CN101819980A - 固态图像传感器及其制造方法和图像拾取装置 - Google Patents

固态图像传感器及其制造方法和图像拾取装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种固态图像传感器，包括光电转换器、电荷检测器和转移晶体管。光电转换器存储经历光电转换的信号电荷。电荷检测器检测所述信号电荷。转移晶体管将所述信号电荷从所述光电转换器转移到所述电荷检测器。在所述固态图像传感器中，所述转移晶体管包括栅极绝缘膜、在所述栅极绝缘膜上形成的栅极电极、在所述光电转换器侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层、以及在所述电荷检测器侧的所述栅极电极的另一侧壁上形成的第二隔离层。所述第一隔离层比所述第二隔离层长。

Description

固态图像传感器及其制造方法和图像拾取装置
技术领域
本发明涉及固态图像传感器、固态图像传感器的制造方法和图像拾取装置。
背景技术
CMOS(互补金属氧化物半导体)固态图像传感器广泛地已知为固态图像传感器。CMOS固态图像传感器的结构的示例在图9中示出。在图9中，在半导体基底101中形成光电二极管102和浮置扩散103。光电二极管102具有包括N型掺杂区域104和P型掺杂区域105的P-N结结构。浮置扩散103由N型掺杂区域106形成。
此外，在半导体基底101上形成转移晶体管107。构造转移晶体管107，使得光电二极管102和浮置扩散103分别设为源极/漏极区域。转移晶体管107包括栅极绝缘膜108、栅极电极109和隔离层(spacer)110和111。在光电二极管102和浮置扩散103之间形成栅极绝缘膜108。在栅极绝缘膜108上形成栅极电极109。在光电二极管102一侧的栅极电极109的侧壁上形成隔离层110，并且在浮置扩散103一侧的栅极电极109的另一侧壁上形成隔离层111。
对称地形成覆盖栅极电极109的侧壁的隔离层110和111。因此，隔离层110的长度L3和隔离层111的长度L4设为相同长度(尺寸)。此外，相对于隔离层110以自对准(self-align)的方式形成P型掺杂区域105，并且相对于隔离层111以自对准的方式形成N型掺杂区域106。
隔离层110的长度L3和隔离层111的长度L4影响固态图像传感器的特性。例如，如果在浮置扩散103侧的隔离层111的长度L4短，则暗电流由于所谓的GIDL(栅极感应漏极泄漏)而增加。为了避免此情况，希望设置隔离层111的长度L4长到一定程度。
另一方面，如果在光电二极管102侧的隔离层110的长度L3长，则减弱光电二极管102的N型掺杂区域104的闭合(pinning)，导致暗电流增加。此外，如果隔离层110的长度L3短，则抑制暗电流，但是劣化余像。因此，隔离层110的长度L3的最佳尺寸需要设为达到(strike)暗电流和余像的特性之间的平衡。
日本专利申请公开No.2002-110957公开了一种CMOS图像传感器，其中在光电二极管一侧形成的隔离层比在浮置扩散一侧形成的隔离层长。
发明内容
在图9中示出的固态图像传感器中，由于如上所述的结构对称，隔离层110和111的长度L3和L4是相同的。因此，例如，在增加隔离层111的长度L4以便抑制在浮置扩散103侧的暗电流的情况下，形成为具有与隔离层111相同尺寸的隔离层110的长度L3可能偏离最佳值。相反，在优化隔离层110的长度L3以便达到在光电二极管102侧的暗电流和余像的特性之间的平衡的情况下，形成为具有与隔离层110相同尺寸的隔离层111的长度L4变得太短，导致暗电流的增加。为此，在现有技术中，难以执行对于浮置扩散103侧暗电流的抑制和对光电二极管102侧暗电流和余像的优化两者的适当控制。
鉴于上述情况，希望提供一种固态图像传感器、固态图像传感器的制造方法和图像拾取装置，其能够同时实现对电荷检测器侧暗电流的抑制和对光电转换器侧暗电流和余像的特性的优化。
根据本发明的实施例，提供一种固态图像传感器，包括光电转换器、电荷检测器和转移晶体管。光电转换器存储经历光电转换的信号电荷。电荷检测器检测所述信号电荷。转移晶体管将所述信号电荷从所述光电转换器转移到所述电荷检测器。所述转移晶体管包括：栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成的栅极电极；在所述光电转换器侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层；以及在所述电荷检测器侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第二隔离层。所述第一隔离层比所述第二隔离层短。
在根据本发明实施例的固态图像传感器中，在所述光电转换器侧，可以根据用于达到暗电流和余像的特性的最佳值设置所述第一隔离层的长度而不管所述第二隔离层的长度。此外，在所述电荷检测器侧，可以根据适于抑制暗电流的尺寸设置所述第二隔离层的长度而不管所述第一隔离层的长度。
根据本发明的另一实施例，提供一种制造固态图像传感器的第一方法。所述方法包括：通过第一绝缘膜在半导体基底上形成栅极电极；蚀刻所述栅极电极，使得在光电转换器形成区域一侧的所述栅极电极的一部分低于在电荷检测器形成区域一侧的所述栅极电极的一部分；以覆盖所述第一绝缘膜和所述栅极电极的状态在所述半导体基底上形成第二绝缘膜，并且蚀刻所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜，使得在所述光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层比在所述电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第二隔离层短。
在根据本发明实施例的制造固态图像传感器的第一方法中，获得这样的固态图像传感器，其中在所述光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层设为比在所述电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第二隔离层短。此外，在通过其蚀刻所述栅极电极的蚀刻量设为工艺参数的情况下，可以控制所述第一隔离层的长度，并且在所述第二绝缘膜的厚度设为工艺参数的情况下，可以控制所述第二隔离层的长度。
根据本发明的另一实施例，提供一种制造固态图像传感器的第二方法。所述第二方法包括：通过第一绝缘膜在半导体基底上形成栅极电极；以覆盖所述第一绝缘膜和所述栅极电极的状态在所述半导体基底上形成第二绝缘膜；蚀刻所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜，使得在所述光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层具有与在所述电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第二隔离层相同的长度；并且蚀刻所述第一隔离层，使得所述第一隔离层比所述第二隔离层短。
在根据本发明实施例的制造固态图像传感器的第二方法中，获得这样的固态图像传感器，其中在所述光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层设为比在所述电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第二隔离层短。此外，在通过其蚀刻所述第一隔离层的蚀刻量设为工艺参数的情况下，可以控制所述第一隔离层的长度，并且在所述第二绝缘膜的厚度设为工艺参数的情况下，可以控制所述第二隔离层的长度。
根据本发明的实施例，在包括光电转换器、电荷检测器和转移晶体管的固态图像传感器中，可以同时实现在电荷检测器侧的暗电流的抑制和达到暗电流和余像的特性之间的平衡。
如附图所示，根据以下本发明的最佳模式实施例的详细描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1是示出作为应用本发明的固态图像传感器的示例的CMOS固态图像传感器的结构示例的示意图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的固态图像传感器的一部分的放大截面图；
图3A和3B是用于说明制造根据本发明第一实施例的固态图像传感器的方法的图(部分1)；
图4A和4B是用于说明制造根据本发明第一实施例的固态图像传感器的方法的图(部分2)；
图5是示出根据本发明的第二实施例的固态图像传感器的一部分的放大截面图；
图6A和6B是用于说明制造根据本发明第二实施例的固态图像传感器的方法的图(部分1)；
图7A和7B是用于说明制造根据本发明第二实施例的固态图像传感器的方法的图(部分2)；
图8是示出应用本发明的图像拾取装置的结构示例的框图；以及
图9是示出现有技术中的固态图像传感器的示例的截面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。应该注意，本发明的技术范围不限于以下实施例，而包括各种修改和替换，只要它们在可以从本发明的组分和其组合获得的特定效果的范围内。
将以以下项目的顺序描述本发明的实施例。
1.固态图像传感器的总体结构
2.根据第一实施例的固态图像传感器的结构
3.制造根据第一实施例的固态图像传感器的方法
4.根据第二实施例的固态图像传感器的结构
5.制造根据第二实施例的固态图像传感器的方法
6.应用示例
<1.固态图像传感器的总体结构>
图1是示出作为应用本发明的固态图像传感器的示例的CMOS固态图像传感器的结构示例的示意图。图1中示出的固态图像传感器10包括单元像素11、垂直扫描电路12、垂直扫描脉冲驱动器13、水平选择晶体管14和水平扫描电路15。单元像素11以矩阵形式二维布置以形成成像区域。垂直扫描电路12提供在成像区域外部。
单元像素11由光电二极管PD和转移晶体管22、放大晶体管23、重置晶体管24和XY地址晶体管25的四个晶体管构成。对于像素晶体管22到25的每一个，使用MOS晶体管。应该注意，在此情况下，为了附图的简单仅示出第m行和第n列中的单元像素。
在单元像素11中，转移晶体管22具有连接到光电二极管PD的阴极的源极和连接到放大晶体管23的栅极的漏极。转移晶体管22的漏极和放大晶体管23的栅极的连接部分对应于浮置扩散FD。放大晶体管23的漏极连接到电源VDD，并且其源极连接到垂直信号线26。
重置晶体管24具有连接到垂直重置线27的漏极、连接到转移晶体管22的漏极和放大晶体管23的栅极之间的连接部分(FD)的源极、以及连接到水平重置线28的栅极。XY地址晶体管25具有连接到垂直读取线29的栅极、连接到水平读取线30的漏极、以及连接到转移晶体管22的栅极的源极。
在图像拾取区域外部，垂直扫描电路12顺序地输出垂直读取扫描脉冲
Figure G2010100037690D00051
和垂直重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D00052
Figure G2010100037690D00053
垂直读取扫描脉冲
Figure G2010100037690D00054
施加到对应行中的垂直读取线29。垂直重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D00055
通过垂直扫描脉冲驱动器13施加到对应行中的垂直重置线27。
垂直扫描脉冲驱动器13具有在连接到电源电压VDD的电源线31的电源侧的电路端子和在连接到GND线32的GND侧的电路端子。垂直扫描脉冲驱动器13基于从垂直扫描电路12提供的垂直重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D00056
驱动垂直重置线27。此时，在垂直重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D00057
处于“L”电平的情况下，垂直扫描脉冲驱动器13将GND线32的GND电平偏移到大约0.5到0.8V以给到垂直重置线27。
水平扫描电路15顺序地输出水平读取扫描脉冲
Figure G2010100037690D00058
Figure G2010100037690D00059
水平选择扫描脉冲
Figure G2010100037690D000510
和水平重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D000511
水平读取扫描脉冲
Figure G2010100037690D00061
施加到对应列的水平读取线30。水平重置扫描脉冲
Figure G2010100037690D00062
施加到对应列的水平重置线28。水平选择扫描脉冲
Figure G2010100037690D00063
施加到对应列的水平选择晶体管14的栅极。水平选择晶体管14连接在每一列的水平信号线33和垂直信号线26的末端之间。
<2.根据第一实施例的固态图像传感器的结构>
图2是示出根据本发明的第一实施例的固态图像传感器的放大截面图。在图2中，在半导体基底51上形成上述光电二极管PD、浮置扩散FD和转移晶体管22。光电二极管PD用作用于存储已经经历光电转换的信号电荷的光电转换器。更具体地，光电二极管PD将入射光转换为取决于其光量的电信号，并且生成信号电荷，并且在其中存储生成的信号电荷。光电二极管PD具有包括N型掺杂区域52和P型掺杂区域53的P-N结结构。浮置扩散FD用作电荷检测器，其检测从光电二极管PD通过转移晶体管22转移的信号电荷。浮置扩散FD由N型掺杂区域54形成。
转移晶体管22将通过由光电二极管PD的光电转换存储的信号电荷转移到浮置扩散FD。转移晶体管22包括光电二极管PD和浮置扩散FD分别作为源极和漏极区域。转移晶体管22提供有栅极绝缘膜55、栅极电极56、第一隔离层57和第二隔离层58。栅极绝缘膜55在光电二极管PD和浮置扩散FD之间形成。栅极电极56在栅极绝缘膜55上形成。第一隔离层57布置在光电二极管PD侧的栅极电极56的侧壁上。第二隔离层58布置在浮置扩散FD侧的栅极电极56的另一侧壁上。此外，P型掺杂区域53相对于第一隔离层57以自对准方式形成，并且N型掺杂区域54相对于第二隔离层58以自对准方式形成。
在半导体基底51上非对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58。更具体地，当第一隔离层57的长度L1和第二隔离层58的长度L2相互比较时，第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。隔离层的长度指在栅极电极56的长度方向(下文中，也称为“栅极长度方向”)上的隔离层尺寸。栅极电极56的长度方向对应于图2中的水平方向，并且栅极电极56的宽度方向对应于图2中的深度方向。通过从栅极电极56的侧壁到栅极电极56的长度方向上隔离层的末端部分的尺寸定义隔离层的长度。因此，通过从栅极电极56的侧壁到第一隔离层57的末端部分的尺寸定义第一隔离层57的长度L1，并且通过从栅极电极56的另一侧壁到第二隔离层58的末端部分的尺寸定义第二隔离层58的长度L2。
第一隔离层57的长度L1设为用于达到光电二极管PD侧暗电流和余像的特性之间的平衡的最佳尺寸。第二隔离层58的长度L2设为适用于抑制浮置扩散FD侧的暗电流的尺寸。用于达到光电二极管PD侧暗电流和余像的特性之间的平衡的最佳尺寸小于适用于抑制浮置扩散FD侧的暗电流的尺寸。因此，如上所述第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。
此外，在栅极电极56的上表面上形成台阶(step)。通过提供台阶，在光电二极管PD侧的栅极电极56的高度低于在浮置扩散FD侧的栅极电极56的高度。栅极电极56的高度指在半导体基底51的厚度方向的栅极电极的尺寸。当从栅极绝缘膜55和栅极电极56之间的边界面定义栅极电极56的高度时，在光电二极管PD侧的栅极电极56的高度H1低于在浮置扩散FD侧的栅极电极56的高度H2。
<3.制造根据第一实施例的固态图像传感器的方法>
图3A、3B、4A和4B是用于说明制造根据本发明第一实施例的固态图像传感器的方法的图。首先，如图3A所示，在半导体基底51上沿着元件隔离区域(未示出)以该顺序形成第一绝缘膜61和栅极电极56。第一绝缘膜61对应于如上所述的栅极绝缘膜55，并且形成第一绝缘膜61以便在该阶段完全覆盖半导体基底51的上表面。栅极电极56通过成形(patterning)工艺形成为预定形状。随后，对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，从而形成N型掺杂区域52。这里，为半导体基底51提供其中形成光电二极管PD的光电二极管形成区域59和其中形成抑制浮置扩散FD的浮置扩散形成区域60。相对于栅极电极56，光电二极管形成区域59提供在浮置扩散形成区域60的相对侧。通过对光电二极管形成区域59执行N型掺杂的离子注入形成N型掺杂区域52。
接下来，如图3B所示，选择性地蚀刻栅极电极56，使得在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的高度H1低于在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的高度H2。在此情况下，考虑到在以下工艺中形成的第一隔离层57的长度L1(参见图2)，确定在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的高度H1。
接下来，如图4A所示，在半导体基底51上以覆盖第一绝缘膜61和栅极电极56的状态形成第二绝缘膜62。在此情况下，沉积第二绝缘膜62，以便覆盖半导体基底51的整个表面。此时，考虑到在以下工艺中形成的第二隔离层58的长度L2(参见图2)，确定第二绝缘膜62的厚度。
接下来，如图4B所示，蚀刻第一绝缘膜61和第二绝缘膜62(向后蚀刻工艺(etching back process))，从而暴露半导体基底51的表面(上表面)。结果，在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的侧壁上形成第一隔离层57，并且在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的另一侧壁上形成第二隔离层58。在此情况下，由从栅极电极56的侧壁向光电二极管形成区域59侧突出的绝缘材料形成第一隔离层57。由从栅极电极56的另一侧壁向浮置扩散形成区域60侧突出绝缘材料形成第二隔离层58。此外，在第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的蚀刻工艺中，不同于低于栅极电极56的部分，同时蚀刻第一和第二绝缘膜61和62。以此方式，在栅极电极56的较低侧，由第一绝缘膜61的绝缘材料形成栅极绝缘膜55。此外，在栅极电极56的一个侧壁，由第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的绝缘材料形成第一隔离层57，并且在栅极电极56的另一侧壁，由第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的绝缘材料形成第二隔离层58。
通过蚀刻第一绝缘膜61和第二绝缘膜62形成的隔离层57和58的长度L1和L2随着栅极电极56的高度H1和H2增加而变长。此外，第一隔离层57的长度L1取决于在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的高度H1，并且第二隔离层58的长度L2取决于在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的高度H2。在此情况下，栅极电极56的高度H1和H2具有“H1＜H2”的关系。因此，根据该关系，第一隔离层57的长度L1形成为比第二隔离层58的长度L2短。
接下来，在光电二极管形成区域59作为目标的情况下通过对半导体基底51执行P型掺杂的离子注入，形成P型掺杂区域53。此外，在浮置扩散形成区域60作为目标的情况下通过对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，形成N型掺杂区域54。在第一隔离层57作为掩模的情况下通过对半导体基底51执行P型掺杂的离子注入，形成P型掺杂区域53。因此，相对于第一隔离层57以自对准方式形成P型掺杂区域53。在第二隔离层58作为掩模的情况下通过对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，形成N型掺杂区域54。因此，相对于第二隔离层58以自对准方式形成N型掺杂区域54。在该阶段，形成由N型掺杂区域52和P型掺杂区域53构成的光电二极管PD和由N型掺杂区域54形成的浮置扩散FD。结果，可以获得具有在图2中示出的结构的固态图像传感器。
在本发明的第一实施例中，在固态图像传感器的结构中，第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。因此，在光电二极管PD侧，可以根据用于达到暗电流和余像的特性之间的平衡的最佳值设置第一隔离层57的长度L1，而不管第二隔离层58的长度L2。此外，在浮置扩散FD侧，可以根据适于抑制暗电流的尺寸设置第二隔离层58的长度L2。结果，可以同时实现在浮置扩散FD抑制侧暗电流和在光电二极管PD侧达到暗电流和余像的特性之间的平衡。
此外，在本发明的第一实施例中，在固态图像传感器的结构中，在光电二极管PD侧的栅极电极56的高度设为低于在浮置扩散FD侧的栅极电极56的高度。因此，在半导体基底51形成具有均匀厚度的第二绝缘膜62，然后仅蚀刻第一绝缘膜61和第二绝缘膜62，结果可以实现其中第一隔离层57的长度L1比第二隔离层58的长度L2短的固态图像传感器的结构。
此外，在制造固态图像传感器的工艺中，取决于在选择性地蚀刻栅极电极56时的蚀刻量确定在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的高度H1。此外，第一隔离层57的长度L1取决于在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的高度H1。因此，在选择性地蚀刻栅极电极56时的蚀刻量设为工艺参数的情况下，可以控制第一隔离层57的长度L1。此外，在制造固态图像传感器的工艺中，取决于通过其沉积第二绝缘膜62的沉积厚度确定在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的高度H2。此外，第二隔离层58的长度L2取决于在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的高度H2。因此，在第二绝缘膜62的沉积厚度设为工艺参数的情况下，可以控制第二隔离层58的长度L2。结果，可以相互独立地控制第一隔离层57的长度L1和第二隔离层58的长度L2。因此，可以同时实现在浮置扩散FD侧抑制暗电流和在光电二极管PD侧达到暗电流和余像的特性之间的平衡。
<4.根据第二实施例的固态图像传感器的结构>
图5是示出根据本发明的第二实施例的固态图像传感器的一部分的放大截面图。应该注意，在本发明的第二实施例中，与第一实施例的那些组件相同的组件用相同的参考标号或符号表示。在图5中，半导体基底51提供有用作光电转换器的光电二极管PD和用作电荷检测器的浮置扩散FD。光电二极管PD具有包括N型掺杂区域52和P型掺杂区域53的P-N结结构。浮置扩散FD由N型掺杂区域54形成。转移晶体管22包括有栅极绝缘膜55、栅极电极56、第一隔离层57和第二隔离层58。此外，在半导体基底51上，非对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58。也就是说，当比较第一隔离层57的长度L1和第二隔离层58的长度L2时，第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。上述结构与第一实施例的结构相同。
这里，在第一实施例中，通过提供台阶给栅极电极56，在光电二极管PD侧的栅极电极56的高度和在浮置扩散FD侧的栅极电极56的高度设为不同。相反，在该实施例中，不在栅极电极56上形成台阶，并且在光电二极管PD侧的栅极电极56和在浮置扩散FD侧的栅极电极56是相同的。
<5.制造根据第二实施例的固态图像传感器的方法>
图6A、6B、7A和7B是用于说明制造根据本发明第二实施例的固态图像传感器的方法的图。首先，如图6A所示，在半导体基底51上，除了元件隔离区域(未示出)外形成第一绝缘膜61和栅极电极56。第一绝缘膜61对应于栅极绝缘膜55，并且形成第一绝缘膜61以便在该阶段完全覆盖半导体基底51的上表面。栅极电极56通过成形工艺形成为预定形状。随后，对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，从而形成N型掺杂区域52。如在第一实施例的情况下，为半导体基底51提供光电二极管形成区域59和浮置扩散形成区域60。通过对光电二极管形成区域59执行N型掺杂的离子注入形成N型掺杂区域52。
接下来，如图6B所示，在半导体基底51上，以覆盖栅极绝缘膜55和栅极电极56的状态形成第二绝缘膜62。在此情况下，沉积第二绝缘膜62，以便覆盖半导体基底51的整个表面。此时，考虑到在以下工艺中形成的第二隔离层58的长度L2(参见图2)，确定第二绝缘膜62的厚度。
接下来，如图7A所示，蚀刻第一绝缘膜61和第二绝缘膜62(向后蚀刻工艺)，从而暴露半导体基底51的表面(上表面)。结果，在光电二极管形成区域59侧的栅极电极56的侧壁上形成第一隔离层57，并且在浮置扩散形成区域60侧的栅极电极56的另一侧壁上形成第二隔离层58。在此情况下，从栅极电极56的侧壁向光电二极管形成区域59侧突出的绝缘材料形成第一隔离层57。从栅极电极56的另一侧壁向浮置扩散形成区域60侧突出绝缘材料形成第二隔离层58。此外，在第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的蚀刻工艺中，不同于低于栅极电极56的部分，同时蚀刻第一和第二绝缘膜61和62。以此方式，在栅极电极56的较低侧，由第一绝缘膜61的绝缘材料形成栅极绝缘膜55。此外，在栅极电极56的一个侧壁，由第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的绝缘材料形成第一隔离层57，并且在栅极电极56的另一侧壁，由第一绝缘膜61和第二绝缘膜62的绝缘材料形成第二隔离层58。在该阶段，对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58。因此，第一隔离层57的长度L1和第二隔离层58的长度L2相同。
接下来，如图7B所示，选择性地蚀刻在光电二极管形成区域59侧的第一隔离层57，从而减小第一隔离层57的长度L1。在该阶段，非对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58，并且第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。
接下来，在光电二极管形成区域59作为目标的情况下通过对半导体基底51执行P型掺杂的离子注入，形成P型掺杂区域53。此外，在浮置扩散形成区域60作为目标的情况下通过对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，形成N型掺杂区域54。在第一隔离层57作为掩模的情况下通过对半导体基底51执行P型掺杂的离子注入，形成P型掺杂区域53。因此，相对于第一隔离层57以自对准方式形成P型掺杂区域53。在第二隔离层58作为掩模的情况下通过对半导体基底51执行N型掺杂的离子注入，形成N型掺杂区域54。因此，相对于第二隔离层58以自对准方式形成N型掺杂区域54。在该阶段，形成由N型掺杂区域52和P型掺杂区域53构成的光电二极管PD和由N型掺杂区域54形成的浮置扩散FD。结果，可以获得具有在图5中示出的结构的固态图像传感器。
在本发明的第二实施例中，在固态图像传感器的结构中，第一隔离层57的长度L1设为比第二隔离层58的长度L2短。因此，在光电二极管PD侧，可以根据用于达到暗电流和余像的特性之间的平衡的最佳值设置第一隔离层57的长度L1，而不管第二隔离层58的长度L2。此外，在浮置扩散FD侧，可以根据适于抑制暗电流的尺寸设置第二隔离层58的长度L2。结果，可以同时实现在浮置扩散FD抑制侧暗电流和在光电二极管PD侧达到暗电流和余像的特性之间的平衡。
此外，在制造固态图像传感器的工艺中，取决于在选择性地蚀刻第一隔离层57时的蚀刻量确定第一隔离层57的长度L1。因此，在选择性地蚀刻第一隔离层57时的蚀刻量设为工艺参数的情况下，可以控制第一隔离层57的长度L1。此外，在制造固态图像传感器的工艺中，取决于通过其沉积第二绝缘膜62的沉积厚度确定栅极电极56的高度。此外，第二隔离层58的长度L2取决于栅极电极56的高度。因此，在第二绝缘膜62的沉积厚度设为工艺参数的情况下，可以控制第二隔离层58的长度L2。结果，可以相互独立地控制第一隔离层57的长度L1和第二隔离层58的长度L2。因此，可以同时实现在浮置扩散FD侧抑制暗电流和在光电二极管PD侧达到暗电流和余像的特性之间的平衡。
应该注意，在第二实施例中，通过蚀刻绝缘膜61和62对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58，然后选择性地蚀刻第一隔离层57以缩短其长度L1，但是本发明不限于此。例如，在通过蚀刻绝缘膜61和62对称地形成第一隔离层57和第二隔离层58之后，可以形成第三隔离层(未示出)，以便覆盖第二隔离层58的侧壁，从而增加在浮置扩散FD侧的隔离层的长度。
<6.应用示例>
图8是示出应用本发明的图像拾取装置的结构示例的框图。图8中示出的图像拾取装置90包括具有透镜组91的光学系统、固态图像拾取装置92、DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录装置96、操作系统97和电源系统98。在这些组件中，DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录装置96、操作系统97和电源系统98通过总线99相互连接。
透镜组91收集来自被摄体的入射光(图像光)，并且在固态图像拾取装置92的成像表面形成图像。固态图像拾取装置92对于每个像素将通过透镜组91在成像表面上成像的入射光的光量转换为电信号，并且将其输出为像素信号。作为固态图像拾取装置92的元件结构，应用上述固态图像传感器的结构。
显示装置95由如液晶显示装置和有机EL(电致发光)显示装置的平板型显示装置形成，并且显示由固态图像拾取装置92拍摄的运动图像或静态图像。记录装置96将由固态图像拾取装置92拍摄的运动图像或静态图像记录在如非易失性存储器、录像带和DVD(数字多功能盘)的记录介质上。
操作系统97在使用图像拾取装置90的用户的控制下，给出用于图像拾取装置90的各种功能的操作命令。电源系统98适当地提供作为操作源的各种电源到DSP电路93、帧存储器94、显示装置95、记录装置96和操作系统97。
如上所述的图像拾取装置90应用到用于移动装置的相机模块，如摄像机、数字照相机和相机蜂窝电话。但是，除了那些模块，本发明也可以应用于例如交通工具(如汽车和飞机)，其中并入装配有固态图像传感器的相机。在此情况下，在汽车的示例中，在车载显示装置上通过拍摄盲点的图像将盲点显示给驾驶员的系统中，根据上面实施例的元件结构可以用作用于并入汽车的前面、后面和侧面的相机的固态图像传感器。此外，装配有使用上述实施例的元件结构的固态图像传感器的如汽车和飞机的交通工具除了用于上述移动装置的相机模块之外，可以是根据本发明的图像拾取装置的形式。
本申请包含涉及于2009年1月16日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-007346中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。
本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。

Claims (5)

1.一种固态图像传感器，包括
光电转换器，用于存储经历光电转换的信号电荷；
电荷检测器，用于检测所述信号电荷；以及
转移晶体管，用于将所述信号电荷从所述光电转换器转移到所述电荷检测器，
其中所述转移晶体管包括
栅极绝缘膜，
在所述栅极绝缘膜上形成的栅极电极，
在所述光电转换器侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层，以及
在所述电荷检测器侧的所述栅极电极的另一侧壁上形成的第二隔离层，并且
其中所述第一隔离层比所述第二隔离层短。
2.根据权利要求1所述的固态图像传感器，
其中所述栅极电极包括在所述光电转换器侧的部分和在所述电荷检测器侧的部分，在所述光电转换器侧的部分比在所述电荷检测器侧的部分低。
3.一种制造固态图像传感器的方法，包括：
通过第一绝缘膜在半导体基底上形成栅极电极；
蚀刻所述栅极电极，使得在光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的部分低于在电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的部分；
在覆盖所述第一绝缘膜和所述栅极电极的状态下，在所述半导体基底上形成第二绝缘膜；并且
通过蚀刻所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜，形成在所述光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上的第一隔离层、以及在所述电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上的第二隔离层。
4.一种制造固态图像传感器的方法，包括：
通过第一绝缘膜在半导体基底上形成栅极电极；
在覆盖所述第一绝缘膜和所述栅极电极的状态下，在所述半导体基底上形成第二绝缘膜；
通过蚀刻所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜，形成在光电转换器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上的第一隔离层、以及在电荷检测器形成区域侧的所述栅极电极的侧壁上的第二隔离层；并且
蚀刻所述第一隔离层。
5.一种图像拾取装置，包括：
固态图像传感器，包括用于存储经历光电转换的信号电荷的光电转换器、用于检测所述信号电荷的电荷检测器、以及用于将所述信号电荷从所述光电转换器转移到所述电荷检测器的转移晶体管，
其中所述固态图像传感器的转移晶体管包括
栅极绝缘膜，
在所述栅极绝缘膜上形成的栅极电极，
在所述光电转换器侧的所述栅极电极的侧壁上形成的第一隔离层，以及
在所述电荷检测器侧的所述栅极电极的另一侧壁上形成的第二隔离层，并且
其中所述第一隔离层比所述第二隔离层短。
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