專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電荷耦合元件(CCDCharge Coupled Device)等固態(tài)成像裝置及其制造方法，尤其是關(guān)于多個(gè)柵電極按一定間隔而配置的固態(tài)成像裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
我們所熟知的是現(xiàn)有的用于圖像傳感器中的電荷耦合元件(CCD)。在這種電荷耦合元件中，單層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件與雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件已經(jīng)為大家所知。此外，雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件已經(jīng)在特開平11-204776號公報(bào)中公開。在單層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件中，通常利用光刻(lithography)技術(shù)使形成柵電極的膜圖形化而形成柵電極構(gòu)造。因此，這種方法很難使柵電極之間的間隔小于光刻技術(shù)的極限最小尺寸。
而在電荷耦合元件中，通過縮小鄰接的柵電極之間的間隔，則可以提高電荷的傳送效率。此外，通過縮小鄰接的柵電極之間的間隔，則可以擴(kuò)大柵電極的面積，因此，可以增大儲存電子區(qū)域的面積。于是，飽和電荷量增加，這樣就可以獲得噪聲較小的信號。在現(xiàn)有的普通單層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件中，如上所述，由于很難使柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，因此，在進(jìn)一步提高電荷傳送效率的同時(shí)，很難獲得噪聲較小的信號。
而在現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件中，通過絕緣膜使一個(gè)柵電極與另一個(gè)柵電極重疊。因此，如果位于第1電極層與第2電極層之間的絕緣膜的厚度小于光刻的極限最小尺寸，則柵電極之間的間隔可能小于光刻的極限最小尺寸。
圖11是現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件的結(jié)構(gòu)截面圖。參照圖11，在現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的元件中，在半導(dǎo)體基片101上形成柵極絕緣膜102。在柵極絕緣膜102上，以一定的間隔形成第1柵電極103。以覆蓋第1柵電極103的表面與側(cè)面的方式形成絕緣膜104。而在位于第1柵電極103之間的柵極絕緣膜102上形成第2柵電極105。此第2柵電極105的兩個(gè)端部，通過絕緣膜104與第1柵電極103重疊。
圖11所示的現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件(CCD)中，通過形成厚度小于光刻極限最小尺寸的絕緣膜104，則可以使第1柵電極103與第2柵電極105之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸。這樣，就可以提高電荷的傳送效率。此外，由于可以使第1柵電極103與第2柵電極105之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，因此，可以增大第1柵電極103與第2柵電極105的面積。于是，由于儲存電子區(qū)域的面積隨之相應(yīng)增加，所以飽和電荷量增多，這樣就可以獲得噪聲較小的信號。
但是，在圖11所示的現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O構(gòu)造的電荷耦合元件(CCD)中，第2柵電極105具有通過厚度較小的絕緣膜104而與第1柵電極103重疊的構(gòu)造，由此，具有使第1柵電極103與第2柵電極105之間的寄生電容增大的問題。因此，當(dāng)通過向第1柵電極103與第2柵電極105施加規(guī)定電壓使其驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于存在大量的寄生電容，上升至規(guī)定電壓的電荷量(電流)增多。這樣，由于流經(jīng)具有額定電阻的第1柵電極103與第2柵電極105的電流增多，因此具有會相應(yīng)地增加耗電量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種固態(tài)成像裝置，通過縮小鄰接的柵電極之間的間隔而提高電荷的傳送效率，在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，通過降低寄生電容可以降低耗電量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種固態(tài)成像裝置的制造方法，通過這種方法可以很容易地制造一種固態(tài)成像裝置，在這種固態(tài)成像裝置中，通過縮小鄰接的柵電極之間的間隔而提高電荷的傳送效率，在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，通過降低寄生電容可以降低耗電量。
本發(fā)明的第1方面的固態(tài)成像裝置具有形成于半導(dǎo)體基片上的柵極絕緣膜、形成于柵極絕緣膜上的實(shí)質(zhì)上具有平坦表面的第1柵電極、通過厚度小于光刻極限最小尺寸的絕緣膜而在柵極絕緣膜上形成的第2柵電極，它與第1柵電極鄰接而非重疊。
如上所述，在此第1方面的固態(tài)成像裝置中，通過厚度小于光刻極限最小尺寸的絕緣膜，按照與第1柵電極鄰接的方式設(shè)置第2柵電極，這樣就可以使鄰接的第1柵電極與第2柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，因此，可以提高電荷的傳送效率。此外，由于可以使鄰接的柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，這樣，就能夠相應(yīng)地?cái)U(kuò)大柵電極的面積，因此可以增加儲存電子區(qū)域的面積。這樣，由于飽和電荷量增加，于是就可以獲得噪聲較小的信號。此外，按照與第1柵電極鄰接而非重疊的方式設(shè)置第2柵電極，這樣就可以抑制第1柵電極與第2柵電極之間的寄生電容增加。這樣，當(dāng)向第1柵電極與第2柵電極施加規(guī)定電壓使其驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可以抑制由于存在大量的寄生電容而使上升至規(guī)定電壓的電荷量(電流)增多。這樣，由于可以減少通過具有額定電阻的第1柵電極與第2柵電極的電流，因此，可以相應(yīng)地降低耗電量。于是，在第1方面中可以獲得一種固態(tài)成像裝置，它不僅能夠提高電荷傳送效率，而且在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，還可以降低耗電量。
在上述第1方面的固態(tài)成像裝置中，絕緣膜優(yōu)選具有熱氧化膜。如果采用此結(jié)構(gòu)，通過使熱氧化膜的厚度小于光刻的極限最小尺寸，就可以很容易地使鄰接的第1柵電極與第2柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸。
在上述第1方面的固態(tài)成像裝置中，第2柵電極實(shí)質(zhì)具有平坦的上面。如果采用這種結(jié)構(gòu)，不僅第1柵電極，而且第2柵電極的上面也變得平坦，因此可以使元件的表面平坦。此時(shí)，第1柵電極的上面與第2柵電極的上面優(yōu)選具有實(shí)質(zhì)相同的高度。如果采用這種結(jié)構(gòu)就可以使元件的表面更加平坦。此外，此時(shí)絕緣膜的上面優(yōu)選具有與第1柵電極的上面及第2柵電極的上面實(shí)質(zhì)相同的高度。如果采用這種結(jié)構(gòu)，則可以使整個(gè)元件的表面變得平坦。
在上述第1方面的固態(tài)成像裝置中，柵極絕緣膜優(yōu)選在其至少一部分上具有氧化抑制功能的絕緣膜。與未設(shè)置氧化抑制功能的絕緣膜的情況相比，如果采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)在第1柵電極的側(cè)面進(jìn)行熱氧化形成熱氧化膜時(shí)，則可以抑制半導(dǎo)體基片被氧化。
在上述第1方面的固態(tài)成像裝置中，柵極絕緣膜也可以包括第1柵極絕緣膜和形成于前述第1柵極絕緣膜上的第2柵極絕緣膜。此時(shí)，第1柵極絕緣膜與第2柵極絕緣膜中的至少一個(gè)優(yōu)選具有氧化抑制功能。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可以很容易地獲得具有氧化抑制功能的柵極絕緣膜。
本發(fā)明的第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法包括以下工序在半導(dǎo)體基片上形成柵極絕緣膜的工序；在柵極絕緣膜上，按照一定的間隔形成多個(gè)實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的第1柵電極的工序；在第1柵電極的側(cè)面形成絕緣膜的工序；以填入第1柵電極之間區(qū)域的方式，層積第2柵電極層之后，進(jìn)行研磨除去第2柵電極層的多余的層積部分，然后通過絕緣膜，按照與第1柵電極鄰接而非重疊的方式形成第2柵電極的工序。
如上所述，在第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，在第1柵電極的側(cè)面形成絕緣膜之后，以填入第1柵電極之間區(qū)域的方式，層積第2柵電極層，通過進(jìn)行研磨除去層積第2柵電極層而產(chǎn)生的多余層積部分，然后通過絕緣膜形成與第1柵電極鄰接的第2柵電極。這樣，如果使上述絕緣膜的厚度小于光刻的極限最小尺寸，則可以使鄰接的第1柵電極與第2柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，從而可以提高電荷的傳送效率。此外，通過使鄰接的柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，由于可以相應(yīng)地增大柵電極的面積，于是就可以增大儲存電子區(qū)域的面積。這樣，由于飽和電荷量增加，因此可以獲得噪聲較小的信號。此外，按照與第1柵電極鄰接而非重疊的方式形成第2柵電極，這樣就可以抑制第1柵電極與第2柵電極之間寄生電容增加。于是，當(dāng)向第1柵電極與第2柵電極施加規(guī)定電壓使其驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可以抑制由于存在大量的寄生電容而使上升至規(guī)定電壓的電荷量(電流)增多。這樣，由于可以減少通過具有規(guī)定電阻的第1柵電極與第2柵電極的電流，因此，可以相應(yīng)地降低耗電量。這樣就可以很容易制造固態(tài)成像裝置，它不僅可以提高電荷的傳送效率，而且在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，還可以降低耗電量。
在上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成第2柵電極的工序優(yōu)選包括，以填入第1柵電極之間區(qū)域的方式層積第2柵電極層的工序，該第2柵電極具有與第1柵電極實(shí)質(zhì)相同的厚度。如果采用這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)行研磨除去第2柵電極層的多余的層積部分，然后形成與第1柵電極厚度相同的第2柵電極。
在上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成第2柵電極的工序優(yōu)選包括以下工序通過研磨除去第2柵電極層的多余的層積部分，形成實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的第2柵電極層的工序。如果采用這種結(jié)構(gòu)，不僅第1柵電極，而且第2柵電極的上面也變得平坦，因此，可以使元件的表面變得平坦。此時(shí)，形成第2柵電極的工序優(yōu)選包括通過研磨除去第2柵電極層的多余的層積部分，形成與第1柵電極的上面實(shí)質(zhì)上具有相同高度的上面的第2柵電極的工序。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可以使第1柵電極與第2柵電極具有平坦的表面，而且具有相同的高度，因此，可以使元件表面更加平坦。
上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法，優(yōu)選在形成第2柵電極工序之前，還具有在第1柵電極上形成研磨阻止膜的工序。形成第2柵電極的工序包括把研磨阻止膜作為阻止膜，通過對第2柵電極層的多余的層積部分進(jìn)行研磨，通過絕緣膜形成與第1柵電極鄰接而非重疊的第2柵電極的工序。如果采用這種構(gòu)造，就可以很容易地形成與第1柵電極鄰接而非重疊的第2柵電極。
在上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，在第1柵電極的側(cè)面形成絕緣膜的工序優(yōu)選包括通過對第1柵電極的側(cè)面進(jìn)行熱氧化，從而在第1柵電極的側(cè)面形成熱氧化膜的工序。如果采用這種結(jié)構(gòu)，通過形成厚度小于光刻的極限最小尺寸的熱氧化膜，就可以很容易地使鄰接的第1柵電極與第2柵電極之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸。此時(shí)，形成熱氧化膜的工序優(yōu)選包括形成厚度小于光刻極限最小尺寸的熱氧化膜的工序。
在上述包括形成熱氧化膜工序的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成柵極絕緣膜的工序優(yōu)選包括在至少一部分上具有氧化抑制功能的絕緣膜的工序。與未設(shè)置氧化抑制功能的絕緣膜的情況相比，如果采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)在第1柵電極的側(cè)面進(jìn)行熱氧化形成熱氧化膜時(shí)，則可以抑制半導(dǎo)體基片被氧化。
在上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成柵極絕緣膜的工序也可以包括以下工序形成第1柵極絕緣膜的工序；以及在第1柵極絕緣膜上形成第2柵極絕緣膜的工序。此時(shí)，優(yōu)選第1柵極絕緣膜與第2柵極絕緣膜中的至少一個(gè)具有氧化抑制功能。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可以很容易地形成具有氧化抑制功能的柵極絕緣膜。
在上述第2方面的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成第2柵電極工序之前，還具有至少把第1柵電極作為掩膜，通過向半導(dǎo)體基片離子注入雜質(zhì)，在形成第2柵電極區(qū)域的下方的半導(dǎo)體基片上形成自我調(diào)整的雜質(zhì)區(qū)域的工序。這種結(jié)構(gòu)有別于把保護(hù)膜作為掩膜而形成雜質(zhì)區(qū)域的情況，如果采用這種結(jié)構(gòu)，則可以防止形成雜質(zhì)的區(qū)域出現(xiàn)偏差。這樣，由于可以防止因形成雜質(zhì)的區(qū)域出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致電荷的傳送效率降低，因此可以很容易地形成具有良好電荷傳送效率的固態(tài)成像裝置。
在包括上述形成雜質(zhì)區(qū)域工序的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成雜質(zhì)區(qū)域的工序也可以包括，把第1柵電極與絕緣膜作為掩膜，向半導(dǎo)體基片離子注入雜質(zhì)的工序。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可以只在形成第2柵電極區(qū)域的下方形成雜質(zhì)區(qū)域。
在包括上述形成雜質(zhì)區(qū)域工序的固態(tài)成像裝置的制造方法中，形成雜質(zhì)區(qū)域的工序也可以包括以下兩個(gè)工序以覆蓋形成第2柵電極的部分區(qū)域的方式而形成掩膜層的工序，以及把第1柵電極與掩膜層作為掩膜，向半導(dǎo)體基片離子注入雜質(zhì)的工序。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可以只在與第2柵電極對應(yīng)的規(guī)定區(qū)域形成雜質(zhì)區(qū)域。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式中電荷耦合元件的截面圖。
圖2～圖8是說明圖1所示的一實(shí)施方式中電荷耦合元件的制造工藝的截面圖。
圖9是本發(fā)明的一實(shí)施方式的第1變形例中電荷耦合元件的截面圖。
圖10是本發(fā)明的一實(shí)施方式的第2變形例中電荷耦合元件的截面圖。
圖11是表示現(xiàn)有的雙層?xùn)烹姌O結(jié)構(gòu)的電荷耦合元件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。
參照圖1，在本實(shí)施方式中，對適用于兩相驅(qū)動(dòng)的電荷耦合元件的情況進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式中的電荷耦合元件中，如圖1所示，在硅基片1上形成厚度約為10nm～50nm的氧化硅膜(SiO2膜)2a。在氧化硅膜2a上形成厚度約為30nm～100nm的氮化硅膜(SiN膜)2b。通過氧化硅膜2a與氮化硅膜2b構(gòu)成柵極絕緣膜2。此外，硅基片1是本發(fā)明的一例“半導(dǎo)體基片”，氮化硅膜2b是本發(fā)明的一例“具有氧化抑制功能的絕緣膜”。
此處，在本實(shí)施方式中，柵極絕緣膜2上形成第1柵電極3與第2柵電極5，它們通過熱氧化膜4相互鄰接。另外，第2柵電極5按照與第1柵電極3鄰接而非重疊的方式設(shè)置。第1柵電極3由厚度約為40nm～80nm的多晶硅膜構(gòu)成，同時(shí)，它實(shí)質(zhì)上具有平坦的上面。此外，第2柵電極5由實(shí)質(zhì)厚度與第1柵電極3相同的多晶硅膜構(gòu)成，而且它實(shí)質(zhì)上具有平坦的上面。而第1柵電極3的上面與第2柵電極5的上面，實(shí)質(zhì)上具有相同的高度。此外，熱氧化膜4的上面具有與第1柵電極3的上面和第2柵電極5的上面實(shí)質(zhì)相同的高度。此外，熱氧化膜4是通過對由多晶硅膜構(gòu)成的第1柵電極3的側(cè)面進(jìn)行熱氧化而形成，同時(shí)，它的厚度(約20nm～100nm)小于光刻的極限最小尺寸。此外，熱氧化膜4是本發(fā)明的一例“絕緣膜”。
此外，在本實(shí)施方式中，在位于第2柵電極5下方的硅基片1的表面上形成雜質(zhì)區(qū)域6。
此外，以覆蓋整個(gè)表面的方式形成由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜(圖中未示)，同時(shí)，在該層間絕緣膜上形成直達(dá)第1柵電極3與第2柵電極5的接觸孔(圖中未示)。通過這個(gè)接觸孔使第1柵電極3及第2柵電極5與上層配線(圖中未示)連接。
此外，本實(shí)施方式中的電荷耦合元件(CCD)中，以第1柵電極3及第2柵電極5作為一組，把兩相各異的電壓(Φ1、Φ2)分別施加給兩組，以這種方式進(jìn)行電荷傳送。
如上所述，在本實(shí)施方式中，通過厚度比光刻的極限最小尺寸還薄的熱氧化膜4，按照與第1柵電極3鄰接的方式設(shè)置第2柵電極5，這樣，就可以使鄰接的第1柵電極3與第2柵電極5之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，因此，可以提高電荷的傳送效率。此外，由于可以使鄰接的第1柵電極3與第2柵電極5之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，這樣，就能夠相應(yīng)地?cái)U(kuò)大第1柵電極3與第2柵電極5的面積。由于儲存電子區(qū)域的面積增大，所以飽和電荷量增加，于是就可以獲得噪聲較小的信號。
此外，如上所述，在本實(shí)施方式中，按照與第1柵電極3鄰接而非重疊的方式設(shè)置第2柵電極5，這樣就可以抑制第1柵電極3與第2柵電極5之間寄生電容增加。于是，當(dāng)向第1柵電極3與第2柵電極5施加規(guī)定電壓使其驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可以抑制由于存在大量的寄生電容，而導(dǎo)致上升至規(guī)定電壓的電荷量(電流)增多。這樣，由于可以減少通過具有額定電阻的第1柵電極3與第2柵電極5的電流，因此，可以相應(yīng)地降低耗電量。
此外，在實(shí)施方式中，在柵極絕緣膜2的上部設(shè)置具有氧化抑制功能的氮化硅膜2b，這樣，在后述的制造工藝中，就可以抑制在第1柵電極3的側(cè)面進(jìn)行熱氧化而形成熱氧化膜4時(shí)，柵極絕緣膜2之下的硅基片1被氧化。
接著，參照圖1～圖7對本實(shí)施方式中電荷耦合元件的制造工藝進(jìn)行說明。
首先，在大約850℃～1050℃的溫度條件下對硅基片1進(jìn)行熱處理，在硅基片1的表面形成厚度約為10nm～50nm的氧化硅膜2a。然后在大約600℃～800℃的溫度條件下，利用低壓氣相沉積法(Low PresureChemical Vapor DepositionLPCVD)形成厚度大約為30nm～100nm的氮化硅膜2b。于是就形成由氧化硅膜2a與氮化硅膜2b構(gòu)成的柵極絕緣膜2。
之后，使用化學(xué)氣相沉積法(CVD法)形成厚度大約為40nm～80nm的多晶硅膜3a。利用低壓氣相沉積法，在多晶硅膜3a上形成厚度大約為5nm～20nm的氮化硅膜7。氮化硅膜7在后述的化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)CMP(Chemical Mechanical Polishing)工序中用作阻止膜。此外，此氮化硅膜7是本發(fā)明的一例“研磨阻止膜”。然后在氮化硅膜7上的規(guī)定區(qū)域形成保護(hù)膜8。
把保護(hù)膜8作為掩膜，通過對氮化硅膜7及多晶硅膜3a進(jìn)行蝕刻，從而形成由圖3所示的圖形化多晶硅膜構(gòu)成的第1柵電極3與氮化硅膜7。
接著，如圖4所示，在大約750℃～900℃的溫度條件下，在O2或者H2O氣體中進(jìn)行熱氧化，從而在第1柵電極3的側(cè)面形成熱氧化膜4。此熱氧化膜4的厚度(大約20nm～100nm)小于光刻的極限最小尺寸。形成此熱氧化膜4時(shí)，通過構(gòu)成柵極絕緣膜2上層的氮化硅膜2b，就可以防止柵極絕緣膜2之下的硅基片1被氧化。
接著，如圖5所示，把第1柵電極3、氮化硅膜7及熱氧化膜4作為掩膜，通過向硅基片1離子注入雜質(zhì)，從而形成p型或n型的雜質(zhì)區(qū)域6。通過形成此雜質(zhì)區(qū)域6，就可以區(qū)分雜質(zhì)區(qū)域6的電位與未形成雜質(zhì)區(qū)域6的第1柵電極3下方區(qū)域的電位。這樣，就可以使鄰接的第1柵電極3與第2柵電極5(參照圖1)下方的區(qū)域作為電位互不相同的區(qū)域。于是，通過兩相的電壓Φ1與Φ2就可以驅(qū)動(dòng)電荷耦合元件。此外，作為離子注入條件，在注入能量約為60keV～120keV、劑量約為1×1011cm-3～1×1012cm-3的條件下注入硼(B)。這樣就在硅基片1的表面形成注入深度大約為130nm～270nm的雜質(zhì)區(qū)域6。
然后，利用CVD法以覆蓋整個(gè)表面的方式，形成厚度大約為40nm～80nm的多晶硅膜5a。此外，此多晶硅膜5a是本發(fā)明的一例“第2柵電極層”。此處，層積多晶硅膜5a，使位于該多晶硅膜5a的雜質(zhì)區(qū)域6上方的部分的厚度t2，實(shí)質(zhì)上與第1柵電極3的厚度t1相同。之后使用多晶硅膜用的漿液，并利用CMP法，通過研磨除去多晶硅膜5a上多余的層積部分。此時(shí)，氮化硅膜7具有研磨阻止的作用。
此外，位于多晶硅膜5a的熱氧化膜4附近的多余的層積部分5b，也通過多晶硅膜用的漿液作用而研磨得平坦，這樣，如圖7所示，它的實(shí)質(zhì)厚度與第1柵電極3的厚度相同，同時(shí)，形成由具有平坦上面的多晶硅膜構(gòu)成的第2柵電極5。此外，第1柵電極3與第2柵電極5，通過厚度(大約20nm～100nm)小于光刻的極限最小尺寸的熱氧化膜4，按照第2柵電極5與第1柵電極3鄰接而非重疊的方式形成。然后，通過使用磷酸的濕蝕刻除去位于第1柵電極3上的氮化硅膜7，這樣就可以獲得圖8所示的形狀。
根據(jù)上述方法，則形成本實(shí)施方式中的電荷耦合元件。在其整個(gè)表面上形成層間絕緣膜(圖中未示)之后，在該層間絕緣膜上形成直達(dá)第1柵電極3與第2柵電極5的接觸孔(圖中未示)。接著，通過該接觸孔使第1柵電極3與第2柵電極5與上層配線(圖中未示)電氣連接。
如上所述，本實(shí)施方式的制造工藝中，在第1柵電極3的側(cè)面形成厚度小于光刻極限最小尺寸的熱氧化膜4之后，以填入第1柵電極3之間區(qū)域的方式層積多晶硅膜5a，再利用CMP法除去多晶硅膜5a上多余的層積部分，這樣就可以很容易地形成第2柵電極5，它與第1柵電極3鄰接而非重疊。這樣就可以抑制第1柵電極與第2柵電極之間寄生電容增加。于是，當(dāng)向第1柵電極與第2柵電極施加規(guī)定電壓使其驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可以抑制由于存在大量的寄生電容，而導(dǎo)致上升至規(guī)定電壓的電荷量(電流)增多。這樣，由于可以減少通過具有額定電阻的第1柵電極與第2柵電極的電流，因此，可以相應(yīng)地降低耗電量。此外，由于可以使鄰接的第1柵電極3與第2柵電極5之間的間隔小于光刻的極限最小尺寸，這樣不但可以提高傳送效率，而且可以很容易形成電荷耦合元件，而通過這種電荷耦合元件可以獲得噪聲較小的信號。
如上所述，如果按照本實(shí)施方式的制造工藝，不僅可以提高電荷的傳送效率，而且在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，還可以很容易制造電荷耦合元件，而使用這種電荷耦合元件可以降低耗電量。
此外，如上所述，在本實(shí)施方式的制造工藝中，把第1柵電極3、氮化硅膜7與熱氧化膜4作為掩膜，通過離子注入雜質(zhì)就可以在硅基片1的表面形成自我調(diào)整的雜質(zhì)區(qū)域6，其中硅基片1位于形成第2柵電極5區(qū)域的下方。這與把保護(hù)膜作為掩膜而形成雜質(zhì)區(qū)域6的情況不同，通過這種方法可以防止雜質(zhì)區(qū)域6的形成區(qū)域出現(xiàn)偏差。于是，就可以防止因雜質(zhì)區(qū)域6的形成區(qū)域出現(xiàn)偏差所導(dǎo)致的傳送效率下降，因此，通過這種方法可以很容易地形成具有更好電荷傳送效率的電荷耦合元件。
此外，這里所公開的實(shí)施方式，其全部要點(diǎn)只是示例，本發(fā)明并非是局限于此。本發(fā)明的范圍并非是有關(guān)上述實(shí)施方式的說明而是闡明于權(quán)利要求書中，它還包括與權(quán)利要求書的范圍均等的意思以及在其范圍內(nèi)所做的所有修改。
例如，在上述實(shí)施方式中，對兩相驅(qū)動(dòng)的電荷耦合元件進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不局限于此，它也可以適用三相驅(qū)動(dòng)或者四相驅(qū)動(dòng)的電荷耦合元件。例如，如圖9所示的實(shí)施方式的第1變形例，也可以向第1柵電極3、與該第1柵電極3右側(cè)鄰接的第2柵電極5、以及與該第2柵電極5右側(cè)鄰接的第1柵電極3分別施加三相各異的電壓(Φ1、Φ2、Φ3)。此外，如果進(jìn)行三相驅(qū)動(dòng)(或四相驅(qū)動(dòng))，則與上述實(shí)施方式不同，在第2柵電極5的下方不形成雜質(zhì)區(qū)域6(參照圖1)。
此外，在上述實(shí)施方式中，在第1柵電極3的側(cè)面上形成熱氧化膜4之后，把第1柵電極3、氮化硅膜7及熱氧化膜4作為掩膜，通過離子注入而形成雜質(zhì)區(qū)域6。但是，本發(fā)明并不局限于此，也可以在形成熱氧化膜4之前，在圖3所示的工序中，把第1柵電極3與保護(hù)膜8作為掩膜，通過離子注入形成雜質(zhì)區(qū)域6。此外，如圖10所示的實(shí)施方式的第2變形例，為按照4比1的比例形成雜質(zhì)區(qū)域6，以覆蓋未形成雜質(zhì)區(qū)域6的區(qū)域的方式形成保護(hù)膜18。此保護(hù)膜18是本發(fā)明的一例“掩膜層”。接著把保護(hù)膜8與18作為掩膜，通過離子注入雜質(zhì)，從而按照4比1的比例形成雜質(zhì)區(qū)域6。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，其特征在于，具有形成于半導(dǎo)體基片上的柵極絕緣膜；形成于所述柵極絕緣膜上、實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的第1柵電極；以及通過厚度小于光刻極限最小尺寸的絕緣膜而在所述柵極絕緣膜上形成的第2柵電極，該第2柵電極與所述第1柵電極鄰接而非重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述絕緣膜包括熱氧化膜。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第2柵電極實(shí)質(zhì)上具有平坦上面。
4.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第1柵電極的上面與所述第2柵電極的上面實(shí)質(zhì)上具有相同的高度。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述絕緣膜的上面具有與第1柵電極的上面及第2柵電極的上面實(shí)質(zhì)相同的高度。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述柵極絕緣膜至少在一部分上包含具有氧化抑制功能的絕緣膜。
7.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述柵極絕緣膜包括第1柵極絕緣膜和在所述第1柵極絕緣膜上形成的第2柵極絕緣膜。
8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述第1柵極絕緣膜與所述第2柵極絕緣膜中的至少一個(gè)具有氧化抑制功能。
9.一種固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，包括以下工序在半導(dǎo)體基片上形成柵極絕緣膜的工序；在所述柵極絕緣膜上，隔開一定的間隔形成多個(gè)實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的第1柵電極的工序；在所述第1柵電極的側(cè)面形成絕緣膜的工序；以及以填入位于所述第1柵電極之間的區(qū)域的方式，層積第2柵電極層之后，通過研磨除去所述第2柵電極層的多余的層積部分，借助所述絕緣膜，按照與所述第1柵電極鄰接而非重疊的方式形成第2柵電極的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述第2柵電極的工序包括以填入位于所述第1柵電極之間的區(qū)域的方式層積所述第2柵電極層的工序，所述第2柵電極層具有與所述第1柵電極的厚度實(shí)質(zhì)相同的厚度。
11.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述第2柵電極的工序包括通過研磨除去所述第2柵電極層的多余的層積部分，形成實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的所述第2柵電極的工序。
12.如權(quán)利要求11所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述第2柵電極的工序包括通過研磨除去所述第2柵電極層的多余的層積部分，形成實(shí)質(zhì)上具有與所述第1柵電極的上面相同高度的上面的所述第2柵電極的工序。
13.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述第2柵電極的工序之前，還具有在所述第1柵電極上形成研磨阻止膜的工序，形成所述第2柵電極的工序包括把所述研磨阻止膜作為阻止件，通過對所述第2柵電極層的多余的層積部分進(jìn)行研磨，通過所述絕緣膜形成與所述第1柵電極鄰接而非重疊的第2柵電極的工序。
14.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，在所述第1柵電極的側(cè)面形成絕緣膜的工序包括通過對所述第1柵電極的側(cè)面進(jìn)行熱氧化，在所述第1柵電極的側(cè)面形成熱氧化膜的工序。
15.如權(quán)利要求14所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述熱氧化膜的工序包括形成厚度小于光刻的極限最小尺寸的熱氧化膜的工序。
16.如權(quán)利要求14所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述柵極絕緣膜的工序包括形成在至少一部分上包括具有氧化抑制功能的絕緣膜的柵極絕緣膜的工序。
17.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述柵極絕緣膜的工序包括形成第1柵極絕緣膜的工序；以及在所述第1柵極絕緣膜上形成第2柵極絕緣膜的工序。
18.如權(quán)利要求17所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，所述第1柵極絕緣膜與所述第2柵極絕緣膜中的至少一個(gè)，具有氧化抑制功能。
19.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述第2柵電極的工序之前，還包括以下工序至少把所述第1柵電極作為掩膜，通過向所述半導(dǎo)體基片中離子注入雜質(zhì)，在形成所述第2柵電極區(qū)域的下方的所述半導(dǎo)體基片上形成自我調(diào)整的雜質(zhì)區(qū)域。
20.如權(quán)利要求19所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述雜質(zhì)區(qū)域的工序包括把所述第1柵電極和所述絕緣膜作為掩膜，向所述半導(dǎo)體基片中離子注入雜質(zhì)的工序。
21.如權(quán)利要求19所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其特征在于，形成所述雜質(zhì)區(qū)域的工序包括以覆蓋形成所述第2柵電極的部分區(qū)域的方式而形成掩膜層的工序，以及把所述第1柵電極和所述掩膜層作為掩膜，向所述半導(dǎo)體基片中離子注入雜質(zhì)的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固態(tài)成像裝置，通過縮小鄰接的柵電極之間的間隔而提高電荷的傳送效率，在獲得噪聲較小的信號的同時(shí)，通過降低寄生電容可以降低耗電量。這種固態(tài)成像裝置具有形成于柵極絕緣膜上的、實(shí)質(zhì)上具有平坦上面的第1柵電極；通過厚度小于光刻極限最小尺寸的絕緣膜，而在柵極絕緣膜上形成的第2柵電極，它與第1柵電極鄰接而非重疊。
文檔編號H01L29/66GK1532941SQ20041000798
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月24日
發(fā)明者泉誠, 沖川滿, 笹田一弘, 弘, 泉 誠 申請人:三洋電機(jī)株式會社