專利名稱：固體攝像器件及其制造方法和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件及其制造方法，以及諸如具有上述固體攝像器件的相機等電子裝置。
背景技術(shù)：
對于固體攝像器件(攝像傳感器)，已知的有CCD固體攝像器件或者CMOS固體攝像器件等。這些固體攝像器件用于數(shù)碼相機、數(shù)字視頻攝像機，以及諸如具有相機的移動電話等各種便攜式終端器件等。CXD固體攝像器件包括二維布置并構(gòu)成多個感光部的光電二極管(光電轉(zhuǎn)換單元)、在感光部的每個列中布置的具有CXD結(jié)構(gòu)的垂直傳輸寄存器、以及在垂直傳輸寄存器的端部處布置的具有CCD結(jié)構(gòu)的水平傳輸寄存器。此外，輸出部連接至水平傳輸寄存器的端部。在CMOS固體攝像器件中，通過多個像素晶體管和構(gòu)成感光部的光電二極管(光電轉(zhuǎn)換單元)來形成單位像素，并通過二維地布置多個像素來構(gòu)成CMOS固體攝像器件。通常，多個像素晶體管是由傳輸晶體管、放大晶體管、復(fù)位晶體管和選擇晶體管這四個晶體管構(gòu)成、或者是由除選擇晶體管之外的其它三個晶體管構(gòu)成?；蛘?，這些像素晶體管也能夠用作多個光電二極管。為了向多個像素晶體管施加期望脈沖電壓并讀取信號電流，通過多層布線連接像素晶體管的各個端子。在固體攝像器件中，在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管的感光表面上形成防反射膜 (antireflection film)，以降低光反射率。為減少感光表面的反射，需要優(yōu)化防反射膜的膜厚度、膜類型、膜結(jié)構(gòu)等。在日本未審查專利申請公布號JP 2000-196051中，披露了現(xiàn)有技術(shù)中的防反射膜的示例。日本未審查專利申請公布號JP 2000-196051中披露的防反射膜應(yīng)用到CCD固體
攝像器件，且該防反射膜設(shè)有多層膜結(jié)構(gòu)，在該多層膜結(jié)構(gòu)中，第一高折射率膜、第一低折射率膜、第二高折射率膜以及第二低折射率膜通過柵極絕緣膜層疊在感光部上。第二低折射率膜是由低折射率膜和層間絕緣膜形成的層疊膜。第一高折射率膜是由氮化硅膜形成， 第一低折射率膜是由氧化硅膜形成，第二高折射率膜是由氮化硅膜形成。此外，第二低折射率膜的一部分是由氧化硅膜形成。在作為第二低折射率膜的一部分的層間絕緣膜上形成有金屬遮光膜，該金屬遮光膜覆蓋傳輸電極而不覆蓋感光表面。安裝上述遮光膜是為了保證拖尾(smear)特性。在CXD固體攝像器件中，光穿過遮光膜的開口，并入射到感光表面。然而，一部分入射光在遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔中受到多次反射，并入射到半導(dǎo)體基板內(nèi)，從而產(chǎn)生拖尾。為了減小拖尾成分，將遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔(距離)設(shè)計成盡量小。然而，例如，在日本未審查專利申請公布號JP 2000-196051中，為了減小遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔，極難通過選擇刻蝕(selection etching)來局部地控制遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的絕緣膜的厚度。即，由于形成在遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的層間絕緣膜和柵極絕緣膜都是由二氧化硅膜形成，所以難以通過選擇刻蝕來控制膜厚度。因此，難以保證半導(dǎo)體晶片中的膜厚度的一致性，從而拖尾特性由于批量產(chǎn)品之間膜厚度的差異而顯著地變化。此外，當(dāng)遮光膜端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔太小且遮光膜的部分端部接觸半導(dǎo)體基板的表面時， 將導(dǎo)致諸如白點劣化等噪聲的產(chǎn)生。由此，成品率和拖尾特性變得不穩(wěn)定。為了穩(wěn)定地遮光，需要高精度地形成遮光膜。然而，由于像素的小型化，感光表面和遮光膜的形成過程復(fù)雜且困難。另一方面，日本未審查專利申請公布號2000-196051所披露的防反射膜的總厚度 300nm以上。因此，相對光波長的濾光效果明顯，透光性差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，期望提供能夠提高拖尾特性的穩(wěn)定性并提高防反射的效果和透光性的固體攝像器件及其制造方法。此外，還期望提供包括該固體攝像器件的電子裝置(例如，相機)。本發(fā)明一個實施例提供了一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括光電轉(zhuǎn)換單元，其形成在半導(dǎo)體基板上；讀取單元，其讀取所述光電轉(zhuǎn)換單元的信號電荷，并由柵極絕緣膜和布置在所述柵極絕緣膜上的電極構(gòu)成；遮光膜，其覆蓋所述電極；以及防反射膜， 其形成在所述光電轉(zhuǎn)換單元上，并由四層以上的膜構(gòu)成，其中，所述防反射膜中的下層的膜在圖案化期間兼作阻擋膜，并且所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的間隔設(shè)置成小于所述柵極絕緣膜的厚度，通過在所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間插入所述防反射膜中的所述下層的多層膜界定所述間隔。在本發(fā)明該實施例的固體攝像器件中，由于在光電轉(zhuǎn)換單元上設(shè)置有由四層以上的膜構(gòu)成的防反射膜，所以能夠獲得防反射膜的防反射效果，并提高了透光率。此外，由于設(shè)置了在圖案化期間兼作阻擋膜的下層的膜，所以能夠以高精度穩(wěn)定地設(shè)置遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔。該間隔設(shè)置成小于柵極絕緣膜的膜厚度，因此能夠抑制拖尾和白點。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例提供了一種固體攝像器件的制造方法。所述制造方法包括在半導(dǎo)體基板上形成光電轉(zhuǎn)換單元；在所述光電轉(zhuǎn)換單元之外的位置上形成柵極絕緣膜和布置在所述柵極絕緣膜上的電極，所述柵極絕緣膜和所述電極構(gòu)成讀取單元，所述讀取單元讀出所述光電轉(zhuǎn)換單元的信號電荷；形成四層以上的膜，所述四層以上的膜覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述電極，并構(gòu)成防反射膜；將所述四層以上的膜中的下層的膜設(shè)置為阻擋膜，并選擇性地除去所述四層以上的膜中所述阻擋膜之上的布置在所述光電轉(zhuǎn)換單元的周邊和所述電極上的膜；并且隨后，形成遮光膜，所述遮光膜經(jīng)由包括所述阻擋膜的所述下層的多層膜覆蓋所述電極，使得所述遮光膜的端部位于所述光電轉(zhuǎn)換單元的周邊，且所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的間隔界定成小于所述柵極絕緣膜的厚度。
根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法，通過將構(gòu)成所述防反射膜的四層以上膜中的下層膜設(shè)置為阻擋膜，并將布置在該下層膜上的膜進(jìn)行圖案化，能夠以高精度穩(wěn)定地設(shè)置遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔。該間隔設(shè)置成小于柵極絕緣膜的厚度，因此抑制了拖尾和白點。由于防反射膜是由光電轉(zhuǎn)換單元的主要區(qū)域上的四層以上的膜形成，所以獲得了防反射膜的防反射效果，并提高了透光率。本發(fā)明又一實施例提供了一種電子裝置，所述電子裝置包括固體攝像器件；光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光引導(dǎo)至所述固體攝像器件的光電轉(zhuǎn)換單元中；以及信號處理電路，其處理所述固體攝像器件的輸出信號。所述固體攝像器件是由上述實施例的固體攝像器件構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實施例的固體攝像器件及其制造方法，可提供能夠提高拖尾特性的穩(wěn)定性的固體攝像器件，并提高防反射的效果和透光性。根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子裝置，可提供具有高質(zhì)量圖像的電子裝置，并且能夠提高拖尾特性的穩(wěn)定性的固體攝像器件，并提高防反射的效果和透光性。


圖1是表示本發(fā)明的固體攝像器件的第一實施例的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2A至圖2C是表示第一實施例的固體攝像器件的制造方法的制造過程圖(第1 過程)。圖3A至圖3C是表示第一實施例的固體攝像器件的制造方法的制造過程圖(第2 過程)。圖4A和圖4B是表示第一實施例的固體攝像器件的制造方法的制造過程圖(第3 過程)。圖5是表示本發(fā)明的固體攝像器件的第二實施例的主要部分的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示本發(fā)明的固體攝像器件的第三實施例的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖7是用于說明本發(fā)明的遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的距離(間隔)和拖尾改善率的關(guān)系曲線圖。圖8表示本發(fā)明第四實施例的電子裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面，將說明用于實施本發(fā)明的結(jié)構(gòu)(下文稱為實施例)。另外，將按如下順序進(jìn)行說明。1.第一實施例(固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例及其制造方法示例)2.第二實施例(固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例及其制造方法示例)3.第三實施例(固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例及其制造方法示例)4.第四實施例(電子裝置的結(jié)構(gòu)示例)1.第一實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例圖1表示本發(fā)明的固體攝像器件的第一實施例。本實施例是應(yīng)用于CXD固體攝像器件的情形。圖1表示主要部分的示意性剖面結(jié)構(gòu)，該主要部分包括光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極管)和垂直傳輸寄存器，光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成感光部。在第一實施例的固體攝像器件中， 例如，構(gòu)成多個感光部的光電二極管PD 二維地布置在硅半導(dǎo)體基板2上，并形成有垂直傳輸寄存器3，垂直傳輸寄存器3具有CCD結(jié)構(gòu)，該CCD結(jié)構(gòu)能夠讀出與感光部的每列相對應(yīng)的光電二極管PD的信號電荷。像素5包括光電二極管PD和用于讀取光電二極管PD的信號電荷的讀取單元，讀取單元即為傳輸部，傳輸部包括電荷讀取單元4，并對應(yīng)于垂直傳輸寄存器3。光電二極管 PD形成為包括形成在半導(dǎo)體基板2上的第一導(dǎo)電類型(例如，ρ型)的第一半導(dǎo)體阱區(qū)域 6 ；第二導(dǎo)電類型(例如，η型)的半導(dǎo)體區(qū)域11 ；以及也用于抑制η型半導(dǎo)體區(qū)域11的表面?zhèn)鹊陌惦娏鞯腜型半導(dǎo)體區(qū)域12。在P型第一半導(dǎo)體阱區(qū)域6中，以與感光部的每列相對應(yīng)地形成η型掩埋溝道區(qū)域7、布置在η型掩埋溝道區(qū)域7正下方的ρ型第二半導(dǎo)體阱區(qū)域8、以及用于分離像素5的ρ型溝道阻擋區(qū)域9。在光電二極管PD與垂直傳輸寄存器 3之間形成有電荷讀取單元4。在包括掩埋溝道區(qū)域7的區(qū)域上形成有柵極絕緣膜13，在柵極絕緣膜13上形成有傳輸電極14。傳輸柵極14沿著傳輸方向布置，傳輸方向的寬度在掩埋溝道區(qū)域7、電荷讀取單元4和溝道阻擋區(qū)域9上方延伸。垂直傳輸寄存器3是由掩埋溝道區(qū)域7、柵極絕緣膜 13、以及傳輸電極14形成。此外，平坦化膜18、濾色器19以及片上透鏡21經(jīng)由防反射膜16和遮光膜17依次形成在半導(dǎo)體基板的上部，平坦化膜18是由絕緣膜構(gòu)成，下文所述的本實施例的特征在于防反射膜16和遮光膜17。另外，在本實施例中，由四層膜構(gòu)成的防反射膜16形成在光電二極管PD上，遮光膜17在除光電二極管PD的主要區(qū)域之外的位置上形成為覆蓋傳輸電極14并到達(dá)光電二極管的周邊端部。在由四層膜構(gòu)成的防反射膜16中，在光電二極管PD的感光表面上依次層疊有第一氧化硅膜23、第一氮化硅膜Μ、第二氧化硅膜25和第二氮化硅膜26。柵極絕緣膜13形成在傳輸電極14的正下方，但沒有形成在光電二極管PD的表面上。第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M形成在光電二極管PD和傳輸電極14的整個表面上方。第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M的總厚度tl設(shè)置成小于傳輸電極14下面的柵極絕緣膜13的厚度t2。下述制造方法清楚地表明，在對防反射膜16中的上層的第二氧化硅膜25進(jìn)行圖案化時，防反射膜16中的下層的第一氮化硅膜M也充當(dāng)阻擋膜(即， 刻蝕阻擋膜)。諸如第二氧化硅膜25和第二氮化硅沈等上層膜形成在光電二極管的除周邊端部之外的主要區(qū)域上。因此，由四層膜構(gòu)成的防反射膜16僅形成在光電二極管PD的主要區(qū)域上。另一方面，例如，遮光膜17是由諸如鎢(W)等金屬膜形成。在第一氧化硅膜23和第一氮化物膜M這兩層膜上，遮光膜17形成在覆蓋傳輸電極14的區(qū)域上，并到達(dá)光電二極管的周邊端部。遮光膜17的端部與對應(yīng)于光電二極管周邊端部的第一氮化硅膜M接觸。優(yōu)選地，第一氧化硅膜23的厚度為IOnm以下，第一氮化硅膜M的厚度為30nm以下，這兩層的總厚度設(shè)置成小于柵極絕緣膜13的厚度?？紤]到由四層膜構(gòu)成的防反射膜的防反射效果，第二氧化硅膜25的厚度約為5nm至35nm，第二氮化硅膜沈的厚度約為15nm 至45nm。例如，柵極絕緣膜13的厚度約為40nm。對防反射膜16的各個厚度進(jìn)行優(yōu)化，以便在期望光的波長范圍內(nèi)獲得防反射效果。根據(jù)第一實施例的固體攝像器件1，由于由四層膜構(gòu)成的防反射膜16形成在光電二極管PD上，所以能夠在可見光范圍內(nèi)降低必要光的波長范圍，即降低反射光的波長范圍。由于防反射膜16的總厚度較小，所以透光性好。因此，能夠同時提高防反射效果和透光性。此外，遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板表面之間的間隔(距離)界定為第一氧化硅膜 23和第一氮化硅M的總厚度tl，且總厚度tl小于柵極絕緣膜13的厚度，其中第一氧化硅膜23和第一氮化硅M是構(gòu)成防反射膜16的膜。由此，抑制了在遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間穿過的光，從而能夠減少由于穿過的光而產(chǎn)生的拖尾或者白點等。由于防反射膜16中的下層的第一氮化硅膜M在圖案化防反射膜16的上層的第二氧化硅膜25時成為刻蝕阻擋層，所以能夠以高精度穩(wěn)定地設(shè)置遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的絕緣膜的厚度。因此，即使單位像素尺寸小型化，仍然能夠抑制諸如拖尾或白點等特性值的變化或者缺陷，能夠提供穩(wěn)定的固體攝像器件。固體攝像器件的制造方法的示例圖2A至圖4B表示第一實施例的固體攝像器件1的制造方法。首先，如圖2A所示， 在半導(dǎo)體基板2上形成第一半導(dǎo)體阱區(qū)域6，并且在第一半導(dǎo)體阱區(qū)域6上形成光電二極管 PD、掩埋溝道區(qū)域7、第二半導(dǎo)體阱區(qū)域8、溝道阻擋區(qū)域9等。光電二極管PD形成為包括第二導(dǎo)電類型(η型)的半導(dǎo)體區(qū)域11和第一導(dǎo)電類型(P型)的半導(dǎo)體區(qū)域12，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域12布置在η型半導(dǎo)體區(qū)域11的表面?zhèn)壬?。然后，在半?dǎo)體基板2的整個表面上形成柵極絕緣膜13，在柵極絕緣膜13上形成用于構(gòu)成垂直傳輸寄存器的傳輸電極14。例如， 能夠通過多晶硅膜形成傳輸電極14。接下來，如圖2Β所示，通過使用傳輸電極14作為掩模，除去除傳輸電極14正下方的區(qū)域以外的柵極絕緣膜13。接下來，如圖2C所示，在半導(dǎo)體基板2的包括光電二極管PD和傳輸電極14的整個表面上方形成由四層膜構(gòu)成的防反射膜16。即，在半導(dǎo)體基板表面向上依次形成第一氧化硅膜23、第一氮化硅膜對、第二氧化硅25和第二氮化硅膜沈，從而形成防反射膜16。接下來，在防反射膜16上的與光電二極管PD的主要部分相對應(yīng)的位置處形成抗蝕劑掩模31。接下來，如圖3Α所示，通過利用抗蝕劑掩模31進(jìn)行刻蝕，選擇性地除去第二氮化硅膜26。僅在光電二極管PD的主要區(qū)域上保留第二氮化硅膜26。接下來，如圖;3Β所示，在整個表面上使用氧化硅膜形成保護(hù)膜32。保護(hù)膜32是在后續(xù)步驟中保護(hù)其它部分所必需的膜。接下來，如圖3C所示，通過刻蝕除去由氧化硅膜制成的保護(hù)膜32以及第二氧化硅膜25。在該刻蝕過程中，通過利用保留在光電二極管PD的主要區(qū)域中的第二氧化硅膜沈作為掩模進(jìn)行刻蝕，選擇性地除去第二氧化硅膜25。同時，第二下層的第一氮化硅膜M成為刻蝕阻擋膜，刻蝕在第一氮化硅膜M的表面處結(jié)束。在上述過程中，第二氧化硅膜25和第二氮化硅膜沈僅保留在光電二極管PD的主要區(qū)域上。此外，從光電二極管PD的周邊端部到傳輸電極14上保留第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜。在光電二極管PD 的周邊端部上以高精度穩(wěn)定地形成期望的膜厚度，即，以高精度穩(wěn)定地形成具有膜厚度tl 的絕緣膜(兩層的膜23和，膜厚度tl小于柵極絕緣膜13的厚度t2。接下來，在整個表面上形成金屬遮光膜17之后，將遮光膜17圖案化，并且將遮光膜17保留成僅覆蓋傳輸電極14，而不覆蓋光電二極管PD的主要區(qū)域。于是，如圖4A所示， 形成了在光電二極管PD的主要區(qū)域上層疊有四層膜23 沈的防反射膜16。此外，遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板2之間的間隔界定為第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層的膜厚度tl。接下來，如圖4B所示，通過絕緣膜來形成平坦化膜18，在平坦化膜18上依次形成濾色器19和片上透鏡21，從而獲得了期望的固體攝像器件1。根據(jù)本實施例的固體攝像器件1的制造方法，在形成由四層膜構(gòu)成的防反射膜16 之后，在圖3C的過程中，通過利用第二層的第一氮化硅膜M作為刻蝕阻擋膜進(jìn)行刻蝕，除去第二氧化硅膜25。由此，總的膜厚度tl小于柵極絕緣膜13的厚度t2，保留第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜，利用這兩層膜能夠以高精度穩(wěn)定地界定遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔。在光電二極管PD的主要區(qū)域上以高精度形成由四層膜構(gòu)成的防反射膜。因此，即使被遮光的區(qū)域小型化，仍然能夠通過簡易的過程以高精度穩(wěn)定地制造期望的固體攝像器件1。即，即使單位像素尺寸小型化，仍然抑制了諸如拖尾或白點等特性值的變化或者缺陷率，并且能夠以穩(wěn)定的成品率制造固體攝像器件。圖7表示遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔(距離)tl(nm)和拖尾改善率 (%)的關(guān)系。拖尾改善率隨著間隔tl的減小而提高。作為一個具體的示例，表格示出了在550nm的光波長的情況下，由兩層薄膜構(gòu)成的防反射膜的防反射效果(對比示例)和由四層薄膜構(gòu)成的防反射膜的防反射效果(示例)。對比示例是如下防反射膜在硅基板上層疊有5nm厚的第一氧化硅膜和IOnm厚的第一氮化物膜。示例是如下防反射膜在硅基板上層疊有5nm厚的第一氧化硅膜、IOnm厚的第一氮化硅膜、20nm厚的第二氧化硅膜和30nm厚的第二氮化硅膜。表 1
防反射膜波長陽0 nm
化硅膜化硅膜化硅膜化硅膜貞力+ 5 nm 10 nm 0 nm 0 nm 約 80% 約 20%
示例 5 nm 10 nm 20 nm 30 nm 約 93. 3% 約 6.7%如表1所示，具有四層膜結(jié)構(gòu)的防反射膜比具有兩層膜結(jié)構(gòu)的防反射膜的防反射效果好。2.第二實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例圖5表示本發(fā)明的固體攝像器件的第二實施例。本實施例是應(yīng)用于CXD固體攝像器件的情形。圖5表示如下部分的剖面結(jié)構(gòu)，該部分包括垂直傳輸寄存器以及構(gòu)成感光部的光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極管)。與上述第一實施例類似，在第二實施例的固體攝像器件33中，在包括光電二極管PD和傳輸電極14的整個表面上形成第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜。此外，在位于光電二極管PD的主要區(qū)域上的第一氮化硅膜M上形成第二氧化硅膜25和第二氮化硅膜26。另外，在本實施例中，在整個表面上還形成更薄的第三氧化硅膜27，從而在光電二極管PD的主要區(qū)域上形成由五層膜構(gòu)成的防反射膜35。此外，在上述狀態(tài)下，形成覆蓋傳輸電極14的遮光膜17。在遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板2之間形成由第一氧化硅膜23、 第一氮化硅膜M和第三氧化硅膜27構(gòu)成的三層膜。于是，遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板 2之間的間隔(距離)界定成這三層膜的厚度t3。膜厚度t3設(shè)置成小于柵極絕緣膜13的厚度t2。其它結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，所以省略了說明及其示意圖。在圖5中，與圖1中的對應(yīng)部分采用相同的附圖標(biāo)記表示。固體攝像器件的制造方法的示例第二實施例的固體攝像器件33的制造方法包括第一實施例的圖2A至圖3C的過程，以及在圖3C的過程之后在整個表面上形成第三氧化硅膜27的過程。之后，如圖4A和圖4B所示，形成遮光膜17、平坦化膜18、濾色器19和片上透鏡21，從而獲得固體攝像器件 33。根據(jù)第二實施例的固體攝像器件33及其制造方法，與第一實施例類似，由于即使防反射膜35是由五層膜構(gòu)成但該膜結(jié)構(gòu)仍然較薄，所以能夠提高防反射效果和透光性。此夕卜，遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板2之間的間隔(距離)界定為其膜厚度t3小于柵極絕緣膜13的厚度t2的三層絕緣膜23、對和27。因此，即使單位像素尺寸小型化，仍然抑制了諸如拖尾或者白點等特性值的變化或者缺陷率，從而能夠以穩(wěn)定的成品率制造固體攝像器件。3.第三實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例圖6表示本發(fā)明的固體攝像器件的第三實施例。本實施例是應(yīng)用于具有全局快門 (global shutter)功能的CMOS固體攝像器件的情形。圖6表示如下部分的剖面結(jié)構(gòu)，即， 該部分包括光電轉(zhuǎn)換單元(光電二極管)、傳輸晶體管以及電荷保持部。雖然省略了對第三實施例的CMOS固體攝像器件37的詳細(xì)說明，但與通常的情形類似，第三實施例的固體攝像器件37包括攝像區(qū)域和周邊電路部，在攝像區(qū)域中布置有光電二極管和多個像素，所述光電二極管構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換單元，所述多個像素是由多個像素晶體管構(gòu)成。能夠?qū)⒂蓡蝹€光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成的單位像素和多個像素晶體管(M0S晶體管) 應(yīng)用為像素。此外，也能夠?qū)⑺^的如下像素共享結(jié)構(gòu)作為像素，在該像素共享結(jié)構(gòu)中，多個光電轉(zhuǎn)換單元共享除傳輸晶體管和浮動擴散部以外的其它像素晶體管。多個像素晶體管可由傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管以及選擇晶體管這四個晶體管、或者由除選擇晶體管之外的其它三個晶體管等方式構(gòu)成。如圖6所示，例如，本實施例的固體攝像器件包括硅半導(dǎo)體基板38上的光電二極管PD和讀取單元41，光電二極管PD構(gòu)成感光部，讀取單元41用于讀取光電二極管PD的信號電荷。讀取單元41是由光電二極管PD附近的電荷保持部(所謂的存儲部)42和構(gòu)成像素的傳輸晶體管Tr構(gòu)成。這些光電二極管PD和讀取單元41形成在第一導(dǎo)電類型(例如，
1P型)的半導(dǎo)體阱區(qū)域39上，ρ型半導(dǎo)體阱區(qū)域39形成在第二導(dǎo)電類型(例如，η型)的半導(dǎo)體基板38上。傳輸晶體管Tr包括傳輸柵電極44，傳輸柵電極44經(jīng)由η型浮動擴散部FD和柵極絕緣膜43形成。電荷保持部42形成在光電二極管PD與傳輸晶體管Tr之間，電荷保持部 42包括柵電極46，柵電極46經(jīng)由η型半導(dǎo)體區(qū)域45和形成在η型半導(dǎo)體區(qū)域45上的柵極絕緣膜43形成。電荷保持部42是用于臨時保持來自光電二極管PD的信號電荷的區(qū)域。 在信號電荷使電荷保持部42的柵電極導(dǎo)通并保持在η型半導(dǎo)體區(qū)域45上之后，信號電荷被讀取到傳輸晶體管Tr的浮動擴散部FD。多層布線層49經(jīng)由層間絕緣膜47形成在像素區(qū)域上，多層布線層49中布置有多層的布線48，并且在多層布線層49上形成有濾色器51和片上透鏡52。此外，在本實施例中，在光電二極管PD、電荷保持部42的柵電極46、和傳輸晶體管 Tr的傳輸柵電極44的整個表面上形成第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜Μ，這兩層膜是構(gòu)成防反射膜的膜。此外，在光電二極管PD的主要區(qū)域上方的第一氮化硅膜M上形成第二氧化硅膜25和第二氮化硅膜26。于是，在光電二極管PD的主要區(qū)域上形成由第一氧化硅膜23、第一氮化硅膜對、第二氧化硅膜25和第二氮化硅膜沈這四層膜構(gòu)成的防反射膜16。 為了覆蓋傳輸柵電極44和柵電極46，在第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜上形成由諸如鎢(W)等金屬制成的遮光膜17。當(dāng)構(gòu)成像素的其它像素晶體管也包含用于讀取信號電荷的讀取單元時，在第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜上也形成遮光膜，以覆蓋其它像素晶體管的柵電極。固體攝像器件的制造方法的示例在本實施例的固體攝像器件37的制造方法中，特別地，能夠使用上述圖2C至圖4Α 的步驟形成由光電二極管PD上的四層膜構(gòu)成的防反射膜16，以及遮光膜17下面的第一氧化硅膜23和第一氮化硅膜M這兩層膜。與上述實施例類似，根據(jù)第三實施例的固體攝像器件37及其制造方法，由于在光電二極管PD的主要區(qū)域上形成由四層膜構(gòu)成的防反射膜16，所以能夠同時提高防反射效果和透光性。此外，遮光膜17的端部與半導(dǎo)體基板38之間的間隔(距離)界定為其膜厚度 tl小于柵極絕緣膜43的厚度t2的兩層絕緣膜23和M。因此，即使單位像素尺寸小型化， 仍然能夠抑制諸如拖尾或者白點等特性值的變化或者缺陷率，從而能夠以穩(wěn)定的成品率制造固體攝像器件。即使對于不含有電荷保持部42且傳輸晶體管Tr布置成靠近光電二極管PD的 CMOS固體攝像器件，仍然能夠采用由四層膜構(gòu)成的防反射膜。如上所述，即使對于CMOS固體攝像器件也能夠采用圖5的由5層膜構(gòu)成的防反射膜。在上述實施例中，說明了由四層或五層膜構(gòu)成的防反射膜。然而，也能夠采用六層以上的膜構(gòu)成的防反射膜。在這種情況下，防反射膜的厚度是能夠同時提高防反射效果和透光率的總膜厚度，并且遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的膜厚度也小于柵極絕緣膜13 的厚度t2。在上述實施例的固體攝像器件中，以下述方式構(gòu)成每個固體攝像器件信號電荷為電子，第一導(dǎo)電類型為η型，第二導(dǎo)電類型為ρ型。然而，這些實施例也能夠應(yīng)用于信號電荷為空穴的固體攝像器件。這種情況下，η型為第二導(dǎo)電類型，ρ型為第一導(dǎo)電類型。4.第四實施例電子裝置的結(jié)構(gòu)示例例如，本發(fā)明的上述實施例中的固體攝像器件能夠應(yīng)用于如下電子裝置諸如數(shù)碼相機或者視頻攝像機等相機系統(tǒng)、具有攝像功能的移動電話或具有攝像功能的其它裝置寸。圖8表示應(yīng)用于相機的本發(fā)明第四實施例，以作為電子裝置的示例。通過能夠?qū)o止圖像或者移動圖像進(jìn)行拍攝的視頻攝像機來舉例說明本實施例的相機。本實施例的相機51包括固體攝像器件52、用于將入射光引導(dǎo)至固體攝像器件52的感光部的光學(xué)系統(tǒng) 53、快門單元Μ、用于驅(qū)動固體攝像器件52的驅(qū)動電路55、以及用于處理固體攝像器件52 的輸出信號的信號處理電路56。固體攝像器件52可以采用上述實施例中的任一種固體攝像器件。光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)53將來自物體的圖像光(入射光)成像在固體攝像器件52的成像表面上。由此， 在預(yù)定時段內(nèi)將信號電荷累積在固體攝像器件52中。光學(xué)系統(tǒng)53可以是由多個光學(xué)透鏡構(gòu)成的光學(xué)透鏡系統(tǒng)?？扉T單元M控制固體攝像器件52的光照時段和遮光時段。驅(qū)動電路陽提供驅(qū)動信號，所提供的驅(qū)動信號用于控制固體攝像器件52的傳輸操作和快門單元 54的快門操作。通過由驅(qū)動電路55提供的驅(qū)動信號(時序信號)執(zhí)行固體攝像器件52的信號傳輸。信號處理電路56執(zhí)行各種信號處理。將經(jīng)過信號處理的圖像信號保存到存儲介質(zhì)(例如，存儲器)中或者輸出到監(jiān)視器。根據(jù)第四實施例的電子裝置，在固體攝像器件中，能夠同時提高防反射膜的防反射效果和透光性。此外，即使單位像素尺寸小型化，仍然能夠抑制諸如拖尾或者白點等特性值的變化或者缺陷率。因此，能夠提供具有高質(zhì)量圖像的電子裝置。例如，能夠提供具有更佳圖像質(zhì)量的相機等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要設(shè)計要求以及其它因素在本發(fā)明所附權(quán)利要求或者其等同物的范圍內(nèi)，就可以根據(jù)這些設(shè)計要求以及其它因素進(jìn)行各種修改、組合、次組合以及替換。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，其包括光電轉(zhuǎn)換單元，其形成在半導(dǎo)體基板上；讀取單元，其讀取所述光電轉(zhuǎn)換單元的信號電荷，并由柵極絕緣膜和布置在所述柵極絕緣膜上的電極構(gòu)成；遮光膜，其覆蓋所述電極；以及防反射膜，其形成在所述光電轉(zhuǎn)換單元上，并由四層以上的膜構(gòu)成， 其中，所述防反射膜中的下層的膜在圖案化期間兼作阻擋膜，并且所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的間隔設(shè)置成小于所述柵極絕緣膜的厚度， 通過在所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間插入所述防反射膜中的所述下層的多層膜界定所述間隔。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中， 所述防反射膜是由四層膜構(gòu)成，并且所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的所述間隔是由所述防反射膜中的所述下層的兩層膜界定。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，通過交替層疊氧化硅膜和氮化硅膜形成所述防反射膜，并且， 所述防反射膜中的第二層膜是兼作所述阻擋膜的氮化硅膜。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的固體攝像器件，其中， 所述讀取單元是垂直傳輸寄存器，并且所述電極是所述垂直傳輸寄存器的傳輸電極。
5.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的固體攝像器件，其中，所述讀取單元是傳輸晶體管和電荷保持部，所述傳輸晶體管和所述電荷保持部構(gòu)成像素，并且所述電極是所述傳輸晶體管的傳輸柵電極和所述電荷保持部的柵電極。
6.一種固體攝像器件的制造方法，其包括 在半導(dǎo)體基板上形成光電轉(zhuǎn)換單元；在所述光電轉(zhuǎn)換單元之外的位置上形成柵極絕緣膜和布置在所述柵極絕緣膜上的電極，所述柵極絕緣膜和所述電極構(gòu)成讀取單元，所述讀取單元讀出所述光電轉(zhuǎn)換單元的信號電荷；形成四層以上的膜，所述四層以上的膜覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述電極，并構(gòu)成防反射膜；將所述四層以上的膜中的下層的膜設(shè)置為阻擋膜，并選擇性地除去所述四層以上的膜中所述阻擋膜之上的布置在所述光電轉(zhuǎn)換單元的周邊和所述電極上的膜；并且隨后，形成遮光膜，所述遮光膜經(jīng)由包括所述阻擋膜的所述下層的多層膜覆蓋所述電極，使得所述遮光膜的端部位于所述光電轉(zhuǎn)換單元的周邊，且所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的間隔界定成小于所述柵極絕緣膜的厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像器件的制造方法，其還包括 通過四層膜形成所述防反射膜；并且通過所述防反射膜中的所述下層的兩層膜界定所述遮光膜的端部與所述半導(dǎo)體基板之間的所述間隔。
8.如權(quán)利要求7所述的固體攝像器件的制造方法，其還包括 通過交替層疊二氧化硅膜和氮化硅膜形成所述防反射膜；并且通過氮化硅膜形成所述防反射膜中的兼作所述阻擋膜的第二層膜。
9.如權(quán)利要求6-8中任一權(quán)利要求所述的固體攝像器件的制造方法，其中， 所述讀取單元是垂直傳輸寄存器，并且所述電極是所述垂直傳輸寄存器的傳輸電極。
10.如權(quán)利要求6-8中任一權(quán)利要求所述的固體攝像器件的制造方法，其中，所述讀取單元是傳輸晶體管和電荷保持部，所述傳輸晶體管和所述電荷保持部構(gòu)成像素，并且所述電極是所述傳輸晶體管的傳輸柵電極和所述電荷保持部的柵電極。
11.一種電子裝置，其包括 固體攝像器件；光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光引導(dǎo)至所述固體攝像器件的光電轉(zhuǎn)換單元中；以及信號處理電路，其處理所述固體攝像器件的輸出信號；其中，所述固體攝像器件是由前述權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的固體攝像器件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體攝像器件及其制造方法和包括該固體攝像器件的電子裝置。所述固體攝像器件包括光電轉(zhuǎn)換單元，其形成在半導(dǎo)體基板上；讀取單元，其讀取光電轉(zhuǎn)換單元的信號電荷，并由柵極絕緣膜和布置在柵極絕緣膜上的電極構(gòu)成；遮光膜，其覆蓋電極；以及防反射膜，其形成在光電轉(zhuǎn)換單元上，并由四層以上的膜構(gòu)成，其中，防反射膜中的下層的膜在圖案化期間兼作阻擋膜，并且遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間的間隔設(shè)置成小于柵極絕緣膜的厚度，通過在遮光膜的端部與半導(dǎo)體基板之間插入防反射膜中的下層的多層膜界定所述間隔。本發(fā)明提供能夠提高拖尾特性的穩(wěn)定性并提高防反射的效果和透光性的固體攝像器件及其制造方法和電子裝置。
文檔編號H04N5/335GK102468314SQ20111033772
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者長野光浩 申請人:索尼公司