[发明专利]固体摄像元件及其制造方法、摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及固体摄像元件及其制造方法，以及包括该固体摄像元件的摄像设备。

背景技术

已知在CCD固体摄像元件和CMOS固体摄像元件中，光电二极管中的晶体缺陷以及在硅基板上形成的受光部和在该受光部上形成的绝缘层之间的界面态会引起暗电流。

图13A是示意截面图，说明了在其中形成有光电二极管的硅层之上形成绝缘层的情形。图13B是图13A所示的构造的能量图。如图13A和13B所示，标记x所表示的界面态发生在其中形成有光电二极管的硅层51和形成在硅层51上的绝缘层52之间的界面中。这些界面态成为暗电流的生成源，产生于界面的电子以暗电流的形式流入到光电二极管PD中。

为应对这种情况，采用一种所谓的空穴积聚二极管(HAD)技术来控制暗电流的生成。该技术例如记载于日本特开第2005-123280号公报(以下称为专利文件1)。

图14A是示意截面图，说明了通过形成p⁺型半导体区来获得HAD构造的情形。图14B是图14A所示的构造的能量图。具体地，如图14A和14B所示，将p型杂质导入硅层51的表面附近，形成p⁺型半导体区，所得的p⁺型半导体区作为正电荷积聚区53，用于积聚正电荷(空穴)。

通过获得HAD构造，正电荷积聚区53形成在硅层51的界面中，由此光电二极管PD远离该界面，从而能够抑制由于界面态作为生成源的暗电流的生成。

通常，在形成HAD构造时，诸如B离子或BF₂离子的离子在退火温度下注入到硅层51，从而形成p⁺型半导体区，成为硅层51的界面附近的正电荷积聚区53。

此外，对于已有的离子注入工艺关键的是，为了实现合适的离子注入扩散及活化，需要尽可能长时间地保持高温。

然而，从充分保证固体摄像元件的性能等出发，不希望长时间保持高温。

图15A是示意截面图，说明了在其中形成有光电二极管的硅层上形成含负固定电荷(negative fixed charges)的绝缘层的情形。图15B是图15A所示的构造的能量图。如图15A和15B所示，有人提出了一种技术，在其中形成有光电二极管PD的硅层51上形成含负固定电荷54的绝缘层55。该技术例如记载于日本特开第2008-306154号公报(以下称为专利文件2)。

根据该技术，即使如图15B所示在能带弯曲的状态离子没有注入硅层51，在硅层51的界面附近仍然形成正电荷积聚区53，从而能在正电荷积聚区53积聚正电荷(空穴)。

例如，HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂和Ta₂O₅等可作为具有该负固定电荷54的绝缘层55的材料。

发明内容

使用专利文件2中记载的技术，在沉积含负固定电荷54的绝缘层55时，使用原子层沉积(ALD)法或金属有机化学气相沉积(MOCVD)法沉积的第一膜和使用物理气相沉积(PVD)法或金属有机化学气相沉积(MOCVD)法沉积的第二膜依次层叠。

根据该技术，使用ALD法能抑制界面态的生成，使用PVD法能提高生产率。

然而，如果使用专利文件2中建议的制造方法，则同样的氧化物由两种不同的沉积方法层叠，因而含负固定电荷54的绝缘层55的性能受到所使用的氧化物的限制。

此外，使用ALD法难沉积的材料几乎不能在含负固定电荷54的绝缘层55中使用。从这点来看，含负固定电荷54的绝缘层55的性能也受到限制。

本发明是为了解决上述难题，因而希望提供一种固体摄像元件，能抑制暗电流的产生，缓和含负固定电荷的绝缘层的性能所受到的限制，还希望提供该固体摄像元件的生产方法以及包括该固体摄像元件的摄像设备。

为获得上述所需元件、方法和装备，根据本发明的一个实施例，提供了一种固体摄像元件，包括：半导体层，具有光电二极管，在所述光电二极管中进行光电转换；硅氧化物膜，在至少具有所述光电二极管的区域中通过使用等离子而形成在所述半导体层上；膜，形成于所述硅氧化物膜之上，并具有负固定电荷。

根据本发明另一实施例，提供了一种制造固体摄像元件的方法，包括步骤：在半导体层中形成光电二极管；通过使用等离子在至少具有所述光电二极管的区中在所述半导体层上形成硅氧化物膜；在所述硅氧化物膜上形成具有负固定电荷的膜。