固态成像装置及其制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种固态成像装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]—直以来，在数码照相机或数码摄像机等具备成像功能的电子设备中，例如，可使用CCD(Charge Coupled Device:电荷親合装置)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器等固态成像装置。
[0003]例如COMS图像传感器可采用如下结构，S卩，将来自包含受光元件(光电二极管)的像素的电荷传送至浮置扩散层(floating diffus1n layer)，并且利用源极跟随器电路来读取浮置扩散层的电位的结构。
[0004]例如，在专利文献I中记载了通过设置杂质浓度相对于P讲而足够低的P—型杂质层，从而使因PN结而产生的耗尽层的厚度增大，进而使浮置扩散层的电容减小。而且，在专利文献I中记载了如下的内容，即，通过减小浮置扩散层的电容，从而使浮置扩散层的电位变动增大，进而使电荷检测灵敏度提尚。
[0005]在将光电二极管和浮置扩散层形成在同一基板中的固态成像装置中，通过被照射光而产生的电荷被临时蓄积于光电二极管中。在光电二极管中所能够蓄积的电荷量(最大蓄积电荷量)优选为较多。当光电二极管的最大蓄积电荷量减少时，将存在如下的情况，即，相对于被照射的光的、能够通过源极跟随器电路进行读取的最大的信号量减小，从而导致动态范围的减小。
[0006]专利文献I:日本特开平8-316460号公报
【发明内容】
[0007]本发明的若干方式所涉及的目的之一在于，提供一种能够在缩小浮置扩散层的电容的同时，对光电二极管的最大蓄积电荷量减少的情况进行抑制的固态成像装置。此外，本发明的若干方式所涉及的目的之一在于，提供一种上述固态成像装置的制造方法。
[0008]本发明为用于解决上述课题中至少一部分而完成的发明，能够作为以下的方式或应用例而实现。
[0009]应用例I
[0010]本发明所涉及的固态成像装置的一个方式包括:第一导电型阱；第一的第二导电型扩散层，其被设置于所述第一导电型阱中，并通过被照射光而产生载流子;第二的第二导电型扩散层，其被设置于所述第一导电型阱中，在所述第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子向所述第二的第二导电型扩散层被传送并被蓄积在该第二的第二导电型扩散层中；第一的第一导电型扩散层，其被设置于所述第二的第二导电型扩散层之下，所述第二的第二导电型扩散层的杂质浓度高于所述第一的第二导电型扩散层的杂质浓度，所述第一的第一导电型扩散层的杂质浓度低于所述第一导电型阱的杂质浓度。
[0011]在这种固态成像装置中，能够增大耗尽层的厚度，从而能够缩小浮置扩散层的电容。由此，在这种固态成像装置中，能够增大浮置扩散层中的载流子被传送时的电位变动(转换增益)增大，从而提高电荷检测灵敏度。而且，在这种固态成像装置中，能够对第一的第二导电型扩散层中的载流子的最大可蓄积量(最大蓄积电荷量)减少的情况进行抑制。
[0012]应用例2
[0013]在应用例I中，也可以采用如下方式，S卩，包括第一导电型元件分离区域和第二的第一导电型扩散层，所述第一导电型元件分离区域被设置于所述第一的第二导电型扩散层以及所述第二的第二导电型扩散层的周围，所述第二的第一导电型扩散层被设置于所述第一导电型元件分离区域与所述第二的第二导电型扩散层之间，所述第一导电型元件分离区域的杂质浓度高于所述第一导电型阱的杂质浓度，所述第二的第一导电型扩散层的杂质浓度低于所述第一导电型阱的杂质浓度。
[0014]在这种固态成像装置中，能够使耗尽层在横向上延伸，从而能够进一步减小浮置扩散层的电容。
[0015]应用例3
[0016]在应用例2中，也可以采用如下方式，S卩，在俯视观察时，所述第一的第一导电型扩散层与所述第二的第二导电型扩散层以及所述第二的第一导电型扩散层重叠。
[0017]在这种固态成像装置中，与通过以分别不同的抗蚀层为掩膜而形成第一的第一导电型扩散层、第二的第一导电型扩散层以及第二的第二导电型扩散层的情况相比，能够削减制造工序。
[0018]应用例4
[0019]在应用例I至3中的任一例中，也可以采用如下方式，S卩，包括第三的第二导电型扩散层，所述第三的第二导电型扩散层被设置于所述第一导电型阱中，且位于所述第一的第二导电型扩散层与所述第二的第二导电型扩散层之间，在所述第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子向所述第三的第二导电型扩散层被传送并被蓄积在该第三的第二导电型扩散层中，所述第三的第二导电型扩散层的杂质浓度高于所述第一的第二导电型扩散层的杂质浓度且低于所述第二的第二导电型扩散层的杂质浓度，在所述第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子经由所述第三的第二导电型扩散层而向所述第二的第二导电型扩散层被传送。
[0020]在这种固态成像装置中，由于能够由第三的第二导电型扩散层对载流子进行临时蓄积，因此能够争取通过源极跟随器电路来实施读取处理的时间。
[0021]应用例5
[0022]在应用例I至4中的任一例中，也可以采用如下方式，S卩，包括第一绝缘层和第一电极，所述第一绝缘层被设置于所述第一的第二导电型扩散层与所述第二的第二导电型扩散层之间的所述第一导电型阱上，所述第一电极被设置于所述第一绝缘层上，并用于将在所述第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子向所述第二的第二导电型扩散层进行传送。
[0023]在这种固态成像装置中，能够通过第一电极而将在第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子向第二的第二导电型扩散层进行传送。
[0024]应用例6
[0025]在应用例I至5中的任一例中，也可以采用如下方式，S卩，包括第二绝缘层和第二电极，所述第二绝缘层被设置于所述第二的第二导电型扩散层上，所述第二电极被设置于所述第二绝缘层上，并用于将被蓄积在所述第二的第二导电型扩散层中的载流子排出。
[0026]在这种固态成像装置中，能够通过第二电极而对被蓄积在第二的第二导电型扩散层中的载流子进行排除(复位)。
[0027]应用例7
[0028]在应用例I至6中的任一例中，也可以采用如下方式，S卩，包括被设置于所述第二的第二导电型扩散层的表面的第一导电型表面扩散层。
[0029]在这种固态成像装置中，能够使耗尽层在横向上延伸，从而能够进一步减小浮置扩散层的电容。
[0030]应用例8
[0031]在应用例I至7中的任一例中，也可以采用如下方式，S卩，所述第二的第二导电型扩散层构成浮置扩散层。
[0032]在这种固态成像装置中，能够在减小浮置扩散层的电容的同时，对光电二极管的最大蓄积电荷量减少的情况进行抑制。
[0033]应用例9
[0034]本发明所涉及的固态成像装置的一个方式包括:第一导电型阱；第一的第二导电型扩散层，其被设置于所述第一导电型阱中，并通过被照射光而产生载流子;第二的第二导电型扩散层，其被设置于所述第一导电型阱中，并与所述第一的第二导电型扩散层电连接；第一的第一导电型扩散层，其被设置于所述第二的第二导电型扩散层之下，所述第二的第二导电型扩散层的杂质浓度高于所述第一的第二导电型扩散层的杂质浓度，所述第一的第一导电型扩散层的杂质浓度低于所述第一导电型阱的杂质浓度。
[0035]在这种固态成像装置中，能够在减小浮置扩散层的电容的同时，对光电二极管的最大蓄积电荷量减少的情况进行抑制。
[0036]应用例10
[0037]本发明所涉及的固态成像装置的制造方法的一个方式包括:在基板中形成第一导电型阱的工序;在所述第一导电型阱中形成第一的第二导电型扩散层的工序;在所述第一导电型阱中形成第二的第二导电型扩散层的工序;在所述第一导电型阱中形成第一导电型扩散层的工序，所述第一导电型扩散层被形成于所述第二的第二导电型扩散层之下，所述第二的第二导电型扩散层的杂质浓度高于所述第一的第二导电型扩散层的杂质浓度，所述第一导电型扩散层的杂质浓度低于所述第一导电型阱的杂质浓度，所述第一的第二导电型扩散层通过被照射光而产生载流子，在所述第一的第二导电型扩散层中所产生的载流子向所述第二的第二导电型扩散层被传送并被蓄积在该第二的第二导电型扩散层中。
[0038]在这种固态成像装置的制造方法中，能够制造出可在减小浮置扩散层的电容的同时，对光电二极管的最大蓄积电荷量减少的情况进行抑制的固态成像装置。
[0039]应用例11
[0040]在应用例10中，也可以采用采用如下方式，S卩，所述第二的第二导电型扩散层与所述第一导电型扩散层通过以共同的抗蚀层为掩膜来实施离子注入的方式而被形成。
[0041]这种固态成像装置的制造方法与通过以分别不同的抗蚀层为掩膜而形成第一的第一导电型扩散层、第二的第一导电型扩散层以及第二的第二导电型扩散层的情况相比，能够削减制造工序。
【附图说明】
[0042]图1为示意性地表示本实施方式所涉及的固态成像装置的俯视图。
[0043]图2为示意性地表示本实施方式所涉及的固态成像装置的剖视图。
[0044]图3为示意性地表示本实施方式所涉及的固态成像装置的剖视图。
[0045]图4为用于对本实施方式所涉及的固态成像装