发明名称 光电转换装置及其制造方法
摘要 为了改良电晶体特征(操作性特征)、各画素之间的分离特征、高耐压特征,一种光电转换装置含有一个提供于半导体基板11上的第一导电型式位阱层12以及一个提供于该位阱层12上的第二导电型式光接收区域(光电转换区域)14。在该光接收区域14底下的位置上提供了:一个第一导电型式杂质层(空乏层形成层)20,并将其杂质浓度设定成低于该位阱层12的杂质浓度以减小其耦合电容;以及一个第二导电型式杂质层(反转空乏层形成层)17,并将其杂质浓度设定成低于该光接收区域14的杂质浓度,使得如平面图示中所看到的其中至少有一部分是落在该光接收区域内部,使该空乏层能够延伸。
申请公布号 TW490849 申请公布日期 2002.06.11
申请号 TW089112011 申请日期 2000.06.19
申请人 电气股份有限公司 发明人 永田 豪;中柴 康隆
分类号 H01L27/14 主分类号 H01L27/14
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种光电转换装置,包含一个提供于半导体基板上的第一导电型式位阱层以及一个提供于该位阱层上的第二导电型式光接收区域,其中在该光接收区域底下的位置上提供了一个第一导电型式杂质层,并将其杂质浓度设定成低于该位阱层的杂质浓度以减小其耦合电容,使得如平面图示中所看到的该第一导电型式杂质层中至少有一部分是落在该光接收区域内部,使该空乏层能够延伸。2.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层的厚度可能与该第二导电型式光接收区域底下位置上之该位阱层的厚度大概是相同的。3.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层是连接到一个第一导电型式的半导体基板上。4.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层的杂质浓度是设定成与该第一导电型式半导体基板的杂质浓度相同。5.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层与该第一导电型式半导体基板合并形成的。6.一种光电转换装置,包含一个提供于半导体基板上的第一导电型式位阱层以及一个提供于该位阱层上的第二导电型式光接收区域,其中在该光接收区域底下的位置上提供了一个第二导电型式杂质层,并将其杂质浓度设定成低于该光接收区域的杂质浓度以减小其耦合电容,使得如平面图示中研看到的其中至少有一部分是落在该光接收区域内部,使该空乏层能够延伸。7.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式深位阱层的杂质浓度是设定成高于该第一导电型式半导体基板的杂质浓度。8.如申请专利范围第7项之光电转换装置,其中该第一导电型式深位阱层是提供于该半导体基板内与该第一导电型式位阱层下边接触处,并将其杂质浓度设定成等于或低于该第一导电型式位阱层的杂质浓度。9.如申请专利范围第7项之光电转换装置,其中该第一导电型式深位阱层的杂质浓度是设定成高于与该第一导电型式深位阱层接触之该第一导电型式杂质层的杂质浓度。10.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第二导电型式杂质层是提供于与该光接收区域下边接触处,其方式是将其杂质浓度设定成低于该第二导电型式光接收区域的杂质浓度,且如平面图示中所看到的使该第二导电型式杂质层中至少有一部分是落在该第二导电型式光接收区域内部。11.如申请专利范围第10项之光电转换装置,其中该第二导电型式杂质层是落在该第一导电型式杂质层与该第二导电型式光接收区域之间。12.如申请专利范围第11项之光电转换装置,其中提供该第一导电型式杂质层的方式是如平面图示中所看到的使其中至少有一部分是落在该第二导电型式杂质层内部。13.如申请专利范围第11项之光电转换装置,其中该第二导电型式杂质层厚度和该第一导电型式杂质层厚度的总和是设定成与落在该第二导电型式光接收区域底下位置上之该位阱层的厚度大概相同。14.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层包括了许多层。15.如申请专利范围第14项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层的杂质浓度是设定成从该半导体基板深部一侧朝该第二导电型式光接收区域减小的形式。16.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第一导电型式杂质层含有斜坡形式的杂质浓度,且这种杂质浓度的斜坡是设定成从该半导体基板的深部一侧朝该第二导电型式光接收区域减小的形式。17.如申请专利范围第6项之光电转换装置,其中该第二导电型式杂质层包括了许多层。18.如申请专利范围第17项之光电转换装置,其中该许多第二导电型式杂质层的杂质浓度是设定成从该第二导电型式光接收区域朝该半导体基板深部一侧减小的形式。19.如申请专利范围第6项之光电转换装置,其中该第二导电型式杂质层含有斜坡形式的杂质浓度,且这种杂质浓度的斜坡是设定成从该第二导电型式光接收区域朝该半导体基板深部一侧减小的形式。20.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该半导体基板是属第二导电型式的。21.如申请专利范围第1项之光电转换装置,其中该第二导电型式光接收区域的杂质浓度是设定成低于另一个第二导电型式扩散层的杂质浓度。22.如申请专利范围第1项之光电转换装置,含有一个逻辑电路部分系由该第二导电型式光接收区域输出之电压加以驱动的。23.如申请专利范围第1项之光电转换装置,是一种晶片上系统的装置。24.如申请专利范围第1项之光电转换装置,是一种主动式XY位址订定型固态造影装置,其中以相同的方法将一个光电转换部分和一个逻辑电路部分形成于一个半导体基板上,并输出肇因于光电转换部分内所产生电荷而出现的电位变化。25.如申请专利范围第24项之光电转换装置,是一种CMOS感测器。26.如申请专利范围第1项之光电转换装置,是一种其上具有含光接收区域之光接收部分以及用来对光接收部分进行控制或信号处理之逻辑电路部分的光接收元件上。27.如申请专利范围第26项之光电转换装置,是一种包括上述光接收元件以及对应的光放射元件的光耦合子上。28.一种用于光电转换装置的制造方法,其含有一个提供于半导体基板上的第一导电型式位阱层以及一个提供于该位阱层上的第二导电型式光接收区域,且在该光接收区域底下的位置上提供了一个第一导电型式杂质层,并将其杂质浓度设定成低于该位阱层的杂质浓度以减小其耦合电容,使得如平面图示中所看到的该第一导电型式杂质层中至少有一部分是落在该光接收区域内部,使该空乏层能够延伸之光电转换装置的制造方法,该制造方法包括的步骤有:一个用于将第一导电型式位阱层形成于半导体基板上的步骤;一个用于将第二导电型式光接收区域形成于该位阱层上的步骤;以及一个用于形成该第一导电型式杂质层的步骤。29.一种用于光电转换装置的制造方法,其含有一个提供于半导体基板上的第一导电型式位阱层以及一个提供于该位阱层上的第二导电型式光接收区域,且在该光接收区域底下的位置上提供了一个第二导电型式杂质层,并将其杂质浓度设定成低于该光接收区域的杂质浓度以减小其耦合电容,使得如平面图示中所看到的其中至少有一部分是落在该光接收区域内部,使该空乏层能够延伸之光电转换装置的制造方法,该制造方法包括的步骤有:一个用于将第一导电型式位阱层形成于半导体基板上的步骤;一个用于将第二导电型式光接收区域形成于该位阱层上的步骤;以及一个用于形成该第二导电型式杂质层(反转空乏层形成层)的步骤。30.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,其中含有一个用于形成第一导电型式深位阱层的步骤,并将杂质浓度设定成高于该第一导电型式半导体基板的杂质浓度。31.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,其中含有一个用于形成第一导电型式深位阱层的步骤,并将杂质浓度设定成低于该位阱层的杂质浓度。32.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,其中含有一个用于形成该第一导电型式深位阱层的步骤,并将杂质浓度设定成高于该第一导电型式杂质层的杂质浓度。33.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,其中含有一个用于在该第一导电型式杂质层与该第二导电型式光接收区域之间形成第二导电型式杂质层的步骤,其杂质浓度则设定成低于该第二导电型式光接收区域,且如平面图示中所看到的其中至少有一部分是落在该第二导电型式光接收区域内部,且如平面图示中所看到的其中至少有一部分是落在该第一导电型式杂质层外部。34.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,其中含有一个用于形成该第二导电型式光接收区域并将其杂质浓度设定成低于另一个第二导电型式扩散层之杂质浓度的步骤。35.如申请专利范围第28项之用于光电转换装置的制造方法,是一种晶片上系统的装置。图式简单说明:第1A和第1B图系用以显示根据本发明第一实施例之光电转换装置的简略截面图示。第2图系用以显示第1图中光电转换装置的简略平面图示。第3A-3D图系用以显示用于根据本发明第一实施例中光电转换装置之制造方法的程序图。第4A和4B图系用以显示根据本发明第二实施例之光电转换装置的简略截面图示。第5C-5E图系用以显示用于根据本发明第二实施例中光电转换装置之制造方法的程序图。第6A和6B图系用以显示根据本发明第三实施例之光电转换装置的简略截面图示。第7图系用以显示第6A图中光电转换装置的简略平面图示。第8E和8F图系用以显示用于根据本发明第三实施例中光电转换装置之制造方法的程序图。第9A和9B图系用以显示根据本发明第四实施例之光电转换装置的简略截面图示。第10F和10G图系用以显示用于根据本发明第四实施例中光电转换装置之制造方法的程序图。第11A和11B图系用以显示根据本发明第五实施例之光电转换装置的简略截面图示。第12A-12D图系用以显示用于根据本发明第五实施例中光电转换装置之制造方法的程序图。第13图系用以显示一种光电转换装置实例的简略平面图示。第14A,14B和14C图系用以显示一种习知光电转换装置的简略平面侧视图示,第14B和14C图显示的是一种用于展示操作条件的电位条件。
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