固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子设备与流程

本技术涉及固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子设备，并且特别地，涉及能够抑制光电二极管的电荷传输特性变劣的固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子设备。

背景技术：

在现有技术中，因为像素尺寸的小型化方面的进步，所以在互补金属氧化物半导体(CMOS；complementary metal oxide semiconductor)图像传感器中更多地采用了像素共用的技术(像素共用技术)，以便使光电二极管(PD；photo diode)的开口率最大化。所述像素共用技术是一种通过让多个像素之间共用晶体管从而使除了像素部中的光电二极管以外的器件的占用面积最小化来确保光电二极管的开口面积的技术。通过使用该像素共用技术，能够提高光电二极管的诸如饱和信号量和灵敏度等特性(参照专利文件1至4)。

在上述结构中，形成有晶体管的层在形成有光电二极管的层上被形成为外延层。此外，作为将电荷从光电二极管传输至浮动扩散部的方法，采用的是使用垂直晶体管的方法和通过离子注入(II；ion implant)来制造连接的II(离子注入)插塞方法。

引用文献列表

专利文件

专利文件1：日本专利申请特开第2010-147965号

专利文件2：日本专利申请特开第2010-212288号

专利文件3：日本专利申请特开第2007-115994号

专利文件4：日本专利申请特开第2011-049446号

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

同时，在利用上述技术来形成现有技术中的包括埋入式光电二极管的后侧照射型CMOS图像传感器的情况下，形成了其中光电二极管和浮动扩散部相对于像素平面垂直地堆叠的结构。因此，关于让电荷从光电二极管传输至浮动扩散部的通道，必须形成垂直于像素平面的传输通道，例如垂直晶体管或通过II(离子注入)来制造连接的II(离子注入)插塞。

然而，当所述传输通道是垂直地被形成时，整个传输通道变长了。因此，将会成为像素信号的电荷的传输特性可能变劣。此外，为了确保所述传输通道，需要在确保形成II(离子注入)插塞用的区域之后才形成所述埋入式光电二极管，并且将要形成有所述光电二极管的层中的布局图案可能受到限制。而且，因为需要在形成传输栅极之前形成所述埋入式光电二极管，所以不能使用自对准II(离子注入)，并且跟将要垂直地堆叠起来的所述光电二极管与所述浮动扩散部二者之间的对准发生冲突的鲁棒性(robustness)可能会变劣。

本技术是针对上述情形而做出的，并且特别地，本发明旨在通过将浮动扩散部形成在与光电二极管所处的深度相同的深度处从而实现传输通道被形成为与像素平面(水平方向)平行的构造，由此抑制传输特性的变劣。

解决问题的技术方案

根据本技术一个方面的后侧照射型固体摄像器件包括：像素晶体管，它形成于第一层上；光电二极管，它形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上；以及传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，并且所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成。

所述传输晶体管的栅极可以形成于所述第二层中。

所述后侧照射型固体摄像器件还能够包括浮动扩散部，所述浮动扩散部适用于检测从所述光电二极管传输过来的电荷，并且所述浮动扩散部形成于包括所述第二层的一个位置处。

所述浮动扩散部的一部分被形成得与所述光电二极管的一部分在光入射方向上具有同一深度，并且在具有同一深度的所述浮动扩散部的所述一部分与所述光电二极管的所述一部分之间可以形成有沟道，所述沟道通过所述传输晶体管的控制而被打开/关闭。

所述浮动扩散部的整体构造是一体化结构，所述浮动扩散部穿透所述第一层，并且所述浮动扩散部可以形成于包括所述第二层的一个位置处。

所述浮动扩散部可以按照在所述第一层和所述第二层各者中分离的方式而被形成。

所述浮动扩散部形成于所述第二层中，并且与所述浮动扩散部电连接的接触部可以通过挖掘而以穿透所述第一层的方式被形成。

在所述第一层中在与所述像素晶体管的漏极相邻的位置及与所述像素晶体管的源极相邻的位置处形成有氧化物膜，且这两个位置处的所述氧化物膜把所述像素晶体管夹在中间。

在所述第二层中在与所述第一层的所述氧化物膜对应的位置处形成有作为延续结构的埋入式氧化物膜。

所述第二层上的所述光电二极管的前表面钉扎层可以通过p型外延生长而被形成，并且所述前表面钉扎层被设置为所述第一层与所述第二层之间的边界表面。

所述前表面钉扎层可以通过原位掺杂外延生长而被形成。

在所述浮动扩散部与所述传输晶体管的栅极之间可以形成有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜。

所述浮动扩散部形成于所述第二层中，并且可以通过以穿透所述第一层的方式进行挖掘而形成有与所述浮动扩散部电连接的金属布线。

具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的所述氧化物膜可以以围绕所述传输晶体管的栅极的方式而被形成。

所述传输晶体管的栅极的仅仅底部可以以延伸得跨过所述浮动扩散部和所述光电二极管的方式而被形成，所述传输晶体管的栅极的其它部位可以被形成得具有比所述底部的直径小的直径。

在根据本技术一个方面的后侧照射型固体摄像器件制造方法中，所述后侧照射型固体摄像器件包括：像素晶体管，它形成于第一层上；光电二极管，它形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上；以及传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，并且所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成。所述制造方法包括：形成第一层，然后在所述第一层中形成挖掘部(excaved portion)，所述挖掘部使得所述传输晶体管的栅极能够被形成于所述第二层中；以及以让所述栅极形成于所述第二层中的方式，在所述挖掘部中形成所述传输晶体管。

根据本技术一个方面的设置有后侧照射型固体摄像器件的电子设备包括：像素晶体管，它形成于第一层上；光电二极管，它形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上；以及传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，并且所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成。

根据本技术的一个方面，所述像素晶体管形成于所述第一层上，所述光电二极管形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上，所述光电二极管的电荷传输由所述传输晶体管控制，并且所述传输晶体管以埋入的方式而被形成在所述第一层中。

本发明的技术效果

根据本技术的一个方面，能够抑制累积于光电二极管中的电荷的传输特性的变劣。此外，可以减小为了确保传输通道而对形成有光电二极管的层的图案的限制。此外，能够抑制跟像素晶体管与形成有光电二极管的层之间的相互对准发生冲突的鲁棒性的变劣。

附图说明

图1是根据本技术第一实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图2是用来说明图1中的固体摄像器件的制造方法的流程图。

图3是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图4是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图5是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图6是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图7是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图8是图1中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图9是根据本技术第二实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图10是根据本技术第三实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图11是根据本技术第四实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图12是根据本技术第五实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图13是根据本技术第六实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图14是根据本技术第七实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图15是图14中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图16是根据本技术第八实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图17是图16中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图18是根据本技术第九实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图19是图18中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图20是根据本技术第十实施例的固体摄像器件的示例性构造的说明图。

图21是图20中的固体摄像器件的制造方法的说明图。

图22是根据本技术第十一实施例的包括设置有固体摄像器件的摄像装置的电子设备的示例性构造的说明图。

具体实施方式

需要注意的是，将按照下列顺序提供说明。

1.第一实施例(在该示例中，通过执行直到形成有光电二极管的层的挖掘而形成浮动扩散部)

2.第二实施例(在该示例中，在形成有光电二极管的层和形成有像素晶体管的层的各者中以分离的方式形成浮动扩散部)

3.第三实施例(在该示例中，在形成有光电二极管的层上形成浮动扩散部并且在外延层上挖掘接触部)

4.第四实施例(在该示例中，以将像素晶体管夹在中间的方式形成氧化物膜)

5.第五实施例(在该示例中，以将像素晶体管夹在中间的方式形成氧化物膜，并且另外形成被挖掘而成的与形成有光电二极管的硅基板连接的氧化物膜)

6.第六实施例(在该示例中，通过原位掺杂生长来形成前表面钉扎层)

7.第七实施例(在该示例中，在传输晶体管的栅极与浮动扩散部之间形成有氧化物膜)

8.第八实施例(在该示例中，在传输晶体管的栅极与浮动扩散部之间形成有氧化物膜，并且采用FD接触部作为金属布线)

9.第九实施例(在该示例中，不仅在传输晶体管的栅极与浮动扩散部之间而且围绕着该栅极形成有氧化物膜)

10.第十实施例(在该示例中，不仅在传输晶体管的栅极与浮动扩散部之间而且围绕着该栅极形成有氧化物膜，并且采用该栅极的底部作为执行宽度而将该栅极的其它部位形成得较薄)

11.第十一实施例(设置有包括本技术的固体摄像器件的摄像装置的电子设备的示例性构造)

1.第一实施例

图1是图示了应用本技术的固体摄像器件的第一实施例的示例性构造的图。需要注意的是，图1中的固体摄像器件是后侧照射型固体摄像器件。在图1中，需要注意的是，入射光朝着固体摄像器件的传播方向(深度方向)在该图中是从下侧指向上侧，并且在下文中，该图中的各层的上表面是前表面且下表面是后表面。因此，该图中的上部是浅位置，而该图中的下部是深位置。此外，图1是图示了固体摄像器件中的一个像素的侧表面截面图。

在从该图的底部入射的入射光的传播方向的开头位置处设置有芯片上透镜(on chip lens)21，并且入射光被会聚以便被光电二极管42接收。

在该图中的芯片上透镜21上，设置有彩色滤光片22，该彩色滤光片22把经由芯片上透镜21进入的光之中的具有预定波长的光传输至光电二极管42。

围绕着彩色滤光片22而设置有遮光金属23，并且遮光金属23执行遮光以使得已经通过芯片上透镜21和彩色滤光片22的光不会进入其它相邻像素的光电二极管42中。

在该图中的彩色滤光片22上，设置有后表面钉扎层24，并且后表面钉扎层24被形成为硅(Si)基板25与彩色滤光片22之间的元件隔离层。

在该图的中央部中在硅基板25上形成有由N型区域形成的光电二极管(PD)42，并且围绕着该光电二极管而形成有分离层41。因此，光电二极管42具有埋入式构造，并且光电二极管42利用光电效应而产生与入射光的光量对应的电荷，然后将所述电荷经由沟道44而输出至浮动扩散部56，沟道44是通过传输晶体管栅极55的控制而被打开/关闭的。

在该图中的硅基板25上，设置有由P型区域形成的前表面钉扎层43，并且前表面钉扎层43被形成为硅(Si)基板25与外延层(P-Epi)26之间的元件隔离层。

外延层(P-Epi)26被形成于硅基板25上，并且在外延层26上设置有诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管的栅极(AMP或RST或SEL)51。此外，在栅极51的下方设置有沟道52，沟道52是通过栅极51的控制而被打开/关闭的，并且沟道52适用于将漏极53连接至源极54。同时，像素晶体管的构造可以是视需要而不包括选择晶体管(SEL)的构造。

此外，在外延层26中，传输晶体管栅极(TRG)55适用于控制沟道44的打开/关闭，该栅极55以埋入在外延层26中且穿透外延层26的方式位于硅基板25的沟道44的上方。此外，浮动扩散部56以与沟道44的一个侧表面部接触并穿透外延层26的方式而被设置着。

换言之，如图1所示，提供了如下构造：在该构造中，该图中的浮动扩散部56的底部以穿透外延层26的方式而被形成，且在入射光的传播方向(深度方向)上位于与该图中的光电二极管42的上部的位置相同的位置处。

利用这种构造，沟道44被形成为用于将光电二极管42所累积的电荷传输至浮动扩散部56的传输通道，并且沟道44通过传输晶体管栅极55的控制而被打开/关闭。于是，因为传输通道是经由沟道44而被形成在与入射光的传播方向(深度方向)垂直的方向(与像素表面平行的方向)上，所以传输距离不会变长。结果，因为传输距离不会变长，所以能够减轻传输特性的变劣。此外，因为不必为埋入式光电二极管42设置有为了确保传输通道而需要的II(离子注入)插塞，所以能够消除诸如确保硅基板25上的II(离子注入)插塞用的区域之类的对图案的限制。

图1中的固体摄像器件的制造方法

接下来，将参照图2中的流程图来说明图1中的固体摄像器件的制造方法。

在步骤S11中，在n型硅基板(n-Si)25上形成分离层41、光电二极管42和前表面钉扎层43。换言之，如图3的下部所示，在如图3的上部所示的硅基板(n-Si)25中形成分离层(p)41、光电二极管42和前表面钉扎层(p+)43。而且，如图3的下部所示，光电二极管42是由n+层(n+)42a和n层(n)42b形成的。

在步骤S12中，在该图的硅基板25的上部处形成p型外延层(P-Epi)26。换言之，如图4所示，在该图的硅基板25的已经通过步骤S11中的处理而形成有分离层(p)41、光电二极管42和前表面钉扎层(p+)43的上部处形成外延层(P-Epi)26。如图4所示，光电二极管42在被分离层41和外延层26围绕的状态下以埋入的方式而被形成。

在步骤S13中，形成挖掘部，以便能够形成埋入式的传输晶体管栅极(TRG)55和沟道44。换言之，如图5所示，在外延层26中的将要形成传输晶体管栅极(TRG)55和沟道44的位置处形成挖掘部61，该挖掘部61穿透外延层26直至一个抵达了硅基板25的深度。此时，挖掘部61位于至少与要成为光电二极管42的上部的n+层42a接触的位置处，并且挖掘部61具有与此对应的深度。

在步骤S14中，形成诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管的n型沟道(n)52以及设置于传输晶体管栅极55下方的n型沟道(n)44。此外，在该图的外延层26上形成氧化物膜71。换言之，如图6所示，在外延层26的上部处形成n型沟道(n)52，且在挖掘部61的底部处形成沟道(n)44。此外，从该图的上侧在沟道(n)52和沟道(n)44的全体上形成氧化物膜71。这里，在图1中形成有氧化物膜71，尽管没有图示。

在步骤S15中，形成诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管的栅极51以及传输晶体管栅极(TRG)55。换言之，如图7所示，在沟道(n)52上形成栅极(AMP/RST/SEL)51，并且在对应于挖掘部61的位置处形成传输晶体管栅极55。

在步骤S16中，形成诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管的漏极(N++)53和源极(N++)54以及浮动扩散部(N++)56。换言之，如图8所示，在沟道52的两个端部处形成漏极(N++)53和源极(N++)54。此外，如图8所示，浮动扩散部(N++)以至少接触沟道44的方式而被形成。

在下文中，通过在该图的硅基板25的下部处设置后表面钉扎层24、遮光金属23、彩色滤光片22和芯片上透镜21，来制造出如图1所示的固体摄像器件。

通过以上述制造方法来制造固体摄像器件，形成了具有到达光电二极管42的上部的深度的浮动扩散部56，并且还形成了将光电二极管42和浮动扩散部56连接起来的沟道44。因此，能够在与深度方向(在该图中，垂直方向)垂直的方向(在该图中，水平方向)上确保从光电二极管42开始的电荷传输通道。

结果，能够减轻由于因传输通道被形成于深度方向(垂直方向)上所引起的变长的传输距离而导致的传输特性变劣。此外，因为在形成埋入式光电二极管42的时候不必为了确保传输通道而形成任何的II(离子注入)插塞，所以能够消除对图案的限制。

同时，作为外延层26与硅基板25之间的元件隔离层的前表面钉扎层43是通过杂质注入而被形成的。然而，在如图1所示的其中外延层26是P型(P-Epi)的情况下，当该外延层具有足够的能够使光电二极管42与像素晶体管(由栅极51、沟道52、漏极53和源极54形成)分离的P型浓度时，就不需要通过注入P型杂质来形成前表面钉扎层43，并且在这种情况下，也就能够省略形成前表面钉扎层43的步骤。

换言之，在外延层26具有低的n型或p型浓度的情况下，必须通过注入P型杂质来形成前表面钉扎层(阱)43以便使光电二极管42与晶体管(由栅极51、沟道52、漏极53和源极54形成)分离。

此外，传输晶体管栅极55可以在形成外延层26之后再通过挖掘而被形成，或也可以在形成外延层26之前通过以选择性生长的方式形成外延层26而被形成。在后一种情况下，在形成外延层26之前，在加工了传输晶体管栅极55之后能够通过利用传输晶体管栅极55而实施的自对准来进行II(离子注入)注入从而形成光电二极管42，并且能够抑制跟光电二极管42与传输晶体管栅极55二者之间的相互对准发生冲突的鲁棒性变劣。因此，能够使传输晶体管栅极55的周边的设计变成接近于现有技术中在同一平面上进行布局的结构的状态，并且能够解除为了确保垂直方向上的传输通道而带来的对图案的限制。

此外，对于浮动扩散部56，也同样如此，即使在形成外延层26之前或之后形成浮动扩散部的情况下，在任一情况下，也可以通过执行II(离子注入)注入从而形成连接来形成浮动扩散部，或可以在形成外延层26之后通过多级注入来形成浮动扩散部。

此外，通过使形成有光电二极管的层和形成有像素晶体管的层在入射光的光入射方向(深度方向)上分离地形成，能够让光电二极管的面积扩大。因此，能够提高灵敏度和像素容量Qs。此外，因为各个像素能够以完全对称的方式布置着，所以能够改善像素间差异。此外，通过使用被埋入在外延层26中的传输晶体管栅极55来确保硅基板25上的在与入射光的光入射方向垂直的方向(与深度方向垂直的方向)上的传输通道，能够改善垂直传输所特有的传输特性变劣。

此外，因为能够用来布置像素晶体管的面积扩大了，所以对于构成各像素的光电二极管的尺寸而言，能够确保足够的长度和足够的宽度。因此，能够减小由于像素晶体管而造成的对随机噪声的影响。

2.第二实施例

上面已经说明了将外延层26形成得使得浮动扩散部56的底部变成与光电二极管42的上部为同一深度的示例。然而，因为仅需要在与深度方向垂直的方向(在图1中，水平方向)上确保来自光电二极管42的电荷的传输通道，所以也可以具有如下的构造：在该构造中，子浮动扩散部(sub-floating diffusion)与浮动扩散部56分离地设置着，并且所述子浮动扩散部位于与被连接至光电二极管42的沟道44接触的位置且浮动扩散部与子浮动扩散部之间建立了相互电连接。

图9是具有如下构造的固体摄像器件的示例性构造：在该构造中，子浮动扩散部(SubFD)91被设置于与被连接至光电二极管42的沟道44接触的位置和深度处，并且经由沟道101而被连接至浮动扩散部(FD)56。需要注意的是，具有与图1中的固体摄像器件的部件的功能相同的功能的部件具有相同名称，并且由相同的附图标记表示，并且将会适当地省略这些部件的说明。

换言之，在图9的固体摄像器件中，子浮动扩散部91位于与光电二极管42的上部所处的深度大致相同的深度处，并且子浮动扩散部91被设置于与沟道44接触的位置处。因此，来自光电二极管42的电荷的传输通道能够被设定在与深度方向垂直的方向(在图9中，水平方向)上。利用这种构造，能够获得与图1中的固体摄像器件相似的效果。

此外，在图9中的固体摄像器件的情况下，提供了如下的结构：在该结构中，在除了传输时间以外的所有时间下，子浮动扩散部91与浮动扩散部56是物理地分离的。因此，能够减轻由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。

此外，因为提供了经由沟道101来保持子浮动扩散部91与浮动扩散部56之间的电位差的构造，所以能够减少对残像(afterimage)或泵浦(pump-up)变劣的影响。

3.第三实施例

因为仅需要在与深度方向垂直的方向(在该图中，水平方向)上确保来自光电二极管42的电荷的传输通道，所以浮动扩散部56可以以位于与被连接至光电二极管42的沟道44接触的位置和深度处的方式被设置于硅基板25上。在这种情况下，在硅基板25上形成外延层26，然后以与浮动扩散部56接触的方式形成挖掘部，并且可以在该挖掘部中设置接触部。

图10是一种固体摄像器件的示例性构造：在该构造中，外延层26是在浮动扩散部56被形成于硅基板25上之后才被形成的，并且在外延层26中也设置有到达浮动扩散部56的挖掘部，并且接触部121以与浮动扩散部56接触的方式而被设置。

在图10的固体摄像器件中，通过减薄外延层26，接触部121能够在垂直方向上被缩短。因此，能够抑制传输特性的变劣。换言之，能够让图10中的外延层26的厚度T2比图1中的外延层26的厚度T1(>T2)薄。此外，因为浮动扩散部56形成于硅基板25上，所以与光电二极管42在水平方向上的位置关系能够变得接近现有技术中的结构和设计。

同时，在使用接触部121的情况下，浮动扩散部56可以如图10所示仅形成于硅基板25上，或还可以像图1中的固体摄像器件一样通过在形成外延层26之前/之后执行多次II(离子注入)而被形成，并且前述两者中的任一者都能选用。此外，因为浮动扩散部56是通过在形成外延层26之前/之后执行多次离子注入(II)而被形成的，所以能够将外延层26形成得较薄，并且能够进一步缩短接触部121的长度。

4.第四实施例

氧化物膜也可以被用来使诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管(由栅极51、沟道52、漏极53和源极54形成)与传输晶体管栅极55及浮动扩散部56分离。

图11图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，氧化物膜被用来使诸如放大晶体管(AMP)、复位晶体管(RST)或选择晶体管(SEL)等像素晶体管(由栅极51、沟道52、漏极53和源极54形成)与传输晶体管栅极55及浮动扩散部56分离。

换言之，在图11中，氧化物膜141在外延层26上作为元件隔离层而分别被设置在漏极53的左端部和源极54的右端部处。

这能够抑制相邻像素之间的混色和拖尾(smearing)，而且，因为通过采用由氧化物膜实现的分离就能够减小容量，所以与通过II(离子注入)而实现的分离相比，能够提高转换效率。

5.第五实施例

在第四实施例中，已经给出了在外延层26上将氧化物膜141作为元件隔离层而分别设置在漏极53的左端部和源极54的右端部处的示例的说明。然而，还可以具有如下构造：在该构造中，设置于漏极53的左端部处的氧化物膜141进一步延伸到硅基板25侧从而在硅基板25的内部也形成埋入式氧化物膜，并且相邻像素是彼此完全分离的。

图12图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，氧化物膜141以延伸到硅基板25侧的方式而被形成，并且在这个延伸到的位置处在硅基板25内部形成了埋入式氧化物膜。

换言之，在图12的固体摄像器件中，设置有通过使氧化物膜141从漏极(D)53的左端部延伸到硅基板25而获得的氧化物膜171，另外，在硅基板25的内部还设置有埋入式氧化物膜181，且埋入式氧化物膜181被连接至氧化物膜171。此外，埋入式氧化物膜181具有与遮光金属23接触的构造。此外，埋入式氧化物膜181还被设置于光电二极管42的右端部处并且具有类似的与遮光金属23接触的构造。另外，在源极(S)54的右端部处设置有氧化物膜171。

利用这种构造，在硅基板25内部能够抑制相邻像素之间的混色和拖尾。此外，埋入式氧化物膜181能够通过被连接至外延层26中的氧化物膜171而使相邻像素彼此完全分离。另外，作为埋入式氧化物膜181，也可以埋入与遮光金属23(例如，像钨(W)之类的金属)相同的材料。

此外，因为埋入式氧化物膜181被连接至遮光金属23，所以能够抑制由芯片上透镜21会聚的光被传输至相邻像素。因此，能够使该光进入到硅基板25内的光电二极管42。结果，能够提高光电二极管42的灵敏度。

6.第六实施例

在硅基板25与外延层(P-Epi)26之间的界面附近的前表面钉扎层(杂质扩散层)可以通过原位掺杂Epi生长(in-situ doped Epi growth)而被形成。

图13图示了通过原位掺杂Epi生长来形成前表面钉扎层(杂质扩散层)的固体摄像器件的示例性构造。换言之，图13图示了当前表面钉扎层(p+-Epi)191通过原位掺杂Epi生长而被形成时的固体摄像器件的示例性构造。

具体地，当通过杂质注入而在硅基板25内形成光电二极管42之后，为了形成外延层26而开始外延层生长时，所述界面附近的杂质由于外延层生长期间内的热量(例如，能够使良好的外延生长成为可能的大约1000℃的热量)而发生扩散。

在这种情况下，已知的是，在所述界面附近的PN结几乎不会以陡峭轮廓而被创建，该PN结的容量被减小了，并且光电二极管42的容量Qs被减小了。因此，在根据外延层26的生长状态来控制杂质部分的注入量的同时、用原位掺杂Epi生长使外延层26生长的情况下，能够在保持所期望的陡峭轮廓的同时形成外延层。

结果，能够抑制光电二极管42的容量Qs减小。

7.第七实施例

由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣能够通过在栅极55与浮动扩散部56之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜而得到抑制，而且栅极55与浮动扩散部56之间的电场可以被弛豫。

图14图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，例如SiO₂被布置为栅极55与浮动扩散部56之间的氧化物膜。需要注意的是，图14中的左部分是以由点划线的正方形表示的2×2像素的形式存在的四个像素的顶表面图，这四个像素共用被布置于它们中央处的浮动扩散部56。此外，图14中的右部分是沿着图14的左部分中的2×2像素中的由虚线表示的直线a-b截取的截面图。

如图14的左部分所示，在各个像素(光电二极管42)的角部处设置有传输晶体管栅极55，各个传输晶体管栅极55与设置于2×2像素的中央处且被四个像素共用的浮动扩散部56接触。此外，在浮动扩散部56与栅极55之间设置有由SiO₂形成的氧化物膜211。此外，在该图中的2×2像素的上侧和下侧处设置有像素晶体管栅极51。

如图14的右部分所示，在浮动扩散部56与栅极55之间设置有由SiO₂形成的氧化物膜211。

通过采用在栅极55与浮动扩散部56之间设置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)的构造，能够抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。

图14中的固体摄像器件的制造方法

接下来，将参照图15来说明图14中的固体摄像器件的制造方法。需要注意的是，假设已经形成了埋入式光电二极管42和浮动扩散部56。

在第一个步骤中，如图15的左上部分所示，在外延层26的将要形成有氧化物膜211的区域中形成沟槽，随后，在该沟槽中填充用于形成氧化物膜211的SiO₂。需要注意的是，该沟槽也可以是空气隙(air gap)。

在第二个步骤中，如图15的左下部分所示，以延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的方式形成传输晶体管栅极55，而且形成了其它的像素晶体管栅极51。

在第三个步骤中，如图15的右上部分所示，注入浮动扩散部56的杂质，然后形成FD接触部212。因此，完成了固体摄像器件。这里，在上述制造方法中，已经说明的是在完成了对位于外延层26的底部处的浮动扩散部56的杂质注入之后才开始制造的示例。然而，在第三个步骤中，也可以在形成FD接触部212之前的上一步处理中就执行杂质注入。

通过上述制造方法能够制造出具有如下构造的固体摄像器件：在该构造中，在栅极55与浮动扩散部56之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)。

结果，能够抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。

8.第八实施例

上面已经针对在栅极55与浮动扩散部56之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)的固体摄像器件提供了说明，但是此外，还可以通过利用金属布线来形成去往浮动扩散部的连接从而实现埋入式浮动扩散部。

图16图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，SiO₂作为氧化物膜被布置在栅极55与浮动扩散部56之间，而且另外，通过利用金属布线来形成去往浮动扩散部56的连接从而实现埋入式浮动扩散部56。图16的左部分与图14中的情况相似。此外，图16的右部分是沿着图16的左部分中的2×2像素中的由虚线表示的直线a-b截取的截面图。

如图16的右部分所示，在浮动扩散部56与栅极55之间设置有由SiO₂等形成的氧化物膜211。此外，浮动扩散部56利用金属布线221而被连接至外延层26的底部，从而实现了埋入式浮动扩散部56。

利用图16所示的构造，能够抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。此外，能够通过金属布线221来实现像素的进一步小型化。

图16中的固体摄像器件的制造方法

接下来，将参照图17来说明图16中的固体摄像器件的制造方法。在第一个步骤中，如图17的左上部分所示，在外延层26的将要形成有氧化物膜211的区域中以及将要形成有金属布线221的区域中形成沟槽，随后，在该沟槽中填充用于形成氧化物膜211的SiO₂。第二个步骤是与上述步骤相似的处理，因此，将省略这个步骤的说明。

在第三个步骤中，如图17的右上部分所示，以与设置于外延层26的底部处的浮动扩散部56电连接的方式形成沟槽，并且以被连接至浮动扩散部56的方式形成金属布线221。因此，完成了固体摄像器件。这里，浮动扩散部56与金属布线221之间的接触也可以以它们二者夹着薄的绝缘膜的方式而被形成。

通过上述制造方法能够制造出这样的固体摄像器件：在该固体摄像器件中，在栅极55与浮动扩散部56之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)，另外还设置有被连接至浮动扩散部56的金属布线221。

结果，能够抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。此外，能够通过扩大用于形成氧化物膜211的沟槽的宽度且通过使用金属布线221来实现像素小型化。

9.第九实施例

上面已经针对在浮动扩散部56与栅极55之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜SiO₂的示例提供了说明，但是另外，具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的所述氧化物膜SiO₂也可以以围绕栅极55的方式而被填充。

图18图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，在浮动扩散部56与栅极55之间布置有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜SiO₂，而且，具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的所述氧化物膜SiO₂是以围绕栅极55的方式而被填充的。

如图18的左部分所示，在各个像素(光电二极管42)的角部处设置有传输晶体管栅极55，各传输晶体管栅极55与设置于2×2像素的中央处且被四个像素共用的浮动扩散部56接触。然后，由SiO₂形成的所述氧化物膜以围绕栅极55的方式而被设置。此外，在该图中的2×2像素的上侧和下侧处设置有像素晶体管栅极51。

如图18的右部分所示，在浮动扩散部56与栅极55之间设置有由SiO₂等形成的氧化物膜211，此外，氧化物膜211以围绕栅极55的方式而被设置着。

通过形成其中具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)不仅被设置于栅极55与浮动扩散部56之间而且还围绕栅极55的构造，传输晶体管栅极55的仅仅底部对电荷传输有贡献。结果，因为能够减小浮动扩散部56的容量增大，所以能够抑制转换效率的变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。

图18中的固体摄像器件的制造方法

接下来，将参照图19来说明图18中的固体摄像器件的制造方法。

在第一个步骤中，如图19的左上部分所示，在外延层26处形成沟槽，并且通过注入杂质而形成浮动扩散部56，然后在该沟槽中填充用于形成氧化物膜211的SiO₂。

在第二个步骤中，如图19的左下部分所示，以在氧化物膜211的底部处延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的方式形成传输晶体管栅极55，而且还形成了其它的像素晶体管栅极51。

在第三个步骤中，如图19的右上部分所示，连接金属布线221以使得浮动扩散部56被埋入。因此，完成了固体摄像器件。

通过上述制造方法能够制造出具有如下构造的固体摄像器件：在该构造中，具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜(SiO₂)不仅位于栅极55与浮动扩散部56之间而且还以围绕栅极55的方式而被布置着。

结果，能够以更高的精度来抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够以更高的精度而被弛豫，所以能够进一步提高传输晶体管栅极的可靠性。此外，能够实现像素尺寸的小型化。

10.第十实施例

上面已经针对具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜SiO₂不仅位于浮动扩散部56与栅极55之间而且还以围绕栅极55的方式布置着的示例提供了说明。然而，此外，还可以通过如下方式来实现更大程度的像素小型化：减薄传输晶体管栅极55的除了需要具有延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的执行宽度的那些部位以外的其它部位。

图20图示了一种固体摄像器件的示例性构造，在该固体摄像器件中，传输晶体管栅极55的除了需要具有延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的执行宽度的那些部位以外的其它部位被形成得较薄。

图20的左部分中的顶表面图的构造与图18中的情况相似。而且，如图20的右下部分所示，由SiO₂等形成的氧化物膜211被设置于浮动扩散部56与栅极55之间而且此外还以围绕栅极55的方式而被设置着。需要注意的是，图20的右上部分与图18的右部分中的构造相似。

此外，如图20的右下部分所示，栅极55的顶部具有比图18的右部分所示的栅极55更小的构造。此外，图20的右下部分中的由虚线圈起的栅极55的底部的执行宽度(直径)是能够跨过浮动扩散部56和光电二极管42而延伸的最小宽度(直径)。由于具有由图20中的栅极55表示的构造，栅极55除了顶部和底部以外能够被形成得薄且小。

利用这种构造，能够抑制由于浮动扩散部56的容量增大而导致的转换效率变劣。此外，因为栅极55与浮动扩散部56之间的电场能够被弛豫，所以能够提高传输晶体管栅极的可靠性。此外，能够以更高的精度来实现像素的小型化。

图20中的固体摄像器件的制造方法

接下来，将参照图21来说明图20中的固体摄像器件的制造方法。

在第一个步骤中，如图21的左上部分所示，在外延层26的将要形成有氧化物膜211的区域中形成沟槽，并且在该沟槽中填充用于形成氧化物膜211的SiO₂。

在第二个步骤中，如图21的左下部分所示，形成沟槽231，该沟槽231具有在随后的处理中在氧化物膜211的底部处延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的宽度。

在第三个步骤中，如图21的右上部分所示，通过各向异性蚀刻在沟槽231的底部上形成底部231r和231n。底部231r、231n各自具有比沟槽231的直径更大的直径，并且底部231r、231n各自的直径对应于跨过光电二极管42和浮动扩散部56而延伸的最小宽度。通过形成这些底部231r和231n，就能够获得这样的构造：在个构造中，由上述最小宽度形成的执行宽度能够延伸得从光电二极管42跨越到浮动扩散部56。

在第四个步骤中，如图21的右下部分所示，在沟槽231中形成栅极55，并且栅极55的在仅仅其底部231r和231n对电荷传输有贡献的状态下跨过光电二极管42和浮动扩散部56而延伸。

在第五个步骤中，如图20的右下部分所示，将金属布线221电连接，以便形成埋入式浮动扩散部。因此，完成了固体摄像器件。

通过上述制造方法，如图20的右下部分所示，以在底部231r、231n处延伸得跨过光电二极管42和浮动扩散部56的方式而形成了栅极55的直径。结果，在图20的右下部分中的固体摄像器件中，与图20的右上部分的构造(其与图18的右部分相似)相比，栅极55的顶部能够被形成得更小。因此，像素能够更加小型化。

11.第十一实施例

第一实施例至第十实施例中所说明的固体摄像器件可以应用到被安装于诸如智能手机和便携式电话等电子设备上的摄像装置。

图22是图示了被安装在电子设备上的包括根据第一实施例至第十实施例的固体摄像器件的摄像装置的示例性构造的框图。

如图22所示，摄像装置301包括光学系统311、固体摄像器件312、信号处理电路313、监视器314、驱动电路315和用户界面316，并且摄像装置301能够拍摄静止图像和运动图像。

光学系统311由一个或多个镜头组成，把来自被摄对象的图像光(入射光)引导到固体摄像器件312，并且在固体摄像器件312的成像表面上形成图像。

固体摄像器件312是上述各实施例中的任一个。在固体摄像器件312中，在与经由光学系统311而形成于光接收表面上的图像对应的预定时段内累积电子。然后，与固体摄像器件312中所累积的电子对应的信号被供应到信号处理电路313。而且，固体摄像器件312根据从驱动电路315提供过来的驱动信号(时序信号)而传输上述信号。

信号处理电路313对从固体摄像器件312输出的像素信号实施各种各样的信号处理。被信号处理电路313实施了信号处理后而获得的图像信号被供应到并存储到没有图示的存储器中。

监视器314由液晶显示器(LCD；liquid crystal display)形成，并且显示出从信号处理电路313输出的图像信号。

驱动电路315驱动光学系统311和固体摄像器件312。

用户界面316由按钮或触摸面板形成，接收用户的操作，并且把与用户的操作对应的信号供应给监视器314或驱动电路315。

由光电二极管42累积的电荷的传输特性得到改善的摄像装置能够借助于被安装在电子设备上的固体摄像器件而被实现为图22所示的摄像装置。

而且，本技术可以采用下列技术方案。

(1)一种后侧照射型固体摄像器件，它包括：

像素晶体管，它形成于第一层上；

光电二极管，它形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上；以及

传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，

其中，所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成。

(2)如在(1)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述传输晶体管的栅极形成于所述第二层中。

(3)如在(1)或(2)中所述的后侧照射型固体摄像器件，它还包括浮动扩散部，所述浮动扩散部适用于检测从所述光电二极管传输过来的电荷，

其中，所述浮动扩散部被形成于包括所述第二层的一个位置处。

(4)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中

所述浮动扩散部的一部分被形成得与所述光电二极管的一部分在光入射方向上具有同一深度，并且

在具有所述同一深度的所述浮动扩散部的所述一部分与所述光电二极管的所述一部分之间形成有沟道，所述沟道通过所述传输晶体管的控制而被打开/关闭。

(5)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述浮动扩散部的整体构造是一体化结构，所述浮动扩散部穿透所述第一层，并且所述浮动扩散部形成于含有所述第二层的一个位置处。

(6)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述浮动扩散部以在所述第一层和所述第二层各者中分离的方式而被形成。

(7)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述浮动扩散部形成于所述第二层中，并且通过以穿透所述第一层的方式进行挖掘而形成有与所述浮动扩散部电连接的接触部。

(8)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，在所述第一层中在与所述像素晶体管的漏极相邻的位置及与所述像素晶体管的源极相邻的位置处形成有氧化物膜，且这两个位置处的所述氧化物膜把所述像素晶体管夹在中间。

(9)如在(8)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，在所述第二层中在与所述第一层的所述氧化物膜对应的位置处形成有作为延续结构的埋入式氧化物膜。

(10)如(1)至(9)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，通过p型外延生长而在所述第二层上形成有所述光电二极管的前表面钉扎层，并且所述前表面钉扎层被设置为所述第一层与所述第二层之间的边界表面。

(11)如在(10)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述前表面钉扎层是通过原位掺杂外延生长而被形成的。

(12)如在(3)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述浮动扩散部与所述传输晶体管的栅极之间形成有具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的氧化物膜。

(13)如在(12)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述浮动扩散部形成于所述第二层中，并且通过以穿透所述第一层的方式进行挖掘而形成有与所述浮动扩散部电连接的金属布线。

(14)如在(12)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，具有不小于栅极氧化物膜厚度的厚度的所述氧化物膜是以围绕所述传输晶体管的栅极的方式而被形成的。

(15)如在(12)中所述的后侧照射型固体摄像器件，其中，所述传输晶体管的所述栅极的仅仅底部以延伸得跨过所述浮动扩散部和所述光电二极管的方式而被形成，所述传输晶体管的栅极的其它部位被形成得具有比所述底部的直径小的直径。

(16)一种后侧照射型固体摄像器件制造方法，所述后侧照射型固体摄像器件包括：

像素晶体管，它形成于第一层上；

光电二极管，它形成于与所述第一层在深度方向上分离的第二层上；以及

传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，

其中，所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成，

所述制造方法包括：

形成第一层，然后在所述第一层中形成挖掘部，所述挖掘部使得所述传输晶体管的栅极能够被形成于所述第二层中；以及

以让所述栅极形成于所述第二层中的方式，在所述挖掘部中形成所述传输晶体管。

(17)一种电子设备，其设置有后侧照射型固体摄像器件，所述后侧照射型固体摄像器件包括：

像素晶体管，它形成于第一层上；

光电二极管，它形成于第二层上，所述第二层与所述第一层在深度方向上分离；以及

传输晶体管，它适用于控制所述光电二极管的电荷传输，

其中，所述传输晶体管以埋入在所述第一层中的方式而被形成。

附图标记列表：

21 芯片上透镜

22 彩色滤光片

23 遮光金属

24 后表面钉扎层

25 硅基板

26 外延层

41 分离层

42 光电二极管

43 前表面钉扎层

51 栅极

52 沟道

53 漏极

54 源极

55 栅极

56 浮动扩散部

61 挖掘部

71 栅极氧化物膜

91 子浮动扩散部

101 沟道

121 接触部

141 氧化物膜

171 氧化物膜

181 埋入式氧化物膜

191 p+-Epi层(p+外延层)

211 氧化物膜

221 金属布线