[发明专利]光电转换装置和光电转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置和光电转换装置的制造方法。

背景技术

在诸如CMOS传感器的光电转换装置中，需要像素小型化和像素灵敏度提高。

对于在日本专利特开No.2004-193547中公开的固态成像装置中，在光电二极管中在N型外延层和N型浮置扩散区域(FD)之间设置P型分离层和P型阱层。还在该光电二极管的N型外延层和相邻像素的光电二极管的N型外延层之间设置P型分离层和P型阱层。因此，根据日本专利特开No.2004-193547，由于围绕N型外延层的各种势垒，由光电二极管产生的电子确定地被存储于N型外延层中，这被描述为提高像素灵敏度。

日本专利特开No.2004-193547公开了通过在N型硅基板中注入硼离子分别形成P型分离层和P型阱层。作为此工艺的条件的具体例子，通过以1200Kev的能量向基板注入剂量为6×10¹¹/cm²的硼离子以形成P型分离层。同时，通过以500Kev的能量向基板注入剂量为10¹²/cm²的硼离子以形成P型阱层。

如果在形成P型分离层和P型阱层之后实施热处理，那么硼趋于扩散，由此存在用作光电二极管的阴极的N型外延区域的体积减小的可能性。这减少了光电二极管的N型外延区域中可存储的电荷量，从而导致了将在像素中出现光电二极管的灵敏度下降的可能性。换句话说，存在这样一种可能性，即，如果相邻的光电二极管(光电转换单元)之间的距离减小，那么光电二极管(光电转换单元)的灵敏度将下降。

发明内容

本发明的一个目的是抑制在相邻的光电转换单元之间的距离减小时光电转换单元的灵敏度下降。

根据本发明的第一方面的光电转换装置包括：被设置在半导体基板中的多个光电转换单元；和被设置在所述半导体基板中以将所述多个光电转换单元相互隔离的隔离部，其中，各光电转换单元包含：第二半导体区域，包含导电类型与第一导电类型相反的第二导电类型杂质；第三半导体区域，被设置在第二半导体区域之下，包含浓度比第二半导体区域低的第二导电类型杂质；以及第四半导体区域，被设置在第三半导体区域之下，包含第一导电类型杂质，并且，各隔离部包含：第五半导体区域，被设置在比所述半导体基板的表面更深的位置并且至少在第二半导体区域的侧方延伸，包含第一导电类型杂质；以及第六半导体区域，被设置在第五半导体区域之下并且至少在第三半导体区域的侧方延伸，包含第一导电类型杂质，并且，包含于第五半导体区域中的杂质的扩散系数比包含于第六半导体区域中的杂质的扩散系数低。

根据本发明的第二方面的成像系统包括：根据本发明的第一方面的光电转换装置；在光电转换装置的成像区域上形成图像的光学系统；和通过处理从光电转换装置输出的信号产生图像数据的信号处理单元。

根据本发明的第三方面的包括半导体基板的光电转换装置的制造方法包括以下的步骤：在半导体基板中的要使多个光电转换单元相互隔离的区域中形成元件隔离部；通过使用形成为使得露出元件隔离部的第一抗蚀剂图案作为掩模在半导体基板中注入第一导电类型的第一杂质，在半导体基板中的元件隔离部之下形成第一半导体区域；通过使用第一抗蚀剂图案作为掩模在半导体基板中注入第一导电类型的第二杂质，在半导体基板中的第一半导体区域之下形成第二半导体区域；以及通过使用形成为使得露出多个元件隔离部之间的区域的第二抗蚀剂图案作为掩模在半导体基板中注入导电类型与第一导电类型相反的第二导电类型杂质，在半导体基板中的多个元件隔离部之间形成光电转换单元中的电荷存储区域。第一杂质的扩散系数比第二杂质的扩散系数低。

根据本发明，可以抑制在相邻的光电转换单元之间的距离减小时光电转换单元的灵敏度下降。

从参照附图的示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的光电转换装置100的截面结构的示图。

图2A和图2B是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图3A～3C是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图4A～4C是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图5是示出砷的横向扩散轮廓的模拟结果的示图。

图6是示出磷的横向扩散轮廓的模拟结果的示图。

图7是示出根据本发明的另一实施例的光电转换装置100的截面结构的示图。