專利名稱：固體攝像器件和固體攝像器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件和固體攝像器件的制造方法。
背景技術(shù)：
對于諸如互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)傳感器(CMOS固體攝像器件)等固體攝像器件， 隨著像素小型化的進一步發(fā)展，用于限定各個像素中的光電二極管的電 荷累積區(qū)域的電位設(shè)計變得困難起來。
下面說明電位設(shè)計變得困難的原因。
在各種可見光光束中，紅光在硅中呈現(xiàn)出較低的吸收率。因此，在 光電二極管的相對較深的部分中也進行紅光的光電轉(zhuǎn)換。
因此，為了提高對紅光的靈敏度，電位需要形成在硅的較深部分中。
形成深的電位必須進行高能量的離子注入。
為了進行高能量的離子注入，用作離子注入的掩模的抗蝕劑需要具 有大的厚度。
然而，由于被形成為蝕刻掩模的抗蝕劑需要具有大的厚度，因此作 為掩模的抗蝕劑隨著小型化的發(fā)展具有較高的縱橫比。
因此，以高精確度形成抗蝕劑掩模變得困難。
此外，當作為掩模的抗蝕劑的縱橫比越高時，抗蝕劑的下部就越細， 因而，抗蝕劑更容易坍塌，這導致產(chǎn)率降低。另外，能量越高，離子注入的輪廓越在橫向上變寬。
因此，隨著像素小型化的發(fā)展，隔離變得越來越困難，并且注入的 雜質(zhì)離子越來越頻繁地擴散到相鄰像素。
由于高能量的離子注入很困難，因而到達硅的較深部分的紅光在電 荷累積區(qū)域中呈現(xiàn)出較低的光電轉(zhuǎn)換率，這導致了靈敏度劣化和混色。
為了解決這個問題，人們已經(jīng)提出了一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，在 各個像素的光電二極管下方設(shè)有反射膜，從而使已經(jīng)到達比光電二極管 深的區(qū)域的光可以被反射并返回光電二極管(例如參考日本專利申請公
開公報No. 2007-27604 (以下稱作專利文獻l))。
這種結(jié)構(gòu)使得不必形成具有大深度的光電二極管，從而也消除了對 高能量離子注入的需要。
另外，入射到光電二極管上的光不總是垂直于入射面的光分量。如 果相對于入射面(硅表面)的法線方向傾斜入射到光電二極管上的光到達 硅的較深部分，則該光將從光電二極管區(qū)域射出。
特別地，當?shù)竭_較深區(qū)域的紅光相對于入射面的法線方向傾斜入射 到光電二極管上時，該紅光容易從光電二極管區(qū)域射出。這導致對紅光 的靈敏度降低。
另外，在專利文獻1所說明的結(jié)構(gòu)中，形成了平坦狀的反射膜。因 此，相對于入射面的法線方向傾斜入射到光電二極管上并被反射膜反射 的光以從像素的中心部離開的方式傳播，因而容易從像素的光電二極管 區(qū)域射出。已經(jīng)從光電二極管射出的光經(jīng)常會進入相鄰像素并引起混色。
此外，專利文獻1中未公開在光電二極管下方形成反射膜的方法， 因而如何在光電二極管下方形成反射膜是不清楚的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供固體攝像器件及該固體攝像器件的制造方法， 以便能夠獲得對紅光的足夠高的靈敏度。
本發(fā)明實施例提供一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括半 導體層；電荷累積區(qū)域，其被形成在所述半導體層內(nèi)部并用作光電二極
5管的一部分；以及反射面，其被布置在所述電荷累積區(qū)域內(nèi)部或者下方。 所述反射面被形成為用于反射已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光，使該光 射向所述電荷累積區(qū)域的中央部。
在本發(fā)明實施例的上述固體攝像器件中，所述反射面被形成為用于 反射已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光，使該光射向所述電荷累積區(qū)域的 中央部。由于這一特征，已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光(例如紅光)能夠 被所述反射面反射并射向所述電荷累積區(qū)域的中央部，從而聚集在所述 電荷累積區(qū)域的中央部上。因而，能夠提高靈敏度。
本發(fā)明另一實施例提供一種固體攝像器件的制造方法。所述方法包 括如下步驟在硅層中形成凹部；在所述硅層的表面上形成反射膜；以 及對所述反射膜進行蝕刻，從而在所述硅層的凹部上方處將所述反射膜 斷開并使所述硅層露出。
另外，該方法還包括如下步驟從所述硅層的露出表面用硅進行外 延生長，從而形成覆蓋所述反射膜的硅外延層；以及將所述硅層上下翻 轉(zhuǎn)，并將所述硅層粘合在單獨準備的基體上。
此外，該方法還包括如下步驟在所述反射膜上方的所述硅層中形 成用作光電二極管的一部分的電荷累積區(qū)域。
在本發(fā)明實施例的上述固體攝像器件制造方法中，在硅層中形成了 所述凹部，并且在所述硅層的表面上形成了所述反射膜。此外，對所述 反射膜進行蝕刻從而在所述硅層的凹部上方處將所述反射膜斷開。因此， 留下的反射膜包括位于所述硅層的各凹部之間的凸部。因而，留下的反 射膜具有向上凸起的形狀。
另外，通過將所述硅層上下翻轉(zhuǎn)并將所述硅層粘合在基體上，因此 反射膜的形狀變得向下凸起，并且反射膜的上表面變成凹面。
此外，由于在反射膜上方的硅層中形成了電荷累積區(qū)域，因此，具 有向下凸起的形狀且上表面為凹面的反射膜被布置在電荷累積區(qū)域下 方。
這就允許制造出這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)透過電荷累積區(qū)域 的光被反射膜反射并射向電荷累積區(qū)域的中央部。本發(fā)明又一實施例提供又一種固體攝像器件的制造方法。所述方法 包括如下步驟在硅層中形成孔，所述孔基本上垂直于所述硅層的表面 并且具有作為底面的凹面；利用各向異性膜沉積方法在所述硅層的表面
和所述凹面的表面上形成反射膜；以及在所述硅層上形成填充所述孔的 第二硅層。
另外，該方法還包括以下步驟除掉除了所述孔中的反射膜和第二 硅層以外的所述反射膜和所述第二硅層；對所述硅層的上部和所述孔中 的第二硅層進行硅的離子注入，從而形成非晶硅層；以及使所述非晶硅 層結(jié)晶化。
此外，該方法還包括以下步驟在所述反射膜上方形成用作光電二 極管的一部分的電荷累積區(qū)域。
在本發(fā)明實施例的上述固體攝像器件的制造方法中，形成了基本上 垂直于所述硅層的表面并具有作為底面的凹面的孔，并且利用各向異性 膜沉積方法在所述硅層的表面和所述凹面的表面上形成了反射膜。由于 這一特征，因為孔基本上垂直于硅層表面并且反射膜是利用各向異性膜 沉積方法形成的，因此反射膜幾乎不會被沉積在孔的側(cè)壁上，而是被沉 積在孔的底面上。另外，由于孔的底面是凹面，因而反射膜被形成為沿 著孔的底面的凹面形狀。
此外，由于填充孔的第二硅層被形成在上述硅層上，因而反射膜被 埋在該硅層與形成在該硅層內(nèi)的孔中的第二硅層之間。
另外，除掉除了孔中的反射膜和第二硅層以外的所述反射膜和所述 第二硅層，并通過硅的離子注入來形成非晶硅層，然后使該非晶硅層結(jié) 晶化。因此，形成了夾著反射膜的結(jié)晶化硅層。
此外，在反射膜上方形成用作光電二極管的一部分的電荷累積區(qū)域。 這就允許制造出這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)透過電荷累積區(qū)域的光 被反射膜反射并射向電荷累積區(qū)域的中央部。
本發(fā)明再一實施例提供再一種固體攝像器件的制造方法。該方法包 括如下步驟在硅層中形成溝槽；在所述硅層上形成填充所述溝槽的反 射膜；以及對所述反射膜進行蝕刻，在所述溝槽之間的部分處將所述反射膜斷開。
另外，該方法還包括如下步驟將所述硅層上下翻轉(zhuǎn)，并將所述硅 層粘合在單獨準備的基體上；以及在所述反射膜上方的所述硅層中形成
用作光電二極管的一部分的電荷累積區(qū)域。
在本發(fā)明實施例的上述固體攝像器件制造方法中，在硅層中形成了 溝槽，并且在所述硅層上形成了填充所述溝槽的反射膜。此外，對所述 反射膜進行蝕刻，在所述溝槽之間的部分處將所述反射膜斷開。利用這 些步驟，留下的反射膜包括溝槽中的部分。因此，反射膜的形狀是，側(cè) 壁部作為溝槽中的部分，且平坦部作為除了溝槽中的部分以外的部分。 反射膜的側(cè)壁部沿著溝槽向下延伸。
通過將所述硅層上下翻轉(zhuǎn)并將所述硅層粘合在基體上，使得反射膜 的側(cè)壁部向上延伸。
此外，由于在反射膜上方的硅層中形成了電荷累積區(qū)域，因而具有 平坦部和側(cè)壁部的反射膜被形成在電荷累積區(qū)域下方。這就允許制造出 這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)透過電荷累積區(qū)域的光被反射膜反射并 射向電荷累積區(qū)域的中央部。
本發(fā)明實施例的固體攝像器件允許已經(jīng)透過電荷累積區(qū)域的光被反 射并聚集在電荷累積區(qū)域上，因而能夠?qū)崿F(xiàn)較高的靈敏度。
另外，傾斜入射在半導體層表面上的光也能夠被反射并聚集在電荷 累積區(qū)域上，因此能夠防止光進入相鄰像素中和混色的出現(xiàn)。
另外，到達半導體層的較深部分的諸如紅光等光也能夠聚集在電荷 累積區(qū)域上。這使得不必在半導體層中形成具有大深度的電荷累積區(qū)域， 從而也消除了對高能量離子注入的需要。
由于這一特征，即使像素的小型化進一步發(fā)展，作為離子注入掩模 的抗蝕劑層的縱橫比也不會增加，并且抗蝕劑掩模也幾乎不會出現(xiàn)破損。 也就是說，對掩模的處理變得更加容易，這能夠提高產(chǎn)率。
因此，即使像素的小型化進一步發(fā)展，本發(fā)明實施例也能夠?qū)崿F(xiàn)具 有高靈敏度并獲得具有良好圖像質(zhì)量的圖像的固體攝像器件。另外，該
8固體攝像器件能夠被穩(wěn)定地制造出來。
本發(fā)明實施例的各種固體攝像器件制造方法使得能夠制造出這樣下 述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)透過電荷累積區(qū)域的光被反射膜反射并射向 電荷累積區(qū)域的中央部。
另外，利用任何方法，都能夠通過使用通常在半導體制造工藝中進 行的步驟來進行上述制造過程。因此，能夠容易且穩(wěn)定地制造出其中為 電荷累積區(qū)域設(shè)置有反射膜的固體攝像器件。


圖1A和圖1B是本發(fā)明第一實施例的固體攝像器件的示意性結(jié)構(gòu)圖 (截面圖)；
圖2是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖3A和圖3B是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法 的制造步驟圖4是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖5是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖6是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖7是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖8是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖9是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟
圖IO是示出了圖1A和圖1B中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖11是示出了圖1A和圖IB中固體攝像器件的制造方法的制造步 驟圖12A 圖12E是示出了圖1A和圖IB中固體攝像器件的另一制造 方法的制造步驟圖13是示出了本發(fā)明第二實施例的固體攝像器件的示意性結(jié)構(gòu)圖 (截面圖)；
圖14是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖15是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖16是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖17是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖18是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖19是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖20是示出了圖13中固體攝像器件的制造方法的制造步驟圖； 圖21是示出了當反射膜是平坦膜時的反射光的圖； 圖22A是示出了當反射膜具有側(cè)壁部時的反射光的圖； 圖22B是示出了當反射膜具有凹面時的反射光的圖；以及 圖23是示出了反射膜的凹面、反射光和反射光的焦點之間關(guān)系的圖。
具體實施例方式
下面按照如下的順序來說明本發(fā)明的內(nèi)容和本發(fā)明的具體實施例。
1. 本發(fā)明概述
2. 本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)和制造方法
3. 本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)和制造方法
4. 本發(fā)明的變形例和其他結(jié)構(gòu)本發(fā)明概述
在本發(fā)明實施例的固體攝像器件中，在用作光接收部的光電二極管 的電荷累積區(qū)域內(nèi)部或者下方(在與光入射側(cè)相反的一側(cè))設(shè)有反射面。由 于此特征，已經(jīng)到達較深部分并透過電荷累積區(qū)域的光(尤其是紅光)能夠 被反射并返回電荷累積區(qū)域。因而，能夠提高靈敏度。
另外，在本發(fā)明實施例的固體攝像器件中，反射面被形成為使得已 經(jīng)透過電荷累積區(qū)域的光被反射并射向電荷累積區(qū)域的中央部。
術(shù)語"電荷累積區(qū)域的中央部"主要是指在電荷累積區(qū)域的平面方 向上的中央部，但也指在電荷累積區(qū)域的深度方向上的中央部。
對于滿足該條件的反射面的形狀，有幾種形狀可以采用。
滿足上述條件的反射面大致可以分為以下兩類(l)在電荷累積區(qū)域 側(cè)的表面全部呈凹面形狀的反射面；(2)具有主部和側(cè)部的反射面，所述 側(cè)部用于反射傾斜入射到半導體層上并射向電荷累積區(qū)域外側(cè)的光，從 而使該光可以射向電荷累積區(qū)域的中央部。
反射面能夠由相對較薄的反射膜自身形成，或者由稍厚的層的表面 形成。
下面主要說明由反射膜自身形成的反射面。
在使用反射膜自身形成上述第(l)類反射面的情況下，反射膜被形成 為使其在電荷累積區(qū)域側(cè)的表面全部呈凹面的形狀。
這種形狀的示例包括平面坡度從中央部到外側(cè)以臺階方式增加的形 狀(截面是多邊形)和向下凸起的曲面形狀。
在采用曲面形狀的情況下，該形狀被設(shè)計成讓該曲面的法線垂直于 光入射面或者穿過電荷累積區(qū)域的中央部。例如，使用拋物面或者橢圓 形面。
在使用反射膜自身形成上述第(2)類反射面的情況下，反射膜被形成 為具有主部和用于反射射向外側(cè)的光的側(cè)部。
優(yōu)選地，沿垂直于形成有光電二極管的半導體層的表面(光入射面) 的方向形成側(cè)部。然而，該側(cè)部也可以有某種程度的傾斜(傾斜45度角以下)。
下面基于本發(fā)明實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)與專利文獻1中說明的 結(jié)構(gòu)之間的對比，說明本發(fā)明實施例的作用和效果。
圖21示出了平坦反射膜如專利文獻1中那樣被布置在電荷累積區(qū)域 下方的結(jié)構(gòu)。
如圖21所示，傾斜入射到光電二極管PD上的光被平坦反射膜101 反射，然后按照向上傾斜射出到光電二極管PD外部的方式進行傳播。 這導致了光接收檢測的損失并使靈敏度降低。
圖22A和圖22B示出了本發(fā)明實施例的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)。
在圖22A所示的結(jié)構(gòu)中，反射膜51具有在光電二極管PD下方的平 坦部51A和在光電二極管PD外側(cè)(側(cè)邊處)的側(cè)壁部51B。
平坦部51A被形成為基本上平行于光入射面(硅層表面)。側(cè)壁部51B 被形成為基本上垂直于光入射面(硅層表面)。
這種結(jié)構(gòu)使得傾斜入射到光電二極管PD上的光能夠受到反射膜51 的側(cè)壁部51B的反射，并射向光電二極管PD的中央部。
圖22A示出了先被反射膜51的平坦部51A反射，然后被側(cè)壁部51B 反射的光。盡管附圖中未示出，但傾斜地直接入射到側(cè)壁部51B上的光 也能夠通過側(cè)壁部51B和平坦部51A的反射而射向光電二極管PD的中 央部。
在圖22A中，反射膜51的平坦部51A和側(cè)壁部51B被形成為與光 電二極管PD的外側(cè)接觸。
然而，在本發(fā)明的實施例中，反射膜51的平坦部51A和側(cè)壁部51B 可以稍微離開光電二極管PD或者進入光電二極管PD內(nèi)部一定程度。
另外，反射膜51的側(cè)壁部51B不是必須如圖22A所示那樣基本上 垂直于光入射面(硅層表面)，而是也可以相對于入射面的法線有一定程度 的傾斜(例如相對于與硅層表面垂直的方向傾斜45度角以下)。
此外，除了側(cè)壁部以外的反射膜部分不是必須如圖22A中的平坦部 51A那樣具有基本上平行于硅層表面的形狀，而是也可以具有相對于硅層表面傾斜的形狀(例如V字形狀)或者曲面形狀(例如u字形狀)。
另外，利用稍厚的層也能夠形成與圖22A中的反射膜51相同的形 狀。然而，大厚度的側(cè)壁部會占據(jù)很多空間，因而阻礙了像素的小型化。 因此，優(yōu)選地，至少側(cè)壁部由薄的反射膜形成。此外，將全部反射膜51 形成為薄膜時，提供了能夠同時形成平坦部和側(cè)壁部的優(yōu)點。
在圖22B所示的結(jié)構(gòu)中，光電二極管PD下方的反射膜52在光電二 極管側(cè)上具有凹面52A。
這種結(jié)構(gòu)使得傾斜入射到光電二極管PD上的光能夠被反射膜52的 凹面52A反射，并射向光電二極管PD的中央部。
對于凹面52A的形狀，除了可以使用如圖22B所示的使凹面的曲率 在內(nèi)側(cè)和外側(cè)有所不同的形狀之外，還可以使用其他各種形狀。例如， 可以使用如下的形狀平面的傾斜角向著外側(cè)以臺階方式增加的形狀(截 面形狀為多邊形)以及由諸如旋轉(zhuǎn)拋物面或橢圓形面等均勻曲面構(gòu)成的 形狀。
在圖22B中，反射膜52的凹面52A被形成為與光電二極管PD的下 端接觸。
然而，在本發(fā)明的實施例中，反射膜52的凹面52A可以稍微離開 光電二極管PD或者進入光電二極管PD內(nèi)部一定程度。
這樣，在本發(fā)明實施例的固體攝像器件中，通過選擇反射膜的形狀， 沿著相對于入射面的法線傾斜的方向入射的光也能由光電二極管進行光 電轉(zhuǎn)換。
如圖23所示，下面考慮將入射光的光源近似至作為點光源的焦點F 的情況。
在該近似中，如果焦點F的座標為(O， 0， f)，并且由反射膜形成的 反射面53是由以下方程式限定的旋轉(zhuǎn)拋物面，則全部反射光沿著垂直于 入射面的方向傳播，或者向著電荷累積區(qū)域的中心傳播。
z=(x2+y2)/(4a)(其中a^f)
這是因為，提供焦點F (0， 0， f)的旋轉(zhuǎn)拋物面的方程式被表示為z=(x2+y2)/(4f)，因而通過將反射面53的曲率設(shè)定為高于該旋轉(zhuǎn)拋物面的 曲率來獲得上述所需狀態(tài)。
反射膜的材料示例包括金屬(單質(zhì)金屬或者合金)；相對于形成有 光電二極管的半導體層(硅等)具有折射率差的絕緣體；以及通過交替層疊 由折射率不同的兩種絕緣體構(gòu)成的薄膜(氧化物膜和氮化物膜)而獲得的
多層膜(所謂的多層介電膜)。
然而，很難將多層膜形成為具有穩(wěn)定膜厚的復(fù)雜形狀，因而多層膜 適合用于均勻曲面形狀和簡單凹面形狀。
在使用任意材料時，對材料進行選擇，以使該材料對于具有作為被 反射膜反射的對象的波長的光(例如紅光)的反射率相對較高。
另外，如果將硅的折射率定義為nl，并將反射膜的折射率定義為n2， 則用方程式R={(nl-n2)/(nl+n2)}2表示垂直入射到反射面上的光的反射 率R。因此，優(yōu)選的是，n2與nl的差較大。
相對于紅光范圍內(nèi)的波長，硅的折射率nl約為3.9 (波長為620 nm)。 如果將氧化硅膜用作反射膜，則n2為1.4(波長為620 nm)，因此，R為 0.22 (22%)。
如果將鋁用作用于反射膜的金屬，則n2為1.3(波長為620nm)，因 此，R為0.25 (25%)。
如果將銅用作用于反射膜的金屬，則n2為0.47 (波長為620 nm)， 因此，R為0.62 (62%)。
如果將金用作用于反射膜的金屬，則n2為0.13 (波長為620 nm)， 因此R為0.88 (88%)。
如果將銀用作用于反射膜的金屬，則n2為0.27 (波長為620 nm)， 因此，R為0.76 (76%)。
如果將鎂用作用于反射膜的金屬，則n2為0.48 (波長為578.0886 nm)，因此，R為0.61 (61%)。
如果將鋰用作用于反射膜的金屬，則n2為0.22 (波長為635.8974 nm)，因此，R為0.80 (80%)。接著，下面說明本發(fā)明的具體實施例。 本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)和制造方法
圖1A和圖1B是本發(fā)明第一實施例的固體攝像器件的示意性結(jié)構(gòu)圖 (截面圖)。圖1A是像素區(qū)域的截面圖，并且圖IB是周邊電路部的截面 圖。本實施例適用于CMOS傳感器(CMOS固體攝像器件)。
如圖1A和圖1B所示，通過依次層疊硅基板l、氧化硅層2和硅層 3來形成基體，并且在硅層3內(nèi)部及上面形成有在像素中所包含的光電二 極管和晶體管等以及周邊電路。
在圖1A所示的像素區(qū)域中，在硅層3內(nèi)部形成有N型電荷累積區(qū) 域4，作為用作光接收部的光電二極管中所包含的區(qū)域。在該電荷累積區(qū) 域4上方的硅層3的表面附近形成有P型(P+)空穴累積區(qū)域5。具有所謂 的空穴累積二極管(hole accumulated diode， HAD)結(jié)構(gòu)的光接收部由電荷 累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5形成。
與光電二極管相鄰，形成有由柵極電極13和柵極電極13側(cè)壁上的 側(cè)壁部絕緣層15構(gòu)成的讀出柵極電極。
相對于讀出柵極電極在與光電二極管相反的一側(cè)形成有N型漏極區(qū) 域8。該漏極區(qū)域8相當于所謂的浮動擴散部，其用于存儲從光電二極管 讀出的電荷并將該電荷量轉(zhuǎn)換為電壓。
元件隔離層11通過絕緣膜(氧化硅層等)形成，該絕緣膜被埋入硅層 3中并包圍光電二極管、讀出柵極電極和漏極區(qū)域8。
在通過元件隔離層11與光電二極管分隔開的部分中，布置有諸如復(fù) 位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管等設(shè)在各個像素中的晶體管。
例如，如圖1A的右邊部分所示，這些晶體管各自形成有柵極電極 14、柵極電極14側(cè)壁上的側(cè)壁部絕緣層15、柵極絕緣膜12和N型源漏 極區(qū)域9。也就是說，它們形成了N型MOS晶體管(NMOS晶體管)。
在圖1B所示的周邊電路區(qū)域中，形成有NMOS晶體管和PMOS晶 體管，該NMOS晶體管具有形成在P阱區(qū)域6中的N型源漏極區(qū)域9， 該PMOS晶體管具有形成在N阱區(qū)域7中的P型源漏極區(qū)域10。這些MOS晶體管各自被形成在通過元件隔離層11隔離的區(qū)域中。在各個MOS 晶體管中，在柵極電極14的側(cè)壁上形成有側(cè)壁部絕緣層15。
在圖1A和圖1B的各個MOS晶體管中，在左、右的源漏極區(qū)域9 和10的內(nèi)側(cè)(在溝道側(cè)上)，形成有雜質(zhì)濃度低于源漏極區(qū)域9和10的雜 質(zhì)濃度的區(qū)域(所謂的LDD區(qū)域)9L和IOL。
在本實施例中，特別地，在用作像素區(qū)域中的光電二極管的一部分 的電荷累積區(qū)域4下方形成有反射膜16，并且該反射膜16的上表面即更 靠近電荷累積區(qū)域4的那個表面是凹面。
由于反射膜16的上表面是這樣的凹面，因而與圖22B所示的反射膜 52的情況類似，傾斜入射的光能夠被該凹面反射并射向電荷累積區(qū)域4 的中央部。
反射膜16被連續(xù)形成在電荷累積區(qū)域4下方，并且在反射膜16下 方布置有絕緣膜17。
作為反射膜16的材料，能夠使用對紅光具有高反射率的金屬(例如， 諸如金、銀、銅或者鎂等上述金屬材料)或者相對于紅光的折射率與硅(或 氧化硅等)的折射率差別很大的材料。另外，還能夠使用被設(shè)計為對紅光 具有高反射率的多層介電膜。
盡管附圖中未示出，根據(jù)需要，可以在像素區(qū)域中的光電二極管上 方形成濾色器、層內(nèi)透鏡和片上透鏡，并且可以在像素區(qū)域和周邊電路 區(qū)域中的各晶體管上方形成布線層。
例如，能夠以如下方式制造出本實施例的固體攝像器件。
如圖2所示，準備好通過層疊硅基板21、氧化硅層22和硅層23而 獲得的SOI基板20。硅層23的厚度例如為2 nm。
隨后，對SOI基板20的硅層23進行用于形成凸部和凹部的處理。 圖3A和圖3B是被圖2中的虛線包圍的區(qū)域的放大圖。
首先，如圖3A所示，圖形化抗蝕劑層24，從而形成具有錐形邊緣 的第一掩模，然后使用該第一掩模對硅層23進行處理。作為第一掩模的 抗蝕劑層24的圖形尺寸例如為1.4 pm見方。在除掉作為第一掩模的抗蝕劑層24之后，如圖3B所示，圖形化抗蝕劑層25，從而形成具有錐形邊緣的第二掩模，然后使用該第二掩模對硅層23進行處理。通過這些步驟，具有圖3B所示梯形形狀(盡管附圖中未示出，也可以是圓錐形狀或拋物面形狀)的各個凹部被形成在硅層23中。例如，硅層23中的凹部的最深部分的深度約為200 nm。
除掉作為第二掩模的抗蝕劑層25。隨后，清潔硅層23的表面。
然后，如圖4的放大截面圖所示，在硅層23表面上形成反射膜26。反射膜26的厚度例如為20 nm。
作為反射膜26，例如能夠使用金屬膜、熱氧化物膜或者多層介電膜。
反射膜26可以按照如下方式獲得。具體地說，形成熱氧化物膜，然后用稀釋氫氟酸除掉該熱氧化物膜，之后使硅層23的角部變圓。隨后，再次形成熱氧化物膜，并將該熱氧化物膜用作反射膜26。
如圖5的放大截面圖所示，在形成反射膜26之后，在反射膜26上形成絕緣膜27。例如，利用低壓化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)方法形成具有300 nm厚度的正硅酸乙酉旨(tetraethoxysilane， TEOS)層。
然后，如圖5所示，利用化學機械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)等方法使絕緣膜27的表面平坦化。
隨后，如圖6的放大截面圖所示，使形成在平坦化的絕緣膜27上的抗蝕劑層28圖形化，留下在硅層23的凸部上方的那部分抗蝕劑層28，從而形成掩模。通過使用該掩模，利用蝕刻過程除掉除了在要形成光電二極管的區(qū)域中的那部分絕緣膜27和反射膜26以外的絕緣膜27和反射膜26。
利用該除掉操作，使硅層23露出，反射膜26留在要形成光電二極管的區(qū)域中且在硅層23的凹部上方處被斷開，因而，留下的反射膜26包括位于硅層23的各凹部之間的凸部。如圖6所示，留下的反射膜26具有向上凸起的形狀。體管的部分中，反射膜26是不必要的，因此在此步驟中除掉該部分反射膜26。
隨后，如圖7的放大截面圖所示，從硅層23的露出表面進行硅的外延生長，例如形成500 nm厚度的硅。因而，硅外延層29被形成為覆蓋著反射膜26和絕緣膜27。
在此步驟中，如絕緣膜27上方的鏈式點劃線所示，在生長的硅層29的結(jié)合部處出現(xiàn)了缺陷。然而，該缺陷部分不用于電荷累積區(qū)域4，因此，不會引起特別的問題。
隨后，如圖8的放大截面圖所示，在硅外延層29的表面上形成厚度例如為100 nm的熱氧化物膜30。
不使用圖2中的虛線所示區(qū)域的放大截面圖而是使用與圖2具有相同尺寸的截面圖來說明以下的步驟。
如圖9的右側(cè)所示，準備好通過在硅基板1上形成氧化硅層(或熱氧化物膜等)2而獲得的基體。另外，圖9的左側(cè)示出了通過直到圖8所示步驟的處理過程形成的多層主體。
將圖9左側(cè)所示的多層主體上下翻轉(zhuǎn)，并且利用等離子體粘合等方法將該多層主體的熱氧化物膜30粘合在圖9右側(cè)所示的基體的氧化硅層2上。
圖IO示出了在此粘合之后獲得的狀態(tài)。如圖10所示，由于多層主體被上下翻轉(zhuǎn)，因而反射膜26具有向下凸起的形狀，并且反射膜26的上表面是凹面。
盡管上述粘合方法不限于等離子體粘合方法，但優(yōu)選采用對于后續(xù)熱處理步驟能夠保證足夠粘合耐受力的方法。
隨后，如圖11所示，除掉SOI基板20的硅基板21和氧化硅層22，使硅層23露出。例如，利用研磨機和化學機械研磨方法將硅基板21磨掉，然后通過稀釋氫氟酸處理來除掉氧化硅層22。
硅層23和硅外延層29用作圖1A和圖1B所示的硅層3。反射膜26用作圖1A中的反射膜16，并且絕緣膜27用作圖1A中的絕緣膜17。隨后，盡管附圖中未示出，在硅層23中形成有用于元件隔離層11
的凹槽，并且將例如氧化硅層形成為填充這些凹槽，從而獲得元件隔離層11。
然后，通過在硅層23中的反射膜26 (16)上方的區(qū)域中進行離子注入，形成了電荷累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5，從而形成具有HAD結(jié)構(gòu)的光電二極管。
另外，在要形成晶體管的區(qū)域中，通過離子注入形成P阱區(qū)域6和N阱區(qū)域7。
隨后，在硅層23 (3)的內(nèi)部及上面形成諸如晶體管等電路元件的各個部分。隔著圖1A中的柵極絕緣膜12在硅層23 (3)上方形成柵極電極13和14，并且在硅層23 (3)內(nèi)部形成LDD區(qū)域9L和IOL。
此外，在柵極電極13和14的側(cè)壁上形成側(cè)壁部絕緣層15，并且在硅層23 (3)內(nèi)部形成MOS晶體管的源漏極區(qū)域9和10。
通過這些步驟，能夠形成圖1A和圖1B所示的結(jié)構(gòu)。
隨后，根據(jù)需要進行用于形成層內(nèi)透鏡、濾色器、片上透鏡和布線層等的步驟。
這樣，就能夠形成本實施例的固體攝像器件。
在上述制造方法中，光電二極管的電荷累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5是利用形成有反射膜26 (16)的硅層23形成的。這能夠?qū)⒂糜谛纬呻姾衫鄯e區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5的電位的離子注入能量限制在1.5 MeV以下。
在圖3A和圖3B的步驟中，作為第一掩模的抗蝕劑層24和作為第二掩模的抗蝕劑層25是分別制備的。然而，當它們是同一抗蝕劑并用作同一掩模時，也能夠在硅層23中形成凹部。
如圖3A和圖3B所示的分別形成各掩模能夠使要形成的凹部具有較寬的形狀范圍。
在上述制造方法中，另外準備基體并進行粘合。然而，也可以進行無粘合的制造過程。下面參照圖12A 圖12E說明這種制造方法。
19準備單晶硅層(例如硅基板、硅基板上的硅外延層或者SOI基板的單
晶硅層)。
首先，盡管附圖中未示出，通過使用抗蝕劑圖形作為掩模進行的處理在硅層中形成孔，該孔的形狀是基本上垂直于硅層表面并具有作為底
面的凹面。
然后，如圖12A所示，利用諸如濺射等各向異性膜沉積方法在形成了上述孔的硅層31上形成反射膜32。由于此步驟，反射膜32被形成在硅層31的平坦部表面和孔表面上。由于反射膜32是利用各向異性膜沉積方法沉積的，因而幾乎不會被沉積在基本上垂直于硅層表面的孔的側(cè)壁上。
金屬膜等能夠用作反射膜32。
對于該膜沉積方法來說，難以均勻地形成多層膜。因此，該方法不適用于多層介電膜。在形成多層介電膜作為反射膜的情況下，優(yōu)選采用圖2~圖11所示的上述制造方法。
隨后，如圖12B所示，在整個表面上形成填充硅層31的孔的硅層(不是單晶硅層而是非晶硅層或者多晶硅層)33。例如，非晶硅層是利用CVD方法形成的。結(jié)果，在孔內(nèi)部，反射膜32被埋在硅層31與硅層33之間。
隨后，利用CMP方法或者回蝕方法除掉硅層31的平坦面上的反射膜32和硅層33。由于該除掉操作，如圖12C所示，反射膜32和硅層33僅留在硅層31的孔中。
隨后，對埋有硅層33的孔的周圍區(qū)域進行硅的離子注入34。例如，將能量設(shè)定為2.5 MeV，并且將劑量設(shè)定為lxl015/cm2。
結(jié)果，如圖12D所示，經(jīng)過了離子注入34的硅層31和硅層33變成非晶硅層35。
然后，通過激光退火進行再結(jié)晶。因此，非晶硅層35被結(jié)晶化，并且留在圖12D中的硅層33也被結(jié)晶化。
這樣，如圖12E所示，對除了反射膜32部分以外的部分進行結(jié)晶化，形成了夾著反射膜32的結(jié)晶硅層作為硅層36。圖12E中的硅層36被用作圖1A和圖IB中的硅層3，并且反射膜32被用作圖1A中的反射膜16。在該制造方法中，未形成圖1A中的絕緣膜17，而是將硅層3形成為與反射膜16的下表面接觸。
隨后，盡管附圖中未示出，在硅層3中形成用于元件隔離層11的凹槽，并且形成填充這些凹槽的例如氧化硅層，從而獲得元件隔離層ii。
然后，通過在硅層36 (3)中的反射膜32 (16)上方的區(qū)域中進行離子注入，形成電荷累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5，從而形成具有HAD結(jié)構(gòu)的光電二極管。
另外，在要形成晶體管的區(qū)域中，通過離子注入形成P阱區(qū)域6和N阱區(qū)域7。
隨后，在硅層36 (3)的內(nèi)部及上面形成諸如晶體管等電路元件的各個部分。由此，能夠形成圖1A和圖1B所示的結(jié)構(gòu)。
然后，根據(jù)需要進行用于形成層內(nèi)透鏡、濾色器和片上透鏡等的步驟。
這樣，就能夠形成本實施例的固體攝像器件。
在上述制造方法中，光電二極管的電荷累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5是利用形成有反射膜32 (16)的硅層36 (3)形成的。這能夠?qū)⒂糜谛纬呻姾衫鄯e區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5的電位的離子注入能量限制在1.5 MeV以下。
利用上述任意制造方法，都能夠在像素區(qū)域的電荷累積區(qū)域4下方容易地形成反射膜。
在上面說明的本實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)中，反射膜16被設(shè)置在電荷累積區(qū)域4下方，并且反射膜16的更靠近電荷累積區(qū)域4的那個表面(上表面)是凹面。因此，與圖22B所示的反射膜52的情況類似，傾斜入射的光能夠被該凹面反射，并射向電荷累積區(qū)域4的中央部。
由于此特征，已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光(例如紅光)能夠借助于反射膜16聚集在電荷累積區(qū)域4的中央部上，因而能夠提高靈敏度。
另外，傾斜入射到硅層3表面上的光也能夠被反射并聚集在電荷累積區(qū)域4上，因此，能夠防止光進入相鄰像素和混色的出現(xiàn)。
此外，不需要在硅層3中形成大深度的電荷累積區(qū)域4，并且不需 要進行高能量的離子注入。
因此，即使像素的小型化進一步發(fā)展，作為離子注入掩模的抗蝕劑 層的縱橫比也不會增加，并且抗蝕劑掩模也幾乎不會出現(xiàn)破損。這就使 得對掩模的處理更加容易，并且能夠提高產(chǎn)率。
此外，不需要使用用于高能量離子注入的特別裝置，并且還能夠減 少步驟的數(shù)目。
因此，即使像素的小型化進一步發(fā)展，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有高靈敏度并 獲得良好圖像質(zhì)量的圖像的固體攝像器件。另外，該固體攝像器件能夠 被穩(wěn)定地制造出來。
當將金屬膜用作反射膜16時，在制造工藝時的熱處理步驟中經(jīng)常會 出現(xiàn)以下存在問題的現(xiàn)象由于擴散，金屬進入硅層3中的要變成電荷 累積區(qū)域4的那部分中；并且由于硅層3與金屬之間的反應(yīng)而出現(xiàn)硅化。
在使用上述金屬的情況下，盡管附圖中未示出，可以在反射膜16與 硅層3之間形成用作對擴散和硅化的阻擋層的絕緣膜。
在形成用作阻擋層的絕緣膜的情況下，例如，在圖2~圖11所示的 制造方法中，在形成圖4中的反射膜26的步驟之前，在硅層23的表面 上形成用作阻擋層的絕緣膜，然后在該絕緣膜上形成反射膜26。還能夠 通過硅層23表面的熱氧化來形成絕緣膜。
本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)和制造方法
圖13是本發(fā)明第二實施例的固體攝像器件的示意性結(jié)構(gòu)圖(截面 圖)。本實施例也適用于CMOS傳感器(CMOS固體攝像器件)。
如圖13所示，通過依次層疊硅基板41、絕緣層42和硅層45形成 了基體。
光電二極管46作為光接收部被形成在硅層45內(nèi)部。
與光電二極管46相鄰地形成有讀出柵極電極，該讀出柵極電極由柵 極電極48和柵極電極48側(cè)壁上的側(cè)壁部絕緣層49構(gòu)成。在硅層45與讀出柵極電極之間形成有薄的柵極絕緣膜47。
在作為光接收部的光電二極管46中，盡管附圖中未示出，形成有圖 1A所示的電荷累積區(qū)域4和空穴累積區(qū)域5。
另外，在附圖中未示出的其他部分中，形成有與圖1A和圖1B所示 一樣的各種MOS晶體管和用于讀出的漏極區(qū)域。
本實施例具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，類似于參照圖22A說明的 反射膜51 (51A， 51B)，反射膜43具有在光電二極管46下方的平坦部 43A和在光電二極管46外側(cè)的側(cè)壁部43B。
與圖22A所示的反射膜51的情況類似，由于反射膜43具有在光電 二極管46外側(cè)的側(cè)壁部43B，因而傾斜入射的光能夠被側(cè)壁部43B反射， 并射向光電二極管的中央部。
作為反射膜43的材料，能夠使用對紅光具有高反射率的金屬(例如， 諸如金、銀、銅或者鎂等上述金屬材料)，或者其針對紅光的折射率與硅 (或氧化硅等)的折射率差別很大的材料。
在光電二極管46與反射膜43之間形成有絕緣膜44。該絕緣膜44 用作在制造時對擴散和硅化的阻擋層。
盡管附圖中未示出，根據(jù)需要，可以在像素區(qū)域中的光電二極管46 上方形成濾色器、層內(nèi)透鏡和片上透鏡，并且可以在像素區(qū)域的晶體管 和周邊電路區(qū)域上方形成布線層。
例如，能夠以如下方式制造本實施例的固體攝像器件。
如圖14所示，準備與圖2中相同的SOI基板20，并且對SOI基板 20的硅層23進行處理，從而在稍后要變成光電二極管46的區(qū)域的端部 處形成溝槽23A。
再參照圖15，首先，在硅層23的表面上形成用作阻擋層的絕緣膜 44，該絕緣膜44的厚度充分小于溝槽23A的尺寸。例如，利用CVD方 法形成厚度為50 nm的氮化硅膜。
另外，在整個表面上形成反射膜43以填充溝槽23A內(nèi)部。金屬膜 能夠用作該反射膜43。作為此步驟的結(jié)果，反射膜43具有存在于硅層23表面之上且基本 上平行于硅層23表面的部分和存在于溝槽23A內(nèi)部且基本上垂直于硅層 23表面的部分。
如果反射膜43是通過使用氧化物膜或者氮化物膜來形成的，則如稍 后所述可以改變上述步驟。
隨后，如圖16所示，將抗蝕劑層61圖形化從而形成掩模，并且通 過使用該掩模進行的蝕刻工藝，除掉除了在要形成光電二極管的區(qū)域周 圍的反射膜43以外的反射膜43。
由于該除掉操作，反射膜43在溝槽23A之間的部分處被斷開，從 而可以使反射膜43留在要形成光電二極管的區(qū)域周圍。此外，反射膜43 具有側(cè)壁部和平坦部，該側(cè)壁部是在溝槽內(nèi)的部分，該平坦部是除了在 溝槽內(nèi)的部分以外的部分。反射膜43的側(cè)壁部沿著溝槽向下延伸。
在周邊電路區(qū)域和像素區(qū)域的晶體管的部分中，反射膜43是不必要 的，因此，在此步驟中除掉該反射膜43。
隨后，如圖17所示，形成覆蓋上述表面的絕緣層42。例如，利用 CVD等方法形成氮化硅層。該絕緣層42被形成為具有比反射膜43充分 大的厚度。
另外，為了防止在稍后的粘合步驟中出現(xiàn)空隙，在形成絕緣層42之 后可以進行諸如化學機械研磨等表面平坦化處理。
隨后，如圖18所示，將通過直到圖17所示步驟的過程形成的多層 主體上下翻轉(zhuǎn)，并通過等離子體粘合等方法將該多層主體粘合在硅基板 41上。盡管粘合方法不限于等離子體粘合方法，但優(yōu)選采用對于后面的 熱處理步驟能夠保證足夠的粘合耐久力的方法。
多層主體中的硅層23用作圖13中的硅層45。由于該多層主體被上 下翻轉(zhuǎn)，因此反射膜43的側(cè)壁部呈向上延伸。
隨后，如圖19所示，除掉SOI基板20的硅基板21和氧化硅層22， 從而使硅層45露出。例如，利用研磨機和化學機械研磨方法將硅基板21 研磨掉，然后通過稀釋的氫氟酸處理除掉氧化硅層22。隨后，如圖20所示，通過在硅層45中的反射膜43的平坦部43A 上方的區(qū)域中進行離子注入，形成電荷累積區(qū)域和空穴累積區(qū)域，從而 形成各自具有HAD結(jié)構(gòu)的光電二極管46。另外，隔著柵極絕緣膜47在 硅層45上方形成柵極電極48和側(cè)壁部絕緣層49。
隨后，在硅層45內(nèi)部及上面形成諸如晶體管等電路元件的各個部 分。從而能夠形成圖13所示的結(jié)構(gòu)。
然后，根據(jù)需要進行用于形成層內(nèi)透鏡、濾色器、片上透鏡和布線 層等的步驟。
這樣，就能夠形成本實施例的固體攝像器件。。
如果將氧化物膜或者氮化物膜用作反射膜43，則不需要用作阻擋層 的絕緣膜44。在這種情況下，在圖15的步驟中，反射膜43被直接形成 在硅層23上并填充溝槽23A。在這種情況下，能夠與圖16~圖20所示的 步驟類似地進行后面的步驟。
在圖16所示的步驟中，反射膜43被斷開，使得在各處留下的反射 膜43與稍后要形成的各個光電二極管46—一對應(yīng)，S卩，按照用于各個 像素的方式將反射膜43留下。
然而，在此步驟中，并不是必須將反射膜43斷開地留下以用于各個 像素，反射膜43也可以連續(xù)地用于幾個彼此相鄰的像素。只要能將反射 膜43至少留在要形成光電二極管的區(qū)域周圍，任何斷開方法都可以使用。
然而，為了使用于光電二極管的離子注入掩模的位置對準，需要在 像素區(qū)域中形成對準標記。因此，至少從形成有對準標記的部分除掉反 射膜43。
在上述本實施例固體攝像器件的結(jié)構(gòu)中，光電二極管46下方的反射 膜43具有在光電二極管46下方的平坦部43A和在光電二極管46外側(cè)的 側(cè)壁部43B。因此，與圖22A所示的反射膜51的情況類似，傾斜入射的 光能夠被反射膜43的側(cè)壁部43B反射，并射向電荷累積區(qū)域4的中央部。
由于此特征，已經(jīng)透過光電二極管46的電荷累積區(qū)域的光(例如紅 光)能夠利用反射膜43而被聚集在電荷累積區(qū)域的中央部上，因而能夠
25提高靈敏度。
另外，傾斜入射到硅層45表面上的光也能夠被反射并聚集在電荷累
積區(qū)域上，因此能夠防止光進入相鄰像素內(nèi)并防止混色的出現(xiàn)。
此外，不需要在硅層45中形成大深度的電荷累積區(qū)域，并且不需要 進行高能量的離子注入。
因此，即使像素的小型化進一步發(fā)展，作為離子注入掩模的抗蝕劑 層的縱橫比也不會增加，并且抗蝕劑掩模也幾乎不會出現(xiàn)破損。這就使 對掩模的處理更加容易，并且能夠提高產(chǎn)率。
此外，不需要使用用于高能量離子注入的特別裝置，并且還能夠減 少步驟的數(shù)目。
因此，即使像素的小型化進一步發(fā)展，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有高靈敏度并 獲得良好圖像質(zhì)量的圖像的固體攝像器件。另外，該固體攝像器件能夠 被穩(wěn)定地制造出來。
本發(fā)明的變形例和其他結(jié)構(gòu)
在圖13所示實施例的結(jié)構(gòu)中，也能將多層介電膜用作反射膜43。
然而，如本實施例的圖15所示，反射膜43被形成為填充溝槽23A。 因此，盡管當像素尺寸較大時能夠使用多層介電膜，但像素小型化的發(fā) 展使得通過使用多層介電膜來形成反射膜43變得更加困難。
通過實施圖14 圖20所示的制造步驟，也能夠容易地形成上面所提 到的專利文獻1中說明的平坦反射膜(圖21所示的反射膜IOI)那樣的反 射膜。
具體地說，以下面的方式制造固體攝像器件。
首先，在圖14所示的步驟中，在硅層23中不形成溝槽，而在圖15 所示的步驟中，在硅層23上方依次沉積絕緣膜44和反射膜43。
隨后，利用由抗蝕劑層61形成的掩模通過蝕刻工藝來斷開反射膜43。
另外，在斷開的反射膜43上形成絕緣層42，并將絕緣層42粘合在硅基板41上。
然后，在反射膜43上方形成光電二極管的電荷累積區(qū)域和空穴累積 區(qū)域。
在這種情況下，由于硅層中未形成溝槽，因而還能夠?qū)⒐杌逯苯?用作反射膜下方的硅層來替代圖14中的SOI基板的使用。
在上述各個實施例中，形成了反射膜，從而獲得用于反射到達較深 部分的光的反射面。
然而，本發(fā)明實施例不限于相對較薄的反射膜?？梢孕纬珊穸壬源?的層并且可以利用該層的表面來獲得反射面。例如，氧化硅或者氮化硅 等絕緣體的層可以被形成為其表面為凹面，并且該凹面可以用作反射面。
上述各實施例適用于CMOS固體攝像器件。然而，類似地，本發(fā)明 各實施例還能夠應(yīng)用于諸如CCD固體攝像器件等其他結(jié)構(gòu)的固體攝像 器件。
對于CCD固體攝像器件，也是通過在用作光接收部的光電二極管的 電荷累積區(qū)域內(nèi)部或者下方設(shè)置反射膜，使紅光能夠被該反射膜反射， 因而能夠提高對紅光的靈敏度。
在上述各實施例中，硅層被用做其中形成有光電二極管的半導體層。 然而，本發(fā)明各實施例還能適用于通過在另一種半導體層(例如Ge層或 者化合物半導體層)中形成光電二極管而獲得的固體攝像器件。
本發(fā)明實施例還能夠用于利用光電二極管的電荷累積區(qū)域來接收和 檢測紅外光的固體攝像器件。在這種情況下，選擇用于形成反射面的材 料(或反射膜等)，使得反射面對紅外光具有足夠高的反射率。
通過應(yīng)用本發(fā)明的各實施例，已經(jīng)透過光電二極管的紅外光能夠被 反射面反射并返回至光電二極管的中央部，因而能夠提高對紅外光的靈 敏度。
本發(fā)明不限于上述各實施例，在不背離本發(fā)明要旨的情況下能夠使 用其他各種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括半導體層；電荷累積區(qū)域，其被形成在所述半導體層內(nèi)部并用作光電二極管的一部分；以及反射面，其被布置在所述電荷累積區(qū)域內(nèi)部或者下方，并且被形成為用于反射已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光，使該光射向所述電荷累積區(qū)域的中央部。
2. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述反射面由反射膜 形成。
3. 權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述反射面的電荷累積區(qū)域側(cè)為凹面。
4. 權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，所述反射膜具有側(cè)壁部，所述側(cè)壁部反射傾斜入射到所述半導體層上的光，使該光射向所述電荷 累積區(qū)域的中央部。
5. 權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，所述反射面由反射膜形成。
6. 權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述半導體層是硅層。
7. —種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在硅層中形成凹部； 在所述硅層的表面上形成反射膜；對所述反射膜進行蝕刻，在所述硅層的凹部上方處將所述反射膜斷 開并使所述硅層露出；從所述硅層的露出表面進行硅的外延生長，形成覆蓋所述反射膜的硅外延層；將所述硅層上下翻轉(zhuǎn)，將所述硅層粘合在單獨準備的基體上；以及 在所述反射膜上方的所述硅層中形成用作光電二極管的一部分的電 荷累積區(qū)域。
8. —種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在硅層中形成孔，所述孔基本上垂直于所述硅層的表面并且具有作為底面的凹面；利用各向異性膜沉積方法在所述硅層的表面和所述凹面的表面上形 成反射膜；在所述硅層上形成填充所述孔的第二硅層；除掉除了所述孔中的所述反射膜和所述第二硅層以外的所述反射膜 和所述第二硅層；對所述硅層的上部和所述孔中的所述第二硅層進行硅的離子注入， 形成非晶硅層；使所述非晶硅層結(jié)晶化；以及在所述反射膜上方形成用作光電二極管的一部分的電荷累積區(qū)域。
9. 一種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括如下步驟 在硅層中形成溝槽；在所述硅層上形成填充所述溝槽的反射膜；對所述反射膜進行蝕刻，在所述溝槽之間的部分處將所述反射膜斷開；將所述硅層上下翻轉(zhuǎn)，并將所述硅層粘合在單獨準備的基體上；以及在所述反射膜上方的所述硅層中形成用作光電二極管的一部分的電 荷累積區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供了固體攝像器件和固體攝像器件的制造方法，所述固體攝像器件包括半導體層；電荷累積區(qū)域，其被形成在所述半導體層內(nèi)部并用作光電二極管的一部分；以及反射面，其被布置在所述電荷累積區(qū)域內(nèi)部或者下方，并且被形成為用于反射已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光，使該光射向所述電荷累積區(qū)域的中央部。在本發(fā)明的固體攝像器件中，已經(jīng)透過所述電荷累積區(qū)域的光(例如紅光)能夠被所述反射面反射并射向所述電荷累積區(qū)域的中央部，從而聚集在所述電荷累積區(qū)域的中央部上。因此，能夠提高靈敏度。
文檔編號H01L27/14GK101661946SQ20091016927
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者中澤正志, 池田晴美 申請人:索尼株式會社