固体摄像装置以及摄像装置的制作方法

专利名称：固体摄像装置以及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像装置以及摄像装置。
技术背景以往提出了所谓垂直溢漏方式的固体摄像元件，在该固体摄像元件 中，将受光部的过量电子排出到衬底一侧，将过量的空穴从在衬底表面的 各光传感器周围设置的沟道截止部经由设置在衬底深处的P型区域排出到接地部(GND)。此外，公开了如下构造(例如参照专利文献1):将过量的空穴的一部分从衬底表面的各光传感器周围的沟道截止部排出到GND (以下称为 路径A)，使余下的过量空穴移动到溢漏阻隔层区域，通过上述溢漏阻隔 层区域将该过量空穴送到固体摄像元件的外侧部，并排出到与该外侧部连 接的GND (以下所称为路径B)。在采用该构造的情况下，由于在远离接 地部的区域存在压降，因此光传感器中的空穴的迁移变慢，路径B的溢漏 阻隔层电势在有效摄像区域周边部和中央部发生变动，在饱和信号电子数 中产生阴影，因而会引起所摄像的图像的图像质量变差的问题。即，为了 解决该问题，需要通过降低作为过量空穴的通道的路径B的溢漏阻隔层区 域的电阻，抑制由于空穴通过路径B而引起的压降，并抑制溢漏阻隔层电 势在图像区域的中心部和周边部中发生变动。为了降低该溢漏阻隔层区域的电阻，考虑了提高溢漏阻隔层区域的杂 质浓度。然而，由于在该情况下溢漏阻隔层区域会中性化，因而无法使溢 漏阻隔层区域空出，在大光量入射时会产生溢出的问题。另一方面，在降低了上述溢漏阻隔层区域的杂质浓度的情况下，由于 溢漏阻隔层区域的电势升高而可以使溢漏阻隔层区域空出，因此改善了大 光量入射时的溢出问题。然而，存在溢漏阻隔层区域高电阻化而在大光量入射时会产生阴影的问题。艮口，在专利文献1中记载的发明不能同时使溢漏阻隔层区域空出并低 电阻化，因而存在不能同时抑制饱和信号数的阴影和溢出的问题。另一方面，在固体摄像装置中，随着由于多像素化、细微化的发展而 引起的像素尺寸的縮小，垂直方向和水平方向上的像素之间变窄的倾向非 常显著。因此，在仅在半导体衬底的表面形成的沟道截止区域的构造中， 不能有效地防止在光传感器部进行了光电转换的电荷混入相邻像素的现象 (以下称为混色)。因此，为了防止该混色，需要将在像素之间的沟道截 止区域或垂直电荷传递部的下部(在垂直电荷传递部中，比在N型区域中 形成的垂直电荷传递沟道距离半导体衬底表面深的区域)形成的P型区域 形成至半导体衬底的纵深方向上很深的区域。因此，公开了通过改变了注入能量的多次离子注入来形成沟道截止区 域的P型杂质(例如，参照专利文献2)。然而，在使用该方法的情况 下，在纵深方向上杂质浓度会变得不均匀，难以直至深的区域都形成杂质 浓度均匀的沟道截止区域。另外，当使像素尺寸细微化时，会产生所谓的窄沟道效应(narrow channel effect)，即由于构成各光传感器周围的沟道 截止区域的P+扩散层而使电荷的通道变得狭窄。在使用专利文献2所记载的方法的情况下，如上所述，由于沟道截止 区域在纵深方向上会产生杂质浓度不均匀，并且会产生上述窄沟道效应， 因此这部分的电势变低，进而溢漏阻隔层区域的电势的极小点会移至距离 衬底表面浅的位置。因此，在像素尺寸小的情况下，难以在距离衬底表面深的位置上形成 溢漏阻隔层区域。另外，为了提高感光度，通过入射到光传感器的光来扩 大光电转换的区域，因而希望在距离衬底表面某一深度的位置上形成所述 溢漏阻隔层区域。然而，如上所述，在像素尺寸小的情况下存在如下问 题难以在深的位置上形成溢漏阻隔层区域，因而难以使固体摄像元件高 感光度化。此外，如果沟道截止区域在纵深方向上变得不均匀，则电势在纵深方 向上呈波形，因此对于过量空穴从该沟道截止区域迁移至衬底表面一侧不利。上述难以高感光度化的问题和沟道截止区域变得不均匀的问题尤其会 在像素尺寸小于等于2/xm时产生影响。此外，在专利文献2所记载的方法中存在工序数量增加的问题。另外还存在如下问题由于需要通过高能量的离子注入来形成沟道截止部，因 此需要形成厚的由抗蚀层形成的离子注入掩膜，由于难以对厚的抗蚀层膜 进行细微加工，因而难以实现像素的细微化。另外，在专利文献1中公开了如下发明通过将沟道截止部形成至比 光传感器距离硅衬底表面更深的位置，使沿着所述路径B移动的空穴的一部分从形成得很深的沟道截止部排出到衬底表面一侧的GND (路径C)。 如上所述，由于在像素尺寸细微化的情况下，即便使用专利文献2所记载的方法感光度也会下降，因而即便将该方法应用于专利文献1所记载 的发明，感光度也会下降。因此，在该情况下，难以防止混色并获得高感光度。因而存在如下问题当将专利文献2所记载的方法应用于专利文献l所记载的发明时，难以实现像素尺寸的细微化。另一方面，作为在像素细微化的情况下抑止感光度下降的手段，考虑 了将通过在除了受光部以外的区域、即在垂直传递部下方进行光电转换而 得到的电荷也作为信号电荷来使用的方法。为了使通过在垂直传递部下方进行光电转换而得到的电荷也能作为信号电荷来使用，例如在专利文献3中公开了如下构造采用在第一 P阱区域的下方间隔N—型杂质区域而形成有第二 p阱区域的双p阱构造，并且将用于像素分离的沟道截止部很深 地形成至第二p型阱区域的位置，使其与该p型阱区域电结合。即使在该情况下，也需要很深地形成沟道截止部。因此，即使应用专利文献3所记 载的方法，也存在与将专利文献2所记载的方法应用于专利文献1所记载的发明时相同的问题。专利文献1:日本专利文献特开2001 — 15729号公报； 专利文献2:日本专利文献特开2004—165462号公报； 专利文献3:日本专利文献特开2004 — 356157号公报。
发明内容
(发明所要解决的问题)所要解决的问题是在像素细微化的情况下难以防止混色并获得高感 光度。本发明的目的在于防止混色并获得高感光度，使像素尺寸细微化。 (用于解决问题的手段)本发明的第一方面提供一种固体摄像装置，该固体摄像装置具有在第 一导电型的半导体衬底上配置有多个受光像素的图像区域，其特征在于， 包括多个光传感器部，通过在半导体衬底上设置构成所述受光像素的受 光区域和光电转换区域而形成；第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所 述光传感器部的所述光电转换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形 成溢漏阻隔层的所述第一导电型相反；第二导电型的第二阱区域，在夹着 所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在除了与所述光 传感器部相对应之处以外的区域上；以及第一导电型区域，在夹着所述第 一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在与所述光传感器部相 对应的区域上。在本发明第一方面的固体摄像装置中，由于第二阱区域形成在除了与 光传感器部相对应之处以外的区域上，因而即使像素细微化也可以防止混 色。另外，可以改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub的依赖性。艮口， 由于在比第一阱区域深的位置处存在第二阱区域，因此即使提高Vsub，电 势的极小值的位置也会位于第一阱区域，而不会移至光传感器部附近的位 置，因而可以实现高感光度化，并改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub 的依赖性。因此，即便像素细微化，也可以防止混色，实现高感光度化， 并改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub的依赖性。本发明的第二方面提供一种摄像装置，该摄像装置将固体摄像装置用 作摄像元件，所述固体摄像装置具有在第一导电型的半导体衬底上配置有 多个受光像素的图像区域，所述摄像装置的特征在于，所述固体摄像装置包括多个光传感器部，通过在半导体衬底上设置构成所述受光像素的受光区域和光电转换区域而形成；第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所述光传感器部的所述光电转换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形 成溢漏阻隔层的所述第一导电型相反；第二导电型的第二阱区域，在夹着 所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在除了与所述光 传感器部相对应之处以外的区域上；以及第一导电型区域，在夹着所述第 一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在与所述光传感器部相 对应的区域上。在本发明第二方面的摄像装置中，由于将本发明的固体摄像装置用作 摄像元件，因而即便像素细微化，也可以防止混色，实现高感光度化，并改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub的依赖性。(发明的效果)根据本发明第一方面的固体摄像装置，即便像素细微化，也可以防止混色，实现高感光度化，并改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub的依赖性，因而具有通过摄像而获得的图像高精细化、高图像质量化的优点。根据本发明第二方面的固体摄像装置，即便使用作摄像元件的固体摄 像装置的像素尺寸细微化，也可以防止混色，实现高感光度化，并改善感光度和光谱响应对施加电压Vsub的依赖性，因而具有通过摄像而获得的图像高精细化、高图像质量化的优点。


图1是表示本发明第一方面的固体摄像装置的一个实施方式(第一实施例)的受光像素的简要构成截面图(表示图4中的X—X，线截面的简 要情况的截面图)；图2是表示本发明第一方面的固体摄像装置的一个实施方式(第一实 施例)的受光像素的简要构成截面图(表示图4中的Y—Y，线截面的简 要情况的截面图)；图3是表示本发明的固体摄像装置的接地部附近的简要构成截面图；图4是表示本发明第一方面的固体摄像装置的一个实施方式(第一实 施例)的受光像素的布置图。图5是表示本发明第一方面的固体摄像装置的一个实施方式(第一实施例)的固体摄像装置的图像区域以及在其周边部具有的接地部附近的简 要情况的布置图；图6是表示图1中的A—A，线、B—B'线、以及图2中的C —C' 线的电势曲线；图7是表示本发明的固体摄像装置的第一实施例的变形例的接地部附 近的简要构成截面图；图8是表示本发明的固体摄像装置的一个实施方式(第二实施例)的 受光像素的简要构成截面图；图9是表示本发明的摄像装置的一个实施方式(实施例)的简要构成 框图。
具体实施方式
使用图l、图2、图3的简要构成截面图和图4、图5的平面布置图来 说明本发明第一方面的固体摄像装置的一个实施方式(第一实施例)。图 1是表示图4中的X—X'线截面的简要情况的图，图2是表示图4中的Y —Y'线截面的简要情况的图。另外，图1、图2、图4是表示设置在本发明的固体摄像装置的图像 区域内的多个受光像素中的一个受光像素附近的简要情况的图，图3是表 示设置在本发明的固体摄像装置的图像区域外侧部的接地部附近的简要构 成截面图，图5是表示固体摄像装置的图像区域以及在其外侧部具有的接 地部附近的简要情况的布置图。如图l、图2、以及图4所示，在第一导电型(N型，以下将第一导电 型作为N型来进行说明)的半导体衬底11上，作为第二导电型(P—型， 以下将第二导电型作为P型来进行说明)的区域而形成有外延区域12。该 外延区域12通过使用CVD等进行外延成长而形成。在上述外延区域12 内，形成有成为杂质浓度比上述外延区域12高的溢漏阻隔层的第二导电 型的第一阱区域13。上述第一阱区域通过离子注入而形成。另外，在上述外延区域12中，在与上述半导体衬底11相反的一侧的 表面上形成有光传感器部21，该光传感器部21对入射到固体摄像装置1的光进行光电转换。该光传感器部21包括由N型区域形成的光电转换区域22;以及受光区域23，该受光区域23是由在该光电转换区域22的表层形成的p+型区域形成的空穴蓄积层。在上述光传感器部21的一侧(图1)，间隔读出部31而形成有垂直 电荷传递部41。该垂直电荷传递部41包括N型区域42，在其下部形成有 P型区域43。此外，在上述垂直电荷传递部41的与读出部31相反的一侧 形成有由P型区域形成的沟道截止区域51。另外，在上述光传感器部21 的另一侧(图l)也形成有沟道截止区域(未图示)。在上述半导体衬底11上，离开上述第一阱区域13，形成有杂质浓度 比上述第一阱区域13高的第二导电型(P型)的第二阱区域14。即，在 夹着上述第一阱区域13而与光电转换区域22相反的一侧形成有上述第二 阱区域14。因此，在上述第一阱区域13与上述第二阱区域14之间，作为 第二导电型的区域而存在有上述外延区域12的一部分。上述第二阱区域 14通过离子注入而形成。此外，如图3和图5所示，在上述固体摄像装置1中，具有上述光传 感器部21配置成矩阵状的图像区域5，在该图像区域5的外侧部具有接地 部71。并且，如上述图1、图2、以及图4所示，上述第二阱区域14形成在 除了与上述光传感器部21相对应之处以外的位置上。即，第二阱区域14 形成在除了作为光传感器部21而发挥作用的区域(例如，受光区域23的 光入射区域)向下方投影而得到的区域以外的区域上。因此，在与矩阵状地配置多个上述光传感器21的图像区域5相对应 的区域中，网眼状地形成上述第二阱区域14。上述第二阱区域14形成在 除了与上述光传感器部21相对应之处以外的位置上即可，在网眼状地形 成的第二阱区域14的未形成区域上形成有第一导电型区域15。形成有该 第一导电型区域15的未形成区域的形状可以采用矩形、圆形、长方形、 椭圆形等各种形状。另外，上述第一导电型区域15的尺寸不一定小于光传感器部21。可 以是将大于上述光传感器部21的区域(例如，光传感器部21以及包含读出部31和沟道截止部51的一部分的区域)向下方投影而得到的区域的大 小。另外，上述第二阱区域14也可以不是网眼状，而是按照与在列方向或行方向上相邻的光传感器部21的列或行相对应的方式将上述未形成区 域设置成线状。而且，如图1所示，当按照与相邻的光传感器部21相对 应之处为上述未形成区域的方式来网眼状地形成第二阱区域14时，由于 能够进一步抑制相邻的光传感器部21彼此之间的混色，因而为优选方 式。另外，在上述光传感器部21的下方产生的空穴，以及除了上述光传 感器部21的下方以外、例如在上述垂直电荷传递部41的下方产生的空穴 流过第二阱区域14。 g口，空穴流过配置在第一导电型区域15的周围(像 素之间)的第二导电型(P型)的第二阱区域14，流入配置在图像区域5 的外侧部的接地部71，所述第一导电型区域15配置在与光传感器部21相 对应之处。此外，按照如下方式来配置上述第二阱区域14:形成越过上述第一阱 区域13而溢漏的空穴流至设置在上述图像区域5的外侧部的接地部71的 路径。这样一来，形成了使溢漏电荷的一部分流过如下区域并进而使该溢 漏电荷的一部分流至接地部71的路径，所述区域是夹着第一阱区域13而 与光电转换区域22相反的一侧的区域，并且是除了与光传感器部21相对 应之处以外的区域。如上述图1、图2所示，在本实施例中，按照填埋上述网眼状地形成 的第二阱区域14的未形成区域的方式来形成上述第一导电型区域15，但 不限于该构成，按照包括与上述光传感器部21相对应之处的方式来形成 第一导电型区域15即可。上述第二阱区域14和上述第一导电型区域15距离衬底表面的深度可 以是不同的，但是优选如上述图1所示那样为相同的深度。所谓衬底表 面，以下实际上是指外延区域12的表面。优选为相同的深度的原因在 于，在距离衬底表面的深度相同的情况下，使过量的空穴流入第二阱区域 14，并从设置在图像区域5的外侧部的接地部71排出到外部。并且，可以更有效地使过量电子通过第一导电型区域15而排出到半导体衬底11 一 侧。另一方面，在上述第一导电型区域15比上述第二阱区域14浅或者深
的情况下，上述第二阱区域14的杂质(P型)会扩散到第二阱区域14的
未形成区域，网眼部分与未形成区域部分的电势差变小。
此外，在上述读出部31和上述垂直电荷传递部41处的上述外延区域 12上，间隔绝缘膜(未图示)而形成有电极(传递电极和读出电极)61。 此外，间隔绝缘膜(未图示)而形成有遮光膜62，在上述光传感器部21 上，在遮光膜62上形成有开口部63。
下面，对上述固体摄像装置l的制造方法进行说明。 首先，在第一导电型的半导体衬底11的表面上通过CVD等进行外延 生长，由此形成第二导电型的外延区域12。接着，通过向上述外延区域 12的期望深度的位置进行离子注入等，形成第一阱区域13、第二阱区域 14、以及第一导电型的区域15。接着，通过向上述外延区域12表面附近 进行离子注入等，形成读出部31、光电转换区域22、受光区域23、 P型 区域43、 N型区域42、沟道截止区域51。接着，形成绝缘膜、电极61、 遮光膜62。
上述第二阱区域14形成为杂质浓度大于等于lX1016cm—3。通过形成 为这种高杂质浓度，可以使上述第二阱区域14成为电势低的区域，使越 过上述第一阱区域13而流入上述第二阱区域14的空穴流过上述第二阱区 域14。因此，可以使上述流入第二阱区域14的空穴流至上述接地部71， 并经由该接地部71将空穴排出到上述固体摄像装置1之外。此外，上述 第二阱区域14的杂质浓度高、电阻低，因而可以抑制由于过量空穴流过 相关区域而引起的压降。因此，可以抑制溢漏阻隔层电势在图像区域5的 中心部和周边部发生变动，从而可以抑制饱和电子数的阴影。
另外，上述第二阱区域14的杂质浓度的数量级优选比上述第一阱区 域13高1位以上。由此，由于可以适度地形成上述第一阱区域13与上述 第二阱区域14的电势差，因此可以更有效地使过量空穴越过上述第一阱 区域13而流过上述第二阱区域14，并从图像区域外侧部的上述接地部71 排出到外部。上述第一阱区域13的杂质浓度优选为lX10"cm—g左右。在形成为上 述杂质浓度的情况下，由于上述第一阱区域13的空穴会空出，因此会有 效地作为溢漏阻隔层而发挥作用，并有效地将在光传感器部21产生的过 量电子经由与该光传感器部21相对应之处、即第一导电型区域15排出到 半导体衬底一侧。由此，能够抑制溢出。
上述第一导电型区域15的杂质浓度优选为与上述第二阱区域14相同 的程度。
如上所述，由于同时具有杂质浓度高的P型区域(第二阱区域14)和 杂质浓度高的N型区域(第一导电型区域15)，因此可以使作为溢漏阻 隔层区域的第一阱区域13空出，抑制溢出，并且还可以使过量空穴流过 的第二阱区域14低电阻化，抑制饱和信号电子数的阴影。
因此，如后所述，进行了光电转换的电子中的过量的部分经由第一导 电型区域15而流向半导体衬底11，在半导体衬底11的杂质浓度足够高的 情况下，即使不通过离子注入等来形成第一导电型区域15，也可以使过量 电子经由网眼状地形成的第二阱区域14的未形成区域而流向半导体衬底 11。因此，在半导体衬底11的杂质浓度足够高的情况下，上述未形成区 域的导电型、杂质浓度也可以与半导体衬底ll相同。
此外，通过除了第二阱区域14以外还形成第一阱区域13，可以改善 感光度和光谱响应对衬底施加电压Vsub的依赖性。即，在不存在第一阱 区域13的情况下，当提高Vsub时，电势的极小值的位置移至深度浅的位 置。因此，所摄像的图像的颜色改变，尤其是红色的感光度会下降。但 是，通过如本实施例那样除了第二阱区域14以外还形成第一阱区域13， 尤其可以改善红色感光度对Vsub的依赖性。
另外，上述第一阱区域13被形成为例如距离上述外延区域12的表面 的深度大于等于3/mi，优选形成为大于等于4/mi。这样，通过在深的位置 上形成作为溢漏阻隔层的第一阱区域13，可以使固体摄像装置1具有高感 光度。
另外，上述第二阱区域14、第一导电型区域15例如被形成为距离上 述外延区域12的表面的深度大于等于4/mi，优选形成为大于等于5mhi。另外，上述第二阱区域14优选形成在比上述第一阱区域13距离衬底
表面深1/mi左右的位置上。在该情况下，可以更有效地使过量空穴流向第 二阱区域14并从图像区域5的外侧部的接地部71排出到外部。
通过采用上述构造，即使在像素尺寸细微化的情况下，也可以抑止窄 沟道效应的影响，将溢漏阻隔层电势的极小值保持在距离光电转换区域22 很深的位置处。因此，即使在细微的像素尺寸的情况下，也可以实现高感 光度的固体摄像元件。
在这里，通过图6的电势曲线来说明上述图1中的A—A'线、B — B'线、以及上述图2中的C一C'线的。图6的纵轴表示电势，横轴表示 距离外延区域12的表面(受光区域23表面)的深度。
如图6所示，在上述构成的固体摄像装置1中，通过在光传感器部21 的下部进行光电转换而生成的空穴中的过量的部分流入上述第二阱区域 14。另外，在上述垂直电荷传递部41的下部或垂直方向上的光传感器部 21之间的上述沟道截止区域51的下部进行了光电转换的空穴中的过量的 部分流入上述沟道截止区域51并从衬底表面(外延区域12表面) 一侧排 出到外部，或者流入上述第二阱区域14。在这里，流入上述第二阱区域 14的空穴流向上述图3所示的图像区域5的外侧部。由于在图像区域5的 外侧部，第二阱区域14与接地部71之间由作为P型区域的外延区域12形 成，因此上述空穴从第二阱区域14经由外延区域12流向接地部71，并从 该接地部71排出到外部。
另外，如图7所示，优选在第二阱区域14与接地部71之间的外延区 域12上形成第三阱区域17。例如通过离子注入等使该第三阱区域17的杂 质浓度高于外延区域12而使其电阻下降，由此有效地使空穴从第二阱区 域14流向接地部71。
另外，如上述图1和上述图2所示，光电转换区域22与第一阱区域 13之间的区域、垂直电荷传递部41与第一阱区域13之间的区域、垂直方 向上的光传感器部21之间的沟道截止区域51与第一阱区域13之间的区域 为P型的外延区域12，因此如图6所示，在B—B，间禾卩C一C，间的电势 曲线上，与外延区域12相对应之处变得向下凹(电势变高的方向)。但是，由于存在第二阱区域14，因此在上述电势曲线向下凹的位置内，可以 使积存在比电势变成极大的位置距离衬底表面的深度更深的位置处的过量 空穴流向第二阱区域14而排出到外部。
另一方面，在垂直电荷传递部41的下部和垂直方向上的光传感器部
21之间的沟道截止区域51的下部进行了光电转换的电子不移动至半导体 衬底11 一侧，而是流入与各个垂直电荷传递部41和各个垂直方向上的光 传感器部21之间的沟道截止区域51相对应的一个光传感器部21，因此固 体摄像装置1的感光度会相应地提高。另外，过量的电子通过第一导电型 区域15而流向半导体衬底11。因此，可以抑止过量的电荷漏到垂直电荷 传递部41的溢出现象。这里，杂质浓度高于外延区域12的第一阱区域13 成为溢漏阻隔层。
根据上述本发明的固体摄像装置1，由于可以使第一阱区域13空出， 使过量电子经由第一导电型区域15从半导体衬底11 一侧排出，因此可以 抑止溢出。此外，可以将过量空穴经由在衬底表面一侧形成的沟道截止区 域51而从图像区域5的外侧的衬底表面一侧排出、或者经由第二阱区域 14而从图像区域5的外侧的衬底表面一侧排出。除此之外，在比第一阱区 域13深的位置上形成第二阱区域14，使该第二阱区域14的杂质浓度高于 外延区域12、第一阱区域13，由此可以抑止电压下降并使过量空穴的一 部分经由第二阱区域14流向图像区域5的外侧部。因此，可以抑止在图 像区域5内的中心部和周边部由于电势变动而引起的图像质量不均匀(饱 和信号电子数的阴影)。
此外，根据本发明的固体摄像装置1，由于可以提高感光度，因而可 以实现像素尺寸的进一步细微化。另外，由于可以将在衬底深处产生的过 量空穴经由第二阱区域14从图像区域5的外侧的衬底表面一侧排出，因 而不需要将在衬底深处产生的过量空穴经由在衬底表面一侧形成的沟道截 止区域51而从图像区域5的外侧的衬底表面一侧排出，因此不需要将在 垂直方向上的光传感器部21之间的沟道截止区域51和垂直电荷传递部41 的下部(在垂直电荷传递部41中，比在N型区域42中形成的垂直电荷传 递沟道距离半导体衬底表面深的区域)形成的P型区域43形成至距离衬底表面很深。因此，可以减轻窄沟道效应，不会产生使用上述专利文献2 所记载的方法时的问题。因此，可以实现像素尺寸的进一步细微化。
下面，通过图8的简要构成截面图来说明本发明的固体摄像装置的第 二实施例。
如图8所示，固体摄像装置2如下形成在上述固体摄像装置1中， 在第二阱区域14与半导体衬底11之间设置有足以消除硅衬底的条纹的浓
度的第一导电型(N型)的区域18。上述第一导电型的区域18的浓度(N 型杂质，例如As或Phos等的浓度)优选为2.0X1016cm-3 5.0X1017cm-3 左右。上述第一导电型的区域18例如通过向半导体衬底11中离子注入N 型杂质而形成。上述第一导电型的区域18需要形成在距离受光区域23的 表面大于等于6/mi的深度的位置上，但是在距离半导体衬底表面大于等于
的深度的位置上通过As、 Phos等的离子注入来形成该第一导电型的 区域18是很困难的。因此，需要通过离子注入在距离半导体衬底表面浅 的区域形成第一导电型的区域18，然后通过外延成长来形成其上部的半导 体区域。因此，在上述第一导电型的区域18上形成外延区域12。
在上述外延区域12中，例如通过离子注入法，与上述固体摄像装置1 相同地形成杂质浓度高于外延区域12的、作为溢漏阻隔层的第二导电型 (P型)的第一阱区域13。另外，在上述外延区域12中，在与上述半导 体衬底11相反的一侧的表面上，形成有对入射到固体摄像装置2的光进 行光电转换的光传感器部21。该光传感器部21包括由N型区域形成的 光电转换区域22;以及受光区域23，该受光区域23是由在该光电转换层 22的表层形成的P+型区域形成的空穴蓄积层。
在上述光传感器部21的一侧，间隔读出部31而形成有垂直电荷传递 部41。该垂直电荷传递部41包括N型区域42，在其下部形成有P型区域 43。此外，在上述垂直电荷传递部41的与读出部31相反的一侧形成有由 P型区域形成的沟道截止区域51。另外，在上述光传感器部21的另一侧 也形成有沟道截止部(未图示)。
此外，离开上述第一阱区域13，形成有杂质浓度比上述第一阱区域 13高的第二导电型(P型)的第二阱区域14。 g卩，在夹着上述第一阱区域13而与光电转换区域22相反的一侧形成有上述第二阱区域14。因此，在 上述第一阱区域13与上述第二阱区域14之间，作为第二导电型区域而存 在有上述外延区域12的一部分。
此外，在上述固体摄像装置2中，具有上述光传感器部21配置成矩 阵状的图像区域，在该图像区域的外侧部具有接地部71。
上述第二阱区域14形成在除了与上述光传感器部21相对应之处以外 的位置上。S卩，第二阱区域14形成在除了作为光传感器部21而发挥作用 的区域(例如，受光区域23的光入射区域)向下方投影而得到的区域以 外的区域上。
因此，在与矩阵状地配置多个上述光传感器21的图像区域5相对应 的区域中，网眼状地形成上述第二阱区域14。上述第二阱区域14形成在 除了与上述光传感器部21相对应之处以外的位置上即可，在网眼状地形 成的第二阱区域14的未形成区域上形成有第一导电型区域15。
此外，在上述读出部31和上述垂直电荷传递部41处的上述外延区域 12上，间隔绝缘膜(未图示)而形成有电极(传递电极和读出电极)61。 此外，间隔绝缘膜(未图示)而形成有遮光膜62，在上述光传感器部21 上，在遮光膜62上形成有开口部63。
下面，通过图9的框图来说明本发明的摄像装置的一个实施方式(实 施例)。
摄像装置101具有固体摄像装置111。在该固体摄像装置111的集光 侧具有进行成像的成像光学系统121，另外，在固体摄像装置111上连接 有驱动该固体摄像装置111的驱动电路131。并且，在固体摄像装置111 上连接有信号处理电路141，该信号处理电路141根据在固体摄像装置 111中进行了光电转换的信号而生成图像信号。通过上述信号处理电路 141生成的图像信号由图像存储部151存储。在上述摄像装置101中，上 述固体摄像装置111可以使用本发明的固体摄像装置1或固体摄像装置 2。
本发明的摄像装置101由于使用本发明的固体摄像装置1或固体摄像 装置2来作为摄像元件，因而可以得到高感光度的图像。并且，由于本发明的固体摄像装置1或固体摄像装置2的感光度或光谱响应对Vsub的依赖性优良，因此使用该固体摄像装置的摄像装置101可以获得稳定的图 像。另外，由于本发明的固体摄像装置1可以使像素进一步细微化，因此 使用该固体摄像装置的摄像装置101即便使用与以往的固体摄像装置相同 的尺寸也可以获得比其高精细化的图像。同样，由于本发明的固体摄像装置1或固体摄像装置2在像素数相同的情况下可以比以往的固体摄像装置 更加小型化，因此使用本发明的固体摄像元件1或固体摄像装置2的摄像 装置101可以比以往更加小型化。此外，本发明的摄像装置101不限于上述构成，而是可以适用于使用 固体摄像装置的摄像装置的各种构成。上述固体摄像装置1、 2可以是单一芯片的方式，也可以是对摄像 部、信号处理部或/和光学系统进行了整合封装的、具有摄像功能的模块 状的方式。另外，本发明并不仅限于固体摄像装置，还可以应用于任何的 摄像装置。在该情况下，作为摄像装置，可以获得高图像质量化的效果。 在这里，摄像装置例如表示相机或具有摄像功能的便携设备。另外，所谓 "摄像"，不仅包括通常的相机拍摄时的取像，而且作为其广义的理解还 包括指纹检测等。
权利要求
1.一种固体摄像装置，具有在第一导电型的半导体衬底上配置有多个受光像素的图像区域，其特征在于，包括多个光传感器部，通过在半导体衬底上设置构成所述受光像素的受光区域和光电转换区域而形成；第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所述光传感器部的所述光电转换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形成溢漏阻隔层的所述第一导电型相反；第二导电型的第二阱区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在除了与所述光传感器部相对应之处以外的区域上；以及第一导电型区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在与所述光传感器部相对应的区域上。
2. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，具有设置在所述图像区域的外侧部的接地部；以及设置在所述第二 阱区域与所述接地部之间的第二导电型区域；溢漏电荷的一部分流经所述第二阱区域而流向所述接地部。
3. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，具有对在所述光传感器部中进行了光电转换的信号电荷进行传递的 电荷传递部；以及执行像素分离的沟道截止部；所述光传感器部与所述第一阱区域之间的区域的电势等于或高于所述 电荷传递部或所述沟道截止部与所述第一阱区域之间的区域的电势，所述第二阱区域的电势低于所述第一阱区域的电势。
4. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于， 所述第二阱区域被网眼状地形成在除了与所述光传感器部相对应之处以外的区域上。
5. 根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于， 所述第一导电型区域距离所述受光区域表面的深度与所述第二阱区域距离所述受光区域表面的深度相同。
6. 根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，在所述图像区域外侧部中，在所述第二阱区域与所述接地部之间具有 第二导电型的第三阱区域。
7. —种固体摄像装置，具有在第一导电型的半导体衬底上配置有多个受光像素的图像区域，其特征在于，包括 设置在所述图像区域的外侧部的接地部；多个光传感器部，通过在所述半导体衬底上设置构成所述受光像素的受光区域和光电转换区域而形成；以及第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所述光传感器部的所述光电转 换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形成溢漏阻隔层的所述第一导 电型相反；所述固体摄像装置包括使溢漏电荷的一部分流过以下区域并进而使该 溢漏电荷的一部分流至所述接地部的路径，所述区域是夹着所述第一阱区 域而与所述光电转换区域相反的一侧的区域，并且是除了与所述光传感器 部相对应之处以外的区域。
8. —种摄像装置，将固体摄像装置用作摄像元件，所述固体摄像装置 具有在第一导电型的半导体衬底上配置有多个受光像素的图像区域，所述摄像装置的特征在于，所述固体摄像装置包括 多个光传感器部，通过在半导体衬底上设置构成所述受光像素的受光区域和光电转换区域而形成；第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所述光传感器部的所述光电转换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形成溢漏阻隔层的所述第一导电型相反；第二导电型的第二阱区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换 区域相反的一侧，形成在除了与所述光传感器部相对应之处以外的区域 上；以及第一导电型区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反 的一侧，形成在与所述光传感器部相对应的区域上。
全文摘要
可以防止混色，获得高感光度，并使像素细微化。固体摄像装置具有在第一导电型的半导体衬底上配置有多个受光像素的图像区域，其特征在于，包括多个光传感器部，通过在半导体衬底上设置构成所述受光像素的受光区域和光电转换区域而形成；第二导电型的第一阱区域，形成在夹着所述光传感器部的所述光电转换区域而与所述受光区域相反的一侧，并与形成溢漏阻隔层的所述第一导电型相反；第二导电型的第二阱区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在除了与所述光传感器部相对应之处以外的区域上；以及第一导电型区域，在夹着所述第一阱区域而与所述光电转换区域相反的一侧，形成在与所述光传感器部相对应的区域上。
文档编号H04N5/369GK101252140SQ200810005990
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月25日 优先权日2007年2月23日
发明者原田耕一 申请人:索尼株式会社