專利名稱：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了CCD(Charge Coupled Device、電荷耦合器件)的固體攝像裝置，特別是涉及高象素化或芯片尺寸小型化的固體攝像裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
以下關(guān)于現(xiàn)有的固體攝像裝置進行說明。圖1A是現(xiàn)有的行間(インタ一ラインInterline)型固體攝像裝置的剖面圖。如圖1A所示，固體攝像裝置具有n型硅襯底1、p--型阱區(qū)域2、n型電荷積累區(qū)域3、形成在n型電荷積累區(qū)域3上面的p++型區(qū)域4、包圍p++型區(qū)域4形成在n型電荷積累區(qū)域3上面的p+型區(qū)域5、n型埋溝區(qū)域7、形成在n型埋溝區(qū)域7下層中的p-型區(qū)域6、由聚硅膜等形成的讀出柵電極8、p+型信號電荷讀出區(qū)域9、p+型區(qū)域10、和鋁膜等的遮光膜11。
p--型阱區(qū)域2和n型電荷積累區(qū)域3形成光電二極管部(光電變換部)。p++型區(qū)域4和p+型區(qū)域5抑制暗電流。p-型區(qū)域6抑制亮斑(スミア)。n型埋溝區(qū)域7形成用于轉(zhuǎn)移在光電二極管部中光電變換后的信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部。讀出柵電極8通過施加電壓，進行從n型電荷積累區(qū)域3向n型埋溝區(qū)域7光檢測信號電荷的讀出。p+型信號電荷讀出區(qū)域9控制讀出電壓。p+型區(qū)域10形成溝道截斷層(チヤネルストツパ)。以上在“日本專利公開平7-142696號公報”和“日本專利公開平10-50976號公報”中已有記載。
一般地，由于伴隨著象素尺寸的微細化的讀出路徑的電場強度的增加、和伴隨著柵絕緣膜的薄膜化的硅襯底—柵絕緣膜間的電場強度的增加，讀出時產(chǎn)生的熱載流子被注入到柵絕緣膜中后閾值電壓上升，結(jié)果，伴隨著光照射而讀出電壓增加，產(chǎn)生出了在規(guī)定的電壓中產(chǎn)生剩余電荷的可靠性不良。
在上述現(xiàn)有的固體攝像裝置中，為了防止閾值電壓的上升，在p+型區(qū)域5和n型埋溝區(qū)域7之間設(shè)置了偏置(不相鄰)。但是，若為了防止伴隨著上述光照射的閾值電壓的上升而降低p+型信號電荷讀出區(qū)域9的雜質(zhì)濃度、使讀出電壓降低，則上述偏置區(qū)域即p+型信號電荷讀出區(qū)域9的上部的襯底表面就耗盡，電荷轉(zhuǎn)移部中的暗電流就增加。
圖1B是圖1A的固體攝像裝置截面中的X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。X-X′間的區(qū)間a與p+型區(qū)域5和n型埋溝區(qū)域7之間的區(qū)間相對應，區(qū)間b與p+型區(qū)域5相對應，區(qū)間c與p++型區(qū)域4相對應。在現(xiàn)有的固體攝像裝置中，如圖1A所示，p+型區(qū)域5的信號電荷讀出部側(cè)的界面(A)與n型電荷積累區(qū)域3的信號電荷讀出部側(cè)的界面(B)一致。該情況下，如圖1B的電勢縱剖面圖所示，在雜質(zhì)濃度界面(示出界面(A)和(B))d中形成對于電子的勢壘(ポテンシヤルバリア)，產(chǎn)生剩余電荷q。為了完全讀出該剩余電荷，不得不增加讀出電壓。
其結(jié)果，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，不能同時抑制剩余電荷所引起的圖像亮度的降低和暗電流的產(chǎn)生所引起的圖像上的噪聲的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述課題，其目的在于提供一種在固體攝像裝置中抑制剩余電荷所引起的圖像亮度的降低的高可靠性的固體攝像裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的固體攝像裝置的特征在于，具有多個光電變換部，二維狀地配置在半導體襯底上，將入射光光電變換為信號電荷并進行積累；電荷轉(zhuǎn)移部，將在光電變換部中積累的信號電荷進行轉(zhuǎn)移；電荷讀出部，形成在光電變換部與電荷轉(zhuǎn)移部之間，在電荷轉(zhuǎn)移部讀出光電變換部中被積累的信號電荷，光電變換部具有形成在半導體襯底表面上的多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域、和形成在第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的下面的第二導電型雜質(zhì)區(qū)域，第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的電荷讀出部側(cè)的邊界與多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個電荷讀出部側(cè)的邊界都不在同一平面上。
這樣地，在本發(fā)明的固體攝像裝置中，第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的電荷讀出部側(cè)的邊界與多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個電荷讀出部側(cè)的邊界都不在同一平面上。這樣，能夠防止形成區(qū)域邊界中的對于電子的如圖1B所示的勢壘。其結(jié)果，能夠抑制剩余電荷所產(chǎn)生的圖像亮度的降低。
在此，也可以從光電變換部的一部分通過電荷讀出部表面直到電荷轉(zhuǎn)移部，連續(xù)形成多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的一個。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過從光電變換部表面的一部分直到電荷轉(zhuǎn)移部連續(xù)形成一個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，就有能夠抑制襯底表面的耗盡、防止電荷轉(zhuǎn)移部暗電流的增加的效果。其結(jié)果，能夠抑制暗電流的發(fā)生所引起的圖像上的噪聲的發(fā)生。
在此，也可以在半導體襯底表面中，被其他第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的一個，雜質(zhì)濃度高于其他第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度深。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使一個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于其他區(qū)域，此外，使擴散深度深，就有能夠降低亮斑的效果。
在此，在半導體襯底表面中，被第二的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)濃度高于第二的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度相同，也可以在半導體襯底表面中，被第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的第三的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)濃度高于第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度深。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域設(shè)為具有三種雜質(zhì)濃度的區(qū)域，就有能夠?qū)崿F(xiàn)剩余電荷的減少的效果。
在此，也可以將多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的與雜質(zhì)濃度最高的區(qū)域的電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界，形成為比第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的與電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界向內(nèi)側(cè)偏置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過比第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的與電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界向內(nèi)側(cè)形成了第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的與雜質(zhì)濃度最高的區(qū)域的電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界，就有能夠緩和信號電荷讀出時的電位梯度的效果。
在此，也可以使多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的雜質(zhì)濃度最高區(qū)域的雜質(zhì)濃度，比與其相鄰的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度高15倍以上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使雜質(zhì)濃度最高的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度比相鄰區(qū)域高15倍以上，就有能夠降低亮斑的效果。
在此，也可以使多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的除了雜質(zhì)濃度最高區(qū)域之外的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個的雜質(zhì)濃度，與形成光電變換部的第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度相等。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使除了雜質(zhì)濃度最高區(qū)域之外的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的任一個區(qū)域的雜質(zhì)濃度與形成光電變換部的第二導電型的雜質(zhì)區(qū)域的濃度相等，就有能夠抑制暗電流的效果。
根據(jù)本發(fā)明中的固體攝像裝置，在降低從光電二極管部向電荷轉(zhuǎn)移部的信號電荷的讀出電壓、抑制光電二極管部中的信號電荷的讀出剩余，高效地進行信號電荷的讀出的同時，防止信號電荷讀出部上部的襯底表面中的耗盡，抑制電荷轉(zhuǎn)移部中的暗電流的增加，這樣就能夠抑制伴隨著光照射的讀出電壓的增加。
從接下來結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述，將使本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點和特征變得更明顯，


了本發(fā)明的特定實施例。

圖1A是現(xiàn)有的行間型固體攝像裝置的剖面圖。
圖1B是X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。
圖2A是本發(fā)明的第一實施方式中的固體攝像裝置的剖面圖。
圖2B是X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。
圖3A是本發(fā)明的第二實施方式中的固體攝像裝置的剖面圖。
圖3B是X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照圖2A、圖2B和圖3A、圖3B，關(guān)于本發(fā)明的實施方式進行說明。
(實施方式1)圖2A是本發(fā)明的第一實施方式中的固體攝像裝置的剖面圖。如圖2A所示，固體攝像裝置具有n型硅襯底101、p--型阱區(qū)域102、n型電荷積累區(qū)域103、形成在n型電荷積累區(qū)域103上面的p++型區(qū)域104、包圍p++型區(qū)域104形成在n型電荷積累區(qū)域103上面的p+型區(qū)域105、n型埋溝區(qū)域107、形成在n型埋溝區(qū)域107下層中的p-型區(qū)域106、由聚硅膜等形成的讀出柵電極108、p+型信號電荷讀出區(qū)域109、p+型區(qū)域110、和鋁膜等的遮光膜111。
P--型阱區(qū)域102和n型電荷積累區(qū)域103形成光電二極管部(光電變換部)。p++型區(qū)域104和p+型區(qū)域105抑制暗電流。p-型區(qū)域106抑制亮斑。n型埋溝區(qū)域107形成用于轉(zhuǎn)移在光電二極管部中光電變換后的信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部。讀出柵電極108通過施加電壓，進行從n型電荷積累區(qū)域103向n型埋溝區(qū)域107的光檢測信號電荷讀出。p+型信號電荷讀出區(qū)域109控制讀出電壓。p+型區(qū)域110形成溝道截斷層。
在本實施方式中，從光電二極管部表面通過信號電荷讀出部表面直到與電荷轉(zhuǎn)移部連接，連續(xù)形成了形成在n型電荷積累區(qū)域103上面的用于抑制暗電流的p+型區(qū)域105和p++型區(qū)域104。從而，能夠抑制p+型信號電荷讀出區(qū)域109上部的襯底表面的耗盡，能夠防止電荷轉(zhuǎn)移部暗電流的增加。
利用如下的工序得到這樣的結(jié)構(gòu)。在n型硅襯底101上形成p--型阱區(qū)域102。使用多個離子注入阻止掩膜(マスク)(無圖示)，依次形成n型電荷積累區(qū)域103、p-型區(qū)域106、p+型信號電荷讀出區(qū)域109、n型埋溝區(qū)域107、p+區(qū)域110。使用離子注入阻止掩膜(無圖示)，在n型電荷積累區(qū)域103的表面和讀出區(qū)域表面的整個面上形成p+型區(qū)域105，接著，在p+型區(qū)域105的內(nèi)側(cè)，使用新的離子注入阻止掩膜(無圖示)，形成用于抑制暗電流的p++型區(qū)域104。之后，形成讀出柵電極108、遮光膜111。
圖2B是圖2A的固體攝像裝置截面中的X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。X-X′間的區(qū)間a與p+型區(qū)域105相對應，區(qū)間b與p++型區(qū)域104相對應。通過使p+型區(qū)域5與p++型區(qū)域4的界面(A)和n型電荷積累區(qū)域3的信號電荷讀出部側(cè)的界面(B)不在同一平面上，就能夠如圖2B所示，防止雜質(zhì)濃度界面中的對于電子的勢壘的形成，降低讀出電壓。
此外，通過使p+型區(qū)域105的雜質(zhì)濃度與n型電荷積累區(qū)域103的雜質(zhì)濃度相等，就能夠完整高效地埋入硅襯底和柵絕緣膜界面，能夠抑制暗電流。
另外，通過使p++型區(qū)域104的雜質(zhì)濃度比p+型區(qū)域105的雜質(zhì)濃度高15倍以上，使p++型區(qū)域104的深度比p+型區(qū)域105深，就能夠降低亮斑。此外，通過使p++型區(qū)域104對于p+型區(qū)域110(溝道截斷層)偏置，就能夠緩和信號電荷讀出時的電位梯度。以上內(nèi)容已利用模擬試驗進行了驗證。
根據(jù)本實施方式，能夠通過降低暗電流來降低畫面上的噪聲，此外，能夠通過降低讀出電壓來抑制剩余電荷所產(chǎn)生的畫面亮度的降低。
(實施方式2)
圖3A是本發(fā)明的第二實施方式中的固體攝像裝置的剖面圖。在與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)要素上標記相同的符號并省略說明。本實施方式與第一實施方式的不同點在于，如圖3A所示，從光電二極管部表面通過讀出控制部表面，連續(xù)形成了形成在n型電荷積累區(qū)域103上面的用于抑制暗電流的p+型區(qū)域205和p++型區(qū)域104，并且，在p+型區(qū)域205與p++型區(qū)域104之間的區(qū)域上形成了p+型區(qū)域212，所述p+型區(qū)域212的雜質(zhì)濃度高于p+型區(qū)域205，低于p++型區(qū)域104。
這樣地，利用從光電二極管部側(cè)向著讀出區(qū)域側(cè)逐漸降下對于電子的電勢電平的結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)崿F(xiàn)剩余電荷的減少和讀出電壓的降低。
利用如下的工序得到這樣的結(jié)構(gòu)。在n型硅襯底101上形成p--型阱區(qū)域102。使用多個離子注入阻止掩膜(無圖示)，依次形成n型電荷積累區(qū)域103、p-型區(qū)域106、p+型信號電荷讀出區(qū)域109、n型埋溝區(qū)域107、p+區(qū)域110。使用離子注入阻止掩膜(無圖示)，在n型電荷積累區(qū)域103的表面和讀出區(qū)域表面的整個面上形成p+型區(qū)域205，接著，在p+型區(qū)域205的內(nèi)側(cè)，使用新的離子注入阻止掩膜(無圖示)，形成p+型區(qū)域212，然后在其內(nèi)側(cè)，使用新的離子注入阻止掩膜(無圖示)，形成p++型區(qū)域104。之后，形成讀出柵電極108、遮光膜111。
圖3B是圖3A的固體攝像裝置截面中的X-X’間的對于電子的電勢縱剖面圖。X-X′間的區(qū)間a與p+型區(qū)域205相對應，區(qū)間b與p+型區(qū)域212相對應，區(qū)間c與p++區(qū)域104相對應。通過使p+型區(qū)域205與p+型區(qū)域212的界面(A)和n型電荷積累區(qū)域103的信號電荷讀出部側(cè)的界面(B)不在同一平面上，就能夠如圖3B所示，防止雜質(zhì)濃度界面中的對于電子的勢壘的形成，降低讀出電壓。
此外，通過使p+型區(qū)域212的雜質(zhì)濃度與n型電荷積累區(qū)域103的雜質(zhì)濃度相等，就能夠完整高效地埋入硅襯底和柵絕緣膜界面，能夠抑制暗電流?；蛘撸ㄟ^使除了雜質(zhì)濃度最高區(qū)域之外的p+型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個的雜質(zhì)濃度都與n型雜質(zhì)區(qū)域103的雜質(zhì)濃度相等，就能夠完整高效地埋入硅襯底和柵絕緣膜界面，能夠抑制暗電流。
另外，通過使p++型區(qū)域104的雜質(zhì)濃度比p+型區(qū)域205和p+型區(qū)域212的雜質(zhì)濃度高15倍以上，使p++型區(qū)域104的深度比p+型區(qū)域205和p+型區(qū)域212深，就能夠降低亮斑。
此外，通過使雜質(zhì)濃度最高的p++型區(qū)域104對于與電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的p+型區(qū)域110(溝道截斷層)偏置，就能夠緩和信號電荷讀出時的電位梯度。以上內(nèi)容已利用模擬試驗進行了驗證。
根據(jù)本實施方式，與第一實施方式相比，能夠進一步減少剩余電荷，抑制畫面亮度的降低。
再有，也可以用相反的導電型來構(gòu)成上述實施例中的固體攝像裝置中的p型和n型的導電型。
盡管已經(jīng)參考附圖、通過實例完整地描述了本發(fā)明，但應注意，各種改變和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說都是很明顯的。因此，除非這些改變和修改超出了本發(fā)明的范圍，否則它們都應作為本發(fā)明的一部分被包含在本文中。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，其特征在于，具有多個光電變換部，二維狀地配置在半導體襯底上，將入射光光電變換為信號電荷并進行積累；電荷轉(zhuǎn)移部，將在上述光電變換部中積累的上述信號電荷進行轉(zhuǎn)移；電荷讀出部，形成在上述光電變換部與上述電荷轉(zhuǎn)移部之間，在上述電荷轉(zhuǎn)移部讀出上述光電變換部中被積累的上述信號電荷，上述光電變換部具有形成在上述半導體襯底表面上的多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域、和形成在上述第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的下面的第二導電型雜質(zhì)區(qū)域，上述第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的上述電荷讀出部側(cè)的邊界與上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個上述電荷讀出部側(cè)的邊界都不在同一平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，從上述光電變換部的一部分通過上述電荷讀出部表面直到上述電荷轉(zhuǎn)移部，連續(xù)地形成上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的一個。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，在上述半導體襯底表面中，被其他第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的一個，雜質(zhì)濃度高于上述其他第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度深。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，在上述半導體襯底表面中，被第二的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)濃度高于上述第二的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度相同，在上述半導體襯底表面中，被上述第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域包圍地形成上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的第三的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)濃度高于上述第一的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域，雜質(zhì)擴散深度深。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的與雜質(zhì)濃度最高的區(qū)域的上述電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界，被形成為比上述第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的與上述電荷讀出部側(cè)相反側(cè)的邊界向內(nèi)側(cè)偏置。
6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的雜質(zhì)濃度最高區(qū)域的雜質(zhì)濃度，比與其相鄰的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度高15倍以上。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述多個第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的除了雜質(zhì)濃度最高的區(qū)域之外的第一導電型雜質(zhì)區(qū)域中的任一個的雜質(zhì)濃度，與形成上述光電變換部的第二導電型雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度相等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像裝置，從光電二極管部表面通過信號電荷讀出部(9)的表面直到電荷轉(zhuǎn)移部，連續(xù)形成光電二極管部表面的p+型區(qū)域(5)。此外，采用了p+型區(qū)域(5)與p++型區(qū)域(4)的界面和形成光電二極管部的n型雜質(zhì)區(qū)域(3)的信號電荷讀出部側(cè)的界面不在同一平面上的結(jié)構(gòu)。另外，在光電二極管部表面的p+型區(qū)域(5)與p++型區(qū)域p(4)之間的區(qū)域上形成了雜質(zhì)濃度在兩者之間的p+型區(qū)域(12)。
文檔編號H01L27/148GK1758440SQ200510091508
公開日2006年4月12日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者平井純, 山田徹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社