專利名稱：固態(tài)成像器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法。
參照圖3描述制造固態(tài)成像器件的常規(guī)方法。如圖3(a)所示，在p型硅襯底301上，利用離子注入技術(shù)，使用n型摻雜物形成用于垂直電荷耦合器件(CCD)的n型阱層302。接著，在高于900℃溫度下，利用高溫?zé)嵫趸椒ㄐ纬傻谝慌镅趸?03，之后利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積厚度為400nm的多晶硅膜，此后進行該多晶硅膜的圖形化，由此形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極304。
接下來，如圖3(b)所示，通過在高于900℃的高溫下進行的熱氧化在第一柵氧化膜303上形成厚度為60～100nm的第二柵氧化膜305。在此期間，第一電荷轉(zhuǎn)移電極304的表面也受到熱氧化，導(dǎo)致在第一電荷轉(zhuǎn)移電極304頂部上氧化膜306的形成。因此，在這一制造方法中，第一電荷轉(zhuǎn)移電極304的邊緣在第二棚氧化膜305形成時被抬高。
此后，如圖3(c)所示，形成多晶硅的第二電荷轉(zhuǎn)移電極307的圖形。在本常規(guī)實例中，第一電荷轉(zhuǎn)移電極304的邊緣變得突出，使得在形成第二電荷轉(zhuǎn)移電極時在這部分中的腐蝕勢必留有殘余物，結(jié)果在第二電荷轉(zhuǎn)移電極307的圖形之間容易短路。此外，抬高第一電荷轉(zhuǎn)移電極304造成表面上高度的間隔更明顯，這導(dǎo)致在后續(xù)步驟中要形成的光屏蔽膜覆蓋不良的問題。
圖4是按順序示出制造固態(tài)成像器件的另一常規(guī)方法的示意剖面圖，它解決了上述問題，其中第二棚絕緣膜是利用CVD方法形成的。
首先，如圖4(a)所示，在p型硅襯底401的表面上，利用離子注入技術(shù)，使用n型摻雜物形成信號電荷轉(zhuǎn)移部分中的n型阱層402。接著，在高于900℃溫度下，利用高溫?zé)嵫趸椒ㄐ纬傻谝粬叛趸?03，之后利用CVD方法沉積厚度為400nm的多晶硅膜，此后進行該多晶硅膜的圖形化，由此形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極404。
接下來，如圖4(b)所示，在使用氫氟酸溶液作為腐蝕劑，第一電荷轉(zhuǎn)移電極404作為掩膜，通過濕法蝕去除第一棚氧化膜后，利用CVD方法形成第二柵氧化膜405和氧化膜406。
隨后，如圖4(c)所示，在利用CVD方法沉積厚度約為100～250nm的第二多晶硅膜后，通過選擇腐蝕，將此第二多晶硅膜圖形化成規(guī)定形狀，由此形成第二電荷轉(zhuǎn)移電極407。
然而，在這些制造電荷轉(zhuǎn)移器件的常規(guī)方法中，當(dāng)利用第一電荷轉(zhuǎn)移電極作為掩膜，去除暴露的第一柵絕緣膜形成第二柵氧化膜時，在將要成為信號電荷轉(zhuǎn)移部分的溝道區(qū)的n型阱層中可能發(fā)生發(fā)光物質(zhì)的向外擴散。因此，第一電荷轉(zhuǎn)移電極下面的區(qū)域和第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的區(qū)域可能顯示出不同的溝道電勢特性，這顯然是個缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)成像器件，其特征在于當(dāng)相同電壓施加在兩個電極上，即第一電荷轉(zhuǎn)移電極和第二電荷轉(zhuǎn)移電極上時，各電極下面的溝道電勢水平相同；充分保證第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的電勢的替換；并且由此提高垂直CCD中的最大轉(zhuǎn)移電荷量。
根據(jù)解決了上述問題的本發(fā)明的一個方案，提供一種制造固態(tài)成像器件的方法，該方法包括下列步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上形成第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)，作為電荷轉(zhuǎn)移部分；在整個表面上形成第一柵絕緣膜，并在隨后形成第一多晶硅膜，然后將該第一多晶硅膜圖形化，以形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極；整個地或部分地去除所述第一柵絕緣膜的暴露部分，其后在整個表面上形成第二柵絕緣膜；以及在所述第二棚絕緣膜上形成第二多晶硅膜，然后將該第二多晶硅膜圖形化，以形成第二電荷轉(zhuǎn)移電極；其中所述第二柵絕緣膜的膜厚大于所述第一柵絕緣膜的膜厚；設(shè)定所述第一柵絕緣膜和所述第二柵絕緣膜的膜厚，使在所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極兩個電極被施加相同電壓時，所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢大致相同。
在結(jié)合附圖閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明的上述和其它目的和新的特征將更全面地顯示出來。然而應(yīng)清楚地理解，附圖只是用做說明的目的，而非意在作為對本發(fā)明界限的限定。


圖1是按順序示出根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)進實施例的電荷轉(zhuǎn)移器件制造工藝的示意剖面圖。
圖2是按順序示出根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的電荷轉(zhuǎn)移器件制造工藝的示意剖面圖。
圖3是按順序示出電荷轉(zhuǎn)移器件的常規(guī)制造方法的示意剖面圖。
圖4是按順序示出電荷轉(zhuǎn)移器件的另一常規(guī)制造方法的示意剖面圖。
參照圖1描述本發(fā)明的第一實施例。首先，如圖1(a)所示，在摻雜濃度為1×1016cm-3的p型硅襯底上，利用離子注入技術(shù)，使用n型摻雜物形成摻雜濃度為1×1017cm-3的垂直CCD的n型阱層102。接著，在高于900℃溫度下，利用高溫?zé)嵫趸椒ㄐ纬珊穸葹?0nm的第一柵氧化膜103，之后利用CVD方法沉積厚度為400nm的多晶硅膜，此后進行該膜的圖形化，由此形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極104。
接下來，如圖1(b)所示，通過在高于900℃的高溫下進行的熱氧化，在第一棚氧化膜103上形成厚度為80nm的第二柵氧化膜105。在此期間，第一電荷轉(zhuǎn)移電極104的表面也受到熱氧化，導(dǎo)致在第一電荷轉(zhuǎn)移電極104的表面上形成氧化膜106。
隨后，如圖1(c)所示，形成多晶硅的第二電荷轉(zhuǎn)移電極107的圖形。
在本實施例中，將第二柵氧化膜105的膜厚設(shè)置為大于第一棚氧化膜103的膜厚，使這些膜下面的溝道電勢水平變得相同。即，在形成第二棚氧化膜105時，通過摻雜物的向外擴散，n型阱層102中的摻雜濃度變低，使第二電荷轉(zhuǎn)移電極107下面的溝道電勢比第一電荷轉(zhuǎn)移電極104下面的溝道電勢下降得更多，其中通過使第二棚氧化膜105更厚對這種下降進行補償，以使這些電極下面的溝道電勢大致相同。以這種方式，即使是在第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面，電勢的替換也能得到保證，并由此提高垂直CCD中的最大轉(zhuǎn)移電荷量。
在本發(fā)明中，盡管在第一電荷轉(zhuǎn)移電極和第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢水平可能不完全相同，但當(dāng)0V電壓施加在各電極上時，最好這些溝道電勢之間的差值等于±0.2V或更小。這是因為在±0.2V或更小的情況下，熒光屏中的白不均勻性(white non-uniformity)是裸眼分辨不出的。而且，因此可根據(jù)摻雜濃度等，設(shè)定第二棚氧化膜105和第一棚氧化膜103之間膜厚的差值。在本實施例中，膜厚的差值被設(shè)定為20nm，這使溝道電勢的差值在施加0V電壓時等于±0.2V或更小。
下面，參照圖2描述本發(fā)明的另一實施例。首先，如圖2(a)所示，在p型硅襯底201的表面上，利用離子注入技術(shù)，使用n型摻雜物形成n型阱層202，作為信號電荷轉(zhuǎn)移部分。接著，在高于900℃溫度下，利用高溫?zé)嵫趸椒ㄐ纬傻谝慌镅趸?03，之后利用CVD方法沉積厚度為400nm的多晶硅膜，此后進行該多晶硅膜的圖形化，由此形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極204。
接下來，如圖2(b)所示，使用氫氟酸溶液作為腐蝕劑，第一電荷轉(zhuǎn)移電極204作為掩膜，通過濕法腐蝕去除第一棚氧化膜。然后利用CVD方法中SiH4和H2O氣體之間的反應(yīng)形成厚度為70nm的第二棚氧化膜205和氧化膜206。隨后，如圖2(c)所示，在利用CVD方法沉積厚度約為100～250nm的第二多晶硅膜后，通過選擇腐蝕，將此第二多晶硅膜圖形化成規(guī)定形狀，由此形成第二電荷轉(zhuǎn)移電極207。
在本實施例中，利用CVD方法形成第二棚氧化膜。在CVD方法中膜的生長溫度約為800℃，比進行熱氧化的900℃的溫度低多達100℃，此外，n型阱層中摻雜物的向外擴散只在膜形成的初始階段進行，從而與使用熱氧化方法的情況相比，第二棚氧化膜的膜厚可以更小，并且，在第一電荷轉(zhuǎn)移電極頂部上形成的氧化膜的膜厚變得更小，這提高了使電極上部不受通過層間絕緣膜的光影響的光屏蔽膜對表面階梯的覆蓋程度，從而可減輕拖影。
此外，在本實施例中，與使用熱氧化方法的情況相比，借助于利用CVD方法形成的第二棚氧化膜，氧化硅膜界面中結(jié)構(gòu)過度層的膜厚較小。因此更難形成硅的懸掛鍵(Si的未結(jié)合位置)，結(jié)果可降低第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面輸出的暗電流。
盡管在上述實施例中是利用熱氧化方法形成第一棚絕緣膜的，但利用CVD方法形成的氧化膜也可達到本發(fā)明目的，可選擇該氧化膜，而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
如上所述，在本發(fā)明中，將第二棚絕緣膜的膜厚設(shè)定成大于第一棚絕緣膜的厚度，從而當(dāng)相同電壓施加在第一電荷轉(zhuǎn)移電極和第二電荷轉(zhuǎn)移電極這兩個電極上時，在這些電極下面形成的溝道電勢大致相同，這使得即使在第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面也能夠獲得電勢的替換，并由此可提高垂直CCD中的最大傳遞電荷量。
權(quán)利要求
1．一種制造固態(tài)成像器件的方法，該方法包括下列步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上形成第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)，作為電荷轉(zhuǎn)移部分；在整個表面上形成第一柵絕緣膜，并在隨后形成第一多晶硅膜，然后將該第一多晶硅膜圖形化，以形成第一電荷轉(zhuǎn)移電極；整個地或部分地去除所述第一柵絕緣膜的暴露部分，其后在整個表面上形成第二柵絕緣膜；以及在所述第二棚絕緣膜上形成第二多晶硅膜，然后將該第二多晶硅膜圖形化，以形成第二電荷轉(zhuǎn)移電極；其中所述第二棚絕緣膜的膜厚大于所述第一棚絕緣膜的膜厚；以這樣的方式設(shè)定所述第一柵絕緣膜和所述第二柵絕緣膜的膜厚，使在所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極兩個電極被施加相同電壓時，所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢大致相同。
2．如權(quán)利要求1的制造固態(tài)成像器件的方法，其特征在于，以這樣的方式設(shè)定所述第一柵絕緣膜和所述第二柵絕緣膜的膜厚，使在所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極兩個電極被施加0V電壓時，所述第一電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢和所述第二電荷轉(zhuǎn)移電極下面的溝道電勢之間的差值等于±0.2V或更小。
3．如權(quán)利要求1的制造固態(tài)成像器件的方法，其特征在于，所述第二柵絕緣膜是利用熱氧化方法形成的。
4．如權(quán)利要求1的制造固態(tài)成像器件的方法，其特征在于，所述第二柵絕緣膜是利用CVD方法形成的。
5．一種用權(quán)利要求1中所述的制造固態(tài)成像器件的方法制造的固態(tài)成像器件。
全文摘要
將第二氧化膜105的膜厚設(shè)定為大于第一柵氧化膜103的膜厚,使得在相同電壓施加在兩個電極上時,各電極下面的溝道電勢為±0.2V或更小。所述第二柵氧化膜105是利用CVD方法等形成的。
文檔編號H01L27/146GK1215927SQ9811992
公開日1999年5月5日 申請日期1998年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月3日
發(fā)明者畑野啟介 申請人:日本電氣株式會社