CN102856333A - 固体摄像装置、其制造方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固体摄像装置、其制造方法以及电子设备，所述固体摄像装置包括：半导体基板、连接部以及形成在半导体基板中的一个以上第一光电转换单元。半导体基板具有背面侧和正面侧。背面侧为光入射面，且正面侧为电路形成面。连接部连接至用于将半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至半导体基板中的接触插头。连接部在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值。本发明能够在在半导体基板的背面侧的半导体基板中形成高浓度的杂质区。

Description

固体摄像装置、其制造方法以及电子设备
相关申请的交叉引用
本申请包含与2011年6月28日向日本专利局提交的日本专利申请JP2011-143581中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及固体摄像装置、其制造方法以及电子设备，更具体地涉及其中在半导体基板的背面侧的半导体基板中可形成高浓度杂质区的固体摄像装置、其制造方法以及电子设备。
背景技术
一般来说，相关技术中的电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器具有这样的配置：其中，在平面上布置绿色像素、红色像素、蓝色像素，并从各像素中获得绿光、红光、蓝光的光电转换信号。绿色像素、红色像素、蓝色像素的图形的例子包括成组的像素的拜耳图形，所述成组的像素为具有两个绿色像素、一个红色像素和一个蓝色像素的四个像素。
因此，在相关技术中的CCD、CMOS图像传感器中，从每个像素中获得单色信号。于是，必需对例如绿色像素进行称作去马赛克处理的信号处理，以便插入来自于相邻的蓝色像素和红色像素的信号的蓝光信号、红光信号。然而，这种信号处理导致称作伪色的图像质量的劣化。为防止由伪色引起的图像质量的劣化，期望垂直地使三层光电转换层彼此层叠，从而可从一个像素中获得三种颜色的光电转换信号。
因此，可实现这样的图像传感器，其中，例如，使绿光光电转换膜、红光光电转换膜、蓝光光电转换膜在半导体基板上彼此层叠，从而可通过一个像素获得绿光、红光、蓝光的光电转换信号(例如，参照日本未审查专利申请2006-222278号公报)。
还有另一种图像传感器，其中，在半导体基板上形成有一种颜色(绿色)的光电转换膜且在半导体层中形成有两种颜色(蓝色、红色)的光电转换单元，从而可通过一个像素获得绿光、红光、蓝光的光电转换信号(例如，参照日本未审查专利申请2006-278446号公报)。
上述技术提供了这样的结构，其中，在半导体基板的形成有布线的正面上，使各光电转换层彼此层叠(“前照射型多层图像传感器”)，并且具有在半导体层中暂时累积所层叠的光电转换层中的信号电荷的特征。如果光入射至其中累积有在所层叠的光电转换层中获得的信号电荷的半导体区，则在半导体区的光电转换信号中可包含具有除光电转换层中的成分以外的成分的信号，并且可发生混色。因此，在上述层叠的图像传感器中，必需形成遮光层以防止光泄漏至其中累积有来自所层叠的光电转换层的信号的半导体区中。
然而，在上述前照射型多层图像传感器中，难以实施遮光层。因此，本申请人提出了具有如下结构的背照射型图像传感器，其中，在半导体基板上层叠有由有机光电转换膜制成的用于一种颜色的光电转换层，并且在半导体基板中层叠有用于两种颜色的光电转换层(例如，参照日本未审查专利申请2011-29337号公报)。在该结构中，必需在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近形成高浓度的杂质区，以便与用于从有机光电转换膜中提取信号电荷的接触插头实现欧姆接触。
发明内容
然而，由于半导体基板的背面侧为半导体层中较深的区域，故难以在制造工艺中形成高浓度的杂质区。
因此，期望提供一种能够在半导体基板的背面侧的半导体基板中形成高浓度的杂质区的技术。
在本发明的第一实施方式中，固体摄像装置包括半导体基板、连接部以及形成在半导体基板中的一个以上第一光电转换单元。半导体基板具有背面侧和正面侧。背面侧为光入射面，且正面侧为电路形成面。连接部连接至用于将半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至半导体基板中的接触插头。连接部在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值。
在本发明的第一实施方式的固体摄像装置中，半导体基板的背面侧生成的信号电荷被传送给半导体基板中的与接触插头连接的连接部。在连接部中，杂质浓度分布在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近呈现峰值。
在本发明的第二实施方式中，固体摄像装置的制造方法包括：通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体基板的第一区域中，从而形成连接部，连接部连接至用于将半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至半导体基板中的接触插头，半导体基板的背面侧为光入射面，连接部在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；进行外延生长以使具有第一厚度的半导体基板的厚度增加至第二厚度；在具有第二厚度的半导体基板中，在与连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成第一光电转换层，第一光电转换层配置为对第一波长的光进行光电转换；并且进一步进行外延生长以将具有第二厚度的半导体基板的厚度增加至第三厚度。
在本发明的第二实施方式的方法中，通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体基板的第一区域中，从而形成连接部，连接部连接至用于将半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至半导体基板中的接触插头，半导体基板的背面侧为光入射面，连接部在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；进行外延生长以使具有第一厚度的半导体基板的厚度增加至第二厚度；在具有第二厚度的半导体基板中，在与连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成第一光电转换层，第一光电转换层配置为对第一波长的光进行光电转换；并且进一步进行外延生长以使具有第二厚度的半导体基板的厚度增加至第三厚度。
在本发明的第三实施方式中，电子设备包括固体摄像装置和信号处理电路。由光学透镜采集的光入射至固体摄像装置。信号处理电路处理固体摄像装置的输出信号。固体摄像装置包括半导体基板、连接部以及形成在半导体基板中的一个以上第一光电转换单元。半导体基板具有背面侧和正面侧。背面侧为光入射面，且正面侧为电路形成面。连接部连接至用于将半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至半导体基板中的接触插头。连接部在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值。
在本发明的第三实施方式的电子设备中，由光学透镜采集的光入射至固体摄像装置，并且固体摄像装置的输出信号由信号处理电路进行处理。在固体摄像装置中，半导体基板的背面侧生成的信号电荷被传送给半导体基板中的与接触插头连接的连接部。在连接部中，杂质浓度分布在半导体基板的背面侧的半导体基板的界面附近呈现峰值。
根据本发明的第一实施方式~第三实施方式，可在半导体基板中并在半导体基板的背面侧形成高浓度的杂质区。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的固体摄像装置的总体配置的示意性配置图；
图2为图1中所示的固体摄像装置的像素的示意性平面图；
图3为像素的主要部分的示意性横截面图；
图4A和图4B为表示垂直传输路径的图；
图5A~图5C为表示用于形成连接部的现有方法的图；
图6A和图6B为表示连接部的第一制造方法~第四制造方法的概况的图；
图7为表示连接部的第一制造方法的图；
图8A~图8C为表示连接部的第二制造方法的图；
图9A~图9C为表示连接部的第三制造方法的图；
图10A~图10D为表示连接部的第三制造方法的图；
图11A~图11F为表示连接部的第四制造方法的图；
图12为简示半导体基板的背面侧的制造工艺的图；
图13为简示半导体基板的背面侧的制造工艺的图；
图14为简示半导体基板的背面侧的制造工艺的图；
图15为简示半导体基板的背面侧的制造工艺的图；
图16为表示在半导体层中形成用于三种颜色的光电转换单元的例子的图；
图17A~图17F为表示用于形成三层光电转换层的第一制造方法的图；
图18A~图18C为表示用于形成三层光电转换层的第二制造方法的图；并且
图19为本发明的第三实施方式的电子设备的示意性配置图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。以下列顺序进行说明：
1.第一实施方式：固体摄像装置
1-1总体配置
1-2像素的示意性平面图配置
1-3像素的示意性横截面配置
1-4相关技术中的问题
1-5第一制造方法
1-6第二制造方法
1-7第三制造方法
1-8第四制造方法
1-9半导体基板的背面侧的制造工艺
1-10驱动方法
2.第二实施方式：在半导体层中形成用于三种颜色的光电转换单元的例子
3.第三实施方式：电子设备
1.第一实施方式
首先，说明本发明的第一实施方式的固体摄像装置。
1-1固体摄像装置的总体配置
图1为表示第一实施方式的固体摄像装置1的总体配置的示意性配置图。图1所示的固体摄像装置1为背照射型CMOS固体摄像装置。
图1所示的固体摄像装置1例如包括具有在由硅制成的基板11上排列的多个像素2的像素区3、垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7以及控制电路8。
各像素2包括用作光电转换元件的光电二极管以及多个像素晶体管，并且多个像素2以二维阵列状规则地排列在基板11上。各像素2的像素晶体管可以为包括传输晶体管、复位晶体管、选择晶体管和放大晶体管在内的四个像素晶体管，或者可以为包括传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管在内的三个晶体管。
像素区3具有以二维阵列状规则地排列的多个像素2。像素区3包括：有效像素区(未图示)，其用于实际接收光、对通过光电转换生成的信号电荷进行放大并且将放大后的信号电荷读出到列信号处理电路5；以及黑基准像素区(未图示)，其用于输出作为黑电平的基础的光学黑色。黑基准像素区通常形成于有效像素区的周围。
控制电路8根据垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而生成时钟信号、控制信号等，垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作便基于所述时钟信号、控制信号等。控制电路8生成的时钟信号、控制信号等被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4例如由移位寄存器构成，并且沿垂直方向逐行地依次选择性地扫描像素区3中的各像素2。而且，垂直驱动电路4将基于信号电荷的像素信号经由垂直信号线9而提供给列信号处理电路5，所述信号电荷根据由各像素2的光电二极管接收的光量而生成。
列信号处理电路5例如对应于像素2的列而布置，并且根据来自黑基准像素区(尽管未图示，但其形成在有效像素区的周围)的信号，逐列地对从各像素2的每行像素输出的信号进行诸如噪声消除或降噪以及信号放大等信号处理。在列信号处理电路5的输出级，在水平信号线10和列信号处理电路5之间设有水平选择开关(未图示)。
水平驱动电路6例如由移位寄存器构成。水平驱动电路6依次输出水平扫描脉冲以便依次选择列信号处理电路5，并且使像素信号从各个列信号处理电路5输出至水平信号线10。
输出电路7对从各个列信号处理电路5经由水平信号线10而依次提供的信号进行信号处理，并且输出所生成的信号。
1-2像素2的示意性平面图配置
图2表示固体摄像装置1的各个像素2的示意性平面图配置。如图2所示，每个像素2包括：光电转换区15，其中，使三个层、即分别用于对红光(“红”)波长、绿光(“绿”)波长、蓝光(“蓝”)波长的光进行光电转换的第一光电转换单元~第三光电转换单元彼此层叠；以及电荷读出单元，它们分别对应于第一光电转换单元~第三光电转换单元。在本实施方式中，电荷读出单元由分别对应于第一光电转换单元、第二光电转换单元、第三光电转换单元的第一像素晶体管TrA、第二像素晶体管TrB、第三像素晶体管TrC构成。在本实施方式的固体摄像装置1中，在像素2中以垂直方向进行分光。
第一像素晶体管TrA、第二像素晶体管TrB、第三像素晶体管TrC形成在光电转换区15周围，并且第一像素晶体管TrA、第二像素晶体管TrB、第三像素晶体管TrC各自包括四个金属氧化物半导体(MOS)晶体管。第一像素晶体管TrA配置为将后述的第一光电转换单元中生成并累积的信号电荷作为像素信号而输出，并且包括第一传输晶体管Tr1、复位晶体管Tr4、放大晶体管Tr5以及选择晶体管Tr6。第二像素晶体管TrB配置为将后述的第二光电转换单元中生成并累积的信号电荷作为像素信号而输出，并且包括第二传输晶体管Tr2、复位晶体管Tr7、放大晶体管Tr8以及选择晶体管Tr9。第三像素晶体管TrC配置为将后述的第三光电转换单元中生成并累积的信号电荷作为像素信号而输出，并且包括第三传输晶体管Tr3、复位晶体管Tr10、放大晶体管Tr11以及选择晶体管Tr12。
复位晶体管Tr4、Tr7、Tr10各包括源极—漏极区43、44以及栅极40。放大晶体管Tr5、Tr8、Tr11各包括源极—漏极区44、45以及栅极41。选择晶体管Tr6、Tr9、Tr12各包括源极—漏极区45、46以及栅极42。在像素晶体管TrA、TrB、TrC中，浮动扩散部FD1、FD2、FD3分别连接至复位晶体管Tr4、Tr7、Tr10的各个源极—漏极区43。浮动扩散部FD1、FD2、FD3还分别连接至放大晶体管Tr5、Tr8、Tr11的各个栅极41。而且，电源电压布线Vdd连接至由复位晶体管Tr4、Tr7、Tr10以及放大晶体管Tr5、Tr8、Tr11共用的源极—漏极区44。此外，选择信号布线VSL连接至选择晶体管Tr6、Tr9、Tr12的各个源极—漏极区46。
1-3像素2的示意性横截面配置
图3表示固体摄像装置1的各个像素2的示意性横截面配置。在图3中，仅图示了第一像素晶体管TrA、第二像素晶体管TrB、第三像素晶体管TrC中的第一传输晶体管Tr1、第二传输晶体管Tr2、第三传输晶体管Tr3，并且省略了对其它像素晶体管的图示。
本实施方式的固体摄像装置1为背照射型固体摄像装置，其中，光从与半导体基板17的形成有各个像素晶体管的正面侧相反的背面侧入射。在图3中，上侧为背面侧，该侧为光接收面侧(光入射面侧)，而下侧为正面侧，该侧为其上形成有像素晶体管以及诸如逻辑电路等周边电路的电路形成面。
光电转换区15配置为在光入射方向上层叠有第一光电转换单元、第二光电转换单元以及第三光电转换单元，所述第一光电转换单元、第二光电转换单元由形成于半导体基板17中的第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2构成，所述第三光电转换单元由在半导体基板17的背面侧形成的有机光电转换膜36a构成。
在由硅制成的半导体基板17中，在由第一导电型(在本实施方式中为p型)半导体区形成的阱区16中形成有第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2。第一光电二极管PD1具有：n型半导体区19，其形成于半导体基板17的光接收面侧，并且包含第二导电型(在本实施方式中为n型)杂质；以及延伸部19a，其一部分延伸至到达半导体基板17的正面侧。延伸部19a形成在由三层光电转换单元彼此层叠的部分构成的光电转换区15的周围，并且在延伸部19a的表面上(或者在半导体基板17的正面上)形成有用作空穴累积层的高浓度p型半导体区20。延伸部19a形成为提取层，该提取层用于将第一光电二极管PD1的n型半导体区19中累积的信号电荷提取至半导体基板17的正面侧。
第二光电二极管PD2包括：n型半导体区21，其形成于半导体基板17的正面侧；以及高浓度p型半导体区22，其用作空穴累积层并形成于半导体基板17的正面侧的半导体基板17的界面上。在第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2中，形成在半导体基板17的界面上的p型半导体区20、22可抑制半导体基板17的界面上生成暗电流。
在距光接收面最远的区域中形成的第二光电二极管PD2用作对红光波长的光进行光电转换的光电转换单元。在光接收面侧形成的第一光电二极管PD1用作对蓝光波长的光进行光电转换的光电转换单元。
在图3所示的像素2中，用于对绿光波长的光进行光电转换的光电转换单元由半导体基板17的背面侧的半导体基板17上的有机光电转换膜36a构成。有机光电转换膜36a例如由包括基于罗丹明的颜料、基于份菁的颜料、基于喹吖啶酮的颜料等有机光电转换材料制成。
有机光电转换膜36a的顶面覆盖有钝化膜(氮化物膜)36b，并且有机光电转换膜36a和钝化膜36b夹于上部电极34a和下部电极34b之间。
在上部电极34a的上侧形成有平坦化膜51，并且在平坦化膜51上面设有片上透镜52。在与下部电极34b的同一平面上，在其中未形成下部电极34b的区域中设有绝缘膜35，该绝缘膜35用于减少下部电极34b的边缘处的阶差。上部电极34a和下部电极34b各由透光性材料制成，并且由诸如铟锡氧化物(ITO)膜或铟锌氧化物膜等透明导电膜构成。
在本实施方式中，有机光电转换膜36a由用于对绿光进行光电转换的材料制成。然而，有机光电转换膜36a可由用于对蓝光波长或红光波长的光进行光电转换的材料制成，并且第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2可配置为对应于其它波长。
例如，如果由有机光电转换膜36a吸收蓝光，则在半导体基板17的光接收面侧形成的第一光电二极管PD1可设定为用于对绿光进行光电转换的光电转换单元，并且第二光电二极管PD2可设定为用于对红光进行光电转换的光电转换单元。
而且，如果由有机光电转换膜36a吸收红光，则在半导体基板17的光接收面侧形成的第一光电二极管PD1可设定为用于对蓝光进行光电转换的光电转换单元，并且第二光电二极管PD2可设定为用于对绿光进行光电转换的光电转换单元。
用于对蓝光进行光电转换的有机光电转换膜可由有机光电转换材料制成，该有机光电转换材料包括香豆酸颜料、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、基于份菁的颜料等。用于对红光进行光电转换的有机光电转换膜可由包括基于酞菁的颜料的有机光电转换材料制成。
而且，在本实施方式中，优选地在半导体基板17中对蓝光和红光进行光电转换，并且在有机光电转换膜36a中对绿光进行光电转换。在此情况下，可提高第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2之间的光谱特性。
在上述有机光电转换膜36a的半导体基板17侧形成的下部电极34b经由贯穿绝缘膜33的接触插头32a而连接至导电膜32。导电膜32用作遮光膜且兼用作布线。导电膜32例如可由Al、Ti、W等制成。导电膜32经由贯穿防反射层30的接触插头31而连接至垂直传输路径60的连接部23。垂直传输路径60形成为从半导体基板17的背面侧至正面侧。
垂直传输路径60由从半导体基板17的背面侧至正面侧垂直地形成的连接部23、势垒层24、电荷累积层25以及p型半导体区26的层叠结构构成。
连接部23由高杂质浓度的n型杂质区构成，以便实现与接触插头31的欧姆接触。势垒层24由低浓度p型杂质区构成，并且在连接部23和电荷累积层25之间形成势垒。电荷累积层25为对从有机光电转换膜36a传送的信号电荷进行累积的层，并且由浓度低于连接部23的n型杂质区构成。在半导体基板17的最上表面上形成的p型半导体区26由高浓度的p型杂质区构成，因此，可抑制在半导体基板17的界面上生成暗电流。
参照图4A和图4B，说明垂直传输路径60。
图4A为垂直传输路径60的放大图，且图4B表示沿图4A中的线IVB-IVB截取的横截面配置。
本实施方式的垂直传输路径60具有如图4B所示的电势梯度。于是，从有机光电转换膜36a经由接触插头31等传送给连接部23的信号电荷e流过由势垒层24形成的溢流屏障(OFB)，并累积在电荷累积层25中。电荷累积层25中所累积的信号电荷e被读出至半导体基板17的正面侧或电路形成面。
如图2所示，分别对应于第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、有机光电转换膜36a的第一像素晶体管TrA、第二像素晶体管TrB、第三像素晶体管TrC形成于半导体基板17的正面侧或电路形成面上。
返回图3，第一传输晶体管Tr1包括：浮动扩散部FD1，其与第一光电二极管PD1的延伸部19a相邻地形成于半导体基板17的正面侧；以及传输栅极37，其隔着栅极绝缘膜而形成于半导体基板17上。第二传输晶体管Tr2包括：浮动扩散部FD2，其与第二光电二极管PD2相邻地形成于半导体基板17的正面侧；以及传输栅极38，其隔着栅极绝缘膜而形成于半导体基板17上。第三传输晶体管Tr3包括：浮动扩散部FD3，其与垂直传输路径60相邻地形成于半导体基板17的正面侧；以及传输栅极39，其隔着栅极绝缘膜而形成于半导体基板17上。
浮动扩散部FD1、FD2、FD3由n型高浓度杂质区构成，并且传输栅极37~39例如由多晶硅构成。
在半导体基板17的正面侧形成有多层布线层27，多层布线层27具有隔着层间绝缘膜29而彼此层叠的多个(在本实施方式中为三个)布线层28。而且，在多层布线层27的表面上形成有在制造阶段形成的支撑基板61。
因此，如上所述，由于像素2中的垂直分光，故本实施方式的固体摄像装置1不具备滤色器。
1-4相关技术中存在的问题
在参照图3和图4所述的各个像素2的结构中，为形成与接触插头31的欧姆接触，连接部23应当为高浓度的n型杂质区。具体来说，连接部23的浓度应当高达1×1019/cm3~1×1020/cm3。
参照图5A~图5C，说明现有的用于形成连接部23的方法。
首先，制备了图5A所示的绝缘体上硅(SOI)基板70。在由硅制成的支撑基板71上依次层叠隐埋氧化物(BOX)层72和由硅制成的半导体层73，从而形成SOI基板70。SOI基板70的半导体层73对应于图3所示的半导体基板17。半导体层73例如为n型半导体层，且厚度例如为3μm。
然后，如图5B所示，将n型杂质以高浓度而离子注入到SOI基板70的半导体层73的BOX层72的界面附近的深区中，从而形成连接部23。
随后，如图5C所示，通过离子注入依次形成势垒层24、电荷累积层25以及p型半导体区26。在除去支撑基板71和BOX层72后，将所得到的结构上下翻转以获得图3和图4A所示的垂直传输路径60。
如上所述，现有的制造方法需要将n型杂质以高的浓度离子注入到半导体层73的BOX层72的界面附近的深区中。然而，在半导体层73的深区中，一直难以形成连接部23以获得陡峭的杂质浓度分布。
1-5第一制造方法
在本实施方式中，例如，使用以下第一制造方法~第四制造方法以形成作为高浓度杂质区的连接部23。
在下述第一制造方法~第四制造方法中，首先，如图6A所示，制备SOI基板80，SOI基板80具有比图5A所示的3μm厚的半导体层73薄的半导体层81a。在支撑基板71上依次层叠BOX层72和半导体层81a，从而形成SOI基板80。可根据需要而将半导体层81a的厚度确定在10nm~500nm的范围内。
然后，在预定工艺后，如图6B所示，进行外延生长以便进一步形成半导体层81b。具有图6B所示的半导体层81a、81b的半导体层81对应于图5所示的半导体层73。在本实施方式中，例如，最初形成的半导体层81a、81b的导电型为第二导电型(n型)。
参照图7，说明连接部23的第一制造方法。
在第一制造方法中，形成抗蚀剂82，以便在薄膜半导体层81a中形成待成为连接部23的开口区。然后，辐射能量随着高剂量而升高，在BOX层72的界面附近设定离子注入深度Rp(注入离子的投射范围)，并且将n型杂质以高浓度进行离子注入。于是，形成连接部23。离子注入深度Rp对应于获得杂质浓度分布(或分布图)的峰值的位置。在第一制造方法中，薄膜半导体层81a的厚度例如为200nm~300nm，且例如，离子注入深度Rp可以处于距BOX层72的界面高达100nm的范围。
然而，在第一制造方法中，高能离子可破坏连接部23的结晶度，且难以恢复结晶度。此外，由于以高能离子进行照射，使抗蚀剂82固化，因此难以去除抗蚀剂82。
1-6第二制造方法
因此，如图8A所示的第二制造方法，也提供了一种方法，即：通过增加剂量，通过实现浅的离子注入深度Rp、即在薄膜半导体层81a的正面侧设定离子注入深度Rp，以及通过以高浓度而离子注入n型杂质，从而形成连接部23。
然而，在此情况下，由于用于形成半导体层81b的高温外延生长，而使半导体层81a的表面上的杂质浓度升高。因此，如图8B所示，作为通过外延生长而形成的活性层的半导体层81b包括自掺杂区83，其中，因自掺杂而使活性层的电阻降低。结果，光电二极管的势阱的设计变得困难。此外，在作为通过外延生长而形成的活性层的半导体层81b中，在对应于连接部23的上部的位置处形成了局部凹陷84。这引起了在形成浅沟槽隔离(STI)时的SiN残余，并且在形成接触时可能发生问题。
相比之下，如果通过以足以抑制自掺杂的低温进行外延生长从而形成半导体层81b，则如图8C所示，在半导体层81b中可能发生晶体缺陷。
而且，如果将剂量减小到足以抑制自掺杂的程度，则接触电阻增大。
因此，第一制造方法和第二制造方法使连接部23形成有比相关技术中的制造方法所实现的杂质浓度分布更陡峭的杂质浓度分布。然而，这些方法不必是最优的。
1-7第三制造方法
接下来，参照图9A~图9C以及图10A~图10D，说明连接部23的第三制造方法。
首先，如图9A所示，在包括半导体层81a、BOX层72和支撑基板71的SOI基板80上面沉积硬掩模氧化膜91。氧化膜91例如可以为热氧化膜或低压正硅酸四乙酯(LP-TEOS)膜。在第三制造方法中，薄膜半导体层81a的厚度例如可以为200nm~300nm。
然后，如图9B所示，在对氧化膜91涂敷抗蚀剂92后，在半导体层81a的待成为连接部23的区域中，利用光刻法和干式蚀刻法以形成开口。
例如，利用单晶片干式蚀刻装置，通过在50mTorr~150mTorr的压强、500W~900W的射频(RF)功率并以100sccm~300sccm的HBr、10sccm~30sccm的SF6、0sccm~10sccm的O2作为蚀刻气体的条件下进行处理，从而对沟槽(或开口)进行蚀刻。在干式蚀刻后，实施后处理工艺，以便除去由干式蚀刻引起的硅损伤、即除去硅晶体缺陷或杂质。在后处理工艺中，优选地，例如，另外进行作为一种损伤小的蚀刻的化学干式蚀刻(CDE)、使用氨水和过氧化氢溶液的热SC1牺牲氧化处理以及稀氢氟酸(DHF)处理。
在从氧化膜91中除去抗蚀剂92后，如图9C所示，将n型杂质以高浓度离子注入到半导体层81a中的待成为连接部23的开口区中，并且形成连接部23。为与接触插头31实现欧姆接触以便从有机光电转换膜36a中提取信号电荷，连接部23的杂质浓度约为1×1019/cm3~1×1020/cm3。待注入的n型杂质例如可以为磷(P)或砷(As)。
然后，如图10A所示，在除去氧化膜91后，通过如下的选择性低温外延生长以形成半导体层81a'(硅)，所述选择性低温外延生长中，仅选择通过离子注入所形成的连接部23上的蚀刻后的区域。即，通过选择性低温外延生长，将蚀刻后的区域回填至半导体层81a的初始厚度。这里，可在如下条件下进行低温外延生长，例如，温度为600°C~950°C、压强为10Torr~760Torr、二氯甲硅烷(DCS)流量为10sccm~100sccm、氯化氢(HCl)流量为10sccm~300sccm并且氢(H2)流量为10slm~50slm。因为通过低温外延生长形成半导体层81a'，故未掺杂连接部23的杂质。在以上条件下，如上所述，“低温”为950°C以下，优选地为900°C以下。为替代上述二氯甲硅烷(DCS)，可使用SiH4、SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等。通过低温外延生长，约需20分钟以形成200nm厚的半导体层81a'。
接下来，如图10B所示，在半导体层81a中的与连接部23的水平位置不同的水平位置处的区域中，离子注入诸如磷或砷的n型杂质，并且形成n型半导体区19。n型半导体区19形成上述第一光电二极管PD1。
如图10C所示，在待成为第一光电二极管PD1的n型半导体区19和BOX层72之间的半导体层81a的区域中，可以高浓度而离子注入p型杂质，以便形成钉扎层101。如果半导体层81a中未设有钉扎层101，则可使用作为待在除去支撑基板71和BOX层72后沉积的防反射层30的、具有负的固定电荷的膜来形成钉扎膜。具有负的固定电荷的钉扎膜例如可以为氧化铪(HfO2)膜、氧化铝(Al2O3)膜等。钉扎层101或钉扎膜强化了在半导体基板17的背面侧的半导体基板17的界面上的空穴累积，并且可抑制暗电流的生成。
最后，如图10D所示，通过高温外延生长以形成n型半导体层81b。使半导体层81b外延生长，直到通过高温外延生长形成的n型半导体层81b以及SOI基板80的半导体层81a的复合体的厚度等于与现有方法中的半导体层73的厚度类似的厚度(3μm)为止。即使通过高温外延生长形成了n型半导体层81b，连接部23仍被通过低温外延生长形成的半导体层81a'覆盖。因此，作为高浓度杂质区的连接部23的杂质未掺杂入n型半导体层81b中。
在上述第三制造方法中，通过干式蚀刻法使例如厚度约为200nm~300nm的半导体层81a变薄，并且进行离子注入以形成待成为连接部23的高浓度杂质区。在进行选择性低温外延生长以便在所形成的作为高浓度杂质区的连接部23的上部另外形成半导体层81a'(硅)后，进一步进行高温外延生长以便另外形成半导体层81b。1-8第四制造方法
接下来，参照图11A~图11F，说明连接部23的第四制造方法。
在第四制造方法中，如图11A所示，使用SOI基板112，所述SOI基板112中，在BOX层72上面形成的n型半导体层111比上述SOI基板80的半导体层81a薄。n型半导体层111的厚度例如约为100nm。
然后，如图11B所示，将p型杂质以高浓度而离子注入半导体层111的预定区域中以形成连接部23。为实现与接触插头31的欧姆接触以便从有机光电转换膜36a中提取信号电荷，连接部23的杂质浓度约为1×1019/cm3~1×1020/cm3。待注入的p型杂质例如可以为磷(P)或砷(As)。
然后，如图11C所示，通过高温外延生长形成n型半导体层121，直到可获得足以形成待成为第一光电二极管PD1的n型半导体区19的厚度为止，即直到可获得参照图6A所述的200nm~300nm的厚度为止。换言之，包括有通过高温外延生长另外形成的半导体层121以及半导体层111的半导体层形成了图6A所示的半导体层81a。
后续工艺类似于上述第三制造方法中的工艺。即，如图11D所示，以高浓度而离子注入n型杂质，并且形成用于形成第一光电二极管PD1的n型半导体区19。然后，如图11E所示，如若必要，通过注入p型离子以形成钉扎层101，且如图11F所示，通过高温外延生长形成n型半导体层81b。
在上述第四制造方法中，例如，在约100nm厚的半导体层111中，通过离子注入而形成用作连接部23的高浓度杂质区。在进行高温外延生长以便在整个半导体层111上另外形成半导体层121(硅)之后，进行高温外延生长以形成半导体层81b。
在第三制造方法和第四制造方法之任一个中，形成了作为高浓度杂质区的连接部23，并且通过连接部23而覆盖BOX层72的界面。所形成的连接部23由通过外延生长而另外形成的半导体层81a'或半导体层121所覆盖。而且，在连接部23由半导体层81a'或半导体层121覆盖的状态下，进一步通过高温外延生长以形成半导体层81b。因此，可抑制自掺杂。
而且，可将离子注入薄的半导体层81a中以形成用于与接触插头31欧姆接触的连接部23以及待成为第一光电二极管PD1的n型半导体区19。于是，可形成其中杂质浓度分布(或分布图)在BOX层72的界面附近呈现峰值Rp的高浓度杂质区。即，在现有方法的约3μm厚的半导体层73的“深”区中，可形成n型半导体区19和其中杂质浓度分布(或分布图)呈现峰值Rp的连接部23。因此，可实现抑制自掺杂以及减小接触电阻。此外，还可改善除连接部23以外的元件的结晶度，并且可改善白斑和暗电流特性。
其中杂质浓度分布(或分布图)呈现峰值Rp的“BOX层72的界面附近”的表述具体是指比势垒层24更靠近界面的一侧，并且在距BOX层72的界面高达100nm的范围内。
1-9半导体基板的背面侧的制造工艺
参照图12~图15，简述半导体基板17的背面侧或光入射面的制造工艺。
图12表示通过如下工艺而获得的状态，所述工艺即：在具有半导体层81a、81b的半导体基板17上形成待成为第二光电二极管PD2的n型半导体区21以及构成垂直传输路径60的势垒层24和电荷累积层25等，翻转半导体基板17，并且除去支撑基板71和BOX层72。
在图12~图15中，为与图3中的部件对应的部件赋予相同的附图标记，于是，省略了重复说明。图12~图15表示示意性配置，并且图3所示的某些部件未图示于图12~图15中。
图12所示的连接部141和接触插头142未图示于图3中，于是，以下对其作出简述。连接部141最终连接于上部电极34a(图3)。因为在上部电极34a处提取空穴，故连接部141由高浓度p型杂质区形成。接触插头142贯穿半导体基板17，并且连接至正面侧的用于将预定电势提供给上部电极34a的电路。接触插头142可由p型杂质区形成。
在图12所示的状态之后，如图13所示，在半导体基板17的背面侧形成防反射层30，并且在连接部23和连接部141的上部中形成接触孔。而且，在所形成的接触孔中嵌入导电膜，以便形成接触插头31，此外，在防反射层30的顶面上层叠相同的导电膜。
如图14所示，对层叠在防反射层30的顶面上的导电膜进行处理，以便仅保留被遮光的区域，从而形成遮光膜32。遮光膜32兼用作布线。因为接触插头31的材料还用于制造遮光膜32，故可在不增加步骤数的情况下，形成接触插头31和遮光膜32。用于形成接触插头31和遮光膜32的导电膜优选地由作为阻挡金属膜的钛(Ti)和氮化钛(TiN)的多层膜制成，并且待嵌入接触孔中的金属材料优选地为钨(W)。
接下来，如图15所示，在遮光膜32上形成绝缘膜33，并且利用化学机械研磨(CMP)使绝缘膜33平坦化。
在经平坦化的绝缘膜33中，在遮光膜32中和接触插头31的上部形成开口，并且在开口中形成接触插头32a。随后，形成下部电极34b以及用于缓和下部电极34b的边缘处的阶差的绝缘膜35。通过在整个表面上方沉积膜、随后将该膜蚀刻为锥形以露出下部电极34b的表面，从而形成绝缘膜35。
然后，使用于对绿光进行光电转换的有机光电转换膜36a、钝化膜36b以及上部电极34a彼此层叠。当在下部电极34b和绝缘膜35的整个上部形成有机光电转换膜36a和钝化膜36b时，仅在图15中的形成有机光电转换膜36a和钝化膜36b的区域中形成上部电极34a。然后，将仅在一部分区域中形成的上部电极34a用作硬掩模，对有机光电转换膜36a和钝化膜36b进行蚀刻，从而仅在图15所示的区域中保留有机光电转换膜36a和钝化膜36b。随后，形成上部电极34a的保留区域、即在图15的右端与连接部141连接的下部电极34b以及围绕下部电极34b的绝缘膜35的顶面上形成的上部电极34a。还为黑基准像素区中的每个像素形成遮光膜151。
1-10驱动方法
接下来，说明固体摄像装置1的驱动方法。参照图2和图3以说明驱动方法。
对在有机光电转换膜36a的光接收面侧形成的上部电极34a施加固定的负电压VL，并且在电荷累积时，对与接触插头31连接的下部电极34b施加比电压VL高的电压VH。电压VH由溢流屏障的电势决定。
在电荷累积时，如果光入射至像素2之一，则通过具有吸收绿光波长的光的特性的有机光电转换膜36a来对绿光波长的光进行光电转换，并且在有机光电转换膜36a中形成电子空穴对。在通过光电转换生成的电子空穴对中，成为信号电荷的电子被吸引至施加有高电压VH的下部电极34b，并经由接触插头31而传送给连接部23。超过连接部23的饱和量的信号电荷经由势垒层24而溢流至电荷累积层25中，并累积于电荷累积层25中。空穴被吸引至施加有负电压VL的上部电极34a，并通过特定布线(未图示)而被排出。在本实施方式中，因为对下部电极34b施加高电压VH，故高电压VH的极性对应于在半导体基板17的背面侧的半导体基板17的界面上引起暗电流的偏置电压的极性。然而，防反射层30由氧化铪等制成，于是，可在半导体基板17的背面上激励空穴。于是，可抑制由对下部电极34b施加的电压VH引起的在半导体基板17的界面上生成的暗电流。
而且，通过在半导体基板17中的接近光接收面处形成的第一光电二极管PD1来吸收蓝光波长的光，并且进行光电转换。因此，在第一光电二极管PD1的n型半导体区19中累积对应于蓝光的信号电荷。通过在半导体基板17的在深度方向上距光接收面深的部分中形成的第二光电二极管PD2以吸收红光波长的光，并且进行光电转换。因此，在第二光电二极管PD2的n型半导体区21中累积对应于红光的信号电荷。
在电荷累积后，对第一传输晶体管Tr1的传输栅极37、第二传输晶体管Tr2的传输栅极38、第三传输晶体管Tr3的传输栅极39施加期望的传输脉冲，从而开始电荷的读出。在第一传输晶体管Tr1中，将在第一光电二极管PD1的n型半导体区19中累积的对应于蓝光的信号电荷经由延伸部19a而读出到浮动扩散部FD1。在第二传输晶体管Tr2中，将在第二光电二极管PD2的n型半导体区21中累积的对应于红光的信号电荷读出到浮动扩散部FD2。在第三传输晶体管Tr3中，将在垂直传输路径60的电荷累积层25中累积的对应于绿光的信号电荷读出到浮动扩散部FD3。
由放大晶体管Tr5、Tr8、Tr11放大因将各自的信号电荷读出到浮动扩散部FD 1、FD2、FD3而引起的电势变化，以便产生像素信号，并且将所述像素信号读出到垂直信号布线(未图示)。将像素信号读出到垂直信号布线的时序由选择晶体管Tr6、Tr9、Tr12决定。
在读出并传送信号电荷后，由浮动扩散部FD1、FD2、FD3读出的信号电荷分别由复位晶体管Tr4、Tr7、Tr10复位。
在本实施方式中，在有机光电转换膜36a中生成的信号电荷可从连接部23而在形成于半导体基板17中的垂直传输路径60中垂直溢流至并传送至电荷累积层25中，并且可累积于电荷累积层25中。如上所述，可通过离子注入能量以精确地控制具有所述垂直溢流构造的垂直传输路径60的形成，并且垂直传输路径60可比具有横向溢流构造的传输路径更易于制造。因此，可提高工艺的可控性。此外，因为垂直传输路径60从半导体基板17的背面侧至正面侧沿纵向形成，故可以在不增加像素尺寸的情况下，将有机光电转换膜36a中生成的信号电荷从半导体基板17的背面侧读出至正面侧。
而且，电荷累积层25可贴近传输栅极39而形成，因此，有利于将信号电荷从电荷累积层25传送至浮动扩散部FD3。此外，由于是背照射型固体摄像装置，在半导体基板17的背面侧或光接收面上未形成多层布线层27，并且在半导体基板17上形成的机光电转换膜36a和第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2可以以近距离形成。因此，可减小F值对于各颜色的灵敏度的变化的影响，在有机光电转换膜36a和第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2之间的距离远的情况下会产生所述F值的影响。
虽然本实施方式提供了具有图2所示的配置的像素2，但例如，各像素晶体管可被多个像素共用。
2.第二实施方式
在半导体层中形成用于三种颜色的光电转换单元的例子
在上述第一实施方式中，采用了具有如下结构的背照射型图像传感器，其中，在半导体基板17上形成有用于一种颜色的光电转换层(有机光电转换膜36a)，并且在半导体基板17中形成有用于两种颜色的光电转换层(第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2)。
如同在上述第一制造方法~第四制造方法中，在进行外延生长以增加半导体层的厚度的方法中，如图16所示，可在半导体基板17中形成用于三种颜色(三层)的光电转换层201~光电转换层203。
图17A~图17C表示用于在半导体基板17中形成三层光电转换层的第一制造方法。
直至形成用于蓝色的光电转换层201的工艺、即直至在SOI基板80的半导体层81a中形成用于蓝色的光电转换层201以作为n型杂质区的工艺都类似于上述第三制造方法和第四制造方法中所述的工艺，于是，省略了重复说明。
接下来，如图17A所示，在其中已形成用于蓝色的光电转换层201以作为n型高浓度杂质区的半导体层81a中，离子注入诸如硼(B)的p型杂质，并且形成p型高浓度杂质区211。p型高浓度杂质区211用于将用于蓝色的光电转换层201与待形成于p型高浓度杂质区211上面的用于绿色的光电转换层202电隔离，以便防止混色。
接下来，如图17B所示，进行外延生长以另外形成n型半导体层212，并且在n型半导体层212中离子注入p型杂质。于是，将半导体层212形成为低浓度p型杂质区。
接下来，如图17C所示，以高浓度而离子注入n型杂质，以便形成用于绿色的光电转换层202。
接下来，如图17D所示，如同图17A那样，通过离子注入以形成p型高浓度杂质区213，该p型高浓度杂质区213用于将用于绿色的光电转换层202与待在p型高浓度杂质区213上面形成的用于红色的光电转换层203电隔离。
而且，如图17E所示，进一步进行外延生长以另外形成n型半导体层214，并且在n型半导体层214中离子注入p型杂质。于是，将半导体层214形成为低浓度p型杂质区。
然后，如图17F所示，以高浓度而离子注入n型杂质，以便形成用于红色的光电转换层203。
图18A~图18C表示用于在半导体基板17中形成三层光电转换层的第二制造方法。
直至图18A所示的形成用于蓝色的光电转换层201的工艺类似于以下参照图17A所述的方法。
接下来，如图18B所示，进行外延生长以另外形成n型半导体层221，直到可获得足以形成用于绿色的光电转换层202和用于红色的光电转换层203的厚度为止，并且在n型半导体层221中离子注入p型杂质。于是，将半导体层221形成为低浓度p型杂质区。
随后，利用与参照图17C~图17F所述的方法类似的方法，依次形成用于绿色的光电转换层202、p型高浓度杂质区213以及用于红色的光电转换层203。于是，如图18C所示，形成了用于三种颜色的光电转换层201、202、203。
因此，利用进行外延生长以增加半导体层的厚度的方法，可在半导体基板17中形成三层光电转换层。进行外延生长以增加半导体层的厚度并在半导体基板17中形成多个光电转换层的方法不仅可适用于上述背照射型固体摄像装置，还可适用于前照射型固体摄像装置。
在上述实施方式中，首先，在SOI基板80或SOI基板112上预先形成的半导体层81a或半导体层111中，离子注入高浓度杂质，并且形成连接部23和n型半导体区19。然后，进行外延生长以另外形成半导体层81b。因此，在距半导体层的光入射面浅的区域中，可形成具有杂质浓度分布的峰值Rp的高浓度杂质区。
在上述实施方式中，作为示例，将SOI基板(80、112)用作半导体基板。作为BOX层72的替代，可使用硼(B)、锑(Sb)等的掺杂层。或者，可不设置掺杂层。
而且，在上述实施方式中，作为在距半导体层的光入射面浅的区域中形成的高浓度杂质区的示例，说明了连接部23和n型半导体区19。应当理解，用于形成这种浓度杂质区的方法还可适用于任何其它区域。例如，所述方法还可适用于形成待连接至上部电极34a并与不同于像素区3的周边电路形成接触的连接部141(图15)。
而且，在上述实施方式中，当第一导电型为p型且第二导电型为n型时，电子为信号电荷。然而，本发明还可适用于以空穴为信号电荷的固体摄像装置。即，第一导电型为n型，第二导电型为p型，并且上述各半导体区可以为导电型与上述导电型相反的半导体区。
而且，本发明不限于用于检测入射的可见光的光量的分布并将所述分布摄取为图像的固体摄像装置，而是还可适用于将红外辐射、X射线辐射、粒子等的入射光量的分布摄取为图像的固体摄像装置。从广义上讲，本发明还可适用于配置为检测诸如压力或电容的任何其它物理量的分布并摄取图像的一般性的固体摄像装置(物理量分布检测器)，例如指纹检测传感器。
而且，本发明不限于配置为依次逐行扫描像素单元中的各单位像素并从各单位像素中读出像素信号的固体摄像装置。本发明还可适用于X-Y寻址型固体摄像装置，该装置配置为以像素为单位选择任意像素并以像素为单位而从选定的像素中读出信号。这里使用的固体摄像装置可形成为单片，或者可形成于其中将像素单元和信号处理单元或光学系统共同组装为封装的具有摄像功能的模块中。
此外，本发明可不必须用于固体摄像装置，而是还可适用于图像捕捉装置。这里使用的术语“图像捕捉装置”指的是诸如数码相机或摄像机等相机系统，或者诸如移动电话等具有图像捕捉功能的电子设备。在电子设备中装配的上述模块状构造、即相机模块还可以是图像捕捉装置。
3.第三实施方式
接下来，说明第三实施方式的电子设备。
图19为本发明的第三实施方式的电子设备300的示意性配置图。
图19所示的电子设备300包括根据上述第一实施方式的固体摄像装置1、光学透镜310、快门装置311、驱动电路312以及信号处理电路313。在电子设备300中，固体摄像装置1用作电子设备(相机)。
光学透镜310将来自物体的图像光(或入射光)引导到固体摄像装置1的摄像面上以成像。于是，在固体摄像装置1中，在一定时段内累积信号电荷。快门装置311控制用于以光照射固体摄像装置1的时段以及用于对固体摄像装置1进行遮光的时段。驱动电路312提供用于控制固体摄像装置1的传输操作以及快门装置311的快门操作的驱动信号。根据从驱动电路312提供的驱动信号(定时信号)以进行固体摄像装置1的信号传输。信号处理电路313进行各种信号处理。通过信号处理而获得的成像信号被存储在诸如存储器的存储介质中，或者被输出至监视器。
在本实施方式的电子设备300中，固体摄像装置1可减小像素尺寸并提高传输效率，从而提高像素特性。包含固体摄像装置1的电子设备300不限于相机，而可以为数码相机或例如用于如移动电话等移动设备中的相机模块等图像捕捉装置。
本发明的实施方式不限于上述实施方式，且在不脱离本发明的范围内可作出各种变型。
本发明还包含以下实施方式：
(1)一种固体摄像装置，其包括：
半导体基板，其具有背面侧和正面侧，所述背面侧为光入射面，所述正面侧为电路形成面；
连接部，其连接至用于将所述半导体基板的所述背面侧生成的信号电荷传送至所述半导体基板中的接触插头，所述连接部在所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；以及
一个以上第一光电转换单元，它们形成于所述半导体基板中。
(2)根据上述(1)所述的固体摄像装置，还包括：
用于第一种颜色的第二光电转换单元，其在所述半导体基板的所述光入射面侧层叠于所述半导体基板上，所述第二光电转换单元夹于下部电极和上部电极之间，
其中，所述一个以上第一光电转换单元包括用于第二种颜色的光电转换单元和用于第三种颜色的光电转换单元，所述用于第二种颜色的光电转换单元和所述用于第三种颜色的光电转换单元在所述半导体基板的深度方向上彼此层叠，并且
所述信号电荷在所述用于第一种颜色的第二光电转换单元中生成，并被提供至所述连接部。
(3)根据上述(1)或(2)所述的固体摄像装置，其中，
通过选择性地将具有第一厚度的半导体层的第一区域蚀刻至第二厚度，然后将杂质离子注入到所述第一区域中，从而形成所述连接部，并且
在离子注入后，通过外延生长而使已蚀刻至所述第二厚度的所述第一区域回填至所述第一厚度，然后，进行外延生长以将具有所述第一厚度的所述半导体层的厚度增加至第三厚度，以获得所述半导体基板。
(4)根据上述(3)所述的固体摄像装置，其中，
在通过外延生长以使所述第一区域回填至所述第一厚度后，在具有所述第一厚度的所述半导体层中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成所述第一光电转换单元之一。
(5)根据上述(1)~(4)之任一项所述的固体摄像装置，其中，
通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体层的第一区域中而形成所述连接部，
在离子注入后，进行外延生长以使具有所述第一厚度的所述半导体层的厚度增加至第二厚度，并且
进一步进行外延生长以使具有所述第二厚度的所述半导体层的厚度增加至第三厚度，以获得所述半导体基板。
(6)根据上述(5)所述的固体摄像装置，其中，
在进行外延生长以使所述半导体层的厚度增加至所述第二厚度后，在具有所述第二厚度的所述半导体层中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成所述第一光电转换单元之一。
(7)根据上述(1)~(6)之任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述杂质浓度分布的峰值距所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面在100nm以内。
(8)一种固体摄像装置的制造方法，该方法包括：
通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体基板的第一区域中而形成连接部，所述连接部连接至用于将所述半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至所述半导体基板中的接触插头，所述半导体基板的所述背面侧为光入射面，所述连接部在所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；
进行外延生长以使具有所述第一厚度的所述半导体基板的厚度增加至第二厚度；
在具有所述第二厚度的所述半导体基板中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成第一光电转换层，所述第一光电转换层用于对第一波长的光进行光电转换；并且
进一步进行外延生长以使具有所述第二厚度的所述半导体基板的厚度增加至第三厚度。
(9)根据上述(8)所述的方法，其中，
所述形成连接部的步骤包括：通过将杂质离子注入到所述半导体基板的所述第一区域中而形成所述连接部，所述第一区域被从比所述第一厚度厚的第四厚度选择性地蚀刻至所述第一厚度，并且
所述进行外延生长的步骤包括：在离子注入后，进行外延生长以将经蚀刻的第一区域回填与所述第一厚度相等的厚度，从而将所述第一区域的厚度增加至所述第二厚度。
(10)根据上述(8)或(9)所述的方法，还包括：
在沿深度方向比所述第一光电转换层距具有所述第三厚度的所述半导体基板的所述背面侧更远的位置处形成第二光电转换层，所述第二光电转换层用于对第二波长的光进行光电转换。
(11)一种电子设备，其包括：
如上述(1)~(7)之任一项所述的固体摄像装置，由光学透镜采集的光入射至所述固体摄像装置；和
信号处理电路，其配置为处理所述固体摄像装置的输出信号。
本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求及其等同物的范围内，取决于设计需要和其它因素可出现各种变化、组合、子组合和替代。

Claims (11)

1.一种固体摄像装置，其包括：
半导体基板，其具有背面侧和正面侧，所述背面侧为光入射面，所述正面侧为电路形成面；
连接部，其连接至用于将所述半导体基板的所述背面侧生成的信号电荷传送至所述半导体基板中的接触插头，所述连接部在所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；以及
一个以上第一光电转换单元，它们形成于所述半导体基板中。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，还包括：
用于第一种颜色的第二光电转换单元，其在所述半导体基板的所述光入射面侧层叠于所述半导体基板上，所述第二光电转换单元夹于下部电极和上部电极之间，
其中，所述一个以上第一光电转换单元包括用于第二种颜色的光电转换单元和用于第三种颜色的光电转换单元，所述用于第二种颜色的光电转换单元和所述用于第三种颜色的光电转换单元在所述半导体基板的深度方向上彼此层叠，并且
所述信号电荷在所述用于第一种颜色的第二光电转换单元中生成，并被提供至所述连接部。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
通过选择性地将具有第一厚度的半导体层的第一区域蚀刻至第二厚度，然后将杂质离子注入到所述第一区域中，从而形成所述连接部，并且
在离子注入后，通过外延生长而使已蚀刻至所述第二厚度的所述第一区域回填至所述第一厚度，然后，进行外延生长以使具有所述第一厚度的所述半导体层的厚度增加至第三厚度，以获得所述半导体基板。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，其中，
在通过外延生长而使所述第一区域回填至所述第一厚度后，在具有所述第一厚度的所述半导体层中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成所述第一光电转换单元之一。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体层的第一区域中而形成所述连接部，
在离子注入后，进行外延生长以使具有所述第一厚度的所述半导体层的厚度增加至第二厚度，并且
进一步进行外延生长以使具有所述第二厚度的所述半导体层的厚度增加至第三厚度，以获得所述半导体基板。
6.如权利要求5所述的固体摄像装置，其中，
在进行外延生长以使所述半导体层的厚度增加至所述第二厚度后，在具有所述第二厚度的所述半导体层中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成所述第一光电转换单元之一。
7.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述杂质浓度分布的峰值距所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面在100nm以内。
8.一种固体摄像装置的制造方法，该方法包括下述步骤：
通过将杂质离子注入到具有第一厚度的半导体基板的第一区域中而形成连接部，所述连接部连接至用于将所述半导体基板的背面侧生成的信号电荷传送至所述半导体基板中的接触插头，所述半导体基板的所述背面侧为光入射面，所述连接部在所述半导体基板的所述背面侧的所述半导体基板的界面附近具有杂质浓度分布的峰值；
进行外延生长以使具有所述第一厚度的所述半导体基板的厚度增加至第二厚度；
在具有所述第二厚度的所述半导体基板中，在与所述连接部的水平位置不同的水平位置处的第二区域中形成第一光电转换层，所述第一光电转换层用于对第一波长的光进行光电转换；并且
进一步进行外延生长以使具有所述第二厚度的所述半导体基板的厚度增加至第三厚度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，
所述形成连接部的步骤包括：通过将杂质离子注入到所述半导体基板的所述第一区域中而形成所述连接部，所述第一区域被从比所述第一厚度厚的第四厚度选择性地蚀刻至所述第一厚度，并且
所述进行外延生长的步骤包括：在离子注入后，进行外延生长以将经蚀刻的第一区域回填与所述第一厚度相等的厚度，从而使所述第一区域的厚度增加至所述第二厚度。
10.如权利要求8所述的方法，还包括：
在沿深度方向比所述第一光电转换层距具有所述第三厚度的所述半导体基板的所述背面侧更远的位置处形成第二光电转换层，所述第二光电转换层配置为对第二波长的光进行光电转换。
11.一种电子设备，其包括：
根据权利要求1~7之任一项所述的固体摄像装置，由光学透镜采集的光入射至所述固体摄像装置；和
信号处理电路，其用于处理所述固体摄像装置的输出信号。
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