專利名稱：固體攝像裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種固體攝像裝置及其制造方法，例如，適用于背面照射型的固 體攝像裝置等。
背景技術(shù)：
近年來，像素的微細(xì)化得以發(fā)展，提出了一種以提高開口率來作為主要目的背面 照射型的固體攝像裝置(例如，日本特開2006-128392號公報(bào))。在該背面照射型的固體攝像裝置中，當(dāng)產(chǎn)生在光照射面?zhèn)鹊碾娮記]有順利到達(dá)布 線側(cè)的光電二極管(PD)時(shí)，則不被作為信號來進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的Si層的厚 度決定感度(硅(Si)層的膜厚越厚感度越高)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而做成，其目的在于，提供一種能夠防止光照射面?zhèn)鹊幕?界面的耗盡并降低暗電流、能夠形成更穩(wěn)定的空穴蓄積層、并能夠防止布線層的可靠性的 劣化的固體攝像裝置及其制造方法。本發(fā)明涉及一種背面照射型的固體攝像裝置，具有在半導(dǎo)體基板上配置包括光電 轉(zhuǎn)換部以及信號掃描電路部的多個(gè)像素的攝像區(qū)域，并且在與形成上述信號掃描電路部的 上述半導(dǎo)體基板的表面相反側(cè)的基板表面上形成光照射面，該背面照射型的固體攝像裝置 包括硅氧化膜，設(shè)置在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板上；P型非晶硅化合物層，設(shè)置在上 述硅氧化膜上；以及空穴蓄積層，通過上述P型非晶硅化合物層形成在上述光照射面?zhèn)鹊?半導(dǎo)體基板與上述硅氧化膜之間的界面附近。根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置及其制造方法，能夠防止光照射面?zhèn)鹊幕褰缑娴暮?盡并降低暗電流，能夠形成更穩(wěn)定的空穴蓄積層，并能夠防止布線層的可靠性的劣化。


圖1是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的整體構(gòu)成例的模塊圖；圖2是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的攝像區(qū)域的等價(jià)電路圖；圖3是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的剖面構(gòu)成例的剖視圖；圖4是表示第1實(shí)施方式的從半導(dǎo)體基板的表面至界面附近的深度方向的濃度分 布以及電位的圖；圖5是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的從半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)戎两缑娓浇?剖面的空穴濃度的圖6是表示以第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的Si氧化膜的膜厚(dSi02)作為參 數(shù)，a-SiC(p)層的B(硼)濃度與暗電流之間的關(guān)系的圖；圖7是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的一個(gè)制造工序的圖；圖8是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的一個(gè)制造工序的圖；圖9是表示第1實(shí)施方式的a-SiC(p)層的成膜方法與特性的圖；圖10是表示第1實(shí)施方式的固體攝像裝置的一個(gè)制造工序的圖；圖11是表示第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的剖面構(gòu)成例的剖視圖；圖12是表示第3實(shí)施方式的固體攝像裝置的剖面構(gòu)成例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式的一種形式的固體攝像裝置是一種背面照射型的固體攝像裝置，具有在 半導(dǎo)體基板上配置包括光電轉(zhuǎn)換部以及信號掃描電路部的多個(gè)像素的攝像區(qū)域，并且在與 形成上述信號掃描電路部的上述半導(dǎo)體基板的表面相反側(cè)的基板表面上形成光照射面，該 背面照射型的固體攝像裝置具有硅氧化膜，設(shè)置在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板上；P型 非晶硅化合物層，設(shè)置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄積層，通過上述P型非晶硅化合物層 形成在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板與上述硅氧化膜之間的界面附近。此處，當(dāng)在上述背面照射型的固體攝像裝置的光照射面?zhèn)鹊腟i界面發(fā)生耗盡時(shí)， 存在以下趨勢，S卩由存在于界面的發(fā)生中心引起的暗電流增大較大損壞畫質(zhì)。由于暗電流 增大而再生畫質(zhì)降低是指，例如白色缺陷(白傷；white defects)、暗時(shí)輸出不均(暗時(shí)^ ^ )等。因此，提出了以下方案，即為了不使光照射面?zhèn)鹊慕缑婧谋M，而利用在SOI基板 上形成P型半導(dǎo)體層并在其上使Si外延生長而得到的基板，來形成背面照射型的固體攝像 裝置。然而，當(dāng)在基板上形成光照射側(cè)的ρ型半導(dǎo)體層時(shí)，由于(使用在基板上作成有P型 半導(dǎo)體層的基板)形成CMOS傳感器的過程的熱工序，而上述P型半導(dǎo)體層的硼(B)擴(kuò)散， 實(shí)質(zhì)上P型半導(dǎo)體層的膜厚變厚。當(dāng)上述P型半導(dǎo)體層變厚時(shí)，對于藍(lán)色(B) (450nm)光的 感度顯著降低。另外，提出了以下方案，S卩為了不使光照射面?zhèn)鹊慕缑娓浇腟i層耗盡，而形成 負(fù)的固定電荷膜(例如，氧化鉿膜等)。在此，通過形成負(fù)的固定電荷膜，從而在界面附近的 Si層內(nèi)形成空穴層(也就是，不使界面附近耗盡)。由此來抑制暗電流增大。然而，形成具 有足夠的空穴密度的固定電荷膜的方法非常不容易。這樣一來，在上述固體攝像裝置及其制造方法中，相對于防止光照射面?zhèn)鹊暮谋M 以及降低暗電流，都存在不利的趨勢。因此，以下參照附圖對實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的實(shí)施方式中舉出的一例為，在 與形成信號掃描電路部的半導(dǎo)體基板表面上相反側(cè)的半導(dǎo)體基板上的背面?zhèn)仍O(shè)置光照射 面(受光面)的背面 照射型(BSI =Back side illumination)的固體攝像裝置。再者，在該 說明中，對涉及全圖的共通的部分付與共通的參照符號。[第1實(shí)施方式]<1、構(gòu)成例〉利用圖1 圖6對該發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成例進(jìn)行說明。1-1、整體 構(gòu)成例首先，利用圖1對本例涉及的固體攝像裝置的整體構(gòu)成例進(jìn)行說明。圖1是表示 本例涉及的固體攝像裝置的整體構(gòu)成例的系統(tǒng)模塊圖。在圖1中表示了在攝像區(qū)域的列位 置上配置有AD轉(zhuǎn)換電路的情況的一種構(gòu)成。如圖所示那樣，本例涉及的固體攝像裝置10具有攝像區(qū)域12和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域14。攝像區(qū)域12為，在半導(dǎo)體基板上配置包括光電轉(zhuǎn)換部以及信號掃描電路部的單 位像素(Pixel)I的矩陣。光電轉(zhuǎn)換部具有進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并儲存的光電二極管，作為攝像部而執(zhí)行功能。信 號掃描電路部具有后述的放大晶體管等，讀取并放大來自光電轉(zhuǎn)換部的信號，并發(fā)送到AD 轉(zhuǎn)換電路15。本例的情況下，光照射面(光電轉(zhuǎn)換部)被設(shè)置在與形成信號掃描電路部的 半導(dǎo)體基板表面上相反側(cè)的半導(dǎo)體基板上的背面?zhèn)?。?qū)動(dòng)電路區(qū)域14構(gòu)成為，配置有用于驅(qū)動(dòng)上述信號掃描電路部的垂直移位寄存 器13以及AD轉(zhuǎn)換電路等驅(qū)動(dòng)電路。垂直移位寄存器(Vertical Shift register) 13向攝影區(qū)域12輸出信號LSl LSk，并作為以每行來選擇單位像素1的選擇部而執(zhí)行功能。被選擇的行的單位像素1分別 將與入射光的量相對應(yīng)的模擬信號Vsig經(jīng)由垂直信號線VSL輸出。AD轉(zhuǎn)換電路(ADC) 15將經(jīng)由垂直信號線VSL輸入的模擬信號Vsig轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。再者，此處，作為固體攝像裝置的整體構(gòu)成的一部分，省略了圖示以及該說明，但 并不限于此。即，例如，也可以進(jìn)一步具有控制攝像區(qū)域12等的動(dòng)作的控制電路等。也可 以構(gòu)成為不是按照列來并列地配置ADC電路，而是以芯片級配置ADC電路，或者構(gòu)成為不在 傳感器芯片上配置ADC等。1-2、攝像區(qū)域的構(gòu)成例接著，利用圖2對圖1中的攝像區(qū)域12的構(gòu)成例進(jìn)行說明。在本例中，舉出通過 單一的攝像區(qū)域12來取得多個(gè)顏色信息的單版式攝像元件作為一例來進(jìn)行說明。如圖所示那樣，攝像區(qū)域12具有多個(gè)單位像素1，矩陣狀地配置在從垂直移位寄 存器13延出的讀取信號線與垂直信號線VSL的交叉位置上。單位像素(PIXEL) 1具有光電二極管PD、放大晶體管Tb、讀取晶體管Td、復(fù)位晶 體管Tc以及地址晶體管Ta。在上述像素1的構(gòu)成中，光電二極管PD構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部。放大晶體管Tb、讀取晶 體管Td、復(fù)位晶體管Tc以及地址晶體管Ta構(gòu)成信號掃描電路部。向光電二極管PD的陰極施加基準(zhǔn)電位Vss。放大晶體管Tb構(gòu)成為，放大并輸出來自浮動(dòng)擴(kuò)散層(” π—〒^ ) “、^工一 ^3 檢測部)FD的信號。放大晶體管Tb的柵極連接在浮動(dòng)擴(kuò)散層FD上，源極連接在垂 直信號線VSL上、漏極連接在地址晶體管Ta的源極上。由垂直信號線VSL發(fā)送的單位像素 1的輸出信號通過CDS噪聲去除電路28去除噪聲之后，從輸出端子29被輸出。讀取晶體管Td構(gòu)成為，控制在光電二極管PD的信號電荷的蓄積。讀取晶體管Td 的柵極連接在讀取信號線TRF上，源極連接在光電二極管PD的陽極上，漏極連接在浮動(dòng)擴(kuò)散層FD上。復(fù)位晶體管Tc構(gòu)成為對放大晶體管Tb的柵極電位進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位晶體管Tc的 柵極連接在復(fù)位信號線RST上，源極連接在浮動(dòng)擴(kuò)散層FD上，漏極連接在與漏極電源連接 的電源端子25上。地址晶體管Ta的柵極連接在地址信號線ADR上。負(fù)載晶體管TL的柵極連接在選擇信號線SF上，漏極連接在放大晶體管Tb的源極 上，源極連接在控制信號線DC上。讀取驅(qū)動(dòng)動(dòng)作根據(jù)該攝像區(qū)域12的結(jié)構(gòu)的讀取驅(qū)動(dòng)動(dòng)作如下所述。首先，讀取行的地址晶體管 Ta通過從垂直移位寄存器13發(fā)送的行選擇脈沖而成為接通(ON)狀態(tài)。接著，復(fù)位晶體管Tc同樣通過從垂直移位寄存器13發(fā)送的復(fù)位脈沖而成為接通 (ON)狀態(tài)，并且被復(fù)位到接近于浮動(dòng)擴(kuò)散層FD的電位的電壓。之后，復(fù)位晶體管Tc成為斷 開(OFF)狀態(tài)。接著，讀取晶體管Td成為接通(ON)狀態(tài)，蓄積在光電二極管PD中的信號電荷被 讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散層FD，根據(jù)所讀取的信號電荷數(shù)來調(diào)制浮動(dòng)擴(kuò)散層FD的電位。接著，調(diào)制后的信號通過構(gòu)成源極跟隨器的放大晶體管Tb被讀取至垂直信號線 VSL，從而完成讀取動(dòng)作。1-3、剖面構(gòu)成例接著，利用圖3對本例涉及的固體攝像裝置的剖面構(gòu)成例進(jìn)行說明。如上所述那樣，單位像素1通過像素分離層36被分離成每個(gè)像素，由光電轉(zhuǎn)換部 和信號掃描電路部構(gòu)成。像素分離層36通過擴(kuò)散于半導(dǎo)體基板(Si-sub) 30中的B(硼) 等P型半導(dǎo)體層而形成。光電轉(zhuǎn)換部具有設(shè)置在半導(dǎo)體基板30中的光電二極管PD、空穴蓄積層35以及 設(shè)置在光照射面?zhèn)?背面?zhèn)?的半導(dǎo)體基板30的表面上的硅氧化膜34、作為ρ型非晶硅化 合物層的P型非晶硅碳化物層33、平坦化層32、濾色器CF以及微透鏡ML。信號掃描電路部具有形成在設(shè)置在信號掃描電路形成面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30上 的層間絕緣膜31-1中的上述放大晶體管(未圖示)等、以及布線層37。半導(dǎo)體基板30是例如在SOI基板上進(jìn)行了外延生長而形成的η型半導(dǎo)體層。半 導(dǎo)體基板30的膜厚在本例的情況下，例如為3. 5 μ m左右。光電二極管PD設(shè)置在半導(dǎo)體基板30中，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換?？昭ㄐ罘e層35通過ρ型非晶硅碳化物層(a-SiC(p)層)33而形成，并且設(shè)置在光 照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30與硅氧化膜34之間的界面BF附近?？昭ㄐ罘e層35增大界面BF 附近的空穴濃度，能夠抑制界面的耗盡。由此，能夠抑制產(chǎn)生在界面BF附近的暗電流。 硅氧化膜(SiO2膜)34設(shè)置在光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30上，如后述那樣，優(yōu)選 該膜厚dSi02為2nm以上且0. Im(IOOnm)以下左右。ρ型非晶硅碳化物層(a-SiC(p)層)33設(shè)置在SiO2膜34上，具有比硅(Si)的帶 隙(l.leV左右)通常更寬的帶隙(2. OeV左右)。a-SiC(p)層33與硅(Si)相比，由于短 波長光的吸收系數(shù)小，能夠抑制對于藍(lán)色(B =Blue)光(例如450nm)的感度降低。另外，如 后述那樣，形成a-SiC(p)層33時(shí)的成膜溫度為230度(°C )左右的比較低的溫度。因此，在以下方面是有利的在形成AL(鋁)或Cu (銅)等的布線層37之后，能夠不使布線層37 的布線特性劣化地來形成a-SiC(p)層33。a-SiC(p)層33因?yàn)槭铅研偷陌雽?dǎo)體層，能夠在界面BF附近形成上述空穴蓄積層 35。優(yōu)選a-SiC(p)層33的膜厚dSiC為，能夠形成上述空穴蓄積層35的程度(能夠不使 界面BF耗盡的程度)。然而，當(dāng)a-SiC(p)層33的膜厚dSiC極度過厚時(shí)，則在該區(qū)域由于 光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電子會再結(jié)合，有藍(lán)色(B =Blue)光降低的可能性。因此，a-SiC(p)層33 的膜厚dSiC在本例的情況下，優(yōu)選例如為30nm左右以下。另外，優(yōu)選a_SiC (ρ)層33的 B(硼)濃度為，不使光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板的界面BF附近耗盡的B濃度，即暗電流充分 低的濃度，例如為lE17cnT3以上且lE20cnT3左右以下。進(jìn)一步優(yōu)選，通過未圖示的電壓控制電路等，并經(jīng)由像素分離層36，以與接地電源 電壓(GND)接地的方式向a-SiC(p)層33施加電壓VSiC。通過施加上述電壓VSiC并控制 空穴蓄積層35的空穴濃度，能夠形成更穩(wěn)定的空穴蓄積層35。平坦化層32設(shè)置在光照射面?zhèn)鹊腶-SiC(p)層33上，本例的情況下，例如通過硅 氧化膜(SiO2膜)等形成。濾色器CF設(shè)置在光照射面?zhèn)鹊膶娱g絕緣膜31-2中，例如在利用拜耳(Bayer)配 置的情況下，與R(紅Red)、G(綠=Green), B( M =Blue)等各顏色相對應(yīng)地配置。微透鏡ML設(shè)置在光照射面?zhèn)鹊膶娱g絕緣膜31-2上。布線層37設(shè)置在信號掃描線電路形成側(cè)的層間絕緣膜31-1中，例如通過AL (鋁) 或Cu (銅)等形成。再者，此處雖然省略了圖示，但也可以在背面?zhèn)鹊膶娱g絕緣膜31-2上通過Si3N4膜 等設(shè)置鈍化膜等。1-4、關(guān)于空穴產(chǎn)生等接著，利用圖4以及圖5對本例涉及的固體攝像裝置的界面BF附近的空穴產(chǎn)生等 進(jìn)行說明。1-4-1(特性1)首先，利用圖4對從表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30表面至界面BF附近的深度 方向的一維的濃度分布(空穴(Hole)、施主(Donor)、接受體(Accepter)濃度)以及電位 (Potential)進(jìn)行說明。以圖中的虛線所示那樣，得知在光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30與硅氧化膜34之間 的界面BF附近，空穴(Hole)通過由a-SiC(p)層33所形成的空穴蓄積層35而被蓄積。由 此，通過增大界面BF附近的空穴濃度、并抑制耗盡，能夠抑制產(chǎn)生在界面BF附近的暗電流。(特性2)接著，利用圖5對從表面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30表面(光電二極管PD側(cè)) 至界面BF附近的剖面的空穴(Hole)濃度進(jìn)行說明。如圖所示那樣，得知在界面BF附近會產(chǎn)生較多的空穴，空穴(Hole)濃度為 lE16cm_3以上，在光照射面?zhèn)葲]有耗盡。因此明顯可知，能夠抑制產(chǎn)生在界面BF附近的暗 電流。1-4-2、a-SiC(p)層的B濃度與暗電流的關(guān)系 接著，利用圖6對a-SiC(p)層33的B(硼)濃度與暗電流的關(guān)系進(jìn)行說明。圖6 以Si氧化膜34的膜厚(dSi02)作為參數(shù)來表示在本實(shí)施例中形成的a-SiC(p)層33的B(硼)濃度與暗電流。 如圖所示那樣，得知當(dāng)a-SiC(p)層33的B濃度變高時(shí)，則暗電流降低。另外，得 知Si氧化膜34的膜厚(dSi02)越薄暗電流變得越低，通過B濃度為大致lE17cm_3左右以 上，暗電流被抑制而幾乎成為一定并且收斂。根據(jù)該結(jié)果得知，優(yōu)選a-SiC(p)層33的B濃 度為lE17cnT3以上且lE20cnT3以下的濃度，優(yōu)選Si氧化膜34的膜厚(dSi02)為2nm以上 且 0. Iym(IOOnm)以下。<2、制造方法〉接著、利用圖7 圖10對第1實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置的制造方法進(jìn)行說 明。首先，例如，在SOI (絕緣體上硅Silicon on insulater)基板上使η型半導(dǎo)體層 進(jìn)行例如3.5 μ m左右的外延生長，并形成半導(dǎo)體基板(Si-sub) 30。接著，利用已知的CMOS 傳感器的制造方法在信號掃描線側(cè)(表面?zhèn)?的半導(dǎo)體基板30形成像素分離層36、光電二 極管PD、層間絕緣膜31-1以及布線層37。接著，進(jìn)入背面照射型的固體攝像裝置的制造工序。具體地，如圖7所示那樣，利用粘合劑或者直接接合法，在信號掃描線側(cè)(表面?zhèn)? 的布線層37或?qū)娱g絕緣膜31-1上粘結(jié)支撐基板41。接著，將光照射面?zhèn)?背面?zhèn)?的SOI基板的硅基板去除到所希望的厚度，例如， 利用CMP(化學(xué)機(jī)械剖光Chemical mechanical polishing)法等進(jìn)行磨削。并且，僅留下 SOI基板中的氧化層34。在該Si氧化層(S0I層)34的膜厚仍然厚于所希望的膜厚的情況 下，根據(jù)必要進(jìn)一步通過例如NF40H、或者HF、或者HF與HNO3以及CH3COOH的混合液將Si氧 化層34向所希望的膜厚(例如50nm左右)進(jìn)行薄膜化。另外，如果從最初便使用Si氧化 層34的膜厚為0. 1 μ m(IOOnm左右)以下的SOI基板，也可以不進(jìn)行上述Si氧化層34的 薄膜化加工。接著，對a-SiC(p)層33的形成工序進(jìn)行說明。具體地是，如圖8所示那樣，通過上述工序，例如利用等離子CVD法在較薄地殘留 于光照射面?zhèn)鹊腟i氧化膜34上形成30nm左右的ρ型非晶硅碳化(a_SiC(p)層33。此處，圖9表示在a-SiC(p)層33的形成工序時(shí)的成膜條件和膜特性的一覽。如 圖所示那樣，流過 SiH4 氣體=100 [SCCM]、H2 氣體=50 [SCCM]、CH4 氣體=2. 0 [SCCM]、B2H6 氣體=8 [SCCM]，在0. 5 [Torr]的壓力下，以30 [W/cm2]的功率(Power)、并以基板溫度230 度來進(jìn)行2分30秒左右的堆積。通過該條件，能夠形成30hm左右的ρ型非晶硅碳化物層 33。像這樣，在本例的a-SiC(p)層33的形成工序中，由于成膜溫度是230度左右的比 較低的溫度，因此在以下方面是有利的即使在形成了 AL或Cu等的布線層37之后，也能夠 不使布線層37的布線特性劣化地來形成a-SiC(p)層33。如圖9所示那樣，a_SiC(p)層33 是比Si的帶隙(1. IeV)通常更寬的2. OeV左右，另外，由于短波長光的吸收系數(shù)比Si小， 因此能夠抑制對于B(藍(lán)色)光(例如450nm)的感度降低。而且，由于a-SiC(p)層33是ρ型半導(dǎo)體層，因此當(dāng)形成a_SiC(p)層33時(shí)，能夠 在光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30的界面BF附近形成空穴蓄積層35。因此，在以下方面是有 利的能夠抑制半導(dǎo)體基板30的界面BF附近的暗電流等。
接著，如圖10所示那樣，在光照射面?zhèn)?背面?zhèn)?的a-SiC(p)層33上形成Si氧 化膜等，并形成平坦化層32。接著，在背面?zhèn)鹊钠教够瘜?2上形成層間絕緣膜31-2，通過 有機(jī)物等在該層間絕緣膜31-2中形成濾色器CF。接著，通過Si3N4膜在背面?zhèn)鹊膶娱g絕緣 膜31-2上形成鈍化膜(未圖示)。接著，在背面?zhèn)鹊膶娱g絕緣膜31-2上形成微透鏡ML。接 著，去除支撐基板41，能夠制造在圖3所示的背面照射型的固體攝像裝置。再者，在本第1實(shí)施方式中，利用在SOI基板上使η型的硅(Si)膜外延生長的基 板進(jìn)行了說明，但并不限于此。例如，并沒有必要限定于SOI基板，也可以同樣適用于使用 了塊材(bulk)的Si基板或者SIMOX基板等的情況。<3、作用效果〉根據(jù)第1實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置及其制造方法，至少能夠取得下述(1) (3)的效果。(1)能夠防止光照射面?zhèn)鹊幕褰缑鍮F的耗盡，并降低暗電流。如上述那樣，本例涉及的固體攝像裝置具有在半導(dǎo)體基板30上配置包括光電轉(zhuǎn) 換部(PD)以及信號掃描電路部(Ta等)的多個(gè)像素1的攝像區(qū)域12，并且在與形成信號掃 描電路部(Ta等)的半導(dǎo)體基板30的表面相反側(cè)的基板表面上形成光照射面的背面照射 型的固體攝像裝置。進(jìn)一步，本例涉及的固體攝像裝置具有硅氧化膜34，設(shè)置在光照射面 側(cè)的半導(dǎo)體基板上；P型非晶硅碳化物層(a-SiC(p)層)33，設(shè)置在硅氧化膜34上；以及空 穴蓄積層35，通過ρ型非晶硅碳化物層33形成在光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板30與硅氧化膜 34之間的界面BF附近。根據(jù)上述構(gòu)成，能夠在缺陷多并可成為暗電流的產(chǎn)生源的界面BF附近配置形成 于P型非晶硅碳化物層33的空穴蓄積層35。因此，通過增大界面BF的空穴濃度并抑制耗 盡，在能夠降低暗電流這一點(diǎn)上是有利的。(2)能夠形成更穩(wěn)定的空穴蓄積層35。本例涉及的固體攝像裝置經(jīng)由像素分離層36，施加接地電源電壓(GND)，來作為 向P型非晶硅碳化物層33施加的電壓VSiC。電壓VSiC可通過例如未圖示的電壓控制電路 等施加。這樣，由于能夠施加上述電壓VSiC，并控制空穴濃度，因此，在能夠形成更穩(wěn)定的 空穴蓄積層35這一點(diǎn)上是有利的。(3)能夠防止布線層37的可靠性的劣化如上述那樣，在a-SiC (ρ)層33形成時(shí)的成膜溫度為230度(°C)左右的比較低的 溫度。因此，在以下方面是有利的即使在形成AL(鋁)或Cu(銅)等的布線層37之后形 成了 a-SiC(p)層33的情況下，也能夠不使布線層37的布線特性劣化地來形成a_SiC(p) 層33，并且能夠防止布線層37的可靠性的劣化。[第2實(shí)施方式(具有透明電極層的一例)]接著，利用圖11對第2實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置進(jìn)行說明。該實(shí)施方式是涉 及還具有透明電極層的一例。在該說明中，省略與上述第1實(shí)施方式重復(fù)的部分的詳細(xì)說 明。〈構(gòu)成例〉

首先，利用圖11對第2實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置的構(gòu)成例進(jìn)行說明。如圖所示那樣，在本例中，在光照射面?zhèn)?背面?zhèn)?Wa-SiC(P)層33上還設(shè)置透明電極層55，這 一點(diǎn)與上述第1實(shí)施方式不同。透明電極層55在本例的情況下，通過膜厚為35nm左右的ITO(銦錫氧化物 Indium Tin Oxide)膜等形成。優(yōu)選能夠向透明電極層55施加規(guī)定的電壓VIT0，并且優(yōu)選 在設(shè)備驅(qū)動(dòng)時(shí)施加負(fù)偏壓(例如-2V左右)來作為電壓VIT0。能夠構(gòu)成為從上述電壓控制 電路等施加電壓VIT0。因此，在能夠以更高的精度控制界面BF附近的空穴密度這一點(diǎn)上是 有利的?！粗圃旆椒ā?接著，對第2實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置的制造方法進(jìn)行說明。此處省略圖示。首先，利用與上述第1實(shí)施方式同樣的制造方法形成例如30nm左右的ρ型非晶硅 碳化物層(a-SiC(p)層)33。接著，利用化學(xué)反應(yīng)濺射法在ρ型非晶硅碳化物層(a-SiC(p)層)33上堆積35nm 左右的IT0(Indium Tin Oxide)膜，從而形成透明電極層55。進(jìn)行ITO膜的具體的形成工 序?yàn)?，通過一邊流過Ar氣體lOOsccm、氧20sCCm —邊保持壓力0. 8Pa來進(jìn)行濺射。接著，通過利用與上述實(shí)質(zhì)上同樣的制造工序來形成平坦化層32、層間絕緣膜 31-2、濾色器CF以及微透鏡ML，能夠制造在圖1所示的背面照射型的固體攝像裝置。〈作用效果〉根據(jù)第2實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置及其制造方法，至少能夠取得與上述 (1) ⑶同樣的效果。進(jìn)一步，根據(jù)本例，在光照射面?zhèn)?背面?zhèn)?的a-SiC(p)層33上還設(shè)置透明電極 層55這一點(diǎn)，與上述第1實(shí)施方式不同。優(yōu)選能夠向透明電極層55施加規(guī)定的電壓VIT0，并且優(yōu)選在設(shè)備驅(qū)動(dòng)時(shí)施加負(fù) 偏壓(例如-2V左右)作為電壓VIT0。能夠構(gòu)成為從上述電壓控制電路等施加電壓VIT0。 因此，在能夠以更高的精度控制界面BF附近的空穴密度這一點(diǎn)上是有利的。[第3實(shí)施方式(a-SiN(ρ)的一例)]接著，利用圖12對第3實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置進(jìn)行說明。該實(shí)施方式涉及 適用P型非晶硅氮化物層(a-SiN(p))77的一例。在該說明中，省略與上述第1實(shí)施方式重 復(fù)的部分的詳細(xì)說明?！礃?gòu)成例〉如圖12所示那樣，本例中的不同點(diǎn)為，替代在上述第1實(shí)施方式所示的a-SiC(p) 層33而設(shè)置ρ型非晶硅氮化物層(a-SiN(p)層)77?！粗圃旆椒ā祵τ谥圃旆椒ㄅc上述第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)為，在a-SiC(p)層33的形成工序中， 替代甲烷氣體(CH4)而使用NH3氣體。因此，能夠形成所希望的a-SiN(p)層77。〈作用效果〉根據(jù)第3實(shí)施方式涉及的固體攝像裝置及其制造方法，至少能夠取得與上述 (1) (3)同樣的效果。進(jìn)一步，如本例那樣，可以根據(jù)需要來使用a-SiN(p)層77。另外， 在背面照射型(背面?zhèn)?的a-SiN(p)層77上設(shè)置上述第2實(shí)施方式所示的透明電極層55 也同樣有效。
再者，在上述第1 第3實(shí)施方式中，硅氧化膜34并不限于利用SOI基板來殘留 的硅氧化膜，例如，也包括在使用了塊材基板的情況下膜厚為2nm左右的自然氧化膜等。 在此描述了一些實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是例示，本發(fā)明的范圍并不受其限 制。事實(shí)上，能夠通過不同的形式體現(xiàn)在此描述的方法和系統(tǒng)，而且，在不脫離本發(fā)明的主 旨的范圍內(nèi)可以對這些方法和系統(tǒng)的形式進(jìn)行各種省略、替代和變更。本申請的權(quán)利要求 書涵蓋了不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)的這些形式及其變更。
權(quán)利要求
1.一種背面照射型的固體攝像裝置，具有在半導(dǎo)體基板上配置包括光電轉(zhuǎn)換部以及信 號掃描電路部的多個(gè)像素的攝像區(qū)域，并且在與形成上述信號掃描電路部的上述半導(dǎo)體基 板的表面相反側(cè)的基板表面上形成光照射面，該背面照射型的固體攝像裝置包括 硅氧化膜，設(shè)置在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板上； ρ型非晶硅化合物層，設(shè)置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄積層，通過上述ρ型非晶硅化合物層形成在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板與上 述硅氧化膜之間的界面附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中， 上述像素還具有像素分離層，該像素分離層用于分離每個(gè)像素；上述背面照射型的固體攝像裝置還包括控制電路，該控制電路經(jīng)由上述像素分離層， 向上述P型非晶硅化合物層施加電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中，還具有透明電極層，該透明電極層設(shè)置在上述P型非晶硅化合物層上， 上述控制電路向上述透明電極層施加負(fù)偏壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中，上述P型非晶硅化合物層是P型非晶硅碳化物層或P型非晶硅氮化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中，上述P型非晶硅碳化物層的硼濃度為1E17CHT3以上且1E20CHT3以下， 上述硅氧化膜的膜厚為2nm以上且IOOnm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中， 上述像素具有構(gòu)成上述光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管；以及構(gòu)成上述信號掃描電路部的放大晶體管、讀取晶體管、復(fù)位晶體管以及地址晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中，還具有垂直移位寄存器，該垂直移位寄存器按照每行來選擇上述像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面照射型的固體攝像裝置，其中，還具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路把從被選擇的行的上述像素分別輸出 的與入射光的量相對應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
9.一種固體攝像裝置的制造方法，包括 在SOI基板上形成半導(dǎo)體層；在信號掃描線側(cè)的上述半導(dǎo)體層形成光電二極管、層間絕緣膜以及布線層； 向信號掃描線側(cè)的上述層間絕緣膜貼合支撐基板；將上述SOI基板中的絕緣層用作阻擋件，來去除與上述信號掃描線側(cè)相反側(cè)的光照射 面?zhèn)鹊纳鲜霭雽?dǎo)體基板；在上述光照射面?zhèn)葰埩舻纳鲜鼋^緣層上，形成P型非晶硅化合物層，在上述光照射面 側(cè)的上述半導(dǎo)體層與上述絕緣層之間的界面附近，形成通過上述P型非晶硅化合物層形成 的空穴蓄積層；在上述P型非晶硅化合物層上形成平坦化層；在上述平坦化層上形成層間絕緣膜，并在該層間絕緣膜中形成濾色器；以及 在光照射面?zhèn)鹊纳鲜鰧娱g絕緣膜上形成微透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，還包括 在上述半導(dǎo)體層，形成分離每個(gè)像素的像素分離層；以及形成經(jīng)由上述像素分離層向上述P型非晶硅化合物層施加電壓的控制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置的制造方法，其中， 還包括在上述P型非晶硅化合物層上形成透明電極層；上述控制電路向上述透明電極層施加負(fù)偏壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，上述P型非晶硅化合物層是P型非晶硅碳化物層或者是P型非晶硅氮化物層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，上述P型非晶硅碳化物層的硼濃度為1E17CHT3以上且1E20CHT3以下， 上述硅氧化膜的膜厚為2nm以上且IOOnm以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體攝像裝置的制造方法，其中， 形成上述P型非晶硅碳化物層時(shí)的成膜條件包括使 SiH4 氣體=100SCCM、H2 氣體=50SCCM、CH4 氣體=20SCCM、B2H6 氣體=8SCCM 流過； 在0. 5Torr的壓力下； 以30W/cm2的功率； 基板溫度為230度；以及 以2分30秒左右進(jìn)行堆積。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，還包括通過NF4OH、或者HF、或者HF與HNO3以及CH3COOH的混合液，對上述SOI基板中的上述 絕緣膜的膜厚進(jìn)行薄膜化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種背面照射型的固體攝像裝置及其制造方法，該固體攝像裝置具有在半導(dǎo)體基板上配置包括光電轉(zhuǎn)換部以及信號掃描電路部的多個(gè)像素的攝像區(qū)域，并且在與形成上述信號掃描電路部的上述半導(dǎo)體基板的表面相反側(cè)的基板表面上形成光照射面，該背面照射型的固體攝像裝置包括硅氧化膜，設(shè)置在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板上；p型非晶硅化合物層，設(shè)置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄積層，通過上述p型非晶硅化合物層形成在上述光照射面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板與上述硅氧化膜之間的界面附近。
文檔編號H01L27/146GK102044550SQ20101027449
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者山口鐵也 申請人:株式會社東芝