[发明专利]半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

在此通过引用将于2011年2月25日递交的日本专利申请No.2011-40092的公开内容(包括说明书、附图和摘要)全部并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，并且更具体地涉及一种具有固态图像传感器的半导体器件。

背景技术

在CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器中，每个单位像素包括微透镜，红色、绿色或者蓝色颜色滤镜以及诸如光电二极管之类的光电换能器。穿过单位像素的颜色滤镜并且到达光电换能器的光的波长依赖于滤镜颜色。已经穿过单位像素的颜色滤镜进入到光电换能器的光被转换成电信号，并且在单位像素内检测到该电信号。例如，在日本未审专利公开No.2006-279048中公开了一种图像传感器，其中具有不同颜色滤镜的多个单位像素被布置在半导体衬底之上，并且相互间隔。

在图像传感器中，穿过红色颜色滤镜的光具有较长波长，并且到达例如硅的层压结构的内部深处。因此，该光进入例如硅的半导体衬底的较深区域(接近底表面)。由已达到光电换能器的红光的光电转换所生成的电子中的一些通过扩散或者漂移由具有红色滤镜的单位像素收集。然而，可能发生的是，由红光的光电转换所生成的电子中的一些通过扩散或者漂移被具有例如绿色颜色滤镜的相邻单位像素错误地收集。该现象被称为电串扰。或者已穿过红色颜色滤镜的光可能意外地进入到具有绿色颜色滤镜的相邻单位像素中。该现象被称为光学串扰。电串扰和光学串扰统称为像素间串扰。像素间串扰可能引起CMOS图像传感器中的色调缺陷或者图像质量退化。

在日本未审专利公开No.2006-279048中描述的图像传感器中，具体地，位于具有长波长的红色颜色滤镜的像素下方的上衬底区域与具有绿色颜色滤镜的相邻像素电绝缘并且在平面图中比红色像素更向外延伸。从已经穿过红色颜色滤镜的光生成的并且已经到达上衬底区域处的电荷在红色像素中被收集，即使其流到红色像素的外部，也不进入绿色像素。因此防止了电串扰。

然而，即使在使用以上技术时，仍然存在发生像素间串扰(尤其是光学串扰)的可能性。在该背景下，日本未审专利公开No.2007-227761和日本未审专利公开No.2008-10544公开了图像传感器(固态图像传感器)，其中相邻单位像素通过其内部形成有空隙(称为空气间隙)的隔离绝缘膜相互电绝缘。此外，日本未审专利公开No.2009-267208公开了一种闪存，其中在相邻单元之间的隔离绝缘膜中形成有空气间隙。此外，日本未审专利公开No.2002-203896公开了一种用于制造具有空气间隙的浅沟槽结构的方法。

发明内容

然而，在日本未审专利公开No.2007-227761中和在日本未审专利公开No.2008-10544中公开的这两种固态图像传感器中，空气间隙的最低部(最靠近底部的部分)定位在光电二极管的最低部之上。因此，在平面图中，空气间隙并不存在于光电二极管的下部周围。因此，空气间隙可能不足以用作防止光电二极管的下部中的光学串扰。此外，在日本未审专利公开No.2009-267208中公开的空气间隙的最低部处于远高(浅)于器件隔离沟槽的最低部的位置处。因此，在日本未审专利公开No.2009-267208中描述的空气间隙也具有与在日本未审专利公开2007-227761与2008-10544中公开的空气间隙一样的问题。难以使用在日本未审专利公开No.2002-203896公开的制造方法来解决上述问题。

鉴于以上问题做出了本发明。本发明的目的之一在于提供一种具有可以更可靠地防止像素间串扰的固态图像传感器的半导体器件。

根据本发明的一个方面，提供了一种配置为如下的半导体器件。该半导体器件包括：具有主表面的半导体衬底；第一导电类型杂质层，定位在半导体衬底的主表面之上；光电换能器，包括第一导电类型杂质区域和第二导电类型杂质区域，它们在第一导电类型杂质层之上彼此接合；以及晶体管，其配置包括光电换能器的单位像素，并且电耦合到光电换能器。在平面图中，光电换能器周围的区域的至少一部分包含空气间隙，并且还具有用于使光电换能器和与其相邻的光电换能器彼此电绝缘的隔离绝缘层。该隔离绝缘层抵靠在第一导电类型杂质层的顶表面上。

根据本发明，定位在光电换能器周围的、向下延伸到第一导电类型杂质层的顶表面的隔离绝缘层防止相邻光电换能器之间的电串扰。此外，隔离绝缘层内部的空气间隙防止相邻光电换能器之间的光学串扰。

附图说明