專利名稱：半導體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件，并且更具體地涉及一種具有固態(tài)圖像傳感器的半導體器件。
背景技術(shù)：
在CMOS (互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器中，每個單位像素包括微透鏡，紅色、綠色或者藍色顏色濾鏡以及諸如光電二極管之類的光電換能器。穿過單位像素的顏色濾鏡并且到達光電換能器的光的波長依賴于濾鏡顏色。已經(jīng)穿過單位像素的顏色濾鏡進入到光電換能器的光被轉(zhuǎn)換成電信號，并且在單位像素內(nèi)檢測到該電信號。例如，在日本未審專利公開No. 2006-279048中公開了一種圖像傳感器，其中具有不同顏色濾鏡的多個單位像素被布置在半導體襯底之上，并且相互間隔。在圖像傳感器中，穿過紅色顏色濾鏡的光具有較長波長，并且到達例如硅的層壓結(jié)構(gòu)的內(nèi)部深處。因此，該光進入例如硅的半導體襯底的較深區(qū)域(接近底表面)。由已達到光電換能器的紅光的光電轉(zhuǎn)換所生成的電子中的一些通過擴散或者漂移由具有紅色濾鏡的單位像素收集。然而，可能發(fā)生的是，由紅光的光電轉(zhuǎn)換所生成的電子中的一些通過擴散或者漂移被具有例如綠色顏色濾鏡的相鄰單位像素錯誤地收集。該現(xiàn)象被稱為電串擾。或者已穿過紅色顏色濾鏡的光可能意外地進入到具有綠色顏色濾鏡的相鄰單位像素中。該現(xiàn)象被稱為光學串擾。電串擾和光學串擾統(tǒng)稱為像素間串擾。像素間串擾可能引起CMOS圖像傳感器中的色調(diào)缺陷或者圖像質(zhì)量退化。在日本未審專利公開No. 2006-279048中描述的圖像傳感器中，具體地，位于具有長波長的紅色顏色濾鏡的像素下方的上襯底區(qū)域與具有綠色顏色濾鏡的相鄰像素電絕緣并且在平面圖中比紅色像素更向外延伸。從已經(jīng)穿過紅色顏色濾鏡的光生成的并且已經(jīng)到達上襯底區(qū)域處的電荷在紅色像素中被收集，即使其流到紅色像素的外部，也不進入綠色像素。因此防止了電串擾。然而，即使在使用以上技術(shù)時，仍然存在發(fā)生像素間串擾(尤其是光學串擾)的可能性。在該背景下，日本未審專利公開No. 2007-227761和日本未審專利公開No. 2008-10544公開了圖像傳感器(固態(tài)圖像傳感器)，其中相鄰單位像素通過其內(nèi)部形成有空隙(稱為空氣間隙)的隔離絕緣膜相互電絕緣。此外，日本未審專利公開No. 2009-267208公開了一種閃存，其中在相鄰單元之間的隔離絕緣膜中形成有空氣間隙。此外，日本未審專利公開No. 2002-203896公開了一種用于制造具有空氣間隙的淺溝槽結(jié)構(gòu)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未審專利公開No. 2007-227761中和在日本未審專利公開No. 2008-10544中公開的這兩種固態(tài)圖像傳感器中，空氣間隙的最低部(最靠近底部的部分)定位在光電二極管的最低部之上。因此，在平面圖中，空氣間隙并不存在于光電二極管的下部周圍。因此，空氣間隙可能不足以用作防止光電二極管的下部中的光學串擾。此外，在日本未審專利公開No. 2009-267208中公開的空氣間隙的最低部處于遠高(淺)于器件隔離溝槽的最低部的位置處。因此，在日本未審專利公開No. 2009-267208中描述的空氣間隙也具有與在日本未審專利公開2007-227761與2008-10544中公開的空氣間隙一樣的問題。難以使用在日本未審專利公開No. 2002-203896公開的制造方法來解決上述問題。鑒于以上問題做出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有可以更可靠地防止像素間串擾的固態(tài)圖像傳感器的半導體器件。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種配置為如下的半導體器件。該半導體器件包括具有主表面的半導體襯底；第一導電類型雜質(zhì)層，定位在半導體襯底的主表面之上；光電換能器，包括第一導電類型雜質(zhì)區(qū)域和第二導電類型雜質(zhì)區(qū)域，它們在第一導電類型雜質(zhì)層之上彼此接合；以及晶體管，其配置包括光電換能器的單位像素，并且電耦合到光電換能器。在平面圖中，光電換能器周圍的區(qū)域的至少一部分包含空氣間隙，并且還具有用于使光電換能器和與其相鄰的光電換能器彼此電絕緣的隔離絕緣層。該隔離絕緣層抵靠在第一導電類型雜質(zhì)層的頂表面上。根據(jù)本發(fā)明，定位在光電換能器周圍的、向下延伸到第一導電類型雜質(zhì)層的頂表面的隔離絕緣層防止相鄰光電換能器之間的電串擾。此外，隔離絕緣層內(nèi)部的空氣間隙防止相鄰光電換能器之間的光學串擾。


圖I是包括作為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導體器件的CMOS圖像傳感器的系統(tǒng)芯片的示意性平面圖；圖2是配置CMOS圖像傳感器的單位像素的等效電路圖；圖3是示出了根據(jù)第一實施例的像素陣列中的多個單位像素的布置的示意性平面圖；圖4以放大形式示出了圖3中示出的各個晶體管；圖5是沿圖3的線V-V獲取的示意性截面圖；圖6是沿圖3的線VI-VI獲取的示意性截面圖；圖7是沿圖3的線VII-VII獲取的示意性截面圖；圖8是沿圖3的線VIII-VIII獲取的示意性截面圖；圖9是示出了在第一實施例中的在圖8中示出的淺隔離區(qū)域的變化的示意性截面圖；圖10是示出了在作為第一實施例的比較示例中的像素陣列中的多個單位像素的布置的示意性平面圖；圖11是沿圖10的線XI-XI獲得的示意性截面圖；圖12是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第一步驟的示意性截面圖；圖13是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第二步驟的示意性截面圖；圖14是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第三步驟的示意性截面圖；圖15是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第四步驟的示意性截面圖；圖16是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第五步驟的示意性截面圖； 圖17是示出了用于制造具有用于STI的空氣間隙的深隔離絕緣層的方法的第六步驟的示意性截面圖；圖18是示出了在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的像素陣列中的多個單位像素的布置的示意性平面圖；圖19是沿圖18的線XIX-XIX獲得的示意性截面圖；圖20是沿圖18的線XX-XX獲得的示意性截面圖；圖21是示出了針對根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的CMOS圖像傳感器的頻譜特性的仿真序列的流程圖；圖22是示出了用于計算配置根據(jù)第一實施例的CMOS圖像傳感器的單位像素的頻譜靈敏度的波長依賴性的序列的流程圖；圖23是示出了具有具有紅色顏色濾鏡的光電二極管的單位像素的頻譜靈敏度的波長依賴性的仿真結(jié)果的曲線圖；圖24是示出了具有具有綠色顏色濾鏡的光電二極管的單位像素的頻譜靈敏度的波長依賴性的仿真結(jié)果的曲線圖；以及圖25是示出了具有具有藍色顏色濾鏡的光電二極管的單位像素的頻譜靈敏度的波長依賴性的仿真結(jié)果的曲線圖。
具體實施例方式接下來，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。第一實施例首先，將描述根據(jù)該實施例的作為芯片的半導體器件。參照圖1，通過對半導體晶片進行劃片形成的半導體芯片CHP的平面形狀例如為矩形。其中形成有CMOS圖像傳感器的像素陣列放置在半導體芯片CHP的主表面上。CMOS圖像傳感器將所接收的光轉(zhuǎn)換成電子，并且基于所生成的電子數(shù)目輸出電壓。各種塊(包括I/O控制電路、水平掃描儀、豎直掃描儀和控制邏輯、具有CDS電路的A/D轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、相機信號處理器以及定時脈沖發(fā)生器)放置在像素陣列周圍。I/O控制電路是對來自或者去往與芯片CHP耦合的外部設(shè)備(電路)的信號進行控制的電路。水平掃描儀和豎直掃描儀在放置在像素陣列中的CMOS圖像傳感器的多個單位像素之間做出選擇，并且檢測所選像素是否接收到光。該操作由豎直掃描儀的控制邏輯進行控制。
A/D轉(zhuǎn)換器將從單位像素生成的作為模擬信號的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。附接到A/D轉(zhuǎn)換器的CDS電路兩次測量來自單個單位像素的電信號，并且消除作為兩個所測量信號之間的差值的噪聲。CDS電路是基于CDS (相關(guān)雙采樣)方法并且旨在移除放大器噪聲和復位噪聲的電路。圖像處理器對由處理生成的電壓信號所創(chuàng)建的圖像進行校正和處理。相機信號處理器對表示相機的操作的信號進行處理。定時脈沖發(fā)生器生成用作對芯片CHP的各個塊進行同步的信號的定時脈沖。接下來，將參照圖2描述每個單位像素的配置和操作原理。參照圖2，配置CMOS圖像傳感器的每個單位像素包括光電二極管ro (光電換能器)、傳輸晶體管Mi、復位晶體管M2、選擇晶體管M3和放大晶體管M4，其中這些晶體管Ml到M4相互電耦合。晶體管Ml到M4均例如是MOS (金屬氧化物半導體)晶體管，并且晶體管Ml的源極區(qū)域SOl耦合到光電二 極管PD，并且其柵極電極GEl耦合到讀取線。晶體管M2的源極區(qū)域S02耦合到晶體管Ml的漏極區(qū)域DR1，并且其柵極電極GE2耦合到行復位線。晶體管M3的源極區(qū)域S03耦合到列信號線，并且其柵極電極GE3耦合到行選擇線。晶體管M4的源極區(qū)域S04耦合到晶體管M3的漏極區(qū)域DR3，并且其柵極電極GE4耦合到漏極區(qū)域DRl和源極區(qū)域S02。光電二極管H)吸收外部光，通過光電轉(zhuǎn)換生成電子，以及將電子存儲在其中，從而產(chǎn)生電信號(電壓)，其中電子的數(shù)量依賴于光的量。該電信號由通過來自讀取線的信號使其導通的傳輸晶體管Ml傳輸，并且到達結(jié)點Pl。在光電二極管H)處生成的電荷存儲在結(jié)點Pl處。對應于在結(jié)點Pl處的電荷的電壓信號控制放大晶體管M4的柵極電極GE4。其電平依賴于由放大晶體管M4從光電二極管F1D接收到的電壓信號(在結(jié)點Pl處的電荷的數(shù)量)的電壓被從(通過源極區(qū)域S04和漏極區(qū)域DR3)耦合到放大晶體管M4的選擇晶體管M3發(fā)送到列信號線。具體地，當通過來自行選擇線的電信號使選擇晶體管M3導通時，列信號線讀取在所涉及的單位像素中的電壓的電平。一般而言，同時選擇列中的、耦合到行選擇線的多個單位像素。復位晶體管M2通過向行復位線施加信號以使復位晶體管M2導通而周期性地使存儲在傳輸晶體管Ml的漏極(結(jié)點Pl)的電荷復位。作為該復位操作的結(jié)果，存儲在傳輸晶體管Ml中的電荷丟失，從而使得單位像素被初始化。此時，給定電壓被施加到漏極區(qū)域DR2和漏極區(qū)域DR4。接下來，將參照圖3-圖8描述放置在該實施例中的像素陣列中的每個單位像素的結(jié)構(gòu)。參照圖3，如圖2中所示的多個晶體管Ml至M4以矩陣圖案布置在半導體芯片CHP (稍后將描述的半導體襯底)的主表面之上，并且在平面圖中彼此間隔。一般而言，一個單位像素包括晶體管Ml至M4的所有。然而，如圖3中所示的那樣，兩個相鄰的晶體管Ml可以共享晶體管M2、M3以及M4。交替地布置分別具有光電二極管H)R、roG、或者PDB的晶體管Ml。光電二極管I3DR是具有紅色顏色濾鏡的光電換能器。光電二極管PDR所接收的光是穿過紅色顏色濾鏡的紅光。類似地，光電二極管PDG和光電二極管PDB是具有綠色顏色濾鏡和藍色顏色濾鏡的光電換能器，并且分別可以接收綠光和藍光。優(yōu)選的是，光電二極管PDR和光電二極管PDB兩者(在圖的豎直和水平方向上)都應當被定位成與光電二極管PDG相鄰。更具體地，例如，在圖3的最上方的線處，其中光電二極管在水平方向上排成線，光電二極管PDG相鄰地定位在光電二極管I3DR (左側(cè))的右側(cè)，并且光電二極管PDR相鄰地定位在光電二極管TOG的右側(cè)。在圖3中的第二最上方的線中，其中光電二極管在水平方向上排成線，光電二極管PDB相鄰地定位在光電二極管I3DG(左側(cè))的右側(cè)，并且光電二極管PDG相鄰地定位在光電二極管I3DB的右側(cè)。在圖3中的光電二極管的三條豎直線的左側(cè)線上，交替地布置光電二極管PDR和光電二極管H)G。在光電二極管的三條豎直線的中間線中，交替地布置光電二極管PDG和光電二極管PDB。參照圖3和圖4，源極區(qū)域SOl是傳輸晶體管Ml (第一晶體管)的有源區(qū)域(第一有源區(qū)域)的、包括光電二極管ro的部分(第一雜質(zhì)區(qū)域)。漏極區(qū)域DRl是傳輸晶體管Ml的有源區(qū)域(第一有源區(qū)域)的一部分，其被形成為浮動擴散區(qū)域FD (作為雜質(zhì)擴散層的第二雜質(zhì)區(qū)域)。換言之，傳輸晶體管Ml形成在第一有源區(qū)域中，其包括光電二極管PD (源極區(qū)域S01)和浮動擴散區(qū)域FD (漏極區(qū)域DRl).一般而言，在平面圖中，包括光電二極管H)的源極區(qū)域SOl大于包括浮動擴散區(qū) 域DRl的漏極區(qū)域DR1。為此，源極區(qū)域SOl和漏極區(qū)域DRl之間的溝道區(qū)域基本是梯形的。浮動擴散區(qū)域FD具有寄生電容。因此，當從光電二極管H)生成的電荷被傳輸?shù)铰O區(qū)域DRl (在圖2中的結(jié)點Pl)時，漏極區(qū)域DRl (結(jié)點Pl)接收并且存儲電荷。在傳輸晶體管Ml中，有源區(qū)域垂直地(在圖中的豎直方向上)延伸至在圖中在水平方向上延伸的柵極電極GE1。源極區(qū)域SOl和漏極區(qū)域DRl位于傳輸晶體管Ml的有源區(qū)域中。換言之，柵極電極GEl定位在中央，而源極區(qū)域SOl和漏極區(qū)域DRl定位在其兩側(cè)。有源區(qū)域AA2、AA3、和AA4(第二有源區(qū)域)在豎直方向上或者與柵極電極GE2、GE3、和GE4延伸的水平方向垂直的方向上延伸。有源區(qū)域AA2、AA3、和AA4包括晶體管M2至M4(第二晶體管)的源極區(qū)域和漏極區(qū)域。換言之，晶體管M2至M4形成在第二有源區(qū)域中。然而，由于晶體管M3的漏極區(qū)域DR3和晶體管M4的源極區(qū)域S04相互耦合，所以在附圖中它們被示出為共同有源區(qū)域AA34。在圖3的平面圖中，省略了用于耦合在圖2的等效電路中示出的單位像素的晶體管Ml至M4的布線。為了使晶體管Ml至M4電隔離，在平面圖中，電隔離層位于晶體管之間。這意味著不同晶體管在不同于用于耦合每個單位像素的晶體管Ml至M4的布線定位的區(qū)域(未在圖3中示出)中，相互電絕緣。電隔離層包括淺隔離區(qū)域SLS和深隔離區(qū)域DPS。關(guān)于在圖3中示出的電隔離層，淺隔離區(qū)域SLS設(shè)置在其中相鄰的晶體管Ml在圖3的豎直方向上線性耦合的區(qū)域中，而深隔離區(qū)域DPS設(shè)置在用于在豎直方向上線性耦合的其他區(qū)域中。對于特定晶體管Ml的有源區(qū)域而言，(其他晶體管的)有源區(qū)域中的最靠近一個是與在圖3中示出的特定晶體管Ml豎直相鄰的另一晶體管的有源區(qū)域。例如，與包括定位在圖3中的最左且最上位置處的光電二極管TOR的晶體管Ml的有源區(qū)域最靠近的另一有源區(qū)域是定位在特定晶體管Ml之下并且與特定晶體管Ml鄰近的晶體管Ml。(相鄰像素的)以上一對晶體管Ml的有源區(qū)域之間的最短距離是上晶體管Ml的源極區(qū)域SOl和下晶體管Ml的漏極區(qū)域DRl之間的最短距離a。值a小于包括定位在圖3中的最左且最上位置處的光電二極管I3DR的晶體管Ml的有源區(qū)域與同所考慮的晶體管Ml相鄰且在其右側(cè)的(同一單位像素的)晶體管M3和M4之間的最短距離b (反言之，最短距離b大于最短距離a)。類似地，在包括定位在圖3中的最左且最上位置處的光電二極管TOR的晶體管Ml的有源區(qū)域與同晶體管Ml相鄰并且在其左側(cè)的晶體管M2的有源區(qū)域之間的最短距離等于距離b，并且大于最短距離a。在該實施例中，作為淺隔離區(qū)域SLS的電隔離層定位在特定晶體管Ml的有源區(qū)域與在平面圖中與其最靠近的晶體管的有源區(qū)域(在它們之間具有最短距離a)之間的區(qū)域中。另一方面，作為深隔離區(qū)域DPS的電隔離層定位在特定晶體管Ml的有源區(qū)域與(同晶體管Ml相鄰)的晶體管M3等的有源區(qū)域(其具有與晶體管Ml的有源區(qū)域的最短距離b)之間的區(qū)域中。類似地，作為深隔離區(qū)域DPS的電隔離層也定位在特定晶體管Ml的有源區(qū)域與同晶體管Ml的有源區(qū)域相鄰的晶體管M2的有源區(qū)域之間的區(qū)域中。具體地，淺隔離區(qū)域SLS定位在一對相鄰的晶體管Ml之間的區(qū)域中(具體地，一對Ml晶體管中的一個晶體管Ml的源極區(qū)SOl (光電二極管)與在平面圖中最靠近它的另 一個晶體管Ml的漏極區(qū)DRl之間的區(qū)域)。更具體地，在晶體管Ml至M4未在平面圖中定位的區(qū)域中，淺隔離區(qū)域SLS形成于在圖3中示出的晶體管Ml的有源區(qū)與(在圖中的豎直方向上)同其相鄰的另一晶體管Ml的有源區(qū)之間的區(qū)域中。深隔離區(qū)域DPS位于其中晶體管Ml至M4未定位在平面圖中的區(qū)域(晶體管之間的區(qū)域)中的、不同于淺隔離區(qū)域SLS所定位的區(qū)域的區(qū)域中。換言之，在晶體管Ml至M4未在平面圖中定位的區(qū)域中，深隔離區(qū)域DPS具體地形成在圖3中的晶體管Ml的有源區(qū)與在平面圖中(在圖中的水平方向上)與其相鄰的晶體管M2至M4的有源區(qū)之間的區(qū)域中。以下將詳細參照圖5至圖8對此進行描述。參照圖5至圖8，配置半導體芯片CHP的元件形成在半導體襯底SUB的主表面之上。半導體襯底SUB例如由單晶硅制成。半導體襯底SUB的導電類型可以是η型與P型之一。以下說明假設(shè)半導體襯底SUB是η-型的。例如，P-型半導體層DPW(第一導電類型雜質(zhì)層)位于半導體襯底SUB的主表面之上。對于每個單位像素而言，例如，P-型阱區(qū)域WL定位在半導體層DPW之上的主表面之上。更具體地，半導體層DPW是被形成為比阱區(qū)域WL更深(在圖中向下)的阱區(qū)域的一部分。阱區(qū)域WL被形成為使得其最低部抵靠在半導體層DPW的頂表面上。因此，半導體層DPW形成防止由每個單位像素的光電二極管內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換生成的電子朝向襯底SUB(在圖5至圖8中向下)移動的勢壘。用作勢壘的半導體層DPW改善每個單位像素生成電子的靈敏度。多個光電二極管TOR、PDG和TOB (光電換能器)布置在阱區(qū)域WL內(nèi)部，并且彼此間隔。形成傳輸晶體管M1，其中光電二極管H)R、PDG或者PDB是源極區(qū)域SOl并且浮動擴散區(qū)域FD(參見圖4)是漏極區(qū)域DR1。例如，光電二極管H)R、roG以及PDB均被配置成使得P++型高摻雜區(qū)域PPR(第一導電類型雜質(zhì)區(qū)域)位于n+類型雜質(zhì)區(qū)域(第二導電類型雜質(zhì)區(qū)域)之上，并且這些區(qū)域接合在一起。當n+型雜質(zhì)區(qū)域與高摻雜區(qū)域PPR之間的接合點接收光時，依賴于所接收到的光的量發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，借此在接合點的鄰近區(qū)域中生成諸如電子之類的電荷。光電二極管的p++類型高摻雜區(qū)域PPR旨在防止在圖5至圖8中示出的層壓結(jié)構(gòu)的頂表面的鄰近區(qū)域中生成的缺陷電子到達光電二極管的n+層，從而導致稱為暗電流的噪聲電流。光電二極管的n+層收集并且累積由光電轉(zhuǎn)換生成的電子。如上所述，將晶體管Ml至M4電絕緣的電隔離層具有深隔離區(qū)域DPS和淺隔離區(qū)域SLS。每個深隔離區(qū)域DPS被配置為如下在其中形成空氣間隙AG，以及例如為氧化硅膜的隔離絕緣層SI在與光電二極管(晶體管)同一層中延伸足夠深入以抵靠在深阱區(qū)域DPW的頂表面上。更具體地，隔離絕緣層SI從半導體襯底SUB的主表面之上的層壓結(jié)構(gòu)的頂表面(除了柵極電極GEl和柵極絕緣膜GI之外)延伸足夠深入以抵靠在半導體層DPW的頂表面上。隔離絕緣層SI可以通過所謂的LOCOS(硅的局部氧化)工藝或者所謂的STI (淺溝槽隔離)技術(shù)來產(chǎn)生。隔離絕緣層SI的側(cè)面例如由P+類型雜質(zhì)區(qū)域SPR(第一導電類型的薄雜質(zhì)膜)覆蓋。雜質(zhì)區(qū)域SPR旨在防止在半導體層DPW與阱區(qū)域WL之間的界面的鄰近區(qū)域中生成的缺陷電子到達光電二極管的n+層，從而導致暗電流。
例如，空氣間隙AG此處意味著空氣填充隔離絕緣層SI的內(nèi)部的狀況?？諝忾g隙AG的最低部(即，空氣間隙的最靠近半導體襯底SUB的部分)定位在比光電二極管的最低部(即，光電二極管的η+類型區(qū)域301(1^1 、^^、或者^ )的最低部)更深的位置處。換言之，空氣間隙AG的最低部比光電二極管(n+類型區(qū)域S01)的最低部更靠近半導體襯底SUB(在圖5至圖7向下)。另一方面，參照圖7和圖8，淺隔離區(qū)域SLS是層壓結(jié)構(gòu)，其中堆疊了例如為氧化硅膜的絕緣層SSP (元件隔離層)以及絕緣層SSP下的P+型區(qū)域SP。淺隔離區(qū)域SLS的最低部向下延伸到比深阱區(qū)域DPW的頂表面淺的水平處，而不到達其頂表面。換言之，淺隔離區(qū)域SLS被形成為使得其不如隔離絕緣層SI深，并且不抵靠在半導體層DPW上。淺隔離區(qū)域SLS(元件隔離層)是由P+類型區(qū)域SP和絕緣層SSP構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)，其防止了相鄰光電二極管之間的像素間串擾。參照圖9，淺隔離區(qū)域SLS可以是隔離絕緣層SI，而不是如圖8所示的由絕緣層SSP與P+類型區(qū)域SP構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)。除了以上提到的淺隔離區(qū)域SLS結(jié)構(gòu)之外，在圖9中示出的結(jié)構(gòu)與在圖8中示出的結(jié)構(gòu)相同。在圖9中作為淺隔離區(qū)域SLS的隔離絕緣層SI與在圖5至圖7中示出的作為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI的不同之處在于，其空氣間隙AG的最低部在比光電二極管的最低部淺的位置處(在圖9向上)。然而，在圖9中示出的隔離絕緣層SI也延伸足夠深，以使其最低部到達并且抵靠在深阱區(qū)域DPW的頂表面上。如稍后所述的那樣，在第一實施例中，在圖3的豎直方向上延伸的作為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI的空氣間隙AG可以在圖3的豎直方向上(沿半導體襯底SUB的主表面)延伸，以便耦合多個晶體管Ml周圍的區(qū)域。接下來，將參照圖10和圖11中示出的比較示例來描述該實施例的效果。參照圖10和圖11，在將與該實施例進行比較的示例中，在平面圖中其中未形成晶體管Ml至M4的所有隔離區(qū)域是如在圖8中所示的淺隔離區(qū)域。在該比較示例中，淺隔離區(qū)域具有層壓結(jié)構(gòu)，其包括如圖8中所示的絕緣層SSP和P+類型區(qū)域SP。換言之，該比較示例的像素陣列的、旨在使相鄰元件電絕緣的淺隔離區(qū)域未到達半導體層DPW。參照圖11，一般通過綠色光電二極管I3DG內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換將進入例如具有綠色顏色濾鏡的光電二極管I3DG的光線a轉(zhuǎn)換成電子。
另一方面，進入例如具有紅光顏色濾鏡的光電二極管I3DR的光線bl和Cl變成具有較長波長的紅色光線，并且進入到硅中更深處。紅色光線例如在層壓結(jié)構(gòu)的底部(在圖11中為向下)處的阱區(qū)域WL的內(nèi)部引起光電轉(zhuǎn)換，從而生成電荷(電子)。由紅色光線bl的光電轉(zhuǎn)換生成的電子通過擴散或者漂移朝向圖11的方向b2移動，并且在紅色光電二極管I3DR的n+層TOR中正確地收集和累積。另一方面，由紅色光線cl的光電轉(zhuǎn)換生成的電子通過擴散和漂移進入到紅色光電二極管與綠色光電二極管之間(在P+層SP之下的)淺隔離區(qū)域中。結(jié)果，電子朝向圖11的方向c2移動。這意味著盡管光線Cl已穿過紅色顏色濾鏡，但是其在綠色光電二極管PDG的n+層TOG中被錯誤地收集，從而引起電串擾?；蛘呷鐖D11所示，將要進入紅色光電二極管的光線dl可能穿過淺隔離區(qū)域的絕緣層SSP，并且在相鄰綠色光電二極管TOG的n+層TOG中錯誤地收集，從而導致光學串擾。由于絕緣層SSP和P+區(qū)域SP不具有空氣間隙AG，光電二極管的硅與絕緣層SSP之間的光學折射率差別較小。為此，基本上在硅與絕緣層SSP之間的邊界處幾乎不發(fā)生光的全反射。因此，尤其是具有較長波長的光(諸如紅光)可以引起光學串擾，這是由于其很容易穿過絕 緣層SSP，并且進入到相鄰光電二極管中。如果發(fā)生這種串擾(像素間串擾)，則由這種光線在CMOS圖像傳感器中創(chuàng)建的圖像可能具有色調(diào)缺陷，從而導致所創(chuàng)建的圖像的質(zhì)量退化。如上所述，盡管包括絕緣層SSP的淺隔離區(qū)域SLS具有防止像素間串擾的效果，但是該效果可能是不足夠的，并且可能引起像素間串擾。作為一種解決方案，優(yōu)選的是，與在該實施例中一樣，應當例如在相鄰(不同顏色的)光電二極管之間提供足夠深入以到達半導體層DPW的深隔離區(qū)域。這將會減小例如在由具有紅色光電二極管的像素中的光電轉(zhuǎn)換所生成的電子進入到深隔離區(qū)域之下的區(qū)域并且錯誤地進入到具有綠色光電二極管的相鄰像素中的可能性。這是由于抵靠在深隔離區(qū)域SI上的半導體層DPW用作阻止電子穿透的勢壘。因此，根據(jù)該實施例，可以防止相鄰(不同顏色的)光電二極管之間的電串擾。此外，與該實施例中一樣，當空氣間隙AG的最低部處于比光電二極管的最低部更深的位置時，已進入空氣間隙AG的光非常有可能被反射。這是因為，由于由空氣間隙AG中的空氣的光學折射率與半導體層壓結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的光學折射率之間的差別，因而更加有可能發(fā)生在空氣間隙AG中的光的全反射。這減小了已進入例如紅色光電二極管中的光穿過空氣間隙AG并且錯誤地進入到綠色光電二極管的可能性。換言之，由于空氣間隙AG延伸到足夠深，其更有效地防止相鄰(不同顏色的)光電二極管之間的光學串擾。然而，如圖9中所示，具有如下空氣間隙AG的隔離絕緣層SI可以用作深隔離區(qū)域DPS，該空氣間隙AG的最低部處于比光電二極管的最低部淺的位置處。在圖9中示出的隔離絕緣層SI被形成為其最低部抵靠在半導體層DPW的頂表面上，或者其延伸足夠深以到達半導體層DPW。因此，盡管隔離絕緣層SI的空氣間隙AG的最低部處于比光電二極管的最低部淺的位置處，但是隔離絕緣層SI至少防止相鄰光電二極管之間的電串擾。此外，由于隔離絕緣層SI具有空氣間隙AG，因此與在圖8中示出的淺區(qū)域SLS的結(jié)構(gòu)相比，其能更有效地反射光并且防止光學串擾。在該實施例中，優(yōu)選的是，淺隔離區(qū)域SLS應當被形成為諸如如圖3中所示地在一對相鄰晶體管Ml之間的如下區(qū)域中在該區(qū)域中在平面圖中距離a較短(a<b)。此外，優(yōu)選的是，深隔離區(qū)域DPS應當被形成為諸如如圖3所示的在晶體管Ml與同其相鄰的晶體管M2之間的如下區(qū)域中在該區(qū)域中在平面圖中距離b較長(b>a)。當區(qū)域的寬度(在平面圖中)與隔離絕緣層SI的深度的寬長比較小的情況下，易于在深隔離區(qū)域DPS中形成具有較深空氣間隙AG的深隔離絕緣層SI。換言之，較易于在具有較大寬度的區(qū)域(如具有距離b的區(qū)域)中形成隔離絕緣層SI。然而，難以在具有較小寬度的區(qū)域(如具有距離a的區(qū)域)中形成隔離絕緣層SI，這是由于寬度-深度寬長比較大。原因是，寬長比越大，越難以創(chuàng)建深的空氣間隙AG。因此，如在該實施例中一樣，通過僅在可以較易于形成深隔離絕緣層SI的區(qū)域中形成隔離絕緣層SI，可以在形成有深隔離絕緣層SI的區(qū)域中更可靠地防止像素間串擾。這防止由于像素中的色調(diào)缺陷導致的圖像質(zhì)量退化。此外，在其他區(qū)域中形成淺隔離區(qū)域，這意味著這些區(qū)域的寬度(例如在圖3中的距離a)可以較小，因此像素可以更密集地布置。如迄今所述的那樣，在該實施例中，可以更有效地防止電串擾和光學串擾這兩者，以及更可靠地防止像素間串擾。 接下來，將參照圖12至圖17描述用于在深隔離區(qū)域DPS中制造具有空氣間隙AG的STI的隔離絕緣層SI的方法。參照圖12，例如通過CVD (化學氣相沉積)在例如為硅的半導體襯底SUB的一個主表面SF之上依次堆疊氧化硅膜SIF、多晶硅膜PSF以及氮化硅膜NSF。應當注意到，為了簡化描述，以下描述了用于在半導體襯底SUB的內(nèi)部形成深隔離區(qū)域SI的工藝，盡管在該實施例中深隔離區(qū)域SI被形成在半導體襯底SUB和半導體層DPW之上。參照圖13，例如通過普通光刻技術(shù)或者蝕刻對氧化硅膜SIF、多晶硅膜PSF和氮化硅膜NSF完成圖案化。以上薄膜的已經(jīng)通過圖案化移除的部分是待形成隔離絕緣層SI的區(qū)域。參照圖14，使用圖13所示的步驟中利用氧化硅膜SIF，多晶硅膜PSF和氮化硅膜NSF制成的圖案作為硬掩膜，通過各向異性蝕刻移除硅襯底SUB的內(nèi)部的一部分，以形成溝槽TR。參照圖15，在圖14所示的步驟中形成的溝槽TR被進一步各向異性地蝕刻，以在比溝槽TR更深的區(qū)域中形成深溝槽DTR。深溝槽DTR以與溝槽TR連續(xù)的方式形成。然后，通過諸如ISSG (現(xiàn)場蒸汽生成)之類的已知技術(shù)來使溝槽TR的內(nèi)壁表面以及深溝槽DTR的內(nèi)壁表面和底表面氧化，以形成氧化硅膜SI1。通過在溝槽TR的內(nèi)壁表面等上形成氧化硅膜SI1，可以減小溝槽TR(深溝槽DTR)與硅襯底SUB之間的界面態(tài)密度，以防止暗電流在硅襯底SUB與溝槽TR (深溝槽DTR)之間流動。參照圖16，例如利用氧化硅膜SI2填充溝槽TR和DTR的內(nèi)部。氧化硅膜SI2例如通過CVD工藝形成。此時，可以通過控制在CVD工藝中使用的氣流速率和分壓來在填充溝槽的氧化硅膜SI2的內(nèi)部產(chǎn)生空氣間隙AG。優(yōu)選地，空氣間隙AG(在圖16的水平方向上)的寬度應當不小于O. 01 μ m并且不大于O. I μ m。參照圖17，例如通過CMP (化學機械拋光)移除在利用氧化硅膜SI2填充在圖16中示出的溝槽TR和DTR的內(nèi)部的同時被沉積在半導體襯底SUB的頂表面SF上的氧化硅膜SI2。通過執(zhí)行以上步驟，產(chǎn)生了包括氧化硅膜SIl和SI2并且包含空氣間隙AG的隔離絕緣層SI。
以上實施例也可以應用到基于BSI (背側(cè)照明)技術(shù)在CMOS圖像傳感器的半導體襯底的背表面(例如，在圖5中所示的半導體襯底SUB的底表面)上形成的像素陣列。第二實施例第二實施例與第一實施例的不同之處在于電隔離層結(jié)構(gòu)。接下來，將參照圖18至圖20描述根據(jù)第二實施例的像素陣列。參照圖18至圖20，根據(jù)第二實施例的像素陣列在結(jié)構(gòu)上大體與在圖3中示出的根據(jù)第一實施例的像素陣列相同。然而，在第二實施例中，所有的電隔離層均為如第一實施例中的深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI。具體地，例如，作為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI形成在晶體管Ml的源極區(qū)域SOl和與該晶體管Ml相鄰的晶體管Ml的漏極區(qū)域DRl (為 在平面圖中最靠近源極區(qū)域的有源區(qū)域)之間的區(qū)域中。該隔離絕緣層SI具有足夠深度以如在圖5至圖7中示出的隔離絕緣層SI —樣到達半導體層DPW，并且其空氣間隙的最低部處于比光電二極管的最低部更深的位置處。結(jié)果，作為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI位于晶體管Ml至M4未定位在其中的所有區(qū)域中。例如，對于在圖18的豎直方向上彼此相鄰的一對晶體管Ml而言，優(yōu)選的是，一個晶體管Ml的源極區(qū)域SOl與另一個晶體管Ml的漏極區(qū)域DRl之間的區(qū)域的寬度a應當大于圖3中的對應區(qū)域的寬度a。如果是這樣，則該區(qū)域的寬長比，或者其在平面圖中的寬度與隔離絕緣層SI的深度的比值較小。因此，可以易于形成具有較深的空氣間隙AG的深隔離絕緣層SI，并且大體上可以在整個像素陣列(除了晶體管所定位的區(qū)域)中形成深隔離絕緣層SI。參照圖19，作為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI在水平方向上連續(xù)延伸，與在圖18中所示的一對晶體管Ml的一個晶體管Ml與在豎直方向上與其相鄰的另一晶體管Ml之間的區(qū)域一樣。結(jié)果，隔離絕緣層SI的空氣間隙AG在附圖的水平方向上(沿半導體襯底SUB的主表面)連續(xù)延伸，以便互連在圖18中示出的多個晶體管Ml的有源區(qū)域。還在以上第一實施例中為深隔離區(qū)域DPS的隔離絕緣層SI中，隔離絕緣層SI的空氣間隙可以如圖19所示沿著半導體襯底的主表面延伸。如上所述，與在第一實施例中相比，在第二實施例中更廣泛地形成深隔離區(qū)域DPS0就這一點而言,第二實施例與第一實施例不同。然而,在其他方面,第二實施例與第一實施例相同，所以用相同的參考標記指代相同的元素，并且將不再重復對它們的描述。接下來，將描述第二實施例的效果。在第二實施例中，與在第一實施例中相比，更廣泛地形成深隔離區(qū)域DPS。在第二實施例中，甚至對應于第一實施例中的淺隔離區(qū)域SLS的區(qū)域也為深隔離區(qū)域DPS。這意味著在平面圖中，實質(zhì)上每個晶體管Ml(光電二極管)周圍的整個區(qū)域都被圖20中所示出的隔離絕緣層SI覆蓋。隔離絕緣層SI的最低部抵靠在半導體層DPW的頂表面上，并且空氣間隙AG的最低部位于比光電二極管的最低部更深的位置處。因此，在第二實施例中，與在第一實施例中相比，深隔離區(qū)域SI更有效地防止像素間串擾。此外，如圖19中所示，在第二實施例中，空氣間隙AG被形成為將一對相鄰晶體管Ml的有源區(qū)域之間的區(qū)域耦合到另一對相鄰晶體管Ml的有源區(qū)域之間的區(qū)域(即，互連多個晶體管Ml周圍的區(qū)域)。因此，隔離絕緣層SI更有效地防止光學串擾。本發(fā)明的第二實施例與本發(fā)明的第一實施例的不同之處僅在于以上方面。換言之，第二實施例的其他方面，包括其配置、條件、過程和效果都與第一實施例的相同。示例 I接下來，將描述關(guān)于在第一實施例和第二實施例中的CMOS圖像傳感器怎樣防止像素間串擾的仿真。首先，將參照圖21和圖22描述仿真方法。參照圖21，首先執(zhí)行工藝仿真。具體而言，將對根據(jù)第二實施例的CMOS圖像傳感器的每個單位像素的結(jié)構(gòu)以及比較示例的CMOS圖像傳感器的每個單位像素的結(jié)構(gòu)進行仿真。例如，單位像素的結(jié)構(gòu)包括以下因素顏色濾鏡的部件的材料和形狀、像素的晶體管和光電二極管、以及半導體襯底和雜質(zhì)區(qū)域中的雜質(zhì)濃度分布。這些信息被錄入到計算機中，并且計算機進行計算，以用數(shù)值方式表達單位像素的結(jié)構(gòu)。
下一步驟是光學仿真。具體而言，關(guān)注每個單位像素的光電二極管(包括周圍隔離絕緣層和半導體層)，計算取決于進入光電二極管的光的量的通過光電轉(zhuǎn)換生成的電子的密度分布(光生電子密度分布)。最后，執(zhí)行器件仿真。具體而言，將用于包括顏色濾鏡和隔離區(qū)域(隔離絕緣層SI等)的每個單位像素的操作的所施加電壓的時間依賴性錄入到計算機中。然后，使用通過光學仿真所計算的光生電子密度分布作為初始值(時間t = O)，計算機計算在由光電轉(zhuǎn)換生成的電子通過擴散或者漂移在像素的光電二極管中的累積隨時間的改變。當在不再觀測到這種電子在光電二極管中累積隨時間的顯著改變(即，達到穩(wěn)定狀態(tài))時，該計算結(jié)束。參照圖22，為了計算每個單位像素的(光電二極管的)頻譜靈敏度，首先在計算機中錄入關(guān)于入射到單位像素(光電二極管)上的具有特定波長的光的數(shù)據(jù)。然后，計算理論上將生成的電子的總數(shù)目A。具體而言，此處，電子的總數(shù)目A在此意味著根據(jù)通過如上光學仿真計算的進入像素(包括光電二極管、光電二極管周圍的隔離絕緣層SI以及半導體層DPW)的具有不同波長的光的量(具有不同波長的光學能量)、在理論上通過光電轉(zhuǎn)換生成的電子的總數(shù)。然后，計算累積的電子的總數(shù)B。具體而言，電子的總數(shù)B在此意味著根據(jù)進入像素的具有不同波長的光的量通過光電轉(zhuǎn)換生成的電子中的、通過擴散或者漂移在光電二極管中累積的電子的總數(shù)。然后計算等于頻譜靈敏度的量子效率B/A。圖23至圖25是示出了通過以上模擬序列計算的結(jié)果的曲線圖。在圖23至圖25中，水平軸分別表示入射到具有紅色顏色濾鏡、綠色顏色濾鏡和藍色顏色濾鏡的光電二極管上的光的波長，而豎直軸表示作為從具有不同波長的光所生成的電子在光電二極管中的累積的比率的頻譜靈敏度。在圖23至圖25的豎直軸的頻譜靈敏度可以以任意單位表達，例如由B/A的實際數(shù)值或者B/A的對數(shù)值。然而，在圖23至圖25之間用來表達頻譜靈敏度的度量(scale)是共同的，其中在所有這些曲線圖中使用了相同的最大值和最小值。這使得在圖23至圖25的曲線圖之間的頻譜的靈敏度的比較更容易。分別由圖23至圖25中的實線指示的曲線R0、G0以及BO是在圖11中示出的比較示例的仿真結(jié)果，即其中在平面圖中晶體管Ml至M4中的每個僅由為層壓結(jié)構(gòu)(包括絕緣層SSP和P+類型區(qū)域SP)的淺隔離區(qū)域SLS包圍的像素陣列。分別由在圖23至圖25中的點劃線表示的曲線R1、G1以及BI是在圖3中示出的第一實施例中的像素陣列的仿真結(jié)果，其中一些電隔離層是深隔離區(qū)域DPS (在圖5至圖7中示出)而其他電隔離層是淺隔離區(qū)域SLS(在圖8中示出)。分別由圖23至圖25中的虛線表示的曲線R2、G2以及B2是在圖18中示出的第二實施例中的像素陣列的仿真結(jié)果，其中所有電隔離層是深隔離區(qū)域DPS (在圖5至圖7以及圖20中示出)。在圖23中的曲線R3是在具有隔離絕緣層SI (作為深隔離區(qū)域DPS)的像素陣列中的紅色光電二極管PDR的仿真結(jié)果，其中，如圖9所示，空氣間隙AG的最低部處于比光電二極管的最低部淺的位置處。參照圖23至圖25，例如，紅光的波長在從600nm到650nm的范圍中，因此，在圖23的曲線圖(其涉及具有紅色顏色濾鏡的光電二極管)中，R0、R1以及R2均在以上波長范圍中比在其他波長范圍中示出較高的頻譜靈敏度。類似地，在圖24的曲線圖(其涉及具有綠色顏色濾鏡的光電二極管)中，G0、G1以及G2均在綠光固有的500nm至580nm的波長范圍比在其他波長范圍示出較高的頻譜靈敏度。在圖25的曲線圖(其涉及具有藍色顏色濾鏡的光電二極管)中，B0、B1、以及B2均在藍光固有的400nm至480nm的波長范圍比在其他波長范圍示出較高的頻譜靈敏度。在圖23中，在紅光的峰值頻譜靈敏度方面，RO最低，R3第二低，并且R2最高。在 比較示例中，紅色光電二極管I3DR(圖11)僅被淺隔離區(qū)域包圍。紅光進入紅色光電二極管所轉(zhuǎn)換的電子更加有可能由于電串擾而擴散或者漂移到紅色光電二極管的外部，從而導致紅光生成的電子在紅色光電二極管中累積的比率降低。因此，在紅光的峰值頻譜靈敏度中，RO比R1、R2以及R3低。在第一實施例中，紅色光電二極管I3DR(圖3)部分地被淺隔離區(qū)域包圍，并且部分地被深隔離區(qū)域包圍。為此，在第一實施例中，與在比較示例中相比，不太可能發(fā)生電串擾，并且紅光的峰值頻譜靈敏度較高。然而，在紅光的峰值頻譜靈敏度中，與在第一實施例中的深隔離區(qū)域DPS的較深空氣間隙AG有關(guān)的Rl比與第一實施例中的較淺的空氣間隙AG有關(guān)的R3高。這是由于空氣間隙AG增加了光學串擾的防止效果。在空氣間隙AG的最低部在較淺位置處的第二實施例中，每個紅色光電二極管TOR(圖18)的幾乎全部都被深隔離區(qū)域包圍。因此，在第二實施例中，更加有效地防止了電串擾和光學串擾，并且與第一實施例相比，紅光的峰值頻譜靈敏度較高。另一方面，參照圖23，在比紅光的波長范圍低的范圍中(例如，在580nm和更短波長的范圍中)，在頻譜靈敏度中，RO最高，Rl第二高，并且R2最低。這是由于，與本發(fā)明的實施例相比，在比較示例中，由于光學串擾，已經(jīng)例如穿過綠色顏色濾鏡的光更有可能進入紅色光電二極管。相比而言，在這些實施例中，由于抑制了這些光學串擾，例如已經(jīng)穿過綠色顏色濾鏡的光不太可能進入紅色光電二極管。為此，與比較示例相比，在這些實施例中，在不同于紅光的波長范圍的波長范圍中，頻譜靈敏度較低。這種趨勢在第二實施例中比在第一實施例中更明顯。盡管以上已討論了如圖23中示出的僅與紅色光電二極管有關(guān)的觀測結(jié)果，但是如在圖24和圖25中示出的與綠色光電二極管和藍色光電二極管有關(guān)的觀測結(jié)果與以上相同。此外，如圖23中所示的與紅色光電二極管有關(guān)的峰值頻譜靈敏度比如圖24和圖25中所示的與綠色光電二極管和藍色光電二極管有關(guān)的峰值頻譜靈敏度低，在比較示例中尤其如此。原因在于，紅光比綠光和藍光具有較長波長，并且更有可能引起光學串擾并且進入相鄰的光電二極管。應當理解，這些實施例和示例僅是示例性的，而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書，而不是由之前的描述所限定，并且因此旨在使權(quán)利要求書涵蓋落入權(quán)利要求書的界線或者這種界線的等價物內(nèi)的所有改變。
當將本發(fā)明應用到具有CMOS圖像傳感器的半導體器件時，本發(fā)明尤其有利。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件，包括 具有主表面的半導體襯底； 第一導電類型雜質(zhì)層，定位在所述半導體襯底的所述主表面之上； 光電換能器，包括第一導電類型雜質(zhì)區(qū)域和第二導電類型雜質(zhì)區(qū)域，所述第一導電類型雜質(zhì)區(qū)域和所述第二導電類型雜質(zhì)區(qū)域在所述第一導電類型雜質(zhì)層之上彼此接合；以及晶體管，配置包括所述光電換能器的単位像素并且電耦合到所述光電換能器， 其中，在平面圖中，所述光電換能器周圍的區(qū)域的至少一部分包含空氣間隙并且具有用于使ー個光電換能器和與所述ー個光電換能器相鄰的另一個光電換能器彼此電絕緣的隔離絕緣層，以及 其中所述隔離絕緣層抵靠在所述第一導電類型雜質(zhì)層的頂表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導體器件，其中，所述空氣間隙的底部處于比所述光電換能器的底部更深的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的半導體器件，其中，所述隔離絕緣層的側(cè)面由第一導電類型雜質(zhì)薄膜覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的半導體器件， 其中，多個單位像素被布置成矩陣圖案， 其中，所述晶體管包括形成在包括作為光電換能器的第一雜質(zhì)區(qū)域和作為雜質(zhì)擴散層的第二雜質(zhì)區(qū)域的第一有源區(qū)域中的第一晶體管以及包括在所述單位像素中的第二晶體管，所述第二晶體管電耦合到所述第一晶體管，并且形成在包括作為雜質(zhì)擴散層的雜質(zhì)區(qū)域的第二有源區(qū)中，以及 其中包括在多個單位像素中的一對相鄰単位像素的一個單位像素中的第一晶體管的所述第一有源區(qū)域與包括在所述ー對単位像素的另ー單位像素中的第一晶體管的所述第一有源區(qū)域之間的最短距離比所述第一晶體管的第一有源區(qū)域和在平面圖中與所述第一晶體管相鄰的所述第二晶體管的所述第二有源區(qū)域之間的最短距離短。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導體器件，其中，所述隔離絕緣層定位在所述第一晶體管的所述第一有源區(qū)域和在平面圖中與所述第一晶體管相鄰的所述第二晶體管的所述第二有源區(qū)域之間的區(qū)域中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的半導體器件，其中，所述隔離絕緣層定位在包括在ー對所述第一晶體管的一個晶體管中的所述第一有源區(qū)域和所述ー對晶體管的第一有源區(qū)域中的在平面圖中最靠近所述第一有源區(qū)域的另ー第一晶體管的所述第一有源區(qū)域之間的區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的半導體器件，其中，在平面圖中所述隔離絕緣層定位于遍及所述晶體管未定位在其中的區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的半導體器件，其中，所述隔離絕緣層的所述空氣間隙沿著所述主表面延伸，以便耦合彼此相鄰的所述第一有源區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的半導體器件，其中，比所述隔離絕緣層淺并且不抵靠在所述第一導電類型雜質(zhì)層上的元件隔離層定位在ー對第一晶體管的一個晶體管中所包含的所述第一有源區(qū)域與所述ー對第一晶體管的第一有源區(qū)域中的在平面圖中最靠近所述第一有源區(qū)域的另ー第一晶體管的所述第一有源區(qū)域之間的區(qū)域中。
全文摘要
一種半導體器件，其具有可以更可靠地防止像素間串擾的固態(tài)圖像傳感器。該器件包括具有主表面的半導體襯底；第一導電類型雜質(zhì)層，定位在所述襯底的主表面之上；光電換能器，包括在所述第一導電類型雜質(zhì)層之上彼此接合的第一導電類型雜質(zhì)區(qū)域和第二導電類型雜質(zhì)區(qū)域；以及晶體管，配置包括光電換能器的單位像素并且電耦合到光電換能器。在平面圖中，光電換能器周圍的區(qū)域的至少一部分包含空氣間隙并且還具有用于使一個光電換能器和與其相鄰的另一個光電換能器彼此電絕緣的隔離絕緣層。隔離絕緣層抵靠在第一導電類型雜質(zhì)層的頂表面上。
文檔編號H01L27/146GK102651381SQ20121004818
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者國清辰也 申請人:瑞薩電子株式會社