本申請是申請日為2012年7月5日、發(fā)明名稱為“固體攝像器件、固體攝像器件的制造方法以及電子設(shè)備”的申請?zhí)枮?01210232192.x的專利申請的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請包含與2011年8月11日向日本專利局提交的日本專利申請jp2011-176057以及2011年7月12日向日本專利局提交的日本專利申請jp2011-153914中公開的相關(guān)主題并要求其優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容通過引用并入此處。

本發(fā)明涉及一種固體攝像器件、固體攝像器件的制造方法以及一種采用該固體攝像器件的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

在具有光電轉(zhuǎn)換區(qū)的固體攝像器件中，存在一種配置為沿半導(dǎo)體基板的深度方向布置有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)的固體攝像器件。在這種固體攝像器件中，形成有與在半導(dǎo)體基板的較深位置處設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)接近的溝槽，并且在該溝槽內(nèi)隔著柵極絕緣膜布置有讀出柵極。

在如此配置的固體攝像器件中，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在沿著從布置有光電轉(zhuǎn)換區(qū)的較深位置至浮動(dòng)擴(kuò)散部之間的柵極絕緣膜的位置處形成有溝道。通過對嵌入所述溝槽內(nèi)的讀出柵極施加電壓，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)中累積的信號(hào)電荷經(jīng)由該溝道而讀出給浮動(dòng)擴(kuò)散部(參照日本未審查專利申請2009-295937號(hào)公報(bào))。

而且，公開了一種將半導(dǎo)體基板區(qū)用作低濃度的n型雜質(zhì)區(qū)的配置，在該半導(dǎo)體基板區(qū)中，在半導(dǎo)體基板的較深位置處布置的具有n型雜質(zhì)區(qū)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)和由n型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成的浮動(dòng)擴(kuò)散部之間形成有溝道。根據(jù)這種配置，通過調(diào)整n型雜質(zhì)濃度，使光電轉(zhuǎn)換區(qū)完全耗盡，從而可傳輸全部信號(hào)電荷(參照日本未審查專利申請2010-114322號(hào)公報(bào))。

而且，就背面照射型固體攝像器件而言，一直要求增加飽和電荷量以及高靈敏度。

作為一種用于增加飽和電荷量的配置，已提出了一種在基板內(nèi)沿深度方向形成有多個(gè)光電二極管的固體攝像器件(參照日本未審查專利申請2010-114274號(hào)公報(bào))。根據(jù)這種配置，通過沿深度方向?qū)盈B三個(gè)光電二極管(pd1、pd2和pd3)以增加飽和電荷量，所述光電二極管由n型半導(dǎo)體區(qū)與n型半導(dǎo)體區(qū)上的p型半導(dǎo)體區(qū)之間的pn結(jié)形成。此外，將從基板的表面沿深度方向嵌入的垂直型柵極設(shè)置為傳輸晶體管(tr)。使用這種垂直型tr以將電荷從形成于基板的較深位置處的光電二極管pd傳輸給浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)。

而且，已提出了一種具有實(shí)現(xiàn)高靈敏度的配置的固體攝像器件，其中，在光入射側(cè)(基板背面)設(shè)有第二光電二極管pd2并且在光入射側(cè)的相反面(基板正面)上設(shè)有第一光電二極管pd1(參照日本未審查專利申請2010-192483號(hào)公報(bào))。

在這種固體攝像器件中，通過在半導(dǎo)體基板的表面中注入離子以形成第一光電二極管pd1和浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)等。而且，在半導(dǎo)體基板上形成柵極、布線層等后，將半導(dǎo)體基板反轉(zhuǎn)，并且研磨半導(dǎo)體基板的背面。

接下來，從半導(dǎo)體基板的背面?zhèn)茸⑷腚x子，通過諸如激光退火處理等例如1000℃的熱處理以進(jìn)行雜質(zhì)的活化，從而形成第二光電二極管pd2等。

然而，在如上所述地配置的固體攝像器件中，雖然可讀出布置于半導(dǎo)體基板內(nèi)的相對淺的位置處的光電轉(zhuǎn)換區(qū)中的全部信號(hào)電荷，但難以讀出位于深部的光電轉(zhuǎn)換區(qū)中的信號(hào)電荷。這是因?yàn)椋谧x出柵極導(dǎo)通的情況下，在構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換區(qū)的n型雜質(zhì)區(qū)中的與柵極絕緣膜接近的部分中形成有電勢比溝道部的電勢深的區(qū)域，并且信號(hào)電荷殘留在該深區(qū)中。這種信號(hào)電荷的殘留成為該固體攝像器件所攝取的圖像發(fā)生殘像的原因。而且，在固體攝像器件中，還要求增加飽和電荷量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，根據(jù)本發(fā)明，期望提供一種其中無論半導(dǎo)體基板的位置深度如何而均可讀出光電轉(zhuǎn)換區(qū)的全部信號(hào)電荷的固體攝像器件，從而實(shí)現(xiàn)圖像特性的提高。而且，根據(jù)本發(fā)明，期望提供一種可實(shí)現(xiàn)飽和電荷量的增加的固體攝像器件。而且，根據(jù)本發(fā)明，期望提供這種固體攝像器件的制造方法以及包含這種固體攝像器件的電子設(shè)備。

本發(fā)明的固體攝像器件包括：讀出柵極，其隔著柵極絕緣膜嵌入在半導(dǎo)體基板中所形成的溝槽內(nèi)；和光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其設(shè)置于半導(dǎo)體基板內(nèi)部。而且，浮動(dòng)擴(kuò)散部在與光電轉(zhuǎn)換區(qū)保持間隔的同時(shí)而設(shè)置于半導(dǎo)體基板的表面層上。具體來說，電勢調(diào)整區(qū)設(shè)置為與光電轉(zhuǎn)換區(qū)和柵極絕緣膜鄰接。該電勢調(diào)整區(qū)與半導(dǎo)體基板和光電轉(zhuǎn)換區(qū)為同一導(dǎo)電型，并且還是比半導(dǎo)體基板和光電轉(zhuǎn)換區(qū)的所述導(dǎo)電型的濃度低的雜質(zhì)區(qū)。

對于如此配置固體攝像器件，相比于未設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)的配置，沿著柵極絕緣膜的溝道形成區(qū)中的電勢級(jí)差下降。而且，例如，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)、半導(dǎo)體基板中的沿著柵極絕緣膜的區(qū)域以及電勢調(diào)整區(qū)全部為n型的情況下，半導(dǎo)體基板的電勢比電勢調(diào)整區(qū)淺。因此，在通過對讀出柵極施加電壓而將光電轉(zhuǎn)換區(qū)中累積的信號(hào)電荷(電子)讀出給電勢調(diào)整區(qū)的情況下，將信號(hào)電荷(電子)無阻礙地讀出給半導(dǎo)體基板的沿著柵極絕緣膜的溝道形成區(qū)。

而且，本發(fā)明還提供了這種固體攝像器件的制造方法，并且進(jìn)行以下過程。首先，在半導(dǎo)體基板中導(dǎo)入雜質(zhì)。于是，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)。而且，與之相伴地，與光電轉(zhuǎn)換區(qū)鄰接地形成電勢調(diào)整區(qū)，該電勢調(diào)整區(qū)與半導(dǎo)體基板和光電轉(zhuǎn)換區(qū)為同一導(dǎo)電型，并且該導(dǎo)電型的濃度也比半導(dǎo)體基板和光電轉(zhuǎn)換區(qū)低。接下來，在半導(dǎo)體基板中形成與電勢調(diào)整區(qū)鄰接的溝槽。隨后，在溝槽內(nèi)隔著柵極絕緣膜形成讀出柵極。而且，通過在半導(dǎo)體基板的表面層中導(dǎo)入雜質(zhì)，形成與讀出柵極接近的浮動(dòng)擴(kuò)散部。

而且，本發(fā)明的固體攝像器件包括：第一光電二極管，其包括形成于半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)鹊牡谝粋€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與第一個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；以及第二光電二極管，其包括形成于半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)鹊牡诙€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；并且還包括柵極，其形成于半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)?。在上述配置中，第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度等于或大于第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的與第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相反側(cè)的層的連接面的雜質(zhì)濃度。

或者，在以上配置中，在半導(dǎo)體基板內(nèi)將第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)連接。而且，第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度等于或小于第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度。

而且，本發(fā)明的電子設(shè)備包括：上述固體攝像器件；光學(xué)系統(tǒng)，其配置為將入射光導(dǎo)入固體攝像器件的攝像單元中；以及信號(hào)處理電路，其配置為處理固體攝像器件的輸出信號(hào)。

本發(fā)明的固體攝像器件的制造方法包括：從半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)茸⑷氲诙?dǎo)電型雜質(zhì)以在第一主面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板內(nèi)部形成第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；從半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以在半導(dǎo)體基板的第一主面的表面上形成第一個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；在半導(dǎo)體基板的第一主面上形成柵極；從半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)茸⑷氲诙?dǎo)電型雜質(zhì)以在第二主面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板內(nèi)部形成第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，該第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的第二主面的表面?zhèn)鹊碾s質(zhì)濃度等于或大于半導(dǎo)體基板的深部側(cè)的雜質(zhì)濃度；并且從半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以在半導(dǎo)體基板的第二主面的表面上形成第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)。

根據(jù)上述固體攝像器件以及通過上述制造方法制造的固體攝像器件，在半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)?，由雜質(zhì)濃度高的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成光電二極管。因此，在第二主面?zhèn)刃纬捎衟n結(jié)容量大的光電二極管。因此，可增加固體攝像器件的飽和信號(hào)量。

而且，本發(fā)明還提供了包含這種固體攝像器件的電子設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明，由電勢調(diào)整區(qū)調(diào)整溝道形成區(qū)的電勢級(jí)差，從而可將光電轉(zhuǎn)換區(qū)的信號(hào)電荷無阻礙地讀出給半導(dǎo)體基板的溝道形成區(qū)。因此，在將光電轉(zhuǎn)換區(qū)設(shè)置于半導(dǎo)體基板的較深位置處的固體攝像器件中，可讀出光電轉(zhuǎn)換區(qū)的全部信號(hào)電荷，從而可通過防止發(fā)生殘像以實(shí)現(xiàn)圖像特性的提高。

而且，根據(jù)本發(fā)明，可提供能增加飽和電荷量的固體攝像器件。

附圖說明

圖1a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖1b為固體攝像器件的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖2a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖2b為固體攝像器件的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖3a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖3b為固體攝像器件的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖4為表示第一實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的平面圖；

圖5a為表示第一實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖5b為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖6a～圖6d為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖7e～圖7h為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖8i～圖8k為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖9l～圖9n為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖10o～圖10q為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖11r～圖11t為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖12a為表示第一實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖12b為圖12a所示的固體攝像器件的y-y'橫截面的電勢分布圖；

圖13為圖11t所示的固體攝像器件的y-y'橫截面的電勢分布圖；

圖14a為表示第一實(shí)施方式的固體攝像器件的變型例的配置的橫截面圖，且圖14b為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的變型例的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖15a為表示第一實(shí)施方式的固體攝像器件的變型例的配置的橫截面圖，且圖15b為第一實(shí)施方式的固體攝像器件的變型例的光電二極管的沿深度方向的電勢分布圖；

圖16為表示第二實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖17a為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的累積電荷時(shí)的電勢分布圖，且圖17b為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的傳輸電荷時(shí)的電勢分布圖；

圖18a～圖18c為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖19d～圖19f為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖20g～圖20i為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖21j～圖21l為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖22m～圖22o為第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖23為表示第三實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖24a～圖24c為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖25d～圖25f為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖26g～圖26i為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖27j～圖27l為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖28m～圖28o為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖29p～圖29r為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖30s～圖30u為第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖31為表示第四實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖32a～圖32c為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖33d～圖33f為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖34g～圖34i為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖35j～圖35l為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖36m～圖36o為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖37p～圖37r為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖38s～圖38u為第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖39為表示第五實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖40a～圖40c為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖41d～圖41f為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖42g～圖42i為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖43j～圖43l為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖44m～圖44o為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖45p～圖45r為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖46s和圖46t為第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造步驟圖；

圖47a和圖47b為表示第六實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的平面圖和橫截面圖；

圖48a和圖48b為說明第六實(shí)施方式的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖；

圖49a～圖49c為表示第六實(shí)施方式的固體攝像器件的制造過程的橫截面步驟圖(部分1)；

圖50a～圖50c為表示第六實(shí)施方式的固體攝像器件的制造過程的橫截面步驟圖(部分2)；

圖51為表示用作第六實(shí)施方式的比較例的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖52a和圖52b為說明用作第六實(shí)施方式的比較例的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖；

圖53a和圖53b為表示第七實(shí)施方式的固體攝像器件的配置的平面圖和橫截面圖；

圖54a和圖54b為說明第七實(shí)施方式的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖；

圖55a～圖55c為表示第七實(shí)施方式的固體攝像器件的制造過程的橫截面步驟圖(部分1)；

圖56a和圖56b為表示第七實(shí)施方式的固體攝像器件的制造過程的橫截面步驟圖(部分2)；

圖57為表示用作第七實(shí)施方式的比較例的固體攝像器件的配置的橫截面圖；

圖58a和圖58b為說明用作第七實(shí)施方式的比較例的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖；

圖59a～圖59c為表示一個(gè)實(shí)施方式的變型例的橫截面圖；并且

圖60為固體攝像器件所適用的電子設(shè)備的示意性配置圖。

具體實(shí)施方式

雖然以下說明本發(fā)明的最優(yōu)選的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于以下例子。

注意，以下列順序進(jìn)行說明：

1.固體攝像器件概要

2.固體攝像器件的第一實(shí)施方式

3.第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

4.固體攝像器件的第二實(shí)施方式

5.第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

6.固體攝像器件的第三實(shí)施方式

7.第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

8.固體攝像器件的第四實(shí)施方式

9.第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

10.固體攝像器件的第五實(shí)施方式

11.第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

12.第六實(shí)施方式(設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)的固體攝像器件的例子)

13.第七實(shí)施方式(設(shè)有與電勢調(diào)整區(qū)重疊的釘扎區(qū)的固體攝像器件的例子)

14.變型例

15.電子設(shè)備的實(shí)施方式

注意，對于各實(shí)施方式和變型例，以相同的附圖標(biāo)記表示共同的部件，并且省略了重復(fù)說明。

1.固體攝像器件概要

首先，說明固體攝像器件的概要。

圖1a和圖1b表示上述日本未審查專利申請2010-114274號(hào)公報(bào)中公開的固體攝像器件的配置。圖1a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖1b為圖1a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的沿深度方向的電勢分布圖。

圖1a所示的固體攝像器件10在半導(dǎo)體基板11內(nèi)的不同深度處包括三層光電二極管(pd)14。

固體攝像器件10包括：第一光電二極管(pd1)，其在半導(dǎo)體基板11的較深位置處形成有介于第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)12a和第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)13之間的連接面；第三光電二極管(pd3)，其在半導(dǎo)體基板11的表面上形成有介于雜質(zhì)濃度高于其它區(qū)域的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)12c和第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)13之間的連接面；以及第二光電二極管(pd2)，其在第一光電二極管(pd1)和第三光電二極管(pd3)之間的中間層上形成有介于第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)12b和第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)13之間的連接面。

而且，固體攝像器件10包括垂直型晶體管(tr)，該垂直型晶體管(tr)讀出pd14的電荷。垂直型tr包括隔著柵極絕緣膜17形成的讀出柵極16、用于傳輸信號(hào)電荷的傳輸溝道19以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)18。

讀出柵極16由平面柵極16a和垂直型柵極16b構(gòu)成，平面柵極16a形成于半導(dǎo)體基板11上，垂直型柵極16b在平面柵極16a下方從半導(dǎo)體基板11的表面沿深度方向以柱狀形成。

fd18由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成。fd18在半導(dǎo)體基板11的表面上形成于隔著讀出柵極16而面對pd14的位置處。

而且，溢出通道由n型半導(dǎo)體區(qū)13構(gòu)成，n型半導(dǎo)體區(qū)13沿著垂直型柵極16b從半導(dǎo)體基板11的表面至內(nèi)部而形成。即，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)13與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)12a～第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)12c相鄰的部分構(gòu)成pd1～pd3。第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)13的由從半導(dǎo)體基板11的表面至內(nèi)部沿著垂直型柵極16b所形成的部分構(gòu)成溢出通道。

傳輸溝道19由低濃度的第二導(dǎo)電型(n^-型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，并且形成于與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)12c相鄰的平面柵極16a的正下方。傳輸溝道19形成為與fd18以及構(gòu)成溢出通道的n型半導(dǎo)體區(qū)13相鄰。

接下來，如圖1b所示，說明關(guān)于形成于半導(dǎo)體基板11的表面上的pd3以及形成于半導(dǎo)體基板11的較深位置處的pd2的電勢分布。圖1b所示的電勢分布圖表示構(gòu)成pd14的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)13和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)12a、12b的電勢。

通過從半導(dǎo)體基板11的表面?zhèn)冗M(jìn)行離子注入以形成上述圖1所示的固體攝像器件10的pd14和fd18。因此，如圖1b所示，在半導(dǎo)體基板11的較深位置處形成光電二極管的情況下，必須通過以高能量進(jìn)行離子注入以制造第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的pn結(jié)。因此，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)各自的雜質(zhì)擴(kuò)散至寬的范圍，并且雜質(zhì)分布變得緩和。因此，降低了pn結(jié)周圍的雜質(zhì)濃度。因此，在半導(dǎo)體基板11的較深位置處形成的pd1的每單位面積的容量小，且可累積的飽和信號(hào)量小。

因此，通過采用圖1a和圖1b所示的固體攝像器件10的配置，即使當(dāng)沿半導(dǎo)體基板11的深度方向增加光電二極管本身時(shí)，基板深部的光電二極管的飽和信號(hào)量仍然小，因此，飽和信號(hào)量的增加效率差，且未在飽和電荷量的增加中獲得大的優(yōu)勢。

接下來，圖2a和圖2b表示上述日本未審查專利申請2010-192483號(hào)公報(bào)中公開的固體攝像器件的配置。圖2a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖2b為圖2a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的x-x'橫截面中的沿深度方向的電勢分布圖。

對于圖2a所示的固體攝像器件20，在半導(dǎo)體基板21的光入射面的相反面(基板正面)側(cè)形成有第一光電二極管(pd1)，并且在光入射面(基板背面)側(cè)形成有第二光電二極管(pd2)。在pd1和pd2之間設(shè)有作為像素隔離區(qū)的第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)25和第一導(dǎo)電型(p^-型)半導(dǎo)體區(qū)31。

而且，在半導(dǎo)體基板21的入射面(基板背面)上安裝有諸如濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。在基板正面?zhèn)刃纬捎胁季€層、用于讀出經(jīng)光電轉(zhuǎn)換而累積的信號(hào)電荷的mos晶體管等。

pd1包括：電荷累積區(qū)，其由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)22構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)23構(gòu)成；以及具有高濃度以抑制暗電流的發(fā)生的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)27。而且，pd2包括由第二導(dǎo)電型(n^-型)半導(dǎo)體區(qū)24構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換區(qū)以及高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)26。

根據(jù)上述配置，如圖2b所示，對于pd1和pd2，形成有直至深區(qū)的充分的電勢區(qū)。

從背面?zhèn)鹊膒d2的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)24至正面?zhèn)鹊膒d1的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)22形成緩坡。背面?zhèn)鹊膒d2必須將電荷傳輸給形成于半導(dǎo)體基板21的正面?zhèn)鹊膫鬏攖r，因此，pd2的電勢必須低于正面?zhèn)鹊膒d1。

接下來，說明圖2a所示的固體攝像器件的pd1和pd2的形成方法。

首先，通過采用通常的處理流程對半導(dǎo)體基板21的表面?zhèn)冗M(jìn)行離子注入，以形成pd1、構(gòu)成垂直型tr的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)以及用作像素隔離區(qū)的p型半導(dǎo)體區(qū)25。而且，在半導(dǎo)體基板21上形成絕緣層和導(dǎo)電層，并且形成柵極和布線等。

接下來，使半導(dǎo)體基板21的布線層側(cè)接合于支撐基板，并利用cmp(化學(xué)機(jī)械研磨)或蝕刻法將半導(dǎo)體基板21打薄至約1～1.5μm厚。接著，從半導(dǎo)體基板21的背面?zhèn)冗M(jìn)行用于形成用作像素隔離區(qū)的p^-型半導(dǎo)體區(qū)31的離子注入以及用于形成pd2的離子注入。在離子注入后，在背面?zhèn)冗M(jìn)行激光退火處理以活化所形成的雜質(zhì)區(qū)，并且形成pd2。

如上所述，對于圖2a所示的固體攝像器件，通過從半導(dǎo)體基板21的正面?zhèn)冗M(jìn)行離子注入以形成pd1。接著，通過從半導(dǎo)體基板21的背面進(jìn)行離子注入以形成pd2。

通過從半導(dǎo)體基板21的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)葍蓚€(gè)方向進(jìn)行離子注入，抑制了雜質(zhì)在半導(dǎo)體基板21的深部擴(kuò)散至寬的范圍，并且光接收區(qū)可沿半導(dǎo)體基板21的深度方向延伸。因此，可提高飽和電荷量的增加率。而且，可以相對低的能量形成背面?zhèn)鹊膒d2。

然而，對于上述圖2a和圖2b所示的固體攝像器件20，必須利用半導(dǎo)體基板21的電勢梯度以使電荷移動(dòng)至半導(dǎo)體基板21的正面?zhèn)取Ｒ虼?，背面?zhèn)鹊膒d2的雜質(zhì)濃度與正面?zhèn)鹊膒d1的雜質(zhì)濃度不同，或者沒有比正面?zhèn)鹊膒d1的雜質(zhì)濃度濃。從而，無法期望飽和信號(hào)量的增加。

對于具有上述圖2a和圖2b所示的配置的固體攝像器件20，在圖3a和圖3b中圖示了這樣的配置，即，將背面?zhèn)鹊膒d2的雜質(zhì)濃度設(shè)定為等于或大于正面?zhèn)鹊膒d1的雜質(zhì)濃度。圖3a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖3b為圖3a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的x-x'橫截面的沿深度方向的電勢分布圖。

對于圖3a所示的固體攝像器件30，在半導(dǎo)體基板21的光入射面的相反面(基板正面)側(cè)形成有第一光電二極管(pd1)，并且在光入射面(基板背面)側(cè)形成有第二光電二極管(pd2)。注意，其它配置與上述圖2a所示的固體攝像器件20相同。

pd1包括：電荷累積區(qū)，其由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)32構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)33構(gòu)成；以及具有高濃度以抑制暗電流的發(fā)生的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)37。而且，pd2包括：光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由濃度等于或大于pd1的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)34構(gòu)成；以及高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)36。

根據(jù)上述配置，如圖3b中的電勢分布所示，對于pd1和pd2，形成有直至深區(qū)的充分的電勢區(qū)。而且，在將pd2的雜質(zhì)濃度設(shè)定為等于或大于pd1的情況下，將pd2的電勢升高至與pd1相同。

當(dāng)pd2的電勢升高時(shí)，通過從半導(dǎo)體基板的正面?zhèn)冗M(jìn)行離子注入所形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)33的濃度低，因此，在pd2和pd1之間形成勢壘。即，對于具有圖3a所示的配置的固體攝像器件，在背面?zhèn)鹊墓怆姸O管(pd2)處生成的電荷不被傳輸給表面上的fd。而且，在半導(dǎo)體基板的比第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)32更深的部分中形成有第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)33，從而，相比于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)32，雜質(zhì)更易于擴(kuò)散，并且難以形成高濃度。

因此，當(dāng)將背面?zhèn)鹊膒d2的雜質(zhì)濃度設(shè)定為等于或大于正面?zhèn)鹊膒d1的雜質(zhì)濃度時(shí)，在傳輸路徑的中部生成勢壘，從而不能從pd2至fd進(jìn)行電荷傳輸。因此，對于圖3a所示的固體攝像器件30，未增加飽和信號(hào)量。

如上所述，從電荷傳輸?shù)挠^點(diǎn)看，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件的配置，必須將其中形成有傳輸tr的正面?zhèn)鹊膒d的雜質(zhì)濃度設(shè)定為較高，并且必須將在背面?zhèn)?光入射面?zhèn)?形成的pd的雜質(zhì)濃度設(shè)定為低于正面?zhèn)鹊碾s質(zhì)濃度。根據(jù)這種配置，正面?zhèn)鹊膒d的雜質(zhì)濃度可設(shè)定為較高，因此，在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間獲得了陡峭的pn結(jié)，并且可增大pn結(jié)容量。然而，背面?zhèn)鹊膒d的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間未獲得陡峭的結(jié)，因此，未增大pn結(jié)容量。2.固體攝像器件的第一實(shí)施方式

[固體攝像器件的配置例：示意性配置圖]

下面，說明本實(shí)施方式的固體攝像器件的具體實(shí)施方式。

圖4表示作為固體攝像器件的例子的mos(金屬氧化物半導(dǎo)體)型固體攝像器件的示意性配置圖。

圖4所示的固體攝像器件40由半導(dǎo)體基板以及外圍電路部構(gòu)成，例如，在硅基板上以二維的形式規(guī)則地排列有像素42的像素部(所謂的攝像區(qū))43，像素42包含用作多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的光電二極管。像素42包括光電二極管以及多個(gè)像素晶體管(所謂的mos晶體管)。

多個(gè)像素晶體管例如可由傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管這三個(gè)晶體管構(gòu)成。此外，所述多個(gè)像素晶體管還可通過添加選擇晶體管而由四個(gè)晶體管構(gòu)成。

外圍電路部由垂直驅(qū)動(dòng)電路44、列信號(hào)處理電路45、水平驅(qū)動(dòng)電路46、輸出電路47、控制電路48等構(gòu)成。

控制電路48基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘而生成時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)，所述時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)用作垂直驅(qū)動(dòng)電路44、列信號(hào)處理電路45、水平驅(qū)動(dòng)電路46等的工作基準(zhǔn)?？刂齐娐?8將這些信號(hào)輸入給垂直驅(qū)動(dòng)電路44、列信號(hào)處理電路45、水平驅(qū)動(dòng)電路46等。

垂直驅(qū)動(dòng)電路44例如由移位寄存器構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)電路44以行為單位沿垂直方向依次選擇性地掃描像素部43的各像素42，并且將像素信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線49而提供給列信號(hào)處理電路45，所述像素信號(hào)以根據(jù)各像素42的光電轉(zhuǎn)換元件處的光接收量而生成的信號(hào)電荷為基礎(chǔ)。

例如，為每列像素42排列有列信號(hào)處理電路45，并且使用來自每個(gè)像素列的黑基準(zhǔn)像素(形成于有效像素區(qū)周圍)的信號(hào)對從四行像素42中輸出的信號(hào)進(jìn)行諸如噪聲消除等信號(hào)處理。即，列信號(hào)處理電路45進(jìn)行諸如用于消除像素42所固有的固定模式噪聲的cds(相關(guān)雙采樣)、信號(hào)放大等信號(hào)處理。對列信號(hào)處理電路45的輸出級(jí)設(shè)有水平選擇開關(guān)(未圖示)以連接于水平信號(hào)線41。

水平驅(qū)動(dòng)電路46例如由移位寄存器構(gòu)成，水平驅(qū)動(dòng)電路46通過依次輸出水平掃描脈沖而依次選擇各個(gè)列信號(hào)處理電路45，并且將來自各個(gè)列信號(hào)處理電路45的像素信號(hào)輸出給水平信號(hào)線41。

輸出電路47對從各個(gè)列信號(hào)處理電路45經(jīng)由水平信號(hào)線41而依次供給的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并輸出所述信號(hào)。

用于驅(qū)動(dòng)各像素的驅(qū)動(dòng)電路由上述外圍電路44～外圍電路48和設(shè)置于像素部43的像素電路構(gòu)成。注意，外圍電路44～外圍電路48可設(shè)置于層疊于像素部43上的位置處。

在將上述固體攝像器件40應(yīng)用于背面照射型固體攝像器件的情況下，在光入射面(所謂的光接收面)側(cè)的背面上未形成有布線層，而在與光接收面的相反側(cè)的正面?zhèn)刃纬捎胁季€層。

[固體攝像器件的配置例：像素部]

接下來，圖5a和圖5b表示構(gòu)成第一實(shí)施方式的固體攝像器件的一個(gè)像素的主要部分。圖5a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖5b為表示圖5a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的x-x'橫截面的沿深度方向的電勢分布圖。

對于圖5a所示的固體攝像器件50，在半導(dǎo)體基板51的光入射面的相反面(基板正面)51a側(cè)的表面上形成有第一光電二極管(pd1)。在半導(dǎo)體基板51的光入射面(基板背面)51b側(cè)的表面上形成有第二光電二極管(pd2)。

而且，在半導(dǎo)體基板51的基板正面51a上設(shè)有由絕緣層和布線構(gòu)成的布線層52。在半導(dǎo)體基板51的基板背面51b上隔著絕緣層64安裝有未圖示的諸如光電轉(zhuǎn)換膜、濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。

pd1從基板正面51a側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)54、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)55以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)56。

pd2從基板背面51b側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)59、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)58以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)57。

在半導(dǎo)體基板51的中央處將pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56與pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)57連接，并且pd1和pd2一體形成。

p⁺型半導(dǎo)體區(qū)54和p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59為用于抑制在pd1或pd2處發(fā)生暗電流的雜質(zhì)區(qū)。n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58為電荷累積區(qū)，并且n型半導(dǎo)體區(qū)56和n型半導(dǎo)體區(qū)57為光電轉(zhuǎn)換區(qū)。

對于固體攝像器件50，pd2的由n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58和n型半導(dǎo)體區(qū)57構(gòu)成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)配置為具有以下所述的雜質(zhì)濃度。

pd2的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)在與p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59相鄰的面的雜質(zhì)濃度等于或大于與p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59的相反側(cè)的層相鄰的面的雜質(zhì)濃度。此處，對于圖5a所示的固體攝像器件的配置，p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59的相反側(cè)的層為n型半導(dǎo)體區(qū)56。

即，比較p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58之間的接合面處的雜質(zhì)濃度以及n型半導(dǎo)體區(qū)57與pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56之間的接合面處的雜質(zhì)濃度。此時(shí)，p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58之間的接合面處的雜質(zhì)濃度等于或大于n型半導(dǎo)體區(qū)57與pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56之間的接合面處的雜質(zhì)濃度。以此方式，調(diào)整了pd2的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)(n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58和n型半導(dǎo)體區(qū)57)的雜質(zhì)濃度。

而且，對于pd1，以與上述pd2同樣的方式調(diào)整pd1的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)(n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55和n型半導(dǎo)體區(qū)56)的雜質(zhì)濃度。即，調(diào)整pd1的雜質(zhì)濃度以使得n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55與p⁺型半導(dǎo)體區(qū)54相鄰的面的雜質(zhì)濃度等于或大于n型半導(dǎo)體區(qū)56與n型半導(dǎo)體區(qū)57相鄰的面的雜質(zhì)濃度。

而且，圖5a所示的固體攝像器件50包括垂直型晶體管(tr)，該垂直型晶體管(tr)用于讀出pd1和pd2的電荷。垂直型tr包括隔著絕緣膜63形成的傳輸柵極53和用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)60。

傳輸柵極53由平面柵極53a和垂直型柵極53b構(gòu)成，平面柵極53a形成于半導(dǎo)體基板51上，垂直型柵極53b在平面柵極53a下方從半導(dǎo)體基板51的表面沿深度方向以柱狀形成。

fd60由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，并且在半導(dǎo)體基板51的表面上形成于隔著傳輸柵極53而面對pd1和pd2的位置處。

而且，第一像素隔離部61和第二像素隔離部62由第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)形成，以用作對各單位像素進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)。第一像素隔離部61和第二像素隔離部62在各相鄰像素之間形成。第一像素隔離部61形成于半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)，且第二像素隔離部62形成于半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)。在半導(dǎo)體基板51的中央處將第一像素隔離部61與第二像素隔離部62連接并一體化。而且，在第一像素隔離部61內(nèi)形成有fd60。

接下來，說明關(guān)于具有上述配置的固體攝像器件的pd1和pd2的x-x'橫截面的沿深度方向的電勢分布。如圖5b所示，對于pd1和pd2，形成有直至深區(qū)的充分的電勢區(qū)。

而且，對于固體攝像器件50，pd2的雜質(zhì)濃度形成為與pd1的雜質(zhì)濃度類似。因此，pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58的電勢形成為與pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55的電勢處于同等水平。

而且，在pd2中，n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58的電勢高，并且所述電勢從n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58至n型半導(dǎo)體區(qū)57側(cè)和緩地下降。這樣，根據(jù)上述pd2的雜質(zhì)濃度以形成電勢分布。即，在半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58之間的連接面的雜質(zhì)濃度等于或大于pd1與pd2之間的連接面的雜質(zhì)濃度。因此，n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58在p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59側(cè)的電勢變高。

對于上述固體攝像器件50的配置，當(dāng)讀出時(shí)對傳輸柵極53施加正電壓，從而使傳輸柵極53正下方的電勢(電壓)發(fā)生變化。在pd1和pd2中累積的信號(hào)電荷穿過傳輸柵極53的垂直型柵極53b周圍的區(qū)域并傳輸給fd60。

此時(shí)，背面?zhèn)鹊膒d2的雜質(zhì)濃度高，且即使對于其中未實(shí)施相關(guān)技術(shù)中的依據(jù)電勢梯度的電荷傳輸?shù)呐渲茫趐d2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58和n型半導(dǎo)體區(qū)57中累積的電荷仍通過垂直型tr而傳輸給fd60。

這樣，根據(jù)固體攝像器件50的配置，可讀出與pd1的雜質(zhì)濃度相同的pd2中的電荷。因此，可提高形成于背面51b上的pd2的雜質(zhì)濃度，因此，在p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58之間獲得了陡峭的pn結(jié)?？稍龃髉d2的pn結(jié)容量，并且可增加固體攝像器件50的飽和信號(hào)量。

3.第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

下面，說明第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法的例子。注意，以下對制造方法的說明中，與上述圖5a和圖5b所示的第一實(shí)施方式的固體攝像器件50的配置相同的配置由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對所述配置的詳述。而且，省略了關(guān)于半導(dǎo)體基板、布線層、其它各種類型的晶體管以及形成于固體攝像器件上的各種元件的制造方法的說明。可通過相關(guān)技術(shù)的方法制造上述部件。

首先，如圖6a所示，制備半導(dǎo)體基板51。例如采用si基板以作為半導(dǎo)體基板51。在半導(dǎo)體基板51的正面51a和背面51b上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層63和絕緣層64。

接下來，如圖6b所示，在半導(dǎo)體基板51的正面51a上形成抗蝕劑層71。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層71形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層71的開口部將第一導(dǎo)電型(p型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板51中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)形成第一像素隔離部61。第一像素隔離部61形成的深度約為最終形成固體攝像器件50時(shí)的半導(dǎo)體基板51的厚度的一半。

接下來，如圖6c所示，在半導(dǎo)體基板51的正面51a上形成抗蝕劑層72。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層72形成圖形，即，在固體攝像器件的傳輸柵極53的垂直型柵極53b的形成位置處形成開口。

接下來，如圖6d所示，利用各向異性蝕刻技術(shù)，從抗蝕劑層72的開口部對半導(dǎo)體基板51和絕緣層63進(jìn)行蝕刻。在半導(dǎo)體基板51上形成溝槽73。而且，如圖7e所示，在溝槽73內(nèi)露出的半導(dǎo)體基板51上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的絕緣層63。

接下來，在除去抗蝕劑層72后，如圖7f所示，在半導(dǎo)體基板51上形成由多晶硅等制成的柵極材料層74。對于該柵極材料層74，在將其嵌入并形成半導(dǎo)體基板51的溝槽73后，利用cmp法等使其表面平坦化。

接下來，如圖7g所示，在柵極材料層74上形成抗蝕劑層75。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層75形成為圖形，以使得該圖形保留在固體攝像器件的柵極53所形成的位置、具體地保留在平面柵極53a的形成區(qū)域上。

接下來，如圖7h所示，以抗蝕劑層75作為掩模，對柵極材料層74進(jìn)行蝕刻。于是，形成柵極53。對于柵極53，形成于半導(dǎo)體基板51的溝槽73內(nèi)的部分用作垂直型柵極53b，并且形成于半導(dǎo)體基板51的表面上的部分用作平面柵極53a。

接下來，如圖8i所示，在半導(dǎo)體基板51上形成抗蝕劑層76。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層76形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層76的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板51的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件50時(shí)的半導(dǎo)體基板51的厚度的一半為止。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板51的深部中形成用于構(gòu)成pd1的第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)56。

接下來，如圖8j所示，從抗蝕劑層76的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)56上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)55。

接下來，如圖8k所示，從抗蝕劑層76的開口部離子注入第一導(dǎo)電型(p型)雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板51的表面上形成高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)54。

根據(jù)上述步驟，形成pd1，在pd1中，從半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)54、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55以及n型半導(dǎo)體區(qū)56。

接下來，如圖9l所示，在半導(dǎo)體基板51的正面51a上形成抗蝕劑層77。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層77形成圖形，即，在形成固體攝像器件的fd的位置處、具體地在隔著柵極53而面對pd1的位置處的第一像素隔離區(qū)61內(nèi)部形成開口。

接下來，從抗蝕劑層77的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板51中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)的第一像素隔離部61內(nèi)形成fd60。

接下來，如圖9m所示，在半導(dǎo)體基板51的正面51a上形成布線層52。通過層疊層間絕緣層和導(dǎo)電層以形成布線層52。而且，通過貫穿層間絕緣層以形成與固體攝像器件的柵極和pd連接的導(dǎo)電層。

接下來，如圖9n所示，將支撐基板84連接于布線層52上，并且將半導(dǎo)體基板51反轉(zhuǎn)。接下來，如圖10o所示，利用cmp等除去半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)。通過除去半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)，以預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板51。

注意，在除去半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)時(shí)，同時(shí)除去絕緣層64。因此，在以預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板51后，在半導(dǎo)體基板51的背面51b上再形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層64。

接下來，如圖10p所示，在半導(dǎo)體基板51的背面51b上形成抗蝕劑層78。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層78形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層78的開口部將第一導(dǎo)電型(p型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)形成第二像素隔離部62。第二像素隔離部62從第二像素隔離部62開始與已形成的第一像素隔離部61接觸的深度直至背面51b形成。

根據(jù)這種步驟，從半導(dǎo)體基板51的正面51a至背面51b形成由第一像素隔離部61和第二像素隔離部62構(gòu)成的像素隔離區(qū)。

接下來，如圖10q所示，在半導(dǎo)體基板51的背面51b上形成抗蝕劑層79。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層79形成圖形，即，在固體攝像器件的pd2的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層79的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板51的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度約為最終形成固體攝像器件50時(shí)的半導(dǎo)體基板51的厚度的一半為止。接下來，通過將雜質(zhì)擴(kuò)散至與已形成的pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56連接的位置，在與n型半導(dǎo)體區(qū)56連接的位置處形成用于構(gòu)成pd2的第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)57。

接下來，如圖11r所示，從抗蝕劑層79的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)57上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)58。

接下來，如圖11s所示，從抗蝕劑層79的開口部離子注入第一導(dǎo)電型(p型)雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板51的背面51b上形成高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)59。

根據(jù)上述步驟，形成了具有如下配置的pd2，其中，從半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58以及n型半導(dǎo)體區(qū)57。

接下來，如圖11t所示，對其中形成有pd1和pd2等的半導(dǎo)體基板51從背面51b側(cè)根據(jù)激光退火處理等以進(jìn)行熱處理。例如，通過1000℃的熱處理對半導(dǎo)體基板51內(nèi)形成的雜質(zhì)進(jìn)行活化。

根據(jù)上述步驟，可制造本實(shí)施方式的固體攝像器件。

通過上述的本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，通過從半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)進(jìn)行離子注入以形成pd1。接下來，通過從半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)進(jìn)行離子注入以形成pd2。

這樣，通過從正面51a側(cè)進(jìn)行離子注入，形成將在半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)形成的pd1，從而可在不降低雜質(zhì)濃度的情況下，在半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)形成高濃度的雜質(zhì)區(qū)。

而且，通過從背面51b側(cè)進(jìn)行離子注入以形成將在半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)形成的pd2，從而可在不降低雜質(zhì)濃度的情況下，在半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)形成高濃度的雜質(zhì)區(qū)。

因此，在p⁺型半導(dǎo)體區(qū)54、59和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55、58之間形成陡峭的pn結(jié)。因此，可增大pd1和pd2之間的pn結(jié)容量，并且可增加固體攝像器件50的飽和信號(hào)量。

而且，對于半導(dǎo)體基板51的中央部的pd1和pd2之間的接合部，通過離子注入至半導(dǎo)體基板51的一半左右的深度以形成n型半導(dǎo)體區(qū)56、57。因此，可在半導(dǎo)體基板51的中央部不進(jìn)行比正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)雀邼舛鹊碾x子注入的情況下，確保pd1、pd2的深度。因此，可增加信號(hào)電荷的累積量。

而且，根據(jù)本實(shí)施方式的上述制造方法，對于注入p型雜質(zhì)以形成像素隔離區(qū)的步驟，進(jìn)行從半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)的離子注入以及從背面51b的離子注入。根據(jù)每種離子注入，使第一像素隔離部61和第二像素隔離部62形成至一半左右的深度，從而可抑制在進(jìn)行離子注入時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)擴(kuò)散至基板的深區(qū)。

例如，圖12a和圖12b表示在通過進(jìn)行離子注入直至與半導(dǎo)體基板的厚度同樣的深度這樣一種步驟而形成像素隔離區(qū)的情況下的固體攝像器件的示意性配置。圖12a為固體攝像器件的橫截面圖。圖12b為圖12a所示的固體攝像器件的y-y'橫截面的電勢分布圖。

對于由p型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成的像素隔離部61a，隨著像素隔離部61a從半導(dǎo)體基板的表面變深，通過雜質(zhì)的擴(kuò)散使離子注入的橫截面擴(kuò)展。擴(kuò)散后的像素隔離區(qū)的雜質(zhì)濃度低，因此，如圖12b所示，電勢梯度減小。于是，使半導(dǎo)體基板的光入射面?zhèn)鹊碾妱莘植紖^(qū)變平坦。因此，在像素隔離區(qū)生成的電荷(電子e^-)易于移動(dòng)至相鄰像素。這成為增加固體攝像器件的混色的原因。

另一方面，通過本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，通過從半導(dǎo)體基板的兩面進(jìn)行離子注入直至半導(dǎo)體基板的厚度的一半左右的深度，從而抑制了在半導(dǎo)體基板的深部的雜質(zhì)的擴(kuò)散。因此，相比于上述圖12a所示的情況，可使像素隔離區(qū)變窄。圖13表示圖11t所示的固體攝像器件的y-y'橫截面處的電勢分布圖。

如圖13所示，可使像素隔離區(qū)變窄，因此，在不降低雜質(zhì)濃度的情況下，增大了半導(dǎo)體基板的光入射面?zhèn)鹊碾妱萏荻取＞唧w來說，電勢分布為使斜坡面向光電二極管側(cè)的形狀。因此，在像素隔離區(qū)生成的電荷(電子)可移動(dòng)至光電二極管側(cè)，并且可抑制向相鄰像素的移動(dòng)。因此，可抑制固體攝像器件的混色。

[變型例1]

接下來，圖14a和圖14b表示第一實(shí)施方式的變型例1的固體攝像器件的配置。圖14a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖14b為在圖14a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的x-x'橫截面處的沿深度方向的電勢分布圖。

在圖14a所示的固體攝像器件80中，在形成于半導(dǎo)體基板51的背面51b側(cè)的pd2上，形成比第一實(shí)施方式的固體攝像器件的濃度高的第二導(dǎo)電型(n⁺⁺型)半導(dǎo)體區(qū)81。注意，除了該n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)81以外的配置與上述第一實(shí)施方式的配置相同，因此，省略了重復(fù)說明。

圖14a所示的固體攝像器件80的pd1從基板正面51a側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)54、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)55以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)56。

pd2從基板背面51b側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)59、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺⁺型)半導(dǎo)體區(qū)81以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)57。

在半導(dǎo)體基板51的中央處將pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)57連接，并且將pd1和pd2一體形成。

對于如此配置的固體攝像器件80，pd2的光電轉(zhuǎn)換區(qū)由高濃度的n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)81形成。因此，作為圖14b所示的電勢分布，pd2的n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)81的電勢形成為高于pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)55的電勢。

因此，在背面51b的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)59和n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)81之間獲得了陡峭的pn結(jié)。n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)81的雜質(zhì)濃度大，因此，該pn結(jié)容量也大于圖5a和圖5b所示的第一實(shí)施方式的固體攝像器件50的pn結(jié)容量。因此，可增大pd2的pn結(jié)容量，并且可增加固體攝像器件80的飽和信號(hào)量。

而且，即使在背面51b側(cè)形成高電勢區(qū)時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣地，形成了垂直型晶體管，因此，可易于進(jìn)行背面51b側(cè)的pd2的信號(hào)電荷的傳輸。

[變型例2]

接下來，圖15a和圖15b表示第一實(shí)施方式的變型例2的固體攝像器件的配置。圖15a為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖，且圖15b為在圖15a所示的固體攝像器件的光電二極管(pd)的x-x'橫截面處的沿深度方向的電勢分布圖。

對于圖15a所示的固體攝像器件82，在形成于半導(dǎo)體基板51的正面51a側(cè)的pd1上，形成比第一實(shí)施方式的固體攝像器件的濃度高的第二導(dǎo)電型(n⁺⁺型)半導(dǎo)體區(qū)83。注意，除了該n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)83以外的配置與上述第一實(shí)施方式的配置相同，因此，省略了重復(fù)說明。

圖15a所示的固體攝像器件82的pd1從基板正面51a側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)54、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺⁺型)半導(dǎo)體區(qū)83以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)56。

pd2從基板背面51b側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)59、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)58以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)57。

在半導(dǎo)體基板51的中央處將pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)56和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)57連接，并且將pd1和pd2一體形成。

對于如此配置的固體攝像器件82，pd1的光電轉(zhuǎn)換區(qū)由高濃度的n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)83形成。因此，作為圖15b所示的電勢分布，pd1的n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)83的電勢形成為高于pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)58的電勢。

因此，在正面51a的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)54和n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)83之間獲得了陡峭的pn結(jié)。n⁺⁺型半導(dǎo)體區(qū)83的雜質(zhì)濃度大，因此，該pn結(jié)容量也大于圖5a和圖5b所示的第一實(shí)施方式的固體攝像器件50的pn結(jié)容量。因此，可增大pd1的pn結(jié)電容，并且可增加固體攝像器件82的飽和信號(hào)量。

注意，通過上述第一實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，通過調(diào)整圖8j或圖11r所示的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的離子注入步驟中的注入量，可制造變型例1和變型例2的固體攝像器件。

4.固體攝像器件的第二實(shí)施方式

下面，說明第二實(shí)施方式的固體攝像器件的配置。

圖16表示構(gòu)成第二實(shí)施方式的固體攝像器件的一個(gè)像素的主要部分。圖16為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖。

對于圖16所示的固體攝像器件90，在半導(dǎo)體基板91的與光入射面相反的面(基板正面)91a側(cè)的表面上形成有第一光電二極管(pd1)。在半導(dǎo)體基板91的光入射面(基板背面)91b側(cè)的表面上形成有第二光電二極管(pd2)。

而且，在半導(dǎo)體基板91的基板正面91a上設(shè)有由絕緣層和布線構(gòu)成的布線層92。在半導(dǎo)體基板91的基板背面91b上隔著絕緣層102安裝有未圖示的諸如光電轉(zhuǎn)換膜、濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。

pd1從基板正面91a側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)94和高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)95。

pd2從基板背面91b側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)97和高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)96。

在半導(dǎo)體基板91的中央處將pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接，并且將pd1和pd2一體形成。

p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94和p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97為用于抑制在pd1或pd2處發(fā)生暗電流的雜質(zhì)區(qū)。n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96為電荷累積區(qū)。

而且，在半導(dǎo)體基板91內(nèi)將pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接。將固體攝像器件90的雜質(zhì)濃度調(diào)整為使得n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96之間的連接面處的雜質(zhì)濃度變得等于或大于pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96與p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97的連接面的雜質(zhì)濃度。類似地，將雜質(zhì)濃度調(diào)整為使得n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96之間的連接面的雜質(zhì)濃度變得等于或大于pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95與p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94的連接面的雜質(zhì)濃度。

這樣，將位于中央側(cè)的雜質(zhì)濃度被調(diào)整的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接，使得n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96的濃度等于或大于半導(dǎo)體基板91的正面91a和背面91b的濃度，從而可實(shí)現(xiàn)不形成勢壘的配置。

而且，圖16所示的固體攝像器件90包括傳輸晶體管(tr)，該傳輸晶體管(tr)用于讀出pd1和pd2的電荷。傳輸tr包括隔著絕緣膜101形成的傳輸柵極93以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)98。

fd98由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，且fd60在半導(dǎo)體基板91的表面上形成于隔著傳輸柵極93而面對pd1和pd2的位置處。

而且，用于對各單位像素分區(qū)的第一像素隔離部99和第二像素隔離部100由第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)形成。在各相鄰像素之間形成有第一像素隔離部99和第二像素隔離部100。第一像素隔離部99形成于半導(dǎo)體基板91的正面91a側(cè)，且第二像素隔離部100形成于半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)。在半導(dǎo)體基板91的中央處將第一像素隔離部99和第二像素隔離部100連接并一體化。而且，在第一像素隔離部99內(nèi)形成有fd98。

相比于上述第一實(shí)施方式的固體攝像器件，第二實(shí)施方式的固體攝像器件90的配置不包括用作光電轉(zhuǎn)換區(qū)的n型半導(dǎo)體區(qū)。而且，傳輸柵極93由形成于半導(dǎo)體基板91上的平面柵極單獨(dú)構(gòu)成，并且不包括從半導(dǎo)體基板91的表面沿深度方向以柱狀形成的垂直型柵極。

圖17a表示在圖16所示的固體攝像器件90的光電二極管(pd)的x-x'橫截面處的累積電荷時(shí)的沿深度方向的電勢分布圖。而且，圖17b表示在圖16所示的固體攝像器件90的光電二極管(pd)的x-x'橫截面處的傳輸電荷時(shí)的沿深度方向的電勢分布圖。

如圖17a所示，固體攝像器件90在半導(dǎo)體基板91的中央的pd1和pd2之間的接合部的電勢分布最高。

在pd1中，p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95之間的連接面的電勢低。隨著n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95從p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94接近半導(dǎo)體基板91的中央部，n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95的電勢變高。而且，在pd2中，p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96之間的連接面的電勢低。隨著n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96從p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97接近半導(dǎo)體基板91的中央部，n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96的電勢變高。

這樣，將在中央側(cè)注入了高濃度雜質(zhì)而并非在半導(dǎo)體基板91的正面91a和背面91b側(cè)注入了高濃度雜質(zhì)的pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接，從而可實(shí)現(xiàn)不形成勢壘的配置。

而且，對于上述傳輸晶體管，當(dāng)讀出各pd中累積的電荷時(shí)，對傳輸柵極93施加正電壓以改變傳輸柵極93正下方的電勢。使pd1和pd2中累積的信號(hào)電荷穿過傳輸柵極93下方的溝道區(qū)而傳輸給fd98。

此時(shí)，根據(jù)對傳輸柵極93施加的電壓，如圖17b所示，升高了pd1的更接近傳輸柵極93的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94的電勢。因此，從pd2至pd1側(cè)形成電勢梯度。因此，對于固體攝像器件90，即使在不包括垂直型柵極的情況下，仍可將在半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)的pd2中累積的電荷傳輸給fd98。

而且，為進(jìn)行上述電荷傳輸，必須將pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95以及pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96以合適的方式連接。當(dāng)n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96之間連接差且存在低濃度區(qū)時(shí)，在pd1和pd2之間形成勢壘，這會(huì)妨礙電荷傳輸。

因此，如上所述，期望控制pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96之間的雜質(zhì)分布，從而在pd1與pd2之間的連接面處獲得最高雜質(zhì)濃度。

為了將必須以合適方式連接的pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接，必須將半導(dǎo)體基板91的厚度打薄。例如，半導(dǎo)體基板91的厚度設(shè)定為約1.0μm～3μm，從而可實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式的固體攝像器件的適當(dāng)配置。

注意，對于如此配置的固體攝像器件90，雖然實(shí)現(xiàn)了這樣的配置，其中，將半導(dǎo)體基板91的中央部作為pd1與pd2的連接面并將這種連接部的電勢變?yōu)樽罡撸抢?，pd1與pd2之間的連接面可以不是半導(dǎo)體基板91的中央部。而且，電勢變?yōu)樽罡叩奈恢靡部梢圆皇前雽?dǎo)體基板91的中央部。只要設(shè)有這樣的配置，即其中，對傳輸柵極93施加正電壓并且可讀出pd2中累積的電荷，則電勢變?yōu)樽罡叩奈恢每蓮陌雽?dǎo)體基板91的中央移位至正面91a側(cè)或背面91b側(cè)。而且，通過改變n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95之間的雜質(zhì)濃度，電勢變?yōu)樽罡叩奈恢每蓮膒d1與pd2之間的連接面移位至n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96或n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95側(cè)。

5.第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

接下來，說明第二實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法的例子。注意，以下對制造方法的說明中，與上述圖16所示的第二實(shí)施方式的固體攝像器件90的配置相同的配置由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對所述配置的詳述。而且，省略了關(guān)于半導(dǎo)體基板、布線層、其它各種類型的晶體管以及形成于固體攝像器件上的各種元件的制造方法的說明?？赏ㄟ^相關(guān)技術(shù)的方法制造上述部件。

首先，如圖18a所示，制備半導(dǎo)體基板91。例如，采用si基板以作為半導(dǎo)體基板91。在半導(dǎo)體基板91的正面91a和背面91b上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層101和絕緣層102。

接下來，如圖18b所示，在半導(dǎo)體基板91的正面91a上形成抗蝕劑層104。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層104形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層104的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板91中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板91的正面91a側(cè)形成第一像素隔離部99。第一像素隔離部99的形成深度為最終形成固體攝像器件90時(shí)的半導(dǎo)體基板91的厚度的一半左右。

接下來，如圖18c所示，在半導(dǎo)體基板91上形成由多晶硅等制成的柵極材料層105。接下來，如圖19d所示，在柵極材料層105上形成抗蝕劑層106。在抗蝕劑層106中，利用光刻技術(shù)，在固體攝像器件的柵極93所形成的位置處形成剩余圖形。

接下來，如圖19e所示，以抗蝕劑層106作為掩模對柵極材料層105進(jìn)行蝕刻。于是，形成柵極93。

接下來，如圖19f所示，在半導(dǎo)體基板91上形成抗蝕劑層107。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層107形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1所形成的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層107的開口部將n型雜質(zhì)高濃度地離子注入到半導(dǎo)體基板91的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件90時(shí)的半導(dǎo)體基板91的厚度的一半左右為止。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板91的深部中形成用于構(gòu)成pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95。

接下來，如圖20g所示，從抗蝕劑層107的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板91的表面上形成p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94。

根據(jù)上述步驟，形成pd1，在pd1中，從半導(dǎo)體基板91的正面91a側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95。

接下來，如圖20h所示，在半導(dǎo)體基板91的正面91a上形成抗蝕劑層108。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層108形成圖形，即，在固體攝像器件的fd98所形成的位置處、具體地在隔著柵極93而面對pd1的位置處的第一像素隔離部99內(nèi)部形成開口。

接下來，從抗蝕劑層108的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板91中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板91的正面91a側(cè)的第一像素隔離部99內(nèi)形成fd98。

接下來，如圖20i所示，在半導(dǎo)體基板91的正面91a上形成布線層92。通過層疊層間絕緣層和導(dǎo)電層以形成布線層92。而且，通過貫穿層間絕緣層以形成待與固體攝像器件90的柵極93連接的導(dǎo)電層。

接下來，如圖21j所示，在布線層92上連接支撐基板109，并且將半導(dǎo)體基板91反轉(zhuǎn)。接下來，如圖21k所示，利用cmp等除去半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)。通過除去半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)，以例如約1μm～3μm的預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板91。在半導(dǎo)體基板91的背面91b上再形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層102。

接下來，如圖21l所示，在半導(dǎo)體基板91的背面91b上形成抗蝕劑層110。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層110形成圖形，即，在形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層110的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)形成第二像素隔離部100。從第二像素隔離部100開始與已形成的第一像素隔離部99接觸的深度至背面91b形成第二像素隔離部100。

根據(jù)這種步驟，從半導(dǎo)體基板91的正面91a至背面91b形成由第一像素隔離部99和第二像素隔離部100構(gòu)成的像素隔離區(qū)。

接下來，如圖22m所示，在半導(dǎo)體基板91的背面91b上形成抗蝕劑層111。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層111形成圖形，即，在固體攝像器件的pd2所形成的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層111的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板91的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件90時(shí)的半導(dǎo)體基板91的厚度的一半左右為止。接下來，通過將雜質(zhì)擴(kuò)散至與已形成的pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95連接的位置處，在與n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95連接的位置處形成用于構(gòu)成pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96。

接下來，如圖22n所示，從抗蝕劑層111的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板91的背面91b上形成p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97。

根據(jù)上述步驟，形成pd2，在pd2中，從半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)97和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96。

接下來，如圖22o所示，從背面91b側(cè)對其中形成有pd1和pd2等的半導(dǎo)體基板91根據(jù)激光退火處理等以進(jìn)行熱處理。例如，通過1000℃的熱處理對半導(dǎo)體基板91內(nèi)形成的雜質(zhì)進(jìn)行活化。

根據(jù)上述步驟，可制造第二實(shí)施方式的固體攝像器件。

通過上述的本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，通過從半導(dǎo)體基板91的正面91a側(cè)進(jìn)行離子注入以形成pd1。接下來，通過從半導(dǎo)體基板91的背面91b側(cè)進(jìn)行離子注入以形成pd2。于是，可防止在將離子封入半導(dǎo)體基板91的深部中時(shí)由于雜質(zhì)的擴(kuò)散所引起的濃度下降。因此，可在p⁺型半導(dǎo)體區(qū)94、97和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95、96之間形成陡峭的pn結(jié)，并且可增加固體攝像器件90的pd的飽和信號(hào)量。

而且，半導(dǎo)體基板91的厚度設(shè)定為1～3μm，從而可防止由于雜質(zhì)的擴(kuò)散所引起的濃度下降而導(dǎo)致在半導(dǎo)體基板91的中央處出現(xiàn)低濃度的雜質(zhì)區(qū)。因此，可實(shí)現(xiàn)這樣的配置，其中，將pd1的高濃度的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和pd2的高濃度的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96直接連接。

這樣，將高濃度的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)95和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)96連接，從而可實(shí)現(xiàn)在pd1和pd2之間不產(chǎn)生勢壘的分布。根據(jù)這種配置，可易于通過傳輸柵極93以讀出pd2的累積電荷，因此，不必須形成沿半導(dǎo)體基板91的深度方向嵌入的柵極。因此，可削減并簡化固體攝像器件的制造步驟的步驟數(shù)。

6.固體攝像器件的第三實(shí)施方式

接下來，說明第三實(shí)施方式的固體攝像器件的配置。

圖23表示構(gòu)成第三實(shí)施方式的固體攝像器件的一個(gè)像素的主要部分。圖23為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖。

對于圖23所示的固體攝像器件120，在半導(dǎo)體基板121的與光入射面相反的面(基板正面)121a側(cè)的表面上設(shè)有第一光電二極管(pd1)。在半導(dǎo)體基板121的光入射面(基板背面)121b側(cè)的表面上設(shè)有第二光電二極管(pd2)。而且，在pd1和pd2之間設(shè)有第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)127。

而且，對于固體攝像器件120，在半導(dǎo)體基板121的基板正面121a上設(shè)有由絕緣層和布線構(gòu)成的布線層122。在半導(dǎo)體基板121的基板背面121b上隔著絕緣層135安裝有未圖示的諸如光電轉(zhuǎn)換膜、濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。

pd1從基板正面121a依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)124、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)125以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)126。

pd2從基板背面121b依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)130、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)129以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)128。

pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)126和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)128連接于pd1和pd2之間設(shè)有的第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)127，并且pd1和pd2一體形成。

p⁺型半導(dǎo)體區(qū)124和p⁺型半導(dǎo)體區(qū)130為用于抑制在pd1或pd2處發(fā)生暗電流的雜質(zhì)區(qū)。n⁺型半導(dǎo)體區(qū)125和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)129為電荷累積區(qū)，并且n型半導(dǎo)體區(qū)126和n型半導(dǎo)體區(qū)128為光電轉(zhuǎn)換區(qū)。

而且，圖23所示的固體攝像器件120包括垂直型晶體管(tr)，該垂直型晶體管(tr)用于讀出pd1和pd2的電荷。垂直型tr包括隔著絕緣膜134形成的傳輸柵極123以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)131。

傳輸柵極123由平面柵極123a和垂直型柵極123b構(gòu)成，平面柵極123a形成于半導(dǎo)體基板121上，垂直型柵極123b在平面柵極123a下方從半導(dǎo)體基板121的表面沿深度方向以柱狀形成。

fd131由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，且fd131在半導(dǎo)體基板121的表面上形成于隔著傳輸柵極123而面對pd1和pd2的位置處。

而且，用于對各單位像素進(jìn)行分區(qū)的第一像素隔離部132和第二像素隔離部133由第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)形成。在各相鄰像素之間形成有第一像素隔離部132和第二像素隔離部133。第一像素隔離部132形成于半導(dǎo)體基板121的正面121a側(cè)，且第二像素隔離部133形成于半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)。在半導(dǎo)體基板121的中央處將第一像素隔離部132和第二像素隔離部133連接并一體化。而且，在第一像素隔離部132內(nèi)形成有fd131。

相比于上述的第一實(shí)施方式的固體攝像器件，第三實(shí)施方式的固體攝像器件120具有這樣的配置，其中，在pd1和pd2之間包括p型半導(dǎo)體區(qū)127。因此，對于pd1，在n型半導(dǎo)體區(qū)126和p型半導(dǎo)體區(qū)127之間形成有pn結(jié)。而且，對于pd2，在n型半導(dǎo)體區(qū)128和p型半導(dǎo)體區(qū)127之間形成有pn結(jié)。

與上述第一實(shí)施方式的固體攝像器件同樣地，根據(jù)其中形成于背面121b上的pd2的雜質(zhì)濃度上升的配置，在p⁺型半導(dǎo)體區(qū)130和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)129之間獲得了陡峭的pn結(jié)。可增大pd2的pn結(jié)容量，并且可增加固體攝像器件120的飽和信號(hào)量。

而且，在p型半導(dǎo)體區(qū)127和n型半導(dǎo)體區(qū)126、p型半導(dǎo)體區(qū)127和n型半導(dǎo)體區(qū)128之間形成有pn結(jié)。因此，對于pd1和pd2，相比于第一實(shí)施方式可增大pn結(jié)容量。

因此，可增加固體攝像器件120的飽和信號(hào)量。

7.第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

接下來，說明第三實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法的例子。注意，以下對制造方法的說明中，與上述圖23所示的第三實(shí)施方式的固體攝像器件120的配置相同的配置由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對所述配置的詳述。而且，省略了關(guān)于半導(dǎo)體基板、布線層、其它各種類型的晶體管以及形成于固體攝像器件上的各種元件的制造方法的說明?？赏ㄟ^相關(guān)技術(shù)的方法制造上述部件。

首先，如圖24a所示，制備半導(dǎo)體基板121。例如，采用si基板以作為半導(dǎo)體基板121。在半導(dǎo)體基板121的正面121a和背面121b上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層134和絕緣層135。

接下來，如圖24b所示，在半導(dǎo)體基板121的正面121a上形成抗蝕劑層136。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層136形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層136的開口部將第一導(dǎo)電型(p型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板121中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板121的正面121a側(cè)形成第一像素隔離部132。第一像素隔離部132的形成深度為最終形成固體攝像器件120時(shí)的半導(dǎo)體基板121的厚度的一半左右。

接下來，如圖24c所示，在半導(dǎo)體基板121的正面121a上形成抗蝕劑層137。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層137形成圖形，即，在固體攝像器件的傳輸柵極123的垂直型柵極123b的形成位置處形成開口。

接下來，如圖25d所示，利用各向異性蝕刻技術(shù)，從抗蝕劑層137的開口部對半導(dǎo)體基板121和絕緣層134進(jìn)行蝕刻。在半導(dǎo)體基板121上形成溝槽138。而且，如圖25e所示，在溝槽138內(nèi)露出的半導(dǎo)體基板121上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的絕緣層134。

接下來，在除去抗蝕劑層137后，如圖25f所示，在半導(dǎo)體基板121上形成由多晶硅等制成的柵極材料層139。對于該柵極材料層139，在嵌入并形成半導(dǎo)體基板121的溝槽138后，利用cmp法等使表面平坦化。

接下來，如圖26g所示，在柵極材料層139上形成抗蝕劑層140。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層140形成圖形，以使得該圖形保留在固體攝像器件的柵極123所形成的位置、具體地保留在平面柵極123a的形成區(qū)域上。

接下來，如圖26h所示，以抗蝕劑層140作為掩模對柵極材料層139進(jìn)行蝕刻。于是，形成柵極123。在柵極123中，形成于半導(dǎo)體基板121的溝槽138內(nèi)的部分變?yōu)榇怪毙蜄艠O123b，并且形成于半導(dǎo)體基板121的表面上的部分變?yōu)槠矫鏂艠O123a。

接下來，如圖26i所示，在半導(dǎo)體基板121上形成抗蝕劑層141。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層141形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1所形成的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層141的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板121的較深位置中。在其中將最終形成固體攝像器件120時(shí)的半導(dǎo)體基板121的厚度的一半作為中央的位置處進(jìn)行離子注入。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板121的深部中形成p型半導(dǎo)體區(qū)127。

接下來，如圖27j所示，從抗蝕劑層141的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的p型半導(dǎo)體區(qū)127上。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板121的深部中形成用于構(gòu)成pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)126。

接下來，如圖27k所示，從抗蝕劑層141的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)126上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成n⁺型半導(dǎo)體區(qū)125。

接下來，如圖27l所示，從抗蝕劑層141的開口部離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板121的表面上形成p⁺型半導(dǎo)體區(qū)124。

根據(jù)上述步驟，形成pd1和p型半導(dǎo)體區(qū)127，pd1具有這樣的配置，其中，從半導(dǎo)體基板121的正面121a側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)124、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)125和n型半導(dǎo)體區(qū)126。

接下來，如圖28m所示，在半導(dǎo)體基板121的正面121a上形成抗蝕劑層145。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層145形成圖形，即，在fd131的形成位置處、具體地在隔著柵極123而面對固體攝像器件的pd1的位置處的第一像素隔離部132內(nèi)部形成開口。

接下來，從抗蝕劑層145的開口部將第二導(dǎo)電型(n型)雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板121中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板121的正面121a側(cè)的第一像素隔離部132內(nèi)形成fd131。

接下來，如圖28n所示，在半導(dǎo)體基板121的正面121a上形成布線層122。通過層疊層間絕緣層和導(dǎo)電層以形成布線層122。而且，通過貫穿層間絕緣層以形成有待與固體攝像器件的柵極或pd等連接的導(dǎo)電層。

接下來，如圖28o所示，在布線層122上連接支撐基板142，并且將半導(dǎo)體基板121反轉(zhuǎn)。接下來，如圖29p所示，利用cmp等以除去半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)。通過除去半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)，以預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板121。在半導(dǎo)體基板121的背面121b上再形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層135。

接下來，如圖29q所示，在半導(dǎo)體基板121的背面121b上形成抗蝕劑層143。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層143形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層143的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)形成第二像素隔離部133。從第二像素隔離部133開始與已形成的第一像素隔離部132接觸的深度至背面15b形成第二像素隔離部133。

根據(jù)這種步驟，從半導(dǎo)體基板121的正面121a至背面121b形成由第一像素隔離部132和第二像素隔離部133構(gòu)成的像素隔離區(qū)。

接下來，如圖29r所示，在半導(dǎo)體基板121的背面121b上形成抗蝕劑層144。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層144形成圖形，即在固體攝像器件的pd2的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層144的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板121的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件120時(shí)的半導(dǎo)體基板121的厚度的一半左右為止。接下來，通過將雜質(zhì)擴(kuò)散至與已形成的p型半導(dǎo)體區(qū)127連接的位置處，在與p型半導(dǎo)體區(qū)127連接的位置處形成用于構(gòu)成pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)128。

接下來，如圖30s所示，從抗蝕劑層144的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)128上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成n⁺型半導(dǎo)體區(qū)129。

接下來，如圖30t所示，從抗蝕劑層144的開口部離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板121的背面121b上形成高濃度的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)130。

根據(jù)上述步驟，形成pd2，在pd2中，從半導(dǎo)體基板121的背面121b側(cè)依次層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)130、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)129和n型半導(dǎo)體區(qū)128。

接下來，如圖30u所示，對其中形成有pd1和pd2等的半導(dǎo)體基板121從背面121b側(cè)根據(jù)激光退火處理等以進(jìn)行熱處理。例如，通過1000℃的熱處理對半導(dǎo)體基板121內(nèi)形成的雜質(zhì)進(jìn)行活化。

根據(jù)上述步驟，可制造第三實(shí)施方式的固體攝像器件。

通過上述的本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，從半導(dǎo)體基板121的正面121a側(cè)和背面121b側(cè)通過離子注入以形成pd1和pd2。而且，在pd1和pd2之間通過離子注入以形成p型半導(dǎo)體區(qū)127，從而將n型半導(dǎo)體區(qū)126和n型半導(dǎo)體區(qū)128連接。

在pd1和pd2之間的深度足以形成p型半導(dǎo)體區(qū)127的情況下，可控制離子注入的擴(kuò)散。因此，由雜質(zhì)的擴(kuò)散引起的p型半導(dǎo)體區(qū)127的濃度的下降也不是問題。因此，對于與pd1和pd2連接的部分，使得p型半導(dǎo)體區(qū)127和n型半導(dǎo)體區(qū)126、128之間的pn結(jié)的容量增大。因此，可制造與第一實(shí)施方式的固體攝像器件相比而增加了飽和信號(hào)量的固體攝像器件50。

8.固體攝像器件的第四實(shí)施方式

接下來，說明第四實(shí)施方式的固體攝像器件的配置。

圖31表示構(gòu)成第四實(shí)施方式的固體攝像器件的一個(gè)像素的主要部分。圖31為表示固體攝像器件的配置的橫截面圖。

對于圖31所示的固體攝像器件150，在半導(dǎo)體基板151的與光入射面相反的面(基板正面)151a側(cè)的表面上設(shè)有第一光電二極管(pd1)。在半導(dǎo)體基板151的光入射面(基板背面)151b側(cè)的表面上設(shè)有第二光電二極管(pd2)。

而且，在半導(dǎo)體基板151的基板正面151a上設(shè)有由絕緣層和布線構(gòu)成的布線層152。在半導(dǎo)體基板151的基板背面151b上隔著絕緣層165安裝有未圖示的諸如光電轉(zhuǎn)換膜、濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。

pd1從基板正面151a側(cè)依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)154、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)155以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)156。

pd2從基板背面151b依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)159、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)158以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)157。

在半導(dǎo)體基板151的中央處將pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)156和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)157連接，并且pd1和pd2一體形成。

p⁺型半導(dǎo)體區(qū)154和p⁺型半導(dǎo)體區(qū)159為用于抑制在pd1或pd2處發(fā)生暗電流的雜質(zhì)區(qū)。n⁺型半導(dǎo)體區(qū)155和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)158為電荷累積區(qū)，并且n型半導(dǎo)體區(qū)156和n型半導(dǎo)體區(qū)157為光電轉(zhuǎn)換區(qū)。

而且，圖31所示的固體攝像器件150包括垂直型晶體管(tr)，該垂直型晶體管(tr)用于讀出pd1和pd2的電荷。垂直型tr包括隔著絕緣層164形成的傳輸柵極153以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)161。

傳輸柵極153由平面柵極153a和垂直型柵極153b構(gòu)成，平面柵極153a形成于半導(dǎo)體基板121上，垂直型柵極153b在平面柵極153a下方從半導(dǎo)體基板121的表面沿深度方向以柱狀形成。

fd161由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，且fd161在半導(dǎo)體基板151的表面上形成于隔著傳輸柵極153而面對pd1和pd2的位置處。

而且，用于對各單位像素進(jìn)行分區(qū)的第一像素隔離部162和第二像素隔離部163由第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)形成。在各相鄰像素之間形成有第一像素隔離部162和第二像素隔離部163。第一像素隔離部162形成于半導(dǎo)體基板151的正面151a側(cè)，且第二像素隔離部163形成于半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)。在半導(dǎo)體基板151的中央處將第一像素隔離部162和第二像素隔離部163連接并一體化。而且，在第一像素隔離部162內(nèi)形成有fd161。

在平面柵極153a下方的垂直型柵極153b周圍設(shè)有第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)160。n型半導(dǎo)體區(qū)160圍繞垂直型柵極153b，并且n型半導(dǎo)體區(qū)160形成為從半導(dǎo)體基板151的表面至接近于pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)158的深度。n型半導(dǎo)體區(qū)160為這樣的區(qū)域，該區(qū)域用作從pd1、pd2至fd161的過剩電荷的溢出通道，或者用作電荷傳輸時(shí)的溝道。

通過上述固體攝像器件150的配置，當(dāng)讀出時(shí)對傳輸柵極153施加正電壓，從而改變平面柵極153a下方和垂直型柵極153b周圍的電勢(電壓)。對電勢發(fā)生變化的區(qū)域設(shè)有n型半導(dǎo)體區(qū)160，從而使pd1和pd2中累積的信號(hào)電荷穿過n型半導(dǎo)體區(qū)160以傳輸給fd161。

對于固體攝像器件150的配置，形成n型半導(dǎo)體區(qū)156和n型半導(dǎo)體區(qū)157以使電勢梯度平滑。于是，在pd2中累積的電荷可易于傳輸給fd。而且，固體攝像器件150包括n型半導(dǎo)體區(qū)160，因此，n型半導(dǎo)體區(qū)160與pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)158接近，從而可易于進(jìn)行從pd1、pd2至fd161的電荷傳輸。因此，例如，即使不包括n型半導(dǎo)體區(qū)156和n型半導(dǎo)體區(qū)157時(shí)，或者即使n型半導(dǎo)體區(qū)156和n型半導(dǎo)體區(qū)157的雜質(zhì)濃度低時(shí)，仍使pd2中累積的電荷穿過n型半導(dǎo)體區(qū)160以傳輸給fd161，因此，可讀出pd2中累積的電荷。

而且，與上述第三實(shí)施方式同樣地，可實(shí)現(xiàn)其中在pd1和pd2之間形成有p型半導(dǎo)體區(qū)的配置。例如，在n型半導(dǎo)體區(qū)156和n型半導(dǎo)體區(qū)157之間設(shè)有p型半導(dǎo)體區(qū)的配置的情況下，可增加飽和信號(hào)量。而且，在垂直型柵極153b周圍設(shè)有n型半導(dǎo)體區(qū)160，因此，當(dāng)讀出時(shí)對傳輸柵極153施加電壓時(shí)，n型半導(dǎo)體區(qū)160的電勢發(fā)生變化。根據(jù)這種n型半導(dǎo)體區(qū)160的電勢的變化，可易于進(jìn)行從pd2至fd161的電荷傳輸。

9.第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

接下來，說明第四實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法的例子。注意，以下對制造方法的說明中，與圖31所示的第四實(shí)施方式的固體攝像器件150的配置相同的配置由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對所述配置的詳述。而且，省略了關(guān)于半導(dǎo)體基板、布線層、其它各種類型的晶體管以及形成于固體攝像器件上的各種元件的制造方法的說明。可通過相關(guān)技術(shù)的方法制造上述部件。

首先，如圖32a所示，制備半導(dǎo)體基板151。例如，采用si基板以用作半導(dǎo)體基板151。在半導(dǎo)體基板151的正面151a和背面151b上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層164和絕緣層165。

接下來，如圖32b所示，在半導(dǎo)體基板151的正面151a上形成抗蝕劑層166。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層166形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層166的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板151中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板151的正面151a側(cè)形成第一像素隔離部162。第一像素隔離部162的形成深度為最終形成固體攝像器件150時(shí)的半導(dǎo)體基板151的厚度的一半左右。

接下來，如圖32c所示，在半導(dǎo)體基板151的正面151a上形成抗蝕劑層167。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層167形成圖形，即，在固體攝像器件的傳輸柵極153的垂直型柵極153b的形成位置處形成開口。

接下來，如圖33d所示，利用各向異性蝕刻技術(shù)，從抗蝕劑層167的開口部對半導(dǎo)體基板151和絕緣層164進(jìn)行蝕刻。在半導(dǎo)體基板151上形成溝槽168。而且，如圖33e所示，在溝槽168內(nèi)露出的半導(dǎo)體基板151上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的絕緣層164。

接下來，如圖33f所示，如圖中箭頭所示地從斜向?qū)型雜質(zhì)離子注入到溝槽168的側(cè)壁中。根據(jù)這種離子注入，在溝槽168的側(cè)壁的半導(dǎo)體基板151上形成n型半導(dǎo)體區(qū)160。在溝槽168與待形成的pd1之間以及溝槽168與第一像素隔離部162之間的區(qū)域中形成n型半導(dǎo)體區(qū)160。

接下來，在除去抗蝕劑層167后，如圖34g所示，在半導(dǎo)體基板151上形成由多晶硅等制成的柵極材料層169。對于該柵極材料層169，在嵌入并形成半導(dǎo)體基板151的溝槽168后，利用cmp法等使表面平坦化。

接下來，如圖34h所示，在柵極材料層169上形成抗蝕劑層170。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層170形成圖形，該圖形保留在固體攝像器件的柵極153的形成位置、具體地保留在平面柵極153a的形成區(qū)域上。

接下來，如圖34i所示，以抗蝕劑層170作為掩模對柵極材料層169進(jìn)行蝕刻。于是，形成柵極153。在柵極153中，形成于半導(dǎo)體基板151的溝槽168內(nèi)的部分用作垂直型柵極153b，并且形成于半導(dǎo)體基板151的表面上的部分用作平面柵極153a。

接下來，如圖35j所示，在半導(dǎo)體基板151上形成抗蝕劑層171。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層171形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層171的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板151的較深位置中。在將最終形成固體攝像器件150時(shí)的半導(dǎo)體基板151的厚度的一半作為中央的位置處進(jìn)行離子注入。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板151的深部中形成n型半導(dǎo)體區(qū)156。

接下來，如圖35k所示，從抗蝕劑層171的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)156上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成n⁺型半導(dǎo)體區(qū)155。

接下來，如圖35l所示，從抗蝕劑層171的開口部以離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板151的表面上形成p⁺型半導(dǎo)體區(qū)154。

根據(jù)上述步驟，形成pd1，在pd1中，從半導(dǎo)體基板151的正面151a側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)154、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)155和n型半導(dǎo)體區(qū)156。

接下來，如圖36m所示，在半導(dǎo)體基板151的正面151a上形成抗蝕劑層172。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層172形成圖形，即，在固體攝像器件的fd161的形成位置處、具體地在隔著柵極153而面對pd1的位置處的第一像素隔離部162內(nèi)部形成開口。

接下來，從抗蝕劑層172的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板151中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板151的正面151a側(cè)的第一像素隔離部162內(nèi)形成fd161。

接下來，如圖36n所示，在半導(dǎo)體基板151的正面151a上形成布線層152。通過層疊層間絕緣層和導(dǎo)電層以形成布線層152。而且，通過貫穿層間絕緣層以形成有待與固體攝像器件的柵極或pd等連接的導(dǎo)電層。

接下來，如圖36o所示，在布線層152上連接支撐基板173，并且將半導(dǎo)體基板151反轉(zhuǎn)。接下來，如圖37p所示，利用cmp等除去半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)。通過除去半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)，以預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板151。在半導(dǎo)體基板151的背面151b上再形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層165。

接下來，如圖37q所示，在半導(dǎo)體基板151的背面151b上形成抗蝕劑層174。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層174形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層174的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)形成第二像素隔離部163。從其中第二像素隔離部162開始與已形成的第一像素隔離部162接觸的深度至背面151b形成第二像素隔離部163。

根據(jù)這種步驟，從半導(dǎo)體基板151的正面151a至背面151b形成由第一像素隔離部162和第二像素隔離部163構(gòu)成的像素隔離區(qū)。

接下來，如圖37r所示，在半導(dǎo)體基板151的背面151b上形成抗蝕劑層175。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層175形成圖形，即，在固體攝像器件的pd2的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層175的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板151的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件150時(shí)的半導(dǎo)體基板151的厚度的一半左右為止。接下來，通過將雜質(zhì)擴(kuò)散至與已形成的n型半導(dǎo)體區(qū)156連接的位置，在與n型半導(dǎo)體區(qū)156連接的位置處形成用于構(gòu)成pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)157。

接下來，如圖38s所示，從抗蝕劑層175的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)157上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成n⁺型半導(dǎo)體區(qū)158。

接下來，如圖38t所示，從抗蝕劑層175的開口部離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板151的背面151b上形成p⁺型半導(dǎo)體區(qū)159。

根據(jù)上述步驟，形成pd2，在pd2中，從半導(dǎo)體基板151的背面151b側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)159、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)158和n型半導(dǎo)體區(qū)157。

接下來，如圖38u所示，對其中形成有pd1和pd2等的半導(dǎo)體基板151從背面151b側(cè)根據(jù)激光退火處理等進(jìn)行熱處理。例如，通過1000℃的熱處理對半導(dǎo)體基板151內(nèi)形成的雜質(zhì)進(jìn)行活化。

根據(jù)上述步驟，可制造第四實(shí)施方式的固體攝像器件。

通過上述的本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，從半導(dǎo)體基板151的正面151a側(cè)和背面151b側(cè)通過離子注入以形成pd1和pd2。而且，在垂直型柵極153b周圍通過離子注入以形成連接pd1和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)160。根據(jù)這種固體攝像器件的制造方法，相比于第一實(shí)施方式的固體攝像器件，可將固體攝像器件150制造為易于將pd2中累積的電荷傳輸給fd161。

10.固體攝像器件的第五實(shí)施方式

接下來，圖39表示構(gòu)成第五實(shí)施方式的固體攝像器件的一個(gè)像素的主要部分。

對于圖39所示的固體攝像器件180，在半導(dǎo)體基板181的基板正面181a上設(shè)有由絕緣層和布線構(gòu)成的布線層182。在半導(dǎo)體基板181的基板背面181b上隔著絕緣層196安裝有未圖示的諸如光電轉(zhuǎn)換膜、濾色器、微透鏡等光學(xué)部件。

而且，對于固體攝像器件180，在半導(dǎo)體基板181的與光入射面相反的面(基板正面)181a側(cè)的表面上設(shè)有第一光電二極管(pd1)。在半導(dǎo)體基板181的光入射面(基板背面)181b側(cè)的表面上設(shè)有第二光電二極管(pd2)。

pd1從基板正面181a依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)185、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)186以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)187。

pd2從基板背面181b依次包括高濃度的第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)190、高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)189以及第二導(dǎo)電型(n型)半導(dǎo)體區(qū)188。

在半導(dǎo)體基板181的中央處將pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)187和pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)188連接。因此，pd1和pd2一體形成。

p⁺型半導(dǎo)體區(qū)185和p⁺型半導(dǎo)體區(qū)190為用于抑制在pd1或pd2處發(fā)生暗電流的雜質(zhì)區(qū)。n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186和n⁺型半導(dǎo)體區(qū)189為電荷累積區(qū)，并且n型半導(dǎo)體區(qū)187和n型半導(dǎo)體區(qū)188為光電轉(zhuǎn)換區(qū)。

而且，圖39所示的固體攝像器件180包括用于讀出pd1的電荷的第一傳輸晶體管(tr)以及用于讀出pd2的電荷的第二傳輸晶體管(tr)。

第一傳輸tr為平面tr，該平面tr包括隔著絕緣層195形成的第一傳輸柵極183以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的第一浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)191。

第一fd191由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，并且在半導(dǎo)體基板181的表面上形成于隔著第一傳輸柵極183而面對pd1的位置處。

第二傳輸tr為垂直型tr，該垂直型tr包括隔著絕緣層195形成的第二傳輸柵極184以及用于累積所傳輸?shù)男盘?hào)電荷的第二浮動(dòng)擴(kuò)散部(fd)192。

第二傳輸柵極184由平面柵極184a和垂直型柵極184b構(gòu)成，平面柵極184a形成于半導(dǎo)體基板181上，垂直型柵極184b在平面柵極184a下方從半導(dǎo)體基板181的表面沿深度方向以柱狀形成。

第二fd192由高濃度的第二導(dǎo)電型(n⁺型)半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成，并且在半導(dǎo)體基板181的表面上形成于隔著第二傳輸柵極184而面對pd1的位置處。

而且，第一fd191和第二fd192分別形成于隔著pd1和pd2而彼此面對的位置處。

pd2通常形成于第二像素隔離部194和垂直型柵極184b之間的整個(gè)表面上。

pd1在pd2的中央處形成于第一傳輸柵極183和第二傳輸柵極184的平面柵極184a之間的區(qū)域中。

而且，對于n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186和n型半導(dǎo)體區(qū)187，其第一傳輸柵極183側(cè)沿著p⁺型半導(dǎo)體區(qū)185的邊緣部形成。而且，其第二傳輸柵極184側(cè)以充分的間隔形成，所述間隔在對第二傳輸柵極184施加讀出電壓時(shí)可防止電荷從pd1傳輸給pd2。

而且，用于對各單位像素進(jìn)行分區(qū)的第一像素隔離部193和第二像素隔離部194由第一導(dǎo)電型(p型)半導(dǎo)體區(qū)形成。在各相鄰像素之間形成有第一像素隔離部193和第二像素隔離部194。在半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)形成有第一像素隔離部193，并且在半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)形成有第二像素隔離部194。在半導(dǎo)體基板181的中央處將第一像素隔離部193和第二像素隔離部194連接并一體化。而且，第一fd191形成為接近于第一傳輸柵極183側(cè)的第一像素隔離部193。第二fd192形成為接近于第二傳輸柵極184側(cè)的第一像素隔離部193。

對于如此配置的固體攝像器件180，通過對第一傳輸柵極183施加電壓，將pd1中累積的信號(hào)電荷傳輸給第一fd191。而且，通過對第二傳輸柵極184施加電壓，將pd2中累積的信號(hào)電荷傳輸給第二fd192。

這樣，固體攝像器件180配置為通過各自的晶體管分別讀出pd1和pd2。

對于固體攝像器件180，與pd1的雜質(zhì)濃度同等程度地形成pd2的雜質(zhì)濃度。因此，pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)189的電勢形成為與pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186的電勢同樣高。因此，對于pd1和pd2，形成有直至深區(qū)的充分的電勢區(qū)。

通過固體攝像器件180的上述配置，通過在讀出時(shí)對第一傳輸柵極183施加正電壓，使傳輸柵極183正下方的電勢(電壓)發(fā)生變化。pd1中累積的信號(hào)電荷穿過第一傳輸柵極183下方并傳輸給第一fd191。

類似地，通過對第二傳輸柵極184施加正電壓，傳輸柵極184下方的電勢(電壓)發(fā)生變化。pd2中累積的信號(hào)電荷穿過第二傳輸柵極184的垂直型柵極184b的周圍區(qū)域并傳輸給第二fd192。

即使采用其中背面?zhèn)鹊膒d2的雜質(zhì)濃度高的配置且未進(jìn)行相關(guān)技術(shù)中的根據(jù)電勢梯度的電荷傳輸，則根據(jù)垂直型tr，pd2的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)189和n型半導(dǎo)體區(qū)188中累積的電荷仍傳輸給第二fd192。這樣，根據(jù)固體攝像器件180的配置，可讀出與pd1的雜質(zhì)濃度相同的pd2的電荷。

而且，為讀出pd1的電荷，在半導(dǎo)體基板181上形成有平面tr，且為讀出pd2的電荷，在半導(dǎo)體基板181中形成有垂直型tr。因此，可分別讀出pd1和pd2。

例如，可實(shí)現(xiàn)這樣的配置，其中，在pd1處檢測出長波長側(cè)的光并在pd2處檢測出短波長側(cè)的光。而且，在半導(dǎo)體基板181的背面181b上設(shè)有光電轉(zhuǎn)換膜，從而還可檢測出pd1和pd2的中間波長的光。

因此，可從固體攝像器件的配置中省略濾色器，于是，可提高光利用率。

11.第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法

接下來，說明第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法的例子。注意，以下對制造方法的說明中，與上述圖39所示的第五實(shí)施方式的固體攝像器件180的配置相同的配置由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且省略了對所述配置的詳述。而且，省略了關(guān)于半導(dǎo)體基板、布線層、其它各種類型的晶體管以及形成于固體攝像器件上的各種元件的制造方法的說明。可通過相關(guān)技術(shù)的方法制造上述部件。

首先，如圖40a所示，制備半導(dǎo)體基板181。例如，采用si基板以用作半導(dǎo)體基板181。在半導(dǎo)體基板181的正面181a和背面181b上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層195和絕緣層196。

接下來，如圖40b所示，在半導(dǎo)體基板181的正面181a上形成抗蝕劑層197。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層197形成圖形，即，在形成有用于在固體攝像器件的各像素之間分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層197的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板181中。根據(jù)這種離子注入，半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)形成第一像素隔離部193。第一像素隔離部193的形成深度為最終形成固體攝像器件180時(shí)的半導(dǎo)體基板181的厚度的一半左右。

接下來，如圖40c所示，在半導(dǎo)體基板181的表面181a上形成抗蝕劑層198。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層198形成圖形，即，在固體攝像器件的第二傳輸柵極184的垂直型柵極184b的形成位置處形成開口。

接下來，如圖41d所示，利用各向異性蝕刻技術(shù)，從抗蝕劑層198的開口部對半導(dǎo)體基板181和絕緣層195進(jìn)行蝕刻。在半導(dǎo)體基板181上形成溝槽199。而且，如圖41e所示，在溝槽199內(nèi)露出的半導(dǎo)體基板181上形成由熱氧化膜等構(gòu)成的絕緣層195。

接下來，在除去抗蝕劑層195后，如圖41f所示，在半導(dǎo)體基板181上形成由多晶硅等制成的柵極材料層200。對于該柵極材料層200，在嵌入并形成半導(dǎo)體基板181的溝槽199后，利用cmp法等使表面平坦化。

接下來，如圖42g所示，在柵極材料層200上形成抗蝕劑層201。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層201形成圖形，該圖形保留在第一傳輸柵極183和第二傳輸柵極184的形成位置上。

接下來，如圖42h所示，以抗蝕劑層201作為掩模對柵極材料層200進(jìn)行蝕刻。于是，形成第一傳輸柵極183和第二傳輸柵極184。對于第二傳輸柵極184，形成于半導(dǎo)體基板181的溝槽199內(nèi)的部分用作垂直型柵極184b，并且形成于半導(dǎo)體基板181的表面上的部分用作平面柵極184a。

接下來，如圖42i所示，在半導(dǎo)體基板181上形成抗蝕劑層202。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層202形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186和n型半導(dǎo)體區(qū)187的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層202的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板181的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件180時(shí)的半導(dǎo)體基板181的厚度的一半左右為止。根據(jù)這種步驟，在半導(dǎo)體基板181的深部中形成用于構(gòu)成pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)187。

接下來，如圖43j所示，從抗蝕劑層202的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)187上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186。

接下來，如圖43k所示，在半導(dǎo)體基板181上形成抗蝕劑層207。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層207形成圖形，即，在固體攝像器件的pd1的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)185的形成位置處形成開口。從抗蝕劑層207的開口部離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板181的表面上形成第一導(dǎo)電型(p⁺型)半導(dǎo)體區(qū)185。

根據(jù)上述步驟，形成pd1，在pd1中，從半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)185、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)186和n型半導(dǎo)體區(qū)187。

而且，通過上述的pd1的形成步驟，對于n型雜質(zhì)的離子注入，不僅使抗蝕劑層202形成圖形，還利用第一傳輸柵極183以進(jìn)行自對準(zhǔn)。而且，對于p型雜質(zhì)的離子注入，利用第一傳輸柵極183和第二傳輸柵極184進(jìn)行自對準(zhǔn)。

接下來，如圖43l所示，在半導(dǎo)體基板181的正面181a上形成抗蝕劑層203。在固體攝像器件的第一fd191和第二fd192的形成位置處利用光刻技術(shù)以形成抗蝕劑層203。具體來說，使抗蝕劑層203形成圖形，即，在隔著第一傳輸柵極183和第二傳輸柵極184而面對pd1的各位置處、在第一像素隔離部193的外側(cè)形成開口。

接下來，從抗蝕劑層203的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板181中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)形成第一fd191和第二fd192。

接下來，如圖44m所示，在半導(dǎo)體基板181的正面181a上形成布線層182。通過層疊層間絕緣層和導(dǎo)電層以形成布線層182。而且，通過貫穿層間絕緣層以形成有待與固體攝像器件的柵極或pd等連接的導(dǎo)電層。

接下來，如圖44n所示，在布線層182上連接支撐基板204，并且將半導(dǎo)體基板181反轉(zhuǎn)。接下來，如圖44o所示，利用cmp等除去半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)。通過除去半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)，以預(yù)定厚度形成半導(dǎo)體基板181。在半導(dǎo)體基板181的背面181b上再形成由熱氧化膜等構(gòu)成的用于表面保護(hù)的絕緣層196。

接下來，如圖45p所示，在半導(dǎo)體基板181的背面181b上形成抗蝕劑層205。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層205形成圖形，即，在其中形成有用于在固體攝像器件的各像素之間進(jìn)行分區(qū)的像素隔離區(qū)的位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層205的開口部將p型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)中。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)形成第二像素隔離部194。從其中第二像素隔離部194開始與已形成的第一像素隔離部193接觸的深度至背面181b形成第二像素隔離部194。

根據(jù)這種步驟，從半導(dǎo)體基板181的正面181a至背面181b形成由第一像素隔離部193和第二像素隔離部194構(gòu)成的像素隔離區(qū)。

接下來，如圖45q所示，在半導(dǎo)體基板181的背面181b上形成抗蝕劑層206。利用光刻技術(shù)使抗蝕劑層206形成圖形，即，在固體攝像器件的pd2的形成位置處形成開口。

接下來，從抗蝕劑層206的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板181的較深位置中。進(jìn)行離子注入，直到深度為最終形成固體攝像器件180時(shí)的半導(dǎo)體基板181的厚度的一半左右為止。接下來，通過將雜質(zhì)擴(kuò)散至與已形成的pd1的n型半導(dǎo)體區(qū)187連接的位置處，在與n型半導(dǎo)體區(qū)187連接的位置處形成用于構(gòu)成pd2的n型半導(dǎo)體區(qū)188。

接下來，如圖45r所示，從抗蝕劑層206的開口部將n型雜質(zhì)離子注入到在先前步驟中形成的n型半導(dǎo)體區(qū)188上的淺區(qū)中。根據(jù)這種離子注入，形成高濃度的n⁺型半導(dǎo)體區(qū)189。

接下來，如圖46s所示，從抗蝕劑層206的開口部以離子注入p型雜質(zhì)。根據(jù)這種離子注入，在半導(dǎo)體基板181的背面181b上形成高濃度的p⁺型半導(dǎo)體區(qū)190。

根據(jù)上述步驟，形成了具有如下配置的pd2，其中，從半導(dǎo)體基板181的背面181b側(cè)層疊有p⁺型半導(dǎo)體區(qū)190、n⁺型半導(dǎo)體區(qū)189和n型半導(dǎo)體區(qū)188。

接下來，如圖46t所示，對其中形成有pd1和pd2等的半導(dǎo)體基板181從背面181b側(cè)根據(jù)激光退火處理等以進(jìn)行熱處理。例如，通過1000℃的熱處理，對在半導(dǎo)體基板181內(nèi)形成的雜質(zhì)進(jìn)行活化。

根據(jù)上述步驟，可制造本實(shí)施方式的固體攝像器件。

通過上述的本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法，與第一實(shí)施方式同樣地，利用離子注入以從半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)和背面181b側(cè)分別形成pd1和pd2。因此，可防止由于對半導(dǎo)體基板的深部進(jìn)行離子注入所引起的雜質(zhì)的擴(kuò)散，并且可增加飽和信號(hào)量。

而且，根據(jù)上述的本實(shí)施方式的制造方法，通過采用注入p型雜質(zhì)以實(shí)現(xiàn)像素隔離的步驟，從半導(dǎo)體基板181的正面181a側(cè)和背面181b側(cè)進(jìn)行離子注入以形成第一像素隔離部193和第二像素隔離部194。于是，可抑制在對基板的深區(qū)進(jìn)行離子注入時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)的擴(kuò)散，因此，可制造難以發(fā)生混色的固體攝像器件。

12.第六實(shí)施方式

固體攝像器件的配置

設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)的例子

圖47a和圖47b為表示第六實(shí)施方式的固體攝像器件41-1的配置的圖，圖47a為固體攝像裝置的一個(gè)像素的示意性平面圖，且圖47b為對應(yīng)于圖47a的xlviib-xlviib橫截面的示意性橫截面圖。下面，參照這些附圖，說明第六實(shí)施方式的固體攝像器件41-1的配置。

在上述固體攝像裝置的各像素中布置有圖47a和圖47b所示的第六實(shí)施方式的固體攝像器件42-1。在支撐基板402上部隔著絕緣膜411布置有半導(dǎo)體基板413，且在該半導(dǎo)體基板413內(nèi)設(shè)有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b。而且，在該半導(dǎo)體基板413內(nèi)部，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g和光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b旁邊設(shè)有溝槽417r和溝槽417g。在這些溝槽417r和溝槽417g內(nèi)隔著柵極絕緣膜419設(shè)有嵌入型讀出柵極421r和嵌入型讀出柵極421g。而且，在半導(dǎo)體基板413的上部中隔著柵極絕緣膜419設(shè)有讀出柵極421b(參照平面圖)。

而且，在半導(dǎo)體基板413的表面層上，與讀出柵極421r、讀出柵極421g和讀出柵極421b接近地布置有三個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部423。具體來說，在本第六實(shí)施方式中，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r與柵極絕緣膜419之間設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)425r、在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g與柵極絕緣膜419之間設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)425g。

接下來，說明關(guān)于在半導(dǎo)體基板413及其內(nèi)部和上部布置的各部件的詳細(xì)配置。

半導(dǎo)體基板413

半導(dǎo)體基板413為例如由單晶硅制成的半導(dǎo)體薄膜。這里，半導(dǎo)體基板413具體地由n型單晶硅制成，因此，整個(gè)半導(dǎo)體基板413用作n型阱。這種半導(dǎo)體基板413中的n型濃度為略微稀薄的“n^-”。而且，需要說明的是，此處所述的n型濃度不是含有n型雜質(zhì)的濃度本身，而是實(shí)質(zhì)上的n型濃度。因此，即使對于n型雜質(zhì)的含有濃度高的區(qū)域，在該區(qū)域中的p型雜質(zhì)的含有濃度高的情況下，實(shí)質(zhì)上的n型濃度變低。這一點(diǎn)在以下同樣適用。

而且，在本第六實(shí)施方式中，將半導(dǎo)體基板413處的與支撐基板402相反側(cè)的表面作為針對光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的光接收面a。

光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g和光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b

光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b為在半導(dǎo)體基板413內(nèi)沿半導(dǎo)體基板413的深度方向?qū)盈B且布置的雜質(zhì)區(qū)，并且半導(dǎo)體基板413的平面形狀從光接收面a側(cè)看進(jìn)去例如為方形。在這些光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b中，對紅光區(qū)的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r布置于半導(dǎo)體基板413的最深位置、即最接近支撐基板42的位置處。而且，對綠光區(qū)的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g布置于半導(dǎo)體基板413的上部中。對藍(lán)光區(qū)的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b布置為接近半導(dǎo)體基板413的表面。用于紅光的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、用于綠光的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g和用于藍(lán)光的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b以對應(yīng)的波長的順序從支撐基板42側(cè)依次布置。

而且，布置于最深部中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r可延伸至后述的溝槽417g下方。

如此布置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b為與半導(dǎo)體基板413同樣的n型雜質(zhì)區(qū)，并且光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的n型濃度(n⁺)比半導(dǎo)體基板413濃。這些光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b在無電場影響的范圍內(nèi)比半導(dǎo)體基板413的電勢更深。

而且，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g、光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b之間以及作為頂層的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b上方，以與這些光電轉(zhuǎn)換區(qū)相鄰的狀態(tài)布置有p型區(qū)416。于是，構(gòu)成了這樣的光電二極管，該光電二極管在n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b和與這些光電轉(zhuǎn)換區(qū)相鄰的任何p型區(qū)416之間具有pn結(jié)。在n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b與p型區(qū)416之間的pn結(jié)部布置于與從光接收面a入射的光的光吸收系數(shù)的波長相關(guān)性對應(yīng)的深度處。然而，頂層的p型區(qū)416可設(shè)置為用于抑制界面態(tài)的層。

這些p型區(qū)416中的p型濃度比較濃[p⁺]。注意，此處所述的p型濃度不是含有p型雜質(zhì)的濃度本身，而是實(shí)質(zhì)上的p型濃度，該p型濃度與n型濃度類似。

溝槽417r和溝槽417g

在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b旁邊隔開單獨(dú)地設(shè)有溝槽417r和溝槽417g。例如，這些溝槽417r和溝槽417g設(shè)置在從對角線方向上夾著平面形狀為方形的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的位置處。

在這些溝槽417r和溝槽417g中，一個(gè)溝槽417r設(shè)置為貫穿半導(dǎo)體基板413，而另一溝槽417g未貫穿半導(dǎo)體基板413而以有底的凹部狀形成。凹部狀的溝槽417g的深度至少比綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g深且比紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r淺。于是，設(shè)置于半導(dǎo)體基板413的最深部的紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r可延伸至溝槽417g下方，并且可增加光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中待累積的信號(hào)電荷量。

柵極絕緣膜419

柵極絕緣膜419設(shè)置為覆蓋溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁和半導(dǎo)體基板413的光接收面a上方。該柵極絕緣膜419例如包括對硅進(jìn)行熱氧化所獲得的氧化硅膜、氮氧化硅膜或高介電絕緣膜。高介電絕緣膜包括氧化鉿、硅酸鉿、添加氮的鋁酸鉿、氧化鉭、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鐠、氧化釔等。將所述的每種材料膜以單層或疊層的狀態(tài)適當(dāng)?shù)赜米鳀艠O絕緣膜419。

讀出柵極421r和讀出柵極421g

讀出柵極421r和讀出柵極421g作為隔著柵極絕緣膜419嵌入溝槽417r和溝槽417g內(nèi)部的嵌入電極而設(shè)置，并且在半導(dǎo)體基板413的光接收面a的上方對讀出柵極421r和讀出柵極421g進(jìn)行圖形化。這些讀出柵極421r、421g由含有諸如磷(p)等雜質(zhì)的多晶硅(摻磷非晶硅，phosphorusdopedamorphoussilicon，pdas)或者諸如鋁、鎢、鈦、鈷、鉿、鉭等金屬材料制成。

讀出柵極421b

在半導(dǎo)體基板413的光接收面a上方隔著柵極絕緣膜419設(shè)有讀出柵極421b。該讀出柵極421b相對于用作嵌入電極的讀出柵極421r、421g以間隔布置，并且相對于頂層的藍(lán)光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b以預(yù)定間隔對讀出柵極421b進(jìn)行圖形化。這種讀出柵極421b可由與讀出柵極421r、421g同樣的材料層制成。

浮動(dòng)擴(kuò)散部423

浮動(dòng)擴(kuò)散部423為設(shè)置于半導(dǎo)體基板413的光接收面a側(cè)的表面層的雜質(zhì)區(qū)，且浮動(dòng)擴(kuò)散部423設(shè)置于相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b而夾著讀出柵極421r、421g、421b的位置處。如此布置的浮動(dòng)擴(kuò)散部423為與半導(dǎo)體基板413以及光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b同樣的n型雜質(zhì)區(qū)，并且浮動(dòng)擴(kuò)散部423的n型濃度(n⁺)比半導(dǎo)體基板413濃。

電勢調(diào)整區(qū)425r和電勢調(diào)整區(qū)425g

在半導(dǎo)體基板413的較深位置處布置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g與覆蓋溝槽417r和溝槽417g的側(cè)壁的柵極絕緣膜419之間設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)425r和電勢調(diào)整區(qū)425g。其中，一個(gè)電勢調(diào)整區(qū)425r與紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r和溝槽417r鄰接地布置于紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r和溝槽417r之間，并且設(shè)置于與光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r同樣深度的區(qū)域中。該電勢調(diào)整區(qū)425r布置為與其它光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g、415b和浮動(dòng)擴(kuò)散部423之間具有間隔。而且，另一電勢調(diào)整區(qū)425g與綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g和溝槽417g鄰接地布置于綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g和溝槽417g之間，并且設(shè)置于與光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g同樣深度的區(qū)域中。該電勢調(diào)整區(qū)425g布置為與其它光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415b和浮動(dòng)擴(kuò)散部423之間具有間隔。

如此布置的電勢調(diào)整區(qū)425r、425g為與半導(dǎo)體基板413和光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b同樣的n型雜質(zhì)區(qū)，并且電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的n型濃度(n^--)比半導(dǎo)體基板413更稀薄。這些電勢調(diào)整區(qū)425r、425g在無電場影響的范圍內(nèi)比半導(dǎo)體基板413和光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的電勢淺。固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)

圖48a和圖48b為表示具有上述配置的固體攝像器件42-1的驅(qū)動(dòng)的圖，并且作為示例以表示紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r處的光接收時(shí)段和讀出時(shí)段的電勢。圖48a(1)和圖48a(2)為光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的較深位置處的電勢。另一方面，圖48b(1)和圖48b(2)為沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)的電勢。而且，圖48a(1)和圖48b(1)對應(yīng)于光接收時(shí)段(切斷柵極電壓)，并且圖48a(2)和圖48b(2)對應(yīng)于讀出時(shí)段(接通柵極電壓)。以下，根據(jù)這些圖，參照先前的圖47a和圖47b以說明第六實(shí)施方式的固體攝像器件42-1的驅(qū)動(dòng)。

首先，對于光接收時(shí)段，切斷對讀出柵極421r施加的柵極電壓。因此，如圖48a(1)所示，n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢保持為比濃度為(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r的電勢深。于是，通過光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)電荷e累積于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中。

另一方面，如圖48b(1)所示，在沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)中，n型濃度非常稀薄(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r的電勢保持為比n型濃度稍微稀薄(n^-)的半導(dǎo)體基板413的電勢淺。

接下來，對于讀出時(shí)段，接通對讀出柵極421r施加的正的柵極電壓。此時(shí)，相比于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r，與柵極絕緣膜419鄰接地布置的電勢調(diào)整區(qū)425r受到由柵極電壓產(chǎn)生的電場的強(qiáng)烈影響。

因此，如圖48a(2)所示，將柵極電壓設(shè)定為使得電勢調(diào)整區(qū)425r的電勢比光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢深。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給電勢調(diào)整區(qū)425r。

另一方面，如圖48b(2)所示，沿著柵極絕緣膜419布置的電勢調(diào)整區(qū)425r和半導(dǎo)體基板413受到施加給讀出柵極421r的柵極電壓的同樣強(qiáng)度的影響。因此，電勢調(diào)整區(qū)425r和半導(dǎo)體基板413之間的電勢深度關(guān)系在維持與光接收時(shí)段同樣的狀態(tài)下整體上變深。因此，讀出給電勢調(diào)整區(qū)425r的信號(hào)電荷e被電勢更深的半導(dǎo)體基板413讀出。此時(shí)，對與讀出柵極421r接近地布置的浮動(dòng)擴(kuò)散部423施加漏極電壓，以便獲得比半導(dǎo)體基板413更深的電勢。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給浮動(dòng)擴(kuò)散部423。

上述的驅(qū)動(dòng)同樣適用于綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g的驅(qū)動(dòng)。而且，可與通常的表面溝道型讀出柵極所采用的驅(qū)動(dòng)同樣地實(shí)現(xiàn)藍(lán)光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b的驅(qū)動(dòng)。

固體攝像器件的制造方法

圖49a～50c為說明具有上述配置的固體攝像器件42-1的制造過程的橫截面步驟圖。下面，參照這些圖，說明第六實(shí)施方式的固體攝像器件42-1的制造過程。

圖49a

首先，如圖49a所示，制備在支撐基板402的上部隔著絕緣膜411設(shè)置的薄膜狀半導(dǎo)體基板413。應(yīng)當(dāng)說明，該半導(dǎo)體基板413由n型單晶硅制成，并且半導(dǎo)體基板413的n型濃度略微稀薄(n^-)。

圖49b

接下來，如圖49b所示，將各導(dǎo)電型的雜質(zhì)導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413中，從而在n型濃度略微稀薄(n^-)的半導(dǎo)體基板413內(nèi)形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b和p型區(qū)416以及電勢調(diào)整區(qū)425r、425g。

此時(shí)，關(guān)于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的形成，將n型雜質(zhì)進(jìn)一步導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413的深區(qū)中。于是，形成n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b。

而且，關(guān)于電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的形成，將p型雜質(zhì)導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413的深區(qū)中。于是，在與光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g鄰接的狀態(tài)下形成n型濃度實(shí)質(zhì)上稀薄(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r、425g。

而且，關(guān)于p型區(qū)416的形成，將導(dǎo)電型被反轉(zhuǎn)且變濃[p⁺]的p型雜質(zhì)導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413的深區(qū)中。于是，形成p型區(qū)416。

關(guān)于如上所述的將雜質(zhì)導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413中，在通過掩模限制的區(qū)域中，還通過注入能量以調(diào)整深度的各雜質(zhì)的離子注入以進(jìn)行導(dǎo)入，并隨后進(jìn)行活化熱處理。注意，可以預(yù)定的順序進(jìn)行離子注入，且可在所有離子注入完成后進(jìn)行活化熱處理。

圖49c

隨后，如圖49c所示，在半導(dǎo)體基板413中形成溝槽417r、417g。此時(shí)，根據(jù)將圖中省略的抗蝕劑圖形用作掩模的蝕刻，在貫穿半導(dǎo)體基板413的狀態(tài)下形成與電勢調(diào)整區(qū)425r鄰接的溝槽417r。而且，根據(jù)將另一抗蝕劑圖形用作掩模的蝕刻，在半導(dǎo)體基板413中形成與電勢調(diào)整區(qū)425g鄰接且深度還未到達(dá)光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的溝槽417g。

圖50a

接下來，如圖50a所示，在覆蓋溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁和半導(dǎo)體基板413上方的狀態(tài)下形成柵極絕緣膜419。以構(gòu)成柵極絕緣膜419的材料通過適當(dāng)選擇的方法進(jìn)行柵極絕緣膜419的成膜。例如，通過對半導(dǎo)體基板413進(jìn)行熱氧化或熱氮化，形成氧化硅膜或氮氧化硅膜，并且通過原子層氣相沉積法形成氧化鉿膜等。

隨后，在嵌入溝槽417r和溝槽417g的狀態(tài)下，在柵極絕緣膜419上形成導(dǎo)電材料膜421。以構(gòu)成導(dǎo)電材料膜421的材料通過適當(dāng)選擇的方法以進(jìn)行導(dǎo)電材料膜421的成膜。例如，在多晶硅膜包含諸如磷(p)等雜質(zhì)的情況下，通過化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行成膜，并且在諸如鋁、鎢、鈦、鈷、鉿、鉭等金屬材料膜的情況下，通過濺射法進(jìn)行成膜。

圖50b

接下來，如圖50b所示，對導(dǎo)電材料膜421進(jìn)行圖形蝕刻。于是，形成嵌入溝槽417r中的讀出柵極421r、嵌入溝槽417g中的讀出柵極421g以及此處圖中省略的半導(dǎo)體基板413的光接收面a上的讀出柵極(421b)。此時(shí)，期望以圖中省略的抗蝕劑圖形作為掩模而對導(dǎo)電材料膜421進(jìn)行蝕刻。隨后，為適當(dāng)?shù)亟K止柵極絕緣膜419和半導(dǎo)體基板413之間的界面態(tài)，在氯氣氛下對柵極絕緣膜419和半導(dǎo)體基板413進(jìn)行退火處理。

圖50c

隨后，如圖50c所示，在讀出柵極421r、讀出柵極421g(以及讀出柵極421b)的側(cè)壁上形成絕緣側(cè)壁422。通過諸如氧化硅膜、氮化硅膜等絕緣膜的成膜以及隨后的絕緣膜的回蝕，從而形成該側(cè)壁422。隨后，在半導(dǎo)體基板413的光接收面a側(cè)的表面層中，在相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b而夾有讀出柵極421r、讀出柵極421g(以及讀出柵極421b)的位置處形成浮動(dòng)擴(kuò)散部423。此時(shí)，以圖中省略的抗蝕劑圖形和側(cè)壁422作為掩模，將雜質(zhì)導(dǎo)入半導(dǎo)體基板413的表面層中，從而在側(cè)壁422旁邊通過自對準(zhǔn)以形成n型濃度較濃(n⁺)的浮動(dòng)擴(kuò)散部423。

這樣，獲得了先前參照圖47a和圖47b所述的固體攝像器件42-1。

第六實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)

上述第六實(shí)施方式的固體攝像器件42-1具有這樣的配置，其中，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g與柵極絕緣膜419之間設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)425r、425g，電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的n型濃度(n^--)比光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g和半導(dǎo)體基板413稀薄。于是，沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)的電勢可設(shè)定為在半導(dǎo)體基板413處比電勢調(diào)整區(qū)425r、425g深，從而可將電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的信號(hào)電荷(電子)無阻礙地讀出給半導(dǎo)體基板413。因此，對于其中在半導(dǎo)體基板413的較深位置處設(shè)有光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g的固體攝像器件41-1，可讀出光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g的全部信號(hào)電荷，因此，可通過防止殘像以實(shí)現(xiàn)圖像特性的提高。

這里，作為比較例，圖51圖示了不包含電勢調(diào)整區(qū)的配置的固體攝像器件的橫截面圖。而且，圖52a和圖52b表示用于說明圖51所示的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖。在未設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)的固體攝像器件中，對于光接收時(shí)段，如圖52a(1)和圖52b(1)所示，n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢保持為比濃度為(n^-)的半導(dǎo)體基板413的電勢深。于是，將通過光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)電荷e累積于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中。

而且，對于讀出時(shí)段，接通對讀出柵極421r施加的柵極電壓，因此，如圖52a(2)所示，光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中的柵極絕緣膜419側(cè)的電勢變深。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給柵極絕緣膜419側(cè)。然而，如圖52b(2)所示，對于沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)，光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r和半導(dǎo)體基板413之間的電勢深度關(guān)系在維持與光接收時(shí)段同樣的狀態(tài)下整體上變深。因此，光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢比半導(dǎo)體基板413更深，并且在光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中殘留信號(hào)電荷e。

13.第七實(shí)施方式

固體攝像器件的配置

設(shè)有與電勢調(diào)整區(qū)重疊的釘扎區(qū)的例子

圖53a和圖53b為表示第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2的配置的圖。圖53a為固體攝像裝置的一個(gè)像素的示意性平面圖，且圖53b為對應(yīng)于圖53a中的liiib-liiib橫截面的示意性橫截面圖。這些圖中所示的第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2與第六實(shí)施方式的不同之處在于，在溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁層設(shè)有釘扎區(qū)431，其它配置與第六實(shí)施方式相同。

具體來說，釘扎區(qū)431為在半導(dǎo)體基板413內(nèi)沿溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁設(shè)有的雜質(zhì)區(qū)，并且被設(shè)置為抑制界面態(tài)的層。這些釘扎區(qū)431配置為作為與半導(dǎo)體基板413具有相反導(dǎo)電型的p型雜質(zhì)區(qū)。釘扎區(qū)431中的p型濃度較濃[p⁺]。

上述釘扎區(qū)431在與電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的同一高度處用作與電勢調(diào)整區(qū)425r、425g部分重疊的重疊區(qū)431'。這些重疊區(qū)431'包含構(gòu)成n型濃度為(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的雜質(zhì)以及構(gòu)成p型濃度為[p⁺]的釘扎區(qū)431的雜質(zhì)。因此，重疊區(qū)431'中的p型濃度[p^-]略微稀薄，并且比釘扎區(qū)431中的p型濃度稀薄。

這里，如圖所示，電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的僅柵極絕緣膜419側(cè)的部分可與釘扎區(qū)431重疊，或者整個(gè)電勢調(diào)整區(qū)425r、425g可布置為與釘扎區(qū)431重疊。

固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)

圖54a和圖54b為說明具有上述配置的固體攝像器件42-2的驅(qū)動(dòng)的圖，并且作為示例表示在紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r處的光接收時(shí)段和讀出時(shí)段的電勢。圖54a(1)和圖54a(2)為光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的較深位置處的電勢。另一方面，圖54b(1)和圖54b(2)為沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)的電勢。而且，圖54a(1)和圖54b(1)對應(yīng)于光接收時(shí)段(切斷柵極電壓)，且圖54a(2)和54b(2)對應(yīng)于讀出時(shí)段(接通柵極電壓)。下面，根據(jù)這些圖，參照先前的圖53a和圖53b以說明第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2的驅(qū)動(dòng)。

首先，對于光接收時(shí)段，切斷對讀出柵極421r施加的柵極電壓。因此，如圖54a(1)所示，光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的較深位置處的電勢以其中n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、n型濃度為(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r和p型濃度略微稀薄[p^-]的重疊區(qū)431'的順序變淺。于是，將通過光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)電荷e累積于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中。

另一方面，如圖54b(1)所示，沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)的電勢以其中p型濃度略微稀薄[p^-]的重疊區(qū)431'和p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431的順序變淺。這種級(jí)差跟隨p型濃度差。這里，重疊區(qū)431'為p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431和n型濃度非常稀薄(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r重疊的區(qū)域。因此，重疊區(qū)431'的p型濃度與釘扎區(qū)431的p型濃度的差小，于是p型濃度的級(jí)差不那么大。

接下來，對于讀出時(shí)段，接通對讀出柵極421r施加的正的柵極電壓。此時(shí)，相比于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r，在讀出柵極421r側(cè)布置的電勢調(diào)整區(qū)425r和重疊區(qū)431'受到由柵極電壓產(chǎn)生的電場的強(qiáng)烈影響。

因此，如圖54a(2)所示，將柵極電壓設(shè)定為使得電勢調(diào)整區(qū)425r和重疊區(qū)431'的電勢變得比光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r深。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給電勢調(diào)整區(qū)425r和重疊區(qū)431'。

另一方面，如圖54b(2)所示，沿著柵極絕緣膜419布置的重疊區(qū)431'以及釘扎區(qū)431受到施加給讀出柵極421r的柵極電壓的同樣強(qiáng)度的影響。因此，重疊區(qū)431'和釘扎區(qū)431之間的電勢深度關(guān)系在維持與光接收時(shí)段同樣的狀態(tài)下整體上變深。因此，讀出至重疊區(qū)431'的信號(hào)電荷e通過克服p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431與p型濃度略微稀薄[p^-]的重疊區(qū)431'的小的級(jí)差而被讀出給釘扎區(qū)431。此時(shí)，對與讀出柵極421r接近地布置的浮動(dòng)擴(kuò)散部423施加漏極電壓，使得電勢比半導(dǎo)體基板13深。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給浮動(dòng)擴(kuò)散部423。

上述驅(qū)動(dòng)同樣適用于綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g的驅(qū)動(dòng)。而且，可與通常的表面溝道型讀出柵極所采用的驅(qū)動(dòng)同樣地實(shí)現(xiàn)藍(lán)光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415b的驅(qū)動(dòng)。

固體攝像器件的制造方法

圖55a～圖56b為說明具有上述配置的固體攝像器件42-2的制造過程的橫截面步驟圖。下面，基于這些圖以說明第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2的制造過程。

圖55a

首先，如圖55a所示，與第六實(shí)施方式同樣地進(jìn)行如下的過程，其中，在半導(dǎo)體基板413中形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b和p型區(qū)416以及電勢調(diào)整區(qū)425r、425g，并且還形成溝槽417r和溝槽417g。

圖55b

接下來，如圖55b所示，將p型雜質(zhì)從溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁導(dǎo)入n型濃度略微稀薄(n^-)的半導(dǎo)體基板413中，從而在溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁上形成p型濃度略濃[p⁺]的釘扎區(qū)431。于是，還在溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁中露出的電勢調(diào)整區(qū)425r、425g中導(dǎo)入p型雜質(zhì)，并且在這部分中形成p型濃度略微稀薄[p^-]的重疊區(qū)431'。

在通過掩模限制的區(qū)域中，通過進(jìn)行通過注入能量以調(diào)整深度的各雜質(zhì)的斜向離子注入以及隨后的活化熱處理，從而進(jìn)行如上所述的p型雜質(zhì)的導(dǎo)入。此時(shí)，根據(jù)所調(diào)整的離子注入能量，調(diào)整了釘扎區(qū)431相對于電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的重疊，使得釘扎區(qū)431與電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的一部分或全部重疊。將離子注入能量調(diào)整為使得在超出電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的范圍內(nèi)不形成釘扎區(qū)431。隨后，進(jìn)行與第六實(shí)施方式中參照圖50a～圖50c所述的過程同樣的過程。

圖55c

具體來說，首先，如圖55c所示，在覆蓋溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁以及半導(dǎo)體基板413上方的狀態(tài)下形成柵極絕緣膜419。接下來，在柵極絕緣膜419上形成導(dǎo)電材料膜421以處于嵌入溝槽417r和溝槽417g的狀態(tài)。

圖56a

接下來，如圖56a所示，對導(dǎo)電材料膜421進(jìn)行圖形蝕刻，從而在溝槽417r內(nèi)形成讀出柵極421r、在溝槽417g內(nèi)形成讀出柵極421g并且還在光接收面a上形成此處省略其圖示的讀出柵極(421b)。

圖56b

隨后，如圖56b所示，在讀出柵極421r、讀出柵極421g(以及讀出柵極421b)的側(cè)壁上形成絕緣側(cè)壁422，接下來，在半導(dǎo)體基板413的光接收面a側(cè)的表面層上形成n型濃度較濃(n⁺)的浮動(dòng)擴(kuò)散部423。

于是，獲得了具有先前參照圖53a和圖53b所述的配置的固體攝像器件42-2。

第七實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)

相比于第六實(shí)施方式的配置，上述第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2具有這樣的配置，其中，對內(nèi)部設(shè)有讀出柵極421r、421g的溝槽417r和溝槽417g的內(nèi)壁還設(shè)有p型釘扎區(qū)431。于是，如后所述，相比于未設(shè)有比光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g的n型濃度顯著稀薄(n^--)的電勢調(diào)整區(qū)425r、425g的情況，可使沿著柵極絕緣膜419的溝道形成區(qū)的電勢級(jí)差下降。

因此，還從光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g經(jīng)由電勢調(diào)整區(qū)425r、425g而讀出給重疊區(qū)431'的信號(hào)電荷(電子)可易于從重疊區(qū)431'進(jìn)一步讀出給釘扎區(qū)431。因此，對于在半導(dǎo)體基板413的較深位置處設(shè)有光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g的固體攝像器件42-2，可讀出光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g的全部信號(hào)電荷，因此，可實(shí)現(xiàn)攝像特性的提高。

這里，作為比較例，圖57圖示了具有不包含電勢調(diào)整區(qū)的配置的固體攝像器件的橫截面圖。而且，圖58a和圖58b表示用于說明圖57所示的固體攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖。對于未設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)的固體攝像器件，設(shè)有p型濃度非常稀薄[p^--]的重疊區(qū)431"，其中，將n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g和p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431重疊。

對于這種固體攝像器件的光接收時(shí)段，如圖58a(1)所示，n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢保持為比p型濃度非常稀薄[p^--]的重疊區(qū)431"的電勢深。于是，將通過光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)電荷e累積于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中。

另一方面，如圖58b(1)所示，p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431的電勢比p型濃度非常稀薄[p^--]的重疊區(qū)431"的電勢淺。這里，重疊區(qū)431"為這樣的區(qū)域，其中，將p型濃度較濃[p⁺]的釘扎區(qū)431和n型濃度較濃(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r重疊。因此，重疊區(qū)431"的p型濃度與釘扎區(qū)431的p型濃度的差大，并且它們的電勢級(jí)差大于參照圖53a和圖54b所述的第七實(shí)施方式的固體攝像器件的電勢級(jí)差。

接下來，對于讀出時(shí)段，接通對讀出柵極421r施加的柵極電壓，因此，如圖58a(2)所示，[p^--]的重疊區(qū)431"的電勢設(shè)定為比(n⁺)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的電勢深。于是，將光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r的信號(hào)電荷e讀出給柵極絕緣膜419側(cè)。然而，如圖58b(2)所示，對于與柵極絕緣膜419鄰接的部分，重疊區(qū)431"和釘扎區(qū)431之間的電勢深度關(guān)系在維持與光接收時(shí)段同樣的狀態(tài)下整體上變深。因此，[p⁺]的釘扎區(qū)431的電勢比[p^--]的重疊區(qū)431"的電勢淺，并且保持大的級(jí)差。因此，信號(hào)電荷e殘留在重疊區(qū)431"中。

14.變型例

圖59a～圖59c表示本發(fā)明的固體攝像器件的變型例1～變型例3的橫截面圖。下面，基于這些圖，說明固體攝像器件的變型例。注意，雖然圖59a～圖59c圖示了其中各變型例適用于第一實(shí)施方式的固體攝像器件41-1的配置，但所述變型例同樣可適用于第七實(shí)施方式的固體攝像器件42-2。

變型例1

作為固體攝像器件的變型例1，圖59a表示固體攝像器件1a的配置，其中，在貫穿的溝槽417g'內(nèi)部還設(shè)有用于從綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g中讀出信號(hào)電荷的讀出柵極421g'。在半導(dǎo)體基板413中，在夾著光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的位置處設(shè)有貫穿形狀的溝槽417r和溝槽417g'。根據(jù)這種配置，貫穿形狀的溝槽417r和溝槽417g'相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b的深度穩(wěn)定，因此，可獲得無偏差的攝像特性。

變型例2

作為固體攝像器件的變型例2，圖59b表示固體攝像器件1b的配置，其中，用于從紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中讀出信號(hào)電荷的讀出柵極421r還用作未貫穿半導(dǎo)體基板413的溝槽417r'。在此情況下，期望形成比紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r深的溝槽417r'。

變型例3

作為固體攝像器件的變型例3，圖59c表示固體攝像器件1c的配置，其中，僅在半導(dǎo)體基板413的距浮動(dòng)擴(kuò)散部423最遠(yuǎn)的最深位置處布置的紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r設(shè)有電勢調(diào)整區(qū)425r。在此情況下，需要說明的是，綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g’設(shè)置為與覆蓋溝槽417g的內(nèi)壁的柵極絕緣膜419接近。即使對于這種配置，仍然在半導(dǎo)體基板413的距浮動(dòng)擴(kuò)散部423最遠(yuǎn)的最深位置處布置有紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r，因此，可從最難以從中讀出信號(hào)電荷的紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r中讀出全部信號(hào)電荷。注意，在采用這種配置的情況下，通過調(diào)整對讀出柵極421g施加的柵極電壓，可從綠光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)415g’中讀出所有信號(hào)。

注意，本變型例3可與變型例1或變型例2組合。

在上述各實(shí)施方式和變型例中，說明了這樣的配置，其中，本發(fā)明適用于其中在半導(dǎo)體基板413的光接收面a側(cè)設(shè)有讀出柵極421r、421g、421b和浮動(dòng)擴(kuò)散部423的固體攝像器件。然而，本發(fā)明同樣可適用于所謂的背面照射型固體攝像器件，其中，在半導(dǎo)體基板413的與光接收面a相反的表面?zhèn)仍O(shè)有讀出柵極421r、421g、421b和浮動(dòng)擴(kuò)散部423。在此情況下，期望設(shè)置電勢調(diào)整區(qū)以便與在與浮動(dòng)擴(kuò)散部423隔離的較深位置處布置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)接觸。

而且，在上述各實(shí)施方式和變型例中，說明了這樣的配置，其中，本發(fā)明適用于半導(dǎo)體基板413和光電轉(zhuǎn)換區(qū)415r、415g、415b以及浮動(dòng)擴(kuò)散部423的導(dǎo)電型為n型的固體攝像器件。然而，本發(fā)明同樣可適用于具有相反導(dǎo)電型的固體攝像器件。在此情況下，期望將各實(shí)施方式和變型例中所述的“n型”讀作“p型”，將“p型”讀作“n型”，而且，將關(guān)于電勢深度的“淺”讀作“深”，并將“深”讀作“淺”。

15.電子設(shè)備的實(shí)施方式

下面，說明具有上述固體攝像器件的電子設(shè)備的實(shí)施方式。上述固體攝像器件可適用于電子設(shè)備，例如，諸如數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī)等相機(jī)系統(tǒng)、具備攝像功能的便攜電話、具備攝像功能的其它設(shè)備等。作為電子設(shè)備的例子，圖60表示使固體攝像器件適用于能攝取靜止圖像和動(dòng)態(tài)圖像的相機(jī)的情況的示意性配置。

本例的相機(jī)300包括：固體攝像器件301；光學(xué)系統(tǒng)302，其將入射光導(dǎo)入固體攝像器件301的光接收傳感器部；快門裝置303，其設(shè)置于固體攝像器件301和光學(xué)系統(tǒng)302之間；以及驅(qū)動(dòng)電路304，其驅(qū)動(dòng)固體攝像器件301。而且，相機(jī)300包括信號(hào)處理電路305，信號(hào)處理電路305處理來自固體攝像器件301的輸出信號(hào)。

上述各實(shí)施方式的固體攝像器件適用于固體攝像器件301。光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)302在固體攝像器件301的攝像面(未圖示)上將來自對象的光(入射光)成像。于是，在固體攝像器件301內(nèi)，在特定時(shí)段內(nèi)累計(jì)信號(hào)電荷。注意，光學(xué)系統(tǒng)302可由包含多個(gè)光學(xué)透鏡的光學(xué)透鏡組構(gòu)成。而且，快門裝置303控制對固體攝像器件301的入射光的光照射時(shí)段和遮光時(shí)段。

驅(qū)動(dòng)電路304將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給固體攝像器件301和快門裝置303。驅(qū)動(dòng)電路304使用供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制對固體攝像器件301的信號(hào)處理電路305的信號(hào)輸出操作和快門裝置303的快門操作。即，在本例中，使用從驅(qū)動(dòng)電路304提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)序信號(hào))以進(jìn)行從固體攝像器件301至信號(hào)處理電路305的信號(hào)傳輸操作。

信號(hào)處理電路305對從固體攝像器件301傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理。在諸如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)(未圖示)中存儲(chǔ)待進(jìn)行各種信號(hào)處理的信號(hào)(視頻信號(hào))，或者將所述信號(hào)輸出給監(jiān)視器(未圖示)。

注意，對于上述固體攝像器件，雖然將第一導(dǎo)電型描述為p型，并將第二導(dǎo)電型描述為n型，但在本發(fā)明中，n型導(dǎo)電型和p型導(dǎo)電型可以反轉(zhuǎn)。在此情況下，在驅(qū)動(dòng)方法中，將對各種傳輸晶體管施加的電壓從正電壓置換為負(fù)電壓。

注意，本發(fā)明還可采用以下配置。

(1)一種固體攝像器件，其包括：

第一光電二極管，其包括形成于半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)鹊牡谝粋€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與所述第一個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；

第二光電二極管，其包括形成于所述半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)鹊牡诙€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與所述第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；以及

柵極，其形成于所述半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)龋?/p>

其中，所述第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度等于或大于所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的與所述第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相反側(cè)的層的連接面的雜質(zhì)濃度。

(2)根據(jù)(1)所述的固體攝像器件，還包括：

第三個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，其介于所述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的固體攝像器件，還包括：

介于所述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度低于所述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度。

(4)根據(jù)(1)～(3)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件，還包括：

平面型傳輸晶體管，其配置為讀出形成于所述半導(dǎo)體基板的第一主面上的所述第一光電二極管的電荷；和

垂直型傳輸晶體管，其配置為讀出形成于所述半導(dǎo)體基板的第二主面上的所述第二光電二極管的電荷。

(5)一種固體攝像器件，其包括：

第一光電二極管，其包括形成于半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)鹊牡谝粋€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與所述第一個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；

第二光電二極管，其包括形成于所述半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)鹊牡诙€(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)以及與所述第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)相鄰地形成于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；以及

柵極，其形成于所述半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)龋?/p>

其中，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)將所述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)連接，并且所述第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度等于或小于所述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)和所述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)之間的連接面的雜質(zhì)濃度。

(6)一種固體攝像器件的制造方法，該方法包括：

從半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)茸⑷氲诙?dǎo)電型雜質(zhì)以在所述第一主面?zhèn)鹊乃霭雽?dǎo)體基板內(nèi)部形成第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；

從所述半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以在所述半導(dǎo)體基板的第一主面的表面上形成第一個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；

在所述半導(dǎo)體基板的第一主面上形成柵極；

從所述半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)茸⑷氲诙?dǎo)電型雜質(zhì)以在第二主面?zhèn)鹊乃霭雽?dǎo)體基板內(nèi)部形成第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，該第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的第二主面的表面?zhèn)鹊碾s質(zhì)濃度等于或大于所述半導(dǎo)體基板的深部側(cè)的雜質(zhì)濃度；并且

從所述半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以在所述半導(dǎo)體基板的第二主面的表面上形成第二個(gè)第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)。

(7)根據(jù)(6)所述的固體攝像器件的制造方法，還包括：

從所述第一主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以形成從所述第一主面?zhèn)鹊谋砻嬷了霭雽?dǎo)體基板的內(nèi)部的第一像素隔離部；并且

從所述第二主面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)以形成從所述第二主面?zhèn)鹊谋砻嬷了龅谝幌袼馗綦x部的形成位置的第二像素隔離部。

(8)一種電子設(shè)備，其包括：

根據(jù)(1)～(5)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件；

光學(xué)系統(tǒng)，其配置為將入射光導(dǎo)入所述固體攝像器件的攝像單元中；以及

信號(hào)處理電路，其配置為處理所述固體攝像器件的輸出信號(hào)。

(9)一種固體攝像器件，其包括：

讀出柵極，其隔著柵極絕緣膜嵌入在半導(dǎo)體基板中所形成的溝槽內(nèi)；

光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部；

浮動(dòng)擴(kuò)散部，其在與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)保持間隔的同時(shí)而設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的表面層上；以及

電勢調(diào)整區(qū)，其布置為與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)和所述柵極絕緣膜鄰接，所述電勢調(diào)整區(qū)與所述半導(dǎo)體基板和所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)為同一導(dǎo)電型，并且還是比該半導(dǎo)體基板和該光電轉(zhuǎn)換區(qū)的該導(dǎo)電型的濃度低的雜質(zhì)區(qū)。

(10)根據(jù)(9)所述的固體攝像器件，其中，所述電勢調(diào)整區(qū)設(shè)置于與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)同樣深的位置處。

(11)根據(jù)(9)或(10)所述的固體攝像器件，其中，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部，沿深度方向?qū)盈B地布置有多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)，

并且其中，所述電勢調(diào)整區(qū)設(shè)置為在多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)中與距離所述浮動(dòng)擴(kuò)散部最遠(yuǎn)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)相鄰接。

(12)根據(jù)(11)所述的固體攝像器件，其中，在多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)中，與所述電勢調(diào)整區(qū)鄰接設(shè)置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)為紅光用光電轉(zhuǎn)換區(qū)。

(13)根據(jù)(9)～(12)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件，其中，所述讀出柵極布置在貫穿所述半導(dǎo)體基板而設(shè)置的溝槽內(nèi)。

(14)根據(jù)(9)～(13)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件，其中，在所述半導(dǎo)體基板中，所述浮動(dòng)擴(kuò)散部布置在針對所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)的光接收面?zhèn)取?/p>

(15)根據(jù)(9)～(14)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件，其中，所述半導(dǎo)體基板配置為與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)和所述浮動(dòng)擴(kuò)散部為同一導(dǎo)電型。

(16)根據(jù)(9)～(15)所述的固體攝像器件，其中，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部，沿著所述溝槽的側(cè)壁設(shè)有與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)的導(dǎo)電型相反的釘扎區(qū)，

并且其中，所述電勢調(diào)整區(qū)和所述釘扎區(qū)重疊的重疊區(qū)包括構(gòu)成該電勢調(diào)整區(qū)的雜質(zhì)以及構(gòu)成該釘扎區(qū)的雜質(zhì)。

(17)根據(jù)(16)所述的固體攝像器件，其中，所述電勢調(diào)整區(qū)的部分布置為與所述釘扎區(qū)重疊。

(18)一種固體攝像器件的制造方法，該方法包括：

在半導(dǎo)體基板中導(dǎo)入雜質(zhì)，從而在該半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，并且還形成與該半導(dǎo)體基板和該光電轉(zhuǎn)換區(qū)為同一導(dǎo)電型的與該光電轉(zhuǎn)換區(qū)鄰接的電勢調(diào)整區(qū)，并且所述導(dǎo)電型的濃度低于該半導(dǎo)體基板和該光電轉(zhuǎn)換區(qū)的導(dǎo)電型的濃度；在所述半導(dǎo)體基板中形成與所述電勢調(diào)整區(qū)鄰接的溝槽；在所述溝槽內(nèi)隔著柵極絕緣膜形成讀出柵極；并且在所述半導(dǎo)體基板的表面層中導(dǎo)入雜質(zhì)，從而在所述半導(dǎo)體基板的表面層上形成與所述讀出柵極接近的浮動(dòng)擴(kuò)散部。

(19)根據(jù)(18)所述的固體攝像器件的制造方法，其中，

通過貫穿所述半導(dǎo)體基板以形成所述溝槽。

(20)根據(jù)(18)或(19)所述的固體攝像器件的制造方法，還包括：

在形成所述溝槽后，在形成所述柵極絕緣膜和所述讀出柵極前，在所述半導(dǎo)體基板中從所述溝槽的內(nèi)壁導(dǎo)入雜質(zhì)，從而沿著該溝槽的內(nèi)壁形成與所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)的導(dǎo)電型相反的釘扎區(qū)。

(21)根據(jù)(20)所述的固體攝像器件的制造方法，其中，

在所述釘扎區(qū)的形成中，該釘扎區(qū)與所述電勢調(diào)整區(qū)的部分重疊。

(22)一種電子設(shè)備，其包括：

根據(jù)(9)～(17)之任一項(xiàng)所述的固體攝像器件；以及

光學(xué)系統(tǒng)，其配置為將入射光導(dǎo)入所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)中。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素可出現(xiàn)各種變化、組合、子組合和替代。