半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了半導(dǎo)體裝置及其制造方法。提供了可抑制由處理中的化學(xué)品導(dǎo)致的腐蝕、同時防止在標(biāo)記上產(chǎn)生熱應(yīng)力的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。半導(dǎo)體裝置包括：具有正面主表面和與正面主表面相反的背面主表面的半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層中形成的用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個受光元件；設(shè)置在背面主表面之上的用于向受光元件供給光的受光透鏡；和在半導(dǎo)體層內(nèi)形成的標(biāo)記。標(biāo)記從正面主表面延伸到背面主表面。標(biāo)記具有向著正面主表面而不是向著背面主表面凹陷的深部表面。深部表面由硅形成。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]2012年7月27日提交的日本專利申請公開N0.2012-166690的公開(包括其說明書、附圖和摘要)通過引用被全文并入這里。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，更特別地，涉及包括所謂的背面照射(backside illuminated)受光元件的固態(tài)成像元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]固態(tài)成像元件是在半導(dǎo)體基板的表面上形成的具有電極、布線和諸如光電二極管的受光元件的半導(dǎo)體裝置。固態(tài)成像元件一般具有從其上側(cè)(正面(front side))向受光元件施加用于光電轉(zhuǎn)換的光的所謂的正面照射結(jié)構(gòu)。
[0005]但是，在被正面照射的受光元件中，從在受光元件之上形成的金屬布線的上側(cè)施加光，這導(dǎo)致光的一部分被金屬布線等反射。作為結(jié)果，光不能有效地到達受光元件，這對于受光元件來說是問題。為了解決該問題，已經(jīng)開發(fā)了所謂的背面照射固態(tài)成像元件，其被設(shè)計為從成像元件的下側(cè)(背面(back side))用用于光電轉(zhuǎn)換的光輻照受光元件。例如，在日本未審查專利公開N0.2006-59873 (專利文獻I)中公開了背面照射固態(tài)成像元件。
[0006][現(xiàn)有技術(shù)文獻]
[0007][專利文獻]
[0008][專利文獻I]
[0009]日本未審查專利公開N0.2006-59873
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]包含于在專利文獻I中公開的固態(tài)成像元件中的單晶硅層具有用于加工嵌入的氧化物膜等的標(biāo)記。標(biāo)記可在執(zhí)行用于加工嵌入的氧化物膜等的濕蝕刻時與嵌入的氧化物膜一起被蝕刻。標(biāo)記會由于被氧化而膨脹(expand)其體積。標(biāo)記的膨脹可在標(biāo)記附近的單晶硅層上壓縮和施加應(yīng)力，導(dǎo)致了諸如疊層缺陷的晶體缺陷，這會導(dǎo)致電流泄漏或耐壓不良。
[0011]在結(jié)合附圖閱讀本申請的以下的詳細描述以后，可以更好地理解其它問題和本發(fā)明的新的特征。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體層、多個受光元件、受光透鏡和標(biāo)記。半導(dǎo)體層具有正面主表面和背面主表面。標(biāo)記在半導(dǎo)體層中形成，并且在從正面主表面向背面主表面的方向上延伸。標(biāo)記具有向著正面主表面而不是向著背面主表面凹陷的深部表面(deeply located surface),并且該深部表面由娃形成。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，首先，提供具有正面主表面和與正面主表面相反(opposed to)的反向主表面的半導(dǎo)體基板。半導(dǎo)體基板具有沿正面主表面和反向主表面嵌入其中的絕緣層。然后，形成溝槽，該溝槽從半導(dǎo)體基板的正面主表面延伸到與正面主表面相反的位于與絕緣層的邊界處的背面主表面。在溝槽中形成在從正面主表面向背面主表面的方向上延伸的標(biāo)記。標(biāo)記具有向著正面主表面而不是向著背面主表面凹陷的深部表面。在半導(dǎo)體基板的正面主表面和背面主表面之間的區(qū)域中形成的半導(dǎo)體層中從正面主表面形成多個受光元件。從半導(dǎo)體基板的該反向主表面到背面主表面去除區(qū)域。通過使用標(biāo)記設(shè)置用于向受光元件供給光的受光透鏡。該深部表面由硅形成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了可抑制加工中的化學(xué)品所導(dǎo)致的腐蝕、同時防止在標(biāo)記上產(chǎn)生熱應(yīng)力的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的晶片的狀態(tài)的示意性平面圖；
[0016]圖2是圖1的點線包圍的區(qū)域II的示意性放大平面圖；
[0017]圖3是圖2的點線包圍的區(qū)域III的示意性放大平面圖；
[0018]圖4A和圖4B是表示在芯片區(qū)域中形成的遮光膜的結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；
[0019]圖5是表示本發(fā)明的第一實施例中的標(biāo)記的平面形式的例子的示意性放大圖；
[0020]圖6是表示沿第一實施例中的圖5的線V1-VI切取的標(biāo)記的形式的一個例子的示意性截面圖；
[0021]圖7是表示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體裝置中的其中形成有光電二極管和晶體管的受光元件形成區(qū)域以及其中形成有標(biāo)記的標(biāo)記形成區(qū)域的形式的示意性截面圖；
[0022]圖8是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0023]圖9是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0024]圖10是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0025]圖11是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第四步驟的示意性截面圖；
[0026]圖12是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第五步驟的示意性截面圖；
[0027]圖13是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第六步驟的示意性截面圖；
[0028]圖14是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第七步驟的示意性截面圖；
[0029]圖15是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第八步驟的示意性截面圖；
[0030]圖16是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第九步驟的示意性截面圖；
[0031]圖17是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第十步驟的示意性截面圖；[0032]圖18是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第十一步驟的示意性截面圖；
[0033]圖19是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第十二步驟的示意性截面圖；
[0034]圖20是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第十三步驟的示意性截面圖；
[0035]圖21是表示第一實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第十四步驟的示意性截面圖；
[0036]圖22A是表示在完成圖16所示的步驟之后關(guān)于背面主表面向上突出的標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；
[0037]圖22B是表示在完成圖16所示的步驟之后關(guān)于背面主表面向下凹陷的標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；
[0038]圖23是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體裝置中的其中形成有光電二極管和晶體管的受光元件形成區(qū)域和其中形成有標(biāo)記的標(biāo)記形成區(qū)域的形式的示意性截面圖；
[0039]圖24是表示第二實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0040]圖25是表示第二實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0041]圖26是表示第二實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0042]圖27是表示第二實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第四步驟的示意性截面圖；
[0043]圖28是表示第二實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第五步驟的示意性截面圖；
[0044]圖29是表示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體裝置中的其中形成有光電二極管和晶體管的受光元件形成區(qū)域和其中形成有標(biāo)記的標(biāo)記形成區(qū)域的形式的示意性截面圖；
[0045]圖30是表示第三實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0046]圖31是表示第三實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0047]圖32是表示第三實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0048]圖33是表示第三實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第四步驟的示意性截面圖；
[0049]圖34是表示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的標(biāo)記的平面形式的例子的示意性放大圖；
[0050]圖35是表示第四實施例中的沿圖34的線XXXV-XXXV切取的標(biāo)記的形式的一個例子的示意性截面圖；
[0051]圖36是表示第四實施例的第一例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0052]圖37是表示第四實施例的第一例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0053]圖38是表示第四實施例的第一例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0054]圖39是表示第四實施例的第二例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0055]圖40是表示第四實施例的第二例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0056]圖41是表示第四實施例的第二例子中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0057]圖42是表示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的半導(dǎo)體裝置中的其中形成有光電二極管和晶體管的受光元件形成區(qū)域和其中形成有標(biāo)記的標(biāo)記形成區(qū)域的形式的示意性截面圖；
[0058]圖43是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0059]圖44是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；
[0060]圖45是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0061]圖46是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第四步驟的示意性截面圖；
[0062]圖47是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第五步驟的示意性截面圖；
[0063]圖48是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第六步驟的示意性截面圖；
[0064]圖49是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第七步驟的示意性截面圖；
[0065]圖50是表示第五實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第八步驟的示意性截面圖；
[0066]圖51是表示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的半導(dǎo)體裝置中的其中形成有光電二極管和晶體管的受光元件形成區(qū)域和其中形成有標(biāo)記的標(biāo)記形成區(qū)域的形式的示意性截面圖；
[0067]圖52是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第一步驟的示意性截面圖；
[0068]圖53是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第二步驟的示意性截面圖；[0069]圖54是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第三步驟的示意性截面圖；
[0070]圖55是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第四步驟的示意性截面圖；
[0071]圖56是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第五步驟的示意性截面圖；
[0072]圖57是表示第六實施例中的半導(dǎo)體裝置的制造方法中的第六步驟的示意性截面圖；并且
[0073]圖58是表不根據(jù)一個實施例的結(jié)構(gòu)的要點的不意性截面圖。
【具體實施方式】
[0074]現(xiàn)在，以下將參照附圖描述本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施例。
[0075]第一實施例
[0076]以下將描述根據(jù)本實施例的晶片狀態(tài)中的半導(dǎo)體裝置。
[0077]參照圖1，在半導(dǎo)體晶片SW中形成用于圖像傳感器的多個芯片區(qū)域MC。芯片區(qū)域MC均具有矩形平面形狀，并且被陣列狀布置。
[0078]參照圖1和圖2，在芯片區(qū)域MC中的每一個中形成包含多個受光元件的固態(tài)成像元件。
[0079]在半導(dǎo)體晶片SW處在芯片區(qū)域MC之間形成切割線(dicing line)區(qū)域DLR。半導(dǎo)體晶片SW通過切割線區(qū)域LRR被切割以分成多個半導(dǎo)體芯片。
[0080]標(biāo)記MKC (均是用于檢測未對準(zhǔn)的標(biāo)記，即，重疊檢測標(biāo)記或所謂的BOX標(biāo)記)被用于形成半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括固態(tài)成像元件。在切割線區(qū)域DLR或芯片區(qū)域IMC上形成標(biāo)記MKC。當(dāng)在芯片區(qū)域MC上形成時，標(biāo)記MKC優(yōu)選在芯片區(qū)域MC的邊緣附近形成。
[0081]參照圖3，更具體地，圖2所示的芯片區(qū)域MC包含受光元件形成區(qū)域、周邊電路區(qū)域和墊襯布置區(qū)域。受光元件形成區(qū)域也被稱為像素陣列。受光元件形成區(qū)域是具有包含多個受光元件的固態(tài)成像元件的區(qū)域。
[0082]周邊電路區(qū)域被設(shè)置為包圍受光元件形成區(qū)域。周邊電路區(qū)域是具有用于控制諸如光電二極管的受光元件的周邊電路的區(qū)域。在芯片區(qū)域MC中的受光元件區(qū)域(像素陣列)的外周區(qū)域中，周邊電路例如形成為所謂的CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管電路。
[0083]墊襯布置區(qū)域是具有用于將芯片區(qū)域MC中的受光元件和周邊電路與芯片區(qū)域IMC的外部電路電氣耦合的墊襯的區(qū)域。
[0084]還在芯片區(qū)域MC的角部(外周區(qū)域)形成與在切割線區(qū)域DLR之上形成的標(biāo)記MKC相同的標(biāo)記MKC。更具體而言，優(yōu)選在切割線區(qū)域DLR或芯片區(qū)域MC之上的外周區(qū)域中形成各標(biāo)記MKC。來自切割線區(qū)域DLR或芯片區(qū)域MC之上的圖2的平面圖中的外周區(qū)域優(yōu)選包含其中形成有標(biāo)記MKC的標(biāo)記形成區(qū)域和其中不形成標(biāo)記MKC的非標(biāo)記形成區(qū)域。
[0085]更具體而言，例如，如圖2所示，其中設(shè)置標(biāo)記MKC的各芯片區(qū)域MC的外周的左上區(qū)域與以上的標(biāo)記形成區(qū)域?qū)?yīng)，而各芯片區(qū)域MC的外周的除以上的標(biāo)記形成區(qū)域以外的、沒有標(biāo)記MKC的區(qū)域與以上的非標(biāo)記形成區(qū)域?qū)?yīng)。對于切割線區(qū)域DLR之上的區(qū)域，同樣如此。切割線區(qū)域DLR的其中設(shè)置標(biāo)記MKC的區(qū)域與以上的標(biāo)記形成區(qū)域?qū)?yīng)，而除以上的標(biāo)記形成區(qū)域以外的區(qū)域與以上的非標(biāo)記形成區(qū)域?qū)?yīng)。例如，優(yōu)選地，在切割線區(qū)域DLR或芯片區(qū)域MC之上的四個角部中的每一個上設(shè)置用于檢測未對準(zhǔn)的各標(biāo)記，使得總共布置至少四個標(biāo)記。
[0086]參照圖4A，在芯片區(qū)域MC的受光元件形成區(qū)域及周邊電路中形成遮光膜LSF。遮光膜LSF是這樣的薄膜，其用于防止用于受光元件形成區(qū)域的光入射到周邊電路區(qū)域，由此抑制在使用中由用于受光元件(受光元件形成區(qū)域)的光施加到周邊電路而導(dǎo)致的周邊電路的不便。遮光膜LSF由具有遮光性能的材料制成的薄膜(例如，阻擋施加到光電二極管的光的鋁薄膜)形成。
[0087]參照圖4A和圖4B，遮光膜LSF被形成為在平面圖中的遮光膜的中心(S卩，受光元件形成區(qū)域的中心)以網(wǎng)狀包圍布置在受光元件形成區(qū)域的中心的各個光電二極管H)。換句話說，網(wǎng)狀的遮光膜LSF形成為用作以平面的方式相鄰布置的光電二極管ro之間的分隔部。
[0088]相反，在受光元件形成區(qū)域的外緣周圍(與周邊電路區(qū)域的邊界附近)的區(qū)域中，以及在存在于受光元件形成區(qū)域的外周中的周邊電路區(qū)域中，遮光膜LSF不采取網(wǎng)的形式。例如，遮光膜LSF完全覆蓋位于受光元件形成區(qū)域的外緣附近的光電二極管H)，以防止光入射到被覆蓋的光電二極管H)。如果光被完全施加到在周邊電路區(qū)域中形成的晶體管電路，那么泄漏電流的水平在晶體管的OFF (關(guān)斷)狀態(tài)中變高。但是，用于完全阻擋光的遮光膜LSF的存在可抑制泄漏電流。
[0089]參照圖2和圖5，如圖2所示，標(biāo)記MKC具有矩形框架平面形狀。更具體而言，如圖5所示，作為例子，矩形標(biāo)記MKC由形成矩形形狀的各邊的標(biāo)記MK形成，而矩形形狀的各邊的端部不連接在一起。
[0090]參照圖5和圖6，例如，標(biāo)記MK形成在由單晶硅制成的半導(dǎo)體層SL (半導(dǎo)體基板SUB)內(nèi)形成的平面圖中的多晶硅層PSl的圖案。S卩，標(biāo)記MK由設(shè)置為填充在半導(dǎo)體層SL的主表面處形成的溝槽DTR的內(nèi)部的至少一部分的多晶硅層PSl形成。更具體而言，標(biāo)記MK具有填充在半導(dǎo)體層SL (半導(dǎo)體基板SUB)的一個主表面形成的溝槽DTR的內(nèi)部的至少一部分的一層多晶硅PSl的形式。因此，溝槽DTR不被視為標(biāo)記MK的構(gòu)成要素。半導(dǎo)體基板SUB是形成半導(dǎo)體晶片SW的基板。
[0091]標(biāo)記MK在溝槽DTR內(nèi)形成，該溝槽DTR在從半導(dǎo)體層SL的一個主表面到半導(dǎo)體層SL的與該一個主表面相反的另一主表面的方向上延伸。標(biāo)記MK可僅在半導(dǎo)體層SL的該一個主表面和該另一主表面之間的區(qū)域的一部分中形成。作為替代方案，標(biāo)記MK可從半導(dǎo)體層SL的一個主表面到其另一主表面貫穿半導(dǎo)體層SL。
[0092]標(biāo)記可包含例如以矩形形狀布置的標(biāo)記MK，比如圖5所示的標(biāo)記MKC。作為替代方案，可以只使用圖5和圖6所示的單個標(biāo)記MK作為標(biāo)記。
[0093]圖6強調(diào)了圖5所示的標(biāo)記MK的截面的形狀。圖6所示的半導(dǎo)體基板SUB可能未必與圖5所示的半導(dǎo)體基板的形式相同。
[0094]圖7完全表示受光元件形成區(qū)域中的受光元件和標(biāo)記形成區(qū)域中的標(biāo)記的單個示圖。參照圖7，第一實施例的半導(dǎo)體裝置DEV包含由例如硅形成的半導(dǎo)體層SL。半導(dǎo)體層SL包含正面主表面SI作為在正面的主表面，并包含背面主表面S2作為與正面主表面SI相反的在背面的主表面。
[0095]在半導(dǎo)體層SL中形成多個(例如，在圖7中，四個)光電二極管H)(受光元件)。如圖7所示，各光電二極管ro以單個矩形的形式被簡化，但是，如后面將描述的那樣，實際上光電二極管ro具有公知的具有所謂的pn結(jié)的一般結(jié)構(gòu)，該pn結(jié)包含例如P型雜質(zhì)區(qū)域和η型雜質(zhì)區(qū)域。
[0096]半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2被由例如硅氧化物膜形成的平坦化層FF覆蓋。在平坦化層FF之上形成由紅色濾光片、綠色濾光片和藍色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片F(xiàn)LT。芯片上透鏡LNS (受光透鏡)中的每一個在彩色濾光片F(xiàn)LT之上(B卩，在背面主表面S2之上)形成。在平面圖中，彩色濾光片F(xiàn)LT和芯片上透鏡LNS形成為基本上在光電二極管H)之上重疊。因此，入射到芯片上透鏡LNS透過芯片上透鏡LNS以被供給到光電二極管H)。
[0097]因此，半導(dǎo)體裝置DEV是用于通過電氣轉(zhuǎn)換從半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2入射到光電二極管ro的光在光電二極管ro中產(chǎn)生電信號的固態(tài)成像元件。S卩，半導(dǎo)體裝置dev是所謂的背面照射固態(tài)成像元件。
[0098]標(biāo)記MK在半導(dǎo)體層SL內(nèi)形成。為了簡化附圖，僅示出單個標(biāo)記MK，但是，作為標(biāo)記MK的替代，如圖5所示，可以設(shè)置標(biāo)記MKC。
[0099]如上所述，由多晶硅層PSl形成的標(biāo)記MK在半導(dǎo)體層SL內(nèi)從正面主表面SI向背面主表面S2延伸。如圖7所示，標(biāo)記MK從作為起點的正面主表面SI向背面主表面S2(SP，在與正面主表面SI和背面主表面S2相交的方向上)延伸。
[0100]更具體而言，溝槽DTR在半導(dǎo)體層SL內(nèi)形成，以從正面主表面SI向背面主表面S2在與正面主表面SI等相交的方向上延伸，以便貫穿半導(dǎo)體層SL。在溝槽DTR內(nèi)形成的多晶硅層PSl被設(shè)置為標(biāo)記MK。
[0101]整個標(biāo)記MK由諸如多晶硅層PSl的硅材料形成。因此，半導(dǎo)體層SL和在其中形成的標(biāo)記MK由硅材料形成。
[0102]作為標(biāo)記MK的多晶硅層PSl在溝槽DTR內(nèi)從正面主表面SI向背面主表面S2延伸，但不到達背面主表面S2，并且在半導(dǎo)體層SL (溝槽DTR)內(nèi)具有深部表面DSF。S卩，標(biāo)記MK形成為具有向著正面主表面SI側(cè)而不是向著背面主表面S2凹陷的深部表面DSF。BP,在圖7所示的垂直方向上，背面主表面S2和深部表面DSF的高度是不同的，這在背面主表面S2與深部表面DSF之間產(chǎn)生臺階部。換句話說，標(biāo)記MK形成為從作為起點的背面主表面S2向作為終點的深部表面DSF在它們之間延伸。
[0103]如上所述，標(biāo)記MK由諸如多晶硅層PSl的硅材料形成，并且，深部表面DSF由諸如多晶硅層PSl的硅材料形成。
[0104]深部表面DSF沿正面主表面SI和背面主表面S2膨脹，并且其邊緣與溝槽DTR接觸地形成。標(biāo)記MK的多晶硅層PSl在溝槽DTR延伸的方向上延伸，并且在深部表面DSF處折回以使其延伸方向改變180度。S卩，在從主表面SI延伸到主表面S2之后，多晶硅層PSl在深部表面DSF處折回以使其延伸方向改變180度，然后從主表面S2延伸到主表面SI。
[0105]如圖7所示，平坦化層FF形成為覆蓋半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2的上表面、深部表面DSF的上表面和不被多晶硅層PSl覆蓋的溝槽DTR的壁。換句話說，平坦化層FF形成為與半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2的上表面、深部表面DSF的上表面和不被多晶硅層PSl覆蓋的溝槽DTR的壁接觸。深部表面DSF被作為用于深部表面的涂層的平坦化層FF覆蓋。但是，實際上，圖7所示的平坦化層FF可以不是由硅氧化物膜制成的單個層，而可以是包含以上的遮光膜LSF和用于抑制對于光電二極管H)的光反射的反射防止膜的疊層結(jié)構(gòu)。
[0106]平坦化層FF在背面主表面S2之上形成，以與背面主表面S2和標(biāo)記MK的上表面接觸(以覆蓋背面主表面S2和標(biāo)記MK)。標(biāo)記MK的多晶硅層PSl具有向著正面主表面SI而不是向著背面主表面S2凹陷的深部表面DSF。平坦化層FF形成為平坦的，使得層FF的上表面在背面主表面S2和標(biāo)記MK之上基本上處于相同的高度。因此，與深部表面DSF(標(biāo)記MK)的上部接觸的平坦化層FF優(yōu)選比與除標(biāo)記MK以外的區(qū)域(例如，光電二極管H)正上方的背面主表面S2)的上部接觸的平坦化層FF厚。
[0107]除了以上的結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體裝置DEV還具有以下的結(jié)構(gòu)。受光元件形成區(qū)域包含晶體管TG。各晶體管TG由例如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管形成。MOS晶體管包含柵極電極GE。柵極電極GE是包含于晶體管TG中的用于關(guān)于光電二極管F1D輸入和輸出電信號的電極。更具體而言，晶體管TG是用于在光電二極管H)與例如金屬布線LE和周邊電路之間輸入和輸出電信號的傳送晶體管。
[0108]在層間絕緣層II之上(在層間絕緣層II的與半導(dǎo)體層SL相反的主表面上)形成在接合層(bonded layer) STK1。形成有接合層STKl的包含半導(dǎo)體層SL和彩色濾色片的結(jié)構(gòu)與形成有接合層STK2的支撐基板SS耦合。通過相互接觸地接合接合層STKl與接合層STK2，半導(dǎo)體層SL與支撐基板SS耦合。支撐基板SS是用于支撐包含半導(dǎo)體層SL的結(jié)構(gòu)的基板。支撐基板SS是由例如單晶硅形成的半導(dǎo)體晶片。接合層STKl和STK2由例如硅氧化物膜形成。其中形成有光電二極管ro的半導(dǎo)體層SL可通過與支撐基板SS接合具有更高的機械強度。
[0109]絕緣層Ox覆蓋標(biāo)記MK的上表面。當(dāng)絕緣層Ox由諸如硅氧化物膜的具有高的透光性的材料制成時，可從上面看到設(shè)置在絕緣層Ox下面的標(biāo)記MK。
[0110]多晶硅層PSl填充溝槽DTR的整個內(nèi)部以便形成標(biāo)記MK (參見圖6)。多晶硅層PSl不在溝槽DTR外面形成，并且，多晶硅層PSl (參見圖7)的最下部的高度基本上與正面主表面SI相同。
[0111]下面，參照圖8?21，將描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV的制造方法，主要是標(biāo)記MK的制造方法。
[0112]參照圖8?21，用于切割線區(qū)域DLR的標(biāo)記形成區(qū)域、其中形成有CMOS晶體管的周邊電路區(qū)域和其中形成有像素陣列的區(qū)域中的具有單個光電二極管ro的受光元件形成區(qū)域被并排布置。
[0113]參照圖8，首先，提供半導(dǎo)體基板SUB。半導(dǎo)體基板SUB包含主表面SI (正面主表面)和與主表面SI相反的主表面S3 (反向主表面)。半導(dǎo)體基板SUB例如沿主表面SI和主表面S3形成，使得由硅氧化物膜制成的絕緣層Ox嵌入在半導(dǎo)體基板SUB中。由單晶硅制成的半導(dǎo)體層SL與絕緣層Ox的一對主表面(主表面SI和沿主表面S3的另一主表面)中的一個接觸地形成，并且，由單晶硅制成的基底基板SSL與另一主表面接觸地形成。作為例子，半導(dǎo)體層SL和基底基板SSL由包含η型雜質(zhì)的單晶硅形成。以這種方式，半導(dǎo)體基板SUB被設(shè)置為包含依次層疊的基底基板SSL、絕緣層Ox和半導(dǎo)體層SL的疊層的所謂的絕緣體上硅(SOI)基板。半導(dǎo)體層SL具有一對主表面，S卩，正面主表面SI和背面主表面S2。正面主表面SI與半導(dǎo)體基板SUB的主表面SI相同。
[0114]諸如硅氧化物膜HOx的絕緣膜通過例如化學(xué)氣相沉積(CVD)方法形成，以覆蓋半導(dǎo)體基板SUB的基本上整個主表面SI (半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI)。例如，硅氧化物膜HOx的厚度優(yōu)選不小于200nm且不大于400nm，作為例子，更優(yōu)選為300nm(不小于250nm且不大于350nm)。通過使用通過通常的光刻技術(shù)(photoengraving technique)(曝光和顯影)被構(gòu)圖的光刻膠(感光劑)的圖案(未示出)作為掩模，硅氧化物膜HOx在標(biāo)記形成區(qū)域中的其中尤其將形成標(biāo)記MK (溝槽DTR)的區(qū)域中被蝕刻。硅氧化物膜HOx的蝕刻是諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方法的干蝕刻。
[0115]通過使用這樣構(gòu)圖的硅氧化物膜HOx作為用于半導(dǎo)體基板SUB的蝕刻的硬掩模，對于半導(dǎo)體基板SUB執(zhí)行通常的蝕刻。以這種方式，例如，溝槽DTR形成為從硅氧化物膜HOx的最上部主表面貫穿硅氧化物膜HOx和半導(dǎo)體層SL以到達背面主表面S2。
[0116]溝槽DTR形成為如圖8所示的那樣垂直延伸，以從硅氧化物膜HOx的最上部主表面到達半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI，然后從正面主表面SI到達背面主表面S2。但是，溝槽DTR優(yōu)選形成為至少從半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI向與其相反的絕緣層Ox的背面主表面S2延伸。背面主表面S2與半導(dǎo)體層SL和絕緣層Ox之間的邊界對應(yīng)。
[0117]參照圖9，高密度等離子體絕緣膜HP例如通過高密度等離子體CVD方法形成，以覆蓋溝槽DTR的內(nèi)底部和硅氧化物膜HOx的上表面。溝槽DTR的內(nèi)底部指的是溝槽DTR的最接近反向主表面S3 (基本上與反向主表面S3平行地擴展)的底部。
[0118]高密度等離子體絕緣膜HP是包含高密度的等離子體的硅氧化物膜。等離子體絕緣膜HP優(yōu)選具有例如不小于0.05 μ m且不大于0.2 μ m、并且作為示例更優(yōu)選為0.1ym的厚度。作為高密 度等離子體絕緣膜HP的替代，例如，可通過旋涂電介質(zhì)(spin ondielectric, SOD)方法僅在溝槽DTR的內(nèi)底之上形成氧化物層。
[0119]高密度等離子體絕緣膜HP優(yōu)選形成為使得其表面(特別是在溝槽DTR的底部(內(nèi)底部)的表面)在形成之后位于正面主表面SI側(cè)(圖9所示的上側(cè))而不是背面主表面S2。
[0120]參照圖10，諸如多晶硅層PSl的半導(dǎo)體膜(硅薄膜)例如通過CVD方法形成，以覆蓋DTR的內(nèi)側(cè)、溝槽DTR中的高密度等離子體絕緣膜HP的上表面和硅氧化物膜HOx之上的高密度等離子體絕緣膜HP的上表面。半導(dǎo)體膜包含不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體薄膜。在這里使用的術(shù)語“內(nèi)側(cè)”指的是溝槽DTR的內(nèi)部(從正面主表面SI延伸到背面主表面S2)的側(cè)面。
[0121]作為例子，多晶娃層PSl優(yōu)選具有不小于IOOnm且不大于I μ m的厚度,且更優(yōu)選地具有600nm (不小于500nm且不大于700nm)的厚度。多晶硅層PSl優(yōu)選覆蓋溝槽DTR的內(nèi)周壁(內(nèi)側(cè)和/或內(nèi)底部)，以填充溝槽DTR的內(nèi)部(具體地，底部及其周圍)。
[0122]因此，當(dāng)w是溝槽DTR的寬度(在圖中的橫向方向上)且h是多晶硅層PSl的厚度時，優(yōu)選滿足w≤2h的關(guān)系，即，寬度優(yōu)選小于等于厚度的兩倍。以這種方式，溝槽DTR填充有多晶硅層PS1，這可抑制不方便，該不方便包含在后面的硅蝕刻步驟中無意中蝕刻沉積于溝槽DTR中的多晶硅層PSl的內(nèi)部的底部或側(cè)面的暴露部分或區(qū)域。
[0123]在通過CVD方法執(zhí)行處理以形成多晶硅層PSl時，例如，引入磷化氫(PH3)氣體，使得磷(P)的η型雜質(zhì)可被引入到多晶硅層PSl中，以形成具有η型雜質(zhì)的多晶硅層PS1。作為替代方案，在形成多晶硅層PSl的薄膜時，不引入雜質(zhì)，并且，在后面的步驟中，可通過使用通常的離子注入將雜質(zhì)引入多晶硅層PSl中。[0124]作為替代方案，作為由多晶硅制成的多晶硅層PSl的替代，可以形成由例如非晶硅制成的薄膜。層PSl更優(yōu)選由含硅的材料制成。
[0125]參照圖11,通過使用諸如RIE方法的技術(shù)，回蝕(etch back)娃氧化物膜HOx之上的多晶硅層PS1。具體地，多晶硅層PSl的回蝕去除了除了硅層PSl的位于溝槽DTR中的部分以外的(具體地，位于主表面SI之上、并且位于溝槽DTR的內(nèi)部的正上方的)多晶娃層PS1，而填充于溝槽DTR中的多晶硅層PSl保留于溝槽中。主表面SI之上的所有多晶硅層PSl可被去除。作為例子，多晶硅層PSl被回蝕為使得半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI在回蝕之后基本上處于與多晶硅層PSl的最上部表面相同的高度(B卩，使得多晶硅層PSl僅保留于溝槽DTR中并且溝槽DTR填充有多晶硅層PSl )。在以上的回蝕中，硅氧化物膜HOx用作(對于回蝕的)阻止層。
[0126]參照圖12，通過例如氫氟酸的化學(xué)品來蝕刻和去除硅氧化物膜HOx。
[0127]然后，在主表面SI中、特別是在半導(dǎo)體基板SUB的受光元件形成區(qū)域和周邊電路區(qū)域中，多個元件隔離區(qū)域SPT相互分開地形成。各元件隔離區(qū)域SPT具有電氣隔離光電二極管ro的功能。可例如通過所謂的結(jié)隔離或硅局部氧化(locos)方法或者所謂的淺溝槽隔離(STI)形成元件隔離區(qū)域SPT。
[0128]在形成元件隔離區(qū)域SPT之后，例如通過利用通常的離子注入將硼(B)注入到半導(dǎo)體層SL中，形成受光元件形成區(qū)域的P型阱區(qū)域PWL?？稍谛纬稍綦x區(qū)域SPT之前形成P型阱區(qū)域PWL。作為替代方案，在形成P型阱區(qū)域PWL之后，可形成元件隔離區(qū)域SPT，然后可再次在其中注入另一 P型阱區(qū)域PWL。此時，可同時(或在另一步驟中)在周邊電路區(qū)域中的用于形成NMOS晶體管的區(qū)域中形成另一 P型阱PWL。
[0129]然后，為了在受光元件形成區(qū)域中形成光電二極管H)的η型區(qū)域NR，諸如磷(P)離子的η型雜質(zhì)通過通常的離子注入被引入受光元件形成區(qū)域中的P型阱PWL的預(yù)定區(qū)域中。以這種方式，在受光元件形成區(qū)域的半導(dǎo)體層SL中形成(多個)光電二極管H)。雖然在圖中沒有示出，但是，注入雜質(zhì)以用于調(diào)整在周邊電路區(qū)域中形成的NMOS晶體管的閾值電壓。此外，為了形成η型阱區(qū)域，或者，為了調(diào)整PMOS晶體管的閾值電壓，將雜質(zhì)注入到其中形成PMOS晶體管以提供CMOS電路(圖10所示的周邊電路區(qū)域)的區(qū)域中。
[0130]參照圖13，例如，通過通常的熱氧化方法在正面主表面SI之上形成由硅氧化物膜制成的絕緣膜GI。
[0131]然后，例如，通過CVD方法，多晶硅薄膜形成為覆蓋其上面形成有絕緣膜GI的正面主表面SI。此時，優(yōu)選地例如通過引入磷化氫(PH3)氣體執(zhí)行CVD處理。因此，形成包含η型雜質(zhì)的多晶硅層PS2。作為多晶硅層PS2的替代，可以形成所謂的非晶硅膜。作為替代方案，在形成不含任何雜質(zhì)的多晶硅層PS2或者非晶硅膜之后，通過通常的離子注入將雜質(zhì)摻雜到這樣形成的薄膜中。
[0132]然后，通過通常的光刻技術(shù)使用公知的感光劑來形成光刻膠PHR的圖案。通過使用光刻膠PHR作為掩模，蝕刻多晶硅層PS2 (或非晶硅膜)，以由此形成柵極電極GE。例如，通過通常的RIE方法執(zhí)行多晶硅層PS2的蝕刻。然后，光刻膠PHR (未示出)被去除。
[0133]雖然圖中沒有示出，但是，例如，通過使用通過通常的光刻技術(shù)形成的光刻膠作為掩模通過離子注入將用于形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域的雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體層SL的希望的區(qū)域中。所謂的LDD (淺摻雜漏極)區(qū)域形成為NMOS晶體管的源極/漏極區(qū)域的一部分。在通過CVD方法形成用于晶體管的側(cè)壁隔板和光電二極管ro的保護膜之后，通過通常的熱氧化引入的雜質(zhì)被激活以形成源極/漏極區(qū)域。在圖中沒有示出源極/漏極區(qū)域和側(cè)壁隔板。
[0134]在受光元件形成區(qū)域中，多個傳送晶體管TG (參見圖7)均由光電二極管H)(源極區(qū)域)、漏極區(qū)域、柵極電極GE和柵極絕緣膜GI形成。
[0135]參照圖14，通過使用通常的多層布線形成工藝，在希望的位置形成金屬布線LE和層間絕緣層II。金屬布線LE形成為由例如鋁制成的金屬薄膜。層間絕緣層II由例如硅氧化物膜制成。例如通過化學(xué)機械拋光(CMP)來拋光層間絕緣層II的最上表面以使其平坦。
[0136]然后，例如，在層間絕緣層II的例如通過CMP被平坦拋光的最上表面之上，由例如硅氧化物膜形成接合層STKl。接合層STKl是例如通過等離子體CVD方法在層間絕緣層II的最上表面之上形成的硅氧化物膜。
[0137]除了半導(dǎo)體基板SUB以外，還提供由例如包含η型雜質(zhì)的單晶硅制成的支撐基板SS0以與接合層STKl相同的方式，在支撐基板SS的一個主表面之上由例如硅氧化物膜形成接合層STK2。接合層STKl和接合層STK2兩者在相互接觸以便相互對置的同時通過通常的接合技術(shù)被接合在一起。在接合這兩個接合層STKl和STK2之后，層的層疊上下顛倒。
[0138]參照圖15和圖16，基底基板SSL從作為起點的主表面S3 (換句話說，從主表面S3到絕緣層Ox的上表面)被拋光并去除，使得至少露出絕緣層Ox的上表面。在這里使用的術(shù)語“絕緣層Ox的上表面”指的是絕緣層Ox的最接近主表面S3的表面(圖15所示的最上面的表面)。
[0139]例如，通過依次執(zhí)行以下的步驟去除基底基板SSL。參照圖15，通過通常的研磨工藝(粗加工)去除基底基板SSL。然后，通過CMP進一步執(zhí)行基底基板SSL的去除處理，使得與以上的粗加工相比，處理后的表面以更高的精度變得更平坦。
[0140]即使在完成這些過程之后，如圖15所示，也可能留下半導(dǎo)體基板SUB的殘余部分。參照圖16，在以上的研磨工藝之后，基底基板SSL的殘余部分經(jīng)受利用堿性溶液的通常的濕蝕刻，使得可完全去除基底基板SSL，這露出具有更高的平坦水平的絕緣層Ox的表面。此時，絕緣層Ox用作蝕刻阻止器。
[0141]參照圖17，通過利用基于氫氟酸的化學(xué)品進行蝕刻，去除由硅氧化物膜制成的絕緣層Ox和由硅氧化物膜制成并覆蓋溝槽DTR的內(nèi)底部的高密度等離子體絕緣膜HP。通過以上的過程，只有多晶硅層PSl保留于溝槽DTR中，并且，多晶硅層PSl相對于背面主表面S2形成臺階部分，使得在正面主表面SI而不是在背面主表面S2上露出深部表面DSF。
[0142]溝槽DTR內(nèi)的多晶硅層PSl在從正面主表面SI向著背面主表面S2的方向上延伸，并具有相對于背面主表面S2向著正面主表面SI凹陷的深部表面DSF，由此，標(biāo)記MK形成為相對于背面主表面S2具有臺階部分。標(biāo)記MK相對于背面主表面S2具有臺階部分的原因是，高密度等離子體絕緣膜HP形成為覆蓋溝槽DTR的內(nèi)底部。
[0143]除了具有標(biāo)記MK的區(qū)域以外，背面主表面S2被露出。在圖15?17所示的步驟中，從反向的主表面S3到背面主表面S2的半導(dǎo)體基板SUB的區(qū)域被去除。
[0144]參照圖18，首先，薄的硅氧化物膜FOx形成為覆蓋標(biāo)記MK的深部表面DSF和背面主表面S2。然后，依次層疊反射防止膜ARC、層間絕緣層II和遮光膜LSF，以覆蓋薄的硅氧化物膜FOx。
[0145]反射防止膜ARC夾在薄的硅氧化物膜FOx與由硅氧化物膜制成的層間絕緣層II之間。反射防止膜ARC由這樣的材料形成，該材料的折射率為單晶硅的折射率與硅氧化物膜的折射率之間的中間值。例如，反射防止膜是硅氮化物膜或金屬氧化物膜等。
[0146]例如，在沒有反射防止膜ARC的情況下，層間絕緣層I1、薄的硅氧化物膜FOx (硅氧化物膜)和它們下面的半導(dǎo)體層SL (單晶硅)之間的折射率差導(dǎo)致入射到這些區(qū)域的光以高的比率反射。但是，反射防止膜由其折射率取硅氧化物膜和單晶硅的折射率之間的中間值的例如為硅氮化物膜的材料形成，這可減小以上的反射比率。該布置允許希望的光更有效地入射到光電二極管H)。
[0147]如上所述，遮光膜LSF形成為抑制光闖入特別是周邊電路區(qū)域中。該膜LSF是由對于施加到光電二極管H)的光具有遮光性能的材料制成的薄膜，例如，鋁薄膜或鎢薄膜。
[0148]參照圖19，通過通常的光刻和蝕刻技術(shù)，遮光膜LSF具有僅位于周邊電路區(qū)域的晶體管TG和受光元件形成區(qū)域的光電二極管PD附近的圖案。
[0149]參照圖20，平坦化層FF形成以覆蓋在直到圖19的步驟中形成的層間絕緣層II和遮光膜LSF。例如通過如下操作形成平坦化層FF:向?qū)娱g絕緣層II和遮光膜LSF的上表面涂敷用于涂敷(諸如旋涂玻璃(spin on glass，SOG))的硅氧化物膜，并通過旋轉(zhuǎn)具有硅氧化物膜的基板。在以上的旋轉(zhuǎn)之后，由此形成的平坦化層FF具有凸凹較少的平坦上表面S4。
[0150]如圖7的半導(dǎo)體裝置DEV的示意性截面圖所示，平坦化層FF形成為覆蓋半導(dǎo)體基板SUB的背面主表面S2和標(biāo)記MK的深部表面DSF。圖7所示的平坦化層FF被簡單地示為圖20所示的薄硅氧化物膜FOx、反射防止膜ARC、層間絕緣層I1、遮光膜LSF和平坦化層FF的組合。
[0151]此時,深部表面DSF形成為相對于背面主表面S2向著正面主表面SI凹陷。圖20所示的平坦化層FF(包含如圖18所示的那樣形成的各層和在圖20所示的步驟中形成的平坦化層FF，并且，與圖7所示的平坦化層FF相同)形成為具有平坦的上表面。因此，與深部表面DSF的上表面接觸的平坦化層F (參見圖7)優(yōu)選比與除標(biāo)記MK以外的區(qū)域(例如，光電二極管H)正上方的背面主表面S2)的上部接觸的平坦化層FF厚。
[0152]參照圖21，在受光元件形成區(qū)域中的平坦化層FF的上表面S4之上形成彩色膜FLT和芯片上透鏡LNS。通過從平坦化層FF上面觀察標(biāo)記MK來調(diào)整這些元件的對準(zhǔn)。因此，各芯片上透鏡LNS形成為在受光元件形成區(qū)域中的光電二極管H)之上平坦地重疊的位置的受光透鏡。
[0153]現(xiàn)在，下文將描述本實施例的操作和效果。首先，例如，在本實施例中，半導(dǎo)體層SL內(nèi)(溝槽DTR內(nèi))的標(biāo)記MK (整個標(biāo)記)由與半導(dǎo)體層SL相同的硅形成。因此，半導(dǎo)體層SL與標(biāo)記MK之間的熱膨脹系數(shù)差被設(shè)為小。該布置可減少不方便，該不方便包括在半導(dǎo)體裝置DEV的處理期間的熱處理中標(biāo)記MK的體積的異常膨脹所導(dǎo)致的在標(biāo)記附近的半導(dǎo)體層SL中的壓縮應(yīng)力(熱應(yīng)力)的產(chǎn)生。作為減少壓縮應(yīng)力(熱應(yīng)力)的結(jié)果，可以抑制包含于半導(dǎo)體層SL中的單晶硅的晶體缺陷的產(chǎn)生，這還可抑制由于缺陷導(dǎo)致的電流泄漏或耐壓不良。
[0154]例如，當(dāng)硅氧化物膜或硅氮化物膜被嵌入半導(dǎo)體層中的硅形成的溝槽中以形成從背面光學(xué)可見的標(biāo)記時，可通過使用半導(dǎo)體層和標(biāo)記之間的光學(xué)性能(即，折射率和反射率)的差異來識別標(biāo)記。但是，在這種情況下，半導(dǎo)體層的材料與標(biāo)記的材料不同，這可導(dǎo)致以上的壓縮應(yīng)力(熱應(yīng)力)。這種壓縮應(yīng)力可在標(biāo)記附近的半導(dǎo)體層中包含的單晶硅中導(dǎo)致諸如疊層缺陷的晶體缺陷，由此可能導(dǎo)致固態(tài)成像元件中的電流泄漏或耐壓不良。但是，本實施例(圖7所示的結(jié)構(gòu))可抑制以上的麻煩。
[0155]圖22A和圖22B分別表示從圖7所示的半導(dǎo)體裝置DEV的區(qū)域去除圖16中的基底基板SSL的形式的示意性截面圖(例如，這些圖省略了包括金屬布線LE和高密度等離子體絕緣膜HP的一些部件的示出)。參照圖22B，與圖7類似，標(biāo)記MK具有相對于半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2向著正面主表面SI凹陷的深部表面DSF。相反，參照圖22A，標(biāo)記MK具有突出部PR，該突出部PR相對于半導(dǎo)體層SL的背面主表面S2向著上表面S5突出以達到絕緣層Ox的內(nèi)部。
[0156]圖22A和圖22B在這一點上相互不同，但在其它的點上相同。例如，在圖22A和圖22B中的每一個中，半導(dǎo)體層SL由單晶硅形成，并且，標(biāo)記MK由諸如多晶硅的含硅材料形成。
[0157]如上所述，在本實施例中，在圖16所示的步驟中，基底基板SSL階段地被去除以使絕緣層Ox露出于外部。如果在位于溝槽DTR內(nèi)的最終用作標(biāo)記MK的區(qū)域附近的絕緣層Ox中產(chǎn)生一些缺陷，那么用于濕蝕刻的堿性溶液通過該缺陷浸入絕緣層Ox的內(nèi)部以使絕緣層Ox露出。
[0158]浸入絕緣層Ox的內(nèi)部的堿性溶液被用于對溝槽DTR中的多晶硅層PSl和該層附近的半導(dǎo)體層SL執(zhí)行濕蝕刻，這會不利地在半導(dǎo)體層SL和標(biāo)記MK中形成有缺陷的部分。
[0159]特別是在圖22A所示的標(biāo)記MK中趨于造成以上的標(biāo)記MK或半導(dǎo)體層SL的方便情況。這是由于，如圖22A所示,標(biāo)記MK中的突出部PR到絕緣層Ox的上表面S5的距離太短，以至于從上表面S5進入的堿性溶液容易從突出部PR侵入標(biāo)記MK中。
[0160]相反，當(dāng)標(biāo)記MK的最上表面DSF如圖22B所示的那樣向著正面主表面SI而不是向著背面主表面S2凹陷時，與圖22A所示的情況相比，從深部表面DSF到上表面S5的距離變長，這增加了標(biāo)記MK正上方的硅氧化物膜(絕緣層Ox和高密度等離子體絕緣膜HP (未示出))的厚度。標(biāo)記MK正上方的硅氧化物膜比除標(biāo)記MK正上方的區(qū)域以外的區(qū)域(例如，光電二極管H)之上的區(qū)域)中的硅氧化物膜厚。
[0161]即使堿性溶液從上表面S5上面浸入絕緣層Ox的內(nèi)部，本實施例也可減少溶液到達標(biāo)記MK的可能性。因此，在本實施例中的標(biāo)記MK的使用可抑制可能由濕蝕刻溶液對缺陷的侵蝕導(dǎo)致的標(biāo)記MK的損傷。
[0162]本實施例中的標(biāo)記MK的深部表面DSF被作為深部表面涂層的薄硅氧化物膜FOx覆蓋。因此，薄硅氧化物膜FOx及其上面的平坦化層FF也用于在用于形成這些層的圖18所示的步驟以后的步驟中、特別地即使當(dāng)半導(dǎo)體裝置DEV完成并且實際使用時，保護標(biāo)記MK抵抗侵蝕。
[0163]本實施例中的溝槽DTR形成為在從正面主表面SI向背面主表面S2的方向上從正面主表面SI到背面主表面S2貫穿半導(dǎo)體層SL。作為結(jié)果，通過深部表面DSF和背面主表面S2以及通過溝槽DTR的邊緣形成臺階部分。
[0164]因此，溝槽DTR的邊緣被平面地觀察，由此，可以容易地識別主表面S2與深部表面DSF之間的臺階部分。即使標(biāo)記MK和半導(dǎo)體層SL由硅形成并且標(biāo)記MK形成為填充于半導(dǎo)體層SL中，也可容易地識別標(biāo)記MK。[0165]第二實施例
[0166]本實施例與第一實施例的不同在于標(biāo)記MK的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，將參照圖23描述本實施例的半導(dǎo)體裝置。
[0167]與圖7類似，圖23總地表示受光元件形成區(qū)域中的受光元件和標(biāo)記形成部分中的標(biāo)記的組合的單個示圖。參照圖23，第二實施例的半導(dǎo)體裝置DEV基本上具有與第一實施例的半導(dǎo)體裝置DEV相同的結(jié)構(gòu)。標(biāo)記MK覆蓋包含多晶硅層PSl的第一區(qū)域和包含覆蓋多晶硅層PSl的側(cè)面的至少一部分的薄硅氧化物膜FOx的第二區(qū)域。
[0168]具體地，標(biāo)記MK被設(shè)置在溝槽DTR中，并且包含由多晶硅層PSl形成的并從正面主表面SI向背面主表面S2延伸的第一區(qū)域和由薄硅氧化物膜FOx形成的第二區(qū)域。第一區(qū)域(多晶硅層PSl)從作為起點的正面主表面SI延伸到作為終點的深部表面DSF。
[0169]薄硅氧化物膜FOx形成為第二區(qū)域，以覆蓋在第一區(qū)域中的從正面主表面SI延伸到深部表面DSF的外側(cè)面之中的從正面主表面SI延伸到深部表面DSF稍前的區(qū)域(B卩，多晶硅層PSl的側(cè)面中的接近正面主表面SI的區(qū)域)的區(qū)域。薄硅氧化物膜FOx優(yōu)選為例如正硅酸乙酯(TEOS)氧化物膜，但不限于此。第二區(qū)域不限于硅氧化物膜，并且可由諸如硅氮化物膜的其它絕緣材料形成。
[0170]如圖23所示，薄硅氧化物膜FOx形成為覆蓋多晶硅層PSl的從正面主表面SI延伸到深部表面DSF的側(cè)面的一些區(qū)域(即，除了深部表面DSF附近的側(cè)面以外)。薄硅氧化物膜FOx可形成為覆蓋多晶硅層PSl的整個側(cè)面。
[0171]與第一實施例類似，在圖23中簡單地示出的平坦化層FF實際上是薄硅氧化物膜FOx、反射防止膜ARC、層間絕緣層I1、遮光膜LSF和平坦化層FF的組合(參見圖20)。平坦化層FF形成為覆蓋背面主表面S2和標(biāo)記MK。即，平坦化層FF形成為覆蓋多晶硅層PSl和薄硅氧化物膜FOx。
[0172]因此，與深部表面DSF (標(biāo)記MK)的上部接觸的平坦化層FF優(yōu)選比與除標(biāo)記MK以外的區(qū)域(例如，光電二極管H)正上方的背面主表面S2)的上部接觸的平坦化層FF厚。
[0173]圖23所示的結(jié)構(gòu)與圖7所示的結(jié)構(gòu)不同之處在于以上各點，但在其它的點上相同，因此，在后面將不重復(fù)描述其描述。
[0174]現(xiàn)在，參照圖24?28，將描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV的制造方法，特別是標(biāo)記MK的制造方法。
[0175]參照圖24，與圖8所示的情況相同，半導(dǎo)體基板SUB被設(shè)置為所謂的SOI基板，并且，形成各溝槽DTR。通過與圖8所示的步驟相同的蝕刻形成溝槽DTR。在形成溝槽DTR時，蝕刻優(yōu)選地執(zhí)行為使得溝槽DTR基本上到達背面主表面S2 (或基本上停止于背面主表面S2)。因此，溝槽DTR的內(nèi)底部基本上與背面主表面S2處于相同的高度(齊平)。
[0176]參照圖25，薄硅氧化物膜FOx (絕緣膜)在溝槽DTR的內(nèi)周壁之上形成以覆蓋硅氧化物膜HOx的最上表面。薄硅氧化物膜FOx例如為TEOS氧化物膜，并優(yōu)選具有不小于0.05 μ m且不大于0.2 μ m(更優(yōu)選為0.1 μ m)的厚度。然后，諸如多晶硅層PSl的半導(dǎo)體膜(薄硅膜)形成以覆蓋硅氧化物膜HOx上的硅氧化物膜FOx，并填充于溝槽DTR中。然后，通過回蝕去除硅氧化物膜HOx、該硅氧化物膜的最上表面上的薄硅氧化物膜FOx和多晶硅層PSl。以上述的方式，硅氧化物膜FOx和多晶硅層PSl保留于各溝槽DTR中以露出正面主表面SI。[0177]參照圖26，與圖13和圖14所示的處理相同的處理被應(yīng)用于正面主表面SI。
[0178]參照圖27，在與圖15所示的步驟相同的步驟中去除基底基板SSL。然后，以與圖16所示的方式相同的方式去除由硅氧化物膜制成的絕緣層Ox。同時，由硅氧化物膜制成的薄硅氧化物膜FOx的一部分被去除。具體地，位于背面主表面S2附近的區(qū)域中的硅氧化物膜FOx也與絕緣層Ox —起被去除。此時，硅氧化物膜FOx的覆蓋溝槽DTR的多晶硅層PSl沿其延伸的內(nèi)側(cè)的部分(位于背面主表面S2附近)可被去除。硅氧化物膜FOx的覆蓋多晶硅層PSl的側(cè)面的該部分被去除，使得深部表面DSF形成為多晶硅層PSl的位置最接近背面主表面S2并且在沿背面主表面S2的方向上擴展的表面。深部表面DSF被定位為以硅氧化物膜FOx的被去除部分的厚度向著正面主表面SI而不是向著背面主表面S2凹陷。
[0179]在圖27所示的步驟中，從反向主表面S3向背面主表面S2的半導(dǎo)體基板SUB的區(qū)域被去除。在溝槽DTR內(nèi)，形成包含多晶硅層PSl和薄硅氧化物膜FOx的標(biāo)記MK。
[0180]參照圖28，以與圖18所示的處理相同的方式，薄硅氧化物膜FOx、反射防止膜ARC、層間絕緣層II和遮光膜LSF被依次層疊，以覆蓋背面主表面S2、標(biāo)記MK的深部表面DSF和薄硅氧化物膜FOx。以下的步驟與圖19?21所示的步驟相同。
[0181]然后，以下將描述本實施例的操作和效果。除了在第一實施例中表示的那些以外，本實施例還具有以下的操作和效果。
[0182]在本實施例中，標(biāo)記MK不僅具有由與半導(dǎo)體層SL相同的材料(硅)制成的多晶硅層PS1，而且具有在多晶硅層PSl的側(cè)面上的由與半導(dǎo)體層SL不同的材料制成的薄硅氧化物膜FOx (例如，TE0S)。與如第一實施例那樣標(biāo)記MK僅由半導(dǎo)體層SL (硅)內(nèi)的多晶硅層PSl形成的情況相比，本實施例有利于通過觀察檢測標(biāo)記MK。
[0183]在本實施例中，在標(biāo)記MK的制造方法中，在溝槽DTR的內(nèi)周壁之上形成薄硅氧化物膜FOx。作為結(jié)果，標(biāo)記MK包含多晶硅層PSl和覆蓋層PSl的側(cè)面的薄硅氧化物膜FOx。通過薄硅氧化物膜FOx可更容易地觀察和識別標(biāo)記MK。
[0184]第三實施例
[0185]本實施例與第一實施例的不同之處在于標(biāo)記MK的結(jié)構(gòu)。參照圖29，以下將描述本實施例的半導(dǎo)體裝置。
[0186]參照圖29，半導(dǎo)體裝置DEV基本上具有與第一實施例的半導(dǎo)體裝置DEV相同的結(jié)構(gòu)。如圖29所示，用于在其中容納標(biāo)記MK的溝槽DTR在從半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI(以正面主表面SI為起點)向背面主表面S2的方向上延伸，但該溝槽DTR的底部終止于去往背面主表面S2的中途。
[0187]第一和第二實施例中的用于在其中容納標(biāo)記MK的溝槽DTR在從半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI向著背面主表面S2的方向上從正面主表面SI到背面主表面S2貫穿半導(dǎo)體層SL0但是，第三實施例的標(biāo)記MK沒有從正面主表面SI到背面主表面S2貫穿半導(dǎo)體層SL。
[0188]圖29所示的結(jié)構(gòu)與圖7所示的結(jié)構(gòu)的不同之處在于以上各點，但在其它的點上相同，因此，在后面不重復(fù)描述其描述。
[0189]現(xiàn)在，參照圖30?33，將描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV的制造方法，特別是標(biāo)記MK的制造方法。
[0190]參照圖30，與圖8所示的情況相同，半導(dǎo)體基板SUB被設(shè)置為所謂的SOI基板，并且，形成各溝槽DTR。通過與圖8所示的蝕刻過程相同的蝕刻過程形成溝槽DTR，但是，在從正面主表面SI向背面主表面S2的方向上延伸的溝槽DTR形成為具有在去往背面主表面S2的中途終止的而不到達背面主表面S2的底部。
[0191]參照圖31，多晶硅層PSl在硅氧化物膜HOx的最上面的主表面之上形成，以填充溝槽 DTR。
[0192]參照圖32，在多晶硅層PSl殘留溝槽DTR中的情況下，回蝕多晶硅層PSl。
[0193]參照圖33，通過例如氫氟酸的化學(xué)品蝕刻和去除硅氧化物膜HOx。在以上的步驟之后，執(zhí)行與圖13?21所示的過程相同的過程。
[0194]現(xiàn)在，以下將描述本實施例的操作和效果。
[0195]本實施例與第一和第二實施例的不同在于半導(dǎo)體層SL被設(shè)置在從標(biāo)記MK的深部表面DSF直到背面主表面S2的區(qū)域中。并且，在本實施例中，與第一實施例類似，標(biāo)記MK形成為在正面主表面SI側(cè)而不是背面主表面S2側(cè)具有深部表面DSF。因此，從平坦化層FF的上表面S5 (參見圖29)到深部表面DSF的在垂直方向(未示出)上的距離比從上表面S5到背面主表面S2的在垂直方向上的距離長。與第一和第二實施例類似，本實施例可抑制可能在去除基底基板SSL時由濕蝕刻溶液(堿性溶液)對缺陷的侵蝕所導(dǎo)致的標(biāo)記MK的損傷。
[0196]當(dāng)如第一和第二實施例那樣溝槽DTR在半導(dǎo)體層SL的主表面SI和S2之間貫穿時，標(biāo)記MK由與其中形成有標(biāo)記MK的半導(dǎo)體層SL相同的硅形成，但是，可通過觀察在背面主表面S2形成的溝槽DTR的內(nèi)周壁識別標(biāo)記MK。但是，在第三實施例中，背面主表面S2不包含溝槽DTR的內(nèi)周壁，并且，標(biāo)記MK由與其中形成有標(biāo)記MK的半導(dǎo)體層SL相同的硅形成。與第一和第二實施例不同，難以通過觀察溝槽DTR的內(nèi)周壁來識別第三實施例的標(biāo)記MK。
[0197]但是，可通過用具有如下這樣的波長的紅外光輻照背面主表面S2來識別嵌入半導(dǎo)體層SL中并由與半導(dǎo)體層SL相同的硅制成的多晶硅層PSl的深部表面DSF，在該波長該光透過多晶硅層PSl的硅材料。
[0198]第四實施例
[0199]在以上的各實施例中，在制造方法的一個例子中，在形成標(biāo)記MK之后，諸如元件隔離區(qū)域SPT和光電二極管ro的部件在正面主表面SI形成并在支撐基板SS之上被接合。形成標(biāo)記MK或各元件的定時不限于此，并且，例如，可在圖14所示的基板的接合步驟之前的任意定時形成元件隔離區(qū)域SPT和光電二極管H)。
[0200]重新參照圖1，在上述的在半導(dǎo)體晶片SW之上形成的芯片區(qū)域MC中的每一個中形成固態(tài)成像元件。因此，需要在沒有不對準(zhǔn)的情況下在半導(dǎo)體晶片SW之上配置芯片區(qū)域MC。
[0201]參照圖34和圖35，標(biāo)記MKC被用于確認芯片區(qū)域MC的不對準(zhǔn)。圖34所示的標(biāo)記MKC與圖5和圖6所示的標(biāo)記MKC類似，但與圖5和圖6不同之處在于單獨的矩形標(biāo)記MK被雙重布置。
[0202]圖34所示的形成外部(大)矩形的四個標(biāo)記MK是指示半導(dǎo)體晶片SW上的任意的芯片區(qū)域MC的位置的標(biāo)記。在這種情況下，圖34所示的形成內(nèi)部(小)矩形的四個標(biāo)記MK是用于檢測與該個芯片區(qū)域MC相鄰的另一芯片區(qū)域MC關(guān)于該個芯片區(qū)域MC的不對準(zhǔn)的標(biāo)記(用于檢測不對準(zhǔn)的標(biāo)記)。具體而言，如圖34所示，當(dāng)由內(nèi)部標(biāo)記MK形成的矩形如圖34所示的那樣位于由外部標(biāo)記MK形成的矩形內(nèi)時，該另一芯片區(qū)域MC被確定為關(guān)于該個芯片區(qū)域MC設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> [0203]在形成上述的固態(tài)成像元件等之前，首先，需要用于將半導(dǎo)體晶片SW分成各芯片區(qū)域MC的標(biāo)記MK (MKC)。
[0204]在用于半導(dǎo)體基板SUB的第一步驟中，在半導(dǎo)體基板SUB的正面主表面SI上形成標(biāo)記MK(MKC)。由于可在任何任意的定時形成在以上的各實施例中描述的用于加工背面的標(biāo)記MK，因此，第一到第三實施例中的標(biāo)記(用于加工背面主表面的第二標(biāo)記)可與用于檢測在正面主表面SI的芯片區(qū)域MC的不對準(zhǔn)的標(biāo)記(用于加工正面主表面的第一標(biāo)記)同時形成。
[0205]下面，參照圖36?38，以下將描述根據(jù)本實施例的第一例子的標(biāo)記MK的制造方法。
[0206]如圖36?38所示，標(biāo)記形成區(qū)域被分成正面標(biāo)記形成區(qū)域和背面標(biāo)記形成區(qū)域。正面標(biāo)記形成區(qū)域表示用于形成用于檢測正面主表面SI的不對準(zhǔn)的標(biāo)記的形成區(qū)域。背面標(biāo)記形成區(qū)域表示用于背面加工的標(biāo)記的形成區(qū)域，該形成區(qū)域與第一到第三實施例的標(biāo)記形成區(qū)域?qū)?yīng)。
[0207]參照圖36，例如，與圖8所示的步驟類似，半導(dǎo)體基板SUB被設(shè)置為所謂的SOI基板而未被加工。在基板之上形成用于標(biāo)記的硅氧化物膜HOx。溝槽DTR被設(shè)置以同時在正面標(biāo)記形成區(qū)域和背面標(biāo)記形成區(qū)域中形成標(biāo)記。
[0208]參照圖37，圖36所示的硅氧化物膜HOx被去除。
[0209]參照圖38，在溝槽DTR中形成用于各標(biāo)記MK的圖案，并且，形成包含元件隔離區(qū)域SPT、P型阱區(qū)域PWL和η型區(qū)域NR的各部件。本實施例中的以下的步驟與第一實施例的制造方法中的那些相同，并且，將省略它們的描述。
[0210]作為替代方案，在本實施例中，用于檢測正面主表面SI處的芯片區(qū)域MC的不對準(zhǔn)的標(biāo)記(用于加工正面主表面的第一標(biāo)記)和第一到第三實施例的標(biāo)記(用于加工背面主表面的第二標(biāo)記)可被以同一標(biāo)記的形式形成。
[0211]S卩，在圖36?38所不的第一例子中，用于加工正面主表面的標(biāo)記和用于加工背面主表面的標(biāo)記獨立地形成。相反，在后面要描述的第二例子中，這兩個標(biāo)記相同。
[0212]參照圖39?41，通過與第一例子相同的過程形成根據(jù)本實施例的第二例子的標(biāo)記ΜΚ。在標(biāo)記形成區(qū)域中形成的標(biāo)記MK不僅可用于正面加工，而且可用于背面加工。
[0213]根據(jù)本實施例的第一例子的過程，與在不同的定時形成用于加工正面主表面的標(biāo)記和用于加工背面主表面的標(biāo)記的情況相比，用于加工的光掩模的數(shù)量可減少。并且，第一例子可減少加工時間，以由此降低產(chǎn)品的制造成本。
[0214]根據(jù)本實施例的第二例子的過程，用于加工正面主表面的標(biāo)記也可被用作用于加工背面主表面的標(biāo)記，由此減少關(guān)于芯片區(qū)域MC (半導(dǎo)體晶片SW)的由標(biāo)記占用的面積。
[0215]第五實施例
[0216]本實施例與第一實施例的不同在于標(biāo)記MK的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，將參照圖42描述本實施例的半導(dǎo)體裝置。
[0217]參照圖42，本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV基本上具有與第一實施例的半導(dǎo)體裝置DEV相同的結(jié)構(gòu)。如圖42所示，溝槽DTR從正面主表面SI到背面主表面S2延伸通過半導(dǎo)體層SL，由此，溝槽DTR中的標(biāo)記MK形成為從正面主表面SI延伸到背面主表面S2。[0218]溝槽DTR在從正面主表面SI向背面主表面S2的方向上從作為起點的正面主表面SI到作為終點的背面主表面S2延伸穿過半導(dǎo)體層SL。因此，溝槽DTR在重疊于背面主表面S2上的位置形成內(nèi)底部。
[0219]標(biāo)記MK包含硅氮化物膜SN (第一標(biāo)記部件)和嵌入的硅氧化物膜BOx (第二標(biāo)記部件)。硅氮化物膜SN形成為與溝槽DTR的內(nèi)周壁接觸(以覆蓋溝槽DTR的內(nèi)周壁)。嵌入的硅氧化物膜Box在溝槽DTR的延伸方向上延伸，同時覆蓋溝槽DTR中的硅氮化物膜SN，并在溝槽DTR的內(nèi)底部附近折回以使其延伸方向改變180度。S卩，在從主表面SI延伸到主表面S2之后，嵌入的硅氧化物膜BOx在深部表面DSF處折回以使其延伸方向改變180度，同時在內(nèi)底部與硅氮化物膜SN接觸，并然后在從主表面S2到主表面SI的方向上延伸。
[0220]如圖42 (第五實施例)所示，溝槽DTR在重疊于背面主表面S2上的位置形成內(nèi)底部。因此，標(biāo)記MK在標(biāo)記重疊于背面主表面S2上的位置形成端面。更具體而言，覆蓋溝槽DTR的內(nèi)周壁的硅氮化物SN被設(shè)置為在溝槽DTR中的嵌入的硅氧化物膜BOx與背面主表面S2之間的邊界處與嵌入的硅氧化物膜BOx的端面接觸(并與溝槽DTR的內(nèi)底部接觸)。
[0221]圖42所示的結(jié)構(gòu)與圖7所示的結(jié)構(gòu)的不同之處在于以上各點，但在其它的點上相同，因此，在后面將不重復(fù)描述其描述。
[0222]接下來，參照圖43?50，以下將描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV的制造方法，特別是標(biāo)記MK的制造方法。
[0223]參照圖43，半導(dǎo)體基板SUB被設(shè)置為與圖8所示的情況相同的所謂的SOI基板。基底硅氧化物膜DOx (墊襯氧化物膜)通過例如熱氧化方法形成，以覆蓋整個正面主表面SI(與其上表面接觸)。然后，通過使用通常的光刻和蝕刻技術(shù)，在基底硅氧化物膜DOx之上形成包含例如硅氮化物膜(未示出)的圖案。通過使用硅氮化物膜的圖案作為硬掩模對基底硅氧化物膜DOx和半導(dǎo)體層SL進行通常的蝕刻，由此形成溝槽DTR。溝槽DTR優(yōu)選形成為從正面主表面SI到達背面主表面S2。
[0224]參照圖44，硅氮化物膜SN和嵌入的硅氧化物膜Box依次形成，以覆蓋溝槽DTR的內(nèi)周壁和基底硅氧化物膜DOx的上表面。硅氮化物膜SN和嵌入的硅氧化物膜Box形成以填充于溝槽DTR中。
[0225]參照圖45，通過通常的光刻和蝕刻技術(shù)去除周邊電路區(qū)域和受光形成區(qū)域中的要形成元件隔離區(qū)域的區(qū)域中的嵌入的硅氧化物膜Box，以由此形成開口。
[0226]參照圖46，通過使用在圖45所示的步驟中形成的嵌入的硅氧化物膜Box圖案作為掩模對硅氮化物膜SN進行通常的蝕刻。以這種方式，硅氮化物膜SN的圖案形成為與基底硅氧化物膜DOx接觸的加工用的氮化物膜。
[0227]參照圖47，硅氮化物膜SN的各開口正下方的基底硅氧化物膜DOx通過濕氧化被轉(zhuǎn)換成厚氧化物膜，該厚氧化物膜形成為元件隔離區(qū)域SPT。
[0228]參照圖48，在溝槽DTR的內(nèi)部被留下的情況下，嵌入的硅氧化物膜Box、硅氮化物膜SN和基底硅氧化物膜DOx被回蝕。元件隔離區(qū)域SPT具有足夠的厚度，由此不能被蝕刻并且保留于半導(dǎo)體層SL內(nèi)。通過以上的處理，在溝槽DTR內(nèi)由硅氮化物膜SN和嵌入的硅氧化物膜BOx形成標(biāo)記MK。
[0229]參照圖49和圖50，以下的過程(已執(zhí)行的元件隔離區(qū)域SPT的形成之后的步驟中的過程)與圖12?21所示的各步驟中的那些相同。圖49表示光電二極管H)被形成并且半導(dǎo)體基板SUB的反向主表面S3到背面主表面S2的區(qū)域被去除的形式(與圖16所示的形式相同的形式)。圖50表示芯片上透鏡LNS等以與圖18?21所示的步驟相同的方式形成的形式。
[0230]接下來，以下將描述本實施例的所要解決的問題、操作和由本實施例實現(xiàn)的效果。當(dāng)標(biāo)記MK由包括嵌入溝槽DTR中的硅氮化物膜和其它膜的疊層膜形成時，需要用于形成這些膜的過程，這導(dǎo)致增加制造步驟的數(shù)量，由此使得難以降低制造成本。
[0231]但是，當(dāng)標(biāo)記MK由諸如多晶硅的硅形成時，其中形成有標(biāo)記MK的基板(半導(dǎo)體層SL)也由硅形成。標(biāo)記MK和基板兩者的光學(xué)特性相同，這使得難以識別標(biāo)記MK (在這種情況下，需要通過使用上述的具有特定的波長的紅外光來識別標(biāo)記MK)。從這一點，基板(半導(dǎo)體層SL)由硅形成，并且，標(biāo)記MK由具有與硅不同的光學(xué)性能的材料形成。因此，可以利用標(biāo)記和基板之間的光學(xué)性能的差異容易地識別標(biāo)記MK。
[0232]與本實施例類似，使用的標(biāo)記由與半導(dǎo)體層SL的材料(硅)不同的材料(硅氧化物膜和硅氮化物膜)形成，因此可容易地被識別。
[0233]如上所述，在本實施例中，用于形成標(biāo)記MK的硅氮化物膜SN與用于形成元件隔離區(qū)域SPT的硅氮化物膜SN在同一層中形成。用于形成標(biāo)記MK的嵌入的硅氧化物膜Box與用于形成硅氮化物膜SN的圖案的圖案(參見圖45)在同一層中形成。
[0234]S卩，在本實施例中，標(biāo)記MK被與形成其它部件的步驟同時地在同一層中同時形成，與沉積標(biāo)記MK的步驟與其它步驟獨立地執(zhí)行的情況相比，這可減少用于加工的光掩模的數(shù)量。此外，第一例子可減少加工時間間隔，由此降低產(chǎn)品的制造成本。
[0235]第六實施例
[0236]本實施例與第一實施例的不同之處在于標(biāo)記MK的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，以下將參照圖51描述本實施例的半導(dǎo)體裝置。
[0237]參照圖51，本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV基本上具有與第五實施例(參見圖42 )的半導(dǎo)體裝置DEV相同的結(jié)構(gòu)。如圖51所示，溝槽DTR從正面主表面SI延伸到背面主表面S2，以從作為起點的半導(dǎo)體層SL的正面主表面SI到其背面主表面S2貫穿半導(dǎo)體層SL。溝槽DTR的內(nèi)底部不在重疊于背面主表面S2上的位置形成，并且，不在背面主表面S2之上形成硅氮化物膜SN。
[0238]如圖51所示，與圖42所示的標(biāo)記MK類似，通過使嵌入的硅氧化物膜BOx折回以使其在溝槽DTR中的延伸方向改變180度而形成的縱線從主表面SI延伸到主表面S2。這是由于具有與圖42所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)的標(biāo)記MK在背面主表面S2被切割(接縫)。
[0239]圖51所示的結(jié)構(gòu)與圖42所示的結(jié)構(gòu)的不同之處在于以上各點，但在其它的點上與圖7所示的結(jié)構(gòu)相同，因此，在后面將不重復(fù)描述其描述。
[0240]接下來，以下將參照圖52?58描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置DEV的制造方法，主要是標(biāo)記MK的制造方法。
[0241]參照圖52，本實施例與以上的各實施例的不同在于提供了包含正面主表面SI和與主表面SI相反的主表面S3而沒有絕緣層Ox的半導(dǎo)體基板SUB。半導(dǎo)體基板SUB是包含由單晶硅制成的半導(dǎo)體層SL的通常的單晶硅基板，并且，不是其中嵌入了絕緣層Ox的所謂的SOI基板。
[0242]以與圖43所示的步驟相同的方式，在半導(dǎo)體基板SUB形成基底硅氧化物膜DOx的圖案。與圖43所示的相同，通過通常的蝕刻使用硅氮化物膜的圖案作為硬掩模形成溝槽DTR0由于不在半導(dǎo)體基板SUB中形成絕緣層Ox，因此，半導(dǎo)體基板SUB被蝕刻，使得圖52所示的垂直方向上的溝槽DTR的深度基本上與圖43所示的情況相同。
[0243]參照圖53，以與圖44所示的步驟相同的方式，硅氮化物膜SN和嵌入的硅氧化物膜BOx依次形成，以覆蓋溝槽DTR的內(nèi)周壁和基底硅氧化物膜DOx的上表面。硅氮化物膜SN和嵌入的硅氧化物膜BOx形成為填充于溝槽DTR中。
[0244]參照圖54?57，執(zhí)行與圖45?48所示的步驟中的過程相同的過程。在圖57所示的步驟之后，基本上執(zhí)行與圖12?21所示的各步驟中的過程相同的過程(除了已執(zhí)行的形成元件隔離區(qū)域SPT的步驟以外的步驟)，使得如圖49和圖50所示的那樣形成光電二極管PD和芯片上透鏡LNS。
[0245]以與圖49所示的步驟相同的方式，去除從半導(dǎo)體基板SUB的反向主表面S3到至少覆蓋溝槽DTR的內(nèi)底部的硅氮化物膜SN的區(qū)域，并且，形成露出背面主表面S2的半導(dǎo)體層SL，由此形成標(biāo)記MK。當(dāng)該去除在覆蓋溝槽DTR的內(nèi)底部的硅氮化物膜SN中終了時，溝槽DTR中的嵌入的硅氧化物膜BOx形成為具有與圖42 (圖49)所示的形式相同的形式。當(dāng)半導(dǎo)體基板SUB進一步被去除直到正面主表面SI (直到嵌入的硅氧化物膜BOx的上述返回縱線的端部)時，以上的返回縱線如圖51所示的那樣貫穿半導(dǎo)體層SL。
[0246]下面將描述本實施例的操作和效果。并且，在如本實施例那樣使用由通常的單晶硅制成的半導(dǎo)體基板SUB而不是所謂的SOI基板時，與第五實施例中的標(biāo)記MK的制造方法(參見圖54?57)類似，在形成其它的部件的步驟的同時在同一層中形成標(biāo)記MK。
[0247]因此，例如，與形成標(biāo)記MK的沉積步驟與其它的步驟獨立地執(zhí)行的情況相比，本實施例可減少用于加工的光掩模的數(shù)量。此外，本實施例還可減少加工時間并降低產(chǎn)品的制造成本。
[0248]本實施例的標(biāo)記MK包括硅氮化物膜SN、硅氧化物膜BOx，并由與包含硅氮化物膜和硅氧化物膜的半導(dǎo)體層SL中包含的硅不同的材料形成。因此，可以容易觀察標(biāo)記MK。
[0249]最后，以下將描述以上的實施例的要點。參照圖58，半導(dǎo)體裝置包括具有正面主表面SI和與正面主表面相反的背面主表面S2的半導(dǎo)體層SL、多個光電二極管H)、用于向光電二極管ro供給光的芯片上透鏡LNS和在半導(dǎo)體層SL內(nèi)形成的標(biāo)記MK。標(biāo)記MK從正面主表面SI延伸到背面主表面S2。標(biāo)記MK形成為具有向著正面主表面SI而不是背面主表面S2凹陷的深部表面DSF。深部表面DSF由硅形成。
[0250]另外，以下將描述在以上的實施例中描述的內(nèi)容的一些部分。
[0251 ] (I)在半導(dǎo)體裝置的制造方法中，首先，提供包含正面主表面和與正面主表面相反的反向主表面的半導(dǎo)體基板。半導(dǎo)體基板沿正面主表面和反向主表面具有嵌入其中的絕緣層。溝槽形成為在從半導(dǎo)體基板的正面主表面向其的與正面主表面相反的作為與絕緣層的邊界的背面主表面的方向上延伸，以到達背面主表面。在溝槽內(nèi)，存在由硅氮化物膜形成以覆蓋溝槽的內(nèi)周壁的第一標(biāo)記部件和由硅氧化物膜形成以在溝槽內(nèi)覆蓋第一標(biāo)記部件的第二標(biāo)記部件。形成由第一標(biāo)記部件和第二標(biāo)記部件形成的標(biāo)記。從半導(dǎo)體基板去除從反向主表面到背面主表面的區(qū)域。半導(dǎo)體基板的正面主表面與絕緣層之間的區(qū)域是半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體層中從正面主表面形成多個受光元件。通過使用標(biāo)記，設(shè)置用于向受光元件供給光的受光透鏡。[0252](2)在(I)中描述的半導(dǎo)體裝置的制造方法還形成用于電氣隔離多個受光元件的元件隔離區(qū)域。在形成元件隔離區(qū)域的步驟中，形成與正面主表面的上表面接觸的墊襯氧化物膜，并且，形成與墊襯氧化物膜的上表面接觸的加工用的氮化物膜的圖案。第一標(biāo)記部件與用于加工的氮化物膜的圖案在同一層中形成。第二標(biāo)記部件與用于加工的氮化物的圖案在同一層中形成。
[0253](3)在半導(dǎo)體裝置的制造方法中，首先，提供包括正面主表面和與正面主表面相反的反向主表面的半導(dǎo)體基板。溝槽形成為在從正面主表面向反向主表面的方向上延伸，以到達半導(dǎo)體基板的內(nèi)部。在溝槽內(nèi)，存在由硅氮化物膜形成以覆蓋溝槽的內(nèi)周壁的第一標(biāo)記部件和由硅氧化物膜形成以在溝槽內(nèi)覆蓋第一標(biāo)記部件的第二標(biāo)記部件。半導(dǎo)體基板的從反向主表面延伸直到至少覆蓋溝槽的底部的第一標(biāo)記部件的區(qū)域被去除，由此形成包含第一標(biāo)記部件和第二標(biāo)記部件的標(biāo)記。在半導(dǎo)體基板中的形成為半導(dǎo)體層的區(qū)域中，形成多個受光元件。通過使用標(biāo)記，將用于向受光元件供給光的受光透鏡定位在與半導(dǎo)體層的正面主表面相反的背面主表面之上。
[0254](4)在(3)中描述的半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括形成用于電氣隔離受光元件的元件隔離區(qū)域。在形成元件隔離區(qū)域的步驟中，形成與正面主表面的上表面接觸的墊襯氧化物膜，并且，形成與墊襯氧化物膜的上表面接觸的加工用的氮化物膜的圖案。
[0255]已經(jīng)基于實施例具體描述了由發(fā)明人提出的本發(fā)明。很顯然，本發(fā)明不限于以上的實施例，并且，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以提出各種修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層具有正面主表面和與正面主表面相反的背面主表面； 多個受光元件，所述多個受光元件在所述半導(dǎo)體層中形成，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換； 受光透鏡，所述受光透鏡設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述背面主表面之上并向受光元件供給光；以及 標(biāo)記，所述標(biāo)記在所述半導(dǎo)體層內(nèi)形成， 其中，所述標(biāo)記從所述正面主表面延伸到所述背面主表面， 其中，所述標(biāo)記具有向著所述正面主表面而不是向著所述背面主表面凹陷的深部表面，并且， 其中，所述深部表面由硅形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體層和所述標(biāo)記全部由硅形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中，所述標(biāo)記包含由硅制成的第一區(qū)域和覆蓋所述第一區(qū)域的側(cè)面的至少一部分的由絕緣膜制成的第二區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述標(biāo)記在沿所述方向延伸通過所述半導(dǎo)體層的溝槽中形成，并且， 所述溝槽形成為從所述正面主表面到所述背面主表面貫穿所述半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中，所述標(biāo)記在沿所述方向延伸通過所述半導(dǎo)體層的溝槽中形成，并且， 所述溝槽形成為具有在從所述正面主表面去往所述背面主表面的中途的底部。
6.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下的步驟: 提供具有正面主表面和與正面主表面相反的反向主表面的半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板具有沿所述正面主表面和所述反向主表面嵌入所述半導(dǎo)體基板的絕緣層； 形成溝槽，所述溝槽從所述半導(dǎo)體基板的所述正面主表面延伸到所述半導(dǎo)體基板的與所述正面主表面相反的位于與絕緣層的邊界處的背面主表面； 在所述溝槽中形成在所述方向上延伸的標(biāo)記，所述標(biāo)記具有向著所述正面主表面而不是向著所述背面主表面凹陷的深部表面； 從所述正面主表面將多個受光元件形成到在所述半導(dǎo)體基板的所述正面主表面和所述背面主表面之間的區(qū)域中形成的半導(dǎo)體層中； 去除所述半導(dǎo)體基板的從所述反向主表面到所述背面主表面的區(qū)域；和 通過使用所述標(biāo)記設(shè)置用于向受光元件供給光的受光透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層和所述標(biāo)記全部由娃形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，形成標(biāo)記的步驟包含在溝槽中嵌入薄硅膜的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，形成標(biāo)記的步驟還包括處于在溝槽中嵌入薄硅膜的步驟之前的在溝槽的內(nèi)周壁形成絕緣膜的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 所述半導(dǎo)體基板包含基底基板，并且，去除步驟包含用堿性溶液去除所述基底基板的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，形成標(biāo)記的步驟包含以下的步驟: 在溝槽的底部形成薄絕緣膜，以使得該絕緣膜在所述正面主表面?zhèn)榷皇窃谒霰趁嬷鞅砻婢哂斜砻妫? 在溝槽中嵌入薄硅膜，以使得該硅膜與所述薄絕緣膜的上表面接觸；和 去除所述絕緣層和所述薄絕緣膜，以關(guān)于所述背面主表面在所述薄硅膜中形成臺階部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，溝槽形成為從所述正面主表面到達所述背面主表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述溝槽形成為具有在從所述正面主表面去往所述背面主表面的中途的底部。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在形成標(biāo)記的步驟中，同時形成用于加工所述正面主表面的第一標(biāo)記和用于加工所述背面主表面的第二標(biāo)記。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，第一標(biāo)記和第二標(biāo)記相同。
16.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層具有正面主表面和與正面主表面相反的背面主表面； 多個受光元件，所述多個受光元件在所述半導(dǎo)體層中形成，用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換； 受光透鏡，所述受光透鏡設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述背面主表面之上并向受光元件供給光；以及 標(biāo)記，所述標(biāo)記在所述半導(dǎo)體層內(nèi)形成， 其中，所述標(biāo)記在從所述正面主表面到所述背面主表面延伸通過所述半導(dǎo)體層的溝槽中從所述正面主表面到所述背面主表面形成，以及其中，所述標(biāo)記包含: 與所述溝槽的內(nèi)周壁接觸的由硅氮化物膜形成的第一標(biāo)記部件；和 在所述溝槽中覆蓋第一標(biāo)記部件的由硅氧化物膜形成的第二標(biāo)記部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中，第一標(biāo)記部件被設(shè)置為在第二標(biāo)記部件與所述背面主表面之間的邊界處與從所述正面主表面延伸到所述背面主表面的第二標(biāo)記部件的端面接觸。
【文檔編號】H01L23/544GK103579269SQ201310319981
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】柏原慶一朗 申請人:瑞薩電子株式會社