專利名稱：固體拍攝裝置及拍攝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施方式一般地說，涉及固體拍攝裝置及拍攝機(jī)。
背景技術(shù)：
CXD圖像傳感器和/或CMOS圖像傳感器等的固體拍攝裝置通過多像素化和/或光學(xué)尺寸的縮小，像素尺寸(大小)進(jìn)一步微細(xì)化。用于控制來自像素的信號(hào)的輸出的元件(例如，場效應(yīng)晶體管)的一部分設(shè)置在像素陣列內(nèi)的像素附近。因此，伴隨像素的微細(xì)化，像素陣列內(nèi)的控制元件也微細(xì)化。這樣的像素及元件的微細(xì)化可能導(dǎo)致元件的特性劣化，噪音對(duì)來自像素的信號(hào)的影響增大。結(jié)果，根據(jù)來自像素的信號(hào)而形成的圖像的畫質(zhì)可能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的課題是提供可改善圖像傳感器的畫質(zhì)的固體拍攝裝置及拍攝機(jī)。實(shí)施方式的固體拍攝裝置，其特征在于，具備設(shè)置在半導(dǎo)體基板的像素陣列內(nèi)的單位單元形成區(qū)域；像素，設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，生成基于來自被攝體的光信號(hào)的信號(hào)電荷；以及晶體管放大器，設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，放大與從上述像素向浮置擴(kuò)散層傳送的上述信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電位，上述晶體管放大器的柵極電極包含隔著第I柵極絕緣膜埋入上述半導(dǎo)體基板的一個(gè)以上的第I溝的一個(gè)以上的第I埋入部。另外，其他實(shí)施方式的拍攝機(jī)，具備上述實(shí)施方式所述的上述固體拍攝裝置；以及信號(hào)處理電路，其處理上述固體拍攝裝置取得的與來自被攝體的光對(duì)應(yīng)的信號(hào)，形成圖像數(shù)據(jù)。而且，其他實(shí)施方式的固體拍攝裝置，其特征在于，具備設(shè)置在半導(dǎo)體基板內(nèi)的單位單元形成區(qū)域；像素，設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，生成基于來自被攝體的光信號(hào)的信號(hào)電荷；傳送上述信號(hào)電荷的浮置擴(kuò)散層；以及多個(gè)晶體管，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，用于控制上述像素的工作；其中，至少一個(gè)上述晶體管包含具有隔著柵極絕緣膜埋入上述半導(dǎo)體基板的溝內(nèi)的一個(gè)以上的埋入部的柵極電極。根據(jù)上述構(gòu)成的固體拍攝裝置及拍攝機(jī)，可以改善圖像傳感器的畫質(zhì)。


圖1是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的芯片布局(layout)的一例示圖。圖2是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的像素陣列的構(gòu)造的一例截面圖。圖3是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的像素陣列的電路構(gòu)成的一例示圖。
圖4是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的像素陣列的構(gòu)造的一例俯視圖。圖5是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元內(nèi)的元件的構(gòu)造的鳥瞰圖。圖6A是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元內(nèi)的元件的構(gòu)造的截面圖。圖6B是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元內(nèi)的元件的構(gòu)造的截面圖。圖7A是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元內(nèi)的元件的構(gòu)造的截面圖。圖7B是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元內(nèi)的元件的構(gòu)造的截面圖。圖8是實(shí)施方式的固體拍攝裝置中的光電變換元件的電荷傳送的說明圖。圖9A是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的制造方法的一工序的截面工序圖。圖9B是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的制造方法的一工序的截面工序圖。圖1OA是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的制造方法的一工序的截面工序圖。圖1OB是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的制造方法的一工序的截面工序圖。圖1lA是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖1lB是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖12是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖13是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖14A是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖14B是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖15是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的變形例的示圖。圖16是實(shí)施方式的固體拍攝裝置的適用例的示圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)說明本實(shí)施方式。以下的說明中，具有同一功能及構(gòu)成的要素附上同一符號(hào)，重復(fù)的說明根據(jù)需要進(jìn)行。(1)第1實(shí)施方式參照?qǐng)D1至圖10B，說明第I實(shí)施方式的固體拍攝裝置。(a)構(gòu)成(結(jié)構(gòu))用圖1至圖8，說明第I實(shí)施方式的固體拍攝裝置的構(gòu)成。圖1是本實(shí)施方式的固體拍攝裝置(以下稱為圖像傳感器)的芯片的布局例的示意圖。圖2是像素陣列及其附近的電路構(gòu)成的示圖。如圖1，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，用于控制像素陣列120及像素陣列120的工作的電路(模擬電路或邏輯電路)130設(shè)置在一個(gè)半導(dǎo)體基板(芯片)110內(nèi)。像素陣列120包含多個(gè)單位單元(unit cell)UC。各單位單元UC包含用于將來自外部的入射光變換為電氣信號(hào)的光電變換部(以下，稱為像素)。一個(gè)單位單元UC包含至少一個(gè)像素。像素例如用光電二極管這樣的光電變換元件形成。各單位單元UC以與像素對(duì)應(yīng)的方式，包含控制來自像素的信號(hào)的輸出的像素控制單元(也稱為信號(hào)掃描部)。像素控制單元內(nèi)的控制元件例如用場效應(yīng)晶體管形成。像素控制單元包含稱為傳輸門和/或晶體管放大器(amplification transistor)的控制元件。
各單位單元UC包含信號(hào)檢測(cè)部。信號(hào)檢測(cè)部輸出像素的信號(hào)并保持該信號(hào)。例如，用半導(dǎo)體基板內(nèi)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層(擴(kuò)散層)形成。作為信號(hào)檢測(cè)部的擴(kuò)散層稱為浮置擴(kuò)散層。單位單元UC的內(nèi)部構(gòu)成的詳細(xì)情況將后述。相互相鄰的單位單元UC及所包含的像素通過半導(dǎo)體基板110內(nèi)的元件分離區(qū)域(元件分離部)9而電氣分離。各單位單元UC及像素的形成區(qū)域被元件分離區(qū)域9包圍。在像素陣列120和模擬/邏輯電路(也稱為周邊電路)130之間，元件分離區(qū)域設(shè)置在半導(dǎo)體基板110內(nèi)。圖2表示本實(shí)施方式中的像素陣列120的截面構(gòu)造。另外，圖2中，為了圖示的簡化，作為單位單元UC的構(gòu)成要素，僅僅圖示了作為像素I的光電二極管I及作為控制元件2的傳輸門2。另外，圖2中，為了圖示的簡化，與像素陣列120在相同芯片110內(nèi)形成的?！M/邏輯電路的圖示省略。在半導(dǎo)體基板110的像素陣列120內(nèi)設(shè)置了多個(gè)單位單元UC。作為像素的光電二極管I例如設(shè)置在P型的半導(dǎo)體基板110內(nèi)。光電二極管I例如包含在P型的半導(dǎo)體基板110內(nèi)設(shè)置的至少一個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體層10。雜質(zhì)半導(dǎo)體層10例如具有N型的導(dǎo)電型。光電二極管I將來自被攝體的光信號(hào)變換為與其光量相應(yīng)的電荷(信號(hào)電荷)。光電二極管I蓄積變換的電荷。浮置擴(kuò)散層6由在半導(dǎo)體基板110內(nèi)設(shè)置的N型的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60形成。作為傳輸門2的場效應(yīng)晶體管設(shè)置在光電二極管I和浮置擴(kuò)散層6之間。傳輸門2的柵極電極20隔著柵極絕緣膜(例如，硅氧化膜)在半導(dǎo)體基板110上形成。在讀出光電二極管I蓄積的信號(hào)電荷時(shí)，傳輸門導(dǎo)通。導(dǎo)通狀態(tài)的傳輸門2的柵極電極20下方的半導(dǎo)體基板110內(nèi)，S卩，晶體管2的溝道區(qū)域內(nèi)，形成溝道(反相層)。經(jīng)由該溝道，光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10內(nèi)的信號(hào)電荷向浮置擴(kuò)散層6傳送。向浮置擴(kuò)散層6輸出的信號(hào)電荷由與像素連接的像素控制單元內(nèi)的控制元件檢測(cè)及放大，向單位單元UC及像素陣列120的外部輸出。在光電二極管I的表面(層間絕緣膜75側(cè))設(shè)置了表面屏蔽層78。表面屏蔽層78是雜質(zhì)半導(dǎo)體層(例如，P型雜質(zhì)半導(dǎo)體層)。例如，表面屏蔽層78以從傳輸門2的溝道區(qū)域離開的方式，設(shè)置在光電二極管I包含的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的表層。表面屏蔽層78的頂面與層間絕緣膜75接觸。表面屏蔽層78抑制由層間絕緣膜75引起的雜質(zhì)(例如，碳)在光電二極管I包含的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10內(nèi)擴(kuò)散。如上述，在各單位單元UC間設(shè)置元件分離區(qū)域9。元件分離區(qū)域9內(nèi)，元件分離層90設(shè)置在半導(dǎo)體基板110內(nèi)。相互相鄰的單位單元UC通過元件分離層90而電氣分離。元件分離層90可以是在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體層，也可以是在半導(dǎo)體基板110內(nèi)的元件分離溝埋入的絕緣體。層間絕緣膜75覆蓋在半導(dǎo)體基板110上形成的場效應(yīng)晶體管2的柵極電極20。層間絕緣膜75內(nèi)，設(shè)置作為布線和/或遮光層的多個(gè)金屬層70。層間絕緣膜75及金屬層70通過多層布線技術(shù)，在層間絕緣膜75內(nèi)形成。不同布線級(jí)的金屬層70通過在層間絕緣膜75內(nèi)埋入的插塞(plug)72連接。例如，金屬層70用鋁(Al)或者銅(Cu)形成。通過作為布線的金屬層70及插塞72，由元件分離層90分離的各元件相互連接。
以下，將設(shè)置了場效應(yīng)晶體管2的柵極電極20及層間絕緣膜75的面(第I面)稱為半導(dǎo)體基板110的表面，相對(duì)于該面的垂直方向上，與該面相反的面(第2面)稱為半導(dǎo)體基板110的背面。另外，半導(dǎo)體基板110可以是硅單結(jié)晶基板，也可以是SOI (SiliconOn Insulator,絕緣體上娃)基板的半導(dǎo)體層。例如，本實(shí)施方式的圖像傳感器100包含單板式的像素陣列120。單板式的像素陣列120由單一的像素陣列120取得多個(gè)色信息。以與一個(gè)像素分別對(duì)應(yīng)的方式，安裝紅、藍(lán)及綠中至少I色的濾色器(filter)。如圖2，彩色濾色器CF隔著半導(dǎo)體基板110上的層間絕緣膜75設(shè)置在像素陣列120上方。在彩色濾色器CF和層間絕緣膜75之間，設(shè)置保護(hù)膜(沒有圖示)和/或粘接層(沒有圖示)。彩色濾色器CF例如具有使紅(R)、綠(G)及藍(lán)⑶中任一個(gè)色(對(duì)應(yīng)的波段的光)透過的各濾色器多個(gè)排列的圖形。以I色的濾色器對(duì)應(yīng)一個(gè)像素的方式，使多 個(gè)濾色器按預(yù)定的圖形排列。從而，形成單板式的圖像傳感器。另外，彩色濾色器CF除了紅、綠、藍(lán)，也可以包含使可見光的全波段透過的白(W)的濾色器和/或黃色的濾色器。彩色濾色器CF具有例如拜耳排列、WRGB排列等的排列圖形。微透鏡陣列ML隔著彩色濾色器CF，設(shè)置在像素陣列120上方。微透鏡陣列ML由與一個(gè)像素(光電二極管)對(duì)應(yīng)的一個(gè)微透鏡通過2維排列而形成。微透鏡陣列ML會(huì)聚從被攝體到圖像傳感器的光。來自被攝體的光經(jīng)由微透鏡ML、彩色濾色器CF及層間絕緣膜75，照射單位單元UC內(nèi)的光電二極管I。本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，設(shè)置了包含多層布線的層間絕緣膜75的面(元件形成面)成為來自被攝體的光的受光面。如本實(shí)施方式，在半導(dǎo)體基板110表面上的層間絕緣膜75上設(shè)置微透鏡ML及彩色濾色器CF，光電變換從半導(dǎo)體基板110的表面?zhèn)热肷涞墓獾膱D像傳感器稱為表面照射型圖像傳感器。另外，在設(shè)置模擬電路及邏輯電路的區(qū)域的上方中，也可以在層間絕緣膜75上設(shè)置襯墊(pad，沒有圖示)。襯墊通過設(shè)置在層間絕緣膜75內(nèi)的插塞與布線70及元件(晶體管)連接。另外，也可以在半導(dǎo)體基板110的背面設(shè)置襯墊。在半導(dǎo)體基板110的背面設(shè)置的襯墊通過貫通半導(dǎo)體基板110的電極(也稱為貫通電極)與布線70及元件連接。通過襯墊，包含圖像傳感器的芯片與其他芯片(例如，驅(qū)動(dòng)芯片)或電源電氣連接。圖3是像素陣列120及其附近的電路的電路構(gòu)成例的示圖。多個(gè)單位單元UC在像素陣列120內(nèi)配置。各單位單元UC設(shè)置在讀出控制線RD1、RD2和垂直信號(hào)線VSL的交叉位置。圖3所示單位單元UC具有一個(gè)單位單元UC包含2個(gè)像素1A、IB的2像素I單元構(gòu)造。2像素I單元構(gòu)造的單位單元UC中，像素控制單元的一部分及信號(hào)檢測(cè)部對(duì)2個(gè)像素(光電變換部)1A、1B共用。單位單元UC的像素控制單元例如包括5個(gè)場效應(yīng)晶體管2A、2B、3、4、5。各場效應(yīng)晶體管2A、2B、3、4、5例如是η溝道型MOS晶體管。單位單元UC所包含的5個(gè)場效應(yīng)晶體管分別稱為傳輸門2Α、2Β、晶體管放大器5、尋址晶體管(address transistor) 4及復(fù)位晶體管3。2像素I單元構(gòu)造的單位單元UC中，2個(gè)傳輸門2A、2B設(shè)置成與各像素1A、1B分別對(duì)應(yīng)。單位單元UC的像素1A、1B由光電二極管1A、1B形成。光電二極管1A、1B的陽極接地(與接地端子連接)。光電二極管1A、1B的陰極經(jīng)由傳輸門2A、2B的電流通路與作為信號(hào)檢測(cè)部6的浮置擴(kuò)散層連接。如上述，光電二極管1A、1B將通過微透鏡及彩色濾色器的光變換為電氣信號(hào)(信號(hào)電荷)，蓄積該電荷。通過光電二極管1A、1B內(nèi)的電荷，在光電二極管1A、1B的端子間產(chǎn)生電位差。以下，不區(qū)別光電二極管1A、1B的場合,表不為光電二極管I。
傳輸門2A、2B分別控制各光電二極管1A、1B的信號(hào)電荷的蓄積及放出。傳輸門2A、2B的柵極分別與讀出控制線RD1、RD2連接。傳輸門2A、2B的電流通路的一端分別與光電二極管1A、1B的陰極連接。傳輸門2A、2B的電流通路的另一端與浮置擴(kuò)散層FD連接。以下，不區(qū)別傳輸門2A、2B的場合,表不為傳輸門2。傳輸門2也可以稱為讀出晶體管(readtransistor)或引線晶體管(lead transistor) 2像素I單元構(gòu)造的單位單元UC中，復(fù)位晶體管3、尋址晶體管4及晶體管放大器5由2個(gè)像素1A、1B共有。復(fù)位晶體管3使浮置擴(kuò)散層FD的電位(晶體管放大器5的柵極電位)復(fù)位。復(fù)位晶體管3的柵極與復(fù)位控制線RST連接。復(fù)位晶體管3的電流通路的一端與浮置擴(kuò)散層FD連接，復(fù)位晶體管3的電流通路的另一端與電源端子(例如，接地端子)連接。復(fù)位晶體管3也稱為復(fù)位門。尋址晶體管4起到用于選擇(激活)單位單元UC的選擇元件的功能。尋址晶體管4的柵極與尋址控制線ADR連接。尋址晶體管4的電流通路的一端與晶體管放大器5的電流通路的另一端連接，尋址晶體管4的電流通路的另一端與電源端子(例如，接地端子)連接。尋址晶體管4也稱為尋址門或行選擇晶體管。晶體管放大器5放大浮置擴(kuò)散層FD保持的來自像素I的信號(hào)。晶體管放大器5的柵極與浮置擴(kuò)散層FD連接。晶體管放大器5的電流通路的一端與垂直信號(hào)線VSL連接，晶體管放大器5的電流通路的另一端與尋址晶體管4的電流通路的一端連接。晶體管放大器5放大的信號(hào)作為單位單元(或像素)的信號(hào)向垂直信號(hào)線VSL輸出。晶體管放大器5在單位單元UC內(nèi)，起到源極跟隨器的功能。晶體管放大器5也稱為放大門。另外，單位單元UC也可以不含尋址晶體管4。該場合，也不設(shè)置尋址控制線ADR，晶體管放大器5的電流通路的另一端與電源端子(例如，接地端子)連接。本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，單位單元UC不限于2像素I單元構(gòu)造。例如，也可以像4像素I單元構(gòu)造、8像素I單元構(gòu)造那樣，一個(gè)單位單元UC包含3個(gè)以上的像素(光電二極管)，一個(gè)單位單元UC內(nèi)，3個(gè)以上的像素共有一個(gè)浮置擴(kuò)散層(信號(hào)檢測(cè)部)6及一個(gè)像素控制單元3、4、5的構(gòu)造。本實(shí)施方式的圖像傳感器100也可以是一個(gè)單位單元UC包含一個(gè)像素(光電二極管)的I像素I單元構(gòu)造。例如，多個(gè)單位單元UC以2 μ m到3 μ m左右的間距或2 μ m以下的間距配置在像素陣列120內(nèi)。作為控制像素陣列120的工作的周邊電路130，定時(shí)生成電路80、垂直移位寄存器81、水平移位寄存器82、放大器電路88及水平選擇開關(guān)晶體管84、負(fù)載晶體管86與像素陣列120設(shè)置在相同芯片110內(nèi)。另外，這些以外的周邊電路與像素陣列120設(shè)置在相同芯片110內(nèi)。定時(shí)生成電路80控制像素陣列120的工作定時(shí)。定時(shí)生成電路80控制生成垂直移位寄存器81及水平移位寄存器82輸出的控制信號(hào)的定時(shí)。垂直移位寄存器81與讀出控制線RD1、RD2、尋址控制線ADR及復(fù)位控制線RST連接。垂直移位寄存器81根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，控制讀出控制線RD1、RD2、尋址控制線ADR及復(fù)位控制線RST的電位，按行單位控制及選擇像素陣列120內(nèi)的多個(gè)單位單元UC。即，垂直移位寄存器81將用于控制各單位單元內(nèi)的晶體管2A、2B、3、4、5的導(dǎo)通及截止的控制信號(hào)(電壓脈沖)以預(yù)定的工作定時(shí)向各控制線RD1、RD2、RST、ADR輸出。然后，垂直移位寄存器81使與共同的控制線RD1、RD2、RST、ADR連接的多個(gè)晶體管一起導(dǎo)通或截止。水平移位寄存器82與水平選擇晶體管84的柵極連接。水平移位寄存器82根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，向水平選擇晶體管84的柵極供給水平選擇脈沖，控制像 素陣列120的列。水平選擇晶體管84的電流通路的一端與水平信號(hào)線HSL連接，水平選擇晶體管84的電流通路的另一端與垂直信號(hào)線VSL的一端連接。水平選擇晶體管84由來自水平移位寄存器82的水平選擇脈沖激活或非激活。負(fù)載晶體管86的電流通路的一端與垂直信號(hào)線VSL的另一端連接。負(fù)載晶體管86進(jìn)行二極管連接。即，負(fù)載晶體管86的電流通路的另一端與負(fù)載晶體管86的柵極連接。負(fù)載晶體管86的電流通路的另一端與電源端子(例如，接地端子)連接。負(fù)載晶體管86用作對(duì)于垂直信號(hào)線VSL的恒流源。放大器電路88的輸入端子與水平信號(hào)線HSL連接。放大器電路88檢測(cè)及放大經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的水平選擇晶體管從垂直信號(hào)線VSL向水平信號(hào)線HSL輸出的來自單位單元UC的信號(hào)。放大器電路88放大的單位單元UC的信號(hào)向后級(jí)的電路，例如AD變換電路或圖像處理電路輸出。像素陣列120的信號(hào)通過AD變換電路，進(jìn)行模擬-數(shù)字變換處理和/或CDS (Correlated Double Sampling :相關(guān)雙重采樣)處理。然后，來自AD變換電路的輸出信號(hào)(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))由圖像處理電路執(zhí)行補(bǔ)正處理和/或特征量的計(jì)算處理。從而，例如，形成與像素陣列120的I幀對(duì)應(yīng)的圖像。這里，說明圖像傳感器的工作的一例。根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，與選擇的像素陣列120的行對(duì)應(yīng)的復(fù)位控制線RST由垂直移位寄存器81設(shè)定成“H”電平，復(fù)位晶體管3導(dǎo)通。從而，浮置擴(kuò)散層6的電位被復(fù)位。另外，根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，與選擇的像素陣列120的行對(duì)應(yīng)的尋址控制線ADR由垂直移位寄存器81設(shè)定成“H”電平。從而，尋址晶體管4導(dǎo)通。經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的尋址晶體管4，晶體管放大器5的電流通路的另一端與電源端子(例如，接地端子)連接。復(fù)位狀態(tài)的浮置擴(kuò)散層6的電位向晶體管放大器5的柵極施加。根據(jù)浮置擴(kuò)散層6的電位的大小，晶體管放大器5驅(qū)動(dòng)。根據(jù)被施加復(fù)位狀態(tài)的電位的晶體管放大器5的驅(qū)動(dòng)力，垂直信號(hào)線VSL的電位變動(dòng)。這樣，來自由復(fù)位狀態(tài)的浮置擴(kuò)散層6的電位驅(qū)動(dòng)的晶體管放大器5的輸出作為單位單兀UC的輸出，向垂直信號(hào)線VSL輸出。本實(shí)施方式中，浮置擴(kuò)散層6為復(fù)位狀態(tài)時(shí)的單位單元的輸出信號(hào)稱為復(fù)位信號(hào)或復(fù)位電壓。根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，水平選擇晶體管84由來自水平移位寄存器82的水平選擇脈沖而分別導(dǎo)通。從而，向垂直信號(hào)線VSL輸出的復(fù)位信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的水平選擇晶體管84的電流通路(溝道)及水平信號(hào)線HSL，向放大器電路88輸出。放大器電路88檢測(cè)及放大取得的復(fù)位信號(hào)，向后級(jí)的電路(例如，AD變換電路、圖像處理電路)輸出。復(fù)位控制線RST設(shè)定成“L”電平，復(fù)位晶體管3截止。浮置擴(kuò)散層6的電位成為浮置狀態(tài)。單位單元UC內(nèi)的光電二極管1A、1B以預(yù)定的工作定時(shí)從被攝體取得光，將該光信號(hào)變換為電氣信號(hào)(信號(hào)電荷)。光電二極管1A、1B蓄積信號(hào)電荷。
該期間，讀出的控制線RD1、RD2的信號(hào)電平設(shè)定成“L”電平(例如，-1. OV左右)。單位單元UC內(nèi)的與2個(gè)光電二極管1A、1B分別對(duì)應(yīng)的傳輸門2A、2B被截止。根據(jù)定時(shí)生成電路80指示的工作定時(shí)，垂直移位寄存器81輸出“H”電平(例如，5V左右的信號(hào))的讀出信號(hào)。經(jīng)由讀出控制線RD1、RD2，“H”電平的信號(hào)向作為傳輸門2A、2B的晶體管的柵極施加，傳輸門2A、2B導(dǎo)通。單位單元UC內(nèi)的2個(gè)光電二極管1A、1B蓄積的信號(hào)電荷經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的傳輸門的電流通路(溝道)被讀出到浮置擴(kuò)散層6。另外，尋址晶體管4在預(yù)定的定時(shí)導(dǎo)通，晶體管放大器5的電流通路的另一端與電源端子連接。與來自光電二極管I的信號(hào)電荷量對(duì)應(yīng)的浮置擴(kuò)散層6的電位向晶體管放大器5的柵極施加。根據(jù)浮置擴(kuò)散層6的電位的大小(來自光電二極管I的信號(hào)電荷量)，晶體管放大器5驅(qū)動(dòng)。根據(jù)施加了與信號(hào)電荷量對(duì)應(yīng)的電位的晶體管放大器5的驅(qū)動(dòng)力，垂直信號(hào)線VSL的電位變動(dòng)。這樣，由信號(hào)電荷的保持狀態(tài)的浮置擴(kuò)散層6的電位驅(qū)動(dòng)的晶體管放大器5的輸出作為單位單元UC的輸出，向垂直信號(hào)線VSL輸出。浮置擴(kuò)散層6保持來自光電二極管的信號(hào)電荷時(shí)來自單位單元的輸出信號(hào)稱為像素信號(hào)或像素電壓。然后，水平選擇晶體管84在指示的工作定時(shí)由來自水平移位寄存器82的水平選擇脈沖而分別被導(dǎo)通。從而，向垂直信號(hào)線VSL輸出的像素信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的水平選擇晶體管的電流通路(溝道)向放大器電路88輸出。放大器電路88檢測(cè)及放大取得的像素信號(hào)，向后級(jí)的電路(例如，AD變換電路、圖像處理電路)輸出。以上的處理按像素陣列120的行單位依次執(zhí)行。例如，來自單位單元UC的復(fù)位信號(hào)及像素信號(hào)通過后級(jí)的電路(例如，AD變換電路)進(jìn)行數(shù)字變換處理及相關(guān)2重采樣(⑶S Correlated Double Sampling)處理,形成數(shù)字的像素?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)形成的像素?cái)?shù)據(jù)，由后級(jí)的電路(例如，圖像處理裝置)形成像素陣列120的I幀的圖像。這里，表示了一個(gè)單位單元UC內(nèi)的2個(gè)光電二極管1A、IB的兩方同時(shí)與浮置擴(kuò)散層6導(dǎo)通的例。但是，根據(jù)各個(gè)光電二極管1A、1B的特性(例如，光感度)，也可以控制2個(gè)讀出控制線RD1、RD2的電位，使光電二極管1A、1B逐一與浮置擴(kuò)散層6導(dǎo)通。從而，單位單兀UC內(nèi)的傳輸門2A、2B逐一被激活(導(dǎo)通)。另外，本實(shí)施方式中所述的圖像傳感器的工作為一例，根據(jù)單位單元UC的電路構(gòu)成、像素陣列及周邊電路的構(gòu)成，圖像傳感器的工作可適宜變更。圖4是像素陣列120的平面構(gòu)造的示圖。圖4中，表示了像素陣列120內(nèi)的2像素I單元構(gòu)造的單位單元UC的布局。如圖4，單位單元UC的形成區(qū)域UA內(nèi)，設(shè)置了形成2個(gè)像素1A、1B的區(qū)域PAA、PAB和形成像素控制單元的區(qū)域AA。形成單位單元UC的區(qū)域UA稱為單位單元形成區(qū)域UA0形成像素的區(qū)域PAA、PAB稱為像素形成區(qū)域PAA、PAB。不區(qū)別像素形成區(qū)域PAA、PAB的場合，表示了像素形成區(qū)域PA。形成像素控制單元的區(qū)域AA稱為像素控制單元形成區(qū)域AA。
單位單元形成區(qū)域UA按像素陣列120內(nèi)的每單位單元UC，由元件分離區(qū)域90、95區(qū)分。單位單元形成區(qū)域UA被元件分離區(qū)域90、95包圍。像素形成區(qū)域PA及像素控制單元形成區(qū)域AA是設(shè)置在半導(dǎo)體基板(芯片)110內(nèi)的半導(dǎo)體區(qū)域。一個(gè)單位單元形成區(qū)域UA中，2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB及一個(gè)像素控制單元形成區(qū)域AA是半導(dǎo)體基板110內(nèi)連續(xù)的半導(dǎo)體區(qū)域。一個(gè)單位單元形成區(qū)域UA內(nèi)，2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB的相互相鄰的一角與長方形狀的像素控制單元形成區(qū)域AA的長度方向(延伸方向)的一端分別連接。像素形成區(qū)域PA具有矩形狀(四角形狀)的平面形狀。像素控制單元形成區(qū)域AA具有線狀(長方形狀)的平面形狀。一個(gè)單位單元形成區(qū)域內(nèi)的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB夾著元件分離區(qū)域(元件分離層)90，在y方向相鄰。例如，一個(gè)單位單元形成區(qū)域UA內(nèi)的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB由作為元件分離層90的雜質(zhì)半導(dǎo)體層區(qū)分。但是，包括絕緣體的元件分離層90也可以區(qū)分單位單元形成區(qū)域UA內(nèi)的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB。例如，互異的單位單元形成區(qū)域UA的像素形成區(qū)域PA由作為元件分離層的絕緣體電氣分離。單位單元形成區(qū)域UA內(nèi)的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB形成在y方向上被互異的2個(gè)單位單元形成區(qū)域UA的像素控制單元形成區(qū)域AA夾持的布局?；ギ惖膯挝粏卧纬蓞^(qū)域UA的多個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB以在y方向互相錯(cuò)開(鋸齒狀)的方式沿x方向排列。相對(duì)于x_y平面斜向相鄰的單位單元形成區(qū)域UA的像素形成區(qū)域，在X方向相鄰的2個(gè)單位單元形成區(qū)域UA的2個(gè)像素形成區(qū)域之間，進(jìn)行布局。像素控制單元形成區(qū)域AA由作為元件分離層95的絕緣體區(qū)分。沿X方向排列的多個(gè)單位單元形成區(qū)域UA中，多個(gè)像素控制單元形成區(qū)域AA以沿X方向在同一直線上排列的方式在像素陣列120內(nèi)布局。多個(gè)像素控制單元形成區(qū)域AA以在y方向上夾持于屬于互異的單位單元形成區(qū)域UA的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB間的方式在像素陣列120內(nèi)布局。像素控制單元形成區(qū)域AA的長度方向的另一端配置在與X方向相鄰的其他單位單元形成區(qū)域UA的2個(gè)像素形成區(qū)域PAA、PAB間。如圖4，傳輸門(引線晶體管或讀出晶體管)2的柵極電極20隔著柵極絕緣膜設(shè)置在像素形成區(qū)域PA和像素控制單元形成區(qū)域AA的連接部(半導(dǎo)體區(qū)域)上。傳輸門2的柵極電極20相對(duì)于像素控制單元形成區(qū)域AA的延伸方向在斜方向傾斜。傳輸門2的溝道長度方向相對(duì)于像素控制單元形成區(qū)域AA的延伸方向形成斜方向。通過與2個(gè)像素1A、1B對(duì)應(yīng)的傳輸門2A、2B的導(dǎo)通/截止，包括連續(xù)的半導(dǎo)體區(qū)域的像素形成區(qū)域PAA、PAB和像素控制單元形成區(qū)域AA電氣地連接或電氣地分離。像素形成區(qū)域PA包含用于形成光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層。用于形成光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10AU0B可以是一個(gè)層，也可以是包括雜質(zhì)濃度不同的多個(gè)層的層疊構(gòu)造。例如，像素形成區(qū)域PA內(nèi)的光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層用作傳輸門2的電流通路的一端(源極/漏極區(qū)域)。作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA內(nèi)。浮置擴(kuò)散層6以包圍2個(gè)傳輸門2A、2B的柵極電極20和復(fù)位晶體管3的柵極電極30的方式在像素控制單元形成區(qū)域AA內(nèi)布局。 在雜質(zhì)半導(dǎo)體層60上設(shè)置接觸插塞(沒有圖示)。浮置擴(kuò)散層6用作傳輸門2的電流通路的另一端(源極/漏極區(qū)域)。復(fù)位晶體管3的柵極電極30隔著柵極絕緣膜設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA上。復(fù)位晶體管3的溝道長度方向與像素控制單元形成區(qū)域AA的延伸方向(長度方向)一致。晶體管的溝道寬度方向上的復(fù)位晶體管3的柵極電極30的一端及另一端在元件分離區(qū)域上配置。浮置擴(kuò)散層6實(shí)質(zhì)成為復(fù)位晶體管3的電流通路的一端(源極/漏極區(qū)域)。復(fù)位晶體管3的電流通路的另一端是設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA內(nèi)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層。尋址晶體管4在像素控制單元形成區(qū)域AA的長度方向上，配置在與浮置擴(kuò)散層設(shè)置側(cè)(一端)相反側(cè)的端部。尋址晶體管4的柵極電極40隔著柵極絕緣膜設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA上。尋址晶體管4的電流通路的一端及另一端是設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA內(nèi)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層。作為尋址晶體管4的電流通路的另一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA的延伸方向的端部(浮置擴(kuò)散層6設(shè)置側(cè)的相反側(cè))。作為尋址晶體管4的電流通路的另一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層與其他晶體管不共有。在尋址晶體管4的與其他晶體管不共有的雜質(zhì)半導(dǎo)體層上，例如，設(shè)置接觸插塞(沒有圖示)。晶體管放大器5在像素控制單元形成區(qū)域AA內(nèi)，布局于復(fù)位晶體管3和尋址晶體管4之間。在復(fù)位晶體管3的柵極電極30和尋址晶體管4的柵極電極40之間，晶體管放大器5的柵極電極50隔著柵極絕緣膜設(shè)置在像素控制單元形成區(qū)域AA上。作為晶體管放大器5的電流通路的一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層與作為復(fù)位晶體管3的電流通路的另一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層共有。作為晶體管放大器5的電流通路的另一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層與作為尋址晶體管4的電流通路的一端的雜質(zhì)半導(dǎo)體層共有。晶體管放大器5的柵極電極50經(jīng)由布線及插塞與浮置擴(kuò)散層6連接。這樣，像素控制單元內(nèi)的各晶體管2、3、4、5在相鄰的晶體管間共有作為源極/漏極(電流通路的一端及另一端)的雜質(zhì)半導(dǎo)體層。從而，單位單元形成區(qū)域UC的占有面積縮小，實(shí)現(xiàn)單位單元UC的微細(xì)化。另外，與復(fù)位晶體管3同樣，尋址晶體管4及晶體管放大器5的溝道長度方向與像素控制單元形成區(qū)域AA的延伸方向(長度方向)對(duì)應(yīng)。復(fù)位晶體管3、尋址晶體管4及晶體管放大器5的溝道寬度方向與像素控制單元形成區(qū)域AA的寬度方向?qū)?yīng)。在晶體管的溝道寬度方向上，尋址晶體管4及晶體管放大器5的柵極電極40、50的一端及另一端在元件分離區(qū)域上配置。用圖5至圖7B，說明本實(shí)施方式的固體拍攝裝置(圖像傳感器)的單位單元包含的晶體管的截面構(gòu)造。圖5是本實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元UC內(nèi)的晶體管的構(gòu)造的鳥瞰圖。圖6A、圖6B、圖7A及圖7B是本實(shí)施方式的固體拍攝裝置的單位單元UC內(nèi)的晶體管的構(gòu)造截面圖。另外，圖5至圖7B中，為了明確圖示，覆蓋單位單元內(nèi)的晶體管的柵極電極的層間絕緣膜的圖示省略。
如圖5，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，單位單元UC包含的晶體管的柵極電極50具有在半導(dǎo)體基板110內(nèi)埋入的部分151。晶體管5的柵極電極50的在半導(dǎo)體基板埋入的部分151稱為埋入部151。柵極電極50的埋入部150以外的部分稱為上層部150。上層部150是相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面的垂直方向上，與半導(dǎo)體基板110的頂面(源極/漏極區(qū)域52的頂面)的位置相比位于上側(cè)(層間絕緣膜側(cè))的部分，上層部150的上部及側(cè)部由層間絕緣膜(沒有圖示)覆蓋。柵極電極50的上層部150，與半導(dǎo)體基板110的頂面相比相對(duì)于半導(dǎo)體基板的底部向相反側(cè)(層間絕緣膜側(cè))突出。上層部150也稱為突起部150。柵極電極50的一部分(埋入部)151通過在半導(dǎo)體基板110內(nèi)埋入，隔著柵極絕緣膜51相對(duì)向的柵極電極50和半導(dǎo)體基板(溝道區(qū)域)110的面積增大。結(jié)果，晶體管(柵極電極)的平面尺寸(大小)即使小，也可以增大晶體管的溝道區(qū)域的尺寸(溝道長度/溝道寬度)。例如，具有包含埋入部151的柵極電極50的晶體管5是晶體管放大器5。圖6A及圖6B是本實(shí)施方式的圖像傳感器100包含的晶體管放大器5的截面構(gòu)造的示圖。圖6A是沿圖4的VIA-VIA的截面，表示沿晶體管的溝道長度方向的晶體管放大器5的截面構(gòu)造。圖6B是沿圖4的VIB-VIB的截面，表示沿晶體管的溝道寬度方向的晶體管放大器5的截面構(gòu)造。如圖5、圖6A及圖6B,晶體管放大器5的柵極電極50的埋入部151設(shè)置在形成于半導(dǎo)體基板110內(nèi)的溝RCl內(nèi)。晶體管放大器5的柵極絕緣膜51沿溝RCl的內(nèi)側(cè)面及底面設(shè)置。柵極電極50的埋入部151從柵極電極50的上層部(突起部)150的底面向半導(dǎo)體基板120側(cè)突出。在相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面的垂直方向上,柵極電極50的底面的一部分,通過埋入部151的形成，與半導(dǎo)體基板110的頂面(源極/漏極區(qū)域的頂面)相比，向半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)后退。如圖6A，溝道長度方向上的埋入部151的側(cè)面夾著柵極絕緣膜52，與作為源極/漏極區(qū)域的雜質(zhì)半導(dǎo)體層52相鄰。晶體管的溝道長度方向上的柵極電極50的截面形狀形成大致矩形狀。如圖6B，在溝道寬度方向上的埋入部151的側(cè)面和元件分離層95之間，設(shè)置柵極絕緣膜51和半導(dǎo)體區(qū)域110。溝道寬度方向上的埋入部151的兩側(cè)面，夾著柵極絕緣膜51，與半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體基板)110相對(duì)向。晶體管的溝道寬度方向上的柵極電極50的截面形狀形成向下凸型的截面形狀。柵極絕緣膜51設(shè)置在半導(dǎo)體基板110和上層部150之間以及半導(dǎo)體基板110和埋入部151的側(cè)面及底面之間。晶體管的溝道寬度方向上的埋入部151的尺寸(寬度)Wl比晶體管的溝道寬度方向上的上層部152的寬度小。埋入部151的寬度Wl比柵極絕緣膜52的膜厚的2倍的尺寸大。例如，晶體管的溝道長度方向上的埋入部151的尺寸LI與晶體管的溝道長度方向上的上層部150的尺寸L2實(shí)質(zhì)相同。晶體管的溝道寬度方向上的埋入部151的寬度Wl優(yōu)選比晶體管的溝道寬度方向 上的像素控制單元形成區(qū)域AA的寬度WAA小。這是因?yàn)?埋入部151的寬度Wl和像素控制單元形成區(qū)域AA的寬度WAA為相同大小的場合，元件分離層95和埋入部151的側(cè)面接觸，與元件分離層95和埋入部151的側(cè)面不接觸的場合比較，埋入部151的溝道寬度方向的側(cè)面和半導(dǎo)體區(qū)域110的相向面積(對(duì)向面積)減少。因此，優(yōu)選設(shè)定埋入部151及埋入其的溝RCl的尺寸，使得埋入部151的寬度Wl比像素控制單元形成區(qū)域AA的寬度WAA小。相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向(深度方向)上,柵極電極50的埋入部151的底面的位置與源極/漏極區(qū)域52的頂面相比，位于半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)(后退)。例如，相對(duì)于半導(dǎo)體基板Iio表面的垂直方向(深度方向)上，柵極電極50的埋入部151的底面的位置與元件分離層95的底面的位置相比，位于半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)。另外，柵極電極50的埋入部151的底面的位置也可以設(shè)定在源極/漏極區(qū)域52的頂面位置和元件分離層95的底面位置的中間位置。例如，相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向(深度方向)上，柵極電極50的埋入部151具有尺寸(厚度)dl。埋入部151的尺寸dl可以比相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向上的上層部150的尺寸大或者小。如本實(shí)施方式的圖像傳感器100，晶體管放大器5具有埋入半導(dǎo)體基板110內(nèi)的部分151時(shí)，晶體管放大器5的溝道寬度(柵極寬度)的尺寸大致成為“WAA+2Xdl”。這樣，與溝道寬度方向上的埋入部151的側(cè)面和半導(dǎo)體區(qū)域110相對(duì)向的尺寸dl相應(yīng)，晶體管放大器5的溝道寬度變大。即，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，通過增大埋入部151的尺寸dl,與相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面水平方向上的平面的柵極電極50和半導(dǎo)體基板110的相向面積比較，可增大晶體管放大器5的溝道寬度。另外，柵極電極50具有埋入部151，從而晶體管放大器5的溝道長度(柵極長)與尺寸(厚度)dl相應(yīng)而變大。例如，在設(shè)置埋入部151的部分中，晶體管放大器5的溝道長度(柵極長)成為“L2+2Xdl”。這樣，晶體管5的柵極電極50通過具有埋入半導(dǎo)體基板110的部分151，可以增大晶體管放大器5的柵極電極50和半導(dǎo)體區(qū)域110的相向面積，增大晶體管的溝道尺寸(溝道寬度及溝道長度)。另外，圖5、圖6A及圖6B所示例中，溝RCl的截面形狀形成矩形狀。但是，溝RCl的截面形狀也可以是半圓狀或半橢圓狀。該場合，溝RCl的底部具有預(yù)定的曲率，溝RCl及柵極電極50的埋入部151的底面成為曲面。
如圖7A及圖7B，傳輸門(引線晶體管或讀出晶體管)2也可以具有包含埋入部121的柵極電極20。圖7A表示沿圖4的VIIA-VIIA線的截面，即沿晶體管的溝道長度方向的傳輸門2的截面構(gòu)造。圖7B表示沿圖4的VIIB-VIIB線的截面，即沿晶體管的溝道寬度方向的傳輸門2的截面構(gòu)造。如圖7A及圖7B，與圖6A及圖6B所示的像素控制單元的晶體管(晶體管放大器5)的柵極電極50同樣，傳輸門2具有包含上層部(突起部)120和埋入部121的柵極電極20。傳輸門2的柵極電極20的埋入部121設(shè)置在形成于半導(dǎo)體基板110內(nèi)的溝RC2內(nèi)。半導(dǎo)體基板110和埋入部121之間，設(shè)置柵極絕緣膜21。
如圖7A，埋入部121的溝道長度方向上的一個(gè)側(cè)面夾著柵極絕緣膜21，與作為浮置擴(kuò)散層的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60相鄰。埋入部121的溝道長度方向上的另一個(gè)側(cè)面夾著柵極絕緣膜21，與半導(dǎo)體區(qū)域110及表面屏蔽層78、79相鄰。在用于形成光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層和埋入部121的側(cè)面上的柵極絕緣膜21之間，設(shè)置半導(dǎo)體區(qū)域。但是，光電二極管的雜質(zhì)層10的側(cè)面也可以與埋入部121的側(cè)面上的柵極絕緣膜21接觸。例如，與埋入部121相鄰的表面屏蔽層78的部分79的雜質(zhì)濃度比光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的表層中的表面屏蔽層78的雜質(zhì)濃度低。與埋入部121相鄰的表面屏蔽層78的部分79稱為低濃度屏蔽層79。在低濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體層形成后，在柵極電極20的側(cè)面形成側(cè)壁膜，再度進(jìn)行離子注入，形成高濃度的表面屏蔽層78，從而形成低濃度屏蔽層79。如圖7B，晶體管的溝道寬度方向上，傳輸門2的柵極電極20的埋入部的寬度W2比夾著傳輸門2的溝道區(qū)域的元件分離層90間的間隔WAA'小。因此，埋入部121的溝道寬度方向上的兩側(cè)面夾著柵極絕緣膜21與半導(dǎo)體區(qū)域110相對(duì)向。另外，設(shè)置在傳輸門的溝道寬度方向的元件分離層90也可以是絕緣體。例如，相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上,光電二極管的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的底面的位置與傳輸門2的柵極電極20的埋入部121的底面的位置相比，設(shè)置在半導(dǎo)體基板110的底部(背面)側(cè)。相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上，浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60的底面的位置設(shè)定在光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的底面的位置和埋入部121的底面的位置之間的位置(深度)。例如，區(qū)分像素形成區(qū)域PA的元件分離層(雜質(zhì)半導(dǎo)體層)90的底面的位置與光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的底面的位置相比，設(shè)定在半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)。傳輸門2的柵極電極20通過包含埋入部121，使得相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向(深度方向)上，傳輸門2的柵極電極20的底面的位置接近作為像素的光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10中的雜質(zhì)濃度高的區(qū)域(光電二極管I的電位的中心、雜質(zhì)濃度的中心)。例如，相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向上，傳輸門2的柵極電極20的底面的位置優(yōu)選配置在與光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的雜質(zhì)濃度的中心(雜質(zhì)濃度最高的位置)的位置實(shí)質(zhì)相同的位置(深度)。從而，如圖8所示，與來自被攝體的光對(duì)應(yīng)，光電二極管I蓄積的電荷的幾乎全部可以向浮置擴(kuò)散層6傳送。圖8示意表示了本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，光電二極管I蓄積的電荷(信號(hào)電荷)向作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60傳送時(shí)信號(hào)電荷的移動(dòng)通路。圖8的“Al”表示半導(dǎo)體基板110的表面的位置。圖8的“A2”表示相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面的垂直方向上的傳輸門2的柵極電極20的埋入部121的位置(深度)。圖8的“A3”表不相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面的垂直方向上的光電二極管I的雜質(zhì)半導(dǎo)體層10的雜質(zhì)濃度最高的位置(雜質(zhì)濃度的中心)。傳輸門2的柵極電極20的埋入部121的底部在相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上，設(shè)置在半導(dǎo)體基板110的表面Al和包括雜質(zhì)半導(dǎo)體層的光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心位置A3之間的位置A2。 例如，表示A1-A2間的尺寸的“d2”與相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向上的埋入部121的尺寸(厚度)相當(dāng)。另外，晶體管放大器5的埋入部151的厚度dl可以與傳輸門的埋入部121的厚度d2相同或者不同。來自光電二極管I的信號(hào)電荷經(jīng)由在傳輸門2的柵極電極20的底面形成的溝道，向浮置擴(kuò)散層6移動(dòng)。本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，傳輸門2的柵極電極20包含埋入部121，該柵極電極20的底面與半導(dǎo)體基板110的表面Al相比，向半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)突出。因此，與相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上，如平面構(gòu)造的晶體管那樣，柵極電極的底面配置在與半導(dǎo)體基板110表面Al實(shí)質(zhì)相同位置的構(gòu)造(柵極電極不具有埋入部的構(gòu)造)比較，包含埋入部121的柵極電極20的底面配置在光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心(電位的中心)A3的附近。光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心A3和傳輸門2的溝道(柵極電極20的底面)A2的距離變小。因此，與從光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心A3向半導(dǎo)體基板110的表面Al移動(dòng)信號(hào)電荷的場合比較，從光電二極管I到浮置擴(kuò)散層6的電荷的傳送變得容易。結(jié)果，光電二極管I蓄積的信號(hào)電荷幾乎完全傳送到浮置擴(kuò)散層6。如圖5至圖7B，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，單位單元UC內(nèi)的場效應(yīng)晶體管
2、5具有包含在半導(dǎo)體基板110的溝RC1、RC2內(nèi)埋入的部分(埋入部)121、151的柵極電極 20,50ο例如，放大浮置擴(kuò)散層60的電位的晶體管放大器5具有包含埋入部151的柵極電極50。晶體管放大器5的柵極電極50的埋入部151從柵極電極50的上層部(突起部)150的底面向半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)(半導(dǎo)體基板110的背面?zhèn)?突出。埋入部50的溝道寬度方向的側(cè)面隔著柵極絕緣膜51與半導(dǎo)體區(qū)域110相對(duì)向。從而，晶體管放大器5的溝道寬度比晶體管形成區(qū)域(像素控制單元區(qū)域)的寬度大，晶體管放大器5的有效溝道寬度增大。例如，通過晶體管放大器5的柵極電極50的埋入部151，晶體管放大器5的溝道長度也變大。這樣，晶體管的平面尺寸即使微細(xì)化，在晶體管5的柵極電極50的埋入部151的側(cè)面和半導(dǎo)體區(qū)域(溝道區(qū)域)之間，也可以確保相對(duì)于半導(dǎo)體基板的表面的水平方向上的柵極電極和半導(dǎo)體區(qū)域的相向面積。
本實(shí)施方式的圖像傳感器100可以增大單位單元UC內(nèi)的晶體管的柵極電極50和半導(dǎo)體區(qū)域110的相向面積，擴(kuò)大該晶體管的溝道區(qū)域。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式的圖像傳感器100，伴隨單位單元UC內(nèi)的場效應(yīng)晶體管的微細(xì)化，例如，可以抑制Ι/f噪音(閃爍噪音)這樣由晶體管5引起的噪音惡化。根據(jù)本實(shí)施方式的圖像傳感器100，通過增大控制像素的工作的單位單元UC內(nèi)的晶體管的溝道區(qū)域的面積，可以降低噪音。因此，可以抑制在經(jīng)由晶體管放大器5的溝道區(qū)域向垂直信號(hào)線VSL輸出的來自像素(單位單元)的信號(hào)包含晶體管的噪音。另外，通過可以增大場效應(yīng)晶體管的溝道寬度，可以增大晶體管的電流驅(qū)動(dòng)力。通過可以增大場效應(yīng)晶體管的溝道長度，可以減小晶體管的泄漏電流。例如，如用于放大來自像素的信號(hào)的晶體管放大器5那樣，在晶體管的工作特性 可能影響來自像素的信號(hào)即圖像的畫質(zhì)的單位單元內(nèi)的晶體管中，優(yōu)選采用具有包含埋入部的柵極電極的晶體管。從而，根據(jù)本實(shí)施方式的圖像傳感器100，可以提高由圖像傳感器形成的圖像的畫質(zhì)。另外，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，用于傳送光電二極管的電荷的傳輸門2具有包含埋入部121的柵極電極。從而，相對(duì)于半導(dǎo)體基板表面的垂直方向上，傳輸門2的柵極電極20的底面的位置配置在光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心(電位的中心)的區(qū)域的附近。因此，從光電二極管I到浮置擴(kuò)散層6的信號(hào)電荷的傳送通路可以形成得靠近光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心，比較容易地傳送幾乎全部光電二極管I蓄積的信號(hào)電荷到浮置擴(kuò)散層FD。其結(jié)果，本實(shí)施方式的圖像傳感器100可以抑制信號(hào)電荷在光電二極管I內(nèi)殘存時(shí)在圖像產(chǎn)生的余像。例如，隨著像素尺寸的微細(xì)化，單位單元UC內(nèi)的晶體管及晶體管形成區(qū)域的面積微細(xì)化，晶體管的平面尺寸縮小。如本實(shí)施方式，通過在半導(dǎo)體基板110內(nèi)埋入柵極電極20,50的一部分，3維地確保柵極電極-半導(dǎo)體區(qū)域的相向面積，增大晶體管的有效溝道尺寸，可以抑制單位單元(像素)的微細(xì)化導(dǎo)致的晶體管的工作特性的劣化。本實(shí)施方式中，說明了晶體管放大器5及傳輸門2的兩方的柵極電極20、50具有埋入部151、121的例。但是，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，也可以僅僅晶體管放大器5具有包含埋入部151的柵極電極50。另外，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，也可以僅僅傳輸門2具有包含埋入部121的柵極電極20。而且，復(fù)位晶體管3及尋址晶體管4也可以具有包含埋入部的柵極電極。另外，實(shí)施方式的圖像傳感器以表面照射型圖像傳感器為例進(jìn)行了說明，但是也可以適用于背面照射型圖像傳感器。即，背面照射型圖像傳感器的單位單元UC中，傳輸門2及晶體管放大器5的至少一方具有圖5至圖7B所示的構(gòu)造。背面照射型圖像傳感器中，半導(dǎo)體基板110的背面成為來自被攝體的光的受光面。背面照射型圖像傳感器中，在半導(dǎo)體基板的背面?zhèn)仍O(shè)置彩色濾色器及微透鏡。即使是具有包含埋入部121、151的柵極電極20、50的場效應(yīng)晶體管設(shè)置在單位單元UC內(nèi)的背面照射型圖像傳感器，也可以取得與上述表面照射型圖像傳感器實(shí)質(zhì)相同的效果。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的固體拍攝裝置，可以改善圖像傳感器形成的圖像的畫質(zhì)。(b)制造方法參照?qǐng)D5至圖10B，說明第I實(shí)施方式的固體拍攝裝置(例如，圖像傳感器)的制
造方法。圖9A及圖9B是表示第I實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法的一工序的截面工序圖。圖9A表示沿晶體管的溝道長度方向的傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500的截面工序圖。圖9B表示沿晶體管的溝道寬度方向的傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500的截面工序圖。以下，形成傳輸門的區(qū)域200稱為傳輸門形成區(qū)域200，形成晶體管放大器的區(qū)域500稱為晶體管放大器形成區(qū)域500。如圖9A及圖9B，在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成元件分離層90、95，區(qū)分單位單元形成·區(qū)域UC的像素形成區(qū)域PAA及像素控制單元形成區(qū)域AA。例如，為了區(qū)分像素形成區(qū)域PAA，作為元件分離層90的雜質(zhì)半導(dǎo)體層90在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成。另外，為了區(qū)分像素控制單元形成區(qū)域AA，作為元件分離層95的絕緣體在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成。圖形化的掩模(例如，光致抗蝕劑掩模)通過光刻技術(shù)及蝕刻在半導(dǎo)體基板110上形成。該掩模(沒有圖示)在像素形成區(qū)域PAA具有開口部。該掩模在覆蓋像素形成區(qū)域PAA以外的區(qū)域的狀態(tài)下，執(zhí)行用于形成光電二極管的構(gòu)成部件(雜質(zhì)半導(dǎo)體層)10的離子注入。從而，光電二極管I在半導(dǎo)體基板110的像素形成區(qū)域PAA內(nèi)形成。用于形成光電二極管I的掩模除去后，掩模99A在半導(dǎo)體基板110上形成。掩模99A進(jìn)行圖形化，以在傳輸門及晶體管放大器的柵極電極的位置形成開口部。根據(jù)具有開口部的掩模99A，半導(dǎo)體基板110用例如RIE (Reactive Ion Etching,反應(yīng)離子蝕刻)蝕刻。從而，在傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)，在場效應(yīng)晶體管的柵極電極的形成位置，溝RC1、RC2在半導(dǎo)體基板110內(nèi)實(shí)質(zhì)上同時(shí)形成。晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)，開口部形成在掩模99A內(nèi)，使得形成的溝RCl的寬度Wl比晶體管放大器形成區(qū)域(像素控制單元形成區(qū)域)500的寬度WAA小。因此，晶體管的溝道寬度方向上，在溝RCl和元件分離層95之間由掩模99A覆蓋的區(qū)域中，殘留有半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體基板)110。溝RCl的寬度Wl設(shè)定成后續(xù)工序形成的晶體管的柵極絕緣膜的膜厚的2倍以上的尺寸。傳輸門形成區(qū)域200內(nèi)，相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上的溝RC2的尺寸(深度)d2優(yōu)選設(shè)定在相對(duì)于半導(dǎo)體基板110的表面的垂直方向上的光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心(雜質(zhì)濃度最高的位置)附近的位置。例如，晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)的溝RCl的深度(溝RCl的底面的位置)dl設(shè)定成使溝RCl的底面比元件分離層95的底面更靠半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)的尺寸。傳輸門形成區(qū)域200內(nèi)的溝RC2和晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)的溝RCl由共同的工序形成的場合，晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)的溝RCl的深度dl設(shè)定成與傳輸門形成區(qū)域200內(nèi)的溝RC2的深度d2實(shí)質(zhì)相同大小。但是，晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)的溝RCl的深度dl也可以不同于傳輸門形成區(qū)域200內(nèi)的溝RC2的深度d2。溝RC1、RC2的深度dl、d2互異的場合，溝RC1、RC2由不同的工序形成。例如，復(fù)位晶體管的形成區(qū)域及尋址晶體管的形成區(qū)域中，在掩模99A不形成開口部。復(fù)位晶體管及尋址晶體管的形成區(qū)域在用于形成溝RC1、RC2的蝕刻時(shí)，被掩模99A覆蓋。因此，在復(fù)位晶體管及尋址晶體管的形成區(qū)域內(nèi)，在半導(dǎo)體基板110內(nèi)不形成溝。圖1OA及圖1OB是表示第I實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法的一工序的截面工序圖。圖1OA是沿晶體管的溝道長度方向的傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500的截面工序圖。圖1OB表示沿晶體管的溝道寬度方向的傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500的截面工序圖。如圖1OA及圖10B，用于形成溝RC1、RC2的掩模除去后，晶體管的柵極絕緣膜21、51通過例如熱氧化法在半導(dǎo)體基板110上形成。從而，在半導(dǎo)體基板110的露出面及溝RC1、RC2的內(nèi)部，形成柵極絕緣膜21、51。
晶體管的溝道寬度方向及溝道長度方向上的溝RC1、RC2的尺寸設(shè)定成比柵極絕緣膜21、51的膜厚的2倍大的尺寸。因此，溝RC1、RC2不會(huì)被柵極絕緣膜21、51埋入。在半導(dǎo)體基板110上及柵極絕緣膜21、51上，導(dǎo)電體(例如，導(dǎo)電性多晶硅層)97通過例如CVD(Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)法沉積。在溝RC1、RC2內(nèi)，埋入導(dǎo)電體97。導(dǎo)電體97上，與預(yù)定的柵極電極的圖形對(duì)應(yīng)的掩模(沒有圖示)通過光刻技術(shù)及蝕刻形成。根據(jù)圖形化的掩模，導(dǎo)電體97通過例如RIE法加工。從而，如圖6A至圖7B，傳輸門2及晶體管放大器5的柵極電極20、50在柵極絕緣膜21、51上形成。本實(shí)施方式的圖像傳感器100的制造方法中，形成的柵極電極20、50包含在半導(dǎo)體基板110的溝RC1、RC2內(nèi)形成的埋入部121、151和埋入部121、151的上側(cè)(半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)的相反側(cè))的上層部120、150。形成的柵極電極20、50的埋入部121、151的側(cè)面夾著柵極絕緣膜21、51，與半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)向。另外，在傳輸門2及晶體管放大器5的柵極絕緣膜21、52及柵極電極20、50形成的同時(shí)，形成復(fù)位晶體管、尋址晶體管及周邊電路的場效應(yīng)晶體管的柵極絕緣膜及柵極電極。將形成的柵極電極50用作掩模，作為晶體管50的源極/漏極區(qū)域的雜質(zhì)半導(dǎo)體層52通過例如離子注入法在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成。另外，作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60、光電二極管I的頂面的表面屏蔽層78、79依次形成。例如，執(zhí)行相對(duì)于柵極電極的側(cè)壁絕緣膜的形成及在柵極電極上形成硅化物層的硅化物處理。如圖2，層間絕緣膜75、作為遮光膜或布線的金屬層70及連接布線間的插塞72通過多層布線技術(shù)形成。以與光電二極管I的位置對(duì)應(yīng)的方式，彩色濾色器CF及微透鏡ML在層間絕緣膜75上形成。襯墊在層間絕緣膜75上或半導(dǎo)體基板110的背面上形成。通過以上的工序，完成本實(shí)施方式的圖像傳感器100。本實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法中，說明了在傳輸門形成區(qū)域200和晶體管放大器形成區(qū)域500的兩方形成溝RC1、RC2，形成具有包含埋入部121、151的柵極電極的場效應(yīng)晶體管2、5的例。但是，也可以僅僅在傳輸門區(qū)域200內(nèi)，或，僅僅晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)，形成埋入柵極電極20、50的一部分121、151的溝RC1、RC2，僅僅在傳輸門2或晶體管放大器5的任一個(gè)柵極電極20、50，形成埋入部121、151。另外，復(fù)位晶體管及尋址晶體管的形成區(qū)域內(nèi)，與傳輸門形成區(qū)域200及晶體管放大器形成區(qū)域500同樣，也可以形成埋入柵極電極的一部分的溝，形成具有包含埋入部的柵極電極的場效應(yīng)晶體管。
另外，場效應(yīng)晶體管、光電二極管及浮置擴(kuò)散層的構(gòu)成部件的形成順序若確保匹配性，則不限于上述的順序。例如，也可以在單位單元UC的晶體管形成后，形成光電二極管。如上所述，本實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法中，在半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成的溝RC1、RC2內(nèi)，埋入導(dǎo)電體，將該導(dǎo)電體加工為預(yù)定的柵極圖形。從而，形成單位單元UC，其包含具有包含半導(dǎo)體基板110內(nèi)埋入的部分121、151的柵極電極20、50的晶體管；和光電二極管I。本實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法中，形成具有包含埋入部151的柵極電極的晶體管放大器5。形成的晶體管放大器5的柵極電極50中，除了上層部150的底面及埋入部151的底面，埋入部151的側(cè)面也與半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體基板)110相對(duì)向。
從而，本實(shí)施方式的圖像傳感器100中，可以增大控制光電二極管I的工作的單位單元UC內(nèi)的晶體管的有效溝道區(qū)域的尺寸。結(jié)果，可以抑制伴隨元件的微細(xì)化的晶體管的噪音(例如，Ι/f噪音)的增大。因此，本實(shí)施方式的圖像傳感器100可以降低在圖像包含的噪音。另外，本實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法中，形成具有包含埋入部121的柵極電極的傳輸門2。形成的傳輸門2的柵極電極20通過具有埋入部121，使得柵極電極20的底面的位置靠近光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心的位置。從而，光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心和浮置擴(kuò)散層6之間的信號(hào)電荷的移動(dòng)距離比在半導(dǎo)體基板110的表面附近移動(dòng)信號(hào)電荷的場合短。結(jié)果，光電二極管I蓄積的信號(hào)電荷的幾乎全部可以比較容易傳送到作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60。因此，本實(shí)施方式的制造方法形成的圖像傳感器可以抑制在形成圖像產(chǎn)生余像。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的圖像傳感器的制造方法，可以提供可以改善畫質(zhì)的圖像傳感器。(2)變形例參照?qǐng)D1lA至圖15，說明本實(shí)施方式的固體拍攝裝置(例如，圖像傳感器)的變形例。單位單元UC內(nèi)的場效應(yīng)晶體管(例如，晶體管放大器)的構(gòu)造中，只要晶體管具有包含上層部及埋入部的柵極電極50，則不限于上述的例(例如，圖6A、圖6B、圖7A及圖7B)。圖1lA至圖13是本實(shí)施方式的圖像傳感器100的單位單元UC包含的晶體管放大器5的變形例的示圖。圖1lA表示晶體管放大器5的溝道寬度方向的截面構(gòu)造。如圖11A，單位單元UC內(nèi)的晶體管的柵極電極50的截面形狀也可以是向下凹型的截面形狀。例如，晶體管的溝道寬度方向的一端及另一端中，埋入部151ρ1512設(shè)置在柵極電極50內(nèi)。2個(gè)埋入部151ρ1512中，一個(gè)埋入部Ml1的單側(cè)的側(cè)面與元件分離層95的側(cè)面接觸，另一個(gè)埋入部1512的單側(cè)的側(cè)面與元件分離層95的側(cè)面接觸。在2個(gè)埋入部151工、1512的不與元件分離層95接觸的側(cè)的側(cè)面間，設(shè)置半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體基板)110。溝道寬度方向的截面中，具有向下凹型的截面形狀的柵極電極50的晶體管放大器5的溝道寬度成為“WAA+2 X dl ”。圖1lB是圖1lA所示晶體管放大器5的制造方法的一例示圖。例如，如圖1IB，圖9A及圖9B所示圖像傳感器的制造工序中，開口部在掩模99B內(nèi)形成，使得溝道寬度方向上的晶體管放大器形成區(qū)域的元件分離層95的側(cè)面露出。從而，可以形成具有溝道寬度方向上凹型的截面形狀的柵極電極50的晶體管放大器5。另外，晶體管的溝道長度方向的截面中，柵極電極50也可以具有向下凹型的截面形狀。圖6A及圖6B的晶體管放大器5中，表示了晶體管放大器5的柵極電極50包含一個(gè)埋入部151的例。如圖12，2個(gè)以上的埋入部ISl1USl2*可以設(shè)置在柵極電極50。例如，多個(gè)埋入部151ρ1512在晶體管的溝道長度方向延伸。 圖12表示與圖1lA及圖1lB不同的變形例中的晶體管放大器5的溝道寬度方向的截面構(gòu)造。如圖12，2個(gè)埋入部ISl1USl2S置在柵極電極50的場合，晶體管的溝道寬度方向上的2個(gè)埋入部151ρ1512的兩側(cè)面夾著柵極絕緣膜51，與半導(dǎo)體區(qū)域110分別相對(duì)向。該場合，具有包含2個(gè)埋入部151ρ1512的柵極電極50的晶體管放大器5的溝道寬度成為“WAA+4Xdl”。為圖12所示構(gòu)造的場合，圖9A、圖9B、圖1lA及圖1lB所示圖像傳感器的制造工序中，多個(gè)開口部在覆蓋晶體管放大器形成區(qū)域500的掩模99內(nèi)形成，使得晶體管放大器形成區(qū)域500內(nèi)的溝道寬度方向上的晶體管放大器形成區(qū)域的元件分離層95的側(cè)面不露出。這樣，通過以多個(gè)埋入部151ρ1512與晶體管5的柵極電極50的上層部150連接的方式設(shè)置在柵極電極50內(nèi)，可以進(jìn)一步增大柵極電極50和半導(dǎo)體區(qū)域110的相向面積。另外，圖12所示例中，2個(gè)埋入部ISl1USl2S置在柵極電極50內(nèi)，但是，也可以3個(gè)以上的埋入部設(shè)置在柵極電極50內(nèi)。用圖13說明不同于圖11Α、圖1lB及圖12的變形例的晶體管放大器5的構(gòu)造。圖13表示晶體管放大器5的溝道長度方向的截面構(gòu)造。如圖13，溝道長度方向上的晶體管放大器5的柵極電極50的截面形狀中，也可以在埋入部151的側(cè)面上的柵極絕緣膜51和作為源極/漏極區(qū)域的雜質(zhì)半導(dǎo)體層52之間，設(shè)置半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體基板)110。該場合，溝道長度方向上的柵極電極20的截面形狀成為向下凸型的截面形狀。溝道長度方向的截面形狀為圖13所示構(gòu)造，溝道寬度方向的截面形狀為圖6Β所示構(gòu)造的場合，埋入部的平面形狀成為十字狀的平面形狀。圖13所示晶體管放大器中，晶體管的溝道長度方向上的柵極電極50的埋入部151的尺寸LI比柵極電極50的上層部150的尺寸L2小。例如，溝道長度方向上的溝RCl的尺寸比柵極絕緣膜52的膜厚的2倍的尺寸大。圖13所示晶體管放大器5中，晶體管5的溝道長度用“L2+2Xdl”表示。S卩，晶體管放大器的溝道長度，與埋入部的深度方向的尺寸dl的2倍的尺寸對(duì)應(yīng)而變大。通過增大晶體管的溝道長度，可以降低晶體管5為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的泄漏電流。另外，也可以在晶體管的溝道長度方向的截面中，以柵極電極50包含多個(gè)埋入部的方式形成晶體管放大器5。該場合，埋入部向晶體管的溝道寬度方向延伸，晶體管放大器5的溝道長度增大。例如，傳輸門、復(fù)位晶體管及尋址晶體管的柵極電極也可以具有圖1lA至圖13所示的柵極電極。圖14A、圖14B及圖15是本實(shí)施方式的圖像傳感器的單位單元UC包含的傳輸門2的變形例的示圖。如圖14A，傳輸門2的柵極電極20包含的埋入部121的截面形狀不限于矩形狀。例如，晶體管的溝道長度方向上的傳輸門2中的埋入部125及設(shè)置埋入部的溝RC3的截面形狀也可以是三角形狀。圖14A所示傳輸門2中，晶體管的溝道長度方向上，埋入部125的光電二極管I側(cè)的一端的底部配置在光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心的位置A3附近。另外，晶體管的溝道長度方向上，埋入部125的浮置擴(kuò)散層6側(cè)的另一端的底部配置在半導(dǎo)體基板110的表面Al附近。 埋入部125的浮置擴(kuò)散層6側(cè)的底部的位置配置在與浮置擴(kuò)散層6的頂面的位置實(shí)質(zhì)相同的位置。埋入部125的光電二極管I側(cè)的底部優(yōu)選配置在與光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心位置A3實(shí)質(zhì)相同的位置。圖14A所示的傳輸門2中，晶體管2的溝道長度方向上的柵極電極20的埋入部125的一端的底部的位置和另一端的底部的位置互異。傳輸門2的柵極電極20中，埋入部125的浮置擴(kuò)散層6側(cè)的底部與埋入部125的光電二極管I側(cè)的底部相比，位于相對(duì)于半導(dǎo)體基板的表面的垂直方向上半導(dǎo)體基板110的表面?zhèn)?層間絕緣膜75側(cè))。相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向上，埋入部125的浮置擴(kuò)散層6側(cè)的底部的位置配置在埋入部125的光電二極管I側(cè)的底部的位置A2和半導(dǎo)體基板110的表面Al之間的位置。圖7A及圖7B所示傳輸門2的構(gòu)造中，為了取入來自光電二極管I的信號(hào)電荷，作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層6的底部的位置形成在比埋入部121的底部深的位置。如圖7A及圖7B所示例，柵極電極20的埋入部的底部的全體設(shè)定在光電二極管的雜質(zhì)濃度的中心A3的位置的場合，作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60形成到半導(dǎo)體基板110的深位置為止。傳輸門2的柵極電極20的埋入部121的底部的位置隨著從浮置擴(kuò)散層6側(cè)朝向光電二極管I側(cè)，逐漸向半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)后退。另外，例如，若光電二極管I側(cè)的底部的位置與浮置擴(kuò)散層6側(cè)的底部的位置相比位于半導(dǎo)體基板110的底部側(cè)，傳輸門2的柵極電極20的埋入部121例如也可以階段狀地急劇變化。圖14B表示圖14A所示傳輸門的制造工序的一工序。如圖14B，圖14A的晶體管的溝道長度方向上的柵極電極20的埋入部125的截面形狀為三角形的傳輸門2中，例如，通過采用柵格掩模和/或半色調(diào)掩模的中間曝光，在溝RC3的形成區(qū)域內(nèi)形成膜厚不同的光致抗蝕劑掩模99C。例如，光致抗蝕劑掩模99C中，光電二極管形成區(qū)域PA側(cè)的膜厚薄，浮置擴(kuò)散層形成區(qū)域側(cè)的膜厚比光電二極管形成區(qū)域PA側(cè)的膜厚厚。采用這樣的膜厚不同的掩模99C，具有三角形狀的截面構(gòu)造的溝RC3在傳輸門形成區(qū)域200內(nèi)的半導(dǎo)體基板110內(nèi)形成。具有埋入部125的底部位置階段地變化的柵極電極20的傳輸門2的制造工序中，也可以通過與具有包含埋入部151的柵極電極50的晶體管放大器5的制造工序分別不同的工序，在各區(qū)域200、500內(nèi)形成溝RC1、RC3。如圖14A，埋入部125的浮置擴(kuò)散層6側(cè)的端部位于浮置擴(kuò)散層6的頂面的附近，從而，不將作為浮置擴(kuò)散層6的雜質(zhì)半導(dǎo)體層60形成到半導(dǎo)體基板110的深位置為止也可。結(jié)果，可以降低用于形成浮置擴(kuò)散層6的工藝的難度，降低圖像傳感器的制造成本。該場合中，傳輸門的埋入部125的光電二極管I側(cè)的底部配置在相對(duì)于半導(dǎo)體基板110表面的垂直方向上的光電二極管I的雜質(zhì)濃度的中心的位置A3的附近，因此，可以比較容易執(zhí)行光電二極管I的信號(hào)電荷的傳送。如圖15，傳輸門2的柵極電極20中，溝道寬度方向上的埋入部121的側(cè)面上的柵極絕緣膜21也可以與元件分離層(例如，雜質(zhì)半導(dǎo)體層)90接觸。即，溝道寬度方向上，傳輸門2中，在該埋入部121和元件分離層90之間，不存在半導(dǎo)體區(qū)域110也可。晶體管的溝道寬度方向上的埋入部121的寬度W2具有與晶體管的溝道寬度方向上的傳輸門形成區(qū)域內(nèi)的元件分離層90間的間隔WAA，實(shí)質(zhì)相同的大小。
這樣，傳輸門2中，埋入部121的底部的全體的位置通過接近光電二極管的雜質(zhì)濃度的中心的位置，可以向浮置擴(kuò)散層6高效傳送來自光電二極管I的信號(hào)電荷。如上所述，實(shí)施方式的圖像傳感器的變形例與實(shí)施方式的圖像傳感器同樣，可以改善圖像傳感器形成的圖像的畫質(zhì)。(3)適用例參照?qǐng)D16，說明各實(shí)施方式的固體拍攝裝置的適用例。實(shí)施方式的固體拍攝裝置(圖像傳感器)模塊化后，適用于數(shù)字拍攝機(jī)和/或附帶拍攝機(jī)的便攜電話。圖16是本實(shí)施方式的圖像傳感器的適用例的方框圖。包含本實(shí)施方式的圖像傳感器100的拍攝機(jī)(或附帶拍攝機(jī)的便攜電話)900除了圖像傳感器100，例如還包含信號(hào)處理部(DSP) 91、光學(xué)透鏡部90、存儲(chǔ)部92、顯示部93及控制部95。圖像傳感器100將與圖像對(duì)應(yīng)的入射光(來自被攝體的光)變換為電氣信號(hào)。光學(xué)透鏡部(透鏡單元)90將入射光(來自被攝體的光)會(huì)聚到圖像傳感器100，使與入射光對(duì)應(yīng)的圖像在圖像傳感器100上成像。光學(xué)透鏡部90包含多個(gè)透鏡，可控制機(jī)械或電氣光學(xué)特性(例如，焦點(diǎn)距離)。信號(hào)處理部(例如，DSP digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)91處理從圖像傳感器100輸出的電氣信號(hào)。存儲(chǔ)部92存儲(chǔ)來自DSP91的信號(hào)。存儲(chǔ)部92也可以存儲(chǔ)從外部提供的信號(hào)及數(shù)據(jù)。顯示部93顯示來自DSP91的信號(hào)或來自存儲(chǔ)部92的信號(hào)。來自DSP91的信號(hào)及來自存儲(chǔ)部92的信號(hào)是圖像傳感器100取得的與來自被攝體的光對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)(靜止圖像數(shù)據(jù)或運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù))。控制部95控制拍攝機(jī)模塊內(nèi)的各構(gòu)成部IOf 104的工作。包含本實(shí)施方式的圖像傳感器的拍攝機(jī)模塊及拍攝機(jī)，可以改善形成的圖像的畫質(zhì)。雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式只是例示，而不是限定發(fā)明的范圍。這些新實(shí)施方式可以各種形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍，可以進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形是發(fā)明的范圍和要旨所包含的，也是權(quán)利要求書記載的發(fā)明及其均等的 范圍所包含的。
權(quán)利要求
1.一種固體拍攝裝置，其特征在于，具備單位單元形成區(qū)域，其設(shè)置在半導(dǎo)體基板的像素陣列內(nèi)；像素，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，生成基于來自被攝體的光信號(hào)的信號(hào)電荷；以及晶體管放大器，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，放大與從上述像素向浮置擴(kuò)散層傳送的上述信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電位；上述晶體管放大器的柵極電極包含隔著第I柵極絕緣膜埋入上述半導(dǎo)體基板的一個(gè)以上的第I溝的一個(gè)以上的第I埋入部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，在上述晶體管放大器的溝道寬度方向上，上述第I埋入部的側(cè)面與半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述晶體管放大器的溝道寬度方向上的上述第I溝的尺寸，比上述晶體管放大器的柵極寬度小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述晶體管放大器的溝道長度方向上的上述第I埋入部的尺寸，在晶體管的溝道長度方向上的上述柵極電極的尺寸以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述晶體管放大器的溝道寬度，比上述晶體管放大器的溝道寬度方向上的設(shè)置上述晶體管放大器的有源區(qū)域的尺寸大，上述晶體管放大器的溝道長度，比上述晶體管放大器的溝道長度方向上的上述晶體管放大器的源極及漏極間的尺寸大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，在相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的表面的垂直方向上，上述第I埋入部的底部的位置，與包圍上述單位單元形成區(qū)域的元件分離層的底部相比，更靠上述半導(dǎo)體基板的底部側(cè)配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述晶體管放大器的上述柵極電極包含一個(gè)上述第I埋入部，上述晶體管放大器的溝道寬度方向上的上述第I埋入部的側(cè)面的全體不與包圍上述單位單元形成區(qū)域的元件分離層接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述晶體管放大器的上述柵極電極具有2個(gè)上述第I埋入部，一個(gè)上述第I埋入部設(shè)置在上述晶體管放大器的溝道寬度方向上的上述柵極電極的一端，另一個(gè)上述第I埋入部設(shè)置在上述晶體管放大器的溝道寬度方向上的上述柵極電極的另一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體拍攝裝置，其特征在于，還具備傳輸門，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)的上述像素和上述浮置擴(kuò)散層之間，控制上述信號(hào)電荷對(duì)上述浮置擴(kuò)散層的傳送。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述傳輸門的柵極電極包含隔著第2柵極絕緣膜分別埋入上述半導(dǎo)體基板的一個(gè)以上的第2溝內(nèi)的一個(gè)以上的第2埋入部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體拍攝裝置，其特征在于，在相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的表面的垂直方向上，上述第2埋入部的底部的位置配置在形成上述像素的雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的中心的附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體拍攝裝置，其特征在于，在相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的表面的垂直方向上，上述浮置擴(kuò)散層側(cè)的上述第2埋入部的底部的位置設(shè)置在上述像素側(cè)的上述第2埋入部的底部的位置和上述半導(dǎo)體基板的表面之間的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述第2埋入部在傳輸門的溝道長度方向上具有三角形狀的截面形狀，上述第2埋入部中的上述像素側(cè)的端部與上述像素的表面相比位于半導(dǎo)體基板的底部側(cè)，上述第2埋入部中的上述浮置擴(kuò)散層側(cè)的端部與上述傳輸門的上述柵極電極設(shè)置側(cè)的上述浮置擴(kuò)散層的面位于相同高度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述傳輸門的溝道寬度方向上的上述第2埋入部的尺寸與上述傳輸門的溝道寬度方向上的設(shè)置上述傳輸門的有源區(qū)域的尺寸相同。
15.一種拍攝機(jī)，其特征在于，具備根據(jù)權(quán)利要求1所述的上述固體拍攝裝置；以及信號(hào)處理電路，其處理上述固體拍攝裝置取得的與來自被攝體的光對(duì)應(yīng)的信號(hào)，形成圖像數(shù)據(jù)。
16.一種固體拍攝裝置，其特征在于，具備單位單元形成區(qū)域，其設(shè)置在半導(dǎo)體基板內(nèi)；像素，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，生成基于來自被攝體的光信號(hào)的信號(hào)電荷;浮置擴(kuò)散層，其傳送上述信號(hào)電荷；以及多個(gè)晶體管，其設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，用于控制上述像素的工作；其中，至少一個(gè)上述晶體管包含具有隔著柵極絕緣膜埋入上述半導(dǎo)體基板的溝內(nèi)的一個(gè)以上的埋入部的柵極電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固體拍攝裝置，其特征在于，包含具有上述埋入部的柵極電極的上述晶體管的溝道寬度，比上述晶體管的溝道寬度方向上的設(shè)置上述晶體管的有源區(qū)域的尺寸大。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固體拍攝裝置，其特征在于，包含具有上述埋入部的上述柵極電極的上述晶體管是傳輸門，上述傳輸門設(shè)置在上述像素和上述浮置擴(kuò)散層之間，控制上述信號(hào)電荷從上述像素向上述浮置擴(kuò)散層的傳送。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的固體拍攝裝置，其特征在于，在相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的表面的垂直方向上，上述傳輸門的上述埋入部的底部的位置配置在形成上述像素的雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度的中心的附近。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的固體拍攝裝置，其特征在于，上述傳輸門的上述埋入部中的上述像素側(cè)的端部，與上述像素的頂面相比，位于靠上述 半導(dǎo)體基板的底部側(cè)，上述傳輸門的上述埋入部中的上述浮置擴(kuò)散層側(cè)的端部，與上述傳輸門的上述柵極電極設(shè)置側(cè)的上述浮置擴(kuò)散層的頂面位于相同高度。
全文摘要
本發(fā)明提供固體拍攝裝置及拍攝機(jī)。實(shí)施方式的固體拍攝裝置具備設(shè)置在半導(dǎo)體基板的像素陣列內(nèi)的單位單元形成區(qū)域；設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，生成基于來自被攝體的光信號(hào)的信號(hào)電荷的像素；設(shè)置在上述單位單元形成區(qū)域內(nèi)，放大與從上述像素向浮置擴(kuò)散層傳送的上述信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電位的晶體管放大器。上述晶體管放大器的柵極電極包含隔著第1柵極絕緣膜埋入上述半導(dǎo)體基板的一個(gè)以上的第1溝的一個(gè)以上的第1埋入部。
文檔編號(hào)H04N5/369GK103024295SQ20121031343
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者前田基宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 東芝