固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及攝像機(jī)模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種具備能夠在有限的區(qū)域中增加飽和電子數(shù)的光電變換元件的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供固體攝像裝置。固體攝像裝置具有光電變換元件與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)地矩陣狀2維排列而成的像素陣列，該光電變換元件中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面形成為凹凸形狀。此外第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面具備與光電變換元件的受光面平行地配置的條狀的凸部以及凹部。
【專(zhuān)利說(shuō)明】固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及攝像機(jī)模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及攝像機(jī)模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，在數(shù)碼攝像機(jī)或帶攝像機(jī)功能的便攜式終端等電子設(shè)備中設(shè)有具備固體攝像裝置的攝像機(jī)模塊。固體攝像裝置具備對(duì)應(yīng)于攝像圖像的各像素而2維排列的多個(gè)光電變換兀件。各光電變換兀件將入射光光電變換為與受光量相應(yīng)的量的電荷(例如電子)，作為表示各像素的亮度的信息而蓄積。
[0003]該固體攝像裝置中，光電變換元件的微細(xì)化隨著裝置的小型化而進(jìn)展。若光電變換元件的微細(xì)化進(jìn)展，則各光電變換元件可蓄積的電子數(shù)所謂飽和電子數(shù)變少，所以攝像圖像的再現(xiàn)特性降低。因此，固體攝像裝置中，能夠在有限的區(qū)域中使飽和電子數(shù)增加的光電變換元件被期待。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種具備能夠在有限的區(qū)域中使飽和電子數(shù)增加的光電變換元件的固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及攝像機(jī)模塊。
[0005]一實(shí)施方式的固體攝像裝置的特征在于，具有光電變換元件與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)地矩陣狀2維排列而成的像素陣列，該光電變換元件中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面形成為凹凸形狀。
[0006]另一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的特征在于，包括如下步驟:在半導(dǎo)體基板上將第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域以矩陣狀2維排列；以及在上述第一導(dǎo)電型的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域上形成第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域，使得該第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與該第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面為凹凸形狀，從而形成與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件。
[0007]此外，另一實(shí)施方式的攝像機(jī)模塊的特征在于，具備:攝像光學(xué)系統(tǒng)，獲取來(lái)自被攝體的光，使被攝體像成像；以及固體攝像裝置，對(duì)通過(guò)上述攝像光學(xué)系統(tǒng)成像的上述被攝體像進(jìn)行攝像，上述固體攝像裝置具有像素陣列，上述像素陣列是光電變換元件與攝像圖像的I個(gè)像素相對(duì)應(yīng)地以矩陣狀2維排列而成的，該光電變換元件中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面形成為凹凸形狀。
[0008]根據(jù)上述構(gòu)成的固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及攝像機(jī)模塊，能夠具備在有限的區(qū)域中能夠增加飽和電子數(shù)的光電變換元件。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是表示具備第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼攝像機(jī)的概略構(gòu)成的框圖。
[0010]圖2是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略構(gòu)成的框圖。
[0011]圖3是第一實(shí)施方式的光電變換元件的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0012]圖4是第一實(shí)施方式的光電變換元件的俯視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0013]圖5是變形例I的光電變換元件中的受光面的俯視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0014]圖6是變形例2的光電變換元件中的受光面的俯視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0015]圖7是表示第一實(shí)施方式的光電變換元件的形成工序的說(shuō)明圖。
[0016]圖8是第二實(shí)施方式的光電變換元件的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0017]圖9是第三實(shí)施方式的光電變換元件的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0018]圖10是第四實(shí)施方式的光電變換元件的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。
[0019]圖11是第五實(shí)施方式的光電變換元件的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。另外，不會(huì)通過(guò)該實(shí)施方式限定本發(fā)明。
[0021](第一實(shí)施方式)
[0022]圖1是表示具備第一實(shí)施方式的固體攝像裝置14的數(shù)碼攝像機(jī)I的概略構(gòu)成的框圖。如圖1所示，數(shù)碼攝像機(jī)I具備攝像機(jī)模塊11和后段處理部12。
[0023]攝像機(jī)模塊11具備攝像光學(xué)系統(tǒng)13和固體攝像裝置14。攝像光學(xué)系統(tǒng)13獲取來(lái)自被攝體的光，使被攝體像成像。固體攝像裝置14對(duì)由攝像光學(xué)系統(tǒng)13成像的被攝體像進(jìn)行攝像，將通過(guò)攝像而得到的圖像信號(hào)向后段處理部12輸出。該攝像機(jī)模塊11除了數(shù)碼攝像機(jī)I以外，例如被應(yīng)用于帶攝像機(jī)的便攜式終端等電子設(shè)備。
[0024]后段處理部12具備ISP (Image Signal Processor，圖像信號(hào)處理器)15、存儲(chǔ)部16以及顯示部17。ISP15進(jìn)行從固體攝像裝置14輸入的圖像信號(hào)的信號(hào)處理。該ISP15進(jìn)行例如噪聲去除處理、缺陷像素修正處理、分辨率變換處理等高畫(huà)質(zhì)化處理。
[0025]而且，ISP15將信號(hào)處理后的圖像信號(hào)向存儲(chǔ)部16、顯示部17以及攝像機(jī)模塊11內(nèi)的固體攝像裝置14所具備的后述的信號(hào)處理電路21 (參照?qǐng)D2)輸出。從ISP15向攝像機(jī)模塊11反饋的圖像信號(hào)被用于固體攝像裝置14的調(diào)整或控制。
[0026]存儲(chǔ)部16將從ISP15輸入的圖像信號(hào)作為圖像來(lái)存儲(chǔ)。此外，存儲(chǔ)部16將所存儲(chǔ)的圖像的圖像信號(hào)按照用戶(hù)的操作等來(lái)向顯示部17輸出。顯示部17按照從ISP15或存儲(chǔ)部16輸入的圖像信號(hào)來(lái)顯示圖像。該顯示部17例如是液晶顯示器。
[0027]接著，參照?qǐng)D2說(shuō)明攝像機(jī)模塊11所具備的固體攝像裝置14。圖2是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置14的概略構(gòu)成的框圖。如圖2所示，固體攝像裝置14具備圖像傳感器20和信號(hào)處理電路21。
[0028]這里，對(duì)圖像傳感器20是在對(duì)入射光進(jìn)行光電變換的光電變換元件的入射光所入射的面的相反的面?zhèn)刃纬捎胁季€層的所謂背面照射型CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor)圖像傳感器的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]另外，本實(shí)施方式的圖像傳感器20并不限定于背面照射型CMOS圖像傳感器，也可以是表面照射型CMOS圖像傳感器或(XD (Charge Coupled Device)圖像傳感器等的任意的圖像傳感器。
[0030]圖像傳感器20具備周邊電路22和像素陣列23。此外，周邊電路22具備垂直移位寄存器24、定時(shí)控制部25、⑶S (相關(guān)二重采樣部)26、ADC (模擬數(shù)字變換部)27以及線存儲(chǔ)器28。
[0031]像素陣列23設(shè)置于圖像傳感器20的攝像區(qū)域。該像素陣列23中，與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光電變換元件被向水平方向(行方向)以及垂直方向(列方向)配置為2維陣列狀(矩陣狀)。而且，對(duì)于像素陣列23而言，與各像素對(duì)應(yīng)的各光電變換元件使與入射光量相應(yīng)的信號(hào)電荷(例如電子)產(chǎn)生并蓄積。
[0032]定時(shí)控制部25是對(duì)垂直移位寄存器24輸出成為動(dòng)作定時(shí)的基準(zhǔn)的脈沖信號(hào)的處理部。垂直移位寄存器24是將選擇信號(hào)向像素陣列23輸出的處理部,選擇信號(hào)用于將配置為陣列(array)狀的多個(gè)光電變換元件中的讀取信號(hào)電荷的光電變換元件以行為單位依次選擇。
[0033]像素陣列23將通過(guò)從該垂直移位寄存器24輸入的選擇信號(hào)以行為單位選擇出的各光電變換元件中蓄積的信號(hào)電荷作為表示各像素的亮度的像素信號(hào)，從光電變換元件向⑶S26輸出。
[0034]⑶S26是基于從像素陣列23輸入的像素信號(hào)、通過(guò)相關(guān)二重采樣而將噪聲去除并向ADC27輸出的處理部。ADC27是將從⑶S26輸入的模擬的像素信號(hào)向數(shù)字的像素信號(hào)變換后向線存儲(chǔ)器28輸出的處理部。線存儲(chǔ)器28是將從ADC27輸入的像素信號(hào)暫時(shí)保持、并按照像素陣列23中的光電變換元件的每行向信號(hào)處理電路21輸出的處理部。
[0035]信號(hào)處理電路21是對(duì)從線存儲(chǔ)器28輸入的像素信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的信號(hào)處理后向后段處理部12輸出的處理部。信號(hào)處理電路21對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行例如鏡頭陰影修正、缺陷修正、降噪處理等信號(hào)處理。
[0036]這樣，圖像傳感器20中，像素陣列23中配置的多個(gè)光電變換素子將入射光光電變換為與受光量相應(yīng)的量的信號(hào)電荷而蓄積，周邊電路22將蓄積在各光電變換元件中的信號(hào)電荷作為像素信號(hào)讀取，從而進(jìn)行攝像。
[0037]該圖像傳感器20的像素陣列23中配置的多個(gè)光電變換元件的每一個(gè)光電變換元件是，通過(guò)第一導(dǎo)電型(這里設(shè)為“N型”)半導(dǎo)體(這里設(shè)為“S1:硅”)區(qū)域與第二導(dǎo)電型(這里設(shè)為“P型”)Si區(qū)域的PN結(jié)而形成的光電二極管。
[0038]此外，光電變換元件將對(duì)入射光進(jìn)行光電變換而產(chǎn)生的信號(hào)電荷(這里是“電子”)蓄積在N型Si區(qū)域與P型Si區(qū)域的接合部分。因此，對(duì)于光電變換元件而言，N型Si區(qū)域與P型Si區(qū)域的接合面的面積越大則可蓄積的電子數(shù)(以下記為“飽和電子數(shù)”)越多。
[0039]但是，隨著與固體攝像裝置14的小型化相伴的光電變換元件的微細(xì)化進(jìn)展，各光電變換元件中，由于N型Si區(qū)域與P型Si區(qū)域的接合面的面積被縮小，因此各光電變換元件的飽和電子數(shù)變少，攝像圖像的再現(xiàn)特性降低。
[0040]因此，在第一實(shí)施方式的固體攝像裝置14中，以能夠在有限的區(qū)域中使飽和電子數(shù)增加的方式構(gòu)成各光電變換元件。以下，參照?qǐng)D3以及圖4來(lái)說(shuō)明第一實(shí)施方式的光電變換元件的構(gòu)成。
[0041]圖3是第一實(shí)施方式的光電變換元件3的剖視時(shí)的說(shuō)明圖，圖4是第一實(shí)施方式的光電變換元件3的俯視時(shí)的說(shuō)明圖。另外，圖4中示意地表示出將與攝像圖像的I個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光電變換元件3沿相對(duì)于受光面垂直的方向切斷后的剖面。此外，圖4中示意地表示出與攝像圖像的I個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光電變換元件3的受光面。
[0042]如圖3所示，光電變換元件3具備:在例如Si晶片等半導(dǎo)體基板31上設(shè)置的N型Si區(qū)域4、在N型Si區(qū)域4的上表面以及側(cè)面上設(shè)置的第一 P型Si區(qū)域5。另外，在設(shè)置于N型Si區(qū)域4的側(cè)面的第一 P型Si區(qū)域5的更外側(cè)，形成有STI (Shallow TrenchIsolat1n,淺溝槽絕緣部)32。各光電變換元件3通過(guò)該STI32而從相鄰的其他的光電變換元件3被電氣地元件分離。
[0043]進(jìn)而，光電變換元件3具備多個(gè)第二 P型Si區(qū)域51，該多個(gè)第二 P型Si區(qū)域51設(shè)置為，從在N型Si區(qū)域4的上表面部分設(shè)置的第一 P型Si領(lǐng)域5與N型Si區(qū)域4的接合面起朝向N型Si區(qū)域4側(cè)突出。
[0044]如圖4所示，該第二 P型Si區(qū)域51以俯視成為條形狀、各第二 P型Si區(qū)域51彼此平行且為與光電變換元件3的受光面平行的方式設(shè)置。另外，以下意指通過(guò)第一 P型Si區(qū)域5以及第二 P型Si區(qū)域51而形成的P型的半導(dǎo)體區(qū)域的情況下，僅記為“P型Si區(qū)域”。
[0045]這樣，光電變換元件3除了第一 P型Si區(qū)域5以外，具備從第一 P型Si區(qū)域5起朝向N型Si區(qū)域4側(cè)沿深度方向突出的第二 P型Si區(qū)域51。由此，光電變換元件3中，在N型Si區(qū)域4與第一 P型Si區(qū)域5的接合部形成PN結(jié)，進(jìn)而在N型Si區(qū)域4與第二P型Si區(qū)域51的接合部也形成PN結(jié)。
[0046]也就是說(shuō)，如圖3中粗線所示，光電變換元件3中，N型Si區(qū)域4與P型Si區(qū)域的接合面成為形成有朝向半導(dǎo)體基板13側(cè)突出的凸部5a和朝向光電變換元件3的受光面?zhèn)劝枷莸陌疾?b的凹凸形狀。從而，根據(jù)光電變換元件3，與不具備第二 P型Si區(qū)域51的其他的光電變換元件相比，能夠增大N型Si區(qū)域4與P型Si區(qū)域的接合面的面積，即PN結(jié)的面積，因此能夠增加飽和電子數(shù)。
[0047]另外，雖然這里說(shuō)明了各第二 P型Si區(qū)域51彼此設(shè)為在俯視時(shí)平行且為與光電變換元件3的受光面平行的情況，但第二 P型Si區(qū)域51的俯視時(shí)的形狀并不限定于此。
[0048]接著，參照?qǐng)D5以及圖6來(lái)說(shuō)明第一實(shí)施方式的第二 P型Si區(qū)域51的變形例。圖5是變形例I的光電變換元件3a中的受光面的俯視時(shí)的說(shuō)明圖，圖6是變形例2的光電變換元件3b中的受光面的俯視時(shí)的說(shuō)明圖。另外，對(duì)于圖5以及圖6所示的構(gòu)成要素中的與圖3所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素，賦予與圖3相同的符號(hào)。
[0049]如圖5所示，變形例I的光電變換元件3a具備配置為俯視柵格狀的條形狀的第二P型Si區(qū)域52。另外，第二 P型Si區(qū)域52也與圖3所示的第二 P型Si區(qū)域51同樣地設(shè)為從第一 P型Si區(qū)域5起向N型Si區(qū)域4側(cè)沿深度方向突出。由此，能夠進(jìn)一步增大PN結(jié)的面積，因此能夠進(jìn)一步增加飽和電子數(shù)。
[0050]此外，如圖6所示，變形例2的光電變換元件3b具備在光電變換元件3b的受光面上以點(diǎn)狀設(shè)置多個(gè)的第二 P型Si區(qū)域53。另外，第二 P型Si區(qū)域53也與圖3所示的第二P型Si區(qū)域51同樣地設(shè)為從第一 P型Si區(qū)域5起向N型Si區(qū)域4側(cè)沿深度方向突出。通過(guò)該第二 P型Si區(qū)域53也能夠增大PN結(jié)的面積，因此能夠增加飽和電子數(shù)。
[0051]接著，對(duì)具備光電變換元件3的固體攝像裝置14的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，在固體攝像裝置14的制造工序中，除了光電變換元件3的形成工序以外的制造工序與一般的固體攝像裝置是相同的。因此，這里對(duì)光電變換元件3的形成工序進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于其他的制造工序省略其說(shuō)明。
[0052]圖7是表示第一實(shí)施方式的光電變換元件3的形成工序的說(shuō)明圖。在形成光電變換元件3的工序中，首先如圖7 (a)所示在半導(dǎo)體基板31上形成N型Si區(qū)域4。
[0053]該N型Si區(qū)域4通過(guò)例如向半導(dǎo)體基板31離子注入磷等N型雜質(zhì)、之后進(jìn)行退火處理而形成。另外，N型Si區(qū)域4也可以是通過(guò)例如CVD (Chemical Vapor Deposit1n,化學(xué)汽相淀積)而形成在半導(dǎo)體基板31上的摻雜了 N型雜質(zhì)的Si層。
[0054]之后，如圖7 (b)所示，在N型Si區(qū)域4中的STI32的形成位置形成槽(trench)。接著，如圖7 (c)所示，依次形成第一 P型Si區(qū)域5和STI32。
[0055]第一 P型Si區(qū)域5通過(guò)向例如N型Si區(qū)域4的上表面、側(cè)面(槽的側(cè)面)以及槽的底面離子注入例如硼等P型雜質(zhì)、之后進(jìn)行退火處理而形成。
[0056]此外，STI32通過(guò)利用例如CVD向?qū)⒌谝?P型Si區(qū)域5形成為內(nèi)周面的槽的內(nèi)部埋入氧化硅而形成。另外，在圖7 (c)所示的狀態(tài)下，N型Si區(qū)域4的上表面與第一 P型Si區(qū)域5的接合面如該圖中粗線所示那樣為平面形狀。
[0057]接著，如圖7 (d)所示形成第二 P型Si區(qū)域51。第二 P型Si區(qū)域51通過(guò)例如在第一 P型Si區(qū)域5的上表面形成設(shè)有條形狀的開(kāi)口的掩膜、越過(guò)該掩膜朝向N型Si區(qū)域4離子注入P型雜質(zhì)、之后進(jìn)行退火處理而形成。
[0058]此外，在形成第二 P型Si區(qū)域51的情況下，與形成第一 P型Si區(qū)域5時(shí)的離子注入相比，將更高的能量向P型雜質(zhì)施加而進(jìn)行離子注入。由此，通過(guò)將P型雜質(zhì)向比第一P型Si區(qū)域5更靠N型Si區(qū)域4的內(nèi)部較深地離子注入、之后進(jìn)行退火處理，從而形成從第一 P型Si區(qū)域5向N型Si區(qū)域4側(cè)沿深度方向突出的第二 P型Si區(qū)域51。
[0059]其結(jié)果，在圖7 Cd)所示的狀態(tài)中，如該圖中粗線所示那樣，N型Si區(qū)域4與P型Si區(qū)域的接合面成為凹凸形狀。這里，若對(duì)比圖7 (c)與圖7 (d)則很明顯:與形成第二P型Si區(qū)域51之前相比，形成第二 P型Si區(qū)域51后的PN結(jié)(參照兩圖中示出的粗線)的面積較大。
[0060]這樣，在光電變換元件3的形成工序中，與形成第一 P型Si區(qū)域5的情況相比以更高的能量將P型雜質(zhì)離子注入而形成第二 P型Si區(qū)域51，從而形成凹凸形狀的PN結(jié)。
[0061]由此，根據(jù)光電變換元件3，與沒(méi)有設(shè)置第二 P型Si區(qū)域51的情況相比，能夠使PN結(jié)的面積增大，使飽和電子數(shù)增加，因此能夠提高攝像圖像的再現(xiàn)特性。
[0062]另外，在圖7所示的例中，通過(guò)離子注入而形成了第二 P型Si區(qū)域51，但是第二 P型Si區(qū)域51也可以通過(guò)離子注入以外的方法來(lái)形成。
[0063]例如，在形成了圖7 (C)所示的構(gòu)造體后，通過(guò)進(jìn)行使用了光刻技術(shù)的圖案化，以使N型Si區(qū)域4以及第一 P型Si區(qū)域5成為圖7 (d)所示的形狀的方式進(jìn)行圖案化。
[0064]該狀態(tài)下，形成有圖7 (d)所示的第二 P型Si區(qū)域51的區(qū)域成為俯視條狀的槽。此外，可以通過(guò)CVD等將摻雜了 P型雜質(zhì)的Si向該槽埋入，從而形成第二 P型Si區(qū)域51。
[0065]如上述那樣，第一實(shí)施方式的光電變換元件3形成為，N型Si區(qū)域4與P型Si領(lǐng)域的接合面為凹凸形狀。由此，能夠增加各光電變換元件3的飽和電子數(shù)，因此能夠提高攝像圖像的再現(xiàn)性。另外，圖3?圖6所示的光電變換元件3、3a、3b的構(gòu)成是一例，能夠進(jìn)行各種的變形。以下，說(shuō)明其他的實(shí)施方式的光電變換元件。
[0066](第二實(shí)施方式)
[0067]圖8是第二實(shí)施方式的光電變換元件3c的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。如圖8所示，光電變換元件3c取代圖3所示的N型Si區(qū)域4而具備形成為比N型Si區(qū)域4薄壁的第一 N型Si區(qū)域41、和與第一 N型Si區(qū)域41相比形成到更深處的第二 N型Si區(qū)域42。
[0068]另外，光電變換元件3c除了取代圖3所示的N型Si區(qū)域4而具備圖8所示的第一N型Si區(qū)域41以及第二 N型Si區(qū)域42這點(diǎn)以外，是與圖3所示的構(gòu)成相同的構(gòu)成。第二N型Si區(qū)域42例如也可以形成為圖4所示那樣的俯視平行的條形狀，也可以形成為圖5所示那樣的柵格狀，也可以形成為圖6所示那樣的點(diǎn)狀。
[0069]第二 N型Si區(qū)域42例如與形成第一 N型Si區(qū)域41時(shí)的離子注入相比以更高的能量將N型雜質(zhì)向半導(dǎo)體基板31離子注入而形成。
[0070]由此，第二 N型Si區(qū)域42形成為，從第一 N型Si區(qū)域41與半導(dǎo)體基板31的接合面起向半導(dǎo)體基板31側(cè)突出。另外，對(duì)于第二 N型Si區(qū)域42也可以不通過(guò)離子注入而通過(guò)利用CVD等將摻雜了 N型雜質(zhì)的Si埋入對(duì)第一 N型Si區(qū)域41以及半導(dǎo)體基板31進(jìn)行圖案化而形成的槽而形成。
[0071]根據(jù)第二實(shí)施方式，如圖8中粗線所示，第一 N型Si區(qū)域41以及第二的N型Si區(qū)域42與P型Si區(qū)域的接合面為凹凸形狀，因此與沒(méi)有設(shè)置第二 P型Si區(qū)域51的情況相比，能夠增加飽和電子數(shù)。
[0072]此外，根據(jù)第二實(shí)施方式，在由于某些理由而不能較深地形成第一 N型Si區(qū)域41的情況下，通過(guò)設(shè)置至少能夠覆蓋第二 P型Si區(qū)域51的第二 N型Si區(qū)域42，能夠形成凹凸形狀的PN結(jié)。
[0073](第三實(shí)施方式)
[0074]圖9是第三實(shí)施方式的光電變換元件3d的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。如圖9所示，光電變換元件3d除了在N型Si區(qū)域4的內(nèi)部具備第三P型Si區(qū)域54這點(diǎn)以外，是與圖3所示的光電變換元件3相同的構(gòu)成。第三P型Si區(qū)域54與形成第二 P型Si區(qū)域51的情況相t匕，以更高的能量將P型雜質(zhì)向N型Si領(lǐng)域4離子注入而形成。
[0075]根據(jù)第三實(shí)施方式，在第三P型Si區(qū)域54與N型Si區(qū)域4的界面也形成可蓄積被光電變換后的電子的PN結(jié)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)飽和電子數(shù)的進(jìn)一步的增加。
[0076](第四實(shí)施方式)
[0077]圖10是第四實(shí)施方式的光電變換元件3e的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。如圖10所示，光電變換元件3e具備與圖8所示的第二 N型Si區(qū)域42相比形成到半導(dǎo)體基板31的更深的位置處的第二 N型Si區(qū)域43。
[0078]此外，光電變換元件3e在第二 N型Si區(qū)域43的內(nèi)部具備與圖8所示的第二 P型Si區(qū)域51相比形成到半導(dǎo)體基板31的更深的位置處的第二 P型Si區(qū)域55。進(jìn)而，光電變換元件3e在第二 P型Si區(qū)域55的內(nèi)部具備通過(guò)氧化Si等絕緣體而形成的絕緣區(qū)域61。
[0079]在形成光電變換元件3e的情況下，首先通過(guò)圖7的(a)?(C)所示的工序形成圖7 (C)所示的構(gòu)造體。接著，從第一 P型Si區(qū)域5的上表面上的多個(gè)部位的規(guī)定位置起在半導(dǎo)體基板31上向深度方向形成槽。這里所形成的槽也可以形成為俯視平行的條形狀，也可以形成為俯視柵格狀，也可以形成為俯視點(diǎn)狀。另外，該槽在之后通過(guò)氧化Si而被回填。
[0080]接著，向槽的內(nèi)周面依次離子注入N型雜質(zhì)、P型雜質(zhì)，之后進(jìn)行退火處理，從而形成第二 N型Si區(qū)域43以及第二 P型Si區(qū)域55。最后，通過(guò)利用例如CVD等將氧化Si等絕緣體向槽的內(nèi)部埋入而形成絕緣區(qū)域61,形成圖10所示的光電變換元件3e。
[0081]這樣，第四實(shí)施方式中，由于在形成槽后，向槽的內(nèi)周面離子注入N型雜質(zhì)以及P型雜質(zhì)而形成第二 N型Si區(qū)域43以及第二 P型Si區(qū)域55，因此將PN結(jié)形成在半導(dǎo)體基板31的更深的位置處。
[0082]從而，根據(jù)第四實(shí)施方式，能夠?qū)⒐怆娮儞Q元件3e所形成的PN結(jié)向半導(dǎo)體基板31的深度方向進(jìn)一步擴(kuò)張，因此能夠使飽和電子數(shù)進(jìn)一步增加。
[0083](第五實(shí)施方式)
[0084]圖11是第五實(shí)施方式的光電變換元件3f的剖視時(shí)的說(shuō)明圖。如圖11所示，光電變換元件3f在不具備圖10所示的第二 P型Si區(qū)域55這點(diǎn)、取代絕緣區(qū)域61而具備導(dǎo)電區(qū)域62這點(diǎn)上與圖10所示的構(gòu)成不同。此外，光電變換元件3f的導(dǎo)電區(qū)域62經(jīng)由布線72而與直流電源71連接，被施加來(lái)自直流電源71的負(fù)電壓。
[0085]光電變換元件3f是，省略形成圖10所示的光電變換元件3e的工序中的形成第二P型Si區(qū)域55的工序、并且取代形成絕緣區(qū)域61的工序而利用例如CVD等將多晶Si等導(dǎo)電體向槽埋入而形成。
[0086]該光電變換元件3f中，若向?qū)щ妳^(qū)域62施加負(fù)電壓，則在第二 N型Si區(qū)域43的與導(dǎo)電區(qū)域62相接的部分形成翻轉(zhuǎn)了電氣特性的正負(fù)的反轉(zhuǎn)區(qū)域56。反轉(zhuǎn)區(qū)域56擔(dān)負(fù)與圖10所示的第二 P型Si區(qū)域55相同的功能。
[0087]從而，根據(jù)第五實(shí)施方式，即使省略形成第二 P型Si區(qū)域55 (圖10)的工序，也能夠與第四實(shí)施方式同樣地將PN結(jié)向半導(dǎo)體基板31的深度方向進(jìn)一步擴(kuò)張，因此能夠使飽和電子數(shù)進(jìn)一步增加。
[0088]另外，第五實(shí)施方式中的導(dǎo)電區(qū)域62的材料并不限定于多晶Si，例如也可以是以ITO (氧化銦錫)為代表的透明電極材料。在作為導(dǎo)電區(qū)域62的材料而使用了透明電極材料的情況下，能夠抑制向光電變換元件3f入射的入射光量的降低并增加飽和電子量。
[0089]說(shuō)明了本發(fā)明的若干實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例而提示的，并不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他的各種的形態(tài)來(lái)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍中能夠進(jìn)行各種的的省略、替換、變更。這些實(shí)施方式或其變形包含在發(fā)明的范圍或要旨中，并且包含在權(quán)利要求書(shū)所記載的發(fā)明和其等同的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像裝置，具有像素陣列，上述像素陣列是光電變換元件與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)地矩陣狀2維排列而成的，該光電變換元件中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面形成為凹凸形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述接合面具備與上述光電變換元件的受光面平行配置的條狀的凸部以及凹部。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置， 上述條狀的凸部以及凹部設(shè)置為柵格狀。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述接合面具有點(diǎn)狀的凸部。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域具備: 第二導(dǎo)電型的第一區(qū)域，設(shè)置在上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的光入射的一側(cè)的面上；以及 第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域，從該第一區(qū)域與上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面向上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)突出。
6.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置， 上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域具備: 設(shè)置在半導(dǎo)體基板上的第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域；以及 從該第一區(qū)域與上述半導(dǎo)體基板的接合面向該半導(dǎo)體基板側(cè)突出的第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的內(nèi)部還具有第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
8.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置， 上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的第二區(qū)域具備從光入射的一側(cè)的面朝向該第二區(qū)域的內(nèi)部而形成的槽， 在該槽的內(nèi)部設(shè)有由絕緣體形成的絕緣區(qū)域。
9.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置， 還具備: 提供負(fù)電壓的電源；以及 連接到上述電源的布線， 上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的第二區(qū)域具備從光入射的一側(cè)的面朝向該第二區(qū)域的內(nèi)部而形成的槽， 在該槽的內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)電區(qū)域，該導(dǎo)電區(qū)域由通過(guò)上述布線被施加上述負(fù)電壓的導(dǎo)電體形成。
10.一種固體攝像裝置的制造方法，包括如下步驟: 在半導(dǎo)體基板上將第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域以矩陣狀2維排列；以及在上述第一導(dǎo)電型的各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域上形成第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域，使得該第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與該第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面為凹凸形狀，從而形成與攝像圖像的各像素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件。
11.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 以使上述接合面成為與上述光電變換元件的受光面平行的條狀的凹凸形狀的方式，形成上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置的制造方法， 將上述條狀的凹凸形狀形成為柵格狀。
13.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 以使上述接合面成為點(diǎn)狀的凹凸形狀的方式，形成上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
14.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 在上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的光入射的一側(cè)的面上形成第二導(dǎo)電型的第一區(qū)域，并從該第一區(qū)域與上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面起形成向上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)突出的第二導(dǎo)電型的第二區(qū)域，從而形成上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 在半導(dǎo)體基板上形成第一導(dǎo)電型的第一區(qū)域，從該第一區(qū)域與上述半導(dǎo)體基板的接合面起形成向上述半導(dǎo)體基板側(cè)突出的第一導(dǎo)電型的第二區(qū)域，從而形成上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
16.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 在上述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)一步形成第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
17.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 從上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的第二區(qū)域的光入射的一側(cè)的面起朝向該第二區(qū)域的內(nèi)部而形成槽，在該槽的內(nèi)部形成由絕緣體形成的絕緣區(qū)域。
18.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下步驟: 從上述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域中的第二區(qū)域的光入射的一側(cè)的面起朝向該第二區(qū)域的內(nèi)部而形成槽，在該槽的內(nèi)部形成由導(dǎo)電體形成的導(dǎo)電區(qū)域，將提供負(fù)電壓的電源與上述導(dǎo)電區(qū)域通過(guò)布線連接。
19.一種攝像機(jī)模塊，具備: 攝像光學(xué)系統(tǒng)，獲取來(lái)自被攝體的光，使被攝體像成像；以及 固體攝像裝置，對(duì)通過(guò)上述攝像光學(xué)系統(tǒng)成像的上述被攝體像進(jìn)行攝像， 上述固體攝像裝置具有像素陣列，上述像素陣列是光電變換元件與攝像圖像的I個(gè)像素相對(duì)應(yīng)地以矩陣狀2維排列而成的，該光電變換元件中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的接合面形成為凹凸形狀。
【文檔編號(hào)】H04N5/3745GK104253135SQ201410008681
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】前田基宏, 田中長(zhǎng)孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝