專利名稱：固體攝像器件、固體攝像器件制造方法以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、固體攝像器件制造方法以及電子裝置，特別地，涉及能夠穩(wěn)定地形成溢出勢(shì)壘(overflow barrier)的固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法以及安裝有該固體攝像器件的電子裝置。
背景技術(shù)：
固體攝像器件包括例如互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)圖像傳感器，該CMOS圖像傳感器通過MOS晶體管來(lái)讀出累積在作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管的pn結(jié)電容中的光電荷。CMOS圖像傳感器進(jìn)行這樣的操作它把累積在各像素或各行等中的光電二極管內(nèi)的光電荷讀出。因此，例如，所有像素中的用于累積光電荷的曝光期間不可能相互一致， 并且當(dāng)被拍攝物體移動(dòng)時(shí)所拍攝的圖像中會(huì)發(fā)生失真。圖1示出了單位像素的結(jié)構(gòu)示例。如圖1所示，單位像素20A除了包括光電二極管(PD) 21以外，還包括傳輸門對(duì)、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 25、復(fù)位晶體管沈、放大晶體管27和選擇晶體管觀。在單位像素20A中，光電二極管21例如是埋入型光電二極管，該埋入型光電二極管是通過將N型埋入層34埋入到形成于P型阱層32表面?zhèn)鹊腜型層33中而形成的，上述 P型阱層32形成在N型基板31上。P型阱層32形成在第二傳輸門M的下方。當(dāng)?shù)诙鬏旈TM處于斷開狀態(tài)時(shí)，電荷的移動(dòng)受到電位勢(shì)壘的阻礙。另一方面，當(dāng)?shù)诙鬏旈TM處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，第二傳輸門M下方的電位勢(shì)壘變低，由光電二極管21的pn結(jié)所累積的電荷被傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25，并且浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25的電壓的變化經(jīng)過放大晶體管27后而被輸出至信號(hào)線17。如上所述，設(shè)有這種單位像素的CMOS圖像傳感器具有如下問題當(dāng)拍攝移動(dòng)的被拍攝物體時(shí)，會(huì)發(fā)生圖像失真。機(jī)械快門系統(tǒng)使用機(jī)械遮光部的機(jī)械快門系統(tǒng)被廣泛作為實(shí)現(xiàn)全局曝光的方法之一，該全局曝光用于在同一曝光期間內(nèi)對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的單位像素20A的固體攝像器件中的所有像素進(jìn)行攝像。全局曝光是這樣進(jìn)行的所有像素同時(shí)開始曝光，并且所有像素同時(shí)結(jié)束曝光。機(jī)械快門系統(tǒng)通過機(jī)械地控制曝光期間使得所有像素中光入射到光電二極管21 上的期間以及所有像素中產(chǎn)生的光電荷的期間彼此相同。在得到將機(jī)械快門關(guān)閉因而基本上沒有光電荷被累積的狀態(tài)之后，機(jī)械快門系統(tǒng)依次讀出信號(hào)。然而，由于該機(jī)械快門系統(tǒng)需要機(jī)械遮光部，因而難以小型化，并且由于機(jī)械驅(qū)動(dòng)速度受到局限，因此該機(jī)械快門系統(tǒng)的同時(shí)性(simultaneity)比電氣方法的同時(shí)性差。設(shè)有存儲(chǔ)部的像素結(jié)構(gòu)圖2示出了包括有存儲(chǔ)部(MEM)的CMOS圖像傳感器中的單位像素的結(jié)構(gòu)示例。如圖2所示，單位像素20B包括與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 25分隔開的電荷保持區(qū)域 (下文中稱為“存儲(chǔ)部(MEM)”)23。存儲(chǔ)部23用于對(duì)埋入型光電二極管(PD)21中所累積的光電荷進(jìn)行暫時(shí)保持。單位像素20B還包括用于將光電二極管(PD)21中所累積的光電荷傳輸至存儲(chǔ)部23的第一傳輸門22。在設(shè)有存儲(chǔ)部23的單位像素20B中，由光電二極管(PD)21累積的光電荷一旦被傳輸給存儲(chǔ)部23之后，上述光電荷隨后便被繼續(xù)傳輸給浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域25，并進(jìn)行讀出操作。然而，由于第一傳輸門22和存儲(chǔ)部23形成于同一像素內(nèi)，因而光電二極管(PD)21中能夠累積的電荷最大量有所減少。這樣的CMOS圖像傳感器例如披露于作為專利文獻(xiàn)1的日本專利特許公報(bào)第2006-311515號(hào)和作為專利文獻(xiàn)2的日本專利特許公報(bào)第11-177076 號(hào)中。通過溢出通道使光電二極管與存儲(chǔ)部一體化的像素結(jié)構(gòu)作為用于解決上述使用了存儲(chǔ)部23的系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題的方法，例如參見作為專利文獻(xiàn)3的日本專利特許公報(bào)第2009-268083號(hào)(圖19和圖21)，本申請(qǐng)人在先提出過一種像素結(jié)構(gòu)，在該像素結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在光電二極管21與存儲(chǔ)部23之間的電荷傳輸通道中形成電位勢(shì)壘(一般稱為溢出勢(shì)壘)時(shí)，光電二極管21與存儲(chǔ)部23以耗盡狀態(tài)彼此連接。圖3示出了專利文獻(xiàn)3中所提出的單位像素的結(jié)構(gòu)示例。如圖3所示，單位像素 20C具有這樣的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，通過在柵極電極22A下方且在光電二極管21與存儲(chǔ)部23 之間的邊界部分中設(shè)置N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37來(lái)形成溢出通道30。為了形成溢出通道30，需要使雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37處于低電位。可通過用N型雜質(zhì)輕微地?fù)诫s該雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37來(lái)形成該N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37。圖4是圖3中單位像素20C的X方向(圖3中的A-A')電位圖。圖4的X方向電位圖清楚地表明通過在光電二極管21與存儲(chǔ)部23之間的邊界部分中設(shè)置有N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37，能使該邊界部分的電位下降。電位發(fā)生下降的該部分成為了溢出通道30。光電二極管21中所產(chǎn)生的且超過了溢出通道30的電位的電荷會(huì)自動(dòng)漏入存儲(chǔ)部23并被累積在存儲(chǔ)部23中。所產(chǎn)生的但未超過溢出通道30的電位的電荷則被累積在光電二極管21 中。因此，通過雜質(zhì)濃度來(lái)控制溢出勢(shì)壘的電位高度，并且溢出通道30用作中間電荷傳輸部。具體地，在多個(gè)單位像素全部都同時(shí)進(jìn)行攝像操作的曝光期間內(nèi)，作為中間電荷傳輸部的溢出通道30將如下電荷作為信號(hào)電荷而傳輸?shù)酱鎯?chǔ)部23中在光電二極管21中經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的并且超過了由溢出通道30的電位所規(guī)定的預(yù)定電荷量的電荷。順便提及地，在圖3中，采用了通過設(shè)置N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37來(lái)形成溢出通道30 的結(jié)構(gòu)。然而，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，通過設(shè)置P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37來(lái)代替設(shè)置N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37，由此形成溢出通道30。在圖3的單位像素20C中，在光電二極管21與存儲(chǔ)部23之間以耗盡狀態(tài)形成的溢出通道30的溢出勢(shì)壘的電位變化會(huì)影響固體攝像器件的性能。
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具體地，溢出勢(shì)壘的電位變化會(huì)影響最初讀出的信號(hào)量與被保持在存儲(chǔ)部23中之后然后被讀出的信號(hào)量之比，因此，由于在輸出圖像特性方面的像素間差異或在所保持電荷的最大量方面的像素間差異因而影響了固體攝像器件的性能。圖5示出了圖3的單位像素20C的一部分以及該部分的電位。如圖5所示，通過輕微注入N型雜質(zhì)形成了其中形成有溢出通道30的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37。通過雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域 37中的雜質(zhì)濃度來(lái)控制溢出勢(shì)壘(overflow barrier,0FB)的電位高度。關(guān)于雜質(zhì)注入方法，如圖6所示，利用光致抗蝕劑50，注入形成溢出通道30用的離子(例如N型雜質(zhì))。然而，當(dāng)使用這種注入方法時(shí)，無(wú)法避免地會(huì)出現(xiàn)光致抗蝕劑50的寬度的變化或者光致抗蝕劑50的對(duì)準(zhǔn)精度的變化。結(jié)果，由于在雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域37的兩側(cè)均存在有N型雜質(zhì)區(qū)域，因此作為溢出通道30的那部分的N型濃度不是恒定的而是變化的。于是，如圖6的溢出勢(shì)壘電位圖中清楚表明的那樣，作為溢出通道30的那部分的 N型濃度的變化表現(xiàn)為溢出勢(shì)壘(OFB)的電位的變化，并且使固體攝像器件的特性劣化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況而做出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是期望能夠穩(wěn)定地形成溢出勢(shì)壘， 該溢出勢(shì)壘確定了累積在光電二極管中的以及流出至存儲(chǔ)部中的預(yù)定電荷量。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包括多個(gè)單位像素的固體攝像器件，其中，所述多個(gè)單位像素均包括光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；第一傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸；電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持通過所述第一傳輸門從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的所述電荷；第二傳輸門，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出。位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分具有在規(guī)定了預(yù)定電荷量的電位下形成的溢出通道結(jié)構(gòu)，所述溢出通道用于將超過所述預(yù)定電荷量的電荷作為信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域。所述第一傳輸門設(shè)有功函數(shù)不同的兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別作為布置于所述溢出通道上方的柵極電極和布置于所述電荷保持區(qū)域上方的柵極電極。兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述溢出通道上方的那個(gè)柵極電極的功函數(shù)小于兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述電荷保持區(qū)域上方的另一個(gè)柵極電極的功函數(shù)。兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述溢出通道上方的那個(gè)柵極電極是N型多晶硅，兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述電荷保持區(qū)域上方的另一個(gè)柵極電極是P型多晶硅。所述N型多晶硅和所述P型多晶硅被絕緣層分離開。位于所述溢出通道上方的所述柵極電極和位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是處于同一層中的多晶硅結(jié)構(gòu)，并且是通過注入不同雜質(zhì)而被分離為所述N型多晶硅和所述P型多晶硅。兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述溢出通道上方的那個(gè)柵極電極是由金屬形成的電極，兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述電荷保持區(qū)域上方的另一個(gè)柵極電極是P型多晶娃。
兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述溢出通道上方的那個(gè)柵極電極是N型多晶硅，兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述電荷保持區(qū)域上方的另一個(gè)柵極電極是由金屬形成的電極。兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述溢出通道上方的那個(gè)柵極電極與兩個(gè)所述柵極電極中的位于所述電荷保持區(qū)域上方的另一個(gè)柵極電極是由不同種類的金屬形成的電極。位于所述溢出通道上方的所述柵極電極和位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極每一者與同一布線連接。本發(fā)明實(shí)施例提供了第一種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出。在本發(fā)明實(shí)施例的第一種固體攝像器件的制造方法中，在半導(dǎo)體基板中形成了電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成了第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成了第二柵極電極，所述第二柵極電極具有與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同的功函數(shù)，所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及形成了所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出。本發(fā)明實(shí)施例提供了第二種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一柵極電極和第二傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；以及將離子注入到要成為所述第一傳輸門的第一柵極電極的部分、要成為所述第一傳輸門的第二柵極電極的部分和要成為所述第二傳輸門的柵極電極的部分中，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二柵極電極具有與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同的功函數(shù)，并且所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域。所述離子注入步驟包括在利用光致抗蝕劑進(jìn)行圖形化之后，將P型離子注入到要成為所述第一傳輸門的所述第一柵極電極的部分和要成為所述第二傳輸門的所述柵極電極的部分中，以及在利用光致抗蝕劑進(jìn)行圖形化之后，將N型離子注入到要成為所述第一傳輸門的所述第二柵極電極的部分中。在第二種固體攝像器件的制造方法中，在半導(dǎo)體基板中形成了電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成了第一柵極電極和第二傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成了所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；以及將離子注入到要成為所述第一傳輸門的第一柵極電極、所述第一傳輸門的第二柵極電極和所述第二傳輸門的柵極電極的各個(gè)部分中，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二柵極電極具有與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同的功函數(shù)，并且所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域。本發(fā)明實(shí)施例提供了第三種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，所述第二柵極電極要被設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊預(yù)定金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成所述第二柵極電極。在第三種固體攝像器件的制造方法中，在半導(dǎo)體基板中形成了電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成了第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成了所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成了預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行了蝕刻，使得能夠設(shè)置具有與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同的功函數(shù)的第二柵極電極，所述第二柵極電極要被設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊預(yù)定金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成了所述第二柵極電極。本發(fā)明實(shí)施例提供了第四種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第二傳輸門的柵極電極，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第一傳輸門的第一柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極會(huì)被設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方；在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第一柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊第一金屬，隨后除去不需要的金屬層，由此形成所述第一柵極電極；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊與所述第一金屬不同的第二金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成所述第二柵極電極。在第四種固體攝像器件的制造方法中，在半導(dǎo)體基板中形成了電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第二傳輸門的柵極電極，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第一傳輸門的第一柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述
10光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極會(huì)被設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方；在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第一柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊第一金屬，隨后除去不需要的金屬層，由此形成所述第一柵極電極；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置具有與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同的功函數(shù)的第二柵極電極，所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中，沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊與所述第一金屬不同的第二金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成所述第二柵極電極。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種安裝有固體攝像器件的電子裝置，其中，所述固體攝像器件包括多個(gè)單位像素，所述多個(gè)單位像素均包括光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；第一傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸；電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持通過所述第一傳輸門從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的所述電荷；第二傳輸門，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，以便將通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而讀出。位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分具有在規(guī)定了預(yù)定電荷量的電位下形成的溢出通道結(jié)構(gòu)，所述溢出通道將超過所述預(yù)定電荷量的電荷作為信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域。此外，所述第一傳輸門設(shè)有功函數(shù)不同的兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別作為布置于所述溢出通道上方的柵極電極和布置于所述電荷保持區(qū)域上方的柵極電極。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠穩(wěn)定地形成溢出勢(shì)壘。


圖1示出了現(xiàn)有的單位像素的結(jié)構(gòu)。圖2示出了現(xiàn)有的單位像素的結(jié)構(gòu)。圖3示出了現(xiàn)有的單位像素的結(jié)構(gòu)。圖4是示出了圖3中單位像素的X方向電位的電位圖。圖5用于輔助說(shuō)明現(xiàn)有的單位像素中的溢出勢(shì)壘的電位。圖6是用于輔助說(shuō)明雜質(zhì)注入方法的圖。圖7是示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的單位像素的一種結(jié)構(gòu)。圖9是圖8中的單位像素沿X方向的結(jié)構(gòu)圖。圖10A、圖10B、圖IOC和圖IOD是用于說(shuō)明圖8中的單位像素的制造方法的圖。圖11示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的單位像素的另一種結(jié)構(gòu)。圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、圖12E、圖12F和圖12G是用于輔助說(shuō)明圖11中的單位像素的制造方法的圖。圖13示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的單位像素的又一種結(jié)構(gòu)。
圖14A、圖14B、圖14C、圖14D、圖14E、圖14F、圖14G和圖14H是用于說(shuō)明圖13中的單位像素的制造方法的圖。圖15是用于輔助說(shuō)明圖13中的單位像素的制造方法的圖。圖16示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的單位像素的再一種結(jié)構(gòu)。圖17A、圖17B、圖17C、圖17D和圖17E是用于輔助說(shuō)明圖16中的單位像素的制造方法的圖。圖18是示出了本發(fā)明實(shí)施例所適用的電子裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下面說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案(下文中將這些方案稱為實(shí)施例)。順便提及地，將按照如下順序進(jìn)行說(shuō)明。1.第--實(shí)施例
2.第二二實(shí)施例
3.第三Ξ實(shí)施例4.第四實(shí)施例5.變形例1.第一實(shí)施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例圖7是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例所適用的固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示例的框圖。CMOS圖像傳感器100包括像素陣列部111、垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113、水平驅(qū)動(dòng)部114和系統(tǒng)控制部115。像素陣列部111、垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113、水平驅(qū)動(dòng)部 114和系統(tǒng)控制部115形成在圖7中未圖示的半導(dǎo)體基板(芯片)上。在像素陣列部111中，以矩陣形式二維地布置有包括光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素 (圖5中的單位像素20C)，上述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生具有與入射光量對(duì)應(yīng)的電荷量的光電荷(后面有時(shí)將光電荷簡(jiǎn)稱為“電荷”)，并將該光電荷累積在該光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)。順便提及地，在下文中，光電荷可簡(jiǎn)稱為“電荷”，并且“單位像素”可簡(jiǎn)稱為“像素”。像素陣列部111還具有沿著圖7的水平方向(像素行中的像素的布置方向)形成的與呈矩陣形式布置的像素的各行對(duì)應(yīng)的像素驅(qū)動(dòng)線116，以及沿著圖7的垂直方向(像素列中的像素的布置方向)形成的與呈矩陣形式布置的像素的各列對(duì)應(yīng)的垂直信號(hào)線117。 雖然圖7示出了單條的像素驅(qū)動(dòng)線116，但像素驅(qū)動(dòng)線116不限于單條線。像素驅(qū)動(dòng)線116 的一端連接至垂直驅(qū)動(dòng)部112的與各行對(duì)應(yīng)的輸出端。CMOS圖像傳感器100還包括信號(hào)處理部118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119。信號(hào)處理部118 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119可由設(shè)置在與CMOS圖像傳感器100獨(dú)立的基板上的例如數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal ftOcessor，DSP)等外部信號(hào)處理部來(lái)實(shí)現(xiàn)，或通過軟件進(jìn)行處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以與CMOS圖像傳感器100安裝在同一個(gè)基板上。垂直驅(qū)動(dòng)部112由移位寄存器或地址解碼器等構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)部112例如是以對(duì)所有像素同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式或者以行為單位進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)像素陣列部111的各像素進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的像素驅(qū)動(dòng)部。雖然并未示出垂直驅(qū)動(dòng)部112的具體結(jié)構(gòu)，但垂直驅(qū)動(dòng)部112一般具有兩個(gè)掃描系統(tǒng)，即，讀出掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)。讀出掃描系統(tǒng)以行為單位依次選擇并掃描像素陣列部111的單位像素，由此從單位像素中讀出信號(hào)。清除掃描系統(tǒng)對(duì)將要被讀出掃描系統(tǒng)執(zhí)行讀出掃描的讀出行進(jìn)行清除掃描，該清除掃描比讀出掃描提前與快門速度對(duì)應(yīng)的時(shí)間。通過清除掃描系統(tǒng)進(jìn)行的清除掃描，將不必要的電荷從讀出行的單位像素的光電轉(zhuǎn)換元件中清除(復(fù)位所述光電轉(zhuǎn)換元件)。于是，通過清除掃描系統(tǒng)對(duì)不必要的電荷進(jìn)行的清除(復(fù)位)，來(lái)進(jìn)行所謂的電子快門操作。在此情況下的電子快門操作是指排出光電轉(zhuǎn)換元件中的光電荷并開始新曝光(開始累積光電荷)的操作。通過讀出掃描系統(tǒng)進(jìn)行的讀出操作而讀出的信號(hào)對(duì)應(yīng)于在上一次讀出操作或電子快門操作之后入射的光量。從上一次進(jìn)行讀出操作的讀出時(shí)刻或從進(jìn)行電子快門操作的清除時(shí)刻到這一次進(jìn)行讀出操作的讀出時(shí)刻之間的期間是單位像素中的光電荷的累積時(shí)間(曝光時(shí)間)。通過各條垂直信號(hào)線117把從被垂直驅(qū)動(dòng)部112選擇并掃描的像素行中的各個(gè)單位像素輸出的像素信號(hào)提供給列處理部113。針對(duì)像素陣列部111的各像素列，列處理部 113對(duì)通過垂直信號(hào)線117從被選擇行的各個(gè)單位像素輸出的像素信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的信號(hào)處理，并且暫時(shí)保持著經(jīng)過該信號(hào)處理之后的像素信號(hào)。具體地，列處理部113至少進(jìn)行噪聲除去處理(例如相關(guān)雙采樣(Correlated Double Sampling，⑶S)處理)等信號(hào)處理。列處理部113的⑶S處理除去了復(fù)位噪聲、像素所固有的例如放大晶體管閾值變化等固定模式噪聲等。除了具有噪聲除去處理功能以外，列處理部113還能夠設(shè)置有例如模擬數(shù)字(Analog-to-Digital，AD)轉(zhuǎn)換功能，從而將信號(hào)電平作為數(shù)字信號(hào)輸出。水平驅(qū)動(dòng)部114是由移位寄存器或地址解碼器等構(gòu)成的。水平驅(qū)動(dòng)部114依次選擇與列處理部113的像素列對(duì)應(yīng)的單位電路。在列處理部113中經(jīng)過信號(hào)處理后的像素信號(hào)通過水平驅(qū)動(dòng)部114的選擇和掃描而被依次輸出給信號(hào)處理部118。系統(tǒng)控制部115由用于產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)的時(shí)序發(fā)生器等形成。系統(tǒng)控制部115 例如基于由時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生的各種時(shí)序信號(hào)對(duì)垂直驅(qū)動(dòng)部112、列處理部113和水平驅(qū)動(dòng)部114進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。信號(hào)處理部118至少具有相加處理功能。信號(hào)處理部118對(duì)從列處理部113輸出的像素信號(hào)進(jìn)行諸例如相加處理等各種信號(hào)處理。在信號(hào)處理部118進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部119暫時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)信號(hào)處理部118進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)所必需的數(shù)據(jù)。單位像素的結(jié)構(gòu)下面將說(shuō)明圖7中以矩陣形式布置在像素陣列部111中的單位像素120的具體結(jié)構(gòu)。單位像素120具有這樣的像素結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，如前所述的光電二極管和存儲(chǔ)部通過溢出通道而彼此集成在一起。在各實(shí)施例中，將單位像素120A 120D的結(jié)構(gòu)(第一實(shí)施例至第四實(shí)施例)作為單位像素120的示例進(jìn)行說(shuō)明。在第一實(shí)施例中，將會(huì)說(shuō)明單位像素 120A。圖8示出了單位像素120A的結(jié)構(gòu)。單位像素120A具有作為光電轉(zhuǎn)換元件的例如光電二極管(PD) 121。光電二極管 121例如是埋入型光電二極管，它是通過將N型埋入層134埋入到形成于P型阱層132的基
13板表面?zhèn)忍幍腜型層133中而形成的，其中P型阱層132形成在N型基板131上。單位像素120A除了具有光電二極管121以外，還具有第一傳輸門122、存儲(chǔ)部 (MEM) 123、第二傳輸門IM和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125。順便提及地，存儲(chǔ)部123和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125被遮光。當(dāng)向柵極電極122A和柵極電極122B施加傳輸脈沖TRX時(shí)，第一傳輸門就傳輸經(jīng)過光電二極管121光電轉(zhuǎn)換后而得到的且累積在光電二極管121中的電荷。具體地，柵極電極122A由P型多晶硅(polycrystalline silicon ； polycrystalline Si ；Poly-Si)形成，并且設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方。另一方面，柵極電極 122B由N型多晶硅(Poly-Si)形成，并且設(shè)置在作為形成于光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部 (MEM) 123之間的邊界部分中的溢出通道130的那部分的上方。順便提及地，即使當(dāng)柵極電極122B被布置為具有與作為溢出通道130的那部分以外的光電二極管121或存儲(chǔ)部123 重疊的某個(gè)重疊部分時(shí)，也沒有問題。柵極電極122A和柵極電極122B各自的Poly-Si (多晶硅)部分被絕緣膜(絕緣層)分隔開，但都與同一條布線(TRX)電連接。形成柵極電極122A用的P型Poly-Si和形成柵極電極122B用的N型Poly-Si被氧化物膜隔離開。存儲(chǔ)部123由在柵極電極122A下方形成的N型埋入式溝道135構(gòu)成。存儲(chǔ)部123 累積通過第一傳輸門122從光電二極管121傳輸來(lái)的電荷。順便提及地，存儲(chǔ)部123被形成為具有這樣的雜質(zhì)濃度當(dāng)通過第二傳輸門1 傳輸(排出)電荷時(shí)，該雜質(zhì)濃度處于耗盡狀態(tài)。在單位像素I2OA中，在形成于N型基板131上的P型阱層132的內(nèi)部，光電二極管121和存儲(chǔ)部123被形成為N型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域。例如，當(dāng)在此情況下P型阱層132的P 型雜質(zhì)濃度為lX1015(cnT3)時(shí)，光電二極管121和存儲(chǔ)部123被形成得具有當(dāng)排出電荷時(shí)會(huì)處于耗盡狀態(tài)的N型雜質(zhì)濃度，例如濃度約為lX1016(cm_3) lX1017(cm_3)。另外，形成于光電二極管121的基板表面?zhèn)壬系腜型層133被形成得具有例如約lX1017(cm_3) IX IO19 (cm-3)的雜質(zhì)濃度。第二傳輸門IM形成在存儲(chǔ)部(MEM) 123與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125之間。當(dāng)向柵極電極124A施加傳輸脈沖TRG時(shí)，第二傳輸門IM就對(duì)累積在存儲(chǔ)部123中的電荷進(jìn)行傳輸。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125是由N型層形成的電荷電壓轉(zhuǎn)換部。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125將通過第二傳輸門IM從存儲(chǔ)部123傳輸來(lái)的電荷轉(zhuǎn)換成電壓。圖9是圖8中的單位像素120A的沿X方向的結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，在形成有存儲(chǔ)部123的存儲(chǔ)區(qū)域(MEM)上覆蓋有由P型Poly-Si制成的柵極電極122A。另一方面，在由N型Poly-Si制成的柵極電極122B的下方有P型阱層132。溢出勢(shì)壘(OFB)可由柵極電極122A的P型Poly-Si的功函數(shù)與柵極電極122B的 N型Poly-Si的功函數(shù)之差形成。仍參照?qǐng)D8的說(shuō)明，單位像素120A還包括復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管128。在圖8的示例中，使用N溝道MOS晶體管作為復(fù)位晶體管126、放大晶體管 127和選擇晶體管128。然而，圖8所示出的復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管 128的導(dǎo)電類型的組合僅僅是一個(gè)示例，而不限于這些導(dǎo)電類型的組合。復(fù)位晶體管1 被連接在電源VDB與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125之間。當(dāng)向復(fù)位晶體管1 的柵極電極施加復(fù)位脈沖RST時(shí)，復(fù)位晶體管1 將浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125復(fù)位。放大晶體管 127的漏極電極連接至電源VD0，而放大晶體管127的柵極電極連接至浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125。 放大晶體管127讀出浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域125的電壓。例如，選擇晶體管1 的漏極電極連接至放大晶體管127的源極電極，并且選擇晶體管128的源極電極連接至垂直信號(hào)線117。當(dāng)向選擇晶體管128的柵極電極施加選擇脈沖SEL時(shí)，選擇晶體管1 選擇要被讀出像素信號(hào)的單位像素120。順便提及地，也可將選擇晶體管1 連接在電源VDO與放大晶體管127的漏極電極之間。順便提及地，取決于像素信號(hào)的讀出方法，也可以省略復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管128中的一個(gè)或多個(gè)，或者可以讓多個(gè)像素共用復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管128中的一個(gè)或多個(gè)。單位像素120A還包括用于把累積在光電二極管121中的電荷排出的電荷排出部 (未圖示)。在曝光開始時(shí)，當(dāng)向上述電荷排出部的柵極電極施加控制脈沖ABG時(shí)，該電荷排出部將光電二極管121的電荷排出至由N型層形成的漏極部。電荷排出部用來(lái)防止在曝光結(jié)束后的讀出期間中當(dāng)光電二極管121飽和時(shí)發(fā)生電荷溢出。所述漏極部被施加預(yù)定電壓 VDA。存儲(chǔ)部上方的各柵極電極的電位下面對(duì)作為電荷保持區(qū)域的存儲(chǔ)部123上方的各柵極電極，即第一傳輸門122的柵極電極122A和柵極電極122B的電位進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)向柵極電極122A和柵極電極122B施加傳輸脈沖TRX時(shí)，由于形成柵極電極 122B用的N型Poly-Si的功函數(shù)小于形成柵極電極122A用的P型Poly-Si的功函數(shù)，所以作為溢出通道130的那部分的電位下降。也就是說(shuō)，當(dāng)向柵極電極122A和柵極電極122B施加同一電壓(傳輸脈沖TRX)時(shí)，向柵極電極122B側(cè)施加了例如約為IV的偏壓。于是，就電位方面而言，是從上側(cè)施加了偏移電壓(offset voltage) 0因此，形成在柵極電極122B 下方的P型阱層132的電位下降，由此形成了溢出通道130。換言之，當(dāng)柵極電極122B設(shè)置在P型阱層132的上方，并且向柵極電極122A和柵極電極122B施加傳輸脈沖TRX時(shí)，通過柵極電極122A與柵極電極122B間的偏移對(duì)P型阱層132進(jìn)行調(diào)節(jié)。也就是說(shuō)，通過向柵極電極122A和柵極電極122B施加傳輸脈沖TRX，使由位于光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分中的P型阱層132形成的溢出勢(shì)壘(OFB)的電位加深，由此形成了溢出通道130。順便提及地，當(dāng)通過控制溢出勢(shì)壘(OFB)的電位高度而形成溢出通道130時(shí)，施加例如OV或負(fù)電位作為傳輸脈沖TRX。制造工序下面參照?qǐng)DIOA 圖IOD來(lái)說(shuō)明圖8中的單位像素120A的制造工序。首先，如圖IOA所示，進(jìn)行離子注入處理，從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成作為N型區(qū)域的存儲(chǔ)部(MEM) 123。這時(shí)形成的存儲(chǔ)部123的N型雜質(zhì)濃度是前文所述的濃度。接著，如圖IOB所示，進(jìn)行熱氧化處理從而形成氧化硅膜(Si氧化物膜)，隨后形成Poly-Si膜并進(jìn)行圖形化處理，由此形成第一傳輸門122的柵極電極122A和第二傳輸門 124的柵極電極124A。然而，在上述圖形化處理之前，進(jìn)行離子注入處理使柵極電極122A和
15柵極電極124A形成得具有P型雜質(zhì)濃度。這樣，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方。順便提及地，在本制造工序的示例中，已經(jīng)說(shuō)明的是在圖形化之前進(jìn)行離子注入的示例。然而，也可以在制造工序的最后階段利用光掩模將離子僅注入至柵極電極122A 中。另一方面，關(guān)于柵極電極124A，柵極電極124A可以與柵極電極122A同時(shí)形成為P型， 或者可以在形成柵極電極124A之后通過離子注入將柵極電極124A形成為N型。然后，如圖IOC所示，進(jìn)行熱氧化處理或?qū)盈B處理以形成氧化硅膜，隨后通過再次形成Poly-Si膜并進(jìn)行蝕刻以獲得所需圖形，由此形成柵極電極122B。于是，由N型 Poly-Si制成的柵極電極122B設(shè)置在作為溢出通道130的那部分的上方。最后，如圖IOD所示，進(jìn)行離子注入處理從而在形成于N型基板131上的P型阱層 132中形成光電二極管(PD) 121和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125。這時(shí)形成的光電二極管121的雜質(zhì)濃度是前文所述的濃度。隨后，經(jīng)過諸如雜質(zhì)活化用的熱處理等預(yù)定的已知制造工序， 能夠獲得具有圖8所示的單位像素120A的CMOS圖像傳感器100。如上所述，在第一實(shí)施例中，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A和由N型 Poly-Si制成的柵極電極122B被設(shè)置為具有不同功函數(shù)的柵極電極(這兩個(gè)柵極電極分別設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方和溢出通道130的上方)。上述兩個(gè)柵極電極間的偏移使光電二極管121與存儲(chǔ)部123之間的邊界部分中的P型阱層132的電位下降，由此形成溢出通道 130。因此，不是通過在作為溢出通道130的部分中設(shè)置雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域而是能夠通過設(shè)置有多個(gè)柵極電極來(lái)形成溢出通道130。因此，能夠穩(wěn)定地形成溢出勢(shì)壘(中間溢出勢(shì)壘)。 另外，由于兩個(gè)柵極電極間的偏移使電位下降，與通過雜質(zhì)濃度來(lái)控制溢出勢(shì)壘的電位高度的情況相比，能夠更有力地控制電位。順便提及地，在圖8及圖IOA 圖IOD的說(shuō)明中，柵極電極122B具有跨越到柵極電極122A上方的結(jié)構(gòu)。然而，柵極電極122B不是必需具有這樣的結(jié)構(gòu)。只要柵極電極122B 被設(shè)置在光電二極管121與存儲(chǔ)部123之間的邊界部分中就足夠了。另外，圖8的單位像素120A中，形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域和柵極電極用的P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體可以互換。2.第二實(shí)施例單位像素的結(jié)構(gòu)下面參照?qǐng)D11來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于第一實(shí)施例中由多晶硅形成的兩個(gè)柵極電極中的一者在第二實(shí)施例中是由金屬形成的。圖11示出了單位像素120B的結(jié)構(gòu)。順便提及地，在圖11中，與圖8中相對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部分由相同的附圖標(biāo)記表示，并適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。在單位像素120B中，在P型阱層132上形成有層間絕緣膜140，由P型Poly-Si (多晶硅)制成的柵極電極122A形成在存儲(chǔ)部123的上方。另外，在光電二極管(PD)121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分中作為溢出通道130的那部分的上方形成有層疊在柵極絕緣膜122D上的金屬性柵極電極122C。具體地，在單位像素120B中，形成柵極電極122A以后，形成層間絕緣膜140，蝕刻掉層間絕緣膜140的將要在其下方形成溢出通道130的部分，在層間絕緣膜140的該部分中層疊柵極絕緣膜122D和金屬性柵極電極122C，隨后通過化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)除去柵極絕緣膜122D及金屬性柵極電極122C的上部，由此形成了柵極電極。上述工序被稱為鑲嵌工藝。將會(huì)在圖12A 圖12G所示的單位像素120B 的制造工序部分中對(duì)該工序的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。金屬性柵極電極122C例如由下列材料形成選自由鉿(Hf)和鉭(Ta)等組成的組中的金屬；包含這些金屬的合金；或者包含這些金屬的化合物。金屬性柵極電極122C的功函數(shù)接近N型Poly-Si的功函數(shù)。具體地，作為金屬性柵極電極122C，具有4. 6eV以下的功函數(shù)的材料或者優(yōu)選具有4. 3eV以下的功函數(shù)的材料是適合的。特別地，期望使用HfSix 作為金屬性柵極電極122C。使用氧化硅膜或諸如氧化鉿(HfO2)等高介電常數(shù)絕緣膜等作為柵極絕緣膜122D。在如上所述形成的單位像素120B中，當(dāng)向柵極電極122A和金屬性柵極電極122C 施加傳輸脈沖TRX時(shí)，由于金屬性柵極電極122C(例如HfSix)的功函數(shù)小于柵極電極 122A(P型Poly-Si)的功函數(shù)，因而作為溢出通道130的那部分的電位下降。制造工序下面參照?qǐng)D12A 圖12G來(lái)說(shuō)明圖11所示的單位像素120B的制造工序。首先，如圖12A所示，進(jìn)行離子注入處理，從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成作為N型區(qū)域的存儲(chǔ)部(MEM) 123。接著，如圖12B所示，通過熱氧化處理形成氧化硅膜，隨后形成Poly-Si膜并進(jìn)行圖形化處理，由此形成第一傳輸門122的柵極電極122A和第二傳輸門124的柵極電極 124A。然而，在上述圖形化處理之前，進(jìn)行離子注入處理使柵極電極122A和柵極電極124A 形成得具有P型雜質(zhì)濃度。于是，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A設(shè)置在存儲(chǔ)部123 的上方。順便提及地，在本制造工序的示例中，已經(jīng)說(shuō)明的是在圖形化之前進(jìn)行離子注入的示例。然而，也可以在制造工序的最后階段使用光掩模將離子僅注入至柵極電極122A 中。另一方面，關(guān)于柵極電極124A，柵極電極124A可以與柵極電極122A同時(shí)形成為P型， 或者可以在形成柵極電極124A之后通過離子注入將該柵極電極124A形成為N型。接下來(lái)，如圖12C所示，進(jìn)行離子注入處理從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成光電二極管(PD) 121和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125。通過熱處理使雜質(zhì)活化。隨后，如圖12D所示，在形成了光電二極管(PD) 121、第一傳輸門122的柵極電極 122A、存儲(chǔ)部(MEM) 123、第二傳輸門IM和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125以后，在P型阱層132的表面?zhèn)壬闲纬蓪娱g絕緣膜140。然后，如圖12E所示，通過光刻處理和干式蝕刻處理，蝕刻掉層間絕緣膜140的如下一部分這一部分位于光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分上方且將要在這一部分中形成柵極電極。然后，如圖12F所述，在上述的通過蝕刻而被處理成預(yù)定形狀的這一部分上，沉積由氧化硅膜或高介電常數(shù)絕緣膜形成的柵極絕緣膜122D，然后再層疊由HfSix等制成的金屬性柵極電極122C。隨后，通過化學(xué)機(jī)械研磨處理，進(jìn)行用于除去金屬性柵極電極122C及柵極絕緣膜122D上部中的不必要金屬層的鑲嵌工藝。由此形成了如圖12G所示的層疊在柵極絕緣膜122D上的金屬性柵極電極122C。于是，由HfSix等制成的金屬性柵極電極122C 設(shè)置在作為溢出通道130的那部分的上方。
隨后，經(jīng)過預(yù)定的已知制造工序，能夠獲得具有圖11所示的單位像素120B的CMOS 圖像傳感器100。如上所述，在第二實(shí)施例中，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A和由相當(dāng)于N 型Poly-Si的金屬(例如HfSix)制成的金屬性柵極電極122C被設(shè)置為具有不同功函數(shù)的柵極電極(這兩個(gè)柵極電極分別設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方和溢出通道130的上方)。上述兩個(gè)柵極電極間的偏移使光電二極管121與存儲(chǔ)部123之間的邊界部分中的P型阱層132 的電位下降，從而形成了溢出通道130。順便提及地，圖11的單位像素120B中形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域和柵極電極用的P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體可以互換。當(dāng)圖11的單位像素120B中形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域和柵極電極用的P 型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體互換時(shí)，金屬電極所需的功函數(shù)也變得與前述相反。3.第三實(shí)施例單位像素的結(jié)構(gòu)下面參照?qǐng)D13來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于第一實(shí)施例中由多晶硅形成的兩個(gè)柵極電極在第三實(shí)施例中均由金屬形成。圖13示出了單位像素120C的結(jié)構(gòu)。順便提及地，在圖13中，與圖8和圖11中相對(duì)應(yīng)的部分由相同的附圖標(biāo)記表示，并適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。在單位像素120C中，在P型阱層132上形成有層間絕緣膜140，而層疊于柵極絕緣膜122F上的金屬性柵極電極122E形成在存儲(chǔ)部123的上方，層疊于柵極絕緣膜122D上的金屬性柵極電極122C形成在作為溢出通道130的那部分的上方。金屬性柵極電極122E例如由下列材料形成選自由鈦(Ti)、鉬(Mo)和釕(Ru)等組成的組中的金屬；包含這些金屬的合金；或者包含這些金屬的化合物。金屬性柵極電極 122E的功函數(shù)接近P型Poly-Si的功函數(shù)。具體地，作為金屬性柵極電極122E，具有4. 6eV 以上的功函數(shù)的材料或者優(yōu)選具有4. 9eV以上的功函數(shù)的材料是適合的。特別地，期望使用氮化鈦(TiN)或釕(Ru)作為金屬性柵極電極122E。使用氧化硅膜或者高介電常數(shù)絕緣膜作為柵極絕緣膜122F。在如上所述形成的單位像素120C中，當(dāng)向金屬性柵極電極122E和金屬性柵極電極122C施加傳輸脈沖TRX時(shí)，由于金屬性柵極電極122C(例如HfSix)的功函數(shù)小于金屬性柵極電極122E(例如氮化鈦(TiN)等)的功函數(shù)，因而作為溢出通道130的那部分的電位下降。制造工序下面參照?qǐng)D14A 圖14H以及圖15來(lái)說(shuō)明圖13所示的單位像素120C的制造工序。首先，如圖14A所示，進(jìn)行離子注入處理，從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成作為N型區(qū)域的存儲(chǔ)部(MEM) 123。接著，如圖14B所示，通過熱氧化處理形成氧化硅膜，隨后形成Poly-Si膜并進(jìn)行圖形化處理，由此形成了第二傳輸門1 的柵極電極124A。然后，如圖14C所示，進(jìn)行離子注入處理，從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成光電二極管(PD) 121和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125。通過熱處理使雜質(zhì)活化。隨后，如圖14D所示，在形成了光電二極管(PD) 121、存儲(chǔ)部(MEM) 123、第二傳輸門124和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD) 125以后，在P型阱層132的表面?zhèn)壬闲纬蓪娱g絕緣膜140。然后， 如圖14E所示，通過光刻處理和干式蝕刻處理，蝕刻掉層間絕緣膜140的如下一部分這一部分位于存儲(chǔ)部(MEM) 123上方且要在這一部分中形成柵極電極。接著，如圖14F所示，在上述的通過蝕刻而被處理成預(yù)定形狀的這一部分上，沉積由氧化硅膜或高介電常數(shù)絕緣膜形成的柵極絕緣膜122F，然后層疊由氮化鈦(TiN)等制成的金屬性柵極電極122E。然后，通過執(zhí)行鑲嵌工藝從而形成圖14G所示的層疊在柵極絕緣膜122F上的金屬性柵極電極122E。于是，由氮化鈦(TiN)等制成的金屬性柵極電極122E 設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方。另外，如圖14H所示，蝕刻掉層間絕緣膜140的如下部分這部分位于光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分的上方且將要在該部分中形成柵極電極。然后，如圖12F所示，沉積由氧化硅膜或高介電常數(shù)絕緣膜形成的柵極絕緣膜122D，然后層疊由HfSix制成的金屬性柵極電極122C，并執(zhí)行鑲嵌工藝。于是，如圖15所示，由HfSix等制成的金屬性柵極電極122C設(shè)置在作為溢出通道130的那部分的上方。隨后，經(jīng)過預(yù)定的已知制造工序，能夠獲得具有圖13所示的單位像素120C的CMOS 圖像傳感器100。4.第四實(shí)施例單位像素的結(jié)構(gòu)

下面參照?qǐng)D16來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例。第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于在離子注入過程中形成P型Poly-Si和N型Poly-Si。圖16示出了單位像素120D的結(jié)構(gòu)。順便提及地，在圖16中，與圖8中相對(duì)應(yīng)的部分由相同的附圖標(biāo)記表示，并適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。在單位像素120D中，由P型Poly-Si (多晶硅)制成的柵極電極122A形成在存儲(chǔ)部123上方。另外，在光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分中作為溢出通道130的那部分的上方，形成有由N型Poly-Si (多晶硅)制成的柵極電極122B。具體地，在單位像素120D中，在存儲(chǔ)部123的上方形成了由Poly-Si制成的第一傳輸門122，隨后通過離子注入法，形成由P型Poly-Si制成的柵極電極122A和由N型 Poly-Si制成的柵極電極122B。當(dāng)由此形成上述各柵極電極時(shí)，P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)在由 Poly-Si制成的第一傳輸門122內(nèi)擴(kuò)散，并由此形成了過渡部分。然而，因?yàn)槭窃趩蝹€(gè)工序中完成了柵極形成過程，所以能夠減少工序。順便提及地，將會(huì)在圖17A 圖17E中所示的單位像素120D的制造工序部分中對(duì)該工序的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。在如上所述形成的單位像素120D中，當(dāng)向柵極電極122A和柵極電極122B施加傳輸脈沖TRX時(shí)，由于柵極電極122B(N型Poly-Si)的功函數(shù)小于柵極電極122A(P型 Poly-Si)的功函數(shù)，因而作為溢出通道130的那部分的電位下降。制造工序下面參照?qǐng)D17A 圖17E來(lái)說(shuō)明圖16所示的單位像素120D的制造工序。首先，如圖17A所示，進(jìn)行離子注入處理，從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成作為N型區(qū)域的存儲(chǔ)部(MEM) 123。接著，如圖17B所示，進(jìn)行熱氧化處理以形成氧化硅膜，隨后形成Poly-Si膜并進(jìn)行圖形化處理，由此形成了第一傳輸門122和第二傳輸門124。另外，進(jìn)行離子注入處理， 從而在形成于N型基板131上的P型阱層132中形成光電二極管(PD) 121和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域(FD)125。隨后，如圖17C所示，對(duì)光致抗蝕劑150進(jìn)行圖形化，然后將P型離子(例如硼等) 注入到將要成為第一傳輸門122的柵極電極122A的部分和將要成為第二傳輸門124的柵極電極124A的部分中。另外，如圖17D所示，對(duì)光致抗蝕劑150進(jìn)行圖形化，然后將N型離子(例如磷等)注入到將要成為第一傳輸門122的柵極電極122B的部分中。最后，進(jìn)行熱處理以使雜質(zhì)活化。于是，如圖17E所示，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A設(shè)置在存儲(chǔ)部123上方，而由N型Poly-Si制成的柵極電極122B設(shè)置在作為溢出通道130的那部分的上方。隨后，經(jīng)過預(yù)定的已知制造工序，能夠獲得具有圖16所示的單位像素120D的CMOS 圖像傳感器100。如上所述，在第四實(shí)施例中，由P型Poly-Si制成的柵極電極122A和由N型 Poly-Si制成的柵極電極122B被設(shè)置為具有不同功函數(shù)的柵極電極(該兩個(gè)柵極電極分別設(shè)置在存儲(chǔ)部123的上方和溢出通道130的上方)。該兩個(gè)柵極電極間的偏移使光電二極管121與存儲(chǔ)部123之間的邊界部分中的P型阱層132的電位下降，從而形成了溢出通道 130。另外，由于第一傳輸門122中的P型區(qū)域和N型區(qū)域僅僅是通過雜質(zhì)注入而彼此分離，這便簡(jiǎn)化了第四實(shí)施例的制造工序。然而，由于在在P型區(qū)域與N型區(qū)域之間擴(kuò)散有所不同，并且形成了耗盡層，這會(huì)使溢出勢(shì)壘的電位的控制特性略微劣化。5.變形例第二實(shí)施例(圖11)的說(shuō)明已經(jīng)對(duì)柵極電極122A和柵極電極122C做了這樣的假設(shè)柵極電極122A由P型多晶硅形成，柵極電極122C由金屬形成。然而，也可以反過來(lái)， 艮口，柵極電極122A可由金屬形成，而柵極電極122C可由N型多晶硅形成。在此情況下，如第三實(shí)施例(圖13)所述，柵極電極122A例如由功函數(shù)接近P型Poly-Si的功函數(shù)的下列材料形成選自由鈦(Ti)、鉬(Mo)和釕(Ru)等組成的組中的金屬；包含這些金屬的合金； 或者包含這些金屬的化合物。另外，上述第一實(shí)施例 第四實(shí)施例的單位像素120A 單位像素120D中的器件結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電類型僅僅是示例，并且可以將N型變成P型，而將P型變成N型。N型基板131 的導(dǎo)電類型可以是N型或P型。另外，可以將離子輕微注入到位于光電二極管(PD) 121與存儲(chǔ)部(MEM) 123之間的邊界部分中的P型阱層132內(nèi)，從而輔助具有不同功函數(shù)的兩個(gè)柵極電極使P型阱層132 的電位降低。本發(fā)明不限于對(duì)固體攝像器件的應(yīng)用。也就是說(shuō)，本發(fā)明適用于一般的在圖像攝取部(光電轉(zhuǎn)換部)中使用了固體攝像器件的電子裝置，所述電子裝置包括例如數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)等攝像裝置、具有攝像功能的便攜式終端裝置、在圖像讀取部中采用了固體攝像器件的復(fù)印機(jī)，等等。固體攝像器件可以形成為單個(gè)芯片，或者可以是具有攝像功能的模塊形式，在該模塊中集中地封裝有攝像部及信號(hào)處理部或者光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明所適用的電子裝置的結(jié)構(gòu)示例圖18是示出了作為本發(fā)明所適用的電子裝置的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖18的攝像裝置300包括由透鏡組等構(gòu)成的光學(xué)部301、采用了上述單位像素120的各種結(jié)構(gòu)之一的固體攝像器件(攝像器件)302、以及作為照相機(jī)信號(hào)處理電路的數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)電路303。攝像裝置300還包括幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307和電源單元308。DSP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307和電源單元308通過總線309相互連接光學(xué)部301獲取來(lái)自于被拍攝物體的入射光(圖像光)，然后在固體攝像器件302 的攝像面上形成圖像。固體攝像器件302以像素為單位，將入射光(該入射光的圖像被光學(xué)部301形成在攝像面上)的量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)作為像素信號(hào)輸出。作為固體攝像器件302，可使用上述各實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100的固體攝像器件等，即能夠通過全局曝光(global exposure)來(lái)實(shí)現(xiàn)不失真地進(jìn)行成像的固體攝像器件。例如，顯示單元305由諸如液晶面板或有機(jī)電致發(fā)光(electro luminescence, EL)面板等平板型顯示裝置構(gòu)成。顯示單元305顯示出由固體攝像器件302拍攝到的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像。記錄單元306將由固體攝像器件302拍攝到的動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像記錄在諸如錄像帶或數(shù)字式多用盤(Digital Versatile Disk, DVD)等記錄媒介上。在用戶進(jìn)行的操作下，操作單元307發(fā)出攝像裝置300的各種功能的操作命令。電源單元308適當(dāng)?shù)叵駾SP電路303、幀存儲(chǔ)器304、顯示單元305、記錄單元306和操作單元 307提供各種電力以作為它們的操作電力。如上所述，當(dāng)使用上述各實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100作為固體攝像器件302 時(shí)，能夠減少由像素晶體管的閾值變化所產(chǎn)生的噪聲，從而能夠確保高的信噪比(S/N)。因此，在諸如攝像機(jī)或者數(shù)碼照相機(jī)等攝像裝置300中以及在用于諸如手機(jī)等移動(dòng)裝置的相機(jī)模塊中，也能夠提高所拍攝圖像的圖像質(zhì)量。另外，上述各實(shí)施例已經(jīng)舉例說(shuō)明了將本發(fā)明應(yīng)用于以矩陣形式布置單位像素而形成的CMOS圖像傳感器的情況，上述單位像素是把與可見光的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷作為物理量進(jìn)行感測(cè)。然而，本發(fā)明不限于應(yīng)用于CMOS圖像傳感器，還適用于列方式(column system)的固體攝像器件，該列方式的固體攝像器件通常形成有與像素陣列部的各像素列對(duì)應(yīng)布置著的列處理部。另外，本發(fā)明不限于應(yīng)用于對(duì)入射的可見光量的分布進(jìn)行感測(cè)并將該分布作為圖像進(jìn)行拍攝的固體攝像器件。本發(fā)明還適用于如下固體攝像器件用于將紅外線、X射線或粒子等的入射量的分布拍攝成圖像的固體攝像器件；以及，從廣義上講，通常包括用于對(duì)諸如壓力或電容等其它他物理量的分布進(jìn)行感測(cè)并將該分布拍攝成圖像的例如指紋檢測(cè)傳感器等固體攝像器件(物理量分布感測(cè)器件)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在本說(shuō)明書中，當(dāng)然可以按照所說(shuō)明的順序以時(shí)間順序進(jìn)行流程圖中所述的步驟，但是例如當(dāng)進(jìn)行呼叫時(shí)，也可并行地或按必要時(shí)序進(jìn)行上述步驟，而不一定必須按時(shí)間順序來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)施例不限于上述實(shí)施例，而是在不背離本發(fā)明的精神下能夠做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括多個(gè)單位像素，其中，所述多個(gè)單位像素均包括光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；第一傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸；電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持通過所述第一傳輸門從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的所述電荷；第二傳輸門，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而被讀出，位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分具有在規(guī)定了預(yù)定電荷量的電位下形成的溢出通道結(jié)構(gòu)，所述溢出通道用于將超過所述預(yù)定電荷量的電荷作為信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域，并且所述第一傳輸門設(shè)有功函數(shù)不同的兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別作為布置于所述溢出通道上方的柵極電極和布置于所述電荷保持區(qū)域上方的柵極電極。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極的功函數(shù)小于位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極的功函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極是N型多晶硅，而位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是P型多晶硅。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，所述N型多晶硅和所述P型多晶硅被絕緣層分離開。
5.如權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極和位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是處于同一層中的多晶硅結(jié)構(gòu)，并且是通過注入不同雜質(zhì)而被分離為所述N型多晶硅和所述P型多晶硅。
6.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極是由金屬形成的電極，而位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是P型多晶硅。
7.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極是N型多晶硅，而位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是由金屬形成的電極。
8.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極和位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極是由不同種類的金屬形成的電極。
9.如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的固體攝像器件，其中，位于所述溢出通道上方的所述柵極電極和位于所述電荷保持區(qū)域上方的所述柵極電極每一者與同一布線連接。
10.一種固體攝像器件制造方法，所述方法包括如下步驟在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同， 所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中且用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而被讀出。
11.一種固體攝像器件制造方法，所述方法包括如下步驟在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一傳輸門和第二傳輸門，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而被讀出；以及將離子注入到要成為所述第一傳輸門的第一柵極電極的部分、要成為所述第一傳輸門的第二柵極電極的部分和要成為所述第二傳輸門的柵極電極的部分中，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，且所述第二柵極電極設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的固體攝像器件制造方法，其中，所述離子注入步驟包括在利用光致抗蝕劑進(jìn)行圖形化之后，將P型離子注入到要成為所述第一傳輸門的所述第一柵極電極的部分和要成為所述第二傳輸門的所述柵極電極的部分中，以及在利用光致抗蝕劑進(jìn)行圖形化之后，將N型離子注入到要成為所述第一傳輸門的所述第二柵極電極的部分中。
13.一種固體攝像器件制造方法，所述方法包括如下步驟在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第一傳輸門的第一柵極電極和第二傳輸門的柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而被讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，所述第二柵極電極要被設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中， 沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊預(yù)定金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成所述第二柵極電極。
14.一種固體攝像器件制造方法，所述方法包括如下步驟在半導(dǎo)體基板中形成電荷保持區(qū)域，所述電荷保持區(qū)域用于保持從光電轉(zhuǎn)換元件傳輸來(lái)的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的電荷且將所述電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件內(nèi)；形成第二傳輸門的柵極電極，所述第二傳輸門用于對(duì)保持在所述電荷保持區(qū)域中的所述電荷進(jìn)行傳輸；形成所述光電轉(zhuǎn)換元件和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域用于保持通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷，通過所述第二傳輸門從所述電荷保持區(qū)域傳輸來(lái)的所述電荷作為信號(hào)而被讀出；在所述半導(dǎo)體基板上形成預(yù)定的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第一傳輸門的第一柵極電極，所述第一傳輸門用于對(duì)累積在所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷進(jìn)行傳輸，所述第一柵極電極要被設(shè)置在所述電荷保持區(qū)域的上方；在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第一柵極電極的形狀而形成的部分中， 沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊第一金屬，隨后除去不需要的金屬層，由此形成所述第一柵極電極；對(duì)所述層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻，使得能夠設(shè)置第二柵極電極，所述第二柵極電極的功函數(shù)與所述第一柵極電極的功函數(shù)不同，所述第二柵極電極要被設(shè)置在溢出通道的上方，所述溢出通道位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分中并用于將超過預(yù)定電荷量的電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；以及在通過將所述層間絕緣膜蝕刻成能夠設(shè)置所述第二柵極電極的形狀而形成的部分中， 沉積預(yù)定絕緣膜然后層疊與所述第一金屬不同的第二金屬，隨后除去不必要的金屬層，由此形成所述第二柵極電極。
15.一種電子裝置，其安裝有如權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的固體攝像器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了固體攝像器件、固體攝像器件制造方法以及電子裝置。所述固體攝像器件包括多個(gè)單位像素，其中，所述多個(gè)單位像素均包括光電轉(zhuǎn)換元件、第一傳輸門、電荷保持區(qū)域、第二傳輸門和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域；位于所述光電轉(zhuǎn)換元件與所述電荷保持區(qū)域之間的邊界部分具有在規(guī)定了預(yù)定電荷量的電位下形成的溢出通道結(jié)構(gòu)，所述溢出通道將超過所述預(yù)定電荷量的電荷作為信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸至所述電荷保持區(qū)域；并且所述第一傳輸門設(shè)置有功函數(shù)不同的兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極分別作為布置于所述溢出通道上方的柵極電極和布置于所述電荷保持區(qū)域上方的柵極電極。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠穩(wěn)定地形成溢出勢(shì)壘。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102208422SQ201110075908
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者山川真彌 申請(qǐng)人:索尼公司