專利名稱：電荷耦合器件型固態(tài)攝象器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電荷耦合器件(CCD)型固態(tài)攝象器件，而且特別涉及一種其垂直和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極是以單層結(jié)構(gòu)形成的CCD固態(tài)攝象器件。
由于近年來精細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，有可能使CCD型固態(tài)攝象器件以精細(xì)的間距形成分別的電荷轉(zhuǎn)移電極，并且也由于這一事實(shí)而有可能通過刻蝕導(dǎo)電的電極材料形成具有0.2至0.3μm電極間的距離或間隔的單層電極結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移器件。
由于在這樣的單層電極結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移器件的轉(zhuǎn)移電極之間沒有重疊區(qū)，就取得了電極間的電容小以及在電極之間基本上不會出現(xiàn)短路的優(yōu)點(diǎn)。此外，還由于無需為在重疊區(qū)內(nèi)形成夾層薄膜而要進(jìn)行氧化電極的氧化步驟，又取得了不僅能用多晶硅而且能用金屬薄膜或它的硅化物膜作電極材料的優(yōu)點(diǎn)，這樣就有可能降低電荷轉(zhuǎn)移電極的電阻。
然而，由于在單層電極結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移器件中，各個(gè)電荷轉(zhuǎn)移電極是以由刻蝕精度所確定的間距排列的，這就可以有被電荷轉(zhuǎn)移電極覆蓋的區(qū)域以及未被其覆蓋的區(qū)域，而且在未被覆蓋的區(qū)域內(nèi)可以如

圖10(a)所示形成勢阱。加深勢阱的深度就要求如圖10(b)所示加大相鄰電極之間的距離。此外，勢阱的構(gòu)形和深度還取決于電荷轉(zhuǎn)移電極之間電位差的變動，當(dāng)增大電位差時(shí)，就如圖10(c)所示，由于電位調(diào)制效應(yīng)而造成勢阱變淺。
為了使勢阱更淺，可以考慮通過向區(qū)域內(nèi)注入離子形成勢阱以調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的電勢。圖11(a)和11(b)示出當(dāng)進(jìn)行這種離子注入時(shí)勢阱的變化，其中描繪了離子注入太少時(shí)的電勢、離子注入合適時(shí)的電勢以及電子注入過量時(shí)的電勢。
如在圖11(a)和11(b)中清楚表示的，當(dāng)離子注入量太少時(shí)，降低勢阱深度的作用不足，而當(dāng)離子注入量太多時(shí)就可能形成勢壘。因而，需要有向這一區(qū)域注入的最佳離子量。然而，最佳離子量取決于前述相鄰電極之間的距離以及電極上所加驅(qū)動脈沖的幅度。因而，當(dāng)在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中電極間的距離與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的不同或是垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電極所加驅(qū)動脈沖幅度與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的情況不同時(shí)，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的最佳離子注入量就變得與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的不同。
例如，當(dāng)垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的離子注入量達(dá)到最佳時(shí)，水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的離子注入量就變得短缺，使得降低勢阱深度的效果不充分并可能留下部分電荷未轉(zhuǎn)換，而當(dāng)水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的離子注入量達(dá)到最佳時(shí)，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中的離子注入量就過剩，以致形成勢壘。
因而，人們高度希望電荷轉(zhuǎn)移器件不論是在垂直的還是水平的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中都能充分降低勢阱深度而又不形成勢壘。
本發(fā)明的一項(xiàng)目的就是要提供一種電荷轉(zhuǎn)移器件，它不論是在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)還是在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)中均能充分降低勢阱深度而又不致形成勢壘。
本發(fā)明的另一項(xiàng)目的是要提供一種固態(tài)攝象器件，它能通過在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的轉(zhuǎn)移電極之間、在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的轉(zhuǎn)移電極之間以及在垂直和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)之間形成均勻降低的勢阱而獲得優(yōu)良的電荷轉(zhuǎn)移效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的固態(tài)攝象器件包括多個(gè)沿垂直方向排列的第一擴(kuò)散區(qū)、多個(gè)沿水平方向排列的第二擴(kuò)散區(qū)、各自形成在所關(guān)聯(lián)的一個(gè)所述第一擴(kuò)散區(qū)上的多個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移電極、各自形成在所關(guān)聯(lián)的一個(gè)所述第二擴(kuò)散區(qū)上的多個(gè)水平電荷轉(zhuǎn)移電極、位于所述第一擴(kuò)散區(qū)之間具有第一雜質(zhì)濃度的多個(gè)第三擴(kuò)散區(qū)、以及位于所述第二擴(kuò)散區(qū)之間具有與所述第一雜質(zhì)濃度不相同的第二雜質(zhì)濃度的多個(gè)第四擴(kuò)散區(qū)。
圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)攝象器件的平面圖；圖2(a)至2(g)示出圖1中所示固態(tài)攝象器件的一實(shí)例的制造步驟
圖3(a)至3(g)示出圖1中所示固態(tài)攝象器件的另一實(shí)例的制造步驟；圖4(a)至4(f)示出圖1中所示固態(tài)攝象器件的又一實(shí)例的制造步驟；圖5為本發(fā)明另一項(xiàng)實(shí)施例的固態(tài)攝象器件的平面圖；圖6(a)至6(g)示出圖5中所示固態(tài)攝象器件的一實(shí)例的制造步驟；圖7(a)至7(g)示出本發(fā)明另一項(xiàng)實(shí)施例的固態(tài)攝象器件的一實(shí)例的制造步驟；圖8為本發(fā)明又一實(shí)施例的固態(tài)攝象器件的平面圖；圖9(a)至9(g)示出圖8中所示固態(tài)攝象器件的一實(shí)例的制造步驟；圖10(a)至10(c)繪示電極之間所形成的勢阱；以及圖11(a)和11(b)繪示說明由于離子注入量的不同而造成在電極之間所形成勢阱構(gòu)形的差異。
參閱圖1，它是本發(fā)明一項(xiàng)實(shí)施例的固態(tài)攝象器件的平面圖，此固態(tài)攝象器件包括一光電轉(zhuǎn)換器10、一垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和一水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30有一單層的結(jié)構(gòu)。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20由一四相時(shí)鐘驅(qū)動脈沖驅(qū)動并將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器10產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30。水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30由兩相時(shí)鐘驅(qū)動脈沖驅(qū)動并將來自垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移至一未予示出的輸出端。
在圖1中，標(biāo)號102表示成為電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的一N型半導(dǎo)體區(qū)域，106為形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的一第一N型半導(dǎo)體區(qū)域，107為形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的一第二N型半導(dǎo)體區(qū)域，108為形成在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的一第三N型半導(dǎo)體區(qū)域，109為一成為光電轉(zhuǎn)換器的N型半導(dǎo)體區(qū)域，110為一成為信號讀取區(qū)的P型半導(dǎo)體區(qū)域，111為一成為元件隔離區(qū)的P+型半導(dǎo)體區(qū)域，112a、112b、112c和112d為垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極而113a和113b則為水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極。
垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d加有相位不同的驅(qū)動脈沖，而水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a與113b也加有相位不同的驅(qū)動脈沖。附帶說明，各個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)所形成的電荷轉(zhuǎn)移電極在相鄰的電極之間約有0.3μm的間距。
現(xiàn)在，將參照圖1中所示攝象器件沿Ⅰ-Ⅰ′線的垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面以及Ⅱ-Ⅱ′線的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面對該器件的制造步驟進(jìn)行描述。
首先，在雜質(zhì)濃度約為1.0×1016cm-3的P型半導(dǎo)體基片中形成雜質(zhì)濃度為1.0×1017cm-3的N型半導(dǎo)體區(qū)102。然后，對N型半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行熱氧化形成厚度約為30nm的一層第一氧化膜103〔圖2(a)〕。
然后，通過光刻和刻蝕去除在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上形成的部分第一氧化膜103和在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20上形成的部分第一氧化膜103。此后，經(jīng)熱氧化形成厚度約為60nm的一層第二氧化膜104。在此情況下，在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上留下的部分第一氧化膜103進(jìn)一步生長至約70nm厚度。
這樣，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的整個(gè)表面就被厚度約為60nm的第二氧化膜104覆蓋，而去除第一氧化膜103的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的部分表面也覆蓋著厚度約為60nm的第二氧化膜104，未去除第一氧化膜103的其余部分則覆蓋著生長至約70nm厚度的第一氧化膜103。
然后，在第一氧化膜103和第二氧化膜104上形成一層多晶硅膜，并通過對多晶硅膜加工圖形在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上分別形成電荷轉(zhuǎn)移電極112和電荷轉(zhuǎn)移電極113。相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距和相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距各為0.3μm左右。此外，如在沿Ⅰ-Ⅰ′線所取剖面所示，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距也為0.3μm左右〔圖2(b)〕。
此后，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并經(jīng)過光刻選擇性地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分形成一層掩膜116a。此后，利用掩膜116a向N型半導(dǎo)體區(qū)域102內(nèi)注入P型雜質(zhì)離子(例如，硼離子)。這樣，就形成了雜質(zhì)濃度約9.5×1016cm-3的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106〔圖2(c)〕。
此外，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并經(jīng)過光刻選擇性地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜106b。此后，利用掩膜116b向N型半導(dǎo)體區(qū)102內(nèi)注入P型雜質(zhì)離子(例如，硼離子)。這樣，就形成了雜質(zhì)濃度約9.5×1016cm-3的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域107〔圖2(d)〕。
此外，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并經(jīng)過光刻選擇性地去除其中與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116c。此后，利用掩膜116c向N型區(qū)域102內(nèi)注入P型雜質(zhì)離子(例如，硼離子)。這樣，就形成了雜質(zhì)濃度約9.0×1016cm-3的第三N-型半導(dǎo)體區(qū)域108〔圖2(e)〕。
此后，利用已有技術(shù)形成一層夾層絕緣膜114〔圖2(f)〕，并經(jīng)夾層絕緣膜114由一層金屬布線115使垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d以及水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b相連〔圖2(g)〕制成本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)移器件。
在一般情況下，在驅(qū)動這樣的固態(tài)攝象器件當(dāng)中，在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d上分別加有約0至-8V的幅度和相互為90度的相位差的驅(qū)動脈沖，并且在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b上分別加有0至5V的幅度和相互為180度的相位差的驅(qū)動脈沖。
按照所述的，加在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112上的驅(qū)動脈沖與加在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113上的驅(qū)動脈沖其幅度與電位兩者均不相同。因而，形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的勢阱與形成在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的勢阱的深度不同。此外，形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112與水平電極轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的勢阱也不同于電荷轉(zhuǎn)移電極112之間以及電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的勢阱。
按照本發(fā)明的固態(tài)攝象器件，雜質(zhì)濃度約9.7×1016cm-3的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30之間的連接區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極之間，雜質(zhì)濃度約9.5×1016cm-3的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域107形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)電極112之間，而雜質(zhì)濃度約9.0×1016cm-3的第三N-型半導(dǎo)體區(qū)域108則形成在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間。因而，即使當(dāng)加在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極上的驅(qū)動脈沖的幅度和電位不同時(shí)，在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極之間、在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極之間以及在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30之間的連接區(qū)的全部區(qū)域內(nèi)也能形成均勻一致的勢阱。因此，電荷轉(zhuǎn)移效率就得到提高。
現(xiàn)在，將參照沿圖3(a)至3(g)的Ⅰ-Ⅰ′線所取的垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面以及Ⅱ-Ⅱ′線所取的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面對圖1中所示的固態(tài)攝象器件的制造步驟進(jìn)行描述。
形成電荷轉(zhuǎn)移電極112和113〔圖3(a)和3(b)〕的步驟與圖2(a)和2(b)中所示的相同，因而，省略去對它的具體描述。
在經(jīng)圖3(a)和3(b)中所示步驟形成電荷轉(zhuǎn)移電極112和113之后，無需形成掩膜層就向N型半導(dǎo)體區(qū)102中注入P型雜質(zhì)離子(例如，硼離子)，這樣就在電荷轉(zhuǎn)移電極112和113之間形成約9.7×1016cm-3雜質(zhì)濃度的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106〔圖3(c)〕。
然后，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻有選擇地去除與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的部分相對應(yīng)的部分掩膜材料以及與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的部分相對應(yīng)的部分掩膜材料，形成掩膜116a。此后，利用掩膜116a作掩膜向N型半導(dǎo)體區(qū)域102中進(jìn)行P型雜質(zhì)(例如，硼)的離子注入。這樣，就形成了約為9.5×1016cm-3雜質(zhì)濃度的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域107〔圖3(d)〕。
此外，又在晶片的整個(gè)表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻有選擇地去除與其中水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116b。此后，利用掩膜116b向N型半導(dǎo)體區(qū)域102中進(jìn)行P型雜質(zhì)(例如，硼)的離子注入。這樣，就形成了約為9.0×1016cm-3雜質(zhì)濃度的第三N-型半導(dǎo)體區(qū)域108〔圖3(e)〕。
此后，利用已有技術(shù)形成一層夾層絕緣膜114〔圖3(f)〕，并經(jīng)夾層絕緣膜114由一層金屬布線115將垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d以及水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b相連，制成本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)移器件〔圖3(g)〕。
采取從要引入少量雜質(zhì)濃度的區(qū)域開始至要引入多量雜質(zhì)濃度的區(qū)域進(jìn)行離子注入的順序，按此方式，可以去掉一次光刻步驟。
參照沿圖4(a)至4(f)中Ⅰ-Ⅰ′線所取的垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的剖面以及沿相同圖中Ⅱ-Ⅱ′線所取的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面將對圖1中所示的固態(tài)攝象器件的另一例制造步驟進(jìn)行描述。
電荷轉(zhuǎn)移電極112和113的形成步驟〔圖4(a)和4(b)〕與圖2(a)和2(b)中所示的相同，因而，省略去對它的具體描述。
在經(jīng)過圖4(a)和4(b)中所示的步驟形成電荷轉(zhuǎn)移電極112和113之后，在整個(gè)晶片的表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻有選擇地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116a。此后，利用掩膜116a向N型半導(dǎo)體區(qū)102中進(jìn)行P型雜質(zhì)(例如，硼)的離注子入，這樣就形成約9.7×1016cm-3雜質(zhì)濃度的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106〔圖4(c)〕。
然后，再在整個(gè)晶片的表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻有選擇地去除與水平電荷電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的部分相對應(yīng)的部分掩膜材料，形成掩膜116b。此后，利用掩膜116b作掩蔽向N型半導(dǎo)體區(qū)域102中進(jìn)行P型雜質(zhì)(例如，硼)的離子注入。這樣，就形成了約為9.0×1016cm-3雜質(zhì)濃度的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域108〔圖4(d)〕。
此后，利用已有技術(shù)形成一層夾層絕緣膜114〔圖4(e)〕，并經(jīng)夾層絕緣膜114由一層金屬布線115將垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d以及水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b相連，制成本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)移器件〔圖4(f)〕。
這樣，若是在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間以及在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的雜質(zhì)濃度相等的情況下不存在實(shí)際問題時(shí)，就有可能經(jīng)一次共同的離子注入步驟同時(shí)形成這些區(qū)域而簡化器件的制造過程。也就是說，按照這種方法，在形成如圖2(a)至2(g)中所示分別由一次離子注入所形成的區(qū)域106和108中，設(shè)置離子注入的條件容易了，而且與圖3(a)至3(g)中所示的方法相比，能夠省去一次離子注入的光刻步驟。
現(xiàn)在，參照圖5將對本發(fā)明的另一實(shí)施例的固態(tài)攝象器件進(jìn)行描述。在圖5中，固態(tài)攝象器件包括一光電轉(zhuǎn)換器10、一垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和一水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30是作為單層結(jié)構(gòu)形成的。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20是由一個(gè)四相時(shí)鐘的驅(qū)動脈沖驅(qū)動的，并將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器10產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30。水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30是由一個(gè)兩相時(shí)鐘的驅(qū)動脈沖驅(qū)動的，并將從垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20轉(zhuǎn)移來的電荷轉(zhuǎn)移至一未予示出的輸出端。
圖5中所示的固態(tài)攝象器件由于垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距不同而與圖1中所示的固態(tài)攝象器件不同。也就是說，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距約為0.3μm，而在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間則約為0.5μm。順便說一下，最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距約為0.3μm。
如上所述，通過將水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的間距設(shè)置得比垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的間距寬，使電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的電容更小，以致使得由高頻驅(qū)動的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)所耗用的電功率得到降低。
現(xiàn)在，參照圖6(a)至6(g)示出的沿Ⅰ-Ⅰ′線所取的垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面以及沿Ⅱ-Ⅱ′線所取的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面，將對圖5中所示的固態(tài)攝象器件的制造步驟進(jìn)行描述。
首先，在雜質(zhì)濃度約為1.0×1016cm-3的P型半導(dǎo)體基片中形成雜質(zhì)濃度為1.0×1017cm-3的N型半導(dǎo)體區(qū)102。然后，通過熱氧化N型半導(dǎo)體區(qū)域形成一層約30nm的第一氧化膜103〔圖6(a)〕。
然后，通過光刻和刻蝕去除在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上形成的部分第一氧化膜103和形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20上的部分第一氧化膜103。此后，通過熱氧化形成一層約60nm厚度的第二氧化膜104。在此情況下，留在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上部分第一氧化膜103進(jìn)一步生長至約70nm左右的厚度。
這樣，整個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的表面就被厚度約為60nm厚度的第二氧化膜104覆蓋，去除第一氧化膜103的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的部分表面被約60nm厚度的第二氧化膜104覆蓋住，而其中未去除第一氧化膜103的留下的部分表面則覆蓋著生長至約70nm左右厚度的第一氧化膜103。
然后，在第一氧化膜103和第二氧化膜104上形成一層多晶硅膜，并對多晶硅膜加工圖形，在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20中形成電荷轉(zhuǎn)移電極112以及在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30中形成電荷轉(zhuǎn)移電極113。相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距為0.3μm。而相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距則為0.5μm。此外，如在沿Ⅰ-Ⅰ′線所取剖面所示，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距也為0.3μm左右〔圖6(b)〕。
此后，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻選擇性地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116a。此后，利用掩膜116a向N型半導(dǎo)體區(qū)域102內(nèi)注入P型雜質(zhì)(例如，硼)的離子。這樣，就形成了雜質(zhì)濃度約9.7×1016cm-3的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106〔圖6(c)〕。
此外，又在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻選擇性地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜106b。此后，利用掩膜116b向N型半導(dǎo)體區(qū)102內(nèi)注入P型雜質(zhì)(例如硼)的離子。這樣，就形成了雜質(zhì)深度約9.5×1016cm-3的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域107〔圖6(d)〕。
此外，又在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻選擇性地去除其中與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116c。此后，利用掩膜116c向N型區(qū)域102內(nèi)注入P型雜質(zhì)(例如硼)的離子。這樣，就形成了雜質(zhì)濃度約8.0×1016cm-3的第三N-型半導(dǎo)體區(qū)域108〔圖6(e)〕。
此后，利用已有技術(shù)形成一層夾層絕緣膜114〔圖6(f)〕，并經(jīng)夾層絕緣膜114由一層金屬布線115使垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d以及水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b相連，制成本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)移器件〔圖6(g)〕。
按照該實(shí)施例的固態(tài)攝象器件，雜質(zhì)濃度約9.7×1016cm-3的第一N-型半導(dǎo)體區(qū)域106成為形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30之間的連接區(qū)，雜質(zhì)濃度約9.5×1016cm-3的第二N-型半導(dǎo)體區(qū)域107形成在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)電極112之間，而雜質(zhì)濃度約8.0×1016cm-3的第三N-型半導(dǎo)體區(qū)域108則形成在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間。
也就是說，在該實(shí)施例中，由于為了降低受高頻驅(qū)動的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30中的功耗，使水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距作得比垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距寬，因而就將水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的轉(zhuǎn)移電極之間區(qū)域的雜質(zhì)濃度設(shè)置得低使在各自區(qū)域中形成均勻一致的勢阱。從而，提高了電荷轉(zhuǎn)移效率。
順便提一下，還可以通過利用圖3和圖4中所示的方法設(shè)置各自區(qū)域中的雜質(zhì)濃度。
參照圖7，將對本發(fā)明又一項(xiàng)實(shí)施例的固態(tài)攝象器件進(jìn)行說明。
圖7中所示的固態(tài)攝象器件包括形成在雜質(zhì)濃度約為1.0×1016cm-3的N型半導(dǎo)體基片201中的一層P型雜質(zhì)濃度約為1.0×1016cm-3的P型阱層202、形成在P型阱層202中的一層N型半導(dǎo)體區(qū)域102以及形成在P型阱層202上的電荷轉(zhuǎn)移電極112和113。除去圖7(a)至7(g)中所示的在N型基片201中形成P型阱層之外，這種結(jié)構(gòu)能按圖2或6中所示的方法制造出來。
也就是說，本發(fā)明還能適用于采用阱的固態(tài)攝象器件。
盡管此前描述的各個(gè)實(shí)施例都是埋入型的電荷轉(zhuǎn)移器件，但本發(fā)明也能應(yīng)用于表面型的電荷轉(zhuǎn)移器件。
圖8示出本發(fā)明所應(yīng)用的表面型電荷轉(zhuǎn)移器件。在此實(shí)施例中，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的不同。也就是說，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距約為0.3μm，而水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距則約0.5μm。順帶提一下，垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距約為0.3μm。通過將水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極之間的間距設(shè)置得比垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的寬，能夠降低受較高頻率驅(qū)動的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的耗用功率。
現(xiàn)在，參照分別示于圖9(a)和9(b)中沿Ⅰ-Ⅰ′線的垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面和沿Ⅱ-Ⅱ′線所取的水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)剖面對圖8中所示固態(tài)攝象器件的制造工藝進(jìn)行描述。
首先，經(jīng)過熱氧化，在雜質(zhì)濃度約為1.0×1016cm-3的P型半導(dǎo)體基片101中形成約30nm厚度的一層第一氧化膜103〔圖9(a)〕。
然后，通過光刻和刻蝕去除在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20上形成的部分第一氧化膜103和形成在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上的部分第一氧化膜103。此后，經(jīng)過熱氧化形成約60nm厚度的一層第二氧化膜104。經(jīng)過后一次熱氧化，留在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上的第一氧化膜103進(jìn)一步生長至約70nm的厚度。
這樣，整個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的表面就被厚度約為60nm厚度的第二氧化膜104覆蓋，經(jīng)刻蝕去除其上第一氧化膜103的部分水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30也被約60nm厚度的第二氧化膜104覆蓋住，而其中未去除第一氧化膜103的部分則被生長至約70nm厚度的第一氧化膜103覆蓋住。
然后，在第一氧化膜103和第二氧化膜104上形成一層多晶硅膜，并對多晶硅膜加工圖形，在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20上形成電荷轉(zhuǎn)移電極112以及在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30上形成電荷轉(zhuǎn)移電極113。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極112之間的間距為0.3μm。而水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間距則為0.5μm。此外，如在沿Ⅰ-Ⅰ′線所取剖面示出，在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的間隔約為0.3μm左右〔圖9(b)〕。
然后，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜層，并通過光刻有選擇地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的最后的電荷轉(zhuǎn)移電極112和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116a。此后，利用掩膜116a向P型半導(dǎo)體區(qū)域101內(nèi)注入N型雜質(zhì)(例如，磷)的離子?！矆D9(c)〕。
此外，在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻選擇性地去除其中與垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116b。此后，利用掩膜116b向P型半導(dǎo)體區(qū)域101內(nèi)注入N型雜質(zhì)(例如，磷)的離子〔圖9(d)〕。
然后，又在整個(gè)晶片表面上形成一層掩膜材料，并通過光刻選擇地去除其中與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域相對應(yīng)的部分，形成一層掩膜116c。此后，利用掩膜116c向P型半導(dǎo)體區(qū)域101內(nèi)注入N型雜質(zhì)(例如，磷)的離子〔圖9(e)〕。
此后，利用已有技術(shù)形成一層夾層絕緣膜114〔圖9(f)〕，并經(jīng)夾層絕緣膜114由一層金屬布線115使垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極112a至112d以及水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極113a和113b相連，制成本發(fā)明的電荷轉(zhuǎn)移器件〔圖9(g)〕。
按照該實(shí)施例的固態(tài)攝象器件，有可能在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20的電荷轉(zhuǎn)移電極112之間、在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30的電荷轉(zhuǎn)移電極113之間的區(qū)域內(nèi)以及在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)20與水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)30之間的連接區(qū)域內(nèi)各自形成均勻一致的勢阱，使電荷轉(zhuǎn)移效率提高。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)攝象器件，其特征在于，它包括沿一垂直方向排列的多個(gè)第一擴(kuò)散區(qū)；沿一水平方向排列的多個(gè)第二擴(kuò)散區(qū)；各自形成在所關(guān)聯(lián)的一個(gè)所述的第一擴(kuò)散區(qū)上的多個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移電極；各自形成在所關(guān)聯(lián)的一個(gè)所述的第二擴(kuò)散區(qū)上的多個(gè)水平電荷轉(zhuǎn)移電極；具有第一雜質(zhì)濃度的多個(gè)第三擴(kuò)散區(qū)，其中的每一個(gè)位于所述第一擴(kuò)散區(qū)之間；以及具有第二雜質(zhì)濃度的多個(gè)第四擴(kuò)散區(qū)，其中的每一個(gè)位于所述第二擴(kuò)散區(qū)之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，所述第一雜質(zhì)濃度高于所述第二雜質(zhì)濃度。
3.按照權(quán)利要求1所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，它還包括多個(gè)具有不同于所述第二雜質(zhì)濃度的第三雜質(zhì)濃度的第五擴(kuò)散區(qū)。
4.按照權(quán)利要求3所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，所述第一雜質(zhì)濃度高于所述第二雜質(zhì)濃度并低于所述第三雜質(zhì)濃度。
5.按照權(quán)利要求3所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，所述第一雜質(zhì)濃度高于所述第二雜質(zhì)濃度并與所述第三雜質(zhì)濃度基本上相同。
6.一種固態(tài)攝象器件，其特征在于，它包括一光-電轉(zhuǎn)換區(qū)；一垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)，它轉(zhuǎn)移由所述光-電轉(zhuǎn)換區(qū)提供的電荷；以及一水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)，它轉(zhuǎn)移由所述垂直電荷移區(qū)提供的電荷；所述垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)有沿一垂直方向以第一間隔排列的多個(gè)垂直電荷轉(zhuǎn)移電極、位于所述垂直電荷轉(zhuǎn)移電極下面的多個(gè)第一擴(kuò)散區(qū)、以及位于所述第一擴(kuò)散區(qū)之間的多個(gè)第二擴(kuò)散區(qū)，所述水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)有沿一水平方向以第二間隔排列的多個(gè)水平電荷轉(zhuǎn)移電極、位于所述水平電荷轉(zhuǎn)移電極下面的多個(gè)第三擴(kuò)散區(qū)、以及位于所述第三擴(kuò)散區(qū)之間的多個(gè)第四擴(kuò)散區(qū)，所述第一間隔小于所述的第二間隔。
7.按照權(quán)利要求6所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，所述第二擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第四擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度。
8.按照權(quán)利要求7所述的固態(tài)攝象器件，其特征在于，所述第一擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度與所述第三擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度基本相同。
全文摘要
一種固態(tài)攝象器件在垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極間、在水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的相鄰電荷轉(zhuǎn)移電極間以及在垂直和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)之間相連的區(qū)域內(nèi)形成有均勻一致的勢阱。垂直電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極間、水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)的電荷轉(zhuǎn)移電極間以及在垂直和水平電荷轉(zhuǎn)移區(qū)之間相連的區(qū)域內(nèi)的雜質(zhì)濃度根據(jù)電極間的距離以及加在這些電極上的驅(qū)動脈沖的幅度與電位相互獨(dú)立地設(shè)置,使這些勢阱相互等同。
文檔編號H01L27/148GK1213859SQ98119859
公開日1999年4月14日 申請日期1998年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月24日
發(fā)明者中柴康隆 申請人:日本電氣株式會社