CN102097305A - 半导体器件及其制造方法、固体摄像器件和固体摄像装置 - Google Patents

半导体器件及其制造方法、固体摄像器件和固体摄像装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半导体器件及其制造方法、固体摄像器件和固体摄像装置，其中所述半导体器件的制造方法包括以下步骤：在半导体基板的表面上的绝缘层上形成晶体管的栅极；通过将第一导电类型的杂质离子注入半导体基板中而形成隔离区；在晶体管的栅极的上层上形成包括比栅极的宽度窄的开口部的掩模图案之后，通过使用该掩模图案作为掩模，在半导体基板的表面附近进行第二导电类型的杂质的离子注入，形成轻掺杂漏极区；以及在形成晶体管的栅极之后，通过将第二导电类型的杂质的离子注入至半导体基板中，形成晶体管的源极区和漏极区。本发明可避免形成漏电流路径，并且可避免晶体管短路以及晶体管的阈值电压下降。

Description

半导体器件及其制造方法、固体摄像器件和固体摄像装置
相关申请的交叉引用
本申请包含与2009年11月30日向日本专利局提交的日本专利申请JP2009-271858中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及一种半导体器件及其制造方法、一种固体摄像器件以及一种固体摄像装置。具体地，本发明涉及一种其中使用扩散层进行晶体管的隔离的半导体器件及其制造方法，以及其中使用扩散层进行晶体管的隔离的一种固体摄像器件和一种固体摄像装置。
背景技术
一般而言，在MOS半导体器件中，一直使用硅的局部氧化(LOCOS)法用于隔离。然而，近年来，已使用浅沟槽隔离(STI)方法进行隔离以增加密度。
在诸如CMOS传感器的固体摄像器件中，使用STI进行隔离也越来越普遍。
图13是表示使用STI方法进行隔离的固体摄像器件的主要部分的截面结构的示意图。
此处所示的固体摄像器件101中，在n型硅基板102上形成有p型半导体阱区103。在p型半导体阱区103中形成有沟槽104，并且在沟槽104中掩埋有二氧化硅层105。通过这样的结构，得到了用于在像素内部以及在相邻像素之间进行隔离的隔离区，即STI区域106。
STI区域106将相邻像素110A和110B隔离，并且将各像素110A和110B中的光电二极管PD、多个晶体管等互相隔离。
注意，在源极区或漏极区中形成轻掺杂漏极区可改善关于噪声等方面的晶体管特性。
在过去，一般认为，除非在整个源极区和漏极区中形成有轻掺杂漏极区，否则不能改善晶体管特性。于是，如图14A和图14B所示，考虑到制造误差等，为了在整个源极区和漏极区可靠地形成轻掺杂漏极，已使用包括开口部107的掩模进行离子注入，所述开口部107的宽度宽于栅极130的宽度。因此，还在沿宽度方向位于栅极130的外部的STI区域106中形成了轻掺杂漏极区108。
注意，栅极的宽度指的是晶体管的电流路径的宽度方向上的栅极的长度，并且是在图14A中以附图标记W所示的长度。图14A表示晶体管的平面图，并且图14B表示沿图14A中的XIVB-XIVB线的截面图。而且，在图14A和图14B中，附图标记109表示源极/漏极区，并且附图标记110表示用作掩模材料的抗蚀剂。
上述的STI方法的优点在于，由于在硅基板中形成深沟槽104并且通过掩埋二氧化硅层105而形成隔离区106，从而形成了细微的隔离区。
然而，由于被深入掩埋的二氧化硅层105与硅基板之间的热膨胀系数等有差别，故存在由于热应力而产生的晶体缺陷的问题。
虽然已通过在STI中应用锥状等进行了努力，但应用锥状使得光电二极管PD的区域变窄，导致饱和信号量或灵敏度的下降。
而且，在如上所述的STI方法中，在沟槽104中的二氧化硅层105与光电二极管PD之间的边界处形成了p+区域100(见图13)，以避免暗电流或白缺陷。然而，热扩散使p+区域100向光电二极管PD侧延伸，从而使得光电二极管PD的区域变窄，导致饱和信号量或灵敏度的下降。
于是，为了减小隔离区的宽度并增加光电二极管区域，进而提高饱和信号量，使用了注入杂质的扩散层进行隔离(例如参见日本未审查的专利申请公报2007-158031号)。
发明内容
在STI方法的情况中，进行杂质的离子注入而在隔离区中形成轻掺杂漏极区没有产生特别的问题。
然而，在使用扩散层进行隔离的情况中，在晶体管的栅极的宽度外侧的隔离区中形成轻掺杂漏极区会导致轻掺杂漏极区成为漏电流的路径。电流路径会产生使晶体管短路或使晶体管的阈值电压下降的风险。
期望提供可避免晶体管短路以及晶体管的阈值电压下降的半导体器件及其制造方法、固体摄像器件以及固体摄像装置。
作为各种研究的结果，本申请的发明人得出这样的结论：即使没有在整个源极区和漏极区中形成轻掺杂漏极区，仍可充分地改善关于噪声等方面的晶体管特性。
在过去，本技术领域中的惯用方法是在整个源极区和漏极区中形成轻掺杂漏极区，以改善晶体管特性。然而，通过形成其中在不同的区域形成有轻掺杂漏极区的晶体管的样本并重复地检查晶体管特性，发现本技术领域中过去的惯用方法可能并不完全合理。如上所述，作为进一步研究的结果，本申请的发明人已经推断出这样的结论：即使没有在整个源极区和漏极区中形成轻掺杂漏极区，仍可充分地改善关于噪声等方面的晶体管特性。
基于该结论，根据本发明的实施方式的制造半导体器件的方法包括以下步骤：在半导体基板的表面上的绝缘层上形成晶体管的栅极；通过将第一导电类型的杂质离子注入半导体基板中而形成隔离区；在晶体管的栅极的上层上形成包括比栅极的宽度窄的开口部的掩模图案之后，通过以掩模图案作为掩模，在半导体基板的表面附近进行第二导电类型的杂质的离子注入，从而形成轻掺杂漏极区；以及在形成晶体管的栅极之后，通过将第二导电类型的杂质的离子注入半导体基板中，形成晶体管的源极区和漏极区。
通过以形成的掩模图案作为用于形成轻掺杂漏极区的掩模，所述掩模图案包括宽度窄于晶体管的栅极的开口部，可减少宽度方向上在晶体管的栅极的外部的第二导电类型的杂质的离子注入，并可避免漏电流路径的形成。
注意，栅极的宽度指的是沿晶体管的电流路径的宽度方向上的栅极的长度。
而且，根据本发明的实施方式的一种半导体器件包括：隔离区，其为第一导电类型的杂质区；晶体管的源极区和漏极区，它们为第二导电类型的杂质区；晶体管的栅极，其设置在半导体基板的表面上的绝缘层上的，所述半导体基板由隔离区和晶体管的源极区以及漏极区形成；以及第二导电类型的轻掺杂漏极区，其在半导体基板的表面附近设置在比晶体管的栅极的宽度窄的区域中。
而且，如本发明的实施方式所述的一种固体摄像器件包括：光电转换单元，其用于存储根据入射光的信号电荷；以及半导体器件，其包括隔离区、晶体管的源极区和漏极区、晶体管的栅极以及第二导电类型的轻掺杂漏极区，所述隔离区为第一导电类型的杂质区，所述晶体管的源极区和漏极区为第二导电类型的杂质区，所述晶体管的栅极设置在由所述隔离区和所述晶体管的所述源极区以及所述漏极区形成的半导体基板的表面上的绝缘层上，所述轻掺杂漏极区在所述半导体基板的所述表面附近设置在比所述晶体管的所述栅极的宽度窄的区域中。
而且，如本发明的实施方式所述的一种固体摄像装置包括：光电转换单元，其用于存储根据入射光的信号电荷；半导体器件，其包括隔离区、晶体管的源极区和漏极区、晶体管的栅极以及第二导电类型的轻掺杂漏极区，所述隔离区为第一导电类型的杂质区，所述晶体管的源极区和漏极区为第二导电类型，所述晶体管的栅极设置在由所述隔离区和所述晶体管的所述源极区以及所述漏极区形成的半导体基板的表面上的绝缘层上，所述轻掺杂漏极区在所述半导体基板的所述表面附近设置在比所述晶体管的所述栅极的宽度窄的区域中；以及光学系统，其配置将所述入射光引导至所述光电转换单元。
由于轻掺杂漏极区靠近半导体基板的表面设置在比晶体管的栅极的宽度窄的区域中，因此在宽度方向上晶体管的栅极的外部不存在轻掺杂漏极区，并且可避免漏电流路径的形成。
注意，栅极的宽度指的是晶体管的电流路径的宽度方向上的栅极的长度。
通过根据本发明的实施方式的制造半导体器件的方法、半导体器件、固体摄像器件和固体摄像装置，可避免形成漏电流路径，并且可避免晶体管短路以及晶体管的阈值电压下降。
附图说明
图1是表示作为根据本发明的实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器的示意图；
图2A和图2B是表示单位像素的电路结构的示意图；
图3是表示像素阵列单元的主要部分的平面布局的示意图；
图4A和图4B是表示沿图3中的A-A线和B-B线的截面结构的示意图；
图5A～图5E是表示隔离区的配置的示意图；
图6A～图6D是表示根据本发明的实施方式的制造固体摄像器件的方法的实施例的示意图；
图7A和图7B是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器的像素阵列单元的截面结构的示意图；
图8A～图8D是表示根据本发明的另一实施方式的制造固体摄像器件的方法的实施例的示意图；
图9A和图9B是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器的像素阵列单元的截面结构的示意图；
图10A～图10D是表示根据本发明的另一实施方式的制造固体摄像器件的方法的实施例的示意图；
图11是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像装置的实施例的照相机的示意图；
图12A～图12C是表示掩模图案的示意图；
图13是表示使用STI方法进行隔离的固体摄像器件的主要部分的截面结构的示意图；以及
图14A和图14B是表示形成有轻掺杂漏极的区域的示意图。
具体实施方式
下面将按下列顺序说明实施本发明的方式(此后称为实施方式)。
1.实施方式(轻掺杂漏极形成于整个活性区域中的情况)
2.另一实施方式(轻掺杂漏极还形成于隔离区中的情况)
3.另一实施方式(轻掺杂漏极形成于一部分活性区域中的情况)
4.另一实施方式(对相机系统的描述)
5.变化例
1.实施方式
[固体摄像器件的配置]
图1是表示作为根据本发明的实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器的示意图。此处所示的MOS图像传感器20包括像素阵列单元22、垂直选择电路23、作为信号处理电路的列电路24、水平选择电路25、水平信号线26、输出电路27和时序发生器28。
在像素阵列单元22中，使包括例如光电二极管的光电转换单元的单位像素21形成规则的二维阵列，并为以矩阵形式布置的像素阵列的每一列设有垂直信号线121。
垂直选择电路23通过逐行地依次输出用于驱动像素21的传输晶体管112的传输信号或者诸如用于驱动复位晶体管113的复位信号的控制信号，而逐行地、有选择地驱动像素阵列单元22的各像素21。而且，垂直选择电路23例如包括移位寄存器。注意，将在以后描述所述传输晶体管和复位晶体管。
列电路24是为像素阵列单元22的每一列像素、即为每条垂直信号线121而布置的信号处理电路。例如，列电路24包括采样保持(S/H)电路和相关双采样(CDS)电路。
水平选择电路25包括移位寄存器，并依次选择通过列电路24输出的各像素21的信号，从而将所述信号输出至水平信号线26。
注意，虽然在图1中省略了水平选择开关以简化视图，然而由水平选择电路25使水平选择开关逐列地依次导通或截止。
注意，将依次为列电路24的每一列输出的单位像素21的信号通过水平信号线26供给输出电路27，并在输出电路27中经过诸如放大的信号处理，然后输出到器件外部，所述列电路24的每一列由水平选择电路25选择性地驱动。
时序发生器28产生各种时序信号，并基于所述各种时序信号对垂直选择电路23、列电路24、水平选择电路25等进行驱动控制。
图2A是表示单位像素21的电路配置的示意图。此处所示的单位像素21具有包括三个像素晶体管以及光电二极管111的像素电路，所述三个像素晶体管即传输晶体管112、复位晶体管113和放大晶体管114。
注意，此处作为例子给出了使用n沟道MOS晶体管作为像素晶体管112～114的情况。
传输晶体管112连接于光电二极管111的阴极和浮动扩散(FD)单元116之间。通过对栅极施加传输脉冲φTRG，传输晶体管112将从光电转换得到的并存储在光电二极管111中的信号电荷(电子)传输到FD单元116。
复位晶体管113的漏极和源极分别连接于选择电源SELVDD和FD单元116。在将信号电荷从光电二极管111传输至FD单元116之前，复位晶体管113通过对栅极施加复位脉冲φRST而将FD单元116的电位复位。
注意，选择电源SELVDD是选择性地采用VDD电平和GND电平作为电源电压的电源。
放大晶体管114具有源极跟随器配置，其中，栅极、漏极和源极分别连接于FD单元116、选择电源SELVDD和垂直信号线121。当选择电源SELVDD转换到VDD电平以选择像素21A时，放大晶体管114转换到工作状态，并且在FD单元116的电位被复位晶体管113复位之后，将所述电位作为复位电平输出至垂直信号线121。而且，在传输晶体管112传输了信号电荷之后，放大晶体管114将FD单元116的电位作为信号电平输出至垂直信号线121。
图3是表示像素阵列单元22的主要部分的平面布局的示意图，图4A是表示沿图3中的A-A线的截面结构的示意图，并且图4B是表示沿图3中的B-B线的截面结构的示意图。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，例如p型的第一导电类型的半导体阱区63形成于第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上。由作为光电转换单元的光电二极管PD和多个晶体管形成的单位像素21二维地布置于p型半导体阱区63上，并且在相邻像素21之间和在单位像素21内形成有隔离区65。
光电二极管PD形成HAD传感器，该HAD传感器包括位于硅基板表面与绝缘层75的边界处的第一导电类型的p型半导体区域67以及下方的用于存储来自光电转换的信号电荷的第二导电类型的n型电荷存储区69。
传输晶体管112包括光电二极管PD的电荷存储区69、作为FD单元的第二导电类型的n型源极/漏极区(此处为漏极区)71以及形成于栅极绝缘层75上的传输栅极76。
复位晶体管113包括一对n型源极/漏极区(此处为源极区)71和n型源极/漏极区(此处为漏极区)72以及形成于栅极绝缘层75上的复位栅极77。
放大晶体管114包括一对n型源极/漏极区(此处为漏极区)72和n型源极/漏极区(此处为源极区)73以及形成于栅极绝缘层75上的放大栅极78。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，隔离区65包括形成于p型半导体阱区63中的p型半导体区域81，该p型半导体区域81的导电类型与在各晶体管中的第二导电类型的n型源极/漏极区71～73的导电类型相反。
具体地，在半导体阱区63的表面侧，p型半导体区域81由较浅的并且高浓度的p+半导体区域82以及与该p+半导体区域相邻并且具有能实现隔离的深度的p型半导体区域83形成。
注意，在由p型半导体区域81形成的隔离区上，即在所谓的硅基板上，绝缘层75形成为具有与栅极绝缘层的厚度相等的厚度。
隔离区65中包括的p型半导体区域81可具有这样的配置：其中p型半导体区域83的宽度比p+半导体区域82的宽度窄(见图5A)，或者其中p+半导体区域82与p型半导体区域83的宽度相同(见图5B)。也可使用仅具有p型半导体区域83的配置(见图5C)。而且，隔离区65中包括的p型半导体区域81可具有如图5D或图5E所示的配置。
在靠近各晶体管中的第二导电类型的n型源极/漏极区71～73的表面的区域中，形成有作为低浓度的n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90(见图4B)。
具体地，形成有宽度与沟道宽度相同的轻掺杂漏极区90。
[制造方法]
下面说明制造以上述方式配置的MOS图像传感器20的方法。即，将描述制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例。注意在图6A～图6D中仅表示了放大晶体管114以简化视图。
在制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例中，首先，在第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上形成第一导电类型的p型半导体阱区63。而且，在p型半导体阱区63中形成光电二极管PD的n型电荷存储区69(见图6A)。
接下来，在n型硅基板62的表面上通过热氧化形成绝缘层75，然后以例如多晶硅层形成栅极76～78(见图6B)。
而且，进行p型杂质(例如硼)的第一离子注入，以在用于隔离区65的区域中形成较低浓度的p型半导体区域83。
接下来，进行p型杂质(例如硼)的第二离子注入，以在n型电荷存储区69的表面上形成p型半导体区域67，并形成用于隔离区65的p+半导体区域82(见图6C)。
接下来，采用通常的光刻技术和蚀刻技术，形成掩模51，该掩模51具有包括宽度与晶体管的活性区域相同的开口部50的图案(见图12A)。
接下来，进行n型杂质(例如砷或磷)的离子注入，以形成作为低浓度n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90(见图6D)。
随后，采用通常的方法形成侧壁，然后，在p型半导体阱区63中随后形成晶体管的源极区和漏极区。于是，可得到图4A和图4B所示的MOS图像传感器20。
虽然作为用于制造根据本实施方式的MOS图像传感器的方法的实施例，描述了在形成栅极76～78之后形成隔离区65的情况，然而，也可在形成隔离区65之后形成栅极76～78。
然而，通过在形成栅极76～78之后形成隔离区65，可以避免因在栅极形成时产生的热量所导致的注入隔离区65中的杂质的扩散而减少光电二极管PD区域。
因此，从充分地确保光电二极管PD区域的方面来说，优选地在形成栅极76～78之后形成隔离区65。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，仅靠近源极/漏极区71～73的表面形成有轻掺杂漏极区90，因此可避免漏电流路径的形成。即，因为在沿宽度方向设置在晶体管的栅极76～78外部的隔离区65上并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免形成漏电流路径。
因为可避免漏电流路径的形成，故可降低晶体管特性的恶化，所述晶体管特性的恶化诸如穿过轻掺杂漏极区90的短路或者晶体管的阈值的下降。于是，在使用杂质的隔离结构中也可改善由于轻掺杂漏极区90的形成而引起的关于噪声方面的晶体管特性等。
具体地，通过形成轻掺杂漏极区90可降低侧壁下方的势垒，并可使噪声降低大约35％。还期望通过形成所述轻掺杂漏极区而避免短沟道效应。
注意，可以不必为了噪声降低的效果而在整个隔离区(活性区域)中形成轻掺杂漏极区90。因此，在本实施方式中，即使由于制造误差而没有在整个隔离区(活性区域)中形成轻掺杂漏极区90，仍可得到噪声降低的效果，所述本实施方式中使用具有其中晶体管的开口部50和活性区域具有相同宽度的图案的掩模。
由于在根据本实施方式的MOS图像传感器20中的隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免隔离击穿电压的下降。即，尽管当在p型隔离区65中形成n型轻掺杂漏极区90时要担心隔离击穿电压的下降，然而在此实施方式中，因为在隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免隔离击穿电压的下降。
注意，因为当将与光电二极管PD相邻的隔离区65形成为极高浓度的p型杂质区时，光电二极管PD的n型电荷存储区可能变窄，因此可想到将隔离区65形成为低浓度的p型杂质区。在此情况下，由于在隔离区65中形成的轻掺杂漏极区90而使隔离击穿电压可能被超过，因而非常重要的是要像本实施方式那样在隔离区65中未形成轻掺杂漏极区90。
2.另一实施方式
[固体摄像器件的配置]
以与前述实施方式类似的方式，如另一实施方式所述的MOS图像传感器20也包括像素阵列单元22、垂直选择电路23、列电路24、水平选择电路25、水平信号线26、输出电路27和时序发生器28。
注意，像素阵列单元22、垂直选择电路23、列电路24、水平选择电路25、时序发生器28等的配置类似于根据前述实施方式的配置。
图7A和图7B是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器20的像素阵列单元22的截面结构的示意图。
注意，根据前述实施方式和本实施方式的MOS图像传感器20共享有相同的用于像素阵列单元22的主要部分的平面布局(见图3)。图7A表示沿图3中的A-A线的截面结构，并且图7B表示沿图3中的B-B线的截面结构。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，以与前述实施方式类似的方式，在第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上形成有例如p型的第一导电类型的半导体阱区63。并且同样以与前述实施方式类似的方式，在p型半导体阱区63上二维地布置有由光电二极管PD和多个晶体管所形成的单位像素21，在相邻像素21之间和单位像素21内形成有隔离区65。
注意，光电二极管PD、传输晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114和隔离区65的配置也与前述实施方式的配置类似。
如图7B所示，在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，在窄于各晶体管的栅极76～78的宽度的靠近表面的区域中，形成有作为低浓度n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90。
具体地，形成有宽度比沟道宽度宽并且比栅极宽度窄的轻掺杂漏极区90。
[制造方法]
下面描述制造根据以上述方式配置的实施方式的MOS图像传感器20的方法。即，将描述制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例。注意，在图8A～图8D中仅表示了放大晶体管114以简化视图。
在制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例中，首先，在第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上形成第一导电类型的p型半导体阱区63。而且，在p型半导体阱区中形成光电二极管PD的n型电荷存储区69(见图8A)。
接下来，在n型硅基板62的表面上，通过热氧化形成绝缘层75，然后以例如多晶硅层形成栅极76～78(见图8B)。
而且，进行p型杂质(例如硼)的第一离子注入，以在用于隔离区65的区域中形成较低浓度p型半导体区域83。
随后，进行p型杂质(例如硼)的第二离子注入，以在n型电荷存储区69的表面上形成p型半导体区域67，并形成用于隔离区65的p+半导体区域82(见图8C)。
接下来，采用通常的光刻技术和蚀刻技术，形成掩模，该掩模具有包括具有比晶体管的活性区域宽的并且比晶体管的栅极的宽度窄的宽度的开口部50的图案(见图12B)。
接下来，进行n型杂质(例如砷或磷)的离子注入，以形成作为低浓度n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90(见图8D)。
随后，采用通常的方法形成侧壁，然后在p型半导体阱区63中形成晶体管的源极区和漏极区。于是，可得到图7A和图7B所示的MOS图像传感器20。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，仅靠近表面在比晶体管的栅极76～78的宽度窄的区域中形成轻掺杂漏极区90，因此可避免漏电流路径的形成。即，因为在沿宽度方向设置在晶体管的栅极76～78的外部的隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免漏电流路径的形成。
因为可避免漏电流路径的形成，故可降低晶体管特性的恶化，所述晶体管特性的恶化诸如穿过轻掺杂漏极区90的短路或者晶体管的阈值的下降。于是，也可在使用杂质的隔离结构中改善由于轻掺杂漏极区90的形成而造成的关于噪声方面的晶体管特性等。
具体地，通过形成轻掺杂漏极区90，可降低侧壁下方的势垒，并可使噪声降低大约35％。还期望通过形成所述轻掺杂漏极区而避免短沟道效应。
3.另一实施方式
[固体摄像器件的配置]
以与最先所述的实施方式类似的方式，根据另一实施方式的MOS图像传感器20也包括像素阵列单元22、垂直选择电路23、列电路24、水平选择电路25、水平信号线26、输出电路27和时序发生器28。
注意，像素阵列单元22、垂直选择电路23、列电路24、水平选择电路25、时序发生器28等的配置与如最先所述的实施方式的所述配置类似。
图9A和图9B是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像器件的实施例的MOS图像传感器20的像素阵列单元22的截面结构的示意图。
注意，根据最先所述的实施方式以及本实施方式的MOS图像传感器20共享有相同的用于像素阵列单元22的主要部分的平面布局(见图3)。图9A表示沿图3中的A-A线的截面结构，并且图9B表示沿图3中的B-B线的截面结构。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，以与最先所述实施方式类似的方式，在第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上形成例如p型的第一导电类型的半导体阱区63。同样以与最先所述的实施方式类似的方式，在p型半导体阱区63上二维地布置由光电二极管PD和多个晶体管所形成的单位像素21，并且在邻近像素21之间和在单位像素21内形成有隔离区65。
注意，光电二极管PD、传输晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114和隔离区65的配置也与最先所述的实施方式的配置类似。
如图9B所示，在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，在比各晶体管的n型源极/漏极区71～73的宽度窄的靠近表面的区域中形成有作为低浓度n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90。
具体地，形成有宽度比沟道宽度窄的轻掺杂漏极区90。
[制造方法]
下面描述根据以上述方式配置的实施方式的制造MOS图像传感器20的方法。即，将描述制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例。注意，在图10A～图10D中仅表示了放大晶体管114以简化视图。
在制造根据本发明的实施方式的固体摄像器件的方法的实施例中，首先，在第二导电类型的半导体基板(例如n型硅基板)62上形成第一导电类型的p型半导体阱区63。而且，在该p型半导体阱区中形成光电二极管PD的n型电荷存储区69(见图10A)。
接下来，在n型硅基板62的表面上，通过热氧化形成绝缘层75，然后以例如多晶硅层形成栅极76～78(见图10B)。
同样，进行p型杂质(例如硼)的第一离子注入，以在用于隔离区65的区域中形成较低浓度的p型半导体区域83。
随后，进行p型杂质(例如硼)的第二离子注入，以在n型电荷存储区69的表面上形成p型半导体区域67，并形成用于隔离区65的p+半导体区域82(见图10C)。
接下来，采用通常的光刻技术和蚀刻技术，形成具有包括开口部50的图案的掩模，所述开口部50的宽度比晶体管的活性区域窄(见图12C)。
接下来，进行n型杂质(例如砷或磷)的离子注入，以形成作为低浓度的n-型半导体区域的轻掺杂漏极区90(见图10D)。
随后，采用通常的方法形成侧壁，然后在p型半导体阱区63中形成晶体管的源极区和漏极区。于是，可得到图9A和图9B所示的MOS图像传感器20。
在根据本实施方式的MOS图像传感器20中，仅在比晶体管的活性区域的宽度窄的靠近表面的区域中形成有轻掺杂漏极区90，因此可避免漏电流路径的形成。即，因为在沿宽度方向设置在晶体管的栅极76～78的外部的隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免漏电流路径的形成。
因为可避免漏电流路径的形成，故可减少晶体管特性的恶化，所述晶体管特性的恶化诸如穿过轻掺杂漏极区90的短路或者晶体管的阈值的下降。于是，也可在使用杂质的隔离结构中改善由于轻掺杂漏极区90的形成而造成的关于噪声方面的晶体管特性等。
具体地，通过形成轻掺杂漏极区90，可降低侧壁下方的势垒，并可将噪声降低大约35％。还期望通过形成所述轻掺杂漏极区而避免短沟道效应。
注意，可以不必为了噪声降低的效果而在整个隔离区(活性区域)中形成轻掺杂漏极区90。
因为在根据本实施方式的MOS图像传感器20中的隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可以以与最先所述的实施方式类似的方式避免隔离击穿电压的下降。即，尽管当在p型隔离区65中形成有n型轻掺杂漏极区90时要担心隔离击穿电压的下降，然而，在本实施方式中，因为在隔离区65中并未形成轻掺杂漏极区90，故可避免隔离击穿电压的下降。
注意，因为当将与光电二极管PD相邻的隔离区65形成为极高浓度的p型杂质区时，光电二极管PD的n型电荷存储区可能变窄，因此可想到将隔离区65形成为低浓度p型杂质区。在此情况下，由于在隔离区65中形成的轻掺杂漏极区90而使隔离击穿电压可能被超过，因而非常重要的是要如本实施方式那样在隔离区65中不形成轻掺杂漏极区90。
4.另一实施方式
[固体摄像装置的配置]
图11是表示作为根据本发明的另一实施方式的固体摄像装置的实施例的照相机97的示意图。在此处所示的照相机97中，将如最先所述的实施方式的固体摄像器件用作摄像器件。
在根据本发明的实施方式的照相机97中，来自对象(未图示)的光穿过诸如透镜91和机械快门92的光学系统而进入固体摄像器件的摄像区。
注意，机械快门92用于阻挡入射到固体摄像器件93的摄像区域上的光并决定曝光时间。
固体摄像器件93使用如最先所述的实施方式的MOS图像传感器20，并且固体摄像器件93由时序发生器28或包括驱动系统的驱动电路94等驱动。
固体摄像器件93的输出信号由下一级的信号处理电路95进行各种信号处理，并作为图像信号发送到外部。将所发送的图像信号存储在诸如存储器的存储媒介中或输出至监视器。
注意，由系统控制器96进行对机械快门92的开/关控制、对驱动电路94的控制以及对信号处理电路95的控制等。
因为根据本发明的实施方式的照相机97使用了根据本发明最先所述的实施方式的固体摄像器件，故也可在使用杂质的隔离结构中改善晶体管特性，并且从而可得到高清晰度的图像。
5.变化例
[像素的电路配置]
虽然作为示例在前述的实施方式中描述了具有如图2A中所示的电路配置的单位像素21的情况，然而单位像素21的电路配置不限于图2A中所示的配置，而可以是例如图2B中所示的电路配置。
此处所示的单位像素21B具有包括四个像素晶体管以及光电二极管111的像素电路，所述四个像素晶体管即传输晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114和选择晶体管115。
注意，此处作为示例给出了使用n沟道MOS晶体管作为像素晶体管112～115的情况。
传输晶体管112连接于光电二极管111的阴极和FD单元116之间。通过对栅极施加传输脉冲φTRG，传输晶体管112将从光电转换中得到的并且存储在光电二极管111中的信号电荷(电子)传输至FD单元116。
复位晶体管113的漏极和源极分别连接于电源VDD和FD单元116。在将信号电荷从光电二极管111传输至FD单元116之前，通过对栅极施加复位脉冲φRST，复位晶体管113将FD单元116的电位复位。
选择晶体管115的漏极和源极分别连接于电源VDD和放大晶体管114的漏极。通过对栅极施加选择脉冲φSEL，将选择晶体管115转换至导通状态，并且通过将对放大晶体管114施加电源VDD而选择像素21B。
注意，也可采用将选择晶体管115连接于放大晶体管114的源极和垂直信号线121之间的配置。
放大晶体管114具有源极跟随器配置，其中，将栅极、漏极和源极分别连接于FD单元116、选择晶体管115的源极和垂直信号线121。在复位晶体管113将输出FD单元116的电位复位之后，放大晶体管114将所述电位作为复位电平输出至垂直信号线121。而且，在通过传输晶体管112传输信号电荷之后，放大晶体管114将FD单元116的电位作为信号电平输出至垂直信号线121。
[关于极性]
虽然作为示例在上述实施方式中描述了n型MOS晶体管，然而也可使用p型MOS晶体管替代所述n型MOS晶体管。
注意，当制造p型MOS晶体管时，注入的离子种类应当具有相反的特性。
[关于应用]
虽然作为示例在上述实施方式中描述了固体摄像器件，然而本发明的应用不限于固体摄像器件。还可应用于通常的半导体器件。
本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求及其等同物的范围内，取决于设计需要和其它因素，可出现各种变化、组合、子组合和替代。

Claims (7)

1.一种制造半导体器件的方法，其包括以下步骤：
在半导体基板的表面上的绝缘层上形成晶体管的栅极；
通过将第一导电类型的杂质离子注入所述半导体基板中而形成隔离区；
在所述晶体管的所述栅极的上层上形成包括比所述栅极的宽度窄的开口部的掩模图案之后，通过使用所述掩模图案作为掩模，在所述半导体基板的所述表面附近进行第二导电类型的杂质的离子注入，形成轻掺杂漏极区；以及
在形成所述晶体管的所述栅极之后，通过将第二导电类型的杂质的离子注入所述半导体基板中，形成所述晶体管的源极区和漏极区。
2.如权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中，在形成所述晶体管的所述栅极之后形成所述隔离区。
3.如权利要求1或2所述的制造半导体器件的方法，其中，在形成所述轻掺杂漏极区的步骤中，在以所述掩模覆盖所述隔离区的状态下，进行所述第二导电类型的所述杂质的所述离子注入。
4.一种半导体器件，其包括：
隔离区，其为第一导电类型的杂质区；
晶体管的源极区和漏极区，它们为第二导电类型的杂质区；
所述晶体管的栅极，其设置在由所述隔离区和所述晶体管的所述源极区以及所述漏极区形成的半导体基板的表面上的绝缘层上；以及
所述第二导电类型的轻掺杂漏极区，其在所述半导体基板的所述表面附近设置在比所述晶体管的所述栅极的宽度窄的区域中。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其中，所述轻掺杂漏极区的宽度近似等于所述晶体管的所述源极区和所述漏极区的宽度，或者窄于所述晶体管的所述源极区和所述漏极区的所述宽度。
6.一种固体摄像器件，其包括：
光电转换单元，其用于存储根据入射光的信号电荷；以及
半导体器件，其包括隔离区、晶体管的源极区和漏极区、所述晶体管的栅极以及第二导电类型的轻掺杂漏极区，其中，所述隔离区为第一导电类型的杂质区，所述晶体管的所述源极区和所述漏极区为所述第二导电类型的杂质区，所述晶体管的所述栅极设置在由所述隔离区和所述晶体管的所述源极区以及所述漏极区形成的半导体基板的表面上的绝缘层上，所述轻掺杂漏极区在所述半导体基板的所述表面附近设置在比所述晶体管的所述栅极的宽度窄的区域中。
7.一种固体摄像装置，其包括：
光电转换单元，其用于存储根据入射光的信号电荷；
半导体器件，其包括隔离区、晶体管的源极区和漏极区、所述晶体管的栅极以及第二导电类型的轻掺杂漏极区，其中，所述隔离区为第一导电类型的杂质区，所述晶体管的所述源极区和所述漏极区为所述第二导电类型的杂质区，所述晶体管的所述栅极设置在由所述隔离区和所述晶体管的所述源极区以及所述漏极区形成的半导体基板的表面上的绝缘层上，所述轻掺杂漏极区在所述半导体基板的所述表面附近设置在比所述晶体管的所述栅极的宽度窄的区域中；以及
光学系统，其用于将所述入射光引导至所述光电转换单元。
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