CN102569312A - 背面照射型固体拍摄装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
根据一实施例，背面照射型固体拍摄装置包括：半导体基板，其具有第1导电型；阱区域，其配置在上述半导体基板的表面侧，且具有第1导电型；多个光电二极管，其配置在上述阱区域内，且具有第2导电型；扩散层，其配置在上述多个光电二极管之间，并向上述阱区域提供电位，且具有第1导电型；溢漏层，其配置在上述半导体基板的背面侧，且具有第2导电型；溢漏电极，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，从上述半导体基板的表面侧向上述溢漏层提供偏置电位；以及布线层，其配置在上述半导体基板的表面上。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2010年12月8日提交的日本专利申请2010-273315并要求其优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
实施方式涉及背面照射型固体拍摄装置及其制造方法。
背景技术
固体拍摄装置(例如，CMOS图像传感器)包括表面照射型(Front sideillumination type：FSI type)和背面照射型(Back side illumination type：BSI type)2种。
在表面照射型中，在半导体基板的整个背面设置背栅电极，能够通过该背栅电极向半导体基板提供电位。但是，近年，为了消除伴随着高像素化的感度降低的问题，受光部的感度不受布线层影响的背面照射型成为主流。
在背面照射型中，由于在半导体基板的背面设置滤色器，所以无法从半导体基板的背面侧向半导体基板提供电位。因而，必然地，用于向半导体基板提供电位的电极部分地设置于半导体基板的设置布线层的表面侧。但是，由于半导体基板的电阻大，所以仅仅如此难以使半导体基板的电位稳定。
发明内容
本发明要解决的课题在于提供可以使半导体基板的电位稳定的背面照射型固体拍摄装置及其制造方法。
实施方式的背面照射型固体拍摄装置包括：半导体基板，其具有第1导电型；阱区域，其配置在上述半导体基板的表面侧，且具有第1导电型；多个光电二极管，其配置在上述阱区域内，且具有第2导电型；扩散层，其配置在上述多个光电二极管之间，并向上述阱区域提供电位，且具有第1导电型；溢漏层，其配置在上述半导体基板的背面侧，且具有第2导电型；溢漏电极，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，从上述半导体基板的表面侧向上述溢漏层提供偏置电位；以及布线层，其配置在上述半导体基板的表面上。
另外，上述实施方式的背面照射型固体拍摄装置的制造方法包括：通过在上述半导体基板的背面上沉积具有比上述半导体基板高的杂质浓度的导电性硅层，形成上述溢漏层；通过在上述半导体基板形成了沟之后在上述沟内填满导电层，与对准标记同时形成上述溢漏电极；以及在形成了上述溢漏层及上述溢漏电极之后，形成上述多个光电二极管及上述扩散层。
另外，另一实施方式的背面照射型固体拍摄装置包括：半导体基板，其具有第1导电型；阱区域，其配置在上述半导体基板的表面侧，且具有第2导电型；多个光电二极管，其配置在上述阱区域内，且具有第1导电型；扩散层，其配置在上述多个光电二极管之间，并向上述阱区域提供电位，且具有第2导电型；溢漏层，其配置在上述半导体基板的背面侧，且具有第1导电型；溢漏电极，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，从上述半导体基板的表面侧向上述溢漏层提供偏置电位；以及布线层，其配置在上述半导体基板的表面上。
上述另一实施方式的背面照射型固体拍摄装置的制造方法包括：通过在上述半导体基板的背面上沉积具有比上述半导体基板高的杂质浓度的导电性硅层，形成上述溢漏层；通过在上述半导体基板形成了沟之后在上述沟内填满导电层，与对准标记同时形成上述溢漏电极；以及在形成了上述溢漏层及上述溢漏电极之后，形成上述多个光电二极管及上述扩散层。
根据上述结构的背面照射型固体拍摄装置及其制造方法，可以使半导体基板的电位稳定。
附图说明
图1是表示像素区域和周边电路区域的图。
图2是表示背面照射型固体拍摄装置的第1实施例的图。
图3是表示溢漏电极的图。
图4是对光电二极管的纵方向和横方向的势垒进行表示的图。
图5及图6是表示作为参考例的背面照射型固体拍摄装置的图。
图7是表示背面照射型固体拍摄装置的第2实施例的图。
图8是表示背面照射型固体拍摄装置的第3实施例的图。
图9是表示溢漏电极的图。
图10A至图10P是表示背面照射型固体拍摄装置的制造方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明实施方式。
固体拍摄装置的读出电路包括像素单元和负载电路，具有读出在光电二极管内蓄积的电荷的功能。光电二极管内的电荷向浮置扩散层传送，且通过包括行选择晶体管、放大晶体管和负载电路的源跟随器电路变换为信号电压。
这里，作为在从1像素内的光电二极管溢出的电荷进入其他像素内之前将其排出而防止图像起晕(混色)的技术之一，有纵型溢漏构造。该构造以半导体基板的电位稳定为条件，在防止像素间的干扰方面可以说是非常有效的技术。
在表面照射型固体拍摄装置中，能够将背栅电极设置于半导体基板的背面侧。从而，通过提供电源电位VDD(例如，2.8V)作为偏置电位Vb，能够使半导体基板的电位稳定，防止由上述的纵型溢漏构造引起的图像起晕。
但是在背面照射型固体拍摄装置中，由于无法从半导体基板的背面侧提供偏置电位Vb，所以难以使半导体基板的电位稳定。结果，在背面照射型固体拍摄装置中，即使采用纵型溢漏构造，也无法充分获得防止图像起晕的效果。
图1表示晶片、1次拍摄及芯片。
例如，在从1块晶片制造数百个芯片时，在1块晶片上进行多次拍摄的曝光。在本例中，在1次拍摄中，将3×4芯片转印于晶片上。在1次拍摄内，包含多个芯片和这些芯片间的划线。在晶片处理后，在封装处理前，通过沿划线切断晶片，来制造数百个芯片。
如芯片整体图所示，固体拍摄装置其1芯片内的大部分为像素区域1A，在像素区域1A的周围配置周边电路区域1B。即，1芯片内的像素区域1A的占有率非常大。因而，在背面照射型中，仅用设置于周边电路区域1B内的电极，由于半导体基板的电阻，可能无法将电源电位VDD供给到像素区域1A的中心部的半导体基板。
因而，在实施例中，提出在背面照射型固体拍摄装置中可以使半导体基板的电位稳定的新纵型溢漏构造。
图2示出背面照射型固体拍摄装置的第1实施例。
该实施例是半导体基板1为p型且在该p型半导体基板1内形成n型光电二极管3的例子。另外，在该图中，如果n型与p型相互交换，则成为在n型半导体基板内形成p型光电二极管的例子。
本例之所以示出n型光电二极管3，是因为电子的迁移率比空穴的迁移率大，因此有利于高速工作(以下，在全部的实施例中相同)。
p型半导体基板1例如是硅基板。半导体基板1包含像素区域1A、周边电路区域1B及对准标记区域(划线)1C。
在半导体基板1的背面侧，配置用于实现纵型溢漏构造的n-型杂质层、即溢漏层17。
该溢漏层17例如配置在半导体基板1的整个背面，其厚度为0.05μm～0.3μm。
在常规的技术中，例如，如图5所示，将半导体基板1与光电二极管3设为相同导电型(n型)，在它们之间配置与它们不同的导电型(p型)的阱区域2，来实现纵型溢漏构造。
相对于此，在本实施例中，将半导体基板1和处于其表面侧的光电二极管3设为不同的导电型，在半导体基板1的背面侧配置与光电二极管3相同导电型的溢漏层17，来实现纵型溢漏构造。
溢漏层17能够包括半导体基板1内的扩散层和/或半导体基板1的背面上的导电层等。
例如，在利用CVD法实现的批量处理(batch process)中，当在半导体基板1的表面侧形成含有n型杂质的导电性硅层时，必然地，在半导体基板1的背面侧也会附着含有n型杂质的导电性硅层。利用这样的性质，也可以在半导体基板1的表面侧形成阱、晶体管和/或光电二极管等之前，预先在半导体基板1的背面侧形成杂质浓度比半导体基板1高的含有n型杂质的导电性硅层(溢漏层17)。
这样，通过在半导体基板1的背面侧形成溢漏层17，如后所述，能够在背面照射型固体拍摄装置中采用纵型溢漏构造，并且使半导体基板1的电位也稳定。
在像素区域1A，n型光电二极管3及n型浮置扩散层4在p型半导体基板1内形成。另外，读出晶体管5将光电二极管3内的电荷读出至浮置扩散层4。
用于向p型半导体基板1提供电位的电极7与基板接触用的高浓度p+型扩散层6连接。基板电位Vsub经由电极7及p+型扩散层6向p型半导体基板1施加。
这里重要之处在于，通过设置溢漏层17，能够将电极7设置在像素区域1A内。例如，在像素区域1A内，通过对1像素设置一个p+型扩散层(基板接触部)6，能够经由p型阱区域2使p型半导体基板1的电位稳定。
在半导体基板1的表面侧，形成布线层9。由于光从半导体基板1的背面侧入射于光电二极管3，所以能够在半导体基板1的表面侧的全体设置导电线10。
在周边电路区域1B，溢漏电极18从半导体基板1的表面侧向溢漏层17延伸，与溢漏层17电接触。设置于半导体基板1的表面侧的电极13与溢漏电极18接触。
因而，若向电极13施加偏置电位Vb，则偏置电位Vb经由溢漏电极18向溢漏层17传递。
由此，实现纵型溢漏构造。
另外，溢漏电极18也可以是贯通半导体基板1的贯通电极，但是优选不贯通溢漏层17，即溢漏电极18的端部处于溢漏层17内。
这是因为，如后所述，在溢漏电极18的侧面要形成绝缘层。
在背面照射型固体拍摄装置中，在半导体基板1的背面侧配置滤色器11及微透镜12。另外，为了仅仅向光电二极管3导光，在半导体基板1与滤色器11之间设置在光电二极管3上方具有开口的遮光膜15。
因而，在半导体基板1，在对准标记区域1C内设置对准标记16。该对准标记16用于在半导体基板1的背面侧安装滤色器11、微透镜12及遮光膜15时的位置对齐。另外，对准标记16以能够从半导体基板1的背面侧识别的方式，由从半导体基板1的表面侧延伸至背面侧的深沟构成。
因而，如果将对准标记16与溢漏电极18设为相同构造，将两者同时形成，则不会产生由制造工序数的增加导致的大幅成本增加，而能够实现新的纵型溢漏构造。
例如，如图3所示，对准标记16和溢漏电极18能够分别由填满半导体基板1的沟的、含有n型杂质的导电性硅层(n+型杂质层)构成。在半导体基板1的沟的内面，配置用于将导电性硅层与半导体基板1绝缘的绝缘层(例如，氧化硅层)19。
另外，对准标记16和溢漏电极18也可以分别由金属或合金构成。另外，优选绝缘层19设置在沟内面，但是也能够省略。
一般地，在不含有杂质的Si的单晶体(即真性半导体硅单晶体)中，电子浓度与空穴浓度相等，约1×1010cm-3被掺杂。此时的真性半导体硅单晶体的电阻率为约40～60kΩ·cm左右，因此可知，若提高杂质浓度则由于对数标度(LogScale)，电阻值将下降，即若杂质的原子数增加为10倍则电阻率(0hm·cm)成为1/10。因而，通过提高溢漏层的杂质浓度，表观上的基板电阻将下降。
例如，在第1实施例中，在溢漏层17由含有杂质的导电性硅层构成时，以溢漏层17的杂质浓度比半导体基板1的杂质浓度(例如，1×1013cm-3～1×1017cm-3)高、比晶体管的源/漏扩散层的杂质浓度(例如，1×1019cm-3～1×1020cm-3)低的方式制造。
进而，在溢漏电极18由含有杂质的导电性硅层构成时，溢漏电极18的杂质浓度优选比溢漏层17的杂质浓度高。
另外，电阻R的公式为R＝ρL/S，由于电阻值与面积成反比例，所以为了降低表观上的基板电阻，溢漏层17的层厚越厚越好。
这样，在第1实施例中，纵型溢漏构造包括n型光电二极管3、p型半导体基板1及n型溢漏层17。由于对p型半导体基板1，能够从像素区域1A内及周边电路区域1B内的电极7提供基板电位Vsub，所以能够使半导体基板1的电位稳定化。另外，由于对溢漏层17，能够从溢漏电极18提供偏置电位Vb，所以能够将从光电二极管3溢出的电子向溢漏层17排出，有效防止图像起晕。
但是，如图4所示，需要使光电二极管3的纵方向的势垒比光电二极管3的横方向的势垒小。
例如，如该图所示，由于若提高溢漏层(OFD)的杂质浓度则光电二极管3的纵方向的势垒变低，所以通过溢漏层的杂质浓度，能够调整纵方向的势垒与横方向的势垒的关系。
另外，为了在周边电路区域1B不引起闭锁(latch up)，需要充分取得周边电路区域1B内的n型阱区域与n型溢漏层17的距离。
图5表示作为参考例的背面照射型固体拍摄装置。
n型半导体基板1例如是硅基板。半导体基板1的表面上的区域包括像素区域1A、周边电路区域1B及对准标记区域(划线)1C。
在像素区域1A，p型阱区域2在n型半导体基板1内形成，n型光电二极管3在p型阱区域2内形成。另外，n型浮置扩散层4在p型阱区域2内形成。读出晶体管5将光电二极管3内的电荷读出至浮置扩散层4。
用于向p型阱区域2提供电位的电极7与阱接触用的高浓度p+型扩散层6连接。
在周边电路区域1B，用于向n型半导体基板1提供电位的电极13与基板接触用的高浓度n+型扩散层14连接。在周边电路区域1B内，形成对从像素区域1A的像素信号的读出进行控制的CMOS逻辑电路，但是这里省略其说明。
在对准标记区域(划线)1C，在n型半导体基板1内形成从其背面可以识别的对准标记16。对准标记16用于在半导体基板1的背面侧使滤色器11、微透镜12及遮光膜15结合时的位置对齐。
背面照射型固体拍摄装置的特征在于在半导体基板1的背面侧配置滤色器11及微透镜12这一点。另外，为了仅仅向光电二极管3导光，在半导体基板1与滤色器11之间设置在光电二极管3上方具有开口的遮光膜15。
根据这样的构造，由于光电二极管3的受光区域不会因设置于半导体基板1的表面侧的布线层9而变得狭小，而能够增加光电二极管3的饱和电子数，所以能够实现光电二极管3的高感度化。另外，在半导体基板1的表面侧的布线层9，对于导电线10不限制在光电二极管3的位置，而能够自由布局。
但是，在背面照射型中，由于光电二极管3的饱和电子数多，所以容易发生图像起晕。即，高感度化与图像起晕的防止处于折衷的关系。
因而，为了改善该折衷，在背面照射型中采用纵型溢漏构造是非常有效的。这是因为，通过背面照射能够实现高感度化，并且通过排出从光电二极管3溢出的电子还能够防止图像起晕。
另一方面，如上已述，为了使由纵型溢漏构造实现的图像起晕的防止有效，需要使半导体基板1的电位稳定。但是，在背面照射型固体拍摄装置中，由于成为从半导体基板1的背面侧取入光的构造，所以无法在该处设置背栅电极。
从而，如该图所示，用于向半导体基板1提供电位的电极13设置在半导体基板1的表面侧，偏置电位Vb经由电极13及高浓度n+型扩散层14向半导体基板1施加。
但是，在半导体基板1的表面侧，由于在像素区域1A内存在p型阱区域2，所以无法在该处设置针对于半导体基板1的电极13。因而，电极13在半导体基板1的表面侧，部分地设置在周边电路区域1B内。
结果，即使提供电源电位VDD(例如，2.8V)作为偏置电位Vb，由于半导体基板1的电阻，也无法使半导体基板1的整体稳定在电源电位VDD。由此，难以充分获得由上述的纵型溢漏构造实现的图像起晕防止的效果。
图6表示作为其他参考例的背面照射型固体拍摄装置。
在该图中，对于与图5的固体拍摄装置相同的要素附加相同符号，并省略其详细的说明。
该固体拍摄装置与图5的固体拍摄装置的不同点在于半导体基板1为p型。
在该情况下，经由p型阱区域2向p型半导体基板1施加偏置电位Vb的电极13能够设置在像素区域1A内。例如，在像素区域1A内，对于1像素，也可以设置一个高浓度p+型扩散层(基板接触部)14。从而，根据该构造，能够对半导体基板1的全体提供偏置电位Vb，在使半导体基板1的电位稳定化方面是有效的。
但是，该图的固体拍摄装置，由于在光电二极管的纵方向不具有n-p-n或p-n-p这样的纵型溢漏构造，所以在1像素内的光电二极管的电荷溢出时，其会进入其他像素和/或浮置扩散层等，从而发生图像起晕。
图7示出背面照射型固体拍摄装置的第2实施例。
该实施例是第1实施例(图2)的变形例，其特征在于在像素区域1A内也形成有溢漏电极18这一点。
在第1实施例中，在周边电路区域1B内形成溢漏电极18。相对于此，在第2实施例中，在像素区域1A内及周边电路区域1B内分别形成溢漏电极18。由此，能够实现溢漏层17的电位的稳定化。
从而，在第2实施例中，在具有纵型溢漏构造的背面照射型固体拍摄装置中，由于能够使半导体基板1及溢漏层17的电位稳定，所以能够同时实现高感度化和图像起晕的防止。
图8示出背面照射型固体拍摄装置的第3实施例。
该实施例是半导体基板1为n型且在该n型半导体基板1内形成p型阱区域2、在p型阱区域2内形成n型光电二极管3的例子。另外，在该图中，如果n型与p型相互交换，则成为在p型半导体基板内的n型阱区域内形成p型光电二极管的例子。
n型半导体基板1例如是硅基板。半导体基板1包含像素区域1A、周边电路区域1B及对准标记区域(划线)1C。
在半导体基板1的背面侧，配置用于实现纵型溢漏构造的n-型杂质层、即溢漏层17。溢漏层17的杂质浓度比半导体基板1的杂质浓度高。即，溢漏层17的电阻比半导体基板1低。
溢漏层17与第1实施例同样，能够包括半导体基板1内的扩散层和/或半导体基板1的背面上的导电层等。
在像素区域1A，p型阱区域2在n型半导体基板1内形成。n型光电二极管3及n型浮置扩散层4在p型阱区域2内形成。另外，读出晶体管5将光电二极管3内的电荷读出至浮置扩散层4。
用于向p型阱区域2提供电位的电极7与基板接触用的高浓度p+型扩散层6连接。阱电位Vwell经由电极7及p+型扩散层6，向p型阱区域2施加。
这里，电极7能够设置在像素区域1A内。例如，在像素区域1A内，通过对1像素设置一个p+型扩散层(阱接触部)6，能够使p型阱区域2的电位稳定。
在半导体基板1的表面侧，形成布线层9。由于光从半导体基板1的背面侧入射于光电二极管3，所以能够在半导体基板1的表面上的全体设置导电线10。
在周边电路区域1B，溢漏电极18从半导体基板1的表面侧向溢漏层17延伸，与溢漏层17电接触。设置于半导体基板1的表面侧的电极13与溢漏电极18接触。
因而，若向电极13施加偏置电位Vb，则偏置电位Vb经由溢漏电极18向溢漏层17传递。
由此，实现纵型溢漏构造。
另外，溢漏电极18也可以是贯通半导体基板1的贯通电极，但是优选不贯通溢漏层17，即溢漏电极18的端部处于溢漏层17内。
在半导体基板1的背面侧，配置滤色器11及微透镜12。另外，为了仅仅向光电二极管3导光，在半导体基板1与滤色器11之间设置在光电二极管3上方具有开口的遮光膜15。
另外，在半导体基板1，在对准标记区域1C内设置对准标记16。该对准标记16用于在半导体基板1的背面侧安装滤色器11、微透镜12及遮光膜15时的位置对齐。
因此，如果例如如图9所示将对准标记16与溢漏电极18设为相同构造，将两者同时形成，则不会产生由制造工序数的增加导致的大幅成本增加，而能够实现新的纵型溢漏构造。
在该图中，对准标记16和溢漏电极18例如由填满半导体基板1的沟的、含有n型杂质的导电性硅层(n+型杂质层)构成。在半导体基板1的沟的内面，配置用于将导电性硅层与半导体基板1绝缘的绝缘层(例如，氧化硅层)19。
另外，对准标记16和溢漏电极18也可以分别由金属或合金构成。另外，优选绝缘层19设置在沟内面，但是也能够省略。
另外，在第3实施例中，在溢漏层17由含有杂质的导电性硅层构成时，为了通过提高溢漏层17的杂质浓度而降低表观上的基板电阻，与第1实施例同样，优选溢漏层17的杂质浓度比半导体基板1的杂质浓度(例如，1×1013cm-3～1×1017cm-3)高、比晶体管的源/漏扩散层的杂质浓度(例如，1×1019cm-3～1×1020cm-3)低，溢漏层17的层厚越厚越好。
进而，在溢漏电极18由含有杂质的导电性硅层构成时，溢漏电极18的杂质浓度优选比溢漏层17的杂质浓度高。
这样，在第3实施例中，纵型溢漏构造包括n型光电二极管3、p型阱区域2及n型半导体基板1。另外，在n型半导体基板1的背面侧的全体，配置具有比其高的杂质浓度的n型溢漏层17。
从而，由于对p型阱区域2，能够从像素区域1A内的电极7提供阱电位Vwell，所以能够使p型阱区域2的电位稳定化。另外，由于对溢漏层17，能够从溢漏电极18提供偏置电位Vb(基板电位Vsub)，所以能够使n型半导体基板1的电位稳定化。
由此，能够将从光电二极管3溢出的电子向溢漏层17排出，有效防止图像起晕。但是，需要使光电二极管3的纵方向的势垒比光电二极管3的横方向的势垒小。
以下，说明上述实施例所涉及的固体拍摄装置的制造方法。
该制造方法的特征在于：第一，具有与光电二极管相同导电型的溢漏层的形成方法，以及第二，向溢漏层提供偏置电位的溢漏电极的形成方法。
首先，如图10A所示，例如准备具有1×1013cm-3～1×1017cm-3的杂质浓度(例如，n型杂质浓度)的半导体基板(例如，硅基板)1。
接着，如图10B所示，通过利用CVD法实现的批量处理，在半导体基板1的表面上及背面上分别形成包含掺杂有杂质的导电性硅层的溢漏层17。使溢漏层17的杂质浓度比半导体基板1的杂质浓度高。
溢漏层17分别在半导体基板1的表面上的全体及背面上的全体形成。
接着，如图10C所示，通过氧化炉和/或CVD法，在半导体基板1的表面上及背面上分别形成标记氧化膜20。标记氧化膜20例如是TEOS(Tetraethyl Ortho-silicate，原硅酸四乙酯)-NSC(Non-doped Silicateglass，非掺杂硅酸盐玻璃)。标记氧化膜20的厚度充分薄到从半导体基板1的背面侧能够识别后述的对准标记的程度。
接着，如图10D所示，在半导体基板1的背面侧沉积背面保护膜21。该步骤与利用CVD法实现的批量处理不同，通过以逐块处理晶片的块叶方式以半导体基板1的背面侧为上，使背面保护膜21不沉积在半导体基板1的表面侧。背面保护膜21例如包含氧化硅和/或光致抗蚀剂等。
然后，若通过HF(氟化氢)处理，除去处于半导体基板1的表面侧的标记氧化膜20及溢漏层17，则获得图10E所示的构造。接着，若通过蚀刻除去图10E的背面保护膜21，则获得图10F所示的构造。
然后，仅说明半导体基板1的表面侧(在附图中为上侧)。
另外，在以下的工艺中，在通过CVD法在半导体基板1的表面侧沉积膜时，该膜也在背面侧形成，但是由于在背面侧的标记氧化膜20上沉积的膜在最终步骤全部会被除去，所以这里为了简化说明，仅说明半导体基板1的表面侧。
首先，在半导体基板1的表面侧进行激光标记，印刻批号等。
接着，如图10G所示，在半导体基板1的表面侧，形成阻挡绝缘层22。阻挡绝缘层22例如包含氮化硅。
接着，如图10H所示，在半导体基板1的表面侧的阻挡绝缘层22上涂敷光致抗蚀剂23，并通过PEP(photo engraving process，光刻工艺)对光致抗蚀剂23进行图案形成。
然后，以光致抗蚀剂23为掩膜，通过对阻挡绝缘层22及半导体基板1进行蚀刻，在溢漏区域OFD及对准标记区AM形成从半导体基板1的表面侧到达溢漏层17的沟。
这里，用于形成沟的蚀刻优选在溢漏层17停止。即，沟的底面优选处于溢漏层17内。
因此，溢漏层17厚度越厚越好，另外，如前所述，由于电阻值与面积成反比例，所以为了降低表观上的基板电阻，溢漏层17的厚度也越厚越好。但是，若溢漏层17过厚，则由于光的波长为300nm～750nm，所以光在其处会被吸收，到达光电二极管的聚光率将下降。因而，溢漏层17的厚度设为不影响聚光的程度的膜厚、例如0.05μm～0.3μm。
然后，若除去光致抗蚀剂23，则获得图10I的构造。
接着，如图10J所示，形成覆盖溢漏区域OFD及对准标记区AM的沟的内面的绝缘层19。该绝缘层19例如是氧化硅，能够通过CVD法和/或热氧化法等形成。
但是，由于绝缘层19也在沟的底面形成，因此在形成了绝缘层19后进行回蚀，除去处于沟的底面的绝缘层19。
另外，图10J是图10I的区域X的放大图。
接着，如图10K所示，以阻挡绝缘层22为掩膜，从半导体基板1的表面侧对沟的底面进行离子注入，形成对于溢漏层17的接触区域17’。
通过该离子注入而导入的杂质的导电型与构成溢漏层17的导电性硅层内的杂质的导电型相同。
接着，如图10L所示，通过CVD法在沟内填满导电层。溢漏区域OFD内的导电层成为溢漏电极18，对准标记区域AM内的导电层成为对准标记16。
该导电层，例如是掺杂有与溢漏层17相同导电型的杂质的导电性硅层。构成溢漏电极18的导电性硅层的杂质浓度例如设定为5×1019cm-3以上，设定为比溢漏层17高的浓度。
这是为了实现溢漏电极18的低电阻化，并且在高长宽比的沟内覆盖性良好地填满导电性硅层。
然后，通过CMP(Chemical Mechanical polishing，化学机械研磨)，除去处于沟外的导电性硅层，并且将沟内的对准标记16及溢漏电极18的上表面平坦化。阻挡绝缘层22作为该CMP时的阻挡层而起作用。
接着，如图10M及图10N所示，在半导体基板1的表面侧，执行剩余的晶片工艺。
例如，如图10M所示，在半导体基板1为p型时，在半导体基板1的表面侧形成p型阱区域2、n型光电二极管3、n型浮置扩散层4及读出晶体管(n沟道型MOSFET)5。此时，对准标记16、溢漏层17及溢漏电极18分别成为包含n型杂质(例如磷)的导电性硅层。
以上的构造与图2的固体拍摄装置对应。
另外，例如，如图10N所示，在半导体基板1为n型时，也与图10M时同样，在半导体基板1的表面侧形成p型阱区域2、n型光电二极管3、n型浮置扩散层4及读出晶体管(n沟道型MOSFET)5。此时，对准标记16、溢漏层17及溢漏电极18分别成为包含n型杂质(例如磷)的导电性硅层。
以上的构造与图8的固体拍摄装置对应。
最后，如图10O及图10P所示，将与上述的工艺另外形成的包含滤色器11、微透镜12及遮光膜15的构造体结合到半导体基板1的背面。
此时，半导体基板1的背面侧的标记氧化膜20非常薄，能够从半导体基板1的背面侧识别对准标记16。从而，能够使用半导体基板1内的对准标记16和构造体侧的半导体基板1的对准标记16’进行两者的位置对齐。
通过以上的工艺，如图10O所示，图2的固体拍摄装置完成，如图10P所示，图8的固体拍摄装置完成。
根据本工艺，在半导体基板1的表面侧形成阱区域、扩散层和/或晶体管等之前，能够在半导体基板1的背面侧预先形成具有比半导体基板高的杂质浓度的溢漏层17、用于从半导体基板1的表面侧向溢漏层17提供偏置电位的溢漏电极18。
由此，例如，由于能够从像素区域1A内及周边电路区域1B内的电极7提供基板电位Vsub或阱电位Vwell，所以能够使基板电位Vsub或阱电位Vwell稳定化。另外，由于对溢漏层17，能够从溢漏电极18提供偏置电位，所以能够将从光电二极管3溢出的电子向溢漏层排出，有效防止图像起晕。
以上，根据实施例，在背面照射型固体拍摄装置中，能够使半导体基板(包含阱)的电位稳定。
虽然说明了几个具体实施例，但这些实施例只是作为例子而呈现的，而不是要限定本发明的范围。实际上，这里说明的新方法和系统可以多种其他的方式实施；进而，可以在不脱离本发明精神的情况下对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换、改变。所附权利要求及其等价物旨在覆盖这各种形式和变形以落入本发明的范围和精神内。
Claims (20)
1.一种背面照射型固体拍摄装置，包括：
半导体基板，其具有第1导电型；
阱区域，其配置在上述半导体基板的表面侧，且具有第1导电型；
多个光电二极管，其配置在上述阱区域内，且具有第2导电型；
扩散层，其配置在上述多个光电二极管之间，并向上述阱区域提供电位，且具有第1导电型；
溢漏层，其配置在上述半导体基板的背面侧，且具有第2导电型；
溢漏电极，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，从上述半导体基板的表面侧向上述溢漏层提供偏置电位；以及
布线层，其配置在上述半导体基板的表面上。
2.权利要求1所述的装置，还包括：
在上述半导体基板的背面上配置的遮光膜、滤色器及微透镜。
3.权利要求1所述的装置，还包括：
对准标记，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，
其中，上述溢漏电极具有与上述对准标记相同的构造。
4.权利要求1所述的装置，还包括：
上述半导体基板内的沟；以及
覆盖上述沟的内面的绝缘层，
其中，上述溢漏电极具有填满上述沟的导电性硅层。
5.权利要求1所述的装置，其中，
上述溢漏电极在包含上述阱区域的像素区域内配置在上述多个光电二极管之间。
6.权利要求1所述的装置，其中，
上述溢漏电极配置在不包含上述阱区域的周边电路区域内。
7.权利要求1所述的装置，其中，
上述溢漏层配置在上述半导体基板的整个背面，其厚度为0.05μm～0.3μm。
8.权利要求1所述的装置，还包括：
扩散层，其向上述半导体基板提供电位，且具有第1导电型。
9.一种制造权利要求1的装置的方法，包括：
通过在上述半导体基板的背面上沉积具有比上述半导体基板高的杂质浓度的导电性硅层，形成上述溢漏层；
通过在上述半导体基板形成了沟之后在上述沟内填满导电层，与对准标记同时形成上述溢漏电极；以及
在形成了上述溢漏层及上述溢漏电极之后，形成上述多个光电二极管及上述扩散层。
10.权利要求9所述的方法，还包括：
通过使用上述对准标记执行对准，在上述半导体基板的背面上形成遮光膜、滤色器及微透镜。
11.一种背面照射型固体拍摄装置，包括：
半导体基板，其具有第1导电型；
阱区域，其配置在上述半导体基板的表面侧，且具有第2导电型；
多个光电二极管，其配置在上述阱区域内，且具有第1导电型；
扩散层，其配置在上述多个光电二极管之间，并向上述阱区域提供电位，且具有第2导电型；
溢漏层，其配置在上述半导体基板的背面侧，且具有第1导电型；
溢漏电极，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，从上述半导体基板的表面侧向上述溢漏层提供偏置电位；以及
布线层，其配置在上述半导体基板的表面上。
12.权利要求11所述的装置，还包括：
在上述半导体基板的背面上配置的遮光膜、滤色器及微透镜。
13.权利要求11所述的装置，还包括：
对准标记，其从上述半导体基板的表面侧延伸至上述溢漏层，
其中，上述溢漏电极具有与上述对准标记相同的构造。
14.权利要求11所述的装置，还包括：
上述半导体基板内的沟；以及
覆盖上述沟的内面的绝缘层，
其中，上述溢漏电极具有填满上述沟的导电性硅层。
15.权利要求11所述的装置，其中，
上述溢漏电极在包含上述阱区域的像素区域内配置在上述多个光电二极管之间。
16.权利要求11所述的装置，其中，
上述溢漏电极配置在不包含上述阱区域的周边电路区域内。
17.权利要求11所述的装置，其中，
上述溢漏层配置在上述半导体基板的整个背面，其厚度为0.05μm～0.3μm。
18.权利要求11所述的装置，还包括：
扩散层，其向上述半导体基板提供电位，且具有第1导电型。
19.一种制造权利要求11的装置的方法，包括：
通过在上述半导体基板的背面上沉积具有比上述半导体基板高的杂质浓度的导电性硅层，形成上述溢漏层；
通过在上述半导体基板形成了沟之后在上述沟内填满导电层，与对准标记同时形成上述溢漏电极；以及
在形成了上述溢漏层及上述溢漏电极之后，形成上述多个光电二极管及上述扩散层。
20.权利要求19所述的方法，还包括：
通过使用上述对准标记执行对准，在上述半导体基板的背面上形成遮光膜、滤色器及微透镜。
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