固态摄像装置及其制造方法和电子设备与流程

本发明涉及固态摄像装置及其制造方法和电子设备，特别涉及一种能够在抑制暗电流的同时也抑制固定电荷膜的脱落的固态摄像装置及其制造方法和电子设备。

背景技术：

近来，提出一种背面照射型固态摄像装置，其中，光从半导体基板上形成有配线层的侧的相反侧照射(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中公开的固态摄像装置中，用于电隔离各像素的元件分隔单元形成在半导体基板上形成的相邻像素的边界上。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开2012-191005号公报

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

在固态摄像装置中，尽管用于形成元件分隔单元的沟槽部通常是通过干式蚀刻形成的，但是由于晶体缺陷和悬空键(danglingbond)等造成的界面状态的增高，并且暗电流很有可能产生在由干式蚀刻处理的半导体基板的表面(特别地，沟槽部的内周面和底面)上。

因此，已知将负固定电荷膜形成在半导体基板的平面部的表面上和沟槽部的内周面和底面上以抑制暗电流的产生和增大的方法；然而，会发生固定电荷膜在半导体基板上脱落的现象。

考虑到上述状况而做出本发明，本发明的目的是在固态摄像装置中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

技术问题的解决方案

根据本发明的第一方面的固态摄像装置是这样的固态摄像装置，其包括：半导体基板，在所述半导体基板中形成有多个光电转换元件；沟槽部，所述沟槽部在所述半导体基板上从光入射侧开始在深度方向上形成以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；第一固定电荷膜，所述第一固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板的光入射侧的平面部的表面；和第二固定电荷膜，所述第二固定电荷膜被形成为覆盖形成于所述半导体基板的所述沟槽部的内壁面。

在根据本发明的第一方面的固态摄像装置中，多个光电转换元件形成在半导体基板中，沟槽部在半导体基板上从光入射侧开始形成在深度方向上，以在相邻的光电转换元件之间形成元件分隔单元，第一固定电荷膜被形成为覆盖半导体基板的光入射侧的平面部的表面，且第二固定电荷膜被形成为覆盖形成于半导体基板的所述沟槽部的内壁面。

根据本发明的第二方面的制造方法是包括以下步骤的制造方法：在形成有多个光电转换元件的半导体基板上，通过蚀刻从光入射侧开始在深度方向上形成沟槽部，以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；以所述蚀刻对所述沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据形成第二固定电荷膜，以覆盖所述半导体基板上形成的沟槽部的内壁面；且以所述蚀刻对平面部造成的损伤量为依据形成第一固定电荷膜，以覆盖所述半导体基板的光入射侧的所述平面部的表面。

根据本发明的第二方面的制造方法，在形成有多个光电转换元件的半导体基板上，通过蚀刻从光入射侧开始在深度方向上形成沟槽部，以在相邻的光电转换元件之间形成元件分隔单元，以所述蚀刻对沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据形成第二固定电荷膜，以覆盖形成于半导体基板的沟槽部的内壁面，且以所述蚀刻对平面部造成的损伤量为依据形成第一固定电荷膜，以覆盖半导体基板的光入射侧的平面部的表面。

根据本发明的第三方面的制造方法是包括以下步骤的制造方法：以用于在形成有多个光电转换元件的半导体基板上形成沟槽部的蚀刻对平面部造成的损伤量为依据形成第一固定电荷膜，以覆盖位于所述半导体基板的光入射侧的所述平面部的表面；在覆盖有所述第一固定电荷膜的所述半导体基板上，通过所述蚀刻从所述光入射侧开始在深度方向上形成所述沟槽部，以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；且以所述蚀刻对所述沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据形成第二固定电荷膜，以覆盖所述半导体基板上形成的沟槽部的内壁面。

在根据本发明的第三方面的制造方法中，形成以用于在形成有多个光电转换元件的半导体基板上形成沟槽部的蚀刻对平面部造成的损伤量为依据的第一固定电荷膜，以覆盖半导体基板的光入射侧的平面部的表面，在覆盖有第一固定电荷膜的半导体基板上通过蚀刻从光入射侧开始在深度方向上形成沟槽部，以在相邻的光电转换元件之间形成元件分隔单元，且形成以所述蚀刻对沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据的第二固定电荷膜，以覆盖半导体基板上形成的沟槽部的内壁面。

根据本发明的第四方面的电子设备是这样的电子设备，其包括固态摄像装置，所述固态摄像装置包括：半导体基板，在所述半导体基板中形成有多个光电转换元件；沟槽部，所述沟槽部在所述半导体基板上从光入射侧开始在深度方向上形成以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；第一固定电荷膜，所述第一固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板的光入射侧的平面部的表面；和第二固定电荷膜，所述第二固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板上形成的沟槽部的内壁面。

在根据本发明的第四方面的设置在电子设备中的固态摄像装置中，多个光电转换元件形成在半导体基板中，在半导体基板上从光入射侧开始在深度方向上形成有沟槽部，以在相邻的光电转换元件之间形成元件分隔单元，第一固定电荷膜被形成为覆盖半导体基板的光入射侧的平面部的表面，且第二固定电荷膜被形成为覆盖半导体基板上形成的沟槽部的内壁面。

本发明的有益效果

根据本发明的第一至第四方面，能够在抑制暗电流的同时也抑制固定电荷膜的脱落。

与此同时，效果不一定限于本文中所述的效果且可以包括本发明所述的效果中的任何效果。

附图说明

图1图示了固态摄像装置的构造例。

图2是图示了固态摄像装置的一部分的放大横截面图。

图3图示了第一元件分隔单元的周边的横截面结构。

图4图示了第二元件分隔单元的周边的横截面结构。

图5图示了第一制造步骤的流程。

图6示意性地图示了第一制造步骤中的各步骤。

图7图示了第三元件分隔单元的周边的横截面结构。

图8图示了第四元件分隔单元的周边的横截面结构。

图9图示了第五元件分隔单元的周边的横截面结构。

图10图示了第二制造步骤的流程。

图11示意性地图示了第二制造步骤中的各步骤。

图12图示了第六元件分隔单元的周边的横截面结构。

图13图示了第七元件分隔单元的周边的横截面结构。

图14图示了第八元件分隔单元的周边的横截面结构。

图15图示了包括有固态摄像装置的电子设备的构造例。

图16图示了固态摄像装置的使用例。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的各实施例。同时，以下面的顺序给出说明。

1.第一实施例(固态摄像装置)

2.第二实施例(固态摄像装置)

3.变型例

4.电子设备的构造

5.固态摄像装置的使用例

<1.第一实施例>

(固态摄像装置的构造)

图1图示了固态摄像装置的构造例。

图1的固态摄像装置10例如是cmos(complementarymetaloxidesemiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等图像传感器。固态摄像装置10通过光学透镜系统(未图示)拍摄被摄体的入射光(图像光)，并且以像素为单位将入射光(其图像形成在成像面上)的量转换成电信号以作为像素信号进行输出。

在图1中，固态摄像装置10包括像素阵列单元21、垂直驱动电路22、列信号处理电路23、水平驱动电路24、输出电路25、控制电路26和输入/输出端子27。

在像素阵列单元21中，单位像素31被布置为形成二维阵列。单位像素31包括作为光电转换元件的光电二极管以及多个像素晶体管。

例如，由移位寄存器形成的垂直驱动电路22选择预定的像素驱动配线41，并且将用于驱动单位像素31的脉冲供给至被选的像素驱动配线41以逐行地驱动单位像素31。即，垂直驱动电路22顺序地选择以在垂直方向上逐行扫描像素阵列单元21的单位像素31，并且通过垂直信号线42将以根据各单位像素31的光电转换元件中的受光量而产生的信号电荷为基础的像素信号供给至列信号处理电路23。

分别针对单位像素31的各个列布置的列信号处理电路23分别针对各像素列进行对从一行的单位像素31中输出的信号进行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路23进行诸如cds(correlateddoublesampling：相关双采样)(用于去除像素特有的固定模式噪声)和ad(analogdigital：模式数字)转换等信号处理。

例如，由移位寄存器形成的水平驱动电路24通过顺序地输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路23，并且使列信号处理电路23中的各者将像素信号输出至水平信号线43。

输出电路25对通过水平信号线43分别从列信号处理电路23顺序地供给来的信号进行信号处理以进行输出。存在输出电路25例如仅进行缓冲的情况，或存在输出电路进行黑电平调整、列变化校正和各种类型的数字信号处理等的情况。

控制电路26接收输入时钟信号和指示操作模式等的数据，并且输出固态摄像装置10的内部信息等的数据。即，控制电路26基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号来产生用作垂直驱动电路22、列信号处理电路23和水平驱动电路24等的操作参考的时钟信号和控制信号。此外，控制电路26将产生的时钟信号和控制信号输出至垂直驱动电路22、列信号处理电路23和水平驱动电路24等。

输入/输出端子27与外部进行信号通信。

以上述方式构造的图1的固态摄像装置10是被称为列ad型的cmos图像传感器，其中，进行cds处理和ad转换处理的列信号处理电路23针对各像素列而布置的。

(固态摄像装置的详细结构)

接着，说明图1的固态摄像装置10的详细结构。图2是图示了固态摄像装置10的一部分的放大横截面图。在图2中，将背面照射型cmos图像传感器图示为固态摄像装置10。

在图2中，单位像素31形成固态摄像装置10中的像素阵列单元21的二维阵列中的一个像素。此外，在图2中，配线层130和支撑基板110形成在形成受光层120的半导体基板121的正面侧(在图中，面s2侧)，且聚光层140形成在半导体基板121的背面侧(在图中，面s1侧)。与此同时，诸如传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管等像素晶体管形成在半导体基板121的正面侧。

在受光层120中，半导体基板121例如由p型硅(si)形成，其中，埋入有作为光电转换元件的光电二极管122。此外，在受光层120中，在半导体基板121的深度方向(z方向)上延伸的沟槽部121a在半导体基板121的背面侧(在图中，面s1侧)形成于单位像素之间。

半导体基板121(的背面侧(光入射侧))的平面部121b和半导体基板121上形成的沟槽部121a覆盖有诸如第一固定电荷膜123a或第二固定电荷膜123b等负固定电荷膜。此外，绝缘膜124、防反射膜125、绝缘膜126和遮光膜142依次埋入覆盖有负固定电荷膜的沟槽部121a中以形成元件分隔单元127。即，元件分隔单元127被形成为格子形状以便围绕单位像素31，且光电二极管122通过元件分隔单元127而被彼此电隔离。

这里，在半导体基板121中，第一固定电荷膜123a被形成为覆盖平面部121b的表面的全部或大部分且第二固定电荷膜123b被形成为覆盖沟槽部121a的底面和内周面的全部或大部分。与此同时，以下将沟槽部121a的底面和内周面统称为“内壁面”。

根据用于在半导体基板121上形成沟槽部121a的蚀刻对平面部121b造成的损伤的量的负固定电荷膜被用作第一固定电荷膜123a。例如，作为第一固定电荷膜123a，优选使用沉积在半导体基板121的平面部121b上以抑制起泡(blister)发生的诸如氧化铪(hfo2)膜等材料，该材料不从平面部121b脱落。

根据用于在半导体基板121上形成沟槽部121a的蚀刻对沟槽部121a的内壁面造成的损伤的量的负固定电荷膜被用作第二固定电荷膜123b。例如，作为第二固定电荷膜123b，优选使用沉积在半导体基板121上以产生固定电荷从而强化沟槽部121a的钉扎的诸如氧化铝(al2o3)膜等材料。

与此同时，具有负电荷的高折射率材料膜或高介电膜，即含有例如铪(hf)、铝(al)、锆(zr)、钽(ta)和钛(ti)中的至少一种元素的氧化物或氮化物可以应用于第二固定电荷膜123b。

绝缘膜124被形成为埋入覆盖有第二固定电荷膜123b的沟槽部121a中。例如，绝缘膜124优选由与第二固定电荷膜123b不同折射率的材料形成，诸如氧化膜等。与此同时，例如，氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氮氧化硅(sion)或树脂等可以用作绝缘膜124的材料。

防反射膜125形成在第一固定电荷膜123a上且一部分埋入沟槽部121a中。例如，诸如氮化硅膜(si3n4)等具有光学功能的绝缘膜(低反射膜)可以用作防反射膜125的材料。绝缘膜126形成在防反射膜125上且一部分埋入沟槽部121a中。例如，氧化膜等可以用作绝缘膜126的材料。

遮光膜142形成在埋入沟槽部121a中的绝缘膜126上的预定区域中，并且被形成为格子形状以便形成像素区域中的光电二极管122上的开口。遮光的材料可以用作遮光膜142的材料；例如，可以使用铝(al)、钨(w)或铜(cu)等。

平坦化膜143形成在包括遮光膜142在内的整个绝缘膜126上。据此，使半导体基板121的背面侧的表面平坦化。例如，诸如树脂等有机材料可以用作平坦化膜143的材料。

滤色器层144形成在平坦化膜143上。例如，滤色器层144被形成为分别与单位像素31的红(r)、绿(g)和蓝(b)相对应。期望波长的光透过滤色器层144，且透过的光入射到形成在半导体基板121中的光电二极管122上。

片上透镜141形成在滤色器层144上。照射光被片上透镜141会聚，且被会聚的光有效地通过滤色器层144而有效地入射至光电二极管122。

片上透镜141、滤色器层144、平坦化膜143和遮光膜142在半导体基板121的背面侧(在图中，面s1侧)形成聚光层140。此外，形成在半导体基板121的正面侧(在图中，面s2侧)的配线层130由间隔着层间绝缘膜131堆叠以形成多个层(在图2中，三个层)的配线132a至配线132c形成。通过形成在配线层130中的配线132来驱动单位像素31的像素晶体管。

支撑基板110形成在配线层130的与面对半导体基板121的一侧相反的一侧。例如，用于确保制造阶段内的半导体基板121的强度而被形成的支撑基板110是由硅基板形成的。

在具有上述构造的固态摄像装置10中，光从半导体基板121的背面侧照射，且透过片上透镜141和滤色器层144的光经过光电二极管122的光电转换，从而产生信号电荷。然后，光电二极管122产生的信号电荷经由形成在半导体基板121的正面侧的像素晶体管，通过由配线层130中的预定配线132形成的信号线而被输出为像素信号。

(元件分隔单元的详细结构)

接着，说明图2的元件分隔单元127的详细结构。这里说明与图2的元件分隔单元127相对应的第一元件分隔单元127-1的详细结构以及作为其变型例的第二元件分隔单元127-2的详细结构。

(第一元件分隔单元的横截面结构)

图3图示了第一元件分隔单元127-1的周边的横截面结构。

在图3的第一元件分隔单元127-1中，沟槽部121a从半导体基板121的背面侧开始被形成在深度方向上，且沟槽部121a的内壁面覆盖有第一固定电荷膜123a和第二固定电荷膜123b。

具体地，在第一元件分隔单元127-1中，沟槽部121a的底面覆盖有第二固定电荷膜123b。另一方面，尽管沟槽部121a的内周面的大部分覆盖有第二固定电荷膜123b，但是在半导体基板121的平面部121b附近这一侧的一部分覆盖有第一固定电荷膜123a。此外，半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有第一固定电荷膜123a。即，在半导体基板121的表面(硅面)上，负固定电荷膜在沟槽部121a的一定部分中从第一固定电荷膜123a切换至第二固定电荷膜123b。

在第一元件分隔单元127-1中，绝缘膜124形成在覆盖有第一固定电荷膜123a和第二固定电荷膜123b的沟槽部121a中。绝缘膜124的上部(上面)覆盖有第一固定电荷膜123a。此外，防反射膜125和绝缘膜126形成在第一固定电荷膜123a上以具有与沟槽部121a的开槽部相对应的凹形形状。此外，遮光膜142被形成为埋入凹形部中。

如上所述，在其上形成有第一元件分隔单元127-1的半导体基板121中，沟槽部121a的内壁面和平面部121b的表面覆盖有具有不同特性的两种类型的负固定电荷膜123中的任何一种。例如，当氧化铝(al2o3)膜用作覆盖形成在半导体基板121上的沟槽部121a的内壁面的第二固定电荷膜123b时，能够强化钉扎且可以抑制暗电流的发生。此外，例如，当氧化铪(hfo2)膜用作覆盖半导体基板121的平面部121b的表面的第一固定电荷膜123a时，能够抑制起泡的发生且可以抑制负固定电荷膜从平面部121b脱落。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

可以获得上述效果的原因的详情如下。即，被形成为格子形状以便包围单位像素31的元件分隔单元127-1的沟槽部121a通常是通过干式蚀刻而形成的，且已知由于晶体缺陷和悬空键等而造成的界面状态增高，并且在经过干蚀刻处理的半导体基板121的表面(特别地，沟槽部121a的底面和内周面)上很有可能生成暗电流。此外，尽管需要形成较窄的沟槽部121a以便使单位像素31小型化并且形成较深的沟槽部121a以便抑制混色；然而，当满足这两种需求时，由于干式蚀刻而造成的损伤通常增加，且暗电流由于晶体缺陷和悬空键的增加而往往增大。

当半导体基板121上形成的沟槽部121a的内壁面和半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有相同的负固定电荷膜(例如，氧化铝(al2o3)膜)以用于抑制暗电流的产生和增大时，硅的末端基的以及在堆叠上层结构时的氢累积在固定电荷膜与硅之间的界面上，且固定电荷膜在半导体基板121的平面部121b上脱落。固定电荷膜的脱落的发生几率根据硅的面方向而不同；在诸如沟槽部121a等被处理过的表面上不太可能发生脱落，但是在平面部121b上很有可能发生脱落。

此外，在本发明中，依据主要集中于晶体缺陷和悬空键量的差异的损伤量，不同的负固定电荷膜被用来覆盖沟槽部121a的内壁面和平面部121b的表面，所述晶体缺陷和悬空键量的差异是由于半导体基板121上形成的沟槽部121a的内壁面与半导体基板121的平面部121b的表面之间的用于在半导体基板121上形成沟槽部121a的干式蚀刻造成的损伤的量的差异而导致的。

即，以干式蚀刻对沟槽部121a的内壁面造成的损伤量为依据的负固定电荷膜(例如，氧化铝(al2o3)膜等)被用作覆盖沟槽部121a的内壁面的第二固定电荷膜123b，且以干式蚀刻对平面部121b造成的损伤量为依据的负固定电荷膜(例如，氧化铪(hfo2)膜等)被用作覆盖平面部121b的表面的第一固定电荷膜123a。据此，通过覆盖沟槽部121a的内壁面的第二固定电荷膜123b来抑制暗电流的产生且可以通过覆盖平面部121b的表面的第一固定电荷膜123a来抑制固定电荷膜的脱落。

为了比较，当在第一元件分隔单元127-1中，沟槽部121a的内壁面和平面部121b的表面仅覆盖有第一固定电荷膜123a(例如，氧化铪(hfo2)膜等)时，可以抑制固定电荷膜的脱落，但是不能抑制暗电流的产生。另一方面，当在第一元件分隔单元127-1中，沟槽部121a的内壁面和平面部121b的表面仅覆盖有第二固定电荷膜123b(例如，氧化铝(al2o3)膜等)时，可以抑制暗电流的产生，但是不能抑制固定电荷膜的脱落。

以此方式，尽管强化半导体基板121上形成的沟槽部121a的钉扎和抑制半导体基板121的平面部121b上的起泡的发生处于权衡关系，但是可以通过采用图3的第一元件分隔单元127-1的结构在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

与此同时，尽管在图3中将沟槽部121a的形状图示为从半导体基板121的背面侧开始在深度方向上变窄的梯形形状，但是沟槽部121a的形状不是限于梯形形状，而是也可以例如是矩形形状。这同样适用于后述的其它附图。

(第二元件分隔单元的横截面结构)

图4图示了第二元件分隔单元127-2的周边的横截面结构。

在图4中，与图3的第一元件分隔单元127-1相比，第二元件分隔单元127-2在形成于半导体基板121上的沟槽部121a中具有不同宽度的覆盖有第一固定电荷膜123a的内周面和覆盖有第二固定电荷膜123b的内周面。

具体地，在第二元件分隔单元127-2中，沟槽部121a的底面覆盖有第二固定电荷膜123b。另一方面，尽管沟槽部121a的内周面的大部分覆盖有第二固定电荷膜123b，但是在半导体基板121的平面部121b附近这一侧的具有更大宽度的一部分覆盖有第一固定电荷膜123a。此外，半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有第一固定电荷膜123a。即，在半导体基板121的表面(硅面)上，负固定电荷膜在沟槽部121a开始变窄的部分中从第一固定电荷膜123a变为第二固定电荷膜123b。

在其上形成有具有上述结构的第二元件分隔单元127-2的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且相对地，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，可以在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

(第一制造步骤)

接着，说明图3的第一元件分隔单元127-1的形成的第一制造步骤。

图5图示了第一制造步骤的流程。与此同时，图6图示了与图5的各步骤相对应的示意图，并且适当地参照示意图说明各步骤。

在第一步骤s11中，进行防反射膜形成步骤。在防反射膜形成步骤中，如图6的a所示，将低防反射膜151形成在半导体基板121上。

在步骤s12中，进行光致抗蚀剂开口步骤。在光致抗蚀剂开口步骤中，如图6的b所示，在步骤s11的步骤中形成的低防反射膜151上形成光致抗蚀剂152，并且对光致抗蚀剂152进行开口。进行该开口是为了在单位像素31之间形成沟槽部121a；可以根据单位像素31的尺寸例如将开口的宽度设定为约0.1μm至0.3μm。

在步骤s13中，进行硅凹槽形成步骤。在硅凹槽形成步骤中，如图6的c所示，对在步骤s12的步骤中被开口的光致抗蚀剂152进行干蚀刻，从而使低防反射膜151形成开口以在由硅(si)形成的半导体基板121上进一步形成沟槽部121a。

与此同时，沟槽部121a具有可以使串扰得到控制的深度就足够了；即，例如，不小于0.25μm且不大于5μm。此外，沟槽部121a具有可以使串扰得到控制的宽度就足够了；即，例如，不小于100nm且不大于1000nm。

在步骤s14中，进行第二固定电荷膜等形成步骤。在第二固定电荷膜等形成步骤中，如图6的d所示，使用第二固定电荷膜123b覆盖并且使用通过ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)沉积的绝缘膜124进一步填塞半导体基板121的平面部121b的表面和在步骤s13的步骤中形成的沟槽部121a的内壁面。

与此同时，此时，干式蚀刻严重损伤了在步骤s13的步骤中形成的沟槽部121a的内壁面，因而使用依据损伤量的具有更强钉扎的负固定电荷膜(例如，氧化铝(al2o3)膜等)作为第二固定电荷膜123b。

在步骤s15中，进行蚀刻步骤。在该蚀刻步骤中，如图6的e所示，通过干式蚀刻或湿式蚀刻去除在步骤s14的步骤中形成的半导体基板121的平面部121b等上的绝缘膜124以及第二固定电荷膜123b以使半导体基板121露出。

在步骤s16中，进行形成第一固定电荷膜等的步骤。在形成第一固定电荷膜等的步骤中，如图6的f所示，通过pvd(physicalvapordeposition：物理气相沉积)或包括ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)在内的cvd(chemicalvapordeposition：化学气相沉积)在步骤s15的步骤中形成的沟槽部121a的凹陷中形成第一固定电荷膜123a。

与此同时，在半导体基板121的平面部121b上可能发生起泡，因而依据在步骤s13的步骤中的干式蚀刻造成的损坏量使用能够抑制起泡发生的负固定电荷膜(例如，氧化铪(hfo2)膜等)作为第一固定电荷膜123a。此外，在形成第一固定电荷膜等的步骤中，如图6的f所示，还将防反射膜125和绝缘膜126形成在第一固定电荷膜123a上。

在步骤s17中，进行遮光膜形成步骤。在遮光膜形成步骤中，如图6的g所示，将遮光膜142形成在步骤s16的步骤中形成的绝缘膜126上。

在步骤s18中，进行遮光膜处理步骤。在遮光膜处理步骤中，通过蚀刻将在步骤s17的步骤中形成的遮光膜142去除为仅留下与沟槽部121a相对应的预定区域的部分。据此，包括有遮光膜142的第一元件分隔单元127-1被形成为格子形状以便在像素区域中的光电二极管122上形成开口。

至此，说明了第一制造步骤。

与此同时，尽管在上述的第一制造步骤中说明了形成图3的第一元件分隔单元127-1的情况，但是也可以类似地形成图4的第二元件分隔单元127-2。即，当形成第二元件分隔单元127-2时，例如，在图5的步骤s13的硅凹槽形成步骤中，可以在半导体基板121上将沟槽部121a形成为使得覆盖有第一固定电荷膜123a的内周面的宽度不同于覆盖有第二固定电荷膜123b的内周面的宽度。

此外，可以通过使用上述的第一制造步骤将用来形成两种或以上类型的不同固定电荷膜的结构形成在半导体基板121上形成的沟槽部121a的内周面上。也可以省略步骤s11中的步骤，在半导体基板121上不形成低防反射膜151的情况下，在半导体基板121上直接形成光致抗蚀剂152。

<2.第二实施例>

(元件分隔单元的详细结构)

尽管在上述的第一实施例中，说明了半导体基板121上形成的沟槽部121a的内周面的一部分覆盖有第一固定电荷膜123a的情况，但是沟槽部121a的内周面仅覆盖有第二固定电荷膜123b也是可能的。因此，作为第二实施例，接下来将说明半导体基板121上形成的沟槽部121a的内壁面仅覆盖有第二固定电荷膜123b且半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有第一固定电荷膜123a的情况。

这里说明作为第二实施例的第三元件分隔单元127-3的详细结构以及作为其变型例的第四元件分隔单元127-4和第五元件分隔单元127-5的详细结构。

(第三元件分隔单元的横截面结构)

图7图示了第三元件分隔单元127-3的周边的横截面结构。

在图7的第三元件分隔单元127-3中，从半导体基板121的背面侧开始在深度方向上形成有沟槽部121a且沟槽部121a的内壁面覆盖有第二固定电荷膜123b。此外，在沟槽部121a中，绝缘膜124形成在覆盖有第二固定电荷膜123b的内壁面上且遮光膜142还埋入在沟槽部中。

此外，在图7中，半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有第一固定电荷膜123a。此外，防反射膜125和绝缘膜126形成在第一固定电荷膜123a上。

在其上形成有具有上述结构的第三元件分隔单元127-3的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且与此相比，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

(第四元件分隔单元的横截面结构)

图8图示了第四元件分隔单元127-4的周边的横截面结构。

在图8中，第四元件分隔单元127-4与图7的第三元件分隔单元127-3的不同之处在于：仅绝缘膜124埋入在覆盖有第二固定电荷膜123b的沟槽部121a的内壁面中。遮光膜142形成在埋入沟槽部121a中的绝缘膜124上。

此外，在图8中，半导体基板121的平面部121b的表面覆盖有第一固定电荷膜123a。此外，防反射膜125和绝缘膜126形成在第一固定电荷膜123a上。

在其上形成有具有上述结构的第四元件分隔单元127-4的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且相对地，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

(第五元件分隔单元的横截面结构)

图9图示了第五元件分隔单元127-5的周边的横截面结构。

在图9中，第五元件分隔单元127-5与图7的第三元件分隔单元127-3的不同之处在于：形成在沟槽部121a的内壁面上的第二固定电荷膜123b和绝缘膜124还沉积在防反射膜125和绝缘膜126的上表面上，防反射膜125和绝缘膜126形成在覆盖半导体基板121的平面部121b的表面的第一固定电荷膜123a上。

此外，在图9中，在半导体基板121上形成的沟槽部121a中，与图8的第四元件分隔单元127-4的情况一样，仅绝缘膜124埋入在覆盖有第二固定电荷膜123b的内壁面中。

在其上形成有具有上述结构的第五元件分隔单元127-5的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且相对地，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

(第二制造步骤)

接着，说明图7的第三元件分隔单元127-3的形成的第二制造步骤。

图10图示了第二制造步骤的流程。与此同时，图11图示了与图10的各步骤相对应的示意图，并且适当地参照示意图说明各步骤。

在步骤s31中，进行形成第一固定电荷膜等的步骤。在形成第一固定电荷膜等的步骤中，如图11的a所示，将第一固定电荷膜123a形成在半导体基板121的平面部121b的表面上。与此同时，在半导体基板121的平面部121b上可能发生起泡，使得例如使用能够抑制起泡的膜(诸如氧化铪(hfo2)膜等)作为第一固定电荷膜123a。

此外，在形成第一固定电荷膜等的步骤中，还将防反射膜125和绝缘膜126形成在第一固定电荷膜123a上。与此同时，这里将绝缘膜126沉积为具有通过将作为处理残留膜所需的厚度与当在半导体基板121上形成沟槽部121a时失去的厚度相加而得到的厚度。

在步骤s32中，进行光致抗蚀剂开口步骤。在光致抗蚀剂开口步骤中，如图11的b所示，将光致抗蚀剂152形成在步骤s31的步骤中形成的绝缘膜126上，并且将光致抗蚀剂152开口。进行所述开口以用于在单位像素31之间形成凹槽；可以根据单位像素31的尺寸，例如将开口的宽度设定为约0.1μm至0.3μm。

在步骤s33中，进行硅凹槽形成步骤。在硅凹槽形成步骤中，如图11的c所示，例如对在步骤s32的步骤中被开口的光致抗蚀剂152进行干式蚀刻，从而对绝缘膜126、防反射膜125和第一固定电荷膜123a进行开口，且还将沟槽部121a形成在由硅(si)形成的半导体基板121上。

与此同时，将凹槽的深度设定为抑制串扰所需的深度和宽度。此外，在硅凹槽形成步骤中，可以分别对第一固定电荷膜123a及其上层膜以及硅(si)进行开口。当完成步骤s33的步骤时，进行清洗步骤，且其后，进行步骤s34的步骤。

在步骤s34中，进行第二固定电荷膜形成步骤。在第二固定电荷膜形成步骤中，如图11的d所示，在步骤s33的步骤中形成的沟槽部121a的内壁面上以及半导体基板121的平面部121b上形成的绝缘膜126的上表面上通过cvd(chemicalvapordeposition：化学气相沉积)形成第二固定电荷膜123b。

与此同时，这里，干式蚀刻严重损伤在步骤s33的步骤中形成的沟槽部121a，因而例如使用具有较强钉扎的膜(诸如氧化铝(al2o3)膜等)作为覆盖沟槽部121a的内壁面的第二固定电荷膜123b。

在步骤s35中，进行绝缘膜形成步骤。在绝缘膜形成步骤中，如图11的e所示，通过原子层沉积将绝缘膜124形成在步骤s34的步骤中形成的第二固定电荷膜123b上。

在步骤s36中，进行遮光膜形成步骤。在遮光膜形成步骤中，如图11的f所示，将遮光膜142形成在步骤s35的步骤中形成的绝缘膜124上。

在步骤s37中，进行膜处理步骤。在膜处理步骤中，如图11的g所示，通过蚀刻将在步骤s34的步骤中形成的第二固定电荷膜123b的一部分、在步骤s35的步骤中形成的绝缘膜124的一部分和在步骤s36的步骤中形成的遮光膜142的一部分去除，使得仅留下与沟槽部121a相对应的预定区域的部分。

至此，说明了第二制造步骤。

与此同时，尽管在上述的第二制造步骤中，说明了形成图7的第三元件分隔单元127-3的情况，但是也可以类似地形成图8的第四元件分隔单元127-4和图9的第五元件分隔单元127-5。即，当形成第四元件分隔单元127-4时，例如，在图10的步骤s35的绝缘膜形成步骤中，可以仅使用绝缘膜124掩埋(填塞)覆盖有第二固定电荷膜123b的沟槽部121a。

此外，当形成第五元件分隔单元127-5时，例如，在图10的步骤s37的膜处理步骤中，可以进行蚀刻以使第二固定电荷膜123b的一部分和绝缘膜124的一部分留在半导体基板121的平面部121b上。

以此方式，在半导体基板121的平面部121b上对最终分隔各单位像素31的遮光膜142进行加工以实现像素间的遮光；在对遮光膜142进行处理之后，进一步使第二固定电荷膜123b位于用作基底的绝缘膜124的下方。可以使第二固定电荷膜123b保持原样；然而，如果灵敏度由于来自绝缘膜124的折射率的差异而可能劣化，那么可以在进行膜处理步骤(图10的s37)时去除第二固定电荷膜以通过遮光膜142来实现像素间的遮光。

<3.变型例>

(元件分隔单元的详细结构)

尽管在上述的第二实施例中，说明了第三元件分隔单元127-3至第五元件分隔单元127-5的详细结构，但是这里还说明作为第二实施例的变型例的第六元件分隔单元127-6、第七元件分隔单元127-7和第八元件分隔单元127-8的详细结构。

(第六元件分隔单元的横截面结构)

图12图示了第六元件分隔单元127-6的周边的横截面结构。

在图12中，与图8的第四元件分隔单元127-4相比，第六元件分隔单元127-6是这样的：在第一固定电荷膜123a和防反射膜125上形成的绝缘膜126通过蚀刻被去除为仅与第二固定电荷膜123b、绝缘膜124和遮光膜142相对应的预定区域的部分残留在半导体基板121的平面部121b上。

此外，在图12中，在半导体基板121上形成的沟槽部121a中，与图8的第四元件分隔单元127-4的情况一样，仅绝缘膜124埋入在覆盖有第二固定电荷膜123b的内壁面中，且遮光膜142形成在绝缘膜124上。

在其上形成有具有上述结构的第六元件分隔单元127-6的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且相对地，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

(第七元件分隔单元和第八元件分隔单元的横截面结构)

图13图示了第七元件分隔单元127-7的周边的横截面结构。此外，图14图示了第八元件分隔单元127-8的周边的横截面结构。

在图13中，与图8的第四元件分隔单元127-4相比，第七元件分隔单元127-7是这样的：半导体基板121的平面部121b的表面的大部分覆盖有第一固定电荷膜123a，但是在沟槽部121a附近这一侧的一部分与沟槽部121a的内壁面的情况一样，覆盖有第二固定电荷膜123b。

与此同时，尽管需要使用第一固定电荷膜123a覆盖半导体基板121的平面部121b的表面的大部分以便抑制起泡的发生，但是也可以如图14所示，扩大平面部121b的表面上的覆盖有第二固定电荷膜123b的部分，只要可以抑制起泡的发生即可。

此外，在图13中，在半导体基板121上形成的沟槽部121a中，与图8的第四元件分隔单元127-4的情况一样，仅绝缘膜124埋入在覆盖有第二固定电荷膜123b的内壁面中，且遮光膜142形成在绝缘膜124上。

在其上形成有具有上述结构的第七元件分隔单元127-7或第八元件分隔单元127-8的半导体基板121中，通过例如由氧化铪(hfo2)膜等形成的第一固定电荷膜123a来抑制平面部121b上发生的起泡，且相对地，通过例如由氧化铝(al2o3)膜等形成的第二固定电荷膜123b来强化沟槽部121a的钉扎。因此，能够在固态摄像装置10中既满足抑制暗电流又满足抑制固定电荷膜的脱落。

<4.电子设备的构造>

本发明未必应用于固态摄像装置。即，本发明通常可应用于包括有固态摄像装置的电子设备，诸如：除了固态摄像装置以外还包括有光学透镜系统等的相机模块；诸如数码照相机和摄影机等成像装置；具有成像功能的便携式终端装置(例如，智能手机和平板终端)；或在图像读取单元中使用固态摄像装置的复印机。

图15是图示了包括有固态摄像装置的电子设备的构造例的框图。

例如，图15的电子设备300是诸如下列的电子设备：诸如数码照相机和摄影机等成像装置；诸如智能手机和平板终端等便携式终端装置等。

在图15中，电子设备300由固态摄像装置301、dsp电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305、操作单元306和电源单元307形成。此外，在电子设备300中，dsp电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305、操作单元306和电源单元307经由总线308彼此连接。

固态摄像装置301通过光学透镜系统(未图示)拍摄被摄体的入射光(图像光)，并且以像素为单位将入射光(其图像形成在成像面上)的量转换成电信号以作为像素信号进行输出。

此外，固态摄像装置301对应于图1的固态摄像装置10，且例如，采用图2的横截面结构作为其结构。即，在固态摄像装置301中，半导体基板121的平面部121b的表面例如覆盖有诸如氧化铪(hfo2)膜等第一固定电荷膜123a，且半导体基板121上形成的沟槽部121a的内壁面例如覆盖有诸如氧化铝(al2o3)膜等第二固定电荷膜。

dsp电路302是对固态摄像装置301供给来的信号进行处理的相机信号处理电路。帧存储器303以帧为单位临时保存经过dsp电路302处理的图像数据。

例如，由诸如液晶面板和有机el(electroluminescence：电致发光)面板等面板显示器件形成的显示单元304显示固态摄像装置301拍摄的动态图像或静态图像。记录单元305将固态摄像装置301拍摄的动态图像或静态图像的图像数据记录在诸如半导体存储器和硬盘等记录介质中。

操作单元306根据用户的操作来发出与电子设备300的各种功能相关的操作指令。电源单元307将用作dsp电路302、帧存储器303、显示单元304、记录单元305和操作单元306的操作电源的各种电源适当地供给至供给目标。

电子设备300以上述的方式被形成。在电子设备300的固态摄像装置301中，依据用于形成沟槽部121a的干式蚀刻造成的损伤的量，使用彼此不同的覆盖半导体基板121的平面部121b的表面的负固定电荷膜和覆盖半导体基板121上形成的沟槽部121a的内壁面的负固定电荷膜，从而能够在抑制暗电流的同时抑制固定电荷膜的脱落。

<5.固态摄像装置的使用例>

图16图示了作为图像传感器的固态摄像装置10的使用例。

例如，上述的固态摄像装置10可以用于如下所述地感测诸如可见光、红外光、紫外光和x射线等光的各种情况。即，如图16所示，除了上述的获取将被欣赏图像的欣赏领域以外，固态摄像装置10还可以用于例如交通领域、家电领域、医疗护理和健康护理领域、安全领域、美容护理领域、运动领域或农业领域中使用的装置。

具体地，如上所述，在欣赏领域中，例如，固态摄像装置10可以用于获取将被欣赏的图像的装置(例如，图15的电子设备300)，诸如数码相机、智能手机和具有相机功能的蜂窝手机等。

在交通领域中，例如，固态摄像装置10可以用于交通用的各装置，诸如用于自动停车等安全驾驶和驾驶员状况识别的获取汽车前方、后方、周围和内部的图像的车载传感器、监视运行车辆和道路的监视相机以及测量车辆之间距离的测距传感器等。

在家电领域中，例如，固态摄像装置10可以用于获取用户手势的图像且根据手势来操作装置的诸如电视接收器、冰箱和空调等家电。此外，在医疗护理和健康护理领域中，例如，固态摄像装置10可以用于医疗护理和健康护理装置，诸如内窥镜和通过接收红外光来进行血管造影的装置等。

在安全领域中，例如，固态摄像装置10可以用于诸如安全监视相机和个人验证相机等安全装置。此外，在美容护理领域中，例如，固态摄像装置10可以用于美容护理装置，诸如获取皮肤的图像的皮肤测量装置和获取头部皮肤的图像的显微镜等。

在运动领域中，例如，固态摄像装置10可以用于诸如用于运动的运动相机和可穿戴相机等运动装置。此外，在农业领域中，例如，固态摄像装置10可以用于诸如用于监视土地和庄稼状态的相机等农业装置。

与此同时，本发明的实施例不限于上述的实施例，且可以在不偏离本发明的范围的情况下做出各种修改。例如，可以采用通过将上述的多个实施例中的全部或一些进行组合而获得的实施方式。

本发明也可以具有下面的构造。

(1)

一种固态摄像装置，其包括：

半导体基板，在所述半导体基板中形成有多个光电转换元件；

沟槽部，所述沟槽部在所述半导体基板上从光入射侧开始在深度方向上形成，以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；

第一固定电荷膜，所述第一固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板的光入射侧的平面部的表面；和

第二固定电荷膜，所述第二固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板上形成的所述沟槽部的内壁面。

(2)

根据(1)所述的固态摄像装置，其中，

所述第一固定电荷膜是第一负固定电荷膜，且

所述第二固定电荷膜是不同于所述第一负固定电荷膜的第二负固定电荷膜。

(3)

根据(2)所述的固态摄像装置，其中，

在形成于所述半导体基板的所述沟槽部的所述内壁面上，内周面的大部分覆盖有所述第二负固定电荷膜且所述内周面的剩余部分覆盖有所述第一负固定电荷膜。

(4)

根据(2)所述的固态摄像装置，其中，

在所述半导体基板的光入射侧的所述平面部上，所述平面部的表面的大部分覆盖有所述第一负固定电荷膜且所述平面部的表面的剩余部分覆盖有所述第二负固定电荷膜。

(5)

根据(2)至(4)中任一项所述的固态摄像装置，其中，

所述第一负固定电荷膜是以用于在所述半导体基板上形成所述沟槽部的蚀刻对所述平面部造成的损伤量为依据的负固定电荷膜，且

所述第二负固定电荷膜是以所述蚀刻对所述沟槽部的所述内壁面造成的损伤量为依据的负固定电荷膜。

(6)

根据(1)至(5)中任一项所述的固态摄像装置，其中，

在形成于所述半导体基板的所述沟槽部上形成有遮光膜。

(7)

根据(6)所述的固态摄像装置，其中，

所述遮光膜由铝(al)或钨(w)形成。

(8)

根据(1)至(7)中任一项所述的固态摄像装置，其中，

所述固态摄像装置是背面照射型互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器，

聚光层形成在所述半导体基板的背面侧，且

配线层形成在所述半导体基板的正面侧。

(9)

一种制造方法，其包括以下步骤：

在形成有多个光电转换元件的半导体基板上，通过蚀刻从光入射侧开始在深度方向上形成沟槽部，从而在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；

以所述蚀刻对所述沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据形成第二固定电荷膜，以覆盖形成于所述半导体基板的所述沟槽部的所述内壁面；且

以所述蚀刻对平面部造成的损伤量为依据形成第一固定电荷膜，以覆盖位于所述半导体基板的光入射侧的所述平面部的表面。

(10)

一种制造方法，其包括以下步骤：

以用于在形成有多个光电转换元件的半导体基板上形成沟槽部的蚀刻对平面部造成的损伤量为依据形成第一固定电荷膜，以覆盖位于所述半导体基板的光入射侧的所述平面部的表面；

在覆盖有所述第一固定电荷膜的所述半导体基板上，从所述光入射侧开始通过所述蚀刻在深度方向上形成所述沟槽部，以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；且

以所述蚀刻对所述沟槽部的内壁面造成的损伤量为依据形成第二固定电荷膜，以覆盖形成于所述半导体基板的所述沟槽部的所述内壁面。

(11)

一种电子设备，其包括：

固态摄像装置，所述固态摄像装置包括：

半导体基板，在所述半导体基板中形成有多个光电转换元件；

沟槽部，所述沟槽部在所述半导体基板上从光入射侧开始在深度方向上形成，以在相邻的所述光电转换元件之间形成元件分隔单元；

第一固定电荷膜，所述第一固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板的光入射侧的平面部的表面；和

第二固定电荷膜，所述第二固定电荷膜被形成为覆盖所述半导体基板上形成的所述沟槽部的内壁面。

附图标记的列表

10固态摄像装置

21像素阵列单元

31单位像素

110支撑基板

120受光层

121半导体基板

121a沟槽部

121b平面部

122光电二极管

123a第一固定电荷膜

123b第二固定电荷膜

124绝缘膜

125防反射膜

126绝缘膜

127元件分隔单元

130配线层

131层间绝缘膜

132配线

140聚光层

141片上透镜

142遮光膜

143平坦化膜

144滤色器层

300电子设备

301固态摄像装置