[發明專利]光電二極管、固體拍攝裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 200580051461.0
• 申請日: 2005-08-31
• 公開（公告）號: CN101253635A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 片山雅也
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L27/146
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 張龍哺

技術領域

本發明一般涉及半導體裝置，尤其是涉及用于構成CMOS拍攝元件的光電二極管、固體拍攝元件及其制造方法。

背景技術

今天，CMOS拍攝元件正廣泛應用在帶有照相機的移動電話機和數碼照相機等設備中。CMOS拍攝元件由于結構比CCD拍攝元件簡單，所以具有能夠便宜制造的優點。

圖1表示這種CMOS拍攝元件100的結構。

參照圖1，CMOS拍攝元件100具有由多個受光元件10排列為行列狀的受光區域101A，對于所述受光區域101A中的各個受光元件10來說，行選擇電路101B和信號讀出電路101C進行協同工作。在此，所述行選擇電路101B通過選擇復位控制線RST和選擇控制線SEL，一方面由所述信號讀出電路101C向復位電壓線VR提供復位電壓，同時從信號讀出線SIG所輸出的脈沖中讀出信號電壓。

圖2表示在圖1的CMOS拍攝元件100中使用的一個像素的受光元件10的結構。

參照圖2，連接到所述復位電壓線VR并提供規定復位電壓的電源端子10A，通過由所述復位控制線RST上的復位信號控制的復位晶體管10B，而反偏置方向連接到光電二極管10D；在所述光電二極管10D中因光照射而形成的光電子，通過讀出晶體管10F變換電壓，進而輸出，該讀出晶體管10F用于形成由來自所述電源端子10A的電源電壓驅動的源極跟蹤電路。該輸出通過選擇晶體管10S輸出到所述信號線SIG上，該選擇晶體管10S串聯連接到所述讀出晶體管上，并且由所述選擇控制線SEL上的選擇控制型號控制。

專利文獻1：JP特開2000-312024號公報

專利文獻2：JP特開2004-312039號公報

發明內容

發明要解決的技術問題

圖3A是表示本發明的相關技術，即在CMOS拍攝元件中使用的光電二極管100D的結構的俯視圖，圖3B是表示沿著所述光電二極管的線X-X’的剖面圖。圖3A、3B的光電二極管100D可以在圖2的CMOS像素元件10中作為光電二極管10D使用。

參照圖3A、3B，所述光電二極管100D預先形成在p型硅襯底111上，在所述p型硅襯底111上，形成通過利用LOCOS法所形成的元件分離絕緣膜112以及該元件分離絕緣膜112下的p型溝道截至區域112A來劃分光電二極管10D的元件區域。另外，在所述元件區域中，形成n^-型擴散區域111A作為受光區域。

在所述光電二極管100D工作時，在所述受光區域111A中通過反向偏置形成耗盡層，從而在所述受光區域111A形成的光電子可以到達信號電極，并形成光信號。此時，為了提高光電二極管的靈敏度，要求所述受光區域111A具有非常低的缺陷濃度，以能夠最小限度地抑制因發射熱電子而產生的暗電流，并能夠使所形成的光電子不會在途中被捕獲而消滅或混入到熱電子所發射出的光電子中。

因此，在圖3A、3B的結構中，在所述受光區域111A和LOCOS氧化膜112之間形成p型保護環，從而所述受光區域111A避免了直接接觸所述元件分離絕緣膜112的表面。此外，在所述硅襯底111的表面部分，即在所述受光區域111A的表面部分，也可以預先形成p型密封層111D，由此，避免了所述受光區域暴露在含有缺陷的硅襯底的表面上。

進而，在所述受光區域111A的一部分表面上，為了被所述p型密封層111D包圍，而將n⁺型擴散區域111C形成為與信號電極接觸的接觸層，但是，由于n⁺型擴散區域111C一般包含有高濃度的缺陷，所以在所述n^-型受光區域111A中，可以形成n型擴散區域111B來覆蓋所述接觸層111C，從而可以避免所述受光區域111A和n⁺型接觸層111直接接觸。

進而，在所述硅襯底111的表面形成熱氧化膜113，并在其上進一步形成CVD氧化膜，在所述CVD氧化膜114上形成層間絕緣膜115，而且，在所述層間絕緣膜115中以接觸所述接觸層111C的方式形成穿透插件(viaplug)116，在所述層間絕緣膜115上，形成與所述穿透插件116接觸的信號電極117。

圖4放大表示圖3(B)的n型擴散區域111B的附近。