固态图像传感器的制造方法技术

一种固态图像传感器的制造方法包括以下步骤：在半导体衬底中形成用于光电转换的光电检测器部分；以及形成用于转移从光电检测器部分读出的信号电荷的移位寄存器，在用于形成构成移位寄存器的掩埋沟道区的离子注入之后进行退火。可以提供一种固态图像传感器的制造方法，避免在移位寄存器和光电检测器部分中形成晶体缺陷，实现优异的输出图像质量和大饱和电荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。特别是，本专利技术涉及一种，该方法包括在固态图像传感器中形成和处理掩埋沟道区的步骤，该掩埋沟道区用作信号电荷的转移沟道，更具体地讲，本专利技术涉及一种实现了优异的输出图像质量和大饱和电荷的。一般情况下，用在录像带照相机-录像机、数字静物照相机等中的固态图像传感器具有以下结构。在硅衬底上形成用于通过光电转换获得信号电荷的光电检测器部分(PD部分)和用于传送从光电检测器部分读出的信号电荷的移位寄存器(CCD部分)。在该硅衬底上，经过绝缘膜形成转移栅电极。此外，在转移栅电极上，依次有层间绝缘膜、在光电检测器部分上方具有开口的光屏蔽膜(用于遮蔽除了光电检测器部分以外的表面侧不受光线照射的膜)和表面保护膜。此外，如果需要的话，按顺序层叠整平膜、滤色器和微透镜。按照交替方式二维地设置光电检测器部分和移位寄存器(例如，垂直转移CCD部分)，并且一对光电检测器部分和移位寄存器(例如，垂直转移CCD部分)构成一个像素。通过给转移栅电极施加预定信号而驱动转移栅电极，来依次转移由光入射到光电检测器部分上而产生的电荷，然后作为图像信号从输出部分输出。通过将离子注入到半导体衬底中形成光电检测器部分和移位寄存器。在用于形成光电检测器部分的离子注入中，将要注入的离子的动能使构成晶体的原子散射，这样产生很多点缺陷，例如成对的空位和空隙原子。当产生的诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷的浓度增加时，它们当中的一些被限制在一起形成稳定的晶体缺陷。这增加了白点缺陷(一种图像缺陷)和暗电流，导致图像质量降低的问题。暗电流的增加也产生这样的问题即使当拍摄间距-暗物体的照片时，拍摄的图像看起来是灰色或者在有些极端情况下甚至是白色的。为了解决这些问题，在用于形成光电检测器部分的离子注入之后，进行也用作其他目的的退火或高温加热处理，由此除去产生的诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷。还建议离子注入工艺分为多个工艺在分开的时间进行，并且在每次离子注入之后进行退火(例如，参见JP 10(1998)-135441 A)。另一方面，在用于形成移位寄存器的离子注入中，也产生诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷。当它们当中的一些被限制在一起形成稳定的晶体缺陷时，产生所谓的白色垂直线的图像缺陷。然而，由于用于形成移位寄存器的离子注入的加速能量一般低于用于形成光电检测器部分的离子注入的加速能量，因此产生较少的点缺陷，例如可能产生晶体缺陷的成对的空位和空隙原子。相应地，通过调节离子注入的剂量，可以抑制图像缺陷的产生，由此不再需要附加的退火，所述退火不同于后面的高温加热处理以及除去了诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷。然而，随着像素变得越来越精细，像素面积减小，例如，与包括一对光电检测器部分和移位寄存器的一个像素相对应的表面面积为2.8μm×2.8μm或更小，其中一个像素，从而减少了饱和电荷(最大存储电荷)。为了补偿这种减少，提高光电检测器部分和移位寄存器中的杂质浓度(离子注入的剂量)。当杂质浓度增加时，在离子注入时产生更多的诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷，从而由限制产生的晶体缺陷和稳定化点缺陷也增加，导致所谓了白色点缺陷、白色垂直线和暗电流的增加。因此，存在的问题是难以简单地通过在用于形成光电检测器部分的离子注入之后进行退火来实现图像质量的显著提高，如在JP 10(1998)-135441 A中所述的固态图像传感器中那样。此外，即使在像素不变精细的情况下，当必须增加饱和电荷(最大存储电荷)时，随着光电检测器部分和移位寄存器中的杂质浓度(离子注入的剂量)的增加，也出现相同的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种，该固态图像传感器通过避免在移位寄存器和光电检测器部分中形成晶体缺陷，实现了优异的输出图像质量和大饱和电荷。为了解决上述问题，根据本专利技术的包括在半导体衬底中形成用于光电转换的光电检测器部分，以及形成用于转移从光电检测器部分读出的信号电荷的移位寄存器，其中移位寄存器的形成包括在用于形成构成移位寄存器的掩埋沟道区的离子注入之后进行的退火。而且，在上述根据本专利技术的中，优选移位寄存器包括n型掩埋沟道区和位于掩埋沟道区下面的p型区，用于形成移位寄存器的离子注入包括用于形成n型掩埋沟道区的第一离子注入和用于形成位于掩埋沟道区下面的p型区的第二离子注入，并且在第一离子注入和第二离子注入之后进行退火。此外，在上述根据本专利技术的中，优选用于离子注入的杂质或用于第一离子注入的杂质是砷。而且，在上述根据本专利技术的中，优选退火的温度设置为等于或高于此后的处理步骤的最高温度。此外，在上述根据本专利技术的中，优选退火温度是950℃到1050℃。另外，在上述根据本专利技术的中，优选退火的时间是20到60秒。而且，在上述根据本专利技术的中，优选退火的加热速率是10℃/秒到100℃/秒。此外，在上述根据本专利技术的中，优选退火在氮气氛中进行。此外，当制造其中对应一个像素的表面面积等于或小于2.8μm×2.8μm的固态图像传感器时，根据本专利技术的上述是优选的，其中所述一个像素包括一对光电检测器部分和移位寄存器。利用根据本专利技术的，通过在用于形成构成移位寄存器的掩埋沟道区的离子注入之后进行退火，优选为高温短时间快速加热退火，可以避免在移位寄存器和光电检测器部分中形成晶体缺陷，从而与常规固态图像传感器的图像信号相比，可以获得具有更少的白色点缺陷和白色垂直线以及更小暗电流的高质量的图像信号。换言之，即使当通过进行用于形成光电检测器部分的离子注入并且然后进行退火或随后的还用做其它目的的高温加热处理而使引起图像缺陷的晶体缺陷不应该产生时，如果用于形成移位寄存器的离子注入之后的退火不合适，则在半导体衬底中还会产生滑动(晶体沿着某个晶体取向滑动)或位错(晶体缺陷二维地或三维地对准)，其中所述用于形成移位寄存器的离子注入是在形成光电检测器部分之前或之后进行的。结果是，晶体缺陷有时不仅在移位寄存器中产生，而且在光电检测器部分中产生。本专利技术防止了包括晶体缺陷的移位寄存器的形成和包括位错和滑动的半导体衬底的形成，从而可以制成不受所产生的晶体缺陷影响的光电检测器部分。而且，利用根据本专利技术的，通过进行用于形成n型掩埋沟道区的第一离子注入、用于形成位于掩埋沟道区下面的p型区的第二离子注入以及在第一离子注入和第二离子注入之后的退火，该退火优选为高温短时间快速加热处理，可以防止类似于上述的包括晶体缺陷的移位寄存器和光电检测器部分的形成，从而与常规固态图像传感器的图像信号相比，可以获得具有更少的白色点缺陷和白色垂直线以及更小的暗电流的高质量的图像信号。而且，可以减少由退火引起的杂质扩散的影响并抑制饱和电荷的减少。此外，利用根据本专利技术的，砷用作用于形成掩埋沟道区的离子注入的杂质，或在形成n型掩埋沟道区和位于掩埋沟道区下面的p型区的情况下，用作用于形成n型掩埋沟道区的第一离子注入的杂质，由此抑制在移位寄存器中产生的晶体缺陷的数量。由于砷具有比磷更大的原子量，因此与使用磷时相比，当使用砷时由于离子注入产生更多的诸如成对的空位和空隙原子的点缺陷。然而，砷是优选的，因为其原子半径与硅接近，与使用磷的情况相比，通过在离子注入之后进行适当的退火，可以减少引起图像缺陷的诸如白色点缺陷和白色垂直线的晶体缺陷的产生。而且，利用根据本专利技术的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像传感器的制造方法，包括：在半导体衬底中形成用于光电转换的光电检测器部分；以及形成用于转移从所述光电检测器部分读出的信号电荷的移位寄存器；其中所述移位寄存器的形成包括在离子注入之后进行的退火，所述离子注入用 于形成构成所述移位寄存器的掩埋沟道区。

【技术特征摘要】
JP 2004-7-26 217536/20041.一种固态图像传感器的制造方法，包括在半导体衬底中形成用于光电转换的光电检测器部分；以及形成用于转移从所述光电检测器部分读出的信号电荷的移位寄存器；其中所述移位寄存器的形成包括在离子注入之后进行的退火，所述离子注入用于形成构成所述移位寄存器的掩埋沟道区。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移位寄存器包括n型掩埋沟道区和位于该掩埋沟道区下面的p型区，用于形成所述移位寄存器的所述离子注入包括用于形成所述n型掩埋沟道区的第一离子注入和用于形成位于所述掩埋沟道区下面的所述p型区的第二离子注入，以及在所述第一离子注入和所述第二离子注入之后进行所述退火。3.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述离子注入的杂质是砷。4.根据权利要求2所述的方法，其中用于所述第一离子注入的杂质是砷。5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述退火的温度设为等于或高于随后步骤的最高温度。6.根据权利要求2所述的方法，其中将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木政胜，吉田贡，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]