[發明專利]固體攝像元件、固體攝像元件的制造方法和電子裝置

無效

• 申請號: 201210035631.8
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102651375A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 富樫秀晃
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關申請的交叉參考

本申請包含與2011年2月24日向日本專利局提交的日本優先權專利申請JP?2011-038668所公開的內容相關的主題，因此將該日本優先權申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及固體攝像元件、固體攝像元件的制造方法和電子裝置，更加特別地，涉及能夠提供優良像素特性的固體攝像元件、該固體攝像元件的制造方法和電子裝置。

背景技術

在相關技術中，在以互補型金屬氧化物半導體(Complementary?MetalOxide?Semiconductor，CMOS)圖像傳感器為代表的放大型固體攝像元件中，電荷從位于距半導體基板的前表面較遠位置處的光電轉換元件(光電二極管)傳輸至上述前表面的附近。

例如，作為傳輸電荷的一種方法，在日本專利申請公開公報第2008-258316號中披露了使用垂直晶體管的技術。上述垂直晶體管是這樣形成的：通過從半導體的前表面側進行干式蝕刻形成溝槽(垂直溝道)，然后形成柵極絕緣膜，隨后埋入柵極電極。

此外，在日本專利申請公開公報第2010-114274號中披露了這樣的技術：使用垂直晶體管，并且能夠從位于較深位置的光電二極管將由光電轉換得到的電荷有效地提取出，從而使其被傳輸至浮動擴散區域。

此外，與使用和日本專利申請公開公報第2006-278466號中披露的光電二極管相同的導電阱作為傳輸通道的結構相比，通過使用垂直晶體管能夠獲得小面積的像素尺寸。特別的，由于在垂直分光攝像元件中需要從位于較深位置的光電二極管中提取出電荷來進行傳輸，所以采用垂直晶體管結構從而實現小像素的垂直分光攝像元件是有效的。

將參照圖1A和圖1B說明相關技術中的垂直晶體管結構。圖1A和圖1B是圖示了形成有垂直晶體管的固體攝像元件的結構示例的截面圖。圖1A和圖1B中的上側是固體攝像元件的前表面側，而圖1A和圖1B中的下側是固體攝像元件的后表面側。

如圖1A中所示，在固體攝像元件11中，在半導體基板12的較深位置布置有PD(光電二極管)13，并且在半導體基板12的前表面側布置有FD(浮動擴散部)14。此外，在半導體基板12的前表面上形成有柵極絕緣膜15，并且從半導體基板12的前表面側形成有溝槽，在溝槽中埋入有柵極電極16。此外，在半導體基板12的后表面側層疊有防反射膜17和氧化物膜18。

在這樣的固體攝像元件11中，隨著向柵極電極16施加電壓，垂直晶體管19具有這樣的結構：其中，通過光電轉換累積在PD13中的電荷被傳輸至FD14。

然而，在垂直晶體管19的制造工藝中，當在半導體基板12上形成溝槽時難以控制溝槽的深度，因此，各像素的溝槽的深度是不同的。因此，如圖1B中所示，形成垂直晶體管19的柵極電極16與半導體基板12的后表面之間的間隔是不同的，并且這樣的差異對像素特性有不利影響。

也就是說，垂直晶體管19與半導體基板12的后表面之間的間隔的差異是由形成垂直晶體管19的干式蝕刻工藝中的深度控制的差異導致的，或者可能是由半導體基板12的膜厚度的差異導致的。此外，半導體基板12的膜厚度的差異在后表面照射型半導體制造工藝的半導體基板減薄工藝中突顯。此外，垂直晶體管19與半導體基板12的后表面之間的間隔的差異也可以被稱為是位于距半導體基板12的前表面側較深位置處的PD13與垂直晶體管19的底部之間的間隔的差異或者是覆蓋量的差異。由于PD13與垂直晶體管19的底部之間的間隔對光電轉換得到的電荷的傳輸效率有顯著影響，所以必須將上述差異抑制到盡可能地小。

因此，在光照射著半導體基板12的后表面的后表面照射型攝像元件中，采用通過使柵極電極16能夠貫穿半導體基板12直至半導體基板12的后表面來形成垂直晶體管19的貫穿型垂直晶體管結構是有效的。

接著，將參照圖2A至圖2C說明貫穿型垂直晶體管結構。圖2A至圖2C是圖示了貫穿型垂直晶體管結構的固體攝像元件的結構示例的截面圖。圖2A至圖2C中的上側是固體攝像元件的前表面側，而圖2A至圖2C中的下側是固體攝像元件的后表面側。

如圖2A中所示，在貫穿型垂直晶體管結構的固體攝像元件11′中，通過將柵極電極16′埋入到形成得貫穿半導體基板12直至半導體基板12的后表面的溝槽中來設置貫穿型垂直晶體管19′。在這樣結構的貫穿型垂直晶體管19′中，各像素的柵極電極16′的深度變得相同，消除了上述差異。