[發明專利]半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201810362139.9
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108807436A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 高橋史年;國清辰也;佐藤英則;后藤洋太郎
• 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: 李輝;董典紅

本申請涉及半導體器件及其制造方法。提供了一種半導體器件，其在不增加半導體芯片面積的情況下提高背面照射CMOS圖像傳感器的暗電流特性和傳輸效率。在CMOS圖像傳感器中，像素包括傳輸晶體管和具有pn結的光電二極管。在平面圖中，通過隔離絕緣膜在構成光電二極管的n型區域上方形成反射層。反射層通過帽絕緣膜在傳輸晶體管的柵極電極上方延伸。第一層信號布線通過在柵極電極上方的層間絕緣膜中制作的接觸孔電耦合到柵極電極和反射層兩者，因此相同的電勢被施加到柵極電極和反射層。

相關申請的交叉引用

這里通過參考并入2017年4月27日提交的日本專利申請No.2017-087940的全部公開內容，包括說明書、附圖和摘要。

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，并且更具體地涉及對于具有固態成像元件的半導體器件有用的技術，所述固態成像元件例如使用背表面照射CMOS(互補金屬氧化物半導體)(以下稱為CMOS圖像傳感器)。

背景技術

日本未審專利申請公開(PCT申請的翻譯文本)No.2008-514011描述了使用SOI(絕緣體上硅)晶片制造的背表面照射CMOS或CCD(電荷耦合器件)成像元件。

日本未審專利申請公開No.2009-16826描述了一種背表面照射圖像傳感器，其包括：光電二極管，形成在半導體襯底的前表面下方，以通過來自半導體襯底的背表面的光照射來產生光電荷；反射柵極，形成在半導體襯底的前表面上方的光電二極管之上；以及傳輸柵極，用于將光電荷從光電二極管傳輸到傳感節點。

發明內容

在日本未審專利申請公開No.2009-16826中公開的具有背表面照射結構的圖像傳感器中，反射柵極位于光電二極管正上方。在這種結構中，對于反射柵極的布線布局沒有限制，并且布線布局的自由度高。但是，由于應向反射柵極和傳輸柵極施加不同的電勢，所以需要用于向反射柵極施加電勢的特殊的控制電路，從而引起應增加半導體芯片的面積的問題。

本發明的上述和進一步的目的和新穎特征將從本說明書和附圖中的以下詳細描述中更全面地呈現。

根據本發明的一個方面，提供了一種半導體器件，其包括傳輸晶體管和與傳輸晶體管相鄰并具有pn結的光電二極管。傳輸晶體管包括：柵極絕緣膜，形成在p型半導體襯底的主表面上；柵極電極，具有與柵極絕緣膜接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面；在柵極電極的兩個側面中的每一個側面上形成的側壁間隔物；在柵極電極的一個側面側的半導體襯底中設置的第一n型區域；以及在柵極電極的另一側面側的半導體襯底中設置的第二n型區域。光電二極管包括：第三n型區域，具有距半導體襯底的主表面的第一深度并與第一n型區域集成；反射層，以在平面圖中從第三n型區域延伸到柵極電極的第二表面的方式形成在第三n型區域和柵極電極的第二表面上方；以及絕緣膜，形成在第三n型區域和反射層之間。在覆蓋柵極電極和反射層的層間絕緣膜中，布線通過在柵極電極的第二表面上方制作的接觸孔電耦合到柵極電極和反射層兩者，并且將相同的電勢施加到柵極電極和反射層。