專(zhuān)利名稱(chēng)：固態(tài)圖像傳感器、其制造方法和成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及固態(tài)圖像傳感器、其制造方法和成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為固態(tài)圖像傳感器，存在包含像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域的MOS固態(tài)圖像傳感器。像素區(qū)域包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管。周邊電路區(qū)域包含像素區(qū)域和驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的信號(hào)的電路。在MOS固態(tài)圖像傳感器中產(chǎn)生的噪聲的原因之一是在MOS晶體管中產(chǎn)生的熱載流子。 所述熱載流子是當(dāng)向MOS晶體管的柵極施加電壓時(shí)施加到由漏極區(qū)域和溝道邊緣形成的 p-n結(jié)的強(qiáng)電場(chǎng)而產(chǎn)生的。在處理小信號(hào)的器件中，像MOS固態(tài)圖像傳感器那樣，由熱載流子產(chǎn)生的噪聲可能是特別有問(wèn)題的。在例如日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2008-41726中公開(kāi)的噪聲減少方法使得像素區(qū)域中的 MOS晶體管的源極和漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比周邊電路區(qū)域中的雜質(zhì)濃度低。還描述了在周邊電路區(qū)域中形成具有LDD (輕摻雜漏極Lightly Doped Drain)結(jié)構(gòu)的周邊MOS晶體管。 該方法允許源極區(qū)域和漏極區(qū)域在適于像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域中的每一個(gè)的條件下形成。更具體而言，由于在周邊MOS晶體管的柵極下面形成的溝道和漏極區(qū)域中場(chǎng)強(qiáng)度降低， 因此，熱載流子的影響可減小。另外，由于像素區(qū)域中的MOS晶體管不具有LDD結(jié)構(gòu)，因此， 在像素區(qū)域中的柵極電極的側(cè)壁上形成側(cè)壁隔體的蝕刻步驟不是必要的。這使得能夠減少諸如由蝕刻損傷導(dǎo)致的暗電流的噪聲的影響。像素區(qū)域中的MOS晶體管的漏極區(qū)域包含低濃度的雜質(zhì)，盡管它不具有LDD結(jié)構(gòu)。出于這種原因，即使在像素區(qū)域的MOS晶體管中，也可減少熱載流子的影響。近來(lái)的固態(tài)圖像傳感器被要求在保持或提高諸如敏感度和動(dòng)態(tài)范圍的光電轉(zhuǎn)換特性的同時(shí)使像素小型化并增加像素的數(shù)量。為了滿(mǎn)足這些要求，在抑制光電轉(zhuǎn)換元件面積減小的同時(shí)使像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件以外的區(qū)域小型化是有效的。但是，使用于讀取基于布置于像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)電荷的信號(hào)的MOS晶體管小型化會(huì)使MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力劣化。特別是當(dāng)像素區(qū)域中的MOS晶體管的源極和漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度降低以減少熱載流子的影響時(shí)，如在日本專(zhuān)利公開(kāi) No. 2008-41726中描述的那樣，MOS晶體管的源極電阻增加。出于這種原因，MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力低，從而導(dǎo)致高速讀取操作中的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供有利于減少噪聲并提高像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力的技術(shù)。本發(fā)明的第一方面提供一種固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的電阻低。本發(fā)明的第二方面提供一種固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高。本發(fā)明的第三方面提供一種固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面寬。本發(fā)明的第四方面提供一種固態(tài)圖像傳感器的制造方法，該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，所述制造方法包括柵極電極形成步驟，形成放大MOS晶體管的柵極電極；第一注入步驟，通過(guò)使用柵極電極作為掩模，向半導(dǎo)體基板的要形成放大MOS晶體管的源極的源極形成區(qū)域和半導(dǎo)體基板的要形成放大MOS晶體管的漏極的漏極形成區(qū)域注入雜質(zhì)；和第二注入步驟，從源極形成區(qū)域和漏極形成區(qū)域向源極形成區(qū)域選擇性注入雜質(zhì)。本發(fā)明的第五方面提供一種成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括以上的固態(tài)圖像傳感器； 被配置為在固態(tài)圖像傳感器上形成光的圖像的光學(xué)系統(tǒng)；和被配置為處理來(lái)自固態(tài)圖像傳感器的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性平面圖。圖2A和圖2B分別是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的放大MOS晶體管的平面圖和截面圖。圖3A和圖:3B分別是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的放大MOS晶體管的平面圖和截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的像素的電路圖。圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性截面圖。圖6A 6F是表示根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的制造處理的過(guò)程的截面圖。圖7是根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性截面圖。圖8是用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性截面圖。圖9A 9C分別是根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的放大MOS晶體管的平面圖和截面圖。
圖10是用于解釋使用固態(tài)圖像傳感器的成像系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖以示例方式描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。注意，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，并且，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行組合或變化和修改。在實(shí)施例中，將例示特定的MOS晶體管。但是，各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可被應(yīng)用于在各區(qū)域中布置的每個(gè)MOS晶體管。第一實(shí)施例圖1是表示固態(tài)圖像傳感器的布置的平面圖。附圖標(biāo)記111表示像素區(qū)域。當(dāng)將固態(tài)圖像傳感器形成為線性傳感器時(shí)，在像素區(qū)域中一維排列多個(gè)像素。當(dāng)固態(tài)圖像傳感器被形成為圖像傳感器時(shí)，多個(gè)像素被二維排列，即，以形成多個(gè)行和多個(gè)列。像素是包含一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件和用于將來(lái)自光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸出到列信號(hào)線的元件的元件集合體的最小單位。元件集合體可包含的部件的例子是傳送單元、放大單元和復(fù)位單元。傳送單元包含將電荷從光電轉(zhuǎn)換元件傳送到浮置擴(kuò)散單元的傳送MOS晶體管。放大單元包含輸出通過(guò)浮置擴(kuò)散單元轉(zhuǎn)換成電壓的信號(hào)的放大MOS晶體管。復(fù)位單元包含將浮置擴(kuò)散單元的電壓復(fù)位到復(fù)位電壓的復(fù)位MOS晶體管。相鄰的像素可共享放大單元和復(fù)位單元。在這種情況下，像素也被定義為用于讀取一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)的元件集合體的最小單位。信號(hào)處理電路112包含放大從像素區(qū)域111讀取的信號(hào)的電路。除了放大電路以夕卜，信號(hào)處理電路112可包含例如通過(guò)CDS(相關(guān)雙采樣Correlated Double Sampling)處理減少在像素中產(chǎn)生的噪聲的電路。信號(hào)處理電路112可包含被配置為簡(jiǎn)單地將從多個(gè)列并行讀取的信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)的電路。垂直移位寄存器113被配置為驅(qū)動(dòng)在像素區(qū)域111中布置的像素。水平移位寄存器114被配置為驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理電路112。為了在固態(tài)圖像傳感器中執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，可以在其中包含A/D轉(zhuǎn)換電路。信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器113和水平移位寄存器114被布置在周邊電路區(qū)域中。圖4表示在像素區(qū)域111中排列的一個(gè)像素的例子。像素包含光電轉(zhuǎn)換元件1、傳送MOS晶體管(傳送單元)2、復(fù)位MOS晶體管(復(fù)位單元)4和放大MOS晶體管(放大單元)5?？赏ㄟ^(guò)供給到復(fù)位MOS晶體管4的漏極的電壓選擇像素。通過(guò)垂直移位寄存器完成該選擇。從例如光電二極管形成的光電轉(zhuǎn)換元件1將入射光轉(zhuǎn)換成電荷并且存儲(chǔ)它們。 傳送MOS晶體管2將存儲(chǔ)于光電轉(zhuǎn)換元件1中的電荷傳送到用作放大MOS晶體管的輸入部分的浮置擴(kuò)散(浮置擴(kuò)散區(qū)域FD) 3。放大MOS晶體管5、恒定電流源6、電源7和列信號(hào)線 8可構(gòu)成源極跟隨器電路。放大MOS晶體管5可通過(guò)源極跟隨器操作將浮置擴(kuò)散3的電勢(shì)輸出到列信號(hào)線8。通過(guò)這種源極跟隨器操作放大和輸出電荷。在該例子中，通過(guò)復(fù)位MOS 晶體管4的漏極電壓選擇要被讀取訪問(wèn)的目標(biāo)像素。但是，選擇MOS晶體管可被提供以執(zhí)行選擇。在列信號(hào)線8和放大MOS晶體管5的源極之間的電路中布置選擇MOS晶體管。作為替代方案，在電源7和放大MOS晶體管5的漏極之間的電路中布置選擇MOS晶體管。為了理解本發(fā)明，將解釋使得像素區(qū)域中的MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比周邊電路區(qū)域中的雜質(zhì)濃度低并且周邊MOS晶體管具有LDD結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像傳感器。
圖8是固態(tài)圖像傳感器的示意性截面圖。固態(tài)圖像傳感器包含像素區(qū)域101和周邊電路區(qū)域102。像素區(qū)域101包含被配置為從光電轉(zhuǎn)換元件讀取信號(hào)的放大MOS晶體管 909。周邊電路區(qū)域102包含構(gòu)成例如信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器113和水平移位寄存器114中的一個(gè)的MOS晶體管910。MOS晶體管910的源極區(qū)域和漏極區(qū)域采用LDD結(jié)構(gòu)。在LDD結(jié)構(gòu)中，在比半導(dǎo)體區(qū)域916更接近溝道的中間區(qū)域中形成雜質(zhì)濃度不至于高到損害MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力的半導(dǎo)體區(qū)域911。另外，LDD結(jié)構(gòu)包含雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度低并且比中間區(qū)域更接近溝道的半導(dǎo)體區(qū)域914。半導(dǎo)體區(qū)域914在各側(cè)壁隔體913下面形成，并且用作對(duì)抗熱載流子的電場(chǎng)減少層。并且，在用于接觸插頭915的各接觸孔下面形成表現(xiàn)低電阻和歐姆特性的半導(dǎo)體區(qū)域916。半導(dǎo)體區(qū)域916的雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度高。布置于像素區(qū)域中的MOS晶體管909的源極區(qū)域和漏極區(qū)域具有單個(gè)漏極結(jié)構(gòu)。布置于像素區(qū)域101中的MOS晶體管909的源極區(qū)域和漏極區(qū)域中的每一個(gè)具有比MOS晶體管 910的半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度，并且用作電場(chǎng)減少層以不產(chǎn)生熱載流子。出于例如小型化的目的必須減小電場(chǎng)的像素區(qū)域需要包含廣泛形成的電場(chǎng)減少層?？紤]在柵極側(cè)壁上形成側(cè)壁隔體時(shí)的蝕刻損傷，像素區(qū)域不采用LDD結(jié)構(gòu)是有利的。另一方面，如果電場(chǎng)減少層寬或者雜質(zhì)濃度太低，那么晶體管的寄生電阻(串聯(lián)電阻)增加， 從而大大損傷晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。出于這種原因，驅(qū)動(dòng)能力特別重要的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻可被抑制為低。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了同時(shí)使固態(tài)圖像傳感器小型化并提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域具有不同的結(jié)構(gòu)。更具體而言，使得布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比漏極區(qū)域的電阻低。可通過(guò)使得放大MOS晶體管的源極的雜質(zhì)濃度高于放大MOS晶體管的漏極的雜質(zhì)濃度，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。將參照?qǐng)D2A和圖2B描述放大MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間的雜質(zhì)濃度的關(guān)系。圖2A是布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的平面圖。圖2B是沿圖2A中的線 A-A'切取的截面圖。放大MOS晶體管包含柵極電極2001、源極區(qū)域2002、漏極區(qū)域2003 和接觸插頭連接區(qū)域(第一區(qū)域)2004。分別與源極區(qū)域2002和漏極區(qū)域2003對(duì)應(yīng)地布置接觸插頭連接區(qū)域2004。有時(shí)僅對(duì)于源極區(qū)域2002和漏極區(qū)域2003中的一個(gè)布置接觸插頭連接區(qū)域2004。與源極區(qū)域和漏極區(qū)域?qū)?yīng)的接觸插頭連接區(qū)域2004可具有幾乎相同的雜質(zhì)濃度。源極區(qū)域2002包含布置于溝道區(qū)域2007和連接區(qū)域2004之間的半導(dǎo)體區(qū)域(第二區(qū)域)2005。漏極區(qū)域2003包含布置于溝道區(qū)域2007和連接區(qū)域2004之間的半導(dǎo)體區(qū)域(第三區(qū)域)2006。半導(dǎo)體區(qū)域2005的雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域2006的雜質(zhì)濃度高。使得源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高允許提高布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。這也使得能夠減少布置于像素區(qū)域中的MOS晶體管的熱載流子。在像素區(qū)域中，由于不采用LDD結(jié)構(gòu)，因此，側(cè)壁隔體形成步驟不是必要的。作為結(jié)果， 可以防止由形成LDD結(jié)構(gòu)的蝕刻步驟導(dǎo)致的損傷。圖5是根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的像素區(qū)域101和周邊電路區(qū)域102的示意性截面圖。圖5的像素區(qū)域101表示光電轉(zhuǎn)換元件1、傳送MOS晶體管2和放大MOS晶體管5的截面結(jié)構(gòu)。周邊電路區(qū)域102表示構(gòu)成信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器113和水平移位寄存器114中的一個(gè)的MOS晶體管。在半導(dǎo)體基板38上形成圖5所示的固態(tài)圖像傳感器。在半導(dǎo)體基板38中形成η型或ρ型阱39。在阱39中形成光電轉(zhuǎn)換元件1和作為預(yù)期的MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域。在圖5的像素區(qū)域101中，當(dāng)要存儲(chǔ)于光電轉(zhuǎn)換元件1中的電荷是電子時(shí)，構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件1的第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)域33是η型。傳送MOS晶體管2包含柵極電極 31、用作源極的半導(dǎo)體區(qū)域33和用作漏極的半導(dǎo)體區(qū)域3。半導(dǎo)體區(qū)域33共同用作傳送 MOS晶體管2的源極區(qū)域和形成光電轉(zhuǎn)換元件1的半導(dǎo)體區(qū)域。半導(dǎo)體區(qū)域3共同用作復(fù)位MOS晶體管(未示出)的源極和構(gòu)成浮置擴(kuò)散(FD) 3的半導(dǎo)體區(qū)域3。放大MOS晶體管 5包含柵極電極32、用作漏極的半導(dǎo)體區(qū)域3 和用作源極的半導(dǎo)體區(qū)域34b。半導(dǎo)體區(qū)域 34a可被賦予用于像素選擇的基準(zhǔn)電壓。硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a被依次層疊于半導(dǎo)體基板的表面上。硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a形成絕緣膜。由硅氮化物膜36a 和硅氧化物膜37a形成的絕緣膜覆蓋除像素區(qū)域101中的接觸底部以外的整個(gè)區(qū)域。硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a還可形成減少光電轉(zhuǎn)換元件的表面的反射的抗反射膜。不需要總是通過(guò)組合硅氮化物膜和硅氧化物膜來(lái)形成絕緣膜。諸如接觸插頭41a的電導(dǎo)體與半導(dǎo)體區(qū)域接觸。用作浮置擴(kuò)散的半導(dǎo)體區(qū)域3經(jīng)由電極(未示出)與放大MOS晶體管的柵極電極連接。半導(dǎo)體區(qū)域3 也經(jīng)由電極與放大基準(zhǔn)電壓線(未示出)連接。在圖5的周邊電路區(qū)域102中，用作具有LDD結(jié)構(gòu)的MOS晶體管的源極區(qū)域或漏極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域43的雜質(zhì)濃度比用作電場(chǎng)減少層的半導(dǎo)體區(qū)域44的雜質(zhì)濃度高。在柵極電極42的各側(cè)面上形成構(gòu)成側(cè)壁隔體的硅氮化物膜36b和硅氧化物膜37b。當(dāng)在同一步驟中形成在像素區(qū)域101中的硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a以及周邊電路區(qū)域102中的用作側(cè)壁隔體的硅氮化物膜36b和硅氧化物膜37b時(shí)，可以將制造成本抑制為低。當(dāng)通過(guò)離子注入在周邊電路區(qū)域102中形成具有高雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體區(qū)域43時(shí)， 像素區(qū)域中的硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a可被用作掩模。由于不必獨(dú)立地制備掩模， 因此，可將制造成本抑制為低。在像素區(qū)域101中，放大MOS晶體管5具有單個(gè)漏極結(jié)構(gòu)。由雜質(zhì)濃度比源極區(qū)域34b的雜質(zhì)濃度低的半導(dǎo)體區(qū)域形成漏極區(qū)域34a。與在漏極區(qū)域中包含具有高雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體區(qū)域的LDD結(jié)構(gòu)相比，這使得能夠抑制由熱載流子導(dǎo)致的晶體管特性的劣化。如上所述，當(dāng)由雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域34a的雜質(zhì)濃度高的半導(dǎo)體區(qū)域形成像素區(qū)域101中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域34b時(shí)，可使得源極區(qū)域34b的電阻比漏極區(qū)域3 的電阻低。與漏極區(qū)域側(cè)相比沒(méi)有施加高電場(chǎng)的源極區(qū)域不需要考慮熱載流子的影響。單個(gè)漏極結(jié)構(gòu)與包含在柵極側(cè)壁上形成的側(cè)壁隔體的LDD結(jié)構(gòu)相比更適于小型化，并且還可減少諸如在側(cè)壁隔體形成時(shí)由蝕刻損傷產(chǎn)生的暗電流的噪聲。在布置于像素區(qū)域101中的MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域3、3如和34b中，與各接觸插頭41a的底部接觸的接觸區(qū)域需要確保使得能夠?qū)崿F(xiàn)金屬互連的電連接的雜質(zhì)濃度。通過(guò)經(jīng)過(guò)接觸孔開(kāi)口部分注入雜質(zhì)來(lái)確保雜質(zhì)濃度。像素區(qū)域101中的硅氮化物膜36a可被用作當(dāng)用于在由BPSG(硼磷硅玻璃=Boron Phosphorus Silicon Glass)等制成的層間絕緣膜中形成接觸孔的各向異性干蝕刻時(shí)的蝕刻阻止體。在各向異性干蝕刻之后，在具有選擇性的蝕刻條件下對(duì)于硅氮化物膜36a和硅氧化物膜37a執(zhí)行各向異性蝕刻，由此完成接觸孔。根據(jù)該方法，即使當(dāng)蝕刻層間絕緣膜時(shí)由于不對(duì)準(zhǔn)在元件隔離區(qū)域上形成接觸孔，接觸插頭41a也不與元件隔離區(qū)域或側(cè)面的阱 39接觸。出于這種原因，阱39和半導(dǎo)體區(qū)域3、3如和34b之間的泄漏電流可被抑制。因此，能夠縮短接觸插頭和元件隔離區(qū)域之間的距離并因此使元件小型化。作為硅氮化物膜36a和36b，可以使用包含大量的氫分子的膜。在這種情況下，在硅氮化物膜形成之后，以350°C或更高的溫度執(zhí)行退火，以使氫擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板中，由此獲得懸空鍵的終端化(termination)效果。可通過(guò)等離子CVD形成這樣的硅氮化物膜。以下將參照?qǐng)D6A 6F描述固態(tài)圖像傳感器的制造方法。首先，如圖6A所示，在由硅等制成的半導(dǎo)體基板38中形成第一導(dǎo)電類(lèi)型(η型)的阱(未示出)和第二導(dǎo)電類(lèi)型 (P型)的阱39。然后，通過(guò)STI (淺溝道隔離=Shallow Trench Isolation)或選擇氧化方法形成元件隔離區(qū)域41。注意，在圖6A 6F中，為了便于描述，相鄰地示出像素區(qū)域101 和周邊電路區(qū)域102。如圖6B所示，在半導(dǎo)體基板38的阱39中通過(guò)多晶硅形成像素區(qū)域中的MOS晶體管的柵極電極31和32以及周邊電路區(qū)域中的MOS晶體管的柵極電極42。在柵極電極形成步驟之后，η型雜質(zhì)被引入以形成構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管的η型半導(dǎo)體區(qū)域(存儲(chǔ)區(qū)域)33。然后，ρ型雜質(zhì)被引入以在η型半導(dǎo)體區(qū)域33的表面中形成ρ型半導(dǎo)體區(qū)域 35，使得光電二極管具有埋入結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)使用柵極電極31、32和42作為掩模進(jìn)行離子注入(第一注入步驟)，引入η型雜質(zhì)。在柵極電極的側(cè)面的源極形成區(qū)域(預(yù)期的源極區(qū)域的部分)和漏極形成區(qū)域(預(yù)期的漏極區(qū)域的部分)中，形成作為與柵極電極自對(duì)準(zhǔn)的預(yù)期的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域3、3^、34b和44。如圖6C所示，在像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域上形成具有露出放大MOS晶體管的源極區(qū)域的開(kāi)口的抗蝕劑50。然后，通過(guò)使用柵極電極32作為掩模選擇性地執(zhí)行離子注入(第二注入步驟)，n型雜質(zhì)被引入放大MOS晶體管的源極區(qū)域34b。這允許使得放大MOS晶體管5的源極區(qū)域34b的雜質(zhì)濃度比漏極區(qū)域34a的雜質(zhì)濃度高。在除元件隔離區(qū)域和柵極電極以外的半導(dǎo)體基板的表面層上形成薄硅氧化物膜 30b?？赏ㄟ^(guò)留下在為了形成多晶硅柵極電極而進(jìn)行各向異性干蝕刻時(shí)形成的半導(dǎo)體基板的表面層上的柵極氧化物膜，形成薄多晶硅硅氧化物膜。作為替代方案，可通過(guò)在沉積硅氮化物膜36之前通過(guò)熱氧化形成薄多晶硅膜。否則，可通過(guò)沉積硅氧化物膜形成薄多晶硅膜。然后，如圖6D所示，在半導(dǎo)體基板的表面上形成硅氮化物膜36，并且，在硅氮化物膜上形成硅氧化物膜37。硅氮化物膜36和硅氧化物膜37用作覆蓋像素區(qū)域101和周邊電路區(qū)域102的絕緣膜。在像素區(qū)域上形成抗蝕劑51，并且，執(zhí)行后蝕刻(etch back)，以留下周邊電路區(qū)域102中的柵極電極42的側(cè)面上的硅氮化物膜36和硅氧化物膜37的一部分。由此，如圖 6E所示，在周邊電路區(qū)域102中的柵極電極42的各側(cè)壁上形成包含硅氮化物膜36b和硅氧化物膜37b的側(cè)壁隔體。通過(guò)使用周邊電路區(qū)域102中的柵極電極42和側(cè)壁隔體作為掩模引入η型雜質(zhì)(第三注入步驟)。與側(cè)壁隔體的側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)的源極區(qū)域和漏極區(qū)域可由此變?yōu)殡s質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域44的雜質(zhì)濃度高的半導(dǎo)體區(qū)域43。此時(shí)，在像素區(qū)域101 中，殘留于整個(gè)表面上的硅氮化物膜36和硅氧化物膜37可被用作掩模。在這種情況下，由于不必獨(dú)立地形成掩模，因此，可以抑制制造成本。由此獲得圖6Ε所示的結(jié)構(gòu)。然后，如圖6F所示，BPSG等的層間絕緣膜40被形成為完全覆蓋像素區(qū)域101和周邊電路區(qū)域102。通過(guò)各向異性干蝕刻在層間絕緣膜40中形成用于接觸插頭41a和41b 的接觸孔。此時(shí)，使用像素區(qū)域中的硅氮化物膜36a作為蝕刻阻止體，由此形成接觸孔，對(duì)于所述接觸孔，與像素區(qū)域101中的接觸底部接觸的接觸區(qū)域與半導(dǎo)體基板自對(duì)準(zhǔn)。用于接觸插頭41a和41b的接觸孔填充有電導(dǎo)體，由此形成接觸插頭。由此獲得圖6F所示的結(jié)構(gòu)?？梢栽诠柩趸锬ば纬芍蟮牟襟E之一中執(zhí)行350°C或更高溫度的退火。以上描述了使用在ρ型雜質(zhì)半導(dǎo)體基板上形成的η溝道MOS晶體管的例子。當(dāng)通過(guò)CMOS工藝形成固態(tài)圖像傳感器時(shí)，可以通過(guò)改變導(dǎo)電類(lèi)型以與上述方式相同的方式形成ρ溝道MOS晶體管。載流子遷移率在ρ溝道MOS晶體管中比在η溝道MOS晶體管中低。 因此，如本實(shí)施例那樣，提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力是重要的。在上述實(shí)施例中，布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管具有單漏極結(jié)構(gòu)，在該單漏極結(jié)構(gòu)中，由雜質(zhì)濃度比漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的半導(dǎo)體形成源極區(qū)域。布置于周邊電路區(qū)域中的MOS晶體管具有LDD結(jié)構(gòu)?？梢栽诓贾糜谥苓呺娐穮^(qū)域中的MOS晶體管的LDD 結(jié)構(gòu)的低雜質(zhì)濃度區(qū)域的同一步驟中形成布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的低雜質(zhì)濃度區(qū)域。通過(guò)該工藝形成的固態(tài)圖像傳感器可同時(shí)抑制由熱載流子導(dǎo)致的像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的特性劣化并且實(shí)現(xiàn)放大MOS晶體管的高驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)使用抗反射膜作為蝕刻阻止體時(shí)，像素部分中的接觸孔僅以自對(duì)準(zhǔn)的方式與半導(dǎo)體基板的表面接觸。這允許抑制阱與MOS晶體管的源極和漏極之間的泄漏電流。絕緣膜在像素區(qū)域中被用作抗反射膜和用于接觸的蝕刻阻止體，并且在周邊電路區(qū)域中被用作MOS晶體管的側(cè)壁隔體。這使得能夠?qū)⒅圃斐杀疽种茷榈?。?dāng)絕緣膜由包含大量氫分子的硅氮化物膜形成時(shí)，可以有效地減少晶體管的界面或光電二極管上的硅和硅氧化物膜之間的界面上的陷阱。第二實(shí)施例在本實(shí)施例中，將描述放大MOS晶體管5的源極的電阻比漏極的電阻低的例子。圖 3Α是布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管5的平面圖。圖:3Β是沿圖3Α中的線A-A'切取的截面圖。放大MOS晶體管5包含柵極電極2001、源極區(qū)域2002、漏極區(qū)域2003、接觸插頭連接區(qū)域2004(第一區(qū)域)和溝道區(qū)域2007。分別與源極區(qū)域2002和漏極區(qū)域2003對(duì)應(yīng)地布置接觸插頭連接區(qū)域2004。有時(shí)僅對(duì)于源極區(qū)域2002和漏極區(qū)域2003中的一個(gè)布置接觸插頭連接區(qū)域2004。放大MOS晶體管5的源極區(qū)域還包含布置于溝道區(qū)域2007和第一區(qū)域之間的半導(dǎo)體區(qū)域2005 (第二區(qū)域)。放大MOS晶體管5的漏極區(qū)域包含布置于溝道區(qū)域2007和第一區(qū)域之間的半導(dǎo)體區(qū)域2006 (第三區(qū)域)。半導(dǎo)體區(qū)域2005 (第二區(qū)域) 和溝道區(qū)域2007之間的接觸長(zhǎng)度比半導(dǎo)體區(qū)域2006 (第三區(qū)域)和溝道區(qū)域2007之間的接觸長(zhǎng)度長(zhǎng)。換句話說(shuō)，放大MOS晶體管的溝道寬度在源極邊緣處比在漏極邊緣處大。溝道區(qū)域的邊界由元件隔離部分限定。元件隔離部分的例子是場(chǎng)氧化物膜隔離、STI、p-n結(jié)隔離和EDI隔離。雖然沒(méi)有示出，但是，溝道區(qū)域可由柵極電極限定。在這種情況下，通過(guò)使得柵極電極的柵極寬度在源極邊緣比在漏極邊緣處更寬，來(lái)形成溝道。源極側(cè)的接觸插頭和半導(dǎo)體區(qū)域之間的接觸面積可比漏極側(cè)的接觸插頭和半導(dǎo)體區(qū)域之間的接觸面積大。出于這種目的，第一區(qū)域的與源極區(qū)域?qū)?yīng)的面積可比第二區(qū)域的與漏極區(qū)域?qū)?yīng)的面積大。
該結(jié)構(gòu)使得能夠減小布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻。由此，可以提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。根據(jù)放大MOS晶體管的漏極側(cè)的溝道寬度比源極側(cè)的溝道寬度小的結(jié)構(gòu)，如圖3A 和圖:3B所示，柵極電極和漏極區(qū)域之間的電容可減小。這允許減小與柵極電極電連接的浮置擴(kuò)散部分的電容。因此，能夠增加從讀取電荷向電壓的轉(zhuǎn)換的增益。如果浮置擴(kuò)散部分的電荷到電壓轉(zhuǎn)換增益高，那么可使得后段的噪聲更少。保持源極側(cè)的大的溝道寬度允許增加Gm。出于這種原因，即使柵極面積相同，也可使得諸如RTS噪聲的低頻噪聲更少。第三實(shí)施例在本實(shí)施例中，將解釋與電導(dǎo)體直接接觸的漏極區(qū)域的接觸面積。一般地，MOS晶體管的源極和漏極與諸如與互連層的布線圖案電連接的接觸插頭的電導(dǎo)體之間的接觸需要表現(xiàn)低的電阻和歐姆特性。對(duì)于對(duì)由金屬雜質(zhì)導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷敏感的固態(tài)圖像傳感器而言，有時(shí)有意地禁止硅化物形成處理的應(yīng)用。由此，如何形成漏極區(qū)域和電導(dǎo)體之間的歐姆接觸對(duì)于固態(tài)圖像傳感器是重要的。如果如上述的實(shí)施例那樣布置于像素區(qū)域中的MOS晶體管的漏極區(qū)域具有電場(chǎng)減少結(jié)構(gòu)，那么需要形成表現(xiàn)低電阻和歐姆特性的接觸的方法。以下將描述滿(mǎn)足該需要的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)和制造方法。圖7是根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的截面圖。與第一和第二實(shí)施例相同的附圖標(biāo)記表示具有相同功能的部件，并且，將省略其詳細(xì)描述。附圖標(biāo)記101表示用作布置于像素區(qū)域中的浮置擴(kuò)散的半導(dǎo)體區(qū)域3，S卩，電導(dǎo)體與傳送MOS 晶體管(在本實(shí)施例中為η型)的漏極區(qū)域之間的連接部分；104表示電導(dǎo)體與布置于周邊電路區(qū)域中的η型MOS晶體管的源極或漏極區(qū)域之間的接觸部分；并且105表示電導(dǎo)體與布置于周邊電路區(qū)域中的P型MOS晶體管的源極或漏極區(qū)域之間的連接部分。如附圖標(biāo)記101所示，半導(dǎo)體區(qū)域3包含具有高雜質(zhì)濃度并且與電導(dǎo)體(接觸插頭)41a直接接觸的η型半導(dǎo)體區(qū)域45。在接觸部分104和105中，源極區(qū)域和漏極區(qū)域也分別包含具有高雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域45和ρ型半導(dǎo)體區(qū)域46。應(yīng)用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)允許在所有接觸插頭41a、41b和41c中獲得低電阻和優(yōu)異的歐姆特性。以下將描述根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的制造方法。通過(guò)直到圖6E與在第一實(shí)施例中描述的過(guò)程相同的處理形成固態(tài)圖像傳感器。具有低雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度可被設(shè)為約IXlO1Vcm3 ^dl ^ 5X IO18/ cm3。然后，由各向異性干蝕刻形成與要連接到電導(dǎo)體的源極區(qū)域和漏極區(qū)域?qū)?yīng)的接觸孔。然后，由磷(P)表示的η型雜質(zhì)通過(guò)使用光掩模被引入與用作布置于像素區(qū)域中的浮置擴(kuò)散的半導(dǎo)體區(qū)域3對(duì)應(yīng)的接觸底部和與布置于周邊電路區(qū)域102中的半導(dǎo)體區(qū)域 43對(duì)應(yīng)的接觸底部。為了對(duì)于與像素區(qū)域中的半導(dǎo)體區(qū)域3的接觸獲得低的電阻和歐姆特性，可以設(shè)定劑量，使得與接觸插頭直接接觸的半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度d2滿(mǎn)足5 X IO18/ cm3彡d2彡5X 1019/cm3。注意，考慮成本降低，η型雜質(zhì)可在不使用光掩模的情況下被引入整個(gè)區(qū)域。然后，由硼⑶表示的ρ型雜質(zhì)通過(guò)使用光掩模被引入電導(dǎo)體與布置于周邊電路區(qū)域中的P型MOS晶體管的源極或漏極區(qū)域之間的接觸部分105，由此形成具有高雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域。此時(shí)，η型雜質(zhì)可能已通過(guò)上述的向整個(gè)表面的η型雜質(zhì)離子的注入被引入P型半導(dǎo)體區(qū)域。在這種情況下，掩模圖案形成為覆蓋電導(dǎo)體的整個(gè)接觸部分104、布置于周邊電路區(qū)域中的η型MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域。ρ型雜質(zhì)離子注入條件需要被設(shè)定，使得雜質(zhì)濃度超過(guò)由將離子注入整個(gè)表面而引入的η型雜質(zhì)的濃度。例如，此時(shí)的劑量可被設(shè)為約1. OX 1015/cm2，使得與接觸插頭直接接觸的區(qū)域的雜質(zhì)濃度d3滿(mǎn)足 5 X IO1Vcm3 彡 d3 彡 5X 1019/cm3。本實(shí)施例的制造方法適用于上述的第一和第二實(shí)施例。該方法也適用于布置于像素區(qū)域中的各種類(lèi)型的MOS晶體管。第四實(shí)施例作為本實(shí)施例的特征，包含于像素中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高。圖1是表示根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的布置的平面圖。附圖標(biāo)記111表示像素區(qū)域。在像素區(qū)域111中排列多個(gè)像素。像素區(qū)域111的結(jié)構(gòu)和像素的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)相同，并且，其詳細(xì)的描述在這里將被省略。但是，在本實(shí)施例中，放大MOS晶體管的結(jié)構(gòu)可與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)不同。信號(hào)處理電路112包含放大從像素區(qū)域111讀取的信號(hào)的電路。垂直移位寄存器 113被配置為驅(qū)動(dòng)布置在像素區(qū)域111中的像素。水平移位寄存器114被配置為驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理電路112。信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器113和水平移位寄存器114被布置于周邊電路區(qū)域中。這些電路與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的電路相同，并且，其詳細(xì)描述將被省略。圖4表示排列于像素區(qū)域111中的一個(gè)像素的例子。本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的像素電路與第一實(shí)施例相同，并且，其詳細(xì)的描述在這里將被省略。在本實(shí)施例中，像素區(qū)域中的MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比周邊區(qū)域的雜質(zhì)濃度低，并且，周邊電路區(qū)域中的MOS晶體管具有LDD結(jié)構(gòu)。圖8是根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的示意性截面圖。固態(tài)圖像傳感器包含像素區(qū)域101和周邊電路區(qū)域102。像素區(qū)域101包含被配置為從光電轉(zhuǎn)換元件讀取信號(hào)的放大MOS晶體管909。周邊電路區(qū)域102包含構(gòu)成例如信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器 113和水平移位寄存器114之一的MOS晶體管910。周邊電路區(qū)域中的MOS晶體管910的源極區(qū)域和漏極區(qū)域采用LDD結(jié)構(gòu)。LDD結(jié)構(gòu)包含雜質(zhì)濃度不至于高到損害MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力的半導(dǎo)體區(qū)域911和雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度低的半導(dǎo)體區(qū)域914。半導(dǎo)體區(qū)域914在各側(cè)壁隔體913下面形成，并且用作對(duì)抗熱載流子的電場(chǎng)減少層。并且，在用于接觸插頭915的各接觸孔下面形成表現(xiàn)低電阻和歐姆特性的半導(dǎo)體區(qū)域916。半導(dǎo)體區(qū)域916的雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體區(qū)域911 的雜質(zhì)濃度高。布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管909的漏極區(qū)域具有單個(gè)漏極結(jié)構(gòu)。 布置于像素區(qū)域101中的放大MOS晶體管909的漏極區(qū)域具有比布置于周邊區(qū)域中的MOS 晶體管910的半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度，并且用作電場(chǎng)減少層以不產(chǎn)生熱載流子。注意，在本實(shí)施例中，布置于像素區(qū)域101中的放大MOS晶體管909的源極區(qū)域可具有任意結(jié)構(gòu)。例如，放大MOS晶體管909的源極區(qū)域可具有LDD結(jié)構(gòu)。放大MOS晶體管909的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度可幾乎等于或高于布置于周邊電路區(qū)域102中的MOS晶體管 910的源極區(qū)域或漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度。出于例如小型化的目的必須減小電場(chǎng)的像素區(qū)域需要包含廣泛形成的電場(chǎng)減少層?？紤]在柵極側(cè)壁上形成側(cè)壁隔體時(shí)的蝕刻損傷，像素區(qū)域不采用LDD結(jié)構(gòu)是有利的。另一方面，如果電場(chǎng)減少層寬或者雜質(zhì)濃度太低，那么晶體管的寄生電阻(串聯(lián)電阻)增加， 從而大大損傷晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。出于這種原因，驅(qū)動(dòng)能力特別重要的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻可被抑制為低。圖8的像素區(qū)域101表示光電轉(zhuǎn)換元件1、傳送MOS晶體管2和放大MOS晶體管 909的截面結(jié)構(gòu)。周邊電路區(qū)域102表示構(gòu)成信號(hào)處理電路112、垂直移位寄存器113和水平移位寄存器114之一的MOS晶體管910。在半導(dǎo)體基板上形成圖8所示的固態(tài)圖像傳感器。在半導(dǎo)體基板中形成η型或P型阱。在阱中形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)域1和作為預(yù)期的MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域。在圖8的像素區(qū)域101中，當(dāng)要存儲(chǔ)于光電轉(zhuǎn)換元件1中的電荷是電子時(shí)，構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件1的第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)域903是η型。傳送MOS晶體管2包含柵極電極 901、用作源極的半導(dǎo)體區(qū)域903和用作漏極的半導(dǎo)體區(qū)域914。半導(dǎo)體區(qū)域903共同用作傳送MOS晶體管2的源極區(qū)域和形成光電轉(zhuǎn)換元件1的半導(dǎo)體區(qū)域。傳送MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域914共同用作復(fù)位MOS晶體管(未示出)的源極和構(gòu)成浮置擴(kuò)散(FD)部分的半導(dǎo)體區(qū)域。放大MOS晶體管909包含柵極電極902、用作漏極的半導(dǎo)體區(qū)域914和用作源極的半導(dǎo)體區(qū)域914。用作放大MOS晶體管909的漏極的半導(dǎo)體區(qū)域914可被賦予電源電壓。在光電轉(zhuǎn)換元件1的表面上依次層疊硅氮化物膜和硅氧化物膜。硅氮化物膜和硅氧化物膜形成絕緣膜。由硅氮化物膜和硅氧化物膜形成的絕緣膜可覆蓋除像素區(qū)域101中的接觸底部以外的整個(gè)區(qū)域。硅氮化物膜和硅氧化物膜還可形成減少光電轉(zhuǎn)換元件的表面的反射的抗反射膜。不需要總是通過(guò)組合硅氮化物膜和硅氧化物膜來(lái)形成絕緣膜。諸如接觸插頭915的電導(dǎo)體與半導(dǎo)體區(qū)域接觸。用作傳送MOS晶體管2的漏極和浮置擴(kuò)散的半導(dǎo)體區(qū)域914經(jīng)由電極(未示出)與放大MOS晶體管的柵極電極連接。用作放大MOS晶體管909 的漏極的半導(dǎo)體區(qū)域914還經(jīng)由電極與電源電壓線(未示出)連接。在圖8的周邊電路區(qū)域102中，用作具有LDD結(jié)構(gòu)的MOS晶體管910的源極區(qū)域或漏極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域911的雜質(zhì)濃度比用作電場(chǎng)減少層的半導(dǎo)體區(qū)域914的雜質(zhì)濃度高。在柵極電極912的各側(cè)面上形成構(gòu)成側(cè)壁隔體的硅氮化物膜和硅氧化物膜。當(dāng)在同一步驟中形成像素區(qū)域101中的硅氮化物膜和硅氧化物膜以及用作周邊電路區(qū)域102中的側(cè)壁隔體的硅氮化物膜和硅氧化物膜時(shí)，可以將制造成本抑制為低。布置于像素區(qū)域101中的MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域914和布置于周邊電路區(qū)域 102中的MOS晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域911與接觸插頭915的底部接觸。各接觸部分需要確保使得能夠?qū)崿F(xiàn)金屬互連的電連接的雜質(zhì)濃度。通過(guò)經(jīng)過(guò)接觸孔開(kāi)口部分注入雜質(zhì)來(lái)確保雜質(zhì)濃度。像素區(qū)域101中的硅氮化物膜可被用作蝕刻阻止體。例如，硅氮化物膜可被用作在用于在由BPSG(硼磷硅玻璃Boron Phosphorus Silicon Glass)等制成的層間絕緣膜中形成接觸孔的各向異性干蝕刻時(shí)的蝕刻阻止體。在各向異性干蝕刻之后，在具有選擇性的蝕刻條件下對(duì)于硅氮化物膜和硅氧化物膜執(zhí)行各向異性蝕刻，由此完成接觸孔。根據(jù)該方法，即使在蝕刻層間絕緣膜時(shí)由于不對(duì)準(zhǔn)在元件隔離區(qū)域上形成接觸孔，接觸插頭915也不與元件隔離區(qū)域或側(cè)面的阱接觸。出于這種原因，阱和半導(dǎo)體區(qū)域之間的泄漏電流可被抑制。因此，能夠縮短接觸插頭和元件隔離區(qū)域之間的距離并因此使元件小型化。
作為硅氮化物膜，可以使用包含大量氫分子的膜。在這種情況下，在硅氮化物膜形成之后，以350°C或更高的溫度執(zhí)行退火，以使氫擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板中，由此獲得懸空鍵的終端化效果?？赏ㄟ^(guò)等離子CVD形成這樣的硅氮化物膜。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為了同時(shí)使固態(tài)圖像傳感器小型化并提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域具有不同的結(jié)構(gòu)。更具體而言，放大 MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高。這允許布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比漏極區(qū)域的電阻低并由此提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。將參照?qǐng)D9A 9C詳細(xì)描述雜質(zhì)濃度分布。圖9A是布置于像素區(qū)域中的放大MOS 晶體管的平面圖。圖9B是沿圖9A中的線B-B'切取的截面圖。圖9C是沿圖9A中的線 B-B'切取的實(shí)施例的變更例的截面圖。放大MOS晶體管包含柵極電極3001、源極區(qū)域3002和漏極區(qū)域3003。放大MOS晶體管還包含源極側(cè)的接觸插頭連接區(qū)域3004和漏極側(cè)的接觸插頭連接區(qū)域3005?？梢?xún)H布置插頭連接區(qū)域3004和3005中的一個(gè)，或者兩者可均不被布置。如果源極區(qū)域3002或漏極區(qū)域3003也用作另一晶體管的源極區(qū)域或漏極區(qū)域，那么不需要總是布置接觸插頭。源極區(qū)域3002包含布置于柵極電極3001和接觸插頭連接區(qū)域3004之間的區(qū)域3006。漏極區(qū)域3003包含布置于柵極電極3001和接觸插頭連接區(qū)域3005之間的區(qū)域 3007。本實(shí)施例的特征是兩個(gè)區(qū)域3006和3007之間的雜質(zhì)濃度的關(guān)系。在圖9B的截面上，整個(gè)區(qū)域3006的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3007的最高雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度高。剩余部分可具有任意的雜質(zhì)濃度關(guān)系。例如，漏極側(cè)的插頭連接區(qū)域3005的雜質(zhì)濃度可比區(qū)域 3006的雜質(zhì)濃度高。特別地，為了減少接觸插頭300 和漏極區(qū)域3003之間的接觸電阻， 插頭連接區(qū)域3005具有高雜質(zhì)濃度是有利的。在源極區(qū)域3002中，區(qū)域3006以外的部分可具有與區(qū)域3006的雜質(zhì)濃度幾乎相等或不同的雜質(zhì)濃度。另外，在漏極區(qū)域3003之外， 區(qū)域3007以外的部分可具有與區(qū)域3007幾乎相同或不同的雜質(zhì)濃度。由此使得整個(gè)區(qū)域3006的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3007的最高雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度高允許提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力并且減少熱載流子。圖9C是本實(shí)施例的變更例的截面圖。參照?qǐng)D9C，布置于柵極電極3001和源極區(qū)域3002的接觸插頭連接區(qū)域3004之間的區(qū)域3006包含具有不同雜質(zhì)濃度的區(qū)域3006a 和3006b。另外，布置于柵極電極3001和漏極區(qū)域3003的接觸插頭連接區(qū)域3005之間的區(qū)域3007包含具有不同的雜質(zhì)濃度的區(qū)域3007a和3007b。在圖9C中，與圖9B相同的附圖標(biāo)記表示具有相同結(jié)構(gòu)的部分。區(qū)域3006a的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3006b的雜質(zhì)濃度高。區(qū)域3006b被布置于區(qū)域 3006a和柵極電極3001之間。區(qū)域3007a的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3007b的雜質(zhì)濃度高。區(qū)域 3007b被布置在區(qū)域3007a和柵極電極3001之間。區(qū)域3006a的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3007a的雜質(zhì)濃度高。另一方面，區(qū)域3006b和3007b具有幾乎相同的雜質(zhì)濃度。即，只有布置于源極側(cè)的柵極電極3001和接觸插頭連接區(qū)域3004之間的區(qū)域3006的一部分可具有比區(qū)域 3007的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度。由此使得區(qū)域3006的至少部分區(qū)域的雜質(zhì)濃度比區(qū)域3007的最高雜質(zhì)濃度部分的雜質(zhì)濃度高允許提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力并減少熱載流子。如上所述，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度高。這允許使得布置于像素區(qū)域中的放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比漏極區(qū)域的電阻低，并由此提高放大MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)能力。第五實(shí)施例圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器對(duì)于成像系統(tǒng)的應(yīng)用例子的框圖。光學(xué)系統(tǒng)包括拍攝鏡頭1002、快門(mén)1001和光圈1003，并且在固態(tài)圖像傳感器1004 上形成對(duì)象的圖像。從固態(tài)圖像傳感器1004輸出的信號(hào)被感測(cè)信號(hào)處理電路1005處理。A/D轉(zhuǎn)換器 1006將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。輸出數(shù)字信號(hào)進(jìn)一步經(jīng)受信號(hào)處理單元1007的運(yùn)算處理。處理的數(shù)字信號(hào)被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器單元1010中或者經(jīng)由外部I/F單元1013被發(fā)送到外部裝置。固態(tài)圖像傳感器1004、感測(cè)信號(hào)處理電路1005、A/D轉(zhuǎn)換器1006和信號(hào)處理單元 1007由定時(shí)產(chǎn)生器1008控制。整個(gè)系統(tǒng)由總體控制/運(yùn)算單元1009控制。為了在記錄介質(zhì)1012上記錄圖像，經(jīng)由通過(guò)總體控制/運(yùn)算單元控制的記錄介質(zhì)控制I/F單元1011來(lái)記錄輸出的數(shù)字信號(hào)。雖然已參照示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像傳感器，包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的電阻低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度尚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器，其中，在周邊電路區(qū)域中布置構(gòu)成所述電路的一部分的周邊MOS晶體管， 其中，周邊MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域中的每一個(gè)包含與接觸插頭接觸的接觸區(qū)域、比接觸區(qū)域更接近溝道的中間區(qū)域和比中間區(qū)域更接近溝道的區(qū)域，其中，中間區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述比中間區(qū)域更接近溝道的區(qū)域的雜質(zhì)濃度，并且， 其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比中間區(qū)域的雜質(zhì)濃度低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像傳感器，還包括在周邊電路區(qū)域中布置構(gòu)成所述電路的一部分的周邊MOS晶體管，其中，周邊MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域中的每一個(gè)包含與接觸插頭接觸的接觸區(qū)域、比接觸區(qū)域更接近溝道的中間區(qū)域和比中間區(qū)域更接近溝道的區(qū)域，其中，中間區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述比中間區(qū)域更接近溝道的區(qū)域的雜質(zhì)濃度，并且， 其中，放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比中間區(qū)域的雜質(zhì)濃度低。
6.一種固態(tài)圖像傳感器，包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域的雜質(zhì)濃度比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的雜質(zhì)濃度尚。
7.一種固態(tài)圖像傳感器，包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，其中，放大MOS晶體管的源極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域和溝道區(qū)域之間的界面寬。
8.—種制造固態(tài)圖像傳感器的方法，該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域，像素區(qū)域包含像素，每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管，周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的所述信號(hào)的電路，所述制造方法包括柵極電極形成步驟，形成放大MOS晶體管的柵極電極；第一注入步驟，通過(guò)使用柵極電極作為掩模，向半導(dǎo)體基板的要形成放大MOS晶體管的源極的源極形成區(qū)域和半導(dǎo)體基板的要形成放大MOS晶體管的漏極的漏極形成區(qū)域注入雜質(zhì)；和第二注入步驟，向源極形成區(qū)域和漏極形成區(qū)域之中的源極形成區(qū)域選擇性注入雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，在柵極電極形成步驟中形成包含于周邊電路區(qū)域中的周邊MOS晶體管的柵極電極，其中，在第一注入步驟中，雜質(zhì)被注入到半導(dǎo)體基板的要形成周邊MOS晶體管的源極的源極形成區(qū)域和半導(dǎo)體基板的要形成周邊MOS晶體管的漏極的漏極形成區(qū)域，周邊MOS 晶體管的柵極電極被用作掩模，并且， 該方法還包括在第二注入步驟之后在像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域中形成絕緣膜的步驟； 去除步驟，去除在周邊電路區(qū)域中形成的絕緣膜中的與周邊MOS晶體管的源極和漏極對(duì)應(yīng)的一部分，以在周邊MOS晶體管的柵極電極的側(cè)壁上留下絕緣膜的一部分；和第三注入步驟，去除步驟之后通過(guò)使用絕緣膜作為掩模向半導(dǎo)體基板注入雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括 在像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域中形成絕緣膜；在絕緣膜的與源極區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域和絕緣膜的與漏極區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中的至少一個(gè)中形成接觸孔；通過(guò)接觸孔向半導(dǎo)體基板注入雜質(zhì)；和在接觸孔中形成電導(dǎo)體以形成接觸插頭。
11.一種成像系統(tǒng)，包括在權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)中限定的固態(tài)圖像傳感器； 被配置為在所述固態(tài)圖像傳感器上形成光的圖像的光學(xué)系統(tǒng)；和被配置為處理來(lái)自固態(tài)圖像傳感器的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及固態(tài)圖像傳感器、其制造方法和成像系統(tǒng)。該固態(tài)圖像傳感器包括布置于半導(dǎo)體基板上的像素區(qū)域和周邊電路區(qū)域。像素區(qū)域包含像素。每個(gè)像素包含光電轉(zhuǎn)換元件和向列信號(hào)線輸出與光電轉(zhuǎn)換元件的電荷對(duì)應(yīng)的信號(hào)的放大MOS晶體管。周邊電路區(qū)域包含驅(qū)動(dòng)像素或處理輸出到列信號(hào)線的信號(hào)的電路。放大MOS晶體管的源極區(qū)域的電阻比放大MOS晶體管的漏極區(qū)域的電阻低。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102468317SQ20111036316
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者乾文洋 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社