CN106169490A - 固态图像拾取装置及其制造方法和包括它的图像拾取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态图像拾取装置及其制造方法和包括它的图像拾取系统。该固态图像拾取装置的制造方法包括：在形成第一传输晶体管的栅电极和第二传输晶体管的栅电极之后在基板之上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜上形成第二绝缘膜；通过以使得第一绝缘膜保持在光电转换单元的半导体区域和电荷保持单元的半导体区域上的方式蚀刻第二绝缘膜，通过第一绝缘膜，分别在第一和第二传输晶体管的栅电极的侧表面上形成第一结构和第二结构；和形成覆盖第一传输晶体管的栅电极、电荷保持单元的半导体区域和第二传输晶体管的栅电极的遮光膜。

Description

固态图像拾取装置及其制造方法和包括它的图像拾取系统
技术领域
本发明涉及固态图像拾取装置的制造方法、固态图像拾取装置和包括固态图像拾取装置的图像拾取系统。
背景技术
近年来，对由互补金属氧化物(CMOS)图像传感器代表的有效像素固态图像拾取装置，提出了配有全局电子快门功能的配置。
这种配有全局电子快门功能的固态图像拾取装置包括实施光电转换的光接收单元和保持从光接收单元处的光电转换产生的电荷的电荷保持单元。此时，如果光入射在电荷保持单元上并且在那里实施光电转换，那么会出现噪声信号，从而导致图像质量的劣化。因此，电荷保持单元应被遮光膜覆盖以防止光入射在其上面。
具有遮光结构的固态图像拾取装置在基板与遮光膜之间包含光学上透明的绝缘膜，由此，通过防止光从该绝缘膜侵入来改善遮光性能。
日本专利申请公开No.2014-22421讨论通过在形成栅电极和侧壁之后形成遮光膜来改善栅电极的侧部上的遮光膜的涂敷性。
在像素单元上包含具有在遮光膜下面形成的侧壁的晶体管的固态图像拾取装置上，当在形成栅电极之后形成侧壁时，露出的半导体区域会由于蚀刻而受损。
发明内容
根据本发明的一方面，一种固态图像拾取装置的制造方法包括：在基板中形成光电转换单元的第一半导体区域和电荷保持单元的第二半导体区域；在基板上形成：被配置为将第一半导体区域中的电荷传输到电荷保持单元的第一晶体管的第一栅电极，和被配置为传输来自第二半导体区域的电荷的第二晶体管的第二栅电极；通过在第一绝缘膜保持于第一半导体区域和第二半导体区域上的同时蚀刻第二绝缘膜，在第一栅电极的第一侧表面上形成第一结构，使得第一绝缘膜处于第一栅电极与第一结构之间，第一栅电极的第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二侧表面处于设置电荷保持单元的一侧；和通过在形成第一结构之后形成膜并且通过蚀刻膜的一部分，在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，沿第一结构形成遮光膜。第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中该顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面。第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
并且，根据本发明的另一方面，一种固态图像拾取装置包括：包含第一半导体区域的光电转换单元；被配置为传输第一半导体区域中的电荷的第一晶体管；包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域的电荷保持单元；被配置为传输第二半导体区域中的电荷的第二晶体管；覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极的第一绝缘膜；设置在第一栅电极的第一侧表面上的第一结构，第一绝缘膜介于第一栅电极与第一结构之间，第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二表面处于设置电荷保持单元的一侧；和沿第一结构被设置在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上的遮光膜。第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面。第一半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
并且，根据本发明的又一方面，一种固态图像拾取装置包括：包含第一半导体区域的光电转换单元；被配置为传输第一半导体区域中的电荷的第一晶体管；包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域的电荷保持单元；被配置为传输第二半导体区域中的电荷的第二晶体管；被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到浮置扩散单元的浮置扩散单元；覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极的第一绝缘膜；设置在第二栅电极的第一侧表面上的第二结构，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第二栅电极的第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，第二栅电极的第二表面处于设置浮置扩散单元的一侧；和沿第二结构设置在从第二半导体区域之上的区域延伸到第二栅电极之上的区域的区域上的遮光膜。第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中该断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结构的顶部的第四方向上减小的表面。第二半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的部分之间的距离比第二栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A是根据第一、第二和第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的等价电路图。
图1B是根据第一、第二和第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性平面视图。
图2A是根据第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图2B是根据第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图3A、图3B、图3C和图3D是根据第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图4是根据第二示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图5A、图5B、图5C、图5D和图5E是根据第二示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图6是根据第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图7A、图7B、图7C、图7D和图7E是根据第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图。
图8是根据第四示例性实施例的图像拾取系统的一个例子的框图。
具体实施方式
在本公开中，如果部件被描述为处于另一部件或基板“之上”或“上”，那么该部件可紧挨着被设置在另一部件或基板上，或者可被设置在另一部件或基板上且又一或其它部件介于其间。如果部件被描述为“紧挨着”处于另一部件“上”，那么该部件被设置以位于另一部件上并且还与该另一部件接触。并且，如果部件被描述为被设置在另一部件“之上”，那么，在本公开中，该部件可以以在平面视图中该部件与另一部件的至少一部分重叠的方式被设置。
在本公开中，假定相同的附图标记表示相同或相应的部件或具有相同或相应功能的部件。
在以下的描述中，将参照附图描述用于实施本发明的示例性实施例。
图1A是根据本发明的第一示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的等价电路图，图1B是根据本示例性实施例的固态图像拾取装置的该部分的示意性平面视图。在本例子中，图1A和图1B示出分别包含电荷保持单元的像素401作为像素单元501的一部分被排列在三行三列中的配置。
像素单元501包含遮光膜303、作为光接收单元的光电转换单元402、电荷保持单元403、浮置扩散单元404(以下被称为FD单元)、电源单元405和像素输出单元406。并且，如图1A所示，像素单元501包含传输光电转换单元402中的电荷的第一传输晶体管4、传输来自电荷保持单元403的电荷的第二传输晶体管5和对FD单元中的电荷进行复位的复位晶体管9。并且，像素单元501包含放大晶体管10、选择晶体管7和作为电荷从其排出的单元工作的用于溢漏(overflowdrain)(以下，称为OFD)的晶体管6。
图2A是图1B所示的固态图像拾取装置的该部分的示意性断面图，并且示出像素单元501的由图1B中的A-B指示的部分的断面和周边电路单元502的任意晶体管的断面。基板100是半导体基板，并且包含阱101和102以及元件分离部分103。
第一传输晶体管4包含栅电极600。第二传输晶体管5包含栅电极601。复位晶体管9包含栅电极602。并且，放大晶体管10包含栅电极603。选择晶体管7包含栅电极604。用于OFD的晶体管6包含栅电极415。图1B示出它们的平面视图。在像素单元501的阱101中形成构成光电转换单元402的负型(N型)半导体区域420、构成电荷保持单元403的N型半导体区域421和构成FD单元404的N型半导体区域422。并且，分别在N型半导体区域420和421上形成用作表面保护层的正型(P型)半导体区域430和431。除了它们以外，用作像素单元501的晶体管的源极和漏极的N型半导体区域423和424和构成像素输出单元406的N型半导体区域425也被设置在像素单元501的阱101中。第一晶体管4传输N型半导体区域420中的电荷，并且，N型半导体区域420被配置为保持传输的电荷。第二晶体管5将N型半导体区域421中的电荷传输到FD单元404。
在周边电路单元502的阱102中形成用作周边电路单元502的晶体管的源极和漏极的半导体区域426、427和428。在周边电路单元502的晶体管的源极、漏极和栅电极上形成硅化物层432，以减小接触插头的连接部分的电阻。可通过使用诸如硅化钴、硅化钛或硅化镍之类的硅化物的膜形成硅化物层432。
如平面视图所示，分别与光电转换单元402和电荷保持单元403相邻地形成第一传输晶体管4的栅电极600和第二传输晶体管5的栅电极601。并且，复位晶体管9的栅电极602、放大晶体管10的栅电极603和选择晶体管7的栅电极604被设置在阱101上。周边电路单元的晶体管的栅电极605和606被设置在阱102上。
如果在栅电极600和601上形成绝缘层且在其上形成遮光膜，那么遮光膜的膜厚可能在栅电极600和601的端部处局部变薄，使得遮光性能会劣化。由于遮光性能的劣化，例如，照射电荷保持单元403的光可能导致光电转换，使得可能产生噪声信号。
因此，在栅电极600的侧表面上，本示例性实施例被设置有如下结构：以至少其上部的侧表面是曲面且曲面的曲率中心位于更接近栅电极600的一侧的方式被配置的结构，以防止或减少遮光膜的膜厚的变薄。类似地，在栅电极601的侧表面上，本示例性实施例被设置有如下结构：以至少其上部的侧表面是曲面且曲面的曲率中心位于更接近栅电极601的一侧的方式被配置的结构。这种设置抑制将被遮光膜覆盖的对象的面向遮光膜的表面(在本例子中，分别为通过连接栅电极600和601的上表面和结构813和814的侧表面所限定的表面)的起伏，并因此可防止或减少遮光膜的膜厚的变薄。
与设置在周边电路单元502中的晶体管的栅电极605和606的侧表面上的侧壁间隔件类似，可例如通过在栅电极600和601上沉积膜并且在该膜上执行干蚀刻形成这种结构。
另一方面，蚀刻膜以形成这些结构可能在光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431上造成损伤。因此，在形成栅电极600和601之后且在形成这些结构之前，在光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431上形成绝缘膜，以减少来自蚀刻的损伤。该布置允许光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431在用于形成这些结构的蚀刻期间被绝缘膜覆盖，并因此可防止或减少这些半导体区域420和430以及421和431上的损伤的出现。
将参照图2A描述具有上述特性的图像形成装置的配置的具体例子。绝缘膜701在像素单元501上形成，以覆盖栅电极600～604。结构813和814以及结构815、816和817分别通过绝缘膜701被设置在栅电极600和601的侧表面以及栅电极602、603和604的侧表面上。
结构813、814、815、816和817分别以这样的方式被配置，即，结构813、814、815、816和817中的每一个的顶部在相应晶体管的沟道长度方向上的断面形状具有：顶部表面与相应栅电极的侧表面之间的距离在从结构底部到结构顶部的方向上减小的表面。例如，结构813、814、815、816和817分别以至少其上部的侧表面是曲面且曲面的曲率中心位于更接近相应的栅电极600、601、602、603或604的一侧的方式被配置。具体而言，结构813、814、815、816和817分别具有被整形为外凸曲面(向相应栅电极600、601、602、603或604的相反侧)的上部。
因此，在栅电极600～604的侧表面上设置结构813～817可缓和栅电极600～604与基板100之间的水平差(differences in level)，由此防止或减少在其上形成的遮光膜的膜厚的局部变薄。
描述设置在栅电极600的第一侧的结构813，该第一侧是设置光电转换单元的一侧。栅电极600(第一栅电极)具有第一侧表面和第二侧表面。第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第二侧表面处于设置电荷保持单元的一侧。结构813以如下的方式被配置，即，结构813的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有：顶部表面与栅电极600的第一侧表面之间的距离在从结构813的底部到结构813的顶部的第二方向上减小的表面。并且，描述设置在栅电极601的第一侧的结构814，该第一侧是设置电荷保持单元的一侧。栅电极601(第二栅电极)具有第一侧表面和第二侧表面。第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，第二侧表面处于设置FD单元的一侧。结构813以如下的方式被配置，即，结构814的顶部在从电荷保持单元到FD单元的第三方向上的断面形状具有：顶部表面与栅电极601的第一侧表面之间的距离在从结构814的底部到结构814的顶部的第四方向上减小的表面。
这里，描述结构813、814、815、816和817中的每一个的顶部的断面形状具有曲面的例子。但是，结构813、814、815、816和817不限于该结构。只要结构813、814、815、816和817中的每一个的顶部在相应晶体管的沟道长度方向上的断面形状具有：顶部表面与相应栅电极的侧表面之间的距离在从结构的底部到顶部的方向上减小的表面，那么结构813、814、815、816和817中的每一个就可具有平坦表面，这可缓和栅电极600～604与基板100之间的水平差，由此防止或减少在其上形成的遮光膜的膜厚的局部变薄。
在本例子中，绝缘膜701被设置在栅电极600～604与结构813～817之间，但是，即使在这种情况下，设置结构813～817也缓和水平差，并因此可获取减少遮光膜的膜厚的局部变薄的效果。
并且，光电转换单元402上的绝缘膜701也用作抗反射膜。因此，希望在考虑基板100和/或在绝缘膜701上形成的绝缘膜等的一个或多个折射率的情况下，选择绝缘膜701的材料和膜厚。在本例子中，绝缘膜701可由氮化物膜或氧化物膜和氮化物膜的叠层制成。例如，绝缘膜701可由包括硅氮化物作为其主要成分的膜制成，或可由包括硅氧化物作为其主要成分的膜和包括硅氮化物作为其主要成分的膜的叠层制成。
可通过在基板100上沉积诸如包括硅氧化物作为其主要成分的膜的氧化物膜以作为绝缘膜702覆盖栅电极600～604(在图3B中示出)并然后蚀刻沉积的氧化物膜，形成结构813～817。
在周边电路单元502中，结构801和802分别被设置在栅电极605和606的各侧表面上。结构801和802中的每一个以如下的方式被配置，即，结构801和802中的每一个的顶部在相应晶体管的沟道长度方向上的断面形状具有：顶部表面与相应栅电极的侧表面之间的距离在从结构底部到结构顶部的方向上减小的表面。例如，在周边电路单元502中，分别以至少其上部的侧表面是曲面且曲面的曲率中心位于更接近于相应栅电极605或606的一侧的方式被配置的结构801和802分别被设置在栅电极605和606的侧表面上。结构801和802由绝缘膜701形成，由此，结构801和802和绝缘膜701包含相同的主要成分。
并且，在周边电路单元502中，绝缘膜703在基板100上形成以覆盖栅电极605和606和结构801和802。绝缘膜703可由氮化物膜或氧化物膜和氮化物膜的叠层制成。例如，绝缘膜703可由包括硅氮化物作为其主要成分的膜制成，或可由包括硅氧化物作为其主要成分的层和包括硅氮化物作为其主要成分的层的叠层制成。
绝缘膜703用作防止诸如钴、钛或镍的形成硅化物的金属元素从硅化物层432扩散的扩散防止层。因此，使用比硅氧化物膜致密的硅氮化物膜或包含该硅氮化物膜的分层结构可进一步减少金属的扩散。
并且，绝缘膜301被设置在像素单元501的绝缘膜701和结构813～817以及周边电路单元502的绝缘膜703上。设置绝缘膜301可缓和水平差。绝缘膜301可由诸如包括硅氧化物作为其主要成分的膜之类的氧化物膜制成。本例子表示包含绝缘膜301的例子，但是，固态图像拾取装置可被配置为不包含绝缘膜301，原因是结构813和814已提供缓和的栅电极600和601与基板100之间的水平差。
遮光膜303在绝缘膜301上形成，以覆盖第一传输晶体管4的栅电极600、电荷保持单元403的半导体区域421和431以及第二传输晶体管5的栅电极601。可通过沉积诸如钨膜的具有高遮光性能的材料的膜，并且蚀刻沉积膜以去除诸如在光电转换单元402上形成的部分和形成触点的部分的不必需的部分，形成遮光膜303。
换句话说，将变为遮光膜303的膜以如下的方式被蚀刻，即，至少在光电转换单元402上形成的部分被部分去除，以不妨碍光入射在其上。因此，遮光膜303沿结构813被设置在从栅电极600之上的区域延伸到第一半导体区域420之上的区域的区域上。并且，在平面视图中(从沿栅绝缘膜104的膜厚的方向观看)，遮光膜303被设置在至少与栅电极600、上述的电荷保持单元403的半导体区域421和431以及栅电极601重叠的区域上，以防止或减少电荷保持单元403处的光电转换。即，遮光膜303还被设置在栅电极600之上的区域到栅电极601之上的区域上，并且沿结构814被设置在从第二半导体区域421之上的区域延伸到栅电极612之上的区域的区域上。
希望从电荷保持单元403的半导体区域421和431到遮光膜303的距离为短，以防止或减少不必需的光入射到电荷保持单元403上。因此，如果固态图像拾取装置被配置为在栅电极600和601和结构813和814与遮光膜303之间包含绝缘膜301，那么绝缘膜301的膜厚被设定为比所谓的平坦化膜薄的厚度，该平坦化膜具有在其中嵌入它们的平坦上表面。具体而言，希望绝缘膜301的膜厚比栅电极600和601的膜厚薄。
因此，遮光膜303被设置为至少部分地覆盖栅电极600和601的侧表面。换句话说，遮光膜303从栅电极600和601的顶部延伸到侧表面超出栅电极600和601的端部。从遮光性能的观点看，希望遮光膜303的端部在与栅电极600或601的侧表面平行的方向(与光接收表面被设定为主表面的平面视图垂直的方向和沿高度的方向)上位于比栅电极600或601的上端更接近基板100的位置处。
例如，如果固态图像拾取装置包括绝缘膜301，那么遮光膜303通过绝缘膜301至少部分地覆盖栅电极600和601的侧表面。换句话说，遮光膜303被设置在栅电极600和601上，绝缘膜301介于其间，并且，遮光膜303延伸到第一半导体区域420之上的部分，绝缘膜301介于其间。从遮光性能的观点看，希望遮光膜303的端部在与栅电极600或601的侧表面平行的方向上位于比栅电极600或601的上端更接近基板100的位置处。
换句话说，以遮光膜303的端部(例如，光电转换单元402的半导体层上的遮光膜303的端部)与基板100之间的距离小于栅电极600的上表面与基板100之间的距离的方式，形成遮光膜303。从遮光性能的观点看，进一步希望遮光膜303的端部(例如，光电转换单元402上的遮光膜303的端部)与基板100之间的距离为栅电极600的上表面与基板100之间的距离的一半或者比其短。两个部件之间的距离指的是这两个部件之间的最短距离。
结构813和814分别通过在遮光膜303下面的绝缘膜701被设置在栅电极600和601的侧表面上，这防止或减少遮光膜303的膜厚的局部变薄和由于该变薄导致的遮光性能的劣化。因此，希望绝缘膜701在与平面视图垂直的方向上的膜厚比栅电极600或601的膜厚薄。并且，如果形成绝缘膜301，那么希望绝缘膜701和绝缘膜301的膜厚的总和比栅电极600或栅电极601的膜厚薄。
图2B示出包含在遮光膜303上形成的层间绝缘膜901和导电层902～904的构成。在图2B中，层间绝缘膜901被设置在像素单元501的遮光膜303和周边电路单元502的绝缘膜301上。使半导体区域423和电源电路相互电连接的导电层902可被设置在通过层间绝缘膜901形成的孔中以及层间绝缘膜901上。类似地，使半导体区域425和信号输出线相互电连接的导电层903可被设置在通过层间绝缘膜901形成的孔中和层间绝缘膜901上。
并且，在像素单元501上，可在层间绝缘膜901上形成布线904。并且，类似地，在周边电路单元502中，布线可通过设置在通过层间绝缘膜901形成的孔中的导电层来电连接半导体区域432。
在本示例性实施例中，结构801、802和813～817分别被配置为不被设置在栅电极605、606和600～604上。根据本示例性实施例的结构不限于该配置，只要结构被配置为能够防止或减少遮光膜303的膜厚的局部变薄，就可以以不同的方式被配置。因此，例如，只要结构801、802和813～817分别被整形以在栅电极605、606、600、601、602、603或604的端部周围具有其曲率中心位于更接近相应栅电极605、606、600、601、602、603或604的一侧的曲面形状，那么结构801、802和813～817可甚至延伸到栅电极605、606和600～604的顶部。
将参照图3A～3D描述如图2A所示的例子那样的根据本示例性实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
在以下的描述中，将参照附图描述用于实现本发明的示例性实施例。
通过浅沟槽隔离方法(STI方法)或局部硅氧化方法(LOCOS方法)在基板(半导体基板)100上形成元件分离部分103。然后，通过离子注入方法在基板100中形成阱101和102。并且，通过离子注入方法，在像素单元501上形成光电转换单元402的N型半导体区域420和P型半导体区域430以及电荷保持单元403的N型半导体区域421和P型半导体区域431。
然后，形成栅绝缘膜104，并且在其上面沉积多晶硅。然后，通过使用光刻技术和蚀刻技术，形成栅电极600、601、602、603、604、605和606。然后，通过用离子注入将杂质引入到基板100中来形成N型半导体区域422、423、424和425(图3A)。
在本例子中，在形成栅电极600～606之前，实施针对电荷保持单元403的离子注入。但是，可通过在形成栅电极600～606之后实施离子注入以自对准方式形成光电转换单元402和电荷保持单元403的半导体区域420、421、430和431。例如，可通过以第一和第二传输晶体管4和5的栅电极600和601为掩模实施离子注入，以自对准方式形成光电转换单元402和电荷保持单元403的半导体区域420、421、430和431。
然后，通过使用化学气相沉积(CVD)方法等，在基板100上形成绝缘膜701以覆盖栅电极600～606。通过向像素单元501施加抗蚀剂并且仅在周边电路单元502中蚀刻绝缘膜701，形成用作侧壁间隔件的结构801和802。
通过由例如硅氮化物膜或硅氧化物膜和硅氮化物膜的叠层制成，绝缘膜701可被用作像素单元501的抗反射膜。在本示例性实施例中，形成周边电路单元502的结构801和802的绝缘膜701作为用作半导体区域420～425、430和431的保护膜和抗反射膜的绝缘膜留在像素单元501上。因此，与在形成周边电路单元502的结构801和802时还在像素单元501上蚀刻形成结构801和802的绝缘膜701并且单独地形成像素单元501的保护膜和抗反射膜相比，本示例性实施例可削减过程数和成本。
如图3B所示，通过以结构801和802为侧壁间隔件在周边电路单元502中实施离子注入，以自对准方式形成周边电路单元502的晶体管的源极和漏极。然后，在像素单元501和周边电路单元502上形成绝缘膜702。绝缘膜702可由例如硅氧化物制成。在形成绝缘膜702之后，向像素单元501施加抗蚀剂，并且，通过干蚀刻仅在周边电路单元502中部分地去除绝缘膜702。
通过形成和退火钴金属膜，在露出的周边电路单元502中形成硅化物层432。此时，像素单元501上的绝缘膜702用作保护膜。
紧接在形成硅化物层432之后，沉积绝缘膜703。形成绝缘膜703以防止硅化物层432的扩散。在通过蚀刻去除在像素单元501上形成的绝缘膜703的同时，向周边电路单元502施加抗蚀剂。绝缘膜703可由例如硅氮化物的膜制成，或硅氧化物的膜和硅氮化物的膜的叠层制成。此时，通过还蚀刻绝缘膜702，在像素单元501上形成结构813～817(图3C)。
当形成结构813～817时，在通过干蚀刻调整时间段使得绝缘膜701保持在半导体区域420、421、430和431上的同时蚀刻绝缘膜702。可在蚀刻绝缘膜703的同时执行从绝缘膜702形成结构813～817的过程，或者可通过使用不同的蚀刻剂与绝缘膜703的蚀刻分开地执行该过程。
绝缘膜301通过使用CVD方法等被沉积，并且被用作沉积遮光膜303时的粘接层。可通过使用例如硅氧化物形成绝缘膜301。通过使用物理气相沉积(PVD)方法等，诸如由钨、硅化钨和铝中的至少任一种制成的膜之类的具有遮光性能的膜沉积在其上。如果希望进一步增加粘接性，那么可在绝缘膜301上沉积诸如钛或氮化钛的金属膜。
通过蚀刻具有遮光性能的膜以去除其在光电转换单元402上形成的部分和形成触点的部分等，形成遮光膜303(图3D)。该膜被蚀刻，以留下该膜的覆盖第一传输层晶体管4的栅电极600、电荷保持单元403和第二传输晶体管5的栅电极601的部分。
上述的固态图像拾取装置的制造方法包括分别在栅电极600和601的侧表面上设置结构813和814，由此提高在其上面形成遮光膜303时的涂敷性。
并且，在形成栅电极600和601之后且在形成结构813和814之前，绝缘膜701形成以覆盖栅电极600和601、光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431。该布置可减少当蚀刻用于形成结构813和814的绝缘膜702时可能在光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431上造成的损伤。
并且，遮光膜303被设置在平坦性被改善的部分上，并且，当通过蚀刻去除遮光膜303时，这种改善的平坦性还可进一步有效地防止或进一步大大减少遮光膜303的残余，由此防止或减少泄漏失效的出现。
图4是根据第二示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图，该第二示例性实施例是第一示例性实施例以外的另一示例性实施例。以下，将省略与第一示例性实施例类似的部分的描述并且主要着眼于与第一示例性实施例的不同，描述第二示例性实施例。
在像素单元501上，分别通过绝缘膜701在第一示例性实施例(图2B)中的栅电极600～604的侧表面上形成结构813～817，并且结构823～827分别进一步被设置在结构813～817的侧表面上。结构823～827分别以至少其上部的侧表面是曲面且曲面的曲率中心位于更接近于相应栅电极600、601、602、603或604的一侧的方式的被配置。结构823～827分别包括例如硅氧化物作为其主要成分。
在根据本示例性实施例的固态图像拾取装置中，在第一示例性实施例(图2B)中的栅电极605的侧表面上，设置结构801，并且通过绝缘膜703设置结构821。并且，在栅电极606的侧表面上，设置结构802，并且通过绝缘膜703设置结构822。结构821和822中的每一个的上部具有被整形为在更接近于与它们中的每一个对应的栅电极605或606的一侧具有曲率中心的曲面的侧表面。结构801和802分别例如包括硅氧化物作为其主要成分。
在基板100上形成绝缘膜301以覆盖绝缘膜701、结构823～287以及结构821和822。
在绝缘膜301上形成遮光膜303以覆盖第一传输晶体管4的栅电极600、电荷保持单元403的半导体区域421和431以及第二传输晶体管5的栅电极601。
以这种方式，本示例性实施例进一步被设置有结构823～827、821和822，这些结构各自以至少其上部的侧表面被整形为在更接近于相应栅电极600、601、602、603、604、605或606的一侧具有曲率中心的曲面的方式被配置，这可在形成遮光膜303的区域上缓和结构813和814与基板100之间的水平差。因此，这种设置可进一步有效地防止或进一步大大减少遮光膜303的膜厚的局部变薄，由此进一步有效地防止或进一步大大减少由于遮光膜303的膜厚的变薄导致的遮光性能的劣化。
将参照图5A～5E描述根据图4所示的第二示例性实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图5A～5C的其方法与第一示例性实施例(图3A～3C)类似。
形成绝缘膜，像素单元501和周边电路单元502上的绝缘膜均被回蚀。然后，分别进一步在结构813～817以及结构801和802上形成结构823～827以及结构821和822(图5D)。可通过使用与结构813～817以及结构801和802类似的材料和方法形成结构823～827以及结构821和822。
然后，绝缘膜301通过使用CVD方法等被沉积，并且被用作沉积遮光膜303时的粘接层。通过使用PVD方法等在其上沉积具有遮光性能的膜，诸如由钨、硅化钨和铝中的至少任一种制成的膜。如果希望进一步增加粘接性，可在绝缘膜301上沉积诸如钛或氮化钛之类的金属膜。
通过用蚀刻去除该膜的在光电转换单元402上形成的部分和形成触点的部分等，形成遮光膜303(图5E)。膜被蚀刻，以留下具有遮光性能的膜的覆盖第一晶体管4的栅电极600、电荷保持单元403和第二传输晶体管5的栅电极601的部分。
以这种方式在栅电极的侧表面上形成多个结构，这样可在其上形成具有进一步提高的涂敷性的遮光膜303。
并且，在形成栅电极600和601之后且在形成结构813和814之前，形成绝缘膜701以覆盖栅电极600和601、光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431。该布置可减少当蚀刻用于形成结构813和814的绝缘膜702时可能在光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431上造成的损伤。
并且，遮光膜303被设置在平坦性被提高的部分上，并且这种提高的平坦性还可在通过蚀刻去除遮光膜303时进一步有效地防止或进一步大大减少遮光膜303的残余，由此防止或减少泄漏失效的出现。
图6是根据第三示例性实施例的固态图像拾取装置的一部分的示意性断面图，该第三示例性实施例是第一和第二示例性实施例以外的另一示例性实施例。以下，将省略与第一或第二示例性实施例类似的部分的描述并且主要着眼于与第一或第二示例性实施例的不同，描述第三示例性实施例。
在本第三示例性实施例中，第一示例性实施例(图2B)中的设置在被布置在周边电路单元502中的栅电极605和606的侧壁上的结构831和832不是仅由绝缘膜701形成，而是由绝缘膜701和绝缘膜702形成。结构831和832中的每一个的上部具有整形为在更接近于与它们中的每一个对应的栅电极605或606的一侧具有曲率中心的曲面的侧表面。
根据本示例性实施例的结构831和832分别包含结构841和842以及结构851和852，结构841和842被设置在栅电极605和606的侧表面上并且各自包含例如硅氮化物作为其主要成分，结构851和852被设置在结构841和842的侧表面上并且各自包含例如硅氧化物作为其主要成分。作为替代地，如果绝缘膜701是硅氧化物和硅氮化物的叠层，那么这导致从栅电极605和606的侧表面分别包括均包含硅氧化物膜和硅氮化物膜的两个层的结构841和842以及均包含硅氧化物的结构851和852的结构831和832。
并且，结构823～827分别进一步被设置在像素单元501的结构813～817的侧表面上。结构823～827分别以至少其上部的侧表面被整形为在更接近于相应栅电极600、601、602、603或603的一侧具有曲率中心的曲面的方式被配置。
在周边电路单元502中，绝缘膜703被设置在基板100上以覆盖结构831和832，并且，分别通过绝缘膜703，在结构831和832的侧表面上设置结构821和822。
将参照图7A～7E，描述如图6所示的例子那样的根据本第三示例性实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
在以下的描述中，将参照附图描述用于实现本发明的示例性实施例。
通过STI方法或LOCOS方法，在作为半导体基板的基板100上形成元件分离部分103。通过离子注入方法形成阱101和102。然后，通过离子注入方法，在像素单元501上形成光电转换单元402的N型半导体区域420和P型半导体区域430和电荷保持单元403的N型半导体区域421和P型半导体区域431。
然后，形成栅绝缘膜104，并且在其上面沉积多晶硅。然后，通过使用光刻技术和蚀刻技术，形成栅电极600、601、602、603、604、605和606。然后，通过离子注入形成N型半导体区域422、423、424和425(图7A)。
在本例子中，在形成栅电极600～606之前，实施针对光电转换单元402和电荷保持单元403的离子注入。但是，还可通过在形成栅电极600～606之后对光电转换单元402和电荷保持单元403实施离子注入并且通过使用第一和第二传输晶体管4和5的栅电极600和601，以自对准方式形成光电转换单元402和电荷保持单元403。
然后，如图7B所示，通过使用CVD方法等，在栅电极600～606上形成绝缘膜701和绝缘膜702。通过向像素单元501施加抗蚀剂并且通过干蚀刻仅在周边电路单元502上部分地去除绝缘膜701和绝缘膜702，形成结构831和832。结构831包含由绝缘膜701形成的结构841和由绝缘膜702形成的结构851。并且，结构832包含由绝缘膜701形成的结构842和由绝缘膜702形成的结构852。
通过以栅电极605和606和第一和第二结构831和832为掩模对周边电路单元502实施离子注入，以自对准方式形成周边电路单元502的晶体管的源极和漏极。通过由例如硅氮化物膜或硅氧化物膜和硅氮化物膜的叠层制成，绝缘膜701用作像素单元501的抗反射膜。
在本示例性实施例中，形成周边电路单元502的结构841和842的绝缘膜701作为用作半导体区域420～425、430和431的保护膜和抗反射膜的绝缘膜留在像素单元501上。因此，与在形成周边电路单元502的结构841和842时还在像素单元501上蚀刻形成结构841和842的绝缘膜701并且单独地形成像素单元501的保护膜和抗反射膜相比，本示例性实施例可削减过程数和成本。
与第一和第二示例性实施例类似，通过形成和退火钴金属膜，在露出的周边电路单元502中形成硅化物层432。此时，绝缘膜702用作在周边电路单元502中形成硅化物层432时的保护膜。
紧接在形成硅化物层432之后，形成绝缘膜703。形成该绝缘膜703以防止硅化物层432的扩散。在通过蚀刻在像素单元501上去除绝缘膜703的同时，向周边电路单元502上的绝缘膜703上施加抗蚀剂。此时，通过还同时蚀刻绝缘膜702，在像素单元501上形成结构813～817(图7C)。
通过形成绝缘膜并且在像素单元501和周边电路单元502两者上回蚀绝缘膜，分别进一步在结构813～817以及结构831和832的侧表面上形成结构823～827以及结构821和822(图7D)。
如图7E所示，通过使用CVD方法等沉积绝缘膜301，并且，通过使用沉积的绝缘膜301作为形成遮光膜303时的粘接层，在其上形成遮光膜303。
以如下的方式形成遮光膜303。通过使用PVD方法等在绝缘膜301上沉积具有遮光性能的膜，诸如由钨、硅化钨和铝中的至少任一种制成的膜。如果希望进一步增加粘接性，可在绝缘膜301上沉积诸如钛或氮化钛的金属膜。通过用蚀刻去除该膜的沉积在光电转换单元402上的部分和形成触点的部分等，形成遮光膜303(图7E)。该膜被蚀刻，以留下该膜的覆盖第一传输层晶体管4的栅电极600、电荷保持单元403和第二传输晶体管5的栅电极601的部分。
在栅电极600和601的侧表面上形成结构813和814以及结构823和824，这样，当在其上面形成遮光膜303时涂敷性被提高。除了结构813和814以外还设置结构823和824，抑制将被遮光膜303涂敷的对象的面向遮光膜303的表面(在本例子中，分别为通过连接栅电极600和601的上表面与结构823和824的侧表面所限定的表面)的起伏。因此，这种设置可进一步有效地防止或进一步大大减少遮光膜303的膜厚的变薄，由此进一步提高遮光膜303的覆盖的涂敷性。
换句话说，以这种方式在栅电极的侧表面上形成多个结构，这样可在其上形成涂敷性被进一步提高的遮光膜303。
并且，在形成栅电极600和601之后且在形成结构813和814之前，形成绝缘膜701以覆盖栅电极600和601、光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431。该布置可减少在蚀刻用于形成结构813和814的绝缘膜702时可能在光电转换单元402的半导体区域420和430以及电荷保持单元403的半导体区域421和431上造成的损伤。
并且，遮光膜303被设置在平坦性被提高的部分上，并且，这种提高的平坦性还可在通过蚀刻去除遮光膜303时防止或减少遮光膜303的残余，由此防止或减少泄漏失效的出现。
将描述根据本发明的第四示例性实施例的图像拾取系统。图像拾取系统的例子包括数字静物照相机、摄影机、数字摄像录像机、复印机、传真机、移动电话、车载照相机和观察卫星等。图8示出作为根据第四示例性实施例的图像拾取系统的例子的数字静物照相机的框图。
在图8中，图像拾取系统包括用于保护镜头的挡板1001、在固态图像拾取装置1004上形成对象的光学图像的镜头1002、用于使得透过镜头1002的光量可变的光阑1003和机械快门1005。图像拾取系统还包括在上述的第一到第三示例性实施例中的任一个中描述的固态图像拾取装置1004，并且，固态图像拾取装置1004将由镜头1002形成的光学图像转换成图像数据。在本例子中，假定在固态图像拾取装置1004的半导体基板100上形成模数(AD)转换单元。
图像拾取系统还包括信号处理单元1007、定时产生单元1008、总体控制/计算单元1009、存储器单元1010、记录介质控制接口(I/F)单元1011、记录介质1012和外部I/F单元1013。信号处理单元1007对从固态图像拾取装置1004输出的所捕获的图像数据实施数据的各种类型的校正和压缩。定时产生单元1008向固态图像拾取装置1004和信号处理单元1007输出各种类型的定时信号。
总体控制/计算单元1009控制整个数字静物照相机，存储器单元1010用作暂时存储图像数据的帧存储器。记录介质控制I/F单元1011相对于记录介质1012记录或读出数据。记录介质1012由可拆卸安装的半导体存储器等实现，并且所捕获的图像数据相对于记录介质1012被记录或读出。外部I/F单元1013是用于与外部计算机等通信的接口。
可从图像拾取系统外部输入定时信号等，并且，只要图像拾取系统至少包括固态图像拾取装置1004和处理从固态图像拾取装置1004输出的所捕获的图像数据的信号处理单元1007，图像拾取系统就可以按不同的方式被配置。
上述的示例性实施例仅示出实施本发明的特定例子，并且，本发明的技术范围不应由这些示例性实施例限制性地解释。换句话说，在不背离本发明的技术思想的情况下，可通过各种方式实施本发明。
例如，本发明不仅可用于由于晶体管的栅电极导致的水平差，而且可用于具有可能由于相对于遮光单元位于遮光膜下面的部件而导致水平差的配置的固态图像拾取装置。并且，以示例的方式，参照将电子处理为信号电荷的固态图像拾取装置描述了上述的示例性实施例，但本发明甚至还可以以类似的方式被应用于将空穴处理为信号电荷的固态图像拾取装置。在这种情况下，上述的半导体区域的导电类型各自变为相反的类型，即，从P型变为N型以及从N型变为P型。
并且，图1B所示的固态图像拾取装置的像素电路的平面布局仅示出一个例子，适用本发明的固态图像拾取装置的像素电路的平面布局不限于此。
并且，在本说明书中公开的固态图像拾取装置的制造方法包括以下方面。一种固态图像拾取装置的制造方法，该方法包括：在基板中形成光电转换单元的第一半导体区域和电荷保持单元的第二半导体区域；在基板上形成：被配置为将第一半导体区域中的电荷传输到电荷保持单元的第一晶体管的第一栅电极，和被配置为传输来自第二半导体区域的电荷的第二晶体管的第二栅电极；在形成第一栅电极和第二栅电极之后，在基板之上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜上形成第二绝缘膜；通过在第一绝缘膜保持在第一半导体区域和第二半导体区域上的同时蚀刻第二绝缘膜，在第一栅电极的第一侧表面上形成第一结构，使得第一绝缘膜处于第一栅电极与第一结构之间，第一栅电极的第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二侧表面处于设置电荷保持单元的一侧；和通过在形成第一结构之后形成膜并且通过蚀刻膜的一部分，在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，沿第一结构形成遮光膜，其中，第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有如下表面：所述顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面，以及，其中，第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
上述固态图像拾取装置的制造方法还包括：在形成第一结构之后且在形成该膜之前，形成覆盖光电转换单元、第一晶体管、电荷保持单元和第二晶体管的第三绝缘膜，其中，紧接在形成第三绝缘膜之后形成该膜。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，第一结构的顶部的表面是曲面。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，还包括：在形成第二绝缘膜之前，通过蚀刻周边电路单元中的第一绝缘膜，在周边电路单元的第三晶体管的第三栅电极的侧表面上形成第三结构，
第三结构的顶部在第三晶体管的沟道长度方向上的断面形状具有如下表面：第三结构的顶部的侧表面与第三栅电极的侧表面之间的距离在从第三结构的底部到第三结构的顶部的第六方向上减小的表面。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，还包括：在形成第三结构之后且在形成第二绝缘膜之前，以第三栅电极和第三结构为掩模，将杂质引入到周边电路中的基板中。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，还包括：在形成第二绝缘膜之后且在形成第一结构之前，在周边电路单元中形成硅化物层并紧接在形成硅化物层之后形成第四绝缘膜。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，还包括：在形成第一结构之后且在形成该膜之前，通过在基板上形成第五绝缘膜并蚀刻第五绝缘膜，分别在第一结构和第三结构的侧表面上形成第四结构和第五结构。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，在周边电路单元中，在第三结构的侧表面上形成第五结构，且第四绝缘膜介于第三结构与第五结构之间。
在上述固态图像拾取装置的制造方法中，用于形成第一、第二和第三结构的第一和第二绝缘膜的蚀刻是干蚀刻。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式和等同的结构和功能。

Claims (30)

1.一种固态图像拾取装置，其特征在于，包括：
光电转换单元，包含第一半导体区域；
第一晶体管，被配置为传输第一半导体区域中的电荷；
电荷保持单元，包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域；
第二晶体管，被配置为传输第二半导体区域中的电荷；
第一绝缘膜，覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极；
第一结构，被设置在第一栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第一栅电极与第一结构之间，第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二表面处于设置电荷保持单元的一侧；以及
遮光膜，沿第一结构被设置在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，
其中第一半导体区域和第二半导体区域位于基板中，
其中，第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中所述顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面，以及，
其中，第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构的顶部的表面是曲面。
3.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一半导体区域与在平面视图中重叠第一半导体区域的遮光膜的端部之间的距离为第一栅电极与基板之间的距离的一半或者比第一栅电极与基板之间的距离的一半短。
4.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
浮置扩散单元，被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到所述浮置扩散单元；和
第二结构，被设置在第二栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，栅电极的第二侧表面处于设置浮置扩散单元的一侧，
其中，遮光膜通过第二半导体区域之上的区域从第一栅电极之上的区域延伸到第二栅电极之上的区域，
其中，第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中所述断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结构的顶部的第四方向上减小的表面，以及，
其中，第二半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的部分之间的距离比第二栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
5.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括周边电路单元，该周边电路单元包含：
第三晶体管，包含第三栅电极，和
第三结构，被设置为与第三栅电极的侧表面接触。
6.根据权利要求5所述的固态图像拾取装置，还包括第三结构上的第二绝缘膜，第二绝缘膜覆盖第三晶体管。
7.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构和第一绝缘膜包含相互不同的主要成分。
8.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，第一结构包括硅氧化物作为其主要成分，第一绝缘膜包括硅氮化物作为其主要成分。
9.根据权利要求4所述的固态图像拾取装置，还包括第三绝缘膜，所述第三绝缘膜被设置在第一半导体区域上，并且被设置在第一结构、第二半导体区域和第二结构与遮光膜之间。
10.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，遮光膜的端部通过第一绝缘膜位于光电转换单元上。
11.一种图像拾取系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的固态图像拾取装置；和
信号处理单元，被配置为处理来自所述固态图像拾取装置的输出。
12.一种固态图像拾取装置，其特征在于，包括：
光电转换单元，包含第一半导体区域；
第一晶体管，被配置为传输第一半导体区域中的电荷；
电荷保持单元，包含被配置为保持从第一晶体管传输的电荷的第二半导体区域；
第二晶体管，被配置为传输第二半导体区域中的电荷；
浮置扩散单元，被配置为使得第二半导体区域中的电荷被传输到所述浮置扩散单元；
第一绝缘膜，覆盖第一半导体区域、第一晶体管的第一栅电极、第二半导体区域和第二晶体管的第二栅电极；
第二结构，被设置在第二栅电极的第一侧表面上，第一绝缘膜介于第二栅电极与第二结构之间，第二栅电极的第一侧表面处于设置电荷保持单元的一侧，第二栅电极的第二表面处于设置浮置扩散单元的一侧；和
遮光膜，沿第二结构被设置在从第二半导体区域之上的区域延伸到第二栅电极之上的区域的区域上，
其中第一半导体区域和第二半导体区域处于基板中，
其中，第二结构的顶部在从电荷保持单元到浮置扩散单元的第三方向上的断面形状具有其中所述断面形状的表面与第二栅电极的第一侧表面之间的距离在从第二结构的底部到第二结构的顶部的第四方向上减小的表面，以及，
其中，第二半导体区域与遮光膜的处于第一半导体区域之上的部分之间的距离比第二栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
13.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，其中，第二结构的顶部的表面是曲面。
14.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，其中，基板与在平面视图中重叠第二半导体区域的遮光膜的端部之间的距离为第二栅电极与基板之间的距离的一半或者比第二栅电极与基板之间的距离的一半短。
15.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，还包括周边电路单元，该周边电路单元包含：
包含第三栅电极的第三晶体管，和
第三结构，被设置为与第三栅电极的侧表面接触。
16.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置，还包括第三结构上的第二绝缘膜，第二绝缘膜覆盖第三晶体管。
17.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，其中，第二结构和第一绝缘膜包含相互不同的主要成分。
18.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，其中，第二结构包括硅氧化物作为其主要成分，第一绝缘膜包括硅氮化物作为其主要成分。
19.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，还包括第三绝缘膜，所述第三绝缘膜被设置在第一半导体区域上，且被设置在第二半导体区域和第二结构与遮光膜之间。
20.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，其中，遮光膜的端部通过第一绝缘膜位于光电转换单元上。
21.一种图像拾取系统，其特征在于，包括：
根据权利要求12所述的固态图像拾取装置；和
信号处理单元，被配置为处理来自所述固态图像拾取装置的输出。
22.一种固态图像拾取装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：
在基板中形成光电转换单元的第一半导体区域和电荷保持单元的第二半导体区域；
在基板上形成：被配置为将第一半导体区域中的电荷传输到电荷保持单元的第一晶体管的第一栅电极，和被配置为传输来自第二半导体区域的电荷的第二晶体管的第二栅电极；
在形成第一栅电极和第二栅电极之后，在基板之上形成第一绝缘膜；
在第一绝缘膜上形成第二绝缘膜；
通过在第一绝缘膜保持在第一半导体区域和第二半导体区域上的同时蚀刻第二绝缘膜，在第一栅电极的第一侧表面上形成第一结构，使得第一绝缘膜处于第一栅电极与第一结构之间，第一栅电极的第一侧表面处于设置光电转换单元的一侧，第一栅电极的第二侧表面处于设置电荷保持单元的一侧；和
通过在形成第一结构之后形成膜并且通过蚀刻该膜的一部分，在从第一栅电极之上的区域延伸到第一半导体区域之上的区域的区域上，沿第一结构形成遮光膜，
其中，第一结构的顶部在从光电转换单元到电荷保持单元的第一方向上的断面形状具有其中所述顶部的表面与第一栅电极的第一侧表面之间的距离在从第一结构的底部到第一结构的顶部的第二方向上减小的表面，以及，
其中，第一半导体区域与处于第一半导体区域之上的遮光膜的端部之间的距离比第一栅电极的顶表面与基板之间的距离小。
23.根据权利要求22所述的固态图像拾取装置的制造方法，还包括：在形成第一结构之后且在形成该膜之前，形成覆盖光电转换单元、第一晶体管、电荷保持单元和第二晶体管的第三绝缘膜，
其中，紧接在形成第三绝缘膜之后形成该膜。
24.根据权利要求22所述的固态图像拾取装置的制造方法，其中，第一结构的顶部的表面是曲面。
25.根据权利要求22所述的固态图像拾取装置的制造方法，还包括：在形成第二绝缘膜之前，通过蚀刻周边电路单元中的第一绝缘膜，在周边电路单元的第三晶体管的第三栅电极的侧表面上形成第三结构，
其中，第三结构的顶部在第三晶体管的沟道长度方向上的断面形状具有其中第三结构的顶部的侧表面与第三栅电极的侧表面之间的距离在从第三结构的底部到第三结构的顶部的第六方向上减小的表面。
26.根据权利要求25所述的固态图像拾取装置的制造方法，还包括：在形成第三结构之后且在形成第二绝缘膜之前，通过将第三栅电极和第三结构用作掩模，将杂质引入到周边电路中的基板中。
27.根据权利要求25或26所述的固态图像拾取装置的制造方法，还包括：在形成第二绝缘膜之后且在形成第一结构之前，在周边电路单元中形成硅化物层，并紧接在形成硅化物层之后形成第四绝缘膜。
28.根据权利要求25或26所述的固态图像拾取装置的制造方法，还包括：在形成第一结构之后且在形成该膜之前，通过在基板上形成第五绝缘膜并蚀刻第五绝缘膜，分别在第一结构和第三结构的侧表面上形成第四结构和第五结构。
29.根据权利要求25或26所述的固态图像拾取装置的制造方法，其中，在周边电路单元中，在第三结构的侧表面上形成第五结构，第四绝缘膜介于第三结构与第五结构之间。
30.根据权利要求25或26所述的固态图像拾取装置的制造方法，其中，用于形成第一、第二和第三结构的第一和第二绝缘膜的蚀刻是干蚀刻。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497093A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 豪威科技股份有限公司 像素阵列基板及相关方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10312278B2 (en) * 2017-03-30 2019-06-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Front side illuminated image sensor device structure and method for forming the same
WO2020004086A1 (ja) * 2018-06-25 2020-01-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060077711A (ko) * 2004-12-30 2006-07-05 동부일렉트로닉스 주식회사 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법
US20080142856A1 (en) * 2006-10-04 2008-06-19 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic device
CN101276830A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 索尼株式会社 固态摄像元件及其制造方法
US20090008688A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Unit pixels, image sensors and methods of manufacturing the same
CN102468314A (zh) * 2010-11-08 2012-05-23 索尼公司 固体摄像器件及其制造方法和电子装置
CN102547168A (zh) * 2010-12-15 2012-07-04 索尼公司 固体摄像元件、固体摄像元件的驱动方法和电子装置
CN103165632A (zh) * 2011-11-22 2013-06-19 索尼公司 固态成像元件及其制造方法和电子设备
CN103545330A (zh) * 2012-07-13 2014-01-29 索尼公司 固态摄像器件及其制造方法以及电子设备

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09219394A (ja) 1996-02-09 1997-08-19 Sony Corp 半導体装置の製造方法
TW478014B (en) * 1999-08-31 2002-03-01 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP3737466B2 (ja) 2002-09-09 2006-01-18 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP2005175442A (ja) 2003-11-20 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびその製造方法
KR100660324B1 (ko) 2004-07-01 2006-12-22 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100684870B1 (ko) 2004-12-07 2007-02-20 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 형성 방법
US7791158B2 (en) * 2005-04-13 2010-09-07 Samsung Electronics Co., Ltd. CMOS image sensor including an interlayer insulating layer and method of manufacturing the same
EP1816508A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
TWI401494B (zh) * 2009-03-06 2013-07-11 Hannstar Display Corp 接地結構
JP5430387B2 (ja) 2009-12-22 2014-02-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法
JP5682174B2 (ja) 2010-08-09 2015-03-11 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器
JP2012124208A (ja) * 2010-12-06 2012-06-28 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP5814625B2 (ja) 2011-05-27 2015-11-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置、それを用いた撮像システム及び固体撮像装置の製造方法
JP6124502B2 (ja) * 2012-02-29 2017-05-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP5885634B2 (ja) 2012-10-02 2016-03-15 キヤノン株式会社 固体撮像装置、および撮像システム
US8835211B1 (en) 2013-05-24 2014-09-16 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor pixel cell with global shutter having narrow spacing between gates
JP2014241363A (ja) * 2013-06-12 2014-12-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP6265709B2 (ja) * 2013-11-27 2018-01-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060077711A (ko) * 2004-12-30 2006-07-05 동부일렉트로닉스 주식회사 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법
US20080142856A1 (en) * 2006-10-04 2008-06-19 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic device
CN101276830A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 索尼株式会社 固态摄像元件及其制造方法
US20090008688A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Unit pixels, image sensors and methods of manufacturing the same
CN102468314A (zh) * 2010-11-08 2012-05-23 索尼公司 固体摄像器件及其制造方法和电子装置
CN102547168A (zh) * 2010-12-15 2012-07-04 索尼公司 固体摄像元件、固体摄像元件的驱动方法和电子装置
CN103165632A (zh) * 2011-11-22 2013-06-19 索尼公司 固态成像元件及其制造方法和电子设备
CN103545330A (zh) * 2012-07-13 2014-01-29 索尼公司 固态摄像器件及其制造方法以及电子设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497093A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 豪威科技股份有限公司 像素阵列基板及相关方法

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Publication number Publication date
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