[发明专利]固态图像捕获装置、制造该装置的方法以及图像捕获设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态图像捕获装置、制造固态图像捕获装置的方法以及图像捕获设备。

背景技术

随着CMOS图像传感器的每个像素的小型化，单元像素中像素晶体管的面积相对于光电二极管变大。

当单元像素中的像素晶体管的面积比例变大时，光电二级管的面积变小。由此，可能出现灵敏度降低的问题。如图13所示，入射在像素晶体管的栅电极120上的一些(例如，倾斜入射的光线)光线L可能被反射或吸收。因此，由于到达光电二极管110的光线的减小，可能出现灵敏度退化的问题。

由于需要确保与像素晶体管在隔离区域上的重叠面积对应的面积，可能出现光电二极管也许不能扩展并且饱和电子的数目减少的问题。

近年来，随着像素尺寸的减小，灵敏度电子数和饱和电子数也减小。由此，可能出现像素的信号的输出电压降低的问题。因此，优选地提高将电子转变为像素中的电压的效率(转变效率)。然而如图14所示，可能出现的问题是当栅电极120在隔离区域130上的重叠部分较大时栅电容增大。

即使在栅电极120在隔离区域130上的重叠部分较大时元件小型化，然而光电二极管110的占用面积需要降低，从而导致灵敏度退化。

为了解决上述问题，需要减小晶体管在隔离区域上的重叠部分。然而例如图15所示，当栅电极的重叠部分减小时，在出现暴露的装置中出现连接间隙的情况下可能在栅电极120的栅宽度方向上出现间隙125。在这种情况下，当注入离子以形成源极区域141和漏极区域142时，离子从间隙125注入半导体基底100，并且源极区域141和漏极区域142可能形成短接状态。

已经提出一种使用自动调准技术加工栅电极的方法，该自动调准技术作为能够解决SRAM(静态随机存取存储器)等中的多晶硅栅的重叠部分的技术(例如，参见日本未经审查专利申请公开No.2006-93222)。根据这种加工方法，当用外围电路部分的逻辑电路加工具有较短的栅长度(L长度)的晶体管时很难进行接触。因此，在固态图像捕获元件等中，很难将外围电路部分的栅电极(需要形成微小的图案)和像素部分的栅电极一起安装在芯片上。

发明内容

要解决的问题是，随着像素尺寸减小，当外围电路部分的栅电极形成为重叠在隔离区域上以产生接触时，像素晶体管部分的栅电极也形成为重叠在隔离区域上。

希望防止光电转换单元(光电二极管)的占用面积随着像素尺寸的减小而减小并能够通过将像素晶体管部分的栅电极形成为不重叠在隔离区域上来提高灵敏度。

根据本发明的实施例的一种固态图像捕获装置，其在半导体基底中包括：光电转换部分，对入射光执行光电转换以获得信号电荷；像素晶体管部分，将所述光电转换部分中产生的所述信号电荷输出；外围电路部分，形成在包括所述光电转换部分和所述像素晶体管部分的像素部分的外围；以及隔离区域，形成为将所述光电转换部分、所述像素晶体管部分和所述外围电路部分彼此电气分离。所述像素晶体管部分外围的所述隔离区域每个具有形成为高于所述半导体基底的表面的绝缘部分。所述像素晶体管部分的晶体管的第一栅电极形成在所述绝缘部分之间并且形成在所述半导体基底上使得在两者之间夹置栅绝缘膜。

在根据本发明的实施例的固态图像捕获装置中，由于晶体管的第一栅电极形成在隔离区域的绝缘部分之间，第一栅电极形成为不重叠在隔离区域上。因此，防止了光电转换部分的占用面积随着像素尺寸的减小而减小，并且防止了灵敏度退化。或者，可以提高灵敏度。

一种制造固态图像捕获装置的方法，包括以下步骤：形成隔离区域，其将光电转换部分、像素晶体管部分和外围电路部分彼此电气分离，并且所述隔离区域每个具有高于半导体基底的表面形成的绝缘部分；在形成所述半导体基底的所述像素晶体管部分的区域中形成栅绝缘膜；形成第一栅电极形成膜以覆盖所述半导体基底的整个表面；通过移除所述第一栅电极形成膜来暴露所述隔离区域的所述绝缘部分的表面，使得在形成所述像素晶体管部分的区域中保留所述第一栅电极形成膜；使用所述第一栅电极形成膜在所述像素晶体管部分中形成第一栅电极，并且移除所述光电转换部分和所述外围电路部分上的所述第一栅电极形成膜；形成覆盖所述第一栅电极的刻蚀防护膜；形成第二栅电极形成膜以覆盖所述半导体基底的整个表面；并且在其中覆盖有所述刻蚀防护膜的所述第一栅电极保留的状态下，使用所述第二栅电极形成膜形成所述外围电路部分的晶体管的第二栅电极。