專利名稱：固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的制造方法以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的制造方法以及電子裝置。
背景技術(shù)：
在固態(tài)攝像裝置中，獲取到的圖像的質(zhì)量取決于暗時(shí)的特性。因此，在固態(tài)攝像裝置中，減少流入光電轉(zhuǎn)換單元中的引起暗電流的微小漏電流是很重要的，這是影響圖像質(zhì)量的重要因素之一。生成漏電流的原因之一是元件隔離單元的界面上生成的電子。一般說來，氧化膜和半導(dǎo)體基板的界面存在一些問題。具體地，由于應(yīng)力和蝕刻損傷被積累，在元件隔離單元的附近容易出現(xiàn)缺陷，并成為暗電流成分的生成源。在相關(guān)技術(shù)中，為了抑制暗電流成分的生成，提出了一種以高濃度的P型區(qū)圍繞元件隔離單元附近區(qū)域的結(jié)構(gòu)(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第2005-123280號(hào)和第2007-134639號(hào))。詳細(xì)地，通過根據(jù)相關(guān)技術(shù)的該結(jié)構(gòu)，通過增加元件隔離單元的界面的P型區(qū)的濃度，抑制了暗電流在界面上的生成量。日本未經(jīng)審查的專利公開第2005-123280號(hào)和第2007-134639號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的任何結(jié)構(gòu)用于抑制在界面上的暗電流成分的生成量。然而，由于抑制暗電流成分的區(qū)域是有限制的，暗電流成分的生成量不為零。已生成的暗電流成分向具有相同濃度的區(qū)域或比P型區(qū)域具有更低濃度(濃度低)的區(qū)域擴(kuò)散。在日本未經(jīng)審查的專利公開第2005-123280號(hào)和第2007-134639號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)的情況下，已生成的電子在生成電子的區(qū)域周圍的P型區(qū)中擴(kuò)散，一部分已生成的電子流入具有N型正電位的光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極管)。圖11示出了在日本未經(jīng)審查的專利公開第2005-123280號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)I的情況下在元件隔離單元的界面上生成的電子的流動(dòng)，圖12示出了在日本未經(jīng)審查的專利公開第2007-134639號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)2的情況下在元件隔離單元的界面上生成的電子的流動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，希望提供一種能夠進(jìn)一步可靠地抑制在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的負(fù)面影響的固態(tài)攝像裝置、該固態(tài)攝像裝置的制造方法以及包括用作攝像單元(圖像獲取單元)的該固態(tài)攝像裝置的電子裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；以及擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)攝像裝置可以作為攝像單元(圖像獲取單元)用于諸如具有攝像功能的個(gè)人數(shù)字助理等電子裝置(諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)或移動(dòng)電話)中。在通過元件隔離單元在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離而形成的固態(tài)攝像裝置中，擴(kuò)散阻止單元阻止了在元件隔離單元的界面上生成的暗電流向周圍區(qū)域擴(kuò)散。如上所述，相較于抑制暗電流成分的生成的相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu)，即相較于暗電流成分的生成量不為零的相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu)，無須抑制在元件隔離單元的界面上的暗電流成分的生成，而是通過阻止已生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散，可以減少暗電流成分對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的影響。根據(jù)本發(fā)明，由于阻止了在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分向周圍區(qū)域的擴(kuò)散，可以進(jìn)一步可靠地抑制暗電流成分對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的負(fù)面影響。


圖1是示意性地示出了應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的系統(tǒng)配置的系統(tǒng)配置圖；圖2是示出了單位像素的電路配置的示例的電路圖；圖3是示出了根據(jù)示例I的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4是示出了根據(jù)示例2的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖；圖5是示出了流入相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)I和2以及示例2的結(jié)構(gòu)的光電二極管的電流量的模擬結(jié)果的圖；圖6是示出了第二區(qū)域在深度方向上的寬度為5nm、10nm和20nm的情況下，流入示例2的結(jié)構(gòu)的光電二極管的電流量的模擬結(jié)果的圖；圖7是示出了根據(jù)示例3的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8A和8B是圖示了根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)的制造方法的第一示例的制造步驟的步驟截面圖；圖9A和9B是圖示了根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)的制造方法的第二示例的制造步驟的步驟截面圖；圖1OA和IOB是圖示了根據(jù)示例3的像素結(jié)構(gòu)的制造方法的制造步驟的步驟截面圖；圖11是示出了在相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)I的情況下在元件隔離絕緣膜的界面上生成的電子的流動(dòng)的圖；圖12是示出了在相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)2的情況下在元件隔離絕緣膜的界面上生成的電子的流動(dòng)的圖；圖13是示出了作為本發(fā)明的實(shí)施例的電子裝置的攝像裝置的配置示例的框圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施例(在下文中，稱為“實(shí)施例”)進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例，這些實(shí)施例的各種數(shù)值和材料都僅是示例。在以下描述中，相同組件或具有相同功能的組件使用相同附圖標(biāo)記，將省略重復(fù)描述。將按照以下列順序進(jìn)行描述:1.關(guān)于本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的制造方法以及電子裝置的概述
2.實(shí)施例2-1.系統(tǒng)配置2-2.單位像素的電路配置2-3.在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分2-4.示例 I2-5.示例 22-6.示例 32-7.制造方法3.應(yīng)用示例4.電子裝置5.本發(fā)明的配置1.關(guān)于本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的制造方法以及電子裝置的概述本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置具有包括元件隔離單元的配置，該元件隔離單元在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離。元件隔離單元包括用于將光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域和除了光電轉(zhuǎn)換單元之外的元件區(qū)分隔開的側(cè)面。對(duì)于元件隔離單元，例如可以使用眾所周知的淺溝槽隔離(STI)或硅局部氧化(LOCOS)。用于在光電轉(zhuǎn)換單兀中光電轉(zhuǎn)換的電荷的任何傳輸方法都可以用于本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置中。換言之，本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置可以是以電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器為代表的電荷傳輸型固態(tài)攝像裝置，或者可以是以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器為代表的放大型固態(tài)攝像裝置。在包括元件隔離單元的固態(tài)攝像裝置中，由于應(yīng)力和蝕刻損傷被積累，元件隔離單元附近區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)問題并成為暗電流成分的生成源。本發(fā)明的固態(tài)攝像裝置包括擴(kuò)散阻止單元，該擴(kuò)散阻止單元用于阻止在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分向圍繞暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域擴(kuò)散。最好是至少沿著元件隔離單元的底面形成擴(kuò)散阻止單元，以阻止在元件隔離單元的至少底面的界面中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散。不僅沿著底面形成擴(kuò)散阻止單元，可以沿著元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁形成擴(kuò)散阻止單元。因此，可以阻止在光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁的界面上生成的暗電流成分向光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的區(qū)域擴(kuò)散。取代沿著元件隔離單元的在光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁形成擴(kuò)散阻止單元的是，也可以采用設(shè)置第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域的配置，該第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域比光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度，以通過第一區(qū)域覆蓋光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁。此時(shí)，認(rèn)為第一區(qū)域被形成為比元件隔離單元的底面深。第一區(qū)域發(fā)揮的作用是抑制元件隔離單元在光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁的界面上的暗電流成分的生成。當(dāng)采用該配置以通過第一區(qū)域覆蓋元件隔離單元在光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁側(cè)的時(shí)候，擴(kuò)散阻止單元沿著底面形成于元件隔離單元的底面?zhèn)?。在這種情況下有可能的是，擴(kuò)散阻止單元的結(jié)構(gòu)是第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域沿著元件隔離單元的底面形成。此時(shí)，認(rèn)為第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度設(shè)置為比第一導(dǎo)電型的阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低。另外，第二區(qū)域在深度方向上的寬度(厚度)優(yōu)選為大約5nm 50nm，期望的是第二區(qū)域形成為比第一區(qū)域的底面具有更淺的底面深度。
或者可能的是，擴(kuò)散阻止單元具有第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域沿著所述元件隔離單元的底面與底面相隔僅預(yù)定間隔而形成的配置。此時(shí)，認(rèn)為第三區(qū)域的雜質(zhì)濃度設(shè)置為比第一導(dǎo)電型的阱區(qū)的雜質(zhì)濃度高。第三區(qū)域優(yōu)選地形成為使得其底面比第一區(qū)域的底面淺，并且期望的是第三區(qū)域設(shè)置為在深度方向上與所述元件隔離單元的底面相隔5nm 10nm。優(yōu)選地，施加了固定電位的元件區(qū)被認(rèn)為是設(shè)置在元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)。在元件區(qū)中，通過施加固定電位以生成電場(chǎng)。因此，暗電流成分向周圍區(qū)域的擴(kuò)散被擴(kuò)散阻止單元阻止，并且暗電流成分被元件區(qū)中的電場(chǎng)吸引，并被引導(dǎo)至元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的方向，然后流入所述元件區(qū)。從上述觀點(diǎn)來看，擴(kuò)散阻止單元包括用作導(dǎo)向單元的側(cè)面，以在元件區(qū)中生成的電場(chǎng)的作用下，將在元件隔離單元的底面部中生成的暗電流成分引導(dǎo)至元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的方向。換言之，通過施加固定電位，被擴(kuò)散阻止單元阻止了擴(kuò)散的暗電流成分被元件區(qū)中生成的電場(chǎng)吸引并流入元件區(qū)。此時(shí)，最好是沿著位于元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)上的側(cè)壁形成擴(kuò)散阻止單元在元件區(qū)側(cè)的端部，以與元件區(qū)相接觸。因此，有可能的是，被元件區(qū)的電場(chǎng)吸引并被引導(dǎo)至元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的方向的暗電流成分進(jìn)一步可靠地流入元件區(qū)。在諸如CMOS圖像傳感器等放大型固態(tài)攝像裝置中，形成有像素晶體管的區(qū)域可以用作設(shè)置在元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)上的元件區(qū)。通常，電源電位被施加給像素晶體管的源/漏區(qū)。因此，施加有電源電位的像素晶體管的源/漏區(qū)是設(shè)置在元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)上的元件區(qū)。然而，元件區(qū)不局限于像素晶體管的源/漏區(qū)，可以使用任何區(qū)域，只要這個(gè)區(qū)域是施加了固定電位的元件區(qū)。當(dāng)像素晶體管設(shè)置在元件隔離單元的與光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)的時(shí)候，元件隔離單元將光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域和元件區(qū)隔離，該元件區(qū)是除了光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域之外的元件區(qū)并且其中形成有像素晶體管。例如可以使用復(fù)位晶體管和放大晶體管作為像素晶體管，所述復(fù)位晶體管對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行復(fù)位，來自于光電轉(zhuǎn)換單元的電荷被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)，所述放大晶體管對(duì)與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行放大和輸出，來自于所述光電轉(zhuǎn)換單兀的電荷被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。通常，當(dāng)那些晶體管由N溝道晶體管形成時(shí)，電源電位被施加給漏區(qū)，當(dāng)那些晶體管由P溝道晶體管形成時(shí)，電源電位被施加給源區(qū)。最好如下執(zhí)行包括擴(kuò)散阻止單元的固態(tài)攝像裝置的制造，其中，第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域是沿著元件隔離單元的底面而形成的。換言之，在形成元件隔離單元之前，或在形成元件隔離單元之后，將覆蓋元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入光電轉(zhuǎn)換單元和元件隔離單元之間的區(qū)域。接著，以不會(huì)使阱區(qū)的導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)的程度的劑量，通過設(shè)置注入范圍Rp以使得與所述元件隔離單元具有相同深度的能量，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成元件隔離單元的掩模的開口區(qū)?；蛘撸谛纬稍綦x單元之前，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入元件隔離單元的形成區(qū)，以便分布在元件隔離單元的深處附近。接著，將覆蓋元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入光電轉(zhuǎn)換單元和元件隔離單元之間的區(qū)域。優(yōu)選地如下執(zhí)行包括擴(kuò)散阻止單元的固態(tài)攝像裝置的制造，其中，第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域是沿著元件隔離單元的底面與底面相隔僅預(yù)定間隔而形成的。換言之，在形成元件隔離單元之前，或在形成元件隔離單元之后，將覆蓋元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入光電轉(zhuǎn)換單元和元件隔離單元之間的區(qū)域。接著，通過設(shè)置注入范圍Rp以使得比元件隔離單元具有更深的深度的能量，將第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成元件隔離單元的掩模的開口區(qū)。2.實(shí)施例在描述實(shí)施例之前，將對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)的固態(tài)攝像裝置，例如作為一種放大型固態(tài)攝像裝置的CMOS圖像傳感器的配置進(jìn)行描述。2-1.系統(tǒng)配置圖1是示意性地示出了 CMOS圖像傳感器的系統(tǒng)配置的系統(tǒng)配置圖。此處，CMOS圖像傳感器是通過應(yīng)用CMOS工藝或部分使用CMOS工藝制造而成的圖像傳感器。根據(jù)本應(yīng)用示例的CMOS圖像傳感器10包括形成于半導(dǎo)體基板(在下文中，在某些情況下稱為“芯片”)11上的像素陣列單元12、以與像素陣列單元12相同的方式集成在芯片11上的外圍電路單元。在示例中，用作外圍電路單元的例如可以是行掃描單元13、列處理單元14、列掃描單元15以及系統(tǒng)控制單元16。在像素陣列單元12中，單位像素(在下文中，在某些情況下簡(jiǎn)稱為“像素”)以矩陣形式二維布置，各個(gè)像素包括根據(jù)入射光的光量生成電荷量的光電荷并將其積累在內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換單元。各單位像素的詳細(xì)電路配置將在稍后進(jìn)行描述。進(jìn)一步地，在像素陣列單元12中，像素驅(qū)動(dòng)線17相對(duì)于矩陣形式的像素排列針對(duì)各個(gè)像素行沿水平方向/行方向(像素行中像素的排列方向)布線，垂直信號(hào)線18沿垂直方向/列方向(像素列中像素的排列方向)布線。像素驅(qū)動(dòng)線17以行為單位傳輸從行掃描單元13輸出的用于驅(qū)動(dòng)像素的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在圖1中，像素驅(qū)動(dòng)線17表示為一條布線，然而其不限于一條布線。像素驅(qū)動(dòng)線17的一端連接至與行掃描單元13的各行對(duì)應(yīng)的輸出端。行掃描單元13由移位寄存器、地址譯碼器等配置而成，例如是以行為單位驅(qū)動(dòng)像素陣列單元12的各像素的像素驅(qū)動(dòng)單元。行掃描單元13的詳細(xì)配置未示出；然而，通常，行掃描單元具有包括讀出掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)兩種掃描系統(tǒng)的配置。讀出掃描系統(tǒng)選擇性地以行為單位依次掃描像素陣列單元12的單位像素，以從單位像素讀出信號(hào)。從單位像素讀出的信號(hào)為模擬信號(hào)。針對(duì)讀出掃描系統(tǒng)執(zhí)行讀出掃描的讀出行，清除掃描系統(tǒng)僅僅比讀出掃描提前快門速度的時(shí)間以進(jìn)行清除掃描。由于不必要的電荷通過清除掃描系統(tǒng)進(jìn)行的清除掃描從讀出行的單位像素的光電轉(zhuǎn)換元件被清除，光電轉(zhuǎn)換元件被復(fù)位。然后，通過清除掃描系統(tǒng)對(duì)不必要的電荷進(jìn)行清除(復(fù)位)，執(zhí)行了所謂的電子快門操作。此處，電子快門操作是指除去光電轉(zhuǎn)換元件的光電荷并開始新的曝光(開始光電荷的積累)的操作。由讀出掃描系統(tǒng)進(jìn)行的讀出操作所讀出的信號(hào)對(duì)應(yīng)于上次讀出操作或電子快門操作之后入射的光量。從上次讀出操作進(jìn)行的讀出時(shí)刻或電子快門操作進(jìn)行的清除時(shí)刻到當(dāng)前讀出操作進(jìn)行的讀出時(shí)刻的時(shí)段是單位像素的光電荷的積累時(shí)段(曝光時(shí)段)。從被行掃描單元13選擇性地掃描的像素行的各單位像素輸出的信號(hào)通過垂直信號(hào)線18被提供給列處理單元14。列處理單元14對(duì)通過垂直線號(hào)線18從選定行的各像素輸出的信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理，并在信號(hào)處理之后為像素陣列單元12的各像素列臨時(shí)保持像素信號(hào)。通常，列處理單元14接收單位像素的信號(hào)并對(duì)接收到的信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理，例如通過相關(guān)雙采樣(CDS)進(jìn)行去噪、信號(hào)放大、模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換等。通過去噪，可以除去諸如放大晶體管的閾值的變化等像素的唯一固定模式噪聲或復(fù)位噪聲。所列舉的信號(hào)處理只是示例，其不限于這些信號(hào)處理。列掃描單元15由移位寄存器、地址譯碼器等配置而成，并依次選擇與列處理單元14的像素列對(duì)應(yīng)的單位電路。通過列掃描單元15進(jìn)行的選擇性掃描，在列處理單元14中經(jīng)過信號(hào)處理的像素信號(hào)被依次輸出到水平總線19，并通過水平總線19被傳輸?shù)叫酒?1外部。系統(tǒng)控制單元16接收從芯片11外部施加的時(shí)鐘、命令操作模式的數(shù)據(jù)等，并輸出諸如CMOS圖像傳感器10的內(nèi)部信息等數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，系統(tǒng)控制單元16包括用于生成各種時(shí)序信號(hào)的時(shí)序生成器，并基于時(shí)序生成器中生成的各種時(shí)序信號(hào)控制諸如行掃描單元
13、列處理單元14以及列掃描單元15等外圍電路單元的驅(qū)動(dòng)。2-2.單位像素的電路配置圖2是示出了單位像素20的電路配置的示例的電路圖。如圖2所示，根據(jù)電路示例的單位像素20例如將光電二極管21用作光電轉(zhuǎn)換單元。包括光電二極管21在內(nèi)，單位像素20包括四個(gè)晶體管，例如傳輸晶體管22、復(fù)位晶體管23、放大晶體管24以及選擇晶體管25。此處，例如將N溝道MOS晶體管`用作該四個(gè)晶體管22 25。然而，此處例舉的傳輸晶體管(傳輸柵極)22、復(fù)位晶體管23、放大晶體管24以及選擇晶體管25的導(dǎo)電型組合僅為示例，其不限于上述晶體管的組合。作為像素驅(qū)動(dòng)線17,針對(duì)單位像素20,例如為同一像素行的各個(gè)像素共同設(shè)置有三條驅(qū)動(dòng)線:傳輸線171、復(fù)位線172以及選擇線173。傳輸線171、復(fù)位線172以及選擇線173各自具有連接至對(duì)應(yīng)于以像素行為單位的行掃描單元13的各個(gè)像素行的輸出端的一端，并用于傳輸傳輸脈沖0TRF、復(fù)位脈沖CtRST以及選擇脈沖c^SEL，這些脈沖是用于驅(qū)動(dòng)單位像素20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在光電二極管21中，陽極連接至負(fù)側(cè)電源(例如，地面)，接收的光被光電轉(zhuǎn)換為根據(jù)其光量的電荷量的光電荷(此處為光電子)，并且將其光電荷積累。光電二極管21的陰極通過傳輸晶體管22電連接至放大晶體管24的柵極。電連接至放大晶體管24的柵極的節(jié)點(diǎn)26稱為浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)(FD)單元。傳輸晶體管22連接在光電二極管21的陰極和FD單元26之間。將高電平(例如，Vdd電平)為有效的(在下文中，稱為“高有效”)的傳輸脈沖0TRF通過傳輸線171施加到傳輸晶體管22的柵極。因此，傳輸晶體管22接通、并將在光電二極管21中經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的光電荷傳輸給FD單兀26。在復(fù)位晶體管23中，漏極和源極分別連接至像素電源Vdd和FD單元26。高有效的復(fù)位脈沖0RST通過復(fù)位線172施加到復(fù)位晶體管23的柵極。因此，復(fù)位晶體管23接通、并通過除去FD單元26的電荷以將FD單元26復(fù)位到像素電源Vdd。在放大晶體管24中，柵極和漏極分別連接至FD單元26和像素電源Vdd。在復(fù)位晶體管23進(jìn)行的復(fù)位之后，放大晶體管24將FD單元26的電位輸出為復(fù)位信號(hào)(復(fù)位電平)Vreseto進(jìn)一步地，在傳輸晶體管22進(jìn)行的信號(hào)電荷的傳輸之后，放大晶體管24將FD單兀26的電位輸出為光積累信號(hào)(信號(hào)電平)Vsig。在選擇晶體管25中，例如，漏極和源極分別連接至放大晶體管24的源極和垂直信號(hào)線18。高有效的選擇脈沖Φ SEL通過選擇線173施加到選擇晶體管25的柵極。因此，選擇晶體管25接通、并通過將單位像素20設(shè)置為處于選擇性的狀態(tài)而將從放大晶體管24輸出的信號(hào)輸出至垂直信號(hào)線18。此處，選擇晶體管25具有連接在放大晶體管24的源極和垂直信號(hào)線18之間的電路配置，然而，選擇晶體管可以具有連接在像素電源Vdd和放大晶體管24的漏極之間的電路配置。另外，單位像素20不限于四個(gè)晶體管的像素配置。例如，可以使用采用了放大晶體管24和選擇晶體管25兩者的三個(gè)晶體管的像素配置，可以使用像素電路的任何配置。2-3.在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分在根據(jù)上述應(yīng)用示例的諸如CMOS圖像傳感器10等固態(tài)攝像裝置中，通過在以矩陣形式布置的單位像素20之間形成元件隔離單元(元件隔離絕緣膜)，在單位像素20、SP在光電二極管21之間實(shí)現(xiàn)了元件隔離。STI或LOCOS是眾所周知的元件隔離單元。如上所述，具體地，由于應(yīng)力和蝕刻損傷積累，元件隔離單元的附近區(qū)域容易出現(xiàn)問題，并成為暗電流成分的生成源。暗電流成分是影響圖像質(zhì)量的因素之一。為了減少在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分對(duì)光電二極管21的影響，在本實(shí)施例中，在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分被擴(kuò)散阻止單元阻止向周圍區(qū)域擴(kuò)散，該擴(kuò)散阻止單元是至少沿著元件隔離單元的底面形成的。在下文中，將對(duì)阻止在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散的擴(kuò)散阻止單元的詳細(xì)示例進(jìn)行描述。2-4.示例 I圖3是示出了根據(jù)示例I的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖。此處，對(duì)于半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型，將以第一導(dǎo)電類型為P型和第二導(dǎo)電類型為N型的情況為例進(jìn)行描述，然而，另一方面，第一導(dǎo)電類型可以是N型，第二導(dǎo)電類型可以是P型。其以相同的方式應(yīng)用在下述示例中。如圖3所示，根據(jù)示例I的像素結(jié)構(gòu)30a具有采用阱結(jié)構(gòu)的配置，該阱結(jié)構(gòu)包括在諸如硅基板等半導(dǎo)體(未圖示)上形成的P型阱區(qū)31。P型阱區(qū)31的雜質(zhì)濃度例如大約為 3 X IO17Cm 3 5 X IO17Cm 3。用作光電轉(zhuǎn)換單元的光電二極管21由P型阱區(qū)31和形成于阱區(qū)31上的N型半導(dǎo)體區(qū)32形成為PN結(jié)型光電二極管。在光電二極管21中，N型半導(dǎo)體區(qū)32是積累了通過光電轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)電荷(此處為電子)的信號(hào)電荷累積區(qū)。光電二極管21具有P型半導(dǎo)體區(qū)(P層)33形成于位于N型半導(dǎo)體區(qū)32和基板表面之間的界面上的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)便是所謂的空穴累積二極管(HAD)傳感器結(jié)構(gòu)。P型半導(dǎo)體區(qū)33的作用是積累從傳感器表面生成的空穴并減少由空穴引起的暗電流。元件隔離元件34在光電二極管21 (像素之間)之間對(duì)每個(gè)光電二極管21進(jìn)行元件隔離。例如，元件隔離單元34可以使用眾所周知的由絕緣膜形成的LOCOS結(jié)構(gòu)或STI結(jié)構(gòu)。
像素晶體管35形成于元件隔離單元34的與光電二極管21相反的一側(cè)。像素晶體管35由形成于基板表面層部上的N型源區(qū)35s和漏區(qū)35d、以及布置在區(qū)域35s和35d之間的溝道上方的柵極35g構(gòu)成。在像素晶體管35中，漏區(qū)35d是通過連接至元件隔離單元34而形成的。另外，正電位(固定電位)被施加到漏區(qū)35d。例如，在圖2所示像素電路的情況下，復(fù)位晶體管23或放大晶體管24用作像素晶體管35，將正電源電位Vdd施加到復(fù)位晶體管23或放大晶體管24的漏極(區(qū))。元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁被P型第一區(qū)域36覆蓋。P型第一區(qū)域36形成為比元件隔離單元34的底面深，P型第一區(qū)域36d的雜質(zhì)濃度(P++)高于(濃于)圍繞光電二極管21的P型阱區(qū)31的雜質(zhì)濃度(PO，例如，P型第一區(qū)域36d的濃度大約為 IX IO18CnT3 SXIO1WoP型第二區(qū)域374沿著底面形成于元件隔離單元34的底面?zhèn)?。第二區(qū)域374形成為使其在深度方向上的寬度(厚度)例如為大約5nm 50nm，其雜質(zhì)濃度(P__)低于(不濃于)P型阱區(qū)31的雜質(zhì)濃度(P_)。另外，第二區(qū)域37A形成為使其底面的深度比第一區(qū)域36的底面的深度淺。在根據(jù)以上配置的示例I的像素結(jié)構(gòu)30A中，由于應(yīng)力和蝕刻損傷積累，元件隔離單元34的附近容易生成問題，并成為暗電流成分的生成源。P型第一區(qū)域36發(fā)揮的作用是抑制元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁的界面上的暗電流成分的生成。另外，在日本未經(jīng)審查的專利公開第2005-123280號(hào)和第2007-134639號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)的情況下，如圖11和圖12所示，在氧化膜和元件隔離單元34之間的界面的底面部中生成的暗電流成分在具有相同濃度的區(qū)域(與圖3中的P型阱區(qū)31對(duì)應(yīng))中擴(kuò)散，其中一部分暗電流成 分流入光電二極管21。同時(shí)，在根據(jù)示例I的像素結(jié)構(gòu)30a中，P型第二區(qū)域37a作為擴(kuò)散阻止單元38設(shè)置在元件隔離單元34的底面?zhèn)?。因此，在氧化膜和元件隔離單元34之間的界面的底面部中生成的暗電流成分不會(huì)從第二區(qū)域37a向雜質(zhì)濃度高于區(qū)域37a的P型阱區(qū)31擴(kuò)散。換言之，在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域的擴(kuò)散在擴(kuò)散阻止單元38的作用下被阻止了。另外，在元件隔離單元34的與光電二極管21相反的一側(cè)，設(shè)置有像素晶體管，例如，正電位被施加給漏區(qū)35d。通過施加正電位，在漏區(qū)35d中生成了電場(chǎng)。因此，如圖3中箭頭所示，在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分被像素晶體管35的漏區(qū)35d的電場(chǎng)吸引、并通過第二區(qū)域37a被弓I導(dǎo)至與光電二極管21相反的方向。然后，最后，暗電流成分從第二區(qū)域374的在像素晶體管35側(cè)的端部流入漏區(qū)35d，而不會(huì)擴(kuò)散至P型阱區(qū)31。換言之，通過第二區(qū)域37a阻止暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散，以及在像素晶體管35的漏區(qū)35d的電場(chǎng)的作用下，主要在元件隔離單元34的底面的界面中生成的暗電流成分被提取到像素晶體管35的漏區(qū)35d，而不流入光電二極管21中。2-5.示例 2圖4是示出了根據(jù)示例2的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖。從用于阻止主要在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散的擴(kuò)散阻止單元38的結(jié)構(gòu)的角度看，根據(jù)示例2的像素結(jié)構(gòu)30b與根據(jù)示例I的像素結(jié)構(gòu)30a不同。
詳細(xì)地，以與示例I的第二區(qū)域37A相同的方式，構(gòu)成擴(kuò)散阻止單元38的第二區(qū)域37B沿著元件隔離單元34的底面而形成，并進(jìn)一步地沿著元件隔離單元34的與光電二極管21相反的一側(cè)上的側(cè)壁而形成，以連接至像素晶體管35的漏區(qū)35d。如上所述，由于擴(kuò)散阻止單元38在元件區(qū)側(cè)的端部形成為連接至像素晶體管35的漏區(qū)35d，在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分進(jìn)一步可靠地流入像素晶體管35的漏區(qū)35d。因此，相較于根據(jù)示例I的像素結(jié)構(gòu)30A，通過使用用于阻止主要在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散的擴(kuò)散阻止單元38的結(jié)構(gòu)，減少暗電流成分對(duì)光電二極管21的影響的效果被提高。圖5示出了流入示例2的光電二極管21的電流量的模擬結(jié)果。圖5示出了流入如圖11所示日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第2005-123280號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)1、圖12所示日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開第2007-134639號(hào)中公開的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)2、以及圖4所示的示例2的結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)的光電二極管21的電流量的變化的模擬結(jié)果。在圖5中，光電二極管21的電壓標(biāo)示為水平軸，流入光電二極管21的電流量標(biāo)示為垂直軸。從圖5的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)I和2，通過采用示例2的結(jié)構(gòu)，減少了流入光電二極管21的電流量。另外，圖6示出了在P型第二區(qū)域37B在深度方向上的寬度(厚度)為5nm、10nm和20nm的情況下當(dāng)以圖4所示的示例2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相同模擬時(shí)的結(jié)果。從圖6的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著P型第二區(qū)域37b在深度方向上的寬度變寬，可以減少暗電流成分對(duì)光電二極管21的影響。2-6.示例 3圖7是示出了根據(jù)示例3的單位像素的主要部分的像素結(jié)構(gòu)的截面圖。從用于阻止主要在元件隔離單元34的底面部中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域擴(kuò)散的擴(kuò)散阻止單元38的結(jié)構(gòu)的角度看，根據(jù)示例3的像素結(jié)構(gòu)30。與根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)30a和30B不同。詳細(xì)地，P型第三區(qū)域39沿著元件隔離單元34的底面在深度方向上與底面相隔預(yù)定間隔例如大約5nm IOnm而形成。第三區(qū)域39形成為使其底面比第一區(qū)域36的底面淺。P型第三區(qū)域39通過以高于P型阱區(qū)31的雜質(zhì)濃度(P_)的雜質(zhì)濃度(P+)而構(gòu)成擴(kuò)散阻止單元38。元件隔離單元34的底面和第三區(qū)域39之間的區(qū)域與P型阱區(qū)31具有相同的雜質(zhì)濃度、即低于第三區(qū)域39的雜質(zhì)濃度。如上所述，通過根據(jù)示例3的、包括由在深度方向上與元件隔離單元34的底面相隔開而形成的、雜質(zhì)濃度高于P型阱區(qū)31的P型第三區(qū)域39形成的擴(kuò)散阻止單元38的像素結(jié)構(gòu)30c，也可以獲得與根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)30A和30B相同的作用和效果。換言之，主要在元件隔離單元34的底面中生成的暗電流成分不從底面和第三區(qū)域39之間的區(qū)域向雜質(zhì)濃度高于該區(qū)域的雜質(zhì)濃度的P型第三區(qū)域39擴(kuò)散。換言之，在由第三區(qū)域39形成的擴(kuò)散阻止單元38的作用下，在元件隔離單元34的底面中生成的暗電流成分向周圍區(qū)域、即向P型阱區(qū)31的擴(kuò)散被阻止了。以與示例I的情況相同的方式，如圖7中箭頭所示，向阱區(qū)31的擴(kuò)散被阻止了的暗電流成分被像素晶體管35的漏區(qū)35d的電場(chǎng)吸引，暗電流成分通過元件隔離單元34的底面和第三區(qū)域39之間的區(qū)域被引導(dǎo)至與光電二極管21相反的方向。然后，最后，暗電流成分從元件隔離單元34的底面和第三區(qū)域39之間的區(qū)域在像素晶體管35側(cè)的端部流入漏區(qū)35d，而不流入P型阱區(qū)31。2-7.制造方法接下來，將對(duì)根據(jù)示例1、2和3的像素結(jié)構(gòu)30a、30b和30。的制造方法進(jìn)行描述。在所有示例中，P型阱區(qū)31和元件隔離單元(元件隔離絕緣區(qū))34形成于半導(dǎo)體基板上。例如，將硅基板用作半導(dǎo)體基板。元件隔離單元34形成為由例如絕緣膜形成的LOCOS結(jié)構(gòu)或STI結(jié)構(gòu)。根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)的第一示例首先，將參考圖8A和8B對(duì)根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)30A和30B的制造方法的第一示例的制造步驟進(jìn)行描述。如圖8A所示，在形成元件隔離單元34之前，或在形成元件隔離單元34之后，覆蓋元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁的P型第一區(qū)域36形成于位于元件隔離單元34和光電二極管21的形成區(qū)之間的區(qū)域中。此時(shí)，通過使用掩模41注入P型雜質(zhì)，P型第一區(qū)域36形成于元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁上，從而使P型第一區(qū)域36的深度比元件隔離單元34的底面深。為了形成上述P型第一區(qū)域36，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約40keV 80keV的注入能量、以大約I X IO13CnT2 I X IO14CnT2的劑量注入硼。接下來，如圖SB所示，在形成元件隔離單元34之后，以不會(huì)使P型阱區(qū)31的導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)的程度的劑量，并且通過設(shè)置注入范圍Rp以使得與元件隔離單元34具有幾乎相同深度的能量，將N型雜質(zhì)注入掩模42的基本上與元件隔離單元34相同的區(qū)域的開口區(qū)。因此，將雜質(zhì)濃度低于P型阱區(qū)31的P型第二區(qū)域37 (37a和37b)形成于元件隔離單元34的底部上。為了形成上述P型第二區(qū)域37，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約150keV 250keV的注入能量、以大約5X IO11CnT2 5X IO12CnT2的劑量注入磷?；蛘?，可以大約350keV 550keV的注入能量、以大約5X IO11CnT2 5X IO12CnT2的劑量注入砷。根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)的第二示例接下來，將參考圖9A和9B對(duì)根據(jù)示例I和2的像素結(jié)構(gòu)30A和30B的制造方法的第二示例的制造步驟進(jìn)行描述。如圖9A所示，例如，當(dāng)元件隔離單元34使用STI結(jié)構(gòu)時(shí)，在進(jìn)行硅蝕刻之后，在形成STI氧化膜之前形成P型第二區(qū)域37 (37a和37b)。詳細(xì)地，通過使用用于硅蝕刻的硬掩模43，在形成有元件隔離單元34的區(qū)域的底面的界面的附近淺淺地注入N型雜質(zhì)來形成P型第二區(qū)域37。當(dāng)元件隔離單元34使用LOCOS結(jié)構(gòu)時(shí)，通過使用用于在LOCOS氧化之前打開LOCOS形成區(qū)的掩模注入N型雜質(zhì)來形成P型第二區(qū)域37。為了形成上述P型第二區(qū)域37，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約5keV 20keV的注入能量、并且以大約5 X IO11CnT2 5 X IO12CnT2的劑量注入磷?；蛘?，可以大約IkeV IOkeV的注入能量、并且以大約5X IO11Cnr2 5X IO12CnT2的劑量注入砷。
接下來，如圖9B所示，在形成STI氧化膜之前，或在形成STI氧化膜之后，將覆蓋元件隔離單元34的側(cè)壁的P型第一區(qū)域36形成于位于元件隔離單元34和光電二極管21的形成區(qū)之間的區(qū)域中。此時(shí)，通過使用掩模44注入P型雜質(zhì)，將P型第一區(qū)域36形成于元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁上，從而使P型第一區(qū)域36的深度比元件隔離單元34的底面深。為了形成上述P型第一區(qū)域36，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約40keV 80keV的注入能量、并且以大約I X IO13CnT2 I X IO14CnT2的劑量注入硼。根據(jù)示例3的像素結(jié)構(gòu)最后，將參考圖1OA和IOB對(duì)根據(jù)示例3的像素結(jié)構(gòu)30c的制造方法的制造步驟進(jìn)行描述。如圖1OA所示，在形成元件隔離單元34之前，或在形成元件隔離單元34之后，將覆蓋元件隔離單元34的在光電二極管21側(cè)的側(cè)壁的P型第一區(qū)域36形成于位于元件隔離單元34和光電二極管21的形成區(qū)之間的區(qū)域中。此時(shí)，通過使用掩模51注入P型雜質(zhì)來形成P型第一區(qū)域36，從而使P型第一區(qū)域36的深度比元件隔離單元34的底面深。為了形成上述P型第一區(qū)域36，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約40keV 80keV的注入能量、以大約I X 1013cnT2 I X IO14CnT2的劑量注入硼。接下來，如圖1OB所示，通過設(shè)置注入范圍Rp以使得具有比元件隔離單元34深且比P型第一區(qū)域36淺的深度的能量，將P型雜質(zhì)注入掩模46的基本上與元件隔離單元34相同的區(qū)域的開口區(qū)。因此，可以將比P型阱區(qū)31具有更高雜質(zhì)濃度的P型第三區(qū)域39形成于比元件隔離單元34深的區(qū)域中。為了形成上述P型第三區(qū)域39，例如，當(dāng)元件隔離單元34的厚度為大約200nm 300nm時(shí)，可以大約70keV 150keV的注入能量、以大約I X IO12CnT2 I X IO14CnT2的劑量注入硼。3.應(yīng)用示例在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了將CMOS圖像傳感器作為示例的情況，在該CMOS圖像傳感器中，用于將根據(jù)可見光的光量的信號(hào)電荷檢測(cè)為物理量的單位像素以二維矩陣布置，但是實(shí)施例不限于此。換言之，本發(fā)明的技術(shù)可以應(yīng)用到通過元件隔離單元在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離的結(jié)構(gòu)的普通固態(tài)攝像裝置。另外，本發(fā)明的技術(shù)不限于應(yīng)用到用于檢測(cè)可見光的入射光量的分布并將其攝取為圖像的固態(tài)攝像裝置，也可以應(yīng)用到將紅外光、X射線、粒子等的入射量的分布攝取為圖像的固態(tài)攝像裝置。進(jìn)一步地，從廣義上講，可以將諸如檢測(cè)其他物理量(諸如，壓力或靜電電容)的分布并將其攝取為圖像的指紋檢測(cè)傳感器等物理量分布檢測(cè)設(shè)備設(shè)置為固態(tài)攝像裝置。固態(tài)攝像裝置可以是形成為單芯片的形式，或者可以是具有封裝有攝像單元、和信號(hào)處理單元或光學(xué)系統(tǒng)的攝像功能的模塊形式。4.電子設(shè)備本發(fā)明不限于應(yīng)用到固態(tài)攝像裝置，可以應(yīng)用到將固態(tài)攝像裝置用作圖像攝取單元(光電轉(zhuǎn)換單元)的普通電子設(shè)備，諸如，攝像裝置(諸如數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等)、具有攝像功能的個(gè)人數(shù)字助理(諸如移動(dòng)電話)、或者是將固態(tài)攝像裝置用作圖像讀出單元的復(fù)印機(jī)。可以將安裝在電子設(shè)備上的模塊形式、即照相機(jī)模塊設(shè)置為攝像裝置。攝像裝置圖13是示出了用作本發(fā)明的實(shí)施例的電子裝置的示例的攝像裝置的配置示例的框圖。如圖13所示，本發(fā)明的攝像裝置100包括:包括透鏡組101等的光學(xué)系統(tǒng)、攝像裝置102、用作照相機(jī)信號(hào)處理單元的DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示裝置105、記錄裝置106、操作系統(tǒng)107以及電源系統(tǒng)108。DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示裝置105、記錄裝置106、操作系統(tǒng)107以及電源系統(tǒng)108經(jīng)由總線109彼此連接。透鏡組101從對(duì)象獲取入射光(圖像光)，并在攝像裝置102的攝像區(qū)上形成圖像。攝像裝置102將由透鏡組101形成于攝像區(qū)上的入射光的光量以像素為單位轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并作為像素信號(hào)輸出。顯示裝置105由諸如液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示裝置等面板式顯示裝置形成，并顯示由攝像裝置102拍攝的運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像。記錄裝置106將由攝像裝置102拍攝的運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像記錄在諸如錄像帶或數(shù)字多用盤(DVD)等記錄媒介中。操作系統(tǒng)107在用戶的操作下輸出包括在攝像裝置中的各種功能的操作指令。電源系統(tǒng)108適當(dāng)?shù)貙⒏鞣N用作DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示裝置105、記錄裝置106以及操作系統(tǒng)107的操作電源的電源提供給供電對(duì)象。上述攝像裝置100應(yīng)用到攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、或諸如移動(dòng)電話等移動(dòng)裝置的照相機(jī)模塊。在攝像裝置100中，根據(jù)上述實(shí)施例的CMOS圖像傳感器可以用作攝像裝置102。5.本發(fā)明的配置本發(fā)明可以具有以下配置。(I) 一種固態(tài)攝像裝置，其包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；以及擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域。(2)根據(jù)(I)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元至少沿著所述元件隔離單元的底面形成。(3)根據(jù)⑴或者⑵所述的固態(tài)攝像裝置，其進(jìn)一步包括:第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于所述光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度。(4)根據(jù)(3)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元包括沿著所述元件隔離單元的底面形成的第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，并且所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低。(5)根據(jù)(4)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第二區(qū)域在深度方向上的寬度為5nm 50nmo
(6)根據(jù)(4)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第二區(qū)域的底面的深度形成為比所述第一區(qū)域的底面淺。(7)根據(jù)(I)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件隔離單元的與所述光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)設(shè)有施加了固定電位的元件區(qū)。(8)根據(jù)(7)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，通過施加所述固定電位，被所述擴(kuò)散阻止單元阻止了擴(kuò)散的所述暗電流成分被所述元件區(qū)中生成的電場(chǎng)吸弓I并流入所述元件區(qū)中。(9)根據(jù)(7)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元沿著所述元件隔離單元的與所述光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)的側(cè)壁形成，從而使所述擴(kuò)散阻止單元在所述元件區(qū)側(cè)的端部與所述元件區(qū)相接觸。(10)根據(jù)(7)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件區(qū)是像素晶體管的源/漏區(qū)，并且所述源/漏區(qū)施加有電源電位。(11)根據(jù)(10)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件隔離單元將所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述像素晶體管隔離。(12)根據(jù)(10)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述像素晶體管是復(fù)位晶體管，所述復(fù)位晶體管對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行復(fù)位，電荷從所述光電轉(zhuǎn)換單元被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。(13)根據(jù)(10)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述像素晶體管是放大晶體管，所述放大晶體管對(duì)與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行放大，所述電荷從所述光電轉(zhuǎn)換單元被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。(14)根據(jù)(3)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元包括第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面在深度方向上與所述底面相隔僅預(yù)定間隔而形成，并且所述第三區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度高。(15)根據(jù)(14)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域形成為其底面比所述第一區(qū)域的底面淺。(16)根據(jù)(14)所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域設(shè)置為在深度方向上與所述元件隔離單元的底面相隔5nm 10nm。(17) 一種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面而形成，所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低，所述方法包括:在形成所述元件隔離單元之前，或在形成所述元件隔離單元之后，將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域，以及以不會(huì)使所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)的程度的劑量，并且通過設(shè)置注入范圍以使得與所述元件隔離單元具有相同深度的能量，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成所述元件隔離單元的掩模的開口區(qū)中。(18) 一種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面形成，所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低，所述方法包括:在形成所述元件隔離單元之前，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述元件隔離單元的形成區(qū)中，以便分布在所述元件隔離單元的深處附近，以及將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域中。(19) 一種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面在深度方向上與所述底面相隔僅預(yù)定間隔而形成，所述第三區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度高，所述方法包括:在形成所述元件隔離單元之前，或在形成所述元件隔離單元之后，將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域中，以及通過設(shè)置注入范圍以使得具有比元件隔離單元深且比所述第一區(qū)域淺的深度的能量，將第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成所述元件隔離單元的掩模的開口區(qū)中。(20) 一種包括用作攝像單元的固態(tài)攝像裝置的電子裝置，所述固態(tài)攝像裝置如
(I) (16)之任一項(xiàng)所述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要所附權(quán)利要求書或其等同物所定義范圍之內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他要素進(jìn)行各種修改、組合、子組合以及更改。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)攝像裝置，其包括: 多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元； 元件隔離單元，其在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；以及 擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元至少沿著所述元件隔離單元的底面形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的固態(tài)攝像裝置，其進(jìn)一步包括: 第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于所述光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元包括沿著所述元件隔離單元的底面形成的第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，并且所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第二區(qū)域在深度方向上的寬度為5nm 50nmo
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第二區(qū)域的底面的深度形成為比所述第一區(qū)域的底面淺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件隔離單元的與所述光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)設(shè)有施加了固定電位的元件區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)攝像裝置， 其中，通過施加所述固定電位，被所述擴(kuò)散阻止單元阻止了擴(kuò)散的所述暗電流成分被所述元件區(qū)中生成的電場(chǎng)吸弓I并流入所述元件區(qū)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述擴(kuò)散阻止單元沿著所述元件隔離單元的與所述光電轉(zhuǎn)換單元相反的一側(cè)的側(cè)壁形成，從而使所述擴(kuò)散阻止單元在所述元件區(qū)側(cè)的端部與所述元件區(qū)相接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件區(qū)是像素晶體管的源/漏區(qū)，并且所述源/漏區(qū)施加有電源電位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述元件隔離單元將所述光電轉(zhuǎn)換單元與所述像素晶體管隔離。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述像素晶體管是復(fù)位晶體管，所述復(fù)位晶體管對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行復(fù)位，電荷從所述光電轉(zhuǎn)換單元被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述像素晶體管是放大晶體管，所述放大晶體管對(duì)與浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的電荷相對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行放大，所述電荷從所述光電轉(zhuǎn)換單元被傳輸至所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)攝像裝置， 其中，所述擴(kuò)散阻止單元包括第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面在深度方向上與所述底面相隔僅預(yù)定間隔而形成，并且 所述第三區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度高。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域形成為其底面比所述第一區(qū)域的底面淺。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固態(tài)攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域設(shè)置為在深度方向上與所述元件隔離單元的底面相隔5nm 10nm。
17.一種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面而形成，所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低，所述方法包括: 在形成所述元件隔離單元之前，或在形成所述元件隔離單元之后，將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域，以及 以不會(huì)使所述阱區(qū)的導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)的程度的劑量，并且通過設(shè)置注入范圍以使得與所述元件隔離單元具有相同深度的能量，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成所述元件隔離單元的掩模的開口區(qū)中。
18.—種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且 比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面形成，所述第二區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度低，所述方法包括: 在形成所述元件隔離單元之前，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述元件隔離單元的形成區(qū)中，以便分布在所述元件隔離單元的深處附近，以及 將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域中。
19.一種固態(tài)攝像裝置的制造方法，所述固態(tài)攝像裝置包括:多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域；第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，其形成為比所述元件隔離單元的底面深、覆蓋所述元件隔離單元的位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的側(cè)壁、并且比所述光電轉(zhuǎn)換單元周圍的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)具有更高的雜質(zhì)濃度；以及第一導(dǎo)電型的第三區(qū)域，其沿著所述元件隔離單元的底面在深度方向上與所述底面相隔僅預(yù)定間隔而形成，所述第三區(qū)域的雜質(zhì)濃度比所述阱區(qū)的雜質(zhì)濃度高，所述方法包括: 在形成所述元件隔離單元之前，或在形成所述元件隔離單元之后，將覆蓋所述元件隔離單元的側(cè)壁區(qū)域的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述元件隔離單元之間的區(qū)域中，以及通過設(shè)置注入范圍以使得具有比元件隔離單元深且比所述第一區(qū)域淺的深度的能量，將第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入形成所述元件隔離單元的掩模的開口區(qū)中。
20.一種包括用作攝像單元的固態(tài)攝像裝置的電子裝置，所述固態(tài)攝像裝置如權(quán)利要求I 16之任 一項(xiàng)所述。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固態(tài)攝像裝置、固態(tài)攝像裝置的制造方法以及電子裝置，所述固態(tài)攝像裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；元件隔離單元，其在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元之間進(jìn)行元件隔離；以及擴(kuò)散阻止單元，其用于阻止在所述元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分?jǐn)U散到圍繞所述暗電流成分的生成區(qū)的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，由于阻止了在元件隔離單元的界面上生成的暗電流成分向周圍區(qū)域的擴(kuò)散，可以進(jìn)一步可靠地抑制暗電流成分對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元的負(fù)面影響。
文檔編號(hào)H04N5/361GK103179357SQ201210520860
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者本莊亮子 申請(qǐng)人:索尼公司