固态成像装置及其制造方法和成像装置的制作方法

专利名称：固态成像装置及其制造方法和成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够抑制暗电流产生的固态成4象装置、其制造 方法和成像装置。
背景技术：
诸如CCD (电荷耦合器件)和COMS图像传感器的固态成像 装置被广泛地用于摄像机、数码相机等中。在所有类型的固态成像 装置中，敏感度改善及噪声降低是重要的问题。
特别地，在没有入射光的状态下，即4吏不存在通过入射光的光 电转换所生成的纯信号电荷，但是当由于光接收面的基板界面中的 微小缺陷所产生的电荷(电子)被作为信号输入时而检测到的作为
(interface state)所产生的暗电流，是在固态成《象装置中应被降低 的噪声。
对于抑制由界面态引起的暗电流的产生的技术来说，例如，如 图42的(2)中所示，使用了具有由感光部(例如，光电二极管) 12上的P +层构成的空穴聚集层23的嵌入型光电二极管结构。此外，在本说明书中，嵌入型光电二才及管结构4皮称作HAD (空穴聚集二 极管)结构。如图42的(1 )所示，在没有提供HAD结构的结构 中，由于界面态产生的电子作为暗电流流入光电二极管。另一方面， 如图38的(2)所示，在HAD结构中，通过形成在界面上的空穴 聚集层23来抑制从界面产生电子。另外，即使从界面产生了电荷 (电子)，但该电荷(电子)也不流入作为感光部12的N +层的势 阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空穴的P +层的空穴聚集层23。 因此，能够消除电荷(电子)。结果，由于能够防止由于界面产生 的电荷一皮作为暗电流而才企测到，因而能够承卩制由于界面态所引起的 暗电流。
关于HAD结构的形成方法，通常是穿过基4反上形成的热氧化 层或CVD氧化层来形成P +层(例如，硼(B)或二氟化硼(BF2)) 来4丸4于杂质的离子注入，乂人而通过退火来活化所注入的杂质，然后 在界面附近形成p型区。但是，为了活化所掺杂的杂质，在700。C 以上的高温下的热处理是必需的。因此，^艮难在400。C以下的低温 处理中使用离子注入来形成空穴聚集层。同样，在为了抑制掺杂剂 的扩散而期望避免在高温下的长时间活化的情况下，需要执行离子 注入和退火的空穴聚集层形成方法不可取。
此外，当以j氐温等离子CVD法形成在感光部的上层上形成的 氧化硅或氮化硅时，例如，与高温下形成的层和光接收面之间的界 面相比，界面态发生劣化。界面态的劣化增大了暗电流。
如上所述，在期望避免高温下的离子注入和退火处理的情况 下，不仅不能通过已知的离子注入来形成空穴聚集层，而且暗电流 被进一步劣化。为了解决这一问题，需要以不是基于相关技术中的 离子注入的其他方法来形成空穴聚集层。例如，披露了这样一种技术，其中，与相反导电类型具有相同
缘层中，乂人而l是升光电转换部的表面的电位，并在该表面上形成反 转层，结果，通过防止表面的损耗而降低了暗电流的产生(例如，
参照JP-A-l-256168 )。然而，在上面的技术中，需要将带电粒子嵌 入绝缘层的技术，但又不知道使用何种嵌入技术。另夕卜，为了像通 常在非易失性存储器中所使用的一样将电荷从外部注入绝缘层，需 要被用于注入电荷的电极。即使在不使用电极的非接触状态下能够 将电荷从外部注入，但在绝缘层中所捕获的电荷却不会被释放。因 此，电荷保持性能又成为问题。为此，由于需要具有很高电荷保持 性能的高性能绝缘层，因而很难实现绝缘层。

发明内容
为了通过执行以高浓度向感光部(光电转换部)中的离子注入 来形成充分的空穴聚集层，由于感光部由于离子注入而^皮石皮坏，所 以必需进行高温退火。但是，在这种情况下，会发生杂质的扩散， 并且光电转换特性劣化。另一方面，当为了减小由于离子注入所引 起的破坏而以低浓度执行离子注入时，空穴聚集层的浓度降低。结 果，空穴聚集层不具有充分的空穴聚集层功能。即，很难实现充分 的空穴聚集层并减小暗电流，同时还通过抑制杂质的扩散来保持所 期望的光电转换特性。
鉴于上述问题，期望实现充分的空穴聚集层并减小暗电流。
^T艮据本发明的一个实施方式，具有^L行入射光的光电转换的感 光部的固态成^f象装置(第一固态成<象装置)包4舌形成在感光部的 光接收面上的界面态降低层；形成在界面态降低层上的具有负电荷 的层；和形成在感光部的光接收面上的空穴聚集层。在上述的第 一 固态成像装置中，由于在界面态降低层上形成了 具有负电荷的层，所以通过由负电荷产生的电场，在感光部的光接 收面侧的表面上充分形成了空穴聚集层。因此，抑制了从界面产生 电荷(电子)。另外，即使从界面产生了电荷(电子)，这些电荷(电 子)也不会流入感光部中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大 量空穴的空穴聚集层。结果，能够消除电荷(电子)。结果，由于 能够防止由于界面产生的电荷变为暗电流并且纟皮感光部4企测，所以 抑制了通过界面态造成的暗电流。此外，由于在感光部的光4妄收面 上形成了界面态降低层，所以进一步抑制了由于界面态所引起的电 子的产生。结果，抑制了由于界面态所产生的电子作为暗电流流入 感光部。
根据本发明的另 一实施方式，具有执行入射光的光电转换的感
光部的固态成像装置(第二固态成像装置)包括绝缘层，形成在 感光部的光接收面上，并允许入射光在其中透过；形成在绝缘膜上 的负电压施加层；以及形成在感光部的光4妄收面上的空穴聚集层。
在上述第二固态成4象装置中，由于形成在感光部的光4妄收面上 的绝》彖层上形成了负电压施加层，所以通过当将负电压施加于负电 压施加层时所产生的电场，在感光部的光4妻收面侧的表面上充分形 成了空穴聚集层。因此，抑制了从界面产生电荷(电子)。另外， 即使从界面产生了电荷(电子)，这些电荷(电子)也不会流入感 光部中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空穴的空穴聚集 层。结果，能够消除电荷(电子)。结果，由于防止了由于界面产 生的电荷变为暗电流并纟皮感光部4企测，所以抑制了通过界面态引起 的暗电-危。
根据本发明再另一个实施方式，具有执行入射光的光电转换的 感光部的固态成4象装置(第三固态成4象装置)包括形成在感光部 的光接收面上的绝缘层；以及形成在绝缘层上并且具有比执行光电转才奂的感光部的光4妄收面侧的界面更大的工函lt (work function) 值的层。
在上述第三固态成Y象装置中，由于在形成于感光部上的绝缘层
的工函数值的层，所以能够在感光部的光接收面侧的界面中聚集空 穴。结果，暗电流4皮减小。
根据本发明再另 一个实施方式，在半导体基板上形成执行入射 光的光电转换的感光部的固态成像装置制造方法(第 一制造方法) 包括以下步骤在形成有感光部的半导体基^反上形成界面态降低 层；在界面态降低层上形成具有负电荷的层；并且通过该具有负电 荷的层在感光部的光接收面上形成空穴聚集层。
在该固态成^象装置制造方法(第一制造方法)中，由于在界面 态降低层上形成了具有负电荷的层，所以通过由负电荷产生的电 场，在感光部的光接收面侧的界面上充分形成了空穴聚集层。因此， 抑制了从界面产生电荷(电子)。另外，即使从界面产生了电荷(电 子)，这些电荷(电子)也不会流入在感光部中作为势阱的电荷聚 集部，而是流入存在大量空穴的空穴聚集层。结果，能够消除电荷 (电子)。因此，由于其能够防止在感光部中才全测到在界面上由电 荷生成的暗电流，所以抑制了通过界面态引起的暗电流。此外，由 于在光感部件的光接收面上形成了界面态降低层，所以进一步抑制 了由于界面态引起的电子的产生。结果，抑制了由于界面态产生的 电子作为暗电流流入感光部。另外，通过4吏用具有负电荷的层，不 用离子注入和退火才尤能形成HAD结构。
根据本发明的再另 一个实施方式，在半导体基板上形成执行入 射光的光电转换的感光部的固态成像装置制造方法(第二制造方 法)包括以下步骤在感光部的光4妻收面上形成允许入射光透过其中的绝^彖层；在绝》彖层上形成负电压施加层；以及通过对负电压施 加层施加负电压，在感光部的光4妄收面上形成空穴聚集层。
在该固态成像装置制造方法(第二制造方法)中，由于在感光 部的光4妄收面上形成的绝》彖层上形成了负电压施加层，所以通过当 将负电压施加于负电压施加层时产生的电场，在感光部的光接收面 边的界面上充分形成了空穴聚集层。因此，抑制了从界面产生电荷 (电子)。另外，即使从界面产生了电荷(电子)，这些电荷(电子) 也不会流入感光部中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空 穴的空穴聚集层。结果，能够消除电荷(电子)。因此，由于其能 够防止在界面上通过电荷生成的暗电流在感光部中#皮4企测，所以抑 制了通过界面态引起的暗电流。另外，通过使用具有负电荷的层， 不用离子注入和退火就能形成HAD结构。
才艮据本发明的再另一个实施方式，在半导体基4反上形成执4亍入 射光的光电转换的感光部的固态成像装置制造方法(第三制造方 法)包括以下步-骤在感光部的光4妄收面上形成绝纟彖层；以及在绝
大的工函数值的层。
在该固态成像装置制造方法(第三制造方法)中，由于在感光
收面侧的界面更大的工函数值的层，所以能够在感光部的光接收侧 的界面上形成空穴聚集层。结果，减小了暗电流。
根据本发明再另一个实施方式，成像装置(第一成像装置)包 括聚光光学部，会聚入射光；固态成像装置，接收在聚光光学部 中所会聚的入射光，并执行所接收光的光电转换；以及信号处理部， 对经过光电转换的信号电荷进行处理。固态成像装置包括形成在 执行入射光的光电转换的固态成像装置的感光部的光接收面上的界面态降^f氐层；形成在界面态降^f氐层上的具有负电荷的层；以及形 成在感光部的光4妻收面上的空穴聚集层。
在上述第一成Y象装置中，由于根据本发明实施方式的第一固态 成像装置被使用，所以能够使用减小了暗电流的固态成像装置。
根据本发明的再另一个实施方式，成像装置(第二成像装置) 包括聚光光学部，会聚入射光；固态成像装置，接收在聚光光学 部中所会聚的入射光，并执行所接收光的光电转换；以及信号处理 部件，处理经过光电转换的信号电荷。固态成〗象装置包括形成在 执行入射光的光电转换的固态成像装置的感光部的光接收面上的 绝缘层；以及形成在绝缘层上的负电压施加层。绝缘层允许入射光 通过其中被透射，并在感光部的光接收面上形成空穴聚集层。
在上述第二成像装置中，由于使用了根据本发明实施方式的第 二固态成像装置，所以能够使用缩小了暗电流的固态成像装置。
根据本发明的再另一个实施方式，成像装置(第三成像装置) 包括聚光光学部，会聚入射光；固态成像装置，接收在聚光光学 部中所会聚的入射光，并执行所接收光的光电转换；以及信号处理 部，处理经光电转换后的信号电荷的光电转换。固态成像装置包括 形成在将入射光转换成信号电荷的固态成像装置的感光部的光接 收面的上层上的绝缘层；以及形成在绝缘层上并具有比执行光电转 换的感光部的光接收面侧的界面更大的功函数值的层。
在上述第三成像装置中，由于使用了根据本发明实施方式的第 三固态成像装置，所以能够使用减小了暗电流的固态成像装置。
在才艮据本发明实施方式的固态成l象装置中，因为暗电流能够被 抑制，所以成像图像中的噪声能够被减小。结果，具有能够获得高质量图像的优势。特别地，能够减小在通过很小曝光量的长时间曝
光时由于暗电流所引起的白点(在彩色CCD情况下的原色的点)
的产生。
在根据本发明实施方式的固态成像装置制造方法中，因为暗电 流能够被抑制，所以成像图像中的噪声能够被减小。结果，具有能 够实现能够获得高质量图像的固态成像装置的优势。特别地，能够 实现能够减小在通过^f艮小曝光量的长时间曝光时由于暗电流所引
起的白点(在彩色CCD情况下的原色的点)的产生的固态成像装 置。
在根据本发明实施方式的成像装置中，因为使用了能够抑制暗 电流的固态成像装置，所以成像图像中的噪声能够被减小。结果， 具有能够记录高质量图像的优势。特别地，能够减小在通过很小曝 光量的长时间曝光时由于暗电流所引起的白点(在彩色CCD情况 下的原色的点)的生成。


图1是示出才艮据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装 置(第一固态成^f象装置)的主要部分的结构的截面图2是示出根据本发明实施方式的固态成像装置(第一固态成 像装置)的效果的能带图3是示出该固态成像装置(第一固态成像装置)的变型例中 的主要部分的结构的截面图4是示出该固态成像装置(第一固态成像装置)的变型例中 的主要部分的结构的截面图；图5是示出在当具有负电荷的层位于外围电路部附近时的情况 下用于i兌明负电荷的主要部分的结构的截面图6是示出根据本发明实施方式(第二实施例)的固态成像装 置(第一固态成像装置)中的主要部分的结构的截面图7是示出才艮据本发明实施方式(第三实施例)的固态成像装 置(第一固态成像装置)中的主要部分的结构的截面图8是示出根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装 置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图9是示出根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装 置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图10是示出才艮据本发明实施方式(第一实施例)的固态成傳— 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图11是示出才艮据本发明实施方式(第二实施例)的固态成<象 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图12是示出才艮据本发明实施方式(第二实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图13是示出才艮据本发明实施方式(第二实施例)的固态成l象 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图14是示出根据本发明实施方式(第三实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图；图15是示出根据本发明实施方式(第三实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图16是示出才艮据本发明实施方式(第三实施例)的固态成l象 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图17是示出才艮据本发明实施方式(第四实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图18是示出根据本发明实施方式(第四实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图19是示出才艮据本发明实施方式(第四实施例)的固态成傳_ 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图20是示出才艮据本发明实施方式(第五实施例)的固态成^f象 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图21是示出根据本发明实施方式(第五实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图22是示出平带电压(flat band voltage )与氧化层转换厚度之 间的关系的示图，示出了负电荷存在于氧化铪(Hf02)层中；
图23是示出负电荷存在于氧化铪(Hf02)层中用于界面态密 度比4交的示图24是示出平带电压与氧化层转换厚度之间的关系的示图， ' 说明了基于热氧化层的电子和空穴的形成；图25是示出根据本发明实施方式(第六实施例)的固态成像 装置制造方法(第一制造方法)中的制造处理的截面图26是示出在第一制造方法的第六实施例中制造的使用具有 负电荷的层的固态成Y象装置的C-V (电容-电压)特性的示图27是示出在第一制造方法的第六实施例中制造的使用具有 负电荷的层的固态成4象装置的C-V (电容-电压)特性的示图28是示出在第一制造方法的第六实施例中制造的使用具有 负电荷的层的固态成像装置的C-V (电容-电压)特性的示图29是示出才艮据本发明实施方式(第一实施例)的固态成^f象 装置(第二固态成像装置)中的主要部分的结构的截面图30是示出才艮据本发明实施方式(第二实施例)的固态成^f象 装置(第二固态成像装置)中的主要部分的结构的截面图31是示出才艮据本发明实施方式(第一实施例)的固态成傳_ 装置制造方法(第二制造方法)中的制造处理的截面图32是示出根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像 装置制造方法(第二制造方法)中的制造处理的截面图33是示出根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像 装置制造方法(第二制造方法)中的制造处理的截面图34是示出根据本发明实施方式(第二实施例)的固态成Y象 ' 装置制造方法(第二制造方法)中的制造处理的截面图；图35是示出根据本发明实施方式(第二实施例)的固态成像 装置制造方法(第二制造方法)中的制造处理的截面图36是示出根据本发明实施方式(实施例)的固态成像装置 (第三固态成像装置)中的主要部分的结构的截面图37是示出使用辅助空穴聚集层的固态成像装置的实施例的 主要部分的结构的截面图38是示出才艮据本发明实施方式(实施例)的固态成l象装置 制造方法(第三制造方法)的流程图39是示出根据本发明实施方式(实施例)的固态成像装置 制造方法(第三制造方法)中的制造处理的截面图40是示出才艮据本发明实施方式(实施例)的固态成像装置 制造方法(第三制造方法)中的主要部分的制造处理的截面图41是示出根据本发明实施方式的成像装置的框图；以及
图42是示出感光部的示意结构的截面图，示出了抑制由界面 态引起的暗电流的产生的#支术。
具体实施例方式
下面将参照示出主要部分结构的图1的截面图来描述才艮据本发 明实施方式(第一实施例)的固态成像装置(第一固态成像装置)。
如图1所示，固态成像装置1在半导体基板(或半导体层)11 中包括执行入射光L的光电转换的感光部12。在感光部12的侧部 上，以像素分隔区13介于其间的方式设置了形成有外围电路(未具体示出)的外围电路部14。将使用半导体基板11进行下面的说 明。在感光部(包括将在后面被描述的空穴聚集层23) 12的光接 收面12s上，形成界面态降低层21。界面态降低层21由例如二氧 化石圭(Si02)层形成。在界面态降4氐层21上，形成具有负电荷的层 22。于是，在感光部12的光接收面侧形成了空穴聚集层(hole accumulation layer ) 23。因jt匕，至少在感光部12上，以通过具有负 电荷的层22在感光部12的光接收面12s侧形成空穴聚集层23的膜 厚度来形成界面态降低层21。例如，所述膜厚度被设置为大于等于 一个原子层的厚度并小于等于100 nm。
在当固态成^f象装置1为CMOS图^f象传感器1时的情况下，例如， 包括诸如转移晶体管(transfer transistor )、复位晶体管、》文大晶体 管及选择晶体管的多个晶体管的像素电路被设置为外围电路部14 的外围电3各。另夕卜，包括执4亍在由多个感光部12构成的^f象素阵列 部的读取线上读取信号的操作的驱动电路、传输读取信号的垂直扫 描电路、移位寄存器或地址解码器、水平扫描电路等。
此外，在当固态成像装置1为CCD图像传感器时的情况下， 例如，将通过感光部光电转换的信号电荷读取至垂直转移栅极的读 取4册^l和在垂直方向上传输读耳又信号电荷的垂直信号转移部^皮i殳 置为外围电路部14的外围电路。另外，包括垂直电荷转移部等。
具有负电荷的层22由例如氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203) 层、氧化锆(Zr02)层、氧化钽(Ta205)层或氧化钬(Ti02 )层形 成。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻*>形成所述层。层形 成方法的实例包4^Tb学气相沉积法、溅射法及原子层沉积法。此处， 因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成降低界面态的Si02 层，所以优选使用原子层沉积方法。另外，关于除上述之外的材料， 也可以考虑氧化镧(1^203)、氧化镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(Pm203)、氧化钐(Sm203)、氧化铕(￡11203)、氧化钆 (Gd203)、氧化铽(了1)203)、氧化镝(Dy203)、氧化钬(1"10203)、氧化铒 (Er203)、氧化铥(丁111203)、氧化镱(丫15203)、氧化镥(1^203)、氧化钇 (Y203)等。另外，具有负电荷的层22也可以由氮化铪层、氮化铝层、 氮氧化铪层或氮氧化铝层形成。
具有负电荷的层22可以在绝乡彖性不#1损害的范围内添加石圭 (Si)或氮(N)。在层的绝乡彖性不^皮损害的范围内，适当地确定浓 度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N)的 处理期间的离子注入的能力。
在具有负电荷的层22上形成绝虛彖层41,并且在位于外围电^各 部14上面的绝缘层41上形成遮光层42。通过遮光层42来生成光 线不入射到感光部12上的区i或，并通过感光部12的输出来确定图 寸象中的黑水平(black level )。另外，由于防止了光线^皮入射到外围 电路部14上，所以抑制了由于光线入射而对外围电路部引起的特 性改变。此外，形成允许入射光透过其中的绝》彖层43。优选地，绝 》彖层43的表面平坦。此外，在绝^彖层43上形成滤色片层44和聚 光透镜45。
在固态成像装置(第一固态成像装置)1中，在界面态降低层 21上形成具有负电荷的层22。因此，通过具有负电荷的层22中的 负电荷，穿过界面态降低层21向感光部12的表面施加电场，使得 在感光部12的表面上形成空穴聚集层23。
另外，如图2的(l)所示，通过在形成具有负电荷的层22后 立刻在层中所出现的负电荷，界面的附近可被用作空穴聚集层23。 因此，抑制了在感光部12与界面态降^f氐层21之间的界面上由于界 面态产生的暗电流。即，抑制了从界面产生的电荷(电子)。另夕卜， 即使从界面产生了电荷(电子)，这些电荷(电子)也不会流入感光部12中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空穴的空穴 聚集层23，因此，能够消除这些电荷(电子)。结果，由于能够防 止在感光部12中冲企测出在界面上通过电荷所生成的暗电流，所以 能够抑制由界面态引起的暗电流。
另一方面，在如图2的(2)所示没有提供空穴聚集层的结构 中，由于界面态生成了暗电流。结果，暗电流流入感光部12的问 题出现。另外，在如图2的(3)所示通过离子注入形成空穴聚集 层23的结构中，形成了空穴聚集层23。但是，由于如上所述为了 激活在离子注入中所4参杂的杂质而必须在700°C以上的高温下进4亍 热处理，所以杂质沿着界面的空穴聚集层扩散。结果，由于光电转 换发生的区域变得很窄，所以很难获得所期望的光电转换特性。
此外，在固态成^象装置1中，由于在感光部12的光冲妄收面12s 上形成了界面态降低层21 ，所以进一 步抑制了由于界面态引起的电 子生成。结果，抑制了由于界面态生成的电子作为暗电流流入感光 部12。
此外，在使用氧化铪层作为具有负电荷的层22的情况下，由 于氧化铪层的折射率约为2,所以通过将膜厚最优化能够获得防反 射效果并形成HAD结构。同样，在除氧化铪层之外的材料的情况 下，通过将膜厚最优化能够通过具有高折射率的材料获得防反射效 果。
另外，在已经被用在已知的固态成像装置中的氧化硅和氮化硅 以J氐温形成的情况下，已知，层中的电荷变为正电荷。在这种情况 下，4艮难通过负电荷形成HAD结构。
接下来，将参照示出主要部件的结构的图3的截面图来描述固 态成像装置(第一固态成像装置)l的变型例。如图3所示，在当在固态成像装置1中仅通过具有负电荷的层 22在感光部12中的防反射效果不够充分时的情况下，固态成Y象装 置2具有在具有负电荷的层22上形成的防反射层46。例如，由氮 化硅层来形成防反射层46。另外，不形成在固态成4象装置1中所形 成的绝缘层43。因此，在防反射层46上形成了滤色片层44和聚光 透镜45。因此，通过附加形成氮化硅层能够将防反射效果最大化。 这种结构也可以^皮应用于将在随后描述的固态成〗象装置3。
因此，由于通过形成防反射层46能够减少在光线入射在感光 部12上之前的反射，所以入射在感光部12上的光量能够被增大。 结果，能够改进固态成像装置2的敏感度。
接下来，将参照示出主要部分的图4的截面图来描述固态成像 装置(第一固态成像装置)l的变型例。
如图4所示，通过在具有负电荷的层22上直接形成遮光层42 而不形成固态成像装置1中绝缘层41来获得固态成像装置3。另夕卜， 不形成绝纟彖层43，而是形成防反射层46。
因此，由于在具有负电荷的层22上直4妄形成遮光层42，所以 能够使遮光层42接近半导体基板11的表面。结果，由于能够使遮 光层42与半导体基^反11之间的3巨离变小，所以能够减少/人邻近感 光部(光电二极管)的上层所斜向入射的光分量(即，光学混合色 彩分量)。
此外，当如图5所示具有负电荷的层22处于外围电路部14附 近时，通过由具有负电荷的层22的负电荷所形成的空穴聚集层23 能够抑制在感光部12的表面上由于界面态所产生的暗电流。但是， 在外围电路部14中，在感光部12的一边与存在于表面边的元件14D 之间产生了电位差。因此，不期望的载流子/人感光部12的表面流入表面边元件14D， 乂人而导致外围电^各部14的故障。将在随后的 第二和第三实施例中描述用于避免这种故障的结构。
接下来，将参照示出主要部分结构的图6的截面图来描述根据 本发明实施方式(第二实施例)的固态成像装置(第一固态成像装 置)。另外，在图6中，没有示出用于遮掩感光部的一部分和外围
层、用于会聚在感光部中入射的光线的聚光透镜等。
如图6所示，在固态成像装置4中，在外围电路部14的表面 与具有负电荷的层22之间形成绝缘层24，使得具有负电荷的层22 与外围电i 各部14的表面的距离大于固态成Y象装置1中具有负电荷 的层22与感光部12的表面的距离。当由氧化娃层来形成界面态降 低层21时，通过在外围电路部14上形成比感光部12更厚的界面 态降^f氐层21 ，可以获得绝纟彖层24。
因此，由于在外围电路部14与具有负电荷的层22之间形成绝 缘层24,从而使得具有负电荷的层22与外围电路部14的表面的距 离大于具有负电荷的层22与感光部12的距离，所以在具有负电荷 的层22中的负电荷的电场不影响外围电路部14的外围电路。结果， 能够防止由于负电荷所引起的外围电路的故障。
接下来，将参照示出主要部分结构的图7的截面图来描述根据 本发明实施方式(第三实施例)的固态成4象装置(第一固态成4象装 置)。另外，在图7中，没有示出用于遮掩感光部的一部分和外围
层、用于会聚在感光部中入射的光线的聚光透镜等。
如图7所示，通过形成用于增加具有负电荷的层与在固态成傳_ 装置1中的外围电路部14与具有负电荷的层22之间的光接收面之间的距离的层25来获得固态成l象装置5。为了消除负电荷的影响， 优选具有正电荷的层25，并且对于层25优选使用氮化硅。
因此，由于在外围电路部14与具有负电荷的层之间形成了具 有正电荷的层25,所以通过层25中的正电荷能够减少具有负电荷 的层22的负电荷。因此具有负电荷的层22中的负电荷的电场不会 影响外围电路部14。结果，能够防止外围电路部14由于负电荷而 引起的故障。如上所述，在外围电路部14与具有负电荷的层22之 间形成具有正电荷的层25的结构也可以-故用于固态成〗象装置1、 2、 3及4,并且能够获得与固态成像装置5相同的效果。
构成固态成像装置4和5的每一个，使得在具有负电荷的层22 上才是供用于遮掩感光部12的一部分和外围电^各部14的遮光层、用 于对至少在感光部12中入射的光进4亍光i普过滤的滤色片层、用于 会聚在感光部12中入射的光线的聚光透镜等。关于这种结构的实 施例，可以应用固态成^f象装置1、 2及3的任意一种结构。
接下来，将参照示出主要部分的图8~图10的制造处理的截面 图来描述根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装置制造 方法(第一制造方法)。在图8 图10中，作为实施例示出固态成 像装置1的制造处理。
如图8的(1)中所示，在半导体基4反(或半导体层)11中形 成执行入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的像素 分隔区13、通过在外围电^各部14与感光部12之间插入像素分隔区 13形成外围电3各(没有^皮具体示出)的外围电3各部14等。已知的 制造方法#1用4乍制造方法。
随后，如图8的(2)所示，在感光部12的光4妄收面12s上(实 质上，在半导体基板11上)形成界面态降低层21。例如，由氧化硅(Si02)层形成界面态降低层21。随后，在界面态降低层21上 形成具有负电荷的层22。因此，在感光部12的光接收面边形成空 穴聚集层23。因此，至少在感光部12上，需要以通过具有负电荷 的层22在感光部12的光4妻收面12s侧形成空穴聚集层23的膜厚来 形成界面态降低层21。例如，膜厚被设置为大于等于一个原子层厚 度并小于100 nm。
具有负电荷的层22由例如氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203 ) 层、氧化锆(Zr02)层、氧化钽(Ta205)层或氧化钬(Ti02 )层形 成。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻*>形成所述层。例如， 化学气相沉积法、溅射法及原子层沉积法可以;波用作层形成方法。 此处，因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成低于界面态 的SiCb层，所以伊乙选^f吏用原子层沉积方法。
另夕卜，关于除上述之外的材料，可以使用氧化镧(1^203)、氧化 镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(？111203)、氧化钐 (Sm203)、氧化铕(Eu203)、氧化4L(Gd203)、氧化铽(1^203)、氧化镝 (Dy203)、氧化钬(Ho203)、氧化铒(Er203)、氧化铥(Tm203)、氧化镱 (Yb203)、氧化镥(Lu203)、氧化钇(丫203)等。另外，也可以由氮化《会 层、氮化铝层、氮氧化铪层或氮氧化铝层来形成具有负电荷的层22。
例如，也可以通过^:学气相;;冗积、溅射法或原子层沉积来形成这些层。
另外，具有负电荷的层22可以在绝桑彖性不^皮损害的范围内添 加硅(Si)或氮(N)。在层的绝缘性不被损害的范围内，适当地确 定浓度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N) 的处理期间的离子注入的能力。另外，在通过氧化铪(Hf02)层形成具有负电荷的层22的情 况下，由于氧化4合(Hf02)层的折射率约为2，所以能够通过调节 膜厚有效地获得防反射效果。实际上，对于其它种类的层，通过才艮 据折射率将膜厚最优化，也能获得防反射效果。
随后，在具有负电荷的层22上形成绝《彖层41,随后，在绝缘 层41上形成遮光层42。例如，由氧4匕石圭层来形成绝》彖层41。另夕卜， 例如，由具有遮光性能的金属层来形成遮光层42。因此，例如，通 过利用在其间插入的绝缘层41在具有负电荷的层22上形成遮光层 42，能够防止遮光层42的金属与由氧化铪层形成的具有负电荷的 层22反应。另外，由于当遮光层^皮蚀刻时绝》彖层42作为蚀刻停止 层使用，所以能够防止对于具有负电荷的层22的蚀刻破坏。
随后，如图9的(3)所示，通过抗蚀应用及平一反印刷技术在 感光部12的一部分和位于外围电路部14上面的遮光层42上形成 抗蚀掩板(没有示出)，随后，通过4吏用抗蚀掩板的蚀刻来处理遮 光层42，从而使遮光层42留在感光部12的所述部分和位于外围电 路部14上面的绝缘层41上。通过遮光层42生成光线不入射在感 光部12上的区域，并且通过感光部12的输出来确定图像中的黑水 平。另外，由于防止了光线被入射在外围电路部14上，所以抑制 了由于在外围电路部上所入射的光线所引起的特性改变。
随后，如图9的(4)所示，在绝纟彖层41上形成用于减小通过 遮光层42所引起的水平差的绝缘层43。绝缘层43的表面优选为平 坦的，并且例如由覆盖绝纟彖层构成。
随后，如图10的(5)所示，在位于感光部12上面的绝纟彖层 43上形成滤色片层44,随后，通过已知的制造技术在滤色片层44 上形成聚光透4竟45。在这种情况下，为了防止在透4竟处理时对滤色片层44的加工破坏，可以在滤色片层44与聚光透镜45之间形成 透光绝缘层(没有示出)。因此，形成固态成像装置l。
在固态成像装置制造方法(第一制造方法)的第一实施例中， 在界面态降^f氐层21上形成具有负电荷的层22。因此，通过由在具 有负电荷的层22中的负电荷所生成的电场，在感光部12的光4妄收 面边的界面上充分形成了空穴聚集层23。因此，抑制了通过界面所 生成的电荷(电子)。另外，即使通过界面生成了电荷(电子)，电 荷(电子)也不会流入在感光部12中作为势阱的电荷聚集部，而 是流入存在大量空穴的空穴聚集层23。结果，能够消除电荷(电子)。 因此，由于其能够防止在感光部中检测出在界面上通过电荷所生成 的暗电流，所以抑制了通过界面态所引起的暗电流。此外，由于在 感光部12的光接收面上形成了界面态降低层21，所以进一步抑制 了由于界面态所引起的电子的生成。结果，抑制了由于界面态所生 成的电子作为暗电流流入感光部12。另外，通过4吏用具有负电荷的 层22，能够不通过离子注入和退火就能形成HAD结构。
接下来，将参照示出主要部分的图11~图13的制造处理的截 面图来描述4艮据本发明实施方式(第二实施例)的固态成〗象装置制 造方法(第一制造方法)。在图11~图13中，作为实施例示出固态 成^f象装置2的制造处理。
如图11的(1)中所示，在半导体基板(或半导体层)11上形 成#^于入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的<象素 分隔区13、通过在外围电^各部14与感光部12之间插入〗象素分隔区 13来形成外围电i 各(没有^皮具体示出)的外围电i 各部14等。已知 的制造方法;故用作制造方法。
随后，如图11的(2)所示，在感光部12的光4妄"欠面12s上(实 际上，在半导体基板11上)形成界面态降低层21。例如，由氧化硅(Si02)层形成界面态降低层21。随后，在界面态降低层21上 形成具有负电荷的层22。因此，在感光部12的光4妻收面边形成空 穴聚集层23。因此，至少在感光部12上，需要以通过具有负电荷 的层22在感光部12的光4妄收面12s侧形成空穴聚集层23的膜厚来 形成界面态降低层21。例如，膜厚被设置为大于等于一个原子层厚 度并小于100 nm。
例如，由氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203 )层、氧化锆(Zr02 ) 层、氧化钽(Ta205 )层或氧化4太(Ti02)层形成具有负电荷的层 22。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻+>形成所述层。例如， 4匕学气相;冗积法、'减射法及原子层沉积法可以;故用作层形成方法。
另夕卜，关于除上述之外的材料，可以使用氧化镧(La203)、氧化 镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(Pm203)、氧化衫 (Sm203)、氧化铕(Eu203)、氧化4L(Gd203)、氧化4戈(丁1 203)、氧化镝 (Dy203)、氧化钬(110203)、氧化铒(Er203)、氧化铥(丁111203)、氧化镱 (Yb203)、氧化镥(Lu203)、氧化钇(丫203)等。另外，也可以由氮化铪 层、氮化铝层、氮氧化4会层或氮氧化铝层来形成具有负电荷的层22。 例^口，也可以通过4b学气相:;兄积、、賊射法或原子层;兄积来形成这些 层。此处，因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成低于界 面态的Si02层，所以4尤选4吏用原子层沉积方法。
另外，具有负电荷的层22可以在绝桑彖性不^皮损害的范围内添 加硅(Si)或氮(N)。在层的绝缘性不^皮损害的范围内，适当地确 定浓度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N) 的处理期间的离子注入的能力。
另夕卜，在通过氧化铪(Hf02)层形成具有负电荷的层22的情 况下，由于氧化铪(Hf02)层的折射率约为2，所以能够通过调节膜厚有效地获得防反射效果。实际上，对于其它种类的层，通过根 据折射率将膜厚最优化，也能获得防反射效果。
随后，在具有负电荷的层22上形成绝缘层41，随后，在绝缘 层41上形成遮光层42。例如，由氧化石圭层来形成绝》彖层41。另夕卜， 例如，由具有遮光性能的金属层来形成遮光层42。因此，例如，通 过利用在其间所插入的绝缘层41在具有负电荷的层22上形成遮光 层42，能够防止遮光层42的金属与由氧化铪层所形成的具有负电 荷的层22反应。另夕卜，由于当遮光层被蚀刻时绝缘层42作为蚀刻 停止层使用，所以能够防止对于具有负电荷的层22的蚀刻破坏。
随后，如图12的(3)所示，通过抗蚀应用及平板印刷技术在 感光部12的一部分和位于外围电^各部14上面的遮光层42上形成 抗蚀掩^反(没有示出)，随后，通过4吏用抗蚀摘「板的蚀刻来处理遮 光层42，从而使遮光层42留在感光部12的所述部分和位于外围电 路部14上面的绝纟彖层41上。通过遮光层42生成光线没有入射在 感光部12上的区域，并且通过感光部12的输出来确定图像中的黑 水平。另外，由于防止了光线^皮入射在外围电路部14上，所以抑 制了由于在外围电路部上入射的光线所引起的特性改变。
随后，如图12的(4)所示，在绝纟彖层41上形成防反射层46, 从而覆盖遮光层42。例如，由具有折射率约为2的氮化石圭层来形成 防反射层46。
随后，如图13的(5)所示，在^f立于感光部12上面的防反射 层46上形成滤色片层44，随后，通过已知的制造才支术在滤色片层 44上形成聚光透4竟45。在这种情况下，为了防止在透4竟处理时对 滤色片层44的力o工石皮坏，可以在滤色片层44与聚光透镜45之间 形成透光绝缘层(没有示出)。因此，形成固态成4象装置2。在固态成像装置制造方法(第一制造方法)的第二实施例中，
能够获得与第一实施例相同的效果，并且通过形成防反射层46能 够减小在光线入射到感光部12上之前的反射。结果，由于能够增 大入射在感光部12上的光量，所以能够改进固态成4象装置2的壽文 感度。
接下来，将参照示出主要部分的图14~图16的制造处理的截 面图来描述4艮据本发明实施方式(第三实施例)的固态成Y象装置制 造方法(第一制造方法)。在图14 ~图16中，作为实施例示出固态 成像装置3的制造处理。
如图14的(1 )中所示，在半导体基板(或半导体层)11上形 成执行入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的像素 分隔区13、通过在外围电路部14与感光部12之间插入像素分隔区 13来形成外围电路(没有被具体示出)的外围电路部14等。已知
的制造方法;波用作制造方法。
随后，如图14的(2)所示，在感光部12的光4妄收面12s上 (实际上，在半导体基板11上)形成界面态降低层21。例如，由 氧化石圭(Si02 )层形成界面态降低层21 。随后，在界面态降低层21 上形成具有负电荷的层22。因此，在感光部12的光4妻收面边形成 空穴聚集层23。因此，至少在感光部12上，需要以通过具有负电 荷的层22在感光部12的光接收面12s侧形成空穴聚集层23的膜厚 来形成界面态降低层21。例如，膜厚被设置为大于等于一个原子层 厚度并小于等于100 nm。
例如，由氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203 )层、氧化锆(Zr02 ) 层、氧化钽(Ta2Os)层或氧化钬(Ti02)层形成具有负电荷的层 22 。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻^>形成所述层。例如，化学气相沉积法、溅射法及原子层沉积法可以被用作层形成方法。
此处，因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成低于界面态 的Si02层，所以伊C选4吏用原子层;;冗积方法。
另夕卜，关于除上述之外的材料，可以使用氧化镧(1^203)、氧化 镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(？111203)、氧化钐 (Sm203)、氧化铕(Eu203)、氧化釓(Gd203)、氧化铽(丁1 203)、氧化镝 (Dy203)、氧化钬(Ho203)、氧化斜(Er203)、氧化铥(了111203)、氧化镱
(Yb203)、氧化镥(LU203)、氧化钇(Y203)等。另外，也可以由氮化铪
层、氮化铝层、氮氧化4会层或氮氧化铝层来形成具有负电荷的层22。 例^口，也可以通过4匕学气相:;冗积、溅射法或原子层:;冗积来形成这些层。
另外，具有负电荷的层22可以在绝》彖性不^皮损害的范围内添 加硅(Si)或氮(N)。在层的绝缘性不被损害的范围内，适当地确 定浓度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N) 的处理期间的离子注入的能力。
另外，在通过氧化铪(Hf02)层形成具有负电荷的层22的情 况下，能够通过调节氧化铪(Hf02)层的膜厚有效地获得防反射效 果。实际上，对于其它种类的层，通过#4居折射率将膜厚最优化， 也能获得防反射效果。
随后，在具有负电荷的层22上形成遮光层42。例如，由具有 遮光性能的金属层来形成遮光层42。因此，由于在具有负电荷的层 22上直4妄形成遮光层42,所以能够4吏遮光层42 4妄近于半导体基才反 ll的表面。结果，由于能够窄化遮光层42与半导体基板11之间的 距离，所以能够减小从邻近光电二极管的上层所斜向入射的光组分 (即，光学混合色彩组分)。随后，如图15的(3)所示，通过抗蚀应用及平4反印刷寺支术在 感光部12的一部分和位于外围电路部14上面的遮光层42上形成 抗蚀4奄玲反(没有示出)，随后，通过^f吏用抗蚀掩^反的蚀刻来处理遮 光层42,从而使遮光层42留在感光部12的所述部分和位于外围电 路部14上面的具有负电荷的层22上。通过遮光层42生成光线没 有入射在感光部12上的区i或，并且通过感光部12的ilr出来确定图 像中的黑水平。另外，由于防止了光线被入射在外围电路部14上， 所以抑制了由于在外围电路部上入射的光线所引起的特性改变。
随后，如图15的(4)所示，在具有负电荷的层22上形成防 反射层46,从而覆盖遮光层42。例如，由具有折射率约为2的氮 4匕石圭层来形成防反射层46。
随后，如图16的(5)所示，在^立于感光部12上面的防反射 层46上形成滤色片层44,随后，通过已知的制造技术在滤色片层 44上形成聚光透4竟45。在这种情况下，为了防止在透4竟处理时对 滤色片层44的加工破坏，可以在滤色片层44与聚光透镜45之间 形成透光绝^彖层(没有示出)。因此，形成固态成^f象装置3。
在固态成像装置制造方法(第一制造方法)的第三实施例中， 能够获得与第一实施例相同的效果，并且通过在具有负电荷的层22 上直接形成遮光层42,能够使遮光层42接近于半导体基板11的表 面。结果，由于能够窄化遮光层42与半导体基板11之间的距离， 所以能够减小从邻近光电二极管的上层斜向入射的光组分(即，光 混合色彩组分)。另外，当仅通过具有负电荷的层22防反射效果不 够充分时，通过形成防反射层46能够将防反射效果最大化。
接下来，将参照示出主要部分的图17~图19的制造处理的截 面图来描述才艮据本发明实施方式(第四实施例)的固态成〗象装置制造方法(第一制造方法)。在图17-图19中，作为实施例示出固态 成像装置4的制造处理。
如图17的(1 )中所示，在半导体基才反(或半导体层)11上形 成扭^于入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的〗象素 分隔区13、通过在外围电^各部14与感光部12之间插入l象素分隔区 13来形成外围电路(例如，电路14C)的外围电路部14等。已知 的制造方法^皮用作制造方法。随后，形成允"i午入射光一皮通过其中透 射的绝纟彖层26。例如，由氧化石圭层来形成绝纟彖层26。
随后，如图17的(2)所示，通过抗蚀应用及平4反印刷寺支术在 位于外围电3各部14上面的绝纟彖层26上形成抗蚀掩寺反51。
随后，如图18的(3)所示，通过^f吏用抗蚀掩4反51 (参照图 17的(2))蚀刻来处理绝缘层26，在外围电路部14上留下绝缘层 26。随后，去除抗蚀掩板51。
随后，如图18的(4)所示，在感光部12的光4妄收面12s上 (实际上，在半导体基板11上)形成覆盖了绝缘膜26的界面态降 低层21。例如，由氧化硅(Si02)层形成界面态降低层21。
随后，如图19的(5)所示，在界面态降低层21上形成具有 负电荷的层22。因此，在感光部12的光4妄收面边形成空穴聚集层 23。因此，至少在感光部12上，需要以通过具有负电荷的层22在 感光部12的光4妻收面12s侧形成空穴聚集层23的力莫厚来形成界面 态降低层21。例如，膜厚被设置为大于等于一个原子层厚度并小于 等于100 nm。
例如，由氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203 )层、氧化锆(Zr02 ) 层、氧化钽(Ta205 )层或氧化4太(Ti02)层形成具有负电荷的层22。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻7^形成所述层。例如， 化学气相沉积法、溅射法及原子层沉积法可以#皮用作层形成方法。 此处，因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成低于界面态 的Si02层，所以优选4吏用原子层沉积方法。
另外，关于除上述之外的材料，可以使用氧化镧(1^203)、氧化 镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(Pm203)、氧化钐 (Sm203)、氧化铕(Eu203)、氧化札(Gd203)、氧化铽(1^203)、氧化镝 (Dy203)、氧化4火(Ho203)、氧化铒(￡^03)、氧化铥(丁111203)、氧化镱 (Yb203)、氧化镥(LU203)、氧化钇(丫203)等。另夕卜，也可以由氮化铪 层、氮化铝层、氮氧化铪层或氮氧化铝层来形成具有负电荷的层22。 例如，也可以通过化学气相沉积、'减射法或原子层沉积来形成这些 层。
另外，具有负电荷的层22可以在绝缘性不被损害的范围内添 加石圭(Si)或氮(N)。在层的绝血彖性不一皮损害的范围内，适当地确 定浓度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N) 的处理期间的离子注入的能力。
另外，在通过氧化铪(Hf02)层形成具有负电荷的层22的情 况下，由于氧化铪(Hf02)层的的折射率约为2，所以能够通过调 节膜厚有效地获得防反射效果。实际上，对于其它种类的层，通过 根据折射率将膜厚最优化，也能获得防反射效果。
构成固态成像装置4,使得在具有负电荷的层22上提供用于遮 掩感光部12的一部分和外围电路部14的遮光层、用于至少对入射 在感光部12上的光进行光谱过滤的滤色片层、用于会聚入射在感 光部12上的光的聚光透4竟等。就这种结构的实施例而言，也可以 应用固态成4象装置1、 2及3的4壬意一个结构。在固态成〗象装置制造方法(第一制造方法)的第四实施例中，
在界面态降低层21上形成具有负电荷的层22。因此，通过由具有 负电荷的层22中的负电荷所产生的电场，在感光部12的光接收面 边的界面上充分形成空穴聚集层23。因此，能够抑制通过界面所生 成的电荷(电子)。另外，即^使通过界面生成了电荷(电子)，电荷 (电子)也不会流入感光部12中作为势阱的电荷聚集部，而是流 入存在大量空穴的空穴聚集层23。结果，能够消除电荷(电子)。 因此，由于其能够防止在感光部中才企测出在界面上通过电荷生成的 暗电流，所以抑制了通过界面态引起的暗电流。此外，由于在感光 部12的光接收面上形成了界面态降低层21,所以进一步抑制了由 于界面态引起的电子的生成。结果，抑制了由于界面态生成的电子 作为暗电流流入感光部12。另外，通过4吏用具有负电荷的层22， 不通过离子注入和退火就能形成HAD结构。
另夕卜，由于在外围电路部14上形成了绝缘层26，所以在外围 电路部14上与具有负电荷的层22的距离变得大于在感光部12上 与具有负电荷的层的距离。结果，降低了从具有负电荷的层22被 施加至外围电路部14的负电场。即，由于减小了外围电路部14上 具有负电荷的层的影响，所以防止了通过由具有负电荷的层22所 引起的负电场所导致的外围电^各部14的故障。
接下来，将参照示出主要部分的图20和图21的制造处理的截 面图来描述才艮据本发明实施方式(第五实施例)的固态成^f象装置制 造方法(第一制造方法)。在图20和图21中，作为实施例示出固 态成像装置4的制造处理。
如图20的(1 )中所示，在半导体基板(或半导体层)11上形 成执行入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的像素 分隔区13、通过在外围电路部14与感光部12之间插入像素分隔区 13来形成外围电路(例如，电路14C)的外围电路部14等。已知的制造方法4皮用作制造方法。随后，形成允i午入射光一皮通过其中透 射的界面态降低层21。随后，在界面态降低层21上形成用于将具 有负电荷的层与光接收面的表面分开的层25。为了消除负电荷的影 响，优选具有正电荷的层25，并且对于层25优选使用氮化硅。
至少在感光部12上，需要以通过在随后^皮形成的具有负电荷 的层22在感光部12的光"f妄收面12s侧形成将在随后^f皮描述的空穴 聚集层23的膜厚来形成界面态降低层21。例如，膜厚需要被设置 为大于等于一个原子层并小于等于100nm。
随后，如图20的(2)所示，通过使用抗蚀应用及平板印刷技 术在位于外围电i 各部14上面的具有正电荷的层25上形成抗蚀摘^反 52。
随后，如图21的(3)所示，通过4吏用抗蚀掩板52 (参照图 20的(2))蚀刻来处理具有正电荷的层25,在外围电3各部14上留 下具有正电荷的层25。随后，去除抗蚀掩^！ (resist mask) 52。
随后，如图21的(4)所示，在界面态降低层21上形成覆盖 了具有正电荷的层25的具有负电荷的层22。
例如，由氧化铪(Hf02 )层、氧化铝(A1203 )层、氧化锆(Zr02 ) 层、氧化钽(Ta205 )层或氧化4太(Ti02)层形成具有负电荷的层 22 。这些种类的层已经被用作绝缘栅极场效应晶体管等的栅极绝缘 层。因此，由于层形成方法已知，所以能够轻+〉形成所述层。例如， 4匕学气相沉积法、溅射法及原子层沉积法可以-故用作层形成方法。 此处，因为能够在薄膜形成期间以1 nm厚度同时形成低于界面态 的Si02层，所以优选4吏用原子层:;兄积方法。另外，关于除上述之外的材冲牛，可以使用氧化镧(1^203)、氧化 镨(Pr203)、氧化铈(Ce02)、氧化钕(Nd203)、氧化钷(Pm203)、氧化钐 (Sm203)、氧化铕(Eu203)、氧化釓(Gd203)、氧化铽(丁1 203)、氧化镝 (Dy203)、氧化钬(110203)、氧化铒(Er203)、氧化铥(了111203)、氧化镱 (Yb203)、氧化镥(1^203)、氧化钇(丫203)等。另外，也可以由氮化铪 层、氮化铝层、氮氧化铪层或氮氧化铝层来形成具有负电荷的层22。 例如，也可以通过4b学气相:;兄积、濺射法或原子层沉积来形成这些 层。
另外，具有负电荷的层22可以在绝》彖性不,皮损害的范围内添 加硅(Si)或氮(N)。在层的绝缘性不被损害的范围内，适当地确 定浓度。因此，能够提高层的热阻或防止在添加硅(Si)或氮(N) 的处理期间的离子注入的能力。
另夕卜，在通过氧化铪(Hf02)层形成具有负电荷的层22的情 况下，能够通过调节氧化铪(Hf02)层的膜厚有效地获得防反射效 果。实际上，对于其它种类的层，通过^^艮据折射率将膜厚最优化， 也能获得防反射效果。
固态成像装置5被配置为在具有负电荷的层22上提供用于遮 才务感光部12的一部分和外围电^各部14的遮光层、用于至少对入射 在感光部12上的光进行光谱过滤的滤色片层、用于会聚入射在感 光部12上的光的聚光透4竟等。关于这种结构的实施例，也可以应 用固态成像装置l、 2及3的任意一个结构。
在固态成像装置制造方法(第一制造方法)的第五实施例中， 在界面态降4氐层21上形成具有负电荷的层22。因此，通过由具有 负电荷的层22中的负电荷生成的电场，在感光部12的光4妄收面边 的界面上充分形成空穴聚集层23。因此，能够抑制通过界面生成的 电荷(电子)。另外，即使通过界面生成了电荷(电子)，电荷(电子)也不会流入感光部12中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存 在大量空穴的空穴聚集层23。结果，能够消除电荷(电子)。因此，
流，所以抑制了通过界面态引起的暗电流。此外，由于在感光部12 的光接收面上形成了界面态降低层21,所以进一步抑制了由于界面 态引起的电子的生成。结果，抑制了由于界面态生成的电子作为暗 电流流入感光部12。另外，通过^f吏用具有负电荷的层22,不通过 离子注入和退火就能形成HAD结构。
另夕卜，由于在外围电路部14与具有负电荷的层22之间形成了 优选具有正电荷并且用于分隔具有负电荷的层和光4妄收面的表面 的层25,所以通过在具有正电荷的层25中的正电荷减小了具有负 电荷的层22的负电荷。因此，在具有负电荷的层22中的负电荷的 电场不会影响外围电^各部14。结果，能够防止外围电^各部14由于 负电荷所引起的故障。
此处，将在下面描述负电荷存在于作为具有负电荷的层的一个 实施例的氧化铪(Hf02 )层。
关于第 一样品，预备了具有通过在其间插入的热氧化硅(Si〇2 ) 层在硅基板上形成的栅极电极的MOS电容器，其中，热氧化硅层 的膜厚被改变。
关于第二样品，预备了具有通过在其间插入的CVD氧化硅 (CVD-Si02 )层在硅基板上形成的栅极电极的MOS电容器，其中， CVD氧化石圭层的膜厚^皮改变。
关于第三样品，预备了具有通过被插入其间的通过连续层压臭 氧氧化硅(03-Si02 )层、氧化铪(Hf02 )层及CVD氧化硅(Si02 ) 层所获得的层压层在硅基板上形成的栅极电极的MOS电容器，其中，CVD氧化硅层的膜厚被改变。另外，Hf02层和03-Si02层的膜 厚4皮固定。
通过4吏用硅烷(SiH4)和氧气(02)的混合气体的CVD方法 来形成每个才羊品的CVD-Si02层，并且通过4吏用四乙基曱基氨基4会 (TEMAHf)和臭氧(03 )作为材并+的ALD方法来形成Hf02层。 第三才羊品的03-Si02层为具有约为1 nm厚度并且当以ALD方法形
成Hf。2层时在Hf。2层与硅基板之间被形成的基面氧化层。对于每
个样品中的每个栅极电极，使用从上面开始层压铝(Al)层、氮化 钛(TiN)层及钛(Ti)层的结构。
在上面的样品结构中，在第一和第二样品的情况下，立刻在 Si02层上形成栅极电极，但是在应用了 Hf02层的第三样品的情况 下，仅在HfCb层上层压CVD-Si02层。这才羊就防止了当Hf02层与 栅极电才及直接相互接触时Hf02与电极在界面上4皮此发生反应。
此外，在第三样品的层压结构中，Hf02层的厚度被固定为10 nm,并且上面的CVD-Si02层的膜厚被改变。原因是因为Hf02具 有很大的相对介电常数，因此，即使以10nm的膜厚形成Hf02层， 当作为氧化层的厚度来计算厚度时，Hf02层也具有几个纳米的厚 度。结果，很难见到平带电压Vfb关于氧化层转换厚度的改变。
对于第一、第二及第三样品，已经检测到根据氧化层转换厚度 Tox的平带电压Vfb。图22示出所述结果。
如图22所示，在热氧化(热-Si02 )层的第一样品和CVD-Si02 层的第二样品的情况下，平带电压根据膜厚的增加向负方向移动。 另一方面，仅在应用Hf02层的第三样品中，已经确认平带电压根 据膜厚的增加向正方向移动。通过平带电压的行为，能够看出负电荷存在于Hf02层中。另外，能够看出除Hf02之外的形成具有负电 荷的层的每种材料也类似于Hf02具有负电荷。
另外，图23中示出每个样品中的界面态密度的数据。在图23 中，已经通过使用图22中的Tox基本上等于40 nm的第一、第二 及第三样品执行了界面态密度Dit的比较。
结果，如图23所示，当热氧化(热-SiCb)层的第一样品具有 2E10(/cm2.eV)以下的特性时，CVD-Si02层的第二才羊品中，界面态 被减小了约一个数量级。另一方面，在使用Hf02层的第三样品的 情况下，已经确认约为3E10/cn^.eV和^接近于热氧化层的好的界面。 另外，能够看出除了 Hf02之外用于形成具有负电荷的层的每种材 料也类似于Hf02具有接近于热氧化层的好的界面。
4妄下来，已经4企测到当形成具有正电荷的层25时关于氧化层 转换厚度Tox的平带电压Vfb。图24中示出所述结果。
如图24所示，在大于热氧化层的平带电压的情况下，因为负 电荷存在于层中，所以在石圭(Si)的表面形成空穴。这种层压层的 实施例包括通过在硅(Si)基板的表面从下开始连续层压Hf02层和 CVD-SiCb层所获得的结构。另一方面，在小于热氧化层的平带电 压的情况下，因为正电荷存在于层中，所以在石圭(Si)表面上形成 电子。这种层压层的实施例包括通过在珪(Si)基板的表面上从下 开始连续层压CVD-Si02层、CVD-SiN层、Hf02层及CVD-Si02层 所获得的结构。此处，当CVD-SiN层的膜厚变大时，与热氧化层 相比，平带电压变大，在负方向上移动。此夕卜，通过CVD-SiN层 中的正电子消除了氧化铪(Hf02)的负电荷的影响。
在上面实施例中的固态成^f象装置1~5中，在如上所述具有负 电荷的层中包含氮(N)的情况下，通过在形成具有负电荷的层22后使用高频等离子或孩i波等离子的渗氮处理可以包含氮(N)。另外， 通过在形成具有负电荷的层22后在具有负电荷的层22上通过^f吏用 电子束辐射执行电子束固化处理可以增加层中的负电荷。
接下来，将在下面参照图25描述当将已经在本发明的第一至 第五实施例中的固态成像装置制造方法中被使用的氧化铪用于具 有负电荷的层22时的优选制造方法(第六实施例)。关于该实施例， 图25示出适用于第一制造方法的第一实施例的情况。在本发明的 实施方式中具有负电荷的层的形成方法也可以以相同的方式被应 用于在第一制造方法的第二至第五实施例中具有负电荷的层的形 成方法。
当使用原子层沉积法(ALD方法)由氧化铪形成具有负电荷的 层22时，膜质量非常好。但是，存在膜形成需要时间的问题。因 此，如图25 (1)所示，预备了半导体基板(或半导体层)11，其 中，形成扭j行入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12 的^f象素分隔区13、具有通过在外围电^各部14与感光部12之间插入 的像素分隔区13所形成的外围电路(没有具体示出)的外围电路 部14，并且在感光部12的光4妄收面12s上(实际上，在半导体基 板11上)形成界面态降4氐层21。随后，^吏用原子层沉积方法在界 面态降j氐层21上形成第一氧化铪层22-1。以对于具有负电荷的层 22所需的至少3 nm膜厚的力莫厚来形成第一氧化铪层22-1。
在用于形成第一氧化铪层22-1的原子层沉积法(ALD方法) 的膜形成条件的实施例中，TEMA-Hf (四乙基曱基氨基铪)、 TDMA-Hf (四二曱基氨基铪)或TDEA-Hf (四二乙基氨基铪)被用作 前体，膜形成时的基板温度被设置为200°C~500°C，前体流量被设 置为10 cm3/min — 500 cm3/min,前体的辐射时间立1秒、~ 15秒、，并 且臭氧(03)的流量祐:i殳置为5 cmVmin ~ 50 cmVmin。可替换地，也可以通过使用金属有机化学气相沉积(MOCVD 法)来形成第一氧化铪层22-l。在TEMA-Hf(四乙基甲基氨基铪)、 TDMA-Hf (四二甲基氨基铪)、或TDEA-Hf (四二乙基氨基4合)^皮用 作前体的情况下的膜形成条件的实施例中，膜形成时的基板温度被
i殳置为200°C~ 600°C，前体流量^皮i殳置为10 cmVmin ~ 500 cmVmin，前体的辐射时间位1秒~15秒，并且臭氧(03)的流量 被设置为5 cm3/min ~ 50 cmVmin。
随后，如图25 (2)所示，通过4吏用物理气相沉积法(PVD法) 在第一氧化铪层22-1上形成第二氧化铪层22-2，形成具有负电荷 的层22。例如，执行膜形成，使得包括第一氧化铪层22-1和第二 氧化铪层22-2的膜厚祐 没置为50 nm ~ 60 nm。随后，如在第一至 第五实施例中所描述的一样，执行用于在具有负电荷的层22上形 成绝纟彖层41的后续处理。
在用于形成第二氧化铪层22-2的物理气相沉积法(PVD )法中 的膜形成条件的实施例中，铪金属靶被用作靶，氩气和氧气被用作 处理气体，膜形成大气压4皮设置为0.01 Pa-50Pa，功率一皮设置为 500 W-2.00 kW，氩气(Ar)的流量寻皮设置为5 cm3/min ~ 50 cm3/min， 并且氧气(02 )的流量被设置为5 cm3/min ~ 50 cm3/min。
接下来，在由氧化铪构成的具有负电荷的层22的厚度被设置 为60 nm并且第一氧化铪层22-1的厚度被用作参数的条件下，已经 4全测出固态成^f象装置的C-V (电容-电压)特性。图26和图27示出 所述结果。在图26和图27中，垂直轴表示电容(C)，水平轴表示 电压(V)。
如图26所示，在仅通过PDV法形成氧化铪(Hf02)层时的情况 下，平带电压Vfb为作为负电压的-1.32V。对于具有负电荷的层， 这是不够的。为了形成具有负电荷的层，平带电压Vfb需要为正电压。另外，由于上升沿平緩，所以界面态密度被增大。在这种情况
下，估计出界面态密度Dit太高以至于不能#:应用，这些将在随后 被描述。
另一方面，在当通过使用ALD法以3nm厚度形成第一氧化铪 层22-1并随后通过1"吏用PVD法在第一氧化铪层22-1上以50 nm厚 度形成第二氧化铪层22-2时的情况下，平带电压Vfb为作为正电压 的+0.42V。因此，获得具有正电荷的层。另外，由于上升沿尖4兌， 所以界面态密度Di"艮寸氐，导致Dit- 5.14E10/cm2 . eV。
另外，在当通过使用ALD法以11 nm的厚度形成第一氧化铪 层22-1并随后通过4吏用PVD法在第一氧化铪层22-1上以50 nm的 厚度形成第二氧化《会层22-2时的情况下，平带电压Vfb变为^皮进一 步增大的正电压。因此，获得了具有负电荷的层。另外，由于上升 沿更加尖锐，所以界面态密度Dit很低。
jJ:匕夕卜，长口图27所示，在当通过4吏用ALD法以11 nm的厚度形 成第一氧化铪层22-1并随后通过4吏用PVD法在第一氧化铪层22-1 上以50 nm的厚度形成第二氧化铪层22-2时的情况下，平带电压 Vfb"t妾近于当通过ALD法形成整个具有负电荷的层22时的情况， 并且上升沿也具有几乎相同的状态。
接下来，对于通过以11 nm的厚度形成第一氧化铪层22-l并随 后4吏用PVD法在第一氧化4合层22-1上以50 nm的厚度形成第二氧 化铪层22-2所获得的具有负电荷的层，典型地执行使用直流电的 C-V特性的测量(Qs-CV:准静态CV)和使用高频的测量(Hf-CV)。 Qs-CV测量为作为时间的线性函凄t扫描栅-4及电压并计算在棚4及与 基板之间流动的位移电流的测量方法。通过这样，获得了高频区中 的电容值。图28示出所述结果。另夕卜，通过Qs-CV测量值与Hf-CV 测量值之间的差值来计算界面态密度Dit。结果，由于界面态密度Dit变为5.14E10/cm2. eV，所以获得到充分低的值。另外，如上所 述，由于平带电压Vfb为+0.42V,所以获得到正电压。
因此，通过以3 nm以上的厚度来形成第一氧化铪层22-l，能 够将具有负电荷的层22的平带电压Vfb的值设置为正电压，并且 能够使界面态密度Dit很低。因此，优选以具有负电荷的层22所需 的至少3 nm膜厚的膜厚来形成第一氧化《合层22-1。
第一氧化铪层22-1为通过原子层沉积法所形成的层。如果在使 用原子层沉积法形成氧化铪层的过程中膜厚小于3 nm，则当通过使 用PVD法形成随后的第二氧4匕4合层22-2时，由于PVD法所导致的 界面破坏发生。但是，如果第一氧化铪层22-1的厚度为3 nm以上， 则即使通过使用PVD法形成随后的第二氧化铪层22-2,也能抑制 界面破坏。因此，通过将第一氧化铪层22-1~22-3的厚度设置为3 nm以上，使得由PVD法所导致的界面破坏被抑制，包括第一氧化 铪层22-1和第二氧化铪层22-2的层的平带电压Vfb的值变为正电 压。结果，包括第一氧化铪层22-1和第二氧化《会层22-2的层变为 具有负电荷的层。由于这个原因，使通过界面态降低层21在界面 一侧所形成的第一氧化铪层22-1具有3 nm以上的膜厚。另夕卜，PVD 法的实施例包纟舌賊射法。
另一方面，如果通过4吏用原子层沉积法形成具有负电荷的整个 层22,则获得到良好的C-V特性，但是因为需要太多时间来形成 所述层，所以生产效率显著降低。由于这种原因，不能使第一氧化 铪层22-l的厚度太大。在原子层沉积法中，例如，大约需要45分 钟来形成10nm厚的氧化铪层。另一方面，在物理气相沉积法的情 况下，例如，需要大约3分钟来形成厚度为50nm的氧化铪层。因 此，考虑到生产效率来确定第一氧化铪层22-l厚度的上限。例如， 当具有负电荷的层22的层形成时间^皮i殳置为1小时以下时，第一 氧化铪层22-l的厚度上限约为11 nm~12 nm。因此，在一起l吏用原子层沉积法和物理气相沉积法的层形成方法的情况下，与通过4吏
用原子层沉积法或CVD法形成具有负电荷的整个层22的情况相 比，能够显著缩短层形成时间。结果，改进了大规一莫生产效率。此 外，在原子层沉积法或MOCVD法的情况下，与通过4吏用物理气相 沉积法来形成层的情况相比，几乎没有对基^反产生石皮坏。因此，由 于降低了对光接收传感器部的破坏，所以能够解决作为暗电流产生 原因的界面态强度变大的问题。
至今为止，已经描述了由氧化铪层来形成具有负电荷的层22 的情况。^f旦是，就具有负电荷的层22而言，例如，也可以4吏用氧 化铝(A1203 )层、氧化4告(Zr02)层、氧化钽(Ta205 )层、或氧 化钛(Ti02)、氧化镧(La203)、氧化镨(Pf203)、氧化铈(Ce02)、氧化 钕(Nd203)、氧化钷(Pm203)、氧化钐(Sm203)、氧化铕(￡11203)、氧化 ^L(Gd203)、氧化铽(Tb203)、氧化镝(Dy203)、氧化钬(110203)、氧化 铒(Er203)、氧化铥(丁111203)、氧化镱(￥1 203)、氧化镥(1^203)、氧化 钇(丫203)、氮化铪层、氮化铝层、氮氧化铪层或氮氧化铝层。而且， 在这种情况下，也可以以相同的方式应用才艮据本发明实施方式的制 造方法，其中，首先通过使用原子层沉积法执行层形成，随后通过 ^f吏用物理气相沉积法扭J亍层沉积。因此，能够获得与氧化铪层情况 相同的j文果。
接下来，将参照示出主要部分结构的图29的截面图描述根据 本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装置(第二固态成像装 置)。另外，在图29中，没有示出用于遮掩感光部的一部分和外围 电3各部的遮光层、用于在感光部中入射的光的光"i普过滤的滤色片 层、用于会聚在感光部中入射的光线的聚光透镜等。
如图29所示，固态成像装置6包括在半导体基板(或半导体 层)11中才丸4亍入射光的光电转:换的感光部12。在感光部12的一侧 部分中，提供通过在其间所插入的像素分隔区形成外围电路(例如，电路14C )的外围电路部14。在感光部(包括将在随后被描述的空 穴聚集层23) 12的光接收面12s上，形成绝缘层27。例如，由氧 化石圭(Si02)来形成绝多彖层27。在绝》彖层27上形成负电压施加层 28。
在图中，在外围电3各部14上比感光部12上更厚地形成绝缘层 27,使得负电压施加层28与外围电路部14表面的距离大于负电压 施加层28与感光部12表面的距离。另外，当由氧化硅层来形成绝 缘层27时，例如，绝缘层27具有与先前已经被描述的感光部12 上的界面态降^f氐层21相同的揭:作。因此，例如，优选以一个以上 的原子层并且在100 nm以下的膜厚来形成感光部12上的绝纟彖层 27。因此，当将负电压施加于负电压施加层28时，在感光部12的 光4妄纟丈面边形成空穴聚集层23。
在当固态成l象装置6为CMOS图傳_传感器时的情况下，例如， 所构成包括诸如转移晶体管、复位晶体管、放大晶体管及选择晶体 管的多个晶体管的像素电路被提供作为外围电路部14的外围电路。 另外，包括在通过多个感光部12所形成的^f象素阵列部件的读耳又线 上执行读取信号操作的驱动电路、传输读取信号的垂直扫描电路、 移位寄存器或地址解码器、水平扫描电路等。
此外，在当固态成4象装置6为CCD图4象传感器时的情况下， 例如，将通过感光部光电转换的信号电荷读入垂直转移栅极的读取 才册才及和在垂直方向上传1#读取信号电荷的垂直电荷转移部件纟皮才是 供作为外围电路部14的外围电路。另夕卜，包括水平电荷转移部等。
由允许入射光透过其中#1透射的透明导电层来构成负电压施 力口层28,例如，透明导电层允许可见光透过其中被透射。例如，可 以4吏用氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧化铟层、氧化锡层或氧化4家锡 层来作为这样的层。构成固态成^f象装置6, 4吏得在负电压施加层28上^是供用于遮4奄 感光部12的一部分和外围电路部14的遮光层、用于至少在感光部 12上的入射光的光"i普过滤的滤色片层、用于会聚在感光部12上入 射的光线的聚光透4竟等。关于这种结构的实施例，也可以应用固态 成像装置l、 2及3的任意一种结构。
在固态成^f象装置(第二固态成^f象装置)6中，在感光部12的光 接收面12s上形成的绝缘层27上形成负电压施加层28。因此，通 过对负电压施加层28施加的负电压所生成的电场，在感光部12的 光接收面12s的一边的界面上充分形成空穴聚集层。因此，抑制了 通过界面生成的电荷(电子)。另外，即使通过界面生成了电荷(电 子)，电荷(电子)也不会流入感光部12中作为势阱的电荷聚集部， 而是流入存在大量空穴的空穴聚集层23。结果，能够消除电荷(电 子)。结果，由于其能够防止由于界面生成的电荷变为暗电流并—皮 感光部12斗全测出来，所以抑制了通过界面态导致的暗电流。此夕卜， 由于在感光部12的光接收面12s上形成了作为界面态降低层使用的 绝缘层27,所以进一步抑制了由于界面态引起的电子的生成。结果， 抑制了由于界面态生成的电子作为暗电流流入感光部12。
此外，如图所示，由于形成负电压施加层28, 4吏得通过绝參彖层 27使负电压施加层28与外围电路部14的表面的距离大于负电压施 加层28与感光部12的表面的3巨离，所以减小了当将负电压施加于 负电压施加层28时生成的电场对外围电路部14的影响。结果，能 够消除外围电^各部14中的电路故障。
接下来，将参照示出主要部分结构的图30的截面图描述才艮据 本发明实施方式(第二实施例)的固态成像装置(第二固态成像装 置)。另外，在图30中，没有示出用于遮掩感光部的一部分和外围 电路部的遮光层、用于在感光部中入射的光的光谱过滤的滤色片 层、用于会聚在感光部中入射的光线的聚光透镜等。如图30所示，通过用于使负电压施加层远离外围电路部14的 光接收面(实质上，在固态成像装置6中的绝缘层27与负电压施 加层28之间)来形成层25获得固态成像装置7。为了消除负电压 的影响，优选具有正电荷的层25。优选在外围电路部14与负电压 施加层28之间形成具有正电荷的层25。可替换地，可以在绝纟彖层 27上或绝缘层27下形成具有正电荷的层25。另外，尽管在图中作 为具有均匀厚度的层形成了绝缘层27,但是类似于固态成像装置6 ， 可以在外围电路部14上比在感光部12上更厚地形成绝缘层27。
具有正电荷的层25的实例包括氮化硅层。
因此，由于在外围电路部14与负电压施加层28之间形成了具 有正电荷的层25，所以通过在具有正电荷的层25中的正电荷减小 了当将负电压施加于负电压施加层28时所生成的负电场。因此， 负电场没有影响外围电^各部14。结果，由于其防止了由于负电场所 引起的外围电路部14的故障，所以改善了外围电路部14的可靠性。 如上所述，也可以将在外围电路部14与负电压施加层28之间形成 具有正电荷的层25的结构应用于固态成像装置6,并且能够获得与 固态成像装置7中相同的效果。
接下来，将参照示出主要部分结构的图31 ~图33的制造处理 的截面图描述根据本发明实施方式(第一实施例)的固态成像装置 的制造方法(第二制造方法)。在图31-图33中，作为实施例示出 固态成^象装置4的制造处理。
如图31的(1)中所示，在半导体基4反(或半导体层)11上形 成拍j亍入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的〗象素 分隔区13、通过在外围电3各部14与感光部12之间插入^f象素分隔区 13来形成外围电^各(例如，电^各14C )的外围电3各部14等。已知的制造方法^皮用作制造方法。随后，形成允"i午入射光^皮通过其中透 射的绝纟彖层29。例如，由氧化石圭层来形成绝纟彖层29。
随后，如图31的(2)所示，通过使用抗蚀应用及平板印刷技 术在^f立于外围电i 各部14上面的绝虛彖层29上形成4元蚀掩—反53。
随后，如图32的(3)所示，通过^f吏用抗蚀4奄^反53 (参照图 31的(2))蚀刻来处理绝參彖层29，在外围电路部14上留下绝纟彖层 29。随后，去除抗蚀#务纟反53。
随后，如图32的(4)所示，在感光部12的光接收面12s上 (实际上，在半导体基板ll上)形成覆盖了绝缘膜29的界面态降 {氐层21。例如，由氧化石圭(Si02)层形成界面态降^f氐层21。因此， 通过绝纟彖层29和界面态降^f氐层21形成了绝纟彖层27。
随后，如图33的(5)所示，在界面态降低层21上形成负电 压施加层28。通过^皮施加于负电压施加层28的负电压在感光部12 的光4妄收面边形成空穴聚集层23。因此，至少在感光部12上，需 要以通过^皮施加于负电压施加层28的负电压在感光部12的光4妻收 面12s侧形成空穴聚集层23的膜厚来形成界面态降低层21。例如， 膜厚4皮设置为大于等于一个原子层厚度并小于等于100 nm。
由允许入射光透过其中被透射的透明导电层来形成负电压施 加层28,例如，透明导电层允许可见光透过其中^皮透射。例如，可 以4吏用氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧化铟层、氧化锡层或氧化镓锡 层来作为这样的层。
在固态成l象装置6中的负电压施加层28上形成用于遮掩感光 部12的一部分和外围电3各部14的遮光层、用于至少乂于在感光部12 上的入射光进行光谱过滤的滤色片层、用于对感光部12上的入射光进行聚光的聚光透镜等。在固态成像装置制造方法(第一制造方 法)的每个实施例中所描述的任何一种方法都可以被用作制造方法 的实施例。
在固态成像装置6的制造方法(第二制造方法)的第一实施例 中，在感光部12的光4妄收面12s上所形成的绝桑彖层27上形成负电 压施力口层28。因此，通过对负电压施加层28所施加的负电压所生 成的电场，在感光部12的光接收面12s的一边的界面上充分形成空 穴聚集层。因此，能够抑制通过界面生成的电荷(电子)。另外， 即使通过界面生成了电荷(电子)，电荷(电子)也不会流入感光 部12中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空穴的空穴聚 集层23。结果，能够消除电荷(电子)。结果，由于其能够防止由 于界面所生成的电荷变为暗电流并^皮感光部12冲全测出来，所以抑 制了通过界面态所导致的暗电流。此外，由于在感光部12的光4妄 收面12s上形成了界面态降低层21,所以进一步抑制了由于界面态 引起的电子的生成。结果，抑制了由于界面态生成的电子作为暗电 流流入感光部12。
此外，如图所示，比在感光部12上的绝》彖层27更厚地形成了 在外围电路部14上的绝缘层27,使得通过绝缘层27使负电压施加 层28与外围电3各部14的表面的距离大于负电压施加层28与感光 部12的表面的距离。因此，减小了当将负电压施加于负电压施加 层28时所生成的电场对外围电路部14的影响。即，由于减小了电 场强度并抑制了空穴在外围电路部14的表面上的聚集，所以能够 消除外围电3各部14中的电i 各故障。
接下来，将参照示出主要部分结构的图34和图35的制造处理 的截面图描述根据本发明实施方式(第二实施例)的固态成像装置 制造方法(第二制造方法)。在图34和图35中，作为实施例示出 固态成^f象装置4的制造处理。如图34的(1 )中所示，在半导体基板(或半导体层)11上形 成执行入射光的光电转换的感光部12、用于分隔感光部12的像素 分隔区13、通过在外围电路部14与感光部12之间插入像素分隔区 13来形成外围电路(例如，电路14C )的外围电路部14等。已知 的制造方法被用作制造方法。随后，形成允许入射光被通过其中透 射的绝纟彖层27。例如，由氧化石圭层来形成绝纟彖层27。随后，在绝 缘层27上形成具有正电荷的层25。例如，由氮化石圭层来形成具有 正电4肓的层25。
随后，如图34的(2)所示，通过使用抗蚀应用及平板印刷技 术在^f立于外围电3各部14上面的具有正电荷的层25上形成4元蚀4奄氺反 54。
随后，如图35的(3)所示，通过Y吏用抗蚀掩斧反54 (参照图 34的(2))蚀刻来处理具有正电荷的层25,在外围电^各部14上留 下具有正电荷的层25。随后，去除抗蚀4务才反54。
随后，如图35的(4)所示，在绝^彖层27和具有正电荷的层 25上形成负电压施加层28。通过^皮施加于负电压施加层28的负电 压在感光部12的光4妄收面边形成空穴聚集层23。在这种情况下， 可以-使绝纟彖层27具有界面态降〗氐层的功能。因此，至少在感光部 12上，需要以通过#1施加于负电压施加层28的负电压在感光部12 的光4娄收面12s侧形成空穴聚集层23的力莫厚来形成绝纟彖层27。例 如，膜厚被设置为大于等于一个原子层厚度并小于等于100 nm。
由允许入射光透过其中被透射的透明导电层来形成负电压施 力口层28，例如，透明导电层允许可见光透过其中,皮透射。例如，可 以^吏用氧化铟锡层、氧化铟锌层、氧4b铟层、氧化锡层或氧化4家锡 层来作为这样的层。尽管没有被示出，但是在固态成像装置7中的负电压施加层28 上形成用于遮掩感光部12的一部分和外围电路部14的遮光层、用 于至少对在感光部12上的入射光进4亍光谱过滤的滤色片层、用于 对感光部12上的入射光进行聚光的聚光透镜等。在固态成像装置 制造方法(第一制造方法)的每个实施例中所描述的任何一种方法 都可以;故用作制造方法的实施例。
在固态成像装置7的制造方法(第二制造方法)的第二实施例 中，在感光部12的光4妄收面12s上形成的绝乡彖层27上形成负电压 施加层28。因此，通过对负电压施加层28施加的负电压所生成的 电场，在感光部12的光接收面12s的一边的界面上充分形成空穴聚 集层。因此，能够抑制通过界面生成的电荷(电子)。另外，即使 通过界面生成了电荷(电子)，电荷(电子)也不会流入感光部12 中作为势阱的电荷聚集部，而是流入存在大量空穴的空穴聚集层 23。结果，能够消除电荷(电子)。结果，由于其能够防止由于界 面生成的电荷变为暗电流并纟皮感光部12 4全测出来，所以抑制了通 过界面态导致的暗电流。此外，由于在感光部12的光4妻收面12s 上形成了界面态降低层21,所以进一步抑制了由于界面态引起的电 子的生成。结果，抑制了由于界面态生成的电子作为暗电流流入感 光部12。
另夕卜，由于在外围电路部14和负电压施加层28之间形成了具 有正电荷的层25，所以通过在具有正电荷的层25中的正电荷减小 了当将负电压施加于负电压施加层28时所生成的负电场。因此， 负电场不影响外围电^各部14。结果，能够防止外围电3各部14由于 负电场所导f丈的古史障。如上所述，在外围电3各部14与负电压施加 层28之间形成具有正电荷的层25的结构也可以被应用于固态成像 装置6,并且能够获得与固态成像装置7中相同的效果。接下来，将参照示出主要部分结构的图36的截面图描述根据 本发明实施方式(实施例)的固态成像装置(第三固态成像装置)。 另夕卜，在图36中，主要示出了感光部，但是没有示出外围电路部、 配线层、用于遮掩感光部的一部分和外围电路部的遮光层、用于在 感光部中入射的光的光谱过滤的滤色片层、用于会聚在感光部中入 射的光线的聚光透镜等。
如图36所示，固态成像装置8具有在半导体基板(或半导体 层)11上执行入射光的光电转换的感光部12。例如，在感光部12 的光接收面12s边形成绝缘层31,并且由氧化硅(Si02)层来形成 绝缘层31。在绝缘层31上，形成比执行光电转换的感光部12的光 接收面12s的一侧的界面具有更大功函数的层(下文中，被称作辅 助空穴聚集层)32。通过功函数之间的差值，形成空穴聚集层23。 由于辅助空穴聚集层32不需要被电连接至其它元件和接线，所以 辅助空穴聚集层32可以为绝纟彖层21或诸如金属层的导电层。
另外，在与形成感光部12的光入射边相反的半导体基—反11的 一边上，例如，形成被构成包括在多个层中都被提供的接线51和 绝缘层52的配线层53。此外，通过支撑基板54来支撑配线层53。
例如，由于由硅(Si)来形成空穴聚集层23，所以功函数值约 为5.1eV。因此，优选辅助空穴聚集层32为具有大于5.1的功函数 值的层。
例如，在4吏用金属层的情况下，才艮据理科年表，铱(110)层 的功函数值为5.42，铱(111 )层的功函数值为5.76，镍层的功函 数值为5.15,钯层的功函数值为5.55,锇层的功函数值为5.93,金 (100)层的功函数值为5.47,金(110)层的功函数值为5.37,并 且铂层的功函lt值为5.64。这些层可以:故用作辅助空穴聚集层32。 除了上面的层之外，具有比感光部12的光接收面12s的一侧的界面更大的功函ft值的金属层也可以#1用作辅助空穴聚集层32。另外， 尽管被用作透明电极的ITO (ln203)的功函数值为4.8eV，但是通 过层形成方法或杂质的注入可以控制氧化物半导体的功函凄史。
由于在光入射边形成辅助空穴聚集层32,所以以允许入射光透 过其中被透射的膜厚来形成辅助空穴聚集层32很重要。关于入射 光的透射率，优选辅助空穴聚集层32具有尽可能高的透射率。例 如，优选确保透射率为95%以上。
另外，对于辅助空穴聚集层32，优选^f吏用辅助空穴聚集层32 的功函凄t与感光部12的表面的功函H之间的差^直。由于不存在对 低电阻的限制，所以例如即使在当^f吏用导电层时的情况下，也不需 要使膜厚很大。例如，假设入射光强度为IG,并且吸收率为oc(其中， a = (4兀k) / X, k为Boltzmann常凄t,并且X为入射光的波长)，在;果度z 位置的位置处的光强度被表示为I(z) = IQexp(-oc.z)。因此，计算满 足I(z)/I。-0.8的厚度，例如，铱层的厚度为1.9nm，金层的厚度 为4.8nm，并且铂层的厚度为3.4 nm。即，能够看出，即使厚度随 着膜的类型而改变，也优选厚度为2nm以下。
另外，辅助空穴聚集层32可以为有才几层。例如，可以^吏用聚 乙晞二氧p塞吩(polyethylenedioxythiophene )。如上所述，辅助空穴 聚集层32可以为导电层、绝纟彖层或半导体层，只要它具有比感光 部12的光接收面12s的一侧的界面更高的功函翁 fi。
在固态成^f象装置8中，在感光部12上所形成的绝^彖层31上4是 供具有比感光部12的光接收面12s的一侧的界面23更大的功函数 值的层(辅助空穴聚集层)32。因此，由于改进了空穴聚集层23 的空穴聚集效率，所以在感光部12的光接收面上所形成的空穴聚 集层23能够在其中聚集充足的空穴。结果，减小了暗电流。接下来，将参照图37描述使用辅助空穴聚集层32的固态成像 装置的结构实施例。图37示出CMOS图像传感器。
如图37所示，在半导体基板ll中形成将入射光转换成电信号 的感光部(例如，光电二极管)12及具有包括转移晶体管、放大晶 体管及复位晶体管的晶体管组55(在图中被部分示出)的多个像素 部件61。例如，硅基板被用作半导体基板11。另外，形成处理从 每个感光部12所读:f又的信号电荷的信号处理部件(没有示出)。
例如，在列方向或行方向上所4是供的多个^f象素部件61之间的 4象素部件61的外围部分形成元件分隔区13。
另夕卜，在通过感光部12所形成的半导体基板11的表面边(图 中的半导体基^反11的下面)上形成配线层53。配线层53^皮构成包 括配线51和覆盖了配线51的绝纟彖层52。在配线层53上形成支撑 基板54。例如，由硅基板来形成支撑基板54。
此外，在固态成像装置1中，在半导体基板11的低表面边形 成空穴聚集层23,并且通过在其中所插入的绝缘层31在空穴聚集 层23上形成辅助空穴聚集层32。此外，通过绝缘层(没有示出) 来形成有才几滤色片层44。相应于感光部12形成有才几滤色片层44， 并且例如，通过在格子板图形中排列蓝色有机滤色片、红色有机滤 色片、及绿色有机滤色片来获得有机滤色片层44。另外，在每个有
光透镜45。
接下来，将参照描述主要部分的图38所示的流程图、图39的 制造处理的截面图及图40的制造处理的截面图来描述根据本发明 实施方式(第一实施例)的固态成像装置制造方法(第三制造方法)。 在图38~图40中，作为实施例示出固态成4象装置8的制造处理。如图38的(1 )和图39的(1 )所示，首先预备通过在其中所 插入的绝缘层(例如，氧化石圭层)83在石圭基纟反82上形成石圭层84所 获得的SOI基4反81,并且在石圭层84中形成用于对准的底表面标记 85。
随后，如图38的(2)和图39的(2)所示，在SOI基板81 的^圭层84中形成元件分隔区(没有^皮示出)、空穴聚集层23、感光 部12、晶体管纟且55、配线层53等。可以在爿夸基4反变薄的处理后在 随后的处理中形成空穴聚集层23。
随后，如图38的(3 )和图39的(3 )所示， 一夸配线层53和 支撑基板54粘合至一起。
随后，^口图38的(4)和图39的(4)戶斤示，4丸^f亍^f吏SOI基4反 81变薄的处理。此处，例如，通过研磨和抛光来去除硅基板82。
尽管没有被示出，但是也可以通过在消除SOI基板81的绝缘 层82后形成保护层(没有示出)并扭^f亍杂质注入和激活处理来形 成空穴聚集层23。关于该实施例，以30 nm的厚度形成等离子TEOS 氧化石圭层来作为保护层，并且通过硼的注入来4丸4于杂质注入。在这 种离子注入条件中，例如，注入能量被i殳置为20keV，并且例如， i殳置剂量为1 x 1013/cm2。另夕卜，优选通过在400。C以下的温度的退 火来执行激活，使得配线层53与支撑基板54的粘合不被破坏。随 后，例如，通过稀氟酸处理来去除4呆护层。此时，可以去除SOI基 4反81的绝纟彖层83。
因此，如图40的(1 )所示，在感光部12上形成感光部的光 4妄4丈面边的界面23。随后，如图40的(2)所示，在空穴聚集层23 (光入射边)上 形成绝乡彖层31。关于该实施例，以30 nm的厚度来形成等离子TEOS 氧化硅层。
随后，如图40的(3)所示，在绝桑彖层31 (光入射边)上形成 具有比在感光部12的光4妄收面12s边的界面(具有约为5.1 eV的 功函数值)更大功函数值的层(即，辅助空穴聚集层32)。就实施 例而言，通过溅射以3 nm厚度形成作为薄金属层具有5.6 eV的功 函数的铂(Pt)层。对于其它薄金属层，可以使用铱(Ir)、铼(Re)、 镍(Ni)、钇(Pd)、钴(Co)、钌(Ru)、铑(Rh)、锇(Os)、金 (Au)等。不用说，也可以使用合金。
此外，在这个实施例中，由于感光部的光4妄收面边的界面的功 函数约为5.1 eV，所以ITO (ln203 )也可以被用作辅助空穴聚集层 32的材津+。在层形成处理中，ITO可以具有4.5eV 5.6eV的功函 数。另夕卜，因为具有大于5.1 eV的功函邀:值，所以也可以使用其它 诸如Ru02、 Sn02、 Ir02、 Os02、 ZnO、 Re02和Mo02的氧化物半 导体、或通过注入受体杂质所获得的半导体或作为有^U才料的聚乙 烯二氧p塞p分(PEDOT)作为辅助空穴聚集层32的材泮+。另夕卜，在 400°C以下温度所4丸行的层形成技术的实施例包括ALD法、CVD 法及气相掺杂法。
随后，如图38的(5)和图39的(5)中所示，通过阻挡层金 属91形成底电才及92。
随后，如图38的(6)和图39的(6)中所示，在感光部12 上形成滤色片层44,随后，形成聚光透4竟45。因此，形成了固态 成4象装置8。在该固态成〗象装置制造方法(第三制造方法)中，在感光部12 上所形成的绝纟彖层31上4是供具有比在感光部12的光^t姿收面12s的 一侧的界面23更大功函4fet值的层。因此，由于改进了空穴聚集层 23的空穴聚集效率，所以在感光部12的光接收面12s的一侧的界 面上所形成的空穴聚集层23能够在其中聚集充足的空穴。结果， 减小了暗电流。另外，辅助空穴聚集层32优选具有比空穴聚集层 23的功函数值更高的功函数值，并且由于电流不需要流入辅助空穴 聚集层32，所以可以为导电层、绝缘层21或半导体层。由于这个 原因，对于辅助空穴聚集层32,也可以选才奪具有高电阻的材^+。另 外，辅助空穴聚集层32不需要外部信号llr入终端。
在上面实施方式中的固态成像装置1~8的每一个包括每一个 都具有将入射光转换成电信号的感光部的多个像素部件和在通过 ^象素部件所形成的半导体基外反的表面上所l是供的配线层，并且可以 被用作具有一种结构的背面照射型成像设备，其中，在每个感光部 中接收从与形成配线层的表面相反的一边入射的光线。不用说，固 态成像装置1-8的每一个也可以被用作顶发射型固态成像装置， 其中，在光4妄收面边形成配线层，并且通过将在感光部上入射的入 射光的光路设置为没有形成配线层的区域，不会阻挡在感光部上入 射的入射光。
接下来，将参照图41的框图描述根据本发明实施方式(实施 例)的成像装置。成像装置的实施例包括摄像机、数码像机及手机 像机。
如图41所示，成^f象装置500包括在成^f象部501中所^是供的固 态成像装置(没有示出)。在成像部501的聚光边提供成像图像的 成像光学系统502。具有用于驱动成像部501的驱动电路的信号处 理部503、处理在固态成像装置中被光电转换成图像的图像的信号 处理电^各等^皮连^妻至成^f象部501。另外，通过〗言号处理部所处理的图像信号可以被存储在图像存储部(没有示出)中。在成像装置500中，在上面实施方式中^皮描述的固态成^象装置1~8可以:帔用作固态成^f象装置。在才艮据本发明实施方式的成^象装置500中，使用才艮据本发明实 施方式的固态成像装置1或2或者具有如图4所示构成的聚光透镜 和防反射层的固态成像装置。因此，以与如上所述相同的方式来使 用能够改进色彩重现性或分辨率的固态成像装置，具有能够记录高 质量图像的优势。此外，根据本发明实施方式的成l象装置500不寻皮限制于具有上 述结构，而是可以被应用于具有任意结构的成像装置，只要是使用 固态成像装置的成像装置。另夕卜，可以作为单片型设备或模块型设备来形成固态成像装置 1 ~ 8的每一个，其中，选择性封装成像部及信号处理部或光学系统， 并且具有成像功能。另外，本发明不仅可以被应用于固态成像装置， 而且可以^皮应用于成^f象装置。在这种情况下，在成^f象装置中能够获 得改进图像质量的效果。此处，例如，成像装置指的是具有成像功 能的像机或便携设备。另外，"成像"不仅包括在像机通常照像时 的图像的成像，而且包括广义意义上的指紋检测等。应该了解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更 改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种具有执行入射光的光电转换的感光部的固态成像装置，包括形成在所述感光部的光接收面上的绝缘层；形成在所述绝缘层上的具有负电荷的层；以及形成在所述感光部的所述光接收面上的空穴聚集层。
2. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述具有负电荷的层为氧化铪层、氧化铝层、氧 化锆层、氧化钽层或氧化4太层。
3. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述绝缘层由氧化硅层形成。
4. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，在所述感光部的侧部上"i殳置有形成外围电3各的外 围电3各部，并且所述绝乡彖层形成在所述外围电3各部的表面和所述具有负 电荷的层之间，使得所述具有负电荷的层与所述外围电路部的 所述表面的距离大于所述具有负电荷的层与所述感光部的表 面的3巨离。
5. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，在所述感光部的侧部上i殳置有形成外围电3各的外 围电3各部，并且处于所述外围电路部与所述具有负电荷的所之间的所述 绝纟彖层纟皮构成为具有包括氧化石圭层、氮化石圭层及氮氧化硅层的 一种或多种层的层压结构。
6. 根据权利要求1所述的固态成像装置，进一步包括每一个都具有将入射光转换成电信号的感光部的多个像 素部；以及在形成有所述^f象素部的半导体基4反的表面上i殳置的配线层，其中，所述固态成像装置为在所述感光部中接收从与形 成所述配线层的表面相反的一侧入射的光线的背面照射型成 像装置。
7. —种具有执行入射光的光电转换的感光部的固态成像装置，包 括绝缘层，形成在所述感光部的光接收面上，并允许所述 入射光在其中透过；负电压施加层，形成在所述绝》彖层上；以及空穴聚集层，形成在所述感光部的所述光接收面上。
8. 根据权利要求7所述的固态成像装置，其中，所述负电压施加层由所述入射光在其中透过的导 电材料形成。
9. 根据权利要求7所述的固态成像装置，其中，在所述感光部的侧部上i殳置有形成外围电^各的外 围电3各部，并且所述绝》彖层形成在所述外围电i 各部的表面与所述负电压 施加层之间，^f吏得所述负电压施加层与所述外围电i 各部的所述 表面的距离大于所述负电压施加层与所述感光部的表面的距离。
10. 根据权利要求7所述的固态成像装置，其中，在所述感光部的侧部上i殳置有形成外围电i 各的外 围电3各部，并且在所述外围电3各部与所述负电压施加层之间形成具有包 括氧化硅层、氮化硅层及氮氧化硅层的多个层的其中 一种或多 种的层压结构的层。
11. 根据权利要求7所述的固态成像装置，进一步包括每一个都具有将入射光转换成电信号的感光部的多个像 素部；以及在形成有所述像素部的半导体基板的表面上设置的配线层，其中，所述固态成像装置为在所述感光部中接收从与形 成所述配线层的表面相反的一侧入射的光线的背面照射型成 像装置。
12. 根据权利要求7所述的固态成像装置，进一步包括每一个都具有将入射光转换成电信号的感光部的多个像 素部；以及在形成有所述像素部的半导体基板的表面上设置的配线层，其中，所述固态成像装置为在所述感光部中接收从与形 成所述配线层的表面相反的 一侧入射的光线的背面照射型成 像装置。
13. —种在半导体基板中形成执行入射光的光电转换的感光部的 固态成^象装置制造方法，包括以下步艰《在形成有所述感光部的所述半导体基板上形成绝缘层； 在所述绝乡彖层上形成具有负电荷的层；以及通过所述具有负电荷的层在所述感光部的光4妄收面上形 成空穴聚集层。
14. 才艮据权利要求13所述的固态成像装置制造方法，其中，所述具有负电荷的层的形成包括使用原子层沉积法在所述绝缘层上形成第 一氧化铪层；以及使用物理气相沉积法在所述第一氧化铪层上形成第二氧 化铪层。
15. 根据权利要求14所述的固态成像装置制造方法，其中，以所述具有负电荷的层所需的至少3 nm厚度的厚 度来形成所述第一氧化铪层。
16. —种成^f象装置，包4舌聚光光学部，会聚入射光；固态成像装置，接收在所述聚光光学部中所会聚的所述 入射光，并对所接收的光执行光电转换；以及信号处理部，处理;故光电转换的信号电荷，其中，所述固态成^f象装置包括装置的感光部的光4妻收面上的绝纟彖层；形成在所述绝纟彖层上的具有负电荷的层；以及 形成在所述感光部的所述光4妄收面上的空穴聚集层。
17.—种成^f象装置，包4舌聚光光学部，会聚入射光；固态成像装置，接收在所述聚光光学部中所会聚的所述 入射光，并对所接收的光执行光电转换；以及信号处理部，处理被光电转换的信号电荷，其中，所述固态成像装置包括形成在执行所述入射光的光电转换的所述固态成像 装置的感光部的光4妾收面上的绝纟彖层；以及形成在所述绝桑彖层上的负电压施加层，所述绝纟彖层允许所述入射光在其中透过，以及形成在所述感光部的所述光接收面上的空穴聚集层。
全文摘要
本发明公开了一种具有执行入射光的光电转换的感光部的固态成像装置及其制造方法和成像装置，该固态成像装置包括形成在所述感光部的光接收面上的绝缘层；形成在所述绝缘层上的具有负电荷的层；以及形成在所述感光部的所述光接收面上的空穴聚集层。利用本发明的固态成像装置，因为暗电流能够被抑制，所以成像图像中的噪声能够被减小。结果，具有能够获得高质量图像的优势。
文档编号H01L21/70GK101409301SQ200810161899
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月13日 优先权日2007年10月11日
发明者大岸裕子, 安藤崇志, 山口哲司, 押山到, 桧山晋, 池田晴美 申请人:索尼株式会社