遮光金属185。形成层间绝缘膜186且通过CMP平坦化。然后，形成接触部188、必要的配线、彩色滤光片层和芯片上透镜层。
[0184]通过上述步骤的处理，可制造摄像器件111，其可在为每个像素提供存储部且能实现全局快门成像的CMOS图像传感器中实现污点抑制和优良的传输特性。
[0185][制造摄像器件的另一个方法]
[0186]接下来，将参考图14和15描述制造具有像素121的摄像器件111的另一个方法。
[0187]首先，执行与图13的步骤S21和S22相同的处理。就是说，P型区域161、N型区域162、N型区域164至166、凹槽241、栅极绝缘膜242、栅极电极172和栅极电极173形成在硅层151上。取代图13的步骤S23的处理，执行接下来的步骤S33的处理。
[0188]在步骤S33中，制造设备采用与栅极电极172和173相同的多晶硅形成挖入型栅极电极251。就是说，栅极电极251的一部分被注入步骤S33的处理之前形成的凹槽241中，从而形成栅极电极挖入部251m。然后，制造设备形成侧壁181至183、衬膜184和层间绝缘膜186，并且执行平坦化直到衬膜184通过CMP暴露。此时，保持衬膜184选择比的条件优选应用于CMP。
[0189]在步骤S34中，制造设备执行图案化，使抗蚀剂打开一部分栅极电极251，并且从半导体基板141去除挖入型栅极电极251和挖入型栅极电极251上部的衬膜184。结果，形成开口 261，其形状相当于切除挖入型栅极电极251的形状。在开口 261中，形成凹槽241，其形状相当于栅极电极251的切除栅极电极挖入部251m的形状。此时，制造设备形成开口261以保持凹槽241的表面上形成的栅极绝缘膜242的选择比。作为选择，在去除凹槽241的表面上形成的栅极绝缘膜242后，制造设备可重新形成栅极绝缘膜242。
[0190]接下来，如图15所示，在步骤S35中，制造设备形成具有遮光特性的挖入型栅极电极231。此时，制造设备将具有遮光特性的电极材料注入步骤S34中形成的开口 261中，并且形成挖入型栅极电极231。在此情况下，注入凹槽241中且具有遮光特性的电极材料形成栅极电极挖入部231m。然后，制造设备通过CMP去除开口 261中注入的挖入型栅极电极231的不必要部分。
[0191]在步骤S36中，制造设备增加层间绝缘膜186且形成接触部188。然后，在形成必要的配线后，制造设备形成彩色滤光片层和芯片上透镜层。
[0192]通过上述步骤的处理，可制造摄像器件111，其可在为每个像素提供存储部且能实现全局快门成像的CMOS图像传感器中实现污点的抑制和优良的传输特性二者。
[0193]在像素121中，孔可形成在衬膜184中，并且具有遮光特性的遮光金属185和挖入型栅极电极231可由插入孔中的遮光金属连接部分185h (参见第一实施例)连接。
[0194]〈3.第三实施例〉
[0195][根据第三实施例的像素的构造示例]
[0196]接下来，将参考图16描述根据第三实施例的像素121。
[0197]图16是示出根据第三实施例的像素121的构造示例的截面图。在图16中，与图10的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0198]如图16所示，像素121与根据第一实施例的像素具有基本上相同的构造。就是说，在像素121中，遮光金属185具有遮光金属挖入部185ml的挖入型结构。在像素121中，挖入型遮光金属185和传输晶体管132的栅极电极171由遮光金属连接部分185h连接。
[0199]在此情况下，挖入型遮光金属185的遮光金属挖入部185ml的形状不特别地限定到第一实施例的示例，而是可任意设定。为此，在第三实施例中，挖入型遮光金属185的遮光金属挖入部185ml在纵向方向上的长度(深度)长于第一实施例的长度。结果，遮光金属挖入部185ml进一步挖入半导体基板141中。具体而言，在第一实施例中，遮光金属挖入部185m的深度仅为500nm。然而，在该实施例中，遮光金属挖入部185ml的深度变为2 μ m。
[0200]结果，在像素121中，多阶roi31可堆叠在半导体基板141的深度方向上。具体而言，在图16的示例中，在像素121的半导体基板141中，PD131al的P型区域161al和N型区域162al以及H)131a2的P型区域161a2和N型区域162a2在深度方向上堆叠成两阶。
[0201]在像素121中，从TO131到存储部133的栅极电极172的传输通道r3由箭头示出。因为遮光金属挖入部185ml与栅极电极171具有相同的电位，并且用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185ml中，所以传输通道r3成为通过遮光金属挖入部185ml的围绕部分的通道。
[0202]这样，在根据第三实施例的像素121中，与第一实施例相比，挖入型遮光金属185的遮光金属挖入部185ml挖入半导体基板141的更深位置。结果，可堆叠多级的Η)131。这样，即使堆叠多阶的TO131，也沿着传输通道r3可靠地执行电荷从TO131到存储部133的栅极电极172的传输。因为堆叠且设置多阶的H)S131，所以可增加饱和电荷量。
[0203]再者，在根据第二实施例的像素121中，挖入型栅极电极231的栅极电极挖入部231m挖入半导体基板141的更深位置，从而可堆叠多阶的TO131。在此情况下，可获得与根据第三实施例的像素121相同的效果。
[0204]〈4.第四实施例〉
[0205][根据第四实施例的像素的构造示例]
[0206]接下来，将参考图17描述根据第四实施例的像素121。
[0207]图17是示出根据第四实施例的像素121的构造示例的截面图。在图17中，与图12的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0208]如图17所示，像素121与根据第二实施例的像素具有基本上相同的构造。就是说，在像素121中，遮光金属185没有挖入型结构，而栅极电极231具有栅极电极挖入部231m的挖入型结构。
[0209]在像素121中，从TO131到存储部133的栅极电极172的传输通道r4由箭头示出。因为用于传输的沟道形成在栅极电极挖入部231m中，所以传输通道r4变为通过栅极电极挖入部231m的围绕部分的通道。
[0210]第二实施例和第四实施例彼此不同在于HH31在半导体基板141中的体积。在第一和第三实施例中，遮光金属挖入部185m挖入半导体基板141中。同样,在第二和第四实施例中，栅极电极挖入部231m挖入半导体基板141中。然而,关于距半导体基板141中PD131的水平方向的距离，根据第二和第四实施例形成栅极电极挖入部231m情况下的距离变得长于根据第一和第三实施例形成遮光金属挖入部185m情况下的距离。PD131的形状可通过增加的距离自由设计。因此，在第二实施例中，采用与第一或第三实施例具有相同体积的TO131以便于与第一或第三实施例比较。同样，在第四实施例中，采用体积已经增加的PD131b以有效地利用增加的距离。
[0211]就是说，在第四实施例中，与第二实施例相比，roi31b扩展到挖入型栅极电极231的侧面。结果，因为roi3ib的区域扩展，所以可增加饱和电荷量。
[0212]上面作为像素121的实施例，顺序且分别描述了第一至第四实施例。然而，实施例不必单独使用，而是可进行结合。因此，作为第五实施例将描述第一和第二实施例结合的实施例。
[0213]〈5.第五实施例〉
[0214][根据第五实施例的像素的构造示例]
[0215]接下来，将参考图18描述根据第五实施例的像素121。
[0216]图18是示出根据第五实施例的像素121的构造示例的截面图。在图18中，与图10和12的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0217]在像素121中，从TO131到存储部133的栅极电极172的传输通道r5由箭头示出。传输通道r5变为通过遮光金属挖入部185m和栅极电极挖入部231m的围绕部分的通道。
[0218]如图18A所示，像素121具有这样的结构，其中结合了根据第一实施例的挖入型遮光金属185和根据第二实施例的挖入型栅极电极231。
[0219]就是说，在图18A的像素121中，遮光金属185具有遮光金属挖入部185m的挖入型结构，与第一实施例类似。在像素121中，具有遮光特性的栅极电极231具有栅极电极挖入部231m的挖入型结构，与第二实施例类似。在像素121中，挖入型遮光金属185和挖入型栅极电极231由遮光金属连接部分185h连接。
[0220]这样，图18A所示的像素121具有双的挖入型结构，其中遮光金属185的遮光金属挖入部185m和栅极电极231的栅极电极挖入部231m挖入半导体基板141中。结果，关于存储部133的遮光能力可进一步改善，并且污点可进一步抑制。
[0221]在像素121中，挖入型遮光金属185和挖入型栅极电极231由遮光金属连接部分185h连接，从而用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。挖入型栅极电极231的电压得到控制，从而用于传输的沟道形成在栅极电极挖入部231m中。结果，即使像素121具有双挖入型结构，也沿着传输通道r5可靠地执行电荷从Η)131到存储部133的栅极电极172的传输。
[0222]如图18B所示，在像素121中，遮光金属连接部分185h不是必须采用的构成元件，并且挖入型遮光金属185和挖入型栅极电极231可不由遮光金属连接部分185h连接。在此情况下，附图中未示出的接触部形成在挖入型遮光金属185中，电压得到控制，并且用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。结果，即使像素121具有双挖入型结构，也沿着传输通道r6可靠地执行电荷从Η)131到存储部133的栅极电极172的传输，与图18A类似。
[0223]这样，在根据第五实施例的像素121中，可实现污点的抑制和优良的传输特性二者。
[0224]在上述的第一至第五实施例中，传输晶体管132的栅极电极171和存储部133的栅极电极172已经彼此分开。然而，传输晶体管132的栅极电极171和存储部133的栅极电极172不是必须彼此分开，而是可彼此集成。在下文，传输晶体管132的栅极电极171和存储部133的栅极电极172彼此集成的实施例将描述为第六和第七实施例。
[0225]<6.第六实施例>
[0226][根据第六实施例的像素的构造示例]
[0227]图19是根据第六实施例的像素121的截面图和顶表面布置图。在图19中，与图10的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0228]在包括图19的顶表面布置图中，顶表面布置图中平面的法线方向变为垂直方向。就是说，像素121的顶表面布置图示出了在像素121从上侧看的情况下每个构成元件的布
置构造。
[0229]图19A是沿着图19B的像素121的顶表面布置图的线a_a’剖取的截面图。
[0230]如图19A所示，在像素121中，传输晶体管132的栅极电极和存储部133的栅极电极彼此集成，并且形成为集成的栅极电极301。在像素121中，遮光金属185具有遮光金属挖入部185m的挖入型结构。在像素121中，挖入型遮光金属185和集成的栅极电极301由遮光金属连接部分185h连接。[0231]在像素121中，从Η)131到集成的栅极电极301的传输通道rll由箭头示出。传输通道rll变为通过遮光金属挖入部185m的围绕部分的通道。
[0232]在像素121中，接触部188-1形成在遮光金属185上。就是说，集成的栅极电极301由遮光金属185上形成的接触部188-1连接到配线(附图中未示出)，并且其电压被控制。因为遮光金属185连接到集成的栅极电极301，所以用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。因此，电荷从TO131到集成的栅极电极301的传输沿着传输通道rll可靠地执行。
[0233]图19B是像素121的顶表面布置图。
[0234]在像素121中，接触部188-1形成在覆盖有遮光金属185的集成的栅极电极301上。一部分栅极电极173从遮光区域拉出，并且形成接触部188-2。接触部188-3形成在FD135 上。
[0235]如图19B所示，在像素121中，与根据现有技术的第二方法一样，集成的栅极电极301形成为覆盖有遮光金属185，而没有从遮光区域拉出。因为接触部188-1形成在集成的栅极电极301的上部上，所以遮光金属挖入部185m形成在集成的栅极电极301的端部。因此，在像素121中，可抑制光从集成的栅极电极301的端部泄漏。
[0236]在像素121中，接触部188-1不形成在根据现有技术的第三方法中采用的处理部分中，即形成为穿透层间绝缘膜186、集成的栅极电极301上的遮光金属185和衬膜184的处理部分。就是说，接触部188-1形成在遮光金属185上。因此，在像素121中，可抑制光从相对于集成的栅极电极301的上侧泄漏。
[0237]在此情况下，在图19B所示的TO131和遮光金属挖入部185m中的集成的栅极电极301之间的部分区域中，形成用于传输的沟道。在下文，遮光金属挖入部185m其中形成沟道的部分称为沟道形成部分185c。
[0238]作为仅在遮光金属挖入部185m的沟道形成部分185c中形成沟道的方法，已经知晓执行离子注入的方法或薄薄地形成绝缘氧化膜的方法。因此，可调整沟道形成部分185c的阈值电位Vth (即阈值电压Vth)。因此，沟道形成部分185c的阈值电位Vth调整为低于其它区域的阈值电位，从而沟道仅形成在沟道形成部分185c中。
[0239]这样，在像素121中，因为接触部188-1可形成在遮光金属185上，所以与根据现有技术的方法相比可进一步抑制光的泄漏。
[0240]在像素121中，该区域在集成的栅极电极301上的情况下，接触部188_1可设置在遮光金属185上的任何位置。因此，在像素121中，与根据现有技术的方法相比，接触部188-1或必要配线的布置自由度得到提高。
[0241]〈7.第七实施例〉
[0242][根据第七实施例的像素的构造示例]
[0243]图20是根据第七实施例的像素121的截面图和顶表面布置图。在图20中，与图12的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0244]图20A是沿着图20B的像素121的顶表面布置图的线a_a’剖取的截面图。
[0245]如图20A所示，在像素121中，传输晶体管132的栅极电极和存储部133的栅极电极彼此集成，并且形成为集成的栅极电极311。在像素121中，一部分集成的栅极电极311构造为挖入半导体基板141中。因此，集成的栅极电极311中具有上面构造的部分在下文称为集成的栅极电极挖入部311m。作为具有集成的栅极电极挖入部311m的集成的栅极电极311的形成材料，采用具有遮光特性的电极材料。
[0246]在像素121中，从TO131到挖入型集成的栅极电极311的传输通道rl2由箭头示出。传输通道rl2变为通过集成的栅极电极挖入部311m的围绕部分的通道。
[0247]在像素121中，因为挖入型集成的栅极电极311具有遮光特性，所以遮光金属185被打开，并且接触部188-11可直接形成在挖入型集成的栅极电极311上。具体而言，如图20A所示，以穿透层间绝缘膜186、遮光金属185和衬膜184方式形成的孔形成为开口 321。接触部188-11通过开口 321直接连接到挖入型集成的栅极电极311。
[0248]因此，挖入型集成的栅极电极311通过接触部188-1连接到配线(附图中未示出)，并且控制其电压，从而用于传输的沟道形成在半导体基板141的深层位置。因此，沿着传输通道rl2可靠地执行电荷从Η)131到挖入型集成的栅极电极301的传输。
[0249]图20B是像素121的顶表面布置图。
[0250]在像素121中，接触部188-11形成在挖入型集成的栅极电极311上覆盖有遮光金属185的开口 321中。栅极电极173的一部分被拉出，并且形成接触部188-12。接触部188-13形成在FD135上。
[0251]如图20B所示，在像素121中，挖入型集成的栅极电极311形成为覆盖有遮光金属185，而与现有技术的第二方法一样不从遮光区域拉出。因为接触部188-11形成在挖入型集成的栅极电极311的上部上，所以遮光金属挖入部185m形成在挖入型集成的栅极电极311的端部。因此，在像素121中，可抑制光从挖入型集成的栅极电极311的端部泄漏。
[0252]在像素121中，接触部188-11形成在具有遮光特性的挖入型集成的栅极电极311上。因此，可抑制光相对于挖入型集成的栅极电极311从上侧泄漏。
[0253]这样，在像素121中，因为接触部188-11可形成在具有遮光特性的挖入型集成的栅极电极311上，所以与根据现有技术的方法相比可进一步抑制光的泄漏。
[0254]在像素121中，在挖入型集成的栅极电极311上的区域的情况下，接触部188-11可设置在遮光金属185上的任何位置。因此，在像素121中，与根据现有技术的方法相比，接触部188-11或必要配线的布置自由度增加。
[0255]已经描述了第六和第七实施例以及接触部188的设置方法。根据第六实施例的集成的栅极电极301和根据第七实施例的挖入型集成的栅极电极311的每一个可构造为分成传输晶体管132的栅极电极和存储部133的栅极电极。
[0256]因此，其中根据第六实施例的集成的栅极电极301分成传输晶体管132的栅极电极和存储部133的栅极电极的像素121以及在像素121中设置接触部188的方法将参考图21描述为第八实施例。另外，其中根据第七实施例的挖入型集成的栅极电极311分成传输晶体管132的栅极电极和存储部133的栅极电极的像素121以及在像素121中设置接触部188的方法将参考图22描述为第九实施例。
[0257]<8.第八实施例>
[0258][根据第八实施例的像素的构造示例]
[0259]图21是根据第八实施例的像素121的截面图和示出接触部在像素121中设置的顶表面布置图。
[0260]图21A是沿着图21B的像素121的顶表面布置图的线a_a’剖取的截面图。[0261]如图21A所示，在像素121中，图19所示的根据第六实施例的集成的栅极电极301分成传输晶体管132的栅极电极331和存储部133的栅极电极332。在像素121中，遮光金属185是具有遮光金属挖入部185m的挖入型结构。在像素121中，挖入型遮光金属185和栅极电极331由遮光金属连接部分185hl连接。在像素121中，栅极电极332上的遮光金属185和栅极电极332由遮光金属连接部分185h2连接。
[0262]在像素121中，从TO131到栅极电极332的传输通道rl3由箭头示出。传输通道Π3通过遮光金属挖入部185m的围绕部分。
[0263]在像素121中，接触部188-21形成在覆盖栅极电极331的遮光金属185上。就是说，栅极电极331通过遮光金属185上形成的接触部188-21连接到配线(附图中未示出)，并且控制其电压。因为遮光金属185连接到栅极电极331，所以用于传输的沟道形成在遮光金属挖入部185m中。因此，沿着传输通道rl3可靠地执行电荷从TO131到栅极电极332的传输。
[0264]在像素121中，接触部188-22形成在覆盖栅极电极332的遮光金属185上。就是说，栅极电极332通过遮光金属上形成的接触部188-22连接到配线(附图中未示出)，并且控制其电压。
[0265]图21B是像素121的顶表面布置图。
[0266]在像素121中，接触部188-21形成在覆盖有遮光金属185的栅极电极331上。接触部188-22形成在覆盖有遮光金属185的栅极电极332上。栅极电极173的一部分从遮光区域拉出，并且形成接触部188-23。接触部188-24形成在FD135上。
[0267]在像素121中，遮光金属185不形成在栅极电极331和栅极电极332之间以及栅极电极332和栅极电极173之间。这是因为相邻栅极电极的电压可为不同的。
[0268]如图21B所示，在像素121中，栅极电极332没有从遮光区域拉出，与图19的像素121类似。因此，可抑制光从栅极电极332的端部泄漏。在像素121中，接触部188-22形成在遮光金属185上，与图19的像素121类似。因此，可抑制光相对于栅极电极332从上侧泄漏。
[0269]沟道形成部分185c形成在TO131和栅极电极331之间。因为上面参考图19描述了沟道形成部分185c中形成沟道的方法，所以省略其说明。
[0270]在其中栅极电极331和栅极电极332彼此分开的像素121中，与图19的具有集成的栅极电极301的像素121相比，接触部188-21和188-22或必要配线的布置自由度降低。然而，在像素121中，因为接触部188-22可形成在遮光金属185上，所以与根据现有技术的方法相比可进一步抑制光的泄漏。
[0271]〈9.第九实施例〉
[0272][根据第九实施例的像素的构造示例]
[0273]图22是根据第九实施例的像素121的截面图和示出接触部在像素121中设置的顶表面布置图。
[0274]图22k是沿着图22B的像素121的顶表面布置图的线a_a’剖取的截面图。
[0275]如图22A所示，在像素121中，根据图20所示第七实施例具有遮光特性的挖入型集成的栅极电极311分成传输晶体管132的栅极电极341和存储部133的栅极电极342。在像素121中，栅极电极341是具有栅极电极挖入部341m的挖入型结构。在像素121中，作为栅极电极341和342的形成材料，采用具有遮光特性的电极材料。
[0276]在像素121中，从TO131到栅极电极342的传输通道rl4由箭头示出。传输通道Π4变为通过栅极电极挖入部341m的围绕部分的通道。
[0277]在像素121中，因为挖入型栅极电极341具有遮光特性，所以在遮光金属185中形成开口，并且接触部188-31可直接形成在栅极电极341上。就是说，接触部188-31通过栅极电极341上形成的开口 351-1直接形成到栅极电极341。
[0278]因此，挖入型栅极电极341通过接触部188-31连接到配线(附图中未示出)，并且用于传输的沟道形成在半导体基板141的深层位置。因此，沿着传输通道rl4可靠地执行电荷从PD131到挖入型栅极电极341的传输。
[0279]因为栅极电极342也具有相同的遮光特性，所以从栅极电极342上形成的开口351-2插入的接触部188-32直接连接到栅极电极342。
[0280]图22B是像素121的顶表面布置图。
[0281]在像素121中，接触部188-31形成在覆盖有遮光金属185的挖入型栅极电极341上的开口 351-1中。接触部188-32形成为插入覆盖有遮光金属185的栅极电极342上的开口 351-2中。栅极电极173的一部分从遮光区域拉出，并且形成接触部188-33。接触部188-34形成在FD135上。
[0282]如图22B所示，在像素121中，栅极电极342形成为覆盖有遮光金属185，而与根据现有技术的第二方法一样没有从遮光区域拉出。因为接触部188-32形成在栅极电极342的上部上，所以遮光金属挖入部185m形成在栅极电极342的端部中。因此，在像素121中，可抑制光从栅极电极342的端部泄漏。
[0283]在像素121中，接触部188-32形成在具有遮光特性的栅极电极342上。因此，可抑制光相对于栅极电极342从上侧泄漏。
[0284]在其中栅极电极341和栅极电极342彼此分开的像素121中，与图20的具有集成的栅极电极311的像素121相比，接触部188-31和188-32或必要配线的布置自由度降低。然而，在像素121中，因为接触部188-32可形成在遮光金属185上，所以与根据现有技术的方法相比可进一步抑制光的泄漏。
[0285]在根据第五实施例的像素121，即使接触部188形成在遮光金属185上，与图19和21类似，接触部188也可通过遮光金属185中形成的开口直接连接到栅极电极231，与图20和22类似。
[0286]<10.第十实施例>
[0287][根据第十实施例的像素的构造示例]
[0288]接下来，通过应用设置已经考虑了第二复位晶体管139的接触部188到根据第六实施例具有挖入型遮光金属185的像素121的方法获得的像素121描述为第十实施例。如上所述，第二复位晶体管139用作溢流栅，以在TO131中产生数量等于或大于预定电荷量的电荷时，将电荷释放到电源电位VDD。
[0289]图23是根据图19所示的第六实施例的像素121包括第二复位晶体管139的截面图和顶表面布置图。在图23中，与图19的像素121的构成元件相同的构成元件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
[0290]图23A是其中第二复位晶体管139包括在根据图19所示的第六实施例的像素121中的情况下的截面图。具体而言，图23A示出了沿着图23B的像素121的顶表面布置图的线a-a’剖取的截面图。
[0291]如图23A所示，在像素121中，具有遮光金属挖入部185m的挖入型遮光金属185形成为覆盖集成的栅极电极301。挖入型遮光金属185和集成的栅极电极301由遮光金属连接部分185h (附图中未示出)连接。
[0292]在像素121中，从TO131到集成的栅极电极301的传输通道rll由箭头示出。传输通道rll变为通过遮光金属挖入部185m的围绕部分的通道。
[0293]在像素121中，形成第二复位晶体管139。具体而言，第二复位晶体管139的栅极电极361隔着半导体基板41的表面上形成的栅极绝缘膜(附图中未示出)形成。侧壁371形成为围绕栅极电极361的侧面，并且衬膜184、遮光金属185和层间绝缘膜186形成为顺
序堆叠。
[0294]在像素121中，挖入型遮光金属185优选不形成在关于第二复位晶体管139的沟道形成区域中，从而便于不必要电荷从TO131到第二复位晶体管139的传输。
[0295]挖入型遮光金属185可形成在关于第二复位晶体管139的沟道形成区域中。在此情况下，然而，需要将挖入型遮光金属185形成得其深度小于周边遮光金属挖入部185m的深度以不影响不必要电荷的传输。例如，执行与周边遮光金属挖入部185m的图案化不同的图案化，从而挖入型遮光金属185可形成在PD131和第二复位晶体管139之间。
[0296]栅极电极361可形成为具有挖入型结构。在此情况下，关于挖入型栅极电极361执行与挖入型栅极电极361正上方的遮光金属185的电压控制不同的电压控制，从而用于传输的沟道可形成在挖入型栅极电极361中。因此，执行不必要电荷从TO131到第二复位晶体管139的传输。在使用挖入型栅极电极351时，可进一步抑制光的泄漏。
[0297][成像设备安装到电子设备的构造示例]
[0298]图24是示出成像设备安装到电子设备的构造示例的框图。
[0299]如图24所示，成像设备501包括光学系统502、摄像器件503、信号处理电路504、监视器505和存储器506，并且可对静态图像和动态图像成像。
[0300]光学系统502具有一个或多个透镜。光学系统502将图像光(入射光)从目标引导到摄像器件503，并且在摄像器件503的光接收表面(传感器部)上形成图像。
[0301]作为摄像器件503，采用具有如上所述像素121的摄像器件111。在摄像器件503中，根据通过光学系统502在光接收表面上形成的图像，在恒定周期内累积电子。根据摄像器件503中累积的电子的信号提供到信号处理电路504。
[0302]信号处理电路504相对于从摄像器件503输出的信号电荷执行各种信号处理。通过信号处理电路504执行信号处理获得的图像数据提供到监视器505且被显示，或提供到存储器506且被存储。
[0303]在如上所述构造的摄像设备501中，包括上述像素121的摄像器件111用作摄像器件503，从而可实现污点的抑制和优良的传输特性二者，并且可获得良好的图像质量。
[0304]本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
[0305]另外，本技术也可构造如下。
[0306](I) 一种固态摄像器件，包括:[0307]半导体基板；以及
[0308]多个像素部，设置在该半导体基板上，
[0309]其中每个该像素部包括
[0310]光电转换部，基于入射光产生电荷，
[0311]存储部，累积由该光电转换部产生的电荷，
[0312]遮光部，至少对该存储部遮光，
[0313]挖入部，在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中，并且由遮光材料形成，以及
[0314]传输部，通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部。
[0315](2)根据(I)所述的固态摄像器件，
[0316]其中该挖入部在该光电转换部和该传输部之间形成为该遮光部的一部分，
[0317]其中该传输部是具有栅极电极的晶体管，并且
[0318]其中该栅极电极和该遮光部被连接以形成所述用于传输的沟道。
[0319](3)根据(I)或(2)所述的固态摄像器件，
[0320]其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且
[0321]其中该接触部形成在该遮光部上。
[0322](4)根据(I)至(3)中任一项所述的固态摄像器件，
[0323]其中该传输部是晶体管，该晶体管的栅极电极用作该挖入部。
[0324](5)根据(I)至(4)中任一项所述的固态摄像器件，
[0325]其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且
[0326]其中该接触部通过形成在该遮光部中的孔而形成在该栅极电极上。
[0327](6)根据(I)至(5)中任一项所述的固态摄像器件，
[0328]其中该光电转换部在该半导体基板中形成为多阶堆叠。
[0329](7)根据(I)至(6)中任一项所述的固态摄像器件，
[0330]其中该传输部是具有栅极电极的晶体管，
[0331]其中该挖入部具有第一挖入部和第二挖入部，该第一挖入部在该光电转换部和该传输部之间形成为该遮光部的一部分，该第二挖入部形成在该栅极电极中，并且
[0332]其中该栅极电极和该遮光部被连接以形成所述用于传输的沟道。
[0333](8)根据(I)至(7)中任一项所述的固态摄像器件，
[0334]其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且
[0335]其中该接触部形成在该遮光部上。
[0336](9)根据(I)至(8)中任一项所述的固态摄像器件，
[0337]其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且
[0338]其中该接触部通过形成在该遮光部中的孔而形成在该栅极电极上。
[0339](10)根据(I)至(9)中任一项所述的固态摄像器件，
[0340]其中该挖入部形成为围绕该光电转换部，并且
[0341]其中该传输部中用于传输的沟道形成在该挖入部的在该光电转换部和该存储部之间的区域中。[0342](11)根据(I)至(10)中任一项所述的固态摄像器件，
[0343]其中每个该像素部还包括具有溢流栅的晶体管，当该光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位，并且
[0344]其中在相对于该溢流栅的沟道形成区域中不形成该挖入部，或者挖入得比其它的位置浅。
[0345](12)根据(I)至(11)中任一项所述的固态摄像器件，
[0346]其中每个该像素部还包括具有溢流栅的晶体管，当该光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位，并且
[0347]其中该挖入部还形成在该溢流栅中。
[0348]本公开可应用于各种电子设备，例如，诸如数字静态相机和数字摄影机的成像系统，包括成像功能的移动电话以及包括成像功能的其它设备。
[0349]本申请包含2012年7月13日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2012-157072中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。
【权利要求】
1.一种固态摄像器件，包括: 半导体基板；以及 多个像素部，设置在该半导体基板上， 其中每个该像素部包括 光电转换部，基于入射光产生电荷， 存储部，累积由该光电转换部产生的电荷， 遮光部，至少对该存储部遮光， 挖入部，在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中，并且由遮光材料形成，以及 传输部，通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部。
2.根据权利要求1所述的固态摄像器件， 其中该挖入部在该光电转换部和该传输部之间形成为该遮光部的一部分， 其中该传输部是具有栅极电极的晶体管，并且 其中该栅极电极和该遮 光部被连接以形成所述用于传输的沟道。
3.根据权利要求2所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且 其中该接触部形成在该遮光部上。
4.根据权利要求1所述的固态摄像器件， 其中该传输部是晶体管，该晶体管的栅极电极用作该挖入部。
5.根据权利要求4所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且 其中该接触部通过形成在该遮光部中的孔而形成在该栅极电极上。
6.根据权利要求1所述的固态摄像器件， 其中该光电转换部在该半导体基板中形成为多阶堆叠。
7.根据权利要求1所述的固态摄像器件， 其中该传输部是具有栅极电极的晶体管， 其中该挖入部具有第一挖入部和第二挖入部，该第一挖入部在该光电转换部和该传输部之间形成为该遮光部的一部分，该第二挖入部形成在该栅极电极中，并且其中该栅极电极和该遮光部被连接以形成所述用于传输的沟道。
8.根据权利要求7所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且 其中该接触部形成在该遮光部上。
9.根据权利要求7所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括连接该栅极电极到配线的接触部，并且 其中该接触部通过形成在该遮光部中的孔而形成在该栅极电极上。
10.根据权利要求1所述的固态摄像器件， 其中该挖入部形成为围绕该光电转换部，并且 其中该传输部中用于传输的沟道形成在该挖入部的在该光电转换部和该存储部之间的区域中。
11.根据权利要求10所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括具有溢流栅的晶体管，当该光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位，并且 其中在相对于该溢流栅的沟道形成区域中不形成该挖入部，或者挖入得比其它的位置浅。
12.根据权利要求10所述的固态摄像器件， 其中每个该像素部还包括具有溢流栅的晶体管，当该光电转换部中产生的电荷量等于或大于预定电荷量时，释放一部分电荷到电源电位，并且其中该挖入部还形成在该溢流栅中。
13.—种制造固态摄像器件的方法，包括: 制造半导体基板；以及 制造设置在该半导体基板上的多个像素部， 其中每个该像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由该光电转换部产生的电荷的存储部、至少对该存储部遮光的遮光部、在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部的传输部。
14.一种电子设备,包括 : 固态摄像器件，其中该固态摄像器件包括半导体基板以及设置在该半导体基板上的多个像素部，并且其中每个该像素部包括基于入射光产生电荷的光电转换部、累积由该光电转换部产生的电荷的存储部、至少对该存储部遮光的遮光部、在该光电转换部和该存储部之间挖入该半导体基板中且由遮光材料形成的挖入部、以及通过在该挖入部中形成用于传输的沟道而从该光电转换部传输电荷到该存储部的传输部。
【文档编号】H01L27/146GK103545330SQ201310280699
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】荒川伸一 申请人:索尼公司