固体摄像器件以及电子设备制造技术

本发明专利技术涉及固体摄像器件以及电子设备。其中，固体摄像器件包括：半导体基板，其包括接收入射光的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；光电二极管区，其形成在所述半导体基板中，所述光电二极管区包括：第一n型半导体区，第一p型半导体区，第二n型半导体区，第二p型半导体区；以及栅极，其在所述半导体基板中从所述第二表面沿深度方向延伸，其中，所述第一n型半导体区、所述第一p型半导体区、所述第二n型半导体区和所述第二p型半导体区从所述半导体基板的第二表面侧按此顺序在所述深度方向上设置。

【技术实现步骤摘要】
固体摄像器件以及电子设备本申请是申请日为2012年7月5日、专利技术名称为“固体摄像器件、固体摄像器件的制造方法以及电子设备”的申请号为201210232192.X的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请包含与2011年8月11日向日本专利局提交的日本专利申请JP2011-176057以及2011年7月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP2011-153914中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
本专利技术涉及一种固体摄像器件、固体摄像器件的制造方法以及一种采用该固体摄像器件的电子设备。
技术介绍
在具有光电转换区的固体摄像器件中，存在一种配置为沿半导体基板的深度方向布置有多个光电转换区的固体摄像器件。在这种固体摄像器件中，形成有与在半导体基板的较深位置处设置的光电转换区接近的沟槽，并且在该沟槽内隔着栅极绝缘膜布置有读出栅极。在如此配置的固体摄像器件中，在半导体基板内部，在沿着从布置有光电转换区的较深位置至浮动扩散部之间的栅极绝缘膜的位置处形成有沟道。通过对嵌入所述沟槽内的读出栅极施加电压，将光电转换区中累积的信号电荷经由该沟道而读出给浮动扩散部(参照日本未审查专利申请2009-295937号公报)。而且，公开了一种将半导体基板区用作低浓度的n型杂质区的配置，在该半导体基板区中，在半导体基板的较深位置处布置的具有n型杂质区的光电转换区和由n型杂质区构成的浮动扩散部之间形成有沟道。根据这种配置，通过调整n型杂质浓度，使光电转换区完全耗尽，从而可传输全部信号电荷(参照日本未审查专利申请2010-114322号公报)。而且，就背面照射型固体摄像器件而言，一直要求增加饱和电荷量以及高灵敏度。作为一种用于增加饱和电荷量的配置，已提出了一种在基板内沿深度方向形成有多个光电二极管的固体摄像器件(参照日本未审查专利申请2010-114274号公报)。根据这种配置，通过沿深度方向层叠三个光电二极管(PD1、PD2和PD3)以增加饱和电荷量，所述光电二极管由n型半导体区与n型半导体区上的p型半导体区之间的PN结形成。此外，将从基板的表面沿深度方向嵌入的垂直型栅极设置为传输晶体管(Tr)。使用这种垂直型Tr以将电荷从形成于基板的较深位置处的光电二极管PD传输给浮动扩散部(FD)。而且，已提出了一种具有实现高灵敏度的配置的固体摄像器件，其中，在光入射侧(基板背面)设有第二光电二极管PD2并且在光入射侧的相反面(基板正面)上设有第一光电二极管PD1(参照日本未审查专利申请2010-192483号公报)。在这种固体摄像器件中，通过在半导体基板的表面中注入离子以形成第一光电二极管PD1和浮动扩散部(FD)等。而且，在半导体基板上形成栅极、布线层等后，将半导体基板反转，并且研磨半导体基板的背面。接下来，从半导体基板的背面侧注入离子，通过诸如激光退火处理等例如1000℃的热处理以进行杂质的活化，从而形成第二光电二极管PD2等。然而，在如上所述地配置的固体摄像器件中，虽然可读出布置于半导体基板内的相对浅的位置处的光电转换区中的全部信号电荷，但难以读出位于深部的光电转换区中的信号电荷。这是因为，在读出栅极导通的情况下，在构成光电转换区的n型杂质区中的与栅极绝缘膜接近的部分中形成有电势比沟道部的电势深的区域，并且信号电荷残留在该深区中。这种信号电荷的残留成为该固体摄像器件所摄取的图像发生残像的原因。而且，在固体摄像器件中，还要求增加饱和电荷量。
技术实现思路
因此，根据本专利技术，期望提供一种其中无论半导体基板的位置深度如何而均可读出光电转换区的全部信号电荷的固体摄像器件，从而实现图像特性的提高。而且，根据本专利技术，期望提供一种可实现饱和电荷量的增加的固体摄像器件。而且，根据本专利技术，期望提供这种固体摄像器件的制造方法以及包含这种固体摄像器件的电子设备。本专利技术的固体摄像器件包括：读出栅极，其隔着栅极绝缘膜嵌入在半导体基板中所形成的沟槽内；和光电转换区，其设置于半导体基板内部。而且，浮动扩散部在与光电转换区保持间隔的同时而设置于半导体基板的表面层上。具体来说，电势调整区设置为与光电转换区和栅极绝缘膜邻接。该电势调整区与半导体基板和光电转换区为同一导电型，并且还是比半导体基板和光电转换区的所述导电型的浓度低的杂质区。对于如此配置固体摄像器件，相比于未设有电势调整区的配置，沿着栅极绝缘膜的沟道形成区中的电势级差下降。而且，例如，在光电转换区、半导体基板中的沿着栅极绝缘膜的区域以及电势调整区全部为n型的情况下，半导体基板的电势比电势调整区浅。因此，在通过对读出栅极施加电压而将光电转换区中累积的信号电荷(电子)读出给电势调整区的情况下，将信号电荷(电子)无阻碍地读出给半导体基板的沿着栅极绝缘膜的沟道形成区。而且，本专利技术还提供了这种固体摄像器件的制造方法，并且进行以下过程。首先，在半导体基板中导入杂质。于是，在半导体基板内部形成光电转换区。而且，与之相伴地，与光电转换区邻接地形成电势调整区，该电势调整区与半导体基板和光电转换区为同一导电型，并且该导电型的浓度也比半导体基板和光电转换区低。接下来，在半导体基板中形成与电势调整区邻接的沟槽。随后，在沟槽内隔着栅极绝缘膜形成读出栅极。而且，通过在半导体基板的表面层中导入杂质，形成与读出栅极接近的浮动扩散部。而且，本专利技术的固体摄像器件包括：第一光电二极管，其包括形成于半导体基板的第一主面侧的第一个第一导电型半导体区以及与第一个第一导电型半导体区相邻地形成于半导体基板内部的第一个第二导电型半导体区；以及第二光电二极管，其包括形成于半导体基板的第二主面侧的第二个第一导电型半导体区以及与第二个第一导电型半导体区相邻地形成于半导体基板内部的第二个第二导电型半导体区；并且还包括栅极，其形成于半导体基板的第一主面侧。在上述配置中，第二个第一导电型半导体区和第二个第二导电型半导体区之间的连接面的杂质浓度等于或大于第二个第二导电型半导体区的与第二个第一导电型半导体区相反侧的层的连接面的杂质浓度。或者，在以上配置中，在半导体基板内将第一个第二导电型半导体区和第二个第二导电型半导体区连接。而且，第二个第一导电型半导体区和第二个第二导电型半导体区之间的连接面的杂质浓度等于或小于第一个第二导电型半导体区和第二个第二导电型半导体区之间的连接面的杂质浓度。而且，本专利技术的电子设备包括：上述固体摄像器件；光学系统，其配置为将入射光导入固体摄像器件的摄像单元中；以及信号处理电路，其配置为处理固体摄像器件的输出信号。本专利技术的固体摄像器件的制造方法包括：从半导体基板的第一主面侧注入第二导电型杂质以在第一主面侧的半导体基板内部形成第一个第二导电型半导体区；从半导体基板的第一主面侧注入第一导电型杂质以在半导体基板的第一主面的表面上形成第一个第一导电型半导体区；在半导体基板的第一主面上形成栅极；从半导体基板的第二主面侧注入第二导电型杂质以在第二主面侧的半导体基板内部形成第二个第二导电型半导体区，该第二个第二导电型半导体区的第二主面的表面侧的杂质浓度等于或大于半导体基板的深部侧的杂质浓度；并且从半导体基板的第二主面侧注入第一导电型杂质以在半导体基板的第二主面的表面上形成第二个第一导电型半导体区。根据上述固体摄像器件以及通过上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像器件，其包括：半导体基板，其包括接收入射光的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；光电二极管区，其形成在所述半导体基板中，所述光电二极管区包括：第一n型半导体区，第一p型半导体区，第二n型半导体区，第二p型半导体区；以及栅极，其在所述半导体基板中从所述第二表面沿深度方向延伸，其中，所述第一n型半导体区、所述第一p型半导体区、所述第二n型半导体区和所述第二p型半导体区从所述半导体基板的第二表面侧按此顺序在所述深度方向上设置。

【技术特征摘要】
2011.07.12 JP 2011-153914;2011.08.11 JP 2011-176051.一种固体摄像器件，其包括：半导体基板，其包括接收入射光的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；光电二极管区，其形成在所述半导体基板中，所述光电二极管区包括：第一n型半导体区，第一p型半导体区，第二n型半导体区，第二p型半导体区；以及栅极，其在所述半导体基板中从所述第二表面沿深度方向延伸，其中，所述第一n型半导体区、所述第一p型半导体区、所述第二n型半导体区和所述第二p型半导体区从所述半导体基板的第二表面侧按此顺序在所述深度方向上设置。2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述第二n型半导体区和所述第二p型半导体区之间的连接面的杂质浓度等于或大于所述第二n型半导体区和所述第一p型半导体区之间的连接面的杂质浓度。3.如权利要求1所述的固体摄像器件，还包括：介于所述第一n型半导体区和所述第一p型半导体区之间的n型半导体区，该n型半导体区的杂质浓度低于所述第一n型半导体区和所述第二n型半导体区的杂质浓度。4.如权利要求1所述的固体摄像器件，还包括：第三p型半导体区，其中所述第三p型半导体区...

【专利技术属性】
技术研发人员：城户英男，榎本贵幸，富樫秀晃，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP