專利名稱：固態(tài)成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置。
背景技術(shù)：
在日本公開專利公報(bào)No.2002-33469中公開了一種背面入射類型的固態(tài)成像裝置。該固態(tài)成像裝置包括半導(dǎo)體基板和在其表面層上形成的光接收部分。入射在半導(dǎo)體基板背面上(在與提供光接收部分的面相對的面上)的來自待成像的物體的光，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。然后，光接收部分接收通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且因此執(zhí)行待成像物體的成像。
可以包括日本公開專利公報(bào)No.H3-296280、H2-285683、2000-77461和2000-252452，其分別不同于上文提及的專利文獻(xiàn)，作為本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)。在日本公開專利公報(bào)No.H3-296280和H2-285683中，公開了一種背面入射類型的固態(tài)成像裝置，其基于不同于日本公開專利公報(bào)No.2002-33469的原理，使待成像的物體成像。而且，在日本公開專利公報(bào)No.2000-77641和2000-252452中，公開了一種表面入射類型的固態(tài)成像裝置。
然而，在日本公開專利公報(bào)No.2002-33469中描述的固態(tài)成像裝置中，存在提高靈敏度的空間。降低該固態(tài)成像裝置的靈敏度的部分原因可以包括，半導(dǎo)體基板生成的信號電荷的一部分由于重組而消失。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括半導(dǎo)體基板；和光接收部分，其被提供在半導(dǎo)體基板的第一表面?zhèn)壬系谋砻鎸由?，并且其表面是硅化的，其中入射在半?dǎo)體基板第二表面上的來自待成像的物體的光，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光接收部分接收通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且使待成像物體成像。在該情況中，第二表面是第一表面的相對側(cè)(提供了光接收部分的側(cè)上的表面)。
在該固態(tài)成像裝置中，光接收部分的表面是硅化的。因此，未執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且通過半導(dǎo)體基板到達(dá)光接收部分表面的光在該表面處被反射。這使得反射光可被重新利用，并且因此入射光的光電轉(zhuǎn)換效率增加。
根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的靈敏度的固態(tài)成像裝置。


通過下面的描述，結(jié)合附圖，本發(fā)明的上面的和其他的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將是更加顯而易見的，在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的一個(gè)實(shí)施例的截面視圖；以及圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的修改示例的固態(tài)成像裝置的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將通過參考說明性實(shí)施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)許多可替換的實(shí)施例，并且本發(fā)明不限于出于解釋性目的而說明的實(shí)施例。
下面將通過參考附圖，描述根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的優(yōu)選實(shí)施例。此外，在附圖的描述中，對于相同的元件給出了相同的參考字符，并且將不再重復(fù)關(guān)于其的描述。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。固態(tài)成像裝置1包括半導(dǎo)體基板10和光接收部分20。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板10是P型硅基板。半導(dǎo)體基板10包括P型阱區(qū)(well region)12。
光接收部分20被提供在半導(dǎo)體基板10的表面S1(第一表面)側(cè)上的表面層上。更具體地，光接收部分20形成于半導(dǎo)體基板10的P型阱區(qū)12中。光接收部分20的表面20a是硅化的。在該實(shí)施例中，特別地，整個(gè)表面20a是硅化的。而且，光接收部分20是N型雜質(zhì)擴(kuò)散層(第一雜質(zhì)擴(kuò)散層)，并且同相鄰的P型阱區(qū)12形成了P-N結(jié)。
固態(tài)成像裝置1是這樣的裝置，其中入射在半導(dǎo)體基板10背面S2(第二表面)上的來自待成像的物體的光，在半導(dǎo)體基板10內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且光接收部分20接收通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且使待成像物體成像。
在半導(dǎo)體基板10的表面S1上形成了柵絕緣膜32。該柵絕緣膜32被提供為與上文提及的光接收部分20相鄰。而且，在柵絕緣膜32上形成了柵電極34。柵電極34的表面34a也是硅化的。柵絕緣膜32和柵電極34分別由氧化硅和多晶硅制成。
而且，在與光接收部分20相對側(cè)上，形成了N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36(第二雜質(zhì)擴(kuò)散層)，柵絕緣膜32和柵電極34夾在中間。N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36的表面36a也是硅化的。柵絕緣膜32、柵電極34和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36，連同光接收部分20一起，構(gòu)成了場效應(yīng)晶體管(FET)。在該FET中，柵電極34和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36分別用作重置柵極和重置漏極。而且，該FET通過元件隔離區(qū)52同其他元件隔離。元件隔離區(qū)52是例如LOCOS(局部硅氧化)區(qū)或者STI(淺槽隔離)區(qū)。
源跟隨器放大器40經(jīng)由互連54連接到光接收部分20。該互連54是在半導(dǎo)體基板10的互連層(圖中未示出)中形成的互連。然而，在這點(diǎn)上，互連54和源跟隨器放大器40由圖1中的電路圖示出。
源跟隨器放大器40包括選擇開關(guān)FET42、檢測FET44和負(fù)載FET46，它們提供在高電位側(cè)的電源端子(Vdd)和低電位側(cè)的電源端子(Vss)之間。更具體地，以對應(yīng)于從電源端子(Vdd)到電源端子(Vss)的檢測FET44、選擇開關(guān)FET42和負(fù)載FET46的順序，相互串聯(lián)地提供了這些FET。而且，源跟隨器放大器40的輸出端子48連接到負(fù)載FET46的漏極端子(選擇開關(guān)FET42側(cè)的端子)。
下面，將描述固態(tài)成像裝置1的操作。首先，通過向柵電極34施加高的脈沖，重置光接收部分20的電位。并且然后，通過向柵電極34施加低的脈沖，使通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷在光接收部分20中積累。這樣，光接收部分20的電位變?yōu)槿Q于積累電荷量的值，并且自源跟隨器放大器40的輸出端子48輸出。
隨后，將描述固態(tài)成像裝置1的效果。在固態(tài)成像裝置1中，光接收部分20的表面20a是硅化的。因此，未執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且通過半導(dǎo)體基板10到達(dá)光接收部分20的表面20a的光在表面20a處被反射。這使得反射光可被重新利用，并且因此入射光的光電轉(zhuǎn)換效率增加。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的靈敏度的固態(tài)成像裝置1。
如上文所述，在光接收部分20的表面20a上形成的硅化物用作反射板，由此可以在抑制固態(tài)成像裝置1的制造工藝的增加的同時(shí)，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
附帶地，即使在日本公開專利公報(bào)No.H3-296280、H2-285683中公開的固態(tài)成像裝置中，提供了能夠用作該反射板的金屬反射膜。然而，在該情況中，需要添加用于形成金屬反射膜的工藝，并且因此增加了制造工藝。
此外，金屬反射膜經(jīng)由絕緣膜被提供在半導(dǎo)體基板上，并且因此金屬反射膜同光電轉(zhuǎn)換區(qū)域隔離。因此，由于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域和金屬反射膜之間的區(qū)域(在該情況中是絕緣膜)中的光吸收、散射等等，減小了通過光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的光的重新利用效率。出于該觀點(diǎn)，在固態(tài)成像裝置1中，用作反射板的硅化物被提供為與光電轉(zhuǎn)換區(qū)域相鄰，并且因此可以高效率地重新利用通過光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的光。由此，如上文所述，光電轉(zhuǎn)換效率增加，并且可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良的靈敏度的固態(tài)成像裝置1。
此外，在所包括的日本公開專利公報(bào)No.H3-296280、H2-285683中公開的固態(tài)成像裝置，也提供了硅化物。然而，該硅化物用作光電轉(zhuǎn)換區(qū)域自身，而并未用作上文所述的反射板。即，為了成像，該文獻(xiàn)中的固態(tài)成像裝置需要由金屬制成的第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)域和與其歐姆接觸的第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。因此，給第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)域提供了硅化物。
另一方面，在固態(tài)成像裝置1中，半導(dǎo)體基板10和光接收部分20用作光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，并且其成像原理不同于上文提及的文獻(xiàn)中公開的固態(tài)成像裝置的成像原理。至于成像原理的差異，主要在于下述觀點(diǎn)，即固態(tài)成像裝置1的成像原理具有更寬的可用光波長區(qū)域。即，上文提及的文獻(xiàn)中公開的固態(tài)成像裝置僅可以主要使用紅外光；而固態(tài)成像裝置1可以使用選自可見光和紅外光之間的寬范圍的波長范圍中的入射光。
而且，在日本公開專利公報(bào)No.2000-77641中公開的固態(tài)成像裝置中，在光接收部分的表面上提供了硅化物。然而，該固態(tài)成像裝置是表面入射類型的，并且因此該硅化物不能用作反射通過半導(dǎo)體基板中光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的光的反射板。反之，該硅化物將反射入射在半導(dǎo)體基板上的光。因此，光接收部分的表面中由硅化物覆蓋的部分所占面積比例越大，則光電轉(zhuǎn)換效率減少得越多。事實(shí)上，在該相同文獻(xiàn)中公開的固態(tài)成像裝置重，僅有光接收部分的表面周圍是硅化的，以便于防止其降低光電轉(zhuǎn)換效率。
在固態(tài)成像裝置1中，光接收部分20的整個(gè)表面20a是硅化的，由此相比于其中僅有部分表面20a是硅化的情況，可以進(jìn)一步增加光電轉(zhuǎn)換效率。原因在于，在背面入射類型的固態(tài)成像裝置1中，光接收部分20的表面20a中由硅化物覆蓋的部分所占面積比例越大，則光電轉(zhuǎn)換效率增加得越多。此外，整個(gè)表面20a硅化的情況，相比于僅有部分硅化的情況，制造工藝是更簡單的。然而，在這一點(diǎn)上，整個(gè)表面硅化并非是根本的，其也可以部分硅化。
光接收部分20是雜質(zhì)擴(kuò)散層，其與相鄰的半導(dǎo)體基板10(P型阱區(qū)12)形成了PN結(jié)。這可以通過簡單的配置實(shí)現(xiàn)固態(tài)成像裝置。
光接收部分20、柵絕緣膜32、柵電極34和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36構(gòu)成了FET，由此可以以簡單的設(shè)置實(shí)現(xiàn)用于重置光接收部分20電位的結(jié)構(gòu)。
柵電極34的表面34a和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36的表面36a是硅化的。這使得表面34a和36a是低電阻的，并且因此可以獲得適用于快速操作的FET。此外，在固態(tài)成像裝置1的制造工藝中，優(yōu)選的是，在執(zhí)行表面34a和36a的硅化的同時(shí)，執(zhí)行光接收部分20的表面20a的硅化。
此外，根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置1不限于上文提及的實(shí)施例，而是可以進(jìn)行多種修改。圖2是示出根據(jù)上文提及的實(shí)施例的修改示例的固態(tài)成像裝置的截面視圖。固態(tài)成像裝置2包括半導(dǎo)體基板10和光接收部分20。而且，固態(tài)成像裝置2也是這樣的裝置，其中入射在半導(dǎo)體基板10的背面S2上的來自待成像的物體的光，在半導(dǎo)體基板10內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且光接收部分20接收通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且使待成像物體成像。半導(dǎo)體基板10和光接收部分20的配置與固態(tài)成像裝置1中描述的相同。
在固態(tài)成像裝置2中，在半導(dǎo)體基板10的表面S1側(cè)上的表面層上形成了N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38(第三雜質(zhì)擴(kuò)散層)。N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38被提供為與光接收部分20相鄰。而且，柵絕緣膜32被形成為與半導(dǎo)體基板10的表面S1上的N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38相鄰。柵電極34形成在柵絕緣膜32上。而且，在與N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38相對的側(cè)上形成了N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36，柵絕緣膜32和柵電極34夾在中間。N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38的表面38a、柵電極34的表面34a和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36的表面36a中的每一個(gè)均是硅化的。
N型雜質(zhì)擴(kuò)散層38、柵絕緣膜32、柵電極34和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36構(gòu)成了FET。而且，在該FET中，柵電極34和N型雜質(zhì)擴(kuò)散層36分別用作重置柵極和重置漏極。此外，固態(tài)成像裝置2的操作和效果與上文提及的固態(tài)成像裝置1的操作和效果相同。
顯而易見，本發(fā)明不限于上文的實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下可以對其進(jìn)行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括半導(dǎo)體基板；和光接收部分，其被提供在所述半導(dǎo)體基板的第一表面?zhèn)壬系谋砻鎸由?，并且其表面是硅化的，其中入射在所述半?dǎo)體基板的第二表面上的來自待成像的物體的光，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，所述光接收部分接收通過所述光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且使所述待成像物體成像。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中所述光接收部分的整個(gè)表面是硅化的。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中所述光接收部分是第一雜質(zhì)擴(kuò)散層，該第一雜質(zhì)擴(kuò)散層與相鄰的所述半導(dǎo)體基板形成了PN結(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，進(jìn)一步包括柵絕緣膜，其被提供為與所述半導(dǎo)體基板的所述第一表面上的所述光接收部分相鄰；柵電極，其被提供在所述柵絕緣膜上；和第二雜質(zhì)擴(kuò)散層，其被提供在與所述光接收部分相對的側(cè)上，所述柵絕緣膜和所述柵電極夾在中間，其中所述光接收部分、所述柵絕緣膜、所述柵電極和所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散層構(gòu)成了場效應(yīng)晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置，其中所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散層的表面是硅化的。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，進(jìn)一步包括第二雜質(zhì)擴(kuò)散層，其被提供為與所述半導(dǎo)體基板所述第一表面?zhèn)壬系乃霰砻鎸由系乃龉饨邮詹糠窒噜?；柵絕緣膜，其被提供為與所述半導(dǎo)體基板所述第一表面上的所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散層相鄰；柵電極，其被提供在所述柵絕緣膜上提供的；和第三雜質(zhì)擴(kuò)散層，其被提供在與所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散層相對的側(cè)上，所述柵絕緣膜和所述柵電極夾在中間，其中所述第二雜質(zhì)擴(kuò)散層、所述柵絕緣膜、所述柵電極和所述第三雜質(zhì)擴(kuò)散層構(gòu)成了場效應(yīng)晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像裝置，其中所述第二和所述第三雜質(zhì)擴(kuò)散層的表面是硅化的。
8.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置，其中所述柵電極的表面是硅化的。
全文摘要
在傳統(tǒng)的固態(tài)成像裝置中，存在提高靈敏度的空間。為了解決該問題，一種固態(tài)成像裝置，包括半導(dǎo)體基板和光接收部分。光接收部分被提供為與半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)?第一表面)上的表面層相鄰。光接收部分的表面是硅化的。固態(tài)成像裝置是這樣的裝置，其中入射在半導(dǎo)體基板背面(第二表面)上的來自待成像的物體的光，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光接收部分接收通過光電轉(zhuǎn)換生成的電荷，并且使上文提及的待成像物體成像。
文檔編號H04N5/335GK1988167SQ20061016862
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者大窪宏明, 中柴康隆 申請人:恩益禧電子股份有限公司