固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法_2

文档序号:9812501阅读:来源:国知局
[0042]在实施方式的固态摄像装置I中,在周边电路部4中的晶体管的栅极的两侧面形成有用以在栅极下周边的半导体层20的表层部形成源极、漏极区域的侧壁。
[0043]该侧壁是通过以下方式形成:在将侧壁形成用绝缘膜形成于包含拍摄像素部2及周边电路部4的半导体基板10的整个面之后,使用各向异性干式蚀刻对整个面进行回蚀。
[0044]此处,在一般的固态摄像装置中,随着在周边电路部中的晶体管的栅极的两侧面形成侧壁,在拍摄像素部中的晶体管的栅极的两侧面也会形成侧壁。
[0045]也就是说,在拍摄像素部中,也会通过回蚀而将形成于半导体层上的侧壁用绝缘膜去除。而且,如果光电二极管所处的半导体层上的绝缘膜被去除,那么存在如下情况:半导体层的表层部会受到损害而产生结晶缺陷,因该结晶缺陷而产生的电子储存于光电二极管并以所谓的暗电流的形式从光电二极管流出。
[0046]关于该情况,原因之一在于在拍摄像素部中,随着通过回蚀在晶体管的栅极的光电二极管侧的侧面形成侧壁而光电二极管所处的半导体层上的绝缘膜被去除。
[0047]因此,在实施方式的固态摄像装置I中,是通过在像素PC中遮住半导体层20中的光电二极管H)1、PD2而在周边电路部4中的晶体管的栅极的两侧面制作侧壁以减少暗电流的产生。接下来,参照图4对能够减少暗电流产生的实施方式的像素PC具体地进行说明。
[0048]图4是表示图3所示的像素PC沿A-A’线的示意性截面及周边电路部4中的晶体管的示意性截面的说明图。在图4中,为了清楚地图示设置于同一半导体基板10上的拍摄像素部2及周边电路部4,相对于图4中央所显示的虚线将右侧图示为拍摄像素部2,相对于该虚线将左侧图示为周边电路部4。
[0049]如图4所示,包含浮动扩散体FD、传送晶体管TRS2、及光电二极管TO2的像素PC的截面成为相对于图4中央所显示的虚线而显示于右侧的构造。具体来说,像素PC在半导体层20内具备光电二极管TO2、浮动扩散体FD、及暗电流抑制区域23。
[0050]光电二极管PD2是通过与Si层21及Si区域22的PN接合而形成,所述Si层21离子注入有P型低浓度杂质,所述Si区域22是通过在P型Si层21中的特定深度位置离子注入N型高浓度杂质而形成。浮动扩散体FD是通过在P型Si层21的表层部离子注入N型高浓度杂质而形成。暗电流抑制区域23是通过在P型Si层21中的光电二极管PD2上的表层部离子注入P型高浓度杂质而形成。
[0051]另外,像素PC在半导体层20中的光电二极管PD2与浮动扩散体FD之间的上表面隔着栅极氧化膜24具备例如含有多晶硅的传送栅极TG2。在传送栅极TG2的上表面及侧周面形成有热氧化膜25。
[0052]在传送栅极TG2的浮动扩散体FD侧的侧面设置有随着从传送栅极TG2的顶面朝向底面而横宽增大的含有2层的侧壁3。侧壁3具备设置于传送栅极TG2的侧面的例如含有SiN(氮化硅)的第I侧壁形成膜26、及设置于该第I侧壁形成膜26的外侧的例如含有Si02(氧化硅)的第2侧壁形成膜27。该侧壁3与通过回蚀形成于周边电路部4中的晶体管的栅极的两侧面的侧壁同时形成。
[0053]另外,像素PC具备用以防止拍摄像素部2中的晶体管TRS1、TRS2、ADR、AMP、RST的硅化物化的第I硅化物阻挡膜28。而且,像素PC具备用以在蚀刻形成到达传送栅极TG2的上表面的接触孔时停止其蚀刻的蚀刻终止膜29。
[0054]第I侧壁形成膜26作为侧壁3形成于传送栅极TG2的浮动扩散体FD侧的侧面。另外,第I侧壁形成膜26也形成于半导体层20中的光电二极管TO2的上表面、传送栅极TG2的光电二极管PD2侧的侧面、及传送栅极TG2的上表面的一部分。
[0055]第I硅化物阻挡膜28是以覆盖第I侧壁形成膜26的表面、传送栅极TG2的上表面、设置于传送栅极TG2的侧面的侧壁3的表面、及半导体层20中的浮动扩散体FD的上表面的方式形成。
[0056]蚀刻终止膜29是以覆盖第I硅化物阻挡膜28的表面的方式形成。所述第I侧壁形成膜26、第I硅化物阻挡膜28、及蚀刻终止膜29例如含有SiN(氮化硅),且任一者均具有防止入射的光反射的相同的性质。
[0057]像素PC通过形成于半导体层20上的与光电二极管PD2对应的区域的第I侧壁形成膜26、第I硅化物阻挡膜28、及蚀刻终止膜29而具备3层膜构造的抗反射膜9。
[0058]抗反射膜9是用以防止入射至光电二极管PD2的光反射的膜,且像素PC的抗反射膜9形成有含有SiN的相同性质的3层积层膜。
[0059]接下来,对相对于图4中央所显示的虚线而图示于左侧的周边电路部4进行说明。此外,对周边电路部4所示的构成要素中与拍摄像素部2所示的构成要素相同的构成要素标注与拍摄像素部2所示的符号相同的符号。
[0060]如图4所示,周边电路部4在半导体层20的上表面隔着栅极氧化膜24具备例如包含多晶硅的栅极50。在栅极50的上表面形成有硅化物层60。另外,在栅极50的侧周面形成有热氧化膜25。
[0061]在栅极50的两侧面设置有随着从栅极50的顶面朝向底面而横宽增大的含有2层的侧壁3。侧壁3具备设置于栅极50的侧面的例如含有SiN(氮化硅)的第I侧壁形成膜26、及设置于该侧壁形成膜26的外侧的例如含有Si02(氧化硅)的第2侧壁形成膜27。
[0062]另外,周边电路部4在半导体层20内具备LDD(Lightly Doped Drain)区域40a、40b、源极区域41、及漏极区域42。LDD区域40a、40b是用以缓和电场以抑制或防止产生热载流子的区域,且是通过在P型Si层21中的侧壁3的正下方的表层部离子注入N型高浓度杂质而形成。
[0063]源极区域41是通过在P型Si层21中的与LDD区域40a相邻的表层部离子注入N型高浓度杂质而形成。漏极区域42是通过在P型Si层21中的与LDD区域40b相邻的表层部离子注入N型高浓度杂质而形成。另外,在半导体层20中的源极区域41及漏极区域42上形成有用以降低源极、漏极区域41、42的电阻的硅化物层61、62。以上的构成是周边电路部4中的晶体管为N型晶体管的情况。在P型晶体管的情况下,是通过在Si层21中注入N型低浓度杂质、在LDD区域40a、40b及源极、漏极区域41、42中注入P型高浓度杂质而形成。
[0064]另外,周边电路部4具备用以在蚀刻形成到达栅极50的上表面的接触孔时停止其蚀刻的蚀刻终止膜29。蚀刻终止膜29是以覆盖半导体层20中的源极区域41的上表面、设置于栅极50的两侧面的侧壁3的表面、栅极50的上表面、及半导体层20中的漏极区域42的上表面的方式形成。
[0065]如上所述,在周边电路部4中,通过栅极氧化膜24、栅极50、P型Si层21、侧壁3正下方的LDD区域40a、40b、与LDD区域40a、40b相邻的源极、漏极区域41、42构成LDD型晶体管6。
[0066]该实施方式的固态摄像装置I在LDD型晶体管6的栅极50的两侧面形成有侧壁3,但未在传送栅极TGl、TG2的光电二极管HH、PD2侧的侧面形成侧壁3。原因在于,在将第
1、第2侧壁形成膜26、27形成于拍摄像素部2及周边电路部4中的半导体层20的上表面后,将覆盖半导体层20中的光电二极管ro1、ro2的上表面的抗蚀剂作为遮罩进行了回蚀。
[0067]具体来说,在进行回蚀时,使用覆盖半导体层20中的光电二极管HH、PD2的上表面、传送栅极TGl、TG2的光电二极管HH、PD2侧的侧面、及传送栅极TGl、TG2的上表面的一部分的抗蚀剂作为遮罩。
[0068]由此,通过回蚀而在传送栅极TG1、TG2的浮动扩散体FD侧的侧面形成侧壁3,但并未在光电二极管ro1、PD2侧的侧面形成侧壁3。也就是说,并未在该侧面形成侧壁3表示半导体层20中的光电二极管ro1、H)2的上表面并未因回蚀而受到损害。
[0069]另外,形成于第I侧壁形成膜26的上表面的第2侧壁形成膜27通过湿式蚀刻而被去除。因此,半导体层20中的光电二极管ro1、PD2的上表面是通过第I侧壁形成膜26而阻止半导体层20表面受到蚀刻。因此,由于像素PC的半导体层20中的光电二极管ro1、PD2的上表面并未受到损害,因此可减少暗电流的产生。
[0070]另外,像素PC是通过湿式蚀刻去除第2侧壁形成膜27,因此与通过干式蚀刻去除第2侧壁形成膜27的情况相比,可抑制第I侧壁形成膜26的膜厚不均。另外,第I侧壁形成膜26是构成抗反射膜9的其中一层膜。因此,像素PC通过利用湿式蚀刻去除第2侧壁形成膜27,与干式蚀刻相比,可抑制第I侧壁形成膜26的膜表面的粗糙程度,从而可提高抗反射功能。
[0071]接下来,参照图5A?图11对包含该拍摄像素部2的形成方法的固态摄像装置I的制造方法的一例进行说明。图5A?图SC是说明图3所示的像素PC沿A-A’线的截面部分及周边电路部4的截面部分的制造步骤的图。此外,在图5A?图SC中,为了清楚地图示形成于同一半导体基板10上的拍摄像素部2及周边电路部4,相对于图5A?图SC的中央所显示的虚线将右侧图示为拍摄像素部2,相对于该虚线将左侧图示为周边电路部4。
[0072]另外,图9A?图9C是说明图3所示的像素PC沿B_B’线的截面部分的制造步骤的图,图1OA?图1OC是说明图3所示的像素PC沿C-C’线的截面部分的制造步骤
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