专利名称：固体摄像装置、摄像机以及固体摄像装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在半导体衬底上设置了具有多个像素的摄像区域的固体摄像装置、摄像机以及固体摄像装置的制造方法。
背景技术：
MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体)型固体摄像装置，是通过包括MOS晶体管的放大电路读出储存在构成各像素的光电二极管中的信号的图像传感器。这种MOS型固体摄像装置，具有下述优点，即以低电压工作、能高速地读出电荷、而且能将该MOS型固体摄像装置与外围电路单片化。
因此，MOS型固体摄像装置，作为在个人计算机用小型摄像机和手机等携带机器中使用的摄像元件受到关注。近年来，人们对MOS型固体摄像装置特别要求的是，单元尺寸的缩小化和MOS型固体摄像装置的高感光度化。
图8，是表示一般的MOS型固体摄像装置的电路结构之一例的电路图。补充说明一下，在图8中所示的电路结构，不仅能在现有固体摄像装置中采用，也能在本发明的固体摄像装置中采用。如图8所示，一般的MOS型固体摄像装置，是多个像素26排列为矩阵状的摄像区域27、用以选择像素的垂直移位寄存器28和水平移位寄存器29、以及将必要的脉冲提供给垂直移位寄存器28和水平移位寄存器29的时刻产生电路30，设置在一个衬底上。
设置在摄像区域27中的各个像素26，由进行光电变换的光电变换部(光电二极管部)21、和其附带的MOS型晶体管构成，在光电变换部(光电二极管部)21中所储存的电荷，由传送用晶体管22传送到浮动扩散部36。浮动扩散部36的漏极，是与连接在电源33上的复位用晶体管23的源极共用的。漏极连接在电源33上的放大用晶体管24的栅极，与浮动扩散部36连接。放大用晶体管24的源极与选择用晶体管25的漏极连接；选择用晶体管25的源极与输出脉冲线35连接。
传送用晶体管22的栅极、复位用晶体管23的栅极及选择用晶体管25的栅极，分别连接在来自垂直移位寄存器28的输出脉冲线31、输出脉冲线32及输出脉冲线34这三条输出脉冲线中之一条输出脉冲线上。
一般而言，在MOS型固体摄像装置中，在使形成在半导体衬底上的光电变换部21和各MOS型晶体管互相分离开的元件隔离用区域，形成有热氧化膜即LOCOS(Local Oxidation of Silicon硅的局部氧化)。但是，在使用了LOCOS的情况下，需要设元件隔离区域的宽度较宽，以得到所希望的元件隔离特性。而且，在形成LOCOS的情况下，因为产生鸟嘴(bird’s beak)，所以需要多确保活性区域宽度。因此，需要设每一个像素的元件隔离区域的占有面积和活性区域的占有面积较大，从而难以缩小单元尺寸。
作为解决这样的问题的方法，有下述现有技术(参照专利文献1)。图9，是表示现有固体摄像装置中的光电二极管部分的结构的剖面图。
如图9所示，在硅衬底53的最表面部设置有防止电荷从表面漏出的、厚度很薄的P+型硅层56，在P+型硅层56的下方，形成有从上方依次具有信号电荷存储区域即N型硅层54、和P-型硅层55的光电二极管62。
在硅衬底53表面中的光电二极管62周围，设置有从硅衬底53最表面达到与N型硅层54大致相等的深度的元件隔离区域63。元件隔离区域63，具有包括覆盖阱的内侧表面的氧化硅(SiO2)膜61和从氧化硅膜61上方填塞阱的SiO2等绝缘膜52的STI(Shallow Trench Isolation浅槽隔离)结构。因此，在衬底表面上，光电二极管62已经与周围的其他元件电气隔离。
在硅衬底53中与光电二极管62底部邻接的部分，设置有P型深阱59。P+型硅层56和P型深阱59，通过硅衬底53中形成在包围元件隔离区域63的侧表面和底面的部分中的P+型沟道截断环层57、和在P+型沟道截断环层57下侧依次设置有的P型表面阱58及P型柱塞阱60，互相电连接。因而，N型信号电荷存储区域(N型硅层54)，已经在衬底内与周边的元件也电气隔离。因此，在该结构中，信号电荷的漏出量很少。
入射到光电二极管62的受光区域51(硅衬底中被元件隔离区域63包围着的部分)中的光，在到达N型硅层54、与P+型硅层56或P-型硅层55的PN接合部分后被变换为空穴和电子，基于入射光的光量的信号电荷(电子)主要储存在信号电荷存储部即N型硅层54中。
在本现有例中，因为元件隔离区域63具有STI结构，所以不会产生鸟嘴，元件隔离区域不会跨越到受光区域51。因此，不需要多确保MOS型晶体管的活性区域宽度，从而能防止受光区域51的面积减少，确保面积较大的受光区域51。因为与LOCOS结构等相比，STI结构的元件隔离区域63为隔离元件所需要的绝缘材料宽度较窄，所以在采用了STI结构作为元件隔离的情况下，能使元件隔离结构本身的面积缩小。因此，能够提高光电二极管的感光度，能设每一个像素的尺寸较小。
专利文献1日本公开专利公报特开2004-39832号公报然而，在所述现有例中，在硅衬底53中包围元件隔离区域63的侧表面和底面的部分，通过离子注入形成有P+型沟道截断环层57。因此，在制造MOS型固体摄像装置的热处理工序中，P+型沟道截断环层57扩大，储存已被光电变换的电荷的N型硅层54逐渐减少。特别是在单元尺寸3μm或3μm以下的固体摄像装置中，由于所述原因，动态范围减少现象很显著。
再说，在形成了STI结构的元件隔离区域的情况下，在元件隔离区域63底面的边缘部分，对硅衬底局部地产生有张应力。在位于元件隔离区域63底面周围的区域设置有电荷储存在其中的N型硅层54，除了已被光电变换的电荷以外，还有因应力而产生的层错所造成的电荷储存在N型硅层54(光电二极管的信号电荷存储部)中。就是说，除了光入射时产生电荷以外，还在光未入射到受光区域中的情况下产生不必要的电荷，产生了的不必要的电荷储存在N型硅层54中。因此，造成下述问题，即该电荷成为像素与像素之间的特性偏差、和在无入射光的情况下产生的白点即白缺陷(white defect)的原因，光电二极管的感光度下降。
发明内容
本发明，正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于实现一种能够确保作为电荷存储区域的N型硅层，防止动态范围的减少，并且能够防止因应力而产生的电荷造成随机干扰和白缺陷的固体摄像装置、摄象机以及固体摄像装置的制造方法。
为了达成所述目的，本发明的一个形态的固体摄像装置，包括形成在硅衬底上部、包含光电变换部的摄像区域，至少形成在所述硅衬底中包围所述光电变换部的部分的一部分中的元件隔离，以及形成在所述摄像区域中通过所述元件隔离与所述光电变换部电气隔离的区域中的金属氧化物半导体型晶体管，所述元件隔离的下部宽度比上部宽度窄。
根据本发明的一个形态的固体摄像装置，在与元件隔离的下部邻接的区域，能确保比现有例宽的光电变换部。因此，能够确保较宽的光电变换部的电荷存储层，从而，即使在单元尺寸较小的情况下，也能使电荷存储量增加。而且，能使元件隔离底部的边缘部分从光电变换部离得远。在该边缘部分，局部地产生有张应力，容易产生造成干扰的不必要的电荷。但是，能通过设置电气性障碍物，使该边缘部分在空间上从光电变换部离得远，来使干扰减低。
本发明的一个形态的固体摄像装置的制造方法，包括通过在硅衬底上形成氮化硅膜，再进行图案形成，在所述氮化硅膜中来形成开口的工序a，在所述氮化硅膜的开口的侧表面中之至少一侧侧表面上形成侧壁的工序b，通过在所述工序b之后，以所述氮化硅膜和所述侧壁作为掩模进行蚀刻，在所述硅衬底中来形成元件隔离槽的工序c，在所述工序c之后，除去所述侧壁的工序d，以及通过在所述工序d之后，以所述氮化硅膜作为掩模进行蚀刻，来使所述元件隔离槽中的下部宽度比上部宽度窄的工序e。
本发明的一个形态的固体摄像装置的制造方法，包括通过在硅衬底上形成氮化硅膜，再进行图案形成，在所述氮化硅膜中来形成开口的工序a，和通过以所述氮化硅膜作为掩模，用含有溴化氢的气体进行蚀刻，在所述硅衬底中来形成下部宽度比上部宽度窄的元件隔离槽的工序b。
在本发明中，能通过所述各个制造方法得到的固体摄像装置，都能使元件隔离中的下部宽度比上部宽度窄。
因此，在与元件隔离下部邻接的区域，能够确保比现有例宽的光电变换部。因此，能够确保较宽的光电变换部的电荷存储层，从而即使在单元尺寸较小的情况下，也能使电荷存储量增加。而且，能使元件隔离底部的边缘部分从光电变换部离得远。在该边缘部分，局部地产生有较大的张应力，容易产生造成干扰的不必要的电荷。但是，能通过设置电气性障碍物，使该边缘部分在空间上从光电变换部离得远，来使干扰减低。
-发明的效果-根据本发明的固体摄像装置、摄像机以及固体摄像装置的制造方法，能在确保元件隔离用区域的电气隔离特性的状态下，实现像素尺寸的微细化和受光区域面积的增大，并且使随机干扰和白缺陷减低。
图1，是表示本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的结构的剖面图。
图2(a)～图2(d)，是表示第一实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
图3(a)～图3(c)，是表示第一实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
图4，是表示本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装置的结构的剖面图。
图5(a)～图5(d)，是表示第二实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
图6(a)～图6(c)，是表示第二实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
图7，是表示在变更了蚀刻气体中的溴化氢气体与氧气体的比率的情况下，隔离槽的上部宽度与下部宽度的比率变化的情况的曲线图。
图8，是表示一般的MOS型固体摄像装置的电路结构之一例的电路图。
图9，是表示现有固体摄像装置中的光电二极管部分的结构的剖面图。
符号说明
1-硅衬底；2-光电二极管；3-元件隔离区域；4-N型硅层；5-P+型表面层；6-P-型硅层；7-P+型硅层；8-P型硅层；9-活性区域；10a-侧壁氧化膜；10b-绝缘膜；11-衬垫绝缘膜；12-抗氧化性膜；13-开口；14-侧壁；15-槽部；16-台阶槽；17-抗蚀剂；18-槽；21-光电变换部(光电二极管部)；22-传送用晶体管；23-复位用晶体管；24-放大用晶体管；25-选择用晶体管；26-像素；27-摄像区域；28-垂直移位寄存器；29-水平移位寄存器；30-时刻产生电路；31-输出脉冲线；32-输出脉冲线；33-电源；34-输出脉冲线；35-输出脉冲线；36-浮动扩散部。
具体实施例方式
(第一实施例)下面，参照
本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置及其制造方法。
图1，是表示本发明的第一实施例所涉及的固体摄像装置的结构的剖面图。补充说明一下，形成在硅衬底1中的布线和层间膜，省略不提。如图1所示，在本实施例中，光电变换部即光电二极管2，具有形成在硅衬底1上部中的P+NP-型结构。具体而言，该P+NP-型结构，由设置在N型硅衬底1最上部的薄P+型表面层5，设置在P+型表面层5下面、成为电荷存储区域的N型硅层4，以及设置在N型硅层4下面的P-型硅层6构成。
入射到光电二极管2中的光，到达N型硅层4、与P+型表面层5或P-型硅层6的PN接合界面后，被光电变换，产生空穴和电子。因此，基于入射光量的信号电荷(电子)，储存在N型硅层4与P+型表面层5之间形成的耗尽层区域、和N型硅层4与P-型硅层6之间形成的耗尽层区域中。补充说明一下，能通过设置在最上面的P+型表面层5，使因随机干扰而在光电二极管2表面产生的电荷减低。
光电二极管2侧方的至少一部分，被元件隔离区域3包围着。元件隔离区域3，形成为越靠近衬底下方，元件隔离区域3的宽度越窄的台阶状。换句话说，在元件隔离区域3中，其宽度从上部到下部不连续地变化。元件隔离区域3，具有对台阶槽16表面热氧化而形成的侧壁氧化膜10a和从侧壁氧化膜10a上方填塞台阶槽16的绝缘膜10b。光电二极管2，已经通过元件隔离区域3与用以读出已储存的电荷的MOS晶体管的活性区域(源极·漏极区域)9电气隔离。补充说明一下，所述MOS晶体管，是图8中的MOS晶体管22、23、24、25。
在硅衬底1中包围元件隔离区域3的侧表面和底面的区域，设置有导电型与MOS晶体管的活性区域的相反的P+型侧壁层7。P+型侧壁层7，设置为与电荷存储区域即N型硅层4的侧表面邻接。P+型表面层5和P型硅层8，通过该P+型侧壁层7电连接。P+型侧壁层7，防止在元件隔离区域3界面附近产生而造成干扰的、不必要的电荷流入N型硅层4中。
接着，参照
本实施例所涉及的固体摄像装置的制造方法。图2(a)～图3(c)，是表示第一实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
在本实施例的制造方法中，首先，在图2(a)所示的工序中，在硅衬底1上形成由厚度1nm～50nm左右的氧化硅膜构成的衬垫绝缘膜11。在衬垫绝缘膜11上，形成由厚度50nm～400nm的氮化硅膜等构成的抗氧化性膜12。之后，在抗氧化性膜12上形成在规定部分具有开口的抗蚀剂(未示)。
接着，在图2(b)所示的工序中，通过以抗蚀剂作为掩模进行蚀刻，选出衬垫绝缘膜11和抗氧化性膜12并除去它们，形成使硅衬底1上面露出的开口13。之后，除去抗蚀剂。补充说明一下，开口13的宽度，设定为0.13μm～30.0μm左右。
接着，在图2(c)所示的工序中，通过在开口13内形成厚度10～300nm左右的氧化膜(未示)，再进行蚀刻，在开口13的侧表面上来形成侧壁14。根据这时的侧壁14宽度，在后面的工序中形成的元件隔离区域3(在图3(c)等中表示)的下部宽度决定。因此，调整侧壁14宽度，做到元件隔离区域3(在图1等中表示)的下部宽度，满足电气特性、低干扰特性及宽动态范围特性。
接着，在图2(d)所示的工序中，通过以抗氧化性膜12和侧壁14作为掩模，选出硅衬底1并且对它进行蚀刻的槽部形成工序，来形成槽部15。补充说明一下，槽部15深度，设为10nm～400nm。
接着，在图3(a)所示的工序中，通过湿蚀刻除去侧壁14。通过根据侧壁14宽度调整蚀刻时间，彻底除去侧壁14。
接着，在图3(b)所示的工序中，以抗氧化性膜12作为掩模，对硅衬底1进行选择性蚀刻。这样，来形成台阶槽16。补充说明一下，在形成台阶槽16后，反复进行从图2(c)～图3(b)为止的工序的情况下，能够形成级数增加了的台阶槽16。在这种情况下，能进一步减少各级的棱角部分的局部应力。补充说明一下，最好是台阶槽16的最下部相对最上部宽度的宽度比为0.7或0.7以下。
接着，为了实现图3(c)所示的结构，通过热氧化在台阶槽16的侧表面和底面形成侧壁氧化膜10a后，向台阶槽16的内壁注入P型杂质即硼。这时的注入条件为注入能量2.0KeV～50KeV、剂量1×1011/cm2～1×1015/cm2。这样，在硅衬底1中位于台阶槽16的侧表面和底面的区域就形成了P+型侧壁层7。还通过实施CVD法，在台阶槽16内来填塞由氧化膜构成的绝缘膜10b。之后，通过CMP研磨或干蚀刻除去抗氧化性膜12、和衬垫绝缘膜11的一部分后，还进行湿蚀刻，除去残留着的部分。之后，通过离子注入，在所希望的区域形成N型硅层4、P+型表面层5、P-型硅层6、P型硅层8及活性区域9。
接着，在附图中未示，利用众所周知的方法，形成栅极绝缘膜、栅极布线、层间绝缘膜、信号线及脉冲传达线等。能通过上述工序，制造出本在本实施例中，能通过设元件隔离区域3的侧壁为台阶状，主要得到两个效果。第一，因为元件隔离区域3宽度向下方逐渐变窄，所以在与元件隔离区域3下部邻接的区域，P+型侧壁层7进入N型硅层4区域的程度比现有例小。因此，能够确保比现有例宽的N型硅层4。就是说，在通常情况下，由于P+型杂质的在形成P+型侧壁层7时的热扩散，随着单元尺寸变小，N型硅层4显著地变小，而在本实施例中，能通过设元件隔离区域3下部宽度较窄，确保足够的N型硅层4宽度。因为N型硅层作为电荷存储层起到作用，所以在本实施例的结构中，即使在单元尺寸较小的情况下，也能使电荷存储量增加。
第二，能使元件隔离区域3底部的边缘部分从N型硅层4离得远。在该边缘部分，对硅衬底1局部地产生有较大的张应力，容易产生造成干扰的、不必要的电荷。但是，能通过设置电气性障碍物，使该边缘部分在空间上从N型硅层4离得远，来使干扰减低。
补充说明一下，最好是这样的，台阶槽16的最下部相对最上部宽度的宽度比为0.7或0.7以下。在这种情况下，能使与动态范围特性具有相关关系的、储存在光电二极管2中的饱和电子数量增加到比现有例多的数量。
在本实施例中，对台阶槽16侧壁热氧化而形成侧壁氧化膜10a时，在台阶槽16的上部边缘部分形成鸟嘴。这样，就能够控制在这个区域产生漏电流。能使特性的偏差(hump characteristic)减低。
在用STI作为元件隔离的现有固体摄像装置中，在每100万个像素中观测到了约10000个白缺陷。与此相对，在本实施例的固体摄像装置中，白缺陷数量小于或等于300个。补充说明一下，作为白缺陷测定的是，在无入射光的情况下有大于或等于10mV的输出的像素。
(第二实施例)下面，参照
本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装置及其制造方法。
图4，是表示本发明的第二实施例所涉及的固体摄像装置的结构的剖面图。补充说明一下，形成在硅衬底1中的布线和层间膜，省略不提。如图4所示，在本实施例中，光电变换部即光电二极管2，具有设置在硅衬底1上部的P+NP-型结构。具体而言，该P+NP-型结构，由设置在N型硅衬底1最上部的薄P+型表面层5，设置在P+型表面层5下面、成为电荷存储区域的N型硅层4，以及设置在N型硅层4下面的P-型硅层6构成。
入射到光电二极管2中的光，到达N型硅层4、与P+型表面层5或P-型硅层6的PN接合界面后，被光电变换，产生空穴和电子。因此，基于入射光量的信号电荷(电子)，储存在N型硅层4与P+型表面层5之间形成的耗尽层区域、和N型硅层4与P-型硅层6之间形成的耗尽层区域中。补充说明一下，能通过设置在最上面的P+型表面层5，使因随机干扰而在光电二极管2表面产生的电荷减低。
光电二极管2侧方的至少一部分，被元件隔离区域3包围着。元件隔离区域3的侧表面中靠近设置有光电二极管2的部分的那一侧的侧表面，形成为台阶状。因此，元件隔离区域3的宽度，从上部到下部不连续地变化。因为该侧表面形成为台阶状，所以元件隔离区域3宽度向下方逐渐变窄。元件隔离区域3，具有对槽18表面热氧化而形成的侧壁氧化膜10a和从侧壁氧化膜10a上方填塞槽18的绝缘膜10b。光电二极管2，通过元件隔离区域3与用以读出已储存的电荷的MOS晶体管的活性区域(源极·漏极区域)9电气隔离。补充说明一下，该MOS晶体管，是图8中的MOS晶体管22、23、24、25。
在硅衬底1中包围元件隔离区域3的侧表面和底面的区域，设置有P+型侧壁层7。P+型侧壁层7，设置为与电荷存储区域即N型硅层4的侧表面邻接。P+型表面层5和P型硅层8，通过该P+型侧壁层7电连接。P+型侧壁层7，防止在元件隔离区域3的界面附近产生而造成干扰的、不必要的电荷流入N型硅层4中。
接着，参照
本实施例所涉及的固体摄像装置的制造方法。图5(a)～图6(c)，是表示第二实施例所涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面图。
在本实施例的制造方法中，首先，以与第一实施例一样的方法进行图5(a)～图5(c)所示的工序。
接着，在图5(d)所示的工序中，利用光刻法，用抗蚀剂17对设置在开口13的两侧侧表面上的侧壁14只覆盖靠近光电二极管2的那一侧的侧壁14，使离该光电二极管2较远的那一侧的侧壁14露出。之后，通过用氢氟酸溶液进行蚀刻，来除去靠近活性区域9的那一侧的侧壁14。
接着，在图6(a)所示的工序中，通过进行蚀刻，来选出硅衬底1并除去它，形成槽部15。补充说明一下，槽部15深度，设为10nm～400nm。
接着，在图6(b)所示的工序中，通过除去光电二极管2侧的侧壁14，选出硅衬底1并对它进行蚀刻，来形成槽18。
接着，为了实现图6(c)所示的结构，通过热氧化在槽18的侧表面和底面形成侧壁氧化膜10a后，向槽18的内壁注入P型杂质即硼。这时的注入条件为注入能量2.0KeV～50KeV、剂量1×1011/cm2～1×1015/cm2。这样，在硅衬底1中位于槽18的侧表面和底面的区域就形成了P+型侧壁层7。还通过实施CVD法，在槽18内来填塞氧化膜。之后，通过CMP研磨或干蚀刻除去抗氧化性膜12、和衬垫绝缘膜11的一部分后，还进行湿蚀刻，除去残留着的部分。之后，通过离子注入，在所希望的区域形成N型硅层4、P+型表面层5、P-型硅层6、P型硅层8及活性区域9。
接着，在附图中未示，利用众所周知的方法，形成栅极绝缘膜、栅极布线、层间绝缘膜、信号线及脉冲传达线等。能通过上述工序，制造出本补充说明一下，所述第一、第二实施例中，用侧壁14设元件隔离区域3的最下部相对最上部宽度的宽度比为0.7或0.7以下。然而，在本发明中，能通过调整蚀刻条件，来使元件隔离区域3的下部宽度比上部宽度窄。图7，是表示在变更了蚀刻气体中的溴化氢气体与氧气体的比率的情况下，隔离槽的上部宽度与下部宽度的比率变化的情况的曲线图。如图7所示，若氧气体在溴化氢气体中的比率(流量比)在大于或等于0.2％、且低于或等于7.3％的范围内，槽最下部相对最上部宽度的宽度比就为0.7或0.7以下。因此，若用这样的气体比率的蚀刻气体进行蚀刻，便能在未利用侧壁的状态下形成本发明的元件隔离。补充说明一下，该情况下的元件隔离槽的形状，不是呈台阶状，而是呈锥形状，随着靠近硅衬底1下部，该元件隔离槽的宽度连续地变窄。根据该方法，能以低成本的工序制造出本发明的固体摄像装置。
在本实施例中，能主要得到两个效果。第一，因为元件隔离区域3宽度向下方逐渐变窄，所以在与元件隔离区域3下部邻接的区域，P+型侧壁层7进入N型硅层4区域的程度比现有例小。因此，能够确保比现有例宽的N型硅层4。就是说，在通常情况下，由于P+型杂质的在形成P+型侧壁层7时的热扩散，随着单元尺寸变小，N型硅层4显著地变小，而在本实施例中，能通过设元件隔离区域3的下部宽度较窄，来确保足够的N型硅层4宽度。因为N型硅层作为电荷存储层起到作用，所以在本实施例的结构中，即使在单元尺寸较小的情况下，也能使电荷存储量增加。
第二，能使元件隔离区域3底部的边缘部分从N型硅层4离得远。在该边缘部分，对硅衬底1局部地产生较大的张应力，容易产生造成干扰的、不必要的电荷。但是，能通过设置电气性障碍物，使该边缘部分在空间上从N型硅层4离得远，来使干扰减低。
补充说明一下，最好是这样的，槽18的最下部相对最上部宽度的宽度比为0.7或0.7以下。在该情况下，能使与动态范围特性具有相关关系的、储存在光电二极管2中的饱和电子数量增加到比现有例多的数量。
在本实施例中，对槽18侧壁热氧化而形成侧壁氧化膜10a时，在槽18的上部边缘部分形成鸟嘴。这样，就能够控制在这个区域产生漏电流，能使特性的偏差(hump characteristic)减低。
最好是这样的，在本实施例中，设元件隔离区域3的侧表面中与活性区域9邻接的那一侧的侧表面为使元件隔离区域3的宽度向衬底下方连续地变窄的样子。在该情况下，因为元件隔离区域3中与活性区域9邻接的部分没有台阶，所以由活性区域9和P型硅层8形成的耗尽层区域不包括边缘部分。因此，能够防止漏电流在活性区域增加。
在用STI作为元件隔离的现有固体摄像装置中，在每100万个像素中观测到了约10000个白缺陷。与此相对，在本实施例的固体摄像装置中，白缺陷数量小于或等于300个。补充说明一下，作为白缺陷测定的是，在无入射光的情况下有大于或等于10mV的输出的像素。
补充说明一下，所述实施例的固体摄像装置，是在用到摄象机中的情况下很有用。
-工业实用性-根据本发明的固体摄像装置、摄像机以及固体摄像装置的制造方法，能够防止因元件隔离区域的边缘部分的应力而产生的电荷所造成的随机干扰和白缺陷，防止感光度下降。另外，即使单元尺寸缩小化，也能够确保动态范围。鉴于所述事情，工业实用性很高。
权利要求
1.一种固体摄像装置，包括形成在硅衬底上部、包含光电变换部的摄像区域，至少形成在所述硅衬底中包围所述光电变换部的部分的一部分中的元件隔离，以及形成在所述摄像区域中通过所述元件隔离与所述光电变换部电气隔离的区域中的金属氧化物半导体型晶体管，其特征在于所述元件隔离的下部宽度比上部宽度窄。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于在所述元件隔离中，宽度从上部到下部不连续地变化。
3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于通过在所述元件隔离的侧表面中靠近所述光电变换部的那一侧的侧表面上形成台阶，所述宽度不连续地变化。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于在所述元件隔离的侧表面中靠近所述金属氧化物半导体型晶体管的那一侧的侧表面上，未形成台阶。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于在所述元件隔离中，宽度从上部到下部连续地变化。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于在所述元件隔离中，最下部相对最上部宽度的宽度比大于0、且小于或等于0.7。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于所述元件隔离，具有在形成于所述硅衬底中的槽中填塞了绝缘膜的结构，所述硅衬底中包围所述元件隔离的周围的部分，包含导电型与所述金属氧化物半导体型晶体管的源极和漏极区域的相反的杂质。
8.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于在所述槽与所述绝缘膜之间，设置有通过热氧化形成的氧化硅膜。
9.一种摄像机，其特征在于包括权利要求1至8中的任一项所述的固体摄像装置。
10.一种固体摄像装置的制造方法，其特征在于包括工序a，通过在硅衬底上形成氮化硅膜，再进行图案形成，在所述氮化硅膜中来形成开口，工序b，在所述氮化硅膜的开口的侧表面中之至少一侧侧表面上形成侧壁，工序c，通过在所述工序b之后，以所述氮化硅膜和所述侧壁作为掩模进行蚀刻，在所述硅衬底中来形成元件隔离槽，工序d，在所述工序c之后，除去所述侧壁，以及工序e，通过在所述工序d之后，以所述氮化硅膜作为掩模进行蚀刻，来使所述元件隔离槽中的下部宽度比上部宽度窄。
11.根据权利要求10所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于还包括通过在所述工序e之后，对所述硅衬底中在所述元件隔离槽表面露出的部分热氧化，来形成氧化硅膜的工序f，在所述工序f之后，向所述硅衬底中位于所述元件隔离槽表面的部分注入杂质的工序，以及通过在所述工序f之后，隔着所述氧化硅膜用绝缘膜填塞所述元件隔离槽，来形成元件隔离的工序。
12.根据权利要求11所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于还包括在所述硅衬底的一部分形成光电变换部的工序，和在所述硅衬底中通过所述元件隔离与所述光电变换部电气隔离的区域，形成金属氧化物半导体型晶体管的工序。
13.根据权利要求12所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于在所述工序b中，在所述开口的两侧侧表面上形成所述侧壁后，仅除去靠近形成所述金属氧化物半导体型晶体管的区域的那一侧的所述侧壁。
14.一种固体摄像装置的制造方法，其特征在于包括工序a，通过在硅衬底上形成氮化硅膜，再进行图案形成，在所述氮化硅膜中来形成开口，和工序b，通过以所述氮化硅膜作为掩模，用含有溴化氢的气体进行蚀刻，在所述硅衬底中来形成下部宽度比上部宽度窄的元件隔离槽。
15.根据权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于包括通过在所述工序b之后，对所述硅衬底中在所述元件隔离槽表面露出的部分热氧化，来形成氧化硅膜的工序c，在所述工序c之后，向所述硅衬底中位于所述元件隔离槽表面的部分注入杂质的工序，以及通过在所述工序c之后，隔着所述氧化硅膜用绝缘膜填塞所述元件隔离槽，来形成元件隔离的工序。
16.根据权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于在所述工序b中，用还含有氧气的气体作为所述气体，所述氧气相对所述溴化氢流量的流量比，大于或等于0.2％、且小于或等于7.3％。
全文摘要
本发明公开了一种固体摄像装置、摄像机以及固体摄像装置的制造方法。在具有设置在硅衬底(1)上部的光电二极管(2)、和通过元件隔离区域(3)与光电二极管(2)分离开的金属氧化物半导体场效应晶体管的活性区域的固体摄像装置中，使元件隔离区域(3)上部宽度比下部宽度宽。因此，能够提供一种在确保元件隔离用区域的电气隔离特性的状态下，实现像素尺寸的微细化和受光区域面积的增大，并且随机干扰和白缺陷很少的固体摄像装置、摄象机以及固体摄像装置的制造方法。
文档编号H01L21/76GK1877846SQ20061007322
公开日2006年12月13日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年6月7日
发明者森三佳 申请人:松下电器产业株式会社