專利名稱：固體攝像器件、固體攝像器件制造方法和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、固體攝像器件制造方法以及包括該固體攝像器件的電
子裝置。
背景技術(shù)：
CMOS固體攝像器件包括按照所需圖形布置的多個像素，各個像素均包括光電二極 管和多個MOS晶體管。光電二極管用作根據(jù)所接收到的光量來生成信號電荷并存儲該電荷 的光電轉(zhuǎn)換器，而多個MOS晶體管用作用于從光電二極管傳輸該信號電荷的元件。在各像 素中，信號電荷是通過照射光而得到的，并且被輸出作為像素信號。該輸出的像素信號被預(yù) 定的信號處理電路處理然后作為視頻信號被輸出至外部。為了提高固體攝像器件的特性，近來已經(jīng)嘗試著將像素尺寸小型化并提高飽和電 荷量(Qs)及靈敏度。日本專利公開公報特開2005-223084號公開了一種固體攝像器件，它 使用了具有沿半導(dǎo)體基板的深度方向形成的垂直型柵極電極的傳輸晶體管，以便使像素尺 寸小型化而不會降低飽和電荷量(Qs)及靈敏度。圖33示出了日本專利公開公報特開2005-223084號所公開的現(xiàn)有技術(shù)的固體攝 像器件的示意性截面結(jié)構(gòu)。如圖33所示，該特開2005-223084號中的固體攝像器件100包括ρ型半導(dǎo)體基板 101、形成在半導(dǎo)體基板101中且用于構(gòu)成各像素的光電二極管104、以及傳輸晶體管Tra。光電二極管104包括形成在半導(dǎo)體基板101表面?zhèn)鹊摩研透邼舛入s質(zhì)區(qū)域(ρ+區(qū) 域)105、與ρ+區(qū)域105相接觸地形成的η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域(η+區(qū)域)103、以及η型低濃 度雜質(zhì)區(qū)域(η-區(qū)域)102。構(gòu)成光電二極管104的主ρη結(jié)由ρ+區(qū)域105與η+區(qū)域103 之間的結(jié)合面形成。傳輸晶體管Tra是用于傳輸存儲在光電二極管104中的信號電荷的η溝道MOS晶 體管。傳輸晶體管Tra包括設(shè)置在半導(dǎo)體基板101表面?zhèn)鹊母訑U散部107和隔著柵極絕 緣膜106從半導(dǎo)體基板101表面?zhèn)妊厣疃确较蛐纬傻拇怪毙蜄艠O電極108。垂直型柵極電 極108通過設(shè)置在垂直型柵極電極108與浮動擴散部107之間的柵極絕緣膜106與浮動擴 散部107接觸，并被形成為到達比光電二極管104的ρη結(jié)更深的位置處。垂直型柵極電極 108是通過如下方法形成的在從半導(dǎo)體基板101表面?zhèn)戎烈训竭_光電二極管104的ρη結(jié) 的深度而形成的溝槽中形成柵極絕緣膜106，然后填充該溝槽中位于柵極絕緣膜106上方 的部分。在傳輸晶體管Tra中，沿著在半導(dǎo)體基板101的深度方向上的垂直型柵極電極108形成了從構(gòu)成光電二極管104的pn結(jié)至浮動擴散部107的傳輸溝道。在具有上述結(jié)構(gòu)的固體攝像器件100中，光電二極管104對入射到半導(dǎo)體基板101 背側(cè)上的光進行光電轉(zhuǎn)換，并把信號電荷存儲在光電二極管104中。當(dāng)向傳輸晶體管Tra 的垂直型柵極電極108施加正電壓時，存儲在光電二極管104中的信號電荷經(jīng)由圖33中的 虛線a所示的傳輸路徑被讀出至浮動擴散部107。在上述結(jié)構(gòu)中，由于光電二極管104是沿半導(dǎo)體基板101的深度方向形成的，且由 垂直型柵極電極108讀出存儲在光電二極管104中的信號電荷，因此，像素的小型化不會降 低光電二極管104的飽和電荷量(Qs)及靈敏度。另外，對于背側(cè)照射型，在該照射側(cè)未形 成有MOS晶體管和布線層，因而使開口面積增大。然而，當(dāng)通過垂直型柵極電極108把埋入在半導(dǎo)體基板101中的光電二極管104 所存儲的信號電荷從半導(dǎo)體基板101內(nèi)部讀出至半導(dǎo)體基板101表面?zhèn)葧r，電荷傳輸路徑 如虛線a所示非常長。因此，與普通固體攝像器件中所使用的平面型柵極電極相比，完全地 傳輸信號電荷是很困難的。如上所述，已經(jīng)提出了一種其中將光電二極管形成在半導(dǎo)體基板內(nèi)部以便提高飽 和電荷量(Qs)的結(jié)構(gòu)。然而，在此例中，傳輸路徑變得非常長，因而難以完全地傳輸信號電 荷。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在維持高飽和電荷量(Qs)的同時 進行信號電荷的良好傳輸?shù)墓腆w攝像器件，并提供這種固體攝像器件的制造方法。此外，本 發(fā)明的另一目的是提供使用該固體攝像器件的電子裝置。本發(fā)明一實施例的固體攝像器件包括像素，所述像素包括埋入型光電二極管、埋 入型浮動擴散部和埋入型柵極電極。所述埋入型光電二極管形成在基板內(nèi)部。所述埋入型 浮動擴散部形成在所述基板內(nèi)部的與所述埋入型光電二極管的深度相等的深度處，且面對 著形成在所述基板中的溝槽部的底部。所述埋入型柵極電極形成在所述溝槽部的底部處， 用于從所述埋入型光電二極管向所述埋入型浮動擴散部傳輸信號電荷。在上述固體攝像器件中，通過所述埋入型柵極電極把在所述埋入型光電二極管中 生成并存儲的信號電荷傳輸給所述埋入型浮動擴散部。由于所述埋入型浮動擴散部形成在 與所述埋入型光電二極管的深度相等的深度處，因此信號電荷是通過較短的傳輸路徑而被 傳輸?shù)?。本發(fā)明另一實施例的固體攝像器件的制造方法包括如下步驟準備基板；通過對 所述基板的所需區(qū)域進行蝕刻，在所述基板中形成具有所需深度的第一溝槽部；在所述第 一溝槽部的底部隔著柵極絕緣膜形成埋入型柵極電極；用氧化物膜填充所述第一溝槽部； 通過利用形成在所述氧化物膜上的抗蝕劑層作為掩模對所述基板進行蝕刻，在所述第一溝 槽部旁邊形成與所述第一溝槽部具有相同深度的第二溝槽部；通過使用所述氧化物膜和所 述抗蝕劑層作為掩模來注入雜質(zhì)離子，在所述基板的一部分中形成埋入型浮動擴散部，所 述埋入型浮動擴散部面對著在所述第一溝槽部旁邊進一步形成的所述第二溝槽的底部；以 及在形成所述第一溝槽部及所述第二溝槽部之前或者之后，通過注入所需的雜質(zhì)離子在與 所述基板中的所述埋入型浮動擴散部的深度相等的深度處形成埋入型光電二極管。
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本發(fā)明又一實施例的固體攝像器件的制造方法包括如下步驟準備基板；在所述 基板上隔著柵極絕緣膜形成埋入型柵極電極；通過注入所需的雜質(zhì)離子，在所述埋入型柵 極電極旁邊的所述基板中形成埋入型浮動擴散部；通過對所述基板中除了形成有所述埋入 型柵極電極和所述埋入型浮動擴散部的區(qū)域之外的其他區(qū)域進行選擇性外延生長，來形成 溝槽部；以及在形成所述埋入型柵極電極之前或者在形成所述溝槽部之后，通過注入所需 的雜質(zhì)離子在所述基板中在所述埋入型柵極電極旁邊形成埋入型光電二極管。在上述固體攝像器件制造方法中，所述埋入型浮動擴散部形成在與所述埋入型光 電二極管相同的深度處。另外，所述埋入型柵極電極形成在所述溝槽部的底部處，用于從所 述埋入型光電二極管向所述埋入型浮動擴散部傳輸信號電荷。結(jié)果，通過所述埋入型柵極 電極把所述埋入型光電二極管中所生成并存儲的信號電荷傳輸給所述埋入型浮動擴散部。 由于所述埋入型浮動擴散部形成在與所述埋入型光電二極管的深度相等的深度處，因此信 號電荷是通過較短的傳輸路徑而被傳輸?shù)?。本發(fā)明再一實施例的電子裝置包括光學(xué)透鏡、上述固體攝像器件、以及信號處理 電路。被所述光學(xué)透鏡聚集的光入射到所述固體攝像器件上，所述信號處理電路適用于處 理從所述固體攝像器件輸出的信號。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)一種能夠在維持高飽和電荷量的同時進行信號電荷的良好 傳輸?shù)墓腆w攝像器件。另外，通過使用這種固體攝像器件可以實現(xiàn)能夠提高圖像質(zhì)量的電 子裝置。


圖1是示出了本發(fā)明第一實施例CMOS固體攝像器件的整體的示意性框圖。圖2是本發(fā)明第一實施例固體攝像器件的一個像素的平面結(jié)構(gòu)圖。圖3是沿圖2中的線III-III得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明第一實施例固體攝像器件的主要部分的示意性截面結(jié)構(gòu)圖，在此例 中，在半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)瘸嗽O(shè)有傳輸晶體管之外還形成有像素晶體管(例如，復(fù)位晶 體管和放大晶體管等)。圖5是本發(fā)明第二實施例固體攝像器件的主要部分的平面結(jié)構(gòu)圖。圖6是沿圖5中的線VI-VI得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的主要部分的平面結(jié)構(gòu)圖。圖8是沿圖7中的線VIII-VIII得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖9A、圖9B和圖9C是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的制造方法的步驟圖。圖10D、圖IOE和圖IOF是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的制造方法的步驟圖。圖IlG和圖IlH是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的制造方法的步驟圖。圖121和圖12J是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的制造方法的步驟圖。圖13A、圖13B和圖13C是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的另一制造方法的步驟 圖。圖14D、圖14E和圖14F是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的另一制造方法的步驟 圖。圖15是本發(fā)明第四實施例固體攝像器件的主要部分的平面結(jié)構(gòu)圖。
圖16是沿圖15中的線XVI-XVI得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖17是本發(fā)明第四實施例固體攝像器件的平面結(jié)構(gòu)圖，在此例中，布線層側(cè)光電 二極管和埋入型光電二極管形成在光電二極管區(qū)域的相鄰角部處。圖18是本發(fā)明第五實施例固體攝像器件的主要部分的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。圖19是本發(fā)明第六實施例固體攝像器件的主要部分的平面結(jié)構(gòu)圖。圖20是沿圖19中的線XX-XX得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖21是本發(fā)明第七實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖。圖22是沿圖21中的線XXII-XXII得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖23是本發(fā)明第八實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖。圖24是沿圖23中的線XXIV-XXIV得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖25是本發(fā)明第九實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖。圖26是沿圖25中的線XXVI-XXVI得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖27是其中埋入型光電二極管被設(shè)成共用關(guān)系的本發(fā)明第九實施例的示意性平 面結(jié)構(gòu)圖。圖28是本發(fā)明第十實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖。圖29是沿圖28中的線XXIX-XXIX得到的截面結(jié)構(gòu)圖。圖30是示出了固體攝像器件的平面布局的示例的圖。圖31是示出了固體攝像器件的平面布局的另一示例的圖。圖32是本發(fā)明第十一實施例電子裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖33是現(xiàn)有技術(shù)的固體攝像器件的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面參照圖1 圖32來說明本發(fā)明實施例的固體攝像器件及其制造方法以及電 子裝置的示例。按照下面的順序來說明本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不限于這些實施例。1.第一實施例固體攝像器件
1-1固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)
1-2主要部分的結(jié)構(gòu)
2.第二實施例固體攝像器件
3.第三實施例固體攝像器件
3-1主要部分的結(jié)構(gòu)
3-2制造方法(1)
3-3制造方法(2)
4.第四實施例固體攝像器件
5.第五實施例固體攝像器件
6.第六實施例固體攝像器件
7.第七實施例固體攝像器件
8.第八實施例固體攝像器件
9.第九實施例固體攝像器件
10.第十實施例固體攝像器件
11.第^^一實施例電子裝置1.第一實施例固體攝像器件1-1固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)圖1是示出了本發(fā)明第一實施例CMOS固體攝像器件1的整體的示意性框圖。第一實施例的固體攝像器件1包括像素部3、垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5、 水平驅(qū)動電路6、輸出電路7和控制電路8等，其中像素部3包括布置在由硅構(gòu)成的基板11 上的多個像素2。多個像素2中的每一個都包括由光電二極管構(gòu)成的光接收部和多個MOS晶體管， 并且該多個像素2以二維陣列規(guī)則地布置在基板11上。構(gòu)成各像素2的MOS晶體管可以 是包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、選擇晶體管和放大晶體管的四個晶體管，或者是不包括選 擇晶體管的三個晶體管。像素部3包括以二維陣列規(guī)則布置的多個像素2。像素部3具有有效像素區(qū)域和 黑基準像素區(qū)域(未圖示)；在有效像素區(qū)域中，由實際接收到的光經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換而生成的 信號電荷被放大并被讀出給列信號處理電路5;在黑基準像素區(qū)域中，作為黑電平基準的 光學(xué)黑體被輸出。黑基準像素區(qū)域通常形成在有效像素區(qū)域的周邊區(qū)域中?？刂齐娐?產(chǎn)生時鐘信號、控制信號等以作為垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5 和水平驅(qū)動電路6等基于垂直同步信號、水平同步信號以及主時鐘進行操作的基準。在控 制電路8中產(chǎn)生的時鐘信號、控制信號等被輸出給垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5和水 平驅(qū)動電路6等。垂直驅(qū)動電路4包括例如移位寄存器，以便沿垂直方向按照行單位依次選擇性地 掃描像素部3的各像素2?；谛盘栯姾?該信號電荷是根據(jù)所接收到的光量在各個像素 2的光電二極管中生成的)的像素信號經(jīng)由相應(yīng)的垂直信號線被提供給列信號處理電路5。列信號處理電路5例如與像素2的各列對應(yīng)地設(shè)置而成，并且對于各列像素2都 基于從黑基準像素區(qū)域(它形成在有效像素區(qū)域的周邊，但在附圖中未示出)輸出的信號 對從一行像素2輸出的信號進行諸如噪聲消除、信號放大等信號處理。在列信號處理電路 5的輸出級與水平信號線10之間設(shè)有水平選擇開關(guān)(未圖示)。水平驅(qū)動電路6包括例如移位寄存器，因此通過依次輸出水平掃描脈沖來依次選 擇列信號處理電路，并且從每個列信號處理電路5將像素信號輸出給水平信號線10。輸出電路7對通過水平信號線10依次從列信號處理電路5提供的信號進行處理 并輸出該信號。1-2主要部分的結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明第一實施例固體攝像器件的一個像素的平面結(jié)構(gòu)圖，圖3是沿圖2 中的線III-III得到的截面結(jié)構(gòu)圖。如圖2和圖3所示，第一實施例的固體攝像器件的各個像素2都包括形成在半導(dǎo) 體基板14中的埋入型光電二極管(下文中稱作“PD”)23和埋入型浮動擴散部(下文中稱 作“FD”)16。此外，各個像素2都包括設(shè)在半導(dǎo)體基板14上部的埋入型柵極電極22。另 外，在形成有像素2的半導(dǎo)體基板14的表面?zhèn)壬闲纬捎胁季€層44。半導(dǎo)體基板14是第一導(dǎo)電型(在下文中，稱為ρ型)硅基板。布線層44包括布線19，該布線19由鋁(Al)或銅(Cu)構(gòu)成且隔著層間絕緣膜15
8形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)壬?。圖3示出了在布線層44中形成的布線19只有一層，但實 際使用的是由多個層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。埋入型PD 23包括以預(yù)定深度形成在半導(dǎo)體基板14中的ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域18 和形成在P型高濃度雜質(zhì)區(qū)域18下方的第二導(dǎo)電型(在下文中，稱為η型)雜質(zhì)區(qū)域17。 也就是，埋入型PD 23主要由ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域18與η型雜質(zhì)區(qū)域17之間的ρη結(jié)構(gòu)成。 在本實施例中，用于構(gòu)成埋入型PD 23的ρη結(jié)形成在自半導(dǎo)體基板14表面算起約1 μ m的 深度處。在圖2的平面圖中，當(dāng)俯視像素2時，其中形成有埋入型PD 23的區(qū)域被圖示為 “光電二極管區(qū)域12”。埋入型FD 16包含η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，該η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域以與埋入型PD 23 的深度相等的深度形成在半導(dǎo)體基板14中且對應(yīng)于形成在半導(dǎo)體基板14中的溝槽部20 的底部。也就是，溝槽部20被形成為到達自半導(dǎo)體基板14表面算起約Iym的深度。埋入 型FD 16通過由鎢(W)制成的接觸部21與隔著層間絕緣膜15形成在半導(dǎo)體基板14表面 側(cè)上的所需布線19連接。埋入型柵極電極22由例如多晶硅制成，并且隔著柵極絕緣膜24形成在半導(dǎo)體基 板14(此處的半導(dǎo)體基板14包含形成在半導(dǎo)體基板14中的溝槽部20的底部)上。埋入 型柵極電極22通過接觸部21與形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)壬系乃璨季€19連接。埋入 型柵極電極22形成在半導(dǎo)體基板14上且置于埋入型FD 16與埋入型PD 23之間，并且構(gòu) 成了用于把埋入型PD 23中所生成的信號電荷傳輸給埋入型FD 16的傳輸晶體管Trl。在 本實施例中，傳輸晶體管Trl是η溝道MOS晶體管。在本實施例中，如圖2的平面圖所示， 在如下范圍內(nèi)將埋入型柵極電極22形成得從溝槽部20向外突出至半導(dǎo)體基板14上部在 該范圍內(nèi)，埋入型柵極電極22不會與埋入型FD 16重疊。由于可以將埋入型柵極電極22 形成得從溝槽部20向外突出，因而在該柵極電極的形成期間易于進行掩模對準。另外，可 以增大埋入型柵極電極22的尺寸，從而有利于接觸部21的形成。如圖2所示，在半導(dǎo)體基板14中，包括埋入型PD 23、埋入型FD 16和埋入型柵極 電極22的各個像素12均形成在由元件隔離區(qū)域13隔開的區(qū)域中。元件隔離區(qū)域13形成 在例如P型高濃度雜質(zhì)區(qū)域中，但在圖3的截面圖中沒有示出。盡管實際上除了設(shè)有傳輸 晶體管Trl之外還形成了諸如復(fù)位晶體管和放大晶體管等像素晶體管，但在附圖中也沒有 示出這些晶體管。本實施例的固體攝像器件1可以是從半導(dǎo)體基板14的前側(cè)照射光的前側(cè)照射型 固體攝像器件或者是從半導(dǎo)體基板14的背側(cè)照射光的背側(cè)照射型固體攝像器件。在前側(cè) 照射型固體攝像器件中，在形成于半導(dǎo)體基板上的布線層44上依次形成有用于透過所需 光的濾色器層和用于有效聚集入射光的片上透鏡。在背側(cè)照射型固體攝像器件中，在半導(dǎo) 體基板14的與形成有布線層44的那一側(cè)相反的背側(cè)上依次形成有濾色器層和片上透鏡。在本實施例的固體攝像器件1中，形成在半導(dǎo)體基板14中的埋入型PD 23根據(jù)入 射光量通過進行光電轉(zhuǎn)換而生成信號電荷，并存儲該信號電荷。當(dāng)通過形成在布線層44中 的布線19和接觸部21把所需的傳輸電壓施加給埋入型柵極電極22時，存儲在埋入型PD 23中的信號電荷經(jīng)由箭頭R1所示的傳輸路徑被傳輸給埋入型FD 16。在本實施例的固體攝像器件1中，埋入型PD 23中所生成并存儲的信號電荷如箭 頭R1所示被傳輸給形成在與埋入型PD 23的深度相等的深度處的埋入型FD 16，從而實現(xiàn)了良好的電荷傳輸。如圖33所示，在通常的固體攝像器件中，當(dāng)光電二極管被形成在半導(dǎo) 體基板內(nèi)部時，因為信號電荷被讀出至基板的表面，所以傳輸路徑變得過長，從而導(dǎo)致信號 電荷的傳輸殘余的問題。然而，在本實施例的固體攝像器件1中，由于縮短了傳輸路徑，因 而傳輸殘余的問題也隨之解決了。此外，在本實施例的固體攝像器件1中，埋入型PD 23允許半導(dǎo)體基板14中的光 電二極管區(qū)域12的擴展，而不受半導(dǎo)體基板14表面上所形成的結(jié)構(gòu)的限制。圖4是在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)瘸嗽O(shè)有傳輸晶體管Trl之外還形成有像素晶體 管25 (例如，復(fù)位晶體管或放大晶體管等)的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，像素晶體管 25包括形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)鹊脑?漏區(qū)域26，以及隔著柵極絕緣膜42形成在半導(dǎo) 體基板14表面上的柵極電極27。在此情況下，如圖4所示，即使當(dāng)像素晶體管25被形成在 半導(dǎo)體基板14的光電二極管區(qū)域12中時，也能夠以較寬的面積來形成埋入型PD 23，因而 飽和電荷量(Qs)不會降低。另外，即使在如圖4所示的從半導(dǎo)體基板14的背側(cè)照射光的 背側(cè)照射型固體攝像器件中，也能夠維持高的飽和電荷量(Qs)。因此，即使當(dāng)具有高飽和電荷量(Qs)的埋入型PD 23被形成在半導(dǎo)體基板14內(nèi) 部時，本實施例的固體攝像器件1也能夠?qū)⑿盘栯姾捎行У貍鬏斀o埋入型FD 16而不會降 低傳輸效率。也就是，既能夠?qū)崿F(xiàn)飽和電荷量(Qs)的增大又能夠?qū)崿F(xiàn)信號電荷的完全傳輸。2.第二實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第二實施例的固體攝像器件。圖5是本發(fā)明第二實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖6是 沿圖5中的線VI-VI得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第二實施例的固體攝像器件的整體結(jié) 構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖5和圖6中，對應(yīng)于圖2和圖3的各部分用相同 的附圖標記表示，這里不再贅述。如圖5所示，形成有被相鄰兩個像素2共用的一個埋入型FD 16。在此情況下，如 圖6所示，溝槽部20形成在相鄰兩個光電二極管區(qū)域12之間的區(qū)域中，并且埋入型FD 16 以對應(yīng)于溝槽部20底部的方式形成在半導(dǎo)體基板14中。另外，在埋入型FD 16和與之相 鄰的埋入型PD 23之間的溝槽部20的內(nèi)側(cè)底部處形成有埋入型柵極電極22，各埋入型柵極 電極22用于構(gòu)成各像素2的傳輸晶體管Trl。在此結(jié)構(gòu)中，在具有一個共用的埋入型FD 16的兩個像素2中，存儲在埋入型PD 23中的信號電荷被依次讀出給該共用的埋入型FD 16。第二實施例的固體攝像器件可包括被兩個像素2共用的一個埋入型FD，因而可以 將一個溝槽部20形成得對應(yīng)于兩個像素2，從而減小了用于形成傳輸晶體管Trl的面積。 另外，在本實施例中，溝槽部20形成在兩個像素2上部，因而與將一個溝槽部20形成得對 應(yīng)于一個埋入型PD 23的情況相比，能夠以較大尺寸形成溝槽部20，從而有利于制造。3.第三實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第三實施例的固體攝像器件。3-1主要部分的結(jié)構(gòu)圖7是本發(fā)明第三實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖8是 沿圖7中的線VIII-VIII得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第三實施例的固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖7和圖8中，對應(yīng)于圖2和圖3的各部分用 相同的附圖標記表示，這里不再贅述。與第一實施例的固體攝像器件不同的是，在第三實施例的固體攝像器件中，如圖7 所示，僅在溝槽部20內(nèi)形成有用于構(gòu)成傳輸晶體管Trl的埋入型柵極電極28。也就是說，埋入型柵極電極28僅形成在溝槽部20的位于從埋入型PD 23至埋入 型FD 16的信號電荷傳輸路徑上方的底部處，而沒有形成在溝槽部20的側(cè)壁上或者溝槽部 20外部的半導(dǎo)體基板表面上。像第一實施例那樣，在具有上述結(jié)構(gòu)的本實施例的固體攝像器件中，信號電荷從 埋入型PD 23被傳輸至形成在與埋入型PD 23的深度相等的深度處的埋入型FD 16。在本 實施例中，由于縮短了傳輸路徑，因而能夠減小存儲在埋入型PD 23中的信號電荷的傳輸 殘余。另外，在本實施例的固體攝像器件中，由于埋入型柵極電極28僅形成在溝槽部20 的底部處，因而當(dāng)向埋入型柵極電極28施加傳輸電壓時，電壓沒有被施加到除了半導(dǎo)體基 板14中的信號電荷傳輸路徑之外的任何其他部分上。因此，能夠?qū)⒋鎯υ诼袢胄蚉D 23中 的信號電荷有效地傳輸給埋入型FD 16。3-2制造方法(1)圖9A 圖12J示出了本實施例固體攝像器件的制造方法(1)的步驟。首先，準備半導(dǎo)體基板14，并且如圖9A所示，將P型雜質(zhì)離子和η型雜質(zhì)離子分別 注入到半導(dǎo)體基板14的所需深度處從而形成ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域18和η型雜質(zhì)區(qū)域17， 這樣形成了埋入型PD 23。在半導(dǎo)體基板14的所需區(qū)域中形成多個埋入型PD 23。然后， 通過從半導(dǎo)體基板14表面進行蝕刻來除去與埋入型PD 23相鄰的區(qū)域，從而形成具有到達 埋入型PD 23的深度的溝槽部20。接著，如圖9Β所示，在包含溝槽部20的底部和側(cè)壁的半導(dǎo)體基板14表面上沉積 由氧化硅膜構(gòu)成的氧化物膜29。隨后，如圖9C所示，通過整體回蝕(overall etching-back)使氧化物膜29僅留 在溝槽部20的側(cè)壁上。接著，如圖IOD所示，在包含溝槽部20的底部的半導(dǎo)體基板14整個表面上沉積由 氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜24。然后，如圖IOE所示，在半導(dǎo)體基板14整個表面上沉積多晶硅層28a，從而填充 溝槽部20。在此情況下，為了提高多晶硅層28a上表面的平坦度，可以進行化學(xué)機械研磨 (Chemical Mechanical Polishing, CMP)。接著，如圖IOF所示，通過對多晶硅層28a進行回蝕，僅在溝槽部20的底部處形成 由多晶硅層28a構(gòu)成的埋入型柵極電極28。隨后，如圖IlG所示，在半導(dǎo)體基板14整個表面上形成由氧化硅膜構(gòu)成的氧化物 膜30，以覆蓋形成在溝槽部20底部處的埋入型柵極電極28。之后，通過CMP使氧化物膜30 的上表面平坦化。接著，如圖IlH所示，在氧化物膜30上形成抗蝕劑層31，該抗蝕劑層31在所需區(qū) 域內(nèi)形成有開口，并且利用該抗蝕劑層31作為掩模進行蝕刻從而將抗蝕劑層31開口下方 的氧化物膜30和半導(dǎo)體基板14除去，由此進一步形成溝槽部32。溝槽部32被形成得其深度與溝槽部20的深度相等，從而進一步加寬了溝槽部20。隨后，如圖121所示，利用抗蝕劑層31和氧化物膜30作為掩模，將η型雜質(zhì)離子 注入到半導(dǎo)體基板14的與溝槽部32底部相面對的區(qū)域中，從而形成埋入型FD 16。因此，埋入型FD 16形成在與埋入型PD 23的深度相等的深度處。接著，如圖12J所示，通過常規(guī)方法將層間絕緣膜15、接觸部21和布線19形成在 半導(dǎo)體基板14表面上，這樣就完成了圖7和圖8所示的固體攝像器件。盡管在本實施例的制造方法(1)中，是在形成溝槽部20之前形成了埋入型PD 23， 但也可以在形成溝槽部20之后形成埋入型PD 23。本實施例固體攝像器件的制造方法不限于此。下面說明本實施例固體攝像器件的 制造方法⑵。3-3制造方法(2)圖13Α 圖14F示出了本實施例固體攝像器件的制造方法(2)的步驟。首先，如圖13Α所示，在半導(dǎo)體基板14上形成由氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜24。接著，如圖13Β所示，在柵極絕緣膜24的所需區(qū)域上形成由多晶硅構(gòu)成的埋入型 柵極電極28。然后，進一步形成覆蓋該埋入型柵極電極28的由氧化硅膜構(gòu)成的氧化物膜 33。隨后，如圖13C所示，在位于與埋入型柵極電極28相鄰的兩側(cè)中的一側(cè)上的半導(dǎo) 體基板14的所需區(qū)域內(nèi)，通過離子注入來形成ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域18和η型雜質(zhì)區(qū)域17， 從而形成埋入型PD 23。另外，在位于與埋入型柵極電極28相鄰的另一側(cè)上的半導(dǎo)體基板 14的所需區(qū)域內(nèi)，通過離子注入來形成η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，從而形成埋入型FD 16。在此 情況下，利用埋入型柵極電極28作為掩模，將埋入型PD 23和埋入型FD 16自對準地形成 在埋入型柵極電極28的兩側(cè)。接著，如圖14D所示，通過蝕刻來除去氧化物膜33從而露出半導(dǎo)體基板14，僅在埋 入型柵極電極28和埋入型FD 16上留有氧化物膜33。接著，如圖14Ε所示，在除了形成有埋入型柵極電極28和埋入型FD 16的區(qū)域之 外的其他區(qū)域中，通過半導(dǎo)體基板14的選擇性外延生長來形成溝槽部20。隨后，如圖14F所示，通過常規(guī)方法將層間絕緣膜15、接觸部21和布線19形成在 半導(dǎo)體基板14表面上，這樣就完成了圖7和圖8所示的固體攝像器件。盡管在本實施例的制造方法(2)中，是在形成溝槽部20之前形成了埋入型PD 23， 但也可以在形成溝槽部20之后形成埋入型PD 23。上述制造方法⑴和⑵可以將埋入型柵極電極28僅形成在溝槽部20的底部處。4.第四實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第四實施例的固體攝像器件。圖15是本發(fā)明第四實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖16 是沿圖15中的線XVI-XVI得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第四實施例的固體攝像器件的 整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖15和圖16中，對應(yīng)于圖2和圖3的各部 分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第四實施例的固體攝像器件中，在第一實施例基礎(chǔ)上的固體攝像器件1的各 像素2還包括布線層側(cè)光電二極管(以下稱作“PD”)和布線層側(cè)浮動擴散部(以下稱作“FD”)。在圖15的平面圖中，當(dāng)俯視像素2時，其中形成有埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37 的區(qū)域被圖示為“光電二極管區(qū)域12”。布線層側(cè)PD 37包括形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)鹊摩研透邼舛入s質(zhì)區(qū)域38和形 成在P型高濃度雜質(zhì)區(qū)域38下方的η型雜質(zhì)區(qū)域39。也就是，布線層側(cè)PD 37主要由位于 P型高濃度雜質(zhì)區(qū)域38與η型雜質(zhì)區(qū)域39之間的ρη結(jié)構(gòu)成。另外，布線層側(cè)PD 37形成 在埋入型PD 23的上方。也就是，本實施例的各像素2在半導(dǎo)體基板14的深度方向上包括 兩個光電二極管層，這兩個光電二極管層分別包括布線層側(cè)PD 37和埋入型PD 23。另外，在埋入型PD 23與布線層側(cè)PD 37之間的區(qū)域中形成有包括ρ型高濃度雜 質(zhì)區(qū)域的光電二極管隔離區(qū)域40，該區(qū)域與溝槽部20的側(cè)面接觸。光電二極管隔離區(qū)域 40被形成為用于防止信號電荷在埋入型PD 23與布線層側(cè)PD 37之間流動。盡管圖16中 未示出，但為了將埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37隔開，光電二極管隔離區(qū)域40也可形成 在除了圖16所示那個區(qū)域之外的其他區(qū)域中。另外，用于構(gòu)成光電二極管隔離區(qū)域40的 P型高濃度雜質(zhì)區(qū)域也具有能夠抑制由溝槽部20的側(cè)面(半導(dǎo)體基板14的界面)中的缺 陷所引起的暗電流的作用。布線層側(cè)FD 36包括形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)鹊摩切透邼舛入s質(zhì)區(qū)域，該區(qū)域 在光電二極管區(qū)域12內(nèi)與形成有埋入型FD 16的區(qū)域呈對角關(guān)系。另外，在半導(dǎo)體基板14上隔著柵極絕緣膜34形成有布線層側(cè)柵極電極35，且該布 線層側(cè)柵極電極35置于布線層側(cè)PD 37與布線層側(cè)FD36之間。布線層側(cè)FD 36和布線層 側(cè)柵極電極35都通過接觸部21與形成在半導(dǎo)體基板14表面?zhèn)壬系乃璨季€19相連接。 布線層側(cè)柵極電極35形成在布線層側(cè)FD 36與布線層側(cè)PD 37之間的區(qū)域內(nèi)，并且構(gòu)成了 用于將布線層側(cè)PD 37中所生成的信號電荷傳輸給布線層側(cè)FD 36的傳輸晶體管Tr2。在具有上述結(jié)構(gòu)的本實施例的固體攝像器件中，如圖16的箭頭R1所示，通過向埋 入型柵極電極22施加傳輸電壓而將埋入型PD 23中所生成并存儲的信號電荷傳輸給埋入 型FD 16。另外，如圖16的箭頭R2所示，通過向布線層側(cè)柵極電極35施加傳輸電壓而將布 線層側(cè)PD 37中所生成并存儲的信號電荷傳輸給布線層側(cè)FD 36。在此情況下，可以向埋入型柵極電極22和布線層側(cè)柵極電極35施加不同電壓，或 者通過用布線19使埋入型柵極電極22與布線層側(cè)柵極電極35電連接也可以向它們施加 相同的電壓。如果向埋入型柵極電極22和布線層側(cè)柵極電極35施加不同電壓，則可以在不同 時機下將埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37的信號電荷分別傳輸給埋入型FD 16和布線層側(cè) FD 36。即使當(dāng)向埋入型柵極電極22和布線層側(cè)柵極電極35施加不同電壓時，也可以同時 傳輸埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37的信號電荷。當(dāng)埋入型柵極電極22和布線層側(cè)柵極電極35通過布線19相互連接時，埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37的信號電荷被同時分別傳輸給埋入型FD 16和布線層側(cè)FD 36。在本實施例的固體攝像器件中，在光電二極管區(qū)域12內(nèi)形成有包括布線層側(cè)PD 37和埋入型PD 23的兩個光電二極管層。因此，通過增加由該兩個光電二極管所生成的信 號電荷，能夠?qū)崿F(xiàn)高的飽和電荷量(Qs)。在本實施例中，埋入型FD 16和布線層側(cè)FD 36形成在光電二極管區(qū)域12的對角 線上。然而，如圖17所示，埋入型FD 16和布線層側(cè)FD36可形成為彼此鄰近。在此情況下，沿圖17中的線XVI-XVI得到的截面結(jié)構(gòu)與圖16所示結(jié)構(gòu)相同。由于形成了包括布線層側(cè)PD 37和埋入型PD 23的兩個光電二極管層，因此利用 半導(dǎo)體基板14中的沿深度方向的光吸收率隨著波長而變化的現(xiàn)象就會產(chǎn)生垂直分光。下面在第五實施例中說明利用了垂直分光的固體攝像器件。5.第五實施例固體攝像器件圖18示出了本發(fā)明第五實施例固體攝像器件的示意性截面結(jié)構(gòu)。這里，作為示例 說明其中從半導(dǎo)體基板的形成有布線層的那一側(cè)照射光的前側(cè)照射型固體攝像器件。由于 第五實施例的固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖18中，對 應(yīng)于圖16的各部分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。如圖18所示，在光照射側(cè)的布線層44上方形成有用于生成綠(G)光Lg的信號電 荷的有機光電轉(zhuǎn)換層41。另外，為了生成藍(B)光Lb的信號電荷，在從半導(dǎo)體基板14入射 面算起0.5μπι深度處的區(qū)域中形成有布線層側(cè)PD 37。此外，為了生成紅(R)光k的信 號電荷，例如當(dāng)半導(dǎo)體基板14的厚度為3 μ m時，在從半導(dǎo)體基板14入射面算起0. 5 μ m 3ym深度處的區(qū)域中形成有埋入型PD 23。當(dāng)半導(dǎo)體基板14的厚度大于3 μ m時，可以在 半導(dǎo)體基板14的深度方向上的更深位置處形成第二埋入型PD 57。在具有上述結(jié)構(gòu)的固體攝像器件中，在各像素2中，綠(G)光Lg的信號電荷生成 于有機光電轉(zhuǎn)換層41中。另外，藍(B)光Lb的信號電荷生成于布線層側(cè)PD 37中。此外， 紅(B)光L,的信號電荷生成于埋入型PD 23中。有機光電轉(zhuǎn)換層41中所生成的信號電荷 被傳輸給浮動擴散部(未圖示)。布線層側(cè)PD 37中所生成的信號電荷被傳輸給布線層側(cè) FD 36。埋入型PD 23中所生成的信號電荷被傳輸給埋入型FD 16。在第五實施例的固體攝像器件中，有機光電轉(zhuǎn)換層41對RGB光中的一者進行光電 轉(zhuǎn)換，而形成在半導(dǎo)體基板14中的不同層處的兩個光電二極管分別對剩余兩個顏色的光 進行光電轉(zhuǎn)換。因此，入射光沿垂直方向進行分光從而分別產(chǎn)生RGB光，因而可以不設(shè)置濾 色器層。另外，在像素2中，RGB光被完全地進行光電轉(zhuǎn)換，并且每像素的光利用率增大到 利用單獨設(shè)置的濾色器層來進行分光時的像素情況的3倍。因此，提高了靈敏度。盡管在本實施例中，有機光電轉(zhuǎn)換層41所吸收的光是綠光Lg，但也可以吸收紅光 Lr。在此情況下，藍光Lb可以由布線層側(cè)PD 37吸收，而綠光Lg可以由埋入型PD 23吸收。 另外，有機光電轉(zhuǎn)換層41也可以吸收藍光U。在此情況下，綠光Lb可以由布線層側(cè)PD 37 吸收，而紅光L,可以由埋入型PD 23吸收。在第五實施例的固體攝像器件中，綠光Lg被有機光電轉(zhuǎn)換層41吸收，因而不同波 長的藍光Lb和紅光k可以由半導(dǎo)體基板14吸收。因此，在半導(dǎo)體基板14中更加可靠地進 行了光的分離。作為第五實施例的固體攝像器件的示例說明了前側(cè)照射型固體攝像器件。然而， 第五實施例的固體攝像器件可以是背側(cè)照射型固體攝像器件。在此情況下，有機光電轉(zhuǎn)換 層41形成在半導(dǎo)體基板14的背側(cè)。另外，較短波長的光可以由光入射側(cè)的埋入型PD 23 吸收，而較長波長的光可以由遠離光入射側(cè)的布線層側(cè)PD 37吸收。6.第六實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第六實施例的固體攝像器件。圖19是本發(fā)明第六實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖20
14是沿圖19中的線XX-XX得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第六實施例的固體攝像器件的整 體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖19和圖20中，對應(yīng)于圖15和圖16的各部 分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第六實施例的固體攝像器件中，將布線層側(cè)FD 36和埋入型FD 16設(shè)置成被相 鄰像素共用。如圖19所示，對于一個像素2，埋入型FD 16和布線層側(cè)FD 36形成在光電二極管 區(qū)域12的對角線上。埋入型FD 16被該像素2以及與該像素2相鄰的兩像素中的一者共 用，并且布線層側(cè)FD 36被該像素2以及與該像素2相鄰的兩像素中的另一者共用。也就 是，布線層側(cè)FD 36和埋入型FD 16被設(shè)置成在不同方向上被相鄰像素共用。在此情況下，用于形成共用的埋入型FD 16的方法與第二實施例中的方法相同， 這里不再贅述。如圖20所示，布線層側(cè)FD 36形成在兩個布線層側(cè)PD 37之間的區(qū)域中，該兩個 布線層側(cè)PD 37分別形成于上述像素2以及與之相鄰的一個像素2中。另外，在各個像素 2的布線層側(cè)FD 36與布線層側(cè)PD 37之間形成有布線層側(cè)柵極電極35。因此，當(dāng)向布線 層側(cè)柵極電極35施加所需電壓時，通過由箭頭&所示的傳輸路徑將布線層側(cè)PD 37中所生 成的信號電荷傳輸給被相鄰像素共用的布線層側(cè)FD 36。另外，在不同時機下從各個像素2 的布線層側(cè)PD 37將信號電荷傳輸給被相鄰像素共用的布線層側(cè)FD 36。在第六實施例的固體攝像器件中，布線層側(cè)FD 36和埋入型FD 16設(shè)置成被相鄰 的像素2共用。因此，能夠減小在形成布線層側(cè)FD 36和埋入型FD 16時所用的面積，從而 呈現(xiàn)出允許像素尺寸小型化的作用以及與第二實施例相同的效果。7.第七實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第七實施例的固體攝像器件。圖21是本發(fā)明第七實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖22 是沿圖21中的線XXII-XXII得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第七實施例的固體攝像器件 的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖21和圖22中，對應(yīng)于圖15和圖16的 各部分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第七實施例的固體攝像器件中，在每個像素中，埋入型柵極電極50a和布線層 側(cè)柵極電極50b被形成得相互連接。在第七實施例的固體攝像器件中，如圖21所示，在一個像素中一體形成有由多晶 硅構(gòu)成的埋入型柵極電極50a和布線層側(cè)柵極電極50b，從而形成了埋入型柵極電極/布線 層側(cè)柵極電極50。也就是，一個柵極電極構(gòu)成了埋入型柵極電極50a和布線層側(cè)柵極電極 50b。如圖21所示，在埋入型柵極電極50a與布線層側(cè)柵極電極50b相互連接的結(jié)構(gòu)中，優(yōu) 選將埋入型FD 16和布線層側(cè)FD 36分別設(shè)在每個像素2的相鄰角部處。當(dāng)埋入型FD 16 和布線層側(cè)FD 36分別設(shè)在每個像素2的相鄰角部處時，它們之間的距離有所減小，因而容 易一體形成埋入型柵極電極50a和布線層側(cè)柵極電極50b。另外，如圖22所示，埋入型柵極電極/布線層側(cè)柵極電極50通過例如形成在埋入 型柵極電極50a側(cè)的接觸部21與布線層44的布線19連接。在此情況下，由于埋入型柵極 電極50a和布線層側(cè)柵極電極50b被形成得相互連接，因而對應(yīng)于為一個像素2配置的埋 入型柵極電極/布線層側(cè)柵極電極50可以只形成一個接觸部21。
在具有上述結(jié)構(gòu)的第七實施例的固體攝像器件中，將各個像素中的埋入型柵極電 極50a和布線層側(cè)柵極電極50b穩(wěn)定地維持為相同電位。當(dāng)向埋入型柵極電極/布線層側(cè) 柵極電極50施加所需的傳輸電壓時，存儲在埋入型PD 23和布線層側(cè)PD 37中的信號電荷 在相同時機下分別被傳輸給埋入型FD 16和布線層側(cè)FD 36。在第七實施例的固體攝像器件中，埋入型柵極電極50a和布線層側(cè)柵極電極50b 被形成得相互連接。因此，不需要單獨形成用于埋入型柵極電極50a的接觸部21和用于布 線層側(cè)柵極電極50b的接觸部21，從而減小了接觸部21的數(shù)量。另外，可以實現(xiàn)與第五實施例相同的效果。8.第八實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第八實施例的固體攝像器件。圖23是本發(fā)明第八實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖24 是沿圖23中的線XXIV-XXIV得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第八實施例的固體攝像器件 的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖23和圖24中，對應(yīng)于圖21和圖22的 各部分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第八實施例的固體攝像器件中，在第七實施例基礎(chǔ)上的固體攝像器件中的埋入 型FD 16被形成為被兩個相鄰像素共用。在第八實施例的固體攝像器件中，如圖23和圖24所示，在一個像素2中，埋入型 柵極電極50a和布線層側(cè)柵極電極50b被形成得相互連接。另外，埋入型FD 16形成為被 兩個相鄰像素2共用。在第八實施例的固體攝像器件中，可將一個埋入型FD 16形成得對應(yīng)于兩個像 素，從而減小了埋入型FD 16的形成面積。此外，在一個像素中一體形成有埋入型柵極電極 50a和布線層側(cè)柵極電極50b，因而可以在一個位置處形成用于向埋入型柵極電極/布線層 側(cè)柵極電極50施加所需電壓的接觸部21，從而減少接觸部21的數(shù)量。另外，呈現(xiàn)出與第一實施例和第四實施例相同的效果。9.第九實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第九實施例的固體攝像器件。圖25是本發(fā)明第九實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖26 是沿圖25中的線XXVI-XXVI得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第九實施例的固體攝像器件 的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖25和圖26中，對應(yīng)于圖15和圖16的 各部分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第九實施例的固體攝像器件中，在第四實施例基礎(chǔ)上的固體攝像器件中的布線 層側(cè)FD 36和埋入型FD 16相對于光電二極管區(qū)域12形成在同一方向上。在第九實施例的固體攝像器件中，如圖26所示，來自埋入型PD 23的信號電荷的 讀取方向和來自布線層側(cè)PD 37的信號電荷的讀取方向如箭頭R1和箭頭R2所示是相同的。 因此，形成在埋入型PD 23中的傳輸晶體管Trl和形成在布線層側(cè)PD 37中的傳輸晶體管 Tr2 二者之間可以隔著較短距離而形成，從而有利于布線并且提供了有利于像素尺寸小型 化的結(jié)構(gòu)。另外，在第九實施例的固體攝像器件中，如圖27所示，埋入型FD 16可以形成為被 相鄰的像素2共用。
10.第十實施例固體攝像器件下面說明本發(fā)明第十實施例的固體攝像器件。圖28是本發(fā)明第十實施例固體攝像器件的主要部分的示意性平面結(jié)構(gòu)圖，圖29 是沿圖28中的線XXIX-XXIX得到的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。由于第十實施例的固體攝像器件 的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，因而不再贅述。在圖28和圖29中，對應(yīng)于圖15和圖16的 各部分用相同的附圖標記表示，這里不再贅述。在第十實施例的固體攝像器件中，在第四實施例基礎(chǔ)上的固體攝像器件中形成有 兩層埋入型光電二極管。在第十實施例的固體攝像器件中，如圖28和圖29所示，在各光電二極管區(qū)域12 中都形成有包括第一埋入型PD 23、第二埋入型PD 57和布線層側(cè)PD 37的三個光電二極 管。也就是，第十實施例的固體攝像器件包括形成在光電二極管區(qū)域12中的三級光電二極管。第一埋入型PD 23例如具有與第一實施例的埋入型PD 23相同的結(jié)構(gòu)。另外，第 二埋入型PD 57形成在第一埋入型PD 23的下方，并且包括位于ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域58與 η型雜質(zhì)區(qū)域59之間的pn結(jié)。另外，第一埋入型FD 16和第一埋入型柵極電極22被形成得對應(yīng)于第一埋入型PD 23，第二埋入型FD 56和第二埋入型柵極電極55被形成得對應(yīng)于第二埋入型PD 57。第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56形成在半導(dǎo)體基板14中，且分別面對著以 臺階形狀形成的各級溝槽部53的底部。第一級臺階狀溝槽部53形成在與第一埋入型PD 23相同的深度處，并且第二級臺階狀溝槽部53形成在與第二埋入型PD 57相同的深度處。因此，第一埋入型FD 16以面對著第一級臺階狀溝槽部53的底部的方式形成在半 導(dǎo)體基板14中。另外，第二埋入型FD 56以面對著第二級臺階狀溝槽部53的底部(最下 方)的方式形成在半導(dǎo)體基板14中。另外，在第一埋入型FD 16與第二埋入型PD 57之間形成有包含ρ型高濃度雜質(zhì) 區(qū)域的隔離區(qū)域60。隔離區(qū)域60防止第二埋入型PD 57的信號電荷泄漏到第一埋入型FD 16中。盡管在圖29所示的示例中，隔離區(qū)域60僅形成在第一埋入型FD 16的下方，但隔離 區(qū)域60也可以形成在第一埋入型PD 23與第二埋入型PD 57之間。第一埋入型柵極電極22隔著柵極絕緣膜24形成在半導(dǎo)體基板14的介于第一埋 入型PD 23與第一埋入型FD 16之間的區(qū)域上(該區(qū)域包括第一級溝槽部53的底部)。第 一埋入型柵極電極22構(gòu)成了用于將存儲在第一埋入型PD 23中的信號電荷傳輸給第一埋 入型FD 16的傳輸晶體管Trl。第二埋入型柵極電極55隔著柵極絕緣膜54形成在半導(dǎo)體基板14的介于第二埋 入型PD 57與第二埋入型FD 56之間的區(qū)域上(該區(qū)域包括第二級溝槽部53的底部(最 下方))。第二埋入型柵極電極55構(gòu)成了用于將存儲在第二埋入型PD 57中的信號電荷傳 輸給第二埋入型FD 56的傳輸晶體管Tr3。在第十實施例的固體攝像器件中，通過箭頭R2所示的傳輸路徑將布線層側(cè)PD 37 中所生成并存儲的信號電荷傳輸給布線層側(cè)FD 36。另外，通過箭頭R1所示的傳輸路徑將 第一埋入型PD 23中所生成并存儲的信號電荷傳輸給第一埋入型FD 16。此外，通過箭頭 R3所示的傳輸路徑將第二埋入型PD 57中所生成并存儲的信號電荷傳輸給第二埋入型FD
如上所述，以對應(yīng)于各埋入型PD的深度的多級方式形成了溝槽部，因而能夠?qū)⒍?級埋入型PD的信號電荷分別傳輸給在與各埋入型PD相等的深度處形成的各埋入型FD。盡管在第十實施例的固體攝像器件中形成了包括第一埋入型PD 23和第二埋入 型PD 57的兩級埋入型PD，但也可以形成兩級以上埋入型PD。在第十實施例的固體攝像器件中，在各個像素2的光電二極管區(qū)域12中都可以形 成多級光電二極管，由此增大每像素的飽和電荷量(Qs)。另外，由形成于半導(dǎo)體基板14中 的埋入型PD中所生成并存儲的信號電荷被傳輸給形成在與埋入型PD的深度相等的深度處 的埋入型FD，因而由于短的傳輸路徑因而能夠減小傳輸殘余?？蓪⒌谑畬嵤├墓腆w攝像器件形成為能夠進行垂直分光的固體攝像器件。當(dāng)?shù)谑畬嵤├墓腆w攝像器件用作能夠進行垂直分光的前側(cè)照射型固體攝像器 件時，為了生成藍(B)光的信號電荷，在從半導(dǎo)體基板14的入射面算起約0.5μπι深度處的 區(qū)域中形成有布線層側(cè)PD 37。此外，為了生成綠(G)光的信號電荷，在從半導(dǎo)體基板14的 入射面算起約0.5 μ m 1.5 μ m深度處的區(qū)域中形成有第一埋入型PD 23。為了生成紅(R) 光的信號電荷，例如當(dāng)半導(dǎo)體基板14的總厚度為3ym時，在從半導(dǎo)體基板14的入射面算 起約1.5μπι 3μπι深度處的區(qū)域中形成有第二埋入型PD 57。當(dāng)半導(dǎo)體基板14的厚度為 大于3 μ m時，該第二埋入型PD 57還可以位于半導(dǎo)體基板14的深度方向上的更深位置處。在作為能夠進行垂直分光的固體攝像器件而使用的情況下，在半導(dǎo)體基板14的 照射側(cè)上可以不設(shè)置濾色器層。另外，在各像素2中，RGB光被完全地進行光電轉(zhuǎn)換，并且 每像素的光利用率增大到利用濾色器層來進行分光時的像素情況的3倍。因此，提高了靈 敏度。在第十實施例的固體攝像器件中，布線層側(cè)柵極電極35、第一埋入型柵極電極22 和第二埋入型柵極電極55可以一體形成從而被維持為相同電位。可選擇地，可將布線層側(cè) 柵極電極35、第一埋入型柵極電極22和第二埋入型柵極電極55單獨地形成從而受各自電 位的控制。布線層側(cè)柵極電極35、第一埋入型柵極電極22和第二埋入型柵極電極55可以 單獨地形成并通過布線19相互連接，從而維持為相同電位。另外，像第六實施例中的那樣，在第十實施例的固體攝像器件中，布線層側(cè)FD 36 和第二埋入型FD 16可以形成得被相鄰像素共用。另外，如果像第十實施例的固體攝像器件中的那樣，當(dāng)在半導(dǎo)體基板14中形成有 三個光電二極管層時，則可以使用各種結(jié)構(gòu)來作為像素的平面布局。圖30示出了第十實施 例固體攝像器件的平面布局示例。在圖30中，布線層側(cè)FD 36、第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56相對于光電 二極管區(qū)域12形成在不同的方向上。在此情況下，第一埋入型FD 16和第一埋入型柵極電 極22形成在第一溝槽部53a中，而第二埋入型FD 56和第二埋入型柵極電極55形成在第 二溝槽部53b中。此外，圖31示出了第十實施例固體攝像器件的平面布局的另一示例。在圖31中， 布線層側(cè)FD 36、第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56相對于光電二極管區(qū)域12形成在 同一方向上。在此情況下，第一埋入型FD 16、第一埋入型柵極電極22、第二埋入型FD 56 和第二埋入型柵極電極55形成在被共用地形成的同一溝槽部53中。另外，溝槽部53的結(jié)
18構(gòu)可以與圖29所示的溝槽部的結(jié)構(gòu)相同。在上述第一實施例 第十實施例中，作為示例說明了本發(fā)明應(yīng)用于CMOS固體攝 像器件的情況，在該CMOS固體攝像器件中以矩陣形式布置有多個單位像素，這些單位像素 把對應(yīng)于入射光量的信號電荷作為物理量進行檢測。然而，本發(fā)明的應(yīng)用不限于CMOS固體 攝像器件。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于通常的列型(column-type)固體攝像器件(該列型 固體攝像器件中，列電路被設(shè)置得對應(yīng)于包括以二維矩陣形成的多個像素的像素部的各個 像素列)。另外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于通過檢測入射的可見光量的分布來得到圖像的固體攝 像器件。本發(fā)明能夠應(yīng)用于通過檢測入射的紅外光、X射線或粒子等量的分布來得到圖像 的固體攝像器件。寬泛地講，本發(fā)明能夠應(yīng)用于例如通過檢測諸如壓力或電容等其它物理 量的分布來得到圖像的指紋傳感器等廣義的固體攝像器件(物理量分布檢測器件)。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于通過以行為單位對像素部的各個單位像素依次進行掃 描來從各個單位像素讀出像素信號的固體攝像器件。本發(fā)明能夠應(yīng)用于以像素為單位來選 出所需像素并且以像素為單位從所選出的像素中讀取信號的X-Y地址型固體攝像器件。固體攝像器件可以形成為單個芯片或者具有攝像功能的模塊形式，在該模塊中把 像素部和信號處理部或光學(xué)系統(tǒng)封裝在一起。另外，本發(fā)明各實施例不限于上述第一實施例 第十實施例，而是也可以作出上 述各實施例的組合及各種變形。上述各實施例主要涉及η溝道MOS晶體管，但也可以使用 P溝道MOS晶體管。在ρ溝道MOS晶體管的情況下，將各個附圖中所示的導(dǎo)電類型取反。
此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于固體攝像器件，本發(fā)明也可應(yīng)用于攝像裝置。術(shù)語“攝 像裝置”表示具有攝像功能的電子裝置，例如數(shù)碼相機或攝像機等照相機系統(tǒng)、便攜式電話 等。另外，可將安裝在電子裝置上的模塊形式(即，照相機模塊)看作攝像裝置。11.第H實施例電子裝置下面說明本發(fā)明第十一實施例的電子裝置。圖32是本發(fā)明第十一實施例的電子 裝置的示意性框圖。第十一實施例的電子裝置使用了本發(fā)明第一實施例的固體攝像器件1。第十一實施例的電子裝置包括固體攝像器件1、光學(xué)透鏡210、快門器件211、驅(qū)動 電路212和信號處理電路213。光學(xué)透鏡210利用來自被攝物體的圖像光(入射光)在固體攝像器件1的攝像面 上成像。結(jié)果，在預(yù)定時間內(nèi)將信號電荷存儲到固體攝像器件1中?？扉T器件211對固體攝像器件1的光照射時間和遮光時間進行控制。驅(qū)動電路212提供用于控制固體攝像器件1的傳輸操作以及快門器件211的快門 操作的驅(qū)動信號。在固體攝像器件1中，根據(jù)由驅(qū)動電路212提供的驅(qū)動信號(時序信號) 來傳輸信號。信號處理電路213進行各種類型的信號處理。經(jīng)過信號處理后的視頻信號被 存儲到例如存儲器等存儲媒介中，或被輸出給監(jiān)視器。在第十一實施例的電子裝置中，固體攝像器件1能夠在維持高飽和電荷量(Qs)的 同時有效地傳輸信號電荷，從而提高圖像質(zhì)量。能夠應(yīng)用固體攝像器件1的電子裝置不限于上述照相機，固體攝像器件1也能應(yīng) 用于諸如數(shù)碼相機或者例如便攜式電話等移動裝置所用的照相機模塊等攝像裝置。
在本實施例中，盡管固體攝像器件1被用于該電子裝置，但也可使用上述第二實 施例 第十實施例中的任一者的固體攝像器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利 要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合及改變。
權(quán)利要求
一種固體攝像器件，其包括像素，所述像素包括埋入型光電二極管，它形成在基板內(nèi)部；埋入型浮動擴散部，它形成在所述基板中的與所述埋入型光電二極管的深度相等的深度處，且面對著形成在所述基板中的溝槽部的底部；以及埋入型柵極電極，它形成在所述溝槽部的底部處，用于從所述埋入型光電二極管向所述埋入型浮動擴散部傳輸信號電荷。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述像素還包括 布線層側(cè)光電二極管，它形成在所述基板的表面?zhèn)?；布線層側(cè)浮動擴散部，它形成在所述基板的表面?zhèn)龋灰约安季€層側(cè)柵極電極，它形成在所述基板的表面上，用于從所述布線層側(cè)光電二極管向 所述布線層側(cè)浮動擴散部傳輸信號電荷。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，所述埋入型柵極電極和所述布線層側(cè)柵 極電極一體形成在所述像素中。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，所述埋入型柵極電極和所述布線層側(cè)柵 極電極通過形成在所述基板的表面?zhèn)壬系牟季€相互連接。
5.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述埋入型光電二極管和所述布線層側(cè) 光電二極管生成由不同波長的光產(chǎn)生的信號電荷。
6.如權(quán)利要求5所述的固體攝像器件，其中，在所述半導(dǎo)體基板的光入射側(cè)上形成有 有機光電轉(zhuǎn)換層，它用于通過對預(yù)定波長的光進行光電轉(zhuǎn)換而生成信號電荷。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述埋入型浮動擴散部被相鄰像素共用。
8.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，所述布線層側(cè)浮動擴散部被相鄰像素共用。
9.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述像素包括在所述基板中的不同深度 處的兩個以上埋入型光電二極管，并且對應(yīng)于各個所述埋入型光電二極管都形成有所述埋 入型浮動擴散部和所述埋入型柵極電極。
10.一種固體攝像器件制造方法，其包括如下步驟 準備基板；通過對所述基板的所需區(qū)域進行蝕刻，在所述基板中形成具有所需深度的第一溝槽部；在所述第一溝槽部的底部隔著柵極絕緣膜形成埋入型柵極電極； 用氧化物膜填充所述第一溝槽部；通過利用形成在所述氧化物膜上的抗蝕劑層作為掩模對所述基板進行蝕刻，在所述第 一溝槽部旁邊形成與所述第一溝槽部具有相同深度的第二溝槽部；通過使用所述氧化物膜和所述抗蝕劑層作為掩模來注入雜質(zhì)離子，在所述基板的一部 分中形成埋入型浮動擴散部，所述埋入型浮動擴散部面對著在所述第一溝槽部旁邊進一步 形成的所述第二溝槽的底部；以及在形成所述第一溝槽部及所述第二溝槽部之前或者之后，通過注入所需的雜質(zhì)離子在 與所述基板中的所述埋入型浮動擴散部的深度相等的深度處形成埋入型光電二極管。
11.一種固體攝像器件制造方法，其包括如下步驟準備基板；在所述基板上隔著柵極絕緣膜形成埋入型柵極電極；通過注入所需的雜質(zhì)離子，在所述埋入型柵極電極旁邊的所述基板中形成埋入型浮動 擴散部；通過對所述基板中除了形成有所述埋入型柵極電極和所述埋入型浮動擴散部的區(qū)域 之外的其他區(qū)域進行選擇性外延生長，來形成溝槽部；以及在形成所述埋入型柵極電極之前或者在形成所述溝槽部之后，通過注入所需的雜質(zhì)離 子在所述基板中在所述埋入型柵極電極旁邊形成埋入型光電二極管。
12. 一種電子裝置，其包括 光學(xué)透鏡；固體攝像器件，被所述光學(xué)透鏡聚集的光入射到所述固體攝像器件上，且所述固體攝 像器件包括像素，所述像素包括埋入型光電二極管、埋入型浮動擴散部和埋入型柵極電極， 所述埋入型光電二極管形成在基板內(nèi)部，所述埋入型浮動擴散部形成在所述基板中的與所 述埋入型光電二極管的深度相等的深度處且面對著形成在所述基板中的溝槽部的底部，所 述埋入型柵極電極形成在所述溝槽部的底部處以用于從所述埋入型光電二極管向所述埋 入型浮動擴散部傳輸信號電荷；以及信號處理電路，它適用于處理從所述固體攝像器件輸出的信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了固體攝像器件、固體攝像器件制造方法和電子裝置。所述固體攝像器件包括像素，所述像素包括埋入型光電二極管、埋入型浮動擴散部以及埋入型柵極電極，所述埋入型光電二極管形成在基板內(nèi)部，所述埋入型浮動擴散部形成在所述基板中的與所述埋入型光電二極管的深度相等的深度處且面對著形成在所述基板中的溝槽部的底部，所述埋入型柵極電極形成在所述溝槽部的底部處以用于從所述埋入型光電二極管向所述埋入型浮動擴散部傳輸信號電荷。由于所述埋入型浮動擴散部形成在與所述埋入型光電二極管相等的深度處，因此信號電荷通過較短的傳輸路徑而被傳輸。本發(fā)明能夠在維持高飽和電荷量的同時進行信號電荷的良好傳輸，從而能夠提高圖像質(zhì)量。
文檔編號H01L27/146GK101969065SQ201010230139
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者渡邊一史, 渡部泰一郎 申請人:索尼公司