固态摄像装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固态摄像装置和电子设备

【技术实现步骤摘要】
固态摄像装置和电子设备
[0001]本申请是申请日为
2020
年3月
16
日
、
专利技术名称为“固态摄像装置和电子设备”的申请号为
202080018823.0
专利申请的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及固态摄像装置和电子设备
。

技术介绍

[0003]近年来，已经开发了单光子雪崩二极管
(SPAD)
，其通过雪崩倍增
(
也称为雪崩放大
)
放大光电转换产生的电荷并将放大的电荷作为电信号输出
。
雪崩放大是这样的现象：在
PN
结的杂质扩散区中，被电场加速的电子与晶格原子碰撞以切断晶格原子的化学键，并且新产生的电子进一步与其他晶格原子碰撞以切断它们的化学键，通过重复上述操作使电流倍增
。
[0004]这种
SPAD
适用于基于从发光单元发出并被物体反射的光返回所需的时间来测量到所述物体的距离的距离测量设备或者将入射光的光量转换为电信号的固态摄像装置等
。
[0005]为了从
SPAD
像素释放由雪崩放大产生的大电流，期望形成作为低电阻的欧姆接触的接触部
(contact)。
关于在形成于半导体基板中的杂质扩散区中形成作为低电阻的欧姆接触的接触部的方法，众所周知的是在接触区中形成高浓度杂质区
。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：
JP 2015
‑
41746A

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]这里，为了获得足够大的场强以产生雪崩放大，需要在反向偏压方向上向
PN
结施加高电压，但是
PN
结区域到触点部的距离很小，这会导致
PN
结区域与触点之间的强电场，产生隧道效应
。
这种隧道效应产生时，由光电转换产生的电子和空穴对会由于隧道电流而立即发生再结合，因此，导致无法产生雪崩放大的问题
。
[0011]此外，为了避免隧道效应的发生，可以考虑增大两个触点之间的距离的方法，但是该方法会导致像素尺寸增加和分辨率降低的问题
。
[0012]因此，本公开提出了一种能够在稳定地产生雪崩放大的同时抑制分辨率降低的固态图像传感器和电子设备
。
[0013]技术问题的解决方案
[0014]为解决上述问题，根据本专利技术的一个方面的固态摄像装置包括：第一半导体基板，包括设置在第一表面中的网格状的第一沟槽，以及沿所述第一沟槽的底部设置的第二沟槽；以及设置在第一半导体基板中的多个光电转换元件，其中每个所述光电转换元件包括：光电转换区域，设置在所述第一半导体基板中的由所述第一沟槽和所述第二沟槽限定的元
件区域中，用于对入射光进行光电转换以产生电荷；第一半导体区域，其在所述元件区域内围绕所述光电转换区域；第一接触部，在所述第一沟槽的底部与所述第一半导体区域接触；第一电极，其在所述第一沟槽中与所述第一接触部接触；第二半导体区域，设置在所述元件区域的与所述第一半导体区域接触的区域中，并具有与所述第一半导体区域相同的第一导电类型；第三半导体区域，其是所述元件区域中的与所述第二半导体区域接触的区域，设置在所述第二半导体区域与所述第一表面之间，且具有与所述第一导电型相反的第二导电型；第二接触部，设置在所述第一表面上以与所述第三半导体区域接触；以及第二电极，与所述第二接触部接触，并且第一接触部距所述第一表面的高度与所述第三半导体区域距所述第一表面的高度不同
。
附图说明
[0015]图1是示出装载有根据第一实施例的固态摄像装置的电子设备的示意性构造的示例的框图
。
[0016]图2是示出根据第一实施例的图像传感器的示意性构造的示例的框图
。
[0017]图3是示出根据第一实施例的
SPAD
像素的示意性构造的示例的电路图
。
[0018]图4是示出根据第一实施例的滤色器的布局示例的图
。
[0019]图5是示出根据第一实施例的图像传感器的层叠结构的示例的图
。
[0020]图6是示出从垂直于根据第一实施例的
SPAD
像素的光入射面的平面观察的截面结构的示例的垂直截面图
。
[0021]图7是示出沿图6的
A
‑
A
平面截取的截面结构的示例的水平截面图
。
[0022]图8为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第一制造方法的工艺剖视图
。
[0023]图9为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第二制造方法的工艺剖视图
。
[0024]图
10
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第三制造方法的工艺剖视图
。
[0025]图
11
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第四制造方法的工艺剖视图
。
[0026]图
12
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第五制造方法的工艺剖视图
。
[0027]图
13
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第六制造方法的工艺剖视图
。
[0028]图
14
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第七制造方法的工艺剖视图
。
[0029]图
15
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第八制造方法的工艺剖视图
。
[0030]图
16
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第九制造方法的工艺剖视图
。
[0031]图
17
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第十制造方法的工艺剖视图
。
[0032]图
18
为本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第十一制造方法的工艺剖视图
。
[0033]图
19
是本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第十二制造方法的工序剖视图
。
[0034]图
20
是本专利技术第一实施例的固态摄像装置的第十三制造方法的工序剖视图
。
[0035]图
21
是示出根据第一实施例的第一变形例的从与
SPAD
像素的光入射面垂直的平面观察的截面结构的示例的垂直截面图
。
[0036]图
22
是示出根据第一实施例的第二变形例的从与
SPAD
像素的光入射面平行的平面观察的截面结构的示例的水平截面图
。
[0037]图
23
是示出根据第一实施例的第三变形例的从与
SPAD
像素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种固态摄像装置，所述固态摄像装置包括：半导体基板，所述半导体基板包括第一沟槽和沿着所述第一沟槽的底部设置的第二沟槽；以及光电转换元件，所述光电转换元件设置在所述半导体基板中，其中，所述光电转换元件包括：光电转换区域，所述光电转换区域设置在所述半导体基板中的由所述第一沟槽和所述第二沟槽限定的元件区域中，并被构造为光电转换入射光以产生电荷；半导体区域，所述半导体区域在所述元件区域内围绕所述光电转换区域；接触部，所述接触部在所述第一沟槽的底部与所述半导体区域接触；电极，所述电极在所述第一沟槽中与所述接触部接触；其中，所述接触部在所述半导体区域的外周的一部分处与所述半导体区域接触
。2.
根据权利要求1所述的固态摄像装置，还包括：元件隔离部，所述元件隔离部位于相邻的所述光电转换元件之间，且在平面图中形成为由矩形区域构成的格子状
。3.
根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，在所述平面图中，所述接触部位于所述矩形区域的四个角处
。4.
根据权利要求1所述的固态摄像装置，还包括设置在所述第二沟槽中的遮光膜
。5.
根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述遮光膜与所述电极的材料相同
。6.
根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述第二沟槽从所述第一沟槽的底面到达所述半导体基板的与设置有所述第一沟槽的第一表面相反的第二表面，并且所述遮光膜从所述第一沟槽的所述底面到达所述半导体基板的所述第二表面
。7.
根据权利要求4所述的固态摄像装置，还包括设置在所述遮光膜与所述半导体区域之间的绝缘膜
。8.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：川原雄基，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：