專利名稱：固態(tài)成像器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背面照射型固態(tài)成像器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)常規(guī)地開發(fā)出前面照射型固態(tài)成像器件。在前面照射型固態(tài)成像器件中，在 半導(dǎo)體襯底的前側(cè)設(shè)置多層互連層，并在該多層互連層上設(shè)置濾色器和微透鏡。此外，光電 二極管被形成在半導(dǎo)體襯底的表面部分中，并在多層互連層中形成傳輸門。例如，光電二極 管由η型擴(kuò)散區(qū)域形成，并通過ρ型隔離層而被分隔(partition)為每一個像素。光電二 極管對從上方通過微透鏡、濾色器以及多層互連層而入射在半導(dǎo)體襯底上的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn) 換以產(chǎn)生電子，并通過傳輸門讀出電子。在該前面照射型固態(tài)成像器件中，外部施加的光通過多層互連層而入射在半導(dǎo)體 襯底上，由此會導(dǎo)致低的光利用效率。因此，像素尺寸的減小會減小入射在每一個像素的光 電二極管上的光的量，導(dǎo)致靈敏度降低的問題。此外，像素尺寸的減小還減小了像素之間的 距離。因此，入射在一像素上的光會被多層互連層中的金屬互連漫射而入射在另一像素上， 造成混色問題?；焐珪档皖伾直媛什⒎恋K了對微小顏色差異的辨別。為了解決這些問題，提出了背面照射型固態(tài)成像器件，其允許光入射 在半導(dǎo)體襯底的背側(cè)上或入射在沒有設(shè)置多層互連層的一側(cè)上(參見例如 JP-A-2003-031785 (Kokai))。在背面照射型固態(tài)成像器件中，外部施加的光入射在半導(dǎo)體 襯底上而沒有居間的多層互連層，因此可以實(shí)現(xiàn)高的光利用效率和高的靈敏度。然而，在背面照射型固態(tài)成像器件中，由于光直接入射在半導(dǎo)體襯底上而不通過 多層互連層，因此傾斜入射的光也會到達(dá)半導(dǎo)體襯底而不會被金屬互連阻擋。這增加了入 射在用于在光電二極管之間進(jìn)行隔離的隔離層上的光的量。光在隔離層上的入射會導(dǎo)致在 隔離層發(fā)生光電轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生電子，這些電子會流動到鄰近隔離層的光電二極管中。因此，例 如，入射在紅色像素上的光會入射在位于紅色像素與藍(lán)色像素之間的隔離層上，并且在該 隔離層中由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子會流入到藍(lán)色像素的光電二極管中并被檢測為藍(lán)光。這造 成了混色。像素尺寸的減小會減小隔離層與光電二極管的面積比率，由此加重了混色。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種固態(tài)成像器件，其包括互連結(jié)構(gòu)；以及半導(dǎo)體襯 底，其設(shè)置所述互連結(jié)構(gòu)上，所述半導(dǎo)體襯底包括第一導(dǎo)電類型區(qū)域，其被形成為將所述 半導(dǎo)體襯底的下部分隔為多個區(qū)域；以及絕緣構(gòu)件，其由絕緣材料制成并掩埋在所述第一 導(dǎo)電類型區(qū)域的直接上方的區(qū)域中，光從所述半導(dǎo)體襯底的上表面?zhèn)容椛渌霭雽?dǎo)體襯底。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造光從上方輻射的固態(tài)成像器件的方法，包 括以下步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底的上表面中形成溝槽，以將所述半導(dǎo)體襯底的 上部分隔為多個區(qū)域；通過在所述溝槽的內(nèi)部掩埋絕緣材料，形成絕緣構(gòu)件；通過從所述 半導(dǎo)體襯底的下表面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電類型雜質(zhì)，在所述絕緣構(gòu)件的直接下方的所述半導(dǎo)體 襯底中形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域；以及在所述半導(dǎo)體襯底的所述下表面上形成互連結(jié)構(gòu)。


圖1是示例根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的截面視圖；圖2是示例根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的平面視圖；圖3是示例半導(dǎo)體襯底中的磷濃度分布的圖；圖4是示例根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的標(biāo)記(marker)的平面視圖；圖5是示例由根據(jù)第一實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的光譜特性的圖；圖6是示例由根據(jù)第二實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的光 譜特性的圖；圖7是示例根據(jù)比較實(shí)例的固態(tài)成像器件的截面視圖；圖8是示例由根據(jù)該比較實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的 光譜特性的圖；圖9是示例力口速能量(acceleration energy)與橫向范圍距離(lateralrange distance)之間的關(guān)系的圖；圖10是示例根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的制造固態(tài)成像器件的方法的工藝截面視 圖；以及圖11到54是示例根據(jù)第二實(shí)施例的制造固態(tài)成像器件的方法的工藝截面視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。首先，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是示例根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的截面視圖。圖2是示例根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的平面視圖。圖3是示例半導(dǎo)體襯底中的磷濃度分布的圖，其中水平軸表示在圖1中示出的線 A-A’上的位置，以及垂直軸表示磷濃度。圖4是示例根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的標(biāo)記(marker)的平面視圖。如圖1所示，根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件1包括支撐襯底11。支撐襯底11用于 確保固態(tài)成像器件1的總體強(qiáng)度和剛度，并示例性地由硅形成。在支撐襯底11上設(shè)置鈍化 膜12，并在其上設(shè)置多層互連層13作為互連結(jié)構(gòu)。在多層互連層13中，在示例性地由絕 緣材料(例如氧化硅)制成的層間絕緣膜14中設(shè)置多個金屬互連層15。在多層互連層13 的最上層中設(shè)置傳輸門16。在多層互連層13上設(shè)置半導(dǎo)體襯底20。半導(dǎo)體襯底20示例性地由硅形成。在半導(dǎo)體襯底20的下部中，選擇性地設(shè)置p型區(qū)域21。p型區(qū)域21被形成為將半導(dǎo)體襯底20 的下部分隔為多個區(qū)域。P型區(qū)域21摻雜有諸如硼(B)的受主雜質(zhì)并具有p型導(dǎo)電性。在半導(dǎo)體襯底20中的p型區(qū)域21的直接上方，從半導(dǎo)體襯底20的上表面?zhèn)刃纬?溝槽22，并在溝槽22中掩埋絕緣構(gòu)件23。絕緣構(gòu)件23示例性地由諸如BSG (硼摻雜的硅 玻璃、或硼摻雜的氧化硅)的絕緣材料形成。BSG具有比硅低的對可見光的透射率。此外， BSG具有比硅低的折射率。雖然BSG的折射率依賴于硼濃度，但其通常為1. 48-2. 0，而硅的 折射率為約4. 2。此外，在半導(dǎo)體襯底20的與絕緣構(gòu)件23接觸的區(qū)域中形成p型區(qū)域24 以包圍絕緣構(gòu)件23。在本說明書中，將從多層互連層13到半導(dǎo)體襯底20的方向稱為“上方”或“向上”， 將從半導(dǎo)體襯底20到多層互連層13的方向稱為“下方”或“向下”，并將與向上和向下方向 正交的方向稱為“橫向”。這些表達(dá)與重力的方向無關(guān)。入射在固態(tài)成像器件1上的光來自 上方并向下行進(jìn)。如圖2所示，當(dāng)從上方觀察時，或在與半導(dǎo)體襯底20的上表面垂直的方向上觀察 時，絕緣構(gòu)件23具有格子(lattice)形狀。因?yàn)閜型區(qū)域21 (參見圖1)形成在絕緣構(gòu)件 23的直接下方，因此當(dāng)從上方觀察時p型區(qū)域21也具有格子形狀。因此，p型區(qū)域21和絕 緣構(gòu)件23將半導(dǎo)體襯底20分隔為以矩陣形式設(shè)置的多個PD(光電二極管)區(qū)域25。每一 個PD區(qū)域25對應(yīng)于固態(tài)成像器件1的一個像素。p型區(qū)域21和絕緣構(gòu)件23使PD區(qū)域 25彼此電隔離。當(dāng)從上方觀察時，每一個PD區(qū)域25示例性地具有通常為方形的形狀。在PD區(qū)域25的下部中形成具有n+型導(dǎo)電性的高濃度區(qū)域26。在高濃度區(qū)域26 的直接上方形成具有n_型導(dǎo)電性的低濃度區(qū)域27。因此，被p型區(qū)域21和絕緣構(gòu)件23分 隔的PD區(qū)域25由高濃度區(qū)域26和低濃度區(qū)域27構(gòu)成。高濃度區(qū)域26和低濃度區(qū)域27 摻雜有諸如磷(P)的施主雜質(zhì)。絕緣構(gòu)件23的下表面23a位于在高濃度區(qū)域26與低濃度 區(qū)域27之間的界面28上方。如圖3所示，在低濃度區(qū)域27中的垂直磷濃度分布是近似均勻的。這直接反映了 半導(dǎo)體襯底20中初始包含的磷的濃度。比較而言，在高濃度區(qū)域26中的垂直磷濃度分布 大于在低濃度區(qū)域27中的磷濃度分布并且整體上形成了一個峰。這是因?yàn)楦邼舛葏^(qū)域26 是通過在半導(dǎo)體襯底20中離子注入磷而形成的。因此，在低濃度區(qū)域27中的有效雜質(zhì)濃 度低于在高濃度區(qū)域26中的有效雜質(zhì)濃度。這里，“有效雜質(zhì)濃度”是指對電傳導(dǎo)有貢獻(xiàn)的 雜質(zhì)濃度，其中在施主(n型雜質(zhì))與受主(p型雜質(zhì))之間抵消的那些被排除出總雜質(zhì)。在圖3示出的磷濃度分布中，當(dāng)從上端或與低濃度區(qū)域27的上表面對應(yīng)的位置向 下端或與高濃度區(qū)域26的下表面對應(yīng)的位置移動時，峰開始的位置B對應(yīng)于界面28。在 圖3示出的實(shí)例中，峰僅僅具有一個最大值。然而，如果用不同的加速電壓進(jìn)行離子注入多 次，峰具有多個最大值。此外，如圖1和4所示，在半導(dǎo)體襯底20中掩埋標(biāo)記29a。標(biāo)記29用于在制造固 態(tài)成像器件1的工藝中的諸如光刻和檢查步驟期間的對準(zhǔn)。標(biāo)記29的形狀為四棱柱并貫穿 半導(dǎo)體襯底20。標(biāo)記29包括多晶硅芯29a，在該多晶硅芯29a的周圍覆有氧化硅覆層29b。除了上述部件之外，在多層互連層13和半導(dǎo)體襯底20中形成包括諸如放大器和 復(fù)位晶體管的元件的讀出電路(未示出)等等。這些元件形成在半導(dǎo)體襯底20的下表面 中或多層互連層13側(cè)的表面中。因此，在半導(dǎo)體襯底20中，如果將包括這些元件的下表面視為前側(cè)，則可以將用光輻射的上表面視為背側(cè)。在半導(dǎo)體襯底20上設(shè)置示例性地由氧化硅或氮化硅形成的抗反射膜31。在抗反 射膜31上設(shè)置多個濾色器32。為每一個像素或每一個PD區(qū)域25，例如在每一個PD區(qū)域 25的直接上方，設(shè)置濾色器32。示例性地，濾色器32為用于透射紅光并遮蔽其他顏色光的 紅光濾色器、用于透射綠光并遮蔽其他顏色光的綠光濾色器以及用于透射藍(lán)光并遮蔽其他 顏色光的藍(lán)光濾色器。在每一個濾色器32上設(shè)置平凸微透鏡33。由此，固態(tài)成像器件1的每一個像素從上方依次設(shè)置有一個微透鏡33、一個濾色 器32、一個低濃度區(qū)域27、以及一個高濃度區(qū)域26。還為每一個像素設(shè)置前述傳輸門16。在下面，將示例固態(tài)成像器件1的部件的實(shí)例尺寸。通過研磨將半導(dǎo)體襯底20的厚度減小到3. 5 ii m。溝槽22具有0. 25 y m的寬度W 和0.5i!m的深度。因此，溝槽22具有的縱橫比為2。因此，絕緣構(gòu)件23同樣具有約2的縱 橫比。也就是，絕緣構(gòu)件23的高度為絕緣構(gòu)件23的最小橫向長度的約兩倍。這里，為了確 保良好的掩埋特性，溝槽22和絕緣構(gòu)件23的縱橫比優(yōu)選為6或更小，更優(yōu)選4或更小。通過使用具有0. 25 ym的開口寬度的掩模以2MeV的最大加速能量從半導(dǎo)體襯底 20的下表面?zhèn)冗M(jìn)行離子注入，形成p型區(qū)域21，并且p型區(qū)域21從半導(dǎo)體襯底20的下表 面延伸到3 iim的深度。另一方面，p型區(qū)域24具有0. liim的厚度。p型區(qū)域21接觸p型 區(qū)域24。此外，當(dāng)從上方觀察時，PD區(qū)域25的一邊的長度L為1. 15 y m。因?yàn)闇喜?2具 有如上所述的0. 25 y m的寬度W，因此一個像素具有方形形狀，邊長為1. 4 y m。接下來，將說明根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的操作。固態(tài)成像器件1被設(shè)置在這樣的位置，以允許從上方施加外部光。從上方施加的 外部光被微透鏡33集中、通過濾色器32選擇波長，透射通過抗反射膜31并入射在半導(dǎo)體 襯底20上。這里，入射在PD區(qū)域25上的光主要經(jīng)過低濃度區(qū)域27并在高濃度區(qū)域26中 被光電轉(zhuǎn)換，而光電轉(zhuǎn)換也同樣發(fā)生在低濃度區(qū)域27中。也就是，PD區(qū)域25用作每一個 像素的光電二極管。該光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子被存儲在PD區(qū)域25中，并由傳輸門16轉(zhuǎn)移到 讀取電子的讀出電路。另一方面，透射通過抗反射膜31的外部光的一部分入射在絕緣構(gòu)件23上。這里， 絕緣構(gòu)件23由絕緣材料BSG形成。因此，在絕緣構(gòu)件23中不發(fā)生光電轉(zhuǎn)換。所以，在絕緣 構(gòu)件23中不產(chǎn)生電子，并且所產(chǎn)生的電子也不會泄露帶到鄰近像素的PD區(qū)域25中。因此， 不會發(fā)生由這樣的泄漏所造成的混色。此外，與構(gòu)成低濃度區(qū)域27的材料或硅相比，構(gòu)成絕緣構(gòu)件23的材料或BSG具有 對可見光的較低透射率。因此，入射到絕緣構(gòu)件23中的光快速衰減。因此，入射到絕緣構(gòu) 件23中的大部分光被絕緣構(gòu)件23吸收，而不會到達(dá)p型區(qū)域21。這可以防止p型區(qū)域21 中的光電轉(zhuǎn)換以及由該光電轉(zhuǎn)換造成的混色。此外，構(gòu)成絕緣構(gòu)件23的BSG的折射率比構(gòu)成低濃度區(qū)域27的硅的折射率低。因 此，光一旦入射到低濃度區(qū)域27中并通過低濃度區(qū)域27而到達(dá)絕緣構(gòu)件23的側(cè)表面，便 在低濃度區(qū)域27與絕緣構(gòu)件23之間的界面處被部分地反射回到絕緣構(gòu)件23中。此外，通 過絕緣構(gòu)件23的側(cè)表面入射到絕緣構(gòu)件23中的光還在低濃度區(qū)域27與絕緣構(gòu)件23之間 的界面處被折射，其傳播方向改變?yōu)橄蛳碌姆较颉Ｒ虼?，入射到絕緣構(gòu)件23中的大多數(shù)光 在絕緣構(gòu)件23中被吸收，由此可以防止其泄漏到對側(cè)的像素中。這同樣用于防止混色。
絕緣構(gòu)件23的材料不限于BSG，但需要是絕緣材料以避免光電轉(zhuǎn)換。這里，還可 以通過在溝槽22中掩埋金屬來滿足避免發(fā)生光電轉(zhuǎn)換的條件。然而，這使得不可能在掩埋 該金屬之后進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，?yán)重限制了用于制造固態(tài)成像器件的工藝。此外，優(yōu)選地，與 低濃度區(qū)域27的材料相比，絕緣構(gòu)件23的材料具有較低的對可見光的透射率。這使得入 射到絕緣構(gòu)件23中的光被有效吸收。此外，優(yōu)選地，絕緣構(gòu)件23的材料具有比低濃度區(qū)域 27的材料低的折射率。這使得到達(dá)絕緣構(gòu)件23的側(cè)表面的光被反射或向下折射。

在半導(dǎo)體襯底20由硅形成的情況下，適合用于絕緣構(gòu)件23的材料(S卩，具有比構(gòu) 成低濃度區(qū)域27的硅低的透射率和折射率且與硅工藝兼容的絕緣材料)包括PSG(磷摻雜 的硅玻璃、或磷摻雜的氧化硅)以及BPSG (硼磷摻雜的硅玻璃、或硼磷摻雜的氧化硅)以及 上述的BSG。絕緣構(gòu)件23還可以由諸如氧化鋁(Al2O3)和氮化硅(Si3N4)的材料制成。氧 化鋁具有在熱處理時鋁容易擴(kuò)散的問題，而氮化硅具有高熱應(yīng)力的問題。然而，如果可以避 免這些問題，則可以使用他們。接下來將說明該實(shí)施例的效果。如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，通過在半導(dǎo)體襯底20的上部中形成溝槽22并在其中掩 埋絕緣構(gòu)件23，形成像素隔離區(qū)域。因此，在像素隔離區(qū)域中不發(fā)生光電轉(zhuǎn)換。此外，由具 有對可見光的低透射率的材料形成絕緣構(gòu)件23。這用于有效地吸收入射到絕緣構(gòu)件23中 的光。此外，絕緣構(gòu)件23由具有比構(gòu)成半導(dǎo)體襯底20的半導(dǎo)體材料低的折射率的材料形 成。這用于防止入射到絕緣構(gòu)件23的側(cè)表面中的光透射通過絕緣構(gòu)件23而入射在相反側(cè) 的像素上。通過上述機(jī)制，可以防止混色。此外，根據(jù)該實(shí)施例，在半導(dǎo)體襯底20的上部中掩埋絕緣構(gòu)件23。因此，僅需在 半導(dǎo)體襯底20的下部中形成ρ型區(qū)域21。因此，在用于形成ρ型區(qū)域21的離子注入中， 可以降低加速電壓。這可以減小所注入的雜質(zhì)的橫向擴(kuò)撒。因此，可以形成薄的P型區(qū)域 21，并相應(yīng)地可以確保PD區(qū)域25的寬度。結(jié)果，可以確保用作光電二極管的PD區(qū)域25的 體積，并可以提高靈敏度。換言之，即使像素尺寸減小，也可以防止靈敏度降低。此外，根據(jù)該實(shí)施例，在絕緣構(gòu)件23的周圍形成ρ型區(qū)域24以包圍絕緣構(gòu)件23。 因此，可以通過P型區(qū)域24吸收由存在于絕緣構(gòu)件23的表面處的未成對電子產(chǎn)生的電子。 這可以防止由未成對電子導(dǎo)致的噪聲。此外，根據(jù)該實(shí)施例，絕緣構(gòu)件23的下表面23a位于高濃度區(qū)域26與低濃度區(qū)域 27之間的界面28的上方。因此，絕緣構(gòu)件23和ρ型區(qū)域24未被設(shè)置在構(gòu)成光電二極管的 主要部分的高濃度區(qū)域26的周圍，可以防止由ρ型區(qū)域24導(dǎo)致的高濃度區(qū)域26的體積減 小。因此，確保了飽和電子的數(shù)目，并可以提高光電二極管的靈敏度。由此，該實(shí)施例可以 提供這樣的固態(tài)成像器件，即使像素尺寸減小，其也具有高靈敏度并防止混色。接下來將通過比較該實(shí)施例的實(shí)例與比較實(shí)例來說明絕緣構(gòu)件的上述效果。第一實(shí)例首先說明第一實(shí)施例的第一實(shí)例。根據(jù)該實(shí)例的固態(tài)成像器件具有與上述第一實(shí) 施例相同的配置。也就是，在半導(dǎo)體襯底20的上部中掩埋由BSG形成的絕緣構(gòu)件23。這些 部件的尺寸也與上述相同。圖5是示例由根據(jù)第一實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的光 譜特性的圖，其中水平軸表示光波長，以及垂直軸表示相對光譜靈敏度。
圖5示出的曲線表示出各顏色像素檢測到的光強(qiáng)度與波長的關(guān)系。理想情況下， 由一個或兩個顏色像素感測某波長的光，并希望圖5示出的三條曲線的重疊較小。在實(shí)踐 中，由所有三個顏色像素感測某波長的光，并且這三條曲線在整個可見光區(qū)域彼此重疊。隨著該重疊變大，混色的程度變高。如圖5所示，在根據(jù)該實(shí)例的固態(tài)成像器件中，對于作為藍(lán)色像素的檢測中心的 波長為450nm的光，綠色像素具有約5 %的相對光譜靈敏度，而紅色像素具有約的相對 光譜靈敏度。對于作為綠色像素的檢測中心的波長為550nm的光，藍(lán)色像素和紅色像素都 具有約5%的相對光譜靈敏度。此外，對于作為紅色像素的檢測中心的波長為630nm的光， 藍(lán)色像素具有約6%的相對光譜靈敏度，而綠色像素具有約8%的相對光譜靈敏度。在下面 的表1中列出了上述結(jié)果。第二實(shí)例接下來將說明第一實(shí)施例的第二實(shí)例。圖6是示例出由根據(jù)第二實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的 光譜特性的圖，其中水平軸表示光波長，以及垂直軸表示相對光譜靈敏度。在該實(shí)例中，通過CVD (化學(xué)氣相沉積)方法使用TEOS (正硅酸乙酯)作為原材料 沉積氧化硅(SiO2)來形成絕緣構(gòu)件23。也就是，在根據(jù)該實(shí)例的固態(tài)成像器件中，由未摻 雜的氧化硅(未摻雜硼或其他雜質(zhì))形成絕緣構(gòu)件23。未摻雜有硼的氧化硅具有比BSG 高的對可見光的透射率。此外，氧化硅的折射率(約1.52)傾向于小于BSG的折射率(約 1. 48-2. 0)并小于硅的折射率(約4. 2)。該實(shí)例的除了上述配置之外的配置與上述第一實(shí) 例的配置相同。如圖6所示，在根據(jù)該實(shí)例的固態(tài)成像器件中，對于作為藍(lán)色像素的檢測中心的 波長為450nm的光，綠色像素和紅色像素具有約8%的相對光譜靈敏度。對于作為綠色像素 的檢測中心的波長為550nm的光，藍(lán)色像素具有約17 %的相對光譜靈敏度，而紅色像素具 有約14%的相對光譜靈敏度。此外，對于作為紅色像素的檢測中心的波長為630nm的光，藍(lán) 色像素和綠色像素具有約14%的相對光譜靈敏度。在下面的表1中列出了上述結(jié)果。因此，在該實(shí)例中，與上述第一實(shí)例相比，特別地在長波區(qū)中的混色增加。認(rèn)為這 是由構(gòu)成絕緣構(gòu)件23的材料的差異所導(dǎo)致的。更具體而言，對于入射到絕緣構(gòu)件23中的 光而言，短波長區(qū)中的光(例如，波長為450nm的光)大部分在絕緣構(gòu)件23中被吸收。然 而，在該實(shí)例中構(gòu)成絕緣構(gòu)件23的氧化硅具有比BSG高的透射率。因此，長波長區(qū)中的光 (例如，波長為550nm和630nm的光)可以部分地透射通過絕緣構(gòu)件23而入射在ρ型區(qū)域 21上，并在ρ型區(qū)域21中被光電轉(zhuǎn)換。于是，在ρ型區(qū)域21中產(chǎn)生的電子會泄漏到鄰近像 素的PD區(qū)域25中。認(rèn)為這增加了長波區(qū)中的混色。比較實(shí)例接下來將說明第一實(shí)施例的比較實(shí)例。圖7是示例根據(jù)該比較實(shí)例的固態(tài)成像器件的截面視圖。圖8是示例由根據(jù)該比較實(shí)例的固態(tài)成像器件的每一個顏色像素檢測到的光的 光譜特性的圖，其中水平軸表示光波長，以及垂直軸表示相對光譜靈敏度。如圖7所示，在根據(jù)該比較實(shí)例的固態(tài)成像器件101中，在半導(dǎo)體襯底20中沒有 形成溝槽22(參見圖1)，并且沒有掩埋絕緣構(gòu)件23 (參見圖1)。相反地，在固態(tài)成像器件101中，P型區(qū)域21延伸到半導(dǎo)體襯底20的上表面并為每一個像素而分隔PD區(qū)域25。為 了實(shí)現(xiàn)該配置，在該比較實(shí)例中，通過以3. 2MeV的最大加速能量離子注入硼，從半導(dǎo)體襯 底20的下表面將ρ型區(qū)域21形成至3. 5 μ m的深度。該比較實(shí)例的除了上述配置之外的 配置與上述第一實(shí)例的配置相同。
如圖8所示，在根據(jù)該比較實(shí)例的固態(tài)成像器件101中，對于作為藍(lán)色像素的檢 測中心的波長為450nm的光，綠色像素具有約21 %的相對光譜靈敏度，而紅色像素具有約 17%的相對光譜靈敏度。對于作為綠色像素的檢測中心的波長為550nm的光，藍(lán)色像素具 有約16%的相對光譜靈敏度，而紅色像素具有約20%的相對光譜靈敏度。此外，對于作為 紅色像素的檢測中心的波長為630nm的光，藍(lán)色像素和綠色像素都具有約14%的相對光譜 靈敏度。在下面的表1中列出了上述結(jié)果。如圖5和8以及表1所示，在該比較實(shí)例中，與上述第一實(shí)例相比，在整個波長區(qū) 內(nèi)混色增加。認(rèn)為這是由于從上方施加的外部光入射在P型區(qū)域21上，整個波長區(qū)內(nèi)的光 在ρ型區(qū)域21中被光電轉(zhuǎn)換，由此導(dǎo)致電子泄漏到鄰近的像素。比較拗而言，根據(jù)上述第 一實(shí)例，P型區(qū)域21沒有到達(dá)半導(dǎo)體襯底20的上表面，并在ρ型區(qū)域21的直接上方掩埋 絕緣構(gòu)件23。因此，可以防止這樣的混色。在第二實(shí)例中也可以防止短波長區(qū)中的光的混 色。表 1 飽和電子的數(shù)目接下來，在上述的第一和第二實(shí)例(下文中合稱為“實(shí)例”)與比較實(shí)例之間比較 飽和電子的數(shù)目。光電二極管的靈敏度依賴于飽和電子的數(shù)目，并且隨著飽和電子的數(shù)目 變大，靈敏度變高。飽和電子的數(shù)目依賴于光電二極管的體積，并可以隨體積增加而增加。 在該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，如果假設(shè)像素尺寸是恒定的，則光電二極管的體積或者PD區(qū)域25的 體積依賴于P型區(qū)域21的寬度，并且當(dāng)ρ型區(qū)域21的寬度增加時，PD區(qū)域25的體積以相 應(yīng)的量減小。P型區(qū)域21的寬度依賴于用于形成ρ型區(qū)域21的雜質(zhì)注入時的加速能量。 隨著加速能量變高，雜質(zhì)的橫向范圍距離變長，從而P型區(qū)域21的寬度增加。因此，減小用 于形成P型區(qū)域21的加速能量可以減小雜質(zhì)的橫向范圍距離并使ρ型區(qū)域21的寬度變窄。 PD區(qū)域25的體積可以增加相應(yīng)的量，可以增加飽和電子的數(shù)目，由此可以提高靈敏度。圖9是示例加速能量與橫向范圍距離之間的關(guān)系的圖，其中水平軸表示離子注入 硼時的加速能量，以及垂直軸表示所注入的硼的橫向范圍距離。在上述實(shí)例中，僅需在溝槽22的直接下方形成ρ型區(qū)域21，因此硼不僅可以從半 導(dǎo)體襯底20的下表面注入，還可以從溝槽22的底表面注入。因此，可以減小離子注入硼時的加速能量。例如，如果加速能量為150keV，那么從圖9可以得出，橫向范圍距離為約
0.IOym0另一方面，在上述比較實(shí)例中，將ρ型區(qū)域21形成為貫穿半導(dǎo)體襯底20。因此， 在硼注入期間需要高的加速能量。例如，如果加速能量為3. 2MeV，那么從圖9可以得出，橫 向范圍距離為約0. 28 μ m。表2列出了假設(shè)精確實(shí)現(xiàn)了實(shí)例的設(shè)計值的固態(tài)成像器件、根據(jù)實(shí)例的固態(tài)成像 器件以及根據(jù)比較實(shí)例的固態(tài)成像器件的硼的加速電壓、硼的橫向范圍距離、P型區(qū)域21 的寬度、從上方觀察的PD區(qū)域25的邊長、PD區(qū)域的上表面面積、以及飽和電子的數(shù)目。如圖2所示，PD區(qū)域25的上表面的形狀為方形，并且其邊長L的設(shè)計值為
1.15μπι。型區(qū)域21的寬度的設(shè)計值為0.25 μ m，其等于溝槽22的寬度W。然而，在實(shí)例 和比較實(shí)例中，P型區(qū)域21的寬度為通過將設(shè)計值加上兩倍的橫向范圍距離而獲得的值。 此外，PD區(qū)域25的上表面被從周邊侵蝕了該橫向范圍距離的量，從而其面積減小。另一方 面，表2中列出的飽和電子的數(shù)目的值為測量值。表2 如表2所列出的，在該實(shí)施例的實(shí)例中，飽和電子的數(shù)目大于比較實(shí)例。認(rèn)為這是 由于形成P型區(qū)域21時用于雜質(zhì)注入的加速能量的減小(如表2所列出的)可以防止ρ 型區(qū)域21的橫向擴(kuò)展并確保了 PD區(qū)域25的體積。因此，根據(jù)該實(shí)例，可以增加光電二極 管的敏感度。接下來，將說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。該實(shí)施例涉及制造固態(tài)成像器件的方法。圖10到54是示例根據(jù)該實(shí)施例的制造固態(tài)成像器件的方法的工藝截面視圖。在以下說明中，與上述第一實(shí)施例相同地，假設(shè)在完成的固態(tài)成像器件中，將光所 來自的方向稱為“上方”。如圖10所示，準(zhǔn)備SOI (絕緣體上硅)襯底50。SOI襯底50包括由硅制成的基礎(chǔ) 構(gòu)件51，并且在基礎(chǔ)構(gòu)件51上設(shè)置有由氧化硅制成的BOX氧化物膜52。BOX氧化物膜52 具有例如135nm的厚度。在BOX氧化物膜52上設(shè)置由硅構(gòu)成并具有n_型導(dǎo)電性的硅層53。 硅層53示例性地通過外延生長形成且摻雜有濃度為3. 5 X IO15-I X IO16CnT3的施主雜質(zhì)(例 如磷)。硅層53在完成的器件中用作半導(dǎo)體襯底20 (參見圖1)。首先，通過LP-CVD (低壓化學(xué)氣相沉積)方法，在SOI襯底50的上表面上或在硅層53上形成具有例如2nm的厚度的氧化硅膜(未示出)。然后，形成具有例如50nm的厚度 的氮化硅膜54。接下來，通過下列工藝在SOI襯底50中形成標(biāo)記29 (參見圖18)。首先，如圖11所示，在氮化硅膜54上施加抗蝕劑材料以形成具有例如
厚度的抗蝕劑掩模55。然后，在用于形成標(biāo)記29的區(qū)域上進(jìn)行曝光和顯影以在該區(qū)域中形 成開口55a。當(dāng)從上方觀察時，開口 55a具有方形形狀，并且其邊長或開口寬度為2 μ m。接下來，如圖12所示，使用抗蝕劑掩模55作為掩模進(jìn)行干法蝕刻。由此，選擇性 地去除在開口 55a的直接下方的氮化硅膜54和硅層53。一旦到達(dá)BOX氧化物膜52，便停 止該干法蝕刻。結(jié)果，形成了貫穿氮化硅膜54和硅層53并到達(dá)BOX氧化物膜52的深溝槽 56。這里，該干法蝕刻伴隨著產(chǎn)生殘余物(沉積物)。此外，在深溝槽56的內(nèi)表面上會產(chǎn)生 損傷。接下來，如圖13所示，剝離抗蝕劑掩模55 (參見圖12)。隨后，通過使用基于氫氟 酸的化學(xué)品進(jìn)行清洗來去除殘余物。接下來，如圖14所示，進(jìn)行熱氧化。由此在深溝槽56的側(cè)表面上形成具有例如 IOnm的厚度的氧化硅膜57。結(jié)果，在深溝槽56的側(cè)表面上去除了由干法蝕刻造成的損傷。接下來，如圖15所示，示例性地通過LP-CVD方法，將氧化硅沉積到400nm的厚度。 由此，在氮化硅膜54的上表面上和深溝槽56的內(nèi)表面上形成氧化硅膜58。由于深溝槽56 的開口寬度為2 μ m( = 2000nm)，因此，深溝槽不會被具有400nm厚度的氧化硅膜58所遮 斷。氧化硅膜57 (參見圖14)與氧化硅膜58被一體化。接下來，如圖16所示，使用氮化硅膜54作為停止層，進(jìn)行CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)以 去除沉積在氮化硅膜54上的氧化硅膜58。由此，氧化硅膜58僅僅保留在深溝槽56的內(nèi)表 面上并構(gòu)成覆層29b。接下來，如圖17所示，沉積厚度為例如0.8μπι的磷摻雜的多晶硅。由此，在氮化 硅膜54的上表面上和深溝槽56的內(nèi)部形成多晶硅膜59。這里，深溝槽56的內(nèi)部被多晶硅 膜59完全填充。接下來，如圖18所示，使用氮化硅膜54作為停止層，進(jìn)行CMP以去除在氮化硅膜 54上沉積的多晶硅膜59。由此，多晶硅膜59僅僅保留在深溝槽56的內(nèi)部并構(gòu)成芯29a。 由此，形成了標(biāo)記29，該標(biāo)記29貫穿硅層53并由芯29a和覆層29b構(gòu)成。圖4示出了從上 方觀察的標(biāo)記29的形狀。標(biāo)記29用作基準(zhǔn)標(biāo)記(fiducial mark)以用于在隨后的光刻處理中在硅層53的上表面和下表面上對準(zhǔn)。在標(biāo)記29中設(shè)置的多晶硅的芯29a確保了硅層53的上表面與下 表面之間的導(dǎo)通。此外，芯29在其周圍被覆有氧化硅覆層29b。這使芯29a與硅層53絕緣 以防止電流泄漏，并在通過電子顯微鏡等等觀察硅層53的上表面和下表面以進(jìn)行對準(zhǔn)時 增強(qiáng)了標(biāo)記29對硅層53的對比度。在該實(shí)施例中，相同的標(biāo)記29用于對準(zhǔn)和導(dǎo)通這兩個 目的。然而，還可以單獨(dú)地形成用于對準(zhǔn)的標(biāo)記和用于導(dǎo)通的標(biāo)記。接下來，通過下列工藝，在硅層53的上部中掩埋絕緣構(gòu)件23 (參見圖28)。首先，如圖19所示，通過LP-CVD方法在氮化硅膜54上沉積BSG以形成BSG膜61。 BSG膜61具有例如IOOnm的厚度。接下來，如圖20所示，在BSG膜61上施加抗蝕劑材料以形成抗蝕劑掩模62。然后，在用于形成溝槽22(參見圖22)的區(qū)域上進(jìn)行曝光和顯影，以在該區(qū)域中形成開口62a。 當(dāng)從上方觀察時，開口 62a具有格子形狀，并且開口寬度示例性地為0. 25 μ m。接下來，如圖21所示，使用抗蝕劑掩模62作為掩模進(jìn)行干法蝕刻。由此，選擇性 地去除位于開口 62a的直接下方的BSG膜61，并形成開口 61a。一旦到達(dá)氮化硅膜54，便停 止該干法蝕刻。隨后，去除抗蝕劑掩模62。接下來，如圖22所示，使用構(gòu)圖的BSG膜61作為掩模進(jìn)行干法蝕刻。由此，選擇 性地去除在開口 61a的直接下方的硅層53的上部，并形成溝槽22。溝槽22具有例如2 μ m 的深度。此時，產(chǎn)生殘余物(沉積物)。接下來，如圖23所示，通過氟化氫氣相(HF氣相)處理，去除BSG膜61 (參見圖 22)和殘余物(未示出)。接下來，進(jìn)行熱氧化。由此，在溝槽22的內(nèi)表面上形成具有例如 4nm的厚度的熱氧化物膜(未示出)。該熱氧化物膜用作擴(kuò)散防止層以在通過隨后的工藝 在溝槽22中掩埋BSG之后進(jìn)行熱處理時防止BSG的固相擴(kuò)散。接下來，如圖24所示，將硼離子注入到整個表面中。這里，硼的注入方向相對于與 氮化硅膜54的上表面垂直的方向(垂直向下方向)是傾斜的。示例性地，該注入方向相對 于垂直向下方向的傾斜角為3°。然后，使注入方向以沿垂直向下方向的軸為軸旋轉(zhuǎn)，并例 如連續(xù)沿四個方向接連地進(jìn)行注入。由此，將硼注入到硅層53的最上部分中，并注入到溝 槽22的內(nèi)表面中。結(jié)果，在硅層53的最上部分中以及溝槽22的周圍形成硼注入的區(qū)域 63。接下來，如圖25所示，進(jìn)行熱處理以激活硼注入的區(qū)域63中的硼。示例性地，通 過最高到達(dá)溫度為1090°C的尖峰RTA(快速熱處理)進(jìn)行該熱處理。由此，在硅層53的最 上部分中以及溝槽22的周圍形成ρ型區(qū)域24。P型區(qū)域24具有例如0.1 μπι的厚度。在 該工藝中，為了防止在隨后工藝中原子的熱擴(kuò)散，以比隨后的熱處理工藝更高的溫度提前 擴(kuò)散并激活雜質(zhì)。接下來，如圖26所示，將BSG沉積到例如200nm的厚度。由此，在氮化硅膜54的 上表面上以及溝槽22的內(nèi)部形成BSG膜64。只要其可以完全填充溝槽22，BSG膜64的厚 度是任意的。接下來，如圖27所示，使用氮化硅膜54作為停止層，進(jìn)行CMP以去除沉積在氮化 硅膜54上的BSG膜64。由此，BSG膜64僅僅保留在溝槽22的內(nèi)部并構(gòu)成絕緣構(gòu)件23。由 此，絕緣構(gòu)件23掩埋在硅層53的上部中。接下來，通過下列工藝，在硅層53的下部中形成ρ型區(qū)域21 (參見圖38)。首先，如圖28所示，通過LP-CVD方法在氮化硅膜54 (參見圖27)上進(jìn)一步沉積氮化硅。示例性地，此時的沉積厚度為30nm。由此，由氮化硅膜54和新沉積的氮化硅形成氮 化硅膜67。氮化硅膜67具有例如30-60nm的厚度。絕緣構(gòu)件23被氮化硅膜67覆蓋。接下來，如圖29所示，通過LP-CVD方法使用TEOS作為原材料在氮化硅膜67上沉 積氧化硅。由此，形成具有例如200nm厚度的TEOS膜68。接下來，如圖30所示，在TEOS膜68的上表面上層疊支撐襯底70。示例性地，支撐 襯底70為硅晶片。示例性地，通過等離子體接合進(jìn)行該層疊。接下來，如圖31所示，將其中層疊有SOI襯底50、TE0S膜68、以及支撐襯底70的 結(jié)構(gòu)倒置。由此，現(xiàn)在SOI襯底50的基礎(chǔ)構(gòu)件51的下表面用作經(jīng)受處理的表面。為了統(tǒng)一符號，在以后的說明中，與之前相同地，仍將基礎(chǔ)構(gòu)件51側(cè)稱為“下方”，且將支撐襯底70 側(cè)稱為“上方”。接下來，如圖32所示，使用BOX氧化物膜52作為停止層，對掩?；A(chǔ)構(gòu)件51 (參 見圖31)進(jìn)行研磨，以去除基礎(chǔ)構(gòu)件51。接下來，如圖33所示，進(jìn)行氫氟酸處理以去除BOX氧化物膜52 (參見圖32)。由 此，暴露硅層53的下表面。此外，還暴露標(biāo)記29的下表面，并使由氧化硅構(gòu)成的覆層29b 從硅層53的下表面后退。由此，從SOI襯底50的下表面?zhèn)葴p小了 SOI襯底50 (參見圖31) 的厚度。
接下來，如圖34所示，在硅層53的下表面上(在圖中為在硅層53上方)將氮化 硅沉積到例如120nm的厚度。由此形成氮化硅膜71。隨后，施加抗蝕劑材料以形成具有例 如0. 3 μ m的厚度的抗蝕劑掩模72，并通過光刻對用于形成器件隔離區(qū)域的區(qū)域進(jìn)行開口。 此時，標(biāo)記29用于在光刻時對準(zhǔn)。接下來，如圖35所示，使用抗蝕劑掩模72 (參見圖34)作為掩模，進(jìn)行干法蝕刻以 構(gòu)圖氮化硅膜71。隨后，剝離抗蝕劑掩模72。接下來，使用構(gòu)圖的氮化硅膜71作為掩模進(jìn) 行干法蝕刻。由此，選擇性地去除硅層53的最下部分(圖中的最上部分)以形成凹陷73。 凹陷73形成在溝槽22的直接下方區(qū)域的兩側(cè)。接下來，如圖36所示，在氮化硅膜71的下表面上將USG(未摻雜的硅玻璃或未摻 雜的氧化硅)沉積到例如550nm的厚度以形成USG膜74。USG膜74還掩埋在凹陷73中。接下來，如圖37所示，使用氮化硅膜71作為停止層，對USG膜74進(jìn)行CMP。由此， 從氮化硅膜71的下表面上方去除USG膜71，而僅僅在凹陷73中保留USG膜74。保留在凹 陷73中的USG膜74構(gòu)成了器件隔離絕緣膜75。接下來，如圖38所示，在氮化硅膜71的下表面上施加抗蝕劑以形成抗蝕劑掩模 76。然后，使用標(biāo)記29進(jìn)行對準(zhǔn)，并對抗蝕劑掩模76進(jìn)行曝光和顯影，以在溝槽22的直接 下方形成開口 76a。接下來，使用抗蝕劑掩模76作為掩模進(jìn)行硼的離子注入。以這樣的加 速能量進(jìn)行該離子注入，以使硼到達(dá)P型區(qū)域24。由此，在溝槽22的直接下方(在圖中，則 在溝槽22的直接上方)的硅層53中形成ρ型區(qū)域21。當(dāng)從下方觀察時，ρ型區(qū)域21具有 格子形狀，并被連接到P型區(qū)域24。接下來，如圖39所示，從硅層53的下表面?zhèn)葘⒘纂x子注入到被ρ型區(qū)域21分隔 的區(qū)域中。由此，在該被分隔的區(qū)域的下部(在圖中為上部)中，形成具有η+型導(dǎo)電性的高 濃度區(qū)域26。此時，在被ρ型區(qū)域分隔的區(qū)域中，磷未到達(dá)的部分，即，在高濃度區(qū)域26的 直接上方(在圖中為直接下方)的部分構(gòu)成了具有η—型導(dǎo)電性的低濃度區(qū)域27。這里，將高濃度區(qū)域26形成為比ρ型區(qū)域21更淺。由此，高濃度區(qū)域26與低濃度 區(qū)域27之間的界面28被設(shè)置在絕緣構(gòu)件23的底表面23a的下方(在圖中為在其上方)。 高濃度區(qū)域26和低濃度區(qū)域27構(gòu)成了 PD(光電二極管)區(qū)域25。PD區(qū)域25中的沿垂直 方向的磷濃度分布如圖3所示。接下來，將硼離子注入到PD區(qū)域25的最下部分中以形成 具有P型導(dǎo)電性的P型層80。接下來，如圖40所示，去除氮化硅膜71 (參見圖39)。接下來，在包括位于ρ型區(qū) 域21的直接下方的區(qū)域的硅層53的下表面的區(qū)域中，形成傳輸門16。接下來，通過常規(guī)方 法，在硅層53的下表面上交替層疊層間絕緣膜14和金屬互連15。由此，在硅層53下方形成作為互連結(jié)構(gòu)的多層互連層13。這里，通過接觸將金屬互連15的一部分連接到標(biāo)記29 的芯29a。接下來，如圖41所示，對多層互連層13的下表面進(jìn)行平面化。然后，在多層互連層13上層疊支撐襯底11。支撐襯底11示例性地為硅晶片。接下來，如圖42所示，再次將其中層疊有支撐襯底70、TE0S膜68、氮化硅膜67、硅 層53、多層互連層13以及支撐襯底11的結(jié)構(gòu)倒置。由此，現(xiàn)在支撐襯底70的上表面用作經(jīng)受處理的表面。同樣在以后的說明中，與之前的情況相同，將支撐襯底11側(cè)稱為“下方”， 并將支撐襯底70側(cè)稱為“上方”。接下來，如圖43所示，使用TEOS膜68作為停止層，從支撐襯底70 (參見圖42)的上表面?zhèn)冗M(jìn)行研磨，以去除支撐襯底70。接下來，如圖44所示，通過使用氫氟酸的濕法工藝，去除TEOS膜68 (參見圖43)。由此，暴露氮化硅膜67。接下來，如圖45所示，在氮化硅膜67的上表面上施加抗蝕劑材料以形成抗蝕劑掩 模81。抗蝕劑掩模81具有例如0.85 μ m的厚度。接下來，使用標(biāo)記29作為標(biāo)記，進(jìn)行曝光 和顯影，以在標(biāo)記29的直接上方的抗蝕劑掩模81中形成開口 81a。接下來，如圖46所示，使用抗蝕劑掩模81 (參見圖45)作為掩模，進(jìn)行干法蝕刻以 從開口 81a的直接下方或標(biāo)記29的直接上方去除氮化硅膜67。由此，暴露標(biāo)記29。此時， 標(biāo)記29的芯29a可能被去除。隨后，去除抗蝕劑掩模81。接下來，如圖47所示，在氮化硅膜67上進(jìn)行濺射以沉積20nm厚度的鈦(Ti)和 20nm厚度的氮化鈦(TiN)，由此形成阻擋層金屬。隨后，通過濺射，沉積0. 3 μ m厚度的鋁銅 合金(AlCu)。由此，在氮化硅膜67上形成了由Ti層(20nm)/TiN層(20nm) /AlCu (0. 3 μ m) 的三層膜構(gòu)成的金屬膜82。金屬膜82被連接到標(biāo)記29的芯29a。如果在圖46示出的工 藝中去除了芯29a，則在標(biāo)記29的覆層29b的內(nèi)部掩埋有與金屬膜82相同的材料。接下來，如圖48所示，將抗蝕劑材料施加到金屬膜82上并通過光刻構(gòu)圖，以覆蓋 包括位于標(biāo)記29的直接上方的區(qū)域的區(qū)域。由此，形成了具有例如0. 85 μ m的厚度的抗蝕 劑掩模83。接下來，如圖49所示，使用抗蝕劑掩模83 (參見圖48)作為掩模，進(jìn)行干法蝕刻以 選擇性地去除金屬膜82。由此，金屬膜82僅僅保留在包括位于標(biāo)記29的直接上方的區(qū)域 的區(qū)域中而形成互連84?；ミB84通過標(biāo)記29的芯29a而被連接到多層互連層13的金屬 互連15的一部分。隨后，去除抗蝕劑掩模83。接下來，如圖50所示，通過PECVD (等離子體增強(qiáng)CVD)方法使用TEOS作為原材 料，沉積厚度為例如300nm的氧化硅，以形成TEOS膜86。隨后，通過PECVD方法，沉積具有 例如600nm厚度的氮化硅以形成氮化硅膜87。TEOS膜86和氮化硅膜87構(gòu)成了鈍化膜。接下來，如圖51所示，將具有例如1. 3 μ m的厚度的抗蝕劑膜形成并處理為規(guī)定的 圖形，以形成抗蝕劑掩模88。接下來，如圖52所示，使用抗蝕劑掩模88 (參見圖51)作為掩模，進(jìn)行干法蝕刻以 選擇性地去除鈍化膜。接下來，在形成氣體(例如，氮?dú)?N2)與氫氣(H2)的混合氣體)的 氣氛中進(jìn)行燒結(jié)熱處理。接下來，如圖53所示，在氮化硅膜67上形成濾色器32。使用標(biāo)記(未示出)進(jìn)行對準(zhǔn)，在每一個PD區(qū)域25的直接上方形成濾色器32，以便濾色器32之間的邊界位于絕緣 構(gòu)件23的直接上方。接下來，如圖54所示，在每一個濾色器32的直接上方形成微透鏡33。同樣在此 時，將標(biāo)記(未示出)用于對準(zhǔn)。通過上述工藝，制造根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件2。在固態(tài)成像器件2中，硅層 53對應(yīng)于上述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底20，并且氮化硅膜67用作抗反射膜31。固態(tài)成像 器件2的處于上述配置之外的配置與根據(jù)上述第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件1 (參見例如圖 1)相同。如上所述，該實(shí)施例可以制造這樣的固態(tài)成像器件，其中絕緣構(gòu)件23掩埋在半導(dǎo) 體襯底的上部中，P型區(qū)域21形成在其下部中，并且通過絕緣構(gòu)件23和P型區(qū)域21使多 個PD區(qū)域25彼此隔離。在該實(shí)施例中，示例性地，使用SOI襯底50作為基礎(chǔ)襯底，然而還可以使用常規(guī)的 硅晶片。在該情況下，在圖32和33示出的工藝中，替代去除基礎(chǔ)構(gòu)件51和BOX氧化物膜 52，通過從硅晶片的下表面?zhèn)妊心頊p小硅晶片的厚度。此外，溝槽22的縱橫比優(yōu)選為10 或更小，更優(yōu)選為6或更小。已經(jīng)參考實(shí)施例說明了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。可以彼此組合地實(shí)施上述實(shí)施例。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以通過增加部件、刪除部件或改變部件設(shè) 計，或者通過增加工藝、略去工藝或改變工藝條件，來適宜地修改上述實(shí)施例，并且這樣的 修改同樣涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要其落入本發(fā)明的精神內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種固態(tài)成像器件，包括互連結(jié)構(gòu)；以及半導(dǎo)體襯底，其設(shè)置所述互連結(jié)構(gòu)上，所述半導(dǎo)體襯底包括第一導(dǎo)電類型區(qū)域，其被形成為將所述半導(dǎo)體襯底的下部分隔為多個區(qū)域；以及絕緣構(gòu)件，其由絕緣材料制成并掩埋在所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域的直接上方的區(qū)域中，光從所述半導(dǎo)體襯底的上表面?zhèn)容椛渌霭雽?dǎo)體襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中 所述半導(dǎo)體襯底還包括第二導(dǎo)電類型的高濃度區(qū)域，其形成在被所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域和所述絕緣構(gòu)件分隔 的區(qū)域的下部中；以及第二導(dǎo)電類型的低濃度區(qū)域，其被設(shè)置在所述高濃度區(qū)域的直接上方并具有比所述高 濃度區(qū)域低的有效雜質(zhì)濃度，并且所述絕緣構(gòu)件的下表面位于在所述高濃度區(qū)域與所述低濃度區(qū)域之間的界面上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中構(gòu)成所述絕緣構(gòu)件的材料具有比構(gòu)成所述低濃度區(qū)域 的材料低的對可見光的透射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中構(gòu)成所述絕緣構(gòu)件的材料具有比構(gòu)成所述低濃度區(qū)域 的材料低的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述半導(dǎo)體襯底由硅形成，并且所述絕緣構(gòu)件由摻雜 有硼和磷中的至少一種的氧化硅形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述半導(dǎo)體襯底還包括圍繞所述絕緣構(gòu)件的另一第一 導(dǎo)電類型區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中當(dāng)在與所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面垂直的方向上觀 察時，所述絕緣構(gòu)件具有格子形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的器件，其中在與所述半導(dǎo)體襯底的所述上表面垂直的方向上，所 述低濃度區(qū)域具有均勻的雜質(zhì)濃度分布，所述高濃度區(qū)域的雜質(zhì)濃度分布具有峰。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，還包括濾色器，其被設(shè)置在用于每一個被分隔的區(qū)域的所述半導(dǎo)體襯底上方；以及 微透鏡，其被設(shè)置在用于每一個被分隔的區(qū)域的所述半導(dǎo)體襯底上方。
10.一種制造光從上方輻射的固態(tài)成像器件的方法，包括以下步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底的上表面中形成溝槽，以將所述半導(dǎo)體襯底的上部分隔 為多個區(qū)域；通過在所述溝槽的內(nèi)部掩埋絕緣材料，形成絕緣構(gòu)件；通過從所述半導(dǎo)體襯底的下表面?zhèn)茸⑷氲谝粚?dǎo)電類型雜質(zhì)，在所述絕緣構(gòu)件的直接下 方的所述半導(dǎo)體襯底中形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域；以及 在所述半導(dǎo)體襯底的所述下表面上形成互連結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括在形成所述絕緣構(gòu)件之后且在形成所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域之前，在所述半導(dǎo)體襯底的 所述上表面上層疊第一支撐襯底；在所述互連結(jié)構(gòu)的下表面上層疊第二支撐襯底；以及在層疊所述第二支撐襯底之后去除所述第一支撐襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括在層疊所述第一支撐襯底之后，如此從所述半導(dǎo)體襯底的下表面?zhèn)葴p小所述半導(dǎo)體襯 底的厚度，以便不暴露所述絕緣構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括在所述半導(dǎo)體襯底的所述上部中掩埋標(biāo)記，所述標(biāo)記由與構(gòu)成所述半導(dǎo)體襯底的材料 不同的材料制成，所述減小厚度包括將所述標(biāo)記暴露到所述半導(dǎo)體襯底的所述下表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底為S0I襯底，所述S0I襯底由基礎(chǔ)構(gòu)件、設(shè)置在所述基礎(chǔ)構(gòu)件上的絕緣 膜、以及設(shè)置在所述絕緣膜上的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層構(gòu)成，并且 所述減小厚度包括使用所述絕緣膜作為停止層研磨所述基礎(chǔ)構(gòu)件；以及 去除所述絕緣膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括通過從所述半導(dǎo)體襯底的所述下表面?zhèn)茸⑷氲诙?dǎo)電類型雜質(zhì)，在被所述絕緣構(gòu)件和 所述第一導(dǎo)電類型區(qū)域分隔的區(qū)域的下部中形成第二導(dǎo)電類型的高濃度區(qū)域， 將所述第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)注入為比所述第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)更淺。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括通過將所述第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)注入到所述溝槽的內(nèi)表面中，形成圍繞所述溝槽的另一 第一導(dǎo)電類型區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法。在一種背面照射型固態(tài)成像器件中，依次設(shè)置多層互連層、半導(dǎo)體襯底、多個濾色器、以及多個微透鏡。將p型區(qū)域形成為將所述半導(dǎo)體襯底的下部分隔為多個區(qū)域，并且在所述p型區(qū)域的直接上方掩埋示例性地由BSG制成的絕緣構(gòu)件。通過所述p型區(qū)域和所述絕緣構(gòu)件使PD區(qū)域彼此隔離。此外，在所述PD區(qū)域的下部中形成高濃度區(qū)域，并且上部用作低濃度區(qū)域。
文檔編號H01L27/146GK101847643SQ20101013575
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
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