[發明專利]固態成像器件和制造固態成像器件的方法

有效

• 申請號: 200910170542.2
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN101673749A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 押山到;宮波勇樹;檜山晉;田中和樹
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/82;H01L21/316
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 柳春雷;南 霆

技術領域

本發明涉及固態成像器件和和制造固態成像器件的方法。更具體而 言，本發明涉及其中具有執行光電轉換的傳感器的、半導體襯底的表面的 界面狀態可以被補償的固態成像器件。

背景技術

在諸如CCD或CMOS圖像傳感器的固態成像器件中，已知由光電二 極管構成的傳感器中的晶體缺陷以及傳感器的表面和布置在其上的膜之間 的界面處的界面狀態成為產生暗電流的原因。空穴積累二極管(HAD)結 構被已知作為用于抑制由于界面狀態(上述的原因之一)導致的暗電流產 生的技術。

圖8A示出了沒有應用HAD結構的結構。在圖8A所示的結構中，形 成在半導體襯底201的表面側的傳感器203的上部直接由絕緣膜205覆 蓋。結果，由于在傳感器203和絕緣膜205之間的界面處形成的界面狀態 產生的電子以暗電流的形式流入傳感器203。相反，圖8B示出了應用了 HAD結構的結構。在圖8B所示的結構中，由P型擴散層構成的空穴積累 層207被設置在傳感器203上以覆蓋半導體襯底201的表面，并且絕緣膜 205被設置在空穴積累層207上。結果，由于構成半導體襯底的表面的空 穴積累層207和絕緣膜205之間的界面狀態所產生的電子消失在空穴積累 層207中，由此防止了暗電流的產生。

上述這樣的HAD結構可以被用于CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳 感器。此外，HAD結構不僅可以應用于相關技術中的表面照射型圖像傳感 器，而且可以應用于背面照射型圖像傳感器(參考例如日本未審查專利申 請公布No.2003-338615)。

發明內容

為了形成上述的空穴累積層207，需要在700℃或更高的高溫下的退 火處理以激活引入到半導體襯底201的表面層中的雜質。因此，難以通過 僅僅執行在400℃或更低的低溫下的工藝來形成空穴累積層207。此外， 在700℃或更高的高溫下的退火處理中，在已經形成的另外的雜質層中發 生雜質的擴散。

此外，為了有效地讀取傳感器203中累積的電荷，理想的是，傳感器 203被形成在半導體襯底201中盡可能淺的位置。因此，理想的是，形成 在傳感器203的上部中的空穴累積層207具有小的厚度，以滿足此要求。

但是，在空穴累積層207的深度和在HAD結構的表面處的界面狀態 所導致的暗電流之間存在競爭關系。因此，空穴累積層207的厚度的減小 是暗電流增大的因素。此外，隨著空穴累積層207的深度減小，差異增 大，因此對于暗電流的增大的影響增大。

因此，期望提供一種固態成像器件，其中在不設置由雜質擴散層構成 的空穴累積層的情況下可以減小由于界面狀態導致的暗電流，從而提供處 于半導體襯底內的淺位置處的傳感器，以提高電荷轉移效率，并且期望提 供一種制造該固態成像器件的方法。

根據本發明的實施方式的固態成像器件包括：包含雜質擴散層的傳感 器，其設置在半導體襯底的表面層中；以及含碳的氧化物絕緣膜，所述氧 化物絕緣膜設置在所述傳感器上。所述氧化物絕緣膜被設置作為具有固定 負電荷的負電荷累積層，并由金屬氧化物或硅基材料構成。碳濃度為6× 10¹⁹原子/cm³或更大。

在制造根據本發明的實施方式的固態成像器件的方法中，在半導體襯 底的表面層中形成包含雜質擴散層的傳感器；以及隨后在所述傳感器上沉 積含碳的氧化物絕緣膜。在此步驟中，通過控制含碳的材料氣體的流率比 和沉積溫度來控制氧化物絕緣膜中的碳濃度。

在具有上述結構的固態成像器件中，含碳的氧化物絕緣膜設置在傳感 器上。所述含碳的氧化物絕緣膜充當具有固定負電荷的負電荷累積層。結 果，通過在傳感器上設置氧化物絕緣膜，通過氧化物絕緣膜中的負帶彎曲 效應，正電荷被有效地吸引到半導體襯底的表面側。結果，空穴累積層被 形成在此位置，由此補償界面狀態。此外，氧化物絕緣膜中的固定負電荷 的量由碳濃度控制。因此，通過充分的帶彎曲效應，空穴累積層可以被可 靠地形成在半導體襯底的表面側。