專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置、其制造方法和照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置、其制造方法和照相機(jī)。
背景技術(shù)：
美國專利申請公開No. 2007/0108371公開了在表面上形成的η型釘扎層下面配置 P型埋入存儲層并且在P型埋入存儲層下面配置η型阱的PMOS像素結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，通過埋入存儲層產(chǎn)生并且存儲于其中的空穴通過傳送柵極被傳送到浮動擴(kuò)散區(qū)并且被讀出。在美國專利申請公開No. 2007/0108371中描述的PMOS像素結(jié)構(gòu)中，通過η型阱形成光電二極管的陰極。但是，本發(fā)明采用通過η型埋入層形成光電二極管的陰極的方法。注意，在淺的區(qū)域中形成埋入光電二極管所需要的表面區(qū)域，而在深的區(qū)域中形成埋入層。表面區(qū)域具有大大影響小型化的邊界規(guī)則，而埋入層應(yīng)給予廣泛分布的勢壘?？紤]表面區(qū)域和埋入層之間的這種差異，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有通過η型埋入層形成光電二極管的陰極的新型結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換
直ο本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置包括n型表面區(qū)域， 在表面區(qū)域下面形成的P型區(qū)域，和在P型區(qū)域下面形成的η型埋入層，其中，表面區(qū)域、 P型區(qū)域和埋入層形成埋入光電二極管，并且，表面區(qū)域的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比埋入層的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得十分明顯。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的配置的示意圖；圖2是表示像素陣列的像素單元的配置的例子的電路圖；圖3是表示形成像素陣列的像素單元的配置的例子的布局圖；圖4是沿圖3中的線A-A'切取的截面圖；圖5是沿圖3中的線B-B'切取的截面圖；圖6是沿圖3中的線C-C'切取的截面圖；圖7Α 7D是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖；圖8Α 8C是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖；圖9Α 9C是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖；圖IOA和圖IOB是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖；圖IlA和圖IlB是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照相機(jī)的配置的示意性框圖；圖13是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖像感測裝置的制造方法的例子的示圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置200的配置的示意圖。圖像感測裝置200在半導(dǎo)體基板上形成，并且可被稱為例如固態(tài)圖像傳感器、MOS圖像傳感器或CMOS 傳感器等。圖像感測裝置200是根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的一種模式，并且，除了圖像傳感器以外，根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置包括例如線性傳感器和光量傳感器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像感測裝置200包含像素陣列210，其中像素被二維配置以形成多個(gè)行和多個(gè)列。圖像感測裝置200還可包含選擇像素陣列210中的行的行選擇電路M0、選擇像素陣列210中的列的列選擇電路230和讀出像素陣列210中的由列選擇電路230選擇的列的信號的讀出電路220。行選擇電路240和列選擇電路230可包含例如移位寄存器，但它們也可被配置為隨機(jī)訪問行和列。圖2是表示像素陣列210中的像素單元PU的配置的例子的電路圖。在該配置例子中，像素單元PU包含兩個(gè)像素。但是，作為其它的實(shí)施例，像素單元PU可形成單個(gè)像素或者可包含三個(gè)或更多個(gè)像素。像素單元PU被配置為作為信號讀出由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子和空穴中的空穴。像素陣列210由各自包含至少一個(gè)像素的二維布局的像素單元PU形成。在圖2所示的配置例子中，像素單元PU可包含兩個(gè)光電二極管PDl和PD2、兩個(gè)傳送晶體管TTl和TT2、一個(gè)放大器晶體管SF和一個(gè)復(fù)位晶體管RT。放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT被光電二極管PDl和PD2和傳送晶體管TTl和TT2共享。傳送晶體管TT (TTU TT2)、放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT中的每一個(gè)形成為PMOS晶體管。傳送晶體管TTl和TT2在活動脈沖(低脈沖)被施加到與它們的柵極連接的傳送信號線Txl和Tx2時(shí)被啟用。然后，存儲于光電二極管PDl和PD2的存儲區(qū)域(ρ型區(qū)域) 中的空穴被傳送到浮動擴(kuò)散區(qū)FD。注意，光電二極管PDl和PD2被配置為形成不同的行，并且，活動脈沖在不同的定時(shí)被施加到傳送信號線Txl和Τχ2。放大器晶體管SF與向垂直信號線(列信號線)VSL供給恒定電流的恒流源CCS — 起形成源跟隨器電路。放大器晶體管SF通過源跟隨器操作放大作為通過傳送晶體管TT向浮動擴(kuò)散區(qū)FD傳送空穴的結(jié)果在浮動擴(kuò)散區(qū)FD中出現(xiàn)的信號(電勢變化)，并且將放大的信號輸出到垂直信號線VSL上。輸出到垂直信號線VSL上的信號被讀出電路220讀出。復(fù)位晶體管RT在活動脈沖(低脈沖)被施加到與其柵極連接的復(fù)位信號線RES時(shí)被啟用以將浮動擴(kuò)散區(qū)FD復(fù)位。在圖2所示的配置例子中，通過控制向復(fù)位晶體管RT的漏電極施加的電勢VFDC 選擇行。將浮動擴(kuò)散區(qū)FD的電勢復(fù)位為不啟用放大器晶體管SF的電勢的行被設(shè)定于非選擇狀態(tài)。另一方面，將浮動擴(kuò)散區(qū)FD的電勢復(fù)位為啟用放大器晶體管SF的電勢的行被設(shè)定于選擇狀態(tài)。作為另一實(shí)施例，可以在接地電勢和垂直信號線VSL之間與放大器晶體管 SF串聯(lián)地配置用于選擇行的選擇晶體管。可以例如在接地電勢和放大器晶體管SF之間或者在放大器晶體管SF和垂直信號線VSL之間配置選擇晶體管。圖3是表示形成像素陣列210的像素單元PU的配置的例子的布局圖。圖4是沿圖3中的線A-A'切取的截面圖。圖5是沿圖3中的線B-B'切取的截面圖。圖6是沿圖 3中的線C-C'切取的截面圖。在本實(shí)施例中，通過P型區(qū)域ra和在P型區(qū)域ra下面形成的η型埋入層10形成光電二極管PD(PD1、PD2)。P型區(qū)域ra用作陽極，并且埋入層10用作陰極。ρ型區(qū)域I3R包含P型第一區(qū)域15和至少一部分被配置在第一區(qū)域15和η型埋入層10之間的ρ型第二區(qū)域1'。第一區(qū)域15用作主要電荷存儲區(qū)域。第二區(qū)域1'的ρ型雜質(zhì)濃度可與例如ρ 型硅基板(半導(dǎo)體基板)1相同。第一區(qū)域15的ρ型雜質(zhì)濃度比第二區(qū)域1'高。優(yōu)選在 η型表面區(qū)域18下形成ρ型區(qū)域冊。在這種情況下，通過η型表面區(qū)域18、ρ型區(qū)域I3R和 η型埋入層10形成埋入型的光電二極管PD。眾所周知，埋入型的光電二極管較少遭受由暗電流產(chǎn)生的噪聲。η型表面區(qū)域18的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)優(yōu)選比埋入層10的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。例如，優(yōu)選η型表面區(qū)域18的主要雜質(zhì)為砷(As)并且埋入層10的主要雜質(zhì)為磷(P)。 由于砷(As)的擴(kuò)散系數(shù)比磷(P)小，因此通過使用砷(As)形成表面區(qū)域18對于小型化是有利的，原因是很容易確定其邊界。另一方面，由于很容易使得磷(P)進(jìn)入比砷(As)深的半導(dǎo)體基板的位置，因此，通過使用磷(P)形成埋入層10允許在更深的位置中形成埋入層 10，并且，對于靈敏度增強(qiáng)是有利的。由于磷(P)的擴(kuò)散系數(shù)比砷(As)大，因此，通過使用磷(P)形成埋入層10對于形成廣泛分布的勢壘是有利的。由于磷(P)的離子半徑比硅基板1的晶格常數(shù)大，因此，通過將磷(P)注入硅基板1中，硅基板1的晶格畸變，由此有利地導(dǎo)致雜質(zhì)金屬元素的吸收效果。這有助于點(diǎn)缺陷的改善?？赏ㄟ^利用隧穿現(xiàn)象將磷(P)離子注入到半導(dǎo)體基板1中形成埋入層10。在本申請中，注入或摻雜的雜質(zhì)不限于砷(As)和磷(P)，并且可以使用其它的雜質(zhì)。浮動擴(kuò)散區(qū)FD是ρ型第三區(qū)域。在形成光電二極管PD的一部分的ρ型第一區(qū)域 15和浮動擴(kuò)散區(qū)FD(p型第三區(qū)域)之間的區(qū)域上，配置傳送晶體管TT(TTLTD)的柵極 105。換句話說，傳送晶體管TT由ρ型第一區(qū)域15、浮動擴(kuò)散區(qū)FD (ρ型第三區(qū)域)和柵極 105形成。傳送晶體管TT將存儲于光電二極管PD的ρ型區(qū)域(區(qū)域15和1')中的空穴傳送到浮動擴(kuò)散區(qū)FD。在本實(shí)施例中，傳送晶體管TT是PMOS晶體管。傳送晶體管TT的柵極105可由多晶硅形成。ρ型第二區(qū)域1'可被配置為在截面中包圍P型第一區(qū)域15。ρ型第一區(qū)域15的元件隔離區(qū)域側(cè)可接觸溝道阻止區(qū)域(后面描述)。在這種情況下，除了 P型第一區(qū)域15 的元件隔離區(qū)域側(cè)以外，P型第二區(qū)域1'包圍P型第一區(qū)域15。第二區(qū)域1'和浮動擴(kuò)散區(qū)FD (第三區(qū)域)被η型區(qū)域16隔離，并且，在η型區(qū)域16中形成傳送晶體管TT的溝道。元件隔離區(qū)域9被配置為隔離要形成光電二極管PD、傳送晶體管ΤΤ、放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT的活動區(qū)域?；顒訁^(qū)域在圖3中與表面區(qū)域18、浮動擴(kuò)散區(qū)FD和擴(kuò)散區(qū)域104、108和110對應(yīng)，并且這些區(qū)域以外的區(qū)域可以是元件隔離區(qū)域9。元件隔離區(qū)域 9 的形成可一般使用 STI (Shallow Trench Isolation)技術(shù)或 LOCOS (Local Oxidation Of Silicon)技術(shù)。作為替代方案，可以使用擴(kuò)散隔離。在至少覆蓋元件隔離區(qū)域9的下部(下側(cè)面和底面)的區(qū)域中形成溝道阻止區(qū)域 8。各溝道阻止區(qū)域8的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)優(yōu)選比埋入層10的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。 例如，優(yōu)選溝道阻止區(qū)域8的主要雜質(zhì)是砷(As)，并且埋入層10的主要雜質(zhì)是磷(P)。如上所述，由于砷(As)的擴(kuò)散系數(shù)比磷(P)的擴(kuò)散系數(shù)小，因此，通過使用砷(As)形成溝道阻止區(qū)域8對于小型化是有利的。溝道阻止區(qū)域8的主要雜質(zhì)可與表面區(qū)域18的主要雜質(zhì)相同。在光電二極管PD之間形成勢壘11。也可根據(jù)需要在光電二極管PD、放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT之間形成勢壘11。在單個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換裝置或具有大的像素間間隔的圖像感測裝置中，不需要光電二極管之間的勢壘。當(dāng)元件隔離區(qū)域9形成到足夠深的位置時(shí)，不需要光電二極管PD、放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT之間的勢壘。在本實(shí)施例中，勢壘11的形成確定被勢壘11包圍的P型區(qū)域1'。放大器晶體管SF的柵極107與浮動擴(kuò)散區(qū)FD電連接。放大器晶體管SF的柵極 107可由多晶硅形成。在本實(shí)施例中，放大器晶體管SF的柵極107通過接觸插頭102與浮動擴(kuò)散區(qū)FD電連接。注意，在孔徑比或像素密度的提高方面，接觸插頭102優(yōu)選為共享的接觸插頭。共享的接觸插頭是通過一個(gè)接觸插頭電連接一個(gè)晶體管的擴(kuò)散區(qū)域(源極或漏極)與另一晶體管的柵極的接觸插頭。注意，可通過與柵極107電連接的一個(gè)接觸插頭、與浮動擴(kuò)散區(qū)FD電連接的另一接觸插頭和至少一個(gè)導(dǎo)電圖案連接放大器晶體管SF的柵極 107。放大器晶體管SF是包含與浮動擴(kuò)散區(qū)FD電連接的柵極107和擴(kuò)散區(qū)域104和 108的PMOS晶體管。復(fù)位晶體管RT是包含與復(fù)位信號線RES連接的柵極106、浮動擴(kuò)散區(qū) FD和擴(kuò)散區(qū)域110的PMOS晶體管。復(fù)位晶體管RT的柵極可由多晶硅形成。放大器晶體管SF優(yōu)選具有埋入的溝道結(jié)構(gòu)。這是由于具有埋入的溝道結(jié)構(gòu)的放大器晶體管SF可減少Ι/f噪聲(1/f噪聲與溝道寬度和溝道長度的積成反比)。另一方面， 復(fù)位晶體管RT和傳送晶體管TT (和當(dāng)包含這種行選擇晶體管時(shí)用于選擇行的選擇晶體管) (特別是復(fù)位晶體管RT)優(yōu)選具有表面溝道結(jié)構(gòu)。這是由于晶體管的OFF狀態(tài)對于抑制向浮動擴(kuò)散區(qū)FD的空穴泄漏是十分重要的。埋入溝道類型的晶體管很容易地被設(shè)定于正常 ON狀態(tài)，并且難以設(shè)定于OFF狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)像素的微細(xì)化，實(shí)現(xiàn)復(fù)位晶體管RT和傳送晶體管TT (和當(dāng)包含行選擇晶體管時(shí)用于選擇行的選擇晶體管)的微細(xì)化是有效的，并且表面溝道類型對于該目的是有利的。以下將參照圖5和圖6檢查復(fù)位晶體管RT和放大器晶體管SF的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。參照圖5，附圖標(biāo)記WAR表示沿復(fù)位晶體管RT的溝道寬度方向的元件隔離區(qū)域9之間的間隔；并且WCR表示復(fù)位晶體管RT的溝道寬度。當(dāng)不存在溝道阻止區(qū)域8時(shí)，間隔WAR和溝道寬度 WCR匹配。但是，由于存在溝道阻止區(qū)域8，因此，溝道寬度WCR變得比間隔WAR小。參照圖 6，附圖標(biāo)記WAS表示沿放大器晶體管SF的溝道寬度方向的元件隔離區(qū)域9之間的間隔；并且WCS表示放大器晶體管SF的溝道寬度。當(dāng)不存在溝道阻止區(qū)域8時(shí)，間隔WAS和溝道寬度WCS匹配。但是，由于存在溝道阻止區(qū)域8，因此溝道寬度WCS變得比間隔WAS小。在本說明書中，溝道寬度意味著考慮溝道阻止區(qū)域的尺寸。注意，在圖5和圖6中，附圖標(biāo)記201表示柵絕緣膜。為了形成具有埋入溝道結(jié)構(gòu)的放大器晶體管SF和具有表面溝道結(jié)構(gòu)的復(fù)位晶體管RT，放大器晶體管SF的溝道寬度WCS優(yōu)選比復(fù)位晶體管RT的溝道寬度WCR大。作為實(shí)現(xiàn)埋入的溝道結(jié)構(gòu)的方法，在距柵絕緣膜和基板之間的界面預(yù)定的深度的位置上執(zhí)行溝道摻雜的方法是可用的。要進(jìn)行溝道摻雜的雜質(zhì)具有與源極漏極區(qū)域的導(dǎo)電類型相同的導(dǎo)電類型，并且，其濃度被設(shè)為比源極漏極區(qū)域低。當(dāng)溝道寬度較小時(shí)，要進(jìn)行溝道摻雜的區(qū)域的寬度變小。并且，由于各溝道阻止區(qū)域8的雜質(zhì)的導(dǎo)電類型是與溝道摻雜區(qū)域的雜質(zhì)導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型，因此溝道阻止區(qū)域8的雜質(zhì)可擴(kuò)散到要進(jìn)行溝道摻雜的區(qū)域中。 在這種情況下，溝道摻雜區(qū)域的雜質(zhì)濃度降低，并且，很難形成埋入的溝道結(jié)構(gòu)。S卩，為了實(shí)現(xiàn)具有埋入的溝道結(jié)構(gòu)的放大器晶體管SF和具有表面溝道晶體管SF 的復(fù)位晶體管RT，放大器晶體管SF的溝道寬度WCS優(yōu)選比復(fù)位晶體管RT的溝道寬度WCR 大。注意，放大器晶體管SF的溝道寬度WCS優(yōu)選比1 μ m大，并且，復(fù)位晶體管RT的溝道寬度WCR優(yōu)選比0. Ιμπι小。在放大器晶體管中該溝道寬度是閾值保持不變的區(qū)域的寬度，并且在復(fù)位晶體管中該溝道寬度是閾值開始上升的區(qū)域的寬度。以下參照圖7Α 7D、圖8Α 8C、圖9Α 9C、圖10Α、圖10Β、圖IlA和圖IlB例示
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖像感測裝置200的制造方法。在圖7Α所示的過程中，制備ρ 型硅基板1。在硅基板ι的表面上形成具有10 ~ 200人的厚度的氧化硅膜。然后，依次形成具有400 ~ 600人的厚度的多晶硅膜和具有150 ~ 200人的厚度的氮化硅膜，并且，這些膜被構(gòu)圖以形成掩模。在圖7Β所示的過程中，在圖7Α所示的過程中形成的掩模的開口部分被蝕刻以形成用于形成元件隔離區(qū)域9的溝槽6。在圖7C所示的過程中，在150 200Kev下在溝槽6 的底部和下側(cè)部分中注入砷(As)以形成溝道阻止區(qū)域8。在圖7D所示的過程中，在溝槽6 中形成元件隔離區(qū)域(STI)9。在圖8A所示的過程中，在4000 8000Kev下在ρ型硅基板1的深部中注入磷(P) 以形成η型埋入層10。在這種情況下，優(yōu)選通過利用隧穿現(xiàn)象在盡可能地深的部分中注入磷(P)。在圖8Β所示的過程中，在光電二極管PD之間并且根據(jù)需要在光電二極管PD、放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT之間形成勢壘11?？赏ㄟ^在2000 2500Kev下在硅基板1 中注入例如磷(P)然后在1000 1500Kev下注入磷(P)并且還在700 750Kev下注入砷 (As)形成勢壘11。在圖8C所示的過程中，在放大器晶體管SF和復(fù)位晶體管RT的預(yù)期形成區(qū)域中注入離子以形成目標(biāo)電勢結(jié)構(gòu)。例如，該離子注入過程包括例如溝道摻雜。如上所述，優(yōu)選形成電勢結(jié)構(gòu)，使得放大器晶體管SF具有埋入的溝道結(jié)構(gòu)，并且，復(fù)位晶體管RT具有表面溝道結(jié)構(gòu)。在9A所示的過程中，柵氧化物膜和多晶硅電極被形成，并且被構(gòu)圖為形成柵極 105和107(和106(未示出))。在圖9B所示的過程中，在50 150Kev下在光電二極管PD 的區(qū)域中注入硼(B)以形成第一區(qū)域15，第一區(qū)域15形成ρ型區(qū)域冊的一部分。在圖9C 所示的過程中，在50 150Kev下在從傳送晶體管TT下面的部分向浮動擴(kuò)散區(qū)FD側(cè)延伸的區(qū)域中注入磷(P)以形成η型區(qū)域16。在圖IOA所示的過程中，在10 MKev下在PMOS晶體管的擴(kuò)散區(qū)域的預(yù)期形成區(qū)域中注入硼⑶以形成浮動擴(kuò)散區(qū)FD和擴(kuò)散區(qū)域108和104(和110(未示出))。并且， 形成其它晶體管的源極和漏極區(qū)域。在圖IOB所示的過程中，在50 IOOKev下在表面區(qū)域18的預(yù)期形成區(qū)域中注入砷(As)以形成表面區(qū)域18。在圖IlA所示的過程中，形成包含具有50 ~ 100人的厚度的氧化硅膜、具有 400 ~ 600人的厚度的抗反射氮化硅膜和具有500 ~ 1000人的厚度的保護(hù)氧化硅膜的膜19。在圖IlB所示的過程中，形成層間電介質(zhì)膜22(例如，具有500 ~ 1500人的厚度的 NSG和具有10000 ~15000人的厚度的BPSG)，并且，在層間電介質(zhì)膜22中形成接觸孔23。在接觸孔23中形成阻擋金屬(Ti/TiN)，并且，填充鎢(W)以形成接觸插頭102(和 10 和111 113(未示出))，由此到達(dá)圖4所示的結(jié)構(gòu)。作為上述的方法的替代，也可通過以下的制造方法制造圖像感測裝置200。在ρ型硅基板的表面上形成埋入層10。在埋入層10上外延生長P型半導(dǎo)體層。通過圖7A 7D 所示的過程在半導(dǎo)體層上形成元件隔離區(qū)域9和溝道阻止區(qū)域8。以這種方式，獲得圖8A 所示的結(jié)構(gòu)，并且，可通過根據(jù)本實(shí)施例的隨后的過程制造圖像感測裝置200。圖13表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖像感測裝置(或光電轉(zhuǎn)換裝置)的截面結(jié)構(gòu)。圖13示出形成光電二極管、浮動擴(kuò)散區(qū)和周邊電路的一個(gè)晶體管部分。相同的附圖標(biāo)記表示具有與上述的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同的功能的部分，并且，其詳細(xì)描述將不被重復(fù)。圖 13所示的實(shí)施例與上述的實(shí)施例的不同在于光的入射方向。在圖13所示的實(shí)施例中，采用從圖13中的下部方向(即，互連層形成側(cè)的相對側(cè))接收光的后側(cè)照明結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體基板1301上形成光電轉(zhuǎn)換單元和晶體管的半導(dǎo)體區(qū)域等。在半導(dǎo)體基板1301的第一主表面?zhèn)?觀察表面?zhèn)?上配置互連層1302。出于主要確保圖像感測裝置的高機(jī)械強(qiáng)度的目的，在互連層1302的上部上，即，在從互連層1302觀察時(shí)與基板1301相對的一側(cè)上，配置支撐基板1303。在半導(dǎo)體基板1301的第二主表面?zhèn)?后表面?zhèn)?上，即， 在從半導(dǎo)體基板1301觀察時(shí)與互連層1302相對的一側(cè)上，通過氧化物膜1304和保護(hù)膜 1305根據(jù)需要配置光學(xué)功能單元1306。光學(xué)功能單元1306可包含例如濾色器、微透鏡和平坦化層。以這種方式，根據(jù)圖13所示的實(shí)施例的圖像感測裝置具有從互連層的形成側(cè)的相對側(cè)即后側(cè)接收光的后側(cè)照明結(jié)構(gòu)。圖13示出像素區(qū)域1307和周邊電路區(qū)域1308。像素區(qū)域1307是與像素陣列210 對應(yīng)的區(qū)域。在像素區(qū)域1307上，配置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。在周邊電路區(qū)域1308上，配置用于周邊電路晶體管的阱1310。周邊電路區(qū)域1308包含讀出電路220、列選擇電路230和行選擇電路M0。在半導(dǎo)體基板1301的第二主表面?zhèn)?后表面?zhèn)?的界面上，配置η+型半導(dǎo)體區(qū)域 1309。η+型半導(dǎo)體區(qū)域1309是與埋入層10對應(yīng)的區(qū)域。η+型半導(dǎo)體區(qū)域1309也可用作用于抑制氧化物膜1304的界面上的暗電流的層。即，在后側(cè)照明類型的情況下，在第一和第二主表面上形成暗電流抑制層。在圖13中，在半導(dǎo)體基板1301的整個(gè)表面上配置η+型半導(dǎo)體區(qū)域1309，但是可以僅在像素區(qū)域1308上配置它。η型表面區(qū)域18的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)優(yōu)選比作為埋入層的η.型半導(dǎo)體區(qū)域 1309的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。例如，η型表面區(qū)域18的主要雜質(zhì)優(yōu)選為砷(As)，并且， η+型半導(dǎo)體區(qū)域1309的主要雜質(zhì)優(yōu)選為磷(P)。由于砷(As)的擴(kuò)散系數(shù)比磷(P)的擴(kuò)散系數(shù)小，因此，通過使用砷(As)形成表面區(qū)域18對于微細(xì)化是有利的，原因是很容易確定其界面。另一方面，由于很容易使得磷(P)進(jìn)入比砷(As)深的半導(dǎo)體基板的位置，因此，通過使用磷(P)形成n+型半導(dǎo)體區(qū)域1309允許在更深的位置中形成n+型半導(dǎo)體區(qū)域1309， 并且對于靈敏度提高是有利的。由于磷(P)的擴(kuò)散系數(shù)比砷(As)的擴(kuò)散系數(shù)大，因此通過使用磷(P)形成n+型半導(dǎo)體層1309對于形成廣泛分布的勢壘是有利的。由于磷(P)的離子半徑比半導(dǎo)體基板1301的晶格常數(shù)大，因此，通過將磷(P)注入半導(dǎo)體基板1301中，半導(dǎo)體基板1301的晶格畸變，由此有利地導(dǎo)致雜質(zhì)金屬元素的吸收效果。這有助于點(diǎn)缺陷的改善?？赏ㄟ^利用隧穿現(xiàn)象將磷(P)離子注入到半導(dǎo)體基板1301中形成η+型半導(dǎo)體層 1309。在本發(fā)明中，注入或摻雜的雜質(zhì)不限于砷(As)和磷(P)，并且可以使用其它的雜質(zhì)。圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照相機(jī)的配置的示意性框圖。注意，照相機(jī)的概念不僅包含主要意圖在于攝影的裝置，而且包含次要地包含攝影功能的裝置(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜式終端)。照相機(jī)400包含由上述的圖像感測裝置200表示的固態(tài)圖像傳感器1004。通過鏡頭1002在固態(tài)圖像傳感器1004的圖像感測表面上形成對象的光學(xué)圖像。在鏡頭1002的外側(cè)，配置用作鏡頭1002的保護(hù)功能的擋板1001和主開關(guān)。可對于鏡頭1002配置用于調(diào)整從鏡頭1002出射的光量的光闌1003。從固態(tài)圖像傳感器1004輸出的圖像感測信號由圖像感測信號處理電路1005進(jìn)行諸如各種類型的校正和鉗位(clamping) 的處理。從圖像感測信號處理電路1005輸出的圖像感測信號由A/D轉(zhuǎn)換器1006進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。從A/D轉(zhuǎn)換器1006輸出的圖像數(shù)據(jù)由信號處理器1007進(jìn)行諸如校正和數(shù)據(jù)壓縮的信號處理。固態(tài)圖像傳感器1004、圖像感測信號處理電路1005、A/D轉(zhuǎn)換器1006和信號處理器1007根據(jù)由定時(shí)產(chǎn)生器1008產(chǎn)生的定時(shí)信號工作?？稍诠虘B(tài)圖像傳感器1004的同一芯片上形成塊1005 1008。照相機(jī)400的各塊由總體控制/運(yùn)算單元1009控制。照相機(jī)400還包含用于暫時(shí)存儲圖像數(shù)據(jù)的存儲器單元1010和用于向或從記錄介質(zhì)記錄或讀出圖像的記錄介質(zhì)控制接口單元1011。記錄介質(zhì) 1012包含例如半導(dǎo)體存儲器，并且是可拆卸的。照相機(jī)400可包含與例如外部計(jì)算機(jī)通信所需要的外部接口(I/F)單元1013。以下描述圖12所示的照相機(jī)400的操作。響應(yīng)擋板1001的打開動作，依次接通主電源、控制系統(tǒng)的電源和包含A/D轉(zhuǎn)換器1006的圖像感測系統(tǒng)電路的電源。為了控制曝光量，總體控制/運(yùn)算單元1009將光闌1003設(shè)為具有全孔徑值。從固態(tài)圖像傳感器1004 輸出的信號通過圖像感測信號處理電路1005被供給到A/D轉(zhuǎn)換器1006。A/D轉(zhuǎn)換器1006 將信號A/D轉(zhuǎn)換并且將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出到信號處理器1007。信號處理器1007處理該數(shù)據(jù)并且將處理的數(shù)據(jù)提供給總體控制/運(yùn)算單元1009，該總體控制/運(yùn)算單元1009執(zhí)行決定曝光量所需要的算術(shù)運(yùn)算?？傮w控制/運(yùn)算單元1009基于決定的曝光量控制光闌。然后，總體控制/運(yùn)算單元1009從輸出自固態(tài)圖像傳感器1004并且被信號處理器1007處理的信號中提取高頻分量，并且基于高頻分量計(jì)算到對象的距離。然后，總體控制/運(yùn)算單元1009驅(qū)動鏡頭1002，以檢查是否獲得對焦?fàn)顟B(tài)。如果確定沒有獲得對焦?fàn)顟B(tài)，那么總體控制/運(yùn)算單元1009重新驅(qū)動鏡頭1002以計(jì)算距離。在確認(rèn)對焦?fàn)顟B(tài)之后，開始主曝光。在完成曝光時(shí)，從固態(tài)圖像傳感器1004輸出的圖像感測信號在圖像感測信號處理電路1005中經(jīng)受校正等，被A/D轉(zhuǎn)換器1006進(jìn)行A/ D轉(zhuǎn)換，并且被信號處理器1007處理。被信號處理器1007處理的圖像數(shù)據(jù)由總體控制/運(yùn)算單元1009存儲于存儲器單元1010中。
然后，存儲于存儲器單元1010中的圖像數(shù)據(jù)在總體控制/運(yùn)算單元1009的控制下通過記錄介質(zhì)控制I/F被記錄于記錄介質(zhì)1012中。并且，通過外部I/F單元1013，圖像數(shù)據(jù)可被提供給計(jì)算機(jī)并被其處理。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的變更和等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求在2009年2月6日提交的日本專利申請No. 2009-026701和在2009 年12月M日提交的日本專利申請No. 2009-293213的益處，在此引入它們的全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括 η型表面區(qū)域；在表面區(qū)域下面形成的P型區(qū)域；和在P型區(qū)域下面形成的η型埋入層，其中，表面區(qū)域、P型區(qū)域和埋入層形成埋入光電二極管，并且，表面區(qū)域的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比埋入層的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，表面區(qū)域的主要雜質(zhì)是砷，并且，埋入層的主要雜質(zhì)是磷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中，ρ型區(qū)域包含第一區(qū)域和第二區(qū)域，第二區(qū)域的至少一部分被配置在第一區(qū)域和埋入層之間，并且，第一區(qū)域的P型雜質(zhì)的濃度比第二區(qū)域的P型雜質(zhì)的濃度高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，還包括 形成浮動擴(kuò)散區(qū)的P型第三區(qū)域；和被配置在第一區(qū)域和第三區(qū)域之間的區(qū)域上的柵極，其中，第一區(qū)域、第三區(qū)域和柵極形成用于將存儲于P型區(qū)域中的空穴傳送到浮動擴(kuò)散區(qū)的傳送晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，還包括隔離第二區(qū)域和第三區(qū)域的η型區(qū)域， 其中，傳送晶體管的溝道在η型區(qū)域中形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)的裝置，其中，通過利用隧穿現(xiàn)象的離子注入形成埋入層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項(xiàng)的裝置，其中，光電轉(zhuǎn)換裝置形成為后側(cè)照明型光電轉(zhuǎn)換裝置。
8.一種照相機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換裝置；和處理由光電轉(zhuǎn)換裝置獲得的信號的信號處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括以下的步驟 在P型半導(dǎo)體基板的表面上形成埋入層；在埋入層上外延生長P型半導(dǎo)體層；和在半導(dǎo)體層中形成P型區(qū)域和所述表面區(qū)域。
全文摘要
一種光電轉(zhuǎn)換裝置包括n型表面區(qū)域；在表面區(qū)域下面形成的p型區(qū)域；和在p型區(qū)域下面形成的n型埋入層，其中，表面區(qū)域、p型區(qū)域和埋入層形成埋入光電二極管，并且，表面區(qū)域的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比埋入層的主要雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)小。
文檔編號H01L27/146GK102301476SQ20108000623
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者市川武史, 廣田克范, 澤山忠志, 渡邊高典 申請人:佳能株式會社