[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410415433.3
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104425531B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 柏原慶一朗
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本發明提供一種半導體器件及其制造方法，在該半導體器件中，具有后側照射型結構的固態圖像傳感元件、以及將從光接收元件提供的電荷中的一些存儲在其內的電容器元件具有進一步改善的可靠性。在半導體器件的圖像傳感元件中，第一襯底和第二襯底在接合表面處接合在一起。第一襯底形成有光電二極管。第二襯底形成有電容器元件。光電二極管和電容器元件彼此相對地布置。在第一襯底中，布置有用于耦合至第二襯底的第一耦合部。在第二襯底中，布置有用于耦合至第一襯底的第二耦合部。第一耦合部之間的第一間隙部與第二耦合部之間的第二間隙部以與第一阻光膜重疊的方式布置。

相關申請的交叉引用

將2013年8月21日提交的日本專利申請2013-171344號的公開的包括說明書、附圖和摘要的全部內容引入本文作為參考。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，特別涉及具備所謂后側反射型的光接收元件的固態圖像傳感元件及其制造方法。

背景技術

固態圖像傳感元件是在半導體襯底的正表面之上形成有電極、互連和光接收元件例如光電二極管的半導體器件。固態圖像傳感元件通常具有所謂的前側照射型結構，在該結構中從上方(其前側)朝向光接收元件照射光電轉換用的光。

然而，由于從形成在前側照射型光接收元件上方的金屬互連的上方朝向前側照射型光接收元件照射光，因此，會產生光的一部分被金屬互連等反射并且光不能有效地到達光接收元件的問題。為了解決該問題，已經開發了具有所謂后側照射型結構的固態圖像傳感元件，其中從光接收元件下方(從其后側)朝向光接收元件照射光電轉換用的光。具有后側照射型結構的固態圖像傳感元件在例如專利文獻1中進行了描述。

專利文獻1示出了作為特別是具有全局電子快門功能的CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的固態圖像傳感元件。在作為具有全局電子快門功能的CMOS圖像傳感器的固態圖像傳感元件中，同時提供給各光接收元件的光通過光電轉換被同時轉換成信號電荷，并且被存儲在耦合至各光接收元件的電容器元件中。由于包括彼此同時的信號的電荷被存儲在電容器元件中，因此當信號電荷被依次讀取時，能夠抑制時滯所導致的圖像失真。

在專利文獻1中，形成有光接收元件的第一襯底和形成有電容器元件的第二襯底在接合表面接合在一起，以便電容器元件以在平面圖中與光接收元件(包括光接收元件的像素)重疊的方式布置。如此，通過從光接收元件側接收光，可以實現上述的后側照射，并且還抑制由于電容器元件占用襯底的表面積而造成的布置光接收元件的區域的面積的減少。這使得其中光接收元件占用襯底的表面積當中的一大部分面積的高性能固態圖像傳感元件能夠形成。

除此之外，在具有例如所謂的寬動態范圍性能的固態圖像傳感元件中，同樣地信號電荷被存儲在耦合至各光接收元件的電容器元件中。具體而言，固態圖像傳感元件設置有電容器元件，該電容器元件具有將信號電荷(例如存儲在光接收元件中的電子、或者在光接收元件和與之關聯的浮動擴散層電容器中超過各個光接收元件的飽和電荷電容而產生的電子)暫時存儲并且保持在其內的功能。

如果提供給光接收元件的光照射了將信號電荷存儲在其內的電容器元件，則存儲在電容器元件內的信號電荷可能漏至電容器元件的外部。例如，如果由全局電子快門功能所存儲的信號電荷在讀取操作前漏至電容器元件的外部，則在讀取操作期間不能讀取到正確的圖像信號。如此，對于電容器元件優選地配置用于抑制前述照射的阻光膜。

具有通過在電容器元件上方設置阻光膜來抑制光入射至電容器元件上的構造的固態圖像傳感元件，在例如專利文獻2中進行了公開。專利文獻2公開了將用于在防止光入射至有效像素上的狀態下從有效像素輸出暗電流的信號電荷存儲在其內的電容器元件。

如此，作為CMOS圖像傳感器的固態圖像傳感元件大多設置有用于暫時存儲從光接收元件提供的信號的電容器元件。

[現有技術文獻]

[專利文獻]