[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本申请涉及半导体器件及其制造方法。提供了一种半导体器件，其在不增加半导体芯片面积的情况下提高背面照射CMOS图像传感器的暗电流特性和传输效率。在CMOS图像传感器中，像素包括传输晶体管和具有pn结的光电二极管。在平面图中，通过隔离绝缘膜在构成光电二极管的n型区域上方形成反射层。反射层通过帽绝缘膜在传输晶体管的栅极电极上方延伸。第一层信号布线通过在栅极电极上方的层间绝缘膜中制作的接触孔电耦合到栅极电极和反射层两者，因此相同的电势被施加到栅极电极和反射层。

相关申请的交叉引用

这里通过参考并入2017年4月27日提交的日本专利申请No.2017-087940的全部公开内容，包括说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，并且更具体地涉及对于具有固态成像元件的半导体器件有用的技术，所述固态成像元件例如使用背表面照射CMOS(互补金属氧化物半导体)(以下称为CMOS图像传感器)。

背景技术

日本未审专利申请公开(PCT申请的翻译文本)No.2008-514011描述了使用SOI(绝缘体上硅)晶片制造的背表面照射CMOS或CCD(电荷耦合器件)成像元件。

日本未审专利申请公开No.2009-16826描述了一种背表面照射图像传感器，其包括：光电二极管，形成在半导体衬底的前表面下方，以通过来自半导体衬底的背表面的光照射来产生光电荷；反射栅极，形成在半导体衬底的前表面上方的光电二极管之上；以及传输栅极，用于将光电荷从光电二极管传输到传感节点。

发明内容

在日本未审专利申请公开No.2009-16826中公开的具有背表面照射结构的图像传感器中，反射栅极位于光电二极管正上方。在这种结构中，对于反射栅极的布线布局没有限制，并且布线布局的自由度高。但是，由于应向反射栅极和传输栅极施加不同的电势，所以需要用于向反射栅极施加电势的特殊的控制电路，从而引起应增加半导体芯片的面积的问题。

本发明的上述和进一步的目的和新颖特征将从本说明书和附图中的以下详细描述中更全面地呈现。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，其包括传输晶体管和与传输晶体管相邻并具有pn结的光电二极管。传输晶体管包括：栅极绝缘膜，形成在p型半导体衬底的主表面上；栅极电极，具有与栅极绝缘膜接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面；在栅极电极的两个侧面中的每一个侧面上形成的侧壁间隔物；在栅极电极的一个侧面侧的半导体衬底中设置的第一n型区域；以及在栅极电极的另一侧面侧的半导体衬底中设置的第二n型区域。光电二极管包括：第三n型区域，具有距半导体衬底的主表面的第一深度并与第一n型区域集成；反射层，以在平面图中从第三n型区域延伸到栅极电极的第二表面的方式形成在第三n型区域和栅极电极的第二表面上方；以及绝缘膜，形成在第三n型区域和反射层之间。在覆盖栅极电极和反射层的层间绝缘膜中，布线通过在栅极电极的第二表面上方制作的接触孔电耦合到栅极电极和反射层两者，并且将相同的电势施加到栅极电极和反射层。