專利名稱：用于制造固態(tài)成像器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造固態(tài)成像器件的方法，特別涉及一種用于制造構(gòu)成固態(tài)成像器件的電荷轉(zhuǎn)移器件的方法。
背景技術(shù)：
近來，由于數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字影像照相機(jī)和裝配有照相機(jī)的移動電話的快速發(fā)展，對于固態(tài)成像器件的需求急劇增加。圖6示意性地示出了常規(guī)固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)。圖7是示出了圖6中所示的固態(tài)成像器件的一個像素結(jié)構(gòu)的放大圖。
如圖6中所示，固態(tài)成像器件包括在硅襯底71上的光接收區(qū)70中以矩陣方式布置的多個像素72。由于圖6中所示的固態(tài)成像器件采用行間轉(zhuǎn)移，因此每個像素72都設(shè)置有垂直CCD(電荷耦合器件)73和光電二極管74。
此外，在最后一行中鄰近垂直CCD 73形成水平CCD 88，并且在水平CCD 88的輸出端設(shè)置一個輸出放大器86。垂直CCD 73和水平CCD 88起電荷轉(zhuǎn)移器件的作用。
如圖7中所示，垂直CCD 73由n溝道78、第一轉(zhuǎn)移電極79和第二轉(zhuǎn)移電極80形成。光電二極管74由n區(qū)(光電轉(zhuǎn)換部分)75形成。
此外，在n溝道78和n區(qū)75之間形成p區(qū)(讀取部分)77。通過p區(qū)77將由n區(qū)75光電轉(zhuǎn)換的信號電荷讀出到n溝道78。此外，在除了p區(qū)77之外的n區(qū)75的周圍，形成起元件隔離作用的p區(qū)76。在n溝道78、p溝道77和p區(qū)76上，形成第一轉(zhuǎn)移電極79和第二轉(zhuǎn)移電極80，如圖7中的陰影所示。
將描述圖6和7中所示的固態(tài)成像器件的操作。首先，當(dāng)在光接收區(qū)70中形成一個光學(xué)圖像時，每個光電二極管74就進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并根據(jù)光的強(qiáng)度和時間來積累信號電荷。這里，當(dāng)將高電平電壓(10V至15V)施加到第二轉(zhuǎn)移電極80時，在每個光電二極管74中積累的信號電荷就通過p區(qū)(讀取部分)77被轉(zhuǎn)移到垂直CCD 73。
接著，當(dāng)將中等電平電壓(0V)和低電平電壓(-5V至-10V)交替施加到第一轉(zhuǎn)移電極79和第二轉(zhuǎn)移電極80時，信號電荷就從垂直CCD 73轉(zhuǎn)移到水平CCD 88。
隨后，當(dāng)將高電平電壓(2V至5V)和低電平電壓(0V)交替施加到水平CCD 88時，信號電荷就從水平CCD 88轉(zhuǎn)移到輸出放大器86。所述輸出放大器86將該信號電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并隨后將該信號電壓輸出到外部。
如上所述，在所述固態(tài)成像器件中，通過垂直CCD 73來轉(zhuǎn)移在光電二極管74中積累的信號電荷，并且隨后通過水平CCD 88將該信號電荷輸出到外部。垂直CCD 73的電荷轉(zhuǎn)移特性和飽和特性對于實現(xiàn)固態(tài)成像器件的更高性能，并且對于提高其像素數(shù)量都非常重要。
接著，將參照圖8A到9G(例如，參見JP58-86770A)來描述用于制造圖6和7中所示的固態(tài)成像器件的方法、特別是用于制造垂直CCD 73的方法。圖8A到9G是示出了用于制造常規(guī)固態(tài)成像器件的方法的剖面圖。圖8A到8D示出了一系列的主要步驟，而圖9E到9G示出了圖8D的步驟之后的一系列步驟。
這里，圖8A到9G示出了各個制造步驟，它們中的每幅圖示出了沿圖7中的線A-A`截取的剖面結(jié)構(gòu)。圖8A、8B、8D和9E包括用附加的剖面圖示出了在硅襯底71的深度方向的雜質(zhì)分布的圖。
首先，如圖8A中所示，通過熱氧化等，在n型硅襯底(下文中，稱為n型襯底)71上形成一個保護(hù)氧化物膜81(厚度20nm)。此外，在保護(hù)氧化物膜81上形成光刻膠(圖中未示出)，然后去除與將形成p型阱82的區(qū)域重疊的光刻膠的一部分。此后，通過p型雜質(zhì)，例如硼(B)的離子注入，形成p型阱82。
接著，完全去除在圖8A的步驟中形成的光刻膠。此后，如圖8B中所示，在保護(hù)氧化物膜81上形成光刻膠83，然后去除與將形成p區(qū)76的區(qū)域重疊的光刻膠83的一部分。隨后，離子注入p型雜質(zhì)，例如硼(B)。由此，在比p型阱82更淺的區(qū)域中形成了p區(qū)76(參見圖7)。
之后，如圖8C中所示，完全去除光刻膠83，然后同樣完全去除保護(hù)氧化物膜81。這里，例如，通過利用含有氫氟酸作為主要成分的蝕刻溶液等的濕法蝕刻，來進(jìn)行保護(hù)氧化物膜81的去除。
隨后，如圖8D中所示，通過熱氧化等，在n型襯底71上形成第一柵絕緣膜(氧化硅膜)84。這里，如圖8D中所示，由于用于形成第一柵絕緣膜84的高溫?zé)崽幚恚虼藀區(qū)76會擴(kuò)散。因此，相應(yīng)地減少了以下所述的n溝道的有效溝道寬度(參見圖9E)。
接著，如圖9E中所示，在第一柵絕緣膜84上形成光刻膠85，然后去除與將形成n溝道(轉(zhuǎn)移溝道)78的區(qū)域重疊的光刻膠85的一部分。隨后，離子注入n型雜質(zhì)，例如磷(P)和砷(As)。由此，形成了n溝道78(參見圖7)。
之后，如圖9F中所示，完全去除光刻膠85。通過采用光刻膠去除溶液來進(jìn)行所述光刻膠85的去除，該光刻膠去除溶液含有例如作為主要成分的硫酸和過氧化氫溶液；或氨水和過氧化氫溶液。
隨后，如圖9G中所示，在第一柵絕緣膜84上形成第二柵絕緣膜(氮化硅膜)87，并進(jìn)一步在第二柵絕緣膜87上形成第一轉(zhuǎn)移電極79(參見圖7)。因此，可以制造圖6和7中所示的垂直CCD 73。
在Albert J.P.Theuwissen，“Solid-State Imaging withCharge-Coupled Devices”，SOLID-STATE SCIENCE ANDTECHNOLOGY LIBRARY，1995，pp.320-327公開了在形成n溝道78之后形成第一柵絕緣膜84的一個實例。另一方面，在由圖8A到9G所示的制造方法中，如上所述，在形成第一柵絕緣膜84之后形成n溝道78(參見圖8D和9E)。
根據(jù)由圖8A到9G所示的制造方法，在形成第一柵絕緣膜84期間的高溫?zé)崽幚韼缀醪粫?dǎo)致n型雜質(zhì)向外擴(kuò)散或被第一柵絕緣膜84吸收。因此，能夠抑制n溝道78的飽和電荷容量的降低，并且可以減少n溝道78中的晶體缺陷的發(fā)生。因此，還能夠抑制由暗電流(dark current)的局部增加引起的白線噪聲的發(fā)生。
然而，在圖9F的步驟中用于去除光刻膠85所使用的光刻膠去除溶液傾向于腐蝕氧化硅膜。因此，如圖9F中所示，在去除光刻膠85的工藝中，第一柵絕緣膜84的厚度減小了。更具體地，在一次光刻膠去除工藝中，第一柵絕緣膜84的厚度減少大約1nm，盡管其依賴于光刻膠去除溶液的條件。
在產(chǎn)生工序內(nèi)差異的情況下，可以重復(fù)所述光刻膠工藝，或者可以附加用于其它雜質(zhì)的離子注入的進(jìn)一步的光刻膠工藝。在這些情況下，根據(jù)實際進(jìn)行的光刻膠去除工藝的次數(shù)，第一柵絕緣膜84的厚度進(jìn)一步減少了。
當(dāng)如上所述地減少第一柵絕緣膜84的厚度時，就難于控制柵絕緣膜的總厚度，并且厚度的不均勻性就會變大。結(jié)果，會負(fù)面影響垂直CCD 73的電荷轉(zhuǎn)移特性和飽和特性，由此就會導(dǎo)致由所述固態(tài)成像器件獲得的圖像質(zhì)量的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于制造可以解決上述問題并能夠抑制柵絕緣膜減薄的固態(tài)成像器件的方法。
為了獲得上述目的，本發(fā)明的固態(tài)成像器件的制造方法用于制造包含具有光電二極管和電荷轉(zhuǎn)移部分的半導(dǎo)體襯底的固態(tài)成像器件，且該電荷轉(zhuǎn)移部分設(shè)置有轉(zhuǎn)移溝道。該方法包括步驟(a)在該半導(dǎo)體襯底上將形成該電荷轉(zhuǎn)移部分的區(qū)域中，形成第一柵絕緣膜；(b)在該第一柵絕緣膜上形成一個保護(hù)膜；(c)在該保護(hù)膜上形成用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，并去除與將形成該轉(zhuǎn)移溝道的區(qū)域重疊的用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的該光刻膠的一部分；(d)利用用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的該光刻膠作為掩膜，通過雜質(zhì)的離子注入，在該第一柵絕緣膜之下形成該轉(zhuǎn)移溝道；(e)去除用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的該光刻膠；以及(f)在步驟(e)之后，在該保護(hù)膜上形成第二柵絕緣膜。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于制造固態(tài)成像器件的方法，在第一柵絕緣膜上形成所述保護(hù)膜，并且進(jìn)一步在所述保護(hù)膜上形成用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠。因此，在通過蝕刻來去除光刻膠的工藝中，通過所述保護(hù)膜來保護(hù)第一柵絕緣膜不受光刻膠去除溶液的影響。因此，由于抑制了第一柵絕緣膜的減薄，能夠容易地控制柵絕緣膜的總厚度，并且能夠降低厚度的不均勻性。結(jié)果，能夠穩(wěn)定而且能夠改善所述固態(tài)成像器件的電荷轉(zhuǎn)移部分(電荷轉(zhuǎn)移器件)的飽和特性和電荷轉(zhuǎn)移特性。
附圖簡述

圖1A到1D是示出了在用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例1的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖1A到1D分別示出了一系列主要步驟。
圖2E到2H是示出了在用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例1的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖2E到2H分別示出了在圖1D的步驟之后的一系列主要步驟。
圖3A和3B是示出了在用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例2的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖3A和3B分別示出了一系列主要步驟。
圖4A到4C是示出了在用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例3的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖4A到4C分別示出了一系列主要步驟。
圖5D到5F是示出了在用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例3的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖5D到5F分別示出了在圖4C的步驟之后的一系列主要步驟。
圖6是示出了常規(guī)固態(tài)成像器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7是示出了圖6中所示的固態(tài)成像器件的一個像素的結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖8A到8D是示出了在用于制造常規(guī)固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖8A到8D分別示出了一系列主要步驟。
圖9E到9G是示出了在用于制造常規(guī)固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖9E到9G分別示出了在圖8D的步驟之后的一系列主要步驟。
實施本發(fā)明的最佳模式在用于制造本發(fā)明的固態(tài)成像器件的方法中，優(yōu)選，在步驟(e)中在去除了用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠之后去除所述保護(hù)膜、并且在步驟(f)中在第一柵絕緣膜上形成第二柵絕緣膜。這里，優(yōu)選利用一種蝕刻溶液來去除所述保護(hù)膜，該蝕刻溶液提供相對于保護(hù)膜比相對于第一柵絕緣膜更高的蝕刻速度。
或者，在用于制造本發(fā)明的固態(tài)成像器件的方法中，所述轉(zhuǎn)移溝道可以是第一導(dǎo)電類型，可以在步驟(d)中向其離子注入第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)。
此外，上述固態(tài)成像器件可以包括在半導(dǎo)體襯底的轉(zhuǎn)移溝道的一側(cè)或兩側(cè)上形成的第二導(dǎo)電類型區(qū)。用于制造所述固態(tài)成像器件的方法優(yōu)選包括進(jìn)一步的步驟(g)在所述保護(hù)膜上形成用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠，并去除與將形成第二導(dǎo)電類型區(qū)的區(qū)域重疊的用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠的一部分；(h)利用用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠作為掩膜，通過第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的離子注入，在第一柵絕緣膜之下形成所述第二導(dǎo)電類型區(qū)；以及(i)去除用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠。這里，優(yōu)選在步驟(b)或(e)之后并在步驟(f)之前進(jìn)行步驟(g)到(i)。
在這種情況下，進(jìn)一步優(yōu)選，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)小于第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)時，在步驟(c)到(e)之后進(jìn)行步驟(g)到(i)，并且當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)大于第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)時，在步驟(g)到(i)之后進(jìn)行步驟(c)到(e)。
而且，在用于制造本發(fā)明的固態(tài)成像器件的方法中，優(yōu)選在步驟(b)中，將所述保護(hù)膜形成為具有小于所述第一柵絕緣膜的厚度并小于所述第二柵絕緣膜的厚度的厚度。
在用于制造本發(fā)明的固態(tài)成像器件的方法中，優(yōu)選在步驟(e)中，利用一種光刻膠去除溶液來去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，該光刻膠去除溶液提供相對于所述保護(hù)膜比相對于所述第一柵絕緣膜更低的蝕刻速度。此外，優(yōu)選在步驟(i)中，利用一種光刻膠去除溶液來去除用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠，該光刻膠去除溶液提供相對于所述保護(hù)膜比相對于所述第一柵絕緣膜更低的蝕刻速度。
此外，在用于制造本發(fā)明的固態(tài)成像器件的方法中，優(yōu)選在步驟(a)中，所述第一柵絕緣膜由氧化硅膜形成；在步驟(b)中，所述保護(hù)膜由氮化硅膜形成；以及在步驟(f)中，所述第二柵絕緣膜由氮化硅膜形成。
實施例1以下，將說明用于制造本發(fā)明實施例1的固態(tài)成像器件的方法。實施例1中制造的固態(tài)成像器件具有與圖6和7中所示的固態(tài)成像器件相同的結(jié)構(gòu)。
更具體地，實施例1中制造的固態(tài)成像器件包括具有一個光電二極管和一個電荷轉(zhuǎn)移部分的半導(dǎo)體襯底。所述電荷轉(zhuǎn)移部分作為用于將在所述光電二極管中積累的信號電荷轉(zhuǎn)移到外部的電荷轉(zhuǎn)移器件，并且由一個垂直CCD和一個水平CCD組成。
所述垂直CCD包括第一導(dǎo)電類型的轉(zhuǎn)移溝道，并且在所述轉(zhuǎn)移溝道的一側(cè)或兩側(cè)上形成起元件隔離作用的第二導(dǎo)電類型區(qū)。注意到這里在實施例1中，所述第一導(dǎo)電類型表示n型，而所述第二導(dǎo)電類型表示p型。
以下說明將參照圖1A到2H。圖1A到2H是示出了用于制造本發(fā)明實施例1的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖1A到1D分別示出了一系列主要步驟。圖2E到2H分別示出了在圖1D的步驟之后的一系列主要步驟。
與圖8A到9G類似，圖1A到2H示出了各個制造步驟，每個制造步驟示出了在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置所述垂直CCD的區(qū)域的剖面結(jié)構(gòu)(參見圖7中的線A-A`)。圖1A、1B、1D和2E包括用附加的剖面圖示出在半導(dǎo)體襯底的深度方向上的雜質(zhì)分布的圖。
首先，如圖1A中所示，通過熱氧化等，在半導(dǎo)體襯底1上形成一個保護(hù)氧化膜3(厚度20nm)。在實施例1中，半導(dǎo)體襯底1是第一導(dǎo)電類型的硅襯底(n型襯底)，且保護(hù)氧化膜3是氧化硅膜。
此外，在保護(hù)氧化膜3上形成光刻膠(圖中未示出)，然后去除與將形成p型阱2的區(qū)域重疊的光刻膠的一部分。之后，例如，用300keV的注入能量和1.0×1012ions/cm2的劑量，離子注入p型雜質(zhì)，例如硼(B)。由此，形成了p型阱2。
接著，如圖1B中所示，完全去除在圖1A的步驟中形成的光刻膠，然后為了形成一個p區(qū)(第二導(dǎo)電類型區(qū))5，在保護(hù)氧化膜3上形成光刻膠(用于p區(qū)形成的光刻膠)4。隨后，去除與將形成p區(qū)5的區(qū)域重疊的用于p區(qū)形成的光刻膠4的一部分。
之后，例如，用40keV的注入能量和1.0×1013ions/cm2的劑量，離子注入p型雜質(zhì)，例如硼(B)。由此，在比p型阱2更淺的區(qū)域中形成了p區(qū)5。與圖7中所示的p區(qū)76類似，p區(qū)5起元件隔離的作用。
接著，如圖1C中所示，完全去除用于p區(qū)形成的光刻膠4，然后同樣完全去除保護(hù)氧化膜3。通過使用例如包含作為主要成分的氫氟酸等的蝕刻溶液的濕法蝕刻來進(jìn)行所述保護(hù)氧化膜3的去除。
之后，如圖1D中所示，通過熱氧化等，在半導(dǎo)體襯底1上形成第一柵絕緣膜6，并且通過CVD等在第一柵絕緣膜6上進(jìn)一步形成保護(hù)氧化膜7。在實施例1中，第一柵絕緣膜6是厚度為30nm的氧化硅膜。保護(hù)膜7是氮化硅膜，并確定它的厚度，以便考慮到下述的光刻膠去除工藝中考慮到厚度的減少量，而不會在光刻膠去除工藝中完全去除保護(hù)膜7(參見下面的圖2G)。以下，將說明保護(hù)膜7的厚度的具體范圍。
這里，如圖1D中所示，類似于圖8D的步驟，由于在實施例1中用于形成第一柵絕緣膜6的高溫?zé)崽幚?在大約800到1000℃下)，因此p區(qū)5擴(kuò)散。因此，相應(yīng)地減少了下述n型轉(zhuǎn)移溝道的有效溝道寬度(參見圖2E)。
接著，如圖2E中所示，為了形成n型轉(zhuǎn)移溝道9，在保護(hù)膜7上形成光刻膠(用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠)，然后去除與將形成所述轉(zhuǎn)移溝道9的區(qū)域重疊的用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8的一部分。之后，例如，用150keV的注入能量和1.0×1013ions/cm2的劑量，離子注入n型雜質(zhì)，例如磷(P)和砷(As)。由此，形成了n型轉(zhuǎn)移溝道9。
在實施例1中，類似于本發(fā)明的背景技術(shù)中的圖8A到9G所示的常規(guī)制造方法，在形成第一柵絕緣膜6之后形成轉(zhuǎn)移溝道9。因此，用于形成第一柵絕緣膜6的高溫?zé)崽幚韼缀醪粫?dǎo)致n型雜質(zhì)向外擴(kuò)散或被第一柵絕緣膜6吸收。
因此，同樣在實施例1中，能夠抑制轉(zhuǎn)移溝道9的飽和電荷容量的降低，并且能夠減少轉(zhuǎn)移溝道9中的晶體缺陷的發(fā)生。因此，也能夠抑制由暗電流的局部增加引起的白線噪聲的產(chǎn)生。
隨后，如圖2F中所示，完全去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8。在本實施例中，通過利用光刻膠去除溶液的濕法蝕刻來進(jìn)行用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8的去除。這里，保護(hù)膜7變薄。
這里使用的光刻膠去除溶液提供相對于保護(hù)膜7比相對于第一柵絕緣膜6更低的蝕刻速度。更具體地，所述光刻膠去除溶液相對于所述氮化硅膜的蝕刻速度為每一次光刻膠去除工藝去除0.5nm，并且所述光刻膠去除溶液相對于所述氧化硅膜的蝕刻速度為每一次光刻膠去除工藝去除1nm。
如上所述，在圖2F的步驟中使用的光刻膠去除溶液相對于保護(hù)膜7比相對于第一柵絕緣膜6具有更高的選擇性。因此，在一次光刻膠去除工藝中保護(hù)膜7的厚度減少量小于本發(fā)明的背景技術(shù)中圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的厚度減少量。
作為這種光刻膠去除溶液，可以采用含有硫酸和過氧化氫溶液作為主要成分的光刻膠去除溶液(蝕刻溶液)、含有氨水和過氧化氫溶液作為主要成分的光刻膠去除溶液(蝕刻溶液)等。
在實施例1中，例如，采用在70℃的溫度下制備的含有5∶1體積比的硫酸和過氧化氫溶液的光刻膠去除溶液；和含有1∶1體積比的氨水和過氧化氫溶液的光刻膠去除溶液的兩種溶液，來去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8。
在這種情況下，保護(hù)膜7的厚度在一次光刻膠去除工藝中減少大約0.5nm。因此，保護(hù)膜7的厚度的不均勻性小于圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的不均勻性。
在實施例1中，考慮到在一次光刻膠去除工藝中厚度的減少量和隨后可能會增加的光刻膠工藝的次數(shù)來確定保護(hù)膜7的厚度，從而在隨后將進(jìn)行的光刻膠去除工藝中保護(hù)膜7不會被完全去除。
這里，在實施例1中，優(yōu)選將保護(hù)膜7形成得薄，只要在光刻膠去除工藝中保護(hù)膜7不會被完全去除。這是因為，當(dāng)離子注入n型雜質(zhì)以便形成n型轉(zhuǎn)移溝道9時，就能夠通過低加速的離子注入、用這種薄保護(hù)膜來實現(xiàn)淺而且陡峭的雜質(zhì)輪廓(profile)。如果可以實現(xiàn)這種雜質(zhì)輪廓，那么就能夠在尺寸上將所述電荷轉(zhuǎn)移部分(電荷轉(zhuǎn)移器件)減少得更加精細(xì)，并且可以容易地提供更高的性能。更具體地，保護(hù)膜7的厚度優(yōu)選為從5nm至20nm的范圍。在本實施例中，其厚度設(shè)置為大約15nm。
接著，如圖2G中所示，在保護(hù)膜7上形成第二柵絕緣膜10。在實施例1中，第二柵絕緣膜10是與保護(hù)膜7相同的氮化硅膜，并且它是通過CVD形成的。因此，在實施例1中，柵極氮化物膜由第二柵絕緣膜10和保護(hù)膜7組成。
考慮到保護(hù)膜7的厚度減少量來確定第二柵絕緣膜10的厚度，從而第二柵絕緣膜10和保護(hù)膜7的總厚度可以是所述柵極氮化物膜所需的厚度，例如為40nm。
之后，如圖2H中所示，在第二柵絕緣膜10上形成轉(zhuǎn)移電極11，由此制造固態(tài)成像器件和電荷轉(zhuǎn)移器件。注意到這里，這由圖2H所示的實例中的轉(zhuǎn)移電極11對應(yīng)于所述第一轉(zhuǎn)移電極(參見圖7)。
如上所述，在實施例1中，在由氧化硅膜形成的第一柵絕緣膜6上形成保護(hù)膜7。因此，在去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8的工藝中，通過保護(hù)膜7來保護(hù)第一柵絕緣膜6，由此就能夠抑制第一柵絕緣膜6的厚度的減少。
因此，根據(jù)實施例1的制造方法，與本發(fā)明的背景技術(shù)中的由圖8A到9G所示的制造方法相比，能夠更加容易地控制柵絕緣膜的總厚度，并且能夠更加降低厚度的不均勻性。
如上所述，在實施例1中，其中保護(hù)膜7為柵極氮化物膜，保護(hù)膜7的厚度減少量小于在本發(fā)明的背景技術(shù)中的圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的厚度減少量。因此，更加增強(qiáng)了上述效果。
即使在因發(fā)生工序內(nèi)差異而重復(fù)光刻膠工藝或為了離子注入其它雜質(zhì)而附加進(jìn)一步的光刻膠工藝的情況下，保護(hù)膜7的厚度減少量也很小。因此，與本發(fā)明的背景技術(shù)中由圖8A到9G所示的方法相比，實施例1的制造方法可以提高工序內(nèi)差異的容差，并且能夠減少對將要進(jìn)行離子注入次數(shù)的限制。
實施例2接著，將參照圖3A和3B來描述用于制造實施例2的固態(tài)成像器件的方法。圖3A和3B是示出了在用于制造本發(fā)明的實施例2的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖3A和3B分別示出了一系列主要步驟。與圖1A到2H類似，圖3A和3B示出了各個制造步驟，每個制造步驟示出了在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置所述垂直CCD的區(qū)域的剖面結(jié)構(gòu)(參見圖7中的線A-A`)。
除了形成第二柵絕緣膜10(柵極氮化物膜)的工藝之外，實施例2的制造方法與實施例1的制造方法相同。即，在實施例2中，在由實施例1中的圖1A到1D、2E和2F所示的各步驟之后，以這種順序來進(jìn)行由圖3A和3B所示的步驟。
在實施例2中，代替由實施例1中的圖2G和2H所示的各步驟，進(jìn)行由圖3A和3B所示的步驟。以下，將參照圖3A和3B來具體描述這些步驟。
在實施例2中，同樣進(jìn)行由圖1A到1D、2E和2F所示的各步驟。因此，由于通過保護(hù)膜7來保護(hù)第一柵絕緣膜6，同樣在實施例2中，在去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8的工藝中，抑制了第一柵絕緣膜6厚度的減少(參見圖2E到2H)。
在這些步驟中，實際上減少了保護(hù)膜7的厚度(參見圖2E到2H)，但是與實施例1類似，減少量小于在圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的減少量。因此，實施例2的制造方法還能夠提高工序內(nèi)差異的容差，并且還能夠減弱對將要進(jìn)行離子注入的次數(shù)的限制。
接著，如圖3A中所示，通過利用一種蝕刻溶液的濕法蝕刻來去除保護(hù)膜7，該蝕刻溶液相對于第一柵絕緣膜6具有非常高的選擇比(即，相對于保護(hù)膜7比相對于第一柵絕緣膜6具有更高的蝕刻速度)。更具體地，采用了一種蝕刻溶液，該溶液相對于氮化硅膜(保護(hù)膜7)提供50nm/min的蝕刻速度，且相對于氧化硅膜(第一柵絕緣膜6)提供0.05nm/min的蝕刻速度。
這種蝕刻溶液的例子包括含有磷酸作為主要成分的蝕刻溶液。在圖3A的步驟中，通過蝕刻溶液來減少第一柵絕緣膜6的厚度。然而，在使用含有磷酸作為主要成分的蝕刻溶液的情況下，在一次蝕刻工藝中，第一柵絕緣膜6的厚度只減少0.1nm或更少，并且在整個制造工藝中，保護(hù)膜7的去除通常只進(jìn)行一次。因此，與實施例1中的保護(hù)膜7的厚度減少量相比，在圖3A的步驟中第一絕緣膜6的厚度減少量足夠小，并且因此不會影響對柵絕緣膜的總厚度或厚度不均勻性的控制。
隨后，在第一柵絕緣膜6上形成第二柵絕緣膜10，并且在第二柵絕緣膜10上進(jìn)一步形成轉(zhuǎn)移電極11。同樣在實施例2中，與實施例1類似，第二柵絕緣膜10是通過CVD形成的氮化硅膜。
與實施例1不同，在實施例2中去除了保護(hù)膜7，而這僅僅導(dǎo)致第一柵絕緣膜6厚度的微小減少。然而，與本發(fā)明的背景技術(shù)中的圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的厚度減少相比，實施例2中的第一柵絕緣膜6的這種厚度減少足夠小。
因此，與實施例1類似，與本發(fā)明的背景技術(shù)中由圖8A到9G所示的制造方法相比，實施例2的制造方法能夠更加容易地控制所述柵絕緣膜的總厚度，并且能夠更加減少厚度的不均勻性。
實施例3以下，將描述用于制造實施例3的固態(tài)成像器件的方法。實施例3中制造的固態(tài)成像器件具有與實施例1和2中制造的固態(tài)成像器件相同的結(jié)構(gòu)。
實施例3中制造的固態(tài)成像器件也包括具有一個光電二極管和一個電荷轉(zhuǎn)移部分的半導(dǎo)體襯底。所述電荷轉(zhuǎn)移部分起電荷轉(zhuǎn)移器件的作用，并且由一個垂直CCD和一個水平CCD組成。所述垂直CCD包括第一導(dǎo)電類型的轉(zhuǎn)移溝道，并且在所述轉(zhuǎn)移溝道的一側(cè)或兩側(cè)上形成起元件隔離作用的第二導(dǎo)電類型區(qū)。注意到這里，在實施例3中也一樣，第一導(dǎo)電類型表示n型，而第二導(dǎo)電類型表示p型。
將參照圖4A到5F來進(jìn)行以下的說明。圖4A到5F是示出了在用于制造本發(fā)明的實施例3的固態(tài)成像器件的方法中的各個步驟的剖面圖。圖4A到4C分別示出了一系列主要步驟。圖5D到5F分別示出了在圖4C的步驟之后的一系列主要步驟。
與圖1A到2H類似，圖4A到5F示出了各個制造步驟，每個制造步驟示出了在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置所述垂直CCD的區(qū)域的剖面結(jié)構(gòu)(參見圖7中的線A-A`)。圖4A到4C和5D包含用附加的剖面圖示出了在半導(dǎo)體襯底的深度方向上的雜質(zhì)分布的圖。
首先，如圖4A中所示，通過熱氧化等在半導(dǎo)體襯底1上形成第一柵絕緣膜6，并且通過CVD等在第一柵絕緣膜6上進(jìn)一步形成保護(hù)膜7。同樣在實施例3中，半導(dǎo)體襯底1是n型襯底，并且第一柵絕緣膜6是厚度為30nm的氧化硅膜。
保護(hù)膜7是氮化硅膜。與實施例1類似，確定保護(hù)膜7的厚度，以便在隨后將要進(jìn)行的光刻膠去除工藝(參見圖4C到5E)或者在可能進(jìn)一步增加的光刻膠去除工藝中，保護(hù)膜7不會被完全去除。
與實施例1類似，把保護(hù)膜7形成得薄，只要保護(hù)膜7不會被完全去除。這是因為當(dāng)離子注入雜質(zhì)以形成下述的p阱2、p區(qū)5和轉(zhuǎn)移溝道9時，通過低加速的離子注入，利用這種薄的保護(hù)膜，就能夠?qū)崿F(xiàn)淺且陡峭的雜質(zhì)輪廓。在實施例3中，將保護(hù)膜7的厚度設(shè)置為15nm。
接著，如圖4B中所示，在保護(hù)膜7上形成光刻膠(圖中未示出)，并且去除與將形成p型阱2的區(qū)域重疊的光刻膠的一部分。之后，例如，用300keV的注入能量和1.0×1012ions/cm2的劑量，離子注入p型雜質(zhì)，例如硼(B)。由此，形成了p型阱2。
接著，如圖4C中所示，完全去除在圖4B的步驟中形成的光刻膠。使用在實施例1中圖2F的步驟中采用的光刻膠去除溶液來進(jìn)行這種去除。因此，在這種光刻膠去除工藝中減少了所述保護(hù)膜的厚度，盡管其減少量僅為1nm或更小。
隨后，如圖4C中所示，在保護(hù)膜7上形成用于p區(qū)形成的光刻膠，并且去除與將要形成p區(qū)5的區(qū)域重疊的用于p區(qū)形成的光刻膠4的一部分。
之后，如圖4C中所示，例如，用40keV的注入能量和1.0×1013ions/cm2的劑量，離子注入p型雜質(zhì)，例如硼(B)。由此，在比p型阱2更淺的區(qū)域中形成了p區(qū)5。
隨后，如圖5D中所示，完全去除用于所述p區(qū)形成的光刻膠4。使用在實施例1中圖2F的步驟中所采用的光刻膠去除溶液來進(jìn)行光刻膠4的去除。因此，在這種光刻膠去除工藝中減少了所述保護(hù)膜的厚度，盡管同樣其減少量為1nm或更小。
接著，如圖5D中所示，在保護(hù)膜7上形成用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8，然后去除與將要形成轉(zhuǎn)移溝道9的區(qū)域重疊的用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8的一部分。之后，例如，用150keV的注入能量和1.0×1013ions/cm2的劑量，離子注入n型雜質(zhì)，例如磷(P)和砷(As)。由此，形成了n型轉(zhuǎn)移溝道(n溝道)9。
同樣在實施例3中，與本發(fā)明的背景技術(shù)中由圖8A到9G所示的制造方法類似，在形成第一柵絕緣膜6之后形成轉(zhuǎn)移溝道9。因此，用于形成第一柵絕緣膜6的高溫?zé)崽幚韼缀醪粫?dǎo)致所述n型雜質(zhì)向外擴(kuò)散或者被第一柵絕緣膜6吸收。
接著，如圖5E中所示，完全去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠8。通過在實施例1中的圖2F的步驟中所采用的光刻膠去除溶液來進(jìn)行光刻膠8的去除。因此，在這種光刻膠去除工藝中減少了保護(hù)膜7的厚度，盡管同樣其減少量為1nm或更小。
隨后，如圖5E中所示，同樣完全去除保護(hù)膜7。與實施例2中的圖3A的步驟類似，通過使用一種蝕刻溶液的濕法蝕刻來進(jìn)行保護(hù)膜7的去除，該蝕刻溶液相對于第一柵絕緣膜6具有非常高的選擇比，并且含有例如磷酸作為主要成分。
這里，與實施例2中的圖3A的步驟類似，通過所述蝕刻溶液來減少第一柵絕緣膜6的厚度。然而，在一次蝕刻工藝中，第一柵絕緣膜6的厚度僅僅減少了0.1nm或更小。
隨后，如圖5F中所示，在第一柵絕緣膜6上形成第二柵絕緣膜10，并且在第二柵絕緣膜10上進(jìn)一步形成轉(zhuǎn)移電極11。同樣在實施例3中，與實施例1類似，第二柵絕緣膜10是通過CVD形成的氮化硅膜。
如上所述，在通過所述高溫?zé)崽幚硇纬傻谝粬沤^緣膜6之后，在實施例3中形成了p區(qū)5和轉(zhuǎn)移溝道9。因此，與實施例1、2或本發(fā)明的背景技術(shù)的制造方法不同，p區(qū)5不會因為用于形成第一柵絕緣膜6的高溫?zé)崽幚矶鴶U(kuò)散。
因此，根據(jù)實施例3的制造方法，與實施例1、2和本發(fā)明的背景技術(shù)的制造方法相比，不會降低轉(zhuǎn)移溝道9的有效溝道寬度，并且可以使轉(zhuǎn)移溝道9的飽和電荷容量增加得更多。
此外，在實施例3中，保護(hù)膜7的厚度減少量大于實施例1和2中的厚度減少量，但是在形成第二柵絕緣膜10之前，完全去除了保護(hù)膜7。而且，在去除保護(hù)膜7的過程中，第一柵絕緣膜6的厚度減少了，但是其減少量大致等于實施例2中的減少量。即，與實施例2類似，與圖9F的步驟中的第一柵絕緣膜84的減少量相比，此減少量足夠小，因此不會影響對柵絕緣膜的總厚度或厚度不均勻性的控制。
因此，與實施例1和2類似，與在本發(fā)明背景技術(shù)中由圖8A到9G所示的制造方法相比，實施例3的制造方法能夠更加容易地控制柵絕緣膜的總厚度，并且更加減少了所述厚度的不均勻性。
此外，與實施例1和2類似，由于形成了保護(hù)膜7，實施例3的制造方法能夠增加工序內(nèi)差異的容差，并且能夠減弱對將要進(jìn)行的離子注入次數(shù)的限制。
在圖4A到5F中所示的實例中，形成p區(qū)5，并且隨后形成n型轉(zhuǎn)移溝道9，但實施例3并不限于此。在實施例3中，可以在形成n型轉(zhuǎn)移溝道9之后形成p區(qū)5。在它們之中，由于以下原因，在本實施例中優(yōu)選形成p區(qū)5，且隨后形成n型轉(zhuǎn)移溝道9。
在實施例3中，所述n型雜質(zhì)和p型雜質(zhì)都是通過保護(hù)膜7來進(jìn)行離子注入，在每一次離子注入工藝中，都會損傷保護(hù)膜7。這種損傷會使保護(hù)膜7抗光刻膠去除溶液的耐用性退化，并且損傷程度將根據(jù)所述離子注入的雜質(zhì)的質(zhì)量數(shù)而變得更嚴(yán)重。在實施例3中，n型雜質(zhì)例如磷(P，質(zhì)量數(shù)30.97)和砷(As，質(zhì)量數(shù)74.92)的質(zhì)量數(shù)大于p型雜質(zhì)例如硼(B，質(zhì)量數(shù)10.81)的質(zhì)量數(shù)。
因此，在首先離子注入具有較大質(zhì)量數(shù)的n型雜質(zhì)的情況下，當(dāng)之后通過保護(hù)膜7離子注入p型雜質(zhì)時，存在著保護(hù)膜7處于嚴(yán)重?fù)p傷狀態(tài)的危險。在這種情況下，這種損傷的保護(hù)膜7的厚度減少就會大于(例如，2nm)未損傷的保護(hù)膜7的厚度的減少。
此外，在這種情況下，當(dāng)保護(hù)膜7的厚度減少量變得比預(yù)期更大、或由于重復(fù)光刻膠工藝而出現(xiàn)附加的光刻膠去除工藝時，可能會完全去除保護(hù)膜7，于是，相應(yīng)地可能就會通過所述光刻膠去除溶液使第一柵絕緣膜6的厚度減小。當(dāng)保護(hù)膜7的厚度減少量變得更大時，厚度的不均勻性相應(yīng)地增加，而這種厚度的不均勻性會在離子注入的工藝中導(dǎo)致所述雜質(zhì)到達(dá)不同的擴(kuò)散深度。
如上所述，因此，在實施例3中優(yōu)選形成P區(qū)5，隨后形成n型轉(zhuǎn)移溝道9。
根據(jù)本發(fā)明，可以容易地控制在固態(tài)成像器件的電荷轉(zhuǎn)移部分(電荷轉(zhuǎn)移器件)中形成的柵絕緣膜的總厚度，并且能夠降低所述厚度的不均勻性。因此，能夠改善所述電荷轉(zhuǎn)移部分的飽和特性和電荷轉(zhuǎn)移特性，由此能夠?qū)е滤龉虘B(tài)成像器件的圖像質(zhì)量的增強(qiáng)。
在不脫離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，可以以其它形式來實施本發(fā)明。在本申請中公開的實施例在所有方面都應(yīng)該被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。通過附加的權(quán)利要求書而不是通過前述說明來表示本發(fā)明的范圍，并且在權(quán)利要求等價的含義和范圍之內(nèi)的所有變化都應(yīng)該包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種用于制造固態(tài)成像器件的方法，該固態(tài)成像器件包括具有一個光電二極管和一個電荷轉(zhuǎn)移部分的半導(dǎo)體襯底，該電荷轉(zhuǎn)移部分設(shè)置有轉(zhuǎn)移溝道，該方法包括步驟(a)在該半導(dǎo)體襯底上、在將要形成該電荷轉(zhuǎn)移部分的區(qū)域中，形成第一柵絕緣膜；(b)在該第一柵絕緣膜上形成一個保護(hù)膜；(c)在該保護(hù)膜上形成用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，并且去除一部分與將要形成該轉(zhuǎn)移溝道的區(qū)域重疊的所述用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠；(d)利用所述用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠作為掩膜，通過雜質(zhì)的離子注入，在該第一柵絕緣膜之下形成該轉(zhuǎn)移溝道；(e)去除所述用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠；以及(f)在步驟(e)之后，在該保護(hù)膜上形成第二柵絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中在步驟(e)中去除了所述用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠之后，去除該保護(hù)膜，并在步驟(f)中，在該第一柵絕緣膜上形成該第二柵絕緣膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中利用一種蝕刻溶液來去除該保護(hù)膜，該蝕刻溶液提供相對于該保護(hù)膜比相對于該第一柵絕緣膜更高的蝕刻速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中該轉(zhuǎn)移溝道為第一導(dǎo)電類型，在步驟(d)中，將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入到該轉(zhuǎn)移溝道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，該固態(tài)成像器件包括在該半導(dǎo)體襯底的該轉(zhuǎn)移溝道的一側(cè)或兩側(cè)上形成的第二導(dǎo)電類型區(qū)，該方法進(jìn)一步包括步驟(g)在該保護(hù)膜上形成用于第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠，并且去除一部分與將要形成該第二導(dǎo)電類型區(qū)的區(qū)域重疊的所述用于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠；(h)利用所述用于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠作為掩膜，通過第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的離子注入，在該第一柵絕緣膜之下形成該第二導(dǎo)電類型區(qū)；以及(i)去除所述用于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠，其中在步驟(b)或(e)之后并在步驟(f)之前進(jìn)行步驟(g)到(i)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中當(dāng)該第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)小于該第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)時，在步驟(c)到(e)之后進(jìn)行步驟(g)到(i)，并且當(dāng)該第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)大于該第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的原子質(zhì)量數(shù)時，在步驟(g)到(i)之后進(jìn)行步驟(c)到(e)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任何一項所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中在步驟(b)中，將該保護(hù)膜形成為具有比該第一柵絕緣膜的厚度和該第二柵絕緣膜的厚度小的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任何一項所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中在步驟(e)中，利用一種光刻膠去除溶液，去除所述用于該轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，該光刻膠去除溶液提供相對于該保護(hù)膜比相對于該第一柵絕緣膜更低的蝕刻速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中在步驟(i)中，利用一種光刻膠去除溶液來去除所述用于該第二導(dǎo)電類型區(qū)形成的光刻膠，該光刻膠去除溶液提供相對于該保護(hù)膜比相對于該第一柵絕緣膜更低的蝕刻速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任何一項所述的用于制造固態(tài)成像器件的方法，其中在步驟(a)中，該第一柵絕緣膜由氧化硅膜形成，在步驟(b)中，該保護(hù)膜由氮化硅膜形成，以及在步驟(f)中，該第二柵絕緣膜由氮化硅膜形成。
全文摘要
首先，在半導(dǎo)體襯底上，在將要形成電荷轉(zhuǎn)移部分的區(qū)域中形成第一柵絕緣膜，并在所述第一柵絕緣膜上形成一個保護(hù)膜。在所述保護(hù)膜上形成用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，然后通過構(gòu)圖去除用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠的一部分。接著，利用用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠作為掩膜，來離子注入雜質(zhì)，以便在所述第一柵絕緣膜之下形成轉(zhuǎn)移溝道。隨后，去除所述用于轉(zhuǎn)移溝道形成的光刻膠，并在所述保護(hù)膜上形成第二柵絕緣膜。之后，形成一個轉(zhuǎn)移電極。
文檔編號H01L27/148GK1661804SQ20051000818
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者山田徹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社