半导体器件、其制造方法和成像装置制造方法及图纸

一种用于将入射光转换为电流的半导体器件包括：半导体衬底；嵌入于半导体衬底中的电极；绝缘膜，接触在半导体衬底中的电极；在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和第一导电类型的第三半导体区；和第二导电类型的第四半导体区，接触绝缘膜和第二半导体区。第四半导体区的杂质浓度大于第二半导体区的杂质浓度。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、其制造方法和成像装置
在此的公开大体涉及半导体器件、其制造方法和成像装置。
技术介绍
具有双极性结构的光电晶体管具有根据该双极性结构具有的关于输出来自发射极的在位于集电极和基极之间的光电二极管处获得的光电流的物理属性来放大电流的特征。因此，在光强度低的情况下，用更小的光接收面积来增强敏感度(sensitivity)。但是，虽然增强了在光强度低的情况下的敏感度，但是光电晶体管在处理方面具有困难，使得需要仔细对待输出信号的饱和，因为随着光强度变得更大，光电流增加。然后，例如，日本公开专利申请号2013-187527公开了一种通过改变光电晶体管的电流放大因子来改变光强度的敏感度并由此获得对每个光强度的适当敏感度的技术。
技术实现思路
本专利技术的至少一个实施例的一般目的是提供一种半导体器件、其制造方法和成像装置，其实质地消除由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。在一个实施例中，用于将入射光转换为电流的半导体器件包括：半导体衬底；嵌入于半导体衬底中的电极；绝缘膜，接触在半导体衬底中的电极；在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和第一导电类型的第三半导体区；以及第二导电类型的第四半导体区，接触绝缘膜和第二半导体区。第四半导体区的杂质(impurity)浓度大于第二半导体区的杂质浓度。在另一实施例中，成像装置包括二维布置的、用于将入射光转换为电流半导体器件。该半导体器件包括：半导体衬底；嵌入于半导体衬底中的电极；绝缘膜，接触在半导体衬底中的电极；在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和第一导电类型的第三半导体区；以及第二导电类型的第四半导体区，接触绝缘膜和第二半导体区。第四半导体区的杂质浓度大于第二半导体区的杂质浓度。在另一个实施例中，用于将入射光转换为电流的半导体器件的制造方法包括：在半导体衬底中形成绝缘膜；嵌入电极以便接触在半导体衬底中的绝缘膜；在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和第一导电类型的第三半导体区；以及形成第二导电类型的第四半导体区，以便接触绝缘膜和第二半导体区。第四半导体区的杂质浓度大于第二半导体区的杂质浓度。根据本专利技术的实施例，提供了半导体器件，其中对于光强度的敏感度可以增强同时抑制暗电流的增加。附图说明当结合附图阅读时，实施例的其他目的和进一步的特征将从以下详细描述中变得明显，在附图中：图1A和1B是图示根据第一实施例的半导体器件的主要部分的例子的图；图2是图示根据第一实施例的半导体器件的扩散特性(profile)的例子的图；图3A和3B是图示根据比较例子的半导体器件的例子的图；图4是图示通过提供高杂质浓度区的阈值偏移的图；图5是图示根据施加到电极的电压的电流放大因子改变的图；图6A到6C是图示根据第一实施例的半导体器件的制造工艺的例子的图；图7A到7C是图示根据第一实施例的半导体器件的制造工艺的另一例子的图；图8A和8B是图示根据第一实施例的半导体器件的制造工艺的再一例子的图；图9A到9C是图示根据第一实施例的第一变型的半导体器件的主要部分的例子的图；图10A和10B是图示根据第一实施例的第二变型的半导体器件的主要部分的例子的图；图11A和11B是图示根据第一实施例的第三变型的半导体器件的主要部分的例子的图；图12是图示根据第二实施例的单个成像单元的电路配置的例子的图；图13A和13B是图示根据第二实施例的其中二维地布置单个成像单元的成像装置的例子的图；图14A和14B是图示根据第二实施例的其中二维地布置单个成像单元的成像装置的另一例子的图；图15是图示根据第二实施例的成像装置的例子的功能方框图。具体实施方式以下，将参考附图描述本专利技术的实施例。在各个附图中，向相同的组件分配相同的附图标记，且可以省略重复的说明。<第一实施例>[半导体器件的结构]图1A和1B是图示根据第一实施例的半导体器件的主要部分的例子的图。图1B是俯视图，且图1A是沿图1B中的线“A-A”切割的截面图。同时，在图1B中，仅示出了基极区12、高杂质浓度区15、绝缘膜20和电极30，且为了方便起见，适当地使用光泽样式(satinpattern)。如图1A和1B所示的半导体器件1是例如包括多个进行入射光的光电转换的光接收单元的光电晶体管。半导体器件1包括半导体衬底10、绝缘膜20和电极30。在半导体衬底10的正面10a上，形成层间绝缘膜40。在层间绝缘膜40上，形成金属电极60。因为在半导体器件1中，各个光接收单元用作光电晶体管，因此半导体器件1可以被称为光电晶体管阵列。然而，虽然本实施例示范了包括多个光接收单元的半导体器件1，但半导体器件1可以被提供有单个光接收单元。同时，在本实施例中，为了方便起见，金属电极60一侧将被称为前侧或上侧，并且稍后将描述的低电阻区14一侧将被称为后侧或下侧。另外，每个部分的金属电极60一侧的表面将被称为正面或上面，并且低电阻区14一侧的表面将被称为背面或下面。然而，半导体器件1可以被用在上下颠倒的状态下，或可以以任意角度来布置。另外，俯视图指示在正常方向(normaldirection)上向半导体衬底10的正面10a看对象，且平面形状指示在正常方向上向半导体衬底10的正面10a看到的对象的形状。半导体衬底10是例如硅衬底。在半导体衬底10上，发射极区11、基极区12和集电极区13在深度方向上从半导体衬底10的正面10a侧相继地形成。集电极区13的下侧被称为例如N+-型低电阻区14。发射极区11经由接触50被电连接到金属电极60(发射极电极)。同时，集电极电极可以被提供在低电阻区14的背面上。发射极区11是例如N+-型。发射极区11的厚度可以被设置为例如大约0.2到0.4μm。基极区12是例如P-型。基极区12的厚度可以被设置为例如大约0.5到1.4μm。集电极区13是例如N-型。集电极区13的厚度可以被设置为例如大约5到30μm。同时，发射极区11是根据本专利技术的第一导电类型的第一半导体区的代表例子。另外，基极区12是根据本专利技术的第二导电类型的第二半导体区的代表例子。另外，集电极区13是根据本专利技术的第一导电类型的第三半导体区的代表例子。在此，第一导电类型意味着P-型或N-型中的任一个。第二导电类型意味着P-型或N-型，其是与第一导电类型相反的导电类型。如图2所示，发射极区11的杂质浓度可以被设置为例如大约1×1020cm-3。基极区12的杂质浓度倾斜(inclined)，即在发射极区11侧的高杂质浓度和在集电极区13侧的低杂质浓度。基极区12的杂质浓度就在发射极区11下方可以是例如大约5×1017cm-3以及在集电极区13侧是大约5×1015cm-3。返回图1，电极30从正面10a侧被嵌入于半导体衬底10中。另外，使电极30与半导体衬底10绝缘的绝缘膜20被提供为与在半导体衬底10中的电极30接触。绝缘膜20可以包括例如二氧化硅膜或氮化硅膜。绝缘膜20的厚度可以被设置为例如大约10到40nm。电极30可以由例如具有大于或等于1×1020cm-3的杂质浓度的电阻减小的N型多晶硅构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将入射光转换为电流的半导体器件，包括:半导体衬底；电极，嵌入于所述半导体衬底中；绝缘膜，接触所述半导体衬底中的电极；在深度方向上从所述半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和所述第一导电类型的第三半导体区；以及所述第二导电类型的第四半导体区，接触所述绝缘膜和所述第二半导体区，所述第四半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的杂质浓度。

【技术特征摘要】
2014.11.11 JP 2014-2287661.一种用于将入射光转换为电流的半导体器件，包括:半导体衬底；电极，嵌入于所述半导体衬底中；绝缘膜，接触所述半导体衬底中的电极；在深度方向上从所述半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和所述第一导电类型的第三半导体区；以及所述第二导电类型的第四半导体区，接触所述绝缘膜和所述第二半导体区，所述第四半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的杂质浓度，其中所述第四半导体区的杂质浓度大于或等于所述第二半导体区的最大杂质浓度的10倍。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第四半导体区被布置在所述第一半导体区和所述第三半导体区之间，以便与所述第一半导体区和所述第三半导体区中的至少一个分离。3.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区。4.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区和所述第三半导体区。5.如权利要求1-4中的任一项所述的半导体器件，其中所述电极穿过所述第一半导体区、所述第二半导体区和所述第三半导体区。6.如权利要求1-4中的任一项所述的半导体器件，还包括：埋入氧化物BOX膜，被布置在所述第三半导体区以下以便接触所述绝缘膜，其中所述半导体衬底是绝缘体上硅SOI衬底。7.一种成像装置，包括二维地布置的如权利要求1到4中的任一项所述的半导体器件。8.如权利要求7所述的成像装置，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：根来宝昭，上田佳德，樱野胜之，中谷宁一，米田和洋，爱须克彦，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP