[发明专利]固体摄像器件、其制造方法及电子装置

说明书

相关文件的交叉引用

本申请包含与2009年10月5日向日本专利局提交的日本专利申请JP2009-231462中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及固体摄像器件、用于制造所述固体摄像器件的方法以及电子装置。

背景技术

例如数字摄像机和配备有相机的蜂窝式电话等电子装置包括固体摄像器件。

固体摄像器件在半导体基板上具有包括多个像素的摄像区。每个像素具有光电转换部。光电转换部可为光电二极管，其通过接收穿过外部光学系统的光并将该光转换为电以产生信号电荷。

CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器可用作固体摄像器件。

CMOS图像传感器包括像素，每个像素包括光电转换部和一组晶体管。该组晶体管用作像素晶体管，其读出从光电转换部产生的信号电荷并将该信号电荷作为电信号输出至信号线。例如，像素晶体管包括四个晶体管：在半导体基板的表面上所设置的传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。像素晶体管组中的晶体管与设置于半导体基板的表面上的导线电连接。

CMOS图像传感器通常为前发射型，其中的光电转换部接收穿过具有导线和像素晶体管的半导体基板的前侧而进入的光。在表面发射型中，遗憾的是，导线在光进入光电转换部所穿过的路径中设置于多个层中。因此，在多个层中的导线会降低光的使用率，从而降低敏感度。因此，提出了后发射类型，其接收穿过半导体基板的后侧而进入的光，所述后侧与具有导线和像素晶体管的前侧相反(例如，日本未经审查的专利申请公开公报No.2003-31785)。

有利的是，CMOS图像传感器更加小型化且获得高的分辨率。为了实现CMOS图像传感器的小型化而降低像素尺寸，提出了这样一种像素结构，即其中多个光电转换部共用像素晶体管。例如，提出了一种技术，其中为两个或四个光电转换部设置了单个像素晶体管组(例如，日本未经审查的专利申请公开公报No.2004-172950、2006-157953和2006-54276)。

在这种技术中，像素隔离元件形成于基板中以将像素彼此隔离。例如，设置浅沟槽氧化物隔离(STI)结构作为半导体基板中的像素隔离元件。或者，可以设置例如p阱的杂质扩散区作为半导体基板中的像素隔离元件(例如，日本未经审查的专利申请公开公报No.2006-93319和2007-53250)。

在后发射CMOS图像传感器中，半导体基板的厚度从几百微米降低为例如10μm，使得光可进入光电转换部。如果在降低厚度的步骤中发生厚度上的变化，那么入射光的强度会变化。为避免厚度上的变化，在后发射CMOS图像传感器的制造中可使用绝缘硅(SOI，Silicon-On-Insulator)基板。

图19A和19B以及图20C和20D是表示制造后发射CMOS图像传感器的处理的截面图。如这些图所示，后发射CMOS图像传感器按照步骤(A)至(D)的顺序制造。

如图19(A)所示，首先制备SOI基板101J。更具体地，SOI基板101J包括隔着氧化硅层BOX位于硅基板KB上的薄硅层AS。

然后参照图19(B)，p型杂质扩散区PW、光电二极管21J、用作p型阱的像素隔离元件PSJ和n型浮动扩散部FD形成于SOI基板101J的硅层AS中。

在此情况下，通过将杂质离子注入到硅层中形成每个元件或部件。然后，在硅层AS上形成包括传输晶体管的像素晶体管(未图示)之后，通过在绝缘中间层SZ中嵌入导线HT而在硅层AS中形成多层布线层HS。

接下来，如图20C所示，支撑基板SK结合在多层布线层HS上。

参照图20D，将SOI基板101J的硅基板KB去除。

例如，在将SOI基板101J反转的情况下，通过应用降低厚度的技术，例如应用化学机械研磨(CMP)可将硅基板KB去除。对于CMP来说，可将SOI基板101J的氧化硅层BOX用作CMP阻挡层，由此可检测到CMP的端点。

然后，通过湿法蚀刻将氧化硅层BOX去除以使硅层AS的后表面露出。将硅层AS的一部分从后侧去除，一直到p型杂质扩散区PW露出。然后，硅层AS的表面设置有钝化层(未图示)、滤色器(未图示)和片上透镜(未图示)。于是，后发射CMOS图像传感器制造完成。

当如上所述使用SOI基板101J时，在降低厚度的步骤中，氧化硅层BOX用作阻挡层，于是避免了厚度上的变化。

然而，SOI基板101J很昂贵，SOI基板101J的使用不期望地增加了制造成本。另一方面，当使用不同于SOI基板的基板时，在降低厚度的步骤中难以避免基板的厚度发生变化。