專利名稱：固態(tài)成像設(shè)備、固態(tài)成像設(shè)備的制造方法及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS固態(tài)成像設(shè)備及該固態(tài)成像設(shè)備的制造方法。另外，本發(fā)明還涉及采用該固態(tài)成像設(shè)備的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像設(shè)備粗略地分成CXD (電荷耦合器件)固態(tài)成像設(shè)備和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)成像設(shè)備。當(dāng)CCD固態(tài)成像設(shè)備和CMOS固態(tài)成像設(shè)備相比較時，在CCD固態(tài)成像設(shè)備中因?yàn)榕cCMOS固態(tài)成像設(shè)備相比需要高的驅(qū)動電壓來傳輸信號電荷，所以 必須增加電源電壓。如上所述，考慮到功耗等，CMOS固態(tài)成像設(shè)備比CCD固態(tài)成像設(shè)備更有優(yōu)勢。因此，近來，作為移動設(shè)備(諸如裝配有照相機(jī)的移動電話或PDA (個人數(shù)字助理))上安裝的固態(tài)成像設(shè)備，比CCD固態(tài)成像設(shè)備更具優(yōu)勢的CMOS固態(tài)成像設(shè)備已被廣泛采用。CMOS固態(tài)成像設(shè)備包括光接收部分，由響應(yīng)于接收的光來產(chǎn)生信號電荷的光電二極管形成；浮置擴(kuò)散部分，光接收部分中產(chǎn)生的信號電荷通過該浮置擴(kuò)散部分被讀??；以及多個MOS晶體管。多個MOS晶體管的示例包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管，并且這些MOS晶體管連接到在上層形成的多層配線層中的期望配線層。在CMOS固態(tài)成像設(shè)備中，信號電荷產(chǎn)生并累積在光接收部分中，且經(jīng)由每個像素的傳輸晶體管而被浮置擴(kuò)散部分讀取。然后，采用浮置擴(kuò)散部分讀取的信號電荷被放大晶體管放大，并且由選擇晶體管選擇輸出到在多層配線層上形成的垂直信號線。在這樣的CMOS固態(tài)成像設(shè)備中，構(gòu)成像素的MOS晶體管采用LDD結(jié)構(gòu)，以便改善由柵極長度減小導(dǎo)致的短溝道效應(yīng)(JP-A-2010-56516)。圖23示出了現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像設(shè)備中的像素晶體管的示范性截面構(gòu)造。圖23示出了復(fù)位晶體管Trl、放大晶體管Tr2和選擇晶體管Tr3。如圖23所示，在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像設(shè)備中，像素晶體管Trl至Tr3的每一個包括柵極電極101，形成在基板100的表面上，且在柵極電極101和基板100之間插設(shè)有柵極絕緣膜103 ;以及源極區(qū)域和漏極區(qū)域，形成在基板區(qū)域中，且柵極電極101插設(shè)在源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間。側(cè)壁102由柵極電極101側(cè)面的絕緣膜形成。此外，源極區(qū)域和漏極區(qū)域包括從柵極電極101側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域104和高濃度雜質(zhì)區(qū)域105。在形成柵極電極101后，低濃度雜質(zhì)區(qū)域104通過以低的濃度離子注入導(dǎo)電類型與基板100的雜質(zhì)區(qū)域相反的雜質(zhì)而形成。另一方面，在形成側(cè)壁102后，高濃度雜質(zhì)區(qū)域105通過以高于低濃度雜質(zhì)區(qū)域104的濃度離子注入導(dǎo)電類型與基板100的雜質(zhì)區(qū)域相反的雜質(zhì)而形成。通常，在具有LDD結(jié)構(gòu)的MOS晶體管中，源極區(qū)域形成為與漏極區(qū)域?qū)ΨQ，且柵極電極101插設(shè)在源極電極和漏極電極之間。就是說，源極區(qū)域和漏極區(qū)域二者包括從柵極電極101側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域104和高濃度雜質(zhì)區(qū)域105。

發(fā)明內(nèi)容
附帶地，近來在CMOS固態(tài)成像設(shè)備中，像素數(shù)目被增加以獲得高質(zhì)量的圖像，并且像素尺寸被減小以應(yīng)對降低成本的要求。此外，盡管減小了像素尺寸，但是需要保證一定的飽和電荷量(Qs)，因此難以減小用于光電二極管的面積。因此，減小有源區(qū)域尺寸的要求日益增加，在該有源區(qū)域中形成有放大晶體管、復(fù)位晶體管和選擇晶體管等。在此情況下，放大晶體管面積的減小導(dǎo)致Ι/f噪聲增加及RTS (隨機(jī)電報信號)增加，因此導(dǎo)致隨機(jī)噪聲增加且成像特性劣化?？紤]到上述情形，所希望的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)噪聲 減少的固態(tài)成像設(shè)備。還希望提供能夠通過提供固態(tài)成像設(shè)備而改善圖像質(zhì)量的電子設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施例旨在提供一種固態(tài)成像設(shè)備，其包括光電轉(zhuǎn)換部分，產(chǎn)生對應(yīng)于接收光量的信號電荷；以及多個像素晶體管，讀取光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷。在像素晶體管當(dāng)中，放大晶體管包括放大柵極電極和雜質(zhì)區(qū)域，放大柵極電極形成在基板上，雜質(zhì)區(qū)域形成在放大柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中。在放大柵極電極的漏極側(cè)形成的雜質(zhì)區(qū)域包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域。此外，在放大柵極電極的源極側(cè)形成的雜質(zhì)區(qū)域包括低濃度雜質(zhì)區(qū)域，該低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為雜質(zhì)濃度比漏極側(cè)形成的高濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度低。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中，低濃度雜質(zhì)區(qū)域不形成在放大晶體管的漏極側(cè)，并且因此能增加有效柵極長度。而且，因?yàn)榉糯缶w管的源極側(cè)形成為低濃度雜質(zhì)區(qū)域，所以能夠抑制放大柵極電極的源極側(cè)的基板表面上的電位波動。本發(fā)明的另一個實(shí)施例旨在提供一種固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，其包括在基板上形成多個像素晶體管的柵極電極。該方法還包括形成抗蝕劑掩模以覆蓋多個像素晶體管當(dāng)中的放大晶體管的放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域，且至少露出放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域。該方法還包括采用抗蝕劑掩模通過離子注入導(dǎo)電類型與基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)而形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域。該方法還包括通過去除抗蝕劑掩模而在柵極電極的側(cè)部形成側(cè)壁。此外，該方法包括通過將導(dǎo)電類型與基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)離子注入到多個像素晶體管的柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中而形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域，高濃度雜質(zhì)區(qū)域是雜質(zhì)濃度高于低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法中，每個放大晶體管的漏極側(cè)僅由高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成。此外，在形成側(cè)壁前，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在放大晶體管的源極偵U。因此，因?yàn)榈蜐舛入s質(zhì)區(qū)域不形成在漏極側(cè)的側(cè)壁下，所以能夠增加有效柵極長度。此夕卜，因?yàn)榈蜐舛入s質(zhì)區(qū)域形成源極側(cè)的側(cè)壁下，所以能夠抑制放大柵極電極的源極側(cè)的基板表面上的電位波動本發(fā)明的再一個實(shí)施例旨在提供電子設(shè)備，其包括光學(xué)透鏡；上述的固態(tài)成像設(shè)備，光學(xué)透鏡聚集的光入射到該固態(tài)成像設(shè)備上；以及信號處理電路，處理從該固態(tài)成像設(shè)備輸出的輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠獲得可減少Ι/f噪聲和RTS而不改變放大晶體管的柵極電極面積的固態(tài)成像設(shè)備。此外，能夠獲得采用固態(tài)成像設(shè)備而改善圖像質(zhì)量的電子設(shè)備。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的整個CMOS固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的像素的等效電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素的平面布置圖；圖4是示出沿著圖3的A-A線剖取的截面構(gòu)造的示意圖；圖5A至是示出制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的方法的工藝圖；圖6是在第一實(shí)施例中用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的抗蝕劑掩模形成半導(dǎo)體基板 上的情況下的平面構(gòu)造的示意圖；圖7是示出分別改變放大晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的構(gòu)造時獲得的Ι/f噪聲實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果的示意圖；圖8是根據(jù)修改示例的固態(tài)成像設(shè)備的截面構(gòu)造示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素的平面布置圖；圖10是示出沿著圖9的B-B線剖取的截面構(gòu)造的示意圖；圖11是示出制造根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的方法的示意圖；圖12是在第二實(shí)施例中用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的抗蝕劑掩模形成在半導(dǎo)體基板上的情況下的平面構(gòu)造的示意圖；圖13是示出在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中使抗蝕劑掩模開口部分的開口面積加寬的布置示例的示意圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素的平面布置圖；圖15是示出沿著圖14的C-C線剖取的截面構(gòu)造的示意圖；圖16是示出在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中使抗蝕劑掩模開口部分的開口面積加寬的布置示例的示意圖；圖17是在第三實(shí)施例中用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的抗蝕劑掩模形成在半導(dǎo)體基板上的情況下的平面構(gòu)造的示意圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素的平面布置圖；圖19是示出沿著圖18的D-D線剖取的截面構(gòu)造的示意圖；圖20是示出在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中使抗蝕劑掩模開口部分的開口面積加寬的布置示例的示意圖；圖21是在第四實(shí)施例中用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的抗蝕劑掩模形成在半導(dǎo)體基板上的情況下的平面構(gòu)造的示意圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子設(shè)備的示意性構(gòu)造圖；以及圖23是示出現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像設(shè)備的像素晶體管的截面構(gòu)造的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的示例、該固態(tài)成像設(shè)備的制造方法以及具有該固態(tài)成像設(shè)備的電子設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施例將以下面所列的順序描述。應(yīng)注意本發(fā)明不限于下面所述的示例。I.第一實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備
1-1總體構(gòu)造1-2主要部分的構(gòu)造1-3制造方法 2.第二實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備3.第三實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備4.第四實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備5.第五實(shí)施例電子設(shè)備〈I.第一實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備〉[1-1總體構(gòu)造]圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的整個CMOS固態(tài)成像設(shè)備的示意性構(gòu)造圖。本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I包括由硅制作的基板11上排列的多個像素2形成的像素區(qū)域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
坐寸ο每個像素2包括由光電二極管形成的光電轉(zhuǎn)換部分和多個像素晶體管，并且多個像素2在基板11上規(guī)則地排列成二維陣列。構(gòu)成像素2的像素晶體管可為包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、選擇晶體管和放大晶體管的四個MOS晶體管，或者可為除了選擇晶體管外的三個晶體管。像素區(qū)域3包括以二維陣列形式規(guī)則排列的多個像素2。像素區(qū)域3包括有效像素區(qū)域和用于輸出光學(xué)黑以作為黑電平基準(zhǔn)的黑基準(zhǔn)像素區(qū)域(未示出)，根據(jù)實(shí)際的接收光而通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號電荷在有效像素區(qū)域中被放大且放大的信號電荷被列信號處理電路5自有效像素區(qū)域讀取?？刂齐娐?在垂直同步信號、水平同步信號和主時鐘的基礎(chǔ)上產(chǎn)生時鐘信號和控制信號等以用作垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5和水平驅(qū)動電路6等的運(yùn)行基準(zhǔn)。然后，控制電路8中產(chǎn)生的時鐘信號和控制信號等輸入到垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5和水平驅(qū)動電路6等中。垂直驅(qū)動電路4例如包括位移寄存器，并且在垂直方向上逐行選擇性地掃描像素區(qū)域3中的各像素2?；谛盘栯姾傻南袼匦盘柾ㄟ^垂直信號線9提供到列信號處理電路5，其中信號電荷響應(yīng)于各像素2的光電二極管所接收的光量而產(chǎn)生例如，為每列像素2設(shè)置列信號處理電路5，并且列信號處理電路5采用來自基準(zhǔn)黑像素區(qū)域(未示出但形成在有效像素區(qū)域的周邊)的信號逐像素列地對自單個行中的像素2輸出的信號進(jìn)行信號處理，例如噪聲去除和信號放大。水平選擇開關(guān)(未示出)提供在每個列信號處理電路5的輸出端和水平信號線10之間。水平驅(qū)動電路6例如包括位移寄存器，并且通過順序輸出水平掃描脈沖來順序選擇各列信號處理電路5，從而各列信號處理電路5輸出像素信號到水平信號線10。輸出電路7對通過水平信號線10而順序自各列信號處理電路5提供的信號進(jìn)行信號處理并輸出該信號。[1-2主要部分的構(gòu)造]圖2是構(gòu)成根據(jù)本實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備的像素的等效電路圖。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I的單元像素2包括光電二極管PD，作為光電轉(zhuǎn)換器件；傳輸晶體管Trt ;復(fù)位晶體管Trr ;放大晶體管Tra ;和選擇晶體管Trs。作為像素晶體管，在本實(shí)施例中采用η溝道MOS晶體管。傳輸晶體管Trt的源極連接到光電二極管H)的陰極側(cè)，傳輸晶體管Trt的漏極連接到浮置擴(kuò)散部分FD。此外，提供傳輸脈沖Φ TRG的傳輸配線連接到傳輸晶體管Trt的源極和漏極之間的傳輸柵極電極20。通過施加傳輸脈沖Φ TRG到傳輸晶體管Trt的傳輸柵極電極20，由光電二極管H)光電轉(zhuǎn)換得到且累積在光電二極管H)中的信號電荷(本實(shí)施例中的電子)被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散部分FD。復(fù)位晶體管Trr的漏 極連接到電源電壓VDD，復(fù)位晶體管Trr的源極連接到浮置擴(kuò)散部分FD。此外，提供復(fù)位脈沖ΦΙ Τ的復(fù)位配線連接到復(fù)位晶體管Trr的源極和漏極之間的復(fù)位柵極電極21。在信號電荷從光電二極管F1D傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散部分FD之前,復(fù)位脈沖ΦΙ Τ施加到復(fù)位晶體管Trr的復(fù)位柵極電極21。因此，浮置擴(kuò)散部分FD的電位由電源電壓VDD復(fù)位到VDD電平。放大晶體管Tra的漏極連接到電源電壓VDD，放大晶體管Tra的源極連接到選擇晶體管Trs的漏極。然后，放大晶體管Tra的源極和漏極之間的放大柵極電極22連接到浮置擴(kuò)散部分FD。放大晶體管Tra構(gòu)成電源電壓VDD用作負(fù)載的源極跟隨電路并根據(jù)浮置擴(kuò)散部分FD的電位變化輸出像素信號。選擇晶體管Trs的漏極連接到放大晶體管Tra的源極，并且選擇晶體管Trs的源極連接到垂直信號線9。此外，提供選擇脈沖Φ SEL的選擇配線連接到選擇晶體管Trs的源極和漏極之間的選擇柵極電極23。通過提供選擇脈沖Φ SEL到每個像素的選擇柵極電極23，由放大晶體管Tra放大的像素信號輸出到垂直信號線9。在具有上述構(gòu)造的固態(tài)成像設(shè)備I中，通過傳輸晶體管Trt且通過提供傳輸脈沖(J)TRG到傳輸柵極電極20,光電二極管F1D中累積的信號電荷由浮置擴(kuò)散部分FD讀取。由于讀取信號電荷，浮置擴(kuò)散部分FD的電位發(fā)生變化，并且電位上的變化被傳輸?shù)椒糯髺艠O電極22。然后，提供到放大柵極電極22的電位被放大晶體管Tra放大并且作為像素信號由選擇晶體管Trs選擇性地輸出到垂直信號線9。此外，通過提供復(fù)位脈沖CtRST到復(fù)位柵極電極21，由浮置擴(kuò)散部分FD讀取的信號電荷被復(fù)位晶體管Trr復(fù)位，以使電位等于電源電壓VDD附近的電位。然后，輸出到垂直信號線9的像素信號之后通過列信號處理電路5、水平信號線10和輸出電路7輸出，如圖I所示。圖3是根據(jù)本實(shí)施例的單元像素的平面布置圖。在圖3中，沒有示出傳輸晶體管Trt。如圖3所示，在每個像素2中，光電二極管H)形成在像素2的中心部分。然后，復(fù)位晶體管Trr、放大晶體管Tra和選擇晶體管Trs依次順序設(shè)置在形成光電二極管H)的區(qū)域中的一側(cè)。此外，光電二極管H)及形成各像素晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域等的有源區(qū)域39被STI (淺溝槽隔離)形成的器件隔離部分24電隔離。圖4示出了沿著圖3的A-A線剖取的截面構(gòu)造。如圖4所示,各像素晶體管Trr、Tra和Trs包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域25、27、38、32、33和36，形成在半導(dǎo)體基板41上；以及柵極電極21、22和23，每一個形成在對應(yīng)的源極和漏極之間。在本實(shí)施例中，在半導(dǎo)體基板41中，形成各像素晶體管Trr、Tra和Trs的器件形成區(qū)域形成為例如P型半導(dǎo)體區(qū)域。另外，各像素晶體管Trr、Tra和Trs的源極區(qū)域和漏極區(qū)域25、27、38、32、33和36形成為導(dǎo)電類型與器件形成區(qū)域相反的η型雜質(zhì)區(qū)域。復(fù)位晶體管Trr包括復(fù)位柵極電極21，形成在半導(dǎo)體基板41之上；以及源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27，形成在將復(fù)位柵極電極21插設(shè)在其間的基板區(qū)域上。復(fù)位柵極電極21例如由多晶硅制成并且形成在半導(dǎo)體基板41的表面上，且由氧化硅膜形成的柵極絕緣膜37插設(shè)在復(fù)位柵極電極21和半導(dǎo)體基板41的表面之間。此外，側(cè)壁40由諸如氧化硅膜或氮化硅膜的絕緣膜形成在復(fù)位柵極電極21的側(cè)面。·復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27形成為η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域26和28，η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域26和28的導(dǎo)電類型與半導(dǎo)體基板41的形成為ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的器件形成區(qū)域的導(dǎo)電類型相反。高濃度雜質(zhì)區(qū)域26和28形成為雜質(zhì)濃度比稍后描述的構(gòu)成LDD (輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)的低濃度雜質(zhì)區(qū)域高的雜質(zhì)區(qū)域。在下面的描述中，雜質(zhì)濃度等于高濃度雜質(zhì)區(qū)域26和28的區(qū)域稱為“高濃度雜質(zhì)區(qū)域”，并且形成為雜質(zhì)濃度比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的η型雜質(zhì)區(qū)域稱為“低濃度雜質(zhì)區(qū)域”。放大晶體管Tra包括放大柵極電極22，形成在半導(dǎo)體基板41上；以及源極區(qū)域32和漏極區(qū)域38，形成在將放大柵極電極22插設(shè)在其間的基板區(qū)域上。放大柵極電極22例如由多晶硅形成并且形成在半導(dǎo)體基板41的表面上，且由氧化硅膜形成的柵極絕緣膜37插設(shè)在放大柵極電極22和半導(dǎo)體基板41的表面之間。此外，側(cè)壁40由諸如氧化硅膜和氮化硅膜的絕緣膜形成在放大柵極電極22的側(cè)面。此外，放大晶體管Tra的源極區(qū)域32包括從放大柵極電極22側(cè)開始順序形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。另一方面，放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38包括與復(fù)位晶體管Trr的漏極區(qū)域27共用的高濃度雜質(zhì)區(qū)域28。就是說，放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38也用作復(fù)位晶體管的漏極區(qū)域27。選擇晶體管Trs包括選擇柵極電極23，形成在半導(dǎo)體基板41上；以及源極區(qū)域36和漏極區(qū)域33，形成在將選擇柵極電極23插設(shè)在其間的基板區(qū)域上。選擇柵極電極23例如由多晶硅制作并且形成在半導(dǎo)體基板41的表面上，且由氧化硅膜形成的柵極絕緣膜37插設(shè)在選擇柵極電極23和半導(dǎo)體基板41的表面之間。此外，側(cè)壁40由諸如氧化硅膜和氮化硅膜的絕緣膜形成在選擇柵極電極23的側(cè)面。選擇晶體管Trs的源極區(qū)域36包括從選擇柵極電極23側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域34和高濃度雜質(zhì)區(qū)域35。此外，選擇晶體管Trs的漏極區(qū)域33包括從選擇柵極電極23側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域31和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30，并且高濃度雜質(zhì)區(qū)域30也用作放大晶體管Tra的源極區(qū)域32的高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。如上所述，在本實(shí)施例中，復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27以及放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38以僅包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域的單漏極結(jié)構(gòu)形成。另一方面，放大晶體管Tra的源極區(qū)域32、選擇晶體管Trs的源極區(qū)域36和漏極區(qū)域33以LDD結(jié)構(gòu)形成，其中它們由高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成且低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在高濃度雜質(zhì)區(qū)域和柵極電極之間。[1-3制造方法]接下來，將描述根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法。圖5Α至是示出制造形成根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I的像素晶體管區(qū)域的方法的工藝圖。
首先，如圖5A所示，由氧化硅膜制作的柵極絕緣膜37形成在半導(dǎo)體基板41的表面上，多晶硅材料層形成在柵極絕緣膜37上并且被圖案化。由此，復(fù)位柵極電極21、放大柵極電極22和選擇柵極電極23在半導(dǎo)體基板41表面上形成在所希望的區(qū)域中，且柵極絕緣膜37插設(shè)在復(fù)位柵極電極21、放大柵極電極22和選擇柵極電極23與半導(dǎo)體基板41的表面之間。接下來，如圖5B所示，抗蝕劑掩模42形成在半導(dǎo)體基板41的表面?zhèn)纫允沟眯纬砷_口部分42a，該開口部分42a使放大柵極電極22的源極側(cè)(選擇柵極電極23的漏極側(cè))和選擇柵極電極23的源極側(cè)露出。圖6示出了在抗蝕劑掩模42形成在半導(dǎo)體基板41上的情況下的平面構(gòu)造示意圖。如圖6所示，抗蝕劑掩模42的開口部分42a在放大柵極電極22的源極側(cè)的端部設(shè)置在放大柵極電極22上。此外，抗蝕劑掩模42的開口部分42a在選擇柵極電極23的源極側(cè)的端部設(shè)置在器件隔離部分24上，該器件隔離部分24形成為圍繞像素晶體管的有源區(qū)域39。
接下來，通過采用抗蝕劑掩模42作為掩模，以低濃度離子注入η型雜質(zhì)。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)域29、31和34形成在放大柵極電極22的源極側(cè)以及選擇柵極電極23的源極側(cè)和漏極側(cè)。這里，在放大柵極電極22的源極側(cè)的端部處以及選擇柵極電極23的漏極側(cè)和源極側(cè)的端部處，低濃度雜質(zhì)區(qū)域29、31和34采用各電極作為掩模通過自對準(zhǔn)形成。此夕卜，由于雜質(zhì)的擴(kuò)散，低濃度雜質(zhì)區(qū)域29、31和34的每個形成為在每個柵極電極下方略微溢出。接下來，去除抗蝕劑掩模42，如圖5C所示，由絕緣膜形成的側(cè)壁40形成在各柵極電極的側(cè)面。側(cè)壁40例如由氧化硅膜、氮化硅膜或其它這樣的層疊膜形成。接下來，在形成抗蝕劑掩模(其中具有各像素晶體管的區(qū)域被露出)之后，如圖所示，η型雜質(zhì)以比通過前述工藝形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域29、31和34高的濃度而被離子注入。因此，形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28、30和35。高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28、30和35采用各柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的側(cè)壁40作為掩模通過自對準(zhǔn)而形成。此外，由于雜質(zhì)的擴(kuò)散，高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28、30和35的每個形成為在每個側(cè)壁40下方略微溢出。其后，通過由離子注入形成光電二極管ro等，形成根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I。此外，盡管附圖中沒有示出，傳輸晶體管Trt也通過與其他像素晶體管相同的工藝形成。如上所述，在形成LDD結(jié)構(gòu)的源極區(qū)域和漏極區(qū)域中，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在側(cè)壁下方，高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在與柵極電極隔開的區(qū)域中，并且低濃度雜質(zhì)區(qū)域插設(shè)在該與柵極電極隔開的區(qū)域與柵極電極之間。此外，形成單漏極結(jié)構(gòu)的源極區(qū)域和漏極區(qū)域僅由形成側(cè)壁之后通過離子注入形成的高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成。附帶地，在固態(tài)成像設(shè)備I中，與放大晶體管Tra產(chǎn)生的頻率成比例的Ι/f噪聲可通過增加?xùn)艠O長度以及增加?xùn)艠O寬度來減小。在本實(shí)施例中，在放大晶體管Tra中，漏極區(qū)域38具有單漏極結(jié)構(gòu)且僅包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域28，而源極區(qū)域32具有LDD結(jié)構(gòu)且包括低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。因此，與源極區(qū)域和漏極區(qū)域二者具有LDD結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的放大晶體管的柵極長度L (圖23)相比，當(dāng)放大柵極電極的面積設(shè)定為相同時，根據(jù)本實(shí)施例的放大晶體管Tra的有效柵極長度Leff (圖4)設(shè)定為較大。因此，在不改變放大柵極電極22的尺寸的情況下，能夠改善噪聲特性。
圖7示出了當(dāng)分別改變放大晶體管Tra的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的構(gòu)造時獲得的I/f噪聲的實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果。圖7中的A表示在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)的情況下獲得的固態(tài)成像設(shè)備的Ι/f噪聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中放大晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域二者具有LDD結(jié)構(gòu)。此外，圖7中的B表示在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的情況下獲得的固態(tài)成像設(shè)備I的1/f噪聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中漏極側(cè)具有單漏極結(jié)構(gòu)且源極側(cè)具有LDD結(jié)構(gòu)。此夕卜，圖7中的C表示在放大晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域二者具有單漏極結(jié)構(gòu)的情況下獲得的固態(tài)成像設(shè)備的Ι/f噪聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)的放大晶體管的Ι/f噪聲設(shè)定為I時，在本實(shí)施例的放大晶體管Tra(圖7中的B)中，Ι/f噪聲可減小到O. 8。另一方面，為了進(jìn)一步增加?xùn)艠O長度以超過根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備，在源極區(qū)域和漏極區(qū)域二者具有單漏極結(jié)構(gòu)的情況(圖7中的C)下，Ι/f噪聲劣化且大于或等于現(xiàn)有技術(shù)放大晶體管的兩倍?？梢酝茢喑?，放大晶體管產(chǎn)生的噪聲尤其受到柵極和源極之間的電位波動的影響。在圖7中的C中，可以推斷出，噪聲上的增加由放大晶體管的源極側(cè)的側(cè)壁下方的陷阱或界面能級引起的電位波動所導(dǎo)致。因此，顯然放大晶體管Trs的源極側(cè)的低濃度雜質(zhì)區(qū)域是必要的。如上所述，在本實(shí)施例中，放大晶體管的源極側(cè)構(gòu)造為具有LDD結(jié)構(gòu)，并且因此抑制了由源極附近的電位波動引起的隨機(jī)噪聲。而且，通過以單漏極結(jié)構(gòu)形成放大晶體管的漏極側(cè)，能夠增加有效柵極長度，并且因此能夠減小Ι/f噪聲和RTS (隨機(jī)電報信號)。此外，當(dāng)僅放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38具有單漏極結(jié)構(gòu)時，小型化了抗蝕劑掩模的用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域29的圖案。相對地，在本實(shí)施例中，通過使設(shè)置在放大柵極電極22的漏極側(cè)的復(fù)位晶體管Trr以單漏極結(jié)構(gòu)形成，設(shè)置在放大柵極電極22的源極側(cè)的選擇晶體管Trs構(gòu)造為具有LDD結(jié)構(gòu)。從而，形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域29時使用的抗蝕劑掩模42可覆蓋放大柵極電極22的漏極側(cè)且可被圖案化為使放大柵極電極22的源極側(cè)露出。因此，與低濃度雜質(zhì)區(qū)域僅形成在放大柵極電極22的源極側(cè)的情況相比，可易于形成抗蝕劑掩模圖案且易于對抗蝕劑掩模圖案進(jìn)行加工。此外，在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I中，放大晶體管Tra的源極區(qū)域32包括低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30，但是高濃度雜質(zhì)區(qū)域30可不必形成。在下文，作為本實(shí)施例的修改示例，放大晶體管Tra的源極區(qū)域和選擇晶體管Trs的漏極區(qū)域僅由低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成。圖8是根據(jù)修改示例的固態(tài)成像設(shè)備的截面構(gòu)造圖示意圖。圖8的示意圖對應(yīng)于沿著圖3所示的平面構(gòu)造的A-A線剖取的截面構(gòu)造。在圖8中，與圖4對應(yīng)的部分由相同的附圖標(biāo)記和符號表示，并且省略重復(fù)的描述。這里所述的修改示例是像素區(qū)域尺寸減小導(dǎo)致放大柵極電極22和選擇柵極電極23之間的間隔減小的構(gòu)造示例。在固態(tài)成像設(shè)備中，放大晶體管Tra的源極側(cè)可連接到選擇晶體管Trs的漏極側(cè)，并且在放大柵極電極22和選擇柵極電極23之間不形成電極。從而，在像素區(qū)域尺寸減小導(dǎo)致像素晶體管面積減小的情況下，放大柵極電極22和選擇柵極電極23之間的間隔減小，放大晶體管的柵極長度增加，由此使得能夠改善噪聲特性。然而，如圖8所示，通過減小放大柵極電極22和選擇柵極電極23之間的間隔，形成在每個柵極電極上的側(cè)壁40可能填充柵極電極之間的間隙。在此情況下，在形成側(cè)壁40之后通過離子注入形成的高濃度雜質(zhì)區(qū)域不形成在放大柵極電極22的源極側(cè)和選擇柵極電極23的漏極側(cè)。從而，在根據(jù)修改示例的固態(tài)成像設(shè)備中，如圖8所示，放大晶體管Tra的源極區(qū)域58和選擇晶體管Trs的漏極區(qū)域59僅由形成側(cè)壁40之前形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域60形成。在該修改示例中，通過將放大晶體管Tra的源極側(cè)形成為低濃度雜質(zhì)區(qū)域60，能夠減小由放大晶體管Tra的源極側(cè)的電位波動引起的噪聲。此外，由于僅由高濃度雜質(zhì)區(qū)域28形成的放大晶體管Tra漏極側(cè)的形成所導(dǎo)致的有效柵極長度的增加，使得能夠減小I/
f噪聲?！?.第二實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備〉
接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的總體構(gòu)造與圖I的相同，并且因此省略其重復(fù)描述。此外，根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備與根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I的區(qū)別在于不形成選擇晶體管Trs。從而，在像素2的等效電路中，每個放大晶體管Tra的源極連接到垂直信號線9。圖9示出了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素的平面布置圖，而圖10示出了沿著圖9的B-B線剖取的截面構(gòu)造。在圖9和10中，沒有示出傳輸晶體管。在圖9和10中，對應(yīng)于圖3和4的部分由相同的附圖標(biāo)記和符號表示，并且省略其重復(fù)描述。在本實(shí)施例中，如圖9所示，復(fù)位晶體管Trr和放大晶體管Tra依次順序設(shè)置在光電二極管ro的一側(cè)。在本實(shí)施例中，放大晶體管Tra的源極區(qū)域32包括從放大柵極電極22側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。此外，放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域28，該高濃度雜質(zhì)區(qū)域28也用作復(fù)位晶體管Trr的漏極區(qū)域27。此外，復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27分別僅由高濃度雜質(zhì)區(qū)域26和28形成。就是說，在本實(shí)施例中，僅放大晶體管Tra的源極區(qū)域32具有LDD結(jié)構(gòu)，并且放大晶體管Tra的漏極區(qū)域38以及復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27具有單漏極結(jié)構(gòu)。圖11是示出根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法的制造工藝圖。在本實(shí)施例中，在各像素晶體管的柵極電極形成在半導(dǎo)體基板41上后，具有用于使放大柵極電極22的源極側(cè)露出的開口部分43a的抗蝕劑掩模43形成在包括各柵極電極的半導(dǎo)體基板41上。圖12示出了在抗蝕劑掩模43形成在半導(dǎo)體基板41上的情況下的平面構(gòu)造示意圖。如圖12所示，抗蝕劑掩模43的開口部分43a在放大柵極電極22的源極側(cè)的端部設(shè)置在放大柵極電極22之上。此外，開口部分43a的另一個端部設(shè)置在器件隔離部分24之上，該器件隔離部分24形成為圍繞像素晶體管的有源區(qū)域39。然后，通過采用抗蝕劑掩模43作為掩模，以低濃度離子注入η型雜質(zhì)，由此低濃度雜質(zhì)區(qū)域29形成在放大柵極電極22的源極側(cè)。此時，低濃度雜質(zhì)區(qū)域29采用放大柵極電極22作為掩模通過自對準(zhǔn)形成在放大柵極電極22偵U。其后，與圖5C和類似，通過形成側(cè)壁40和高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28和30而形成
各像素晶體管。在本實(shí)施例中，在放大晶體管Tra中，源極區(qū)域32具有LDD結(jié)構(gòu)且包括低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30，而漏極區(qū)域38具有單漏極結(jié)構(gòu)且僅包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域28。因此，在不改變放大柵極電極22尺寸的情況下，減小了 Ι/f噪聲。此外，可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。附帶地，當(dāng)開口部分43a被小型化時，難以加工形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域29時所用的抗蝕劑掩模43。從而，優(yōu)選增加抗蝕劑掩模43的開口面積。圖13示出了在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備中使抗蝕劑掩模的開口部分的開口面積加寬的布置示例。如圖13所示，在水平方向上彼此相鄰的兩個像素2構(gòu)造為使得各像素晶體管設(shè)置為彼此對稱。在此情況下，在兩個相鄰的像素中，放大晶體管Tra的源極區(qū)域32彼此相鄰。從而，如圖13所示，形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域29時所用的抗蝕劑掩模44的開口部分44a被形成在兩個像素之上。由此可見，與如圖12所示為每個像素形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域29的情況
下的抗蝕劑掩模43的開口部分43a相比，易于形成抗蝕劑圖案并且易于對抗蝕劑圖案進(jìn)行加工。〈3.第三實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備〉接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的總體構(gòu)造與圖I的相同，并且因此省略其重復(fù)的描述。此外，根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備與根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的區(qū)別在于為每個像素形成兩個放大晶體管。從而，在像素的等效電路中，兩個放大晶體管連接到浮置擴(kuò)散部分FD，每個放大晶體管的源極連接到選擇晶體管的漏極，并且每個放大晶體管的漏極連接到復(fù)位晶體管的漏極。圖14示出了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素2的平面布置示意圖，而圖15示出了沿著圖14的C-C線剖取的截面構(gòu)造。在圖14和15中，沒有示出傳輸晶體管。在圖14和15中，對應(yīng)于圖3和4的部分由相同的附圖標(biāo)記和符號表不,并且省略其重復(fù)的描述。如圖14所示，在本實(shí)施例中，復(fù)位晶體管Trr、第一放大晶體管Tra-1、選擇晶體管Trs和第二放大晶體管Tra-2依次順序設(shè)置在光電二極管H)的一側(cè)。第一放大晶體管Tra-I包括形成在半導(dǎo)體基板41上的第一放大柵極電極22a，在半導(dǎo)體基板41和第一放大柵極電極22a之間插設(shè)有柵極絕緣膜37 ；以及源極區(qū)域47和漏極區(qū)域38，形成在將第一放大柵極電極22a插設(shè)在其間的區(qū)域上。第一放大晶體管Tra-I的源極區(qū)域47包括從第一放大柵極電極22a側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域45和高濃度雜質(zhì)區(qū)域46。此外，漏極區(qū)域38包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域28，該高濃度雜質(zhì)區(qū)域28也用作復(fù)位晶體管Trr的漏極區(qū)域27。第二放大晶體管Tra-2包括形成在半導(dǎo)體基板41上的第二放大柵極電極22b，在半導(dǎo)體基板41和第二放大柵極電極22b之間插設(shè)有柵極絕緣膜37 ；以及源極區(qū)域32和漏極區(qū)域48，形成在將第二放大柵極電極22b插設(shè)在其間的區(qū)域中。第二放大晶體管Tra-2的源極區(qū)域32包括從第二放大柵極電極22b側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域29和高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。此外，漏極區(qū)域48僅包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域57。于是，構(gòu)成第二放大晶體管Tra-2的源極區(qū)域32的高濃度雜質(zhì)區(qū)域30也用作構(gòu)成選擇晶體管Trs的漏極區(qū)域33的高濃度雜質(zhì)區(qū)域30。此外，選擇晶體管Trs的源極區(qū)域36和第一放大晶體管Tra-I的源極區(qū)域47被STI形成的器件隔離部分24電隔離。在本實(shí)施例中，第一放大晶體管Tra-I的源極區(qū)域47和第二放大晶體管Tra_2的源極區(qū)域32以及選擇晶體管Trs的源極區(qū)域36和漏極區(qū)域33具有LDD結(jié)構(gòu)。此外，第一放大晶體管Tra-I的漏極區(qū)域38和第二放大晶體管Tra_2的漏極區(qū)域48以及復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27具有單漏極結(jié)構(gòu)。圖16是示出根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法的制造工藝圖。在本實(shí)施例中，直到形成各像素晶體管的柵極電極所進(jìn)行的工藝均與圖5A的相同，并且因此省略其描述。在形成各柵極電極后，如圖16所示，具有所希望的開口部分49a的抗蝕劑掩模49形成在包括各柵極電極的半導(dǎo)體基板41上。在本實(shí)施例中，開口部分49a形成為露出第一放大晶體管Tra-I和第二放大晶體管Tra-2的源極側(cè)區(qū)域以及選擇晶體管Trs的源極側(cè)區(qū)域和漏極側(cè)區(qū)域。圖17示出了在抗蝕劑掩模49形成在半導(dǎo)體基板41上的情況下的平面構(gòu)造示意圖。如圖17所示，抗蝕劑掩模49的開口部分49a在第一放大柵極電極22a的源極側(cè)的端部設(shè)置在第一放大柵極電極22a之上。同樣,抗蝕劑掩模49的開口部分49a在第二放大柵極電極22b的源極側(cè)的端部設(shè)置在第二放大柵極電極22b上。此外，開口部分49a的其他 端部設(shè)置在器件隔離部分24上，該器件隔離部分24形成為圍繞像素晶體管的有源區(qū)域39。然后，通過采用抗蝕劑掩模49作為掩模，以低濃度離子注入η型雜質(zhì)。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)域45、29、34和31形成在第一放大柵極電極22a的源極側(cè)、第二放大柵極電極22b的源極側(cè)以及選擇柵極電極23的源極側(cè)和漏極側(cè)。此時，每個低濃度雜質(zhì)區(qū)域采用每個柵極電極作為掩模通過自對準(zhǔn)而形成。其后，與圖5C和類似，形成側(cè)壁40和高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28、46、35、30和57，
因此形成各像素晶體管。在本實(shí)施例中，為每個像素并聯(lián)設(shè)置兩個放大晶體管設(shè)置。因此，在不明顯減小放大柵極電極的柵極面積的情況下，能夠改善跨導(dǎo)gm。此外，當(dāng)兩個放大晶體管并聯(lián)設(shè)置時，兩個放大晶體管的源極側(cè)可設(shè)置為彼此靠近。因此，抗蝕劑掩模的用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的開口部分可以形成為很大，并且因此易于對其進(jìn)行加工。另外，本實(shí)施例具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。〈4.第四實(shí)施例固態(tài)成像設(shè)備〉接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的總體構(gòu)造與圖I的相同，并且因此省略其重復(fù)描述。此外，根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備與根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的區(qū)別在于不形成選擇晶體管。從而，在像素的等效電路中，兩個放大晶體管連接到浮置擴(kuò)散部分FD，每個放大晶體管的源極連接到垂直信號線9，并且每個放大晶體管的漏極連接到復(fù)位晶體管的漏極。圖18示出了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的單元像素2的平面布置圖，而圖19示出了沿著圖18的D-D線剖取的截面構(gòu)造。在圖18和19中，沒有示出傳輸晶體管。在圖18和19中，對應(yīng)于圖3和4的部分由相同的附圖標(biāo)記和符號表不,并且省略其重復(fù)描述。如圖18所示，在本實(shí)施例的像素2中，復(fù)位晶體管Trr、第一放大晶體管Tra-I和第二放大晶體管Tra-2依次順序設(shè)置在光電二極管H)的一側(cè)。在本實(shí)施例中，第一放大晶體管Tra-I包括第一放大柵極電極22a，形成在半導(dǎo)體基板41上，在該第一放大柵極電極22a和半導(dǎo)體基板41之間插設(shè)有柵極絕緣膜37 ;以及源極區(qū)域53和漏極區(qū)域38，形成在將第一放大柵極電極22a插設(shè)在其間的區(qū)域上。第一放大晶體管Tra-I的源極區(qū)域53包括從第一放大柵極電極22a側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域50和高濃度雜質(zhì)區(qū)域51。此外，漏極區(qū)域38包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域28，該高濃度雜質(zhì)區(qū)域28也用作復(fù)位晶體管Trr的漏極區(qū)域27。第二放大晶體管Tra-2包括第二放大柵極電極22b，形成在半導(dǎo)體基板41上，在該第二放大柵極電極22b和半導(dǎo)體基板41之間插設(shè)有柵極絕緣膜37 ；以及源極區(qū)域54和漏極區(qū)域55，形成在將第二放大柵極電極22b插設(shè)在其間的區(qū)域中。第二放大晶體管Tra-2的源極區(qū)域54包括從第二放大柵極電極22b側(cè)開始依次形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域52和高濃度雜質(zhì)區(qū)域51。另外，漏極區(qū)域55僅包括高濃度雜質(zhì)區(qū)域61。然后，構(gòu)成第二放大晶體管Tra-2的源極區(qū)域54的高濃度雜質(zhì)區(qū)域51也用作構(gòu)成第一放大晶體管Tra-I的源極區(qū)域53的高濃度雜質(zhì)區(qū)域51。
在本實(shí)施例中，第一放大晶體管Tra-I源極區(qū)域53和第二放大晶體管Tra_2的源極區(qū)域54具有LDD結(jié)構(gòu)。另一方面，第一放大晶體管Tra-I的漏極區(qū)域38和第二放大晶體管Tra-2的漏極區(qū)域55以及復(fù)位晶體管Trr的源極區(qū)域25和漏極區(qū)域27具有單漏極結(jié)構(gòu)。圖20是示出根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法的制造工藝圖。在本實(shí)施例中，直到形成各像素晶體管的柵極電極所進(jìn)行的工藝均與圖5A的相同，并且因此省略其描述。在形成各柵極電極后，如圖20所示，具有所希望的開口部分56a的抗蝕劑掩模56形成在包括各柵極電極的半導(dǎo)體基板41上。在本實(shí)施例中，開口部分56a形成為露出第一大晶體管Tra-I的源極區(qū)域53和第二放大晶體管Tra_2的源極區(qū)域54。圖21示出了在抗蝕劑掩模56形成在半導(dǎo)體基板41上的情況下的平面構(gòu)造示意圖。如圖21所示，抗蝕劑掩模56的開口部分56a在第一放大柵極電極22a的源極側(cè)的端部設(shè)置在第一放大柵極電極22a上。同樣,抗蝕劑掩模56的開口部分56a在第二放大柵極電極22b的源極側(cè)的端部設(shè)置在第二放大柵極電極22b上。此外，開口部分56a的其他端部形成為設(shè)置在器件隔離部分24上，該器件隔離部分24形成為圍繞像素晶體管的有源區(qū)域39。然后，通過采用抗蝕劑掩模56作為掩模，以低濃度離子注入η型雜質(zhì)。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)域50和52形成在第一放大柵極電極22a的源極側(cè)和第二放大柵極電極22b的源極側(cè)。此時，低濃度雜質(zhì)區(qū)域50和52采用各放大柵極電極作為掩模通過自對準(zhǔn)形成在第一放大柵極電極22a和第二放大柵極電極22b偵U。其后，與圖5C和類似，形成側(cè)壁40和高濃度雜質(zhì)區(qū)域26、28、51和61，因此形
成各像素晶體管。在本實(shí)施例中，為每個像素并聯(lián)設(shè)置兩個放大晶體管。因此，在不明顯減小放大柵極電極的柵極面積的情況下，能夠改善跨導(dǎo)gm。此外，當(dāng)兩個放大晶體管并聯(lián)設(shè)置時，兩個放大晶體管的源極側(cè)可設(shè)置為彼此靠近。因此，抗蝕劑掩模的用于形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域的開口部分可以形成為很大，并且因此易于對其進(jìn)行加工。另外，本實(shí)施例具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。上述第一至第四實(shí)施例描述了 η溝道型MOS晶體管以作為像素晶體管的示例，但是可采用P溝道型MOS晶體管。在采用P溝道型MOS晶體管的情況下，在本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選采用使P型雜質(zhì)區(qū)域和η型雜質(zhì)區(qū)域的導(dǎo)電類型相反的構(gòu)造。
本發(fā)明的應(yīng)用不限于感應(yīng)可見入射光的光量分布并捕獲其圖像的固態(tài)成像設(shè)備。而是本發(fā)明可應(yīng)用于捕獲紅外線、X射線或粒子等的入射量分布的圖像的固態(tài)成像設(shè)備。此夕卜，在廣泛的意義上，本發(fā)明可以應(yīng)用于感應(yīng)諸如壓力或電容的其它物理量的分布且捕獲其圖像的常規(guī)固態(tài)成像設(shè)備(物理量分布感應(yīng)設(shè)備)，例如指紋檢測傳感器。而且，本發(fā)明的應(yīng)用不限于通過在像素部分中逐行順序掃描各單元像素而從每個單元像素讀出像素信號的固態(tài)成像設(shè)備。本發(fā)明也可應(yīng)用于X-Y地址型固態(tài)成像設(shè)備，其逐個像素地選擇任意像素且從選擇的像素中逐個像素地讀出信號。另外，固態(tài)成像設(shè)備可制作為一個芯片的形式或具有成像功能的模塊形式，在該具有成像功能的模塊中一起封裝有像素部分和信號處理部分或光學(xué)系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于固態(tài)成像設(shè)備，而是本發(fā)明也可應(yīng)用于成像設(shè)備。這里描述的成像部分包括諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的照相機(jī)系統(tǒng)以及諸如移動電話的 具有成像功能的電子設(shè)備。另外，成像設(shè)備也可包括結(jié)合在電子設(shè)備中的模塊，即照相機(jī)模塊?！?.第五實(shí)施例電子設(shè)備〉接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子設(shè)備。圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子設(shè)備200的示意性構(gòu)造圖根據(jù)本實(shí)施例的電子設(shè)備200具有固態(tài)成像設(shè)備I、光學(xué)透鏡210、快門裝置211、驅(qū)動電路212和信號處理電路213。根據(jù)本實(shí)施例的電子設(shè)備200是采用根據(jù)第一實(shí)施例的上述固態(tài)成像設(shè)備I的電子設(shè)備(照相機(jī))。光學(xué)透鏡210在固態(tài)成像設(shè)備I的成像區(qū)域上形成來自物體的圖像光(入射光)。因此，信號電荷在一定的周期內(nèi)累積在固態(tài)成像設(shè)備I中?？扉T裝置211控制固態(tài)成像設(shè)備I的光輻射周期和光屏蔽周期。驅(qū)動電路212提供驅(qū)動信號，以控制固態(tài)成像設(shè)備I的傳輸操作和快門裝置211的快門操作。固態(tài)成像設(shè)備I的信號傳輸響應(yīng)于從驅(qū)動電路212提供的驅(qū)動信號(定時信號)而進(jìn)行。信號處理電路213執(zhí)行各種類型的信號處理。經(jīng)受信號處理的視頻信號存儲在諸如存儲器的存儲介質(zhì)中或輸出到監(jiān)視器。在根據(jù)本實(shí)施例的電子設(shè)備200中，在固態(tài)成像設(shè)備I的OB像素區(qū)域中噪聲被減小，并且因此圖像質(zhì)量被提高?？蓱?yīng)用固態(tài)成像設(shè)備I的電子設(shè)備200不限于照相機(jī)，而是也可應(yīng)用于成像設(shè)備，例如用于以移動電話等為代表的移動設(shè)備的照相機(jī)模塊。此外，在本實(shí)施例中，作為電子設(shè)備200的固態(tài)成像設(shè)備，應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備I。另外，可應(yīng)用根據(jù)第二至第四實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備。至此已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像設(shè)備、固態(tài)成像設(shè)備的制造方法和電子設(shè)備，但是可以進(jìn)行各種組合而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明可實(shí)施為如下的構(gòu)造。(I) 一種固態(tài)成像設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換部分，產(chǎn)生與接收的光量對應(yīng)的信號電荷；以及多個像素晶體管，讀取在光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷并且包括放大晶體管，該放大晶體管由放大柵極電極、高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，放大柵極電極形成在基板上，高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域中，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度且形成在放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域中。(2)根據(jù)(I)的固態(tài)成像設(shè)備，其中在放大柵極電極的源極側(cè)，形成為具有比低濃度雜質(zhì)區(qū)域高的雜質(zhì)濃度的高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在與放大柵極電極隔開且與低濃度雜質(zhì)區(qū)域連續(xù)的的基板區(qū)域。(3)根據(jù)(I)或(2)的固態(tài)成像設(shè)備，其中在多個像素晶體管當(dāng)中，復(fù)位晶體管包括在基板上形成的復(fù)位柵極電極和形成在復(fù)位柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。(4)根據(jù)(I)至(3)任何一項(xiàng)的固態(tài)成像設(shè)備，其中在多個像素晶體管當(dāng)中，選擇晶體管包括形成在基板上的選擇柵極電極、形成在選擇柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板 區(qū)域中的高濃度雜質(zhì)區(qū)域、以及在選擇柵極電極與選擇柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的各高濃度雜質(zhì)區(qū)域之間的基板區(qū)域中形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度。(5)根據(jù)(I)至(4)任何一項(xiàng)的固態(tài)成像設(shè)備，其中放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作選擇晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。( 6 )根據(jù)(I)至(4 )任何一項(xiàng)的固態(tài)成像設(shè)備，其中為每個像素提供兩個放大晶體管，并且該兩個放大晶體管中的一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作選擇晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域，而另一個放大晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作復(fù)位晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。( 7 )根據(jù)(I)至(4 )任何一項(xiàng)的固態(tài)成像設(shè)備，其中為每個像素提供兩個放大晶體管，并且該兩個放大晶體管中的一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作另一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域，而另一個放大晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作復(fù)位晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。(8) —種制造固態(tài)成像設(shè)備的方法，該固態(tài)成像設(shè)備包括由光電轉(zhuǎn)換部分和多個像素晶體管形成的多個像素，該光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生與入射的光量對應(yīng)的信號電荷，該多個像素晶體管讀取在光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷，該方法包括在基板上形成多個像素晶體管的柵極電極；形成抗蝕劑掩模，覆蓋多個像素晶體管當(dāng)中的放大晶體管的放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域，且至少露出該放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域；采用抗蝕劑掩模通過離子注入導(dǎo)電類型與基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)而形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域；通過去除抗蝕劑掩模而在柵極電極的側(cè)部形成側(cè)壁；以及通過將導(dǎo)電類型與基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)離子注入到多個像素晶體管的柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中而形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域，高濃度雜質(zhì)區(qū)域是雜質(zhì)濃度高于低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域。(9)根據(jù)(8)的制造固態(tài)成像設(shè)備的方法，其中抗蝕劑掩模形成為覆蓋復(fù)位晶體管的源極側(cè)和漏極側(cè)。(10)根據(jù)(8)或(9)的制造固態(tài)成像設(shè)備的方法，其中抗蝕劑掩模形成為露出選擇晶體管的源極側(cè)和漏極側(cè)。(11) 一種電子設(shè)備，包括光學(xué)透鏡；固態(tài)成像設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換部分和多個像素晶體管，該光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生與接收的光量對應(yīng)的信號電荷，該多個像素晶體管讀取在光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷并且包括放大晶體管，該放大晶體管由放大柵極電極、高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，放大柵極電極形成在基板上，高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域中，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度且形成在放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域中；以及信號處理電路，處理從固態(tài)成像設(shè)備輸出的輸出信號。 本申請包含2011年8月24日提交至日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-182429中公開的相關(guān)主題事項(xiàng)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計需要和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像設(shè)備，包括 光電轉(zhuǎn)換部分，產(chǎn)生與接收的光量對應(yīng)的信號電荷；以及 多個像素晶體管，讀取在該光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷并且包括放大晶體管，該放大晶體管由放大柵極電極、高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，該放大柵極電極形成在基板上，該高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在該放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域中，該低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比該高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度且形成于該放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中在該放大柵極電極的源極側(cè)，形成為具有比該低濃度雜質(zhì)區(qū)域高的雜質(zhì)濃度的高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在與該放大柵極電極隔開且與該低濃度雜質(zhì)區(qū)域連續(xù)的的基板區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中在該多個像素晶體管當(dāng)中，復(fù)位晶體管包括在該基板上形成的復(fù)位柵極電極和形成在該復(fù)位柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中在該多個像素晶體管當(dāng)中，選擇晶體管包括形成在該基板上的選擇柵極電極、形成在該選擇柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中的高濃度雜質(zhì)區(qū)域以及在該選擇柵極電極與該選擇柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的各高濃度雜質(zhì)區(qū)域之間的基板區(qū)域中形成的低濃度雜質(zhì)區(qū)域，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中該放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作該選擇晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中為每個像素提供兩個放大晶體管，并且該兩個放大晶體管中的一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作該選擇晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域，而另一個放大晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作該復(fù)位晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像設(shè)備，其中為每個像素提供兩個放大晶體管，并且該兩個放大晶體管中的一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作另一個放大晶體管的源極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域，而另一個放大晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域也用作該復(fù)位晶體管的漏極側(cè)的高濃度雜質(zhì)區(qū)域。
8.一種固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，該固態(tài)成像設(shè)備包括由光電轉(zhuǎn)換部分和多個像素晶體管形成的多個像素，該光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生與入射的光量對應(yīng)的信號電荷，該多個像素晶體管讀取在該光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷，該方法包括 在基板上形成該多個像素晶體管的柵極電極； 形成抗蝕劑掩模，，該抗蝕劑掩模覆蓋該多個像素晶體管當(dāng)中的放大晶體管的放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域，且至少露出該放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域； 采用該抗蝕劑掩模通過離子注入導(dǎo)電類型與該基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)而形成低濃度雜質(zhì)區(qū)域； 通過去除該抗蝕劑掩模而在該柵極電極的側(cè)部形成側(cè)壁；以及 通過將導(dǎo)電類型與該基板的導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)離子注入到該多個像素晶體管的柵極電極的源極側(cè)和漏極側(cè)的基板區(qū)域中而形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域，高濃度雜質(zhì)區(qū)域是雜質(zhì)濃度高于低濃度雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，其中該抗蝕劑掩模形成為覆蓋復(fù)位晶體管的源極側(cè)和漏極側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像設(shè)備的制造方法，其中該抗蝕劑掩模形成為露出選擇晶體管的源極側(cè)和漏極側(cè)。
11.一種電子設(shè)備，包括 光學(xué)透鏡； 固態(tài)成像設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換部分和多個像素晶體管，該光電轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生與接收的光量對應(yīng)的信號電荷，該多個像素晶體管讀取在該光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷并且包括放大晶體管，該放大晶體管由放大柵極電極、高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，該放大柵極電極形成在基板上，該高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在該放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域中，該低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度且形成在該放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域中；以及 信號處理電路，處理從該固態(tài)成像設(shè)備輸出的輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固態(tài)成像設(shè)備、固態(tài)成像設(shè)備的制造方法及電子設(shè)備。該固態(tài)成像設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換部分，產(chǎn)生與接收的光量對應(yīng)的信號電荷；以及多個像素晶體管，讀取在該光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的信號電荷并且包括放大晶體管，該放大晶體管由放大柵極電極、高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，放大柵極電極形成在基板上，高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成在該放大柵極電極的漏極側(cè)的基板區(qū)域中，低濃度雜質(zhì)區(qū)域形成為具有比高濃度雜質(zhì)區(qū)域低的雜質(zhì)濃度且形成在該放大柵極電極的源極側(cè)的基板區(qū)域中。
文檔編號H01L27/146GK102956658SQ201210295800
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者大石哲也 申請人:索尼公司