光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法。示例性實(shí)施例為一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其具有光電轉(zhuǎn)換部和傳送部。傳送部傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷。光電轉(zhuǎn)換部包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域。通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷累積在第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域中。根據(jù)示例性實(shí)施例的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的結(jié)構(gòu)或者它們的制造方法，可在提高光電轉(zhuǎn)換部的靈敏性的同時(shí)提高電荷的傳送效率。
【專利說明】光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]日本專利公開N0.2005-167187(下文被稱為PTL1)公開了一種具有多個(gè)傳感器單元的成像設(shè)備。每個(gè)傳感器單元具有光電二極管，其包括累積講(accumulat1n well)以及深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域。累積阱在基板的深度方向上相對(duì)淺，并且在水平方向上相對(duì)寬。深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域大致位于累積阱的中心。深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域在深度方向上達(dá)到適當(dāng)深的位置，并且僅關(guān)于水平方向在相對(duì)窄的區(qū)域中形成。根據(jù)這樣的配置，可防止電荷的收集效率下降。
[0003]根據(jù)PTL1，在用于形成累積阱的離子注入的步驟中以及用于形成深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域的離子注入的步驟中，同一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)被注入同一區(qū)域。具體而言，在PTLl的圖4(D)中，公開了通過離子注入來形成深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域(PTL1的圖4的31)。通過此離子注入而注入的硼離子的分布在大約0.2微米的深度處具有峰值。在PTLl的圖5(c)中，公開了通過離子注入來形成累積阱(PTL1的圖5的4)。通過此離子注入而注入的硼離子的分布在大約0.2微米的深度處具有峰值。因此，同一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)被注入為使得濃度分布的峰值位于同一深度處。在這兩個(gè)離子注入步驟中使用的兩個(gè)掩模(PTL1的圖4的31a以及PTLl的圖5的4a)在相同區(qū)域中具有開口。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板、設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板中的包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部，以及被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部。第一半導(dǎo)體區(qū)域沿平行于半導(dǎo)體基板的表面的第一方向延伸。第一半導(dǎo)體區(qū)域包括如下這樣的部分，該部分具有比第一半導(dǎo)體區(qū)域的不同部分的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度。第二半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在該具有較低雜質(zhì)濃度的部分之下。第一半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度大于第二半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度。
[0005]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板、設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板中的包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部，被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部，設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域，以及第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)域。第一半導(dǎo)體區(qū)域包括第一部分和與第一部分不同的第二部分。第一部分、第二部分以及第四半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在相同深度處。第一部分、第四半導(dǎo)體區(qū)域以及第二部分沿與半導(dǎo)體基板的表面平行的第一方向按此順序布置。第二半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在第四半導(dǎo)體區(qū)域之下。第一半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度大于第二半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度。
[0006]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板、包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部，被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部，以及設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域。該方法包括使用具有第一開口的第一掩模將第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第一半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法包括使用具有第二開口的第二掩模將第一導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第二半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法包括使用具有第三開口的第三掩模將第二導(dǎo)電類型的第三雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第三半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法進(jìn)一步包括使用具有第四開口的第四掩模將第二導(dǎo)電類型的第四雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板的步驟。第一開口在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第二開口在該平面上的正交投影以及第四開口在該平面上的正交投影。第二開口在該平面上的正交投影以及第四開口在該平面上的正交投影至少部分地相互重疊。第三開口的形狀和第四開口的形狀彼此不同。第二雜質(zhì)被注入比第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域深的位置。第四雜質(zhì)被注入第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域中的至少一部分。
[0007]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板、包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部，以及被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部。該方法包括使用具有第一開口的第一掩模將第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第一半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法包括使用具有第二開口的第二掩模將第一導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第二半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。第一開口在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第二開口在該平面上的正交投影。第二雜質(zhì)的雜質(zhì)濃度分布的峰值位于比第一雜質(zhì)的雜質(zhì)濃度分布的峰值深的位置處。
[0008]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板、包括第一導(dǎo)電類型的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部，以及被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部。該方法包括使用具有第一開口的第一掩模將第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第一半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法包括使用具有第二開口的第二掩模將第一導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第二半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。第一掩模包括通過第一開口彼此分離的第一掩模部和第二掩模部。第一開口在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影圍繞(suiround)第一掩模部在該平面上的正交投影。第一掩模部在該平面上的正交投影以及第二開口在該平面上的正交投影至少部分地相互重疊。第二雜質(zhì)被注入比第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域深的位置。
[0009]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括半導(dǎo)體基板。該方法包括形成光電轉(zhuǎn)換部的步驟，該光電轉(zhuǎn)換部包括沿平行于半導(dǎo)體基板的表面的第一方向延伸的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域以及設(shè)置在比第一半導(dǎo)體區(qū)域深的位置處的第二半導(dǎo)體區(qū)域。第二半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度小于第一半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度。該方法包括形成設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域的步驟。該方法包括形成被配置用于傳送第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部的步驟。該方法進(jìn)一步包括減小區(qū)域的第一導(dǎo)電類型的濃度的步驟以及使得該區(qū)域?yàn)榈诙?dǎo)電類型的步驟中的任一個(gè)。該區(qū)域被定位在與第一半導(dǎo)體區(qū)域相同的深度處并且在第二半導(dǎo)體區(qū)域之上。
[0010]參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A到IC示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造中所使用的掩模的圖案。
[0012]圖2示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。
[0013]圖3A至3C示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造中所使用的掩模的圖案。
[0014]圖4示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。
[0015]圖5A至示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造中所使用的掩模的圖案。
[0016]圖6A至6C示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造中所使用的掩模的圖案。
[0017]圖7A至7C示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)以及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造中所使用的掩模的圖案。

【具體實(shí)施方式】
[0018]發(fā)明人公開了能夠提高電荷的傳送效率的技術(shù)。
[0019]在發(fā)明人已知的成像設(shè)備中，累積阱和深電荷收集擴(kuò)散區(qū)域相互重疊的重疊區(qū)域具有高雜質(zhì)濃度。出于此原因，重疊區(qū)域?qū)τ陔姾删哂械碗妱?shì)。因此當(dāng)傳送電荷時(shí)，在重疊區(qū)域中趨向于形成電勢(shì)凹部(potential pocket),并且一些電荷可能被剩余而沒有被傳送。如果一些電荷被剩余而沒有被傳送，則可傳送電荷的最大數(shù)量可能被限制。在另一情況中，如果一些電荷被剩余而沒有被傳送，則傳送電荷可能花費(fèi)長時(shí)間。也就是說，電荷傳送效率可能將降低。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其具有光電轉(zhuǎn)換部以及用于傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷的傳送部。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其具有多個(gè)像素(諸如CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器)。每個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換部以及用于傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷的傳送部。
[0021]光電轉(zhuǎn)換部包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和第一導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷被累積在第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域中。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，通過發(fā)明了第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的結(jié)構(gòu)或者它們的制造方法，可在提高光電轉(zhuǎn)換部的靈敏度的同時(shí)提高電荷的傳送效率。
[0022]下文將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在下文的示例性實(shí)施例中，信號(hào)電荷為電子。因此，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。在一些示例性實(shí)施例中，信號(hào)電荷可能是空穴。當(dāng)信號(hào)電荷為空穴時(shí)，第一導(dǎo)電類型為P型，而第二導(dǎo)電類型為N型。
[0023]在此說明書中，第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)是第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中包含的主要雜質(zhì)。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型是N型時(shí)，第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)是施主，諸如磷或砷。第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)是第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中包含的主要雜質(zhì)。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型是P型時(shí)，第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)是受主，諸如硼。
[0024]在此說明書中，當(dāng)關(guān)于距半導(dǎo)體基板的表面的沿垂直于該表面的方向的距離提及兩個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域之間的位置關(guān)系時(shí)，使用術(shù)語“深”或“淺”。當(dāng)暗指兩個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影相互重疊時(shí)，使用術(shù)語“之上”或“之下”。也就是說，“第一半導(dǎo)體區(qū)域位于第二半導(dǎo)體區(qū)域之上”指的是第一半導(dǎo)體區(qū)域位于比第二半導(dǎo)體區(qū)域淺的位置處，并且第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域的在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影相互重疊。更接近于半導(dǎo)體基板的光入射到其上的表面的位置將被稱為“淺”或者“之上”。光入射到其上的半導(dǎo)體基板的表面是在設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部的位置處的半導(dǎo)體基板與設(shè)置在其上的絕緣體之間的界面。
[0025]第一示例性實(shí)施例
[0026]將描述第一示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。圖1A示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。光電轉(zhuǎn)換設(shè)備具有半導(dǎo)體基板101。半導(dǎo)體基板101是例如N型硅基板。半導(dǎo)體基板101通過外延生長來形成。用于形成光電轉(zhuǎn)換部、晶體管等的半導(dǎo)體區(qū)域在半導(dǎo)體基板101中形成。在半導(dǎo)體基板101的部分1la中沒有形成半導(dǎo)體區(qū)域。
[0027]在半導(dǎo)體基板101中，設(shè)置阱區(qū)域102、元件隔離部103、浮置擴(kuò)散部(下文被稱為FD部)104、表面區(qū)域106、第一和第二累積區(qū)域107和108、以及P型半導(dǎo)體區(qū)域150。
[0028]阱區(qū)域102是P型半導(dǎo)體區(qū)域。元件隔離部103由絕緣體形成。例如，元件隔離部103是淺溝槽隔離(STI)部。FD部104是N型半導(dǎo)體區(qū)域。FD部104形成放大部(未示出)的輸入節(jié)點(diǎn)。傳送柵極電極105設(shè)置在半導(dǎo)體基板101上且在它們之間具有絕緣膜(未不出)。傳送柵極電極105例如由多晶娃形成。傳送柵極電極105將光電轉(zhuǎn)換部的電荷傳送到FD部104。也就是說，傳送柵極電極105形成傳送部。作為FD部104的替代，可設(shè)置(XD的溝道部或者溢漏(overflow drain)。傳送部可傳送電荷以便排出電荷。
[0029]光電轉(zhuǎn)換部是例如光電二極管。具體而言，在此示例性實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換部包括第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108。第一和第二累積區(qū)域107和108兩者都是N型半導(dǎo)體區(qū)域。第一和第二累積區(qū)域107和108與P型半導(dǎo)體區(qū)域(諸如阱區(qū)域102)形成PN結(jié)。通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷由于與阱區(qū)域102形成的PN結(jié)的耗盡層中的電場(chǎng)而漂移至第一和第二累積區(qū)域107和108。
[0030]傳送部傳送第一和第二累積區(qū)域107和108中的任一個(gè)中累積的電荷。傳送部可傳送電荷以使得第一和第二累積區(qū)域107和108全體可被耗盡。也就是說，傳送部可實(shí)行完全耗盡傳送。
[0031]表面區(qū)域106被設(shè)置在第一累積區(qū)域107之上。表面區(qū)域106是P型半導(dǎo)體區(qū)域。表面區(qū)域106防止在半導(dǎo)體基板的表面SR上產(chǎn)生的暗電流進(jìn)入第一累積區(qū)域107。第一累積區(qū)域107的一部分可與表面區(qū)域106設(shè)置在同一深度處。例如，在此示例性實(shí)施例中，為了提高傳送效率，第一累積區(qū)域107延伸至在傳送柵極電極105之下的位置。第一累積區(qū)域107的設(shè)置在傳送柵極電極105之下的部分與表面區(qū)域106設(shè)置在同一深度處。表面區(qū)域106可被省略，并且第一累積區(qū)域107可延伸至半導(dǎo)體基板的表面SR。
[0032]P型半導(dǎo)體區(qū)域150設(shè)置在表面區(qū)域106的一部分之下。P型半導(dǎo)體區(qū)域150的雜質(zhì)濃度可基本與阱區(qū)域102的雜質(zhì)濃度相同。由于來自表面區(qū)域106的雜質(zhì)的擴(kuò)散，P型半導(dǎo)體區(qū)域150的雜質(zhì)濃度可以是表面區(qū)域106的雜質(zhì)濃度與阱區(qū)域102的雜質(zhì)濃度之間的中間值。
[0033]第一累積區(qū)域107包括第一部分和第二部分。在圖1A中，附圖標(biāo)記107指示的兩個(gè)區(qū)域中的左手側(cè)區(qū)域示意性地示出第一部分的截面，并且右手側(cè)區(qū)域示意性地示出第二部分的截面。如圖1A所示，第一累積區(qū)域107的第一部分、P型半導(dǎo)體區(qū)域150以及第一累積區(qū)域107的第二部分沿平行于半導(dǎo)體基板101的表面SR的第一方向布置。
[0034]第二累積區(qū)域108設(shè)置在P型半導(dǎo)體區(qū)域150之下。第二累積區(qū)域108的至少一部分被設(shè)置在比第一累積區(qū)域107深的位置處。第二累積區(qū)域108全體可設(shè)置在比第一累積區(qū)域107深的位置處。
[0035]在此示例性實(shí)施例中，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108是彼此連續(xù)的N型半導(dǎo)體區(qū)域。但是，P型半導(dǎo)體區(qū)域可被置于第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間。當(dāng)?shù)谝焕鄯e區(qū)域107和第二累積區(qū)域108全體被耗盡時(shí)，第一和第二累積區(qū)域107和108之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域可被耗盡。由于這樣的配置，第一和第二累積區(qū)域107和108相互電連接。
[0036]在圖1A中，第一累積區(qū)域107的沿第一方向的長度由箭頭LI示出。第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度由箭頭L2示出。第一累積區(qū)域107的沿第一方向的長度LI大于第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度L2。
[0037]在圖1A所示的截面中，第一累積區(qū)域107的第一部分和第二部分被分離。但是，實(shí)際上，第一累積區(qū)域107在紙平面的遠(yuǎn)側(cè)或近側(cè)是連續(xù)的。
[0038]根據(jù)這樣的配置，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108相互重疊的重疊區(qū)域可被減小。作為替代，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108根本沒有重疊。即，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。結(jié)果，可提高傳送效率。
[0039]當(dāng)?shù)谝焕鄯e區(qū)域107的一部分被設(shè)置在第二累積區(qū)域108之上時(shí)，來自下方的耗盡層幾乎不到達(dá)該部分。因此，通過P型半導(dǎo)體區(qū)域150被設(shè)置在第二累積區(qū)域108之上這一事實(shí)，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108可容易地耗盡。換句話說，第一和第二累積區(qū)域107和108全體可在較低的電壓被耗盡。因此，電荷可在較低的電壓被傳送。
[0040]第一累積區(qū)域107的沿第一方向的長度LI大于第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度L2。S卩，比第一累積區(qū)域107窄的第二累積區(qū)域108在基板的深度方向上延伸。出于此原因，可在維持傳送效率的同時(shí)提高飽和電荷量和靈敏度。
[0041]接下來，將描述此示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法以及其中使用的掩模。第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108均通過如下方法形成，該方法包括將N型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板的步驟。通過在這兩個(gè)離子注入操作中使用不同的掩模，在這兩個(gè)離子注入操作兩者中被注入雜質(zhì)的區(qū)域(即第一和第二累積區(qū)域107和108之間的重疊區(qū)域)可被減小。
[0042]圖1B和IC示意性地示出各離子注入過程中使用的掩模的圖案。圖1B和IC示出在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的掩模的圖案的正交投影。當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模時(shí)，通常，在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的掩模的圖案的正交投影等同于在顯示器或紙上顯示的CAD繪圖。當(dāng)然，CAD繪圖是一種設(shè)計(jì)繪圖，因此在實(shí)際掩模圖案與CAD繪圖之間可存在制造誤差。
[0043]用于形成第一累積區(qū)域107的第一掩模在圖1B中示意性地示出。在圖1B中，傳送柵極電極105的位置由虛線示出。沿圖1B的線IA-1A取得的截面對(duì)應(yīng)于在圖1A中示意性示出的截面。
[0044]第一掩模具有開口 201。第一掩模包括第一掩模部210和第二掩模部211。在用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中，通過開口 201將雜質(zhì)注入半導(dǎo)體基板中。雜質(zhì)沒有被注入在其中設(shè)置第一掩模部210或第二掩模部211的區(qū)域中。因此，第一累積區(qū)域107在對(duì)應(yīng)于開口 201的位置處形成。也就是說，圖1B的開口 201示出第一累積區(qū)域107的平面布局。但是，由于離子注入的傾角、在半導(dǎo)體基板中的散播等，第一累積區(qū)域107在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影不必須與開口 201在該平面上的正交投影精確一致(coincide)。
[0045]傳送柵極電極105可在形成第一累積區(qū)域107之前被形成。在此情況中，用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入在傳送柵極電極105的至少一部分從開口 201露出的情況下被執(zhí)行。
[0046]用于形成第二累積區(qū)域108的第二掩模在圖1C中示意性地示出。在圖1C中，傳送柵極電極105的位置由虛線示出。沿圖1C的線IA-1A取得的截面對(duì)應(yīng)于在圖1A中示意性示出的截面。
[0047]第二掩模具有開口 202。第二掩模包括掩模部212。在用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，通過開口 202將雜質(zhì)注入半導(dǎo)體基板中。雜質(zhì)沒有被注入在其中設(shè)置掩模部212的區(qū)域中。因此，第二累積區(qū)域108在對(duì)應(yīng)于開口 202的位置處形成。也就是說，圖1C的開口 202示出第二累積區(qū)域108的平面布局。但是，由于離子注入的傾角、在半導(dǎo)體基板中的散播(scattering)等，第二累積區(qū)域108在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影不必須與開口 202在該平面上的正交投影精確一致。
[0048]在用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，雜質(zhì)被注入比通過用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入而被注入雜質(zhì)的區(qū)域更深的位置中。通常，通過以更高能量實(shí)行離子注入，雜質(zhì)可被注入更深的位置。因此，在此示例性實(shí)施例中，用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入的能量高于用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入的能量。但是，雜質(zhì)的穿透深度可根據(jù)離子的價(jià)態(tài)和離子種類而改變。
[0049]由于溝道效應(yīng)等，通過離子注入被注入雜質(zhì)的區(qū)域可能寬。在這樣的情況中，通過離子注入被注入雜質(zhì)的區(qū)域可被定義為例如在雜質(zhì)濃度分布的峰值處的雜質(zhì)濃度的半值寬度的區(qū)域。作為替代，通過離子注入被注入雜質(zhì)的區(qū)域可被定義為如下這樣的區(qū)域，該區(qū)域至少具有比在雜質(zhì)濃度分布的峰值處的雜質(zhì)濃度低一個(gè)量級(jí)的雜質(zhì)濃度。
[0050]這里，在圖1C中，第一掩模的開口 201的外緣由實(shí)線220示出。如圖1C所示，第二掩模的開口 202在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影被第一掩模的開口201的外緣圍繞(suiround)。也就是說，第一掩模的開口 201的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍(encompass)第二掩模的開口 202的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影。
[0051]由于第一掩模的開口和第二掩模的開口具有這樣的關(guān)系，可使得第一累積區(qū)域107的沿第一方向的長度LI大于第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度L2。
[0052]當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模圖案時(shí)，可通過將兩個(gè)掩模的設(shè)計(jì)繪圖疊置在CAD繪圖上來確認(rèn)兩個(gè)掩模之間的位置關(guān)系。
[0053]在此示例性實(shí)施例的一個(gè)方面中，通過用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值位于比通過用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值深的位置處。當(dāng)通過用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入形成多個(gè)峰值時(shí)，所有它們都位于比通過用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值深的位置處。
[0054]根據(jù)這樣的配置，可減小第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的重疊區(qū)域。作為替代，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108根本不重疊。也就是說，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高的N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。作為結(jié)果，可提高傳送效率。
[0055]將描述此實(shí)施例的另一方面。圖1B中所不的第一掩模包括通過開口 201相互分離的第一掩模部210和第二掩模部211。在第一掩模中，開口 201被形成為使得圍繞第一掩模部210。雜質(zhì)未被注入在第一掩模的第一掩模部210之下的區(qū)域。出于此原因，該區(qū)域的N型雜質(zhì)濃度幾乎不高于在形成第一累積區(qū)域107之前的N型雜質(zhì)濃度。
[0056]這里，第一掩模部210的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影與圖1C中所示的第二掩模的開口 202在該平面上的正交投影相互一致。也就是說，第一累積區(qū)域107可形成為使得在用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中被注入N型雜質(zhì)的區(qū)域(對(duì)應(yīng)于開口 202的區(qū)域)的雜質(zhì)濃度幾乎不增加。
[0057]根據(jù)這樣的配置，可減小第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的重疊區(qū)域。作為替代，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108根本不重疊。也就是說，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高的N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。作為結(jié)果，可提高傳送效率。
[0058]在此示例性實(shí)施例中，第一掩模部210的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影與第二掩模的開口 202的該平面上的正交投影相互一致。但是，只要第一掩模部210的正交投影與第二掩模的開口 202的正交投影至少部分重疊，就可獲得上述提高傳送效率的有利效果。
[0059]接下來，將描述使用圖1B和IC所示的掩模的制造方法的變型。在一些變型中，在用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入和用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，雜質(zhì)可被注入相同深度。
[0060]圖2示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。第二累積區(qū)域108包括第一部分108a和第二部分108b。不同部分與圖1A中的那些相同。第一部分108a和第二部分108b通過使用圖1C所示的掩模實(shí)行能量不同的兩個(gè)離子注入操作形成。
[0061]如圖2所示，第二累積區(qū)域108的第一部分108a被設(shè)置在與第一累積區(qū)域107相同的深度處。具體而言，用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值和用于形成第二累積區(qū)域108的第一部分108a的離子注入中形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值位于相同深度Pl處。用于形成第二累積區(qū)域108的第二部分108b的離子注入中形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值位于深度P2處。第二部分108b在比第一累積區(qū)域107深的位置處形成。
[0062]還在這樣的配置中，通過以下事實(shí)可獲得提高傳送效率的有利效果:第一掩模的第一掩模部210的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影與第二掩模的開口202的在該平面上的正交投影相互一致或者部分重疊。
[0063]通過在實(shí)行用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入之前在第一掩模部210的區(qū)域中形成P型半導(dǎo)體區(qū)域(諸如阱區(qū)域)102，P型半導(dǎo)體區(qū)域150可與形成第一累積區(qū)域107同時(shí)被形成。
[0064]S卩，通過使用圖1B中所示的第一掩模實(shí)行離子注入，在第一方向上布置的第一累積區(qū)域107的第一部分、P型半導(dǎo)體區(qū)域150、和第一累積區(qū)域107的第二部分可被容易地形成。
[0065]根據(jù)這樣的配置，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108可被容易地耗盡。也就是說，第一和第二累積區(qū)域107和108全體可在較低電壓被耗盡。因此，電荷可在較低電壓被傳送。
[0066]在此示例性實(shí)施例中，通過使用具有形狀與第二掩模的開口 202不同的開口的第三掩模進(jìn)行離子注入來形成表面區(qū)域106。第三掩模的圖案可以是例如圖1B或者圖3B所示的圖案。當(dāng)?shù)诙谀５拈_口 202和第三掩模的開口彼此相似但是沒有彼此全等時(shí)，則他們的形狀不同。通常在本說明書中，彼此相似但是沒有彼此全等的兩個(gè)物體被稱為形狀不同。表面區(qū)域106可使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來形成。
[0067]在形成表面區(qū)域106之前，可形成傳送柵極電極105。在此情況中，在傳送柵極電極105的至少一部分從第三掩模的開口露出的情況下，實(shí)行用于形成表面區(qū)域106的離子注入。
[0068]在此示例性實(shí)施例中，N型雜質(zhì)為施主(諸如磷或砷)。在用于形成第一累積區(qū)域的離子注入以及用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，可使用相同類型的雜質(zhì)。作為替代，在它們中可使用不同類型的雜質(zhì)。例如，可使用砷來形成第一累積區(qū)域107，并且可使用磷來形成第二累積區(qū)域108。
[0069]在此示例性實(shí)施例中，P型雜質(zhì)是受主(諸如硼)。在用于形成表面區(qū)域106的離子注入中使用硼。
[0070]此示例性實(shí)施例的掩模由光致抗蝕劑形成。在此情況中，使用光刻法來對(duì)掩模進(jìn)行構(gòu)圖。作為替代，掩?？梢允怯裳趸锬せ蛘叩锬ば纬傻挠惭谀?。在此情況中，掩模通過蝕刻被構(gòu)圖。
[0071]將描述此示例性實(shí)施例的變型。從第二累積區(qū)域108的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第一距離。從第一累積區(qū)域107的在該平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第二距離。這里，在此示例性實(shí)施例的變型中，第一距離可小于第二距離。根據(jù)這樣的配置，第二累積區(qū)域108被設(shè)置在傳送柵極電極105附近，因此可進(jìn)一步提聞傳送效率。
[0072]第二示例性實(shí)施例
[0073]將描述另一示例性實(shí)施例。此示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同之處在于第一累積區(qū)域的結(jié)構(gòu)及其制造方法。因此，將僅描述與第一示例性實(shí)施例的不同之處，并且與第一不例性實(shí)施例相同的部分的描述將被省略。
[0074]圖3A示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。使用相同的附圖標(biāo)記來指示與圖1A中的那些部分相同的部分。這里，將省略詳細(xì)描述。
[0075]在此示例性實(shí)施例中，第一累積區(qū)域包括第一部分109和與第一部分109不同的第二部分107。第一部分109和第二部分107在沿半導(dǎo)體基板的表面SR的方向上布置。第一部分109的雜質(zhì)濃度低于第二部分107的雜質(zhì)濃度。第二部分107與第一示例性實(shí)施例的第一累積區(qū)域107相同。
[0076]在此示例性實(shí)施例中，第二累積區(qū)域108被設(shè)置在第一累積區(qū)域的第一部分109之下。換句話說，第一累積區(qū)域的設(shè)置在第二累積區(qū)域108之上的部分(第一部分109)具有比第一累積區(qū)域的不同部分(第二部分107)的雜質(zhì)濃度低的雜質(zhì)濃度。
[0077]根據(jù)這樣的配置，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。作為結(jié)果，可提高傳送效率。
[0078]在此示例性實(shí)施例中，第一累積區(qū)域的第二部分107和第二累積區(qū)域108是相互連續(xù)的N型半導(dǎo)體區(qū)域。但是，P型半導(dǎo)體區(qū)域可被置于第一累積區(qū)域的第二部分107和第二累積區(qū)域108之間。當(dāng)?shù)谝焕鄯e區(qū)域和第二累積區(qū)域全體被耗盡時(shí)，設(shè)置在第二部分107和第二累積區(qū)域108之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域可被耗盡。由于這樣的配置，第一累積區(qū)域和第二累積區(qū)域108相互電連接。
[0079]第一累積區(qū)域的沿第一方向的長度LI大于第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度L2。即，比第一累積區(qū)域窄的第二累積區(qū)域108在基板的深度方向上延伸。出于此原因，可在維持傳送效率的同時(shí)提高飽和電荷量和靈敏度。
[0080]接下來，將描述此示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法以及其中使用的掩模。第一累積區(qū)域和第二累積區(qū)域108均通過如下方法形成，該方法包括將N型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板的步驟。通過將P型雜質(zhì)離子注入第一累積區(qū)域的第一部分109這一事實(shí)，調(diào)整雜質(zhì)濃度。
[0081]圖3B和3C示意性地示出各離子注入過程中使用的掩模的圖案。圖3B和3C示出在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的掩模的圖案的正交投影。當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模時(shí)，通常，在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的掩模的圖案的正交投影等同于在顯示器或紙上顯示的CAD繪圖。當(dāng)然，CAD繪圖是一種設(shè)計(jì)繪圖，因此在實(shí)際掩模圖案與CAD繪圖之間可存在制造誤差。
[0082]用于形成第一累積區(qū)域的第一掩模在圖3B中示意性地示出。在圖3B中，傳送柵極電極105的位置由虛線示出。沿圖3B的線IIIA-1IIA的截面對(duì)應(yīng)于在圖3A中示意性示出的截面。
[0083]第一掩模具有開口 201。第一掩模包括掩模部213。在用于形成第一累積區(qū)域的離子注入中，通過開口 201將雜質(zhì)注入半導(dǎo)體基板中。雜質(zhì)沒有被注入在其中設(shè)置掩模部213的區(qū)域中。因此，第一累積區(qū)域在對(duì)應(yīng)于開口 201的位置處形成。也就是說，圖3B的開口 201示出第一累積區(qū)域的平面布局。但是，由于離子注入的傾角、在半導(dǎo)體基板中的散播等，第一累積區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影不必須與開口 201在該平面上的正交投影精確一致。
[0084]傳送柵極電極105可在形成第一累積區(qū)域之前被形成。在此情況中，用于形成第一累積區(qū)域的離子注入在傳送柵極電極105的至少一部分從開口 201露出的情況下被執(zhí)行。
[0085]用于形成第二累積區(qū)域108的第二掩模在圖3C中示意性地示出。在圖3C中，傳送柵極電極105的位置由虛線示出。沿圖3C的線IIIA-1IIA取得的截面對(duì)應(yīng)于在圖3A中示意性示出的截面。
[0086]第二掩模具有開口 202。第二掩模包括掩模部212。在用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，通過開口 202將雜質(zhì)注入半導(dǎo)體基板中。雜質(zhì)沒有被注入在其中設(shè)置掩模部212的區(qū)域中。因此，第二累積區(qū)域108在對(duì)應(yīng)于開口 202的位置處形成。也就是說，圖3C的開口 202示出第二累積區(qū)域108的平面布局。但是，由于離子注入的傾角、在半導(dǎo)體基板中的散播等，第二累積區(qū)域108在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影不必須與開口 202在該平面上的正交投影精確一致。
[0087]在用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，雜質(zhì)被注入比通過用于形成第一累積區(qū)域的離子注入而被注入雜質(zhì)的區(qū)域更深的位置。通常，通過以更高能量實(shí)行離子注入，雜質(zhì)可被注入更深的位置。因此，在此示例性實(shí)施例中，用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入的能量高于用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入的能量。但是，即使能量相同，穿透深度仍可根據(jù)離子的價(jià)態(tài)和離子種類而改變。
[0088]這里，在圖3C中，第一掩模的開口 201的外緣由實(shí)線220示出。如圖3C所示，第二掩模的開口 202在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影被第一掩模的開口201的外緣圍繞。也就是說，第一掩模的開口 201的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍第二掩模的開口 202的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影。
[0089]由于第一掩模的開口和第二掩模的開口具有這樣的關(guān)系，可使得第一累積區(qū)域的沿第一方向的長度LI大于第二累積區(qū)域108的沿第一方向的長度L2。
[0090]當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模圖案時(shí)，可通過將兩個(gè)掩模的設(shè)計(jì)繪圖疊置在CAD繪圖上來確認(rèn)兩個(gè)掩模之間的位置關(guān)系。
[0091]在此示例性實(shí)施例中，通過使用具有形狀與第二掩模不同的開口的第三掩模進(jìn)行離子注入來形成表面區(qū)域106。表面區(qū)域106可使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)來形成。
[0092]在形成表面區(qū)域106之前，可形成傳送柵極電極105。在此情況中，在傳送柵極電極105的至少一部分從第三掩模的開口露出的情況下，實(shí)行用于形成表面區(qū)域106的離子注入。
[0093]圖3C示意性地示出第四掩模的圖案。使用第四掩模，P型雜質(zhì)被離子注入第一累積區(qū)域的第一部分109中。第四掩模具有開口 202。第四掩模包括掩模部212。在P型雜質(zhì)的離子注入中，通過開口 202將雜質(zhì)注入半導(dǎo)體基板中。雜質(zhì)沒有被注入在其中設(shè)置掩模部212的區(qū)域中。因此，第一累積區(qū)域的第一部分109在對(duì)應(yīng)于開口 202的位置處形成。也就是說，圖3C的開口 202示出第一累積區(qū)域的第一部分109的平面布局。但是，由于離子注入的傾角、在半導(dǎo)體基板中的散播等，第一累積區(qū)域的第一部分109在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影不必須與開口 202在該平面上的正交投影精確一致。
[0094]在使用第四掩模的離子注入中，P型雜質(zhì)被注入比第二累積區(qū)域108淺的位置。通常，通過以較低能量實(shí)行離子注入，雜質(zhì)可被注入較淺的位置。因此，在此示例性實(shí)施例中，使用第四掩模的離子注入的能量低于用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入的能量。但是，雜質(zhì)的穿透深度可根據(jù)離子的價(jià)態(tài)和離子種類而改變。
[0095]在圖3C中，第一掩模的開口 201的外緣由實(shí)線220示出。如圖3C所示，第四掩模的開口 202在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影被第一掩模的開口 201的外緣圍繞。也就是說，第一掩模的開口 201的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍第四掩模的開口 202的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影。
[0096]在此示例性實(shí)施例中，公共掩模被用作第二掩模和第四掩模。也就是說，第二掩模的開口 202的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影和第四掩模的開口 202的在該平面上的正交投影彼此一致。第二掩模的開口的正交投影和第四掩模的開口的正交投影僅需至少部分重疊。在此情況中，第二掩模和第四掩?？煞謩e形成。
[0097]第一掩模的開口和第四掩模的開口具有這樣的關(guān)系。因此，通過使用第四掩模的離子注入，P型雜質(zhì)被注入第一累積區(qū)域的設(shè)置在第二累積區(qū)域108之上的一部分。被注入P型雜質(zhì)的部分具有低的N型雜質(zhì)濃度。因此，可形成具有比第二部分107低的雜質(zhì)濃度的第一部分109。
[0098]根據(jù)這樣的配置，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。結(jié)果，可提高傳送效率。
[0099]特別地，第一累積區(qū)域的設(shè)置在第二累積區(qū)域之上的一部分趨向于具有高雜質(zhì)濃度。因此，P型雜質(zhì)被離子注入該部分，因此提高傳送效率的有利效果高。
[0100]在此示例性實(shí)施例中，在圖1B中所示的掩模可在用于形成第一累積區(qū)域的離子注入中使用。在此情況中，第一掩模包括開口 201，以及通過開口 201被分離的第一掩模部210和第二掩模部211。第一掩模部210的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影和第二掩模的開口 202的該平面上的正交投影一致或者至少部分重疊。
[0101]根據(jù)這樣的配置，可減小第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的重疊區(qū)域。作為替代，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108根本不重疊。也就是說，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高的N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因此，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。作為結(jié)果，可進(jìn)一步提高傳送效率。
[0102]在用于形成第一累積區(qū)域的離子注入和用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，N型雜質(zhì)可被注入同一區(qū)域中。在此情況下，由于通過使用第四掩模進(jìn)行離子注入來將P型雜質(zhì)注入該區(qū)域這一事實(shí)，提高傳送效率的有利效果變得更加顯著。
[0103]通過此示例性實(shí)施例的制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備可具有P型半導(dǎo)體區(qū)域150，而不是第一累積區(qū)域的第一部分109。通過增加使用第四掩模的離子注入的劑量，形成P型半導(dǎo)體區(qū)域150。在此情況中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備可具有圖1A所示的結(jié)構(gòu)。
[0104]在此示例性實(shí)施例中，N型雜質(zhì)為施主(諸如磷或砷)。在用于形成第一累積區(qū)域的離子注入以及用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中，可使用相同類型的雜質(zhì)。作為替代，在它們中可使用不同類型的雜質(zhì)。例如，可使用砷來形成第一累積區(qū)域107，并且可使用磷來形成第二累積區(qū)域108。
[0105]在此示例性實(shí)施例中，P型雜質(zhì)是受主(諸如硼)。在用于形成表面區(qū)域106的離子注入中使用硼。在使用第四掩模的離子注入中使用硼。
[0106]此示例性實(shí)施例的掩模由光致抗蝕劑形成。在此情況中，使用光刻法來對(duì)掩模進(jìn)行構(gòu)圖。作為替代，掩模可以是由氧化物膜或者氮化物膜形成的硬掩模。在此情況中，掩模通過蝕刻被構(gòu)圖。
[0107]將描述此示例性實(shí)施例的變型。從第二累積區(qū)域108的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第一距離。從第一累積區(qū)域107的在該平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第二距離。這里，在此示例性實(shí)施例的變型中，第一距離可小于第二距離。根據(jù)這樣的配置，第二累積區(qū)域108被設(shè)置在傳送柵極電極105附近，因此可進(jìn)一步提聞傳送效率。
[0108]第三示例性實(shí)施例
[0109]將描述另一示例性實(shí)施例。此示例性實(shí)施例與第二示例性實(shí)施例的不同之處在于不實(shí)行使用第四掩模的P型雜質(zhì)的離子注入。因此，將僅描述與第二示例性實(shí)施例的不同之處，并且與第二示例性實(shí)施例相同的部分的描述將被省略。
[0110]圖4示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。在圖4中，使用相同的附圖標(biāo)記來指示與圖1A、圖2或圖3A中的那些部分相同的部分。如圖4所示，第一示例性實(shí)施例的P型半導(dǎo)體區(qū)域150未被設(shè)置。不同于第二示例性實(shí)施例，第一累積區(qū)域107不包含具有低雜質(zhì)濃度的第一部分109。也就是說，第一累積區(qū)域107具有如下這樣的雜質(zhì)濃度分布，除了 PN結(jié)附近之外，該雜質(zhì)濃度分布沿平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的第一方向基本均勻。
[0111]此示例性實(shí)施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法與第一示例性實(shí)施例的制造方法相同。但是，在用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中，使用圖3B中所示的掩模。S卩，第一累積區(qū)域107的一部分在第二累積區(qū)域108之上形成。
[0112]在此示例性實(shí)施例中，通過用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值位于比通過用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值深的位置處。當(dāng)通過用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入形成多個(gè)峰值時(shí)，所有它們都位于比通過用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入形成的雜質(zhì)濃度分布的峰值深的位置處。
[0113]根據(jù)這樣的配置，雜質(zhì)濃度分布的峰值不重疊。因此，在光電轉(zhuǎn)換部中，具有高N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域可被減小。因而，當(dāng)傳送光電轉(zhuǎn)換部的電荷時(shí)，幾乎不形成電勢(shì)凹部。作為結(jié)果，可提高傳送效率。
[0114]第四示例性實(shí)施例
[0115]將描述另一示例性實(shí)施例。此示例性實(shí)施例與第一至第三示例性實(shí)施例的不同之處在于第二累積區(qū)域的結(jié)構(gòu)。因此，將僅描述與第一至第三示例性實(shí)施例的不同之處，并且與第一至第三示例性實(shí)施例相同的部分的描述將被省略。
[0116]圖5A示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。在此示例性實(shí)施例中，每個(gè)第一累積區(qū)域107設(shè)置多個(gè)第二累積區(qū)域108。第二累積區(qū)域108中的每一個(gè)在深度方向上延伸。第一累積區(qū)域107的沿平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的第一方向的長度LI大于在其中設(shè)置多個(gè)第二累積區(qū)域108的區(qū)域的沿第一方向的長度L2。
[0117]此示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法與第二示例性實(shí)施例的制造方法相同。在用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中使用的第一掩模的圖案在圖5B中示意性地示出。在用于形成多個(gè)第二累積區(qū)域108的離子注入中使用的第二掩模的圖案在圖5C中示意性地示出。如圖5C中所示，在此示例性實(shí)施例中，形成四個(gè)第二累積區(qū)域108。沿圖5B、5C的線VA-VA取得的截面對(duì)應(yīng)于圖5A中示意性示出的截面。
[0118]圖5C中示意性地示出用于P型雜質(zhì)的離子注入的第四掩模。但是，可將P型雜質(zhì)注入僅在多個(gè)第二累積區(qū)域108中的一些之上的部分中。作為替代，如在第三示例性實(shí)施例中那樣，可不實(shí)行P型雜質(zhì)的離子注入。
[0119]根據(jù)上文所述的配置，設(shè)置多個(gè)第二累積區(qū)域108。由此可增大光電轉(zhuǎn)換部的PN結(jié)的面積。因此，除了第一到第三示例性實(shí)施例的有利效果之外，還可增大飽和電荷的數(shù)量。
[0120]從第二累積區(qū)域108的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第一距離。從第一累積區(qū)域107的在該平面上的正交投影的重心到傳送柵極電極105的在該平面上的正交投影的距離將被稱為第二距離。在此示例性實(shí)施例中，在多個(gè)第二累積區(qū)域108中的至少一個(gè)中，第一距離小于第二距離。根據(jù)這樣的配置，第二累積區(qū)域108被設(shè)置在傳送柵極電極105附近，因此可進(jìn)一步提聞傳送效率。
[0121]將描述此示例性實(shí)施例的變型。圖示意性地示出用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中所使用的第二掩模的圖案。如圖中所示，第二掩模的開口 202是矩形。該矩形的短邊短于第一累積區(qū)域107在平行于該短邊的方向上的長度。另一方面，該矩形的長邊可長于第一累積區(qū)域107在平行于該長邊的方向上的長度。
[0122]根據(jù)這樣的配置，通過從鄰近該矩形的長邊的阱區(qū)域102延伸出的耗盡層，第二累積區(qū)域108可被耗盡。圖的箭頭203示出耗盡層從鄰近該矩形的長邊的阱區(qū)域102延伸出的方向。因此，可在不增大用于耗盡第二累積區(qū)域108的電壓的情況下增大第二累積區(qū)域108的體積。即，可在降低用于電荷傳送的電壓的同時(shí)增大飽和電荷的數(shù)量。
[0123]第五示例性實(shí)施例
[0124]將描述另一不例性實(shí)施例。此不例性實(shí)施例與第一不例性實(shí)施例的不同之處在于第一累積區(qū)域和第二累積區(qū)域之間的位置關(guān)系。因此，將僅描述與第一示例性實(shí)施例的不同之處，并且與第一不例性實(shí)施例相同的部分的描述將被省略。
[0125]圖6A示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。使用相同的附圖標(biāo)記來指示與圖1A中的那些部分相同的部分。因此，將省略詳細(xì)描述。
[0126]此示例性實(shí)施例的制造方法與第一示例性實(shí)施例的制造方法相同。但是，用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中使用的掩模與第一示例性實(shí)施例中的不同。
[0127]圖6B示意性地示出用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中使用的第一掩模的圖案。第一掩模與第一不例性實(shí)施例的第一掩模相同。
[0128]圖6C示意性地示出用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中使用的第二掩模的圖案。這里，在圖6C中,第一掩模的第一掩模部210的外緣由實(shí)線600不出。如圖6C中所示，第一掩模部210的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍開口 202的在該平面上的正交投影。
[0129]在使用這樣的掩模制造的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，P型半導(dǎo)體區(qū)域150的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍第二累積區(qū)域108的在該平面上的正交投影。
[0130]根據(jù)這樣的配置，可差不多消除了第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的重置區(qū)域。可進(jìn)一步提聞傳送效率。
[0131]發(fā)明人的檢查示出第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的勢(shì)壘足夠小，因此第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的電連接被保持。出于此原因，還在圖6A所示的結(jié)構(gòu)中，第二累積區(qū)域108的電荷可被傳送。
[0132]圖6B和6C示出掩模的圖案在平行于半導(dǎo)體基板的平面SR的平面上的正交投影。當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模時(shí)，掩模的圖案在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影等同于在顯示器上或者紙上顯示的CAD繪圖。當(dāng)然，CAD繪圖是一種設(shè)計(jì)繪圖，因此在實(shí)際掩模圖案與CAD繪圖之間可存在制造誤差。
[0133]第六示例性實(shí)施例
[0134]將描述另一不例性實(shí)施例。此不例性實(shí)施例與第一不例性實(shí)施例的不同之處在于第一累積區(qū)域和第二累積區(qū)域之間的位置關(guān)系。因此，將僅描述與第一示例性實(shí)施例的不同之處，并且與第一不例性實(shí)施例相同的部分的描述將被省略。
[0135]圖7A示意性地示出光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。使用相同的附圖標(biāo)記來指示與圖1A中的那些部分相同的部分。因此，將省略詳細(xì)描述。
[0136]此示例性實(shí)施例的制造方法與第一示例性實(shí)施例的制造方法相同。但是，用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中使用的掩模與第一示例性實(shí)施例中的不同。
[0137]圖7B示意性地示出用于形成第一累積區(qū)域107的離子注入中使用的第一掩模的圖案。第一掩模與第一不例性實(shí)施例的第一掩模相同。
[0138]圖7C示意性地示出用于形成第二累積區(qū)域108的離子注入中使用的第二掩模的圖案。這里，在圖7C中，第一掩模的第一掩模部210的外緣由實(shí)線700示出。如圖7C中所示，開口 202的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍第一掩模部210的在該平面上的正交投影。
[0139]在使用這樣的掩模制造的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，第二累積區(qū)域108的在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影包圍P型半導(dǎo)體區(qū)域150的在該平面上的正交投影。
[0140]根據(jù)這樣的配置，即使發(fā)生標(biāo)記不對(duì)準(zhǔn)，第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的電連接仍被充分維持。因此，由于掩模的未對(duì)準(zhǔn)而形成電勢(shì)凹部的可能性可降低，同時(shí)減小第一累積區(qū)域107和第二累積區(qū)域108之間的重疊區(qū)域。
[0141]圖7B和7C示出掩模的圖案在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影。當(dāng)使用CAD設(shè)計(jì)掩模時(shí)，掩模的圖案在平行于半導(dǎo)體基板的表面SR的平面上的正交投影等同于在顯示器上或者紙上顯示的CAD繪圖。當(dāng)然，CAD繪圖是一種設(shè)計(jì)繪圖，因此在實(shí)際掩模圖案與CAD繪圖之間可存在制造誤差。
[0142]雖然已參照示例性實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式和等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 半導(dǎo)體基板； 設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板中的包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部；以及 被配置用于傳送第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部， 其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域沿平行于半導(dǎo)體基板的表面的第一方向延伸， 其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域包括具有與第一半導(dǎo)體區(qū)域的不同部分的雜質(zhì)濃度相比較低的雜質(zhì)濃度的部分， 其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在該具有較低的雜質(zhì)濃度的部分之下，以及 其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度大于第二半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括: 設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該具有較低的雜質(zhì)濃度的部分在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影和第二半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影相互—致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該具有較低的雜質(zhì)濃度的部分在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第二半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍該具有較低的雜質(zhì)濃度的部分的在該平面上的正交投影。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，傳送部包括傳送柵極電極，以及 其中，從第二半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影的中心到傳送柵極電極在該平面上的正交投影的距離小于從第一半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影的中心到傳送柵極電極在該平面上的正交投影的距離。
7.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 半導(dǎo)體基板； 設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板中的包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部； 被配置用于傳送第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部； 設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域；以及 第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)域， 其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域包括第一部分和與第一部分不同的第二部分， 其中，第一部分、第二部分以及第四半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在相同深度處， 其中，第一部分、第四半導(dǎo)體區(qū)域以及第二部分沿與半導(dǎo)體基板的表面平行的第一方向依次布置， 其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在第四半導(dǎo)體區(qū)域之下，以及 其中，第一半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度大于第二半導(dǎo)體區(qū)域的沿第一方向的長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影和第四半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影相互一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，第二半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第四半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，第四半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第二半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備， 其中，傳送部包括傳送柵極電極，以及 其中，從第二半導(dǎo)體區(qū)域在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影的中心到傳送柵極電極在該平面上的正交投影的距離小于從第一半導(dǎo)體區(qū)域在該平面上的正交投影的中心到傳送柵極電極在該平面上的正交投影的距離。
12.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括: 半導(dǎo)體基板， 包括第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部， 被配置用于傳送第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域的電荷的傳送部，以及 設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域之上的第二導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域， 該方法包括: 使用具有第一開口的第一掩模將第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第一半導(dǎo)體區(qū)域； 使用具有第二開口的第二掩模將第一導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第二半導(dǎo)體區(qū)域； 使用具有第三開口的第三掩模將第二導(dǎo)電類型的第三雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板以形成第三半導(dǎo)體區(qū)域；以及 使用具有第四開口的第四掩模將第二導(dǎo)電類型的第四雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體基板， 其中，第一開口在平行于半導(dǎo)體基板的表面的平面上的正交投影包圍第二開口在該平面上的正交投影以及第四開口在該平面上的正交投影， 其中，第二開口在該平面上的正交投影和第四開口在該平面上的正交投影至少部分地相互重疊， 其中，第三開口的形狀和第四開口的形狀彼此不同， 其中，第二雜質(zhì)被注入比第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域深的位置，以及 其中，第四雜質(zhì)被注入第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域中的至少一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，使用第一掩模的離子注入以第一能量被實(shí)行，以及 其中，使用第二掩模的離子注入以第二能量被實(shí)行，該第二能量高于第一能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，使用第四掩模的離子注入以第三能量被實(shí)行，該第三能量低于第二能量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，公共掩模被用作第二和第四掩模，以及 其中，第二開口在該平面上的正交投影和第四開口在該平面上的正交投影相互一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，第二雜質(zhì)和第四雜質(zhì)兩者被注入第一雜質(zhì)被注入的區(qū)域的至少一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，傳送部包含傳送柵極電極，以及 其中，使用第一掩模的離子注入在傳送柵極電極通過第一開口露出的情況下被實(shí)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，傳送部包含傳送柵極電極，以及 其中，使用第三掩模的離子注入在傳送柵極電極通過第三開口露出的情況下被實(shí)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，第一掩模包括通過第一開口相互分離的第一掩模部和第二掩模部， 其中，在該平面中，第一開口在該平面上的正交投影圍繞該第一掩模部在該平面上的正交投影，以及 其中，該第一掩模部在該平面上的正交投影和該第二開口在該平面上的正交投影至少部分地相互重疊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，該第一掩模部在該平面上的正交投影與該第二開口在該平面上的正交投影相互—致。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，該第一掩模部在該平面上的正交投影包圍該第二開口在該平面上的正交投影。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，該第二開口在該平面上的正交投影包圍該第一掩模部在該平面上的正交投影。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，第二掩模對(duì)于每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部具有多個(gè)第二開口。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法， 其中，第一雜質(zhì)和第二雜質(zhì)包含相同類型的雜質(zhì)，以及 其中，第三雜質(zhì)和第四雜質(zhì)是相同類型的雜質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104241305SQ201410263602
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】渡邊高典, 三木崇史, 飯?zhí)锫斪? 小林昌弘, 巖田旬史 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社