固态摄像装置的制造方法

专利名称：固态摄像装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及固态摄像装置的制造方法。
背景技术：
在混装了逻辑电路的CMOS图像传感器中，构成其逻辑部分的晶体管的栅电极的 栅长度被最小型化。在假设上述晶体管的小型化水平是用CM0SLSI的装入图(Ioadmap)定义的90nm 世代以前的水平的情况下，一般无需形成偏移间隔层(offset spacer)就可以形成具有期 望特性的晶体管。上述偏移间隔层形成于栅电极的侧壁上，用于调整在平面布局图上看时 晶体管的源-漏延伸部分与栅电极的重合长度(Δ 。但是，为了使用现在实际应用的离子注入装置或热处理法，在固态摄像装置上混 装90nm世代以后的晶体管，需要在形成偏移间隔层后进行用于形成源-漏延伸区域的离子注入。作为现有例，可举出以下两个例子(1)组合了 90nm世代以前的CMOS逻辑的制造工艺和不使用偏移间隔层的制造工 艺的制造工艺；(2)组合了 90nm世代以后的CMOS逻辑的制造工艺和使用了偏移间隔层的制造工 艺的制造工艺。上述(2)的制造工艺是如下的制造工艺如图14所示，不区分逻辑电路部114的 晶体管的栅电极110、外围(I/O)电路和像素部112的晶体管的栅电极120，而是针对所有 的栅电极110、120形成偏移间隔层131。无论在哪种情况下，都会在要形成像素晶体管、特别是像素晶体管的放大晶体管 的源-漏区域的硅基板上，在形成偏移间隔层的蚀刻时产生损伤。如果产生了这样的蚀刻 损伤，则放大晶体管的噪声增大。另外，如果在要形成光电转换部的硅基板上产生上述蚀刻 损伤，则会成为白点增加的原因。另外，与上述(2)的技术类似，作为形成在栅电极侧壁上的绝缘膜，包括为了在形 成源-漏区域时使用而形成的侧壁绝缘膜。在形成该侧壁绝缘膜时，在光电转换部(例如 光电二极管)上残留用于形成侧壁绝缘膜的绝缘膜的技术已经被公开(例如参照专利文献 1)。这种技术的情况下，在光电转换部上残留用于形成侧壁绝缘膜的绝缘膜是为了不会由 于在形成了源-漏区域后进行的硅化技术而在光电转换部上形成硅化物。专利文献1 日本特开2006-210583号公报

发明内容
本发明所要解决的问题是，在要形成像素晶体管的源-漏区域、光电转换部和浮动扩散部的硅基板上，在形成偏移间隔层的蚀刻时会产生损伤。本发明能够防止在形成偏移间隔层时对硅基板的蚀刻损伤，抑制像素晶体管的噪声的产生，抑制光电转换部的白点的产生或者由于浮动扩散部的缺陷而导致的白点的产生。本发明提供一种固态摄像装置的制造方法，该固态摄像装置在半导体基板上具 有光电转换部，对入射光进行光电转换并输出信号电荷；像素晶体管部，经由浮动扩散部 输入从上述光电转换部读出的信号电荷并在放大后输出；以及逻辑电路部，对从上述像素 晶体管部输出的信号电荷进行处理，上述制造方法包括以下步骤在上述半导体基板上形 成覆盖经由第1栅绝缘膜形成的上述逻辑电路部的晶体管的第1栅电极、经由第2栅绝缘 膜形成的上述像素晶体管部的第2栅电极、上述浮动扩散部和上述光电转换部的第1绝缘 膜后，在掩蔽上述光电转换部、上述像素晶体管部和上述浮动扩散部的状态下，对上述第1 绝缘膜进行回蚀，从而在上述第1栅电极的侧壁上形成偏移间隔层。在本发明的固态摄像装置的制造方法中，对逻辑电路部的晶体管形成了偏移间隔 层。此时，在掩蔽光电转换部、像素晶体管部和浮动扩散部的状态下，在第1栅电极的侧壁 上形成偏移间隔层，因此，在形成了光电转换部、像素晶体管部和浮动扩散部的半导体基板 上不会形成作为蚀刻损伤的表面缺陷。从而抑制了由于各区域中的缺陷而导致的白点的产 生。另外，在掩蔽浮动扩散部而对第1绝缘膜进行回蚀的情况下，可以在浮动扩散部 上残留绝缘膜，同时可以抑制传送栅侧壁的第1绝缘膜的膜厚的减小。由此可以增大传 送栅与浮动扩散部的杂质掺杂层之间的距离，限制由于栅电极端部上的电场引起的结漏电 流。可以减少由于蚀刻损伤导致的缺陷，并且通过该漏电流抑制效果抑制白点的产生。本发明的固态摄像装置的制造方法没有使由于缺陷导致的噪声或白点增加，因此 具有可以实现高画质摄影的优点。


图1是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图2是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图3是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图4是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图5是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图6是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图7是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第1例的制造工序剖 面图。图8是像素部的等效电路图。图9是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第2例的制造工序剖面图。图10是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第2例的制造工序 剖面图。图11是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第2例的制造工序 剖面图。图12是示出本发明的实施方式的固态摄像装置的制造方法的第2例的制造工序 剖面图。图13是作为利用本发明的制造方法形成的固态摄像装置的适用例，示出了摄像 装置的一例的框图。图14是示出在现有的固态摄像装置的晶体管上形成的偏移间隔层的形成例的概 略结构剖面图。符号说明11 半导体基板；21 光电转换部；31N、31P 第1栅绝缘膜；32N.32P 第1栅电极； 33 偏移间隔层；51 第2栅绝缘膜；52 第2栅电极；71 第1绝缘膜
具体实施例方式以下说明用于实施本发明的最佳方式(以下称为实施方式)。(固态摄像装置的制造方法的第1例)利用图1-图4的制造工序剖面图说明本发明的实施方式的固态摄像装置的制造 方法的第1例。第1例是在半导体基板上具有光电转换部、传送栅、浮动扩散部、像素晶体 管部和逻辑电路部的固态摄像装置的制造方法。并且，其特征在于在上述逻辑电路部的晶 体管的栅电极的侧壁上形成偏移间隔层的工序及其以后的工序。如图1所示，在半导体基板11上形成了用于分离上述像素晶体管部12的形成区 域、上述浮动扩散部的形成区域AFD、上述逻辑电路部14的形成区域的元件分离区域15 (— 部分未图示)。在图中，作为一个例子示出了逻辑电路部14的两个第1晶体管、像素晶体管 部12的一个第2晶体管、光电转换部21、传送栅TRG和浮动扩散部的形成区域AFD。在上 述半导体基板11中例如使用硅基板。另外，在上述像素晶体管部12、上述浮动扩散部的形 成区域AFD、光电转换部21、上述逻辑电路部14的各形成区域的半导体基板11中形成有规 定的阱区(未图示)。另外，在上述半导体基板11的规定位置上形成有对入射光进行光电转换而输出 信号电荷的光电转换部21。上述像素晶体管部12具有像素晶体管，该像素晶体管通过传送栅TRG读出上述 光电转换部21的信号电荷，并且将该信号电荷放大并输出。例如，如图8的等效电路图所 示，形成有一个光电转换部(例如光电二极管)21。并且，像素晶体管由传送晶体管(传送 栅TRG)、复位晶体管RST、放大晶体管Amp、选择晶体管SEL这4个晶体管构成。这是像素晶 体管部12不共有多个光电转换部21的类型，但当然也可以是共有多个光电转换部21的类 型，或者4个晶体管构成的部分也可以由3个晶体管构成。另外，上述逻辑电路部14形成在由上述光电转换部21和像素晶体管部12形成的像素阵列的周边，成为像素晶体管部12的输入输出部。
并且，在形成了上述光电转换部21的上述半导体基板11上，经由上述逻辑电路部 14的NMOS晶体管用的第1栅绝缘膜31N，形成第1栅电极32N。另外，经由上述逻辑电路 部14的PMOS晶体管用的第1栅绝缘膜31P，形成第1栅电极32P。并且，在上述像素晶体 管部12的形成区域中，经由像素晶体管用的第2栅绝缘膜51，形成第2栅电极52。另外， 形成传送栅TRG的栅绝缘膜51T和传送栅电极52T。上述NMOS晶体管用的第1栅电极32N、PMOS晶体管用的第1栅电极32P的最小 栅尺寸都为50nm左右。在本第1例中，作为一个例子，设上述第1栅电极32N的栅长度为 50nm、第1栅电极32P的栅长度为60nm。
然后，在上述半导体基板11上形成第1绝缘膜71。该第1绝缘膜71覆盖上述逻 辑电路部14的第1栅电极32P、32N、上述像素晶体管部12的第2栅电极52、上述光电转换 部21、浮动扩散部的形成区域AFD、传送栅电极52T。上述第1绝缘膜71例如利用膜厚为6nm IOnm的绝缘膜形成。在本实施例中， 通过化学气相成长(CVD)法在600°C的气氛中形成膜厚8nm的氧化硅(SiO2)膜。或者，也 可以代替CVD法而使用原子层沉积(ALD =Atomic Layer Deposition)法。无论哪种成膜方 法都可以实现共形(conformal)成膜，使整个表面形成为均勻的膜厚。另外，在形成上述第 1绝缘膜71之前，可以将第1栅电极32P、32N、传送栅电极52T、半导体基板11的硅面暴露 于氧化性气氛中。这种情况下，在各栅电极的侧面和各栅绝缘膜的侧面上，在露出了栅电极 和栅绝缘膜的界面的部分可以消除缺陷，提高对绝缘破坏的耐性。另外，上述第1绝缘膜71也可以用氮化硅膜形成。然后，如图2所示，利用抗蚀剂涂布技术在上述第1绝缘膜71上形成抗蚀剂膜81。 然后，利用光刻技术在上述像素晶体管部12、上述光电转换部21、传送栅电极52T以及浮动 扩散部的形成区域AFD上残留抗蚀剂膜81，从而在上述逻辑电路部14上形成开口部82，从 而形成掩模83。接着，将上述掩模83用作蚀刻掩模，对上述第1绝缘膜71进行回蚀(etch back), 在上述第1栅电极32Ν、32Ρ的各侧壁上形成偏移间隔层33。在上述回蚀中，通过反应性离子蚀刻(RIE)对上述第1绝缘膜71的氧化硅(SiO2) 进行蚀刻去除。在该蚀刻工序中，为了增大上述第1绝缘膜71与由底层硅基板构成的半导 体基板11的蚀刻选择比，可以使用例如八丁基氟(octafluorobutane ；C4F8)作为蚀刻气体。然后，去除上述掩模83。在该图2中，示出了去除上述掩模83之前的状态。在上述固态摄像装置的制造方法中，对逻辑电路部14的晶体管的栅电极32N、32P 形成了偏移间隔层33。此时，在用掩模83覆盖光电转换部21、像素晶体管部12和浮动扩 散部的形成区域AFD的状态下，在第1栅电极32N、32P的各侧壁上形成偏移间隔层33。因 此，在光电转换部21、像素晶体管部12和浮动扩散部的形成区域AFD的半导体基板11上不 会形成作为蚀刻损伤的表面缺陷。另外，在浮动扩散部的形成区域AFD和像素晶体管部12 的各晶体管上没有形成偏移间隔层。因此，抑制了像素晶体管部12的晶体管、特别是例如 像素晶体管部12的放大晶体管Amp (参照前述图8)的噪声的产生，并且抑制了光电转换部 21的白点的产生。由于没有使由于缺陷导致的噪声或白点增加，因此具有可以进行高画质摄像的优点O在形成上述偏移间隔层33的工序之后，如图3所示，在上述第1栅电极32N两侧 的上述半导体基板11中形成延伸区域34N、35N。具体地说，如下形成上述延伸区域34N、35N。首先，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 84。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成NMOS晶体管的区域上形成开 口部85，从而形成掩模86。S卩，在逻辑电路部14的要形成PMOS晶体管的区域上、像素晶体 管部12上以及外围电路部上残留上述抗蚀剂膜84，该部分成为掩模86。接着，将上述掩模86用作离子注入掩模，在上述第1栅电极32N两侧的上述半导 体基板11中形成延伸区域34N、35N。用于形成上述延伸区域34N、35N的离子注入条件是，作为一个例子，使用砷(As) 作为掺杂剂，将其注入能量设定为IkeV 5keV，将剂量设定为3 X IO1Vcm2 1 X IO1Vcm2的
范围。这里，使用砷(As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为1.21 ^，将剂量设定为5\1014/
2
cm ο然后，使用上述掩模86，比上述延伸区域34N、35N更深地形成口袋(pocket)扩散 层 36N、37N。用于形成上述口袋扩散层36N、37N的离子注入条件是，作为一个例子，使用二氟 化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为20keV 50keV，将剂量设定为1 X IO1Vcm2 IX IO1Vcm2的范围。这里，使用二氟化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为25keV，将 剂量设定为5X1013/Cm2。然后，去除上述掩模86。在该图3中，示出了去除上述掩模86之前的状态。然后，如图4所示，在上述第1栅电极32P两侧的上述半导体基板11中形成延伸 区域 34P、35P。具体地说，如下形成上述延伸区域34P、35P。首先，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 87。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成PMOS晶体管的区域上形成开 口部88，从而形成掩模89。S卩，在逻辑电路部14的要形成NMOS晶体管的区域上、像素晶体 管部12上以及外围电路部上残留上述抗蚀剂膜87，该部分成为掩模89。接着，将上述掩模89用作离子注入掩模，在上述第1栅电极32P两侧的上述半导 体基板11中形成延伸区域34P、35P。用于形成上述延伸区域34P、35P的离子注入条件是，作为一个例子，使用二氟化 硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为0. 71 ^ 31 ^，将剂量设定为2\1014八1112 9 X IO1Vcm2的范围。这里，使用二氟化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为0. 8keV， 将剂量设定为3X1014/cm2。然后，使用上述掩模89，比上述延伸区域34P、35P更深地形成口袋扩散层36P、 37P。
用于形成上述口袋扩散层36P、37P的离子注入条件是，作为一个例子，使用砷 (As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为30keV 60keV，将剂量设定为8X1012/cm2 6X1013/Cm2的范围。这里，使用砷(As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为35keV，将剂量设 定为 5 X IO1Vcm20然后，去除上述掩模89。在该图4中，示出了去除上述掩模89之前的状态。也可以在上述NMOS晶体管的延伸区域34N、35N以及口袋扩散层36N、37N之前形 成上述PMOS晶体管的延伸区域34P、35P以及口袋扩散层36P、37P。然后，如图5所示，在上述第2栅电极52两侧的上述半导体基板11中形成 LDDdightly doped drain，轻掺杂漏极)区域54、55。此时，通过上述第1绝缘膜71向上 述半导体基板11进行离子注入。另外，形成在上述第2栅电极52的两侧壁上的上述第1 绝缘膜71起到所谓的间隔层的功能。
具体地说，如下形成上述LDD区域54、55。首先，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 90。然后，利用光刻技术在上述像素晶体管部12的要形成像素晶体管的区域上以及 外围电路部(未图示)上形成开口部91，从而形成掩模92。即，在要形成逻辑电路部14 的区域上以及像素晶体管部12的光电转换部21上残留上述抗蚀剂膜90，该部分成为掩模 92。接着，将上述掩模92用作离子注入掩模，在上述第2栅电极52两侧的上述半导体 基板11中形成LDD区域54、55。用于形成上述LDD区域54、55的离子注入条件是，作为一个例子，使用磷(P)作为 掺杂剂，将其注入能量设定为8keV，将剂量设定为7X1013/Cm2。如上所述，在像素晶体管部12的半导体基板11上残留第1绝缘膜71的状态下形 成LDD区域54、55，因此，在形成LDD区域54、55的离子注入时，不必在像素晶体管部12的 半导体基板11上新形成缓冲层。另外，光电转换部21上被成为离子注入掩模的抗蚀剂膜 90的掩模92覆盖，因此光电转换部21中不会产生由于离子注入而导致的损伤。然后，去除上述掩模92。在该图5中，示出了去除上述掩模92之前的状态。然后，如图6所示，形成覆盖上述半导体基板11上的整个表面的第2绝缘膜72。上述第2绝缘膜72例如利用膜厚为60nm IOOnm的绝缘膜形成。在本实施例中， 将上述第2绝缘膜72形成膜厚70nm的氧化硅(SiO2)膜。然后，利用抗蚀剂涂布技术在上述第2绝缘膜72上形成抗蚀剂膜93。然后，利用 光刻技术在上述光电转换部21上残留抗蚀剂膜93，从而在上述逻辑电路部14上、像素晶体 管部12的像素晶体管上以及浮动扩散部的形成区域AFD上形成开口部94，从而形成掩模 95。接着，将上述掩模95用作蚀刻掩模，对上述第2绝缘膜72进行回蚀，在上述第1 栅电极32N、32P以及上述第2栅电极52的侧壁上形成侧壁绝缘膜38。在上述回蚀中，通过反应性离子蚀刻(RIE)对上述第2绝缘膜72的氧化硅(SiO2)进行蚀刻去除。在该蚀刻工序中，形成为残留作为底层的氧化硅(Si)膜的上述第1绝缘膜 71。例如使用八丁基氟(C4F8)作为蚀刻气体，并且例如通过时间控制来停止蚀刻。或者，可以使上述第2绝缘膜72成为氮化硅膜(下层)和氧化硅膜(上层)的两 层构造，或者氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜的3层构造。由此，在后面的工序中，形成源-漏 区域的区域不产生缺陷地被露出。另外，像素晶体管部中的第1绝缘膜71可以根据继续进 行的离子注入的条件来选择去除或者残留。然后，去除上述掩模95。在该图6中，示出了去除上述掩模95之前的状态。然后，如图7所示，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形 成抗蚀剂膜(未图示)。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成NMOS晶体管的区域上形成开 口部(未图示)，从而形成离子注入掩模(未图示)。即，在逻辑电路部14的要形成PMOS晶 体管的区域上、像素晶体管部12上以及浮动扩散部的形成区域AFD上残留上述抗蚀剂膜， 该部分成为在形成NMOS晶体管的源-漏区域时使用的离子注入掩模(未图示)。接着，使用该离子注入掩模，在上述第1栅电极32N两侧的上述半导体基板11中， 经由上述延伸区域34N、35N，形成第1源-漏区域39N、40N。然后，去除形成NMOS晶体管的源-漏区域的离子注入掩模。另外，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 (未图示)。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成PMOS晶体管的区域上形成开 口部(未图示)，从而形成离子注入掩模(未图示)。即，在逻辑电路部14的要形成NMOS晶 体管的区域上、像素晶体管部12上以及浮动扩散部的形成区域AFD上残留上述抗蚀剂膜， 该部分成为在形成PMOS晶体管的源-漏区域时使用的离子注入掩模(未图示)。接着，使用该离子注入掩模，在上述第1栅电极32P两侧的上述半导体基板11中， 经由上述延伸区域34P、35P，形成第1源-漏区域39P、40P。然后，去除形成PMOS晶体管的源-漏区域的离子注入掩模。进而，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 (未图示)。然后，利用光刻技术在上述像素晶体管部12的像素晶体管的形成区域上以及浮 动扩散部的形成区域AFD上形成开口部(未图示)，从而形成离子注入掩模(未图示)。即， 在要形成逻辑电路部14的区域上以及光电转换部21上残留上述抗蚀剂膜，成为形成像素 晶体管的MOS晶体管的源-漏区域以及浮动扩散部FD的离子注入掩模(未图示)。接着，使用该离子注入掩模，在上述第2栅电极52两侧的上述半导体基板11中， 经由上述LDD区域54、55，形成第2源-漏区域59、60。另外，形成浮动扩散部FD。然后，去除用于形成第2源-漏区域59、60等的离子注入掩模。在上述像素晶体管部12的像素晶体管中，有时需要分开形成NMOS晶体管和PMOS 晶体管。这种情况下，可以象分开形成了上述逻辑电路部14的NMOS晶体管和PMOS晶体管 那样，将上述LDD区域54、55和上述第2源-漏区域59、60分开形成为N型杂质区域和P 型杂质区域。
然后，虽然未图示，但在上述半导体基板11上形成布线层并进而形成平坦化膜后，在光电转换部21上方的上述平坦化膜上形成滤色片和微透镜，从而完成固态摄像装置。或者，在形成上述布线层并形成平坦化膜后，在该平坦化膜上粘贴支撑基板。然 后，去除上述半导体基板11的背面侧，从而去除上述半导体基板11直到光电转换部21的 底部附近，然后在该半导体基板11背面侧形成滤色片和微透镜，从而完成固态摄像装置。在上述固态摄像装置的制造方法中，在像素晶体管部12、光电转换部21以及浮动 扩散部FD的半导体基板11上残留第1绝缘膜71的状态下，对第2绝缘膜72进行回蚀，形 成侧壁绝缘膜38。因此，在该回蚀时，像素晶体管部12、光电转换部21以及浮动扩散部FD 的半导体基板11不暴露于蚀刻气氛中。因此，在该回蚀中，通过上述第1绝缘膜71抑制了 在像素晶体管部12、光电转换部21以及浮动扩散部FD的半导体基板11上产生蚀刻损伤。特别是，在像素晶体管的放大晶体管中，抑制了由于在半导体基板11的表面产生 蚀刻损伤而产生的缺陷所导致的噪声的产生。另外，在光电转换部21中，抑制了由于在半 导体基板11的表面产生蚀刻损伤而产生的白点的产生。另外，在像素晶体管部12的半导体基板11上残留第1绝缘膜71的状态下形成第 2源-漏区域59、60。因此，在形成第2源-漏区域59、60的离子注入时，不必在像素晶体 管部12的半导体基板11上新形成用于离子注入的缓冲层。另外，由于在上述半导体基板11的表面上形成了上述第1绝缘膜71，因此可以防 止在形成上述侧壁绝缘膜38以前注入到像素晶体管部12中的掺杂剂、例如LDD区域54、55 的掺杂剂向外扩散。因此，抑制了像素晶体管部12的像素晶体管特性的偏差，可期待提高 像素晶体管特性的可控制性。并且，通过在像素晶体管部12、光电转换部21以及浮动扩散部FD的半导体基板 11上残留第1绝缘膜71，利用第1绝缘膜71，半导体基板11可以防止来自外部的重金属物 质等。从而不需要形成用于防止重金属物质等的特别的保护膜。另外，可以在形成覆盖像素晶体管部12和光电转换部21等的上述掩模83之后、 在对第1绝缘膜71进行回蚀之前，对逻辑电路部14的形成区域选择性地进行高能量的阱 离子注入。由此可以实现像素晶体管部12和逻辑电路部14两者的电气分离，例如可以防 止在逻辑电路部14中产生的电噪声到达像素晶体管部12、光电转换部21等，从而可以防止 图像的劣化。(固态摄像装置的制造方法的第2例)利用图9-图12的制造工序剖面图说明本发明的实施方式的固态摄像装置的制造 方法的第2例。如图9所示，与前述图1的说明同样，在半导体基板11上形成了用于分离像素晶 体管部12、浮动扩散部的形成区域AFD、逻辑电路部14等的形成区域的元件分离区域15。 在图中，作为一个例子示出了逻辑电路部14的两个第1晶体管、像素晶体管部12的一个第 2晶体管、光电转换部21、传送栅TRG和浮动扩散部的形成区域AFD。在上述半导体基板11 中例如使用硅基板。另外，在上述像素晶体管部12、上述浮动扩散部、光电转换部21、上述 逻辑电路部14的各形成区域的半导体基板11中形成有规定的阱区(未图示)。另外，在上述半导体基板11的规定位置上，例如利用光电二极管形成对入射光进行光电转换而输出信号电荷的光电转换部21。上述像素晶体管部12具有像素晶体管，该像素晶体管将通过传送栅TRG读出上述 光电转换部21的信号电荷而得到的信号电荷放大并输出。例如，如上述图8的等效电路图 所示，形成有一个光电转换部(例如光电二极管)21。并且，像素晶体管由传送晶体管(传 送栅TRG)、复位晶体管RST、放大晶体管Amp、选择晶体管SEL这4个晶体管构成。这是像素 晶体管部12不共有多个光电转换部21的类型，但当然也可以是共有多个光电转换部21的 类型，或者4个晶体管构成的部分也可以由3个晶体管构成。另外，上述逻辑电路部14形成在由上述光电转换部21和像素晶体管部12形成的 像素阵列的周边，成为像素晶体管部12的输入输出部。并且，在形成了上述光电转换部21的上述半导体基板11上，经由上述逻辑电路部 14的NMOS晶体管用的第1栅绝缘膜31N，形成第1栅电极32N。另外，经由上述逻辑电路 部14的PMOS晶体管用的第1栅绝缘膜31P，形成第1栅电极32P。并且，在上述像素晶体 管部12的形成区域中，经由像素晶体管用的第2栅绝缘膜51，形成第2栅电极52。另外， 形成传送栅TRG的栅绝缘膜51T 和传送栅电极52T。上述NMOS晶体管用的第1栅电极32N、PMOS晶体管用的第1栅电极32P的最小 栅尺寸都为50nm左右。在本第2例中，作为一个例子，设上述第1栅电极32N的栅长度为 50nm、第1栅电极32P的栅长度为60nm。然后，在上述第1栅电极32N两侧的上述半导体基板11中形成延伸区域34N、35N。
具体地说，如下形成上述延伸区域34N、35N。首先，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 84。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成NMOS晶体管的区域上形成开 口部85，从而形成掩模86。S卩，在逻辑电路部14的要形成PMOS晶体管的区域上、像素晶体 管部12上以及浮动扩散部的形成区域AFD上残留上述抗蚀剂膜84，该部分成为掩模86。接着，将上述掩模86用作离子注入掩模，在上述第1栅电极32N两侧的上述半导 体基板11中形成延伸区域34N、35N。用于形成上述延伸区域34N、35N的离子注入条件是，作为一个例子，使用砷(As) 作为掺杂剂，将其注入能量设定为IkeV 5keV，将剂量设定为3 X IO1Vcm2 1 X IO1Vcm2的
范围。这里，使用砷(As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为1.21 ^，将剂量设定为5\1014/
2
cm ο然后，使用上述掩模86，比上述延伸区域34N、35N更深地形成口袋扩散层36N、 37N。用于形成上述口袋扩散层36N、37N的离子注入条件是，作为一个例子，使用二氟 化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为20keV 50keV，将剂量设定为1 X IO1Vcm2 IX IO1Vcm2的范围。这里，使用二氟化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为25keV，将 剂量设定为5X1013/Cm2。然后，去除上述掩模86。在该图6中，示出了去除上述掩模86之前的状态。然后，如图10所示，在上述半导体基板11上形成第1绝缘膜71。该第1绝缘膜71覆盖上述逻辑电路部14的第1栅电极32N、32P、上述像素晶体管部12的第2栅电极52、 上述传送栅电极52T、浮动扩散部的形成区域AFD、上述光电转换部21等。上述第1绝缘膜71例如利用膜厚为6nm IOnm的绝缘膜形成。在本实施例中， 在600°C的气氛中形成膜厚8nm的氧化硅(SiO2)膜。然后，如图11所示，利用抗蚀剂涂布技术在上述第1绝缘膜71上形成抗蚀剂膜 81。然后，利用光刻技术在上述像素晶体管部12、浮动扩散部的形成区域AFD、传送栅电极 52T以及上述光电转换部21上残留抗蚀剂膜81，从而在上述逻辑电路部14上形成开口部 82，从而形成掩模83。
接着，将上述掩模83用作蚀刻掩模，对上述第1绝缘膜71进行回蚀，在上述第1 栅电极32N、32P的各侧壁上形成偏移间隔层33。在上述回蚀中，通过反应性离子蚀刻(RIE)对上述第1绝缘膜71的氧化硅(SiO2) 进行蚀刻去除。在该蚀刻工序中，为了增大上述第1绝缘膜71与由底层硅(Si)基板构成 的半导体基板11的蚀刻选择比，可以使用例如八丁基氟(C4F8)作为蚀刻气体。然后，去除上述掩模83。在该图7中，示出了去除上述掩模83之前的状态。然后，如图12所示，在上述第1栅电极32P两侧的上述半导体基板11中形成延伸 区域 34P、35P。具体地说，如下形成上述延伸区域34P、35P。首先，利用抗蚀剂涂布技术在上述半导体基板11上的整个表面上形成抗蚀剂膜 87。然后，利用光刻技术在上述逻辑电路部14的要形成PMOS晶体管的区域上形成开 口部88，从而形成掩模89。S卩，在逻辑电路部14的要形成NMOS晶体管的区域上、像素晶体 管部12上以及浮动扩散部的形成区域AFD、传送栅电极52T以及光电转换部21上残留上述 抗蚀剂膜87，该部分成为掩模89。接着，将上述掩模89用作离子注入掩模，在上述第1栅电极32P两侧的上述半导 体基板11中形成延伸区域34P、35P。用于形成上述延伸区域34P、35P的离子注入条件是，作为一个例子，使用二氟化 硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为0. 71 ^ 31 ^，将剂量设定为2\1014八1112 9 X IO1Vcm2的范围。这里，使用二氟化硼(BF2)作为掺杂剂，将其注入能量设定为0. 8keV， 将剂量设定为3X1014/cm2。然后，使用上述掩模89，比上述延伸区域34P、35P更深地形成口袋扩散层36P、 37P。用于形成上述口袋扩散层36P、37P的离子注入条件是，作为一个例子，使用砷 (As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为30keV 60keV，将剂量设定为8X1012/cm2 6X1013/Cm2的范围。这里，使用砷(As)作为掺杂剂，将其注入能量设定为35keV，将剂量设 定为 5 X IO1Vcm20然后，去除上述掩模89。在该图7中，示出了去除上述掩模89之前的状态。也可以在上述NMOS晶体管的延伸区域34N、35N以及口袋扩散层36N、37N之前形成上述PMOS晶体管的延伸区域34P、35P以及口袋扩散层36P、37P。然后，如前述第1例所说明的那样，进行前述图5所示的工序以后的工序。在上述固态摄像装置的制造方法的第2例中，同样对逻辑电路部14的晶体管形成 了偏移间隔层33。此时，在用掩模83覆盖光电转换部21、像素晶体管部12和浮动扩散部 FD等的状态下，在第1栅电极32N、32P的各侧壁上形成偏移间隔层33。因此，在形成了光 电转换部21、像素晶体管部12和浮动扩散部FD的半导体基板11上不会形成作为蚀刻损 伤的表面缺陷。另外，在传送栅电极52T和像素晶体管部12的各晶体管上没有形成偏移间 隔层。因此，抑制了像素晶体管部12的晶体管、特别是例如像素晶体管部12的放大晶体管 Amp的噪声的产生，并且抑制了光电转换部21的白点的产生。由于没有使由于缺陷导致的噪声或白点增加，因此具有可以进行高画质摄像的优
点ο(固态摄像装置的适用例)通过图13的框图说明将在上述制造方法的第1例或第2例中形成的固态摄像装 置适用于摄像装置的一例。如图13所示，摄像装置200在摄像部201中具备固态摄像装置(未图示)。在该 摄像部201的聚光侧具有用于成像的聚光光学部202，并且，在摄像部201上连接有信号处 理部203，该信号处理部203具有对摄像部201进行驱动的驱动电路、将由固态摄像装置进 行了光电转换后的信号处理为图像的信号处理电路等。由上述信号处理部203处理后的图 像信号可以由图像存储部(未图示)存储。在这样的摄像装置200中，上述固态摄像装置 可以使用通过上述制造方法形成的固态摄像装置。在本发明的摄像装置200中，由于使用通过本发明的制造方法形成的固态摄像装 置，因此可以调整固态摄像装置的分光平衡，从而可以采用将图像调整为接近自然色的颜 色时的图像合成边际(margin)，可以容易地进行颜色校正，因此具有可以得到颜色再现性 优良的图像的优点。另外，上述摄像装置200可以是形成为一个芯片的形态，还可以是摄像部与信号 处理部或光学系统集中封装而成的、具有摄像功能的模块状的形态。另外，本发明的固态摄 像装置还可以应用于上述那样的摄像装置。这里，摄像装置例如是指相机和具有摄像功能 的便携设备等。另外，“摄像”不仅仅是在通常的相机摄影时的像的拍摄，而且在广义上也包 括指纹检测等。
权利要求
一种固态摄像装置的制造方法，该固态摄像装置在半导体基板上具有光电转换部，对入射光进行光电转换并输出信号电荷；像素晶体管部，经由浮动扩散部输入从上述光电转换部读出的信号电荷并在放大后输出；以及逻辑电路部，对从上述像素晶体管部输出的信号电荷进行处理，上述制造方法包括以下步骤在上述半导体基板上形成覆盖经由第1栅绝缘膜形成的上述逻辑电路部的晶体管的第1栅电极、经由第2栅绝缘膜形成的上述像素晶体管部的第2栅电极、上述浮动扩散部和上述光电转换部的第1绝缘膜后，在掩蔽上述光电转换部、上述像素晶体管部和上述浮动扩散部的状态下，对上述第1绝缘膜进行回蚀，从而在上述第1栅电极的侧壁上形成偏移间隔层。
2.如权利要求1所述的固态摄像装置的制造方法，其中，上述第1绝缘膜由氧化硅膜或 氮化硅膜形成。
3.如权利要求1所述的固态摄像装置的制造方法，其中，上述第1绝缘膜通过化学气相 成长法或原子层沉积法形成。
4.如权利要求1所述的固态摄像装置的制造方法，还包括以下步骤在形成上述偏移间隔层的步骤之后，在上述第1栅电极的两侧的上述半导体基板中形 成延伸区域。
5.如权利要求4所述的固态摄像装置的制造方法，还包括以下步骤在形成上述延伸区域之后，在上述第2栅电极的两侧的上述半导体基板中形成LDD区域。
6.如权利要求5所述的固态摄像装置的制造方法，还包括以下步骤 在形成上述LDD区域之后，形成覆盖上述第1栅电极和上述第2栅电极的第2绝缘膜；以及 在掩蔽上述光电转换部的状态下对上述第2绝缘膜进行回蚀，从而在上述第1栅电极 的侧壁和上述第2栅电极的侧壁上形成侧壁绝缘膜。
7.如权利要求6所述的固态摄像装置的制造方法，还包括以下步骤 在形成上述侧壁绝缘膜之后，在上述第1栅电极的两侧的上述半导体基板中，经由上述延伸区域形成第1源-漏区 域；以及在上述第2栅电极的两侧的上述半导体基板中，经由上述LDD区域形成第2源-漏区域。
8.如权利要求1所述的固态摄像装置的制造方法，其中，上述第1晶体管由NM0S晶体管和PM0S晶体管形成，在形成上述NM0S晶体管的第1栅 电极和上述PM0S晶体管的第1栅电极之后、在形成上述偏移间隔层之前，进行在上述NM0S晶体管的第1栅电极的两侧的上述半导体基板上形成NM0S晶体管的 延伸区域的步骤，然后进行形成上述偏移间隔层的步骤，然后进行在上述PM0S晶体管的第1栅电极的两侧的上述半导体基板上形成PM0S晶体 管的延伸区域的步骤。
全文摘要
本发明提供一种固态摄像装置的制造方法，能够防止在形成偏移间隔层时对硅基板的蚀刻损伤，抑制像素晶体管的噪声的产生和光电转换部的白点的产生。在半导体基板(11)上形成覆盖经由逻辑电路部(14)的晶体管的第1栅绝缘膜(31N、31P)形成的第1栅电极(32N、32P)、经由像素晶体管部(12)的第2栅绝缘膜(51)形成的第2栅电极(52)、浮动扩散部的形成区域(AFD)和光电转换部(21)的第1绝缘膜(71)后，在用掩模(83)覆盖光电转换部(21)、像素晶体管部(12)和浮动扩散部的形成区域(AFD)的状态下，对第1绝缘膜(71)进行回蚀，从而在第1栅电极(32N、32P)的侧壁上形成偏移间隔层(33)。
文档编号H01L27/146GK101834193SQ201010128699
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月12日
发明者君塚直彦, 松本拓治 申请人:索尼公司