[发明专利]固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年3月23日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-063974所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及具有垂直晶体管的固体摄像装置、该固体摄像装置的制造方法以及设置有该固体摄像装置的电子设备。

背景技术

固体摄像装置被分为以诸如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器等装置为代表的放大型固体摄像装置，或者以诸如电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器等装置为代表的电荷传输型固体摄像装置。固体摄像装置被广泛适用于数码照相机和数码摄像机等中。最近，CMOS图像传感器由于它的低电源电压和低能耗而被广泛用作安装在诸如设置有相机的手机和个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等移动装置上的固体摄像装置。

最近，如日本专利公开公报第2010-114274号中所述，提出了具有在半导体基板的深度方向上形成的多个光电二极管并且具有减小的像素尺寸的CMOS固体摄像装置。在深度方向上形成的光电二极管在相对于半导体基板的垂直方向上具有传输沟道，并且设置有由垂直的传输栅极电极形成的传输晶体管。

关于背面照射型固体摄像装置或使用P型半导体基板构成的表面型固体摄像装置，难以将生成的超过光电二极管的饱和电荷量的信号电荷排出至基板的光入射面侧的相反侧。因此，在这样的固体摄像装置中，采用了通过浮动扩散部将超出光电二极管的饱和电荷量的信号电荷溢出的横向溢出结构。在设置有在日本专利公开公报第2010-114274号中所述的垂直传输晶体管的固体摄像装置中，由强光导致的超过饱和电荷量的信号电荷在传输晶体管的传输沟道中流动，并且通过浮动扩散部排出。

如日本专利公开公报第2010-114274号中所述，在溢出的信号电荷通过垂直传输晶体管的传输沟道的结构中，上述信号电荷通过垂直栅极电极的侧部，所述垂直栅极电极通过蚀刻形成于基板上。因此，当垂直栅极电极的形状或形成位置有变化的时候，溢出信号电荷的通道就发生变化，并因此可能存在饱和电荷量的差异，动态范围可能减小，并且产量可能降低。在这样的结构中，传输信号电荷时的传输通道和溢出的通道是基本相同的，于是难以设计。

发明内容

鉴于上述原因，在设置有垂直传输晶体管的固体摄像装置中，期望提供减小饱和电荷量的变化并且提高产量的固体摄像装置。还期望提供使用上述固体摄像装置的电子设备。

本发明实施方式提供了一种固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成在所述基板上，所述光电转换单元根据入射光的光量生成并累积信号电荷；垂直的传输栅极电极，所述传输栅极电极被形成得埋入在沟槽部中，所述沟槽部是根据所述光电转换单元的深度从所述基板的一侧表面在深度方向上形成的；以及溢出通道，所述溢出通道形成在所述传输栅极电极的底部，所述溢出通道溢出累积在所述光电转换单元中的信号电荷。

在本发明实施方式的固体摄像装置中，所述溢出通道被形成为通过所述垂直的传输栅极电极的底部，因此能够分别设计信号电荷的普通传输通道和溢出信号电荷的通道。

本发明另一实施方式提供了一种固体摄像装置的制造方法，所述制造方法包括以下的步骤：在基板上形成由光电二极管形成的光电转换单元；在与所述基板的形成有光电转换单元的区域相邻的区域中，在连接着作为所述光电转换单元的电荷累积区域的第二导电型半导体区域的深度形成由第二导电型的半导体区域形成的溢出通道；与所述光电转换单元相邻，在作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域的上部形成沟槽部；通过在所述沟槽部中隔着栅极绝缘膜埋入电极材料形成垂直的传输栅极电极；并且在与所述传输栅极电极相邻的区域中形成浮动扩散区域，所述浮动扩散区域是由第二导电型的半导体区域构成的，并且所述浮动扩散区域与作为所述溢出通道的第二导电型的半导体区域相连。

在本发明实施方式的固体摄像装置的制造方法中，在形成所述沟槽部之前形成所述溢出通道。能够同时形成位于所述传输栅极电极的底部的溢出通道和位于所述浮动扩散区域的下层的溢出通道。