專利名稱：固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能提高單位像素(unit pixel)的光電轉(zhuǎn)換效率(photoelectric conversion efficiency)的固態(tài)圖像拾取裝置(solid-state imagepickup device)，以及該裝置的制造方法。
背景技術：
互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型固態(tài)圖像拾取裝置，是一種圖像傳感器(image sensor)，包括像素區(qū)以及驅(qū)動像素區(qū)并處理信號的外圍電路(peripheral circuit)。外圍電路的小型化技術已廣泛用于像素區(qū)。此外，新近發(fā)展的精密CMOS型固態(tài)圖像拾取裝置的像素的元件隔離(element-isolation)中，在外圍電路的情況下使用了淺槽隔離(STI)方法。
圖7是顯示公知常用CMOS圖像傳感器的示意結構的截面圖。
在圖7中，CMOS圖像傳感器包括n型硅半導體襯底1；設置在n型硅半導體襯底1上的p型半導體阱區(qū)2；p+型空穴積累層3、n型信號電荷積累區(qū)4、讀取區(qū)11、n+型讀取部件(FD)12、以及用于淺槽隔離(STI)的槽5，它們設置于p型半導體阱區(qū)2中。絕緣材料6，例如氧化硅，嵌在槽5中，并且p+型STI側(cè)壁層7設置于絕緣材料6的外面。讀取柵極(reading gate)9設置于讀取區(qū)11的上方，二者之間設置有絕緣膜8。復位柵極(reset gate)10與讀取柵極9鄰近設置。這樣的CMOS圖像傳感器的光接收部件由嵌入式光電二極管構成，該光電二極管包括設置于襯底頂面的空穴積累層3和設置在空穴積累層3下方的信號電荷積累區(qū)4(見日本未審專利申請公開第2002-231929號)。

發(fā)明內(nèi)容
在圖7所示的CMOS圖像傳感器中，由抑制暗電流產(chǎn)生的觀點看，STI側(cè)壁層7具有至少一確定寬度(厚度)，也就是說，具有至少一確定濃度。然而，當STI側(cè)壁層7具有一確定寬度或更大寬度時，光電二極管的信號電荷積累區(qū)4的有效面積減小，導致待處理的電荷量的減少。因此，為了增加電荷量，即每單位面積光電二極管處理的飽和信號量(信號電荷的量)，采用一種方法，其不僅增加信號電荷積累區(qū)4的n+層的雜質(zhì)濃度(impurityconcentration)，而且增加表面p+層的雜質(zhì)濃度和設置在信號電荷積累層4下面的阱區(qū)2的p層的雜質(zhì)濃度。
然而，在具有如此結構的固態(tài)圖像拾取裝置中，信號電荷積累區(qū)4的n+層與表面p+層之間的電場容易增強。電場的增強不利地增加了暗電流和白點(white spot)。而且，為了增加光電二極管每單位面積處理的電荷量，當信號電荷積累區(qū)4的n+層的雜質(zhì)濃度增加時，因空穴積累層3的電場增強，從而易于產(chǎn)生白點。
鑒于這些情況作出本發(fā)明，并期望提供一種固態(tài)圖像拾取裝置，其中可提高單位像素的光電轉(zhuǎn)換效率，并可改善涉及例如白點的問題的特性，還提供了制造該裝置的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種固態(tài)圖像拾取裝置，其中，包括具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)的光電轉(zhuǎn)換部件的多個像素在設置于半導體襯底上的阱區(qū)中二維排列，固態(tài)圖像拾取裝置包括阱區(qū)表面上的電隔離像素的元件隔離絕緣膜；元件隔離絕緣膜下面的電隔離像素的第一隔離擴散層；以及第一隔離擴散層下面的電隔離像素的第二隔離擴散層，其中電荷積累區(qū)設置于由第一隔離擴散層和第二隔離擴散層圍繞的阱區(qū)內(nèi)，第一隔離擴散層的相應于電荷積累區(qū)和第一隔離擴散層之間的邊界的內(nèi)周部分形成突入電荷積累區(qū)的突出區(qū)，具有第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)在突出區(qū)內(nèi)混合，電荷積累區(qū)的與電荷積累區(qū)和第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于突出區(qū)下面，并鄰接或靠近第二隔離擴散層設置。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中，多個包括具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)的光電轉(zhuǎn)換部件的像素在半導體襯底上形成的阱區(qū)中二維排列，該方法包括步驟在阱區(qū)的表面形成元件隔離絕緣膜，元件隔離絕緣膜將像素電隔離；在阱區(qū)中形成第一隔離擴散層，第一隔離擴散層在元件隔離絕緣膜下面將像素電隔離，并具有突出區(qū)，在該突出區(qū)中，第一隔離擴散層的相應于與電荷積累區(qū)的邊界的內(nèi)周部分突入電荷積累區(qū)；在阱區(qū)中形成第二隔離擴散層，第二隔離擴散層在第一隔離擴散層下面將像素電隔離；以及在阱區(qū)中為每個像素形成光電轉(zhuǎn)換部件，其中光電轉(zhuǎn)換部件通過元件隔離絕緣膜、第一隔離擴散層和第二隔離擴散層彼此電隔離，其中，形成光電轉(zhuǎn)換部件的步驟包括步驟在由第一隔離擴散層和第二隔離擴散層圍繞的阱區(qū)和第一隔離擴散層的突出區(qū)中注入用于形成電荷積累區(qū)的雜質(zhì)離子；并且熱擴散通過離子注入步驟注入阱區(qū)中的雜質(zhì)，使電荷積累區(qū)的與電荷積累區(qū)和第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于突出區(qū)下面，并鄰接或靠近第二隔離擴散層設置。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中，多個包括具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)的光電轉(zhuǎn)換部件的像素在半導體襯底上形成的阱區(qū)中二維排列，該方法包括步驟在阱區(qū)的表面形成元件隔離絕緣膜，元件隔離絕緣膜將像素電隔離；在阱區(qū)中形成第一隔離擴散層，第一隔離擴散層在元件隔離絕緣膜下面電隔離像素并具有突出區(qū)，其中，第一隔離擴散層的相應于與電荷積累區(qū)的邊界的內(nèi)周部分突入電荷積累區(qū)中；在阱區(qū)內(nèi)形成第二隔離擴散層，第二隔離擴散層在第一隔離擴散層下面電隔離像素；以及在阱區(qū)中為每個像素形成光電轉(zhuǎn)換部件，其中光電轉(zhuǎn)換部件通過元件隔離絕緣膜、第一隔離擴散層和第二隔離擴散層彼此電隔離，其中形成光電轉(zhuǎn)換部件的步驟包括步驟在由第一隔離擴散層和第二隔離擴散層環(huán)繞的阱區(qū)中注入用于形成電荷積累區(qū)的雜質(zhì)離子；并且熱擴散通過離子注入步驟注入阱區(qū)中的雜質(zhì)，使電荷積累區(qū)的與電荷積累區(qū)和第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于突出區(qū)下面，并鄰接或靠近第二隔離擴散層設置，并且第一隔離擴散層的突出區(qū)以具有第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)混合的狀態(tài)形成。


圖1是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；圖2是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；圖3是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；
圖4是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；圖5是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；圖6是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示；以及圖7是顯示公知常用CMOS圖像傳感器的示意結構的剖視圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置，與電荷積累區(qū)和第一隔離擴散層之間的邊界相應的第一隔離擴散層的內(nèi)周部分形成突入電荷積累區(qū)的突出區(qū)，電荷積累區(qū)的與光電轉(zhuǎn)換部件的電荷積累區(qū)和第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于該突出區(qū)下面，并鄰接第二隔離擴散層或靠近第二隔離擴散層設置，并且該突出區(qū)以具有第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)混合的狀態(tài)形成。
此結構可增大像素中的光電轉(zhuǎn)換部件的電荷積累區(qū)(面積)，從而提高單位像素的光電轉(zhuǎn)換效率。
第一實施例現(xiàn)在將參照

根據(jù)本發(fā)明一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置和生產(chǎn)該裝置的方法。
圖1-3是顯示制備根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示。
根據(jù)第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置20包括第一導電類型半導體襯底，例如n型硅襯底21。第二導電類型，例如p型半導體阱區(qū)22設置于n型硅襯底21上。在p型半導體阱區(qū)22中，多個像素30按二維陣列設置，每個像素包括用作光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD(像素30包括用于提取積累在光電二極管PD中的信號電荷的晶體管(未示出))。用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的元件隔離絕緣膜23被設置來面向p型半導體阱區(qū)22的表面。而且，用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的p型第一隔離擴散層24設置于p型半導體阱區(qū)22的表面，所述表面設置于元件隔離絕緣膜23之下。此外，用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的p型第二隔離擴散層25設置于p型半導體阱區(qū)22中第一隔離擴散層24之下。在p型半導體阱區(qū)22的表面上設置絕緣膜26。
光電二極管PD設置于由p型半導體阱區(qū)22、第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22中，并且包括積累由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號電荷的第一導電類型n型電荷積累區(qū)27。在本實施例中，光電二極管PD還包括設置于n型電荷積累區(qū)27的表面上的第二導電類型p+積累層28。這樣的光電二極管PD形成具有空穴積累二極管(HAD)結構的圖像傳感器。
在該光電二極管PD中，p+積累層28具有抑制由于界面能級(interfacelevel)引起的暗電流和白點的功能。第一隔離擴散層24更可靠地隔離相鄰光電二極管PD。此外，第二隔離擴散層25就深度方向上隔離相鄰光電二極管PD的功能加倍。
現(xiàn)在將參照圖1至3說明制備固態(tài)圖像拾取裝置20的方法。
首先，如圖1所示，p型半導體阱區(qū)22形成于n型硅襯底21上。其后，通過光刻法(photolithography)在p型半導體阱區(qū)22上構圖隔離圖案，該隔離圖案用于使包括作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的像素30彼此隔離。然后，通過一次或多次注入雜質(zhì)離子在深度方向上形成p型第二隔離擴散層25。在這種情況下，離子注入過程中的劑量為大約1×1011到1×1014cm-2。另外，第二隔離擴散層25具有約0.05到10μm的寬度d1。這樣，第二隔離擴散層25的寬度d1被設置成上述尺寸，另外，只要能進行所述工序，線寬d1盡可能減小。于是，寬度d1被控制為比元件隔離絕緣膜23的線寬尺寸d2小。因而，用于充分延伸n型電荷積累區(qū)27的電荷積累面積的延伸區(qū)29形成于p型半導體阱區(qū)22的一區(qū)域中，該區(qū)域設置于元件隔離絕緣膜23之下且于第二隔離擴散層25內(nèi)側(cè)。
其后，通過光刻法在p型半導體阱區(qū)22的表面上構圖用于使包括作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的像素30彼此隔離的元件隔離圖案。然后通過注入雜質(zhì)離子在第二隔離擴散層25正上方形成p型第一隔離擴散層24。在這種情況下，離子注入過程中的劑量為大約1×1011到1×1014cm-2。另外，第一隔離擴散層24被形成來使得第一隔離擴散層24的在水平方向上的寬度與元件隔離絕緣膜23的線寬d2基本上相同。因此，如圖2所示，第一隔離擴散層24的相應于電荷積累區(qū)27與第一隔離擴散層24之間的邊界的內(nèi)周部分突入電荷積累區(qū)27，從而形成突出區(qū)24A。
此外，通過光刻法在p型半導體阱區(qū)22的表面上構圖用于使包括光電二極管PD的像素30彼此隔離的元件隔離圖案。然后，由例如氧化硅(SiO2)構成的元件隔離絕緣膜23形成于第一隔離擴散層24上，從而彼此重疊。其后，在由第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22和第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A中，經(jīng)過元件隔離絕緣膜23中形成的開口23A和元件隔離絕緣膜23以例如約1×1012到1×1014cm-2的劑量注入雜質(zhì)離子。從而，形成具有與開口23A相應的面積的n型電荷積累區(qū)27，同時第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A變成如下狀態(tài)，其中具有第一隔離擴散層24的導電類型的雜質(zhì)，例如p型雜質(zhì)，與具有電荷積累區(qū)27的導電類型的雜質(zhì)，例如n型雜質(zhì)混合。通過形成雜質(zhì)在突出區(qū)24A中混合的狀態(tài)，電荷積累區(qū)27附近的n層和p層之間的結的電場被減小。其后，在n型電荷積累區(qū)27的表面注入具有例如5×1017cm3或更高的高濃度的p型雜質(zhì)離子，并使其擴散從而形成p+積累層28。
其后，具有圖2所示結構的固態(tài)圖像拾取裝置20被裝入熱擴散爐(圖中未顯示)，并在預定溫度，例如在1000℃的環(huán)境下，被加熱預定時間，例如10秒。從而，n型電荷積累區(qū)27的雜質(zhì)在p型半導體阱區(qū)22中熱擴散。從而，如圖3所示，n型電荷積累區(qū)27在光電二極管PD的深度方向和與深度方向正交的方向，至少在與光電二極管PD的深度方向正交的方向上延伸。因此，n型電荷積累區(qū)27被形成來使得在突出區(qū)24A之下，n型電荷積累區(qū)27的外周部分鄰接第二隔離擴散層25或鄰近其設置。這里，術語“鄰近”的意思是n型電荷積累區(qū)27朝p型第二隔離擴散層25延伸延伸區(qū)29的寬度的至少一半。
根據(jù)第一實施例的固態(tài)圖像拾取裝置20及其制造方法，在形成作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的步驟中，光電二極管PD的電荷積累區(qū)27通過離子注入在由第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22中形成；另外，雜質(zhì)離子注入在第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A中。通過隨后的熱擴散，n型電荷積累區(qū)27的周邊部分在突出區(qū)24A下方與第二隔離擴散層25鄰接或鄰近其設置。因此，可以容易地在第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A下方形成電荷積累區(qū)27。此結構可增大像素中光電轉(zhuǎn)換部件的電荷積累區(qū)(面積)，從而提高單位像素的光電轉(zhuǎn)換效率，并增加飽和信號量。此外，與公知的光電換能器不同，光電換能器的雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)濃度不會過度增加，因此可抑制缺陷像素的產(chǎn)生，例如白點。另外，突出區(qū)24A以具有第一隔離擴散層24的導電類型的雜質(zhì)與具有電荷積累區(qū)27的導電類型的雜質(zhì)混合的狀態(tài)形成。從而，電荷積累區(qū)27中的n層與p層之間的結的電場可減小。由此，抑制了電子的產(chǎn)生，于是可抑制暗電流和白點的產(chǎn)生。
第二實施例現(xiàn)在將參照圖4-6說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置和制備該裝置的方法。
圖4-6是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的工序中相關部件的結構的圖示。
如實施例1顯示的情形中那樣，根據(jù)第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置40也包括第一導電類型半導體襯底，例如n型硅襯底21。第二導電類型，例如p型半導體阱區(qū)22設置于n型硅襯底21上。在p型半導體阱區(qū)22中，多個像素30按二維陣列設置，每個像素包括用作光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD。用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的元件隔離絕緣膜23被設置為面向p型半導體阱區(qū)22的表面。此外，用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的p型第一隔離擴散層24設置于p型半導體阱區(qū)22的表面，所述表面設置于元件隔離絕緣膜23之下。此外，用于將相鄰單位像素30彼此電隔離的p型第二隔離擴散層25設置于p型半導體阱區(qū)22內(nèi)第一隔離擴散層24下面。絕緣膜26設置在p型半導體阱區(qū)22的表面上。
光電二極管PD設置于由p型半導體阱區(qū)22、第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22中，并且包括積累由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號電荷的第一導電類型n型電荷積累區(qū)27。光電二極管PD還包括設置于n型電荷積累區(qū)27的表面上的第二導電類型p+積累層28。這樣的光電二極管PD形成具有HAD結構的圖像傳感器。
現(xiàn)在將參照圖4-6說明制備固態(tài)圖像拾取裝置40的方法。
首先，如圖4所示，p型半導體阱區(qū)22形成于n型硅襯底21上。其后，用于使包括作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的像素30彼此隔離的隔離圖案通過光刻法被構圖在p型半導體阱區(qū)22上。然后，通過一次或多次注入雜質(zhì)離子，在深度方向上形成p型第二隔離擴散層25。在這種情況下，離子注入過程中的劑量為大約1×1011到1×1014cm-2。第二隔離擴散層25的寬度d1被控制為比元件隔離絕緣膜23的線寬尺寸d2小。從而，用于充分延伸n型電荷積累區(qū)27的電荷積累面積的延伸區(qū)29形成于p型半導體阱區(qū)22的一區(qū)域中，該區(qū)域設置于第一隔離擴散層24下方且于第二隔離擴散層25內(nèi)側(cè)。
其后，用于使包括作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的像素30彼此隔離的元件隔離圖案通過光刻法被構圖在p型半導體阱區(qū)22的表面上。然后，在第二隔離擴散層25正上方通過注入雜質(zhì)離子形成p型第一隔離擴散層24。在這種情況下，離子注入過程中的劑量為大約1×1011到1×1014cm-2。另外，第一隔離擴散層24被形成來使得第一隔離擴散層24的在水平方向上的寬度與元件隔離絕緣膜23的線寬d2基本上相同。因此，如圖5所示，第一隔離擴散層24的與電荷積累區(qū)27和第一隔離擴散層24之間的邊界相應的內(nèi)周部分形成突入電荷積累區(qū)27內(nèi)預定尺寸的突出區(qū)24A。
進一步，用于使包括光電二極管PD的像素30彼此隔離的元件隔離圖案通過光刻法構圖在p型半導體阱區(qū)22的表面上。然后，由例如氧化硅(SiO2)構成的元件隔離絕緣膜23形成于第一隔離擴散層24上，從而彼此重疊。其后，在由第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22中，通過元件隔離絕緣膜23中形成的開口23A以例如大約1×1012到1×1014cm-2的劑量注入雜質(zhì)離子。從而，形成具有與開口23A相應的面積的n型電荷積累區(qū)27。其后，在n型電荷積累區(qū)27的表面注入具有例如5×1017cm3或更高的高濃度的p型雜質(zhì)離子，并使之擴散從而形成p+積累層28。
隨后，具有圖5所示結構的固態(tài)圖像拾取裝置40被裝入熱擴散爐(圖中未顯示)中，并在預定溫度，例如在1000℃的環(huán)境下被加熱預定時間，例如10秒。從而，n型電荷積累區(qū)27的雜質(zhì)在p型半導體阱區(qū)22中熱擴散，即經(jīng)歷快速熱退火(rapid thermal annealing，RTA)。從而，如圖6所示，n型電荷積累區(qū)27在光電二極管PD的深度方向上和與深度方向正交的方向上，至少在與光電二極管PD的深度方向正交的方向上延伸。于是，n型電荷積累區(qū)27被形成來使得n型電荷積累區(qū)27的外周部分在突出區(qū)24A下方與第二隔離擴散層25鄰接或鄰近其設置。同時，通過離子注入而注入在n型電荷積累區(qū)27中的雜質(zhì)也在第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A中熱擴散。從而，突出區(qū)24A變成如下狀態(tài)，其中具有第一隔離擴散層24的導電類型的雜質(zhì)，例如p型雜質(zhì)，與具有電荷積累區(qū)27的導電類型的雜質(zhì)，例如n型雜質(zhì)混合。通過形成在突出區(qū)24A中p型雜質(zhì)與n型雜質(zhì)混合的狀態(tài)，電荷積累區(qū)27附近的n層和p層之間的結的電場被減少。
根據(jù)第二實施例的固態(tài)圖像拾取裝置40及其生產(chǎn)方法，在形成作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管PD的步驟中，光電二極管PD的電荷積累區(qū)27通過注入雜質(zhì)離子在由第一隔離擴散層24和第二隔離擴散層25圍繞的p型半導體阱區(qū)22中形成。通過隨后的熱擴散，n型電荷積累區(qū)27的外周部分在突出區(qū)24A下方與第二隔離擴散層25鄰接或鄰近其設置。因此，可以容易地在第一隔離擴散層24的突出區(qū)24A下面形成電荷積累區(qū)27。此結構可增加像素中光電轉(zhuǎn)換部件的電荷積累區(qū)(面積)，從而提高單位像素的光電轉(zhuǎn)換效率，并增加飽和信號量。此外，與公知光電換能器不同，光電換能器的雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)濃度不會過量增加，因此可抑制缺陷像素的產(chǎn)生，例如白點。另外，通過離子注入而注入在n型電荷積累區(qū)27中的雜質(zhì)也在突出區(qū)24A中熱擴散。因此，突出區(qū)24A處于具有第一隔離擴散層24的導電類型的雜質(zhì)與具有電荷積累區(qū)27的導電類型的雜質(zhì)混合的狀態(tài)。因此，電荷積累區(qū)27中的n層和p層之間的結的電場可減小。因而，抑制了電子的產(chǎn)生，于是可抑制暗電流和白點的產(chǎn)生。
第一實施例和第二實施例描述了光電二極管PD形成帶有HAD結構的圖像傳感器的情形，其中p+積累層28層疊于n型電荷積累區(qū)27上。然而，本發(fā)明不限于此，例如光電二極管PD可具有不包括p+積累層28的結構。
本發(fā)明不限于上述實施例。在具體結構、功能、操作以及優(yōu)點中，本發(fā)明可通過其它各種改型來實施，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。在上述實施例中，已經(jīng)描述了本發(fā)明主要應用于CMOS圖像傳感器的例子。然而，當本發(fā)明用于其它圖像拾取裝置，例如CCD圖像拾取裝置時，也可得到同樣的優(yōu)點。
本發(fā)明包含的主題與2005年2月1日向日本專利局提交的日本專利申請JP 2005-024761相關，其全部內(nèi)容通過引用而包含于此。
權利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取裝置，其中多個包括光電轉(zhuǎn)換部件的像素在半導體襯底上設置的阱區(qū)中二維地排列，該光電轉(zhuǎn)換部件具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)，該固態(tài)圖像拾取裝置包括在該阱區(qū)的表面上的電隔離該像素的元件隔離絕緣膜；在該元件隔離絕緣膜下面的電隔離該像素的第一隔離擴散層；以及在該第一隔離擴散層下面的電隔離該像素的第二隔離擴散層，其中，該電荷積累區(qū)設置于由該第一隔離擴散層和該第二隔離擴散層圍繞的該阱區(qū)中，該第一隔離擴散層的相應于該電荷積累區(qū)和該第一隔離擴散層之間的邊界的內(nèi)周部分形成突入該電荷積累區(qū)的突出區(qū)，在該突出區(qū)中，具有該第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有該電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)混合，以及該電荷積累區(qū)的與該電荷積累區(qū)和該第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于該突出區(qū)下面，并鄰接該第二隔離擴散層或鄰近其設置。
2.根據(jù)權利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，其中該第二隔離擴散層被設置為在該阱區(qū)的深度方向上延伸。
3.根據(jù)權利要求1的固態(tài)圖像拾取裝置，其中該光電轉(zhuǎn)換部件包括層疊于該電荷積累區(qū)上的空穴積累層。
4.一種制備固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中多個包括光電轉(zhuǎn)換部件的像素在半導體襯底上形成的阱區(qū)中二維地排列，該光電轉(zhuǎn)換部件具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)，所述方法包括步驟在該阱區(qū)的表面上形成元件隔離絕緣膜，該元件隔離絕緣膜電隔離該像素；在該阱區(qū)中形成第一隔離擴散層，該第一隔離擴散層在該元件隔離絕緣膜下面電隔離該像素，并具有突出區(qū)，其中該第一隔離擴散層的相應于與該電荷積累區(qū)的邊界的內(nèi)周部分突入該電荷積累區(qū)；在該阱區(qū)中形成第二隔離擴散層，該第二隔離擴散層在該第一隔離擴散層下面電隔離該像素；以及在該阱區(qū)中對每個像素形成該光電轉(zhuǎn)換部件，其中該光電轉(zhuǎn)換部件通過該元件隔離絕緣膜、該第一隔離擴散層和該第二隔離擴散層彼此電隔離，其中，形成該光電轉(zhuǎn)換部件的步驟包括步驟在由該第一隔離擴散層和該第二隔離擴散層圍繞的該阱區(qū)、以及該第一隔離擴散層的該突出區(qū)中注入用于形成該電荷積累區(qū)的雜質(zhì)離子；以及熱擴散通過該離子注入步驟在該阱區(qū)中注入的該雜質(zhì)，使得該電荷積累區(qū)的與該電荷積累區(qū)和該第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于該突出區(qū)下面，并鄰接該第二隔離擴散層或鄰近其設置。
5.一種制備固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中多個包括光電轉(zhuǎn)換部件的像素在半導體襯底上形成的阱區(qū)中二維地排列，該光電轉(zhuǎn)換部件具有積累信號電荷的電荷積累區(qū)，所述方法包括步驟在該阱區(qū)的表面上形成元件隔離絕緣膜，該元件隔離絕緣膜電隔離該像素；在該阱區(qū)中形成第一隔離擴散層，該第一隔離擴散層在該元件隔離絕緣膜下面電隔離該像素，并具有突出區(qū)，其中該第一隔離擴散層的相應于與該電荷積累區(qū)的邊界的內(nèi)周部分突入該電荷積累區(qū)；在該阱區(qū)中形成第二隔離擴散層，該第二隔離擴散層在該第一隔離擴散層下面電隔離該像素；以及在該阱區(qū)中對每個像素形成該光電轉(zhuǎn)換部件，其中該光電轉(zhuǎn)換部件通過該元件隔離絕緣膜、該第一隔離擴散層、以及該第二隔離擴散層彼此電隔離，其中，形成該光電轉(zhuǎn)換部件的步驟包括步驟在由該第一隔離擴散層和該第二隔離擴散層圍繞的該阱區(qū)中注入用于形成該電荷積累區(qū)的雜質(zhì)離子；以及熱擴散通過該離子注入步驟注入該阱區(qū)中的雜質(zhì)，使得該電荷積累區(qū)的與該電荷積累區(qū)和該第二隔離擴散層之間的邊界相應的部分設置于該突出區(qū)下面，并鄰接該第二隔離擴散層或鄰近其設置，并且該第一隔離擴散層的該突出區(qū)以具有該第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有該電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)混合的狀態(tài)形成。
6.根據(jù)權利要求4或5的制備固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中該第二隔離擴散層被形成為在該阱區(qū)的深度方向上延伸。
7.根據(jù)權利要求4或5的制備固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中該光電轉(zhuǎn)換部件包括層疊于該電荷積累區(qū)上的空穴積累層。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法。該固態(tài)圖像拾取裝置包括阱區(qū)表面上的電隔離像素的元件隔離絕緣膜；第一隔離擴散層，其在元件隔離絕緣膜下面電隔離像素；以及第二隔離擴散層，其在第一隔離擴散層下面電隔離像素，其中電荷積累區(qū)設置于由第一和第二隔離擴散層圍繞的阱區(qū)中，第一隔離擴散層的內(nèi)周部分形成突出區(qū)，具有第一隔離擴散層的導電類型的雜質(zhì)和具有電荷積累區(qū)的導電類型的雜質(zhì)在突出區(qū)中混合，并且電荷積累區(qū)的在電荷積累區(qū)和第二隔離擴散層之間的部分在突出區(qū)下鄰接或鄰近第二隔離擴散層。
文檔編號H04N5/367GK1819252SQ20061006736
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月5日 優(yōu)先權日2005年2月1日
發(fā)明者田谷圭司, 阿部秀司, 大橋正典, 正垣敦, 山本敦彥, 古川雅一 申請人:索尼株式會社