TW201607011A - 固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

固態攝像裝置係具備有：半導體層、電荷轉送區域、漂浮擴散部(FD)、讀出閘極。半導體層係設有光電轉換元件。電荷轉送區域係在光電轉換元件中的電荷蓄積區域上形成在半導體層的表面上。FD係被設在電荷轉送區域上，保持由電荷蓄積區域被轉送的電荷。讀出閘極係透過絕緣膜而設在FD的側面及電荷轉送區域的側面。

Description

固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法 【相關申請案之參照】
本申請案係享受2014年7月10日申請之日本專利申請號2014-142618之優先權的利益，該日本專利申請案的所有內容係被沿用在本申請案中。
本實施形態一般係關於固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法。
以往有一種固態攝像裝置，其係在半導體層的面方向隔著間隔設有光電轉換元件及漂浮擴散部，在藉由光電轉換元件及漂浮擴散部所包夾的半導體層的表面，透過閘極絕緣膜設有讀出閘極。
在該固態攝像裝置中，若預定電壓被施加至讀出閘極，在讀出閘極下的半導體層的表層形成通道。藉此，在固態攝像裝置中，藉由光電轉換元件被光電轉換的 訊號電荷會通過通道而被轉送至漂浮擴散部。
但是，近年來的固態攝像裝置隨著像素的微細化不斷進展，有光電轉換元件與漂浮擴散部的間隔變窄，伴隨此，讀出閘極的閘極長被縮短，光電轉換元件與通道之間的位能障壁變高的傾向。
固態攝像裝置係若光電轉換元件與通道之間的位能障壁變高，應被轉送至漂浮擴散部的訊號電荷未被轉送而殘留在光電轉換元件，會有在攝像畫像中發生殘像的情形。
本發明所欲解決之課題在提供一種可抑制伴隨像素微細化之攝像畫像中發生殘像的固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法。
一實施形態之固態攝像裝置係具備有：半導體層，其係設有光電轉換元件；電荷轉送區域，其係在前述光電轉換元件中的電荷蓄積區域上形成在前述半導體層的表面上；漂浮擴散部，其係被設在前述電荷轉送區域上，保持由前述電荷蓄積區域透過前述電荷轉送區域被轉送的電荷；及讀出閘極，其係透過閘極絕緣膜而設在前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面。
其他實施形態之固態攝像裝置之製造方法係包含：在半導體層形成光電轉換元件；在前述光電轉換元件中的電荷蓄積區域上，在前述半導體層的表面上形成電 荷轉送區域；在前述電荷轉送區域上形成保持由前述電荷蓄積區域透過前述電荷轉送區域被轉送的電荷的漂浮擴散部；在前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面，透過閘極絕緣膜形成讀出閘極。
藉由上述構成之固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法，可抑制伴隨像素微細化之攝像畫像中發生殘像。
1‧‧‧數位攝影機
4‧‧‧光電轉換元件
11‧‧‧攝影機模組
12‧‧‧後段處理部
13‧‧‧攝像光學系
14‧‧‧固態攝像裝置
15‧‧‧ISP(影像訊號處理器)
16‧‧‧記憶部
17‧‧‧顯示部
20‧‧‧影像感測器
21‧‧‧訊號處理電路
22‧‧‧周邊電路
23‧‧‧像素陣列
23a、23b‧‧‧像素陣列
24‧‧‧垂直移位暫存器
25‧‧‧時序控制部
26‧‧‧CDS(相關式雙重取樣部)
27‧‧‧ADC(類比數位轉換部)
28‧‧‧線記憶體
31‧‧‧支持基板
32‧‧‧多層配線層
33‧‧‧半導體層
34‧‧‧受光面
40‧‧‧電荷蓄積區域
41‧‧‧漂浮擴散部
42‧‧‧閘極絕緣膜
43、43a、43b‧‧‧讀出閘極
44‧‧‧重置閘極
45‧‧‧放大器閘極
46‧‧‧元件分離絕緣膜
47‧‧‧元件分離區域
48‧‧‧電荷轉送區域
49‧‧‧P型擴散層
51‧‧‧半導體基板
52‧‧‧磊晶層
53‧‧‧遮罩材
54‧‧‧磊晶區域
55‧‧‧接觸插塞
61‧‧‧層間絕緣膜
62‧‧‧配線
71‧‧‧彩色濾光片
72‧‧‧微透鏡
圖1係顯示具備有實施形態之固態攝像裝置的數位攝影機的概略構成的區塊圖。
圖2係顯示實施形態之固態攝像裝置的概略構成的區塊圖。
圖3係顯示實施形態之像素陣列的斜視圖。
圖4係顯示將圖3所示之支持基板及多層配線層剝離後的像素陣列之與受光面為相反側的面的一部分的模式平面圖。
圖5係圖4所示之像素陣列之藉由A-A’線所得之模式剖面圖。
圖6A~圖9C係顯示實施形態之固態攝像裝置之製造工程之藉由剖面視所得之說明圖。
圖10A及圖10B係顯示實施形態之變形例之固態攝像裝置的模式剖面的說明圖。
藉由一個實施形態，提供固態攝像裝置。固態攝像裝置係具備有：半導體層、電荷轉送區域、漂浮擴散部、及讀出閘極。半導體層係設有光電轉換元件。電荷轉送區域係在前述光電轉換元件中的電荷蓄積區域上，形成在前述半導體層的表面上。漂浮擴散部係設在電荷轉送區域上，保持由前述電荷蓄積區域透過前述電荷轉送區域被轉送的電荷。讀出閘極係透過閘極絕緣膜而被設在前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面。
以下參照所附圖示，詳加說明實施形態之固態攝像裝置及固態攝像裝置之製造方法。其中，並非為藉由該實施形態來限定本發明者。
圖1係顯示具備有實施形態之固態攝像裝置14的數位攝影機1的概略構成的區塊圖。如圖1所示，數位攝影機1係具備有：攝影機模組11、及後段處理部12。
攝影機模組11係具備有：攝像光學系13、及固態攝像裝置14。攝像光學系13係取入來自被攝體的光，使被攝體像成像。固態攝像裝置14係對藉由攝像光學系13所成像的被攝體像進行攝像，將藉由攝像所得之畫像訊號輸出至後段處理部12。該攝影機模組11係除了數位攝影機1之外，被適用在例如附攝影機的攜帶型終端機等電子機器。
後段處理部12係具備有：ISP(Image Signal Processor，影像訊號處理器)15、記憶部16、及顯示部17。ISP15係進行由固態攝像裝置14被輸入的畫像訊號的訊號處理。該ISP15係進行例如雜訊去除處理、缺陷像素補正處理、解析度轉換處理等高畫質化處理。
接著，ISP15係將訊號處理後的畫像訊號輸出至記憶部16、顯示部17、及攝影機模組11內的固態攝像裝置14所具備的後述的訊號處理電路21(參照圖2)。由ISP15被反饋至攝影機模組11的畫像訊號係被使用在固態攝像裝置14的調整或控制。
記憶部16係記憶由ISP15被輸入的畫像訊號作為畫像。此外，記憶部16係將所記憶的畫像的畫像訊號，按照使用者的操作等而輸出至顯示部17。顯示部17係按照由ISP15或記憶部16被輸入的畫像訊號來顯示畫像。該顯示部17為例如液晶顯示器。
接著，參照圖2，說明攝影機模組11所具備的固態攝像裝置14。圖2係顯示實施形態之固態攝像裝置14的概略構成的區塊圖。如圖2所示，固態攝像裝置14係具備有：影像感測器20、及訊號處理電路21。
在此係說明影像感測器20為在與將入射光進行光電轉換的光電轉換元件的入射光所入射的面為相反的面側形成有配線層的所謂背面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補性金屬氧化物半導體)影像感測器的情形。其中，本實施形態之影像感測器20亦可為表面照射型CMOS影像感測器， 而非限定於背面照射型CMOS影像感測器。
影像感測器20係具備有：被構成為類比電路中心的周邊電路22、及像素陣列23。此外，周邊電路22係具備有：垂直移位暫存器24、時序控制部25、CDS(相關式雙重取樣部)26、ADC(類比數位轉換部)27、及線記憶體28。
像素陣列23係被設在影像感測器20的攝像區域。在該像素陣列23，朝向水平方向(行方向)及垂直方向(列方向)，以2次元陣列狀(矩陣狀)配置有與攝像畫像的各像素相對應的複數光電轉換元件。接著，在像素陣列23中，與各像素相對應的光電轉換元件使對應入射光量的訊號電荷(例如電子)發生而進行蓄積。
被蓄積在光電轉換元件的訊號電荷係預定的電壓被施加至按每個光電轉換元件而設的讀出閘極時，通過電荷轉送區域被轉送至漂浮擴散部予以保持。
在本實施形態之像素陣列23中，係在以2次元陣列狀設有複數光電轉換元件的半導體層的厚度方向，積層光電轉換元件、電荷轉送區域、及漂浮擴散部。接著，在像素陣列23中，係在漂浮擴散部的側面及電荷轉送區域的側面透過閘極絕緣膜設有讀出閘極。
藉此，像素陣列23並不會有被像素的微細化左右的情形，可在半導體層的厚度方向確保充分閘極長的讀出閘極。因此，藉由像素陣列23，防止伴隨像素微細化之光電轉換元件與通道之間的位能障壁提高，藉此可抑 制攝像畫像中發生殘像。關於該像素陣列23的構成的具體一例，參照圖3~圖5容後敘述。
時序控制部25係對垂直移位暫存器24輸出成為動作時序基準的脈衝訊號的處理部。此外，時序控制部25係亦與CDS26、ADC27、及線記憶體28相連接，亦進行該等CDS26、ADC27、及線記憶體28的動作的時序控制。
垂直移位暫存器24係對像素陣列23輸出用以由以陣列(行列)狀作2次元配列的複數光電轉換元件之中以行單位依序選擇讀出訊號電荷的光電轉換元件的選擇訊號的處理部。
像素陣列23係將被蓄積在藉由由垂直移位暫存器24被輸入的選擇訊號以行單位被選擇的各光電轉換元件的訊號電荷，由光電轉換元件輸出至CDS26，作為表示各像素的亮度的像素訊號。
CDS26係由從像素陣列23被輸入的像素訊號，藉由相關式雙重取樣去除雜訊而輸出至ADC27的處理部。ADC27係將由CDS26被輸入的類比的像素訊號轉換成數位的像素訊號而輸出至線記憶體28的處理部。線記憶體28係暫時保持由ADC27被輸入的像素訊號，按像素陣列23中的光電轉換元件的每行輸出至訊號處理電路21的處理部。
訊號處理電路21係構成為數位電路中心，對由線記憶體28被輸入的像素訊號進行預定的訊號處理， 將訊號處理後的像素訊號作為畫像訊號而輸出至後段處理部12的處理部。該訊號處理電路21係對像素訊號進行例如鏡頭陰影校正(Lens Shading Correction，鏡頭陰影校正)、損傷補正、雜訊減低處理等訊號處理。
如上所示，在影像感測器20中，係被配置在像素陣列23的複數光電轉換元件將入射光進行光電轉換成按照受光量的量的訊號電荷且進行蓄積，周邊電路22讀出被蓄積在各光電轉換元件的訊號電荷作為像素訊號，藉此進行攝像。
接著，參照圖3~圖5，說明實施形態之像素陣列23的構成。圖3係顯示實施形態之像素陣列23的斜視圖。此外，圖4係顯示將圖3所示之支持基板31及多層配線層32剝離後的像素陣列23之與受光面34為相反側的面(以下記載為「下面」)的一部分的模式平面圖。
此外，圖5係圖4所示之像素陣列23之藉由A-A‘線所得之模式剖面圖。其中，在圖5中係顯示使受光面34朝下的狀態的構造體的剖面，關於被設在受光面34的彩色濾光片及微透鏡，則省略圖示。
如圖3所示，像素陣列23係具備有：支持基板31、設在支持基板31上的多層配線層32、及設在多層配線層32上的半導體層33。支持基板31係在後述之固態攝像裝置之製造工程中用以將半導體層33薄化所貼合的基板。
此外，多層配線層32係在層間絕緣膜的內部 設有多層配線的層。多層配線係將被設在半導體層33的各半導體元件與前述周邊電路22(參照圖2)等相連接的配線。
在半導體層33係如圖4所示，以2次元陣列狀設置複數光電轉換元件4。各光電轉換元件4係具備有：將由受光面34入射的光進行光電轉換成訊號電荷而進行蓄積的電荷蓄積區域40。在各電荷蓄積區域40的下面中央係透過後述之電荷轉送區域48(參照圖5)設有漂浮擴散部41。
此外，在漂浮擴散部41的側面及電荷轉送區域48的側面係透過閘極絕緣膜42設有包圍漂浮擴散部41及電荷轉送區域48的環狀的讀出閘極43。
藉此，在像素陣列23中，與光電轉換元件4的電荷蓄積區域40、讀出閘極43、及漂浮擴散部41以半導體層33的面方向排列設置的情形相比，鄰接的光電轉換元件4間的空餘空間會變寬。
因此，在像素陣列23中，在相鄰的光電轉換元件4之間的半導體層33的表面(在此為下面)設有重置閘極44、或放大器閘極45。重置閘極44係重置在攝像前存在於漂浮擴散部41的電荷的重置電晶體的閘極。
此外，放大器閘極45係將被保持在漂浮擴散部41的訊號電荷放大的放大器電晶體的閘極。在上述讀出閘極43、重置閘極44、及放大器閘極45間的半導體層33的下面設有元件分離絕緣膜46。其中，在漂浮擴散部 41的下面中央設有與重置電晶體的源極及放大器閘極45相連接的接觸插塞55。
接著，圖4所示之構造體的剖面係如圖5所示。具體而言，像素陣列23係例如具備有：P型雜質被離子注入至藉由矽所形成的半導體層33內的元件分離區域47、及藉由與被離子注入N型雜質的電荷蓄積區域40的PN接合所形成的複數光電轉換元件4。
此外，像素陣列23係具備有：在光電轉換元件4中的電荷蓄積區域40上形成在半導體層33的表面(圖示中為上面)上的電荷轉送區域(通道區域)48。電荷轉送區域48係被設在例如光電轉換元件4的電荷蓄積區域40中之與受光面34(圖中為下面)為相反側的表面(圖中為上面)上的中央位置。此外，像素陣列23係在電荷轉送區域48上具備有漂浮擴散部41。
接著，在像素陣列23中係在漂浮擴散部41的側面及電荷轉送區域48的側面，透過閘極絕緣膜42設有讀出閘極43。該讀出閘極43係例如藉由多晶矽，形成為包圍漂浮擴散部41及電荷轉送區域48的環狀。其中，在電荷蓄積區域40中設置電荷轉送區域48之側的表層部分係設有P型雜質被擴散的P型擴散層49。
其中，閘極絕緣膜42係例如藉由氧化矽所形成，亦設在半導體層33之與受光面34為相反側的表面(在此為上面)中設有電荷轉送區域48的區域以外的表面、及漂浮擴散部41的表面。
其中，在圖5所示之剖面中，漂浮擴散部41的表面被閘極絕緣膜42所被覆，但是該部分的跟前側的閘極絕緣膜42係一部分被選擇性去除。接著，在閘極絕緣膜42被去除後的部分的漂浮擴散部41的表面設有圖4所示之接觸插塞55。此外，重置閘極44及放大器閘極45係透過閘極絕緣膜42，例如藉由多晶矽而形成在元件分離區域47的表面。
在該像素陣列23中，若預定的電壓被施加至讀出閘極43，在電荷轉送區域48中與閘極絕緣膜42的界面部分形成通道。藉此，藉由光電轉換元件4被光電轉換的訊號電荷係由電荷蓄積區域40通過通道被轉送至漂浮擴散部41予以保持。
如上所示，在像素陣列23中，係由電荷轉送區域48與電荷蓄積區域40的界面，至電荷轉送區域48與漂浮擴散部41的界面的距離X成為讀出閘極43的閘極長。
藉此，像素陣列23不會被像素的微細化左右，可確保以半導體層33的厚度方向，亦即與受光面34的法線呈平行的方向為充分的閘極長的讀出閘極43。
因此，藉由像素陣列23，藉由防止伴隨像素微細化，讀出閘極43的閘極長被短縮而光電轉換元件與通道之間的位能障壁提高的情形，可抑制攝像畫像中發生殘像。
而且，在像素陣列23中，係藉由閘極絕緣膜 42來被覆漂浮擴散部41的側面及電荷轉送區域48的側面全體，在閘極絕緣膜42的表面全體設有讀出閘極43。亦即，讀出閘極43係透過閘極絕緣膜42形成為包圍漂浮擴散部41及電荷轉送區域48的環狀。
藉此，在像素陣列23中，若預定電壓被施加至在讀出閘極43，在電荷轉送區域48的側周面全體形成通道。因此，像素陣列23係可由電荷蓄積區域40對漂浮擴散部41有效率地轉送訊號電荷。
此外，在像素陣列23中，並非為半導體層33的內部，而是在電荷蓄積區域40上，在半導體層33的表面上具備有電荷轉送區域48，此外，在電荷轉送區域48的上面具備有漂浮擴散部41。
藉此，在像素陣列23中，係可使用半導體層33的內部區域全體作為光電轉換元件4用的空間，因此可達成光電轉換元件4的受光面積的擴張及飽和電子數的增大。
接著，參照圖6A~圖9C，說明實施形態之固態攝像裝置14之製造方法。圖6A~圖9C係顯示實施形態之固態攝像裝置14之製造工程之藉由剖面視所得之說明圖。其中，在此說明固態攝像裝置14所具備之像素陣列23部分之製造工程。
若製造像素陣列23時，如圖6A所示，例如在矽晶圓等半導體基板51的上面，藉由CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)，形成矽的磊晶層 52。
接著，以平面視行列狀將例如磷等N型雜質離子注入至磊晶層52，對被離子注入N型雜質的區域之間，以包圍被注入N型雜質的區域的方式，以平面視格子狀離子注入硼等P型雜質。
之後，藉由進行退火處理，如圖6B所示，形成N型雜質被熱擴散的電荷蓄積區域40、及P型雜質被熱擴散的元件分離區域47。藉此，形成以2次元陣列狀配置有藉由P型元件分離區域47與N型電荷蓄積區域40的PN接合所形成的複數光電轉換元件4的半導體層33。
之後，如圖6C所示，在將各光電轉換元件4、及之後形成的重置電晶體或放大器電晶體等其他半導體元件進行元件分離的部位，藉由例如TEOS(四乙氧單矽烷，Tetraethoxysilane)，形成元件分離絕緣膜46。
接著，如圖7A所示，例如使氮化矽等遮罩材53堆積在半導體層33的表面，之後，選擇性去除電荷蓄積區域40的表面中央上的遮罩材53。藉此，在遮罩材53形成開口，且露出電荷蓄積區域40的表面中央部分。
接著，如圖7B所示，在被形成在遮罩材53的開口內，使矽選擇性磊晶成長，藉此形成磊晶區域54。之後，藉由例如CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)，將磊晶區域54的表面平坦化。
接著，如圖7C所示，在將P型或N型雜質 離子注入至磊晶層52之後，進行退火處理，藉此形成P型或N型雜質被熱擴散的電荷轉送區域48。
之後，在將例如磷等N型雜質離子注入至電荷轉送區域48的表層部分之後，進行退火處理，藉此形成N型雜質被熱擴散的漂浮擴散部41。
接著，在將遮罩材53剝離後，進行熱氧化處理。藉此，如圖7D所示，在除了設有電荷轉送區域48的部分之外的半導體層33的表面、電荷轉送區域48的側面(側周面)、漂浮擴散部41的側面(側周面)、及表面形成氧化膜的保護膜50。
之後，在保護膜50的表面形成阻劑膜(省略圖示)，且藉由光微影將阻劑膜圖案化，藉此在放大器電晶體、重置電晶體、周邊的邏輯電路等之形成區域上選擇性殘留阻劑膜。
接著，將阻劑膜作為遮罩，對半導體層33離子注入例如硼等P型雜質來進行退火處理。藉此，在電荷蓄積區域40中設置電荷轉送區域48之側的表層形成P型擴散層49。
之後，在將阻劑膜及保護膜50去除後，進行熱氧化處理。藉此，如圖8A所示，在除了設有電荷轉送區域48的部分之外的半導體層33的表面、電荷轉送區域48的側面(側周面)、漂浮擴散部41的側面(側周面)、及表面形成閘極絕緣膜42。
之後，如圖8B所示，透過閘極絕緣膜42， 以包圍漂浮擴散部41的側面及電荷轉送區域48的側面的方式，藉由例如多晶矽，形成讀出閘極43。在形成讀出閘極43的工程中，亦同時藉由例如多晶矽，來形成重置閘極44及放大器閘極45。
之後，在元件分離區域47中夾著重置閘極44的兩側(在圖8B所示之例中為跟前側及裡側)，離子注入例如磷等N型雜質。在該工程中，係同時在元件分離區域47中夾著放大器閘極45的兩側(在圖8B所示之例中為跟前側及裡側)亦離子注入例如磷等N型雜質。
之後，藉由進行退火處理，使N型雜質作熱擴散。藉此，形成重置電晶體的源極及汲極，同時形成放大器電晶體的源極及汲極。
接著，如圖8C所示，在半導體層33的表面側形成多層配線層32。在此係例如反覆進行：形成層間絕緣膜61的工程；在層間絕緣膜61，將配線用溝槽進行圖案化的工程；及使用鑲嵌法，將銅埋入在經圖案化的溝槽，藉此形成配線62的工程，藉此形成多層配線層32。
之後，在多層配線層32上貼合支持基板31，如圖9A所示，使積層有半導體基板51、半導體層33、及支持基板31的構造體的上下反轉。接著，藉由將半導體基板51由背面(在此為上面)側進行研削及研磨，如圖9B所示，使半導體層33的背面(在此為上面)露出。
最後，如圖9C所示，在露出的半導體層33的表面依序形成彩色濾光片71及微透鏡72，像素陣列23 即完成。其中，在本實施形態中，係說明具備有背面照射型CMOS影像感測器之固態攝像裝置14之製造工程，但是亦可僅部分變更上述製造工程，來製造具備有表面照射型CMOS影像感測器的固態攝像裝置。
具體而言，在形成圖8C所示之多層配線層32的工程中，將配線62設在光電轉換元件4上以外的位置，在多層配線層32上形成彩色濾光片71及微透鏡72。藉此，可製造具備有表面照射型的CMOS影像感測器的固態攝像裝置。
此外，圖5所示之像素陣列23的構成為一例，可為各種變形。在此，參照圖10A及圖10B，說明本實施形態之變形例之像素陣列23a、23b。圖10A及圖10B係顯示實施形態之變形例之固態攝像裝置的模式剖面的說明圖。
其中，在圖10A中係顯示變形例1之固態攝像裝置之像素陣列23a，在圖10B中係顯示變形例2之固態攝像裝置之像素陣列23b。在此係在圖10A及圖10B所示之構成要素之中，針對與圖5所示之構成要素為相同的構成要素，係標註與圖5所示之符號為相同的符號，藉此省略其說明。
如圖10A所示，像素陣列23a亦可為具備有比圖5所示之像素陣列23的讀出閘極43更為薄壁的讀出閘極43a的構成。此時，讀出閘極43a係形成為沿著漂浮擴散部41的側面及電荷轉送區域48的側面、及電荷蓄積 區域40中設置電荷轉送區域48之側的表面呈連續的剖面視呈L字狀。
藉由該像素陣列23a，使讀出閘極43a形成為薄壁，藉此除了圖5所示之像素陣列23所達成的效果之外，可達成使用在形成讀出閘極43a的材料的減低、及形成讀出閘極43a所需時間的短縮。
此外，如圖10B所示，像素陣列23b亦可為在漂浮擴散部41及電荷轉送區域48的全側周面之中的一部分側周面，具備有透過閘極絕緣膜42而設的讀出閘極43b的構成。
藉由該像素陣列23b，亦不會有被像素尺寸的微細化左右的情形，可在半導體層33的厚度方向設置充分閘極長的讀出閘極43b，亦可減低形成讀出閘極43b所使用的材料。
如上所述，實施形態之固態攝像裝置係具備有：設有光電轉換元件的半導體層、及在光電轉換元件中的電荷蓄積區域上被形成在半導體層的表面上的電荷轉送區域。
此外，實施形態之固態攝像裝置係在電荷轉送區域上具備有漂浮擴散部，且在漂浮擴散部及電荷轉送區域的側周面具備有透過閘極絕緣膜而設的讀出閘極。
藉此，實施形態之固態攝像裝置係不會有被像素尺寸的微細化左右的情形，可在半導體層的厚度方向設置充分閘極長的讀出閘極，因此可抑制因閘極長縮短而 起的攝像畫像中發生殘像。
而且，在實施形態之固態攝像裝置中，係可使用半導體層內的區域全體作為光電轉換元件的形成區域。因此，藉由實施形態之固態攝像裝置，相較於未具備有在本實施形態中所說明的構造的電荷轉送區域、漂浮擴散部、及讀出閘極的其他固態攝像裝置，可使光電轉換元件的受光面積及飽和電子數增大。
此外，實施形態之固態攝像裝置係在相鄰的光電轉換元件間的半導體層的表面，具備有：重置電晶體的閘極及放大器電晶體的放大器閘極。如上所示，實施形態之固態攝像裝置係有效利用鄰接的光電轉換元件間的空餘空間來設置重置電晶體的閘極或放大器電晶體的閘極，藉由可進行像素尺寸的更進一步微細化。
以上說明本發明之幾個實施形態，惟該等實施形態係提示為例者，並未意圖限定發明之範圍。該等新穎的實施形態可以其他各種形態實施，在未脫離發明要旨的範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變形係包含在發明範圍或要旨，並且包含在申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
4‧‧‧光電轉換元件
23‧‧‧像素陣列
33‧‧‧半導體層
40‧‧‧電荷蓄積區域
41‧‧‧漂浮擴散部
42‧‧‧閘極絕緣膜
43‧‧‧讀出閘極
44‧‧‧重置閘極
45‧‧‧放大器閘極
46‧‧‧元件分離絕緣膜
47‧‧‧元件分離區域
48‧‧‧電荷轉送區域
49‧‧‧P型擴散層

Claims (19)

  1. 一種固態攝像裝置，其係具備有：半導體層，其係設有光電轉換元件；電荷轉送區域，其係在前述光電轉換元件中的電荷蓄積區域上形成在前述半導體層的表面上；漂浮擴散部，其係被設在前述電荷轉送區域上，保持由前述電荷蓄積區域透過前述電荷轉送區域被轉送的電荷；及讀出閘極，其係透過閘極絕緣膜而設在前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置，其中，前述讀出閘極係形成為包圍前述漂浮擴散部及前述電荷轉送區域的環狀。
  3. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置，其中，前述讀出閘極係沿著前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面、及前述電荷蓄積區域中設有前述電荷轉送區域之側的表面，連續設置。
  4. 如申請專利範圍第3項之固態攝像裝置，其中，前述讀出閘極係剖面視呈L字狀。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置，其中，在前述半導體層係以2次元陣列狀設有複數前述光電轉換元件，在相鄰的前述光電轉換元件間的前述半導體層的表面，透過閘極絕緣膜設有：將被保持在前述漂浮擴散部的 電荷放大的放大器電晶體的閘極、及將被保持在前述漂浮擴散部的電荷重置的重置電晶體的閘極。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態攝像裝置，其中，前述放大器電晶體的閘極及前述重置電晶體的閘極係被設在前述半導體層上的同一層上。
  7. 如申請專利範圍第5項之固態攝像裝置，其中，前述半導體層係在相鄰的前述光電轉換元件間具備有元件分離區域，前述放大器電晶體的閘極及前述重置電晶體的閘極係透過閘極絕緣膜而設在前述元件分離區域的表面。
  8. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置，其中，前述讀出閘極係在前述漂浮擴散部及前述電荷轉送區域的全側周面之中被設在一部分的側周面。
  9. 一種固態攝像裝置之製造方法，其係包含：在半導體層形成光電轉換元件；在前述光電轉換元件中的電荷蓄積區域上，在前述半導體層的表面上形成電荷轉送區域；在前述電荷轉送區域上形成保持由前述電荷蓄積區域透過前述電荷轉送區域被轉送的電荷的漂浮擴散部；在前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面，透過閘極絕緣膜形成讀出閘極。
  10. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：使遮罩材堆積在形成有前述光電轉換元件的前述半導 體層的表面；選擇性去除前述電荷蓄積區域中的表面中央上的前述遮罩材而在前述遮罩材形成開口；在前述開口內形成磊晶區域；對前述磊晶區域離子注入P型或N型雜質來進行退火處理，藉此形成前述電荷轉送區域。
  11. 如申請專利範圍第10項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：對前述電荷蓄積區域的表層離子注入N型雜質來進行退火處理，藉此形成前述漂浮擴散部。
  12. 如申請專利範圍第11項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：使除了設有前述電荷轉送區域的部分之外的前述半導體層的表面、前述電荷轉送區域的側面、前述漂浮擴散部的側面及表面氧化，藉此形成前述閘極絕緣膜。
  13. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：形成包圍前述漂浮擴散部及前述電荷轉送區域的環狀的前述讀出閘極。
  14. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：形成沿著前述漂浮擴散部的側面及前述電荷轉送區域的側面、及前述電荷蓄積區域中設有前述電荷轉送區域之側的表面呈連續的前述讀出閘極。
  15. 如申請專利範圍第14項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：形成剖面視呈L字狀的前述讀出閘極。
  16. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：在前述半導體層以2次元陣列狀形成複數前述光電轉換元件；在相鄰的前述光電轉換元件間的前述半導體層的表面，透過閘極絕緣膜，形成將被保持在前述漂浮擴散部的電荷放大的放大器電晶體的閘極、及將被保持在前述漂浮擴散部的電荷重置的重置電晶體的閘極。
  17. 如申請專利範圍第16項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：同時形成前述讀出閘極、前述放大器電晶體的閘極、及前述重置電晶體的閘極。
  18. 如申請專利範圍第16項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：在前述半導體層中相鄰的前述光電轉換元件間形成元件分離區域；在前述元件分離區域的表面，透過閘極絕緣膜形成前述放大器電晶體的閘極及前述重置電晶體的閘極。
  19. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中，包含：在前述漂浮擴散部及前述電荷轉送區域的全側周面之 中，在一部分的側周面，透過閘極絕緣膜形成前述讀出閘極。
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