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CN101997015A - 固体摄像器件及其制造方法和电子装置 - Google Patents

固体摄像器件及其制造方法和电子装置 Download PDF

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CN101997015A CN201010250753.XA CN201010250753A CN101997015A CN 101997015 A CN101997015 A CN 101997015A CN 201010250753 A CN201010250753 A CN 201010250753A CN 101997015 A CN101997015 A CN 101997015A
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Abstract

涉及固体摄像器件及其制造方法和电子装置，该固体摄像器件包括：光电转换单元，它包括第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，第一区域与第二区域之间形成pn结，第一区域和第二区域形成在半导体基板的信号读出面中，第二区域位于比第一区域深的位置处；以及传输晶体管，它形成在信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，沟道区域位于第一区域的表面下方且在水平方向上与光电转换单元相邻。传输晶体管包括以延伸越过台阶的方式从沟道区域上方延伸至第一区域上方的传输栅极电极传输栅极电极与沟道区域之间隔着栅极绝缘膜。因此，能实现高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声。

Description

固体摄像器件及其制造方法和电子装置
相关申请的交叉参考
本申请包含与2009年8月20日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-191133的公开内容相关的主题，将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及固体摄像器件、电子装置和固体摄像器件的制造方法。
背景技术
例如数码摄像机和数码相机等电子装置包括固体摄像器件。在电子装置中所包括的固体摄像器件的示例包括互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型图像传感器和电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)型图像传感器。
固体摄像器件具有在半导体基板表面上的摄像区域。该摄像区域为形成有多个像素的区域。在该摄像区域中还形成有与像素对应的多个光电转换元件。光电转换元件接收来自所要拍摄的物体的光，并且将光转换成电荷以产生信号电荷。例如，光电二极管形成为这种光电转换元件。每个光电二极管在其pn结处通过将所接收到的光转换成电荷来产生信号电荷，并且累积这些信号电荷。
固体摄像器件的一个示例为CMOS图像传感器。已经想到这样一种CMOS图像传感器：在绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)基板的除去了氧化硅的部分中形成有传输晶体管，并且在SOI基板的顶部硅层上形成有像素晶体管。对于该CMOS图像传感器而言，已经提出将光电二极管延伸到达像素晶体管下方的部分。这是因为当在采用了能够通过诸如减少暗电流、白点和残留图像等来改善特性的埋入式光电二极管的固体摄像器件中使用这种结构时，会减小固体摄像器件的尺寸，并且可以增加固体摄像器件的饱和电子数(例如，参见日本待审专利申请公开公报No.2006-173351以及Xinyu Zheng，Suresh Seahadri，Michael Wood，ChrisWrigley，and Bedabrate Pain著“Process and Pixels for High PerformanceImager in SOI-CMOS Technology”(Germany)，IEEE workshop oncharge-coupled Device & Advanced Image Sensors，2003年5月)。
为了形成从保留了埋置氧化物(buried oxide，BOX)层的SOI基板的部分连续延伸至已经除去了BOX层的部分的光电二极管，最好在除去BOX层之前进行离子注入。这意味着在用于形成光电二极管的离子注入之后形成传输栅极电极。但是，这会造成在传输栅极电极和光电二极管之间出现较大的错位。
在光电二极管不在除了传输晶体管之外的像素晶体管下方延伸时，可以首先形成传输栅极电极，然后可以采用传输电极作为掩模以自对准方式注入离子。这可以消除在光电二极管和除了传输晶体管之外的像素晶体管之间的错位。
但是，难以采用该过程来形成在除了传输晶体管之外的像素晶体管下方延伸的光电二极管。因此，在传输晶体管和光电二极管之间仍然会出现错位。因此，将信号电荷从光电二极管传输到浮动扩散部的效率会降低，并且所拍摄的图像的质量会下降。
发明内容
期望提供能够改善所拍摄图像的图像质量的固体摄像器件和电子装置以及该固体摄像器件的制造方法。
本发明的实施例提供了一种固体摄像器件的制造方法，所述固体摄像器件包括具有信号读出面的半导体基板，在所述信号读出面中形成有光电转换单元和传输晶体管，所述光电转换单元包括第一区域和第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述传输晶体管被构造为通过沟道区域将信号电荷从所述光电转换单元传输到读出漏极。所述制造方法包括以下步骤：通过将第一导电型的杂质离子注入到所述信号读出面的将要形成所述光电转换单元、所述沟道区域和所述读出漏极的部分中，在所述半导体基板中形成所述第一区域；通过将第二导电型的杂质注入到所述信号读出面的将要形成所述光电转换单元、所述沟道区域和所述读出漏极且比所述第一区域深的部分中，在所述半导体基板中形成所述第二区域；在所述信号读出面上形成抗蚀剂图形，所述抗蚀剂图形具有开口，所述开口使将要形成所述沟道区域和所述读出漏极的所述信号读出面的部分暴露出来；采用所述抗蚀剂图形作为掩模，通过将第一导电型的杂质注入到所述信号读出面的将要形成所述沟道区域和所述读出漏极且比所述第一区域深的部分中，在所述半导体基板中形成第三区域；通过蚀刻所述第一区域的除去位于所述第三区域上方的部分；在所述半导体基板的信号读出面的已经除去了所述第一区域的部分上形成所述传输晶体管的栅极绝缘膜；形成传输栅极电极，所述传输栅极电极从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，且所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着所述栅极绝缘膜；以及采用所述传输栅极电极作为掩模，通过将第二导电型的杂质离子注入到所述半导体基板的信号读出面的已经除去了所述第一区域的部分中，形成所述读出漏极。
在该实施例中，采用相同的掩模来形成第三区域并除去第一区域。因此，第三区域可以以自对准的方式形成。然后，传输栅极电极形成为从在已经除去了第一区域的部分中的沟道形成区域上方延伸至光电转换单元上方。传输栅极电极用作掩模，以自对准的方式形成读出漏极。因此，在传输栅极电极和光电转换单元之间以及在传输栅极电极和读出漏极之间不会出现错位。因此，能够抑制由错位引起的传输信号电荷的效率降低。
本发明的另一个实施例提供了固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：光电转换单元，它包括第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第一区域和所述第二区域形成在所述半导体基板的信号读出面中，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及传输晶体管，它形成在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，所述沟道区域位于所述第一区域的表面下方且在水平方向上与所述光电转换单元相邻。所述传输晶体管包括传输栅极电极，且所述传输栅极电极以延伸越过台阶的方式从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着栅极绝缘膜。
根据该实施例，传输栅极电极和光电转换单元之间的位置关系由该台阶决定。因此，不存在错位的负面效应，并且改善了传输信号电荷的效率。
本发明的另一个实施例提供了固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：光电转换单元，它包括形成在半导体基板的信号读出面中的第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述半导体基板包括半导体层、在所述半导体层下方的绝缘膜和在所述绝缘膜下方的半导体区域，在所述半导体区域中所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及传输晶体管，它设置在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极。所述传输晶体管包括传输栅极电极，所述传输栅极电极延伸越过所述读出漏极侧的除去了所述绝缘膜的部分与所述光电转换单元侧的未除去所述绝缘膜的部分之间的台阶。
本发明的再一个实施例提供了一种电子装置，所述电子装置包括：光电转换单元，它包括第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第一区域和所述第二区域形成在所述半导体基板的信号读出面中，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及传输晶体管，它形成在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，所述沟道区域位于所述第一区域的表面下方且在水平方向上与所述光电转换单元相邻。所述传输栅极电极以延伸越过台阶的方式从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，且所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着栅极绝缘膜。
根据本发明的这些实施例，可以提供能够改善所拍摄图像的图像质量的固体摄像器件和电子装置以及固体摄像器件的制造方法。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的照相机结构的图。
图2为根据本发明第一实施例的固体摄像器件的整体结构的示意性平面图。
图3为示出了第一实施例的摄像区域中的像素的相关部分的电路图。
图4为示出了根据第一实施例在从像素P中读取信号时供给到各个单元的脉冲信号的时序图。
图5为根据第一实施例的固体摄像器件的截面图。
图6A～图9B为示出了在第一实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
图10为根据第二实施例的固体摄像器件的截面图。
图11A～图11C为示出了在第二实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
图12为根据本发明第三实施例的固体摄像器件的截面图。
图13A～图14B为示出了在第三实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
图15为示出了根据本发明第四实施例的固体摄像器件的相关部分的示意图。
图16为根据第四实施例的固体摄像器件的截面图。
图17为示出了设在第四实施例的摄像区域中的像素P的相关部分的电路图。
图18A和图18B为示出了在第四实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
图19为示出了固体摄像器件的变形的截面图。
具体实施方式
现在将参照这些附图按照以下顺序对本发明的实施例进行说明。
1.第一实施例(在BOX层上形成传输栅极电极)
2.第二实施例(在基板(P+)上形成传输栅极电极)
3.第三实施例(在顶部硅层上形成传输栅极电极)
4.第四实施例(在氧化物膜上形成传输栅极电极)
1.第一实施例
[A]器件结构
(1)照相机的整体结构
图1为示出了根据本发明实施例的照相机的结构的图。
如图1所示，照相机200包括稍后将说明的固体摄像器件1、光学系统202、驱动电路203和信号处理电路204。
固体摄像器件1具有接收通过光学系统202进入的入射光(所要拍摄物体的图像)的表面。固体摄像器件1将入射光转换成电荷，从而产生信号电荷并且输出原始数据。固体摄像器件1根据从驱动电路203输出的控制信号受到驱动。下面将说明该固体摄像器件1的详细结构。
光学系统202包括摄像透镜(未图示)和光圈(未图示)，并且被布置成将所拍摄物体的图像的入射光聚集在固体摄像器件1的表面PS上。
更具体地说，如图1所示，光学系统202在固体摄像器件1的表面PS的中央部分中沿着与表面PS垂直的方向发射主光线L。但是，朝着表面PS的周边部分发射的主光线L相对于与表面PS垂直的方向倾斜。由于在光学系统202中出射光瞳距离是有限的，所以朝着固体摄像器件1的表面PS发射的主光线L随着距表面PS中心的距离的增大而逐渐倾斜。
驱动电路203向固体摄像器件1和信号处理电路204输出各种控制信号，并且控制固体摄像器件1和信号处理电路204的操作。
信号处理电路204被构成为通过对从固体摄像器件1输出的原始数据进行信号处理而产生所要拍摄物体的数字图像。
(2)固体摄像器件的整体结构
下面对固体摄像器件1的整体结构进行说明。
图2为根据本发明第一实施例的固体摄像器件的整体结构的示意性平面图。
该实施例的固体摄像器件1为CMOS型图像传感器，并且包括如图2所示的半导体基板101。如图2所示，半导体基板101在表面中具有摄像区域PA和周边区域SA。半导体基板101例如由硅构成。
(2-1)摄像区域
下面对摄像区域PA进行说明。
参照图2，摄像区域PA具有矩形形状，并且具有沿着x方向和y方向排列的像素P。换句话说，像素P以矩阵状布置。该摄像区域PA被布置为它的中心与在图1中所示的光学系统202的光轴对准。摄像区域PA相当于在图1中所示的表面PS。
图3为示出了第一实施例的摄像区域中的像素的相关部分的电路图。
如图3所示，在摄像区域PA中形成的像素P包括光电二极管21、传输晶体管22、放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25。
如图3所示，像素P的光电二极管21包括接地阳极和与传输晶体管22连接的阴极。
如图3所示，在像素P中，传输晶体管22设在光电二极管21和浮动扩散部FD之间。传输晶体管22的栅极电极连接至传输线26。当传输脉冲从传输线26被供给到栅极电极时，传输晶体管22把在光电二极管21中产生的信号电荷传输到浮动扩散部FD。
如图3所示，像素P的放大晶体管23的栅极电极连接至浮动扩散部FD。放大晶体管23设在下面所述的选择晶体管24和垂直信号线27之间。
如图3所示，像素P的选择晶体管24的栅极电极连接至用来供给地址信号的地址线28。选择晶体管24设在电源Vdd和放大晶体管23之间。
如图3所示，像素P的复位晶体管25的栅极电极连接至用来供给复位信号的复位线29。复位晶体管25设在电源Vdd和浮动扩散部FD之间。
与选择晶体管24的栅极电极和复位晶体管25的栅极电极一样，在同一行中的像素P的传输晶体管22的栅极电极相互连接。因此，对于以行为单位排列的像素P的操作而言，在同一行中的像素P同时受到驱动。
(2-2)周边区域
下面对周边区域SA进行说明。
如图2所示，周边区域SA位于摄像区域PA的周边。在周边区域SA中设有用于处理由像素P产生的信号电荷的周边电路。
具体地说，如图2所示，垂直选择电路13、列电路14、水平选择电路15、水平信号线16、输出电路17和定时控制电路18被设置为周边电路。
垂直选择电路13例如包括移位寄存器(未图示)，并且逐行选择并且驱动像素P。
列电路14例如包括采样保持(S/H)电路(未图示)和相关双采样(correlated double sampling，CDS)电路(未图示)。列电路14对从像素P中逐列读出的信号进行信号处理。
水平选择电路15例如包括移位寄存器(未图示)，并且依次选择和输出由列电路14从像素P中读出的信号。水平选择电路15进行选择和驱动，并且通过水平信号线16把从像素P读出的信号依次输出到输出电路17。
输出电路17例如包括数字放大器。输出电路17对从水平选择电路15输出的信号进行例如放大处理等信号处理，然后将信号输出到外部设备。
定时控制电路18产生各种定时信号，并且将这些信号输出到垂直选择电路13、列电路14和水平选择电路15以控制各个单元的驱动。
图4为示出了根据第一实施例在从像素P中读取信号时供给到各个单元的脉冲信号的时序图。在图4中，(a)表示选择信号，(b)表示传输信号，并且(c)表示复位信号。
如图4所示，在第一时刻t1，选择晶体管24导通。接着，在第二时刻t2，复位晶体管25导通。这使得放大晶体管23的栅极电位复位。
接着，在第三时刻t3，复位晶体管25截止。随后，与该复位电平对应的电压被读出到列电路14。
在第四时刻t4，传输晶体管22导通，从而将累积在光电二极管21中的信号电荷传输到放大晶体管23的栅极。
接着，在第五时刻t5，传输晶体管22截止。随后，与累积的信号电荷量对应的信号电平的电压被读出到列电路14。
列电路14对首先读出的复位电平和随后读出的信号电平进行减法处理，并且累积信号。因此，消除了例如由各个像素P的晶体管的Vth的变化产生的固定模式噪声。
由于晶体管22、24和25的栅极分别以在水平方向x上排列的像素行为单位连接，所以像素的驱动逐行进行，即，同一行的像素同时受到驱动。具体地说，根据由垂直选择电路13供给的选择信号在与水平行(像素行)垂直的方向上逐行选择水平行(像素行)。每个像素的晶体管由从定时控制电路18输出的各种定时信号控制。因此，各个像素的输出信号通过垂直信号线27被逐行读出到列电路14。
然后，在列电路14中累积的信号由水平选择电路15选择，并且依次输出到输出电路17。
(3)固体摄像器件的详细结构
下面对该实施例的固体摄像器件1的细节进行说明。
图5为根据本发明第一实施例的固体摄像器件的截面图。
该实施例的固体摄像器件1被构成为接收从半导体基板101背侧进入的主光线L以拍摄图像。
具体地说，如图5所示，固体摄像器件1包括由n型硅半导体构成的半导体基板101。在半导体基板101上设有埋置氧化物膜30。在埋置氧化物膜30上设有硅膜40。该半导体基板101设有光电二极管21、传输晶体管22、像素晶体管Tr和光电二极管隔离层60。
像素晶体管Tr包括在图3中所示的放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25。放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25在图5～图9中共同显示为像素晶体管Tr。
埋置氧化物膜30形成在除了形成有下述沟槽RE的区域之外的半导体基板101的整个表面上。硅膜40设置在形成有像素晶体管Tr的区域中的埋置氧化物膜30上。
(3-1)光电二极管
如图5所示，光电二极管21形成在半导体基板101内。光电二极管21接收来自半导体基板101背侧的光，并且将光转换成电荷，从而产生信号电荷。光电二极管21包括n型半导体层10和p型半导体层20。p型半导体层20形成在比形成有n型半导体层10的地方浅的位置处。如图5所示，n型半导体层10与p型半导体层20接触，在光电二极管21中形成pn结。
n型半导体层10是通过将n型杂质的离子注入到由n型硅半导体构成的半导体基板101中形成的。因此，在n型半导体层10中的n型杂质的浓度高于在半导体基板101中的n型杂质的浓度。在n型半导体层10中的n型杂质的浓度低于在下述浮动扩散部FD中的n型杂质的浓度。在p型半导体层20中的p型杂质的浓度设定为高于在下述p型半导体区域50和光电二极管隔离层60中的p型杂质的浓度。
(3-2)晶体管
例如通过热氧化方法使硅膜40的表面氧化，从而形成由硅氧化物构成的栅极绝缘膜42。在栅极绝缘膜42上形成有像素晶体管Tr即放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25的栅极电极Trg。虽然在该图中未示出，但是源极/漏极区域形成在与栅极电极Trg相邻的硅膜40中，并且与栅极电极Trg和栅极绝缘膜42一起形成像素晶体管Tr。
(3-2-1)传输晶体管
如图5所示，传输晶体管22形成在半导体基板101的表面中。传输晶体管22读出由光电二极管21产生的信号电荷。
如图5所示，传输晶体管22的传输栅极电极22g从光电二极管21上的埋置氧化物膜30的一部分连续延伸至与光电二极管21相邻的沟槽RE(稍后说明)的一部分。也就是说，传输栅极电极22g以延伸越过台阶的方式从沟道形成区域CH上方延伸至p型半导体层20的一部分，传输栅极电极22g与沟道形成区域CH之间隔着栅极绝缘膜54(稍后说明)。换句话说，传输栅极电极22g延伸越过位于浮动扩散部FD附近的埋置氧化物膜30被除去了的部分中的栅极绝缘膜54与光电二极管21附近的埋置氧化物膜30的一部分之间的台阶。传输栅极电极22g由扩散有特定导电型杂质的半导体构成。例如，传输栅极电极22g由多晶硅构成。
参照图5，浮动扩散部FD形成在半导体基板101的位于沟槽RE下方的表面中，因而浮动扩散部FD与传输栅极电极22g对角地相邻。例如通过将n型杂质注入半导体基板101中，使得在浮动扩散部FD中的n型杂质的浓度高于在n型半导体层10中的n型杂质的浓度，以此来形成浮动扩散部FD。在传输栅极电极22g下方以及在浮动扩散部FD和光电二极管21之间的区域是形成有沟道的沟道形成区域CH。传输晶体管22通过沟道将累积在光电二极管21的n型半导体层10中的信号电荷读出到浮动扩散部FD。换句话说，在该传输晶体管22中，浮动扩散部FD和光电二极管21的n型半导体层10用作一对源极和漏极区域。
(3-2-2)像素晶体管
像素晶体管Tr包括在图3中所示的放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25。
像素晶体管Tr形成在埋置氧化物膜30上。像素晶体管Tr的栅极电极Trg形成在由硅膜40表面上的硅氧化物构成的栅极绝缘膜42上。像素晶体管Tr的源极区域(未图示)和漏极区域(未图示)例如通过将n型杂质注入到硅膜40中形成。
像素晶体管Tr的放大晶体管23、选择晶体管24和复位晶体管25如图3所示一样相互电连接。
(3-3)沟槽
沟槽RE形成在半导体基板101中，并且与光电二极管21相邻。例如，通过蚀刻半导体基板101的埋置氧化物膜30和p型半导体层20，使n型半导体层10在沟槽RE底部露出，以此来形成沟槽RE。优选地，沟槽RE足够深，从而使n型半导体层10的表面露出。半导体基板101中的沟槽RE的内表面例如通过热氧化方法氧化，并且由硅氧化物构成的传输晶体管22的栅极绝缘膜54形成在半导体基板101的在沟槽RE中的表面上。
传输栅极电极22g被形成为从沟道形成区域上方的沟槽RE的一部分延伸至p型半导体层20上方。
(3-4)p型半导体区域
p型半导体区域50位于沟槽RE下方且在半导体基板101中，并且隔着一个间隙面对浮动扩散部FD。p型半导体区域50例如位于比p型半导体层20更深的位置处。p型半导体区域50形成为其长度等于沟槽RE的宽度，即，等于图5的截面图中的沟道形成区域CH的长度和浮动扩散部FD的长度的总和。
如果没有设置p型半导体区域50，则具有相同导电型的光电二极管21的电荷累积层和浮动扩散部FD是连通的，与传输晶体管22导通或截止无关。这样，就会难以控制信号电荷的传输。在形成p型半导体区域50时，在电荷累积层和浮动扩散部FD之间形成势垒，由此会使信号电荷的通路(沟道形成区域CH)变窄。因此，当形成p型半导体区域50时，可以通过传输晶体管22的导通和截止来控制信号电荷的传输。
可替换地，p型半导体区域50可以比沟槽RE的宽度更长，并且可以与下面说明的光电二极管隔离层60接触。
(3-5)光电二极管隔离层
如图5所示，在半导体基板101中形成有用于隔离n型半导体层10的光电二极管隔离层60。例如，光电二极管隔离层60是通过注入p型杂质的离子而形成的。
如图5所示，在半导体基板101的前面侧处形成有布线层HL。布线层HL包括埋入在层间绝缘膜Sz中的多个布线H。这些布线分别用作图3所示的传输线26、垂直信号线27、地址线28、复位线29等。
如图5所示，在半导体基板101的背侧处形成有保护膜70。该保护膜70由铪氧化物、氮化硅等构成，并且保护半导体基板101的背面。
另外，在半导体基板101上形成有诸如片上透镜(未图示)、滤色器(未图示)等与像素P相关的光学部件。例如，在该摄像器件是光入射在半导体基板101的背侧上的背照射型摄像器件时，诸如片上透镜、滤色器等光学部件被设在半导体基板101的背侧上。
(B)制造方法
下面对固体摄像器件1的制造方法进行说明。
图6A～图8C为示出了第一实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
(1)光电二极管的形成
首先，参照图6A，以如下方式形成p型半导体层20。
在形成光电二极管21之前，准备依次层叠有埋置氧化物膜30和硅膜40的半导体基板101。例如，可以采用SOI基板，或者可以采用通过在半导体基板101上层叠埋置氧化物膜30和硅膜40而制备的基板。
参照图6A，通过将p型杂质的离子注入到半导体基板101中，在半导体基板101的表面中形成p型半导体层20，即p+层。该p型半导体层20至少形成在将要形成光电二极管21、沟道形成区域CH和浮动扩散部FD的部分中。
更具体地说，在通过埋置氧化物膜30和硅膜40注入p型杂质的离子时，选择离子注入的能量，从而在半导体基板101的表面附近形成p型半导体层20。例如，在下面条件下将p型杂质的离子注入到半导体基板101中：
注入离子：硼(B)
注入能量：约50keV
杂质浓度：约1×1013/cm2
当在上述条件下将p型杂质的离子注入到半导体基板101中时，形成p型半导体层20。在p型半导体层20中的p型杂质的浓度高于在p型半导体区域50和光电二极管隔离层60中的浓度。
接着，如图6B所示，通过将p型杂质的离子注入到半导体基板101中，在半导体基板101中形成光电二极管隔离层60。
具体地说，通过埋置氧化物膜30和硅膜40在七个分开阶段中将p型杂质的离子注入到半导体基板101的将要形成光电二极管隔离层60的部分中。在改变注入能量的同时在下面条件下进行p型杂质的注入：
注入离子：硼(B)
注入能量：约100keV～约3MeV
杂质浓度：约2×1012/cm2
光电二极管隔离层60向下形成至距基板表面约4μm的深度处。
当在上述条件下将p型杂质的离子注入到半导体基板101中时，形成光电二极管隔离层60。
接着，参照图6C，通过将n型杂质的离子注入到半导体基板101中来形成n型半导体层10。该n型半导体层10形成在p型半导体层20下方并且形成在没有形成光电二极管隔离层60的区域中。该n型半导体层10至少形成在将要形成光电二极管21、沟道形成区域CH和浮动扩散部FD的部分中。
更具体地说，选择离子注入的能量，使n型半导体层10与p型半导体层20的背侧接触，并且通过埋置氧化物膜30和硅膜40将n型杂质的离子注入到半导体基板101中。例如，在下面的条件下将n型杂质的离子注入到半导体基板101中：
注入离子：砷(As)
注入能量：约400keV
杂质浓度：约4×1012/cm2
当在上述条件下将n型杂质的离子注入到半导体基板101中时，形成n型半导体层10。
为了使n型半导体层10在背侧方向上扩展，可以进行多次将n型杂质离子注入到半导体基板101中的操作。
(2)晶体管的形成
接着，形成在图5中所示的传输晶体管22和像素晶体管Tr。
首先，如下面参照图7A所述一样，除去除了要形成像素晶体管Tr的那部分之外的硅膜40。
也就是说，在要形成像素晶体管Tr的那部分中的硅膜40上形成掩模(未图示)。然后如图7A所示，采用掩模(未图示)蚀刻硅膜40，除去位于除了要形成像素晶体管Tr的部分之外的部分中的硅膜40。随后，除去掩模(未图示)。
接着，如下面参照图7B所述一样，形成p型半导体区域50。
也就是说，在埋置氧化物膜30和硅膜40上形成具有开口的抗蚀剂图形80，使得该开口位于要形成p型半导体区域50的部分处。换句话说，抗蚀剂图形80形成为在要形成沟道形成区域CH和浮动扩散部FD的部分处具有开口。例如，通过采用曝光装置将图形图像曝光到设在半导体基板101上的光致抗蚀剂膜(未图示)上并且将该图形图像显影来形成抗蚀剂图形80。然后，采用抗蚀剂图形80作为掩模，在图7B中的箭头方向上注入p型杂质的离子，从而在半导体基板101中形成p型半导体区域50。
具体地说，选择离子注入的能量，使p型半导体区域50在半导体基板101中位于比p型半导体层20更深的位置处。例如，在下面条件下将p型杂质的离子注入到半导体基板101中：
注入离子：硼(B)
注入能量：约70keV
杂质浓度：约4×1012/cm2
当通过采用抗蚀剂图形80作为掩模在上述条件下注入p型杂质的离子时，在半导体基板101的将要形成沟道形成区域CH和浮动扩散部FD的部分中形成p型半导体区域50。此外，当在上述条件下注入p型杂质的离子时，在p型半导体区域50中的p型杂质的浓度低于在p型半导体层20中的浓度，并且大约与在光电二极管隔离层60中的浓度相等。
可替换地，p型半导体区域50可以形成为与光电二极管隔离层60接触或重叠。在这种情况下，在抗蚀剂图形80中形成在光电二极管隔离层60上方延伸的开口，并且通过采用该抗蚀剂图形80作为掩模形成p型半导体区域50。
接着，如下面参照图7C所述一样，形成沟槽RE。
也就是说，参照图7C，采用用于形成p型半导体区域50的相同抗蚀剂图形80作为掩模，并且蚀刻埋置氧化物膜30和p型半导体层20，从而形成沟槽RE。由于采用抗蚀剂图形80作为掩模，所以沟槽RE形成在要形成沟道形成区域CH和浮动扩散部FD的部分中。例如，进行蚀刻，直到n型半导体层10在沟槽RE的底部露出。
更具体地说，通过采用抗蚀剂图形80作为掩模将埋置氧化物膜30蚀刻掉。例如，在下面的条件下蚀刻埋置氧化物膜30：
蚀刻类型：干式蚀刻
所采用的气体：CF4
接着，改变蚀刻条件，并且通过采用抗蚀剂图形80作为掩模来蚀刻在半导体基板101中的p型半导体层20，从而将p型半导体层20向下除去至例如PN结，即n型半导体层10的表面。例如，在下面条件下蚀刻p型半导体层20：
蚀刻类型：干式蚀刻
所采用的气体：CF4+O2
随后，除去抗蚀剂图形80。因此，p型半导体区域50相对于沟槽RE以自对准方式形成。
可替换地，在采用抗蚀剂图形80作为掩模蚀刻埋置氧化物膜30之后，可以除去抗蚀剂图形80，并且可以采用埋置氧化物膜30作为掩模将p型半导体层20向下除去至n型半导体层10的表面。
接着，如下面参照图8A所述一样，形成栅极绝缘膜。
也就是说，例如通过热处理使硅膜40的表面氧化，从而形成由硅氧化物构成的栅极绝缘膜42。例如通过热处理使除去了p型半导体层20的表面，即在沟槽RE中露出的半导体基板101的表面氧化，从而形成由硅氧化物构成的栅极绝缘膜54。
接着，如下面参照图8B所述的一样，形成栅极电极，即传输栅极电极22g和栅极电极Trg。
也就是说，形成传输栅极电极22g，使得传输栅极电极22g从沟道形成区域CH上方延伸至在光电二极管21上方的埋置氧化物膜30上表面的一部分，传输栅极电极22g与沟道形成区域CH之间隔着沟槽RE中的栅极绝缘膜54。这里，传输栅极电极22g形成为不与栅极绝缘膜42接触。在形成传输栅极电极22g的同时，在栅极绝缘膜42上形成栅极电极Trg。
例如，通过在埋置氧化物膜30、栅极绝缘膜42和栅极绝缘膜54上形成多晶硅膜，并采用具有与栅极电极形成区域对应的图形的光致抗蚀剂(未图示)作为掩模干式蚀刻该多晶硅膜，从而通过图形化来形成传输栅极电极22g和栅极电极Trg。
接着，如下面参照图8C所述一样，形成浮动扩散部FD。
也就是说，在图8C中的箭头方向上将n型杂质的离子注入到半导体基板101中，从而在除去了p型半导体层20的，即形成有沟槽RE的半导体基板101的表面上形成浮动扩散部FD。
更具体地说，如图8C所示，通过采用抗蚀剂图形90、传输栅极电极22g和埋置氧化物膜30作为掩模，将n型杂质的离子注入到半导体基板101中。因此，该浮动扩散部FD相对于传输栅极电极以自对准的方式，形成在与传输栅极电极22g对角地相邻的半导体基板101的表面区域中。在形成浮动扩散部FD的同时，还在栅极电极Trg的两侧处将n型杂质离子注入到硅膜40中，从而形成像素晶体管Tr的源极区域和漏极区域。例如，在下面的条件下将n型杂质的离子注入到半导体基板101中：
注入离子：磷(B)
注入能量：约10keV
注入剂量：约2×1015原子/cm2
当在上述条件下将n型杂质的离子注入到半导体基板101中时，例如形成浮动扩散部FD。此外，当在上述条件下注入n型杂质的离子时，在浮动扩散部FD中的n型杂质的浓度比在n型半导体层10中的浓度更高。浮动扩散部FD和光电二极管21分别起到传输晶体管22的源极区域和漏极区域的作用。因此，获得传输晶体管22和像素晶体管Tr。随后，除去抗蚀剂图形90。
接着，如图9A所示，在晶体管上形成布线层HL和层间绝缘膜Sz。
参照图9B，将支撑基板(未图示)粘贴到形成有晶体管的半导体基板101的前侧上。通过例如化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)来研磨半导体基板101的背面以减小半导体基板101的厚度。
然后在半导体基板101的研磨表面上形成铪氧化物膜或氮化硅膜，从而形成用于保护半导体基板101背面的保护膜70。因此，获得在图5中所示的固体摄像器件1。
[C]概要
如上所述，在该实施例中，传输栅极电极22g隔着栅极绝缘膜54与p型半导体层20相邻。因此，由错位引起的负面效应不会出现。光电二极管21的光电子累积单元是位于p型半导体层20下方的n型半导体层10的一部分。传输栅极电极22g和光电子累积单元之间的位置关系也不会受到错位的影响。在沟道区域中，由于p型半导体层20的端部和p型半导体区域50的端部两者都由沟槽RE限定，所以沟道区域也不会受到错位影响。因此，根据该实施例的制造方法，能够提供可以将信号电荷令人满意地从光电二极管21传输到浮动扩散部FD的固体摄像器件1。
因此，可以制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的固体摄像器件1。在采用固体摄像器件1时，可以制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的电子装置。
光电二极管21的光电子累积单元隔着栅极绝缘膜54在深度方向和横向方向两个方向上靠近传输栅极电极22g。因此，可以改善将累积在光电二极管21的电荷累积层中的信号电荷传输到浮动扩散部FD的效率，并且可以降低电压。
在该实施例中，光由半导体基板101的背面接收。但是，其它布置也是可能的。即使在主光线L由在形成有像素晶体管和其它相关部件的半导体基板101的前面侧接收时，也能够获得相同的优点。
2.第二实施例
[A]器件结构
图10为根据本发明第二实施例的固体摄像器件的截面图。
如图10所示，该实施例的固体摄像器件1b与第一实施例的不同之处在于传输栅极电极(传输栅极电极22gb)的布置。第二实施例在其它特征方面与第一实施例相同。因此，将该说明简化以避免重复。
如图10所示，传输栅极电极22gb形成在栅极绝缘膜54b上，并且从沟槽REb的一部分连续延伸至光电二极管21b的p型半导体层20b的上表面。换句话说，传输栅极电极22gb从沟道形成区域CHb上方连续延伸至p型半导体层20b上方，传输栅极电极22gb与沟道形成区域CHb之间隔着栅极绝缘膜54b。除此之外，该固体摄像器件1b具有与第一实施例相同的结构。
在该实施例中，传输栅极电极22gb没有形成在埋置氧化物膜30b上，而是形成在p型半导体层20b上方的栅极绝缘膜54b上。因此，传输栅极电极22gb所延伸越过的台阶变得低于第一实施例中的台阶。因此，增大了栅极蚀刻裕度，并且由于能够很容易地除去留在台阶部分中的栅极材料，所以可以简化制造过程。
[B]制造方法
下面对固体摄像器件1b的制造方法进行说明。
图11A～图11C为示出了在第二实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
直到形成沟槽RE的步骤的那些步骤都与第一实施例相同，因此不再说明。
如下面参照图11A所述一样，除去埋置氧化物膜30b。这里，至少除去在要形成传输栅极电极22gb的区域中的埋置氧化物膜30b。
也就是说，首先如图11A所示，形成具有开口的抗蚀剂图形90b，该开口具有埋置氧化物膜30b将要被除去的部分的形状，使得该开口出现在该部分中。例如，通过采用曝光装置将图形图像曝光到设在半导体基板101b上的光致抗蚀剂膜(未图示)上并使图形图像显影，从而形成抗蚀剂图形90b。
然后如图11A所示，采用抗蚀剂图形90b作为掩模来蚀刻埋置氧化物膜30b，除去埋置氧化物膜30b的特定部分。随后，除去抗蚀剂图形90b。因此，形成沟槽REb。
接着，参照图11B，与在第一实施例中相同，形成栅极绝缘膜，即栅极绝缘膜42b和栅极绝缘膜54b。
然后，如下面参照图11C所述一样，形成栅极电极，即传输栅极电极22gb和像素晶体管Trb的栅极电极Trgb。
也就是说，在栅极绝缘膜54b上形成传输栅极电极22gb，使传输栅极电极22gb从沟道形成区域CHb上方延伸至光电二极管21b的p型半导体层20b上方，同时避免与栅极绝缘膜42b接触。在形成传输栅极电极22gb的同时，在栅极绝缘膜42b上的栅极电极形成区域中形成栅极电极Trgb。形成传输栅极电极22gb和栅极电极Trgb的过程与第一实施例相同。
随后，与在第一实施例中相同，形成浮动扩散部FDb、布线层HLb、层间绝缘膜Szb和保护膜70b，从而完成图10中所示的固体摄像器件1b的制造。
[C]概要
在该实施例中，除了传输栅极电极22gb之外，所有部件与在第一实施例中一样形成。
因此，与在第一实施例中相同，可以制造出能够将信号电荷令人满意地从光电二极管21b传输到浮动扩散部FDb的固体摄像器件1b。因此，能够制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的固体摄像器件1b。在采用该固体摄像器件1b时，可以制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的电子装置。
此外，由于传输栅极电极22gb形成在p型半导体层20b上，而不是形成在埋置氧化物膜30b上，所以传输栅极电极22gb所延伸越过的台阶变得低于在第一实施例中的台阶。因此，可以增加栅极蚀刻裕度，并且由于可以很容易地除去留在台阶部分中的栅极材料，所以可以简化制造过程。
3.第三实施例
[A]器件结构
图12为根据本发明第三实施例的固体摄像器件的截面图。
如图12所示，该实施例的固体摄像器件1c与第一实施例的不同之处在于传输栅极电极(传输栅极电极22gc)的布置。该第三实施例在其它特征方面与第一实施例相同。因此，将该说明简化以避免重复。
如图12所示，传输栅极电极22gc从沟道形成区域CHc上方的栅极绝缘膜54c的一部分连续延伸至光电二极管21c上方的硅膜40c上的栅极绝缘膜42c的一部分。除此之外，固体摄像器件1c具有与第一实施例相同的结构。
在该实施例中，传输栅极电极22gc没有形成在埋置氧化物膜30c上，而是形成在栅极绝缘膜42c上。与第一实施例的固体摄像器件1相比，能够由此进一步减小该实施例的固体摄像器件1c的尺寸。
[B]制造方法
下面对固体摄像器件1c的制造方法进行说明。
图13A～图14B为示出了第三实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
直到形成像素晶体管Trc的步骤的那些步骤都与第一实施例相同，因此不再说明。
接着，如下面参照图13A所述一样，形成p型半导体区域50c。
也就是说，形成具有开口的抗蚀剂图形80c，该开口具有要形成p型半导体区域50c的部分的形状，使得该开口布置成在该部分处出现。换句话说，抗蚀剂图形80c形成为使要形成沟道形成区域CHc和浮动扩散部FDc的部分露出。另外，抗蚀剂图形80c形成为使得硅膜40c的开口侧的侧面形成抗蚀剂图形80c的开口的侧壁。形成抗蚀剂图形80c的过程与第一实施例相同。
采用抗蚀剂图形80c作为掩模，在图13A中的箭头方向上注入p型杂质的离子，从而在半导体基板101c中形成p型半导体区域50c。离子注入的过程与第一实施例相同。
接着，如图13B所示，通过与在第一实施例中相同的过程形成沟槽REc。因此，p型半导体区域50c相对于沟槽REc以自对准的方式形成。
接着，如图14A所示，通过与在第一实施例中相同的过程形成栅极绝缘膜，即栅极绝缘膜42c和栅极绝缘膜54c。
接着，如下面参照图14B所述一样，形成栅极电极，即传输栅极电极22gc和栅极电极Trgc。
也就是说，形成传输栅极电极22gc，使得传输栅极电极22gc从在沟道形成区域CHc上方的沟槽REc中的栅极绝缘膜54c的一部分延伸至在硅膜40c的上表面上的栅极绝缘膜42c的一部分，同时避免与栅极电极Trgc接触。在形成传输栅极电极22gc的同时，在栅极绝缘膜42c上的栅极电极形成区域中形成栅极电极Trgc。形成传输栅极电极22gc和栅极电极Trgc的过程与第一实施例相同。
随后，与在第一实施例中相同，形成浮动扩散部FDc、布线层HLc、层间绝缘膜Szc和保护膜70c，从而完成图12中所示的固体摄像器件1c的制造。
[C]概要
在该实施例中，除了传输栅极电极22gc之外，所有部件与在第一实施例中一样形成。
因此，与在第一实施例中相同，可以制造出能够通过传输栅极电极22gc将信号电荷令人满意地从光电二极管21c传输到浮动扩散部FDc的固体摄像器件1c。
因此，能够制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的固体摄像器件1c。在采用该固体摄像器件1c时，可以制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的电子装置。
由于传输栅极电极22gc形成在硅膜40c上，所以能够使固体摄像器件1c的面积减小，减小的面积为第一实施例中使埋置氧化物膜30露出的那部分的面积。因此，可以减小固体摄像器件1c的尺寸。
4.第四实施例
[A]器件结构
图15～图17为示出了根据本发明第四实施例的固体摄像器件1d的相关部分的示意图。
如图16所示，该实施例的固体摄像器件1d与第一实施例的不同之处在于光电二极管21d和传输电极22gd的布置。除此之外，第四实施例与第一实施例相同。因此，将该说明简化以避免重复。
图15为摄像区域PA的俯视图。图16为沿图15中的XVI-XVI线的摄像区域PA的截面图。图17示出了设在摄像区域PA中的像素P的电路结构。
下面说明固体摄像器件1d的各个部件。
(1)光电二极管
固体摄像器件1d包括按照与在图2中所示的方式相同的方式布置在信号读出面(xy表面)上的多个光电二极管21d。光电二极管21d以规则间距在水平方向x和与水平方向x垂直的垂直方向y上排列，与像素P的布置对应。
在该实施例中，如图15和图16所示，各个光电二极管21d设有传输晶体管22d。传输晶体管22d与光电二极管21d相邻。光电二极管21d被布置成使一对光电二极管21d夹着一个浮动扩散部FDd。在该实施例中，相对于水平方向x和垂直方向y对角地排列的两个光电二极管21d被布置成夹着一个浮动扩散部FDd。
如图17所示，四个光电二极管21d构成为共用一组放大晶体管23d、选择晶体管24d和复位晶体管25d。四个传输晶体管22d形成为用于四个光电二极管21d。两个光电二极管21d和两个传输晶体管22d形成为共用一个浮动扩散部FDd。
如图17所示，一个放大晶体管23d、一个选择晶体管24d以及一个复位晶体管25d被设置为用于四个光电二极管21d。
(2)传输晶体管
如图15所示，多个传输晶体管22d形成为与像素P对应。传输晶体管22d被布置为，在设置在相对于水平方向x和垂直方向y对角地排列的像素P之间的浮动扩散部FDd由两个传输晶体管22d夹着。
如图16所示，传输晶体管22d的传输栅极电极22gd从在沟道形成区域CHd上方的栅极绝缘膜54d的一部分延伸至在光电二极管21d上的埋置氧化物膜30d的一部分。如图16所示，传输晶体管22d的传输栅极电极22gd在半导体基板101d的表面中与浮动扩散部FDd对角地相邻。一对传输栅极电极22gd夹着一个浮动扩散部FDd。
在该实施例中，如图17所示，各个传输晶体管22d的一个端子与光电二极管21d的阴极电连接，并且另一个端子与浮动扩散部FDd电连接。具体地说，一对传输晶体管电连接至一个浮动扩散部FDd。另一对传输晶体管电连接至另一个浮动扩散部FDd。
(3)像素晶体管
如图15所示，在垂直方向y上排列的多个光电二极管21d之间设有像素晶体管Trd，该像素晶体管Trd包括放大晶体管23d、选择晶体管24d和复位晶体管25d。
在该实施例中，如图17所示，放大晶体管23d、选择晶体管24d和复位晶体管25d被一组光电二极管21d共用。更具体地说，如图17所示，一个放大晶体管23d、一个选择晶体管24d和一个复位晶体管25d被设置为用于每组四个光电二极管21d。因此，该实施例的固体摄像器件1d的尺寸与第一实施例的固体摄像器件1相比可以进一步减小。
[B]制造方法
下面说明固体摄像器件1d的制造方法。
图18A和图18B为示出了在第四实施例的固体摄像器件的制造方法的各个步骤中的相关部分的截面图。
直到形成栅极绝缘膜的步骤的那些步骤都与第一实施例相同，因此不再说明。
如下面参照图18A所述一样，接着形成栅极电极，即传输栅极电极22gd和栅极电极Trgd。
也就是说，形成传输栅极电极22gd，使得传输栅极电极22gd从在沟道形成区域CHd上方的位于沟槽REd中的栅极绝缘膜54d的一部分延伸至在光电二极管21d上的埋置氧化物膜30d上表面的一部分。在形成传输栅极电极22gd的同时，在栅极绝缘膜42d上的栅极电极形成区域中形成栅极电极Trgd。形成传输栅极电极22gd和栅极电极Trgd的过程与第一实施例相同。
接着，如图18B所示，通过在图18B中的箭头方向上将n型杂质的离子注入到除去了p型半导体层20d的半导体基板101d中，从而在半导体基板101d的表面中形成浮动扩散部FDd。
更具体地说，如图18B所示，通过采用抗蚀剂图形90d、传输栅极电极22gd和埋置氧化物膜30d作为掩模，将n型杂质的离子注入到半导体基板101d中。因此，浮动扩散部FDd形成在半导体基板101d的表面区域中，与一对传输栅极电极22gd中的各个传输栅极电极22gd相邻。同时，也在栅极电极Trgd的两侧处将n型杂质离子注入到硅膜40d中，以便形成像素晶体管Trdg的源极区域和漏极区域。离子注入的条件与在第一实施例中的那些相同。
随后，如图18A和图18B所示一样，如在第一实施例中相同形成布线层HLd、层间绝缘膜Szd和保护膜70d，从而完成固体摄像器件1d的制造过程。
[C]概要
在该实施例中，除了光电二极管21d和传输栅极电极22gd布置的数量，所有部件与在第一实施例中一样形成。
因此，与在第一实施例中相同，可以制造出能够通过传输栅极电极22gd将信号电荷令人满意地从光电二极管21d传输到浮动扩散部FDd的固体摄像器件1d。
因此，能够制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的固体摄像器件1d。在采用固体摄像器件1d时，可以制造出具有高饱和信号电平、高灵敏度和低随机噪声的电子装置。
在该实施例中，四个传输晶体管被设置为用于四个光电二极管。一个放大晶体管23d、一个选择晶体管24d和一个复位晶体管25d被设置为用于四个光电二极管21d。因此，可以减小固体摄像器件1d的尺寸。
在实施本发明时，可以采用上述实施例的各种变形和变化。例如，p型半导体区域可以具有除了上述实施例的那些结构之外的结构。
图19为示出了p型半导体区域50的变形的截面图。如图19所示，p型半导体区域50可以在深度方向上从沟槽RE下方延伸。
根据该结构，在传输晶体管22截止时，光电二极管21和浮动扩散部FD是不连通的。在传输晶体管22导通时，在沟道形成区域CH中形成沟道，并且光电二极管21和浮动扩散部FD连通。
虽然在这些实施例中说明了在背侧接收主光线L的固体摄像器件，但是结构不限于此。通过在前侧接收主光线L的固体摄像器件可以实现相同的优点。
应该指出的是，在上述实施例中，半导体基板101、101b、101c和101d为根据本发明的半导体基板的非限定性示例。n型半导体层10为本发明第二区域的非限定性示例。p型半导体层20为根据本发明的第一区域的非限定性示例。光电二极管21、21b、21c和21d为根据本发明的光电转换单元的非限定性示例。传输晶体管22、22b、22c和22d为根据本发明的传输晶体管的非限定性示例。传输栅极电极22g、22gb、22gc和22gd为根据本发明的传输栅极电极的非限定性示例。像素晶体管Tr、Trb、Trc和Trd为根据本发明的晶体管的非限定性示例。抗蚀剂图形80和80c为根据本发明的抗蚀剂图形的非限定性示例。p型半导体区域50和50c为根据本发明的第三区域的非限定性示例。埋置氧化物膜30和30d为根据本发明的绝缘膜的非限定性示例。硅膜40、40c和40d为根据本发明的半导体层的非限定性示例。栅极绝缘膜54、54b、54c和54d为根据本发明的栅极绝缘膜的非限定性示例。沟道形成区域CH、CHb、CHc和CHd为根据本发明的沟道区域的非限定性示例。浮动扩散部FD、FDb、FDc和FDd为根据本发明的读出漏极的非限定性示例。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求及其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (13)

1.一种固体摄像器件的制造方法，所述固体摄像器件包括具有信号读出面的半导体基板，在所述信号读出面中形成有光电转换单元和传输晶体管，所述光电转换单元包括第一区域和第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述传输晶体管被构造为通过沟道区域将信号电荷从所述光电转换单元传输到读出漏极，
所述制造方法包括以下步骤：
通过将第一导电型的杂质离子注入到所述信号读出面的将要形成所述光电转换单元、所述沟道区域和所述读出漏极的部分中，在所述半导体基板中形成所述第一区域；
通过将第二导电型的杂质注入到所述信号读出面的将要形成所述光电转换单元、所述沟道区域和所述读出漏极且比所述第一区域深的部分中，在所述半导体基板中形成所述第二区域；
在所述信号读出面上形成抗蚀剂图形，所述抗蚀剂图形具有开口，所述开口使所述信号读出面的将要形成所述沟道区域和所述读出漏极的部分暴露出来；
采用所述抗蚀剂图形作为掩模，通过将第一导电型的杂质注入到所述信号读出面的将要形成所述沟道区域和所述读出漏极且比所述第一区域深的部分中，在所述半导体基板中形成第三区域；
通过蚀刻除去所述第一区域的位于所述第三区域上方的部分；
在所述半导体基板的信号读出面的已经除去了所述第一区域的部分上形成所述传输晶体管的栅极绝缘膜；
形成传输栅极电极，所述传输栅极电极从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，且所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着所述栅极绝缘膜；以及
采用所述传输栅极电极作为掩模，通过将第二导电型的杂质离子注入到所述半导体基板的信号读出面的已经除去了所述第一区域的部分中，形成所述读出漏极。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在形成所述第三区域的步骤中，所述第三区域形成在比所述第二区域深的位置处。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在形成所述第一区域的步骤中，所述第一导电型的杂质离子是通过形成在所述半导体基板的信号读出面上的绝缘膜注入的，
在形成所述第二区域的步骤中，所述第二导电型的杂质是通过所述绝缘膜注入的，
在形成所述抗蚀剂图形的步骤中，所述抗蚀剂图形形成在所述绝缘膜上方，并且
在除去所述第一区域的所述部分之前，采用所述抗蚀剂图形作为掩模，把位于所述半导体基板的信号读出面的将要形成所述沟道区域和所述读出漏极的部分上方的所述绝缘膜蚀刻掉。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在形成所述第一区域的步骤中，所述第一导电型的杂质离子是通过所述绝缘膜和形成在所述绝缘膜上方的半导体层被注入到所述半导体基板的信号读出面中的，并且
在形成所述第二区域的步骤中，所述第二导电型的杂质是通过所述绝缘膜和所述半导体层注入的。
5.如权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：
使用所述半导体层在所述信号读取表面中形成晶体管，所述晶体管被构造为把与传输到所述读出漏极的信号电荷对应的数据信号输出到信号线，
其中，在形成所述晶体管的步骤中，在形成所述第二区域之后将所述半导体层图形化，使得所述半导体层具有与所述晶体管对应的图形，
在形成所述传输晶体管的栅极绝缘膜的步骤中，在所述半导体层上形成所述晶体管的栅极绝缘膜，并且
在形成所述传输栅极电极的步骤中，形成导电膜，该导电膜覆盖将要形成所述传输栅极电极和所述晶体管的栅极电极的部分中的所述信号读出面，随后将所述导电膜图形化，使其形成所述传输栅极电极和所述晶体管的栅极电极。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在形成所述传输栅极电极的步骤中，所述传输栅极电极被形成为从所述沟道区域上方延伸至所述绝缘膜上方，所述传输栅极电极与所述绝缘膜之间隔着所述晶体管的栅极绝缘膜。
7.一种固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：
光电转换单元，它包括第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第一区域和所述第二区域形成在所述半导体基板的信号读出面中，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及
传输晶体管，它形成在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，所述沟道区域位于所述第一区域的表面下方且在水平方向上与所述光电转换单元相邻，
其中，所述传输晶体管包括传输栅极电极，所述传输栅极电极以延伸越过台阶的方式从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，且所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着栅极绝缘膜。
8.如权利要求7所述的固体摄像器件，还包括第一导电型的第三区域，所述第三区域形成在所述信号读出面中且位于所述读出漏极下方。
9.如权利要求7所述的固体摄像器件，还包括在所述光电转换单元上方形成的绝缘膜，
其中，所述传输栅极电极隔着所述绝缘膜形成在所述第一区域上方。
10.如权利要求9所述的固体摄像器件，还包括晶体管，所述晶体管被构造为把与传输到所述读出漏极的信号电荷对应的数据信号输出到信号线，
其中，所述晶体管设在所述绝缘膜上方。
11.如权利要求10所述的固体摄像器件，其中，所述传输栅极电极隔着半导体层形成在所述第一区域上方。
12.一种固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：
光电转换单元，它包括形成在半导体基板的信号读出面中的第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述半导体基板包括半导体层、在所述半导体层下方的绝缘膜和在所述绝缘膜下方的半导体区域，在所述半导体区域中所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及
传输晶体管，它设置在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，
其中，所述传输晶体管包括传输栅极电极，所述传输栅极电极延伸越过所述读出漏极侧的除去了所述绝缘膜的部分与所述光电转换单元侧的未除去所述绝缘膜的部分之间的台阶。
13.一种电子装置，所述电子装置包括：
光电转换单元，它包括第一导电型的第一区域和第二导电型的第二区域，所述第一区域与所述第二区域之间形成pn结，所述第一区域和所述第二区域形成在所述半导体基板的信号读出面中，所述第二区域位于比所述第一区域深的位置处；以及
传输晶体管，它形成在所述信号读出面中，并且被构造为通过沟道区域将累积在所述光电转换单元中的信号电荷传输到读出漏极，所述沟道区域位于所述第一区域的表面下方且在水平方向上与所述光电转换单元相邻，
其中，所述传输晶体管包括传输栅极电极，所述传输栅极电极以延伸越过台阶的方式从所述沟道区域上方延伸至所述第一区域上方，且所述传输栅极电极与所述沟道区域之间隔着栅极绝缘膜。
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