專利名稱：固態(tài)圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
隨著固態(tài)圖像拾取裝置的象素單元變得越來越超微型化，尤其在CMOS(互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器(CMOS型固態(tài)圖像拾取裝置)中，頻繁地觀察到象素部分還用作結(jié)構(gòu)類似于周邊電路部分的溝道元件隔離結(jié)構(gòu)(所謂的STI淺槽隔離)。
另外，光接收部分利用掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)減少暗電流也變得很常見。
然后，當(dāng)象素部分利用上述的淺槽隔離結(jié)構(gòu)時，因為從光接收傳感器部分延伸的耗盡層到達(dá)淺槽隔離層的側(cè)壁，所以引起這樣的問題，即在此淺槽隔離層側(cè)表面的SiO2/Si交界面處產(chǎn)生暗電流。為此，需要抑制淺槽隔離層側(cè)表面上暗電流的發(fā)生。
另外，甚至當(dāng)象素部分不利用淺槽隔離結(jié)構(gòu)時，為了提高固態(tài)圖像拾取裝置的靈敏度，也已經(jīng)要求盡可能地減少象素部分中暗電流的發(fā)生。
因此，在通過LOCOS(硅的局部氧化)法實現(xiàn)的淺槽隔離結(jié)構(gòu)中，到目前為止已經(jīng)認(rèn)為要減少象素部分中的暗電流。
例如，提出這樣一種方法，其中，P+區(qū)形成在LOCOS溝道隔離層之下或附近，而在光電轉(zhuǎn)換部分內(nèi)的N層形成得比LOCOS溝道隔離層更深，由此減少暗電流(參見印證的專利1)。
此外，提出了這樣一種方法，由LOCOS溝道隔離層形成周邊電路部分，在象素部分的晶體管和光接收部分周圍不形成LOCOS溝道隔離層，但在溝道隔離區(qū)的P+區(qū)上形成多晶氧化硅薄膜，由此減小應(yīng)力并減少暗電流(參見引證的專利2)。
日本公開的專利申請的政府公報No.11-308507[引證的專利2]日本公開的專利申請的政府公報No.11-312731
于是，當(dāng)象素部分利用淺槽隔離層結(jié)構(gòu)時，為了抑制淺槽隔離層側(cè)表面上暗電流的發(fā)生，在淺槽隔離層周圍形成P+區(qū)足矣。
圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用淺槽隔離層結(jié)構(gòu)和掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)的CMOS(互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)圖像拾取裝置的截面圖。
圖1中由附圖標(biāo)記50表示的固態(tài)圖像拾取裝置包括襯底51，其上形成P型半導(dǎo)體阱區(qū)52。在此半導(dǎo)體阱區(qū)52上形成用作光接收傳感器部分的電荷積累區(qū)的N型半導(dǎo)體區(qū)53和N-浮置擴散區(qū)56。
另外，在N型半導(dǎo)體區(qū)53上的襯底51的表面附近形成P型(P+)正電荷積累區(qū)54。
這些P型半導(dǎo)體阱區(qū)52、N型半導(dǎo)體阱區(qū)53和P型正電荷積累區(qū)54構(gòu)成所謂的掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)。
另外，還形成由絕緣層(如氧化硅層、氮化硅層或氧化硅層和氮化硅層形成的多層)構(gòu)成的淺槽隔離層60，用于電絕緣晶體管與光接收傳感器部分的光電二極管。光接收傳感器部分的光電二極管和諸如晶體管的源極/漏極區(qū)的區(qū)域形成在此淺槽隔離層60中的襯底51的附近。
正電荷積累區(qū)54臨近此淺槽隔離層60形成，并且形成得比N型半導(dǎo)體區(qū)53寬。
在襯底51的表面上形成柵極絕緣膜57，并且在此柵極絕緣膜57上形成讀取柵電極58和復(fù)位柵電極59。
讀取柵電極58、柵極絕緣膜57、光接收傳感器部分的N型半導(dǎo)體區(qū)53和浮置擴散區(qū)56構(gòu)成讀取晶體管。此讀取晶體管的通道部分、即浮置擴散區(qū)56和N型半導(dǎo)體區(qū)53之間的空間形成為讀取區(qū)55。
另外，根據(jù)需要，在之上形成諸如彩色濾光片或芯片上透鏡等組件，由此構(gòu)成固態(tài)圖像拾取裝置50。
然后，在此固態(tài)圖像拾取裝置50中，在淺槽隔離層60的周圍(側(cè)壁及下方)形成P型(P+)半導(dǎo)體區(qū)61。此P型半導(dǎo)體區(qū)61可以減少淺槽隔離層60周圍產(chǎn)生的暗電流。
但是，要充分地抑制淺槽隔離層60周圍暗電流的產(chǎn)生，應(yīng)該形成較厚的P型半導(dǎo)體區(qū)60，或是應(yīng)該增加P型半導(dǎo)體區(qū)61的P型雜質(zhì)的濃度。
當(dāng)形成的P型半導(dǎo)體區(qū)61較厚時，減小光接收傳感器部分N型半導(dǎo)體區(qū)53的面積，使得被積累的信號電荷量(要處理的電荷量)也減少。因此，保持所需的動態(tài)范圍變得困難。
另外，當(dāng)P型半導(dǎo)體區(qū)61的P型雜質(zhì)濃度增大時，因為P型半導(dǎo)體區(qū)61的P型雜質(zhì)變得易于擴散，所以P型雜質(zhì)易于擴散到光接收傳感器部分一側(cè)。結(jié)果，不可避免地減少可以積累在光接收傳感器部分的N型半導(dǎo)體區(qū)53內(nèi)的信號電荷量(要處理的電荷量)。
另外，此固態(tài)圖像拾取裝置50具有這樣的結(jié)構(gòu)，如圖1中所示，在淺槽隔離層60之上形成互連的接觸孔。
即，在淺槽隔離層60之上經(jīng)柵極絕緣膜57形成接觸部分柵電極62，并且此柵電極62經(jīng)連結(jié)上、下金屬互連64的過孔互連(viainterconnection)63連結(jié)到第一和第二層的金屬互連60。
因為此固態(tài)圖像拾取裝置50具有這樣的結(jié)構(gòu)，即如上所述，互連64的接觸孔形成在淺槽隔離層60之上，所以，從互連64和接觸孔的圖案規(guī)則的觀點出發(fā)來限制固態(tài)圖像拾取裝置50。另外，考慮到制造過程的容限，需要維持大于淺槽隔離層60的一定寬度的寬度。
因此，經(jīng)?？吹讲荒艽_定淺槽隔離層60的寬度，并因此很難使裝置小型化。
但是，如果淺槽隔離層60的寬度增大，則在此情況下光接收傳感器部分的N型半導(dǎo)體區(qū)53的面積減小，并且可以積累的信號電荷量(要處理的電荷量)也減少。
近年來，在固態(tài)圖像拾取裝置的象素數(shù)量增加并且固態(tài)圖像拾取裝置日益微型化，或是固態(tài)圖像拾取裝置的功耗日益減小的同時，象素單元和圍繞的晶體管也被微型化，因此，利用淺槽隔離層作為晶體管的裝置隔離結(jié)構(gòu)等也變得很常見。
另一方面，為了維持S/N(信噪比)和足以與相機一樣高的靈敏度特性，需要固態(tài)圖像拾取裝置進一步減小暗電流。
因此，到目前為止一直利用可以抑制暗電流的掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)作為光接收傳感器部分的結(jié)構(gòu)。
但是，如上所述，當(dāng)掩埋型光電二極管和淺槽隔離層合并時，出現(xiàn)這樣的問題，即應(yīng)該抑制淺槽隔離層側(cè)壁中暗電流的發(fā)生。當(dāng)在淺槽隔離層的側(cè)壁上形成P型半導(dǎo)體區(qū)作為抑制暗電流發(fā)生的對策時，產(chǎn)生這樣的副效應(yīng)，即由電荷積累區(qū)處理的電荷量不可避免地減少。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述方面，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制暗電流或白點的發(fā)生的固態(tài)圖像拾取裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠產(chǎn)生高質(zhì)量圖像的固態(tài)圖像拾取裝置。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種可以維持可由光接收傳感器部分處理的足夠大的電荷量的固態(tài)圖像拾取裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種這樣的固態(tài)圖像拾取裝置，其既是一種形成為一個芯片的固態(tài)圖像拾取裝置，也是一種形成為一組多個芯片的模塊式固態(tài)圖像拾取裝置，可以產(chǎn)生寬動態(tài)范圍的高質(zhì)量圖像輸出信號，并且可以提高安置模塊的電子裝置的性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種固態(tài)圖像拾取裝置，其由傳感器部分和隔離部分組成，其中傳感器部分包括第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)，隔離部分設(shè)置在形成于半導(dǎo)體襯底上的溝道內(nèi)，其中隔離部分由上寬區(qū)和下窄部分組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在隔離部分的下窄部分周圍。
在固態(tài)圖像拾取裝置中，上寬部分包括第一擴散區(qū)，下窄部分包括不同于第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，第一和第二擴散區(qū)在各自的端部彼此重疊。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種模塊式固態(tài)圖像拾取裝置，其由包括多個象素的圖像拾取區(qū)組成，每個圖像拾取區(qū)包括由第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)組成的傳感器部分和用于將入射光引入到圖像拾取區(qū)中的光學(xué)系統(tǒng)，其中象素包括與傳感器部分相鄰的隔離部分，隔離部分由上寬部分和下窄部分組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在下窄部分周圍。
在模塊式固態(tài)圖像拾取裝置中，上寬部分包括第一擴散區(qū)，而下窄部分包括不同于第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，并且第一和第二擴散區(qū)在它們各自的端部彼此重疊。
結(jié)果，因為淺槽隔離層包括下窄部分，并且與現(xiàn)有技術(shù)中單個的淺槽隔離層結(jié)構(gòu)相比，其位于光接收傳感器部分之后，光接收傳感器部分的第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)的面積可以增大，從而增加可由光接收傳感器部分處理的電荷量。
另外，可以通過形成在淺槽隔離層下窄部分周圍的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)減少淺槽隔離層下部的側(cè)壁產(chǎn)生的暗電流。特別是，從光接收傳感器部分的第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)向橫向延伸的耗盡層被第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)阻擋，由此可以防止耗盡層到達(dá)淺槽隔離層的側(cè)壁。結(jié)果，可以抑制暗電流和白點的發(fā)生。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因為與現(xiàn)有技術(shù)中單溝道隔離層結(jié)構(gòu)相比可以增大光接收傳感器部分的光電二極管的電荷積累區(qū)的面積，所以可以增加可積累的信號電荷量(要處理的電荷)。結(jié)果，可以獲得具有大動態(tài)范圍的固態(tài)圖像拾取裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明，因為暗電流和白點的出現(xiàn)可以通過形成在淺槽隔離層下窄部分周圍的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)抑制，且不會壓制要處理的電荷量特性，所以可以實現(xiàn)高S/N(信噪比)的固態(tài)圖像拾取裝置，并且可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像輸出。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)這樣的固態(tài)圖像拾取裝置，即暗電流和白點的產(chǎn)生得到抑制，可以獲得高圖像質(zhì)量的圖像輸出，并且可以維持由光接收傳感器部分處理的足夠大量的電荷。
另外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)固態(tài)圖像拾取裝置為模塊式固態(tài)圖像拾取裝置時，可以獲得較寬動態(tài)范圍的高質(zhì)量的輸出圖像信號，并且可以提高其上安裝模塊的電子裝置的性能。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用淺槽隔離層結(jié)構(gòu)和掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)的CMOS(互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)圖像拾取裝置的截面圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的布局截面圖；圖3A～3M分別表示圖2中所示固態(tài)圖像拾取裝置的制造過程的流程圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的模塊式固態(tài)圖像拾取裝置的布局簡圖。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像拾取裝置的布局截面圖。圖2表示一個象素單元的截面圖。在此實施例中本發(fā)明應(yīng)用到CMOS傳感器(CMOS型固態(tài)圖像拾取裝置)中。
如圖2所示，在襯底11上形成P型半導(dǎo)體阱區(qū)12，并在此P型半導(dǎo)體阱區(qū)12上形成用作光接收傳感器部分的電荷積累區(qū)的N型半導(dǎo)體區(qū)13和N+浮置擴散區(qū)16。
另外，在N型半導(dǎo)體區(qū)13上襯底11的表面附近形成P型(P+)正電荷積累區(qū)14。
這些P型半導(dǎo)體阱區(qū)12、N型半導(dǎo)體阱區(qū)13和P型正電荷積累區(qū)14構(gòu)成所謂的掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)。
另外，還形成由絕緣層(例如，氧化硅層，氮化硅層，或由氧化硅層和氮化硅層形成的多層)制成的淺槽隔離層20，用于電絕緣晶體管與光接收傳感器部分的光電二極管。在此淺槽隔離層20中，光接收傳感器部分的光電二極管和諸如晶體管的源極/漏極的區(qū)域形成得接近襯底11的表面。
淺槽隔離層20通過用絕緣層填充形成在襯底11上的溝道而形成。
在襯底11的表面上形成柵極絕緣層17，并且在此柵極絕緣膜17上形成讀取柵電極18和復(fù)位柵電極19。
讀取柵電極18、柵極絕緣膜17、光接收傳感器部分的N型半導(dǎo)體區(qū)13和浮置擴散區(qū)16構(gòu)成讀取晶體管。此讀取晶體管的通道部分、即浮置擴散區(qū)16和N型半導(dǎo)體區(qū)13之間的空間形成為讀取區(qū)。
存在這樣一種結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)在淺槽隔離層20之上形成互連接觸孔。
更具體地說，在淺槽隔離層20之上經(jīng)柵極絕緣膜17形成接觸部分柵電極24，并且此柵電極24經(jīng)用于連結(jié)上、下金屬互連26的過孔互連25連結(jié)到第一和第二層的金屬互連26。
另外，根據(jù)需要，在之上設(shè)置諸如彩色濾光片和芯片透鏡的組件，由此構(gòu)成固態(tài)圖像拾取裝置10。
特別是在此實施例中，由絕緣層形成的淺槽隔離層20由上(接近表面)寬部分21和下窄部分22組成。淺槽隔離層20包括這些寬、窄部分21和22，并且因此形成為橫截面為T形的淺槽隔離層20。
另外，P型(P+)半導(dǎo)體區(qū)23形成在淺槽隔離層20的周圍(側(cè)壁和下方)。
然后，鄰近淺槽隔離層20上寬部分21形成光接收傳感器部分的正電荷積累區(qū)14，并且在比淺槽隔離區(qū)20的上寬部分21更深的位置處形成用作電荷積累區(qū)的N型半導(dǎo)體區(qū)13。
因為如上所述地構(gòu)成淺槽隔離層20，所以表面較寬部分21可以滿足接觸柵電極24、金屬互連26和接觸孔的圖案規(guī)則，可以維持制造過程中的失準(zhǔn)容限。
更具體地說，因為接觸部分柵電極24由多晶硅電極層或鎢基電極層或鉬基電極層形成，并且此柵電極24和金屬互連26在淺槽隔離層20上彼此接觸，從包括上層金屬互連的輪廓限定來決定淺槽隔離層20的上寬部分21的寬度。例如，當(dāng)使用0.18μm代MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管時，淺槽隔離層20的上寬部分21的寬度需要約為0.4μm另外，形成在淺槽隔離層20周圍的P型半導(dǎo)體區(qū)23可以防止從光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)23延伸的耗盡層到達(dá)淺槽隔離層20的側(cè)壁，由此抑制產(chǎn)生在淺槽隔離層20側(cè)壁的分界面(絕緣層/硅界面)上的暗電流。
因此，以允許從N型半導(dǎo)體區(qū)13延伸的耗盡層保留在此P型半導(dǎo)體區(qū)23中的方式設(shè)置P型半導(dǎo)體區(qū)23的雜質(zhì)濃度和寬度。
然后，與圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)相比，在本實施例的情況下，因為淺槽隔離層20的下窄部分21的寬度增大，所以可以通過增大P型半導(dǎo)體區(qū)23的寬度來加寬N型半導(dǎo)體區(qū)13。當(dāng)N型半導(dǎo)體區(qū)13如上所述地加寬時，積累在光接收傳感器部分中的電荷量也可以增加。
雖然從加工的觀點來看淺槽隔離層20的上寬部分21的深度不受限制，但考慮到暗電流和要處理的電荷量，應(yīng)在比光接收傳感器部分的掩埋型光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)13更淺的位置形成淺槽隔離層20的上寬部分21。
另外，不確定淺槽隔離層20的上寬部分21和下窄部分22之間的位置關(guān)系，使得下窄部分22不需要位于上寬部分21的中心位置，但從圍繞淺槽隔離層20的P型半導(dǎo)體區(qū)24的暗電流和由光接收傳感器部分要處理的電荷量的角度看，優(yōu)選地淺槽隔離層20的N型半導(dǎo)體區(qū)13和下窄部分22之間的距離應(yīng)增大。如圖2所示，下窄部分22朝著光接收傳感器部分的相對側(cè)輕微移位。
因此，例如，下窄部分21可以形成在上寬部分21的光接收傳感器部分相對側(cè)的端部邊緣之下，使得淺槽隔離層20可以具有L形的橫截面。
但是，從形成淺槽隔離層20時把掩埋型光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)13埋入到絕緣層(如氧化膜)中的掩埋過程的觀點出發(fā)，優(yōu)選下窄部分22不在橫向上從淺槽隔離層20的上寬部分21延伸。
為了降低讀取電壓，掩埋型光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)13可以相對于正電荷積累區(qū)14向讀取柵電極18一側(cè)移位。
另外，因為從增加要處理的電荷量的角度出發(fā)希望N型半導(dǎo)體區(qū)13的面積盡可能地增大，所以N型半導(dǎo)體區(qū)13的淺槽隔離層20一側(cè)可以形成為與包圍淺槽隔離層20的下窄部分22的P型半導(dǎo)體區(qū)13相鄰接。
因此，在光接收傳感器部分的掩埋型光電二極管中，N型半導(dǎo)體區(qū)13和正電荷積累區(qū)14的位置不必變得與圖2中所示的一樣。
根據(jù)本實施例固態(tài)圖像拾取裝置10的配置，通過在形成于襯底上的溝道中填充絕緣層(氧化膜等)而形成的淺槽隔離層20由上寬部分21和下窄部分22組成。然后，在狹窄部分22周圍形成P型半導(dǎo)體區(qū)23。
更具體的說，因為固態(tài)圖象拾取裝置10具有這樣的配置，即淺槽隔離層20的下窄部分22的寬度形成為比現(xiàn)有技術(shù)中單溝道隔離層結(jié)構(gòu)的窄，所以包圍淺槽隔離層20的下窄部分22的P型半導(dǎo)體區(qū)23位于比光接收傳感器部分的掩埋型光電二極管13、14的深的位置。
為此，因為掩埋型光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)13的面積可以比現(xiàn)有技術(shù)中單淺槽隔離層結(jié)構(gòu)的大，所以要處理的電荷量也可以增大。
因此，可以構(gòu)成具有較大動態(tài)范圍的固態(tài)圖象拾取裝置10。
另外，因為淺槽隔離層20具有這樣的配置，即下窄部分22的寬度做得較窄，淺槽隔離層20的下窄部分22可以被具有足夠厚度和足夠高的雜質(zhì)濃度的P型半導(dǎo)體區(qū)23覆蓋，由此可以降低從淺槽隔離層20的狹窄部分22的側(cè)壁產(chǎn)生的暗電流。
特別是，因為從光接收傳感器部分的N型半導(dǎo)體區(qū)13延伸到橫向的耗盡層被此P型半導(dǎo)體區(qū)23阻擋，所以可以防止耗盡層到達(dá)淺槽隔離層20的側(cè)壁，由此可以抑制暗電流和白點的出現(xiàn)。
因此，可以實現(xiàn)一種能夠產(chǎn)生高質(zhì)量圖象輸出的具有高S/N的固態(tài)圖象拾取裝置10。
根據(jù)本實施例的固態(tài)圖象拾取裝置10例如可以如下制造。
除淺槽隔離層部分以外的其它部分可以通過公知的方法形成，接近淺槽隔離層部分的部分將如下形成。
首先，如圖3A所示，在硅晶片制成的襯底的表面(圖2中所示P型半導(dǎo)體阱區(qū)12的表面)上依次沉積SiO2膜和氮化硅膜32。氮化硅膜32形成為襯底30的硅晶片的蝕刻掩模，并且還形成為在通過CMP(化學(xué)機械拋光)法拋光表面的過程中保護活性區(qū)。形成SiO2膜以在釋放硅膜32的過程中保護底層。SiO2膜的膜厚度例如選為10nm。氮化硅膜32的膜厚度例如在100～200nm的范圍內(nèi)選擇。
接下來，在表面之上形成抗蝕劑，并通過曝光和顯影形成用于覆蓋除淺槽隔離層部分以外的其它部分的抗蝕劑掩模33。然后，如圖3B所示，氮化硅膜32和SiO2膜以此順序利用此抗蝕劑掩模33蝕刻。
接下來，解除抗蝕劑掩模33，并且如圖3C所示，利用氮化硅膜32作為掩模蝕刻其中形成了淺槽隔離層20的寬部分21的區(qū)域的襯底(硅襯底)30。屆時，蝕刻的深度選擇得例如基本上與掩埋型光電二極管的正電荷積累區(qū)的厚度相同，例如大約100nm的深度。
接下來，在表面之上形成抗蝕劑，并且如圖3D所示，通過曝光和顯影形成與淺槽隔離層20的下窄部分22一起使用的抗蝕劑掩模34。
隨后，如圖3E所示，通過利用抗蝕劑掩模34蝕刻其中形成了淺槽隔離層20的下窄部分22的區(qū)域中的襯底(硅襯底)30。
此時，蝕刻的深度在20～30nm的范圍內(nèi)選擇。由此形成截面形狀為T形的隔離部分(溝道)，之后去除抗蝕劑掩模34。
接下來，如圖3F所示，在凹槽(溝道)的側(cè)壁和底面上通過熱氧化形成膜厚度約為10nm的氧化硅膜35。
接下來，如圖3G所示，通過高密度等離子增強的CVD(化學(xué)氣相沉積)法在表面上沉積厚的氧化硅膜36。
接下來，如圖3H所示，通過CMP法平面化表面，并從氮化硅膜32上去除氧化硅膜36，由此導(dǎo)致氧化硅膜36留在凹槽(溝道)內(nèi)。
接下來，如圖3I所示，利用合適的材料如熱磷酸通過濕蝕刻過程去除氮化硅膜32。
接下來，如圖3J所示，去除SiO2膜以暴露活性區(qū)的硅。
接下來，如圖3K所示，形成柵極絕緣膜17和用作犧牲氧化膜的氧化硅膜37。例如，柵極絕緣膜17和氧化硅膜37通過由此曝光的硅30的熱氧化過程形成。由厚的氧化硅膜36形成具有T形橫截面的淺槽隔離層20。
接下來，形成P型半導(dǎo)體區(qū)23，從而如圖3L所示通過植入P型雜質(zhì)離子覆蓋淺槽隔離層20的下窄部分22。
在執(zhí)行未示出的柵電極形成過程等之后，通過如圖3M所示的離子植入過程依次形成掩埋型光電二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)(電荷積累區(qū))13和P型正電荷積累區(qū)14。
雖然光接收傳感器部分的電荷積累區(qū)是N型半導(dǎo)體區(qū)，并且P型正電荷積累區(qū)形成在此N型半導(dǎo)體區(qū)的表面上，由此形成如本發(fā)明實施例中上面所述的掩埋型光電二極管，但本發(fā)明不限于此，也可以應(yīng)用到反向?qū)щ娦凸虘B(tài)圖象拾取裝置(reverse conductivity type solid-state image pickup device)中。
在反向?qū)щ娦凸虘B(tài)圖象拾取裝置的情形中，在P型電荷積累區(qū)的表面上形成N型半導(dǎo)體區(qū)(負(fù)電荷積累區(qū))并由此構(gòu)成掩埋型光電二極管結(jié)構(gòu)。另外，在淺槽隔離層的周圍形成N型半導(dǎo)體區(qū)以減少暗電流。
雖然在上述實施例中，本發(fā)明應(yīng)用到CMOS型固態(tài)圖象拾取裝置，但本發(fā)明不限于此，它也可以應(yīng)用到其它配置的固態(tài)圖象拾取裝置，如CCD(電荷耦合器件)固態(tài)圖象拾取裝置。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用到CCD固態(tài)圖象拾取裝置時，例如可以在用作所謂的通道止擋區(qū)的部分處形成具有包含淺寬部分(shallow wide portion)和深窄部分(deep wide portion)的配置的淺槽隔離層，并且至少可以在淺槽隔離層的深窄部分周圍形成防止暗電流的第二半導(dǎo)體型半導(dǎo)體區(qū)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取設(shè)備(裝置)既可以是形成為一個芯片的固態(tài)圖象拾取裝置，也可以是形成為一組多個芯片的模塊式固態(tài)圖象拾取設(shè)備。圖4是模塊式固態(tài)圖象拾取裝置的一個實例的簡圖。如圖4所示，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取設(shè)備(裝置)是形成為一組多個芯片的模塊式固態(tài)圖象拾取設(shè)備時，此模塊式固態(tài)圖象拾取設(shè)備130由用于攝取畫面的傳感器芯片100、數(shù)字信號處理芯片110和光學(xué)系統(tǒng)120組成。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取設(shè)備是模塊式固態(tài)圖象拾取設(shè)備時，此固態(tài)圖象拾取設(shè)備可以產(chǎn)生較寬動態(tài)范圍的高質(zhì)量輸出信號，并且可以提高其上安置有模塊的電子裝置的性能。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種這樣的固態(tài)圖象拾取裝置，其由包含第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)的傳感器部分和設(shè)置在形成于半導(dǎo)體襯底上的溝道內(nèi)的隔離部分組成，其中淺槽隔離區(qū)由上寬部分和下窄部分組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在下窄部分周圍。
根據(jù)本發(fā)明，在固態(tài)圖象拾取裝置中，上寬部分包括第一擴散區(qū)，狹窄部分包括不同于第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，第一和第二擴散區(qū)在各自的端部相互重疊。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種模塊式固態(tài)圖象拾取中，其由包括多個象素的圖象拾取區(qū)組成，每個圖象拾取區(qū)包括由第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)組成的傳感器部分和用于將入射光引入到圖像拾取區(qū)中的光學(xué)系統(tǒng)，其中象素包括與傳感器部分相鄰的隔離部分，隔離部分由上寬部分和下窄部分組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在下窄部分周圍。
根據(jù)本發(fā)明，在模塊式固態(tài)圖像拾取裝置中，上寬部分包括第一擴散區(qū)，而下窄部分包括不同于第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，并且第一和第二擴散區(qū)在它們相應(yīng)的端部彼此重疊。
結(jié)果，因為淺槽隔離層包括下窄部分，并且與現(xiàn)有技術(shù)中單個的淺槽隔離層結(jié)構(gòu)相比，其位于光接收傳感器部分之后，光接收傳感器部分的第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)的面積可以增大，從而增加可由光接收傳感器部分處理的電荷量。
另外，可以通過形成在淺槽隔離層下窄部分周圍的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)減少從淺槽隔離層下部的側(cè)壁產(chǎn)生的暗電流。特別是，從光接收傳感器部分的第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)向橫向延伸的耗盡層被第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)阻擋，由此可以防止耗盡層到達(dá)淺槽隔離層的側(cè)壁。結(jié)果，可以抑制暗電流和白點的發(fā)生。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因為與現(xiàn)有技術(shù)中單溝道隔離層結(jié)構(gòu)相比，可以增大光接收傳感器部分的光電二極管的電荷積累區(qū)的面積，所以可以增加可積累的信號電荷量(要處理的電荷)。結(jié)果，可以獲得大動態(tài)范圍的固態(tài)圖象拾取裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明，因為暗電流和白點的出現(xiàn)可以通過形成在淺槽隔離層下窄部分周圍的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)抑制，不會壓制要處理的電荷量特性，所以可以實現(xiàn)高S/N(信噪比)的固態(tài)圖像拾取裝置，并且可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像輸出。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)這樣的固態(tài)圖像拾取裝置，即暗電流和白點的產(chǎn)生得到抑制，可以獲得高圖像質(zhì)量的圖像輸出，并且可以維持由光接收傳感器部分處理的足夠大量的電荷。
另外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)固態(tài)圖像拾取裝置為模塊式固態(tài)圖像拾取裝置時，可以獲得較寬動態(tài)范圍的高質(zhì)量的輸出圖像信號，并且可以提高其上安裝該模塊的電子裝置的性能。
雖然以上已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這些具體的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明實質(zhì)和范圍的前提下可以對本發(fā)明進行各種變化和改型。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括傳感器部分，其包括第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)；和隔離部分，其設(shè)置在形成于半導(dǎo)體襯底上的溝道內(nèi)，其中，所述隔離部分由上寬部分和下窄部分組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在所述隔離部分的所述下窄部分周圍。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖象拾取裝置，其中，所述上寬部分包括第一擴散區(qū)，所述下窄部分包括不同于所述第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，且所述第一和第二擴散區(qū)在它們相應(yīng)的端部處彼此重疊。
3.一種模塊式固態(tài)圖像拾取裝置，包括包括多個象素的圖像拾取區(qū)，每個圖像拾取區(qū)包括由第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)和形成在所述第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)之上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)組成的傳感器部分；和用于將入射光引入到圖像拾取區(qū)中的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述象素包括與所述傳感器部分相鄰的隔離部分，所述隔離部分由上寬部分和下窄部分組成，且第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)形成在所述隔離部分的所述下窄部分周圍。
4.如權(quán)利要求3所述的模塊式固態(tài)圖象拾取裝置，其中，所述上寬部分包括第一擴散區(qū)，所述下窄部分包括不同于所述第一擴散區(qū)的第二擴散區(qū)，并且所述第一和第二擴散區(qū)在它們相應(yīng)的端部彼此重疊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固態(tài)圖象拾取裝置(10)，其具有這樣的配置，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)(14)形成在光接收傳感器部分的第一導(dǎo)電型電荷積累區(qū)(13)的表面上，由絕緣層形成的淺槽隔離層(20)埋入到形成在半導(dǎo)體襯底(11)上的溝道中，淺槽隔離層(20)由上寬部分(21)和下窄部分(22)組成，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)(23)形成在淺槽隔離層(20)的下窄部分(22)的周圍。固態(tài)圖象拾取裝置可以抑制暗電流和白點的出現(xiàn)，可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖象，并且可以充分地維持可由光接收傳感器部分處理的足夠大的電荷量。
文檔編號H04N5/369GK1638134SQ20041008201
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者神戶秀夫 申請人:索尼株式會社