[发明专利]固体摄像元件、固体摄像装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体摄像元件、固体摄像装置及其制造方法，特别涉及CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)固体摄像元件、CCD固体摄像装置及其制造方法。

背景技术

以往用在摄像机(video camera)等的固体摄像元件中，将光检测元件排列成矩阵状，且在光检测元件列之间具有用以读出在该光检测元件列所产生的信号电荷的垂直电荷耦合元件(垂直CCD：Charge Coupled Device)。

接着，表示上述以往的固体摄像元件的构造(例如参照专利文献1)。图1表示以往的固体摄像元件的单位像素的剖视图。光电二极管(PD，photo diode)由形成在形成于n型基板11上的p型井区域12内且具有作为电荷蓄积层的功能的n型光电转换区域13、以及形成在n型光电转换区域13上的p+型区域14所构成。

此外，n型CCD沟道(channel)区域16作为n型杂质添加区域而形成在p型井区域12内。在n型CCD沟道区域16与将信号电荷读出于该n型CCD沟道区域16一侧的光电二极管之间设有由p型杂质添加区域所形成的读出沟道。接着，在光电二极管产生的信号电荷在暂时蓄积于n型光电转换区域13之后，经由读出沟道而被读出。

另一方面，在n型CCD沟道区域16与其他光电二极管之间设有p+型元件分离区域15。利用该p+型元件分离区域15，以使光电二极管与n型CCD沟道区域16进行电分离，并且使n型CCD沟道区域16彼此也以不相互接触的方式分离。

在半导体基板的表面隔着Si氧化膜17而形成有以通过光电二极管间的方式沿水平方向延伸的传送电极18。另外，传送电极18中的、经由位于施加有读出信号的电极的下方的读出沟道，由光电二极管产生的信号电荷被读出到n型CCD沟道区域16。

形成有传送电极18的半导体基板的表面形成有金属遮蔽膜20。金属遮蔽膜20在各光电二极管上具有作为光透射部的金属遮蔽膜开口部24，该光透射部使作为受光部的p+型区域14所接受的光透射。

专利文献1：日本特开2000-101056号公报

发明内容

如上所述，在以往的固体摄像元件中，光电二极管(PD)、读出沟道、n型CCD沟道区域、p+型元件分离区域形成为平面，在受光部(光电二极管)的表面积相对于一像素的面积的比例增大时会有极限。因此，本发明的目的在于提供一种减少读出沟道的面积，且受光部(光电二极管)的表面积相对于一像素的面积的比例较大的CCD固体摄像元件。

本发明的第1技术方案提供一种固体摄像元件，其特征在于，包括：第1导电型半导体层；形成在第1导电型半导体层上的第1导电型柱状半导体层；形成在第1导电型柱状半导体层的上部，且电荷量根据受光的不同而变化的第2导电型光电转换区域；以及与第1导电型柱状半导体层的上端隔着规定间隔而形成在第2导电型光电转换区域的表面的第1导电型高浓度杂质区域，在第1导电型柱状半导体层的侧面隔着栅极(gate)绝缘膜而形成有传送电极，在传送电极的下方形成有第2导电型CCD沟道区域，在第2导电型光电转换区域与第2导电型CCD沟道区域所夹着的区域形成有读出沟道。

本发明的第2技术方案提供一种固体摄像装置，以行列状排列有固体摄像元件，其特征在于，包括：第1导电型半导体层；形成在第1导电型半导体层上的第1导电型柱状半导体层；形成在第1导电型柱状半导体层的上部，且电荷量根据受光的不同而变化的第2导电型光电转换区域；以及与第1导电型柱状半导体层的上端隔着规定间隔而形成在第2导电型光电转换区域的表面的第1导电型高浓度杂质区域，在第1导电型柱状半导体层的侧面隔着栅极绝缘膜而形成有传送电极，在传送电极的下方形成有第2导电型CCD沟道区域，在第2导电型光电转换区域与第2导电型CCD沟道区域所夹着的区域形成有读出沟道。

优选第2导电型CCD沟道区域至少由在相邻的上述第1导电型柱状半导体层列之间的各列间沿列方向延伸的第2导电型杂质区域所构成，且以使第2导电型CCD沟道区域不会相互接触的方式设置由第1导电型高浓度杂质构成的元件分离区域。

更优选的是，包括在第1导电型柱状半导体层的侧面隔着栅极绝缘膜而形成的传送电极的多个传送电极在相邻第1导电型柱状半导体层行之间的各行间沿行方向延伸，且以沿着第2导电型CCD沟道区域传送固体摄像元件所产生的信号电荷的方式分开规定间隔而排列。