本发明专利技术涉及一种背侧照射型固态摄像器件、其制造方法和包含该固态摄像器件的电子装置。该固态摄像器件包括：像素区域，所述像素区域中的像素布置成二维矩阵，每个所述像素具有光电转换部和多个像素晶体管；用于隔离所述像素的元件隔离区域，其设置在所述像素区域中，所述元件隔离区域包括通过外延生长设置在沟槽中的半导体层；和光接收表面，其位于半导体基板的与多层布线层相对的后表面侧。该固态摄像器件能抑制白点和暗电流的产生、抑制混色的发生以及提高灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固态摄像器件、其制造方法和诸如相机等包括固态摄像器件的电子装置。
技术介绍
CMOS固态摄像器件作为固态摄像器件(图像传感器)得到了广泛普及。例如，CMOS 固态摄像器件用于诸如数码相机、数码摄影机和具有相机功能的移动电话等各种个人数字助理。CMOS固态摄像器件是由多个布置成二维矩阵的像素形成，每个像素单元都具有多个像素晶体管和用作光接收部的光电二极管。像素晶体管的数目通常是4个(S卩，传输晶体管、放大晶体管、复位晶体管和选择晶体管)，或者是上述四个晶体管中的除选择晶体管之外的其它三个晶体管。或者，多个光电二极管可共享这些像素晶体管。为了通过向这些像素晶体管施加所需脉冲电压来读出信号电流，需要通过多层布线连接像素晶体管的端子。在背侧照射型固态摄像器件中，在半导体基板的形成有光电二极管和像素晶体管的表面上布置多层布线层，该多层布线层包含多层的布线，在所述多层布线层之间设置有至少一个层间绝缘膜，在多层布线层侧粘合支撑基板，并随后减小半导体基板的厚度。艮口， 从半导体基板的后表面侧对半导体基板进行抛磨以获得所需的厚度。接下来，在抛磨的表面上形成滤色器和片上透镜，从而形成了背侧照射型固态摄像器件。在背侧照射型固态摄像器件中，由于形成了光从基板的后表面侧入射到光电二极管的结构，所以增加了数值孔径(numerical aperture)，从而实现了具有高灵敏度的固态摄像器件。此外，在固态摄像器件中，对于用于使各个像素彼此隔离的元件隔离区域，例如， 存在有由杂质扩散层形成的元件隔离区域、由沟槽结构形成的元件隔离区域或由选择氧化 (局部硅氧化，L0C0S)层形成的元件隔离区域。与选择氧化层相比，杂质扩散层和沟槽结构适用于精密加工处理。对于CMOS固态摄像器件的相关文献，例如，存在有日本未审查专利申请 No. 2003-31785,2005-302909,2005-353955 和 2007-258684。日本未审查专利申请 No. 2003-31785公开了一种背侧照射型CMOS固态摄像器件的基本结构，在该CMOS固态摄像器件中，布线形成在半导体基板的形成有光电二极管的表面侧，且允许可见光入射到另一表面侧。日本未审查专利申请No. 2005-302909公开了用作CMOS固态摄像器件的元件隔离区域的浅沟槽隔离(STI)结构。日本未审查专利申请No. 2005-353955公开了如下结构在背侧照射型CMOS固态摄像器件中，遮光层布置在后表面侧。日本未审查专利申请No. 2007-258684公开了下述结构在背侧照射型CMOS固态摄像器件中，在光接收表面上形成具有固定负电荷的膜，以便抑制界面上的暗电流的产生。对于固态摄像器件的元件隔离区域，还公开了由沟槽(其内部保持中空)形成的结构(参见日本未审查专利申请 No. 2004-228407)。在背侧照射型固态摄像器件中，由于光从半导体基板的形成有光电二极管的后表面侧入射，所以光电转换多发生在后表面侧。因此，需要抑制在后表面侧邻近区域中所光电转换的电荷(例如，电子)泄漏到邻近像素而引起的混色的发生。另外，当通过杂质扩散层(其通过从基板表面侧进行离子注入及退火处理而形成)在邻近光电二极管之间形成元件隔离区域时，由于高能离子注入的散射的原因，注入的杂质在基板后表面侧的更深位置处的横向上更多地扩散。因此，小型像素的在基板后表面附近的横向方向上的电场很弱，因此难以抑制由所光电转换的电荷泄露到邻近像素所引起的混色的发生。因此，目前研究出下述方法通过杂质扩散层(其是通过离子注入方法从基板的后表面注入杂质而形成)形成元件隔离区域，随后进行激光退火等方法来激活硅的最外层表面，以便不对先前形成的多层布线产生损伤。然而，无法轻易地同时实现杂质热扩散的抑制和离子注入所引起的晶体缺陷的恢复。此外，还研究出了另外一种方法，在该方法中，通过形成在基板后表面中的沟槽来形成用于物理隔离各个像素的元件隔离区域，以便抑制电荷泄露到邻近像素中。然而，如同上述情形，由于不能对先前形成的多层布线进行加热，所以难以消除由于沟槽的形成而导致产生白点和暗电流的起因。也就是说，存在的问题在于P型杂质层没有将沟槽的内壁置于空穴钉扎状态，不能通过退火等方法恢复上述缺陷。此外，电荷泄露到邻近像素导致灵敏度下降。鉴于上述问题，期望提供一种能抑制白点和暗电流的产生、抑制混色的发生并提高灵敏度的固态摄像器件及其制造方法。此外，还期望提供一种诸如相机等包括上述固态摄像器件的电子装置。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种固态摄像器件，所述固态摄像器件包括像素区域，所述像素区域中的像素布置成二维矩阵，每个所述像素具有光电转换部和多个像素晶体管； 和用于隔离所述像素的元件隔离区域，其设置在所述像素区域中，所述元件隔离区域包括通过外延生长设置在沟槽中的半导体层。另外，所述固态摄像器件形成为其光接收表面设置在半导体基板的与多层布线层相对的后表面侧的背侧照射型固态摄像器件。在上述固态摄像器件中，通过外延生长在沟槽中填充半导体层以形成元件隔离区域。由于其是由外延生长层形成，所以半导体层没有离子注入所引起的注入缺陷，从而用作具有与信号电荷反性的电荷的钉扎层。不同于离子注入的情况，由于通过外延生长层形成半导体层，所以即使在基板的较深位置处也不存在在横向上扩散的杂质，基板的后表面的电场强度能够保持为高，并能够增强元件隔离区域的隔离能力。本专利技术的一个实施例提供了一种固态摄像器件的制造方法，所述制造方法包括从半导体基板的表面形成具有预定深度的沟槽；通过外延生长在所述沟槽中填充半导体层来形成元件隔离区域；通过在所述半导体基板中形成像素来形成像素区域，所述像素区域中的由所述元件隔离区域隔离的所述像素布置成二维矩阵，每个所述像素具有光电转换部和多个像素晶体管；在所述半导体基板的所述表面上形成多层布线层，在所述多层布线层中布置有多层布线，在所述多层布线层之间设置有至少一个层间绝缘膜；在所述多层布线层上粘合支撑基板；和减小所述半导体基板的厚度，使得所述元件隔离区域暴露于所述半导体基板的后表面，且所述半导体基板的所述后表面用作光接收表面。在本专利技术实施例的固态摄像器件的制造方法中，包括下述步骤通过利用外延生长在沟槽中填充半导体层来形成元件隔离区域；和减小半导体基板的厚度，使得元件隔离区域暴露于半导体基板的后表面，且半导体基板的后表面用作光接收表面。通过上述步骤， 沟槽中的半导体层具有与上述信号电荷反极性的电荷的钉扎功能，从而能够形成具有高隔离能力的元件隔离区域。本专利技术的一个实施例提供了一种电子装置，所述电子装置包括固态摄像器件； 光学系统，其将入射光引导至所述固态摄像器件的光电转换部；和信号处理电路，其处理所述固态摄像器件的输出信号。所述固态摄像器件可以是上述实施例的固态摄像器件。在上述电子装置中，由于使用本专利技术实施例的固态摄像器件，所以在固态摄像器件的元件隔离区域中，能够获得与信号电荷反极性的电荷的钉扎功能和高的元件隔离能力。在本专利技术实施例的固态摄像器件中，由于通过外延生长形成在沟槽中的半导体层用作钉扎层，所以能够抑制元件隔离区域中白点和暗电流的产生。由于增强了元件隔离区域的隔离能力，所以能够防止经过光电转换的电荷泄露到邻近像素中，抑制混色的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有背侧照射型结构的固态摄像器件，其包括：像素区域，所述像素区域中的像素布置成二维矩阵，每个所述像素具有光电转换部和多个像素晶体管；元件隔离区域，其设置在所述像素区域中，并用于隔离所述像素，所述元件隔离区域包括通过外延生长设置在沟槽中的半导体层；和光接收表面，其位于半导体基板的与多层布线层相对的后表面侧。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：筱原武一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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