專利名稱：固體攝像器件、其制造方法及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、用于制造所述固體攝像器件的方法以及電子裝置。
背景技術(shù)：
例如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和配備有相機(jī)的蜂窩式電話等電子裝置包括固體攝像器件。固體攝像器件在半導(dǎo)體基板上具有包括多個(gè)像素的攝像區(qū)。每個(gè)像素具有光電轉(zhuǎn) 換部。光電轉(zhuǎn)換部可為光電二極管，其通過接收穿過外部光學(xué)系統(tǒng)的光并將該光轉(zhuǎn)換為電 以產(chǎn)生信號電荷。CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器可用作固體攝像器件。CMOS圖像傳感器包括像素，每個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換部和一組晶體管。該組晶體管 用作像素晶體管，其讀出從光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的信號電荷并將該信號電荷作為電信號輸出至 信號線。例如，像素晶體管包括四個(gè)晶體管在半導(dǎo)體基板的表面上所設(shè)置的傳輸晶體管、 復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管。像素晶體管組中的晶體管與設(shè)置于半導(dǎo)體基板的 表面上的導(dǎo)線電連接。CMOS圖像傳感器通常為前發(fā)射型，其中的光電轉(zhuǎn)換部接收穿過具有導(dǎo)線和像素 晶體管的半導(dǎo)體基板的前側(cè)而進(jìn)入的光。在表面發(fā)射型中，遺憾的是，導(dǎo)線在光進(jìn)入光電 轉(zhuǎn)換部所穿過的路徑中設(shè)置于多個(gè)層中。因此，在多個(gè)層中的導(dǎo)線會降低光的使用率，從 而降低敏感度。因此，提出了后發(fā)射類型，其接收穿過半導(dǎo)體基板的后側(cè)而進(jìn)入的光，所 述后側(cè)與具有導(dǎo)線和像素晶體管的前側(cè)相反(例如，日本未經(jīng)審查的專利申請公開公報(bào) No. 2003-31785)。有利的是，CMOS圖像傳感器更加小型化且獲得高的分辨率。為了實(shí)現(xiàn)CMOS圖像傳 感器的小型化而降低像素尺寸，提出了這樣一種像素結(jié)構(gòu)，即其中多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部共用像 素晶體管。例如，提出了一種技術(shù)，其中為兩個(gè)或四個(gè)光電轉(zhuǎn)換部設(shè)置了單個(gè)像素晶體管組 (例如，日本未經(jīng)審查的專利申請公開公報(bào)No. 2004-172950、2006-157953和2006-54276)。在這種技術(shù)中，像素隔離元件形成于基板中以將像素彼此隔離。例如，設(shè)置淺溝 槽氧化物隔離(STI)結(jié)構(gòu)作為半導(dǎo)體基板中的像素隔離元件?；蛘?，可以設(shè)置例如ρ阱的 雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)作為半導(dǎo)體基板中的像素隔離元件(例如，日本未經(jīng)審查的專利申請公開公報(bào) No.2006-93319 和 2007-53250)。在后發(fā)射CMOS圖像傳感器中，半導(dǎo)體基板的厚度從幾百微米降低為例如ΙΟμπι， 使得光可進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部。如果在降低厚度的步驟中發(fā)生厚度上的變化，那么入射光的強(qiáng) 度會變化。為避免厚度上的變化，在后發(fā)射CMOS圖像傳感器的制造中可使用絕緣硅(S0I， Silicon-On-Insulator)基板。
圖19A和19B以及圖20C和20D是表示制造后發(fā)射CMOS圖像傳感器的處理的截 面圖。如這些圖所示，后發(fā)射CMOS圖像傳感器按照步驟(A)至(D)的順序制造。如圖19㈧所示，首先制備SOI基板101J。更具體地，SOI基板IOlJ包括隔著氧 化硅層BOX位于硅基板KB上的薄硅層AS。然后參照圖19 (B)，p型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW、光電二極管21J、用作ρ型阱的像素隔離元 件PSJ和η型浮動(dòng)擴(kuò)散部FD形成于SOI基板IOlJ的硅層AS中。在此情況下，通過將雜質(zhì)離子注入到硅層中形成每個(gè)元件或部件。然后，在硅層AS 上形成包括傳輸晶體管的像素晶體管(未圖示)之后，通過在絕緣中間層SZ中嵌入導(dǎo)線HT 而在硅層AS中形成多層布線層HS。接下來，如圖20C所示，支撐基板SK結(jié)合在多層布線層HS上。參照圖20D，將SOI基板IOlJ的硅基板KB去除。例如，在將SOI基板IOlJ反轉(zhuǎn)的情況下，通過應(yīng)用降低厚度的技術(shù)，例如應(yīng)用化學(xué) 機(jī)械研磨(CMP)可將硅基板KB去除。對于CMP來說，可將SOI基板IOlJ的氧化硅層BOX 用作CMP阻擋層，由此可檢測到CMP的端點(diǎn)。然后，通過濕法蝕刻將氧化硅層BOX去除以使硅層AS的后表面露出。將硅層AS 的一部分從后側(cè)去除，一直到P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW露出。然后，硅層AS的表面設(shè)置有鈍化層 (未圖示)、濾色器(未圖示)和片上透鏡(未圖示)。于是，后發(fā)射CMOS圖像傳感器制造 完成。當(dāng)如上所述使用SOI基板101J時(shí)，在降低厚度的步驟中，氧化硅層BOX用作阻擋 層，于是避免了厚度上的變化。然而，SOI基板101J很昂貴，SOI基板101J的使用不期望地增加了制造成本。另 一方面，當(dāng)使用不同于SOI基板的基板時(shí)，在降低厚度的步驟中難以避免基板的厚度發(fā)生變化。此外，如上所 述，如果將雜質(zhì)離子注入到硅層AS中以形成像素隔離元件PSJ，為進(jìn) 一步使像素小型化，像素隔離區(qū)PSJ以高密度形成大的深度。在此情況下，用作離子注入的 掩模的抗蝕劑圖形形成為厚而細(xì)的形狀。因此，抗蝕劑圖形可由于應(yīng)力而落下。后表面發(fā) 射CMOS圖像傳感器的有效率的制造在一些情況下會困難。如上所述，在一些類型的固體攝像器件的制造中，難以降低成本并提高產(chǎn)量。因 此，難以提高拍攝圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，期望提供一種能以低成本有效率地制造并能拍攝高質(zhì)量圖像的固體攝像器 件和電子裝置，以及一種能以低成本有效率地制造該固體攝像器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種用于制造固體攝像器件的方法。所述方法包 括在半導(dǎo)體基板中形成像素隔離元件，在所述半導(dǎo)體基板中布置有各自包括光電轉(zhuǎn)換元件 的多個(gè)像素，并且通過對所述半導(dǎo)體基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以降低所述半導(dǎo)體基板的厚 度。形成像素隔離元件的步驟包括如下的子步驟通過在所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜 質(zhì)離子以形成第一像素隔離元件，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置 于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間；通過在不同于所述第一像素隔離元件的所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中形成溝槽以形成第二像素隔離元件，使得所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間， 然后用比所述半導(dǎo)體基板更難通過化學(xué)機(jī)械研磨而被研磨的導(dǎo)電材料填充所述溝槽。通過 將所述第二像素隔離元件用作阻擋層以對所述半導(dǎo)體基板的后表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨來 進(jìn)行降低所述厚度的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，提供了一種固體攝像器件，其包括在半導(dǎo)體基板中的像素隔離元件，所述半導(dǎo)體基板包括各自包括光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素。所述像素隔 離元件包括第一像素隔離元件和第二像素隔離元件，所述第一像素隔離元件通過在所述半 導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜質(zhì)離子而形成，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述 像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間，所述第二像素隔離元件通過用導(dǎo)電材料填充溝槽形 成。所述溝槽形成于不同于所述第一像素隔離元件的區(qū)域中，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的 所述表面看進(jìn)去時(shí)所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，提供了一種電子裝置，其包括在半導(dǎo)體基板中的 像素隔離元件，所述半導(dǎo)體基板包括多個(gè)像素，每個(gè)所述像素每個(gè)包括光電轉(zhuǎn)換元件。所 述像素隔離元件包括第一像素隔離元件和第二像素隔離元件，所述第一像素隔離元件通過 在所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜質(zhì)離子而形成，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去 時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間，所述第二像素隔離元件通過在溝槽中填充 導(dǎo)電材料而形成。所述溝槽在不同于所述第一像素隔離元件的區(qū)域中形成，使得當(dāng)從所述 半導(dǎo)體基板的所述表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，像素隔離元件形成于包括多個(gè)像素的半導(dǎo)體基板中，每 個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換元件。所述半導(dǎo)體基板的所述厚度通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)降低。為 形成所述第一像素隔離元件，將雜質(zhì)離子注入所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中，使得當(dāng)從所述基 板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。同樣，所述第二像素隔離元 件形成于與所述第一像素隔離元件不同的區(qū)域中，使得當(dāng)從半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)， 所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。為形成第二像素隔離元件，在將要形成第二像 素隔離元件的半導(dǎo)體基板的區(qū)域中形成溝槽，然后用比所述半導(dǎo)體基板更難以通過CMP研 磨的導(dǎo)電材料填充所述溝槽。為降低所述半導(dǎo)體基板的厚度，將第二像素隔離元件用作CMP 阻擋層，對所述半導(dǎo)體基板的后表面進(jìn)行CMP。本發(fā)明可提供能以低成本有效率地制造并能拍攝高質(zhì)量圖像的固體攝像器件和 電子裝置，以及有效率地制造所述固體攝像器件和所述電子裝置的方法。


圖1是如本發(fā)明第一實(shí)施方式的相機(jī)40的框圖；圖2是如本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像器件1的總體結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是如本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像器件1的主要部分的視圖；圖4是如本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像器件1的主要部分的視圖；圖5是如本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像器件1的主要部分的視圖；圖6A和6B是在制造本發(fā)明第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成 的主要部分的視圖；圖7A和7B是在制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要部分的視圖；圖8A和8B是在制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要 部分的視圖；圖9A和9B是制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要部 分的視圖；圖IOA和IOB是制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要 部分的視圖；圖11是制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要部分的 視圖；圖12是制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要部分的 視圖；圖13是制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的步驟中形成的主要部分的 視圖；圖14是如本發(fā)明第二實(shí)施方式所述的固體攝像器件的主要部分的視
圖15是如本發(fā)明第二實(shí)施方式所述的攝像器件的主要部分的視圖；圖16A和16B是在制造第二實(shí)施方式的固體攝像器件的方法的步驟中形成的主要 部分的視圖；圖17A和17B是在制造第二實(shí)施方式的固體攝像器件的方法的步驟中形成的主要 部分的視圖；圖18A和18B是在制造第二實(shí)施方式的固體攝像器件的方法的步驟中形成的主要 部分的視圖；圖19A和19B是制造后發(fā)射CMOS圖像傳感器的處理的截面圖；并且圖20C和20D是制造后發(fā)射CMOS圖像傳感器的處理的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖用示例性實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明。將以下列順序進(jìn)行說明1.第一實(shí)施方式2.第二實(shí)施方式3.變化實(shí)施方式1.第一實(shí)施方式(A)結(jié)構(gòu)(A-I)相機(jī)的主要部分的結(jié)構(gòu)圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的相機(jī)40的框圖。如圖1所示，相機(jī)40包括固體攝像器件1、光學(xué)系統(tǒng)42、控制器43和信號處理電 路44。下面將逐一說明這些元件。固體攝像器件1接收穿過光學(xué)系統(tǒng)42入射在攝像面Ps上的光(對象圖像)H，并 將該光轉(zhuǎn)化為電以產(chǎn)生信號電荷。在本實(shí)施方式中，固體攝像器件1根據(jù)從控制器43輸出 的控制信號來操作。更具體地，固體攝像器件1讀出信號電荷并將其作為原始數(shù)據(jù)輸出。
光學(xué)系統(tǒng)42包括光學(xué)元件，例如包括成像透鏡和虹膜，它們布置為使得對象圖像 的光H聚焦在固體攝像器件1的攝像面Ps上?？刂破?3輸出信號至固體攝像器件1和信號處理電路44，以控制和操作固體攝像 器件1和信號處理電路44。信號處理電路44配置為處理從固體攝像器件1輸出的原始數(shù)據(jù)，以形成對象圖像 的數(shù)字圖像。(A-2)固體攝像器件的主要部分的結(jié)構(gòu)現(xiàn)將說明固體攝像器件1的總體結(jié)構(gòu)。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的攝像器件1的總體結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所示，本實(shí)施方式的固體攝像器件1為CMOS圖像傳感器，并包括基板101。 如圖2所示，基板101是由例如硅制成的半導(dǎo)體基板，在其表面上設(shè)有攝像區(qū)PA和外圍區(qū) SA0如圖2所示，攝像區(qū)PA為矩形，其中多個(gè)像素P在水平方向χ和垂直方向y上排 列。因此，像素P以矩陣形式布置。攝像區(qū)PA設(shè)置為使其中心對準(zhǔn)如圖1所示的光學(xué)系統(tǒng) 42的光軸。攝像區(qū)PA與圖1所示的攝像面Ps相對應(yīng)。在攝像區(qū)PA中，像素P接收入射光以產(chǎn)生信號電荷。像素晶體管讀取并輸出所產(chǎn) 生的信號電荷。像素P的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)將隨后說明。如圖2所示，外圍區(qū)SA位于攝像區(qū)PA的周圍。在外圍區(qū)SA中設(shè)置有外圍電路。更具體地，如圖2所示，垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列電路14、水平驅(qū)動(dòng)電路15、外部輸出電 路17、時(shí)序發(fā)生器(TG) 18和快門驅(qū)動(dòng)電路19作為外圍電路設(shè)置。垂直驅(qū)動(dòng)電路13沿?cái)z像區(qū)PA的一側(cè)設(shè)置在外圍區(qū)SA中，其配置為按行選擇攝像 區(qū)PA中的像素P并驅(qū)動(dòng)所選定的像素。列電路14沿著攝像區(qū)PA的下側(cè)(如圖2所示)設(shè)置在外圍區(qū)SA中，并且用于按 列處理從像素P輸出的信號。在本實(shí)施方式中，列電路14包括相關(guān)雙采樣(CDS)電路并用 于去除固定模式噪聲。如圖2所示，水平驅(qū)動(dòng)電路15與列電路14電連接。水平驅(qū)動(dòng)電路15例如包括移 位寄存器，其將逐列存儲于列電路14中的像素的信號依次輸出至外部輸出電路17。如圖2所示，外部輸出電路17與列電路14電連接，其處理從列電路14輸出的信 號并輸出經(jīng)處理的信號。外部輸出電路17包括自動(dòng)增益控制(AGC)電路17a和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(ADC)電路17b。在外部輸出電路17中，AGC電路17a將增益施加給信號，然后ADC電路 17b將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將數(shù)字信號輸出到外面。如圖2所示，時(shí)序發(fā)生器18與垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列電路14、水平驅(qū)動(dòng)電路15、夕卜 部輸出電路17和快門驅(qū)動(dòng)電路19電連接。時(shí)序發(fā)生器18產(chǎn)生時(shí)序信號并將該時(shí)序信號 輸出至垂直驅(qū)動(dòng)電路13、列電路14、水平驅(qū)動(dòng)電路15、外部輸出電路17和快門驅(qū)動(dòng)電路19 以控制它們的操作?？扉T驅(qū)動(dòng)電路19配置為按行選擇像素P，以調(diào)節(jié)所選定的像素P的曝光時(shí)間。(A-3)攝像器件的結(jié)構(gòu) 下面將進(jìn)一步詳細(xì)說明固體攝像器件1。圖3至5表示了本實(shí)施方式的固體攝像器件1的主要部分。
圖3是攝像區(qū)PA的主要部分的示意俯視圖。圖4是攝像區(qū)PA的主要部分的示意 截面圖。圖5是在攝像區(qū)PA中的像素P的電路圖。圖3表示了圖4所示的基板101。圖4 表示了沿圖3中的IV-IV線的截面。如圖3至5所示，固體攝像器件1包括光電二極管21、像素晶體管PTr、像素隔離元 件PS和多層布線層HS。在本實(shí)施方式中，像素隔離元件PS包括第一像素隔離元件PS 1和 第二像素隔離元件PS2。如圖5所示，像素晶體管PTr包括傳輸晶體管22、放大晶體管23、 選擇晶體管24和復(fù)位晶體管25。本實(shí)施方式的固體攝像器件1，即所謂的后發(fā)射類型，其配置為光電二極管21接 收從與多層布線層HS的上表面(前側(cè))相反的基板101的下表面(后側(cè))進(jìn)入基板101 的光。更具體地，將基板101變薄至厚度為例如2至10 μ m，因此光電二極管21可以接收來 自后側(cè)的光?，F(xiàn)將逐一詳細(xì)說明固體攝像器件的各個(gè)元件。 (A-3-1)光電二極管 21如圖3所示，在固體攝像器件1中，對應(yīng)于各個(gè)像素P設(shè)置有多個(gè)光電二極管21。 當(dāng)從攝像面(xy面)看進(jìn)去時(shí)，多個(gè)光電二極管21以水平方向χ和垂直于水平方向χ的垂 直方向y布置。光電二極管21在水平方向χ和垂直方向y上具有相同的形狀并以相同間 隔布置。在本實(shí)施方式，當(dāng)從攝像面(xy面)看進(jìn)去時(shí)，光電二極管21設(shè)置于被像素隔離 元件分隔開的各個(gè)單位像素區(qū)中。如圖4所示，光電二極管21嵌入硅半導(dǎo)體基板101中。每個(gè)光電二極管21接收 入射光(對象圖像)并將該光轉(zhuǎn)化為電以產(chǎn)生和存儲信號電荷。更具體地，光電二極管21 在基板101中由形成于ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW之上的η型電荷存儲區(qū)(未圖示)和淺ρ型雜 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)(未圖示)限定而成。如圖5所示，光電二極管21配置為由像素晶體管PTr讀出存儲于每個(gè)光電二極管 21中的信號電荷。如圖5所示，在本實(shí)施方式中，每個(gè)光電二極管21設(shè)置有作為像素晶體管PTr之 一的傳輸晶體管22。傳輸晶體管22將信號電荷傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。如圖5所示，在本 實(shí)施方式中，對應(yīng)于四個(gè)光電二極管21(21_1、21_2、21_3和21_4)分別設(shè)置了四個(gè)傳輸晶 體管 22(22_1、22_2、22_3 和 22_4)。如圖5所示，多個(gè)光電二極管21共用單個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。在本實(shí)施方式中，為四 個(gè)光電二極管21 (21_1、21_2、21_3和21_4)設(shè)置了單個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。上述一組光電二極管21設(shè)置有包括放大晶體管23、選擇晶體管24和復(fù)位晶體管 25的公共像素晶體管？撲。在本實(shí)施方式中，上述一組四個(gè)光電二極管21(21_1、21_2、21_3 和21_4)設(shè)置有放大晶體管23、選擇晶體管24和復(fù)位晶體管25。(Α-3-2)像素晶體管 PTr在固體攝像器件1中，圖3或4中未圖示的像素晶體管PTr在如圖4所示的基板 101的表面上形成且覆蓋有多層布線層HS。如圖5所示，像素晶體管PTr的傳輸晶體管22配置為將在光電二極管21中產(chǎn)生 的信號電荷傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。更具體地，當(dāng)傳輸信號通過傳輸線26施加于傳輸晶體管22的柵極時(shí)，傳輸晶體管22將存儲于光電二極管21中的信號電荷作為輸出信號傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。
如圖5所示，在本實(shí)施方式中，傳輸晶體管22設(shè)置為對應(yīng)于各光電二極管。更具 體地，四個(gè)傳輸晶體管22_1、22_2、22_3和22_4設(shè)置為分別對應(yīng)于四個(gè)光電二極管21_1、 21_2、21_3 禾口 21_4。圖3或4中未圖示的傳輸晶體管22以此方式形成，即當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去 時(shí)，其傳輸柵極位于光電二極管21和浮動(dòng)擴(kuò)散部FD之間。例如，四個(gè)傳輸晶體管22的各 傳輸柵極設(shè)置為圍繞單個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。如圖5所示，像素晶體管PTr的放大晶體管23將從傳輸晶體管22輸出的電信號 放大并輸出該放大的信號。更具體地，放大晶體管23的柵極連接于浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。放大晶體管23的一端連 接于選擇晶體管24，另一端連接于垂直信號線27。當(dāng)選擇選擇晶體管24被選中以進(jìn)入導(dǎo) 通狀態(tài)時(shí)，放大晶體管23從恒流源接收恒定電流(未圖示)以作為源極跟隨器使用。于是， 當(dāng)選擇晶體管24接收到選擇信號時(shí)，放大晶體管23放大從浮動(dòng)擴(kuò)散部FD輸出的信號。如圖5所示，在本實(shí)施方式中，為每組四個(gè)光電二極管21(21_1、21_2、21_3和 21_4)設(shè)置放大晶體管23。如圖5所示，當(dāng)將選擇信號輸入選擇晶體管24時(shí)，像素晶體管PTr的選擇晶體管 24將來自放大晶體管23的電信號輸出至垂直信號線27。更具體地，如圖5所示，選擇晶體管24的柵極連接于地址線28，通過所述地址線 28傳輸選擇信號。當(dāng)已將選擇信號施加于選擇晶體管24時(shí)，選擇晶體管24進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)， 從而將由放大晶體管23放大的輸出信號輸出至垂直信號線27。在本實(shí)施方式中，如圖5所示，為所述一組四個(gè)光電二極管21 (21_1、21_2、21_3和 21_4)設(shè)置了單個(gè)選擇晶體管24。如圖5所示，像素晶體管PTr的復(fù)位晶體管25配置為可復(fù)位放大晶體管23的柵 極電位。更具體地，如圖5所示，復(fù)位晶體管25的柵極連接于復(fù)位線29，復(fù)位信號通過所述 復(fù)位線29傳輸。而且，復(fù)位晶體管25的漏極連接于電源電位線Vdd，而源極連接于浮動(dòng)擴(kuò) 散部FD。當(dāng)將復(fù)位信號從復(fù)位線29施加于復(fù)位晶體管25的柵極時(shí)，復(fù)位晶體管25通過浮 動(dòng)擴(kuò)散部FD將放大晶體管23的柵極電位復(fù)位至電源電位。如圖5所示，在本實(shí)施方式中，所述一組四個(gè)光電二極管21(21_1、21_2、21_3和 21_4)設(shè)置有復(fù)位晶體管25。(A-3-3)像素隔離元件PS如圖3所示，在固體攝像器件1中，在以水平方向χ運(yùn)行的像素P的行和以垂直方 向y運(yùn)行的像素P的行之間設(shè)置像素隔離元件PS，以使像素P之間彼此隔離。如圖4所示，像素隔離元件PS從基板101的表面沿深度方向延伸，以使各像素P 的光電二極管21彼此隔離。如圖3和4所示，在本實(shí)施方式中，像素隔離元件PS包括第一像素隔離元件PSl 和第二像素隔離元件PS2。如圖3所示，第一像素隔離元件PSl以柵格形式形成，使得當(dāng)從攝像面(xy面)看 進(jìn)去時(shí)，其將第一像素陣列區(qū)Pl分隔，在每個(gè)所述像素陣列區(qū)Pl中，像素P在水平方向X和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。更具體地，第一像素隔離元件PSl包括以水平方向χ延伸的水平部，使得兩個(gè)像素 P位于以垂直方向y布置的所述水平部之間。第一像素隔離元件PSl也包括以垂直方向y 延伸的垂直部，使得在水平方向χ上的兩個(gè)像素P位于所述垂直部之間。因此，第一像素隔 離元件PSl包括以水平方向χ延伸的水平部和以垂直方向y延伸的垂直部，且所述水平部 和垂直部在各個(gè)方向上以兩個(gè)像素的間距布置。如圖4所示，在本實(shí)施方式中，第一像素隔離元件PSl是ρ阱，其通過將ρ型雜質(zhì) 離子注入到硅半導(dǎo)體基板101中而從基板101的表面在深度方向上形成。如圖3和4所示，第一像素隔離元件PSl具有位于以水平方向χ延伸的水平部和 以垂直方向y延伸的垂直部的交叉處的浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。如圖4所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD形成于 基板101的上表面中的第一像素隔離元件PS 1中。例如，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD通過將ρ型雜質(zhì) 離子注入到第一像素隔離元件PSl中而形成。如圖3所示，當(dāng)從攝像面(xy面)看進(jìn)去時(shí)，第二像素隔離元件PS2形成為將第二 像素陣列區(qū)P2分隔，在每個(gè)所述第二像素陣列區(qū)P2中，像素P在水平方向χ和垂直方向y 上兩個(gè)兩個(gè)地布置。更具體地，第二像素隔離元件PS2包括以水平方向χ延伸的水平部，使得兩個(gè)像素 P位于以垂直方向y布置的所述水平部之間。第二像素隔離元件PS2也包括以垂直方向y 延伸的垂直部，使得兩個(gè)像素P位于以水平方向χ布置的所述垂直部之間。因此，第二像素 隔離元件PS2包括以水平方向χ延伸的水平部和以垂直方向y延伸的垂直部，且所述水平 部和垂直部在各個(gè)方向上以兩個(gè)像素的間距布置。 當(dāng)從攝像面(xy面)看進(jìn)去時(shí)，第二像素隔離元件PS2形成為將第二像素陣列區(qū) P2分隔，所述第二像素陣列區(qū)P2相對于第一像素陣列區(qū)Pl在水平方向χ和垂直方向y上 偏移了像素P的寬度(以一個(gè)像素為間距)。于是，第一像素隔離元件PS 1的每個(gè)水平部設(shè)置于以垂直方向y布置的第二像素 隔離元件PS2的水平部之間。同樣，每個(gè)第一像素隔離元件PSl的垂直部設(shè)置于以水平方 向χ布置的第二像素隔離元件PS2的垂直部之間。如圖4所示，第二像素隔離元件PS2貫通基板101的厚度。不同于第一像素隔離元件PS1，第二像素隔離元件PS2由導(dǎo)電材料制成。因此，第 二像素隔離元件PS2用作貫通電極。更具體地，第二像素隔離元件PS2包括第一金屬層KDl和第二金屬層KD2。如圖3所示，第二像素隔離元件PS2的第一金屬層KDl形成為圍繞每個(gè)第二像素 陣列區(qū)P2。此外，如圖4所示，第一金屬層KDl在基板101中覆蓋第二金屬層KD2。如圖3所示，第二像素隔離元件PS2的第二金屬層KD2在第二像素陣列區(qū)P2周圍 形成于第一金屬層KDl的各個(gè)部分之間。此外，如圖4所示，第二金屬層KD2在基板101中 由第一金屬層KDl覆蓋。第一金屬層KDl用作所謂的阻擋金屬層，以用于防止例如由銅制成的第二金屬層 KD2擴(kuò)散進(jìn)入基板101。(A-3-4)多層布線層HS如圖4所示，在固體攝像器件1中，多層布線層HS形成于基板101的表面上。多層布線層HS包括導(dǎo)線HT和絕緣中間層SZ。導(dǎo)線HT置于絕緣中間層SZ中，且與像素晶體 管PTr電連接。換句話說，導(dǎo)線HT用作如圖5所示的導(dǎo)線，例如用作傳輸線26，地址線28， 垂直信號線27和復(fù)位線29。(A-3-5)其他此外，基板101具有對應(yīng)于各像素P的光學(xué)元件，例如具有片上透鏡(未圖示)和 濾色器(未圖示)。由于本實(shí)施方式的固體攝像器件1是后發(fā)射類型的，因此那些光學(xué)元件 設(shè)置于基板101的后側(cè)。固體攝像器件1配置為使得光電二極管21接收穿過光學(xué)元件的 光，所述光學(xué)元件例如為片上透鏡和濾色器。(B)制造方法現(xiàn)將說明制造固體攝像器件1的方法。圖6A至13是在制造第一實(shí)施方式的固體攝像器件1的方法的各步驟中形成的主 要部分的圖。在圖6A和6B IOA和IOB中，由帶有A的附圖編號所指定的視圖是與圖4 類似的截面圖，由帶有B的附圖編號所指定的視圖是與圖3類似的俯視圖。圖11 13是 與圖4類似的截面圖。(B-I) P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW的形成首先，如圖6A所示，在基板101中形成ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW。在此步驟中，如圖6A所示，對硅半導(dǎo)體基板101進(jìn)行ρ型雜質(zhì)的離子注入以在基 板101中形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW。P型雜質(zhì)區(qū)PW形成于包括形成有像素P的區(qū)域的基板 101的整個(gè)表面中。例如，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW可通過在如下條件下進(jìn)行離子注入形成·ρ型雜質(zhì)B (硼)·雜質(zhì)濃度1X1012 5X1012 原子 /cm2 注入能量1000 3000eV(B-2)第一像素隔離元件PSl的形成參照圖7A和7B，第一像素隔離元件PSl形成于基板101中。 如圖7A所示，在此步驟中，通過注入ρ型雜質(zhì)離子，第一像素隔離元件PSl從基板 101的表面在厚度方向上形成。如圖7B所示，第一像素隔離元件PSl形成為將第一像素陣 列區(qū)Pl分隔，在每個(gè)所述第一像素陣列區(qū)Pl中，像素在水平方向X和垂直方向y上兩個(gè)兩 個(gè)地布置。更具體地，第一像素隔離元件PSl包括以水平方向χ延伸的水平部和以垂直方 向y延伸的垂直部，當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，水平部和垂直部以柵格形式形成。如圖7A所示，更具體地，具有開口的抗蝕劑圖形PRl形成于基板101的表面上，使 得基板101的表面的將要形成第一像素隔離元件PS 1的區(qū)域在該開口中露出。如圖7B所 示，抗蝕劑圖形PRl形成為覆蓋第一像素陣列區(qū)P1，在每個(gè)所述第一像素陣列區(qū)Pl中，像素 在水平方向χ和垂直方向1上兩個(gè)兩個(gè)地布置。為形成抗蝕劑圖形rai，可使用光刻。更具體地，圖形圖像通過曝光形成于在基板 101上形成的光刻膠層(未圖示)中，然后通過顯影以形成抗蝕劑圖形rai。 例如，抗蝕劑圖形PRl以以下尺寸形成，使得像素P可具有1. 2 μ m的寬度 厚度4. 5μπι 圖形寬度0.86μπι
開口寬度0. 34μπι 隨后，將抗蝕劑圖形PRl用作掩模以對基板101進(jìn)行ρ型雜質(zhì)的離子注入。例如，在下列條件下進(jìn)行離子注入以形成第一像素隔離元件PSl ·ρ型雜質(zhì)Β (硼) ·雜質(zhì)濃度1 X IO12 5 X IO12 原子 /cm2 注入能量50 300eV于是，第一像素隔離元件PSl形成于基板101的表面和ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW之間。然后，去除抗蝕劑圖形I3Rl。(B-3)溝槽TR的形成參照圖8A和8B，在基板101中將要形成有第二像素隔離元件PS2的區(qū)域中形成溝 槽TR。如圖8A所示，通過去除基板101的將要形成第二像素隔離元件PS2的部分而形成 溝槽TR。如圖8B所示，溝槽TR形成為分隔第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)第二像素陣列區(qū)P2 中，像素在水平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。因此，當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去 時(shí)，溝槽TR以柵格形式形成。更具體地，如圖8A所示，具有開口的抗蝕劑圖形PR2形成于基板101的表面上，使 得基板101的表面的將形成第二像素隔離元件PS2的區(qū)域在該開口中露出。如圖8B所示， 抗蝕劑圖形PR2形成為覆蓋第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)所述第二像素陣列區(qū)P2中，像素在 水平方向χ和垂直方向ι上兩個(gè)兩個(gè)地布置。例如，抗蝕劑圖形PR2形成為如下尺寸 厚度4·5μπι 圖形寬度0·86μπι 開口寬度0. 34μπι接下來，將抗蝕劑圖形PR2用作掩模而對基板101進(jìn)行蝕刻，于是形成溝槽TR。例如，在下列條件下進(jìn)行蝕刻以形成溝槽TR ·蝕刻氣體和氣體流速C5F8/Ar/02 = 15/500/10sccm然后，去除抗蝕劑圖形冊2。(B-4)第二隔離元件PS2的形成參照圖9A和9B，在基板101中形成第二隔離元件PS2。在此步驟中，第二隔離元件PS2形成于基板101中的溝槽TR中。如圖9B所示，第 一像素隔離元件PS2以柵格形式形成為分隔第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)所述第二像素陣列 區(qū)P2中，像素在水平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。在此步驟中，溝槽TR被比基板101更難研磨的導(dǎo)電材料填充，在接下來的步驟 (圖13)中執(zhí)行CMP以降低所述基板101的厚度。更具體地，如圖9A所示，為形成第二像素隔離元件PS2，第一金屬層KDl和第二金 屬層KD2依次在基板101中的溝槽TR中形成。同樣，如圖9B所示，第一金屬層KDl形成于溝槽的內(nèi)表面之上，使得其圍繞每個(gè)第 二像素陣列區(qū)P2。然后，如圖9B所示，當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，第二金屬層KD2形 成為位于圍繞第二像素陣列區(qū)P2的第一金屬層KDl的行之間。在本實(shí)施方式中，第一金屬層KDl形成為覆蓋溝槽TR的內(nèi)表面，然后表面覆蓋有第一金屬層KDl的溝槽TR被第二金 屬層KD2填充，隨后進(jìn)行平坦化。于是完成第二像素隔離區(qū)PS2。例如，在如下條件下形成第一金屬層KDl 材料鉭(Ta) 方法濺射 厚度15 30nm例如，在以下條件下形成第二金屬層KD2 材料銅(Cu) 方法電鍍·厚度3 5μπι(Β-5)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD和光電二極管21的形成參照圖IOA和10Β，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD和光電二極管21形成于基板101中。在此步驟中，如圖IOA所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD形成于第一像素隔離元件PSl的上表 面中。如圖IOB所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD設(shè)置在第一像素隔離元件PSl的水平部和垂直部的交 叉處。例如，將η型雜質(zhì)離子注入到基板101中以形成浮動(dòng)擴(kuò)散部FD。例如，可在下列條件下進(jìn)行形成浮動(dòng)擴(kuò)散部FD的離子注入 雜質(zhì)磷(P)·雜質(zhì)濃度1 X IO13 1 X IO16 原子 /cm2·注入能量10 IOOeV此外，如圖IOA所示，在像素隔離元件PS之間形成光電二極管21。如圖IOB所示， 光電二極管21形成于被像素隔離元件PS分隔的各單位像素區(qū)中。更具體地，通過在ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW之上形成η型電荷存儲區(qū)(未圖示)和淺ρ 型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)(未圖示)，在基板101中形成每個(gè)光電二極管21。在本實(shí)施方式中，光電二極管21形成為使得四個(gè)光電二極管21_1、21_2、21_3和 21_4圍繞一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD設(shè)置。例如，通過在下列條件下執(zhí)行離子注入而形成光電二極管21 ·雜質(zhì)砷(As)·雜質(zhì)濃度1 X IO12 5 X IO12 原子 /cm2·注入能量100 400eV(B-6)多層布線層HS和支撐基板SK的形成參照圖11，在基板101上設(shè)置多層布線層HS和支撐基板SK。如圖11所示，在像素晶體管PTr (圖11未圖示)形成于基板101的表面之后，多層 布線層HS形成于基板101的表面上。通過恰當(dāng)?shù)匦纬啥鄠€(gè)導(dǎo)線HT和多個(gè)絕緣中間層SZ， 以形成多層布線層HS。導(dǎo)線HT穿過絕緣中間層SZ與像素晶體管PTr和浮動(dòng)擴(kuò)散部FD電 連接，并且形成為用作如圖5所示的傳輸線26、地址線28、垂直信號線27和復(fù)位線29。更具體地，通過在基板101中形成活性區(qū)并形成多晶硅的柵極，從而在基板101的 表面形成像素晶體管PTr。多層布線層HS的導(dǎo)線HT由例如鋁的金屬材料形成。多層布線 層HS的絕緣中間層SZ例如由氧化硅形成。然后，支撐基板SK形成于多層布線層HS的表面上。例如，硅基板作為支撐基板SK與多層布線層HS結(jié)合。(B-7)基板101的反轉(zhuǎn)參照圖12，將基板101反轉(zhuǎn)。在此步驟中，將基板101反轉(zhuǎn)，使得其具有多層布線層HS和支撐基板SK的表面朝下。因此，基板101的后側(cè)朝上。(B-8)厚度的降低參照圖13，將基板101的厚度降低。通過CMP (化學(xué)機(jī)械研磨)通過部分地去除基板101的后側(cè)(圖13中的上表面) 以將基板101的厚度降低。如圖13所示，第二像素隔離元件PS2在基板101中從前側(cè)(圖 13中的下表面)延伸至后側(cè)。第二像素隔離元件PS2比基板101具有更高的硬度且難以 通過CMP研磨。第二像素隔離元件PS2也從基板101的前側(cè)(下表面)延伸至ρ型雜質(zhì)擴(kuò) 散區(qū)PW的后側(cè)(上表面)。于是，通過將第二像素隔離元件PS2用作CMP阻擋層，基板101 的厚度被降低直到將第二像素隔離元件PS2露出。從而，將ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW的平坦的后 表面露出。例如，以上CMP可使用二氧化硅(SiO2)漿料實(shí)現(xiàn)。然后，基板101在后側(cè)設(shè)置有鈍化層(未圖示)、濾色器(未圖示)和片上透鏡(未 圖示)。于是，完成后發(fā)射的CMOS圖像傳感器。(C)結(jié)論如圖7A至9B所示，在本實(shí)施方式中，像素隔離元件PS形成于基板101中，所述基 板101包括像素P，每個(gè)所述像素P包括光電二極管21。如圖12所示，基板101的后側(cè)設(shè) 置有鈍化層(未圖示)、濾色器(未圖示)和片上透鏡(未圖示)。如圖7A和7B所示，為形成第一像素隔離元件PS1，將雜質(zhì)離子注入到基板101中 的一個(gè)區(qū)域中，使得當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。 更具體地，第一像素隔離元件PSl形成為分隔第一像素陣列區(qū)P1，在每個(gè)所述第一像素陣 列區(qū)Pl中，像素在水平方向X和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。此外，如圖9A和9B所示，第二像素隔離元件PS2形成于與第一像素隔離元件PSl 不同的區(qū)域中，使得從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。如 圖8A和8B所示，為形成第二像素隔離元件PS2，在基板101的將形成第二像素隔離元件PS2 的區(qū)域形成溝槽TR。然后，如圖9A和9B所示，為形成第二像素隔離元件PS2，溝槽被比基 板101難以通過CMP研磨的導(dǎo)電材料填充。在此步驟中，第二像素隔離元件PS2形成為分 隔不同于第一像素陣列區(qū)Pl的第二像素陣列區(qū)，在每個(gè)所述第二像素陣列區(qū)中，像素在水 平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。為降低基板101的厚度，當(dāng)對基板101的后側(cè)進(jìn)行CMP時(shí)，第二像素隔離元件PS2 用作CMP阻擋層。在本實(shí)施方式中，因?yàn)榈诙袼馗綦x元件PS2用作CMP阻擋層，即使基板不是由昂 貴的SOI制成，基板101的厚度仍可通過CMP降低且厚度沒有變化。此外，在本實(shí)施方式中，以水平方向χ延伸的第一像素隔離元件PSl的部分以及以 水平方向X延伸的第二像素隔離元件PS2的部分交替地以垂直方向y布置。類似地，以垂 直方向y延伸的第一像素隔離元件PSl的部分以及以垂直方向y延伸的第二像素隔離元件PS2的部分交替地以水平方向χ布置。在本實(shí)施方式中，像素隔離元件PS于是包括多種類型的元件，并且第一和第二像 素隔離元件PSl和PS2通過寬的抗蝕劑圖形形成。從而，抗蝕劑圖形能避免例如因應(yīng)力而 落下。因此，在制造中可獲得高效率。此外，導(dǎo)電的第二像素隔離元件PS2的表面電位可通過施加例如負(fù)的偏壓而被控 制以避免暗電流。而且，可通過將第二像素隔離部PS2接地來避免暗電流。
本發(fā)明的固體攝像器件能以低成本高效率地制造，且能拍攝高質(zhì)量的圖像。2.第二實(shí)施方式(A)結(jié)構(gòu)圖14和15是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的固體攝像器件的主要部分的截面圖。圖14是表示攝像區(qū)PA的主要部分的與圖3類似的示意俯視圖。圖15是表示攝 像區(qū)PA的主要部分的與圖4類似的示意截面圖。圖14表示圖15所示的基板101。圖15 表示沿著圖14中的線XV-XV的截面。如圖14和15所示，在本實(shí)施方式中，像素隔離元件PSb不同于第一實(shí)施方式中的 像素隔離元件。除了像素隔離元件之外，本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式相同，將省略相同的說 明。如圖14和15所示，如同第一實(shí)施方式，像素隔離元件PSb包括第一像素隔離元件 PSl和第二像素隔離元件PS2。然而，不同于第一實(shí)施方式的是，圍繞第二像素隔離元件PS2 又形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b。如圖14所示，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b靠近第二像素隔離元件SP2的第一金屬層KDl 的內(nèi)側(cè)形成，使得當(dāng)從基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述P型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b可在第一金屬層KDl 中圍繞第二像素陣列區(qū)P2。因此，當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b形成 為在第二像素陣列區(qū)P2和第二像素隔離元件PS2之間的第二像素陣列區(qū)P2的周邊部分。同樣，如圖15所示，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b從基板101的表面以厚度方向延伸。此 夕卜，P型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b在光電二極管一側(cè)覆蓋第一金屬層KDl的表面。(B)制造方法現(xiàn)將說明制造本實(shí)施方式的固體攝像器件的方法。圖16A至18B是用于制造根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像器件的方法的各步驟中形 成的主要部分的圖。在圖16A和16B 18A和18B中，由帶有A的附圖編號所指定的視圖 是與圖15類似的截面圖，由帶有B的附圖編號所指定的視圖是與圖14類似的俯視圖。(B-I) ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b的形成為制造本實(shí)施方式的固體攝像器件，首先，如同第一實(shí)施方式(見圖6A和6B)，ρ 型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW形成于基板101中。然后，第一像素隔離元件PSl形成于基板101中(見 圖7A和7B)。隨后，如圖16A和16B所示，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b形成于基板101中。更具體地，如圖16A所示，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b通過將ρ型雜質(zhì)離子注入到基板 101中以從基板101的表面在厚度方向上形成。如圖16Β所示，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b形成 為分隔第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)所述第二像素陣列區(qū)P2中，像素在水平方向χ和垂直方 向y上兩個(gè)兩個(gè)地布置。
更具體地，如圖16A所示，具有開口的抗蝕劑圖形I3Rlb形成于基板101的表面上， 使得基板101的將要形成ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b的區(qū)域在該開口處露出。更具體地，如圖 16B所示，抗蝕劑圖形raib通過光刻形成于基板101的表面上，以覆蓋第二像素陣列區(qū)P2。然后，通過將抗蝕劑圖形raib用作掩模以將P型雜質(zhì)離子注入到基板101中。于 是，從基板101的表面到P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW形成P型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b。例如，在與形成第 一像素隔離元件PSl的離子注入相同的條件下，ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b通過離子注入形成。然后，將抗蝕劑圖形raib去除。(B-2)溝槽TR的形成參照圖17A和17B，在基板101中將要形成第二像素隔離元件PS2的區(qū)域中形成溝 槽TR。如圖17A所示，通過去除基板101的將要形成第二像素隔離元件PS2的部分以形 成溝槽TR。如圖所示17B，溝槽TR形成為分隔第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)所述第二像素陣 列區(qū)P2中，像素在水平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地排列。更具體地，如圖17A所示，具有開口的抗蝕劑圖形形成于基板101的表面上， 使得基板101的將要形 成第二像素隔離元件PS2的區(qū)域在該開口處露出。如圖17B所示， 當(dāng)從基板101的表面看進(jìn)去時(shí)，抗蝕劑圖形ra2b形成為覆蓋第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè)所 述第二像素陣列區(qū)P2中，像素在水平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地排列。隨后，將抗 蝕劑圖形PR2b用作掩模以對基板101進(jìn)行蝕刻，于是形成溝槽TR。例如，抗蝕劑圖形ra2b的形成和基板101的蝕刻可與第一實(shí)施方式中第二像素隔 離元件PS2的形成在相同的條件下進(jìn)行。然后，將抗蝕劑圖形PR2b去除。(B-3)第二像素隔離元件PS2的形成參照圖18A和18B，在基板101中形成第二像素隔離元件PS2。如圖18A所示，在此步驟中，第二隔離元件PS2形成于基板101中的溝槽TR中。如 圖18B所示，第二像素隔離元件PS2以柵格形式形成，從而分隔第二像素陣列區(qū)P2，在每個(gè) 所述第二像素陣列區(qū)P2中，像素在水平方向χ和垂直方向y上兩個(gè)兩個(gè)地排列。更具體地，如圖18A所示，為形成第二像素隔離元件PS2，第一金屬層KDl和第二金 屬層KD2依次在基板101中的溝槽TR中形成。而且，如圖18B所示，第一金屬層KDl在溝槽 的內(nèi)表面之上形成，從而圍繞每個(gè)第二像素陣列區(qū)P2。然后，如圖18B所示，當(dāng)從基板101 的表面看進(jìn)去時(shí)，第二金屬層KD2形成為位于圍繞第二像素陣列區(qū)P2的第一金屬層KDl的 各個(gè)行之間。例如，在形成第一金屬層KDl之后，在與第一實(shí)施方式相同的條件下，第二金屬層 KD2形成為填充溝槽TR，第二金屬層KD2的表面被第一金屬層KDl所覆蓋。接下來，通過 CMP將基板101的表面平坦化來完成第二像素隔離元件PS2。(B-4)其他元件的形成接下來，如圖14和15所示形成其他元件，以完成固體攝像器件。在此步驟中，如圖14和15所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD形成于第一像素隔離元件PSl的 上表面中。此外，光電二極管21形成于由像素隔離元件PS圍繞的區(qū)域中。然后，如圖15所示，在基板101的表面形成像素晶體管PTr之后，形成多層布線層 HS。然后，在多層布線層HS的表面上形成支撐基板SK。
與在第一實(shí)施方式中相同的方式形成這些元件。然后反轉(zhuǎn)基板101，并以與第一實(shí)施方式中相同的方式降低基板101的厚度。在此步驟中，以與第一實(shí)施方式中相同的方式通過CMP從后側(cè)去除基板101的一 部分。與在第一實(shí)施方式中一樣，在本實(shí)施方式中，第二像素隔離元件PS2具有更高的硬 度，因此比基板101更難通過CMP去除。與在第一實(shí)施方式中一樣，第二像素隔離元件PS2 從基板101的表面延伸至ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW的后側(cè)。因此，與在第一實(shí)施方式中一樣，通 過將第二像素隔離元件PS2用作阻擋層，基板101的厚度被降低至使ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)PW的 后側(cè)露出。然后，在基板101的后側(cè)設(shè)置鈍化層(未圖示)、濾色器(未圖示)和片上透鏡(未 圖示)。于是，后發(fā)射CMOS圖像傳感器完成。(B)結(jié)論在本實(shí)施方式中，與在第一實(shí)施方式中一樣，為形成像素隔離元件PS，形成第一像 素隔離元件PSl和第二像素隔離元件PS2。當(dāng)通過CMP將基板的厚度降低時(shí)，第二像素隔離 元件PS2用作CMP阻擋層。像素隔離元件PS于是包括多種類型，且第一和第二像素隔離元 件PSl和PS2通過寬的抗蝕劑圖形形成。本發(fā)明的固體攝像器件能以低成本有效率地制造，且能拍攝高質(zhì)量的圖像。

3.變化實(shí)施方式本發(fā)明不局限于以上實(shí)施方式，可做出各種變化。雖然以上實(shí)施方式說明了第一和第二像素隔離元件PSl和PS2形成為分別分隔區(qū) 域Pl和P2的情況，每個(gè)所述區(qū)域包括2X2個(gè)像素，然而本發(fā)明并不局限于這種形式。像 素隔離元件可將區(qū)域分隔為，所述區(qū)域中的每個(gè)中在一個(gè)方向上布置有至少三個(gè)像素P。例 如，可以至少重復(fù)三次形成像素隔離元件的部分的步驟，從而將區(qū)域分隔為所述區(qū)域的每 一個(gè)在一個(gè)方向上至少布置有三個(gè)像素，因而形成像素隔離元件。雖然以上實(shí)施方式說明了本發(fā)明將應(yīng)用于相機(jī)的情況，本發(fā)明并不局限于此。本 發(fā)明可應(yīng)用于其他包括固體攝像器件的電子裝置，例如掃描儀和復(fù)印機(jī)。雖然以上實(shí)施方式說明了多個(gè)光電二極管共用像素晶體管的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不局 限于以上形式。本發(fā)明可應(yīng)用于為每個(gè)光電二極管設(shè)置一組像素晶體管的情況。在以上實(shí)施方式中，四個(gè)光電二極管共用一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部，但本發(fā)明并不局限于 這種形式。在以上實(shí)施方式中，由導(dǎo)電材料制成的第二像素隔離元件PS2(貫通電極)可配置 為用作導(dǎo)線，例如用作復(fù)位線。通過在外圍電路部中另外形成第二像素隔離元件PS2 (貫通電極)，能在芯片中均 勻地阻擋CMP。包括上述的通過露出金屬以阻擋研磨的方法在內(nèi)，基板的后表面可通過組合SiN 和金屬、SiN和多晶硅、以及其他組合以進(jìn)行研磨，還包括通過露出金屬以阻擋研磨的技術(shù)。為在基板的后側(cè)將要形成濾色器和片上透鏡，第二像素隔離元件PS2(貫通電極) 可用作對準(zhǔn)標(biāo)記。以上實(shí)施方式所述的元件或部件中的每一個(gè)是本發(fā)明的對應(yīng)元件的一種形式，本 發(fā)明包括固體攝像器件1，對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管21，對應(yīng)于電子裝置的相機(jī)40，對應(yīng)于半導(dǎo)體基板的基板101，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD，像素P以及像素隔離元件PS和PSb。同 樣，第一像素隔離元件PSl和第二像素隔離元件PS2分別是本發(fā)明的第一像素隔離元件和 第二像素隔離元件的示例性形式。以上實(shí)施方式的P型雜質(zhì)擴(kuò)散層PS2b對應(yīng)于雜質(zhì)擴(kuò)散 區(qū)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離所附權(quán)利要求及其等同物的范圍中，根據(jù) 設(shè)計(jì)需要和其它因素可出現(xiàn)各種變化、組合、子組合和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于制造固體攝像器件的方法，包括步驟在半導(dǎo)體基板中形成像素隔離元件，所述半導(dǎo)體基板中布置有各自包括光電轉(zhuǎn)換元件 的多個(gè)像素；以及通過對所述半導(dǎo)體基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以降低所述半導(dǎo)體基板的厚度，其中，形成像素隔離元件的所述步驟包括子步驟通過在所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜質(zhì)離子以形成第一像素隔離元件，使得當(dāng)從所 述半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間；以及通過在不同于所述第一像素隔離元件的所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中形成溝槽以形成第 二像素隔離元件，使得所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間，然后用比所述半導(dǎo)體基 板更難通過化學(xué)機(jī)械研磨而被研磨的導(dǎo)電材料填充所述溝槽，并且其中，通過將所述第二像素隔離元件用作阻擋層，對所述半導(dǎo)體基板的后表面進(jìn)行化 學(xué)機(jī)械研磨而進(jìn)行降低所述厚度的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)從半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素以第 一方向和垂直于所述第一方向的第二方向布置，并且在形成所述像素隔離元件的所述步驟 中，所述像素隔離元件的各個(gè)部分形成于以所述第一方向布置的所述像素的行之間和以所 述第二方向布置的所述像素的行之間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一像素隔離元件形成為圍繞第一像素陣列 區(qū)，在所述第一像素陣列區(qū)中，一些所述像素以所述第一方向和所述第二方向布置；所述第 二像素隔離元件形成為圍繞不同于所述第一像素陣列區(qū)的第二像素陣列區(qū)，在所述第二像 素陣列區(qū)中，一些所述像素以所述第一方向和所述第二方向布置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述第一像素隔離元件中形成浮動(dòng)擴(kuò)散部的步 驟，所述浮動(dòng)擴(kuò)散部從所述光電轉(zhuǎn)換元件中讀出信號電荷。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一像素隔離元件形成為包括以所述第一方 向延伸的部分和以所述第二方向延伸的部分，并且所述浮動(dòng)擴(kuò)散部在所述第一像素隔離元 件中形成于以所述第一方向延伸的部分和以所述第二方向延伸的部分的交叉處。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成所述像素隔離元件的所述步驟還包括形成雜 質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的子步驟，當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的所述表面看進(jìn)去時(shí)，所述雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)位于所述 第二像素陣列區(qū)和將要形成所述第二像素隔離元件的區(qū)域之間的所述第二像素陣列區(qū)周 圍。
7.一種固體攝像器件，其包括在半導(dǎo)體基板中的像素隔離元件，所述半導(dǎo)體基板包括 多個(gè)像素，每個(gè)所述像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述像素隔離元件包括第一像素隔離元件，所述第一像素隔離元件通過在所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜質(zhì) 離子而形成，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè) 部分之間，和第二像素隔離元件，所述第二像素隔離元件通過用導(dǎo)電材料填充溝槽形成，所述溝槽 形成于不同于所述第一像素隔離元件的區(qū)域中，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的所述表面看進(jìn) 去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。
8.一種電子裝置，其包括在半導(dǎo)體基板中的像素隔離元件，所述半導(dǎo)體基板包括多個(gè) 像素，每個(gè)所述像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述像素隔離元件包括第一像素隔離元件，所述第一像素隔離元件通過在所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域中注入雜質(zhì) 離子而形成，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的表面看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè) 部分之間，和 第二像素隔離元件，所述第二像素隔離元件通過在溝槽中填充導(dǎo)電材料而形成，所述 溝槽形成于不同于所述第一像素隔離元件的區(qū)域中，使得當(dāng)從所述半導(dǎo)體基板的所述表面 看進(jìn)去時(shí)，所述像素設(shè)置于所述區(qū)域的各個(gè)部分之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造固體攝像器件的方法。在這種方法中，像素隔離元件形成于包括像素的半導(dǎo)體基板中，通過CMP將基板的厚度降低。為形成像素隔離元件，通過在基板的區(qū)域中注入雜質(zhì)離子以形成第一像素隔離元件，使得當(dāng)從基板的表面看進(jìn)去時(shí)，像素設(shè)置于區(qū)域的各個(gè)部分之間。通過在不同于第一像素隔離元件的區(qū)域中形成溝槽以形成第二隔離元件，使得像素設(shè)置于區(qū)域的各個(gè)部分之間，然后用比基板更難通過CMP研磨的導(dǎo)電材料填充溝槽。將第二像素隔離元件用作阻擋層以對基板的后側(cè)進(jìn)行CMP。本發(fā)明可提供能以低成本有效率地制造并能拍攝高質(zhì)量圖像的固體攝像器件和電子裝置，以及有效率地制造所述固體攝像器件和所述電子裝置的方法。
文檔編號H01L27/146GK102034840SQ20101029195
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月5日
發(fā)明者西澤賢一, 高橋洋 申請人:索尼公司