背照式和电子冲击型CMOS传感器的制造方法、像素及传感器与流程

本发明涉及一种背照式cmos传感器的制造方法、电子冲击型cmos传感器(electronbombardedcmossensor)的制造方法、背照式cmos传感器用像素以及电子冲击型cmos传感器。

背景技术：

关于背照式cmos传感器、背照式cmos传感器的制造方法，公开了以下的专利文献。

例如，在专利文献1(日本专利特开2003-031785号公报)中，通过布线层将入射光收入光电二极管的像素结构中，作为针对通过微透镜会聚的光的一部分被布线反射的问题的解决手段，公开了以下的x-y地址型固体摄像元件及其制造方法。

专利文献1中记载的固体摄像元件是将由光电转换元件进行了光电转换的信号电荷转换为电信号而输出的包含有源元件的单位像素配置成矩阵状而成的x-y地址型固体摄像元件，相对于形成有光电转换元件的元件层，在其一侧的面侧，具有相对于有源元件形成布线的布线层，将入射光从元件层的另一面侧收入光电转换元件。

另外，在专利文献2(日本专利特开2019-176089号公报)中，公开了提高与晶体管的配置有关的自由度的固体摄像装置。

在专利文献2中记载的固体摄像装置中，具备：进行光电转换的光电转换部；在深度方向上贯通半导体基板；在分别形成于相邻的像素的光电转换部之间形成的沟槽；和在沟槽的侧壁由p型区域和n型区域构成的pn结区域，在包围光电转换部的边的一部分中，包含未形成p型区域的区域、或者p型区域形成的薄的区域。在包围光电转换部的四边的至少一边上，形成pn结区域，在剩余的边上，未形成p型区域。

另外，在专利文献3(日本专利特开2015-88568号公报)中，公开了一种能够抑制暗电流产生的固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法。

在专利文献3中记载的固体摄像装置中，具备光电转换元件、沟槽和第一导电型的半导体区域。光电转换元件由第一导电型的半导体层和在半导体层上以矩阵状二维排列的多个第二导电型的半导体区域，将入射光光电转换成电荷并进行累积。沟槽形成在相邻的光电转换元件之间，从第一导电型的半导体层的表面向深度方向形成。第一导电型的半导体区域以包围沟槽的外周面的方式设置，包含被激活的第一导电型的杂质。

另外，在专利文献4(日本专利特开2015-164194号公报)中，公开了一种用于在非常短的滞留时间内对半导体晶片进行退火的激光退火系统。

在专利文献4中记载的激光退火系统中，退火激光束以收敛在约1μs～约100μs范围内的速度扫描滞留时间。这些非常短的滞留时间，在由薄的器件晶片形成的产品晶片的退火时，难以使器件晶片的器件侧在退火处理中被加热而造成损伤。

关于电子冲击型(electronbombarded)cmos传感器，公开了如下的发明。

在专利文献5(日本专利特表2012-511711号公报)中，公开了一种用于单光子级灵敏度传感器的处理方法以及使用该处理方法的装置。

专利文献5中记载的光子检测装置，具备：真空腔室；配置在真空室内的、以将光子转换成一次电子的方式设计的光电阴极；将加速的一次电子的能量中的至少一部分转换为由多个检测单元收集的二次电子的转换器；将由检测单元收集的电荷、与以每单位时间以及每单一电子程度的单元的单位面积能够获得碰撞密度的累积时间一起读出的方式构成的获取电路；确定至少其中一个具有比阈值大的收集电荷量的所谓的主单元即接近的检测单元的簇的单元；决定簇的至少一个特性的单元；存储由一次电子的转换引起的参照簇的至少一个特性的单元；以及为了证明簇是否由一次电子的转换引起的，将簇的决定的特性与参照簇的存储的特性进行比较的单元。

在专利文献6(日本专利特表2009-503857号公报)中，公开了一种能够作为电子冲击型cmos传感器的封装使用的高真空容器的制造方法。

专利文献6中记载的半导体模具粘接在封装件的内表面上的高真空容器的制造方法，由以下工序构成：在模具的第一表面生成多个焊接区的工序；在由与模具的第一表面不同的材料构成的封装件的内表面生成多个匹配焊接区的工序；在焊接区的组合之间配置具有比约150℃低的熔点的芯片接合材料的工序；将表面与接合焊接区相互对准的工序；将光电阴极配置成与模具的第二表面对向的关系的工序；在光电阴极与模具的第二表面之间配置间隔件的工序；将光电阴极、间隔件以及模具在钎焊循环中，通过超高真空处理循环，同时以接触关系进行排列，由此在作为密闭的真空容器的期间中，加以支撑的工序。

在非专利文献1(“energy-andspatial-resolveddetectionusingabackside-illuminatedcmossensorinthesoftx-rayregion”tetsuoharadaet.alappliedphysicsexpress12(8)，082012-082012，2019-07-30ioppublishing)中，记载了使用电子冲击型cmos传感器的软x射线区域中的能量和空间分解检测。

在非专利文献1中记载的电子冲击型cmos传感器中，使用通常的背照式cmos传感器，实现了高量子效率、低读出噪声、高帧率的软x射线传感器。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2003-031785号公报

[专利文献2]日本专利特开2019-176089号公报

[专利文献3]日本专利特开2015-88568号公报

[专利文献4]日本专利特开2015-164194号公报

[专利文献5]日本专利特表2012-511711号公报

[专利文献6]日本专利特表2009-503857号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]“energy-andspatial-resolveddetectionusingabackside-illuminatedcmossensorinthesoftx-rayregion”tetsuoharadaet.alappliedphysicsexpress12(8)，082012-082012，2019-07-30ioppublishing.

在从背面照射光的背照式cmos传感器中，由于存在于硅基板的背面附近的缺陷等而产生的电子空穴对的电子会成为暗电流，因此，为了使硅基板背面的界面附近成为高浓度的空穴，在背面形成氧化铪等具有负电荷的膜，或者在背面的界面附近扩散硼离子等，使界面附近成为p型。

其中，在背面形成氧化铪等具有负电荷的膜的方法，由于不需要其后的热处理，因此对于形成有元件和布线层等的硅基板的表面的损伤少。但是，在将氧化铪等膜形成于背面的背照式cmos传感器用于电子冲击型cmos传感器的情况下，电子通过氧化铪膜而累积电荷，存在电子到达光电二极管pd的效率恶化、或者使用时间变长时暗电流增加的问题。

另一方面，在背面的界面附近形成p+扩散层的情况下，不会因电荷的累积而导致暗电流的增加。在这种情况下，在硅基板的表面侧形成像素、与像素连接的ad转换器等模拟电路以及布线层后，在背面形成p+扩散层。因此，该p+扩散层通常通过离子注入硼，通过激光退火将注入的硼离子激活而形成。激光退火是将局部硅基板的背面加热至硅熔化的温度而将硼激活，并且能够将形成于表面侧的像素、模拟电路以及布线层收敛在几乎不受损伤的温度范围内。

但是，为了将表面侧的元件收敛在几乎不受损伤的温度范围内，由于必须使由热退火时间决定的热扩散距离比硅基板的厚度短，并且，在表面侧的元件中，模拟电路也受到mos晶体管的阈值电压的微小变动的影响，因此特别是硅基板的厚度变薄的情况下。例如，在作为近年来的一般的背照式cmos传感器的硅基板的厚度的3μm左右的厚度的情况下，虽然也取决于激光退火的照射条件，但是存在形成于表面侧的模拟电路的特性偏移、偏差变大的问题。

另外，在背照式cmos中，通过将形成有传感器的硅基板与支撑基板键合来保持机械强度。但是，在该键合工序中，在晶片的周边产生大量空隙。另外，在晶片的中央部也以一定的概率产生空隙。在对键合的晶片的存在空隙的部分施加激光进行加热的情况下，存在由于空隙的爆炸等而使碎片向周边的芯片散发，周边的芯片也成为不良芯片等的问题。

另外，近年来，作为光量较低的场景中的光子检测用的图像传感器(专利文献5)或软x射线检测用的图像传感器(非专利文献1)，开发了使用背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器。电子冲击型cmos传感器通过将cmos传感器和第一面与cmos传感器的感光面对向且第二面露出到外部的光电阴极板封入真空腔中，对光电阴极板施加负的高电压，使光电转换的电子高速地与cmos传感器碰撞，使电子倍增，从而提高传感器的灵敏度。

另一方面，cmos传感器通常使用<100>面的硅基板。这是因为，在使用<100>面形成mos晶体管的情况下，能够形成硅基板与硅氧化膜的界面态少且特性良好的mos晶体管。

但是，在将<100>面的硅基板的cmos传感器用于电子冲击型cmos传感器的情况下，当电子从与<100>面垂直的方向入射到硅结晶的特定位置时，不会发生入射的电子与硅原子的相互作用，电子会穿过硅结晶，存在硅基板内部的电子的倍增作用变弱的问题。

在专利文献1所记载的固体摄像元件中，在背面注入硼而形成p型扩散层。但是，专利文献1中记载的固体摄像元件的硅基板的厚度为10μm左右，认为模拟电路的特性的偏移、偏差的增加不会那样成为问题。

同样地，在专利文献2和专利文献3中也将p型扩散层设置在背面。在专利文献2和专利文献3中没有记载硅基板的厚度，但由于没有记载模拟电路的特性的偏移、偏差的增加等，因此认为硅基板的厚度与专利文献1程度相同。

另外，在专利文献4所记载的激光退火系统中，器件晶片10m也记载为具有约10μm～100μm的范围的厚度th，没有对小于10μm的硅晶片进行研究。

另外，在专利文献1～4中，对所有键合晶片都进行了激光退火，但对于基于激光退火的键合晶片的空隙的爆炸等没有任何记载。

另外，在专利文献5和6以及非专利文献1中记载的电子冲击型cmos传感器中，也认为使用了<100>面的硅基板的cmos传感器，但关于从与<100>面垂直的方向入射电子的情况下的问题也没有记载。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，在向硅基板的背面离子注入硼，将通过激光退火注入的硼激活的背照式cmos传感器的制造方法中，提供一种能够抑制形成于表面的模拟电路的特性的偏移以及偏差增加的制造方法。

本发明的另一个目的在于，在包括将形成有传感器的硅基板与支撑基板键合的工序的背照式cmos传感器的制造方法中，提供一种能够避免用于激活硼的激光加热所引起的空隙爆炸的制造方法。

本发明的再另一个目的在于，在组装了具有<100>面的硅基板的背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器中，提供一种电子冲击型cmos传感器及其制造方法，其能够抑制由于从与<100>面垂直的方向入射电子而引起的硅基板内部电子倍增作用的劣化。

(1)

根据本发明的一个方面的背照式cmos传感器的制造方法，包括：在硅基板的内部形成n型的感光区的形成工序；向硅基板的背面注入形成p+扩散层的离子的注入工序；以及为了将注入的离子激活而从背面照射激光的照射工序，对背照式cmos传感器除表面形成有模拟电路的区域以外照射激光。

另外，作为形成p+扩散层的离子，优选硼离子。

在硅基板背面的界面附近，由于缺陷而产生电子空穴对。在该电子空穴对的电子到达感光区的情况下，将形成暗电流。

向硅基板的背面注入硼等形成p+扩散层是因为，通过使产生的电子空穴对的电子与p+扩散层的空穴再结合，从而抑制暗电流的产生。

作为形成该p+扩散层的方法，例如通过向硅基板的背面注入硼离子后，照射时间短的脉冲激光来进行退火，从而不会对形成与感光区连接的读出栅极或表面侧的多层布线由热效应产生的影响，就能够将离子注入的硼离子激活，记载于专利文献3中。

但是，在激光退火中存在以下的问题。

例如，关于多层布线的最大的允许温度，典型地说，认为相对于铜的相互连接，约为900℃，相对于铝的相互连接，约为600℃。但是，关于mos晶体管，认为在500℃前后阈值电压发生变动，在这种情况下，读出栅极的阈值电压的变动通过cds(correlateddoublesampling：相关双重采样)电路，能够在某种程度上进行补偿，但是图像传感器芯片所包含的ad转换器等高精度的模拟电路对阈值电压偏移的补偿较弱。

另外，背照式cmos传感器的硅基板的厚度，例如在专利文献1中10μm左右，而在专利文献4中约10μm～100μm记载的那样，最初也为10μm左右。但是，如在非专利文献1的电子冲击型cmos传感器内使用的背照式cmos传感器中，硅基板的厚度为3.5μm记载的那样，最近，硅基板的厚度随着像素尺寸的缩小而变薄到3μm左右。当硅基板的厚度变薄时，对模拟电路的激光退火的影响变得更大。

另外，随着像素尺寸的缩小而硅基板的厚度变薄是因为，当硅基板的厚度较厚时，由于倾斜入射光向相邻像素的跳入等而产生像素间串扰，分辨率有可能降低。

另外，根据专利文献4，关于激光退火，在使用例如1μm这样较长波长激光的情况下，激光退火光束的光学吸收深度dad也有可能成为问题，因此更加担心对模拟电路的影响。

在根据本发明的一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，为了将注入的离子激活，在从背面照射激光的照射工序中，通过对背照式cmos传感器除在表面形成有模拟电路的区域照射激光，降低了由激光照射引起的模拟电路的温度上升，能够抑制模拟电路的特性的偏移和偏差的增加。由此，能够制造sn比高且没有由像素列间的模拟特性的偏差引起的图像出现纵条纹等问题的背照式cmos传感器。

(2)

第二发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，激光仅照射背照式cmos传感器的像素区域。

在这种情况下，由于在垂直选择电路等数字电路的背侧区域也不照射激光，因此对于数字电路也能够抑制特性的偏移和偏差的增加。

(3)

第三发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，激光仅照射背照式cmos传感器的感光区。

在这种情况下，由于对配置在各像素的感光区的周边的源极跟随器晶体管等电路的背侧区域也不照射激光，因此对于读出电路也能够抑制特性的偏移和偏差的增加。

(4)

第四发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，背照式cmos传感器，在与激光的扫描方向垂直的方向上，各像素的感光区和读出电路交替地排布，在感光区沿着与激光的扫描方向垂直的方向延长的芯片周边部配置模拟电路，并且在感光区沿着激光的扫描方向延长的芯片周边部配置数字电路，激光照射到背照式cmos传感器的感光区和表面形成有数字电路的区域。

本来优选的是，激光仅照射到背照式cmos传感器的各像素内的感光区，或者仅照射到各像素内的感光区和芯片周边的垂直选择电路等数字电路部。为了实现仅对各像素内的感光区照射激光，而不对各像素内的读出电路照射激光，需要在激光的扫描中途正确地开关控制激光。

与此相对，在第四发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，通过对背照式cmos传感器的配置进行研究，能够仅对各像素内的感光区和芯片周边的选择电路等数字电路部进行照射。具体而言，在与激光的扫描方向垂直的方向上，通过交替地排布各像素的感光区和读出电路，在激光扫描时，能够仅对各像素的感光区照射激光。另外，通过在感光区沿着与激光的扫描方向垂直的方向延长的芯片周边部配置模拟电路，在感光区沿着激光的扫描的延长线方向的芯片周边部配置数字电路，从而使得不对模拟电路照射激光。

由此，能够在激光的扫描中途不需要精密的开关控制就可以制造背照式cmos传感器。

(5)

根据另一个方面的背照式cmos传感器的制造方法，包括：在硅基板的表面，形成在内部具备n型的感光区的大致长方形的像素区域和与像素区域的一边或对向的两边相邻的模拟电路区域的形成工序；向硅基板的背面注入形成p+扩散层的离子的注入工序；以及为了将注入的离子激活，从背面照射激光的照射工序，向与模拟电路区域相邻的像素区域的一边或对向的两边平行的方向照射激光。

在cmos传感器中，通常，各像素的列方向的像素与共通的垂直信号线连接，采样保持、cds、ad转换器等模拟电路与该垂直信号线连接。在根据再另一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，用于激光退火的激光照射在整个晶片上进行激光退火。在这种情况下，虽然模拟电路的特性的变动在某种程度上发生，但激光的扫描方向与模拟电路区域的长边方向平行。即，将模拟电路的各像素列方向的与垂直信号线连接的部分共通地横穿而照射激光。因此，在模拟电路的与各垂直信号线连接的部分之间，即使在存在特性变动的情况下，其特性变动的倾向也类似，因此在像素列之间的特性偏差变小。

(6)

根据另一个方面的背照式cmos传感器的制造方法，包括：在硅基板的内部形成n型的感光区的形成工序；将形成有n型的感光区的硅基板与支撑基板键合的键合工序；向硅基板的背面注入形成p+扩散层的离子的注入工序；以及为了将注入的离子激活而从背面照射激光的照射工序，对除了硅晶片的周边区域以外照射激光。

通常，在背照式cmos传感器中，为了增强传感器的物理强度，将形成有传感器的硅基板和支撑基板键合。但是，在键合晶片上，键合时在键合界面产生空隙。特别是，在晶片周边，颗粒附着，以及小的气泡沿着晶片外周内封，从而产生更多的空隙。

当对键合晶片的空隙的部分照射激光时，被封闭在空隙中的气体等急剧膨胀，空隙周边成为爆炸状态，也向周边的芯片上飞散硅的碎片。

在根据另一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，在照射工序中，通过对除了硅晶片的周边区域以外照射激光，从而防止激光照射引起的空隙的爆炸。

(7)

第七发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据另一个方面的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，进一步包括记录在键合工序中产生的空隙所存在的芯片的位置的记录工序，对除了硅晶片的周边区域和空隙所存在的芯片以外照射激光。

在这种情况下，不仅能够防止硅晶片的周边区域的空隙的爆炸，还能够防止存在于硅晶片的内部的芯片的空隙的爆炸。

(8)

第八发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面至第七发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，进一步包括：在硅基板的背面形成氧化膜的氧化膜形成工序；以及测定所形成的氧化膜的膜厚的膜厚测定工序，在注入工序中经由氧化膜注入离子，注入工序中的离子注入能量根据氧化膜的膜厚来决定。

形成于背照式cmos传感器的背面的p+扩散层以如下方式设置：存在于硅基板的背面与形成于背面的氧化膜等的界面上的缺陷而产生的电子空穴对的电子，通过与存在于p+扩散层的多个空穴进行再结合，从而不会到达感光区而成为暗电流。

但是，当p+扩散层存在于硅基板的背面时，在p+扩散层中通过入射光进行光电转换的电子或者在电子冲击型cmos传感器的情况下，在p+扩散层中与硅晶格碰撞而倍增的电子，这两种电子与p+扩散层的空穴再结合时，不会到达感光区。因此，优选在p+扩散层形成较浅的扩散深度。

但是，即使通过离子注入和激光退火也不容易形成具备扩散深度浅且陡峭的分布的p+扩散层。形成具备扩散深度浅且陡峭的分布的p+扩散层的方法之一是在硅的表面形成氧化膜，经由氧化膜进行离子注入。但是，在这种情况下，虽然能够形成具备陡峭的分布的p+扩散层，但是存在因氧化膜的膜厚偏差引起p+扩散层的扩散深度偏差的问题。

在第八发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，通过测定所形成的氧化膜的膜厚，并与氧化膜的膜厚相匹配地调整离子注入能量，从而形成少偏差的扩散深度且具备陡峭的分布的p+扩散层。而且，通过形成少偏差的扩散深度且具备陡峭的分布的p+扩散层，从而能够制造暗电流小、并且对于宽能量范围的光子灵敏度高、偏差少的背照式cmos传感器。进而，在将利用该方法制造的背照式cmos传感器作为传感器使用的电子冲击型cmos传感器中，能够得到特别高灵敏度的特性。

另外，在将电子冲击型cmos传感器用作软x射线用的传感器时，根据x射线的波长，当背面的p+扩散层较厚时，有时灵敏度会降低。在第八发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，由于能够高精度地形成较浅的p+扩散层，因此能够制造无论x射线的波长如何，灵敏度都良好的电子冲击型cmos传感器。

(9)

第九发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面至第八发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，进一步包括在硅基板的背面通过沟槽干式蚀刻在感光区的周围形成深沟槽隔离的深沟槽隔离形成工序，在注入工序中，除了硅基板的背面之外，也向深沟槽隔离注入形成p+扩散层的离子。

在背照式cmos传感器中，通过在感光区的周围形成深沟槽隔离，填埋遮光材料，或者在内部形成气隙等起到光学反射功能的结构，从而能够将从感光区向浮置扩散区(fd)或相邻像素的感光区入射的杂散光阻断。另外，在使用了背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器中，能够阻断在硅基板内倍增的电子向相邻像素感光区的泄漏。但是，在深沟槽隔离的界面上，也与硅基板的背面相同，由于缺陷而产生暗电流。

在第九发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，除了硅基板的背面之外，也向深沟槽隔离注入形成p+扩散层的离子，通过激光照射将注入的离子激活，从而防止暗电流的增加。

(10)

第十发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法，在根据一个方面至第八发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，也可以是，进一步包括：在硅基板的背面，在感光区的周围通过沟槽干式蚀刻形成深沟槽隔离的深沟槽隔离形成工序；在硅基板的背面以及深沟槽隔离的表面形成诱发空穴的膜的空穴诱发膜形成工序；以及通过cmp研磨并除去形成于硅基板的背面的诱发空穴的膜的研磨工序。

在感光区对向的硅基板的背面形成有诱发空穴的膜的情况下，特别是在使用背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器中，在膜上产生强的电荷，且使用时间变长时，暗电流增加。

另一方面，难以通过离子注入在陡峭形状的深沟槽隔离的界面形成较浅的扩散层。

在第十发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法中，在硅基板的背面通过离子注入形成p+扩散层后，在硅基板的背面和深沟槽隔离的界面形成诱发空穴的膜，然后，通过cmp研磨并除去形成于硅基板背面的诱发空穴的膜。而且，由此能够避免因膜的带电而导致的耐久性的劣化，并且能够抑制在深沟槽隔离的界面处的暗电流的产生。

另外，作为诱发空穴的膜，例如，可以使用氧化铪(hfo2)膜、氧化铝(al2o3)膜、氧化锆(zro2)膜、氧化钽(ta2o5)膜、或者氧化钛(tio2)膜。

(11)

根据一个方面的背照式cmos传感器用像素，具备：n型的感光区，其与从硅基板的背面入射的光或电子的能量相应地产生电荷；传输门，其形成于硅基板的表面，一端连接到感光区；浮置扩散区，其形成于硅基板的表面，一端连接到传输门的另一端；以及深沟槽隔离，其从硅基板的背面朝向表面以规定的深度形成且包围感光区的周围，进而，在硅基板的背面和深沟槽隔离的表面形成有p+扩散层。

在背照式cmos传感器中，通过在感光区的周围形成深沟槽隔离，填埋遮光材料，或者在内部形成气隙等起到光学反射功能的结构，从而能够将从感光区向浮置扩散区(fd)或相邻像素的感光区入射的杂散光阻断。另外，在使用了背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器中，能够阻断在硅基板内倍增的电子向相邻像素感光区的泄漏。但是，在深沟槽隔离的界面上，也与硅基板的背面相同，由于缺陷而产生暗电流。

在根据一个方面的背照式cmos传感器用像素中，通过由离子注入和激光退火在硅基板的背面和深沟槽隔离的表面形成的p+扩散层，防止了暗电流的增加。

尤其是，在将背照式cmos传感器用作电子冲击型的情况下，在深沟槽附近电子倍增的情况下，该加速前的电子在深沟槽隔离的表面形成p+扩散层，从而能够抵消倍增的电子中的在加速之前泄漏到相邻像素的电子，因此不会发生像素间串扰，能够成为灵敏度高、分辨率良好的传感器。

(12)

根据另一个方面的背照式cmos传感器用像素，具备：n型的感光区，其与从硅基板的背面入射的光或电子的量相应地产生电荷；传输门，其形成于硅基板的表面，一端连接到感光区；浮置扩散区，其形成于硅基板的表面，一端连接到传输门的另一端；以及深沟槽隔离，其从硅基板的背面朝向表面以规定的深度形成且包围感光区的周围，进而，在硅基板的背面形成有p+扩散层，仅在深沟槽隔离的表面形成有诱发空穴的膜。

在与感光区对向的硅基板的背面形成有诱发空穴的膜的情况下，特别是在使用背照式cmos传感器的电子冲击型cmos传感器中，在膜产生强的电荷，且使用时间变长时，暗电流增加。

另一方面，难以通过离子注入在陡峭形状的深沟槽隔离的界面形成较浅的扩散层。

在根据另一个方面的背照式cmos传感器用像素中，在硅基板的背面不是形成诱发空穴的膜，而是通过离子注入形成p+扩散层，由此避免由于诱发空穴的膜的带电而导致的耐久性的劣化，另一方面，在深沟槽隔离的表面，不是通过离子注入形成的p+扩散层，而是通过形成诱发空穴的膜，使深沟槽隔离的表面可靠地成为高浓度空穴的状态。

另外，作为诱发空穴的膜，例如，可以使用氧化铪(hfo2)膜、氧化铝(al2o3)膜、氧化锆(zro2)膜、氧化钽(ta2o5)膜、或者氧化钛(tio2)膜。

特别是，在将背照式cmos传感器用作电子冲击型的情况下，由于光电转换后形成的电子直接进入硅基板，因此当在硅基板的表面形成有诱发空穴的膜时，在该膜内碰撞的电子远离硅基板内的耗尽层，这些电子收集效率有可能恶化。因此，仅在深沟槽内在表面形成诱发空穴的膜而抑制暗电流的产生，并且在pd表面仅形成p+扩散层，由此能够形成提高灵敏度和能够抑制对相邻像素的串扰的电子冲击型传感器。

(13)

根据一个方面的电子冲击型cmos传感器的制造方法，包括：将用从一个方面到第十发明所涉及的背照式cmos传感器的制造方法制造的背照式cmos传感器与密封封装的底面内侧进行芯片接合的固定工序；在密封封装的上表面，与背照式cmos传感器的感光区对向地配置光电阴极板的配置工序；以及在真空状态下密闭背照式cmos传感器与光电阴极板之间的空间的封入工序。

在这种情况下，背照式cmos传感器的模拟电路因激光退火引起的特性的偏差少，或者像素列间的特性的偏差少，在根据一个方面的电子冲击型cmos传感器的制造方法中，能够制造具备高灵敏度且均匀的特性的电子冲击型cmos传感器。

(14)

第十四发明所涉及的电子冲击型cmos传感器的制造方法，根据一个方面的电子冲击型cmos传感器的制造方法，也可以是，用于背照式cmos传感器的硅基板是<100>面的硅基板，在固定工序中，硅基板相对于光电阴极板以倾斜7°或22°的状态进行芯片接合。

在将<100>面的硅基板的cmos传感器用于电子冲击型cmos传感器的情况下，当电子从与<100>面垂直的方向入射到硅结晶的特定位置时，入射的电子与硅原子不会发生相互作用，电子穿过硅结晶，电子在硅基板内部的倍增作用变弱。而且，有时电子冲击型cmos传感器因灵敏度劣化，或者局部劣化而成为坏像素。

在第十四发明所涉及的电子冲击型cmos传感器的制造方法中，在固定工序中，硅基板相对于光电阴极板以倾斜7°或22°的状态进行芯片接合。

在这种情况下，由于电子从垂直方向以倾斜7°或22°的状态入射到<100>面的硅基板，因此电子不会穿过硅结晶，其结果是，不会发生电子冲击型cmos传感器因灵敏度劣化，或者局部劣化而成为坏像素。

(15)

根据一个方面的电子冲击型cmos传感器，在以真空状态密封使用<100>面的硅基板的背照式cmos传感器，与背照式cmos传感器的感光区对向地配置光电阴极板，对光电阴极板施加负电压的电子冲击型cmos传感器中，硅基板相对于光电阴极板倾斜7°或22°地进行芯片接合。

根据一个方面的电子冲击型cmos传感器的发明是与第十四发明的制造方法的发明对应的装置的发明，通过使<100>面的硅基板相对于光电阴极板倾斜7°或22°地进行芯片接合，从而保证电子不会穿过硅结晶，防止电子冲击型cmos传感器因灵敏度劣化，或者局部劣化而成为坏像素。

附图说明

图1是从表面侧观察第一实施方式的背照式cmos传感器的示意性俯视图。

图2是表示第一实施方式的背照式cmos传感器的像素区域的、感光区和读出电路的配置的一例的示意性俯视图。

图3是表示第一实施方式的背照式cmos传感器的像素的结构的示意性电路图。

图4是第一实施方式的背照式cmos传感器的感光区周边的示意性截面图。

图5是表示第二实施方式中的硅晶片内的空隙的位置与激光照射区域的关系示意图。

图6是表示第三实施方式中因氧化膜的有无所导致的离子注入的硼的分布的差异曲线图。

图7是第四实施方式的背照式cmos传感器的感光区周边的示意性截面图。

图8是第五实施方式的背照式cmos传感器的感光区周边的示意性截面图。

图9是说明第五实施方式的背照式cmos传感器的制造方法的示意性截面图。

图10是说明第六实施方式的电子冲击型cmos传感器的结构和动作的示意性截面图。

图11是说明第七实施方式的电子冲击型cmos传感器的结构和动作的示意性截面图。

[标号说明]

10像素

20像素区域

30数字电路

40模拟电路

50感光区

60读出电路

70扫描方向

100背照式cmos传感器

110硅晶片

130空隙

200p型硅

210浮置扩散区

220传输门

240硅氧化膜

230金属布线

250p+扩散层

260n+扩散层

270p+扩散层

280硅氧化膜

290深沟槽隔离

300空穴诱发膜

305硅基板

310支撑基板

320光电阴极板

350密封封装

360电子冲击型cmos传感器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标注相同的标号。另外，在相同标号的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，不重复关于它们的详细的说明。

[第一实施方式]

图1是从表面侧观察第一实施方式的背照式cmos传感器100的示意性俯视图，图2是表示背照式cmos传感器100的像素区域20的、感光区50和读出电路60的配置的一例的示意性俯视图，图3是表示背照式cmos传感器100的像素10的结构的示意性电路图，图4是背照式cmos传感器100的感光区50周边的示意性截面图。

(背照式cmos传感器100的配置)

图1表示背照式cmos传感器100的整体配置的一例。背照式cmos传感器100由像素区域20、数字电路30(垂直选择电路等)和模拟电路40(采样保持电路、ad转换器等)构成，在像素区域20中，像素10在水平方向(图1的横向)和垂直方向上以矩阵状配置。在图1中，后述的激光退火中的激光照射的扫描方向70也用箭头表示。

图2表示像素区域20的内部的各像素10的感光区50和读出电路60的配置的一例。图2也表示激光照射的扫描方向70。从图2可知，各像素10的感光区50和读出电路60分别与激光照射的扫描方向70平行地在水平方向上配置。另外，在图2中，各像素10每个独立地存在读出电路60，但也可以对2个至4个感光区50共通地设置读出电路60。

图3表示出了背照式cmos传感器100的像素10的结构的示意性电路图。在图3中，像素10由感光区50(图3的pd)和读出电路60构成，读出电路60由一端与感光区50连接的传输门tg、与传输门tg的另一端连接的浮置扩散区fd、栅极与fd连接的源极跟随器晶体管sf、用于选择读出像素10的选择晶体管sel和复位晶体管rst构成。

在图3中，一个读出电路60连接至一个感光区50，但通过对4个感光区50分别仅设置传输门tg来执行多次采样，能够对4个感光区50共用fd以后的电路。

(感光区50周边的示意性截面图)

图4是表示背照式cmos传感器100的感光区50周边的示意性截面图。在图4中，下方向为表面，上方向为背面。感光区50在p型硅200中作为n型扩散层而形成，在其下，在n+扩散层260、n+扩散层260和硅氧化膜240之间形成有p+扩散层250。传输门220与感光区50和n+扩散层260相邻地形成，当传输门220导通时，在感光区50中累积的电荷被传输到浮置扩散区210。具体为电荷经由金属布线230、源极跟随器晶体管sf和选择晶体管sel(参照图3)读出传输到浮置扩散区210。

在背照式cmos传感器100中，光从硅基板305的背面(图4的上侧)入射。硅基板305的背面通常被硅氧化膜等钝化膜覆盖。但是，在该硅基板305与钝化膜的界面上，由于缺陷而生成的电子空穴对中的电子到达感光区50时成为暗电流。为了使电子空穴对中的电子不到达感光区50，使界面中的空穴的量增多，使电子空穴对中的电子可靠地与空穴再结合是有效的。而且，作为增加界面中的空穴的量的方法，具有在界面形成p+扩散层270的方法和在界面形成诱发氧化铪等空穴的膜(以下也称为空穴诱发膜)的方法。但是，在界面形成有空穴诱发膜的情况下，在将背照式cmos传感器100用作电子冲击型cmos传感器360的传感器时，会发生由电荷累积引起的可靠性的劣化，因此在本发明中，在界面形成有p+扩散层270。另外，280是硅氧化膜。

(p+扩散层270的形成方法)

p+扩散层270作为暗电流对策是有效的，但在p+扩散层270内部进行光电转换而产生电子的情况下，或者在电子冲击型传感器中电子因碰撞而产生的情况下，存在产生的电子与空穴再结合而无助于传感器的输出的问题。因此，优选p+扩散层270的扩散深度浅一些。

另外，p+扩散层270向背面的形成是将感光区50和读出电路60形成在硅基板305的表面侧，将硅基板305的表面侧与支撑基板310键合，将背面侧通过cmp等方法进行研磨，因此如果p+扩散层形成时表面侧的温度过高，则会对表面侧的电路或金属布线层产生不良影响。

因此，p+扩散层270向背面的形成采用能够减少表面的温度上升的方法，即注入硼离子后照射激光，将硼离子激活的方法。

在专利文献4中，公开了一种难以使器件晶片的器件侧在退火处理中被加热而造成损伤的方法。但是，专利文献4的目的在于，硅基板为10μm以上，并且，在铜布线的情况下为约900℃，在铝布线的情况下为约600℃为最大温度，关于对ad转换器等模拟电路的热影响没有进行研究(说明书段落[0027]-[0029])。

另外，在专利文献3中记载了一种退火处理的情况，能够不对读出栅极44或多层布线45造成因热产生的不良影响(说明书段落[0059])，但没有记载硅基板的厚度，也没有研究对ad转换器等模拟电路的热的影响。

(激光照射对模拟电路40的影响)

有时因mos晶体管的微小阈值电压的变动或偏差而产生模拟电路40的特性的变动或偏差。另外，在模拟电路40中，虽然有时将mos电容作为重要的电路元件使用，但是mos电容中使用的mos晶体管的阈值电压在mos电容之间偏差时，mos电容的比率发生偏差，ad转换器等模拟电路40的特性变动的情况多一些。

进而，向硅基板305的背面照射激光时，硅基板305表面的温度上升依赖于硅基板305的厚度。在最初的背照式cmos传感器100中，如专利文献1中所记载的那样，硅基板的厚度为10μm左右，但最近，随着像素尺寸的缩小，3μm左右成为标准，在这种情况下，向硅基板305的背面照射激光而引起表面的温度上升特别大。

背照式cmos传感器100的硅基板305的厚度变薄是因为，当硅基板305的厚度较厚时，由于向相邻像素的倾斜入射光的飞入等而产生像素间的串扰，分辨率有可能降低。今后也认为该倾向将持续。

(对模拟电路40的影响少的激光的照射方法)

在第一实施方式的背照式cmos传感器100的制造方法中，作为对模拟电路40的影响少的激光照射方法，采用以下的(1)～(5)的方法中的任一种。

(1)向各芯片中的表面除去形成有包含ad转换器、电容器等的模拟电路40(参照图1)的区域而照射激光。

在这种情况下，将激光沿图1的水平方向(相当于图1的扫描方向70)扫描，不进行与芯片周边的形成有模拟电路40的区域相当的垂直方向的位置的扫描，从而能够减轻对模拟电路40的热影响。另外，由于在位于像素10中的感光区50的背面照射激光，因此离子注入到感光区50的背面的硼离子被激活。

(2)仅向表面形成有像素区域20(参照图1)的区域照射激光。

该方法不仅能够减轻模拟电路40因激光照射引起的热影响，对于数字电路30也能够减轻由激光照射引起的热影响。但是，在该方法中，在利用激光在水平方向上扫描硅晶片110的中途，需要在各芯片的周边部的数字电路30的区域中关闭激光，因此需要选择能够应对这种扫描的激光扫描系统。

(3)仅对感光区50的背面照射激光。

该方法由于仅对背面需要形成p+扩散区域的感光区50照射激光，因此不仅可以减轻模拟电路40因激光照射引起的热影响，还会减轻读出电路60以及周边的数字电路30因激光照射引起的热影响。但是，在一般的图像传感器中，在感光区50的上下左右配置有读出电路60。因此，为了执行该方法，需要选择扫描宽度窄的区域，而且能够在短时间(在感光区50的开始和结束)内反复进行打开、关闭的激光扫描系统。

(4)对背照式cmos传感器100的配置如图2所示，在与激光的扫描方向70垂直的方向上交替地排布各像素10的感光区50和读出电路60，如图1所示，将模拟电路40配置在感光区50沿着与激光的扫描方向70垂直的方向延长的芯片周边部。然后，将数字电路30配置在感光区50沿着激光的扫描方向70延长的芯片周边部，使激光对背照式cmos传感器100的感光区50和表面形成有数字电路30的区域进行照射。

在这种情况下，由于仅向背面需要形成p+扩散区域的感光区50以及周边的数字电路30照射激光，因此不仅减轻了模拟电路40因激光照射引起的热影响，还减轻了源极跟随器晶体管sf等读出电路60因激光照射引起的热影响。

另外，在组合了该感光区50和读出电路60的配置和激光扫描方法的方法中，激光需要扫描宽度窄的区域，但在沿水平方向扫描硅晶片110的期间，由于不需要使激光打开或关闭，因此激光扫描系统的构筑比较容易。

另外，在上述(1)-(4)的方法中，可以对硅基板305的背面的一部分选择性地照射激光，对剩余的部分不照射激光。由于在不照射激光的部分也会产生暗电流，对传感器的输出造成不良影响。在这种情况下，为了抑制对像素区域的特性恶化的影响，可以向剩余部分照射低能量的激光；或者，也可以对整个面照射低能量的激光。

(5)对背照式cmos传感器100的配置如图1所示，将与各像素行连接的垂直选择电路等数字电路30，在大致长方形的像素区域20和激光的扫描方向70上相邻的位置上，以与各像素行连接的电路部分的列与激光的扫描方向70垂直的方式配置。另外，将与连接有各像素列的输出(图3的out1)的垂直信号线连接的采样保持电路、ad转换器等模拟电路40，在与像素区域20和激光的扫描方向70垂直的方向上相邻的位置，以与各垂直信号线连接的电路部分的列与激光的扫描方向70平行的方式配置。然后，将如上所述配置的背照式cmos传感器100整体沿着图1的扫描方向70依次用激光进行扫描。

在这种情况下，由于模拟电路40的区域也用激光进行扫描，因此有可能因加热而使模拟电路40的特性发生变动，但由于模拟电路40的与各像素列的垂直信号线连接的部分以大致相同的方式被加热，因此模拟电路40的与各像素列的垂直信号线连接的部分的特性的变动类似，因此像素列之间的特性偏差变小。

另外，在该方法中，对于激光扫描系统，只要限定扫描方向70，就不会发生激光的打开、关闭控制等困难的要求。

[第二实施方式]

图5是表示第二实施方式中的硅晶片110内的空隙130的位置与激光照射区域120的关系示意图。

通常，背照式cmos传感器100通过将形成有感光区50或读出电路60等的硅晶片110的表面侧与作为支撑基板310的硅晶片键合提高物理强度。但是，在将硅晶片彼此键合的情况下，在键合界面产生空隙130(空隙)。特别是，在晶片周边，颗粒附着，以及小的气泡沿着晶片外周内封，从而产生更多的空隙130。

而且，如果对键合晶片的空隙130的部分照射激光，则被封闭在空隙130中的气体等急剧膨胀，空隙130周边成为爆炸状态，也会向周边的芯片飞散硅的碎片。

在第二实施方式的背照式cmos传感器100的制造方法中，为了避免对该空隙130的部分照射激光的情况下的爆炸，采用以下两种方法。

首先，第一，不向更多地产生空隙130的硅晶片110周边照射激光。如图5所记载的那样，通过将激光照射区域120限定为形成有背照式cmos传感器100的芯片周边，不向更多地产生空隙130的晶片周边照射激光，从而减少空隙130周边的爆炸风险。

第二，对键合后的硅晶片110进行检查，记录存在空隙130的芯片的位置，在激光照射时，除了硅晶片110的周边区域以外，存在空隙130的芯片也从激光照射中除去。

另外，在硅晶片110的周边区域以外几乎没有空隙130的情况下，也可以仅从激光照射中除去上述周边区域。

[第三实施方式]

图6是表示氧化膜的有无导致的离子注入的硼的分布的差异曲线图。

第三实施方式的背照式cmos传感器100的制造方法涉及硼离子向背照式cmos传感器100的背面的注入方法。

如图4所示，在感光区50的背面(光入射的面)上形成有p+扩散层270。这是为了使在背面的界面产生的电子空穴对的电子通过与p+扩散层270的空穴的再结合而消失，不会成为暗电流。

另一方面，在入射的光子在该p+扩散层270的内部发生光电转换的情况下，背照式cmos传感器100无法检测该光子。另外，在将背照式cmos传感器100用作电子冲击型cmos传感器360的传感器的情况下，在p+扩散层270的内部与硅结晶碰撞而倍增的电子无法作为电子冲击型cmos传感器360进行计数。

因此，在背面的p+扩散层270的形成中，需要以较高的浓度(例如10¹⁹/cm³以上)形成浅(例如扩散深度0.1μ以下)扩散。为了通过离子注入形成这样的浅的分布，即使能够忽略由激光退火引起的扩散，也需要以例如小于数kev的非常低的能量注入离子。但是，有时难以用低能量进行离子注入。另外，还存在由于离子注入时的金属污染而产生白点的问题。

作为此情况的对策，考虑在硅表面形成氧化膜，经由氧化膜注入离子并进行退火，然后除去氧化膜的方法。

图6(a)表示向几乎没有氧化膜的状态的硅中注入硼的情况下的硼的分布，图6(b)表示经由氧化膜注入硼的情况下的硼的分布。通过对图6(a)和图6(b)进行比较，可知通过经由氧化膜注入硼，离子注入的硼的分布距硅界面的深度变浅。另外，图6的横轴是距晶片表面的距离，纵轴是离子注入分布(线性标尺)。

但是，在经由氧化膜注入离子时，会产生由于所形成的氧化膜厚度的偏差而扩散深度发生偏差的新问题。

在第三实施方式的背照式coms传感器100的制造方法中，在背照式coms传感器100的背面形成氧化膜之后，测定该氧化膜的膜厚，根据测定的氧化膜的膜厚调整离子注入能量，从而无论所形成的氧化膜的膜厚如何，都会形成扩散深度的偏差少、且具备陡峭的分布的p+扩散层270。而且，能够制造暗电流小、且对于宽幅能量范围的光子灵敏度高偏差少的背照式cmos传感器100。进而，在将利用该方法制造的背照式cmos传感器100作为传感器使用的电子冲击型cmos传感器360中，能够得到特别高灵敏度的特性。

另外，在将电子冲击型cmos传感器用作软x射线用的传感器时，存在因x射线的波长而背面的p+扩散层厚，导致灵敏度降低的情况。在第三实施方式的背照式cmos传感器的制造方法中，由于能够高精度地形成较浅的p+扩散层，因此无论x射线的波长如何，都能够制造灵敏度良好的电子冲击型cmos传感器。

[第四实施方式]

图7是第四实施方式的背照式cmos传感器100的感光区50周边的示意性截面图的一例。第四实施方式的背照式cmos传感器100，相对于第一实施方式的背照式cmos传感器100，在从背面朝向表面以规定的深度形成包围感光区50的周围的深沟槽隔离290，进而在深沟槽隔离290上形成有p+扩散层270这一点上不同。

在第四实施方式的背照式cmos传感器100中，通过在感光区50的周围形成深沟槽隔离290，埋入遮光材料，或者在深沟槽隔离290内部形成气隙等起到光学反射功能的结构，从而将从感光区50向浮置扩散区210或相邻的像素10的感光区50入射的杂散光阻断。另外，在使用背照式cmos传感器100的电子冲击型cmos传感器360中，能够切断在硅基板305内倍增的电子向相邻的像素10的感光区50泄漏。但是，在深沟槽隔离290的界面上，也与硅基板305的背面相同，由于缺陷而产生暗电流。因此，在第四实施方式的背照式cmos传感器100中，除了硅基板305的背面之外，在深沟槽隔离290中也为了形成p+扩散层270而注入硼离子，通过激光照射激活注入的离子，防止暗电流的增加。

另外，在图7的例子中，在深沟槽隔离290的内部埋入硅氧化膜280，但也可以埋入气隙，也可以埋入铝等。

除了硅基板305的背面之外，在深沟槽隔离290中也形成p+扩散层270的方法如下所述。

首先，在背照式cmos传感器100的背面，通过沟槽干式蚀刻在感光区50的周围形成深沟槽隔离290。

接着，向包含深沟槽隔离290的整个背面注入硼离子。

接着，对包含深沟槽隔离290的整个背面照射激光，将硼激活。

另外，在第四实施方式的背照式cmos传感器100的制造方法中，与第一实施方式同样地，使用对模拟电路40的影响少的激光的照射方法(第一实施方式的(1)～(5)中的任一个)。

[第五实施方式]

图8是第五实施方式的背照式cmos传感器100的感光区50周边的示意性截面图的一例，图9是说明第五实施例的背照式cmos传感器100的制造方法的示意性截面图。第五实施方式的背照式cmos传感器100，相对于第一实施方式的背照式cmos传感器100，在从背面朝向表面以规定的深度形成包围感光区50的周围的深沟槽隔离290，进而在深沟槽隔离290上形成有空穴诱发膜300这一点上不同。

在与感光区50对向的硅基板305的背面形成有空穴诱发膜300的情况下，特别是在使用背照式cmos传感器100的电子冲击型cmos传感器360中，在膜产生强的电荷，且使用时间变长时，暗电流增加。

另一方面，难以通过离子注入而在陡峭形状的深沟槽隔离290的界面形成较浅的p+扩散层270。

在第五实施方式的背照式cmos传感器100中，在背面不形成空穴诱发膜300，而是通过离子注入形成p+扩散层270，从而避免了空穴诱发膜300的带电引起的耐久性的劣化，另一方面，在深沟槽隔离290的表面，不通过离子注入形成p+扩散层270，而是形成空穴诱发膜300，使深沟槽隔离290的表面可靠地成为高浓度空穴的状态。

利用图9说明该在背面形成p+扩散层270，在深沟槽隔离290的表面形成空穴诱发膜300的方法。

首先，向背照式cmos传感器100的背面注入硼离子，通过激光退火将注入的硼激活。在这种情况下，也可以比第五实施方式更深地注入硼离子。

接着，在背照式cmos传感器100的背面，通过沟槽干式蚀刻在感光区50的周围形成深沟槽隔离290。

接着，如图9(a)所示，在背照式cmos传感器100的背面和深沟槽隔离290的表面形成空穴诱发膜300。

接着，如图9(b)所示，通过cmp等方法对形成于背面的空穴诱发膜300进行研磨并除去。另外，在更深地注入硼离子的情况下，背面的硅也被研磨、除去，以使硼扩散层的深度变得合适。

另外，在第五实施方式的背照式cmos传感器100的制造方法中，也与第一实施方式同样地，使用对模拟电路40的影响少的激光的照射方法(第一实施方式的(1)～(5)中的任一个)。

[第六实施方式]

图10是说明第六实施方式的电子冲击型cmos传感器360的结构和动作的示意性截面图。

在图10中，在p型硅200中具备n型的感光区50，在背面(图10的上面的面)上形成有p+扩散层270和硅氧化膜280的硅基板305与支撑基板310键合形成的背照式cmos传感器100被封入密封封装350的底面内侧。另外，光电阴极板320与背照式cmos传感器100的背面(感光区)对向地配置，背照式cmos传感器100和光电阴极板320之间以真空状态被密封。光电阴极板320通过高压电源340对背照式cmos传感器100施加高的负电压。当光子(photon)入射到光电阴极板320时，产生电子(electron)，所产生的电子通过施加在背照式cmos传感器100和光电阴极板320之间的电场而加速，并入射到背照式cmos传感器100。到达背照式cmos传感器100的硅基板305的电子通过与硅结晶碰撞而生成电子空穴对，通过电子空穴对的生成而倍增的电子到达感光区50，从而成为传感器输出。

在第六实施方式的电子冲击型cmos传感器360的制造方法中，包括：将背照式cmos传感器100与密封封装350的底面内侧进行芯片接合的固定工序；在密封封装350的上表面与背照式cmos传感器100的感光区对向地配置光电阴极板320的配置工序；以及将背照式cmos传感器100和光电阴极板320之间的空间在真空状态下密闭的封入工序。

另外，在第六实施方式的电子冲击型cmos传感器360中，为了减少暗电流，在背照式cmos传感器100的背面形成有深度较浅的硼离子的p+扩散层270。在第六实施方式的电子冲击型cmos传感器360的制造方法中，通过离子注入和激光退火形成该p+扩散层270。

在该激光退火中，与第一实施方式相同，优选使用对模拟电路40影响少的激光的照射方法(第一实施方式的(1)～(5)中的任一个)。

另外，为了避免激光退火时，空隙130周边的爆炸，优选如第二实施方式那样进行激光照射区域120的限定。

另外，为了高精度地形成深度较浅的硼离子的p+扩散层270，优选经由第四实施方式的硅氧化膜进行离子注入。

另外，为了避免倍增的电子向相邻的像素10泄漏，并且为了避免暗电流的增加，优选将第五或第六实施方式的深沟槽隔离290追加到背照式cmos传感器100。

[第七实施方式]

图11是说明第七实施方式的电子冲击型cmos传感器360的结构和动作的示意性截面图。关于第七实施方式的电子冲击型cmos传感器360的结构，为了使背照式cmos传感器100相对于光电阴极板320倾斜7°或者22°地进行芯片接合，除了在背照式cmos传感器100和密封封装350的底面内侧之间插入使用金属等导电性材料的芯片固定台370之外，与第六实施方式的电子冲击型cmos传感器360的结构相同。

用于第七实施方式的电子冲击型cmos传感器360的背照式cmos传感器100使用<100>面的硅基板305。在这种情况下，当电子从与<100>面垂直的方向入射到硅结晶的特定位置时，不会发生入射的电子与硅原子的相互作用，电子将硅晶格脱离，在硅基板305内部的电子的倍增作用变弱。而且，有时电子冲击型cmos传感器360因灵敏度劣化，或者局部劣化而成为坏像素。

在第七实施方式的电子冲击型cmos传感器360中，作为解决该问题的对策，使背照式cmos传感器100相对于光电阴极板320以7°或22°倾斜地进行芯片接合，使得不论电子入射的位置如何，都从倾斜后能够可靠地引起与硅原子相互作用的角度即7°或22°的方向入射。

在本发明中，硅基板305相当于“硅基板”，感光区50相当于“感光区”，p+扩散层270相当于“p+扩散层”。背照式cmos传感器100相当于“背照式cmos传感器”，模拟电路40相当于“模拟电路”，像素区域20相当于“像素区域”，扫描方向70相当于“扫描方向”，像素10相当于“像素”，读出电路60相当于“读出电路”，数字电路30相当于“数字电路”，支撑基板310相当于“支撑基板”，硅晶片110相当于“硅晶片”，空隙130相当于“空隙”，深沟槽隔离290相当于“深沟槽隔离”，空穴诱发膜300相当于“诱发空穴的膜”，传输门220相当于“传输门”，浮置扩散区210相当于“浮置扩散区”，密封封装350相当于“密封封装”，光电阴极板320相当于“光电阴极板”，电子冲击型cmos传感器360相当于“电子冲击型cmos传感器”。

本发明的优选实施方式如上所述，但本发明并不仅限于此。不脱离本发明的精神和范围的各种实施方式可以理解为其他实施方式。进而，在本实施方式中，对本发明的结构所产生作用和效果进行了叙述，但这些作用和效果只是一例，并不限定本发明。