I241711 九、發明說明： 【發明斫屬之技術領域】 本發明係關於一種固體攝像元件及其製造方法、以及固 體攝像元件之驅動方法。詳細而言，係關於具有遮光膜之 固體攝像元件及其製造方法、以及固體攝像元件之驅動方 法。 【先前技術】 CCD固體攝像元件及CM0S型固體攝像元件等之構造係 在形成有N型雜質區域之受光感測部之表面形成有p型之高 雜質濃度（p+)之正電荷儲存區域，亦即係使用所謂had(電 洞儲存二極體（Hole Accumulated Diode))感測器。 圖16顯示採用該HAD感測器之先前CCD固體攝像元件之 概略剖面圖。 該CCD固體攝像元件係在矽基板等半導體基體丨5丨上形 成有：構成光電轉換區域之N型半導體區域152、p型通道停 止區域（像素分離區域）153、P型半導體井區域154、N型傳 送通道區域155及P型讀取閘部162，進一步於光電轉換區域 之N型半導體區域152之表面形成有P+(P型之高雜質濃度） 之正電何儲存區域（電洞儲存層）156。藉由此等n型半導體 區域152及正電荷儲存區域（電洞儲存層）156而構成受光感 測部161。 於半導體基體15 1上經由閘極絕緣膜而形成有電荷傳送 電極15 8。 再者，於電荷傳送電極15 8上方，經由層間絕緣膜形成有 90666.doc 1241711 遮光膜159來覆蓋電荷傳送電極158，防止光人射於垂直傳 迗暫存器163,而在傳送中之信號電荷上產生雜訊。 該遮光膜159在受光感測部161上具有開口，使光入射於 受光感測部161。 而後藉由P型半導體井區域154及N型傳送通道區域155 與其上方之黾荷傳送電極158而構成垂直傳送暫存器。 私何傳达電極158形成自該垂直傳送暫存器163至讀取閘部 162。 垂直傳运暫存器163設於在垂直方向（圖16中垂直於紙面 之方向）上排列之受光感測部161之一側，成為帶狀之平面 形狀。垂直傳送暫存器163之一端連接有水平傳送暫存器， 不過圖上並未顯示。 此外，藉由在垂直方向之受光感測部161間亦同樣地形成 通道停止區域（像素分離區域）153，來分離各像素之受光感 測部161。 " 而後，多數個受光感測部161排列成矩陣狀，而構成ccd 固體攝像元件（如參照下述專利文獻丨）。 此種固體攝像元件通常在讀取問部162及垂直傳送暫存 Γ 上开y成層或數層包含多晶矽等之電荷傳送電極 158 〇 而後，控制讀取閘部162之電位與垂直傳送暫存器163之 包位刀別進行自受光感測部161 (特別是其光電轉換區域 152)向垂直傳送暫存器163讀取信號電荷及垂直傳送暫 器163傳送信號電荷。 90666.doc 1241711 此時 ，係控制通道停止區域 避免讀取電荷至在水平方/素分離區域）153之電位， 像素内。 向，亦即在圖中左右方向相鄰之 入射光於光電轉換區域（ 號電荷來儲存。 體區域叩中轉換成信 但是’近年來像素尺寸持續 質區域之mi ^ 口而，抹用先刖之雜 貝匕次之構造，固體攝像元件無法正常動作。 亦即，隨像素尺寸縮小，涵、音广， ^ 通道停止區域（像素分離區 域）153、垂直傳送暫存器163、士志 喝取閘部162、光電轉換區 域（N型半導體區域）152 、 <谷個电位相互受到二次元調制之 影響’模糊特性、讀取特柯 -. 貝取特1± '像素分離特性及雜訊特性均 不易保持與先前相同之水準。 如讀取閘部162之寬度變窄時，受到垂直傳送暫存号 163、光電轉換區域152之影響，讀取閘部162之電位降低。 因而導致模糊特性惡化。為防止其惡化，增加光電轉換區 域152之電位時，讀取電壓升高，導致電荷讀取特性惡化。 此外，如通道停止區域（像素分離區域）153變窄時，與讀 取閑部162之電位同樣地，因二次元調制之影響造成電料 低，結果導致像素分離特性惡化。 再者，隨光電轉換區域152之尺寸縮小，而不易確保飽和 信號量之特性，因而需要製作更淺之光電轉換區域152，此 時光電轉換區域152表面之正電荷儲存區域（電洞儲存 層）156之電位降低，雜訊成分之電子對電洞之捕捉概率降 低’而導致雜訊成分增加。 90666.doc 1241711 '、’止此種情況，而增加正電 層）156之P型雜f濃度時，相 洞錯存 高，導致讀取特性亞 項取閘部162之電位升 域)153之電位亦升高 。域(像素分離區 分離區域）153盥$ t #、、，I + 、停止Ε域（像素 〇 ί直傳迗暫存器163 擊穿等而造成雜訊成分增加。 w日強因雪崩 對於上述問題檢討出以 上施加特定之電麼”，構成=.如猎由在遮光膜⑼ 構成可改變通道停止區域（像责八 離區域)153、讀取閘部162 '、刀 何傾存S域（電洞儲存 層）156之各個電位深度，如於模糊特性 '像素分離特性及 :則寺性惡化時，藉由在遮光膜159上施加負電壓信號，於 5買取特性惡化時，藉由在遮光膜159上施加正電壓信號，可 有效確保模糊特性、讀取特性、像素分離特性及雜訊特性 之方法（如參照下述專利文獻2)。 (專利文獻1) 特開2002-252342號公報（段落編號[0〇21]，圖3) (專利文獻2) 特開2002-51267號公報 此外，IT(Interline)型之固體攝像元件，除光電轉換部之 開口外，為求全面地抑制塗污（Smear)，而形成有銘等金屬 製之遮光膜（如參照下述專利文獻3)。其遮光膜通常連接於 地線（GND)。 (專利文獻3) 特開2001-345437號公報（第3-4頁，圖1) 90666.doc 1241711 但是，圖16所示之CCD固體攝像元件構成在遮光膜159上 施加電壓信號時，依各部分之設計條件（寬度、深度及雜質 》辰度等）’不易同時滿足雜訊特性與讀取特性。 此因，如前所述，基於防止光入射於垂直傳送暫存器i 63 之目的，係形成遮光膜159伸出於受光感測部161表 面之P+ if J 1 ：)()上 之正電荷儲存區域（電 藉此，如藉由在遮光膜159上施加負電壓信號，提高正電 荷儲存區域（電洞儲存層）156之電位，以提高雜訊成分之電 子對電洞之捕捉概率，來謀求改善雜訊特性時，藉由在適 道V止區域（像素分離區域）153側，於傳送通道區域 與P+之正f荷儲存區域（電洞儲存層）156之間，或是N型半 導體區域152與P+之正電荷健存區域（電洞儲存層）156之間 產生大電場，可能因雪崩擊穿等產生許多雜訊成分，而無 法獲得充分之雜訊特性。 」IV讀取閘部162側，亦可能因在遮光膜159上施加負 屯壓U ’導致讀取間部162之電位升高，讀取電壓變大， 而無法獲得充分之讀取特性。 π卜士減沙正電荷儲存區域（電洞儲存層）156之ρ型雜 質濃度時，雖钱％ & ^ ^ 〜⑼取特性提高，但是導致雜訊特性惡化。 ，^、目體攝像元件之單位像素尺切，㈣成正 電荷儲存區於形成正 處理存層）之Ρ+層時，因離子佈植方法及熱 電極之下方及：響，Ρ+層會擴散至形成感測器開口之讀取 良影塑。“電極之下方。如此對感測器特性造成不 90666.doc -10- 1241711 如圖28所示’上述感測部214之p+層216擴散至電極 212(讀取電極212R)之下方（讀取閘極221)時，讀取電壓上 昇，對驅動電壓之動作範圍減少。此外，p+層2丨6擴散至水 平方向鄰接像素側之垂直暫存器之電極2丨2(傳送電極 2 12T)之下方時，減少垂直暫存器231之有效區域，垂直暫 存裔2 3 1之處理電荷量減少。 、其對策係於形成P層2 1 6時佈植離子時，使用掩模等，自 感測部2M之開口端離開地佈植?型雜質離子時，感測部2“ 表面之依附（Pinning)減弱，暗電流增加，暗時之瑕庇（所謂 疒）曰加因此，P層216不進入包含讀取電極及傳送 電極之電極212下方’雖欲形成接觸於電極212端，但是由 於P型雜質容易擴散而不易實現。 /求解決上述問題，本發明提供_種藉由均衡地提高雜 π特ί·生及取特性’而具有充分之雜訊特性及讀取特性之 固體攝像元件及其製造方法。 j外、，本發明在提供—種可強化感測部之依附，減少暗 $並減夕暗時之白瑕疵之高品質之固體攝像元件及盆 驅動方法，以及其製造方法。 午及其 【發明内容】 =之固體攝像元件係在構成像素之受光感測部之_ 、二、&叉光感測部讀取信號電荷用之電極，並 光膜以覆盍攝像區域之受光感測部 光膜上施加特定> + ^ 次構成在该起 換區域之第信號’在構成受光感測部之先電· 弟ν電型之半導體區域表面之中央部形成有負 90666.doc -11 - 1241711 之半導體區域，並在第一導電型之半導體區域表 面之電極側端部及其相反側之像素分離區域側端部形成有 雜質濃度低於第二導電型之半導體區域之區域。 本發明之EJ體攝像元件係在構成像素之受域測部之一 :配置有自該受光感測部讀取信號電荷或傳送讀取之信號 :荷之第-電極’在電極之受光感測部側設有與第一電極 :性獨立之其他電極，構成在該其他電極上施加特定電壓 ^號在構成文光感測部之光電轉換區域之第一導電型之 半導體區域表面之中央部形成有第二導電型之半導體區 5、並在第|電型之半導體區域表面之第一電極側之端 部及其相反側之像素分離區域側端部形成有雜質濃度低於 第二導電型之半導體區域之區域。 、，本I明之固體攝像疋件具有：光電轉換部，其係依據受 光量而生成電荷；A電荷儲存部，其係自該光電轉換部接 收藉由讀取電極所讀取之電荷；光電轉換部包含：第一導 電型之第一雜質區域，及形成於該第一雜質區域上部之第 一^私型之第二雜質區域；在該第二雜質區域與電荷儲存 部之間形成有濃度低於第二雜質區域之第二導電型之第三 雜質區域及第四雜質區域。 本發明之固體攝像元件之製造方法在製造固體攝像元件 時，該固體攝像元件係在構成像素之受光感測部之一側設 有自該受光感測部讀取信號電荷用之電極，並形成遮光膜 以覆蓋攝像區域之受光感測部以外區域，構成在該遮光膜 上施加特定之電壓信號，在構成受光感測部之光電轉換區 90666.doc -12- 1241711 5、第‘电型之半導體區域表面之中央部形成有第二導 電型之半導體區域，係於形成第一導電型之半導體區域 分別在該第一導電型之半導體區域表面之中央部形成 弟一導電型之半導體區域，及在該第一導電型之半導體區 域表面之電極側端部及其相反側之像素分離區域側端部形 成雜質濃度低於第二導電型之半導體區域之區域。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合元件傳送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在該感測部上開 口’而覆蓋該感測部側之非光電轉換部之遮光膜，且前述 遮光膜係連接於直流電源者。或是前述遮光膜係連接於脈 衝產生電源者。 本發明之固體攝像元件之驅動方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在該 感測部上開口’而覆蓋該感測部側之整個非光電轉換區域 之遮光膜，且係於讀取前述固體攝像元件時，在前述遮光 膜上施加直流電壓之驅動方法。或是於讀取前述固體攝像 元件時，在前述遮光膜上施加脈衝電壓之驅動方法。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合㈣傳送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在該感測部上開 口 ’而覆蓋該感測部側之非光電轉換區域之遮光膜，前述 遮光膜連接於直流電源，前述感測部在前述固體攝像元件 之讀取電極及鄰接之像素之傳送電極之間設有偏置區域。 或是前述遮光膜連接於脈衝產生電源，前述感測部在前述 固體攝像元件之讀取電極及鄰接之像素之傳送電極之間設 90666.doc -13- 1241711 有偏置區域。 本赉明之固體攝像元件之製造方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在該 感測部上開口，而覆蓋前述固體攝像元件之感測部側之非 光電轉換區域之遮光膜，前述遮光膜連接於直流電源或脈 衝產生電源，形成前述感測部之步驟具備以下步驟：在讀 取閘極與鄰接之像素之電荷結合元件之通道停止層之間形 成η型擴散層；及將前述讀取閘極側及前述鄰接之像素之通 道停止層側之前述η型擴散層作為偏置區域，藉由離子佈植 法，而在前述η型擴散層之上層形成ρ型擴散層。 【實施方式】 本發明之固體攝像元件係在構成像素之受光感測部之一 側設有自該受光感測部讀取信號電荷用之電極，並形成遮 光膜以覆蓋攝像區域之受光感測部以外區域，構成在該遮 光膜上施加特定之電壓信號，在構成受光感測部之光電轉 換區域之第一導電型之半導體區域表面之中央部形成有第 一導電型之半導體區域，並在第一導電型之半導體區域表 面之電極側端部及其相反側之像素分離區域側端部形成有 雜質激度低於第二導電型之半導體區域之區域。 此外’本發明之構造係在上述固體攝像元件中，電壓信 號係施加DC偏壓與時脈脈衝（cl〇ck pulse)之其中一個或兩 者。 ’ 此外’本發明之構造係在上述固體攝像元件中，於受光 感測部之一側設有傳送讀取之信號電荷之電荷傳送部，電 90666.doc -14- 1241711 極兼電荷傳送部之電荷傳送電極。 此外本發明之構造係在上述固體攝像元件中，受光感 、f5第一導笔型之半導體區域係與受光感測部上之遮光 膜之開口自對準而形成。 /采用上述本發明之固體攝像元件構造，藉由構成在遮光 馭上施加特定之電壓信號，自遮光膜產生輔助性電場，可 降低自％光感測部帶來之二次元調制之影響，藉此，各部 之電位為可變，可藉由施加電壓信號來修正電位。 此外，由於在構成受光感測部之光電轉換區域之第一導 电型之半導體區域表面，藉由在其電極側之端部及其相反 ί 2像素为離區域側之端部，形成有雜質濃度低於中央部 之第一導電型之半導體區域之區域，可修正受光感測部表 面端部之電位深度，因此可在電極側降低讀取電壓，並且 在像素分離區域側減弱電場，抑制因雪崩擊穿等而產生之 雜訊。 本t明之固體攝像元件係在構成像素之受光感測部之一 置有自該受光感測部讀取信號電荷或傳送讀取之信號 :荷之第電極’在電極之受光感測部側設有與第一電極 ^生獨立之其他電才亟’構成在該其&電極上施加特定電壓 ^就，在構成受光感測部之光電轉換區域之第一導電型之 =導體區士或表面之中央部形成有第二導電型之半導體區 I並在第^毛型之半導體區域表面之第一電極側之端 :及其相反側之像素分離區域側端部形成有雜質濃度低於 第二導電型之半導體區域之區域。 90666.doc -15 - 口41711 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中施加電壓 h號之DC偏壓與時脈脈衝之其中之一或兩者。 、此外本發明之構造係在上述固體攝像元件中，於受光 感測部之一側設有傳送讀取之信號電荷之電荷傳送部，第 一電極係電荷傳送部之電荷傳送電極。 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中，受光感 測部之第^ ^電型之半導體區域係與其他電極之端緣自對 準而形成。 斤採用上述本發明之固體攝像元件構造，藉由構成在設於 第一電極之受光感測部側之其他電極上施加特定之電壓信 號’自該其他電極’在第—電極與受光感測部之間產生輔 助1±私％，可降低自受光感測部帶來之二次元調制之影 響，藉此，各部之電位為可變，可藉由施加電壓信號來修 正電位。 此外，由於在構成受光感測部之光電轉換區域之第一導 電型之半導體區域表面，藉由在其電極側之端部及其相反 狀像素分離區域側之端部，形成有雜質濃度低於中央部 之第一導電型之半導體區域之區域，可修正受光感測部表 鈿卩之电位深度，因此可在電極側降低讀取電壓，並且 在像素分離區域側減弱電場，抑制因雪崩擊穿等而產生之 雜訊。 2發明之固體攝像元件具有：光電轉換部，其係依據受 光里而生成電荷；及電荷儲存部，其係自該光電轉換部接 收藉由讀取電極所讀取之電荷；光電轉換部包含：第一導 90666.doc _ 16 - 1241711 電2第—雜質區域，及形成於該第—雜質區域上部之第 型之弟二雜質區域；在該第二雜質區域與電荷儲存 部之間形成右、、貧# & ^ ^ # 彳者存 /又低於弟二雜貝區域之第二一 雜質區域及第四雜質區域。 之弟二 取^另^發明之構造係在上述固體攝像元件中具有與讀 电另外所形成之電壓施加部，第 第一 布雊貝&域係鄰接於 二二广而形成，電麼施加部至少在第三雜質區域内 鈿加包壓，來控制第三雜質區域之電位。 ，用上述本發明之固體攝像元件之構造，藉由在光電轉 換口P上部之第二雜質P々盘 弟雜π域與^了儲存部之間形成有濃度低 ——雜貝區域之第二導電型之第三雜質區域及第四雜質 區域’可修正光電轉換部上部之端部之電位深度，因此可 降低讀取電壓。 士本發明之固體攝像元件之製造方法在製造固體攝像元件 了 4□體攝像π件係在構成像素之受光感測部之一側設 有自，受光感測部讀取信號電荷用之電極，並形成遮光2 以覆蓋攝像區域之受光感測部以外區域，構成在該遮光膜 、也力特定之電壓^號’在構成受光感測部之光電轉換區 域第‘包型之半導體區域表面之中央部形成有第二導 電型之半導體區域，係於形成第一導電型之半導體區域 分別在該第-導電型之半導體區域表面之中央部形成 第一‘電型之半導體區域，及在該第一導電型之半導體區 域表面之電極侧端部及其相反側之像素分離區域側端部形 成雜質濃度低於第二導電型之半導體區域之區域。 90666.doc -17- 1241711 此外本發明於上述固體攝像元件之製造方法中，於分別 形成第一導電型之半導體區域及雜質濃度低於該第二導電 型之半導體區域之區域時，係區分成··向電極側之端部佈 植離子，與向其相反側之像素分離區域側之端部佈植離子 來進行離子佈植。 此外，本發明於上述固體攝像元件之製造方法中，係在 $成第一導電型之半導體區域後形成遮光膜，並於受光咸 測部上之遮光膜上形成開口部，將該遮光膜用作掩模進& 離子佈植，而形成第二導電型之半導體區域。 採用上述本發明之固體攝像元件之製造方法，製造構成 在遮光膜施加特定之電壓信號，如上所述，各部之電位為 可變，可藉由施加電壓信號修正電位之固體攝像元件時， 係於形成第-導電型之半導體區域後，藉由分別在該第一 導電型之半導體區域表面之中央部形成第二導電型之半導 ，區域，及在該第一導電型之半導體區域表面之電極側端 =及其相反侧之像素分離區域側端部形成雜質濃度低於第 導電型之半‘體區域之區域，如前所述，可製造可形成 ㈣正受光感測部表面之端部之電位深度，可在電極側降 2咳取电壓，亚且在像素分離區域側減弱電場，抑制因雪 崩擊牙等而產生之雜訊構造之固體攝像元件。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合元件傳送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感測部上設置 開口部’而覆蓋感測部側之非光電轉換部之遮光膜，且遮 光膜連接於直流電源。 90666.doc 1241711 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中，形成數 層遮光膜’數層之第一遮光膜在感測部上設置開口部，而 覆蓋感測部側之非光電轉換區域且接地，數層之第二遮光 膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之遮光膜上，並 形成自第遮光膜之開口部之一邊側向感測部伸出，且連 接於直流電源。 “採用上述本發明之固體攝像元件之構造’可藉由在遮光 膜上施加電麼來抑制產生雜㉝。再I，由於遮光膜連接於 直流電源，因此可強化感測部表面之依附。此外，於傳送 電何時，可藉由施加負電壓，提高讀取閘極之電位障壁， 可提高模糊特性。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合元件#送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感測部上形成 ]卩而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之遮光膜，且 遮光膜連接於脈衝產生電源。 卜本务明之構造係在上述固體攝像元件中，形成數 曰遮光膜數層之第一遮光膜在感測部上設置開口部，而 覆盖感測部側之非光電轉換區域且接地， 膜經由料膜而形成於㈣^域下層之遮光 $成自第-遮光膜之開σ部之—邊側向感測部伸出，且連 接於脈衝產生電源。 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中，於讀取 電極側形成第二遮光膜。 、 採用上述本發明之固體攝像元件之構造，可藉由在遮光 90666.doc -19- 1241711
膜上施加電遷來抑制產味 -^ I r- T + ^丨利座生雜讯。亚猎由遮光臈連接於脈衝 產生电源’可於遮光膜上施加與讀取脈衝同步之脈衝，因 此了辅助續取並降低讀取電遷。 本發明之固體攝像元件之驅動方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感 測部上開π ’而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之遮光 膜’且係於讀取前述固體攝像元件時，在遮光膜上施加直 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件之驅動方法 中，形成數層遮光膜，數層之第一遮光膜在感測部上形成 開:部，而覆蓋感測部側之非光電轉換區域且接地，數層 之第二遮絲經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之^ 光膜上’並形成自第一遮光膜之開口部之一邊側向感測部 伸出’且施加直流電壓。 採用上述本發明之固體攝像元件之_方法，可藉由在 遮光膜上施加電壓來抑制產生雜訊。再者，於讀取㈣攝 像讀時，心係在遮光膜上施加直流電壓，因此可強化 =測部表面之依附。此外，於傳送電荷時，可藉由施加負 電壓’提高讀取閘極之電位障壁，可提高模糊特性。 本發明之固體攝像元件之驅動方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部Μ轉換所獲得之電性”，並係具備在感 測部上形成開口部’而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之 遮光膜，且係於讀取固體攝像元件時，在遮光膜上施加脈 衝電壓。 90666.doc -20- 1241711 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件之驅動方法 中，形成數層遮光膜，數層之第一遮光膜在感測部上形成 開口部，而覆蓋感測部側之非光電轉換區域且接地，數層 之第一遮光膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之遮 光膜上，並形成自第一遮光膜之開口部之一邊側向感測部 伸出，且施加脈衝電壓。 此外，本發明之構造係於上述固體攝像元件之驅動方法 中，進一步於讀取電極側形成第二遮光膜。 採用上述本發明之固體攝像元件之驅動方法，可藉由在 遮光膜上施加電壓來抑制產生雜訊。再者，於讀取固體攝 像7G件呀，藉由在遮光膜上施加脈衝電壓，可辅助讀取並 降低讀取電壓。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合元件傳送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感測部上形成 開口部，而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之遮光膜，且 遮光膜連接於直流電源，感測部在與固體攝像元件之讀取 閘極及鄰接之像素之通道停止層之間設有偏置區域。 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中，形成數 層遮光膜’數層之第一遮光膜在感測部上形成開口部，而 覆蓋感測部側之非光電轉換區域且接地，數層之第二遮光 膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之遮光膜上，並 形成自第一遮光膜之開口部之一邊側向感測部伸出，且連 接於直流電源。 採用上述本發明之固體攝像元件之構造，由於感測部係 90666.doc -21 - 1241711 在與固體攝像元件之讀取閘極及鄰接之像素之通道停止層 之間設有偏置區域，感測部之p型層不致擴散至讀取閑極 側，因此可降低讀取電麼，擴大對驅動電廢之動作範圍。 此外，由於p型層錢擴散至水平方向之鄰接像素側之垂直 暫存器之傳送電極下方（通道停止層側），因此可確保垂直暫 存裔之有效區域，可確保垂直暫存器之處理電荷量。此外， 藉由在遮光膜上施加電壓，可抑制產生雜訊。再者，由於 遮光膜係連接於直流電源，因此可強化感測部表面之依 附此外，於傳送電荷時，藉由施加負電壓，可提高讀取 閘極之電位障壁，可提高模糊特性。 本發明之固體攝像元件係藉由電荷結合元件傳送以感測 部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感測部上形成 開口部’而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之遮光膜，且 遮光膜連接於脈衝產生電源，感測部在與固體攝像元件之 靖取閘極及一接之像素之通道停止層之間設有偏置區域。 此外，本發明之構造係在上述固體攝像元件中，形成數 層遮光膜’數層之第-遮光膜在感測部上形成開Π部，而 覆蓋感測部側之非光電轉換區域且接地，數層之第二遮光 膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之遮光膜上，並 $成自帛遮光膜之開口部之一邊側向感測部伸&，且連 接於脈衝產生電源。 此外’本發明之構造係在上述固體攝像元件中進一步於 讀取電極側形成有第二遮光膜。 、 採用上述本务明之固體攝像元件之構造，由於感測部係 90666.doc -22- 1241711 在與固體攝像元件之讀I鬧極及鄰接之像素之通道停止層 之間設有偏置區域，感測部之p型層不致擴散至讀取閘極 側，因此可降低讀取電壓，擴大對驅動電屢之動作範圍。 此外，由於p型層不致擴散至水平方向之鄰接像素側之垂直 暫存裔之傳运電極下方（通道停止層側），因此可確保垂直暫 存器之有效區域，可確保垂直暫存器之處理電荷量。此外， 藉由在遮光膜上施加電壓，可抑制產生雜訊。再者，由於 可藉由遮光膜連接於脈衝產生電源，在遮光膜上施加與讀 取脈衝同步之脈衝，因此可辅助讀取，並降低讀取電壓。 本發明之固體攝像元件之製造方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感 測部上形成開口部，而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之 遮光膜，遮光膜連接於直流電源，且形成感測部之步驟具 備以下步驟··在讀取閘極與鄰接之像素之電荷結合元件之 通道停止層之間形成n型擴散層；及將讀取閘極側及鄰接之 像素之通道停止層側之11型擴散層作為偏置區域，藉由離子 佈植法，而在η型擴散層之上層形成ρ型擴散層。 此外，本發明形成在上述固體攝像元件之製造方法中具 備以下步驟：形成經由絕緣膜而在感測部側之非光電轉換 區域上覆盍遮光膜之第一遮光膜後，在感測部上之第一遮 光膜上形成開口部；及在第一遮光膜上，經由絕緣膜，自 第一遮光膜開口部之一邊側向感測部伸出而形成第二遮光 膜。 採用上述本發明之固體攝像元件之製造方法，由於係將 90666.doc -23- 1241711 頃取閘極側及鄰接之像素之通道停止層側之η型擴散層作 為偏置區域，並藉由離子佈植法而在η型擴散層之上層形成 Ρ型擴散層’因此所形成之ρ型擴散層係形成與讀取閘極及 ㈤接之像素之通道停止層僅分離偏置區域部分之狀態。因 而感測部之ρ型層不致擴散至讀取閘極側，因此可降低讀取 笔C 可擴大對驅動電壓之動作範圍。此外，由於ρ型層不 致擴散至水平方向之鄰接像素側之垂直暫存器之傳送電極 下方（通道停止層側），因此可確保垂直暫存器之有效區域， 可確保垂直暫存器之處理電荷量。再者，藉由在遮光膜上 施加電壓，可抑制產生雜訊。此外，由於遮光膜係連接於 直流電源，因此可強化感測部表面之依附。此外，在傳送 電荷時，藉由施加負電壓，可提高讀取閘極之電位障壁， 而可提高模糊特性。 本發明之固體攝像元件之製造方法係藉由電荷結合元件 傳送以感測部光電轉換所獲得之電性信號，並係具備在感 測部上形成開口部，而覆蓋感測部側之非光電轉換區域之 遮光膜，遮光膜連接於脈衝產生電源，且形成感測部之步 驟具備以下步驟：在讀取閘極與鄰接之像素之電荷結合元 件之通道停止層之間形成η型擴散層；及將讀取閘極側及鄰 接之像素之通道停止層側之擴散層作為偏置區域，藉由 離子佈植法，而在n型擴散層之上層形成ρ型擴散層。 此外，本發明形成在上述固體攝像元件之製造方法中具 備以下步驟：形成經由絕緣膜而在感測部側之非光電轉換 區域上覆蓋遮光膜之第一遮光膜後，在感測部上之第一遮 90666.doc -24- 1241711 經由絕緣膜，自 而形成第二遮光 光膜上形成開口部.万力 j °丨，及在第一遮光膜上， 第一遮光膜開口都夕 ,,, 汗J U #之一邊側向感測部伸出 膜。 ，外纟务明於上述固體攝像元件之製造方法中進一步 於讀取電極側形成第二遮光膜。 -採用上述本發明之固體攝像元件之製造方法，由於係將 讀取間極側及鄰接之像素之通道停止層侧之η型擴散層作 為偏置區域，並藉由離子佈植法而在η型擴散層之上層形成 ρ型擴散層’因此所形成之Ρ型擴散層係形成與讀取閘極及 鄰接之像素之通道停止層僅分離偏置區域部分之狀態。因 而感測部之ρ型層不致擴散至讀取閘極側，因此可降低讀取 電遷’可擴大對驅動電塵之動作範圍。此外，由於ρ型層不 致擴散至水平方向之鄰接像素側之垂直暫存器之傳送電極 下方（通道停止層側），因此可確保垂直暫存器之有效區域， 了確保垂直暫存器之處理電荷量。再者，藉由在遮光膜上 施加電壓，可抑制產生雜訊。此外’藉由遮光膜連接於脈 衝產生電源，可在遮光膜上施加與讀取脈衝同步之脈衝， 因此可辅助讀取，並降低讀取電壓。 圖1顯示本發明一種實施形態之固體攝像元件之概略構 造圖（剖面圖）。本實施形態係將本發明應用於CCD固體攝像 元件者。 該固體攝像元件係在矽基板等半導體基體！上形成有··構 成光電轉換區域之第一導電型之半導體區域，亦即型半 導體區域2 ;第二導電型，亦即如ρ型之通道停止區域（像素 90666.doc -25- 1241711 分離區域)3;P料導體井區域4;第-導電型亦即如N型之 傳达通道區域5，及第二導電型亦即如p型之讀取閑極部 ^2’進一步在光電轉換區域之n型半導體區域2表面形成有 —亦即如p型之正電荷儲存區域（電洞儲存層）。藉 由此等N型半導體區域2及正電荷儲存區域（電洞儲存層鳩 成受光感測部11。 在半導體基體U經由㈣絕緣膜形成有電荷傳送電極 8。進—步，於該電荷傳送電極8上方，經由層㈣緣膜形 成有遮光膜9來覆蓋電荷傳送電極8，防止光入射於傳送通 道區域5等，而在傳送中之信號電荷上產生雜訊。 X遮光膜9在叉光感測部J工上具有開口，使光入射於受光 感測部11。 而後藉由1>型半導體井區域4及N型之傳送通道區域5與 ^上方之私荷傳送電極8構成垂直傳送暫存器13。電荷傳送 電極8自該垂直傳送暫存器13形成至讀取閘極部丨2。 垂直傳廷暫存器13設於在垂直方向（圖1中垂直於紙面之 方向）上亚列之受光感測部11之一側，形成帶狀之平面形 狀。垂直傳送暫存器13之一端連接水平傳送暫存器，不過 圖上並未顯示。 此外’藉由在垂直方向之受光感測部丨丨間亦同樣地形成 通道停止區域（像素分離區域）3，來分離各像素之受光感測 部11。 而後’多數個受光感測部11排列成矩陣狀，來構成固體 攝像元件。 90666.doc -26- 1241711 此外，依需要在遮光膜9上方形成彩色濾光器及晶載微透 鏡等。 _ 本實施形態構成可在遮光膜9上施加電壓V。 施加於該遮光膜9上之電壓v如為脈衝電壓及一定之偏壓 等，並依所需之特性，施加正電位、接地電位或負電位。 另外，圖1係模式顯示在各遮光膜9上施加電壓V，不過實 際上因各遮光膜9係連接形成，因此在攝像區域之周邊部二 接配線即可。 再者，本實施形態之固體攝像元件中，特別是藉由中央 邛之同雜貝》辰度（P )之正電荷儲存區域（電洞儲存層）4與讀 取閘極部12近旁及通道停止區域(像素分離區域)3近旁：： 雜質濃度（p — )之正電荷儲存區域（電洞.儲存層）ig構成正電 荷儲存區域（電㈣存層），其係構成受光錢部丨丨之表面。 單純減少整個正電荷儲存區域之P型雜質濃度時，如前所 述，雖提高讀取特性，但是雜訊特性惡化。 而本實施形態藉由減少讀取閘極部12近旁及通道停止區 域（像素分離區域）3近旁之正電荷儲存區域之P型雜質濃 度’形成低雜質濃度（P-)之正電荷儲存區域ig，則可同時 提高讀取特性及雜訊特性。 、曲讀取閘極部12近旁之正電荷儲存區域ι〇(ι〇α)〇型雜質 /辰度減少至可獲得讀取電壓之降低效果的程度。 μ 貝取閘極邛1 2之電位不易受到正電荷儲存區域6 10(10Α)之影響，而提高讀取特性。 ， 匕外雜Λ特性亦藉由在遮光膜9上施加電壓V，固定最 90666.doc -27- 1241711 上表面之正電荷儲存區域1〇(1〇Α)之電位，因此不產生雜訊 特性之惡化。 此外，藉由減少通道停止區域（像素分離區域）3近旁之正 電荷儲存區域之P型雜質濃度，形成低雜質濃度（P-)之正電 荷儲存區域1〇(1〇Β)，於讀取信號電荷時，自通道停止區域 (像素分離區域）3至垂直傳送暫存器18之電場減弱，而可抑 制因雪崩擊穿等而產生雜訊成分。 另外，在圖上未顯示之鄰接於垂直方向之像素間（圖1之 近方及遠方），亦有電荷傳送電極8及通道停止區域（像素分 離區域）3，不過，因該部分未設置電荷傳送部（垂直傳送暫 存為13) ’所以因二次元調制之影響而電位變動造成之特性 惡化少。因此，在鄰接於垂直方向之像素間之通道停止區 域（像素分離區域）3側，亦可不形成低雜質濃度之正電荷儲 存區域（電洞儲存層）1 〇。 施加於遮光膜9之電壓v如前所述，如為一定之偏壓及脈 衝電壓。 實際上施加於該遮光臈9之電壓V為施加一定之偏壓時， 可能有始終以接地電位（接地位準）固定、始終固定成+電位 (正電位）及始終固定成一電位（負電位）三種形態。 始終固定成接地電位（接地位準）時，如正電荷儲存區域 6, 10受到周邊之電位變動之影響時，因將遮光膜9固定成接 地電位’所以可抑制該電位變動之影響，而可抑制雜訊惡 化。 此外’始終固定成-電位時，可期待進一步減少雜訊。 90666.doc -28- 1241711 不Z可能因使遮光膜9形成—電位而造成讀取電壓惡化， 域^〇1 所述，因減少讀取間極部12近旁之正電荷儲存區 再〇叫之㈣„濃度，所料防止讀取_之惡化。 产μ自通道停止區域(像素分離區域)3之雜訊，亦因通道 :區域(像素分離區域)3近旁之正電荷儲存區 之ρ型雜質濃度減少，而緩和電場，可抑制產生雜訊。 ^外^終固定成+電位時，由於減少讀取閘極和近 ^ 一正電荷儲存區域1〇(1()Α)之ρ型雜f濃度，因此可期待 二步提高讀取電星，不過可能因使遮光膜9形成+電位而 :雜訊惡化’而係相反的增加中央部之高濃度之正電荷 於子區域6之P型雜質濃度，來防止雜訊惡化。這一點，由 特性與讀取特性係保持折衷（Μ,之關係，所以 、、刀別形成良好之特性，而將高濃度之正電荷儲存區域6 :P型雜質濃度予以最佳化。自通道停止區域(像素分離區 s 3之雜訊與讀取特性亦有相同之關係。 士八 果際上轭加於遮光膜9上之電壓v係施加脈衝電壓 日^電荷儲存時固定成—電位或接地電位，於讀取電荷 ^猎由形成比其位準向+電位側變化之形態，可謀求提 高讀取特性及雜訊特性。 ^ 士才雖正私荷儲存區域6，10之電位變動，不過，因脈 衝W非常短’所以因前述因素而產生雜訊之概率非常小。 本：施形態之固體攝像元件如可如以下所述地製造。 蝴在T $體基體1上分別形成：N型半導體區域2、P型半導 井區域4、N型之傳送通道區域5、p-之讀取閘極部12及 90666.doc -29- 1241711 p+之通道停止區域（像素分離區域）3。 此外，在N型半導體區域2之表面附近形 濃度(门之正電荷儲存區域10。 ““ 辛其-人’在半導體基體^，經由絕緣膜形成構成電荷傳送 。之私極@ ’將該電極層目案化成保留在讀取閘極部η 及傳运通道區域5上’而形成電荷傳送電極8(以上參照圖 使用光阻等之掩模21，覆蓋ν型半導體區域2表面 之Ρ—之正電荷儲存區域1〇之中央部以外區域，而後，進行ρ 型雜質之離子佈植22，使該中央部成為高雜質濃度的，在 Ν型半導，區域2表面之中央部形成ρ型之高雜質濃度(ρ+) 之正電何儲存區域（電洞儲存層）6(以上參照圖2β)。此時， 其次 光膜9。 而後 坦化後 =何體區域2表面之中央部以外區域（端部）係藉由掩模 是盍，因此保留低雜質濃度之正電荷儲存區域10。 除去掩模21而形成層間絕緣層，並在其上形成遮 依需要在遮光膜9上方形成絕緣層，將表面予以平 形成彩色濾光器及晶載微透鏡等。 如此可製造圖1所示之本實施形態之固體攝像元件。 質取代圖2Β所示，使用掩模21而形成ρ型之高雜 膜”二、之正電何儲存區域6，而如圖3所示’在形成遮光 可二，，遮光膜9作為掩模來進行離子佈植而形成。藉此， 二二光臈9之開口 9Α自對準而形成ρ型之高雜質濃度(，) 之正电何儲存區域6。 90666.doc -30- 1241711 此日守’在鄰接於垂直方向之像素間之通道停止區域（像素 分離區域)側，亦保留低雜質濃度(P-)之正電荷健存區域10: 此外’取代圖2B所示，使用掩模21而形成p型之高雜質濃 度（p )之正電荷儲存區域6,而如圖4a〜圖所示，藉由將p 型之離子佈植方向區分成前述電極方向與其相反側之像素 分離區域二，端部進行佈植’可分開形成p型之高雜質濃度 (P )之正电何儲存區域6(電洞儲存層）與低雜質濃度之正 荷儲存區域1 〇。 一亦即’自圖4A之狀態（與圖2A之狀態相同），如圖犯所 不向通道停止區域（像素分離區域）3傾斜進行p型雜質之 么子佈植25此日卞電荷傳送電極8發揮佈植離子時之掩模功 能。 、 藉此，N型半導體區域（光電轉換區域）2表面中，中央部 一 H合止區域（像素分離區域）3側之端部之p型雜質濃产 提同’而自P之區域1〇變成p型之區域％。另外，電荷 電極8側之端部仍然為P-之區域1〇。 、 再者，如圖4C所示，向電荷傳送電極8傾斜進行p型雜質 之離子佈;2 7。此時電荷傳送電極8亦發揮佈植離子時之 模功能。 # 藉此’ N型半導體區域（光電轉換區域）2表φ中，中央部 ，電荷傳送電極8側之端部之p型雜質濃度提高，因此，電 荷1專送電極8側之端部自p-之區域1〇變成p型之區域Μ，中 ^部自P型之區域26變成p+之區域29 ’通道停止區域（像素 分離區域）3側之端部仍然為p型之區域％。 ’、 90666.doc -31 · 1241711 a因此，N型半導體區域（光電轉換區域）2之表面中，中央 為p之區域29，而成為高雜質濃度，電荷傳送電極8側之 端部及通道停止區域（像素分離區域）3側之端部為p型之區 或28而成為低於P+之區域29之雜質濃度。 採用上述之本實施形態，藉由在遮光臈9上施加電麼V， =在通道v止區域（像素分離區域）3、讀取閘極部12及正電 荷儲存區域6, 10上產生辅助性電場，可減少N型半導體區 域（光電轉換區域）2等帶來之二次元調制之影#，因此，可 使通道停止區域（像素分離區域）3、讀取閘極部η、正電荷 儲存區域6, 1〇中之電位深度為可變。 匕外藉由改文文光感測部i i表面之正電荷儲存區域6 10之水平方向之雜質濃度，”央部形成高雜質濃度(p+; 之正電荷儲存區域6,並在讀取閘極部12側及通道停止區域 (像素分離區域）3側之端部形成低雜質濃度^之正電荷儲 存區域10(10A，10B) ’可適切修正各部之電位深度。 因此，可有效確保模糊特性、讀取特性、像素分離特性 及雜訊特性。 藉此，即使將像素尺寸予以微細化或多像素化時，仍可 獲得良好之雜訊特性及讀取特性，因此藉由使用本實施形 態^固體攝像元件，可謀求相機等之小型化、高解像度化 及局晝質化。 2外’低雜質濃度（P-)之正電荷儲存區域（電洞儲存層）1〇 與南雜質濃度（P+)之正電荷儲存區域（電洞儲存層）6只要有 少許P型雜質之濃度差，即可獲得上述之作用效果。 90666.doc -32- 1241711 另外，上述實施形悲係遮光膜9連成1個，並施加相同電 壓V之構造，不過，亦可如藉由彼此電性獨立之數個遮光膜 來構成遮光膜，並在各遮光膜上施加各個不同之電壓。 上述實施形態係構成在遮光膜9上施加電壓v，不過即使 改為在電荷傳送電極旁設置導電性之側壁，而在該側壁上 施加電壓之構造，仍可獲得相同之效果。 此種情況之實施形態如下。 圖5顯示本發明之固體攝像元件其他實施形態之概略構 造圖（剖面圖）。 本實施形態之固體攝像元件，特別在電荷傳送電極8旁設 有V電性之側壁15(15A，15B)，形成可在該側壁15(15a， 15B)上施加電壓VA，VB之構造。在電荷傳送電極8之讀取 閘極部12側之側壁15 A上施加電壓VA，並在通道停止區域3 型之側壁15B上施加電壓VB。 此等側壁15A，15B與電荷傳送電極8藉由絕緣膜而絕 緣，並構成彼此電性獨立可施加不同之電壓VA，VB。 遮光膜9形成覆蓋電荷傳送電極8與其旁之側壁丨5A， 15B。 另外’本實施形怨並未形成在遮光膜9上施加電壓之構 造。 而在側壁15 A，15B近旁之受光感測部11表面之端部形成 有與前述實施形態相同之P型之低雜質濃度（p-)之正電荷 儲存區域（電洞儲存層）1〇(1〇A，10B)。 其他構造與圖1所示之前述實施形態之固體攝像元件相 90666.doc -33- 1241711 同，因此注§己相同符號，並省略重複說明。 分別施加於側壁15A，15B之電壓VA，VB，與前述之施加 於遮光膜9上之電麼V同樣地，如可施加之偏麼及脈衝 電壓。 而後，設定施加之電壓VA，VB，以獲得良好之讀取特性 及良好之雜訊特性。
如藉由將轭加於讀取閘極部丨2側之側壁丨5 A之電壓設 定為接地電位（〇電位）〜負電位之一定偏壓，可發揮良好之 讀取特性。另外，藉由將施加於通道停止區域3側之側壁15B 之電壓VB設定為負電位之—定㈣，可緩和電場強度而依 附周邊之電位。 上述之導電性之側壁15(15A，15B)可形成如下。 首先，於形成電荷傳送電極8後，在其表面形成絕緣膜。 其次’全面形成導電臈’並⑽該導電膜而形成側壁。 再者，如圖6A之平面圖所示，對形成於受光感測部"周 圍之側壁（圖中劃斜線之部分）15，如圖6崎示地予以圖案 化，電性分離讀取閘極部12側之側壁15A與通道停止區域^ 側之側壁15B。另外，圖6A及圖仙中，電荷傳送電極8⑽， 8B)與側壁15A，15B間之絕緣膜省略圖式，係插入電荷傳送 電極8與側壁15A，15B之間來顯示。 如此’可形成側壁15A，15B。 再者’於形成側壁15A，15B後，覆蓋表面而形成絕緣膜， 並在該絕緣膜上形成接觸孔。 而後，通過接觸孔，可連接配線層與側壁15八，i5B。 90666.doc -34- 1241711 此時，在圖6B之側壁15A，15B上直接形成接觸孔時，由 於側壁之寬度狹窄’因此不易形成接觸孔。 因而’藉由⑽形成㈣時，係使導電臈—部分保留於 電荷傳送電極之上，來對保留於電荷傳送電極上之導電膜 形成接觸孔，並進行與配線層之連接。 亦即如圖7 A所不，藉纟回钱來形成側壁】5時，係在電 荷傳送私極8之-部分’此時係在下層之電荷傳送電極 之-部分上保留導電膜15。如在藉由掩模覆蓋導電膜以 保留部分狀態下進行回蝕即可。 而後，如圖7B所示，將側壁15予以圖案化，電性分離讀 取閘極部12側之側壁15A與通道停止區域3側之側壁i5B。 其-人，形成絕緣膜後，在電荷傳送電極8上之側壁丨5A, 15B正上方之層間絕緣膜上，藉由蝕刻而形成接觸孔，不過 並未顯示於側壁15A，15B上。 而後，在接觸孔内埋入導電層，而形成接觸部16A，16B， 並且連接於此等接觸部16A，16B而形成配線17A，1 7B。 如此’可形成可驅動側壁15A, 15B之電極。 另外，使側壁15在讀取閘極部12側與通道停止區域3側不 電性分離時，係從圖7A之狀態，如圖9所示，在保留於電荷 傳送電極8上之導電膜15之大致中央形成接觸部16，並連接 於該接觸部16而形成配線17。 採用本貫施形恶之構造’係形成可在設於電荷傳送電極8 旁之導電性之側壁15(15A，15B)上施加電壓VA，VB之構 造，進一步藉由在該側壁15近旁之受光感測部11表面之端 90666.doc -35· 1241711 部形成p型之低雜質濃度（p t ;〈止电何儲存區域10(10Α， 10Β)，與前述之實施形態同樣地， 、， 」抑制項取電壓之上昇， 亚可抑制因通道停止區域3附近之電場 藉此’可同時形成良好之讀取特性與雜訊二 而即使將像素尺柯以微細化或多像素化時，仍可獲得 =子=訊特性及讀取特性，因此藉由使用本實施形態之 =攝’可謀求相機等之小型化、高解像度化及高 晝質化。 另外，本實施形離中，& “中進一步亦可構成使側壁15(15A， 15B)之末端部與p型之高雜曾 门雜貝/辰度（P )之正電荷儲存區域6 自對準。 其次，本發明固體攝像元件之另外實施形態，係如圖H) 所丁之改交圖5所不構造之固體攝像元件之概略構造 面圖）。 本實鉍开〜特別疋亦涵蓋讀取閘極部i 2側而形成讀取閘 極部⑽之側壁15A。電荷傳送電㈣係形成於該部分之垂 直傳送暫存器13之部分。 其他構造與圖5相同，因此註記相同符號，並省略重複說 明。 本貝加幵八、亦與圖5所不之構造同樣地，可抑制讀取電壓 之上昇，並可抑制因通道停止區域3附近之電場㈣生之雜 汛可同日守形成良好之讀取特性與雜訊特性。 另外，本貫施形態因亦涵蓋讀取閘極部12側而形成讀取 閘極^ 12側之侧壁丨5 A，所以施加於該側壁1从上之電壓w 90666.doc -36- 1241711 之最佳值，可能與圖5所示之前述實施形態之電壓V；B最佳 值不同。 此外，此時進一步亦可構成使側壁15(15人，15B)之末端部 契P型之南雜質濃度（P+)之正電荷儲存區域6自對準。 上述圖5或圖1 〇所示之各種實施形態，設於電荷傳送電極 8旁之側壁15(15A，15B)係構成在讀取閘極部丨2側之側壁 15A與通道停止區域3側之側壁15B電性獨立而施加不同之 電壓。 本發明並不限定於此種構造，亦可形成此等侧壁如在圖 上未顯不之近方及遠方連接，且電性連接之構造（如不在圖 6 A所示之狀恶下圖案化時）。此種情況下，與在遮光膜上施 加電壓之構造同樣地，係對讀取閘極部側與通道停止區域 側施加相同之電壓。 此外，上述圖5或圖10所示之各種實施形態之構造中，進 步亦可形成在遮光膜9上施加電壓v之構造。此種情況 下，藉由調整各個電壓VA，VB，V，可有效將各部之電位控 制予以最佳化。 上述各種實施形態係在受光感測部丨丨表面之讀取閘極部 12近旁及通道停止區域（像素分離區域）3近旁形成p型之低 雜貝丨辰度（P )之正電何儲存區域1 〇，不過，本發明並不限 定於將該受光感測部表面之讀取閘極部近旁及通道停止區 域（像素分離區域）近旁之半導體區域形成與P+亦即受光感 測部表面中央部之高雜質濃度（p+)之正電荷儲存區域相同 之導電型。 90666.doc -37- 1241711 如亦可為接近於真性之半導體區域及與中央部（p+)相反 導電型之低雜質濃度之區域(『或N)。任何區域均 質濃度低於中央部(P+)之半導體區域。 成雜 該區域為N型時，如圖u所示，亦可考慮採用形成n 導體區域2後，使用開口更窄之掩模3〇,僅在中央部之表面 附近佈植高濃度之P型雜f(P+)之形成方法。採用該形成方 法時’因P+容易擴散至關，所以只須預先預估擴散之部 分’來縮小掩模3 0之開口即可。 上述各種實施形態係說明應用本發明於CCD固體攝像元 件上，不過亦可於其他構造之固體攝像元件上應用本發明。 如亦可在CCD型構造以外之具有電荷傳送部之固體攝像 元件上應用本發明。 此外，如CMOS型固體攝像元件中，有時亦在構成受光感 測部之光電轉換區域型半導體區域之表面設置p+之正 電荷儲存區域，來構成had感測器。 對於採用該HAD感測器之CMOS型固體攝像元件亦應用 本發明，構成對於自受光感測部讀取電荷至信號線之閘 極’設置導電性之側壁，並在該側壁上施加電壓，並且藉 由將側壁近旁之受光感測部表面形成雜質濃度低於受光感 測部表面之中央部之半導體區域，可獲得提高雜訊特性及 讀取特性之效果。 此種情況顯示如下。 圖12顯示本發明另外實施形態之固體攝像元件之概略構 造圖（平面圖）。本實施形態係將本發明應用於CMOS型固體 90666.doc -38 - 1241711 攝像元件者。此外，將圖12之A—A，之剖面圖顯示於圖13 ， 將B-B’之剖面圖顯示於圖14，將c—c，之剖面圖顯示於圖 15 〇 該固體攝像元件係在P型半導體區域1〇1上形成有：構成 光電轉換區域之第一導電型之半導體區域，亦即型半導 體區域102;第二導電型亦即如p型之通道停止區域1〇3 :包 3位於通道彳τ止區域1〇3上之厚絕緣層之像素分離區域 ;及第一導電型之雜質區域，亦即如矿區域之(浮動 擴散）部112;進-步於光電轉換區域之；^型半導體區域 之表面形成有第二導電型亦即如P型之正電荷儲存區域（電 洞儲存層）。藉由此等N型半導體區域1〇2及正電荷儲存區域 (電洞儲存層）來構成受光感測部111。 在p型半導體區域101上，經由閘極絕緣膜形成有電荷讀 取電極105。 ' 此外，在電荷讀取電極105之側壁，經由薄絕緣膜1〇7形 成有導電性之側壁106。另外，圖12之平面圖中省略絕緣膜 107之圖式。該導電性之側壁106構成可施加與施加於電荷 頃取電極105之讀取電壓不同之電壓。 私荷碩取電極105設於受光感測部1丨丨與部112之間， 並涵蓋受光感測部111及FD部112外側之像素分離區域1〇4 上而形成。而後，圖12下方之像素分離區域1〇4上之部分形 成有接觸部108。 圖中之113係側壁接觸用緩衝層，如使用與電荷讀取電極 1〇5相同材料，可與電荷讀取電極1〇5同時藉由圖案化而形 90666.doc -39· 1241711 成。圖中之114顯示側壁106與配線之接觸部。圖中之i2 i 顯示電荷讀取電極1〇5用之配線。圖中之122顯示側壁1〇6 用之配線。 士此’藉由在電何讀取電極1 〇 5與側壁1 〇 6上，分別連接 不同之接觸部及配線，可分別驅動電荷讀取電極1〇5及側壁 106 〇 另外，藉由覆蓋受光感測部11丨以外部分上而形成遮光 膜，可防止光入射於電荷讀取電極1〇5下之通道區域及 部112等’不過圖上並未顯示。 而本實施形態中，係藉由：中央部之高雜質濃度（P+)之正 電荷儲存區域（電洞儲存層）丨〇9 ;及電荷讀取電極丨〇5(及側 壁106)侧之端部之低雜質濃度（p—)之正電荷儲存區域（電洞 儲存層）110來構成正電荷儲存區域（電洞儲存層），其係構成 受光感測部111之表面。 藉此，與應用於前述所示之CCD固體攝像元件時同樣 地’可同時提高讀取特性及雜訊特性。 另外，本實施形態亦可將像素分離區域1〇4側之端部形成 低雜質濃度（P—)之正電荷儲存區域。 本貫加形怨之固體攝像元件可如以下所述地製造。 分別形成：像素分離區域104、通道停止區域103、受光 感測部11卜FD部112、電荷讀取電極1〇5、側壁接觸用緩衝 層113之各部分後，在電荷讀取電極1〇5及緩衝層113之表面 形成薄絕緣膜107。 其次，全面形成導電膜，回蝕該導電膜，而在電荷讀取 90666.doc -40- 1241711 電極105及緩衝層11 3之側壁形成側壁1 〇6。 而後’在電荷讀取電極105、緩衝層u3及側壁ι〇6表面形 成絕緣膜115，進一步以厚之層間絕緣膜116覆蓋其全體。 繼績，在電荷讀取電極1〇5上之層間絕緣膜116上開設接 觸孔後，於接觸孔内形成導電層，來形成接觸部1〇8。而後， 連接於該接觸部108而形成配線121。 進一步’以層間絕緣膜117覆蓋表面後，以跨越與電荷讀 取電極105同時形成之側壁接觸用緩衝層丨丨3，與形成於其 周圍之側壁106兩者之形態，在上方之層間絕緣膜117及下 方之層間絶緣膜116上開設接觸孔。而後，於該接觸孔内形 成V電層，來形成接觸部丨14。而後，連接於該接觸部i 14 而形成配線122。 再者，上述各種實施形態係在N型半導體區域2之表面中 央邛幵^成有P之正電知儲存區域6，不過本發明並不限定於 光電轉換區域之導電型，亦可在P型半導體區域表面之中央 邛形成N型之向雜質濃度區域，來構成受光感測部。 亦即本發明係在構成受光感測部之光電轉換區域之第 導包型之半導體區域表面之中央部形成第二導電型之高 :質濃度區域，在一方表面之端部形成雜質濃度低於中央 邛之區域。而後，施加於遮光膜及導電性之側壁之電壓亦 對應於又光感測部之導電型來選擇電壓之正負等即可。 …此外，圖5與圖1〇分別顯示之各種實施形態，係在電荷傳 迗私極之兩侧形成有導電性之側壁，不過本發明並不限定 :側J，亦可對第一電極，如電荷傳送電極及cM〇s型固體 90666.doc 1241711 攝像元件之電荷讀取用之閘極電極，在其兩側設置包含與 電何傳送電極及閘極電極相同膜厚之導電膜之其他電極， 構成可在該其他電極上施加與電荷傳送電極及間極電極部 同之電壓，來調整電位。 繼續，就其他本發明，亦即遮光膜連接於直流電源或脈 衝產生電源之固體攝像元件之構造，與讀取時在遮光膜上 施加直流電壓或脈衝電壓之固體攝像元件之驅動方法，說 明具體之實施形態。
藉由圖17說明本發明之固體攝像元件及其驅動方法之第 一種實施形態。圖17A係固體攝像元件之重要部分概略構造 剖面圖，圖ΠΒ係固體攝像元件之重要部分構造圖。另外， 固體攝像元件係由多數個像素構成，不過該圖”中大體上 顯示1個像素作代表。
如圖17A所示’本實施形態之固體攝像元件71係在半導漫 基板31上’㈣絕緣膜33形成有構成讀取電極兼傳送電本 之電極32。在構成電極32之讀取電極部分下方之半導體^ 板31上形成㈣㈣極4G。料，在構成電㈣之傳送； 極部分下方之半導體基板31上，形成有藉由電荷結合Μ Γ成之垂直暫存器39。再者，於電㈣與鄰接之像^ 笔極32之間形成有感測部34。該感測部34如包含副，女 構成pn接合地形成η型擴散層35 + 層 在其上部形成有P型擴黄 二6。亦即’在感測部34之表面側形成有P型擴散層。此外 在感測部34與鄰接之像素區域之間形成有通道停止層η。 因此’在水平傳送方向域察丨個像料，係依序配置有 90666.doc -42- 1241711 通道停止層37、垂直暫存器39、讀取閘極4〇及感測部34。 進一步經由覆蓋電極32及感測部34等之絕緣膜38，在感 測部34上形成有設置開口部42之遮光膜41。 如圖17B所示，該遮光膜41如以鎢形成，並連接於直流電 源5 1直流電源5 1如由·供給直流電壓之電源部$ 2，與將 電壓轉換成所需電壓之電壓轉換部53構成。覆蓋於遮光膜 41之固體攝像元件71之感測部34藉由光電轉換將受光之光 轉換成電性信號，接收讀取時脈，並將其信號傳送至驅動 器一體傳送閘極61。此外，驅動器一體傳送閘極61係接收 垂直傳送時脈，而在垂直方向上傳送信號。再者，驅動器 一體傳送閘極61係接收讀取時脈，並指示對遮光膜41施加 直流電壓。 此外，如圖1 8所示，本實施形態之固體攝像元件7丨獲得 項取％脈之讀取脈衝時，依據其讀取脈衝，將施加於遮光 膜之時脈之直流電壓Vdc處於接通（0N)狀態，而於遮光膜41 上施加如一 〇·ΐν〜一10V，並宜施加—0.5V〜一 5V之直流電 壓Vdc。該直流電壓Vdc低於一 〇1乂時，即使施加直流電壓 Vdc，強化感測部表面之依附仍然不足。此外，超過_ 1 〇 v 之直流電壓Vdc時，極可能產生固體攝像元件71本體耐壓之 問題。因此直流電壓Vdc係設定於上述範圍内。 本實施形怨之固體攝像元件7丨藉由在遮光膜4丨上施加電 壓’可抑制產生雜訊。再者，由於遮光膜4丨係連接於直流 電源51，因此強化感測部34表面之依附。此外，電荷傳送 時’藉由施加負電壓，可提高讀取閘極4〇之電位障壁，而 90666.doc -43- 1241711 可提高模掏特性。 其次’藉由圖職日林發明之固體攝像元件及其驅動方 法之弟二種實施形態。圖19A係固體攝像元件之重要部分概 略構造剖面圖，圖19B係固體攝像元件之重要部分構造圖。 另外，固體攝像元件係由多數個像素構成，不過該圖㈣ 大體上顯示1個像素作代表。 如圖19A所示，本實施形態之固體攝像元件72係在半導體 基板31上’經由絕緣膜33形成有構成讀取電極兼傳送電極 之電極32。在構成電極32之讀取電極部分下方之 仙上形成有讀取閘賴。此外，在構成電極32之傳送; 極部分下方之半導體基板31上，形成有藉由電荷結合元件 :構成之垂直暫存器39。再者，於電極32與鄰接之像素之 私極32之間形成有感測部34。該感測部34如包含HAD，如 構成pn接合地形成n型擴散層35，在其上部形成有p型擴散 曰36亦即，在感測部34之表面側形成有p型擴散層。此外， 在感測部34與鄰接之像素區域之間形成有通道停止層37。 口此，在水平傳送方向上觀察1個像素時，係依序配置有： 通道停止層37、垂直暫存器39、讀取閘極4〇及感測部34。 進步經由覆蓋電極32及感測部34等之絕緣膜38，在感 測部34上形成有設置開口部42之遮光膜41。 如圖19B所示，該遮光膜41如以鎢形成，並連接於脈衝產 生電源5 5。脈衝產生電源5 5如由：供給交流電壓之交流電 源部56 ’與轉換成所需電壓之脈衝之之脈衝調整電路57構 成。覆蓋於遮光膜41之固體攝像元件72之感測部34藉由光 90666.doc -44- 1241711 私轉換將X光之光轉換成電性信號，接收讀取時脈，並將 其L #u傳运至驅動器一體傳送間極61。此外，驅動器一體 傳运閘極61係接收垂直傳送時脈，而在垂直方向上傳送信 號再者，驅動器一體傳送閘極61係接收讀取時脈，並指 示對遮光膜41施加脈衝電壓。 /匕外，如圖2G所示，本實施形態之固體攝像元件72獲得 靖取打脈之讀取脈衝時，依據其讀取脈衝，將施加於遮光 膜之時脈之脈衝電壓Vp處於接通（〇N)狀態，而於遮光膜Μ 施加如0 · 1V〜15 V，並宜施加〇 · 5 v〜5 V之脈衝電壓Vp。該 脈衝電壓Vp低於〇· 1 v時，即使施加脈衝電壓Vp，仍無法充 分辅助讀取，而需要高讀取電壓。此外，超過15V之脈衝電 壓Vp時，極可能產生固體攝像元件72本體耐壓之問題。因 此脈衝電壓Vp係設定於上述範圍内。 此外’施加脈衝電壓Vp時，亦可同時施加直流電壓vdc。 如亦可施加直流電壓Vdc，並在其上重疊脈衝電壓vp。此 時可同時獲得施加直流電壓之效果與施加脈衝電壓之效 果。 本實施形態之固體攝像元件72藉由在遮光膜4 1上施加電 壓’可抑制產生雜訊。再者，藉由遮光膜41連接於脈衝產 生電源55，可在遮光膜41上施加與讀取脈衝同步之脈衝， 因此可輔助讀取，可降低讀取電壓。 其次，藉由圖21說明本發明之固體攝像元件及其驅動方 法之第三種實施形態。圖21A係固體攝像元件之重要部分佈 局圖，圖21B係固體攝像元件之重要部分構造圖。該第三種 90666.doc -45- 1241711 實施形態係在前述第一種實施形態之固體攝像元件中改變 遮光膜之構造。而其他構造則與藉由前述圖17 A說明者相 同。另外’固體攝像元件係由多數個像素構成，不過該圖 ’ 21中大體上顯不1個像素作代表。 如圖21A所示，本實施形態之固體攝像元件乃形成有數層 (此處係以二層為例）遮光膜41。第一遮光膜41丨在感測部34 上開口，而覆蓋固體攝像元件73之感測部34側之整個非光 電轉換區域，且連接於地線GND。第二遮光膜412係在該第 一遮光膜412下層之第一遮光膜411上經由絕緣膜（圖上未 顯示）而形成，並形成自第一遮光膜41丨之開口部42之一邊 側（如讀取閘極40側）向感測部34侧伸出而形成，且連接於直 流電源（圖上未顯示）。該第二遮光膜412宜形成於讀取閘極 40側。 如圖21B所不，第一遮光膜411如以鎢形成，在感測部34 上開口，而覆蓋感測部34側之整個非光電轉換區域，且連 接於地線GND。第二遮光膜412如以鎢形成，並連接於直流 鲁 電源5 1。直〃,L電源5 1如由：供給直流電壓之電源部5 2，與 將電壓轉換成所需電壓之電壓轉換部53構成。固體攝像元 件73之感測部34藉由光電轉換將受光之光轉換成電性信 號，接收讀取時脈，並將其信號傳送至驅動器一體傳送閘 極61。此外’驅動器一體傳送閘極61係接收垂直傳送時脈， 而在垂直方向上傳送信號。再者，驅動器一體傳送閘極61 係接收讀取時脈，並指示對第二遮光膜412施加直流電壓。 、 此外’如圖22所示，本實施形態之固體攝像元件73獲得 90666.doc -46· 1241711 讀取時脈之讀取脈衝時，依據其讀取脈衝，將施加於遮光 膜之時脈之直流電壓Vdc處於接通（〇N)狀態，而於遮光膜 (第二遮光膜）上施加如一 01v〜一 1〇v，並宜施加一 〇·5ν〜 — 5V之直流電壓Vdc。該直流電壓Vdc低於_ 〇.^時，即使施 加直流電壓Vdc，強化感測部表面之依附仍然不足。此外， 超過一ιον之直流電壓Vdc時，極可能產生固體攝像元件73 本體耐壓之問題。因此直流電壓Vdc係設定於上述範圍内。 本實施形態之固體攝像元件73藉由在第二遮光膜412上 施加電壓，可抑制產生雜訊。此外，由於第二遮光膜4 ^ 係連接於直流電源5 1，因此強化感測部34表面之依附。此 外，電荷傳送時，藉由施加負電壓，可提高讀取閘極4〇之 電位障壁，而可提高模糊特性。 其次，藉由圖23之概略構造圖來說明本發明之固體攝像 70件及其驅動方法之第四種實施形態。圖23 A係固體攝像元 件之重要部分佈局圖，圖23B係固體攝像元件之重要部分構 造圖。該第四種實施形態係在前述第二種實施形態之固體 攝像元件中改變遮光膜之構造。而其他構造則與藉由前述 圖19A說明者相同。另外，固體攝像元件係由多數個像素構 成’不過該圖23中大體上顯示1個像素作代表。 如圖23 A所示，本實施形態之固體攝像元件％形成有數層 (此處係以二層為例）遮光膜41。第一遮光膜411在感測部Μ 上開口，而覆蓋固體攝像元件74之感測部34側之非光電轉 換區域，且連接於地線GND。第二遮光膜412係在該第二遮 光膜412下層之第一遮光膜411上經由絕緣膜（圖上未顯示 90666.doc -47- 1241711 而形成，並形成自第一遮光膜411之開口部42之一邊側（如 讀取閘極40側）向感測部34側伸出而形成，且連接於脈衝產 生電源（圖上未顯示該第二遮光臈412宜形成於讀取間極 40側。 如圖23B所示，第-遮光膜411如以鶴形成，在感測部34 上開口，而覆蓋感測部34側之整個非光電轉換區域，且連 接於地線GND。第二遮光膜412如以鎢形成，並連接於脈衝 產生電源55。脈衝產生電源55如由：供給交流電壓之交流 電源部56，與轉換成所需電壓之脈衝之脈衝調整電路”構 成固體攝像元件74之感測部34藉由光電轉換將受光之光 轉換成電性信號，接收讀取時脈，並將其信號傳送至驅動 器一體傳送閘極61。此外，驅動器一體傳送閘極61係接收 垂直傳送時脈，而在垂直方向上傳送信號。再者，驅動器 一體傳送閘極61係接收讀取時脈，並指示對第二遮光膜412 施加脈衝電壓。 此外’如圖24所示，本實施形態之固體攝像元件74獲得 。貝取忙脈之讀取脈衝時，依據其讀取脈衝，將施加於遮光 膜之時脈之脈衝電壓Vp處於接通（0N)狀態，而於遮光膜上 &加如〇· 1V〜15V ’並宜施加0.5V〜5V之脈衝電壓Vp。該脈 衝電壓VP低於0_1V時，即使施加脈衝電壓vp，仍無法充分 辅助讀取，而需要高讀取電壓。此外，超過1 5 V之脈衝電壓 vP時’極可能產生固體攝像元件74本體耐壓之問題。因此 脈衝電壓Vp係設定於上述範圍内。 本實施形態之固體攝像元件74藉由在第二遮光膜412上 90666.doc -48- 1241711 施加電壓，可抑制產生雜 生雜成猎由弟二遮光膜412係連接於 脈衝產生電源55’可在第二遮光膜412上施加與讀取脈衝同 步之脈衝，因此可輔助讀取而降低讀取電屬。因而施加脈 衝電壓之第二遮光膜412特別在配置於讀取間極40上之電 極32側，亦即配置於讀取電極32R側時有效。 屯 此外，上述施加脈衝電料，亦可同時施加直流電壓。 如可施加直流電Μ，並在其上重疊脈衝電M。此時可同時 獲得施加直流電壓之效果與施加脈衝電壓之效果。 藉由圖25之概略構造圖來說明本發明固體攝像元件及其 驅動方法之第五種實施形態。 a 如圖25所示，本實施形態之固體攝像元件75之遮光膜^ 與前述第三及第四各實施形態同樣地形成兩層。而後連接 於電源59 1¾在第一遮光膜411上施加直流電壓，在第二遮 光膜412上施加脈衝電壓。亦即，電源59包含分別產生直流 電壓與脈衝電壓者。此時之驅動方法係組合前述第三及第 四各貫施形態之動作。 其夂’藉由圖26之概略構造圖來說明本發明固體攝像元 件及其驅動方法之第六種實施形態。 如圖26所示，本實施形態之固體攝像元件％係在半導體 基板31上’經由絕緣膜33形成有構成讀取電極兼傳送電極 之私極32。在構成電極32之讀取電極部分下方之半導體基 板31上形成有讀取閘極4〇。此外，在構成電極32之傳送電 極°卩为下方之半導體基板3 1上，形成有藉由電荷結合元件 而構成之垂直暫存器39。再者，於電極3 2與鄰接之像素之 90666.doc -49- 1241711 電極32之間形成有感測部34。該感測部34如包含HAD，如 構成pn接合地形成n型擴散層35，在其上部形成有p型擴散 層36。此外’在感測部34與鄰接之像素區域之間形成有通 道停止層37。因此，在水平傳送方向上觀察“固像素時，係 依序配置有：通道停止層37、垂直暫存器39、讀取閘極4〇 及感測部34。 Ρ型擴散層36形成在讀取閘極4〇側及通道停止層37側保 留η型擴散層35之狀態。該保留之11型擴散層部分成為偏置 區域77。 進一步經由覆蓋電極32及感測部34等▼ 測部34上形成有設置開口部42之遮光膜41 該遮光膜之構造可使用前述第_至第五各實施形態說 明之遮光膜之構造。亦即，如前述第—種實施形態之說明， 可使用連接於直流電源而施加直流電壓者。或是如前述第 二種實施形態之說明’可使用連接於脈衝產生電源而施加 脈衝電壓者。或是如前述第三種實施形態之說明，可使用 形成數層遮光膜，數層中之第—遮光臈在感測部上開口， 而覆蓋固體攝像元件之感測部側之非光電轉換區域且接 地，數層中之第二遮光膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光 膜下層之遮光膜上，形成自第—遮光膜之開口之—邊側向 感測部伸出，且連接於直流電源者。或是如前述第四種實 施形態之說明’可使用形成數層遮光膜，數層中之第一遮 光膜在感測部上開口，而覆蓋固體攝像元件之感測部側之 非光電轉換區域且接地，數層中之第二遮光膜經由絕緣膜 90666.doc -50- 1241711 而形成於該第二遮光膜下層之遮光膜上，形成自第一遮光 膜之開口之一邊側向感測部伸出，且連接於脈衝產生電源 者。該第二遮光膜宜形成於讀取電極側。或是如前述第五 種實施形態之說明，可使用形成數層遮光膜，數層中之第 一遮光膜在感測部上開口，而覆蓋固體攝像元件之感測部 側之非光電轉換區域，且施加直流電壓，數層中之第二遮 光膜經由絕緣膜而形成於該第二遮光膜下層之遮光膜上， 形成自第一遮光膜之開口之一邊側向感測部伸出，且施加 脈衝迅壓者。该第二遮光膜宜形成於讀取電極側。另外， 圖26顯示一種單層之遮光膜。 此外，在遮光膜上施加直流電壓或脈衝電壓之方法與前 述第一〜第四種實施形態中說明者相同。 本實施形態之固體攝像元件76，其感測部34在固體攝像 疋件76之讀取閘極4〇及鄰接之像素之通道停止層37之間設 ㈣置區域77。藉此’由於感測部34之ρ型層36不致擴散至 項取閘極40側’因此可降低讀取電壓，對驅動電壓之動作 範圍擴大。此外，由於ρ型層36不致擴散至水平方向之鄰接 像素側之垂直暫存器3 9之傳送電極下方（通道停止層3 7 側）’因此可確保鄰接像素之垂直暫存器39之有效區域，可 確保垂直暫存器39之處理電荷量。藉由於遮光膜41上施加 電壓可抑制產生雜訊。此外，由於遮光膜41係連接於直流 屯源5 1因此強化感測部34表面之依附。此外，電荷傳送 時，藉由施加負電壓，可提高讀取閘極40之電位障壁，而 可提冋核糊特性。此外，由於遮光膜41連接於脈衝產生電 90666.doc -51 - 1241711 源，可在遮光膜41上施加盥 ,,H^ ^ ^ /、靖取脈衝同步之脈衝，因此可 輔助碩取而降低讀取電壓。 ^ ?寸⑺疋施加脈衝電壓之遮光膜 配置於讀取電極側時特別有效。 此外，上述施加脈衝電壓， 、 亦了同日守施加直流電壓。 如可施加直流電昼，並在其上重疊脈衝㈣。此時可同時 獲得施加直流電壓之效果與施加脈衝電壓之效果。 其次’以下說明本發明之固體攝像元件之製造方法之形 成兩層遮光膜之一種實雜带能 Sal
At % I心。另外，與前述各種實施形 悲說明之構成零件相同之構忐 JI稱成零件係注記相同符號來說 明。 藉由已知之固體攝像S件之製造方法，在半導體基板31 上形成：讀取閘極40、垂直暫存器39及通道停止層37等， 並經由絕緣膜，在半導體基板31上形成電荷讀取電極及成 為電荷傳送電極之電極32。進一步在成為感測部34之區域 形成η型擴散層35，在其表層形成p型擴散層36。此外，形 成覆蓋電極32及感測部34上之層間絕緣膜38。 而後，在層間絕緣膜3 8上形成第一遮光膜4丨丨後，藉由一 般之微影技術及蝕刻技術，在感測部34上之第一遮光膜411 上形成開口部42。而後，在第一遮光膜411上經由絕緣膜， 自第遮光膜411之開口部42之一邊側向感測部34側伸出 而形成第二遮光膜412。結果形成於前述圖21A或前述圖 23 A說明其構造之遮光膜41。 其次，本發明之固體攝像元件之製造方法，係藉由圖27 之概略構造剖面圖來說明感測部内具有偏置區域之固體攝 90666.doc -52- 1241711 像7L件之製造方法之一種實施形態。除感測部34之0型層刊 之外，與先前之製造方法相同，因此，以下說明成為發明 特徵之p型層36之製造方法。 如圖27A所示，藉由已知之製造方法，在半導體基板η 上形成·讀取閘極40、垂直暫存器39及通道停止層37等， 並經由絕緣膜，在半導體基板31上形成電荷讀取電極及成 為電荷傳送電極之電極32。進一步在成為感測部34之區域 形成η型擴散層35。此外，形成覆蓋電極32及感測部μ上之 層間絕緣膜3 8。 攀 而後，藉由光阻塗敷技術及微影技術，形成在11型擴散層 35上開口之光阻掩模81，而覆蓋η型擴散層35之讀取閘極40 側及通道停止層37側。其次，將該光阻掩⑽用於離子佈 植掩模，藉由一般之離子佈植法，在11型擴散層”之表層内 摻雜Ρ型雜質。而後’於除去光阻掩模81後，藉由進行所需 之熱步驟，而在η型擴散層35上形成構成電洞儲存層之ρ型 擴散層36。結果，保留讀取電極（讀取閘極4〇)側及鄰接之像 _ 素之傳送電極（分離鄰接之像素之通道停止層37)側之η型擴 政層35，其保留之區域成為偏置區域77，如此形成偏置構 仏。而後，形成前述第--第五種實施形態中說明之遮光 膜此％，遮光膜係形成連接於直流電源或脈衝產生電源， 亚叹置電源連接端子（圖上未顯示）。該遮光膜亦可於上述熱 步驟之前形成。 上述之製造方法係將讀取閘極40側及鄰接之像素之通道 停止層37側之η型擴散層35作為偏置區域77，並藉由一般之 90666.doc -53 - 1241711 離子佈植法，在n型擴散層35之上層形成P型擴散層36,因 此所形成之p型擴散層36係形成與讀取閑極4〇及鄰接之像 w 丁止層37僅分離偏置區域77部分之狀態。因而感 :之P5L層不致因而後之熱步驟而擴散至讀取閘極40 1可降低項取電壓，對於驅動電壓之動作範圍擴大。此 :卜’由於P型擴散層36不致擴散至水平方向之鄰接像素側之 “直暫存器39之傳送電極下方（通道停止層37側），因此可確 :垂直暫存益39之有效區域及垂直暫存器π之處理電荷 里々。此外，由於該製造方法不需要控制離子佈植方向及角 度等’且可減輕擴散之影響，所以可減輕對鄰接於P型擴散 層3 6之το件之影響，可進一步縮小感測器尺寸。 从或疋亦可如下述地形成P型擴散層36。如圖27B所示， 错由已知之製造方法，在半導體基板31上形成：讀取閉極 4〇、垂直暫存器39及通道停止層37等，並經由絕緣膜，在 丰導體基板31上形成電荷讀取電極及成為電荷傳送電極之 電極32。進—步在成為感測部34之區域形成η型擴散層35。 此外，形成覆蓋電極32及感測部34上之層間絕緣膜％。 而後，藉由將電極32及層間絕緣顏等作為離子佈植掩 模之-般之傾斜離子佈植法，將ρ型雜質摻雜於_擴散層 35之表層。此時，係設定離子佈植方向成讀取閘極侧在 電極32及層間絕緣膜38後面。而後，藉由進行所需之教步 驟，η型擴散層35上形成構成電洞儲存層之_擴散層％。 結果，保留讀取電極（讀取間極4〇)側之η型擴散㈣，其保 留之區域成為偏置區域77 ’如此形成偏置構造。而後，形 90666.doc -54- 1241711 J处弟一〜第五種實施形態中說明之遮光膜。此時，遮 光膜係形成連接於直流電源或脈衝產生電源，並設置電源 連接端子（圖上未顯示）。該遮光膜亦可於上述熱步驟之前形 成。 上述之製造方法係將讀取閘極40側之η型擴散層35作為 偏置區域77，並藉由傾斜離子佈植法，在η型擴散層35之上 層形成Ρ型擴散層36,因此ρ型擴散層36係形成與讀取閘極 4〇僅分離偏置區域77部分之狀態。因而感測部34之0型擴散 層36不致因而後之熱步驟而擴散至讀取閘極40側，可降低 口貝取电壓’對於驅動電壓之動作範圍擴大。此外，由於該 製造方法亦可減輕離子佈植擴散之影響，所以可減輕對鄰 接於Ρ型擴散層36之元件之影響，可進一步縮小感測器尺 寸。 再者’形成遮光膜連接於直流電源之製造方法，可藉由 在遮光膜上施加電壓來抑制產生雜訊。並可強化感測部表 面之依附。此外，於電荷傳送時，藉由施加負電壓，可提 高讀取閘極之電位障壁，可提高模糊特性。此外，形成遮 光膜連接於脈衝產生電源之製造方法，可在遮光膜上施加 與項取脈衝同步之脈衝，因此可輔助讀取，降低讀取電壓。 本發明亚不限定於上述實施形態，在不脫離本發明要旨 之範圍内，可獲得其他各種構造。 才木用上述本發明之固體攝像元件，藉由構成可在對遮光 膜及第ι極電性獨立之其他電極上施加特定之電壓信 號’各4之電位為可變，藉由施加電壓信號可修正電位。 90666.doc -55- 1241711 藉此’可修正電位，改善模糊特性 特性及雜訊特性。 項取特性、像素分離 此外，採用本發明之固體攝 ::光_之光電轉換區域之第-導電::::體:: 在，、電極側之端部及像素分離區域側 成雜質濃度低於中央部之第一盡千，側之知部形 ^ 弟一導琶型之半導體區域之卩 =，：修:受光感測部表面之端部之電位深度，降= 側之嗔取電壓，並且抑制 _ ° 朴 系刀離£域側之雜訊產生〇 精此，可更有效地提高讀取特性及雜訊特性。 因此，藉由本發明可實現具有良好 性之固體攝像元件。 子注及項取特 去此t，藉由本發明’即使將像素尺寸予以微細化或多像 '、化日守’仍可獲得良好之雜訊特性及讀取特性’因此藉由 使用本發明之固體攝像元件，可謀求相機等之小型化、\ 解像度化。 w 採用本發明之固體攝像元件，藉由在遮光膜上施加電壓 可抑制產生雜訊。此外，由於遮光膜係連接於直流電源， 口此可強化感測部表面之依附。此外，於電荷傳送時，萨 由施加負電壓，可提高讀取閘極之電位障壁，而可提高^ 糊特性。此外，遮光膜連接於脈衝產生電源時，可將與讀 取脈衝同步之脈衝施加於遮光膜，因此可輔助讀取並降低 讀取電壓。如此可防止產生暗電流，可提供不產生瑕苑之 咼品質之固體攝像元件。此外，可擴大垂直暫存器有效面 積0 90666.doc 56- 1241711 如用本發明之固體攝像元件之驅動方法，藉由在遮光膜 轭加私壓可抑制產生雜訊。此外，由於讀取固體攝像元 件4，係在遮光膜上施加直流電壓，因此可強化感測部表 面之依附。此外，於電荷傳送時，藉由施加負電壓，可提 咼讀取閘極之電位障壁，而可提高模糊特性。此外，讀取 固體攝像70件時，在遮光膜上施加脈衝電壓之驅動方法可 辅助讀取並降低讀取電壓。如此可防止產生暗電流，可提 供不產生瑕疵之高品質之固體攝像元件之驅動方法。 採用本發明之固體攝像元件，由於感測部係在固體攝像 元件之讀取閘極及鄰接之像素之通道停止層之間設置偏置 區域，因此可降低讀取電壓，可擴大對驅動電壓之動作範 圍。此外，可確保垂直暫存器之有效區域，及垂直暫存器 之處理電荷量。進一步藉由在遮光膜上施加電壓可抑制產 生雜訊。此外，由於遮光膜係連接於直流電源，因此可強 化感測部表面之依附。此外，於電荷傳送時，藉由施加負 電壓，可提高讀取閘極之電位障壁，而可提高模糊特性。 此外，遮光膜連接於脈衝產生電源時，可將與讀取脈衝同 步之脈衝施加於遮光膜，因此可辅助讀取並降低讀取電 壓。此外，可擴大垂直暫存器有效面積。 採用本發明之固體攝像元件之驅動方法，由於係將讀取 閘極側及鄰接之像素之通道停止層側之Π型擴散層作為偏 置區域，並藉由離子佈植法在η型擴散層之上層形成ρ型擴 散層，因此可在與讀取閘極及鄰接之像素之通道停止層僅 分離偏置區域部分之狀態下形成ρ型擴散層。因而可製造可 90666.doc -57- 1241711 -貝取电壓，並可擴大對驅動電壓之動作範圍之固體攝 ，元件。此外，可_保垂直暫存器之有效區域及垂直暫存 ^ 处里电荷里。進一步藉由在遮光膜上施加電壓可抑制 產生雜訊。此外，由於遮光膜係連接於直流電源，因此可 強化感測部表面之依附。此外，於電荷傳送時，藉由施加 負電c可提尚讀取閘極之電位障壁，而可提高模糊特性。 此外，遮光膜連接於脈衝產生電源時，可輔助讀取並降低 讀取電壓。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明固體攝像元件一種實施形態之概略構造圖 (剖面圖）’圖2A及圖2B係說明圖1之固體攝像元件製造方法 之v驟圖，圖3係顯不與遮光膜自對準而形成正電荷儲存區 域之方法圖，圖4A〜圖4C係顯示形成正電荷儲存區域之其 I 4方法圖，圖5係本發明之固體攝像元件其他實施形態 之概略構造圖（剖面圖），圖6A及圖6B係側壁圖案化之說明 圖，圖7A及圖7B係顯示連接於側壁之配線之形成方法圖， 圖8係顯示連接於側壁之配線之形成方法圖，圖9係顯示連 接於側壁之配線之形成方法圖，圖1 〇係本發明之固體攝像 疋件另外實施形態之概略構造圖（剖面圖），圖u係顯示形成 正電荷儲存區域之其他方法圖，圖12係本發明之固體攝像 元件另外實施形態之概略構造圖（剖面圖），圖13係圖12之a —A’之剖面圖，圖14係圖12iB — B，之剖面圖，圖15係圖i2 之C~C’之剖面圖，圖16係採用HAD感測器之先前之CCD 固體攝像元件之剖面圖，圖17顯示本發明固體攝像元件及 90666.doc •58- 1241711 動方法之第一種實施形態，圖17A係固體攝像元件之重 要部分概略構造剖面圖，圖17B係固體攝像元件之重要部分 構，圖，圖18係讀取時脈之讀取脈衝與遮光膜施加時脈之 直流電麼Vdc之關係目，圖19A及圖19β顯示固體攝像元件 及/、驅動方法之第二種實施形態，圖丨9 A係固體攝像元件之 重要部分概略構造剖面圖，圖19B係固體攝像元件之重要部 刀構艳圖’圖20係讀取時脈之讀取脈衝與遮光膜施加時脈 之脈衝包壓\^之關係圖，圖21顯示本發明之固體攝像元件 及其驅動方法之第三種實施形態，圖2丨A係固體攝像元件之 要F刀佈局圖，圖21B係固體攝像元件之重要部分構造 圖圖22係讀取時脈之讀取脈衝與遮光膜施加時脈之直流 私C Vdc之關係圖，圖23顯示本發明之固體攝像元件及其驅 動方法之第四種實施形態，圖23 A係固體攝像元件之重要部 刀佈局圖，圖23B係固體攝像元件之重要部分構造圖，圖24 係凟取日守脈之凟取脈衝與遮光膜施加時脈之脈衝電壓乂卩之 關係圖，圖25係顯示本發明之固體攝像元件及其驅動方法 之第五種實施形態之概略構造剖面圖，圖26係顯示本發明 之固體攝像元件及其驅動方法之第六種實施形態之概略構 造剖面圖，圖27A及圖27B係顯示本發明固體攝像元件之製 造方法之在感測部内具有偏置區域之固體攝像元件之製造 方法之一種實施形態之概略構造剖面圖，圖28係說明先前 之固體攝像元件問題之概略構造剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 半導體基體 90666.doc 1241711 2 N型半導體區域 3 通道停止區域（像素分離區域） 5 傳送通道區域 6, 109 高雜質濃度之正電荷儲存區域 8 電荷傳送電極 9, 41 遮光膜 10, 10A， 10B， 110 低雜質濃度之正電荷儲存區域 11, 34, 111 受光感測部 12 讀取閘極部 13 垂直傳送暫存器 15, 15A， 15B， 106 (導電性之）側壁 42 開口部 51 直流電源 71，72, 73, 74, 75, 76 固體攝像元件 105 電荷讀取電極 112 FD部 90666.doc - 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