光检测装置的制作方法

本发明涉及一种光检测装置。

背景技术：

1、在诸如图像传感器之类的光检测装置的像素边界区域中，可以设置被称为浅沟槽隔离(sti：shallow treach isoaltion)层的元件隔离区域(参见专利文献1)。

2、引文列表

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利申请公开号2018-148116

技术实现思路

1、本发明要解决的问题

2、此外，多个像素可以共用浮动扩散层(浮动栅极)。在这种情况下，可以设想在多个像素的边界区域中设置浮动扩散层。由于来自传输电极的电荷被传输到浮动扩散层，因此希望浮动扩散层具有能够有效传输电荷的元件结构。

3、另外，为了防止来自相邻像素的光入射，可以在像素的边界区域中设置遮光部件等。此外，还需要采取措施来防止在边界区域中产生暗电流。

4、如上所述，为了在像素的边界区域中布置浮动扩散层，必须考虑来自传输电极的有效电荷传输、颜色混合抑制、暗电流抑制等。

5、因此，本发明提供了一种能够有效地从传输电极传输电荷、抑制颜色混合并抑制暗电流的光检测装置。

6、问题的解决方案

7、为了解决上述问题，根据本发明，提供了一种光检测装置，其包括：

8、多个光电转换单元，所述多个光电转换单元针对每个像素设置，并布置在硅层中；以及

9、多晶硅层和绝缘层，所述多晶硅层和所述绝缘层从所述多个光电转换单元的与光入射面相反的表面侧，沿着所述多个光电转换单元的边界区域，在所述多个光电转换单元的深度方向上堆叠，

10、其中，所述多晶硅层的至少一部分布置成与所述硅层接触。

11、所述多晶硅层可以具有与所述硅层接触的台阶部。

12、所述台阶部可以沿着所述硅层的位于与所述光入射面相反的所述表面侧上的端面布置。

13、所述台阶部可以布置在比所述硅层的位于与所述光入射面相反的所述表面侧上的端面更靠近所述光入射面的一侧。

14、所述多晶硅层的侧壁表面和所述绝缘层的侧壁表面可以布置成与所述硅层接触。

15、所述多晶硅层与所述绝缘层之间的界面可以具有在所述光入射面的方向上的凸形状。

16、所述多晶硅层的一部分可以在所述界面处被所述绝缘层覆盖。

17、所述多晶硅层可以在所述界面处具有在所述光入射面的方向上的台阶部分或凸面部分。

18、所述多晶硅层可以包括：

19、第一区域，所述第一区域与所述硅层接触，以及

20、第二区域，所述第二区域接合到所述第一区域，并且比所述第一区域更靠近光入射面侧，

21、其中，所述绝缘层布置在所述第二区域与所述硅层之间。

22、所述多晶硅层可以在所述界面处具有延伸至所述绝缘层侧的突起，并且

23、所述突起的位于所述光入射面侧的端部可以布置在所述绝缘层内。

24、所述绝缘层可以布置在所述突起的侧壁部与所述硅层之间。

25、所述突起的从所述界面到所述绝缘层侧的长度可以为10nm以上。

26、布置在所述突起的侧壁部与所述硅层之间的所述绝缘层的宽度可以为20nm以上。

27、所述多晶硅层可以是与接地层或浮动扩散层导通的导电层。

28、可以针对每个所述像素设置两个所述多晶硅层，并且

29、一个所述多晶硅层可以与所述接地层导通，并且另一个所述多晶硅层可以与所述浮动扩散层导通。

30、所述两个多晶硅层中的每一者可以被多个所述像素共用。

31、所述浮动扩散层可以布置在包括多个所述像素的第一像素组的边界区域中，并可以被所述第一像素组共用，并且

32、所述接地层可以布置在与所述第一像素组不同的包括多个所述像素的第二像素组的边界区域中，并可以被所述第二像素组共用。

33、所述像素可以包括用于检测相位差的相位差检测像素，以及

34、所述浮动扩散层可以被多个用于检测相位差的所述相位差检测像素共用。

35、还可以包括：传输电极，所述传输电极沿着所述硅层的位于与所述光入射面相反的所述表面侧的端面布置，并被构造成用于将由所述光电转换单元光电转换的电荷传输至所述浮动扩散层；以及

36、垂直电极，所述垂直电极从所述传输电极在所述硅层的深度方向上延伸，

37、其中，所述传输电极和所述垂直电极可以包括侧壁部，所述侧壁部包括沿着所述多晶硅层的侧壁表面布置的绝缘材料。

38、还可以包括：杂质扩散区域，所述杂质扩散区域在所述边界区域中从所述多晶硅层的所述侧壁表面开始布置在所述硅层内，

39、其中，所述侧壁部布置成面对所述杂质扩散区域。

40、可以针对每个所述像素设置多个所述垂直电极。

41、还可以包括：边界层，所述边界层包括半导体或导体，并沿着所述多个光电转换单元的所述边界区域堆叠在所述绝缘层的光入射面侧上，

42、其中，所述边界层在延伸方向上的面取向和所述垂直电极在延伸方向上的面取向可以是(100)面。

43、还可以包括：边界层，所述边界层包括沿着所述多个光电转换单元的所述边界区域堆叠在所述绝缘层的光入射面侧上的半导体或导体。

44、所述边界层可以包括多晶硅层或固定电荷层。

45、所述边界层可以是感应正电荷的负偏置层。

46、所述边界区域可以布置成贯穿所述硅层，并且

47、在所述边界区域可具有的结构中，从所述光入射面侧到与所述光入射面侧相反的所述表面侧依次堆叠所述边界层、所述绝缘层和所述多晶硅层。

技术特征：

1.一种光检测装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层具有与所述硅层接触的台阶部。

3.根据权利要求2所述的光检测装置，其中，所述台阶部沿着所述硅层的位于与所述光入射面相反的所述表面侧上的端面布置。

4.根据权利要求2所述的光检测装置，其中，所述台阶部布置在比所述硅层的位于与所述光入射面相反的所述表面侧上的端面更靠近所述光入射面的一侧。

5.根据权利要求2所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层的侧壁表面和所述绝缘层的侧壁表面布置成与所述硅层接触。

6.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层与所述绝缘层之间的界面具有在所述光入射面的方向上的凸形状。

7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层的一部分在所述界面处被所述绝缘层覆盖。

8.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层在所述界面处具有在所述光入射面的方向上的台阶部分或凸面部分。

9.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层包括：

10.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，

11.根据权利要求10所述的光检测装置，其中，所述绝缘层布置在所述突起的侧壁部与所述硅层之间。

12.根据权利要求10所述的光检测装置，其中，所述突起的从所述界面到所述绝缘层侧的长度为10nm以上。

13.根据权利要求10所述的光检测装置，其中，布置在所述突起的侧壁部与所述硅层之间的所述绝缘层的宽度为20nm以上。

14.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述多晶硅层是与接地层或浮动扩散层导通的导电层。

15.根据权利要求14所述的光检测装置，其中，

16.根据权利要求15所述的光检测装置，其中，所述两个多晶硅层中的每一者被多个所述像素共用。

17.根据权利要求16所述的光检测装置，其中，

18.根据权利要求14所述的光检测装置，其中，

19.根据权利要求14所述的光检测装置，其还包括：

20.根据权利要求19所述的光检测装置，其还包括：

21.根据权利要求19所述的光检测装置，其中，针对每个所述像素设置多个所述垂直电极。

22.根据权利要求19所述的光检测装置，其还包括：

23.根据权利要求1所述的光检测装置，其还包括边界层，所述边界层包括沿着所述多个光电转换单元的所述边界区域堆叠在所述绝缘层的光入射面侧上的半导体或导体。

24.根据权利要求22所述的光检测装置，其中，所述边界层包括多晶硅层或固定电荷层。

25.根据权利要求24所述的光检测装置，其中，所述边界层是感应正电荷的负偏置层。

26.根据权利要求22所述的光检测装置，其中，

技术总结
【问题】抑制杂质从像素边界侧向光电转换单元的扩散，并提高光电转换单元的电场设计的自由度。【技术方案】光检测装置包括：针对每个像素设置并布置在硅层中的多个光电转换单元；以及从多个光电转换单元的与光入射面相对的表面侧沿着多个光电转换单元的边界区域在多个光电转换单元的深度方向上堆叠的多晶硅层和绝缘层，其中，多晶硅层和绝缘层之间的界面具有在光入射面的方向上的凸形状。

技术研发人员：杉本匡隆,水田恭平
受保护的技术使用者：索尼半导体解决方案公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24