CN1685516A - 固态摄像装置及其制造方法 - Google Patents
固态摄像装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1685516A CN1685516A CNA038225565A CN03822556A CN1685516A CN 1685516 A CN1685516 A CN 1685516A CN A038225565 A CNA038225565 A CN A038225565A CN 03822556 A CN03822556 A CN 03822556A CN 1685516 A CN1685516 A CN 1685516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical sensor
- barrier layer
- substrate
- overflowing
- solid photography
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 84
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 74
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 83
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 19
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032696 parturition Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
可以通过其中在衬底深处设有溢出阻挡层的结构防止相邻像素之间的串扰。在纵向转移寄存器(124)和沟道停止区域(126)的下层区域的预定位置处提供一部分P型区域(150)。该P型区域(150)用于调节纵向转移寄存器(124)和沟道停止区域(126)的下层区域中的电势，以从纵向转移寄存器(124)的最小电势位置到溢出阻挡层(128)的范围内使得该电势可以变得比光传感器122的下层区域的电势小。因此，由于纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域中的电势在下层区域两侧都低，由传感器区域光电转换得到的电荷被该势垒阻挡，不能容易地扩散。这样就可以防止相邻像素之间的串扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态摄像装置，具有一半导体衬底，在该半导体衬底上设置有多个由光电转换部分和CCD转移部分组成的像素，其中该CCD转移部分用于转移由这些像素产生的信号电荷，特别地，本发明涉及一种具有纵向溢出阻挡结构的固态摄像装置，该纵向溢出阻挡结构用于将光电转换部分所产生的多余电荷释放到半导体衬底的背面。
背景技术
作为此类固态摄像装置，迄今已知的为一种具有按矩阵形式排列的像素的CCD图像传感器。
图10是一般性示出传统CCD图像传感器的布置例的平面图。
该CCD图像传感器包括一半导体衬底(Si衬底，半导体芯片)10，其上设置有摄像区域20。在该摄像区域中，设置有作为光电转换部分的光传感器(光电二极管)22、在每一光传感器列处的多个纵向转移寄存器24和沟道停止区域26，其中每个光传感器充当一个像素。进一步，在摄像区域20的外侧设置有横向转移寄存器32和输出部分34。
摄像区域20的外侧用作周边区域21，其中布置了总线等等。
由每一光传感器22所产生的信号电荷被读取到纵向转移寄存器24、转移到每个光传感器列的垂直方向并由此相继被输出到横向转移寄存器32。
横向转移寄存器32将纵向转移寄存器24转移的来自相应光传感器22的信号电荷转移到每行的水平方向并依次将被转移的信号电荷输出到输出部分34。
输出部分34将横向转移寄存器32转移的信号电荷依次转换为电压信号，并以诸如将电压信号放大之类的适当方式处理电压信号后将电压信号输出。
沟道停止区域26适合于阻断相邻光传感器列之间的信号泄漏。
图11为示出了图10所示CCD图像传感器内元件结构的横截面图，并示出了沿图10的线a-a所截取的截面。
如图所示，在半导体衬底(Si衬底)10的上层上，形成有光传感器22、纵向转移寄存器24和沟道停止区域26。纵向转移寄存器24的转移电极(多晶硅膜)44通过绝缘膜(氧化硅膜)42淀积在半导体衬底10的上表面，并且在该转移电极的上层附有一遮光膜46。
该遮光膜46具有形成在对应于光传感器22的光接收区域的部分的开口部分46A，通过该开口部分46A可以将光引入光传感器22。
并且，光传感器22包括上层的P+层22A和下层的N层。光电转换产生的空穴被提供给P+层22A，而信号电荷是从N层22B产生的。
由N层22B产生的信号电荷积累在形成于N层22B的下层上的耗尽层中，并且在光传感器22和纵向转移寄存器24之间设置的读出栅极部分工作时，这些信号电荷从光传感器22被读取到纵向转移寄存器24的侧面。
此外，在半导体衬底10的内部区域中，设置有溢出阻挡层(OFB)，每个光传感器22产生的信号电荷凭借该溢出阻挡层被存储在N层22B的下部区域中。
该溢出阻挡层28通过调节半导体衬底之内的杂质分布在半导体衬底10的内部区域形成一势垒，以阻挡信号电荷的泄漏。并且，当多余量的光入射到固态摄像装置上时，由光传感器22过度产生的信号电荷通过该溢出阻挡层28被释放到半导体衬底10的后侧。
在上述CCD固态摄像装置中，随着单元像素日益小型化，开发用于提高每一单位面积灵敏度的技术成为了最急需的任务。
作为此类技术的装置的一种，人们认为溢出阻挡层不应当像现有技术那样形成在距Si衬底表面大约3μm深度的位置上，而应当形成在更深的位置(例如，在距衬底表面5μm到10μm深度的位置)。
在这种状态下，在传统纵向转移寄存器的电势形成时，其获得的电势分布如图12和13所示。
更具体地说，图12为一示意图，其示出了光传感器和纵向转移寄存器沿衬底截面的电势分布，其中纵轴表示电势深度，横轴表示距衬底表面的深度。其次，实线特征曲线A示出了光传感器的电势分布，而虚线特征曲线B示出了纵向转移寄存器部分的电势分布。
此外，图13为一示意图，其以三维方式示出了光传感器区域中的电势分布，其中X轴表示水平方向，Y轴表示电势的深度方向，而Z轴表示衬底的深度方向。由X轴和Y轴形成的平面表示衬底的表面。
图12的纵轴和图13的Y轴表示电势在更低的方向上变得更高。此外，每个轴的标度上的数值是为了方便起见而调整的数值。
在这种电势分布下，在衬底的深处，光传感器的电势情况和纵向转移寄存器的下层部分的电势情况变得彼此相等了。
因此，在这种状态下，被传感器区域光电转换的电荷是沿横向(如图13的箭头D所示)扩散的。结果，产生了被称为串扰的问题，其中使电荷进入相邻像素的传感器区域中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态摄像装置，其中，即使当溢出阻挡层设在衬底深处时也能有效地防止相邻像素之间的串扰。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种固态摄像装置，包括多个设置在半导体衬底上的像素，并且其包括响应于入射光的量产生电荷的光电转换部分、形成在半导体衬底上以转移从像素读取的电荷的转移部分以及由势垒形成的用以将像素中产生的多余电荷(unnecessary electric charges)释放到半导体衬底背面的溢出阻挡层，其中，在从转移部分的最小电势到溢出阻挡层范围内，转移部分的下层区域中的电势形成得小于光电转换部分的下层区域的电势。
附图说明
图1为示出依据本发明第一实施例的CCD图像传感器的元件结构的横截面图；
图2为示出沿图1所示的CCD图像传感器的衬底截面的光传感器和纵向转移寄存器的电势分布的示意图；
图3为以三维方式示出图1所示的CCD图像传感器的光传感器区域中的电势分布的示意图；
图4为示出依据本发明第二实施例的CCD图像传感器的元件结构的横截面图；
图5为示出沿图4所示的CCD图像传感器的衬底截面的光传感器和纵向转移寄存器的电势分布的示意图；
图6为以三维方式示出图4所示的CCD图像传感器的光传感器区域中的电势分布的示意图；
图7A-7B为示出一种形成图4所示的CCD图像传感器的溢出阻挡层的方法的横截面图；
图8为示出依据本发明第三实施例的CCD图像传感器的元件结构的横截面图；
图9为示出沿图8所示的CCD图像传感器的衬底截面的光传感器、纵向转移寄存器和相邻像素之间部分的电势分布的示意图；
图10为示出传统CCD图像传感器中元件布局的平面图；
图11为示出图10所示的CCD图像传感器的元件结构的横截面图；
图12为示出沿图10所示的CCD图像传感器的衬底截面的光传感器和纵向转移寄存器的电势分布的示意图；以及
图13为示出图10所示的CCD图像传感器的光传感器区域的电势分布的示意图。
具体实施方式
下面将描述依据本发明的实施例的固态摄像装置。
图1为示出依据本发明第一实施例的CCD图像传感器之内的元件结构的横截面图。依据该实施例的CCD图像传感器的平面方向上的元件安排方式与图10所示的传统的例子相同，且图1示出了沿图10中的线a-a截取的截面。
如图1所示，在依据该实施例的图像传感器中，与图11所示的图像传感器类似，在半导体衬底(Si衬底)110的上层上形成有光传感器122、纵向转移寄存器124和沟道停止区域126。纵向转移寄存器124的转移电极(多晶硅膜)144通过绝缘膜(氧化硅膜)142设置在半导体衬底110的上表面，并且在该转移电极的上层附有一遮光膜146。
该遮光膜146在其对应于光传感器122的光接收区域的位置处具有开口部分146A。可以通过该开口部分146A将光引入光传感器122中。
光传感器122包括上层的P+层122A和下层的N层122B。经光电转换产生的空穴提供给P+层122A，而信号电荷是从N层122B产生的。
从N层122B产生的信号电荷积累在形成于N层122B的下层上的耗尽层中，并且在光传感器122和纵向转移寄存器124之间形成的读出栅极部分工作时，这些信号电荷从光传感器122被读取到纵向转移寄存器124的侧面。
尽管依据该实施例，单层的N层122B设在P+层122A之下，但是当溢出阻挡层和耗尽层形成在衬底110的深处时，可以在N层122B的下层上形成低浓度的N-层。
此外，半导体衬底110包括在其内部区域中形成的溢出阻挡层(OFB)128，以便将从每个光传感器122产生的信号电荷存储在N层122B的下部区域中。
该溢出阻挡层128通过调节半导体衬底之内的杂质分布在半导体衬底110的内部区域形成一势垒，以停止信号电荷的泄漏。并且，当多余量的光被引入到固态摄像装置中时，由光传感器122过度产生的信号电荷通过该溢出阻挡层128被释放到半导体衬底110的后侧。
此外，在半导体衬底110中，可以通过预定的方法(例如，外延生长)在N型衬底110A的上层上设置一高电阻层110B，且在该高电阻层110B上可形成各种元件。在那种情况下，溢出阻挡层128可以形成在N型衬底110A和高电阻层110B之间的边界附近。
该溢出阻挡层128形成在距衬底110的表面5μm到10μm深度的位置处。
接着，在该实施例中，在纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域的预定位置处形成一部分P型区域150。纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域中的电势经该P型区域150调节，使得该电势在从纵向转移寄存器124的最大电势位置到溢出阻挡层128的范围内可以形成得比光传感器122的下层区域的电势小(亦即，形成得低)。
图2为一示意图，其示出了光传感器122和纵向转移寄存器124沿衬底截面的电势分布，其中纵轴表示电势深度，横轴表示距衬底表面的深度。其次，实线特征曲线A示出了光传感器的电势分布，而虚线特征曲线B示出了纵向转移寄存器部分的电势分布。每个轴的单位可以任意设置。
此外，图3为以三维方式示出光传感器区域中的电势分布的示意图。分别地，X轴表示水平方向，Y轴表示电势深度方向，而Z轴表示衬底深度方向。由X轴和Y轴形成的平面表示衬底的表面。每个轴的单位可以任意设置。并且，“衬底的深度方向”表示从衬底表面向背侧延伸的方向。
此外，图2和图3中，图2的纵轴和图3的Y轴表示电势在更低的方向变得更高。
在图12和13所示的传统例的上述电势分布中，尽管在衬底的深处光传感器的电势情况和纵向转移寄存器的下层部分的电势位置是彼此相等的，而依据该实施例，如图2和3所示，在从纵向转移寄存器124的最低电势位置到溢出阻挡层128的范围内，纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域的电势形成得比光传感器123的下层区域小(亦即，低)。
因此，在该实施例的这种状态下，由于纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域的电势在下层区域的两侧都低，因此由传感器区域光电转换得到的电荷被该势垒阻挡，不能容易地扩散，难以泄漏进入相邻像素的传感器区域中。因此有可能有效地防止串扰。
接下来，将简单描述用于获得依据该第一实施例的电势分布的制造方法。
首先，在半导体衬底110(N型衬底110A)的上层(亦即，从衬底表面到溢出阻挡层之间的部分)通过外延生长淀积电阻高于100Ω的高电阻衬底(高电阻层110B)。
并且，通过从半导体衬底110的表面注入P型杂质离子，例如硼形成充当溢出阻挡层128的P型区域。
此外，通过注入P型杂质离子在纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层部分的深处(溢出阻挡层128的上层)形成P型区域150。
通过这种方式，部分重掺杂的P型区域150可以形成在高电阻层110B中。不过，本制造方法仅是作为例子描述的，以上制造过程可以使用各种方法。
接下来，将描述本发明的第二实施例。
根据本发明第二实施例，为了获得更有效的阻挡效果，通过在P型阱中在其对应于光传感器部分(光电转换部分)的区域中形成部分轻掺杂区域，将纵向转移寄存器(转移部分)的溢出阻挡层中的电势和相邻像素之间的中间部分处的溢出阻挡层的电势做得比光传感器部分中的溢出阻挡层的电势小，藉此可以通过溢出阻挡层更完全地阻止电荷泄漏。
图4为示出依据本发明第二实施例的CCD图像传感器之内的元件结构的横截面图。与图1共同的元件和部分由相同的附图标记代表，因此不必描述。此外，在依据该实施例的CCD图像传感器的平面方向中安排元件的方式与图10所示的传统的例子相同。图4示出了沿图10的线a-a截取的截面。
尽管在依据该实施例的图像传感器中在构成半导体衬底(Si衬底)110的N型衬底110A和高电阻层110B之间的边界附近形成有溢出阻挡层160，形成该溢出阻挡层160的P型区域具有形成在对应于光传感器122的区域的部分轻掺杂区域162，以及形成作为具有普通浓度的区域164的其他区域。
因此，纵向转移寄存器124中的溢出阻挡层中的电势和相邻像素之间的中间部分处的溢出阻挡层中的电势做的比光传感器122的溢出阻挡层中的电势小(亦即，低)。
图5为一示意图，其示出了光传感器122、纵向转移寄存器124和相邻像素中间部分沿衬底截面的电势分布，其中纵轴表示电势深度，横轴表示距衬底表面的深度。其次，实线特征曲线A示出了光传感器部分的电势分布，虚线特征曲线B示出了纵向转移寄存器部分的电势分布而点划线特征曲线C表示相邻像素之间的中间部分的电势分布。各轴的单位可以任意设定。
此外，图6以三维方式示出了光传感器区域中的电势分布，其中X轴表示水平方向，Y轴表示电势的深度方向，而Z轴表示衬底的深度方向。由X轴和Y轴形成的平面表示衬底的表面。各轴的单位可以任意设定。
此外，在图5和6中，图5的纵轴和图6的Y轴表示在更深的方向电势变得更高。
在图2和3所示的依据第一实施例的上述电势分布中，光传感器部分的电势和纵向转移寄存器的电势在溢出阻挡层的深度位置处相互重合的。依据该实施例，如图5和6所示，纵向转移寄存器124的溢出阻挡层160中的电势和相邻像素之间的中间部分处的溢出阻挡层160中的电势做得小于光传感器122的溢出阻挡层160中的电势(在图5和6中示为电势差G)，藉此可以更完全地防止溢出阻挡层160中的电荷泄漏。因此，可以实现抑制串扰的效果和提高灵敏度的效果。
如果溢出阻挡层160的杂质浓度做的不同，那么无需形成迄今在第一实施例中所述的部分P型区域150就可以通过溢出阻挡层160的杂质浓度调节纵向转移寄存器124的下层区域和沟道停止区域126中的电势，且可以在从纵向转移寄存器124的最大电势位置到溢出阻挡层128的范围内将上述电势形成得比光传感器122的下层区域的电势小(亦即，低)。相反，第二实施例可以与第一实施例一起实现。其余布置与上述第一实施例相同，因此不必描述。
接下来，将要描述用于获得依据第二实施例的电势分布的制造方法的两个例子。
为了获得上述溢出阻挡层160的浓度分布，可以采用如下方法组合的一种方法(第一方法)：一种方法是将普通浓度的P型杂质离子注入整个溢出阻挡层中，另一种方法是将N型杂质离子注入光传感器122的相应区域；还可以采用如下方法组合的一种方法(第二方法)：一种方法是将低浓度P型杂质离子注入整个溢出阻挡层中，另一种是将低浓度P型杂质离子注入光传感器122的相应区域。
首先，将参照图4描述第一方法。
依据这种方法，将与现有技术浓度类似的P型杂质离子注入形成溢出阻挡层160的整个区域中。其次，将N型杂质离子注入光传感器122的相应区域中，藉此降低这一部分的P型杂质浓度，以形成低浓度区域162。其他区域充当一般浓度区域164。
接下来，将要参照图7A和7B描述第二方法。
首先，在图7A中，通过将低浓度的P型杂质离子注入形成溢出阻挡层160的整个区域中形成杂质区域160A。
接着，在图7B中，第二次将低浓度P型杂质离子注入纵向转移寄存器124的相应区域中和除光传感器122之外的相邻像素之间的中间部分中，藉此将该部分的P型杂质浓度改变到一般浓度并形成作为普通浓度区域164的相应区域。
此外，在第二次未向其中注入杂质离子的光传感器122的相应区域被保留为低浓度区域，且该区域被形成为低浓度区域162。
需要指出的是，第一次离子注入的剂量和第二次离子注入的剂量的比率是根据光传感器部分的溢出阻挡层的电势深度决定的。
根据第二方法，由于注入的是同样的P型杂质离子，因此有可能不需考虑杂质造成的范围差(range difference)(硼＞磷＞砷)注入杂质离子。还有一个优势是，可以容易地在更深位置处形成溢出阻挡层。
接下来，将描述本发明的第三实施例。
在本发明的第三实施例中，可以证实获得了有效的阻挡效果用于抑制串扰并可以提高光传感器部分(光电转换部分)的电势，藉此可以提高光传感器部分的电势和纵向转移寄存器的电势之间的差异，以使势垒效应变得更加有效。
图8为示出依据本发明第三实施例的CCD图像传感器之内的元件结构的横截面图。与图1共同的元件和部分由相同的附图标记代表，因此不必描述。此外，在依据该实施例的CCD图像传感器的平面方向中安排元件的方式与图10所示的传统的例子相同。图8示出了沿图10的线a-a截取的截面。
在该实施例中，如图8所示，在纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域的预定位置处部分P型区域150被分别且独立地设置成四层。纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域中的电势经该P型区域150调节，藉此可以在从纵向转移寄存器124的最大电势位置到溢出阻挡层128的范围内使上述电势形成得比光传感器122的下层区域的电势小(低)。
此外，在该实施例中，在光传感器122的下层区域的预定位置处部分N型区域151被分别且独立地设置成七层。光传感器122的下层区域中的电势经过N型区域151调节，藉此光传感器122的下层区域的电势可以做得比第一实施例的电势大(高)得多。N型区域151形成在与P型区域150深度不同的位置处。
图9为一示意图，其示出了光传感器122、纵向转移寄存器124和相邻像素之间的中间部分沿衬底截面的电势分布，其中纵轴表示电势深度，横轴表示距衬底表面的深度。其次，实线特征曲线A表示光传感器部分的电势分布，而虚线特征曲线B表示纵向转移寄存器部分的电势分布。各轴的单位可以任意设定。
依据该实施例，如图9所示，在从纵向转移寄存器124的最小电势位置到溢出阻挡层128的范围内，纵向转移寄存器124和沟道停止区域126的下层区域中的电势做得比光传感器122的下层区域的电势小(亦即，低)。此外，依据该实施例，光传感器122的下层区域中的电势形成得比图2所示的第一实施例的情况下的电势大得多。
因此，在这种状态下，由于纵向转移寄存器124和沟道停止区域126t的下层区域的电势在两侧都低，因此由传感器区域光电转换得到的电荷被该势垒阻挡，它们不能容易地扩散，难以泄漏进入相邻像素的传感器区域中，从而有可能有效地防止串扰。特别地，依据该实施例，由于光传感器22的下层区域中的电势大，它和势垒之间的电平差增大，势垒效应变强，因此可以更加有效地防止串扰。
尽管依据第三实施例，P型区域150被设置成四层且N型区域151被设置成七层，但是P型区域150不局限于四层，P型区域可以被设置成单层或者多层，而达到类似的效果。类似地，N型区域151不仅仅局限于七层，N型区域可以被设置成单层或多层，而达到类似的效果。
尽管已经将本发明应用于光传感器以矩阵形式排列的CCD图像传感器了，但本发明不受其限制，可以类似地应用到其他使用CCD的固态摄像装置中。
此外，尽管已经将本发明应用于其中可以处理光电转换部分产生的电子的情况，还可以类似地将本发明应用于其中可以处理空穴的设置。在那种情况下，各半导体区域的P和S极性和电势的极性可以是相反的。也就是说，本发明中的电势幅值(高和低)表示，假定绝对值为标准值。
如上所述，根据本发明的固态摄像装置和其制造方法，由于在从最小电势位置到溢出阻挡层的范围中，转移部分的下层区域中的电势变得比光电转换部分的下层区域的电势小，因此即使当溢出阻挡层形成在衬底的深处时，也能够防止在光电转换部分的下层区域中积累的信号电荷泄漏进相邻转移部分一侧。
此外，根据本发明的固态摄像装置和其制造方法，由于转移部分的溢出阻挡层中的电势和相邻像素之间的中间部分中的溢出阻挡层的电势变得比光电转换部分的溢出阻挡层中的电势小，因此即使当溢出阻挡层形成在衬底的深处时，也能够防止在光电转换部分的下层区域中积累的信号电荷泄漏进相邻转移部分和像素一侧。
结果，随着在溢出阻挡层形成在半导体衬底深处时串扰的消除，防止了图像质量的劣化，可以提高每一个像素中积累的电荷的量并能够实现灵敏度的提高。
Claims (17)
1.一种固态摄像装置，其包括：
一光传感器部分，设置在衬底表面上以将入射光转换为电荷；
一转换部分，形成在所述衬底的表面上以转移读取自所述光传感器部分的所述电荷；以及
一形成在所述衬底之内的溢出阻挡层，以释放所述电荷中多余的电荷，其中在从最小电势位置到所述溢出阻挡层的范围内，沿着所述衬底的深度方向，所述转移部分之下的电势形成得比所述光传感器部分之下形成的电势小。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中所述转移部分具有形成于其下部的一个或多个杂质区域。
3.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中所述光传感器部分具有形成于其下部的一个或多个杂质区域。
4.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中在所述光传感器部分之下形成的一个或多个第二杂质区域形成得具有不同于所述杂质区域深度的深度。
5.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中所述杂质区域沿所述衬底的深度方向被设置成四层，且所述第二杂质区域沿所述衬底的深度方向被设置成七层。
6.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中所述杂质区域为P型杂质区域，且所述第二杂质区域为N型杂质区域。
7.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中所述转移部分之下的所述溢出阻挡层中的所述电势小于所述光传感器部分之下的所述溢出阻挡层中的电势。
8.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其中所述溢出阻挡层的所述光传感器部分之下的所述区域具有比所述溢出阻挡层中的所述区域的浓度低的浓度。
9.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中所述溢出阻挡层形成在比距所述衬底表面3μm深的位置处。
10.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中所述衬底由第一导电类型的第一衬底和形成在所述第一衬底的上层上的第一导电类型或第二导电类型的第二衬底组成，所述第二衬底的电阻比所述第一衬底高。
11.根据权利要求10所述的固态摄像装置，其中所述第一导电类型为N型，且所述第二导电类型为P型。
12.一种固态摄像装置，包括：
一光传感器部分，形成在衬底表面上以将入射光转换为电荷；
一转换部分，形成在所述衬底的表面上以转移读取自所述光传感器部分的所述电荷；以及
一形成在所述衬底之内的溢出阻挡层，以释放所述电荷的多余电荷，其中在所述转移部分之下的溢出阻挡层中的电势小于所述光传感器部分之下的溢出阻挡层中的电势。
13.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中所述溢出阻挡层在其对应于所述光传感器部分的下层部分的区域处形成有一低浓度区域，其浓度低于除所述溢出阻挡层中的所述区域之外的区域的浓度。
14.一种制造固态摄像装置的方法，所述固态摄像装置包括一形成在衬底表面上以将入射光转换为电荷的光传感器部分、一形成在所述衬底表面上以转移读取自所述光传感器部分的所述电荷的转移部分，以及一形成在所述衬底之内以释放所述电荷的多余电荷的溢出阻挡层，制造固态摄像装置的方法包括在所述衬底中的所述转移部分的下层上形成一个或多个杂质区域的工序。
15.根据权利要求14所述的制造固态摄像装置的方法，还包括在所述光传感器部分的下层上形成一个或多个第二杂质区域的工序。
16.根据权利要求15所述的制造固态摄像装置的方法，还包括将所述第二杂质区域形成在具有不同于所述杂质区域深度的深度的位置的工序。
17.根据权利要求14所述的制造固态摄像装置的方法，还包括形成所述溢出阻挡层的工序，在所述光传感器部分之下的区域处的浓度低于所述溢出阻挡层中的所述区域之外区域的浓度。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002235125 | 2002-08-12 | ||
| JP235125/2002 | 2002-08-12 | ||
| JP2002324613 | 2002-11-08 | ||
| JP324613/2002 | 2002-11-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1685516A true CN1685516A (zh) | 2005-10-19 |
| CN100474607C CN100474607C (zh) | 2009-04-01 |
Family
ID=31890521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB038225565A Expired - Fee Related CN100474607C (zh) | 2002-08-12 | 2003-08-11 | 固态摄像装置及其制造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7535038B2 (zh) |
| JP (1) | JP4613821B2 (zh) |
| KR (1) | KR101016539B1 (zh) |
| CN (1) | CN100474607C (zh) |
| TW (1) | TWI266418B (zh) |
| WO (1) | WO2004017411A1 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101887902A (zh) * | 2009-05-11 | 2010-11-17 | 索尼公司 | 固体摄像器件和摄像装置 |
| CN102576717A (zh) * | 2009-10-09 | 2012-07-11 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取装置 |
| CN101800234B (zh) * | 2009-02-09 | 2012-10-03 | 索尼公司 | 固态成像装置及其制造方法、相机以及电子设备 |
| CN101742055B (zh) * | 2008-11-19 | 2012-11-14 | 索尼株式会社 | 固体摄像装置及其读出方法 |
| CN111385486A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 北京小米移动软件有限公司 | 图像采集设备的控制方法和装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI266418B (en) * | 2002-08-12 | 2006-11-11 | Sony Corp | Solid-state imaging device and its manufacturing method |
| JP4680552B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-05-11 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| JP4622573B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2011-02-02 | パナソニック株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP4951898B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2012-06-13 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子を用いた画像撮影装置 |
| US8772891B2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-07-08 | Truesense Imaging, Inc. | Lateral overflow drain and channel stop regions in image sensors |
| CN103003945B (zh) * | 2010-06-18 | 2015-10-21 | 富士胶片株式会社 | 固态成像设备和数字照相机 |
| JP2013038118A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Sony Corp | 固体撮像素子および電子機器 |
| KR101280254B1 (ko) | 2011-08-11 | 2013-07-05 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 그 제조 방법, 이를 이용한 이미지 처리 장치 및 그 색신호 판별 방법 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3570806D1 (en) * | 1984-12-24 | 1989-07-06 | Toshiba Kk | Solid state image sensor |
| US4974043A (en) * | 1989-10-12 | 1990-11-27 | Eastman Kodak Company | Solid-state image sensor |
| EP0545647B1 (en) * | 1991-12-02 | 2001-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Measuring apparatus |
| JP3033524B2 (ja) * | 1997-05-23 | 2000-04-17 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| US6690423B1 (en) * | 1998-03-19 | 2004-02-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image pickup apparatus |
| JP2000299456A (ja) | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2001111894A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子、その制御方法およびそれを用いた固体撮像装置 |
| JP3581073B2 (ja) * | 2000-03-07 | 2004-10-27 | シャープ株式会社 | イメージセンサおよびその製造方法 |
| JP2001257338A (ja) | 2000-03-09 | 2001-09-21 | Iwate Toshiba Electronics Co Ltd | 固体撮像素子 |
| US7102680B2 (en) * | 2000-03-13 | 2006-09-05 | Olympus Corporation | Image pickup device capable of adjusting the overflow level of the sensor based on the read out mode |
| JP2001291858A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-19 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2002198507A (ja) | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2003060192A (ja) * | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Sony Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP3530159B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2004-05-24 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| TWI266418B (en) * | 2002-08-12 | 2006-11-11 | Sony Corp | Solid-state imaging device and its manufacturing method |
-
2003
- 2003-08-11 TW TW092122021A patent/TWI266418B/zh active
- 2003-08-11 WO PCT/JP2003/010217 patent/WO2004017411A1/ja active Application Filing
- 2003-08-11 US US10/521,587 patent/US7535038B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-11 CN CNB038225565A patent/CN100474607C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-11 KR KR1020057002370A patent/KR101016539B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2003-08-11 JP JP2005502027A patent/JP4613821B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-04-09 US US12/420,890 patent/US8217431B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101742055B (zh) * | 2008-11-19 | 2012-11-14 | 索尼株式会社 | 固体摄像装置及其读出方法 |
| CN101800234B (zh) * | 2009-02-09 | 2012-10-03 | 索尼公司 | 固态成像装置及其制造方法、相机以及电子设备 |
| CN101887902A (zh) * | 2009-05-11 | 2010-11-17 | 索尼公司 | 固体摄像器件和摄像装置 |
| CN102576717A (zh) * | 2009-10-09 | 2012-07-11 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取装置 |
| CN102576717B (zh) * | 2009-10-09 | 2015-04-01 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取装置 |
| US9041132B2 (en) | 2009-10-09 | 2015-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device |
| US9502465B2 (en) | 2009-10-09 | 2016-11-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device |
| CN111385486A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 北京小米移动软件有限公司 | 图像采集设备的控制方法和装置 |
| CN111385486B (zh) * | 2018-12-29 | 2022-04-08 | 北京小米移动软件有限公司 | 图像采集设备的控制方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101016539B1 (ko) | 2011-02-24 |
| US8217431B2 (en) | 2012-07-10 |
| US20090194794A1 (en) | 2009-08-06 |
| JPWO2004017411A1 (ja) | 2005-12-08 |
| WO2004017411A1 (ja) | 2004-02-26 |
| TWI266418B (en) | 2006-11-11 |
| JP4613821B2 (ja) | 2011-01-19 |
| US7535038B2 (en) | 2009-05-19 |
| KR20050048600A (ko) | 2005-05-24 |
| CN100474607C (zh) | 2009-04-01 |
| US20060163617A1 (en) | 2006-07-27 |
| TW200409351A (en) | 2004-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8217431B2 (en) | Solid-state image pickup device for preventing cross-talk between adjacent pixels and manufacturing method thereof | |
| CN1684269A (zh) | 固态图像传感器 | |
| CN1565059A (zh) | 固态成像装置及制造固态成像装置的方法 | |
| CN1941388A (zh) | 固体摄像设备 | |
| CN1652344A (zh) | N－型衬底上的图像传感器 | |
| CN1707804A (zh) | 用于减小暗电流的图像传感器及其制造方法 | |
| CN1527394A (zh) | 固体摄像器件、制造方法及行间传递型ccd图像传感器 | |
| CN1791185A (zh) | 互补金属氧化物半导体图像传感器及其操作方法 | |
| CN1819225A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1992321A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1848443A (zh) | 图像传感器及其制造方法 | |
| CN1812115A (zh) | 固态成像器件及制造其的方法 | |
| CN1941393A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1885551A (zh) | 半导体集成电路器件及其制备方法 | |
| CN1992301A (zh) | 垂直型cmos图像传感器及其制造方法和吸附方法 | |
| CN1097315C (zh) | 固态图像拾取器件及其控制方法 | |
| CN1941394A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1992310A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1877849A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1866530A (zh) | 固态成像器件及其制造方法 | |
| CN101075625A (zh) | 固态成像器件 | |
| KR100834300B1 (ko) | 고체 촬상 소자의 제조 방법 | |
| CN1941397A (zh) | 固态成像器件及其驱动方法 | |
| CN101222587A (zh) | 固态成像器件和电子装置 | |
| CN1472819A (zh) | 固体摄像元件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090401 Termination date: 20150811 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |