专利名称：固态摄像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固态摄像传感器的结构，并且特别涉及一种使拖尾降低到最优化程度的固态摄像传感器。
背景技术：
典型的是，配置彩色摄像传感器以具有三行彼此平行排列的CCD(电荷耦合设备)线性摄像传感器，其中每一行包括CCD和具有传送电荷的功能，并且形成包括例如红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器并且对应于与三行线性摄像传感器的每一行的每一个光电二极管上不同于其它颜色的颜色的滤色器。
图1说明了具有前述的构造的作为例子的彩色摄像传感器的完整配置。该摄像传感器包括两行光电二极管121、141，行的每个光电二极管具有由红(R)色滤光器、绿(G)色滤光器和蓝(B)色滤光器的其中之一组成的滤色器(未示出)；和用于还原来自光电二极管的、在光电二极管内被光电转换的信号电荷以把信号电荷传送到电荷传送寄存器126、146的控制门122、142。因而，还原信号电荷Q1、Q2、Q3、Q4…并且把它们提供给电荷传送寄存器126、146(在图中由白色的箭头表示)。用于还原信号电荷的读出脉冲φTG1、φTG2、φTG3(为了简化未显示总线)应用于控制门122、142。电荷传送寄存器126、146的每一个包括二相CCD寄存器，并且信号φ1和φ2分别应用于电荷传送寄存器126和146(没有显示脉冲线)。把通过电荷传送寄存器126、146传送的信号电荷传送到浮动扩散区域。通过电荷检测器把传送到浮动扩散区域的信号电荷转换为信号电压。从包括模拟电路例如去向外部的源输出器、逆变器或者类似装置的输出电路103把通过信号电荷的转换所获得的信号电压作为彩色信号输出。
图2是具有CCD线性摄像传感器的彩色摄像传感器的平面图，每个线性摄像传感器包括单行的光电二极管和对应于单独的色彩并且被配置为仅还原来自光电二极管行的一侧的电荷。除了前述的配置以外的CCD线性摄像传感器的配置与在图1所示的配置相同。
重新提到的配置与图1所示的配置相同。
近年来，高分辨率和高集成密度的需要增进了象素尺寸的减少。出于这个原因，固态摄像传感器包括多个CCD线性摄像传感器，每个线性摄像传感器具有被以象素尺寸的一半的间隔交替地排列在行的方向上的两行光电二极管，潜在地通过光电二极管的开口把入射在一行的光电二极管上的光束引入到在另一行的其它光电二极管。当发生前述的现象时，即使等量的光束照射在光电二极管的两行的每一行上，也会导致来自光电二极管的不同行的信号电荷量的不同。
光束照射在两行光电二极管的每一行上。
图3是传统的固态摄像传感器的平面图。图4是固态摄像传感器的放大的横截面视图，它是沿着图3的线I-I得到的并且对应于由点化线围住的在图3的图形中的部分。图4说明用光电转换入射光束的光电二极管和用于传送在光电二极管内由光电转换产生的电荷的电荷传送寄存器的放大的视图。虽然没有被清楚地显示在图3的完整的固态摄像传感器的平面图中，光电二极管之间的纵向(例如光电二极管的行的方向)上的边界包括注入到其中的硼离子，以致于在特定光电二极管内由光电转换产生的电荷不能进入与该特定的光电二极管相邻的光电二极管。在图中，为了简化还忽略了滤色器。
如图4所示，当从与纸垂直的方向观察该纸时，典型的是在左边的光电二极管1(由点化线表示)内光电转换通过对应于左边的光电二极管1的开口61入射的光束62。然而，由同时充当光屏蔽的材料的互连线10反射从相对于垂直开口61的倾斜的方向入射在开口61上的光束62并且然后通过在通孔5之间的层间绝缘膜36，以及最后进入在右边的光电二极管，导致在相邻的光电二极管的行上的光电二极管内产生的电荷量不同。
图5是沿着图3的线II-II截取并且对应于在图3的图形中由点化圆周线围住的部分的固态摄像传感器的放大的横截面视图。如图5所示，用来恢复信号电荷的第二多晶硅电极11和互连线10通过在层间绝缘膜36中提供的开口13相互连接。然而，互连线10只是被填充在开口13内而不配置为在行的方向上以整块的导电板的形式穿透层间绝缘膜36。因此，从相对于垂直光电二极管1的法线倾斜的方向入射在光电二极管1上的光束62通过开口13之间的层间绝缘膜36进入作为电荷传送电极的第一多晶硅电极2。在这样的情况下，进入第一多晶硅光电二极管的光束可能透过在电荷传送电极中的瑕疵或者类似物然后冲击到电荷传送电极下方的电荷传送信道上。
在图6到8中展示了包括多个CCD线性摄像传感器的固态摄像传感器，其中每个线性摄像传感器具有对应于一种颜色的单行的光电二极管。图6是包括多个CCD线性摄像传感器的固态摄像传感器的平面图，每个线性摄像传感器具有单行的光电二极管，图7是沿着图6的线I-I截取的并且对应于在图6的图形中由点化圆周线围住的部分的固态摄像传感器的放大的横截面视图，图8是沿着图6的线II-II截取的固态摄像传感器的放大的横截面视图。在以上所述类型的固态摄像传感器中，如图7、8所示，从相对于在左边的光电二极管的法线倾斜的方向入射的光束62被同时充当光屏蔽材料的互连线10反射并通过在通孔6之间的层间绝缘膜36，并且最后进入在右边的光电二极管1，从而在右边的光电二极管内产生电荷。这样产生的电荷导致在对应于单独的CCD线性摄像传感器的光电二极管的行中的光电二极管内生成的电荷量的不同，从而导致输出信号的幅度之间的不同，即引起拖尾。
对应于单独的CCD线性摄像传感器的光电二极管的行，从而导致输出信号的幅度之间的不同，即引起拖尾。
单独的CCD线性摄像传感器，从而导致输出信号的幅度之间的不同，即引起拖尾。
不同，从而导致输出信号的幅度之间的不同，即引起拖尾。
输出信号，即引起拖尾。(原文如此)
发明内容
本发明的目的是一种包括多个CCD线性摄像传感器的固态摄像传感器，每个线性摄像传感器具有单行或者两行的光电二极管，并且能够减少多个摄像传感器的输出之间的不同从而减少了拖尾。
本发明的固态摄像传感器包括具有至少一行光电二极管的线性摄像传感器；形成的光电二极管阵列以致于线性摄像传感器构成多个线性摄像传感器，并且把多个线性摄像传感器并排排列；覆盖光电二极管阵列的绝缘膜；和形成的光屏蔽导电膜以在绝缘膜的厚度方向穿透绝缘膜并且把多个线性摄像传感器区分为单独的线性摄像传感器，该光屏蔽导电膜充当光屏蔽膜。
本发明的固态摄像传感器还包括设置在至少一行光电二极管的旁边并且对应于至少一行光电二极管的电荷传送寄存器，其中光屏蔽导电膜充当屏障以把至少一行的光电二极管和电荷传送寄存器彼此分开。
本发明的固态摄像传感器被进一步构造以致于提供排列在光电二极管阵列中的多个线性摄像二极管以对应于要显示的单独的颜色。
图1是作为实例的彩色线性摄像传感器的完整的配置；图2是具有CCD线性摄像传感器的彩色摄像传感器的平面图，每个线性摄像传感器包括单行的光电二极管并且对应于单独的颜色，以及被配置为只从光电二极管的行的一侧还原电荷；图3是传统的固态摄像传感器的平面图；图4是沿着图3的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图3的一部分图形的固态摄像传感器的放大的横截面图；图5是沿着图3的线II-II并且对应于由点化圆周线围住的图3的一部分图形的固态摄像传感器的放大的横截面图；图6是包括多个CCD线性摄像传感器的固态摄像传感器的平面图，每个线性摄像传感器具有单行的光电二极管；图7是沿着图6的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图6的一部分图形的设备的放大的横截面图；
图8是沿着图6的线II-II截取的设备的放大的横截面图；图9是依据本发明的第一实施例的固态摄像传感器的平面图；图10是沿着图9的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图9的一部分图形的放大的横截面图；图11是沿着图9的线II-II截取的横截面图；图12是依据本发明的第二实施例的固态摄像传感器的平面图；图13是沿着图12的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图12的一部分图形的放大的横截面图；图14是沿着图12的线III-III截取的横截面图。
具体实施例方式
参考图9到11将解释本发明的第一实施例。
以下将解释在本发明的第一实施例中包括多个线性摄像传感器的固态摄像传感器，每个线性摄像传感器具有两行光电二极管并且被配置使得在两行中的光电二极管以象素尺寸的一半的间隔交替地排列在行的方向上。图9是固态摄像传感器的平面图。图10是沿着图9的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图9的一部分图形的设备的放大的横截面图。图11是沿着图9的线II-II截取的横截面图；在横截面图的描绘中，为了突出入射在光电二极管的光束和光电二极管之间的位置关系，忽略了除了光电二极管以外的扩散层和电荷传送寄存器并且主要描绘了位于半导体基片的表面之上的固态摄像传感器的一部分。此外，虽然未在图中描绘，固态摄像传感器被配置为具有注入了硼离子并且位于光电二极管1之间的边界以致于在特定的光电二极管内由光电转换产生的电荷不能进入与该特定的光电二极管相邻的光电二极管。另外，形成具有不同于其他颜色的一种颜色的滤色器以致于对应于多个线性摄像传感器的每一行。
图9所示的固态摄像传感器被配置为提供了两行的光电二极管以致于把在两行中的光电二极管以象素尺寸的一半的间隔交替排列在行的方向上。如上所述排列的两行光电二极管使得固态摄像传感器具有比采用配置为包括多个线性摄像传感器的固态摄像传感器所获得的象素区域(用于接收光束的区域)更大的象素区域，每个线性摄像传感器具有排列在行的方向上的单行的光电二极管，从而具有较高的光敏感度并且输出具有高S/N(信躁)比的信号。在这样的情况下，由于把光电二极管排列在两行中，从线性摄像传感器的两侧还原在光电二极管内由光电转换生成的电荷。
如图10所示，在半导体基片31上把两行光电二极管1彼此相邻地排列，并且在两行光电二极管1的其中之一的旁边形成电荷传送信道106以致于该信道对应于该光电二极管的行。在半导体基片31的表面上形成氧化膜14。在电荷传送信道106上的氧化膜14上形成第一多晶硅电极2和第二多晶硅电极3(参考图9)。此外，在光电二极管1和电荷传送信道106之间形成用来还原在光电二极管内生成的电荷的第二多晶硅电极3。同时把第二多晶硅电极形成为在光电二极管1的相邻行之间的光屏蔽附带连接电极51。该光屏蔽附带连接电极51与诸如大地GND连接。由用于隔离多晶硅层的层间绝缘膜12把在电荷传送信道106上形成的第一多晶硅电极2和第二多晶硅电极11彼此隔离。
形成层间绝缘膜36以覆盖第一多晶硅电极2、第二多晶硅电极11和如上所述形成的光屏蔽附带连接电极51，并且通过对在第一多晶硅电极2、第二多晶硅电极11和光屏蔽附带连接电极51上的膜36的对应部分的开口在层间绝缘膜中形成开口5、6和56。注意形成的开口6、56平行于放置在开口旁边的两行光电二极管1并且以整块开口的形式提供这些开口。在电荷传送信道106上的第一多晶硅电极2上(还在电荷传送信道106上的第二多晶硅电极11上)形成开口5。
用光屏蔽金属填充如以上所述形成的开口5、6和56以形成例如铝制的光屏蔽电极8、10和15(在电荷传送信道106上的第二多晶硅电极11上形成的开口5是光屏蔽电极9)，同时在层间绝缘膜36上延长这些电极以同时充当在膜36上的互连线。在两行光电二极管1之间的层间绝缘膜36中形成光屏蔽电极15以致于在膜的厚度方向穿透层间绝缘膜36。此外，在光电二极管1的行和对应的电荷传送信道106之间的层间绝缘膜36中形成光屏蔽电极10以致于在膜的厚度方向穿透层间绝缘膜36。因而，除了层间绝缘膜的上表面和下表面之外，在光电二极管的行的两侧的光屏蔽电极把在光电二极管的行上的层间绝缘膜完全夹在中间。图11说明把光电二极管的行夹在中间的光屏蔽电极的效果。图11是沿着图9的线II-II截取的横截面图并且如从图11可以看出，形成光屏蔽电极10填充开口6并且在第二多晶硅电极11上沿着开口6的行的方向上提供该光屏蔽电极。
在这种情况下，光屏蔽电极15充当光屏蔽屏障从而防止入射在光电二极管1上的光束进入与光电二极管1相邻的另一光电二极管。光屏蔽电极10充当光屏蔽屏障从而防止入射在光电二极管1上的光束进入对应于光电二极管1的电荷传送信道106。光屏蔽电极10还防止入射在对应于一种颜色的两行光电二极管上的光束进入位于两行光电二极管1的旁边并且对应于与该颜色不同的另一颜色的相邻的两行光电二极管1。不必说，与前述的情况相反，光屏蔽电极10防止入射在对应于另一种颜色的相邻的两行光电二极管1上的光束进入位于该相邻的两行光电二极管1的旁边并且对应于该颜色的两行光电二极管1。
此外，在第一实施例中，虽然由两个多晶硅层形成了电荷传送寄存器的电荷传送电极，可以由单独的多晶硅层形成该电荷传送电极以及进一步地，构成电荷传送电极的材料不限于在实施例中使用的材料。同样，组成光屏蔽电极的材料不限于在接触孔内形成的铝，而可以是除了铝之外的金属。
图12是依据本发明的第二实施例的包括多个线性摄像传感器的固态摄像传感器的平面图，其中每个线性摄像传感器具有单行的光电二极管。图13是沿着图12的线I-I并且对应于由点化圆周线围住的图12的一部分图形的放大的横截面图。图14是沿着图12的线III-III截取的横截面图。
此外，虽然没在图中描绘，固态摄像传感器被配置为具有注入了硼离子并且位于光电二极管1之间的边界，以致于在特定的光电二极管内生成的电荷不能够进入与该特定光电二极管相邻的光电二极管。另外，形成具有不同于其它颜色的一种颜色的滤色器以致于对应于多个线性摄像传感器的每一个。
本实施例的固态摄像传感器被配置为具有在其中形成的光屏蔽电极以致于入射在一行光电二极管1(即多个线性摄像传感器中的一个)上的光束决不会进入对应于该一行光电二极管的电荷传送寄存器。同时，还把固态摄像传感器配置为具有在其中形成的光屏蔽电极以致于入射在一行光电二极管1上的光束决不会进入对应于与该一行光电二极管1相邻的另一行光电二极管(即多个线性摄像传感器中的另一个)上的电荷传送寄存器。第二实施例的固态摄像传感器具有与第一实施例所使用的配置相同的构成控制门电极的第二多晶硅电极11和在控制门电极上形成的光屏蔽电极10的配置。第二实施例使用了与在第一实施例中所使用的配置不同的电荷传送电极和在其上形成的光屏蔽电极的配置。
第二实施例的固态摄像传感器包括半导体基片31、在基片31中形成的光电二极管1和位于光电二极管1的旁边(在图中的光电二极管1的左边)并且对应于光电二极管1的电荷传送信道106。在半导体基片31的表面上形成氧化膜14。在电荷传送信道106上的氧化膜14上形成第一多晶硅电极2和第二多晶硅电极11。此外，在光电二极管1和电荷传送信道106之间形成用来还原在光电二极管1内生成的电荷的第二多晶硅电极11。由用于隔离多晶硅层的层间绝缘膜12把在电荷传送信道106上形成的第一多晶硅电极2和第二多晶硅电极11分开。
此后，放置用于隔离多晶硅层的另外的层间绝缘膜(未显示)来覆盖第二多晶硅电极11，和在其上放置第三多晶硅层并且仿制该多晶硅层以形成在电荷传送信道106上的行形状的第三多晶硅电极7。第三多晶硅电极7与第二多晶硅电极11连接，其中该第二多晶硅电极11上施加了与第三多晶硅电极7上施加的信号相同的信号。形成层间绝缘膜36来覆盖第一多晶硅电极2、第二多晶硅电极11和如上所述形成的第三多晶硅电极7。然后通过对在第一多晶硅电极2、第二多晶硅电极11和第三多晶硅电极7上的膜36的对应部分开口以在层间绝缘膜36中形成开口5、6和66。注意形成的开口6、66平行于光电二极管1的行并且以连续的整块开口的形式提供这些开口。
用光屏蔽金属填充如上所述形成的开口5、6和66以形成诸如铝制的光屏蔽电极8、10和18，在层间绝缘膜36上延伸这些电极以同时充当在膜36上的互连线。在层间绝缘膜36中形成光屏蔽电极10、18以致于在膜的厚度方向穿透层间绝缘膜36，从而形成行状的光屏蔽屏障。图14显示因而发生的构造。图14是沿着图12的线III-III截取的横截面图并且如从图中可以看出，形成光屏蔽电极18以填充开口66和沿着在第三多晶硅电极7上的开口66在行的方向形成该光屏蔽电极。在这种情况下，光屏蔽电极10、18的每一个充当光屏蔽屏障以防止入射在光电二极管1(或者光电二极管1的行)上的光束进入对应于与光电二极管1(或者光电二极管1的行)相邻的另一个光电二极管(或者另一行电二极管)的电荷传送寄存器。而且，光屏蔽电极10、18的每一个还防止入射在对应于一种颜色的光电二极管1(或者光电二极管1的行)上的光束进入位于光电二极管1(或者光电二极管1的行)的旁边并且对应于不同于该颜色的另一种颜色的另外的光电二极管(或者另一行光电二极管1)。不必说，与前述的情况相反，光屏蔽电极10、18的每一个防止入射在对应于另一种颜色的另外的光电二极管1(或者另一行光电二极管1)上的光束进入位于另外的光电二极管1(或者另一行光电二极管1)的旁边并且对应于该颜色的光电二极管(或者光电二极管1的行)。
至此，如前所述，依据本发明的固态摄像传感器，把固态摄像传感器配置为包括成行排列的多个线性摄像传感器，每个线性摄像传感器具有至少一行光电二极管，和提供该多个线性摄像传感器以致于以整块金属板的形式形成光屏蔽屏障并且把该光屏蔽屏障设置在对应于单独的颜色的相邻的线性摄像传感器之间。
因此，入射在特定的线性摄像传感器上的光束决不会进入与该特定的线性摄像传感器相邻的另一线性摄像传感器，即决不会干扰入射在另一线性摄像传感器上的另一光束。这减少了从不同的线性摄像传感器输出的信号电荷量之间的不同并且减少了从固态摄像传感器输出的电信号之间的不同，从而抑止了拖尾。
权利要求
1.一种固态摄像传感器，包括具有至少一行光电二极管的线性摄像传感器；形成的光电二极管阵列，以致于所述的线性摄像传感器包括多个线性摄像传感器和把所述的多个线性摄像传感器并排排列；覆盖所述的光电二极管阵列的绝缘膜；和形成的光屏蔽导电膜，以在所述绝缘膜的厚度方向穿透所述的绝缘膜并且把所述的多个线性摄像传感器区分为单独的线性摄像传感器，所述的光屏蔽导电膜充当光屏蔽膜。
2.根据权利要求1所述的固态摄像传感器，其特征在于还包括设置在所述至少一行光电二极管的旁边并且对应于所述至少一行光电二极管的电荷传送寄存器，其中所述的光屏蔽导电膜充当把所述的至少一行光电二极管和所述的电荷传送寄存器彼此分开的屏障。
3.根据权利要求1所述的固态摄像传感器，其特征在于提供所述的并排排列的多个线性摄像传感器以对应于要显示的单独的颜色。
4.根据权利要求2所述的固态摄像传感器，其特征在于还包括用来还原在所述的至少一行光电二极管内生成的电荷并且设置在所述的至少一行光电二极管的旁边的控制门电极，其中所述的光屏蔽导电膜与所述的控制门电极连接。
5.根据权利要求2所述的固态摄像传感器，其特征在于所述的电荷传送寄存器包括电荷传送信道和在所述的电荷传送信道上形成的并且用来控制在所述的电荷传送信道出现的电压的电位的电荷传送电极，和所述的光屏蔽导电膜与所述的电荷传送电极连接。
全文摘要
构造一种固态摄像传感器以致于提供多个线性摄像传感器以使多个线性摄像传感器的每一个中具有至少一行光电二极管并通过把多个线性摄像传感器并排排列来形成光电二极管阵列。在多个线性摄像传感器之间提供用来还原电荷的控制门电极和充当电荷传送电极的多晶硅电极。在多晶硅电极上提供光屏蔽导电膜以把多个线性摄像传感器分隔为单独的线性摄像传感器。因此，能够防止入射在特定的线性摄像传感器上的光束进入与该特定的线性摄像传感器相邻的另一线性摄像传感器，从而减少从不同的线性摄像传感器输出的信号电荷量之间的不同并且抑止拖尾。
文档编号H04N5/335GK1457193SQ03130699
公开日2003年11月19日 申请日期2003年5月7日 优先权日2002年5月7日
发明者二村文章 申请人:恩益禧电子股份有限公司