固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备制造方法及图纸

提供一种固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备。嵌入型光电二极管具有：基板，具有被照射光的第1基板面侧和与第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧(前面侧)；光电变换部，包括嵌入于基板而形成的第1导电型半导体层，且具有对所接收的光的光电变换功能及电荷蓄积功能；第2导电型分离层，形成在光电变换部的第1导电型半导体层的侧部；和一个电荷传输栅极部，能传输蓄积在光电变换部中的电荷，光电变换部在第1导电型半导体层的至少一部分包括：至少一个第2导电型半导体层，其在与基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与第1导电型半导体层具有结电容成分。由此，能增加蓄积电容，且能实现噪声降低、高灵敏度化。

Solid camera device, manufacturing method of solid camera device, and electronic device

The invention provides a solid camera device, a manufacturing method for solid camera device, and an electronic device. The embedded photodiode has: a substrate having a first substrate side of the illuminated light and a second substrate side (front side) of the opposite side of the first substrate side; a photoelectric conversion section including a first conductive semiconductor layer formed by embedding the substrate, and having photoelectric conversion function and charge accumulation function for the received light. A second conductive type separation layer is formed at the side of the first conductive semiconductor layer of the photoelectric conversion section; and a charge transfer gate section can transmit charges accumulated in the photoelectric conversion section. At least a portion of the photoelectric conversion section in the first conductive semiconductor layer includes at least one second conductive type semiconductor layer, which is on the substrate. At least one subregion is formed in a direction orthogonal to the normal line and has a junction capacitance component with the first conductive semiconductor layer. Thereby, the accumulative capacitance can be increased, and noise reduction and high sensitivity can be realized.

【技术实现步骤摘要】
固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备本专利技术包括2017年2月24日在日本专利局提交的日本专利申请JP2017-33802相关的主题，将其全部内容援引于此。
本专利技术涉及固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备。
技术介绍
作为使用了检测光来产生电荷的光电变换元件的固体摄像装置(图像传感器)，CCD(ChargeCoupledDevice)图像传感器、CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器已被付诸实用。CCD图像传感器以及CMOS图像传感器作为数码照相机、摄像机、监控用照相机、医疗用内窥镜、个人计算机(PC)、便携式电话等便携式终端装置(移动设备)等各种电子设备的一部分而被广泛应用。CCD图像传感器和CMOS图像传感器虽然将光电二极管用于光电变换元件，但光电变换后的信号电荷的传输方式不同。在CCD图像传感器中，通过垂直传输部(垂直CCD、VCCD)和水平传输部(水平CCD、HCCD)将信号电荷传输至输出部之后变换为电信号并进行放大。相对于此，在CMOS图像传感器中，对按每个包括光电二极管的像素变换后的电荷进行放大，并作为读取信号来输出。CMOS图像传感器的各像素的构成是，例如针对一个光电二极管，作为有源元件包括作为传输元件的传输晶体管、作为复位元件的复位晶体管、作为源极跟随元件(放大元件)的源极跟随晶体管以及作为选择元件的选择晶体管这四个元件(例如参照专利文献1)。此外，在各像素也可以设置用于排出在光电二极管的蓄积期间从光电二极管溢出的溢流电荷的溢流闸(溢流晶体管)。传输晶体管连接在光电二极管和作为输出节点的浮动扩散层(FD：FloatingDiffusion，浮动扩散区)之间。传输晶体管在光电二极管的电荷蓄积期间保持非导通状态，在将光电二极管的蓄积电荷传输到浮动扩散区的传输期间，对栅极施加控制信号而保持导通状态，将由光电二极管光电变换后的电荷传输到浮动扩散区FD。复位晶体管连接在电源线和浮动扩散区FD之间。复位晶体管通过对其栅极提供复位用控制信号，从而将浮动扩散区FD的电位复位至电源线的电位。在浮动扩散区FD连接了源极跟随晶体管的栅极。源极跟随晶体管经由选择晶体管与垂直信号线连接，构成了像素部外的负载电路的恒定电流源和源极跟随器。并且，控制信号(地址信号或选择信号)被提供至选择晶体管的栅极，选择晶体管接通。若选择晶体管接通，则源极跟随晶体管对浮动扩散区FD的电位进行放大并将与其电位相应的电压输出到垂直信号线。通过垂直信号线后，从各像素输出的电压被输出到作为像素信号读取电路的列并列处理部。此外，在各像素中，作为光电二极管(PD)，广泛使用了嵌入型光电二极管(PinnedPhotoDiode，PPD)。在形成光电二极管(PD)的基板表面存在悬空键等缺陷所引起的表面能级，因此由于热能而产生很多的电荷(暗电流)，无法读取正确的信号。在嵌入型光电二极管(PPD)中，通过将光电二极管(PD)的电荷蓄积部嵌入到基板内，从而能够降低暗电流向信号的混入。另外，光电二极管(PD)的灵敏度例如能够通过改变曝光时间等来变更。嵌入型光电二极管(PPD)如下构成，例如形成n型半导体区域，在该n型半导体区域的表面、即与绝缘膜的界面附近，形成用于暗电流抑制的较低的杂质浓度浓的p型半导体区域。专利文献1：JP特开2005-223681号公报另外，在现有的结构中，例如在像素尺寸小的情况下，通过嵌入型光电二极管(PPD)部的像素分离p型区域和嵌入型二极管的纵向的结(junction)以及设置于正上方的表面p+区域像素的结电容，能够高效地蓄积电荷。然而，在尺寸比较大且纵横比比较大，例如是3μm□程度的像素的情况下，蓄积电荷主要限于靠近光电二极管(PD)部表面的部位中的、横向的pn结电容(junctioncapacitance)，难以高效地增加蓄积电容。此外，在将光电二极管(PD)部的光电变换部(层)单纯地分为多个、例如分为两个的情况下，由于传输栅极会变成多个，因此存在电荷电压变换部的电容增加，变换效率劣化，其结果噪声特性劣化这样的缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够增加蓄积电容的同时实现噪声降低、高灵敏度化的固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备。本专利技术的第1观点的固体摄像装置具有：基板，具有第1基板面侧和与该第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧；光电变换部，包括嵌入于所述基板而形成的第1导电型半导体层，且具有对所接收的光的光电变换功能以及电荷蓄积功能；第2导电型分离层，形成在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的侧部；和一个电荷传输栅极部，能够传输蓄积在所述光电变换部中的电荷，所述光电变换部在所述第1导电型半导体层的至少一部分包括：至少一个第2导电型半导体层，其在与所述基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与所述第1导电型半导体层具有结电容成分，所述一个电荷传输栅极部能够传输蓄积在所述光电变换部的所述子区域中的电荷。本专利技术的第2观点的固体摄像装置的制造方法，具有：形成光电变换部的步骤，所述光电变换部形成嵌入于基板的第1导电型半导体层，具有对所接收的光的光电变换功能以及电荷蓄积功能，所述基板具有第1基板面侧和与该第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧；在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的侧部形成第2导电型分离层的步骤；在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的至少一部分形成至少一个第2导电型半导体层的步骤，所述第2导电型半导体层在与所述基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与所述第1导电型半导体层具有结电容成分；和形成一个电荷传输栅极部的步骤，所述一个电荷传输栅极部能够传输蓄积在所述光电变换部的所述子区域中的电荷。本专利技术的第3观点的电子设备，固体摄像装置；和光学系统，将被摄体像成像于所述固体摄像装置中，所述固体摄像装置具有：基板，具有第1基板面侧和与该第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧；光电变换部，包括嵌入于所述基板而形成的第1导电型半导体层，且具有对所接收的光的光电变换功能以及电荷蓄积功能；第2导电型分离层，形成在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的侧部；和一个电荷传输栅极部，能够传输蓄积在所述光电变换部中的电荷，所述光电变换部在所述第1导电型半导体层的至少一部分包括：至少一个第2导电型半导体层，其在与所述基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与所述第1导电型半导体层具有结电容成分，所述一个电荷传输栅极部能够传输蓄积在所述光电变换部的所述子区域中的电荷。专利技术效果根据本专利技术，能够增加蓄积电容的同时实现噪声降低、高灵敏度化。附图说明图1是表示本专利技术的第1实施方式涉及的固体摄像装置的结构例的框图。图2是表示本第1实施方式涉及的像素的一例的电路图。图3是表示本专利技术的第1实施方式涉及的嵌入型光电二极管(PPD)的除了电荷传输栅极部之外的主要部分的结构例的简略剖视图。图4是表示本专利技术的第1实施方式涉及的嵌入型光电二极管(PPD)的包括电荷传输栅极部的主要部分的结构例的简略剖视图。图5是示意性地表示本专利技术的第1实施方式涉及的嵌入型光电二极管(PPD)的包括电荷传输栅极部的主要部分的布局例的图。图6(A)以及图6(B)是用于说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体摄像装置，具有：基板，具有第1基板面侧和与该第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧；光电变换部，包括嵌入于所述基板而形成的第1导电型半导体层，且具有对所接收的光的光电变换功能以及电荷蓄积功能；第2导电型分离层，形成在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的侧部；和一个电荷传输栅极部，能够传输蓄积在所述光电变换部中的电荷，所述光电变换部在所述第1导电型半导体层的至少一部分包括：至少一个第2导电型半导体层，其在与所述基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与所述第1导电型半导体层具有结电容成分，所述一个电荷传输栅极部能够传输蓄积在所述光电变换部的所述子区域中的电荷。

【技术特征摘要】
2017.02.24 JP 2017-0338021.一种固体摄像装置，具有：基板，具有第1基板面侧和与该第1基板面侧对置的一侧的第2基板面侧；光电变换部，包括嵌入于所述基板而形成的第1导电型半导体层，且具有对所接收的光的光电变换功能以及电荷蓄积功能；第2导电型分离层，形成在所述光电变换部的所述第1导电型半导体层的侧部；和一个电荷传输栅极部，能够传输蓄积在所述光电变换部中的电荷，所述光电变换部在所述第1导电型半导体层的至少一部分包括：至少一个第2导电型半导体层，其在与所述基板的法线正交的方向上形成至少一个子区域，且与所述第1导电型半导体层具有结电容成分，所述一个电荷传输栅极部能够传输蓄积在所述光电变换部的所述子区域中的电荷。2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，在与所述基板的法线正交的方向上具有给定宽度，在所述基板的法线方向上，具有从所述第1导电型半导体层的所述第2基板面侧或所述第1基板面侧的表面未到达所述第1基板面侧或所述第2基板面侧的表面的深度。3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，在与所述基板的法线正交的方向上具有给定宽度，在所述基板的法线方向上，具有从所述第1导电型半导体层的所述第2基板面侧或所述第1基板面侧的表面到达所述第1基板面侧或所述第2基板面侧的表面的深度。4.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，在所述基板的法线方向上具有给定宽度，在与所述基板的法线正交的方向上，具有在与所述第2导电型分离层之间形成至少一个所述子区域的长度。5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，在所述第1导电型半导体层的所述第1基板面侧的表面形成有第2的第2导电型半导体层。6.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，在所述第1导电型半导体层的所述第2基板面侧的表面形成有第2的第1导电型半导体层。7.根据权利要求6所述的固体摄像装置，其中，在所述第2的第1导电型半导体层的所述第2基板面侧的表面形成有第3的第2导电型半导体层。8.根据权利要求7所述的固体摄像装置，其中，所述电荷传输栅极部包括：第3的第1导电型半导体层，形成对蓄积在所述光电变换部中的电荷进行传输的浮动扩散区；第4的第2导电型半导体层，形成在被层叠的所述第2的第1导电型半导体层以及所述第3的第2导电型半导体层的一个端部与所述第3的第1导电型半导体层之间；和栅极电极，隔着绝缘膜至少形成在所述第4的第2导电型半导体层上。9.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，局部地形成于所述第1导电型半导体层，在位于周边部以及所述电荷传输栅极部的至少任一方的区域中，离子注入浓度不同于其他区域。10.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，局部地形成于所述第1导电型半导体层，在位于周边部以及所述电荷传输栅极部的至少任一方的区域中，形状不同于其他区域。11.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第2导电型半导体层，局部地形成于所述第1导电型半导体层，在位于周边部以及所述电荷传输栅极部的至少任一方的区域中，与所述周边部以及所述电荷传输栅极区域分离。12.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述第1导电型半导体层包括注入了极性与第1导电型相反的第2导电型的杂质的反离子注入部。13.根据权利要求12所述的固体摄像装置，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛一也，田中俊介，长谷川琢真，
申请(专利权)人：普里露尼库斯日本股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP