CN101969066A - 固体摄像器件及其制造方法和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体摄像器件及其制造方法和电子装置，所述固体摄像器件包括：光电二极管，它将光信号转换成信号电荷；传输栅极，它传输来自所述光电二极管的所述信号电荷；杂质扩散层，所述信号电荷通过所述传输栅极被传输到所述杂质扩散层；以及MOS晶体管，它的栅极与所述杂质扩散层连接。所述杂质扩散层具有第一导电型半导体层和第二导电型半导体层，所述第二导电型半导体层形成在所述第一导电型半导体层中并位于所述传输栅极的端部下方。因此，能够抑制漏电流，增加转换效率，以高信噪比摄取图像。

Description

固体摄像器件及其制造方法和电子装置
相关申请的交叉参考
本申请包含与2009年7月27日和2010年3月19日向日本专利局提交的日本专利申请JP2009-174329和JP2010-065114相关的主题，在此将这两项日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及固体摄像器件和固体摄像器件的制造方法，更具体而言，涉及能够抑制由半导体形成的互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型固体摄像器件的漏电流并降低低亮度时或暗时(dark time)的噪声的固体摄像器件以及该固体摄像器件的制造方法。
背景技术
CMOS型固体摄像器件(下面有时称为CMOS型摄像器件)可以以低电压电平驱动，并且从电力消耗方面来说，可以容易地满足高像素密度的需求以及高读取速度的需求。
最近，由于这些特性，CMOS型图像摄取器件已被用在需要高图像质量的单反数码相机和专业图像摄取装置中，以及例如带照相机的手机等小型个人设备中。此外，作为替代相关技术的电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)的高性能图像摄取器件，CMOS型图像摄取器件已经受到瞩目。
在相关技术中，有人说在该图像摄取器件中，在暗时或低亮度时容易在图像中引入噪声。由于与银盐照相机相比的结果不佳，一些用户拒绝使用该图像摄取器件。因此，该图像摄取器件中的噪声降低已成为问题。
因此，通过抑制在CMOS型图像摄取器件中包含的光电二极管和浮动扩散部中的在暗时或低亮度时的漏电流来降低噪声的技术，一直被视为是重要的。
图1表示相关技术中包括浮动扩散部的CMOS型图像摄取器件的结构示例。一般来说，浮动扩散部FD被设置成与光电二极管PD相对，在二者之间设置有用于传输电荷、由多晶硅(polysilicon)等构成的传输栅极TG。与光电二极管PD具有相同导电型的杂质扩散层被形成在夹着用于传输电荷的传输栅极TG的位置处(参考日本未审查专利申请公开公报No.2001-028433)。
对于CMOS型图像摄取器件，在具有滚动快门结构的CMOS型图像摄取器件中，浮动扩散部被用作信号电荷读取元件。另一方面，在具有全局快门结构的CMOS型图像摄取器件中，浮动扩散部除了被用作读取元件外，还在进行读取之前用作存储信号电荷的元件(参考日本未审查专利申请公开公报No.2006-311515)。
下面，对滚动快门结构和全局快门结构进行说明。
根据光电二极管光电转换的信号电荷的累积时间间隔(或曝光时间间隔)中的同时性的差异，CMOS型图像摄取器件可以分为两种类型，即，滚动快门结构(有时称作焦平面快门结构(focal plane shutter scheme)或行曝光结构(line exposure scheme))和全局快门结构(参考日本未审查专利申请公开公报No.2006-191236)。
滚动快门结构表示这样的结构：在该结构中，输出信号的像素从输出信号的时刻开始进行光电转换，并在依次进行读取之前进行信号电荷在光电二极管中的累积。在这种结构中，用于信号电荷的累积时间间隔根据像素阵列中的行而不同。因此，在摄取的图像中存在变形。
另一方面，全局快门结构表示这样的结构：该结构能够维持用于信号电荷的累积时间间隔的同时性，以消除由滚动快门结构造成的变形。为了实现全局快门结构，有人提出了另外使用机械快门的方法(参考日本未审查专利申请公开公报No.2006-191236)，以及通过在由遮光层覆盖的浮动扩散部中对全部像素同时进行来自光电二极管的信号电荷的传输，并在进行读取之前存储信号电荷，来维持累积时间间隔的同时性的方法(参考日本未审查专利申请公开公报No.2009-049870)等。
在图1中所示的相关技术的CMOS型图像摄取器件的结构中，日本未审查专利申请公开公报No.2001-028433披露了，在通过对多晶硅(Poly-Si)等进行各向异性刻蚀形成的传输栅极TG的端部处容易产生晶体缺陷。在传输栅极TG的截止状态下，由于浮动扩散部FD和传输栅极TG之间的电压差，在容易产生晶体缺陷的传输栅极TG的端部附近发生电场集中。结果，通过电场集中的位置处的晶体缺陷产生漏电流，因而在暗时或低亮度时，可能输出混叠信号。
此外，在图1中，n型杂质扩散层n1作为第一导电型半导体层被设置在硅基板Si上，并且p型杂质扩散层p1作为第二导电型半导体层被设置在该n型杂质扩散层n1上。光电二极管PD由层p 1和层n1构成。
此外，在该图中，设置有元件隔离区DV，并且在元件隔离区DV的下方设置有p型杂质扩散层p2。此外，n型杂质扩散层n2被设置成与光电二极管PD相对，从而形成浮动扩散部FD，在n型杂质扩散层n2与光电二极管PD之间夹着传输栅极TG。
更具体而言，通常在半导体装置中，根据被称作缺陷辅助穿隧(TAT：Trap-Assisted-Tunneling)模型的机制，如果由于pn结的反向偏置而在晶体缺陷部中发生电场集中，则通过晶体缺陷产生漏电流。此外，众所周知的是，产生上述问题是由于相似机制(参考Hurkx等，“A New Recombination Model for Device Simulation Including Tunneling”(IEEETED.Vol.39，No.2，pp.331-338，1992)以及G.Eneman等，“Analysis of junction leakage in advanced germanium P+/n junction”(Proc.European Solid-State Device Research Conf.2007，pp.454-457))。
图2A和图2B表示相关技术的CMOS型图像摄取器件中的浮动扩散区的杂质浓度分布和电场强度分布的仿真结果。图2A表示杂质浓度分布，图2B表示电场强度分布。在图2A的杂质浓度分布中，颜色越接近白色，n型杂质的浓度越高；颜色越接近黑色，p型杂质的浓度越高。此外，在图2B的电场强度分布中，颜色越接近白色，电场强度越高；颜色越接近黑色，电场强度越低。此外，图2A和图2B表示在图中存在传输栅极TG并设置有浮动扩散部FD的情况。换言之，图2A和图2B表示图1的传输栅极TG和浮动扩散部FD的附近的扩大范围的分布。在图2B中，假设传输栅极TG的截止时刻，并由此将负电压施加到传输栅极TG，因而浮动扩散区FD具有正电压。
换言之，在图2A和图2B中所示的相关技术的结构的情况下，在传输栅极TG的截止时刻，负电压被施加到传输栅极TG，因而电压可以通过栅极绝缘层被传输到栅极绝缘层正下方的硅基板Si的内部。这样，由于栅极绝缘层的正下方的硅基板和浮动扩散部区FD之间的电压差，在传输栅极TG的端部附近存在电场具有最大值的区域(图2B中的区域A)。
具体地，在全局快门结构的CMOS型图像摄取器件中，对于信号电荷被存储在浮动扩散部FD中的情况，例如在日本未审查专利申请公开公报No.2006-311515等示例中，漏电流的影响不可避免。换言之，在信号电荷存储时间间隔期间，由于上述机制，在浮动扩散部FD中连续产生漏电流，因而在待传输的信号电荷中产生噪声，使得SN比(信噪比，即信号与噪声的比值)劣化。
因此，优选获得一种结构，通过实现在例如容易产生晶体缺陷的传输栅极TG的端部等区域中不会产生电场集中的结构来减少漏电流。
发明内容
期望提供一种固体摄像器件以及该固体摄像器件的制造方法，该固体摄像器件能够防止CMOS型固体摄像器件的浮动扩散部中在传输栅极的端部附近出现电场集中，从而不会容易地产生漏电流。
本发明的第一实施例提供一种固体摄像器件，其包括：光电二极管，它将光信号转换成信号电荷；传输栅极，它传输来自所述光电二极管的所述信号电荷；杂质扩散层，所述信号电荷通过所述传输栅极被传输到所述杂质扩散层；以及金属氧化物半导体(MOS)晶体管，它的栅极与所述杂质扩散层连接，其中，所述杂质扩散层具有第一导电型半导体层和第二导电型半导体层，所述第二导电型半导体层形成在所述第一导电型半导体层中并位于所述传输栅极的端部下方。
在上述实施例中，第一导电型半导体层和第二导电型半导体层可以被形成为彼此部分接触。
此外，由所述第二导电型半导体层构成的部分可以与在第一导电型半导体层的元件隔离区周围形成的第二导电型半导体层连接。
另外，可以在复位栅极的端部下方以及复位晶体管的与杂质扩散层连接的源区内形成第二导电型半导体层。
此外，在一个像素中具有多个杂质扩散层和多个传输栅极的情况下，可以在形成有至少一个或多个杂质扩散层的第一导电型半导体层中，在传输栅极的端部下方形成第二导电型半导体层。
另外，在一个像素中具有多个杂质扩散层和多个传输栅极的情况下，在夹在传输栅极之间的至少一个或多个杂质扩散层中，第一导电型半导体层的表面可以被第二导电型半导体层覆盖。
此外，固体摄像器件可以是具有使全部像素同时进行图像摄取操作的全局快门功能的固体摄像器件，并且，全部像素可以同时进行从光电二极管向杂质扩散层的信号电荷的传输，以便在从传输到读取的时间间隔期间使信号电荷存储在所述杂质扩散层中。
本发明的第二实施例提供一种固体摄像器件的制造方法，其包括以下步骤：在硅基板上形成构成光电二极管的第一导电型半导体层；形成传输栅极；在传输栅极的端部下方形成第二导电型半导体层；以及形成构成杂质扩散层的第一导电型半导体层。
本发明的第三实施例提供一种采用固体摄像器件的电子装置，其包括：光电二极管，它将光信号转换成信号电荷；传输栅极，它传输来自所述光电二极管的所述信号电荷；杂质扩散层，所述信号电荷通过所述传输栅极被传输到所述杂质扩散层；以及MOS晶体管，它的栅极与所述杂质扩散层连接，其中，所述杂质扩散层具有第一导电型半导体层和第二导电型半导体层，所述第二导电型半导体层形成在所述第一导电型半导体层中并位于所述传输栅极的端部下方。
在本发明的第一实施例中，光信号通过光电二极管被转换成信号电荷；信号电荷通过传输栅极从光电二极管被传输到杂质扩散层；信号电荷被传输到杂质扩散层；MOS晶体管的栅极通过MOS晶体管与杂质扩散层连接；并且，在形成有杂质扩散层的第一导电型半导体层的传输栅极的端部下方形成有第二导电型半导体层。
在本发明的第二实施例中，在硅基板上形成构成光电二极管的第一导电型半导体层；形成将信号电荷传输到杂质扩散层的传输栅极；在传输栅极的端部下方形成第二导电型半导体层；并且形成构成杂质扩散层的第一导电型半导体层。
根据本发明的实施例，在浮动扩散部中，防止了容易产生晶体缺陷的传输栅极TG的端部附近的电场集中，因而可以抑制漏电流。此外，由于实现了构成浮动扩散部的杂质扩散层不与传输栅极TG重叠的结构，所以传输栅极的端部下方的重叠电容减少，因而转换效率增加。因此，可以以高信噪比(SN比)摄取图像。
附图说明
图1为表示相关技术的固体摄像器件的结构示例的图。
图2A和图2B为表示图1的固体摄像器件中的杂质浓度分布和电场强度分布的图。
图3为表示包括固体摄像器件的一个像素电路的结构的图。
图4为表示本发明实施例的固体摄像器件的结构示例的图。
图5A和图5B为表示图4的固体摄像器件中的杂质浓度分布和电场强度分布的图。
图6为表示滚动快门的操作的图。
图7为表示全局快门的操作的图。
图8为表示制造方法的流程图。
图9A～图9E为表示本发明实施例的制造方法的制造过程图。
图10A和图10B为表示本发明实施例的固体摄像器件的结构示例的图，其中，元件隔离区被第二导电型半导体层围饶。
图11为表示本发明实施例的固体摄像器件的结构示例的图，其中，浮动扩散部与复位晶体管的源区连接。
图12A和图12B为表示本发明实施例的固体摄像器件的结构示例的图，其中，包括多个传输栅极和多个浮动扩散部。
图13A和图13B为表示采用本发明实施例的固体摄像器件的电子装置的结构示例的图。
具体实施方式
下面对本发明的示例性实施例(以下称为实施例)进行说明。按以下顺序进行说明。
1.第一实施例(基本例)
2.第二实施例(元件隔离区被第二导电型半导体层围饶的示例)
3.第三实施例(浮动扩散部与复位晶体管的源区连接的示例)
4.第四实施例(包括多个传输栅极和多个浮动扩散部的示例)
第一实施例
包括固体摄像器件的一个像素电路的结构
下面对本发明的固体摄像器件的结构进行说明。首先，对包括固体摄像器件的一个像素电路的结构进行说明。
图3表示包括固体摄像器件的一个像素电路的结构。如图3所示，包括固体摄像器件的一个像素电路被构造为包括光电二极管21、浮动扩散部(FD)22以及多个MOS晶体管Tr1～Tr4。在图3中，多个MOS晶体管Tr1～Tr4包括传输晶体管Tr1、复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3以及选择晶体管Tr4。
传输晶体管Tr1配置有由光电二极管21构成的源极、由浮动扩散部22构成的漏极以及在源极和漏极之间形成的栅极电极24。传输脉冲φTRG被施加到传输晶体管Tr1的栅极电极24。因此，在光感应部21中累积的信号电荷被传输到浮动扩散部22。光感应部21是后面说明的光电二极管PD。
放大晶体管Tr3配置有由电源VDD构成的源极、由杂质区23构成的漏极以及在源极和漏极之间形成的栅极电极26。
浮动扩散部22与放大晶体管Tr3的栅极电极26有必要彼此电连接。换言之，浮动扩散部22与放大晶体管Tr3的栅极电极26彼此电连接，从而使浮动扩散部22的电压被施加到放大晶体管Tr3的栅极电极26。因此，与浮动扩散部22的电压对应的像素信号被输出到作为放大晶体管Tr3的漏极的杂质区23。
复位晶体管Tr2配置有由浮动扩散部22构成的源极、由电源VDD构成的漏极以及在源极和漏极之间形成的栅极电极25。复位脉冲φRST被施加到复位晶体管Tr2的栅极电极25。因此，浮动扩散部22的电压被复位为与电源VDD的电源电压接近的电压。
选择晶体管Tr4配置有由杂质区23构成的源极、由与垂直信号线VSL连接的杂质区28构成的漏极以及在源极和漏极之间形成的栅极电极27。作为选择晶体管Tr4的源极的杂质区23通常被用作放大晶体管Tr3的漏极。选择脉冲φSEL被施加到选择晶体管Tr4的栅极电极27。因此，流到杂质区23的像素信号通过垂直信号线VSL传输。
虽然在图3中浮动扩散部被示例性设置在一个位置处，但浮动扩散部可以设置在多个位置处。
固体摄像器件的结构示例
图4表示本发明实施例的固体摄像器件的结构示例。
在固体摄像器件中，n型杂质扩散层n1作为第一导电型半导体层被形成在硅基板Si上，并且p型杂质扩散层p1作为第二导电型半导体层被形成在n型杂质扩散层n1上。光电二极管PD由层p1和层n1构成。此外，在该图中，设置有元件隔离区DV，并且在元件隔离区DV下方形成有p型杂质扩散层p2。此外，传输栅极TG被设置在栅极绝缘层GF上。另外，作为第一导电型半导体层的n型杂质扩散层n2被设置成与光电二极管PD相对，从而形成浮动扩散部FD，传输栅极TG被夹在n型杂质扩散层n2与光电二极管PD之间。在构成浮动扩散部FD的n型杂质扩散层n2的传输栅极TG的端部处设置有作为第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p11。更具体而言，p型杂质扩散层p11被形成为其部分表面与传输栅极TG的端部重叠。
图4的固体摄像器件的杂质浓度分布和电场强度分布
如图5B所示，由于形成了p型杂质扩散层p11，因而可以抑制在浮动扩散部FD的传输栅极TG的端部产生电场集中。图5A表示本发明实施例的图4中的固体摄像器件的杂质浓度分布，图5B表示电场强度分布。
在图5B中，假设传输栅极TG的截止时刻，并由此将负电压施加到传输栅极TG，因而浮动扩散部FD具有正电压。在图5A的杂质浓度分布中，颜色越接近白色，n型杂质的浓度越高；颜色越接近黑色，p型杂质的浓度越高。此外，在图5B的电场强度分布中，颜色越接近白色，电场强度越高；颜色越接近黑色，电场强度越低。另外，图5A和图5B表示在图中存在传输栅极TG并设置有浮动扩散部FD的情况。换言之，图5A和图5B表示图4的传输栅极TG和浮动扩散部FD的附近的扩大范围的分布。
从存在或不存在p型杂质扩散层p11的方面来说，图4所示的本发明实施例的固体摄像器件的结构，不同于图1所示的相关技术的固体摄像器件的结构。
图1所示的相关技术的固体摄像器件中的图2A和图2B所示的仿真结果可以被说明如下。在传输栅极TG的截止时刻施加的负电压通过栅极绝缘层GF被传输到硅基板Si中的沟道部，并且在沟道部和浮动扩散部FD之间出现电压差。结果，在传输栅极TG的端部附近形成具有电场最大值的位置。
如图4所示，p型杂质扩散层p11(图5A的区域B的黑色部分)被设置在n型杂质扩散层n2的传输栅极TG的端部附近。因此，pn结在从传输栅极TG到浮动扩散部FD的分离方向上被转移到图5B的区域A′。换言之，如图5B所示，传输栅极TG的端部处的电场集中得到抑制。
根据图4所示的本发明实施例的结构，可以抑制容易产生晶体缺陷的传输栅极TG的端部处的电场集中，从而抑制由于晶体缺陷导致的漏电流的发生。此外，在本发明实施例的结构中，构成浮动扩散部的n型杂质扩散层n2不与传输栅极TG重叠。因而，与图1所示的相关技术的结构的情况相比，传输栅极TG和n型杂质扩散层n2之间产生的重叠电容降低。以这种方式，由于浮动扩散部的寄生电容降低，所以转换效率得到提高。本发明实施例具有上述结构，从而可以降低容易在暗时或低亮度时的摄像中产生的噪声。
此外，特别地，在全局快门结构的CMOS型图像摄取器件中，可以降低信号电荷存储时间间隔期间的噪声。
滚动快门结构
例如，如图6所示，在滚动快门结构(称作焦平面快门结构或行曝光结构)中，光电二极管的曝光以行为单位开始，并且在曝光结束的同时开始读取。换言之，在图6中，在第一行中，曝光在时间点t1开始。在经过曝光时间间隔Te时的时间点t101，如果曝光结束，则读取时间间隔Tr开始。在第二行中，曝光在时间点t2开始。在经过曝光时间间隔Te时的时间点t102，如果曝光结束，则读取时间间隔Tr开始。在第三行中，曝光在时间点t3开始。在经过曝光时间间隔Te时的时间点t103，如果曝光结束，则读取时间间隔Tr开始。接下来，在第一行中，曝光在时间点t103再次开始。当经过曝光时间间隔Te时，曝光结束，同时读取时间间隔Tr开始。依次重复这些过程。因此，在滚动快门结构中，对于摄取的图像，由于曝光时间以行为单位偏移，所以不同时刻的图像以行为单位被摄取。因此，如果一幅图像通过组合以行为单位的图像而构成，则很容易出现变形。但是，在滚动快门结构中，由于没有信号电荷存储时间间隔，所以相对不太可能产生由漏电流导致的噪声。
全局快门结构
另一方面，如图7所示，在全局快门结构中，在全部行中同时开始曝光。当曝光时间间隔Te结束时，以行为单位依次进行读取。换言之，在图7中，在时间点t201，全部行的光电二极管的曝光同时开始。在当曝光时间间隔Te结束时的时间点t301，曝光同时结束，并且在读取时间间隔Tr内，信号电荷被以行为单位依次读取。结果，靠近初始行的行在接近存储时间间隔Tk1的较短时间间隔内结束，但靠近最后一行的行的间隔持续接近存储时间间隔Tkn的较长时间。此外，Tkn中的“n”表示行号。
因此，在图1所示的相关技术的固体摄像器件中，在传输栅极TG的端部处发生电场集中，从而产生漏电流。在此状态下，如果存储时间间隔Tkn继续下去，则噪声与存储时间间隔Tkn成比例地被累积到信号电荷中，因而图像质量可能劣化。
反之，在图4示出的本发明实施例的固体摄像器件中，p型杂质扩散层p11被设置在n型杂质扩散层n2的传输栅极TG的端部附近，从而可以防止传输栅极TG的端部处的电场集中。结果，对于图4示出的本发明实施例的固体摄像器件，在例如包括具有较长存储时间间隔Tkn的像素的全局快门结构等快门结构中，漏电流的发生得到抑制，从而有效降低了噪声。
图4的固体摄像器件的制造方法
下面，参考图8所示的流程图对图4中的固体摄像器件的制造方法进行说明。
如图9A所示，在步骤S 1中，在硅基板Si中形成元件隔离区DV。形成元件隔离区DV的方法可以为例如下述方法中任何一种：采用硅基板Si的选择性氧化的LOCOS(硅的局部氧化：local oxidation of silicon)法、在绝缘层中埋入浅沟槽的浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)法以及在元件隔离区DV中形成p型杂质扩散层的杂质隔离法。对于采用LOCOS方法或STI方法形成元件隔离区DV的情况，在形成元件隔离区DV之前或之后，在该元件隔离区DV下方形成用作沟道阻挡部的p型杂质扩散层p2。
如图9B所示，在步骤S2中，通过离子注入形成作为构成光电二极管PD的第一导电型半导体层的n型杂质扩散层n1。
如图9C所示，在步骤S3中，形成栅极绝缘层GF，并在栅极绝缘层GF上形成由多晶硅(poly-Si)等构成的传输栅极TG。
如图9D所示，在步骤S4中，利用光致抗蚀剂PR作为掩模，在要形成光电二极管PD的第一导电型半导体层n1的表面上注入B(硼：boron)离子或BF2(氟化硼：boron fluoride)离子。同时，在要形成浮动扩散部FD的区域中也注入B离子或BF2离子。因此，在光电二极管PD的表面上形成了作为第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p1，同时，在浮动扩散部FD的传输栅极TG的端部附近以与传输栅极TG自对准的方式形成了第二导电型半导体层p11。
在该过程中，对于采用B(硼：boron)作为注入离子类型的情况，可以将注入能量设定为例如20keV以下。对于采用BF2的情况，可以将注入能量设定为例如50keV以下。此外，在上述任何一种情况下，可以将注入量设定为1e12/cm2以上。
如图9E所示，在步骤S5中，在浮动扩散部FD中注入1e13/cm2以上的磷离子或砷离子，从而形成作为第一导电型半导体层的n型杂质扩散层n2。
在步骤S6中，可以通过例如RTA(快速热退火：rapid thermal annealing)等热处理活化注入的杂质。
在上述制造过程中，形成浮动扩散部FD的第一导电型半导体层的方法也可以为如下的方法，即，在传输栅极TG的侧壁上形成侧壁隔离部，之后，通过注入作为杂质的砷或磷形成扩散层。
此外，在形成传输栅极TG后，可以注入约1e13/cm2～1e14/cm2的磷或砷作为杂质，之后，可以在传输栅极TG的侧壁上形成侧壁隔离部。另外，通过注入作为杂质的砷或磷形成杂质扩散层，并可以形成LDD(轻掺杂漏极：lightly doped drain)结构。
根据上述制造过程，在浮动扩散部FD的传输栅极TG的端部附近同时形成作为第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p11和在作为光电二极管PD表面上的第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p1。因此，在相关技术的制造过程中，在形成作为光电二极管PD表面上的第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p1的处理中，处理范围被部分扩大以形成层p11，从而可以制造图4所示的固体摄像器件。因此，与相关技术的制造过程不同，可以低成本地制造出能够容易地减少漏电流的固体摄像器件，而不会增加新的过程。
第二实施例
元件隔离区被第二导电型半导体层围饶的结构示例
在上面的说明中，说明了在浮动扩散部FD的传输栅极TG的端部处形成作为第二导电型半导体层的层p11的示例。如果维持上述位置关系，则层p11可以被构成为存在于不同的范围内。例如，如图10A和图10B所示，可以形成层p21来替代层p11。层p21被构成为在浮动扩散部FD的表面围绕浮动扩散部FD，并以层叠状围绕元件隔离区DV。图10A为俯视图，图10B为沿图10A的XB-XB线的截面图。
可以在形成元件隔离区DV之前或之后，通过注入杂质，形成以层叠状覆盖元件隔离区DV的p型杂质扩散层来实现层p21。
根据该结构，可以防止容易产生晶体缺陷的传输栅极TG端部中的电场集中，以减少浮动扩散部FD中的漏电流，并且也可以减少在元件隔离区DV附近产生的漏电流。因此，由于可以减少传输栅极TG和元件隔离区DV中任一区域中的漏电流，所以也可以减少在暗时或低亮度时摄取的图像中的噪声。
第三实施例
浮动扩散部与复位晶体管的源区连接的结构示例
在上面的说明中，对于在浮动扩散部FD中，在容易产生晶体缺陷的传输栅极TG的端部附近形成层p11或层p21的示例进行了说明。但是，即使对于不是传输栅极TG的端部的部分，如果在该部分中容易产生晶体缺陷，也可以获得相同效果。
例如，如图11所示，除传输栅极TG外，可以形成包括复位栅极RG的复位晶体管RST，并可以在与浮动扩散部FD连接的复位晶体管RST的源区Ss形成与层p11类似的作为第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p53。
在这种情况下，通过电线L，使构成浮动扩散部FD的n型杂质扩散层n2和构成复位晶体管RST的源区Ss的n型杂质扩散层n51处于相同的电压电平。如果层n2和n51一体形成，则无需电线L。
根据该结构，可以防止在浮动扩散部FD的传输栅极TG的端部出现的电场集中，从而不仅可以减少浮动扩散部FD中的漏电流，还可以以同样的方式减少与浮动扩散部FD连接的复位晶体管RST的源区中的漏电流。
第四实施例
连接多个传输栅极和多个浮动扩散部的结构示例
在上面的说明中，提供一个传输栅极和一个浮动扩散部，或提供一个复位栅极和一个源区。但也可以是由多个这些元件构成的结构。
例如，如图12A所示，固体摄像器件被构成为包括两个浮动扩散部FD1和FD2以及两个传输栅极TG1和TG2，并且，作为第二导电型半导体层的p型杂质扩散层p11、p71和p72被设置在浮动扩散部FD1和FD2各自的传输栅极TG1和TG2的端部。换言之，p型杂质扩散层p11、p71和p72被设置在构成浮动扩散部FD1和FD2的、作为第一导电型半导体层的层n71和n72的传输栅极TG1和TG2的端部。因此，对于其中任意一个，由于可以防止容易产生晶体缺陷的传输栅极的端部中的电场集中，所以可以减少由电场集中导致的漏电流。
此外，层p11和p71可以一体形成在层n71表面上并围绕层n71。更具体而言，如图12B所示，层p11和p71可以一体形成而构成层p101以覆盖层n71的表面，从而可以获得相同效果。
此外，在上面的说明中，第一导电型半导体层和第二导电型半导体层分别对应于n型杂质扩散层和p型杂质扩散层。但是，p型杂质扩散层和n型杂质扩散层可以配置成彼此交换。在这种情况下，也可以获得相同效果。
采用本发明实施例的固体摄像器件的电子装置的结构示例
下面，参照图13A和图13B对采用本发明实施例的固体摄像器件的电子装置的结构示例进行说明。图13A为说明由本发明实施例的固体摄像器件构成的固体摄像装置101的结构的示意图。图13B为电子装置131的示意截面图。
如图13A所示，固体摄像装置101包括单位像素以阵列形式设置的像素阵列部111、控制电路112、垂直驱动电路113、列信号处理电路114、水平驱动电路115以及输出电路116。控制电路112控制垂直驱动电路113、列信号处理电路114以及水平驱动电路115。垂直驱动电路113、列信号处理电路114以及水平驱动电路115利用垂直信号线L1和像素驱动线L2传输像素阵列部111的像素信号，并从输出电路116输出像素信号。
图13B中示出的电子装置131是采用包括本发明实施例的像素的上述固体摄像装置101的情况下的结构示例。例如，电子装置131是能够摄取静态图像的数码相机。
电子装置131包括固体摄像装置101、光学透镜141、快门单元142、驱动电路143以及信号处理电路144。
光学透镜141使来自物体的图像光(入射光)聚焦到固体摄像装置101的摄像平面。因此，信号电荷以预定时间间隔被累积到固体摄像装置101中。快门单元142控制对固体摄像装置101的光照时间和遮光时间。驱动电路143供给用于控制固体摄像装置101的传输操作和快门单元142的快门操作的驱动信号。驱动电路143为固体摄像装置101供给驱动信号(时序信号)，并且固体摄像装置101基于驱动信号进行信号传输，以将图像信号供给到信号处理电路144。信号处理电路144对从固体摄像装置101供给的图像信号进行各种信号处理。经信号处理后的视频信号被存储在例如存储器等存储介质(未图示)中或被输出并显示在例如LCD(液晶显示器：liquid crystal display)等显示器上。
图13B所示的电子装置131采用包括本发明实施例的固体摄像器件的固体摄像装置101。在固体摄像装置101的浮动扩散部中，能够防止容易产生晶体缺陷的传输栅极的端部附近的电场集中，从而可以抑制漏电流。此外，也降低了传输栅极端部的重叠电容，从而使转换效率提高。因此，在电子装置131中，可以摄取高信噪比(SN比)的图像。
可以适用于采用本发明实施例的固体摄像器件的固体摄像装置101的电子装置131不限于数码相机，可以适用于例如手机等移动装置上采用的数码相机(digital still camera)或相机模块的图像摄取装置。
根据本发明的实施例，在浮动扩散部FD中，由于可以防止容易产生晶体缺陷的传输栅极的端部附近的电场集中，所以漏电流得到抑制，从而可以在低亮度时或暗时摄取低噪声的图像。具体地，对于包括全局快门结构的快门的固体摄像器件的情况，由于信号电荷被存储到浮动扩散部FD中到读取操作的时间较长，因而漏电流减少，并且可以摄取低噪声的图像。
此外，在本说明书中，说明上述过程的步骤可以按照说明顺序以时间顺序进行，除此以外，可以并行或单独地实施这些步骤，而非按时间顺序。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (9)

1.一种固体摄像器件，其包括：
光电二极管，它将光信号转换成信号电荷；
传输栅极，它传输来自所述光电二极管的所述信号电荷；
杂质扩散层，所述信号电荷通过所述传输栅极被传输到所述杂质扩散层；以及
金属氧化物半导体晶体管，它的栅极与所述杂质扩散层连接，
其中，所述杂质扩散层具有第一导电型半导体层和第二导电型半导体层，所述第二导电型半导体层形成在所述第一导电型半导体层中并位于所述传输栅极的端部下方。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述第一导电型半导体层和所述第二导电型半导体层被形成为彼此部分接触。
3.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述第二导电型半导体层与在所述第一导电型半导体层的元件隔离区周围形成的第二导电型半导体层连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的固体摄像器件，其中，在形成有与所述杂质扩散层连接的复位晶体管的源区的第一导电型半导体层中，在复位栅极的端部下方形成有第二导电型半导体层。
5.根据权利要求1～3任一项所述的固体摄像器件，其中，在一个像素中具有多个所述杂质扩散层和多个所述传输栅极的固体摄像器件中，在形成有至少一个或多个所述杂质扩散层的第一导电型半导体层中，在所述传输栅极的端部下方形成有第二导电型半导体层。
6.根据权利要求5所述的固体摄像器件，其中，在至少一个或多个所述杂质扩散层中，所述第一导电型半导体层的表面被所述第二导电型半导体层覆盖。
7.根据权利要求1～6任一项所述的固体摄像器件，其中，
所述固体摄像器件是全局快门结构的固体摄像器件，在所述全局快门结构中，全部像素同时进行图像摄取操作，并且
全部像素同时进行从所述光电二极管向所述杂质扩散层的信号电荷的传输，以便在从传输到读取的时间间隔期间使所述信号电荷存储在所述杂质扩散层中。
8.一种固体摄像器件的制造方法，其包括以下步骤：
在硅基板上形成构成光电二极管的第一导电型半导体层；
形成传输来自所述光电二极管的信号电荷的传输栅极；
在所述传输栅极的端部下方形成第二导电型半导体层；以及
形成构成杂质扩散层的第一导电型半导体层。
9.采用根据权利要求1～7任一项所述的固体摄像器件的电子装置，其包括：
光电二极管，它将光信号转换成信号电荷；
传输栅极，它传输来自所述光电二极管的所述信号电荷；
杂质扩散层，所述信号电荷通过所述传输栅极被传输到所述杂质扩散层；以及
金属氧化物半导体晶体管，它的栅极与所述杂质扩散层连接，
其中，所述杂质扩散层具有第一导电型半导体层和第二导电型半导体层，所述第二导电型半导体层形成在所述第一导电型半导体层中并位于所述传输栅极的端部下方。
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