固體攝像元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體攝像元件。
【背景技術】
[0002]在使用半導體基板的半導體裝置中，光電轉換元件為二維配置形成的圖像傳感器(固體攝像元件)，這樣的光電轉換元件為人們所公知。作為這樣的圖像傳感器，光電轉換元件與晶體管的組合構成像素，用氧化硅薄膜分離鄰接的像素，這樣的圖像傳感器的構造已為人們所公知。
[0003]但是，在以往的圖像傳感器中，存在在鄰接的像素間因入射光產生的光電荷混雜的問題。
[0004]作為解決這種不良狀況的方法，公開了在深井區域分離鄰接的像素之間的方法(例如，參照專利文獻I)。在專利文獻I中，出于使得在比光電二極管的PN結深的區域產生的光電荷不朝橫向擴散的目的，公開了在光電二極管形成部及像素-周邊電路間形成稱為串擾防止層的雜質擴散層的構造。
[0005]在專利文獻I公開的構造中，通過PN結分離鄰接的像素之間。由此，因由PN結形成的耗盡層的寬度，限制鄰接的像素之間的間隔。因此，專利文獻I中公開的構造存在難以微細化的問題。
[0006]【專利文獻I】日本特開2013-048132號公報
【發明內容】
[0007]本發明以在固體攝像元件中防止鄰接的像素間的光電荷混雜、且實現微細化為目的。
[0008]本發明涉及的固體攝像元件為具備多個像素的固體攝像元件，包括:
[0009]第I導電型的第I半導體層；
[0010]第I導電型的第2半導體層，鄰接在上述第I半導體層上配置；
[0011]第2導電型半導體區域，配置于上述第2半導體層內；
[0012]深槽，絕緣分離鄰接的上述像素；以及
[0013]電極，嵌入上述深槽內；
[0014]從表面側按照上述第2導電型半導體區域、上述第2半導體層、上述第I半導體層的順序排列；
[0015]由上述深槽按上述每個像素分離上述第2半導體層；
[0016]上述第I半導體層的第I導電型的雜質濃度比上述第2半導體層的第I導電型的雜質濃度高；
[0017]上述深槽與上述第I半導體層相接。
[0018]下面說明本發明的效果:
[0019]本發明的固體攝像元件能防止鄰接的像素間的光電荷混雜，且能實現微細化。
【附圖說明】
[0020]圖1是用于說明一實施例的概略截面圖。
[0021]圖2是該實施例的概略平面圖。
[0022]圖3A?圖3D是用于說明制作圖1實施例的制造工序的一例的截面圖。
[0023]圖4是用于說明其他實施例的概略截面圖。
[0024]圖5是用于進一步說明其他實施例的概略截面圖。
[0025]圖6是該實施例的概略平面圖。
[0026]圖7是用于進一步說明其他實施例的概略截面圖。
[0027]圖8是用于進一步說明其他實施例的概略截面圖。
[0028]圖9是用于進一步說明其他實施例的概略截面圖。
[0029]圖10是用于進一步說明其他實施例的概略截面圖。
[0030]圖中符號意義如下:
[0031]103-像素
[0032]105-P+娃基板(第I半導體層)
[0033]107-P型硅層(第2半導體層)
[0034]Ill-N+擴散層(第2導電型半導體區域)
[0035]123-深槽
[0036]127-電極
[0037]I31-PIN 光電二極管
[0038]135-雪崩光電二極管
[0039]303-像素
[0040]305-N+硅基板(第I半導體層)
[0041]311-P型擴散層(第2導電型半導體區域)
[0042]319，331-光電晶體管
[0043]323-深槽
[0044]327-電極
[0045]330-N型硅層(第2半導體層)
【具體實施方式】
[0046]在本發明的固體攝像元件中，例如，上述第I半導體層的第I導電型的雜質濃度可以設為高于2 X 118Cm 3，優選使其高于2 X 119Cm 3。但是，上述第I半導體層的第I導電型的雜質濃度也可小于或等于2 X 118Cm 3O
[0047]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得上述第I半導體層為多個像素共用。但是，上述第I半導體層也可以按像素設置。
[0048]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得上述深槽貫穿上述第I半導體層。但是，上述深槽若與上述第I半導體層相接，也可不貫穿上述第I半導體層。
[0049]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得上述電極為第2導電型的多晶硅。但是，上述電極也可由其他導電材料形成。例如，上述電極可由第I導電型的多晶硅形成，可由多晶硅以外的第I或第2導電型的半導體材料形成，也可由半導體材料以外的導電材料形成。
[0050]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得上述像素具備光電晶體管。此形態通過具備光電晶體管，作為光電轉換元件，能因晶體管的放大作用增強輸出信號。
[0051]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得上述像素具備PIN光電二極管或雪崩光電二極管。此形態通過具備PIN光電二極管或雪崩光電二極管，作為光電轉換元件，與光電轉換元件為例如PN結光電二極管的場合相比，能進一步增強對光的輸出信號。
[0052]在本發明的固體攝像元件中，例如，可以使得氧化硅薄膜或氮化硅薄膜嵌入上述深槽。此形態與電極嵌入上述深槽的場合相比較，能減少用于使上述電極與半導體層絕緣的氧化工序，因此，能使得制造工藝簡單化。再有，嵌入上述深槽的材料并不限定于這些。
[0053]作為二維排列光電轉換元件的器件，有CM0S(互補型金屬氧化物半導體，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)傳感器或 CCD (電荷親合器件，ChargeCoupled Device)傳感器等固體攝像元件。
[0054]CMOS傳感器將光電二極管用于光電轉換元件，具有以按像素設置的MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)選擇性輸出其信號的結構。因此，CMOS傳感器具有能將光電轉換元件、按像素的輸出選擇開關、周邊電路等構成要素全部以一般CMOS半導體工藝制作在同一基板上的特征。
[0055]又，關于CMOS傳感器，伴隨工藝規則的微細化，一像素尺寸縮小引起高分辨率化得到進展。
[0056]作為光電轉換元件的光電二極管通過PN結形成。一般來說，在光電二極管中，對PN結施加反向偏壓，耗盡層擴展。根據該耗盡層的寬度決定能轉換為電荷的光的波長。
[0057]—般來說，光電二極管的PN結相對于半導體基板縱向形成。因此，耗盡層朝基板的深度方向擴展。入射至光電二極管的光在半導體基板的深部分進行光電轉換。
[0058]入射至光電二極管的光，相對像素，不僅有垂直方向的光，也存在具有某種程度傾斜的光。因此，因光產生的電荷，根據其產生處不同，存在向入射像素的鄰接像素輸出的可能性。伴隨像素微細化的發展，易發生這樣的像素輸出的混同。
[0059]為消除這樣的不良狀況，下而說明的固體攝像元件的實施例使用深槽，作為使鄰接的像素互相分離的結構。
[0060]圖1是用于說明一實施例的概略截面圖。圖2是圖1所示實施例的概略平面圖。圖1的截而對應于圖2的A-A位置。該實施例具備PN結光電二極管，作為光電轉換元件。
[0061]在半導體基板101形成CMOS圖像傳感器的像素103。像素103的平面尺寸為例如
2.5X2.5 μηι(微米)。在半導體基板101排列多個像素103。
[0062]半導體基板101由例如硅形成。半導體基板101由例如P+硅基板105 (第I導電型的第I半導體層)以及形成于P+硅基板105上的P型硅層107 (第I導電型的第2半導體層)形成。
[0063]P+硅基板105為導入比P型硅層107高濃度的P型雜質的硅基板。P+硅基板105的P型雜質濃度比P型硅層107的與P+硅基板105相接部分的P型雜質濃度高。P+硅基板105的P型雜質濃度為例如2X 119Cm 3左右。P+硅基板105的電阻率為例如0.006 Ω.cm左右。P+硅基板105的P型雜質濃度(第I導電型的雜質濃度)若例如比2X 118Cm 3高，則能防止反轉層的形成。P+硅基板105為例如與GND連接。
[0064]P型硅層107為例如通過外延生長形成的硅層。P型硅層107的P型雜質濃度為例如2 X 116Cm 3左右。P型硅層107的電阻率為例如1.0Ω.cm左右。P型硅層107的厚度為例如3.0?5.0 μ m左右。
[0065]在P型硅層107的表面側形成P型