專利名稱：固體攝像器件、固體攝像器件制造方法以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法以及 設(shè)有該固體攝像器件的電子裝置。
背景技術(shù)：
固體攝像器件大體上分成兩種，即通常由CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半 導(dǎo)體)圖像傳感器說明的放大型固體攝像器件以及由CCD (電荷耦合器件) 圖像傳感器代表的電荷傳輸型攝像器件。固體攝像器件已廣泛地應(yīng)用于 數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等中。另外，作為安裝在諸如帶有相機(jī)的便攜式 電話、PDA (個人數(shù)字助理)等移動裝置中的固體攝像器件，CMOS圖像 傳感器由于相對其它圖像傳感器來說具有較低源電壓和較低功耗特性因 而近年來被更加頻繁地使用。
在包括像素部和周邊電路部的CMOS固體攝像器件中，已知的隔離 區(qū)域的結(jié)構(gòu)是，這些隔離區(qū)域以相同的淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)結(jié)構(gòu)形成在像素部與周邊電路部中。另外，在CMOS固體 攝像器件中，還己知的在像素部中的隔離區(qū)域的另一種結(jié)構(gòu)是，這些隔 離區(qū)域形成有擴(kuò)散層(參見日本專利申請第2005-347325號公報以及日本 專利申請第2006-24786號公報)。圖1是示出了設(shè)有形成有擴(kuò)散層的隔離 區(qū)域的示例性CMOS固體攝像器件的示意圖。
參照圖1，其提供了 CMOS固體攝像器件101，該CMOS固體攝像 器件包括像素部103和周邊電路部104，像素部103具有排列在半導(dǎo)體基板102上的多個像素，周邊電路部104形成于像素部103的周邊處且包 括邏輯電路。在像素部103中，多個單位像素110被設(shè)置為二維排列， 其中每個單位像素被形成為包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(PD) 107以及幾個像素晶體管108。為了清楚起見，這些像素晶體管由單個像 素晶體管108在圖1中典型地示出，且像素晶體管108被形成為包括源 極漏極區(qū)域109以及柵極絕緣膜和柵極電極(未圖示)。多級布線層114 形成于像素110的上方，并包括下面形成有用于鈍化的絕緣膜112的多 個布線層113，在由此形成的結(jié)構(gòu)上形成有片上濾色器115以及片上微透 鏡116。盡管圖中未圖示，然而在周邊電路部104中類似地形成有另一多 級布線層，該多級布線層包括下面形成有絕緣膜的多個布線層。
像素部103中的隔離區(qū)域121被形成為包括p+擴(kuò)散區(qū)域122和絕緣 層123， p+擴(kuò)散區(qū)域122是通過在半導(dǎo)體基板102中進(jìn)行離子注入而形 成的，絕緣層123是形成于該擴(kuò)散區(qū)域上的氧化硅膜。盡管絕緣層123 部分地埋入到基板102中，然而掩埋深度hl被設(shè)置為50nm以下，且總 厚度被設(shè)置為在大約50nm 150nm的范圍內(nèi)。另一方面，在周邊電路部 104中，隔離區(qū)域125被形成為STI結(jié)構(gòu)，并包括設(shè)于半導(dǎo)體基板102 中的溝槽126以及埋入到溝槽126中的由氧化硅膜制成的絕緣層127。絕 緣層127的埋入到基板102中的埋入深度h2在大約200nm 300nm的范 圍內(nèi)，且絕緣層127的從基板表面突出的突出高度h3足夠低于在像素部 103中的絕緣層123的突出高度h4。
此外，在日本專利申請第2005-191262號公報中公開了一種形成于 像素部中的隔離區(qū)域的示例，且在日本專利申請第2007-288137號公報 中公開了 DRAM(動態(tài)隨機(jī)存儲器)中的隔離區(qū)域的另一示例。
關(guān)于固體攝像器件中的隔離區(qū)域，已知的是，上述兩種結(jié)構(gòu)中的前 一種結(jié)構(gòu)在像素部與周邊電路部中都形成了具有相同STI結(jié)構(gòu)的區(qū)域， 該結(jié)構(gòu)具有白點(diǎn)會增加的問題。即，由于像素部中的STI隔離區(qū)域與周
邊電路部中的STI隔離區(qū)域一樣深地形成于半導(dǎo)體基板中，因此增加了 施加于光電二極管上的應(yīng)力與損壞的影響，并導(dǎo)致白點(diǎn)的增加。為了抑 制這些白點(diǎn)，需要在STI隔離區(qū)域的邊緣處加強(qiáng)釘扎(即空穴累積)。由于 釘扎的加強(qiáng)或空穴累積的增加是通過p型離子注入來實(shí)現(xiàn)的，這往往會使用于構(gòu)成光電二極管的n型區(qū)域的面積減少，且飽和信號量因此而降 低。所以，在釘扎的加強(qiáng)與飽和信號量的降低之間存在著取舍關(guān)系。
上述兩種結(jié)構(gòu)中的后一種結(jié)構(gòu)(參見圖1的結(jié)構(gòu))可用作補(bǔ)救措施， 該結(jié)構(gòu)形成了包括p+擴(kuò)散區(qū)域122和設(shè)置于該擴(kuò)散區(qū)域上的絕緣層123 的隔離區(qū)域121。然而，這種情況下，由于除了用于在周邊電路部104 中形成具有STI結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域125的制造步驟之外，還必須包括上述 擴(kuò)散區(qū)域的形成過程，故存在著制造步驟的數(shù)目增加的問題。此外，如 圖2A和圖2B所示，由于在像素部的隔離區(qū)域121中的絕緣層123的突 出高度h4相對較大，故存在著在用于形成像素晶體管的柵極電極131 (131A、 131B、 131C)的步驟期間會產(chǎn)生多晶硅殘留物133a等的問題。即， 如圖2B所示，當(dāng)把多晶硅膜133布置于整個表面上并隨后使用光刻與蝕 刻技術(shù)進(jìn)行圖形化處理時，在具有較大臺階差的絕緣層123的側(cè)壁上會 相對容易地形成導(dǎo)電多晶硅的殘留物133a。當(dāng)形成有多晶硅殘留物133a 時，可能會出現(xiàn)幾種不良影響，例如像素晶體管的相鄰柵極電極131之 間的短路故障以及攝像特性的瑕疵等。順便提及，圖2A與圖2B中所用 的附圖標(biāo)記131A、 131B以及131C分別代表傳輸晶體管、復(fù)位晶體管以 及放大晶體管的柵極電極。此外，附圖標(biāo)記134表示n+源極漏極區(qū)域。
而且，在圖l所示的結(jié)構(gòu)中，由于對于構(gòu)成像素部中的隔離區(qū)域的 絕緣層來說從基板突出的突出高度h4較大，故光電二極管與片上微透鏡 之間的距離Ll往往會變得較大，這不利于聚光效率并會導(dǎo)致傳感器靈敏 度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述和其它的問題，本發(fā)明提供了能夠減少制造步驟的數(shù)目并 改善包括靈敏度的像素特性的固體攝像器件，以及該固體攝像器件的制 造方法。此外，本發(fā)明提供了配有該固體攝像器件的電子裝置。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種固體攝像器件，其包括像素部、周邊電路 部、在周邊電路部中的半導(dǎo)體基板上以STI結(jié)構(gòu)形成的第一隔離區(qū)域以 及在像素部中的半導(dǎo)體基板上以STI結(jié)構(gòu)形成的第二隔離區(qū)域。像素部 中的第二隔離區(qū)域被形成為使得其埋入到半導(dǎo)體基板中的部分淺于第一隔離區(qū)域的埋入到半導(dǎo)體基板中的部分，且第二隔離區(qū)域的頂面的高度
等于具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域的頂面的高度。
在本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件中，由于像素部中第二隔離區(qū)域的 埋入到半導(dǎo)體基板中的部分淺于周邊電路部中第一隔離區(qū)域的埋入到半 導(dǎo)體基板中的部分，因此抑制了施加于光電轉(zhuǎn)換元件上的應(yīng)力與損壞的 不良影響。由于像素部中第二隔離區(qū)域的表面高度被設(shè)為與周邊電路部 中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣低，因此在形成元件分隔區(qū)域 之后制作柵極電極時，在元件分隔區(qū)域的側(cè)壁上不會殘留電極材料。因 為將像素部中第二隔離區(qū)域的表面高度設(shè)成等于周邊電路部中第一隔離 區(qū)域的表面高度，故可以將由于第一和第二隔離區(qū)域的STI結(jié)構(gòu)中的差 異而造成的處理步驟的增加抑制到最小程度。
在本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件中，由于像素部中第二隔離區(qū)域的 表面高度被設(shè)為與周邊電路部中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣 低，故減小了從光電轉(zhuǎn)換元件表面到最低層布線的絕緣中間層的膜厚。 結(jié)果，光電轉(zhuǎn)換元件與片上微透鏡之間的距離隨著上述膜厚的減小而變 小了，從而提高了聚光效率。由于像素部中第二隔離區(qū)域的埋入到半導(dǎo) 體基板中的部分淺于周邊電路部中第一隔離區(qū)域的埋入到半導(dǎo)體基板中 的部分，因此可以抑制由于應(yīng)力和損壞而造成的對光電轉(zhuǎn)換元件的不良 影響。如上所述，像素部中第二隔離區(qū)域的表面高度被設(shè)為與周邊電路 部中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣低。因此，在形成隔離區(qū)域 之后制作柵極電極的期間，在隔離區(qū)域的側(cè)壁上不會殘留電極材料。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種固體攝像器件制造方法，其包括以下步 驟(a)在半導(dǎo)體基板上的周邊電路部內(nèi)要形成一隔離區(qū)域的部分中形成
第一溝槽，并在半導(dǎo)體基板上的像素部內(nèi)要形成另一隔離區(qū)域的部分中 形成第二溝槽，其中第二溝槽淺于第一溝槽；(b)在包括第一和第二溝槽 的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上方形成絕緣層；以及(c)通過研磨絕緣層將第一和第二隔 離區(qū)域形成為具有彼此相等的表面高度。
在本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件制造方法中，在同一處理過程中， 將絕緣層沉積到形成于周邊電路部側(cè)的第一溝槽中和形成于像素部側(cè)的 深度淺于第一溝槽的第二溝槽中，并對該絕緣層進(jìn)行研磨，并且把用于形成第一和第二隔離區(qū)域的絕緣層的表面高度設(shè)為彼此相等。因此，可
以將由于第一和第二隔離區(qū)域的STI結(jié)構(gòu)中的差異而造成的處理步驟的 增加抑制到最小程度。
由于像素部中第二隔離區(qū)域的表面高度被設(shè)為與周邊電路部中第 一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣低，因此在形成隔離區(qū)域之后制作 柵極電極的期間，在隔離區(qū)域的側(cè)壁上不會殘留電極材料。由于像素部 側(cè)的第二溝槽被形成為淺于周邊電路部側(cè)的第一溝槽，故可以抑制原本 由第二隔離區(qū)域施加于光電轉(zhuǎn)換元件上的應(yīng)力和損壞的不良影響。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電子裝置，其包括固體攝像器件、用于將 入射光引導(dǎo)至固體攝像器件中所包含的光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)系統(tǒng)以及用 于處理來自固體攝像器件的輸出信號的信號處理電路。
該固體攝像器件包括像素部與周邊電路部，其中在周邊電路部中的 半導(dǎo)體基板上形成有具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域，且在像素部中的半 導(dǎo)體基板上形成有具有STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域。像素部中的第二隔離 區(qū)域被形成為使得其埋入到半導(dǎo)體基板中的部分淺于第一隔離區(qū)域的埋 入到半導(dǎo)體基板中的部分，且第二隔離區(qū)域的頂面的高度等于具有STI
結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域的頂面的高度。
在本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置中，在其固體攝像器件中，由于像素部 中第二隔離區(qū)域的埋入到半導(dǎo)體基板中的部分淺于周邊電路部中第一隔 離區(qū)域的埋入到半導(dǎo)體基板中的部分，因而抑制了由第二隔離區(qū)域造成 的對光電轉(zhuǎn)換元件的應(yīng)力與損壞的不良影響。由于像素部中第二隔離區(qū) 域的表面高度被設(shè)成與周邊電路部中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且 一樣低，因此在形成元件分隔區(qū)域之后制作柵極電極時，在元件分隔區(qū) 域的側(cè)壁上不會殘留電極材料。因?yàn)橄袼夭恐械诙綦x區(qū)域的表面高度 被設(shè)成等于周邊電路部中第一隔離區(qū)域的表面高度，故可以將由于第一 和第二隔離區(qū)域的STI結(jié)構(gòu)中的差異而造成的處理步驟的增加抑制到最
小程度。
在本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置中，由于像素部中第二隔離區(qū)域的表面 高度被設(shè)為與周邊電路部中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣低，故減小了絕緣中間層的膜厚并改善了聚光效率。由于像素部中第二隔離 區(qū)域的埋入到半導(dǎo)體基板中的部分淺于周邊電路部中第一隔離區(qū)域的埋 入到半導(dǎo)體基板中的部分，因此，可以抑制由第二隔離區(qū)域所造成的應(yīng) 力和損壞對光電轉(zhuǎn)換元件的不良影響。由于像素部中第二隔離區(qū)域的表 面高度被設(shè)為與周邊電路部中第一隔離區(qū)域的表面高度相等并且一樣 低，因此在形成隔離區(qū)域之后制造柵極電極的期間，在隔離區(qū)域的側(cè)壁 上不會殘留電極材料。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)處理步驟的減少以及包括靈 敏度的像素特性的改善。


以下參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中
圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)固體攝像器件的主要部分的示意圖2A是示出了攝像器件中所包括的現(xiàn)有技術(shù)像素結(jié)構(gòu)的平面圖， 用于說明現(xiàn)有技術(shù)中的問題；
圖2B是圖2A所示結(jié)構(gòu)的沿A-A線的剖面圖3是一般性示出了適合于本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)的
圖4是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意
圖5是該固體攝像器件中所包括的光電轉(zhuǎn)換元件的放大圖6是示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意
圖7是示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意
圖8是示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意
圖9是示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意圖IO是第五實(shí)施例的像素部中具有STI結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域的放大剖面
圖11是用于說明第五實(shí)施例的像素晶體管的示意性平面圖12是用于比較目的的STI隔離區(qū)域的放大剖面圖13A和圖13B以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第一實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖14C和圖14D以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第一實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖15E和圖15F以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第一實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖16G和圖16H以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第一實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖171和圖17J以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第一實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖18A和圖18B以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第二實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖19C和圖19D以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第二實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖20E和圖20F以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第二實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖21G和圖21H以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第二實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖22是一系列示意剖面圖中示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第二實(shí) 施方式來制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖23A和圖23B以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第三實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；圖24C和圖24D以一系列示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的 第三實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一系列處理步驟；
圖25是一系列示意剖面圖中示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第三實(shí) 施方式來制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖26是圖24C的放大圖27是圖24D的放大圖28是示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示 意圖29是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了解釋的目的而將對于各種顏色的 靈敏度變化繪制為絕緣中間層厚度的函數(shù)的曲線圖，其中該絕緣中間層 厚度是從作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管的表面到第一層的布線擴(kuò)散防 止膜測得的；
圖30是示出了第一比較例的固體攝像器件的主要部分的示意圖31是示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示 意圖32是圖31中的結(jié)構(gòu)的沿A-A線的剖面圖33以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式來 制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖34以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式來 制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖35以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式來 制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖36以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式來 制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖37以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式來 制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；
圖38以示意剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明制造方法的第五實(shí)施方式來制造固體攝像器件時所采用的一處理步驟；以及
圖39是示出了作為采用了本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件的示例的 相機(jī)的結(jié)構(gòu)的簡化示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明并不是被各實(shí)施例中 所公開的內(nèi)容和附圖中所示出的內(nèi)容完全覆蓋或限制。
本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件的特征在于攝像器件的像素部與周邊 電路部中所包括的隔離區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
圖3是一般性示出了應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件或CMOS圖 像傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。在該示例中提供了固體攝像器件1，其包括像素部 3 (所謂的攝像部)并且還包括周邊電路部，像素部3使具有多個光電轉(zhuǎn)換 元件的多個像素2在例如由硅基板構(gòu)成的半導(dǎo)體基板11上有規(guī)律地呈二 維排列。該多個像素2的每個像素包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的例如光電二 極管，還包括幾個像素晶體管(所謂的MOS晶體管)。這些像素晶體管例 如包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管以及選擇晶體管這四個晶 體管。或者，這些像素晶體管可包括諸如傳輸晶體管、復(fù)位晶體管以及 放大晶體管這三個晶體管，而不包括選擇晶體管。由于單位像素的等效 電路與以往的類似，故在此省略對其的詳細(xì)描述。
周邊電路部包括垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5、水平驅(qū)動電路 6、輸出電路7以及控制電路8等。
控制電路8用于根據(jù)垂直同步信號、水平同步信號以及主時鐘來產(chǎn) 生作為垂直驅(qū)動電路4、列信號處理電路5以及水平驅(qū)動電路6的操作標(biāo) 準(zhǔn)的時鐘信號與控制信號，并將所產(chǎn)生的信號輸入到垂直驅(qū)動電路4、列 信號處理電路5、水平驅(qū)動電路6等。
垂直驅(qū)動電路4包括例如移位寄存器，垂直驅(qū)動電路4用于選擇性 地沿垂直方向依次逐行掃描像素部3中所包括的各個像素2，并將像素信 號經(jīng)由垂直信號線9提供給列信號處理電路5，該像素信號來自對應(yīng)于由 各個像素2中的光電轉(zhuǎn)換元件即本示例中的光電二極管接收的光量而產(chǎn)生的信號電荷。
列信號處理電路5例如被設(shè)為用于像素部中所包括的各列像素2， 并用于實(shí)現(xiàn)諸如噪聲消除等各種類型的信號處理，所述噪聲消除是通過
逐列比較從當(dāng)前所選列上的像素2輸出的第一組信號與從黑基準(zhǔn)像素(被
設(shè)置成圍繞著有效像素區(qū)域)輸出的第二組信號而實(shí)現(xiàn)的。即，列信號處
理電路5進(jìn)行諸如CDS (相關(guān)雙采樣)等用于消除像素2所固有的固定模 式噪聲的信號處理、信號放大以及其它類似處理。在列信號處理電路5 的輸出級處，水平選擇開關(guān)(未圖示)連接于列信號處理電路5與水平信號 線IO之間。
水平驅(qū)動電路6包括例如移位寄存器，水平驅(qū)動電路6用于通過連 續(xù)地輸出水平掃描脈沖來依次選擇各個列信號處理電路5，并將像素信號 從各個列信號處理電路5輸出到水平信號線10。輸出電路7對從各個列 信號處理電路5通過水平信號線IO連續(xù)提供的信號進(jìn)行信號處理，并輸 出經(jīng)過上述處理的信號。
此外，由于本示例中考慮的是表面照射型固體攝像傳感器，故在形 成有像素部3和周邊電路部的這一側(cè)的基板表面上方形成有多級布線層， 該多級布線層下面形成有用于鈍化的絕緣膜。在像素部3中，在下面形 成有平坦化膜的多級布線層上形成有片上濾色器，且在片上濾色器上還 形成有片上微透鏡。遮光膜形成于攝像部的除了像素區(qū)域以外的區(qū)域中。 更詳細(xì)地，遮光膜被布置于周邊電路部中和攝像部的除了光電二極管(所 謂的光電檢測器部分)以外的區(qū)域中?？墒褂盟龆嗉壊季€層的最上面布 線層來形成該遮光膜。
順便提及，如稍后所述，對于背側(cè)照射型固體攝像器件，在作為光 入射側(cè)的背側(cè)(所謂的光接收表面)上沒有形成多級布線層。即，多級布線 層形成于與光接收表面相對的表面?zhèn)壬稀?br> 盡管本發(fā)明各實(shí)施例的固體攝像器件以及特別是在所述固體攝像器 件中形成的隔離區(qū)域的結(jié)構(gòu)主要適用于這里說明的CMOS固體攝像器 件，然而并不是期望使本發(fā)明局限于各實(shí)施例中所公開的內(nèi)容。
固體攝像器件的第一實(shí)施例圖4是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的固體攝像器件的示意圖。參照圖
4，所示攝像器件的主要部分包括分別形成于例如由硅基板制成的半導(dǎo)體 基板22上的像素部(所謂的攝像區(qū)域)23以及周邊電路部24。本實(shí)施例 的固體攝像器件21包括在半導(dǎo)體基板22上設(shè)置有多個像素的像素部23， 以及形成于像素部23的周邊處的包括例如邏輯電路的周邊電路部24。
像素部23設(shè)有排列成二維陣列的多個單位像素25，其中每個單位 像素被形成為包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(PD) 26以及數(shù)個像 素晶體管27。
為了清楚起見，這些像素晶體管由單個像素晶體管27在圖4中代表 性地示出，且該像素晶體管27被形成為包括源極漏極區(qū)域28以及柵極 絕緣膜和柵極電極(未圖示)。多級布線層33形成于像素25上方并包括下 面形成有絕緣中間層31的多層布線32，在由此形成的結(jié)構(gòu)上形成有片上 濾色器34和片上微透鏡35。周邊電路部24設(shè)有例如包括CMOS晶體管 (未圖示)的邏輯電路，并具有另一多級布線層，該多級布線層同樣包括下 面形成有絕緣中間層31的多層布線。
在本實(shí)施例的固體攝像器件21中，采用電子作為信號電荷。如圖5 所示，光電二極管26設(shè)置于半導(dǎo)體基板22的p型(或第一導(dǎo)電型)半導(dǎo)體 阱區(qū)36中，其包括表面上方形成有絕緣膜39的n型(或與第一導(dǎo)電型相 反的第二導(dǎo)電型)電荷累積區(qū)域37以及用于控制在與例如氧化硅膜的界 面附近形成的暗電流的p+半導(dǎo)體區(qū)38 (所謂的空穴累積層)。
此外，在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)周邊電路部24(圖4)中的元件分隔， 通過將絕緣層42埋入到預(yù)先垂直地形成于半導(dǎo)體基板22內(nèi)的溝槽41中， 形成了具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域43。此外，類似地為了實(shí)現(xiàn)像素部 23中的元件分隔，通過將絕緣層42埋入到預(yù)先垂直地形成于半導(dǎo)體基板 22內(nèi)的另一溝槽44中，形成了具有STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45。周邊 電路部24中的第一隔離區(qū)域43被形成為使得絕緣層42的埋入部在半導(dǎo) 體基板中的埋入深度h5在大約從200nm到300nm的范圍內(nèi)，且絕緣層 42從半導(dǎo)體基板22的表面突出的部分的頂面高度即突出高度h6在大約 從0到40nm的范圍內(nèi)。這里，埋入深度h5是從絕緣膜39下面的半導(dǎo) 體基板22的表面開始測量得到的距離，而突出高度h6也是從絕緣膜39下面的半導(dǎo)體基板22的表面測量得到的高度。
另一方面，對于像素部23中的第二隔離區(qū)域45，絕緣層42的埋入 到半導(dǎo)體基板中的部分的埋入深度h7被形成為淺于周邊電路部24側(cè)的 埋入深度h5。此外，第二隔離區(qū)域45被形成為使得絕緣層42從半導(dǎo)體 基板22的表面突出的部分的頂面高度即突出高度h8近似地等于周邊電 路部24側(cè)的突出高度h6。因此，第二隔離區(qū)域45可被形成為使得突出 高度h8處于大約從0到40nm的范圍內(nèi)，埋入深度h7處于大約從50nm 到160nm的范圍內(nèi)，且總厚度h9處于大約從70nm到200nm的范圍內(nèi)。
在周邊電路部24側(cè)，根據(jù)普通MOS結(jié)構(gòu)的限制，第一隔離區(qū)域43 的突出高度h6必須處于大約從0到40nm的范圍內(nèi)。在像素部23偵lj， 第二隔離區(qū)域45的突出高度h8被設(shè)置為與周邊電路部24側(cè)的突出高度 h6—致，處于大約從0到40nm的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)像素特性的限制， 第二隔離區(qū)域45的總厚度h9需要如上所述處于大約從70nm到200nm 的范圍內(nèi)。
像素部23中的第二隔離區(qū)域45的總厚度h9足夠帶來令人滿意的元 件隔離特性，即使在絕緣層42上形成布線之后也不會形成寄生MOS晶 體管，并且不會對光電二極管26施加諸如應(yīng)力和損壞等不良影響。
也就是說，對于處于大約從0到40nm的范圍內(nèi)的突出高度h8，如 稍后所述，在以多晶硅制造柵極電極的期間，從第二隔離區(qū)域45的表面 突出的部分的側(cè)壁上不會殘留多晶硅。因此，可以避免柵極電極之間的 短路故障。對于超過40nm的高度h8，在該突出部分的側(cè)壁上比較容易 形成多晶硅殘留物。此外，對于比50nm淺的埋入深度h7，當(dāng)在第二隔 離區(qū)域45上方形成布線時，容易形成寄生MOS晶體管。反之，對于比 160nm深的埋入深度h7，應(yīng)力和損壞更容易施加到光電二極管26上， 并且這可能成為產(chǎn)生白點(diǎn)的因素。因此，如果總厚度h9處于大約從70nm 到200nm的范圍內(nèi)，則可以得到隔離區(qū)域45的令人滿意的元件隔離特 性并可以抑制白點(diǎn)的產(chǎn)生。
關(guān)于第一和第二隔離區(qū)域的高度h6和h8，在此需要注意，如果這 兩個高度在基于制造加工精度的加工偏差的極限之內(nèi)是彼此相等的，則將二者定義為是相同的。即，關(guān)于用于槽(溝槽)加工過程的氮化物膜掩模
的膜厚，對于厚度為200nm量級的氮化物膜來說，通常存在著大約士100/。 的晶片平面偏差。在通過CMP (化學(xué)機(jī)械研磨)方法進(jìn)行的研磨中還存在 著大約士20nm到30nm的偏差。因此，即使將加工過程設(shè)計為使得像素 部23的突出高度h6與周邊電路部24的突出高度h8彼此相等，仍有可 能存在大約20nm到30nm的偏差。不必說，即使在像素部23與周邊電 路部24中在對芯片表面上的任意位置的嚴(yán)格檢查期間進(jìn)行比較從而發(fā)現(xiàn) 各突出高度不嚴(yán)格相同時，只要突出高度h6和h8之間的差異保持在小 于30nm的范圍內(nèi)，則將這兩個突出高度看作本實(shí)施例中剛在前面提及 的"相同高度"。
對于第一實(shí)施例的固體攝像器件21，使像素部23中的第二隔離區(qū) 域45與周邊電路部24中的第一隔離區(qū)域43都具有STI結(jié)構(gòu)，并使各個 絕緣層42的從半導(dǎo)體基板22的表面開始的突出高度h6和h8相同。由 于該結(jié)構(gòu)，可在制造過程中同時進(jìn)行將絕緣層42埋入并將絕緣層42平 坦化的處理步驟，故可減少處理過程的數(shù)目。
對于第一實(shí)施例的固體攝像器件21，像素部23中的第二隔離區(qū)域 45的突出高度h8被形成為與周邊電路部24中的第一隔離區(qū)域43的突出 高度h6相當(dāng)，即足夠小，因而光電二極管26與第一層布線之間的絕緣 中間層的膜厚變小了。因此，光電二極管26與片上微透鏡35之間的距 離L2變得小于早先在圖1中所示的距離L1。結(jié)果，提高了光電二極管 26的聚光效率并提高了靈敏度。
對于像素部23中的第二隔離區(qū)域45，其在基板上方的突出高度h8 處于從0到40nm的范圍內(nèi)，該高度與周邊電路部24中的第一隔離區(qū)域 43的突出高度h6—樣小。結(jié)果，可在用于形成像素晶體管的柵極電極的 步驟期間高精度地進(jìn)行多晶硅膜的圖形化，且第二隔離區(qū)域45的從基板 表面突出的部分的側(cè)壁上不會殘留多晶硅。因此，可以避免可能由多晶 硅殘留物引起的像素晶體管之間的短路故障。
在像素部23中，第二隔離區(qū)域45被形成為具有STI結(jié)構(gòu)，并使得 第二隔離區(qū)域45的埋入到半導(dǎo)體基板22中的部分的埋入深度h7淺于在 周邊電路部24側(cè)的具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域43的埋入到半導(dǎo)體基板22中的埋入深度h5。 g卩，像素部23中的第二隔離區(qū)域45的埋入深度 h7被設(shè)置為處于50nm到160nm的范圍內(nèi)。該埋入深度h7不會對光電 二極管26施加諸如應(yīng)力或損壞等不良影響。也就是說，由于溝槽44的 深度小，從而可避免缺陷的產(chǎn)生。結(jié)果，可以抑制在第二隔離區(qū)域45與 光電二極管26之間的界面處的電子的產(chǎn)生，而該電子如果產(chǎn)生則會是引 起白點(diǎn)的因素。而且，抑制了電子從光電二極管26與第二隔離區(qū)域45 的界面泄漏到光電二極管26中，由此可以抑制光電二極管26中的白點(diǎn) 的出現(xiàn)。另外，由于像素部23中的第二隔離區(qū)域45的總厚度h9處于大約從 70nm到200nm的范圍內(nèi)，因此可獲得充分的元件隔離特性。此外，即 使當(dāng)在第二隔離區(qū)域45上方延伸地形成有布線時，也不會形成寄生MOS 晶體管。此外，由于即使當(dāng)像素部23中的第二隔離區(qū)域45的邊緣部(橫向端 部)處的p型離子濃度相對較低的時候，仍可確保元件隔離特性，因此與 圖2A和圖2B所示的具有擴(kuò)散層隔離區(qū)域的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)相比，有助于 對傳輸晶體管的讀取。盡管圖中未圖示，上述p型區(qū)域形成于像素中與 傳輸晶體管相鄰的隔離區(qū)域中。由于像素部23中的第二隔離區(qū)域45的突出高度h8與周邊電路部 24中的第一隔離區(qū)域43的突出高度h6相同，即足夠小，因此光電二極 管26與片上微透鏡35之間的距離L2小于圖1所示的距離Ll。結(jié)果， 提高了光電二極管26的聚光效率并提高了靈敏度。像素部23中的第二隔離區(qū)域45與周邊電路部24中的第一隔離區(qū)域 43都被形成為STI結(jié)構(gòu)，各個絕緣層42從半導(dǎo)體基板22的表面突出的 突出高度h6與h8相同。由于本結(jié)構(gòu)中可同時進(jìn)行將絕緣層42埋入并平 坦化的處理步驟，故可減少處理過程的數(shù)目。因此，對于第一實(shí)施例的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)，可以減少制造過程 中的處理步驟的數(shù)目，并可通過改善殘像(afterimage)特性和飽和信號量、 防止像素晶體管之間的短路等，來改善像素特性。此外，在以多晶硅膜 制造柵極電極的期間，不會在用于構(gòu)成像素部23中的第二隔離區(qū)域45的絕緣膜42從基板表面突出的部分的側(cè)壁上形成多晶硅殘留物。因此，可更容易地進(jìn)行柵極電極的處理并改善制造產(chǎn)率。 固體攝像器件的第二實(shí)施例圖6示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的固體攝像器件。圖6是示出了攝像 器件的主要包括像素部23中的光電二極管26及其附近的第二隔離區(qū)域 45的主要部分的剖面圖。根據(jù)本實(shí)施例的固體攝像器件48，在像素部23的第二隔離區(qū)域45 內(nèi)，至少在與光電二極管26接觸的區(qū)域中設(shè)有p型半導(dǎo)體層49。 BP， p 型半導(dǎo)體層49被形成為在第二隔離區(qū)域45內(nèi)的與光電二極管26接觸的 側(cè)面上以及絕緣層42下側(cè)的一部分上延伸。順便提及，作為替代，p型 半導(dǎo)體層49可如該圖中的虛線所示被形成為延伸到埋入在半導(dǎo)體基板 22中的絕緣層42的整個側(cè)面和下側(cè)。再或者，p型半導(dǎo)體層49例如可 通過實(shí)施雜質(zhì)的離子注入來形成。也可通過在STI結(jié)構(gòu)形成過程中的溝槽完成之后進(jìn)行離子注入，或 在完成STI結(jié)構(gòu)之后從上方經(jīng)過絕緣層42進(jìn)行離子注入，從而在溝槽中 形成p型半導(dǎo)體層49。在后一情況中，在絕緣層42形成之后通過離子注 入來形成p型半導(dǎo)體層49，當(dāng)絕緣層42的深度太深時，即使在以任何注 入角度注入離子之后，要使p型雜質(zhì)離子恰當(dāng)?shù)胤植既钥赡艽嬖谥щy。 為了克服該困難，優(yōu)選地將絕緣層42形成為相對較淺且稍微變細(xì)，即讓 其寬度向下逐漸變窄。由于該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于先前參照圖3和圖4 所述的部分，故在此省略對其的重復(fù)描述。對于第二實(shí)施例的固體攝像器件48的結(jié)構(gòu)，由于在像素部23的第 二隔離區(qū)域45中有p型半導(dǎo)體層49形成于絕緣層42與光電二極管26 之間的界面附近，故可以進(jìn)一步抑制元件隔離界面處的電子的產(chǎn)生，并 且還可抑制光電二極管26中的白點(diǎn)的產(chǎn)生。此外，利用本結(jié)構(gòu)還可提供類似于先前所述的利用第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的效果。固體攝像器件的第三實(shí)施例圖7示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的固體攝像器件。圖7是示出了攝像 器件的主要包括像素部23中的光電二極管26及其附近的第二隔離區(qū)域45的主要部分的剖面圖。本實(shí)施例的固體攝像器件51被設(shè)置為，在像素部23的第二隔離區(qū) 域45中，還包括在絕緣層42下面形成的同樣作為擴(kuò)散層隔離的p型半 導(dǎo)體層52。以類似于圖6的方式，圖7所示的p型半導(dǎo)體層49至少形成 于光電二極管26與絕緣層42之間的界面附近。可替代地，該器件結(jié)構(gòu) 可以不設(shè)有p型半導(dǎo)體層49。由于該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于先前參照圖 4、圖5和圖6所提到的部分，故在此省略對其的重復(fù)描述。對于第三實(shí)施例的固體攝像器件51的結(jié)構(gòu)，由于在絕緣層42下面 還形成有p型半導(dǎo)體層52從而在像素部23的第二隔離區(qū)域45中提供了 擴(kuò)散層隔離，故與前述的擴(kuò)散層隔離進(jìn)行結(jié)合可進(jìn)一步改善像素部23中 的第二隔離區(qū)域45的元件隔離特性。此外，利用本結(jié)構(gòu)還可提供類似于 先前所述的利用第一和第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的效果。固體攝像器件的第四實(shí)施例圖8示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的固體攝像器件。圖8示出了攝像器 件的主要包括像素部23中的光電二極管26及其附近的第二隔離區(qū)域45 的主要部分的剖面圖。本實(shí)施例的固體攝像器件54被設(shè)置為，在像素部23中，形成有如 上面各實(shí)施例中所述具有STI結(jié)構(gòu)且比周邊電路部24側(cè)的隔離區(qū)域淺的 第二隔離區(qū)域45，并且將光電二極管26延伸為使其至少一部分處于第二 隔離區(qū)域45下面?？梢栽诘诙綦x區(qū)域45與至少光電二極管26之間的 界面附近形成類似于圖6中所示的p型半導(dǎo)體層49?？商娲兀撈骷?結(jié)構(gòu)可以不設(shè)有p型半導(dǎo)體層49。此外，如先前參照圖7所述，還可以 在第二隔離區(qū)域45中的絕緣層42下面形成用于作為擴(kuò)散層隔離的p型 半導(dǎo)體層52。由于該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于先前參照第一和第二實(shí)施例 所述的部分，故在此省略對其的重復(fù)描述。根據(jù)第四實(shí)施例的固體攝像器件54的結(jié)構(gòu)，由于將光電二極管26 延伸地形成為使其至少一部分處于第二隔離區(qū)域45下面，從而可增加光 電二極管26的面積。光電二極管面積的增加有利于增加飽和信號量并改 善傳感器靈敏度。此外，利用本結(jié)構(gòu)還可提供類似于先前所述的利用第一到第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的效果。 固體攝像器件的第五實(shí)施例圖9示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的固體攝像器件。圖9是示出了攝像器件的主要部分的剖面圖，該主要部分包括了在像素部23中的光電二極 管26及其附近的像素晶體管27和第二隔離區(qū)域45以及在周邊電路部24 中的第一隔離區(qū)域43。在本實(shí)施例的固體攝像器件55中，如前述各實(shí)施 例一樣，周邊電路部24中的具有STI結(jié)構(gòu)的第一隔離區(qū)域43在垂直方 向上深入地形成于半導(dǎo)體基板22中。此外，像素部23中的具有STI結(jié) 構(gòu)的第二隔離區(qū)域45在半導(dǎo)體基板22中被形成為在垂直方向上淺于第 一隔離區(qū)域43。此外，第一隔離區(qū)域43的絕緣層42與第二隔離區(qū)域45 的絕緣層42從半導(dǎo)體基板22的表面突出的突出高度h6和h8相同。在本實(shí)施例中，特別地，在第一隔離區(qū)域43和第二隔離區(qū)域45與 半導(dǎo)體基板22的表面接觸的各個部分處設(shè)有從絕緣層42延伸的鳥喙形 絕緣部42a。也就是說，第一隔離區(qū)域43的絕緣層42和第二隔離區(qū)域 45的絕緣層42與半導(dǎo)體基板22的表面接觸的各個肩部形成了各自呈鳥 喙形的絕緣部42a，且利用具有厚膜厚度的絕緣部42a來覆蓋半導(dǎo)體基板 22的肩部。此外，由于各自呈鳥喙形的絕緣部42a，絕緣層42在肩部處 的曲率是平緩的。在本實(shí)施例中，如后文所述，在將氧化硅膜材料的絕緣層42嵌入到 溝槽41和44中之前，在溝槽41和44的熱氧化側(cè)壁膜中，使溝槽41和 44的上部及下部的拐角部分變圓。另外，在溝槽41和44的上拐角部分(所 謂的肩部)中形成有各自呈鳥喙形的絕緣部42a。注意，作為側(cè)壁膜，除了熱氧化膜以外，還可以使用通過諸如等離 子體氧化處理、等離子體氧氮化處理等絕緣化處理而形成的諸如等離子 體氧化膜、等離子體氧氮化膜等絕緣膜。此外，在像素部23的第二隔離區(qū)域45中，從第二隔離區(qū)域45與半 導(dǎo)體基板22的界面到半導(dǎo)體基板22的表面?zhèn)鹊囊徊糠中纬捎杏糜谝种?暗電流的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域，即p型半導(dǎo)體層49。也就是說，p型半導(dǎo)體層 49被形成為沿著嵌入在第二隔離區(qū)域45中的絕緣層42的底面和側(cè)面直到各自呈鳥喙形的絕緣部42a，且部分地沿橫向在到達(dá)半導(dǎo)體基板表面的 區(qū)域中延伸。在像素晶體管27中，柵極電極56被形成為搭疊在從第二 隔離區(qū)域45的表面突出的突出表面上。該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于參照第 一實(shí)施例所述的部分，從而省略對其的重復(fù)描述。對于第五實(shí)施例的固體攝像器件55，在像素部23的具有STI結(jié)構(gòu) 的第二隔離區(qū)域45中的溝槽44的上拐角部分(肩部)處，形成有呈鳥喙形 的絕緣部42a。也就是說，由于如圖10所示設(shè)有呈鳥喙形的絕緣部42a， 因此可以抑制如圖12所示在普通STI結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域45中出現(xiàn)的斷痕 (divot) 59。在像素晶體管27中，通常，柵極電極56的端部被形成為搭疊在隔 離區(qū)域上。在本實(shí)施例中，在溝槽44的上拐角部分處的絕緣層42的厚 度tl較大，且由于上拐角部分的平緩曲率而使應(yīng)力減小，這二者結(jié)合起 來使得對溝槽44的上拐角部分的電場強(qiáng)度減小。電場強(qiáng)度的減小增加了 上拐角部分中的閾值電壓Vth并能抑制如圖11所示在像素晶體管27的 第二隔離區(qū)域45的邊界上的邊緣部處產(chǎn)生的寄生溝道成分57。由于抑制 了寄生溝道成分57的產(chǎn)生，從而抑制了源極S與漏極D之間的漏電流 并能減少隨機(jī)噪聲。由于邊緣部的氧化物膜質(zhì)量與中央部相比而言不是 較好，因此能夠減少隨機(jī)噪聲。由于抑制了斷痕59，從而能夠抑制像素 晶體管27的(Id (漏極電流)-Vg (柵極電壓)}特性中的隆起。因?yàn)轭愃朴谙袼夭?3的第二隔離區(qū)域45的絕緣層42的結(jié)構(gòu)也適用 于周邊電路部24的第一隔離區(qū)域43的絕緣層42，因此在周邊電路部24 的MOS晶體管中也可得到能夠減少Id-Vg特性中的隆起的效果。此外，由于在像素部23的第二隔離區(qū)域45中的溝槽44的上拐角部 分的曲率是平緩的，故減少了對該上拐角部分的應(yīng)力。因此，歸因于像 素的浮動擴(kuò)散(FD)部的暗電流和白點(diǎn)問題能夠得到改善。而且，抑制了 浮動擴(kuò)散部中的結(jié)漏(junction leak)。在像素部23的具有STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45中，為了改善暗電 流和白點(diǎn)問題，圍繞著STI結(jié)構(gòu)設(shè)有p型半導(dǎo)體層49。在本實(shí)施例中，p 型半導(dǎo)體層49被形成為從溝槽44的側(cè)壁到半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)?，也就是說，p型半導(dǎo)體層49被形成為朝著光電二極管或像素晶體管的活性區(qū)域側(cè)延伸。于是，在溝槽44的上部的活性區(qū)域側(cè)也設(shè)有p型半導(dǎo)體層49， 因此增加了能夠改善暗電流和白點(diǎn)問題的自由度。由于在溝槽44的上部的活性區(qū)域側(cè)形成有p型半導(dǎo)體層49，故在 像素晶體管中，寄生溝道成分可以進(jìn)一步縮小。與上述斷痕問題的改善 相結(jié)合，隨機(jī)噪聲也能以增效的方式得以改善。此外，可產(chǎn)生類似于第 一實(shí)施例中所述的效果。制造方法的第一實(shí)施方式以下，參照圖13A 圖17J說明本發(fā)明的固體攝像器件制造方法的 第一實(shí)施方式。本實(shí)施方式適合于制造根據(jù)前述在圖6中所示的第二實(shí) 施例固體攝像器件的固體攝像器件，特別是適合于形成其隔離區(qū)域。首先，參照圖13A，在半導(dǎo)體基板22的主表面上形成具有第一預(yù)定 膜厚度的薄絕緣膜39，然后在絕緣膜39上形成蝕刻率不同于絕緣膜39 且具有第二預(yù)定膜厚度的另一絕緣膜61。作為絕緣膜39，例如可以使用 氧化硅膜。作為絕緣膜61，例如可以使用通過低壓CVD(化學(xué)氣相沉積) 方法形成的膜厚度約為100nm的氮化硅膜。將光致抗蝕劑膜沉積于絕緣 膜61上。通過具有規(guī)定圖案的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后顯影， 從而形成抗蝕劑掩模63，其具有與將要形成周邊電路部24側(cè)的隔離區(qū)域 的部分相對應(yīng)的開口 62。像素部23側(cè)的整個表面由沒有開口的平坦表面 的抗蝕劑掩模63覆蓋。然后，參照圖13B，經(jīng)過抗蝕劑掩模63進(jìn)行選擇性地蝕刻以去除在 周邊電路部24側(cè)的絕緣膜61和39，隨后通過進(jìn)一步進(jìn)行選擇性地蝕刻 以去除一部分半導(dǎo)體基板22從而到達(dá)預(yù)定深度，由此形成多個溝槽41。 如上文所提到的，這些溝槽41在這里被形成為深度范圍約為200 300nm的相對較深的溝槽。接下來，如圖14C所示，在去除抗蝕劑掩模63之后，沉積新的光致 抗蝕劑膜。通過具有規(guī)定圖形的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后顯 影，從而形成抗蝕劑掩模65，其具有與將要形成像素部23側(cè)的隔離區(qū)域 的部分相對應(yīng)的開口 64。周邊電路部24側(cè)的整個表面由沒有開口的平坦表面的抗蝕劑掩模65覆蓋。然后，參照圖14D，經(jīng)過抗蝕劑掩模65進(jìn)行選擇性地蝕刻以去除像 素部23側(cè)的絕緣膜61和39，隨后通過進(jìn)一步進(jìn)行選擇性地蝕刻以去除 一部分半導(dǎo)體基板22從而到達(dá)預(yù)定深度，由此形成多個溝槽44。如上文 所提到的，這些溝槽44被形成為深度范圍約為50 160nm的相對較淺 的溝槽。此外，實(shí)際上，首先通過進(jìn)行蝕刻處理來形成各溝槽以使它們 具有約為40 150nm的深度范圍，隨后，通過光刻等處理，在完成時得 到前文述及的約為50 160nm范圍內(nèi)的最終深度。接下來，如圖15E所示，去除抗蝕劑掩模65。順便提及，盡管首先 形成了周邊電路部24側(cè)的深溝槽41，然后形成了像素部23側(cè)的淺溝槽 44，但可選的是，也可以顛倒該過程，即首先形成像素部23側(cè)的淺溝槽 44，然后形成周邊電路部24側(cè)的深溝槽41。然后，在圖15F所示的處理步驟中，例如可以通過離子注入在溝槽 44的內(nèi)壁表面上形成p型半導(dǎo)體層49?？蛇x地，可以在各隔離區(qū)域完成 之后通過離子注入來形成p型半導(dǎo)體層49?；蛘?，可以首先在圖15F的 步驟中注入第一p型雜質(zhì)，然后在完成各隔離區(qū)域之后注入第二p型雜 質(zhì)，由此形成p型半導(dǎo)體層49，因此可以通過兩次離子注入來形成p型 半導(dǎo)體層49。在本示例中，如圖15F所示，在該結(jié)構(gòu)的整個表面上沉積光致抗蝕 劑膜。通過具有規(guī)定圖形的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后顯影， 從而只在周邊電路部24側(cè)形成抗蝕劑掩模67。隨后，例如，利用像素部 23側(cè)的諸如氮化硅膜材料的絕緣膜61作為硬掩模，進(jìn)行離子注入從而向 像素部23的整個表面中注入p型雜質(zhì)60。在形成有作為硬掩模的絕緣膜 61的那部分基板22中沒有進(jìn)行p型雜質(zhì)60的離子注入，而在形成有開 口 61a的那部分基板22中即在溝槽44的內(nèi)壁表面中進(jìn)行離子注入。于 是，在溝槽44的內(nèi)壁表面上，即在包括溝槽44的壁的內(nèi)表面和底面的 整個內(nèi)壁表面上形成了 p型半導(dǎo)體層49。這些離子注入通過旋轉(zhuǎn)注入來 實(shí)現(xiàn)。順便提及，可以通過其他替代性的注入方法，只在與光電二極管 相接觸的溝槽內(nèi)表面上形成p型半導(dǎo)體層49。盡管因?yàn)橐呀?jīng)形成了溝槽44所以通過進(jìn)行p型雜質(zhì)的離子注入來形 成p型半導(dǎo)體層49，但這可能會降低p型雜質(zhì)的注入濃度，也降低了能 夠提高每單位面積的電荷Qs的優(yōu)勢。然后，參照圖16G，在去除抗蝕劑掩模67之后，例如通過CVD方 法在該結(jié)構(gòu)的整個表面上形成絕緣層42以嵌入到溝槽41和44中。作為 絕緣層42，例如可以使用氧化硅膜。接下來，參照圖16H，在用于研磨絕緣層42的后續(xù)處理步驟中， 為了均勻地研磨整個表面，通過進(jìn)行部分地蝕刻以去除絕緣層42的具有 粗糙表面不規(guī)則性的表面部分。如果表面不規(guī)則部的密度不同，那么在 同時研磨整個表面之后，可能會出現(xiàn)研磨的不均勻。因此，如圖16H所 示，部分地蝕刻具有粗糙表面不規(guī)則性的表面部分。然后，如圖17I所示，對絕緣層42的表面進(jìn)行平坦化研磨。關(guān)于這 方面，在絕緣膜61的表面處停止該研磨步驟。此后，研磨該結(jié)構(gòu)的表面， 使絕緣層42的突出高度h6和h8大約在0 40nm的范圍內(nèi)，在本示例 中約為40nm。這時，考慮到諸如研磨之后的清洗等后續(xù)操作，將該高度 設(shè)置得稍大一些以便最終達(dá)到0 40nm的范圍。作為研磨方法，例如可 以使用CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)方法。接下來，如圖17J所示，通過選擇性地蝕刻以去除絕緣膜61。因此， 形成了像素部23和周邊電路部24，它們具有相同的突出高度h8和h6 (h8=h6)，并且還包括形成于周邊電路部24中的具有深STI結(jié)構(gòu)的第一隔 離區(qū)域43以及形成于像素部23中的具有深度比第一隔離區(qū)域43淺的 STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45。在隨后的處理步驟中，形成光電二極管26和像素晶體管27，并且 在其上進(jìn)一步形成多級布線層33。此外，在多級布線層33上形成了片上 濾色器34和片上微透鏡35，且在片上濾色器34和片上微透鏡35下面形 成有平坦化膜，從而形成了所期望的MOS型固體攝像器件48。順便提及，可選地，可以在用于形成第一隔離區(qū)域43和第二隔離區(qū) 域45的處理步驟之前形成光電二極管26。制造方法的第二實(shí)施方式
以下，參照圖18A 圖22說明本發(fā)明的固體攝像器件制造方法的第 二實(shí)施方式。本實(shí)施方式適合于制造根據(jù)前述在圖6中所示的第二實(shí)施 例固體攝像器件的固體攝像器件，特別是適合于形成其隔離區(qū)域。
首先，參照圖18A，在半導(dǎo)體基板22的主表面上形成具有第一預(yù)定 膜厚度的薄絕緣膜39，然后在絕緣膜39上形成蝕刻率不同于絕緣膜39 且具有第二預(yù)定膜厚度的另一絕緣膜61。作為絕緣膜39，例如可以使用 氧化硅膜。作為絕緣膜61，例如可以使用通過低壓CVD方法形成的膜 厚度約為100nm的氮化硅膜。將光致抗蝕劑膜沉積于絕緣膜61上。通 過具有規(guī)定圖形的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后顯影，從而形成 抗蝕劑掩模73，其具有與將要分別形成像素部23側(cè)的隔離區(qū)域和周邊電 路部24側(cè)的隔離區(qū)域的部分相對應(yīng)的開口 711和722。
然后，參照圖18B，經(jīng)過抗蝕劑掩模73進(jìn)行選擇性地蝕刻，分別去 除在像素部23側(cè)和在周邊電路部24側(cè)的絕緣膜61和39，隨后通過進(jìn)一 步進(jìn)行選擇性地蝕刻以去除一部分半導(dǎo)體基板22從而到達(dá)預(yù)定深度，由 此分別形成多個溝槽44和41a。如上文所提到的，這些溝槽44在這里被 形成為深度范圍約為50 160nm的相對較淺的溝槽。此外，由于周邊電 路部24側(cè)的溝槽41a與像素部23側(cè)的溝槽44同時形成，所以溝槽41a 被形成為具有與溝槽44大致相同的深度。
接下來，如圖19C所示，在去除抗蝕劑掩模73之后，沉積新的光致 抗蝕劑膜。通過具有規(guī)定圖形的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后顯 影，從而形成抗蝕劑掩模74，該抗蝕劑掩模74只覆蓋像素部23側(cè)。艮P， 在周邊電路部24側(cè)沒有形成抗蝕劑掩模74，而像素部23側(cè)的整個表面 被抗蝕劑掩模74覆蓋。經(jīng)過抗蝕劑掩模74進(jìn)行蝕刻以進(jìn)一步去除周邊 電路部24側(cè)的溝槽41a，從而形成深溝槽41。如上文所提到的，這些溝 槽41被形成為具有大約200 300nm范圍內(nèi)的深度。
然后，如圖19D所示，去除抗蝕劑掩模74。
接下來，在圖20E所示的處理步驟中，例如可以通過在溝槽44的內(nèi) 壁表面上進(jìn)行離子注入來形成p型半導(dǎo)體層49?；蛘撸梢栽诟綦x區(qū)域
25完成之后通過離子注入來形成p型半導(dǎo)體層49。又或者，可以首先在圖 20E的步驟中注入第一 p型雜質(zhì)，然后在完成隔離區(qū)域之后注入第二 p 型雜質(zhì)，由此形成p型半導(dǎo)體層49，因此可以通過兩次離子注入來形成 p型半導(dǎo)體層49。
在本示例中，如圖20E所示，在去除抗蝕劑掩模74之后，再沉積光 致抗蝕劑膜。通過具有規(guī)定圖形的光掩模來曝光該光致抗蝕劑膜，然后 顯影，從而只在周邊電路部24側(cè)形成抗蝕劑掩模76。隨后，例如，利用 像素部23側(cè)的諸如氮化硅膜等材料的絕緣膜61作為硬掩模，進(jìn)行離子 注入從而向像素部23的整個表面中注入p型雜質(zhì)60。在形成有作為硬掩 模的絕緣膜61的那部分基板22中沒有進(jìn)行p型雜質(zhì)60的離子注入，而 在形成有開口 61a的那部分基板22中即在溝槽44的內(nèi)壁表面中進(jìn)行離 子注入。因此，在溝槽44的內(nèi)壁表面上，即在包括溝槽44的壁的內(nèi)表 面和底面的整個內(nèi)壁表面上形成了 p型半導(dǎo)體層49。這些離子注入通過 旋轉(zhuǎn)注入來實(shí)現(xiàn)。順便提及，可以通過其他替代性的注入方法，只在與 光電二極管相接觸的溝槽內(nèi)表面上形成p型半導(dǎo)體層49。
由于圖20F 圖22所示的后續(xù)步驟類似于前面說明的在圖16G 圖 17J中所示的步驟，所以與圖16G 圖17J所示對應(yīng)的部分以相同的附圖 標(biāo)記表示，且這里不再重復(fù)說明。
在后續(xù)的處理步驟中，以類似于前文所述的方式，形成光電二極管 26和像素晶體管27，然后在其上形成多級布線層33。此外，在多級布線 層33上形成片上濾色器34和片上微透鏡35，且片上濾色器34和片上微 透鏡35下面形成有平坦化膜，從而形成了所期望的MOS型固體攝像器 件48。
順便提及，可替代的是，可以在用于形成第一隔離區(qū)域43和第二隔 離區(qū)域45的處理步驟之前形成光電二極管26。
利用上文述及的根據(jù)本發(fā)明制造方法第一和第二實(shí)施方式的固體攝 像器件制造方法，在像素部23側(cè)和周邊電路部24側(cè)分別形成溝槽44和 41之后，通過在同一處理中沉積絕緣層42并通過CMP方法進(jìn)行研磨而 形成第二和第一隔離區(qū)域45和43。因此，可以減少制造過程中的處理次數(shù)。此外，所形成的第二和第一隔離區(qū)域45和43具有相同的突起高度， 而且像素部23側(cè)的第二隔離區(qū)域45的深度比周邊電路部24側(cè)的第一隔 離區(qū)域43的深度淺。因此，如前文所述，可以制造出在殘像特性、飽和 信號量和其它類似的特性方面具有改善的像素特性的固體攝像器件。
制造方法的第三實(shí)施方式
以下，參照圖23A 圖25，說明本發(fā)明的固體攝像器件制造方法的 第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式適合于制造圖9所示的第五實(shí)施例的固體攝 像器件55,特別是適合于形成其隔離區(qū)域。
在第三實(shí)施方式的制造方法中，首先，如圖23A所示，利用圖13A 圖15E或者圖18A 圖19D中所示的處理，在像素部23和周邊電路部 24中分別形成淺溝槽44和深溝槽41。圖23A示出了這樣的狀態(tài)在沒 有形成溝槽44和41的半導(dǎo)體基板22的表面上形成有例如由氧化硅膜制 成的薄絕緣膜39，并在薄絕緣膜39上形成有例如由氮化硅膜制成的絕緣 膜61。
然后，如圖23B所示，選擇性地縮小絕緣膜61的寬度。例如，利用 諸如熱磷酸等化學(xué)品，對氮化硅膜材料的絕緣膜61的暴露表面選擇性地 去除預(yù)定的厚度，從而使寬度從原來的寬度dl縮小為寬度d2。所去除的 寬度d3可以約為2nm 15nm。如果所去除的寬度d3小于2nm，則不能 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。如果寬度d3增加，則活性層區(qū)域邊緣的柵氧化膜變 厚的區(qū)域增大，晶體管的有效柵極寬度變窄。在90nm這一代中，期望 有效活性層的最小寬度約為120nm。如果寬度d3為15nm以上，則有效 活性層的最小寬度約為120 - 15 x 2 = 90nm，并且具有該最小有效活性層 寬度的晶體管的驅(qū)動力劣化大約10%。因?yàn)檫@影響了速度特性，所以寬 度d3的最大值約為15nm。
接下來，如圖24C所示，利用氮化硅膜材料的絕緣層61作為掩模， 對溝槽41和44的側(cè)壁和半導(dǎo)體基板側(cè)部分進(jìn)行熱氧化處理。進(jìn)行溝槽 44和41的所謂側(cè)壁氧化。通過該熱氧化處理，在溝槽44和41的側(cè)壁上 形成熱氧化膜71。因?yàn)樵摕嵫趸菍]有被氮化硅膜材料的絕緣層61 覆蓋的表面進(jìn)行的選擇性氧化，所以如圖26所示，在溝槽44和41的上拐角部分，形成了讓其中的氧化膜以一種鳥喙形凸出的熱氧化膜71a。該 鳥喙形的熱氧化膜71a對應(yīng)于圖10中所示的鳥喙形的絕緣部42a。利用 該選擇性氧化，在溝槽44和41的上拐角部分中與硅半導(dǎo)體基板22相接 觸的熱氧化膜表面呈逐漸變圓的曲率。同時，溝槽44和41的下拐角部 分中的熱氧化膜呈圓弧形。
作為從溝槽44和41的側(cè)壁到基板表面所形成的側(cè)壁膜，除了熱氧 化膜之外，也可以使用通過諸如等離子體氧化處理、等離子體氧氮化處 理等選擇性絕緣化處理所形成的等離子體氧化膜、等離子體氧氮化膜等。 利用絕緣膜61作為掩模來選擇性地進(jìn)行該等離子體氧化和等離子體氧氮 化處理。
然后，如圖24D所示，在周邊電路部24側(cè)被抗蝕劑掩模覆蓋的情 形下，利用氮化硅膜材料的絕緣膜61作為掩模進(jìn)行p型雜質(zhì)60的離子 注入，從而在像素部23中的溝槽44的內(nèi)壁表面上形成p型半導(dǎo)體層49。 如圖27所示，該p型半導(dǎo)體層49除了形成在溝槽44的內(nèi)表面和底表面 上之外，還從溝槽44的上拐角部分沿橫向延伸。也就是說，所形成的p 型半導(dǎo)體層49一直延伸到未被絕緣膜61覆蓋的半導(dǎo)體基板22的表面處。 圖24D所示的處理對應(yīng)于圖15F和圖20E中所示的處理。
后續(xù)的處理與圖16G 圖17J、圖20F 圖21H以及圖22中所示的 處理相同。然后，如圖25所示，在周邊電路部24中形成具有深STI結(jié) 構(gòu)的第一隔離區(qū)域43，并在像素部23中形成具有淺STI結(jié)構(gòu)的第二隔離 區(qū)域45，其中像素部23和周邊電路部24中的突出高度h8和h6相同。 這樣，在第一和第二隔離區(qū)域43和45中，將絕緣層42嵌入在溝槽41 和44中，然而，在溝槽41和44的各個上拐角部分中形成有鳥喙形的絕 緣部42a。此外，在像素部23側(cè)的第二隔離區(qū)域45中，所形成的p型半 導(dǎo)體層49圍繞著隔離區(qū)域45并部分地從溝槽44的上拐角部分沿橫向延 伸。
在后續(xù)的處理步驟中，形成光電二極管26和像素晶體管27，然后 在其上形成多級布線層33。此外，在多級布線層33上隔著平坦化膜形成 片上濾色器34和片上微透鏡35，從而得到所期望的MOS型固體攝像器 件55。根據(jù)固體攝像器件制造方法的第三實(shí)施方式，在形成溝槽41和44 之后，通過圖23B所示的處理讓氮化硅膜材料的絕緣膜61的寬度變窄， 并通過圖24C所示的處理進(jìn)行溝槽41和44的側(cè)壁氧化。g卩，利用寬度 變窄的絕緣層61作為掩模，進(jìn)行溝槽41和44的側(cè)壁氧化，從而形成氧 化膜71。利用該選擇性氧化，在溝槽的上拐角部分中，形成了讓其中的 氧化膜具有凸出部的鳥喙形氧化膜71a。氧化膜71a對應(yīng)于圖IO所示的 鳥喙形絕緣部42a。此后，溝槽41和44被絕緣層42掩埋，由此形成第 一和第二隔離區(qū)域43和45，從而可以減少在STI結(jié)構(gòu)的普通隔離區(qū)域中 所產(chǎn)生的斷痕。
因?yàn)閿嗪劭梢缘玫娇刂?，所以在周邊電路部的像素晶體管或MOS 晶體管中，盡管分離邊緣部的絕緣層的膜質(zhì)量次于中央部的柵氧化膜的
質(zhì)量，但也可以得到改善。通過消除斷痕，減小了寄生溝道成分，并且 可以降低隨機(jī)噪聲。
而且，側(cè)壁氧化可以使溝槽41及44的上拐角部分和下拐角部分變 圓。在溝槽的各個上拐角部分中形成具有平緩曲率的表面。因此，可以 減小各自具有STI結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域43和45的上拐角部分中的應(yīng)力。在 像素部中，可以改善由各個像素的浮動擴(kuò)散(FD)部所導(dǎo)致的暗電流和白 點(diǎn)。
在圖24D的處理中，為了抑制暗電流和白點(diǎn)，通過離子注入來形成 p型半導(dǎo)體層49。這時，所形成的半導(dǎo)體層49在水平方向上從溝槽的側(cè) 壁延伸至半導(dǎo)體基板的表面。因?yàn)閷型半導(dǎo)體層49形成為讓其在水平 方向上延伸至活性區(qū)域側(cè)的基板表面，所以可以提高能夠進(jìn)一步改善暗 電流和白點(diǎn)問題的自由度。
因?yàn)閷型半導(dǎo)體層49形成為讓其從溝槽的上部延伸至基板表面 側(cè)，所以p型半導(dǎo)體層49在溝槽上部的邊緣部分處的密度變大。因而， 與圖11中所示像素晶體管的隔離區(qū)域相接觸的邊緣部分處的寄生溝道成 分可以進(jìn)一步變小。結(jié)合對斷痕問題的改善，可以以增效的方式改善隨 機(jī)噪聲。
此外，可以得到與固體攝像器件制造方法的第一和第二實(shí)施方式相
29類似的效果。
本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于表面照射型固體攝像器件和背側(cè)照射型
固體攝像器件。在CMOS固體攝像器件中，如前文所述，本發(fā)明的實(shí)施 例可以應(yīng)用于光從多級布線層側(cè)進(jìn)入的表面?zhèn)日丈湫推骷凸鈴呐c多級 布線層相對的基板背側(cè)進(jìn)入的背側(cè)照射型器件。本發(fā)明實(shí)施例的固體攝 像器件除了可以應(yīng)用于上述的面圖像傳感器(area image sensor)之外，還 可應(yīng)用于線圖像傳感器(linear image sensor)等。
固體攝像器件的第六實(shí)施例
圖28是示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的固體攝像器件的示意圖。本實(shí)施 例的固體攝像器件被這樣設(shè)置將像素部中第二隔離區(qū)域的突出高度h8 降低為與周邊電路部中第一隔離區(qū)域的突出高度h6相同，并且減薄或減 小了形成于基板表面與多級布線層之間的絕緣中間層的厚度。同時，還 設(shè)置有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)并使其面對著光電二極管26，以改善包括被導(dǎo)入光電二 極管26中的光的聚光效率以及整體靈敏度的像素特性。
參照圖28，本實(shí)施例的固體攝像器件55以類似于第一實(shí)施例所述 的方式設(shè)置著，包括具有排列在半導(dǎo)體基板22上的多個像素的像素部 23，以及形成于像素部23的周邊處的具有例如邏輯電路的周邊電路部 24。
像素部23包括以二維陣列形式排列的多個像素25，其中各像素被 形成為包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管26以及像素晶體管27。如圖 5所示，光電二極管26被設(shè)置為包括表面上方形成有絕緣膜39的n型或 第二導(dǎo)電型電荷累積區(qū)域37，以及用于控制在與例如氧化硅膜的界面附 近形成的暗電流的p+半導(dǎo)體區(qū)域38。在形成于光電二極管26的表面上 的例如氧化硅膜材料的絕緣膜39上，形成有作為防反射膜的氮化硅膜 40。為了清楚起見，這些像素晶體管由單個像素晶體管27代表性地示出， 各個像素晶體管被形成為包括源極漏極區(qū)域28、柵極絕緣膜29和例如由 多晶硅形成的柵極電極30。此外，源極漏極區(qū)域28是在垂直于該附圖平 面的方向上形成的。并且，柵極電極30的端部被形成為搭疊在第二隔離 區(qū)域45上。在像素部23和周邊電路部24中，第二隔離區(qū)域45和第一隔離區(qū)域 43分別被形成為具有前文所述的STI結(jié)構(gòu)。第一隔離區(qū)域43由填埋在第 一溝槽41中的絕緣層42形成，該絕緣層的埋入深度為h5且突出高度為 h6。第二隔離區(qū)域45由填埋在第二溝槽44中的絕緣層42形成，該絕緣 層的埋入深度為h7且突出高度為h8。隔離區(qū)域43和45的突出高度h6 和h8被設(shè)置為與前文所述的相同。第二隔離區(qū)域45的埋入深度h7被設(shè) 置為比第一隔離區(qū)域43的埋入深度h5淺。以類似于前文所述的用于第 一隔離區(qū)域43的方式，埋入深度h5可以大約在200 300nm的范圍內(nèi)， 突出高度h6可以大約在0 40nm的范圍內(nèi)。在第二隔離區(qū)域45中，埋 入深度h7可以大約在50 160nm的范圍內(nèi)，突出高度h8可以大約在0 40nm的范圍內(nèi)，總厚度h9可以大約在70 200nm的范圍內(nèi)。
在像素部23中的基板上，形成有多級布線層33，其包括多層布線 層32 (321 324)，在多層布線層32 (321 324)下面形成有用于鈍化的絕 緣中間層31(311 315)。絕緣中間層31例如由氧化硅膜形成。在本示例 中，多個布線層32被形成為包括第一層布線321、第二層布線322、第 三層布線323和第四層布線324。各個布線層32 (321 324)是通過鑲嵌 處理步驟(damascene process)來埋入包括鉭/氮化鉭的勢壘金屬層157和 銅(Cu)布線層158而形成的。在布線之間的各個絕緣中間層31上，即在 包括銅(Cu)布線層158的上表面的各個絕緣中間層311 314上，形成有 第一至第四層間布線擴(kuò)散防止膜159 (159a、 159b、 159c和159d)以用于 防止作為布線材料的銅(Cu)的擴(kuò)散。布線擴(kuò)散防止膜159例如由包括SiN 和/或SiC的膜形成。在本示例中，布線擴(kuò)散防止膜159由SiC膜制成。 盡管圖中未示出，但周邊電路部24設(shè)有例如被形成為包括CMOS晶體 管的邏輯電路，并且設(shè)有被類似地形成為具有預(yù)定數(shù)量的布線層的另外 多級布線層。
此外，在本示例中，在像素部23的各光電二極管26上形成有波導(dǎo) 156，用于將入射光有效地導(dǎo)向光電二極管26。波導(dǎo)156是這樣形成的， 即首先通過選擇性地蝕刻絕緣中間層31以及層間布線擴(kuò)散防止膜159 從而在面對著光電二極管26的那部分多級布線層33中形成凹槽，然后 將第一核心層88和第二核心層89埋入在凹槽87中。在該處理過程中，波導(dǎo)156的面對著光電二極管26的平面156a被形成為終止于最下層的 布線擴(kuò)散防止膜159a處。S卩，波導(dǎo)156被形成為觸及最下層的布線擴(kuò)散 防止膜159a，但不穿過該最下層的布線擴(kuò)散防止膜159a。
此外，在像素部23中形成有平坦化膜90、片上濾色器34和片上微 透鏡35。
而且，如后文將要述及的，在本示例中絕緣中間層的厚度tl被設(shè)置 為很小，其中該絕緣中間層的厚度是從半導(dǎo)體基板22的表面(即光電二 極管26的表面)至最下層布線擴(kuò)散防止膜159a測得的，包括絕緣膜39、 防反射膜40和第一層絕緣中間層311。 gp，為了得到在藍(lán)光波長處的高 靈敏度，將膜厚度tl設(shè)置在220 320nm、 370 470nm或530 630nm 的范圍內(nèi)。圖29是作為從硅基板表面開始測得的膜厚度tl的函數(shù)的靈 敏度變化的圖表，如圖29所示，如果膜厚度tl在如上文所述的220 320nm、 370 470nm或530 630nm的范圍內(nèi)，那么這意味著可以得到 大于或等于靈敏度曲線的波峰和波谷之間的靈敏度差的一半的藍(lán)光靈敏
度。艮卩，可以得到約等于或大于x+[(y-x)/2]的較高靈敏度，其中變量x 為曲線的波峰處的靈敏度值，y為緊鄰的波谷處的值。
由于該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于前文述及的參照圖4的第一實(shí)施例， 這里不再重復(fù)說明。應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例的形成于光電二極管26表面上 的多級布線層33和防反射膜40的結(jié)構(gòu)是前文述及的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 的更詳細(xì)的一種。
在第六實(shí)施例的固體攝像器件55的結(jié)構(gòu)中，像素部23的第二隔離 區(qū)域45的突出高度h8被形成為與周邊電路部24的第一隔離區(qū)域43的 突出高度h6相同，即為40nm以下的較低值。對于該結(jié)構(gòu)，膜厚度tl可 以被形成為很薄，該厚度是從光電二極管26的表面到與波導(dǎo)156的底部 相接觸的最下層布線擴(kuò)散防止膜159a測得的，包括了絕緣的中間層(39、 40、 311)。
通常，絕緣中間層31被限制在其最小膜厚度內(nèi)，以便在形成該絕 緣中間層之后的研磨處理過程中不會引起在STI結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域45上出 現(xiàn)多晶硅柵極電極的沉積。對于本實(shí)施例，通過將像素部23的第二隔離
32區(qū)域45的突出高度h8形成為與周邊電路部24的第一隔離區(qū)域43的突 出高度h6相同，可以抑制在研磨處理過程中的膜厚度的變化，并且對于 獲得從柵極電極的上表面算起的90nm這樣薄的膜厚度dl而言，該研磨 處理是可實(shí)現(xiàn)的。例如，假定突出高度h8為30nm，則整個絕緣中間層 可以被處理為使其膜厚度從圖30所示的第一比較例的厚度減小約70nm。
此外，在圖30所示的第一比較例中，周邊電路部24的具有STI結(jié) 構(gòu)的隔離區(qū)域43的突出高度h3被認(rèn)為是30nm，而像素部23的具有STI 結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域45的突出高度h4被認(rèn)為是80nm。在此情況下，為了保 持柵極電極上的絕緣中間層，必須適當(dāng)?shù)乜刂蒲心サ牧?。因此，所得?的絕緣中間層的最終膜厚度t2約為650nm，所以不能實(shí)現(xiàn)傳感器靈敏度 的最優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)指出，為了進(jìn)行比較，圖30中的類似于圖28中所示那 些區(qū)域的其它區(qū)域以相同的附圖標(biāo)記表示，這里不再重復(fù)說明。
對于本實(shí)施例，如上所述，因?yàn)槟ず穸葹閠l的絕緣中間層的減薄化， 以及面對著光電二極管26設(shè)置有波導(dǎo)156，所以可以提高入射至光電二 極管26的入射光的聚光效率，并且可以提高傳感器靈敏度特別是提高藍(lán) 光靈敏度。
圖29示出了在第六實(shí)施例的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)中，作為從光電二 極管26的表面(硅表面)到由SiC形成的布線擴(kuò)散防止膜159a而測得的絕 緣中間層厚度tl的函數(shù)，對于紅光、綠光和藍(lán)光各種顏色的靈敏度變化 的圖表，其中曲線R示出了對于紅光波長的靈敏度變化，曲線G對應(yīng)于 綠光，曲線B對應(yīng)于藍(lán)光。在Si表面上形成有氧化硅膜39，在其上進(jìn)一 步形成有氮化硅膜40，并且這兩層膜39和40的總厚度在大約70nm的 范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出，考慮到防反射能力和膜加工(由于考慮了形成接觸通 孔的能力而確定的其最大膜厚度的限制)方面的問題，膜39和40的總厚 度可以被形成為大約在20 120nm的范圍內(nèi)。因此所形成的絕緣中間層 的折射率在1.4 1.5的范圍內(nèi)。
如前文所簡述的，根據(jù)圖29所示的對于各種顏色的靈敏度變化的圖 表，可以看出，對于在220 320nm、 370 470nm或530 630nm范圍 內(nèi)的膜厚度tl來說，提高了對于通常具有較低發(fā)光效率的藍(lán)光的靈敏度， 而且傳感器靈敏度被最大程度地提高。即，作為藍(lán)光靈敏度，可以得到等于或大于靈敏度曲線的波峰和波谷之間的靈敏度差的一半的靈敏度。
此外，當(dāng)具有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)時會發(fā)生光的衍射，這主要是由于如下二者 之間的折射率不同而造成的其中一者是(a)埋入在該波導(dǎo)中的材料，即 第二核心層89，另一者是(b)從光電二極管26的表面至最下層布線擴(kuò)散 防止膜159a而形成的絕緣中間層(g卩，折射率的改變引起了入射光的干 涉，并且取決于絕緣膜厚度的范圍，該入射光的干涉將導(dǎo)致增強(qiáng)或減弱 入射光)。因此，對于聚光結(jié)構(gòu)而言，存在著膜厚度的最佳范圍。因此， 在本實(shí)施例中，該膜厚度的最佳范圍可以設(shè)在220 320nm、 370 470nm 或530 630nm的范圍內(nèi)。
在第一比較例中，由于在像素部側(cè)的隔離區(qū)域的突出高度是高的， 所以該隔離區(qū)域的突出會引起入射光的反射，因此傳感器靈敏度降低。 然而，在本示例中，由于在像素部側(cè)的第二隔離區(qū)域的突出高度是低的， 所以由該突出引起的入射光的反射就減少，并且可以提高傳感器靈敏度。
此外，當(dāng)該兩層膜39和40被形成為使總的膜厚度大約在20 120nm 的范圍內(nèi)時，上述的膜厚度tl的范圍即220 320nm、 370 470nm和 530 630nm按如下所述隨著總的膜厚度而改變。當(dāng)該兩層膜39和40的 總的膜厚度變?yōu)樾∮?0nm(例如為20nm)時，則圖29的靈敏度曲線的峰 值位置相對于70nm厚度時的峰值位置移向該圖中的左邊(沿著絕緣中間 層311的膜厚度增大的方向)。對應(yīng)于本厚度的偏移量由((11^-70)><(11^[-nO)得到，這是根據(jù)光干涉中所使用的通用關(guān)系式"膜厚度"x "折射率" ="光學(xué)膜厚度"導(dǎo)出的。
相反，當(dāng)該兩層膜39和40的總的膜厚度變?yōu)榇笥?0nm (例如為 120nm)時，則圖29的靈敏度曲線的峰值位置相對于70nm厚度時的峰值 位置移向右邊(沿著絕緣中間層311的膜厚度減小的方向)。對應(yīng)于本厚度 的偏移量由(70-dN)x(nN-nO)得到。上述的符號分別是，dN表示膜39 和40的總的膜厚度，nN表示氮化硅膜40的折射率，n0表示氧化硅膜 39的折射率。
如前文第一實(shí)施例中所述，與在像素部中形成有與周邊電路部中的 隔離區(qū)域?yàn)橥宦袢肷疃鹊母綦x區(qū)域的其它結(jié)構(gòu)相比，利用本實(shí)施例的隔離區(qū)域的結(jié)構(gòu)，可以抑制光電二極管26中的白點(diǎn)的產(chǎn)生并可以進(jìn)一步
提高傳感器靈敏度。
在將波導(dǎo)形成為終止于布線擴(kuò)散防止膜的本結(jié)構(gòu)中，波導(dǎo)的深度可 以保持不變。
此外，隨著像素微細(xì)化的發(fā)展，如果如第一比較例所示在像素部側(cè) 的隔離區(qū)域的突出高度是較大的，那么可以想象到，即使在絕緣中間層 的形成以及后續(xù)的平坦化研磨步驟之后，也因?yàn)橄鄬^大的臺階高度而 難于實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的上表面的均勻平坦化，并且也難于實(shí)現(xiàn)形成于該結(jié)構(gòu) 上的布線擴(kuò)散防止膜的平坦化。當(dāng)在此情況下進(jìn)一步進(jìn)行處理來形成多 級布線層并隨后在多級布線層中形成用于波導(dǎo)的凹槽時，則難于將凹槽 形成為精確地終止于最下層的布線擴(kuò)散防止膜處。因此，即使想隨后通
過將覆著材料(clad material)層和核心材料層埋入到該凹槽中來形成波 導(dǎo)，但可以預(yù)料的是，波導(dǎo)不會被準(zhǔn)確地形成為終止于最下層的布線擴(kuò) 散防止膜處。
相反，在本實(shí)施例中，由于像素部中的第二隔離區(qū)域的突出高度是 低的，所以絕緣中間層的平坦化研磨是可實(shí)現(xiàn)的，并且即使在具有微細(xì) 化像素的器件結(jié)構(gòu)中，也可以形成適當(dāng)?shù)牟▽?dǎo)并使其終止于最下層的布 線擴(kuò)散防止膜處。
此外還有，隨著像素微細(xì)化的發(fā)展，如果如第一比較例所示在像素 部側(cè)的隔離區(qū)域的突出高度較大，那么當(dāng)通過把絕緣中間層部分鑲嵌在 高的突出部分之間來形成該絕緣中間層時會出現(xiàn)形成空隙的問題。然而， 在本實(shí)施例中，由于突出高度低，所以可以避免形成空隙，可以提高絕 緣中間層的埋入效率，并且可以滿意地實(shí)現(xiàn)絕緣中間層的形成。
此外，在本實(shí)施例中，通過抑制芯片中由于研磨上述絕緣中間層所 致的膜厚度的變化，可以實(shí)現(xiàn)能夠改善在屏幕的中間和周圍之間的靈敏
度差的效果，即改善所謂的陰影。
而且，根據(jù)第六實(shí)施例，本結(jié)構(gòu)可以得到類似于前文所述的第一實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)的效果，包括提高傳感器靈敏度、改善殘像特性和飽和信號 量、防止在像素晶體管之間引起的短路故障、減少處理步驟的數(shù)量、提高產(chǎn)量等。
應(yīng)當(dāng)指出，上文述及的在220 320nm、 370 470nm或530 630nm 范圍內(nèi)的最優(yōu)化膜厚度tl的值不但可以應(yīng)用于第六實(shí)施例，也可以應(yīng)用 于第一至第四實(shí)施例。
固體攝像器件的第七實(shí)施例
圖31和圖32是示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的固體攝像器件的示 意圖。圖31是作為固體攝像器件的主要部分的攝像區(qū)域中的像素布局的 簡化平面圖。圖32是圖31中的結(jié)構(gòu)沿A-A線的剖面圖。
本實(shí)施例的固體攝像器件171被設(shè)置為包括像素部23和周邊電路部 24，其中像素部23包括以二維陣列形式排列的多個像素172，各像素被 形成為包括光電二極管(PD) 26和多個像素晶體管。如圖31所示的布局 圖，在本實(shí)施例中所形成的各像素172包括光電二極管(PD)26和多個像 素晶體管，即諸如傳輸晶體管Trl、復(fù)位晶體管Tr2和放大晶體管Tr3等 三個晶體管。傳輸晶體管Trl被形成為包括作為浮動擴(kuò)散(FD)部的源極 漏極區(qū)域173以及下面形成有柵極絕緣膜的傳輸柵極電極176。與上述方 式類似，復(fù)位晶體管Tr2被形成為包括一對源極漏極區(qū)域173和174以 及下面形成有另一柵極絕緣膜的復(fù)位柵極電極177。放大晶體管Tr3被形 成為包括一對源極漏極區(qū)域174和175以及下面形成有又一柵極絕緣膜 的放大柵極電極178。
此外，在本實(shí)施例中，如圖31和圖32所示，還有由p型雜質(zhì)區(qū)域 構(gòu)成的隔離區(qū)域86形成于光電二極管(PD) 26的周圍。g卩，光電二極管 (PD)26通過具有隔離區(qū)域86的pn結(jié)而被隔離。另一方面，諸如傳輸晶 體管Trl、復(fù)位晶體管Tr2和放大晶體管Tr3的像素晶體管的區(qū)域通過具 有上文述及的相同STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45而被隔離。
由于該結(jié)構(gòu)的其它部分類似于前文述及的第六實(shí)施例，所以圖32中 的類似于圖28所示那些區(qū)域的區(qū)域以相同的附圖標(biāo)記表示，這里不再重 復(fù)說明。
在第七實(shí)施例的固體攝像器件171的結(jié)構(gòu)中，通過利用由p型雜質(zhì) 區(qū)域構(gòu)成的隔離區(qū)域86來實(shí)現(xiàn)光電二極管(PD)26的pn結(jié)隔離，可以消
36除光暈，并可以進(jìn)一步提高傳感器靈敏度。即，由于第二隔離區(qū)域45中
的突出部分(具有突出高度h8)沒有在光電二極管(PD) 26旁邊突顯出來， 所以不會出現(xiàn)由該突出部分引起的光暈，并且可以進(jìn)一步提高聚光效率。 在像素部23中，由于該結(jié)構(gòu)適合于合并pn結(jié)隔離和STI隔離的組合， 所以可以提高隔離公差并降低柵極寄生電容。
而且，在本發(fā)明的第七實(shí)施例中，也可以實(shí)現(xiàn)與前文所述的第六實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)相類似的效果。
盡管這里所采用的像素結(jié)構(gòu)包括一個光電二極管和幾個像素晶體 管，但可選地，可以將這種結(jié)構(gòu)形成為例如彼此共用多個像素的結(jié)構(gòu)， 在該結(jié)構(gòu)中，與第七實(shí)施例類似，光電二極管PD的周圍被pn結(jié)隔離， 而其它部分通過利用具有上述STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45而被隔離。當(dāng) 然，實(shí)際上，光電二極管(PD)的在其周圍的pn結(jié)隔離的這種結(jié)構(gòu)也可以 應(yīng)用于第一至第七實(shí)施例的固體攝像器件。
制造方法的第四實(shí)施方式
以下，參照圖33 圖37，說明本發(fā)明的固體攝像器件制造方法的第 四實(shí)施方式。本實(shí)施方式適合于制造圖28所示的第六實(shí)施例的固體攝像 器件55，特別是適合于形成其絕緣中間層和波導(dǎo)。
附圖標(biāo)記49和52分別表示p型半導(dǎo)體區(qū)域和p型半導(dǎo)體層。
在制造方法的第四實(shí)施方式中，如圖33所示，首先利用圖13A 圖 15E或者圖18A 圖19D所示的處理步驟分別在像素部23和周邊電路部 24中形成淺溝槽44和深溝槽41。并且，通過將絕緣膜42分別埋入到溝 槽44和41中而形成各自具有STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45和第一隔離區(qū) 域43，并使突出高度h6和h8相同。此外，在像素部23中，形成光電二 極管26和像素晶體管27。在周邊電路部24中，形成具有CMOS晶體管 的邏輯電路。在覆蓋著光電二極管26表面的氧化硅膜材料的絕緣膜39 上，形成氮化硅膜材料的防反射膜40。此后，例如通過CVD方法形成 例如氧化硅膜材料的第一層絕緣中間層311，隨后利用CMP方法對其進(jìn) 行平坦化研磨以得到所期望的膜厚度tl。
然后，參照圖34，在絕緣中間層311的預(yù)定位置處形成幾個溝槽92，并通過將Cu布線層158埋入在溝槽92中來形成第一層布線321，在第 一層布線321下面用鉭/氮化鉭材料形成用于鈍化的勢壘金屬層157。然 后，在包括第一層布線321的表面的整個絕緣中間層311上，形成由SiC 膜或SiN膜制成的第一層布線擴(kuò)散防止膜159a以用于防止布線321的擴(kuò) 散，在本示例中例如由SiC膜制成該第一層布線擴(kuò)散防止膜。
接下來，參照圖35，利用類似于上述的處理步驟在第一層布線擴(kuò)散 防止膜159a上形成第二層絕緣中間層312、通過將勢壘金屬層157和Cu 布線層158都埋入到溝槽92中而形成的第二層布線322以及第二層布線 擴(kuò)散防止膜15%。然后，形成了第三層絕緣中間層313、通過將另一勢 壘金屬層157和另一 Cu布線層158都埋入到溝槽92中而形成的第三層 布線323以及第三層布線擴(kuò)散防止膜159c。此外，形成了第四層絕緣中 間層314、通過將又一勢壘金屬層157和又一 Cu布線層158都埋入到溝 槽92中所形成的第四層布線324以及第四層布線擴(kuò)散防止膜159d。此外， 在該結(jié)構(gòu)上形成第五層絕緣中間層315，由此形成了多級布線層33。
然后，參照圖36，通過選擇性蝕刻多級布線層33中面對著光電二 極管26的那一部分來形成凹槽87,使其終止于作為第一層的最下層布線 擴(kuò)散防止膜159a。在第五層的絕緣中間層315上、在第四層的布線擴(kuò)散 防止膜159d和絕緣中間層314上、在第三層的布線擴(kuò)散防止膜159c和 絕緣中間層313上以及在第二層的布線擴(kuò)散防止膜159b和絕緣中間層 312上進(jìn)行該選擇性蝕刻。
接下來，參照圖37，第一核心層88被形成為包覆凹槽87的內(nèi)壁。 此后，在第一核心層88上形成第二核心層89以鑲嵌在凹槽87中。第一 核心層88和第二核心層89由氧化硅膜或者氮化硅膜制成。因此，形成 了由第一核心層88和第二核心層89構(gòu)成的波導(dǎo)156，其觸及在最下層處 的且面對著各個光電二極管26的布線擴(kuò)散防止膜159a。如果第一核心層 88由折射率高于用于形成第二核心層89以及多級布線層33中所包括的 絕緣中間層31 (312 315)的材料制成，那么從波導(dǎo)向外部的漏光會更難 發(fā)生，并且可以進(jìn)一步提高傳感器靈敏度。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式并 不限于此。此外可選地，波導(dǎo)可以被形成為，其第二核心層89由折射率 高于用于形成第一核心層88的材料制成。盡管圖中未示出，但繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的處理步驟以依次形成平坦化膜
90、片上濾色器34和片上微透鏡35，從而形成第六實(shí)施例的固體攝像器 件55。
在本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施方式的固體攝像器件制造方法中，通 過形成第二隔離區(qū)域45和第一隔離區(qū)域43并使其突出高度h6和h8相 同，可以在形成第一層絕緣中間層311之后利用CMP方法進(jìn)行研磨處理 的過程中實(shí)現(xiàn)令人滿意的平坦化處理。因此，第一層絕緣中間層311的 厚度被降低，并且也可以降低從光電二極管26的表面到第一層的布線擴(kuò) 散防止膜159a的絕緣中間層的膜厚度tl。此外，在面對著光電二極管26 的位置處形成有波導(dǎo)156。通過形成具有薄膜厚度tl的絕緣中間層，并 且通過設(shè)置波導(dǎo)156，可以提高將入射光導(dǎo)入光電二極管26的聚光效率， 并且可以制成具有更高傳感器靈敏度的固體攝像器件55。
由于用于形成波導(dǎo)156的凹槽87被形成為終止于第一層布線擴(kuò)散防 止膜159a處，而不使凹槽87形成得更深，所以可以避免不期望的暗電 流的增加。此外，通過使凹槽87終止在布線擴(kuò)散防止膜159a處，可以 使各終止點(diǎn)在深度上均勻一致，并且可以抑制靈敏度的變化。
此外，類似于以上的制造方法的第一和第二實(shí)施方式所述，可以將 固體攝像器件制造為具有改善的像素特性，包括改善殘像特性和飽和信 號量、防止像素晶體管之間的短路故障等。而且，在像素部23側(cè)和周邊 電路部24側(cè)分別形成溝槽44和41之后，在同一處理中進(jìn)行絕緣層42 的沉積和用CMP方法進(jìn)行的研磨，然后形成第一和第二隔離區(qū)域43和 45。因此，可以減少處理次數(shù)。
制造方法的第五實(shí)施方式
參照圖38，說明本發(fā)明的固體攝像器件制造方法的第五實(shí)施方式。 本實(shí)施方式適合于制造圖31和圖32所示的第七實(shí)施例的固體攝像器件， 特別是適合于形成其隔離區(qū)域。
在第五實(shí)施方式的制造方法中，如圖38所示，首先利用圖13A 圖 15E或者圖18A 圖19D所示的處理步驟分別在像素部23和周邊電路部 24中形成淺溝槽44和深溝槽41。并且，通過將絕緣膜42分別埋入在溝槽44和41中而形成各自具有STI結(jié)構(gòu)的第二隔離區(qū)域45和第一隔離區(qū) 域43，并使它們的突出高度h6和h8相同。
此外，在像素部23中，形成光電二極管26以及作為像素晶體管的 晶體管Trl、Tr2和Tr3以構(gòu)成像素。在周邊電路部24中，形成具有CMOS 晶體管的邏輯電路。而且，隔離區(qū)域86由p型雜質(zhì)區(qū)域形成在像素部23 中的光電二極管周圍。
在形成于光電二極管26表面上的氧化硅膜材料的絕緣膜39上，形 成氮化硅膜材料的防反射膜40。此后，通過CVD方法形成例如氧化硅 膜材料的第一層絕緣中間層311，然后通過CMP方法對其進(jìn)行平坦化研 磨以得到所期望的膜厚度tl。
隨后，利用與參照圖34 圖37說明的前述步驟相同的處理步驟， 可以制成第七實(shí)施例的固體攝像器件。
對于本發(fā)明制造方法的第五實(shí)施方式的固體攝像器件的制造方法， 該方法包括用于在像素部23的光電二極管26周圍形成由p型雜質(zhì)區(qū)域 構(gòu)成的隔離區(qū)域86的處理步驟。隔離區(qū)域86沒有從基板表面突出出來， 并且在光電二極管26周圍沒有出現(xiàn)突出部分。因此，由于沒有由光電二 極管26周圍的突出部分而引起的光暈，所以可以制成具有較高聚光效率 的固體攝像器件171。此外，利用該方法也可以實(shí)現(xiàn)與前文所述的制造方 法的第四實(shí)施方式類似的效果。
本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于表面照射型或背側(cè)照射型固體攝像器 件。對于CMOS固體攝像器件，如前文所述，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用 于光從多級布線層側(cè)入射的表面照射型攝像器件，也可以應(yīng)用于光從與 多級布線層側(cè)相對的基板背面入射的背側(cè)照射型攝像器件。此外，根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件不但可以應(yīng)用于上述的面圖像傳感器，而 且可以應(yīng)用于線圖像傳感器。
本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件可以適用于各種電子裝置，例如設(shè)有 固體攝像器件的相機(jī)、設(shè)有相機(jī)的移動裝置以及設(shè)有固體攝像器件的其 它類似裝置。
圖39是示出了作為應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的上述電子裝置的示例、設(shè)有
40固體攝像器件的相機(jī)的示意圖。本實(shí)施例的相機(jī)(電子裝置)80被設(shè)置為
包括光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)81、固體攝像器件82和信號處理電路83。
對于固體攝像器件82，可以優(yōu)選采用上述各實(shí)施例中所述的任一種 器件。光學(xué)系統(tǒng)81被配置為將從目標(biāo)發(fā)出的成像光(入射光)成像在固體 攝像器件的攝像面上。因此，在一段固定的時間內(nèi)，信號電荷通過固體 攝像器件82中所包含的光電轉(zhuǎn)換元件被累積。信號處理電路83被配置 為對從固體攝像器件82輸出的信號進(jìn)行各種信號處理，然后將處理過的 信號作為圖片信號輸出。本實(shí)施例的相機(jī)80可以被實(shí)現(xiàn)為相機(jī)模塊，該 模塊由模塊化光學(xué)系統(tǒng)81、固體攝像器件82和信號處理電路83形成。
本發(fā)明的實(shí)施例可適用于圖39所示的相機(jī)以及例如以設(shè)有相機(jī)模 塊的移動電話為代表的具有相機(jī)的移動裝置等。而且，圖39的結(jié)構(gòu)可以 被配置為具有攝像功能的模塊，即所謂的攝像模塊，該模塊由模塊化光 學(xué)系統(tǒng)81、固體攝像器件82和信號處理電路83形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例，可以構(gòu)成設(shè)有這種攝像模塊的電子裝置。
根據(jù)本實(shí)施例的電子裝置，因?yàn)橛捎诠腆w攝像器件的優(yōu)良像素特性 可以形成高質(zhì)量的圖像，所以可以提供高性能的電子裝置。
如前文所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件可以適用于(a)固體 攝像器件，其排列有多個單位像素，各個單位像素包括一個光電二極管 和多個像素晶體管，也可適用于(b)固體攝像器件，其排列有第一多數(shù)個 所謂的共用像素，各個共用像素包括第二多數(shù)個光電二極管和傳輸晶體 管，并且包括諸如復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管等其它像素晶 體管中的每個晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)， 可根據(jù)設(shè)計需要和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和改變。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，其包括像素部；周邊電路部；第一隔離區(qū)域，所述第一隔離區(qū)域以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成于所述周邊電路部中的半導(dǎo)體基板上；以及第二隔離區(qū)域，所述第二隔離區(qū)域以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成于所述像素部中的半導(dǎo)體基板上，所述第二隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中的部分淺于所述第一隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中的部分，且所述第二隔離區(qū)域的頂面的高度等于所述第一隔離區(qū)域的頂面的高度。
2. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，還包括雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域，所述 雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域形成于所述第二隔離區(qū)域與所述像素部的光電轉(zhuǎn)換元件之 間的界面處。
3. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件的 一部分位于所述第二隔離區(qū)域下面。
4. 一種固體攝像器件制造方法，其包括以下步驟 在半導(dǎo)體基板上的周邊電路部內(nèi)要形成第一隔離區(qū)域的部分中形成第一溝槽，并在所述半導(dǎo)體基板上的像素部內(nèi)要形成第二隔離區(qū)域的部分中形成第二溝槽，所述第二溝槽淺于所述第一溝槽；在包括所述第一和第二溝槽的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上方形成絕緣層；以及 通過研磨所述絕緣層，形成具有彼此相等的頂面高度的第一和第二隔離區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件制造方法，其中，在形成第一 和第二隔離區(qū)域的步驟中，將所述絕緣層研磨成使得所述第一和第二隔 離區(qū)域相對于所述半導(dǎo)體基板表面的突出高度在0 40nm的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件制造方法，其中，形成第一和 第二溝槽的步驟包括形成所述第一和第二溝槽之中的任何一者；并且 隨后形成所述第一和第二溝槽之中的另一者。
7. 如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件制造方法，其中，形成第一和 第二溝槽的步驟包括通過同時的蝕刻處理，形成具有相同深度的第一和第二溝槽；并且 隨后通過蝕刻處理將所述第一溝槽形成為比所述第二溝槽深。
8. —種電子裝置，其包括固體攝像器件、用于將入射光引導(dǎo)至所述 固體攝像器件中所包含的光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)系統(tǒng)和用于處理來自于所 述固體攝像器件的輸出信號的信號處理電路，所述固體攝像器件包括像素部； 周邊電路部；第一隔離區(qū)域，所述第一隔離區(qū)域以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成于所述周 邊電路部中的半導(dǎo)體基板上；以及第二隔離區(qū)域，所述第二隔離區(qū)域以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成于所述像 素部中的半導(dǎo)體基板上，所述第二隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中 的部分淺于所述第一隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中的部分，且所 述第二隔離區(qū)域的頂面的高度等于所述第一隔離區(qū)域的頂面的高度。
9. 如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中，所述固體攝像器件包括雜 質(zhì)注入?yún)^(qū)域，所述雜質(zhì)注入?yún)^(qū)域形成于所述第二隔離區(qū)域與所述像素部 的光電轉(zhuǎn)換元件之間的界面附近。
10. 如權(quán)利要求9所述的電子裝置，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件的一 部分位于所述第二隔離區(qū)域下面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體攝像器件，其包括像素部、周邊電路部、以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成在所述周邊電路部中的半導(dǎo)體基板上的第一隔離區(qū)域以及以淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成在所述像素部中的半導(dǎo)體基板上的第二隔離區(qū)域。所述第二隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中的部分比所述第一隔離區(qū)域的埋入到所述半導(dǎo)體基板中的部分淺，且所述第二隔離區(qū)域的頂面的高度等于所述第一隔離區(qū)域的頂面的高度。本發(fā)明還公開了該固體攝像器件的制造方法以及設(shè)有該固體攝像器件的電子裝置。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)處理步驟的減少以及包括靈敏度的像素特性的改善。
文檔編號H04N5/335GK101556964SQ20091011789
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者中澤圭一, 古閑史彥, 宮下直幸, 山口哲司, 松本拓治, 永野隆史, 田谷圭司, 舘下八州志, 豊島隆寬, 長濱嘉彥 申請人:索尼株式會社