[發明專利]固態成像裝置及其制造方法、以及攝像機

有效

• 申請號: 201210551421.4
• 申請日: 2007-02-25
• 公開（公告）號: CN103050501B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 丸山康;山口哲司;安藤崇志;檜山晉;大岸裕子
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/0224;H04N5/374;H04N5/225
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 彭久云

本申請是申請號為200710128250.3、申請日為2007年2月25日和發明名稱為“固態成像裝置及其制造方法、以及攝像機”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及固態成像裝置、制造該裝置的方法、以及包括該固態成像裝置的攝像機（camera）。

背景技術

已知在固態成像裝置例如電荷耦合裝置（CCD）圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體（CMOS）圖像傳感器中，在用作光敏接收器（photoreceiver）的光電二極管（photodiode）中的晶體缺陷、以及光敏接收器與光敏接收器上的絕緣膜之間的每個界面處的界面態起到暗電流（dark?current）的源的作用。為了抑制由于界面態而產生暗電流，有效地使用嵌入式（buried）光電二極管結構。嵌入式光電二極管包括用于抑制暗電流的n型半導體區和淺p型半導體區（空穴積累區），p型半導體區具有高雜質濃度并設置在n型半導體區的表面上，即設置在n型半導體區和絕緣膜之間的界面附近。制造嵌入式光電二極管的方法通常包括注入用作p型雜質的B離子或BF₂離子；以及進行退火以在構成光電二極管的n型半導體區和絕緣膜之間的界面附近形成p型半導體區。

然而，在通過已知的離子注入形成嵌入式光電二極管的情況下，在高達700℃或更高的溫度下的熱處理對于雜質的激活是必要的。因此，在400℃或更低溫度的低溫工藝中，難以通過離子注入形成p型半導體區。此外，考慮到雜質擴散的抑制，通過離子注入和高溫下長時段的激活退火來形成p型半導體區的方法是不期望的。

在CMOS圖像傳感器中，每個像素包括光電二極管和各種晶體管，諸如讀取晶體管（read?transistor）、復位晶體管（reset?transistor）、以及放大晶體管（amplifying?transistor）。用光電二極管光電轉換的信號用晶體管處理。每個像素覆蓋有包括多個金屬引線（lead）子層的布線層。布線層覆蓋有濾色器和芯片上透鏡（on-chip?lens），濾色器確定入射在光電二極管上的光的波長，芯片上透鏡將光會聚在光電二極管上。

在CMOS圖像傳感器中，像素上的引線不利地阻擋光，從而降低靈敏度。當從引線反射的光入射在相鄰像素上時，造成色混（color?mixture）等。因此，日本未審專利申請公開No.2003-31785公開了一種背面照射固態成像裝置，其光電轉換從包括光電二極管和各種晶體管的硅襯底的背面入射的光，硅襯底具有通過拋光其背面而減小的厚度。如上所述，光電二極管包括用于抑制暗電流的淺p型半導體區（空穴積累區），該p型半導體區具有高雜質濃度。在背面照射固態成像裝置中，空穴積累區設置在襯底的正面和背面的每個處。

然而，離子注入限制了具有高雜質濃度的淺p型半導體區的形成。因此，為了抑制暗電流，在p型半導體區中的雜質濃度的進一步增加加深了p型半導體區。深p型半導體區會降低轉移柵極（transfer?gate）的讀取能力，因為光電二極管的pn結遠離轉移柵極。

發明內容

考慮到上述問題，期望提供一種能夠抑制由于至少界面態引起的暗電流的固態成像裝置、制造該裝置的方法、以及包括該固態成像裝置的攝像機。

根據本發明一實施例的固態成像裝置包括：具有第一表面和第二表面的襯底，光入射在該第二表面側；設置在該第一表面側的布線層；形成在該襯底中且包括第一導電類型的第一區的光電檢測器（photodetector）；設置在該襯底的第一表面上且與該光電檢測器相鄰的轉移柵極，該轉移柵極傳輸在光電檢測器中積累的信號電荷；以及設置在該襯底的第一表面上且疊置在該光電檢測器上的至少一個控制柵極，該控制柵極控制該第一表面附近該光電檢測器的電勢。

根據本發明一實施例的制造固態成像裝置的方法，該固態成像裝置包括具有第一表面和第二表面的襯底，設置在該第一表面側的布線層，光入射在該第二表面側，該方法包括步驟：在該襯底中形成包括第一導電類型的第一區的光電檢測器；形成在該襯底的第一表面上的區域處且與該光電檢測器相鄰的轉移柵極；以及形成在該襯底的第一表面上的區域處且疊置在該光電檢測器上的控制柵極。