專利名稱：固體攝像器件、其制造方法、照相機(jī)和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、其制造方法和照相機(jī)。具體地說，本發(fā)明涉及具有光電 二極管的像素以矩陣形式布置在感光表面上的固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法 以及設(shè)有所述固體攝像器件的照相機(jī)。還有，本發(fā)明涉及固體攝像器件和電子設(shè)備。具體地說，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換單元 和用來將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷作為電信號輸出的像素晶體管安裝在像素區(qū) 域中的固體攝像器件和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，光電二極管的電荷累積容量在很大程度上取決于形成在基板表面附近的PN 結(jié)的容量。但是，如果進(jìn)行像素細(xì)化，則光電二極管的表面積變得更小以使得PN結(jié)的面積 也變得更小，因此減小了電荷累積容量。在大量光入射到光電二極管上時，在光電二極管中光電轉(zhuǎn)換的電子很容易從光電 二極管中溢出，并且圖像變白。因此，如果進(jìn)行像素細(xì)化，則成像器件的動態(tài)范圍變小。因此，為了擴(kuò)大電荷累積容量，必須增大光電二極管的PN結(jié)的容量。為此，重要的 是通過使得在PN結(jié)中的有效雜質(zhì)濃度梯度突變來增大結(jié)容量。為了獲得急劇升降的PN結(jié)，進(jìn)行淺密集離子注入，然后應(yīng)該考慮進(jìn)行熱處理以防 止熱擴(kuò)散。但是，如果熱處理不充分，則通過離子注入造成的注入缺陷不會由熱處理去除，而 是保留在PN結(jié)附近。還有，甚至在例如柵極蝕刻和側(cè)壁回蝕中的反應(yīng)離子蝕刻等蝕刻過程中，在PN結(jié) 附近也引起了缺陷和雜質(zhì)。但是，由于因?yàn)樯鲜鲈驊?yīng)該減少熱處理，所以不可能進(jìn)行熱處理以充分消除缺陷。因此，在試圖通過提高在表面上PN結(jié)的陡度來增大結(jié)容量的情況中，上述缺陷保 留在PN結(jié)附近，并且在陷阱輔助帶(trap assist band)間出現(xiàn)遷移。因此，即使在僅僅由 原始電場強(qiáng)度支配的帶之間出現(xiàn)遷移的情況中，也會引起大量的結(jié)泄漏電流，這導(dǎo)致不期 望發(fā)生的暗電流增大。如上所述，通過僅僅使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍造成產(chǎn)出率降低，例如暗電流 增大等。
日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2005-167588描述了通過在元件隔離區(qū)中埋入P+多晶 硅并且向多晶硅施加負(fù)電位來釘扎Si02/Si的界面附近。P+多晶硅的釘扎局限于元件隔離 區(qū)的內(nèi)部。日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2001-189286描述了在玻璃基板上沉積Si活性層并且 在其上布置光柵極Al。光柵極用來形成耗盡層以便在活性層中累積由在活性層中的光電轉(zhuǎn) 換產(chǎn)生出的載流子單側(cè)電荷。日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2003-338615描述了在背面上布置透明電極，并且在 其上施加負(fù)電位。透明電極用于背面的釘扎。日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2003-31785描述了用來自背面的光照射的CMOS圖像
傳感器。日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2006-173351和2007-258684和國際專利文獻(xiàn) No. 2008/139644描述了電極安裝在感光表面的正面上的結(jié)構(gòu)。例如數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子設(shè)備包括固體攝像器件。例如，電子設(shè)備包括 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型圖像傳感器、CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器等作為固 體攝像器件。根據(jù)固體攝像器件，多個像素布置在半導(dǎo)體基板的正面上。在每個像素中，安裝有 光電轉(zhuǎn)換單元。該光電轉(zhuǎn)換單元例如為光電二極管，它通過感光表面接收通過安裝在外面 的光學(xué)系統(tǒng)入射的光，對所接收到的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并且產(chǎn)生出信號電荷。根據(jù)固體攝像器件中的CMOS型圖像傳感器，像素如此配置，從而CMOS型圖像傳感 器除了光電轉(zhuǎn)換單元之外還包括像素晶體管。像素晶體管包括多個晶體管，以讀取由光電 轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷并且在信號線上將所讀取信號電荷作為電信號輸出。作為固體攝像器件，已知有光電轉(zhuǎn)換單元接收從半導(dǎo)體基板中安裝有電路元件、 接線等的前表面?zhèn)热肷涞墓獾摹扒罢丈洹笔焦腆w攝像器件。在“前照射”式的情況中，由于 入射光受到電路元件、接線等遮擋或反射，所以難以改善靈敏度。因此，已經(jīng)提出了 “背照 射”式固體攝像器件，其中光電轉(zhuǎn)換單元接收從與半導(dǎo)體基板中安裝有電路元件、接線等的 表面相反的背面入射的光(例如，參見日本專利No. 3759435)。在如上所述的固體攝像器件中，在半導(dǎo)體基板的表面上安裝有有效像素區(qū)和光學(xué) 黑區(qū)。在有效像素區(qū)中，布置有其中光電轉(zhuǎn)換單元接收入射光的有效像素。光學(xué)黑區(qū)安裝 在包圍著有效像素區(qū)的部分中，并且在光學(xué)黑區(qū)中，布置有光學(xué)黑(OB)像素，光學(xué)黑像素 中安裝有用于遮擋向光電轉(zhuǎn)換單元入射的光的遮光層。從OB像素輸出黑電平參考信號。 還有，在該固體攝像器件中，根據(jù)從OB像素輸出的信號對從有效像素輸出的信號進(jìn)行校正 處理，以消除例如暗電流等噪聲分量(例如參見日本待審專利申請文獻(xiàn)No. 2006-147816、 2005-101985,2009-164247 和 2006-25147)。另外，為了防止在固體攝像器件中出現(xiàn)光學(xué)串?dāng)_，已經(jīng)提出在有效像素區(qū)和光 學(xué)黑區(qū)之間安裝偽像素區(qū)。在偽像素區(qū)中，安裝有不與讀取列電路連接的偽像素，以吸 收從有效像素區(qū)泄漏的信號電荷。還有，已經(jīng)提出安裝導(dǎo)電式阱作為偽像素區(qū)，這與有 效像素區(qū)的阱不同并且用來大批強(qiáng)制排出多余電荷(例如，參見日本待審專利申請文獻(xiàn) No.2000-196055)。如上所述，難以在通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍的同時抑制產(chǎn)出率變差。
還有，如果僅設(shè)有偽像素區(qū)，則大量的多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū)中以改變黑電平 的參考信號，并且因此所拍攝的圖像的圖像質(zhì)量會變差。具體地說，在“背照射”的情況中，與“前照射” 一樣，顯然難以使得半導(dǎo)體基板用 作溢出漏極，因此導(dǎo)致出現(xiàn)問題。還有，即使在“前照射”的情況中，在采用ρ型基板來處理負(fù)電荷(電子)時或者 在采用η型基板來處理正電荷(空穴)時，基板不會用作溢出漏極，因此導(dǎo)致出現(xiàn)問題。還有，在安裝與有效像素區(qū)的阱(例如ρ型阱)不同的導(dǎo)電型阱(例如N型阱) 作為偽像素區(qū)的情況中，不容易確保在相鄰像素和另一個像素之間的處理連續(xù)性。因此，來 自該像素的信號在該部分中具有不連續(xù)性，并且因此所拍攝的圖像在與偽像素區(qū)的相鄰部 分對應(yīng)的部分中會具有不均性。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在該固體攝像器件中，所拍攝圖像的圖像質(zhì)量會變差。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供這樣一種固體攝像器件，它包括光電二極管，其具 有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，為呈矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上的每個像素分別形 成；第一導(dǎo)電型傳輸柵極，其在與光電二極管相鄰的區(qū)域中隔著柵極絕緣層形成在半導(dǎo)體 基板上，并且傳輸在光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷；信號讀取單元，用來讀取與信 號電荷對應(yīng)的電壓或信號電荷；以及反型層感應(yīng)電極，其在覆蓋著一部分或整個光電二極 管的區(qū)域中隔著柵極絕緣層形成在半導(dǎo)體基板上，并且由功函大于傳輸柵極電極的功函的 導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成，其中，感應(yīng)出反型層，這是通過反型層感應(yīng)電極在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感 應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的固體攝像器件中，為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的 感光表面上的每個像素分別形成具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的光電二極管。在與光電二極管 相鄰的區(qū)域中，第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極隔著柵極絕緣層形成在半導(dǎo)體基板上，以傳送在 光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷。信號讀取單元形成用來讀取與信號電荷對應(yīng)的電 壓或該信號電荷。還有，在覆蓋著一部分或整個光電二極管的區(qū)域中，隔著柵極絕緣層在半 導(dǎo)體基板上形成由功函大于傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的反型層感應(yīng)電極。 這里，感應(yīng)出反型層，這是通過反型層感應(yīng)電極在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上 累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，提供了一種制造固體攝像器件的方法，該方法包 括以下步驟在為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上的每個像素分別形成的光電 二極管形成區(qū)域中形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；在與光電二極管形成區(qū)域相鄰的區(qū)中隔著柵 極絕緣層在半導(dǎo)體基板上形成第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極，用來傳送在光電二極管中產(chǎn)生并 且累積的信號電荷；形成用于讀取與信號電荷對應(yīng)的電壓或信號電荷的信號讀取單元；以 及在覆蓋著一部分或整個光電二極管形成區(qū)域的區(qū)域中隔著柵極絕緣層在半導(dǎo)體基板上 形成由功函大于傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的反型層感應(yīng)電極，其中，如此 形成所述光電二極管，感應(yīng)出通過反型層感應(yīng)電極在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面 上累積第二導(dǎo)電型載流子而形成的反型層作為光電二極管。在根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法中，為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上的每個像素分別形成的光電二極管形成區(qū)上形成第一導(dǎo)電型 半導(dǎo)體區(qū)。然后，在與光電二極管形成區(qū)相鄰的區(qū)域中，隔著柵極絕緣層在半導(dǎo)體基板上形 成第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極，用來傳送在光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷。還有，形 成用來讀取與信號電荷對應(yīng)的電壓或該信號電荷的讀取單元。另外，在覆蓋著一部分或整 個光電二極管形成區(qū)的區(qū)域中隔著柵極絕緣層在半導(dǎo)體基板上形成由功函大于傳輸柵極 電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的反型層感應(yīng)電極。這里，如此形成所述光電二極管，其中感應(yīng)出反型層作為光電二極管，反型層是通 過利用反型層感應(yīng)電極在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子 而形成的。根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案，提供一種照相機(jī)，其包括通過在感光表面上集成多 個像素而形成的固體攝像器件、用來將入射光引導(dǎo)至固體攝像器件的成像單元的光學(xué)系統(tǒng) 和用于處理所述固體攝像器件的輸出信號的信號處理電路，其中，所述固體攝像器件包括 光電二極管，其具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，為呈矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上 的每個像素分別形成；第一導(dǎo)電型傳輸柵極，其在與光電二極管相鄰的區(qū)域中隔著柵極絕 緣層形成在半導(dǎo)體基板上，并且傳輸在光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷；信號讀取 單元，用來讀取與信號電荷對應(yīng)的電壓或信號電荷；以及反型層感應(yīng)電極，其在覆蓋著一部 分或整個光電二極管的區(qū)域中隔著柵極絕緣層形成在半導(dǎo)體基板上，并且由功函大于傳輸 柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成，其中，感應(yīng)出反型層，這是通過反型層感應(yīng)電極在半 導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的照相機(jī)包括通過在感光表面上集成多個像素而形 成的固體攝像器件、用來將入射光引導(dǎo)至固體攝像器件的成像單元的光學(xué)系統(tǒng)和用于處理 所述固體攝像器件的輸出信號的信號處理電路。這里，所述固體攝像器件為具有根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施方案的上述結(jié)構(gòu)的固體攝像器件。根據(jù)本發(fā)明的再一個實(shí)施方案，提供了一種固體攝像器件，其包括光電轉(zhuǎn)換單 元，用于通過感光表面接收光并且產(chǎn)生出信號電荷；以及半導(dǎo)體基板，其中在像素區(qū)中安裝 有用來將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷作為電信號輸出的像素晶體管，其中所述像素 區(qū)包括有效像素區(qū)，其中布置有入射光入射到光電轉(zhuǎn)換單元的感光表面上的有效像素； 以及遮光區(qū)，其設(shè)在所述有效像素區(qū)的附近并且其中布置有遮光像素，在遮光區(qū)中，在光電 轉(zhuǎn)換單元的感光表面的上側(cè)設(shè)有用于遮擋入射光的遮光單元，其中，遮光區(qū)還包括放電區(qū)， 在放電區(qū)中，用于將從有效像素區(qū)泄漏出的信號電荷排放出的放電像素布置成遮光像素， 遮光區(qū)還包括光學(xué)黑區(qū)，在光學(xué)黑區(qū)中布置有光學(xué)黑像素作為遮光像素，在光學(xué)黑像素中 像素晶體管將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出，并且在所述有 效像素區(qū)和所述光學(xué)黑區(qū)之間設(shè)有所述相應(yīng)的放電區(qū)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的固體攝像器件中，所述放電像素、所述 光學(xué)黑像素和所述有效像素設(shè)在所述半導(dǎo)體基板上的相同導(dǎo)電型阱中。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的固體攝像器件中，像素晶體管包括傳 輸晶體管、放大晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在放電區(qū)中，傳輸晶體管的柵極不 與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管 處于接通狀態(tài)的電位施加在其上；復(fù)位晶體管的柵極不與在其上向柵極施加復(fù)位信號的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在其上；并 且在其上輸出電信號的信號線不與其中電信號在信號線中輸出的半導(dǎo)體器件電連接。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，傳輸晶體管相對于 每個光電轉(zhuǎn)換單元一對一設(shè)置，并且放大晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管相對于包括多 個光電轉(zhuǎn)換單元的組一對一設(shè)置。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的固體攝像器件中，像素晶體管包括傳 輸晶體管、放大晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在放電區(qū)中，傳輸晶體管的柵極不 與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，將使得所述相應(yīng)的傳輸晶體 管處于接通狀態(tài)的電位施加在所述傳輸晶體管的柵極以及與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng) 的浮動擴(kuò)散區(qū)上，并且在其上輸出電信號的信號線不與其中在信號線上輸出電信號的半導(dǎo) 體器件電連接。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的固體攝像器件中，所述傳輸晶體管相 對于每個光電轉(zhuǎn)換單元一對一設(shè)置，并且放大晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管相對于包 括多個光電轉(zhuǎn)換單元的組一對一設(shè)置。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明在一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵極不 與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管 處于接通狀態(tài)的電位施加在其上；所述復(fù)位晶體管的柵極不與在其上向柵極施加復(fù)位信號 的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，將使得所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在 其上；并且在其上輸出電信號的信號線不與其中在信號線上輸出電信號的半導(dǎo)體器件電連 接。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的固體攝像器件，所述傳輸晶體管相對于 每個光電轉(zhuǎn)換單元一對一設(shè)置，并且所述放大晶體管和復(fù)位晶體管相對于包括多個光電轉(zhuǎn) 換單元的組一對一設(shè)置。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的再一個實(shí)施方案的固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵 極不與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶 體管處于接通狀態(tài)的電位施加在所述傳輸晶體管的柵極以及與所述傳輸晶體管的漏極對 應(yīng)的浮動擴(kuò)散區(qū)上；并且在其上輸出電信號的信號線不與其中在信號線上輸出電信號的半 導(dǎo)體器件電連接。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件，所述傳輸晶體管相對 于每個光電轉(zhuǎn)換單元一對一設(shè)置，并且所述放大晶體管和復(fù)位晶體管相對于包括多個光電 轉(zhuǎn)換單元的組一對一設(shè)置。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵 極不與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶 體管處于接通狀態(tài)的電位施加在其上；所述復(fù)位晶體管的柵極不與在其上向柵極施加復(fù)位 信號的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，將使得所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施 加在其上；并且所述選擇晶體管的柵極構(gòu)成為，將接地電位或與接地電位對應(yīng)的低電位施加在所述選擇晶體管的柵極上，從而所述相應(yīng)的選擇晶體管不處于接通狀態(tài)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵 極不與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶 體管處于接通狀態(tài)的電位施加在所述傳輸晶體管的柵極和與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng) 的浮動擴(kuò)散區(qū)上；并且所述選擇晶體管的柵極構(gòu)成為，將接地電位或與接地電位對應(yīng)的低 電位施加在所述選擇晶體管的柵極上，從而所述相應(yīng)的選擇晶體管不處于接通狀態(tài)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵 極不與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶 體管處于接通狀態(tài)的電位施加在其上；所述復(fù)位晶體管的柵極不與在其上向柵極施加復(fù)位 信號的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，將使得所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施 加在其上；與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng)的浮動擴(kuò)散區(qū)和所述放大晶體管的柵極彼此電隔 離；并且將接地電位或與接地電位對應(yīng)的低電位施加在所述相應(yīng)的柵極上，從而所述相應(yīng) 的放大晶體管不處于接通狀態(tài)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 包括傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵 極不與在其上向柵極施加傳輸信號的傳輸線電連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶 體管處于接通狀態(tài)的電位施加在所述傳輸晶體管的柵極和與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng) 的浮動擴(kuò)散區(qū)上；所述傳輸晶體管的所述浮動擴(kuò)散區(qū)和所述放大晶體管的柵極彼此電隔 離；并且將接地電位或與接地電位對應(yīng)的低電位施加在所述相應(yīng)的柵極上，從而所述相應(yīng) 的放大晶體管不處于接通狀態(tài)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述像素晶體管 至少包括傳輸晶體管，并且所述相應(yīng)的傳輸晶體管設(shè)為耗盡晶體管。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述半導(dǎo)體基板 具有其上形成有所述像素晶體管的一個表面和在其上入射光入射在所述有效像素的感光 表面上的背面。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的該固體攝像器件中，所述半導(dǎo)體基板 具有其上形成有所述像素晶體管并且在該表面上入射光入射在有效像素的感光表面的一 個表面，并且溢出漏極區(qū)沒有設(shè)在所述相應(yīng)的半導(dǎo)體基板的背面上，該背面與設(shè)有光電轉(zhuǎn) 換單元的位置相對。根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案，提供了一種電子設(shè)備，它包括通過感光表面接收光 并且產(chǎn)生出信號電荷的光電轉(zhuǎn)換單元，以及半導(dǎo)體基板，其中在像素區(qū)中設(shè)有用來將由所 述光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的所述信號電荷作為電信號輸出的像素晶體管，其中所述像素區(qū)包 括有效像素區(qū)，其中布置有有效像素，在有效像素中入射光入射到所述光電轉(zhuǎn)換單元的所 述感光表面；和遮光區(qū)，其設(shè)在所述有效像素區(qū)附近并且其中布置有遮光像素，在遮光像素 中用來遮擋入射光的遮光單元設(shè)在光電轉(zhuǎn)換單元的感光表面的上側(cè)，其中，遮光區(qū)還包括 放電區(qū)，在放電區(qū)中，用于將從有效像素區(qū)泄漏出的信號電荷排放出的放電像素布置成遮 光像素，遮光區(qū)還包括光學(xué)黑區(qū)，在光學(xué)黑區(qū)中布置有光學(xué)黑像素作為遮光像素，在光學(xué)黑像素中像素晶體管將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出，并且在 所述有效像素區(qū)和所述光學(xué)黑區(qū)之間設(shè)有所述相應(yīng)的放電區(qū)。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施方案的電子設(shè)備中，放電區(qū)設(shè)在有效像素區(qū) 和光學(xué)黑區(qū)之間。在放電區(qū)中，設(shè)有放電像素，并且該放電像素將從有效像素區(qū)中泄漏出的 信號電荷強(qiáng)制排放出。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的固體攝像器件，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部分或整 個光電二極管的區(qū)域上，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的 表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍，并且 可以抑制產(chǎn)出率變差。根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法，可以這樣制造出固體攝 像器件，即通過在覆蓋著一部分或整個光電二極管的區(qū)域上形成反型層感應(yīng)電極，并且感 應(yīng)出通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子而形成的反型 層。因此，通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍，并且可以抑制產(chǎn)出率變差。根據(jù)本發(fā)明的再一個實(shí)施方案，可以提供采用了能夠通過PN結(jié)突變來抑制產(chǎn)出 率變差并且改善動態(tài)范圍的固體攝像器件的照相機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施方案，能夠提供改善圖像質(zhì)量的固體攝像器件和電子設(shè) 備。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方案的固體攝像器件的平面圖；圖2A和2B為本發(fā)明第一實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖；圖3A至3D為第一實(shí)施方案和比較實(shí)施例的固體攝像器件的光電二極管區(qū)的能帶 圖；圖4A和4B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序；圖5A和5B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序；圖6A和6B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序；圖7A和7B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序；圖8A和8B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序；圖9為本發(fā)明第一變型的固體攝像器件的施加電壓的時序圖；圖IOA至IOC為表示本發(fā)明第二變型的制造固體攝像器件的方法的制造工序的剖 視圖；圖11為本發(fā)明第二實(shí)施方案的固體攝像器件的平面圖；圖12A和12B為本發(fā)明第二實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖；圖13A至13C為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序；圖14A和14B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖15A和15B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖16A和16B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖17A和17B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖18A和18B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖19A和19B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖20A和20B為剖視圖，顯示出本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序；圖21為本發(fā)明第三實(shí)施方案的固體攝像器件的平面圖；圖22A和22B為本發(fā)明第三實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖；圖23A至23C為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖24A和24B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖25A和25B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖26A和26B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖27A和27B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖28A和28B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖29A和29B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖30A和30B為表示本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的制造工序 的剖視圖；圖31為示意圖，顯示出本發(fā)明第四實(shí)施方案的照相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)；圖32為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的照相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)；圖33為方框圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)；圖34為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分；圖35為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分；圖36為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分；
圖37為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分圖38為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分圖39為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部分圖40為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例2的固體攝像器件的主要部分圖41為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例2的固體攝像器件的主要部分圖42為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分圖43為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分圖44為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分圖45為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分圖46為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分圖47為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例4的固體攝像器件的主要部分圖48為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例4的固體攝像器件的主要部分圖49為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分圖50為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分圖51為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分圖52為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分圖53為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分圖M為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例6的固體攝像器件的主要部分圖55為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例6的固體攝像器件的主要部分圖56為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分圖57為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分圖58為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分圖59為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分圖60為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分圖61為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例8的固體攝像器件的主要部分圖62為示意圖，顯示出本發(fā)明實(shí)施例8的固體攝像器件的主要部分t
并且
具體實(shí)施例方式下面將參照這些附圖對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的固體攝像器件、其制造方法和設(shè)有 相應(yīng)的固體攝像器件的照相機(jī)進(jìn)行說明。在該情況中，說明將按照以下順序進(jìn)行1.第一實(shí)施方案(基本結(jié)構(gòu))2.第一變型(通過施加在反型層感應(yīng)電極上的電壓將信號電荷推出)3.第二變型(柵極電極過程的變型)4.第二實(shí)施方案(在光電二極管的元件隔離區(qū)中具有溝槽的結(jié)構(gòu))5.第三實(shí)施方案(在傳輸柵極的下部中具有溝槽的結(jié)構(gòu))6.第三變型(在第三實(shí)施方案中的光電二極管的元件隔離區(qū)中沒有溝槽的結(jié)構(gòu))7.第四實(shí)施方案(采用了固體攝像器件的照相機(jī))8.第五實(shí)施方案第一實(shí)施方案
固體攝像器件的平面1為作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的平面 圖。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的固體攝像器件，例如為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板 的感光表面上的每個像素分別形成光電二極管PD。例如，在與光電二極管PD相鄰的區(qū)域中形成傳輸柵極電極TG，并且在與傳輸柵極 電極TG相鄰的區(qū)域中還形成有浮動擴(kuò)散區(qū)FD。例如，在該實(shí)施方案中，由元件隔離區(qū)I彼此分開的一組四個光電二極管PD呈矩 陣形式布置。在位于這些光電二極管組之間的區(qū)域中，布置有傳輸柵極電極TG、浮動擴(kuò)散區(qū) FDJtgCT和其他晶體管。例如，浮動擴(kuò)散區(qū)FD通過四個傳輸柵極電極TG與包圍著該浮動擴(kuò)散區(qū)的四個光 電二極管PD連接。也就是說，一個浮動擴(kuò)散區(qū)FD由四個像素共享。例如，光電二極管PD在接收光時累積由光電效應(yīng)產(chǎn)生出的信號電荷。在浮動擴(kuò)散 區(qū)FD中，連接有放大晶體管和選擇晶體管，并且配置有用于根據(jù)信號電荷讀取電壓的信號 讀取單元。還有，浮動擴(kuò)散區(qū)FD與復(fù)位晶體管連接以去除累積在光電二極管PD和浮動擴(kuò) 散區(qū)FD內(nèi)的信號電荷。在該實(shí)施方案中的CMOS圖像傳感器中，在覆蓋著一部分或整個光電二極管PD的 區(qū)域中，反型層感應(yīng)電極PG隔著柵極絕緣層形成在半導(dǎo)體基板上。反型層感應(yīng)電極PG由功函大于傳輸柵極電極TG的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。感 應(yīng)出反型層，這是通過反型層感應(yīng)電極PG在形成光電二極管PD的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的 反型層感應(yīng)電極PG的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。例如，感應(yīng)出反型層，這是 通過在形成光電二極管PD的N型半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極PG側(cè)的表面上累積空穴即ρ 型載流子來形成的。還有，在該實(shí)施方案中的CMOS圖像傳感器中，如下面所述一樣，CMOS晶體管由 NMOS晶體管和PMOS晶體管構(gòu)成，它們構(gòu)成與在一區(qū)域(未示出)中具有感光表面的半導(dǎo)體 基板相同的基板上的邏輯電路。固體攝像器件的剖視2A為根據(jù)該實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。例如，沿著圖1的II-II線剖 開的剖視圖對應(yīng)于圖2A表示的光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG。傳輸柵極區(qū)ATG包括 傳輸柵極電極和浮動擴(kuò)散區(qū)。還有，例如，如圖2A所示一樣，顯示出構(gòu)成邏輯電極(在圖1 中未示出)的NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS。例如，在由元件隔離區(qū)IOb分隔的光電二極管區(qū)APD中，形成有N型半導(dǎo)體區(qū)17， 其形成在由P型硅制成的半導(dǎo)體基板10中的光電二極管。半導(dǎo)體基板10可以是整塊的硅 基板，或者可以是SOI (絕緣體上硅)基板。在光電二極管區(qū)APD的端部中的半導(dǎo)體區(qū)17的表面層部分上，形成有P型半導(dǎo)體 層26，該層構(gòu)成一部分PN結(jié)，這與半導(dǎo)體區(qū)17 —樣成為光電二極管。在與ρ型半導(dǎo)體層沈的區(qū)域相鄰的傳輸柵極區(qū)ATG中，作為傳輸柵極電極的由N 型多晶硅制成的導(dǎo)電層21a隔著柵極絕緣層20形成在半導(dǎo)體基板10上。另外，作為浮動 擴(kuò)散區(qū)的N型半導(dǎo)體層30形成在與作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a相鄰的區(qū)域上。
在該實(shí)施方案中的CMOS圖像傳感器中，在覆蓋著一部分或整個光電二極管PD的 區(qū)域中，隔著柵極絕緣層20在半導(dǎo)體基板10上形成由P型多晶硅形成的作為反型層導(dǎo)電 電極的導(dǎo)電層21b。如圖2A所示，作為反型層導(dǎo)電電極的導(dǎo)電層21b與作為形成在相鄰光 電二極管上的反型層導(dǎo)電電極的導(dǎo)電層21b形成為一體。如上所述，在N型導(dǎo)電層21a和ρ型導(dǎo)電層21b的側(cè)面上，形成有側(cè)壁絕緣層27。還有，在該實(shí)施方案中的CMOS圖像傳感器中，在NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶 體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10上形成有構(gòu)成邏輯電路的NMOS晶體管和PMOS晶體管。 CMOS晶體管由NMOS晶體管和PMOS晶體管形成。也就是說，元件隔離絕緣層14通過STI (淺溝槽隔離)法形成在設(shè)在半導(dǎo)體基板 10上的元件隔離溝槽IOa上。在由元件隔離絕緣層14分隔開的NMOS晶體管區(qū)ANMOS中， 隔著柵極絕緣層20在半導(dǎo)體基板10上形成作為柵極電極的由N型多晶硅制成的導(dǎo)電層 21a。如上所述，在N型導(dǎo)電層21a的表面?zhèn)壬闲纬蓚?cè)壁絕緣層27，并且在側(cè)壁絕緣層 27的兩個側(cè)部上在半導(dǎo)體基板10中形成作為源極/漏極區(qū)的N型半導(dǎo)體層四。這樣，就 構(gòu)成了 PMOS晶體管。還有，在通過半導(dǎo)體基板10的STI法由元件隔離絕緣層14分隔開的PMOS晶體管 區(qū)APMOS中，形成有N型阱16。另外，隔著柵極絕緣層20在半導(dǎo)體基板10上形成作為柵極 電極的由P型多晶硅制成的導(dǎo)電層21b。如上所述，側(cè)壁絕緣層27形成在P型導(dǎo)電層21b的側(cè)面上，并且作為源極/漏極 區(qū)的P型半導(dǎo)體層32在側(cè)壁絕緣層27的兩個側(cè)部上形成在半導(dǎo)體基板10中。因此，構(gòu)成 PMOS晶體管。圖2B為根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。雖然圖2B與圖2A基本上相同，但是圖2B顯示出在由P型多晶硅制成的作為N型 半導(dǎo)體區(qū)17的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b側(cè)的表面上感應(yīng)出反型層17a。例如，反型層感應(yīng)電極由功函大于傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。在 該實(shí)施方案中，反型層感應(yīng)電極由P型多晶硅制成，并且傳輸柵極電極由N型多晶硅制成。感應(yīng)出反型層17a，這是通過反型層感應(yīng)電極在形成光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū) 17的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積作為P型載流子的空穴來形成的。雖然反型層感應(yīng)電極具有在沒有施加電壓的情況下感應(yīng)出由反型層感應(yīng)電極的 功函引起的反型層17a的作用，但是例如可以通過施加負(fù)電壓累積具有更高濃度的空穴來 加強(qiáng)在反型層17a內(nèi)的有效載流子濃度。在該表面上的空穴能夠減小由該基板表面引起的 漏電流，并且由于泄漏隨著濃度越高而減少，所以優(yōu)選引入濃度盡可能高的空穴。下面將對 表面反型層17a感應(yīng)的原因進(jìn)行說明。優(yōu)選的是，在半導(dǎo)體區(qū)17中的N型雜質(zhì)的有效濃度具有平滑的濃度梯度，即離半 導(dǎo)體基板的表面越近則濃度變得越高。在該情況中，從光電二極管產(chǎn)生出的信號電荷在基 板表面附近平穩(wěn)運(yùn)動。這些信號電荷由電位俘獲并且累積在光電二極管PD內(nèi)。還有，通過覆蓋光電二極管在半導(dǎo)體基板上形成絕緣層和上層接線。如果光入射表面位于基板的背面?zhèn)?在圖2B中的方向A)上，則必要時，在基板的 背面?zhèn)壬闲纬蔀V色器等。另外，可以在基板的背面?zhèn)壬习惭b光學(xué)引導(dǎo)件或片上透鏡。在上述結(jié)構(gòu)中，通過覆蓋光電二極管而形成的反型層感應(yīng)電極相對于入射光而言可以是不透明 的。例如，反型層感應(yīng)電極可以由作為與PMOS晶體管的柵極電極相同的層的P型多晶硅形 成。還有，還可以采用例如銅等金屬層作為遮擋入射光的反射層，以便在來自基板的背面?zhèn)?的入射光沒有吸收在光電二極管中而是穿過光電二極管時，使得光重新返回到光電二級管 區(qū)。反型層感應(yīng)電極由功函大于傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成，例如可以 采用？型硅、？型多晶硅、銅、鎢、慰3丨、&^丨、1^、1110(氧化銦錫)等。如果入射光表面位于基板的表面?zhèn)?在圖2B中的方向B)上，則必要時，在基板上 的絕緣層內(nèi)安裝光學(xué)引導(dǎo)件，并且濾色器和片上透鏡形成在其上層上。在上述結(jié)構(gòu)中，重要 的是，通過覆蓋光電二極管而形成的反型層感應(yīng)電極相對于入射光是透明的。例如，可以形 成例如ITO等透明電極。甚至多晶硅根據(jù)其層厚也具有一些透光性，如果其可用的話也可 以采用。由于例如多晶硅等反型層感應(yīng)電極可以降低基板表面的界面狀態(tài)，所以由于光電 二極管的表面而具有降噪效果，并且因此優(yōu)選應(yīng)用于其中降低表面噪聲很重要的器件上。 根據(jù)該器件的情況，反型層感應(yīng)電極可以由選自上述材料的材料形成。在圖2A和2B中，省略了絕緣層、上層接線、光學(xué)引導(dǎo)件、濾色器和片上透鏡。構(gòu)成固體攝像器件的光電二極管的能帶圖3A至3D為根據(jù)該實(shí)施方案的CMOS圖像傳感器和根據(jù)比較實(shí)施例的CMOS圖像 傳感器的光電二極管區(qū)的能帶圖。圖3A和;3B為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的CMOS圖像傳感器的光電二極管區(qū)的能帶 圖。在圖2B中所示的III-III表示在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b、柵極絕緣層20和 半導(dǎo)體區(qū)17的橫截面上的能帶。這里，圖3A顯示出其中施加在反型層感應(yīng)電極上的電壓 為零的情況，圖3B顯示出向反型層感應(yīng)電極施加預(yù)定負(fù)電壓的情況。另一方面，圖3C和3D為根據(jù)比較實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的光電二極管區(qū)的能 帶圖。在圖2B中所示的III-III對應(yīng)于橫截面，并且在這些比較實(shí)施例中，反型層感應(yīng)電 極由用N型多晶硅制成的導(dǎo)電層21a構(gòu)成。這里，圖3C顯示出施加在反型層感應(yīng)電極上的 電壓為零的情況，圖3D顯示出向反型層感應(yīng)電極施加預(yù)定負(fù)電壓的情況。在比較實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中，如圖3C所示，如果施加電壓為零，則導(dǎo)電層 21a和半導(dǎo)體區(qū)17具有相同的電位，并且沒有感應(yīng)出反型層。如圖3D所示，如果施加預(yù)定 的負(fù)電壓，則在半導(dǎo)體區(qū)17的導(dǎo)電層21a側(cè)的表面上累積空穴h，因此感應(yīng)出反型層17a。在該實(shí)施方案的CMOS圖像傳感器中，在采用例如P型多晶硅等具有足夠大功函的 材料作為反型層感應(yīng)電極的情況中，如圖3A所示，即使在施加電壓為零的情況下，空穴h也 累積在半導(dǎo)體區(qū)17的導(dǎo)電層21b側(cè)的表面上，例如在圖3D中所示的一樣，因此感應(yīng)出反型 層17a。這是通過導(dǎo)電層21b的功函大于導(dǎo)電層21a的功函而引起的。還有，如圖;3B所示，如果向?qū)щ妼?1b施加預(yù)定的負(fù)電位，則通過累積具有更高濃 度的空穴可以增強(qiáng)在反型層17a中的有效載流子濃度。根據(jù)該實(shí)施方案的固體攝像器件，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部分或整個光 電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面 上累積第二導(dǎo)電型載流子而形成的。因此，可以通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍。還有，在后面所述的制造固體攝像器件的方法中，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電 層自身阻止了在蝕刻過程中將缺陷引入到光電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能 夠抑制產(chǎn)出率變差。制造固體攝像器件的方法圖4A至8B為剖視圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法的 制造工序。參照這些附圖，將對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造作為固體攝像器件的CMOS圖像 傳感器的方法進(jìn)行說明。這些附圖為對應(yīng)于圖2A和2B的剖視圖，并且顯示出光電二極管區(qū)APD、傳輸柵極 區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS。首先，如圖4A所示，例如在匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，通過 STI法在半導(dǎo)體基板10上形成元件隔離溝槽10a，并且形成元件隔離絕緣層14。例如，通過 離子注入N型雜質(zhì)，在PMOS晶體管區(qū)APMOS上形成N型阱16。在形成N型阱16中，利用 0. 2至IOOOkeV的注入能量和1 X IO11至1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P。還有，在光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG中，在P型元件隔離區(qū)IOb中預(yù)先進(jìn) 行元件隔離，并且在光電二極管區(qū)APD中形成構(gòu)成光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)17。例如，在 形成N型半導(dǎo)體區(qū)17中，利用50至3000keV的注入能量和1 X IO11至1 X IO1Vcm2劑量的 離子注入的組合形成P。還有，必要時，可以離子注入阱、溝道雜質(zhì)和用于元件隔離的雜質(zhì)。半導(dǎo)體基板10可以是整塊的硅基板，或者可以是SOI基板。在形成半導(dǎo)體區(qū)17中，由于上述原因，優(yōu)選的是，N型雜質(zhì)的有效濃度具有平滑的 濃度梯度，即隨著離半導(dǎo)體基板的表面越近而變得越高。接著，如圖4B所示，例如在光電二極管區(qū)APD、傳輸柵極區(qū)ATG、NMOS晶體管區(qū) ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10的表面上形成柵極絕緣層20。例如可 以通過熱氧化方法或CVD (化學(xué)氣相沉積)方法形成硅氧化物層來形成柵極絕緣層20。接 著，通過CVD方法在絕緣層20的上層上形成厚度為80至250nm的多晶硅層21。接著，如圖5A所示，例如按照形成圖案的方式形成用于保護(hù)光電二極管區(qū)APD和 PMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層22。采用抗蝕劑層22作為掩模，在傳輸柵極區(qū)ATG和NMOS 晶體管區(qū)ANMOS中，通過將例如P等N型導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形成N型導(dǎo)電層 21a。例如，在形成N型導(dǎo)電層21a中，利用5至30keV的注入能量和0 M 1 X IO1Vcm2劑量 的離子注入的組合形成P。接著，如圖5B所示，例如，按照形成圖案的方式形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG和 NMOS晶體管區(qū)NPMOS的抗蝕劑層23。采用該抗蝕劑層23作為掩模，通過將例如B等P型 導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形成P型導(dǎo)電層21b。例如，在形成P型導(dǎo)電層21b中，利 用3至15keV的注入能量和0至1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成B。接著，如圖6A所示，例如，在導(dǎo)電層21a和導(dǎo)電層21b上形成抗蝕劑層M以形成 圖案?？刮g劑層M具有光電二極管區(qū)APD的反型層感應(yīng)電極、傳輸柵極區(qū)ATG的傳輸柵 極電極和匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS的柵極電極的圖案。接著，如圖6B所示，例如，采用抗蝕劑層M作為掩模進(jìn)行蝕刻過程。蝕刻過程例如可以是通過( + 混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻過程，例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。如上所述，作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b、作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a、 作為NMOS晶體管的柵極電極的導(dǎo)電層21a和作為PMOS晶體管的柵極電極的導(dǎo)電層21b形 成為成圖案。作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b與作為在相鄰像素的光電二極管上的反型 層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b —體地形成。在上述蝕刻過程中，按照與各個導(dǎo)電層21a和21b的圖案相同的圖案處理柵極絕 緣層20。這里，只要在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層 21a之間的寬度W為使得P型導(dǎo)電層21b和N型導(dǎo)電層21a可以充分分開的距離就足夠了。 例如，寬度W可以通過能夠加工的最小設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來形成，例如可以為50至300nm。接著，如圖7A所示，例如形成抗蝕劑層25，其為光電二極管區(qū)APD的端部并且使與 傳輸柵極區(qū)ATG相鄰的區(qū)域露出。通過采用抗蝕劑層25作為掩模離子注入例如B等P型 雜質(zhì)，從而在光電二極管區(qū)APD的端部中在半導(dǎo)體區(qū)17的表面層上形成作為變?yōu)楣怆姸O 管的半導(dǎo)體區(qū)17的構(gòu)成一部分PN結(jié)的P型半導(dǎo)體層26。例如，利用0. 2至IOkeV的注入 能量和1 X IO12至5X 1013/Cm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層26。接著，如圖7B所示，通過CVD方法在整個表面上層疊5至30nm的硅氧化物層和30 至IOOnm的硅氮化物層，并且在正面上進(jìn)行回蝕工序。因此，在光電二極管區(qū)APD、傳輸柵極 區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在N型導(dǎo)電層21a和P型導(dǎo)電層 21b的側(cè)面上形成側(cè)壁絕緣層27。上述回蝕處理例如可以是通過CF4+A混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻過程， 例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a之間的寬 度W可以由側(cè)壁絕緣層27完全填充。接著，如圖8A所示，例如，形成用于保護(hù)光電二極管區(qū)APD和PMOS晶體管區(qū)APMOS 的抗蝕劑層觀以形成圖案。接著，采用抗蝕劑層觀作為掩模注入例如P等N型導(dǎo)電雜質(zhì)。 在NMOS晶體管區(qū)ANMOS上，形成作為N型源極/漏極區(qū)的N型半導(dǎo)體層四。還有，在傳輸 柵極區(qū)ATG上，形成作為浮動擴(kuò)散區(qū)的N型半導(dǎo)體層30。這里，例如，利用5至20keV的注 入能量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成N型半導(dǎo)體層。接著，如圖8B所示，例如，形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG、光電二極管區(qū)APD的與傳 輸柵極區(qū)ATG相鄰的端部(半導(dǎo)體層沈的區(qū)域)和NMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層31 以形成圖案。然后，采用該抗蝕劑層31作為掩模，注入例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)。在PMOS晶 體管區(qū)APMOS上，形成作為P型源極/漏極區(qū)的P型半導(dǎo)體層32。還有，在光電二極管區(qū) APD中，在P型導(dǎo)電層21b中的P型雜質(zhì)的濃度增高。這里，例如，利用2至^eV的注入能 量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層32。在如上所述的離子注入之后，通過在1000至1100°C下進(jìn)行RTA(快速熱退火)大 約0至20秒以去除缺陷來激活雜質(zhì)。例如，在下面的工序中，如果入射光表面位于基板的背面?zhèn)?在圖2B中的方向A)， 則通過研磨基板的另一表面來進(jìn)行基板的薄膜化，并且必要時在基板的背面?zhèn)壬闲纬蔀V色 器等。另外，可以安裝光學(xué)引導(dǎo)件或片上透鏡。
如果光入射表面位于基板的表面?zhèn)?在圖2B中的方向B)上，則必要時在基板上 在絕緣層內(nèi)安裝光學(xué)引導(dǎo)件，并且在其上層上形成濾色器和片上透鏡。通過上述工序，可以制造出如在圖2A和2B中所示一樣構(gòu)成的CMOS傳感器。根據(jù)該實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部 分或整個光電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電 極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，可以制造出該固體攝像器件。還有，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為 覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層自身阻止了在蝕刻過程中將缺陷引入到光 電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能夠抑制產(chǎn)出率變差。第一變型iS遍觸_,獻(xiàn)_卜.^申ι繊 偶申丨屮,在第一實(shí)施方案中，施加在反型層感應(yīng)電極上的電壓基本上設(shè)定在預(yù)定負(fù)電壓 處，并且如在該變型中一樣可以按照一定的時序改變施加電壓。圖9為根據(jù)本發(fā)明變型的固體攝像器件的施加電壓的時序圖。SPG表示施加在反 型層感應(yīng)電極上的電壓，STG表示施加在傳輸柵極電極上的電壓，SR表示施加在復(fù)位晶體 管的柵極上的電壓。在某電場的電荷累積時期T中，將預(yù)定的負(fù)電壓㈠作為施加電壓SPG施加在反 型層感應(yīng)電極上。在施加在傳輸柵極電極上的電壓STG為零的情況下將傳輸柵極關(guān)閉。在電荷累積時期T結(jié)束的時刻tl，通過將所施加的電壓STG施加在傳輸柵極電極 (+)上利用傳輸柵極的打開將累積的信號電荷傳送給浮動擴(kuò)散區(qū)。這里，通過將更高的負(fù)電 壓(_)作為施加電壓SPG施加在反型層感應(yīng)電極上，從而可以形成足以將信號電荷推向浮 動擴(kuò)散區(qū)的電位。這樣，可以將在光電二極管中的信號電荷耗盡。在信號電荷傳輸結(jié)束的時刻t2，施加在傳輸柵極電極的電壓STG回到零，并且施 加在反型層感應(yīng)電極上的電壓SPG回到預(yù)定的負(fù)電壓(_)。在復(fù)位操作開始的時刻t3，通過將所施加的電壓SR施加在復(fù)位晶體管的柵極上 (+)來去除信號電荷。從復(fù)位操作結(jié)束的時刻t4起，下一個電場的電荷累積時期開始。第二變型柵極電極處理的變型圖IOA至IOC為剖視圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明第二變型的制造固體攝像器件的方法 的制造工序。到圖5B為止的工序與根據(jù)上述實(shí)施方案所述的那些一樣。接著，如圖IOA所示，例如，按照形成圖案的方式在導(dǎo)電層21a和導(dǎo)電層21b上形 成硬掩模40。該硬掩模40具有光電二極管區(qū)APD的反型層感應(yīng)電極、傳輸柵極區(qū)ATG的傳輸柵 極電極以及NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS的柵極電極的圖案。例如可以通 過形成硅氮化物層并且將硅氮化物層蝕刻成具有上述圖案來獲得這些圖案。接著，如圖IOB所示，在硬掩模40的側(cè)面部分上形成側(cè)壁41。這可以通過在整個 表面上累積硅氮化物層并且對其進(jìn)行回蝕來形成。
接著，如圖IOC所示，通過采用硬掩模40和側(cè)壁41作為掩模蝕刻導(dǎo)電層21a和 21b來加工出圖案。作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a 之間的寬度可以形成為比根據(jù)能夠加工的最小設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的寬度更窄。在上述工序之后，可以通過去除硬掩模40和側(cè)壁41來制造出如在第一實(shí)施方案 中一樣的柵極電極。第二實(shí)施方案固體攝像器件的平面11為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的作為固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的平 面圖。圖12A為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。例如，沿著圖11的 XII-XII線剖開的剖視圖對應(yīng)于圖12A的光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG。在用于分隔每個像素的光電二極管的元件隔離區(qū)IlOb中在半導(dǎo)體基板上形成用 于使得半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分10c。在半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面上，隔著柵極絕緣 層20形成作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b。圖12B為根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。雖然與在圖12A中的基本上相同，但是圖12B顯示出在由P型多晶硅制成的作為 N型半導(dǎo)體區(qū)17的反型層導(dǎo)電電極的導(dǎo)電層21b側(cè)的表面上感應(yīng)出該反型層17a。這里，如上所述，用于使得半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分IOc在元件隔離 區(qū)IlOb中形成在半導(dǎo)體基板上，并且導(dǎo)電層21b隔著柵極絕緣層20形成在凹形部分IOc 中。因此，從半導(dǎo)體區(qū)的側(cè)面感應(yīng)出反型層17a。除了上述之外，根據(jù)第二實(shí)施方案的固體攝像器件與第一實(shí)施方案的基本上相 同。根據(jù)該實(shí)施方案的固體攝像器件，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部分或整個光 電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面 上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，可以通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍。還有，在后面所述的制造固體攝像器件的方法中，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵 極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電 層自身阻止了在蝕刻過程中將缺陷引入到光電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能 夠抑制產(chǎn)出率變差。制造固體攝像器件的方法圖13A至20B為剖視圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序。參照這些附圖，將對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造作為固體攝像器件的CMOS圖 像傳感器的方法進(jìn)行說明。這些附圖為對應(yīng)于圖12A和12B的剖視圖，并且顯示出光電二極管區(qū)APD、傳輸柵 極區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS。首先，如圖13A所示，通過CVD方法在整個表面上累積層厚為100至250nm的硅氮 化物來在半導(dǎo)體基板10上形成硬掩模11。半導(dǎo)體基板10可以為整塊硅基板或者可以為SOI基板。接著，如圖1 所示，例如，按照形成圖案的方式形成用于使NMOS晶體管區(qū)ANMOS 和PMOS晶體管區(qū)APMOS的元件隔離區(qū)和光電二極管區(qū)APD的元件隔離區(qū)露出的抗蝕劑層12。接著，如圖13C所示，例如，采用抗蝕劑層12作為掩模對硬掩模11進(jìn)行圖案蝕刻。 另外，在NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10的表面層上形 成元件隔離溝槽10a。還有，凹形部分IOc甚至還形成在光電二極管區(qū)APD的元件隔離區(qū) IOb 中。該蝕刻例如是通過利用CF4+A混合氣體的RIE來進(jìn)行的，并且元件隔離溝槽IOa 和凹形部分IOc的深度為0至300nm。接著，如圖14A所示，例如，去除抗蝕劑層12，然后將用于使NMOS晶體管區(qū)ANMOS 和PMOS晶體管區(qū)APMOS露出的抗蝕劑層13形成為具有圖案。接著，如圖14B所示，例如，采用抗蝕劑層13作為掩模將在NMOS晶體管區(qū)ANMOS 和PMOS晶體管區(qū)APMOS中的元件隔離溝槽IOa加工成具有較大深度。該蝕刻例如是通過利用( + 混合氣體的RIE來進(jìn)行的，并且除了前面的蝕刻之 外，元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc的深度為200至500nm。接著，如圖15A所示，例如，通過CVD方法在元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc中 填充硅氧化物，從而在整個表面上累積出厚度為200至SOOnm的硅氧化物。然后，將累積在 元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc外面上的硅氧化物去除以便通過CMP進(jìn)行平坦化。通過上述工序，形成填充在元件隔離溝槽IOa中的元件隔離絕緣層14。還有，在凹 形部分IOc上形成偽層15a。另外，通過熱磷處理去除硅氮化物硬掩模11。在CMP工序之后通過稀氫氟酸(HF) 工序調(diào)節(jié)從元件隔離絕緣層14的半導(dǎo)體基板10凸起的量。接著，如圖15B所示一樣，例如，通過將N型雜質(zhì)離子注入到PMOS晶體管區(qū)APMOS 中來形成N型阱16。在形成N型阱16中，利用0. 2至IOOOkeV的注入能量和1 X IO11至 1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P。還有，在光電二極管區(qū)APD中，形成構(gòu)成光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)17。例如，在 形成N型半導(dǎo)體區(qū)17中，利用50至3000keV的注入能量和1 X IO11至1 X IO1Vcm2劑量的 離子注入的組合形成P。還有，必要時，可以離子注入阱、溝道雜質(zhì)和用于元件隔離的雜質(zhì)。在形成半導(dǎo)體區(qū)17中，由于上述原因，優(yōu)選的是，N型雜質(zhì)的有效濃度具有平滑的 濃度梯度，即隨著離半導(dǎo)體基板的表面越近而變得越高。接著，如圖16A所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)NMOS晶體管區(qū) ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS并且使光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG露出的抗蝕劑層 18。接著，例如，通過采用抗蝕劑層18作為掩模利用稀氫氟酸進(jìn)行濕蝕刻處理來去除 硅氧化物偽層15a。因此，形成用于將半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分10c。接著，如圖16B所示，例如，在光電二極管區(qū)APD、傳輸柵極區(qū)ATG、NMOS晶體管區(qū) ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10的表面上形成柵極絕緣層20。例如可 以通過熱氧化方法或CVD方法形成硅氧化物層來形成柵極絕緣層20。在該情況中，柵極絕 緣層20形成為覆蓋著在凹形部分IOc中的半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面。接著，通過CVD方法在柵極絕緣層20的上層上形成厚度為80至250nm的多晶硅層21。在該情況中，多晶硅層21形成為具有填充層21c，填充層21c填充著在凹形部分IOc 中的柵極絕緣層20的上層。接著，如圖17A所示一樣，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)光電二極管區(qū) APD和PMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層22。采用該抗蝕劑層22作為掩模，在傳輸柵極區(qū) ATG和NMOS晶體管區(qū)ANMOS中，通過將例如P等N型導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形 成N型導(dǎo)電層21a。例如，在形成N型導(dǎo)電層21a中，利用5至30keV的注入能量和0至 1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P。接著，如圖17B所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG和 NMOS晶體管區(qū)ANMOS的抗蝕劑層23。采用該抗蝕劑層23作為掩模，在光電二極管區(qū)APD和 PMOS晶體管區(qū)APMOS中，通過將例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形成P型導(dǎo) 電層21b。例如，在形成P型導(dǎo)電層21b中，利用3至15keV的注入能量和0至IXlOlfVcm2 劑量的離子注入的組合形成B。在該圖中，顯示出這樣一種狀態(tài)，其中P型導(dǎo)電雜質(zhì)沒有擴(kuò)散至在凹形部分IOc內(nèi) 的填充層21c。接著，如圖18A所示，例如，按照具有圖案的方式在導(dǎo)電層21a和導(dǎo)電層21b上形 成抗蝕劑層24。抗蝕劑層M具有光電二極管區(qū)APD的反型層感應(yīng)電極、傳輸柵極區(qū)ATG的傳輸柵 極電極和匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS的柵極電極的圖案。接著，如圖18B所示，例如，采用抗蝕劑層M作為掩模進(jìn)行蝕刻工序。蝕刻工序例 如可以是通過( + 混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻過程，例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。如上所述，按照具有圖案的方式形成作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b、作為傳輸 柵極電極的導(dǎo)電層21a、作為NMOS晶體管的柵極電極的導(dǎo)電層21a和作為PMOS晶體管的柵 極電極的導(dǎo)電層21b。作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b與作為在相鄰像素的光電二極管 上的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b —體地形成。在上述蝕刻工序中，按照與各個導(dǎo)電層21a和21b的圖案相同的圖案處理柵極絕 緣層20。這里，只要在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層 21a之間的寬度W為使得P型導(dǎo)電層21b和N型導(dǎo)電層21a可以充分分開的距離就足夠了。 例如，寬度W可以通過能夠加工的最小設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來形成，例如可以為50至300nm。接著，如圖19A所示，例如形成抗蝕劑層25，其為光電二極管區(qū)APD的端部并且使 與傳輸柵極區(qū)ATG相鄰的區(qū)域露出。通過采用抗蝕劑層25作為掩模離子注入例如B等P型 雜質(zhì)，從而在光電二極管區(qū)APD的端部中在半導(dǎo)體區(qū)17的表面層上形成P型半導(dǎo)體層沈， 該層26形成作為半導(dǎo)體區(qū)17的光電二極管的PN結(jié)的一部分。例如，利用0. 2至IOkeV的 注入能量和1 X IO12至1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層26。接著，如圖19B所示，例如通過CVD方法在整個表面上層疊5至30nm的硅氧化物層 和30至IOOnm的硅氮化物層，并且在其正面上進(jìn)行回蝕工序。因此，在光電二極管區(qū)APD、 傳輸柵極區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在N型導(dǎo)電層21a和P 型導(dǎo)電層21b的側(cè)面上形成側(cè)壁絕緣層27。上述回蝕工序例如可以是通過CF4+02混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻工序，例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a之間的寬 度W可以由側(cè)壁絕緣層27完全填充。接著，如圖20A所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)光電二極管區(qū)APD 和PMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層觀。接著，采用抗蝕劑層觀作為掩模注入例如P等N 型導(dǎo)電雜質(zhì)。在NMOS晶體管區(qū)ANMOS上，形成作為N型源極/漏極區(qū)的N型半導(dǎo)體區(qū)29。 還有，在傳輸柵極區(qū)ATG上，形成作為浮動擴(kuò)散區(qū)的N型半導(dǎo)體層30。這里，例如，利用5至 20keV的注入能量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成N型半導(dǎo)體層。接著，如圖20B所示，例如，形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG、光電二極管區(qū)APD的與 傳輸柵極區(qū)ATG相鄰的端部(半導(dǎo)體層沈的區(qū)域)和NMOS晶體管區(qū)ANMOS的抗蝕劑層31 以形成圖案。然后，采用該抗蝕劑層31作為掩模，注入例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)。在PMOS晶 體管區(qū)APMOS上，形成作為P型源極/漏極區(qū)的P型半導(dǎo)體層32。還有，在光電二極管區(qū) APD中，在P型導(dǎo)電層21b中的P型雜質(zhì)的濃度增高。這里，例如，利用2至^eV的注入能 量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層32。在如上所述的離子注入之后，通過在1000至1100°C下進(jìn)行RTA(快速熱退火)大 約0至20秒以去除缺陷來激活雜質(zhì)。通過RTA工序，使得P型導(dǎo)電雜質(zhì)擴(kuò)散至在凹形部分 IOc內(nèi)的填充層21c。作為后續(xù)工序，例如，如果入射光表面位于基板的背面?zhèn)?在圖12B中的方向A)， 則通過研磨基板的背面來進(jìn)行基板的薄膜化，并且必要時在基板的背面?zhèn)刃纬蔀V色器等。 另外，可以安裝光學(xué)引導(dǎo)件或片上透鏡。如果光入射表面位于基板的表面?zhèn)?在圖12B中的方向B)上，則必要時在基板上 在絕緣層內(nèi)安裝光學(xué)引導(dǎo)件，并且在其上層上形成濾色器和片上透鏡。通過上述工序，可以制造出如在圖12A和12B中所示一樣構(gòu)成的CMOS傳感器。根據(jù)該實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部 分或整個光電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電 極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，可以制造出該固體攝像器件。還有，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為 覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層自身阻止了在蝕刻工序中將缺陷引入到光 電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能夠抑制產(chǎn)出率變差。第三實(shí)施方案固體攝像器件的平面21為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的作為固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的平面 圖。在該實(shí)施方案中，該CMOS圖像傳感器具有在傳輸柵極的下部中形成有溝槽的結(jié)構(gòu)。圖21為根據(jù)該實(shí)施方案的作為固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的平面圖。還有， 圖22A為根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。例如，沿著圖21的XXII-XXII 線剖開的剖視圖對應(yīng)于圖22A的光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG。在用于分隔每個像素的光電二極管的元件隔離區(qū)I IOb中在半導(dǎo)體基板上形成 有用于將半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分10c。在半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面上，隔著柵極絕 緣層20形成作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b。
圖22B為根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案的固體攝像器件的剖視圖。雖然與在圖22k中的基本上相同，但是圖22B顯示出在由P型多晶硅制成的作為 N型半導(dǎo)體區(qū)17的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b側(cè)的表面上感應(yīng)出反型層17a。這里，如上所述，用于使得半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分IOc形成在位于 元件隔離區(qū)IlOb中的半導(dǎo)體基板上，并且導(dǎo)電層21b隔著柵極絕緣層20形成在凹形部分 IOc中。因此，從半導(dǎo)體區(qū)的側(cè)面感應(yīng)出反型層17a。還有，在作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a的下部中，凹形部分IOd形成在半導(dǎo)體基 板10上，并且作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21d形成為隔著柵極絕緣層20填充在凹形部分 IOd的內(nèi)部中。作為填充在凹形部分IOd中的導(dǎo)電層的填充層21d用作所謂的垂直柵極，并且可 以更平穩(wěn)并且精確的將累積在光電二極管中的信號電荷傳送給浮動擴(kuò)散區(qū)。還有，在該實(shí)施方案中，形成光電二極管區(qū)APD中的光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)包 括具有較低有效N型雜質(zhì)濃度的低濃度區(qū)17b和具有高有效N型雜質(zhì)濃度的高濃度區(qū)17c。除了上述之外，根據(jù)該實(shí)施方案的固體攝像器件與第一實(shí)施方案的基本上相同。根據(jù)該實(shí)施方案的固體攝像器件，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部分或整個光 電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面 上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，可以通過使得PN結(jié)突變來改善動態(tài)范圍。還有，在后面所述的制造固體攝像器件的方法中，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵 極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電 層自身阻止了在蝕刻過程中將缺陷引入到光電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能 夠抑制產(chǎn)出率變差。制造固體攝像器件的方法圖23A至30B為剖視圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法 的制造工序。參照這些附圖，將對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的制造作為固體攝像器件的CMOS圖 像傳感器的方法進(jìn)行說明。這些附圖為對應(yīng)于圖22A和22B的剖視圖，并且顯示出光電二極管區(qū)APD、傳輸柵 極區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS。首先，如圖23A所示，例如通過CVD方法在整個表面上累積層厚為100至250nm的 硅氮化物來在半導(dǎo)體基板10上形成硬掩模11。半導(dǎo)體基板10可以為整塊硅基板或者可以為SOI基板。接著，如圖2 所示，例如，按照具有圖案的方式在硬掩模11上形成抗蝕劑層12?？刮g劑層12使匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS的元件隔離區(qū)、光電 二極管區(qū)APD的元件隔離區(qū)和位于傳輸柵極的下部中的垂直柵極區(qū)露出。接著，如圖23C所示，例如，采用抗蝕劑層12作為掩模對硬掩模11進(jìn)行圖案蝕刻。 另外，在NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10的表面層上形 成元件隔離溝槽10a。還有，凹形部分IOc甚至還形成在光電二極管區(qū)APD的元件隔離區(qū) IOb中，并且凹形部分IOd形成在成為位于傳輸柵極的下部中的垂直柵極的區(qū)域中。該蝕刻例如是通過利用CF4+02混合氣體的RIE來進(jìn)行的，并且元件隔離溝槽IOa 和凹形部分IOc和IOd的深度為0至300nm。
接著，如圖24A所示，例如，去除抗蝕劑層12，然后按照具有圖案的方式形成用于 使NMOS晶體管區(qū)ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS露出的抗蝕劑層13。接著，如圖24B所示，例如，采用抗蝕劑層13作為掩模將在NMOS晶體管區(qū)ANMOS 和PMOS晶體管區(qū)APMOS中的元件隔離溝槽IOa加工成具有較大深度。該蝕刻例如是通過利用( + 混合氣體的RIE來進(jìn)行的，并且除了前面的蝕刻之 外，元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc的深度為200至500nm。接著，如圖25A所示一樣，例如，通過CVD方法在元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc 中填充硅氧化物，從而在整個表面上累積出厚度為200至SOOnm的硅氧化物。然后，將累積 在元件隔離溝槽IOa和凹形部分IOc外面上的硅氧化物去除以便通過CMP進(jìn)行平坦化。通過上述工序，形成填充在元件隔離溝槽IOa中的元件隔離絕緣層14。還有，在凹 形部分IOc上形成偽層15a，并且在凹形部分IOd上形成偽層15b。另外，通過熱磷處理去除硅氮化物硬掩模11。在CMP工序之后通過稀氫氟酸(HF) 工序調(diào)節(jié)從元件隔離絕緣層14的半導(dǎo)體基板10凸起的量。接著，如圖25B所示一樣，例如，通過將N型雜質(zhì)離子注入到PMOS晶體管區(qū)APMOS 中來形成N型阱16。在形成N型阱16中，利用0. 2至IOOOkeV的注入能量和1 X IO11至 1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P。還有，在光電二極管區(qū)APD中，形成構(gòu)成光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)17。在該實(shí)施 方案中，N型半導(dǎo)體區(qū)17包括高濃度區(qū)17c和具有較低有效N型雜質(zhì)濃度的低濃度區(qū)17b。例如，在形成N型低濃度區(qū)17b和高濃度區(qū)17c中，利用50至3000keV的注入能 量和1 X IO11至1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P。還有，必要時，可以離子注入阱、溝道雜質(zhì)和用于元件隔離的雜質(zhì)。在形成包括低濃度區(qū)17b和高濃度區(qū)17c的半導(dǎo)體區(qū)17中，由于上述原因，優(yōu)選 的是，N型雜質(zhì)的有效濃度具有平滑的濃度梯度，即隨著離半導(dǎo)體基板的表面越近而變得越 尚ο接著，如圖26A所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)NMOS晶體管區(qū) ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS并且使光電二極管區(qū)APD和傳輸柵極區(qū)ATG露出的抗蝕劑層 18。接著，例如，通過采用抗蝕劑層18作為掩模利用稀氫氟酸進(jìn)行濕蝕刻處理來去除 硅氧化物偽層1 和15b。因此，形成用于將半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面暴露出的凹形部分10c。還 有，該凹形部分IOd形成在成為在傳輸柵極的下部中的垂直柵極的區(qū)域上。接著，如圖26B所示，例如，在光電二極管區(qū)APD、傳輸柵極區(qū)ATG、NMOS晶體管區(qū) ANMOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在半導(dǎo)體基板10的表面上形成柵極絕緣層20。例如可 以通過熱氧化方法或CVD方法形成硅氧化物層來形成柵極絕緣層20。在該情況中，柵極絕 緣層20形成為覆蓋著在凹形部分IOc中的半導(dǎo)體區(qū)17的側(cè)面。還有，柵極絕緣層20形成 為覆蓋在凹形部分IOd中的半導(dǎo)體區(qū)17的內(nèi)壁。接著，通過CVD方法在柵極絕緣層20的上層上形成厚度為80至250nm的多晶硅 層21。在該情況中，多晶硅層21形成為具有填充層21c，填充層21c填充著在凹形部分IOc 中的柵極絕緣層20的上層。還有，多晶硅層21形成為具有填充層21d，填充層21d用于填 充在凹形部分IOd中的柵極絕緣層20的上層。
接著，如圖27A所示一樣，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)光電二極管區(qū) APD和PMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層22。采用該抗蝕劑層22作為掩模，在傳輸柵極區(qū) ATG和NMOS晶體管區(qū)ANMOS中，通過將例如P等N型導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形成 N型導(dǎo)電層21a。例如，在形成N型導(dǎo)電層21a中，利用5至30keV的注入能量和IXlO15/ cm2劑量的離子注入的組合形成P。接著，如圖27B所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG和 NMOS晶體管區(qū)ANMOS的抗蝕劑層23。采用該抗蝕劑層23作為掩模，在光電二極管區(qū)APD和 PMOS晶體管區(qū)APMOS中，通過將例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)注入到多晶硅層21上來形成P型導(dǎo) 電層21b。例如，在形成P型導(dǎo)電層21b中，利用3至15keV的注入能量和0至IXlOlfVcm2 劑量的離子注入的組合形成B。在該圖中，顯示出這樣一種狀態(tài)，其中例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)沒有擴(kuò)散至在凹形部 分IOc內(nèi)的填充層21c和填充層21d。接著，如圖28A所示，例如，按照具有圖案的方式在導(dǎo)電層21a和導(dǎo)電層21b上形 成抗蝕劑層24?？刮g劑層M具有光電二極管區(qū)APD的反型層感應(yīng)電極、傳輸柵極區(qū)ATG的傳輸柵 極電極和匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS的柵極電極的圖案。接著，如圖28B所示，例如，采用抗蝕劑層M作為掩模進(jìn)行蝕刻工序。蝕刻工序例 如可以是通過( + 混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻過程，例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。如上所述，按照具有圖案的方式形成作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b、作為傳輸 柵極電極的導(dǎo)電層21a、作為NMOS晶體管的柵極電極的導(dǎo)電層21a和作為PMOS晶體管的柵 極電極的導(dǎo)電層21b。作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b與作為在相鄰像素的光電二極管 上的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b —體地形成。在上述蝕刻工序中，按照與各個導(dǎo)電層21a和21b的圖案相同的圖案加工出柵極 絕緣層20。這里，只要在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層 21a之間的寬度W為使得P型導(dǎo)電層21b和N型導(dǎo)電層21a可以充分分開的距離就足夠了。 例如，寬度W可以通過能夠加工的最小設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來形成，例如可以為50至300nm。接著，如圖29A所示，例如形成抗蝕劑層25，其為光電二極管區(qū)APD的端部并且使 與傳輸柵極區(qū)ATG相鄰的區(qū)域露出。通過采用抗蝕劑層25作為掩模離子注入例如B等P型 雜質(zhì)，從而在光電二極管區(qū)APD的端部中在半導(dǎo)體區(qū)17的表面層上形成P型半導(dǎo)體層沈， 該層26形成作為半導(dǎo)體區(qū)17的光電二極管的PN結(jié)的一部分。例如，利用0. 2至IOkeV的 注入能量和1 X IO12至1 X IO1Vcm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層26。接著，如圖四8所示，例如通過CVD方法在整個表面上層疊5至30nm的硅氧化物層 和30至IOOnm的硅氮化物層，并且在其正面上進(jìn)行回蝕工序。因此，在光電二極管區(qū)APD、 傳輸柵極區(qū)ATG、匪OS晶體管區(qū)AWOS和PMOS晶體管區(qū)APMOS中，在N型導(dǎo)電層21a和P 型導(dǎo)電層21b的側(cè)面上形成側(cè)壁絕緣層27。上述回蝕工序例如可以是通過CF4+02混合氣體的等離子體進(jìn)行的異向蝕刻工序， 例如RIE (反應(yīng)離子蝕刻)。在作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b和作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a之間的寬度W可以由側(cè)壁絕緣層27完全填充。接著，如圖30A所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)光電二極管區(qū)APD 和PMOS晶體管區(qū)APMOS的抗蝕劑層觀。接著，采用抗蝕劑層觀作為掩模注入例如P等N 型導(dǎo)電雜質(zhì)。在NMOS晶體管區(qū)ANMOS上，形成作為N型源極/漏極區(qū)的N型半導(dǎo)體層29。 還有，在傳輸柵極區(qū)ATG上，形成作為浮動擴(kuò)散區(qū)的N型半導(dǎo)體層30。這里，例如，利用5至 20keV的注入能量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成N型半導(dǎo)體層。接著，如圖30B所示，例如，按照具有圖案的方式形成用于保護(hù)傳輸柵極區(qū)ATG、光 電二極管區(qū)APD的與傳輸柵極區(qū)ATG相鄰的端部(半導(dǎo)體層沈的區(qū)域)和NMOS晶體管區(qū) ANMOS的抗蝕劑層31。然后，采用該抗蝕劑層31作為掩模，注入例如B等P型導(dǎo)電雜質(zhì)。在 PMOS晶體管區(qū)APMOS上，形成作為P型源極/漏極區(qū)的P型半導(dǎo)體層32。還有，在光電二 極管區(qū)APD中，在P型導(dǎo)電層21b中的P型雜質(zhì)的濃度增高。這里，例如，利用2至^eV的 注入能量和1 X IO15至5X 1015/cm2劑量的離子注入的組合形成P型半導(dǎo)體層32。在如上所述的離子注入之后，通過在1000至1100°C下進(jìn)行RTA(快速熱退火)大 約0至20秒以去除缺陷來激活雜質(zhì)。通過RTA工序，使得P型導(dǎo)電雜質(zhì)擴(kuò)散至在凹形部分 IOc內(nèi)的填充層21c和凹形部分IOd內(nèi)的填充層21d。作為后續(xù)工序，例如，如果入射光表面位于基板的背面?zhèn)?在圖22B中的方向A)， 則通過研磨基板的背面來進(jìn)行基板的薄膜化，并且必要時在基板的背面?zhèn)刃纬蔀V色器等。 另外，可以安裝光學(xué)引導(dǎo)件或片上透鏡。例如，如果光入射表面位于基板的表面?zhèn)?在圖22B中的方向B)上，則必要時在 基板上在絕緣層內(nèi)安裝光學(xué)引導(dǎo)件，并且在其上層上形成濾色器和片上透鏡。通過上述工序，可以制造出如在圖22A和22B中所示一樣構(gòu)成的CMOS傳感器。根據(jù)該實(shí)施方案的制造固體攝像器件的方法，反型層感應(yīng)電極形成在覆蓋著一部 分或整個光電二極管的區(qū)域中，并且感應(yīng)出反型層，這是通過在半導(dǎo)體區(qū)的反型層感應(yīng)電 極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。因此，可以制造出該固體攝像器件。還有，可以進(jìn)行熱處理以去除通過柵極蝕刻和側(cè)壁回蝕所引起的缺陷。還有，作為 覆蓋著光電二極管的反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層自身阻止了在蝕刻工序中將缺陷引入到光 電二極管區(qū)。因此，避免了暗電流增大，因此能夠抑制產(chǎn)出率變差。第三變型在H三實(shí)施方案中在光申,二極If的元件沒有溝槽的結(jié)豐勾在本發(fā)明的第三實(shí)施方案中，作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層21b具有填充在凹形 部分IOc中的填充層21c。另外，作為傳輸柵極電極的導(dǎo)電層21a具有填充在凹形部分IOc 中的填充層21d。但是，在該結(jié)構(gòu)中，沒有形成凹形部分10c，并且作為反型層感應(yīng)電極的導(dǎo)電層 21b可以不具有填充在凹形部分IOc中的填充層21c。第四實(shí)施方案使用固體攝像器件的照相機(jī)圖31為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的照相機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)。該照相機(jī)包括由集成在其中的多個像素構(gòu)成的固體攝像器件50、光學(xué)系統(tǒng)51和 信號處理電路53。
在該實(shí)施方案中，固體攝像器件50包括根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施方案中的固 體攝像器件中的任一個。光學(xué)系統(tǒng)51在固體攝像器件50的攝像表面上形成來自對象的圖像光(入射光)。 因此，形成在固體攝像器件50的攝像表面上的每個像素的光電二極管根據(jù)入射光量將圖 像光轉(zhuǎn)變成信號電荷，并且將相應(yīng)的信號電荷累積一定時期。通過CCD電荷轉(zhuǎn)移路徑將累積的信號電荷取出作為輸出信號Vout。信號處理電路53相對于固體攝像器件50的輸出信號Vout進(jìn)行不同信號處理，輸 出圖像信號。在本發(fā)明的這個實(shí)施方案中，可以提供采用了其中通過使得PN結(jié)突變改善了動 態(tài)范圍并且抑制了產(chǎn)出率變差的固體攝像器件的照相機(jī)。本發(fā)明不限于如上所述的實(shí)施方案。例如，該實(shí)施方案可以應(yīng)用于CMOS傳感器和C⑶器件中的任一種。在CXD器件中， CCD(電荷耦合器件)與作為信號讀取單元的光電二極管連接。在CCD中，讀取從各個像素 發(fā)送出的信號電荷。在本發(fā)明的各個實(shí)施方案中，可以更換第一導(dǎo)電型和第二導(dǎo)電型。在該情況中，在 反型層中感應(yīng)出的載流子不是空穴，而是電子。在根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施方案的固體攝像器件中，在位于傳輸柵極電極和反 型層感應(yīng)電極之間的區(qū)域中，可以在半導(dǎo)體基板上形成例如氧化鉿等具有負(fù)性固定電荷的 層。具有負(fù)性固定電荷的層可以由氧化鉿、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉭或氧化鈦制成。還有，具 有負(fù)性固定電荷的層可以由氧化鑭、氧化鐠、氧化鈰、氧化釹、氧化钷、氧化釤、氧化銪、氧化 釓(gadrinium)、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿、氧化镥、氧化釔等制成。另外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以有不同的變型。第五實(shí)施方案接下來將對本發(fā)明的第五實(shí)施方案進(jìn)行說明。在該情況中，該第五實(shí)施方案的說 明將按照以下順序進(jìn)行。1.實(shí)施例 1 (4Tr 型)2.實(shí)施例 2 (4Tr 型)3.實(shí)施例3 (4Tr型+像素共享)4.實(shí)施例4 (4Tr型+像素共享)5.實(shí)施例 5 (3Tr 型)6.實(shí)施例 6(3Tr 型) 7.實(shí)施例7 (3Tr型+像素共享)8.實(shí)施例8 (3Tr型+像素共享)9.變型1.實(shí)施例1(A)器件結(jié)構(gòu)(A-I)照相機(jī)的主要部分的結(jié)構(gòu)圖32為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的照相機(jī)140的示意性結(jié)構(gòu)。101為固體攝像器件，113為垂直驅(qū)動電路，114為列電路，115為水平驅(qū)動電路，117為外部輸出電路，117a為AGC電路，117b為ADC電路，118為時序發(fā)生器，119為快門驅(qū) 動電路，121為光電二極管，122為傳輸晶體管，123為放大晶體管，124為選擇晶體管，125為 復(fù)位晶體管，126為傳輸線，127為垂直信號線，128為地址線，129為復(fù)位線，140為照相機(jī)， 142為光學(xué)系統(tǒng)，143為控制單元，144為信號處理電路，1101為基板，IlOlna為η型電荷累 積區(qū)，IlOlpa為ρ型半導(dǎo)體區(qū)，IlOlpc為ρ型半導(dǎo)體區(qū)，BL為遮光區(qū)，F(xiàn)D為讀取漏極，H為 光，HS為接線，HT為接線層，IMG為有效像素區(qū)，JS為感光表面，MT為負(fù)載MOS晶體管，OFD 為放電區(qū)，OPB為光學(xué)黑區(qū)，P為像素，PA為像素區(qū)，PS為攝像表面，SA為周圍區(qū)域，Sz為絕 緣層，Tr為像素晶體管，Vdd為電源供應(yīng)線，WT為阱分接頭，χ表示水平方向，y表示垂直方 向。如圖32所示，照相機(jī)140包括固體攝像器件101、光學(xué)系統(tǒng)142、控制單元143和 信號處理電路144。下面將依次說明各個單元。固體攝像器件101接收通過光學(xué)系統(tǒng)142入射的來自攝像表面PS的光(對象圖 像)，并且將該光轉(zhuǎn)換成信號電荷以產(chǎn)生出信號電荷。這里，固體攝像器件101根據(jù)從控制 單元143輸出的控制信號操作。具體地說，固體攝像器件讀取信號電荷并且將信號電荷輸 出作為原始數(shù)據(jù)。光學(xué)系統(tǒng)142包括例如成像透鏡、光圈等光學(xué)構(gòu)件，這些光學(xué)構(gòu)件布置為用來收 集入射到固體攝像器件101的攝像表面PS上的有關(guān)對象圖像的光H。控制單元143向固體攝像器件101和信號處理電路144輸出各種控制信號以控制 固體攝像器件101和信號處理電路144的操作。信號處理電路144構(gòu)成為通過相對于從固體攝像器件101輸出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行信 號處理而產(chǎn)生出對象圖像的數(shù)字圖像。(A-2)固體攝像器件的主要部件的結(jié)構(gòu)下面將對固體攝像器件101的整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖33為方框圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件101的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)該實(shí)施例的固體攝像器件101為CMOS圖像傳感器，并且如圖33所示一樣包 括基板1101。基板1101例如為由硅制成的半導(dǎo)體基板1101，并且如圖33所示一樣包括像 素區(qū)PA和周圍區(qū)域SA。如圖33所示一樣，像素區(qū)PA采用四邊形形式，多個像素P分別沿著水平方向χ和 垂直方向y布置。也就是說，這些像素P呈矩陣形式布置。還有，像素區(qū)PA如此布置，從而 如圖32所示一樣像素區(qū)PA的中心對應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)142的光軸。在像素區(qū)PA中，像素P構(gòu)成為接收入射光并且產(chǎn)生出信號電荷。還有，所產(chǎn)生出的 信號電荷由像素晶體管(未示出)讀取然后輸出。下面將對像素P的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，在像素區(qū)PA中設(shè)有有效像素區(qū)IMG和遮光區(qū)BL。在像素區(qū)PA的有效像素區(qū)IMG中，像素P布置成所謂的有效像素。也就是說，在 有效像素區(qū)IMG中，像素P的上側(cè)露出以接收作為對象圖像入射的光，并且進(jìn)行圖像獲取。在像素區(qū)PA中，如圖33所示一樣，遮光區(qū)BL設(shè)在有效像素區(qū)IMG周圍。這里，例 如遮光區(qū)BL設(shè)在有效像素區(qū)IMG的上面、下面和左邊部分中。遮光區(qū)BL如此構(gòu)成，從而在 像素P的上側(cè)安裝有遮光層(未示出)，并且入射光不會直接入射到像素P上。還有，在遮光區(qū)BL中，如圖33所示一樣，設(shè)有光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)0FD。
在遮光區(qū)BL的光學(xué)黑區(qū)OPB中，像素P布置成所謂的光學(xué)黑(OB)像素。光學(xué)黑 區(qū)OPB設(shè)在有效像素區(qū)IMG周圍的部分中，并且從該像素P輸出黑電平的參考信號。從像素 P輸出的黑電平參考信號用來在針對從有效像素輸出的信號進(jìn)行校正時去除例如暗電流等
噪聲分量。在遮光區(qū)BL中，如圖33所示，放電區(qū)OFD設(shè)置成插入在有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑 區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，像素P布置成用作放電像素，它們強(qiáng)制排出多余電荷。 也就是說，在該部分(基板1101)中，防止黑電平的參考信號由于多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū) OPB中而改變。如圖33所示，周圍區(qū)域SA設(shè)置在像素區(qū)PA周圍。在周圍區(qū)域SA中，設(shè)有外圍電 路。具體地說，如圖33所示一樣，垂直驅(qū)動電路113、列電路114、水平驅(qū)動電路115、外 部輸出電路117、時序發(fā)生器(TG) 118和快門驅(qū)動電路119設(shè)置成外圍電路。如圖33所示，垂直驅(qū)動電路113在周圍區(qū)域SA中設(shè)在像素區(qū)PA的側(cè)面部分上， 并且構(gòu)成用來以行為單位選擇和驅(qū)動像素區(qū)PA的像素P。如圖33所示一樣，列電路114在周圍區(qū)域SA中設(shè)在像素區(qū)PA的下端部分上，并 且針對以列為單位從像素P輸出的信號進(jìn)行信號處理。這里，列電路114包括⑶S (相關(guān)雙 采樣)電路(未示出)，并且進(jìn)行去除固定模式噪聲的信號處理。如圖33所示一樣，水平驅(qū)動電路115與列電路114電連接。例如，水平驅(qū)動電路 115包括移位寄存器，并且列電路114將針對每一列像素P所保持的信號依次輸出給外部輸 出電路117。 如圖33所示一樣，外部輸出電路117與列電路114電連接，并且針對從列電路114 輸出的信號進(jìn)行信號處理以向外輸出處理信號。外部輸出電路117包括AGC(自動增益控 制)電路117a和ADC電路117b。在外部輸出電路117中，AGC電路117a將該信號乘以放 大系數(shù)，ADC電路117b將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且將該數(shù)字信號向外輸出。如圖33所示一樣，時序發(fā)生器118與垂直驅(qū)動電路113、列電路114、水平驅(qū)動電 路115、外部輸出電路117和快門驅(qū)動電路119電連接。時序發(fā)生器118產(chǎn)生各種時序信 號，并且將它們輸出給垂直驅(qū)動電路113、列電路114、水平驅(qū)動電路115、外部輸出電路117 和快門驅(qū)動電路119以便控制各個電路的操作?？扉T驅(qū)動電路119構(gòu)成為按行選擇像素P并且控制這些像素P的曝光時間。(A-3)固體攝像器件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)下面將說明根據(jù)該實(shí)施例的固體攝像器件的詳細(xì)內(nèi)容。圖34至39為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的固體攝像器件的主要部件。這里，圖34至36顯示出在有效像素區(qū)IMG中的像素P。圖34和35顯示出像素區(qū) PA的上表面。圖34顯示出像素P (未示出接線)，并且圖35顯示出在有效像素區(qū)IMG中像 素P和接線之間的關(guān)系。還有，圖36顯示出設(shè)在有效像素區(qū)IMG中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。相比較，圖37和38顯示出設(shè)在有效像素區(qū)IMG之外的遮光區(qū)BL中的光學(xué)黑區(qū) OPB和放電區(qū)0FD。圖37顯示出各個區(qū)域的上表面以及像素P和接線之間的關(guān)系。還有， 圖38顯示出各個區(qū)域的橫截面。除此之外，圖39顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。
如在這些附圖中所示一樣，固體攝像器件101包括光電二極管121和像素晶體管 Tr。這里，像素晶體管Tr包括傳輸晶體管122、放大晶體管123、選擇晶體管IM和復(fù)位晶 體管125，并且構(gòu)成用來從光電二極管121中讀取信號電荷。根據(jù)在該實(shí)施例中的固體攝像器件101，如圖38所示，例如傳輸晶體管122等像素 晶體管Tr設(shè)在基板1101的表面?zhèn)壬?，并且接線層HT設(shè)在基板1101的表面?zhèn)壬稀＿€有，作 為表面?zhèn)鹊南鄬?cè)的背面?zhèn)葮?gòu)成為用作感光表面JS。也就是說，在該實(shí)施例中的固體攝像 器件101為4-Tr型背面照射式CMOS圖像傳感器。下面將依次說明這些部分。(1)關(guān)于光電二極管121在固體攝像器件101中，如圖34所示，多個光電二極管121布置成與多個像素P 對應(yīng)。多個光電二極管121安裝成在攝像表面(χ-y面)中分別與水平方向χ和垂直于水 平方向χ的垂直方向y平行。各個光電二極管121接收入射光(對象圖像)，對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生出并 且累積信號電荷。如圖38所示，光電二極管121例如設(shè)在硅半導(dǎo)體基板1101內(nèi)。具體地說，光電二 極管121包括設(shè)在基板1101的ρ型半導(dǎo)體區(qū)IlOlpa和IlOlpb內(nèi)的η型電荷累積區(qū)IlOlna 和IlOlnb以及設(shè)在基板1101的表面?zhèn)壬系母邼舛圈研桶雽?dǎo)體區(qū)llOlpc。在本發(fā)明的該實(shí) 施例中，各個光電二極管按照相同的方式設(shè)在有效像素區(qū)IMG、光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD 中。還有，各個光電二極管121如此構(gòu)成，從而通過傳輸晶體管122將累積的信號電荷傳輸 給讀取漏極FD。(2)關(guān)于像素晶體管Tr在固體攝像器件101中，如圖34所示，像素晶體管Tr在攝像表面(χ-y面)中設(shè) 在多個光電二極管121之間。根據(jù)這各個像素晶體管Tr，在基板1101中的這些像素P彼此 分隔開的區(qū)域中形成活性區(qū)(未示出)，并且例如采用多晶硅來形成各個柵極電極。在圖38中，雖然在像素晶體管Tr中只顯示出傳輸晶體管122，但是其他晶體管 123至125也按照與傳輸晶體管122相同的方式設(shè)在基板1101的表面?zhèn)壬稀?2-1)傳輸晶體管122在像素晶體管Tr中，如圖34所示一樣，多個傳輸晶體管122形成為與多個像素P 對應(yīng)。這里，在傳輸晶體管122中，柵極隔著柵極絕緣層設(shè)在基板1101的表面上，該柵極 設(shè)置成與設(shè)在基板1101的表面上的讀取漏極FD (浮動擴(kuò)散區(qū))相鄰(參見圖34和38)。還有，如圖35和36所示，在有效像素區(qū)IMG中，傳輸晶體管122構(gòu)成為將由光電 二極管121產(chǎn)生出的信號電荷作為電信號輸出給放大晶體管123的柵極。具體地說，在從 傳輸線126向柵極提供傳輸信號時，傳輸晶體管122將累積在光電二極管121中的信號電 荷傳送給讀取漏極FD。讀取漏極FD將電荷轉(zhuǎn)變成電壓，并且將該電壓輸入給放大晶體管 123的柵極。還有，如在圖37的下端部分中所示一樣，即使在光學(xué)黑區(qū)OPB中，傳輸晶體管122 也按照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。也就是說，如在圖36中所示的電路結(jié)構(gòu) 中一樣，傳輸晶體管122構(gòu)成為將從光電二極管121產(chǎn)生出的信號電荷作為電信號輸出給放大晶體管123的柵極。但是，如上所述，在光學(xué)黑區(qū)OPB中，在上側(cè)上設(shè)有遮光層(未示 出)，并且從光電二極管121產(chǎn)生出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出。例如，該黑電平 參考信號用來在信號處理電路144校正從有效像素輸出的信號時控制黑電平。相比較，在放電區(qū)OFD中，如在圖37的中部和圖39中所示一樣，在各個部分之間 的電連接關(guān)系與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在傳輸晶 體管122中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線 Vdd電連接。還有，如圖39所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此 沒有相互電連接。(2-2)放大晶體管123在像素晶體管Tr中，如圖34所示，多個放大晶體管123形成為分別與多個像素P 對應(yīng)。這里，放大晶體管123的柵極隔著柵極絕緣層設(shè)在基板1101的表面上。該放大晶 體管123設(shè)在選擇晶體管IM和復(fù)位晶體管1125之間，它們設(shè)在基板1101的表面上(參 見圖34)。還有，如圖35和36所示，在有效像素區(qū)IMG中，在讀取漏極FD中的放大晶體管 123構(gòu)成為將已經(jīng)從電荷轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱碾娦盘柗糯蟛⑶逸敵?。具體地說，放大晶體管123的 柵極與讀取漏極FD連接。還有，放大晶體管123的漏極與電源供應(yīng)線Vdd連接，并且放大 晶體管123的源極與選擇晶體管IM連接。在將選擇晶體管124選擇為處于接通狀態(tài)時， 從恒流源(未示出)施加恒電流，并且因此放大晶體管123用作源跟隨器。因此，將選擇信 號施加在選擇晶體管1 上，并且在讀取漏極FD中，放大晶體管123將已經(jīng)從電荷轉(zhuǎn)變成 電壓的電信號放大。還有，如在圖37的下端部分中所示一樣，即使在光學(xué)黑區(qū)OPB中，放大晶體管123 也按照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。也就是說，如在圖36中所示的電路結(jié)構(gòu)一 樣，放大晶體管123在讀取漏極FD中構(gòu)成用來將已經(jīng)從電荷轉(zhuǎn)變成電壓的電信號放大并且 輸出。同樣，即使在放電區(qū)OFD中，如在圖37的中間部分和圖39中所示一樣，放大晶體 管123按照與在有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB中相同的方式構(gòu)成。(2-3)選擇晶體管124在像素晶體管Tr中，如圖34所示，多個選擇晶體管IM形成為分別與多個像素P 對應(yīng)。這里，選擇晶體管124的柵極隔著柵極絕緣層設(shè)在基板1101的表面上。該選擇晶 體管124與設(shè)在基板1101的表面上的放大晶體管123相鄰設(shè)置(參見圖34)。還有，如圖35和36所示，在有效像素區(qū)IMG中，選擇晶體管124構(gòu)成為在輸入選 擇信號時將由放大晶體管123輸出的電信號輸出給垂直信號線127。具體地說，如圖36所 示，選擇晶體管1 的柵極與其上施加有選擇信號的地址線1 連接。還有，在施加選擇信 號時，選擇晶體管1 處于接通狀態(tài)，并且將由放大晶體管123放大的輸出信號輸出給垂直 信號線127。還有，如在圖37的下端部分中所示一樣，即使在光學(xué)黑區(qū)OPB中，選擇晶體管IM 也按照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。也就是說，在輸入選擇信號時，選擇晶體管1 構(gòu)成為將由放大晶體管123輸出的電信號輸出給垂直信號線127。同樣，即使在放電區(qū)OFD中，如在圖37的中間部分和圖39中所示一樣，選擇晶體 管1 按照與在有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB中相同的方式構(gòu)成。但是，如圖39所示， 與選擇晶體管1 連接的垂直信號線127沒有電連接在負(fù)載MOS晶體管MT之間。在該情 況中，負(fù)載MOS晶體管MT設(shè)為構(gòu)成如圖33所示的列電路114的器件。(2-4)復(fù)位晶體管1 在像素晶體管Tr中，如圖34所示，多個復(fù)位晶體管125形成為分別與多個像素P 對應(yīng)。這里，復(fù)位晶體管125的柵極隔著柵極絕緣層設(shè)在基板1101的表面上。該復(fù)位晶 體管125與設(shè)在基板1101的表面上的傳輸晶體管122相鄰設(shè)置(參見圖34)。還有，如圖35和36所示，在有效像素區(qū)IMG中，復(fù)位晶體管125構(gòu)成為將放大晶 體管123的柵極電位復(fù)位。具體地說，如圖36所示，復(fù)位晶體管125的柵極與其上施加有 復(fù)位信號的復(fù)位線1 連接。還有，復(fù)位晶體管125的漏極與電源供應(yīng)線Vdd連接，并且復(fù) 位晶體管125的源極與讀取漏極FD連接。還有，在從復(fù)位線1 將復(fù)位信號施加在復(fù)位晶 體管125的柵極上時，復(fù)位晶體管125通過讀取漏極FD將放大晶體管123的柵極電位復(fù)位 為電源電位。還有，如在圖37的下端部分中所示一樣，即使在光學(xué)黑區(qū)OPB中，復(fù)位晶體管125 也按照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。也就是說，復(fù)位晶體管125構(gòu)成為將放大 晶體管123的柵極電位復(fù)位。相比較，在放電區(qū)OFD中，如在圖37的中間部分和圖39中所示一樣，在各個部分 之間的電連接關(guān)系與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在復(fù) 位晶體管125中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，復(fù)位晶體管125的柵極與電源供 應(yīng)線Vdd電連接。還有，如圖39所示，復(fù)位晶體管125的柵極和復(fù)位線1 彼此斷開，并且 因此沒有相互電連接。(3)其他如圖38所示，在基板1101的表面上，設(shè)有接線層HT。在該接線層HT中，在絕緣層 Sz內(nèi)形成有與各個器件電連接的接線HS。各個接線HS層疊形成，從而如圖36和39所示 它們用作例如傳輸線126、地址線128、垂直信號線127和復(fù)位線129等接線。另外，在與在基板1101的背面?zhèn)鹊挠行袼貐^(qū)IMG對應(yīng)的部分中，例如濾色器、微 透鏡等光學(xué)構(gòu)件安裝成與這些像素P對應(yīng)。雖然在該圖中未示出，但是例如作為濾色器，各 種顏色的濾色器層按照拜耳陣列的方式布置。還有，在設(shè)有光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD的 遮光區(qū)BL中，設(shè)有遮光層(未示出)。(B)制造方法下面將對制造固體攝像器件101的方法的主要部分進(jìn)行說明。這里，參照圖38等， 將對制造固體攝像器件101的方法進(jìn)行說明。首先，通過將ρ型雜質(zhì)(例如硼)離子注入到基板1101中，從而在基板1101中設(shè) 置P型半導(dǎo)體區(qū)IlOlpa和llOlpb。這里，ρ型半導(dǎo)體區(qū)IlOlpa和IlOlpb按照與上述相同 的方式設(shè)在有效像素區(qū)IMG、光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD中。接著，通過將η型雜質(zhì)(例如磷)離子注入到基板1101中，從而在基板1101中設(shè)置η型電荷累積區(qū)IlOlna和llOlnb。另外，在基板1101的表面的淺部分中設(shè)置高濃度ρ 型半導(dǎo)體區(qū)1101c。這樣，形成光電二極管121。還有，通過將η型雜質(zhì)(例如磷)離子注入到基板1101中，從而形成各個晶體管 122至125的讀取漏極(浮動擴(kuò)散區(qū))FD和源極/漏極區(qū)。之后，采用多晶硅形成各個晶體 管122至125的柵極。光電二極管121和各個晶體管122至125同樣形成在有效像素區(qū)IMG、光學(xué)黑區(qū) OPB和放電區(qū)OFD中。接著，設(shè)置接線層HT。這里，如圖37和39所示，與各個部分連接的接線HS分別不 同地形成在有效像素區(qū)IMG、光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD中。在該情況中，采用例如鋁等金 屬材料來形成構(gòu)成接線層HT的接線HS。還有，采用氧化硅層來形成構(gòu)成接線層HT的絕緣 層Sz。之后，將支撐基板(未示出)貼在接線層HT的上表面上。還有，在倒轉(zhuǎn)基板1101 之后，對基板1101進(jìn)行薄膜化處理。例如，通過薄膜化處理進(jìn)行CMP過程，從而從背面?zhèn)葘?一部分基板1101去除。還有，在基板1101的背面?zhèn)壬?，設(shè)有濾色器(未示出)、片上透鏡 (未示出)等。為此，完成了背面照射式CMOS圖像傳感器。(C)操作下面將對該固體攝像器件101的操作進(jìn)行說明。這里，將描述在放電區(qū)OFD中的操作。在放電區(qū)OFD中，將電源電壓Vdd施加在傳輸晶體管122的柵極和復(fù)位晶體管125 的柵極上。因此，傳輸晶體管122和復(fù)位晶體管125接通以形成溝道。這時，選擇晶體管 1 按照與在其他區(qū)域中的像素P—樣的方式操作。因此，在放電區(qū)OFD中，從本體泄漏出 的多余電荷可以從各個像素P強(qiáng)制排出到外部。具體地說，如上所述，可以通過讀取漏極FD從光電二極管121將多余電荷排出到 電源線Vdd。另外，可以通過向傳輸晶體管122和復(fù)位晶體管125的柵極施加高固定電壓來進(jìn) 行相同的操作，該電壓足以將多余電荷排出。還有，按照相同的方式，可以通過向選擇晶體管124的柵極施加固定電壓來進(jìn)行 相同的操作。(D)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，在基板1101的像素區(qū)PA中設(shè)有通過利用感光表面接收 光來產(chǎn)生出信號電荷的光電二極管121和將所產(chǎn)生出的信號電荷輸出作為電信號的像素 晶體管Tr。像素區(qū)PA包括有效像素區(qū)IMG，光電二極管121的感光表面的上側(cè)在有效像素 區(qū)IMG中露出，并且入射光入射在其上的有效像素布置作為像素P。還有，在有效像素區(qū)周 圍，設(shè)有遮光區(qū)BL，并且在光電二極管121的感光表面的上側(cè)上，設(shè)有用來遮擋入射光的遮 光部分的遮光像素布置成像素P。該遮光區(qū)BL包括光學(xué)黑區(qū)0ΡΒ，并且在其中像素晶體管
將由光電二極管121產(chǎn)生出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出的光學(xué)黑像素布置作 為其遮光像素。另外，在該實(shí)施例中，還設(shè)有放電區(qū)0FD。該放電區(qū)OFD設(shè)在有效像素區(qū)IMG和光 學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，用于將從有效像素區(qū)IMG中泄漏出的信號電荷排出的放電像素布置為遮光像素。具體地說，在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的柵極沒有與用來向柵極施加傳輸信 號的傳輸線電連接。還有，使傳輸晶體管122接通的電位施加在柵極上。由此，復(fù)位晶體管 125的柵極沒有與用來向柵極施加復(fù)位信號的復(fù)位線129電連接，并且讓復(fù)位晶體管125 接通的電位施加在該柵極上。還有，來自像素晶體管Tr的電信號輸出到其上的垂直信號線 127和垂直信號線127將電信號輸出到其上的負(fù)載MOS晶體管MT沒有相互電連接。因此，在該實(shí)施例中，防止了黑電平參考信號由于在該部分中的多余電荷泄漏到 光學(xué)黑區(qū)OPB中而改變。另外，在該實(shí)施例中，放電像素、光學(xué)黑像素和有效像素設(shè)在位于半導(dǎo)體基板中的 相同導(dǎo)電型區(qū)域(阱)中(參見圖38)。如上所述，在將放電區(qū)OFD設(shè)在與有效像素區(qū)IMG的阱不同的另一個導(dǎo)電型阱中 的情況下，不容易確保在它們之間的過程連續(xù)性。因此，來自像素的信號在該部分中具有不 連續(xù)性，因此該圖像會在與偽像素區(qū)的相鄰部分對應(yīng)的部分中不穩(wěn)定。但是，在該實(shí)施例中，放電區(qū)OFD形成在與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB的阱相 同導(dǎo)電型的導(dǎo)電型阱中。由此，在該實(shí)施例中，可以防止出現(xiàn)上述問題。因此，在該實(shí)施例中，可以改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。具體地說，能夠防止出現(xiàn) 由于黑電平參考信號變化而導(dǎo)致所拍攝圖像整個變暗的問題。2.實(shí)施例2(A)器件結(jié)構(gòu)等圖40和41為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的固體攝像器件的主要部分。這里，圖40按照與在圖37中相同的方式顯示出光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD以及 有效像素區(qū)IMG。還有，圖41按照與在圖39中相同的方式顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素 P的電路結(jié)構(gòu)。如圖40和41所示，在該實(shí)施例中，設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例 1中的不同。具體地說，與構(gòu)成像素晶體管^ 的各個部分連接的各個接線之間的連接關(guān)系 與在實(shí)施例1中的不同。除此之外，本實(shí)施例與實(shí)施例1相同。因此，將省略重復(fù)部分的說 明。在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的各個部分如圖40和41所示按照與實(shí)施例1中 相同的方式電連接。也就是說，如圖41所示，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電 連接。還有，如圖41所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此沒有電 連接。在放電區(qū)OFD中，在放大晶體管123的各個部分之間的電連接關(guān)系如圖40和41 所示與在實(shí)施例1中的不同。具體地說，如圖41所示，放大晶體管123的柵極與電源供應(yīng) 線Vdd電連接。在放電區(qū)OFD中，選擇晶體管124的各個部分如圖40和41所示按照與實(shí)施例1 中相同的方式電連接。但是，如圖41所示，與選擇晶體管IM連接的垂直信號線127沒有 在負(fù)載MOS晶體管MT之間電連接。如圖40和41所示，在復(fù)位晶體管125的各個部分之間的電連接關(guān)系與在實(shí)施例1中的不同。具體地說，復(fù)位晶體管設(shè)置成具有與另一個有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB相 同的連接關(guān)系。(B)操作下面將對固體攝像器件在放電區(qū)OFD中的操作進(jìn)行說明。在放電區(qū)OFD中，例如，將電源電壓Vdd施加在傳輸晶體管122的柵極和用作在另 一個區(qū)的像素P中讀取漏極FD的擴(kuò)散層上。這時，選擇晶體管IM和復(fù)位晶體管125按照 與在其他區(qū)域中的像素P相同的方式操作。因此，在放電區(qū)OFD中，能夠?qū)脑摬糠种行孤?出的多余電荷從各個像素P中強(qiáng)制排出到外面。另外，可以通過向傳輸晶體管122的柵極和用作在另一個區(qū)的像素P中的讀取漏 極FD的擴(kuò)散層施加足以將這些多余電荷排出的高固定電壓來進(jìn)行相同的操作。還有，同樣，可以通過向選擇晶體管124的柵極施加固定電壓來進(jìn)行相同的操作。在該實(shí)施例中，與在實(shí)施例1中的情況相比，能夠更有效地進(jìn)行多余電流的排出。原因在于，可以將足以將這些多余電荷排出的電源電壓Vdd或高固定電壓施加在 讀取漏極FD上，而與復(fù)位晶體管125的閾值無關(guān)。(C)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與實(shí)施例1相同的方式，放電區(qū)OFD設(shè)在有效像素 區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏出的 信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。具體地說，在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的柵極沒有與用來向柵極施加傳輸信 號的傳輸線電連接。還有，讓傳輸晶體管122接通的電位施加在傳輸晶體管122的柵極和 讀取漏極FD上。還有，從像素晶體管Tr將電信號輸出到其上的垂直信號線127和垂直信 號線127將電信號輸出到其上的負(fù)載MOS晶體管MT沒有相互電連接。因此，在該實(shí)施例中，防止了黑電平參考信號由于在該部分中的多余電荷泄漏到 光學(xué)黑區(qū)OPB中而導(dǎo)致改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。3.實(shí)施例3(A)器件結(jié)構(gòu)等圖42至46為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的固體攝像器件的主要部分。這里，圖42至44顯示出在有效像素區(qū)IMG中的像素P。圖42和43顯示出像素 區(qū)PA的上表面。圖42顯示出像素P (未顯示出接線)，并且圖43顯示出在有效像素區(qū)IMG 中像素P和接線之間的關(guān)系。還有，圖44顯示出設(shè)在有效像素區(qū)IMG中的像素P的電路結(jié) 構(gòu)。相比較，圖45和46顯示出放電區(qū)0FD。圖45顯示出上表面和在像素P和接線之 間的關(guān)系。還有，圖46顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如圖42至46所示，在該實(shí)施例中，像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例1中的不同。具體地 說，雖然多個光電二極管121和傳輸晶體管122設(shè)置成與像素P對應(yīng)，但是構(gòu)成像素晶體管 Tr的其他晶體管123至125相對于這多個光電二極管121按照一對一的方式設(shè)置。也就是 說，在這多個像素P之中，構(gòu)成像素晶體管Tr的其他晶體管123至125構(gòu)成為共享。除此 之外，該實(shí)施例與在實(shí)施例1中的相同。因此，將省略重復(fù)部分的說明。
如圖42所示，多個光電二極管121按照與在實(shí)施例1中相同的方式布置成與多個 像素P對應(yīng)。如圖42所示，傳輸晶體管122設(shè)置成與相應(yīng)的光電二極管121對應(yīng)。但是，在該 實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同，如圖42所示，多個傳輸晶體管122構(gòu)成為相對于一個讀取漏極 FD從光電二極管121讀取信號電荷。具體地說，四個傳輸晶體管122布置成包圍著一個讀 取漏極FD。還有，如圖42所示，放大晶體管123、選擇晶體管IM和復(fù)位晶體管125相對于多 個光電二極管121設(shè)置。例如，放大晶體管123、選擇晶體管IM和復(fù)位晶體管125相對于 由四個光電二極管121構(gòu)成的一組設(shè)置。如圖42所示，放大晶體管123、選擇晶體管IM和 復(fù)位晶體管125設(shè)置在位于基板110的表面(x-y表面)上的由四個光電二極管121構(gòu)成 的光電二極管組的下側(cè)。還有，在由四個光電二極管121構(gòu)成的光電二極管組的下側(cè)設(shè)有 阱分接頭WT。如圖43和44所示，除了在有效像素區(qū)IMG中多個傳輸晶體管122構(gòu)成為相對于 一個讀取漏極FD從光電二極管121讀取信號電荷這一點(diǎn)之外，該實(shí)施例與實(shí)施例1相同。 雖然未示出，但是光學(xué)黑區(qū)OPB按照與有效像素區(qū)IMG相同的方式構(gòu)成。如圖45和46所示，除了甚至在放電區(qū)OFD中多個傳輸晶體管122與一個讀取漏 極FD電連接這一點(diǎn)之外，該實(shí)施例與實(shí)施例1相同。也就是說，在放電區(qū)OFD中，各個部分 的電連接關(guān)系在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在傳輸晶體管122中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，傳輸晶 體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電連接。還有，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 相 互斷開，因此沒有電連接。還有，與選擇晶體管IM連接的垂直信號線127沒有在作為輸出部分的負(fù)載MOS 晶體管MT之間電連接。另外，與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中不同，復(fù)位晶體管125的柵極與 電源供應(yīng)線Vdd電連接。還有，復(fù)位晶體管125的柵極和復(fù)位線1 彼此斷開，并且因此沒 有電連接。通過在放電區(qū)OFD中進(jìn)行如在實(shí)施例1中相同的操作，從而可以將從該部分中泄 漏出的多余電荷從各個像素P中強(qiáng)制排出到外面。(B)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與其他實(shí)施例相同的方式，在有效像素區(qū)IMG和光 學(xué)黑區(qū)OPB之間設(shè)置放電區(qū)0FD。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏 出的信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。在該實(shí)施例中，雖然傳輸晶體管122相對于光電二極管121 —對一設(shè)置，但是其他 晶體管123、IM和125對于四個光電二極管121的組而言一對一設(shè)置。因此，即使在具有多個共享像素的微小像素中，也能夠防止黑電平參考信號由于 在該部分中的多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū)OPB中而改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。4.實(shí)施例4(A)器件結(jié)構(gòu)等
圖47和48為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的固體攝像器件的主要部分。這里，圖47按照與在圖45中相同的方式顯示出放電區(qū)0FD。還有，圖48按照與在 圖46中相同的方式顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如圖47和48所示，在該實(shí)施例中，設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例 3中的不同。具體地說，與構(gòu)成像素晶體管Tr的各個部分連接的各個接線之間的連接關(guān)系 與在實(shí)施例3中的不同。除此之外，該實(shí)施例與實(shí)施例3相同。因此，將省略重復(fù)部分的說 明。在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的各個部分如圖47和48所示按照與實(shí)施例3中 相同的方式電連接。也就是說，如圖48所示，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電 連接。還有，如圖48所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此沒有電 連接。在放電區(qū)OFD中，如圖47和48所示，放大晶體管123的各個部分之間的電連接關(guān) 系與在實(shí)施例3中的不同。具體地說，如圖48所示，放大晶體管123的柵極與電源供應(yīng)線 Vdd電連接。在放電區(qū)OFD中，選擇晶體管124的各個部分如圖47和48所示按照與實(shí)施例3 中相同的方式電連接。但是，如圖48所示，與選擇晶體管IM連接的垂直信號線127沒有 在負(fù)載MOS晶體管MT之間電連接。如圖47和48所示，復(fù)位晶體管125的各個部分之間的電連接關(guān)系與在實(shí)施例3 中的不同。具體地說，復(fù)位晶體管設(shè)置成具有與另一個有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB相 同的連接關(guān)系。通過在放電區(qū)OFD中進(jìn)行與在實(shí)施例2中相同的操作，從而可以從各個像素P將 從該部分中泄漏出的多余電荷強(qiáng)制排出到外面。(B)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與其他實(shí)施例相同的方式，放電區(qū)OFD設(shè)在有效像 素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，將從有效像素區(qū)IMG泄漏出的信號 電荷排出的放電像素布置為遮光像素。另外，在該實(shí)施例中，雖然傳輸晶體管122相對于光電二極管一對一設(shè)置，但是其 他晶體管123、IM和125相對于由四個光電二極管121構(gòu)成的一組一對一設(shè)置。因此，即使在具有多個共享像素的微小像素中，也能夠防止黑電平參考信號由于 在該部分中的多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū)OPB中而改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。5.實(shí)施例5(A)器件結(jié)構(gòu)等圖49至53為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的固體攝像器件的主要部分。這里，圖49至51顯示出在有效像素區(qū)IMG中的像素P。圖49和50顯示出像素區(qū) PA的上表面。圖49顯示出像素P (未顯示出接線)，并且圖50顯示出在有效像素區(qū)IMG中 在像素P和接線之間的關(guān)系。還有，圖51顯示出設(shè)在有效像素區(qū)IMG中的像素P的電路結(jié) 構(gòu)。相比較，圖52顯示出設(shè)在遮光區(qū)BL中的光學(xué)黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD以及有效像素區(qū)IMG。圖52顯示出各個區(qū)的上表面以及在像素P和接線之間的關(guān)系。除此之外，圖53顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如在這些附圖中所示，在該實(shí)施例中，像素晶體管Tr的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例1中的不 同。除此之外，該實(shí)施例與實(shí)施例1相同，重復(fù)部分的說明將省略。如在這些附圖中所示，固體攝像器件101按照與在實(shí)施例1中相同的方式包括光 電二極管121和像素晶體管Tr。像素晶體管Tr包括傳輸晶體管122、放大晶體管123和復(fù) 位晶體管125，并且構(gòu)成為從光電二極管121讀取信號電荷。但是，在該實(shí)施例中，在像素晶體管Tr中沒有包括選擇晶體管124。也就是說，在 該實(shí)施例中的固體攝像器件101不是4Tr型，而是3Tr型“背面照射CMOS圖像傳感器”。在像素晶體管Tr中，如圖49所示，多個傳輸晶體管122按照與在實(shí)施例1中相同 的方式形成為與多個像素P對應(yīng)。這里，傳輸晶體管122的柵極設(shè)在讀取漏極(浮動擴(kuò)散區(qū))FD附近(參見圖49)。還有，如圖50和51所示，在有效像素區(qū)IMG中，傳輸晶體管122構(gòu)成為將從光電 二極管121產(chǎn)生出的信號電荷作為電信號輸出給放大晶體管123的柵極。還有，如在圖52的下端部中所示一樣，即使在光學(xué)黑區(qū)OPB中，傳輸晶體管122也 按照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。相比較，在放電區(qū)OFD中，如在圖52的中間部分和圖53中所示，在各個部分之間 的電連接關(guān)系與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在傳輸晶 體管122中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線 Vdd電連接。還有，如圖52所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此 沒有相互電連接。在像素晶體管Tr中，如圖49所示，多個放大晶體管123按照與在實(shí)施例1中相同 的方式形成為分別與多個像素P對應(yīng)。這里，放大晶體管123與復(fù)位晶體管125相鄰設(shè)置(參見圖49)。還有，如圖50和51所示，在有效像素區(qū)IMG中，在讀取漏極FD中，放大晶體管123 構(gòu)成為將已經(jīng)從電荷轉(zhuǎn)變成電壓的電信號放大并且輸出。還有，如在圖52的下端部分中所示，甚至在光學(xué)黑區(qū)OPB中，放大晶體管123也按 照與在有效像素區(qū)IMG中相同的方式構(gòu)成。同樣，甚至在放電區(qū)OFD中，如圖52的中間部分和圖53所示，放大晶體管123也 按照與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB相同的方式構(gòu)成。但是，如圖53所示，與放大晶體 管123連接的垂直信號線127沒有在負(fù)載MOS晶體管MT和垂直信號線127之間電連接。在像素晶體管Tr中，如圖49所示，多個復(fù)位晶體管125按照與在實(shí)施例1中相同 的方式形成為與多個像素P對應(yīng)。這里，復(fù)位晶體管125與傳輸晶體管122相鄰設(shè)置(參見圖49)。還有，如圖50和51所示，在有效像素區(qū)IMG中，復(fù)位晶體管125構(gòu)成為將放大晶 體管123的柵極電位復(fù)位。還有，如在圖52的下端部分中所示，甚至在光學(xué)黑區(qū)OPB中，復(fù)位晶體管125也按 照與有效像素區(qū)IMG相同的方式構(gòu)成。相比較，在放電區(qū)OFD中，如在圖52的中間部分和圖53中所示一樣，各個部分之間的電連接關(guān)系與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在復(fù)位 晶體管125中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，復(fù)位晶體管125的柵極與電源供應(yīng) 線Vdd電連接。還有，如圖53所示，復(fù)位晶體管125的柵極和復(fù)位線1 彼此斷開，并且因 此沒有相互電連接。(B)操作下面將說明固體攝像器件在放電區(qū)OFD中的操作。例如在放電區(qū)OFD中，將電源電壓Vdd施加在傳輸晶體管122的柵極和復(fù)位晶體 管125的柵極上。因此，在放電區(qū)OFD中，能夠?qū)脑摬糠种行孤┏龅亩嘤嚯姾蓮母鱾€像素 P中強(qiáng)制排出到外面。除此之外，可以通過向傳輸晶體管122和復(fù)位晶體管125的柵極施加足以將這些 多余電荷排出的高固定電壓來進(jìn)行相同的操作。由于該實(shí)施例為3Tr型，所以與在實(shí)施例1中的相比像素P可以微小地形成，并且 可以按照與在實(shí)施例1中相同的方式有效地將多余電荷排出。(C)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與其他實(shí)施例相同的方式，放電區(qū)OFD設(shè)在有效像 素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏出 的信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。具體地說，在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的柵極沒有與傳輸線126電連接，而 是將讓傳輸晶體管122接通的電位施加在傳輸晶體管122的柵極上。還有，復(fù)位晶體管125 的柵極沒有與復(fù)位線129電連接，而是將讓復(fù)位晶體管125接通的電位施加在復(fù)位晶體管 125的柵極上。還有，從像素晶體管Tr將電信號輸出到其上的垂直信號線127和垂直信號 線127將電信號輸出到其上的負(fù)載MOS晶體管MT沒有相互電連接。因此，在該實(shí)施例中，防止了黑電平參考信號由于在該部分中的多余電荷泄漏到 光學(xué)黑區(qū)OPB中而導(dǎo)致改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。6.實(shí)施例6(A)器件結(jié)構(gòu)等圖M和55為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的固體攝像器件的主要部分。這里，除了有效像素區(qū)IMG之外，圖M還按照與在圖52中相同的方式顯示出光學(xué) 黑區(qū)OPB和放電區(qū)OFD。還有，圖55按照與在圖53中相同的方式顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中 的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如圖討和55所示，在該實(shí)施例中，設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例 5中的不同。具體地說，與構(gòu)成像素晶體管Tr的各個部分連接的各個接線之間的連接關(guān)系 與在實(shí)施例5中的不同。除此之外，該實(shí)施例與實(shí)施例5相同。因此，將省略重復(fù)部分的說 明。在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的各個部分如圖討和55所示按照與實(shí)施例5中 相同的方式電連接。也就是說，如圖陽所示，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電 連接。還有，如圖55所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此沒有電 連接。
在放電區(qū)OFD中，如圖M和55所示，放大晶體管123的各個部分之間的電連接關(guān) 系與在實(shí)施例5中的不同。具體地說，如圖55所示，放大晶體管123的柵極與電源供應(yīng)線 Vdd電連接。但是，如圖55所示，與放大晶體管123連接的垂直信號線127沒有在負(fù)載MOS 晶體管MT和垂直信號線127之間電連接。如圖討和55所示，復(fù)位晶體管125的各個部分之間的電連接關(guān)系與在實(shí)施例5 中的不同。具體地說，復(fù)位晶體管設(shè)置成具有與另一個有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB相 同的連接關(guān)系。也就是說，除了在該實(shí)施例中的固體攝像器件不是4Tr型而是3Tr型之外，在該實(shí) 施例中的固體攝像器件與在實(shí)施例2中的相同。(B)操作下面將說明該固體攝像器件在放電區(qū)OFD中的操作。例如，在放電區(qū)OFD中，將電源電壓Vdd施加在傳輸晶體管122的柵極和擴(kuò)散層 上，該擴(kuò)散層用作在另一個區(qū)域的像素P中的讀取漏極FD。因此，在放電區(qū)OFD中，能夠?qū)?從該部分中泄漏出的多余電荷從各個像素P中強(qiáng)制排出到外面。除此之外，可以通過向傳輸晶體管122的柵極和用作在另一個區(qū)域的像素P中的 讀取漏極FD的擴(kuò)散層施加足以將這些多余電荷排出的高固定電壓來進(jìn)行相同的操作。在該實(shí)施例中，與在實(shí)施例5中的情況相比可以更有效地進(jìn)行多余電流的排出。(C)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與實(shí)施例1相同的方式，放電區(qū)OFD設(shè)在有效像素 區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏出的 信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。具體地說，在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的柵極沒有與傳輸線126電連接。還 有，讓傳輸晶體管122接通的電位施加在傳輸晶體管122的柵極和作為輸出部分的讀取漏 極FD上。還有，從像素晶體管Tr將電信號輸出到其上的垂直信號線127和垂直信號線127 將電信號輸出到其上的負(fù)載MOS晶體管MT沒有相互電連接。因此，在該實(shí)施例中，防止了黑電平參考信號由于在該部分中的多余電荷泄漏到 光學(xué)黑區(qū)OPB中而導(dǎo)致改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。7.實(shí)施例7(A)器件結(jié)構(gòu)等圖56至60為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的固體攝像器件的主要部分。這里，圖56至58顯示出在有效像素區(qū)IMG中的像素P。圖56和57顯示出像素 區(qū)PA的上表面。圖56顯示出像素P (未顯示出接線)，并且圖57顯示出在有效像素區(qū)IMG 中像素P和接線之間的關(guān)系。還有，圖58顯示出設(shè)在有效像素區(qū)IMG中的像素P的電路結(jié) 構(gòu)。相比較，圖59和60顯示出放電區(qū)0FD。圖59顯示出上表面和在像素P和接線之 間的關(guān)系。還有，圖60顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如圖56至60所示，在該實(shí)施例中，像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例5中的不同。具體地 說，雖然多個光電二極管121和傳輸晶體管122設(shè)置成與像素P對應(yīng)，但是構(gòu)成像素晶體管Tr的其他晶體管123至125相對于這多個光電二極管121按照一對一的方式設(shè)置。也就是 說，在這多個像素P之中，構(gòu)成像素晶體管Tr的其他晶體管123至125構(gòu)成為共享。除此 之外，該實(shí)施例與在實(shí)施例5中的相同。因此，將省略重復(fù)部分的說明。如圖56所示，多個光電二極管121按照與在實(shí)施例5中相同的方式布置成與多個 像素P對應(yīng)。如圖56所示，傳輸晶體管122設(shè)置成與相應(yīng)的光電二極管121對應(yīng)。但是，在該 實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同，如圖56所示，多個傳輸晶體管122構(gòu)成為相對于一個讀取漏極 FD從光電二極管121讀取信號電荷。具體地說，四個傳輸晶體管122布置成包圍著一個讀 取漏極FD。還有，如圖56所示，放大晶體管123和復(fù)位晶體管125相對于多個光電二極管121 設(shè)置。例如，放大晶體管123和復(fù)位晶體管125相對于由四個光電二極管121構(gòu)成的一組 設(shè)置。如圖56所示，放大晶體管123和復(fù)位晶體管125設(shè)置在位于基板110的表面(χ-y 表面)上的由四個光電二極管121構(gòu)成的那個光電二極管組的下側(cè)。還有，在由四個光電 二極管121構(gòu)成的那個光電二極管組的下側(cè)設(shè)有阱分接頭WT。如圖57和58所示，除了在有效像素區(qū)IMG中多個傳輸晶體管122構(gòu)成為相對于 一個讀取漏極FD從光電二極管121讀取信號電荷這一點(diǎn)之外，該實(shí)施例與實(shí)施例1相同。 雖然未示出，但是光學(xué)黑區(qū)OPB按照與有效像素區(qū)IMG相同的方式構(gòu)成。如圖59和60所示，除了甚至在放電區(qū)OFD中多個傳輸晶體管122與一個讀取漏 極FD電連接這一點(diǎn)之外，該實(shí)施例與實(shí)施例5相同。也就是說，在放電區(qū)OFD中，各個部分 的電連接關(guān)系與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中是不同的。具體地說，在傳輸晶體管122中，與有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB不同，傳輸晶 體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電連接。還有，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 相 互斷開，因此沒有電連接。還有，與放大晶體管123連接的垂直信號線127沒有在作為輸出部分的負(fù)載MOS 晶體管MT之間電連接。另外，與在有效像素區(qū)IMG中和在光學(xué)黑區(qū)OPB中不同，復(fù)位晶體管125的柵極與 電源供應(yīng)線Vdd電連接。還有，復(fù)位晶體管125的柵極和復(fù)位線1 彼此斷開，并且因此沒 有電連接。也就是，除了本實(shí)施例中的固體攝像器件不是4Tr類型而是3Tr類型之外，在本實(shí) 施例中的固體攝像器件與實(shí)施例3的相同。通過在放電區(qū)OFD中進(jìn)行如在實(shí)施例5中相同的操作，從而可以將從該部分中泄 漏出的多余電荷從各個像素P中強(qiáng)制排出到外面。(B)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與其他實(shí)施例相同的方式，在有效像素區(qū)IMG和光 學(xué)黑區(qū)OPB之間設(shè)置放電區(qū)0FD。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏 出的信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。在該實(shí)施例中，雖然傳輸晶體管122相對于光電二極管121 —對一設(shè)置，但是其他 晶體管123、IM和125對于這組四個光電二極管121而言一對一設(shè)置。因此，即使在具有多個共享像素的微小像素中，也能夠防止黑電平參考信號由于在該部分中的多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū)OPB中而改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。8.實(shí)施例8(A)器件結(jié)構(gòu)等圖61至62為示意圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的固體攝像器件的主要部分。這里，圖61按照與在圖59中相同的方式顯示出放電區(qū)0FD。還有，圖62按照與在 圖60中相同的方式顯示出設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的電路結(jié)構(gòu)。如圖61和62所示，在該實(shí)施例中，設(shè)在放電區(qū)OFD中的像素P的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施例 7中的不同。具體地說，與構(gòu)成像素晶體管Tr的各個部分連接的各個接線之間的連接關(guān)系 與在實(shí)施例7中的不同。除此之外，該實(shí)施例與實(shí)施例7相同。因此，將省略重復(fù)部分的說 明。在放電區(qū)OFD中，傳輸晶體管122的各個部分如圖61和62所示按照與實(shí)施例7中 相同的方式電連接。也就是說，如圖62所示，傳輸晶體管122的柵極與電源供應(yīng)線Vdd電 連接。還有，如圖62所示，傳輸晶體管122的柵極和傳輸線1 彼此斷開，并且因此沒有電 連接。在放電區(qū)OFD中，如圖61和62所示，放大晶體管123的各個部分之間的電連接關(guān) 系與在實(shí)施例7中的不同。具體地說，如圖62所示，放大晶體管123的柵極與電源供應(yīng)線 Vdd電連接。另外，如圖62所示，與放大晶體管123連接的垂直信號線127沒有在負(fù)載MOS 晶體管MT之間電連接。如圖61和62所示，復(fù)位晶體管125的各個部分之間的電連接關(guān)系與在實(shí)施例7 中的不同。具體地說，復(fù)位晶體管設(shè)置成具有與另一個有效像素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB相 同的連接關(guān)系。通過在放電區(qū)OFD中進(jìn)行與在實(shí)施例6中相同的操作，從而可以從各個像素P中 將從該部分中泄漏出的多余電荷強(qiáng)制排出到外面。(B)總結(jié)如上所述，在該實(shí)施例中，按照與其他實(shí)施例相同的方式，放電區(qū)OFD設(shè)在有效像 素區(qū)IMG和光學(xué)黑區(qū)OPB之間。還有，在放電區(qū)OFD中，用來將從有效像素區(qū)IMG中泄漏出 的信號電荷排出的放電像素布置成遮光像素。在該實(shí)施例中，雖然傳輸晶體管122相對于光電二極管122 —對一設(shè)置，但是其他 晶體管123、IM和125相對于由四個晶體管121構(gòu)成的一組一對一地設(shè)置。因此，即使在具有多個共享像素的微小像素中，也能夠防止黑電平參考信號由于 在該部分中的多余電荷泄漏到光學(xué)黑區(qū)OPB中而改變。因此，在該實(shí)施例中，能夠改善所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。9.變型本發(fā)明不限于如上所述的實(shí)施例，而是可以采用各種變型。9. 1 變型 1在如上所述的實(shí)施例1至4中，已經(jīng)說明了通過按照與在另一個區(qū)域中的像素P 相同的方式驅(qū)動選擇晶體管來使得在放電區(qū)OFD中的選擇晶體管IM處于接通狀態(tài)，從而 進(jìn)行多余電荷的強(qiáng)制排出。但是，本發(fā)明不限于此。
例如，可以使得接地(GND)或很低的電位施加在位于該區(qū)域中的選擇晶體管IM 的柵極上。在該情況中，由于選擇晶體管1 沒有接通并且因此沒有形成溝道，所以可能將 選擇晶體管1 和垂直信號線127相互電連接。也就是說，不必將選擇晶體管IM和垂直 信號線127相互斷開。因此，與放電區(qū)OFD的存在/不存在無關(guān)，垂直信號線127的負(fù)載不 改變。因此，可以使得垂直信號線127的負(fù)載相同而與放電區(qū)OFD的存在/不存在無關(guān)， 因此可以進(jìn)一步獲得上述優(yōu)點(diǎn)。可以進(jìn)一步抑制來自在放電區(qū)OFD周圍的像素的信號不連續(xù)性。9-2.變型 2在如上所述的實(shí)施例5至8中，在放電區(qū)OFD中，讀取漏極FD和放大晶體管123 的柵極電連接在一起。但是，本發(fā)明不限于此。這里，例如，讀取漏極FD和放大晶體管123的柵極彼此分開，可以在其上施加接地 (GND)或很低的電位。在該情況中，由于放大晶體管123不處于接通狀態(tài)并且因此沒有形成 溝道，所以可能使得放大晶體管123和垂直信號線127相互電連接。因此，不必使得放大晶 體管123和垂直信號線127相互斷開。因此，可以進(jìn)一步降低在有效像素區(qū)IMG之間的布
置差異。因此，可以獲得如在改進(jìn)實(shí)施方案1中相同的優(yōu)點(diǎn)。9-3.變型 3在如上所述的實(shí)施例1至8中，已經(jīng)說明了通過在放電區(qū)OFD中向傳輸晶體管122 的柵極施加電源電壓Vdd來使得傳輸晶體管處于接通狀態(tài)，從而進(jìn)行多余電荷的強(qiáng)制排 出。但是，本發(fā)明不限于此。例如，傳輸晶體管122可以構(gòu)成為用作耗盡晶體管，因此在沒有施加?xùn)艠O電壓時， 存在溝道并且漏電流流出。因此，可以降低在有效像素區(qū)IMG之間的布置差異。因此，可以獲得如在變型1中相同的優(yōu)點(diǎn)。另外，例如，通過向光電二極管直接施加電源電壓Vdd，從而可以進(jìn)行多余電荷的 強(qiáng)制排出。9-4.其他雖然在上述實(shí)施方案中已經(jīng)說明了 “背面照射式”，但是本發(fā)明不限于此。在“表 面照射式”的情況中，也是適用的。也就是說，像素晶體管可以形成在半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)?上，并且在相應(yīng)的表面?zhèn)壬?，入射光可以入射在有效像素的感光表面上。具體地說，在“表面 照射式”中，如果在處理負(fù)電荷(電子)時采用P型基板或者如果在處理正電荷(空穴)時 采用η型基板，則基板不用作溢出漏極。也就是說，在該情況中，在半導(dǎo)體基板中，作為溢出漏極的雜質(zhì)區(qū)域沒有設(shè)在與設(shè) 有光電二極管的位置相對的背面上。在該情況中，通過應(yīng)用本發(fā)明，可以有效防止出現(xiàn)因此 出現(xiàn)的問題。這時，在上述實(shí)施方案中，固體攝像器件101對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的固體攝像器件。 還有，在上述實(shí)施方案中，光電二極管121對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換單元。還有，在上 述實(shí)施方案中，放大晶體管123對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的放大晶體管。還有，在上述實(shí)施方案 中，傳輸晶體管122對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的傳輸晶體管。還有，在上述實(shí)施方案中，選擇晶體管1 對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的選擇晶體管。還有，在上述實(shí)施方案中，復(fù)位晶體管125對應(yīng)于 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)位晶體管。還有，在上述實(shí)施方案中，垂直信號線127對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的 信號線。還有，在上述實(shí)施方案中，照相機(jī)140對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備。還有，在上 述實(shí)施方案中，基板1101對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體基板。還有，在上述實(shí)施方案中，遮光 區(qū)BL對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的遮光區(qū)。還有，在上述實(shí)施方案中，讀取漏極FD對應(yīng)于根據(jù)本發(fā) 明的浮動擴(kuò)散區(qū)。還有，在上述實(shí)施方案中，有效像素區(qū)IMG對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的有效像素 區(qū)。還有，在上述實(shí)施方案中，感光表面JS對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的感光表面。還有，在上述 實(shí)施方案中，放電區(qū)OFD對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的放電區(qū)。還有，在上述實(shí)施方案中，光學(xué)黑區(qū) OPB對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)黑區(qū)。還有，在上述實(shí)施方案中，像素P對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的 像素。還有，在上述實(shí)施方案中，像素區(qū)PA對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的像素區(qū)。還有，在上述實(shí)施 方案中，像素晶體管Tr對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的像素晶體管。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利 要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及變化。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，它包括光電二極管，其具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，為呈矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表 面上的每個像素分別形成；第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極，其在與所述光電二極管相鄰的區(qū)域中隔著柵極絕緣層形成 在所述半導(dǎo)體基板上，并且傳輸在所述光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷； 信號讀取單元，用來讀取與所述信號電荷對應(yīng)的電壓或所述信號電荷；以及 反型層感應(yīng)電極，其在覆蓋一部分或整個所述光電二極管的區(qū)域中隔著所述柵極絕緣 層形成在所述半導(dǎo)體基板上，并且由功函大于所述傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu) 成，其中，感應(yīng)出反型層，這是通過所述反型層感應(yīng)電極在所述半導(dǎo)體區(qū)的所述反型層感 應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述反型層感應(yīng)電極由第二導(dǎo)電型半導(dǎo) 體構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，向所述反型層感應(yīng)電極施加負(fù)電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，在將每個像素的光電二極管分隔開的元 件隔離區(qū)中，在所述半導(dǎo)體基板上形成用于使得所述半導(dǎo)體區(qū)側(cè)面暴露出的凹形部分，隔 著所述柵極絕緣層在所述側(cè)面上形成所述反型層感應(yīng)電極，并且從所述半導(dǎo)體區(qū)的側(cè)面感 應(yīng)出所述反型層。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，在所述傳輸柵極電極的下部中，在半導(dǎo)體 基板上形成凹形部分，并且所述傳輸柵極電極形成為隔著所述柵極絕緣層填充在所述凹形 部分內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，在所述半導(dǎo)體區(qū)中的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的 有效濃度隨著離所述半導(dǎo)體基板的表面越近而變得越高。
7.—種制造固體攝像器件的方法，該方法包括以下步驟在為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上的每個像素分別形成的光電二極管 形成區(qū)域中形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；在與所述光電二極管形成區(qū)域相鄰的區(qū)中隔著柵極絕緣層在半導(dǎo)體基板上形成第一 導(dǎo)電型傳輸柵極電極，用來傳輸在所述光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷； 形成用于讀取與所述信號電荷對應(yīng)的電壓或所述信號電荷的信號讀取單元； 以及在覆蓋一部分或整個所述光電二極管形成區(qū)域的區(qū)域中隔著所述柵極絕緣層在 所述半導(dǎo)體基板上形成由功函大于所述傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的反型 層感應(yīng)電極，其中，如此形成所述光電二極管，即感應(yīng)出通過所述反型層感應(yīng)電極在所述半導(dǎo)體區(qū) 的反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子而形成的反型層作為光電二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，在形成所述傳輸柵極電極和形成所述反型層感應(yīng) 電極的步驟中，通過在具有相同層的半導(dǎo)體中注入另一種導(dǎo)電型雜質(zhì)來形成所述傳輸柵極 電極和所述反型層感應(yīng)電極。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在所述半導(dǎo)體基板上形成互補(bǔ)MOS晶體管的步驟， 其中，在形成所述傳輸柵極電極的步驟中，構(gòu)成所述互補(bǔ)MOS晶體管，并且在與具有所述第一導(dǎo)電型溝道的MOS晶體管的柵極電極相同的層上形成所述傳輸柵極電極；并且在形成所述反型層感應(yīng)電極的步驟中，構(gòu)成互補(bǔ)MOS晶體管，并且在與具有所述第二 導(dǎo)電型溝道的MOS晶體管的柵極電極相同的層上形成所述反型層感應(yīng)電極。
10.一種照相機(jī)，包括通過在感光表面上集成多個像素而形成的固體攝像器件； 光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光引導(dǎo)至所述固體攝像器件的成像單元；以及 信號處理電路，用來處理所述固體攝像器件的輸出信號， 其中，所述固體攝像器件包括光電二極管，其具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，為以矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表 面上的每個像素分別形成；第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極，其在與所述光電二極管相鄰的區(qū)域中隔著柵極絕緣層形成 在所述半導(dǎo)體基板上，并且傳輸在所述光電二極管中產(chǎn)生并且累積的信號電荷； 信號讀取單元，用來讀取與所述信號電荷對應(yīng)的電壓或所述信號電荷；以及 反型層感應(yīng)電極，其在覆蓋一部分或整個所述光電二極管的區(qū)域中隔著所述柵極絕緣 層形成在所述半導(dǎo)體基板上，并且由功函大于所述傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu) 成，其中，感應(yīng)出反型層，這是通過所述反型層感應(yīng)電極在所述半導(dǎo)體區(qū)的所述反型層感 應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。
11.一種固體攝像器件，包括光電轉(zhuǎn)換單元，用于通過感光表面接收光并且產(chǎn)生出信號電荷；以及 半導(dǎo)體基板，其中在像素區(qū)中設(shè)有用來將由所述光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的信號電荷輸出 的像素晶體管，其中，所述像素區(qū)包括有效像素區(qū)，其中布置有有效像素，在有效像素中入射光入射 到所述光電轉(zhuǎn)換單元的所述感光表面上；以及遮光區(qū)，其設(shè)在所述有效像素區(qū)的附近并且 其中布置有遮光像素，在遮光像素中，在光電轉(zhuǎn)換單元的感光表面的上側(cè)設(shè)有用于遮擋入 射光的遮光單元，其中，所述遮光區(qū)還包括放電區(qū)，在該放電區(qū)中，用于將從所述有效像素區(qū)泄漏出的信 號電荷排放出的放電像素布置成所述遮光像素，所述遮光區(qū)還包括光學(xué)黑區(qū)，在光學(xué)黑區(qū) 中布置有光學(xué)黑像素作為遮光像素，在光學(xué)黑像素中，像素晶體管將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生 出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出，并且所述相應(yīng)的放電區(qū)設(shè)在所述有效像素區(qū)和所 述光學(xué)黑區(qū)之間。
12.如權(quán)利要求11所述的固體攝像器件，其中，所述放電像素、所述光學(xué)黑像素和所述 有效像素設(shè)在所述半導(dǎo)體基板上的相同導(dǎo)電型阱中。
13.如權(quán)利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述像素晶體管包括傳輸晶體管、放大 晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵極不與向柵極施加傳輸信號的傳輸線電 連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在柵極上；所述復(fù)位晶體管的柵極不與向柵極施加復(fù)位信號的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，使得 所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在柵極上；并且其上輸出有電信號的所述信號線不與其中電信號從信號線輸出的半導(dǎo)體器件電連接。
14.如權(quán)利要求13所述的固體攝像器件，其中，所述傳輸晶體管相對于每個光電轉(zhuǎn)換 單元一對一設(shè)置，并且所述放大晶體管、所述選擇晶體管和所述復(fù)位晶體管相對于包括多 個光電轉(zhuǎn)換單元的一組一對一設(shè)置。
15.如權(quán)利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述像素晶體管包括傳輸晶體管、放大 晶體管、選擇晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵極不與向柵極施加傳輸信號的傳輸線電 連接，而是構(gòu)成為，將使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在所述傳輸晶 體管的柵極以及與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng)的浮動擴(kuò)散區(qū)上，并且其上輸出有電信號的所述信號線不與其中在信號線上輸出電信號的半導(dǎo)體器件電連接。
16.如權(quán)利要求15所述的固體攝像器件，其中，所述傳輸晶體管相對于每個光電轉(zhuǎn)換 單元一對一設(shè)置，并且所述放大晶體管、所述選擇晶體管和所述復(fù)位晶體管相對于包括多 個光電轉(zhuǎn)換單元的一組一對一設(shè)置。
17.如權(quán)利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述像素晶體管包括傳輸晶體管、放大 晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵極不與向柵極施加傳輸信號的傳輸線電 連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在柵極上；所述復(fù)位晶體管的柵極不與向柵極施加復(fù)位信號的復(fù)位線電連接，而是構(gòu)成為，將使 得所述相應(yīng)的復(fù)位晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加在柵極上；并且其上輸出有電信號的所述信號線不與其中在信號線上輸出電信號的半導(dǎo)體器件電連接。
18.如權(quán)利要求17所述的固體攝像器件，其中，所述傳輸晶體管相對于每個光電轉(zhuǎn)換 單元一對一設(shè)置，并且所述放大晶體管和所述復(fù)位晶體管相對于包括多個光電轉(zhuǎn)換單元的一組一對一設(shè)置。
19.如權(quán)利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述像素晶體管包括傳輸晶體管、放大 晶體管和復(fù)位晶體管，其中，在所述放電區(qū)中，所述傳輸晶體管的柵極不與向柵極施加傳輸信號的傳輸線電 連接，而是構(gòu)成為，使得所述相應(yīng)的傳輸晶體管處于接通狀態(tài)的電位施加所述傳輸晶體管 的柵極和與所述傳輸晶體管的漏極對應(yīng)的浮動擴(kuò)散區(qū)上；并且其上輸出有電信號的信號線不與其中從信號線輸出電信號的半導(dǎo)體器件電連接。
20.一種電子設(shè)備，其包括通過感光表面接收光并且產(chǎn)生出信號電荷的光電轉(zhuǎn)換單 元，以及半導(dǎo)體基板，其中在像素區(qū)中設(shè)有用來將由所述光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生出的所述信號 電荷作為電信號輸出的像素晶體管，其中，所述像素區(qū)包括有效像素區(qū)，其中布置有有效像素，在有效像素中入射光入射 到所述光電轉(zhuǎn)換單元的所述感光表面上；以及遮光區(qū)，其設(shè)在所述有效像素區(qū)的附近并且 其中布置有遮光像素，在遮光像素中，在光電轉(zhuǎn)換單元的感光表面的上側(cè)設(shè)有用于遮擋入 射光的遮光單元，其中，所述遮光區(qū)還包括放電區(qū)，在該放電區(qū)中，用于將從所述有效像素區(qū)泄漏出的信號電荷排放出的放電像素布置成所述遮光像素，所述遮光區(qū)還包括光學(xué)黑區(qū)，在光學(xué)黑區(qū) 中布置有光學(xué)黑像素作為遮光像素，在光學(xué)黑像素中，像素晶體管將由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生 出的信號電荷作為黑電平參考信號輸出，并且所述相應(yīng)的放電區(qū)設(shè)在所述有效像素區(qū)和所 述光學(xué)黑區(qū)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體攝像器件、其制造方法、照相機(jī)和電子設(shè)備。該固體攝像器件包括光電二極管，其具有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，為呈矩陣形式布置在半導(dǎo)體基板的感光表面上的每個像素分別形成；第一導(dǎo)電型傳輸柵極電極；信號讀取單元；以及反型層感應(yīng)電極，其在覆蓋一部分或整個所述光電二極管的區(qū)域中隔著所述柵極絕緣層形成在所述半導(dǎo)體基板上，并且由功函大于所述傳輸柵極電極的功函的導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成，其中，感應(yīng)出反型層，這是通過所述反型層感應(yīng)電極在所述半導(dǎo)體區(qū)的所述反型層感應(yīng)電極側(cè)的表面上累積第二導(dǎo)電型載流子來形成的。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供改善圖像質(zhì)量的固體攝像器件。
文檔編號H04N5/225GK102082153SQ201010524878
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者古閑史彥, 坂野賴人, 太田和伸, 工藤義治, 柳田剛志, 森裕之, 鈴木亮司, 阿部高志, 馬渕圭司 申請人:索尼公司