[发明专利]固态摄像元件、制作该元件的方法及使用该元件的电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及MOS型固态摄像元件、制作该元件的方法以及使用该元 件的电子设备。

背景技术

具有表面照射型结构的CMOS型固态摄像元件在图7中示出为当今固 态摄像元件的示例。在表面照射型固态摄像元件201中，信号处理部分 229以及布线层223相对于光电转换部分222(由光敏二极管PD组成)形 成在上层中。通过层压布线224和绝缘层225来形成布线层223。此外， 彩色滤光片227以及板载透镜228以此顺序形成在布线层223上。因此， 使得由板载透镜228汇聚的光从布线层223那一侧入射到光电转换部分 222上。表面照射型固态摄像元件201具有上述结构。

但是，相邻的两个布线224之间的间隔随着固态摄像元件的小型化发 展而变得狭窄。此外，随着布线层223的多层互联的发展，板载透镜228 与光电转换部分222之间的距离变得更宽，因此倾斜地入射的光L的部分 Lx难以到达光电转换部分222。由于这个原因，产生了其中光接收特性 (诸如阴影)劣化的现象。

作为对于改善光接收特性的劣化非常有用的结构而提出了如图8所示 的背面照射型固态摄像元件。例如在日本专利公报No.平6-283702中公开 了这种背面照射型固态摄像元件。在背面照射型固态摄像元件101中，信 号处理部分129以及由布线124和绝缘层125组成的布线层123相对于光 电转换部分122形成在下部分中。此外，彩色滤光片127以及板载透镜 128以此顺序布线和设置在光电转换部分122上。以此方式，背面照射型 固态摄像元件101具有布线层123不形成在光电转换部分122以及彩色滤 光片127和板载透镜128中的任何一者之间的结构。通过这种结构，对于 倾斜的光L可以获得100％的有效孔径率。因此，可以大幅度增强敏感 度，并且也可以抑制阴影的产生。

之后，一般的半导体衬底具有数百微米那么厚的厚度，因此不能使光 透过。由于这个原因，在上述背面照射型CMOS固态摄像元件中，因为光 从硅衬底的背面照射，所以需要对诸如硅衬底进行变薄处理，以使其具有 10μm或更小的厚度。在对硅衬底进行变薄处理时，如果硅层的厚度离 散，那么在光的入射强度中会发生离散，从而以颜色阴影的形式产生不均 匀。

另一方面，为了防止硅层的厚度离散，设计了一种使用绝缘体上硅 (SOI)衬底的方法。通过该方法，对于SOI衬底执行具有高蚀刻速率的 机械研磨，随后执行化学机械研磨(CMP)，之后执行湿法蚀刻，并且由 SiO₂层使处理停止，由此防止硅层的厚度离散。

但是，因为SOI衬底比普通的半导体衬底更昂贵，所以由于使用昂贵 的SOI衬底而增加固态摄像元件的成本变成了问题。

之后，为了减小制作固态摄像元件的衬底成本的目的，提出了不使用 SOI衬底而制作背面照射型固态摄像元件的方法。例如，提出了一种方 法，其中具有比衬底更高的硬度的终端检测部分设置在划线上或者设置在 组成多个像素的像素部分的一部分或者周围中，来由此制作背面照射型固 态摄像元件。例如，在日本专利公报No.2006-128392和2008-182142中对 该方法进行了描述。通过该方法，在通过执行CMP处理来在半导体衬底 的一个表面那一侧对其进行变薄处理时，化学机械研磨可以以自对准的方 式在终端检测部分中结束。

发明内容

对于在使用上述终端检测部分的方法中以自对准的方式来使通过CMP 处理而使化学机械研磨结束来说，终端检测部分需要充分大的面积。

但是，当终端检测部分设置在组成多个像素的像素部分的一部分或者 周围时，增加终端检测部分的面积导致其中形成光敏二极管的区域以及其 中形成组成像素的多个MOS晶体管的区域减小。另一方面，当终端检测 部分的面积减小时，难以以自对准方式使通过CMP处理来进行的化学机 械研磨停止。此外，通过形成终端检测部分，在半导体衬底的表面上引起 不均匀。由于这个原因，难以使夹层绝缘层平坦化。

此外，在背面照射型固态摄像元件的情况下，通过CMP等对半导体 衬底进行变薄地切削。由于这个原因，当具有比半导体衬底更高的硬度的 终端检测部分形成在划线上或者像素部分周围时，裂缝等在将半导体衬底 切割为固态摄像元件的小块时产生在半导体衬底中。