CN100481482C - 固态成像装置和制造与驱动其的方法 - Google Patents

Abstract

通过以良好平衡的方法改善噪声特性和读出特性从而提供了一种具有满意的噪声特性和读出特性的固态成像装置。所述固态成像装置具有如此的结构使得在构成像素的光接收传感器部分11的一侧提供读信号电荷；将预定的电压信号V施加到形成以覆盖除了光接收传感器部分11之外的图像拾取区的光屏蔽膜9；在构成光接收传感器部分11的光电转换区的第一导电型半导体区2的表面上的中心形成第二导电型半导体区6，且包含比第二导电型半导体区6的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区10(10A、10B)形成于第一导电型半导体区2的表面上在电极8侧的端部和像素隔离区3侧的相对端部。

Description

固态成像装置和制造与驱动其的方法

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置及其制造方法以及驱动该固态成像装置的方法。具体而言，本发明涉及一种具有光屏蔽膜的固态成像装置及其制造方法以及驱动该固态成像装置的方法。

背景技术

在CCD固态成像装置、CMOS型固态成像装置等中，使用了称为HAD(空穴积聚层)的传感器，其结构为在光接收传感器表面上形成一包含P型高掺杂浓度(P⁺)的区，其中形成了N型掺杂区。

图16显示了一采用所述HAD传感器的传统的CCD固态成像装置的示意截面图。

所述CCD固态成像装置包括：在诸如硅衬底的半导体衬底151上，形成光电转换区的N型半导体区152、P型沟道停止层区(像素隔离区)153、P型半导体阱区154、N型传输沟道区155和P型读栅极162；此外，在所述形成光电转换区的N型半导体区152的表面上形成了P⁺(P型高掺杂浓度)正电荷积聚区(空穴积聚层)156。这些N型半导体区152和正电荷积聚区(空穴积聚层)156形成光接收传感器部分161。

在半导体衬底151上通过一栅极绝缘膜形成一电荷传输电极158。

此外，通过一层间绝缘膜在电荷传输电极158上方形成一光屏蔽膜159以覆盖电荷传输电极158，因而避免了由于光入射到垂直传输寄存器163对在传输的信号电荷中产生的噪声。

光屏蔽膜159具有在光接收传感器部分161上方的一开口，以使光能够入射到光接收传感器部分161上。

P型半导体阱区154、N型传输沟道区155以及在这些区域上方的电荷传输电极158形成垂直传输寄存器163。形成电荷传输电极158范围从垂直传输寄存器163至读栅极162。

垂直传输寄存器163设置于在垂直方向(在图16中纸面垂直的方向)上设置的光接收传感器部分161的一侧，且具有带状平面形状。一个未图示的水平传输寄存器连接到所述垂直传输寄存器163的一端。

此外，沟道停止区(像素隔离区)153在垂直方向形成于光接收传感器部分161之间，由此导致每个像素的光接收传感器部分161隔离。

用这种方法，多个光接收传感器部分161类似矩阵排列且形成了所述的CCD固态成像装置(例如见如下所引用的专利文献1)。

在这样的固态成像装置中，由多晶硅等制成的电荷传输电极158的一个单层或多层通常形成于读栅极162和垂直寄存器163上。

控制读栅极162的电势和垂直寄存器163的电势来将信号电荷从光接收传感器部分161(具体地是从其光电转换区152)读到垂直寄存器163，并且传输垂直寄存器163中的信号电荷。

在此情形，控制沟道停止区(像素隔离区)153的电势，以使所述电荷不会在水平方向(即图中的横向方向)被读到相邻像素。

入射光被转换为信号电荷并且储存在光电转换区(N型半导体区)152。

然而，近年来一直在不断减小像素尺寸，使得就使采用掺杂区的传统结构的固态成像装置可能无法正常运行。

具体地说，随着像素尺寸减小，沟道停止层(像素隔离层)153、垂直寄存器163、读栅极162和光电转换区(N型半导体区)152都共同受到两维调制效应的影响；因而使变得难于将光晕模糊(blooming)特性、读出特性、像素隔离特性和噪声特性保持在以前的水平。

例如，如果读栅极162的宽度变得更窄，读栅极162的电势就受到垂直寄存器163和光电转换区152的影响，使得读栅极162的电势降低。这引起光晕模糊特性的恶化。当使光电转换区152的电势更深来避免这个缺点时，必须使读电压高，因而恶化了电荷读出特性。

此外，例如如果沟道停止区(像素隔离区)153变得更窄，与读栅极162的电势相似，其电势受两维调制效应的影响且变低，从而恶化了像素隔离特性。

此外，因为随着光电转换区152尺寸的减小变得难于对于饱和信号的数量上保持特性，所以光电转换区152必须被形成得更浅；在这种情形，光电转换区152表面上的正电荷积聚区(空穴电荷积聚层)156的电势变低，这使俘获电子的几率降低，电子为相对于空穴的噪声成分，因而引起噪声成分的增加。

当增加正电荷积聚区(空穴电荷积聚层)156中的P型掺杂的浓度以防止所述缺点时，相邻像素的读栅极162的电势变高，恶化了读出特性。同时，沟道停止区(像素隔离区)153的电势也变高，且在读电荷时沟道停止区(像素隔离区)153和垂直寄存器163之间的电场增强，可能由于雪崩击穿等原因使噪声成分增加。

为了解决上述问题，设计了下述方法，使沟道停止层(像素隔离区)153、读栅极162和正电荷积聚区(空穴积聚层)156各自的电势都是可变的。例如，通过对光屏蔽膜159施加一预定的电压信号；且例如，当光晕模糊特性、像素隔离特性和噪声特性恶化时，对光屏蔽膜159施加一负电压信号；当读出特性恶化时，对光屏蔽膜159施加一正电压信号；由此能够保持满意的光晕模糊特性、读出特性、像素隔离特性和噪声特性(例如见如下引用的专利文献2)。

(专利文献1)

公布的日本专利申请No.2002-252342(第21段，图3)

(专利文献2)

公布的日本专利申请No.2002-51267

此外，在一IT(行间)型固态成像装置中，为了限制拖影(smears)的目的，在除了光电转换区开口之外的整个表面上形成了由铝等制成的一金属光屏蔽膜(例如见如下引用的专利文献3)。所述光屏蔽膜通常连接到地(GND)。

(专利文献3)

公布的日本专利申请No.2001-345437(第3-4页，图1)

但是，在如图16所示的CCD固态成像装置中，当设计为对光屏蔽膜159施加电压信号时，根据各部分的设计条件(宽度、深度、掺杂浓度等)，可能难以同时满足噪声特性和读出特性。

这是因为形成光屏蔽膜159在光接收传感器部分161表面上的P⁺正电荷积聚区(空穴积聚层)156上方突出(projecting)，以避免如上所述的在垂直寄存器163上的入射光。

采用这种结构，例如，在通过对光屏蔽膜159施加一负电压信号来提高正电荷积聚区(空穴积聚层)156的电势以增加俘获电子的几率，电子为相对于空穴的噪声成分，因而改善了噪声特性的情形，在N型传输沟道区155和沟道停止区(像素隔离区)153侧的P⁺正电荷积聚区(空穴积聚层)156之间或者在N型半导体区152和P⁺正电荷积聚区(空穴积聚层)156之间会产生一强电场，因而，可能发生由于雪崩击穿等效应引起的很多噪声组分，这导致难以获得充分的噪声特性。

另一方面，也在读栅极162侧，存在通过对光屏蔽膜159施加负电压信号来提高读栅极162的电势的可能性，这导致读电压增加，引起得到的读出特性不充分。

此外，例如，如果正电荷积聚区(空穴积聚层)156中包含的P型掺杂浓度减小，则改善了读出特性，但恶化了噪声特性。

此外，如果减小了固态成像装置的单位像素尺寸，在形成正电荷积聚区(空穴积聚层)的P⁺层时，受离子注入方法和热处理方法等的影响，P⁺层会在形成传感器部分开口的读电极和传输电极下扩散。这会对传感器特性产生不利影响。

例如，如图28中所示，当一传感器部分214的P⁺层216在一电极212下(向电极212下的读栅极221)扩散时，读电压增高并且驱动电压的动态容限减小。此外，当P⁺层216在水平方向上在相邻像素侧的垂直寄存器的一电极212(传输电极212T)下扩散时，垂直寄存器的有效区减小并且由垂直寄存器231处理的电荷数量减少。

为了克服这个缺点，对于在形成P⁺层216时进行离子注入从而采用掩膜等对P型杂质进行离子注入以避开传感器部214开口的端部的情形，减弱了传感器部分214表面的锁定且增加了暗电流，因而当无入射光时增加了缺陷(所谓白噪声)。因此，期望形成P⁺层不到由读电极和传输电极构成的电极212下，而与电极212的端部相邻；但实际上这是困难的，因为P型杂质是扩散性的。

为了解决上述问题，通过以良好平衡的方式改善噪声特性和读出特性，本发明提供了一种具有充分的噪声特性和读出特性的固态成像装置及其制造方法。

此外，本发明提供了高质量的固态成像装置及其驱动方法，及其制造方法，其能够提高传感器部分的锁定以减小暗电流并且减小暗时间的白噪声。

发明内容

根据本发明的一个固态成像装置，所述装置包括：在构成像素的光接收传感器部分一侧的用来从光接收传感器部分读信号电荷的电极；一形成来覆盖除光接收传感器部分之外的图像拾取区的光屏蔽膜，对其施加了预定的电压；一形成于第一导电型半导体区的表面上中心的形成光接收传感器部分的光电转换区的第二导电型半导体区；和一在电极侧的端部分和第一导电型半导体区的表面上的像素隔离区侧的相对端部形成的包含比第二导电型半导体区掺杂浓度更低的掺杂浓度的区。

根据本发明的一个固态成像装置，包括：一设置在光接收传感器部分侧的用来读来自构成像素的光接收传感器部分的信号电荷或者传输该读信号电荷的第一电极；设置于电极的光接收传感器部分侧的电独立于第一电极的另一电极，对其施加了预定的电压信号；形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区表面上中心中形成的第二导电型半导体区；以及第一导电型半导体区的表面上第一电极侧的端部和像素隔离区侧的相对端部形成的包含比第二导电型半导体区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区。

根据本发明的一个固态成像装置，包括：一用来根据接收的光量产生电荷的光电转换部分和一通过读电极接收从光电转换部分读出的电荷的电荷积聚部分，其中光电转换部分包括：第一导电型的第一掺杂区和形成于第一掺杂区上的第二导电型的第二掺杂区以及形成于第二掺杂区和电荷积聚部分之间的包含比第二掺杂区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的第三掺杂区和第四掺杂区。

根据本发明的一种制造固态成像装置的方法是一种制造所述固态成像装置的方法，所述方法包括的步骤为：在光接收传感器的一侧，提供一电极用于读来自构成像素的光接收传感器部分的信号电荷；形成一光屏蔽膜以覆盖除了光接收传感器部分之外的图像拾取区，对光屏蔽膜施加了一预定的电压信号；且在形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区表面的中心形成一第二导电型半导体区；其中在形成第一导电型半导体区之后，第二导电型半导体区形成于第一导电型半导体区的表面的中心，然后分别在第一导电型半导体区表面上的电极侧的端部和像素隔离区侧的相对端部形成一掺杂浓度低于第二导电型半导体区的区。

一种根据本发明的固态成像装置，其通过一电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述装置包括一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜在传感器部分上方具有一开口，覆盖传感器部分侧的非光电转换区并且连接到直流电源或脉冲电源。

根据本发明的驱动固态成像装置的方法是一种驱动所述固态成像装置的方法，所述固态成像装置通过一电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述这种包括一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜在传感器部分上方具有一开口，覆盖传感器部分侧的非光电转换区的整个表面；其中在读所述固态成像装置时，对所述光屏蔽膜施加直流电压，或对所述光屏蔽膜施加脉冲电压。

一种根据本发明的固态成像装置，所述这种通过一电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述这种包括一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜在传感器部分上方具有一开口，覆盖传感器部分侧的非光电转换区；其中光屏蔽膜连接到直流电源并且传感器部分具有一设置于固态成像装置读电极和相邻像素的传输电极之间的偏移区。或者，光屏蔽膜连接到脉冲电源并且传感器部分具有一设置于固态成像装置读电极和相邻像素的传输电极之间的偏移区。

一种根据本发明制造固态成像装置的方法是一种制造所述固态成像装置的方法，所述装置通过一电耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述装置包括一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜在传感器部分上方具有一开口，覆盖传感器部分侧的非光电转换区，且连接到直流电源或脉冲电源；其中形成传感器部分的工艺包括的步骤为：在读栅极和相邻像素的电荷耦合装置的沟道停止层之间形成一N性扩散层，通过离子注入方法在N型扩散层上形成一P型扩散层，使在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧的N型扩散层成为偏移区。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的固态成像装置的示意结构(截面)图；图2A和2B是用来说明图1中的固态成像装置的制造方法的工艺图；图3显示形成与光屏蔽膜自对准的正电荷积聚区的方法的图；图4A至4C是显示形成正电荷积聚区的另一种方法的图；图5是根据本发明的另一个实施例的示意结构(截面)图。图6A和6B是说明侧壁的构图的图；图7A和7B是说明形成连接到侧壁的布线的方法的图；图8是说明形成连接到侧壁的布线的方法的图；图9是说明形成连接到侧壁的布线的方法的图；图10是根据本发明的又一实施例的固态成像装置的示意结构(截面)图；图11显示形成正电荷积聚区的另一方法的图；图12是根据本发明的又一个实施例的固态成像装置的示意结构(截面)图；图13是图12中沿A-A’线的截面图；图14是图12中沿B-B’线的截面图；图15是图12中沿C-C’线的截面图；图16是采用HAD传感器的传统CCD固态成像装置的截面图；图17显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的第一实施例；图17A是所述固态成像装置的相关部分的示意结构截面图；图17B是所述固态成像装置的相关部分的结构图；图18是显示读时钟的读脉冲与施加于光屏蔽膜的直流电压Vdc之间的关系的图；图19显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的第二实施例；图19A是所述固态成像装置的相关部分的示意结构截面图；图19B是所述固态成像装置的相关部分的结构图；图20是显示读时钟的读脉冲与施加于光屏蔽膜的脉冲电压Vp之间的关系的图；图21显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的第三实施例；图21A是所述固态成像装置的相关部分的布局图；图21B是所述固态成像装置的相关部分的结构图；图22是显示读时钟的读脉冲与施加于光屏蔽膜的直流电压Vdc之间的关系的图；图23显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的第四实施例；图23A是所述固态成像装置的相关部分的布局图；图23B是所述固态成像装置的相关部分的结构图；图24是显示读时钟的读脉冲与施加于光屏蔽膜的脉冲电压Vp之间的关系的图；图25是显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的的第五实施例的示意结构截面图；图26是显示根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的的第六实施例的示意结构截面图；图27A和27B是显示根据本发明的在传感器部分具有一偏移区的固态成像装置的制造方法的实施例的示意结构截面图；以及图28是一示意结构截面图，用于说明传统的固态成像装置存在的问题。

具体实施方式

本发明为固态成像装置，其中在光接收传感器部分的一侧上提供了一个电极用于读来自构成像素的光接收传感器部分的信号电荷；形成了一光屏蔽膜用于覆盖除光接收传感器部分之外的图像拾取区，且对其施加了预定的电压；在第一导电型半导体区的表面上的中心形成了一第二导电型半导体区，第一导电型半导体区形成光接收传感器部分的光电转换区，在电极侧的端部以及在第一导电型半导体区表面的像素隔离区侧的相对端部形成了一比第二导电型半导体区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区。

本发明还具有这样的结构从而在以上的固态成像装置中或者将直流偏压或时钟脉冲、或者将两者用作电压信号。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中在光接收传感器部分侧提供了用于传输读信号电荷的电荷传输部分且该电极还用作电荷传输部分中的电荷传输电极。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中形成第二导电型半导体区来与光接收传感器部分上方的光屏蔽膜的开口自对准。

根据本发明的上述的固态成像装置，因为将预定的电压信号施加到光屏蔽膜，由光屏蔽膜产生了一辅助电场来减小由光接收传感器部分引起的二维调制，这使得每个部分的电势是可变的且能够通过施加电压信号来修正电势。

而且，因为在形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区的表面上，在电极侧的端部以及像素隔离区侧的相对端部形成了一比在中心的第二导电型半导体区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区，所以能够修正光接收传感器部分表面的端部的电势的深度；且因此在电极侧能够减小读电压，且能够通过减弱像素隔离区侧的电场从而抑制由于雪崩击穿等引起的噪音产生。

本发明是一个固态成像装置，其中用于从光接收传感器部分读信号电荷或传输读信号电荷的第一电极设置在构成像素的光接收传感器部分一侧；提供了电独立于第一电极的另一个电极，对其施加了预定的电压信号；一第二导电型半导体区以在中心形成于形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区表面上，且一比第二导电型半导体区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区形成于第一电极侧的端部分以及第一导电型半导体区表面的像素隔离区侧的相对端部。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中或者将直流偏压或时钟脉冲、或者将两者用作电压信号。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中在光接收传感器部分一侧提供了用于传输读信号电荷的电荷传输部分，且第一电极是电荷传输部分中的电荷传输电极。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置，形成光接收传感器部分中的第二导电型半导体区来与另一个电极的边缘自对准。

根据上述本发明的固态成像装置，因为将预定的电压信号施加到设置于第一电极中的光接收传感器部分侧的另一电极，所以使得另一电极在第一电极和光接收传感器部分之间产生电场以减小由光接收传感器部分引起的二维调制效应，因而可以使得每个部分的电势是可变的且能够用施加电压信号来修正电势。

此外，因为在形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区的表面上，在电极侧的端部分和像素隔离区侧的相对端部的形成了一比在中心的第二导电型半导体区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的区，所以能够修正光接收传感器部分的表面的端部的电势深度，因而在电极侧能够减小读电压且能够通过减弱像素隔离区侧的电场从而抑制由于雪崩击穿等引起的噪声产生。

本发明是提供了一个固态成像装置，所述装置包括一根据接收光量来产生电荷的光电转换区和一接收从光电转换部分读电极读出的电荷的电荷积聚区，其中光电转换部分包括一第一导电型的第一掺杂区和一在第一掺杂区上形成的第二导电型的第二掺杂区，在第二掺杂区和电荷积聚部分之间形成比第二掺杂区的掺杂浓度更低的掺杂浓度的第二导电型的第三掺杂区和第四掺杂区。

此外，本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中独立于读电极形成了一电压施加部分，第三掺杂区邻接于第二掺杂区形成，且电压施加部分将电压至少施加到第三掺杂区用以控制第三掺杂区的电势。

根据上述本发明的固态成像装置，因为掺杂浓度低于第二掺杂区的第二导电型的第三掺杂区和第四掺杂区在光电转化部分上形成于第二掺杂区和电荷积聚区之间，所以能够修正光电转换部分的上部分的电势的深度，因而能够减小读电压。

本发明是一种制造固态成像装置的方法，其中在构成像素的光接收传感器侧提供了一用于读信号电荷的光接收传感器部分；形成了一光屏蔽膜用来覆盖除了光接收传感器部分之外的图像拾取区，对其施加了预定的电压信号；在一形成光传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体区的表面上在中心形成一第二导电型半导体区，其中，在形成第一导电型半导体区之后，在第一导电型半导体区的表面上在中心形成第二导电型半导体区，且在第一导电型半导体区表面上在电极侧的端部分和像素隔离区侧的相对端部形成一掺杂浓度低于第二导电型半导体区的区。

此外，本发明还具有这样的结构从而在制造上述固态成像装置的方法中，在分别形成第二导电型半导体区和掺杂浓度低于第二导电型半导体区的区时，分别对电极侧的端部分和像素隔离区侧的相对端部进行了离子注入。

此外，在本发明中，在制造上述固态成像装置的方法中，在形成第一导电型半导体区之后形成光屏蔽膜，在光接收传感器部分之上形成一开口，第二导电型半导体区通过使用光屏蔽膜作为掩膜的离子注入形成。

根据本发明上述制造固态成像装置的方法，在制造其中将预定电压信号施加到光屏蔽膜的固态成像装置时，通过施加电压信号，在形成第一导电型半导体区之后在第一导电型半导体区的表面上在中心形成第二导电型半导体区，以及分别在第一导电型半导体区表面上在电极侧的端部分和像素隔离区的相对端部形成一掺杂浓度低于第二导电型半导体区的区，从而如前所述使得每个部分的电势可变以修正电势；可以制造这样的固态成像装置从而如前所述能够修正光接收传感器部分的表面的端部分的电势深度，能够在电极侧减小读电压，并且能够通过减弱像素隔离区侧的电场来抑制由于雪崩击穿引起的噪声产生。

本发明是一个固态成像装置，所述固态成像装置将通过光电转换在传感器部分获得的电信号通过一电荷耦合装置进行传输，且包括一在传感器部分之上有一开口的光屏蔽膜，用以覆盖传感器侧的非光电转换区，其中将光屏蔽膜连接到直流电源。

此外，本发明具有这样的结构从而在上述固态成像装置中光屏蔽膜由多层形成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一开口且在传感器侧覆盖非光电转换区并且连接到地，且多层中的第二光屏蔽膜通过一绝缘膜形成于第二光屏蔽膜下面的光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜中的开口侧向传感器部分突出，且被连接到直流电源。

根据如上所述的本发明的固态成像装置，能够通过对光屏蔽膜施加电压来抑制噪声产生。另外，因为将光屏蔽膜连接到直流电源，所以提高了传感器部分表面上的锁定(pinning)。此外，通过在电荷转移时施加负电压，能够设置高的读栅极(read gate)的势垒且能够改善光晕模糊(blooming)特性。

本发明是一个固态成像装置，所述装置通过电荷耦合装置传输由传感器部分中光电转换获得的电信号，且包括在传感器部分之上有一开口且覆盖传感器侧非光电转换区的光屏蔽膜，其中将光屏蔽膜连接到脉冲电源。

此外，本发明具有这样的结构从而在上述固态成像装置中光屏蔽膜由多层形成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一开口且在传感器侧覆盖非光电转换区并且连接到地；多层中的第二光屏蔽膜通过一绝缘膜形成于第二光屏蔽膜下的光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜中的开口侧突出到传感器部分，且被连接到脉冲电源。

另外，本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中，第二光屏蔽膜形成于读电极侧。

根据本发明的上述固态成像装置，能够通过对光屏蔽膜施加电压来抑制噪声产生。而且，因为将光屏蔽膜连接到脉冲电源，所以能够给光屏蔽膜施加一与读脉冲同步的脉冲以帮助读操作和减小读电压。

本发明是一种固态成像装置的驱动方法，所述方法通过一电荷耦合装置传输由光电转换在传感器部分中获得的电信号；所述固态成像装置包括一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜在传感器部分上方具有开口且在传感器部分侧覆盖非光电转换区；其中，在读固态成像装置时对光屏蔽膜施加直流电压。

此外，在本发明中，在驱动固态成像装置的方法中，光屏蔽膜由多层构成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一个开口，在传感器部分侧覆盖非光电转换区并且连接到地；多层中的第二光屏蔽膜通过一个绝缘膜形成于第二光屏蔽膜下面的光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧突出到传感器部分，将直流电源施加到第二光屏蔽膜。

根据本发明上述驱动固态成像装置的上述方法，通过对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。此外，因为在读固态成像装置时对光屏蔽膜施加了直流电压，所以提高了传感器部分表面上的锁定。另外，通过在电荷转移时施加负电压，能够设置高的读栅极的势垒且能够改善光晕模糊特性。

本发明是一种驱动固态成像装置的方法，所述方法通过一电荷耦合装置传输由光电转换在传感器部分获得的电信号，所述装置包括一在传感器部分之上具有开口且在传感器部分侧覆盖非光电转换区的光屏蔽膜，其中在读固态成像装置时对光屏蔽膜施加了脉冲电压。

此外，在本发明中，在驱动固态成像装置的方法中，光屏蔽膜由多层形成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一个开口，在传感器部分侧覆盖非光电转换区并且连接到地；多层中的第二光屏蔽膜通过一在第二光屏蔽膜下面的绝缘膜形成于光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧突出到传感器部分，将脉冲电源施加到第二光屏蔽膜。

此外，本发明具有这样的结构从而在驱动固态成像装置的方法中，第二光屏蔽膜形成于读电极侧。

根据本发明上述的固态成像装置的驱动方法，通过对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。此外，因为在读固态成像装置时对光屏蔽膜施加了脉冲电压，所以能够帮助读操作并且减小读电压。

本发明是一种固态成像装置，所述装置通过一电荷耦合装置传输由光电转换在传感器部分获得的电信号，所述装置包括一在传感器部分之上具有开口且在传感器部分一侧覆盖非光电转换区的光屏蔽膜，其中光屏蔽膜连接到直流电源且传感器部分具有设置在固态成像装置中的读栅极和与相邻像素的沟道停止层之间一个偏移区。

此外，本发明具有这样的结构从而在上述固态成像装置中，光屏蔽膜由多层形成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一开口且在传感器侧覆盖非光电转换区，并且连接到地；多层中的第二光屏蔽膜通过一个绝缘膜形成于在第二光屏蔽膜下面的光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧突出到传感器部分，并且连接到直流电源。

根据上述固态成像装置，因为传感器部分在固态成像装置中的读栅极和与相邻像素的沟道停止层之间具有一偏移区，所以传感器部分的p型层不会向读栅极扩散，因而读电压能够被抑制得低且驱动电压的动态容限会被展宽。因为p型层不会在水平方向上(向沟道停止层)扩散到在相邻像素侧的垂直寄存器的传输电极下，所以能够保证垂直寄存器的有效区并且能够保证由垂直寄存器处理的电荷数量。此外，通过对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。另外，因为光屏蔽膜连接到直流电源，所以能够提高传感器部分表面上的锁定。此外，通过在电荷转移时施加负电压，能够设置高的读栅极势垒并改善光晕模糊特性。

本发明是一种固态成像装置，所述装置通过一电荷耦合装置传输通过光电转换在传感器部分获得的电信号，所述装置包括一在传感器部分之上具有开口且在传感器部分侧覆盖非光电转换区的光屏蔽膜，其中对光屏蔽膜施加了脉冲电压且传感器部分具有在固态成像装置的读栅极和与相邻像素的沟道停止层之间设置的一偏移区。

此外，本发明具有这样的结构从而在上述固态成像装置中，光屏蔽膜由多层形成，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分之上具有一开口且在传感器侧覆盖非光电转换区，并且连接到地；多层中的第二光屏蔽膜通过一个绝缘膜形成于在第二光屏蔽膜下面的光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧突出到传感器部分，并且被连接到脉冲电源。

本发明还具有这样的结构从而在上述固态成像装置中，第二光屏蔽层形成于读电极侧。

根据本发明的上述固态成像装置，因为传感器部分在固态成像装置的读栅极和与相邻像素的沟道停止层之间具有一偏移区，所以传感器部分的p型层不会向读栅极扩散，因而读电压能够被抑制得低且驱动电压的动态容限会被展宽。因为p型层不会在水平方向上(向沟道停止层)扩散到相邻像素侧的垂直寄存器的传输电极下，所以能够确保垂直寄存器的有效区并且能够确保由垂直寄存器处理的电荷数量。此外，通过对光屏蔽膜加电压能够抑制噪声产生。还有，因为光屏蔽膜连接到脉冲电源，所以能够施加与读脉冲同步的脉冲，它帮助读操作并减小读电压。

本发明是一种固态成像装置的制造方法，所述装置传输由光电转换在传感器部分中获得的电信号，所述装置包括一在传感器部分之上具有开口且在传感器部分侧覆盖非光电转换区的光屏蔽膜，并连接到直流电源；其中形成传感器部分的工艺步骤包括：在读栅极和相邻像素的电荷耦合装置的沟道停止层之间形成n型扩散层；通过离子注入方法在n型扩散层上形成p型扩散层，在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧制造n型扩散层的偏移区。

此外，在本发明中，在制造固态成像装置的方法中，形成光屏蔽膜，从而在通过一个绝缘膜在传感器部分侧形成覆盖非光电转换区的第一光屏蔽膜之后，在传感器部分上方的第一光屏蔽膜中形成一开口，然后通过一绝缘膜在第一光屏蔽膜上形成从第一光屏蔽膜中的开口的一侧向传感器部分突出的第二光屏蔽膜。

根据本发明制造固态成像装置的方法，因为p型扩散层通过离子注入方法在n型扩散层上形成，在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧制造n型扩散层的偏移区，所以以从读栅极和相邻像素沟道停止层隔离偏移区的状态形成p型扩散层。因此，传感器部分的p型层不会向读栅极方向扩散，所以读电压能够被抑制得低且驱动电压的动态容限得到了展宽。此外，因为p型扩散层不会在水平方向上(向沟道停止层)扩散到相邻像素侧的垂直寄存器的传输电极下，所以能够保证垂直寄存器的有效区并保证通过垂直寄存器处理的电荷数量。此外，通过对光屏蔽膜加电压能够抑制噪声产生。另外，因为光屏蔽膜连接到直流电源，所以提高了传感器部分表面上的锁定。此外，通过在电荷传输时施加负电压，能够设置高的读栅极势垒并且改善光晕模糊特性。

本发明是一种固态成像装置的制造方法，所述装置传输由光电转换在传感器部分中获得的电信号，所述包括一在传感器部分之上具有开口且在传感器部分侧覆盖非光电转换区的光屏蔽膜，并连接到脉冲电源；其中形成传感器部分的工艺步骤包括：在读栅极和相邻像素的电荷耦合装置的沟道停止层之间形成n型扩散层，通过离子注入方法在n型扩散层上形成p型扩散层，在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧制造n型扩散层的偏移区。

此外，在本发明中，在制造固态成像装置的方法中，形成光屏蔽膜从而在传感器部分侧通过一绝缘膜形成覆盖非光电转换区的第一光屏蔽膜之后，在传感器部分上方的第一光屏蔽膜中形成一开口，然后通过一绝缘膜在第一光屏蔽膜上形成从第一光屏蔽膜的开口侧向传感器部分突出的第二光屏蔽膜。

此外，本发明具有这样的结构从而在驱动固态成像装置的方法中，第二光屏蔽膜形成于读电极侧。

根据上述的制造固态成像装置的方法，因为通过离子注入方法在n型扩散层上形成p型扩散层，在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧制造n型扩散层的偏移区，所以以从读栅极和相邻像素沟道停止层隔离偏移区的状态形成p型扩散层。因此，传感器部分的p型层不会向读栅极方向扩散，所以读电压能够被抑制得低且驱动电压的动态容限得到了展宽。此外，因为p型扩散层不会在水平方向上(向沟道停止层)扩散到相邻像素侧的垂直寄存器的传输电极下，所以能够保证垂直寄存器的有效区并保证由垂直寄存器处理的电荷数量。此外，通过对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。另外，因为光屏蔽膜连接到脉冲电源，所以能够对光屏蔽膜施加与读脉冲同步的脉冲，它帮助读操作并减小读电压。

图1显示了根据本发明一实施例的一固态成像装置的示意结构(截面)图。在这个实施例中，本发明应用于一CCD固态成像装置。

该固态成像装置如下形成：在诸如硅衬底的半导体衬底1上形成一第一导电型半导体区，例如形成光电转换区的N型半导体区2；一第二导电型半导体、例如P型沟道停止区(像素隔离区)3；P型半导体阱区4；第一导电型半导体、例如N型传输沟道区5；以及第二导电型半导体、例如P型读栅极部分12；此外，在形成光电转换区的N型半导体区2上形成第二导电型半导体、例如P型正电荷积聚区(空穴积聚层)。这些N型半导体区2和正电荷积聚区(空穴积聚层)形成一光接收传感器部分11。

在半导体衬底1上通过一栅极绝缘膜形成了电荷传输电极8。此外，在电荷传输电极8上方形成了光屏蔽膜9来通过一层间绝缘膜覆盖电荷传输电极8。光屏蔽膜9避免光进入传输沟道区5等，且避免在信号电荷传输下导致的噪声。

光屏蔽膜9在光接收传感器部分11上方有一开口，以使光线能够进入光接收传感器部分11。

P型半导体阱区4，N型传输沟道区5和在其上的电荷传输电极8形成垂直传输寄存器13。电荷传输电极8形成于从垂直传输寄存器13到读栅极部分12之上。

垂直传输寄存器13设置于在垂直方向(垂直于图1纸面的方向)上设置的光接收传感器部分11的一侧并且具有类似于带的平板形状。将一水平传输寄存器连接到垂直传输寄存器13的一端，尽管未图示。

此外，沟道停止区(像素分离区)3相似地形成于在垂直方向上设置的光接收传感器部分11之间，由此各像素的光接收传感器部分11是彼此分开的。

这样，一些光接收传感器部分11被设置类似于矩阵且形成了固态成像装置。

如果必要，一滤色器，一芯片上的微透镜等的装置在光屏蔽膜9上方形成。

设计该实施例使得电压V能够被施加到光屏蔽膜9。

至于施加到光屏蔽膜9上的电压V，可以考虑为脉冲电压，固定偏置电压等；根据所需特性可以施加正电势、地电势或负电势。

注意，尽管图1示意地显示将电压V施加在每个光屏蔽膜9，但因为每个光屏蔽膜9实际上相互连接到在一起，所以它们只需被连接到在图像拾取区的周边的布线。

此外，在根据该实施例的固态成像装置中，形成光接收传感器部分11的表面上的一正电荷积聚区(空穴积聚层)具体地由在中心的包含高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区(空穴积聚层)6和在读栅极部分12附近和在沟道停止区(像素隔离区)3附近的均含有低掺杂浓度(P^-)正电荷积聚区(空穴积聚层)10制成。

如果简单地减小整个正电荷积聚区的P型掺杂浓度，则改善了读出特性，但噪声特性会如上所述恶化。

与之相反，通过减小在读栅极部分12附近和在沟道停止区(像素隔离区)3附近的正电荷积聚区的P型掺杂浓度来使正电荷积聚区10为低掺杂浓度(P^-)，可以改善读出特性以及噪声特性。

读栅极12的附近的正电荷积聚区10(10A)的P型掺杂浓度被减小到能够获得减小读电压效应的程度。

通过这样做，读栅极部分12的电势变得不容易受正电荷积聚区6、10(10A)的影响，因而改善了读出特性。

此外，因为通过对光屏蔽膜9施加电压V从而固定了接近表面的正电荷积聚区10(10A)的电势，噪声特性不会恶化。

此外，通过减小在沟道停止区(像素隔离区)3附近的正电荷积聚区的P型掺杂浓度以使正电荷积聚区10(10B)为低掺杂浓度(P^-)，从沟道停止区(像素隔离区)3到垂直传输寄存器8的电场在读信号电荷时被减弱，由雪崩击穿等引起的的噪声组分的产生得到了抑制。

注意，尽管在垂直方向上相邻像素之间还有电荷传输电极8和沟道停止区(像素隔离区)3，未图示(图1中向前位置和向后位置)，但因为这些部分未提供有电荷传输部分(垂直传输寄存器13)，所以通过两维调制影响的电势变化所产生的特性恶化不大。因此，低掺杂浓度的(空穴积聚层)的正电荷积聚区10不需要总形成于在垂直方向上相邻的像素之间的沟道停止区(像素分离区)侧上。

如上所述，可以使用一固定的偏置电压或一脉冲电压作为施加到光屏蔽膜9上的电压V。

当实际上将一固定偏压用作施加到光屏蔽膜9上的电压时，有三种可行的方式，即总固定在地电势(地电平)的情形，总固定在+电势(正电势)的情形和总固定在-电势(负电势)的情形。

在总固定在地电势(地电平)的情形，当正电荷积聚区6、10受例如周围电势波动影响时，因为光屏蔽膜9固定在地电势，所以可以抑制该电势波动的影响并限制噪声的恶化。

在总固定在-电势(负电势)的情形，能够预期进一步减小噪声。在这种情形，虽然由于光屏蔽膜9固定在-电势引起读电压恶化发生，但是因为如上所述减小了读栅极部分12附近正电荷积聚区10(10A)的P型掺杂浓度，所以能够避免读电压的恶化。此外，对于来自沟道停止区(像素隔离区)3的噪音，因为沟道停止区(像素隔离区)附近正电荷积聚区10(10B)的P型掺杂浓度也被减小了，所以电场被减弱并且噪声产生得到了抑制。

此外，在总固定在+电势的情形，因为减小了读栅极部分12附近正电荷积聚区10(10A)的P型掺杂浓度，所以预期进一步改善读电压；然而，因为将光屏蔽膜9固定在+电势可能引起噪声恶化，所以为了避免噪声恶化相反地要增加在中心包含高掺杂浓度的正电荷积聚区6的P型掺杂浓度。因为噪声特性和读出特性相互之间的关系是折衷关系，所以为了同时获得这两个满意的特性，对包含高掺杂浓度的正电荷积聚区6的P型掺杂浓度进行了优化。在来自沟道停止区(像素隔离区)3的噪声特性和读出特性之间也有类似的关系。

下面，当一个脉冲电压作为电压V实际施加到光屏蔽膜9时，可能通过当积聚电荷时固定在-电势或地电势然后当读电荷时改变到+电势的方式，从而同时改善读特性和噪声特性。

在这种情形，虽然正电荷积聚区6、10的电势变化，但因为脉冲的持续时间非常短，可以假设由于上述原因产生噪声的几率极低。

根据该实施例的固态成像装置能够例如如下制造。

在半导体衬底1上分别形成了一N型半导体区2，P型半导体阱区4，N型传输沟道区5，读栅极部分12的P^-和沟道停止区(像素隔离区)3的P⁺。

此外，在N型半导体区2的表面附近形成了一低掺杂浓度(P^-)的P型正电荷积聚区10。

接下来，在半导体衬底1上通过一绝缘膜形成了一形成电荷传输电极8的电极层；该电极层经受构图来在读栅极部分12和传输沟道区5上方保留来形成电荷传输电极8(见图2A)。

随后，使用诸如抗蚀剂的掩膜21来覆盖P-正电荷积聚区，除N型半导体区2的表面中心之外，且然后进行P型掺杂的离子注入22，使中心包含高掺杂浓度(P⁺)，来在N型半导体区2的表面的中心形成包含高掺杂浓度(P⁺)的P型正电荷积聚区(空穴积聚层)6(见图2B)。在这种情形，因为N型半导体区2的表面(其端部分)除了中心之外都覆盖了掩膜21，所以保留了正电荷积聚区10的低掺杂浓度。

接下来，去除掩膜21且形成一层间绝缘膜，在其上形成光屏蔽膜9。

然后，如果需要，在光屏蔽膜9上方形成一绝缘层，在平坦化该表面之后，形成滤色器、芯片上的微透镜等。

用这种方法，能够制造如图1所示根据本实施例的固态成像装置。

注意，除了如图2B所示通过使用掩膜21来形成包含高掺杂浓度(P⁺)的P型正电荷积聚区6之外，还可以如图3所示在形成光屏蔽膜9之后，通过使用光屏蔽膜9作为掩膜进行离子注入从而来形成P型正电荷积聚区6。用这种方法，可以形成包含高掺杂浓度的P型正电荷积聚区6来与光屏蔽膜9的开口边缘9A自对准。

在这种情形，低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区10也会被保持于在垂直方向上的相邻像素之间的沟道停止区(像素隔离区)侧。

此外，如图2B所示，除了如图2B所示通过使用掩膜21来形成包含高掺杂浓度(P⁺)的P型正电荷积聚区6之外，还可以通过分别在电极方向和像素隔离区的相对端部方向上的离子注入来分别形成高掺杂浓度(P⁺)的P型正电荷积聚区(空穴积聚层)6和低掺杂浓度的正电荷积聚区10，如图4A至图4C所示。

具体地，P型掺杂的离子注入25倾斜地从图4A的状态(与图2A相同的状态)朝向如图4B所示的沟道停止区(像素隔离区)3。在这种情形，电荷传输电极8用作离子注入的掩膜。

通过这样做，在N型半导体区(光电转换区)2的表面中，沟道停止区(像素隔离区)3侧的中心和端部分就会包含P型掺杂的较高浓度，因而将P^-区10改变为P型区26。但是，电荷传输电极8侧的端部分保持为P^-区10。

此外，如图4C所示，P型掺杂的离子注入27倾斜地朝向电荷传输电极8进行。在这种情形，电荷传输电极8也作为离子注入的掩膜。

通过这样做，在N型半导体区(光电转换区)2的表面中，电荷传输电极8侧中心和端部分就会包含P型掺杂的较高浓度，因而电荷传输电极8侧的端部分由P-区10改变为P型区28，且该中心从P型区26改变为P+区29，且沟道停止区(像素隔离区)3侧的端部分保持P型区26。

因此，在N型半导体区(光电转换区)2的表面中，该中心为包含高掺杂浓度的P⁺区29，在电荷传输电极8侧的端部分和沟道停止区(像素隔离区)3侧的端部分为包含比P⁺区29的掺杂浓度低的P型区28。

根据上述实施例，由于施加在光屏蔽膜9上的电压V在沟道停止区(像素隔离区)3、读栅极部分12和正电荷积聚区6、10中导致一辅助电场，所以能够减小由N型半导体区(光电转换区)2等产生的二维调制效应，且因而使沟道停止区(像素隔离区)3，读栅极部分12和正电荷积聚区6、10的电势深度是可变的。

此外，在光接收传感器部分11的表面上改变正电荷积聚区6、10在水平方向上的掺杂浓度来在中心形成高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区6并在读栅极部分12侧和沟道停止区(像素隔离区)3侧的端部分形成低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区10(10A、10B)的情形，每个部分的电势深度能够被合理地修正。

因此，可以很好地保证所有的光晕模糊特性、读出特性、像素隔离特性和噪声特性。

这使得即使像素在尺寸上小型化且其数量增加仍能够获得满意的噪声特性和读出特性。而且因此，通过使用根据该实施例的固态成像装置，能够小型化相机等且可以得到高分辨率和高图像质量。

注意，如果在低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区(空穴积聚层)10和高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区(空穴积聚层)6之间仅存在少量P型掺杂浓度的差别，就能够得到上述作用和结果。

另外，在上述实施例中，光屏蔽膜9被制成单体并在其上施加了相同的电压。但光屏蔽膜可以包括例如多个电性能上相互独立的光屏蔽膜，且对每个光屏蔽膜施加不同的电压。

尽管在上述实施例中电压V被施加到光屏蔽膜上，但是也可以提供一靠近电荷传输电极的导电侧壁并对该侧壁施加电压来得到同样的效果。

这种情形的实施例如下所述。

图5显示了根据本发明另一个实施例的固态成像装置的示意结构(截面)简图。

根据该实施例的固态成像装置具体提供有电荷传输电极8旁边的导电侧壁15(15A、15B)，并如此设置使得能够将电压VA，VB施加到侧壁15(15A、15B)。将电压VA施加在电荷传输电极8的读栅极部分12侧的侧壁15A，电压VB施加在沟道停止区3侧的侧壁15B。

这些侧壁15A和15B通过一绝缘膜与电荷传输电极8绝缘，并且被设置为彼此电独立，以便能够分别施加电压VA和VB。

形成光屏蔽膜9来覆盖电荷传输电极8和在其两侧的侧壁15A、15B。

注意，在该实施例中，电压不施加在光屏蔽膜9。

然后，与先前实施例相似，在侧壁15A和15B附近传感器部分的表面的端部分形成低掺杂浓度(P^-)的P型正电荷积聚区(空穴积聚层)10(10A、10B)。

其它的结构与如图1所示的根据先前实施例固态成像装置相同，这样以后对重复的描述赋予相同的符号。

对于施加到侧壁15A和15B上的电压VA和VB，可以施加与上述施加到光屏蔽膜9上的电压相同的电压V，例如一固定偏置电压或一脉冲电压。

此外，设定施加的电压VA和VB以便能够得到满意的读出特性和满意的噪声特性。

例如，选用范围从地电势(零电势)到负电势的一固定偏置电压作为电压VA施加在读栅极部分12侧的侧壁15A上，以得到满意的读出特性。另一方面，选用一负电势的固定偏置电压作为电压VB施加在沟道停止区3侧的侧壁15B上，以减弱电场强度用来锁定(pinning)周边电势。

上述导电侧壁15(15A、15B)可以如下形成。

首先，在形成电荷传输电极8之后，在其表面上形成绝缘膜。

然后，在整个表面上沉积一导电膜且对该导电膜进行内蚀以形成侧壁。

接着，通过构图，如图6B所示，围绕光接收传感器部分11形成侧壁(图6A中的阴影部分)15，读栅极部分12侧的侧壁15A与沟道停止区3侧的侧壁15B在电性隔离。注意，在图6A和图6B中，未显示电荷传输电极8(8A、8B)与侧壁15A和15B之间的绝缘膜，且未显示电荷传输电极8和侧壁15A、15B之间的空间。

用这种方法能够形成侧壁15A和15B。

此外，在形成侧壁15A和15B之后，形成绝缘膜覆盖该表面，然后穿过该绝缘膜形成接触孔。

这样，通过该接触孔可以将布线层和侧壁15A、15B相互连接。

在该连接中，如果在图6B中该连触孔直接形成于侧壁15A和15B上，则因为侧壁的宽度很窄，所以难于形成接触孔。

然后，当通过内蚀形成侧壁时，使部分导电膜留在电荷传输电极上，然后在留在电荷传输电极上的导电膜中形成接触孔用来与布线层连接。

具体地，例如图7A所示，当通过内蚀形成侧壁时，将导电膜15留在部分的电荷传输电极8上，在这种情形，在较低层的电荷传输电极8A的部分上。例如，可以在留下的导电膜15的部分用掩模覆盖的状态下进行内蚀。

接着，如图7B所示，构图侧壁15以电隔离在读栅极部分12侧的侧壁15A与沟道停止区3侧的侧壁15B。

然后，尽管未图示，在侧壁15A，15B上沉积层间绝缘膜，然后在电荷传输电极8上侧壁15A，15B的正上方的层间绝缘膜上形成接触孔。

该接触孔用导电层填充以形成接触部分16A和16B，其与布线17A和17B连接。

用这种方法，能够形成驱动侧壁15A和15B的电极。

注意，当侧壁15不与读栅极部分12侧和沟道停止区3侧电隔离时，例如图9所示，接触部分16形成于留在由图7A状态的电荷传输电极8上的导电膜15的中心附近且该接触部分16与布线17连接。

根据该实施例，因为电压VA和VB能够被施加到设置在电荷传输电极8旁边的导电侧壁15(15A、15B)上，且进而低掺杂浓度(P^-)的P型正电荷积聚区10(10A、10B)形成于侧壁15附近的光接收传感器部分11表面的端部分，与先前的实施例相似，可以抑制读电压的上升以及由靠近沟道停止区3的电场产生的噪声。

因此能够同时得到满意的读出特性和噪声特性。

此外，由于能够得到满意的噪声特性和读出特性，即使像素在尺寸上小型化且其数量增加，通过采用根据本实施例的固态成像装置，能够使相机等小型化且能够获得高分辨率和高图像质量。

此外，该实施例可以具有能够使其侧壁15(15A、15B)的顶部分与高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区6自对准的结构。

接着，图10显示了本发明另一个实施例的示意结构(截面)间图，其具有如图5所示结构的改进形式。

该实施例具有一形成于读栅极部分12侧的侧壁15A，其具体延伸到读栅极部分12上方。从而电荷传输电极8形成于垂直传输寄存器13处。

由于其它的结构与图5所示相同，对重复的描述赋予了相同的符号。

与图5中的结构相似，该实施例也能够抑制读电压的上升以及由靠近沟道停止层3的电场产生的噪声，因而能够同时得到满意的读出特性和噪声特性。

注意，在该实施例中，因为形成读栅极部分12侧的侧壁15A也延伸到读栅极部分12，所以施加到侧壁15A上的电压VA的最佳值可能与图5A所示先前实施例的电压VA的最佳值不同。

在这种情形，也能够使其侧壁15(15A、15B)的顶部分与高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区6自对准。

在图5或图10所示的上述实施例中，对于设置在电荷传输电极8旁边的侧壁15(15A、15B)，在读栅极部分12侧的侧壁15A和在沟道停止区3侧的侧壁15B相互电隔离并对它们分别施加不同的电压。

本发明不仅限于这些结构。例如，这样的结构是可能的，即未显示的在前面或在后面连接这些侧壁，并且电连接(例如，对图6A所示的状态上未进行构图的情形)。在这种情形，与电压施加到光屏蔽膜的结构相似，在读栅极部分侧和沟道停止区侧施加了相同的电压。

还有，在上述如图5或图10所示的每个实施例中，能够进一步对光屏蔽膜9施加电压V。在这种情形，通过调整各个电压VA、VB和V，可以有效地优化各部分中电势的控制。

在每个上述实施例中，在光接收传感器部分11表面上的读栅极部分12附近和沟道停止区(像素隔离区)附近形成低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区10，但是，在本发明中，在光接收传感器部分的表面上读栅极部分附近和沟道停止区(像素隔离区)附近形成的半导体区并不限于P型，即与光接收传感器部分的表面上在中心包含高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区相同的导电类型。

例如，可以采用几乎纯的或与包含高掺杂浓度的中心部分(P⁺)相反的导电类型(N^-或N)的半导体区。在任何情况下，都必须采用一包含比中心(P⁺)掺杂浓度更低的半导体区。

当该区制成为N型时，这种形成方法是可能的，即，例如图11所示，在形成N型半导体区2之后，使用具有窄开口的掩膜来仅对表面上中心附近注入高浓度的P型掺杂(P⁺)。在采用这种形成方法时，因为P⁺易于扩散到N侧，考虑到扩散范围，优选使掩膜30的开口相当小。

描述了其中本发明应用于CCD固态成像装置的以上实施例，但本发明还可以应用于具有其它结构的固态成像装置。

此外，例如在CMOS固态成像装置中，可能有这样的情形，其中P+正电荷积聚区设置于形成光接收传感器部分的光电转换区的N型半导体区表面上以形成HAD传感器。

本发明还能够应用于使用HAD传感器的CMOS型固态成像装置，具体地，对于用于将来自光接收传感器部分的电荷读到信号线的栅极提供了导电侧壁，并且对该侧壁施加了一电压，在侧壁附近的光接收传感器部分的表面是一掺杂浓度比光接收传感器部分表面上中心更低的半导体区，因此能够有效地改善噪声特性和读出特性。

这种情况如下所述。

图12显示了根据本发明的不同的实施例的固态成像装置的示意结构(平面)简图。在该实施例中，本发明应用于CMOS型固态成像装置。图13显示了图12中沿A-A’线所截取的截面图。图14、图15分别显示了图12中沿B-B’线、C-C’所截取的截面图。

该固态成像装置具有这样的结构，即在P型半导体区101上形成了一第一导电型，例如形成光电转换区的N型半导体区102；一第二导电型、例如P型沟道停止区103；一在沟道停止区103上的由厚绝缘层制成的像素隔离区104；和一由第一导电型掺杂区、例如N+区制成的FD(浮置扩散)部分112；此外，在形成光电转换区的N型半导体区102的表面上形成第二导电型、例如P型正电荷积聚区(空穴积聚层)109。这些N型半导体区102和正电荷积聚区(空穴积聚层)109构成了光接收传感器部分111。

在P型半导体区101上通过一栅极绝缘膜形成电荷读电极105。

另外，通过薄绝缘膜107在电荷读电极105两侧形成导电侧壁106。注意，在图12的平面图中未显示绝缘膜107。设计导电侧壁106从而在其上能够施加一独立于施加在电荷读电极上的读电压的电压。

电荷读电极105设置于光接收传感器部分111和FD部分112之间，且形成于光接收传感器部分111和FD部分112外面的像素隔离区104上。接触部分108形成于图12的下部分中所示的像素隔离区104上方的位置。

附图标记113指示用于侧壁接触的缓冲层，且可以例如通过采用与电荷读电极105相同的材料并与电荷读电极105同时构图来形成。在该图中，114指示侧壁116和布线之间的接触部分，121指示电荷读电极；122指示用于侧壁106的布线。

用这种方法，通过将接触部分和布线分别与电荷读电极105和侧壁106连接，能够分别驱动电荷读电极105和侧壁106。

此外，尽管未图示，通过形成一覆盖除光接收传感器部分111之外的其它区域的光屏蔽膜，可以避免光进入电荷读电极105下面的沟道、FD部分112和其它区。

在该实施例中，光接收传感器部分111的表面上的正电荷积聚区(空穴积聚层)是由在中心的高掺杂浓度(P⁺)的正电荷积聚区(空穴积聚层)109和在电荷读电极105(和侧壁106)侧的端部分的低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区(空穴积聚层)110组成。

这种结构使得可以同时改善读出特性和噪声特性，这与上述本发明应用于CCD固态成像装置的情形相似。

另外，在该实施例中，可以在像素隔离区104侧形成低掺杂浓度(P^-)的正电荷积聚区。

根据该实施例的固态成像装置能够例如如下制造。

在像素隔离区104、沟道停止区103、光接收传感器部分111、FD部分112、电荷读电极105和侧壁接触缓冲层113的每个形成之后，在电荷读电极105和缓冲层113表面上形成薄绝缘膜107。

接着，在整个表面上沉积一导电膜，对该导电膜进行内蚀以在电荷读电极105和缓冲层113侧面壁上形成侧壁106。

随后，在电荷读电极105、缓冲层113和侧壁106表面上形成一绝缘膜115，进而在整个表面覆盖一厚的层间绝缘膜116。

然后，在电荷读电极105上的层间绝缘膜中钻一接触孔，并且在接触孔内形成一导电层以形成接触部分108。该接触部分108与布线121连接。

随后，在整个表面用层间绝缘膜117覆盖之后，穿过上层间绝缘膜117和下部分层间绝缘膜116钻一接触孔，以延伸到与围绕缓冲层形成的电荷读电极105和侧壁106同时形成的两个侧壁接触缓冲层113。在这之后，在接触孔内形成一导电层以形成接触部分114。该接触部分114与布线122连接。

另外，尽管在每个上述实施例中N型半导体区2表面上的中心都形成了一P+正电荷积聚区6，但光电转换区的导电类型并不仅限于本发明，且可以在P型半导体区的表面上中心形成一N型高掺杂浓度区以形成光接收传感器部分。

这就是说，在本发明中，在形成光接收传感器部分的光电转换区的第一导电型半导体的表面上在中心形成了一包含高掺杂浓度的第二导电型区，但在表面的端部分形成一比中心的掺杂浓度低的区。相应于光接收传感器部分的导电类型能够选择施加在光屏蔽膜或导电侧壁的电压为正或为负等。

此外，虽然在图5和图10所示的每个实施例中导电侧壁都形成于电荷传输电极两侧，但本发明并不仅限于上述实施例，可以如下制造：例如在一CMOS型固态成像装置的第一电极两侧、电荷传输电极两侧或电荷读栅极电极两侧提供了由厚导电膜制成的其它电极，与电荷传输电极或栅电极相似，使得独立于电荷传输电极或栅电极的电压的电压就能够施加在其它电极上并且它们的电势可以得到调整。

下面将描述本发明的一个具体的实施例，该实施例涉及具有与直流电源或脉冲电源连接的光屏蔽膜的固态成像装置的结构，和其中在读操作时对光屏蔽膜施加直流电压或脉冲电压的驱动固态成像装置的方法。

参照图17描述根据本发明的固态成像装置及其驱动方法的第一个实施例。图17A是一显示固态成像装置相关部分的示意结构截面图，17B是固态成像装置相关部分的结构图。注意，尽管固态成像装置包含大量像素，但图17只显示一个像素作为代表。

如图17A所示，该实施例中的固态成像装置71具有同时用作读电极和传输电极的电极32，其通过一绝缘膜33形成于一半导体衬底31上。一读栅极40形成于半导体衬底31上在用作读电极的电极32的部分下。一由电荷耦合装置制成的垂直寄存器39形成于半导体衬底31上在用作传输电极的电极32的部分下。此外，传感器部分34形成于电极32和相邻像素的另一电极32之间。该传感器部分由诸如HAD构成，其中，例如形成一n型扩散层35用以与一在其上形成的p型扩散层36形成一pn结。换言之，一p型扩散层形成于传感器部分34表面侧。此外，沟道停止层37形成于传感器部分34和相邻像素区之间。从而，在从水平传输方向看一像素时，是按沟道停止层37、垂直寄存器39、读栅极40和传感器部分34的顺序排列的。

此外，形成提供有一在传感器部分上的开口的光屏蔽膜41，通过一覆盖电极32、传感器部分34等的绝缘膜38。

如图17B所示，这个光屏蔽膜41由例如钨形成并连接到一直流电源51。该直流电源51包含例如一用于提供直流电压的电源52和用于将电压转换到需要电压的变压器53。用光屏蔽膜41覆盖的固态成像装置71中的传感器部分34通过光电转换将接收的光转换为电信号，并接收一个读时钟以将该信号送到一驱动/传输栅极61。该驱动/传输栅极61接收一垂直传输时钟以在垂直方向传输信号。此外，该驱动/传输栅极61接收读时钟以对于向光屏蔽膜41施加直流电压提供指令。

在根据该实施例的固态成像装置71中，如图18所示，在获得读时钟中的读脉冲时，使施加在光屏蔽膜的一时钟的直流电压Vdc基于读脉冲成为开状态，用来将例如，-0.1V至-10V，优选为-0.5V至-5V的直流电压Vdc施加到光屏蔽膜41。如果直流电压Vdc小于-0.1V，既便施加了直流电压Vdc，传感器部分的表面的锁定也得不到足够的提高。当直流电压Vdc大于-10V时，很可能引起固态成像装置71体的电压-阻抗的问题。因此，直流电压Vdc被设置在上述限值内。

根据该实施例的固态成像装置71能够通过对光屏蔽膜41施加一电压来抑制噪声产生。此外，由于该光屏蔽膜41连接到直流电源51，所以提高了传感器部分34表面的锁定。另外，通过在电荷传输时施加一个负电压，能够设置高的读栅极40的势垒并且能够改善光晕模糊特性。

下面，将参照图19描述根据本发明的第二实施例的固态成像装置及其驱动方法。图19A是一显示固态成像装置相关部分的示意结构截面图，19B是固态成像装置相关部分的结构简图。注意，尽管固态成像装置包括大量像素，但图19仅显示约一个像素作为代表。

如图19A所示，该实施例中的固态成像装置72具有一同时用作读电极和传输电极的电极32，其通过一绝缘膜33形成于一半导体衬底31上。一读栅极40形成于半导体衬底31上在用作读电极的电极32的部分下。一个由电荷耦合装置制成的垂直寄存器39形成于半导体衬底31上在用作传输电极的电极32的部分下。此外，传感器部分34形成于电极32和相邻像素的另一电极32之间。该传感器部分由诸如HAD构成，且例如形成一n型扩散层35以与一在其上形成的p型扩散层36形成一pn结。换言之，一p型扩散层形成于传感器部分34表面侧。此外，沟道停止层37形成于传感器部分和相邻像素区之间。从而，在从水平传输方向看一像素时，是按沟道停止层37、垂直寄存器39、读栅极40和传感器部分34的顺序排列的。

此外，形成具有一在传感器部分上的开口的光屏蔽膜41，通过一覆盖电极32、传感器部分34等的绝缘膜38形成。

如图19B所示，这个光屏蔽膜41由例如钨构成并连接到一脉冲电源55。该脉冲电源55包含一个用于提供交流电压的交流电源56和将脉冲转换到需要的电压的脉冲的脉冲调节器57。用光屏蔽膜41覆盖的固态成像装置72中的传感器部分34通过光电转换将接收的光转换为电信号，并接收一读时钟以将该信号传送到一驱动/传输栅极61。该驱动/传输栅极61接收一垂直传输时钟以在垂直方向传输该信号。此外，该驱动/传输栅极61接收读时钟以对于向光屏蔽膜41施加脉冲电压提供指令。

在根据该实施例的固态成像装置72中，如图20所示，在获得读时钟中的读脉冲时，使施加在光屏蔽膜的一时钟的脉冲电压Vp基于读脉冲成为开状态，用来将例如，0.1V至15V，优选为0.5V至5V的脉冲电压Vp施加到光屏蔽膜41。如果脉冲电压Vp小于0.1V，既便施加了脉冲电压Vp，读操作也得不到足够的帮助且需要高读电压。当脉冲电压Vp大于15V时，很可能引起固态成像装置72体的电压-阻抗的问题。因此，脉冲电压Vp被设置在上述限值内。

另外，脉冲电压Vp能够与直流电压Vdc一起施加。例如，在施加直流电压Vdc之后，可以在其上叠加脉冲电压Vp。在这种情形，可以同时获得施加直流电压的效果和施加脉冲电压的效果。

根据本发明的固态成像装置72能够通过对光屏蔽膜41施加电压来抑制噪声产生。此外，由于光屏蔽膜41连接到脉冲电源55，因此能够对光屏蔽膜41施加一个与读脉冲同步的脉冲，因而能够帮助读操作并且减小读电压。

下面，参照图21描述根据本发明的第三实施例的固态成像装置及其驱动方法。图21A是一显示固态成像装置相关部分的示意结构截面图，21B是固态成像装置相关部分的结构简图。在该第三个实施例中，对根据第一个实施例的固态成像装置的光屏蔽膜的结构进行了修改。所述装置的其它的结构与参考图17A所示的相同。注意，尽管所述固态成像装置包括大量像素，但图21仅显示了约一个像素作为代表。

如图21A所示，该实施例中的固态成像装置73具有一由多层(这里例举为两层)形成的光屏蔽膜41。第一光屏蔽膜411具有在传感器部分34上方的一开口，且在固态成像装置73的传感器侧覆盖非光电转换区并且连接到地GND。第二光屏蔽膜412形成于第二光屏蔽膜412下的第一光屏蔽膜411上，通过一个绝缘膜(未图示)，从第一光屏蔽膜411的开口42侧(例如读栅极40侧)向传感器部分34突出，并连接到直流电源(未图示)。第二光屏蔽膜412优选地形成于读栅极40侧。

如图21B所示，第一光屏蔽膜411由例如钨形成，并具有一在传感器部分34上方的开口，且在传感器部分34侧覆盖非光电转换区的整个表面，并连接到地GND。第一光屏蔽膜412由例如钨形成，并连接到直流电源51。直流电源51包括一用来提供电压的电源52和一个用来将电压转换为所需电压的变压器。固态成像装置73中的传感器部分34通过光电转换将接收的光转换为电信号，并接收一个读时钟以将该信号传送到一驱动/传输栅极61。该驱动/传输栅极61接收一垂直传输时钟以在垂直方向传输该信号。此外，该驱动/传输栅极61接收读时钟以对于向光屏蔽膜41施加直流电压提供指令。

在根据该实施例的固态成像装置73中，如图22所示，在获得读时钟中的读脉冲后，使施加在光屏蔽膜的一时钟的直流电压Vdc基于读脉冲成为开状态，用来将例如，-0.1V至-10V，优选为-0.5V至-5V的直流电压Vdc施加到光屏蔽膜(第二光屏蔽膜)。如果直流电压Vdc小于-0.1V，既便施加了直流电压Vdc，传感器部分的表面的锁定也得不到足够的提高。当直流电压Vdc大于-10V时，很可能引起固态成像装置73体的电压-阻抗的问题。因此，直流电压Vdc被设置在上述限值内。

根据该实施例的固态成像装置73能够通过对光屏蔽膜412施加一个电压来抑制噪声产生。此外，由于第二光屏蔽膜412连接到直流电源51，所以提高了传感器部分34表面上的锁定。另外，通过在电荷传输时施加一个负电压，能够设置高的读栅极40的势垒并且能够改善光晕模糊特性。

接下来，参照图23描述根据本发明的第四实施例的固态成像装置及其驱动方法。图23A是显示固态成像装置相关部分的示意结构截面图，23B是固态成像装置相关部分的结构简图。在第四实施例中，光屏蔽膜的结构不同于根据第二实施例的固态成像装置的光屏蔽膜的结构。其它的结构与参考图19A所示的相同。注意，尽管所述固态成像装置包括大量像素，但图23仅显示了约一个像素作为代表。

如图23A所示，该实施例中的固态成像装置74具有由多层(这里例举为两层)形成的光屏蔽膜41。第一光屏蔽膜411具有在传感器部分34上方的一开口，且在固态成像装置74中的传感器侧覆盖非光电转换区并且连接到地GND。第二光屏蔽膜412形成于第二光屏蔽膜412下的第一光屏蔽膜411上，通过一个绝缘膜(未图示)，从第一光屏蔽膜411的开口42侧(例如读栅极40侧)向传感器部分34突出，并连接到脉冲电源(未图示)。第二光屏蔽膜412优选地形成于读栅极40侧。

如图23B所示，第一光屏蔽膜411由例如钨形成，并具有一在传感器部分34上方的开口，且在传感器部分34侧覆盖非光电转换区的整个表面，并连接到地GND。第一光屏蔽膜412由例如钨形成，并连接到脉冲电源55。脉冲电源55包括一用来提供交流电压的交流电源56和一个用来将脉冲转换为所需电压的脉冲的脉冲调节器。固态成像装置74中的传感器部分34通过光电转换将接收的光转换为电信号，并接收一个读时钟以将该信号传送到一驱动/传输栅极61。该驱动/传输栅极61接收一垂直传输时钟以在垂直方向传输该信号。此外，该驱动/传输栅极61接收读时钟以对于向光屏蔽膜41施加脉冲电压提供指令。

在根据该实施例的固态成像装置74中，如图24所示，在获得读时钟中的读脉冲时，使施加在光屏蔽膜的一时钟的脉冲电压Vp基于读脉冲成为开状态，用来将例如，0.1V至15V，优选为0.5V至5V的脉冲电压Vp施加到光屏蔽膜41。如果脉冲电压Vp小于0.1V，既便施加了脉冲电压Vp，读操作也得不到足够的帮助且需要高读电压。当脉冲电压Vp大于15V时，很可能引起固态成像装置72体的电压-阻抗的问题。因此，脉冲电压Vp被设置在上述限值内。

根据该实施例的固态成像装置74能够通过对光屏蔽膜412施加一个电压来抑制噪声产生。此外，由于第二光屏蔽膜412连接到脉冲电源55，所以能够对光屏蔽膜41施加一个与读脉冲同步的脉冲，因而能够帮助读操作并且减小读电压。因此，将施加脉冲电压的第二光屏蔽膜412具体设置在读栅极40上方的电极32侧上，即读栅极32上是足够的。

脉冲电压能够与直流电压一起施加。例如，在施加直流电压之后，可以在其上叠加脉冲电压。在这种情形，可以同时获得施加直流电压的效果和施加脉冲电压的效果。

下面，参照图25的示意结构简图描述根据本发明的第五实施例的固态成像装置及其驱动方法。

如图25所示，根据该实施例的固态成像装置75具有与上述第三和第四实施例相似的一由两层形成的光屏蔽膜41。光屏蔽膜41连接到电源59，以使对第一光屏蔽膜411施加直流电压并且对第二光屏蔽膜412施加脉冲电压。换言之，电源59由单独产生直流电压和脉冲电压的单元制成。该实施例中的驱动方法是第三和第四实施例的每个操作的结合。

下面，参照图26的示意结构简图描述依照本发明的第六实施例的固态成像装置及其驱动方法。

如图26所示，该实施例中的固态成像装置76具有一同时用作读电极和传输电极的电极32，通过一绝缘膜33形成于一半导体衬底31上。一读栅极40形成于半导体衬底31上在用作读电极的电极32的部分下。一由电荷耦合装置制成的垂直寄存器39形成于半导体衬底31上在用作传输电极的电极32的部分下。此外，一个传感器部分34形成于电极32和相邻像素的另一电极32之间。该传感器部分34由诸如HAD构成，在例如形成一n型扩散层35以与一在其上形成的p型扩散层36制造一pn结。此外，沟道停止层37形成于传感器部分和相邻像素区之间。从而，在从水平方向看一个像素时，是按沟道停止层37、垂直寄存器39、读栅极40和传感器部分34的顺序排列的。

形成p型扩散层36以在读栅极40侧和沟道停止层37侧留下了n型扩散层35。留下的每个n型扩散层都被用作偏移区77。

此外，形成在传感器部分34上方具有开口42的光屏蔽膜41，通过一覆盖电极32、传感器部分34等的绝缘膜38，。

该光屏蔽膜41可以具有上述从第一到第五实施例的结构。换言之，如第一实施例所述，光屏蔽膜可以连接到供直流电压的直流电源。或如第二实施例所述，光屏蔽膜可以连接到提供脉冲电压的脉冲电源。或如第三实施例所述，可以采用由多层形成的光屏蔽膜，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分上方具有开口，所述第一光屏蔽膜覆盖固态成像装置中传感器部分侧的非光电转换区并连接到地，且多层中的第二光屏蔽膜通过一个绝缘膜形成于在第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧向传感器部分突出，并连接到直流电源。或如第四实施例所述，可以采用由多层形成的光屏蔽膜，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分上方具有开口，所述第一光屏蔽膜覆盖固态成像装置中传感器部分侧的非光电转换区并连接到地，多层中的第二光屏蔽膜通过一绝缘膜形成于在第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧向传感器部分突出，并连接到脉冲电源。第二光屏蔽膜优选地形成于读电极侧。或如第五实施例所述，可以采用由多层形成的光屏蔽膜，其中多层中的第一光屏蔽膜在传感器部分上方具有开口，所述第一光屏蔽膜覆盖固态成像装置中传感器部分侧的非光电转换区并连接到直流电压，多层中的第二光屏蔽膜通过一绝缘膜形成于在第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，从第一光屏蔽膜的开口侧向传感器部分突出，并连接到脉冲电压。第二光屏蔽膜优选地形成于读电极侧。注意，图26作为例子显示了光屏蔽膜的一个单层。

此外，对光屏蔽膜施加直流电压或脉冲电压的方法与上述从第一到第四实施例的方法相同。

在根据本实施例的固态成像装置76中，传感器部分34在固态成像装置76的读栅极40侧和相邻像素的沟道停止层37侧分别具有一个偏移区77。这避免了传感器部分34的P型层向读栅极40扩散，使得读电压能够被抑制得低且驱动电压的动态容限得到展宽。此外，因为P型层36不会在水平方向上(向沟道停止层37)扩散到相邻像素侧在垂直寄存器39的传输电极下，所以保证了相邻像素的垂直寄存器39的有效区域并且保证了由垂直寄存器39处理的电荷数量。通过对光屏蔽膜41施加电压能够抑制噪声产生。由于光屏蔽膜41连接到直流电源51，所以提高了传感器部分34表面上的锁定。此外，因为通过在电荷传输时施加一个负电压能够设置高的读栅极势垒，所以能够改善光晕模糊特性。当光屏蔽膜41连接到脉冲电源时，能够对光屏蔽膜41施加与读脉冲同步的脉冲，这样就能够帮助读操作并且减小读电压。施加脉冲电压的光屏蔽膜41被具体安排在读电极侧是充分的。

另外，脉冲电压能够与直流电压一起使用。例如，在施加直流电压之后，可以在其上叠加脉冲电压。在这种情形，能够同时获得施加直流电压的效果和施加脉冲电压的效果。

下面将描述根据本发明的一固态成像装置实施例的制造方法，其中形成了一两层光屏蔽膜。注意，为了说明对于与每个上述实施例相同的元件给予相同的符号。

使用公知的制造固态成像装置的方法，在半导体衬底31上形成读栅极40、垂直寄存器39和沟道停止区37等，另外，通过一绝缘膜在半导体衬底31上形成用作电荷读电极和电荷传输电极的电极32。在一用作传感器部分34的区内形成N型扩散层35，在其表面上形成P型扩散层36。此外，形成覆盖电极32和传感器部分34的层间绝缘膜38。

随后，在层间绝缘膜38上形成第一光屏蔽膜411之后，使用普通光刻技术和蚀刻技术在传感器部分34上方的第一光屏蔽膜411中形成开口42。在此之后，通过一个绝缘膜，在第一光屏蔽膜411上形成第二光屏蔽膜412，以便第二光屏蔽膜412从第一光屏蔽膜411的开口42一侧向传感器部分34突出。因此，形成了具有对应于图21A或图23A的如上所述的结构。

下面，参照图27的示意结构截面图描述根据本发明的一固态成像装置的制造方法，其中传感器部分具有偏移区。由于除了P型层36之外，传感器部分34通过与前述相同的方法制造，所以仅描述具有本发明特征的P型层36的制造方法。

如图27A所示，通过公知方法，在半导体衬底31上形成读栅极40、垂直寄存器39和沟道停止层37等，进而通过一绝缘膜在半导体衬底31上形成用作电荷读电极和电荷传输电极的电极32。在一用作传感器部分34的区域内进而形成了N型扩散层35。然后，形成覆盖电极32和传感器部分34的层间绝缘膜38。

在此之后，使用抗蚀剂涂布技术和光刻技术，形成一在n型扩散层35上方具有一开口的抗蚀剂掩膜81，用来覆盖读栅极40侧的端部分和N型扩散层35的沟道停止层37侧的端部分。然后，通过普通的离子注入方法，采用抗蚀剂掩膜81作为离子注入掩膜，向N型扩散层35的表层注入杂质。然后，在移除抗蚀剂掩膜81之后，进行期望的热处理，以在N型扩散层35上形成用作空穴积聚层的P型扩散层36。因此，在读电极(读栅极40)侧以及在相邻像素的传输电极(用于隔离相邻像素的沟道停止层37)侧的N型扩散层35保留成为偏移区77。用这种方法，形成了一偏移结构。在此之后，形成了上述从第一到第五实施例的光屏蔽膜。在此情形，形成光屏蔽膜以具有用来连接到直流电源或脉冲电源的端子(未图示)。该光屏蔽膜可以在前述热处理之前形成。

在上述制造方法中，通过使N型扩散层35在读栅极40侧和相邻像素的沟道停止层37上成为偏移区77，以在N型扩散层35上使用普通的离子注入方法形成P型扩散层36。通过偏移区77，形成P型扩散层36从读栅极40和相邻像素的沟道停止层37分开。这抑制了传感器部分34的P型层在之后进行的热处理中向读栅极40扩散，使得读电压能够被抑制得低并且驱动电压的动态容限被展宽。此外，因为P型扩散层36不在水平方向上(向沟道停止层37)扩散到相邻像素侧的垂直寄存器29的传输电极39下，所以保证了垂直寄存器39的有效区，并且保证了由垂直寄存器39处理的电荷数量。此外，这种制造方法不需要控制离子注入的方向、角度等并因而能够减小扩散效应，使得能够减小对与P型扩散层36相邻的元件的影响，使传感器的尺寸更小。

或者，P型扩散层36能够如下形成。如图27B所示，在半导体衬底31上通过公知的制造方法形成了读栅极40、垂直寄存器39和沟道停止层37等，在半导体衬底31上还通过一绝缘膜形成了用作电荷读电极和电荷传输电极的电极32。此外，在一用作传感器部分34的区域，形成N型扩散层35。另外还形成了覆盖电极32和传感器部分34的层间绝缘膜38。

在此之后，通过其中使用电极32、层间绝缘膜38等作为离子注入的掩膜的普通的对角线离子注入方法，将P型杂质掺杂到N型扩散层35表面层。在此情形，离子注入的方向是确定的，使得读栅极40侧可以用电极32和层间绝缘膜38遮蔽。随后，进行需要的热处理以在N型扩散层35上形成用作空穴积聚层的P型扩散层36。结果，保留了在读电极(读栅极40)侧的N型扩散层35，且留下的区域成为偏移区77。用这种方法，形成了一偏移结构。在此之后，形成了上述从第一到第五实施例的光屏蔽膜。在此情形，形成光屏蔽膜以具有用来连接直流电源或脉冲电源的端子(未图示)。该光屏蔽膜可以在前述热处理之前形成。

在上述制造方法中，采用对角线离子注入方法，通过使N型扩散层35在读栅极40侧和相邻像素的沟道停止层37上成为偏移区77，以在N型扩散层35上形成P型扩散层36。通过偏移区77，形成P型扩散层36从读栅极40和相邻像素的沟道隔离层37分开。这避免了传感器部分的P型层在之后进行的热处理中向读栅极40扩散，使得读电压能够被抑制得低并且驱动电压的动态容限被展宽。此外，由于这种制造方法能够通过离子注入减小扩散效应、因而能够减小对与p型扩散层36相邻的元件的影响，且使传感器的尺寸更小。

此外，形成连接到直流电源的光屏蔽膜的制造方法能够通过对光屏蔽膜施加电压来抑止噪声产生。而且能够提高传感器部分的表面上的锁定。另外，通过在电荷传输时施加负电压，能够设置高的读栅极势垒并且改善光晕模糊特性。此外，形成连接到脉冲电源的光屏蔽膜的制造方法能够施加与读脉冲同步的脉冲，从而帮助读操作并且减小读电压。

本发明并不仅限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下能够进行其它的各种修改。

根据本发明的上述固态成像装置，采用能够将预定的电压信号施加到光屏蔽膜或其它与第一电极电独立的电极上的结构，使每个部分的电势为可变的并且电势能够通过施加电压信号来修正。这使得可以通过修正电势来改善光晕模糊特性、读出特性、像素隔离特性和噪声特性。

此外，根据本发明的固态成像装置及其制造方法，通过在像素隔离层侧的端部分形成比作为光接收传感器部分的光电转换区的位于第一导电型半导体区的中心第二导电型半导体区更低的掺杂浓度的区域，能够修正在光接收传感器部分的表面上的端部分的电势深度以减小电极侧的读电压并且抑制像素隔离区侧的噪声产生。

这使得可以更加有效地改善读出特性和噪声特性。

因此，本发明能够提供具有满意的噪声特性和读出特性的固态成像装置。

此外，根据本发明，由于即使像素小型化并其数量增加也能够获得满意的噪声特性和读出特性，所以通过使用根据本发明的固态成像装置，能够使相机等小型化并且得到高分辨率和高图像质量。

根据本发明的固态成像装置，对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。由于光屏蔽膜连接到直流电源，所以提高了传感器部分的表面上的锁定。在电荷传输时施加负电压可以使得读栅极势垒设置得高并且改善光晕模糊特性。当光屏蔽膜连接到脉冲电源时，能够施加与读脉冲同步的脉冲，因而能够帮助读操作并且减小读电压。因此能够提供高质量、避免产生暗电流并且无缺陷的固态成像装置。此外，能够增大垂直寄存器的有效区域。

根据本发明的固态成像装置，对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。通过在读固态成像装置时在光屏蔽膜上施加直流电压，能够提高传感器部分表面上的锁定。通过在电荷传输时施加负电压，能够使读栅极势垒设置得高并且改善光晕模糊特性。在读固体图像拾取装置时对光屏蔽膜施加脉冲电压的驱动方法能够帮助读操作并且减小读电压。因此能够提供高质量、避免产生暗电流并且无缺陷的固态成像装置。

根据本发明的固态成像装置，因为传感器部分具有设置于固态成像装置中读栅极和相邻像素的沟道停止层之间的偏移区，所以能够将读电压抑制得低并且展宽驱动电压的动态容限。此外，能够保证垂直寄存器的有效区并且保证由垂直寄存器处理的电荷的数量。此外，对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。由于光屏蔽膜连接到直流电源，所以能够提高传感器部分表面上的锁定。此外，通过在电荷传输时施加负电压，可以使读栅极势垒设置得高并且改善光晕模糊特性。当光屏蔽膜连接到脉冲电源时，能够施加与读脉冲同步的脉冲，因而能够帮助读操作并且减小读电压。另外，能够增大垂直寄存器的有效区域。

根据本发明的固态成像装置的制造方法，因为偏移区形成在读栅极侧和相邻像素的沟道停止层侧的N型扩散层内，并且通过离子注入方法在N型扩散层上形成P型扩散层，所以能够通过偏移区形成P型扩散层从读栅极和相邻像素的沟道停止层分开。这使得可以制造能够将读电压抑制得低且能够展宽驱动电压的动态容限的固态成像装置。此外，能够保证垂直寄存器的有效区并且保证由垂直寄存器处理的电荷的数量。此外，对光屏蔽膜施加电压能够抑制噪声产生。由于光屏蔽膜连接到直流电源，所以够提高传感器部分表面上的锁定。此外，通过在电荷传输时施加负电压，能够使读栅极势垒设置得高并且改善光晕模糊特性。当光屏蔽膜连接到脉冲电源时，能够帮助读操作以减小读电压。

Claims (16)

1.一种固态成像装置，通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述固态成像装置包括：

一光屏蔽膜，在所述传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区，

其中，所述光屏蔽膜连接到直流电源并与所述传感器部分绝缘。

2.根据权利要求1所述的固态成像装置，

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到直流电源。

3.一种固态成像装置，通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，所述固态成像装置包括：

一光屏蔽膜，在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区，

其中，所述光屏蔽膜连接到脉冲电源并且与所述传感器部分绝缘；

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，从而所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到脉冲电源。

4.根据权利要求3所述的固态成像装置，

其中，所述第二光屏蔽膜形成于读电极侧面。

5.一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号且包括在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜与所述传感器部分绝缘，所述方法包括的步骤为：

在读所述固态成像装置时，对所述光屏蔽膜施加一直流电压。

6.根据权利要求5所述的驱动固态成像装置的方法，

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，从而所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到直流电源。

7.一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号，且包括在传感器部分上方具有一开口、覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的一光屏蔽膜，该光屏蔽膜与所述传感器部分绝缘，所述方法包括的步骤为：

在读所述固态成像装置时，对所述光屏蔽膜施加脉冲电压；

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，从而所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到脉冲电源。

8.根据权利要求7所述的驱动固态成像装置的方法，

其中，所述第二光屏蔽膜形成于读电极侧面。

9.一种固态成像装置，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号且包括在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的一光屏蔽膜，

其中，所述光屏蔽膜连接到直流电源并与所述传感器部分绝缘，且

所述传感器部分具有设置在所述固态成像装置中的读栅极和相邻像素的沟道停止层之间的偏移区。

10.根据权利要求9所述的固态成像装置，

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，从而所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到直流电源。

11.一种固态成像装置，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号且包括在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的一光屏蔽膜，

其中，所述光屏蔽膜连接到脉冲电源且与所述传感器部分绝缘，且

所述传感器部分具有设置在所述固态成像装置中的读栅极和相邻像素的沟道停止层之间的偏移区；

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，其中所述多层中的第一光屏蔽膜在所述传感器部分上方提供了一开口以用来覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区并且连接到地；且

在所述多层中的第二光屏蔽膜形成于所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜上，且在所述第二光屏蔽膜和所述第二光屏蔽膜下的第一光屏蔽膜之间具有一绝缘膜，从而所述第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，并且连接到脉冲电源。

12.根据权利要求11所述的固态成像装置，

其中，所述第二光屏蔽膜形成于读电极侧面。

13.一种制造固态成像装置的方法，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号且包括在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区且连接到直流电源的一光屏蔽膜，所述光屏蔽膜与所述传感器部分绝缘，

其中，形成所述传感器部分的工艺包括的步骤为：

在读栅极和相邻像素的电荷耦合装置的沟道停止层之间形成一N型扩散层；

在所述N型扩散层上使用离子注入方法形成一P型扩散层，使在所述读栅极侧面和相邻像素的沟道停止层侧面的N型扩散区成为偏移区。

14.根据权利要求13所述制造固态成像装置的方法，

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，形成覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的所述多层中的第一光屏蔽膜，在所述第一光屏蔽膜和所述非光电转换区之间具有一绝缘膜，之后，

所述开口在所述传感器部分上方形成于所述第一光屏蔽膜中，且

所述多层中的第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，在所述第一光屏蔽膜上在所述第二光屏蔽膜和第一光屏蔽膜之间形成有一绝缘膜。

15.一种制造固态成像装置的方法，所述固态成像装置通过电荷耦合装置传输在传感器部分中通过光电转换获得的电信号且包括在传感器部分上方具有一开口并且覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区且连接到脉冲电源的一光屏蔽膜，

其中，形成所述传感器部分的工艺包括的步骤为：

在读栅极和相邻像素的电荷耦合装置的沟道停止层之间形成一N型扩散层；

在所述N型扩散层上使用离子注入方法形成一P型扩散层，使在所述读栅极侧面和相邻像素的沟道停止层侧面的N型扩散区成为偏移区；

其中，所述光屏蔽膜由多层形成，形成覆盖在所述传感器部分侧面的非光电转换区的所述多层中的第一光屏蔽膜，在所述第一光屏蔽膜和所述非光电转换区之间具有一绝缘膜，之后，

所述开口在所述传感器部分上方形成于所述第一光屏蔽膜中，且

所述多层中的第二光屏蔽膜从所述第一光屏蔽膜的开口一侧向所述传感器部分突出，在所述第一光屏蔽膜上在所述第二光屏蔽膜和第一光屏蔽膜之间形成有一绝缘膜。

16.根据权利要求书15所述的固态成像装置，其中，所述第二光屏蔽膜形成于读电极侧面。

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