固态成像器件及其制造方法 本发明涉及固态成像器件及其制造方法。
参照图3描述制造固态成像器件的常规方法。如图3(a)所示，在p型硅衬底301上，利用离子注入技术，使用n型掺杂物形成用于垂直电荷耦合器件(CCD)的n型阱层302。接着，在高于900℃温度下，利用高温热氧化方法形成第一棚氧化膜303，之后利用化学气相沉积(CVD)方法沉积厚度为400nm的多晶硅膜，此后进行该多晶硅膜的图形化，由此形成第一电荷转移电极304。
接下来，如图3(b)所示，通过在高于900℃的高温下进行的热氧化在第一栅氧化膜303上形成厚度为60～100nm的第二栅氧化膜305。在此期间，第一电荷转移电极304的表面也受到热氧化，导致在第一电荷转移电极304顶部上氧化膜306的形成。因此，在这一制造方法中，第一电荷转移电极304的边缘在第二棚氧化膜305形成时被抬高。
此后，如图3(c)所示，形成多晶硅的第二电荷转移电极307的图形。在本常规实例中，第一电荷转移电极304的边缘变得突出，使得在形成第二电荷转移电极时在这部分中的腐蚀势必留有残余物，结果在第二电荷转移电极307的图形之间容易短路。此外，抬高第一电荷转移电极304造成表面上高度的间隔更明显，这导致在后续步骤中要形成的光屏蔽膜覆盖不良的问题。
图4是按顺序示出制造固态成像器件的另一常规方法的示意剖面图，它解决了上述问题，其中第二棚绝缘膜是利用CVD方法形成的。
首先，如图4(a)所示，在p型硅衬底401的表面上，利用离子注入技术，使用n型掺杂物形成信号电荷转移部分中的n型阱层402。接着，在高于900℃温度下，利用高温热氧化方法形成第一栅氧化膜403，之后利用CVD方法沉积厚度为400nm的多晶硅膜，此后进行该多晶硅膜的图形化，由此形成第一电荷转移电极404。
接下来，如图4(b)所示，在使用氢氟酸溶液作为腐蚀剂，第一电荷转移电极404作为掩膜，通过湿法蚀去除第一棚氧化膜后，利用CVD方法形成第二栅氧化膜405和氧化膜406。
随后，如图4(c)所示，在利用CVD方法沉积厚度约为100～250nm的第二多晶硅膜后，通过选择腐蚀，将此第二多晶硅膜图形化成规定形状，由此形成第二电荷转移电极407。
然而，在这些制造电荷转移器件的常规方法中，当利用第一电荷转移电极作为掩膜，去除暴露地第一栅绝缘膜形成第二栅氧化膜时，在将要成为信号电荷转移部分的沟道区的n型阱层中可能发生发光物质的向外扩散。因此，第一电荷转移电极下面的区域和第二电荷转移电极下面的区域可能显示出不同的沟道电势特性，这显然是个缺点。
本发明的目的是提供一种固态成像器件，其特征在于：
当相同电压施加在两个电极上，即第一电荷转移电极和第二电荷转移电极上时，各电极下面的沟道电势水平相同；
充分保证第二电荷转移电极下面的电势的替换；并且
由此提高垂直CCD中的最大转移电荷量。
根据解决了上述问题的本发明的一个方案，提供一种制造固态成像器件的方法，该方法包括下列步骤：
在第一导电类型的半导体衬底上形成第二导电类型的半导体区，作为电荷转移部分；
在整个表面上形成第一栅绝缘膜，并在随后形成第一多晶硅膜，然后将该第一多晶硅膜图形化，以形成第一电荷转移电极；
整个地或部分地去除所述第一栅绝缘膜的暴露部分，其后在整个表面上形成第二栅绝缘膜；以及
在所述第二棚绝缘膜上形成第二多晶硅膜，然后将该第二多晶硅膜图形化，以形成第二电荷转移电极；
其中：
所述第二栅绝缘膜的膜厚大于所述第一栅绝缘膜的膜厚；
设定所述第一栅绝缘膜和所述第二栅绝缘膜的膜厚，使在所述第一电荷转移电极和所述第二电荷转移电极两个电极被施加相同电压时，所述第一电荷转移电极下面的沟道电势和所述第二电荷转移电极下面的沟道电势大致相同。
在结合附图阅读下面的详细描述时，本发明的上述和其它目的和新的特征将更全面地显示出来。然而应清楚地理解，附图只是用做说明的目的，而非意在作为对本发明界限的限定。
图1是按顺序示出根据本发明第一优进实施例的电荷转移器件制造工艺的示意剖面图。
图2是按顺序示出根据本发明第二优选实施例的电荷转移器件制造工艺的示意剖面图。
图3是按顺序示出电荷转移器件的常规制造方法的示意剖面图。
图4是按顺序示出电荷转移器件的另一常规制造方法的示意剖面图。
参照图1描述本发明的第一实施例。首先，如图1(a)所示，在掺杂浓度为1×1016cm-3的p型硅衬底上，利用离子注入技术，使用n型掺杂物形成掺杂浓度为1×1017cm-3的垂直CCD的n型阱层102。接着，在高于900℃温度下，利用高温热氧化方法形成厚度为60nm的第一栅氧化膜103，之后利用CVD方法沉积厚度为400nm的多晶硅膜，此后进行该膜的图形化，由此形成第一电荷转移电极104。
接下来，如图1(b)所示，通过在高于900℃的高温下进行的热氧化，在第一棚氧化膜103上形成厚度为80nm的第二栅氧化膜105。在此期间，第一电荷转移电极104的表面也受到热氧化，导致在第一电荷转移电极104的表面上形成氧化膜106。
随后，如图1(c)所示，形成多晶硅的第二电荷转移电极107的图形。
在本实施例中，将第二栅氧化膜105的膜厚设置为大于第一棚氧化膜103的膜厚，使这些膜下面的沟道电势水平变得相同。即，在形成第二棚氧化膜105时，通过掺杂物的向外扩散，n型阱层102中的掺杂浓度变低，使第二电荷转移电极107下面的沟道电势比第一电荷转移电极104下面的沟道电势下降得更多，其中通过使第二棚氧化膜105更厚对这种下降进行补偿，以使这些电极下面的沟道电势大致相同。以这种方式，即使是在第二电荷转移电极下面，电势的替换也能得到保证，并由此提高垂直CCD中的最大转移电荷量。
在本发明中，尽管在第一电荷转移电极和第二电荷转移电极下面的沟道电势水平可能不完全相同，但当0V电压施加在各电极上时，最好这些沟道电势之间的差值等于±0.2V或更小。这是因为在±0.2V或更小的情况下，荧光屏中的白不均匀性(white non-uniformity)是裸眼分辨不出的。而且，因此可根据掺杂浓度等，设定第二棚氧化膜105和第一棚氧化膜103之间膜厚的差值。在本实施例中，膜厚的差值被设定为20nm，这使沟道电势的差值在施加0V电压时等于±0.2V或更小。
下面，参照图2描述本发明的另一实施例。首先，如图2(a)所示，在p型硅衬底201的表面上，利用离子注入技术，使用n型掺杂物形成n型阱层202，作为信号电荷转移部分。接着，在高于900℃温度下，利用高温热氧化方法形成第一棚氧化膜203，之后利用CVD方法沉积厚度为400nm的多晶硅膜，此后进行该多晶硅膜的图形化，由此形成第一电荷转移电极204。
接下来，如图2(b)所示，使用氢氟酸溶液作为腐蚀剂，第一电荷转移电极204作为掩膜，通过湿法腐蚀去除第一棚氧化膜。然后利用CVD方法中SiH4和H2O气体之间的反应形成厚度为70nm的第二棚氧化膜205和氧化膜206。随后，如图2(c)所示，在利用CVD方法沉积厚度约为100～250nm的第二多晶硅膜后，通过选择腐蚀，将此第二多晶硅膜图形化成规定形状，由此形成第二电荷转移电极207。
在本实施例中，利用CVD方法形成第二棚氧化膜。在CVD方法中膜的生长温度约为800℃，比进行热氧化的900℃的温度低多达100℃，此外，n型阱层中掺杂物的向外扩散只在膜形成的初始阶段进行，从而与使用热氧化方法的情况相比，第二棚氧化膜的膜厚可以更小，并且，在第一电荷转移电极顶部上形成的氧化膜的膜厚变得更小，这提高了使电极上部不受通过层间绝缘膜的光影响的光屏蔽膜对表面阶梯的覆盖程度，从而可减轻拖影。
此外，在本实施例中，与使用热氧化方法的情况相比，借助于利用CVD方法形成的第二棚氧化膜，氧化硅膜界面中结构过度层的膜厚较小。因此更难形成硅的悬挂键(Si的未结合位置)，结果可降低第二电荷转移电极下面输出的暗电流。
尽管在上述实施例中是利用热氧化方法形成第一棚绝缘膜的，但利用CVD方法形成的氧化膜也可达到本发明目的，可选择该氧化膜，而不脱离本发明的实质和范围。
如上所述，在本发明中，将第二棚绝缘膜的膜厚设定成大于第一棚绝缘膜的厚度，从而当相同电压施加在第一电荷转移电极和第二电荷转移电极这两个电极上时，在这些电极下面形成的沟道电势大致相同，这使得即使在第二电荷转移电极下面也能够获得电势的替换，并由此可提高垂直CCD中的最大传递电荷量。