專(zhuān)利名稱(chēng)：固體攝像元件、固體攝像裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像元件、固體攝像裝置及其制造方法，
特別涉及CCD ( Charge Coupled Device,電荷耦合元件)固 體攝像元件、CCD固體攝像裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往用在搨j象機(jī)(video camera )等的固體攝像元件中， 將光檢測(cè)元件排列成矩陣狀，且在光檢測(cè)元件列之間具有用以 讀出在該光檢測(cè)元件列所產(chǎn)生的信號(hào)電荷的垂直電荷耦合元件 (垂直CCD: Charge Coupled Device )。
接著，表示上述以往的固體攝像元件的構(gòu)造(例如參照專(zhuān) 利文獻(xiàn)l )。圖l表示以往的固體攝像元件的單位像素的剖視圖。 光電二極管(PD, photo diode)由形成在形成于n型基板11 上的p型井區(qū)域12內(nèi)且具有作為電荷蓄積層的功能的n型光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域13、以及形成在n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域13上的p+型區(qū)域14 所構(gòu)成。
此外，n型CCD溝道(channel)區(qū)域16作為n型雜質(zhì)添加 區(qū)域而形成在p型井區(qū)域12內(nèi)。在n型CCD溝道區(qū)域16與將信號(hào) 電荷讀出于該n型CCD溝道區(qū)域16 —側(cè)的光電二極管之間設(shè)有 由p型雜質(zhì)添加區(qū)域所形成的讀出溝道。接著，在光電二極管 產(chǎn)生的信號(hào)電荷在暫時(shí)蓄積于n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域13之后，經(jīng)由 讀出溝道而#皮讀出。
另 一 方面，在n型C C D溝道區(qū)域16與其他光電二極管之間 設(shè)有p+型元件分離區(qū)域15。利用該p+型元件分離區(qū)域15,以 使光電二極管與n型CCD溝道區(qū)域16進(jìn)行電分離，并且使n型CCD溝道區(qū)域16彼此也以不相互接觸的方式分離。
在半導(dǎo)體基板的表面隔著Si氧化膜17而形成有以通過(guò)光 電二極管間的方式沿水平方向延伸的傳送電極18。另外，傳送 電極18中的、經(jīng)由位于施加有讀出信號(hào)的電極的下方的讀出溝 道，由光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)電荷被讀出到n型CCD溝道區(qū)域 16。
形成有傳送電極18的半導(dǎo)體基板的表面形成有金屬遮蔽 膜20。金屬遮蔽膜20在各光電二極管上具有作為光透射部的金 屬遮蔽膜開(kāi)口部24,該光透射部使作為受光部的p+型區(qū)域14 所接受的光透射。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2000_101056號(hào)/>才艮

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在以往的固體攝像元件中，光電二極管(PD)、 讀出溝道、n型CCD溝道區(qū)域、p+型元件分離區(qū)域形成為平面， 在受光部(光電二極管)的表面積相對(duì)于一像素的面積的比例 增大時(shí)會(huì)有極限。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種減少讀出 溝道的面積，且受光部(光電二極管)的表面積相對(duì)于一像素 的面積的比例較大的CCD固體攝像元件。
本發(fā)明的第l技術(shù)方案提供一種固體攝像元件，其特征在 于，包括第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；形成在第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上 的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層；形成在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的 上部，且電荷量根據(jù)受光的不同而變化的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域；以及與第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端隔著規(guī)定間隔而 形成在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的表面的第l導(dǎo)電型高濃度雜 質(zhì)區(qū)域，在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵極(gate) 絕緣膜而形成有傳送電極，在傳送電極的下方形成有第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域，在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域與第2導(dǎo)電型CCD 溝道區(qū)域所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案提供一種固體攝像裝置，以行列狀 排列有固體攝像元件，其特征在于，包括第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層；形成在第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層； 形成在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上部，且電荷量根據(jù)受光的 不同而變化的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及與第l導(dǎo)電型柱狀 半導(dǎo)體層的上端隔著規(guī)定間隔而形成在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū) 域的表面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo) 體層的側(cè)面隔著柵極絕緣膜而形成有傳送電極，在傳送電極的 下方形成有第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域，在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū) 域與第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道。
優(yōu)選第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域至少由在相鄰的上述第l導(dǎo) 電型柱狀半導(dǎo)體層列之間的各列間沿列方向延伸的第2導(dǎo)電型 雜質(zhì)區(qū)域所構(gòu)成，且以使第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接 觸的方式設(shè)置由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)構(gòu)成的元件分離區(qū)域。
更優(yōu)選的是，包括在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著 柵極絕緣膜而形成的傳送電極的多個(gè)傳送電極在相鄰第l導(dǎo)電 型柱狀半導(dǎo)體層行之間的各行間沿行方向延伸，且以沿著第2 導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域傳送固體攝像元件所產(chǎn)生的信號(hào)電荷的 方式分開(kāi)^見(jiàn)定間隔而排列。
本發(fā)明的第3技術(shù)方案提供一種固體攝像裝置，該固體攝 像裝置是使第l固體攝像元件列和第2固體攝像元件列隔著第2 間隔排列而成的元件列的組朝第l方向偏移^見(jiàn)定量且隔著第2 間隔排列多組的固體攝像裝置，該第l固體攝像元件列中以第1 間隔沿第l方向排列有多個(gè)固體攝像元件，該第2固體攝像元件 列中以第l間隔沿第l方向排列有多個(gè)固體攝像元件、且相對(duì)于第l固體攝像元件列朝第l方向偏移規(guī)定量配置，該固體攝像裝置的特征在于，包括第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；形成在第l導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層；形成在第l導(dǎo)電型柱狀 半導(dǎo)體層的上部，且電荷量根據(jù)受光的不同而變化的第2導(dǎo)電 型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及與第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端隔著 規(guī)定間隔而形成在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的表面的第l導(dǎo)電 型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵 極絕緣膜而形成有傳送電極，在傳送電極的下方形成有第2導(dǎo) 電型CCD溝道區(qū)域，在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域與第2導(dǎo)電型 CCD溝道區(qū)域所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道。優(yōu)選的是，第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域至少由在相鄰柱狀半 導(dǎo)體層列之間的各列間，通過(guò)該相鄰第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層 列的各柱狀半導(dǎo)體層之間而沿列方向延伸的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū) 域所構(gòu)成，且以使第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接觸的方 式設(shè)置由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域。更優(yōu)選的是，傳送電極在相鄰柱狀半導(dǎo)體層行之間的各行 間，以通過(guò)相鄰柱狀半導(dǎo)體層行的各柱狀半導(dǎo)體層之間而沿行 方向延伸，以沿著第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域傳送在固體攝像元 件所產(chǎn)生的信號(hào)電荷的方式離開(kāi)規(guī)定間隔而排列。本發(fā)明的第4技術(shù)方案提供一種固體攝像元件的制造方 法，其特征在于，包括形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體 層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體 層的上端隔著規(guī)定間隔的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第1 導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形 成第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序；在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層 的側(cè)面形成柵極絕緣膜的工序；以及在第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的上方，在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著上述柵極絕 緣膜而形成傳送電極的工序。優(yōu)選的是，形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層上部的 第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端 隔著規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序進(jìn)一步包括形成比第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體 層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工序；在比第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 厚的第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工 序；在第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)半 導(dǎo)體層的工序；對(duì)于比第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半 導(dǎo)體層、第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層及第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)半導(dǎo) 體層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層 上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域上 面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 的表面、第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面以及第l導(dǎo)電型柱狀半 導(dǎo)體層的側(cè)面形成氧化膜的工序；將通過(guò)離子注入而在第2導(dǎo) 電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表面制作第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域 時(shí)的掩模材堆積在第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面的工序；以 及通過(guò)離子注入而在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表面制作 第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序。本發(fā)明的第5技術(shù)方案提供一種固體攝像裝置的制造方 法，其特征在于，包括形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層上的多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、多個(gè)第l導(dǎo)電型柱 狀半導(dǎo)體層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與第1導(dǎo)電型柱 狀半導(dǎo)體層的上端隔著規(guī)定間隔的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序；在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱 狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成柵極絕緣膜的工序；以及在第2導(dǎo)電型 CCD溝道區(qū)域的上方，至少在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的 側(cè)面隔著上述柵極絕緣膜而形成傳送電極的工序。優(yōu)選的是，形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 上的多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體 層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體 層的上端隔著規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第 l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序進(jìn)一步包括形成比第l導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工序；在比第l導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層厚的第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體 層的工序；在第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第l導(dǎo)電型的高濃度 雜質(zhì)半導(dǎo)體層的工序；對(duì)于比第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電 型的半導(dǎo)體層、第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層及第1導(dǎo)電型的高濃度雜 質(zhì)半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、多個(gè)第l導(dǎo)電 型柱狀半導(dǎo)體層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及第2導(dǎo)電型 光電轉(zhuǎn)換區(qū)域上面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在第1 導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的表面、第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面以及 第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成氧化膜的工序；將通過(guò)離 子注入而在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表面制作第l導(dǎo)電 型高濃度雜質(zhì)區(qū)域時(shí)的掩模材堆積在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo) 體層之間的工序；以及通過(guò)離子注入而在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換 區(qū)域的側(cè)面表面制作第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序。優(yōu)選的是，在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD 溝道區(qū)域的工序是在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層間的第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域，且在第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域形成由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域， 且形成至少在相鄰的上述第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層列之間的各列之間沿列方向延伸且彼此分離的第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序。優(yōu)選的是，在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD 溝道區(qū)域的工序進(jìn)一步包括在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層 的側(cè)面及第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面形成氮化膜的工序； 在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層間的上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域的工序；將用以形成由第l導(dǎo)電型 高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域的掩模材堆積在上述第2導(dǎo) 電型雜質(zhì)區(qū)域上的工序；以及通過(guò)離子注入而將由第l導(dǎo)電型 高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域形成在第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域 的工序，因而至少在相鄰的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層列之間的 各列間形成沿列方向延伸且彼此分離的第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū) 域。更優(yōu)選的是，在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面及第2 導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面形成氮化膜的工序在通過(guò)該工序的 前工序所形成的構(gòu)造的表面形成氮化膜，且通過(guò)進(jìn)行回蝕(etchback),在多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面、第2導(dǎo)電型光 電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面及第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電 型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的側(cè)面，使氮化膜殘留成側(cè)壁間隔件狀。在以往的CCD固體攝像元件中，光電二極管(PD)、讀出 溝道、n型CCD溝道區(qū)域、p+型元件分離區(qū)域形成為平面，在 受光部(光電二極管)的表面積相對(duì)于一像素的面積的比例增 大時(shí)會(huì)有極限，但是若根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將讀出溝道配置成非 水平，能提供一種大幅減少讀出溝道的占有面積，且受光部(光電二極管)的表面積相對(duì)于一像素的面積的比例較大的CCD固體攝像元件。


圖l表示以往固體攝像元件的單位像素的剖視圖。圖2本發(fā)明的 一個(gè)CCD固體攝像元件的概略圖。 圖3本發(fā)明的 一個(gè)CCD固體攝像元件的俯視圖。 圖4是圖3的Xi-Xi'剖視圖。 圖5是圖3的Yi-Yi'剖視圖。圖6是以行列狀配置的CCD固體攝像元件的概略圖。 圖7是以行列狀配置的CCD固體攝像元件的俯視圖。 圖8是圖7的X2-X2'剖視圖。 圖9圖7的Y2-Y2'剖視圖。圖IO是配置成蜂巢狀的CCD固體攝像元件的概略圖。 圖ll是配置成蜂巢狀的CCD固體攝像元件的俯視圖。圖12是圖11的X3-X3'剖視圖。圖13是圖11的Y3-Y3'剖視圖。圖14 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖14 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2- Y2' 剖視工序圖。圖15( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的XrX2' 剖視工序圖。圖15 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y 2 - Y 2' 剖視工序圖。圖16 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的XrX2， 剖視工序圖。圖16 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2'剖視工序圖。圖17 ( a )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖牙見(jiàn)工序圖。圖17 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。圖18( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖18 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。圖19 ( a )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖19 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖一見(jiàn)工序圖。圖20 ( a )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖20 ( b)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的YrY2' 剖視工序圖。圖21 ( a )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖21 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y 2 Y 2' 剖視工序圖。圖22( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖22 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2， 剖視工序圖。圖23 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的XrX2'剖視工序圖。圖23 ( b)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2'剖—見(jiàn)工序圖。圖24 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖牙見(jiàn)工序圖。圖24 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖碎見(jiàn)工序圖。圖25 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖25 ( b)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的YrY2' 剖視工序圖。圖26 ( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖26 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。圖27( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖—見(jiàn)工序圖。圖27 ( b)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。圖28( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖視工序圖。圖28 ( b)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖一見(jiàn)工序圖。圖29 ( a )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2' 剖一見(jiàn)工序圖。圖29 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。圖30( a)是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的X2-X2'剖視工序圖。圖30 ( b )是表示本發(fā)明的固體攝像元件的制造例的Y2-Y2' 剖視工序圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明11、 111、 164、 211、 n型基板；12、 112、 165、 212、 p 型井區(qū)域；13、 113、 166、 167、 168、 169、 172、 217、 218、 242、 243、 n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；14、 114、 153、 154、 155、 156、 157、 158、 302、 221、 222、 223、 224、 225、 226、 227、 228、 229、 230、 p+型區(qū)域；15、 115、 162、 163、 p+ 型元件分離區(qū)域；16、 116、 159、 160、 161、 207、 208、 209、 210、 n型CCD溝道區(qū)域；17、 Si氧化膜；18、 118、 119、 141、 142、 143、 144、 145、 146、 201、 202、 203、 204、 205、 206、傳送電極；20、 120、 170、 241、金屬遮蔽膜；24、金 屬遮蔽膜開(kāi)口部；121、 180、 250、 309、氧化膜；130、受光 部(光電二極管)；131、 181、 183、 251、 253、柱狀半導(dǎo)體 層；132、 182、 184、 252、 254、讀出溝道；133、 185、 186、 255、 256、才冊(cè)才及參色《彖月莫；147、 148、 149、 150、 151、 152、 231、 232、 233、 234、 235、 236、 237、 238、 239、 240、光 電二極管(PD); 213、 214、 215、 216、 p+型元件分離區(qū)域； 301、 315、 n型區(qū)域；303、 304、 305、 306、氧化膜掩模； 307、 308、柱狀半導(dǎo)體；310、 320、多晶硅；311、 312、 313、 314、側(cè)壁間P鬲件；316、 317、 318、 321、 322、 323、 324、 325、 326、抗蝕劑；319、柵極氧化膜。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。將本發(fā)明第1實(shí)施方式的一個(gè)CCD固體攝像元件的概略圖 及俯視圖分別表示于圖2及圖3。此外，圖4是圖3的Xi-Xi，剖視 圖，圖5是圖3的YrYi'剖視圖。在n型基才反lll上形成有p型井區(qū)域112,在p型井區(qū)域112 上進(jìn)一步形成有p型的柱狀半導(dǎo)體層131。在p型柱狀半導(dǎo)體層 131的上部形成有電荷量根據(jù)受光的不同而變化的n型光電轉(zhuǎn) 換區(qū)域113，此外，在該n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域113的表面上與p型柱 狀半導(dǎo)體層131的上端隔著規(guī)定間隔而形成有p+型區(qū)域114。由 p+型區(qū)域114及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域113形成受光部(光電二極管) 130。此外，在p型柱狀半導(dǎo)體層131的側(cè)面隔著柵極絕緣膜133 而形成有傳送電才及118、 119。在傳送電才及118、 119的下方形成 有n型CCD溝道區(qū)域116。在p型柱狀半導(dǎo)體層的上部的n型光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域113及n型CCD溝道區(qū)域116所夾著的區(qū)域形成有讀出 溝道132。此外，以將元件分離的方式，在傳送電4及118、 119 的下方形成有p+型元件分離區(qū)域115。在p+型區(qū)域114連接有 金屬遮蔽膜12 0 。形成氧化膜121作為層間絕緣膜。在對(duì)傳送電才及118或119施加讀出信號(hào)時(shí)，經(jīng)由讀出溝道 132將蓄積在光電二極管130的信號(hào)電荷讀出在n型CCD溝道 區(qū)域116。此外，所讀出的信號(hào)電荷通過(guò)傳送電才及118、 119而 沿垂直(Yi-Yi，)方向傳送。接著，將本發(fā)明第2實(shí)施方式的以行列狀配置有多個(gè)第l實(shí) 施方式的CCD固體攝像元件的固體攝像裝置的 一部分的概略 圖及俯視圖分別表示于圖6及圖7。在圖6及圖7中，以規(guī)定間隔(垂直像素間距VP)將包括具 有p+型區(qū)域153、 155、 157的光電二極管(PD) 147、 149、 151的固體攝像元件沿垂直(Y2-Y2，)方向(列方向)排列在半 導(dǎo)體基板上(第l固體攝像元件列)。使與第l固體攝像元件列的固體攝像元件的各元件垂直方向的位置相同而相鄰，以與第 l固體攝像元件列相同的規(guī)定間隔(垂直像素間距VP)沿垂直方向排列包括具有p+型區(qū)域154、 156、 158的光電二極管(PD ) 148、 150、 152的固體攝像元件(第2固體攝像元件列)。第l 固體攝像元件列及第2固體攝像元件列以與垂直像素間距相同 的間隔(水平像素間距HP)配置。如上所示，具有光電二極管 147、 149、 151、 148、 150、 152的固體攝像元件以所謂的行 列狀排列。在相鄰排列的第l固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層與 第2固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間設(shè)有用以讀出在 光電二極管147、 149、 151所產(chǎn)生的信號(hào)電荷且沿垂直方向傳 送的n型CCD溝道區(qū)域160。同樣地，為了讀出在其他光電二極 管所產(chǎn)生的信號(hào)電荷且沿垂直方向傳送，而設(shè)有n型C C D溝道 區(qū)域159、 161。 n型CCD溝道區(qū)域在以行列狀排列的p型柱狀 半導(dǎo)體層之間沿垂直方向延伸。并且，以使n型CCD溝道區(qū)域 彼此相互分離而不相接觸的方式設(shè)置p+型元件分離區(qū)域162、 163。在本實(shí)施方式中，p+型元件分離區(qū)域162、 163沿著第1 及第2固體攝像元件列的軸線以及p型柱狀半導(dǎo)體層的外緣而 設(shè)置，但是p+型元件分離區(qū)域只要能以使相鄰的n型CCD溝道 區(qū)域不相互接觸的方式設(shè)置即可，例如，也可由圖7的配置朝 X2方向偏移而配置p+型元件分離區(qū)域162、 163。在沿水平(X2-X2')方向(行方向)排列具有光電二極管 151、 152的固體攝像元件的第l固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo) 體層、與沿水平方向排列具有光電二極管149、 150的固體攝像 元件的第2固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間，設(shè)有沿垂 直方向傳送由光電二極管讀出至n型CCD溝道區(qū)域159、 160、 161的信號(hào)電荷的傳送電極146、 145、 144。此外，在沿水平方向排列具有光電二極管149、 150的固體攝像元件的第2固體 攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層、與沿水平方向排列具有光電 二極管147、 148的固體攝像元件的第3固體攝像元件列的p型柱 狀半導(dǎo)體層之間設(shè)有傳送電極143、 142、 141。在對(duì)傳送電極 143施加讀出信號(hào)時(shí)，經(jīng)由讀出溝道，將蓄積在光電二極管149、 150的信號(hào)電荷讀出于n型CCD溝道區(qū)域160、 161。傳送電極 在以行列狀排列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間沿水平方向延伸。另外，光電二極管147由p+型區(qū)域153及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域 166所構(gòu)成，而且，光電二極管148由p+型區(qū)域154及n型光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域167所構(gòu)成。圖8是圖7的X2-X2'剖視圖，圖9圖7的Y2-Y2'剖視圖。 以下對(duì)圖7中第二行第一列的固體攝像元件加以說(shuō)明。在n 型基板164上形成有p型井區(qū)域165，在p型井區(qū)域165上進(jìn)一步 形成有p型柱狀半導(dǎo)體層181。在p型柱狀半導(dǎo)體層181的上部形 成有電荷量根據(jù)受光的不同而變化的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域168，此的上端隔著規(guī)定間隔而形成有p+型區(qū)域155。由p+型區(qū)域155 及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域168形成光電二極管149。此外，在p型柱狀 半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵極絕緣膜185而形成有傳送電極143 、 144。在傳送電極143、 144的下方形成有n型CCD溝道區(qū)域160。 在p型柱狀半導(dǎo)體層181的上部的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域168及n型 CCD溝道區(qū)域160所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道182。接著，對(duì)圖7中第二行第二列的固體攝像元件加以說(shuō)明。 在n型基板164上形成有p型井區(qū)域165,在p型井區(qū)域165上進(jìn) 一步形成有p型柱狀半導(dǎo)體層183。在p型柱狀半導(dǎo)體層183的上 部形成有電荷量根據(jù)受光的不同而變化的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域 169，此外，在該n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域169的表面上與p型柱狀半導(dǎo)體層183的上端隔著規(guī)定間隔而形成有p+型區(qū)域156。由p+型 區(qū)域156及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域169形成受光部(光電二極管) 150。此外，在p型柱狀半導(dǎo)體層183的側(cè)面隔著柵極絕緣膜186 而形成有傳送電極143、 144。在傳送電極143、 144的下方形 成有n型CCD溝道區(qū)域161。在p型柱狀半導(dǎo)體層183上部的n型 光電轉(zhuǎn)換區(qū)域169及n型CCD溝道區(qū)域161所夾著的區(qū)域形成 有讀出溝道184。在p+型區(qū)域155、 156、 153、 157連接有金屬遮蔽膜170。 在各元件間形成有氧化膜180作為層間絕緣膜。接著，以使n型 CCD溝道區(qū)域彼此相互分離而不會(huì)接觸的方式設(shè)置p+型元件 分離區(qū)域162、 163。在本實(shí)施方式中，p+型元件分離區(qū)域162、 163沿著第l及第2固體攝像元件列的軸線以及p型柱狀半導(dǎo)體 層的外緣而設(shè)置，但是p+型元件分離區(qū)域只要能以使相鄰的n 型CCD溝道區(qū)域不相互接觸的方式設(shè)置即可，例如，也可由圖 7的配置朝X2方向偏移而配置p+型元件分離區(qū)域162、 163。另 外，光電二極管151由p+型區(qū)域157及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域172所 構(gòu)成。如上所述，在相鄰固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之 間設(shè)有以通過(guò)相鄰固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之間的 方式沿行方向延伸的傳送電極141、 142、 143、 144、 145、 146, 這些電極離開(kāi)規(guī)定間隔而配置。與p型柱狀半導(dǎo)體層相鄰的傳 送電極141、 143、 144、 146隔著柵極氧化膜而形成在p型柱狀 半導(dǎo)體層的側(cè)面。傳送電極141、 142、 143、 144、 145、 146 與n型CCD溝道區(qū)域一起構(gòu)成用以將在光電二極管產(chǎn)生的信號(hào) 電荷沿垂直方向傳送的垂直電荷傳送裝置(VCCD)。 VCCD形 成為3相驅(qū)動(dòng)(cb 1 ~ cj) 3 )，通過(guò)對(duì)于各光電二極管以不同相位 驅(qū)動(dòng)的三個(gè)傳送電極，將在光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)電荷沿垂直方向傳送。在本實(shí)施方式中，VCCD雖是3相驅(qū)動(dòng)，但是也可將 VCCD形成為由適當(dāng)?shù)娜我鈹?shù)目的相進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于 該技術(shù)領(lǐng)域人員是顯而易見(jiàn)的。在第2實(shí)施方式中，表示以行列狀排列好CCD固體攝像元 件的固體攝像裝置，但如圖IO、圖ll、圖12、圖13所示，也可 將CCD固體攝像元件配置成蜂巢狀。因此，以本發(fā)明的第3實(shí) 施方式而言，對(duì)將第l實(shí)施方式的CCD固體攝像元件配置成蜂 巢狀的固體攝像裝置加以說(shuō)明。將CCD固體攝像元件配置成蜂 巢狀的固體攝像裝置的 一部分的概略圖及俯視圖分別表示于圖 IO及圖11。在圖10及圖11中，將包括具有p+型區(qū)域228、 223的光電 二極管(PD) 236、 231的固體攝像元件以規(guī)定間隔(垂直像 素間距VP)沿垂直(Y3-Y3')方向(列方向)排列在半導(dǎo)體基 板上(第l固體攝像元件列)。與第l固體攝像元件列隔著與垂 直像素間距相同間隔(水平像素間距HP )的1 / 2,以與第1固 體攝像元件列相同的規(guī)定間隔沿垂直方向排列包括具有p+型 區(qū)域226、 221的光電二極管234、 239的固體攝像元件，而且 相對(duì)于第l固體攝像元件列沿垂直方向偏移垂直像素間距VP的 1/2地配置(第2固體攝像元件列)。此外，與第2固體攝像元 件列隔著與垂直像素間距相同間隔(水平像素間距HP)的1/2，以與第l固體攝像元件列相同的規(guī)定間隔沿垂直方向排列包 括具有p+型區(qū)域229、 224的光電二極管237、 232的固體攝像 元件，而且相對(duì)于第2固體攝像元件列沿垂直方向偏移垂直像 素間距VP的l/2地配置(第3固體攝像元件列)。同樣地，與第 3固體攝像元件列隔著與垂直像素間距相同間隔(水平像素間 距HP)的1/2，以與第l固體攝像元件列相同的間隔沿垂直方 向排列包括具有p+型區(qū)域227、 222的光電二極管235、 240的固體攝像元件，而且相對(duì)于第3固體攝像元件列沿垂直方向偏移垂直像素間距VP的1 / 2地配置(第4固體攝像元件列)，而且 與第4固體攝像元件列隔著與垂直像素間距相同間隔(水平像 素間距HP)的1/2，以與第l固體攝像元件列相同的間隔沿垂 直方向排列包括具有p+型區(qū)域230、 225的光電二極管238、 233 的固體攝像元件，而且相對(duì)于第4固體攝像元件列沿垂直方向 偏移垂直像素間距VP的1 / 2地配置(第5固體攝像元件列)。即， 具有光電二極管236、 231、 234、 239、 237、 232、 235、 240、 238、 233的固體攝像元件排列成所謂的蜂巢狀。在相鄰排列的第l固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層與 第2固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間，設(shè)有用以讀出在 光電二極管236、 231所產(chǎn)生的信號(hào)電荷且沿垂直方向傳送的n 型CCD溝道區(qū)域207。同樣地，在第2固體攝像元件列的p型柱 狀半導(dǎo)體層與第3固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間、在 第3固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層與第4固體攝像元件列 的p型柱狀半導(dǎo)體層之間、以及在第4固體攝像元件列的p型柱 狀半導(dǎo)體層與第5固體攝像元件列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間分 別設(shè)有用以讀出在光電二極管234、 239所產(chǎn)生的信號(hào)電荷且 沿垂直方向傳送的n型CCD溝道區(qū)域208;用以讀出在光電二極 管237、 232所產(chǎn)生的信號(hào)電荷且沿垂直方向傳送的n型CCD溝 道區(qū)域209;以及用以讀出在光電二極管235、 240所產(chǎn)生的信 號(hào)電荷且沿垂直方向傳送的n型CCD溝道區(qū)域210 。這些n型 CCD溝道區(qū)域一 邊在排列成蜂巢狀的p型柱狀半導(dǎo)體層之間蜿 蟲(chóng)延， 一邊沿垂直方向延伸。此外，以〗吏n型CCD溝道區(qū)域;波此 相互分離而不會(huì)接觸的方式設(shè)置p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216。在本實(shí)施方式中，p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216雖沿著第1 ~ 5的固體攝像元件列的軸線及沿著p型柱狀半導(dǎo)體層的外緣而設(shè)置，但是p +型元件分離區(qū)域只要能以使相鄰的n型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接觸的方式設(shè)置即可，例如 可將p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216由圖11的配置朝 X3方向偏移而配置。在將具有光電二極管236、 237、 238的固體攝像元件沿水 平(X3-X3')方向(行方向)排列的第l固體攝像元件行的p型 柱狀半導(dǎo)體層、與將具有光電二極管234、 235的固體攝像元件 沿水平方向排列的第2固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之 間設(shè)有傳送電才及206、 205。同樣地，在將具有光電二才及管234、 235的固體攝像元件沿水平方向排列的第2固體攝像元件行的p 型柱狀半導(dǎo)體層、與將具有光電二極管231、 232、 233的固體 攝像元件沿水平方向排列的第3固體攝像元件行的p型柱狀半 導(dǎo)體層之間、以及在將具有光電二極管231、 232、 233的固體 攝像元件沿水平方向排列的第3固體攝像元件行的p型柱狀半 導(dǎo)體層、與具有光電二極管239、 240的固體攝像元件沿水平方 向排列的第4固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之間分另'j設(shè) 有傳送電極204、 203及傳送電極202、 201。這些傳送電極一 邊在以蜂巢狀排列的p型柱狀半導(dǎo)體層之間蜿蜒 一 邊沿水平方 向延伸。另外，光電二極管239由p+型區(qū)域221及n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域 217所構(gòu)成，而且光電二極管240由p+型區(qū)域222及n型光電轉(zhuǎn) 換區(qū)域218所構(gòu)成。圖12是圖11的X3-X3'剖視圖，圖13是圖11的Y3-Y3，剖視圖。 以下說(shuō)明圖ll中的第二行第一列的固體攝像元件。在n型 基板211上形成有p型井區(qū)域212,在p型井區(qū)域212上進(jìn)一步形 成有p型柱狀半導(dǎo)體層251。在p型柱狀半導(dǎo)體層251的上部形成 有電荷量根據(jù)受光的不同而變化的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域242,此外，在該n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域242的表面上與p型柱狀半導(dǎo)體層251 的上端隔著身見(jiàn)定間隔而形成有p+型區(qū)域226。此外，在p型柱狀 半導(dǎo)體層251的側(cè)面隔著柵極絕緣膜255而形成有傳送電極204、 205。在傳送電極204、 205的下方形成有n型CCD溝道區(qū) 域208。在p型柱狀半導(dǎo)體層251上部的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域242與 n型CCD溝道區(qū)域208所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道252。接著，說(shuō)明圖ll中的第二行第四列的固體攝像元件。在n 型基板211上形成有p型井區(qū)域212，在p型井區(qū)域212上進(jìn)一步 形成有p型柱狀半導(dǎo)體層253。在p型柱狀半導(dǎo)體層253的上部形 成有電荷量根據(jù)受光的不同而變化的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域243，此 外，在該n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域243的表面上與p型柱狀半導(dǎo)體層的 上端隔著規(guī)定間隔而形成有p+型區(qū)域227。此外，在p型柱狀半 導(dǎo)體層253的側(cè)面隔著柵極絕緣膜256而形成有傳送電極204 、205。 在傳送電極204、 205的下方形成有n型CCD溝道區(qū)域210。 在p型柱狀半導(dǎo)體層253上部的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域243與n型 CCD溝道區(qū)域210所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道254。接著，以使n型CCD溝道區(qū)域彼此分離而不相接觸的方式 設(shè)置p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216。在本實(shí)施方式 中，p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216沿著第1 5固體 攝像元件列的軸線以及p型柱狀半導(dǎo)體層的外緣而設(shè)置，p+型 元件分離區(qū)域只要能使相鄰的n型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接觸 的方式設(shè)置即可，例如也可將p+型元件分離區(qū)域213、 214、 215、 216由圖11的配置朝X3方向偏移而配置。如上所述，在相鄰固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之 間設(shè)有以通過(guò)相鄰固體攝像元件行的p型柱狀半導(dǎo)體層之間的 方式沿^亍方向延伸的傳送電極201、 202、 203、 204、 205、 206。 傳送電極201、 202、 203、 204、 205、 206隔著柵極氧化膜而形成在P型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面且離開(kāi)規(guī)定間隔而配置。傳送電極201、 202、 203、 204、 205、 206與n型CCD溝道區(qū)域一起構(gòu)成將在光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)電荷沿垂直方向傳送的垂直 電荷傳送裝置(VCCD)。 VCCD形成為4相驅(qū)動(dòng)(4) 1~ 4)4), 通過(guò)對(duì)于各光電二極管以不同的相位驅(qū)動(dòng)的4個(gè)傳送電極，將 在光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)電荷沿垂直方向傳送。在本實(shí)施方式 中，VCCD雖是4相驅(qū)動(dòng)，但是也可將VCCD形成為由適當(dāng)?shù)娜?意數(shù)目的相進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于該技術(shù)領(lǐng)域人員是顯而易 見(jiàn)的。傳送電極201、 202、 203、 204、 205、 206的表面通過(guò)氧 化膜(平坦化膜)250覆蓋，且在該氧化膜上形成有金屬遮蔽 膜241。金屬遮蔽膜241在每一光電二極管上具有圓形開(kāi)口部， 以作為使在受光部即p+型區(qū)域所接受的光透射的光透射部。另外，雖省略圖示，但與一般的CCD圖像傳感器一樣，在 上述金屬遮蔽膜上隔著保護(hù)膜或平坦化膜而形成有濾色片 (color filter )、 微透鏡(micro lens )等。接著，參照?qǐng)D14 圖30,說(shuō)明用以形成本發(fā)明的實(shí)施方式 的固體攝像元件、固體攝像裝置的制造工序的一例。圖14~圖30的(a)、 (b)分別與圖7的X2-X2'、 Y2-Y2'截 面相對(duì)應(yīng)。在硅n型基板164上形成p型井區(qū)域165，在其上部形成n型 區(qū)域301，且形成p+型區(qū)域302 (圖14 ( a)、圖14(b))。接著，堆積氧化膜，且進(jìn)行蝕刻，從而形成氧化膜掩模303、 304、 305、 306 (圖15(a)、圖15(b))。對(duì)硅進(jìn)行蝕刻而形成柱狀半導(dǎo)體181、 183、 307、 308 (圖 16 ( a)、圖16 ( b))。為了防止離子注入時(shí)的離子穿隧(ion channeling )，而形成氧化膜309 (圖17 ( a)、圖17(b))。為了形成離子注入時(shí)的掩模，堆積多晶硅310，且平坦化 并進(jìn)行回蝕(圖18 ( a)、圖18 ( b))。以掩模材而言，也可使 用抗蝕劑等其他材料。進(jìn)4亍離子注入，以形成p+型區(qū)i或155、 156、 153、 157 (圖 19 ( a)、圖19 ( b))。對(duì)多晶硅進(jìn)行蝕刻而將其去除(圖20 ( a )、圖20 ( b ))。為了形成離子注入時(shí)的掩模，堆積氮化膜，且進(jìn)行回蝕 (etchback)，并以側(cè)壁間隔件311、 312、 313、 314狀殘留在 柱狀半導(dǎo)體側(cè)壁(圖21 ( a)、圖21(b))。之后形成作為n型CCD溝道區(qū)域的n型區(qū)域315(圖22( a )、 圖22 (b))。形成作為用以形成p+型元件分離區(qū)域的掩模材的抗蝕劑 316、 317、 318(圖23(a)、圖23(b))。進(jìn)行離子注入，以形成p+型元件分離區(qū)域162、 163 (圖 24 ( a)、圖24 ( b))。將抗蝕劑剝離，將氮化膜剝離，將氧化膜剝離(圖25 ( a)、 圖25 (b))。進(jìn)行柵極氧化，形成柵極氧化膜319，堆積多晶硅320,且 進(jìn)行平坦化，并進(jìn)行回蝕(圖26 ( a)、圖26(b))。形成用以形成傳送電極的抗蝕劑321、 322、 323、 324、 325、 326 (圖27 ( a )、圖27 (b))。對(duì)多晶硅進(jìn)行蝕刻，形成傳送電才及141、 142、 143、 144、 145、 146 (圖28 ( a)、圖28 (b))。將抗蝕劑剝離，堆積氧化膜180,且進(jìn)行平坦化，并進(jìn)行 回蝕(圖29 ( a)、圖29 ( b))。堆積金屬遮蔽膜170,且進(jìn)行平坦化，并進(jìn)行回蝕(圖30(a)、圖30 ( b))。在上述實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻而形成柱狀 半導(dǎo)體層，但是也可利用其他方法，例如通過(guò)外延(epitaxial) 生長(zhǎng)來(lái)形成柱狀半導(dǎo)體層。在以上實(shí)施方式中，固體攝像元件及固體攝像裝置的柱狀 半導(dǎo)體層雖形成于在n型基板上所形成的p型井區(qū)域上，但并非 局限于此，例如也可設(shè)為形成于在基板上所形成的絕緣膜上的 硅層上(例如SOI基板上)。此外，在以上實(shí)施方式中，形成在p型柱狀半導(dǎo)體層的上 部的n型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域?yàn)榕cp型柱狀半導(dǎo)體層相同直徑的柱狀， 但也可形成為除此以外的適當(dāng)?shù)娜我庑螤?。此外，在以上?shí)施方式中，傳送電極可使用半導(dǎo)體制程或 固體器件中一般使用的電極材料來(lái)構(gòu)成?？闪信e如低電阻多晶硅、鴒(W)、鉬(Mo)、硅化鴒(WSi)、硅化鉬(MoSi)、 硅化鈦(TiSi)、硅化鉭(TaSi)及硅化銅(CuSi)。此外，也 可將這些電極材料在不隔著絕緣膜的情況下層疊多層而形成傳 送電極。此外，金屬遮蔽膜可通過(guò)例如鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)、 鈥(Ti)、鉬(Mo)等金屬膜、或由鋁(Al)、鉻(Cr)、鴒(W)、 鈦(Ti)、鉬(Mo)等金屬的2種以上所構(gòu)成的合金膜、或選自 包括上述金屬膜及上述合金膜的組的2種以上所組合的多層金 屬膜等所形成。以上，對(duì)于本發(fā)明，雖用于例示而說(shuō)明了幾種實(shí)施方式， 但本發(fā)明并非限定于此，在未脫離本發(fā)明的范圍及主旨的情況 下，在方式及詳細(xì)內(nèi)容上可進(jìn)行各種變形及》務(wù)正，這對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像元件，其特征在于，包括第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；形成在上述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層；形成在上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上部，且電荷量根據(jù)受光的不同而變化的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；與上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端隔著規(guī)定間隔而形成在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的表面的第1導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，在上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵極絕緣膜而形成有傳送電極，在上述傳送電極的下方形成有第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域，在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域與上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道。
2. —種固體攝像裝置，以行列狀排列有多個(gè)權(quán)利要求l中 所記載的固體攝像元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所記載的固體攝像裝置，其特征在于， 上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域由至少在相鄰的上述第l導(dǎo)電型 柱狀半導(dǎo)體層列之間的各列之間沿列方向延伸的第2導(dǎo)電型雜 質(zhì)區(qū)域所構(gòu)成，且以使上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接觸的方式 設(shè)置由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)構(gòu)成的元件分離區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所記載的固體攝像裝置，其特征在于， 包括在上述第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵極絕緣膜所 形成的傳送電極在內(nèi)的多個(gè)傳送電極，在相鄰的上述第l導(dǎo)電 型柱狀半導(dǎo)體層行之間的各行之間沿行方向延伸，且以沿著上 述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域傳送在上述固體攝像元件所產(chǎn)生的信號(hào)電荷的方式分開(kāi)規(guī)定間隔而排列。
5. —種固體攝像裝置，第1固體攝像元件列和第2固體攝像元件列隔著第2間隔排列而成的元件列的組朝下述第l方向 偏移規(guī)定量且隔著上述第2間隔排列多組，上述第l固體攝像元 件列中以第l間隔沿第l方向排列有多個(gè);^又利要求1所述的固體 攝像元件，上述第2固體攝像元件列中以上述第l間隔沿上述第 l方向排列有多個(gè)權(quán)利要求l所述的固體攝像元件、且相對(duì)于上 述第l固體攝像元件列朝上述第l方向偏移規(guī)定量配置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于，上 述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域由至少在相鄰的上述柱狀半導(dǎo)體層 列之間的各列之間通過(guò)該相鄰第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層列的各 柱狀半導(dǎo)體層之間而沿列方向延伸的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域所構(gòu) 成，且以使上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域不會(huì)相互接觸的方式 設(shè)置由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置，其特征在于，上 述傳送電極在相鄰柱狀半導(dǎo)體層行之間的各行之間，以通過(guò)該 相鄰柱狀半導(dǎo)體層行的各柱狀半導(dǎo)體層之間而沿行方向延伸、 且沿著上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域傳送在上述固體攝像元件 所產(chǎn)生的信號(hào)電荷的方式分開(kāi)規(guī)定間隔而排列。
8. —種固體攝像元件的制造方法，其特征在于，包括 形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層上部的第2導(dǎo) 電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與該第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端隔著 規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電型高濃 度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序；在上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成柵極絕緣膜的工序；在上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的上方，在上述第l導(dǎo)電型 柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著上述柵極絕緣膜而形成傳送電極的工序。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像元件的制造方法，其特 征在于，形成上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的 第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層上部的第 2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與該第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上端 隔著規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電型 高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序進(jìn)一步包括形成比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體 層的工序；在比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層 上形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工序；在上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第l導(dǎo)電型的高濃度 雜質(zhì)半導(dǎo)體層的工序；對(duì)于比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體 層、上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層及第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)半導(dǎo) 體層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo) 電型半導(dǎo)體層上的第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型柱狀 半導(dǎo)體層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及該第2導(dǎo)電型光電 轉(zhuǎn)換區(qū)域上面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的表面、上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn) 換區(qū)域的側(cè)面以及上述第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成氧化膜的工序；將通過(guò)離子注入而在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面 表面制作上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域時(shí)的掩模材堆積在上 述第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面的工序；通過(guò)離子注入而在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表 面制作上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序。
10. —種固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，包括 形成第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層上部 的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與該第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的 上端隔著規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo) 電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD溝道 區(qū)域的工序；在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成柵極絕緣 膜的工序；在上述第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的上方，形成多個(gè)包括至 少在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著上述柵極絕 緣膜而形成的傳送電極在內(nèi)的傳送電極的工序。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法，其 特征在于，形成上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的 多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層 上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及與該第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體 層的上端隔著規(guī)定間隔的該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第 l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序進(jìn)一步包括形成比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工序；在比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的工序；在上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上形成第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體層的工序；對(duì)于比上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層厚的第l導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層及第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、該第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層、該多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層上部的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域及該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域上面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序；在上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的表面、上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面以及上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面形成氧化膜的工序；將通過(guò)離子注入而在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表面制作上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域時(shí)的掩模材堆積在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層之間的工序；通過(guò)離子注入而在上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面表面制作上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，在上述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序，是在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層間的上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域，且在該第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域形成由第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域，且形成至少在相鄰的上述第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層列之間的各列之間沿列方向延伸且彼此分離的第2導(dǎo)電型C C D溝道區(qū)域的工序。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，在上述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域的工序進(jìn)一 步包括在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面及第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面形成氮化膜的工序；在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層間的上述第l導(dǎo)電型半導(dǎo)體層表面形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域的工序；將用以形成由上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域的掩模材堆積在上述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域上的工序；通過(guò)離子注入而將由上述第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)所構(gòu)成的元件分離區(qū)域形成在上述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)域的工序，因此至少在相鄰的上述第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層列之間的各列之間形成沿列方向延伸且彼此分離的第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面及第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面形成氮化膜的工序，是在由該工序的前工序所形成的構(gòu)造的表面形成氮化膜，且進(jìn)行回蝕，從而在上述多個(gè)第l導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面、上述第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的側(cè)面及該第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域表面的第l導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的側(cè)面，使氮化膜殘留成側(cè)壁間隔件狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像元件、固體攝像裝置及其制造方法，提供一種減少讀出溝道的面積，且受光部(光電二極管)的表面積相對(duì)于一像素的面積的比例較大的CCD固體攝像元件。提供一種固體攝像元件，其特征在于，包括第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；形成在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層；形成在第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的上部，且電荷量根據(jù)受光的不同而變化的第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；以及與第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體的上端隔著規(guī)定間隔而形成在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的表面的第1導(dǎo)電型高濃度雜質(zhì)區(qū)域，在第1導(dǎo)電型柱狀半導(dǎo)體層的側(cè)面隔著柵極絕緣膜而形成有傳送電極，在傳送電極的下方形成有第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域，在第2導(dǎo)電型光電轉(zhuǎn)換區(qū)域與第2導(dǎo)電型CCD溝道區(qū)域所夾著的區(qū)域形成有讀出溝道。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101627475SQ20078005207
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者中村廣記, 舛岡富士雄 申請(qǐng)人:日本優(yōu)尼山帝斯電子股份有限公司