TW444412B - Solid imaging device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Yasutaka Nakashiba
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Description

A7 B7 4 ^44 t 2 五、發明說明（/ ) 發明領域 本發明是關於一種固態影像裝置及其製造方法，且更 特別的是關於一種畫面傳輸或是一種全畫面傳輸-型式的 固態影像裝置，這種裝置在不減低傳輸效率或傳輸電荷 下提供已改良的靈敏度和解析度。 担關技術說明 在以作業模式分類時，CCD型式的固態影像裝置有兩 種系統：一種是行間插寫傳輸系統而另一種是畫面傳輸 系統（或是全畫面傳輸系統）。於由行間插寫傳輸系統 操作的固態影像裝置中，每一個像素都是由一個P-N接 面構成的，且光是透過形成於N-型區域上的絕緣膜而入 射到此區域之上。依序將一個垂直CCD電阻器形成於與 每一個像素相鄰處，並將累積於光接收部分上的信號電 荷傳輸到此垂直CCD電阻器上。對垂直電阻器的內容進 行傳輸並將之輸出到一個水f電阻上。反之，於畫面傳 輸-型式的固態影像裝置中，係將CCD分割成光接收部 分以及電荷儲存部分，將累積於光接收部分上的信號電 荷傳輸到電荷儲存部分上，再將儲存於電荷儲存部分的 信號電荷輸出到一個水平電阻上。於畫面傳輸的例子 裡，是於非佔用時間內施行信號的傳輸|而光接收部分 則於讀取期間儲存下一個信號電荷。所以在某些例子 裡，是以另一種型式的CCD當作畫面傳輸-型式之固態 影像裝置內的光接收部分，光是透過一個構成傳輸閘的 透明電極而進入其內並在此傳輸閘底下的P-N接面上實 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) l·—、一^ 訂---------線]- 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 ^4441 2 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（y) 行光電轉換。 由全畫面傳輸系統構成的固態影像裝置包括一個光接 收單元陣列以及一個水平傳輸部分，且將所累積的電荷 傳輸到水平傳輸部分上時必需藉由像機械快門之類的快 門截斷入射光。由於畫面傳輸型式的固態影像裝置包括 有光接收單元陣列、儲存部分、以及一個水平傳輸部分， 故能以高速將累積於儲存部分的電荷集體地傳輸致水平 傳輸部分。此外，由於儲存部分是有陰影的，能夠在光 接收部分內累積了下一個影像資訊之前完成對儲存於儲 存部分之影像資訊的傳輸，故不需要提供像機械快門之 類的快門以截斷入射光。 第7圖係用以顯示一種習知畫面傳輸型式固態影像裝 置之結構實例的橫截面圖。第7圖中顯示了固態影像裝 置沿透明電極縱軸方向的橫截面。這種固態影像裝置包 括：P-型矽基板上對應到一個光電轉換區域51的一個N-型區域5 2，以及對應到一個通路終止區域5 3並使各相 鄰光電區域相互分開的一個P、型區域54»此外，有一 個透明膜56是透過一個絕緣層55而形成於基板50上， 而有一個整平層57是形成於透明膜56上。 以下將對具有上述構造的固態影像裝置加以說明。首 先如第8(a)圖所示，將N-型區域52和P '型區域54形 成於P-型矽基板50上，並依序形成一個絕緣層55以及 一個多晶矽膜，然後藉由將多晶矽製作成圖案而形成一 個伸長形的透明電極56。接著如第8(b)圖所示，形成一 -4- ----1---..----rltM.--- (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 訂· 線.： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 4441 2 A7 B7 五、發明說明（+ ) 個由氧化矽構成的整平層57以覆蓋住此透明電極56。 於這種固態影像裝置中，光是透過整平層57、透明電 極5 6、以及絕緣層5 5而入射到P -型矽基板5 0上’並於 光電轉換區域51的N-型區域52內施行光電轉換之後儲 存信號電荷。藉由對多數個透明電極56上施加脈波而 依序傳輸所儲存的信號電荷。 不過，於習知固態影像裝置中已遭遇到斷種問題：當 透明膜很厚時其靈敏度會降低，而當透明膜很薄時其輸 效率以及傳輸電荷的數量會減低。習知固態影像裝置的 解析度也無法令人滿意。 這些問題是由下列因素造成的。於習知固態影像裝置 中，由矽之類製成的透明電極是依均勻的厚度而形成 的，有一種降低透明電極周圍之配線阻抗的方法是增加 透明膜的厚度。不過，在增加了透明膜的厚度時，會使 一部分入射到透明膜上的光會擴散而減低了透明膜的透 明度以致降低了影像裝置的靈敏度。若使用薄透明電極 以增加靈敏度則會使配線阻抗增大，結果造成脈波圓鈍 化的問題並減低了傳輸效率以及傳輸電荷的數量。此外 在考量如第7圖所示的結構時，會使透過透明電極入射 到通路終止區域周圍的光同時分布到通路終止區域的兩 個光電轉換區域上而引致光電轉換，這會導致影像裝置 的解析度降低。 發明總述 所以本發明的一個目的是提供一種具有畫面傳輸型式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝！丨！ —訂！丨-線，· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 44412 A7 一 _ _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（4 ) 或是全畫面傳輸型式的固態影像裝置以及其製造方法， 能在不減低其傳輸效率以及傳輸電荷數量下使靈敏度或 解析度變得更好。 根據本發明的第一槪念而對應到畫面傳輸型式或是全 畫面傳輸型式的一種固態影像裝置，包括：配置於半導 體基板上多數個光電轉換區域以及用於使每一個光電轉 換區域分開的多數個通路終止區域；以及透過一個第一 絕綠膜而形成於該多數個光電轉換區域以及該多數個通 路終止區域上方的一些透明電極；其中該固態影像裝置 還包括一個反（anti)反射膜，係形成於落在該光電轉換區 域上方各該透明電極中的至少一個部份之上。 根據本發明的第二槪念而對應到畫面傳輸型式或是全 畫面傳輸型式的一種固態影像裝置，包括：配置於半導 體基板上多數個光電轉換區域以及用於使每一個光電轉 換區域分開的多數個通路終止區域；以及透過一個第一 絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域以及該多數個通 路終止區域上方的一些透明電極；其中該固態影像裝置 也包括一個反反射膜，其折射指數是落在該透明電極與 爲覆蓋各該透明電極而形成的第二絕緣膜這兩個折射指 數之間的一個中間折射指數，且此反反射膜係形成於落 在該光電轉換區域上方各該透明電極中至少一個部位之 上與覆蓋住該透明膜的第二絕緣膜之間的一個界面上。 最好所形成落在該光電轉換區域上方該透明電極中至 少一個部位的厚度是比該透明電極上其他面積的厚度更 -6- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _>裝 ----訂----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I444 ? 2 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員ΡΪ 五、發明說明（r ) 薄。同時最好是將一個光防護膜是形成於該透明電極上 除此該光電轉換區域上方面積以外的區域上。 根據本發明的第三槪念而對應到畫面傳輸型式或是全 畫面傳輸型式的一種固態影像裝置，包括：配置於半導 體基板上多數個光電轉換區域以及用於使每一個光電轉 換區域分開的多數個通路終止區域；以及透過一個第一 絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域以及該多數個通 路終止區域上方的一些透明電極；其中該固態影像裝置 也包括一個光防護膜，係形成於該透明電極上除此該光 電轉換區域上方表面以外的表面上。 根據本發明的第四槪念而對應到畫面傳輸型式或是全 畫面傳輸型式的一種固態影像裝置，包括：配置於半導 體基板上多數個光電轉換區域以及用於使每一個光電轉 換區域分開的多數個通路終止區域；以及透過一個第一 絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域以及該多數個通 路終止區域上方的一些透明電極；其中所形成落在該光 電轉換區域上方該透明電極的厚度是比該透明電極上另 一個面積的厚度更薄》 根據本發明的固態影像裝置，由於吾人是將一個反反 射膜配置於一個落在光電轉換區域上方位置上之透電極 表面的一個部位上，故會使透過透明電極及絕緣膜而抵 達光電轉換區域的光增加。結果，改良了其靈敏度。此 外，當反反射膜的折射指數是落在該透明電極與爲覆蓋 各該透明電極而形成的第二絕緣膜這兩個折射指數之間 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 / 4 4 4 4 1 2 A7 / 4 4 4 4 1 2 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（b ) 的一個中間折射指數時能夠防止光的全反射現象。 除了採用反反射膜之外，當吾人將透明電極中一個對 應到光電轉換區域的部位製造得比其他部位更薄時，會 增加光的透路射而導致改良了其靈敏度。換句話說，由 於本發明中透明電極除對應到光電轉換區域面積以外的 部位是很厚的，故較之爲了穿透率而依均勻薄膜形式形 成透明電極的習知裝置吾人能夠減小本發明裝置中的配 線阻抗。必然地，能夠防止讀取脈波的圓鈍化並防止傳 輸效率以及傳輸電荷數量的減少。此例中，必需使對應 到光電轉換區域之透明電極的厚度減到小於3 00毫微 米，且最好是使厚度落在150毫微米到200毫微米的範 圍內。若厚度太厚，低透射率會使靈敏度變差。膜厚度 與光接收單元面積之間存在著正比關係，若單元面積是 定常的則靈敏度會隨厚度的減小而增大，若靈敏度是定 常的則單元面積會減小。 當光防護膜是形成於例如通路終止區域上時，則入射 到通路終止區域上的光會受防護。如此，因爲防止入射 到某一光電轉換區域的光入射到相鄰的光電轉換區域上 而改良了裝置的解析度》 用來製造固態影像裝置之材料的實例包含用於半導體 基板的矽；用於（第一）絕緣膜的氧化矽、氮化矽、或 氮氧化矽：用於透明電極的多晶矽；用於反反射膜的氮 化矽、或氮氧化矽；用於（第二）絕緣膜的氧化矽；用 於光防護膜的像矽化鈦或矽化鎢之類或其他金屬構成的 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----^---..------ I少裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) /^4441 2 A7 B7 五、發明說明（ 尚融點金屬矽化物。例如，當以多晶矽用於透明電極， 以氮化矽或氮氧化矽用於反反射膜，並以氧化矽用於第 二絕緣膜時 > 從底部算起將這些層的折射指數組合形成 爲大槪5、大槪2、及大約1.45，這滿足了用於防止全 反射的條件》 一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉由離 子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型式的 部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式相反 之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區域：形 成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換區域 分開的通路終止區域：於該半導體基板上形成一個絕緣 膜；於該絕綠膜上形成一個透明電極：以及形成一個其 折射指數小於落在該透明電極的一個部位或整個表面上 之透明膜折射指數的反反射膜。於形成該反反射膜的製 造步驟中，最好是在該透明電極位於該#電轉換區域上 方的一個面積上形成此反反射膜。 另一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉由 離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型式 的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式相 反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換區 域分開的通路終止區域：於該半導體基板上形成一個絕 緣膜；於該絕緣膜上形成一個透明電極；以及去除該光 電轉換區域上方的一個透明電極使得該光電轉換區域上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公黧） (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂---------線一 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 444412 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/) 方一個部位或整個該透明電極的厚度比該透明電極其他 面積上的厚度更薄。此方法也包括其他歩驟.·去除該光 電轉換區域上方的一個透明電極使得該光電轉換區域上 方一個部位或整個該透明電極的厚度比該透明電極其他 面積上之厚度更薄的後續步驟；以及於該透明電極的一 個部位或整個表面上形成一個其折射指數小比該透明電 極之折射指數更小的反反射膜。 再一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉由 離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型式 的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式相 反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區域： 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換區 域分開的通路終止區域；於該半導體基板上形成一個絕 緣膜；於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電 極；於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜；藉由熱處 理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的部分形成 一個由該高融點金屬構成的矽化物；以及去除未轉化爲 金屬矽化物的該高融點金屬膜。 又一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉由 離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型式 的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式相 反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換區 域分開的通路終止區域；於該半導體基板上形成一個絕 -----mill· 1}^. ml— ^----I----線-^ 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用47國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4444 A7 B7 i、發明說明（？） 緣膜：於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電 極；於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜：藉由熱處 理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的部分形成 一個由該高融點金屬構成的矽化物；以及去除位於該光 電轉換區域上方的該高融點金屬膜或金屬矽化物。此方 法也可能包括的步驟有：在形成反反射膜之後於該透明 電極上形成一個高融點金屬膜；藉由熱處理法在高融點 金屬上一個與該透明電極接觸的部分形成一個由該高融 點金屬構成的矽化物：以及去除未轉化爲金屬矽化物的 該高融點金屬膜。此方法也可能包括的步驟有：在形成 反反射膜之後於該透明電極上形成一個高融點金屬膜； 藉由熱處理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的 部分形成一個由該高融點金屬構成的矽化物；以及去除 位於該光電轉換區域上方的該高融點金屬膜或金屬矽化 物。 ， 又另一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉 由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型 式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式 相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區 域；形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉 換區域分開的通路終止區域；於該半導體基板上形成一 個絕緣膜：於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明 電極：於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜；藉由熱 處理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的部分形 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) il 訂·!--丨， 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 一 1 Α7 Β7 ^444 ί 2 五、發明說明（、° ) 成一個由該高融點金屬構成的矽化物：去除位於該光電 轉換區域上方的該高融點金屬膜或金屬矽化物；以及形 成一個其折射指數小於位於該光電轉換區域上方該透明 電極表面上透明膜之折射指數的反反射膜。 一種製造固態影像裝置的方法包括的步驟有：藉由離 子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導電型式的 部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電型式相反 之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換區域；形 成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換區域 分開的通路終止區域；於該半導體基板上形成一個絕緣 膜；於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電極； 於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜：以及去除位於 該光電轉換區域上方的該金屬膜。此方法也包括的步驟 有：在形成反反射膜之後於該透明電極表面上澱積一個 金屬膜；以及去除位於該光電轉換區域上方的該金屬 膜·>此方法也包括的步驟有：在形成反反射膜之後形成 一個其折射指數小於位於該光電轉換區域上方該透明電 極表面上透明膜之折射指數的反反射膜。 利用本發明的製造方法，吾人能夠在不減低傳輸效率 或傳輸電荷下製造出一種其靈敏度和解析度更優良的固 態影像裝置。所製造出的固態影像裝置包括的器件有：（1) 含有一個形成於光電轉換區域上方由透明膜構成的很薄 部位，（2)含有一個形成於光電轉換區域上方透明電極上 的反反射膜，（3)含有一個形成於透明電極上除了光電轉 -1 2- 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 44 4 1 2 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（) 換區域上方面積之外區域的光防護膜，吾人能夠依（1)、 (2)及（3)的順序製造這些器件。此順序可以改變爲（1)、（3) 及（2)。 吾人能夠首先藉著在由多晶矽構成的透明電極上形成 一個高融點金屬膜，然後藉由熱處理法將高融點金屬膜 轉化成金屬矽化物，再藉由去除位於該光電轉換區域上 方該透明電極的一個面積上由高融點金屬膜構成的金屬 矽化物而製造出叔光防護膜。另一方面，吾人能夠藉由 在透明電極上澱積一·個金屬膜再去除位於該光電轉換區 域上方面積上的金颶膜而製造出此光防護膜》 圖式簡單銳明 第i圖係用以顯示一種根據本發明第一實施例中CCD 型式固態影像裝置之結構的平面圖示。 第2圖顯示的是沿第1圖之A-A線段所取的橫截面圖 示。 第3圖顯示的是沿第1圖之B -B線段所取吟橫截面圖 示。 第4 A-4D圖係用以顯示一種根據本發明第一實施例中 CCD型式固態影像裝置之製造程序的橫截面圖示》 第5圖係用以顯示一種根據本發明第二實施例中C CD 型式固態影像裝置之結構的橫截面圖示。 第6A-6D圖係用以顯示一種根據本發明第二實施例中 CCD型式固態影像裝置之製造程序的橫截面圖示。 第7圖係用以顯示一種由畫面傳輸系統操作之習知 CCD型式固態影像裝置之結構的橫截面圖示。 -13- -----------l·、袭 i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -;δ . m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4444 12 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（p) 第8A和8B圖係用以顯示如第7圖所示習知CCD型 式固態影像裝置之製造程序的橫截面圖示。 較佳實施例的說明 [第一實施例] 以下將參照第1-4圖說明本發明的第一實施例。 第1圖係用以顯示一種結構的平面圖示，特別是指一 種根據本發明第一實施例中CCD型式固態影像裝置的結 構。第2圖顯示的是一個橫截面圖示（沿第1圖之A-A 線段截取的），第3圖顯示的是一個橫截面圖示（沿第1 圖之B-B線段截取的），而第4A-4D圖係用以顯示一種 根據本發明第一實施例中CCD型式固態影像裝置之製造 程序的橫截面圖示。 如第1圖所示，根擄本發明之CCD型式固態影像裝置 的光接收部分包括有：朝橫向延伸的多數個透明電極· 沿每一個透明電極形成的多數個光電轉換區域2，以及 每一個都能使個別的兩個光電轉換區域分開的多數個通 路終止區域。 如第2圖所示，影像裝置的截面結構中包括有一個攙 雜有N-型雜質而形成於P-型矽基板上的N-型區域*且 此N-型區域會構成光電轉換區域2。將P+-型區域6形 成爲通路終止區域3，其中所含P-型攙雜物的濃度比基 板內攙雜物的濃度更高且是沿透明電極1而配置於兩個 鄰近的N-型區域之間。透明電極1是透過一個絕緣層（第 一絕緣層）而形成於基板4上。 -14- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -線： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（G) 用於光電轉換區域2的透明電極1厚度是比用於通路 終止區域3的透明電極厚度更薄，而反反射膜8是形成 於落在光電轉換區域2上方的薄透明電極上。此外，形 成整平層9 (第二絕緣層）以覆蓋住透明電極1及反反 射膜8。 於第一實施例中，每一個組件都是由像用於絕緣層7 的氧化矽膜、用於透明電極1的多晶矽、用於反反射膜 8的氮化矽（SiN)或氮氧化矽（SiON)膜、以及用於整平層 9的氧化矽膜之類各種材料構成的。透明電極I、反反 射膜8、以及整平層9的折射指數依序是大槪5、大槪2、 以及大約1.4 5 = 以下將參照第4A-4D圖說明上述CCD型式固態影像 裝置製程的實例。第4A-4D圖係用以顯示從第2圖的同 —側觀測到的橫截面圖示。 如第4A圖所示，於P -型矽基板4的表面上分則形成 N-型區域5及P+-型區域6以當作光電轉換區域2及通 路終止區域3。接著，在橫越整個表面澱積了氧化矽膜 而暨成絕緣層7之後，在橫越整個絕緣層7表面上形成 —個對應到透明電極上某一部位而厚度落在3 0 0到6 0 0 毫微米範圍內的多晶矽膜。令多晶矽膜接受圖案製作方 法的作用以便去除多晶矽上對應到光電轉換區域的部位 而於多晶矽上留下除光電轉換區域之外的其他部位（對 應到一個由數字10標示出的區域）。雖然最好是形成一 個厚多晶矽膜’除光電轉換區域以外多晶矽膜的適當膜 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • n ϋ 1 n ml a— n 一&1 I n F n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 444412 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（α) 厚度一般而言是落在300到600毫微米範圍內，因爲若 多晶矽膜的厚度是比800毫微米更厚，有時候膜的側壁 形狀會造成麻煩。 接著如第4B圖所示’其中有一個步驟是藉由橫越整 個表面澱積一個厚度爲2 00毫微米的多晶矽層而形成透 明電極1 ’以便得到除光電轉換區域上某一部位的薄膜 以外整體而言很厚的一個膜。 接著如第4C圖所示，藉由CVD之類的方法澱積一個 例如厚度爲50毫微米的氮化矽膜而形成一個反反射膜 接著如第4D圖所示，在位於光電轉換區域上方反反 射膜8(氮化矽膜）的特定面積上形成阻抗圖案1〗之後， 藉由利用此阻抗圖案當作覆罩執行氮化矽膜的蝕刻程序 以去除除光電轉換區域之外的氮化矽膜。因此，在一個 對應到透明電極1之光電轉換區域2的面積上留下反反 射膜。 最後，在去除阻抗圖案11之後，澱積一個氧化矽膜 以便橫越整個表面形成整平層9而得到第一實施例的 CCD型式固態影像裝置。 於本發明的CCD型式固態影像裝置中，由於反反射膜 8是形成於透明電極1內對應到光電轉換區域2的特定 表面上，故入射到光電轉換區域上的光透射率會比不含 反反射膜之習知裝置的光透射率更高。因此，改良了本 裝置的靈敏度》由於透明電極I使用的是多晶矽，反反 -1 6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） !, ·11ΜΗΗι:Γ 二 --------：----l·—)^--------訂---------線次丨1-----_--------------- (請先閲讀背面之注意事項再淡寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（π ) 射膜8使用的是氮化矽膜或是氮氧化矽膜，整平層9使 用的是氧化矽膜，且這些膜從底下開始排列的折射指數 爲大槪5、大槪2、及大約1.45，故可靠地防止了每一 層界面上的全反射並改良了光的透射率。 除上述效應之外，由於令透明電極上一個對應到光電 轉換區域2的部位比透明電極上的另一個部位更薄，故 防止了光的散射而這導致入射光的透射率以及固態影像 裝置的靈敏度得到改良。 此外本發明中，由於除光電轉換區域2以外所形成的 透明電極是比習知透明電極更厚，其中令此膜是均勻的 且橫越整個表面都是薄的，故能夠減小其配線阻抗。結 果，能夠防止脈波的圓鈍化現象且能夠防止傳輸效率或 傳輸電荷的減低》 如上所述，爲了在透明電極上制造一個對應到光電轉 換區域2的較薄部位，本發明的製造方法施行的步驟包 括在橫越除光電轉換區域2以外的整個表面上形成由多 晶矽構成而含圖案的膜之後橫越整個表面面積再-澱積此 多晶矽膜。取代上述方法吾人能夠使用的—種方法，係 首先橫越整個表面施加一個厚多晶矽’然後藉由去除對 應到光電轉換區域上某一部位的膜而形成一個薄多晶矽 膜。 [第二實施例] 以下將參照第5和6A-6D圖說明本發明的第二實施 例。 -17· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. --線，-5 1£ε 七紙張尺ϋ用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐〉 4 444 彳 2 A7 _ — ____ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4) 第5圖係用以顯示—種根據本發明第二實施例中cCd 型式固態影像裝置之畫面傳輸型式的橫截面圖示。第 6A-6D圖係用以顯示一種根據本發明第二實施例中cCd 型式固態影像裝置之製造程序的橫截面圖示。由於沿透 明電極橫軸方向的平面圖示和橫截面圖示是類似於第一 實施例中沿透明電極橫軸方向的平面圖示和橫截面圖 示’故省略其圖示。於第5和6圖中，與第2和4圖相 同的各組件都是由相同的標碼加以標示的。 於如第5圖所示根據本發明第二實施例之CC]D型式固 態影像裝置中，是將構成光電轉換區域2的N -型區域5 以及構成通路終止區域3的P+-型區域6形成於P-型矽 基板4上。此外，透過一個例如由氧化矽膜構成的絕緣 層（第一絕緣層）而將透明電極1形成於基板4上·> 由多晶矽形成透明電極1，並將位於通路終止區域上 , 方多晶矽表面的某一部位轉化成像矽化鈦及矽化鎢之類 由耐火金屬構成的矽化金屬層。這種矽化金屬層會形成 —個用於轉化通路終止區域的光防護膜。反反射膜是形 成於透明電極的一個對應到光電轉換區域上=形成整平 層9 (第二絕緣層）以覆蓋住反反射膜8以及光防護膜 12。本實施例中，可以使用與第一實施例相同的材料。 以下將參照第6A-6D圖說明上述CCD型式固態影像 裝置之製造方法的實例。 如第6A圖所示，於P-型矽基板4上形成N-型區域5 和P、型區域6，而區域5和6兩者則分別形成了光電轉 -1 S - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) II 訂--------線、 1 i 4^4412 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作拉印製 五、發明說明（π ) 換區域2及通路終止區域3。接著，在橫越整個表面形 成一個當作絕緣層7的氧化矽層之後，形成一個構成透 明電極而厚度落在3〇〇到600埃範圍內的多晶矽膜。接 著，爲了形成反反射膜8而例如藉由CVD法之類形成一 個厚度在50毫微米左右的氮化矽膜。最好是從降低其 阻抗的觀點形成一個厚多晶矽膜；不過，若多晶矽膜的 厚度是比8 0 0毫微米更厚，可能會破壞多晶矽的側壁。 所以，最好的厚度是落在300到600毫微米的範圍內。 如第6B圖所示，在將阻抗圖案11形成於爲了形成於 反反射膜（氮化矽層）上一個對應到光電轉換區域2的 部位上之後，施行蝕刻以去除除了爲阻抗膜1〗所覆蓋 面積之外的氮化矽膜。結果，只於覆蓋住光電轉換區域 2的面積上形成了反反射膜，而光電轉換區域2外側的 面積上則爲當作透明電極1的已露出多晶矽所覆蓋。 在去除阻抗圖案11之後，胗成像鈦或鎢之類其厚度 在50毫微米左右的高融點金屬膜13,如第6C圖所示》 如第6D圖所示，在600°C溫度下進行30分鐘左右的 熱處理會允許在透明電極之多晶矽與高融點金屬膜13 直接接觸的地方形成金屬矽化物，而包括像矽化鈦或矽 化鎢之類高融點金屬矽化物的光防護膜1 2是形成於通 路終止區域的上邊部分上》 最後，將未轉化爲金屬矽化物的高融點金屬去除並形 成構成整平層9的氧化矽膜。結果，得到了一種CCDS 式固態影像裝置。 -19- ------------}4--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 丨線，： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 44 4 ί 2 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（) 根據本發明第二實施例的CCD型式固態影像裝置也包 括一個在透明電極1表面與光電轉換區域2相遇的反反 射膜8，故得到與第一實施例相同的那些效應：使對光 電轉換區域的光透射率變得極高且改良了裝置的靈敏 度。 於本實施例的CCD型式固態影像裝置中，由於金屬砂 化物膜是形成於通路終止區域上方透明電極的某一部位 上|故通路終止區域上方多晶矽的膜厚度是比光電轉換 層的膜厚度更薄。不過，由於像矽化鈦或矽化鎢之類金 屬矽化物的特定阻抗是比多晶矽的阻抗更低，故矽化金 屬層不僅扮演著光防護膜12的角色，同時也補償了因 透明膜1厚度減小而增高的阻抗並減小了單位面積上的 特定阻抗。必然地，吾人能夠防止因高配線阻抗而產生 的脈波圓鈍化現象，且能夠防止傳輸效率或傳輸電荷數 量的減低。 本實施例的製造程序包括的步驟有：只在光電轉換區 域上形成一個反反射膜；在橫越整個表面澱積了一種高 融點金屬：在透明電極之多晶矽與高融點金屬直接接觸 的位置形成金屬矽化物•以便將光防護膜1 2選擇性地 形成於通路終止區域上。於下一個程序中去除落在未形 成金屬矽化物的面積上的高融點金屬膜。據此，這種製 造程序的合理之處是不需要將高融點金屬膜13製作成 圖案的程序。 吾人應該注意的是本發明並不受限於上述兩個實施 -20- -------,-----r --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · -線； !lll5lisg 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 444412 A7 一 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（θ ) 例，而是能夠在不偏離本發明所附申請專利範圍之架構 下有各種變型。本發明的固態影像裝置不僅適用於畫面 傳輸-型式或是全躉面傳輸-型式的固態影像裝置，而且 適用於包括像CMOS-型式或MOS-型式固態影像裝置、 以及光子耦合器之類光電轉換部位的光電轉換裝置。本 發明結構中所包括的器件有：（1)一個形成於光電轉換區 域上的反反射膜，（2)位於光電轉換區域上方透明電極的 厚度是比其他面積的厚度更薄，（3)—個形成於整個表面 除了光電轉換區域之外區域上的光防護膜。上述第一實 施例含有兩個器件（1)和（2)，而第二實施例則含有兩個 器件（1)和（3)。本發明的固態影像裝置並不受限於上述 實施例，且可能包含這三個器件中的任何一個或是可能 包含全部三個器件》 於上述第二實施例中，光防護膜是利用由高融點金屬 構成的金屬矽化物而形成的。不過，光防護膜也能夠由 其他金屬形成。此例中，雖然不需要採行用於形成金屬 矽化物的熱處理法，卻必需藉由圖案製作或照光微影方 法以去除覆蓋住光電轉換區域的一個金屬膜部位。於根 據第二實施例的製造程序中，是在形成反反射膜之後形 成光防護膜》不過，若光防護膜是藉由圖案製作程序而 形成的，則吾人也能夠先形成光防護膜然後再形成反反 射膜。 於上述各實施例中，是將反反射膜形成於全部三個相 鄰透明電極的上方。當採用一種用於驅動畫面傳輸-型式 -2 1 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線J! ilmlfr 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 444 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（>-) 之CCD型式固態影像裝置的方法時，吾人能夠以例如位 於一個透明電極底下的一個N-型區域當作光電轉換區 域’並以位於兩個透明電極底下的另一個N-型區域當作 電荷傳輸區域。於這種例子裡，吾人能夠只在位於光電 轉換區域上方之透明電極上覆被此反反射膜。 吾人也能夠使用除上述實施例中已說明的特定材料之 外的各種材料。例如，能夠以氧化鉬膜（Ta 2 0 5)或 :1^7((83,5的1^0彡）以取代氮化矽或是氮氧化矽膜當作反 反射膜。 符號說明 1,56···透明電極 2,51…光電轉換區域 3,53…通路終止區域 4,50…P-型矽基板 5,52…N-型區域 6,54…P +-型區域 7,55…絕緣層 8…反反射膜 9,57…整平層 10…其他部位 II…阻抗圖案 12…光防護膜 13…高融點金屬膜 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2町公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i « ·1 n u 丨丨丨—訂--I ---I -

Claims (1)

  1. i44412 A8 B8 C8 m 六、申請專利範圍 1. 一種固態影像裝置，其對應至畫面傳輸型式或全畫面 傳輸型式，其特徵爲其包括： 配置於半導體基板上的多數個光電轉換區域以及用於 將每一個光電轉換區域分開的多數個通路終止區域；以 及 透過一個第一絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域 以及許多數個通路終止區域上方的一些透明電極； 其中該固態影像裝置更包括一個反反射膜，係形成於 落在該光電轉換區域上方各該透明電極中的至少一個部 位之上。 2. —種固態影像裝置，其對應至畫面傳輸型式或全畫面 傳輸型式，其特徵爲其包括： 配置於半導體基板上的多數個光電轉換區域以及用於 將每一個光電轉換區域分開的多數個通路終止區域；以 及 透過一個第一絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域 以及許多數個通路終止區域上方的一些透明電極； 其中該固態影像裝置也包括一個反反射膜，其折射指 數是落在該透明電極與爲覆蓋各該透明電極而形成的第 二絕緣膜這雨個折射指數之間的一個中間折射指數，且 此反反射膜係形成於落在該光電轉換區域上方各該透明 電極中至少一個部位之上與覆蓋住該透明膜的第二絕緣 膜之間的一個界面上》 3 .如申請專利範圍第1項之固態影像裝置，其中落在該 -23- (請先間讀背面之注意ί項再填寫本頁) -於--------訂.丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 444412 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 光電轉換區域上方該透明電極中某一部位的厚度是比 該透明電極上其他面積的厚度更薄。 4. 如申請專利範圍第1項之固態影像裝置，其中該光防 護膜是形成於該透明電極上除此該光電轉換區域上方 面積以外的區域上。 5. —種固態影像裝置’其對應至畫面傳輸型式或全畫面 傳輸型式，其特徵爲其包括： 配置於半導體基板上的多數個光電轉換區域以及用於 將每一個光電轉換區域分開的多數個通路終止區域；以 及 透過一個第一絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域 以及許多數個通路終止區域上方的一些透明電極； 其中該固態影像裝置也包括： 一個光防護膜，係形成於該透明電極上除此該光電轉 換區域上方表面以外的表面上。 6. —種固態影像裝置，其對應至畫面傳輸型式或全畫面 傳輸型式 > 其特徵爲其包括： 配置於半導體基板上的多數個光電轉換區域以及用於 將每一個光電轉換區域分開的多數個通路終止區域；以 及 透過一個第一絕緣膜而形成於該多數個光電轉換區域 以及許多數個通路終止區域上方的一些透明電極； 其中所形成落在該光電轉換區域上方該透明電極的厚 度是比該透明電極上其他面積的厚度更薄。 -24- II--丨丨丨丨1丨丨^—装·!丨訂i丨丨丨！丨-1 1 (請先閱讀背面之注音¥項再^寫本頁) :|1鑒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 444412 A8 B8 C8 DS 經濟部智慧財轰荀員I-肖p.i 六、申請寻利範圍 7. —種製造固態影像裝置之方法，其特徵爲其包括以下 步驟： 藉由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； 於該半導體基板上形成一個絕緣膜： 於該絕緣膜上形成一個透明電極；以及 形成一個其折射指數小於落在該透明電極的一個部位 或整個表面上之透明膜折射指數的反反射膜。 8. 如申請專利範圍第7項之製造固態影像裝置之方法， 其中於形成該反反射膜的製造步驟中，最好是在該透 明電極位於該光電轉換區域上方的一個面積上形成此 反反射膜。 9. 一種製造固態影像裝置之方法，其特徵爲其包括以下 步驟 · 藉由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； -25- I I1S-!^ - - - ^ ^ .. ------------Γ、·^·ί— — 一訂---------線t--I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產笱員1·肖tbit ΡΪ 六、申請專利範圍 於該半導體基板上形成一個絕緣膜； 於該絕緣膜上形成一個透明電極：以及 去除該光電轉換區域上方的一個透明電極使得該光電 轉換區域上方一個部位或整個該透明電極的厚度比該透 明電極其他面積上的厚度更薄》 10. 如申請專利範圍第9項之製造固態影像裝置之方法， 其中該方法更包括以下步驟：去除該光電轉換區域上 方的一個透明電極使得該光電轉換區域上方一個部位 或整個該透明電極的厚度比該透明電極其他面積上之 厚度更薄的後續步驟：以及於該透明電極的一個部位 或整個表面上形成一個其折射指數小比該透明電極之 折射指數更小的反反射膜= 11. 一種製造固態影像裝置之方法，其特徵爲其包括以 下步驟： 藉由離子癉入法將半導體基板表面上一個具有第一導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； 於該半導體基板上形成一個絕緣膜； 於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電極； 於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜； 藉由熱處理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸 -26- I ϋΗ ' 1 -n n 1 n 1· n. n n .^1 fel n n 1« n^OJ «I n K I— D .^1 I n n n n n n n n. /1 I t— n f n n n n n - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格<210 X 297公釐） 4 4441 2 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧讨贫旁、，.pt 六、申請專利範圍 的部位形成一個由該高融點金屬構成的矽化物：以及 去除未轉化爲金屬矽化物的該高融點金屬膜。 12. —種製造固態影像裝置之方法，其特徽爲其包括以 下步驟： 藉由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； 於該半導體基板上形成一個絕緣膜； 於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電極； 於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜； 藉由熱處理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸 的部位形成一個由該高融點金屬構成的矽化物；以及 去除位於該光電轉換區域上方的該高融點金屬膜或金 屬矽化物》 1 3 .如申請專利範圍第7項之製造固態影像裝置之方法， 其中該方法更包括以下步驟： 在形成反反射膜之後； 於該透明電極上形成一個高融點金屬膜藉由熱處理法 在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的部分形成一個 由該高融點金屬構成的矽化物；以及 去除未轉化爲金屬矽化物的該高融點金屬膜。 -27- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -i 訂---------線、 li麵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4444^2 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作达中较 六、申請导利範圍 14. 如申請專利範圍第7項之製造固態影像裝置之方法， 其中該方法更包括以下步驟： 在形成反反射膜之後： 於該透明電極上形成一個高融點金屬膜藉由熱處理法 在高融點金屬上一個與該透明電極接觸的部分形成一個 由該高融點金屬構成的矽化物；以及 去除位於該光電轉換區域上方的該高融點金屬膜或金 屬矽化物。 15. —種製造固態影像裝置之方法，其特徵爲其包括以 下步驟： 藉由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第一導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； 於該半導體基板上形成一個絕緣膜； 於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電極； 於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜； 藉由熱處理法在高融點金屬上一個與該透明電極接觸 的部位形成一個由該高融點金屬構成的矽化物； 去除位於該光電轉換區域上方的該高融點金屬膜或金 屬矽化物；以及 龄成一個其折射指數小於位於該光電轉換區域上方該 -28- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) κ—、^' ----訂·-----•線a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） Α8 Β8 C8 D8 六 經濟部智慧讨轰苟|L it 4 44 4 1 2 申請專利範圍 透明電極表面上透明膜之折射指數的反反射膜。 16. —種製造固態影像裝置之方法，其特徵爲其包括以 下步驟： 藉由離子植入法將半導體基板表面上一個具有第—導 電型式的部位轉化成一個具有其導電型式與該第一導電 型式相反之第二導電型式的區域而形成多數個光電轉換 區域； 形成多數個具有第一導電型式而使該多數個光電轉換 區域分開的通路終止區域； 於該半導體基板上形成一個絕緣膜； 於該絕緣膜上形成一個由多晶矽構成的透明電極； 於該透明電極上澱積一個高融點金屬膜；以及 去除位於該光電轉換區域上方的該金屬膜。 1?·如申請專利範圍第7項之製造固態影像裝置之方法， 其中該方法更包括以下步驟： 在形成反反射膜之後； 於該透明電極表面上澱積一個金屬膜；以及 去除位於該光電轉換區域上方的該金屬膜。 18.如申請專利範圍第16項之製造固態影像裝置之方法， 其中該方法更包括以下步驟： 在形成反反射膜之後； 形成一個其折射指數小於位於該光電轉換區域上方該 透明電極表面上透明膜之折射指數的反反射膜。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I H .11 λ 1 |> 線.
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