[其他]掺杂剂均匀分布的固体摄像器及其制造方法

说明书

本发明一般地涉及固体摄像器。更具体地说，本发明涉及的固体摄像器包含一个所谓垂直溢漏型（V-OFD）的电荷耦合器件（CCD），其过剩电荷通过其衬底漏出。本发明还涉及含有一个V-OFD电荷耦合器件CCD的固体摄像器的生产方法。

以CCD为基础的固体摄像器近来已经发展起来并且已经投入使用。一般说来，以CCD为基础的固体摄像器在半导衬底上包含多个以行和列排列的光敏元件。每个固体摄像器都有多个垂直移位寄存器和多个水平移位寄存器。具有一个CCD结构的垂直移位寄存器被安置在各列光敏元件的一侧，其转移部件则分别对应于相邻的光敏元件，用以将电荷从光敏元件转移到水平移位寄存器。水平移位寄存器中的电荷，作为表示沿一水平线所接收到的光的强度，通过一输出电路输出。

在该类型的固体摄像器中，按所接收到的光的强度在各光敏元件中产生的少数载流子被转移到相应于垂直列的移位寄存器的对应转移部件。在各移位寄存器中，少数载流子朝水平移位寄存器顺序地转移到相邻的转移部件，结果，如上所述，像素图像信号按照各光敏元件的接收到的光强度序贯地通过各水平线水平移位寄存器的输出电路输出。

当光敏元件暴露在过强的光线时，就产生过剩载流子。载流子不受约束地由光敏元件传导到移位寄存器。结果在摄得的图像上产生“开花效应”（blooming）。为避免开花效应，就要有可能考虑出在各光敏元件的附近提供一个溢漏区的技术。然而，这样做，就会因漏区占用面积而使像素的高密度布局和小型化几乎难以实现。要解决上述问题，可以采用一种V-OFD型的固体摄像器。V-OFD型的固体摄像器无需在电路平面有溢漏区就可以使过剩流子漏入衬底或通过衬底漏出。

在所说提出的V-OFD型固体摄像器中，由于有井型层，就产生出从衬底主平面算起的预定深度处载流子的预定高度势垒。因此，沿垂直轴方向进入衬底的泄漏载流子可以加以限制或控制。但在强光加到光敏元件时，由于产生了大量的载流子，过剩的载流子就溢出下降到势垒电平，然后通过衬底流出。这种做法避免过剩载流子进入垂直移位寄存器。

但当这种V-OFD型固体摄像器是由切克劳斯基技术（此后称为“CZ法”）生长的n型硅单晶体得到的n型硅单晶衬底制得时，往往会产生一种固定的条状噪声图。此外，由于晶体位错等所造成的缺陷，也往往出现白点。

固定的条状噪声出现的原因，是由于为生长n型硅单晶体所需的n型掺杂杂质，例如磷，的非均匀分布引起的。这种浓度的不均匀度可达5%。这种非均匀度的浓度间距可长达60至400微米。这种条状的浓度非均匀度称为“条纹”是由晶体生长时固液界面周围的环境或条件波动所引起的。其主要因素被认为是，在晶体生长或固化期间，由于晶体生长率的波动，或由于温度变化或从熔体分凝出n型掺杂剂引起硅熔体里的对流，使得从容纳液态熔体的石英坩埚的内周缘抽出的硼（B）和氧（O）数量变化的结果。

在450℃或更高的温度下热处理后，Si衬底中的氧被激活得有如一个施主，之后由于Si衬底的热处理，它有抑制位错增加数量的效用;即它起“吸收”位错核的作用。

近来，还有一种方法，它与日本专利第二次（审查）公布（特许公报）昭和第58-50951号所公开的晶体生长技术的发展一起提出了在磁场中进行晶体生长。上述验明的日本专利第二次公布中所公开的改进CZ法，此后将称为“MCZ法”根据MCZ法，由于抑制了对流能使晶体在稳定的条件下生长，而且还能够稳定地和容易地控制从坩埚抽出的氧（O）或硼（B）的数量。

然而，即使在这个MCZ法中，出现在实际生长晶体的熔体里的n型掺杂剂的数量，也由于分凝的效应而不易保持在一固定的浓度。此外，熔体中n型掺杂剂的浓度，也会在晶体生长的始末间改变，这就使得在相应于开始生长晶体的顶部和相应于生长末了的晶体底部之间有一个n型杂质浓度梯度存在。

因此，本发明的一个主要目的是要提供一种固体摄像器，它能可靠地防止n型杂质的非均匀分布，并防止引起上述的缺陷。

本发明的另一个目的是要获得一种适用在固体摄像器的n型Si衬底，该衬底有所需的高电阻率，并且不会因为有晶体缺陷而诱发固定型式的噪声、低劣的图像质量或其它有缺陷的产品。