固态图像拾取装置和图像拾取系统的制作方法_2

文档序号:9434533阅读:来源:国知局
且,P型半导体区域116、元件隔离区域117和传送晶体管的漏极区域113被设置在第一基板104。阱115是设置晶体管和光电转换元件的半导体区域,并且,在这里可以是N型或P型。P型半导体区域116可抑制在第一基板104的背面106的硅与氧化硅膜之间的界面上产生的暗电流,并且甚至可用作光电转换元件的一部分。电荷蓄积区域112蓄积在光电转换元件处产生的电荷(电子),并且在图1中在传送晶体管的栅电极侧具有P型表面保护层。元件隔离区域117由P型半导体区域形成,并且,虽然没有示出,但是可具有包含诸如LOCOS隔离层或STI隔离层的绝缘膜的元件隔离结构。传送晶体管的漏极区域113是FD区域,并且构成图12所示的节点305。第一芯片101的第一基板104的背面106侧具有抗反射膜118、遮光膜119、包含平坦化层的滤色层120和微透镜121。
[0044]然后,阱124、图12中的放大晶体管306的源极区域和漏极区域125和栅电极126和元件隔离区域127被设置在第二芯片102的第二基板108上。阱124是P型半导体区域。这里,设置在根据实施例的固态图像拾取装置的第二芯片102处的晶体管(图12所示的放大晶体管306)的源极区域和漏极区域125包含高熔点金属化合物层130。设置在第二芯片102处的构成图12所示的周边电路部302的区域也类似地具有包含高熔点金属化合物层的晶体管(未示出)。当在半导体基板中使用硅时,高熔点金属化合物层是例如使用作为高熔点金属的钴或钛的硅化物。
[0045]不在例如第一基板104的晶体管形成高熔点金属化合物层。多层布线结构的绝缘膜被设置在第一基板104的主面105的上部。因此,不在第一基板104形成高熔点金属化合物层,并且,设置在第二基板的周边电路部的晶体管具有高熔点金属化合物层,使得能够在降低噪声的同时增加晶体管的操作速度。另外,通过仅在第二芯片102设置包含这种高熔点金属化合物层的晶体管,能够减少高熔点金属向光电转换元件的混入,并减少由于高熔点金属的混合产生的噪声。由于不必在同一基板上形成将设置高熔点金属化合物层的区域和不设置高熔点金属化合物层的区域,因此,不必形成例如保护膜以防止高熔点金属化合物层的形成,即,能够使得各基板具有简单的结构并通过使用简单的步骤制造它。
[0046]在实施例中,除了光电转换元件以外,在第一基板104还形成FD区域。这是由于,如果高熔点金属化合物层被设置在光电转换元件和构成保持在光电转换元件产生的信号电荷的FD区域的半导体区域,那么当高熔点金属混入半导体区域中时产生的噪声混入信号电荷中。如果放大晶体管被设置在第一基板,那么不在放大晶体管形成高熔点金属化合物层。
[0047]虽然在实施例中各布线层由铝线形成,但是,各布线层可由主要成分是铜的布线(铜线)形成。防止铜的扩散的扩散防止膜也可被设置在铜线的上部,并且,防止铜的扩散的扩散防止膜可经受构图。
[0048]第二实施例
[0049]将参照图2描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据实施例的固态图像拾取装置与根据第一实施例的固态图像拾取装置的类似之处在于其电路与图12所示的电路等同,并且,两者的不同之处在于其芯片层叠结构。以下将省略电路的描述。以下将描述图2所示的结构。
[0050]图2是与图12所示的电路对应的固态图像拾取装置200的断面图。图2是与图12所示的光电转换元件303、传送晶体管304和放大晶体管306对应的两个像素的断面图,并且不示出其它的部分。
[0051]图2表示第一芯片201、第二芯片202以及第一芯片和第二芯片的接合表面203。第一芯片201与图12所示的第一芯片308对应,并且,第二芯片202与图12所示的第二芯片309对应。
[0052]第一芯片201具有第一基板204。第一基板204的形成晶体管的表面是主面205,第一基板的与其相反的面是背面206。构成图12所示的光电转换元件303和传送晶体管304的部分被设置在第一基板204。例如具有铝线的包含第一布线层222和第二布线层223的多层布线结构207被设置在第一基板204的主面205的上部上。这里,多层布线结构207的多个层间绝缘膜被描述为一体绝缘膜。
[0053]第二芯片202具有第二基板208。第二基板208的形成晶体管的表面是主面209,并且,第二基板的与其相反的面是背面210。例如具有铝线的包含第一布线层228和第二布线层229的多层布线结构211被设置在第二基板208的主面209的上部上。即使在这里,多层布线结构211的多个层间绝缘膜也被描述为一体绝缘膜。图12所示的放大晶体管306被设置在第二基板208。
[0054]这里,在根据实施例的固态图像拾取装置中,第一基板204的主面205和第二基板208的背面210相互层叠以相互面对。在图2中,在第一芯片201和第二芯片202的连接部的结构中,仅示出第一芯片201的FD 213与第二芯片202的放大晶体管的栅电极226之间的连接。具体而言,第一芯片201的FD区域213通过多层布线结构207、连接部311和多层布线结构211与放大晶体管的栅电极226连接。这里,设置构成连接部311的一部分并与第二基板208有关的贯通电极235。通过贯通电极,FD区域213和放大晶体管的栅电极226相互连接。在图2中没有表示向传送晶体管的栅电极214供给控制信号的图12所示的连接部310。根据实施例的固态图像拾取装置是从第一基板204的背面206入射光的背面照射型的固态图像拾取装置。
[0055]下面将详细描述各芯片。阱215、构成光电转换元件的N型电荷蓄积区域212和传送晶体管的栅电极214被设置在第一芯片201的第一基板204。并且,P型半导体区域216、元件隔离区域217和传送晶体管的漏极区域213被设置在第一基板204。第一芯片201的第一基板204的背面206侧具有抗反射膜218、遮光膜219、包含平坦化层的滤色层220和微透镜121。然后,阱224、图12中的放大晶体管306的源极区域和漏极区域225和栅电极226和元件隔离区域227被设置在第二芯片202的第二基板208上。另外,第一布线层228和第二布线层229被设置在第二基板208的上部,并且,绝缘层234被设置在第二基板208的最深部分处。第一芯片201和第二芯片202的结构与第一实施例的那些类似,因此以下将不描述它们。
[0056]在第二实施例中,进一步在第二芯片202的上部设置粘接层232和支撑基底233。将在后面描述第二实施例中的绝缘层、粘接层232和支撑基底233。
[0057]这里,设置在根据实施例的固态图像拾取装置的第二芯片202的晶体管(图12所示的放大晶体管306)的源极区域和漏极区域225和栅电极226具有高熔点金属化合物层230。设置在第二芯片202的构成图12所示的周边电路部302的区域也类似地具有包含高熔点金属化合物层的晶体管(未示出)。当在半导体基板中使用硅时,高熔点金属化合物层是例如使用作为高熔点金属的钴或钛的硅化物。例如设置在第二基板的周边电路部的晶体管具有高熔点金属化合物层,使得能够增加晶体管的操作的速度。另外,通过仅在第二芯片202设置包含这种高熔点金属化合物层的晶体管,能够在抑制第一芯片201的光电转换元件的特性降低的同时减少高恪点金属向光电转换元件的混入。由于不必在同一基板上形成将设置高熔点金属化合物层的区域和不设置高熔点金属化合物层的区域,因此,不必形成例如保护膜以防止高熔点金属化合物层的形成,即,能够使得各基板具有简单的结构并通过使用简单的步骤制造它。
[0058]第三实施例
[0059]将参照图3描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据实施例的固态图像拾取装置与根据第一实施例的固态图像拾取装置100对应,并且与其的不同在于,它包含扩散防止膜。以下将描述图3所示的结构。与第一实施例相同的结构特征将不被描述。
[0060]在图3所示的固态图像拾取装置400中,扩散防止膜131被设置在第一芯片101和第二芯片102之间。通过设置这种扩散防止膜131,能够抑制设置在第二芯片的高熔点金属化合物层的高熔点金属扩散到多层布线结构111和107中以及高熔点金属混入构成FD区域的半导体区域和第一芯片的光电转换元件中。因此,能够进一步抑制导致(图像的)白色缺陷的泄漏电流或当高熔点金属混入半导体区域中时产生的暗电流的生成。
[0061]将参照图4和图5描述图3所示的固态图像拾取装置400的制造方法。首先,在图4(a)中,设置变为图3所示的第一基板104的光电二极管形成部件(以下,称为“H)形成部件”)401和变为图3所示的第二基板108的电路形成部件402。这些部件为例如硅半导体基板,并且可以为任何导电类型。H)形成部件401包含P型半导体区域116和绝缘层403。PD形成部件401使用SOI基板,并且,可通过外延生长或离子注入形成P型半导体区域 116。
[0062]然后,如图4(b)所示,在H)形成部件401形成诸如传送晶体管的栅电极114和电荷蓄积区域112的元件。在ro形成部件401的上部上形成多层布线结构107。多层布线结构107具有第一布线层122和第二布线层123。第一布线层122和第二布线层123包含多个布线。实施例中的布线是铝线。多层布线结构107具有用于相互绝缘布线的层间绝缘膜。例如,层间绝缘膜被设置在第一布线层122与传送晶体管的栅电极之间以及第一布线层122与第二布线层123之间。为了形成多层布线结构107,可以使用一般的半导体工艺。最后,形成覆盖第二布线层的层间绝缘膜,并且,其多个部分被去除,使得第二布线层123的一些布线被露出。露出的第二布线层123构成连接部311。H)形成部件401的形成传送晶体管的栅电极的表面
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