TWI406429B - 半導體裝置及製造半導體裝置的方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於使用於影像感測器的半導體裝置以及製造半導體裝置的方法。
影像感測器係為(例如)各自具有配置於平面中之光二極體的胞元陣列。通常，入射光浸入彩色濾光器或稜鏡，且被分離為具有紅波帶(R波帶)、綠波帶(G波帶)、和藍波帶(B波帶)波長的光。藉由分別將該些分離光引導至具有相同結構之胞元，可偵測有關R、G、B波帶的個別波長之入射光的強度。另一影像感測器以時間共用方式將具有R、G、B波帶之波長的光引導至相同胞元，並偵測各個分割時間之有關R、G、B波帶的個別波長之入射光的強度。
第1圖說明用於典型影像感測器之胞元的結構。
如第1圖所示，影像感測器的胞元(光二極體)具有一n型井區2，其形成於p型基板1的一預設區域中；用於絕緣的場氧化物膜3，係藉由矽局部氧化(LOCOS)而形成在n型井2之上邊緣上；重摻雜n型區域4，以使電連接至n型井2；中間層絕緣膜5，形成在場氧化物膜3上；金屬線6，係形成通過中間層絕緣膜5並連接至重摻雜n型區域4；和一保護膜7，係形成在中間層絕緣膜5和金屬線6上，用於保護該裝置。應注意的是，如JP 04－099066A所揭示，有另一類型裝置，其中絕緣係藉由一胞元周圍之溝槽絕緣層來執行。在具有上述結構之胞元中，空乏層K1
至K3
係分別產生於介於p型基板1和n型井2之間的接面界面J1
至J3
之鄰近處中。當入射光9進入時，在該裝置所吸收的光導致載子10(電子電洞對)之產生。主要在空乏層K1
至K3
中所產生之載子10移動至p型區域和n型區域分別產生電流，以執行光電轉換。
如第1圖所示，介於p型基板1和n型井2之間的接面界面J1
至J3
包括與光入射平面平行的接面界面J1
、以及與光入射平面垂直的接面界面J2
和J3
。因此，藉由接面界面J2
和J3
所產生的空乏層K2
和K3
，係為實質配置為在p型基板1之深度方向上與入射光9平行之區域。因此，存有主要助於光電轉換之區域以及絲毫未助於光電轉換之區域；亦即，主要助於裝置之敏感度的區域，以及絲毫未助於裝置之敏感度的區域。關於作為電路之供能，由於空乏層K1
至K3
作為電容C1
至C3
，其具有未助於裝置之敏感度的空乏層(意謂，具有過多寄生電容)，此導致在光電轉換時輸出電壓之降低。此從下述事實中是顯明的，在該裝置之上述結構中，根據電壓與電容之間的關係(V＝Q/C)，輸出電壓V隨著電容C增加時而降低。因此，為了要放大輸出電壓V，亦即，為了要增強光電轉換效能和裝置之敏感度，希望可增加電荷Q或降低電容C。
如上所述，存有一問題在於由於具有習知結構之胞元具有過多電容，無法提升在光電轉換中之輸出電壓。應注意的是，就減低寄生電容來說，JP 2004－040126 A揭示方法，以使發想提出其井結構。然而，未有一方法集中於形成在井區側邊上之空乏層K2
和K3
之電容C2
和C3
。尤其，為了要有效地執行光電轉換，希望可將空乏層K1
配置於預設深度之底側上。然而，在此例中，不僅在側邊上之空乏層K2
和K3
的區域之增加，而且空乏層K2
和K3
的電容C2
和C3
亦增加，其過大而妨礙有效光電轉換。
尤其，現今隨著數位相機與其他之成長普及化，較高解析度之影像感測器(亦即，具較大數量之像素的影像感測器)是所欲的。然而，為了要使像素數量變大而不增加整體之尺寸，各個胞元之面積需要製成為更小，且因此，具有各胞元較小面積之半導體裝置且又具有高光電轉換效能是所欲的。
本發明有鑑於上述問題而完成，且本發明的目的之一在於提供一種半導體裝置，其中當執行光電轉換時，減低寄生電容並增加輸出電壓，以及提供一種製造半導體裝置的方法。
為了解決上述問題，根據本發明的第一態樣，係提供一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接面界面的一鄰近處；以及溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；其中，該些溝槽具有一埋入至其中的絕緣體。
為了解決上述問題，根據本發明的第二態樣，係提供一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接面界面的一鄰近處；一第一溝槽，其具有等於達至在該井區的一底側上所產生的該空乏層之一上部的一高度之一深度，以及延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及一第二溝槽，其具有大於在該井區的該底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的該些側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供於鄰近該第一溝槽以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；其中，該第一溝槽與該第二溝槽具有一埋入至其中的絕緣體。
為了解決上述問題，根據本發明的第三態樣，係提供一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接面界面的一鄰近處；以及溝槽，在剖面上係為一倒三角的形狀，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度、延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一上寬度、以及在該井區的該底側上所產生的該空乏層之一深度位置的一寬度且該寬度大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；其中，該些溝槽具有一埋入至其中的絕緣體。
為了解決上述問題，根據本發明的第四態樣，在根據本發明第一至第三態樣的任一者之半導體裝置中，該絕緣體係為以下之一：氧化矽和一具有一低介電係數之矽基絕緣化合物。
為了解決上述問題，根據本發明的第五態樣，係提供一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；形成溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及將一絕緣體埋入至該些溝槽中。
為了解決上述問題，根據本發明的第六態樣，係提供一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；形成一第一溝槽，其具有等於達至在該井區的一底側上所產生的該空乏層之一上部的一高度之一深度，以及延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；形成一第二溝槽，其具有大於在該井區的該底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的該些側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供於鄰近該第一溝槽以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及將一絕緣體埋入至該第一溝槽與該第二溝槽中。
為了解決上述問題，根據本發明的第七態樣，係提供一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；形成在剖面上係為一倒三角的形狀之溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度、延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一上寬度、以及在該井區的該底側上所產生的該空乏層之一深度位置的一寬度且該寬度大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度，且係提供以使移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及將一絕緣體埋入至該些溝槽中。
為了解決上述問題，根據本發明的第八態樣，在根據本發明第七態樣之製造半導體裝置的方法中，該倒三角的形狀之該些溝槽係藉由使用一鹼水溶液的濕蝕刻所形成。
為了解決上述問題，根據本發明的第九態樣，在根據本發明第四至第八態樣的任一者之製造半導體裝置的方法中，該絕緣體係為以下之一：氧化矽和一具有一低介電係數之矽基絕緣化合物。
根據本發明，由於在該井區的側上之接面界面(即為，在該井區的側上之空乏層)被移除，可減低裝置自身的寄生電容，且因此提升輸出電壓。再者，可執行絕緣，且可減低漏電流。因此，可改善裝置之敏感度。
根據本發明之半導體裝置企圖藉由將空乏層集中在介於井結構(形成於一基板的一預設區域中)和基板(在其側表面上)之間的接面界面之鄰近處中，和藉由移除空乏層，以執行高效率光電轉換。尤其，在井結構的側上之空乏層並非必要性地有助於光電轉換之改良。因此，為了要更為有效地執行光電轉換，希望能移除該些側上的過多空乏層，以減低過多的寄生電容。此改善裝置之輸出電壓。
根據本發明之半導體裝置的實施方式係參照第2至6圖而敘述如下。
第2圖說明根據根據本發明的半導體裝置之結構。第3A至3D圖說明製造如第2圖中所示的半導體裝置之方法。應注意的是，在第2圖以及第3A至3D圖中，相同的元件符號係用於標示與第1圖中所示之半導體裝置中構件相同之構件。
如第2圖所示，此實施例的半導體裝置，如影像感測器的一胞元(光二極體)，具有：n型井2(形成於p型基板1的一預設區域中)、用於絕緣的絕緣層21(係由氧化物膜或其他所形成)、重摻雜n型區域4(用於電連接至n型井2)、中間層絕緣膜5(形成於絕緣層21和n型井2上)、金屬線6(係形成通過中間層絕緣膜5，並連接至重摻雜n型區域4)、和一保護膜7(形成在中間層絕緣膜5和金屬線6上，用於保護該裝置)。應注意的是，p型和n型的組合並不侷限於上述，亦可使用相反的組合。
在根據此實施例的半導體裝置中，絕緣層21係直接配置於相鄰n型井2，以使圍繞n型井2的側邊。絕緣層21的底部係設置為較接面界面J1
更深。絕緣層21不允許與p型區域(例如：p型基板1)的接面界面形成在n型井2的側邊上。在上述結構中，如第1圖所示裝置中之n型井2之側邊上作為電容C2
和C3
的空乏層K2
和K3
，係由根據此實施例的裝置中之絕緣層21的電容來替代。
絕緣層21的電容係較空乏層K2
和K3
的電容為小，且，參考以下如第7圖所示，當絕緣層21的寬度W變為更大時，其變為更小。因此，藉由使絕緣層21的寬度W儘可能地大，在n型井2的側邊上之電容C2
和C3
可儘達成可能地小。應注意的是，絕緣層21的寬度W之上限係依據各胞元之面積而定。
接著，將參照第3A至3D圖來敘述製造具有前述結構的半導體裝置之方法。
如第3A圖所示，首先，佈植預定數量和預定種類(例如：磷P)的離子至p型基板1的預設區域中，且，藉由在加熱處理中擴散及活化已佈植離子，形成n型井2。在此例中，在n型井2的底側上之接面界面J1
的深度位置可經由該些胞元的所有色彩(RGB)而相同，或可依據該些胞元的R、G、B色彩而適當地調整。接著，形成重摻雜n型區域4在n型井2的該區域中。重摻雜n型區域4係藉由另外佈植高濃度的離子至n型區域2的一部分區域而形成。
在如第3A圖所示的狀態(係與如第1圖所示的狀態相似)中，接面界面J2
和J3
存在於n型井2和p型基板1的側邊之間。因此，在此實施例中，如第3B和3C圖所示，為了要避免空乏層K2
和K3
形成於n型井的側邊上，溝槽22係形成於n型井的側邊上存有接面界面J2
和J3
的位置處，亦即，溝槽22係形成於空乏層K2
和K3
實質變為與入射光之方向平行以移除接面界面J2
和J3
(空乏層K2
和K3
)的位置處。絕緣層21係形成在溝槽22中，以執行絕緣。在此例中，為了要必定執行絕緣，較佳係為形成溝槽22使得其底部係設置於較接面界面J1為深，且絕緣層21被填入其中。
應注意的是，絕緣層21和溝槽22之寬度W需至少大於由接面界面J2
和J3
所產生之空乏層K2
和K3
的寬度W(與接面界面垂直的尺寸係界定為空乏層之寬度)。通常，空乏層之深度依據PN接面之濃度而定。當所施加之偏壓為0時，對於重摻雜區域之間的突接面之例子而言，空乏層的寬度約為1 μm，對於輕摻雜區域之間的突接面之例子而言，空乏層的寬度約為1.5 μm。因此，絕緣層21和溝槽22之寬度W係至少為1 μm，且較佳為1.5 μm或以上。再者，當n型井2的接面界面J1
之深度位置約為1.0 μm時，所產生之空乏層的1.5 μm寬度被增加至上述深度位置，且一附加邊界被進一步增加至其中。尤其，絕緣層21和溝槽22之深度D(自p型基板1的表面起之深度的位置被界定為深度)較佳約為3.0 μm。
接著，如第3D圖所示，中間層絕緣膜5、金屬線6、保護膜7、和其他形成在該裝置之表面上。藉由將此些裝置如同陣列配置於平面中，形成用於形成影像感測器的RGB色彩之胞元。應注意的是，儘管未圖示於這些圖式中，光分離構件(用於將入射光分離為具有R、G、和B波帶之波長的光)，例如彩色濾光器，係配置於各個胞元的上方，使得具有個別波帶波長並藉由光分離構件所分離之光，進入RGB色彩之個別胞元。
由於以絕緣層21來替代在n型井2之側邊上的空乏層K2
和K3
導致過多寄生電容之減低，在具有上述結構之胞元中，在接面界面J1
之鄰近處中所產生的空乏層K1中所執行的入射光之光電轉換，可獲得輸出電壓之改善。因此，可達成入射光之高效能光電轉換，並可改善偵測之敏感度。
在實施例一，為了要形成寬絕緣層和溝槽，胞元之單元裝置的面積可變為較大。當胞元之單元裝置的面積無法達成較大，形成寬絕緣層和溝槽可減低實質光接收面積。在此實施例中，避免減低實質光接收面積，即使是當形成寬絕緣層和溝槽時。根據此實施例及具有特性之半導體裝置的結構係參照第4和5圖敘述。應注意的是，在第4和5圖中，相同元件符號用於標示如第1圖所示之結構的相同構件，並省略其敘述。
如第4圖所示，根據此實施例的半導體裝置具有一基本結構，其實質上等於如第2圖所示之實施例一的半導體裝置之結構，然而n型井2以及用於絕緣之絕緣層23(係由氧化物膜或其他所形成)的結構是不同的。
尤其，在根據此實施例的半導體裝置中，步階狀絕緣層23係配置以使直接相鄰於n型井2之側邊上和n型井2之部分的上方，使得僅n型井2的一區域位於重摻雜n型區域4之下方，並留下將變為空乏層K1
的n型井2之底側上的區域。此避免與p型區域之接面界面係形成於n型井2之側邊上。再者，絕緣層23的底部係配置在較接面界面J1
更深之位置上。換言之，絕緣層23執行絕緣並移除n型井2之側邊上的空乏層。再者，絕緣層23移除在n型井2之一區域中的空乏層K1
上方的n型井2，而非位於重摻雜n型區域4下方的其他部分。
在上述結構中，如第1圖所示裝置結構中之n型井2之側邊上作為電容C2
和C3
的空乏層K2
和K3
，係藉由根據此實施例的裝置中之絕緣層23的電容來替代。再者，由於絕緣層23的寬度延伸至位於重摻雜n型區域4下方之位置，絕緣層23的寬度可達成較大，而不需使胞元之單元裝置之面積變大，且因此，參照以下如第7圖所示，絕緣層23之電容C2
和C3
可達成仍為小。
接著，將參照第5A至5E圖來敘述製造具有前述結構的半導體裝置之方法。
首先，如第5A圖所示，形成n型井2在p型基板1的預設區域中。接著，形成重摻雜n型區域4在n型井2的該區域中。此係與實施例一如第3A圖所示之製程步驟相同。
接著，如第5B圖所示，為了要避免空乏層產生於n型井2的側邊上，形成溝槽24a在n型井側邊上存有接面界面J2
和J3
之位置上。在此例中，為了要僅留下由接面界面J1
所產生之空乏層K1
之區域，溝槽24a之深度D1
被設為達至空乏層K1
之頂部的鄰近處。再者，溝槽24a之寬度W1
被設為至少大於由接面界面J2
和J3
所產生之空乏層K2
和K3
之寬度。此外，在朝向裝置中央之方向上，寬度W1
被設為重摻雜n型區域4之末端，以藉此僅留下在重摻雜n型區域4下方的n型井2。在此方式中，藉由加寬在朝向n型井2中央之方向上的溝槽24a之寬度W1
，溝槽24a之寬度W1
可必定地達成較由接面界面J2
和J3
所產生之空乏層K2
和K3
之寬度更寬，而不使裝置之面積變大。如實施例一的例子，此足以確保溝槽24a之寬度W1
可至少1 μm或更多，且較佳為1.5 μm或更多。在此實施例中，當單元裝置之面積係為25×25 μm2
時，確保約10 μm的寬度W1
是可行的。
接著，如第5C圖所示，各具有較小寬度之溝槽24b係另外形成於溝槽24a之底部的末端上。在此例中，溝槽2
4b的寬度W2
被設為儘可能地小，例如：約為0.5 μm，其中可必定地執行絕緣，且主要有助於光電轉換之空乏層K1
可確保為儘可能地寬。換言之，可確保儘可能大的光接收面積，而不使胞元之單元裝置的面積變大。再者，設定溝槽24b的深度D2
，以使得必定地執行絕緣，亦即，被設定至較接面界面J1
較深之位置。例如，與實施例一的例子相似，當n型井2之接面界面J1
之深度約為1.0 μm時，溝槽24b的深度D2
較佳為接面界面J1
之深度加上所產生空乏層之寬度，其係為1.5 μm，並具有附加的邊界。尤其，溝槽24b的深度D2
較佳約為3.0 μm。
接著，如第5D圖所示，形成絕緣層23並埋入至溝槽24a和24b中。
接著，如第5E圖所示，中間層絕緣膜5、金屬線6、保護膜7、和其他形成在該裝置之表面上。藉由將此些裝置如同陣列配置於平面中，形成用於形成影像感測器的RGB色彩之胞元。應注意的是，儘管未圖示於這些圖式中，光分離構件(用於將入射光分離為具有R、G、和B波帶之波長的光)，例如彩色濾光器，係配置於各個胞元的上方，使得具有個別波帶波長並藉由光分離構件所分離之光，進入RGB色彩之個別胞元。
由於以絕緣層23來替代n型井2之過多部分使得過多寄生電容之減低，在具有上述結構之胞元中，在接面界面J1
之鄰近處中所產生的空乏層K1中所執行的入射光之光電轉換，可獲得輸出電壓之改善。再者，由於如主要有助於光電轉換之空乏層K1
深的絕緣層23係為較窄的，以確保空乏層K1
的大面積，可確保較大光接收面積，而不使胞元之單元裝置的面積變大。因此，可達成入射光之高效能光電轉換，並可改善偵測之敏感度。應注意的是，由於在空乏層K1
上的寄生電容僅在一部分上(即為n型井2留在重摻雜n型區域4下方並與空乏層K1
相接觸之部分)產生，減低寄生電容之效應針對此實施例的例子是較大的。
根據此實施例的半導體裝置亦避免實質光接收面積變低，即使是當形成寬絕緣層和寬溝槽時，其係與實施例二之例子相似，然而絕緣層和溝槽之各個形狀係與實施例二中不同。根據此實施例的半導體裝置之結構係參照第6圖敘述。應注意的是，在第6圖中，相同元件符號用於標示如實施例一和二之結構的相同構件，並省略其敘述。
如第6圖所示，根據此實施例的半導體裝置具有一基本結構，其實質上等於如第2圖所示之實施例一以及如第4圖所示之實施例二的半導體裝置之結構，然而n型井2以及用於絕緣之絕緣層25(係由氧化物膜或其他所形成)的結構是不同的。
尤其，在根據此實施例的半導體裝置中，在剖面上為倒三角之形狀的絕緣層25(溝槽26)係配置以使圍繞n型井2之側邊，並以使直接相鄰於n型井2，其避免與p型區域之接面界面形成於n型井2之側邊上。
絕緣層25在其上部上具有一寬度，其至少大於藉由n型井2之側邊上的接面界面所產生之空乏層的寬度，且係進一步朝向該裝置之中央而加寬至重摻雜n型區域4的末端。再者，絕緣層25在其下部上具有一寬度(在空乏層K1
之底部的寬度)，其至少大於藉由n型井2之側邊上的接面界面所產生之空乏層的寬度，且係進一步係為可執行絕緣之最小寬度。再者，絕緣層25之底部係較接面界面J1
更深。因此，在絕緣層25的上部上，絕緣層25之寬度係確保儘可能地低，以減低寄生電容，同時，在絕緣層25的下部(在空乏層K1
之底部)上，絕緣層25之寬度係達成最小可能寬度，以確保空乏層K1
是儘可能大，藉此確保最大可能光接收面積。
上述形狀之絕緣層25係藉由下述而形成：在形成n型井2於p型基板1之後，藉由異向性蝕刻來形成在剖面上為倒三角之形狀的溝槽26，以使移除在n型井2之側邊上與p型基板1之接面界面，且之後，將例如氧化矽膜之絕緣材料埋入至溝槽26中。異向性蝕刻係經由執行使用強鹼水溶液(例如：氫氧化鉀KOH)的濕蝕刻來達成。例如，當矽基板之(100)表面使用KOH來濕蝕刻時，可獲得約55°的傾斜。
在上述結構中，在如第1圖所示結構中之n型井2的側邊上之作為電容C2
和C3
之空乏層K2
和K3
，係以根據此實施例之裝置中的絕緣層25之電容來替代。由於絕緣層25之寬度W可達成較大，而不使胞元之單元裝置的面積變大，如第7圖所示，電容C2
和C3
可達成為仍小。
應注意的是，一般而言，埋入絕緣層之寬度W以及其電容C具有如第7圖中的曲線圖所示之關係，且埋入絕緣層之寬度W愈大，則電容C可愈小。埋入絕緣層之材料可為氧化物膜(其係為絕緣體)，然而，為了要減低電容，如第7圖所示，具有低介電係數的低k材料(例如：矽基絕緣化合物，如多孔SiO2
或SiOC)是更為較佳的。當使用低k材料時，由於電容C可達成為仍小，假如寄生電容相同時，寬度W可為較小，其使得減低胞元之單元裝置的面積是可行的。
由於以絕緣層23來替代n型井2之過多部分使得過多寄生電容之減低，在具有上述結構之胞元中，在接面界面J1
之鄰近處中所產生的空乏層K1中所執行的入射光之光電轉換，可獲得輸出電壓之改善。再者，由於如主要有助於光電轉換之空乏層K1
深的絕緣層23係為較窄的，以確保空乏層K1
的大面積，可確保較大光接收面積，而不使胞元之單元裝置的面積變大。因此，可達成入射光之高效能光電轉換，並可改善偵測之敏感度。
本發明適用於形成影像感測器之胞元的光二極體，然而亦可應用於針對減低寄生電容之具有二極體結構的其他裝置。
1．．．p型基板
2．．．n型井
3．．．氧化物膜
4．．．n型區域
5．．．中間層絕緣膜
6．．．金屬線
7．．．保護膜
9．．．入射光
10．．．載子
21．．．絕緣層
22．．．溝槽
23．．．絕緣層
24．．．溝槽
24a．．．溝槽
24b．．．溝槽
25．．．絕緣層
26．．．溝槽
在伴隨圖式中：第1圖說明一影像感測器的胞元之結構；第2圖說明根據根據本發明的範例半導體裝置(實施例一)之結構；第3A至3D圖說明製造如第2圖中所示的半導體裝置之方法；第4圖說明根據根據本發明的另一範例半導體裝置(實施例二)之結構；第5A至5E圖說明製造如第4圖中所示的半導體裝置之方法；第6圖說明根據根據本發明的又另一範例半導體裝置(實施例三)之結構；第7圖係為說明埋入絕緣層之寬度以及其電容之間關係的曲線圖。
1．．．p型基板
2．．．n型井
4．．．n型區域
5．．．中間層絕緣膜
6．．．金屬線
7．．．保護膜
21．．．絕緣層
22．．．溝槽
K1
至K3
．．．空乏層
J1
至J3
．．．接面界面
Claims (9)
- 一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接面界面的一鄰近處；溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面，該溝槽圍繞該接面界面以限制該溝槽內的該空乏層；以及一埋入至該溝槽的絕緣體。
- 一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接 面界面的一鄰近處；一第一溝槽，其具有等於達至在該井區的一底側上所產生的該空乏層之一上部的一高度之一深度，以及延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面；一第二溝槽，其具有大於在該井區的該底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的該些側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供於鄰近該第一溝槽以移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及一埋入至該第一溝槽與該第二溝槽的絕緣體。
- 一種用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置，包含：一基板，係由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成；一具有一預設深度的井區，其形成在該基板的一預設區域中，且係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；一空乏層，其產生於介於該基板和該井區之間的一接面界面的一鄰近處；溝槽，在剖面上係為一倒三角的形狀，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度、延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一上寬度，以及具有在該井區的該底側上所產生的該空乏層之一深度位 置的一寬度且該寬度大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及一埋入至該些溝槽的絕緣體。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該絕緣體係為以下之一：氧化矽和一具有一低介電係數之矽基絕緣化合物。
- 一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；形成溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面，該溝槽圍繞該接面界面以限制該溝槽內的該空乏層；以及將一絕緣體埋入至該溝槽中。
- 一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形 成；形成一第一溝槽，其具有等於達至在該井區的一底側上所產生的該空乏層之一上部的一高度之一深度，以及延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面；形成一第二溝槽，其具有大於在該井區的該底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度，以及大於在該井區的該些側上所產生的部分該空乏層之寬度的一寬度，且係提供於鄰近該第一溝槽以移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及將一絕緣體埋入至該第一溝槽與該第二溝槽中。
- 一種製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，包含：在由一n型半導體和一p型半導體中的一者所形成的一基板的一預設區域中，形成具有一預設深度的井區，該井區係由該n型半導體和該p型半導體中的另一者所形成；形成在剖面上係為一倒三角的形狀之溝槽，其具有大於在該井區的一底側上所產生的一部分該空乏層之深度的一深度、延伸至形成於該井區中的一重摻雜區之一上寬度、以及在該井區的該底側上所產生的該空乏層之一深度位置的一寬度且該寬度大於在該井區的側上所產生的部分該空乏層之寬度，且係提供以移除在該井區的該些側上的該接面界面；以及 將一絕緣體埋入至該些溝槽中。
- 如申請專利範圍第7項所述之製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，其中該倒三角的形狀之該些溝槽係藉由使用一鹼水溶液的濕蝕刻所形成。
- 如申請專利範圍第5項所述之製造用於執行入射光的光電轉換之半導體裝置的方法，其中該絕緣體係為以下之一：氧化矽和一具有一低介電係數之矽基絕緣化合物。
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