固态成像装置、其制造方法和成像系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固态成像装置、其制造方法和成像系统。固态成像装置包括：通过外延生长方法设置在基板上的第一导电类型的第一半导体区域；设置在第一半导体区域上的第一导电类型的第二半导体区域；和设置在第二半导体区域中以与第二半导体区域形成pn结的第二导电类型的第三半导体区域，其中，第一半导体区域被形成为使得杂质浓度从基板侧到第三半导体区域侧减小，并且第二半导体区域中的杂质浓度分布是通过离子注入方法形成的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及固态成像装置、其制造方法和成像系统。固态成像装置包括：通过外延生长方法设置在基板上的第一导电类型的第一半导体区域；设置在第一半导体区域上的第一导电类型的第二半导体区域；和设置在第二半导体区域中以与第二半导体区域形成pn结的第二导电类型的第三半导体区域，其中，第一半导体区域被形成为使得杂质浓度从基板侧到第三半导体区域侧减小，并且第二半导体区域中的杂质浓度分布是通过离子注入方法形成的。【专利说明】固态成像装置、其制造方法和成像系统
本专利技术涉及固态成像装置、其制造方法和成像系统。
技术介绍
固态成像装置包括在基板上形成的光电转换部分(pn结二极管)，并且读出通过已入射在光电转换部分上的光产生的电荷。日本专利公开N0.2008-034836公开了通过设置在基板上的P型外延层和设置在P型外延层上的η型外延层形成的光电转换部分。P型外延层被形成为使得P型杂质浓度从下侧到上侧减小。η型外延层被形成为使得η型杂质浓度从下侧到上侧增加。根据在日本专利公开N0.2008-034836中描述的结构，例如，通过光电转换产生的电荷的水平方向上的移动被抑制，由此防止像素之间的串扰。 通过光电转换产生的电荷可在由光电转换部分的杂质浓度分布确定的电势分布的影响下移动。在调整外延生长室中的掺杂剂浓度的同时通过外延生长来形成上述的η型外延层和P型外延层中的每一个。不容易准确地控制杂质浓度分布。由此，根据通过外延生长方法形成的光电转换部分，难以提高用于读出通过光电转换产生的电荷的电荷传送效率。
技术实现思路
本专利技术有利于提高通过光电转换产生的电荷的传送效率。 本专利技术的第一方面提供一种固态成像装置，该固态成像装置包括:第一导电类型的第一半导体区域，通过外延生长方法设置在基板上；第一导电类型的第二半导体区域，设置在第一半导体区域上；以及第二导电类型的第三半导体区域，设置在第二半导体区域中，使得在第二半导体区域与第三半导体区域之间形成pn结，其中，第一半导体区域被形成为使得:随着第一半导体区域内的位置从基板侧朝向第三半导体区域侧行进，第一半导体区域的杂质浓度减小，以及第二半导体区域中的杂质浓度分布是通过离子注入方法形成的。 本专利技术的第二方面提供一种固态成像装置的制造方法，该方法包括:通过外延生长方法在基板上形成第一导电类型的第一半导体区域；通过在第一半导体区域的上部和第一半导体区域上形成的区域中的一个中执行离子注入，形成第一导电类型的第二半导体区域；以及在第二半导体区域中形成第二导电类型的第三半导体区域，使得在第二半导体区域与第三半导体区域之间形成pn结，其中，第一半导体区域被形成为使得:随着第一半导体区域内的位置从基板侧朝向第三半导体区域侧行进，第一半导体区域的杂质浓度减小。 从参照附图对示例性实施例的以下描述，本专利技术的进一步的特征将变得明显。 【专利附图】【附图说明】 图1是示出固态成像装置的布置的例子的示图； 图2是用于解释固态成像装置中的每个层中的杂质浓度分布的示图； 图3是用于解释固态成像装置中的P型阱的杂质浓度分布的曲线图； 图4是用于解释半导体基板的光吸收率的曲线图； 图5A至5F是用于解释固态成像装置的制造方法的例子的示图；以及 图6是用于解释固态成像装置的布置的例子的示图。 【具体实施方式】 (第一实施例) 将参照图1到图5A至5F描述第一实施例。图1是用于解释根据本实施例的固态成像装置100的结构的示意图。固态成像装置100包含其中排列有像素的像素区域Rl和其中布置有用于在各像素之间交换信号的单元的周边区域R2。为了简化描述，像素区域Rl被示为包含一个像素。周边区域R2中的单元例如包含被配置为驱动每个像素的驱动单元、被配置为处理从每个像素读出的信号的信号处理单元、以及被配置为输出从每个像素读出的信号的输出单元中的至少一个。 固态成像装置100包含P型(第一导电类型)基板1、设置在基板I的上部中的P型半导体区域2、设置在P型半导体区域2上的P型半导体区域3、以及设置在P型半导体区域3上的η型(第二导电类型)半导体区域4。P型半导体区域2是通过在基板I中注入P型杂质形成的高浓度杂质区域。P型半导体区域3是通过外延生长方法在基板I之上(在P型半导体区域2上)形成的第一外延层。P型半导体区域3被形成为使得P型杂质浓度从下侧到上侧减小。即，P型半导体区域3被形成为使得P型杂质浓度从基板I侧到后面将描述的η型半导体区域6侧减小。η型半导体区域4是通过外延生长方法在P型半导体区域3上形成的第二外延层。η型半导体区域4在接触P型半导体区域3的同时被设置为与后面将描述的P型半导体区域5相邻。 固态成像装置100还在像素区域Rl中包含与η型半导体区域4相邻的ρ型半导体区域5。ρ型半导体区域5是通过离子注入方法在ρ型半导体区域3上形成的区域(与η型半导体区域4同时形成的区域)中形成的ρ型阱。作为替代方案，P型半导体区域5可被设置在P型半导体区域3的上部中。在ρ型半导体区域5中形成了构成像素的各元件。这里示出了 η型半导体区域6、ρ型半导体区域7、η型半导体区域8和栅电极14。在ρ型半导体区域5上的绝缘膜(未示出)上形成栅电极14。注意，各元件通过元件隔离部分13被隔离。另外，在P型半导体区域5中形成构成像素的每个晶体管的源极区域和漏极区域(它们两者均未示出)。 η型半导体区域6与ρ型半导体区域5形成pn结。结果，P型半导体区域5和η型半导体区域6形成光电二极管。并且，ρ型半导体区域7被形成为使得用作光电二极管的电荷积累区域的η型半导体区域6与半导体和绝缘膜之间的界面隔离，由此减少暗电流成分。通过该结构形成光电转换部分。以与已入射在光电转换部分上的光的量对应的量产生电荷。 η型半导体区域8也被称为浮置扩散区域，并且其电势在读出在光电转换部分中产生的电荷之前通过例如复位晶体管(未示出)被初始化。通过向栅电极14施加预定电压，在光电转换部分中产生的电荷经由在P型半导体区域5的表面附近形成的η型沟道被传送到η型半导体区域8。然后，作为像素信号读出与η型半导体区域8中的电势的变动量对应的信号。 在周边区域R2中形成构成上述单元的一个或更多个PMOS晶体管和NMOS晶体管。在η型半导体区域4中或者在η型半导体区域4中形成的阱中形成这些晶体管。该布置减少当在周边区域R2中产生的噪声成分混入像素区域Rl中的P型半导体区域5中时出现的噪声。 通过设置在η型半导体区域4的上部中的η型半导体区域9、设置在其上的绝缘膜上的栅电极14和设置在η型半导体区域9中的两个ρ型半导体区域11，形成PMOS晶体管。η型半导体区域9是通过离子注入方法形成的η型阱。两个ρ型半导体区域11是PMOS晶体管的P型源极区域和P型漏极区域。 并且，通过设置在η型半导体区域4的上部中的ρ型半导体区域10、设置在其上的绝缘膜上的栅电极14和设置在ρ型半导体区域10中的两个η型半导体区域12，形成NMOS晶体管。P型半导体区域10是通过离子注入方法形成的ρ型阱。两个η型半导体区域12是NMOS晶体管的η型源极区域和η型漏极区域。 注意，这里使用图1中的上述结构。但是，本专利技术不限于该结构，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置，包括：第一导电类型的第一半导体区域，通过外延生长方法设置在基板上；第一导电类型的第二半导体区域，设置在第一半导体区域上；以及第二导电类型的第三半导体区域，设置在第二半导体区域中，使得在第二半导体区域与第三半导体区域之间形成pn结，其中，第一半导体区域被形成为使得：随着第一半导体区域内的位置从基板侧朝向第三半导体区域侧行进，第一半导体区域的杂质浓度减小，以及第二半导体区域中的杂质浓度分布是通过离子注入方法形成的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森山孝志，箕轮雅章，市川武史，小川昌洋，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP