CN101969065A - 固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子装置。所述固体摄像器件包括像素，所述像素包括埋入型光电二极管、埋入型浮动扩散部以及埋入型栅极电极，所述埋入型光电二极管形成在基板内部，所述埋入型浮动扩散部形成在所述基板中的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部，所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处以用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。由于所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管相等的深度处，因此信号电荷通过较短的传输路径而被传输。本发明能够在维持高饱和电荷量的同时进行信号电荷的良好传输，从而能够提高图像质量。

Description

固体摄像器件、固体摄像器件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7月27向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-174578所公开的内容相关的主题，在此将该日本优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及固体摄像器件、固体摄像器件制造方法以及包括该固体摄像器件的电子装置。
背景技术
CMOS固体摄像器件包括按照所需图形布置的多个像素，各个像素均包括光电二极管和多个MOS晶体管。光电二极管用作根据所接收到的光量来生成信号电荷并存储该电荷的光电转换器，而多个MOS晶体管用作用于从光电二极管传输该信号电荷的元件。在各像素中，信号电荷是通过照射光而得到的，并且被输出作为像素信号。该输出的像素信号被预定的信号处理电路处理然后作为视频信号被输出至外部。
为了提高固体摄像器件的特性，近来已经尝试着将像素尺寸小型化并提高饱和电荷量(Qs)及灵敏度。日本专利公开公报特开2005-223084号公开了一种固体摄像器件，它使用了具有沿半导体基板的深度方向形成的垂直型栅极电极的传输晶体管，以便使像素尺寸小型化而不会降低饱和电荷量(Qs)及灵敏度。
图33示出了日本专利公开公报特开2005-223084号所公开的现有技术的固体摄像器件的示意性截面结构。
如图33所示，该特开2005-223084号中的固体摄像器件100包括p型半导体基板101、形成在半导体基板101中且用于构成各像素的光电二极管104、以及传输晶体管Tra。
光电二极管104包括形成在半导体基板101表面侧的p型高浓度杂质区域(p+区域)105、与p+区域105相接触地形成的n型高浓度杂质区域(n+区域)103、以及n型低浓度杂质区域(n-区域)102。构成光电二极管104的主pn结由p+区域105与n+区域103之间的结合面形成。
传输晶体管Tra是用于传输存储在光电二极管104中的信号电荷的n沟道MOS晶体管。传输晶体管Tra包括设置在半导体基板101表面侧的浮动扩散部107和隔着栅极绝缘膜106从半导体基板101表面侧沿深度方向形成的垂直型栅极电极108。垂直型栅极电极108通过设置在垂直型栅极电极108与浮动扩散部107之间的栅极绝缘膜106与浮动扩散部107接触，并被形成为到达比光电二极管104的pn结更深的位置处。垂直型栅极电极108是通过如下方法形成的：在从半导体基板101表面侧至已到达光电二极管104的pn结的深度而形成的沟槽中形成栅极绝缘膜106，然后填充该沟槽中位于栅极绝缘膜106上方的部分。
在传输晶体管Tra中，沿着在半导体基板101的深度方向上的垂直型栅极电极108形成了从构成光电二极管104的pn结至浮动扩散部107的传输沟道。
在具有上述结构的固体摄像器件100中，光电二极管104对入射到半导体基板101背侧上的光进行光电转换，并把信号电荷存储在光电二极管104中。当向传输晶体管Tra的垂直型栅极电极108施加正电压时，存储在光电二极管104中的信号电荷经由图33中的虚线a所示的传输路径被读出至浮动扩散部107。
在上述结构中，由于光电二极管104是沿半导体基板101的深度方向形成的，且由垂直型栅极电极108读出存储在光电二极管104中的信号电荷，因此，像素的小型化不会降低光电二极管104的饱和电荷量(Qs)及灵敏度。另外，对于背侧照射型，在该照射侧未形成有MOS晶体管和布线层，因而使开口面积增大。
然而，当通过垂直型栅极电极108把埋入在半导体基板101中的光电二极管104所存储的信号电荷从半导体基板101内部读出至半导体基板101表面侧时，电荷传输路径如虚线a所示非常长。因此，与普通固体摄像器件中所使用的平面型栅极电极相比，完全地传输信号电荷是很困难的。
如上所述，已经提出了一种其中将光电二极管形成在半导体基板内部以便提高饱和电荷量(Qs)的结构。然而，在此例中，传输路径变得非常长，因而难以完全地传输信号电荷。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够在维持高饱和电荷量(Qs)的同时进行信号电荷的良好传输的固体摄像器件，并提供这种固体摄像器件的制造方法。此外，本发明的另一目的是提供使用该固体摄像器件的电子装置。
本发明一实施例的固体摄像器件包括像素，所述像素包括埋入型光电二极管、埋入型浮动扩散部和埋入型栅极电极。所述埋入型光电二极管形成在基板内部。所述埋入型浮动扩散部形成在所述基板内部的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部。所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处，用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。
在上述固体摄像器件中，通过所述埋入型栅极电极把在所述埋入型光电二极管中生成并存储的信号电荷传输给所述埋入型浮动扩散部。由于所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，因此信号电荷是通过较短的传输路径而被传输的。
本发明另一实施例的固体摄像器件的制造方法包括如下步骤：准备基板；通过对所述基板的所需区域进行蚀刻，在所述基板中形成具有所需深度的第一沟槽部；在所述第一沟槽部的底部隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；用氧化物膜填充所述第一沟槽部；通过利用形成在所述氧化物膜上的抗蚀剂层作为掩模对所述基板进行蚀刻，在所述第一沟槽部旁边形成与所述第一沟槽部具有相同深度的第二沟槽部；通过使用所述氧化物膜和所述抗蚀剂层作为掩模来注入杂质离子，在所述基板的一部分中形成埋入型浮动扩散部，所述埋入型浮动扩散部面对着在所述第一沟槽部旁边进一步形成的所述第二沟槽的底部；以及在形成所述第一沟槽部及所述第二沟槽部之前或者之后，通过注入所需的杂质离子在与所述基板中的所述埋入型浮动扩散部的深度相等的深度处形成埋入型光电二极管。
本发明又一实施例的固体摄像器件的制造方法包括如下步骤：准备基板；在所述基板上隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；通过注入所需的杂质离子，在所述埋入型栅极电极旁边的所述基板中形成埋入型浮动扩散部；通过对所述基板中除了形成有所述埋入型栅极电极和所述埋入型浮动扩散部的区域之外的其他区域进行选择性外延生长，来形成沟槽部；以及在形成所述埋入型栅极电极之前或者在形成所述沟槽部之后，通过注入所需的杂质离子在所述基板中在所述埋入型栅极电极旁边形成埋入型光电二极管。
在上述固体摄像器件制造方法中，所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管相同的深度处。另外，所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处，用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。结果，通过所述埋入型栅极电极把所述埋入型光电二极管中所生成并存储的信号电荷传输给所述埋入型浮动扩散部。由于所述埋入型浮动扩散部形成在与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，因此信号电荷是通过较短的传输路径而被传输的。
本发明再一实施例的电子装置包括光学透镜、上述固体摄像器件、以及信号处理电路。被所述光学透镜聚集的光入射到所述固体摄像器件上，所述信号处理电路适用于处理从所述固体摄像器件输出的信号。
根据本发明，可以实现一种能够在维持高饱和电荷量的同时进行信号电荷的良好传输的固体摄像器件。另外，通过使用这种固体摄像器件可以实现能够提高图像质量的电子装置。
附图说明
图1是示出了本发明第一实施例CMOS固体摄像器件的整体的示意性框图。
图2是本发明第一实施例固体摄像器件的一个像素的平面结构图。
图3是沿图2中的线III-III得到的截面结构图。
图4是本发明第一实施例固体摄像器件的主要部分的示意性截面结构图，在此例中，在半导体基板的表面侧除了设有传输晶体管之外还形成有像素晶体管(例如，复位晶体管和放大晶体管等)。
图5是本发明第二实施例固体摄像器件的主要部分的平面结构图。
图6是沿图5中的线VI-VI得到的截面结构图。
图7是本发明第三实施例固体摄像器件的主要部分的平面结构图。
图8是沿图7中的线VIII-VIII得到的截面结构图。
图9A、图9B和图9C是本发明第三实施例固体摄像器件的制造方法的步骤图。
图10D、图10E和图10F是本发明第三实施例固体摄像器件的制造方法的步骤图。
图11G和图11H是本发明第三实施例固体摄像器件的制造方法的步骤图。
图12I和图12J是本发明第三实施例固体摄像器件的制造方法的步骤图。
图13A、图13B和图13C是本发明第三实施例固体摄像器件的另一制造方法的步骤图。
图14D、图14E和图14F是本发明第三实施例固体摄像器件的另一制造方法的步骤图。
图15是本发明第四实施例固体摄像器件的主要部分的平面结构图。
图16是沿图15中的线XVI-XVI得到的截面结构图。
图17是本发明第四实施例固体摄像器件的平面结构图，在此例中，布线层侧光电二极管和埋入型光电二极管形成在光电二极管区域的相邻角部处。
图18是本发明第五实施例固体摄像器件的主要部分的示意性截面结构图。
图19是本发明第六实施例固体摄像器件的主要部分的平面结构图。
图20是沿图19中的线XX-XX得到的截面结构图。
图21是本发明第七实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图。
图22是沿图21中的线XXII-XXII得到的截面结构图。
图23是本发明第八实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图。
图24是沿图23中的线XXIV-XXIV得到的截面结构图。
图25是本发明第九实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图。
图26是沿图25中的线XXVI-XXVI得到的截面结构图。
图27是其中埋入型光电二极管被设成共用关系的本发明第九实施例的示意性平面结构图。
图28是本发明第十实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图。
图29是沿图28中的线XXIX-XXIX得到的截面结构图。
图30是示出了固体摄像器件的平面布局的示例的图。
图31是示出了固体摄像器件的平面布局的另一示例的图。
图32是本发明第十一实施例电子装置的示意结构图。
图33是现有技术的固体摄像器件的示意性截面结构图。
具体实施方式
下面参照图1～图32来说明本发明实施例的固体摄像器件及其制造方法以及电子装置的示例。按照下面的顺序来说明本发明的实施例。本发明不限于这些实施例。
1.第一实施例：固体摄像器件
1-1固体摄像器件的整体结构
1-2主要部分的结构
2.第二实施例：固体摄像器件
3.第三实施例：固体摄像器件
3-1主要部分的结构
3-2制造方法(1)
3-3制造方法(2)
4.第四实施例：固体摄像器件
5.第五实施例：固体摄像器件
6.第六实施例：固体摄像器件
7.第七实施例：固体摄像器件
8.第八实施例：固体摄像器件
9.第九实施例：固体摄像器件
10.第十实施例：固体摄像器件
11.第十一实施例：电子装置
1.第一实施例：固体摄像器件
1-1固体摄像器件的整体结构
图1是示出了本发明第一实施例CMOS固体摄像器件1的整体的示意性框图。
第一实施例的固体摄像器件1包括像素部3、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和控制电路8等，其中像素部3包括布置在由硅构成的基板11上的多个像素2。
多个像素2中的每一个都包括由光电二极管构成的光接收部和多个MOS晶体管，并且该多个像素2以二维阵列规则地布置在基板11上。构成各像素2的MOS晶体管可以是包括传输晶体管、复位晶体管、选择晶体管和放大晶体管的四个晶体管，或者是不包括选择晶体管的三个晶体管。
像素部3包括以二维阵列规则布置的多个像素2。像素部3具有有效像素区域和黑基准像素区域(未图示)；在有效像素区域中，由实际接收到的光经过光电转换而生成的信号电荷被放大并被读出给列信号处理电路5；在黑基准像素区域中，作为黑电平基准的光学黑体被输出。黑基准像素区域通常形成在有效像素区域的周边区域中。
控制电路8产生时钟信号、控制信号等以作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等基于垂直同步信号、水平同步信号以及主时钟进行操作的基准。在控制电路8中产生的时钟信号、控制信号等被输出给垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4包括例如移位寄存器，以便沿垂直方向按照行单位依次选择性地扫描像素部3的各像素2。基于信号电荷(该信号电荷是根据所接收到的光量在各个像素2的光电二极管中生成的)的像素信号经由相应的垂直信号线被提供给列信号处理电路5。
列信号处理电路5例如与像素2的各列对应地设置而成，并且对于各列像素2都基于从黑基准像素区域(它形成在有效像素区域的周边，但在附图中未示出)输出的信号对从一行像素2输出的信号进行诸如噪声消除、信号放大等信号处理。在列信号处理电路5的输出级与水平信号线10之间设有水平选择开关(未图示)。
水平驱动电路6包括例如移位寄存器，因此通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路，并且从每个列信号处理电路5将像素信号输出给水平信号线10。
输出电路7对通过水平信号线10依次从列信号处理电路5提供的信号进行处理并输出该信号。
1-2主要部分的结构
图2是本发明第一实施例固体摄像器件的一个像素的平面结构图，图3是沿图2中的线III-III得到的截面结构图。
如图2和图3所示，第一实施例的固体摄像器件的各个像素2都包括形成在半导体基板14中的埋入型光电二极管(下文中称作“PD”)23和埋入型浮动扩散部(下文中称作“FD”)16。此外，各个像素2都包括设在半导体基板14上部的埋入型栅极电极22。另外，在形成有像素2的半导体基板14的表面侧上形成有布线层44。
半导体基板14是第一导电型(在下文中，称为p型)硅基板。
布线层44包括布线19，该布线19由铝(Al)或铜(Cu)构成且隔着层间绝缘膜15形成在半导体基板14表面侧上。图3示出了在布线层44中形成的布线19只有一层，但实际使用的是由多个层构成的层叠结构。
埋入型PD 23包括以预定深度形成在半导体基板14中的p型高浓度杂质区域18和形成在p型高浓度杂质区域18下方的第二导电型(在下文中，称为n型)杂质区域17。也就是，埋入型PD 23主要由p型高浓度杂质区域18与n型杂质区域17之间的pn结构成。在本实施例中，用于构成埋入型PD 23的pn结形成在自半导体基板14表面算起约1μm的深度处。在图2的平面图中，当俯视像素2时，其中形成有埋入型PD 23的区域被图示为“光电二极管区域12”。
埋入型FD 16包含n型高浓度杂质区域，该n型高浓度杂质区域以与埋入型PD 23的深度相等的深度形成在半导体基板14中且对应于形成在半导体基板14中的沟槽部20的底部。也就是，沟槽部20被形成为到达自半导体基板14表面算起约1μm的深度。埋入型FD 16通过由钨(W)制成的接触部21与隔着层间绝缘膜15形成在半导体基板14表面侧上的所需布线19连接。
埋入型栅极电极22由例如多晶硅制成，并且隔着栅极绝缘膜24形成在半导体基板14(此处的半导体基板14包含形成在半导体基板14中的沟槽部20的底部)上。埋入型栅极电极22通过接触部21与形成在半导体基板14表面侧上的所需布线19连接。埋入型栅极电极22形成在半导体基板14上且置于埋入型FD 16与埋入型PD 23之间，并且构成了用于把埋入型PD 23中所生成的信号电荷传输给埋入型FD 16的传输晶体管Tr1。在本实施例中，传输晶体管Tr1是n沟道MOS晶体管。在本实施例中，如图2的平面图所示，在如下范围内将埋入型栅极电极22形成得从沟槽部20向外突出至半导体基板14上部：在该范围内，埋入型栅极电极22不会与埋入型FD 16重叠。由于可以将埋入型栅极电极22形成得从沟槽部20向外突出，因而在该栅极电极的形成期间易于进行掩模对准。另外，可以增大埋入型栅极电极22的尺寸，从而有利于接触部21的形成。
如图2所示，在半导体基板14中，包括埋入型PD 23、埋入型FD 16和埋入型栅极电极22的各个像素12均形成在由元件隔离区域13隔开的区域中。元件隔离区域13形成在例如p型高浓度杂质区域中，但在图3的截面图中没有示出。尽管实际上除了设有传输晶体管Tr1之外还形成了诸如复位晶体管和放大晶体管等像素晶体管，但在附图中也没有示出这些晶体管。
本实施例的固体摄像器件1可以是从半导体基板14的前侧照射光的前侧照射型固体摄像器件或者是从半导体基板14的背侧照射光的背侧照射型固体摄像器件。在前侧照射型固体摄像器件中，在形成于半导体基板上的布线层44上依次形成有用于透过所需光的滤色器层和用于有效聚集入射光的片上透镜。在背侧照射型固体摄像器件中，在半导体基板14的与形成有布线层44的那一侧相反的背侧上依次形成有滤色器层和片上透镜。
在本实施例的固体摄像器件1中，形成在半导体基板14中的埋入型PD 23根据入射光量通过进行光电转换而生成信号电荷，并存储该信号电荷。当通过形成在布线层44中的布线19和接触部21把所需的传输电压施加给埋入型栅极电极22时，存储在埋入型PD 23中的信号电荷经由箭头R1所示的传输路径被传输给埋入型FD 16。
在本实施例的固体摄像器件1中，埋入型PD 23中所生成并存储的信号电荷如箭头R1所示被传输给形成在与埋入型PD 23的深度相等的深度处的埋入型FD 16，从而实现了良好的电荷传输。如图33所示，在通常的固体摄像器件中，当光电二极管被形成在半导体基板内部时，因为信号电荷被读出至基板的表面，所以传输路径变得过长，从而导致信号电荷的传输残余的问题。然而，在本实施例的固体摄像器件1中，由于缩短了传输路径，因而传输残余的问题也随之解决了。
此外，在本实施例的固体摄像器件1中，埋入型PD 23允许半导体基板14中的光电二极管区域12的扩展，而不受半导体基板14表面上所形成的结构的限制。
图4是在半导体基板14表面侧除了设有传输晶体管Tr1之外还形成有像素晶体管25(例如，复位晶体管或放大晶体管等)的示意性截面结构图。如图4所示，像素晶体管25包括形成在半导体基板14表面侧的源/漏区域26，以及隔着栅极绝缘膜42形成在半导体基板14表面上的栅极电极27。在此情况下，如图4所示，即使当像素晶体管25被形成在半导体基板14的光电二极管区域12中时，也能够以较宽的面积来形成埋入型PD 23，因而饱和电荷量(Qs)不会降低。另外，即使在如图4所示的从半导体基板14的背侧照射光的背侧照射型固体摄像器件中，也能够维持高的饱和电荷量(Qs)。
因此，即使当具有高饱和电荷量(Qs)的埋入型PD 23被形成在半导体基板14内部时，本实施例的固体摄像器件1也能够将信号电荷有效地传输给埋入型FD 16而不会降低传输效率。也就是，既能够实现饱和电荷量(Qs)的增大又能够实现信号电荷的完全传输。
2.第二实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第二实施例的固体摄像器件。
图5是本发明第二实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图6是沿图5中的线VI-VI得到的示意性截面结构图。由于第二实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图5和图6中，对应于图2和图3的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
如图5所示，形成有被相邻两个像素2共用的一个埋入型FD 16。在此情况下，如图6所示，沟槽部20形成在相邻两个光电二极管区域12之间的区域中，并且埋入型FD 16以对应于沟槽部20底部的方式形成在半导体基板14中。另外，在埋入型FD 16和与之相邻的埋入型PD 23之间的沟槽部20的内侧底部处形成有埋入型栅极电极22，各埋入型栅极电极22用于构成各像素2的传输晶体管Tr1。
在此结构中，在具有一个共用的埋入型FD 16的两个像素2中，存储在埋入型PD 23中的信号电荷被依次读出给该共用的埋入型FD 16。
第二实施例的固体摄像器件可包括被两个像素2共用的一个埋入型FD，因而可以将一个沟槽部20形成得对应于两个像素2，从而减小了用于形成传输晶体管Tr1的面积。另外，在本实施例中，沟槽部20形成在两个像素2上部，因而与将一个沟槽部20形成得对应于一个埋入型PD 23的情况相比，能够以较大尺寸形成沟槽部20，从而有利于制造。
3.第三实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第三实施例的固体摄像器件。
3-1主要部分的结构
图7是本发明第三实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图8是沿图7中的线VIII-VIII得到的示意性截面结构图。由于第三实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图7和图8中，对应于图2和图3的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
与第一实施例的固体摄像器件不同的是，在第三实施例的固体摄像器件中，如图7所示，仅在沟槽部20内形成有用于构成传输晶体管Tr1的埋入型栅极电极28。
也就是说，埋入型栅极电极28仅形成在沟槽部20的位于从埋入型PD 23至埋入型FD 16的信号电荷传输路径上方的底部处，而没有形成在沟槽部20的侧壁上或者沟槽部20外部的半导体基板表面上。
像第一实施例那样，在具有上述结构的本实施例的固体摄像器件中，信号电荷从埋入型PD 23被传输至形成在与埋入型PD 23的深度相等的深度处的埋入型FD 16。在本实施例中，由于缩短了传输路径，因而能够减小存储在埋入型PD 23中的信号电荷的传输残余。
另外，在本实施例的固体摄像器件中，由于埋入型栅极电极28仅形成在沟槽部20的底部处，因而当向埋入型栅极电极28施加传输电压时，电压没有被施加到除了半导体基板14中的信号电荷传输路径之外的任何其他部分上。因此，能够将存储在埋入型PD 23中的信号电荷有效地传输给埋入型FD 16。
3-2制造方法(1)
图9A～图12J示出了本实施例固体摄像器件的制造方法(1)的步骤。
首先，准备半导体基板14，并且如图9A所示，将p型杂质离子和n型杂质离子分别注入到半导体基板14的所需深度处从而形成p型高浓度杂质区域18和n型杂质区域17，这样形成了埋入型PD 23。在半导体基板14的所需区域中形成多个埋入型PD 23。然后，通过从半导体基板14表面进行蚀刻来除去与埋入型PD 23相邻的区域，从而形成具有到达埋入型PD 23的深度的沟槽部20。
接着，如图9B所示，在包含沟槽部20的底部和侧壁的半导体基板14表面上沉积由氧化硅膜构成的氧化物膜29。
随后，如图9C所示，通过整体回蚀(overall etching-back)使氧化物膜29仅留在沟槽部20的侧壁上。
接着，如图10D所示，在包含沟槽部20的底部的半导体基板14整个表面上沉积由氧化硅膜构成的栅极绝缘膜24。
然后，如图10E所示，在半导体基板14整个表面上沉积多晶硅层28a，从而填充沟槽部20。在此情况下，为了提高多晶硅层28a上表面的平坦度，可以进行化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)。
接着，如图10F所示，通过对多晶硅层28a进行回蚀，仅在沟槽部20的底部处形成由多晶硅层28a构成的埋入型栅极电极28。
随后，如图11G所示，在半导体基板14整个表面上形成由氧化硅膜构成的氧化物膜30，以覆盖形成在沟槽部20底部处的埋入型栅极电极28。之后，通过CMP使氧化物膜30的上表面平坦化。
接着，如图11H所示，在氧化物膜30上形成抗蚀剂层31，该抗蚀剂层31在所需区域内形成有开口，并且利用该抗蚀剂层31作为掩模进行蚀刻从而将抗蚀剂层31开口下方的氧化物膜30和半导体基板14除去，由此进一步形成沟槽部32。沟槽部32被形成得其深度与沟槽部20的深度相等，从而进一步加宽了沟槽部20。
随后，如图121所示，利用抗蚀剂层31和氧化物膜30作为掩模，将n型杂质离子注入到半导体基板14的与沟槽部32底部相面对的区域中，从而形成埋入型FD 16。
因此，埋入型FD 16形成在与埋入型PD 23的深度相等的深度处。
接着，如图12J所示，通过常规方法将层间绝缘膜15、接触部21和布线19形成在半导体基板14表面上，这样就完成了图7和图8所示的固体摄像器件。
尽管在本实施例的制造方法(1)中，是在形成沟槽部20之前形成了埋入型PD 23，但也可以在形成沟槽部20之后形成埋入型PD 23。
本实施例固体摄像器件的制造方法不限于此。下面说明本实施例固体摄像器件的制造方法(2)。
3-3制造方法(2)
图13A～图14F示出了本实施例固体摄像器件的制造方法(2)的步骤。
首先，如图13A所示，在半导体基板14上形成由氧化硅膜构成的栅极绝缘膜24。
接着，如图13B所示，在栅极绝缘膜24的所需区域上形成由多晶硅构成的埋入型栅极电极28。然后，进一步形成覆盖该埋入型栅极电极28的由氧化硅膜构成的氧化物膜33。
随后，如图13C所示，在位于与埋入型栅极电极28相邻的两侧中的一侧上的半导体基板14的所需区域内，通过离子注入来形成p型高浓度杂质区域18和n型杂质区域17，从而形成埋入型PD 23。另外，在位于与埋入型栅极电极28相邻的另一侧上的半导体基板14的所需区域内，通过离子注入来形成n型高浓度杂质区域，从而形成埋入型FD 16。在此情况下，利用埋入型栅极电极28作为掩模，将埋入型PD 23和埋入型FD 16自对准地形成在埋入型栅极电极28的两侧。
接着，如图14D所示，通过蚀刻来除去氧化物膜33从而露出半导体基板14，仅在埋入型栅极电极28和埋入型FD 16上留有氧化物膜33。
接着，如图14E所示，在除了形成有埋入型栅极电极28和埋入型FD 16的区域之外的其他区域中，通过半导体基板14的选择性外延生长来形成沟槽部20。
随后，如图14F所示，通过常规方法将层间绝缘膜15、接触部21和布线19形成在半导体基板14表面上，这样就完成了图7和图8所示的固体摄像器件。
尽管在本实施例的制造方法(2)中，是在形成沟槽部20之前形成了埋入型PD 23，但也可以在形成沟槽部20之后形成埋入型PD 23。
上述制造方法(1)和(2)可以将埋入型栅极电极28仅形成在沟槽部20的底部处。
4.第四实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第四实施例的固体摄像器件。
图15是本发明第四实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图16是沿图15中的线XVI-XVI得到的示意性截面结构图。由于第四实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图15和图16中，对应于图2和图3的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第四实施例的固体摄像器件中，在第一实施例基础上的固体摄像器件1的各像素2还包括布线层侧光电二极管(以下称作“PD”)和布线层侧浮动扩散部(以下称作“FD”)。在图15的平面图中，当俯视像素2时，其中形成有埋入型PD 23和布线层侧PD 37的区域被图示为“光电二极管区域12”。
布线层侧PD 37包括形成在半导体基板14表面侧的p型高浓度杂质区域38和形成在p型高浓度杂质区域38下方的n型杂质区域39。也就是，布线层侧PD 37主要由位于p型高浓度杂质区域38与n型杂质区域39之间的pn结构成。另外，布线层侧PD 37形成在埋入型PD 23的上方。也就是，本实施例的各像素2在半导体基板14的深度方向上包括两个光电二极管层，这两个光电二极管层分别包括布线层侧PD 37和埋入型PD 23。
另外，在埋入型PD 23与布线层侧PD 37之间的区域中形成有包括p型高浓度杂质区域的光电二极管隔离区域40，该区域与沟槽部20的侧面接触。光电二极管隔离区域40被形成为用于防止信号电荷在埋入型PD 23与布线层侧PD 37之间流动。尽管图16中未示出，但为了将埋入型PD 23和布线层侧PD 37隔开，光电二极管隔离区域40也可形成在除了图16所示那个区域之外的其他区域中。另外，用于构成光电二极管隔离区域40的p型高浓度杂质区域也具有能够抑制由沟槽部20的侧面(半导体基板14的界面)中的缺陷所引起的暗电流的作用。
布线层侧FD 36包括形成在半导体基板14表面侧的n型高浓度杂质区域，该区域在光电二极管区域12内与形成有埋入型FD 16的区域呈对角关系。
另外，在半导体基板14上隔着栅极绝缘膜34形成有布线层侧栅极电极35，且该布线层侧栅极电极35置于布线层侧PD 37与布线层侧FD36之间。布线层侧FD 36和布线层侧栅极电极35都通过接触部21与形成在半导体基板14表面侧上的所需布线19相连接。布线层侧栅极电极35形成在布线层侧FD 36与布线层侧PD 37之间的区域内，并且构成了用于将布线层侧PD 37中所生成的信号电荷传输给布线层侧FD 36的传输晶体管Tr2。
在具有上述结构的本实施例的固体摄像器件中，如图16的箭头R1所示，通过向埋入型栅极电极22施加传输电压而将埋入型PD 23中所生成并存储的信号电荷传输给埋入型FD 16。另外，如图16的箭头R2所示，通过向布线层侧栅极电极35施加传输电压而将布线层侧PD 37中所生成并存储的信号电荷传输给布线层侧FD 36。
在此情况下，可以向埋入型栅极电极22和布线层侧栅极电极35施加不同电压，或者通过用布线19使埋入型栅极电极22与布线层侧栅极电极35电连接也可以向它们施加相同的电压。
如果向埋入型栅极电极22和布线层侧栅极电极35施加不同电压，则可以在不同时机下将埋入型PD 23和布线层侧PD 37的信号电荷分别传输给埋入型FD 16和布线层侧FD 36。即使当向埋入型栅极电极22和布线层侧栅极电极35施加不同电压时，也可以同时传输埋入型PD 23和布线层侧PD 37的信号电荷。
当埋入型栅极电极22和布线层侧栅极电极35通过布线19相互连接时，埋入型PD 23和布线层侧PD 37的信号电荷被同时分别传输给埋入型FD 16和布线层侧FD 36。
在本实施例的固体摄像器件中，在光电二极管区域12内形成有包括布线层侧PD 37和埋入型PD 23的两个光电二极管层。因此，通过增加由该两个光电二极管所生成的信号电荷，能够实现高的饱和电荷量(Qs)。
在本实施例中，埋入型FD 16和布线层侧FD 36形成在光电二极管区域12的对角线上。然而，如图17所示，埋入型FD 16和布线层侧FD36可形成为彼此邻近。在此情况下，沿图17中的线XVI-XVI得到的截面结构与图16所示结构相同。
由于形成了包括布线层侧PD 37和埋入型PD 23的两个光电二极管层，因此利用半导体基板14中的沿深度方向的光吸收率随着波长而变化的现象就会产生垂直分光。
下面在第五实施例中说明利用了垂直分光的固体摄像器件。
5.第五实施例：固体摄像器件
图18示出了本发明第五实施例固体摄像器件的示意性截面结构。这里，作为示例说明其中从半导体基板的形成有布线层的那一侧照射光的前侧照射型固体摄像器件。由于第五实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图18中，对应于图16的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
如图18所示，在光照射侧的布线层44上方形成有用于生成绿(G)光Lg的信号电荷的有机光电转换层41。另外，为了生成蓝(B)光Lb的信号电荷，在从半导体基板14入射面算起0.5μm深度处的区域中形成有布线层侧PD 37。此外，为了生成红(R)光Lr的信号电荷，例如当半导体基板14的厚度为3μm时，在从半导体基板14入射面算起0.5μm～3μm深度处的区域中形成有埋入型PD 23。当半导体基板14的厚度大于3μm时，可以在半导体基板14的深度方向上的更深位置处形成第二埋入型PD 57。
在具有上述结构的固体摄像器件中，在各像素2中，绿(G)光Lg的信号电荷生成于有机光电转换层41中。另外，蓝(B)光Lb的信号电荷生成于布线层侧PD 37中。此外，红(B)光Lr的信号电荷生成于埋入型PD 23中。有机光电转换层41中所生成的信号电荷被传输给浮动扩散部(未图示)。布线层侧PD 37中所生成的信号电荷被传输给布线层侧FD 36。埋入型PD 23中所生成的信号电荷被传输给埋入型FD 16。
在第五实施例的固体摄像器件中，有机光电转换层41对RGB光中的一者进行光电转换，而形成在半导体基板14中的不同层处的两个光电二极管分别对剩余两个颜色的光进行光电转换。因此，入射光沿垂直方向进行分光从而分别产生RGB光，因而可以不设置滤色器层。另外，在像素2中，RGB光被完全地进行光电转换，并且每像素的光利用率增大到利用单独设置的滤色器层来进行分光时的像素情况的3倍。因此，提高了灵敏度。
尽管在本实施例中，有机光电转换层41所吸收的光是绿光Lg，但也可以吸收红光Lr。在此情况下，蓝光Lb可以由布线层侧PD 37吸收，而绿光Lg可以由埋入型PD 23吸收。另外，有机光电转换层41也可以吸收蓝光Lb。在此情况下，绿光Lb可以由布线层侧PD 37吸收，而红光Lr可以由埋入型PD 23吸收。
在第五实施例的固体摄像器件中，绿光Lg被有机光电转换层41吸收，因而不同波长的蓝光Lb和红光Lr可以由半导体基板14吸收。因此，在半导体基板14中更加可靠地进行了光的分离。
作为第五实施例的固体摄像器件的示例说明了前侧照射型固体摄像器件。然而，第五实施例的固体摄像器件可以是背侧照射型固体摄像器件。在此情况下，有机光电转换层41形成在半导体基板14的背侧。另外，较短波长的光可以由光入射侧的埋入型PD 23吸收，而较长波长的光可以由远离光入射侧的布线层侧PD 37吸收。
6.第六实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第六实施例的固体摄像器件。
图19是本发明第六实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图20是沿图19中的线XX-XX得到的示意性截面结构图。由于第六实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图19和图20中，对应于图15和图16的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第六实施例的固体摄像器件中，将布线层侧FD 36和埋入型FD 16设置成被相邻像素共用。
如图19所示，对于一个像素2，埋入型FD 16和布线层侧FD 36形成在光电二极管区域12的对角线上。埋入型FD 16被该像素2以及与该像素2相邻的两像素中的一者共用，并且布线层侧FD 36被该像素2以及与该像素2相邻的两像素中的另一者共用。也就是，布线层侧FD 36和埋入型FD 16被设置成在不同方向上被相邻像素共用。
在此情况下，用于形成共用的埋入型FD 16的方法与第二实施例中的方法相同，这里不再赘述。
如图20所示，布线层侧FD 36形成在两个布线层侧PD 37之间的区域中，该两个布线层侧PD 37分别形成于上述像素2以及与之相邻的一个像素2中。另外，在各个像素2的布线层侧FD 36与布线层侧PD 37之间形成有布线层侧栅极电极35。因此，当向布线层侧栅极电极35施加所需电压时，通过由箭头R2所示的传输路径将布线层侧PD 37中所生成的信号电荷传输给被相邻像素共用的布线层侧FD 36。另外，在不同时机下从各个像素2的布线层侧PD 37将信号电荷传输给被相邻像素共用的布线层侧FD 36。
在第六实施例的固体摄像器件中，布线层侧FD 36和埋入型FD 16设置成被相邻的像素2共用。因此，能够减小在形成布线层侧FD 36和埋入型FD 16时所用的面积，从而呈现出允许像素尺寸小型化的作用以及与第二实施例相同的效果。
7.第七实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第七实施例的固体摄像器件。
图21是本发明第七实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图22是沿图21中的线XXII-XXII得到的示意性截面结构图。由于第七实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图21和图22中，对应于图15和图16的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第七实施例的固体摄像器件中，在每个像素中，埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b被形成得相互连接。
在第七实施例的固体摄像器件中，如图21所示，在一个像素中一体形成有由多晶硅构成的埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b，从而形成了埋入型栅极电极/布线层侧栅极电极50。也就是，一个栅极电极构成了埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b。如图21所示，在埋入型栅极电极50a与布线层侧栅极电极50b相互连接的结构中，优选将埋入型FD 16和布线层侧FD 36分别设在每个像素2的相邻角部处。当埋入型FD 16和布线层侧FD 36分别设在每个像素2的相邻角部处时，它们之间的距离有所减小，因而容易一体形成埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b。
另外，如图22所示，埋入型栅极电极/布线层侧栅极电极50通过例如形成在埋入型栅极电极50a侧的接触部21与布线层44的布线19连接。在此情况下，由于埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b被形成得相互连接，因而对应于为一个像素2配置的埋入型栅极电极/布线层侧栅极电极50可以只形成一个接触部21。
在具有上述结构的第七实施例的固体摄像器件中，将各个像素中的埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b稳定地维持为相同电位。当向埋入型栅极电极/布线层侧栅极电极50施加所需的传输电压时，存储在埋入型PD 23和布线层侧PD 37中的信号电荷在相同时机下分别被传输给埋入型FD 16和布线层侧FD 36。
在第七实施例的固体摄像器件中，埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b被形成得相互连接。因此，不需要单独形成用于埋入型栅极电极50a的接触部21和用于布线层侧栅极电极50b的接触部21，从而减小了接触部21的数量。
另外，可以实现与第五实施例相同的效果。
8.第八实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第八实施例的固体摄像器件。
图23是本发明第八实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图24是沿图23中的线XXIV-XXIV得到的示意性截面结构图。由于第八实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图23和图24中，对应于图21和图22的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第八实施例的固体摄像器件中，在第七实施例基础上的固体摄像器件中的埋入型FD 16被形成为被两个相邻像素共用。
在第八实施例的固体摄像器件中，如图23和图24所示，在一个像素2中，埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b被形成得相互连接。另外，埋入型FD 16形成为被两个相邻像素2共用。
在第八实施例的固体摄像器件中，可将一个埋入型FD 16形成得对应于两个像素，从而减小了埋入型FD 16的形成面积。此外，在一个像素中一体形成有埋入型栅极电极50a和布线层侧栅极电极50b，因而可以在一个位置处形成用于向埋入型栅极电极/布线层侧栅极电极50施加所需电压的接触部21，从而减少接触部21的数量。
另外，呈现出与第一实施例和第四实施例相同的效果。
9.第九实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第九实施例的固体摄像器件。
图25是本发明第九实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图26是沿图25中的线XXVI-XXVI得到的示意性截面结构图。由于第九实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图25和图26中，对应于图15和图16的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第九实施例的固体摄像器件中，在第四实施例基础上的固体摄像器件中的布线层侧FD 36和埋入型FD 16相对于光电二极管区域12形成在同一方向上。
在第九实施例的固体摄像器件中，如图26所示，来自埋入型PD 23的信号电荷的读取方向和来自布线层侧PD 37的信号电荷的读取方向如箭头R1和箭头R2所示是相同的。因此，形成在埋入型PD 23中的传输晶体管Tr1和形成在布线层侧PD 37中的传输晶体管Tr2二者之间可以隔着较短距离而形成，从而有利于布线并且提供了有利于像素尺寸小型化的结构。
另外，在第九实施例的固体摄像器件中，如图27所示，埋入型FD 16可以形成为被相邻的像素2共用。
10.第十实施例：固体摄像器件
下面说明本发明第十实施例的固体摄像器件。
图28是本发明第十实施例固体摄像器件的主要部分的示意性平面结构图，图29是沿图28中的线XXIX-XXIX得到的示意性截面结构图。由于第十实施例的固体摄像器件的整体结构与图1所示的相同，因而不再赘述。在图28和图29中，对应于图15和图16的各部分用相同的附图标记表示，这里不再赘述。
在第十实施例的固体摄像器件中，在第四实施例基础上的固体摄像器件中形成有两层埋入型光电二极管。
在第十实施例的固体摄像器件中，如图28和图29所示，在各光电二极管区域12中都形成有包括第一埋入型PD 23、第二埋入型PD 57和布线层侧PD 37的三个光电二极管。也就是，第十实施例的固体摄像器件包括形成在光电二极管区域12中的三级光电二极管。
第一埋入型PD 23例如具有与第一实施例的埋入型PD 23相同的结构。另外，第二埋入型PD 57形成在第一埋入型PD 23的下方，并且包括位于p型高浓度杂质区域58与n型杂质区域59之间的pn结。
另外，第一埋入型FD 16和第一埋入型栅极电极22被形成得对应于第一埋入型PD 23，第二埋入型FD 56和第二埋入型栅极电极55被形成得对应于第二埋入型PD 57。
第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56形成在半导体基板14中，且分别面对着以台阶形状形成的各级沟槽部53的底部。第一级台阶状沟槽部53形成在与第一埋入型PD 23相同的深度处，并且第二级台阶状沟槽部53形成在与第二埋入型PD 57相同的深度处。
因此，第一埋入型FD 16以面对着第一级台阶状沟槽部53的底部的方式形成在半导体基板14中。另外，第二埋入型FD 56以面对着第二级台阶状沟槽部53的底部(最下方)的方式形成在半导体基板14中。
另外，在第一埋入型FD 16与第二埋入型PD 57之间形成有包含p型高浓度杂质区域的隔离区域60。隔离区域60防止第二埋入型PD 57的信号电荷泄漏到第一埋入型FD 16中。尽管在图29所示的示例中，隔离区域60仅形成在第一埋入型FD 16的下方，但隔离区域60也可以形成在第一埋入型PD 23与第二埋入型PD 57之间。
第一埋入型栅极电极22隔着栅极绝缘膜24形成在半导体基板14的介于第一埋入型PD 23与第一埋入型FD 16之间的区域上(该区域包括第一级沟槽部53的底部)。第一埋入型栅极电极22构成了用于将存储在第一埋入型PD 23中的信号电荷传输给第一埋入型FD 16的传输晶体管Tr1。
第二埋入型栅极电极55隔着栅极绝缘膜54形成在半导体基板14的介于第二埋入型PD 57与第二埋入型FD 56之间的区域上(该区域包括第二级沟槽部53的底部(最下方))。第二埋入型栅极电极55构成了用于将存储在第二埋入型PD 57中的信号电荷传输给第二埋入型FD 56的传输晶体管Tr3。
在第十实施例的固体摄像器件中，通过箭头R2所示的传输路径将布线层侧PD 37中所生成并存储的信号电荷传输给布线层侧FD 36。另外，通过箭头R1所示的传输路径将第一埋入型PD 23中所生成并存储的信号电荷传输给第一埋入型FD 16。此外，通过箭头R3所示的传输路径将第二埋入型PD 57中所生成并存储的信号电荷传输给第二埋入型FD 56。
如上所述，以对应于各埋入型PD的深度的多级方式形成了沟槽部，因而能够将多级埋入型PD的信号电荷分别传输给在与各埋入型PD相等的深度处形成的各埋入型FD。
尽管在第十实施例的固体摄像器件中形成了包括第一埋入型PD 23和第二埋入型PD 57的两级埋入型PD，但也可以形成两级以上埋入型PD。
在第十实施例的固体摄像器件中，在各个像素2的光电二极管区域12中都可以形成多级光电二极管，由此增大每像素的饱和电荷量(Qs)。另外，由形成于半导体基板14中的埋入型PD中所生成并存储的信号电荷被传输给形成在与埋入型PD的深度相等的深度处的埋入型FD，因而由于短的传输路径因而能够减小传输残余。
可将第十实施例的固体摄像器件形成为能够进行垂直分光的固体摄像器件。
当第十实施例的固体摄像器件用作能够进行垂直分光的前侧照射型固体摄像器件时，为了生成蓝(B)光的信号电荷，在从半导体基板14的入射面算起约0.5μm深度处的区域中形成有布线层侧PD 37。此外，为了生成绿(G)光的信号电荷，在从半导体基板14的入射面算起约0.5μm～1.5μm深度处的区域中形成有第一埋入型PD 23。为了生成红(R)光的信号电荷，例如当半导体基板14的总厚度为3μm时，在从半导体基板14的入射面算起约1.5μm～3μm深度处的区域中形成有第二埋入型PD 57。当半导体基板14的厚度为大于3μm时，该第二埋入型PD 57还可以位于半导体基板14的深度方向上的更深位置处。
在作为能够进行垂直分光的固体摄像器件而使用的情况下，在半导体基板14的照射侧上可以不设置滤色器层。另外，在各像素2中，RGB光被完全地进行光电转换，并且每像素的光利用率增大到利用滤色器层来进行分光时的像素情况的3倍。因此，提高了灵敏度。
在第十实施例的固体摄像器件中，布线层侧栅极电极35、第一埋入型栅极电极22和第二埋入型栅极电极55可以一体形成从而被维持为相同电位。可选择地，可将布线层侧栅极电极35、第一埋入型栅极电极22和第二埋入型栅极电极55单独地形成从而受各自电位的控制。布线层侧栅极电极35、第一埋入型栅极电极22和第二埋入型栅极电极55可以单独地形成并通过布线19相互连接，从而维持为相同电位。
另外，像第六实施例中的那样，在第十实施例的固体摄像器件中，布线层侧FD 36和第二埋入型FD 16可以形成得被相邻像素共用。
另外，如果像第十实施例的固体摄像器件中的那样，当在半导体基板14中形成有三个光电二极管层时，则可以使用各种结构来作为像素的平面布局。图30示出了第十实施例固体摄像器件的平面布局示例。
在图30中，布线层侧FD 36、第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56相对于光电二极管区域12形成在不同的方向上。在此情况下，第一埋入型FD 16和第一埋入型栅极电极22形成在第一沟槽部53a中，而第二埋入型FD 56和第二埋入型栅极电极55形成在第二沟槽部53b中。
此外，图31示出了第十实施例固体摄像器件的平面布局的另一示例。在图31中，布线层侧FD 36、第一埋入型FD 16和第二埋入型FD 56相对于光电二极管区域12形成在同一方向上。在此情况下，第一埋入型FD 16、第一埋入型栅极电极22、第二埋入型FD 56和第二埋入型栅极电极55形成在被共用地形成的同一沟槽部53中。另外，沟槽部53的结构可以与图29所示的沟槽部的结构相同。
在上述第一实施例～第十实施例中，作为示例说明了本发明应用于CMOS固体摄像器件的情况，在该CMOS固体摄像器件中以矩阵形式布置有多个单位像素，这些单位像素把对应于入射光量的信号电荷作为物理量进行检测。然而，本发明的应用不限于CMOS固体摄像器件。此外，本发明的应用不限于通常的列型(column-type)固体摄像器件(该列型固体摄像器件中，列电路被设置得对应于包括以二维矩阵形成的多个像素的像素部的各个像素列)。
另外，本发明的应用不限于通过检测入射的可见光量的分布来得到图像的固体摄像器件。本发明能够应用于通过检测入射的红外光、X射线或粒子等量的分布来得到图像的固体摄像器件。宽泛地讲，本发明能够应用于例如通过检测诸如压力或电容等其它物理量的分布来得到图像的指纹传感器等广义的固体摄像器件(物理量分布检测器件)。
此外，本发明的应用不限于通过以行为单位对像素部的各个单位像素依次进行扫描来从各个单位像素读出像素信号的固体摄像器件。本发明能够应用于以像素为单位来选出所需像素并且以像素为单位从所选出的像素中读取信号的X-Y地址型固体摄像器件。
固体摄像器件可以形成为单个芯片或者具有摄像功能的模块形式，在该模块中把像素部和信号处理部或光学系统封装在一起。
另外，本发明各实施例不限于上述第一实施例～第十实施例，而是也可以作出上述各实施例的组合及各种变形。上述各实施例主要涉及n沟道MOS晶体管，但也可以使用p沟道MOS晶体管。在p沟道MOS晶体管的情况下，将各个附图中所示的导电类型取反。
此外，本发明的应用不限于固体摄像器件，本发明也可应用于摄像装置。术语“摄像装置”表示具有摄像功能的电子装置，例如数码相机或摄像机等照相机系统、便携式电话等。另外，可将安装在电子装置上的模块形式(即，照相机模块)看作摄像装置。
11.第十一实施例：电子装置
下面说明本发明第十一实施例的电子装置。图32是本发明第十一实施例的电子装置的示意性框图。
第十一实施例的电子装置使用了本发明第一实施例的固体摄像器件1。
第十一实施例的电子装置包括固体摄像器件1、光学透镜210、快门器件211、驱动电路212和信号处理电路213。
光学透镜210利用来自被摄物体的图像光(入射光)在固体摄像器件1的摄像面上成像。结果，在预定时间内将信号电荷存储到固体摄像器件1中。
快门器件211对固体摄像器件1的光照射时间和遮光时间进行控制。
驱动电路212提供用于控制固体摄像器件1的传输操作以及快门器件211的快门操作的驱动信号。在固体摄像器件1中，根据由驱动电路212提供的驱动信号(时序信号)来传输信号。信号处理电路213进行各种类型的信号处理。经过信号处理后的视频信号被存储到例如存储器等存储媒介中，或被输出给监视器。
在第十一实施例的电子装置中，固体摄像器件1能够在维持高饱和电荷量(Qs)的同时有效地传输信号电荷，从而提高图像质量。
能够应用固体摄像器件1的电子装置不限于上述照相机，固体摄像器件1也能应用于诸如数码相机或者例如便携式电话等移动装置所用的照相机模块等摄像装置。
在本实施例中，尽管固体摄像器件1被用于该电子装置，但也可使用上述第二实施例～第十实施例中的任一者的固体摄像器件。
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或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (12)

1.一种固体摄像器件，其包括像素，所述像素包括：
埋入型光电二极管，它形成在基板内部；
埋入型浮动扩散部，它形成在所述基板中的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处，且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部；以及
埋入型栅极电极，它形成在所述沟槽部的底部处，用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述像素还包括：
布线层侧光电二极管，它形成在所述基板的表面侧；
布线层侧浮动扩散部，它形成在所述基板的表面侧；以及
布线层侧栅极电极，它形成在所述基板的表面上，用于从所述布线层侧光电二极管向所述布线层侧浮动扩散部传输信号电荷。
3.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述埋入型栅极电极和所述布线层侧栅极电极一体形成在所述像素中。
4.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述埋入型栅极电极和所述布线层侧栅极电极通过形成在所述基板的表面侧上的布线相互连接。
5.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述埋入型光电二极管和所述布线层侧光电二极管生成由不同波长的光产生的信号电荷。
6.如权利要求5所述的固体摄像器件，其中，在所述半导体基板的光入射侧上形成有有机光电转换层，它用于通过对预定波长的光进行光电转换而生成信号电荷。
7.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述埋入型浮动扩散部被相邻像素共用。
8.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述布线层侧浮动扩散部被相邻像素共用。
9.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述像素包括在所述基板中的不同深度处的两个以上埋入型光电二极管，并且对应于各个所述埋入型光电二极管都形成有所述埋入型浮动扩散部和所述埋入型栅极电极。
10.一种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤：
准备基板；
通过对所述基板的所需区域进行蚀刻，在所述基板中形成具有所需深度的第一沟槽部；
在所述第一沟槽部的底部隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；
用氧化物膜填充所述第一沟槽部；
通过利用形成在所述氧化物膜上的抗蚀剂层作为掩模对所述基板进行蚀刻，在所述第一沟槽部旁边形成与所述第一沟槽部具有相同深度的第二沟槽部；
通过使用所述氧化物膜和所述抗蚀剂层作为掩模来注入杂质离子，在所述基板的一部分中形成埋入型浮动扩散部，所述埋入型浮动扩散部面对着在所述第一沟槽部旁边进一步形成的所述第二沟槽的底部；以及
在形成所述第一沟槽部及所述第二沟槽部之前或者之后，通过注入所需的杂质离子在与所述基板中的所述埋入型浮动扩散部的深度相等的深度处形成埋入型光电二极管。
11.一种固体摄像器件制造方法，其包括如下步骤：
准备基板；
在所述基板上隔着栅极绝缘膜形成埋入型栅极电极；
通过注入所需的杂质离子，在所述埋入型栅极电极旁边的所述基板中形成埋入型浮动扩散部；
通过对所述基板中除了形成有所述埋入型栅极电极和所述埋入型浮动扩散部的区域之外的其他区域进行选择性外延生长，来形成沟槽部；以及
在形成所述埋入型栅极电极之前或者在形成所述沟槽部之后，通过注入所需的杂质离子在所述基板中在所述埋入型栅极电极旁边形成埋入型光电二极管。
12.一种电子装置，其包括：
光学透镜；
固体摄像器件，被所述光学透镜聚集的光入射到所述固体摄像器件上，且所述固体摄像器件包括像素，所述像素包括埋入型光电二极管、埋入型浮动扩散部和埋入型栅极电极，所述埋入型光电二极管形成在基板内部，所述埋入型浮动扩散部形成在所述基板中的与所述埋入型光电二极管的深度相等的深度处且面对着形成在所述基板中的沟槽部的底部，所述埋入型栅极电极形成在所述沟槽部的底部处以用于从所述埋入型光电二极管向所述埋入型浮动扩散部传输信号电荷；以及
信号处理电路，它适用于处理从所述固体摄像器件输出的信号。
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