TWI431765B - 固態影像拾取裝置及其製造方法、影像拾取裝置、半導體裝置及其製造方法、及半導體基板 - Google Patents

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Description

固態影像拾取裝置及其製造方法、影像拾取裝置、半導體裝置及其製造方法、及半導體基板
本發明係有關於一種固態影像拾取裝置及其製造方法；一種影像拾取裝置；一種半導體裝置及其製造方法；及一種半導基板。詳言之，本發明係有關於一種固態影像拾取裝置其中一吸氣層被設置在一元件形成層的一上層上以抑制金屬污染物及該固態影像拾取裝置的製造方法；一種影像拾取裝置；一種半導體裝置及其製造方法；及一種半導基板。
一種具有高強度的薄的半導體裝置，譬如像是一背面照射型固態影像拾取裝置，具有一元件形成層及一佈線層其被設置在該元件形成層的一表面上。在該元件形成層中，光電轉換元件及主動元件被形成，且該等主動元件將被該等光電轉換元件光電轉換的訊號電荷轉變成電子訊號並輸出該等電子訊號。此外，該佈線層實施該等形成在該元件形成層內的主動元件的佈線。再者，其被建構成使得可見光從該元件形成層的一個位在與該佈線層相反的表面上入射在該等光電轉換元件上(參見例如日本未審查專利申請案公開第2003-31785號)。
為了要在可見光被轉換成一電子訊號時對該光電轉換元件的顏色光譜平衡最佳化及為了要形成一從前表面側至後表面側具有所想要的裝置結構的像素，該元件形成層較佳地被形成為具有所想要之小的厚度。例如，在矽基板被用作為元件形成層的固態影像拾取裝置的例子中，它的厚度較佳地被減小至10微米或更小。
通常，一具有SOI結構的矽基板被使用作為一半導體基板，在該半導體基板中元件(譬如像是，光電轉換元件及主動元件)係以三維度的方式被形成，在該SOI結構中一矽製成的元件形成層(SOI層)被形成在一功能是作為一支撐基板的矽基板上，且一SiO2 膜(BOX層)被設置於它們之間。
接下來，藉由參考圖15及16，一相關的例子將被描述，其中一背面照射型固態影像拾取裝置係使用一具有SOI結構的半導體基板來形成。
如圖15所示，一厚度約1微米的氧化矽膜(SiO2 )102被形成在一功能是作為一支撐基板的矽基板101上，及一具有SOI結構的元件形成層103被形成在該氧化矽膜102上。此外，在該元件形成層103中，有光電轉換元件104及主動元件(未示出)被形成，其將被該等光電轉換元件光電轉換的訊號電荷轉變成電子訊號並輸出該等電子訊號。再者，一實施該等主動元件的佈線的該佈線層105被形成在該元件形成層103的表面上。
在上文所描述的固態影像拾取裝置的半導基板中，在該等元件被形成在該元件形成層103內，且佈線層105如圖16所示地被形成之後，該半導體基板的厚度從一後表面側(可見光入射側)被減小，使得只有該元件形成層103被容許保留下來。
在具有上文所描述的SOI結構的半導體結構中，該氧化矽膜102被形成在該半導體基板內。因此，當該半導體基板的厚度被濕式蝕刻減小時，該蝕刻可被該氧化矽膜102停止。此外，當該氧化矽膜102被實質地剝離時，只有元件形成層103可被容許保留下來。
然而，一種用來製造一包括不同種類的材料(SiO2 )的半導體基板(譬如像是一具有SOI結構的半導體基板)的方法被複雜化，且用上文描述的方法獲得的產品是昂貴的。此外，因為一吸氣層未被形成在該元件形成層103內，所以在該氧化矽膜102被去除之後，很難防止在各式處理中因重金屬而造成的金屬污染。
此外，到目前為止，已有一種技術被提出，在該技術中一具有防金屬污染的吸氣作用的結構在一後表面側被形成在一半導體基板內(例如，參見日本未審查專利申請案公開第6-61235號)。
然而，在一絕緣膜存在於一基板內(如在一具有SOI結構的半導體基板內)的例子中，因為該絕緣膜防止金屬的擴散(即使是在該吸氣作用被施加到具有一SOI結構之半導體基板的後表面側時亦然)所以描述於上文中的該吸氣作用可能無法被充分地獲得。此外，在該半導體基板的厚度由其後表面側被減小使得只有一SOI層被容許保留的例子中，在一後表面側被形成在該半導體基板內的該吸氣層亦被去除掉，因此在該吸氣層被去除掉之後的一處理中，沒有吸氣作用可被獲得。
此外，另一個技術亦被想出，在該方法中一吸氣層被形成在一SOI層的一靠近一BOX層的深的區域中。然而，當該吸氣層被設置在該SOI層的一深的區域內時，在該等元件不只被形成在該SOI層的一表面區域內，而且還被形成在一深度方向上的一區域內的例子中，因吸氣層所衍生出之結晶缺陷所造成之元件特性的變差會在一些例子中發生。
因此，為了要防止金屬污染及為了要防止元件特性變差，一種技術被提出，在該技術中一吸氣層被設置在元件被形成於其內的一元件形成層與一被層疊在該元件形成層的一表面上的薄膜形成去除層之間(參見例如日本未審查專利申請案公開第2007-88450號)。
然而，因為吸氣層的存在而被產生之電子及類此者在一些例子中會造成雜訊。亦即，大體上，該吸氣層是一缺陷層其係用一矽單結晶來形成，且即使是一矽基板受金屬污染，該缺陷層仍會使用在晶圓處理中產生的熱來收集金屬。因此，在一元件被形成於其內的矽基板中污染的影響可被抑制。然而，因為該吸氣層是由一缺陷層形成的，所以如上所述地由吸氣層產生的電子及類此者在一些例子中會不利地造成雜訊。因此，如上文所描述的，因為該吸氣層的存在而產生的電子及類此者被認為會造成雜訊。
本發明是在考量了上述的問題後被構想出來，且所想要的是提供一種可抑制因為吸氣層的存在而被產生的雜訊之固態影像拾取裝置及該固態影像拾取裝置的製造方法；一種影像拾取裝置；一種半導體裝置及其製造方法；及一種半導體基板。
依據本發明的一實施例，有一種固態影像拾取裝置被提供，該固態影像拾取裝置包括一半導體基板主體其包括一元件形成層及一設置在其一上層上的吸氣層(gettering layer)；光電轉換元件，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域，其被設置在該元件形成層內；及一介電質膜其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內。
依據本發明的一實施例，有一種影像拾取裝置被提供，該影像拾取裝置包括一固態影像拾取裝置，其包括一半導體基板主體其包括一元件形成層及一設置在其一上層上的吸氣層；光電轉換元件其被設置在該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及一介電質膜其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內；一光學系統用來將來自一物件的入射光導引至該固態影像拾取裝置；及一訊號處理電路用來處理一來自該固態影像拾取裝置的輸出訊號。
此外，依據本發明的一實施例，有一種半導體裝置被提供，該半導體裝置包括：一半導體基板主體其包括一元件形成層及一吸氣層其被設置在該元件形成層的一上層上；一裝置其包括一第一導電型區域且被設置在該元件形成層內；及一介電質膜其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種半導體基板被提供，該半導體基板包括：一半導體基板主體其包括一元件形成層，一包括一第一導電型區域的裝置被設置於其內及一吸氣層其被設置在該元件形成層的一上層上；及一介電質膜其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內。
因為該第二導電型區域係被該介電質膜誘發於該吸氣層的表面內，即使電子因為該吸氣層的結晶缺陷被產生，電子及電洞在該吸氣層的該表面上彼此結合，因此電子不可能進入設置在該元件形成層內的裝置中，譬如光電轉換元件中。
此外，依據本發明的一實施例，有一種固態影像拾取裝置被提供，該固態影像拾取裝置包括：一元件形成層，其內設置有多個光電轉換元件，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；一第二導電型雜質區域其被設置在該元件形成層的一上層上；及一吸氣層其被設置在該雜質區域的一上層上。
此外，依據本發明的一實施例，有一種影像拾取裝置被提供，該影像拾取裝置包括：一固態影像拾取裝置，其包括一元件形成層，其內設置有多個光電轉換元件，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域、一第二導電型雜質區域其被設置在該元件形成層的一上層上、及一吸氣層其被設置在該雜質區域的一上層上；一光學系統用來將來自一物件的入射光導引至該固態影像拾取裝置；及一訊號處理電路用來處理一來自該固態影像拾取裝置的輸出訊號。
此外，依據本發明的一實施例，有一種半導體裝置被提供，該半導體裝置包括：一元件形成層，一包括一第一導電型區域的裝置被形成在該元件形成層內；一第二導電型雜質區域其被設置在該元件形成層的一上層上；及一吸氣層其被設置在該雜質區域的一上層上。
此外，依據本發明的一實施例，有一種半導體基板被提供，該半導體基板包括：一元件形成層，一包括一第一導電型區域的裝置被設置在該元件形成層內；一第二導電型雜質區域其被設置在該元件形成層的一上層上；及一吸氣層其被設置在該雜質區域的一上層上。
藉由被設置在該元件形成層的一上層上的該第二導電型雜質區域，即使電子因為該吸氣層的結晶缺陷被產生，電子及電洞在該雜質區域內彼此結合，因此電子不可能進入設置在該元件形成層內的裝置中，譬如光電轉換元件中。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一包括一元件形成層及一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層的半導體基板主體的該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；形成一吸氣層於半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間；藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一包括一元件形成層，一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層的半導體基板主體的該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內；形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內，該半導體基板主體包括該元件形成層及一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內；形成一吸氣層於該半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間；藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內，該半導體基板主體包括該元件形成層，一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層；藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內。
因為誘發該第二導電型區域於該吸氣層的一表面內的該介電質膜被形成在該吸氣層的一上層上，所以即使電子因為該吸氣層的結晶缺陷被產生，電子及電洞在該吸氣層的該表面內彼此結合，因此電子不可能進入設置在該元件形成層內的裝置中，譬如光電轉換元件中。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層的一上層上及形成一吸氣層於該雜質區域的一上層上，或形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域，該半導體基板主體包括該元件形成層及一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間、或形成一第二導電型雜質區域於一半導體基板主體的一元件形成層與一吸氣層之間，該半導體基板主體包括該元件形成層及形成在該元件形成層的一上層上的該吸氣層及形成光電轉換元件於該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；形成一第二導電型雜質區域於該半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間及形成一吸氣層於該雜質區域與該薄膜形成去除層之間，或形成一吸氣層於該半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間；及藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一固態影像拾取裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域，該半導體基板主體包括該元件形成層，一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間、或形成一第二導電型雜質區域於一半導體基板主體的一元件形成層與一吸氣層之間，該半導體基板主體包括該元件形成層，形成在該元件形成層的一上層上的該吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層及形成光電轉換元件於該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內；及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層的一上層上及形成一吸氣層於該雜質區域的一上層上、或形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內，該半導體基板主體包括該元件形成層及一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間、或形成一第二導電型雜質區域於一半導體基板主體的一元件形成層與一吸氣層之間，該半導體基板主體包括該元件形成層及形成在該元件形成層的一上層上的該吸氣層及形成一包括一第一導電型區域的裝置於該元件形成層內。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內；形成一第二導電型雜質區域於該半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間及形成一吸氣層於該雜質區域與該薄膜形成去除層之間、或形成一吸氣層於該半導體基板主體的該元件形成層與一薄膜形成去除層之間及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間；及藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層。
此外，依據本發明的一實施例，有一種用來製造一半導體裝置的方法被提供，該方法包括的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內，該半導體基板主體包括該元件形成層，一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層及形成一第二導電型雜質區域於該元件形成層與該吸氣層之間、或形成一第二導電型雜質區域於一半導體基板主體的一元件形成層與一吸氣層之間，該半導體基板主體包括該元件形成層，形成在該元件形成層的一上層上的該吸氣層，及一形成在該吸氣層的一上層上的薄膜形成去除層及形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內；及藉由使用該吸氣層作為蝕刻停止層的蝕刻來去除該薄膜形成去除層。
因為該第二導電型雜質區域被形成在該元件形成層的一上層上，所以即使電子因為該吸氣層的結晶缺陷被產生，電子及電洞在該雜質區域內彼此結合，因此電子不可能進入設置在該元件形成層內的裝置中，譬如光電轉換元件中。
在依據本發明的一實施例的該固態影像拾取裝置及其製造方法，該影像拾取裝置，該半導體裝置及其製造方法，及該半導基板中，因該吸氣層的存在而產生的雜訊可被抑制。
在下文中，用來實施本發明的最佳模式(下文中被稱為“實施例”)將被描述。該描述將以下面的順序來進行。
1.第一實施例(一固態影像拾取裝置的例子(1))
2.第二實施例(一半導體裝置的例子(1))
3.第三實施例(一影像拾取裝置的例子)
4.第四實施例(一固態影像拾取裝置的例子(2))
5.第五實施例(一半導體裝置的例子(2))
<1.第一實施例>
[一固態影像拾取裝置的結構]
圖1為一示意結構圖其顯示一背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的一個例子。此實施例的固態影像拾取裝置1具有一像素部分2及一周邊電路部分，且這些部分被安裝在同一半導體基板上。在第一實施例中，該週邊電路部分包括一垂直的選擇電路3，一樣本保持關聯雙取樣(S/H‧CDS)電路4，一水平的選擇電路5，一時序產生器(TG)6，一自動增益控制(AGC)電路7，一A/D轉換器電路8，及數位放大器9。
在該像素部分2中，許多將於稍後加以描述之單元像素被設置成一矩陣形式，位址線與類此者在列(row)的基礎上被設置，及訊號線與類此者在行(column)的基礎上被設置。
該垂直的選擇線3在列的基礎上依序地選擇像素，且各像素行的各別像素的訊號經由該等垂直的訊號線被讀入到該S/H‧CDS電路4。該S/H‧CDS電路4對讀取自個別像素行之像素訊號實施一訊號處理，譬如像是相關的雙取樣(CDS)。
該等水平的選擇電路5依序地取出保持在該S/H‧CDS電路4內的像素訊號並將該等像素訊號輸出至該AGC電路7。該AGC電路7將來自該等水平選擇電路5的訊號輸入用一適當的增益加以放大並將該經過放大的訊號輸出至該A/D轉換器電路8。
該A/D轉換電路8將來自該AGC電路7的類比訊號輸入轉換成數位訊號並將該等數位訊號輸出至該數位放大器電路9。該數位放大器電路9將來自該A/D轉換器電路8的數位訊號適當地放大並將經過放大的數位訊號輸出至墊(端子)。
該垂直的選擇線3，該S/H‧CDS電路4，該水平的選擇線5，該AGC電路7，該A/D轉換器電路8，及該數位放大器9的操作以根據從該時序產生器6輸出之不同的時序訊號種類來實施的。
圖2為一示意圖其顯示該像素部分2的一單元像素的電路結構的一個例子。該單元像素包括例如一光電二極體21作為一光電轉換元件，及四個電晶體，亦即，一傳輸電晶體22，一放大電晶體23，一位址電晶體24，及一重置(reset)電晶體25，亦被包括作為此光電二極體21的主動元件。
該光電二極體21實施將入射光轉變成一數量相當於該入射光的量值的電荷(在此例子中為電子)的光電轉換。該傳輸電晶體22被連接在該光電二極體21與一漂浮擴散(floating diffusion)FD之間。此外，當一驅動訊號經由一驅動導線(drive wire)26被提供至該傳輸電晶體22的閘極(傳輸閘極)時，被該光電二極體21光電轉換的電子被傳輸至該漂浮擴散FD。
該放大電晶體23的閘極被連接至該漂浮擴散FD。該放大電晶體23經由該位址電晶體24被連接至一垂直的訊號線27並形成一由一固定電流電力源I於該像素部分外之源極隨耦器。當一位址訊號經由一驅動導線28被提供至該位址電晶體24的閘極，且該位址電晶體24因而被啟動時，該放大電晶體23將該漂浮擴散FD的電位放大並將一與該經過放大之電位相當的電壓輸出至該垂直的訊號線27。從每一像素經由該垂直的訊號線輸出的電壓被輸出至該S/H‧CDS電路4。
該重置電晶體25被連接在一電力源Vdd與該漂浮擴散FD之間。當一重置訊號經由一驅動導線29被提供至該重置電晶體25的閘極時，該漂浮擴散FD的電位被重置(reset)至一電力源電位Vdd。因為在每一列單元內之該等傳輸電晶體22的閘極，該等位址電晶體24的閘極，及該等重置電晶體25的閘極分別被彼此連接，所以上述的操作同時對在一列內的像素實施。
圖3為一示意剖面圖顯示該背面照射型固態影像拾取裝置1，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的一個例子。
在該背面照射型固態影像拾取裝置中，一與其上形成有一佈線層38的表面(在下文中被稱為一半導體基板主體的一“表面”)相反的表面(在下文中被稱為一半導體基板主體的一“後表面”)接受光線。
示於圖3中之該固態影像拾取裝置1主要是由一半導體支撐基板31，一半導體基板主體32，一氧化鉿膜34，一鈍化膜35，一彩色濾光片36，及一微型鏡片37形成。
順帶一提地，一遮光膜13，該鈍化膜35，該彩色濾光片36，及該微型鏡片37只在部分放大圖式中被示出。
該半導體基板主體32是由n型矽形成的。此外，該半導體基板主體32具有一元件形成層39，多個光接受部分15及主動元件(未示出)，譬如像是MOS電晶體，被形成在該元件形成層內，其將被該等光接受部分光電轉換的訊號電荷轉換成電子訊號並將這些電子訊號輸出，且該等光接受部分15與該等主動元件形成單元像素。再者，一吸氣層33被形成在該元件形成層39的光入射側上(該半導體基板主體的後表面側)。
此外，該光接受部分15對應於圖2中所示的光電二極體21且係藉由該半導體基板主體32內的一pn接面來形成。
在此實施例中，該半導體基板主體32係藉由減小該矽晶圓的厚度來形成，用以讓光線從該後表面入射。
雖然該半導體基板主體32的厚度隨著該固態影像拾取裝置的種類而改變，但對於可見光用途而言其厚度為2至6微米及對於紅外線用途而言其厚度為6至10微米。
此外，該佈線層38(其實施該等主動元件，如MOS電晶體，的多層電佈線)被形成在該半導體基板主體32的表面上。此外，該半導體支撐基板31被一設置在該佈線層38與它之間的二氧化矽層10黏著至該佈線層38。
該半導體支撐基板31被提供用以強化該半導體基板主體32的強度且是用例如一矽基板來形成，且它的厚度為例如約725微米。
此外，該氧化鉿膜34被形成在該半導體基板主體32的後表面上。
該氧化鉿膜34是一介電質膜的一個例子且將該吸氣層33的表面及其附近置於一正電荷累積狀態。
再者，該遮光膜13(其在對應於該等光接受部分的區域中具有可見光入射孔12)被形成在該氧化鉿膜34中，且該鈍化膜35被形成在該遮光膜13上。此外，該彩色濾光片36與該微型鏡片37被形成在一對應於該可見光入射孔徑12的區域內。
圖4為該半導體基板主體32的像素部分的一重要部分的剖面圖。
在該光接受部分15的區域內，一n型電荷累積區域41被形成在該半導體基板主體32中。為了要將該等訊號電荷被儲存於其內的區域放置得更靠近該半導體基板主體32的表面側，該電荷累積區域41較佳地被形成為使得該雜質濃度朝向該半導體基板主體32的表面側逐漸增加。此外，為了要有效地接受入射光，該電荷累積區域41可被形成為使得它的面積朝向該半導體基板主體32的後表面逐漸地增加。
在該半導體基板主體32中，一p型阱42被形成在該電荷累積區域41的周圍。此外，在該光接受部分15的區域內，一淺的p型電洞累積區域44在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。
此外，一由氧化矽製成的元件隔離絕緣膜40在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。又，一n型漂浮擴散(FD)45在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。
此外，一p型區域46被形成在該漂浮擴散FD45與該電荷累積區域41之間，因此它們彼此被電隔離。
在此第一實施例中，該吸氣層33被形成在該元件形成層39的整個表面上的情況係透過例子加以描述。然而，當該吸氣層33可抑制由重金屬造成之裝置(譬如，光電二極體)的金屬污染時，這是足夠的。因此，該吸氣層33並不一定要被形成在該元件形成層39的整個表面上，且如圖6A所示，該吸氣層33可在該入射光線側(該半導體基板主體的後表面側)被部分地形成在該元件形成層39上。然而，在考量該吸氣層33被用作為濕式蝕刻時的蝕刻停止層(稍後將描述)的例子時，該吸氣層33較佳地被形成在該元件形成層39的整個表面上。
此外，在第一實施例中，該吸氣層33只在該光線入射側(該半導體基板主體的後表面側)被形成在該元件形成層39上的情況係透過例子加以描述。然而，如圖6B所示，除了被形成在該元件形成層39的該光線入射側上的吸氣層之外，吸氣部分14亦被形成在該元件形成層39內。
當該等吸氣部分14被形成在該元件形成層39內時，為了要防止該等吸氣部分14的結晶缺陷產生之電子流進入到該光接受部分中所造成的不利影響，該等吸氣部分14每一者都必需被形成，用以確保離該光接受部分一預定的距離。
再者，在第一實施例中，該氧化鉿膜34被形成在該半導體基板主體32的整個表面上的情況係透過例子加以描述。然而，當該氧化鉿膜34將該吸氣層33的表面及其附近置於一正電荷累積狀態時，這是足夠的，因此該氧化鉿膜34不一定要被形成在該半導體基板主體32的整個表面上。因此，如圖6C所示，該氧化鉿膜34亦可被部分地形成在該吸氣層33的一上層上。
此外，在第一實施例中，雖然該氧化鉿膜34被形成的情況係透過例子加以描述，但因為在該吸氣層33的表面及其附近可被置於一正電荷累積狀態時這是足夠的，所以另一膜亦可被用來取代該氧化鉿膜34。
除了一氧化鉿膜之外，一由選自於鋯，鋁，鉭，鈦，釔，及鑭系元素之元素所製成的氧化物絕緣膜亦可被用作為一具有負的固定電荷的膜。
此外，在第一實施例中，因為該光接受部分15(電荷累積區域41)是一n型區域，為了要將該吸氣層33的表面及其附近置於一正電荷累積狀態，該氧化鉿膜34被形成在該吸氣層33的一上層上。然而，當該光接受部分15為一p型區域時，該吸氣層33的表面及其附近較佳地被置於一負電壓累積狀態；因此，一將該吸氣層33的表面及其附近置於一負電荷累積狀態的介電質膜將被形成在該吸氣層33的一上層上。
[固態影像拾取裝置的操作]
下文中，具有上述結構之固態影像拾取裝置的操作將被描述。
首先，在一電荷累積期間，來自該半導體基板主體32的後表面側入射的光線被該光接受部分15光電轉換，且在數量上與該入射光的量值相當的訊號電荷被產生。被該光電轉換產生的該等訊號電荷漂流在該電荷累積區域41中且被儲存於該電荷累積區域41內之該電洞累積區域44的附近。
在該電荷累積期間，一負電壓被施加至該傳輸電晶體22的閘極電極，且該傳輸電晶體22被置於一OFF狀態。
當一讀取操作被實施時，一正電壓被施加至該傳輸電晶體22的閘極電極，且該傳輸電晶體22被置於一ON狀態。因此，儲存在該光接受部分15內的訊號電荷被傳輸至該漂浮擴散45。
該正電壓是例如一電力源電壓(3.3V或2.7V)。
在此例子中，根據被傳輸至該漂浮擴散45的訊號電荷的數量，該漂浮擴散45的電位亦隨之改變。此外，該漂浮擴散45的電位被該放大電晶體23放大，且一相當於該被放大的電位的電壓被輸出至該垂直的訊號線27。
接下來，當一重置操作被實施時，一正電壓被施加至該重置電晶體25的閘極，且該漂浮擴散45的電位被重置為該電力源Vdd的電壓。在此步驟中，藉由施加一負電壓至該傳輸電晶體22的閘極，該傳輸電晶體22被置於OFF狀態。
該電荷累積期間，該讀取操作，及該重置操作被重復地實施。
[該固態影像拾取裝置的製造方法(1)]
在下文中，具有上述結構之該固態影像拾取裝置的製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法的一個例子將被描述。
在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(1)中，如圖5A所示，該元件隔離絕緣膜40係藉由一淺溝渠隔離(STI)技術被形成在包括該元件形成層39及一薄膜形成去除層50的該半導體基板主體32內。接下來，藉由離子植入方法，該n型電荷累積區域41，該p型阱42，該p型電洞累積區域44，該漂浮擴散45，及該p型區域46被形成。
上述區域的形成順序並無特別的限制。
接下來，如圖5B所示，該吸氣層33被形成在該元件形成層39與該薄膜形成去除層50之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層33被形成。
在此製造方法中，雖然透過例子加以描述的情況是該吸氣層33是在各區域被形成在該元件形成層39內之後才被形成，但該等區域可在該吸氣層33被形成之後才被形成在該元件形成層39內。
此外，雖然該吸氣層33係以硼(B)離子或磷(P)離子以高能量植入且熱處理係使用電弧燈退火裝置或類此者來實施的方式被形成，但形成該吸氣層33的方法並不侷限於上述的方式。例如，該吸氣層33可用一種在IV族離子(如碳離子或矽離子)被植入之後熱擴散在約1000至1150℃被實施的方式來形成。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體32的表面上，使得該佈線層38被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板31用被夾設在該半導體支撐基板31與該佈線層38之間的該二氧化矽層10而被黏合至該佈線層38(參見圖5C)。
接下來，如圖5D所示，該薄膜形成去除層50藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層33被露出。因為一被雜質(如硼(B)離子或磷(P)離子)重度地摻雜的雜質區域能夠當作一蝕刻停止層般地作用，所以該吸氣層33在該濕式蝕刻中係如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該氧化鉿膜34被形成在該半導體基板主體32的後表面上(參見圖5E)。
該氧化鉿膜34係藉由例如原子層沉積方法來形成。此外，當該氧化鉿膜34被形成時，一具有一很小的厚度的氧化矽膜(未示出)被形成在該半導體基板主體32的後表面上。
接下來，該遮光膜13被形成在該氧化鉿膜34上，且一圖案處理被實施在該遮光膜13上用以形成與該等光接受部分相對應的可見光入射孔徑12。再者，該鈍化膜35藉由CVD方法被形成在該遮光膜13上，且彩色濾光片36與微型鏡片37亦被形成，使得圖3所示的該固態影像拾取裝置被獲得。
包含一晶圓等級的半導體基板主體32的固態影像拾取裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的固態影像拾取裝置被形成。
[固態影像拾取裝置的製造方法(2)]
下文中，具有上述結構之固態影像拾取裝置的另一個製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在如圖5F所示之依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(2)中，當該半導體基板主體32被製造時，該吸氣層33被形成在該薄膜形成去除層50與該半導體基板主體32之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層33被形成。
亦即，在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(1)中，該吸氣層33係在一晶圓處理中被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(2)中，該吸氣層33是在一基板製程中被形成，該基板製程是在晶圓處理之前被實施。
形成該吸氣層33的方法將參考一特定的例子加以描述。
大體上，被用於一固態影像拾取裝置的該半導體基板主體32其上被設置有一磊晶膜(未示出)。換言之，其上被設置有一磊晶膜生長的該半導體基板主體32是在一晶圓處理中被不同地處理。在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(1)中，因為該吸氣層33係在一晶圓處理中被形成，所以該吸氣層33是在一磊晶膜被形成在該半導體基板主體32之後被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(2)中，為了要在一基板製程中形成該吸氣層33，該吸氣層33被形成在該半導體基板主體32中，然後一磊晶膜被形成在該半導體基板主體32上。
接下來，如圖5G所示，該元件隔離絕緣膜40係藉由一淺溝渠隔離(STI)技術被形成在包括該元件形成層39及一薄膜形成去除層50的該半導體基板主體32內。接下來，藉由離子植入方法，該n型電荷累積區域41，該p型阱42，該p型電洞累積區域44，該漂浮擴散45，及該p型區域46被形成。
上述區域的形成順序並無特別的限制。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體32的表面上，使得該佈線層38被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板31用被夾設在該半導體支撐基板31與該佈線層38之間的該二氧化矽層10而被黏合至該佈線層38(參見圖5H)。
如圖5I所示，該薄膜形成去除層50藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層33被露出。因為一被雜質(如硼(B)離子或磷(P)離子)重度地摻雜的雜質區域能夠當作一蝕刻停止層般地作用，所以該吸氣層33在該濕式蝕刻中係如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該氧化鉿膜34被形成在該半導體基板主體32的後表面上(參見圖5J)。
該氧化鉿膜34係藉由例如原子層沉積方法來形成。此外，當該氧化鉿膜34被形成時，一具有一很小的厚度的氧化矽膜(未示出)被形成在該半導體基板主體32的後表面上。
接下來，該遮光膜13被形成在該氧化鉿膜34上，且一圖案處理被實施在該遮光膜13上用以形成與該等光接受部分相對應的可見光入射孔徑12。再者，該鈍化膜35藉由CVD方法被形成在該遮光13上，且彩色濾光片36與微型鏡片37亦被形成，使得圖3所示的該固態影像拾取裝置被獲得。
包含一晶圓等級的半導體基板主體32的固態影像拾取裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的固態影像拾取裝置被形成。
在此第一實施例中，該薄膜形成去除層50被使用該吸氣層33作為蝕刻停止層的蝕刻去除的情況係透過例子加以描述。然而，一濕式蝕刻方法不一定被用作為去除該薄膜形成去除層50的方法，且該薄膜形成去除層50可例如被一使用CMP方法的機械研磨去除。上述用於去除該薄膜形成去除層50的方法可被應用至依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(1)及(2)這兩者。
此外，在第一實施例中，該吸氣層33被形成在該元件形成層39與該薄膜形成去除層50之間，然後該薄膜形成去除層50被去除，使得該吸氣層33被露出。然而，當該吸氣層33可被形成在該元件形成層39的上層(入射光側)上時，這是足夠的。該吸氣層33可藉由使用該沒有包括該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32而被形成在該元件形成層39的上層(入射光側)上。然而，因為該沒有包括該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32具有一約10微米的厚度，所以該半導體基板主體32在製程中的搬運送(handling)被認為是相當困難的。因此，在考量在製程中搬運該半導體基板主體32的方便性下，在具有該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32被使用且被黏合至該半導體支撐基板31之後再去除該薄膜形成去除層50是較佳的。上述之形成該吸氣層33的方法可被應用至依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(1)及(2)這兩者。
在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的例子中，因為該吸氣層33是在該薄膜形成去除層50被去除之後被形成，所以在各種處理中因重金屬而造成的金屬污染可被防止。
此外，因為該氧化鉿膜34被形成在該吸氣層33的一上層上，所以因為吸氣層33的結晶缺陷所產生的電子被抑制而不會流入該光接受部分。詳言之，該氧化鉿膜34具有一負的固定電荷於其內，且因為此負的固定電荷，該吸氣層33的表面及其附近被置於一正電荷累積狀態。因此，即使電子因為該吸氣層的結晶缺陷被產生，如此產生的電子會與被置於該正電荷累積狀態中的該區域內的電洞結合，因此，該等電子被抑制而不會流入該光接受部分。因此，該固態體影像拾取裝置的雜訊被降低，且該裝置的S/N比被改善。
此外，因為電子被該氧化鉿膜34抑制而不會流入該光接受部分，所以裝置設計自由度的程度可被提高，且裝置特性亦可被改善。
詳言之，例如，根據揭露於日本未審查專利申請案公開第2007-88450號中的技術，為了要抑制該吸氣層的結晶缺陷所造成的雜訊，一電洞累積區域(其為一p型區域)被形成在該元件形成層內在入射光側(該半導體基板主體的後表面側)。然而，因為該電洞累積區域係如上文所述地被形成，所以裝置設計自由度的程度可被降低，此外，因為用來形成該光接受部分的面積被減少，所以裝置特性被變差。相反地，當電子被該氧化鉿膜34抑制而不會流入該光接受部分時，該電洞累積區域就無需被形成在該元件形成層39內，且如上文所述，裝置設計自由度的程度可被提高，且裝置特性亦可被改善。
再者，因為該氧化鉿膜34亦如一抗反射膜般地作用，所以當該氧化鉿膜34被形成時，一抗反射膜就不必被額外地形成。
<第二實施例>
[半導體裝置的結構]
圖7為一示意剖面圖其顯示依據本發明的一實施例之半導體裝置的一個例子。示於此實施例中的半導體裝置60是例如RAM，ROM，或LSI且主要是由一半導體支撐基板61，一半導體基板主體62，及一氧化鉛膜63所形成。
該半導體基板主體62是由n型矽形成。此外，該半導體基板主體62具有一元件形成層65，n型裝置64(譬如，邏輯元件)，一主動元件，及一被動元件被形成在該元件形成層內。又，一吸氣層66被形成在該元件形成層65上。
雖然該半導體基板主體62的厚度隨著半導體裝置的種類而改變，但形成一裝置所需的厚度約為10微米。
此外，一實施該等裝置64的電子佈線之佈線層67被形成在該半導體基板主體62的一表面(被標記為A的表面)上。此外，該半導體支撐基板61被一設置在該半導體支撐基板與該佈線層67之間的二氧化矽層68黏合至該佈線層67。
該半導體支撐基板61被設置來加強該半導體基板主體62的強度且是由例如一矽基板所形成，且其厚度為例如約725微米。
此外，該氧化鉿膜63被形成在該半導體基板主體62的另一表面(被標記為B的表面)上。
在此實施例中，如同上述的第一實施例的例子一樣，該吸氣層66不一定被形成在該元件形成層65的整個表面上且可被部分地形成在該元件形成層65上。然而，在考量該吸氣層66在濕式蝕刻中被用作為蝕刻停止層(稍後將描述)的例子，該吸氣層66較佳地被形成在該元件形成層66的整個表面上。
此外，如同上文所描述的第一實施例，除了被形成在該元件形成層65上的吸氣層66之外，吸氣部分亦可被被形成在該元件形成層65內。然而，當形成在該元件形成層65內的吸氣部分的結晶缺陷所產生的電子在一些例子中會不利地影響該等裝置時，該等吸氣部分每一者都必需被形成，以確保離該等裝置一預定的距離。
再者，如同第一實施例一樣，當該吸氣層66的表面及其附近可被置於一正電荷累積狀態時，該氧化鉿膜63不一定要被形成在該半導體基板主體62的整個表面上。此外，如同第一實施例般地，當該吸氣層66的表面及其附近可被置於一正電荷累積狀態時，另一膜亦可被用來取代該氧化鉿膜63。
在第二實施例中，因為該等裝置64每一者都是n型，所以該氧化鉿膜63被形成在該吸氣層66的一上層上，用以將該吸氣層66的該表面及其附近置於一正電荷累積狀態。然而，當該等裝置的每一者都是p型時，因為該吸氣層66的該表面及其附近必需被置於一負電荷累積狀態，所以一可將該吸氣層66的該表面及其附近置於一負電荷累積狀態的介電質膜被形成在該吸氣層66的該上層上。
[半導體裝置的製造方法(1)]
下文中，具有上述結構的半導體裝置的製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法的一個例子將被描述。
在如圖8A所示之依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(1)中，該裝置64被形成在該半導體基板主體62中，該半導體基板主體包括該元件形成層65及一薄膜形成去除層70。
接下來，如圖8B所示，該吸氣層66被形成在該元件形成層65與該薄膜形成去除層70之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層66被形成。
在此實施例中，雖然透過例子加以描述的情況是該吸氣層66是在該裝置64被形成在該元件形成層65內之後被形成，但該裝置64可在該吸氣層66被形成之後才被形成在該元件形成層65內。
此外，雖然該吸氣層66係以硼(B)離子或磷(P)離子以高能量植入且熱處理係使用電弧燈退火裝置或類此者來實施的方式被形成，但形成該吸氣層66的方法並不侷限於上述的方式。例如，該吸氣層66可用一種在IV族離子(如碳離子或矽離子)被植入之後熱擴散在約1000至1150℃被實施的方式來形成。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體62的表面上，使得該佈線層67被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板61用被夾設在該半導體支撐基板61與該佈線層67之間的該二氧化矽層68而被黏合至該佈線層67(參見圖8C)。
接下來，如圖8D所示，該薄膜形成去除層70藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層66被露出。在此濕式蝕刻中，該吸氣層66係如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該氧化鉿膜63被形成在該半導體基板主體62的另一表面上，使得示於圖7中的半導體裝置可被獲得。在此例子中，該氧化鉿膜63可被藉由例如一原子層沉積方法來形成。
包含一晶圓等級的半導體基板主體62的半導體裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的半導體裝置被形成。
[半導體裝置的製造方法(2)]
下文中，製造具有上述結構的半導體裝置的另一方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(2)中，如圖8E所示，當該半導體基板主體62被形成時，該吸氣層66被形成在該半導體基板主體62的該元件形成層65與該薄膜形成去除層70之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層66被形成。
亦即，在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(1)中，該吸氣層66係在一晶圓處理中被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(2)中，該吸氣層66是在一基板製程中被形成，該基板製程是在晶圓處理之前被實施。
形成該吸氣層66的方法將參考一特定的例子加以描述。
大體上，被用於一半導體裝置的該半導體基板主體62其上被設置有一磊晶膜(未示出)。換言之，其上被設置有一磊晶膜生長的該半導體基板主體62是在一晶圓處理中被不同地處理。在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(1)中，為了要在晶圓處理中形成該吸氣層66，該吸氣層66是在一磊晶膜被形成在該半導體基板主體62之後被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(2)中，為了要在一基板製程中形成該吸氣層66，該吸氣層66被形成在該半導體基板主體62中，然後一磊晶膜被形成在該半導體基板主體62上。
接下來，如圖8F所示，該裝置被行成在該半導體基板主體62的元件形成層65中。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體62的表面上，使得該佈線層67被形成。該矽製成的半導體支撐基板61然後用被夾設在該半導體支撐基板61與該佈線層67之間的該二氧化矽層68而被黏合至該佈線層67(參見圖8G)。
接下來，如圖8H所示，該薄膜形成去除層70藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層66被露出。在該濕式蝕刻中，該吸氣層66如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該氧化鉿膜63被形成在該半導體基板主體62的另一表面上，使得示於圖7中的半導體裝置可被獲得。在此例子中，該氧化鉿膜63可被藉由例如一原子層沉積方法來形成。
包含一晶圓等級的半導體基板主體62的半導體裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的半導體裝置被形成。
在此實施例中，該濕式蝕刻不一定要被用作為去除該薄膜形成去除層70的方法。例如，該薄膜形成去除層70可如同上文所述的第一實施例般地藉由使用CMP方法的機械式研磨來去除，此方法可被應用至依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(1)及(2)這兩者。
在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的該例子中，因為該吸氣層66是在該薄膜形成去除層70被除之後才被形成，所以在各種處理中因重金屬而造成的金屬污染可被防止。
此外，因為該氧化鉿膜63被形成在該吸氣層66的一上層上，所以由該吸氣層66的結晶缺陷所產生的電子被抑制而不會流入該裝置中。詳言之，該氧化鉿膜63內具有一負的固定電荷，且因為該負的固定電荷的關係，該吸氣層66的表面及其附近被置於一正電荷累積狀態。因此，即使電子因為該吸氣層66的結晶缺陷而被產生，但如此被產生的電子可與被置於一正電荷累積狀態的區域內的電洞結合，因此該等電子被抑制而不會流入該裝置中。因此，該半導裝置的雜訊被降低。
此外，因為電子被該氧化鉿膜63抑制而不會流入該裝置，所以裝置設計自由度的程度可被提高，且裝置特性亦可被改善。
詳言之，例如，根據揭露於日本未審查專利申請案公開第2007-88450號中的技術，為了要抑制該吸氣層的結晶缺陷所造成的雜訊，一電洞累積區域(其為一p型區域)被形成在該元件形成層內。然而，因為該電洞累積區域係如上文所述地被必要地形成，所以裝置設計自由度的程度被降低，此外，因為用來形成該裝置的面積被減少，所以裝置特性被變差。相反地，當電子被該氧化鉿膜63抑制而不會流入該裝置時，該電洞累積區域就無需被形成在該元件形成層65內，且如上文所述，裝置設計自由度的程度可被提高，且裝置特性亦可被改善。
<第三實施例>
[攝像機的結構]
圖9為一示意圖其顯示一攝像機77，其為依據本發明的一實施例之影像拾取裝置的一個例子。在此實施例中，該攝像機77使用上文所述之依據第一實施例的固態影像拾取裝置來作為影像拾取裝置。
在使用依據第一實施例的固態影像拾取裝置的該攝像機77中，來自一物體(未示出)的光線經由一光學系統(譬如，一鏡頭71)及一機械式快門72被入射到一固態影像拾取裝置73的影像拾取區上。該機械式快門72擋住入射到該固態影像拾取裝置73的影像拾取區上的光線並決定曝光時間。
依據第一實施例的該固態影像拾取裝置被用作為該固態影像拾取裝置73，且該固態影像拾取裝置73被一包括時序產生電路及一驅動系統的驅動電路74驅動。
此外，該固態影像拾取裝置73的輸出訊號被下面的訊號處理電路75作各種訊號處理，然後被當作一影像拾取訊號送至外部，且如此被送出的該影像拾取訊號被儲存在一記錄媒體(譬如，記憶體)中，或被輸出至一監視器。
此外，該機械式快門72的開啟與關閉，該驅動電路74的控制，該訊號處理電路75的控制，及類此者是由一系統控制器76來實施。
因為上文所述的該攝像機77使用依據本發明的第一實施例的固態影像拾取裝置1，所以在各種處理中因重金屬而造成的金屬污染可被防止，因此可獲得一高品質的拾取影像。
此外，因為該加氧化鉿膜34被形成在該吸氣層33的一上層上，所以該吸氣層33的結晶缺陷所產生的電子可被抑制而不會流入到該光接受部分。因此，該固態影像拾取裝置的雜訊可被降低，及該裝置的S/N比可被改善，使得一高品質的拾取影像可被獲得。
再者，因為電子可被該氧化鉿膜34抑制而不流入該光接受部分，所以裝置特性可被改善，因此可獲得一高品質的拾取影像。
[變化例]
此外，在第三實施例中，雖然依據第一實施例的該固態影像拾取裝置被用作為該固態影像拾取裝置的情況透過例子加以描述，但一依據下面的第四實施例的固態影像拾取裝置亦可被使用作為該影像拾取裝置。
<第四實施例>
[固態影像拾取裝置的結構]
如同第一實施例般地，一背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的另一個例子，具有該像素部分2及週邊電路部分，且這些部分被安裝在同一半導基板上。在第四實施例中，該週邊電路部分包括該垂直的選擇電路3，該樣本保持關聯雙取樣(S/H‧CDS)電路4，該水平的選擇電路5，該TG6，該AGC電路7，該A/D轉換器電路8，及數位放大器9(參見圖1)。
在該像素部分2中，許多單元像素被設置成一矩陣形式，位址線與類此者在列的基礎上被設置，及訊號線與類此者在行的基礎上被設置。前述的結構與第一實施例中的結構相同。
該垂直的選擇線3在列的基礎上依序地選擇像素，且各像素行的各別像素的訊號經由該等垂直的訊號線被讀入到該S/H‧CDS電路4。該S/H‧CDS電路4對讀取自個別像素行之像素訊號實施一訊號處理，譬如像是CDS。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
該水平的選擇電路5依序地取出保持在該S/H‧CDS電路4內的像素訊號並將該等像素訊號輸出至該AGC電路7。該AGC電路7將來自該等水平選擇電路5的訊號輸入用一適當的增益加以放大並將該經過放大的訊號輸出至該A/D轉換器電路8。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
該A/D轉換電路8將來自該AGC電路7的類比訊號輸入轉換成數位訊號並將該等數位訊號輸出至該數位放大器電路9。該數位放大器電路9將來自該A/D轉換器電路8的數位訊號適當地放大並將經過放大的數位訊號輸出至墊(端子)。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
該垂直的選擇線3，該S/H‧CDS電路4，該水平的選擇線5，該AGC電路7，該A/D轉換器電路8，及該數位放大器9的操作以根據從該時序產生器6輸出之不同的時序訊號種類來實施的。
形成該像素部分2的該單元像素包括例如該光電二極體21作為一光電轉換元件，及四個電晶體，亦即，該傳輸電晶體22，該放大電晶體23，該位址電晶體24，及該重置(reset)電晶體25，亦被包括作為此光電二極體21的主動元件(參見圖2)。
該光電二極體21實施將入射光轉變成一數量相當於該入射光的量值的電荷(在此例子中為電子)的光電轉換。該輸送電晶體22被連接在該光電二極體21與該漂浮擴散FD之間。此外，當一驅動訊號經由一驅動導線26被提供至該傳輸電晶體22的閘極(傳輸閘極)時，被該光電二極體21光電轉換的電子被傳輸至該漂浮擴散FD。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
該放大電晶體23的閘極被連接至該漂浮擴散FD。該放大電晶體23經由該位址電晶體24被連接至一垂直的訊號線27並形成一由一固定電流電力源I於該像素部分外之源極隨耦器。當一位址訊號經由一驅動導線28被提供至該位址電晶體24的閘極，且該位址電晶體24因而被啟動時，該放大電晶體23將該漂浮擴散FD的電位放大並將一與該經過放大之電位相當的電壓輸出至該垂直的訊號線27。從每一像素經由該垂直的訊號線輸出的電壓被輸出至該S/H‧CDS電路4。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
該重置電晶體25被連接在一電力源Vdd與該漂浮擴散FD之間。當一重置訊號經由一驅動導線29被提供至該重置電晶體25的閘極時，該漂浮擴散FD的電位被重置(reset)至一電力源電位Vdd。因為在每一列單元內之該等輸送電晶體22的閘極，該等位址電晶體23的閘極，及該等重置電晶體25的閘極分別被彼此連接，所以上述的操作同時對在一列內的像素實施。前述的結構亦與第一實施例中的結構相同。
圖10為一示意剖面圖其顯示該背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的另一個例子。
示於圖10中之該固態影像拾取裝置1主要是由該半導體支撐基板31，該半導體基板主體32，該氧化鉿膜34，該鈍化膜35，該彩色濾光片36，及該微型鏡片37形成。
順帶一提地，該遮光膜13，該鈍化膜35，該彩色濾光片36，及該微型鏡片37(它們都被設置在該半導體基板主體32上)只在部分放大圖式中被示出。
該半導體基板主體32是由n型矽形成的。此外，該半導體基板主體32具有該元件形成層39，多個光接受部分15及主動元件(未示出)，譬如像是MOS電晶體，被形成在該元件形成層內，其將被該等光接受部分光電轉換的訊號電荷轉換成電子訊號並將這些電子訊號輸出，且該等光接受部分15與該等主動元件形成單元像素。再者，一p+ 層84(其為一雜質區域)在光入射側(該半導體基板本體的後表面側)被形成在該元件形成層39上，及一吸氣層83在光入射側(該半導體基板本體的後表面側)被形成在該p+ 層84上。
此外，該光接受部分15對應於圖2中所示的光電二極體21且係藉由該半導體基板主體32內的一pn接面來形成。此外，該p+ 層84是第二導電型雜質區域的一個例子。
在此實施例中，該半導體基板主體32係藉由減小該矽晶圓的厚度來形成，用以讓光線從該後表面入射。
雖然該半導體基板主體32的厚度隨著該固態影像拾取裝置的種類而改變，但對於可見光用途而言其厚度為2至6微米及對於紅外線用途而言其厚度為6至10微米。
此外，該佈線層38(其實施該等主動元件，如MOS電晶體，的多層電佈線)被形成在該半導體基板主體32的表面上。此外，該半導體支撐基板31被一設置在該佈線層38與它之間的二氧化矽層10黏著至該佈線層38。
該半導體支撐基板31被提供用以強化該半導體基板主體32的強度且是用例如一矽基板來形成，且它的厚度為例如約725微米。
此外，該遮光膜13(其在對應於該等光接受部分的區域中具有可見光入射孔12)被形成在該該半導體基板主體32的一上層上，且該鈍化膜35被形成在該遮光膜13的一上層上，該彩色濾光片36與該微型鏡片37被形成在一對應於該可見光入射孔徑12的區域內。
圖11為該半導體基板主體32的像素部分的一重要部分的剖面圖。
在該光接受部分15的區域內，一n型電荷累積區域41被形成在該半導體基板主體32中。為了要將該等訊號電荷被儲存於其內的區域放置得更靠近該半導體基板主體32的表面側，該電荷累積區域41較佳地被形成為使得該雜質濃度朝向該半導體基板主體32的表面側逐漸增加。此外，為了要有效地接受入射光，該電荷累積區域41可被形成為使得它的面積朝向該半導體基板主體32的後表面逐漸地增加。
在該半導體基板主體32中，一p型阱42被形成在該電荷累積區域41的周圍。此外，在該光接受部分15的區域內，一淺的p型電洞累積區域44在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。
此外，一由氧化矽製成的元件隔離絕緣膜40在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。又，一n型漂浮擴散(FD)45在該表面側被形成在該半導體基板主體32內。
此外，一p型區域46被形成在該漂浮擴散FD45與該電荷累積區域41之間，因此它們彼此被電隔離。
在此第四實施例中，該吸氣層83被形成在該p+ 層84的整個表面上的情況係透過例子加以描述。然而，當該吸氣層83可抑制由重金屬造成之裝置(譬如，光電二極體)的金屬污染時，這是足夠的。因此，該吸氣層83並不一定要被形成在該p+ 層84的整個表面上，且可在該入射光線側(該半導體基板主體的後表面側)被部分地形成在該元件形成層39上。然而，在考量該吸氣層83被用作為濕式蝕刻時的蝕刻停止層(稍後將描述)的例子時，該吸氣層83較佳地被形成在該p+ 層84的整個表面上。
此外，在第四實施例中，該吸氣層83只在該光線入射側(該半導體基板主體的後表面側)被形成在該元件形成層39上的情況係透過例子加以描述。然而，除了被形成在該元件形成層39的該光線入射側的吸氣層83之外，吸氣部分(未示出)亦被形成在該元件形成層39內。
當該等吸氣部分被形成在該元件形成層39內時，為了要防止該等吸氣部分的結晶缺陷產生之電子流進入到該光接受部分中所造成的不利影響，該等吸氣部分每一者都必需被形成，用以確保離該光接受部分一預定的距離。
再者，在第四實施例中，該p+ 層84被形成在該半導體基板主體32的整個表面上的情況係透過例子加以描述。然而，當該p+ 層84將該吸氣層83的表面及其附近置於一正電荷累積狀態時，這是足夠的，因此該p+ 層84不一定要被形成在該半導體基板主體32的整個表面上。
此外，在第四實施例中，因為該光接受部分15(電荷累積區域41)是一n型區域，所以該p+ 層84(其為一p型雜質區域)被形成。然而，當該光接受部分15(電荷累積區域41)為一p型區域時，一n+ 層(其為一n型雜質區域)將被形成。
[固態影像拾取裝置的操作]
下文中，具有上述結構之固態影像拾取裝置的操作將被描述。
首先，在一電荷累積期間，來自該半導體基板主體32的後表面側入射的光線被該光接受部分15光電轉換，且在數量上與該入射光的量值相當的訊號電荷被產生。被該光電轉換產生的該等訊號電荷漂流在該電荷累積區域41中且被儲存於該電荷累積區域41內之該電洞累積區域44的附近。
在該電荷累積期間，一負電壓被施加至該傳輸電晶體22的閘極電極，且該傳輸電晶體22被置於一OFF狀態。
接下來，當一讀取操作被實施時，一正電壓被施加至該傳輸電晶體22的閘極電極，且該傳輸電晶體22被置於一ON狀態。因此，儲存在該光接受部分15內的訊號電荷被傳輸至該漂浮擴散45。
該正電壓是例如一電力源電壓(3.3V或2.7V)。
在此例子中，根據被傳輸至該漂浮擴散45的訊號電荷的數量，該漂浮擴散45的電位亦隨之改變。此外，該漂浮擴散45的電位被該放大電晶體23放大，且一相當於該被放大的電位的電壓被輸出至該垂直的訊號線27。
接下來，當一重置操作被實施時，一正電壓被施加至該重置電晶體25的閘極，且該漂浮擴散45的電位被重置為該電力源Vdd的電壓。在此步驟中，藉由施加一負電壓至該傳輸電晶體22的閘極，該傳輸電晶體22被置於OFF狀態。
該電荷累積期間，該讀取操作，及該重置操作被重復地實施。
[該固態影像拾取裝置的製造方法(3)]
在下文中，具有上述結構之該固態影像拾取裝置的製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(3)中，如圖12A所示，該元件隔離絕緣膜40係藉由一STI技術被形成在包括該元件形成層39及一薄膜形成去除層50的該半導體基板主體32內。接下來，藉由離子植入方法，該n型電荷累積區域41，該p型阱42，該p型電洞累積區域44，該漂浮擴散45，及該p型區域46被形成。
上述區域的形成順序並無特別的限制。
接下來，如圖12B所示，該p+ 層84被形成在該元件形成層39內的該薄膜形成去除層50的那一側。詳言之，例如，磷(P)離子以高能量被植入，使得該p+ 層84被形成。此外，如圖12b所示，該吸氣層83在該薄膜形成去除層50側被形成在該p+ 層84內。詳言之，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層83被形成。
在此製造方法中，雖然透過例子加以描述的情況是該p+ 層84及該吸氣層83是在各區域被形成在該元件形成層39內之後才被形成，但該等區域可在該p+ 層84及該吸氣層83被形成之後才被形成在該元件形成層39內。
此外，雖然透過例子加以描述的情況是該吸氣層83是在該p+ 層84被形成之後才被形成，但該p+ 層84可在該吸氣層83被形成之後才被形成。
此外，雖然該吸氣層83係以硼(B)離子或磷(P)離子以高能量植入且熱處理係使用電弧燈退火裝置或類此者來實施的方式被形成，但形成該吸氣層83的方法並不侷限於上述的方式。例如，該吸氣層83可用一種在IV族離子(如碳離子或矽離子)被植入之後熱擴散在約1000至1150℃被實施的方式來形成。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體32的表面上，使得該佈線層38被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板31用被夾設在該半導體支撐基板31與該佈線層38之間的該二氧化矽層10而被黏合至該佈線層38(參見圖12C)。
接下來，如圖12D所示，該薄膜形成去除層50藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層83被露出。因為一被雜質(如硼(B)離子或磷(P)離子)重度地摻雜的雜質區域能夠當作一蝕刻停止層般地作用，所以該吸氣層83在該濕式蝕刻中係如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該遮光膜13被形成在該氧化鉿膜34上，且一圖案處理被實施在該遮光膜13上用以形成與該等光接受部分相對應的可見光入射孔徑12。再者，該鈍化膜35藉由CVD方法被形成在該遮光膜13上，且彩色濾光片36與微型鏡片37亦被形成，使得圖10所示的該固態影像拾取裝置被獲得。
包含一晶圓等級的半導體基板主體32的固態影像拾取裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的固態影像拾取裝置被形成。
[固態影像拾取裝置的製造方法(4)]
下文中，具有上述結構之固態影像拾取裝置的另一個製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在如圖12E所示之依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(4)中，當該半導體基板主體32被製造時，該吸氣層83被形成在該薄膜形成去除層50與該半導體基板主體32之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層83被形成。
亦即，在用來製造依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的方法(3)中，該吸氣層83是在一晶圓處理中被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(4)中，該吸氣層83是在一基板製程中被形成，該基板製程是在晶圓處理之前被實施。
形成該吸氣層83的方法將參考一特定的例子加以描述。
大體上，被用於一固態影像拾取裝置的該半導體基板主體32其上被設置有一磊晶膜(未示出)。換言之，其上被設置有一磊晶膜生長的該半導體基板主體32是在一晶圓處理中被不同地處理。在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(3)中，因為該吸氣層83係在一晶圓處理中被形成，所以該吸氣層83是在一磊晶膜被形成在該半導體基板主體32之後被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(4)中，因為該吸氣層83係在一基板處理中被形成，所以該吸氣層83被形成在該半導體基板主體32內，然後一磊晶膜被形成在該半導體基板主體32上。
接下來，如圖12F所示，該元件隔離絕緣膜40係藉由一STI技術被形成在該半導體基板主體32的元件形成層39內。此外，藉由離子植入方法，該n型電荷累積區域41，該p型阱42，該p型電洞累積區域44，該漂浮擴散45，及該p型區域46被形成。
上述區域的形成順序並無特別的限制。
又，如圖12F所示，該p+ 層84被形成在該元件形成層39與該吸氣層83之間。詳言之，該p+ 層84例如藉由高能量植入磷(P)離子而被形成。
雖然透過例子加以描述的情況是各別區域被形成在該元件形成層39內，然後該p+ 層84被形成，但該等區域可在該p+ 層84被形成之後才被形成在該元件形成層39內。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體32的表面上，使得該佈線層38被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板31用被夾設在該半導體支撐基板31與該佈線層38之間的該二氧化矽層10而被黏合至該佈線層38(參見圖12G)。
接下來，如圖12H所示，該薄膜形成去除層50藉由一濕式蝕刻方法而被去除，使得該吸氣層83被露出。因為一被雜質(譬如，硼(B)離子或磷(P)離子)重度地摻雜的雜質區域能夠當作一蝕刻停止層般地作用，所以該吸氣層83在該濕式蝕刻中係如一蝕刻停止層般地作用。
接下來，該遮光膜13被形成在該半導體基板主體32上，且一圖案處理被實施在該遮光膜13上用以形成與該等光接受部分相對應的可見光入射孔徑12。再者，該鈍化膜35藉由CVD方法被形成在該遮光13上，且彩色濾光片36與微型鏡片37亦被形成，使得圖10所示的該固態影像拾取裝置可被獲得。
包含一晶圓等級的半導體基板主體32的固態影像拾取裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的固態影像拾取裝置可被形成。
在第四實施例中，該吸氣層83被用作為一蝕刻停止層，及該該薄膜形成去除層50藉由使用濕式蝕刻方法的蝕刻被去除的情況係透過例子來加以描述。然而，然而，一濕式蝕刻方法不一定被用作為去除該薄膜形成去除層50的方法，且該薄膜形成去除層50可例如被一使用CMP方法的機械研磨去除。上述用於去除該薄膜形成去除層50的方法可被應用至依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(3)及(4)這兩者。
此外，在第四實施例中，該p+ 層84及該吸氣層83被形成在該元件形成層39與該薄膜形成去除層50之間，然後該薄膜形成去除層50被去除，使得該吸氣層83被露出。然而，當該p+ 層84及該吸氣層83可被形成在該元件形成層39的上層(入射光側)上時，這是足夠的。該p+ 層84及該吸氣層83可藉由使用該沒有包括該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32而被形成在該元件形成層39的上層(入射光側)上。然而，因為該沒有包括該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32具有一約10微米的厚度，所以該半導體基板主體32在製程中的搬運送(handling)被認為是相當困難的。因此，在考量在製程中搬運該半導體基板主體32的方便性下，藉由使用該薄膜形成去除層50的半導體基板主體32，該薄膜形成去除層50較佳地是在該半導體支撐基板31被黏合至該佈線層38之後才被去除。上述之形成該薄膜形成去除層50的方法可被應用至依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的製造方法(3)及(4)這兩者。
在依據本發明的一實施例之該固態影像拾取裝置的另一例子中，因為該吸氣層83是在該薄膜形成去除層50被去除之後被形成，所以在各種處理中因重金屬而造成的金屬污染可被防止。
此外，因為該p+ 層84被形成，所以所以因為吸氣層33的結晶缺陷所產生的電子被抑制而不會流入該光接受部分。詳言之，即使電子因為該吸氣層83的結晶缺陷被產生，如此產生的電子會與該p+ 層84內的電洞結合，因此，該等電子被抑制而不會流入該光接受部分。因此，該固態體影像拾取裝置的雜訊被降低，且該裝置的S/N比被改善。
<第五實施例>
[半導體裝置的結構]
圖13為一示意剖面圖其顯示依據本發明的一實施例之半導體裝置的另一個例子。示於此實施例中的半導體裝置60是例如RAM，ROM，或LSI且主要是由一半導體支撐基板61，一半導體基板主體62，及一氧化鉿膜63所形成。
該半導體基板主體62是由n型矽形成。此外，該半導體基板主體62具有一元件形成層65，n型裝置64(譬如，邏輯元件)，一主動元件，及一被動元件被形成在該元件形成層內。又，一p+ 層93(其為一雜質區域)被形成在該元件形成層65上，及一吸氣層96被形成在該p+ 層93上。
雖然該半導體基板主體62的厚度隨著半導體裝置的種類而改變，但形成一裝置所需的厚度約為10微米。此外，該p+ 層93為一第二導電型雜質區域的一個例子。
此外，一實施該等裝置64的電子佈線之佈線層67被形成在該半導體基板主體62的一表面(被標記為A的表面)上。此外，該半導體支撐基板61被一設置在它與該佈線層67之間的二氧化矽層68黏合至該佈線層67。
該半導體支撐基板61被設置來加強該半導體基板主體62的強度且是由例如一矽基板所形成，且其厚度為例如約725微米。
如同第四實施例般地，該吸氣層96並不一定要被形成在該p+ 層93的整個表面上且可被部分地形成在其上。然而，在考量該吸氣層96在濕式蝕刻中被用作為蝕刻停止層(稍後將描述)的例子，該吸氣層66較佳地被形成在該元件形成層96的整個表面上。
此外，如同上文所描述的第四實施例編地，除了被形成在該元件形成層65上的吸氣層96之外，吸氣部分亦可被被形成在該元件形成層65內。然而，藉由在該元件形層內65形成該吸氣部分，當形成在該元件形成層65內的吸氣部分的結晶缺陷所產生的電子在一些例子中會不利地影響該等裝置時，該等吸氣部分每一者都必需被形成，以確保離該等裝置一預定的距離。
在第五實施例中，因為該裝置64是n型，所以該p+ 層93(其為一p+ 型雜質區域)被形成。然而，當該裝置64是p型時，則一n+ 層(其為一n+ 型雜質區域)被形成。
[半導體裝置的製造方法(3)]
下文中，具有上述結構的半導體裝置的製造方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在用來製造依據本發明的一實施例之該半導體裝置的方法(3)中，如圖14A所示，該裝置64被形成在該半導體基板主體62中，該半導體基板主體包括該元件形成層65及一薄膜形成去除層70。
接下來，如圖14B所示，該p+ 層93被形成在該元件形成層65內的該薄膜形成去除層70那一側。詳言之，例如，磷(P)離子以高能量被植入，使得該p+ 層93被形成。此外，如圖14B所示，該吸氣層96被形成在p+ 層93內的該薄膜形成去除層70那一側。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層96被形成。
在此實施例中，雖然透過例子加以描述的情況是該p+ 層93及該吸氣層96是在該裝置64被形成在該元件形成層65內之後被形成的，但該裝置64可在該p+ 層93及該吸氣層96被形成之後才被形成在該元件形成層65內。
此外，雖然透過例子加以描述的情況是該吸氣層96是在該p+ 層93被形成之後才被形成，但該p+ 層93可在該吸氣層96被形成之後被形成。
此外，雖然該吸氣層96係以硼(B)離子或磷(P)離子以高能量植入且熱處理係使用電弧燈退火裝置或類此者來實施的方式被形成，但形成該吸氣層96的方法並不侷限於上述的方式。例如，該吸氣層96可用一種在IV族離子(如碳離子或矽離子)被植入之後熱擴散在約1000至1150℃被實施的方式來形成。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體62的表面上，使得該佈線層67被形成。接下來，該矽製成的半導體支撐基板61用被夾設在該半導體支撐基板61與該佈線層67之間的該二氧化矽層68而被黏合至該佈線層67(參見圖14C)。
接下來，如圖14D所示，該薄膜形成去除層70藉由一濕式蝕刻方法而被去除，以露出該吸氣層96，使得圖13所示的半導體裝置可被獲得。在此濕式蝕刻中，該吸氣層96係如一蝕刻停止層般地作用。
包含一晶圓等級的半導體基板主體62的半導體裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的半導體裝置被形成。
[半導體裝置的製造方法(4)]
下文中，製造具有上述結構的半導體裝置的另一方法將被描述。亦即，依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法的另一個例子將被描述。
在用來製造依據本發明的一實施例之該半導體裝置的方法(4)中，如圖14E所示，當該半導體基板主體62被形成時，該吸氣層96被形成在該半導體基板主體62的該元件形成層65與該薄膜形成去除層70之間。詳言之，例如，在硼(B)離子或磷(P)離子以高能量被植入之後，該等被植入的雜質被一使用電弧燈退火裝置或類此者之熱處理活化，使得該吸氣層96被形成。
亦即，在用來製造依據本發明的一實施例之該半導體裝置的方法(3)中，該吸氣層96係在一晶圓處理中被形成。相反地，在用來製造依據本發明的一實施例之該半導體裝置的方法(4)中，該吸氣層96是在一基板製程中被形成，該基板製程是在晶圓處理之前被實施。
形成該吸氣層96的方法將參考一特定的例子加以描述。
大體上，被用於一半導體裝置的該半導體基板主體62其上被設置有一磊晶膜(未示出)。換言之，其上被設置有一磊晶膜生長的該半導體基板主體62是在一晶圓處理中被不同地處理。在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(3)中，因為吸氣層96是在晶圓處理中被形成，所以該吸氣層96是在一磊晶膜被形成在該半導體基板主體62之後被形成。相反地，在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(4)中，因為吸氣層96是在一基板製程中被形成，所以該吸氣層96被形成在該半導體基板主體62內，然後一磊晶膜被形成於其上。
接下來，如圖14F所示，該裝置64被行成在該半導體基板主體62的元件形成層65中。
接下來，絕緣膜及導線被重復地形成在該半導體基板主體62的表面上，使得該佈線層67被形成。該矽製成的半導體支撐基板61然後用被夾設在它與該佈線層67之間的該二氧化矽層68而被黏合至該佈線層67(參見圖14G)。
接下來，如圖14H所示，該薄膜形成去除層70藉由一濕式蝕刻方法而被去除，以露出該吸氣層96，使得示於圖13中之半導體裝置被獲得。
包含一晶圓等級的半導體基板主體62的半導體裝置藉由切割晶圓而被分切成晶片，且如此被分切的該等晶片被安裝，黏合，及密封，使得各別的半導體裝置被形成。
在此實施例中，該濕式蝕刻不一定要被用作為去除該薄膜形成去除層70的方法，例如，該薄膜形成去除層70可如同上文所述的第一實施例般地藉由使用CMP方法的機械式研磨來去除。如同上文所述的第四實施例般地，上述用來去除該薄膜形成去除層70的方法可被應用至依據本發明的一實施例之該半導體裝置的製造方法(3)及(4)這兩者。
在依據本發明的一實施例之該半導體裝置的該例子中，因為該吸氣層96是在該薄膜形成去除層70被除之後才被形成，所以在各種處理中因重金屬而造成的金屬污染可被防止。
此外，因為p+ 層93被形成，所以由該吸氣層96的結晶缺陷所產生的電子被抑制而不會流入該裝置中。詳言之，即使電子因為該吸氣層96的結晶缺陷而被產生，但該等電子可與p+ 層93的電洞結合，因此該等電子被抑制而不會流入該裝置中。因此，該半導體裝置的雜訊被降低。
本申請案包含與2009年2月6日向日本專利局提申之日本優先權專利申請案JP2009-026368號所揭露的內容相關的主體，該申請案的整個內容藉由此參照被倂於本文中。
熟習此技藝者應瞭解的是，各種變化，組合，次組合及更改可根據設計要求及其它因素而發生，因為它們都是在下面的申請專利範圍或其等效物的範圍內。
101．．．矽基板
102．．．氧化矽膜
103．．．元件形成層
104．．．光電轉換元件
105．．．佈線層
1．．．固態影像拾取裝置
2．．．像素部分
3．．．垂直的選擇電路
4．．．S/H CDS電路
5．．．水平的選擇電路
6．．．時序產生器(TG)
7．．．自動增益控制(AGC)電路
8．．．A/D轉換器電路
9．．．數位放大器
21．．．光電二極體
22．．．傳輸電晶體
23．．．放大電晶體
24．．．位址電晶體
25．．．重置電晶體
26．．．驅動導線
27．．．垂直的訊號線
28．．．驅動導線
FD．．．漂浮擴散
29．．．驅動導線
31．．．半導體支撐基板
32．．．半導體基板主體
34．．．氧化鉿膜
35．．．鈍化膜
36．．．彩色濾光片
37．．．微型鏡片
39．．．元件形成層
38．．．佈線層
10．．．二氧化矽層
12．．．孔徑
13．．．遮光膜
41．．．n型電荷累積區域
42．．．p型阱
44．．．p型電洞累積區域
45．．．n型漂浮擴散(FD)
46．．．p型區域
14．．．吸氣部分
50．．．薄膜形成去除層
40．．．元件隔離絕緣膜
60．．．半導體裝置
61．．．半導體支撐基板
62．．．半導體基板主體
63．．．氧化鉿膜
64．．．N型裝置
65．．．元件形成層
66．．．吸氣層
67．．．佈線層
70．．．薄膜形成去除層
77．．．攝像機
71．．．光學系統(鏡頭)
72．．．機械式快門
73‧‧‧固態影像拾取裝置
74‧‧‧驅動電路
75‧‧‧訊號處理電路
76‧‧‧系統控制器
15‧‧‧光接受部分
83‧‧‧吸氣層
84‧‧‧p+ 層
93‧‧‧p+ 層
96‧‧‧吸氣層
68‧‧‧二氧化矽層
圖1為一示意結構圖其顯示一背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的一個例子；
圖2為一示意圖其顯示一像素部分的一單元像素的電路結構的一個例子；
圖3為一示意剖面圖其顯示背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的一個例子；
圖4為一半導體基板主體的像素部分的一重要部分的剖面圖(1)；
圖5A至5E為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的製造方法的一個例子；
圖5F至5J為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子；
圖6A至6C為示意剖面圖其顯示一依據第一實施例之修改過的例子；
圖7為一示意剖面圖其顯示依據本發明的一實施例之半導體裝置的一個例子；
圖8A至8D為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之半導體裝置的製造方法的一個例子；
圖8E至8H為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之半導體裝置的製造方法的另一個例子；
圖9為一示意圖其顯示一攝像機，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的一個例子；
圖10為一示意剖面圖其顯示一背面照射型固態影像拾取裝置，其為依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的另一個例子；
圖11為一半導體基板主體的像素部分的一重要部分的剖面圖(2)；
圖12A至12D為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子；
圖12E至12H為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之固態影像拾取裝置的製造方法的另一個例子；
圖13為一示意剖面圖其顯示依據本發明的一實施例之半導體裝置的另一個例子；
圖14A至14D為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之半導體裝置的製造方法的另一個例子；
圖14E至14H為示意剖面圖其顯示該依據本發明的一實施例之半導體裝置的製造方法的另一個例子；
圖15為一示意剖面圖(1)其顯示一相關的例子，其中一背面照射型固態影像拾取裝置係使用一具有SOI結構的半導體基板來加以形成；及
圖16為一示意剖面圖(2)其顯示一相關的例子，其中一背面照射型固態影像拾取裝置係使用一具有SOI結構的半導體基板來加以形成。
1．．．固態影像拾取裝置
10．．．二氧化矽層
12．．．孔徑
13．．．遮光膜
15．．．光接受部分
31．．．半導體支撐基板
32．．．半導體基板主體
33．．．吸氣層
34．．．氧化鉿膜
35．．．鈍化膜
36．．．彩色濾光片
37．．．微型鏡片
38．．．佈線層
39．．．元件形成層

Claims (12)

  1. 一種固態影像拾取裝置，包含：一半導體基板主體，其包括一元件形成層及一被設置在其一上層上的吸氣層；光電轉換元件，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域，其被設置在該元件形成層內；及一介電質膜，其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態影像拾取裝置，其中該介電質膜為一絕緣膜其被至少部分地結晶化。
  3. 如申請專利範圍第2項之固態影像拾取裝置，其中該介電質膜為氧化物絕緣膜其包括一選自於由鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、釔、及鑭系元素所構成的組群中的元素且其被至少部分地結晶化。
  4. 如申請專利範圍第1項之固態影像拾取裝置，其中該介電質膜係如同一抗反射膜般地作用。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態影像拾取裝置，其更包含：主動元件，其將被該等光電轉換元件光電轉換的訊號電荷轉換成電子訊號且其輸出該等電子訊號；及一佈線層，其係藉由層疊在該元件形成層之與該吸氣層相反的表面上而被設置且其實施該等主動元件的佈線。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態影像拾取裝置，其更 包含：一支撐基材層，其被設置在該佈線層之與該元件形成層相反的表面上。
  7. 如申請專利範圍第1-6項中任一項之固態影像拾取裝置，其更包含：微型鏡片，其被設置在該介電質膜的一上層上且其將入射在該等光電轉換元件上的光線聚集。
  8. 一種用來製造固態影像拾取裝置的方法，其包含的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
  9. 一種用來製造固態影像拾取裝置的方法，其包含的步驟為：形成光電轉換元件於一半導體基板主體的一元件形成層內，該半導體基板主體包括該元件形成層及一形成在該元件形成層的一上層上的吸氣層，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
  10. 一種影像拾取裝置，包含：一固態影像拾取裝置，其包括一半導體基板主體其包括一元件形成層及一設置在其一上層上的吸氣層；光電轉換元件，其被形成在該元件形成層內，每一光電轉換元件包括一第一導電型區域；及一介電質膜其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內；一光學系統，用來將來自一物件的入射光導引至該固態影像拾取裝置；及一訊號處理電路，用來處理一來自該固態影像拾取裝置的輸出訊號，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
  11. 一種半導體裝置，包含：一半導體基板主體，其包括一元件形成層及一吸氣層其被設置在該元件形成層的一上層上；一裝置，其包括一第一導電型區域且被形成在該元件形成層內；及一介電質膜，其被設置在該吸氣層的一上層上且其誘發一第二導型區域於該吸氣層的一表面內，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
  12. 一種用來製造一半導體裝置的方法，其包含的步驟為：形成一包括一第一導電型區域的裝置於一半導體基板主體的一元件形成層內； 形成一吸氣層於該元件形成層的一上層上；及形成一介電質膜於該吸氣層的一上層上，以誘發一第二導電型區域於該吸氣層的一表面內，其中該介電質膜具有一負的固定電荷。
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