[发明专利]光电转换装置和成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置和成像系统。

背景技术

日本专利公开No.2005-197674(以下，称为“专利文献1”)公开了一种光电转换装置，在该光电转换装置中，要被设置在N型电荷蓄积区域下面的P型阱被描述为由具有不同深度的多个杂质区域4A～4D配置，如该文献的图1所示。作为多个杂质区域4A～4D中的最深杂质区域的杂质区域4A的浓度比其它杂质区域的浓度大。因此，根据专利文献1，可以沿基板的深度方向形成电子的势垒，这使得能够有效地并且没有损失地沿深度方向将载流子引导到光电二极管，这进而使得能够提高灵敏度。

顺便说一句，在光电转换装置中，存在对于像素小型化和像素灵敏度改善的需求。可以构想在专利文献1中公开的光电转换装置中的像素的小型化还将使得相邻的光电二极管更加相互接近。

专利文献1公开了通过首先在深区域并逐步移动到浅区域来注入硼，形成多个杂质区域4A～4D，并然后执行950℃或更低的热处理。当在形成多个杂质区域4A～4D之后执行这种热处理时，硼即使在950℃或更低的热处理下也趋于扩散，因此，各杂质区域4A～4D中的杂质浓度峰值容易降低。结果，沿基板深度方向的电势的斜坡加宽，从而导致电子不会到达产生电子的像素的光电二极管而是会基于扩散结构(mechanics)到达相邻像素的可能性。在像素具有相互不同的光谱透过特性的颜色传感器中，该现象导致所谓“颜色混合”的问题，由此，某个颜色的光泄漏到对不同颜色进行响应的像素中。在单色传感器中，该现象表现为MTF的下降。当相邻光电二极管(光电转换部分)之间的距离小时，该问题尤其明显。

发明内容

本发明的目的是有效地在电荷蓄积区域中收集构成由光电转换部分产生的信号电荷的空穴。

根据本发明的第一方面的光电转换装置包括设置在半导体基板中的多个光电转换部分。各光电转换部分具有：包含第一杂质的P型电荷蓄积区域；和与P型电荷蓄积区域一起配置光电二极管的N型阱部分。各阱部分具有：包含第一浓度的砷的N型第一半导体区域；被设置在第一半导体区域下面并且包含比第一浓度低的第二浓度的砷的N型第二半导体区域；和被设置在第二半导体区域下面并且包含比第一浓度高的第三浓度的第二杂质的N型第三半导体区域。

根据本发明的第二方面的成像系统包括：根据本发明的第一方面的光电转换装置；在光电转换装置的成像区域上形成图像的光学系统；和通过处理从光电转换装置输出的信号来产生图像数据的信号处理单元。

根据本发明，能够有效地在电荷蓄积区域中收集构成由光电转换部分产生的信号电荷的空穴。

(参照附图)阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的光电转换装置1的整体配置的示图。

图2是示出根据本发明的实施例的像素P的配置的示图。

图3是示出根据本发明的实施例的光电转换装置1的截面结构的示图。

图4A～4C是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图5A～5C是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图6A和6B是示出根据本发明的实施例的光电转换装置制造方法的步骤的截面图。

图7A～7C是示出热扩散的影响的模拟结果的示图。

图8A～8C是示出热扩散的影响的模拟结果的示图(变型例)。

图9是示出根据本发明的第二实施例的光电转换装置的截面结构的示图。

图10是示出根据第二实施例的热扩散的影响的模拟结果的示图。

图11是示出根据本发明的第三实施例的光电转换装置的截面结构的示图。

图12是示出应用了根据本发明的实施例的光电转换装置的成像系统的配置的示图。

具体实施方式

在本说明书中，在第一区域“之上”设置第二区域除了包括直接在第一区域上设置第二区域的情况以外，还包括第二区域被设置在另一区域上，而该另一区域自身被设置在第一区域上的情况。类似地，在第一区域“下面”设置第二区域除了包括直接在第一区域下面设置第二区域的情况以外，还包括第二区域被设置在另一区域下面，而该另一区域自身被设置在第一区域下面的情况。

使用图1描述根据本发明的实施例的光电转换装置1的整体配置。图1是示出根据本发明的实施例的光电转换装置1的整体配置的示图。

光电转换装置1包含像素阵列PA、垂直扫描电路10、保持电路20、水平扫描电路30和输出放大器40。