專利名稱：制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換器件以及一種制造光電轉(zhuǎn)換器件和具有該光電轉(zhuǎn)換器
件的攝像系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
在圖像輸入設(shè)備例如數(shù)字照相機(jī)、攝影機(jī)和圖像閱讀器以及用于其中的焦點(diǎn)檢測(cè) 設(shè)備中，使用包括光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素排列于其中的光電轉(zhuǎn)換器件。這里光電轉(zhuǎn)換器 件包括例如所謂CCD型、雙極晶體管型、電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型以及MOS型的光電轉(zhuǎn)換器件。這 里光電轉(zhuǎn)換器件易于增加像素。隨著像素面積減小，光電轉(zhuǎn)換元件的面積趨向于減小。因 此，處理更小電荷的必要性已經(jīng)出現(xiàn)并且減小噪聲的必要性已經(jīng)出現(xiàn)。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2003-258229和2005-142503包括關(guān)于MOS型光電轉(zhuǎn)換器件中 的噪聲的公開(kāi)內(nèi)容。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2003-258229包括關(guān)于因MOS型光電轉(zhuǎn)換器件的通 道停止區(qū)中少數(shù)載流子的增加而產(chǎn)生的噪聲的公開(kāi)內(nèi)容。 另外，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2005-142503包括關(guān)于因通道停止區(qū)中少數(shù)載流子的 增加而在相鄰FD區(qū)之間產(chǎn)生的電場(chǎng)引起的漏電流的公開(kāi)內(nèi)容。這里，日本專利申請(qǐng)公開(kāi) 2005-142503使用通道停止區(qū)和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(在下文稱作FD區(qū))的排列設(shè)計(jì)噪聲的減小。
另外，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2001-230409包括關(guān)于用于保持一般半導(dǎo)體器件的隔離 區(qū)中耐壓的MOS晶體管結(jié)構(gòu)的公開(kāi)內(nèi)容。 但是，因像素的進(jìn)一步增加而引起的像素面積的減小伴隨有元件排列的更低自由
度。而且，隔離區(qū)中的細(xì)度偶爾也在除了通道停止區(qū)與FD區(qū)之間的區(qū)域之外的地點(diǎn)引起漏
電流。另外，這里漏電流流到光電轉(zhuǎn)換元件和FD區(qū)中以引起信號(hào)噪聲比的退化。 因此，考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于獲得一種減小在隔離區(qū)中產(chǎn)生的漏電
流且信號(hào)噪聲比提高的光電轉(zhuǎn)換器件和攝像系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件是包括下列的光電轉(zhuǎn)換器件第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體 區(qū)；與第一半導(dǎo)體區(qū)的一部分一起形成光電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)；將 在光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)的柵電極；將第二半導(dǎo) 體區(qū)與同第二半導(dǎo)體區(qū)相鄰的第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)電隔離的隔離區(qū)；以及布置在 隔離區(qū)上用于將電壓施加到柵電極的布線；其中，雜質(zhì)濃度低于第四半導(dǎo)體區(qū)的第二導(dǎo)電 類型的第五半導(dǎo)體區(qū)位于第四半導(dǎo)體區(qū)和隔離區(qū)之間。 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附隨附圖進(jìn)行的描述中顯然，其中類似的參考字符遍及所有附圖指定相同或相似的部分。 包含于說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書一部分的附隨


本發(fā)明的實(shí)施方案，并且與
描述一起，用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。 本發(fā)明的更多特征將參考附加附圖從下面實(shí)例實(shí)施方案的描述中變得明白。

圖1是第一實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。 圖2A是第二實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。 圖2B是第二實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。 圖2C是第二實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。 圖2D是第二實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。 圖3是光電轉(zhuǎn)換器件的像素的一部分的示意平面圖。 圖4A舉例說(shuō)明光電轉(zhuǎn)換器件的像素電路。 圖4B舉例說(shuō)明圖4A中說(shuō)明的光電轉(zhuǎn)換器件的驅(qū)動(dòng)脈沖. 圖5說(shuō)明攝像系統(tǒng)的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件以半導(dǎo)體區(qū)(晶體管的源極或漏極區(qū))與光電轉(zhuǎn)換元件相
鄰且隔離區(qū)位于其間的結(jié)構(gòu)為特征。連接到傳輸晶體管的柵電極的布線布置在該隔離區(qū)
上。這種結(jié)構(gòu)以這里半導(dǎo)體區(qū)的隔離區(qū)一側(cè)上具有低濃度的半導(dǎo)體區(qū)為特征。 本發(fā)明的構(gòu)造可以減輕在隔離區(qū)的較低部中第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)與同光電
轉(zhuǎn)換元件相鄰的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)之間存在的電場(chǎng)，因此可以減小漏電流。因此，可
以提供噪聲減小且信號(hào)噪聲比提高的光電轉(zhuǎn)換器件。 另外，制造本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件的方法以制造半導(dǎo)體區(qū)(晶體管的源極或漏極 區(qū))與光電轉(zhuǎn)換元件相鄰且隔離區(qū)位于其間的方法為特征。連接到傳輸晶體管的柵電極的 布線布置在該隔離區(qū)上。這種結(jié)構(gòu)包括形成布置以覆蓋光電轉(zhuǎn)換元件、布線、隔離區(qū)以及該 半導(dǎo)體區(qū)的一部分的絕緣薄膜的過(guò)程。并且這種結(jié)構(gòu)以形成減輕其具有絕緣薄膜的半導(dǎo)體 區(qū)的隔離區(qū)一側(cè)上的電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)為特征。 本發(fā)明的制造方法將能夠容易地制造漏電流減小的光電轉(zhuǎn)換器件。另外，形成布 置在光電轉(zhuǎn)換元件上的絕緣薄膜，從而能夠減小制造時(shí)對(duì)光電轉(zhuǎn)換元件的損壞以及能夠進(jìn) 一步減小噪聲。因此，可以提供噪聲減小且信號(hào)噪聲比提高的光電轉(zhuǎn)換器件。
在下文，將參考附圖具體地描述實(shí)施方案。(像素電路及其驅(qū)動(dòng))
首先，光電轉(zhuǎn)換器件的像素電路構(gòu)造的實(shí)例在圖4A中說(shuō)明并且其驅(qū)動(dòng)在圖4B中 說(shuō)明。圖4A說(shuō)明一個(gè)像素的電路構(gòu)造。像素包括光電轉(zhuǎn)換元件或光電二極管201，例如，傳 輸晶體管203，復(fù)位晶體管202，放大晶體管204和選擇晶體管205。這里，電源線由"Vdd" 表示并且輸出目的地由"206"表示。 在光電二極管201中，其陽(yáng)極接地。其陰極連接到傳輸晶體管203的源極。另外， 光電二極管201的陰極可以適合于用作傳輸晶體管203的源極。傳輸晶體管203的漏極形 成FD區(qū)207。另外，傳輸晶體管203的柵電極(也稱作傳輸柵電極)施加有驅(qū)動(dòng)傳輸晶體
5管的電壓q)tX。而且，復(fù)位晶體管202的漏極連接到電源Vdd。其源極形成FD區(qū)207。另夕卜，
復(fù)位晶體管的柵電極施加有驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管的電壓tpres。放大晶體管204的漏極連接到電
源Vdd ;源極連接到選擇晶體管205的漏極；以及柵電極連接到FD區(qū)207。選擇晶體管205 的漏極連接到放大晶體管204的源極并且源極連接到輸出線路206。并且，選擇晶體管205 的柵電極連接到由垂直選擇電路(附圖中沒(méi)有示出)驅(qū)動(dòng)的垂直選擇線路。
具有這種電路構(gòu)造的像素將例如如圖4B中的脈沖圖中示出地驅(qū)動(dòng)。高電平的
cpres導(dǎo)通復(fù)位晶體管202以向fd區(qū)207提供復(fù)位電勢(shì)。同時(shí)，tptx達(dá)到高電平以向光電
二極管201提供復(fù)位電勢(shì)。然后，tptX達(dá)到低電平使得電載流子累積在光電二極管201中。 (psel達(dá)到高電平使得基于FD區(qū)207的復(fù)位電勢(shì)的輸出被輸出到輸出線路206。在(ptx再 次達(dá)到高電平之后，光電二極管201的電載流子轉(zhuǎn)移到FD區(qū)207，使得在電荷轉(zhuǎn)移到輸出線 路206之后輸出基于FD區(qū)207的電勢(shì)的信號(hào)。這里，高電平和低電平指預(yù)先確定的電壓。 例如，+5￥和(^等。另外，對(duì)于(ptX，提供負(fù)電壓例如-lV例如作為充分切斷傳輸晶體管的 電壓，使得電載流子累積在光電二極管201中。 本發(fā)明將不局限于這里說(shuō)明的電路構(gòu)造和驅(qū)動(dòng)，而是例如可適合于缺少傳輸晶體 管的電路構(gòu)造或者具有共享放大晶體管的多個(gè)光電二極管的電路構(gòu)造。另外，連接部分適 合于共享布線連接和雜質(zhì)區(qū)。 另外，半導(dǎo)體襯底作為材料襯底表示為"襯底"，但是其將包括下面描述的材料襯 底經(jīng)歷處理的情況。例如，形成一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)等的狀態(tài)的元件，處于一系列制造過(guò)程 中間的元件；或者經(jīng)歷一系列制造過(guò)程的元件可以稱作襯底。而且，隔離區(qū)將相鄰元件電隔 離，換句話說(shuō)，可理解成電隔離元件的活性區(qū)。 在下文，將通過(guò)呈現(xiàn)實(shí)施方案詳細(xì)地描述本發(fā)明。(第一實(shí)施方案)
為了描述本實(shí)施方案，圖3說(shuō)明圖4A中說(shuō)明的像素的一部分的平面布置。具體地， 圖3說(shuō)明光電二極管201、傳輸晶體管203、 FD區(qū)207和放大晶體管204。當(dāng)以相應(yīng)方式描 述圖3和圖4時(shí)，n型半導(dǎo)體區(qū)103適應(yīng)光電二極管201 ，并且柵電極包括在傳輸晶體管203 的布線109中。在下文，將采用布線109以簡(jiǎn)化描述。該柵電極109由選自n型多晶硅和經(jīng) 歷硅化的多晶硅的材料形成。n型半導(dǎo)體區(qū)104對(duì)應(yīng)于FD區(qū)207。另外，作為與光電二極 管相鄰且隔離區(qū)存在于其間的元件，為了描述本實(shí)施方案包括放大晶體管204。存在放大晶 體管204的漏極105，放大晶體管204的源極204以及放大晶體管204的柵電極106。 n型 半導(dǎo)體區(qū)105作為放大晶體管204的漏極區(qū)與n型半導(dǎo)體區(qū)103相鄰以適應(yīng)光電二極管， 且隔離區(qū)存在于其間。這里，該漏極105提供有來(lái)自電源Vdd的電壓。另外，白色方塊表示 接觸位置。接下來(lái)，沿著線A-B-C的示意剖面在圖1中說(shuō)明。存在n型半導(dǎo)體襯底101。存 在P型半導(dǎo)體區(qū)102和n型半導(dǎo)體區(qū)103。 n型半導(dǎo)體區(qū)103是與p型半導(dǎo)體區(qū)102 —起 形成PN結(jié)的光電轉(zhuǎn)換元件的一部分。柵電極109將在光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生并且在n型半導(dǎo) 體區(qū)103中累積的電荷轉(zhuǎn)移到n型半導(dǎo)體區(qū)104。這里，n型半導(dǎo)體區(qū)104是FD區(qū)并且用 作傳輸晶體管的漏極。并且放大晶體管示出為與光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的元件。存在放大晶體 管的漏極105、源極106和柵電極110。 n型半導(dǎo)體區(qū)105和106的雜質(zhì)濃度高于上述n型 半導(dǎo)體區(qū)103。另外，來(lái)自電源Vdd的電壓輸入到n型半導(dǎo)體區(qū)105。隔離區(qū)107是L0C0S 結(jié)構(gòu)。P型半導(dǎo)體區(qū)108的雜質(zhì)濃度高于p型半導(dǎo)體區(qū)102。隔離區(qū)107可以是L0C0S(硅 的局部氧化)結(jié)構(gòu)或STI(淺槽隔離)結(jié)構(gòu)。可以使p型半導(dǎo)體區(qū)108用作通道停止區(qū)。n型半導(dǎo)體區(qū)113的雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體區(qū)104和105等，并且形成晶體管的LDD (輕摻 雜漏)結(jié)構(gòu)。并且，n型半導(dǎo)體區(qū)114布置在n型半導(dǎo)體區(qū)105和與其相鄰的隔離區(qū)107之 間。這里可以說(shuō)，n型半導(dǎo)體區(qū)114布置在n型半導(dǎo)體區(qū)105和通道停止區(qū)108之間。這 里n型半導(dǎo)體區(qū)114的雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體區(qū)105。可以說(shuō)，n型半導(dǎo)體區(qū)105和114 適應(yīng)放大晶體管的漏極。側(cè)壁111在與晶體管的柵電極的通道相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成LDD結(jié) 構(gòu)的情況下使用。氧化物薄膜112布置在n型半導(dǎo)體區(qū)114、隔離區(qū)107、柵電極或向柵電 極提供電勢(shì)的布線109以及n型半導(dǎo)體區(qū)103上。氧化物薄膜112可以用來(lái)形成n型半導(dǎo) 體區(qū)114。 這里，將描述本實(shí)施方案的問(wèn)題，也就是漏電流的機(jī)制。隔離區(qū)趨向于變得更細(xì)。 在將傳輸晶體管的柵電極或其布線布置在該隔離區(qū)上的情況下，多數(shù)載流子偶爾增加以增 加其在隔離區(qū)的較低部中的半導(dǎo)體區(qū)中的有效濃度。然后，大的電場(chǎng)偶爾在構(gòu)成與光電轉(zhuǎn) 換元件相鄰的元件并且位于具有增加有效濃度的半導(dǎo)體區(qū)與相反導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)之 間的半導(dǎo)體區(qū)中產(chǎn)生，以產(chǎn)生漏電流。具體地，電子指定為看作光電轉(zhuǎn)換器件的信號(hào)的電 荷，并且將描述上述晶體管是n型晶體管的情況。 如在先前的描述中，光電轉(zhuǎn)換器件具有在光電轉(zhuǎn)換元件中累積電荷的時(shí)期。在該 累積時(shí)期中，負(fù)電壓偶爾施加到傳輸晶體管的柵電極和布線109。在下文，為了簡(jiǎn)單，柵電極 和將電壓施加到柵電極的布線將描述成柵電極。柵電極適合于且布置在隔離區(qū)107上的這 種驅(qū)動(dòng)因柵電極109的電勢(shì)而產(chǎn)生隔離區(qū)107的較低部中的半導(dǎo)體區(qū)的有效濃度的變化。 在本實(shí)施方案中，在P型半導(dǎo)體區(qū)的通道停止區(qū)108中，作為多數(shù)載流子的電子空穴的濃度 增加以有效地增加雜質(zhì)濃度。然后，大的電場(chǎng)在P型半導(dǎo)體區(qū)108和n型半導(dǎo)體區(qū)105之間 產(chǎn)生并且易于產(chǎn)生漏電流。并且該漏電流在與n型半導(dǎo)體區(qū)105相鄰的n型半導(dǎo)體區(qū)103 等中流動(dòng)以用作噪聲。這里，本實(shí)施方案提供有通道停止區(qū)108。但是同樣在沒(méi)有提供通道 停止區(qū)108的情況下，p型半導(dǎo)體區(qū)102的有效濃度在柵電極109布置于其中的隔離區(qū)107 的較低部中增加，產(chǎn)生類似的問(wèn)題。而且，在本實(shí)施方案中，電壓從電源Vdd輸入到n型半 導(dǎo)體區(qū)105。在這種情況下，產(chǎn)生更大的電場(chǎng)以產(chǎn)生更大的漏電流。另外，柵電極109的材 料偶爾增加P型半導(dǎo)體區(qū)108的有效濃度。其材料選自例如上述n型多晶硅和多晶硅的硅 化物。 因此，在本實(shí)施方案中布置雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體區(qū)105的n型半導(dǎo)體區(qū)114。 n型半導(dǎo)體區(qū)114和n型半導(dǎo)體區(qū)105以及形成LDD結(jié)構(gòu)的n型半導(dǎo)體區(qū)113形成漏極。 也就是，換句話說(shuō)，構(gòu)造晶體管的漏極或源極的n型半導(dǎo)體區(qū)以包括除了通道側(cè)上的LDD結(jié) 構(gòu)之外存在于隔離區(qū)一側(cè)上具有低雜質(zhì)濃度的部分。該n型半導(dǎo)體區(qū)114將能夠減輕具有 有效增強(qiáng)濃度的P型半導(dǎo)體區(qū)108和n型半導(dǎo)體區(qū)105之間的電場(chǎng)并且減小漏電流。漏極 或源極的一部分包含具有低雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體區(qū)。從而，接觸孔偶爾在接觸形成時(shí)在 具有低雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體區(qū)上形成。然后，偶爾影響接觸電阻。因此，僅在特別有效的 位置，期望地形成具有低雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體區(qū)。例如，像本實(shí)施方案中一樣電源電壓施 加到的n型半導(dǎo)體區(qū)105是期望的。 另外，同時(shí)，n型半導(dǎo)體區(qū)113具有LDD結(jié)構(gòu)，從而可以減小短通道效應(yīng)，而且可以 減小噪聲。 這里，在其柵電極109的電勢(shì)為負(fù)的情況下，漏電流更易于產(chǎn)生。因此，布置n型半導(dǎo)體區(qū)114是有效的。另外，柵電極109的材料是包括隔離區(qū)107的較低部中功函數(shù)差 異的材料的情況，以及通道停止區(qū)108存在于隔離區(qū)107的較低部中的情況是類似的。
這里，在柵電極109提供有導(dǎo)通晶體管的電壓的情況下，通道停止區(qū)108位于隔離 區(qū)107的較低部中的情況也將能夠降低噪聲。因此，通道停止區(qū)108和n型半導(dǎo)體區(qū)114 的布置將能夠提供噪聲因柵電極109的電勢(shì)而減小的光電轉(zhuǎn)換器件。(第二實(shí)施方案)
圖2D說(shuō)明第二實(shí)施方案中的光電轉(zhuǎn)換器件的示意剖面。并且，圖2A-2D說(shuō)明描述 制造方法的示意剖面。不像圖1中的第一實(shí)施方案，圖2D特征在于使用相同的過(guò)程形成n 型半導(dǎo)體區(qū)113和114。另外，包括相同功能的構(gòu)造共享相同的符號(hào)并且以相同的表達(dá)描 述。 將以從圖2A開(kāi)始的順序描述制造過(guò)程。首先，p型半導(dǎo)體區(qū)102在n型半導(dǎo)體襯 底101中形成并且氧化物薄膜在表面上生長(zhǎng)例如15nm-25nm。而且，氮化硅薄膜沉積例如 100nm-200nm。此后，氮化硅薄膜通過(guò)對(duì)隔離區(qū)使用掩模由光刻法經(jīng)歷圖案形成。并且，硼 離子例如以自對(duì)準(zhǔn)方式注入到其圖案以形成P型半導(dǎo)體區(qū)的通道停止區(qū)108。此后，使用普 通LOCOS方法生長(zhǎng)隔離區(qū)107例如300nm-500nm。以及，沉積多晶硅薄膜250nm-350nm以 使用光刻法形成晶體管的柵電極或布線109或110，并且過(guò)程轉(zhuǎn)到圖2A。這里，在形成隔離 區(qū)107之后在穿透隔離區(qū)107的條件下，通道停止區(qū)108可以由離子注入形成。這里隔離 區(qū)107的薄膜厚度最終將是大約220nm-270nm。 并且光刻膠掩模通過(guò)光刻法經(jīng)歷圖案形成從而由離子注入形成構(gòu)成光電二極管 的n型半導(dǎo)體區(qū)103。而且，注入例如磷離子以形成具有低雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體區(qū)113和 114，它們形成晶體管中的LDD結(jié)構(gòu)。 此后，形成作為絕緣薄膜的氧化物薄膜。使用TEOS(四乙氧基甲硅烷)氣體等，使 用CVD(化學(xué)汽相沉積)方法形成例如100nm-300nm的氧化物薄膜115，以獲得圖2B中的形 狀。這里氧化物薄膜115經(jīng)歷圖案形成并且用作掩模，使得可以形成具有高雜質(zhì)濃度的區(qū) 域104和105。而且，保護(hù)構(gòu)成光電二極管的n型半導(dǎo)體區(qū)103是可能的。下面將描述細(xì) 節(jié)。 掩模材料(附圖中沒(méi)有示出)例如光刻膠等在氧化物薄膜115上形成并且經(jīng)歷圖 案形成以提供掩模。并且，氧化物薄膜115使用該掩模經(jīng)歷圖案形成以形成圖2C中晶體 管的柵電極109和110的側(cè)壁111以及氧化物薄膜112。側(cè)壁111可以在用于形成雜質(zhì)濃 度高于n型半導(dǎo)體區(qū)113的n型半導(dǎo)體區(qū)104U05和106的離子注入的情況下用作掩模。 另外，氧化物薄膜112延伸到形成晶體管的漏極或源極的部分以覆蓋柵電極109和隔離區(qū) 107。在形成n型半導(dǎo)體區(qū)105的情況下，氧化物薄膜112用作掩模。并且在氧化物薄膜 112延伸的較低部中可以容易地形成具有雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體區(qū)105的n型半導(dǎo)體區(qū) 114的結(jié)構(gòu)。這里離子注入的過(guò)程在圖2C中說(shuō)明。離子注入的部分由箭頭指示。具體地， 使用氧化物薄膜112和側(cè)壁111作為掩模，砷離子例如以自對(duì)準(zhǔn)方式注入。在該情況下，以 比上述磷離子注入的情況下更大的劑量執(zhí)行砷離子注入。從而，晶體管的漏極在包括n型 半導(dǎo)體區(qū)104、 105和106以及雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體區(qū)104、 105和106的n型半導(dǎo)體區(qū) 113和114的結(jié)構(gòu)中形成。 而且，作為此后的過(guò)程，其氧化物薄膜112被覆蓋并且層間絕緣薄膜在半導(dǎo)體襯 底上形成。接觸開(kāi)口 (所謂接觸孔)在層間絕緣薄膜中形成。導(dǎo)電材料在接觸孔中形成。并且連接到n型半導(dǎo)體區(qū)105等的接觸。在經(jīng)歷形成布線、濾色器等的過(guò)程，形成光電轉(zhuǎn)換 器件。 這里，該氧化物薄膜112不僅布置在n型半導(dǎo)體區(qū)104、柵電極109和隔離區(qū)107 上，而且也布置在n型半導(dǎo)體區(qū)103上。從而，保護(hù)構(gòu)成光電二極管的n型半導(dǎo)體區(qū)103免 受例如干法刻蝕的損壞是可能的。另外，氮化物薄膜可以布置在氧化物薄膜112與n型半 導(dǎo)體區(qū)103之間。該層疊可以是相反的次序，但是用作反射減小。在該情況下，可以提供厚 度為40nm-60nm的氮化物薄膜以及提供厚度大約為150nm-200nm的氧化物薄膜。
另外，在隔離區(qū)107的寬度較短的情況下，層疊隔離區(qū)107的圖案和柵電極109的 圖案的準(zhǔn)確度將偶爾導(dǎo)致使得柵電極109變得更接近n型半導(dǎo)體區(qū)105。因此，可以使隔離 區(qū)107上的氧化物薄膜112擴(kuò)展到不小于0. 2 ii m，并且如果可能的話，從隔離區(qū)107的端截 面到n型半導(dǎo)體區(qū)105 —側(cè)大約0. 3 ii m-O. 4 ii m。從而，使柵電極109和n型半導(dǎo)體區(qū)105 分離是可能的。同樣在柵電極109的圖案形成時(shí)位移發(fā)生的情況下，噪聲的減小將變得可 行。 本實(shí)施方案提供有通道停止區(qū)108，但是它可能消除。另外，通道停止區(qū)108的至 少一部分可以提供有雜質(zhì)濃度高于通道停止區(qū)108的p型半導(dǎo)體區(qū)。在該情況下，將可獲 得光電轉(zhuǎn)換器件的電荷的驅(qū)動(dòng)調(diào)用轉(zhuǎn)移中噪聲的減小。 另外，在本實(shí)施方案中，晶體管的LDD結(jié)構(gòu)中隔離區(qū)107—側(cè)上具有低雜質(zhì)濃度的 n型半導(dǎo)體區(qū)113和具有低雜質(zhì)濃度的n型半導(dǎo)體區(qū)114通過(guò)相同的過(guò)程形成。從而，簡(jiǎn)化 過(guò)程同時(shí)可以提高晶體管的性能，并且將可獲得具有較少噪聲的光電轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)然，n型 半導(dǎo)體區(qū)113和n型半導(dǎo)體區(qū)114可以使用另一個(gè)過(guò)程形成。 但是，使用本實(shí)施方案的制造方法，在隔離區(qū)107和n型半導(dǎo)體區(qū)105之間不形成 n型半導(dǎo)體區(qū)114是可能的。例如，在形成n型半導(dǎo)體區(qū)114的情況下，使覆蓋n型半導(dǎo)體 區(qū)103的光刻膠掩模延伸以到達(dá)隔離區(qū)107和柵電極110之間的活性區(qū)的一部分。以及， 執(zhí)行形成n型半導(dǎo)體區(qū)114的離子注入。以及形成圖2B中說(shuō)明的絕緣薄膜115并且隨后 的過(guò)程繼續(xù)。經(jīng)歷這種過(guò)程之后，形成結(jié)構(gòu)以在隔離區(qū)107和n型半導(dǎo)體區(qū)105之間不形 成n型半導(dǎo)體區(qū)114也是可能的。而且，該結(jié)構(gòu)可以減輕柵電極109與n型半導(dǎo)體區(qū)105 之間的電場(chǎng)。 至此，已經(jīng)描述了本實(shí)施方案。與第一實(shí)施方案類似，本實(shí)施方案的光電轉(zhuǎn)換器件 包括布置在隔離區(qū)107上的傳輸晶體管的柵電極以及向柵電極提供電勢(shì)的布線109。在該 情況下，n型半導(dǎo)體區(qū)114在隔離區(qū)107與同隔離區(qū)107相鄰的n型半導(dǎo)體區(qū)105之間形 成，從而噪聲的減小將變得可行。 另外，因?yàn)榫w管具有LDD結(jié)構(gòu)，可以減小短通道效應(yīng)，而且，可以提供噪聲進(jìn)一 步減小的光電轉(zhuǎn)換器件。另外，LDD結(jié)構(gòu)中的n型半導(dǎo)體區(qū)113和n型半導(dǎo)體區(qū)114可以 相同的過(guò)程形成，從而能夠減少過(guò)程。另外，在形成n型半導(dǎo)體區(qū)113和n型半導(dǎo)體區(qū)114 的情況下用作掩模的側(cè)壁111，以及氧化物薄膜112可以由相同的氧化物薄膜115形成。另 外，氧化物薄膜112布置到n型半導(dǎo)體區(qū)103上，從而可以減小制造期間因刻蝕等對(duì)n型半 導(dǎo)體區(qū)103的損壞。因此，可以形成具有更少噪聲的光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換器件。(應(yīng)用 于攝像系統(tǒng)) 圖5是作為將在上述實(shí)施方案中描述的光電轉(zhuǎn)換器件應(yīng)用于攝像系統(tǒng)的實(shí)例，應(yīng)
9用于數(shù)字靜止照相機(jī)的情況下的框圖。 包括快門1、攝像透鏡2和光圈3的光學(xué)系統(tǒng)14是將光取入光電轉(zhuǎn)換器件4中以 形成圖像的構(gòu)造?？扉Tl控制到光電轉(zhuǎn)換器件4的曝光。入射光使用攝像透鏡2聚焦到光 電轉(zhuǎn)換器件4上。在該情況下，使用光圈3控制光量?？扉Tl等可以消除。
從光電轉(zhuǎn)換器件4輸出的與入射光相對(duì)應(yīng)的信號(hào)在圖像信號(hào)處理電路5中經(jīng)歷處 理并且使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)6從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)。而且，輸出的 數(shù)字信號(hào)在信號(hào)處理單元7中經(jīng)歷算術(shù)運(yùn)算以產(chǎn)生拍攝的圖像數(shù)據(jù)。與攝影師的操作模式 設(shè)置相對(duì)應(yīng)，拍攝的圖像數(shù)據(jù)可以累積到安裝于數(shù)字靜止照相機(jī)中的存儲(chǔ)器10中，并且可 以通過(guò)外部接口 (I/F)單元13傳送到外部設(shè)備例如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。另外，拍攝的圖像 數(shù)據(jù)可以通過(guò)控制記錄介質(zhì)的接口 (I/F)單元ll存儲(chǔ)在數(shù)字靜止照相機(jī)中的可拆卸存儲(chǔ) 介質(zhì)12中。 使用定時(shí)發(fā)生器8控制光電轉(zhuǎn)換器件4、圖像信號(hào)處理電路5、 A/D轉(zhuǎn)換器6和信 號(hào)處理單元7。另外，使用控制單元和算術(shù)運(yùn)算單元9控制整個(gè)系統(tǒng)。另外，那些系統(tǒng)可以 通過(guò)相同的過(guò)程在與光電轉(zhuǎn)換器件4相同的半導(dǎo)體襯底上形成。 因此，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件在攝像系統(tǒng)中使用，從而提供具有良好信號(hào)噪聲比 的噪聲減小的攝像系統(tǒng)將變得可能。另外，因?yàn)樵肼曇苍诰?xì)像素中減小，因此，可以使用 具有更多像素的光電轉(zhuǎn)換器件或小型光電轉(zhuǎn)換器件，并且可以提供更高性能的攝像系統(tǒng)。 這里，存在其他攝像系統(tǒng)例如攝影機(jī)和傳真機(jī)等。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，噪聲減小且SN比提高的光電轉(zhuǎn)換器件將變得可獲得。另 外，因?yàn)樵肼曇苍诰?xì)像素中減小，因此，可以使用具有更多像素的光電轉(zhuǎn)換器件或小型光 電轉(zhuǎn)換器件，并且可以提供更高性能的攝像系統(tǒng)。 另外，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，導(dǎo)電類型和制造方法將不局限于各個(gè)實(shí)施方案。例 如，半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)電類型和像素構(gòu)造將不局限于上述實(shí)施方案。例如，各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)可以 根據(jù)其制造過(guò)程由多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)制成，只要可以提供類似的功能。 雖然已經(jīng)參考實(shí)例實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于公 開(kāi)的實(shí)例實(shí)施方案。下面權(quán)利要求的范圍將與最廣泛的解釋一致，以便包括所有這種修改 以及等價(jià)的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，該光電轉(zhuǎn)換器件包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)；第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)，用于與第一半導(dǎo)體區(qū)的一部分一起形成光電轉(zhuǎn)換元件；傳輸柵電極，將在光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)；元件隔離區(qū)，用于將光電轉(zhuǎn)換元件與同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體管電隔離；第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)，被布置成將元件隔離區(qū)夾在第四半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)之間，以使得第四半導(dǎo)體區(qū)形成同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體管的源極或漏極；以及布置在元件隔離區(qū)上用于將電壓施加到傳輸柵電極的布線，其中，所述方法包括第一步驟，在第一半導(dǎo)體區(qū)中形成第二半導(dǎo)體區(qū)和第三半導(dǎo)體區(qū)；第二步驟，形成所述傳輸柵電極、所述布線以及同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體管的柵電極；第三步驟，形成絕緣薄膜，該絕緣薄膜覆蓋第二半導(dǎo)體區(qū)、所述布線、整個(gè)元件隔離區(qū)、元件隔離區(qū)和同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體管的柵電極之間的活性區(qū)的一部分；以及第四步驟，通過(guò)以所述絕緣薄膜作為掩模將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入到所述活性區(qū)中未由所述絕緣薄膜所覆蓋的部分，以形成第四半導(dǎo)體區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，還包括第五步驟，形成覆蓋所述絕緣薄膜的層間絕緣薄膜，以及在層間絕緣薄膜中形成與第 四半導(dǎo)體區(qū)對(duì)應(yīng)的用于接觸的開(kāi)口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中在第二步驟期間，至少在所述活性區(qū)的一部分上形成第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)；以及在第四步驟期間，將側(cè)壁用作掩模來(lái)執(zhí)行離子注入以形成第四半導(dǎo)體區(qū)，從而使得第 四半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度高于第五半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中在第三步驟期間，所述絕緣薄膜在同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體管的柵電極中形成側(cè)壁。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中在第二步驟期間，由多晶硅形成所述傳輸柵、所述布線和同光電轉(zhuǎn)換元件相鄰的晶體 管的柵電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中 在第三步驟期間，所述絕緣薄膜是氧化物薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中在第四步驟期間，所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)包括As。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中 在第四步驟期間，所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)是砷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中 還將所述絕緣薄膜布置在光電轉(zhuǎn)換元件上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中 還將所述絕緣薄膜布置在光電轉(zhuǎn)換元件上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其中 在第三步驟之前形成氮化物薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法。光電轉(zhuǎn)換器件包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)；與第一半導(dǎo)體區(qū)的一部分一起用作光電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)；將在光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電載流子轉(zhuǎn)移到第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)的柵電極。而且，該光電轉(zhuǎn)換器件還包括將第二半導(dǎo)體區(qū)與同第二半導(dǎo)體區(qū)相鄰的第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)電隔離的隔離區(qū)。用于將電壓施加到柵電極的布線布置在隔離區(qū)上。這里，雜質(zhì)濃度低于第四半導(dǎo)體區(qū)的第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)位于第四半導(dǎo)體區(qū)和隔離區(qū)之間。
文檔編號(hào)H01L31/00GK101714568SQ20091025264
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者浦賢一郎, 片岡有三, 福元嘉彥 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社