[发明专利]一种光电转换装置

说明书

一种光电转换装置，包括：P‑型半导体衬底；N‑型光电二极管掺杂区，P+型空穴累积区，N型电荷保持区，P型电荷阻挡区，位于栅极绝缘层上方的传输栅电极、倍增栅电极、读取栅电极，复位栅电极结构，悬浮掺杂区，包括N+型子悬浮掺杂区和N‑型子悬浮掺杂区，所述N+型子悬浮掺杂区包围所述N‑型子悬浮掺杂区，N+型复位漏极区，可有效了N‑型光电二极管掺杂区至N+型复位漏极区的漏电，提高电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光电转换装置及其形成方法。

背景技术

光电转换装置的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流，可用于固态成像装置。被摄景物通过摄像机的光学系统在光电靶上成像，由于光像各点亮度不同，因而使靶面各单元受光照的强度不同，导致靶面各单元的电阻值不同。与较亮像素对应的靶单元阻值较小，与较暗像素对应的靶单元阻值较大，这样一幅图像上各像素的不同亮度就表现为靶面上各单元的不同电阻值，原来按照明暗分布的“光像”就变成了相应的“电像”。

然而，现有的图像传感器的电学性能仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光电转换装置及其形成方法，可获得优良的电学性能，应用于固态成像装置，以提高稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种光电转换装置，包括：P-型半导体衬底；

N-型光电二极管掺杂区，设置于所述P-型半导体衬底中，P+型空穴累积区设置在所述N-型光电二极管掺杂区和所述P-型半导体衬底的上表面之间；

N型电荷保持区，设置于所述P-型半导体衬底中，P型电荷阻挡区设置在所述N型电荷保持区和所述P-型半导体衬底的上表面之间；

位于所述P型电荷阻挡区上方的栅极绝缘层，以及位于所述栅极绝缘层上方的传输栅电极、倍增栅电极、读取栅电极；

复位栅电极结构，设置于所述P-型半导体衬底中，包括复位栅电极和复位栅电极绝缘层；

悬浮掺杂区，设置于所述P-型半导体衬底中，包括N+型子悬浮掺杂区和N-型子悬浮掺杂区，所述N+型子悬浮掺杂区包围所述N-型子悬浮掺杂区；

N+型复位漏极区，设置于所述P-型半导体衬底中；

所述N+型复位漏极区和所述N型电荷保持区分别位于所述复位栅电极结构的两侧，所述悬浮掺杂区位于所述复位栅电极结构的下方，所述悬浮掺杂区和所述N-型光电二极管掺杂区分别位于所述N型电荷保持区的两侧。

可选的，所述N+型子悬浮掺杂区和所述N-型子悬浮掺杂区为磷杂质掺杂，所述N+型子悬浮掺杂区的杂质浓度为5.0×10¹⁷cm^-3，所述N-型子悬浮掺杂区的杂质浓度为5.0×10¹⁶cm^-3。

可选的，所述N+型复位漏极区电连接电源线。

可选的，所述N-型光电二极管掺杂区、所述N型电荷保持区、所述悬浮掺杂区、所述N+型复位漏极区彼此相互分立。

可选的，所述复位栅电极结构的深度大于所述N+型复位漏极区的深度。

可选的，所述复位栅电极绝缘层包围所述复位栅电极的底部和侧壁。

本发明还提供一种固态成像装置，包括上述的光电转换装置。

本发明还提供一种光电转换装置的形成方法，包括：提供P-型半导体衬底；

在所述P-型半导体衬底形成一沟槽，在所述沟槽底部的P-型半导体衬底进行N型掺杂，形成悬浮掺杂区，所述悬浮掺杂区包括N+型子悬浮掺杂区和N-型子悬浮掺杂区，所述N+型子悬浮掺杂区包围所述N-型子悬浮掺杂区；

在所述沟槽的底部和侧面形成复位栅电极绝缘层，在所述复位栅电极绝缘层上形成复位栅电极，所述复位栅电极绝缘层与所述复位栅电极组成复位栅电极结构；