专利名称：影像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及排列了多个埋入型光电二极管的影像传感器。
背景技术：
已知有例如二维排列有多个具备埋入型光电二极管的受光部的影像传感器。在该埋入型光电二极管中，例如在ρ型基板上形成有η型低浓度半导体区域，在该η型低浓度半导体区域的表面形成有薄的P型高浓度半导体区域。另外，为了读出电荷而将η型高浓度半导体区域形成于η型低浓度半导体区域。根据该埋入型光电二极管，因为能够完全使η 型低浓度半导体区域空乏化，所以能够完全地读出在ρη接合部所产生的电荷，并能够抑制漏电流的发生，从而光检测的S/N比表现卓越。在该埋入型光电二极管中，通过使光感应区域即η型低浓度半导体区域以及P型高浓度半导体区域的面积大面积化，从而能够增大光检测的灵敏度。可是，如果增大η型低浓度半导体区域的面积，那么所产生的电荷的读出变得不完全，而产生了电荷的读出残留。 其结果，会产生余像。关于该问题，专利文献1所记载的影像传感器从作为埋入型光电二极管中的光感应区域的η型低浓度半导体区域的端部朝着作为用于读出电荷的传送电极的η型低浓度半导体区域具有杂质的浓度梯度，并降低电位梯度。在专利文献1中，记载了由此降低了电荷的读出残留。专利文献专利文献1 日本专利申请公开2000-236081号公报专利文献2 日本专利申请公开2006-41189号公报
发明内容
发明所要解决的课题然而，如专利文献1所记载的影像传感器那样，为了将电位梯度形成于埋入型光电二极管中的η型低浓度半导体区域，有必要形成具有阶梯状的杂质浓度分布的表面即ρ 型高浓度半导体区域。阶梯状的杂质浓度分布的制作因为要求离子注入量的微妙控制，所以制造工艺的难度较高，另外，多个光刻的掩膜和光刻的工序成为必要，从而会担心制造成本的上升。因此，本发明以提供一种与以往相比能够更加简易地减少电荷的读出残留的影像传感器为目的。解决课题的技术手段本发明的影像传感器是一种排列有多个埋入型光电二极管的影像传感器。该埋入型光电二极管的各个具备第1导电类型的第1半导体区域、形成于第1半导体区域上且第 2导电类型的杂质浓度低的第2半导体区域、以覆盖第2半导体区域的表面的方式形成于第2半导体区域上的第1导电类型的第3半导体区域、以及用于从第2半导体区域取出电荷的第2导电类型的第4半导体区域，第4半导体区域在第2半导体区域上间隔地配置有多个。根据该影像传感器，用于从第2半导体区域(光感应区域)取出电荷的第4半导体区域因为间隔地配置有多个，所以即使在使η型低浓度半导体区域大面积化的情况下， 也能够恰当地缩短从第4半导体区域到第2半导体区域的边缘为止的距离。因此，在埋入型光电二极管中，能够确保向第4半导体区域的电位梯度，并能够降低来自于第2半导体区域的电荷的读出残留。其结果，能够抑制余像的发生。另外，根据该影像传感器，因为仅形成多个用于从第2半导体区域取出电荷的第4 半导体区域，所以与以往相比能够更加简易地减少电荷的读出残留。上述的影像传感器优选为具备在排列方向上延伸的遮光膜，该遮光膜覆盖第4半导体区域以及连接于第4半导体区域的配线中的一部分。由第4半导体区域以及连接于第4半导体区域的配线，在实质性的光感应区域的形状为非左右对称以及上下对称的情况下，在入射光跨越所邻接的像素并且照射于一方的像素中的埋入型光电二极管的电荷读出线上的时候，起因于实质性的光感应区域的非对称性而在所邻接的像素的光检测灵敏度产生不均勻性。然而，根据该结构，因为具备以覆盖第4半导体区域以及连接于第4半导体区域的配线的方式在排列方向上延伸的遮光膜，所以相对于像素的中心轴能够使光感应区域的形状左右对称以及上下对称。因此，即使在光跨越所邻接的像素进行照射的情况下，也能够减少所邻接的像素的光检测灵敏度的不均勻性。发明的效果根据本发明，在影像传感器中，与以往相比能够更加简易地减少电荷的读出残留。 其结果，能够抑制余像的发生。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的影像传感器的结构的图。图2是表示作为由图1所表示的像素的第1实施方式且从表面侧看到的像素的图。图3是表示沿着图2中的III-III线的像素的截面的图。图4是从表面侧看到本发明的比较例的像素的图。图5是表示沿着图4中的V-V线的像素的截面的图。图6是表示作为由图1所表示的像素的第2实施方式且从表面侧看到的像素的图。图7是表示沿着图6中的VII-VII线的像素的截面的图。图8是在不具备遮光膜的情况下光跨越所邻接的像素进行入射的时候的图。图9是在具备遮光膜的情况下光跨越所邻接的像素进行入射的时候的图。符号的说明UlAUX影像传感器P(m，n)、Pl(m，n)、P2(m，n)、Px(m，n)像素PD (m，η), PDl (m，η)、PD2 (m，η)、PDx (m，η)埋入型光电二极管
10 ρ型基板(第1半导体区域)20 η型低浓度半导体区域(第2半导体区域)30 ρ型高浓度半导体区域(第3半导体区域)40 η型高浓度半导体区域(第4半导体区域)50 配线60遮光膜70硅氧化膜T (m，n)、Tl (m, η)、Tx (m, η)晶体管DS η型高浓度半导体区域G栅电极
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在各个附图中，对相同或者相当的部分标注相同的符号。图1是表示本发明的实施方式所涉及的影像传感器的结构的图。由图1所表示的影像传感器1具备二维排列的MXN个(Μ行N列)的像素P(m，n)。在此，M为2以上的整数，m为1以上M以下的任意的整数。另外，N为2以上的整数，η为1以上N以下的任意的整数。还有，在图1中，为了明确本发明的特征而省略了用于控制各个像素P(m，η)的动作的控制部以及处理从各个像素P(m，η)读出的信号的信号处理部等。以下，对于具有本发明的特征的像素P (m, η)，例示了多个实施方式以进行说明。[第1实施方式]图2是表示作为由图1所表示的像素P(m，η)的第1实施方式且从表面侧看到的像素Pl (m，η)的图，图3是表示沿着图2中的III-III线的像素Pl (m，η)的截面的图。在图2以及图3中，代表MXN个像素Pl (m，η)而表示第m行η列的像素Pl (m，η)。该像素 Pl(m, η)具有埋入型光电二极管PDl (m，η)和晶体管Tl (m，η)。另外，在图2中，为了容易理解本发明的特征而省略埋入型光电二极管PDl (m，η)中的后面所述的ρ型高浓度半导体区域30以进行表示。埋入型光电二极管PDl (m,n)具有ρ型基板10、形成于该ρ型基板10上的η型低浓度半导体区域20、形成于该η型低浓度半导体区域20上的ρ型高浓度半导体区域30、以及形成于η型低浓度半导体区域20上的多个η型高浓度半导体区域40。还有，这些ρ型基板10、η型低浓度半导体区域20、ρ型高浓度半导体区域30以及η型高浓度半导体区域40 分别相当于权利要求所述的第1半导体区域、第2半导体区域、第3半导体区域以及第4半导体区域，P型以及η型分别相当于权利要求所述的第1导电类型以及第2导电类型。P型基板10的ρ型杂质浓度例如为IO15CnT3 IO17CnT3左右。在ρ型基板10上以被埋入到P型基板10的一部分的方式形成有η型低浓度半导体区域20。η型低浓度半导体区域20形成为长方形(例如大致正方形)。例如，η型低浓度半导体区域20的厚度为0. 6 μ m 1. 0 μ m左右，η型低浓度半导体区域20的η型杂质浓度为IO16CnT3 IO18CnT3左右而比较低。在η型低浓度半导体区域20的表面上形成有ρ型高浓度半导体区域30以及η型高浓度半导体区域40。
ρ型高浓度半导体区域30以覆盖η型低浓度半导体区域20的表面的方式形成， 其厚度薄至0. 2μπι 0.4μπι。ρ型高浓度半导体区域30的ρ型杂质浓度为1017cm_3 IO19CnT3左右而比较高。这些ρ型基板10、η型低浓度半导体区域20以及ρ型高浓度半导体区域30形成光感应区域，对应于入射到该光感应区域的光强度而产生的量的电荷被存储于由ρ型基板 10和η型低浓度半导体区域20形成的ρη接合部、以及由η型低浓度半导体区域20和ρ型高浓度半导体区域30形成的ρη接合部。如以上所述，因为η型低浓度半导体区域20的η型杂质浓度低，所以能够完全使 η型低浓度半导体区域20空乏化，并能够完全地读出在ρη接合部所产生的电荷。另外，通过将薄的ρ型高浓度半导体区域30形成于η型低浓度半导体区域20的表面，从而即使在使η型低浓度半导体区域20完全空乏化的情况下，也能够使ρ型高浓度半导体区域30即基板表面不发生空乏化。其结果，能够减少起因于可能存在于基板表面的电荷而可能产生的漏电流(暗电流)，并能够提高光检测的S/N比。另一方面，η型高浓度半导体区域40以被ρ型高浓度半导体区域30包围的方式形成在多个地方(例如4个地方)。这些η型高浓度半导体区域40在η型低浓度半导体区域 20的4边的中心附近，间隔地排列。η型高浓度半导体区域40的厚度为0. 2 μ m 0. 4 μ m 而比较薄，η型高浓度半导体区域40的η型杂质浓度为IO19CnT3 1021cm_3左右而比较高。 这些η型高浓度半导体区域40通过接点、中继接点(via)以及配线50而被连接于晶体管 Tl(m, η)。晶体管Tl (m,n)由相当于漏极(drain)、源极(source)的η型高浓度半导体区域 DS和栅电极G所构成。晶体管Tl (m，η)邻接于埋入型光电二极管PDl (m，η)的1边的中心附近而形成，例如，η型高浓度半导体区域DS的一方兼用埋入型光电二极管PD (η)中的η型高浓度半导体区域40中的一个，并且被连接于配线50，并被连接于所有的η型高浓度半导体区域40。晶体管Tl (m，η)对应于施加于栅电极G的电压成为ON状态，并能够从一方的 η型高浓度半导体区域DS向另一方的η型高浓度半导体区域DS读出通过η型高浓度半导体区域40取出的来自于η型低浓度半导体区域20的电荷。还有，配线50被配置于邻接的埋入型光电二极管PDl (m, η)中的η型低浓度半导体区域20之间的ρ型基板10上。另外，基板的表面以及基板的侧面被硅氧化膜70所保护。以下，一边与本发明的比较例所涉及的影像传感器IX比较，一边说明第1实施方式的影像传感器1的作用效果。本发明的比较例所涉及的影像传感器IX与由图1所表示的第1实施方式的影像传感器1相同，具备二维排列的MXN个像素1 (m，η)，该像素1 (m，η)在取代埋入型光电二极管PD(m，n)而具备埋入型光电二极管PDx(m，η)的结构上与第1实施方式不同。影像传感器IX的其它结构与影像传感器1相同。影像传感器IX与专利文献2所记载的相同。图4是从层叠方向的表面侧看到比较例的像素I^(m，η)的图，图5是表示沿着图 4中的V-V线的像素1 (m，η)的截面的图。在图4中，也省略埋入型光电二极管PDx(m，η) 中的P型高浓度半导体区域30以进行表示。比较例的埋入型光电二极管PDx(m，η)，在第1实施方式的埋入型光电二极管PD (m, η)中，η型高浓度半导体区域40的个数不同。即，在比较例的埋入型光电二极管 PDx (m, η)中，仅有1个用于取出电荷的η型高浓度半导体区域40形成于η型低浓度半导体区域20中的中心附近。在该比较例的埋入型光电二极管PDx (m，η)中，如果使η型低浓度半导体区域20 大面积化，那么从η型高浓度半导体区域40到η型低浓度半导体区域20的边缘为止的距离会变长。因此，从η型低浓度半导体区域20的边缘向η型高浓度半导体区域40的电位梯度基本上没有，取出η型低浓度半导体区域20的边缘的电荷变得困难，并会有发生电荷的读出残留的可能性。其结果，会发生余像。然而，根据具备第1实施方式的埋入型光电二极管PDl (m，η)以及像素Pl (m，η) 的影像传感器1，用于从η型低浓度半导体区域(第2半导体区域光感应区域)20取出电荷的η型高浓度半导体区域(第4半导体区域)40因为间隔地配置有多个，所以即使在使 η型低浓度半导体区域20大面积化的情况下，也能够恰当地缩短从η型高浓度半导体区域 40到η型低浓度半导体区域20的边缘为止的距离。因此，在埋入型光电二极管PDl (m, η) 中，能够确保向第4半导体区域的电位梯度，并能够减少来自η型低浓度半导体区域20的电荷的读出残留。其结果，能够抑制余像的发生。另外，根据第1实施方式的影像传感器1，因为仅形成多个用于从η型低浓度半导体区域20取出电荷的η型高浓度半导体区域40，所以与以往相比可以更加简易地减少电荷的读出残留。另外，根据第1实施方式的影像传感器1，因为用于从η型低浓度半导体区域20取出电荷的η型高浓度半导体区域40被形成于η型低浓度半导体区域20的4边附近，配线 50被配置于η型低浓度半导体区域20之间的ρ型基板10上，所以作为光感应区域的η型低浓度半导体区域20以及ρ型高浓度半导体区域30未被配线50所覆盖。其结果，能够提高光感应区域的开口率，并能够提高光检测的灵敏度。[第2实施方式]图6是表示作为由图1所表示的像素P(m，η)的第2实施方式且从表面侧看到的像素P2(m，η)的图，图7(a)是表示沿着图6中的Vila-Vila线的像素Ρ2 (m，η)的截面的图。另外，图7(b)是表示沿着图6中的Vnb-VIIb线的像素P2(m，n)的截面的图。在图6 以及图7中，代表MXN个像素P2(m，η)而表示第m行η列的像素Ρ2 (m，η)。该像素Ρ2 (m， η)具有埋入型光电二极管PD2(m，η)和上述的晶体管Tl (η)。另外，在图6中，为了容易理解本发明的特征而省略埋入型光电二极管PD2(m，η)中的后面所述的ρ型高浓度半导体区域30以进行表示。第2实施方式的埋入型光电二极管PD2(m，n)，在第1实施方式的埋入型光电二极管PDl(m，n)中，多个η型高浓度半导体区域40的形成位置不同。即，多个η型高浓度半导体区域40，在η型低浓度半导体区域20，在上下左右大致等间隔地间隔配置。埋入型光电二极管PD2(m，n)的其它结构与埋入型光电二极管PDl (m，η)相同。另外，第2实施方式的像素P2(m，n)具备多个(例如2个)遮光膜60。遮光膜60 在由图1所表示的像素P(m，η)的排列方向上延伸。在本实施方式中，遮光膜60在列方向上延伸。多个遮光膜60分别以覆盖η型高浓度半导体区域40以及连接于该η型高浓度半导体区域40并在列方向上延伸的配线50的方式配置。对于遮光膜的材料，使用Al等，具
7有光吸收性的材料，例如，如果使用TiN等那么能够防止检测光的散射，因而优选。在此，详细地说明由遮光膜60所起到的作用效果。图8是在不具备遮光膜60的情况下光跨越所邻接的像素P2(l，1)、P2(2，1)进行入射的时候的图，图9是在具备遮光膜 60的情况下光跨越所邻接的像素？2(1，1)、？2(2，1)进行入射的时候的图。如图8所示，在不具备遮光膜60的像素P2(m，η)中，在入射光A跨越所邻接的像素卩2(1，1)、？2(2，1)并且被照射于一方的像素P2(l，l)中的埋入型光电二极管PD2 (1，1) 的电荷读出线上的情况下，仅有η型高浓度半导体区域40以及在列方向上延伸的配线50 的部分，一方的像素P2(l，l)的灵敏度降低，邻接的像素P2(1，1)、P2Q，1)的光检测灵敏度发生不均勻性。然而，如图9所示，根据具备该第2实施方式的像素P2(m，n)的影像传感器1A，因为以覆盖η型高浓度半导体区域40以及在列方向上延伸的配线50的方式具备在列方向上延伸的遮光膜60，所以相对于像素P2(m，n)的中心轴能够使光感应区域的形状左右对称以及上下对称。即，能够缓和由配线50所产生的部分的非对称性。因此，即使在光A跨越所邻接的像素P2 (1，1)、P2 (2，1)进行照射的情况下，也能够减小所邻接的像素P2 (1，1)、P2 (2， 1)的光检测灵敏度的不均勻性。还有，本发明并不限定于以上所述的本实施方式，可以进行各种各样的变形。例如，在本实施方式中，埋入型光电二极管PD(n)以及晶体管T(n)被直接形成于ρ型基板10 上，但是，也可以被形成于η型基板上。在此情况下，可以将P型阱形成于η型基板上，并在该P型阱上形成同样的结构。产业上的利用可能性能够应用于减少影像传感器的电荷的读出残留的用途中。
权利要求
1.一种影像传感器，其特征在于，是排列有多个埋入型光电二极管的影像传感器， 所述埋入型光电二极管分别具备 第1导电类型的第1半导体区域；形成于所述第1半导体区域上且第2导电类型的杂质浓度低的第2半导体区域； 以覆盖所述第2半导体区域的表面的方式形成于所述第2半导体区域上的第1导电类型的第3半导体区域；以及用于从所述第2半导体区域取出电荷的第2导电类型的第4半导体区域， 所述第4半导体区域在所述第2半导体区域上间隔地配置有多个。
2.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，具备在排列方向上延伸的遮光膜，该遮光膜覆盖所述第4半导体区域以及连接于所述第4半导体区域的配线中的一部分。
全文摘要
本发明的一个实施方式所涉及的影像传感器(1)排列有多个埋入型光电二极管(PD(m，n))。该埋入型光电二极管(PD(m，n))分别具备第1导电类型的第1半导体区域(10)、形成于第1半导体区域(10)上且第2导电类型的杂质浓度低的第2半导体区域(20)、以覆盖第2半导体区域(20)的表面的方式形成于第2半导体区域(20)上的第1导电类型的第3半导体区域(30)、以及用于从第2半导体区域(20)取出电荷的第2导电类型的第4半导体区域(40)，第4半导体区域(40)在第2半导体区域(20)上间隔地配置有多个。
文档编号H01L27/146GK102318067SQ20108000786
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月8日 优先权日2009年2月13日
发明者太田庆一, 泷本贞治, 渡边宽 申请人:浜松光子学株式会社