CN104617117A - 固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了能够减少像素的晶体管中的噪声的固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备。该固体摄像装置包括按二维方式布置着的像素，并且各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。

Description

固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备
技术领域
本发明涉及固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备，并且更具体地，涉及能够通过增加像素的放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者的沟道区域的面积来减少噪声的固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备。
背景技术
近年来，随着固体摄像装置的小型化，放大晶体管中的随机电报信号(RTS：random telegraph signal)噪声已经形成了闪烁点并且已经使像素特性劣化。
作为用于减少放大晶体管的RTS噪声的方法的示例，已经提议了将沟道区域中无杂质的全耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)应用于放大晶体管的方法(例如，参加日本未经审查的专利申请公开第2006-24787号)。
然而，在日本未经审查的专利申请公开第2006-24787号中所说明的方法中，因为使用了绝缘体上硅(SOI：silicon on insulator)基板，所以制造成本增加了。而且，必须执行对膜厚的控制，而这是难以执行的。
发明内容
鉴于上述问题，目前所期望的是，通过增大像素的晶体管(诸如放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管等)中的沟道区域的面积而减少噪声。
本发明所期望的是，通过增大像素的放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者中的沟道区域的面积来减少噪声。
本发明的第一实施例提供了一种固体摄像装置，其包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
在本发明的该第一实施例中，包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
本发明的第二实施例提供了固体摄像装置制造方法，该方法包括：形成按二维方式布置着的像素。各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
在本发明的该第二实施例中，形成了按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
本发明的第三实施例提供了一种电子设备，其包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
在本发明的该第三实施例中，包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
根据本发明的第一实施例至第三实施例，能够减少像素的晶体管中的噪声。根据本发明的第一实施例至第三实施例，还能够通过增大像素的放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者中的沟道区域的面积来减少噪声。
此外，这里所说明的效果并非是受限制的，并且可以是本发明中所说明的任意效果。
附图说明
图1是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第一实施例的CMOS图像传感器的构造示例的框图；
图2是图示了在图1的像素阵列部中按二维方式布置着的像素的构造示例的截面图；
图3是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图4是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图5是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图6是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图7是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图8A和图8B是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图9是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图10是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图11是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图12是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图13是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图14是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图15是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图16A和图16B是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图17A和图17B是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图18A和图18B是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图19是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图20是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图21是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图22是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图23是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图24是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图25是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图26是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图27是图示了图2中的像素的制造方法的图；
图28是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第二实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；
图29是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图30A和30B是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图31是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图32是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图33是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图34是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图35是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图36是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图37是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图38A和图38B是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图39A和图39B是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图40A和图40B是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图41是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图42是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图43是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图44是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图45是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图46是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图47是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图48是图示了图28中的像素的制造方法的图；
图49是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第三实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；
图50是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第四实施例的CMOS图像传感器中的CMOS电路的构造示例的截面图；
图51是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第五实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；
图52是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图53是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图54是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图55是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图56是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图57是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图58是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图59是图示了图51中的像素的制造方法的图；
图60是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第六实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；
图61是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图62是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图63是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图64是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图65是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图66是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图67是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图68是图示了图60中的像素的制造方法的图；
图69是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第七实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；
图70是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第八实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图；以及
图71是图示了作为应用了本发明的电子设备的摄像设备的构造示例的框图。
具体实施方式
1.第一实施例
根据第一实施例的固体摄像装置的构造示例
图1是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第一实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal-oxidesemiconductor)图像传感器的构造示例的框图。
CMOS图像传感器100包括像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119。
像素阵列部111、垂直驱动部112、列处理部113、水平驱动部114、系统控制部115、像素驱动线116、垂直信号线117、信号处理部118和数据存储部119都被形成于硅基板(芯片)(未图示)中。
此外，CMOS图像传感器100可以不包括信号处理部118和数据存储部119。信号处理部118和数据存储部119例如可以被设置为位于与CMOS图像传感器100的基板不同的基板上的诸如数字信号处理器(DSP：digital signal processor)等外部信号处理部。
CMOS图像传感器100摄取被摄对象的图像且输出该图像中的各像素的像素信号。
具体地，分别包括光电转换元件的像素以矩阵的形式按二维方式布置于像素阵列部111中，所述光电转换元件生成具有与入射光的光量对应的电荷量的电荷并且将这些电荷积累于该光电转换元件内。
而且，在像素阵列部111中，对应于呈矩阵形式的像素的各行，像素驱动线116被形成于图1的水平方向(行方向)上；并且对应于呈矩阵形式的像素的各列，垂直信号线117被形成于图1的垂直方向(列方向)上。像素驱动线116的一端被连接至垂直驱动部112的与各行对应的输出端子(未图示)。
垂直驱动部112是包括例如移位寄存器或者地址解码器的像素驱动部，并且例如以行为单位驱动像素阵列部111中的各像素。虽然省略了该垂直驱动部112的具体构造的图示，但是垂直驱动部112具有包括读出用扫描系统和清除用扫描系统这两个扫描系统的构造。
读出用扫描系统顺序地选择各行从而以行为单位顺序地从各像素读取像素信号，并且从与所选择的行的像素驱动线116连接的输出端子输出例如选择脉冲。
清除用扫描系统为了清除(复位)来自光电转换元件的不必要电荷，它比读出用扫描系统的扫描提早一个快门速度的时间而从与各行的像素驱动线116连接的输出端子输出控制脉冲。凭借着由该清除用扫描系统进行的扫描，在各行中顺序地执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作指的是丢弃光电转换元件中的电荷且重新开始曝光(开始积累电荷)的操作。
从由垂直驱动部112中的读出用扫描系统选择的行中的各像素输出的像素信号通过各垂直信号线117而被提供给列处理部113。
列处理部113包括对应于像素阵列部111中的各列而设的信号处理电路。针对从所选择的行中的各像素经由垂直信号线117而输出的像素信号，列处理部113中的各信号处理电路执行诸如相关双采样(CDS：correlated double sampling)处理等噪声消除处理和诸如A/D(模拟-数字)转换处理等信号处理。通过该CDS处理，消除了诸如复位噪声或者放大晶体管的阈值变化等像素所特有的固定模式噪声。列处理部113暂时地保存经过信号处理之后的像素信号。
水平驱动部114包括例如移位寄存器或地址解码器，并且顺序地选择列处理部113中的信号处理电路。被列处理部113中的相应信号处理电路执行了信号处理后的像素信号通过由该水平驱动部114进行的选择扫描而被顺序地输出至信号处理部118。
系统控制部115包括例如用于生成各种时序信号的时序发生器，并且基于由该时序发生器生成的各种时序信号而控制垂直驱动部112、列处理部113和水平驱动部114。
信号处理部118至少具有加法处理功能。信号处理部118对从列处理部113输出的像素信号执行诸如加法处理等各种信号处理。在这种情况下，信号处理部118在必要时把信号处理期间内的结果存储于数据存储部119中，并且在必要时参照该结果。信号处理部118输出经过信号处理之后的像素信号。
像素的构造示例
图2是图示了按二维方式布置于图1的像素阵列部111中的像素的构造示例的截面图。
如图2所示，像素130被形成于硅基板131中。硅基板131的背面被SiO2膜131a覆盖着，并且硅基板131的表面被SiO2膜131b覆盖着。CMOS图像传感器100是背侧照射型的图像传感器，并且在SiO2膜131a的背面上从外侧起按顺序地设置有片上透镜132和彩色滤光片133。
片上透镜132聚集从硅基板131的背面入射的光。所聚集的光通过彩色滤光片133而被分色，然后入射到硅基板131内的光电二极管134上。
遮光膜135被形成于SiO2膜131a内的与片上透镜132和彩色滤光片133不对应的区域中。于是，能够防止未经过片上透镜132和彩色滤光片133的光入射到光电二极管134等上。
光电二极管(PD)134是如下的光电转换元件：它生成电荷量与通过彩色滤光片133而入射的光的量对应的电荷，并且将这些电荷积累于该光电转换元件内。空穴积累二极管(HAD：Hole accumulation diode)136被形成于光电二极管134的背面侧和表面侧以及图2的右侧。因此，可以防止生成暗电流。
电荷电压转换部(FD)137被形成于图2中的光电二极管134的左侧。传输晶体管(TG)138被形成于硅基板131的位于光电二极管134与电荷电压转换部137之间的表面上。传输晶体管138包括栅极电极138a和侧壁138b。栅极电极138a经由接触插塞142而被连接至图1中的像素驱动线116。
当预定脉冲经由像素驱动线116而被输入至栅极电极138a时，传输晶体管138将光电二极管134内所积累的电荷传输至电荷电压转换部137。电荷电压转换部137将从光电二极管134传输过来的电荷转换成电压。
读出晶体管(SEL)139、放大晶体管140和复位晶体管141按照与电荷电压转换部137的靠近程度的顺序而被形成于图2中的电荷电压转换部137的左侧。读出晶体管139、放大晶体管140和复位晶体管141是全耗尽型的垂直MOSFET。
具体地，读出晶体管139的两个源极和漏极区域139a被形成于硅基板131的表面侧和背面侧。因此，夹在这两个源极和漏极区域139a之间的沟道区域139b是在与硅基板131垂直的方向上而被形成的。栅极电极139c被形成为覆盖沟道区域139b。
放大晶体管140的源极和漏极区域140a、沟道区域140b和栅极电极140c以及复位晶体管141的源极和漏极区域141a、沟道区域141b和栅极电极141c被类似地形成。
放大晶体管140的栅极电极140c经由接触插塞142和配线143而被连接至电荷电压转换部137。电源经由接触插塞142而被连接至表面侧的源极和漏极区域140a。背面侧的源极和漏极区域140a被连接至读出晶体管139的背面侧的源极和漏极区域139a。放大晶体管140将从电荷电压转换部137输入至栅极电极140c的电压的信号放大，并且将所得到的信号作为像素信号而输入给源极和漏极区域139a。
读出晶体管139的栅极电极139c经由接触插塞142而被连接至像素驱动线116。而且，表面侧的源极和漏极区域139a经由接触插塞142而被连接至图1中的垂直信号线117。当选择脉冲经由像素驱动线116和接触插塞142而被输入给栅极电极139c时，读出晶体管139把被输入至背面侧的源极和漏极区域139a的像素信号经由表面侧的源极和漏极区域139a而输出至垂直信号线117。
复位晶体管141经由接触插塞142和配线143而被连接至电荷电压转换部137。
具体地，连接部144被设置于放大晶体管140与复位晶体管141之间。而且，电荷电压转换部137经由插入在连接部144中的接触插塞142而被连接至复位晶体管141的背面侧的源极和漏极区域141a。SiN膜144a被形成于连接部144的侧壁上。因而，可以防止接触插塞142与连接部144之间的传导。
复位晶体管141的栅极电极141c经由接触插塞142而被连接至像素驱动线116。而且，表面侧的源极和漏极区域141a经由接触插塞142而被连接至电源。当控制脉冲经由像素驱动线116和接触插塞142而被输入给栅极电极141c时，复位晶体管141经由电荷电压转换部137而使光电二极管134中的电荷复位。
栅极绝缘膜145被形成于栅极电极139c至141c的侧壁上。
如上所述，在CMOS图像传感器100中，每个像素130均包括放大晶体管140，该放大晶体管140是垂直MOSFET，且在其中沟道区域140b是在与硅基板131垂直的方向上而被形成的。因此，可以增加放大晶体管140的沟道区域140b的面积而不用增加占地空间。结果，能够减少放大晶体管140中的RTS噪声。因而，能够提高图像质量特性。
而且，由于放大晶体管140是垂直MOSFET，所以沟道区域140b的在水平方向上的长度能够被缩短，因而放大晶体管140可以是全耗尽型MOSFET。因此，能够减少沟道区域140b中的杂质并且能够进一步减少RTS噪声。还能够减小结电容。而且，因为抑制了短沟道效应，所以还能够减小栅极电极140c的尺寸。结果，可以减小电源电压。甚至在读出晶体管139和复位晶体管141中，也提供了与放大晶体管140的效果相同的效果。
而且，虽然为了方便本说明书中的说明而在同一个截面上图示了光电二极管134、电荷电压转换部137、传输晶体管138、读出晶体管139、放大晶体管140、复位晶体管141和连接部144，但是实际上，这些部件不存在于同一个截面上。
像素的制造方法
图3至图27是图示了图2中的像素130的制造方法的图。
首先，如图3所示，在硅基板131的表面上形成大约10nm至大约20nm的SiO2膜161和SiN膜162。然后，如图4所示，形成深度在从大约1μm至大约2μm的范围内的沟槽作为连接部144。而且，如图5所示，在连接部144的侧壁上形成SiN膜144a。
然后，如图6所示，在连接部144中埋入SiO2膜163。然后如图7所示，利用化学机械平坦化(CMP：Chemical Mechanical Planarization)等去除SiN膜162上的多余的SiO2膜163。
然后，如图8B所示，在图8B中的连接部144的左侧形成复位晶体管141的环状圆柱形(donut-cylindrical shape)的沟槽164。而且，在图8B中的连接部144的右侧形成放大晶体管140的环状圆柱形的沟槽165和读出晶体管139的环状圆柱形的沟槽166。沟槽164至166的深度是大约1μm至大约2μm，并且上述环状圆柱的内径是大约10nm至大约100nm。利用该内径，能够控制圆柱形的沟道区域139b至141b的面积。
图8A中示出了从硅基板131的表面侧观察的在复位晶体管141、连接部144、放大晶体管140和读出晶体管139附近的区域。而且，如图8A所示，以每四个像素130的方式集体地布置摄像区域167，该摄像区域167包括例如各像素130中的光电二极管134、电荷电压转换部137和传输晶体管138等。
而且，虽然为了方便说明而将摄像区域167示出在图8A中的在复位晶体管141、连接部144、放大晶体管140和读出晶体管139附近的区域的上部中，但是这两个区域之间的实际位置关系并不是上述这样的关系。这在下面说明的图16A至18A、图30A以及图38A至40A也是类似的。
在形成沟槽164至166之后，如图9所示，各向异性地埋入SiO2膜168而不使SiO2膜168形成于沟槽164至166的侧壁上。这里，SiO2膜168的膜厚是大约50nm至大约100nm，但是并不限于此。利用SiO2膜168的膜厚，能够控制沟道区域139b至141b的沟道长度。当在沟槽164至166的侧壁上形成了SiO2膜168时，使用湿法蚀刻等去除侧壁上的SiO2膜168。
而且，如图10所示，作为栅极绝缘膜145，形成了大约3nm至大约5nm的高介电常数的栅极绝缘膜(Hf或Al基的绝缘膜)。该成膜过程是利用原子层沉积(ALD：atomic layer deposition)在大约300℃的环境温度下使用前驱体和臭氧气体来执行的。必要时，在500℃至700℃下执行沉积后退火(Post deposition annealing)大约10分钟至大约60分钟。
然后，如图11所示，将金属材料169各向异性地埋入沟槽164至166中作为栅极电极139c至141c。必须选择具有适用于读出晶体管139、放大晶体管140和复位晶体管141的Vth的功函数的金属材料作为栅极电极139c至141c的金属材料169。因此，被埋入至各沟槽164至166中的金属材料169可以是不同的。
虽然金属材料169包括例如HfSi或TiN，但是可以还添加有诸如Al等另一种元素。当将不同金属材料埋入至各沟槽164至166中时，利用光刻法而使将要埋入有不同金属材料的各沟槽的区域形成开口，并且利用氟酸去除已经被埋入的不必要的金属材料。然后，在沟槽中埋入新的金属材料。
能够根据栅极电极139c至141c的在与硅基板131垂直的方向上的长度来控制沟道长度。
然后，如图12所示，在沟槽164至166的侧壁上形成SiN膜170。随后，如图13所示，在沟槽164至166中埋入SiO2膜171。而且，如图14所示，利用CMP等去除SiO2膜168。
然后，如图15所示，在硅基板131的表面中离子注入n型半导体以作为光电二极管134。必要时，利用从400keV至3MeV范围内的能量将该离子注入执行数次。注入量大约是1×1012(cm-2)。而且，在硅基板131的表面中离子注入p型半导体以作为HAD 136之中的在光电二极管134的图15中的右侧处的HAD 136a，该HAD 136a是为了与相邻像素的光电二极管的分隔而被设置的。必要时，利用从100keV至2MeV范围内的能量将该离子注入执行数次。
然后，如图16A和图16B所示，通过CMP、或者通过使用热磷酸的湿法蚀刻等方法去除SiN膜162，并且通过DHF等方法去除SiO2膜161。而且，如图17A和图17B所示，形成传输晶体管138。
具体地，形成具有大约6nm的膜厚的栅极绝缘膜，形成大约150nm的多晶Si膜，并且利用光刻图形化来执行干式蚀刻以形成栅极电极138a。然后，使用SiO2膜和SiN膜形成侧壁138b。侧壁138b中的SiO2膜的膜厚大约是20nm，并且SiN膜的膜厚大约是50nm。
然后，如图18A所示，利用从大约10keV至大约30keV范围内的能量而在硅基板131的表面中离子注入n型半导体以形成源极和漏极区域139a至141a。注入量大约是1×1015(cm-2)。如图18A和图18B所示，在相同的条件下通过离子注入来形成电荷电压转换部137。而且，执行1000℃至1100℃的尖峰式快速热退火(RTA：Rapid Thermal Anneal)作为活化退火。
而且，如图18A和图18B所示，利用从10keV至100keV范围内的能量通过离子注入p型半导体而形成HAD 136之中的在光电二极管134的表面侧处的HAD 136b。注入量大约是1×1013(cm-2)。例如，诸如激光尖峰式退火(LSA：laser spike anneal)等具有小的热历程的热处理被用作活化退火。该活化退火可以是前一阶段所用的尖峰式RTA。而且，在图18B中没有以示出传输晶体管138或者电荷电压转换部137的布置的方式来示出HAD 136b。这类似于稍后说明的图40B。
然后，如图19所示，形成大约500nm的SiO2膜131b作为层间膜，并且执行利用CMP的平坦化。而且，如图20所示，通过光刻在连接部144的SiO2膜131b中形成深沟槽172。而且，如图21所示，通过光刻在沟槽164至166的SiO2膜131b中形成浅沟槽173。而且，如图22所示，通过光刻在电荷电压转换部137和传输晶体管138的表面侧的SiO2膜131b中形成更浅的沟槽174。
然后，如图23所示，将接触插塞142埋入至深沟槽172、浅沟槽173和更浅的沟槽174中，并且去除诸如W等多余的材料。另外，如图24所示，将配线143形成为连接至接触插塞142。
然后，如图25所示，将硅基板131的表面粘附到支撑基板(未图示)上，并且研磨硅基板131的背面侧。另外，如图26所示，利用从大约10keV至大约30keV范围内的能量在硅基板131的背面中离子注入n型半导体，从而形成源极和漏极区域139a至141a。因而，形成了分别被夹在硅基板131的表面侧和背面侧上的两个源极和漏极区域139a至141a之间的沟道区域139b至141b。注入量大约是1×1015(cm-2)。
而且，利用从10keV至100keV范围内的能量通过p型半导体的离子注入而形成HAD 136之中的在光电二极管134的背面侧处的HAD136c。注入量大约是1×1013(cm-2)。诸如LSA等具有小的热历程的热处理被用作活化退火。
最后，如图27所示，使用通常的方法形成SiO2膜131a、遮光膜135、彩色滤光片133和片上透镜132，并且由此完成了像素130的制造。
2.第二实施例
根据第二实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第二实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图28是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第二实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图28所示的构造中，与图2中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图28中的像素200的构造与图2中的像素130的构造的不同之处是：复位晶体管201被设置用来代替复位晶体管141，并且没有设置连接部144。在像素200中，复位晶体管包括水平MOSFET。
具体地，复位晶体管201中的两个源极和漏极区域201a被形成于硅基板131的表面侧。因此，被夹在这两个源极和漏极区域201a之间的沟道区域201b是在相对于硅基板131的水平方向上而被形成的。栅极电极201c被形成于硅基板131上且面对着沟道区域201b，并且被侧壁201d覆盖。
图28中的复位晶体管201的右侧的源极和漏极区域201a经由接触插塞142和配线143而被连接至电荷电压转换部137。而且，图1中的像素驱动线116经由接触插塞142而被连接至栅极电极201c。而且，图28中的复位晶体管201的左侧的源极和漏极区域201a经由接触插塞142而被连接至电源。当控制脉冲通过像素驱动线116和接触插塞142而被输入至栅极电极201c时，复位晶体管201使电荷电压转换部137中的电荷复位。
像素的制造方法
图29至图48是图示了图28中的像素200的制造方法的图。
在图29至图48中，与图3至图27中的部分相同的部分用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
首先，如图29所示，在硅基板131的表面上形成SiO2膜161和SiN膜162。然后，如图30B所示，形成用于放大晶体管140的呈环状圆柱形的沟槽165和用于读出晶体管139的呈环状圆柱形的沟槽166。
图30A中示出了从硅基板131的表面侧观察的在复位晶体管201、放大晶体管140和读出晶体管139附近的区域。如图30A所示，以每四个像素200的方式集体地布置摄像区域167。
在形成沟槽165和沟槽166之后，如图31所示，类似于图9的情况，各向异性地埋入SiO2膜168。而且，如图32所示，类似于图10的情况，形成栅极绝缘膜145。
如图33所示，类似于图11的情况，埋入金属材料169作为沟槽165中的栅极电极140c和沟槽166中的栅极电极139c。然后，如图34所示，在沟槽165和沟槽166的侧壁上形成SiN膜170。随后，如图35所示，在沟槽165和沟槽166中埋入SiO2膜171。而且，如图36所示，类似于图14，去除SiO2膜168。
然后，如图37所示，类似于图15的情况，通过离子注入来形成光电二极管134和HAD 136a。而且，如图38A和图38B所示，类似于图16A和图16B的情况，去除SiN膜162且去除SiO2膜161。而且，如图39A和图39B所示，形成传输晶体管138，且形成复位晶体管201的栅极电极201c和侧壁201d。
具体地，通过形成具有大约6nm的膜厚的栅极绝缘膜、形成大约150nm的多晶Si膜、并且使用光刻图形化而执行干式蚀刻，来形成栅极电极138a和栅极电极201c。然后，使用SiO2膜和SiN膜形成侧壁138b和侧壁201d。侧壁138b和侧壁201d中的SiO2膜的膜厚大约是20nm，并且SiN膜的膜厚大约是50nm。
然后，如图40B所示，利用从大约10keV至大约30keV范围内的能量通过执行n型半导体的离子注入而在硅基板131的表面上形成源极和漏极区域139a、140a以及201a。注入量大约是1×1015(cm-2)。如图40A和图40B所示，在相同的条件下通过离子注入来形成电荷电压转换部137。执行1000℃至1100℃的尖峰式RTA以作为活化退火。而且，类似于图18A和图18B的情况，形成HAD 136b。
然后，如图41所示，类似于图19的情况，形成SiO2膜131b。而且，如图42所示，类似于图21的情况，在沟槽165和沟槽166的SiO2膜131b中形成浅沟槽173。而且，如图43所示，类似于图22的情况，在电荷电压转换部137和传输晶体管138的表面侧上的SiO2膜131b中形成更浅的沟槽174。
然后，如图44所示，类似于图23的情况，将接触插塞142埋入至浅沟槽173和更浅的沟槽174中。另外，如图45所示，将配线143形成为连接至接触插塞142。
然后，如图46所示，类似于图25的情况，研磨硅基板131的背面侧。另外，如图47所示，类似于图26的情况，形成硅基板131的背面侧上的源极和漏极区域139a以及源极和漏极区域140a。而且，类似于图26的情况，形成HAD 136c。
最后，如图48所示，使用通常的方法形成SiO2膜131a、遮光膜135、彩色滤光片133和片上透镜132，并且由此完成了像素200的制造。
3.第三实施例
根据第三实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第三实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图49是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第三实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图49所示的构造中，与图2中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图49中的像素300的构造与图2中的像素130的构造的不同之处是：新设置有沟槽型电容器(电容元件)301。
电容器301的栅极电极301a经由接触插塞142而被连接至电路(未图示)，并且保存从该电路提供过来的电荷。
4.第四实施例
根据第四实施例的固体摄像装置中的CMOS电路的构造示例
因为除了在像素阵列部111之外的各部中所包含的CMOS电路的构造以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第四实施例的CMOS图像传感器的构造与图2的CMOS图像传感器100的构造相同，所以将只说明该CMOS电路。
图50是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第四实施例的CMOS图像传感器中的在像素阵列部111之外的各部中所包含的CMOS电路的构造示例的截面图。
图50的CMOS电路401包括垂直MOSFET 401-1和垂直MOSFET401-2，MOSFET 401-1中的沟道区域401-1b是在与硅基板131垂直的方向上而被形成的，且MOSFET 401-2中的沟道区域401-2b是在与硅基板131垂直的方向上而被形成的。MOSFET 401-1的背面侧上的源极和漏极区域401-1a以及MOSFET 401-2的背面侧上的源极和漏极区域401-2a被连接起来。
而且，虽然在图50的示例中CMOS电路401包括两个垂直MOSFET，但是构成CMOS电路401的垂直MOSFET的数量不限于此。
5.第五实施例
根据第五实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第五实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图51是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第五实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图51所示的构造中，与图2中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图51中的像素500的构造与图2中的像素130的不同之处是：硅基板501、SiO2膜501a、读出晶体管502、放大晶体管503、复位晶体管504、连接部505、SiN膜505a和栅极绝缘膜508被设置用来代替硅基板131、SiO2膜131a、读出晶体管139、放大晶体管140、复位晶体管141、连接部144、SiN膜144a和栅极绝缘膜145，并且新设置有接触插塞506和配线507。
在像素500中，硅基板501的厚度被减小以使读出晶体管502、放大晶体管503和复位晶体管504的沟道长度缩短。
具体地，硅基板501被形成为使得其中布置有读出晶体管502、放大晶体管503、复位晶体管504和连接部505的区域的厚度小于其中布置有光电二极管134、电荷电压转换部137和传输晶体管138的区域的厚度(在与硅基板501垂直的方向上的长度更短)。SiO2膜501a被形成于硅基板501的背面上，以使背面变得平坦。
读出晶体管502、放大晶体管503和复位晶体管504按照与电荷电压转换部137靠近的程度的顺序而被形成于图51中的电荷电压转换部137的左侧。读出晶体管502、放大晶体管503和复位晶体管504是全耗尽型的垂直MOSFET。
具体地，读出晶体管502的两个源极和漏极区域502a被形成于硅基板501的表面侧和背面侧上。因此，被夹在这两个源极和漏极区域502a之间的沟道区域502b是在与硅基板501垂直的方向上而被形成的。栅极电极502c被形成为覆盖沟道区域502b。
放大晶体管503的源极和漏极区域503a、沟道区域503b及栅极电极503c以及复位晶体管504的源极和漏极区域504a、沟道区域504b及栅极电极504c被类似地形成。
放大晶体管503的栅极电极503c经由接触插塞142和配线143而被连接至电荷电压转换部137。电源经由接触插塞142而被连接至表面侧的源极和漏极区域503a。背面侧的源极和漏极区域503a经由背面侧的接触插塞506和配线507而被连接至读出晶体管502的背面侧的源极和漏极区域502a。放大晶体管503将从电荷电压转换部137输入至栅极电极503c的电压的信号放大，并且将所得到的信号作为像素信号而输入给源极和漏极区域502a。
读出晶体管502的栅极电极502c经由接触插塞142而被连接至像素驱动线116。而且，表面侧的源极和漏极区域502a经由接触插塞142而被连接至图1中的垂直信号线117。当选择脉冲经由像素驱动线116和接触插塞142而被输入栅极电极502c时，读出晶体管502把被输入给背面侧的源极和漏极区域502a的像素信号经由表面侧的源极和漏极区域502a而输出至垂直信号线117。
复位晶体管504经由接触插塞142和配线143而被连接至电荷电压转换部137。
具体地，连接部505被设置于放大晶体管503与复位晶体管504之间。而且，电荷电压转换部137经由被插入连接部505中的接触插塞142而被连接至复位晶体管504的背面侧的源极和漏极区域504a。SiN膜505a被形成于连接部505的侧壁上。因而，可以防止接触插塞142与连接部505之间的传导。
复位晶体管504的栅极电极504c经由接触插塞142而被连接至像素驱动线116。而且，表面侧的源极和漏极区域504a经由接触插塞142而被连接至电源。当控制脉冲经由像素驱动线116和接触插塞142而被输入至栅极电极504c时，复位晶体管504使电荷电压转换部137中的电荷复位。
栅极绝缘膜508被形成于栅极电极502c至504c的侧壁上。
像素的制造方法
图52至图59是图示了图51中的像素500的制造方法的图。
首先，在硅基板131上执行图3至图24中所说明的操作。而且，可以通过减小图4中所形成的沟槽的深度来形成连接部505以代替连接部144。
在执行了图24的操作之后，如图52所示，将硅基板131的表面粘附到支撑基板(未图示)上，并且研磨硅基板131的背面侧。
而且，如图53所示，用抗蚀剂覆盖硅基板131的背面中的读出晶体管502、放大晶体管503、复位晶体管504和连接部505这些区域，并且执行利用光刻的蚀刻。
因而，硅基板131变为如下的硅基板501：在该硅基板501中，读出晶体管502、放大晶体管503、复位晶体管504和连接部505的区域的厚度小于光电二极管134、电荷电压转换部137和传输晶体管138的区域的厚度。而且，栅极电极139c至141c变为栅极电极502c至504c，SiN膜144a变为SiN膜505a，并且栅极绝缘膜145变为栅极绝缘膜508。表面侧的源极和漏极区域139a至141a变为源极和漏极区域502a至504a。
然后，如图54所示，类似于图26，在硅基板501的背面上形成源极和漏极区域502a至504a。而且，类似于图26，形成HAD 136c。另外，如图55所示，在硅基板501的背面上形成SiO2膜511作为层间膜。然后，如图56所示，将接触插塞506连接至硅基板501的背面侧的源极和漏极区域502a至504a，并且如图57所示，接触插塞506通过配线507而被彼此连接起来。
然后，如图58所示，在SiO2膜511的外侧形成SiO2膜，且由此形成了SiO2膜501a。最后，如图59所示，使用通常的方法形成遮光膜135、彩色滤光片133和片上透镜132。像素500的制造得以完成。
6.第六实施例
根据第六实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第六实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图60是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第六实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图60所示的构造中，与图28或图51中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图60中的像素600的构造与图51中的像素500的构造的不同之处是：复位晶体管201被设置用来代替复位晶体管504，并且没有设置连接部505。即，在像素600中，读出晶体管和放大晶体管的沟道长度均被缩短了，并且复位晶体管包括水平MOSFET。
像素的制造方法
图61至图68是图60中的像素600的制造方法的图。
首先，在硅基板131上执行图29至图45中所说明的操作。然后，如图61所示，类似于图46的情况，研磨硅基板131的背面侧。
而且，如图62所示，用抗蚀剂覆盖硅基板131的背面中的读出晶体管502、放大晶体管503和复位晶体管201这些区域，并且执行利用光刻的蚀刻。
因而，硅基板131成为如下的硅基板501：在该硅基板501中，读出晶体管502、放大晶体管503和复位晶体管201的区域的厚度小于其中布置有光电二极管134、电荷电压转换部137和传输晶体管138的区域的厚度。而且，栅极电极139c和140c变为栅极电极502c和503c，并且栅极绝缘膜145变为栅极绝缘膜508。表面侧的源极和漏极区域139a和140a变为源极和漏极区域502a和503a。
然后，如图63所示，类似于图26的情况，形成硅基板501的背面侧上的源极和漏极区域502a和503a。而且，类似于图26，形成HAD 136c。另外，如图64所示，在硅基板501的背面上形成SiO2膜511作为层间膜。然后，如图65所示，将接触插塞506连接至硅基板501的背面侧上的源极和漏极区域502a和503a，并且如图66所示，接触插塞506通过配线507而被彼此连接起来。
然后，如图67所示，在SiO2膜511的外侧形成SiO2膜从而形成了SiO2膜501a。最后，如图68所示，使用通常的方法形成遮光膜135、彩色滤光片133和片上透镜132。像素600的制造得以完成。
7.第七实施例
根据第七实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第七实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图69是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第七实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图69所示的构造中，与图2中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图69中的像素700的构造与图2中的像素130的构造的不同之处是：钉扎膜(pinning film)701被设置用来代替HAD 136c。
8.第八实施例
根据第八实施例的固体摄像装置中的像素的构造示例
除了像素不同以外，作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第八实施例的CMOS图像传感器的构造与图1的CMOS图像传感器100的构造相同。因此，以下，将只说明像素的构造。
图70是图示了作为应用了本发明的固体摄像装置、根据第八实施例的CMOS图像传感器中的像素的构造示例的截面图。
在图70所示的构造中，与图2中的构造相同的构造用相同的附图标记表示。将适当地省略重复性的说明。
图70中的像素800的构造与图2中的像素130的构造的不同之处是：读出晶体管801、放大晶体管802、复位晶体管803和连接部804被设置用来代替读出晶体管139、放大晶体管140、复位晶体管141和连接部144。在像素800中，读出晶体管801、放大晶体管802和复位晶体管803的深度被减小了，从而使沟道长度缩短。
具体地，读出晶体管801的在与硅基板131垂直的方向上的长度小于读出晶体管139的在与硅基板131垂直的方向上的长度。因而，读出晶体管801中的栅极电极801c和沟道区域801b的在与硅基板131垂直的方向上的长度小于栅极电极139c和沟道区域139b的在与硅基板131垂直的方向上的长度。
类似地，放大晶体管802中的栅极电极802c和沟道区域802b的在与硅基板131垂直的方向上的长度小于栅极电极140c和沟道区域140b的在与硅基板131垂直的方向上的长度。复位晶体管803中的栅极电极803c和沟道区域803b的在与硅基板131垂直的方向上的长度小于栅极电极141c和沟道区域141b的在与硅基板131垂直的方向上的长度。
而且，连接部804的在与硅基板131垂直的方向上的长度小于连接部144的在与硅基板131垂直的方向上的长度。SiN膜804a被形成于连接部804的侧壁上。
9.第九实施例的构造示例
根据实施例的电子设备的构造示例
图71是图示了作为应用了本发明的电子设备的摄像设备的构造示例的框图。
图71中的摄像设备900是例如摄影机或者数码相机。摄像设备900包括透镜组901、固体摄像装置902、DSP电路903、帧存储器904、显示部905、记录部906、操作部907和电源部908。DSP电路903、帧存储器904、显示部905、记录部906、操作部907和电源部908经由总线909而被彼此连接起来。
透镜组901获得来自被摄对象的入射光(图像光)且在固体摄像装置902的摄像面上形成图像。固体摄像装置902包括上述的第一实施例至第八实施例的任一种CMOS图像传感器。固体摄像装置902以像素为单位把通过透镜组901而被形成于摄像面上的图像的入射光的光量转换成电信号，并且将该电信号作为像素信号提供给DSP电路903。
DSP电路903对从固体摄像装置902提供过来的像素信号执行预定的图像处理，并且将经过图像处理之后的像素信号以帧为单位提供给帧存储器904，从而暂时地存储该像素信号。
显示部905例如包括诸如液晶面板或者有机电致发光(EL：electroluminescence)面板等面板型的显示装置，并且显示出基于以帧为单位被暂时地存储于帧存储器904中的像素信号的图像。
记录部906包括例如数字化通用光盘(DVD)或者闪速存储器，并且读取和记录以帧为单位被暂时地存储于帧存储器904中的像素信号。
操作部907根据用户的操作而发出用于摄像设备900的各种功能的操作命令。电源部908适当地向DSP电路903、帧存储器904、显示部905、记录部906和操作部907提供电源电压。
应用了本技术的电子设备可以是其中将固体摄像装置用于图像获取部(光电转换部)中的电子设备，并且该电子设备与摄像设备900一样包括例如具有摄像功能的便携式终端装置或者其中把固体摄像装置用于图像读取部中的复印机。
而且，CMOS图像传感器可以具有被形成为一个芯片的形式，并且可以具有把摄像功能与光学部等一起封装的模块状形式。
而且，本发明的实施例不局限于上述的各实施例，并且能够在不脱离本发明的主旨的范围内做出各种变化。
例如，在第二实施例和第四实施例至第八实施例中，可以如第三实施例中那样设置有电容器301。而且，在第二实施例、第三实施例和第五实施例至第八实施例中，可以如第四实施例中那样设置有CMOS电路401。
而且，传输晶体管138可以包括全耗尽型的垂直MOSFET。此外，放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者可以包括全耗尽型的垂直MOSFET。
而且，本发明能够采用下列技术方案。
(1)一种固体摄像装置，其包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，其被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
(2)如(1)所述的固体摄像装置，其中所述晶体管是全耗尽型的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
(3)如(1)或(2)所述的固体摄像装置，其中所述沟道区域被形成为圆柱形，并且所述晶体管的栅极电极被形成为覆盖所述沟道区域的环状圆柱形。
(4)如(1)至(3)中任一者所述的固体摄像装置，其中所述光电转换元件被形成于所述基板中，并且
形成有所述沟道区域的所述基板的在与所述基板垂直的方向上长度小于形成有所述光电转换元件的所述基板的在与所述基板垂直的方向上的长度。
(5)如(1)至(4)中任一者所述的固体摄像装置，其中空穴积累二极管(HAD)被形成于所述光电转换元件的表面上。
(6)如(1)至(5)中任一者所述的固体摄像装置，其中所述入射光是从所述基板的背面入射的。
(7)如(1)至(6)中任一者所述的固体摄像装置，其中所述像素还包括电容元件。
(8)如(1)至(7)中任一者所述的固体摄像装置，其还包括具有如下晶体管的电路：该晶体管的沟道区域是在与所述基板垂直的方向上而被形成的。
(9)一种固体摄像装置制造方法，该方法包括：形成按二维方式布置着的像素，
其中各所述像素包括：光电转换元件，其被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于其内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
(10)如(9)所述的固体摄像装置制造方法，其还包括：通过在所述基板中形成环状圆柱形的沟槽并且在所述沟槽中埋入金属，来形成所述晶体管的栅极电极；然后，通过在所述环状圆柱内的圆柱的表面和背面中形成所述晶体管的源极和漏极区域，来形成圆柱形的所述沟道区域。
(11)如(10)所述的固体摄像装置制造方法，其还包括：通过在所述沟槽内形成薄膜且将所述金属埋入到所述薄膜上，来形成所述栅极电极。
(12)一种电子设备，它包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：光电转换元件，其被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于其内；以及放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
(13)如(12)所述的电子设备，其中所述晶体管是全耗尽型的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
(14)如(12)或(13)所述的电子设备，其中所述沟道区域被形成为圆柱形，并且所述晶体管的栅极电极被形成为覆盖所述沟道区域的环状圆柱形。
(15)如(12)至(14)中任一者所述的电子设备，其中所述光电转换元件被形成于所述基板中，并且
形成有所述沟道区域的所述基板的在与所述基板垂直的方向上的长度小于形成有所述光电转换元件的所述基板的在与所述基板垂直的方向上的长度。
(16)如(12)至(15)中任一者所述的电子设备，其中空穴积累二极管(HAD)被形成于所述光电转换元件的表面上。
(17)如(12)至(16)中任一者所述的电子设备，其中所述入射光是从所述基板的背面入射的。
(18)如(12)至(17)中任一者所述的电子设备，其中所述像素还包括电容元件。
(19)如(12)至(18)中任一者所述的电子设备，其还包括具有如下晶体管的电路：该晶体管的沟道区域是在与所述基板垂直的方向上而被形成的。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年11月1日提交的日本优先权专利申请JP2013-228355的权益，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

Claims (12)

1.一种固体摄像装置，其包括按二维方式布置着的像素，各所述像素包括：
光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及
放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中所述晶体管是全耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中
所述沟道区域被形成为圆柱形，并且
所述晶体管的栅极电极被形成为环状圆柱形，所述环状圆柱形覆盖所述沟道区域。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中
所述光电转换元件被形成于所述基板中，并且
形成有所述沟道区域的所述基板的在与所述基板垂直的方向上的长度小于形成有所述光电转换元件的所述基板的在与所述基板垂直的方向上的长度。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中在所述光电转换元件的表面上形成有空穴积累二极管。
6.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中所述入射光是从所述基板的背面入射的。
7.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中所述像素还包括电容元件。
8.如权利要求1至7中任一项所述的固体摄像装置，其还包括具有如下晶体管的电路：该晶体管的沟道区域是在与所述基板垂直的方向上而被形成的。
9.一种固体摄像装置制造方法，该方法包括：形成按二维方式布置着的像素，
各所述像素包括：
光电转换元件，所述光电转换元件被构造成生成与入射光的光量对应的电荷并且将所述电荷积累于所述光电转换元件内；以及
放大晶体管、读出晶体管和复位晶体管中的至少一者，所述放大晶体管被构造成放大与所述光电转换元件内所积累的所述电荷对应的电压，所述读出晶体管被构造成读取由所述放大晶体管放大的所述电压的信号，所述复位晶体管被构造成复位所述光电转换元件内所积累的所述电荷，各所述晶体管的沟道区域是在与基板垂直的方向上而被形成的。
10.如权利要求9所述的固体摄像装置制造方法，其还包括：
通过在所述基板中形成环状圆柱形的沟槽并且在所述沟槽中埋入金属，来形成所述晶体管的栅极电极；然后
通过在所述环状圆柱内的圆柱的表面和背面中形成所述晶体管的源极和漏极区域，来形成圆柱形的所述沟道区域。
11.如权利要求10所述的固体摄像装置制造方法，其还包括：
通过在所述沟槽内形成薄膜并且将所述金属埋入到所述薄膜上，来形成所述栅极电极。
12.一种电子设备，其包括权利要求1至8中任一项所述的固体摄像装置。
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