[发明专利]固态成像装置及其制造方法、以及摄像机

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置、制造该装置的方法、以及包括该固态成像装 置的摄像机(camera)。

背景技术

已知在固态成像装置例如电荷耦合装置(CCD)图像传感器和互补金属 氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，在用作光敏接收器(photoreceiver) 的光电二极管(photodiode)中的晶体缺陷、以及光敏接收器与光敏接收器 上的绝缘膜之间的每个界面处的界面态起到暗电流(dark current)的源的作 用。为了抑制由于界面态而产生暗电流，有效地使用嵌入式(buried)光电 二极管结构。嵌入式光电二极管包括用于抑制暗电流的n型半导体区和浅p 型半导体区(空穴积累区)，p型半导体区具有高杂质浓度并设置在n型半导 体区的表面上，即设置在n型半导体区和绝缘膜之间的界面附近。制造嵌入 式光电二极管的方法通常包括注入用作p型杂质的B离子或BF₂离子；以及 进行退火以在构成光电二极管的n型半导体区和绝缘膜之间的界面附近形成 p型半导体区。

然而，在通过已知的离子注入形成嵌入式光电二极管的情况下，在高达 700℃或更高的温度下的热处理对于杂质的激活是必要的。因此，在400℃或 更低温度的低温工艺中，难以通过离子注入形成p型半导体区。此外，考虑 到杂质扩散的抑制，通过离子注入和高温下长时段的激活退火来形成p型半 导体区的方法是不期望的。

在CMOS图像传感器中，每个像素包括光电二极管和各种晶体管，诸 如读取晶体管(read transistor)、复位晶体管(reset transistor)、以及放大晶 体管(amplifying transistor)。用光电二极管光电转换的信号用晶体管处理。 每个像素覆盖有包括多个金属引线(lead)子层的布线层。布线层覆盖有滤 色器和芯片上透镜(on-chip lens)，滤色器确定入射在光电二极管上的光的 波长，芯片上透镜将光会聚在光电二极管上。

在CMOS图像传感器中，像素上的引线不利地阻挡光，从而降低灵敏 度。当从引线反射的光入射在相邻像素上时，造成色混(color mixture)等。 因此，日本未审专利申请公开No.2003-31785公开了一种背面照射固态成像 装置，其光电转换从包括光电二极管和各种晶体管的硅衬底的背面入射的 光，硅衬底具有通过抛光其背面而减小的厚度。如上所述，光电二极管包括 用于抑制暗电流的浅p型半导体区(空穴积累区)，该p型半导体区具有高 杂质浓度。在背面照射固态成像装置中，空穴积累区设置在衬底的正面和背 面的每个处。

然而，离子注入限制了具有高杂质浓度的浅p型半导体区的形成。因此， 为了抑制暗电流，在p型半导体区中的杂质浓度的进一步增加加深了p型半 导体区。深p型半导体区会降低转移栅极(transfer gate)的读取能力，因为 光电二极管的pn结远离转移栅极。

发明内容

考虑到上述问题，期望提供一种能够抑制由于至少界面态引起的暗电流 的固态成像装置、制造该装置的方法、以及包括该固态成像装置的摄像机。

根据本发明一实施例的固态成像装置包括：具有第一表面和第二表面的 衬底，光入射在该第二表面侧；设置在该第一表面侧的布线层；形成在该衬 底中且包括第一导电类型的第一区的光电检测器(photodetector)；设置在该 衬底的第一表面上且与该光电检测器相邻的转移栅极，该转移栅极传输在光 电检测器中积累的信号电荷；以及设置在该衬底的第一表面上且叠置在该光 电检测器上的至少一个控制栅极，该控制栅极控制该第一表面附近该光电检 测器的电势。

根据本发明一实施例的制造固态成像装置的方法，该固态成像装置包括 具有第一表面和第二表面的衬底，设置在该第一表面侧的布线层，光入射在 该第二表面侧，该方法包括步骤：在该衬底中形成包括第一导电类型的第一 区的光电检测器；形成在该衬底的第一表面上的区域处且与该光电检测器相 邻的转移栅极；以及形成在该衬底的第一表面上的区域处且叠置在该光电检 测器上的控制栅极。