專(zhuān)利名稱(chēng)：固體攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將包含光電變換部的像素部排列成矩陣狀的固體攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，MOS (Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體)型的固體攝像裝置，作為能夠?qū)崿F(xiàn)低耗電驅(qū)動(dòng)以及高速攝像的裝置而受到關(guān)注，開(kāi)始搭載于便攜式設(shè)備攝像頭、車(chē)載攝像頭以及監(jiān)視攝像頭這些廣泛的領(lǐng)域。圖6示出一般的MOS型的固體攝像裝置的電路構(gòu)成。如圖6所示，矩陣狀地配置包
含光電變換部(光電二極管)101的像素部100而構(gòu)成了攝像區(qū)域。被光電變換部101光電變換后的電荷，通過(guò)傳輸晶體管103，被傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散層(floating diffusion) 102。被傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散層102的電荷，通過(guò)放大晶體管104被放大，經(jīng)由通過(guò)垂直移位寄存器108選擇的選擇晶體管106被傳遞到輸出信號(hào)線111。并且，被放大后的電荷，經(jīng)由水平移位寄存器109從輸出端子112輸出。另外，累積在浮置擴(kuò)散層102中的剩余電荷，通過(guò)漏極區(qū)域與電源線107相連接的復(fù)位晶體管105而被排出。圖7示出了現(xiàn)有例所涉及的像素部100的剖面構(gòu)成(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。如圖7所示，在P型半導(dǎo)體基板201上，形成有P型外延層203。各像素部100通過(guò)元件分離207而被劃分，配置有透過(guò)綠色光的綠色濾光器227G、透過(guò)紅色光的紅色濾光器227R以及透過(guò)藍(lán)色光的藍(lán)色濾光器227B的任意一個(gè)。在P型外延層203的上部，配置有P型的第I雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域219和配置于其下方的η型的第2雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域217，形成了作為光電變換部的光電二極管。η型的第2雜質(zhì)區(qū)域217和P型外延層203的接合部分也成為光電變換部。在P型外延層203中的各第2雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域217的下方，連續(xù)地形成有P+型的第I掩埋阻擋層205。S卩，摻雜于第I掩埋阻擋層205的P型的雜質(zhì)濃度，比摻雜于P型外延層203的P型的雜質(zhì)濃度高。在P型外延層203中的第I掩埋阻擋層205的上方且形成了綠色濾光器227G和藍(lán)色濾光器227Β的像素部100中，形成有第2掩埋阻擋層211。并且，在形成了藍(lán)色濾光器227Β的像素部100中，在第2掩埋阻擋層211的上方形成有第3掩埋阻擋層215。在此，在第2掩埋阻擋層211以及第3掩埋阻擋層215中，摻雜有P型的雜質(zhì)，且具有與第I掩埋阻擋層205的雜質(zhì)濃度相同程度的濃度。此外，各掩埋阻擋層205、211以及215的上部，全都與第2雜質(zhì)區(qū)域217分離。按照以上方式，通過(guò)根據(jù)入射到各像素部100的光的波長(zhǎng)，來(lái)調(diào)節(jié)光電二極管的耗盡區(qū)域的寬度以及位置，從而防止了串?dāng)_。此外，還存在如下現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)入射到各像素部的光的波長(zhǎng)，在各像素部中變更構(gòu)成光電二極管的η型雜質(zhì)的注入深度，例如，較淺地形成具有藍(lán)色濾光器的像素部的光電二極管，較深地形成具有紅色濾光器的像素部的光電二極管，并調(diào)節(jié)光電二極管的耗盡區(qū)域，由此來(lái)防止串?dāng)_。在先技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2006-210919號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利第4130891號(hào)公報(bào)發(fā)明要解決的課題但是，在具有所述現(xiàn)有的光電ニ極管構(gòu)造的固體攝像裝置中，存在以下問(wèn)題。S卩，圖7所示的固體攝像裝置，雖然在構(gòu)成光電ニ極管的η型的第2雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的下方，設(shè)置有根據(jù)光的波長(zhǎng)而厚度分別不同的P型的掩埋阻擋層，但由于在各掩埋阻擋層的雜質(zhì)濃度較低的情況下產(chǎn)生電荷的壽命變長(zhǎng)，因此被光電變換而產(chǎn)生的電荷的消失變慢。由此，在相鄰的像素部的光電ニ極管中會(huì)發(fā)生電荷的流入，串?dāng)_増大。例如，若入射光 到達(dá)了 η型的第2雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的下方的P型的掩埋阻擋層，則在該P(yáng)型區(qū)域中產(chǎn)生電荷并流入到相鄰的光電ニ極管。另外，若將構(gòu)成光電ニ極管的η型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域形成至半導(dǎo)體基板的較深的區(qū)域，則有可能防止光到達(dá)P型區(qū)域，但斜著入射的光分量所導(dǎo)致的向相鄰的像素部的光泄露變得顯著，串?dāng)_増大。此外，若通過(guò)彩色濾光器將長(zhǎng)波長(zhǎng)的光分量除去，則雖然能夠防止光到達(dá)半導(dǎo)體基板的深部，但入射光量減少?gòu)亩槍?duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的靈敏度降低。另ー方面，在圖7中，變更了在構(gòu)成光電ニ極管的η型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的下方設(shè)置的P型區(qū)域(掩埋阻擋層)的形狀，但在P型區(qū)域的雜質(zhì)濃度較高的情況下，η型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域與P型區(qū)域的接合泄露增大從而噪聲增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于前述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，目的在于能夠既維持靈敏度以及讀出特性，又防止被光電變換后的電荷向其他像素部的流入。解決課題的手段為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明采用如下構(gòu)成使固體攝像裝置為背面照射型，根據(jù)所入射的光的波長(zhǎng)，來(lái)改變光電變換部的形狀。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置具備半導(dǎo)體基板；第I導(dǎo)電型的多個(gè)光電變換部，其矩陣狀地配置于半導(dǎo)體基板的上部而形成；檢測(cè)電路部，其形成于半導(dǎo)體基板的ー個(gè)面即電荷檢測(cè)面，對(duì)積累于光電變換部的電荷進(jìn)行檢測(cè)；第2導(dǎo)電型的多個(gè)分離擴(kuò)散層，其形成于檢測(cè)電路部的下側(cè)，包含與各光電變換部相接的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域；和多個(gè)彩色濾光器，其形成于半導(dǎo)體基板中的與上述ー個(gè)面相對(duì)的另一面即光入射面，并透過(guò)不同波長(zhǎng)的光，所述固體攝像裝置的特征在于，各光電變換部的形狀與彩色濾光器相對(duì)應(yīng)，根據(jù)構(gòu)成分離擴(kuò)散層的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域而不同。根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置，各光電變換部的形狀與彩色濾光器相對(duì)應(yīng)，根據(jù)構(gòu)成分離擴(kuò)散層的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域而不同，因此例如能夠縮短透過(guò)比較短波長(zhǎng)的光的彩色濾光器與光電變換部的距離。其結(jié)果，能夠減少傾斜的入射光所導(dǎo)致的串?dāng)_。此外，由于根據(jù)光的波長(zhǎng)，光電變換部的形狀不同，因此能夠既確保像素部的靈敏度又減少串?dāng)_。在本發(fā)明的固體攝像裝置中，也可以是，多個(gè)光電變換部具有第I光電變換部，其與在第I波長(zhǎng)區(qū)域中透過(guò)率最大的第I彩色濾光器相對(duì)應(yīng)；和第2光電變換部，其與在波長(zhǎng)比第I波長(zhǎng)區(qū)域長(zhǎng)的第2波長(zhǎng)區(qū)域中透過(guò)率最大的第2彩色濾光器相對(duì)應(yīng)，第2光電變換部中的與光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，與第I光電變換部中的與光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域相比，更接近于電荷檢測(cè)面。這樣一來(lái)，由于接受長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的光電變換部，形成至半導(dǎo)體基板的與電荷檢測(cè)面?zhèn)冉咏纳畈浚虼四軌驅(qū)⒈还怆娮儞Q后的電荷高效地集中于光電變換部，因而既維持高靈敏度又串?dāng)_減少。此外，通過(guò)調(diào)整電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的深度，能夠調(diào)節(jié)光電變換部的形狀，因此能夠以低電壓讀出電荷。此外，由于還能夠?qū)⒌?導(dǎo)電型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域高濃度化，因此能夠既降低噪聲分量，又以低電壓讀出電荷。在此情況下，第2光電變換部也可以是與光入射面上的開(kāi)口面積以及電荷檢測(cè)面上的開(kāi)口面積相比，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部與光入射面平行的方向的剖面面積最大。 這樣一來(lái)，由于能夠?qū)⒌竭_(dá)半導(dǎo)體基板的與電荷檢測(cè)面?zhèn)冉咏纳畈康娜肷涔飧咝У丶杏诠怆娮儞Q部，因此能夠既維持高靈敏度又減少串?dāng)_。此外，在此情況下，也可以是，第2光電變換部中的與光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，擴(kuò)展到分離擴(kuò)散層的內(nèi)部而形成。這樣一來(lái)，由于能夠?qū)⒌竭_(dá)半導(dǎo)體基板的與電荷檢測(cè)面?zhèn)冉咏纳畈康娜肷涔飧咝У丶杏诠怆娮儞Q部，因此能夠既維持高靈敏度又減少串?dāng)_。此外，即使像素的尺寸被微小化，從而分離擴(kuò)散層也同樣地變得狹小，也能夠在不將對(duì)第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的雜質(zhì)注入形成至較深的位置的基礎(chǔ)上，與相鄰的光電變換部電分離，從而串?dāng)_減少。在此情況下，也可以是，第2光電變換部中的與光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，擴(kuò)展到與第2光電變換部相鄰的至少I(mǎi)個(gè)第I光電變換部中的電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊南路蕉纬?。這樣一來(lái)，即使將光電變換部形成至半導(dǎo)體基板的與電荷檢測(cè)面?zhèn)冉咏纳畈?，也能夠?qū)A斜的入射光所導(dǎo)致的基板深部的產(chǎn)生電荷集中，因此能夠既維持高靈敏度又減少串?dāng)_。發(fā)明效果本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置，能夠根據(jù)光波長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)光電變換部距離基板表面的深度，因此能夠既以低電壓維持電荷的讀出，又實(shí)現(xiàn)高靈敏度且低串?dāng)_。


圖I是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置中的像素部的示意性的局部剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第I變形例所涉及的固體攝像裝置中的像素部的示意性的局部剖面圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第2變形例所涉及的固體攝像裝置中的像素部的示意性的局部剖面圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第3變形例所涉及的固體攝像裝置中的攝像區(qū)域的示意性的俯視圖。圖5是圖4的V-V線上的示意性的局部剖面圖。圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的MOS型的固體攝像裝置的電路圖。
圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的MOS型的固體攝像裝置中的像素部的示意性的局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)參照?qǐng)DI對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施方式以及后述的各變形例。此外，在不脫離實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更。并且，也可以與各變形例進(jìn)行組合。本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置，是將多個(gè)像素部排列成矩陣狀的、MOS型的固體攝像裝置，基本的電路構(gòu)成與圖6所示的電路構(gòu)成相同。圖I是本實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置中的像素部100B、100G以及100R的剖面構(gòu)成，在此，示出了 3個(gè)像素。各像素部100B、100G以及100R例如具有形成于由硅
(Si)構(gòu)成的半導(dǎo)體基板I的、由η型的擴(kuò)散區(qū)域構(gòu)成的光電變換部(以后，也稱(chēng)作光電二極管)11 ;由將積累于光電二極管11中的電荷輸出的MOS型晶體管構(gòu)成的輸出電路12 ;和藍(lán)色彩色濾光器17、綠色彩色濾光器18以及紅色彩色濾光器19的任意一個(gè)。光電二極管11和構(gòu)成輸出電路12的源極漏極區(qū)域之間，分別通過(guò)絕緣分離部13而電分離。對(duì)輸出電路12進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)線以及對(duì)電荷進(jìn)行輸出的輸出線等布線14，例如層疊于由氧化硅構(gòu)成的層間膜15而形成。在絕緣分離部13的下側(cè)，分別形成有P型的分離擴(kuò)散層10。分離擴(kuò)散層10擔(dān)當(dāng)將彼此相鄰的光電二極管11之間電氣分離的職責(zé)，防止各像素部100B、100G以及100R之間的串?dāng)_。在半導(dǎo)體基板I中的與形成了輸出電路12的電荷檢測(cè)面相反側(cè)的面上，例如，隔著由氧化硅或氮化硅構(gòu)成的絕緣膜16，并且與各像素部100B、100G以及100R對(duì)應(yīng)地形成有各彩色濾光器17、18以及19。在此，各彩色濾光器17、18以及19既可以為公知的拜耳排列，也可以為其他排列。藍(lán)色彩色濾光器17是針對(duì)短波長(zhǎng)(約450nm)的光顯示出高透過(guò)率的彩色濾光器，紅色彩色濾光器19是針對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)(約650nm)的光顯示出高透過(guò)率的彩色濾光器，綠色彩色濾光器18是針對(duì)藍(lán)色彩色濾光器17和紅色彩色濾光器19之間的中間波長(zhǎng)(約550nm)的光顯示出高透過(guò)率的彩色濾光器。在光電二極管11和絕緣膜16之間，遍布全部像素部100B、100G以及100R以均勻
的深度形成有第I高濃度P型層20。第I高濃度P型層20，抑制由于半導(dǎo)體基板I的背面(光入射面)的缺陷(晶體缺陷)所引起的暗時(shí)產(chǎn)生電荷向光電二極管11的流入，實(shí)現(xiàn)低
噪聲化。在形成了輸出電路12的電荷檢測(cè)面(基板表面)和光電二極管11之間，也分別形成有第2高濃度P型層21、第3高濃度P型層22以及第4高濃度p型層23。具體來(lái)說(shuō)，在形成有紅色彩色濾光器19的像素部100R中，離基板表面較淺地形成有第4高濃度P型層23，在形成有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B中，離基板表面較深地形成有第2高濃度P型層21。在形成有綠色彩色濾光器18的像素部100G中，比第2高濃度P型層21淺且比第4高濃度P型層23深地形成有第3高濃度P型層22。另外，為了將光電二極管11的積累電荷傳輸給浮置擴(kuò)散層(未圖示)，光電二極管(光電變換部)11的一部分區(qū)域，在各像素部100B、100G以及100R中，以離電荷檢測(cè)面同等的深度較淺地形成。此外，各高濃度P型層21 23，抑制由于半導(dǎo)體基板I的表面的缺陷所引起的暗時(shí)產(chǎn)生電荷向光電二極管11的流入，實(shí)現(xiàn)低噪聲化。本實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置，從設(shè)置了各彩色濾光器17 19的半導(dǎo)體基板I的背面即光入射面入射光，通過(guò)光電二極管11進(jìn)行了光電變換后的電荷被積累并輸出。另外，本實(shí)施方式雖然沒(méi)有圖示透鏡，但也可以在各彩色濾光器17 19的上方配置透鏡。一般來(lái)說(shuō)，入射到由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體基板I的光，在波長(zhǎng)為450nm的情況下，在約O. 3 μ m的深度處光強(qiáng)度減半。此外，在光的波長(zhǎng)為550nm的情況下，在約O. 8 μ m的深度處光強(qiáng)度減半，在波長(zhǎng)為650nm的情況下，在約2. 3 μ m的深度處光強(qiáng)度減半。因此，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)則入射光越會(huì)到達(dá)半導(dǎo)體基板I的深部，傾斜的入射光所導(dǎo)致的串?dāng)_約明顯化。尤其是，MOS型固體攝像裝置，在半導(dǎo)體基板的表面上層疊地設(shè)置有布線14，從半導(dǎo)體基板I的電荷檢測(cè)面到各彩色濾光器17 19的距離較遠(yuǎn)，因此傾斜的入射光所導(dǎo)致的串?dāng)_的影響變大。因此，本實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置，為了縮短各彩色濾光器17 19和半導(dǎo)體基板I之間的距離，采用在未形成布線14的半導(dǎo)體基板I的背面?zhèn)刃纬刹噬珵V光器17 19，并從背面入射光的背面照射型的構(gòu)成。入射到紅色彩色濾光器19的向像素部100R的透過(guò)光，到達(dá)半導(dǎo)體基板I的基板表面?zhèn)鹊纳畈?，因此離基板表面較淺地形成第4高濃度P型層23，增大了光電二極管11的形成區(qū)域。由此，能夠積累在半導(dǎo)體基板I中的距離光入射面的深部產(chǎn)生的被光電變換后的電荷，因此能夠降低串?dāng)_。另一方面，分別入射到藍(lán)色彩色濾光器17以及綠色彩色濾光器18的向像素部100BU00G的透過(guò)光，只到達(dá)半導(dǎo)體基板I的距離光入射面較淺的區(qū)域，因此離光入射面較淺地形成了第2高濃度P型層21以及第3高濃度P型層22。由此，如圖I所示，入射到紅色彩色濾光器19的透過(guò)像素部100R的傾斜的入射光，即使到達(dá)與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的其他像素部100B、100G，也會(huì)在未形成光電二極管11的區(qū)域中被光電變換而產(chǎn)生電荷，因此能夠降低來(lái)自像素部100R的串?dāng)_。例如，若假設(shè)半導(dǎo)體基板I的厚度為5 μ m,則具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B的光電二極管11，從半導(dǎo)體基板I的背面形成至約2 μ m的深度，具有綠色彩色濾光器
18的像素部100G的光電二極管11，從半導(dǎo)體基板I的背面形成至3. 8μπι的深度，具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的光電二極管11，從半導(dǎo)體基板I的背面形成至約4. 7 μ m的深度。這樣一來(lái)，具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B的透過(guò)波長(zhǎng)為450nm的透過(guò)光，以及具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的透過(guò)波長(zhǎng)為550nm的透過(guò)光，在各自的光電二極管11中幾乎都被光電變換。因此，像素部100BU00G中的靈敏度不會(huì)降低。另一方面，具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的透過(guò)波長(zhǎng)為650nm的透過(guò)光中未被光電二極管11進(jìn)行光電變換的一部分光，因各高濃度P型層21 23而消失，因此來(lái)自像素部100R的串?dāng)_大幅減少。具體來(lái)說(shuō)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)串?dāng)_減半，像素部100R的輸出值相對(duì)于與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的輸出值的比值，約為1%。以下，說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的固體攝像裝置的制造方法的概要。η型的光電二極管(光電變換部)11，選擇性地進(jìn)行注入能量為200keV 2000keV、磷或砷等η型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 I X IO1Vcm3的離子注入而形成。
絕緣分離部13,選擇性地通過(guò)公知的STI (Shallow Trench Isolation,淺溝槽隔離)構(gòu)造或者LOCOS (Local Oxidation of Silicon,娃的局部氧化)構(gòu)造而形成。P型的分離擴(kuò)散層10，選擇性地進(jìn)行注入能量為IOOkeV 3000keV、硼等p型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 I X IO1Vcm3的離子注入而形成。第I高濃度P型層20，進(jìn)行注入能量為IkeV 100keV、p型的雜質(zhì)濃度為I X IO17/cm3 IX 102°/cm3的離子注入而形成。像這樣，通過(guò)使第I高濃度P型層20的雜質(zhì)濃度成為高濃度，從而產(chǎn)生電荷的壽命變短，能夠防止缺陷所引起的產(chǎn)生電荷向光電二極管11的流入。
第2高濃度P型層21，在像素部100B中選擇性地進(jìn)行注入能量為IkeV 1500keV、p型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 I X IO2Vcm3的離子入而形成。第3高濃度p型層22，在像素部100G中選擇性地進(jìn)行注入能量為IkeV 800keV、p型的雜質(zhì)濃度為IX IO17/cm3 lX102°/cm3的離子注入而形成。此外，第4高濃度P型層23，在像素部100R中選擇性地進(jìn)行注入能量為IkeV 100keV、p型的雜質(zhì)濃度為IX IO1Vcm3 IX 102°/cm3的離子注入而形成。另外，在像素部100B、100G以及100R中的光電二極管11的一部分、即各像素部100BU00G以及100R中的中央部分且基板表面的附近，隔著各高濃度P型層21 23而形成為同等的深度。如前所述，從該光電二極管11中的較淺的部分向浮置擴(kuò)散部傳輸所積累的電荷。此外，通過(guò)與第I高濃度P型層20同樣地，使各高濃度P型層21 23的各雜質(zhì)濃度成為高濃度，從而產(chǎn)生電荷的壽命變短，能夠防止缺陷所引起的產(chǎn)生電荷向各光電二極管11的流入。如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在確保各像素部100BU00G以及100R的靈敏度的同時(shí)，降低長(zhǎng)波長(zhǎng)的傾斜的入射光所導(dǎo)致的來(lái)自像素部100R的串?dāng)_。另外，構(gòu)成光電二極管(光電變換部)11的η型的雜質(zhì)區(qū)域中的與基板表面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，是被P型的分離擴(kuò)散層10包圍的區(qū)域，并且是位于半導(dǎo)體基板I中的離電荷檢測(cè)面最近的位置的η型雜質(zhì)的高濃度區(qū)域。由于是η型的高濃度區(qū)域，因此能夠降低P型的分離擴(kuò)散層10中的P型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散所產(chǎn)生的影響，因而光電二極管11的區(qū)域的寬度成為最大。(第一實(shí)施方式的第I變形例)以下，參照?qǐng)D2對(duì)第一實(shí)施方式的第I變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖2是第I變形例所涉及的固體攝像裝置中的像素部100B、100G以及100R的剖面構(gòu)成，在此，示出了 3個(gè)像素。另外，在圖2中，通過(guò)對(duì)與圖I所示的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件賦予相同的符號(hào)來(lái)省略其說(shuō)明。如圖2所示，在具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B中的第2高濃度p型擴(kuò)散層21的內(nèi)部,形成有η型的第I溢漏(overflow drain)層24。與此相同,在具有綠色彩色濾光器18的像素部100G中的第3高濃度P型擴(kuò)散層22的內(nèi)部，形成有η型的第2溢漏層25。這樣一來(lái)，不需要像第一實(shí)施方式那樣，使第2高濃度P型層21以及第3高濃度P型層22成為P型的雜質(zhì)濃度較高的區(qū)域。而且，即使為這樣的構(gòu)成，在與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的像素部100Β以及100G中，也能夠防止來(lái)自像素部100R的傾斜的入射光所產(chǎn)生的電荷向光電二極管11的流入，因此能夠降低串?dāng)_。另外，各溢漏層24、25被施加對(duì)輸出電路12施加的接地(GND)電壓或電源電壓，使光電變換后的電荷移動(dòng)到施加電壓側(cè)。實(shí)現(xiàn)第I變形例的制造方法，與上述的第一實(shí)施方式大體相同。與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)是，使第2高濃度P型層21以及第3高濃度P型層22中的P型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 lX1018/cm3，即使在此情況下，與第一實(shí)施方式的構(gòu)造相比也能夠?qū)⑴c光電二極管11的pn接合所導(dǎo)致的泄露抑制在10分之I以下。此外，形成于具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B的第I溢漏層24，選擇性地進(jìn)行注入能量為IOkeV 1500keV、n型的雜質(zhì)濃度為IX IO1Vcm3 IX IO1Vcm3的離子注入 而形成。形成于具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的第2溢漏層25，選擇性地進(jìn)行注入能量為IOkeV 800keV，η型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 I X IO1Vcm3的離子注入。由此，能夠在維持與第一實(shí)施方式同等的串?dāng)_特性以及靈敏度特性的同時(shí)，將噪聲抑制在10分之I以下。(第一實(shí)施方式的第2變形例)以下，參照?qǐng)D3對(duì)第一實(shí)施方式的第2變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是第2變形例所涉及的固體攝像裝置中的像素部100B、100G以及100R的剖面構(gòu)成，在此，示出了 3個(gè)像素的部分。另外，在圖3中，通過(guò)對(duì)與圖I以及圖2所示的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件賦予相同的符號(hào)來(lái)省略其說(shuō)明。與第I變形例的不同點(diǎn)在于，如圖3所示，在具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B以及具有綠色彩色濾光器18的像素部100G中的P型的各分離擴(kuò)散層10的內(nèi)部，形成有η型的第3溢漏層26。在此，各第3溢漏層26與第I溢漏層24以及第2溢漏層25分別電連接。根據(jù)該構(gòu)成，即使到達(dá)半導(dǎo)體基板I中的基板表面?zhèn)鹊纳畈康拈L(zhǎng)波長(zhǎng)光的傾斜的入射角度變大，在與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的像素部100Β以及100G中，也能夠防止來(lái)自像素部100R的傾斜的入射光所產(chǎn)生的電荷向光電二極管11的流入，因此能夠降低來(lái)自像素部100R的串?dāng)_。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，串?dāng)_降低，例如，像素部100R的輸出值相對(duì)于與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的輸出值的比值，約為O. 5%。另外，各溢漏層24 26被施加對(duì)輸出電路12施加的接地(GND)電壓或電源電壓，使光電變換后的電荷移動(dòng)到施加電壓側(cè)。實(shí)現(xiàn)第2變形例的制造方法，與上述的第I變形例大體相同。與第I變形例的不同點(diǎn)在于，形成于具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100Β以及具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的第3溢漏層26，針對(duì)ρ型的分離擴(kuò)散層10選擇性地進(jìn)行注入能量為200keV 2000keV、η型的雜質(zhì)濃度為I X IO1Vcm3 I X IO1Vcm3的離子注入而形成。由此，第3溢漏層26按照與具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100Β的第I溢漏層24以及具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的第2溢漏層25分別電連接的方式形成，并且，按照包圍各像素部100BU00G的光電二極管11的方式形成于P型的分離擴(kuò)散層10的內(nèi)部。如上所 述，根據(jù)第2變形例，即使入射到具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的傾斜的入射角度變大，也能夠降低像素部100R所引起的串?dāng)_。此外，由于不需要在各彩色濾光器17 19的上方形成透鏡來(lái)對(duì)光進(jìn)行聚光，因此能夠?qū)⒋當(dāng)_抑制在I %以下。即，這是因?yàn)椋词构鉀](méi)有被聚光而是入射到P型的分離擴(kuò)散層10，由于被光電變換后的電荷從各溢漏層24 26移動(dòng)到GND或電源電壓，因此也不會(huì)流入到各光電二極管11。因此，在第2變形例所涉及的固體攝像裝置中，不需要透鏡形成工序，因而能夠?qū)崿F(xiàn)制造工序中的TAT (Turn Around Time,周轉(zhuǎn)時(shí)間)的縮短以及制造成本的降低。(第一實(shí)施方式的第3變形例)以下，參照?qǐng)D4以及圖5對(duì)第一實(shí)施方式的第3變形例進(jìn)行說(shuō)明。圖4示出第2變形例所涉及的固體攝像裝置中的包含被拜耳排列后的像素部100BU00G以及100R的攝像區(qū)域的平面構(gòu)成，圖5示出圖4的V-V線上的剖面構(gòu)成。另外，在圖4以及圖5中，通過(guò)對(duì)與圖I所示的構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件賦予相同的符號(hào)來(lái)省略其說(shuō)明。與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，如圖5所示，在具有紅色彩色濾光器19的像素部100R中，光電二極管(光電變換部)11中的第4高濃度ρ型層23的下側(cè)部分，擴(kuò)展到與該光電二極管11相接的分離擴(kuò)散層10以及第3高濃度ρ型層22的內(nèi)部而形成。即、像素部100R中的光電二極管11，按照與光入射面上的開(kāi)口面積以及電荷檢測(cè)面上的開(kāi)口面積相t匕，在半導(dǎo)體基板I的內(nèi)部與光入射面平行的方向的剖面面積最大的方式而形成。進(jìn)一步換言之，像素部100R中的光電二極管11中與光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，擴(kuò)展到與該光電二極管11相鄰的、具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的光電二極管11的下側(cè)(電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊南路?而形成。根據(jù)第3變形例，能夠防止通過(guò)入射到具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的長(zhǎng)波長(zhǎng)的入射光中傾斜的入射光而進(jìn)行了光電變換的電荷，流入到相鄰的像素部100G的光電二極管11。而且，像素部100R自身的靈敏度也提高。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)串?dāng)_減半，像素部100R的輸出值相對(duì)于與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的輸出值的比值，約為O. 3%。即，能夠防止在半導(dǎo)體基板I的電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊纳畈慨a(chǎn)生的電荷向與像素部100R相鄰的像素部100G的光電二極管11的泄露，而在像素部100R的光電二極管11中便能夠進(jìn)行捕獲。在第3變形例中，在像素部100R的光電二極管11擴(kuò)展到與具有紅色彩色濾光器19的像素部100R相鄰的具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的光電二極管11的下方的情況下，與第一實(shí)施方式的構(gòu)成相比，像素部100R的靈敏度成為I. 3倍。
另外，在將像素部100R的光電二極管11停留在分離擴(kuò)散層10的情況下，像素部100R的靈敏度，與第一實(shí)施方式的構(gòu)成相比成為I. I倍。此外，該情況下的串?dāng)_約為O. 6%。實(shí)現(xiàn)第3變形例的制造方法，與上述的第一實(shí)施方式大體相同。與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，在將具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的光電二極管11，形成于具有藍(lán)色彩色濾光器17的像素部100B以及具有綠色彩色濾光器18的像素部100G的各光電二極管11的下方的情況下，使注入能量為200keV 800keV、η型的雜質(zhì)濃度為 I X 1014/cm3 I X IO1Vcm3。另外，關(guān)于具有藍(lán)色彩色濾光器的像素部100B的光電二極管11，其第2高濃度ρ型層21所占的區(qū)域較大。因此，具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的光電二極管11，在第2高濃度ρ型層21的內(nèi)部，也可以與形成于第3高濃度ρ型層22的內(nèi)部相比更大。這樣，通過(guò)針對(duì)第2高濃度ρ型層21和第3高濃度ρ型層22，調(diào)節(jié)η型雜質(zhì)的注入能量以及注入濃度，從而具有紅色彩色濾光器19的像素部100R的靈敏度也提高，并且還能夠降低其串?dāng)_。
另外，各像素部100Β、100G以及100R中的光電二極管(光電變換部)11的開(kāi)口面積，是指光電二極管11中的在半導(dǎo)體基板I的光入射面的附近被P型的分離擴(kuò)散層10包圍的區(qū)域的面積，或者是指在電荷檢測(cè)面的附近被各高濃度P型層21、22以及23包圍的區(qū)域。各光電二極管22是如下構(gòu)造與光入射面平行的方向的剖面形狀為多邊形狀，且由P型的分離擴(kuò)散層10或各高濃度P型層21、22以及23將其周?chē)鼑?。并且，如圖5所示，在第3變形例中，在具有紅色彩色濾光器的像素部100R中，光電二極管11中的電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊母浇拈_(kāi)口面積，大于光入射面?zhèn)鹊母浇拈_(kāi)口面積。如上所述，根據(jù)第3變形例，在具有紅色彩色濾光器的像素部100R中，能夠?qū)⒌竭_(dá)半導(dǎo)體基板I的與電荷檢測(cè)面?zhèn)冉咏纳畈康膬A斜的入射光高效地集中于光電二極管11，因此能夠既維持高靈敏度又使串?dāng)_減少。此外，即使各像素部的尺寸微小化，從而各分離擴(kuò)散層10也同樣地變得狹小，由于能夠在不將對(duì)P型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域的雜質(zhì)注入形成至較深的位置的基礎(chǔ)上，與和像素部100R相鄰的其他光電二極管11電分離，因此串?dāng)_減少。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明所涉及的固體攝像裝置，能夠根據(jù)光波長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)自基板表面的光電變換部的深度，因此能夠既以低電壓來(lái)維持電荷的讀出，又實(shí)現(xiàn)高靈敏度且低串?dāng)_，在將包含光電變換部的像素部排列成矩陣狀的固體攝像裝置等中是有用的。符號(hào)說(shuō)明I半導(dǎo)體基板10分離擴(kuò)散層11光電變換部(光電二極管)12輸出電路13絕緣分離部14 布線15層間膜16絕緣膜17藍(lán)色彩色濾光器18綠色彩色濾光器19紅色彩色濾光器20第I高濃度ρ型層21第2高濃度ρ型層22第3高濃度ρ型層
23第4高濃度ρ型層24第I溢漏層25第2溢漏層26第3溢漏層
100B像素部(藍(lán)色)100G像素部(綠色)100R像素部(紅色)
權(quán)利要求
1.ー種固體攝像裝置，其具備 半導(dǎo)體基板； 第I導(dǎo)電型的多個(gè)光電變換部，其矩陣狀地配置于所述半導(dǎo)體基板的上部而形成； 檢測(cè)電路部，其形成于所述半導(dǎo)體基板的ー個(gè)面即電荷檢測(cè)面，并對(duì)積累于所述光電變換部的電荷進(jìn)行檢測(cè)； 第2導(dǎo)電型的多個(gè)分離擴(kuò)散層，其形成于所述檢測(cè)電路部的下側(cè)，且包含與所述各光電變換部相接的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域；和 多個(gè)彩色濾光器，其形成于所述半導(dǎo)體基板中的與所述ー個(gè)面對(duì)置的另一面即光入射面，并透過(guò)不同波長(zhǎng)的光， 所述各光電變換部的形狀與所述彩色濾光器相對(duì)應(yīng)，根據(jù)構(gòu)成所述分離擴(kuò)散層的所述雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域而不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體攝像裝置，其中， 所述多個(gè)光電變換部具有第I光電變換部，其與在第I波長(zhǎng)區(qū)域中透過(guò)率最大的第I彩色濾光器相對(duì)應(yīng)；和第2光電變換部，其與在波長(zhǎng)比所述第I波長(zhǎng)區(qū)域長(zhǎng)的第2波長(zhǎng)區(qū)域中透過(guò)率最大的第2彩色濾光器相對(duì)應(yīng)， 所述第2光電變換部中的與所述光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，與所述第I光電變換部中的與所述光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域相比，更接近于所述電荷檢測(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其中， 所述第2光電變換部，與所述光入射面上的開(kāi)ロ面積以及所述電荷檢測(cè)面上的開(kāi)ロ面積相比，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部與所述光入射面平行的方向的剖面面積最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固體攝像裝置，其中， 所述第2光電變換部中的與所述光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，擴(kuò)展到所述分離擴(kuò)散層的內(nèi)部而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固體攝像裝置，其中， 所述第2光電變換部中的與所述光入射面平行的方向的寬度最大的區(qū)域，擴(kuò)展到與所述第2光電變換部相鄰的至少I(mǎi)個(gè)第I光電變換部中的電荷檢測(cè)面?zhèn)鹊南路蕉纬伞?br> 全文摘要
本發(fā)明的固體攝像裝置具有半導(dǎo)體基板(1)；矩陣狀地配置于該半導(dǎo)體基板(1)的上部而形成的n型的多個(gè)光電變換部(11)；形成于半導(dǎo)體基板(1)的一個(gè)面即電荷檢測(cè)面，并對(duì)積累于光電變換部(11)的電荷進(jìn)行檢測(cè)的輸出電路(12)；形成于該輸出電路(12)的下側(cè)，且包含與各光電變換部(11)相接的高濃度p型層的p型的多個(gè)分離擴(kuò)散層(10)；形成于半導(dǎo)體基板(1)中的與上述一個(gè)面相對(duì)的另一面即光入射面，且透過(guò)不同波長(zhǎng)的光的彩色濾光器(17)、(18)以及(19)。各光電變換部(11)的形狀與彩色濾光器(17)、(18)以及(19)相對(duì)應(yīng)，根據(jù)構(gòu)成分離擴(kuò)散層(10)的高濃度p型層而不同。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102668083SQ20108005283
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者沖野徹, 加藤剛久, 廣瀨裕, 森三佳 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社