[发明专利]固态摄像器件、其制造方法和电子装置

说明书

相关申请的交叉参考 

本申请包含与2010年8月9日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-179073的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。 

技术领域

本发明涉及一种固态摄像器件、其制造方法和诸如相机等包括固态摄像器件的电子装置。 

背景技术

CMOS固态摄像器件作为固态摄像器件(图像传感器)得到了广泛普及。例如，CMOS固态摄像器件用于诸如数码相机、数码摄影机和具有相机功能的移动电话等各种个人数字助理。 

CMOS固态摄像器件是由多个布置成二维矩阵的像素形成，每个像素单元都具有多个像素晶体管和用作光接收部的光电二极管。像素晶体管的数目通常是4个(即，传输晶体管、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管)，或者是上述四个晶体管中的除选择晶体管之外的其它三个晶体管。或者，多个光电二极管可共享这些像素晶体管。为了通过向这些像素晶体管施加所需脉冲电压来读出信号电流，需要通过多层布线连接像素晶体管的端子。 

在背侧照射型固态摄像器件中，在半导体基板的形成有光电二极管和像素晶体管的表面上布置多层布线层，该多层布线层包含多层的布线，在所述多层布线层之间设置有至少一个层间绝缘膜，在多层布线层侧粘合支撑基板，并随后减小半导体基板的厚度。即，从半导体基板的后表面侧对半导体基板进行抛磨以获得所需的厚度。接下来，在抛磨的表面上形成滤色器和片上透镜，从而形成了背侧照射型固态摄像器件。 

在背侧照射型固态摄像器件中，由于形成了光从基板的后表面侧入 射到光电二极管的结构，所以增加了数值孔径(numerical aperture)，从而实现了具有高灵敏度的固态摄像器件。 

此外，在固态摄像器件中，对于用于使各个像素彼此隔离的元件隔离区域，例如，存在有由杂质扩散层形成的元件隔离区域、由沟槽结构形成的元件隔离区域或由选择氧化(局部硅氧化，LOCOS)层形成的元件隔离区域。与选择氧化层相比，杂质扩散层和沟槽结构适用于精密加工处理。 

对于CMOS固态摄像器件的相关文献，例如，存在有日本未审查专利申请No.2003-31785、2005-302909、2005-353955和2007-258684。日本未审查专利申请No.2003-31785公开了一种背侧照射型CMOS固态摄像器件的基本结构，在该CMOS固态摄像器件中，布线形成在半导体基板的形成有光电二极管的表面侧，且允许可见光入射到另一表面侧。日本未审查专利申请No.2005-302909公开了用作CMOS固态摄像器件的元件隔离区域的浅沟槽隔离(STI)结构。日本未审查专利申请No.2005-353955公开了如下结构：在背侧照射型CMOS固态摄像器件中，遮光层布置在后表面侧。日本未审查专利申请No.2007-258684公开了下述结构：在背侧照射型CMOS固态摄像器件中，在光接收表面上形成具有固定负电荷的膜，以便抑制界面上的暗电流的产生。对于固态摄像器件的元件隔离区域，还公开了由沟槽(其内部保持中空)形成的结构(参见日本未审查专利申请No.2004-228407)。 

在背侧照射型固态摄像器件中，由于光从半导体基板的形成有光电二极管的后表面侧入射，所以光电转换多发生在后表面侧。因此，需要抑制在后表面侧邻近区域中所光电转换的电荷(例如，电子)泄漏到邻近像素而引起的混色的发生。 

另外，当通过杂质扩散层(其通过从基板表面侧进行离子注入及退火处理而形成)在邻近光电二极管之间形成元件隔离区域时，由于高能离子注入的散射的原因，注入的杂质在基板后表面侧的更深位置处的横向上更多地扩散。因此，小型像素的在基板后表面附近的横向方向上的电场很弱，因此难以抑制由所光电转换的电荷泄露到邻近像素所引起的混色的发生。 

因此，目前研究出下述方法：通过杂质扩散层(其是通过离子注入方法从基板的后表面注入杂质而形成)形成元件隔离区域，随后进行激光退火等方法来激活硅的最外层表面，以便不对先前形成的多层布线产生损伤。然而，无法轻易地同时实现杂质热扩散的抑制和离子注入所引起的晶体缺陷的恢复。 

此外，还研究出了另外一种方法，在该方法中，通过形成在基板后表面中的沟槽来形成用于物理隔离各个像素的元件隔离区域，以便抑制电荷泄露到邻近像素中。然而，如同上述情形，由于不能对先前形成的多层布线进行加热，所以难以消除由于沟槽的形成而导致产生白点和暗电流的起因。也就是说，存在的问题在于p型杂质层没有将沟槽的内壁置于空穴钉扎状态，不能通过退火等方法恢复上述缺陷。