[发明专利]光电二极管、固体拍摄装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体装置，尤其是涉及用于构成CMOS拍摄元件的光电二极管、固体拍摄元件及其制造方法。

背景技术

今天，CMOS拍摄元件正广泛应用在带有照相机的移动电话机和数码照相机等设备中。CMOS拍摄元件由于结构比CCD拍摄元件简单，所以具有能够便宜制造的优点。

图1表示这种CMOS拍摄元件100的结构。

参照图1，CMOS拍摄元件100具有由多个受光元件10排列为行列状的受光区域101A，对于所述受光区域101A中的各个受光元件10来说，行选择电路101B和信号读出电路101C进行协同工作。在此，所述行选择电路101B通过选择复位控制线RST和选择控制线SEL，一方面由所述信号读出电路101C向复位电压线VR提供复位电压，同时从信号读出线SIG所输出的脉冲中读出信号电压。

图2表示在图1的CMOS拍摄元件100中使用的一个像素的受光元件10的结构。

参照图2，连接到所述复位电压线VR并提供规定复位电压的电源端子10A，通过由所述复位控制线RST上的复位信号控制的复位晶体管10B，而反偏置方向连接到光电二极管10D；在所述光电二极管10D中因光照射而形成的光电子，通过读出晶体管10F变换电压，进而输出，该读出晶体管10F用于形成由来自所述电源端子10A的电源电压驱动的源极跟踪电路。该输出通过选择晶体管10S输出到所述信号线SIG上，该选择晶体管10S串联连接到所述读出晶体管上，并且由所述选择控制线SEL上的选择控制型号控制。

专利文献1：JP特开2000-312024号公报

专利文献2：JP特开2004-312039号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

图3A是表示本发明的相关技术，即在CMOS拍摄元件中使用的光电二极管100D的结构的俯视图，图3B是表示沿着所述光电二极管的线X-X’的剖面图。图3A、3B的光电二极管100D可以在图2的CMOS像素元件10中作为光电二极管10D使用。

参照图3A、3B，所述光电二极管100D预先形成在p型硅衬底111上，在所述p型硅衬底111上，形成通过利用LOCOS法所形成的元件分离绝缘膜112以及该元件分离绝缘膜112下的p型沟道截至区域112A来划分光电二极管10D的元件区域。另外，在所述元件区域中，形成n^-型扩散区域111A作为受光区域。

在所述光电二极管100D工作时，在所述受光区域111A中通过反向偏置形成耗尽层，从而在所述受光区域111A形成的光电子可以到达信号电极，并形成光信号。此时，为了提高光电二极管的灵敏度，要求所述受光区域111A具有非常低的缺陷浓度，以能够最小限度地抑制因发射热电子而产生的暗电流，并能够使所形成的光电子不会在途中被捕获而消灭或混入到热电子所发射出的光电子中。

因此，在图3A、3B的结构中，在所述受光区域111A和LOCOS氧化膜112之间形成p型保护环，从而所述受光区域111A避免了直接接触所述元件分离绝缘膜112的表面。此外，在所述硅衬底111的表面部分，即在所述受光区域111A的表面部分，也可以预先形成p型密封层111D，由此，避免了所述受光区域暴露在含有缺陷的硅衬底的表面上。

进而，在所述受光区域111A的一部分表面上，为了被所述p型密封层111D包围，而将n⁺型扩散区域111C形成为与信号电极接触的接触层，但是，由于n⁺型扩散区域111C一般包含有高浓度的缺陷，所以在所述n^-型受光区域111A中，可以形成n型扩散区域111B来覆盖所述接触层111C，从而可以避免所述受光区域111A和n⁺型接触层111直接接触。

进而，在所述硅衬底111的表面形成热氧化膜113，并在其上进一步形成CVD氧化膜，在所述CVD氧化膜114上形成层间绝缘膜115，而且，在所述层间绝缘膜115中以接触所述接触层111C的方式形成穿透插件(viaplug)116，在所述层间绝缘膜115上，形成与所述穿透插件116接触的信号电极117。

图4放大表示图3(B)的n型扩散区域111B的附近。