[发明专利]固态摄像元件及其制造方法及包括该摄像元件的摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态摄像元件及其制造方法以及包括该固态摄像元件的摄像装置。

背景技术

在CCD(电荷耦合装置)固态摄像元件和CMOS(互补金属氧化物半导体)固态摄像元件中，已知产生在光敏二极管中的晶体缺陷和产生在形成在硅基板中的光接收部分与上覆光接收部分的绝缘层之间的界面中的界面态(interface state)导致暗电流(dark current)。

图13A的示意性截面图示出了绝缘层形成在其中形成有光敏二极管的硅层上的状态，而图13B是图13A所示的绝缘层和硅层的能量图。因此，如图13A和13B所示，每一个都由标记×表示的界面态产生在其中形成有光敏二极管的硅层51与上覆硅层51的绝缘层52之间的界面中。这些界面态的每一个都变为暗电流的发生源，因此每一个由界面产生的电子以暗电流的形式产生，而流入光敏二极管PD。

于是，采用所谓的空穴累积二极管(HAD)结构作为用于抑制暗电流发生的技术。例如，HAD结构披露在日本特开第2005-123280号公报(在下文，称为专利文献1)中。

图14A的示意性截面图说明了p⁺型半导体区域被形成以获得HAD结构的情况，图14B是硅层、绝缘层和形成在硅层和绝缘层之间的正电荷累积区域的能量图。具体地讲，如图14A和14B所示，p型杂质引入硅层51表面附近以形成p⁺型半导体区域，并且使所产生的p⁺型半导体区域为正电荷累积区域53，用于在其中累积正电荷(空穴)。

在硅层51和绝缘层52之间的界面中形成正电荷累积区域53的HAD结构以上述方式获得，因此光敏二极管不接触界面，从而使其可以抑制暗电流从每一个都用作发生源的界面态产生。

通常，在形成HAD结构时，B或BF₂等的离子在退火温度注入硅层中，由此在界面附近形成变为正电荷累积区域53的p⁺型半导体区域。

而且，为了实现所注入杂质离子的适当扩散和活化，必须使现有的离子注入工艺尽可能长时间地保持高温。

然而，从充分保证固态摄像元件的特性等来看，长期保持高温不是所希望的。

为了应对这一情形，如图15A和15B所示，提出了其中包含负固定电荷54的绝缘层55形成为绝缘层，其形成为上覆其中形成有光敏二极管PD的硅层51，而不是形成通常的绝缘层52。这样的结构例如披露在日本特开第2008-306154号公报(在下文，称为专利文献2)中。

在此情况下，如图15B所示，甚至在杂质离子不注入硅层51中时，通过弯曲绝缘层55的能带，正电荷累积区域53也形成在硅层51和绝缘层55之间的界面附近，由此允许正电荷(空穴)累积在正电荷累积区域53中。

HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂或Ta₂O₅等给出为用于这样的其中包含负固定电荷54的绝缘层55的材料。

发明内容

专利文献2还提出了这样的技术，利用该技术，在沉积其中包含负固定电荷的绝缘层时，利用原子层沉积(ALD)法或金属有机化学气相沉积(MOCVD)法沉积的第一膜和利用物理气相沉积(PVD)法沉积的第二膜依次层叠。

根据该技术，利用ALD法可以抑制界面态的产生，并且利用PVD法可以提高生产率。

然而，所希望的是，与专利文献2中描述结构的情况相比，进一步抑制由界面态引起的暗电流的产生。

本发明旨在解决上述问题，因此希望提供其中可以抑制暗电流的固态摄像元件及其制造方法以及包括该固态摄像元件的摄像装置。

为了实现上述期望，根据本发明的实施例，所提供的固态摄像元件包括：半导体层，其中形成用于执行光电转换的光敏二极管；第一膜，其中包含负固定电荷，并且利用原子层沉积法或金属有机化学气相沉积法形成在其中至少形成光敏二极管的区域中的半导体层上；第二膜，其中包含负固定电荷，并且利用物理气相沉积法形成在其中包含负固定电荷的第一膜上；以及第三膜，其中包含负固定电荷，并且利用原子层沉积法或金属有机化学气相沉积法形成在其中包含负固定电荷的第二膜上。