[发明专利]固态成像装置和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置和电子装置，尤其涉及在保持良好的传输特性的同时能够减小暗电流的固态成像装置和电子装置。

背景技术

作为固态成像装置，已知的是以诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)等MOS图像传感器为代表的放大型固态成像装置。此外，还已知的是以CCD(电荷耦合器件)图像传感器为代表的电荷传输型固态成像装置。

这些固态成像装置已经广泛应用于数码照相机和数码摄像机等。近年来，作为安装在诸如配备有相机的移动电话和PDA(个人数字助理)等移动装置中的固态成像装置，从能量消耗的角度来看，常常使用具有低电源电压的CMOS图像传感器。

一般而言，固态成像装置通过包括作为传感器单元(光接收单元)的主要部分的光电二极管等的光接收元件从光接收表面接收入射光、将该光进行光电转换、通过检测电路检测产生的电荷、之后将该电荷放大、且依次输出经放大的电荷。

作为固态成像装置的构造示例，形成有传感器单元(光接收单元)，该传感器单元包括通过在第二导电型半导体层中离子注入第一导电型杂质而形成的电荷累积层(在下文中，被称作第一传感器区域)，且在该传感器单元中，作为第二导电型半导体层的p型杂质(p型阱)形成在n型硅基板(第一导电型半导体基板)上。通过接收光且将该光进行光电转换而获得的信号电荷累积在电荷累积层上。

已知的是，在固态成像装置中，光电二极管中的晶体缺陷或光电二极管与它的上层(即，绝缘膜)之间的界面的界面状态是暗电流的来源。作为用于防止由界面状态导致的暗电流的产生的方法，已知的是例如掩埋型光电二极管结构(buried type photodiode structure)和空穴累积二极管(Hole-Accumulation Diode，HAD)结构。

在HAD结构中，形成有第一导电型(例如，n型)半导体区域(在下文中，被称作n型半导体区域)，且具有高杂质浓度且用于减小暗电流的第二导电型(p型，与先前的示例相比)浅半导体区域(在下文中，被称作p型半导体区域)形成在n型半导体区域的表面(即，n型半导体区域与绝缘膜之间的界面)的附近。

具体地，在上述HAD结构中，通过将p型杂质注入到传感器单元的表面中来钉扎剩余电子(surplus electron)。基于HAD结构，可以减小白斑和暗电流。

在制造HAD结构的方法中，一般地，通过离子注入作为p型杂质的硼B或氟化硼(二溴化硼)BF2且施加退火处理(热处理)，在绝缘膜与用于构成光电二极管的n型半导体区域之间的界面附近形成p型半导体区域。

然而，在将HAD结构用于传感器单元(光电转换区域)的固态成像装置中，为了将信号电荷完全地传输到FD(浮动扩散部)，使n型信号电荷累积层成为如下部分的分布设计是必要的，其中在该部分处，具有HAD结构的半导体基板的表面侧上的信号电荷是浅累积的。原因在于，由于通过传输晶体管的栅极而在基板的表面上形成沟道(电荷传输路径)，所以如果信号电荷累积层形成在半导体基板的深位置(deep position)处，则传输效率下降。因此，期望尽可能在基板的最浅的部分处形成信号电荷累积层。

鉴于以上原因，还提出了一种在形成侧壁后在光电二极管上形成钉扎层(pinning layer)的方法。

然而，在累积层(其是栅极端的p型半导体区域)中，对于杂质分布设计来说重要的是需要考虑暗电流和传输特性的权衡。

在使用离子注入的情况下，由于注入能量，p型半导体区域的深度增加，且因此作为源极的n型半导体区域在深度方向上远离栅极，因而使传输特性退化。

在使传输特性优先的情况下，需要在n型半导体区域和p型半导体区域之间设置偏移(offset)。然而，由于需要在栅极形成之前进行n型半导体区域的离子注入，所以由于偏差的原因而导致偏移量的差异性增加，因而使传输特性的裕度减小。

发明内容

鉴于上述情况而提出了本发明。期望在保持良好的传输特性的同时减小暗电流。