專利名稱：固體攝像裝置、其制造方法及使用它的攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置了具有多個(gè)像素的攝像區(qū)域的固體攝像裝置、其制造方法及攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型固體攝像裝置，是通過(guò)包括MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管的放大電路讀出儲(chǔ)存在構(gòu)成各個(gè)像素的光電二極管中的信號(hào)的圖像傳感器。這種CMOS型固體攝像裝置，具有以低電壓工作并且功耗很低、而且能將它與外圍電路單片化的優(yōu)點(diǎn)。
因此，CMOS型固體攝像裝置，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)用小型攝像機(jī)和在手機(jī)等攜帶機(jī)器中使用的攝像元件受到關(guān)注。近年來(lái)，人們要求將CMOS型固體攝像裝置多像素化，每一個(gè)像素的單元尺寸有縮小化的趨勢(shì)。
一般而言，在現(xiàn)有固體攝像裝置中，在用以將形成在半導(dǎo)體襯底上的光電二極管和半導(dǎo)體元件分離為一個(gè)個(gè)光電二極管和一個(gè)個(gè)半導(dǎo)體元件的元件隔離用區(qū)域，形成有熱氧化膜即LOCOS(LocalOxidation of Silicon硅的局部氧化)。但是，在使用LOCOS的情況下，需要設(shè)元件隔離區(qū)域的寬度較寬，以滿足元件隔離特性。而且，在形成LOCOS的情況下，因?yàn)楫a(chǎn)生鳥(niǎo)嘴(bird’s beak)，所以元件隔離區(qū)域跨越到活性區(qū)域，從而需要事先確保較寬的活性區(qū)域?qū)挾?。因此，需要設(shè)每一個(gè)像素的元件隔離區(qū)域的占有面積和活性區(qū)域的占有面積較大，因而難以縮小每一個(gè)像素的尺寸。
作為解決這樣的問(wèn)題的方法，有下述現(xiàn)有技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)1)。圖14，表示現(xiàn)有例所涉及的固體攝像裝置的光電二極管部分的剖面結(jié)構(gòu)。
如圖14所示，在N型硅襯底53的表面附近形成有由P-型硅層55、N型硅層54及P+型硅層56構(gòu)成的光電二極管62。
在N型硅襯底53的表面附近的光電二極管62周圍，設(shè)置有從N型硅襯底53的最表面設(shè)置到與N型硅層54大致相等的深度的元件隔離區(qū)域52。元件隔離區(qū)域52，具有將SiO2等絕緣膜填充在內(nèi)壁被氧化硅(SiO2)膜61覆蓋著的阱中的STI(Shallow TrenchIsolation淺槽隔離)結(jié)構(gòu)。這樣，在襯底表面上，光電二極管62已經(jīng)與周圍的其他元件電氣隔離。
在本現(xiàn)有例中，因?yàn)橐許TI結(jié)構(gòu)形成了元件隔離區(qū)域52，所以不會(huì)產(chǎn)生鳥(niǎo)嘴，從而元件隔離區(qū)域51不會(huì)跨越到受光區(qū)域51。因此，因?yàn)槭芄鈪^(qū)域51的面積不會(huì)因鳥(niǎo)嘴減少，所以能夠確保面積較大的受光區(qū)域51。因?yàn)榕cLOCOS結(jié)構(gòu)等相比，STI結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域52為元件隔離所需的絕緣材料的寬度較窄，所以能使元件隔離區(qū)域本身的面積縮小。因此，能夠提高光電二極管的感光度。
專利文獻(xiàn)1日本公開(kāi)專利公報(bào)特開(kāi)2004-39832號(hào)公報(bào)然而，在所述現(xiàn)有例中，因?yàn)樵谠綦x區(qū)域中利用了STI結(jié)構(gòu)，所以需要下述步驟，即通過(guò)蝕刻在硅襯底的表面上形成阱，再通過(guò)熱處理等在阱的內(nèi)壁上形成SiO2膜后，將絕緣膜填充在阱中。
在形成這種STI結(jié)構(gòu)的元件隔離區(qū)域的情況下，有下述問(wèn)題，即在將絕緣膜即SiO2填充在阱中時(shí)，在元件隔離區(qū)域的界面附近造成硅的層錯(cuò)(fault)。另外，也有下述問(wèn)題，即由于硅襯底與SiO2的熱膨脹系數(shù)的不同，在形成固體攝像裝置的步驟的熱處理工序中造成應(yīng)力所誘發(fā)的層錯(cuò)。
在造成了這樣的層錯(cuò)的情況下，除了已光電變換的電荷以外，還有因應(yīng)力而產(chǎn)生的電荷和因硅的層錯(cuò)而產(chǎn)生的電荷儲(chǔ)存在光電二極管的信號(hào)電荷存儲(chǔ)部中。就是說(shuō)，除了在光入射時(shí)產(chǎn)生電荷以外，還在光未入射到受光區(qū)域的情況下產(chǎn)生不必要的電荷，因?yàn)楫a(chǎn)生了的不必要的電荷儲(chǔ)存在信號(hào)存儲(chǔ)部中，所以該電荷成為像素與像素之間的特性偏差(隨機(jī)干擾)、和在無(wú)入射光的情況下產(chǎn)生的白點(diǎn)即白缺陷(white defect)的原因，光電二極管的感光度下降。這是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為解決所述問(wèn)題而研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的。其目的在于解決所述現(xiàn)有的問(wèn)題，防止因應(yīng)力而產(chǎn)生的電荷產(chǎn)生隨機(jī)干擾和白缺陷，實(shí)現(xiàn)感光度不會(huì)下降的高感光度固體攝像裝置、其制造方法及攝像機(jī)。
為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的固體攝像裝置，構(gòu)成為由熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體襯底相等的材料形成元件隔離區(qū)域。
具體而言，本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置，包括形成在硅襯底上的攝像區(qū)域中的光電變換部，和形成在硅襯底的光電變換部周圍的至少一部分中、由熱膨脹系數(shù)超過(guò)氧化硅的熱膨脹系數(shù)且小于等于硅的熱膨脹系數(shù)的元件隔離材料構(gòu)成的元件隔離區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置，因?yàn)榫哂杏蔁崤蛎浵禂?shù)超過(guò)氧化硅的熱膨脹系數(shù)且小于等于硅的熱膨脹系數(shù)的元件隔離材料構(gòu)成的元件隔離區(qū)域，所以元件隔離區(qū)域和硅襯底的熱膨脹系數(shù)大致相等。于是，能夠防止在固體攝像裝置的制造工序中的熱處理時(shí)在各光電變換部中造成應(yīng)力所誘發(fā)的層錯(cuò)。因此，能夠防止產(chǎn)生因應(yīng)力而產(chǎn)生的不必要的電荷，能使通過(guò)不必要的電荷儲(chǔ)存而產(chǎn)生的隨機(jī)干擾和白缺陷減低。
最好是這樣的，在本發(fā)明的固體攝像裝置中，元件隔離區(qū)域，由填充在形成在硅襯底的光電變換部周圍的至少一部分中的槽部即元件隔離槽中的元件隔離材料構(gòu)成。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，確實(shí)地形成熱膨脹系數(shù)與硅襯底的熱膨脹系數(shù)大致相等的元件隔離區(qū)域。
最好是這樣的，在該情況下，所述固體攝像裝置還包括覆蓋元件隔離槽的底面和側(cè)壁的絕緣膜。因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，在填充層的上部形成多晶硅布線時(shí)使寄生電容減低，所以能夠高速地讀出電荷。
最好是這樣的，所述固體攝像裝置，在硅襯底的元件隔離槽中的構(gòu)成底面和側(cè)壁的區(qū)域中，還包括將雜質(zhì)添加在該區(qū)域中而形成的雜質(zhì)添加半導(dǎo)體層。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，確實(shí)地防止在元件隔離區(qū)域與電路元件的境界產(chǎn)生的電荷儲(chǔ)存在光電變換部中。
最好是這樣的，在本發(fā)明的固體攝像裝置中，元件隔離材料為硅。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，確實(shí)地防止光電變換部在熱處理時(shí)受到應(yīng)力。
最好是這樣的，在該情況下，所述固體攝像裝置還包括形成在攝像區(qū)域中的MOS型晶體管；硅層，含有導(dǎo)電型與MOS型晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域相反的雜質(zhì)。因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，在元件隔離區(qū)域上設(shè)置柵極布線的情況下，設(shè)基板與柵極布線之間的寄生電容的值很小，所以能使固體攝像裝置高速地工作。
最好是這樣的，在該情況下，硅層由非晶硅、多晶硅或多孔硅構(gòu)成。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，確實(shí)地減低熱應(yīng)力所造成的損害。
本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置的制造方法，是包括下述工序的固體攝像裝置的制造方法，即通過(guò)對(duì)硅襯底的一部分區(qū)域進(jìn)行蝕刻來(lái)形成元件隔離槽的工序，向元件隔離槽的底面和壁面注入雜質(zhì)的工序，形成覆蓋元件隔離槽的底面和側(cè)壁的絕緣膜的工序，在形成所述絕緣膜后用硅層填充元件隔離槽的工序，以及向硅層的規(guī)定區(qū)域注入雜質(zhì)的工序。
根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置的制造方法，因?yàn)榫哂杏霉鑼犹畛湓綦x槽的工序，所以能用與硅襯底一樣的材料形成元件隔離區(qū)域。因此，能夠防止在元件隔離區(qū)域的周邊產(chǎn)生層錯(cuò)，能夠防止在進(jìn)行熱處理時(shí)產(chǎn)生因施加在光電變換部中的應(yīng)力而造成的層錯(cuò)。其結(jié)果是，能夠制造出隨機(jī)干擾和白缺陷很少的固體攝像裝置。
最好是這樣的，在該情況下，所述固體攝像裝置的制造方法還包括將硅層多孔化的工序。最好是這樣的，將硅層多孔化的工序，包括將電極安裝在硅層的一部分上的工序、和將硅層中的安裝了電極的區(qū)域之外的區(qū)域浸在溶液中后，使電流流過(guò)硅層的工序。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，在對(duì)形成在襯底上的元件不造成損害的狀態(tài)下，形成由電容率很小的多孔膜構(gòu)成的元件隔離區(qū)域。
本發(fā)明所涉及的攝像機(jī)，包括本發(fā)明的固體攝像裝置。能通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)包括隨機(jī)干擾和白缺陷很少的固體攝像裝置、能夠進(jìn)行高清晰度的攝像的攝像機(jī)。
-發(fā)明的效果-根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置、其制造方法及使用它的攝像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)確保元件隔離用區(qū)域的電氣隔離特性、實(shí)現(xiàn)像素尺寸的微細(xì)化和受光區(qū)域面積的增大并且隨機(jī)干擾和白缺陷很少的固體攝像裝置、其制造方法及攝像機(jī)。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的剖面圖。
圖3(a)～圖3(d)，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的制造方法的各工序的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置的其他例子中的光電二極管部分的剖面圖。
圖5(a)和圖5(b)，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置之一例，圖5(a)是沿圖1中的Va-Vb線的剖面圖；圖5(b)是沿圖1中的Vb-Vb線的剖面圖。
圖6(a)和圖6(b)，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置的其他例子，圖6(a)是沿圖1中的Va-Va線的剖面圖；圖6(b)是沿圖1中的Vb-Vb線的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的剖面圖。
圖8(a)～圖8(d)，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的制造方法的各工序的剖面圖。
圖9是表示在本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置的制造工序中使用的陽(yáng)極化裝置的示意圖。
圖10(a)～圖10(d)，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)變形例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的制造方法的各工序的剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的剖面圖。
圖12(a)～圖12(e)，是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的制造方法的各工序的剖面圖。
圖13是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例所涉及的攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖14是表示現(xiàn)有例所涉及的固體攝像裝置中的光電二極管部分的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明1-半導(dǎo)體襯底；2-光電二極管；3-元件隔離區(qū)域；4-第一半導(dǎo)體層；5-P+型表面層；6-第二半導(dǎo)體層；7-P+型硅層；8-P型硅層；9-絕緣膜；10-襯墊絕緣膜；11-抗氧化性膜；12-開(kāi)口；13-槽部；14-填充層；15-多孔硅膜；16-P型硅部；17-含有N型雜質(zhì)的硅膜；18-含有P型雜質(zhì)的硅膜；20-STI結(jié)構(gòu)；21-光電二極管；22-傳送用晶體管；23-復(fù)位用晶體管；24-放大用晶體管；25-選擇用晶體管；26-像素；27-攝像區(qū)域；28-垂直移位寄存器；29-水平移位寄存器；30-時(shí)刻產(chǎn)生電路；31-輸出脈沖線；32-輸出脈沖線；33-電源；34-輸出脈沖線；37-外圍電路區(qū)域；41-硅膜；42-多孔硅膜；51-受光區(qū)域；52-元件隔離區(qū)域；53-N型硅襯底；54-N型硅層；55-P-型化硅層；56-P+型硅層；57-P+型溝道截?cái)喹h(huán)層；58-P型表面?zhèn)融澹?9-P型深阱；60-P型柱塞阱；61-氧化硅膜；102-電極；111-反應(yīng)容器；112-電極；113-導(dǎo)電線；114-恒流源；115-硅晶片臺(tái)；116-紅外截止濾波器；117-鎢燈；118-O形環(huán)；119-反應(yīng)溶液。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)下面，參照

本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置及其制造方法。
圖1，表示本實(shí)施例的CMOS型固體攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)。如圖1所示，多個(gè)像素26排列為矩陣狀的攝像區(qū)域27、用以選擇像素的垂直移位寄存器28和水平移位寄存器29、以及將必要的脈沖提供給垂直移位寄存器28和水平移位寄存器29的時(shí)刻產(chǎn)生電路30，設(shè)置在一個(gè)襯底上。
設(shè)置在攝像區(qū)域27中的各個(gè)像素26，由光電變換部即光電二極管21、和其附帶的半導(dǎo)體元件構(gòu)成，在光電變換部21的輸出部上連接有傳送用晶體管22的源極。在傳送用晶體管22的漏極上，連接有復(fù)位用晶體管23的源極和放大用晶體管24的柵極，該復(fù)位用晶體管23的漏極連接在電源33上；該放大用晶體管24的漏極連接在電源33上、源極連接在選擇用晶體管25的漏極上。
傳送用晶體管22的柵極、復(fù)位用晶體管23的柵極及選擇用晶體管25的柵極，分別連接在來(lái)自垂直移位寄存器28的輸出脈沖線31、輸出脈沖線32及輸出脈沖線34中的一條輸出脈沖線上。選擇用晶體管25的源極，連接在來(lái)自水平移位寄存器29的輸出脈沖線35上。
圖2，表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的光電二極管21部分的剖面結(jié)構(gòu)。如圖2所示，光電變換部即光電二極管2，具有PNP型結(jié)構(gòu)，由薄P+型表面層5、和依次設(shè)置在P+型表面層5下方的第一半導(dǎo)體層4及第二半導(dǎo)體層6構(gòu)成，該薄P+型表面層5設(shè)置在由N型硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底1的最上面；該第一半導(dǎo)體層4是電荷存儲(chǔ)區(qū)域，由N型硅構(gòu)成；第二半導(dǎo)體層6由P-型硅構(gòu)成。
入射到光電二極管2中的光，在到達(dá)第一半導(dǎo)體層4、與P+型表面層5或第二半導(dǎo)體層6的PN接合界面后被光電變換，產(chǎn)生空穴和電子。因此，基于入射光量的信號(hào)電荷(電子)，儲(chǔ)存在第一半導(dǎo)體層4與P+型表面層5之間形成的耗盡層區(qū)域、和第一半導(dǎo)體層4與第二半導(dǎo)體層6之間形成的耗盡層區(qū)域中。補(bǔ)充說(shuō)明一下，在設(shè)置在最上面的P+型表面層5的作用下，能使因隨機(jī)干擾而在光電二極管2表面產(chǎn)生的電荷減低。
由于設(shè)置在半導(dǎo)體襯底1上面的光電二極管2周邊的元件隔離區(qū)域3，光電二極管2與鄰接的其他光電二極管2(未示)或半導(dǎo)體元件(未示)分離開(kāi)。元件隔離區(qū)域3，由填充在槽部中的硅所構(gòu)成的填充層14形成。
包圍元件隔離區(qū)域3的槽部的側(cè)面和底面的薄P+型硅層7和在P+型硅層7下側(cè)與該P(yáng)+型硅層7鄰接的P型硅層8，設(shè)置在電荷存儲(chǔ)區(qū)域即第一半導(dǎo)體層4的側(cè)面并與該第一半導(dǎo)體層4鄰接。因?yàn)镻+型表面層5與第二半導(dǎo)體層6通過(guò)P+型硅層7和P型硅層8相互電連接，所以第一半導(dǎo)體層4與其他元件及襯底電氣絕緣，電荷不會(huì)漏出。
如本實(shí)施例所示，在將硅用作填充層14的情況下，因?yàn)樘畛鋵?4和硅襯底1的熱膨脹系數(shù)大致相等，所以在制造固體攝像裝置的各種工序中所進(jìn)行的熱處理時(shí)，光電二極管2不會(huì)受到應(yīng)力。因此，能夠減少因應(yīng)力而造成的白缺陷的產(chǎn)生。
接著，參照

本實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置的制造方法。圖3(a)到圖3(d)，表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的制造工序，按照工序的順序表示了剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖3(a)所示，在硅襯底1上形成由厚度1nm～50nm左右的氧化硅膜構(gòu)成的襯墊絕緣膜10。在襯墊絕緣膜10上，形成由厚度50nm～400nm的氮化硅膜等構(gòu)成的抗氧化性膜11。在抗氧化性膜11上，形成在規(guī)定區(qū)域具有開(kāi)口的抗蝕劑(未示)。
接著，通過(guò)以抗蝕劑作掩模進(jìn)行蝕刻，選出襯墊絕緣膜10和抗氧化性膜11并除去它們，使半導(dǎo)體襯底1上面的規(guī)定區(qū)域露出，形成開(kāi)口12后，除去抗蝕劑。補(bǔ)充說(shuō)明一下，開(kāi)口12的寬度，設(shè)定為0.13μm～30.0μm左右。
接著，如圖3(b)所示，通過(guò)以抗氧化性膜11作掩模選出半導(dǎo)體襯底1并對(duì)它進(jìn)行蝕刻的槽部形成工序，在開(kāi)口12中形成槽部13。補(bǔ)充說(shuō)明一下，槽部13的深度設(shè)為10nm～800nm。之后，從硅襯底1的上方注入P型雜質(zhì)即硼。這時(shí)，注入條件為注入能量2.0KeV～50KeV、劑量1×1011/cm2～1×1015/cm2。這樣，在半導(dǎo)體襯底1表面中的槽部13的側(cè)面和底面形成了P+型硅層7。補(bǔ)充說(shuō)明一下，該注入條件被調(diào)整，以能夠束縛傳過(guò)界面狀態(tài)與界面狀態(tài)之間并產(chǎn)生暗電流的電荷。
接著，如圖3(c)所示，利用覆蓋性優(yōu)良的化學(xué)蒸發(fā)沉積法(CVD)在槽部13中填充由硅構(gòu)成的填充層14作為硅沉積工序。在該情況下，填充非晶硅或多晶硅的硅膜作為填充層14。因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)這樣做，在較低的溫度下形成填充層14，所以能使半導(dǎo)體襯底1受到的、因熱應(yīng)力而造成的損壞減低。因?yàn)槟苁闺s質(zhì)元素的熱擴(kuò)散減低，所以能在元件隔離區(qū)域3與硅襯底1的境界容易地形成P+型硅層7。因此，能使在元件隔離區(qū)域3與硅襯底1的境界產(chǎn)生的電荷減低。其結(jié)果是，能使隨機(jī)干擾減低。
接著，如圖3(d)所示，通過(guò)濕蝕刻除去抗氧化性膜11、和襯墊絕緣膜10的一部分，形成元件隔離區(qū)域3。也可以是這樣的，在該情況下，將工序分為兩個(gè)階段先通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)研磨或干蝕刻除去抗氧化性膜11、和襯墊絕緣膜10的一部分，再進(jìn)行濕蝕刻除去殘留著的部分。
之后，通過(guò)向半導(dǎo)體襯底1的規(guī)定區(qū)域注入離子，形成光電二極管2和半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域(未示)。接著，能通過(guò)按眾所周知的方法形成柵極絕緣膜、柵極布線、層間絕緣模、信號(hào)線及脈沖傳達(dá)線等，來(lái)制造本實(shí)施例的固體攝像裝置。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，在本實(shí)施例中，用不含有雜質(zhì)的硅形成了填充層14，即使該硅含有由例如氧(O)或氮(N)等元素構(gòu)成的少量的雜質(zhì)，也能夠得到同樣的效果。另外，在該情況下，也能夠得到使形成在元件隔離區(qū)域3上的布線與襯底1之間的寄生電容減少的效果。
在設(shè)計(jì)為只由N溝道型晶體管構(gòu)成固體攝像裝置的情況下，最好是用含有P型雜質(zhì)的膜作為填充層14。在是N溝道型晶體管的情況下，因?yàn)樾纬稍谠綦x區(qū)域3上的柵極布線是N型，所以能使柵極布線與襯底1的寄生電容減低。同樣，在設(shè)計(jì)為只由P溝道型晶體管構(gòu)成固體攝像裝置的情況下，用含有N型雜質(zhì)的膜作為填充層14就可以。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，最好是這樣的，在固體攝像裝置包括兩種晶體管即N溝道型晶體管和P溝道型晶體管的情況下，用含有P型雜質(zhì)的膜作為N溝道型晶體管與N溝道型晶體管之間、和N溝道型晶體管與光電二極管之間的元件隔離區(qū)域3；用含有N型雜質(zhì)的膜作為P溝道型晶體管與P溝道型晶體管之間、和P溝道型晶體管與光電二極管之間的元件隔離區(qū)域3。最好是這樣的，用導(dǎo)電型與形成在元件隔離區(qū)域3上的柵電極的導(dǎo)電型相反的膜作為N溝道型晶體管與P溝道型晶體管之間的元件隔離區(qū)域3。
含有N型或P型雜質(zhì)的硅膜，也可以通過(guò)CVD法直接形成，也可以在形成不含有雜質(zhì)的硅膜后，利用離子注入法將N型或P型雜質(zhì)向硅膜注入而形成。補(bǔ)充說(shuō)明一下，雜質(zhì)量最好是設(shè)為1×1018/cm3～1×1022/cm3。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，最好是這樣的，在用含有N型或P型雜質(zhì)的膜形成元件隔離區(qū)域3的情況下，將元件隔離區(qū)域3接地并在它上施加偏壓，以提高元件隔離功能。
根據(jù)本實(shí)施例的固體攝像裝置，在硅襯底1中形成槽部13后，利用CVD法填充硅膜，形成了元件隔離區(qū)域3。因此，因?yàn)楣枰r底1和元件隔離區(qū)域3由同一種材料構(gòu)成，所以能使在熱處理時(shí)的應(yīng)力減低，從而在元件隔離區(qū)域3的境界部分不易產(chǎn)生因應(yīng)力而造成的層錯(cuò)。其結(jié)果是，能夠防止由于層錯(cuò)而在光電二極管中產(chǎn)生暗電流、白缺陷。
具體而言，在用STI作為元件隔離區(qū)域的現(xiàn)有固體攝像裝置中，在每100萬(wàn)個(gè)像素中觀測(cè)到了約10000個(gè)白缺陷。與此相對(duì)，在形成硅膜作為元件隔離區(qū)域的本實(shí)施例的固體攝像裝置中，白缺陷數(shù)量小于等于100個(gè)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，設(shè)為在無(wú)入射光的情況下有大于等于10mV的輸出的像素算是白缺陷。
因?yàn)樵诓鄄?3的側(cè)面和底面上設(shè)置了含有P型雜質(zhì)的P+型硅層7，所以在通過(guò)形成槽部13而形成的側(cè)壁的表面附近、和以與它鄰接的形式已形成的半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域之間，形成有能量壘。因此，載流子的移動(dòng)得到控制，于是能夠防止下述現(xiàn)象，即通過(guò)槽部13的形成產(chǎn)生在側(cè)壁中的界面狀態(tài)成為漏電流的路徑，暗電流流到半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域側(cè)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，在本實(shí)施例中，相鄰的半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域?yàn)镹型，光電二極管2為PNP型或NP型。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，也可以是這樣的，如圖4所示，在元件隔離區(qū)域3與光電二極管2的境界設(shè)置絕緣膜9。在只由硅膜形成了元件隔離區(qū)域3的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)充分的元件隔離，但是能通過(guò)還設(shè)置薄絕緣膜9，使寄生電容減低，因?yàn)樵O(shè)置在元件隔離區(qū)域3上的柵極布線與半導(dǎo)體襯底1相互電氣絕緣。另外，還能夠改善電氣性元件隔離特性。其結(jié)果是，在柵極布線上施加信號(hào)脈沖時(shí)，能使延遲減低，能夠高速地驅(qū)動(dòng)設(shè)置在各個(gè)像素中的晶體管。
因?yàn)榻^緣膜9非常薄，所以它熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力的影響極小。補(bǔ)充說(shuō)明一下，能用氧化膜、氮化膜及氧氮化膜等作為絕緣膜9，能利用CVD法或熱氧化法等形成所述絕緣膜9。
這樣，在元件隔離區(qū)域3的一部分設(shè)置了絕緣膜9的情況下，與未設(shè)置絕緣膜9的情況下相比白缺陷增加，觀測(cè)到了約300個(gè)白缺陷。但是，與利用STI形成了元件隔離區(qū)域的情況下相比白缺陷明顯地減少了，能看到使因熱處理而造成的應(yīng)力的產(chǎn)生減低的效果。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，在本實(shí)施例中，用硅膜形成了元件隔離區(qū)域3。若用熱膨脹系數(shù)超過(guò)氧化硅(SiO2)且小于等于硅的材料，即線熱膨脹系數(shù)大于5.5×10-7/K且小于等于0.0415×10-4/K的材料形成該元件隔離區(qū)域3，便能夠得到同樣的效果。
在本實(shí)施例中說(shuō)明的是，形成圖1所示的各個(gè)像素26中的元件隔離區(qū)域3的例子。由垂直移位寄存器28、水平移位寄存器29及時(shí)刻產(chǎn)生電路30等構(gòu)成的外圍電路區(qū)域37中的元件隔離區(qū)域，也能設(shè)為同樣的結(jié)構(gòu)。
圖5(a)和圖5(b)，表示下述情況下的沿圖1中的Va-Va線的剖面結(jié)構(gòu)和沿Vb-Vb線的剖面結(jié)構(gòu)，該情況是設(shè)攝像區(qū)域27中的元件隔離區(qū)域3和外圍電路區(qū)域37中的元件隔離區(qū)域3都為被填充了由硅構(gòu)成的填充層14的結(jié)構(gòu)。在該情況下，因?yàn)樵綦x區(qū)域3在攝像區(qū)域27和外圍電路區(qū)域37中的結(jié)構(gòu)相同，所以能使形成元件隔離區(qū)域3的工序縮短。
圖6(a)和圖6(b)，表示下述情況下的沿圖1中的Va-Va線的剖面結(jié)構(gòu)和沿Vb-Vb線的剖面結(jié)構(gòu)，該情況是設(shè)攝像區(qū)域27中的元件隔離區(qū)域3為被填充了填充層14的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)外圍電路37中的元件隔離區(qū)域3為通常的STI結(jié)構(gòu)20。在該情況下，因?yàn)橥鈬娐?7中的元件隔離區(qū)域由通常的STI結(jié)構(gòu)20形成，所以能夠形成能進(jìn)行高電壓工作和高速工作的外圍電路。補(bǔ)充說(shuō)明一下，也可以設(shè)外圍電路區(qū)域37中的元件隔離區(qū)域?yàn)長(zhǎng)OCOS結(jié)構(gòu)。
(第二實(shí)施例)下面，用

本發(fā)明的第二實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置。圖7表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的光電二極管部分的剖面結(jié)構(gòu)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，在圖7中，與圖2相同的結(jié)構(gòu)因素帶有同一符號(hào)，說(shuō)明就省略不提了。
本實(shí)施例的固體攝像裝置，通過(guò)填充多孔硅膜15來(lái)形成元件隔離區(qū)域3。這樣，因?yàn)楣枰r底1和元件隔離區(qū)域3就由同一種材料構(gòu)成，所以能使因熱處理而產(chǎn)生的應(yīng)力減低，從而在元件隔離區(qū)域3的境界部分不易產(chǎn)生因應(yīng)力而造成的層錯(cuò)。因此，能夠防止由于層錯(cuò)而在光電二極管中產(chǎn)生暗電流和白缺陷。因?yàn)槟茉O(shè)元件隔離區(qū)域3的電容率較小，所以在元件隔離區(qū)域3上設(shè)置柵極布線的情況下，能使在柵極布線與半導(dǎo)體襯底1之間產(chǎn)生的寄生電容減低。因此，能夠進(jìn)行高速的電荷讀出工作。
接著，參照

本實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置的制造方法。圖8(a)到圖8(d)，表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的制造工序，按照工序的順序表示了剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖8(a)所示，在硅襯底1上形成由厚度1nm～50nm左右的氧化硅膜構(gòu)成的襯墊絕緣膜10。在襯墊絕緣膜10上，形成由厚度50nm～400nm的氮化硅膜等構(gòu)成的抗氧化性膜11。在抗氧化性膜11上，形成在規(guī)定區(qū)域具有開(kāi)口的抗蝕劑(未示)。
接著，通過(guò)以抗蝕劑作掩模進(jìn)行蝕刻，選出襯墊絕緣膜10和抗氧化性膜11并除去它們，使半導(dǎo)體襯底1上面的規(guī)定區(qū)域出，形成開(kāi)口12后，除去抗蝕劑。補(bǔ)充說(shuō)明一下，開(kāi)口12的寬度，設(shè)定為0.13μm～30.0μm左右。
接著，如圖8(b)所示，以抗氧化性膜11作掩模進(jìn)行陽(yáng)極化，形成元件隔離區(qū)域3即多孔硅膜15。
接著，如圖8(c)所示，從硅襯底1的上方注入P型雜質(zhì)即硼。這時(shí)，注入條件為注入能量2.0KeV～50KeV、劑量1×1011/cm2～1×1015/cm2。這樣，就形成了包圍多孔硅膜15的側(cè)面和底面的P+型硅層7和光電二極管2的最表面的P+型表面層5。補(bǔ)充說(shuō)明一下，該注入條件被調(diào)整，以能夠束縛傳過(guò)界面狀態(tài)與界面狀態(tài)之間并產(chǎn)生暗電流的電荷。
接著，如圖8(d)所示，通過(guò)進(jìn)行濕蝕刻，除去抗氧化性膜11、和襯墊絕緣膜10的一部分。也可以是這樣的，在該情況下，將工序分為兩個(gè)階段先通過(guò)進(jìn)行CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)研磨或干蝕刻除去抗氧化性膜11、和襯墊絕緣膜10的一部分，再進(jìn)行濕蝕刻除去殘留著的部分。
之后，通過(guò)向半導(dǎo)體襯底1的規(guī)定區(qū)域注入離子，形成光電二極管2和半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域(未示)。接著，能通過(guò)按眾所周知的方法形成柵極絕緣膜、柵極布線、層間絕緣模、信號(hào)線及脈沖傳達(dá)線，來(lái)制造本實(shí)施例的固體攝像裝置。
在本實(shí)施例中，通過(guò)利用了下述陽(yáng)極化的多孔硅膜形成工序，形成了N型多孔硅膜15。
圖9，表示在本實(shí)施例的多孔硅膜形成工序中使用的陽(yáng)極化裝置。如圖9所示，在背面上形成有電極102的半導(dǎo)體襯底1被設(shè)置在硅晶片臺(tái)115上，在半導(dǎo)體襯底1上隔著由抗氫氟酸性氟橡膠制成的O形環(huán)118設(shè)置有由氟樹(shù)脂制成的反應(yīng)容器111。在反應(yīng)容器111中，放滿了以1比1的比值混合了乙醇與氫氟酸(5％溶液)的反應(yīng)溶液119。
在電極102上通過(guò)導(dǎo)電線113連接有恒流源114的陽(yáng)極，恒流源114的陰極通過(guò)導(dǎo)電線113連接有浸在反應(yīng)容器111內(nèi)的反應(yīng)溶液119中的鉑制電極112。
在反應(yīng)容器111上設(shè)置有100W的鎢燈117，能將光照射到半導(dǎo)體1表面上。紅外截止濾波器116設(shè)置在鎢燈117下側(cè)，以防止硅襯底1被鎢燈117加熱。設(shè)照射到半導(dǎo)體襯底1表面上的進(jìn)行陽(yáng)極化的部分上的光強(qiáng)度很均勻。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，在本實(shí)施例中用鉑作電極112，但只要是滿足抗氫氟酸性和低電阻性的，也就可以使用其他材料。因?yàn)槿艉袣浞岷鸵掖迹湍軌蛐纬啥嗫坠枘?5，所以反應(yīng)溶液119的濃度可以任意變更。
通過(guò)用該裝置使30mA/cm2的陽(yáng)極化電流流動(dòng)3秒鐘，只有半導(dǎo)體襯底1表面上的被光照射的區(qū)域多孔化，形成了多孔硅膜15。補(bǔ)充說(shuō)明一下，速度根據(jù)半導(dǎo)體襯底1的電阻率和電流密度的不同而不同，能以20μm/min左右的速度高速地形成多孔硅膜15。這是因?yàn)殡娏髟陉?yáng)極化時(shí)集中地流過(guò)離子注入部分之故。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，多孔硅膜15的深度，能通過(guò)陽(yáng)極化電流、陽(yáng)極化時(shí)間及鎢燈117的照射量進(jìn)行調(diào)整，能夠變更的范圍是陽(yáng)極化電流為1mA/cm2～50mA/cm2、陽(yáng)極化時(shí)間為1秒鐘～30分鐘。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，因?yàn)樵谶M(jìn)行陽(yáng)極化時(shí)，抗氧化性膜11起到掩模的作用，所以能僅在規(guī)定元件隔離區(qū)域形成多孔硅膜15。
根據(jù)本實(shí)施例的固體攝像裝置，通過(guò)利用陽(yáng)極化法在硅襯底1表面形成多孔硅膜15，來(lái)形成元件隔離區(qū)域3。因此，因?yàn)楣枰r底1和元件隔離區(qū)域3由同一種材料構(gòu)成，所以能使在熱處理時(shí)的應(yīng)力減低，從而不易造成層錯(cuò)。其結(jié)果是，能夠防止因?qū)渝e(cuò)而造成的暗電流和白缺陷的產(chǎn)生。
因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)使元件隔離區(qū)域3多孔化，設(shè)元件隔離區(qū)域3的電容率很低，所以能在元件隔離區(qū)域3上設(shè)置柵極布線的情況下，使在柵極布線與硅襯底1之間產(chǎn)生的寄生電容減低。因此，能夠高速地進(jìn)行電荷讀出工作。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，也可以是這樣的，將多孔硅膜15的一部分氧化而形成絕緣膜，以讓設(shè)置在元件隔離區(qū)域3上的柵電極與半導(dǎo)體襯底1的寄生電容的影響進(jìn)一步減低。作為氧化的方法，例如用爐或通過(guò)電阻加熱在含有氧原子的氣體中進(jìn)行加熱就可以。
也可以是這樣的，在進(jìn)行陽(yáng)極化后，在反應(yīng)容器內(nèi)放入氯化氫溶液，設(shè)半導(dǎo)體襯底1為陽(yáng)極、溶液為陰極而使電流流動(dòng)，來(lái)進(jìn)行氧化。例如，在陽(yáng)極化結(jié)束后，將反應(yīng)容器111的溶液換為10％氯化氫溶液，再將1mA/cm2～50mA/cm2的電流在電極上施加1～60分鐘。這樣，就能夠形成厚度1～10nm左右的氧化膜。
因?yàn)槎嗫坠枘?5非常容易氧化，所以在通常情況下，難以控制氧化膜的厚度。但是，這樣在同一個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行到氧化工序，就能夠控制氧化膜的厚度。
在利用STI作元件隔離區(qū)域的現(xiàn)有固體攝像裝置中，在每100萬(wàn)個(gè)像素中觀測(cè)到了約10000個(gè)白缺陷。與此相對(duì)，在形成多孔硅膜并將它作為元件隔離區(qū)域的本實(shí)施例的固體攝像裝置中，白缺陷小于等于1000個(gè)。在將元件隔離區(qū)域的一部分氧化而形成了絕緣膜的情況下，與未設(shè)置氧化膜的情況下相比白缺陷增加，觀測(cè)到了約1100個(gè)白缺陷。但是，與利用STI形成了元件隔離區(qū)域的情況下相比白缺陷明顯地減少了，能看到使因熱處理而造成的應(yīng)力的產(chǎn)生減低的效果。補(bǔ)充說(shuō)明一下，設(shè)為在無(wú)入射光的情況下有大于等于10mV的輸出的像素算是白缺陷。
除了在本實(shí)施例中所述的制造方法以外，還能通過(guò)下述做法形成剖面結(jié)構(gòu)與在圖7中所示的相同的、由多孔硅膜15構(gòu)成的元件隔離區(qū)域3，該做法是與第一實(shí)施例一樣地形成槽13，再在槽13中填充硅膜后，用本實(shí)施例的裝置進(jìn)行陽(yáng)極化。在該情況下，因?yàn)殡娏髁鲃?dòng)的部分被選擇性地多孔化，所以設(shè)填充在槽13中的硅膜為陽(yáng)極、反應(yīng)溶液119為陰極進(jìn)行陽(yáng)極化。補(bǔ)充說(shuō)明一下，因?yàn)橥ㄟ^(guò)空穴與反應(yīng)溶液119的反應(yīng)形成多孔硅膜15，所以不需要通過(guò)鎢燈117的空穴的產(chǎn)生。因此，不需要使用鎢燈117。另外，也能通過(guò)設(shè)硅膜為含有P型雜質(zhì)的膜，設(shè)多孔硅膜15為P型。
(第二實(shí)施例的一個(gè)變形例)下面，參照

本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)變形例所涉及的固體攝像裝置。
本變形例中的固體攝像裝置，是在圖7中的元件隔離區(qū)域3由P型多孔硅形成。
圖10(a)到圖10(d)，表示本變形例的固體攝像裝置的制造工序，按照工序的順序表示了剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖10(a)所示，形成在規(guī)定區(qū)域具有開(kāi)口的抗蝕劑(未示)，再以該抗蝕劑作掩模進(jìn)行離子注入，在規(guī)定位置上形成含有P型雜質(zhì)的P型硅部16。
接著，如圖10(b)所示，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底1表面上的P型硅部16的一部分中形成陽(yáng)極化用電極后，進(jìn)行陽(yáng)極化，來(lái)形成多孔硅膜15。
陽(yáng)極化，是按照與第二實(shí)施例一樣的程序進(jìn)行。在本變形例中，設(shè)P型硅部16為陽(yáng)極、反應(yīng)溶液119為陰極而進(jìn)行陽(yáng)極化，以將P型硅部16選擇性地多孔化。補(bǔ)充說(shuō)明一下，因?yàn)閷?duì)含有P型雜質(zhì)的硅膜進(jìn)行陽(yáng)極化，所以不需要通過(guò)燈產(chǎn)生空穴，從而不需要使用鎢燈117。因此，在本變形例中，能夠?qū)崿F(xiàn)周轉(zhuǎn)時(shí)間(TAT)很短的工序。
接著，如圖10(c)所示，從硅襯底1的上方注入P型雜質(zhì)即硼。這時(shí)，注入條件為注入能量2.0KeV～50KeV、劑量1×1011/cm2～1×1015/cm2。這樣，就形成了包圍多孔硅膜15的側(cè)面和底面的P+型硅層7和光電二極管2的最表面的P+型表面層5。補(bǔ)充說(shuō)明一下，該注入條件被調(diào)整，以能夠束縛傳過(guò)界面狀態(tài)與界面狀態(tài)之間并產(chǎn)生暗電流的電荷。
接著，如圖10(d)所示，通過(guò)向半導(dǎo)體襯底1的規(guī)定區(qū)域注入離子，形成光電二極管2和半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域(未示)。接著，能通過(guò)按眾所周知的方法形成柵極絕緣膜、柵極布線、層間絕緣模、信號(hào)線及脈沖傳達(dá)線，來(lái)制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。
在本變形例中，元件隔離區(qū)域3即多孔硅膜15具有P型導(dǎo)電型。因?yàn)樵诎雽?dǎo)體元件由N溝道型晶體管構(gòu)成的情況下，形成在元件隔離區(qū)域3上的柵極布線是N型，所以如本變形例那樣，通過(guò)設(shè)元件隔離區(qū)域3為含有P型雜質(zhì)的多孔硅，就能使柵極布線與硅襯底1之間的電容減低，能使固體攝像裝置高速地工作。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，在N型半導(dǎo)體元件和P型半導(dǎo)體元件混在一張襯底上的情況下，根據(jù)必要性而將第二實(shí)施例所述的N型多孔硅膜和本變形例所述的P型多孔硅膜形成為混在該襯底中的狀態(tài)就可以。
另外，也可以是這樣的，與第二實(shí)施例一樣，通過(guò)對(duì)多孔硅膜15的一部分進(jìn)行熱氧化或者在電解池中進(jìn)行氧化，來(lái)形成氧化膜。
(第三實(shí)施例)下面，參照

本發(fā)明的第三實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置及其制造方法。
圖11，表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的光電二極管部分的剖面結(jié)構(gòu)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，在圖11中，與圖2相同的結(jié)構(gòu)因素帶有同一符號(hào)，說(shuō)明就省略不提了。在本實(shí)施例中，用硅膜41和多孔硅膜42形成元件隔離區(qū)域3，以讓熱處理時(shí)的應(yīng)力減低。如圖11所示，呈U字型的多孔硅膜42埋入在硅膜41中。
圖12(a)到圖12(e)，表示本實(shí)施例的固體攝像裝置的制造工序，按照工序的順序表示了剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖12(a)所示，在硅襯底1上形成由厚度1nm～50nm左右的氧化硅膜構(gòu)成的襯墊絕緣膜10。在襯墊絕緣膜10上，形成由厚度50nm～400nm的氮化硅膜等構(gòu)成的抗氧化性膜11。在抗氧化性膜11上，形成在規(guī)定區(qū)域具有開(kāi)口的抗蝕劑(未示)。
接著，通過(guò)以抗蝕劑作掩模進(jìn)行蝕刻，選出襯墊絕緣膜10和抗氧化性膜11并除去它們，使半導(dǎo)體襯底1上面的規(guī)定區(qū)域 出，形成開(kāi)口12后，除去抗蝕劑。補(bǔ)充說(shuō)明一下，開(kāi)口12的寬度，設(shè)定為0.13μm～30.0μm左右。
接著，如圖12(b)所示，通過(guò)以抗氧化性膜11作掩模對(duì)半導(dǎo)體襯底1選擇性地蝕刻的槽部形成工序，在開(kāi)口12中形成槽部13。補(bǔ)充說(shuō)明一下，槽部13的深度，設(shè)為10nm～800nm。之后，從硅襯底1的上方注入P型雜質(zhì)即硼。這時(shí)，注入條件為注入能量2.0KeV～50KeV、劑量1×1011/cm2～1×1015/cm2。這樣，就在半導(dǎo)體襯底1表面中的槽部13的側(cè)面和底面形成了P+型硅層7。補(bǔ)充說(shuō)明一下，該注入條件被調(diào)整，以能夠束縛傳過(guò)界面狀態(tài)與界面狀態(tài)之間并產(chǎn)生暗電流的電荷。
接著，如圖12(c)所示，以抗氧化性膜11作掩模，利用CVD法將含有N型雜質(zhì)的硅膜17和含有P型雜質(zhì)的硅膜18反復(fù)沉積在槽部13中，完全填滿槽部13。
在本實(shí)施例中，首先利用CVD法將含有N型雜質(zhì)的硅膜17沉積到10nm～100nm的厚度，接著，將含有P型雜質(zhì)的硅膜18沉積到10nm～100nm的厚度，然后，將含有N型雜質(zhì)的硅膜17沉積到完全填滿槽部13為止。補(bǔ)充說(shuō)明一下，也可以是這樣的，含有N型雜質(zhì)的硅膜和含有P型雜質(zhì)的硅膜是按相反的順序沉積。在本實(shí)施例中，用多晶硅膜作為硅膜，并將它沉積成三層。也可以沉積成四層或四層以上。
接著，如圖12(d)所示，以抗氧化性膜11作阻止物(stopper)，進(jìn)行CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)研磨，使含有P型雜質(zhì)的硅膜18的一部分 出。之后，用與第二實(shí)施例一樣的陽(yáng)極化裝置將元件隔離區(qū)域3的一部分多孔化。這時(shí)，電極形成在未浸在溶液中的半導(dǎo)體襯底1表面的元件隔離區(qū)域3的一部分中。這時(shí)，通過(guò)在不使用鎢燈117的狀態(tài)下進(jìn)行陽(yáng)極化，僅選出含有P型雜質(zhì)的硅膜18并使它多孔化。這樣，該含有P型雜質(zhì)的硅膜18就成為多孔硅膜42，含有N型雜質(zhì)的硅膜17不多孔化，而作為硅膜41留下。
之后，如圖12(e)所示，通過(guò)進(jìn)行濕蝕刻，除去抗氧化性膜11、和襯墊絕緣膜10的一部分。
接著，通過(guò)向半導(dǎo)體襯底1的規(guī)定區(qū)域注入離子，形成光電二極管2和半導(dǎo)體元件的活性區(qū)域(未示)。接著，能通過(guò)按眾所周知的方法形成柵極絕緣膜、柵極布線、層間絕緣模、信號(hào)線及脈沖傳達(dá)線，制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)本實(shí)施例的固體攝像裝置，因?yàn)橛商畛湓诓鄄?3中的、一部分已多孔化的硅膜形成元件隔離區(qū)域3，所以硅襯底1和元件隔離區(qū)域3由同一種材料構(gòu)成。因此，能使在熱處理時(shí)的應(yīng)力減低，從而不易造成層錯(cuò)。其結(jié)果是，能夠防止由于層錯(cuò)而產(chǎn)生暗電流和白缺陷。因?yàn)樵綦x區(qū)域的一部分已多孔化，所以能設(shè)元件隔離區(qū)域的電容率較小。因此，也能夠提高攝像裝置的工作速度。
具體而言，在利用STI作為元件隔離區(qū)域的現(xiàn)有固體攝像裝置中，在每100萬(wàn)個(gè)像素中觀測(cè)到了約10000個(gè)白缺陷。與此相對(duì)，在形成硅膜和多孔硅膜作為元件隔離區(qū)域的本實(shí)施例的固體攝像裝置中，白缺陷數(shù)量小于等于500個(gè)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，設(shè)為在無(wú)入射光的情況下有大于等于10mV的輸出的像素算是白缺陷。
(第四實(shí)施例)下面，參照

本發(fā)明的第四實(shí)施例所涉及的固體攝像裝置及其制造方法。
圖13，示意地表示本實(shí)施例所涉及的攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)。如圖13所示，本實(shí)施例的攝像模塊81，由光學(xué)系統(tǒng)72安裝在本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置71上的傳感器模塊62、驅(qū)動(dòng)傳感器模塊62的驅(qū)動(dòng)電路63以及對(duì)從傳感器模塊62輸出的信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)字信號(hào)處理機(jī)(DSP)68構(gòu)成。攝像模塊81，根據(jù)必要性而連接顯示裝置78和記錄媒體79。這樣構(gòu)成有攝像系統(tǒng)82。
透過(guò)光學(xué)系統(tǒng)72入射到固體攝像裝置71中的光，被固體攝像裝置71作為電信號(hào)輸出，暫時(shí)儲(chǔ)存在DSP68的預(yù)處理部74中。因?yàn)閷?duì)于多個(gè)光電二極管排列為矩陣狀的固體攝像裝置71，預(yù)處理部74以一行光電二極管為單位讀出光電二極管的存儲(chǔ)電荷，所以該預(yù)處理部74具有數(shù)量與設(shè)置在固體攝像裝置71的一行中的光電二極管數(shù)量相等的存儲(chǔ)器。以一行為單位讀出的光電二極管的存儲(chǔ)電荷，最終被圖像處理電路75變更為彩色圖像，再在顯示處理電路76中被變更為用以在顯示裝置78中顯示的信號(hào)。設(shè)置有媒體控制電路77，能將圖像儲(chǔ)存在記錄媒體79中。
如上所述，本實(shí)施例的攝像機(jī)，因?yàn)榫哂须S機(jī)干擾和白缺陷很少的固體攝像裝置71，所以能使產(chǎn)生在攝像的圖像中的干擾大幅度減低，從而能夠進(jìn)行高清晰度的攝像。因?yàn)楹趤?lái)自攝像元件的信號(hào)中的干擾很少，所以能使為DSP68中的干擾降低(noise reduction)等信號(hào)處理所需要的負(fù)擔(dān)減低，能夠?qū)崿F(xiàn)高速地工作的攝像機(jī)。
補(bǔ)充說(shuō)明一下，在本實(shí)施例中，使用了第一實(shí)施例的攝像裝置作為本實(shí)施例的攝像裝置。即使使用本發(fā)明的其他實(shí)施例或變形例的攝像裝置，也能夠得到同樣的效果。
在各個(gè)實(shí)施例中所述的是，使用N型硅襯底的例子。即使使用P型硅襯底，也能夠得到同樣的效果。
-工業(yè)實(shí)用性-本發(fā)明的固體攝像裝置、其制造方法及使用它的攝像機(jī)，具有能夠防止因應(yīng)力而產(chǎn)生的電荷所導(dǎo)致的隨機(jī)干擾和白缺陷的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)感光度不會(huì)下降的高感光度固體攝像裝置、其制造方法及攝像機(jī)的效果，對(duì)在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置了具有多個(gè)像素的攝像區(qū)域的固體攝像裝置、其制造方法以及攝像機(jī)等很有用。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，包括形成在硅襯底上的攝像區(qū)域中的光電變換部，其特征在于包括形成在所述硅襯底的所述光電變換部周圍的至少一部分中、由熱膨脹系數(shù)超過(guò)氧化硅的熱膨脹系數(shù)且小于等于硅的熱膨脹系數(shù)的元件隔離材料構(gòu)成的元件隔離區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于所述元件隔離區(qū)域，由填充在形成在所述硅襯底的所述光電變換部周圍的至少一部分中的槽部即元件隔離槽中的所述元件隔離材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于還包括覆蓋所述元件隔離槽的底面和側(cè)壁的絕緣膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于在所述硅襯底的構(gòu)成所述元件隔離槽的底面和側(cè)壁的區(qū)域中，還包括將雜質(zhì)添加在該區(qū)域中而形成的雜質(zhì)添加半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于所述元件隔離材料為硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于還包括形成在所述攝像區(qū)域中的MOS型晶體管；所述硅層，含有導(dǎo)電型與所述MOS型晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域相反的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于所述硅層，由非晶硅、多晶硅或多孔硅構(gòu)成。
8.一種固體攝像裝置的制造方法，包括通過(guò)對(duì)硅襯底的一部分區(qū)域進(jìn)行蝕刻來(lái)形成元件隔離槽的工序，向所述元件隔離槽的底面和壁面注入雜質(zhì)的工序，以及形成覆蓋所述元件隔離槽的底面和側(cè)壁的絕緣膜的工序，其特征在于包括形成所述絕緣膜后，用硅層填充所述元件隔離槽的工序，和向所述硅層的規(guī)定區(qū)域注入雜質(zhì)的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于還包括將所述硅層多孔化的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于將所述硅層多孔化的工序，包括將電極安裝在所述硅層的一部分上的工序，和將所述硅層中的安裝了所述電極的區(qū)域之外的區(qū)域浸在溶液中后，通過(guò)所述電極使電流流過(guò)所述硅層的工序。
11.一種攝像機(jī)，其特征在于包括權(quán)利要求2到7中的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置。
全文摘要
固體攝像裝置，包括形成在硅襯底上的攝像區(qū)域中的多個(gè)光電變換部、和填充在形成在硅襯底的光電變換部周圍的至少一部分中的槽部即元件隔離槽中的填充層。填充層，由熱膨脹系數(shù)超過(guò)氧化硅的熱膨脹系數(shù)且小于等于硅的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)H04N5/367GK1842916SQ200580000820
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者森三佳, 上田大助 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社