CN1819252A - 固态图像拾取装置及其制造方法 - Google Patents
固态图像拾取装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1819252A CN1819252A CNA2006100673632A CN200610067363A CN1819252A CN 1819252 A CN1819252 A CN 1819252A CN A2006100673632 A CNA2006100673632 A CN A2006100673632A CN 200610067363 A CN200610067363 A CN 200610067363A CN 1819252 A CN1819252 A CN 1819252A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diffusion layer
- isolation diffusion
- electric charge
- charge accumulating
- region
- 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 abstract description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 161
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 154
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 13
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide 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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation 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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
本发明涉及固态图像拾取装置及其制造方法。该固态图像拾取装置包括：阱区表面上的电隔离像素的元件隔离绝缘膜；第一隔离扩散层，其在元件隔离绝缘膜下面电隔离像素；以及第二隔离扩散层，其在第一隔离扩散层下面电隔离像素，其中电荷积累区设置于由第一和第二隔离扩散层围绕的阱区中，第一隔离扩散层的内周部分形成突出区，具有第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有电荷积累区的导电类型的杂质在突出区中混合，并且电荷积累区的在电荷积累区和第二隔离扩散层之间的部分在突出区下邻接或邻近第二隔离扩散层。
Description
技术领域
本发明涉及一种能提高单位像素(unit pixel)的光电转换效率(photoelectric conversion efficiency)的固态图像拾取装置(solid-state imagepickup device)，以及该装置的制造方法。
背景技术
互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型固态图像拾取装置，是一种图像传感器(image sensor)，包括像素区以及驱动像素区并处理信号的外围电路(peripheral circuit)。外围电路的小型化技术已广泛用于像素区。此外，新近发展的精密CMOS型固态图像拾取装置的像素的元件隔离(element-isolation)中，在外围电路的情况下使用了浅槽隔离(STI)方法。
图7是显示公知常用CMOS图像传感器的示意结构的截面图。
在图7中，CMOS图像传感器包括n型硅半导体衬底1；设置在n型硅半导体衬底1上的p型半导体阱区2；p+型空穴积累层3、n型信号电荷积累区4、读取区11、n+型读取部件(FD)12、以及用于浅槽隔离(STI)的槽5，它们设置于p型半导体阱区2中。绝缘材料6，例如氧化硅，嵌在槽5中，并且p+型STI侧壁层7设置于绝缘材料6的外面。读取栅极(reading gate)9设置于读取区11的上方，二者之间设置有绝缘膜8。复位栅极(reset gate)10与读取栅极9邻近设置。这样的CMOS图像传感器的光接收部件由嵌入式光电二极管构成，该光电二极管包括设置于衬底顶面的空穴积累层3和设置在空穴积累层3下方的信号电荷积累区4(见日本未审专利申请公开第2002-231929号)。
发明内容
在图7所示的CMOS图像传感器中，由抑制暗电流产生的观点看，STI侧壁层7具有至少一确定宽度(厚度)，也就是说，具有至少一确定浓度。然而，当STI侧壁层7具有一确定宽度或更大宽度时，光电二极管的信号电荷积累区4的有效面积减小，导致待处理的电荷量的减少。因此，为了增加电荷量，即每单位面积光电二极管处理的饱和信号量(信号电荷的量)，采用一种方法，其不仅增加信号电荷积累区4的n+层的杂质浓度(impurityconcentration)，而且增加表面p+层的杂质浓度和设置在信号电荷积累层4下面的阱区2的p层的杂质浓度。
然而，在具有如此结构的固态图像拾取装置中，信号电荷积累区4的n+层与表面p+层之间的电场容易增强。电场的增强不利地增加了暗电流和白点(white spot)。而且，为了增加光电二极管每单位面积处理的电荷量，当信号电荷积累区4的n+层的杂质浓度增加时，因空穴积累层3的电场增强，从而易于产生白点。
鉴于这些情况作出本发明，并期望提供一种固态图像拾取装置，其中可提高单位像素的光电转换效率，并可改善涉及例如白点的问题的特性，还提供了制造该装置的方法。
根据本发明的一个实施例，提供一种固态图像拾取装置，其中，包括具有积累信号电荷的电荷积累区的光电转换部件的多个像素在设置于半导体衬底上的阱区中二维排列，固态图像拾取装置包括：阱区表面上的电隔离像素的元件隔离绝缘膜；元件隔离绝缘膜下面的电隔离像素的第一隔离扩散层；以及第一隔离扩散层下面的电隔离像素的第二隔离扩散层，其中电荷积累区设置于由第一隔离扩散层和第二隔离扩散层围绕的阱区内，第一隔离扩散层的相应于电荷积累区和第一隔离扩散层之间的边界的内周部分形成突入电荷积累区的突出区，具有第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有电荷积累区的导电类型的杂质在突出区内混合，电荷积累区的与电荷积累区和第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于突出区下面，并邻接或靠近第二隔离扩散层设置。
根据本发明的一实施例，提供一种制造固态图像拾取装置的方法，其中，多个包括具有积累信号电荷的电荷积累区的光电转换部件的像素在半导体衬底上形成的阱区中二维排列，该方法包括步骤：在阱区的表面形成元件隔离绝缘膜，元件隔离绝缘膜将像素电隔离；在阱区中形成第一隔离扩散层，第一隔离扩散层在元件隔离绝缘膜下面将像素电隔离，并具有突出区，在该突出区中，第一隔离扩散层的相应于与电荷积累区的边界的内周部分突入电荷积累区；在阱区中形成第二隔离扩散层，第二隔离扩散层在第一隔离扩散层下面将像素电隔离；以及在阱区中为每个像素形成光电转换部件，其中光电转换部件通过元件隔离绝缘膜、第一隔离扩散层和第二隔离扩散层彼此电隔离，其中，形成光电转换部件的步骤包括步骤：在由第一隔离扩散层和第二隔离扩散层围绕的阱区和第一隔离扩散层的突出区中注入用于形成电荷积累区的杂质离子；并且热扩散通过离子注入步骤注入阱区中的杂质，使电荷积累区的与电荷积累区和第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于突出区下面，并邻接或靠近第二隔离扩散层设置。
根据本发明的一实施例，提供一种制造固态图像拾取装置的方法，其中，多个包括具有积累信号电荷的电荷积累区的光电转换部件的像素在半导体衬底上形成的阱区中二维排列，该方法包括步骤：在阱区的表面形成元件隔离绝缘膜，元件隔离绝缘膜将像素电隔离；在阱区中形成第一隔离扩散层，第一隔离扩散层在元件隔离绝缘膜下面电隔离像素并具有突出区，其中，第一隔离扩散层的相应于与电荷积累区的边界的内周部分突入电荷积累区中；在阱区内形成第二隔离扩散层，第二隔离扩散层在第一隔离扩散层下面电隔离像素；以及在阱区中为每个像素形成光电转换部件，其中光电转换部件通过元件隔离绝缘膜、第一隔离扩散层和第二隔离扩散层彼此电隔离，其中形成光电转换部件的步骤包括步骤：在由第一隔离扩散层和第二隔离扩散层环绕的阱区中注入用于形成电荷积累区的杂质离子；并且热扩散通过离子注入步骤注入阱区中的杂质，使电荷积累区的与电荷积累区和第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于突出区下面，并邻接或靠近第二隔离扩散层设置，并且第一隔离扩散层的突出区以具有第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有电荷积累区的导电类型的杂质混合的状态形成。
附图说明
图1是显示生产根据本发明的第一实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；
图2是显示生产根据本发明的第一实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；
图3是显示生产根据本发明的第一实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；
图4是显示生产根据本发明的第二实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；
图5是显示生产根据本发明的第二实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；
图6是显示生产根据本发明的第二实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示；以及
图7是显示公知常用CMOS图像传感器的示意结构的剖视图。
具体实施方式
根据本发明的一实施例的固态图像拾取装置，与电荷积累区和第一隔离扩散层之间的边界相应的第一隔离扩散层的内周部分形成突入电荷积累区的突出区，电荷积累区的与光电转换部件的电荷积累区和第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于该突出区下面，并邻接第二隔离扩散层或靠近第二隔离扩散层设置，并且该突出区以具有第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有电荷积累区的导电类型的杂质混合的状态形成。
此结构可增大像素中的光电转换部件的电荷积累区(面积)，从而提高单位像素的光电转换效率。
第一实施例
现在将参照附图说明根据本发明一实施例的固态图像拾取装置和生产该装置的方法。
图1-3是显示制备根据本发明的第一实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示。
根据第一实施例的固态图像拾取装置20包括第一导电类型半导体衬底，例如n型硅衬底21。第二导电类型，例如p型半导体阱区22设置于n型硅衬底21上。在p型半导体阱区22中，多个像素30按二维阵列设置，每个像素包括用作光电转换部件的光电二极管PD(像素30包括用于提取积累在光电二极管PD中的信号电荷的晶体管(未示出))。用于将相邻单位像素30彼此电隔离的元件隔离绝缘膜23被设置来面向p型半导体阱区22的表面。而且，用于将相邻单位像素30彼此电隔离的p型第一隔离扩散层24设置于p型半导体阱区22的表面，所述表面设置于元件隔离绝缘膜23之下。此外，用于将相邻单位像素30彼此电隔离的p型第二隔离扩散层25设置于p型半导体阱区22中第一隔离扩散层24之下。在p型半导体阱区22的表面上设置绝缘膜26。
光电二极管PD设置于由p型半导体阱区22、第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22中，并且包括积累由光电转换产生的信号电荷的第一导电类型n型电荷积累区27。在本实施例中，光电二极管PD还包括设置于n型电荷积累区27的表面上的第二导电类型p+积累层28。这样的光电二极管PD形成具有空穴积累二极管(HAD)结构的图像传感器。
在该光电二极管PD中，p+积累层28具有抑制由于界面能级(interfacelevel)引起的暗电流和白点的功能。第一隔离扩散层24更可靠地隔离相邻光电二极管PD。此外，第二隔离扩散层25就深度方向上隔离相邻光电二极管PD的功能加倍。
现在将参照图1至3说明制备固态图像拾取装置20的方法。
首先，如图1所示，p型半导体阱区22形成于n型硅衬底21上。其后，通过光刻法(photolithography)在p型半导体阱区22上构图隔离图案，该隔离图案用于使包括作为光电转换部件的光电二极管PD的像素30彼此隔离。然后，通过一次或多次注入杂质离子在深度方向上形成p型第二隔离扩散层25。在这种情况下，离子注入过程中的剂量为大约1×1011到1×1014cm-2。另外，第二隔离扩散层25具有约0.05到10μm的宽度d1。这样，第二隔离扩散层25的宽度d1被设置成上述尺寸，另外，只要能进行所述工序，线宽d1尽可能减小。于是，宽度d1被控制为比元件隔离绝缘膜23的线宽尺寸d2小。因而，用于充分延伸n型电荷积累区27的电荷积累面积的延伸区29形成于p型半导体阱区22的一区域中，该区域设置于元件隔离绝缘膜23之下且于第二隔离扩散层25内侧。
其后，通过光刻法在p型半导体阱区22的表面上构图用于使包括作为光电转换部件的光电二极管PD的像素30彼此隔离的元件隔离图案。然后通过注入杂质离子在第二隔离扩散层25正上方形成p型第一隔离扩散层24。在这种情况下，离子注入过程中的剂量为大约1×1011到1×1014cm-2。另外，第一隔离扩散层24被形成来使得第一隔离扩散层24的在水平方向上的宽度与元件隔离绝缘膜23的线宽d2基本上相同。因此，如图2所示，第一隔离扩散层24的相应于电荷积累区27与第一隔离扩散层24之间的边界的内周部分突入电荷积累区27，从而形成突出区24A。
此外，通过光刻法在p型半导体阱区22的表面上构图用于使包括光电二极管PD的像素30彼此隔离的元件隔离图案。然后，由例如氧化硅(SiO2)构成的元件隔离绝缘膜23形成于第一隔离扩散层24上，从而彼此重叠。其后，在由第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22和第一隔离扩散层24的突出区24A中，经过元件隔离绝缘膜23中形成的开口23A和元件隔离绝缘膜23以例如约1×1012到1×1014cm-2的剂量注入杂质离子。从而，形成具有与开口23A相应的面积的n型电荷积累区27，同时第一隔离扩散层24的突出区24A变成如下状态，其中具有第一隔离扩散层24的导电类型的杂质，例如p型杂质，与具有电荷积累区27的导电类型的杂质，例如n型杂质混合。通过形成杂质在突出区24A中混合的状态，电荷积累区27附近的n层和p层之间的结的电场被减小。其后，在n型电荷积累区27的表面注入具有例如5×1017cm3或更高的高浓度的p型杂质离子，并使其扩散从而形成p+积累层28。
其后，具有图2所示结构的固态图像拾取装置20被装入热扩散炉(图中未显示)，并在预定温度，例如在1000℃的环境下，被加热预定时间，例如10秒。从而，n型电荷积累区27的杂质在p型半导体阱区22中热扩散。从而，如图3所示，n型电荷积累区27在光电二极管PD的深度方向和与深度方向正交的方向，至少在与光电二极管PD的深度方向正交的方向上延伸。因此，n型电荷积累区27被形成来使得在突出区24A之下，n型电荷积累区27的外周部分邻接第二隔离扩散层25或邻近其设置。这里，术语“邻近”的意思是n型电荷积累区27朝p型第二隔离扩散层25延伸延伸区29的宽度的至少一半。
根据第一实施例的固态图像拾取装置20及其制造方法，在形成作为光电转换部件的光电二极管PD的步骤中，光电二极管PD的电荷积累区27通过离子注入在由第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22中形成；另外，杂质离子注入在第一隔离扩散层24的突出区24A中。通过随后的热扩散，n型电荷积累区27的周边部分在突出区24A下方与第二隔离扩散层25邻接或邻近其设置。因此，可以容易地在第一隔离扩散层24的突出区24A下方形成电荷积累区27。此结构可增大像素中光电转换部件的电荷积累区(面积)，从而提高单位像素的光电转换效率，并增加饱和信号量。此外，与公知的光电换能器不同，光电换能器的杂质区中的杂质浓度不会过度增加，因此可抑制缺陷像素的产生，例如白点。另外，突出区24A以具有第一隔离扩散层24的导电类型的杂质与具有电荷积累区27的导电类型的杂质混合的状态形成。从而，电荷积累区27中的n层与p层之间的结的电场可减小。由此，抑制了电子的产生，于是可抑制暗电流和白点的产生。
第二实施例
现在将参照图4-6说明根据本发明的第二实施例的固态图像拾取装置和制备该装置的方法。
图4-6是显示生产根据本发明的第二实施例的固态图像拾取装置的工序中相关部件的结构的图示。
如实施例1显示的情形中那样，根据第二实施例的固态图像拾取装置40也包括第一导电类型半导体衬底，例如n型硅衬底21。第二导电类型，例如p型半导体阱区22设置于n型硅衬底21上。在p型半导体阱区22中，多个像素30按二维阵列设置，每个像素包括用作光电转换部件的光电二极管PD。用于将相邻单位像素30彼此电隔离的元件隔离绝缘膜23被设置为面向p型半导体阱区22的表面。此外，用于将相邻单位像素30彼此电隔离的p型第一隔离扩散层24设置于p型半导体阱区22的表面，所述表面设置于元件隔离绝缘膜23之下。此外，用于将相邻单位像素30彼此电隔离的p型第二隔离扩散层25设置于p型半导体阱区22内第一隔离扩散层24下面。绝缘膜26设置在p型半导体阱区22的表面上。
光电二极管PD设置于由p型半导体阱区22、第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22中，并且包括积累由光电转换产生的信号电荷的第一导电类型n型电荷积累区27。光电二极管PD还包括设置于n型电荷积累区27的表面上的第二导电类型p+积累层28。这样的光电二极管PD形成具有HAD结构的图像传感器。
现在将参照图4-6说明制备固态图像拾取装置40的方法。
首先，如图4所示，p型半导体阱区22形成于n型硅衬底21上。其后，用于使包括作为光电转换部件的光电二极管PD的像素30彼此隔离的隔离图案通过光刻法被构图在p型半导体阱区22上。然后，通过一次或多次注入杂质离子，在深度方向上形成p型第二隔离扩散层25。在这种情况下，离子注入过程中的剂量为大约1×1011到1×1014cm-2。第二隔离扩散层25的宽度d1被控制为比元件隔离绝缘膜23的线宽尺寸d2小。从而，用于充分延伸n型电荷积累区27的电荷积累面积的延伸区29形成于p型半导体阱区22的一区域中，该区域设置于第一隔离扩散层24下方且于第二隔离扩散层25内侧。
其后，用于使包括作为光电转换部件的光电二极管PD的像素30彼此隔离的元件隔离图案通过光刻法被构图在p型半导体阱区22的表面上。然后，在第二隔离扩散层25正上方通过注入杂质离子形成p型第一隔离扩散层24。在这种情况下，离子注入过程中的剂量为大约1×1011到1×1014cm-2。另外，第一隔离扩散层24被形成来使得第一隔离扩散层24的在水平方向上的宽度与元件隔离绝缘膜23的线宽d2基本上相同。因此，如图5所示，第一隔离扩散层24的与电荷积累区27和第一隔离扩散层24之间的边界相应的内周部分形成突入电荷积累区27内预定尺寸的突出区24A。
进一步，用于使包括光电二极管PD的像素30彼此隔离的元件隔离图案通过光刻法构图在p型半导体阱区22的表面上。然后，由例如氧化硅(SiO2)构成的元件隔离绝缘膜23形成于第一隔离扩散层24上，从而彼此重叠。其后，在由第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22中，通过元件隔离绝缘膜23中形成的开口23A以例如大约1×1012到1×1014cm-2的剂量注入杂质离子。从而，形成具有与开口23A相应的面积的n型电荷积累区27。其后，在n型电荷积累区27的表面注入具有例如5×1017cm3或更高的高浓度的p型杂质离子，并使之扩散从而形成p+积累层28。
随后，具有图5所示结构的固态图像拾取装置40被装入热扩散炉(图中未显示)中，并在预定温度，例如在1000℃的环境下被加热预定时间，例如10秒。从而，n型电荷积累区27的杂质在p型半导体阱区22中热扩散，即经历快速热退火(rapid thermal annealing，RTA)。从而，如图6所示，n型电荷积累区27在光电二极管PD的深度方向上和与深度方向正交的方向上，至少在与光电二极管PD的深度方向正交的方向上延伸。于是，n型电荷积累区27被形成来使得n型电荷积累区27的外周部分在突出区24A下方与第二隔离扩散层25邻接或邻近其设置。同时，通过离子注入而注入在n型电荷积累区27中的杂质也在第一隔离扩散层24的突出区24A中热扩散。从而，突出区24A变成如下状态，其中具有第一隔离扩散层24的导电类型的杂质，例如p型杂质，与具有电荷积累区27的导电类型的杂质，例如n型杂质混合。通过形成在突出区24A中p型杂质与n型杂质混合的状态，电荷积累区27附近的n层和p层之间的结的电场被减少。
根据第二实施例的固态图像拾取装置40及其生产方法，在形成作为光电转换部件的光电二极管PD的步骤中，光电二极管PD的电荷积累区27通过注入杂质离子在由第一隔离扩散层24和第二隔离扩散层25围绕的p型半导体阱区22中形成。通过随后的热扩散，n型电荷积累区27的外周部分在突出区24A下方与第二隔离扩散层25邻接或邻近其设置。因此，可以容易地在第一隔离扩散层24的突出区24A下面形成电荷积累区27。此结构可增加像素中光电转换部件的电荷积累区(面积)，从而提高单位像素的光电转换效率，并增加饱和信号量。此外，与公知光电换能器不同，光电换能器的杂质区中的杂质浓度不会过量增加，因此可抑制缺陷像素的产生，例如白点。另外，通过离子注入而注入在n型电荷积累区27中的杂质也在突出区24A中热扩散。因此，突出区24A处于具有第一隔离扩散层24的导电类型的杂质与具有电荷积累区27的导电类型的杂质混合的状态。因此，电荷积累区27中的n层和p层之间的结的电场可减小。因而，抑制了电子的产生，于是可抑制暗电流和白点的产生。
第一实施例和第二实施例描述了光电二极管PD形成带有HAD结构的图像传感器的情形，其中p+积累层28层叠于n型电荷积累区27上。然而，本发明不限于此，例如光电二极管PD可具有不包括p+积累层28的结构。
本发明不限于上述实施例。在具体结构、功能、操作以及优点中，本发明可通过其它各种改型来实施，而不背离本发明的精神和范围。在上述实施例中，已经描述了本发明主要应用于CMOS图像传感器的例子。然而，当本发明用于其它图像拾取装置，例如CCD图像拾取装置时，也可得到同样的优点。
本发明包含的主题与2005年2月1日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-024761相关，其全部内容通过引用而包含于此。
Claims (7)
1.一种固态图像拾取装置，其中多个包括光电转换部件的像素在半导体衬底上设置的阱区中二维地排列，该光电转换部件具有积累信号电荷的电荷积累区，该固态图像拾取装置包括：
在该阱区的表面上的电隔离该像素的元件隔离绝缘膜；
在该元件隔离绝缘膜下面的电隔离该像素的第一隔离扩散层；以及
在该第一隔离扩散层下面的电隔离该像素的第二隔离扩散层，
其中，该电荷积累区设置于由该第一隔离扩散层和该第二隔离扩散层围绕的该阱区中，
该第一隔离扩散层的相应于该电荷积累区和该第一隔离扩散层之间的边界的内周部分形成突入该电荷积累区的突出区，
在该突出区中，具有该第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有该电荷积累区的导电类型的杂质混合，以及
该电荷积累区的与该电荷积累区和该第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于该突出区下面，并邻接该第二隔离扩散层或邻近其设置。
2.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中该第二隔离扩散层被设置为在该阱区的深度方向上延伸。
3.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中该光电转换部件包括层叠于该电荷积累区上的空穴积累层。
4.一种制备固态图像拾取装置的方法，其中多个包括光电转换部件的像素在半导体衬底上形成的阱区中二维地排列，该光电转换部件具有积累信号电荷的电荷积累区，所述方法包括步骤：
在该阱区的表面上形成元件隔离绝缘膜，该元件隔离绝缘膜电隔离该像素；
在该阱区中形成第一隔离扩散层，该第一隔离扩散层在该元件隔离绝缘膜下面电隔离该像素，并具有突出区，其中该第一隔离扩散层的相应于与该电荷积累区的边界的内周部分突入该电荷积累区；
在该阱区中形成第二隔离扩散层，该第二隔离扩散层在该第一隔离扩散层下面电隔离该像素；以及
在该阱区中对每个像素形成该光电转换部件，其中该光电转换部件通过该元件隔离绝缘膜、该第一隔离扩散层和该第二隔离扩散层彼此电隔离，
其中，形成该光电转换部件的步骤包括步骤：
在由该第一隔离扩散层和该第二隔离扩散层围绕的该阱区、以及该第一隔离扩散层的该突出区中注入用于形成该电荷积累区的杂质离子；以及
热扩散通过该离子注入步骤在该阱区中注入的该杂质，使得该电荷积累区的与该电荷积累区和该第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于该突出区下面，并邻接该第二隔离扩散层或邻近其设置。
5.一种制备固态图像拾取装置的方法，其中多个包括光电转换部件的像素在半导体衬底上形成的阱区中二维地排列，该光电转换部件具有积累信号电荷的电荷积累区，所述方法包括步骤：
在该阱区的表面上形成元件隔离绝缘膜，该元件隔离绝缘膜电隔离该像素；
在该阱区中形成第一隔离扩散层，该第一隔离扩散层在该元件隔离绝缘膜下面电隔离该像素，并具有突出区，其中该第一隔离扩散层的相应于与该电荷积累区的边界的内周部分突入该电荷积累区；
在该阱区中形成第二隔离扩散层，该第二隔离扩散层在该第一隔离扩散层下面电隔离该像素；以及
在该阱区中对每个像素形成该光电转换部件，其中该光电转换部件通过该元件隔离绝缘膜、该第一隔离扩散层、以及该第二隔离扩散层彼此电隔离，
其中，形成该光电转换部件的步骤包括步骤：
在由该第一隔离扩散层和该第二隔离扩散层围绕的该阱区中注入用于形成该电荷积累区的杂质离子；以及
热扩散通过该离子注入步骤注入该阱区中的杂质，使得该电荷积累区的与该电荷积累区和该第二隔离扩散层之间的边界相应的部分设置于该突出区下面，并邻接该第二隔离扩散层或邻近其设置，并且该第一隔离扩散层的该突出区以具有该第一隔离扩散层的导电类型的杂质和具有该电荷积累区的导电类型的杂质混合的状态形成。
6.根据权利要求4或5的制备固态图像拾取装置的方法，其中该第二隔离扩散层被形成为在该阱区的深度方向上延伸。
7.根据权利要求4或5的制备固态图像拾取装置的方法，其中该光电转换部件包括层叠于该电荷积累区上的空穴积累层。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP024761/05 | 2005-02-01 | ||
| JP2005024761A JP4742602B2 (ja) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1819252A true CN1819252A (zh) | 2006-08-16 |
| CN100452416C CN100452416C (zh) | 2009-01-14 |
Family
ID=36755569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100673632A Active CN100452416C (zh) | 2005-02-01 | 2006-02-05 | 固态图像拾取装置及其制造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (7) | US7217961B2 (zh) |
| JP (1) | JP4742602B2 (zh) |
| CN (1) | CN100452416C (zh) |
| TW (1) | TWI294178B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101950752A (zh) * | 2009-07-09 | 2011-01-19 | 索尼公司 | 固态成像装置和电子装置 |
| CN102104053A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 株式会社东芝 | 固体摄像装置及其制造方法 |
| CN101814519B (zh) * | 2009-02-24 | 2012-01-25 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 背照式图像感测器及其制造方法 |
| CN102569316A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-11 | 佳能株式会社 | 固态图像传感器、制造该固态图像传感器的方法和照相机 |
| CN106486503A (zh) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 瑞萨电子株式会社 | 用于制作半导体器件的方法和半导体器件 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004165462A (ja) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP5320659B2 (ja) | 2005-12-05 | 2013-10-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US8188563B2 (en) * | 2006-07-21 | 2012-05-29 | The Regents Of The University Of California | Shallow-trench-isolation (STI)-bounded single-photon CMOS photodetector |
| US20080211050A1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Hiok Nam Tay | Image sensor with inter-pixel isolation |
| JP5167799B2 (ja) * | 2007-12-18 | 2013-03-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| US7732885B2 (en) * | 2008-02-07 | 2010-06-08 | Aptina Imaging Corporation | Semiconductor structures with dual isolation structures, methods for forming same and systems including same |
| JP5374941B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2013-12-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
| JP2010050374A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置 |
| JP2010073902A (ja) | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Sony Corp | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 |
| JP5552768B2 (ja) | 2009-07-27 | 2014-07-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| JP2011035154A (ja) | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Sony Corp | 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 |
| JP2015056651A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 株式会社東芝 | 受光素子と光結合型絶縁装置 |
| US10382378B2 (en) * | 2014-05-31 | 2019-08-13 | Apple Inc. | Live location sharing |
| JP6448289B2 (ja) * | 2014-10-07 | 2019-01-09 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像システム |
| JP2016187018A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびカメラ |
| JP6911767B2 (ja) * | 2016-04-25 | 2021-07-28 | ソニーグループ株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 |
| JP7379230B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2023-11-14 | 株式会社東芝 | 光検出器、光検出システム、ライダー装置、及び車 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2557745B2 (ja) * | 1991-01-30 | 1996-11-27 | 三洋電機株式会社 | 光半導体装置 |
| JP2797993B2 (ja) * | 1995-02-21 | 1998-09-17 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JPH1098176A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-14 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP3455655B2 (ja) * | 1997-03-03 | 2003-10-14 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置および固体撮像装置応用システム |
| US5859462A (en) * | 1997-04-11 | 1999-01-12 | Eastman Kodak Company | Photogenerated carrier collection of a solid state image sensor array |
| JPH11274450A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP3403062B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2003-05-06 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| US6177333B1 (en) * | 1999-01-14 | 2001-01-23 | Micron Technology, Inc. | Method for making a trench isolation for semiconductor devices |
| JP4604296B2 (ja) * | 1999-02-09 | 2011-01-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP3782297B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2006-06-07 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP4654521B2 (ja) | 2001-02-06 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| JP2003234496A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2004165462A (ja) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP3840214B2 (ja) * | 2003-01-06 | 2006-11-01 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法及び同光電変換装置を用いたカメラ |
| JP3621400B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2005-02-16 | 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 |
| JP4539176B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-09-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP4530747B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2010-08-25 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2010258094A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | 固体撮像装置 |
-
2005
- 2005-02-01 JP JP2005024761A patent/JP4742602B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-01-26 US US11/340,180 patent/US7217961B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-27 TW TW095103305A patent/TWI294178B/zh not_active IP Right Cessation
- 2006-02-05 CN CNB2006100673632A patent/CN100452416C/zh active Active
- 2006-11-27 US US11/604,490 patent/US7351598B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-03-31 US US12/080,008 patent/US7898000B2/en active Active
-
2009
- 2009-12-02 US US12/629,755 patent/US7943962B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-10-13 US US12/903,922 patent/US8741681B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-13 US US12/903,945 patent/US8652864B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-04-23 US US14/259,494 patent/US9620545B2/en active Active
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101814519B (zh) * | 2009-02-24 | 2012-01-25 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 背照式图像感测器及其制造方法 |
| CN101950752A (zh) * | 2009-07-09 | 2011-01-19 | 索尼公司 | 固态成像装置和电子装置 |
| CN101950752B (zh) * | 2009-07-09 | 2014-03-19 | 索尼公司 | 固态成像装置和电子装置 |
| CN102104053A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 株式会社东芝 | 固体摄像装置及其制造方法 |
| CN102104053B (zh) * | 2009-12-16 | 2013-02-13 | 株式会社东芝 | 固体摄像装置及其制造方法 |
| CN102569316A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-11 | 佳能株式会社 | 固态图像传感器、制造该固态图像传感器的方法和照相机 |
| US8823853B2 (en) | 2010-12-15 | 2014-09-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor, method of manufacturing the same and camera |
| CN102569316B (zh) * | 2010-12-15 | 2015-01-14 | 佳能株式会社 | 固态图像传感器、制造该固态图像传感器的方法和照相机 |
| CN106486503A (zh) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 瑞萨电子株式会社 | 用于制作半导体器件的方法和半导体器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7351598B2 (en) | 2008-04-01 |
| JP2006216577A (ja) | 2006-08-17 |
| US7898000B2 (en) | 2011-03-01 |
| US20110027932A1 (en) | 2011-02-03 |
| US9620545B2 (en) | 2017-04-11 |
| US20060169978A1 (en) | 2006-08-03 |
| TWI294178B (en) | 2008-03-01 |
| US8652864B2 (en) | 2014-02-18 |
| TW200633200A (en) | 2006-09-16 |
| US8741681B2 (en) | 2014-06-03 |
| US20110033968A1 (en) | 2011-02-10 |
| US7217961B2 (en) | 2007-05-15 |
| US7943962B2 (en) | 2011-05-17 |
| US20080191302A1 (en) | 2008-08-14 |
| US20070069238A1 (en) | 2007-03-29 |
| CN100452416C (zh) | 2009-01-14 |
| US20140231948A1 (en) | 2014-08-21 |
| JP4742602B2 (ja) | 2011-08-10 |
| US20100075454A1 (en) | 2010-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100452416C (zh) | 固态图像拾取装置及其制造方法 | |
| US7612392B2 (en) | Image sensor with a gate electrode between the photoelectric conversion region and the charge detection region, the gate electrode comprising p-type and n-type regions adjacent to one another and method of fabricating the same | |
| CN1913167A (zh) | 互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法 | |
| CN1835245A (zh) | 嵌有光电二极管区的图像传感器及其制造方法 | |
| CN105895650A (zh) | 固体摄像装置以及电子设备 | |
| CN1941390A (zh) | 具有两个半导体层的像素、图像传感器及图像处理系统 | |
| CN1875487A (zh) | 成像光传感器中的暗电流抑制 | |
| CN1707804A (zh) | 用于减小暗电流的图像传感器及其制造方法 | |
| CN1992224A (zh) | 互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法 | |
| CN1684269A (zh) | 固态图像传感器 | |
| CN1812115A (zh) | 固态成像器件及制造其的方法 | |
| CN1832188A (zh) | 固态成像装置 | |
| US20110204468A1 (en) | Image sensor and method of manufacturing the same | |
| JP5458135B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| CN1819232A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1917175A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1744323A (zh) | 用于制造cmos图像传感器的方法 | |
| CN1230921C (zh) | 一种感光二极管的光感测区的制作方法及其结构 | |
| CN1941423A (zh) | 突起的硅光电二极管 | |
| CN1906763A (zh) | 固态图像拾取器件及其制造方法 | |
| CN1941389A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN1992222A (zh) | 用于制造cmos图像传感器的方法 | |
| CN1747175A (zh) | Cmos图像传感器以及用于制作它的方法 | |
| JP2003318383A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| CN1992306A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 |
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 | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161229 Address after: Kanagawa Japan Atsugi Asahi 4-14-1 Patentee after: SONY semiconductor solutions Address before: Tokyo, Japan, Japan Patentee before: Sony Corp. |