CN108695399A - 光半导体装置 - Google Patents

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Abstract

光半导体装置具备：半导体基板，具有多个光电转换部并且以互相隔开多个光电转换部的各个的方式形成有沟槽；绝缘层，至少被形成于沟槽的内面；硼层，被形成于绝缘层上；和金属层，被形成于硼层上。

Description

光半导体装置
技术领域
本发明涉及光半导体装置。
背景技术
众所周知有具备具有多个光电转换部的半导体基板并且以互相隔开各个光电转换部的方式将沟槽(trench)形成于该半导体基板的光半导体装置(例如，参照日本专利申请公开2003-86827号公报)。另外，众所周知有具备具有光电转换部以及信号输出部的半导体基板并且以隔开光电转换部和信号输出部的方式将沟槽形成于该半导体基板的光半导体装置(例如，参照日本专利申请公开2010-245499号公报)。
在如以上所述那样的光半导体装置中，从更加可靠地抑制入射到互相相邻的光电转换部中的一方的光电转换部的光到达另一方的光电转换部并在该另一方的光电转换部上成为噪声的观点出发或者例如从更加可靠地抑制起因于热载流子(hot carrier)现象而在信号输出部上产生的光到达光电转换部并在该光电转换部上成为噪声的观点出发，会有金属层被形成于沟槽的内面的绝缘层上的情况。但是，例如在开口的宽度窄且深的沟槽中，将金属层形成至沟槽的最深部是困难的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种金属层可靠地被形成于沟槽的内面的绝缘层上的光半导体装置。
一个方面的光半导体装置具备：半导体基板，具有多个光电转换部并且以互相隔开多个光电转换部的各个的方式形成有沟槽；绝缘层，至少被形成于沟槽的内面；硼层，被形成于绝缘层上；金属层，被形成于硼层上。
一个方面的光半导体装置具备：半导体基板，具有光电转换部以及信号输出部并且以隔开光电转换部和信号输出部的方式形成有沟槽；绝缘层，至少被形成于沟槽的内面；硼层，被形成于绝缘层上；金属层，被形成于硼层上。
在这些光半导体装置中，金属层经由硼层而被形成于沟槽的内面的绝缘层上。该结构是基于金属层被稳定地形成于硼层上这样的本发明人们所发现的见解的结构。因此，能够获得金属层被可靠地形成于沟槽的内面的绝缘层上的光半导体装置。
一个方面的光半导体装置中，绝缘层、硼层以及金属层也可以到达半导体基板的主面上。由此，因为在半导体基板的主面上能够将金属层连接至例如接地电位，所以能够防止金属层成为电浮动的状态。
一个方面的光半导体装置中，金属层也可以是镀层。该结构是基于金属层由镀敷处理而选择性地而且各向同性地被形成于硼层上这样的本发明人们所发现的见解的结构。即，根据镀敷处理，即使是例如开口的宽度窄而且深的沟槽，金属层也经由硼层而可靠地被形成于沟槽的内面的绝缘层上。因此，能够得到金属层更加可靠地被形成于沟槽的内面的绝缘层上的光半导体装置。
根据本发明，能够提供一种金属层被可靠地形成于沟槽的内面的绝缘层上的光半导体装置。
附图说明
图1是一个实施方式的光半导体装置的平面图。
图2是沿着图1所表示的II-II线的截面图。
图3是用于说明图1所表示的光半导体装置的制造方法的截面图。
图4是用于说明图1所表示的光半导体装置的制造方法的截面图。
图5是用于说明图1所表示的光半导体装置的制造方法的截面图。
图6是用于说明图1所表示的光半导体装置的制造方法的截面图。
图7是其他实施方式的光半导体装置的一部分的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。还有，在各个附图中将相同符号标注于相同或者相当部分，并省略重复的说明。
如图1以及图2所示，光半导体装置1具备具有多个光电转换部2的半导体基板3。多个光电转换部2通过多个半导体层4以矩阵状被形成于半导体基板3中沿着表面(主面)3a的部分来构成。各个光电转换部2构成像素。即，光半导体装置1为固体摄像装置。半导体基板3例如是由p型硅构成的半导体基板(第1导电类型的半导体基板)。半导体层4例如是添加了n型的杂质的半导体层(第2导电类型的半导体层)。
以覆盖多个半导体层4的方式绝缘层5,6,7按该顺序被层叠于半导体基板3的表面3a。绝缘层5,7例如是氧化硅膜。绝缘层6例如是氮化硅膜。绝缘层5,6,7例如作为栅绝缘膜等来发挥功能。配线等(省略图示)也被形成于半导体基板3的表面3a。
以互相隔开各个光电转换部2的方式将沟槽9形成于半导体基板3。沟槽9在半导体基板3的表面3a进行开口。沟槽9在从垂直于半导体基板3的表面3a的方向观察的情况下以通过互相相邻的光电转换部2之间的方式被形成为格子状。沟槽9的开口的宽度例如是0.5μm左右，沟槽9的深度例如是10μm左右。
在沟槽9的内面(具体来说，侧面以及底面)9a形成有绝缘层7。即，绝缘层7从绝缘层6上到达沟槽9内。换言之，绝缘层7从沟槽9内到达半导体基板3的表面3a上。在绝缘层7中被形成于沟槽9内的部分上以及沿着沟槽9的开口的部分上一体地(不间断地)形成有硼层11。即，硼层11以连续地覆盖沟槽9的内面9a的全体的方式被形成，并且从沟槽9内到达半导体基板3的表面3a上。硼层11例如是由CVD(Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积))外延生长等气相生长法以数nm～数十nm的厚度被各向同性地形成于绝缘层7上的层。
在硼层11上形成有金属层12。即，金属层12从沟槽9内到达半导体基板3的表面3a上。金属层12没有间隙地被配置于沟槽9内。金属层12是由镀敷处理而被各向同性地形成于硼层11上的镀层。作为镀敷处理的具体例子，例如可以列举无电解Ni/Au镀等的无电解金属镀。金属层12被稳定地形成于硼层11上、以及由镀敷处理而在硼层11上选择性地而且各向同性地形成有金属层12，是本发明人们所发现的见解。
对如以上所述构成的光半导体装置1的制造方法进行说明。首先，如图3所示，准备具有多个光电转换部2的半导体基板3。接着，将绝缘层5,6依次层叠于半导体基板3的表面3a。接着，如图4所示，将抗蚀剂层50形成于绝缘层6上，由光刻将对应于沟槽9的开口的狭缝状的开口50a形成于抗蚀剂层50。接着，由等离子蚀刻将对应于开口50a的狭缝状的开口6a,5a分别形成于绝缘层6,5。接着，由反应性离子蚀刻(RIE)将沟槽9形成半导体基板3。由此，以互相隔开各个光电转换部2的方式将沟槽9形成于半导体基板3。
接着，除去抗蚀剂层50，如图5所示，由TEOS-CVD等将绝缘层7层叠于沟槽9的内面9a以及绝缘层6上。接着，如图6所示，由气相生长法将硼层11各向同性地形成于绝缘层7上，由干式蚀刻对硼层11进行图案化。接着，如图2所示，由镀敷处理将金属层12选择性地而且各向同性地形成于硼层11上。由以上所述，得到光半导体装置1。还有，也可以通过在实施镀敷处理之前对硼层11实施热扩散处理，从而沿着沟槽9的内面9a将累积(accumulation)层形成于半导体基板3。如果累积层被形成于半导体基板3中沿着沟槽9的内面的部分的话则能够抑制起因于沿着沟槽9的内面9a而产生于半导体基板3的缺陷的暗电流的发生。
如以上所说明的那样，在光半导体装置1中，金属层12经由硼层11而被形成于沟槽9的内面9a的绝缘层7上。该结构是基于金属层12被稳定地形成于硼层11上这样的本发明人们所发现的见解的结构。因此，能够得到金属层12被可靠地形成于沟槽9的内面9a的绝缘层7上的光半导体装置1。在光半导体装置1中，除了沟槽9以互相隔开各个光电转换部2的方式被形成于半导体基板3之外，还通过将金属层12形成于沟槽9内从而能够进一步可靠地抑制在互相相邻的光电转换部2之间的串扰的发生。
另外，在光半导体装置1中，绝缘层7、硼层11以及金属层12到达半导体基板3的表面3a上。由此，因为能够在半导体基板3的表面3a上将金属层12连接至例如接地电位，所以能够防止金属层12成为电浮动状态。
另外，在光半导体装置1中，金属层12是镀层。该结构是基于由镀敷处理而选择性地而且各向同性地将金属层12形成于硼层11上这样的本发明人们所发现的见解的结构。即，根据镀敷处理，即使是例如开口的宽度窄而且深的沟槽9，金属层12也经由硼层11而被可靠地形成于沟槽9的内面9a的绝缘层7上。因此，能够得到金属层更加可靠地被形成于沟槽9的内面9a的绝缘层7上的光半导体装置1。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但是，本发明并不限定于以上所述的实施方式。例如，也可以在从垂直于半导体基板3的表面3a的方向观察的情况下，多个沟槽9以包围各个光电转换部2的方式分别被形成为环状。另外，在光半导体装置1为固体摄像装置的情况下，可以是表面入射型也可以是背面入射型。
另外，在光半导体装置1例如是CCD型固体摄像装置，如图7所示，光电转换部2、GND部13以及信号输出部14等被设置于半导体基板3的情况下，沟槽9也可以以隔开光电转换部2和信号输出部14的方式被形成于半导体基板3。在此，在GND部13的表面上，用于供给用于装置驱动的时钟或电压的配线(省略图示)经由绝缘膜而被敷设于在光电转换部2的表面上被敷设的电荷转送用的配线(省略图示)。另外，信号输出部14将从光电转换部2被转送的电荷转换成电信号并进行输出。在此情况下，绝缘层7至少被形成于沟槽9的内面9a，硼层11被形成于绝缘层7上，金属层12被形成于硼层11上。由此，能够得到金属层12可靠地被形成于沟槽9的内面9a的绝缘层7上的光半导体装置1。在图7所表示的光半导体装置1中，除了以隔开光电转换部2和信号输出部14的方式将沟槽9形成于半导体基板3之外，还通过将金属层12形成于沟槽9内从而能够更加可靠地抑制在信号输出部14的放大器等上产生的光到达光电转换部2并在光电转换部2成为噪声。
另外，绝缘层7如果是至少被形成于沟槽的内面9a的话即可。另外，绝缘层7并不限定于被层叠于沟槽9的内面9a的绝缘层，也可以是通过对沟槽9的内面9a施以热氧化处理从而沿着沟槽9的内面9a被形成于半导体基板3的氧化硅膜等。另外，金属层12并不限定于无间隙地被配置于沟槽9内的金属层，也可以以间隙被形成于沟槽9内的方式被形成于沟槽9内的硼层11上。

Claims (4)

1.一种光半导体装置，其特征在于：
具备：
半导体基板，具有多个光电转换部并且以将所述多个光电转换部的各个互相隔开的方式形成有沟槽；
绝缘层，至少被形成于所述沟槽的内面；
硼层，被形成于所述绝缘层上；和
金属层，被形成于所述硼层上。
2.一种光半导体装置，其特征在于：
具备：
半导体基板，具有光电转换部以及信号输出部并且以隔开所述光电转换部和所述信号输出部的方式形成有沟槽；
绝缘层，至少被形成于所述沟槽的内面；
硼层，被形成于所述绝缘层上；和
金属层，被形成于所述硼层上。
3.如权利要求1或2所述的光半导体装置，其特征在于：
所述绝缘层、所述硼层以及所述金属层到达至所述半导体基板的主面上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光半导体装置，其特征在于：
所述金属层为镀层。
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