[发明专利]具有受光元件的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有受光元件的半导体装置。

背景技术

作为半导体装置之一的CMOS图像传感器通常在受光部具有作为受光元件的、一维或二维地配置的像素阵列。受光部的像素阵列的像素利用由具有PN结的光电二极管形成的光检测器来构成。在各像素中，入射光若在半导体衬底内部被吸收则生成载流子，所生成的载流子在该光电二极管的耗尽层部重新复合，产生作为输出的电压或电流。此时，入射光在PN结的上层膜处产生反射、干涉，因而，产生与上层膜的膜厚偏差对应的输出的偏差，成为实用上的问题。而且存在由于光的倾斜入射所致的串扰的问题。另外，在期望的PN结以外的场所产生的载流子可能会成为暗电流的产生源。

作为改善这些问题的对策，提出了如下方法：利用金属布线层将除了受光元件区域以外的其他区域遮光，从而抑制光干涉和暗电流的产生。(例如，参照专利文献1)

专利文献1：日本特开2010-45280号公报

发明内容

但是，在引出用于进行内部电路与传感器部的电连接的布线的部分，无法完全遮光。此外，若遮光金属宽度大，则由于上层膜的应力迁移而产生空隙；若金属布线间隔窄，则由于小凸起而发生短路。因此，本发明的课题在于提供一种具有受光元件的半导体装置，其能够在不依赖于金属布线的情况下对不需要的光进行遮光。

为了解决上述课题，本发明如下构成光检测半导体装置的受光部分。

一种具有受光元件的半导体装置，受光元件由基于PN结的光电二极管构成，该PN结由第1导电型半导体衬底和形成于所述第1导电型半导体衬底的上表面的第2导电型层区域形成，该具有受光元件的半导体装置的特征在于，在所述光电二极管上设置氧化膜，在所述光电二极管与相邻的光电二极管之间，为了进行遮光，隔着埋入氧化膜设置由单晶硅形成的SOI层。

通过使用上述手段，利用SOI层对除受光元件区域以外的其他区域进行遮光，能够抑制光的反射、干涉、倾斜入射和抑制暗电流的产生。另外，由于不使用遮光用布线，因而能够确保布线布局的自由度。

附图说明

图1是本发明的具有受光元件的半导体装置的俯视图。

图2是本发明第1实施例中的具有受光元件的半导体装置沿着图1的A-A线的剖视图。

图3是表示相对于各波长的Si的光吸收的图。

图4是本发明第2实施例中的具有受光元件的半导体装置在与沿着图1的A-A线的截面相对应的位置上的剖视图。

图5是本发明第3实施例中的具有受光元件的半导体装置在与沿着图1的A-A线的截面相对应的位置上的剖视图。

图6是本发明第4实施例中的具有受光元件的半导体装置在与沿着图1的A-A线的截面相对应的位置上的剖视图。

图7是本发明第5实施例中的具有受光元件的半导体装置在与沿着图1的A-A线的截面相对应的位置上的剖视图。

标号说明

1：具有受光元件的半导体装置；10：SOI衬底；11：P型半导体衬底；12：埋入氧化膜；13：SOI层；21：N型层区域；22：高浓度N型半导体区域；23：高浓度P型半导体区域；31：绝缘氧化膜；41：阴电极；42：阳电极；51：光电二极管；L1：入射光。

具体实施方式

下面使用附图对具体实施方式进行说明。

【实施例1】

图1是本发明第1实施例中的具有受光元件的半导体装置的俯视图。在N型层区域21的周围形成由P型半导体衬底11构成的P型层区域，在P型层区域的周围形成P型杂质浓度高的高浓度P型半导体区域23，在其部分区域设置阳电极42。在N型层区域21中形成N型杂质浓度高的高浓度N型半导体区域22，在其部分区域设置阴电极41。

并且，如下文所述，在相邻的N型层区域21之间的区域，在由P型半导体衬底11形成的P型层区域和P型杂质浓度高的高浓度P型半导体区域23的表面，按照至少覆盖它们的方式，隔着氧化膜设置用于进行遮光的SOI层13。

图2是本发明第1实施例中的具有受光元件的半导体装置的剖视图，其是沿着图1的A-A的剖视图。从半导体衬底11的表面直到规定的深度间隔开地形成多个N型层区域21。在N型层区域21的上表面形成N型杂质浓度高的高浓度N型半导体区域22，经由该N型半导体区域22连接阴电极41。在N型层区域21与相邻的N型层区域21之间配置由P型半导体衬底11构成的P型层区域，在其上表面形成P型杂质浓度高的高浓度P型半导体区域23，尽管在本剖视图中未示出，但经由该P型半导体区域23连接阳电极42。