CN101615621A - 固体摄像装置和电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种固体摄像装置以及包括该固体摄像装置的电子装置，所述固体摄像装置包括：光电转换部；浮动扩散区域；由n型半导体制成的传输栅极；通过绝缘膜形成于传输栅极的光电转换部一侧的由n型半导体制成的侧壁；以及形成于传输栅极的浮动扩散区域一侧的由绝缘层构成的侧壁。在根据本发明的固体摄像装置中，可以改善信号电荷的读出特性。在根据本发明的电子装置中，可以改善固体摄像装置中的信号电荷的读出特性。
Description
相关申请的交叉引用
本发明包含与2008年6月27日向日本专利局提交的日本专利申请JP2008-169447相关的主题，将该申请的全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及固体摄像装置以及包括该固体摄像装置的电子装置。
背景技术
固体摄像装置主要分为以CCD(电荷耦合装置)图像传感器为代表的电荷传输型固体摄像装置以及以诸如CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器的MOS型图像传感器为代表的放大型固体摄像装置。将CCD图像传感器与MOS型图像传感器进行比较，在CCD图像传感器中传输信号电荷需要高的驱动电压，因而，与MOS型图像传感器相比，电源电压必然变高。
因此，作为近年来装载于诸如带有相机的蜂窝电话或PDA(个人数字助理)的移动设备上的固体摄像装置，MOS型图像传感器应用更为广泛，其电源电压低于CCD图像传感器，并且从功耗等角度比CCD图像传感器更有优势。
在MOS型图像传感器中，单位像素包括作为光电转换部的光电二极管以及多个MOS晶体管，并且MOS型图像传感器包括由多个单位像素以矩阵形式排列的摄像区域以及周边电路区域。
图15表示出了普通的MOS型图像传感器中像素的电荷读出部的主要部分。在该像素中，作为光电转换部的光电二极管102以及n型半导体区域即浮动扩散区域103形成于半导体基板101上，其中光电二极管102的信号电荷被读出至浮动扩散区域103。在光电二极管102和浮动扩散区域103之间形成传输晶体管Tr1，其中，隔着栅极绝缘膜104形成栅极(所谓的传输栅极)105，这样就形成了电荷读出部。
光电二极管102构造为嵌入型光电二极管，其包括作为电荷累积区域的n型半导体区域107以及形成于其表面的界面部分处的所谓p型累积层108的p型半导体区域。光电二极管102构造为所谓的HAD(空穴累积二极管)传感器。在栅极105的侧壁处，形成由绝缘层构成的侧壁106。
在电荷累积期间，0V施加于栅极105上以使传输晶体管Tr1处于截止(OFF)状态，从而在光电二极管102中累积信号电荷。在读出时，正电压施加于栅极105以将累积于光电二极管102中的信号电荷传输至浮动扩散区域103。
在光电二极管102中，根据入射光量的信号电荷以及即使没有入射光时流入光电二极管102中的暗电流分量(暗电子)在电荷累积时间段内被累积。暗电子是从栅极105下面的绝缘膜和硅区域之间的界面所产生的电子，这些暗电子是导致白点产生的固定模式噪声。
作为一种用于改善上述问题的技术，JP-A-2002-217397(专利文献1)提出了通过在电荷累积期间向传输晶体管的栅极施加负电压来减小暗电流的MOS图像传感器。该MOS图像传感器具有这样结构，即如图16所示，在电荷累积期间，负电压-V施加于传输晶体管Tr1的栅极105。在此结构中，通过向栅极105施加负电压-V，在栅极105正下方诱导空穴(正空穴)“h”以使传输晶体管Tr1处于截止(OFF)状态，同时也在栅极105附近的侧壁106正下方通过边缘电容诱导空穴“h”。即在栅极105附近的栅极105正下方和侧壁106正下方以电的方式产生空穴钉扎模式(hole pinningmode)。据此，在栅极绝缘膜104及其附近的侧壁106与硅区域之间的界面处所产生的电子再次与空穴″h″相结合，由此抑制白点的产生。
此外，JP-A-2006-32681(专利文献2)提出了一种MOS图像传感器，其中传输晶体管的栅极由相对于本征半导体具有功函数(work function)差异的p型多晶硅制成，以在即使没有引入负电压时抑制从传输晶体管的界面处产生暗电流。
在光电二极管102中的信号电荷被读出到浮动扩散区域103的情况下，当p型累积层108靠近栅极105时，传输晶体管Tr1的读出电压Vtg变高，因而难于读出信号电荷。图3C表示出了在读出信号电荷之前的电势分布以及读出时的电势分布。在图15中所示的通常的电荷读出部的结构中，通过向传输晶体管Tr1的栅极105施加读出电压来调节读出前的电势“a”，从而读出光电二极管102中的信号电荷。这时，当读出电压低时，如图3C所示，就在侧壁106正下方形成势垒“c”，因此难于读出信号电荷。为了使信号电荷的读出变得容易，读出电压必须足够高以打破势垒“c”。图3A对应于相关技术中的一种示例的读出部。
对于MOS固体摄像装置，近年来期望改善其读出特性。
为了使信号电荷的读出变得容易，可以考虑使高浓度p型累积层108远离栅极105，然而，这样做会产生白点。当p型累积层108靠近栅极105以抑制白点产生时，读出电压变高。所以，改善读出特性与抑制白点产生彼此存在矛盾。
考虑到读出特性和光电二极管的饱和电荷量(最大接纳电荷量)Qs之间的关系，当光电二极管的n型半导体区域的浓度高时，Qs变高，但是难于读出信号电荷。当n型半导体区域的浓度变高时，会导致白点的增加。
发明内容
本发明提供一种可以改善读出特性的固体摄像装置以及包括该固体摄像装置的电子装置。
根据本发明实施例的固体摄像装置包括：光电转换部、浮动扩散区域、由n型半导体制成的传输栅极、隔着绝缘膜形成于传输栅极的光电转换部一侧的由n型半导体制成的侧壁、以及形成于传输栅极的浮动扩散区域一侧的由绝缘层制成的侧壁。
在根据本发明实施例的固体摄像装置中，由n型半导体制成的侧壁隔着绝缘膜形成于由n型半导体制成的传输栅极的光电转换部一侧，因而，当读出电压施加于传输栅极时，读出电压也因耦合电容施加于由n型半导体制成的侧壁上。因此，位于侧壁正下方的光电转换部的电势被缓慢调整而不形成势垒，并且可以实现在低电压下读出信号电荷。并且在此结构中，在n型传输栅极正下方以及在n型侧壁正下方的区域在累积电荷时处于空穴钉扎模式，这抑制了白点的产生。
根据本发明另一实施例的固体摄像装置包括在单位像素中具有第一光电二极管和第二光电二极管的光电转换部，其中第二光电二极管位于传输栅极附近并且杂质浓度比第一光电二极管高。
在根据本发明这一实施例的固体摄像装置中，光电转换部包括第一光电二极管和第二光电二极管，其中第二光电二极管杂质浓度比第一光电二极管高且形成于传输栅极附近。根据此结构，信号电荷累积在位于传输栅极附近的第二光电二极管中，因而，易于读出信号电荷。并且在此结构中，由于包括具有较高杂质浓度的第二光电二极管，所以可增大饱和电荷量Qs。
根据本发明另一实施例的电子装置包括固体摄像装置、将入射光导入固体摄像装置的光电转换部的光学系统以及处理固体摄像装置的输出信号的信号处理电路，其中固体摄像装置由根据本发明的多个实施例的固体摄像装置中的任一个构成。
在根据本发明实施例的电子装置中，通过设置根据本发明的实施例的固体摄像装置，可以在低电压下读出信号电荷，也可以抑制白点的产生或实现饱和电荷量的提高。
在根据本发明实施例的固体摄像装置中，可以改善信号电荷的读出特性。
在根据本发明实施例的电子装置中，可以改善固体摄像装置中的信号电荷的读出特性。
附图说明
图1是表示采用本发明的MOS型固体摄像装置的示例的示意性配置视图；
图2是表示本发明第一实施例的固体摄像装置的配置视图；
图3A是相关技术的读出部的剖面图；
图3B是本发明第一实施例的读出部的剖面图；
图3C示出了读出之前和读出时的电势分布图；
图4是表示本发明第二实施例的固体摄像装置的配置视图；
图5是表示本发明所采用的像素布局的示例的平面图；
图6是图5的相关部分的放大平面图；
图7是用于说明本发明第二实施例的固体摄像装置的剖面图；
图8是表示本发明第三实施例的固体摄像装置的配置视图；
图9是表示本发明第四实施例的固体摄像装置的配置视图；
图10是表示本发明第五实施例的固体摄像装置的配置视图；
图11是表示根据本发明实施例的固体摄像装置的传输栅极的示例的配置视图；
图12是表示根据本发明实施例的固体摄像装置的传输栅极的示例的配置视图；
图13是表示根据本发明实施例的固体摄像装置的传输栅极的示例的配置视图；
图14是根据本发明实施例的电子装置的示意性结构视图；
图15是表示作为相关技术示例的固体摄像装置的读出部的配置视图；以及
图16是表示另一个作为相关技术示例的固体摄像装置的读出部的配置视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的各实施例。
图1表示出了本发明的固体摄像装置的示例，即MOS型固体摄像装置的示意性配置视图。作为示例的固体摄像装置1，包括例如硅基板的半导体基板11上的像素部(所谓的摄像区域)3和周边电路部，其中在该像素部3中，包括多个光电转换元件的多个像素2二维地有规则排列。像素2例如包括作为光电转换元件的光电二极管以及多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。所述多个像素晶体管，例如包括三个晶体管，即传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管，或者例如通过增加选择晶体管而包括四个晶体管。由于这些单位像素的等效电路与普通电路相同，所以不再赘述。
周边电路部包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。
基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，控制电路8生成作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作基准的时钟信号和控制信号，并将这些信号输入给垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4例如包括移位寄存器，该电路在垂直方向上按行有选择地依次扫描像素部3中的各像素2，并通过垂直信号线9向列信号处理电路5提供基于例如作为各像素2的光电转换元件的光电二极管根据光接收量所产生的信号电荷的像素信号。
列信号处理电路5例如设置为按像素2的各列进行信号处理，例如基于来自黑基准像素(在有效像素区域周围所形成的)的信号，按各像素列消除从一行像素2中输出的信号的噪声。即，列信号处理电路5进行例如S/H(采样和保持)电路、CDS(相关双采样)电路、信号放大等的信号处理，以消除像素2特有的固定模式噪声。在列信号处理电路5的输出级处设有水平选择开关(未表示出)，该选择开关连接于列信号处理电路5和水平信号线10之间。
水平驱动电路6例如包括移位寄存器，该电路通过连续输出水平扫描脉冲以依次选择各列信号处理电路5，并允许各列信号处理电路5将像素信号输出给水平信号线10。
输出电路7对从各列信号处理电路5通过水平信号线10所依次提供的信号进行信号处理并输出信号。
在其上形成有像素部3和周边电路部的基板11上，隔着层间绝缘膜形成有多层布线层。在像素部3中，片上滤色器隔着平坦化层形成于多层布线层上，并且多层布线层上还形成有片上微透镜。在摄像区域中除像素部之外的区域处，具体地说，在周边电路部和摄像区域中除光电二极管(所谓的光接收部)之外的其它区域处，形成有遮光膜。遮光膜例如可由多层布线层的顶层的布线层形成。
以下说明本发明的所谓的读出部的实施例，该读出部在以上单位像素2中包括光电转换部、浮动扩散区域和传输晶体管。
图2表示出了本发明第一实施例的固体摄像装置，具体表示出了本发明第一实施例的读出部。在根据本实施例的固体摄像装置21中，读出部25包括：作为光电转换部的光电二极管(PD)23、第二导电型的n型半导体区域的浮动扩散区域(FD)24以及传输晶体管Tr1，该读出部25形成于第一导电型、即p型半导体基板22中的各单位像素区域处。
光电二极管23构造为嵌入型光电二极管，其包括第二导电型、即n型半导体区域26及其表面上的p型累积层27。在光电二极管23和浮动扩散区域24之间的基板表面上，隔着栅极绝缘膜31形成由n型半导体、即多晶硅制成的传输栅极(下称n+栅极)32，从而构成传输晶体管Tr1。在传输晶体管Tr1中，光电二极管23成为源极区域，浮动扩散区域24成为漏极区域。栅极绝缘膜31例如由氧化硅膜制成。
而且，在n+栅极32的光电二极管23一侧，隔着例如氧化硅膜的绝缘膜33形成由n型半导体、即多晶硅制成的侧壁34(以下称为n+多晶侧壁)。在n+栅极32的浮动扩散区域24一侧，形成由绝缘层制成的侧壁35(以下称为绝缘侧壁)。绝缘侧壁35在该示例中具有两层结构，例如包括氧化硅膜33和氮化硅层36。绝缘侧壁35也可形成为一层结构或者两层或更多层的多层结构。
n+多晶侧壁34形成为与光电二极管23的n型半导体区域26相对应。n型半导体区域26形成为其部分与n+栅极32重叠，p型累积层27形成为其部分与n+多晶侧壁34重叠。浮动扩散区域24形成为其穿过绝缘侧壁35部分地与n+栅极32的一部分重叠。
在第一实施例的固体摄像装置21中，在信号电荷从光电二极管23读出至浮动扩散区域24的读出电荷期间，正电压施加于n+栅极32上。正电压通过耦合电容也施加于n+多晶侧壁34上。栅极电压施加于n+多晶侧壁34上，从而按如下方式调节光电二极管23的n型半导体区域26的电势。电势的调节是这样实现的，即读出时的电势分布“b”如图3C所示，其中的势垒“c”被打破，并且电势分布“b”在n+多晶侧壁34正下方具有缓坡。图3B对应于本实施例的读出部25。因为具有平缓坡度的电势分布“b”可以在低电压下读出信号电荷，所以读出电荷变得容易。简言之，改善了读取特性。
在信号电荷的累积阶段，负电压施加于n+栅极32上。由于负电压通过耦合电容也施加于n+多晶侧壁34上，所以在n+多晶侧壁34正下方的光电二极管23中的n型半导体区域26的表面处会诱导空穴“h”。即，在n+多晶侧壁34正下方的n型半导体区域26的表面处于所谓的空穴钉扎模式。同时，在n+栅极32正下方的沟道表面也处于空穴钉扎模式。该沟道表面以及在n+多晶侧壁34正下方的光电二极管23中n型半导体区域26的表面处于空穴钉扎模式，因而，从绝缘膜界面产生的电子再次与空穴“h”结合，这抑制了白点的产生。
在浮动扩散区域24一侧的侧壁35由绝缘侧壁制成，因而，可以降低浮动扩散区域24的电容并提高转换效率。在此情况下，浮动扩散区域24的电容是浮动扩散区域24和侧壁35的叠加电容，并且例如，在侧壁35以与光电二极管23一侧相同的方式由多晶侧壁制成的情况下，叠加电容变大且转换效率降低。
图4表示出了本发明第二实施例的固体摄像装置，具体表示出了第二实施例的固体摄像装置的读出部。图4是图5的像素布局的剖面图，并且是沿图6(是图5中相关部分的放大视图)中A-A线的剖面图。
首先，参照图5说明像素布局。根据本实施例的固体摄像装置的像素布局是四个光电转换部共用必要的像素晶体管的像素布局，即，四像素共用一个单元。在该固体摄像装置中，如图5所示，四个光电转换部42、43、44和45按两列两行排列。为周围的四个光电转换部42～45所共用的一个浮动扩散区域46排列在中间。
近似于三角形的传输栅极47、48、49和50形成于相应的四个光电转换部42～45的相应角部与浮动扩散区域46之间，并分别形成对应的传输晶体管Tr11、Tr12、Tr13和Tr14。传输栅极47～50形成为近似于三角形，其中，光电转换部42～45一侧为三角形底边，且浮动扩散区域46一侧为三角形顶部。
四个光电转换部42～45所共用的像素晶体管，即复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4，例如排列在四个光电转换部42～45的组合的下面。复位晶体管Tr2包括一对源极/漏极区域51、52以及隔着栅极绝缘膜形成的复位栅极55。放大晶体管Tr3包括一对源极/漏极区域52、53以及隔着栅极绝缘膜形成的放大栅极56。选择晶体管Tr4包括一对源极/漏极区域53、54以及隔着栅极绝缘膜形成的选择栅极57。
图6表示出了图5中一个放大的读出部的详细配置。图4是沿图6的A-A线的剖面图。
在根据第二实施例的固体摄像装置41中，如图4所示，读出部63包括：光电转换部43、作为第二导电型的n型半导体区域的浮动扩散区域(FD)46以及传输晶体管Tr12，该读出部63形成于第一导电型的p型半导体基板61中各单位像素(共用像素中所包括的各像素)区域中。
在光电转换部43和浮动扩散区域46之间的基板表面上隔着栅极绝缘膜71形成n+栅极48，从而构成传输晶体管Tr12。在传输晶体管Tr12中，光电转换部43成为源极区域，浮动扩散区域46成为漏极区域。栅极绝缘膜71例如由氧化硅膜形成。
在n+栅极48的光电转换部43一侧，隔着例如氧化硅膜的绝缘膜73形成n+多晶侧壁74。在n+栅极48的浮动扩散区域46一侧，形成绝缘侧壁75。绝缘侧壁75在本示例中具有两层结构，例如包括氧化硅膜73和氮化硅膜76。绝缘侧壁75也可形成为一层结构或者两层或更多层的多层结构。
具体地，在本实施例中，光电转换部43包括第一光电二极管(PD1)64和第二光电二极管(PD2)65。第一光电二极管64构造为嵌入型光电二极管，其包括第二导电型的n型半导体区域66及其表面上的p型累积层67。作为构成第二光电二极管65的光电二极管，其包括第二导电型的n型半导体区域68以及在其表面上通过n+多晶侧壁74而处于空穴钉扎模式的区域。
也就是说，第二光电二极管65构造为这样的光电二极管，即在其表面处，与信号电荷相反的电荷被后文详述的传输栅极或多晶侧壁的电场激发。
第一光电二极管64形成于其中形成有光电转换部43的区域上。第二光电二极管65形成为比第一光电二极管64浅，从而杂质浓度比第一光电二极管64的杂质浓度高，并且形成于n+栅极48附近。也就是说，在第二光电二极管65中，n型半导体区域68形成为比第一光电二极管64的n型半导体区域66浅。而且，n型半导体区域68形成为其杂质浓度设定成高于第一光电二极管64的n型半导体区域66的杂质浓度，并且形成于n+栅极48附近。
第一光电二极管64的p型累积层67形成为在第二光电二极管65的n型半导体区域68上延伸，但是p型累积层67在n+多晶侧壁74的正下方没有形成。p型累积层67也可以形成为稍微进入位于n+多晶侧壁74正下方的区域。
在该示例中，第一光电二极管64的n型半导体区域66进入位于n+栅极48正下方的区域，从而部分地与n+栅极48重叠。第二光电二极管65的n型半导体区域68存在于第一光电二极管64的n型半导体区域66中，并且进入位于n+栅极48正下方的区域，从而部分地与n+栅极48重叠。元件隔离部77在本示例中由第一导电型半导体层、即p型半导体层构成。
n+多晶侧壁74一侧的氧化硅膜73形成为比绝缘侧壁75一侧的氧化硅膜73薄。n+多晶侧壁74在所示的示例中形成为倾斜45度的三角形，即锥角θ1为45度的三角形。n+多晶侧壁74中的锥角θ1优选为40～50度。n+多晶侧壁74也可以形成为类似于绝缘侧壁75的圆弧形。
在本实施例中，读出部63的形成是通过自对准步骤完成的。即，在形成n+栅极48之后，通过n+栅极48和第一光致抗蚀剂掩模，利用离子注入形成第一光电二极管64的n型半导体区域66。然后，通过n+栅极48和第二光致抗蚀剂掩模，利用离子注入形成浮动扩散区域46。而后通过n+栅极48和第三光致抗蚀剂掩模，利用离子注入形成第二光电二极管65的n型半导体区域68。而且，在形成包括绝缘膜73的绝缘侧壁75和n+多晶侧壁74之后，通过n+多晶侧壁74和第四光致抗蚀剂掩模，形成第一光电二极管64的p型累积层67。
在根据第二实施例的固体摄像装置中，在电荷累积时间段内由第一和第二光电二极管64、65中的光电转换所产生的信号电荷(在本示例中为电子)被累积在具有高杂质浓度的第二光电二极管65的n型半导体区域68中。即，信号电荷被累积在靠近n+栅极48的区域中。
在读取信号电荷时，信号电荷被累积在靠近n+栅极48且为浅区域的第二光电二极管65中，因而，当施加读出电压时，第二光电二极管65的电势很容易地被立即调节，这使读出信号电荷变得容易。而且，因为p型累积层没有存在于第二光电二极管65的表面处，并且由于n+多晶侧壁74的电势，所以在n+多晶侧壁74的正下方不会产生势垒，从而易于读出信号电荷。也就是说，在读出电荷时，正电压施加于n+栅极48上以导通传输晶体管Tr12。
并且在导通晶体管时，n+多晶侧壁74的电势以与第一实施例相同的方式通过耦合电容被调节，该电势被调节为具有平缓坡度的电势，从而在n+多晶侧壁74的正下方没有势垒。因而，结合以上现象，读出信号电荷变得更容易。简言之，可以在低电压下进行信号电荷的读出并且可以改善读出特性。
在n+多晶侧壁74一侧的绝缘膜(例如氧化硅膜)73的膜厚度形成为比绝缘侧壁75的氧化硅膜73的膜厚度薄。因此，n+栅极48和n+多晶侧壁74之间的耦合电容增大，于是易于进行耦合，并且也易于通过n+多晶侧壁74对第二光电二极管65的表面进行电势调节。
在n+多晶侧壁74一侧的绝缘膜73的膜厚度是用于控制例如耦合电容和电势调节等n+多晶侧壁效果的参数。作为用于控制n+多晶侧壁的效果的参数，该参数包括n+多晶侧壁74的杂质浓度以及绝缘膜73和n+多晶侧壁74向光电二极管(PD)侧的伸出尺寸。而且，在传输晶体管的栅极和n+多晶侧壁附近的Si基板中的杂质分布的相互作用可以控制n+多晶侧壁的效果。
在第二实施例中，通过设置其中具有高杂质浓度的n型半导体区域68的第二光电二极管65，可以增加饱和电荷量Qs。根据本实施例的固体摄像装置具有这样的配置，即尽管饱和电荷量Qs大，但读出信号电荷很容易。
在电荷累积期间，负电压施加于n+栅极48上。负电压通过耦合电容也施加于n+多晶侧壁74上，因而，在n+多晶侧壁74正下方的第二光电二极管65的n型半导体区域68的表面处会诱导空穴“h”。即，如图7所示，由来自于n+多晶侧壁74的电场诱导的空穴“h”所形成的累积区域形成于位于n+多晶侧壁74正下方的n型半导体区域68的表面处。n型半导体区域68的表面变成空穴钉扎模式。同时，位于n+栅极48正下方的沟道表面也变成空穴钉扎模式。由于沟道表面以及位于n+多晶侧壁74正下方的第二光电二极管65的n型半导体区域68的表面处于空穴钉扎模式，所以从绝缘膜界面产生的电子再次与空穴“h”结合，这抑制了白点的产生。
第二实施例包括具有n+栅极48和n+多晶侧壁74的配置，因而，也可以实现与第一实施例相同的效果。
通过自对准步骤形成包括传输晶体管Tr12、第一和第二光电二极管64、65的整个读出部63，从而，即使在像素小型化时也可以精确地形成读出部63，因此，可以高精度地制造本实施例的固体摄像装置。
以下的效果可以通过使n+多晶侧壁74形成为三角形来实现。形成n+多晶侧壁74之后，必须去除不必要的部位的n+多晶侧壁。例如，有必要去除周边电路处的n+多晶侧壁，这是因为当n+多晶侧壁保留在那里时晶体管特性会恶化。在去除之后形成绝缘侧壁时，在残存n+多晶侧壁的部位，绝缘侧壁形成于n+多晶侧壁的外侧。由于不完整的侧壁形成于非目标部位，所以难于控制形状并且导致特性变化。
另一方面，当n+多晶侧壁74形成为三角形时，绝缘侧壁不形成于n+多晶侧壁74的外侧，因而，可以控制形状并且不会导致特性变化。
如果可以控制形状，那么可保留绝缘侧壁。在此情况下，n+多晶侧壁74的形状可以是除三角形之外的形状。另外，可以将n+多晶侧壁和栅极用作掩模，来进行周边电路的源极/漏极的离子注入，之后，去除不必要的部分处的n+多晶侧壁以节省形成绝缘侧壁的步骤。
图8～图10表示出了第二实施例的变化例，即第三实施例、第四实施例和第五实施例。
如图8所示，在第三实施例的固体摄像装置81中，读出部82以与第二实施例相同的方式由具有第一光电二极管(PD1)64和第二光电二极管(PD2)65的光电转换部43、浮动扩散区域46以及传输晶体管Tr12构成。
在本实施例中，第二光电二极管65形成于n+多晶侧壁74的正下方。即，第二光电二极管65的n型半导体区域68形成于n+多晶侧壁74的正下方。第一光电二极管64的p型累积层67不与第二光电二极管65的n型半导体区域68重叠。
其它结构与图4的第二实施例相同，与图4相对应的部分以相同的附图标记表示，不再赘述。
在第三实施例的固体摄像装置81中，第二光电二极管65的区域形成为比第二实施例更窄，因而，所累积的电荷更接近于n+栅极48，这使信号电荷的读出更容易。并且可以实现第二实施例所述的其它效果。
如图9所示，在第四实施例的固体摄像装置83中，读出部84以与第二实施例相同的方式由具有第一光电二极管(PD1)64和第二光电二极管(PD2)65的光电转换部43、浮动扩散区域46以及传输晶体管Tr12构成。
在本实施例中，第二光电二极管65的n型半导体区域68的一部分形成为超出第一光电二极管64的n型半导体区域66，从而向n+栅极48侧延伸。n型半导体区域68例如可以通过倾斜的离子注入形成。第二光电二极管65的n型半导体区域68的其余部分形成于第一光电二极管64的n型半导体区域66中。第一光电二极管64的p型累积层67也形成于位于n+多晶侧壁74正下方的区域处。并且优选采用的配置是，在n+多晶侧壁74正下方的区域处没有形成p型累积层67。
其它结构与图4的第二实施例相同，与图4相对应的部分以相同的附图标记表示，不再赘述。
在第四实施例的固体摄像装置83中，第二光电二极管65形成为其部分从第一光电二极管64向n+栅极48侧延伸。在此配置中，第二光电二极管65更靠近于浮动扩散区域46，并且由n+栅极48调节的第二光电二极管65中的区域增大，这使信号电荷的读出更容易。并且可以实现第二实施例所述的其它效果。
如图10所示，在第五实施例的固体摄像装置85中，读出部86以与第二实施例相同的方式由具有第一光电二极管(PD1)64和第二光电二极管(PD2)65的光电转换部43、浮动扩散区域46以及传输晶体管Tr12构成。
在本实施例中，第一光电二极管64和第二光电二极管65形成为与图4所示的第二实施例具有相同的位置关系，并且p型低杂质浓度区域87形成于第二光电二极管65的位于n+多晶侧壁74正下方的表面处。也就是说，浓度低于第一光电二极管64的p型累积层67的p型低杂质浓度区域87，即所谓的低浓度p累积层形成于第二光电二极管65的n型半导体区域68的位于n+多晶侧壁74正下方的表面处。
其它结构与图4的第二实施例相同，与图4相对应的部分以相同的附图标记表示，不再赘述。
在第五实施例的固体摄像装置85中，形成作为p累积层的p型半导体区域87，因而，结合通过n+多晶侧壁74在第二光电二极管65的表面处诱导的空穴，可以抑制白点的产生。此外，也可以实现与第二实施例相同的效果，例如容易读出信号电荷，饱和电荷量增加等。
在具有包括第一光电二极管64和第二光电二极管65的光电转换部43的固体摄像装置中，可以采用图11～图13所示的结构作为传输晶体管的栅极和侧壁的结构。
在图11的示例中，传输晶体管的传输栅极以与图4中所述相同的方式由n+栅极72构成。在光电转换部43一侧的侧壁由包括绝缘膜(例如氧化硅膜)73的n+多晶侧壁74制成。在浮动扩散区域46一侧的侧壁由绝缘侧壁75制成，在该示例中，绝缘侧壁75包括氧化硅膜73和氮化硅膜76。
在图12的示例中，传输晶体管的传输栅极由p+栅极88制成。在光电转换部43一侧的侧壁由包括绝缘膜(例如氧化硅膜)73的p+多晶侧壁89制成。在浮动扩散区域46一侧的侧壁由绝缘侧壁75制成，在该示例中，绝缘侧壁75包括氧化硅膜73和氮化硅膜76。在光电转换部43一侧的侧壁也可以由包括绝缘膜(例如氧化硅膜)73的n+多晶侧壁89制成。
在如图12所示的包括p+栅极88和p+多晶侧壁89的配置的情况下，由于相对于“n+”的功函数(work function)差异的效果，即使在栅极电压为0V时，也可以使位于p+多晶侧壁89正下方的表面处于钉扎模式。
在图13的示例中，传输晶体管的传输栅极90由所需要的导电型的p+栅极或n+栅极的栅极制成。在光电转换部43一侧的侧壁和在浮动扩散区域46一侧的侧壁在本示例中均由包括氧化硅膜73和氮化硅膜76的绝缘侧壁75构成。
在该示例中，由于栅极90形成的电场，第二光电二极管65的表面处于空穴钉扎模式。
而且，作为传输晶体管的栅极和侧壁的一种结构，尽管没有表示出，但也可采用在图11～图13的结构中不存在浮动扩散区域46一侧的绝缘侧壁75的结构。
包括第一和第二光电二极管64、65的光电转换部43的配置可以是图8～图10中所示的任一配置。
尽管上述实施例的配置是将信号电荷看作电子，但也可以将信号电荷看作正空穴(hole)。在此情况下，各半导体区域的导电类型与上述示例的导电类型相反。
根据本发明实施例的固体摄像装置，不局限于应用于其中的像素以矩阵形式以二维排列的面图像传感器，也可以应用于其中的像素以同样的方式在直线上以一维排列的线性图像传感器。
根据本发明实施例的固体摄像装置可以应用于诸如包括固体摄像装置的相机、带有相机的蜂窝电话等电子装置，以及包括固体摄像装置的其它装置。
图14示出了一个实施例，其中固体摄像装置应用于作为本发明示例的电子装置的相机。根据本实施例的相机95包括光学系统(光学透镜)96、固体摄像装置97和信号处理电路98。可以采用上述实施例的固体摄像装置中的任一个作为固体摄像装置97。光学系统96将来自于物体的图像光(入射光)成像在固体摄像装置97的成像表面上。因此，信号电荷在固定的时间段内被累积在固体摄像装置97的光电转换元件中。信号处理电路98对固体摄像装置97的输出信号进行各种信号处理并输出这些信号。本发明实施例的相机95为相机模块形式，其中，光学系统96、固体摄像装置97以及信号处理电路98构成为一个模块。
本发明可以应用于图14所示的相机、带有相机的蜂窝电话等，例如应用于作为代表的具有相机模块的蜂窝电话。
而且，图14的结构可以实现为具有摄像功能的模块，其中，光学系统96、固体摄像装置97和信号处理电路98构成为一个模块，即构成为摄像功能模块。本发明可以构成包括摄像功能模块的电子装置。
根据本发明实施例的电子装置在固体摄像装置的读出特性以及像素特性方面是极好的，其实现了在低电压下读取。此外，可以提供具有高摄像质量的电子装置，其抑制了白点的产生或增加了饱和电荷量。
本领域技术人员应当理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，可根据设计需要和其它因素进行各种修改、组合、子组合和改变。
Claims (9)
1.一种固体摄像装置，其包括：
光电转换部；
浮动扩散区域；
由n型半导体制成的传输栅极；
由n型半导体制成的侧壁，其隔着绝缘膜形成于所述传输栅极的所述光电转换部一侧；以及
由绝缘层制成的侧壁，其形成于所述传输栅极的所述浮动扩散区域一侧。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，在电荷进行累积时，通过栅极电压，在所述由n型半导体制成的侧壁下面的所述光电转换部的表面由于与信号电荷相反的电荷而处于钉扎模式。
3.一种固体摄像装置，其包括：
单位像素中的具有第一光电二极管和第二光电二极管的光电转换部；并且
其中，所述第二光电二极管位于传输栅极附近并且具有比所述第一光电二极管高的杂质浓度。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，其中，所述第一光电二极管构造为嵌入型光电二极管，在其表面形成导电类型与电荷累积区域相反的累积区域，并且
其中，所述第二光电二极管构造为这样的光电二极管，即在其表面处由于所述传输栅极所形成的电场或隔着绝缘膜由形成于所述传输栅极处的半导体制成的侧壁所形成的电场，会诱导与信号电荷相反的电荷。
5.如权利要求4所述的固体摄像装置，其中，由所需导电类型的半导体制成的侧壁形成于所述传输栅极的第二光电二极管一侧。
6.一种电子装置，其包括：
固体摄像装置；
光学系统，其将入射光导入所述固体摄像装置的光电转换部；以及
信号处理电路，其处理所述固体摄像装置的输出信号，
其中，所述固体摄像装置包括：
光电转换部；
浮动扩散区域；
由n型半导体制成的传输栅极；
由n型半导体制成的侧壁，其隔着绝缘膜形成于所述传输栅极的所述光电转换部一侧；以及
由绝缘层构成的侧壁，其形成于所述传输栅极的所述浮动扩散区域一侧。
7.如权利要求6所述的电子装置，其中，在所述固体摄像装置中，在电荷进行累积时，通过栅极电压，在所述由n型半导体制成的侧壁下面的所述光电转换部的表面由于与信号电荷相反的电荷而处于钉扎模式。
8.一种电子装置，其包括：
固体摄像装置；
光学系统，其将入射光导入所述固体摄像装置的光电转换部；以及
信号处理电路，其处理所述固体摄像装置的输出信号，并且
其中，所述固体摄像装置包括单位像素中的具有第一光电二极管和第二光电二极管的光电转换部；并且
其中，所述第二光电二极管位于传输栅极附近并且具有比所述第一光电二极管高的杂质浓度。
9.如权利要求8所述的电子装置，
其中，在所述固体摄像装置中，所述第一光电二极管构造为嵌入型光电二极管，其中，在其表面处形成导电类型与电荷累积区域相反的累积区域，并且
其中，所述第二光电二极管构造为这样的光电二极管，即在其表面处由于所述传输栅极所形成的电场或由隔着绝缘膜形成于所述传输栅极处的半导体制成的侧壁所形成的电场，会诱导与信号电荷相反的电荷。
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