固态图像拾取装置

摘要

本发明的固态图像拾取装置(1)包括半导体衬底(2)，其形成有由光电二极管(3)和由晶体管组成的像素(20)。包括该像素(20)的晶体管形成在半导体衬底的表面上，在光电二极管(3)的高浓度区之间形成的pn结部分设置在半导体衬底(2)内并且光电二极管(3)的pn结部分的一部分延伸到在半导体衬底(2)表面上形成的晶体管的下部。根据本发明，提供一种固态图象拾取装置，其中像素大小可微型化而不降低饱和电荷量(Qs)和灵敏度。

权利要求

1.一种固态图像拾取装置，包括：

由光电二极管和晶体管组成的像素；以及

其上形成有所述像素的半导体衬底，其中在所述光电二极管的高浓度区之间形成的pn结部分形成在所述半导体衬底内，其中所述晶体管是用于从所述光电二极管读取信号电荷的电荷读取晶体管，所述电荷读取晶体管的一沟道部分形成在所述半导体衬底的表面的深度方向上；

形成所述光电二极管的高浓度掺杂的第一导电型半导体区位于比所述光电二极管的第二导电型半导体区更接近所述半导体衬底表面的位置；

其中所述电荷读取晶体管包括栅电极和栅绝缘膜，栅电极和栅绝缘膜的底部形成在比所述光电二极管的所述pn结部分深度更深的位置上，其中所述电荷读取晶体管包括第二导电型源区和第二导电型漏区，所述第二导电型源区和第二导电型漏区的一个也用作构成所述光电二极管的第二导电型半导体区。

2.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中所述电荷读取晶体管和所述光电二极管具有连接部分，该连接部分对应于所述电荷读取晶体管的栅电极，所述栅电极位于所述光电二极管的中间部。

3.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中所述电荷读取晶体管具有由通过离子注入形成的构成所述光电二极管的所述第二导电型半导体区以及所述电荷读取晶体管的形成在所述半导体衬底表面上的第二导电型源区或漏区之间的距离所确定的有效沟道长度。

4.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中所述电荷读取晶体管包括形成在构成所述光电二极管的所述第二导电型半导体区和栅绝缘膜之间且在与所述电荷读取晶体管的所述栅电极的外围部分或者所述栅电极的底部对应的部分中形成的另外的第一导电型半导体区。

5.根据权利要求4的固态图像拾取装置，其中构成所述光电二极管的所述第一导电型半导体区以及所述电荷读取晶体管的所述栅绝缘膜之间也形成另外的第一导电型半导体区，所述另外的第一导电型半导体区的浓度低于所述高浓度掺杂的第一导电型半导体区的浓度。

6.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中所述半导体衬底使光从其底面入射到所述光电二极管中，该底面相对于所述晶体管更接近于所述光电二极管。

说明书

固态图像拾取装置

[0001] 本申请是发明名称为“固态图像拾取装置”、申请日为2005年2月4日、申请号为200510050919.2的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种固态图像拾取设置，其中像素大小可微型化而不降低饱和电荷量(Qs)和灵敏度。

背景技术

[0003] CMOS型(互补金属氧化物半导体)型固态图像拾取装置作为固态图像拾取装置已经公知。该CMOS型固态图像拾取装置由以预定图案设置的多个像素组成，其中一个像素由光电二极管以及多个晶体管组成，即，所谓的MOS(金属氧化物半导体)晶体管。光电二极管是用于相应所接收的入射光量产生和累加信号电荷的光电转换装置。

[0004] 附图中的图1是示出应用到图像传感器的现有技术CMOS型固态图像拾取装置的一个实施例的示意剖视图。具体的是，图1示出了像素的主要部分。如图1所示，在该CMOS型固态图像拾取装置51中，用于分开每个像素的像素隔离区65形成在第一导电型(first conductivity type)，例如p型硅半导体衬底52上。光电二极管53和多个MOS晶体管，即，电荷读取(readout)晶体管54，复位(reset)晶体管55，放大晶体管56以及垂直选择晶体管(未示出)这四个MOS晶体管形成在每个隔离区上，并且由此构成单元像素60。然而，大量的像素60以二维矩阵形式(即，以XY矩阵形式)排列。

[0005] 光电二极管53由第二导电型，即n型半导体区61(n+区61a，61b)以及在n型半+导体区61的表面上形成的具有高杂质浓度的p型半导体区(p 区)62组成，其中该n型半导体区61从p型半导体衬底的表面通过离子注入预定深度而形成。

[0006] 每个MOS晶体管54，55以及56构造如下。在p型半导体衬底52的表面上，通过+离子注入形成具有高杂质浓度的n型半导体区，即n 源漏区57，58以及59以便连接光电二极管53。

[0007] 电荷读取晶体管54由n+源漏区57，在光电二极管53的表面侧上具有高杂质浓度+的n 区61a以及通过栅绝缘膜71在两个区57和61a之间的衬底72上形成的栅电极72组成。

[0008] 复位晶体管55由n+源漏区57和58以及通过栅绝缘膜71在两个区57和58之间的+衬底52上形成的栅电极73组成。n 源漏区57是称作漂移扩散(FD，floating diffusion)区。

[0009] 放大晶体管56由n型源漏区58和59以及通过栅绝缘膜71在两个区58和59上形成的栅电极74组成。

[0010] 尽管未示出，以相同的方式，垂直选择晶体管由一对源漏区以及通过栅绝缘膜在两个区之间的衬底52上形成的栅电极组成。

[0011] 每个MOS晶体管的电路连线与下文中将要描述的类似，因此不必进行描述。用于连接每个像素的复位晶体管55和放大晶体管56的n型源漏区58通过连接器导体75连接到电源连线(interconnection)76上。此外，包括电源连线76的多层连线77通过中间层绝缘体78形成在衬底52上。

[0012] 该CMOS型固态图像拾取装置51将光从半导体衬底52的表面侧传入光电二极管53中，其由光电二极管53将入射光进行光电转换，然后对应所接收的入射光量累加信号电荷。

[0013] 所引用的专利文献1提出一种MOS型图像传感器的固态图像拾取装置，其中在相同衬底的相同平面上形成光电二极管，电荷读取晶体管，复位晶体管，放大晶体管以及包括上述单元像素的垂直传递(vertical transfer)晶体管(见所引用的专利文献1)。

[0014] [引用专利文献1]：日本官方公报已公开专利申请No.11-122532[0015] 尽管上述CMOS型固态图像拾取装置51被微型化以便以高集成度集成大量像素60，但由于多个晶体管如光电二极管53和电荷读取晶体管设置在特别是每个像素区的相同平面上，因此每个像素在该平面上需要面积并且一个像素的面积增加是不可避免的。因为这个原因，将像素大小微型化变得困难。当像素大小微型化时，光电二极管53的面积减小并且产生问题，其中饱和电荷量(Qs)降低并且其中灵敏度降低。

[0016] 发明内容

[0017] 根据前述方面，本发明的目的是提供一种固态图像拾取装置，其中像素大小可微型化而不降低饱和电荷量(Qs)和灵敏度。

[0018] 本发明提供一种固态图像拾取装置，包括：

[0019] 由光电二极管和晶体管组成的像素；以及

[0020] 其上形成有所述像素的半导体衬底，其中在所述光电二极管的高浓度区之间形成的pn结部分形成在所述半导体衬底内，

[0021] 其中所述晶体管是用于从所述光电二极管读取信号电荷的电荷读取晶体管，所述电荷读取晶体管的一沟道部分形成在所述半导体衬底的表面的深度方向上；

[0022] 所述光电二极管的所述pn结部分的一部分延伸到在所述半导体衬底中形成的所述电荷读取晶体管以外的另外的晶体管的下部；

[0023] 形成所述光电二极管的高浓度掺杂的第一导电型半导体区位于比所述光电二极管的第二导电型半导体区更接近所述半导体衬底表面的位置。

[0024] 其中所述电荷读取晶体管包括栅电极和栅绝缘膜，栅电极和栅绝缘膜的底部形成在比所述光电二极管的所述pn结部分深度更深的位置上。

[0025] 优选，所述电荷读取晶体管和所述光电二极管具有连接部分，该连接部分对应于所述电荷读取晶体管的栅电极，所述栅电极位于所述光电二极管的中间部。

[0026] 优选，所述电荷读取晶体管包括第二导电型源区和第二导电型漏区，所述第二导电型源区和第二导电型漏区的一个也用作构成所述光电二极管的第二导电型半导体区。

[0027] 优选，所述电荷读取晶体管具有由通过离子注入形成的构成所述光电二极管的所述第二导电型半导体区以及所述电荷读取晶体管的形成在所述半导体衬底表面上的第二导电型源区或漏区之间的距离所确定的有效沟道长度。

[0028] 优选，所述电荷读取晶体管包括形成在构成所述光电二极管的所述第二导电型半导体区和栅绝缘膜之间且在与所述电荷读取晶体管的所述栅电极的外围部分或者所述栅电极的底部对应的部分中形成的第一导电型半导体区。

[0029] 优选，构成所述光电二极管的所述第一导电型半导体区以及所述电荷读取晶体管的所述栅绝缘膜之间形成另外的第一导电型或者第二导电型半导体区，该另外的第一导电型或者第二导电型半导体区的浓度低于所述第一导电型半导体区的浓度。

[0030] 优选，所述半导体衬底使光从其底面入射到所述光电二极管中，该底面相对于所述晶体管更接近于所述光电二极管。

[0031] 本发明提供一种制造固态图像拾取装置的方法，所述固态图像拾取装置包括在半导体衬底内由光电二极管和晶体管组成的像素，所述晶体管是用于从所述光电二极管读取信号电荷的电荷读取晶体管，所述电荷读取晶体管的一沟道部分形成在所述半导体衬底的表面的深度方向上；其中所述光电二极管在所述半导体衬底内，且包括在所述光电二极管的高浓度第一型和第二型半导体区之间的pn结部分，并且所述pn结部分的一部分延伸到在所述半导体衬底内形成的所述电荷读取晶体管以外的另外的晶体管的下部，[0032] 所述方法包括以下步骤：

[0033] 在衬底深度方向上形成凹槽部，使其从所述半导体衬底的表面到达所述高浓度第+二型(n)半导体区的一部分的内部；

[0034] 其中，该方法还包括以下步骤：

[0035] 在所述光电二极管的所述高浓度第二型(n+)半导体区上、在其对应于包括所述凹-槽部底部的下侧外围部分上形成一低浓度第一型(p)半导体区；

[0036] 该方法还包括以下步骤：

[0037] 将所述电荷读取晶体管的柱状栅电极埋入所述凹槽部中。

[0038] 优选，所述凹槽部是在衬底深度方向上的柱状凹槽部。

[0039] 优选，所述形成一低浓度第一型(p-)半导体区的步骤为从倾斜方向进行离子注入。

[0040] 优选，所述埋入柱状栅电极的步骤是通过利用抗蚀剂掩膜进行构图。

[0041] 由于第一导电型半导体区设置在第二导电型半导体区和光电二极管的栅绝缘膜之间、与电荷读取晶体管的栅电极的外围部分和栅电极的底部对应的部分上，因此可以抑制由于光电二极管的缺陷所导致的漏电流的出现。

[0042] 由于浓度低于高浓度半导体区的浓度的第一导电型或者第二导电型半导体区形成在第一导电型高浓度半导体区和光电二极管的栅绝缘膜之间，因此信号电荷容易在电荷读取晶体管中传递并维持光电二极管的电荷累积量。

[0043] 由于光从半导体区的后表面传入光电二极管，同时光电二极管的面积增加，因此可以微型化像素大小而不降低饱和电荷量和灵敏度。

附图说明

[0044] 图1是示出现有技术的固态图像拾取装置的主要部分的示意剖视图；

[0045] 图2是示出本发明的实施例的固态图像拾取装置的单元像素的等效电路的电路图；

[0046] 图3是示出本发明的实施例的固态图像拾取装置的示意剖视图；

[0047] 图4是示出本发明的另一实施例的固态图像拾取装置的主要部分的局部剖视图；以及

[0048] 图5A到5F是示出制造本发明的实施例的固态图像拾取装置的方法的各个工艺流程图。

具体实施方式

[0049] 下面参考附图描述本发明。

[0050] 图2是示出应用到固态图像拾取装置，即本发明的实施例的CMOS型固态图像装置的单元像素的等效电路的示意电路图。

[0051] 该CMOS型固态图像拾取装置的单元像素，在图2中用附图标记20表示，由光电二极管3，四个MOS晶体管，即电荷读取晶体管4，复位晶体管5，放大晶体管6以及垂直选择晶体管7组成。光电二极管3连接到电荷读取晶体管4的一个主电极上，并且电荷读取晶体管4的另一个主电极连接到复位晶体管5的一个主电极上。复位晶体管5的另一主电极连接到放大晶体管6的一个主电极上，并且放大晶体管6的另一个主电极连接到垂直选择晶体管7一个主电极上。

[0052] 与电荷读取晶体管4和复位晶体管5之间的连接点对应的FD(漂移扩散)区连接到放大晶体管6的栅电极上。复位晶体管5和放大晶体管6之间的连接点连接到从电压源Vdd导出的电源线8上。此外，垂直选择晶体管7的另一主电极连接到垂直信号线9上。水平选择晶体管17连接在垂直信号线9和水平信号线(未示出)之间。

[0053] 然后，垂直读取脉冲φTG施加到电荷读取晶体管4的栅极上，复位脉冲φR施加到复位晶体管5的栅极并且垂直选择脉冲φSEL施加到垂直选择晶体管7的栅极。

[0054] 大量单元像素20以二维矩阵形成(以XY矩阵形式)设置，由此构造成CMOS型固态图像拾取装置。

[0055] 在该单元像素20中，通过光电转换，信号电荷在光电二极管4中累积。垂直读取脉冲φTG施加到电荷读取晶体管4的栅极上，以导通(conduct)电荷读取晶体管4，并且光电二极管3的信号电荷传送到FD区以改变FD区中的电压。信号电压从FD区施加到放大晶体管6的栅极上并且通过放大晶体管6转换成信号电流。另一方面，垂直选择信号φSEL施加到垂直选择晶体管7的栅极以导通垂直选择晶体管7，这样信号电流出现在垂直信号线9上。该信号电流通过水平选择晶体管17提供给水平信号线(未示出)并且响应垂直选择脉冲(未示出)从输出单元(未示出)输出到外部。

[0056] 下面参考图3描述固态图像拾取装置，即根据本发明实施例的CMOS型固态图像拾取装置。在该实施例中，尽管本发明应用到如图2所示的包括一个光电二极管和四个晶体管的单元像素20的CMOS型固态图像拾取装置中，但本发明并不局限于此，且还可应用到包括由数量与上述包括单元像素20的晶体管的不同的MOS晶体管所组成的其他单元像素的CMOS型固态图像拾取装置中。

[0057] 图3是示出像素，即由光电二极管3以及电荷读取晶体管4，复位晶体管5和放大晶体管6三个晶体管组成的单元像素的主要部分的示意剖视图。

[0058] 在根据该实施例的CMOS型固态图像拾取装置1中，用于分开每个像素的像素隔离区25形成在第一导电型如p型硅半导体衬底2的表面上，并且光电二极管3和多个MOS晶体管，在该实施例中为电荷读取晶体管4，复位晶体管5，放大晶体管6以及垂直选择晶体管(未示出)这四个晶体管形成在每个像素隔离区25中，由此形成单元像素20。多个单元像素20以二维矩阵形式排列。像素隔离区25由场绝缘膜(SiO2)膜形成。

[0059] 根据该实施例，特别是，多个MOS晶体管，即，电荷读取晶体管4，复位晶体管5，放大晶体管6以及垂直选择晶体管(未示出)形成在半导体衬底2的表面上，并且光电二极管3以其可位于电荷读取晶体管4，复位晶体管5，放大晶体管6和垂直选择晶体管(未示出)下面的方式形成在半导体衬底2的内部。同时，用于从光电二极管3读取信号电荷的电荷读取晶体管4的沟道部分形成在深度方向，优选的是，在相对半导体衬底2表面的垂直方向上。

[0060] 如图3所示，光电二极管3由p型半导体区(p+区)12和n型半导体区11组成，p型半导体区12具有高杂质浓度，形成在半导体衬底2的表面侧，n型半导体区11由连接p+型半导体区12的高浓度杂质区(n 区)11A以及低杂质浓度区(n区)11B组成，并且其形成在朝向半导体衬底2的后侧的深度方向上。主(principal)pn结j位于半导体衬底2内并且其以pn结的一部分可延伸到MOS晶体管的下侧部的方式形成。在这种情况下，如图3清楚所见，光电二极管3形成为当从半导体衬底2的表面侧看时横跨由像素隔离区25分开的相邻单元像素20的区域。当从半导体衬底2的后侧看时，光电二极管3的区域对应于单元像素20的区域。

[0061] 在电荷读取晶体管4中，高杂质浓度n型半导体区，即所谓的n+源漏区14形成在半导体衬底2的表面上。同样，凹槽部18形成在光电二极管3上，例如在从半导体衬底2+的表面比pn结j更深的位置上以其可连接n 源漏区14的方式形成。换句话说，凹槽部18+
形成在通过pn结j到达n 区11A内部的深度方向上，优选的是，垂直方向上的凹槽部18可+
相对衬底表面形成。栅绝缘膜(如，氧化硅膜等)10形成在凹槽部18的内壁上、横跨n 源+
漏区14以及光电二极管3的n 区11A，并且柱状栅电极19形成在栅绝缘膜10上以便隐藏凹槽部18。结果是，电荷读取晶体管4的沟道部21形成在深度方向，优选的是，形成在与凹槽部18的内壁对应的半导体衬底2的表面垂直的方向上。栅电极19和栅绝缘膜10的底部可对应于光电二极管3的pn结j的深度位置形成。

[0062] 此外，在与包括电荷读取晶体管4的栅电极19的底部的下侧外围部分对应的部+ -分中，具有杂质浓度低于p 半导体区12或者n型半导体区(n 区)13a的杂质浓度的p型- - +
半导体区(p 区)，在这个实施例中，p 区形成在构成光电二极管3的n 区11A和栅绝缘膜+
10之间。同样，在构成光电二极管3的具有高杂质浓度的p型半导体区(p 区)12中，栅绝- -
缘膜10附近的部分13b作为具有低杂质浓度的p型区(p 区)形成。在这种情况下，p 区-
13a和p 区13b可形成为具有相同的杂质浓度。

[0063] 然而，一个n+源漏区14，还作为另一n+源漏区的光电二极管3的n+区11A以及栅+电极19构成电荷读取晶体管4。该n 源漏区14成为FD(漂移扩散)区。

[0064] 由光电二极管3光电转换和累积的所有信号电荷将从光电二极管3高效读取到电荷读取晶体管4中。因此，与电荷读取晶体管4和光电二极管3之间的连接部对应的电荷读取晶体管4的栅极部，即栅电极19将在中心位置形成，其中该位置上与光电二极管3的外围部分的距离基本相同，如图3所示。在图3中，栅电极19形成以便通过栅绝缘膜10与源漏区14以及像素隔离区25接触。

[0065] 在上述n+源漏区14形成的同时，具有高杂质浓度的n型半导体区，即，n+源漏区15和16形成在p型半导体衬底2的同一表面上。

[0066] 接着，复位晶体管5由n+源漏区14和15以及在两个n+源漏区14和15之间通过+栅绝缘膜10形成在p型半导体衬底12上的栅电极23组成。同样，放大晶体管6由n 源漏区15和16以及在两个源漏区15和16之间通过栅绝缘膜10形成在p型半导体衬底2上的栅电极24组成。尽管未示出，垂直选择晶体管(见图2)也由一对源漏区和以类似方式在这对源漏区之间通过栅绝缘膜10形成在p型半导体衬底2上的栅电极组成。

[0067] 每个上述的栅电极19，23以及24可例如由多晶硅膜形成。同样，连接导体29和连线27，28等也可例如由多晶硅膜形成。

[0068] 包括电源连线28的多层连线27在半导体衬底2上通过中间层绝缘体26形成，在该半导体衬底2上形成MOS晶体管4到6，垂直选择晶体管等。多层连线中，电源连线28通+过连接导体27连接到n 源漏区15上。

[0069] 尽管在上述实施例中，具有低杂质浓度的p型半导体区(p-区)13a形成在构成光+电二极管13的n 区11A和栅绝缘膜10之间、与包括电荷读取晶体管4的栅电极19的底部的下侧外围部分对应的部分中，但本发明并不局限于此并且可进行下面的改变。即，如图
4所示，图4为示出根据本发明另一实施例的固态图像拾取装置的主要部分的示意剖视图，- +
具有低杂质浓度的p型半导体区(p 区)13c可形成在构成光电二极管3的n 区11A和栅绝缘膜10之间、仅在与电荷读取晶体管4的栅电极19的底部对应的部分中。

[0070] 在上述的CMOS型固态图像拾取装置1中，光L从半导体衬底1的后面传入到CMOS型固态图像拾取装置1中并且该光L由光电二极管3接收。尽管未示出，半导体衬底2包括设置在其后部的滤色镜并且还包括适当的装置，如在对应于每个像素20的位置上的片上显微镜(on-chip microlen)。

[0071] 下面参考图5A和5F进行描述-种制造上述CMOS型固态图像拾取装置1的方法，具体的是，一种制造根据发明实施例的构成光电二极管3和电荷读取晶体管4的主要部分的方法。

[0072] 首先，如图5A所示，构成光电二极管3的n型半导体衬底(n+区11A和n区11B)，- - +p型半导体区，即中心p 区13a以及在p 区13的两侧上的p 区12可选择性地通过离子注入沉积在p型半导体衬底2的每个像素形成区域的预定深度位置上。

[0073] 接着，如图5B所示，柱状凹槽部18形成在衬底深度方向，优选的是形成在垂直方- +向上，以便通过选择性蚀刻从半导体衬底2与p 区13b的中心部对应的表面到达n 区11A的内部。然后，栅绝缘膜(如，氧化硅膜)10通过CVD(化学气相沉积)法或者热氧化法沉积在柱状凹槽部18的内壁表面以及衬底2的表面上。

[0074] 接着，如图5C所示，通过从倾斜方向上注入具有低浓度的p型杂质的离子，p-区+13a形成在光电二极管3的n 区11A上的、与包括凹槽18的底部的下侧外围部分对应的部分上。

[0075] 接着，如图5D所示，多晶硅膜31沉积在衬底2表面的整个表面上以便掩盖凹槽部18，并且抗蚀剂掩模32形成在其中将要形成栅电极的区域域上。

[0076] 接着，如图5E所示，通过抗蚀剂掩模32对多晶硅膜31构图，形成掩埋到凹槽18中的柱状栅电极19。

[0077] 接着，如图5F所示，像素隔离区25以及每个MOS晶体管的源漏区14，15和16通过离子注入形成。然后，形成由其他多晶硅膜形成的栅电极23和24。栅电极19，23，24等可同时形成。

[0078] 同样，可以在每个MOS晶体管形成之后，通过形成凹槽部18而形成柱状栅电极19。

[0079] 根据该制造方法，由于在电荷读取晶体管4形成之前光电二极管3通过离子注入形成，因此即使当扩散出现在形成凹槽部18的过程中时，有效栅长度d可容易和精确确定。+ +
即，有效栅长度d根据构成光电二极管3的n 区11A和电荷读取晶体管4的n 源漏区14的底部之间的距离确定。

[0080] 根据上述实施例的CMOS型固态图像拾取装置，由于光电二极管3以三维形式位于像素区20中，这样其可位于形成在衬底表面上的多个MOS晶体管如电荷读取晶体管4，复位晶体管5，放大晶体管6，垂直转移寄存器(未示出)等之下，在光电二极管3的面积增加时，像素面积减小。即，由于光电二极管的面积增加并且入射光从衬底后部接收，因此可以微型化像素大小而不降低饱和电荷量(Qs)和灵敏度。

[0081] 电荷可通过电荷读取晶体管4从光电二极管3读出，电荷读取晶体管4的沟道部分21可形成在深度方向，优选的是，形成在相对半导体衬底2表面的垂直方向上。同样，当电荷读取晶体管4的栅电极19位于光电二极管3的中心部时，信号电荷可有效从光电二极管3的整个区通过沟道部21读取到电荷读取晶体管4中。因此，从光电二极管3电气读取电荷变得容易。

[0082] 电荷读取晶体管4的n+源漏区14与光电二极管3的n+区11A之间的距离确定电荷读取晶体管4的有效沟道长度d。

[0083] 电荷读取晶体管4的栅电极19和绝缘膜10的底部都形成在与光电二极管3的pn结j深度相等的位置上或者形成在比pn结j更深的位置上，由此沟道部21可可靠的在光+电二极管3和n 源漏区14之间形成，并且电荷读取晶体管4可以可靠操作。

[0084] 同样，由于光电二极管3的n+区11A还用作电荷读取晶体管4的另一个n+源漏区，电荷读取晶体管4的柱状电极19的底部可延伸到比光电二极管3的pn结j位置更深的位置上并且电荷读取晶体管4在光电二极管3形成之后形成，因此电荷读取晶体管4的+有效栅长度d可由光电二极管3的n 区域11A的深度位置确定。

[0085] 更特别的是，即使当扩散出现在形成凹槽部18的过程中时，可确定精确的有效栅- +长度d。此外，由于p 区13a形成在电荷读取晶体管4的栅绝缘膜10和光电二极管3的n-
区11A之间，因此可以抑制由于光电二极管3的缺陷而产生漏电流。此外，由于p 区13b形+
成在电荷读取晶体管4的栅绝缘膜10和光电二极管3的p 半导体区12之间，并维持光电二极管3的电荷累积量，因此可便利地在电荷读取晶体管4中转移电荷。

[0086] 根据本发明的固态图像拾取装置，由于形成在光电二极管的高浓度区之间的pn结设置在半导体衬底内部，这样pn结的一部分可延伸到在半导体衬底表面上形成的晶体管的下侧部，因此即使当像素面积减小时，可保持光电二极管的大面积。因此，可以微型化像素大小而不降低饱和电荷量(Qs)和灵敏度。

[0087] 在像素中，通过从半导体衬底的表面在深度方向形成电荷读取晶体管的沟道部分，晶体管和光电二极管可形成以三维形式在上下方向互相重叠。这样，可实现像素大小的微型化，并可增加光电二极管的面积。

[0088] 电荷读取晶体管的栅电极和栅绝缘膜的底部形成在比光电二极管的pn结的深度更深的位置上，由此沟道部可可靠地形成在光电二极管和源漏区之间。因此，可以使电荷读取晶体管的操作变得可靠。

[0089] 电荷读取晶体管的栅电极形成在光电二极管的中心部的位置上，这样与光电二极管的外围的距离和与栅电极的距离可互相相等。因此，可以将所有的信号电荷从光电二极管有效转移到电荷读取晶体管上而没有剩余电荷。

[0090] 由于电荷读取晶体管的一个第二导电型源漏区还用作构成光电二极管的第二导电型半导体区，因此可确定电荷读取晶体管的有效沟道长度。

[0091] 由于根据通过离子注入形成的第二导电型半导体区和在电荷读取晶体管的衬底表面上形成的另一第二导电型源漏区之间的长度来确定电荷读取晶体管的有效沟道长度，因此可防止有效沟道长度受到扰动并且因此可以提供高可靠固态图像拾取装置。

[0092] 由于第一导电型半导体区设置在光电二极管的第二导电型半导体区和栅绝缘膜之间、在与电荷读取晶体管的栅电极的外围部分和栅电极的底部对应的部分，因此可以抑制由于光电二极管的缺陷而出现的漏电流。

[0093] 由于在光电二极管的第一导电型高浓度半导体区和栅绝缘膜之间形成浓度低于高浓度半导体区的第一导电型或者第二导电型半导体区，因此信号电荷可容易在电荷读取晶体管中传递并且维持光电二极管的电荷累积量。

[0094] 由于光从半导体区的后部传入到光电二极管中，而光电二极管的面积增加，因此可以微型化像素大小而不降低饱和电荷量和灵敏度。

[0095] 尽管参考附图已经描述了本发明的优选实施例，但应该清楚本发明并不局限于这些实施例，本领域的技术人员可以进行各种改变和变形而不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神或范围。