半导体器件以及制造半导体器件的方法

摘要

提供了一种半导体器件，用于进行入射光的光电转换，其包括：p型衬底(1)，具有预定深度并形成于p型衬底(1)的预定区域中的n型阱(2)，和在p型衬底(1)和n型阱(2)之间的结界面处产生的耗尽层。提供沟槽(22)，其深度大于在n型阱(2)底面侧上产生的耗尽层(K1)的深度，且其宽度大于在n型阱(2)侧面上产生的耗尽层(K2，K3)的宽度，以去除n型阱(2)侧面上的结界面(J2，J3)，并将绝缘层(21)埋置到沟槽(22)中。

权利要求

1.一种半导体器件，用于进行入射光的光电转换，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；

具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中，且由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；

沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，并且被提供用来去除阱区侧面上的结界面；和埋置在所述沟槽中的绝缘体。

2.如权利要求1的半导体器件，其中绝缘体是氧化硅和具有低介电常数的硅基绝缘化合物中的一种。

3.一种半导体器件，用于进行入射光的光电转换，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；

具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中且由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；

第一沟槽，其深度等于达到在阱区底侧上产生的耗尽层顶部的高度，且其宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，并且被提供用来去除阱区侧面上的结界面；

第二沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，并且提供成邻接第一沟槽，以便去除阱区侧面上的结界面；和埋置在第一沟槽和第二沟槽中的绝缘体。

4.一种半导体器件，用于进行入射光的光电转换，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；

具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中，并由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；和

截面为反三角形的沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其上部宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，并且具有大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度的、在阱区底侧上产生的耗尽层深度位置的宽度，并且被提供用来去除阱区侧面上的结界面；和埋置在沟槽中的绝缘体。

5.一种制造半导体器件的方法，该半导体器件用于进行入射光的光电转换，该方法包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱区由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

形成沟槽，该沟槽的深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，并且被提供用来去除阱区侧面上的结界面；和将绝缘体埋置到沟槽中。

6.根据权利要求5的制造用于进行入射光光电转换的半导体器件的方法，其中绝缘体是氧化硅和具有低介电常数的硅基绝缘化合物中的一种。

7.一种制造半导体器件的方法，该半导体器件用于进行入射光的光电转换，该方法包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

形成第一沟槽，其深度等于达到在阱区底侧上产生的耗尽层的顶部的高度，且其宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，且被提供用来去除在阱区侧面上的结界面；

形成第二沟槽，该第二沟槽的深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，且将其提供成邻接第一沟槽以去除阱区侧面上的结界面；和将绝缘体埋置到第一沟槽和第二沟槽中。

8.一种制造半导体器件的方法，该半导体器件用于进行入射光的光电转换，该方法包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；

形成截面为反三角形的沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，其上部宽度延伸成终止阱区中形成的重掺杂区，并且具有大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度的、在阱区底侧上产生的耗尽层深度位置的宽度，且被提供用来去除阱区侧面上的结界面；和将绝缘体埋置到沟槽中。

9.根据权利要求8的制造用于进行入射光光电转换的半导体器件的方法，其中反三角形的沟槽通过使用碱性水溶液的湿法蚀刻形成。

说明书

半导体器件以及制造半导体器件的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用在图像传感器中的半导体器件，以及一种制造该半导体器件的方法。

背景技术

[0002] 图像传感器是例如单元阵列，每一个单元都具有在平面中设置的光电二极管。通常，入射光进入到滤色器或者棱镜中，并且被分成具有红波段(R波段)、绿波段(G波段)和蓝波段(B波段)波长的光。通过分别将所分开的光引导到具有相同结构的单元，检测R、G和B波段各自的波长的入射光的强度。另一个图像传感器将具有R、G和B波段波长的光以分时的方式引导到相同单元，并且对于每个分开的时段检测R、G和B波段各自波长的入射光的强度。

[0003] 图1示出了典型图像传感器的单元结构。

[0004] 如图1中所示，图像传感器的单元(光电二极管)具有在p型衬底1中的预定区域中形成的n型阱2、通过硅局部氧化(LOCOS)在该n型阱2的上边缘处形成的用于隔离的场氧化膜3、用于与n型阱2进行电连接的重掺杂n型区4、在场氧化膜3上形成的层间绝缘膜5、穿过层间绝缘膜5形成并与重掺杂n型区4连接的金属线6、和在层间绝缘膜5和金属线6上形成的用于保护器件的保护膜7。应当注意，如图JP04-099066A中所公开的，存在另一种类型的器件，其中通过围绕一个单元的沟槽绝缘层进行隔离。在具有上述结构的单元中，分别在p型衬底1和n型阱2之间的结界面J1至J3附近产生耗尽层K1至K3。当入射光9进入时，在器件中吸收的光导致产生载流子10(电子-空穴对)。主要在耗尽层K1至K3中产生的载流子10分别向p型区和n型区中的运动产生了电流，以进行光电转换。

[0005] 如图1中所示，在p型衬底1和n型阱2之间的结界面J1至J3包括与光入射平面平行的结界面J1和与光射入平面垂直的结界面J2和J3。因此由结界面J2和J3产生的耗尽层K2和K3是在p型衬底1的深度方向上基本与入射光9平行设置的区域。因此，存在对光电转换有很大作用的区域和对光电转换完全不起作用的区域，即，对器件灵敏度有很大作用的区域和对灵敏度完全不起作用的区域。就用作电路而言，由于耗尽层K1至K3用作电容器C1至C3，因此具有对器件灵敏度不起作用的耗尽层意味着具有多余寄生电容，这导致光电转换时输出电压降低。根据以下事实，在上述结构的器件中，根据电压和电容之间的关系(V＝Q/C)，输出电压V随着电容C的增加而降低是显而易见的。因此，为了放大输出电压V，即，为了增强光电转换效率和器件灵敏度，希望增加电荷Q或降低电容C。

[0006] 如上所述，问题在于由于常规结构的单元具有多余电容因此在光电转换中不能升高输出电压。应当注意，在降低寄生电容方面，JP2004-040126A公开了例如设计阱自身结构的方法。然而，没有一种方法关注在阱侧面上形成的耗尽层K2和K3的电容C2和C3。尤其，为了有效地进行光电转换希望将耗尽层K1以预定深度设置在底侧上。然而，在这种情况下，不仅侧面上耗尽层K2和K3的区域增加，而且耗尽层K2和K3的电容C2和C3也增加，这对于有效光电转换是极大的障碍。

[0007] 尤其，目前随着数字照相机等的不断普及，需要更高分辨率的图像传感器、即具有更多像素的图像传感器。然而，为了使得像素量大而不增加整体尺寸，需要将每单元的面积制作得更小，且由此，需要具有小的单元面积且还具有高光电转换效率的半导体器件。

发明内容

[0008] 考虑到上述问题作出了本发明，本发明的目的在于提供一种半导体器件，其中，当进行光电转换时降低了寄生电容并增加了输出电压，并提供了一种制造该半导体器件的方法。

[0009] 为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种用于进行入射光光电转换的半导体器件，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中并由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；和具有一定深度的沟槽，该沟槽的深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，提供该沟槽以去除阱区侧面上的结界面，其中该沟槽具有埋置于其中的绝缘体。

[0010] 为了解决上述问题，根据本发明的第二方面，提供了一种用于进行入射光的光电转换的半导体器件，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中，且由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；第一沟槽，其深度等于达到在阱区底侧上产生的耗尽层顶部的高度，且宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，提供其以便于去除阱区侧面上的结界面；和第二沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，且其宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，将其提供成与第一沟槽邻接以便去除阱区侧面上的结界面，其中第一沟槽和第二沟槽具有埋置于其中的绝缘体。

[0011] 为了解决上述问题，根据本发明的第三方面，提供了一种用于进行入射光光电转换的半导体器件，，其包括：由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底；具有预定深度的阱区，其形成于衬底的预定区域中且由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；在衬底和阱区之间的结界面附近产生的耗尽层；和截面为反三角形的沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层的部分的深度，其上部宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，并具有大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度的、在阱区底侧上产生的耗尽层深度位置的宽度，提供其以去除阱区侧壁上的结界面，其中，沟槽具有埋置于其中的绝缘体。

[0012] 为了解决上述问题，根据本发明的第四方面，在根据本发明第一至第三方面中任一方面的半导体器件中，绝缘体是氧化硅和具有低介电常数的硅基绝缘化合物中的一种。

[0013] 为了解决上述问题，根据本发明的第五方面，提供了一种制造用于进行入射光的光电转换的半导体器件的方法，其包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱区由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；形成沟槽，该沟槽的深度大于在阱区底面侧上产生的耗尽层部分的深度，且宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，提供其以去除阱区侧面上的结界面；和在沟槽中埋置绝缘体。

[0014] 为了解决上述问题，根据本发明的第六方面，提供了一种制造用于进行入射光的光电转换的半导体器件的方法，其包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱区由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；形成第一沟槽，该第一沟槽的深度等于达到在阱区底侧上产生的耗尽层顶部的高度，且其宽度延伸到在阱区中形成的重掺杂区，提供其以便去除在阱区侧面上的结界面；形成第二沟槽，该第二沟槽的深度大于在阱区底面上产生的耗尽层部分的深度，且宽度大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度，将其提供成与第一沟槽邻接以便去除阱区侧面上的结界面；和在第一沟槽和第二沟槽中埋置绝缘体。

[0015] 为了解决上述问题，根据本发明的第七方面，提供了一种制造用于进行入射光的光电转换的半导体器件的方法，其包括：在由n型半导体和p型半导体中的一种形成的衬底的预定区域中形成具有预定深度的阱区，该阱区由n型半导体和p型半导体中的另一种形成；形成截面为反三角形的沟槽，其深度大于在阱区底侧上产生的耗尽层部分的深度，其上部宽度延伸成终止在阱区中形成的重掺杂区，并具有大于在阱区侧面上产生的耗尽层部分的宽度的、在阱区底侧上产生的耗尽层深度位置的宽度，提供其以便于去除阱区侧面上的结界面；以及在沟槽中埋置绝缘体。

[0016] 为了解决上述问题，根据本发明的第八方面，在根据本发明第七方面的半导体器件制造方法中，通过使用碱性水溶液的湿法蚀刻形成反三角形的沟槽。

[0017] 为了解决上述问题，根据本发明的第九方面，在根据本发明第五至第八方面中任一方面的半导体器件的制造方法中，绝缘体是硅氧化物和具有低介电常数的硅基绝缘化合物中的一种。

[0018] 根据本发明，由于在阱区侧面上的结界面，即阱区侧面上的耗尽层，被去除了，因此降低了器件自身的寄生电容，且由此升高了输出电压。此外，能进行隔离且能减少漏电流。结果，能提高器件灵敏度。

附图说明

[0019] 在附图中：

[0020] 图1示出了图像传感器单元的结构；

[0021] 图2示出了根据本发明的示例性半导体器件(实施例1)的结构；

[0022] 图3A至3D示出了制造图2中所示半导体器件的方法；

[0023] 图4示出了根据本发明的另一示例性半导体器件(实施例2)的结构；

[0024] 图5A至5E示出了制造图4中所示半导体器件的方法；

[0025] 图6示出了根据本发明的另一示例性半导体器件(实施例3)的结构；和[0026] 图7是示出埋置绝缘层宽度和其电容之间关系的曲线图。

具体实施方式

[0027] 根据本发明的半导体器件设法通过关注在衬底预定区域中形成的阱结构和其侧表面上的衬底之间的结界面附近的耗尽层、并且通过去除所述耗尽层，来进行高效光电转换。尤其，在阱结构侧面上的耗尽层对光电转换的改善不必起作用。相反，由于其寄生电容，这些耗尽层降低了光电转换中的输出电压。因此，为了更有效地进行光电转换，希望去除侧面上的多余耗尽层以降低多余的寄生电容。这提高了器件的输出电压。

[0028] 以下参考图2至6描述根据本发明的半导体器件的实施例方式。

[0029] (实施例1)

[0030] 图2示出了根据本发明的半导体器件结构。图3A至3D示出了制造图2中所示半导体器件的方法。应当注意，图2和3A至3D中，相同的参考数字用于表示与图1中所示半导体器件中的那些相同的部件。

[0031] 如图2中所示，该实施例的半导体器件作为图像传感器的单元(光电二极管)，具有形成于p型衬底1的预定区域中的n型阱2、由氧化物膜等形成的用于隔离的绝缘层21、用于与n型阱2形成电连接的重掺杂n型区4、形成于绝缘层21和n型阱2上的层间绝缘膜5、穿过层间绝缘膜5形成并与重掺杂n型区4连接的金属线6以及在层间绝缘膜5和金属线6上形成的用于保护器件的保护膜7。应当注意，p型和n型的组合不限于上述这些，且也可使用相反组合。

[0032] 在根据该实施例的半导体器件中，将绝缘层21设置成直接与n型阱2相邻以包围n型阱2的侧面。绝缘层21的底面的位置比结界面J1更深。绝缘层21使具有p型区(如p型衬底1)的结界面不形成于n型阱2的侧面上。在上述结构中，作为图1中所示器件中的n型阱2侧面上的电容C2和C3的耗尽层K2和K3由根据该实施例器件中的绝缘层21的电容代替。

[0033] 绝缘层21的电容小于耗尽层K2和K3的电容，且如以下涉及的图7中所示，随着绝缘层21的宽度W变大而变小。因此，通过使得绝缘层21的宽度W尽可能大，能使n型阱2侧面上的电容C2和C3尽可能小。应当注意，绝缘层21宽度W的上限根据每单元的面积来指定。

[0034] 接下来，将参考图3A至3D描述具有上述结构的半导体器件的制造方法。

[0035] 如图3A中所示，首先，在p型衬底1的预定区域中注入预定量的预定种类(例如磷(P))的离子，且通过在加热工艺中扩散和激活所注入的离子形成n型阱2。这种情况下，对于单元的所有颜色(RGB)，在n型阱2底侧上的结界面J1的深度位置都是相同的，或者可以根据单元的R、G和B颜色对其适当调整。然后，在n型阱2的区域中形成重掺杂n型区域4。重掺杂n型区域4通过进一步将高浓度离子注入到n型阱2的部分区域中而形成。

[0036] 在图3A中所示的状态下，与图1中所示状态相似，在n型阱2的侧面和p型衬底1之间存在结界面J2和J3。因此，该实施例中，为了防止耗尽层K2和K3形成在n型阱侧面上，如图3B和3C中所示，在存在结界面J2和J3的n型阱侧面上的位置处，即在耗尽层K2和K3变得基本上与入射光方向平行的位置处，形成沟槽22，以去除结界面J2和J3(耗尽层K2和K3)。在沟槽22中形成绝缘层21以进行隔离。这种情况下，为了进行无故障的隔离，优选沟槽22形成为其底部的位置深于结界面J1且将绝缘层21填充至其中。

[0037] 应当注意，绝缘层21和沟槽22的深度W需要至少大于由结界面J2和J3产生的耗尽层K2和K3的宽度(垂直于结界面的尺寸定义为耗尽层的宽度)。通常，耗尽层的深度取决于PN结的浓度。当所施加的偏压为0时，在重掺杂区之间的突变结的情况下，耗尽层的宽度为约1μm，且轻掺杂区之间的突变结的情况下，耗尽层宽度为约1.5μm。因此，绝缘层21和沟槽22的宽度W至少为1μm，且优选为1.5μm或更大。而且，当n型阱2的结界面J1的深度位置例如为约1.0μm时，所产生耗尽层的1.5μm的宽度加到上述深度位置，并且进一步将另外的余量与其相加。尤其是，绝缘层21和沟槽22的深度D(自p型衬底1表面的深度位置定义为该深度)优选约为3.0μm。

[0038] 然后，如图3D中所示，在器件表面上形成层间绝缘膜5、金属线6、保护膜7等。通过将这种器件在平面中排列成阵列，形成图像传感器的RGB颜色的单元就形成了。应当注意，尽管图中未示出，但是把用于将入射光分成具有R、G和B波段波长的光的光分离部件(例如，滤色器)设置在每个单元上方，以使得具有各个波段波长且通过光分离部件分开的光进入到RGB颜色的相应单元中。

[0039] 由于用绝缘层21代替n型阱2侧面上的耗尽层K2和K3导致了多余寄生电容的减小，因此，在结界面J1附近产生的耗尽层K1中进行的入射光光电转换中，在具有上述结构的单元中能获得输出电压的提高。结果，能实现高效的入射光光电转换，且能提高探测灵敏度。

[0040] (实施例2)

[0041] 在实施例1中，为了形成宽的绝缘层和沟槽，单元的单位器件面积变大。当不能将单元的单位器件面积制作得很大时，形成宽的绝缘层和沟槽会降低大量光接收面积。本实施例中，即使形成了宽的绝缘层和沟槽，也防止了光接收面积大量减少。参考图4和5描述根据该实施例具有该特性的半导体器件结构。应当注意，在图4和5中，相同的参考符号用于表示图1中所示结构的相同部件，且省略了其描述。

[0042] 如图4中所示，根据该实施例的半导体器件具有与图2中所示的实施例1的半导体器件基本相同的基本结构，但是，n型阱2和由氧化物膜等形成的用于隔离的绝缘层23的结构是不同的。

[0043] 尤其，在根据该实施例的半导体器件中，设置台阶状绝缘层23使其与n型阱2的侧面和上部直接相邻，使得n型阱2的仅一个区域直接位于重掺杂n型区4下方，且留下待变成耗尽层K1的n型阱2底侧上的区域。这防止具有p型区的结界面形成在n型阱2的侧面上。而且，绝缘层23的底部置于比结界面J1深的位置处。换句话说，绝缘层23进行隔离，且去除了n型阱2侧面上的耗尽层。而且，绝缘层23去除了n型阱2区域中的耗尽层K1上方的n型阱2，而未除去其直接位于重掺杂n型区4下方的部分。

[0044] 在上述结构中，用作图1中所示器件结构中n型阱2侧面上电容C2和C3的耗尽层K2和K3被根据该实施例器件中的绝缘层23的电容代替。而且，由于绝缘层23的宽度延伸到直接位于重掺杂n型区4下方的位置，能将该绝缘层23的宽度制作得较大，而不使单元的单位器件面积变大，且由此，如以下涉及的图7中所示，仍能使绝缘层23的电容C2和C3较小。

[0045] 接下来，参考图5A至5E描述制造上述结构半导体器件的方法。

[0046] 首先，如图5A中所示，n型阱2形成于p型衬底1的预定区域中。然后，在n型阱2的区域中形成重掺杂n型区4。这与实施例1的图3A中所示的工艺相同。

[0047] 然后，为了防止耗尽层产生于n型阱2的侧面上，如图5B中所示，在存在结界面J2和J3的n型阱的侧面上的位置处形成沟槽24a。这种情况下，为了仅将由结界面J1产生的耗尽层K1的区域留下，沟槽24a的深度D1在耗尽层K1的顶部附近。而且，将沟槽24a的宽度W1设置成至少大于由结界面J2和J3产生的耗尽层K2和K3的宽度。此外，在向着器件中心的方向上，将宽度W1设置到重掺杂n型区4的端部，从而仅留下在重掺杂n型区4下方的n型阱2。通过以这种方式在向着n型阱2的中心的方向上加宽沟槽24a的宽度W1，能没有故障地将沟槽24a的宽度W1制作得大于由结界面J2和J3产生的耗尽层K2和K3的宽度，而不使器件面积变大。与实施例1的情况相似，确保沟槽24a的宽度W1至少为1μm或2
更多、优选为1.5μm或更多就足够了。该实施例中，当单位器件的面积为25×25μm 时，可以保证约10μm的宽度W1。

[0048] 然后，如图5C中所示，每一个都具有较小宽度的沟槽24b进一步形成于沟槽24a底部的端部。这种情况下，将沟槽24b的宽度W2设置成尽可能小，例如约0.5μm，通过该宽度，能进行无故障的隔离，且可确保对光电转换起主要作用的耗尽层K1尽可能宽。换句话说，可确保尽可能大的光接收区域，而不会使得单元的单位器件面积变大。而且，设置沟槽24b的深度D2，使得没有故障地进行隔离，即，将其设置到深于结界面J1的位置。例如，与实施例1的情况相似，当n型阱2的结界面J1深度为约1.0μm时，沟槽24b的深度D2优选为结界面J1的深度加上为1.5μm的所产生耗尽层的宽度，并且有额外余量。尤其，沟槽24b的深度D2优选为约3.0μm。

[0049] 然后，如图5D中所示，绝缘层23形成并埋置到沟槽24a和24b中。

[0050] 然后，如图5E中所示，在器件表面上形成层间绝缘膜5、金属线6、保护膜7等。通过将器件在平面中排列成阵列，形成图像传感器的RGB颜色的单元就形成了。应当注意，尽管图中未示出，将用于将入射光分成具有R、G和B波段的波长的光的光分离部件(例如，滤色器)设置在每个单元上方，以使具有各个波段波长且通过光分离部件分开的光进入到RGB颜色的相应单元。

[0051] 由于用绝缘层23代替n型阱2的多余部分能减少多余寄生电容，因此，在具有上述结构的单元中，在结界面J1附近产生的耗尽层K1中进行的入射光光电转换中，输出电压可提高。而且，由于使与对光电转换起主要作用的耗尽层K1一样深的绝缘层23较窄，以保证耗尽层K1的大面积，因此能保证大的光接收面积而不会使单元的单位器件面积变大。结果，能实现入射光的高效光电转换，且能提高探测灵敏度。应当注意，在该实施例的情况下，由于耗尽层K1处的寄生电容仅在直接在重掺杂n型区4下方留下的n型阱2与耗尽层K1接触的部分处产生，因此减小寄生电容的效果很大。

[0052] (实施例3)

[0053] 与实施例2的情况相似，根据本实施例的半导体器件也在即使形成了宽的绝缘层和宽的沟槽的情况下，防止大量光接收面积减少，但是绝缘层和沟槽的各自形状都与实施例2的不同。参考图6描述了根据该实施例的半导体器件的结构。应当注意，在图6中，相同的参考符号用于表示实施例1和2的结构的相同部件，且省略了其说明。

[0054] 如图6中所示，根据该实施例的半导体器件具有与图2中示出的实施例1或图4中示出的实施例2基本相同的基本结构，但是n型阱2和由氧化物膜等形成的用于隔离的绝缘层25的结构是不同的。

[0055] 具体而言，在根据该实施例的半导体器件中，截面为反三角形的绝缘层25(沟槽26)设置成包围n型阱2的侧面，并与n型阱2直接相邻，防止在n型阱2的侧面上与p型区形成结界面。

[0056] 绝缘层25在其上部部分处具有一宽度，其至少大于由n型阱2侧面上的结界面产生的耗尽层的宽度，且该宽度向着器件中心加宽到达重掺杂n型区4端部。而且，绝缘层25在耗尽层K1底部深度处的其下部具有一宽度，该宽度至少大于由n型阱2侧面上的结界面产生的耗尽层的宽度，且该宽度还是能进行隔离的最小宽度。而且，绝缘层25的底部深于结界面J1。因此，在绝缘层25的上部，确保绝缘层25的宽度尽可能大以降低寄生电容，同时，在耗尽层K1深度处的绝缘层25的下部，使绝缘层25的宽度成尽可能最小以保证耗尽层K1尽可能大，从而保证尽可能最大的光接收面积。

[0057] 通过在于p型衬底1的预定区域中形成n型阱2之后，通过各向异性蚀刻形成截面为反三角形的沟槽26以去除在n型阱2侧面上的与p型衬底1的结界面，且之后，将绝缘材料(如氧化硅膜)埋置到沟槽26中，来形成上述形状的绝缘层25。该各向异性蚀刻通过使用碱性水溶液(如氢氧化钾(KOH))进行湿法蚀刻来获得。例如，当使用KOH湿法蚀刻硅衬底的(100)表面时，能获得约55°的倾角。

[0058] 在上述结构中，用作图1中所示器件中的n型阱2侧面上的电容C2和C3的耗尽层K2和K3被根据该实施例器件中的绝缘层25的电容代替。如图7中所示，由于绝缘层25的宽度W能制作得较大而不使单元的单位器件面积变大，仍能将电容C2和C3制作得较小。

[0059] 总之，应当注意，埋置绝缘层的宽度W及其电容C具有图7的图中所示的关系，且埋置绝缘层的宽度W越大，电容C就可以变得越小。埋置绝缘层的材料可以是氧化硅膜，其是绝缘体，但是，为了降低电容，如图7中所示，更加优选具有低介电常数的低k材料(例如，硅基绝缘化合物，如多孔SiO2或SiOC)。当使用低k材料时，由于仍能使电容C较小，因此如果寄生电容相同，则宽度W可以更小，这使得能够减小单元的单位器件面积。

[0060] 由于用绝缘层25代替n型阱2的多余部分能减少多余寄生电容，因此，在于结界面J1附近产生的耗尽层K1中进行的入射光光电转换中，在具有上述结构的单元中，输出电压可提高。而且，由于使与对光电转换起主要作用的耗尽层K1一样深的绝缘层25较窄，以保证耗尽层K1的大面积，因此，能保证大的光接收面积，而不使得单位的单元器件面积变大。结果，能实现高效的入射光光电转换，且能提高探测灵敏度。

[0061] 本发明适合于由光电二极管形成的图像传感器单元，但是还可用于具有用于降低寄生电容的二极管结构的其它器件。