CN1860612A - 制造固态图像拾取器件的方法以及固态图像拾取器件 - Google Patents

Abstract

一种制造固态图像拾取器件的方法，该固态图像拾取器件包括光电转换部分、电荷传输部分和***电路部分，该方法包括：于半导体表面形成包括第一层硅导电膜的图案，第一层硅导电膜形成了：第一电极；和用于光电转换部分和***电路部分的第一层互联；于第一电极的至少一个侧壁形成绝缘膜；在半导体衬底上形成用于形成第二电极的第二硅导电膜；通过旋涂方法在半导体衬底上方涂敷抗蚀剂；和通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化第二层硅导电膜。其中该图案还包括至少一个虚拟图案，且半导体衬底上方抗蚀剂的表面水平不低于预定值。

Description

制造固态图像拾取器件的方法以及固态图像拾取器件

技术领域

本发明涉及一种制造固态图像拾取器件的方法和固态图像拾取器件，尤其涉及一种单层电极CCD(电荷耦合器件)结构的固态图像拾取器件。

背景技术

例如，应用在面积传感器(area sensor)中的CCD结构的固态图像拾取器件包括光电转换部分如光电二极管和具有用于传输来自光电转换部分的信号电荷的电荷传输电极的电荷传输部分。彼此相邻的多个电荷传输电极被设置在形成于半导体衬底的电荷传输沟道上并被依次驱动。

近些年，对固态图像拾取器件的较高分辨率和较高灵敏度的要求越来越高，并且图像拾取像素数目的增加已远远超过十亿像素。固态图像拾取器件制备于其上的衬底(硅衬底)叠层有滤波器或透镜，并将该衬底安装好。

因此，考虑到在制造步骤中的位置精确度以及使用期间的灵敏度(光电转换效率)，透镜和光电转换部分之间的位置精确度是很重要的，且其间距即其高度方向上的间距也是很重要的问题。

而且，在上述情况下，通过降低每单元像素的面积来获得较高集成等级是必要的，以获得高分辨率而不扩大焊嘴(tip)尺寸。另一方面，由于随着构成光电转换部分的光电二极管面积的减小，灵敏度也降低了，因此必须确保光电二极管区域的面积。

为此，已经进行了各种研究以改进焊嘴，同时通过改进电荷传输部分和***电路中的互联以确保光电二极管区域所占的面积，从而降低互联的面积比率。

在上述情况下，为了通过改进互联获得较高的集成度，保持互联层之间的夹层绝缘膜的平坦性是一项重要的技术主题。考虑到上述情况，为了提高平坦性，已经提出一种将电荷传输部分制造为单层电极结构的结构(例如，JP-A No.Hei 11-26743)。

顺便，在使用单层结构的电荷传输电极的已有固态图像拾取器件中，通过使用多晶硅或非晶硅层作为电荷传输电极来制备单层结构电极，形成第一层互联，然后氧化第一层互联的图案化表面，沉积多晶硅或非晶硅层作为第二层的传输电极，涂敷抗蚀剂，和通过抗蚀剂回蚀刻方法进行整个表面的蚀刻。

例如，在已有方法中，在n型硅衬底1的表面形成15至35nm厚的氧化硅膜2a、50nm厚的氮化硅膜2b和10nm厚的氧化硅膜2c，以形成三层结构的栅氧膜2。

随后，在栅氧膜2上形成掺杂非晶硅膜3a作为第一层，然后形成氧化硅膜4和氮化硅膜5。随后，在该层上方涂敷抗蚀剂。

然后，如图9A中所示，通过使用所需的掩模的光刻进行曝光，并进行显影和水清洗以形成具有从0.3至几μm图案宽度的抗蚀剂图案R1。图案宽度可为0.3μm或更小。

然后，如图9B中所示，使用抗蚀剂图案R1作为掩模蚀刻氧化硅膜4和氮化硅膜5以形成用于图案化第一电极的掩模图案。

然后，通过灰化剥离和移除抗蚀剂图案(图9C)，和通过使用掩模图案作为掩模且使用栅氧膜2的氮化硅膜2b作为蚀刻停止者来选择性地移除作为第一层的掺杂的非晶硅膜3a，以形成第一电极(图9D)。

随后，通过热氧化将层间绝缘膜6形成于第一电极图案的表面(图10A)，且在其上形成掺杂的第二层非晶硅膜3b(图10B)。

然后，在整个表面上方涂敷抗蚀剂R2(图10C)，通过抗蚀剂回蚀刻平坦化第二掺杂的非晶硅膜3b(图10D)。

然后，如图11A所示，施加用于覆盖的所需抗蚀剂图案R3。

随后，通过使用抗蚀剂图案R3作为掩模的蚀刻选择性移除光电二极管区域30上方的掺杂的第二层非晶硅膜3b。

然后，如图11B中所示，通过灰化除去抗蚀剂图案R3。

因此，形成包括掺杂的第二层非晶硅膜3b的第二电极以形成具有平坦表面的固态图像拾取器件电极。

在该方法的情况下，当通过回蚀刻掺杂的第二层非晶硅膜制造单层结构的电荷传输电极时，通过在第二层多晶硅膜3b上方的旋涂来涂敷抗蚀剂并将其蚀刻，以使对于抗蚀剂和掺杂的第二层非晶硅膜的蚀刻率大约相同，以平坦化表面。

然而，在低密度的第一掺杂的非晶硅膜区域存在于晶片的周界***的情况下，当通过旋涂形成抗蚀剂时，降低了抗蚀剂R2的表面水平，如图10C中所示，结果，这引起在晶片***边缘处掺杂的第二层非晶硅膜的膜降低，如图11B中所示。

而且，在掺杂的非晶硅膜密度低的区域中，如互联部分或是除了在半导体衬底上的光电二极管部分之外的区域，有时在不限制于晶片周界蚀刻的图案之间形成抗蚀剂薄的区域。这导致在这种情况下互联电阻扩散(scattering)的问题。

在上述情况下，存在***处互联电阻扩散的问题，而且，由于在***处的电荷传输电极膜厚度的扩散，有时降低了传输效率。并且，又导致了厚度的不均匀性和电荷传输电极之上的各种类型的膜如平坦化的膜、显微镜、滤色器等形状上的变化，且其又由于杂散光导致阴影、灵敏度扩散和由于污点而变劣等问题。

因此，前面所描述的方法解决了难以实现灵敏度进一步提高的问题。

如上所述，现有的固态图像拾取器件存在着一个在构成图案密度小的半导体衬底上方的第一层的第一电极区域中、尤其在晶片的周界***中掺杂的第二层非晶硅膜的厚度降低的问题。

发明内容

考虑到前述的情况，以及在通过在第一层导电膜图案上方形成第二层导电膜和为了平坦化而移除第一层导电膜上方的第二层导电膜以形成单层电极结构的电荷传输电极的情况，本发明的目的是实现通过防止由平坦化的抗蚀剂回蚀刻步骤引起的膜降低来提高电荷传输效率，从而提高电荷传输效率。

本发明提供了一种制造包括光电转换部分、具有用于传输在光电转换部分中产生的电荷的单层电极结构的电荷传输电极的电荷传输部分、和与电荷传输部分连接的***电路部分的固态图像拾取器件的方法，该方法包括：在其上形成有栅氧膜的半导体衬底表面形成包括第一层硅导电膜图案的步骤，第一层硅导电膜形成：第一电极；和用于光电转换部分和***电路部分的第一层互联；至少于第一电极侧壁形成作为极间绝缘膜的绝缘膜步骤，以便制造形成有第一电极/极间绝缘膜的半导体衬底；在形成第一电极/极间绝缘膜的半导体衬底表面形成第二硅导电膜的步骤，第二硅导电膜用于形成第二电极，以便制造形成有第二硅导电膜的半导体衬底；通过旋涂方法在形成有第二硅导电膜的半导体衬底上方涂敷抗蚀剂的步骤；和通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化第二层硅导电膜的步骤和形成图案的步骤，其中所述图案还包括至少一个虚拟图案，以及至少一个虚拟图案的形成步骤，以使在半导体衬底上方抗蚀剂的表面水平不低于预定值。

在图案密度小的区域中，如半导体衬底上方的互联部分和除了光电二极管之外的区域，尤其在晶片***区域中，抗蚀剂的膜厚度被降低以至低于表面水平。在上述结构中，由于在抗蚀剂回蚀刻之前，通过另外的虚拟图案保持甚至***部分中的表面水平不降低，所以将电荷传输电极制造为单层结构引起了硅导电膜尤其是第二层硅导电膜的膜降低。因此，由于形成了均匀膜厚度的电荷传输电极和***电路，因此可以防止器件特性的扩散，并形成高可靠性的固态图像拾取器件。一旦旋涂抗蚀剂，晶片***部分的抗蚀剂的表面水平就被降低，且希望通过在被减低了抗蚀剂表面水平的区域中和除了***部分之外的区域中的虚拟图案来提高抗蚀剂表面水平。

而且，在根据本发明的方法中，形成所述的至少一个虚拟图案，且使其表面密度基本等于或大于光电转换部分的第一层互联的表面密度。

根据该结构，由于将虚拟图案加到构成作为下部层的第一层互联的第一层硅导电膜中，以便具有约等于或大于光电二极管区域的第一层互联密度的密度，所以这可以防止降低半导体衬底表面上的光致抗蚀剂的表面水平，以防止第二层硅导电膜的膜降低。

而且，在根据本发明的方法中，形成所述至少一个虚拟图案以使所述至少一个虚拟图案之间的间距基本等于或小于光电转换部分的第一层互联的互联间距。

而且，根据本发明的方法还包括在平坦化步骤之后蚀刻以移除部分所述至少一个虚拟图案的步骤。

该结构避免了对该电路操作的影响。

而且，在根据本发明的方法中，所述至少一个虚拟图案相互电性连接。该结构利于虚拟图案连接至所需电势。

而且，在根据本发明的方法中，所述至少一个虚拟图案为网格形状。

根据该结构，每个单元可连接到如保持在所需电势的导体，以使噪音不影响电路操作。

而且，在根据本发明的方法中，所述至少一个虚拟图案包括位于与第二电极相邻的区域中的至少一个第一虚拟图案，且所述至少一个第一虚拟图案中的每一个是隔离的图案。

根据该结构，可以不仅防止在***部分的膜降低，而且可以通过将虚拟图案制作成隔离图案来防止与第二电极的短路。

而且，根据本发明的方法还包括：在形成电荷传输部分之前，在半导体衬底表面的一区域中形成沟槽的步骤，以形成设置于***电路部分和电荷传输部分的场氧化膜，以便包围光电转换部分的有效图像拾取区域；在沟槽中形成场氧化膜的步骤；平坦化场氧化膜形成于其上的半导体衬底表面的表面平坦化步骤；和于半导体衬底表面形成包括电荷传输电极、光电转换部分和***电路部分的器件部分的步骤。

通过该方法可进一步容易地平坦化该表面。在这种情况下，当形成的沟槽的深度和场氧化膜的厚度以使它们相互相等时，平坦化步骤通常不是必要的。

而且，在根据本发明制造固态图像拾取器件的方法中，形成场氧化膜的步骤包括一个选择性氧化(LOCOS)步骤。

根据该方法，尽管其需要长时间，但是可形成良好膜质量的场氧化膜。

而且，在根据本发明制造固态图像拾取器件的方法中，形成场氧化膜的步骤包括通过CVD方法将绝缘膜填充到沟槽的步骤。

根据该方法，可缩短形成场氧化膜所需的时间。顺便，通过旋涂方法代替CVD方法填充绝缘膜。

在根据本发明制造固态图像拾取器件的方法中，平坦化半导体衬底表面的表面平坦化步骤包括：通过旋涂方法给半导体衬底表面涂敷抗蚀剂的步骤；和通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化的步骤。

而且，在根据本发明制造固态图像拾取器件的方法中，其中平坦化半导体衬底表面的表面平坦化步骤包括通过CMP(化学机械抛光)方法平坦化半导体衬底表面的步骤。

而且，在根据本发明制造固态图像拾取器件的方法中，该方法还包括在形成第二硅层导电膜之前，于第一电极表面形成作为蚀刻停止的停止层的步骤，其中平坦化步骤是通过使用停止层作为停止的进行回蚀刻的步骤。

通过上述的结构，由于回蚀刻可在第一电极上停止，而不会刮损第一电极，所以可形成具有良好平整度和高产量的电荷传输部分。在构成具有硅导电膜的第二层导电膜的情况下，优选使用氮化硅等。而且，对于图案化第一电极，通过使用氧化硅和氮化硅的两层膜作为掩模且使用其作为蚀刻停止，同时按照原状留下掩模，可进行良好的图案化而不会增加步骤数目，且可形成优良平坦性的电荷传输部分。在用于图案化形成于氮化硅膜上方的膜的曝光步骤中，氮化硅膜也用作抗反射膜。

而且，本发明提供一种固态图像拾取器件，包括：光电转换部分；具有传输在光电转换部分产生的电荷的电荷传输电极的电荷传输部分；和连接到电荷传输部分的***电路部分，其中电荷传输电极具有单层电极结构，包括：包括第一层硅导电膜的第一电极；和包括以极间绝缘膜覆盖第一电极侧壁的方式形成的第二层硅导电膜的第二电极，***电路部分的互联包括第一层硅导电膜，其中固态图像拾取器件还包括构成为不以自***电路部分的互联的预定间距或更大间距而间隔，且构成为在这种电势下对第一电极不产生电性作用的至少一个虚拟图案。

而且，在根据本发明的固态图像拾取器件中，所述至少一个虚拟图案为网格形状。

由于这可通过重复与构成导电沟道的电荷传输电极的图案相同的图案来形成，所以可以形成容易形成且具有高精确度的图案。该网格形状可以为蜂窝状或矩形形状。

附图说明

图1A至1D示出根据本发明第一实施例制造固态图像拾取器件的步骤图。

图2A至2C示出根据本发明第一实施例制造固态图像拾取器件的步骤图。

图3A至3C示出根据本发明第一实施例制造固态图像拾取器件的步骤图。

图4示出本发明第一实施例固态图像拾取器件的图。

图5示出本发明第一实施例固态图像拾取器件的截面图。

图6示出本发明第一实施例固态图像拾取器件虚拟图案的平面图。

图7A至7D示出根据本发明第二实施例制造固态图像拾取器件的步骤图。

图8A和8B示出根据本发明第三实施例制造固态图像拾取器件的步骤图。

图9A至9D示出现有技术制造固态图像拾取器件的步骤图。

图10A至10D示出现有技术制造固态图像拾取器件的步骤图；

图11A和11B示出现有技术制造固态图像拾取器件的步骤图。

1表示半导体衬底，2表示栅氧膜，3a表示第一电极(掺杂的第一层非晶硅膜)，3b表示第二电极(掺杂的第二层非晶硅膜)，3表示电荷传输电极，4表示氧化硅膜，5表示氮化硅膜，6表示极间，7表示绝缘膜，30表示光电二极管区域，40表示电荷传输部分，50表示滤色器，60表示显微镜，70表示中间层。

具体实施方式

参考附图描述本发明的优选实施例。

第一实施例：

如图1A至1D至图3A和3B中的电极形成步骤所示，固态图像拾取器件的特征是：它具有一结构，在该结构中，在形成具有单层电极结构的电荷传输电极的固态图像拾取器件中，构成第一电极的第一层非晶硅膜的图案在半导体衬底的***处具有虚拟图案，且在半导体衬底***处的图案间距不大于第一电极的极间间距。

由此，通过抗蚀剂回蚀刻的平坦化，不会引起***的膜降低，对于由第二层非晶硅构成的第二电极和互联也是如此。因此，在电荷传输部分和***电路部分中，可另人满意地平坦化表面而不会引起膜降低。

如图4和图5中所示，对于整个概述的说明图(***部分在图中未示出)，在硅衬底1上形成多个二极管区域30，和在光电二极管区域之间形成用于传输由光电二极管检测的信号电荷的电荷传输部分40。图5是沿着图4中的线V-V取得的截面图。

虽然通过电荷传输电极传输的信号电荷在电荷传输沟道33中的移动未在图4中示出，但是其形成在与电荷传输部分40的延伸方向交叉的区域中。

在图4中，未示出形成于光电二极管区域和电荷传输部分40之间的边界附近的极间绝缘膜6。

如图5中所示，在硅衬底1中形成有光电二极管区域30、电荷传输沟道33、沟道停止区域32和电荷读取区域34，和在硅衬底1上方形成有栅氧膜2。在栅氧膜2的表面上方形成包括氧化硅膜的极间绝缘膜6和电荷传输电极(包括掺杂的第一层非晶硅膜3a的第一电极和包括掺杂的第二层非晶硅膜3b的第二电极)。

电荷传输部分40如上面已经描述的，且如图5中所示，于传输部分40的电荷传输电极表面上部形成中间层70，在该中间层中示出了光遮挡膜71、包括BPSG(硼磷硅酸玻璃)的绝缘膜72、包括P-SiN的绝缘膜(钝化膜73)和包括透明树脂膜的平坦化层74。

在固态图像拾取器件上方，在除了光电二极管区域30的光检测部分之外形成光遮挡膜71，进一步形成滤色器50和显微镜60。而且，包括如绝缘透明树脂的平坦化层61填充在滤色器50和显微镜60之间。

此外，虽然在图5中示出了称作蜂窝结构的固态图像拾取器件，但是当然其也可以用于四方晶格型固态图像拾取器件。

下面，将具体地描述制造固态图像拾取器件的步骤。

首先，在杂质浓度约为1.0×10¹⁶cm^-3的n型硅衬底1上形成15至35nm厚的氧化硅膜2a、50nm厚的氮化硅膜2b和10nm厚的氧化硅膜2c，以形成三层结构的栅氧膜2。

随后，通过使用添加PH₃和N₂的SiH₄作为反应气体的真空CVD方法在栅氧膜2上方形成0.4μm厚的磷掺杂的第一层非晶硅膜3a。该步骤中衬底温度为600至700℃。

然后，通过真空CVD方法形成15nm厚的氧化硅膜4和50nm厚的氮化硅膜5(图1A)。

随后，在其上涂敷0.5至1.4μm厚的正性抗蚀剂，通过使用所需掩模的光刻来曝光，并然后进行显影和水清洗以形成抗蚀剂图案R_D以及虚拟(抗蚀剂)图案R1和虚拟(抗蚀剂)图案R_D(图1B)。根据电路设计形成虚拟图案，以使在硅衬底1的***处自抗蚀剂图案R1的间距不超出预定宽度(第一电极间距)。

然后，通过使用CHF₃、C₂F₆、O₂和He的气体混合物的反应离子蚀刻来蚀刻氧化硅膜4和氮化硅膜5，以形成用于图案化掺杂的第一层非晶硅膜3a的掩模图案。而且在这种情况下，在用于形成第一电极的掩模图案左侧上形成虚拟掩模图案。

然后，通过灰化剥离和移出抗蚀剂图案(图1C)。在该步骤中，对于掺杂的第一层非晶硅膜3a，在除了常用的第一电极图案的左侧之外的部分形成虚拟图案。

然后，通过使用掩模图案作为掩模和栅氧膜2的氮化硅膜2b作为蚀刻停止、通过使用HBr和O₂的混合气体的反应蚀刻选择性地移除掺杂的第一层非晶硅膜3a，以形成用于第一电极和***电路(图1D)的互联。在这种情况下，希望使用蚀刻装置如ECR(电子回旋共振)***或ICP(感应耦合等离子体)***。

随后，通过氧化方法于第一电极图案的横向表面形成包括80nm厚的氧化膜的极间绝缘膜6(图2A)。

然后，通过使用包括添加有PH₃和N₂的SiH₄气体的反应气体的真空CVD方法形成0.4至0.7μm厚的掺杂的第二层非晶硅膜3b(图2B)。在这种情况下，掺杂的第二层非晶硅膜3b的膜厚度必须约等于或大于其上的掺杂的第一层非晶硅膜、氧化硅膜4和氮化硅膜5的厚度的总厚度。

然后，如图2C所示，在形成有掺杂的第二层非晶硅膜3b的表面处涂敷抗蚀剂R2，以完全地平坦化表面水平。在该步骤中，将OFPR 800用作抗蚀剂R2并涂敷至700至800nm的厚度。

随后，如图3A中所示，在抗蚀剂和掺杂的第二层非晶硅膜3b之间蚀刻率基本相等的条件下进行整个表面的蚀刻，以平坦化掺杂的第二层非晶硅膜3b。

然后，如图3B中所示，形成用于形成***电路的抗蚀剂图案R3。在该情况下，形成抗蚀剂图案R3以便于覆盖固态图像拾取器件形成部分和一部分***电路部分。

然后如图3C中所示，通过使用抗蚀剂图案如R3作为掩模的蚀刻来移除在光电二极管区域30上方的掺杂的第二层非晶硅膜3b，而保留***电路图案3S。

然后，通过由灰化移除抗蚀剂，形成一个掺杂的第二层非晶硅膜3b，以便于覆盖固态图像拾取器件形成部分和一部分***电路部分。

如上所述地形成包括掺杂的第二层非晶硅膜3b的第二电极，以形成具有平坦表面的电荷传输电极。在该步骤中，在衬底的***处保留蜂窝状虚拟图案3D。在图6中示出放大的平面图。虚拟图案3D为网格形状，其优选连接到地电势。这能获得更稳定的连接。

到此为止，形成了用于光遮挡膜的图案71和700nm厚的BPSG膜72，且通过在850℃下回流而平坦化。然后，形成包括P-SiN的绝缘膜(钝化膜)73和包括透明树脂膜的平坦化层74。

然后，形成滤色器50、平坦化层61、显微镜60等以获得固态图像拾取器件，如图4和图5中所示。

根据上述的方法，由于包括掺杂的第一层非晶硅膜的虚拟图案形成于***电路部分，所以可以以与用于中心部分的方式相同的方式形成用于回蚀刻的抗蚀剂表面水平，并获得在***部分处的高精确度没有膜降低的图案，并可获得考虑到功能的高可靠性的操作特性。

如上所述，通过上述结构，由于在第一电极的图案密度低的衬底等的***处、尤其是衬底的***处形成虚拟图案，以使抗蚀剂的表面水平不由于通过旋涂涂敷抗蚀剂而降低，所以可形成不具有特性扩散的高可靠性的固态图像拾取器件。

而且，在上述实施例中，通过真空CVD方法在第一电极***处形成极间绝缘膜6，但是，可代替地，可通过热氧化形成极间绝缘膜。即，通过使用氧化硅膜和氮化硅膜的两层氮化硅膜作为氧化防止膜来进行用于第一电极的热氧化，且该两层膜用于第一电极的图案化掩模和平坦化第二电极的蚀刻停止，在第一电极侧壁上选择性地形成氧化硅膜，其用作极间绝缘膜。在这种情况下，事先形成抗蚀剂图案是必要的，以使第一电极的宽度通过被氧化的区域增加。

第二实施例：

虽然虚拟图案已被留下并将其用作第一实施例中的地线，但是可在抗蚀剂回蚀刻处理之后将其移除。

即，第二实施例不同于第一实施例在于，用于形成图3B中示出的***电路的抗蚀剂图案R3由不含有虚拟图案的抗蚀剂图案R3’组成。

如图7A中所示，覆盖***电路形成部分和电荷传输部分的抗蚀剂图案R3’形成于通过回蚀刻平坦化的衬底表面。如通过与图3B对比显而易见，该实施例的不同仅在于使用不含有虚拟图案的抗蚀剂图案R3’。

在这种情况下，形成抗蚀剂图案R3’以便于覆盖固态图像拾取器件形成部分和一部分***电路部分并暴露出虚拟图案。

然后，如图7B中所示，通过蚀刻移除在光电二极管区域30上方的掺杂的第二层非晶硅3b，同时使用抗蚀剂图案R3’作为掩模保留***电路图案3S。

然后，如图7C中所示，通过蚀刻依次移除氧化硅膜和氮化硅膜，同时保留抗蚀剂图案R3’，且移除掺杂的非晶硅膜以移除虚拟图案。

然后，通过灰化移除抗蚀剂图案R3’，形成掺杂的第二层非晶硅膜3b，以便覆盖固态图像拾取器件形成部分和一部分***电路部分。

根据该方法，由于移除了虚拟图案，因此对电路特性不产生影响。

而且，由于可将虚拟图案形成至约等于或高于光电转换部分的第一层互联密度的密度，因此可形成虚拟图案而不降低表面水平。

第三实施例：

也未在上述实施例中具体描述，以框架形状在芯片***部分形成场氧化膜，以便于包围其有效的图像拾取部分，且其优选通过凹槽LOCOS方法形成，以使表面水平在具有光电传感器的光电转换部分和电荷传输部分之间相等。

在该实施例的固态图像拾取器件中，使设置在***电路部分和电荷传输部分的场氧化膜的表面水平与光电转换部分的表面水平约为相等，且根据器件区域的形成来平坦化整个衬底表面，从而通过光刻提高图案精确度，通过其，一旦将电荷传输电极制作成单层结构，就引起导电膜尤其是第二层导电膜的膜降低，以形成均匀膜厚的电荷传输电极和***电路。即根据本发明的特征，如图8A和8B中所示，在包括光电转换部分、用于传输在光电部分中产生的电荷的电荷传输电极和包括将连接到电荷传输部分的输出电路的***电路部分的固态图像拾取器件中，通过凹槽LOCOS方法形成框架状、以便包围有效图像拾取区域(光电接收区域)A的场氧化膜10的表面，以使该水平与具有光电传感器的光电转换部分和电荷传输部分的表面水平相同。图8A示出了固态图像拾取器件芯片，其中有效图像拾取区域包括含有光电转换部分、垂直传输沟道(一部分电荷传输部分)和水平传输沟道(一部分电荷传输部分)的光电接收部分的固态图像拾取器件，且在其外侧形成作为***电路的输出电路O。P是设置在固态图像拾取器件的芯片***处的衬垫。而且，含有输出电路的***电路对应于非图像拾取区域B。3S是用于***电路的互联图案。

而且，如图8A和8B所示，在硅衬底1上，形成构成光电转换部分的多个光电二极管区域，且在光电二极管区域之间形成用于传输由光电二极管检测的信号电荷的电荷传输部分。图8B示出了沿着图8A中的线VIIIB-VIIIB所取得的截面图。

以与如第一实施例中示出的通常的固态图像拾取器件相同的方式形成除了场绝缘膜之外的部分。

即，如图8A和8B中所示，在形成于硅衬底1表面的沟槽T中形成场氧化膜10，以使衬底1的表面水平和场氧化膜10的表面水平相同。

在形成于硅衬底1表面的沟槽T中形成选择性氧化的场氧化膜10，并应用CMP处理，以使在非图像拾取区域B和有效图像拾取区域A之间的边界处的阶梯为0。然后，在硅衬底1中形成包括光电二极管的光电转换部分，并借助电荷传输部分读取通过光电二极管的光电流。

该实施例中，通过在形成于硅衬底1的用于非图像拾取区域和电荷传输部分的器件隔离区域的约600nm深的沟槽T中，选择性氧化形成600nm厚的氧化硅膜作为场氧化膜10。在场氧化膜10上方形成在水平方向上传输信号电荷的水平传输寄存器、信号处理电路和互联7。

通过上述的结构，如图8A和8B所示，由于在平坦表面上形成图案，所以可以以非常高的精确度形成图案，且可形成非常精细的电荷传输部分。而且，也可改进包括***电路部分的互联。

在上述实施例中，虽然在形成于硅衬底1表面的沟槽T中形成选择性氧化的场氧化膜10，但是也可在沟槽中填充氧化硅膜等。

根据本发明的方法，由于根据通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化不存在或存在下面的图案，所以可以防止通过表面水平的扩散引起的第二层硅导电膜的膜降低，且可以形成足够电荷传输效率的固态图像拾取器件。

如上所述，根据本发明的方法，当通过回蚀刻平坦化第二层导电膜以形成单层电极结构的电荷传输电极时，由于第一层导电膜的虚拟图案先于回蚀刻形成，所以将图案密度设置为预定值或更大，且防止了膜降低，可降低特性扩散以获得高可靠性的电荷传输电极，这对于形成精细且高灵敏度的固态图像拾取器件是有效的。

在此通过参考将当前申请中已经要求外国优先权的益处的每一个外国专利申请的全部公开并入本文，如同全部列出一样。

Claims (15)

1.一种制造固态图像拾取器件的方法，该固态图像拾取器件包括光电转换部分、具有用于传输在光电转换部分中产生的电荷的单层电极结构的电荷传输电极的电荷传输部分和与电荷传输部分连接的***电路部分，该方法包括：

形成包括其上形成有栅氧膜的半导体衬底表面上的第一层硅导电膜图案的步骤，该第一层硅导电膜形成了：第一电极；和用于光电转换部分和***电路部分的第一层互联；

在至少第一电极侧壁上形成作为极间绝缘膜的绝缘膜的步骤，以便于制造形成有第一电极/极间绝缘膜的半导体衬底；

在形成有第一电极/极间绝缘膜的半导体衬底表面上形成第二硅导电膜的步骤，第二硅导电膜用于形成第二电极，以便制造形成有第二硅导电膜的半导体衬底；

通过旋涂方法在形成有第二硅导电膜的半导体衬底上方涂敷抗蚀剂的步骤；和

通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化第二层导电膜的步骤，

其中该图案还包括至少一个虚拟图案，且形成该图案的步骤包括形成所述至少一个虚拟图案的步骤，以使在半导体衬底上方抗蚀剂的表面水平不低于预定值。

2.根据权利要求1的制造固态图像拾取器件的方法，

其中形成所述至少一个虚拟图案以使所述至少一个虚拟图案的表面密度基本等于或大于用于光电转换部分的第一层互联的表面密度。

3.根据权利要求1的制造固态图像拾取器件的方法，

其中形成所述至少一个虚拟图案以使所述至少一个虚拟图案之间的间距基本等于或小于用于光电转换部分的第一层互联的互联间距。

4.根据权利要求1至3任一项的制造固态图像拾取器件的方法，还包括在平坦化步骤之后，蚀刻以部分地移除所述至少一个虚拟图案的步骤。

5.根据权利要求1至3任一项的制造固态图像拾取器件的方法，其中所述至少一个虚拟图案相互电性连接。

6.根据权利要求5的制造固态图像拾取器件的方法，其中所述至少一个虚拟图案为网格形状。

7.根据权利要求1至6任一项的制造固态图像拾取器件的方法，

其中所述至少一个虚拟图案包括至少一个位于与第二电极相邻区域中的第一虚拟图案，且每个所述至少一个第一虚拟图案都为隔离的图案。

8.根据权利要求1的制造固态图像拾取器件的方法，还包括：

在形成电荷传输部分之前，在用于形成设置于***电路部分和电荷传输部分的场氧化膜的区域中的半导体衬底表面形成沟槽的步骤，以包围光电转换部分的有效图像拾取区域；

在沟槽中形成场氧化膜的步骤；

平坦化其上形成有场氧化膜的半导体衬底表面的表面平坦化步骤；和

于半导体衬底表面形成包括电荷传输电极、光电转换部分和***电路部分的器件部分的步骤。

9.根据权利要求8的制造固态图像拾取器件的方法，

其中形成场氧化膜的步骤包括选择性氧化(LOCOS)步骤。

10.根据权利要求8的制造固态图像拾取器件的方法，

其中形成场氧化膜的步骤包括通过CVD方法将绝缘膜填充到沟槽中的步骤。

11.根据权利要求8至10任一项的制造固态图像拾取器件的方法，

其中平坦化半导体衬底表面的表面平坦化步骤包括：

通过旋涂方法在半导体衬底表面涂敷抗蚀剂的步骤；和

通过抗蚀剂回蚀刻方法平坦化的步骤。

12.根据权利要求8至10任一项的制造固态图像拾取器件的方法，

其中平坦化半导体衬底表面的表面平坦化步骤包括通过CMP(化学机械抛光)方法平坦化半导体衬底表面的步骤。

13.根据权利要求1的制造固态图像拾取器件的方法，还包括在形成第二硅层导电膜的步骤之前，在第一电极表面上形成作为蚀刻停止的停止层的步骤，

其中平坦化的步骤是通过使用停止层作为停止来进行的回蚀刻的步骤。

14.一种固态图像拾取器件，包括：

光电转换部分；

具有传输在光电转换部分中产生的电荷的电荷传输电极的电荷传输部分；和

连接到电荷传输部分的***电路部分，

其中具有单层电极结构的电荷传输电极包括：包括第一层硅导电膜的第一电极；和包括通过覆盖第一电极侧壁的极间绝缘膜形成的第二层硅导电膜的第二电极，

包括第一层硅导电膜的***电路部分的互联，

其中该固态图像拾取器件还包括至少一个虚拟图案，该至少一个虚拟图案的构成为便于不以预定间距或更多与***电路部分的互联分隔开，且构成为在对第一电极不产生电性影响的这种电势下。

15.根据权利要求14的固态图像拾取器件，其中所述至少一个虚拟图案为网格形状。

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