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CN1689167A - 绝缘栅场效应晶体管及其制造方法和摄像装置及其制造方法 - Google Patents

绝缘栅场效应晶体管及其制造方法和摄像装置及其制造方法 Download PDF

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CN1689167A
CN1689167A CNA038239353A CN03823935A CN1689167A CN 1689167 A CN1689167 A CN 1689167A CN A038239353 A CNA038239353 A CN A038239353A CN 03823935 A CN03823935 A CN 03823935A CN 1689167 A CN1689167 A CN 1689167A
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Abstract

本发明公开了一种其中几乎不产生快门台阶且几乎不发生穿通和注入的绝缘栅场效应晶体管、一种使用此类晶体管的固态摄像装置、以及用于制造它们的方法。该绝缘栅场效应晶体管(30)是这样的：栅极绝缘膜(31)形成在半导体衬底(11)上，栅极(32)形成在栅极绝缘膜(31)上，且源极区域(33)和漏极区域(34)形成在栅极(31)两侧的半导体衬底(11)中。该晶体管(30)包括P型第一扩散层(12)和P型第二扩散层(13)，该第一扩散层(12)形成在半导体衬底(11)中比形成源极和漏极区域(33，34)更深的位置处，且该第二扩散层(13)形成在半导体衬底(11)中比形成第一扩散层(12)更深的位置处且具有比第一扩散层(12)更高的浓度。构成固态摄像装置的输出电路且形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部可以是这种类型的。

Description

绝缘栅场效应晶体管及其制造方法和摄像装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种绝缘栅场效应晶体管及其制造方法，以及一种摄像装置及其制造方法，本发明尤其涉及防止发生穿通和注入的一种绝缘栅场效应晶体管及其制造方法，以及一种摄像装置及其制造方法。
背景技术
通常，形成CCD摄像元件的输出电路的MOS和MONOS晶体管使用耗尽背栅极(depleted back gate)来获得高增益。
下面将参照图9的示意性截面结构图描述惯常所知的形成CCD(电荷耦合型)摄像元件的输出电路的驱动晶体管。如图9所示，栅极32形成在N型半导体衬底11上，在N型半导体衬底11和栅极32之间设置有栅极绝缘膜31。P型的源极区域33和漏极区域34形成在栅极32两侧的半导体衬底11中。此外，在半导体衬底11中比源极区域33和漏极区域34更深的位置处形成P+型扩散层22。驱动晶体管300就这样形成了。
下面将参照图10的电势图描述驱动晶体管300的沟道下方的电势。如图10所示，驱动晶体管300具有耗尽背栅极以获得如源极跟随器型的输出电路那样的高增益。
接着将参照图11的示意性截面结构图描述惯常所知的CCD摄像装置的输出电路的恒流晶体管。如图11所示，栅极42形成在N型半导体衬底11上，在N型半导体衬底11和栅极42之间设置有栅极绝缘膜41。P型的源极区域43和漏极区域44形成在栅极42两侧的半导体衬底11中。在半导体衬底11中在源极区域43和漏极区域44之间形成N+型扩散层45，在栅极42一侧留有半导体衬底11的一区域。而且，在半导体衬底11中在比源极区域43和漏极区域44更深的位置处形成P+型扩散层22。恒流晶体管400就这样形成了。
下面将参照图12的电势图描述恒流晶体管400的沟道下方的电势。如图12所示，恒流晶体管400的背栅极处于一种所谓的中性状态(零电势状态)。除了恒流晶体管400因为不需要增益而具有中性背栅极之外，还有一种具有耗尽背栅极的恒流晶体管400。在图10所示的驱动晶体管300的电势和图12所示的恒流晶体管400的电势之间的比较表明，考虑到增益和频率特性，为了获得最优工作点，沟道电势是不同的，上述比较还表明耦合电容不同。
而且，在衬底和沟道间的耦合电容方面，驱动晶体管和恒流晶体管彼此不同。图13的电势图示出了使用电子快门时驱动晶体管300的沟道下方的电势，而图14的电势图示出了使用电子快门时恒流晶体管400的沟道下方的电势，两图表明背栅极对沟道的影响看起来不同。当在这种状态下使用电子快门时，输出电路的工作点有所不同，因此发生了“快门台阶(shutter step)”，这是指在所摄制图像的质量中的台阶状水平差。
此外，CCD摄像装置中包含的诸如MOS晶体管、MONOS晶体管等的绝缘栅场效应晶体管多种多样，因此有各种各样形式的工作点和沟道电势。例如，有一种为一定目的需要高增益特性的晶体管，例如具有图11所示的类似结构的复位栅极(reset gate)。图15为电势图，示出了在使用电子快门时此类常规复位栅极晶体管的沟道下方的电势。图中，由虚线表示的电势曲线是在使用电子快门之前的电势曲线，而由实线表示的电势曲线是使用电子快门之后的电势曲线。在使用电子快门之后，由于电势差减小了，因此往往发生从沟道到衬底的穿通或者从衬底到沟道的注入。
不过，考虑到增益和频率特性，摄像装置的输出电路中的源极跟随器驱动晶体管和恒流晶体管在背栅极的电势上彼此不同，以便获得最优工作点。因此，当使用电子快门时，发生了一种现象，其中由于驱动晶体管和恒流晶体管之间在背栅极效应的差异，所以输出电平有所不同(以下简称“快门台阶”)，而且在摄制的图像质量中往往会出现台阶状输出差异这一问题。
此外，为了获得更高的增益，近来已经提高了恒流晶体管的沟道电势，因此往往发生从沟道到衬底的穿通。此外，在CCD摄像装置中已经包含了各种各样的诸如偏置电路等的电路。根据用途，形成这些电路的一些复位栅极和晶体管具有耗尽背栅极以获得高增益。这些晶体管往往也导致穿通和从衬底发生的注入。
本发明的一个目的是提供一种绝缘栅场效应晶体管、一种使用该绝缘栅场效应晶体管的摄像装置，及制造它们的方法，它们能够抑制快门台阶的发生以及抑制穿通和注入的发生。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的一种绝缘栅场效应晶体管及其制造方法以及一种摄像装置及其制造方法。
根据本发明，提供了一种绝缘栅场效应晶体管，其具有半导体衬底上的栅极以及在半导体衬底和栅极之间设置的栅极绝缘膜，还具有在栅极两侧的半导体衬底中形成的源极区域和漏极区域，该绝缘栅场效应晶体管包括：在半导体衬底中比源极区域和漏极区域更深的位置处形成的P型第一扩散层；以及在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处形成并具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层。
由于该绝缘栅场效应晶体管在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底的深处形成中性电势状态。因此，减少了电荷的运动，从而降低了发生穿通和注入的趋势。
根据本发明，提供了一种制造绝缘栅场效应晶体管的方法，该绝缘栅场效应晶体管具有半导体衬底上的栅极，在半导体衬底和栅极之间设置的栅极绝缘膜，还具有在栅极两侧的半导体衬底中形成的源极区域和漏极区域，该方法包括：用于预先在半导体衬底中比在半导体衬底中形成源极区域和漏极区域的区域更深的位置处形成P型第一扩散层的步骤；以及用于预先在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处形成具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层的步骤。
由于该制造绝缘栅场效应晶体管的方法在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处形成比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底中的深处形成中性电势状态。这样一来，可以制造减少电荷移动并从而降低发生穿通和注入的趋势的绝缘栅场效应晶体管。
根据本发明，提供了一种电荷耦合型摄像装置中的摄像装置，其中在摄像装置中形成输出电路及形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部包括：在半导体衬底中比该绝缘栅场效应晶体管的每一源极区域和每一漏极区域更深的位置处形成的P型第一扩散层；以及在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处形成并具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层。
由于该摄像装置使用根据本发明的绝缘栅场效应晶体管作为形成输出电路且形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，该绝缘栅场效应晶体管也不会改变在衬底深处的中性电势状态。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
根据本发明，提供了一种在制造电荷耦合型摄像装置的方法中的制造摄像装置的方法，对于形成在摄像装置中的输出电路的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，在形成它们的时候，该方法执行以下步骤：用于预先在形成该绝缘栅场效应晶体管的半导体衬底中、比形成驱动晶体管和恒流晶体管的每一源极区域和每一漏极区域的区域更深的位置处形成P型第一扩散层的步骤；以及用于预先在半导体衬底中在比第一扩散层更深的位置处形成具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层的步骤。
由于该制造摄像装置的方法通过根据本发明的绝缘栅场效应晶体管形成了形成该摄像装置的输出电路的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，形成输出电路的绝缘栅场效应晶体管也不会改变在衬底深处的中性电势状态。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
附图说明
图1是根据本发明的绝缘栅场效应晶体管的第一实施例的示意性截面结构图；
图2是第一实施例所述的绝缘栅场效应晶体管沟道下方的电势曲线图；
图3是根据本发明的绝缘栅场效应晶体管的第二实施例的示意性截面结构图；
图4是第二实施例所述的绝缘栅场效应晶体管沟道下方的电势曲线图；
图5(1)是CCD摄像装置的整体示意图，(2)是输出电路示意图，其示出了根据本发明的摄像装置的实施例；
图6是根据该摄像装置的实施例的驱动晶体管沟道下方的电势曲线图；
图7是根据该摄像装置的实施例的恒流晶体管沟道下方的电势曲线图；
图8是根据本发明的制造摄像装置的方法的实施例的工艺流程图；
图9是常规摄像装置的输出电路中使用的驱动晶体管的示意性截面结构图；
图10是示出常规驱动晶体管沟道下方电势的电势图；
图11是常规摄像装置的输出电路中使用的恒流晶体管的示意性截面结构图；
图12是示出常规恒流晶体管沟道下方的电势的电势图；
图13是示出在使用电子快门时常规驱动晶体管沟道下方的电势的电势图；
图14是示出在使用电子快门时常规恒流晶体管沟道下方的电势的电势图；以及
图15是示出在使用电子快门时常规复位栅极晶体管沟道下方的电势的电势图。
具体实施方式
下面将参照图1的示意性截面结构图描述根据本发明的绝缘栅场效应晶体管的第一实施例。
如图1所示，栅极32形成在N型半导体衬底11上，在N型半导体衬底11和栅极32之间设置有栅极绝缘膜31。P型的源极区域33和漏极区域34形成在栅极32两侧的半导体衬底11中。
此外，在半导体衬底11中在比源极区域33和漏极区域34更深的位置处形成P+型第一扩散层12。该第一扩散层12在距半导体衬底11的表面0.6μm或更小的深度处，优选地在0.15μm或更大且0.45μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第一扩散层12的杂质浓度为1×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选地为1.5×1016/cm3或更大且3×1016/cm3或更小。
进一步，在半导体衬底11中在比第一扩散层12更深的位置处形成比第一扩散层12浓度更高的P++型第二扩散层13。该第二扩散层13在距半导体衬底11的表面3μm或更大的深度处，优选在3.5μm或更大且4.5μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第二扩散层13的杂质浓度为1.5×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选为2×1016/cm3或更大且4×1016/cm3或更小。这样就形成了绝缘栅场效应晶体管30。该绝缘栅场效应晶体管30能够在摄像装置的输出电路中被用作驱动晶体管。
接着，将参考图2的电势图描述根据第一实施例的绝缘栅场效应晶体管的电势。
由于该绝缘栅场效应晶体管30在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底(衬底)11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)，如图2所示。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。在此类晶体管被用作摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的驱动晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
接着将参照图3的示意性截面结构图描述根据本发明的绝缘栅场效应晶体管的第二实施例。
如图3所示，栅极42形成在N型半导体衬底11上，在N型半导体衬底11和栅极42之间设置有一栅极绝缘膜41。P型的源极区域43和漏极区域44形成在栅极42两侧的半导体衬底11中。此外，在半导体衬底11中在源极区域43和漏极区域44之间形成N+型扩散层45，在栅极42一侧留有半导体衬底11的一区域。
进一步，在半导体衬底11中在比源极区域43和漏极区域44更深的位置处形成P+型第一扩散层12。该第一扩散层12在距半导体衬底11的表面0.6μm或更小的深度处，优选地在0.15μm或更大且0.45μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第一扩散层12的杂质浓度为1×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选地为1.5×1016/cm3或更大且3×1016/cm3或更小。
进一步，在半导体衬底11中在比第一扩散层12更深的位置处形成比第一扩散层12浓度更高的P++型第二扩散层13。该第二扩散层13在距半导体衬底11的表面3μm或更大的深度处，优选地在3.5μm或更大且4.5μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第二扩散层13的杂质浓度为1.5×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选地为2×1016/cm3或更大且4×1016/cm3或更小。这样就形成了绝缘栅场效应晶体管40。该绝缘栅场效应晶体管40能够被用作摄像装置的输出电路中的恒流晶体管或复位栅极晶体管。
下面将参考图4的电势图描述根据第二实施例的绝缘栅场效应晶体管的电势。
由于该绝缘栅场效应晶体管40在半导体衬底中在比第一扩散层更深位置处具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底(衬底)11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)，如图4所示。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。在此类晶体管被用作摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的驱动晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
在形成CCD摄像元件中所包含的所有电路的MOS和MONOS晶体管中，可以应用参照图1和图3描述的绝缘栅场效应晶体管。
下面将参照图1的制造工艺截面图描述根据本发明的制造绝缘栅场效应晶体管的方法的第一实施例。
如图1所示，在于半导体衬底11上形成栅极绝缘膜31和栅极32以及于半导体衬底11中形成P型源极区域33和漏极区域34之前，先执行如下两个步骤。
在第一步骤中，在比形成P型源极区域33和漏极区域34更深的位置处用P型杂质掺杂半导体衬底11，形成第一扩散层12。该第一扩散层12如此形成，以使其在距半导体衬底11的表面0.6μm或更小的深度处，优选地在0.15μm或更大且0.45μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第一扩散层12的杂质浓度为1×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选地为1.5×1016/cm3或更大且3×1016/cm3或更小。半导体衬底11的掺杂例如通过离子注入法完成。适当设定掺杂时的剂量、注入能量等以便获得该峰值杂质浓度的位置和该杂质浓度。
在第二步骤中，在半导体衬底11中在比第一扩散层12更深的位置处形成比第一扩散层12浓度更高的P++型第二扩散层13。该第二扩散层13如此形成，以使其在距半导体衬底11的表面3μm或更大的深度处，优选地在3.5μm或更大且4.5μm或更小的深度处，具有峰值杂质浓度。第二扩散层13的杂质浓度为1.5×1016/cm3或更大且6×1016/cm3或更小，优选地为2×1016/cm3或更大且4×1016/cm3或更小。半导体衬底11的掺杂例如通过离子注入法完成。适当设定掺杂时的剂量、注入能量等以便获得该峰值杂质浓度的位置和该杂质浓度。举例来说，掺杂可以通过以3MeV或更高的高能量和1×1012/cm2或更高的剂量注入P型杂质(例如硼(B+)或二氟化硼(BF2 +))实现。
尔后，利用通用的晶体管形成技术在半导体衬底11之上和之内形成栅极绝缘膜31和栅极32，以及P型源极区域33和漏极区域34。顺便说一句，可以首先执行用于形成第一扩散层12的第一步骤和用于形成第二扩散层13的第二步骤中的任一个。
由于制造该绝缘栅场效应晶体管30的方法在半导体衬底中在比第一扩散层12更深的位置处形成具有比第一扩散层12更高浓度的P++型第二扩散层13，因此可以在半导体衬底11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。在此类晶体管被用作摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的驱动晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
下面将参照图3的制造工艺截面图描述根据本发明的制造绝缘栅场效应晶体管的方法的第二实施例。
如图3所示，在制造绝缘栅场效应晶体管40的方法中，如第一实施例那样，执行第一步骤，在比半导体衬底11中形成的P型源极区域43和漏极区域44更深的位置处用P型杂质掺杂半导体衬底11形成第一扩散层12；执行第二步骤，在半导体衬底11中在比第一扩散层12更深的位置处形成比第一扩散层12浓度更高的P++型第二扩散层13。尔后，在半导体衬底11中在源极区域43和漏极区域44之间，在比第一扩散层12更浅的位置处形成N型扩散层45，在半导体衬底11的表面一侧保留半导体衬底11的一区域。顺便提一句，形成第一扩散层12、第二扩散层13和N型扩散层45的顺序是一个例子；任一个扩散层都可以首先形成，且这些扩散层可以以任何顺序形成。尔后，就能够利用通用的晶体管形成技术在半导体衬底11上形成栅极绝缘膜41和栅极42，以及P型源极区域43和漏极区域44了。
由于制造该绝缘栅场效应晶体管40的方法在半导体衬底中在比第一扩散层12更深的位置处形成具有比第一扩散层12更高浓度的P++型第二扩散层13，因此可以在半导体衬底11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。在此类晶体管被用作摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的恒流晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
下面将参照图5中的示出CCD摄像装置的整体的图(1)和输出电路图(2)以及图1和图3，描述根据本发明的摄像装置的实施例。
如图5所示，摄像装置1大致包括：光接收单元4；水平寄存器5；以及输出电路单元6。光接收单元4包括以矩阵形式排列的光接收传感器2和设置得与每一列光接收传感器相邻的垂直寄存器3。当光进入摄像装置1时，光由光接收单元4的光接收传感器2转换为电信号。电信号通过垂直寄存器3和水平寄存器5从输出电路6被输出。图中的箭头示出了信号转移的方向。
如图(2)所示，该输出电路6是一种源极跟随器型信号电流放大器电路。源极跟随器型信号电流放大器电路中的驱动晶体管7包括具有参照图1所述结构的绝缘栅场效应晶体管30，而源极跟随器型信号电流放大器电路中的恒流晶体管8包括具有参照图3所述的结构的绝缘栅场效应晶体管40。此外，虽然未示出，摄像装置1中的复位栅极晶体管可以采用参照图3所述的绝缘栅场效应晶体管40的结构。因此，摄像装置1可以使用参照图1或图3所述的绝缘栅场效应晶体管作为形成摄像装置1的输出电路6的且形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部。
由于该摄像装置1使用了根据本发明的绝缘栅场效应晶体管用作形成输出电路6且形成在半导体衬底中的驱动晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，该绝缘栅场效应晶体管在衬底深处的中性电势状态也不会改变。因此电荷对沟道的影响受到抑制。这将在下文中描述。
下面将参照图6的电势图描述摄像装置1的实施例中的驱动晶体管的电势。
由于该驱动晶体管7(绝缘栅场效应晶体管30)在半导体衬底11中比第一扩散层12更深的位置处具有比第一扩散层12更高浓度的P型第二扩散层13，因此可以在半导体衬底11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)，如图6所示。因此，即使当使用电子快门时，电势的变化也非常小，背栅极在整个正常工作期间都是中性的，而且不会发生背栅极效应和沟道与半导体衬底之间的电荷注入。此外，由于以高能量注入P型杂质来形成第二扩散层13，同沟道形成的耦合电容非常小，从而不对晶体管的电势变化和增益特性带来影响。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。因此，即使当为了操作摄像装置1的电子快门而向半导体衬底11施加高电压时，中性电势状态也不会改变。因此抑制了电荷对沟道的影响，藉此获得稳定的摄像质量输出。图中，由虚线表示的电势曲线是在使用电子快门之前的电势曲线，而由实线表示的电势曲线是使用电子快门之后的电势曲线。
接下来将参照图7的电势图描述摄像装置1的实施例中的恒流晶体管的电势。
如图7所示，由于该恒流晶体管8(绝缘栅场效应晶体管40)在半导体衬底11中比第一扩散层12更深的位置处具有比第一扩散层12更高浓度的P型第二扩散层13，因此可以在半导体衬底11的深处，亦即，在比高浓度的P型第二扩散层13更深的位置处，形成中性电势状态(零电势状态)。因此，电势的变化非常小，背栅极在整个正常工作期间都是中性的，而且不会发生背栅极效应和沟道与半导体衬底之间的电荷注入。此外，由于以高能量注入P型杂质以形成第二扩散层13，同沟道形成的耦合电容非常小，从而不对晶体管的电势变化和增益特性带来影响。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。因此，即使当为了操作摄像装置1的电子快门而向半导体衬底11施加高电压时，中性电势状态也不会改变。因此抑制了电荷对沟道的影响，藉此获得稳定的摄像质量输出。图中，由虚线表示的电势曲线是在使用电子快门之前的电势曲线，而由实线表示的电势曲线是使用电子快门之后的电势曲线。
接下来将描述制造根据本发明的摄像装置的方法。
在该根据本发明的制造摄像装置的方法中，在使用制造公知电荷耦合型摄像装置的方法形成构成摄像装置的输出电路的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部之前，预先执行以下两个步骤。第一步骤是在形成该绝缘栅场效应晶体管的半导体衬底中，在比半导体衬底中形成的绝缘栅场效应晶体管的源极区域和漏极区域的区域更深的位置处形成P型第一扩散层的步骤。第二步骤是在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处形成具有比第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层的步骤。可以首先执行第一步骤和第二步骤中的任一个。
接下来将参照图8的工艺流程图描述形成该摄像装置的输出电路的工艺。
如图8所示，首先形成具有N型外延层的外延(Epi)衬底。接着，用掩模掩蔽用于形成CCD光接收部分的区域，并且例如通过离子注入法在输出电路的晶体管形成区域中进行杂质掺杂，用于形成第一扩散层和第二扩散层。此时，第一扩散层的峰值杂质浓度位置及杂质浓度，以及第二扩散层的峰值杂质浓度位置及杂质浓度与此前参照图1或图3所述的绝缘栅场效应晶体管的情况相同。
接着，对半导体衬底中的晶体管形成区域进行掺杂，用于形成沟道。同样，此时，用掩模掩蔽用于形成CCD光接收部分的区域。
接着，在除去用于掺杂的掩模之后，在输出电路的晶体管形成区域中形成栅极绝缘膜，并在光接收部分的转移电极之间形成绝缘膜。然后，在输出电路的晶体管形成区域中形成栅极，并形成光接收部分的转移电极。
接着，用掩模掩蔽光接收区域，并在晶体管形成区域中形成作为源极和漏极的扩散层。进一步，用掩模掩蔽光接收区域，并进行在晶体管形成区域中的布线工序。
在该制造摄像装置的方法中，由于通过根据本发明的绝缘栅场效应晶体管形成了形成该摄像装置的输出电路的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，形成输出电路的绝缘栅场效应晶体管也不会改变在衬底深处的中性电势状态。因此电荷对沟道的影响受到抑制。
如上所述，由于根据本发明的绝缘栅场效应晶体管在半导体衬底中比第一扩散层更深的位置处具有第一扩散层更高浓度的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底中的深处形成中性电势状态。这样一来，电荷移动减少了，从而降低了发生穿通和注入的趋势。在此类晶体管被用作摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的驱动晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此可以抑制电荷对沟道的影响。
由于根据本发明的制造绝缘栅场效应晶体管的方法在半导体衬底中在比第一扩散层更深的位置处形成了比第一扩散层浓度更高的P型第二扩散层，因此可以在半导体衬底中的深处形成中性电势状态。这样一来，有可能制造减少电荷移动并从而降低发生穿通和注入的趋势的绝缘栅场效应晶体管。在此类绝缘栅场效应晶体管被形成为固态摄像装置的源极跟随器型信号电流放大器电路的晶体管时，即使当为了操作该摄像装置的电子快门而向衬底施加高电压时，该中性电势状态也不会改变。因此有可能形成一种晶体管，其中抑制了电荷对沟道的影响。
由于根据本发明的摄像装置使用了根据本发明的绝缘栅场效应晶体管作为形成输出电路且形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，该绝缘栅场效应晶体管在衬底深处的中性电势状态也不会改变。因此可以抑制电荷对沟道的影响。因此可以消除快门台阶的问题。并可以消除由形成摄像装置所包含的电路的晶体管和复位栅极中的穿通和到半导体衬底及源自半导体衬底的注入所引起的问题。
由于根据本发明的制造绝缘栅场效应晶体管的方法利用根据本发明的绝缘栅场效应晶体管形成了形成该摄像装置的输出电路的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部，因此，即使当为了操作摄像装置的电子快门而在衬底上施加高电压时，形成输出电路的绝缘栅场效应晶体管也不会改变在衬底深处的中性电势状态。因此可以抑制电荷对沟道的影响。因此可以制造能够消除快门台阶问题的摄像装置。并可以制造一种摄像装置，其可以消除因形成摄像装置所包含的电路的晶体管和复位栅极中的穿通和到半导体衬底及源自半导体衬底的注入所引起的问题。

Claims (7)

1.一种绝缘栅场效应晶体管，其具有在衬底上的栅极，在所述衬底和所述栅极之间设置的栅极绝缘膜，其还具有在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源极区域和漏极区域，所述绝缘栅场效应晶体管包括：
第一导电类型的第一扩散层，其形成在所述衬底中比所述源极区域和所述漏极区域更深的位置处；以及
所述第一导电类型的第二扩散层，其具有比所述第一扩散层更高的浓度且形成在所述衬底中比所述第一扩散层更深的位置处。
2.如权利要求1所述的绝缘栅场效应晶体管，
其中在所述衬底中在所述源极区域和所述漏极区域之间形成有第二导电类型的扩散层，在所述栅极一侧留有所述衬底的一区域。
3.如权利要求2所述的绝缘栅场效应晶体管，
其中所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。
4.一种制造绝缘栅场效应晶体管的方法，所述绝缘栅场效应晶体管具有衬底上的栅极，在所述衬底和所述栅极之间设置的栅极绝缘膜，还具有在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源极区域和漏极区域，所述方法包括：
用于预先在所述半导体衬底中比在所述半导体衬底中形成所述源极区域和所述漏极区域的区域更深位置处形成第一导电类型的第一扩散层的步骤；以及
用于预先在所述衬底中比所述第一扩散层更深的位置处形成具有比所述第一扩散层更高浓度的所述第一导电类型的第二扩散层的步骤。
5.如权利要求4所述的制造绝缘栅场效应晶体管的方法，
其中预先在形成在所述衬底中的所述源极区域和所述漏极区域之间的区域中形成N型扩散层，在所述衬底的表面一侧留有所述衬底的一区域。
6.一种摄像装置，其中形成所述摄像装置中的输出电路且形成在半导体衬底中的绝缘栅场效应晶体管的部分或全部包括：
第一导电类型的第一扩散层，其形成在所述衬底中比所述绝缘栅场效应晶体管的每一源极区域和每一漏极区域更深的位置处；以及
所述第一导电类型的第二扩散层，其具有比所述第一扩散层更高的浓度且形成在所述衬底中比所述第一扩散层更深的位置处。
7.一种制造摄像装置的方法，在所述摄像装置中绝缘栅场效应晶体管的部分或全部形成所述摄像装置的输出电路且形成在衬底中，所述方法包括：
用于预先在形成所述绝缘栅场效应晶体管的所述衬底中、在比形成所述绝缘栅场效应晶体管的源极区域和漏极区域的区域更深的位置处形成第一导电类型的第一扩散层的步骤；以及
用于预先在比所述第一扩散层更深位置处形成具有比所述第一扩散层更高浓度的所述第一导电类型的第二扩散层的步骤。
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