[发明专利]固态成像装置及其制造方法以及成像设备

说明书

本申请是2007年8月20日提交的名称为“固态成像装置及其制造方法以及成像设备”、申请号为200780052901.3的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及抑制暗电流产生的固态成像装置及其制造方法以及成像设备。

背景技术

由CCD(电荷耦合器件)和CMOS图像传感器形成的固态成像装置已经广泛用于摄像机和数字静态照相机等。噪声减少以及灵敏度改善是这些固态成像装置共同的重要问题。

具体地讲，在没有光的状态，没有由入射光的光电转换产生的信号电荷，光接收表面的基板界面存在的细微缺陷产生的电荷(电子)被当成信号成为微电流并被检测为暗电流，或者，以在光接收部分和上层膜之间的界面的界面态为发生源的暗电流，这些暗电流是对于固态成像装置来说需要减小的噪音。

关于抑制由界面态导致的暗电流产生的技术，例如，采用掩埋光敏二极管结构，该结构具有由光接收部分(例如，光敏二极管)12上的P⁺层形成的空穴积聚(空穴积聚)层23，如图38(2)所示。就此而言，在本说明书中，上述的掩埋光敏二极管结构称为空穴积聚二极管(Hole Accumulated Diode，HAD)结构。如图38(1)所示，关于不包括HAD结构的结构，基于界面态而产生电子并成为暗电流流入光敏二极管中。另一方面，如图38(2)所示，关于HAD结构，通过形成在界面处的空穴积聚层23抑制由该界面产生的电子。此外，甚至在产生由该界面导致的电荷(电子)时，该电荷流入P⁺层的空穴积聚层23(其中存在很多空穴)中并且可以被消灭而不流入电荷积聚部分中，电荷积聚部分是光接收部分12中的N⁺层，用作势阱。因此，可以防止由该界面导致的电荷成为暗电流且被检测到，并且由此可以抑制由该界面态导致的暗电流。

关于生产该HAD结构的方法，通常，形成P⁺层的诸如硼(B)或氟化硼(BF₂)的杂质经由设置在基板上的热氧化膜或CVD氧化膜被离子注入，其后，通过退火激活注入的杂质，从而在界面附近产生P型区域。然而，为了激活掺杂的杂质，700℃或更高温度的高温热处理是不可避免的，并且因此通过400℃或更低温度的低温工艺的离子注入难于形成空穴积聚层。而且，在所希望的避免长期高温下激活以抑制杂质扩散的情况下，执行离子注入和退火的形成空穴积聚层的方法不是优选的。

另外，如果设置为光接收部分的上层的氧化硅或氮化硅通过低温等离子体CVD等技术形成，则与高温下形成的膜和光接收表面之间的界面相比，界面态恶化。该界面态中的恶化导致暗电流的增加。

如上所述，在希望避免离子注入和高温下退火处理的情况下，不能通过现有技术中的离子注入形成空穴积聚层，而暗电流会进一步恶化。为了解决该问题，产生对于通过另一种技术而不采用现有技术的离子注入形成空穴积聚层的需求。

例如，已经揭示了这样的技术，其中与半导体区域的导电类型相反的导电类型相同极性的充电粒子埋入光电转换元件上由二氧化硅形成的绝缘膜中，该光电转换元件设置在半导体区域中，且具有该相反的导电类型，从而增加了光电转换部分表面的电势，并且反转层(inversion layer)形成在该表面上以防止表面耗尽，而减少暗电流的产生(例如，参考日本未审查专利申请公开No.1-256168)。在上述技术中，需要将充电粒子埋入绝缘层的技术。然而，不清楚采用怎样的埋入技术。此外，需要电极用于电荷注入以从外面将电荷注入绝缘层中，如通常在非挥发存储器中所采用的。即使不采用电极并可以以非接触方式从外面注入电荷，在绝缘层中俘获的电荷不被解除俘获(detrapped)也是必要的，从而无论如何电荷保持特性成为一个问题。出于这样的目的，要求具有高电荷保持特性和高质量的绝缘膜，但这是难以实现的。

要解决的问题是，在倾向于通过高浓度离子注入到光接收部分(光电转换部分)中以形成充分的空穴积聚层的情况下，因为由于离子注入而损坏了光接收部分，所以高温下的退火处理是不可避免的，此时，产生杂质扩散，并且光电转换特性恶化。另一方面，以低浓度进行离子注入以减少由离子注入引起的损坏的情况下，问题是减少了空穴积聚层的浓度，并且没有充分提供空穴积聚层的功能。就是说，问题是难以兼顾实现空穴积聚层和并减少暗电流，从而抑制杂质扩散并且提供所希望的光电转换特性。

本发明的目标为兼顾实现充分的空穴积聚层并减少暗电流。

发明内容