专利名称：固体摄像装置及其制造方法
技术领域：
本发明主要涉及一种固体摄像装置及其制造方法，例如，适用于背面照射型的固 体摄像装置等。
背景技术：
近年来，像素的微细化得以发展，提出了一种以提高开口率来作为主要目的背面 照射型的固体摄像装置(例如，日本特开2006-128392号公报)。在该背面照射型的固体摄像装置中，当产生在光照射面侧的电子没有顺利到达布 线侧的光电二极管(PD)时，则不被作为信号来进行计数。因此，进行光电转换的Si层的厚 度决定感度(硅(Si)层的膜厚越厚感度越高)。
发明内容
本发明鉴于上述情况而做成，其目的在于，提供一种能够防止光照射面侧的基板 界面的耗尽并降低暗电流、能够形成更稳定的空穴蓄积层、并能够防止布线层的可靠性的 劣化的固体摄像装置及其制造方法。本发明涉及一种背面照射型的固体摄像装置，具有在半导体基板上配置包括光电 转换部以及信号扫描电路部的多个像素的摄像区域，并且在与形成上述信号扫描电路部的 上述半导体基板的表面相反侧的基板表面上形成光照射面，该背面照射型的固体摄像装置 包括硅氧化膜，设置在上述光照射面侧的半导体基板上；P型非晶硅化合物层，设置在上 述硅氧化膜上；以及空穴蓄积层，通过上述P型非晶硅化合物层形成在上述光照射面侧的 半导体基板与上述硅氧化膜之间的界面附近。根据本发明的固体摄像装置及其制造方法，能够防止光照射面侧的基板界面的耗 尽并降低暗电流，能够形成更稳定的空穴蓄积层，并能够防止布线层的可靠性的劣化。
图1是表示第1实施方式的固体摄像装置的整体构成例的模块图；图2是表示第1实施方式的固体摄像装置的摄像区域的等价电路图；图3是表示第1实施方式的固体摄像装置的剖面构成例的剖视图；图4是表示第1实施方式的从半导体基板的表面至界面附近的深度方向的浓度分 布以及电位的图；图5是表示第1实施方式的固体摄像装置的从半导体基板的表面侧至界面附近的 剖面的空穴浓度的图6是表示以第1实施方式的固体摄像装置的Si氧化膜的膜厚(dSi02)作为参 数，a-SiC(p)层的B(硼)浓度与暗电流之间的关系的图；图7是表示第1实施方式的固体摄像装置的一个制造工序的图；图8是表示第1实施方式的固体摄像装置的一个制造工序的图；图9是表示第1实施方式的a-SiC(p)层的成膜方法与特性的图；图10是表示第1实施方式的固体摄像装置的一个制造工序的图；图11是表示第2实施方式的固体摄像装置的剖面构成例的剖视图；图12是表示第3实施方式的固体摄像装置的剖面构成例的剖视图。
具体实施例方式实施方式的一种形式的固体摄像装置是一种背面照射型的固体摄像装置，具有在 半导体基板上配置包括光电转换部以及信号扫描电路部的多个像素的摄像区域，并且在与 形成上述信号扫描电路部的上述半导体基板的表面相反侧的基板表面上形成光照射面，该 背面照射型的固体摄像装置具有硅氧化膜，设置在上述光照射面侧的半导体基板上；P型 非晶硅化合物层，设置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄积层，通过上述P型非晶硅化合物层 形成在上述光照射面侧的半导体基板与上述硅氧化膜之间的界面附近。此处，当在上述背面照射型的固体摄像装置的光照射面侧的Si界面发生耗尽时， 存在以下趋势，S卩由存在于界面的发生中心引起的暗电流增大较大损坏画质。由于暗电流 增大而再生画质降低是指，例如白色缺陷(白傷；white defects)、暗时输出不均(暗時^ ^ )等。因此，提出了以下方案，即为了不使光照射面侧的界面耗尽，而利用在SOI基板 上形成P型半导体层并在其上使Si外延生长而得到的基板，来形成背面照射型的固体摄像 装置。然而，当在基板上形成光照射侧的ρ型半导体层时，由于(使用在基板上作成有P型 半导体层的基板)形成CMOS传感器的过程的热工序，而上述P型半导体层的硼(B)扩散， 实质上P型半导体层的膜厚变厚。当上述P型半导体层变厚时，对于蓝色(B) (450nm)光的 感度显著降低。另外，提出了以下方案，S卩为了不使光照射面侧的界面附近的Si层耗尽，而形成 负的固定电荷膜(例如，氧化铪膜等)。在此，通过形成负的固定电荷膜，从而在界面附近的 Si层内形成空穴层(也就是，不使界面附近耗尽)。由此来抑制暗电流增大。然而，形成具 有足够的空穴密度的固定电荷膜的方法非常不容易。这样一来，在上述固体摄像装置及其制造方法中，相对于防止光照射面侧的耗尽 以及降低暗电流，都存在不利的趋势。因此，以下参照附图对实施方式进行说明。在以下的实施方式中举出的一例为，在 与形成信号扫描电路部的半导体基板表面上相反侧的半导体基板上的背面侧设置光照射 面(受光面)的背面 照射型(BSI =Back side illumination)的固体摄像装置。再者，在该 说明中，对涉及全图的共通的部分付与共通的参照符号。[第1实施方式]<1、构成例〉利用图1 图6对该发明的第1实施方式涉及的固体摄像装置的构成例进行说明。1-1、整体 构成例首先，利用图1对本例涉及的固体摄像装置的整体构成例进行说明。图1是表示 本例涉及的固体摄像装置的整体构成例的系统模块图。在图1中表示了在摄像区域的列位 置上配置有AD转换电路的情况的一种构成。如图所示那样，本例涉及的固体摄像装置10具有摄像区域12和驱动电路区域14。摄像区域12为，在半导体基板上配置包括光电转换部以及信号扫描电路部的单 位像素(Pixel)I的矩阵。光电转换部具有进行光电转换并储存的光电二极管，作为摄像部而执行功能。信 号扫描电路部具有后述的放大晶体管等，读取并放大来自光电转换部的信号，并发送到AD 转换电路15。本例的情况下，光照射面(光电转换部)被设置在与形成信号扫描电路部的 半导体基板表面上相反侧的半导体基板上的背面侧。驱动电路区域14构成为，配置有用于驱动上述信号扫描电路部的垂直移位寄存 器13以及AD转换电路等驱动电路。垂直移位寄存器(Vertical Shift register) 13向摄影区域12输出信号LSl LSk，并作为以每行来选择单位像素1的选择部而执行功能。被选择的行的单位像素1分别 将与入射光的量相对应的模拟信号Vsig经由垂直信号线VSL输出。AD转换电路(ADC) 15将经由垂直信号线VSL输入的模拟信号Vsig转换成数字信号。再者，此处，作为固体摄像装置的整体构成的一部分，省略了图示以及该说明，但 并不限于此。即，例如，也可以进一步具有控制摄像区域12等的动作的控制电路等。也可 以构成为不是按照列来并列地配置ADC电路，而是以芯片级配置ADC电路，或者构成为不在 传感器芯片上配置ADC等。1-2、摄像区域的构成例接着，利用图2对图1中的摄像区域12的构成例进行说明。在本例中，举出通过 单一的摄像区域12来取得多个颜色信息的单版式摄像元件作为一例来进行说明。如图所示那样，摄像区域12具有多个单位像素1，矩阵状地配置在从垂直移位寄 存器13延出的读取信号线与垂直信号线VSL的交叉位置上。单位像素(PIXEL) 1具有光电二极管PD、放大晶体管Tb、读取晶体管Td、复位晶 体管Tc以及地址晶体管Ta。在上述像素1的构成中，光电二极管PD构成光电转换部。放大晶体管Tb、读取晶 体管Td、复位晶体管Tc以及地址晶体管Ta构成信号扫描电路部。向光电二极管PD的阴极施加基准电位Vss。放大晶体管Tb构成为，放大并输出来自浮动扩散层(” π—〒^ ) “、^工一 ^3 检测部)FD的信号。放大晶体管Tb的栅极连接在浮动扩散层FD上，源极连接在垂 直信号线VSL上、漏极连接在地址晶体管Ta的源极上。由垂直信号线VSL发送的单位像素 1的输出信号通过CDS噪声去除电路28去除噪声之后，从输出端子29被输出。读取晶体管Td构成为，控制在光电二极管PD的信号电荷的蓄积。读取晶体管Td 的栅极连接在读取信号线TRF上，源极连接在光电二极管PD的阳极上，漏极连接在浮动扩散层FD上。复位晶体管Tc构成为对放大晶体管Tb的栅极电位进行复位。复位晶体管Tc的 栅极连接在复位信号线RST上，源极连接在浮动扩散层FD上，漏极连接在与漏极电源连接 的电源端子25上。地址晶体管Ta的栅极连接在地址信号线ADR上。负载晶体管TL的栅极连接在选择信号线SF上，漏极连接在放大晶体管Tb的源极 上，源极连接在控制信号线DC上。读取驱动动作根据该摄像区域12的结构的读取驱动动作如下所述。首先，读取行的地址晶体管 Ta通过从垂直移位寄存器13发送的行选择脉冲而成为接通(ON)状态。接着，复位晶体管Tc同样通过从垂直移位寄存器13发送的复位脉冲而成为接通 (ON)状态，并且被复位到接近于浮动扩散层FD的电位的电压。之后，复位晶体管Tc成为断 开(OFF)状态。接着，读取晶体管Td成为接通(ON)状态，蓄积在光电二极管PD中的信号电荷被 读取至浮动扩散层FD，根据所读取的信号电荷数来调制浮动扩散层FD的电位。接着，调制后的信号通过构成源极跟随器的放大晶体管Tb被读取至垂直信号线 VSL，从而完成读取动作。1-3、剖面构成例接着，利用图3对本例涉及的固体摄像装置的剖面构成例进行说明。如上所述那样，单位像素1通过像素分离层36被分离成每个像素，由光电转换部 和信号扫描电路部构成。像素分离层36通过扩散于半导体基板(Si-sub) 30中的B(硼) 等P型半导体层而形成。光电转换部具有设置在半导体基板30中的光电二极管PD、空穴蓄积层35以及 设置在光照射面侧(背面侧)的半导体基板30的表面上的硅氧化膜34、作为ρ型非晶硅化 合物层的P型非晶硅碳化物层33、平坦化层32、滤色器CF以及微透镜ML。信号扫描电路部具有形成在设置在信号扫描电路形成面侧的半导体基板30上 的层间绝缘膜31-1中的上述放大晶体管(未图示)等、以及布线层37。半导体基板30是例如在SOI基板上进行了外延生长而形成的η型半导体层。半 导体基板30的膜厚在本例的情况下，例如为3. 5 μ m左右。光电二极管PD设置在半导体基板30中，并进行光电转换。空穴蓄积层35通过ρ型非晶硅碳化物层(a-SiC(p)层)33而形成，并且设置在光 照射面侧的半导体基板30与硅氧化膜34之间的界面BF附近。空穴蓄积层35增大界面BF 附近的空穴浓度，能够抑制界面的耗尽。由此，能够抑制产生在界面BF附近的暗电流。 硅氧化膜(SiO2膜)34设置在光照射面侧的半导体基板30上，如后述那样，优选 该膜厚dSi02为2nm以上且0. Im(IOOnm)以下左右。ρ型非晶硅碳化物层(a-SiC(p)层)33设置在SiO2膜34上，具有比硅(Si)的带 隙(l.leV左右)通常更宽的带隙(2. OeV左右)。a-SiC(p)层33与硅(Si)相比，由于短 波长光的吸收系数小，能够抑制对于蓝色(B =Blue)光(例如450nm)的感度降低。另外，如 后述那样，形成a-SiC(p)层33时的成膜温度为230度(°C )左右的比较低的温度。因此，在以下方面是有利的在形成AL(铝)或Cu (铜)等的布线层37之后，能够不使布线层37 的布线特性劣化地来形成a-SiC(p)层33。a-SiC(p)层33因为是ρ型的半导体层，能够在界面BF附近形成上述空穴蓄积层 35。优选a-SiC(p)层33的膜厚dSiC为，能够形成上述空穴蓄积层35的程度(能够不使 界面BF耗尽的程度)。然而，当a-SiC(p)层33的膜厚dSiC极度过厚时，则在该区域由于 光电转换而产生的电子会再结合，有蓝色(B =Blue)光降低的可能性。因此，a-SiC(p)层33 的膜厚dSiC在本例的情况下，优选例如为30nm左右以下。另外，优选a_SiC (ρ)层33的 B(硼)浓度为，不使光照射面侧的半导体基板的界面BF附近耗尽的B浓度，即暗电流充分 低的浓度，例如为lE17cnT3以上且lE20cnT3左右以下。进一步优选，通过未图示的电压控制电路等，并经由像素分离层36，以与接地电源 电压(GND)接地的方式向a-SiC(p)层33施加电压VSiC。通过施加上述电压VSiC并控制 空穴蓄积层35的空穴浓度，能够形成更稳定的空穴蓄积层35。平坦化层32设置在光照射面侧的a-SiC(p)层33上，本例的情况下，例如通过硅 氧化膜(SiO2膜)等形成。滤色器CF设置在光照射面侧的层间绝缘膜31-2中，例如在利用拜耳(Bayer)配 置的情况下，与R(红Red)、G(绿=Green), B( M =Blue)等各颜色相对应地配置。微透镜ML设置在光照射面侧的层间绝缘膜31-2上。布线层37设置在信号扫描线电路形成侧的层间绝缘膜31-1中，例如通过AL (铝) 或Cu (铜)等形成。再者，此处虽然省略了图示，但也可以在背面侧的层间绝缘膜31-2上通过Si3N4膜 等设置钝化膜等。1-4、关于空穴产生等接着，利用图4以及图5对本例涉及的固体摄像装置的界面BF附近的空穴产生等 进行说明。1-4-1(特性1)首先，利用图4对从表面侧的半导体基板30表面至界面BF附近的深度 方向的一维的浓度分布(空穴(Hole)、施主(Donor)、接受体(Accepter)浓度)以及电位 (Potential)进行说明。以图中的虚线所示那样，得知在光照射面侧的半导体基板30与硅氧化膜34之间 的界面BF附近，空穴(Hole)通过由a-SiC(p)层33所形成的空穴蓄积层35而被蓄积。由 此，通过增大界面BF附近的空穴浓度、并抑制耗尽，能够抑制产生在界面BF附近的暗电流。(特性2)接着，利用图5对从表面侧的半导体基板30表面(光电二极管PD侧) 至界面BF附近的剖面的空穴(Hole)浓度进行说明。如图所示那样，得知在界面BF附近会产生较多的空穴，空穴(Hole)浓度为 lE16cm_3以上，在光照射面侧没有耗尽。因此明显可知，能够抑制产生在界面BF附近的暗 电流。1-4-2、a-SiC(p)层的B浓度与暗电流的关系 接着，利用图6对a-SiC(p)层33的B(硼)浓度与暗电流的关系进行说明。图6 以Si氧化膜34的膜厚(dSi02)作为参数来表示在本实施例中形成的a-SiC(p)层33的B(硼)浓度与暗电流。 如图所示那样，得知当a-SiC(p)层33的B浓度变高时，则暗电流降低。另外，得 知Si氧化膜34的膜厚(dSi02)越薄暗电流变得越低，通过B浓度为大致lE17cm_3左右以 上，暗电流被抑制而几乎成为一定并且收敛。根据该结果得知，优选a-SiC(p)层33的B浓 度为lE17cnT3以上且lE20cnT3以下的浓度，优选Si氧化膜34的膜厚(dSi02)为2nm以上 且 0. Iym(IOOnm)以下。<2、制造方法〉接着、利用图7 图10对第1实施方式涉及的固体摄像装置的制造方法进行说 明。首先，例如，在SOI (绝缘体上硅Silicon on insulater)基板上使η型半导体层 进行例如3.5 μ m左右的外延生长，并形成半导体基板(Si-sub) 30。接着，利用已知的CMOS 传感器的制造方法在信号扫描线侧(表面侧)的半导体基板30形成像素分离层36、光电二 极管PD、层间绝缘膜31-1以及布线层37。接着，进入背面照射型的固体摄像装置的制造工序。具体地，如图7所示那样，利用粘合剂或者直接接合法，在信号扫描线侧(表面侧) 的布线层37或层间绝缘膜31-1上粘结支撑基板41。接着，将光照射面侧(背面侧)的SOI基板的硅基板去除到所希望的厚度，例如， 利用CMP(化学机械剖光Chemical mechanical polishing)法等进行磨削。并且，仅留下 SOI基板中的氧化层34。在该Si氧化层(S0I层)34的膜厚仍然厚于所希望的膜厚的情况 下，根据必要进一步通过例如NF40H、或者HF、或者HF与HNO3以及CH3COOH的混合液将Si氧 化层34向所希望的膜厚(例如50nm左右)进行薄膜化。另外，如果从最初便使用Si氧化 层34的膜厚为0. 1 μ m(IOOnm左右)以下的SOI基板，也可以不进行上述Si氧化层34的 薄膜化加工。接着，对a-SiC(p)层33的形成工序进行说明。具体地是，如图8所示那样，通过上述工序，例如利用等离子CVD法在较薄地残留 于光照射面侧的Si氧化膜34上形成30nm左右的ρ型非晶硅碳化(a_SiC(p)层33。此处，图9表示在a-SiC(p)层33的形成工序时的成膜条件和膜特性的一览。如 图所示那样，流过 SiH4 气体=100 [SCCM]、H2 气体=50 [SCCM]、CH4 气体=2. 0 [SCCM]、B2H6 气体=8 [SCCM]，在0. 5 [Torr]的压力下，以30 [W/cm2]的功率(Power)、并以基板温度230 度来进行2分30秒左右的堆积。通过该条件，能够形成30hm左右的ρ型非晶硅碳化物层 33。像这样，在本例的a-SiC(p)层33的形成工序中，由于成膜温度是230度左右的比 较低的温度，因此在以下方面是有利的即使在形成了 AL或Cu等的布线层37之后，也能够 不使布线层37的布线特性劣化地来形成a-SiC(p)层33。如图9所示那样，a_SiC(p)层33 是比Si的带隙(1. IeV)通常更宽的2. OeV左右，另外，由于短波长光的吸收系数比Si小， 因此能够抑制对于B(蓝色)光(例如450nm)的感度降低。而且，由于a-SiC(p)层33是ρ型半导体层，因此当形成a_SiC(p)层33时，能够 在光照射面侧的半导体基板30的界面BF附近形成空穴蓄积层35。因此，在以下方面是有 利的能够抑制半导体基板30的界面BF附近的暗电流等。
接着，如图10所示那样，在光照射面侧(背面侧)的a-SiC(p)层33上形成Si氧 化膜等，并形成平坦化层32。接着，在背面侧的平坦化层32上形成层间绝缘膜31-2，通过 有机物等在该层间绝缘膜31-2中形成滤色器CF。接着，通过Si3N4膜在背面侧的层间绝缘 膜31-2上形成钝化膜(未图示)。接着，在背面侧的层间绝缘膜31-2上形成微透镜ML。接 着，去除支撑基板41，能够制造在图3所示的背面照射型的固体摄像装置。再者，在本第1实施方式中，利用在SOI基板上使η型的硅(Si)膜外延生长的基 板进行了说明，但并不限于此。例如，并没有必要限定于SOI基板，也可以同样适用于使用 了块材(bulk)的Si基板或者SIMOX基板等的情况。<3、作用效果〉根据第1实施方式涉及的固体摄像装置及其制造方法，至少能够取得下述(1) (3)的效果。(1)能够防止光照射面侧的基板界面BF的耗尽，并降低暗电流。如上述那样，本例涉及的固体摄像装置具有在半导体基板30上配置包括光电转 换部(PD)以及信号扫描电路部(Ta等)的多个像素1的摄像区域12，并且在与形成信号扫 描电路部(Ta等)的半导体基板30的表面相反侧的基板表面上形成光照射面的背面照射 型的固体摄像装置。进一步，本例涉及的固体摄像装置具有硅氧化膜34，设置在光照射面 侧的半导体基板上；P型非晶硅碳化物层(a-SiC(p)层)33，设置在硅氧化膜34上；以及空 穴蓄积层35，通过ρ型非晶硅碳化物层33形成在光照射面侧的半导体基板30与硅氧化膜 34之间的界面BF附近。根据上述构成，能够在缺陷多并可成为暗电流的产生源的界面BF附近配置形成 于P型非晶硅碳化物层33的空穴蓄积层35。因此，通过增大界面BF的空穴浓度并抑制耗 尽，在能够降低暗电流这一点上是有利的。(2)能够形成更稳定的空穴蓄积层35。本例涉及的固体摄像装置经由像素分离层36，施加接地电源电压(GND)，来作为 向P型非晶硅碳化物层33施加的电压VSiC。电压VSiC可通过例如未图示的电压控制电路 等施加。这样，由于能够施加上述电压VSiC，并控制空穴浓度，因此，在能够形成更稳定的 空穴蓄积层35这一点上是有利的。(3)能够防止布线层37的可靠性的劣化如上述那样，在a-SiC (ρ)层33形成时的成膜温度为230度(°C)左右的比较低的 温度。因此，在以下方面是有利的即使在形成AL(铝)或Cu(铜)等的布线层37之后形 成了 a-SiC(p)层33的情况下，也能够不使布线层37的布线特性劣化地来形成a_SiC(p) 层33，并且能够防止布线层37的可靠性的劣化。[第2实施方式(具有透明电极层的一例)]接着，利用图11对第2实施方式涉及的固体摄像装置进行说明。该实施方式是涉 及还具有透明电极层的一例。在该说明中，省略与上述第1实施方式重复的部分的详细说 明。〈构成例〉
首先，利用图11对第2实施方式涉及的固体摄像装置的构成例进行说明。如图所示那样，在本例中，在光照射面侧(背面侧)Wa-SiC(P)层33上还设置透明电极层55，这 一点与上述第1实施方式不同。透明电极层55在本例的情况下，通过膜厚为35nm左右的ITO(铟锡氧化物 Indium Tin Oxide)膜等形成。优选能够向透明电极层55施加规定的电压VIT0，并且优选 在设备驱动时施加负偏压(例如-2V左右)来作为电压VIT0。能够构成为从上述电压控制 电路等施加电压VIT0。因此，在能够以更高的精度控制界面BF附近的空穴密度这一点上是 有利的。〈制造方法〉 接着，对第2实施方式涉及的固体摄像装置的制造方法进行说明。此处省略图示。首先，利用与上述第1实施方式同样的制造方法形成例如30nm左右的ρ型非晶硅 碳化物层(a-SiC(p)层)33。接着，利用化学反应溅射法在ρ型非晶硅碳化物层(a-SiC(p)层)33上堆积35nm 左右的IT0(Indium Tin Oxide)膜，从而形成透明电极层55。进行ITO膜的具体的形成工 序为，通过一边流过Ar气体lOOsccm、氧20sCCm —边保持压力0. 8Pa来进行溅射。接着，通过利用与上述实质上同样的制造工序来形成平坦化层32、层间绝缘膜 31-2、滤色器CF以及微透镜ML，能够制造在图1所示的背面照射型的固体摄像装置。〈作用效果〉根据第2实施方式涉及的固体摄像装置及其制造方法，至少能够取得与上述 (1) ⑶同样的效果。进一步，根据本例，在光照射面侧(背面侧)的a-SiC(p)层33上还设置透明电极 层55这一点，与上述第1实施方式不同。优选能够向透明电极层55施加规定的电压VIT0，并且优选在设备驱动时施加负 偏压(例如-2V左右)作为电压VIT0。能够构成为从上述电压控制电路等施加电压VIT0。 因此，在能够以更高的精度控制界面BF附近的空穴密度这一点上是有利的。[第3实施方式(a-SiN(ρ)的一例)]接着，利用图12对第3实施方式涉及的固体摄像装置进行说明。该实施方式涉及 适用P型非晶硅氮化物层(a-SiN(p))77的一例。在该说明中，省略与上述第1实施方式重 复的部分的详细说明。〈构成例〉如图12所示那样，本例中的不同点为，替代在上述第1实施方式所示的a-SiC(p) 层33而设置ρ型非晶硅氮化物层(a-SiN(p)层)77。〈制造方法〉对于制造方法与上述第1实施方式的不同点为，在a-SiC(p)层33的形成工序中， 替代甲烷气体(CH4)而使用NH3气体。因此，能够形成所希望的a-SiN(p)层77。〈作用效果〉根据第3实施方式涉及的固体摄像装置及其制造方法，至少能够取得与上述 (1) (3)同样的效果。进一步，如本例那样，可以根据需要来使用a-SiN(p)层77。另外， 在背面照射型(背面侧)的a-SiN(p)层77上设置上述第2实施方式所示的透明电极层55 也同样有效。
再者，在上述第1 第3实施方式中，硅氧化膜34并不限于利用SOI基板来残留 的硅氧化膜，例如，也包括在使用了块材基板的情况下膜厚为2nm左右的自然氧化膜等。 在此描述了一些实施方式，但这些实施方式只是例示，本发明的范围并不受其限 制。事实上，能够通过不同的形式体现在此描述的方法和系统，而且，在不脱离本发明的主 旨的范围内可以对这些方法和系统的形式进行各种省略、替代和变更。本申请的权利要求 书涵盖了不脱离本发明的主旨的范围内的这些形式及其变更。
权利要求
1.一种背面照射型的固体摄像装置，具有在半导体基板上配置包括光电转换部以及信 号扫描电路部的多个像素的摄像区域，并且在与形成上述信号扫描电路部的上述半导体基 板的表面相反侧的基板表面上形成光照射面，该背面照射型的固体摄像装置包括 硅氧化膜，设置在上述光照射面侧的半导体基板上； ρ型非晶硅化合物层，设置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄积层，通过上述ρ型非晶硅化合物层形成在上述光照射面侧的半导体基板与上 述硅氧化膜之间的界面附近。
2.根据权利要求1所述的背面照射型的固体摄像装置，其中， 上述像素还具有像素分离层，该像素分离层用于分离每个像素；上述背面照射型的固体摄像装置还包括控制电路，该控制电路经由上述像素分离层， 向上述P型非晶硅化合物层施加电压。
3.根据权利要求2所述的背面照射型的固体摄像装置，其中，还具有透明电极层，该透明电极层设置在上述P型非晶硅化合物层上， 上述控制电路向上述透明电极层施加负偏压。
4.根据权利要求1所述的背面照射型的固体摄像装置，其中，上述P型非晶硅化合物层是P型非晶硅碳化物层或P型非晶硅氮化物层。
5.根据权利要求4所述的背面照射型的固体摄像装置，其中，上述P型非晶硅碳化物层的硼浓度为1E17CHT3以上且1E20CHT3以下， 上述硅氧化膜的膜厚为2nm以上且IOOnm以下。
6.根据权利要求1所述的背面照射型的固体摄像装置，其中， 上述像素具有构成上述光电转换部的光电二极管；以及构成上述信号扫描电路部的放大晶体管、读取晶体管、复位晶体管以及地址晶体管。
7.根据权利要求1所述的背面照射型的固体摄像装置，其中，还具有垂直移位寄存器，该垂直移位寄存器按照每行来选择上述像素。
8.根据权利要求1所述的背面照射型的固体摄像装置，其中，还具有模拟数字转换电路，该模拟数字转换电路把从被选择的行的上述像素分别输出 的与入射光的量相对应的模拟信号转换成数字信号。
9.一种固体摄像装置的制造方法，包括 在SOI基板上形成半导体层；在信号扫描线侧的上述半导体层形成光电二极管、层间绝缘膜以及布线层； 向信号扫描线侧的上述层间绝缘膜贴合支撑基板；将上述SOI基板中的绝缘层用作阻挡件，来去除与上述信号扫描线侧相反侧的光照射 面侧的上述半导体基板；在上述光照射面侧残留的上述绝缘层上，形成P型非晶硅化合物层，在上述光照射面 侧的上述半导体层与上述绝缘层之间的界面附近，形成通过上述P型非晶硅化合物层形成 的空穴蓄积层；在上述P型非晶硅化合物层上形成平坦化层；在上述平坦化层上形成层间绝缘膜，并在该层间绝缘膜中形成滤色器；以及 在光照射面侧的上述层间绝缘膜上形成微透镜。
10.根据权利要求9所述的固体摄像装置的制造方法，其中，还包括 在上述半导体层，形成分离每个像素的像素分离层；以及形成经由上述像素分离层向上述P型非晶硅化合物层施加电压的控制电路。
11.根据权利要求10所述的固体摄像装置的制造方法，其中， 还包括在上述P型非晶硅化合物层上形成透明电极层；上述控制电路向上述透明电极层施加负偏压。
12.根据权利要求9所述的固体摄像装置的制造方法，其中，上述P型非晶硅化合物层是P型非晶硅碳化物层或者是P型非晶硅氮化物层。
13.根据权利要求12所述的固体摄像装置的制造方法，其中，上述P型非晶硅碳化物层的硼浓度为1E17CHT3以上且1E20CHT3以下， 上述硅氧化膜的膜厚为2nm以上且IOOnm以下。
14.根据权利要求12所述的固体摄像装置的制造方法，其中， 形成上述P型非晶硅碳化物层时的成膜条件包括使 SiH4 气体=100SCCM、H2 气体=50SCCM、CH4 气体=20SCCM、B2H6 气体=8SCCM 流过； 在0. 5Torr的压力下； 以30W/cm2的功率； 基板温度为230度；以及 以2分30秒左右进行堆积。
15.根据权利要求9所述的固体摄像装置的制造方法，其中，还包括通过NF4OH、或者HF、或者HF与HNO3以及CH3COOH的混合液，对上述SOI基板中的上述 绝缘膜的膜厚进行薄膜化。
全文摘要
本发明提供一种背面照射型的固体摄像装置及其制造方法，该固体摄像装置具有在半导体基板上配置包括光电转换部以及信号扫描电路部的多个像素的摄像区域，并且在与形成上述信号扫描电路部的上述半导体基板的表面相反侧的基板表面上形成光照射面，该背面照射型的固体摄像装置包括硅氧化膜，设置在上述光照射面侧的半导体基板上；p型非晶硅化合物层，设置在上述硅氧化膜上；以及空穴蓄积层，通过上述p型非晶硅化合物层形成在上述光照射面侧的半导体基板与上述硅氧化膜之间的界面附近。
文档编号H01L27/146GK102044550SQ20101027449
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月3日 优先权日2009年10月19日
发明者山口铁也 申请人:株式会社东芝