[發明專利]固體攝像器件

有效

• 申請號: 200910001116.6
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101494229A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 平野智之
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01L27/14
• 分類號: H01L27/14;H01L21/31
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關申請的交叉參考?

本發明包含與2008年1月24日向日本專利局提交的日本專利申請JP?2008-014054相關的主題，在此將該日本專利申請的全部內容并入本文作為參考。?

技術領域

本發明涉及固體攝像器件，其具有位于光電二極管上方且用于將入射光引導至光電二極管中的光波導。?

背景技術

已知的是，在電荷耦合器件(charge?coupled?device，CCD)固體攝像器件和互補金屬氧化物半導體(complementary?metal-oxidesemiconductor，CMOS)固體攝像器件中，光電二極管中的結晶缺陷以及形成于硅基板中的光接收部與該光接收部頂部上的絕緣層之間的界面處的界面態會引起暗電流的產生。?

即，如圖10A的示意性剖面圖和圖10B的位能圖所示，用“×”表示的界面態發生在硅層51與硅層51頂部上的絕緣層52之間的界面處。在硅層51中形成有光電二極管PD。該界面態成為暗電流的發生源，使得來源于界面的電子作為暗電流而流入光電二極管PD中。?

所謂的空穴累積二極管(hole?accumulation?diode，HAD)結構被用來控制在引起暗電流的各種原因之中由界面態引起的暗電流的產生(例如見日本專利申請公開公報No.2005-123280)。?

更具體地說，如圖11A的示意性剖面圖和圖11B的位能圖所示，p型雜質被引入到硅層51的表面附近，從而形成p⁺半導體區域。該p⁺半導體區域用作適合于累積正電荷(空穴)的正電荷累積區域53。?

因而，如果通過在界面處形成正電荷累積區域53來設置HAD結構，則光電二極管PD與該界面分離開。這能夠抑制由界面態引起的暗電流。?

為了形成HAD結構，在退火溫度下注入B、BF₂或其它離子，從而在界面附近形成p⁺半導體區域作為正電荷累積區域53。?

另一方面，在現有技術的固體攝像器件中，已知的是，通過在光電轉換部(光電二極管)的光接收區域上的布線層中設置具有阱結構的光波導，能提高光接收區域的集光效率(例如見日本專利申請公開公報No.2003-224249)。?

該結構利用了光波導中的透明芯材料的折射率高于層間絕緣膜(SiO₂)的折射率。該結構能夠通過完全反射入射角大于由透明芯材料與層間絕緣膜之間的界面確定的臨界角的入射光，來提高光電二極管的集光效率。?

然而，為了提供上述HAD結構的更好效果，在制造具有HAD結構的固體攝像器件時要進行高濃度的離子注入。該離子注入會產生損壞從而導致缺陷。?

如圖12A的示意性剖面圖和圖12B的位能圖所示，一種用于防止這種缺陷的可能方案是，形成具有負固定電荷54的絕緣層55而不是普通絕緣層52，以此作為要形成在硅層51上的絕緣層。在硅層51中形成有光電二極管PD。?

如圖12B所示，這能夠使能帶彎曲，從而使正電荷(空穴)尤其在界面附近累積。?

此外，在具有光波導的前述固體攝像器件中，例如必須通過蝕刻來形成用于光波導的凹槽。?

因此，如果將具有負固定電荷54的絕緣層55以不改變原樣的方式應用于具有光波導的固體攝像器件，則在形成用于光波導的凹槽的期間，將會對已經預先形成的具有負固定電荷54的絕緣層55進行削減，從而會減小厚度。?

如果如上所述減小了具有負固定電荷54的絕緣層55的厚度，則會減弱負固定電荷的空穴累積效應。?

因此，如果將具有負固定電荷的絕緣膜應用于具有光波導的固體攝像器件，則必須提出一種能提供足夠的空穴累積效應的方法。

發明內容

為了解決上面提到的問題，本發明期望提供一種固體攝像器件，當該固體攝像器件具有光波導時，能夠提供足夠的空穴累積效應。?

本發明的一種固體攝像器件包括硅層和光波導。在所述硅層中形成有光電二極管。在所述光電二極管的表面上形成有正電荷累積區域。所述光波導形成在所述光電二極管上方，并且將入射光引導至所述光電二極管中。在所述光波導中形成有絕緣層。所述絕緣層具有5以上的介電常數和負固定電荷。?

根據上述的本發明固體攝像器件的結構，由于在光波導中形成有具有5以上的介電常數和負固定電荷的絕緣層，結果，正電荷(空穴)能夠累積在形成光電二極管的硅層的界面附近。這能夠與硅層的正電荷累積區域一起使正電荷(空穴)累積在界面附近，從而抑制由界面態引起的暗電流的產生。?