圖像捕獲元件、圖像捕獲裝置以及製造設備和方法與流程
2023-09-18 21:06:25
本技術涉及成像元件、成像裝置和製造設備和方法，並且更具體而言涉及設計成更容易傳遞電荷的成像元件、成像裝置和製造設備和方法。
背景技術：
常規的成像元件每個包含垂直電晶體，該垂直電晶體讀取經過光電轉換單元光電轉換的信號(例如參照專利文獻1)。
引用文獻列表
專利文獻
專利文獻1：日本特許公開2010-114324號專利申請
技術實現要素：
本發明要解決的問題
然而，在專利文獻1中公開的垂直電晶體中，電荷傳遞通道的電位是均一的。因此，垂直電晶體的柵極部分的長度越大，傳遞電荷的距離就越長。結果是，電荷讀取可能更難。
本技術是鑑於這些情況提出的，並且目的是便於電荷的傳遞。
問題的解決方案
本技術的一個方面是一種成像元件，其包含垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。
所述電位可以在電荷傳遞通道中的電荷傳遞方向上具有梯度。梯度在朝電荷的傳遞目的地的方向上變深。
電荷傳遞通道可以是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。柵極絕緣膜可以形成在電荷傳遞通道與柵極電極之間，使得柵極絕緣膜的厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上逐漸變小。
電荷傳遞通道可以是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。柵極絕緣膜可以形成在電荷傳遞通道與柵極電極之間，使得柵極絕緣膜的厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯狀變小。
電荷傳遞通道可以是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。電荷傳遞通道可以形成為雜質濃度在朝電荷的傳遞目的地的方向上變小。
電荷傳遞通道可以是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。柵極絕緣膜可以形成在電荷傳遞通道與柵極電極之間，使得柵極絕緣膜的厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上逐漸變大。
電荷傳遞通道可以是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。柵極絕緣膜可以形成在電荷傳遞通道與柵極電極之間，使得柵極絕緣膜的厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯狀變大。
電荷傳遞通道可以是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成。電荷傳遞通道可以形成為雜質濃度在朝電荷的傳遞目的地的方向上變高。
電位可以在電荷傳遞通道中在沿著柵極電極的旋轉方向上具有梯度。
電荷傳遞通道與柵極電極之間形成的柵極絕緣膜的厚度可以在旋轉方向上變化。
電荷傳遞通道中的雜質濃度可以在旋轉方向上變化。
本技術的另一個方面是一種成像裝置，其包含：成像元件，其包含垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度；以及圖像處理單元，其對所述成像元件獲得的所拍攝的圖像數據執行圖像處理。
本技術的又另一個方面是一種製造成像元件的製造設備，並且包含垂直電晶體製造單元，其製造電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度的垂直電晶體。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；柵極絕緣膜形成單元，其在溝部中形成柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜的厚度對應於溝部中的層級水平；柵極絕緣膜去除單元，其去除柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜，直到達到對應於所述層級水平的深度為止；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。垂直電晶體製造單元可以通過反覆用柵極絕緣膜形成單元形成柵極絕緣膜並且用柵極絕緣膜去除單元去除柵極絕緣膜，藉此形成厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯式變化的柵極絕緣膜。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；柵極絕緣膜處理單元，其在所述柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜中形成臺面型溝部；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜處理單元形成的臺面型溝部中形成柵極電極。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；非導電雜質注入單元，其將非導電雜質注入到蝕刻單元形成的溝部中，所述非導電雜質以對應於深度的濃度注入；柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到蝕刻單元形成的溝部中，所述導電雜質以對應於深度的濃度注入；柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；柵極絕緣膜處理單元，其在所述柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜中形成溝部，所述柵極絕緣膜的厚度在沿著柵極電極的旋轉方向上變化；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜處理單元形成的溝部中形成柵極電極。
所述垂直電晶體製造單元可以包含：蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中，所述導電雜質以對應於沿著柵極電極的旋轉方向上的位置的濃度注入；柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
本技術的又另一個方面是一種在製造成像元件的製造設備中實施的製造方法。所述製造方法包含製造電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度的垂直電晶體。
本技術的一個方面包含一種垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。
本技術的另一個方面包含：成像元件，其包含垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度；以及圖像處理單元，其對所述成像元件獲得的所拍攝的圖像數據執行圖像處理。
本技術的又另一個方面涉及製造一種垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。
本發明的效果
根據本技術，可以為對象成像。而且，根據本技術，可以便於電荷傳遞。
附圖說明
圖1是成像元件的一部分的示例結構的剖視圖。
圖2是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖3是解釋電位梯度的圖。
圖4是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖5是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖6是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖7是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖8是垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖9示出垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖10是解釋電位梯度的圖。
圖11示出垂直電晶體的一部分的示例結構的剖視圖。
圖12是示出製造設備的典型示例配置的框圖。
圖13是示出垂直電晶體製造單元的典型示例配置的框圖。
圖14是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖15是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖16是示出垂直電晶體製造單元的典型示例配置的框圖。
圖17是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖18是示出垂直電晶體製造單元的典型示例配置的框圖。
圖19是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖20是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖21是解釋垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程的流程圖。
圖22是示出成像裝置的典型的示例配置的框圖。
具體實施方式
下面說明本公開的實施模式(下文中稱為實施例)。請注意，說明將採用下面的順序。
1.第一實施例(成像元件)
2.第二實施例(製造設備)
3.第三實施例(成像裝置)
4.示例應用
常規的成像元件每個包含垂直電晶體，該垂直電晶體讀取經過光電轉換單元光電轉換的信號，例如專利文獻1中公開的圖像傳感器。
然而，在專利文獻1中公開的圖像傳感器中使用的垂直電晶體中，電荷傳遞通道的電位是均一的。因此，垂直電晶體的柵極部分的長度越大，傳遞電荷的距離就越長。結果是，電荷讀取可能更難。
為了解決這個問題，在所述成像元件中，使用垂直電晶體作為控制從光電轉換單元的電荷讀取的傳遞電晶體，並且電位在傳遞電荷的垂直電晶體的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。
通過這種結構，可以便於在電荷傳遞通道中的電荷傳遞。因此，可以防止或減少噪聲的增加，並且可以防止或減少成像元件獲得的每個所拍攝的圖像的品質的退化。
圖1是圖像傳感器的像素區域的典型示例結構的剖視圖，該圖像傳感器是根據本技術的成像元件的實施例。圖1示出的圖像傳感器100是為對象成像並且作為電氣信號獲得所拍攝的圖像的背照式互補金屬氧化物半導體(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)圖像傳感器。圖像傳感器100具有用布置成例如陣列或平面的像素形成的像素區域。入射在像素區域的每個像素上的光經過光電轉換，因此，獲得所拍攝的圖像的像素信號。在圖1中，用剖視圖示出圖像傳感器100的像素區域的一些部分的堆疊結構的示例。圖1中為了便於說明，示意性示出了堆疊結構。而且，在圖1中，這裡簡化或不解釋與本技術的說明無關的組件。
如圖1所示，圖像傳感器100包含半導體襯底層110。這個半導體襯底層110用第一導電類型(例如p型)的半導體襯底111和在半導體襯底111中形成的各種組件形成。圖1中示出的圖像傳感器100是背照式圖像傳感器。圖的下側是半導體襯底111的正面側，圖的上側是半導體襯底111的背面側。
例如，在半導體襯底111中形成光電轉換單元(例如光電二極體)112。光電轉換單元112是第二導電類型(例如n型)。光電轉換單元112對從半導體襯底的背面側(或圖中的上側)入射的光進行光電轉換，並且儲存所獲得的電荷。
另外，還在半導體襯底111中形成浮動擴散層114、絕緣膜115等等。浮動擴散層114形成在半導體襯底111的正側上，並且是第二導電類型(例如n+型)的。浮動擴散層114儲存從下述有機光電轉換膜142傳遞的電荷。絕緣膜115設計成在深度方向上貫穿半導體襯底111。
另外，還在半導體襯底111中形成傳遞電晶體120。傳遞電晶體120是控制將儲存在光電轉換單元112中的電荷傳遞到浮動擴散層124的電晶體，並且形成為垂直電晶體。傳遞電晶體120的柵極部分設計成從半導體襯底111的正側延伸到光電轉換單元112。光電轉換單元112形成為傳遞電晶體120的來源。
傳遞電晶體120例如包含電荷傳遞通道121、柵極絕緣膜122、柵極電極123和浮動擴散層124。當然可以在半導體襯底111中形成這些組件之外的組件。
電荷傳遞通道121設計成傳遞電晶體120的柵極部分，並且是第一導電類型(例如p+型)的。電荷傳遞通道121連接至光電轉換單元112和浮動擴散層124兩者。當向電荷傳遞通道121施加電場(根據柵極電極123的電位)時，光電轉換單元112中的電荷經由電荷傳遞通道121傳遞到浮動擴散層124。
柵極絕緣膜122形成在電荷傳遞通道121的內側上，並且是用絕緣材料形成並且將電荷傳遞通道121和柵極電極123彼此電氣絕緣的層。
柵極電極123是被施加柵極電位的電極，並且形成在柵極絕緣膜122的內側上。柵極電極123用諸如金屬之類的導體形成。
浮動擴散層124形成在半導體襯底111的正側上。例如，浮動擴散層124是第二導電類型(例如n+型)的。浮動擴散層124形成為傳遞電晶體120的漏極。浮動擴散層124儲存從光電轉換單元112傳遞的電荷。
互連層130形成在半導體襯底層110的正側上。在互連層130中形成互連層間膜131和諸如互連線132和互連線133之類的互連線。互連層間膜131是用絕緣材料形成的並且將用諸如金屬之類的導體形成的線相互電氣絕緣的層。
應當指出，互連線132和互連線133是在互連層130中形成的互連線的示例，並且實際上還在互連層130中形成除了互連線132和互連線133之外的互連線。例如，柵極電極123經由接觸件等等(未示出)連接至互連線(諸如控制線，未示出)。柵極電極123具有對應於經由控制線供應的信號的電位(向電荷傳遞通道121施加對應於所述信號的電場)。
而且，浮動擴散層124例如經由接觸件等等(未示出)連接至互連線(未示出)。同樣，浮動擴散層114例如經由接觸件等等(未示出)連接至互連線(未示出)。儲存在浮動擴散層114和浮動擴散層124中的電荷例如經由互連線供應到放大電晶體等等(未示出)的柵極。
絕緣膜141和有機光電轉換膜142堆疊在半導體襯底層110的背面側上。下部透明電極143形成在有機光電轉換膜142的在光電轉換單元112旁邊的正面側上。而且，上部透明電極144形成在有機光電轉換膜142的背面側上。下部透明電極143經由形成在絕緣膜115中的貫通電極145連接至互連線133。浮動擴散層114也經由接觸件146連接至互連線133。也就是說，有機光電轉換膜142經由下部透明電極143、貫通電極145、互連線133和接觸件146連接至浮動擴散層114。有機光電轉換膜142通過光電轉換入射光獲得的電荷經由下部透明電極143、貫通電極145、互連線133和接觸件146供應到浮動擴散層114。
鈍化層151形成在上部透明電極144的背面側上。鈍化層151例如由sin等等製成，並且保護位於鈍化層151的正面側上的相應層(諸如上部透明電極144)。
晶片上透鏡152形成在鈍化層151的背面側上，它將入射到每個像素的入射光收集到光電轉換單元112等等上。
在包含具有上述結構的像素的圖像傳感器100中，可以在電荷傳遞通道121中的電荷傳遞方向(與圖2中通過箭頭161表示的方向相反的方向)中形成在朝電荷傳遞目的地的方向上變深的電位梯度，例如如圖2所示。
應當指出，因為傳遞電晶體120是垂直電晶體，所以例如如圖2所示，在電荷傳遞通道121的相當於柵極電極123的側壁部分的部分處，電荷傳遞方向是半導體襯底111的深度方向(圖中從下向上的方向)。
圖3示出了如圖2中的箭頭161所示經由電荷傳遞通道121在從浮動擴散層124朝光電轉換單元112的方向上的電位分布的示例。在圖3示出的圖中，橫軸表示箭頭161的每個位置，縱軸表示電位的深度。如圖3中的圖中所示，電荷傳遞通道121的電位在箭頭161的方向上越靠近浮動擴散層124的位置就越深。也就是說，電位至少在電荷傳遞通道121的一部分中具有梯度。
因為如上所述在電荷傳遞方向中形成在朝電荷傳遞目的地的方向上變深的電位梯度，所以從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞可以更容易。
接下來，描述在電荷傳遞方向上形成上述電位梯度的具體示例。柵極絕緣膜可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上逐漸變小。例如，如圖4所示，柵極絕緣膜122可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地(所述浮動擴散層124)的方向上逐漸變小。
在圖4示出的示例中，柵極電極123形成為在朝電荷傳遞目的地的方向上逐漸變厚(或者形成為在半導體襯底111的深度方向上朝背面側逐漸變薄)，並且柵極絕緣膜122的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上相應地逐漸變小。
以此方式，可以使施加於電荷傳遞通道121的電場在朝浮動擴散層124的方向上變得更強。因此，在電荷傳遞通道121(尤其是在電荷傳遞通道121的相當於柵極電極123的側壁部分的部分上)中，可以使電位在朝浮動擴散層124的方向上變深，就像圖3示出的示例中一樣。因此，可以方便從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞。
替代地，柵極絕緣膜可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上階梯式變小。例如，如圖5所示，柵極絕緣膜122可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上階梯式變小。
在圖5示出的示例中，柵極電極123形成為在朝電荷傳遞目的地的方向上階梯式變厚(或者形成為在半導體襯底111的深度方向上朝背面側階梯式變薄)，並且柵極絕緣膜122的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上相應地階梯式變小。
以此方式，可以使施加於電荷傳遞通道121的電場在朝浮動擴散層124的方向上變得更強。因此，在電荷傳遞通道121(尤其是在電荷傳遞通道121的相當於柵極電極123的側壁部分的部分上)中，可以使電位在朝浮動擴散層124的方向上變深，就像圖3示出的示例中一樣。因此，可以方便從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞。
應當指出，傳遞電晶體的電荷傳遞通道可以是第二導電類型(例如n型)的。例如，如圖6所示，傳遞電晶體120的電荷傳遞通道171可以是第二導電類型(例如n型)的。在圖6示出的示例中的圖像傳感器100的情況下，形成電荷傳遞通道171而不是電荷傳遞通道121。電荷傳遞通道171設計成傳遞電晶體120的柵極部分，並且例如是第二導電類型(例如n型)的。電荷傳遞通道171連接至光電轉換單元112和浮動擴散層124兩者。當向電荷傳遞通道171施加電場(根據柵極電極123的電位)時，光電轉換單元112中的電荷經由電荷傳遞通道171傳遞到浮動擴散層124。
在具有這樣的第二導電類型(例如n型)的電荷傳遞通道的傳遞電晶體中，柵極絕緣膜可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上逐漸變大。例如，如圖6所示，在傳遞電晶體120中，柵極絕緣膜122可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上逐漸變大。
在圖6示出的示例中，柵極電極123形成為在朝電荷傳遞目的地的方向上逐漸變薄(或者形成為在半導體襯底111的深度方向上朝背面側逐漸變厚)，並且柵極絕緣膜122的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上相應地逐漸變大。
以此方式，可以使施加於電荷傳遞通道171的電場在朝浮動擴散層124的方向上變得更強。因此，在電荷傳遞通道171(尤其是在電荷傳遞通道171的相當於柵極電極123的側壁部分的部分上)中，可以使電位在朝浮動擴散層124的方向上變深，就像圖3示出的示例中一樣。因此，可以方便從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞。
替代地，柵極絕緣膜可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上階梯式變大。例如，如圖7所示，柵極絕緣膜122可以形成為使得它的厚度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上階梯式變大。
在圖7示出的示例中，柵極電極123形成為在朝電荷傳遞目的地的方向上階梯式變薄(或者形成為在半導體襯底111的深度方向上朝背面側階梯式變厚)，並且柵極絕緣膜122的厚度在朝電荷傳遞目的地的方向上相應地階梯式變大。
以此方式，可以使施加於電荷傳遞通道171的電場在朝浮動擴散層124的方向上變得更強。因此，在電荷傳遞通道171(尤其是在電荷傳遞通道171的相當於柵極電極123的側壁部分的部分上)中，可以使電位在朝浮動擴散層124的方向上變深，就像圖3示出的示例中一樣。因此，可以方便從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞。
另外，在傳遞電晶體的電荷傳遞通道是第一導電類型(例如p型)的情況下，電荷傳遞通道也可以形成為使得其中的雜質濃度在朝電荷傳遞目的地的方向上變低。例如，如圖8所示，注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度可以在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上變低。
在圖8示出的示例中，注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上階梯式變低。也就是說，雜質濃度表達為：電荷傳遞通道121-1(p+)>電荷傳遞通道121-2(p)>電荷傳遞通道121-3(p-)。
這樣，可以使得電荷傳遞通道121的電位在朝浮動擴散層124的方向上變深，就像圖3示出的示例中一樣。因此，可以方便從光電轉換單元112到浮動擴散層124的電荷傳遞。
應當指出，注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度可以在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上逐漸變低。
而且，在第二導電類型(例如n型)的電荷傳遞通道的情況下，可以用與上文相似的方式控制雜質濃度。例如，注入到第二導電類型(例如n型)的電荷傳遞通道171中的雜質的濃度可以在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上變高。在這種情況下，可以使雜質濃度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上階梯式變高，或者在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上逐漸變高。
在包含具有上述結構的像素的圖像傳感器中，可以在電荷傳遞通道中在沿著柵極電極的旋轉方向上形成電位梯度。
例如，圖9b是在圖9a中示出的點線181代表的水平方向上截取的傳遞電晶體120的柵極部分的剖視圖。圖9b中示出的箭頭182表示沿著柵極部分的電荷傳遞通道121中的柵極電極123並且圍繞柵極電極123的旋轉方向。
圖10示出了通過箭頭182表示的方向上的電位分配的示例。在圖10示出的圖中，橫軸表示箭頭182的每個位置，縱軸表示電位的深度。如圖10中的圖所示，電荷傳遞通道121的電位沿著箭頭182變化。也就是說，電荷傳遞通道121的電位在箭頭182的方向上在箭頭182的方向上延伸的至少一部分上具有梯度。
因為如上所述在電荷傳遞通道121中在旋轉方向上形成電位梯度，所以電荷集中在電荷傳遞通道121的低電位部分上，並且從光電轉換單元112傳遞到浮動擴散層124。因此，可以更容易地從光電轉換單元112向浮動擴散層124傳遞電荷。
接下來，描述在電荷傳遞方向上形成上述電位梯度的具體示例。可以使柵極絕緣膜的厚度在沿著柵極電極的旋轉方向上變化。也就是說，可以使柵極絕緣膜122的厚度在通過上述箭頭182表示的旋轉方向上變化(或偏移)。例如，在通過上述箭頭182表示的旋轉方向上延伸的部分上，可以使柵極絕緣膜122的厚度不同於其它部分(大於或小於其它部分的厚度)。
例如，如圖11a所示，柵極電極123的中心的位置可以從柵極絕緣膜122的中心的位置位移，使得柵極絕緣膜122的厚度在箭頭182表示的旋轉方向上偏移。
替代地，如圖11所示，例如，可以使柵極電極123的剖面形狀不同於柵極絕緣膜122的剖面形狀，使得柵極絕緣膜122的厚度在箭頭182表示的旋轉方向上偏移。
應當指出，旋轉方向上的厚度變化(偏移)可以是逐漸的變化或階梯式的變化。
而且，傳遞電晶體的電荷傳遞通道可以形成為使得雜質濃度在電荷傳遞通道中在沿著柵極電極的旋轉方向上變化。例如，如圖11c所示，可以使注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度在沿著柵極電極的旋轉方向(箭頭182)上變化。
在圖11c示出的示例中，注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度在朝電荷傳遞目的地(浮動擴散層124)的方向上階梯式變低。也就是說，雜質濃度表達為：電荷傳遞通道121-1(p+)>電荷傳遞通道121-2(p)>電荷傳遞通道121-3(p-)。
通過上述結構，電荷集中在電荷傳遞通道121的低電位部分上，並且從光電轉換單元112傳遞到浮動擴散層124。因此，可以更容易地從光電轉換單元112向浮動擴散層124傳遞電荷。
應當指出，注入到電荷傳遞通道121中的雜質的濃度可以沿著箭頭182逐漸變低。
另外，在電荷傳遞通道是第二導電類型(例如n型)的情況下，也可以使柵極絕緣膜122的厚度和雜質濃度在沿著柵極電極的旋轉方向上變化。也就是說，可以像圖6和圖7中示出的示例中一樣，提供電荷傳遞通道171而不是電荷傳遞通道121。在這種情況下，如上所述，也可以使柵極絕緣膜122的厚度和雜質濃度在沿著柵極電極的旋轉方向上變化。
通過上述結構，與電荷傳遞通道121的情況一樣，電荷集中在電荷傳遞通道121的低電位部分上，並且從光電轉換單元112傳遞到浮動擴散層124。因此，可以更容易地從光電轉換單元112向浮動擴散層124傳遞電荷。
接下來，說明上述圖像傳感器100的製造。
圖12是示出製造作為適用本技術的成像元件的實施例的圖像傳感器100的製造設備(作為適用本技術的製造設備的實施例的製造設備)的典型示例配置的框圖。圖12示出的製造設備200包含控制單元201和圖像傳感器製造單元202。
控制單元201例如包含中央處理單元(cpu)、只讀存儲器(rom)和隨機存取存儲器(ram)。控制單元201控制圖像傳感器製造單元202的相應組件，並且執行與圖像傳感器100的製造有關的控制處理。例如，控制單元201的cpu根據存儲在rom中的程序執行各種處理。cpu還根據從存儲單元213加載到ram中的程序的各種處理。在合適時還在ram中存儲cpu執行各種處理所需要的數據等等。
圖像傳感器製造單元202在控制單元201的控制下執行與圖像傳感器100的製造有關的處理。也就是說，實際上，圖像傳感器製造單元202執行與製造圖像傳感器100的所有程序有關的處理。例如，圖像傳感器製造單元202形成半導體襯底層110和互連層130的相應組件，並且形成半導體襯底層110的背面側上的組件(諸如從絕緣膜141到晶片上透鏡152的組件)。然而，在下面的說明中，為了便於解釋，將只描述與傳遞電晶體120的柵極部分的製造有關的部分。
圖像傳感器製造單元202例如包含垂直電晶體製造單元231。垂直電晶體製造單元231執行與作為垂直電晶體的傳遞電晶體120的製造有關的處理。
製造設備200還包含輸入單元211、輸出單元212、存儲單元213、通信單元214和驅動器215。
輸入單元211用鍵盤、滑鼠、觸摸板、外部輸入終端等等形成。輸入單元211接收使用者指令或外部的信息輸入，並且向控制單元201供應使用者指令或該信息。輸出單元212用諸如陰極射線管(crt)顯示器或液晶顯示器(lcd)之類的顯示器、揚聲器和外部輸出終端等等形成。輸出單元212接收從控制單元201供應的各種信息，並且作為圖像、聲音、模擬信號或數字數據輸出信息。
存儲單元213包含合適的存儲媒體，諸如快閃記憶體、固態驅動器(ssd)或硬碟。存儲單元213存儲從控制單元201供應的信息，或者根據控制單元201的請求而讀取和供應所存儲的信息。
通信單元214例如用有線區域網(lan)或無線lan的接口、數據機等等形成。通信單元214經由包含網際網路的網絡執行與外部裝置的通信處理。例如，通信單元214將從控制單元201供應的信息傳輸到通信對方，或者將從通信對方接收的信息供應到控制單元201。
驅動器215必要時連接至控制單元201。在合適的情況下，在驅動器215上安裝諸如磁碟、光碟、磁光碟或半導體存儲器之類的可裝卸媒體221。然後，在合適的情況下將經由驅動器215從可裝卸媒體221讀取的電腦程式安裝到存儲單元213中。
接下來，描述垂直電晶體製造單元231的示例配置。圖13是示出垂直電晶體製造單元231中的執行與製造傳遞電晶體120的柵極部分有關的處理的主要處理單元的示例配置的框圖。
如圖13所示，垂直電晶體製造單元231包含掩模形成單元241、蝕刻單元242、導電雜質注入單元243、掩模去除單元244、柵極絕緣膜沉積單元245、柵極絕緣膜處理單元246和柵極電極形成單元247。
掩模形成單元241執行與掩模形成有關的處理。蝕刻單元242執行與半導體襯底111等等的蝕刻有關的處理。導電雜質注入單元243執行與導電雜質的注入有關的處理。掩模去除單元244執行與掩模去除有關的處理。柵極絕緣膜沉積單元245執行與柵極絕緣膜122的形成有關的處理。柵極絕緣膜處理單元246執行與柵極絕緣膜122的處理有關的處理。柵極電極形成單元247執行與柵極電極的形成有關的處理。
通過這樣的配置，垂直電晶體製造單元231可以製造例如上文參照圖4至圖7說明的每個示例的柵極部分。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖4至圖7說明的每個示例的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
現在參照圖14中的流程圖，說明圖13示出的示例的垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程。
當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，掩模形成單元241在步驟s101中從半導體襯底111的正面側，在將要形成傳遞電晶體120的柵極部分的位置(例如在光電轉換單元112的正面側上)形成用於形成溝部的掩模。
在步驟s102中，蝕刻單元242通過根據在步驟s101中形成的掩模蝕刻半導體襯底111藉此形成溝部。
在步驟s103中，導電雜質注入單元243將導電雜質注入到在半導體襯底111中在步驟s102中形成的溝部中。
在步驟s104中，掩模去除單元244去除在步驟s101中形成的掩模。
柵極絕緣膜沉積單元245和柵極絕緣膜處理單元246將在步驟s102中形成的溝部層級水平化，並且在從最深的層級水平朝最淺的層級水平的方向上在相應層級水平執行處理。
也就是說，在步驟s105中，柵極絕緣膜沉積單元245在步驟s102中形成的溝部的當前層級水平(或者在溝部中的當前層級水平的深度範圍內)沉積柵極絕緣膜122，柵極絕緣膜122的厚度對應於當前層級水平。例如，在第一次處理中，柵極絕緣膜沉積單元245在最深的層級水平(或在從溝部底部到預定深度的範圍內)沉積柵極絕緣膜122，使得柵極絕緣膜122具有對應於該層級水平的預定厚度。另外，在第二次處理中，柵極絕緣膜沉積單元245在下一個層級水平(或在下一個深度範圍內)沉積柵極絕緣膜122。
在步驟s106中，柵極絕緣膜沉積單元245判斷是否已經在所有的層級水平上形成了柵極絕緣膜122。在柵極絕緣膜沉積單元245判斷有尚未形成柵極絕緣膜122的層級水平的情況下，處理繼續到步驟s107。
在步驟s107中，柵極絕緣膜處理單元246將在步驟s106中沉積的柵極絕緣膜122去除到達到對應於當前層級水平的預定深度為止。也就是說，在步驟s106中，柵極絕緣膜處理單元246去除溝部中的比當前層級水平的下限深度(最淺的部分)更淺的部分上沉積的柵極絕緣膜122。通過這個操作，完成柵極絕緣膜122從溝部中的最深部分(底部)到當前層級水平的最淺部分的沉積。
當步驟s107中的處理完成時，處理返回到步驟s105。也就是說，對於相應的層級水平反覆執行步驟s105至s107中的相應處理。當在步驟s106中判斷已經在所有的層級水平上執行處理並且已經在所有的層級水平上形成柵極絕緣膜122的情況下，該處理繼續到步驟s108。
以此方式，就像圖5和圖7中示出的示例一樣，柵極絕緣膜122形成為使得它的厚度在溝部的深度方向上變化或者在電荷傳遞方向上階梯式變化。
在步驟s108中，柵極電極形成單元247在以上述方式形成的柵極絕緣膜122的溝部中形成柵極電極123。
當步驟s108中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行上述處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造例如上文參照圖5和圖7說明的示例中的傳遞電晶體120的柵極部分。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖5和圖7說明的示例中的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
現在參照圖15中的流程圖，說明圖13示出的示例的垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的另一個示例流程。
在這種情況下，當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，掩模形成單元241就像圖14示出的情況中一樣在步驟s121中形成掩模。
在步驟s122中，蝕刻單元242就像圖14示出的情況中一樣通過蝕刻半導體襯底111形成溝部。
在步驟s123中，導電雜質注入單元243就像圖14示出的情況中一樣將導電雜質注入到溝部中。
在步驟s124中，掩模去除單元244就像圖14示出的情況中一樣去除掩模。
在步驟s125中，柵極絕緣膜沉積單元245在步驟s122中形成的溝部中沉積預定厚度的柵極絕緣膜122。可以沉積柵極絕緣膜122以便填充溝部。
在步驟s126中，柵極絕緣膜處理單元246處理在步驟s125中沉積的柵極絕緣膜122以形成臺面型溝部。
在步驟s127中，柵極電極形成單元247在以上述方式形成的柵極絕緣膜122的臺面型溝部中形成柵極電極123。
當步驟s127中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行上述處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造傳遞電晶體120的柵極部分，其中就像例如上文參照圖4和圖6說明的示例中一樣，柵極絕緣膜122的厚度在電荷傳遞方向上逐漸變化。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖4和圖6說明的示例中的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
圖16是示出垂直電晶體製造單元231中的執行與製造傳遞電晶體120的柵極部分有關的處理的主要處理單元的另一個示例配置的框圖。
如圖16所示，垂直電晶體製造單元231在這種情況下包含掩模形成單元241、蝕刻單元242、導電雜質注入單元243、非導電雜質注入單元251、掩模去除單元244、柵極絕緣膜沉積單元245和柵極電極形成單元247。
非導電雜質注入單元251執行與非導電雜質的注入有關的處理。在將非導電雜質注入到溝部中時，可以對通過增強氧化形成的氧化物膜(氧化物膜是柵極絕緣膜122)執行厚度控制。也就是說，非導電雜質注入單元251能夠通過控制將要注入到溝部中的非導電雜質數量(或濃度)來控制柵極絕緣膜122的厚度。換而言之，通過根據溝部的深度方向控制將要注入的非導電雜質的數量(濃度)，非導電雜質注入單元251能夠在溝部的深度方向上(或在電荷傳遞方向上)控制柵極絕緣膜122的厚度(或電荷傳遞通道的電位的深度)。
如上所述，通過這樣的配置，垂直電晶體製造單元231可以製造例如上文參照圖4至圖7說明的每個示例的柵極部分。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖4至圖7說明的每個示例的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
現在參照圖17中的流程圖，說明圖16示出的示例的垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的另一個示例流程。
在這種情況下，當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，從掩模形成單元241到導電雜質注入單元243的組件用與圖14中的步驟s101至s103中的相應處理相似的方式執行步驟s141至s143中的相應處理。
在步驟s144中，非導電雜質注入單元251將非導電雜質以對應於深度的濃度注入到在步驟s142中形成的溝部的底面和側面中。
在步驟s145中，掩模去除單元244就像圖14示出的情況中一樣去除掩模。
在步驟s146中，柵極絕緣膜沉積單元245在步驟s142中形成的溝部中沉積預定厚度的柵極絕緣膜122。由於步驟s144中的處理，在合適的情況下將非導電雜質注入到溝部中。因此，柵極絕緣膜122通過增強氧化而具有對應於非導電雜質的濃度的厚度。也就是說，柵極絕緣膜122具有對應於溝部的深度的厚度。
在步驟s147中，柵極電極形成單元247在以上述方式形成的柵極絕緣膜122的溝部中形成柵極電極123。
當步驟s147中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行上述處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造例如上文參照圖4至圖7說明的每個示例中的傳遞電晶體120的柵極部分。
例如，在步驟s144中，非導電雜質注入單元251以在溝部的深度方向上階梯式變化的濃度注入非導電雜質，從而使得通過步驟s146中的處理形成的柵極絕緣膜122的厚度在深度方向上階梯式變化。因此，垂直電晶體製造單元231能夠製造例如上文參照圖5和圖7說明的每個示例中的傳遞電晶體120的柵極部分。
而且，在步驟s144中，例如，非導電雜質注入單元251以在溝部的深度方向上逐漸變化的濃度注入非導電雜質，從而使得通過步驟s146中的處理形成的柵極絕緣膜122的厚度在深度方向上逐漸變化。因此，垂直電晶體製造單元231能夠製造例如上文參照圖4和圖6說明的每個示例中的傳遞電晶體120的柵極部分。
也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖4至圖7說明的示例中的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
圖18是示出垂直電晶體製造單元231中的執行與製造傳遞電晶體120的柵極部分有關的處理的主要處理單元的又另一個示例配置的框圖。
如圖18所示，垂直電晶體製造單元231在這種情況下包含掩模形成單元241、蝕刻單元242、導電雜質注入單元243、掩模去除單元244、柵極絕緣膜沉積單元245和柵極電極形成單元247。
導電雜質注入單元243以對應於溝部中的注入位置的深度的濃度注入導電雜質。通過根據執行注入的深度控制導電雜質的濃度，導電雜質注入單元243能夠在溝部的深度方向上(或在電荷傳遞方向上)控制電荷傳遞通道121的電位的深度。也就是說，導電雜質注入單元243能夠在電荷傳遞通道121中在電荷傳遞方向上形成電位梯度。
如上所述，通過這樣的配置，垂直電晶體製造單元231能夠製造柵極部分，其中例如像在上文參照圖8說明的示例中一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在電荷傳遞方向上變化。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含傳遞電晶體120的圖像傳感器100，其中例如就像上文參照圖8說明的示例中一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在電荷傳遞方向上變化。
現在參照圖19中的流程圖，說明圖18示出的示例的垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的另一個示例流程。
在這種情況下，當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，掩模形成單元241和蝕刻單元242以與圖14中的步驟s101和s102中的相應處理相似的方式執行步驟s161和s162中的相應處理。
在步驟s163中，導電雜質注入單元243以對應於執行注入的位置的深度的濃度將導電雜質注入到在步驟s162中形成的溝部中。
在步驟s164中，掩模去除單元244就像圖14示出的情況中一樣去除掩模。
在步驟s165中，柵極絕緣膜沉積單元245在步驟s162中形成的溝部中沉積預定厚度的柵極絕緣膜122。
在步驟s166中，柵極電極形成單元247在以上述方式形成的柵極絕緣膜122的溝部中形成柵極電極123。
當步驟s166中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行如上所述的處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造傳遞電晶體120的柵極部分，其中例如像在上文參照圖8說明的示例中描述的一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在電荷傳遞方向上變化。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含傳遞電晶體120的圖像傳感器100，其中例如就像上文參照圖8說明的示例中一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在電荷傳遞方向上變化。
下面說明在電荷傳遞通道121具有在沿著柵極電極123的旋轉方向上形成的電位梯度的情況下的垂直電晶體製造單元231的示例配置。在這種情況下，垂直電晶體製造單元231可以具有與例如上文參照圖13說明的示例相似的配置。也就是說，垂直電晶體製造單元231可以包含從掩模形成單元241到柵極電極形成單元247的組件。
現在參照圖20中的流程圖，說明在這種情況下垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程。
在這種情況下，當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，從掩模形成單元241到柵極絕緣膜沉積單元245的組件用與圖15中的步驟s121至s125中的相應處理相似的方式執行步驟s201至s205中的相應處理。
在步驟s206中，柵極絕緣膜處理單元246處理在步驟s205中沉積的柵極絕緣膜122，以在柵極絕緣膜122中形成溝部，從而使得柵極絕緣膜122具有對應於旋轉方向上的位置的厚度。例如，柵極絕緣膜處理單元246能夠像圖11a和圖11b示出的示例中一樣，通過在柵極絕緣膜122中形成溝部，藉此根據旋轉方向上的位置改變柵極絕緣膜122的厚度。
在步驟s207中，柵極電極形成單元247在步驟s206中形成的柵極絕緣膜122的溝部中形成柵極電極123。
當步驟s207中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行上述處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造傳遞電晶體120的柵極部分，其中就像例如上文參照圖10和圖11說明的示例中一樣，柵極絕緣膜122的厚度在旋轉方向上逐漸或階梯式變化。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含上文參照圖10和圖11說明的示例中的傳遞電晶體120的圖像傳感器100。
下面說明在電荷傳遞通道121具有在沿著柵極電極123的旋轉方向上形成的電位梯度的情況下的垂直電晶體製造單元231的另一個示例配置。在這種情況下，垂直電晶體製造單元231可以具有與例如上文參照圖18說明的示例相似的配置。也就是說，垂直電晶體製造單元231可以包含從掩模形成單元241到柵極絕緣膜沉積單元245的組件和柵極電極形成單元247。
現在參照圖21中的流程圖，說明在這種情況下垂直電晶體製造單元231將要執行的垂直電晶體柵極部分製造處理中的示例流程。
在這種情況下，當垂直電晶體柵極部分製造處理開始時，掩模形成單元241和蝕刻單元242以與圖19中的步驟s161和s162中的相應處理相似的方式執行步驟s221和s222中的相應處理。
在步驟s223中，導電雜質注入單元243以對應於執行注入的旋轉方向上的位置的濃度將導電雜質注入到在步驟s222中形成的溝部中。
掩模去除單元244、柵極絕緣膜沉積單元245和柵極電極形成單元247以與圖19中的步驟s164至s166中的相應處理相似的方式執行步驟s224至s226中的相應處理。
當步驟s226中的處理完成時，垂直電晶體柵極部分製造處理結束。
通過執行如上所述的處理，垂直電晶體製造單元231能夠製造傳遞電晶體120的柵極部分，其中例如像在上文參照圖10和圖11c說明的示例中一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在旋轉方向上變化。也就是說，圖像傳感器製造單元202能夠製造包含傳遞電晶體120的圖像傳感器100，其中例如就像上文參照圖10和圖11c說明的示例中一樣，注入到電荷傳遞通道121中的導電雜質的濃度在旋轉方向上變化。
根據本技術製造的上述圖像傳感器100(成像裝置)可以例如用於諸如成像裝置之類的裝置。也就是說，本技術不但可以具體實施為成像元件，而且可以具體實施為使用成像元件的裝置(諸如成像裝置)。
圖22是示出適用本技術的電子裝置的示例的成像裝置的典型示例配置的框圖。圖22示出的成像裝置600是為對象成像並且作為電氣信號輸出對象的圖像的裝置。
如圖22所示，成像裝置600包含光學單元611、cmos傳感器612、a/d轉換器613、操作單元614、控制單元615、圖像處理單元616、顯示單元617、編解碼器處理單元618和記錄單元619。
光學單元611包含調節對象的焦點和從對焦位置收集光的透鏡、調整曝光的膜片、控制成像時序的快門等等。光學單元611將來自對象的光(入射光)傳輸到cmos傳感器612上。
cmos傳感器612對入射光執行光電轉換，並將每個像素的信號(像素信號)供應到a/d轉換器613。
a/d轉換器613將從cmos傳感器612供應的像素信號以預定時序轉換成數字數據(圖像數據)，並且以預定時序將數字數據循序地到圖像處理單元616。
操作單元614用諸如三向滾輪鍵(jogdial，商標)、按鍵、按鈕或觸摸面板之類的合適輸入裝置形成，例如從使用者接收操作輸入，並且將對應於操作輸入的信號供應到控制單元615。
根據對應於來自操作單元614的使用者的操作輸入的信號，控制單元615控制光學單元611、cmos傳感器612、a/d轉換器613、圖像處理單元616、顯示單元617、編解碼器處理單元618和記錄單元619的驅動，並且使相應組件執行與成像有關的處理。
圖像處理單元616對於從a/d轉換器613供應的圖像數據執行各種圖像處理，諸如混色校正、黑度校正、白平衡調節、去馬賽克、矩陣處理、伽馬校正和yc轉換。圖像處理單元616然後向顯示單元617和編解碼器處理單元618供應經過圖像處理的圖像數據。
顯示單元617例如設計成液晶顯示器，並且根據從圖像處理單元616供應的圖像數據顯示對象的圖像。
編解碼器處理單元618對於從圖像處理單元616供應的圖像數據執行預定編碼處理，並且向記錄單元619供應所獲得的編碼數據。
記錄單元619記錄從編解碼器處理單元618供應的編碼數據。在必要時，將在記錄單元619中記錄的編碼數據讀取到圖像處理單元616中並且進行解碼。然後將通過解碼處理獲得的圖像數據供應到顯示單元617，並且顯示對應的圖像。
上文說明的本技術適用於這樣的成像裝置600的cmos傳感器612。也就是說，使用適用本技術的圖像傳感器100作為cmos傳感器612。因此，cmos傳感器612包含垂直電晶體，其電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。因此，cmos傳感器612能更容易傳遞電荷。因此，成像裝置600能夠通過為對象成像而獲得圖像品質更高的圖像(能夠減少所獲得的圖像的品質的降低)。
應當指出，適用本技術的成像裝置不一定具有上述配置，並且可以具有某種其它配置。例如，成像裝置可以不是數位相機或攝像機，而是可以是具有成像功能的信息處理裝置，諸如可攜式電話裝置、智慧型手機、平板型裝置或個人計算機。替代地，成像裝置可以是安裝在另一個信息處理裝置上並且使用(或者作為內置裝置安裝在另一個信息處理裝置上)的相機模塊。
上述一系列處理可以通過硬體或通過軟體執行。在要通過軟體執行上述一系列處理的情況下，形成軟體的程序是從網絡或記錄媒體安裝的。
這個記錄媒體例如如圖12所示，是用經過分配以與裝置分開交付給使用者並且其中記錄有程序的可裝卸媒體221形成。這個可裝卸媒體221包含磁碟(包含軟盤)和光碟(包含cd-rom和dvd)。而且，還包含磁光碟(包含迷你光碟(md))、半導體存儲器等等。在這種情況下，例如，將可裝卸媒體221安裝在驅動器215上，從而使得存儲在可裝卸媒體221中的這個程序可以被讀取並且安裝到存儲單元213中。
替代地，可以經由諸如區域網、網際網路或數字衛星廣播之類的有線或無線傳輸介質提供這個程序。在這種情況下，例如，程序可以被通信單元214接收，並且安裝到存儲單元213中。
而且，這個程序可以事先安裝到存儲單元、rom等等中。例如，程序可以事先安裝到存儲單元213、控制單元201中的rom等等中。
請注意，有待由計算機執行的程序可以是用於根據本說明書中說明的順序按時間順序執行處理的程序，或者可以是用於並行執行處理或者在必要時(諸如當有調用時)執行處理的程序。
而且，在本說明書中，說明待記錄在記錄媒體上的程序的步驟包括有待並行或彼此獨立地執行的處理(如果未必按時間順序)，以及有待根據本文中說明的順序按時間順序執行的處理。
而且，上文說明的相應步驟中的處理可以在上述裝置中的每一個或除了上述裝置之外的任何適當的裝置中執行。在這種情況下，將要執行所述處理的裝置應當具有執行該處理所必要的上述功能(功能塊等等)。而且，應當按照需要將用於執行該處理的信息傳輸到該裝置。
請注意，在本說明書中，系統的意思是指多個組件(裝置、模塊(部分)等等)的組合件，並且不是所有的組件都需要設置在同一個殼體中。鑑於這一點，容置在不同殼體中並且經由網絡彼此連接的裝置形成系統，並且具有容置在一個殼體中的模塊的一個裝置也是系統。
此外，上文說明為一個裝置(或處理單元)的任何配置可以分成兩個或更多個裝置(或處理單元)。相反，上文說明為兩個或更多個裝置(或者處理單元)的任何配置可以組合成一個裝置(或處理單元)。此外，當然可能在任何裝置(或處理單元)的配置中添加不同於上述組件的組件。此外，裝置(或處理單元)的一些組件可以併入到另一個裝置(或處理單元)的配置中，只要整個系統的配置和功能始終基本上相同即可。
雖然上文已經參照附圖說明了本公開的優選實施例，但是本公開的技術範圍不限於那些示例。顯然，本公開的技術領域的普通技術人員能夠在本文中要求的技術精神的範圍內進行各種改變或修改，並且應當理解的是，那些改變或修改在本公開的技術範圍內。
例如，本技術可以用雲端計算配置具體實施，其中多個裝置之間經由網絡共享一種功能，並且通過所述裝置彼此協作執行處理。
而且，參照上述流程圖說明的相應步驟可以由一個裝置執行，或者可以在多個裝置之間共享。
而且，在一個步驟中包括多於一個處理的情況下，該步驟中包含的處理可以由一個裝置執行，或者可以在多個裝置之間分擔。
本技術不限於此，並且也能具體實施為有待安裝在上述裝置或系統中的裝置上的任何配置，諸如用作系統大規模集成(lsi)等等的處理器、使用處理器等等的模塊、使用模塊等等的單元，以及具有添加到該單元的其它一組功能(或裝置中的配置)。
請注意，本技術也可以在下述配置中具體實施。
(1)一種成像元件，其包含：
垂直電晶體，其電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度。
(2)根據(1)所述的成像元件，其中所述電位在所述電荷傳遞通道的電荷傳遞方向上具有梯度，所述梯度在朝所述電荷的傳遞目的地的方向上變深。
(3)根據(2)所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
柵極絕緣膜形成在所述電荷傳遞通道與柵極電極之間，以具有在朝電荷的傳遞目的地的方向上逐漸變小的厚度。
(4)根據(2)所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
柵極絕緣膜形成在所述電荷傳遞通道與柵極電極之間，以具有在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯式變小的厚度。
(5)根據(2)到(4)中任一項所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第一導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
所述電荷傳遞通道形成為雜質濃度在朝電荷的傳遞目的地的方向上變小。
(6)根據(2)所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
柵極絕緣膜形成在所述電荷傳遞通道與柵極電極之間，以具有在朝電荷的傳遞目的地的方向上逐漸變大的厚度。
(7)根據(2)所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
柵極絕緣膜形成在所述電荷傳遞通道與柵極電極之間，以具有在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯式變大的厚度。
(8)根據(2)、(6)和(7)中任一項所述的成像元件，其中
所述電荷傳遞通道是第二導電類型的電荷傳遞通道，其傳遞第二導電類型的光電轉換單元的電荷，所述光電轉換單元在第一導電類型的半導體中形成，並且
所述電荷傳遞通道形成為雜質濃度在朝電荷的傳遞目的地的方向上變高。
(9)根據(1)到(8)中任一項所述的成像元件，其中所述電位在電荷傳遞通道中在沿著柵極電極的旋轉方向上具有梯度。
(10)根據(9)所述的成像元件，其中電荷傳遞通道與柵極電極之間形成的柵極絕緣膜的厚度在旋轉方向上變化。
(11)根據(9)或(10)所述的成像元件，其中所述電荷傳遞通道中的雜質濃度在旋轉方向上變化。
(12)一種成像裝置，其包含：
成像元件，所述成像元件包含垂直電晶體，所述垂直電晶體的電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度；以及
圖像處理單元，其對所述成像元件獲得的所拍攝的圖像數據執行圖像處理。
(13)一種製造成像元件的製造設備，
所述製造設備包含
垂直電晶體製造單元，其製造電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度的垂直電晶體。
(14)根據(13)所述的製造設備，其中
所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；
柵極絕緣膜形成單元，其在溝部中形成柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜的厚度對應於溝部中的層級水平；
柵極絕緣膜去除單元，其去除柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜，直到達到對應於所述層級水平的深度為止；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極，並且
所述垂直電晶體製造單元通過反覆用柵極絕緣膜形成單元形成柵極絕緣膜並且用柵極絕緣膜去除單元去除柵極絕緣膜，藉此形成厚度在朝電荷的傳遞目的地的方向上階梯式變化的柵極絕緣膜。
(15)根據(13)所述的製造設備，其中所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；
柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；
柵極絕緣膜處理單元，其在所述柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜中形成臺面型溝部；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜處理單元形成的臺面型溝部中形成柵極電極。
(16)根據(13)所述的製造設備，其中所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；
非導電雜質注入單元，其將非導電雜質注入到蝕刻單元形成的溝部中，所述非導電雜質以對應於深度的濃度注入；
柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
(17)根據(13)到(16)中任一項所述的製造設備，其中所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到蝕刻單元形成的溝部中，所述導電雜質以對應於深度的濃度注入；
柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
(18)根據(13)到(17)中任一項所述的製造設備，其中所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中；
柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；
柵極絕緣膜處理單元，其在所述柵極絕緣膜形成單元形成的柵極絕緣膜中形成溝部，所述柵極絕緣膜的厚度在沿著柵極電極的旋轉方向上變化；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜處理單元形成的溝部中形成柵極電極。
(19)根據(13)到(18)中任一項所述的製造設備，其中所述垂直電晶體製造單元包含：
蝕刻單元，其通過蝕刻半導體襯底形成溝部；
導電雜質注入單元，其將導電雜質注入到所述蝕刻單元形成的溝部中，所述導電雜質以對應於沿著柵極電極的旋轉方向上的位置的濃度注入；
柵極絕緣膜形成單元，其在所述溝部中形成柵極絕緣膜；以及
柵極電極形成單元，其在柵極絕緣膜中形成的溝部中形成柵極電極。
(20)一種在製造成像元件的製造設備中實施的製造方法，
所述製造方法包含製造電位在傳遞光電轉換單元的電荷的電荷傳遞通道的至少一部分中具有梯度的垂直電晶體。
參考符號列表
100圖像傳感器
110半導體襯底層
111半導體襯底
112光電轉換單元
114浮動擴散層
115絕緣膜
120傳遞電晶體
121電荷傳遞通道
122柵極絕緣膜
123柵極電極
124浮動擴散層
130互連層
131互連線
141絕緣膜
142有機光電轉換膜
143下部透明電極
144上部透明電極
145貫通電極
146接觸件
151鈍化層
152晶片上透鏡
171電荷傳遞通道
200製造設備
201控制單元
202圖像傳感器製造單元
211輸入單元
212輸出單元
213存儲單元
214通信單元
215驅動器
221可裝卸媒體
231垂直電晶體製造單元
241掩模形成單元
242蝕刻單元
243導電雜質注入單元
244掩模去除單元
245柵極絕緣膜沉積單元
246柵極絕緣膜處理單元
247柵極電極形成單元
251非導電雜質注入單元
600成像裝置
612cmos傳感器。