固态图像拾取装置及其制造方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术的固态图像拾取装置是包括分别具有光电转换部分的多个像素的背侧照明型固态图像拾取装置。收集空穴的p型半导体区域（110）被设置在PD基板（101）的前侧。n型半导体区域（119）在PD基板（101）的背侧被设置在p型半导体区域（110）下面。n型半导体区域（119）包含砷作为主要杂质。光电转换部分包含p型半导体区域（110）和n型半导体区域（119）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固态图像拾取装置，更特别地，涉及背侧照明型固态图像拾取装置、固态图像拾取装置的制造方法和照相机系统。
技术介绍
近年来，提出了背侧照明型固态图像拾取装置，作为高灵敏度的固态图像拾取装置。在背侧照明型固态图像拾取装置中，晶体管和金属布线被设置在半导体基板的第一主面侧(前侧)，并且，光通过与前侧相反的第二主面侧(背侧)入射。PTL I公开了通过蓄积作为信号载流子的电子-空穴对的空穴来调制检测晶体管的沟道电流的电荷调制器件(CMD)型的固态图像拾取装置。通过对从背侧入射的光进行光电转换产生电子-空穴对。更具体而言，PTL I中的图2示出在CMD型的固态图像拾取装置中，包括用于对从背侧入射的光进行光电转换的光电检测器的结构。PTL I中的图2所示的光电检测器具有用于光电转换的低浓度P型半导体区域、蓄积空穴的P型半导体区域、和在作为光入射面的背侧的主面上的高浓度n型半导体区域。PTL I没有特别公开包含于高浓度n型半导体区域中的离子种类。由于杂质扩散，一些离子种类会加宽设置在光入射面侧的主面上的高浓度n型半导体区域。这会使光入射面侧的主面附近的电势分布平坦化，从而使得难以在蓄积区域中收集在光入射面侧的主面的附近产生的空穴。这会使得难以实现高的灵敏度。不被收集于蓄积区域中的空穴会进入相邻的像素并产生噪声，或者会在彩色图像拾取装置中导致颜色混合。引文列表专利文献PTL I :日本专利公开 No. 2008-29417
技术实现思路
鉴于上述的问题，本专利技术提供具有很少的颜色混合的、高灵敏度的背侧照明型固态图像拾取元件。根据本专利技术的一个方面的背侧照明型固态图像拾取装置包括设置有分别具有光电转换部分的多个像素的半导体基板和设置在半导体基板的第一主面侧的布线层。光从半导体基板的与第一主面相反的第二主面入射到光电转换部分。光电转换部分包含第一n型半导体区域和第一P型半导体区域。第一n型半导体区域包含砷作为主要杂质。第一n型半导体区域被设置为比第一P型半导体区域更接近半导体基板的第二主面。通过光电转换产生的空穴作为信号载流子在第一 P型半导体区域中被收集。根据本专利技术的一个方面的一种固态图像拾取装置的制造方法包括将砷离子注入到半导体基板的第二主面中；从与第二主面相反的第一主面侧减小半导体基板的厚度；将处理基板附着到半导体基板的第二主面侧；在半导体基板的第一主面侧形成布线层；和去除处理基板。根据本专利技术的另一方面的一种固态图像拾取装置的制造方法包括在半导体基板的第一主面上形成布线层；从与第一主面相反的第二主面侧减小半导体基板的厚度；和将砷离子注入到半导体基板的第二主面中。根据本专利技术的另一方面的一种固态图像拾取装置的制造方法包括将砷离子注入到绝缘体上硅(SOI)基板的SOI层中，SOI基板包含SOI层、埋入氧化物(BOX)层和块体(bulk)基板；通过外延生长在SOI层上形成娃膜；在SOI层的与BOX层相反的一侧形成布线层；和去除块体基板。本专利技术的有效效果根据本专利技术的一个方面的固态图像拾取装置可以是高灵敏度的背侧照明型固态图像拾取装置。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本专利技术的其它特征将变得十分清楚。附图说明图IA是根据本专利技术的第一实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图IB是根据第一实施例的光电转换部分的在深度方向上的杂质轮廓。图2A 2E示出根据本专利技术的第一实施例的固态图像拾取装置的制造过程。图3是根据本专利技术的第二实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图4A是根据本专利技术的第三实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图4B是根据第三实施例的光电转换部分的在深度方向上的杂质轮廓。图5A是根据本专利技术的第四实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图5B是根据第四实施例的光电转换部分的在深度方向上的杂质轮廓。图6A 6C示出根据本专利技术的第四实施例的固态图像拾取装置的制造过程。图7A是根据本专利技术的第五实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图7B是根据第五实施例的光电转换部分的在深度方向上的杂质轮廓。图8A是根据本专利技术的第六实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。图8B是根据第六实施例的光电转换部分的在深度方向上的杂质轮廓。图9A 9C示出根据本专利技术的第六实施例的固态图像拾取装置的制造过程。图IOA IOC示出根据本专利技术的第七实施例的固态图像拾取装置的制造过程。图IlA IlC示出根据本专利技术的第八实施例的固态图像拾取装置的制造过程。图12是根据本专利技术的实施例的照相机系统的框图。具体实施例方式以下参照附图详细描述本专利技术的实施例。在本专利技术中，使用空穴作为信号载流子。这里使用的术语“半导体基板”指的是晶片或芯片中的半导体区域。这里使用的术语“半导体基板的主面”指的是晶片或芯片中的半导体区域与另一物质之间的界面。例如，与空气接触的一般硅晶片的表面被氧化物膜覆盖。在这种情况下，半导体基板的主面指的是硅区域与氧化物膜之间的界面。当界面的位置例如通过热氧化改变时，新的界面变为主面。第一实施例图IA是根据本专利技术的第一实施例的固态图像拾取装置的示意性截面图。在半导体基板IOi (以下，为了方便，称为ro基板)中形成光电转换部分和晶体管的半导体区域。ro基板IOi可以是p型半导体基板、n型半导体基板或soi基板等。以下描述细节。在ro基板的第一主面侧(前侧)设置布线部分104。主要出于保持基板的强度的目的，可以在布线部分104上，即，在布线部分104的与ro基板101相反的一侧，设置支撑基板103。绝缘膜105被设置在ro基板101的第二主面上。如果必要的话，保护膜106和光学功能部分107经由绝缘膜105被设置在ro基板101的第二主面侧(背侧)，即，与布线部分104相反的一侦U。因此，本实施例具有背侧照明型固态图像拾取装置的结构，其中，光通过与上面设置有布线和晶体管的第一主面相反的一侧入射，即，光通过背侧入射。图IA的示意性的截面图示意性地示出像素区域108和周边电路区域109。多个 像素被设置在像素区域108中。像素中的每一个包含用于入射光的光电转换的光电转换部分。虽然在图IA中像素区域108仅包含两个像素，但是可以以矩阵状或直线状布置三个或更多个像素。在周边电路区域109中形成用于从像素读取信号的电路。周边电路包括例如由移位寄存器和解码器构成的扫描电路。周边电路还可包括用于对从光电转换部分输出的信号进行诸如放大的信号处理的读出电路部分。以下描述像素区域108中的光电转换部分的结构。可收集空穴的p型半导体区域110被设置在ro基板101的前侧的附近。高浓度n型半导体区域111被设置在P型半导体区域110的前侧。还在ro基板101的前侧设置绝缘膜。高浓度n型半导体区域111可防止在前侧的绝缘膜与高浓度n型半导体区域111之间的界面处产生的电荷进入到P型半导体区域110。p型半导体区域110与权利要求中的第一 p型半导体区域对应。沿整个像素区域108设置像素阱112。像素阱112是包含磷作为主要杂质的n型半导体区域。P型半导体区域110和像素阱112形成p-n结。n型半导体区域119被设置在ro基板101的背侧。在本实施例中，n型半导体区域119与权利要求中的第一 n型半导体区域对应，并且，像素阱112与权利要求中的第二 n型半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边高典，板桥政次，小林昌弘，小林秀央，札场哲也，市川武史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：