專利名稱：固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法，尤其是，涉及一種以隔行掃描模式操作的提供有光屏蔽薄膜的固態(tài)圖像拾取裝置，以及它的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)類型的以隔行掃描模式操作的固態(tài)圖像拾取裝置的構(gòu)造為在扁平N型硅襯底111上形成有光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112，如圖16A和16B所示。特別的，圖16A為布局圖，而圖16B表示示意剖面圖。所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112具有為P+型層的空穴堆積層113的上部層，和N型層114的下部層。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的N型層114形成在所述硅襯底111的縱深方向上。這是因?yàn)榭昭ǘ逊e層113被如此形成以便呈現(xiàn)在硅襯底111的表面上。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的一側(cè)通過(guò)讀取柵115形成有一垂直寄存器116。該垂直寄存器116具有為N型層117的上部層，以及在該上部層的更遠(yuǎn)處，形成有一P+型層118。為了分割一像素區(qū)域，形成有一像素分離區(qū)域119。通過(guò)該像素分離區(qū)域119，所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的另一側(cè)上形成有另外的垂直寄存器116，用于與其鄰近定位的像素分割開(kāi)。該垂直寄存器116具有為N型層的上部層，其盡可能的靠近所述硅襯底111的表面形成以攜帶盡可能多的電荷。在垂直寄存器116和讀取柵115上面，形成有一電極122，在它們之間有絕緣層121。該電極122為用于給讀取和傳送充電的電極。在該例子中，示出了一種兩層結(jié)構(gòu)的電極。一光屏蔽薄膜133通過(guò)一層間絕緣薄膜131形成有一位于所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112之上的孔132。
以給從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112到垂直寄存器116進(jìn)行讀取充電的通常方式，電壓被施加給為用于給讀取和傳送充電的電極的電極122，從而垂直寄存器116和讀取柵115的電壓都將發(fā)生改變。電壓被連續(xù)的施加給電極122直到讀取柵115的電壓變得比光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的N型層114低。
于此出現(xiàn)的問(wèn)題是給讀取柵115充電使其電壓低于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的N型層114的電壓需要相當(dāng)高的電壓。這是因?yàn)?，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，與垂直寄存器116的N型層117比較，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域112的N型層114在硅襯底上形成的比較深。讀取柵115的電勢(shì)通過(guò)徑向擴(kuò)散由于空穴堆積層113的熱量而被調(diào)節(jié)。這就將用于給讀取路徑充電的讀取柵115的最大電勢(shì)大幅向下移動(dòng)到硅襯底111上。結(jié)果，在所述位置處的電勢(shì)相對(duì)于讀取電壓顯示出很小的變化，從而產(chǎn)生這樣的問(wèn)題將讀取電壓提高到一個(gè)較大的等級(jí)。
此外，考慮到所期望的較高分辨率的趨勢(shì)，需要像素具有較小的尺寸。然而，考慮到保持像素的屬性，很難將電極的高度差和其它參數(shù)減小到一個(gè)比當(dāng)前獲得的較大的程度。因此，減小像素尺寸將減小聚光能力。
在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種帶有凹槽的固態(tài)圖像拾取裝置。其中，為了減小讀取電壓和擴(kuò)展讀取電壓的控制容限，一光電二極管和一垂直轉(zhuǎn)移部分都安排在一個(gè)陣列中。襯底的表面具有用于與讀取電極和轉(zhuǎn)移電極對(duì)應(yīng)的通道的凹槽。這些電極為提供用于給從所述光電二極管到所述垂直轉(zhuǎn)移部分進(jìn)行讀取和轉(zhuǎn)移充電的那些電極。
如所指的，為了滿足較小尺寸的固態(tài)圖像拾取裝置和較高分辨率的要求，要求垂直轉(zhuǎn)移部分處理更多數(shù)量的充電。這就是專利文獻(xiàn)1中為什么襯底形成有凹槽作為期望解決方案的原因。詳細(xì)的說(shuō)，為了增加垂直轉(zhuǎn)移部分處理的充電的數(shù)量，所述凹槽的側(cè)面部分還用作所述垂直轉(zhuǎn)移部分使得用于充電轉(zhuǎn)移的有效區(qū)域被增加。此外，考慮到對(duì)低功耗的另一個(gè)需求，需要降低從光電二極管到垂直轉(zhuǎn)移部分的讀取電壓。
JP-A-11-97666(3至4頁(yè)，和圖1)結(jié)果所述這種結(jié)構(gòu)具有下面的問(wèn)題在襯底上形成一凹槽，用作與充電讀取電極和充電轉(zhuǎn)移電極相對(duì)的通道。也就是，用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電的多晶硅的末端部分不是位于所述凹槽中而是僅位于所述襯底上。因此，減小多晶硅電極的高度差是困難的。所述多晶硅電極不是直接放置在所述讀取柵上。因此所述讀取柵的電勢(shì)通過(guò)徑向擴(kuò)散由于空穴堆積層的熱量而被調(diào)節(jié)。這因此將用于給讀取路徑充電的讀取柵的最大電勢(shì)大幅向下移動(dòng)至所述硅襯底上。結(jié)果，在此位置處的電勢(shì)相對(duì)于讀取電壓顯示出很小的變化，從而不能解決增加讀取電壓的問(wèn)題。此處，即使當(dāng)形成一光屏蔽薄膜以覆蓋所述多晶硅電極是可能的，但結(jié)果得到的層也只是覆蓋襯底表面上的多晶硅電極，從而不能完全實(shí)現(xiàn)期望的光屏蔽效應(yīng)并減小拖影特性。此外，雖然減小讀取部分的寬度是減小電壓的有效選擇，但這將引起圖像浮散?？紤]到所述的，期望增加垂直轉(zhuǎn)移部分處理的充電的數(shù)量，同時(shí)減小讀取電壓。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)防止拖影特性隨單位像素的尺寸的減小而減小、通過(guò)減小襯底表面的高度差、和通過(guò)抑制堆積層對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的影響而減小讀取電壓。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面是提供一種固態(tài)圖像拾取裝置，其在一襯底上提供有用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；和一轉(zhuǎn)移寄存器，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷。所述固態(tài)圖像拾取裝置的主要特征在于在所述襯底的表面上形成有一個(gè)凹槽，和在所述凹槽的底部處，形成有所述轉(zhuǎn)移寄存器和讀取柵。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，形成在所述襯底上的凹槽具有一格子結(jié)構(gòu)。根據(jù)第三方面，所述凹槽在高度上被分割成多個(gè)段。
一種用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法的主要特征在于所述固態(tài)圖像拾取裝置在一襯底上包括下列所有結(jié)構(gòu)，也就是用于將像素區(qū)域分割成多個(gè)像素區(qū)域的像素分離區(qū)域；用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；和一轉(zhuǎn)移寄存器，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷。
通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的目的可被實(shí)現(xiàn)。也就是，一襯底形成有一凹槽，并且在所述凹槽的所述襯底底部，形成有一像素分離區(qū)域、一轉(zhuǎn)移寄存器、以及一讀取柵。關(guān)于轉(zhuǎn)移寄存器和讀取柵的電極，其對(duì)準(zhǔn)垂直寄存器方向的部分位于所述凹槽中。


圖1A和1B為本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意圖，具體地說(shuō)，圖1A為平面布置圖，圖1B為沿圖1A的線1B-1B剖切得到的示意剖面圖；
圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖4為用于說(shuō)明由凹槽的側(cè)面(斜面)獲得的效果的示意剖面圖；圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖6A-6C為沿圖5的線6A-6A剖切得到的第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖7為在垂直轉(zhuǎn)移方向上光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意剖面圖；圖8為本發(fā)明第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖9A為表示第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的電勢(shì)曲線的示意圖，圖9B為表示第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的其它電勢(shì)曲線的示意圖；圖10為本發(fā)明第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖11為本發(fā)明第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示意剖面圖；圖12A-12G為連續(xù)的示出本發(fā)明第八實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程的剖面圖；圖13A-13C為連續(xù)的示出本發(fā)明第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程的剖面圖；圖14A-14F為連續(xù)的示出本發(fā)明第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程的剖面圖；圖15A-15F為連續(xù)的示出本發(fā)明第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程的剖面圖；圖16A和16B為表示操作于隔行掃描模式的傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取裝置的示意圖，具體地說(shuō)，圖16A為布置平面圖，而圖16B為沿圖16A的線16B-16B剖切得到的示意剖面圖；和圖17為將本發(fā)明應(yīng)用于一固態(tài)圖像拾取裝置獲得的典型結(jié)果的布置平面圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)參照?qǐng)D1A和1B介紹第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。特別的，圖1A為布置平面圖，而圖1B為沿圖1A的線1B-1B剖切得到的示意剖面圖。
如圖1A和1B所示，在固態(tài)圖像拾取裝置1中，襯底11形成有凹槽51。例如，該凹槽51被形成在于一轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)形成一電極的區(qū)域上。例如，凹槽51相對(duì)于襯底11的表面具有0.01μm至5μm的深度。該深度與都是形成在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的空穴堆積層13和N型層14之間的結(jié)合部分的深度大致相同或比其小。襯底11為半導(dǎo)體襯底，例如硅襯底。凹槽51和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12彼此鄰近的形成。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12具有為孔堆積層13的上部層，穿過(guò)它為N型層14。從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的側(cè)面，在凹槽51的襯底底部處，形成有讀取柵15、垂直寄存器16和像素分離區(qū)域19。讀取柵15為P+型層。轉(zhuǎn)移寄存器(垂直寄存器)16具有為N型層17的上部層，和為P+型層18的下部層。
柵絕緣薄膜21被如此形成使其覆蓋襯底11的表面和凹槽51的內(nèi)平面。在由柵絕緣薄膜21覆蓋的凹槽51中，電極22被形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電。在該例子中，電極22是以兩層結(jié)構(gòu)的形式形成的。這不是受限制的，電極22可以形成為一層、三層或四層結(jié)構(gòu)。如圖所示，該電極22優(yōu)選的直接形成在讀取柵15和垂直寄存器16的上部。
在襯底11的表面上，層間絕緣薄膜31被如此形成使其覆蓋電極22。之后，光屏蔽薄膜33通過(guò)層間絕緣薄膜21以這樣一種方式形成以至填充凹槽51的側(cè)壁和電極22之間的空隙。該光屏蔽薄膜33具有一位于所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之上的開(kāi)口32。
在這種于凹槽51中形成有電極22的固態(tài)圖像拾取裝置1中，讀取電壓被順利的減小，并且由于減小了所述結(jié)構(gòu)的高度差，所以聚光能力得以改進(jìn)。更加具體地說(shuō)，襯底11形成有凹槽51，并且在凹槽51的襯底底部處，形成有讀取柵15、垂直寄存器16和像素分離區(qū)域19。通過(guò)柵絕緣薄膜21直接在這些組成部分之上，電極22被形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電。在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的N型層14、垂直寄存器16的N型層18和電極22中，這種結(jié)構(gòu)縮短了在襯底深度方向上的距離。這將使施加給電極22的電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)，該電壓表示充電讀取路徑，也就是讀取柵15的最大電勢(shì)。因此，該讀取電壓能被順利的減小。此外，通過(guò)由凹槽51產(chǎn)生的高度差可屏蔽掉由空穴堆積層13的熱量產(chǎn)生的擴(kuò)散，從而對(duì)讀取柵15的電勢(shì)只會(huì)產(chǎn)生很少的影響。這也能夠減小讀取電壓。此外，通過(guò)在凹槽51中嵌入電極22的結(jié)構(gòu)，在水平方向上的高度差也被減小。因此，聚光能力得以改善，從而產(chǎn)生較好的像素性質(zhì)，例如感光度和陰暗度。將在后面對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。而且經(jīng)過(guò)間絕緣薄膜31，用光屏蔽薄膜33填充凹槽51和電極22之間的空隙這種結(jié)構(gòu)，通常由直接跳入到垂直寄存器16中的光產(chǎn)生的拖影分量也得以減小。其細(xì)節(jié)將在后面說(shuō)明。
(第二實(shí)施例)下面參照?qǐng)D2的示意剖面圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。
如圖2所示，除了下述之外，第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。也就是，關(guān)于電極22，其在凹槽51中形成的位于轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)上的部分，至少部分的位于像素分離區(qū)域19上和部分的位于垂直寄存器16和讀取柵15上。
(第三實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D3的示意剖面圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。
如圖3所示，除了下述之外，第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。也就是，關(guān)于電極22，其在凹槽51中形成的位于轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)上的部分至少部分的位于像素分離區(qū)域19上和部分的位于垂直寄存器16以及讀取柵15上。
根據(jù)第二和第三實(shí)施例形成的電極22，可獲得與第一實(shí)施例所述相同的效果，例如減小拖影特性和減小讀取電壓。在制造電極22和其它元件時(shí)，在平版印刷處理中由膜板調(diào)整引起的任何偏移都順利的變得可允許。同樣，從制造觀點(diǎn)看，生產(chǎn)效率被有效提高。
在上述第一至第三實(shí)施例中，如圖4的示意剖面圖所示，凹槽51的側(cè)壁可通過(guò)斜面51S形成。該斜面51S相對(duì)于襯底11的表面以小于等于90度的角傾斜。通過(guò)以這種方式使凹槽51的側(cè)壁傾斜，光L和電荷q都不是直接朝向垂直寄存器16傳送的，而是直接向下或朝向所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。因此，拖影特性能夠通過(guò)噪音減小而被減小。其中，光線L為在光屏蔽薄膜33下反射的光，而電荷q為在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(傳感器)的絕對(duì)表面上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
斜面51S處的襯底11為P+型層，例如空穴堆積層13。這種結(jié)構(gòu)防止了噪音發(fā)生。
在上述第一至第三實(shí)施例中，光屏蔽薄膜33優(yōu)選的被施加有脈沖電壓或直流電壓。通過(guò)以這種方式將電壓施加給光屏蔽薄膜33，成功的防止了噪音的出現(xiàn)。在將脈沖電壓施加給光屏蔽薄膜33的情況下，光屏蔽薄膜33被施加有與讀取脈沖同步的脈沖。因此這有助于讀取使得讀取電壓能被減小。在將直流電壓施加給光屏蔽薄膜33的情況下，所述傳感器的表面提供有阻塞增強(qiáng)。類似的，通過(guò)在給轉(zhuǎn)移充電時(shí)施加負(fù)電壓，讀取柵15的高度可被增加以阻擋所述電勢(shì)。結(jié)果，圖像浮散性質(zhì)得以改善。
在上述第一至第三實(shí)施例中，包括從凹槽51的底部到凹槽51的一個(gè)側(cè)壁部分的襯底11，讀取柵15可被形成跨越位于所述側(cè)壁上部的襯底11放置。這種結(jié)構(gòu)可順利的防止噪音。
(第四實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D5至圖6C，也就是平面布置圖和沿圖5的線6A-6A剖切得到的所有示意剖面圖來(lái)說(shuō)明第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。
如圖5所示，除了下述之外，第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一至第三實(shí)施例的相同。也就是，固態(tài)圖像拾取裝置2具有在水平轉(zhuǎn)移方向上在襯底11上形成的格子型凹槽51。而且在該凹槽51中，電極22被嵌入。在該例子中，電極22以兩層結(jié)構(gòu)形成。這不是受限制的，并且電極22可形成為一層、三層或四層結(jié)構(gòu)。在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間的位于垂直轉(zhuǎn)移方向上的凹槽51的襯底11上的底部處，提供有像素分離區(qū)域61。在圖中，雖然只示出了一段像素分離區(qū)域，但在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間的位于轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)上還形成有另外的像素分離區(qū)域。這種像素分離區(qū)域61可被如此形成使其局部的位于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之下。凹槽51具有與第一至第三通過(guò)參照?qǐng)D6A，在垂直轉(zhuǎn)換方向上的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間，在凹槽51中形成有電極22的第一層電極221。在第一層電極221上，通過(guò)絕緣層223形成有第二層電極222。在該例子中，第一層電極221配合到凹槽51中，而第二層電極221沒(méi)有。在電極22(第二層電極222)和凹槽51之上，光屏蔽薄膜33通過(guò)層間絕緣薄膜31被形成以覆蓋上述那些部分。在凹槽51的底部襯底處，形成有像素分離區(qū)域61。
在一可選結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D6B，在垂直轉(zhuǎn)移方向上的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間，在凹槽51中形成有電極22的第一層電極221，并且在其上，通過(guò)絕緣層223形成有第二層電極222。在該例子中，第一層電極221和第二層電極222都配合到所述凹槽51中。光屏蔽薄膜33被如此形成使其覆蓋電極22(第二層電極222)，并且通過(guò)層間絕緣薄膜31填充第二層電極222和凹槽51的側(cè)壁之間的空隙。在凹槽51的底部襯底11處，形成有像素分離區(qū)域61。
在進(jìn)一個(gè)可選擇結(jié)構(gòu)中，參照?qǐng)D6C，在垂直轉(zhuǎn)移方向上的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間，在凹槽51中形成有電極22的第一層電極221，并且在其上，通過(guò)絕緣層223形成有第二層電極222。光屏蔽薄膜33被如此形成使其覆蓋電極22(第二層電極222)，并且通過(guò)層間絕緣薄膜31填充第二層電極222和凹槽51的側(cè)壁之間的空隙。在該例子中，第一層電極221、第二層電極222和光屏蔽薄膜33都配合到所述凹槽51中。在凹槽51的底部襯底11處，形成有像素分離區(qū)域61。在該結(jié)構(gòu)中，可將凹槽51的深度減小到這三個(gè)組成部分，也就是第一層電極221、第二層電極222和光屏蔽薄膜33的高度和或更小。
為了比較，通過(guò)參照?qǐng)D7的示意剖面圖來(lái)描述在轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)上的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間的部分的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
如圖7所示，在襯底11的像素分離區(qū)域61上，形成有襯底22的第一層電極221，并且在其上通過(guò)絕緣層223形成有第二層電極222。在第一和第二層電極221和222之上，通過(guò)層間絕緣薄膜31形成光屏蔽薄膜33。這樣，襯底11將第一層電極221、第二層電極222和光屏蔽薄膜33都承載在其上，結(jié)果由于它們的總高度而產(chǎn)生較大的高度差。
另一方面，根據(jù)參照?qǐng)D6A至6C所述的結(jié)構(gòu)，凹槽51至少在其中包括第一層電極221，或者與其一起還包括第二層電極222、光屏蔽薄膜33和其它部分。由于這種結(jié)構(gòu)，同樣在所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12之間的部分上，在垂直轉(zhuǎn)移方向上的高度差得以減小。
而且在第四實(shí)施例中，類似于參照?qǐng)D1A至3所描述的第一至第三實(shí)施例，優(yōu)選的在垂直轉(zhuǎn)移方向上形成的電極部分22位于凹槽51中的垂直寄存器16和讀取柵15上面。作為一可選擇結(jié)構(gòu)，隨著在平版印刷處理中允許對(duì)模板進(jìn)行調(diào)整期間產(chǎn)生的任何偏移，在垂直轉(zhuǎn)移方向上的電極部分22形成在凹槽51中，所述電極部分至少部分的位于像素分離區(qū)域19上，和位于垂直寄存器16和讀取柵15上。作為進(jìn)一步的可選擇結(jié)構(gòu)，由于相同的原因，在垂直轉(zhuǎn)移方向上形成的電極部分22被形成在凹槽51中使其部分的位于像素分離區(qū)域19上，和部分的位于垂直寄存器16和讀取柵15上。
在上述第四實(shí)施例中，如圖4的示意剖面圖所示，凹槽51的側(cè)壁可由斜面形成。該斜面相對(duì)于襯底11的表面以小于等于90度的角傾斜。通過(guò)以這種方式使凹槽51的側(cè)壁傾斜，光線L和電荷q不在直接朝向垂直寄存器16。因此，拖影性質(zhì)可隨噪音的減小而減小。其中，光線L為在光屏蔽薄膜33下面反射的光線，而電荷q為在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(傳感器)的絕對(duì)表面上光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
凹槽51的斜面處的襯底11為P+型層，例如空穴堆積層13。這種結(jié)構(gòu)防止了噪音發(fā)生。
在上述第四實(shí)施例中，光屏蔽薄膜33優(yōu)選的被施加有脈沖電壓或直流電壓。通過(guò)以這種方式將電壓應(yīng)用到光屏蔽薄膜33，成功的防止了噪音的出現(xiàn)。在將脈沖電壓施加給光屏蔽薄膜33的情況下，光屏蔽薄膜33被施加有與讀取脈沖同步的脈沖。因此這有助于讀取使得讀取電壓能被減小。在將直流電壓施加給光屏蔽薄膜33的情況下，所述傳感器的表面提供有阻塞增強(qiáng)。類似的，通過(guò)在給轉(zhuǎn)移充電時(shí)施加負(fù)電壓，讀取柵15的高度可被增加以阻擋所述電勢(shì)。結(jié)果，圖像浮散性質(zhì)得以改進(jìn)。
在上述第四實(shí)施例中，通過(guò)凹槽51的一個(gè)側(cè)壁，讀取柵15可被如此形成使得其跨越位于所述側(cè)壁上部的凹槽51的襯底11放置。這種結(jié)構(gòu)可順利的防止噪音。
(第五實(shí)施例)下面將通過(guò)參照?qǐng)D8的示意剖面圖來(lái)介紹第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置5。該第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分別適用于在第一至第四實(shí)施例中介紹的固態(tài)圖像拾取裝置，并且形成有垂直寄存器的凹槽底部在凹槽的高度上被分割成多個(gè)段(圖8中為兩個(gè))，其中所述凹槽被形成用于在第一至第四實(shí)施例中介紹的各個(gè)固態(tài)拾取元件。
如圖8所示，襯底11形成有凹槽51，其在高度上被分割成多個(gè)段(在圖中，典型的為兩個(gè))。例如，該凹槽51被形成在用于在轉(zhuǎn)移寄存器方向(垂直轉(zhuǎn)移方向)上形成電極的區(qū)域上。例如，凹槽51相對(duì)于襯底11的表面具有0.01μm至5μm的深度。該深度與都是形成在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的空穴堆積層13和N型層14之間的結(jié)合部分的深度大致相同或比其小。襯底11為半導(dǎo)體襯底，例如硅襯底。凹槽51和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12彼此鄰近的形成。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12具有為空穴堆積層13的上部層，N型層14位于下部。從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的側(cè)面，在凹槽51的襯底底部處，讀取柵15、轉(zhuǎn)移寄存器(垂直寄存器)16和像素分離區(qū)域19被形成在位于襯底11上的凹槽51的底部。垂直寄存器16以這樣一種方式形成在第一段511的底部處使得其包括凹槽51的第二段(底部段)。讀取柵15為P+型層。垂直寄存器16具有為N型層17的上部層，和為P+型層18的下部層。特別的，讀取柵被如此形成使得其包括凹槽51的第一段511的側(cè)壁，并且凹槽51的第二段512的側(cè)壁至少部分的包括在垂直寄存器16中。此外，對(duì)于襯底11中的垂直寄存器16的P+型層18，在水平方向上于襯底表面上形成有一P型阱41。注意此時(shí)凹槽51的第一和第二段511和512可能是傾斜的。
柵絕緣薄膜21被如此形成使其覆蓋襯底11的表面和凹槽51的內(nèi)平面。在由柵絕緣薄膜21覆蓋的凹槽51中，電極22被形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電。在該例子中，電極22是以兩層結(jié)構(gòu)的形式形成的。這不是受限制的，電極22可以形成為一層、三層或四層結(jié)構(gòu)。如圖所示，該電極22優(yōu)選的直接形成在讀取柵15和垂直寄存器16的上部。
在襯底11的表面上，層間絕緣薄膜31被如此形成使其覆蓋電極22。之后，通過(guò)層間絕緣薄膜21，光屏蔽薄膜33形成有在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的孔。雖然未示出，該光屏蔽薄膜33可被如此形成使其通過(guò)層間絕緣薄膜21填充凹槽11的側(cè)壁和電極22之間的空隙。
現(xiàn)在考慮的是帶有一段凹槽(第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu))和兩段凹槽(第五實(shí)施例中的結(jié)構(gòu))的模擬電勢(shì)。圖9A和9B示出了這種模擬的結(jié)果。圖9A表示第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的結(jié)果，而圖9B表示第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的結(jié)果。在圖中，垂直軸表示電勢(shì)，橫軸上a和b之間的范圍表示在轉(zhuǎn)移寄存器方向上從像素分離區(qū)域19到光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的N型層14的深度。在所述深度中，包括有垂直寄存器16的N型層18和讀取柵15。橫軸上b和c之間的范圍表示光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的N型層14的深度方向。
如圖9A和9B所示，第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的電勢(shì)在讀取時(shí)在讀取柵側(cè)顯示出較平滑的曲線(在圖中由一個(gè)圓表示的部分)。這意味著讀取柵對(duì)電勢(shì)并不阻塞那么多，與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像時(shí)取裝置相比，有利的是可容易的讀取電荷。
根據(jù)上面參照?qǐng)D8所述的固態(tài)圖像拾取裝置5，可獲得與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置1相同的效果。此外，根據(jù)在高度上被分割成多個(gè)段的凹槽，用于垂直轉(zhuǎn)移部分處理的電荷量在減小讀取電壓的同時(shí)可被增加。而且，順利的減小讀取電壓將導(dǎo)致低功耗，從而能夠減少通常通過(guò)光電轉(zhuǎn)換部分未進(jìn)行讀取剩下的電荷產(chǎn)生的任何缺點(diǎn)。此外，成功的增加用于垂直轉(zhuǎn)移部分的電荷的量將導(dǎo)致更多數(shù)量的飽和信號(hào)。
(第六實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D10的示意剖面圖說(shuō)明第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。
如圖10所示，除了下述結(jié)構(gòu)之外，第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)于第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。也就是在第六實(shí)施例中，凹槽51的第一段511被如此形成使其落在光電轉(zhuǎn)換部分12上。因此，凹槽51的第一段511的側(cè)壁部分被包括在光電轉(zhuǎn)換部分12的空穴堆積層13中，所述光電轉(zhuǎn)換部分12是由空穴堆積層13和N型層14構(gòu)造的。在凹槽51的第一段511的底部處，形成有光電轉(zhuǎn)換部分12的N型層14的一部分、讀取柵15和垂直寄存器16的N型層17。
通過(guò)以這種方式構(gòu)造凹槽51，可獲得與第一和第五實(shí)施例相同的效果，例如減小拖影特性，和減小讀取電壓。
(第七實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D11的示意剖面圖說(shuō)明第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。
如圖11所示，除了下述之外，第七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。也就是凹槽51和垂直轉(zhuǎn)移部分16被如下構(gòu)造。凹槽51是雙段的(第一段511和第二段512)。第二段512的底部部分比像素分離區(qū)域19和讀取柵15深。在第二段512周圍，形成有垂直寄存器16，其由N型層512和在其周圍的P+型層18構(gòu)成。例如，在垂直寄存器16上，通過(guò)柵絕緣薄膜21嵌入配合到凹槽51中而形成電極22。其它的構(gòu)成部分與第一實(shí)施例中的固態(tài)圖像拾取裝置1的相同。光屏蔽薄膜33通過(guò)層間絕緣薄膜31被如此形成使其覆蓋電極22，并且通過(guò)層間絕緣薄膜31填充凹槽的第一段511和第二段512之間的部分。
通過(guò)以第七實(shí)施例這種方式構(gòu)造凹槽51，可獲得與第一和第五實(shí)施例所述相同的效果，例如減小拖影特性，和減小讀取電壓。此外，通過(guò)增加凹槽51的深度，可增加用于垂直轉(zhuǎn)移部分處理的電荷量。這成功的產(chǎn)生了更多數(shù)量的飽和信號(hào)。
上述實(shí)施例中的凹槽51優(yōu)選的具有圓角。這種圓角避免了對(duì)它產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而可順利的改進(jìn)固態(tài)圖像拾取裝置的可靠性。
(第八實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D12A到12G來(lái)說(shuō)明第八實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程，所有圖12A到12G的剖面圖表示連續(xù)的制造過(guò)程。
首先，參照?qǐng)D12A，在襯底11上形成一為氧化膜或氮化膜的硬掩模層81。然后，通過(guò)抗蝕涂敷形成抗蝕劑薄膜82。襯底11為一半導(dǎo)體襯底，例如硅襯底?？刮g劑膜82通過(guò)平版印刷術(shù)形成有一開(kāi)口83。結(jié)果抗蝕劑膜82用作蝕刻掩膜以將蝕刻施加給硬掩膜層81和襯底11。以這種方式，凹槽51被形成。當(dāng)以這種方式施加蝕刻時(shí)，只有硬掩膜層81用作蝕刻掩膜。在上述中，蝕刻意味著干蝕刻或濕蝕刻。為了實(shí)現(xiàn)讀取電壓的減小，此時(shí)凹槽51的深度需要為0.01μm或更大，也就是，達(dá)到光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的N型層的最大電勢(shì)的深度，所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)域?qū)⒃谏院笮纬?。根?jù)當(dāng)前的裝置結(jié)構(gòu)，所需的深度為約5μm。凹槽51的側(cè)壁相對(duì)于襯底11的表面以小于等于90度的角傾斜。該傾斜角可通過(guò)任意選擇蝕刻條件來(lái)確定。根據(jù)這樣確定的角?？苫疽种仆嫌靶再|(zhì)。在典型實(shí)驗(yàn)中，凹槽形成有100nm的深度，而其側(cè)壁以45度角傾斜。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，拖影性質(zhì)可減小約4到5dB。在所述處理中，寄存器82和硬掩膜層81都被除去。
可選擇的，可以下列方式形成凹槽51。如圖12B所示，襯底11通過(guò)局部氧化形成有一氧化膜88。更加詳細(xì)的說(shuō)，在襯底11的表面上首先形成一保護(hù)性薄膜85，和一硬掩膜，例如氮化物膜86。之后，通過(guò)平板印刷和蝕刻。一開(kāi)口87形成到需要凹槽信息的區(qū)域上。然后，使用硬掩膜86對(duì)襯底11進(jìn)行局部氧化以便形成局部氧化膜88。硬掩膜86、保護(hù)性薄膜85、局部氧化膜88和其它薄膜通過(guò)蝕刻而被除去。以這種方式，凹槽51也可形成到襯底11上。此外，可通過(guò)任意選擇氧化條件來(lái)確定凹槽51的側(cè)壁的傾斜角度。
接著，通過(guò)參照?qǐng)D12C，柵絕緣薄膜21被形成在襯底11的表面和用于垂直寄存器和讀取柵的凹槽51的內(nèi)平面上。
然后，參照?qǐng)D12D，通過(guò)任何現(xiàn)有的摻雜處理，例如離子注入，為P-型層的讀取柵15被形成在位于凹槽51的底部的襯底處。為P+型層的像素分離層19也被形成。然后，以P+型層18和N型層17形成垂直寄存器16，所述這些層以該順序?qū)盈B。然后在襯底11上形成用作光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的N型層14。如果通過(guò)摻雜處理，則在需要的基礎(chǔ)上形成抗蝕劑掩膜。
然后，參照?qǐng)D12E，在凹槽51中的柵絕緣薄膜21上形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電的電極22。通過(guò)形成一般類型的固態(tài)圖像拾取裝置的轉(zhuǎn)移電極的技術(shù)來(lái)形成電極22。電極22為一層、二層、三層或四層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的在垂直轉(zhuǎn)移方向上形成的電極部分22位于凹槽51中的垂直寄存器16和讀取柵15上。作為一可選擇結(jié)構(gòu)，所述部分可被形成至少局部的位于像素分離區(qū)域19之上，和垂直寄存器16和讀取柵15之上，這是由于在平板印刷處理中的掩膜調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的任何偏移、任何蝕刻誤差等引起的。作為進(jìn)一個(gè)可選擇結(jié)構(gòu)，所述部分可被形成至少一部分位于像素分離區(qū)域19上，并且部分的位于垂直寄存器16和讀取柵15上。
接著，參照?qǐng)D12F，通過(guò)摻雜處理，例如離子注入，在N型層14上形成空穴堆積層13。由此獲得的結(jié)果為由N型層14和空穴堆積層13構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12。此處所考慮的是例如，此時(shí)由于局部氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力將使凹槽51的側(cè)壁部分易受蝕刻損傷，或結(jié)晶缺陷。因此，從這種遭受蝕刻損傷或結(jié)晶缺陷的部分產(chǎn)生的電子可能成為噪音分量。為了減小噪音分量，以P型雜質(zhì)對(duì)凹槽51的側(cè)壁部分的襯底表面?zhèn)冗M(jìn)行注入。
參照?qǐng)D12G，層間絕緣薄膜31然后被形成以覆蓋電極22。接著以這種方式通過(guò)層間絕緣薄膜31在襯底11上形成光屏蔽薄膜33以填充凹槽51和電極11之間的空隙。這樣，由于光屏蔽薄膜33完全或部分的填充到凹槽51和電極22之間的空隙，所以垂直寄存器16能夠免受通常直接照射到其上的光分量的影響。因此，作為CCD(電荷耦合裝置)的噪音分量的一部分的拖影能夠被阻止。之后，通過(guò)平版印刷和蝕刻，對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的光屏蔽薄膜33進(jìn)行處理以形成孔32。
在上述制造方法中，優(yōu)選的使凹槽51和空穴堆積層13及N型層14之間的結(jié)合部分之間的深度相等，空穴堆積層13和N型層14都是形成在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的。優(yōu)選的對(duì)光屏蔽薄膜33施加脈沖電壓或直流電壓。
通過(guò)上述方法制造的固態(tài)圖像拾取裝置是能夠獲得在上述第一至第四實(shí)施例中所述的效果的裝置。
(第九實(shí)施例)
下面將參照?qǐng)D13A到13C來(lái)說(shuō)明第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程，所有圖13A到13C的剖面圖表示連續(xù)的制造過(guò)程。
參照?qǐng)D13A，在12C的處理中，少量的P-型雜質(zhì)被注入到襯底11的表面和凹槽51的內(nèi)平面使得讀取柵15形成有結(jié)果得到的P-型層。
接著，參照?qǐng)D13B，在柵絕緣薄膜21上形成電極形成薄膜91以便形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電的電極。
然后，參照?qǐng)D13C，通過(guò)平版印刷和蝕刻，改變電極形成薄膜的形狀以形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電的電極。通過(guò)這種處理得到的結(jié)果為電極22。然后，電極22通過(guò)所謂的自掩膜可被用作一掩膜以形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12的N型層14。在該制造方法中，讀取柵15被形成與垂直寄存器16和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12有一些寬度上的偏移。這使得正確的制造讀取柵15變得容易，并且能穩(wěn)定的減少制造變化。之后，執(zhí)行參照?qǐng)D12F所述的步驟之后的處理。
(第十實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D14A到15F來(lái)說(shuō)明第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的制造過(guò)程，所有圖14A到15F的剖面圖表示連續(xù)的制造過(guò)程。
參照?qǐng)D14A，已經(jīng)準(zhǔn)備好襯底11。該襯底11為半導(dǎo)體襯底，例如，硅襯底。首先，N型雜質(zhì)被施加到襯底11以形成N型層14。例如，該摻雜過(guò)程是通過(guò)離子注入實(shí)現(xiàn)的。
然后，參照?qǐng)D14B，在由此形成的N型層14下部，P型雜質(zhì)被施加到襯底11上以形成P型阱41。
接著，參照?qǐng)D14C，通過(guò)通常方式的抗蝕劑涂敷在襯底11上形成抗蝕劑薄膜之后，結(jié)果得到的抗蝕劑薄膜通過(guò)常規(guī)方式的平版印刷來(lái)進(jìn)行摹制處理以形成掩膜71。其中，掩膜71用于對(duì)襯底形成第一凹槽段。
尤其是，參照?qǐng)D14D，使用掩膜71對(duì)襯底11進(jìn)行處理以便在凹槽51的表面?zhèn)壬闲纬砂疾?1的第一段511。之后，除去掩膜71。
參照?qǐng)D14E，通過(guò)常規(guī)方式的抗蝕劑涂敷在襯底11上形成抗蝕劑薄膜之后，結(jié)果得到的抗蝕劑薄膜通過(guò)常規(guī)方式的平版印刷來(lái)進(jìn)行摹制處理以形成掩膜72。其中，掩膜72用于對(duì)襯底形成第二凹槽段。
特別的，參照?qǐng)D14F，使用掩膜72對(duì)襯底11進(jìn)行蝕刻以便在第一段511的底部形成凹槽51的第二段512。其中，第二段512的寬度比第一段511窄，而深度比第一段511深。此后，除去掩膜72。在一可選擇結(jié)構(gòu)中，第一和第二段511和512的側(cè)壁是傾斜的。
接著，參照?qǐng)D15A，通過(guò)任何現(xiàn)有的摻雜處理，例如離子注入，通過(guò)P-型層構(gòu)造的讀取柵15被如此形成以使其落在凹槽51的第一段511上。類似的，有P+型層構(gòu)造的像素分離區(qū)域19被如此形成以使其落在凹槽51的第一段511上。P+型層18被形成在讀取柵15和像素分離區(qū)域19之間的襯底11上。其中，P+型層形成的比讀取柵15和像素分離區(qū)域19都深。然后，在P+型層18上，N型層17被如此形成以使其落在凹槽51的第一段511以及第二段512的底部上。結(jié)果，垂直寄存器16被形成。如果進(jìn)行摻雜過(guò)程，可根據(jù)需要形成抗蝕劑掩膜。
下面，參照?qǐng)D15B，在襯底11和凹槽51的內(nèi)平面上對(duì)垂直寄存器和讀取柵形成柵絕緣薄膜21。
然后，參照?qǐng)D15C，在凹槽51中的柵絕緣薄膜21上形成用于給讀取和轉(zhuǎn)移充電的電極22。電極22是通過(guò)形成通常類型的固態(tài)圖像拾取裝置的轉(zhuǎn)移電極的技術(shù)形成的。電極22為一層、二層、三層或四層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的在垂直轉(zhuǎn)移方向上形成的電極部分22位于凹槽51中的垂直寄存器16和讀取柵15上。作為一可選擇結(jié)構(gòu)，所述部分可被形成至少局部的位于像素分離區(qū)域19之上，和垂直寄存器16和讀取柵15之上，這是由于在平板印刷處理中的掩膜調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的任何偏移、任何蝕刻誤差等引起的。作為進(jìn)一步可選擇結(jié)構(gòu)，所述部分可被形成至少一部分位于像素分離區(qū)域19上，并且部分的位于垂直寄存器16和讀取柵15上。
接著，參照?qǐng)D15D，在襯底11上形成層間絕緣層31以覆蓋電極22。
下面，參照?qǐng)D15E，通過(guò)摻雜處理，例如離子注入，在N型層14上形成空穴堆積層13。由此得到的結(jié)果為包括N型層14和P空穴堆積層13的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12。此處所考慮的是例如，此時(shí)由于局部氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力將使凹槽51的側(cè)壁部分易受蝕刻損傷，或結(jié)晶缺陷。因此，從這種遭受蝕刻損傷或結(jié)晶缺陷的部分產(chǎn)生的電子可能成為噪音分量。為了減小噪音分量，以P型雜質(zhì)對(duì)凹槽51的側(cè)壁部分的襯底表面?zhèn)冗M(jìn)行注入。
參照?qǐng)D15F，光屏蔽薄膜33被如此形成以使其通過(guò)層間絕緣薄膜31覆蓋電極22。此后，通過(guò)平版印刷和蝕刻，對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域12上的光屏蔽薄膜33進(jìn)行處理以形成孔2。
在上述制造方法中，雖然未示出，類似于第八實(shí)施例，電極22可嵌入到凹槽51中。如果是這種情況，則光屏蔽薄膜33可通過(guò)層間絕緣薄膜31形成在電極22和凹槽51的側(cè)壁之間。這樣，光屏蔽薄膜33將完全或局部填充到凹槽51和電極22之間的空隙，所以垂直寄存器16能夠免受通常直接照射到其上的光分量的影響。因此，作為CCD(電荷耦合裝置)的噪音分量的一部分的拖影能夠被減小。
在上述制造方法中，光屏蔽薄膜33優(yōu)選的被形成為施加脈沖電壓或直流電壓。
通過(guò)上述方法制造的固態(tài)圖像拾取裝置可獲得在上面第一至第五實(shí)施例中所述的效果。
在上述中，描述的僅是本發(fā)明被應(yīng)用到固態(tài)圖像拾取裝置的典型情況。這的確是不受局限的，并且本發(fā)明可適用于例如由照相機(jī)和照相機(jī)模塊使用的固態(tài)圖像拾取裝置。如果應(yīng)用該圖像拾取裝置，其能減小功耗，并且能夠改進(jìn)從其輸出的圖像的圖像質(zhì)量。
在本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取裝置中，所述襯底形成由凹槽，垂直寄存器和讀取柵被形成在凹槽襯底的底部，并且在垂直轉(zhuǎn)移方向上形成的電極部分位于所述凹槽中。在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的N型層、垂直寄存器的N型層和電極中，這種結(jié)構(gòu)在襯底深度方向上縮短了距離。這將使施加給電極的電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)，所述電壓在充電讀取路徑中顯示為最大電勢(shì)。因此，讀取電壓可被有利的減小。更好的是，通過(guò)所述凹槽產(chǎn)生的高度差可屏蔽掉由光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的空穴堆積層的熱量引起的擴(kuò)散，從而對(duì)讀取柵的電勢(shì)產(chǎn)生較少影響。這也能有利的減小讀取電壓。此外，根據(jù)在凹槽中嵌入電極的結(jié)構(gòu)，在水平方向上可減小高度差。因此，聚光能力得以改進(jìn)，由此導(dǎo)致較好的像素特性，例如感光度和陰暗度。通過(guò)層間絕緣薄膜以光屏蔽薄膜填充電極和凹槽側(cè)壁之間的空隙這種結(jié)構(gòu)，通常由跳入到垂直寄存器中的直射光產(chǎn)生的拖影分量能夠被有利的減小。
根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，所述凹槽是格子形的。因此，在所述凹槽中，電極和光屏蔽薄膜在垂直和水平轉(zhuǎn)移方向上都可被部分的嵌入。有利的是，這將高度差減小了一個(gè)很大的程度，并且可獲得與第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置相同的效果。根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，所述凹槽在高度上被分割成多個(gè)段。因此，用于垂直轉(zhuǎn)移部分處理的電荷量可被增加，同時(shí)能減小讀取電壓。此外，減小讀取電壓將能順利的導(dǎo)致較小的功耗，由此減少了通常由光電轉(zhuǎn)換部分未進(jìn)行讀取留下的電荷引起的任何缺點(diǎn)。另外，增加用于垂直轉(zhuǎn)移部分的電荷量成功的導(dǎo)致了更多數(shù)量的飽和信號(hào)。
在本發(fā)明的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法中，以光屏蔽薄膜填充電極和凹槽側(cè)壁之間的空隙這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，通常由直接照射到垂直寄存器中的光產(chǎn)生的拖影分量能被減小。此外，通過(guò)在凹槽中嵌入電極這種結(jié)構(gòu)，高度差能被減小。因此，有利的是，聚光能力得以改進(jìn)，由此產(chǎn)生了較好的像素特性，例如感光度和陰暗度。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括位于一襯底上的用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；和一轉(zhuǎn)移寄存器，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷，其中在所述襯底的一表面上形成有一個(gè)凹槽，和所述轉(zhuǎn)移寄存器和讀取柵被形成在所述凹槽的底部處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，還包括一用于給所述讀取柵和所述轉(zhuǎn)移寄存器施加電壓的電極，其中在所述轉(zhuǎn)移寄存器方向上形成的電極部分被形成在所述凹槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中用于分割每個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的像素分離區(qū)域形成在所述襯底中的凹槽下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中形成一光屏蔽薄膜以至少填充所述電極和所述凹槽的一個(gè)側(cè)壁部分之間的空隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中在所述凹槽中，在所述轉(zhuǎn)移寄存器方向上形成的電極部分被形成，以便部分的位于所述像素分離區(qū)域上，和位于所述轉(zhuǎn)移寄存器和所述讀取柵上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，在所述凹槽中，在所述轉(zhuǎn)移寄存器方向上形成的電極部分被形成，以便部分的位于所述像素分離區(qū)域上，并且部分的位于所述轉(zhuǎn)移寄存器和所述讀取柵上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中通過(guò)一個(gè)斜面構(gòu)造所述凹槽的一個(gè)側(cè)壁部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述斜面具有一個(gè)為P型層的襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述光屏蔽薄膜被施加有脈沖電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述光屏蔽薄膜被施加有直流電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中包括從所述凹槽的底部到所述凹槽的一個(gè)側(cè)壁部分的襯底，讀取柵被形成使其穿過(guò)位于所述側(cè)壁之上的襯底放置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述凹槽具有格子結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述凹槽被分割成多個(gè)段。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中所述凹槽是兩段的，所述凹槽的第一段的一側(cè)壁部分包含在所述讀取柵中，和所述凹槽的第二段的一側(cè)壁部分至少部分的包含在所述轉(zhuǎn)移寄存器中。
15.一種用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，所述固態(tài)圖像拾取裝置包括位于一襯底上的用于分割多個(gè)像素區(qū)域的多個(gè)像素分離區(qū)域；用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；和一轉(zhuǎn)移寄存器，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷；該方法在所述襯底上形成一凹槽之后包括步驟在所述凹槽的底部處形成所述像素分離區(qū)域、所述轉(zhuǎn)移寄存器、以及所述讀取柵；和在所述凹槽中形成所述電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，在形成所述電極之后還包括步驟形成一光屏蔽薄膜以通過(guò)一層間絕緣薄膜填充所述電極和所述凹槽的一側(cè)壁部分之間的空隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中所述凹槽具有格子結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中所述凹槽被分割成多個(gè)段。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中所述凹槽是通過(guò)直接蝕刻所述襯底形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，其中在對(duì)所述襯底進(jìn)行局部氧化以形成一局部氧化層之后，通過(guò)除去所述局部氧化層而形成所述凹槽。
21.一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，包括一固態(tài)圖像拾取裝置，包括位于一襯底上的用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；一轉(zhuǎn)移寄存器，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷；和一光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述入射光引導(dǎo)到所述固態(tài)圖像拾取裝置上，其中所述固態(tài)圖像拾取裝置具有一形成在所述襯底的一表面上的凹槽，和所述轉(zhuǎn)移寄存器和讀取柵被形成在所述凹槽的底部處。
全文摘要
一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括位于一襯底上的用于接收入射光以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；一讀取柵，用于讀取來(lái)自光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的信號(hào)電荷；和一轉(zhuǎn)移寄存器(垂直寄存器)，用于轉(zhuǎn)移由讀取柵讀取的信號(hào)電荷。其中，在所述襯底的表面?zhèn)壬闲纬捎幸粋€(gè)凹槽，和所述轉(zhuǎn)移寄存器和讀取柵被形成在所述凹槽的底部處。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在所述固態(tài)圖像拾取裝置中，可實(shí)現(xiàn)拖影特性、讀取電壓、噪音等的減小。
文檔編號(hào)H04N5/359GK1571163SQ20041007140
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者北野良昭, 唐澤信浩, 黑巖淳, 阿部秀司, 佐藤充, 大木洋昭 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社