[发明专利]固态成像器件和制造固态成像器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像器件和和制造固态成像器件的方法。更具体而 言，本发明涉及其中具有执行光电转换的传感器的、半导体衬底的表面的 界面状态可以被补偿的固态成像器件。

背景技术

在诸如CCD或CMOS图像传感器的固态成像器件中，已知由光电二 极管构成的传感器中的晶体缺陷以及传感器的表面和布置在其上的膜之间 的界面处的界面状态成为产生暗电流的原因。空穴积累二极管(HAD)结 构被已知作为用于抑制由于界面状态(上述的原因之一)导致的暗电流产 生的技术。

图8A示出了没有应用HAD结构的结构。在图8A所示的结构中，形 成在半导体衬底201的表面侧的传感器203的上部直接由绝缘膜205覆 盖。结果，由于在传感器203和绝缘膜205之间的界面处形成的界面状态 产生的电子以暗电流的形式流入传感器203。相反，图8B示出了应用了 HAD结构的结构。在图8B所示的结构中，由P型扩散层构成的空穴积累 层207被设置在传感器203上以覆盖半导体衬底201的表面，并且绝缘膜 205被设置在空穴积累层207上。结果，由于构成半导体衬底的表面的空 穴积累层207和绝缘膜205之间的界面状态所产生的电子消失在空穴积累 层207中，由此防止了暗电流的产生。

上述这样的HAD结构可以被用于CCD图像传感器或CMOS图像传 感器。此外，HAD结构不仅可以应用于相关技术中的表面照射型图像传感 器，而且可以应用于背面照射型图像传感器(参考例如日本未审查专利申 请公布No.2003-338615)。

发明内容

为了形成上述的空穴累积层207，需要在700℃或更高的高温下的退 火处理以激活引入到半导体衬底201的表面层中的杂质。因此，难以通过 仅仅执行在400℃或更低的低温下的工艺来形成空穴累积层207。此外， 在700℃或更高的高温下的退火处理中，在已经形成的另外的杂质层中发 生杂质的扩散。

此外，为了有效地读取传感器203中累积的电荷，理想的是，传感器 203被形成在半导体衬底201中尽可能浅的位置。因此，理想的是，形成 在传感器203的上部中的空穴累积层207具有小的厚度，以满足此要求。

但是，在空穴累积层207的深度和在HAD结构的表面处的界面状态 所导致的暗电流之间存在竞争关系。因此，空穴累积层207的厚度的减小 是暗电流增大的因素。此外，随着空穴累积层207的深度减小，差异增 大，因此对于暗电流的增大的影响增大。

因此，期望提供一种固态成像器件，其中在不设置由杂质扩散层构成 的空穴累积层的情况下可以减小由于界面状态导致的暗电流，从而提供处 于半导体衬底内的浅位置处的传感器，以提高电荷转移效率，并且期望提 供一种制造该固态成像器件的方法。

根据本发明的实施方式的固态成像器件包括：包含杂质扩散层的传感 器，其设置在半导体衬底的表面层中；以及含碳的氧化物绝缘膜，所述氧 化物绝缘膜设置在所述传感器上。所述氧化物绝缘膜被设置作为具有固定 负电荷的负电荷累积层，并由金属氧化物或硅基材料构成。碳浓度为6× 10¹⁹原子/cm³或更大。

在制造根据本发明的实施方式的固态成像器件的方法中，在半导体衬 底的表面层中形成包含杂质扩散层的传感器；以及随后在所述传感器上沉 积含碳的氧化物绝缘膜。在此步骤中，通过控制含碳的材料气体的流率比 和沉积温度来控制氧化物绝缘膜中的碳浓度。

在具有上述结构的固态成像器件中，含碳的氧化物绝缘膜设置在传感 器上。所述含碳的氧化物绝缘膜充当具有固定负电荷的负电荷累积层。结 果，通过在传感器上设置氧化物绝缘膜，通过氧化物绝缘膜中的负带弯曲 效应，正电荷被有效地吸引到半导体衬底的表面侧。结果，空穴累积层被 形成在此位置，由此补偿界面状态。此外，氧化物绝缘膜中的固定负电荷 的量由碳浓度控制。因此，通过充分的带弯曲效应，空穴累积层可以被可 靠地形成在半导体衬底的表面侧。