[發明專利]固態圖像捕捉設備及其制造方法

有效

• 申請號: 201010271652.0
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN102044549A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 村越篤;原田翼
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/528
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;韓宏

相關申請的交叉引用

本申請基于并且要求享有于2009年10月14日提交的在先日本專利申請No.2009-237189的優先權；在此通過引用加入其全部內容。

技術領域

這里描述的實施例總體上涉及一種固態圖像捕捉設備以及用于制造該設備的方法。

背景技術

傳統上已經開發出正面受照的固態圖像捕捉設備，其中在半導體襯底的頂面上提供多層互連線層；并且在所述多層互連線層上提供濾色器和微透鏡。在正面受照的固態圖像捕捉設備中，在半導體襯底的表面層部分中形成光電二極管；并且在多層互連線層中形成轉移柵極(transfer?gate)。光電二極管例如由被p型阻擋層劃分為每個像素的n型擴散區域形成。經由微透鏡、濾色器以及多層互連線層從上方入射到半導體襯底上的光經由光電二極管實現光電轉換；并且經由轉移柵極讀取所生成的電子。

這種正面受照的固態圖像捕捉設備的光利用效率很低，這是因為從外面進入的光在通過多層互連線層之后才入射到半導體襯底上。因此，當像素尺寸減小時，入射到每個像素的光電二極管上的光量降低；并且靈敏度也會不期望地降低。另外，當像素尺寸減小時，在像素之間的距離也會減小。因此，當入射到一個像素上的光由于多層互連線層中的金屬互連線經歷漫反射并且進入另一像素時，也會出現諸如混色之類的問題?；焐斐深伾直媛式档停徊⑶铱赡軣o法區分細微的色差。

為了解決這樣的問題，已經提出了一種背面受照的固態圖像捕捉設備，其中光入射到半導體襯底的底面上，即沒有提供多層互連線層的一面。背面受照的固態圖像捕捉設備的光利用效率較高并且靈敏度也較高，這是因為從外面進入的光在不通過多層互連線層的情況下入射到半導體襯底上。

對于背面受照的固態圖像捕捉設備來說，從多層互連線層中拉伸互連線是有問題的?？紤]到固態圖像捕捉設備的安裝配置，向上即向光進入的一面拉伸互連線是有利的。因此，可以想到在半導體襯底中制成較大的孔，在孔的底部暴露出多層互連線層的互連線，并且經由該孔對暴露的互連線直接進行引線接合。

然而在這種情況下，當在半導體襯底上形成濾色器時，引線接合部分無法被用作用于位置對準的標記。因此，當形成濾色器時，從支撐襯底面照射紅外線；并且由于通過支撐襯底、多層互連線層和半導體襯底的紅外線而造成的最高互連線層的陰影被標識并用作標記。

然而，在這種固態圖像捕捉設備中，多層互連線層的最高互連線層的位置對準是利用其下方的互連線層作為基準來執行的；多層互連線層的最低互連線層的位置對準是利用觸點(contact)作為基準來執行的；觸點的位置對準是利用柵極作為基準來執行的；并且柵極的位置對準是利用在半導體襯底的下表面形成的STI(淺溝隔離(shallow?trench?isolation))作為基準來執行的。因此，從STI的第一基準經由柵極、觸點、最低互連線層、一個或多個中間互連線層和最高互連線層到濾色器依次間接地執行濾色器的位置對準。另一方面，還利用STI作為基準來執行劃分像素的阻擋層的位置對準。

從而，因為在濾色器與阻擋層之間設置的大量組件間接地確定所述濾色器與阻擋層之間的相對位置關系，所以波動不合需要地大。結果，當縮減像素規模時像素的高度集成非常困難，這是因為難于在阻擋層正上方的區域中直接定位濾色器之間的邊界。雖然可以想到獨立地形成專用于半導體襯底的位置對準的對準標記，但是工序的數量會不合需要地增加并且固態圖像捕捉設備的工序成本會極度不合需要地增加。

附圖說明

圖1所示為根據一實施例的固態圖像捕捉設備的平面圖；

圖2所示為根據該實施例的固態圖像捕捉設備的截面圖；

圖3A所示為根據該實施例的固態圖像捕捉設備的電極極板(electrode?pad)區域，圖3B所示為標記材料區域的平面圖；

圖4到圖27所示為制造根據該實施例的固態圖像捕捉設備的方法的工序的截面圖；

圖28所示為根據第一比較例子的固態圖像捕捉設備的截面圖；以及

圖29所示為根據第二比較例子的固態圖像捕捉設備的截面圖。

具體實施方式

通常，根據一個實施例，固態圖像捕捉設備包括多層互連線層、半導體襯底、柱狀體擴散層和絕緣部件。多層互連線層包括互連線。在多層互連線層上提供半導體襯底并且所述半導體襯底具有通槽(through-trench)。柱狀體擴散層形成在半導體襯底中的通槽的周圍。另外，絕緣部件被填充到該通槽中。