[发明专利]固态成像装置及其制造方法、以及摄像机

说明书

本申请是申请号为200710128250.3、申请日为2007年2月25日和发明名称为“固态成像装置及其制造方法、以及摄像机”的发明专利申请的分案申请。

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。