專利名稱：固體攝像器件及其制造方法以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件及其制造方法以及攝像裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于固體攝像器件，例如CMOS傳感器，包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，以及設(shè)于像素部周圍的周邊電路部，在半導(dǎo)體基板中，周邊電路部(邏輯元件部)的柵極絕緣膜隨元件的變小而變薄。與此同時，柵極絕緣膜的隧道電流的增大成為問題。在MOS晶體管技術(shù)中，氮氧化硅膜用作柵極絕緣膜以減小柵極絕緣膜的隧道電流(例如，參照日本專利文件No. 3752241)。
在采用邏輯晶體管的情況下，其中邏輯晶體管包括用作設(shè)于CMOS傳感器的周邊電路部中的元件(MOS晶體管)的柵極絕緣膜的氮氧化硅膜，期望CMOS傳感器的性能不會惡化。
此外，如圖46所示，如果由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜31存留于光電轉(zhuǎn)換部(例如，光電二極管)21上，那么會存在這樣的問題，即因為柵極絕緣膜31中的固定電荷，所以會出現(xiàn)白色缺陷的惡化。
而且，如圖47所示，關(guān)于剛好在光電轉(zhuǎn)換部(例如，光電二極管)21上的防反射膜，由于二氧化硅膜/氮化硅膜/二氧化硅膜的三層結(jié)構(gòu)(圖中未示出)變?yōu)槎趸?Si02)膜/氮化硅(SiN)膜/二氧化硅(Si02)膜/氮氧化硅膜的多層結(jié)構(gòu)，所以光經(jīng)過多次反射并且在光的色散中波紋性質(zhì)惡化。
4而且，由于波紋性質(zhì)惡化，所以會出現(xiàn)在芯片之間光的色散偏差增大的問題。
此外，還存在因為多層結(jié)構(gòu)而使最優(yōu)化變復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人意識到，在采用氮氧化硅膜作為周邊電路部中MOS晶體管的柵極絕緣膜的情況下，CMOS傳感器的光電轉(zhuǎn)換部(光電二極管)的性能會惡化。
期望采用氮氧化硅膜作為周邊電路部中MOS晶體管的柵極絕緣膜，并且可以抑制光電轉(zhuǎn)換部的性能的惡化。
本發(fā)明實施例的固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，以及設(shè)在上述像素部周圍的周邊電路部，其中上述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，上述像素部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，并且在上述像素部中的光電轉(zhuǎn)換部的正上方設(shè)有氧化物膜。
在本發(fā)明實施例的固體攝像器件中，由于周邊電路部和像素部中的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，所以可以防止隧道電流的產(chǎn)生。而且，由于氧化物膜代替了氮氧化硅膜設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換部的正上方，所以可以防止因在光電轉(zhuǎn)換部正上方的膜中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化，而這正是氮氧化硅膜的問題。
根據(jù)本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法，該固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，以及設(shè)在像素部周圍的周邊電路部，該方法包括以下步驟:在整個的上述半導(dǎo)體基板上形成由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜，在上述柵極絕緣膜上形成設(shè)于上述像素部和上述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極，并且留下位于上述各個柵極正下方的區(qū)域中的上述柵極絕緣膜,而去除其余區(qū)域中的上述柵極絕緣膜。
在本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法中，設(shè)于周邊電路部和像素部中的MOS晶體管的柵極由氮氧化硅膜構(gòu)成。因而，可以防止隧道電流的產(chǎn)生。而且，由于去除了位于光電轉(zhuǎn)換部正上方的氮氧化硅膜， 所以可以防止因氮氧化硅膜中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流。
本發(fā)明實施例的攝像裝置包括聚光光學(xué)部，其用于聚集入射光； 固體攝像器件，其用于接收由上述聚光光學(xué)部聚集的光并對該光進行光 電轉(zhuǎn)換；以及信號處理部，其用于處理經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的信號，其中，上 述固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到 電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，還包括設(shè)在上述像素部周圍的周邊電路 部，上述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成， 上述像素部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，并且在上 述像素部中的光電轉(zhuǎn)換部的正上方設(shè)有氧化物膜。
本發(fā)明實施例的攝像裝置包括本發(fā)明實施例的固體攝像器件。因而， 可以使周邊電路部中的MOS晶體管變小，從而改善性能。而且，可以防 止各像素中光電轉(zhuǎn)換部的白色缺陷和暗電流的惡化。
關(guān)于本發(fā)明實施例的固體攝像器件，可以防止隧道電流的產(chǎn)生，從 而改善周邊電路部和像素部的晶體管特性。而且，由于可以防止因光電 轉(zhuǎn)換部中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化，所以優(yōu)點在于改 善了圖像質(zhì)量。
關(guān)于本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法，可以防止隧道電流 的產(chǎn)生，從而改善了周邊電路部和像素部的晶體管特性。而且，由于可 以防止因光電轉(zhuǎn)換部中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化，所 以優(yōu)點在于改善了圖像質(zhì)量。
關(guān)于本發(fā)明實施例的攝像裝置，由于包括本發(fā)明實施例的固體攝像 器件，所以可以使周邊電路部中的MOS晶體管變小，從而改善性質(zhì)。而 且，由于可以防止各像素中光電轉(zhuǎn)換部的白色缺陷和暗電流的惡化，所 以優(yōu)點在于改善了圖像質(zhì)量。


圖l是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第一示例的示意性結(jié)構(gòu) 剖面圖；圖2是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第一示例的示意性結(jié)構(gòu) 剖面圖3是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第一示例的變化例的示 意性結(jié)構(gòu)剖面圖4是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第二示例的示意性結(jié)構(gòu) 剖面圖5是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第二示例的示意性結(jié)構(gòu) 剖面圖6是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第二示例的變化例的示 意性結(jié)構(gòu)剖面圖7是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖8是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖9是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖10是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖ll是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖12是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖13是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖14是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖；圖15是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖16是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖17是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖18是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖19是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖20是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖21是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖22是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖23是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖24是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖25是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖26是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖27是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖；圖28是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖29是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖30是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖31是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖32是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖33是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖34是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖35是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖36是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖37是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖38是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖39是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖40是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖；圖41是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖42是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖43是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖44是表示本發(fā)明實施例的固體攝像器件的制造方法的制造步驟的 剖面圖45是表示本發(fā)明實施例的攝像裝置的框圖； 圖46是相關(guān)技術(shù)中CMOS傳感器的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖；以及 圖47是相關(guān)技術(shù)中CMOS傳感器的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實施例方式
參照如圖1所示的像素部的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖和如圖2所示的周邊 電路部的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖，說明本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第一 示例。圖1中所示的像素部和圖2中所示的周邊電路部設(shè)在相同的半導(dǎo)體 基板中。
如圖1和圖2所示，半導(dǎo)體基板11包括設(shè)有光電轉(zhuǎn)換部21的像素部 12，該光電轉(zhuǎn)換部21對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號，還包括設(shè)在 像素部12周圍的周邊電路部13。上述的像素部12和周邊電路部13被元件 隔離區(qū)域14隔離。
在上述的像素部12的半導(dǎo)體基板11中，設(shè)有光電轉(zhuǎn)換部21。傳輸柵 極TRG、復(fù)位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被依次串聯(lián) 設(shè)置，同時與光電轉(zhuǎn)換部21相連。上述光電轉(zhuǎn)換部21例如由光電二極管 構(gòu)成。
而且，上述傳輸柵極TRG與像素晶體管，即與復(fù)位晶體管RST、放 大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被元件隔離區(qū)域14隔離。因而，上述放大晶體管Amp的源漏區(qū)域34形成為與復(fù)位晶體管RST 的源漏區(qū)域35共用的擴散層，并且上述放大晶體管Amp的源漏區(qū)域35形 成為與選擇晶體管SEL的源漏區(qū)域34共用的擴散層。
在這點上，在上述傳輸柵極TRG和上述復(fù)位晶體管RST之間可以不 設(shè)置元件隔離區(qū)域14，而是設(shè)置上述傳輸柵極TRG和上述復(fù)位晶體管 RST所共用的擴散層。
而且，關(guān)于上述像素部12中的一組晶體管，盡管圖中未示出，但傳 輸柵極TRG、選擇晶體管SEL、放大晶體管Amp和復(fù)位晶體管RST被依次 串聯(lián)設(shè)置，同時與上述光電轉(zhuǎn)換部21相連。
在上述像素部12中，上述傳輸柵極TRG以及作為MOS晶體管30的復(fù) 位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL中的每一個的柵極絕緣 膜31由氮氧化硅膜構(gòu)成。
而且，上述周邊電路部13中的各MOS晶體管50的柵極絕緣膜51由氮 氧化硅膜構(gòu)成。
與二氧化硅膜相比，該氮氧化硅膜在膜中具有正的固定電荷。
在上述像素部12中的光電轉(zhuǎn)換部21的正上方不設(shè)置氮氧化硅膜，而 是例如設(shè)置用作氧化物膜133和氧化物膜134的二氧化硅膜。
在這一點上，如圖3的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖所示，作為像素部12中的 MOS晶體管30的復(fù)位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被元 件隔離區(qū)域14隔離。在此情況下，這些晶體管的排列不必遵循上述順序。
在上述的固體攝像器件l中，周邊電路部13和像素部12中的各MOS 晶體管50和30的柵極絕緣膜51和31由氮氧化硅膜構(gòu)成。因而，可以抑制 隧道電流增大。而且，由于在光電轉(zhuǎn)換部21的正上方設(shè)置氧化物膜133和 氧化物膜134來代替氮氧化硅膜，所以可防止因光電轉(zhuǎn)換部21正上方的膜 中的固定電荷所致的白色缺陷的惡化，而這正是氮氧化硅膜的問題。
以下，參照如圖4所示的像素部的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖和如圖5所示的 周邊電路部的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖，說明本發(fā)明實施例的固體攝像器件的第二示例。圖4所示的像素部和圖5所示的周邊電路部設(shè)在相同的半導(dǎo)體
基板中。
如圖4和圖5所示，半導(dǎo)體基板11包括設(shè)有光電轉(zhuǎn)換部21的像素部 12,該光電轉(zhuǎn)換部21對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號，還包括設(shè)在 像素部12周圍的周邊電路部13。
在上述像素部12的半導(dǎo)體基板11中，設(shè)有光電轉(zhuǎn)換部21。傳輸柵極 TRG、復(fù)位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被依次串聯(lián)設(shè) 置，同時與光電轉(zhuǎn)換部21相連。上述光電轉(zhuǎn)換部21例如由光電二極管構(gòu) 成。
而且，上述傳輸柵極TRG與像素晶體管，即與復(fù)位晶體管RST、放 大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被元件隔離區(qū)域14隔離。
因而，上述放大晶體管Amp的源漏區(qū)域34用作與復(fù)位晶體管RST的 源漏區(qū)域35共用的擴散層，并且上述放大晶體管Amp的源漏區(qū)域35用作 與選擇晶體管SEL的源漏區(qū)域34共用的擴散層。
在這一點上，在上述傳輸柵極TRG和上述復(fù)位晶體管RST之間可以 不設(shè)置元件隔離區(qū)域14，而是設(shè)置上述傳輸柵極TRG和上述復(fù)位晶體管 RST所共用的擴散層。
而且，關(guān)于上述像素部12中的一組晶體管，盡管圖中未示出，但傳 輸柵極TRG、選擇晶體管SEL、放大晶體管Amp和復(fù)位晶體管RST被依次 串聯(lián)設(shè)置，同時與上述光電轉(zhuǎn)換部21相連。
在上述像素部12中，上述傳輸柵極TRG以及作為MOS晶體管30的復(fù) 位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL中的每一個的柵極絕緣 膜31由氮氧化硅膜構(gòu)成。該柵極絕緣膜31也設(shè)置在各柵極32的側(cè)部上的 第一側(cè)壁33的正下方。
而且，上述周邊電路部13中的各MOS晶體管50的柵極絕緣膜51由氮 氧化硅膜構(gòu)成。該柵極絕緣膜51也設(shè)置在各柵極52的側(cè)部上的第二側(cè)壁 53的正下方。
與二氧化硅膜相比，該氮氧化硅膜在膜中具有正的固定電荷。
12在上述像素部12中的光電轉(zhuǎn)換部21的正上方不設(shè)置氮氧化硅膜，而 是例如設(shè)置用作氧化物膜134的二氧化硅膜。
在這一點上，如圖6的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖所示，作為像素部12中的 MOS晶體管30的復(fù)位晶體管RST、放大晶體管Amp和選擇晶體管SEL被元 件隔離區(qū)域14隔離。在此情況下，這些晶體管的排列不必遵循上述順序。
在上述的固體攝像器件2中，周邊電路部13和像素部12中的各MOS 晶體管50和30的柵極絕緣膜51和31由氮氧化硅膜構(gòu)成。因而，可以抑制 隧道電流增大。而且，由于在光電轉(zhuǎn)換部21的正上方設(shè)置氧化物膜134來 代替氮氧化硅膜，所以可防止因光電轉(zhuǎn)換部21正上方的膜中的固定電荷 所致的白色缺陷和暗電流的惡化，而這正是氮氧化硅膜的問題。
在這一點上，在固體攝像器件2中，由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣 膜31和51留在各第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁53的正下方。因此，與上述第一 示例的固體攝像器件l相比，恐怕在某種程度上會在傳輸柵極TRG的邊緣 出現(xiàn)因正的固定電荷所致的白色缺陷的惡化。但是，與相關(guān)技術(shù)中的固 體攝像器件相比，可抑制因固定電荷所致的白色缺陷的惡化。
以下，參照如圖7至圖40所示的制造步驟的剖面圖說明本發(fā)明實施 例的固體攝像器件的制造方法。
如圖7所示，例如，硅基板用作半導(dǎo)體基板ll。
在上述半導(dǎo)體基板11上形成襯墊氧化物膜111和氮化硅膜112。
例如利用熱氧化方法，通過半導(dǎo)體基板ll的表面的氧化形成上述襯 墊氧化物膜lll。例如形成15nm厚的襯墊氧化物膜111。
然后，例如利用低壓CVD(LP-CVD)方法，在上述襯墊氧化物膜lll 上形成氮化硅膜112。例如形成160nm厚的氮化硅膜112。
在上述配置中，結(jié)構(gòu)為氮化硅膜/襯墊氧化物膜。然而，該結(jié)構(gòu)也 可以是氮化硅膜/多晶硅膜或非晶硅膜/襯墊氧化物膜。
之后，如圖8所示，在上述氮化硅膜112上形成抗蝕劑掩模(圖中未 示出)，該抗蝕劑掩模在其中形成有元件隔離區(qū)域的區(qū)域中具有開口部分。此后，通過蝕刻在上述氮化硅膜112和上述襯墊氧化物膜111中形成 開口部113。
關(guān)于上述蝕刻，例如可以使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)裝置、電子回旋共 振(ECR)蝕刻裝置等。蝕刻之后，利用灰化處理裝置等去除上述抗蝕劑掩 模。
然后，如圖9所示，利用上述氮化硅膜112作為蝕刻掩模，在上述半 導(dǎo)體基板11中形成元件隔離槽(第一元件隔離槽114和第二元件隔離槽 115)。在該蝕刻中，例如可以使用RIE裝置、ECR蝕刻裝置等。
首先，在周邊電路部(和像素部)中進行第二元件隔離槽115(和第一元 件隔離槽114)的第一蝕刻。這時，第一元件隔離槽114和第二元件隔離槽 115中每個的深度為50 nm至160 nm。
盡管圖中未示出，但在像素部上形成抗蝕劑掩模，并且只針對周邊 電路部進一步進行第二蝕刻以延伸元件隔離槽115，使得只有周邊電路部 中的第二元件隔離槽115的深度變?yōu)槔?.3i^m。然后，去除抗蝕劑掩模。
如上所述，像素部中的第一元件隔離槽114的深度小，由此，會起到 抑制因蝕刻損壞而產(chǎn)生白色缺陷的作用。由于第一元件隔離槽114的深度 小，光電轉(zhuǎn)換部的有效區(qū)域增大，由此，具有增大飽和電荷量(Qs)的作 用。為了實現(xiàn)高速工作，通過增大周邊電路部中的第二元件隔離區(qū)域的 STI深度來降低布線和基板之間的寄生電容。
隨后，盡管圖中未示出，但形成襯膜。例如在800。C至900。C通過熱 氧化形成該襯膜。上述襯膜可以是二氧化硅膜、含氮的二氧化硅膜或CVD 氮化硅膜。該襯膜的膜厚度被確定為大約4nm至10nm。
盡管圖中未示出，但為了抑制暗電流，通過利用抗蝕劑掩模將硼(B) 離子注入到像素部12中。作為離子注入條件的示例，注入能量設(shè)為大約 10keV，并且劑量設(shè)為l x 1012/ 112至1 x 1014/cm2。在像素部中，由于其 中形成有元件隔離區(qū)域的第一元件隔離槽114的周圍的硼濃度的增加，所
以可抑制暗電流，并且可抑制寄生晶體管工作。但是，如果硼濃度變得 太高，那么其中形成有光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管的區(qū)域變小，飽和電荷
量(Qs)變小。因此，硼濃度被確定為上述的劑量。然后，如圖10所示，在上述氮化硅膜112上形成絕緣膜，以填充上述 第二元件隔離槽115(和第一元件隔離槽114)的內(nèi)部。例如利用高密度等離 子體CVD方法通過二氧化硅的沉積形成該絕緣膜。
此后，例如通過化學(xué)機械研磨(CMP)去除上述氮化硅膜112上多余的 絕緣膜，而絕緣膜留在第二元件隔離槽115(和第一元件隔離槽114)的內(nèi) 部，從而由上述絕緣膜形成第二元件隔離區(qū)域15(第一元件隔離區(qū)域14)。 在上述CMP中，氮化硅膜112用作阻擋膜并且終止CMP。
第一元件隔離區(qū)域14形成為比周邊電路部13中的第二元件隔離區(qū)域 15淺。但是，由于阻擋膜是相同的氮化硅膜112，所以用于元件隔離的突 出的量被確定為等于第二元件隔離區(qū)域15的突出的量。這里，關(guān)于第一 元件隔離區(qū)域14的突出的量和第二元件隔離區(qū)域15的突出的量，若處于
基于制造加工精度的加工偏差范圍內(nèi)，則突出的量被確定為相等。也就 是說，關(guān)于在溝槽加工中用作掩模的氮化硅膜112的膜厚度，通常，相對 于厚度約為160nm的氮化硅膜，晶片面內(nèi)偏差約為10%。通過化學(xué)機械研 磨(CMP)的研磨偏差量約為土20nm至士30nm。因而，即使像素部中的偏差 和周邊電路部中的偏差設(shè)計為相等，也會出現(xiàn)20nm至30nm的差。因此， 通過精確的觀察，在芯片表面的任何地方比較像素部和周邊電路部，并 且即使突出的高度不完全相等，但如果像素部和周邊電路部之間突出的 高度的差在30nm以內(nèi)，在本發(fā)明中認為高度是相等的。
最后，第一元件隔離區(qū)域14和第二元件隔離區(qū)域15的突出的高度設(shè) 為距離硅表面例如大約0至20nm的低水平。
然后，如圖11所示，為了調(diào)整第一元件隔離區(qū)域14距離半導(dǎo)體基板 ll的表面的高度，進行氧化物膜的濕式蝕刻。氧化物膜的蝕刻的量例如 被確定為40nm至1 OOnm 。
隨后，去除上述氮化硅膜112(參照圖10)以露出襯墊氧化物膜111。例 如通過利用熱磷酸進行濕式蝕刻以去除上述氮化硅膜112。
之后，如圖12所示，在布置有襯墊氧化物膜lll的情況下，利用抗蝕 劑掩模(圖中未示出)，通過離子注入在半導(dǎo)體基板ll中形成p阱121，抗蝕
15劑掩模在其中形成有p阱的區(qū)域上設(shè)有開口部。而且，進行溝道離子注入。 之后，去除上述抗蝕劑掩模。
而且，在布置有襯墊氧化物膜lll的情況下，利用抗蝕劑掩模(圖中
未示出)，通過離子注入在半導(dǎo)體基板ll中形成n阱123，抗蝕劑掩模在其 中形成有n阱的區(qū)域上設(shè)有開口部。而且，進行溝道離子注入。之后，去 除上述抗蝕劑掩模。
通過利用硼(B)作為離子注入類型進行上述p阱121的離子注入，同時 注入能量例如設(shè)為200keV，并且劑量例如設(shè)為l x 1013cm'2。通過利用硼 (B)作為離子注入類型進行上述p阱121的溝道離子注入，同時注入能量例 如設(shè)為10keV至20keV，并且劑量例如設(shè)為l x 1011 cm-2至l x 1013 cnT2。
例如通過利用磷(P)作為離子注入類型進行上述n阱123的離子注入， 同時注入能量例如設(shè)為200keV，并且劑量例如設(shè)為l x 1013cm々。例如， 通過利用砷(As)作為離子注入類型進行上述n阱123的溝道離子注入，同 時注入能量例如設(shè)為100keV，并且劑量例如設(shè)為l x 1011 cm-2至l x 1013 cm-20
而且，盡管圖中未示出，但進行用于在光電轉(zhuǎn)換部中形成光電二極 管的離子注入以形成p型區(qū)域。例如，將硼(B)離子注入到其中形成有光 電轉(zhuǎn)換部的半導(dǎo)體基板的表面中，將砷(As)或磷(P)離子注入到更深的區(qū) 域中，從而形成與上述p型區(qū)域的下部分相連的n型區(qū)域。這樣，形成pn 結(jié)光電轉(zhuǎn)換部。
然后，如圖13所示，例如通過濕式蝕刻去除襯墊氧化物膜lll(參照 圖12)。
隨后，在半導(dǎo)體基板11上形成用于高壓的厚柵極絕緣膜51H。對于供 給電壓為3.3 V的晶體管，該膜厚度約為7.5nm，而對于供給電壓為2.5V 的晶體管，該膜厚度約為5.5nm。之后，在用于高壓的厚柵極絕緣膜51H 上形成抗蝕劑掩模(圖中未示出)，并且去除形成于低壓晶體管區(qū)域上的厚 柵極絕緣膜51H。
在去除上述抗蝕劑掩模之后，在半導(dǎo)體基板ll上的低壓晶體管區(qū)域 中形成薄柵極絕緣膜51L。供給電壓為1.0V的晶體管的該膜厚度被確定為大約1.2nm至1.8nm。同時，并且在像素部中的晶體管形成區(qū)域中，薄柵 極絕緣膜(圖中未示出)由氮氧化硅膜形成。
與二氧化硅膜相比，該氮氧化硅膜在膜中具有正的固定電荷。
例如在含有一氧化二氮(N20)、 一氧化氮(N0)或二氧化氮(N02)等含 有氮原子的氣氛中形成上述氮氧化硅膜。例如可以采用熱氧化和等離子 體氮化方法、熱氮氧化方法等。在這一點上，如果硅基板只是簡單地直 接經(jīng)過熱氮化，那么優(yōu)點在于可減少步驟數(shù)，但大量的氮分布在硅(Si) 界面上，以致于器件性能惡化。而且，隨著界面電位的增加，會引起遷 移率的惡化。因此，通過熱氧化和等離子體氮化方法形成膜是優(yōu)選的。
而且，存在一個問題，即PMOS的NBTI惡化，并且會引起可靠性的 降低。在這一點上，通過該氮氧化硅膜增加高壓晶體管的氧化物膜，并 且引入氮，從而也可以產(chǎn)生正的固定電荷。
與柵極絕緣膜由純氧化物膜形成的情況相比，上述正的固定電荷將 nMOSFET的閾值電壓Vth轉(zhuǎn)換為低電平，并且將pMOSFET的閾值電壓 Vth轉(zhuǎn)換為高電平。
此外，在柵極絕緣膜被確定為是氮氧化硅膜的情況下，盡管物理的 膜厚度增大，但介電常數(shù)增大，從而電的等價氧化物膜厚度減小，并且 可降低柵極漏電流。
而且，在多晶硅用于pMOSFET的柵極的情況下，會產(chǎn)生這樣的效果， 即防止柵極中的硼(B)滲入柵極絕緣膜，并且抑制pMOSFET的特性變化。
上述氮氧化硅膜用于形成3.5nm以下的膜厚度和0.18pm以下的柵極 長度。該氮氧化硅膜在硅(Si)界面處具有高的氮濃度，因而，進行常見的 熱氧化并且進行等離子體氮化，從而在熱氧化物膜表面附近的氮濃度變 高而在硅(Si)界面處的濃度被最小化，這樣的方法是優(yōu)選的。通過在等離 子體氮化之后立即進行RTA可提高膜質(zhì)量。
通常，通過等離子體氮化的方法用于形成2.5nm以下的膜厚度和 0.15)im以下的柵極長度。與直接氮化并氧化硅基板以形成氮氧化硅膜的 方法相比，通過在形成熱氧化物膜之后進行等離子體氮化的方法，可以 很大程度地提高攝像元件的特性。以下，在附圖中，為了方便起見，示出的厚柵極絕緣膜51H和薄柵極 絕緣膜51L具有相同的膜厚度。
之后，如圖14中像素部的剖面圖和圖15中周邊電路部的剖面圖所示， 在柵極絕緣膜51(51H， 51L)和柵極絕緣膜31上形成柵極形成膜131。例如 利用LP-CVD方法通過多晶硅的沉積形成上述柵極形成膜131。盡管取決 于技術(shù)節(jié)點(node)，但相對于卯nm的節(jié)點，沉積的膜厚度被確定為150nm 至200 nm。
通常，從加工的可控制性的角度，膜厚度在節(jié)點的基礎(chǔ)上趨于變小， 以避免柵極縱橫比的增大。
在這一點上，可以使用鍺化硅(SiGe)代替多晶硅作為防止柵極損耗的 措施。該柵極損耗指這樣的問題，即隨著柵極氧化物膜的膜厚度降低， 不但柵極氧化物膜的物理膜厚度的影響明顯，而且柵極多晶硅中耗盡層 的膜厚度的影響也明顯，柵極氧化物膜的有效膜厚度不會變小，并且晶 體管性能惡化。
然后，如圖16中像素部的剖面圖和圖17中周邊電路部的剖面圖所示， 采取了防止柵極損耗的措施。首先，在pMOS晶體管形成區(qū)域上形成抗蝕 劑掩模132,并且nMOS晶體管形成區(qū)域中的上述柵極形成膜131摻雜有n 型雜質(zhì)。通過例如磷(P)或砷(As)的離子注入進行該摻雜。離子注入的量 約為l x 1015/0112至1 x 1016/cm2。之后，去除上述抗蝕劑掩模132。
隨后，盡管圖中未示出，但在nMOS晶體管形成區(qū)域上形成抗蝕劑掩 模(圖中未示出)，并且pMOS晶體管形成區(qū)域中的上述柵極形成膜131摻 雜有p型雜質(zhì)。通過例如硼(B)、 二氟化硼(BF2)或銦(In)的離子注入進行該 慘雜。離子注入的量約為l x 1015/ 112至1 x 1016/cm2。之后，去除上述抗 蝕劑掩模。
可以首先進行上述的任一種離子注入。
關(guān)于上述的每種離子注入，為了防止離子注入雜質(zhì)滲入柵極絕緣膜
的正下方，可以結(jié)合氮(N2)的離子注入。
之后，如圖18中像素部的剖面圖和圖19中周邊電路部的剖面圖所示， 在上述柵極形成膜131上形成用于形成各個柵極的抗蝕劑掩模(圖中未示
18出)。利用該抗蝕劑掩模作為蝕刻掩模，通過反應(yīng)離子蝕刻對上述柵極形
成膜131進行蝕刻，從而形成像素部12中各個MOS晶體管的柵極32和周邊 電路部13中各個MOS晶體管的柵極52。
隨后，如圖20中像素部的剖面圖和圖21中周邊電路部的剖面圖所示， 留下位于上述柵極32和52正下方的區(qū)域中的柵極絕緣膜31和51，而去除 位于其它區(qū)域中的上述柵極絕緣膜31和51。期望通過濕式蝕刻進行柵極 絕緣膜31和51的去除以防止對基板的蝕刻損壞。
之后，如圖22中像素部的剖面圖和圖23中周邊電路部的剖面圖所示， 氧化上述各個柵極32和52的表面以形成氧化物膜133。
上述氧化物膜133的膜厚度例如被確定為lnm至10nm。而且，在上述 柵極32和52的上表面以及側(cè)壁上形成上述氧化物膜133。
而且，上述柵極32和52的邊緣部分在上述氧化步驟中被圓化，由此， 可以起到改善氧化物膜的耐電壓的作用。
此外，通過進行上述熱處理可以減少蝕刻損壞。
而且，在上述柵極的加工中，即使去除布置在光電轉(zhuǎn)換部21上的上 述柵極絕緣膜，上述氧化物膜133也在光電轉(zhuǎn)換部21上形成。因此，當在 以后的光刻技術(shù)中形成抗蝕劑膜時，由于沒有在硅表面上直接進行，于 是，可以防止因該抗蝕劑所致的污染。因此，這用作防止像素部12中的 光電轉(zhuǎn)換部21產(chǎn)生白色缺陷的措施。
之后，如圖24中像素部的剖面圖和圖25中周邊電路部的剖面圖所示， 形成像素部12中各個MOS晶體管的LDD38和39等，此外，形成周邊電路 部13中各個MOS晶體管的LDD61、 62、 63和64等。這時，復(fù)位晶體管的 LDD39和放大晶體管的LDD38形成為公共的擴散層，并且放大晶體管的 LDD39和選擇晶體管的LDD38形成為公共的擴散層。
首先，關(guān)于形成于周邊電路部13中的NMOS晶體管，在半導(dǎo)體基板 11中各個柵極52(52N)的兩側(cè)形成袋狀擴散層65和66。通過離子注入形成 這些袋狀擴散層65和66，并且例如使用二氟化硼(BF2)、硼(B)或銦(In)作 為離子注入類型。劑量例如設(shè)為l x 1012/頃2至1 x 1014/cm2。而且，在半導(dǎo)體基板11中各個柵極52(52N)的兩側(cè)形成LDD61和62。 通過離子注入形成LDD61和62，并且例如使用砷(As)或磷(P)作為離子注 入類型。劑量例如設(shè)為l x 10"/cm2至l x 1015/cm2。
關(guān)于形成于上述像素部12中的M0S晶體管，在半導(dǎo)體基板ll中各個 柵極32的兩側(cè)形成LDD38和39。通過離子注入形成LDD38和39，并且例 如使用砷(As)或磷(P)作為離子注入類型。劑量例如設(shè)為l x 10力cr^至l x 1015/cm2。此外，可形成袋狀擴散層。
關(guān)于形成于上述像素部12中的MOS晶體管，從減少步驟的觀點，可 以不形成LDD?；蛘撸瑢⒃撾x子注入與形成于周邊電路部13中的MOS晶 體管的LDD離子注入結(jié)合。
關(guān)于形成于周邊電路部13中的PMOS晶體管形成區(qū)域，在半導(dǎo)體基板 11中各個柵極52(52P)的兩側(cè)形成袋狀擴散層67和68。通過離子注入形成 這些袋狀擴散層67和68，并且例如使用砷(As)或磷(P)作為離子注入類型。 劑量例如設(shè)為l x 1012/ 112至1 x 1014/cm2。
而且，在半導(dǎo)體基板11中各個柵極52 (52P)的兩側(cè)形成LDD63和64。 通過離子注入形成LDD63和64，并且例如使用二氟化硼(BF2)、硼(B)或銦 (In)作為離子注入類型。劑量例如設(shè)為l x 10"/cm2至l x 1015/cm2。
作為用于在注入中抑制溝道效應(yīng)的技術(shù)，可以進行預(yù)非晶化，例如 通過在周邊電路部中的NMOS晶體管和PMOS晶體管的袋狀離子注入之 前進行鍺(Ge)的離子注入。而且，在形成LDD之后，可以增加大約800。C 至卯0。C的快速熱退火(RTA)處理，以使得會導(dǎo)致瞬態(tài)增強擴散(TED)等的 注入缺陷變小。
之后，如圖26中像素部的剖面圖和圖27中周邊電路部的剖面圖所示， 在整個像素部12和周邊電路部13上形成二氧化硅(Si02)膜134。該二氧化 硅膜134由沉積膜形成，例如由非摻雜的硅酸鹽玻璃(NSG)、低壓原硅酸 四乙酯(LP-TEOS)或高溫氧化物(HTO)膜形成。上述二氧化硅膜134形成 為例如具有5nm至20nm的膜厚度。
20隨后，在上述二氧化硅膜134上形成氮化硅膜135。對于該氮化硅膜 135，例如可以使用通過LP-CVD形成的氮化硅膜。其膜厚度例如被確定 為10nm至100nm。
上述氮化硅膜135可以是通過原子層沉積方法形成的ALD氮化硅膜， 在原子層沉積方法中可以以低溫形成膜。
關(guān)于在上述氮化硅膜135正下方的上述二氧化硅膜134，由于在像素 部12中的光電轉(zhuǎn)換部21上其膜厚度被減小，所以可防止光的反射，從而 提高了光電轉(zhuǎn)換部21的靈敏度。
然后，如果必要，可在上述氮化硅膜135上沉積第三層，即二氧化硅 (Si02)膜136。該二氧化硅膜136由NSG、 LP-TEOS、 HTO等的沉積膜形成。 該二氧化硅膜136形成為例如具有10nm至100nm的膜厚度。
因而，側(cè)壁形成膜137成為由二氧化硅膜136/氮化硅膜135/二氧化硅 膜134構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)的膜。在這一點上，側(cè)壁形成膜137可以是由氮化 硅膜/二氧化硅膜構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)的膜。以下說明由三層結(jié)構(gòu)的膜構(gòu)成的 側(cè)壁形成膜137。
之后，如圖28中像素部的剖面圖和圖29中周邊電路部的剖面圖所示， 布置為最上層的上述二氧化硅膜136經(jīng)過回蝕刻，從而留在各個柵極32和 52等的側(cè)部上。例如通過反應(yīng)離子蝕刻(RIE)進行上述回蝕刻。關(guān)于該回 蝕刻，通過上述氮化硅膜135阻止蝕刻。如上所述，由于通過上述氮化硅 膜135阻止蝕刻，所以可以降低對像素部12中光電轉(zhuǎn)換部21的蝕刻損壞， 由此降低白色缺陷。
隨后，如圖30中像素部的剖面圖和圖31中周邊電路部的剖面圖所示， 在像素部12中的整個光電轉(zhuǎn)換部21上以及傳輸柵極TRG的一部分上形成 抗蝕劑掩模142。
之后，上述氮化硅膜135和上述二氧化硅膜134經(jīng)過回蝕刻，從而在 各個柵極32和52的側(cè)壁部分上形成各自由二氧化硅膜134、氮化硅膜135 和二氧化硅膜136構(gòu)成的第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁53。這時，因為光電轉(zhuǎn)換 部21上的氮化硅膜135和二氧化硅膜134被抗蝕劑掩模142覆蓋，所以沒有 被蝕刻。然后，如圖32中像素部的剖面圖和圖33中周邊電路部的剖面圖所示， 形成在周邊電路部13中的NMOS晶體管形成區(qū)域上方具有開口的抗蝕劑 掩模(圖中未示出)，并且利用該抗蝕劑掩模，通過離子注入在周邊電路部 13的NMOS晶體管形成區(qū)域中形成深源漏區(qū)域54(54N)和55(55N)。也就是 說，在半導(dǎo)體基板11中各個柵極52的兩側(cè)形成上述源漏區(qū)域54N和55N， 上述LDD58和59等位于上述源漏區(qū)域54N和55N之間。通過離子注入形成 上述源漏區(qū)域54N和55N，并且例如使用砷(As)或磷(P)作為離子注入類 型。劑量例如設(shè)為l x 10"/cn^至l x 1016/cm2。之后，去除上述抗蝕劑掩 模。
之后，形成在像素部12中的NMOS晶體管形成區(qū)域上方具有開口的 抗蝕劑掩模(圖中未示出)，并且利用該抗蝕劑掩模，通過離子注入在像素 部12的NMOS晶體管形成區(qū)域中形成深源漏區(qū)域34和35。也就是說，在 半導(dǎo)體基板11中各個柵極32的兩側(cè)形成上述源漏區(qū)域34和35，上述 LDD38和39等位于上述源漏區(qū)域34和35之間。通過離子注入形成上述源 漏區(qū)域34和35，并且例如使用砷(As)或磷(P)作為離子注入類型。劑量例 如設(shè)為l x 1015/(^2至1 x 1016/cm2。之后，去除上述抗蝕劑掩模。
該離子注入可以與用于形成上述周邊電路部中NMOS晶體管的上述 源漏區(qū)域54N和55N的離子注入相結(jié)合。
在上述離子注入中，上述放大晶體管的源漏區(qū)域34被形成為與復(fù)位 晶體管的源漏區(qū)域35共用的擴散層，并且上述放大晶體管的源漏區(qū)域35 被形成為與選擇晶體管的源漏區(qū)域34共用的擴散層。
在相關(guān)技術(shù)的國際專利公開文件WO 2003/096421中所述的源漏區(qū)域 的形成中，進行的是通過三層的離子注入以及在沒有布置膜的情況下的 離子注入，因而，難以與其結(jié)合。
隨后，形成在周邊電路部13中的PMOS晶體管形成區(qū)域上方具有開口 的抗蝕劑掩模(圖中未示出)，并且利用該抗蝕劑掩模，通過離子注入在周 邊電路部13的PMOS晶體管形成區(qū)域中形成深源漏區(qū)域54(54P)和 55(55P)。也就是說，在半導(dǎo)體基板11中各個柵極52的兩側(cè)形成上述源漏 區(qū)域54P和55P， LDD58和59位于上述源漏區(qū)域54P和55P之間。通過離子注入形成上述源漏區(qū)域54P和55P，并且例如使用硼(B)或二氟化硼(BF2) 作為離子注入類型。劑量例如設(shè)為l x 1015/ 112至1 x 1016/cm2。之后，去 除上述抗蝕劑掩模。
然后，對各個源漏區(qū)域進行活化退火。例如在大約800。C至1,100。C 進行該活化退火。作為進行該活化退火的裝置，例如可以使用快速熱退 火(RTA)裝置、尖峰RTA裝置等。
在上述源漏區(qū)域的活化退火之前，在像素部12中的M0S晶體管的柵 極32上，覆蓋光電轉(zhuǎn)換部21的側(cè)壁形成膜137被由側(cè)壁形成膜137形成的 側(cè)壁33切斷。因此，不會出現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中從應(yīng)力記憶技術(shù)(SMT)得出的應(yīng) 力所致的惡化。
因而，可以改善白色缺陷、隨機噪聲等。
而且，光電轉(zhuǎn)換部21被側(cè)壁形成膜137覆蓋，并且在用于形成源漏區(qū) 域的離子注入中的抗蝕劑掩模形成于光電轉(zhuǎn)換部21上，側(cè)壁形成膜137位 于光電轉(zhuǎn)換部21和抗蝕劑掩模之間。因而，抗蝕劑掩模不直接布置在光 電轉(zhuǎn)換部21的表面上。因此，光電轉(zhuǎn)換部21不會被抗蝕劑中的污染物污 染，從而可以抑制白色缺陷、暗電流等的增加。
而且，在用于形成源漏區(qū)域的離子注入中，在不穿過膜的情況下進 行離子注入，從而可以在確保表面處的高濃度的同時設(shè)定深度。因而， 可以抑制源漏區(qū)域中串聯(lián)電阻的增加。
此外，覆蓋上述光電轉(zhuǎn)換部21的上述側(cè)壁形成膜137在后續(xù)步驟中用 作第一硅化物阻擋膜71。
之后，如圖34中像素部的剖面圖和圖35中周邊電路部的剖面圖所示， 在整個像素部12和周邊電路部13上形成第二硅化物阻擋膜72。第二硅化 物阻擋膜72由二氧化硅(Si02)膜138和氮化硅(Si3N4)膜139構(gòu)成的層疊膜 形成。例如，上述二氧化硅膜138形成為例如具有5nm至40nm的膜厚度， 上述氮化硅膜139形成為例如具有5nm至60 nm的膜厚度。
作為上述二氧化硅膜138，可以使用NSG、 LP-TEOS、 HTO膜等。作 為上述氮化硅膜139，可以使用ALD-SiN、等離子體氮化膜、LP-SiN等。 如果這兩層膜的成膜溫度高，那么在PMOSFET的柵極中會出現(xiàn)硼的去活性化，并且因為柵極損耗，PMOSFET的電流驅(qū)動性能惡化。因此，期望該成膜溫度相對于側(cè)壁形成膜137的成膜溫度是低的。例如期望該成膜溫度為700。C以下。
隨后，如圖36中像素部的剖面圖和圖37中周邊電路部的剖面圖所示，形成抗蝕劑掩模141以幾乎覆蓋像素部12中的MOS晶體管形成區(qū)域。該抗蝕劑掩模141用作蝕刻掩模，并且上述像素部12中的光電轉(zhuǎn)換部21(包括傳輸柵極TRG上的一部分第二硅化物阻擋膜72)上和周邊電路部13上的上述第二硅化物阻擋膜72通過蝕刻被去除。
結(jié)果，氮化硅膜135和二氧化硅膜134從上方按所述順序布置在光電轉(zhuǎn)換部21上，并且可防止光色散中的波紋。另外，在沒有進行上述蝕刻的情況下，氮化硅膜139、 二氧化硅膜138、氮化硅膜135和二氧化硅膜134從上方按所述順序布置在光電轉(zhuǎn)換部21上，入射光被多次反射，并且光色散中的波紋性質(zhì)惡化。由于波紋性質(zhì)惡化，芯片間在光色散方面的偏差增大。因而，在本實施例，有意地去除光電轉(zhuǎn)換部21上的第二硅化物阻擋膜72。
之后，如圖38中像素部的剖面圖和圖39中周邊電路部的剖面圖所示，在周邊電路部13中各個MOS晶體管50的源漏區(qū)域54和55以及柵極52上形成硅化物層56、 57和58。
作為上述硅化物層56、 57和58，可以使用硅化鈷(CoSi2)、硅化鎳(NiSi)、硅化鈦(TiSi2)、硅化鉑(PtSi)、硅化鎢(WSi2)等。
作為形成硅化物層56、 57和58的示例，以下以形成硅化鎳為例加以說明。
首先，在整個表面上形成鎳(Ni)膜。例如利用濺射裝置將該鎳膜形成為例如10nm厚。隨后，在大約300。C至400。C進行退火處理，從而可以使鎳膜和基板上的硅起反應(yīng)，由此，形成硅化鎳層。之后，通過濕式蝕刻去除未起反應(yīng)的鎳。利用濕式蝕刻，通過自對準只在除了絕緣膜之外的硅或多晶硅表面上形成硅化物層56、 57和58。
然后，在大約500。C至600。C再次進行退火處理以穩(wěn)固硅化鎳層。
24在上述的硅化步驟中，不在像素部12中的MOS晶體管的源漏區(qū)域34和35以及柵極32上形成硅化物層。這是為了避免因硅化物的金屬擴散至光電轉(zhuǎn)換部21的頂部所致的白色缺陷和暗電流的增加。
因此，如果像素部12中MOS晶體管的源漏區(qū)域34和35的表面上的雜質(zhì)濃度不高，那么接觸電阻顯著增大。在本示例中，可以增大源漏區(qū)域34和35的表面上的雜質(zhì)濃度，因而，優(yōu)點在于可以相對地抑制接觸電阻的增加。
之后，如圖40中像素部的剖面圖和圖41中周邊電路部的剖面圖所示，在整個像素部12和周邊電路部13上形成蝕刻阻擋膜74。上述蝕刻阻擋膜74例如由氮化硅膜形成。作為該氮化硅膜，例如可以使用通過低壓CVD方法形成的氮化硅膜或者通過等離子體CVD方法形成的氮化硅膜。該氮化硅膜的膜厚度例如被確定為10nm至100nm。
上述氮化硅膜在形成接觸孔的蝕刻中起到使過度蝕刻最小化的作用。而且，起到抑制因蝕刻損壞所致的結(jié)漏(junction leakage)的增加的作用。
隨后，如圖42中像素部的剖面圖和圖43中周邊電路部的剖面圖所示，在上述蝕刻阻擋膜74上形成層間絕緣膜76。上述層間絕緣膜76例如由二氧化硅膜形成，并且形成為具有例如100nm至l,000nm的厚度。例如通過CVD方法形成上述二氧化硅膜。作為該二氧化硅膜，可以使用TEOS、PSG、 BPSG等。而且，也可以使用氮化硅膜等。
然后，平坦化上述層間絕緣膜76的表面。例如通過化學(xué)機械研磨(CMP)進行該平坦化處理。
在形成用于形成接觸孔的抗蝕劑掩模(圖中未示出)之后，蝕刻例如像素部12中的層間絕緣膜76、蝕刻阻擋膜74、第二硅化物阻擋膜72等，從而形成接觸孔77、 78和79。類似地，在周邊電路部13中形成接觸孔81和82。
在附圖中，作為示例，像素部12中示出了到達傳輸柵極TRG、復(fù)位晶體管RST的柵極32和放大晶體管Amp的柵極32的接觸孔77、 78和79。而且，周邊電路部13中示出了到達N溝道(Nch)低壓晶體管的源漏區(qū)域55和P溝道(Pch)低壓晶體管的源漏區(qū)域55的接觸孔81和82。然而，盡管圖中未示出，但也同時形成到達其它晶體管的柵極和源漏區(qū)域的接觸孔。
在形成上述接觸孔77至79、 81和82的情況下，在第一步中，蝕刻層間絕緣膜76。然后，在蝕刻阻擋膜74上蝕刻被暫時阻止。因此，層間絕緣膜76的膜厚度偏差、蝕刻的偏差等被吸收。在第二步中，蝕刻由氮化硅構(gòu)成的蝕刻阻擋膜74。進一步地進行蝕刻以完成接觸孔77至79、 81和82。
作為用于上述接觸孔的蝕刻，例如可以使用反應(yīng)離子蝕刻裝置。
之后，在各個接觸孔77至79、 81和82的內(nèi)部，隔著粘合劑層(圖中未示出)和阻擋金屬層84形成插頭85。
作為上述粘合劑層，例如可以使用鈦(Ti)膜、鉭(Ta)膜等。作為上述阻擋金屬層84，例如可以使用氮化鈦膜、氮化鉭膜等。例如通過濺射方法或CVD方法形成這些膜。
而且，作為上述插頭85，可以使用鎢(W)。例如，在上述層間絕緣膜76上形成鎢膜，以填充上述接觸孔77至79、 81和82。之后，去除層間絕緣膜76上的鎢膜，從而在各個接觸孔77至79、 81和82中形成由鎢構(gòu)成的插頭85。包括鎢在內(nèi)，該插頭85也可以由鋁(A1)、銅(Cu)等呈現(xiàn)較低電阻的材料構(gòu)成。例如，在使用銅(Cu)的情況下，例如使用鉭膜作為粘合劑層，并且使用氮化鉭膜作為阻擋金屬層84。
之后，盡管圖中未示出，但形成多層布線。如果必要，該多層布線可以是包括兩層、三層、四層或更多層的多層。
然后，如圖44中像素部的剖面圖所示，在光電轉(zhuǎn)換部21上形成波導(dǎo)23。而且，形成聚光透鏡25以將入射光聚集在光電轉(zhuǎn)換部21上。
而且，在上述波導(dǎo)23和聚光透鏡25之間形成用于使光色散的濾色片27。
關(guān)于上述固體攝像器件的制造方法，周邊電路部13和像素部12中的MOS晶體管50和30的柵極絕緣膜51和31由氮氧化硅膜形成，由此，可以防止隧道電流的產(chǎn)生。因此，可以改善周邊電路部和像素部的晶體管特
26性。而且，由于去除了在光電轉(zhuǎn)換部21正上方的氮氧化硅膜，所以可防止因氮氧化硅膜中固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化。因此，優(yōu)點在于改善了圖像質(zhì)量。
在上述固體攝像器件的制造方法中，就在形成柵極32和52之后，并非必須進行留下位于柵極32和52正下方的區(qū)域中的柵極絕緣膜31和51，而去除其它區(qū)域中的柵極絕緣膜31和51的步驟。相反，就在形成第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁53之后，可以進行這樣的步驟，即留下在柵極32和52以及第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁53正下方的區(qū)域中的柵極絕緣膜31和51，而去除其它區(qū)域中的柵極絕緣膜31和51。期望通過濕式蝕刻進行柵極絕緣膜31和51的去除以防止蝕刻損壞。
同樣地在此情況下，周邊電路部13和像素部12中的MOS晶體管50和30的柵極絕緣膜51和31由氮氧化硅膜形成，由此，可以防止隧道電流的產(chǎn)生。而且，由于氧化物膜134代替氮氧化硅膜被布置在光電轉(zhuǎn)換部21的正上方，所以可以防止因在光電轉(zhuǎn)換部21正上方的膜中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化，而這正是氮氧化硅膜的問題。
在這一點上，由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜31和51留在各個第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁53的正下方。因此，與上述第一示例的固體攝像器件l相比，恐怕在某種程度上會在傳輸柵極TRG的邊緣出現(xiàn)因正的固定電荷所致的白色缺陷的惡化。但是，與相關(guān)技術(shù)中的固體攝像器件相比，可抑制因固定電荷所致的白色缺陷的惡化。
而且，從防止光電轉(zhuǎn)換部21的污染的角度看，優(yōu)選的是，在盡可能靠后的步驟中在光電轉(zhuǎn)換部21上去除用于柵極絕緣膜的氮氧化硅膜。
在上述第一示例中，在加工柵極之后，還通過柵極的側(cè)壁的氧化，也在光電轉(zhuǎn)換部21上形成氧化物膜133，從而在后續(xù)的步驟中不在光電轉(zhuǎn)換部21上直接形成抗蝕劑掩模，從而防止污染。
但是，氧化物膜133的膜厚度對周邊電路的邏輯特性產(chǎn)生影響，如果膜厚度太大，那么晶體管的電流驅(qū)動性能就惡化，從而引起工作速度的降低。將氧化物膜133的膜厚度很大程度地增大是比較困難的。例如，10nm以下是優(yōu)選的。在這一點上，即使在光電轉(zhuǎn)換部21正上方的氧化物膜133的膜厚度小，通過利用將會帶來很少污染的抗蝕劑或者進行充分清洗，盡管降低了生產(chǎn)量，但可降低污染對白色缺陷惡化的影響。這在上述的情況下是沒有問題的。然而，在因抗蝕劑的污染占主要的情況下，從防止光電轉(zhuǎn)換部21的污染的角度看，期望在盡可能靠后的步驟中去除氮氧化硅膜。
而且，關(guān)于用于形成側(cè)壁的氮化硅膜的加工，蝕刻被光電轉(zhuǎn)換部21上的二氧化硅膜阻止，之后，可以進行濕式剝離以去除在光電二極管正上方的氮氧化硅膜。
如上所述，在此情況下，氮氧化硅膜留在側(cè)壁33和53的正下方，并且會出現(xiàn)由這部分引起的白色缺陷和暗電流的惡化。但是，如果影響的程度比上述抗蝕劑污染的影響大，那么可以通過剝離光電轉(zhuǎn)換部21上的氮氧化硅膜來改善白色缺陷和暗電流。
如上所述，在本發(fā)明中，氮氧化硅膜被應(yīng)用于柵極絕緣膜，由此，對提高周邊電路部13中MOS晶體管50的運行速度、抑制隧道電流、抑制功耗增加都起到作用，此外，還避免CMOS傳感器的圖像性質(zhì)的惡化。
關(guān)于在光電轉(zhuǎn)換部21正上方的防反射部分，去除位于光電轉(zhuǎn)換部21正上方的用于柵極絕緣膜的氮氧化硅膜。因此，在光電轉(zhuǎn)換部21正上方的結(jié)構(gòu)由二氧化硅(Si02)/氮化硅(SiN)/二氧化硅(Si02)構(gòu)成。由于避免了多層結(jié)構(gòu)，所以不會出現(xiàn)波紋的惡化，改善了光的色散的性質(zhì)，并且便于最優(yōu)化。
而且，由于可以防止白色缺陷的惡化，不必在光電轉(zhuǎn)換部21中將埋入式光電二極管的P+濃度設(shè)為高水平。如果將P+濃度設(shè)為高水平，那么光電二極管的區(qū)域變得相對較小，從而會引起飽和電荷量(Qs)的降低。而且，傳輸柵極TRG的端部的濃度增加，并且?guī)碛嘞竦膼夯Ａ硗?，關(guān)于本發(fā)明實施例的固體攝像器件1和2，可使埋入式光電二極管的表面的P+濃度相對較低，因而，可防止飽和電荷量(Qs)、余像等的惡化。
而且，位于柵極32和52正下方的區(qū)域之外的區(qū)域中的用作柵極絕緣膜31和51的氮氧化硅膜被去除，并且在光電轉(zhuǎn)換部21上形成新的氧化物膜133。因此，可改善每次離子注入中注入分布的可控性。上述各示例的說明中，在N型基板中形成P阱，并且光電轉(zhuǎn)換部21的光電二極管從上層起依次由P+層和N+層構(gòu)成。然而，也可以在P型基板中形成N阱，并且光電轉(zhuǎn)換部21的光電二極管從上層起依次由N+層和P+層構(gòu)成。
而且，在上述制造方法的配置的說明中，上述傳輸柵極與像素晶體管，即與復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管被元件隔離區(qū)域14隔離。因而，上述放大晶體管的源漏區(qū)域34形成為與復(fù)位晶體管的源漏區(qū)域35共用的擴散層，并且上述放大晶體管的源漏區(qū)域35形成為與選擇晶體管SEL的源漏區(qū)域34共用的擴散層。
在這一點上，可以在上述傳輸柵極和上述復(fù)位晶體管之間不設(shè)置元件隔離區(qū)域14，而是設(shè)置上述傳輸柵極TRG和上述復(fù)位晶體管RST所共用的擴散層，即使在這樣的情況下，也可以采用與上述方法類似的制造方法。 在此情況下，傳輸柵極的擴散層和復(fù)位晶體管的擴散層(源漏區(qū)域34)可以形成為共用的擴散層。
而且，上述復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管由元件隔離區(qū)域14各自隔離的這種配置也可以采用與上述方法類似的制造方法。
此外，關(guān)于上述像素部12中的晶體管組合，盡管圖中未示出，但傳輸柵極TRG、選擇晶體管SEL、放大晶體管Amp和復(fù)位晶體管RST被依次串聯(lián)設(shè)置，同時與上述光電轉(zhuǎn)換部21相連。
以下，參照圖45所示的框圖說明本發(fā)明實施例的攝像裝置。該攝像裝置包括本發(fā)明實施例的固體攝像器件。
如圖45所示，攝像裝置200在攝像部201中包括固體攝像器件(圖中未示出)。用于形成圖像的聚光光學(xué)部202設(shè)于該攝像部201的聚光側(cè)。而且，攝像部201與信號處理部203相連，該信號處理部203包括用于驅(qū)動攝像部201的驅(qū)動電路、用于將通過固體攝像器件進行光電轉(zhuǎn)換后的信號處理成圖像的信號處理電路等。而且，通過上述信號處理部203處理的圖像信號可以被存儲在圖像存儲部(圖中未示出)中。在該攝像裝置200中，可以使用上述實施例中所述的固體攝像器件l作為上述的固體攝像器件。關(guān)于本發(fā)明實施例的攝像裝置200，由于包括本發(fā)明實施例的固體攝 像器件l，所以可以以與上述的方法相類似的方式充分保證各像素的光電 轉(zhuǎn)換部的靈敏度。因此，優(yōu)點在于改善了像素特性，例如，可以降低白 色缺陷。
另外，本發(fā)明的攝像裝置200并不局限于上述配置，并且可以應(yīng)用于 具有包括固體攝像器件的配置的任何攝像裝置。
上述固體攝像器件l可以是一個芯片的形式或者是模塊的形式，其中 攝像部和信號處理部或光學(xué)系統(tǒng)被共同封裝在該模塊中并且該模塊具有 攝像功能。而且，本發(fā)明可以應(yīng)用于上述攝像裝置。在此情況下，該攝 像裝置起到改善圖像質(zhì)量的作用。這里，該攝像裝置例如指照相機和具 有攝像功能的便攜裝置。而且，詞語"攝像"應(yīng)當被廣義地理解，其不 但包括利用照相機在普通畫面中獲取圖像，而且包括指紋檢測等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)， 可根據(jù)設(shè)計需要和其它因素進行各種修改、組合、子組合和改變。
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權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，其在半導(dǎo)體基板中包括像素部，其設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部；以及周邊電路部，其設(shè)在所述像素部周圍，其中，所述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，所述像素部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，并且在所述像素部中的所述光電轉(zhuǎn)換部的正上方設(shè)有氧化物膜。
2. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中， 在所述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極的側(cè)部設(shè)有側(cè)壁； 在所述像素部中的MOS晶體管的柵極的側(cè)部設(shè)有側(cè)壁，并且 用作所述柵極絕緣膜的所述氮氧化硅膜在所述側(cè)壁的正下方延伸。
3. —種固體攝像器件的制造方法，該固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中 包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部， 以及設(shè)在所述像素部周圍的周邊電路部，該方法包括以下步驟在整個的所述半導(dǎo)體基板上形成由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成設(shè)于所述像素部和所述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極；并且留下位于所述各個柵極的正下方的區(qū)域中的所述柵極絕緣膜，而去除其余區(qū)域中的所述柵極絕緣膜。
4. 一種固體攝像器件的制造方法，該固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中 包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，以及設(shè)在所述像素部周圍的周邊電路部，該方法包括以下步驟在整個的所述半導(dǎo)體基板上形成由氮氧化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成設(shè)于所述像素部和所述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極；在各個柵極的側(cè)部形成側(cè)壁；并且留下位于所述各個柵極和各個側(cè)壁正下方的區(qū)域中的所述柵極絕緣 膜，而去除其余區(qū)域中的所述柵極絕緣膜。
5. —種攝像裝置，其包括-聚光光學(xué)部，其用于聚集入射光；固體攝像器件，其用于接收由所述聚光光學(xué)部聚集的光并對該光進 行光電轉(zhuǎn)換；以及信號處理部，其用于處理經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換的信號， 其中，所述固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中包括像素部，其設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn) 換部；以及周邊電路部，其設(shè)在所述像素部周圍，所述周邊電路部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜 構(gòu)成，所述像素部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，并且在所述像素部中的所述光電轉(zhuǎn)換部的正上方設(shè)有氧化物膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體攝像器件及其制造方法以及包括該固體攝像器件的攝像裝置。所述固體攝像器件在半導(dǎo)體基板中包括設(shè)有對入射光進行光電轉(zhuǎn)換以得到電信號的光電轉(zhuǎn)換部的像素部，以及設(shè)在像素部周圍的周邊電路部，其中周邊電路部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，像素部中的MOS晶體管的柵極絕緣膜由氮氧化硅膜構(gòu)成，并且在像素部中的光電轉(zhuǎn)換部的正上方設(shè)有氧化物膜。本發(fā)明可以防止隧道電流的產(chǎn)生，從而改善周邊電路部和像素部的晶體管特性。而且，由于可以防止因光電轉(zhuǎn)換部中的固定電荷所致的白色缺陷和暗電流的惡化，所以優(yōu)點在于改善了圖像質(zhì)量。
文檔編號H01L27/146GK101640210SQ200910162578
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者松本拓治, 田谷圭司, 糸長總一郎, 舘下八州志 申請人:索尼株式會社