摄像装置、其制造方法和照相的制造方法
【专利摘要】公开了摄像装置、其制造方法和照相机。背面照射的摄像装置包括：半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和设置在第二面上方的栅极电极。所述装置进一步包括：第一绝缘层，设置在半导体基板的第二面上方；层间绝缘膜，设置在第一绝缘层上；接触插塞，连接到栅极电极；以及光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光。光遮断部件贯穿层间绝缘膜的至少一部分。第一绝缘层位于光遮断部件与半导体基板之间。
【专利说明】摄像装置、其制造方法和照相机
【技术领域】
[0001]本公开涉及摄像装置、其制造方法和照相机。
【背景技术】
[0002]通常，与在正面照射的摄像装置中相比，在背面照射的摄像装置中光电转换部件更薄，因此入射在摄像装置上的光可能由光电转换部件吸收得不充分，因而导致所述光的一部分透过光电转换部件。在已经透过光电转换部件的光被布线层等反射并到达其他像素的光电转换部件的情况下像素之间可能发生混色(mixing of colors)。为了防止混色，日本专利公开N0.2010-177704提出如下结构,在所述结构中筒状(cylindrical)金属层被设置在光电转换部件上方，在它们之间提供了栅极绝缘膜。已经透过光电转换部件并前进到筒状金属层内侧的光被金属层的侧面反射。
[0003]日本专利公开N0.2010-177704公开了在栅极绝缘膜上提供的层间绝缘膜中形成开口并且把金属层嵌入这些开口中以便实现上述结构。不过，本文档不讨论在层间绝缘膜中形成开口的具体方法。
[0004]本发明的发明人认识到，能够通过蚀刻在层间绝缘膜中形成开口。不仅如此，本发明的发明人认识到，在通过蚀刻形成开口时可能发生以下问题。例如，随着摄像装置已经变得更小，栅极绝缘膜已经变得更薄。所以，存在如下风险:栅极绝缘膜将未能用作蚀刻停止层，因而导致在为了形成所述开口而进行的蚀刻期间，位于栅极绝缘膜下的光电转换部件被暴露。当光电转换部件被暴露时，来自金属层的金属可能污染光电转换部件，因而产生暗电流。在诸如层间绝缘膜和栅极绝缘膜由相同材料形成并且这两层膜的蚀刻速率之间没有差异或仅有小差异之类的情况下，这个问题尤为普遍。所以，本发明的部分实施例提供用于减轻在蚀刻层间绝缘膜时导致的对光电转换部件的损害的技术。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一方面，一种背面照射的摄像装置包括:半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和设置在第二面上方的栅极电极；第一绝缘层，设置在半导体基板的第二面上方；层间绝缘膜，设置在第一绝缘层上；接触插塞，连接到栅极电极；以及光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光。光遮断部件贯穿层间绝缘膜的至少一部分。第一绝缘层位于光遮断部件与半导体基板之间。
[0006]根据本发明的另一方面，一种背面照射的摄像装置，包括:半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和位于第二面上方的栅极电极；层间绝缘膜，设置在半导体基板的第二面上方；接触插塞，连接到栅极电极；以及光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光。层间绝缘膜的一部分位于光遮断部件与半导体基板之间。
[0007]根据本发明的又一方面，提供一种用于制造背面照射的摄像装置的方法。所述摄像装置包括:半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和位于第二面上方的栅极电极；接触插塞，连接到栅极电极；以及光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光。所述方法包括:形成在半导体基板的第二面上方的第一绝缘层，并且形成在第一绝缘层上方的层间绝缘膜；通过蚀刻掉层间绝缘膜的一部分和第一绝缘层的一部分，形成用于形成接触插塞的第一开口 ；以及通过蚀刻掉层间绝缘膜的另一部分，形成用于形成光遮断部件的第二开口。在形成第一开口的步骤中，第一开口到达栅极电极。在形成第二开口的步骤中，第一绝缘层的至少一部分被保留在第二开口与半导体基板之间。
[0008]从对示例性实施例的以下说明(参考附图)，本发明的进一步特征将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A和图1B是图示出根据某些实施例的摄像装置的结构的示例的示图。
[0010]图2A至图3D是图示出用于制造图1A和图1B所示摄像装置的方法的示例的示图。
[0011]图4A和图4B是图示出图1A和图1B所示摄像装置的变体的示图。
[0012]图5A和图5B是图示出图1A和图1B所示摄像装置的变体的示图；
[0013]图6A和图6B是图示出图1A和图1B所示摄像装置的变体的示图。
[0014]图7A和图7B是图示出图1A和图1B所示摄像装置的变体的示图。
[0015]图8A和图SB是图示出根据某些其他实施例的摄像装置的结构的示例的示图。
[0016]图9A至图9D是图示出用于制造图8A和图8B所示摄像装置的方法的示例的示图。
[0017]图1OA和图1OB是图示出根据某些其他实施例的摄像装置的结构的示例的示图。
[0018]图1lA至图12D是图示出用于制造图1OA和图1OB所示摄像装置的方法的示例的示图。
[0019]图13A和图13B是图示出根据某些其他实施例的摄像装置的结构的示例的示图。
[0020]图14是图示出用于制造图13A和图13B所示摄像装置的方法的示例的示图。
【具体实施方式】
[0021 ] 后文将参考附图介绍若干实施例。在这些实施例中从始至终相同的元件将被指派相同的附图标记，并且其冗余说明将被省略。注意，各实施例能够适当改变或结合。
[0022]根据某些实施例的摄像装置100的结构将参考图1A和图1B介绍。图1A是平面图，图示出摄像装置100的一部分，而图1B图示出沿着图1A中的A-A线取得的截面图。为了使图示更清楚，已经从图1A的平面图中省略某些构成元件。如图1B所示，摄像装置100是背面照射的摄像装置100，并且摄像装置100能够接收来自图1B的图面下侧的入射光并且把该光转换为信号。不过，某些实施例不限于图1A和图1B所示摄像装置的结构，而是能够应用于任何结构，只要摄像装置是背面照射型即可。
[0023]摄像装置100包括以阵列形式设置的多个像素，并且在图1A中图示出这些像素PX中的四个。每个像素PX能够包括在半导体基板SUB中形成的N型半导体区101、杂质浓度高于半导体区101的N型半导体区102以及半导体基板SUB的表面上形成的P型半导体区103。不仅如此，能够在半导体基板SUB的其光入射侧的表面上提供P型半导体区104，并且半导体区101至104能够用作光电转换部件。例如，半导体区101至104能够形成光电二极管。半导体区102能够用作蓄积由光电转换部件生成的电子的蓄积区。
[0024]在四个像素PX的中心，半导体基板SUB包括浮动扩散FD，它是N型半导体区。浮动扩散FD由四个像素PX共享。每个像素PX具有传输栅极106，其被定位为覆盖浮动扩散FD与半导体区102之间的区域，并且在传输栅极106下提供P型势垒区105。传输栅极106由例如多晶娃形成，并且构成传输电荷的传输晶体管的一部分。
[0025]除了光电转换部件之外，每个像素PX还包括多个晶体管，图1B的右侧图示出单个晶体管的截面结构。这个晶体管可以是用于复位光电转换部件的复位晶体管、用于放大浮动扩散FD的电位的放大晶体管、用于把像素信号读出到信号线的读出晶体管或类似物。晶体管可以具有在半导体基板SUB上形成的P型半导体区107和108，以及在如下位置形成的栅极109，所述位置使得栅极109覆盖半导体区107与108之间的区域。尽管未图示，但是栅极绝缘膜被设置在传输栅极106和栅极109下。半导体基板SUB可以具有在晶体管、光电转换部件等周围的诸如浅沟槽隔离(STI)之类的元件隔离区IS0、P型沟道停止区110和P型隔离区111。图1A中的实线BD图示出像素PX的光电转换部件与其周围设置的元件隔离区ISO之间的边界。
[0026]摄像装置100可以进一步包括以如下次序在半导体基板SUB的光入射侧(图1B的下侧)的抗反射层112、层间绝缘膜113、平坦化层114、滤色器CF和微透镜ML。遮光层115在平坦化层114上形成。遮光层115可以具有覆盖相邻像素PX的边界的格子形状。
[0027]摄像装置100可以进一步包括以如下次序在半导体基板SUB的光入射侧的相对侧(图1B的上侧)的绝缘层116 (第一绝缘层)、层间绝缘膜117和支持基板118。绝缘层116可以包含与层间绝缘膜117不同的材料。绝缘层116可以具有例如包括作为层的硅氮化物膜和硅氧化物膜的叠层结构。同时，层间绝缘膜117能够由例如硅氧化物形成。正如后面将说明，在蚀刻层间绝缘膜117时绝缘层116用作蚀刻停止层。摄像装置100可以包括在层间绝缘膜117内的多个布线层。换言之，层间绝缘膜117是在布线层与半导体基板SUB之间设置的绝缘膜。每个布线层可以包括由铝、铜等形成的布线图案119，以及由TiN/Ti或类似物形成的阻挡金属120。构成晶体管的一部分的半导体区107和108通过由钨或类似物形成的接触插塞121被连接到布线层。此外，传输栅极106、栅极109等通过由钨或类似物形成的接触插塞122被连接到布线层。接触插塞121和122贯穿层间绝缘膜117和绝缘层 116。
[0028]摄像装置100可以进一步包括在层间绝缘膜117内的光遮断部件123和反射层124。光遮断部件123由诸如钨、铜或类似物之类的金属形成，并且通过遮断已经透过光电转换部件的光来防止该光到达其他像素的光电转换部件。在这个实施例中，由透射率低于层间绝缘膜117的材料构成光遮断部件123。不过，不必使全部光都被光遮断部件123遮断。反射层124由诸如铝、铜或类似物之类的金属形成，并且通过反射已经透过光电转换部件的光来把该光返回到光电转换部件。在某些实施例中，光遮断部件123在形状方面是筒状，而反射层124以如下形状/位置被形成，所述形状/位置使其用作筒状光遮断部件123的盖。换言之，反射层124具有柱状(pillar-like)形状，并且光遮断部件123的上面与反射层124的底面接触。反射层124可以构成布线图案119的一部分。换言之，结构可以是这样的:当摄像装置100工作时，电流流过反射层124，电压被施加给反射层124，或类似情形。尽管光遮断部件123贯穿层间绝缘膜117，但是光遮断部件123不贯穿绝缘层116。换言之，绝缘层116被设置在光遮断部件123与半导体基板SUB之间。层间绝缘膜117可以包括多个绝缘层。这里，光遮断部件123可以贯穿层间绝缘膜117中的某些绝缘层，正如图1B所示，或者可以贯穿整个层间绝缘膜117。不仅如此，光遮断部件123不限于筒状形状。例如，多个光遮断部件123可以断续地设置以便围住单个光电转换部件。
[0029]现在将参考图2A至图2D以及图3A至图3D介绍用于制造图1A和图1B所示的摄像装置100的方法的示例。图2A至图2D以及图3A至图3D是与图1B中的位置相同的位置的截面图。首先，如图2A所示，准备半导体基板SUB，其形成为具有图1A和图1B图示的结构。半导体基板SUB可以使用现有的方法形成，因此将省略其说明。半导体基板SUB具有前面FS (第一面)和在前面FS的相对侧(也就是,第一面的相对侧)的后面BS (第二面)。在摄像装置100上入射的光是从半导体基板SUB的后面BS入射到光电转换部件上的。
[0030]接下来，如图2B所示，使用多晶硅等形成传输栅极106和栅极109。尽管未图示，但是在传输栅极106和栅极109下形成栅极绝缘膜。之后，通过等离子体CVD在传输栅极106和栅极109之上将绝缘层116沉积在半导体基板SUB的前面FS上(第二面上)。绝缘层116可以具有例如包括用作层的硅氮化物膜和硅氧化物膜的叠层结构。可以以使绝缘层116能够用作抗反射层的厚度来形成绝缘层116。之后，通过经由等离子体CVD在绝缘层116上沉积硅氧化物来形成层间绝缘膜117，然后通过CMP使层间绝缘膜117的上面平坦化。
[0031]接下来，如图2C所示，在层间绝缘膜117上形成掩模图案201。掩模图案201暴露其中要形成连接到半导体基板SUB中形成的电路元件的接触插塞(比如接触插塞121和122)的位置，而覆盖其他区域。然后在掩模图案201之上进行蚀刻，从而通过除去层间绝缘膜117的一部分和绝缘层116的一部分来形成开口 202和203。开口 202到达半导体区108，并且通过开口 202暴露半导体区108的上表面的一部分。这个暴露的区域用作与接触插塞121的连接面。开口 203 (第一开口)到达传输栅极106，并且通过开口 203暴露传输栅极106的上表面的一部分。这个暴露的区域用作与接触插塞122的连接面。作为第一步骤，可以使用相对于绝缘层116对层间绝缘膜117的选择性高的方法进行蚀刻(也就是，以更高的蚀刻速率蚀刻层间绝缘膜117)，然后作为第二步骤，可以在不同条件下进行蚀刻。
[0032]接下来，如图2D所示，除去掩模图案201，并且在层间绝缘膜117上形成掩模图案204。掩模图案204暴露其中要形成图1A和图1B所示的光遮断部件123的位置，而覆盖其他区域。然后在掩模图案204之上进行蚀刻，从而通过除去层间绝缘膜117的一部分来形成开口 205。尽管开口 205 (第二开口)到达绝缘层116，但是绝缘层116在这次蚀刻期间用作蚀刻停止层，因此开口 205未到达半导体基板SUB。例如，假若在这次进行的蚀刻中，绝缘层116的蚀刻速率高于层间绝缘膜117的蚀刻速率，则绝缘层116能够用作蚀刻停止层。所以，可以适当选择实现这种蚀刻速率关系的蚀刻方法与层间绝缘膜117和绝缘层116的材料的组合。可替代地，使用比栅极绝缘膜更厚的绝缘膜作为绝缘层116可使绝缘层116能够用作蚀刻停止层。在这种情况下，蚀刻方法、蚀刻速率等不特别受限。
[0033]接下来，如图3A所示，在已经除去掩模图案204后在开口 202、203和205中嵌入钨。结果，在开口 202中形成接触插塞121，在开口 203中形成接触插塞122，而在开口 205中形成光遮断部件123。
[0034]接下来，如图3B所示，在层间绝缘膜117、接触插塞121和122以及光遮断部件123上沉积阻挡金属120，并且蚀刻去除位于要形成反射层124的位置处的阻挡金属120。然后，如图3C所示，在阻挡金属120上和已经除去阻挡金属120的区域上由铝或类似物形成金属层301。接下来，在图3D中，通过蚀刻金属层301和阻挡金属120，形成第一层的布线图案119和反射层124。以这种方式，通过与图案化布线图案119的过程并行地进行图案化，形成反射层124，从而减少过程的数量。之后，使用现有的方法形成其他构成元件，这样完成了图1A和图1B所示的摄像装置100。
[0035]在以上介绍的用于制造摄像装置100的方法中，使用绝缘层116作为蚀刻停止层来蚀刻层间绝缘膜117，从而能够减轻在摄像装置100的制造期间对光电转换部件的损害。绝缘层116是与栅极绝缘膜不同的层。可替代地，绝缘层116包含与层间绝缘膜117不同的材料。因为与栅极绝缘膜分离的绝缘层116是作为蚀刻停止层被提供的，所以能够使用减轻对光电转换部件的损害的方法来制造摄像装置100。在以上介绍的制造方法中，金属被同时嵌入到开口 202、203和205中，以便分别产生接触插塞121和122以及光遮断部件123。这种方法在单个过程中嵌入金属，从而能够减少过程的数量。不过，在通过在图2C所示的状态中在开口 202和203中嵌入金属而产生接触插塞121和122之后，过程可以然后前进至图2D所示的状态，并且可以形成开口 205。这种方法能够进一步减轻对半导体基板SUB的损害。此外，在摄像装置100中，光遮断部件123的一部分被设置在传输栅极106上，而光遮断部件123的另一部分被设置在光电转换部件上。根据这种结构，能够减轻因光透过传输栅极106附近而引起的混色。在这种结构中，通过形成绝缘层116以便成为从光电转换部件上方跨越到传输栅极106上方的连续层，能够进一步减轻对光电转换部件的损害。
[0036]接下来，将参考图4A至图7B介绍图1A和图1B所示的摄像装置100的变体。图4A和图4B所示的摄像装置400与图1A和图1B所示的摄像装置100的不同之处在于光电转换部件与光遮断部件123之间的位置关系。在摄像装置100中，如实线BD表示，光遮断部件123被设置在光电转换部件上方。这种布置使得能够减小相邻光电转换部件之间的间隔。另一方面，在摄像装置400中，如实线BD表示，光遮断部件123的一部分被设置在元件隔离区ISO上方。这种布置使得能够在更宽范围上遮断已经透过光电转换部件的光。通过改变以上介绍的用于制造摄像装置100的方法以便改变图2D中图示的掩模图案204中开口的位置，能够制造摄像装置400。
[0037]图5A和图5B所示的摄像装置500与图1A和图1B所示的摄像装置100的不同之处在于光遮断部件123的形状。摄像装置100的光遮断部件123具有从半导体基板SUB的前面FS延伸出来的筒状形状。另一方面，摄像装置500的光遮断部件123具有从半导体基板SUB的前面FS延伸出来的柱状形状。由于这种形状，光遮断部件123也用作反射层，从而通过在光电转换部件附近反射已经透过光电转换部件的光来使该光朝向光电转换部件返回。不必使全部光都被光遮断部件123反射。通过改变以上介绍的用于制造摄像装置100的方法以便改变图2D中图示的掩模图案204中开口的形状，能够制造摄像装置500。能够将摄像装置500中的光遮断部件123的形状与摄像装置400的结构结合。
[0038]图6A和图6B所示的摄像装置600与图1A和图1B所示的摄像装置100的不同之处在于未提供反射层124。通过具有反射层124，摄像装置100能够使已经透过光电转换部件的光朝向光电转换部件向后返回，从而提高光电转换部件的灵敏度。另一方面，摄像装置600不具有第一层布线层中的反射层，从而提高第一层布线层中能够形成布线图案119的自由度。摄像装置600同样包括光遮断部件123，从而能够降低透过光电转换部件到达其他像素的光电转换部件的光量。通过改变以上介绍的用于制造摄像装置100的方法以便通过蚀刻图3D中图示的金属层301而除去反射层124，能够制造摄像装置600。不具有反射层124的摄像装置600的结构能够与摄像装置400和500中任一个的结构结合。
[0039]图7A和图7B所示的摄像装置700与图1A和图1B所示的摄像装置100的不同之处在于替代由诸如钨之类的金属形成的光遮断部件123，提供由空气间隙形成的光遮断部件701。光遮断部件701也是筒状形状，并且形成层间绝缘膜117的硅氧化物存在于光遮断部件701的内侧。硅氧化物的折射率高于空气间隙(大气或者制造期间气体混入大气的气态体)的折射率，从而前进至光遮断部件701内侧的光在光遮断部件701与层间绝缘膜117之间的边界处被反射。因此，在这种变体中，对光遮断部件701的透射率与层间绝缘膜117的透射率之间的关系不存在特别限制。通过改变以上介绍的用于制造摄像装置100的方法以便在图3A所示的开口 205中不嵌入诸如钨之类的金属，从而令开口保持原样，能够制造摄像装置700。摄像装置700的光遮断部件701能够与摄像装置400和500中任一个的结构结合。
[0040]接下来，将参考图8A和图SB介绍根据某些其他实施例的摄像装置800的结构。图8A是图示出摄像装置800的一部分的平面图，而图8B图示出沿着图8A中的A-A线取得的截面图。为了使图示更清楚，已经从图8A的平面图中省略了某些构成元件。摄像装置800与图1A和图1B所示的摄像装置100的不同之处在于进一步提供用作蚀刻停止层的绝缘层801 (第二绝缘层)。上述实施例中已经介绍内容的说明所以将不重复。绝缘层801被设置在要形成光遮断部件123的位置，而不设置在要形成接触插塞121和122的位置。
[0041]现在将参考图9A至图9D介绍用于制造图8A和图8B所示的摄像装置800的方法的示例。图9A至图9D是与图8B中的位置相同的位置的截面图。首先，以与图2A图示的制造方法的步骤相同的方式，准备图9A所示的半导体基板SUB。接下来，如图9B所示，以与图2B图示的制造方法的步骤相同的方式，形成传输栅极106、栅极109和绝缘层116。之后，通过等离子体CVD在绝缘层116上沉积绝缘层801。绝缘层801可以具有例如包括用作层的硅氮化物膜和硅氧化物膜的叠层结构。
[0042]接下来，如图9C所示，除去绝缘层801的一部分，以使得绝缘层801保留在要形成光遮断部件123的位置，而不保留在要形成接触插塞121和122的位置。之后，通过经由等离子体CVD把硅氧化物沉积在绝缘层116和801上来形成层间绝缘膜117，然后通过CMP使层间绝缘膜117的上面平坦化。
[0043]接下来，如图9D所示，在层间绝缘膜117上形成掩模图案901以便暴露要形成接触插塞121和122以及光遮断部件123的位置，而覆盖层间绝缘膜117的其他部分。然后在掩模图案901上方进行蚀刻，从而作为结果除去层间绝缘膜117的一部分。该蚀刻使用蚀刻气体来除去构成层间绝缘膜117的硅氧化物。该蚀刻在要形成接触插塞121和122的位置处被绝缘层116中包含的硅氮化物膜停止。换言之，绝缘层116在这些位置用作蚀刻停止层。该蚀刻还在要形成光遮断部件123的位置被绝缘层801中包含的硅氮化物膜停止。换言之，绝缘层801在这些位置用作蚀刻停止层。
[0044]此后，在同一掩模图案901之上进行蚀刻，从而作为结果除去在绝缘层801和116中包含的硅氮化物膜的一部分。通过这样做，在要形成接触插塞121和122的位置形成暴露半导体区108和传输栅极106的开口 202和203。另一方面，在要形成光遮断部件123的位置该蚀刻被绝缘层116中包含的硅氧化物膜停止。所以，绝缘层116在要形成光遮断部件123的位置处用作蚀刻停止层，从而减轻由蚀刻引起的对光电转换部件的损害。之后跟随的步骤与参考图3A等介绍的步骤相同，因此其冗余说明将被省略。
[0045]摄像装置800能够实现与参考摄像装置100介绍的效果相同的效果。不仅如此，有关上述摄像装置100的多种变体也能够被应用到摄像装置800。
[0046]现在将参考图1OA和图1OB介绍根据某些其他实施例的摄像装置1000的结构。图1OA是图示出摄像装置1000的一部分的平面图，而图1OB图示出沿着图1OA中的A-A线取得的截面图。为了使图示更清楚，已经从图1OA的平面图中省略了某些构成元件。如图1OB中指示，摄像装置1000是背面照射的摄像装置1000，并且摄像装置1000能够接收来自图1OB的图面下侧的入射光并且把该光转换为信号。不过，某些实施例不限于图1OA和IOB所示的摄像装置的结构，而是能够被应用于任何结构，只要摄像装置是背面照射型即可。摄像装置1000与摄像装置100的不同之处在于替代光遮断部件123而提供光遮断部件123’。其他结构可以相同从而将省略冗余说明。光遮断部件123’未贯穿层间绝缘膜117，从而未到达位于层间绝缘膜117下的绝缘层116。
[0047]现在将参考图1lA至图1lD以及图12A至图12D介绍用于制造图1OA和图1OB所示的摄像装置1000的方法的示例。图1lA至图1lD以及图12A至图12D是与图1OB中的位置相同的位置的截面图。图1lA至图1lC所示的步骤与图2A至图2C所示的步骤相同，因此将省略其冗余说明。
[0048]接下来，如图1lD所示，除去掩模图案201，并且在层间绝缘膜117上形成掩模图案204。掩模图案204暴露要形成图1OA和图1OB所示的光遮断部件123’的位置，而覆盖其他区域。然后在掩模图案204之上进行蚀刻，从而通过除去层间绝缘膜117的一部分来形成开口 205。基于事先通过仿真、试验或类似方法获得的数据调整蚀刻时间，以使得开口205 (第二开口)在该蚀刻期间不到达绝缘层116。通过仅仅将蚀刻进行该调整后的时间，在开口 205贯穿层间绝缘膜117之前便停止蚀刻。以这种方式，通过具有相互不同的蚀刻时间的分开的蚀刻操作，来执行用于接触插塞的开口 202和203的形成以及用于光遮断部件的开口 205的形成。可替代地，在以相同时间量进行蚀刻的情况下，可以改变蚀刻条件以使得蚀刻速率改变。例如，在执行诸如反应离子蚀刻(RIE)之类的干蚀刻的情况下，能够通过改变等离子体能量来改变蚀刻速率。
[0049]图12A至图12D所示的步骤与图3A至图3D所示的步骤相同，因此将省略其冗余说明。不过，在这些步骤中形成光遮断部件123’而不是光遮断部件123。
[0050]根据以上介绍的用于制造摄像装置1000的方法，进行用于形成用以形成光遮断部件123’的开口的蚀刻，以使得该开口不贯穿层间绝缘膜117，从而可减轻在制造摄像装置1000的同时对光电转换部件的损害。在以上介绍的制造方法中，金属被同时嵌入到开口 202、203和205中以便分别产生接触插塞121和122以及光遮断部件123’。这种方法在单个过程中嵌入金属，从而能够减少过程的数量。不过，在通过图1lC所示的状态下在开口 202和203中嵌入金属而产生接触插塞121和122之后，过程然后可以前进至图1lD所示的状态，然后可以形成开口 205。这种方法能够进一步地减轻对半导体基板SUB的损害。不仅如此，有关上述摄像装置100的多种变体也能够被应用到摄像装置1000。
[0051]接下来，将参考图13A和图13B介绍根据某些其他实施例的摄像装置1300的结构。图13A是图示出摄像装置1300的一部分的平面图，而图13B图示出沿着图13A中的A-A线取得的截面图。为了使图示更清楚，已经从图13A的平面图中省略了某些构成元件。摄像装置1300与图10所示的摄像装置1000的不同之处在于光遮断部件123’比接触插塞121和122更窄。所以将不重复冗余说明。
[0052]现在将参考图14介绍用于制造图13A和图13B所示的摄像装置1300的方法的示例。图14是与图13B中的位置相同的位置的截面图。首先，使用与以上介绍相同的制造方法准备图2B图示的结构。接下来，如图14所示，在层间绝缘膜117上形成掩模图案1401以便暴露要形成接触插塞121和122以及光遮断部件123’的位置，而覆盖层间绝缘膜117的其他部分。掩模图案1401中暴露要形成光遮断部件123’的位置的开口窄于掩模图案1401中暴露要形成接触插塞121和122的位置的开口。然后在掩模图案1401之上进行蚀刻，从而结果除去层间绝缘膜117的一部分。在该蚀刻期间，掩模图案1401中的开口越窄，蚀刻速率越低，因此即使作为蚀刻结果，开口 202和203到达半导体区108、传输栅极106等，开口 205也不贯穿层间绝缘膜117。之后跟随的步骤与参考图3A等介绍的步骤相同，因此将省略其冗余说明。
[0053]摄像装置1300能够实现与参考摄像装置1000介绍的效果相同的效果。不仅如此，有关上述摄像装置100的多种变体也能够被应用到摄像装置1300。例如，在如图5A和图5B所示的摄像装置500中那样采用柱状光遮断部件情况下，为了适应掩模图案中减小的宽度，可以形成多个细长的柱状光遮断部件。
[0054]接下来，将介绍包含根据上述实施例的摄像装置的照相机的示例作为摄像装置的工作示例。照相机的概念不仅包括其主要功能是摄取图像的设备，而且包括具有辅助图像摄取功能的设备(例如，个人计算机、移动终端等)。照相机包括如上述实施例中介绍的根据本发明的摄像装置，以及处理从摄像装置输出的信号的信号处理单元。这种信号处理单元可以包括例如A/D转换器以及处理从A/D转换器输出的数字数据的处理器。
[0055]虽然已经参考示例性实施例介绍了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应当被赋予最宽的解释以包含所有这些修改以及等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种背面照射的摄像装置，包括: 半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和设置在第二面上方的栅极电极； 第一绝缘层，设置在半导体基板的第二面上方； 层间绝缘膜，设置在第一绝缘层上； 接触插塞，连接到栅极电极；以及 光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光， 其中，光遮断部件贯穿层间绝缘膜的至少一部分，并且第一绝缘层位于光遮断部件与半导体基板之间。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，进一步包括: 第二绝缘层，设置在第一绝缘层与层间绝缘膜之间，光遮断部件贯穿该第二绝缘层。
3.根据权利要求1所述的摄像装置， 其中，光遮断部件的一部分位于栅极电极上方；并且 第一绝缘层位于光遮断部件的所述一部分与栅极电极之间。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，` 其中，第一绝缘层包含与栅极电极下的栅极绝缘膜不同的材料。
5.根据权利要求1所述的摄像装置， 其中，光遮断部件反射所述已经透过光电转换部件的光。
6.一种照相机，包括: 根据权利要求1所述的摄像装置；以及 信号处理单元，处理来自摄像装置的信号。
7.一种背面照射的摄像装置，包括: 半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和位于第二面上方的栅极电极； 层间绝缘膜，设置在半导体基板的第二面上方； 接触插塞，连接到栅极电极；以及 光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光， 其中，层间绝缘膜的一部分位于光遮断部件与半导体基板之间。
8.一种照相机，包括: 根据权利要求7所述的摄像装置；以及 信号处理单元，处理来自摄像装置的信号。
9.一种用于制造背面照射的摄像装置的方法，所述摄像装置包括: 半导体基板，具有用于接收入射光的第一面和位于第一面的相对侧的第二面，并且包括光电转换部件和位于第二面上方的栅极电极； 接触插塞，连接到栅极电极；以及 光遮断部件，用于遮断入射光中的已经透过光电转换部件的光，以及 所述方法包括: 形成在半导体基板的第二面上方的第一绝缘层，并且形成在第一绝缘层上方的层间绝缘膜；通过蚀刻掉层间绝缘膜的一部分和第一绝缘层的一部分，形成用于形成接触插塞的第一开口 ；以及 通过蚀刻掉层间绝缘膜的另一部分，形成用于形成光遮断部件的第二开口， 其中，在形成第一开口的步骤中，第一开口到达栅极电极；并且在形成第二开口的步骤中，第一绝缘层的至少一部分被保留在第二开口与半导体基板之间。
10.根据权利要求9的方法，包括: 形成在第一绝缘层上方的第二绝缘层，除去第二绝缘层的在要形成接触插塞的位置处的部分，然后形成层间绝缘膜； 在层间绝缘膜上方形成如下掩模图案，所述掩模图案暴露要形成接触插塞和光遮断部件的位置； 通过在掩模图案之上进行蚀刻，同时地除去层间绝缘膜中的要形成接触插塞的位置处的部分以及层间绝缘膜中的要形成光遮断部件的位置处的部分，其中在蚀刻要形成接触插塞的位置时第一绝缘层用作蚀刻停止层，而在蚀刻要形成光遮断部件的位置时第二绝缘层用作蚀刻停止层；以及 通过在掩模图案之上进行蚀刻，同时地除去第一绝缘层中的要形成接触插塞的位置处的部分以及第二绝缘层中的要形成光遮断部件的位置处的部分，其中在蚀刻要形成光遮断部件的位置时第一绝缘层用作蚀刻停止层。
11.根据权利要求10所述的方法， 其中，第一绝缘层和第二绝缘层各自具有包括作为层的硅氧化物膜和硅氮化物膜的叠层结构。
12.根据权利要求9所述的方法， 其中，半导体基板进一步包括在光电转换部件的周围的元件隔离区；并且 光遮断部件的至少一部分位于元件隔离区之上。
13.根据权利要求9所述的方法， 其中，光遮断部件是嵌入在第二开口中的金属层。
14.根据权利要求9所述的方法， 其中，光遮断部件是形成在第二开口中的空气间隙。
15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括: 在覆盖光遮断部件的位置处形成反射层。
16.根据权利要求9所述的方法， 其中，与对连接到接触插塞的布线图案进行图案化的步骤并行地对反射层进行图案化。
17.根据权利要求9所述的方法， 其中，反射层是连接到接触插塞的布线图案的一部分。
18.根据权利要求9所述的方法， 其中，光遮断部件反射所述已经透过光电转换部件的光。
19.根据权利要求9所述的方法， 其中，光遮断部件具有从半导体基板的第二面延伸出的筒状形状。
20.根据权利要求9所述的方法，其中，光遮断部件具有从 半导体基板的第二面延伸出的柱状形状。
【文档编号】H01L27/146GK103779369SQ201310496053
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】熊野秀臣 申请人:佳能株式会社