固态成像元件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种固态成像元件及其制造方法。所述固态成像元件具备：第一导电型的半导体层；栅极绝缘膜，其位于半导体层上；栅电极，其位于栅极绝缘膜上；第二导电型的第一杂质区域，其位于半导体层内，并且至少位于在俯视观察时与栅电极的第一端部相比靠外侧的区域内；第二导电型的第二杂质区域，其位于半导体层内，并且位于在俯视观察时与栅电极的对置于第一端部的第二端部相比靠外侧以及内侧的区域内；第一导电型的第三杂质区域，其位于半导体层内，并且位于在俯视观察时与栅电极的第二端部相比靠外侧的第二杂质区域的上层，且与第二杂质区域相接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固态成像元件以及其制造方法。
技术介绍
虽然固态成像元件目前以CCD(Charge-coupledDevice：电荷耦合装置)为主流，但能够以低电压来进行驱动并且能够混装周边电路的CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器的发展较为显著。CMOS传感器被实施通过完全传输技术或暗电流防止结构等的制造工艺上的对策、CDS(correlateddoublesampling：相关双采样)等电路对策而实现的噪声对策等，如今被改善为可以说是能够获得与CCD同等的画质，从而成长为在质与量上均凌驾于CCD之上的设备。虽然CMOS传感器的飞跃的较大原因为画质被大幅度地改善，但其改善的主要原因为电荷传输技术的改善。作为相关的技术，在专利文献1中公开了具备不会产生复位噪声的FD(floatingdiffusion：浮置扩散)放大器的固态成像装置。该固态成像装置的特征在于，具备由如下部件构成的FD放大器型的电荷检测部，所述部件包括：形成在第一导电型的半导体层上的第二导电型的扩散区域；与该扩散区域相邻设置的势垒形成栅电极；与势垒形成栅电极相邻设置的电荷传输装置的最终栅电极；将该扩散区域作为源极电极而形成的扩散区域复位用MOS晶体管；对该扩散区域的电位进行检测的源极跟随电路，所述固态成像装置将该扩散区域以其杂质浓度在扩散区域中央部处较高且在端部处较低的方式而形成，并且在该扩散区域中央部之上形成第一导电型的扩散区域。根据专利文献1，由于在形成浮置扩散区的第二导电型的扩散区域上形成有第一导电型的高浓度的扩散层，因此当将复位用晶体管置为导通状态时，扩散层将会完全耗尽，从而从成像部传输来的信号电荷将流入至浮置扩散区中，并被完全传输至复位用晶体管的漏极。此外，由于在复位用晶体管为断开状态时电位成为浮置状态，因此不会引起复位动作时的电位变动，从而不会产生复位噪声。然而，当在从成像部的光电二极管被传输信号电荷的第二导电型的扩散区域上形成第一导电型的高浓度的扩散层(钉扎层)时，在从光电二极管传输信号电荷的路径上会产生势垒(barrier)，此外，被传输至传输目的地的杂质区域的信号电荷会发生逆流，从而出现传输不良的问题。专利文献1：日本特开平5-121459号公报(第0009-0012段，图1以及图2)
技术实现思路
本专利技术的几个方式涉及提供一种固态成像装置，其能够减少由残留在从光电二极管被传输信号电荷的杂质区域中的电荷形成的暗电流，并且对信号电荷的传输路径上的势垒的产生进行抑制。此外，本专利技术的几个方式涉及提供一种固态成像装置，其能够抑制从光电二极管被传输至传输目的地的杂质区域的信号电荷的逆流。本专利技术的第一方式所涉及的固态成像元件具备：第一导电型的半导体层；栅极绝缘膜，其位于所述半导体层上；栅电极，其位于所述栅极绝缘膜上；第二导电型的第一杂质区域，其位于所述半导体层内，并且至少位于在俯视观察时与所述栅电极的第一端部相比靠外侧的区域内；第二导电型的第二杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的对置于第一端部的第二端部相比靠外侧以及内侧的区域内；第一导电型的第三杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的第二端部相比靠外侧的所述第二杂质区域的上层，且与所述第二杂质区域相接。根据本专利技术的第一方式，由于在从构成光电二极管的第一杂质区域被传输信号电荷的第二杂质区域的上层具备第三杂质区域，从而减少由残留在第二杂质区域中的电荷形成的暗电流，并且由于在俯视观察时与栅电极的第二端部相比靠内侧的半导体层中也具备第二杂质区域，从而抑制信号电荷的传输路径上的势垒的产生，由此实现残留电荷较少的传输。在此，也可以采用如下方式，即，还具备第一导电型的第四杂质区域，所述第四杂质区域位于半导体层内，且位于第二杂质区域与栅极绝缘膜之间并与第二杂质区域以及栅极绝缘膜相接，并且具有与第三杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。由于第四杂质区域实现对势阱的产生进行抑制的功能，因此能够以在信号电荷的传输路径上不产生势垒、势阱的方式而对各部的尺寸或杂质浓度进行调节。此外，也可以采用如下方式，即，还具备第二导电型的第五杂质区域，所述第五杂质区域位于半导体层内，且从栅极绝缘膜的下部起延伸至第二杂质区域的下部并与栅极绝缘膜以及第二杂质区域相接，并且具有与第二杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。由此，由于几乎不会产生势垒、势阱，因此实现了具有平缓的曲线的信号电荷的传输路径。此外，通过追加第五杂质区域从而在信号电荷的传输路径中从第一杂质区域至最初的电位阶跃为止的距离变短，因此在传输栅电极断开时，电位阶跃会实现阻挡电荷的作用，从而具有防止被传输至第二杂质区域的信号电荷的逆流的效果。在上文中，优选为，第二杂质区域在俯视观察时与栅电极重叠的长度大于零且在栅电极的长度的1/3以下。由此，能够在固态成像元件的输出电压基本未降低的范围内，对信号电荷的传输路径上的势垒的产生进行抑制，从而降低余像电压。本专利技术的第二方式所涉及的固态成像元件的制造方法具备：工序(a)，通过以第一光刻胶为掩膜而向第一导电型的半导体层注入第二导电型的杂质离子，从而在半导体层内形成第二导电型的第一杂质区域；工序(b)，通过以第二光刻胶为掩膜而向半导体层注入第二导电型的杂质离子，从而在半导体层内形成第二导电型的第二杂质区域；工序(c)，在所述半导体层上，隔着栅极绝缘膜而形成具有在俯视观察时与第二杂质区域重叠的部分的栅电极；工序(d)，通过以栅电极以及第三光刻胶为掩膜而向半导体层注入第一导电型的杂质离子，从而在半导体层内形成位于所述第二杂质区域的上层并与第二杂质区域相接的第一导电型的第三杂质区域。根据本专利技术的第二方式，由于在形成了具有在俯视观察时与第二杂质区域重叠的部分的栅电极之后，以栅电极以及第三光刻胶为掩膜而形成第三杂质区域，因此能够使第二杂质区域延伸至栅电极的下部，并且能够相对于栅电极而准确地对第三杂质区域进行定位。因此，信号电荷的传输路径上的电势的控制变得容易。在此，也可以采用如下方式，即，还具备工序(e)，所述工序(e)在工序(c)之前，通过以第二光刻胶为掩膜而向第二杂质区域注入第一导电型的杂质离子，从而在半导体层内形成第一导电型的第四杂质区域，所述第四杂质区域与第二杂质区域相接，并且具有与第三杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。由此，由于能够使用相同的掩膜而自对准地形成第二杂质区域和第四杂质区域，因此，信号电荷的传输路径上的电势的控制变得容易。此外，也可以采用如下方式，即，还具备工序(f)，所述工序(f)在工序(c)之前，通过以第四光刻胶为掩膜而向半导体层注入第二导电型的杂质离子，从而在半导体层内形成第二导电型的第五杂质区域，所述第五杂质区域从半导体层的表面起延伸至第二杂质区域的下部并与第二杂质区域相接，并且具有与第二杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。由于能够通过使用与第二杂质区域的形成所使用的掩膜不同的掩膜从而在与第二杂质区域相比较广的范围内形成第五杂质区域，因此，信号电荷的传输路径上的电势的控制变得容易。另外，在本申请中，半导体层是指，半导体基板、被形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像元件，具备：第一导电型的半导体层；栅极绝缘膜，其位于所述半导体层上；栅电极，其位于所述栅极绝缘膜上；第二导电型的第一杂质区域，其位于所述半导体层内，并且至少位于在俯视观察时与所述栅电极的第一端部相比靠外侧的区域内；第二导电型的第二杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的对置于第一端部的第二端部相比靠外侧以及内侧的区域内；第一导电型的第三杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的第二端部相比靠外侧的所述第二杂质区域的上层，且与所述第二杂质区域相接。

【技术特征摘要】
2015.07.22 JP 2015-1452711.一种固态成像元件，具备：第一导电型的半导体层；栅极绝缘膜，其位于所述半导体层上；栅电极，其位于所述栅极绝缘膜上；第二导电型的第一杂质区域，其位于所述半导体层内，并且至少位于在俯视观察时与所述栅电极的第一端部相比靠外侧的区域内；第二导电型的第二杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的对置于第一端部的第二端部相比靠外侧以及内侧的区域内；第一导电型的第三杂质区域，其位于所述半导体层内，并且位于在俯视观察时与所述栅电极的第二端部相比靠外侧的所述第二杂质区域的上层，且与所述第二杂质区域相接。2.如权利要求1所述的固态成像元件，其中，还具备第一导电型的第四杂质区域，所述第四杂质区域位于所述半导体层内，且位于所述第二杂质区域与所述栅极绝缘膜之间并与所述第二杂质区域以及所述栅极绝缘膜相接，并且具有与所述第三杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。3.如权利要求1或2所述的固态成像元件，其中，还具备第二导电型的第五杂质区域，所述第五杂质区域位于所述半导体层内，且从所述栅极绝缘膜的下部起延伸至所述第二杂质区域的下部并与所述栅极绝缘膜以及所述第二杂质区域相接，并且具有与所述第二杂质区域的杂质浓度相比较低的杂质浓度。4.如权利要求1至3中任一项所述的固态成像元件，其中，所述第二杂质区域在俯视观察时与所述栅电极重叠的长度大于零且在所述栅电极的长度的1/3以下。...

【专利技术属性】
技术研发人员：関泽充生，桑沢和伸，中村纪元，远藤刚廣，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP