专利名称：提高生产效率及灵敏度的图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感器，尤其指可提高生产效率及灵敏度的图像传感器。
背景技术：
现有的图像传感器用CCD型或CMOS型半导体制作，根据附图加以说明。
图1为公知的CCD型图像传感器的单位像素断面结构图。上述CCD型图像传感器的单位像素，由以下部分构成。氧化膜4在半导体基板的上部形成；光电二极管N区2在半导体基板7内以一定深度形成；光电二极管表面P区5位于上述光电二极管N区2上，具有界面；游离扩散区3一定间隙内被隔离，具有界面，位于半导体基板内；控制电极1位于该游离扩散区3上部的基板上；还包括上述光电二极管N区2、光电二极管表面P区5和P型陷阱区6亦为游离扩散区3。
CCD型图像传感器将入射的光在上述光电二极管N区2内进行光电转换，生成信号电荷；经上述光电二极管表面P区5，将P型陷阱区6水平横穿，转换成在游离扩散区3被放大的后电压信号，输出。
通常，控制电极1具有在下述游离扩散区3被叠加的结构构成、在被掺加的多晶硅内，被形成。
虽将在上述光电二极管N区2内入射的光，经光电转换成电信号，生成信号电荷；但在将传输速度考虑，上述信号电荷采用电子的情况是大多数的。
另外，上述游离扩散区3由于将信号传输效率达到最大程度，所以用N型杂质掺加是很普通的。
在半导体基板的上部形成的氧化膜4是保护半导体基板，同时是为进行绝缘的绝缘层，通常使用SiO2。
上述光电二极管表面P区5因在半导体基板7的表面上存在的电子缺陷将易在低电压生成、消失的电子防止，所以使其放置在光电二极管N区2的上部。
在CCD型内部的光电二极管内，由于在约为3V的电压上存在信号电荷，所以为了排出这种过剩电荷，因此在P型陷阱区6的下端，配设N型半导体基板。
如上所述，在CCD型图像传感器时，为清除内部的噪声，在光电二极管的上端应将为P隧道的光电二极管P型区5注入。为排出过剩电荷，所以应具有P型陷阱区6与N隧道基础的半导体基板的结构，因此，在制造工艺及其结构构成存在着复杂的问题。
另一方面，图2为现有CMOS型图像传感器的单位像素断面的结构图。
上述CMOS图像传感器的像素，由氧化膜4在半导体基板的上部形成；光电二极管N区2以一定深度，在半导体基板内形成；光电二极管表面P区5位于上述光电二极管N区2上，具有界面；游离扩散区3以一定的间隙被隔离，具有界面，位于半导体基板上；控制电极1位于该游离扩散区3与上述光电二极管区2、5间的半导体基板上；以及上述光电二极管N区2构成。
CMOS图像传感器，将入射的光在上述光电二极管N区2内进行光电转换，生成信号电荷，经上述光电二极管表面P区5，转换成在游离扩散区3被放大的后电压信号，输出。
通常情况下，控制电极1由下述游离扩散区3以及光电二极管区2、5与被定位的结构构成，控制电极主要在被定位的多晶硅中形成。
所谓被定位的结构，意味着上述控制电极1区与光电二极管区2、5未被定位。
在上述光电二极管N区2上，将被入射的光经光电转换成电信号，形成信号电荷；但考虑传输速度，上述信号电荷，采用电子的情况是大多数的。
另外，上述游离扩散区3由于将信号传输率达到最大程度，所以用N型杂质掺加是很普通的。
在上述半导体基板的上部形成的氧化膜4，是在将半导体基板保护的同时，也是供绝缘用的绝缘层，通常使用SiO2。
上述光电二极管表面P区5是经光电二极管的贫瘠层产生的噪声(noise)以及在光电二极管区的表面由于热产生的电子在表面进行再结合，或为将由向光电二极管N区2移动产生的热噪声(heat noise)去除，使其被放置在光电二极管N区2的上部。
在CMOS内部的光电二极管内，由于约在1V的低电压存在信号电荷，因此与上述CCD的情况不同，由于不需要为排除过剩电荷的陷阱区，所以将P型半导体配置，不特别设置陷阱区。
CMOS型图像传感器的时，也按照上述，为清除光电二极管内部的噪声，在光电二极管的上端应将为P隧道的光电二极管P型区5注入，而存在着在制造工艺上十分复杂的问题。
另一方面，为将由CCD型或CMOS型图像传感器产生的泄漏噪声或使热噪声达到最低程度，还正在进行的研究开发，但现状是尚未将其减少到值得满意的水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高生产效率及灵敏度的图像传感器。
为达到上述目的，本发明涉及的一种图像传感器，提高其生产效率及灵敏度。该图像传感器，含有数个单位像素，其结构由以下的部分构成。氧化膜在半导体基板的上部形成；控制电极在该氧化膜的上部形成；光电二极管N型区在该控制电极上以一定的间隙被隔离，在位于其一方、上部具有界面，在半导体基板内形成；游离扩散区的N+型区在上述控制电极上，一定的间隙被隔离、在位于其它的一方、上部具有界面，在半导体基板内形成，即为游离扩散区。
另外，本发明还公开的一种图像传感器，P型杂质区具有界面，在半导体基板内形成；遮光膜位于上述杂质区的上部，由不透明绝缘体构成；元件被隔离区由遮光膜构成，以单位像素以单位像素类别被隔离。
如上所述，根据的本发明涉及的图像传感器，则在晶片拉铸时，由于使用少量掩膜也可制作，所以不仅具节约有制造成本，而且由于无需注入P型杂质，因其制造工艺简便，所以提高生产效率。
另外，由于可维持同一开口率，显著减少泄漏噪声及热噪声，所以灵敏度的提高也很奏效。
图1为公知的CCD型图像传感器的单位像素断面结构图。
图2为公知的CMOS型图像传感器的单位像素断面结构图。
图3为采用本发明理想实施例的NMOS型图像传感器的单位像素断面结构图。
图4为采用本发明其它理想实施例的NMOS型图像传感器的断面结构图。
标号说明1控制电极 2光电二极管N区3游离扩散区 4氧化膜5光电二极管表面P区6P型陷阱区7半导体基板 8半导体基板9杂质区 10遮光膜具体实施方式
根据附图，详细说明本发明理想的实施例。
首先，图3为本发明理想实施例采用的NMOS型图像传感器的单位像素断面结构图。
请参照图3，本发明涉及的图像传感器的单位像素，由以下部分构成。
氧化膜4形成在半导体基板8的上部；控制电极1形成在该氧化膜4的上部；光电二极管N型区2在该控制电极1上，以一定间隙隔离，在位于其一方、上部具有界面，在半导体基板内形成；游离扩散区的N+型区在上述控制电极1上，以一定间隙隔离，在位于其它的一方、上部具有界面，在半导体基板内形成，即为游离扩散区。
NMOS型图像传感器将入射的光，在上述光线二极管N区2内进行光电转换，生成信号电荷，转换为在游离扩散区3放大的后电压信号，输出。
通常，控制电极1由下述的游离扩散区3以及与光电二极管区2被定位的结构构成，控制电极主要在掺加的多晶硅上形成。
所谓被定位的结构意味着上述控制电极1区与光电二极管区2未被定位。
在上述光电二极管N区2内，将入射的光通过光电转换变成电信号，生成信号电荷；但通过考虑传输速度，上述信号电荷，将电子采用的情况是大多数的。
另外，上述游离扩散区3将信号传输率达到最大程度，所以用N型杂质掺加是很普通的。
在上述半导体基板的上部，形成的氧化膜4是在将半导体基板保护的同时，也是供绝缘用的绝缘层，通常使用SiO2。
如上所述，在本发明的图像传感器的单位像素时，由于在相当于光电二极管表面P区的杂质区不存在时，所以在制造过程中，无需进行P型杂质注入的工艺。
另外，在上述光电二极管N区2及游离扩散区3，由于可进行N型杂质注入的工艺，所以简化了制造工艺，因而提高了生产效率。
另外，与CMOS型图像传感器的情况相同，由于无需为排除过剩电荷所需要的陷阱区，因此具有不配置P型半导体基板，即使不设置其它陷阱区，因此在结构上也十分良，以及在制造工艺上具有有利之处。
图4为采用本发明的其它理想实施例的NMOS型图像传感器的结构断面图。
请参阅图4，则本发明涉及的图像传感器，由下列部分构成。氧化膜4形成在半导体基板8的上部；控制电极1在该氧化膜4的上部形成；光电二极管N型区2在该控制电极1上，以一定间隙隔离、位于其一方，上部具有界面，在半导体基板内形成；N+型区3在上述控制电极1上，以一定间隙隔离、位于其它一方、上部具有界面，在半导体基板内形成，为游离扩散区；杂质区9上部具有界面，在半导体基板内形成；遮光膜10在位于上述杂质区上部；元件隔离区由遮光膜10构成。
在本实施例中，作为为将光扩散及元件间信号传输产生的噪声进行防止的元件隔离区，不采用通常使用的LOCOS方式，而使用将杂质注入的方式。
即使用由上部具有界面、在半导体基板内形成的杂质区9与位于上述杂质区的上部、由不透明绝缘体形成的遮光膜10构成的元件隔离区。
上述遮光膜由不透明的绝缘体构成，理想是使用SiO2。
另外，在上述元件隔离区中，相当于下部结构的杂质区9用P型杂质区构成。
因此，通过本发明将光电二极管的内部噪声及热噪声清除用的光电二极管表面P区2即使不存在，也可通过上述P型杂质区9的存在，也可将光电二极管内部的噪声充分清除。
另外，很显然，由单位像素间的漏电流产生的噪声也可充分得到清除。
要制造图像传感器时，现有的CCD型或CMOS型图像传感器，因其结构复杂，所以在晶片拉铸(wafer foundry)时，一般分别在同需要25片、约15片左右的掩膜，本发明设计的图像传感器因结构简便，仅需要9片以下的掩膜，就可以制造。
因此，本发明涉及的图像传感器时，具有可同时节约在拉铸时所产生的生产成本与掩膜制造时所需要的费用的效果。
另一方面，将对于入射光的灵敏度进行表述的开口率(ApertureRatio)约60％左右，大致为CMOS型图像传感器的级别；但在光电二极管区的表面，由热产生的电子在表面经再结合，或通过向光电二极管N区移动而产生的噪声的情况，与CCD型或CMOS型图像传感器比较时显示出明显低的数值。
因此，在以开口率及噪声为决定因素的灵敏度(Sensitivity)的方面，与CCD型或CMOS型图像传感器相比较，可有效地得到提高。
如上所述，若根据本发明涉及的图像传感器，不仅在晶片拉铸时，即使用少数掩膜也可进行制造而具有可有效节约制造成本的效果，而且由于无需注入P型杂质，可简化其制造工艺，因此能提高生产效率。另外，由于维持同一开口率，将泄漏噪声和热噪声显著降低，所以可有效提高灵敏度。
权利要求
1.一种图像传感器，其特征在于含有数个单位像素，其特征在于该像素由以下部分构成氧化膜在半导体基板的上部形成；控制电极在该氧化膜上部形成；光电二极管N型区在该控制电极上，以一定的间隙隔离、位于其一方、上部具有界面，在半导体基板内形成；N+型区在上述控制电极上，以一定的间隙隔离、位于其另一方、上部具有界面，在半导体基板内被形成，即为游离扩散区。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于包括P型杂质区上部具有界面，在半导体基板内形成；遮光膜位于上述杂质区的上部，由在不透明绝缘体构成；元件隔离区由遮光膜构成，上述单位像素按单位像素类别被隔离。
3.如权利要求2记述的图像传感器，其特征在于上述遮光膜由SiO2上构成。
全文摘要
本发明提供一种提高生产效率及灵敏度的图像传感器。含有数个单位像素，该像素由在上述半导体基板的上部形成的氧化膜；与在该氧化膜的上部形成的控制电极；与在该控制电极上以一定的间隙隔离、位于其一方、上部具有界面，在半导体基板内被形成的光电二极管N型区；与在上述控制电极上以一定的间隙隔离、位于其另一方、上部具有界面，在半导体基板内被形成为游离扩散区的N+型区构成。在晶片拉铸时，即使用少数掩膜也可进行制造。所以不仅具有可节约制造成本的效果，而且由于无需将P型杂质注入，而简化其制造工艺，所以可提高生产效率。另外，由于保持同一开口率，也可将泄漏噪声及热噪声显著降低，所以可有效提高灵敏度。
文档编号H01L27/00GK1487591SQ0213142
公开日2004年4月7日 申请日期2002年10月10日 优先权日2002年10月4日
发明者林元义明, 徐英珠 申请人:日本葛瑞菲克科技株式会社, 林元义明, 徐英珠