專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及電荷轉(zhuǎn)移器件和MOS晶體管、以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
以CCD(Charge Coupled Device電荷耦合器件)為代表的電荷轉(zhuǎn)移器件、埋入溝道型MOS晶體管(耗盡型MOS晶體管)，具有在硅襯底的表面的擴(kuò)散層上隔著絕緣層而配置了電極的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)3)。以下，使用附圖進(jìn)行說明。
圖9是表示以往的電荷轉(zhuǎn)移器件的圖，圖9A是概略性地表示以往的電荷轉(zhuǎn)移器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖9B是表示圖9A所示的電荷轉(zhuǎn)移器件的雜質(zhì)濃度分布的圖，圖9C是表示圖9A所示的電荷轉(zhuǎn)移器件的電位分布的圖。
圖9B及圖9C分別所示的分布圖沿圖9A中的線Y-Y′而求得。圖9B及圖9C中的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)對應(yīng)于圖9A中所示的線Y-Y′上的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)。圖9C表示對后述的轉(zhuǎn)移電極42b施加電壓，而使轉(zhuǎn)移電極42b下的第2半導(dǎo)體區(qū)域45耗盡時的電位分布。
圖9A所示的電荷轉(zhuǎn)移器件是埋入溝道CCD，如圖9A所示，電荷轉(zhuǎn)移器件具有半導(dǎo)體襯底41、轉(zhuǎn)移電極42a～42c、絕緣層(氧化硅膜)43。轉(zhuǎn)移電極42a～42c隔著絕緣層43而被配置在半導(dǎo)體襯底41之上。
在半導(dǎo)體襯底41中，在轉(zhuǎn)移電極42a～42c和半導(dǎo)體襯底41的厚度方向上重疊的位置，形成有p型的第1半導(dǎo)體區(qū)域(p層)44。而且，在第1半導(dǎo)體區(qū)域44之上，形成有n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域(n層)45。第2半導(dǎo)體區(qū)域45成為CCD的溝道部分。此外，在轉(zhuǎn)移電極42a～42c上，通過端子46a～46c而被施加脈沖電壓，由此進(jìn)行電荷的移動。
圖10是表示以往的埋入溝道型MOS晶體管的圖，圖10A是概略性地表示以往的埋入溝道型MOS晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖10B是表示圖10A所示的埋入溝道型MOS晶體管的電位分布的圖。
此外，圖10B所示的電位分布沿圖10A中的線Z-Z′而求得。圖10B中的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)對應(yīng)于圖10A中所示的線Z-Z′上的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)。
如圖10所示，埋入溝道型MOS晶體管被形成于半導(dǎo)體襯底51。在圖10的例子，半導(dǎo)體襯底51是p型，在半導(dǎo)體襯底51中形成有p型的半導(dǎo)體區(qū)域54。此外，在半導(dǎo)體襯底51中，形成有作為源極或漏極的n型的半導(dǎo)體區(qū)域56及57。此外，在半導(dǎo)體區(qū)域56和半導(dǎo)體區(qū)域57之間，形成有作為溝道部分的n型的半導(dǎo)體區(qū)域55，以在柵極施加電壓為0V時也可形成溝道。作為溝道部分的n型的半導(dǎo)體區(qū)域55與作為源極或漏極的n型的半導(dǎo)體區(qū)域56及57相比為低濃度。此外，在n型的半導(dǎo)體區(qū)域55之上，隔著柵極絕緣膜53而設(shè)置有柵電極52。
專利文獻(xiàn)1(日本)特開2001-230403號公報(bào)(圖2)專利文獻(xiàn)2(日本)特開平7-161978號公報(bào)專利文獻(xiàn)3(日本)特開平7-326739號公報(bào)可是，在圖9所示的以往的電荷轉(zhuǎn)移器件中，如圖9B所示，n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域45中的雜質(zhì)濃度在半導(dǎo)體區(qū)域41的襯底表面最高，距半導(dǎo)體區(qū)域41的襯底表面越深越下降。這種情況下，在雜質(zhì)濃度高的部位(即，襯底表面)的襯底表面，垂直方向的電場變強(qiáng)，所以如圖9C所示，轉(zhuǎn)移電極42a～42c和第2半導(dǎo)體區(qū)域45之間(A-B間)的電位梯度變得急劇。
因此，如圖9C所示，在距襯底表面淺的部位，即，在絕緣層43和半導(dǎo)體襯底41的界面(B點(diǎn))的附近，第2半導(dǎo)體區(qū)域45中的電位變得最大。48表示電位的最大點(diǎn)。其結(jié)果，在該界面的附近積蓄電荷，所積蓄的電荷在該界面的附近移動。
但是，一般地，在這樣距襯底表面淺的部位存在最大點(diǎn)48時，所謂“邊緣(fringe)電場”變?nèi)?。因此，在圖9所示的以往的電荷轉(zhuǎn)移器件中，存在轉(zhuǎn)移效率下降的可能性。
另一方面，考慮到距襯底表面越淺雜質(zhì)濃度越高這一方面，作為轉(zhuǎn)移效率下降的解決方法，有加深n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域45的自身深度的方法。但是，在加深了第2半導(dǎo)體區(qū)域45的深度的情況下，如果不降低第2半導(dǎo)體區(qū)域45的雜質(zhì)濃度，則最大電位增大、發(fā)生動作上的不妥這樣的新問題。而且，在降低了第2半導(dǎo)體區(qū)域45的雜質(zhì)濃度的情況下，埋入溝道CCD的最大轉(zhuǎn)移電荷量由第2半導(dǎo)體區(qū)域45的濃度決定，所以發(fā)生使最大轉(zhuǎn)移電荷量下降的新問題。
此外，在圖10所示的以往的埋入溝道型MOS晶體管中，如圖10B所示，作為溝道部分的n型的半導(dǎo)體區(qū)域55中的電位在半導(dǎo)體襯底51和柵極絕緣膜53的界面(B點(diǎn))也變得最大(最大點(diǎn)58)。因此，在n型的半導(dǎo)體區(qū)域55中，電荷也被積蓄在包含了半導(dǎo)體襯底和絕緣層的界面的界面附近，并在界面附近移動。而且，在埋入溝道型MOS晶體管中，在半導(dǎo)體襯底51和柵極絕緣膜53的界面中，存在對通過的電荷進(jìn)行捕獲或釋放的各種各樣的能級。因此，在圖10所示的以往的埋入溝道型MOS晶體管中，存在會發(fā)生以界面附近的電荷的積蓄及移動作為原因的噪聲的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除上述問題，提供半導(dǎo)體器件及其制造方法，使在包含了半導(dǎo)體襯底和絕緣層間的界面的界面附近的電荷的積蓄或移動被抑制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底在與所述電極的正下方的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域重疊的位置，具有一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域、導(dǎo)電型與一導(dǎo)電型相反的第2半導(dǎo)體區(qū)域、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少具有(a)在所述半導(dǎo)體襯底上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第1半導(dǎo)體區(qū)域的工序；(b)在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序；以及(c)在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域的工序，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入，通過所形成的所述第3半導(dǎo)體區(qū)域來而進(jìn)行，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域的耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
本發(fā)明的效果如下根據(jù)以上的本發(fā)明的固體攝像器件及其制造方法，在第2半導(dǎo)體區(qū)域上形成與其相反導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域。因此，在對電極施加電壓，而使位于電極正下方的第2半導(dǎo)體區(qū)域耗盡時，電位的最大點(diǎn)與不存在第3半導(dǎo)體區(qū)域的以往例相比(參照圖9及圖10)，位于更深的位置。
因此，能夠抑制在半導(dǎo)體襯底和絕緣層的界面或其附近積蓄電荷。因此，在將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用于電荷轉(zhuǎn)移器件的情況下，能夠避免轉(zhuǎn)移電荷量的下降，并且抑制轉(zhuǎn)移效率的下降。此外，在將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用于MOS晶體管的情況下，能夠抑制噪聲的產(chǎn)生。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的平面圖，圖1A是省略了轉(zhuǎn)移電極的圖示的圖，圖1B是圖示了轉(zhuǎn)移電極的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的圖，圖2A是放大表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖2B是表示圖2A所示的半導(dǎo)體器件的電位分布的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件(電荷轉(zhuǎn)移器件)的結(jié)構(gòu)的剖面圖，也表示了包含該半導(dǎo)體器件的固體攝像器件。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的包含了半導(dǎo)體器件的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖，圖5A～圖5C表示一連串的主要的制造工序。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖，圖6A～圖6C表示在圖5C所示的工序之后所實(shí)施的一連串的主要的制造工序。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的圖，圖7A是概略性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖7B是表示圖7A所示的半導(dǎo)體器件的電位分布的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖，圖8A～圖8D表示一連串的主要的制造工序。
圖9是表示以往的電荷轉(zhuǎn)移器件的圖，圖9A是概略性地表示以往的電荷轉(zhuǎn)移器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖9B是表示圖9A所示的電荷轉(zhuǎn)移器件的雜質(zhì)濃度分布的圖，圖9C是表示圖9A所示的電荷轉(zhuǎn)移器件的電位分布的圖。
圖10是表示以往的埋入溝道型MOS晶體管的圖，圖10A是概略性地表示以往的埋入溝道型MOS晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖10B是表示圖10A所示的埋入溝道型MOS晶體管的電位分布的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底在與所述電極的正下方的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域重疊的位置，具有一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域、導(dǎo)電型與一導(dǎo)電型相反的第2半導(dǎo)體區(qū)域、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域和所述第3半導(dǎo)體區(qū)域通過對所述電極施加的電壓而被耗盡。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，優(yōu)選所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦、鎵及鉈中至少一種的p型區(qū)域。此外，更優(yōu)選所述第2半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了砷的n型區(qū)域。在這樣的狀況下，能夠抑制半導(dǎo)體區(qū)域中的雜質(zhì)的熱引起的擴(kuò)散。
此外，上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件也可以是電荷轉(zhuǎn)移器件。這種情況下，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域具有作為所述電荷轉(zhuǎn)移器件的溝道部分的功能，所述電極存在多個，多個所述電極具有作為所述電荷轉(zhuǎn)移器件的轉(zhuǎn)移電極的功能。
此外，上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件也可以是MOS晶體管。這種情況下，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域具有作為所述MOS晶體管的溝道部分的功能，所述電極具有作為所述MOS晶體管的柵電極的功能，所述MOS晶體管的作為源極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域和作為漏極的半導(dǎo)體區(qū)域，形成在與所述第2半導(dǎo)體區(qū)域及所述第3半導(dǎo)體區(qū)域相鄰的位置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少具有(a)在所述半導(dǎo)體襯底上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第1半導(dǎo)體區(qū)域的工序；(b)在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序；以及(c)在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域的工序，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入，通過所形成的所述第3半導(dǎo)體區(qū)域來而進(jìn)行，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域的耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入通過離子注入而進(jìn)行，所述離子注入的加速能量被設(shè)定為50Kev～200Kev，摻雜量(dose)被設(shè)定為5×1011個/cm2～8×1012個/cm2。在這樣的條件下形成第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況下，能夠可靠地使第2半導(dǎo)體區(qū)域的耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，優(yōu)選所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)是銦、鎵及鉈中的至少一種。而且，優(yōu)選與所述(b)的工序中的一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)為砷。這樣的狀況下，能夠抑制半導(dǎo)體區(qū)域中的雜質(zhì)的熱引起的擴(kuò)散。
此外，可以在所述(c)工序的離子注入中，所述雜質(zhì)被離子化為二價的離子，也可以被離子化為一價的離子。在離子化為一價的離子的情況下，盡管需要比較高的加速能量(Kev)，但是易于區(qū)別被加速的離子。因此，在注入時，能夠抑制不是注入對象的雜質(zhì)離子混入，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高純度的離子注入。另一方面，在離子化為二價離子的情況下，能夠以比較低的加速能量(Kev)進(jìn)行離子注入。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選形成為還具有在所述(c)的工序的離子注入后，加熱所述半導(dǎo)體襯底的工序的形態(tài)。這種情況下，能夠進(jìn)一步抑制通過離子注入而注入的雜質(zhì)的擴(kuò)散。
(實(shí)施方式1)以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法，參照圖1～圖6進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件是被稱為埋入溝道CCD的電荷轉(zhuǎn)移器件，構(gòu)成了固體攝像器件的一部分。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的平面圖，圖1A是省略了轉(zhuǎn)移電極的圖示的圖，圖1B是圖示了轉(zhuǎn)移電極的圖。圖1還表示了包含該半導(dǎo)體器件的固體攝像器件。此外，在圖1A中的半導(dǎo)體區(qū)域15、圖1B中的轉(zhuǎn)移電極2a及2c上，被施以陰影線。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的圖，圖2A是放大表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖2B是表示圖2A所示的半導(dǎo)體器件的電位分布的圖。圖2A所示的剖面是沿圖1A及圖1B中的線K-K′截?cái)嗨@得的剖面。圖2B所示的電位分布沿圖2A中的線W-W′而求得。而且，圖2B中的A點(diǎn)、B點(diǎn)、B′點(diǎn)、C點(diǎn)對應(yīng)于圖2A中所示的線W-W′上的A點(diǎn)、B點(diǎn)、B′點(diǎn)、C點(diǎn)。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，還表示有關(guān)包含該半導(dǎo)體器件的固體攝像器件。圖3所示的剖面是沿圖1A及圖1B中的線L-L′截?cái)嗨@得的剖面。圖4是表示包含了本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4所示的剖面是沿圖1A及圖1B中的線M-M′截?cái)嗨@得的剖面。
首先，說明有關(guān)具有了本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)。如圖1A、圖1B及圖3所示，本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件(電荷轉(zhuǎn)移器件)10是構(gòu)成固體攝像器件的一部分的垂直CCD。固體攝像器件具有形成了光電二極管20和半導(dǎo)體器件10的半導(dǎo)體襯底1。在本實(shí)施方式1中，半導(dǎo)體襯底1為n型硅襯底。在半導(dǎo)體襯底1中形成有p阱8。
如圖3所示，光電二極管20具有p阱8之上所形成的光電變換區(qū)域14、光電變換區(qū)域14之上所形成的p型的半導(dǎo)體區(qū)域(p層)15。光電變換區(qū)域14為n型的半導(dǎo)體區(qū)域(n層)。此外，在半導(dǎo)體襯底1上形成有多個光電二極管20。多個光電二極管20被矩陣狀地排列，各光電二極管20成為單位像素。
此外，如圖1A及圖4所示，在垂直方向(圖1中的上下方向)中相互相鄰的光電二極管20間，形成有元件分離區(qū)域13。在本實(shí)施方式1中，元件分離區(qū)域13為p型的半導(dǎo)體區(qū)域。
而且，如圖1A、圖1B及圖3所示，由于半導(dǎo)體器件10如上述那樣是垂直CCD，所以在垂直方向排列的多個光電二極管20的每列上，沿相應(yīng)列配置半導(dǎo)體器件10。此外，在半導(dǎo)體器件10和光電二極管20的垂直方向的列之間也形成有元件分離區(qū)域11及12。再有，在本實(shí)施方式1中，光電二極管20中所積蓄的電荷經(jīng)由元件分離區(qū)域11而被轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體器件10。
下面，說明有關(guān)本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。如圖1B、圖2A及圖3所示，本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件(電荷轉(zhuǎn)移器件)10具有在半導(dǎo)體襯底1上隔著絕緣層3而配置了轉(zhuǎn)移電極2a～2c的結(jié)構(gòu)。在圖1B及圖2A中僅表示了一部分的轉(zhuǎn)移電極，但實(shí)際上與像素?cái)?shù)相對應(yīng)的多個轉(zhuǎn)移電極沿轉(zhuǎn)移方向排列著(參照圖1)。7a～7c是用于對各轉(zhuǎn)移電極2a～2c施加脈沖電壓的端子(參照圖2A)。
此外，如圖2A及圖3所示，半導(dǎo)體襯底1在與轉(zhuǎn)移電極2a～2c的正下方的半導(dǎo)體襯底1的區(qū)域重疊的位置，具有p型的第1半導(dǎo)體區(qū)域(p層)、n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域(n層)5、p型的第3半導(dǎo)體區(qū)域(p層)6。第2半導(dǎo)體區(qū)域5形成在第1半導(dǎo)體區(qū)域4之上，具有作為CCD的溝道部分的功能。而且，第3半導(dǎo)體區(qū)域6被形成在第2半導(dǎo)體區(qū)域5之上。
這里，對背景技術(shù)中圖9所示的以往例和本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件進(jìn)行比較。從圖2及圖9可知，在本實(shí)施方式1中，以往例中不存在的第3半導(dǎo)體區(qū)域6被形成在半導(dǎo)體襯底1的表層。而且，第3半導(dǎo)體區(qū)域6的導(dǎo)電型是第2半導(dǎo)體區(qū)域5的導(dǎo)電型的相反導(dǎo)電型。
因此，在對轉(zhuǎn)移電極2b施加電壓，而使第2半導(dǎo)體區(qū)域5及第3半導(dǎo)體區(qū)域6耗盡時，由于存在第3半導(dǎo)體區(qū)域6，而在半導(dǎo)體襯底1的襯底面的垂直于襯底面的方向的電場比以往例變?nèi)?。因此，如圖2B所示，在轉(zhuǎn)移電極2a～2c和第2半導(dǎo)體區(qū)域5之間(A-B′間)的電位梯度比以往例(參照圖9C)變平緩。此外，半導(dǎo)體襯底1的襯底面和絕緣層3的界面的電位也比以往例變小。
這樣的結(jié)果，第2半導(dǎo)體區(qū)域5的耗盡時的電位的最大點(diǎn)8的位置比不存在第3半導(dǎo)體區(qū)域6的以往例(參照圖9B)變深。因此，由于邊緣電場變強(qiáng)，而且轉(zhuǎn)移電荷也被積蓄在比以往例深的位置，所以根據(jù)本實(shí)施方式1，與以往例相比，能夠提高電荷轉(zhuǎn)移器件中的轉(zhuǎn)移效率。
此外，其結(jié)果是，由于轉(zhuǎn)移效率的提高，不需要加深作為CCD的溝道部分的第2半導(dǎo)體區(qū)域5的深度(參照背景技術(shù))，所以能夠抑制動作上產(chǎn)生不妥。而且，由于不需要降低第2半導(dǎo)體區(qū)域5的雜質(zhì)濃度(參照背景技術(shù))，所以還能夠抑制轉(zhuǎn)移電荷量的下降。
此外，由于使第2半導(dǎo)體區(qū)域5中的電位的最大點(diǎn)8(參照圖2B)的位置比以往例更深，所以在第3半導(dǎo)體區(qū)域6中，需要確保一定的雜質(zhì)濃度。因此，在第3半導(dǎo)體區(qū)域6的形成中，優(yōu)選雜質(zhì)通過離子注入而導(dǎo)入。此外，離子注入優(yōu)選例如將加速能量設(shè)定為50Kev～200Kev、摻雜量設(shè)定為5×1011個/cm2～8×1012個/cm2來進(jìn)行。此外，由于本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件為電荷轉(zhuǎn)移器件，所以優(yōu)選將加速能量設(shè)定為60Kev～150Kev、摻雜量設(shè)定為1×1012個/cm2～8×1012個/cm2來進(jìn)行。
而且，從抑制轉(zhuǎn)移電荷量的下降的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選第3半導(dǎo)體區(qū)域6在半導(dǎo)體襯底1和絕緣層3的界面附近，盡可能淺地(空間上薄)形成。但是，在將第3半導(dǎo)體區(qū)域6形成得淺的情況下，因半導(dǎo)體器件10的制造工序中產(chǎn)生的熱，第3半導(dǎo)體區(qū)域6的雜質(zhì)會容易擴(kuò)散到第2半導(dǎo)體區(qū)域5。因此，第3半導(dǎo)體區(qū)域6優(yōu)選使用原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成。作為這樣的雜質(zhì)，例如可列舉銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等。
此外，形成第3半導(dǎo)體區(qū)域6時的銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等雜質(zhì)的離子注入，可以將這樣的雜質(zhì)離子化為一價的離子來進(jìn)行，也可以離子化為二價的離子來進(jìn)行。
例如，在離子化為一價的離子的情況下，盡管需要比較高的加速能量(Kev)，但容易區(qū)分被加速的離子。因此，在注入時，由于能夠抑制不是注入對象的雜質(zhì)離子的混入，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高純度的離子注入。另一方面，在離子化為二價的離子的情況下，能夠以比較低的加速能量(Kev)進(jìn)行離子注入。
此外，銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等這樣的原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)，作為用于形成第3半導(dǎo)體區(qū)域6以外的p型的半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)也是有效的。
例如，如圖1A及圖3所示，在固體攝像器件的光電二極管20中，在光電變換區(qū)域14的上層，形成有p型的半導(dǎo)體區(qū)域15。p型的半導(dǎo)體區(qū)域15是高濃度雜質(zhì)層，為了抑制界面上產(chǎn)生的暗電流而形成。此外，半導(dǎo)體區(qū)域15最好形成得淺。這是因?yàn)榘雽?dǎo)體區(qū)域15的p型雜質(zhì)分布的區(qū)域和光電變換區(qū)域14的n型雜質(zhì)分布的區(qū)域的重疊越少，越能夠提高飽和特性，即增大光電變換區(qū)域14中所積蓄的電荷量，或能夠抑制所謂的白斑的發(fā)生(參照日本特開平4-218966號公報(bào))。
但是，半導(dǎo)體區(qū)域15中存在的雜質(zhì)也與第3半導(dǎo)體區(qū)域6的雜質(zhì)同樣，有可能因制造工序中產(chǎn)生的熱而向光電變換區(qū)域14擴(kuò)散，這種情況下，上述重疊會擴(kuò)大。因此，即使在半導(dǎo)體區(qū)域15的形成中，也優(yōu)選將銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等這樣的原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的物質(zhì)用作雜質(zhì)。
此外，如上述那樣，圖1A及圖3所示的元件分離區(qū)域11及12、圖1及圖4所示的元件分離區(qū)域13是導(dǎo)入p型雜質(zhì)而形成的半導(dǎo)體區(qū)域。因此，元件分離區(qū)域11～13中的雜質(zhì)也與第3半導(dǎo)體區(qū)域6的雜質(zhì)同樣，有可能因制造工序中產(chǎn)生的熱而擴(kuò)散。
而且，元件分離區(qū)域11～13中的雜質(zhì)擴(kuò)散時，因擴(kuò)散的雜質(zhì)，位于元件分離區(qū)域11～13的周圍的、作為垂直CCD的溝道部分的第2半導(dǎo)體區(qū)域5和光電變換區(qū)域14變狹窄。這種情況下，會產(chǎn)生這些區(qū)域的飽和特性的下降，即，在這些區(qū)域中處理的最大電荷量的下降。
因此，即使在元件分離區(qū)域11～13的形成中，也優(yōu)選將銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等這樣的原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的物質(zhì)用作雜質(zhì)。
此外，在本實(shí)施方式1，即使在n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域5和光電變換區(qū)域14中，也優(yōu)選抑制n型雜質(zhì)因熱而產(chǎn)生的擴(kuò)散。這是因?yàn)榧词筽型雜質(zhì)因熱引起的擴(kuò)散被抑制，但如果n型雜質(zhì)因熱而最大地?cái)U(kuò)散時，擴(kuò)散深度(所謂的xj)變深，溝道電位升高而產(chǎn)生不能正常地動作的問題，其結(jié)果，作為電荷轉(zhuǎn)移器件的功能受到損失。再有，也可考慮預(yù)先降低雜質(zhì)濃度的措施，以使在受熱后溝道電位合適，來取代對n型雜質(zhì)因熱引起的擴(kuò)散進(jìn)行抑制。但是，這種情況下會發(fā)生可轉(zhuǎn)移的電荷量減少的新問題。因此，即使作為n型雜質(zhì)，也優(yōu)選將原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的物質(zhì)用作雜質(zhì)。
下面，使用圖5及圖6說明有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件(電荷轉(zhuǎn)移器件)的制造方法。圖5及圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。圖5A～圖5C表示一連串的主要的制造工序，圖6A～圖6C表示在圖5C所示的工序后所實(shí)施的一連串的主要制造工序。
再有，在以下說明中，在說明本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件10的制造方法的同時，還說明有關(guān)具有半導(dǎo)體器件10的固體攝像器件的制造方法。此外，圖5及圖6所示的剖面與圖3所示的剖面同樣，是沿圖1中的線L-L′剖切所得的剖面。
首先，如圖5A所示，在半導(dǎo)體襯底1上，在設(shè)置了使p阱8的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入p型雜質(zhì)，而形成p阱8。而且，在將用于p阱8形成的掩膜除去，并在半導(dǎo)體襯底1上設(shè)置了使第1半導(dǎo)體區(qū)域4的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入p型雜質(zhì)，而形成p型的第1半導(dǎo)體區(qū)域4。然后，除去用于第1半導(dǎo)體區(qū)域4形成的掩膜。
在圖5A的例子，離子注入硼(B)而形成p阱8及第1半導(dǎo)體區(qū)域4。此外，形成p阱8時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為1000Kev～3000Kev、摻雜量設(shè)定為2×1011個/cm2～5×1011個/cm2而進(jìn)行。進(jìn)而，形成第1半導(dǎo)體區(qū)域4時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為200Kev～500Kev、摻雜量設(shè)定為2×1011個/cm2～10×1011個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖5B所示，在半導(dǎo)體襯底1上，在設(shè)置了使元件分離區(qū)域11的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入p型雜質(zhì)，而形成元件分離區(qū)域11。進(jìn)而，在除去用于元件分離區(qū)域11形成的掩膜，在半導(dǎo)體襯底1上，設(shè)置了使元件分離區(qū)域12的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入p型雜質(zhì)，而形成元件分離區(qū)域12。然后，除去用于元件分離區(qū)域12形成的掩膜。
在圖5B的例子，離子注入因熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)與硼(B)相比慢的銦(In)而形成元件分離區(qū)域11及12。此外，由于元件分離區(qū)域11為讀出側(cè)，所以其形成時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為1000Kev～3000Kev、摻雜量設(shè)定為1.5×1012個/cm2～5×1012個/cm2而進(jìn)行。由于元件分離區(qū)域12為非讀出側(cè)，所以其形成時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為300Kev～1000Kev、摻雜量設(shè)定為3×1012個/cm2～10×1012個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖5C所示，在半導(dǎo)體襯底1上，在設(shè)置了使多個光電變換區(qū)域14的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入n型雜質(zhì)，而形成多個光電變換區(qū)域14。進(jìn)而，除去用于光電變換區(qū)域14形成的掩膜，在半導(dǎo)體襯底1上，設(shè)置了使第2半導(dǎo)體區(qū)域5的形成區(qū)域露出的掩膜(未圖示)后，離子注入n型雜質(zhì)，而形成作為CCD的溝道部分的第2半導(dǎo)體區(qū)域5。再有，用于第2半導(dǎo)體區(qū)域5形成的掩膜還在以下的圖6A所示的工序中被使用。
在圖5C的例子中，離子注入砷(As)而形成光電變換區(qū)域14及第2半導(dǎo)體區(qū)域5。而且，形成光電變換區(qū)域14時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為400Kev～1000Kev、摻雜量設(shè)定為3×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。而且，形成第2半導(dǎo)體區(qū)域5時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為80Kev～200Kev、摻雜量設(shè)定為3×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖6A所示，在殘留了圖5C的工序中所使用的掩膜的狀態(tài)下，對半導(dǎo)體襯底1離子注入p型雜質(zhì)，而在第2半導(dǎo)體區(qū)域5之上形成p型的第3半導(dǎo)體區(qū)域6。然后，除去掩膜。
在圖6A的例子中，離子注入與硼(B)相比因熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的銦(In)而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域6。此外，如上述那樣，形成第3半導(dǎo)體區(qū)域6時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為60Kev～150Kev、摻雜量設(shè)定為1×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖6B所示，在形成了第3半導(dǎo)體區(qū)域6的區(qū)域上，通過氧化硅膜(SiO2)等而形成絕緣層3，并在其上形成轉(zhuǎn)移電極2b。在圖6B的例子中，絕緣層3通過對半導(dǎo)體襯底1的襯底面形成絕緣膜、對絕緣膜上利用光刻法形成適合于絕緣層3的形狀的抗蝕劑圖形、以及腐蝕而形成。此外，轉(zhuǎn)移電極2b通過在絕緣層3之上生長多晶硅膜、利用光刻法形成適合于轉(zhuǎn)移電極2b的形狀的抗蝕劑圖形、及腐蝕而形成。
圖6B中雖未示出，但轉(zhuǎn)移電極2a及2c也與轉(zhuǎn)移電極2b同樣是多晶硅電極。轉(zhuǎn)移電極2a及2c通過形成多晶硅的轉(zhuǎn)移電極2b后，進(jìn)行轉(zhuǎn)移電極2b的氧化或利用淀積的絕緣層3的形成，進(jìn)而，進(jìn)行對絕緣層3之上的多晶硅膜的成膜、多晶硅膜的腐蝕而形成。這樣的電極結(jié)構(gòu)被稱為所謂的‘多晶硅重疊電極結(jié)構(gòu)’。再有，轉(zhuǎn)移電極2a～2c不限于本實(shí)施方式的例子。
接著，如圖6C所示，將轉(zhuǎn)移電極2a～2c及絕緣層3作為掩膜，離子注入p型雜質(zhì)，而形成半導(dǎo)體區(qū)域15。在圖6C的例子中，離子注入與硼(B)相比因熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的銦(In)而形成半導(dǎo)體區(qū)域15。此外，形成半導(dǎo)體區(qū)域15時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為60Kev～200Kev、摻雜量設(shè)定為5×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。
然后，形成未圖示的絕緣層和金屬布線，而完成固體攝像器件。此外，雖未圖示，但在上述各工序中的離子注入實(shí)施后，優(yōu)選實(shí)施退火。這是因?yàn)樵趯?shí)施了退火的情況下，能夠進(jìn)一步抑制被注入的雜質(zhì)的擴(kuò)散。此外，作為退火的具體方法，可列舉對半導(dǎo)體襯底極短時間地照射紅外線或激光束等的電磁波而加熱的RTA(Rapid Thermal Anneal)等。
再有，在本實(shí)施方式1中，說明了有關(guān)半導(dǎo)體襯底1為n型硅襯底的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底為p型硅襯底的情況。此外，在這種情況下，與本實(shí)施方式1的例子同樣，能夠取得本發(fā)明的效果。而且，這種情況下，第1半導(dǎo)體區(qū)域4及第3半導(dǎo)體區(qū)域6的導(dǎo)電型為n型，第2半導(dǎo)體區(qū)域5的導(dǎo)電型為p型。
(實(shí)施方式2)下面，對于本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法，參照圖7及圖8進(jìn)行說明。本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件是埋入溝道型MOS晶體管。
首先，用圖7說明有關(guān)本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的圖，圖7A是概略性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖7B是表示圖7A所示的半導(dǎo)體器件的電位分布的圖。
此外，圖7B所示的電位分布沿圖7A中的線X-X′而求得。圖7B中的A點(diǎn)、B點(diǎn)、B′點(diǎn)、C點(diǎn)對應(yīng)于圖7A中所示的線X-X′上的A點(diǎn)、B點(diǎn)、B′點(diǎn)、C點(diǎn)。
如圖7A所示，本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件(埋入溝道型MOS晶體管)具有在半導(dǎo)體襯底31上隔著柵極絕緣膜33而配置了柵電極32的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式2中，半導(dǎo)體襯底31是p型硅襯底，在半導(dǎo)體襯底31中形成有p型的第1半導(dǎo)體區(qū)域34。
此外，半導(dǎo)體襯底31在與柵電極32的正下方的半導(dǎo)體襯底31的區(qū)域重疊的位置，具有n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域35和p型的第3半導(dǎo)體區(qū)域36。第1半導(dǎo)體區(qū)域34也處于與柵電極32的正下方的半導(dǎo)體襯底31的區(qū)域重疊的位置。
第2半導(dǎo)體區(qū)域35被形成在第1半導(dǎo)體區(qū)域34之上，具有作為埋入溝道型MOS晶體管的溝道部分的功能。因此，在圖7A所示的半導(dǎo)體器件中，即使是柵極施加電壓為0V的情況，也形成溝道。此外，第3半導(dǎo)體區(qū)域36被形成在第2半導(dǎo)體區(qū)域35之上。另外，在半導(dǎo)體襯底3 1中，以夾著第2半導(dǎo)體區(qū)域35及第3半導(dǎo)體區(qū)域36的方式形成有作為源極的半導(dǎo)體區(qū)域37和作為漏極的半導(dǎo)體區(qū)域38。
這里，對背景技術(shù)中圖10所示的以往例和本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件進(jìn)行比較。從圖7和圖10可知，即使在本實(shí)施方式2中，也與實(shí)施方式1同樣，在半導(dǎo)體襯底1的表層形成了以往例中不存在的第3半導(dǎo)體區(qū)域36。此外，第3半導(dǎo)體區(qū)域36的導(dǎo)電型是第2半導(dǎo)體區(qū)域35的導(dǎo)電型的相反導(dǎo)電型。
因此，在本實(shí)施方式2中，也對柵電極32施加電壓而使第2半導(dǎo)體區(qū)域35及第3半導(dǎo)體區(qū)域36耗盡時，第2半導(dǎo)體區(qū)域35中的電位的最大點(diǎn)39的位置也比不存在第3半導(dǎo)體區(qū)域36的以往例(參照圖10B)更深。
因此，與以往例不同，電荷被積蓄在從半導(dǎo)體襯底31和柵極絕緣膜33的界面(B點(diǎn))分離的位置，不與界面接觸地移動。因此，根據(jù)本實(shí)施方式2，與以往例相比，能夠抑制埋入溝道型MOS晶體管的驅(qū)動時產(chǎn)生的噪聲。
此外，在本實(shí)施方式2中，也與實(shí)施方式1同樣，為了使第2半導(dǎo)體區(qū)域35中的電位的最大點(diǎn)39(參照圖7B)的位置比以往例更深，在第3半導(dǎo)體區(qū)域36中，需要確保一定的雜質(zhì)濃度。因此，在第3半導(dǎo)體區(qū)域36的形成中，優(yōu)選通過離子注入而導(dǎo)入雜質(zhì)。離子注入優(yōu)選例如將加速能量設(shè)定為50Kev～200Kev、摻雜量設(shè)定為5×1011個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。此外，由于本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件是埋入溝道型MOS晶體管，所以特別優(yōu)選設(shè)定為60Kev～150Kev、1×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。
而且，在本實(shí)施方式2中，由于半導(dǎo)體器件是埋入溝道型MOS晶體管，所以第2半導(dǎo)體區(qū)域35以比實(shí)施方式1中圖2所示的第2半導(dǎo)體區(qū)域5更低的濃度形成。因此，在本實(shí)施方式2中，第3半導(dǎo)體區(qū)域36的雜質(zhì)與實(shí)施方式1的情況相比，處于因半導(dǎo)體器件10的制造工序中產(chǎn)生的熱而容易擴(kuò)散到第2半導(dǎo)體區(qū)域5的狀態(tài)。
因此，在本實(shí)施方式2中，第3半導(dǎo)體區(qū)域36也優(yōu)選例如將銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等這樣的原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成。此外，在本實(shí)施方式2中，形成第3半導(dǎo)體區(qū)域36時的銦(In)、鎵(Ga)、鉈(Tl)等這樣的雜質(zhì)的離子注入，可以將這樣的雜質(zhì)離子化為1價的離子而進(jìn)行，也可以離子化為2價離子而進(jìn)行。
此外，在本實(shí)施方式2中，也優(yōu)選抑制n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域35中的n型雜質(zhì)的熱引起的擴(kuò)散。這是因?yàn)榕c實(shí)施方式1的情況相同，即使p型雜質(zhì)的熱引起的擴(kuò)散被抑制，但n型雜質(zhì)因熱而較大地?cái)U(kuò)散時，擴(kuò)散深度(所謂的xj)變深，溝道電位升高而產(chǎn)生不能正常地動作的問題，其結(jié)果，作為埋入溝道型MOS晶體管的功能受到損失。因此，即使作為n型雜質(zhì)，也優(yōu)選使用原子半徑比較大、熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的物質(zhì)。例如，可列舉砷(As)。
下面，用圖8說明有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件(埋入溝道型MOS晶體管)的制造方法。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖，圖8A～圖8D表示一連串的主要的制造工序。
首先，如圖8A所示，在形成了p型區(qū)域34的半導(dǎo)體襯底(p型硅襯底)31上，設(shè)置了使第2半導(dǎo)體區(qū)域35的形成區(qū)域露出的掩膜30后，離子注入n型雜質(zhì)，而形成n型的第2半導(dǎo)體區(qū)域35。
在圖8A的例子中，離子注入砷(As)而形成第2半導(dǎo)體區(qū)域35。此外，形成第2半導(dǎo)體區(qū)域35時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為30Kev～200Kev、摻雜量設(shè)定為5×1011個/cm2～15×1011個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖8B所示，在殘留了掩膜30的狀態(tài)下，對半導(dǎo)體襯底31離子注入p型雜質(zhì)，而在第2半導(dǎo)體區(qū)域35之上形成第3半導(dǎo)體區(qū)域36。然后，除去掩膜30。
在圖8B的例子中，離子注入與硼(B)相比因熱引起的擴(kuò)散的推進(jìn)慢的銦(In)而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域36。此外，如上述那樣，形成第3半導(dǎo)體區(qū)域36時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為60Kev～150Kev、摻雜量設(shè)定為1×1012個/cm2～8×1012個/cm2而進(jìn)行。
接著，如圖8C所示，在半導(dǎo)體襯底31的形成了第3半導(dǎo)體區(qū)域36的區(qū)域上，形成柵極絕緣膜33和柵電極32。具體地說，將絕緣膜成膜在半導(dǎo)體襯底1的襯底面，并在絕緣膜之上成膜多晶硅膜，然后，通過光刻法形成抗蝕劑圖形后進(jìn)行腐蝕。
接著，如圖8D所示，將柵極絕緣膜33和柵電極32作為掩膜，離子注入n型雜質(zhì)，而形成作為源極的半導(dǎo)體區(qū)域37和作為漏極的半導(dǎo)體區(qū)域38。在圖8D的例子中，離子注入砷(As)而形成半導(dǎo)體區(qū)域37和38。此外，形成半導(dǎo)體區(qū)域37及38時的離子注入優(yōu)選將加速能量設(shè)定為10Kev～50Kev、摻雜量設(shè)定為1×1015個/cm2～5×1015個/cm2而進(jìn)行。
然后，形成未圖示的絕緣層和金屬布線，完成埋入溝道型MOS晶體管。此外，在本實(shí)施方式2中，也與實(shí)施方式1同樣，優(yōu)選在上述各工序中的離子注入的實(shí)施后，實(shí)施退火。
再有，在本實(shí)施方式2中，說明了有關(guān)半導(dǎo)體襯底31為p型硅襯底的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底為n型硅襯底的情況。而且，在這種情況下，與本實(shí)施方式2的例子同樣，能夠獲得本發(fā)明的效果。
工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明能夠應(yīng)用于以CCD為代表的電荷轉(zhuǎn)移器件或MOS晶體管這樣的半導(dǎo)體器件，而且還可以應(yīng)用于這樣的半導(dǎo)體器件的制造方法。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.(修改后)一種固體攝像器件，具有設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的光電二極管、以及在所述半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層而設(shè)置的轉(zhuǎn)移電極，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底在與所述轉(zhuǎn)移電極的正下方的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域重疊的位置，具有一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域、導(dǎo)電型與一導(dǎo)電型相反的第2半導(dǎo)體區(qū)域、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上被作為讀出在所述光電二極管中產(chǎn)生的電荷的溝道部分而形成，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的、所述半導(dǎo)體襯底和所述絕緣層的界面附近，使用原子半徑比較大、并且熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成。
2.(修改后)如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦、鎵及鉈中至少一種的p型區(qū)域。
3.(修改后)如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了砷的n型區(qū)域。
4.(刪除)5.(刪除)6.(刪除)7.(修改后)一種固體攝像器件的制造方法，該固體攝像器件具有設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的光電二極管、以及在所述半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層而設(shè)置的轉(zhuǎn)移電極，其特征在于，至少具有(a)在所述半導(dǎo)體襯底上的與所述轉(zhuǎn)移電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第1半導(dǎo)體區(qū)域的工序；(b)在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述轉(zhuǎn)移電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成作為讀出所述光電二極管中產(chǎn)生的電荷的溝道部分的第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序；及
(c)在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述轉(zhuǎn)移電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中的、所述半導(dǎo)體襯底和所述絕緣層的界面附近，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域的工序，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)是原子半徑比較大、并且熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)。
8.(修改后)如權(quán)利要求7所述的固體攝像器件的制造方法，其中，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入通過離子注入而進(jìn)行，所述離子注入的加速能量被設(shè)定為50Kev～200Kev，摻雜量被設(shè)定為5×1011個/cm2～8×1012個/cm2。
9.(修改后)如權(quán)利要求7所述的固體攝像器件的制造方法，其中，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)是銦、鎵及鉈中的至少一種。
10.(修改后)如權(quán)利要求8所述的固體攝像器件的制造方法，其中，在所述(c)工序的離子注入中，所述雜質(zhì)被離子化為二價的離子。
11.(修改后)如權(quán)利要求8所述的固體攝像器件的制造方法，其中，在所述(c)工序的離子注入中，所述雜質(zhì)被離子化為一價的離子。
12.(修改后)如權(quán)利要求7所述的固體攝像器件的制造方法，其中，所述(b)工序中的與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)是砷。
13.(修改后)如權(quán)利要求8所述的固體攝像器件的制造方法，其中，還具有在所述(c)的工序的離子注入后，加熱所述半導(dǎo)體襯底的工序。
14.(追加)如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域使用熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成。
15.(追加)如權(quán)利要求14所述的固體攝像器件，其中，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦的p型區(qū)域。
16.(追加)一種固體攝像器件，具有設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的光電二極管及MOS晶體管，所述MOS晶體管的柵電極隔著絕緣層而被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上，其特征在于
所述半導(dǎo)體襯底在與所述柵電極的正下方的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域重疊的位置，具有一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域、與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體區(qū)域、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上，被作為所述MOS晶體管中的讀出在所述光電二極管中產(chǎn)生的電荷的溝道部分而形成，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的、所述半導(dǎo)體襯底和所述絕緣層的界面附近，使用原子半徑比較大、并且熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成，作為所述MOS晶體管的源極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域和作為漏極的半導(dǎo)體區(qū)域，形成在與所述第2半導(dǎo)體區(qū)域及所述第3半導(dǎo)體區(qū)域相鄰的位置上。
17.(追加)如權(quán)利要求16所述的固體攝像器件，其中，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦、鎵及鉈中至少一種的p型區(qū)域。
18.(追加)如權(quán)利要求16所述的固體攝像器件，其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了砷的n型區(qū)域。
19.(追加)如權(quán)利要求16所述的固體攝像器件，其中，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域使用熱引起的擴(kuò)散的行進(jìn)慢的物質(zhì)作為雜質(zhì)而形成。
20.(追加)如權(quán)利要求19所述的固體攝像器件，其中，所述第1半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦的p型區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底在與所述電極的正下方的所述半導(dǎo)體襯底的區(qū)域重疊的位置，具有一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域、導(dǎo)電型與一導(dǎo)電型相反的第2半導(dǎo)體區(qū)域、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域被形成在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第3半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了銦、鎵及鉈中至少一種的p型區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域是導(dǎo)入了砷的n型區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該半導(dǎo)體器件是電荷轉(zhuǎn)移器件，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域具有作為所述電荷轉(zhuǎn)移器件的溝道部分的功能，所述電極存在多個，多個所述電極具有作為所述電荷轉(zhuǎn)移器件的轉(zhuǎn)移電極的功能。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該半導(dǎo)體器件是MOS晶體管，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域具有作為所述MOS晶體管的溝道部分的功能，所述電極具有作為所述MOS晶體管的柵電極的功能，所述MOS晶體管的作為源極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域和作為漏極的半導(dǎo)體區(qū)域，形成在與所述第2半導(dǎo)體區(qū)域及所述第3半導(dǎo)體區(qū)域相鄰的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第2半導(dǎo)體區(qū)域和所述第3半導(dǎo)體區(qū)域通過向所述電極施加電壓而耗盡。
7.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件具有在半導(dǎo)體襯底上隔著絕緣層配置了電極的結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少具有(a)在所述半導(dǎo)體襯底上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第1半導(dǎo)體區(qū)域的工序；(b)在所述第1半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第2半導(dǎo)體區(qū)域的工序；以及(c)在所述第2半導(dǎo)體區(qū)域上的與所述電極的正下方的區(qū)域重疊的區(qū)域中，導(dǎo)入一導(dǎo)電型的雜質(zhì)，而形成第3半導(dǎo)體區(qū)域的工序，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入，通過所形成的所述第3半導(dǎo)體區(qū)域來而進(jìn)行，以使所述第2半導(dǎo)體區(qū)域的耗盡時的電位的最大點(diǎn)的位置比不存在所述第3半導(dǎo)體區(qū)域的情況變深。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的導(dǎo)入通過離子注入而進(jìn)行，所述離子注入的加速能量被設(shè)定為50Kev～200Kev，摻雜量被設(shè)定為5×1011個/cm2～8×1012個/cm2。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述(c)工序中的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)是銦、鎵及鉈中的至少一種。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述(c)工序的離子注入中，所述雜質(zhì)被離子化為二價的離子。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述(c)工序的離子注入中，所述雜質(zhì)被離子化為一價的離子。
12.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述(b)工序中的與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)是砷。
13.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，還具有在所述(c)的工序的離子注入后，加熱所述半導(dǎo)體襯底的工序。
全文摘要
在具有在半導(dǎo)體襯底(1)上隔著絕緣層(3)而配置了轉(zhuǎn)移電極(2a～2c)的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件(10)中，在半導(dǎo)體襯底(1)的與轉(zhuǎn)移電極(2a～2c)的正下方的區(qū)域重疊的位置，包括一導(dǎo)電型的第1半導(dǎo)體區(qū)域(4)、與一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體區(qū)域(5)、以及一導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體區(qū)域(6)。第2半導(dǎo)體區(qū)域(5)形成在第1半導(dǎo)體區(qū)域(4)上。第3半導(dǎo)體區(qū)域(6)形成在第2半導(dǎo)體區(qū)域(5)上，以使第2半導(dǎo)體區(qū)域(5)的耗盡時的電位的最大點(diǎn)(8)的位置比不存在第3半導(dǎo)體區(qū)域(6)的情況變深。
文檔編號H04N5/335GK101015065SQ20058002807
公開日2007年8月8日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者黑田隆男 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社