[0111]光電二極管陣列PDAl具備η型半導(dǎo)體基板I。在η型半導(dǎo)體基板I的第I主面Ia偵U，形成有多個(gè)Ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3，在η型半導(dǎo)體基板I與各ρ +型半導(dǎo)體區(qū)域3之間形成有pn結(jié)。在η型半導(dǎo)體基板I的第2主面Ib上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在η型半導(dǎo)體基板I的第2主面Ib側(cè)，形成有累積層11，第2主面Ib光學(xué)性露出。光電二極管陣列PDAl中，由于第2主面Ib上形成有不規(guī)則的凹凸10，故入射至光電二極管陣列PDAl的光由凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，從而在η型半導(dǎo)體基板I內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。
[0112]第5實(shí)施方式中，也與第I?第4實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDAl的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，光被吸收的距離也變長(zhǎng)。由此，對(duì)于光電二極管陣列PDA1，也可提高近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域的光譜靈敏度特性。
[0113]光電二極管陣列PDAl中，在η型半導(dǎo)體基板I的第2主面Ib側(cè)形成有累積層11。由此，使在第2主面Ib側(cè)并非由光而產(chǎn)生的無(wú)用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。累積層11會(huì)抑制在第2主面Ib附近由光所產(chǎn)生的載流子被該第2主面Ib捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝pn結(jié)有效率地移動(dòng)，從而可進(jìn)一步提高光電二極管陣列PDAl的光檢測(cè)靈敏度。
[0114]光電二極管陣列PDAl中，在第2主面Ib上的與p+型半導(dǎo)體區(qū)域3(pn結(jié))之間的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域上，也形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，入射至P+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域上的光，經(jīng)在第2主面Ib上的與p+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域上所形成的不規(guī)則的凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，且被η型半導(dǎo)體基板I確實(shí)地吸收。因此，對(duì)于光電二極管陣列PDA1，在ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域中，檢測(cè)靈敏度并未下降，光檢測(cè)靈敏度提高。
[0115](第6實(shí)施方式)
[0116]參照?qǐng)D26?圖27，說(shuō)明第6實(shí)施方式的固體攝像元件SI1。圖26為表示第6實(shí)施方式的固體攝像元件的立體圖。圖27為用于說(shuō)明第6實(shí)施方式的固體攝像元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
[0117]如圖26所示，固體攝像元件SIl為背面入射型固體攝像元件，而且是利用KOH水溶液等來(lái)蝕刻半導(dǎo)體基板SS的背面?zhèn)榷蛊浔』腂T-C⑶(Back Thinned ChargeCoupled Device，背照式電荷親合元件)。在已被蝕刻的半導(dǎo)體基板SS的中央?yún)^(qū)域上形成有凹部TD，在凹部TD的周圍存在較厚的框部。凹部TD的側(cè)面相對(duì)于底面BF成鈍角地傾斜。半導(dǎo)體基板SS的已被薄化的中央?yún)^(qū)域?yàn)楣飧袘?yīng)區(qū)域(攝像區(qū)域)，光L沿Z軸的負(fù)方向入射至該光感應(yīng)區(qū)域。半導(dǎo)體基板SS的凹部TD的底面BF構(gòu)成光入射面。該框部也可通過(guò)蝕刻而去除，從而使固體攝像元件SIl成為整個(gè)區(qū)域得以薄化的背面入射型固體攝像元件。
[0118]固體攝像元件SIl包含作為上述半導(dǎo)體基板SS的ρ型半導(dǎo)體基板21。ρ型半導(dǎo)體基板21由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成，具有彼此相對(duì)的第I主面21a及第2主面21b。ρ型半導(dǎo)體基板21的厚度設(shè)定為像素間距P以下。本實(shí)施方式中，像素間距P為10 μπι?48 μπι左右，P型半導(dǎo)體基板21的厚度為10 μπι?30 μπι左右。本實(shí)施方式中，顯示雙相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的例子，為了在各傳送電極下確實(shí)地進(jìn)行電荷的單向傳送而存在有使雜質(zhì)濃度不同的區(qū)域(未圖標(biāo))。
[0119]在ρ型半導(dǎo)體基板21的第I主面21a側(cè)，形成有作為電荷傳送部的η型半導(dǎo)體層23，在ρ型半導(dǎo)體基板21與η型半導(dǎo)體層23之間形成有pn結(jié)。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第I主面21a上，經(jīng)由絕緣層27而設(shè)置有作為傳送電極部的多個(gè)電荷傳送電極25。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第I主面21a側(cè)，也形成有針對(duì)每一個(gè)垂直C⑶而電性隔離η型半導(dǎo)體層23的隔離區(qū)域(圖中省略)。η型半導(dǎo)體層23的厚度為0.5 μπι左右。
[0120]在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b中的整個(gè)光感應(yīng)區(qū)域29上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在P型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成有累積層31，第2主面21b光學(xué)性露出。所謂第2主面21b光學(xué)性露出，不僅指第2主面21b與空氣等環(huán)境氣體接觸，而且也包含在第2主面21b上形成有光學(xué)上透明的膜的情形。當(dāng)固體攝像元件SIl為整個(gè)區(qū)域得以薄化的背面入射型固體攝像元件時(shí)，也可遍及P型半導(dǎo)體基板21的整個(gè)第2主面21b而形成不規(guī)則的凹凸10。當(dāng)固體攝像元件SIl為僅光感應(yīng)區(qū)域29附近得以薄化的背面入射型固體攝像元件時(shí)，也可遍及P型半導(dǎo)體基板21的包括未薄化的周邊的框部、到達(dá)框部的傾斜面的整個(gè)第2主面21b，而形成不規(guī)則的凹凸10。
[0121]繼而，說(shuō)明本實(shí)施方式的固體攝像元件SIl的制造方法。
[0122]首先，準(zhǔn)備ρ型半導(dǎo)體基板21，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第I主面21a側(cè)，形成η型半導(dǎo)體層23。η型半導(dǎo)體層23通過(guò)使η型雜質(zhì)在ρ型半導(dǎo)體基板21內(nèi)從第I主面21a側(cè)擴(kuò)散而形成。
[0123]接著，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成累積層31。累積層31與上述實(shí)施方式同樣地以如下方式形成:在P型半導(dǎo)體基板21內(nèi)使P型雜質(zhì)從第2主面21b側(cè)起，以成為比P型半導(dǎo)體基板21更高的雜質(zhì)濃度的方式進(jìn)行離子注入或擴(kuò)散。累積層31的厚度例如為0.5 μπι左右。累積層31可在形成不規(guī)則的凹凸10之前形成，或者，也可在形成不規(guī)則的凹凸10之后形成。
[0124]其次，如上所述薄化ρ型半導(dǎo)體基板21。在形成不規(guī)則的凹凸10之后形成累積層31的情況下，在形成不規(guī)則的凹凸10之后，薄化ρ型半導(dǎo)體基板21，其后形成累積層31。
[0125]接下來(lái)，對(duì)P型半導(dǎo)體基板21進(jìn)行熱處理，使累積層31活化。熱處理例如在隊(duì)氣體的氣氛下，在800?1000°C左右的范圍內(nèi)進(jìn)行0.5?1.0小時(shí)左右。此時(shí)，ρ型半導(dǎo)體基板21的結(jié)晶性也恢復(fù)。
[0126]其次，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成不規(guī)則的凹凸10。與上述實(shí)施方式同樣地，不規(guī)則的凹凸10通過(guò)對(duì)P型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b照射脈沖激光而形成。
[0127]其次，對(duì)ρ型半導(dǎo)體基板21進(jìn)行熱處理。熱處理例如在隊(duì)氣體等的氣氛下，在800?1000°C左右的范圍內(nèi)進(jìn)行0.5?1.0小時(shí)左右。經(jīng)熱處理而可謀求ρ型半導(dǎo)體基板21上的結(jié)晶損傷的恢復(fù)及再結(jié)晶化，從而可防止暗電流的增加等的不良。也可省略在累積層31形成后的熱處理，僅進(jìn)行在不規(guī)則的凹凸10形成后的熱處理。
[0128]其次，形成絕緣層27及電荷傳送電極25。形成絕緣層27及電荷傳送電極25的工序?yàn)橐阎?，故省略說(shuō)明。電荷傳送電極25例如由多晶硅或金屬構(gòu)成。絕緣層27例如由S12構(gòu)成。也能以覆蓋絕緣層27及電荷傳送電極25的方式進(jìn)一步形成保護(hù)膜。保護(hù)膜例如由BPSG(Boron Phosphor Silicate Glass，硼磷娃玻璃)構(gòu)成。由此，完成固體攝像元件SIl0
[0129]固體攝像元件SIl中，若從光入射面(第2主面21b)入射光，則在第2主面21b上形成不規(guī)則的凹凸10，故所入射的光會(huì)因凹凸10而散射，在P型半導(dǎo)體基板21內(nèi)朝各種方向行進(jìn)。到達(dá)第I主面21a等的光成分通過(guò)凹凸10而擴(kuò)散，由此朝各種方向行進(jìn)，因此，到達(dá)第I主面21a等的光成分在第I主面21a發(fā)生全反射的可能性極高。已在第I主面21a等發(fā)生全反射的光成分會(huì)反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射或者在第2主面21b上發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，其行進(jìn)距離變得更長(zhǎng)。如此，入射至固體攝像元件SIl的光通過(guò)凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，在ρ型半導(dǎo)體基板21內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。而且，入射至固體攝像元件SIl的光在ρ型半導(dǎo)體基板21的內(nèi)部行進(jìn)較長(zhǎng)距離的期間被ρ型半導(dǎo)體基板21吸收，由光而產(chǎn)生的載流子成為η型半導(dǎo)體層23的每個(gè)像素的電荷而被傳送并檢測(cè)。因此，固體攝像元件SIl中，在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。
[0130]固體攝像元件SIl中，因凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，由此產(chǎn)生像素間的干擾，從而可能導(dǎo)致解像度降低。然而，由于將P型半導(dǎo)體基板21的厚度設(shè)定為像素間距P以下，因此對(duì)于固體攝像元件SI1，可抑制像素間干擾的產(chǎn)生。
[0131]在固體攝像元件SIl中，在P型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)形成有累積層31。由此，使在第2主面21b側(cè)并非由光而產(chǎn)生的無(wú)用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。累積層31會(huì)抑制在第2主面21b附近由光所產(chǎn)生的載流子被該第2主面21b捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝Pn結(jié)有效率地移動(dòng)，從而可進(jìn)一步提高固體攝像元件SIl的光檢測(cè)靈敏度。
[0132]第6實(shí)施方式中，在形成累積層31之后，對(duì)ρ型半導(dǎo)體基板21進(jìn)行熱處理。由此，可恢復(fù)P型半導(dǎo)體基板21的結(jié)晶性，從而防止暗電流的增加等的不良。
[0133]第6實(shí)施方式中，在對(duì)P型半導(dǎo)體基板21進(jìn)行熱處理之后，形成電荷傳送電極25。由此，即便電荷傳送電極25使用熔點(diǎn)相對(duì)較低的材料的情況下，電荷傳送電極25也不會(huì)因熱處理而熔融。因此，可不受熱處理的影響而適當(dāng)?shù)匦纬呻姾蓚魉碗姌O25。
[0134]第6實(shí)施方式中，照射皮秒?飛秒脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10。由此，可適當(dāng)且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。
[0135]然而，在固體攝像元件等的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件中，將包含硅的半導(dǎo)體基板設(shè)定為較厚(例如200 μπι左右)，由此可實(shí)現(xiàn)在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域具有光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件。然而，在上述半導(dǎo)體基板的厚度較大時(shí)，為了獲得良好的解像度，必需施加數(shù)十伏特左右的高偏壓電壓，使半導(dǎo)體基板完全耗盡。其原因在于用以防止下述現(xiàn)象:若在半導(dǎo)體基板上部分地保留中性區(qū)域而不完全耗盡，則在中性區(qū)域產(chǎn)生的載流子會(huì)擴(kuò)散而導(dǎo)致解像度劣化。
[0136]若半導(dǎo)體基板較厚，則暗電流也會(huì)增加。因此，也必需冷卻半導(dǎo)體基板(例如-70?-100°C )，抑制暗電流的增加。
[0137]然而，第6實(shí)施方式的固體攝像元件SIl中，如上所述，在第2主面21b上形成有不規(guī)則的凹凸10，由此使入射至固體攝像元件SIl的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)。因此，無(wú)需加厚半導(dǎo)體基板(P型半導(dǎo)體基板21)、尤其無(wú)需加厚對(duì)應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域29的部分，可實(shí)現(xiàn)在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域具有充分的光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件。由此，與通過(guò)加厚半導(dǎo)體基板而在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域具有光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件相比，上述固體攝像元件SIl可通過(guò)施加極低的偏壓電壓或不施加偏壓電壓而獲得良好的解像度。根據(jù)其用途，也無(wú)需進(jìn)行半導(dǎo)體基板的冷卻。
[0138]在薄化半導(dǎo)體基板、尤其在薄化對(duì)應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域的部分時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生etalon (標(biāo)準(zhǔn)具成像不清晰)現(xiàn)象。etalon現(xiàn)象是從背面入射的被檢測(cè)光、與已入射的被檢測(cè)光經(jīng)表面反射后的光之間產(chǎn)生干涉的現(xiàn)象，其會(huì)影響近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的檢測(cè)特性。然而，固體攝像元件SIl中，在第2主面21b上形成有不規(guī)則的凹凸10，由此，相對(duì)于入射光的相位，經(jīng)凹凸10而反射的光具有分散的相位差，因此這些光彼此會(huì)相互抵消，從而抑制etalon現(xiàn)象。
[0139]第6實(shí)施方式中，P型半導(dǎo)體基板21從第2主面21b側(cè)起被薄化。由此，可獲得將P型半導(dǎo)體基板21的第I主面21a及第2主面21b側(cè)分別作為光入射面的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件。即，固體攝像元件SIl不僅可用作背面入射型固體攝像元件，而且也可用作表面入射型固體攝像元件。
[0140]在形成累積層31之后，照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10的情況下，優(yōu)選將累積層31的厚度設(shè)定為大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。此時(shí)，即便照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，累積層31仍會(huì)確實(shí)地保留。因此，可確保累積層31的作用效果。
[0141](第7實(shí)施方式)
[0142]參照?qǐng)D28，說(shuō)明第7實(shí)施方式的光電二極管TO5。圖28為用于說(shuō)明第7實(shí)施方式的光電二極管的結(jié)構(gòu)的圖。
[0143]光電二極管PD5為用于檢測(cè)波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)榭梢姽?近紅外光區(qū)域的低能量光的雪崩光電二極管(avalanche photod1de)。光電二極管PD5具備p型半導(dǎo)體基板40。p型半導(dǎo)體基板40由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成，且具有相互相對(duì)的第I主面40a及第2主面40b。p型半導(dǎo)體基板40包含光感應(yīng)區(qū)域41。
[0144]光感應(yīng)區(qū)域41在俯視時(shí)設(shè)置于第I主面40a的中央部。光感應(yīng)區(qū)域41從第I主面40a起朝內(nèi)側(cè)具有厚度。光感應(yīng)區(qū)域41由n+型雜質(zhì)區(qū)域43、p+型雜質(zhì)區(qū)域45、及P型半導(dǎo)體基板40中的施加偏壓電壓時(shí)耗盡的區(qū)域。