固态成像装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN1697192A
(43)申请公布日2005.11.16

(21)申请号CN200510009599.6

(22)申请日2005.02.24

(71)申请人松下电器产业株式会社
地址日本大阪府

(72)发明人长崎博记田中晶二

(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司

代理人王英

(51)Int.CI
H01L27/146
H04N5/335

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
固态成像装置

(57)摘要
在半导体衬底(10)的主表面中形成

光电二极管(20a、20b)。光电二极管(20a)
包括P

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1、一种固态成像装置，包括：

半导体衬底；

多个光电二极管，形成在该半导体衬底的主表面上，并产生和积累对应于入射光强
度的信号电荷；和

元件隔离部分，该元件隔离部分是通过用绝缘膜填充在所述半导体衬底的主表面中
形成的沟槽而形成的，用于分离相邻光电二极管，

其中所述光电二极管的底部位于到所述半导体衬底的主表面比所述元件隔离部分的
底部更深的位置。

2、根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述光电二极管的在半导体衬底深
度方向上的浓度分布峰值位于到所述半导体衬底的主表面比所述元件隔离部分的底
部更深的位置。

3、根据权利要求2所述的固态成像装置，其中所述光电二极管的侧面与所述元件
隔离部分的侧面接触。

4、根据权利要求2所述的固态成像装置，其中所述光电二极管与所述元件隔离部
分的底部接触。

5、根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述半导体衬底包括：

用于形成所述光电二极管的第一导电类型的半导体层，和

在所述第一导电类型的半导体层下面形成的第二导电类型的半导体层。

6、根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述半导体衬底包括：

用于形成所述光电二极管的第一导电类型的半导体层，和

在所述半导体层下面形成并具有比所述半导体层更大的杂质浓度的第一导电类型的
半导体层。

说明书

<p><u>发明背景</u></p>本发明涉及一种固态成像装置。更具体地说，本发明涉
及一种其中通过STI(浅沟槽隔离)法隔离元件的固态成像装置。

<u>背景技术的说明</u>

近年来，采用放大型MOS传感器的固态成像装置作为固态成像装置已经引起人们
的注意。这种固态成像装置利用晶体管放大在每个像素的光电二极管中检测的信号，
并且以具有高灵敏度为特征。此外，随着近来的像素小型化，在该固态成像装置中

使用通过STI法的元件隔离结构。STI法是如下方法：在半导体衬底的主表面中形
成沟槽，在这个沟槽中填充如氧化物膜等绝缘膜，然后使表面平滑，从而形成元件

隔离部分(elementisolatingportion)。在这种STI法中，沟槽的侧面可以相对于半导
体衬底的主表面形成锐角，因此元件隔离部分的宽度可以比通过LOCOS(硅的局部
氧化)法形成的元件隔离部分的宽度更窄。

下面将参照图8介绍常规固态成像装置的结构。图8是采用放大型MOS传感器的
固态成像装置的剖面图，其中通过STI法隔离元件。

图8中所示的固态成像装置包括半导体衬底10、光电二极管20a和20b以及高电
压晶体管70。半导体衬底10是用作用于形成固态成像装置的基座的衬底并由P型
半导体层构成。光电二极管20a形成在半导体衬底10的主表面中并产生信号电荷，
该信号电荷的电荷量对应于射到半导体衬底10的主表面上的入射光强度，并且积

累产生的信号电荷。光电二极管20a包括在半导体衬底10的表面附近形成的表面
层22a和在表面层22a下面形成的电荷积累部分23a。

表面层22a是P型杂质层，它的杂质浓度比半导体衬底10的浓度大。下面，这种
大的P型杂质浓度由P⁺型表示，表面层22a被称作“P⁺型
表面层22a”。P⁺型表面层22a是通过利用离子注入法在半导体衬底10
的主表面中引入P型杂质来形成的。电荷积累部分23a是N型杂质层，并与
P⁺型表面层22a形成PN结，因而电荷积累部分23a产生具有对应入射
光强的电荷量的信号电荷，并积累产生的信号电荷。电荷积累部分23a是通过离子
注入法向半导体衬底10的主表面引入N型杂质并热扩散引入的杂质而形成的。光
电二极管20b具有与光电二极管20a相同的结构，因此省略其说明。

高电压晶体管70包括源扩散层40a、漏扩散层40b、栅极绝缘膜50和栅电极60。
源扩散层40a和漏扩散层40b是通过利用离子注入法向半导体