專利名稱：固態(tài)成像元件及其制造方法和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種固態(tài)成像元件及其制造方法和一種電子設(shè)備，更具體涉及一種提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性的固態(tài)成像元件及其制造方法和一種具有該固態(tài)成像元件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像元件(例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD))在數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。另外，近年來(lái)，MOS圖像傳感器由于其低電源電壓和低功耗已被經(jīng)常用于被結(jié)合在具有成像能力的移動(dòng)手機(jī)和移動(dòng)裝置中的固態(tài)成像元件中。例如，落在CMOS圖像傳感器上的入射光由光電二極管(PD，即每個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部)轉(zhuǎn)換為電荷。然后，由ro生成的電荷被轉(zhuǎn)移至FD (浮動(dòng)擴(kuò)散部)，即浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，使得放大晶體管輸出其電平與FD中積聚的電荷成比例的像素信號(hào)。順便提及，CMOS圖像傳感器執(zhí)行其中電荷被像素逐行地從H)轉(zhuǎn)移至FD的滾動(dòng)快門(mén)圖像捕捉，因而導(dǎo)致圖像失真。為了避免這種失真，有必要執(zhí)行其中電荷同時(shí)在所有像素中從ro轉(zhuǎn)移至FD的全局快門(mén)圖像捕捉。例如，日本專利早期公開(kāi)N0.2011-29835提出了一種CMOS固態(tài)成像裝置，該裝置通過(guò)在每個(gè)像素中提供存儲(chǔ)元件(電容器)而允許用于全局快門(mén)圖像捕捉的圖像的同時(shí)存儲(chǔ)。在被配置為通過(guò)在每個(gè)像素中提供存儲(chǔ)元件而允許全局快門(mén)圖像捕捉的CMOS固態(tài)成像裝置中，在電荷被保持在存儲(chǔ)元件中時(shí)，由于光滲漏到存儲(chǔ)元件中，可發(fā)生拖尾，因而導(dǎo)致可歸因于光滲漏到存儲(chǔ)元件中的降低的圖像質(zhì)量。針對(duì)這種光滲漏到存儲(chǔ)元件中的一種可能的對(duì)策是使用用于將光從存儲(chǔ)元件屏蔽開(kāi)的光屏蔽膜。例如，有可能使用互連層作為光屏蔽膜。然而，優(yōu)選的是應(yīng)在緊鄰存儲(chǔ)元件的頂部上設(shè)置光屏蔽膜以確保較高的有效性。然而，在緊鄰存儲(chǔ)元件的頂部上設(shè)置金屬光屏蔽膜導(dǎo)致互連層下的層間絕緣膜較厚，因而導(dǎo)致靈敏度下降。此外，在這種情況下，可能更加難以形成接觸，因而導(dǎo)致成品率下降。具體而言，像素?cái)?shù)目越大且外圍電路所占的面積越大，互連層下的較厚的層間絕緣膜的影響往往越大。響應(yīng)于此，日本專利早期公開(kāi)N0.2010-165753(以下稱為專利文獻(xiàn)2)公開(kāi)了一種用于通過(guò)使用光屏蔽金屬材料作為存儲(chǔ)器的頂部上的門(mén)電極來(lái)減小層間結(jié)構(gòu)的高度的結(jié)構(gòu)。然而，專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)難以充分抑制從門(mén)的側(cè)面發(fā)生的漏光。此外，日本專利早期公開(kāi)N0.2010-177418(以下稱為專利文獻(xiàn)3)公開(kāi)了一種被設(shè)計(jì)為通過(guò)使用具有鑲嵌(damascene)結(jié)構(gòu)的光屏蔽膜來(lái)減小高度的結(jié)構(gòu)。然而，如果該布局具有相當(dāng)高的光屏蔽電極覆蓋率，則專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)在用于形成鑲嵌結(jié)構(gòu)的CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)處理期間會(huì)導(dǎo)致金屬膜凹陷，非常不利地影響像素特性和后續(xù)處理步驟。可能的問(wèn)題有:由于光屏蔽膜的厚度變化導(dǎo)致光屏蔽能力下降，由局部和總體平坦度惡化導(dǎo)致在后續(xù)處理步驟中不能斷開(kāi)接觸，圖案形成期間生成殘余物，以及由于光刻期間的散焦導(dǎo)致不能斷開(kāi)接觸。如上所述，使用專利文獻(xiàn)2和3中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)策處理是明顯不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，使用專利文獻(xiàn)2和3中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)策處理是明顯不可行的。因此，在被配置為允許全局快門(mén)圖像捕捉的CMOS固態(tài)成像裝置中，減小層間膜的高度并抑制光滲漏到存儲(chǔ)元件中一直是困難的。因此，在相關(guān)技術(shù)的固態(tài)成像元件中，提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性一直是困難的。鑒于上述內(nèi)容，希望提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性。一種根據(jù)本公開(kāi)的模式的固態(tài)成像元件包括轉(zhuǎn)移部和光屏蔽部。所述轉(zhuǎn)移部將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部，并且具有金屬門(mén)。所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。一種根據(jù)本公開(kāi)的模式的制造方法包括形成轉(zhuǎn)移部的金屬門(mén)的步驟，所述轉(zhuǎn)移部被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部。所述制造方法進(jìn)一步包括通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成溝槽部分的步驟。所述制造方法更進(jìn)一步包括在所述溝槽部分中填充金屬的步驟。一種根據(jù)本公開(kāi)的模式的電子設(shè)備具有固態(tài)成像元件。所述固態(tài)成像元件包括轉(zhuǎn)移部和光屏蔽部。所述轉(zhuǎn)移部將所有像素中中光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部，并且具有金屬門(mén)。所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。在本公開(kāi)的模式中，被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部的所述轉(zhuǎn)移部具有金屬門(mén)。所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。本公開(kāi)的模式提供了出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性。


圖1是說(shuō)明應(yīng)用了本公開(kāi)的成像元件的一個(gè)實(shí)施例的配置示例的框圖；圖2是說(shuō)明成像元件的像素的第一配置示例的截面圖；圖3是說(shuō)明相關(guān)技術(shù)的像素配置示例的截面圖；圖4是描述成像元件的制造方法的一組說(shuō)明性示圖；圖5是描述成像元件的制造方法的一組說(shuō)明性示圖；圖6是要連接至門(mén)電極的接觸部形成的區(qū)域的截面圖；圖7A至7D是說(shuō)明像素的第一配置示例的第一至第四修改示例的截面圖；圖8是說(shuō)明像素的第一配置示例的第五修改示例的截面圖；圖9是說(shuō)明成像元件的像素的第二配置示例的截面圖；圖10是描述成像元件的制造方法的一組說(shuō)明性示圖；圖1lA是說(shuō)明像素的第二配置示例的第一修改示例的截面圖，并且圖1lB示出了電勢(shì)的概念圖；圖12A至12D是說(shuō)明像素的第二配置示例的第二至第五修改示例的截面圖；圖13A和13B是描述鑲嵌結(jié)構(gòu)在外圍電路部中的應(yīng)用的說(shuō)明性示圖；圖14是說(shuō)明成像元件的像素的第三配置示例的截面圖；圖15是描述成像元件的制造方法的一組說(shuō)明性示圖；圖16是描述成像元件的制造方法的一組說(shuō)明性示圖；圖17是要連接至門(mén)電極的接觸部形成的區(qū)域的截面圖；圖18是描述與相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較的一組說(shuō)明性示圖；以及圖19是說(shuō)明被結(jié)合在電子設(shè)備中的成像裝置的配置示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對(duì)應(yīng)用本技術(shù)的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是說(shuō)明應(yīng)用了本技術(shù)的成像元件的實(shí)施例的配置示例的框圖。成像元件11為CMOS固態(tài)成像元件并包括具有多個(gè)規(guī)則排列的像素的像素陣列部12，每個(gè)像素均具有光電轉(zhuǎn)換部。該元件11還包括外圍電路部，即，垂直驅(qū)動(dòng)部13、列處理部14、水平驅(qū)動(dòng)部15、輸出部16以及驅(qū)動(dòng)控制部17。像素陣列部12具有多個(gè)以陣列形式排列的像素21。該部12經(jīng)由數(shù)量與像素21的行數(shù)相匹配的多個(gè)水平信號(hào)線22連接至垂直驅(qū)動(dòng)部13，并經(jīng)由數(shù)量與像素21的列數(shù)相匹配的多個(gè)垂直信號(hào)線23連接至列處理部14。也就是說(shuō)，像素陣列部12的多個(gè)像素21中的每一個(gè)像素被設(shè)置在其中一條水平信號(hào)線22和其中一條垂直信號(hào)線23的交點(diǎn)處。垂直驅(qū)動(dòng)部13經(jīng)由水平信號(hào)線22逐行地將用于驅(qū)動(dòng)像素陣列部12的像素21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如，轉(zhuǎn)移信號(hào)、讀取信號(hào)、選擇信號(hào)或復(fù)位信號(hào))依次提供給這些像素21。列處理部14對(duì)經(jīng)由垂直信號(hào)線23從每個(gè)像素21輸出的像素信號(hào)執(zhí)行⑶S (相關(guān)雙采樣)，從而提取像素信號(hào)的電平并獲取與每個(gè)像素21接收的光量成比例的像素?cái)?shù)據(jù)。水平驅(qū)動(dòng)部15以像素陣列部12的逐列像素21為基礎(chǔ)依次提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給列處理部14。驅(qū)動(dòng)信號(hào)使列處理部14輸出從像素21獲取的像素?cái)?shù)據(jù)。以與來(lái)自水平驅(qū)動(dòng)部15的驅(qū)動(dòng)信號(hào)匹配的定時(shí)，輸出部16被提供來(lái)自列處理部14的像素?cái)?shù)據(jù)。該部16例如放大該像素?cái)?shù)據(jù)并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出至后級(jí)的圖像處理電路。驅(qū)動(dòng)控制部17對(duì)成像元件11的每個(gè)內(nèi)部塊的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。例如，該部17生成時(shí)鐘信號(hào)，每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)按每個(gè)塊被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間間隔來(lái)生成，從而將這些信號(hào)提供給這些塊。每個(gè)像素21包括H) 31、轉(zhuǎn)移晶體管32、存儲(chǔ)部33、讀取晶體管34、FD 35、放大晶體管36、選擇晶體管37、以及第一和第二復(fù)位晶體管38和39。PD 31為光電轉(zhuǎn)換部，該部用于接收照射至像素21上的光，生成與所接收的光量成比例的電荷，并積聚電荷。轉(zhuǎn)移晶體管32響應(yīng)于從垂直驅(qū)動(dòng)部13提供給其轉(zhuǎn)移門(mén)電極(TRG)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，在接通時(shí)將ro 31中積聚的電荷轉(zhuǎn)移。此處，從ro 31到存儲(chǔ)部33的電荷轉(zhuǎn)移(在相同時(shí)刻)在成像元件Ii中的所有ro3i中同時(shí)發(fā)生。存儲(chǔ)部33臨時(shí)存儲(chǔ)經(jīng)由轉(zhuǎn)移晶體管32從H) 24中轉(zhuǎn)移的電荷。
讀取晶體管34響應(yīng)于從垂直驅(qū)動(dòng)部13提供給其讀取門(mén)電極(ROG)的讀取信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，在接通時(shí)讀取積聚在存儲(chǔ)部33中的電荷并將其引導(dǎo)至FD 35。FD 35為浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，該區(qū)在讀取晶體管34和放大晶體管36之間的連接點(diǎn)處形成，并具有給定電容以存儲(chǔ)經(jīng)由讀取晶體管34從存儲(chǔ)部33讀取的電荷。放大晶體管36連接至電源電勢(shì)VDD并輸出其電平與FD 35中積聚的電荷量成比例的像素信號(hào)。選擇晶體管37響應(yīng)于從垂直驅(qū)動(dòng)部13提供的選擇信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，在接通時(shí)允許從放大晶體管36輸出的像素信號(hào)經(jīng)由該晶體管37被輸出至垂直信號(hào)線23。第一復(fù)位晶體管38響應(yīng)于從垂直驅(qū)動(dòng)部13提供的復(fù)位信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，在接通時(shí)將FD 35中積聚的電荷經(jīng)由該晶體管38放電至電源電勢(shì)VDD。這將該FD復(fù)位為電源電勢(shì)VDD。第二復(fù)位晶體管39用作溢漏(overflow drain)，用于在H) 31生成了超出給定電平之外的電荷的情況下將來(lái)自H) 31的電荷放電至電源電勢(shì)VDD。應(yīng)注意，選擇晶體管28用于在像素21中做出選擇。然而，可省略該晶體管28以形成電路(所謂的三晶體管配置)。圖2是說(shuō)明成像元件11的像素21的第一配置示例的截面圖。如圖2所說(shuō)明，成像元件11包括:上下堆疊的半導(dǎo)體基板41、互連層42、濾色層43以及片上透鏡層44。濾色層43具有用于每個(gè)像素21的分別用于使紅、藍(lán)或綠光通過(guò)的過(guò)濾器。片上透鏡層44具有用于每個(gè)像素21的多個(gè)小透鏡。在半導(dǎo)體基板41中，例如，組成H) 31的P型區(qū)52和η型區(qū)53、組成存儲(chǔ)部33的η型區(qū)54、組成讀取晶體管34的η型區(qū)55、以及組成FD55的η型區(qū)56在ρ型硅層(ρ阱)51中形成。在互連層42中，形成了組成轉(zhuǎn)移晶體管32的門(mén)電極61和組成讀取晶體管34的門(mén)電極62，夾在兩者之間的半導(dǎo)體基板41的表面上形成門(mén)絕緣膜(未示出)。門(mén)電極61被布置為與形成η型區(qū)54的位置重疊。該電極61具有層壓結(jié)構(gòu)，在該層壓結(jié)構(gòu)中，具有光屏蔽能力的金屬層61b被堆疊在多晶硅層61a之上。該層61a在半導(dǎo)體基板41上方形成，門(mén)絕緣膜被夾在兩者之間。門(mén)電極62被布置為與形成η型區(qū)55的位置重疊。該電極62具有層壓結(jié)構(gòu)，在該層壓結(jié)構(gòu)中，具有光屏蔽能力的金屬層62b被堆疊在多晶硅層62a之上。該層62a在半導(dǎo)體基板41上方形成，門(mén)絕緣膜被夾在兩者之間。此外,在互連層42中，分別形成側(cè)壁63和64以包圍門(mén)電極61和62的側(cè)表面,并且以覆蓋半導(dǎo)體基板41、門(mén)電極61和62以及側(cè)壁63和64的方式形成內(nèi)襯膜65。更進(jìn)一步地，在互連層42中，以至少覆蓋存儲(chǔ)部33的方式形成光屏蔽金屬66，之后層間絕緣膜67被堆疊在光屏蔽金屬66的頂部上。然后，以連接在層間絕緣膜67中形成的互連68和η型區(qū)56的方式形成接觸部69。此處，光屏蔽金屬66是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，該溝槽部分是通過(guò)在下文參考圖4和5描述的鑲嵌處理而形成的。鑲嵌處理是通過(guò)挖掘以與內(nèi)襯膜65相同的高度形成的層間絕緣膜67來(lái)執(zhí)行。此時(shí)，通過(guò)鑲嵌處理形成了溝槽部分以包圍門(mén)電極61和62。因此，以包圍門(mén)電極61和62的方式形成了光屏蔽金屬66。像素21如上所述地被配置,從而由于金屬層61b和62b和光屏蔽金屬66而防止了光滲漏到存儲(chǔ)部33中，并提供了改進(jìn)的像素特性。此處將參考圖3對(duì)像素21和相關(guān)技術(shù)中的像素之間的結(jié)構(gòu)上的差異進(jìn)行說(shuō)明。圖3說(shuō)明了相關(guān)技術(shù)中像素21A的截面配置示例。應(yīng)注意，在圖3中，與圖2所示像素21的組件相同的組件用相同的參考數(shù)字標(biāo)示，并且省略了其詳細(xì)說(shuō)明。如圖3所說(shuō)明，在像素2IA的互連層42A中，以多晶硅形成門(mén)電極6IA和62A，并且以完全覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的方式形成光屏蔽金屬66A，內(nèi)襯膜65被夾在兩者之間。因此，在像素21A中，與在圖2所示像素21中不同，光屏蔽金屬66A以被堆疊在門(mén)電極61A和62A上方的形式形成。這使隨著光屏蔽金屬66A的厚度增加，互連層42A作為一個(gè)整體的厚度更大。如上所述，如果互連層42A形成得厚，則斜向光有可能滲漏到存儲(chǔ)部33中，從而導(dǎo)致更差的靈敏度和拖尾特性。而且，厚的互連層42A引起許多斷開(kāi)接觸和高電阻接觸，從而難以實(shí)現(xiàn)像素21A中的足夠高的像素特性。對(duì)比之下，在圖2所示的像素21中，光屏蔽金屬66以包圍門(mén)電極61和62而不堆疊在該電極61和62上方的方式形成。這確保了像素21的互連層42比像素2IA的互連層42A矮。因此，能夠抑制光滲漏到存儲(chǔ)部33中。因此，像素21提供了改進(jìn)的靈敏度和拖尾特性以及出色的像素特性。而且，由于較矮的互連層42，像素21在接觸形成方面提供了改進(jìn)的成晶率。接下來(lái)將參考圖4和圖5對(duì)具有像素21的成像元件11的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先,如圖4所示,在第一步中形成ρ型區(qū)52和η型區(qū)53至56。也就是說(shuō),通過(guò)光刻和離子注入，在硅層51即半導(dǎo)體基板41上方的期望位置處形成ρ型區(qū)52和η型區(qū)53至56。在第二步中，形成門(mén)電極61和62以及側(cè)壁63和64。也就是說(shuō)，在整個(gè)表面上形成未示出的門(mén)絕緣膜之后，在整個(gè)表面上形成多晶硅膜和金屬膜。多晶娃膜和金屬膜各自的厚度為例如大約lOOnm。另一方面,可以使用由單一金屬(例如，鎢、鈦、鉭、鋁、鉿或銅)制成的膜作為金屬膜。可替代地，也可使用由上述任一金屬的氮化物或氧化物或其組合制成的膜作為金屬膜。然后，在保留多晶硅層61a和62a以及金屬層61b和62b不被除去的同時(shí)，通過(guò)光刻和干蝕刻來(lái)除去不需要的區(qū)域中的多晶硅和金屬。這形成了將要形成門(mén)電極61和62的圖案。應(yīng)注意，只需使用具有光屏蔽能力的金屬層61b和62b作為門(mén)電極61和62，該門(mén)電極61和62不限于具有由多晶娃層61a和62a以及金屬層61b和62b組成的層壓結(jié)構(gòu)。另一方面，可以用作側(cè)壁63和64的材料有由氧化物或氮化物或其組合制成的單層絕緣膜。接下來(lái)，在第三步中，在整個(gè)表面上方形成內(nèi)襯膜65，之后形成層間絕緣膜67。內(nèi)襯膜65通過(guò)CVD (化學(xué)氣相沉積)形成,并且使用例如50nm厚的氮化膜。此外，在形成內(nèi)襯膜65之后，通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)形成層間絕緣膜67并使其平面化?？梢允褂脤?nèi)襯膜65用作阻擋物的處理來(lái)使層間絕緣膜67平面化。這形成了其厚度與形成轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的區(qū)域中的內(nèi)襯膜65的高度大致相同的層間絕緣膜67。接下來(lái)，在如圖5所示的第四步中形成鑲嵌部分。也就是說(shuō)，通過(guò)光刻來(lái)轉(zhuǎn)移晶體管32、存儲(chǔ)部33以及讀取晶體管34的外圍區(qū)域進(jìn)行圖案化。經(jīng)歷鑲嵌處理的區(qū)域的寬度從轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的外圍算起為例如lOOnm。應(yīng)注意，可根據(jù)像素設(shè)計(jì)和期望的拖尾特性適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)該寬度。然后，通過(guò)干蝕刻形成溝槽部分D。此時(shí)，通過(guò)提供對(duì)內(nèi)襯膜65的選擇率來(lái)使形狀穩(wěn)定，這是通過(guò)例如使用CFx基氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在第五步中形成光屏蔽金屬66。也就是說(shuō)，在第四步中通過(guò)鑲嵌處理形成的溝槽部分中填充金屬，從而形成光屏蔽金屬66。該金屬66例如是通過(guò)使用濺射鎢形成覆蓋膜然后通過(guò)CMP或干蝕刻除去不需要的區(qū)域中的金屬而形成的。應(yīng)注意，覆蓋膜可通過(guò)CVD或?yàn)R射或其組合而形成。另一方面，不僅可以使用鎢膜，而且還可以使用由單一金屬(例如鈦、鉭、鋁、鉿或銅)制成的膜作為光屏蔽金屬66。可替代地，還可以使用由以上任一金屬的氮化物、氧化物或碳化物制成的膜作為光屏蔽金屬
66。仍可替代地，還可以使用以上物質(zhì)的組合作為光屏蔽金屬66。在第六步中，另外地堆疊層間絕緣膜67，從而形成接觸部69。應(yīng)注意，在第六步中，接觸部69是以在形成接觸部69的同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)到門(mén)電極61和62的方式形成的。圖6說(shuō)明了形成要連接至門(mén)電極61的接觸部69A和要連接至門(mén)電極62的接觸部69B的區(qū)域的截面構(gòu)造。另一方面，因?yàn)樵谛纬山佑|部69A和69B期間具有光屏蔽能力的金屬層61b和62b分別用作門(mén)電極61和62的頂部，因此容易保持對(duì)金屬的選擇率，從而防止光屏蔽能力的下降。應(yīng)注意，與門(mén)電極61和62的接觸是通過(guò)直接連接至這些門(mén)而建立的。因此，不需要考慮經(jīng)由基板建立接觸。與其他晶體管的接觸是通過(guò)使用與用于建立接觸部69和FD 35之間的接觸相同的結(jié)構(gòu)來(lái)建立的。然后，如圖2所示，形成互連物68，之后另外地堆疊層間絕緣膜67。然后，形成濾色層43和片上透鏡層44，從而完成具有全局快門(mén)能力的成像元件11的形成。成像元件11可以通過(guò)以上步驟來(lái)制造，并且有可能提供存儲(chǔ)部33的改進(jìn)的光屏蔽能力，并通過(guò)在由鑲嵌處理形成的溝槽部分D中填充光屏蔽金屬66來(lái)減小互連層42的高度。此外，有可能減小光屏蔽金屬66的覆蓋率，從而防止由CMP或其他處理導(dǎo)致的該金屬66中的凹陷。這使得有可能避免像素特性的降低，從而防止了對(duì)后續(xù)步驟的不利影響。也就是說(shuō)，有可能避免關(guān)于專利文獻(xiàn)3中所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。接下來(lái)將參考圖7和圖8對(duì)像素21的第一配置示例的修改示例進(jìn)行說(shuō)明。圖7A示出了像素21a ( S卩，第一修改示例)。像素21a與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66a的尖端部分是以朝著半導(dǎo)體基板41伸入內(nèi)襯膜65a的厚度的方式形成的。也就是說(shuō)，在像素21a中，在用于執(zhí)行鑲嵌處理的步驟(圖5中的第四步)中，內(nèi)襯膜65a也被沿著門(mén)電極61和62的外圍挖掘到給定深度。然后，將金屬填充到內(nèi)襯膜65a的挖掘出的區(qū)域中，從而形成光屏蔽金屬66a。如上所述配置的像素21a比像素21更好地抑制了斜向光到存儲(chǔ)部33中的滲漏，從而提供了改進(jìn)的拖尾特性。應(yīng)注意，圖7A示出了內(nèi)襯膜65a被挖掘到一半。然而，內(nèi)襯膜65a可被例如完全挖掘至在半導(dǎo)體基板41和互連層42之間形成的門(mén)氧化膜(未示出)。圖7B示出了像素21b (即第二修改示例)。像素21b與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于內(nèi)襯膜65b是以不覆蓋側(cè)壁63和64的方式形成的，并且光屏蔽金屬66b是以被直接堆疊在側(cè)壁63和64上的方式形成的。如上所述配置的像素21b也提供了進(jìn)一步改進(jìn)的光屏蔽能力。應(yīng)注意，在圖7B中，內(nèi)襯膜65b是以根本不覆蓋側(cè)壁63和64的方式形成的。然而，內(nèi)襯膜65b可以覆蓋側(cè)壁63和64到一半。圖7C說(shuō)明了像素21c (即第三修改示例)。像素21c與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66c的尖端部分是以伸入到半導(dǎo)體基板41的方式形成的。也就是說(shuō)，在像素21c中，在用于執(zhí)行鑲嵌處理的步驟(圖5中的第四步)中，半導(dǎo)體基板41例如被向下挖掘了 lOOnm。然后，也將金屬填充到半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域中，從而形成光屏蔽金屬 66c。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，在半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域中形成絕緣膜70以保持光屏蔽金屬66c和半導(dǎo)體基板41之間的絕緣。可以用于形成絕緣膜70的方法有使用氧化爐進(jìn)行氧化、通過(guò)RTO (快速熱氧化)或CVD形成膜(氧化或氮化膜)以及ALD (原子層沉積)。另一方面，可將硼注入半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域周?chē)膮^(qū)域中以最小化對(duì)該基板41的損害。應(yīng)注意，可在實(shí)現(xiàn)絕緣之前或之后執(zhí)行該步驟。圖7D示出了像素21d(即第四修改示例)。像素21d與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66d是以被布置在接近存儲(chǔ)部33的門(mén)電極61的周?chē)⑶沂且圆槐徊贾迷谶h(yuǎn)離存儲(chǔ)部33的門(mén)電極62的一側(cè)的方式形成的。也就是說(shuō)，在光屏蔽金屬66d形成期間通過(guò)光刻來(lái)圖案化可以僅在門(mén)電極61的周?chē)纬稍摻饘?6d，這是將光從存儲(chǔ)部33屏蔽開(kāi)的
最低需要。應(yīng)注意，組成轉(zhuǎn)移晶體管32的門(mén)電極61可具有由多晶娃層61a和金屬層61b組成的層壓結(jié)構(gòu)，該多晶硅電極可用于其他晶體管。如上所述，至少在門(mén)電極61的周?chē)纬晒馄帘谓饘?6d為存儲(chǔ)部33提供了光屏蔽能力。接下來(lái)，圖8示出了像素21e (即第五修改示例)。像素21e與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于存儲(chǔ)部33是與轉(zhuǎn)移晶體管32分開(kāi)地形成的。也就是說(shuō)，在像素21e中，組成存儲(chǔ)部33的η型區(qū)71是在η型區(qū)54和η型區(qū)55之間的半導(dǎo)體基板41e中形成的，并且組成存儲(chǔ)部33的門(mén)電極72是在轉(zhuǎn)移晶體管32的門(mén)電極61和讀取晶體管34的門(mén)電極62之間形成的。門(mén)電極72具有其中金屬層72b堆疊在多晶硅層72a的頂部上的層壓結(jié)構(gòu)，接觸部69c連接至金屬層72b。此外，在像素21e中，光屏蔽金屬66e以包圍門(mén)電極61、62和72的方式形成。接下來(lái)，圖9是說(shuō)明成像元件11的像素的第二配置示例的截面圖。應(yīng)注意，在圖9中，與圖2所示像素21的組件相同的組件用相同的參考數(shù)字標(biāo)示，并且省略了其詳細(xì)說(shuō)明。在像素21'中，以不覆蓋互連層42'中的門(mén)電極61和62的方式形成內(nèi)襯膜65;。此外，像素21'與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66'是以與側(cè)壁63'和64'的一部分一同除去內(nèi)襯膜65'并將光屏蔽金屬66'連接至金屬層61b和62b的方式形成的。更具體地，在門(mén)電極61面向像素21'中的H) 31的一側(cè)，與側(cè)壁63'的一部分一同除去內(nèi)襯膜65',從而在門(mén)電極61面向F1D 31的一側(cè)將光屏蔽金屬66'連接至金屬層61b。此外,在門(mén)電極62面向像素21'中的FD 35的一側(cè)，與側(cè)壁64'的一部分一同除去內(nèi)襯膜65'，在門(mén)電極62面向FD 35的一側(cè)將光屏蔽金屬66'連接至金屬層62b。在如上所述配置的像素21'中，通過(guò)不用內(nèi)襯膜65'覆蓋門(mén)電極61或62，可以進(jìn)一步減小互連層42'的高度。此外，通過(guò)將光屏蔽金屬66'連接至金屬層61b和62b，可以進(jìn)一步抑制光滲漏到存儲(chǔ)部33中。接下來(lái)將參考圖10對(duì)具有像素21'的成像元件11的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，形成門(mén)電極61和62和側(cè)壁63和64，然后形成內(nèi)襯膜65，之后在第一至第三步中以與參考圖4所述的相同方式形成層間絕緣膜67，從而形成平面化的結(jié)構(gòu)。然后，在第十一步中，例如通過(guò)CMP對(duì)層間絕緣膜67進(jìn)行挖掘直到暴露出金屬層61b和62b，從而除去內(nèi)襯膜65。在第十二步中，形成鑲嵌部分。也就是說(shuō)，通過(guò)光刻對(duì)轉(zhuǎn)移晶體管32、存儲(chǔ)部33以及讀取晶體管34的外圍區(qū)域進(jìn)行圖案化。應(yīng)注意，與圖5所示的第四步不同，門(mén)電極61面向ro 31的一側(cè)和門(mén)電極62面向H) 35的一側(cè)也被圖案化。此時(shí)，經(jīng)歷鑲嵌處理的區(qū)域的寬度從轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的外圍算起為例如lOOnm。應(yīng)注意，可根據(jù)像素設(shè)計(jì)和期望的拖尾特性適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)該寬度。然后，通過(guò)干蝕刻形成溝槽部分D。此時(shí)，可在不同蝕刻條件下分兩步執(zhí)行蝕刻。在第一步中，以低選擇率蝕刻層間絕緣膜67、內(nèi)襯膜65以及側(cè)壁63和64。在第二步中，通過(guò)調(diào)節(jié)選擇率，僅蝕刻層間絕緣膜67。在第十三步中，形成光屏蔽金屬66'。也就是說(shuō)，通過(guò)將金屬填充到第四步中由鑲嵌處理形成的溝槽部分D中來(lái)形成光屏蔽金屬66'。此時(shí)，已經(jīng)對(duì)側(cè)壁63'進(jìn)行了蝕刻，從而使門(mén)電極61面向H) 31的一側(cè)敞開(kāi)。因此，光屏蔽金屬66'以被連接至門(mén)電極61面向F1D 31的一側(cè)上的金屬層61b的方式形成。此外，已經(jīng)對(duì)側(cè)壁64'進(jìn)行了蝕刻，從而使門(mén)電極62面向FD 35的一側(cè)敞開(kāi)。因此，光屏蔽金屬66'以被連接至門(mén)電極62面向FD 35的一側(cè)上的金屬層62b的方式形成。然后，如圖9所示，通過(guò)另外地堆疊層間絕緣膜67、然后形成互連物68并且再次另外地堆疊層間絕緣膜67，形成接觸部69。然后，形成濾色層43和片上透鏡層44，從而完成具有全局快門(mén)能力的成像元件11的形成。在通過(guò)以上步驟制造的成像元件11中，通過(guò)以暴露出門(mén)電極61和62的方式除去內(nèi)襯膜65'，可以進(jìn)一步減小像素21'的互連層42'的高度。此外，通過(guò)以金屬層61b和62b連接至光屏蔽金屬66的方式形成溝槽部分D，可以進(jìn)一步抑制光滲漏到存儲(chǔ)部33中。接下來(lái)將參考圖11和12對(duì)像素21'的第二配置示例的修改示例進(jìn)行說(shuō)明。圖1lA示出了像素21a'(即第一修改示例)。在像素21a'中，通過(guò)針對(duì)在門(mén)電極61面向ro 31的一側(cè)上形成的光屏蔽金屬66'調(diào)節(jié)硅層51的表面區(qū)域的電勢(shì)來(lái)形成另外的離子注入部81。類似地，在像素21a'中，通過(guò)針對(duì)在門(mén)電極62面向FD 35的一側(cè)上形成的光屏蔽金屬66'調(diào)節(jié)硅層51的表面區(qū)域的電勢(shì)來(lái)形成另外的離子注入部82。也就是說(shuō)，在從H) 31到存儲(chǔ)部33的電荷轉(zhuǎn)移路徑中形成另外的離子注入部81，并且在從存儲(chǔ)部33到FD 35的電荷轉(zhuǎn)移路徑中形成另外的離子注入部82。也就是說(shuō)，由于當(dāng)電壓被施加到門(mén)電極61或62時(shí)光屏蔽金屬66，可能影響半導(dǎo)體基板41的電勢(shì)，因此另外的離子注入部81和82形成。下面將參考圖1lB所示電勢(shì)的概念圖進(jìn)行說(shuō)明。例如，如果在門(mén)電極61和光屏蔽金屬66'之間沒(méi)有連接，沒(méi)有形成另外的離子注入部(即，圖2所示的像素21的結(jié)構(gòu))，則電勢(shì)狀況為當(dāng)從ro 31到存儲(chǔ)部33的電荷轉(zhuǎn)移被打開(kāi)時(shí)，電荷從ro 31被轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)部33。然而，例如，如果在門(mén)電極61和光屏蔽金屬66'之間有連接，沒(méi)有形成另外的離子注入部81和82，則當(dāng)從31到存儲(chǔ)部33的電荷轉(zhuǎn)移被打開(kāi)時(shí)，PD 31和存儲(chǔ)部33之間的轉(zhuǎn)移路徑的電勢(shì)變得更深，有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)移電荷失敗。因此，即使在門(mén)電極61和光屏蔽金屬66'之間有連接，電勢(shì)狀況應(yīng)與當(dāng)它們之間沒(méi)有連接時(shí)的電勢(shì)狀況相同也是優(yōu)選的。由于這個(gè)原因，形成了另外的離子注入部81和82。這提供了當(dāng)從TO31到存儲(chǔ)部33的電荷轉(zhuǎn)移被打開(kāi)時(shí)允許該電荷轉(zhuǎn)移的電勢(shì)狀況，即使在門(mén)電極61和光屏蔽金屬66'之間有連接是也是如此。例如通過(guò)僅在緊鄰光屏蔽金屬66之下減少n+離子注入量或執(zhí)行P+離子反注入(counter-1mplantation),另外的離子注入部81和82形成。這使得有可能避免電荷轉(zhuǎn)移失敗，從而肯定轉(zhuǎn)移電荷。此外，不僅在轉(zhuǎn)移晶體管32中，而且在存儲(chǔ)部33、讀取晶體管34以及FD 35中也可能發(fā)生類似的轉(zhuǎn)移失敗。形成另外的離子注入部確保了電荷轉(zhuǎn)移。應(yīng)注意，金屬層61b和62b可在門(mén)電極61和62之間的區(qū)域中擴(kuò)展到金屬層61b和62b之間不存在短路的程度。這種結(jié)構(gòu)也抑制了漏光，從而提供了改進(jìn)的拖尾特性。圖12A示出了像素21b'(即，第二修改示例)。像素21b'與像素21'在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66b'的尖端部分是以朝著半導(dǎo)體基板41伸入內(nèi)襯膜65b'的厚度的方式形成的。也就是說(shuō)，在像素21b'中，在用于執(zhí)行鑲嵌處理的步驟(圖10中的第十二步)中，內(nèi)襯膜65b'也被沿著門(mén)電極61和62的外圍挖掘到給定深度。然后，將金屬填充到內(nèi)襯膜65b'的挖掘出的區(qū)域中，從而形成光屏蔽金屬66b'。如上所述配置的像素21b'比像素21'更好地抑制了斜向光到存儲(chǔ)部33中的滲漏，從而提供了改進(jìn)的拖尾特性。應(yīng)注意，圖12A示出了內(nèi)襯膜65b'被挖掘到一半。然而，內(nèi)襯膜65b'可被例如完全挖掘至半導(dǎo)體基板41和互連層42之間形成的門(mén)氧化膜(未示出)。圖12B示出了像素21c'(即，第三修改示例)。像素21c'與像素21'在結(jié)構(gòu)上的差異在于內(nèi)襯膜65c'是以不覆蓋側(cè)壁63'和64'的方式形成的，并且光屏蔽金屬66c'是以直接堆疊在側(cè)壁63'和64'上的方式形成的。如上所述配置的像素21c'也提供了進(jìn)一步改進(jìn)的光屏蔽能力。應(yīng)注意，在圖12B中，內(nèi)襯膜65c'是以根本不覆蓋側(cè)壁63'和64'的方式形成的。然而，內(nèi)襯膜65c'可以僅覆蓋部分側(cè)壁63'和64'到一半。圖12C示出了像素21d'(即，第四修改示例)。像素21d'與像素21'在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66d'的尖端部分是以伸入到半導(dǎo)體基板41的方式形成的。也就是說(shuō)，在像素21d'中，在用于執(zhí)行鑲嵌處理的步驟(圖10中的第十二步)中，半導(dǎo)體基板41例如被向下挖掘了 lOOnm。然后，也將金屬填充到半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域中，從而形成光屏蔽金屬66cT。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，在半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域中形成絕緣膜70以保持光屏蔽金屬66d'和半導(dǎo)體基板41之間的絕緣?？梢杂糜谛纬山^緣膜70的方法有使用氧化爐進(jìn)行氧化、通過(guò)RTO (快速熱氧化)或CVD來(lái)形成膜(氧化或氮化膜)、以及ALD (原子層沉積)。另一方面，可將硼注入半導(dǎo)體基板41的挖掘出的區(qū)域周?chē)膮^(qū)域中以最小化對(duì)該基板41的損害。應(yīng)注意，可在實(shí)現(xiàn)絕緣之前或之后執(zhí)行該步驟。圖12D示出了像素21e'(即，第五修改示例)。像素21e'與像素21'在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66e'是以被布置在接近存儲(chǔ)部33的門(mén)電極61的周?chē)姆绞讲⒁圆槐徊贾迷谶h(yuǎn)離存儲(chǔ)部33的門(mén)電極62的一側(cè)的方式形成的。也就是說(shuō)，在形成光屏蔽金屬66e'期間通過(guò)光刻進(jìn)行圖案化可以僅在門(mén)電極61的周?chē)纬稍摻饘?6e'，這是將光從存儲(chǔ)部33屏蔽開(kāi)的最低需要。應(yīng)注意，組成轉(zhuǎn)移晶體管32的門(mén)電極61可具有由多晶娃層61a和金屬層61b組成的層壓結(jié)構(gòu)，并且該多晶硅電極可用于其他晶體管。如上所述，至少在門(mén)電極61的周?chē)纬晒馄帘谓饘?6e'為存儲(chǔ)部33提供了光屏蔽能力。順便提及，光屏蔽金屬66的鑲嵌結(jié)構(gòu)可應(yīng)用到外圍電路。下面將參考圖13A和13B對(duì)鑲嵌結(jié)構(gòu)在外圍結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。圖13A示出應(yīng)用了與圖2所示像素21的鑲嵌結(jié)構(gòu)相似的鑲嵌結(jié)構(gòu)的外圍電路。具有鑲嵌結(jié)構(gòu)的光屏蔽金屬131在晶體管101和111之間形成。組成晶體管101的門(mén)電極102具有其中金屬層102b被堆疊在多晶硅層102a的頂部上、側(cè)壁103在門(mén)電極102的周?chē)纬傻膶訅航Y(jié)構(gòu)。類似地，組成晶體管111的門(mén)電極112具有其中金屬層112b被堆疊在多晶硅層112a的頂部上、側(cè)壁113在門(mén)電極112的周?chē)纬傻膶訅航Y(jié)構(gòu)。此外，光屏蔽金屬131連接接觸部114和STI (淺槽隔離)部115。通過(guò)連接有源區(qū)，該金屬131能用作局部互連物。這種結(jié)構(gòu)提供了外圍電路的較聞集成，從而有助于實(shí)現(xiàn)較聞電路效率和較聞電路設(shè)計(jì)自由度。圖13B示出應(yīng)用了與圖9所示像素21'的鑲嵌結(jié)構(gòu)相似的鑲嵌結(jié)構(gòu)的外圍電路。具有鑲嵌結(jié)構(gòu)的光屏蔽金屬131'在晶體管101'和111'之間形成。組成晶體管101'的門(mén)電極102'具有其中金屬層102b'被堆疊在多晶硅層102a'的頂部上、側(cè)壁103'在門(mén)電極102'的周?chē)纬傻膶訅航Y(jié)構(gòu)。類似地，組成晶體管111'的門(mén)電極112'具有其中金屬層112b'被堆疊在多晶硅層112a'的頂部上、側(cè)壁113'在門(mén)電極112'的周?chē)纬傻膶訅航Y(jié)構(gòu)。此外，光屏蔽金屬131'連接多晶硅層102a'、金屬層102b'以及接觸部114。通過(guò)連接門(mén)電極，該金屬131'可以用作局部互連物。這種結(jié)構(gòu)提供了外圍電路的較聞集成，從而有助于實(shí)現(xiàn)較聞電路效率和較聞電路設(shè)計(jì)自由度。接下來(lái)，圖14是說(shuō)明了成像元件11的像素的第三配置示例的截面圖。應(yīng)注意，在圖14中，與圖2所示像素21的組件相似的組件用相同的參考數(shù)字標(biāo)示，因此省略了其詳細(xì)說(shuō)明。像素21"與像素21在結(jié)構(gòu)上的差異在于光屏蔽金屬66"是以完全覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的方式在互連層42"中形成的。接下來(lái)將參考圖15和圖16對(duì)具有像素21"的成像元件11的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，以與參考圖4所述的相同方式在第一和第二步中形成具有門(mén)電極61和62以及側(cè)壁63和64的結(jié)構(gòu)。
然后，在第二十一步中，在整個(gè)表面上形成內(nèi)襯膜65，之后形成層間絕緣膜67。此處，在要覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的地方形成層間絕緣膜67。因此，該膜67以150nm的厚度在內(nèi)襯膜65上形成。在第二十二步中，以與圖5所說(shuō)明的第四步中相同的方式形成鑲嵌部分。在第二十三步中，形成光屏蔽金屬66"。也就是說(shuō)，光屏蔽金屬66"例如是通過(guò)在第二十二步中通過(guò)鑲嵌處理形成的溝槽部分D中使用濺射鎢形成覆蓋膜而形成的。應(yīng)注意，與圖5所示第五步不同，在第二十三步中不執(zhí)行CMP或干蝕刻。因此，如圖15所示，光屏蔽金屬66"的表面根據(jù)第二十二步中形成的表面形狀在有溝槽部分D的地方以凹陷形狀形成。在第二十四步中，形成阻擋層121，之后形成金屬層122。應(yīng)注意，阻擋層121和金屬層122根據(jù)光屏蔽金屬66"的表面形狀以凹凸形狀形成。可以用作阻擋層121的材料是在CMP期間提供選擇率的材料，例如氧化物、氮化物以及其他絕緣膜和阻擋金屬，例如T1、Ta及其氮化物。因而，通過(guò)在光屏蔽金屬66"和金屬層122之間形成阻擋層121，有可能避免CMP期間的凹陷。應(yīng)注意，不僅可通過(guò)提供阻擋層121，而且還可通過(guò)使用回蝕而非CMP來(lái)避免凹陷。在這種情況下，在光屏蔽金屬66"形成之后，通過(guò)應(yīng)用抗蝕劑來(lái)對(duì)該金屬66"進(jìn)行平面化，從而將抗蝕劑和光屏蔽金屬66"之間的選擇率減少至可能的程度并在不需要的區(qū)域中除去該金屬66"。接下來(lái)，如圖16所示在第二十五步中第一次執(zhí)行CMP。在第二十六步中，用抗蝕劑123覆蓋光屏蔽金屬66"，從而剝離阻擋層121。在第二十七步中，第二次執(zhí)行CMP，從而完成光屏蔽金屬66"的形成。此時(shí)，阻擋層121在光屏蔽金屬66"的凹部中形成，從而防止CMP期間的凹陷。應(yīng)注意，由于跟隨光屏蔽金屬66"的凹凸形狀，因此在圖16中部分阻擋層121被保留而未除去。然而，可通過(guò)CMP完全除去阻擋層121。在第二十八步中，另外地堆疊層間絕緣膜67，從而形成接觸部69。應(yīng)注意，圖16示出了形成要連接至門(mén)電極61的接觸部69A和要連接至門(mén)電極62的接觸部69B的區(qū)域的截面配置。應(yīng)注意，在接觸部69A和光屏蔽金屬66"之間以及在接觸部69B和光屏蔽金屬66"之間提供大約200nm的間距以避免在形成接觸部69A和69B期間與該金屬66"短路。然后，如圖14所示，形成互連物68，之后另外地堆疊層間絕緣膜67。然后形成濾色層43和片上透鏡層44，從而完成具有全局快門(mén)能力的成像元件11的形成。應(yīng)注意，在像素21"中，以完全覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的方式形成光屏蔽金屬66"。因此，門(mén)電極61和62可以沒(méi)有金屬層61b和62b。也就是說(shuō)，如圖17所示，門(mén)電極61包括多晶硅層61a，門(mén)電極62包括多晶硅層62a。應(yīng)注意，該配置中接觸的布局應(yīng)優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為避免光屏蔽能力的下降以使影響最小化。應(yīng)注意，通過(guò)如在像素21"中進(jìn)行的那樣以完全覆蓋轉(zhuǎn)移晶體管32和讀取晶體管34的方式形成光屏蔽金屬66"，可以減小互連層42"的高度。圖18說(shuō)明了相關(guān)技術(shù)(圖3)中靠近像素21A的轉(zhuǎn)移晶體管32的區(qū)域的截面圖和靠近像素21"的轉(zhuǎn)移晶體管32的區(qū)域的截面圖。
通常已知的是，底層的凹凸結(jié)構(gòu)的尺寸影響在用于平面化PMD(金屬前介電)的CMP處理中被保留而未除去的膜。層次差異越小，被保留而未除去的膜就可以越薄。也就是說(shuō)，在像素21A中，有兩個(gè)層次差異，一個(gè)是由門(mén)電極61的厚度引起的，另一個(gè)是由光屏蔽金屬66A的厚度引起的。對(duì)比之下，在像素21"中，僅存在一個(gè)層次差異，即，門(mén)電極61的厚度引起的差異。因此，與像素21A的結(jié)構(gòu)相比，像素21"的結(jié)構(gòu)能將互連層42"的厚度減少20%，從而提供了改進(jìn)的靈敏度。此外，上述的成像元件11可應(yīng)用于例如成像系統(tǒng)(例如數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī))、具有成像能力的移動(dòng)電話、以及包括具有成像能力的電子設(shè)備在內(nèi)的各種電子設(shè)備。圖19是說(shuō)明被結(jié)合在電子設(shè)備中的成像裝置的配置示例的框圖。如圖19所示，成像裝置201包括光學(xué)器件202、成像元件203、信號(hào)處理電路204、監(jiān)視器205以及存儲(chǔ)器206，以捕捉靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。光學(xué)器件202包括一個(gè)或多個(gè)透鏡以將來(lái)自對(duì)象的圖像光(入射光)引導(dǎo)至成像元件203并在成像元件203的光接收表面(傳感器部)形成圖像。具有在配置示例或修改示例之一中所示的像素21的成像元件11被用作成像元件203。成像元件203根據(jù)在光學(xué)器件202的光接收表面上形成的圖像在給定時(shí)間段內(nèi)積聚電子。然后，電平與成像元件203中積聚的電子量成比例的信號(hào)被提供給信號(hào)處理電路204。信號(hào)處理電路204對(duì)從成像元件203輸出的信號(hào)電荷進(jìn)行各種信號(hào)處理操作。通過(guò)由信號(hào)處理電路204執(zhí)行的信號(hào)處理而獲取的圖像(圖像數(shù)據(jù))被提供并顯示在監(jiān)視器205上或被提供并存儲(chǔ)(記錄)在存儲(chǔ)器206中。如上所述配置的成像裝置201使用具有在配置示例或修改示例之一中所示的像素21的成像元件11作為成像元件203，從而提供了出色的靈敏度和拖尾特性，以獲得出色的圖像質(zhì)量。應(yīng)注意，本技術(shù)可具有以下配置。(I) 一種固態(tài)成像元件，包括:轉(zhuǎn)移部，所述轉(zhuǎn)移部被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部并且具有金屬門(mén)；以及光屏蔽部，所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。(2)如特征I所述的固態(tài)成像元件，其中所述光屏蔽部的尖端部分是以朝著所述轉(zhuǎn)移部周?chē)陌雽?dǎo)體基板伸入內(nèi)襯膜的厚度的方式形成的，其中所述內(nèi)襯膜是在所述層間絕緣膜和所述半導(dǎo)體基板之間形成的。(3)如特征I或2所述的固態(tài)成像元件，其中所述轉(zhuǎn)移部的金屬門(mén)與所述光屏蔽部部分連接。(4)如特征I至3中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像元件，其中在具有以陣列形式排列的多個(gè)像素的像素陣列部周?chē)纬傻耐鈬娐凡恐行纬伤龉馄帘尾科陂g，形成了用作局部互連物的金屬部。應(yīng)注意，本實(shí)施例不限于上述內(nèi)容，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下可對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行各種修改。本技術(shù)包含與2011年11月22日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2011-254645中公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像元件，包括: 轉(zhuǎn)移部，所述轉(zhuǎn)移部被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部并且具有金屬門(mén)；以及 光屏蔽部，所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中 所述光屏蔽部的尖端部分是以朝著所述轉(zhuǎn)移部周?chē)陌雽?dǎo)體基板伸入內(nèi)襯膜的厚度的方式形成的，其中所述內(nèi)襯膜是在所述層間絕緣膜和所述半導(dǎo)體基板之間形成的。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中 所述轉(zhuǎn)移部的金屬門(mén)與所述光屏蔽部部分連接。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中 在具有以陣列形式排列的多個(gè)像素的像素陣列部周?chē)纬傻耐鈬娐凡恐行纬伤龉馄帘尾科陂g，形成了用作局部互連物的金屬部。
5.一種制造方法，包括: 形成被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部的轉(zhuǎn)移部的金屬門(mén)； 通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜形成溝槽部分；以及 通過(guò)在所述溝槽部分中填充金屬形成光屏蔽部。
6.—種電子設(shè)備,包括: 固態(tài)成像元件，所述固態(tài)成像元件包括: 轉(zhuǎn)移部，所述轉(zhuǎn)移部被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部并且具有金屬門(mén)；以及 光屏蔽部，所述光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在所述轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固態(tài)成像元件及其制造方法和電子設(shè)備，所述固態(tài)成像元件包括轉(zhuǎn)移部，該轉(zhuǎn)移部被配置為將所有像素中由光電轉(zhuǎn)換部同時(shí)生成的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)部并且具有金屬門(mén)；和光屏蔽部，該光屏蔽部是通過(guò)在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過(guò)在轉(zhuǎn)移部周?chē)诰驅(qū)娱g絕緣膜而形成的。
文檔編號(hào)H01L27/146GK103165632SQ201210459290
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者荒川伸一 申請(qǐng)人:索尼公司