器的结构几乎与第I实施方式一样，但如图18所示，分割曝光的边界线DL从平面上看，不与像素PE2内的光电二极管PDl重合，这点与第I实施方式有所不同。
[0200]边界线DL沿着光电二极管PD1、PD2的长边方向即X轴方向延伸。也就是说，此时像素PE2内光电二极管PD1、PD2按Y轴方向排列配置，边界线DL按与Y轴方向垂直相交的X轴方向延伸。因此，从平面上看与光电二极管PDl重合的边界线DL不与像素PE2内的光电二极管TO1、PD2之间的中间区域及光电二极管PD2重合。
[0201]因此，光电二极管PDl和X轴方向上相邻区域的有源区AR外缘产生层差DP。此时，与边界线DL重合的位置上在有源区AR中产生层差DP。另外，从平面上看与边界线DL重合的位置上，在N_型半导体区域NI和阱区域WL之间的边界上也存在层差WD。这是由于，本实施方式的半导体器件的制造工序中，将通过以边界线DL为界进行分割的曝光处理而形成的光致抗蚀图作为掩膜，通过参入杂质而形成N—型半导体区域NI (图7的步骤S5)的缘故。因此，在与边界线DL重合位置上形成的N_型半导体区域NI因掩膜的位置偏差等原因而具有图18所示的形状，即第I区域IA和第2区域IB的形成位置存在偏差的形状。
[0202]但是，边界线DL不与与边界线DL重合的光电二极管HH邻接的传送晶体管TXl的漏极区域即浮动传播区FD重合。这是为了防止在浮动传播区FD出现容量的偏差的缘故。如上所述，相比起传送晶体管TXl，边界线DL在光电二极管PD2侧的区域中与光电二极管PDl重合。
[0203]此时，层差DP中的有源区AR定位偏移方向和层差WD中的N_型半导体区域NI的偏移方向为同一方向。但是，由于规定有源区AR的工序(图7的步骤S3)和N—型半导体区域NI的形成工序(图7的步骤S5)为不同的工序，且各工序中使用了不同的掩模进行分割曝光处理，因此层差DP和层差WD的各个偏移方向及偏移量并非一定相同。
[0204]上面对像素PE2内的光电二极管PDl和边界线DL重合的结构进行了说明，但是边界线DL也可不与光电二极管PDl重合而是与光电二极管PD2重合。另外，本实施方式中的半导体器件除了规定边界线DL的位置之外，也可通过与第I实施方式同样的工序中形成。另外，图18所示的结构中，以边界线DL不与传送晶体管TXl的栅电极GE重合的方式缩短了所述栅电极GE在X轴方向上的长度，但边界线DL也可与所述栅电极GE重合。
[0205]本实施方式中，不将分割曝光的边界线规定在相邻的像素之间，而是使其与像素重合。因此，与将其规定在相邻的像素之间的情况相比，可防止因像素间的元件隔离区域EI的尺寸偏差而引起的元件间的绝缘性下降的问题。另外，由于无需考虑像素间的元件隔离区域EI的尺寸偏差而扩大尺寸宽度的容限，所以可缩小元件隔离区域EI的尺寸以及扩大像素的面积，因此可提高固态图像传感器的性能。另外，由于无需考虑像素间的元件隔离区域EI的尺寸偏差而仅将与边界线重合的元件隔离区域EI的尺寸宽度的容限扩大，所以可防止像素阵列区域内的元件隔离区域EI的尺寸偏差。
[0206]此时，图18所示的像素PE2内的光电二极管PDl和光电二极管PD2之间的距离L7与图5所示的像素PEl内的光电二极管PDl和光电二极管PD2之间的距离L2为同样大小。本实施方式中，由于没将边界线DL规定在光电二极管HH、PD2之间，所以可防止因图案的位置偏差而造成光电二极管ro1、PD2之间的距离变得更近。因此，可防止光电二极管ro1、PD2之间因漏泄电流而导致固态图像传感器的自动对焦性能下降等现象。
[0207]另外，即使在分割曝光的边界上图案的形成位置出现了偏差，由于多个像素之间以及多个光电二极管之间没产生漏泄电流，所以可防止固态图像传感器出现无法正常运行的情况。即，在本实施方式中，例如与将分割曝光的边界线规定在相邻的像素之间的情况相比，对于各曝光区域的重合偏差的容忍度很大。尤其是在光电二极管的长边方向即X轴方向上的重合偏差，即使偏移量很大，像素内的光电二极管的面积也不发生变化，因此对固态图像传感器的性能的影响很小。因此，可防止自动对焦等动作时误差的增加而可防止半导体器件性能的下降，而且，可以更容易地制造半导体器件。
[0208]另外，即使进行分割曝光，像素PE2内的光电二极管PDl、PD2之间的中间区域的尺寸宽度也不会出现偏差，所以无需加大所述中间区域的尺寸容限。因此，可缩小相邻的光电二极管TO1、PD2之间的距离，由此可增加像素PE2内各光电二极管的面积，因而可提高通过固态图像传感器获得的图像的画质。
[0209]光电二极管ro1、PD2的面积过小时，如果在固态图像传感器动作的过程中光电二极管ro1、PD2受光，那么在N—型半导体区域N1、N2每一个的内部容易出现电子饱和，因此可能造成从像素所获得的图像容易出现“过曝的高亮(blown out highlights) ”的问题。但是本实施方式中，由于可扩大光电二极管ro1、ro2的面积，所以可防止出现所述“过曝的高亮”的现象。也就是说，本实施方式的固态图像传感器中，可增加储蓄在光电二极管ro1、PD2上的电子量。由于上述固态图像传感器能更容易对更明亮的光线进行感应，因此，使用了所述固态图像传感器的数码相机中，可加大动态范围(Dynamic Range)。
[0210]如上所述，本实施方式中，可防止像素间出现漏泄电流，且可缩小像素间的元件隔离区域的宽度，所以容易在固态图像传感器中实现像素的高密度化。因此，可提高半导体器件的性能。
[0211]以上根据实施方式具体地说明了本案发明人的发明，但是本发明并不受到所述实施方式的限定，在不超出其要旨的范围内能够进行种种变更，在此无需赘言。
[0212]此外，本实施方式中记载的部分内容如下。
[0213](I) 一种具有固态图像传感器的半导体器件，所述固态图像传感器具有:
[0214]在上表面上具有相互邻接的第I区域及第2区域的衬底；在所述衬底的上表面上具有被元件隔离结构划分的有源区的像素；在所述有源区内相互隔离排列的第I光电二极管及第2光电二极管；
[0215]其中，所述有源区中，形成于所述第I区域中的部分和形成于所述第2区域中的部分从平面上看按一个方向彼此偏离形成，从平面上看，所述第I区域和所述第2区域之间的边界线与所述第I光电二极管重合，且在所述第I光电二极管的长边方向上延伸，所述第I区域和所述第2区域之间的边界上，从平面上看，所述有源区的外缘布局上存在层差。
【主权项】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于， 所述半导体器件具有固态图像传感器，所述固态图像传感器包括具有第I光电二极管及第2光电二极管的多个像素， 其中，所述半导体器件的制造方法包括如下工序: 工序(a)，即准备衬底的工序，所述衬底的上表面上具有相互邻接的第I区域及第2区域； 工序(b)，即在所述衬底上形成光致抗蚀剂膜的工序； 工序(c)，即对所述第I区域的所述光致抗蚀剂膜进行曝光的工序； 工序(d)，即对所述第2区域的所述光致抗蚀剂膜进行曝光的工序； 工序(e)，即在所述工序(C)及所述工序(d)之后，通过对所述光致抗蚀剂膜进行显影，以对所述光致抗蚀剂膜进行构图的工序； 工序(f)，即使用在所述工序(e)中进行构图后的所述光致抗蚀剂膜，在所述衬底上形成元件隔离结构的工序，所述元件隔离结构在所述衬底上划分出所述像素内的有源区；以及 工序(g)，即在所述工序(f)之后，通过将杂质导入所述有源区内的所述衬底的上表面，在所述第I区域中形成所述第I光电二极管，且在所述第2区域中形成所述第2光电二极管的工序， 其中，所述第I光电二极管和所述第2光电二极管之间夹着所述第I区域和所述第2区域之间的边界线而彼此隔离。2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 从平面上看，所述有源区中形成于所述第I区域中的部分和形成于所述第2区域中的部分按一个方向彼此偏离而形成。3.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 所述第I区域和所述第2区域之间的边界上，从平面上看，所述有源区外缘的布局中存在层差。4.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 所述边界按沿着所述衬底的主面的第I方向延伸， 在与所述第I方向垂直相交的方向即沿着所述衬底的主面的第2方向上排列配置有多个所述像素， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管与所述第2光电二极管之间的间隔，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管与所述第2光电二极管之间的间隔大。5.如权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管在所述第2方向上的宽度，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管在所述第2方向上的宽度小。6.如权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第2光电二极管在所述第2方向上的宽度，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第2光电二极管在所述第2方向上的宽度小。7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于， 所述半导体器件具有固态图像传感器，所述固态图像传感器包括具有第I光电二极管及第2光电二极管的多个像素， 其中，所述半导体器件的制造方法包括如下工序: 工序(a)，即准备衬底的工序，所述衬底的上表面上具有相互邻接的第I区域及第2区域； 工序(b)，即在所述衬底上形成光致抗蚀剂膜的工序； 工序(c)，即对所述第I区域的所述光致抗蚀剂膜进行曝光的工序； 工序(d)，即对所述第2区域的所述光致抗蚀剂膜进行曝光的工序； 工序(e)，即在所述工序(C)及所述工序(d)之后，通过对所述光致抗蚀剂膜进行显影，以对所述光致抗蚀剂膜进行构图的工序； 工序(f)，即使用在所述工序(e)中进行构图后的所述光致抗蚀剂膜，在所述衬底上形成元件隔离结构的工序，所述元件隔离结构在所述衬底上划分出所述像素内的有源区；以及 工序(g)，即在所述工序(f)之后，通过将杂质导入所述有源区内的所述衬底的上表面，形成沿着所述衬底的主面排列的所述第I光电二极管及所述第2光电二极管的工序，其中，从平面上看，所述第I区域和所述第2区域之间的边界线与所述第I光电二极管重合，且按所述第I光电二极管的长边方向延伸。8.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 从平面上看，所述有源区中形成于所述第I区域中的部分和形成于所述第2区域中的部分按一个方向彼此偏离而形成，而且，所述第I区域和所述第2区域之间的边界上，从平面上看，所述有源区的外缘的布局中存在层差。9.一种半导体器件，其特征在于， 具有固态图像传感器； 其中，所述固态图像传感器包括: 衬底，所述衬底的上表面上具有相互邻接的第I区域及第2区域； 像素，在所述衬底的上表面中，所述像素具有以元件隔离结构划分的有源区； 第I光电二极管，所述第I光电二极管形成于所述有源区内的所述第I区域中；以及第2光电二极管，所述第2光电二极管在所述有源区内的所述第2区域中与所述第I光电二极管隔离地形成， 所述有源区中，从平面上看，形成于所述第I区域中的部分和形成于所述第2区域中的部分按一个方向彼此偏离而形成，而且，所述第I区域和所述第2区域之间的边界上，从平面上看，所述有源区的外缘的布局中存在层差。10.如权利要求9所述的半导体器件，其特征在于， 所述边界按沿着所述衬底的主面的第I方向延伸， 在与所述第I方向垂直相交的方向即沿着所述衬底的主面的第2方向上排列配置有多个所述像素， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管与所述第2光电二极管之间的间隔，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管与所述第2光电二极管之间的间隔大。11.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管在所述第2方向上的宽度，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第I光电二极管在所述第2方向上的宽度小。12.如权利要求11所述的半导体器件，其特征在于， 从平面上看与所述边界重合的所述像素内的所述第2光电二极管在所述第2方向上的宽度，比从平面上看不与所述边界重合的所述像素内的所述第2光电二极管在所述第2方向上的宽度小。13.如权利要求9所述的半导体器件，其特征在于， 所述像素内设置有外围晶体管，所述外围晶体管将在所述第I光电二极管及所述第2光电二极管中所产生的电荷进行放大并输出。
【专利摘要】本发明公开了一种具有固态图像传感器的半导体器件的制造方法。固态图像传感器通过多次曝光对整个芯片进行分割曝光处理而形成，由此便可提高固态图像传感器的性能，所述固态图像传感器包括在像素阵列部配置有多个像素的多个光电二极管。在制造固态图像传感器时而进行的分割曝光过程中，将分割曝光区域的边界线DL规定在像素PE2的有源区AR内按第1方向排列的光电二极管PD1和光电二极管PD2之间、且沿着与第1方向垂直相交的第2方向排列。
【IPC分类】G03F7/20, H01L27/146, H01L21/027
【公开号】CN105140249
【申请号】CN201510303567
【发明人】木村雅俊
【申请人】瑞萨电子株式会社
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年6月4日
【公告号】US20150357368