專(zhuān)利名稱(chēng)：固態(tài)影像拾取元件、其制造方法以及使用其的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)影像拾取元件、其制造方法以及使用 其的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
固態(tài)影像拾取元件的小型化引起下述問(wèn)題光接收表面的面積減小，入射效率降 低，以及靈敏度特性因此變差。為了解決這些問(wèn)題，例如，提出這樣的固態(tài)影像拾取元件，其 具有適于通過(guò)使用片上透鏡、層內(nèi)透鏡等聚集光線(xiàn)的結(jié)構(gòu)。但是，在固態(tài)影像拾取元件中采 用這樣的結(jié)構(gòu)由于防止設(shè)置在光電二極管的上層中的布線(xiàn)或銅布線(xiàn)的擴(kuò)散的防擴(kuò)散層所 引起的光線(xiàn)損耗(喪失)而導(dǎo)致較差靈敏度和陰影特性。另外，除了上述結(jié)構(gòu)之外，公知一種具有這樣結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件在光電二 極管上方的絕緣層中設(shè)置波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。例如，在日本專(zhuān)利公開(kāi)N0.2008-166677(這里稱(chēng)為專(zhuān) 利文獻(xiàn)1)中描述具有此結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件。例如，在具有此結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元 件中，在包括由Si02層(折射率1.45)形成的絕緣層的層壓結(jié)構(gòu)中的光電二極管上方形 成孔部分。另外，利用等離子體沉積方法形成較薄的氮化硅(P-SiN)層(折射率1. 9-2. 0)， 以覆蓋孔部分的內(nèi)表面，高折射率樹(shù)脂(含Ti硅氧烷)(折射率1.7)透過(guò)P-SiN層埋設(shè) 在整個(gè)孔部分中。在上述具有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件中，因?yàn)槁裨O(shè)在整個(gè)孔部分中的高折射 率樹(shù)脂層的基準(zhǔn)系數(shù)較高，所以靈敏度特性增強(qiáng)。在上述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，可以預(yù)料到，當(dāng)形成在具有所述波導(dǎo)的側(cè)壁的內(nèi)表面上的 P-SiN層較厚時(shí)，或者當(dāng)波導(dǎo)的整個(gè)孔部分僅填充有具有較大折射率的P-SiN層時(shí)，光電二 極管的靈敏度特性增強(qiáng)。為此，還提出一種具有基于這樣結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取 元件波導(dǎo)的整個(gè)孔部分僅填充有P-SiN層。例如，在日本專(zhuān)利公開(kāi)NO. 2006-324293 (這里 稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中描述了具有上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所描述的等離子體沉積方法，反應(yīng)氣體吸附在孔部分的內(nèi) 壁表面上，以化學(xué)分解孔部分的內(nèi)壁表面。但是，隨著膜沉積的進(jìn)行，孔部分的開(kāi)口直徑變 小，并且由此反應(yīng)氣體難以進(jìn)入孔部分。因此，P-SiN層沉積到開(kāi)口部分的附近，由此在孔 部分內(nèi)部形成空穴的狀態(tài)下閉合孔部分。因此，當(dāng)期望簡(jiǎn)單地形成較厚的P-SiN層時(shí)，不可 能在具有較大的高寬比的孔部分中埋設(shè)高折射率樹(shù)脂材料。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中描述的方法中，利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，在孔部分中 埋設(shè)光學(xué)波導(dǎo)材料。在此方法中，孔部分設(shè)定為高真空狀態(tài)，而原材料氣體和反應(yīng)氣體都供 應(yīng)到孔部分，以彼此反應(yīng)，由此在孔部分的內(nèi)表面上沉積SiN層。另外，停止原材料氣體和 反應(yīng)氣體的供應(yīng)，孔然后被再次設(shè)定為高真空狀態(tài)，以排出過(guò)量的原材料氣體和反應(yīng)氣體。 因此，采用重復(fù)執(zhí)行這兩個(gè)處理而在整個(gè)孔部分中緊密埋設(shè)波導(dǎo)材料的方法。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的方法中，為了形成具有優(yōu)異涂覆性能的均勻膜，需要分 多個(gè)階段在孔部分沉積具有優(yōu)異涂覆性能的薄膜。為此，沉積速率非常低，由此不可能獲得 理想生產(chǎn)能力。為解決上述問(wèn)題，作出本發(fā)明，其因此期望提供具有可以以滿(mǎn)意生產(chǎn)能力制造的 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件、生產(chǎn)率優(yōu)異的制造方法以及使用其的電子設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種固態(tài)影像拾取元件，其包括 半導(dǎo)體襯底；像素部分，形成在半導(dǎo)體襯底上以及布置每個(gè)具有光電轉(zhuǎn)換部分的多個(gè)像素 的；以及絕緣層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分。該元件還包括孔 部分，形成在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔部分的 底表面和側(cè)表面；以及埋設(shè)層，形成在所述氮化硅層上。在該元件中，所述氮化硅層被形成 以包含通過(guò)利用原子層沉積方法所形成的氮化硅。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種固態(tài)影像拾取元件的制造方法，包括以下步 驟在半導(dǎo)體襯底的像素部分中形成光電轉(zhuǎn)換部分；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層，以 覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分；在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方形成孔部分；以及在所 述孔部分中形成氮化硅層，其中，利用原子層沉積方法形成所述氮化硅層。在固態(tài)影像拾取元件和制造固態(tài)影像拾取元件的方法中，孔部分在光電轉(zhuǎn)換部分 上方形成于絕緣層中，并且氮化硅層利用原子層沉積方法形成于孔部分中。因?yàn)槔迷?層沉積方法形成的氮化硅層的孔部分具有高涂覆性能，所以孔部分的開(kāi)口即使當(dāng)在孔部分 的側(cè)壁上形成較厚的氮化硅層時(shí)也不閉合。為此，可以使得波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在孔部分中形成較厚 的氮化硅層，由此可以改善固態(tài)影像拾取元件的靈敏度特性。另外，不采用這樣的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)利用原子層沉積方法形成的氮化硅層埋設(shè)在整個(gè) 孔部分中。因此，可以在制造階段抑制由于利用原子層沉積方法形成的氮化硅層的沉積速 率而引起生產(chǎn)能力的退化。為此，可以提高包括上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像拾取元件的生產(chǎn)率。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種電子設(shè)備，包括固態(tài)影像拾取元件，包括 半導(dǎo)體襯底；像素部分，形成在半導(dǎo)體襯底上以及布置每個(gè)具有光電轉(zhuǎn)換部分的多個(gè)像素； 絕緣層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分；孔部分，形成在所述絕緣層 中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔部分的底表面和側(cè)表面；以及 埋設(shè)層，形成在所述氮化硅層上，其中，所述氮化硅層被形成以包含通過(guò)利用原子層沉積方 法所形成的氮化硅。該設(shè)備還包括光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)影像拾取元件 的影像拾取部分；以及信號(hào)處理電路，處理來(lái)自所述固態(tài)影像拾取元件的輸出信號(hào)。電子設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件，這導(dǎo)致基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以 改善靈敏度特性，并且可以提高制造階段的生產(chǎn)能力。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以提供生產(chǎn)率優(yōu)異的包括波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固態(tài)影像 拾取元件以及其制造方法和使用其的電子設(shè)備。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件的單元像素的結(jié)構(gòu)的示意圖3A-3D分別是示出在氮化硅層的厚度變化時(shí)所制造的固態(tài)影像拾取元件的實(shí) 施例的示例結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是表示氮化硅層的厚度與靈敏度之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖；圖5A-5G分別是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造固態(tài)影像拾取元件的方法中 用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件的各個(gè)處理的剖視圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件的第一修改結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)影像拾取元件的第二修改結(jié)構(gòu)的剖視圖；而圖8是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明絕不局限于此。注意，根據(jù)下面次序給出描述。1.M0S型固態(tài)影像拾取元件2.制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的方法3.電子設(shè)備1.M0S型固態(tài)影像拾取元件MOS型固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)示意性結(jié)構(gòu)圖下面，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOS型固態(tài)影像拾取元件。圖1示意性示出作為實(shí)施例固態(tài)影像拾取元件的示例的MOS型固態(tài)影像拾取元件 的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。圖1中所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件由像素部分(所謂的影像拾取區(qū)域)13和 外圍電路部分構(gòu)成。在此情況下，在像素部分13中，包括每個(gè)變?yōu)楣怆娹D(zhuǎn)換部分的多個(gè)光 電二極管的多個(gè)像素12有規(guī)律地沿二維布置在半導(dǎo)體襯底(例如，硅半導(dǎo)體)上。另外， 每個(gè)像素12包括光電二極管和多個(gè)像素晶體管(所謂的MOS晶體管)。例如，多個(gè)像素晶體管可由轉(zhuǎn)移晶體管、復(fù)位晶體管以及放大晶體管的三種晶體 管構(gòu)成。除此之外，多個(gè)像素晶體管也可以由這三個(gè)晶體管和增加的選擇晶體管的四種晶 體管構(gòu)成。外圍電路部分由豎直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、水平驅(qū)動(dòng)電路16、輸出電 路17、控制電路18等構(gòu)成?？刂齐娐?8產(chǎn)生用于豎直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、水平驅(qū)動(dòng)電路16等 作為基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)以及同步產(chǎn)生垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘信 號(hào)?？刂齐娐?8將時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)輸入到豎直驅(qū)動(dòng)電路14、列信號(hào)處理電路15、水平 驅(qū)動(dòng)電路16等中的每一者。例如，豎直驅(qū)動(dòng)電路14由移位寄存器構(gòu)成。豎直驅(qū)動(dòng)電路14沿豎直方向陸續(xù)選 擇性地掃描各行的像素部分13的像素，并且將基于信號(hào)電荷產(chǎn)生以與各個(gè)像素12的光電 轉(zhuǎn)換元件的光量對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)通過(guò)各個(gè)豎直信號(hào)線(xiàn)19而供應(yīng)到列信號(hào)處理電路15。例如，列信號(hào)處理電路15布置在像素12的每一列，并且執(zhí)行信號(hào)處理，諸如，基于 來(lái)自每像素列的黑基準(zhǔn)像素的信號(hào)對(duì)從一行像素12輸出的信號(hào)進(jìn)行的去噪處理。這里，黑 基準(zhǔn)像素形成在有效像素區(qū)域的周邊。也就是說(shuō)，列信號(hào)處理電路15執(zhí)行信號(hào)處理，諸如，用于去除像素12特有的固定圖案噪音的相關(guān)雙取樣(CDS)以及信號(hào)放大。另外，水平選擇 開(kāi)關(guān)(未示出)連接在列信號(hào)處理電路15的輸出端以及水平信號(hào)線(xiàn)11之間。例如，水平驅(qū)動(dòng)電路16由移位寄存器構(gòu)成。另外，水平驅(qū)動(dòng)電路16陸續(xù)輸出水平 掃描信號(hào)，以依次選擇列信號(hào)處理電路15，由此將各個(gè)列信號(hào)處理電路15的像素信號(hào)輸出 到水平信號(hào)線(xiàn)11。輸出電路17對(duì)從各個(gè)列信號(hào)處理電路15依次通過(guò)水平信號(hào)線(xiàn)11供應(yīng)的信號(hào)進(jìn) 行信號(hào)處理，然后輸出得到的信號(hào)。MOS型固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)剖視2示出上述MOS型固態(tài)影像拾取元件10的剖視圖。注意，在圖2中示出MOS型 固態(tài)影像拾取元件10的單元像素，其由光電二極管PD和多個(gè)MOS晶體管Tr構(gòu)成。例如，在光接收表面的像素12中，有第二導(dǎo)電類(lèi)型(例如，η型)的半導(dǎo)體區(qū)域21 構(gòu)成的電荷累積層在么個(gè)像素中形成于第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)域中，例如，半導(dǎo)體襯底 20的ρ型阱區(qū)域。另外，由高雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電類(lèi)型(例如，P+型)的半導(dǎo)體區(qū)域22構(gòu) 成的表面層形成于電荷累積層的表面層中。結(jié)果，基于η型半導(dǎo)體區(qū)域21和ρ+型半導(dǎo)體 區(qū)域22之間的ρη結(jié)構(gòu)造成光電二極管PD。另外，柵絕緣層23和柵電極24依次形成在半 導(dǎo)體襯底20上，以與光電二極管PD相鄰。例如，用于讀取光電二極管PD中產(chǎn)生和累積的信號(hào)電荷或與信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電 壓的信號(hào)讀取部分(諸如，浮動(dòng)擴(kuò)散和電荷轉(zhuǎn)移路徑)形成在上述的半導(dǎo)體襯底20上。另 外，通過(guò)將電壓施加到柵電極24，信號(hào)電荷從光電二極管PD轉(zhuǎn)移到預(yù)定部分。另外，利用低壓化學(xué)氣相沉積(CVD)方法形成用作抗反射層26的氮化硅層 (LP-SiN膜)，以覆蓋柵電極24、光電二極管PD和半導(dǎo)體襯底20的整個(gè)表面。另外，第一絕 緣層25插在柵電極24和抗反射層26之間，以覆蓋柵電極24。在抗反射層26上依次形成第二絕緣層27、第三絕緣層28、第四絕緣層29、第五絕 緣層31、第六絕緣層32、第七絕緣層34、第八絕緣層35以及第九絕緣層37，以覆蓋光電二 極管PD和半導(dǎo)體襯底20。絕緣層27-29、31-32、34-35和37中每一個(gè)均由氧化硅等形成。另外，例如，依次形成每一個(gè)由碳化硅形成的第一防擴(kuò)散層30、第二防擴(kuò)散層33 和第三防擴(kuò)散層36。絕緣層27-27、31-32、34-35和37以及防擴(kuò)散層30、33和36堆疊，由此在半導(dǎo)體 襯底20上構(gòu)造成具有多層結(jié)構(gòu)的絕緣層。在上述的第四絕緣層29中形成布線(xiàn)溝槽。另外，例如，用鑲嵌處理由鉭/氮化鉭 形成的阻擋金屬層44構(gòu)成的第一布線(xiàn)層以及由銅形成的導(dǎo)電層45埋設(shè)在布線(xiàn)溝槽中。同 樣，由阻擋金屬層46構(gòu)成的第二布線(xiàn)層以及導(dǎo)電層47埋在在形成于第六絕緣層32中的布 線(xiàn)溝槽。另外，由阻擋金屬層48構(gòu)成的第三布線(xiàn)層以及導(dǎo)電層49埋在在形成于第八絕緣 層35中的布線(xiàn)溝槽。依次形成第一到第三防擴(kuò)散層30、33和36，以分別防止形成第一到第三導(dǎo)電層 45、47和49的銅擴(kuò)散。如已經(jīng)描述的，采用布線(xiàn)層，使得布線(xiàn)層埋設(shè)在形成于各個(gè)絕緣層中的各個(gè)布線(xiàn) 溝槽中。但是，也可以采用這樣的布線(xiàn)結(jié)構(gòu)例如，每個(gè)布線(xiàn)在雙鑲嵌處理中與開(kāi)口部分中 從布線(xiàn)溝槽的底表面延伸到下層布線(xiàn)的接觸部分一體形成。
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孔部分50形成于具有堆疊結(jié)構(gòu)的絕緣層中，即，第五到第九絕緣層31、32、34、35 和37、以及第一到第三防擴(kuò)散層30、33和36及其上方的光電二極管PD。形成孔部分50， 以完全從作為具有堆疊結(jié)構(gòu)的絕緣層的最上層的第九絕緣層37延伸到第五絕緣層31，并 且穿透到最低防擴(kuò)散層的第一防擴(kuò)散層30的一部分。為此，最低防擴(kuò)散層的第一防擴(kuò)散層 30形成孔部分50的底表面。雖然取決于光電二極管PD的面積、MOS型固態(tài)影像拾取元件的像素尺寸、處理原 理等，但是例如以轉(zhuǎn)移的方式形成上述的孔部分50，使得開(kāi)口直徑設(shè)定在約0. 8 μ m并且高 寬比大致設(shè)定在1-2或更大。另外，例如，以這樣表面的形式構(gòu)造孔部分50的內(nèi)壁表面，表 面垂直于半導(dǎo)體襯底20的主表面或大致垂直于半導(dǎo)體襯底20的主表面?；蛘?，以這樣向 前漸縮開(kāi)口形狀的形式構(gòu)造孔部分50，該向前漸縮開(kāi)口形狀以第九絕緣層37的上側(cè)作為 孔部分50的邊緣部分朝向上側(cè)變寬。形成折射率比形成第九絕緣層37的氧化硅(折射率1. 45)的大的氮化硅(折射 率-.2. 0)層39，以覆蓋具有孔部分50的內(nèi)壁的內(nèi)表面。另外，利用原子層沉積(ALD)方法 由氮化硅(ALD-SiN)形成氮化硅層39。由ALD-SiN形成的氮化硅層39以較大厚度形成于孔部分50的側(cè)壁上，由此使得 可以增強(qiáng)靈敏度特性。下面以示例相信描述MOS型固態(tài)影像拾取元件的靈敏度特性和形成 在孔部分50的內(nèi)表面上的氮化硅層39的厚度之間的關(guān)系。另外，氮化硅層39也可以通過(guò)將氮化硅(ALD-SiN)與利用等離子體沉積方法的氮 化硅(P-SiN)結(jié)合而形成。ALD方法中的膜沉積速率比等離子體沉積方法的低。結(jié)果，當(dāng)形成較厚的氮化硅層 39時(shí)，需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)形成氮化硅層39，因此在制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的實(shí)際處理 中難以獲得理想的生產(chǎn)能力。為此，ALD-SiN層與更大沉積速率形成的P-SiN結(jié)合，由此使 得可以形成具有涂敷性能和沉積速率均優(yōu)異的結(jié)構(gòu)的氮化硅層。另外，例如，折射率比氧化硅高的埋設(shè)層40形成于氮化硅層39上，以埋設(shè)在孔部 分50中。例如，埋設(shè)層40由較高折射率的樹(shù)脂(諸如，硅氧烷系統(tǒng)樹(shù)脂(折射率1. 7)或聚 酰亞胺)形成。另外，例如，在上述高折射率樹(shù)脂中包含由氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮、氧化鎢、 氧化鋯、氧化鋅、氧化銦、氧化鉿等形成的金屬氧化物微顆粒，由此使得可以增大折射率。具 體而言，優(yōu)選地使用含有高濃度TiO的硅氧烷。另外，例如也用作粘附層的平坦化樹(shù)脂層41形成于埋設(shè)層40上。另外，例如每個(gè) 像素的具有藍(lán)色(B)、綠色(G)和紅色(R)的濾色器42形成于平坦化樹(shù)脂層41上，并且片 上透鏡43形成于濾色器42上。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)影像拾取元件，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成于絕緣層27-29、 31-32,34-35和37、通過(guò)埋設(shè)氮化硅層39而堆疊的防擴(kuò)散層30、33和36以及在形成于光 電二極管PD上方的孔部分50中由高折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層40中。在形成現(xiàn)有技術(shù)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)使用P-SiN層的情況下，難以控制其厚度，使 得孔部分50的間隙變窄。結(jié)果，難以將高折射率樹(shù)脂層埋設(shè)在具有窄間隙的孔部分50中。 另一方面，因?yàn)槔迷訉映练e(ALD)方法形成的氮化硅(ALD-SiN)層的涂敷性能優(yōu)異，所 以不引起與P-SiN層有關(guān)的間隙問(wèn)題。但是，因?yàn)锳LD層的沉積速率較低，需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)
7沉積SiN層。例如，需要48小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)在直徑為700nm的孔部分中埋設(shè)ALD-SiN層。另一方面，上述實(shí)施例的MOS型固態(tài)影像拾取元件具有這樣結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由 具有較高涂敷性能和較高折射率的ALD-SiN層形成的SiN層形成在孔部分的內(nèi)表面，而由 較高折射率樹(shù)脂材料等形成的埋設(shè)層透過(guò)SiN層埋設(shè)在整個(gè)孔部分中。雖然ALD-SiN層的 沉積速率較低，但是ALD-SiN層的涂敷性能優(yōu)異，所以即使在具有孔部分的側(cè)壁的內(nèi)表面 上形成較厚的氮化硅層時(shí)孔部分的開(kāi)口沒(méi)有閉合。為此，即使在孔部分的內(nèi)表面上形成較 厚的氮化硅層時(shí)，也可以在孔部分中透過(guò)氮化硅層埋設(shè)高折射率樹(shù)脂材料。就是說(shuō)，可以獲 得波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使得可以在具有波導(dǎo)孔部分的側(cè)壁的內(nèi)表面上形成較厚的氮化硅層。因此，可 以提供這樣的MOS型固態(tài)影像拾取元件，其中提高了靈敏度特性、以及靈敏度對(duì)F值的依賴(lài) 性。另外，在孔部分的內(nèi)表面(即，底表面和側(cè)壁)上形成由ALD-SiN形成的氮化硅層之 后，由高折射率樹(shù)脂等形成的埋設(shè)層透過(guò)氮化硅層埋設(shè)在孔部分中。為此，當(dāng)在孔部分中僅 埋設(shè)ALD-SiN層時(shí)，由于沉積速率的問(wèn)題，不可能獲得理想的生產(chǎn)能力。但是，通過(guò)使用形 成埋設(shè)層形成的結(jié)合，可以提高生產(chǎn)率。因此，根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)影像拾取元 件，由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以提高靈敏度，并且可獲得具有大量生產(chǎn)可能性的生產(chǎn)能力。示例氮化硅層的厚度與固態(tài)影像拾取元件的靈敏度之間的關(guān)系接著，將給出關(guān)于形成于孔部分50的內(nèi)表面上的氮化硅層39的厚度與靈敏度特 性之間的關(guān)系的描述。圖3A-3D分別示出在氮化硅曾經(jīng)39的厚度變化時(shí)所制造的MOS型固態(tài)影像拾取 元件圖的示例。注意，因?yàn)樵趫D3A-3D的每個(gè)圖中，除了氮化硅層39和埋設(shè)層40之外的構(gòu) 成元件的結(jié)構(gòu)與圖2所示的構(gòu)成元件相同，為簡(jiǎn)化原因，在此省略其描述。圖3A示出當(dāng)?shù)?硅層39的厚度設(shè)定在50nm時(shí)所制造的MOS型固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)示例。圖3B示出 當(dāng)?shù)鑼?9的厚度設(shè)定在IOOnm時(shí)所制造的MOS型固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)示例。圖 3C示出當(dāng)?shù)鑼?9的厚度設(shè)定在150nm時(shí)所制造的MOS型固態(tài)影像拾取元件的結(jié)構(gòu)示 例。另外，圖3D示出在整個(gè)孔部分50中僅填充氮化硅層39時(shí)所制造的MOS型固態(tài)影像拾 取元件的結(jié)構(gòu)示例。圖4示出對(duì)圖3A-3D中所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件的靈敏度特性進(jìn)行模擬的 結(jié)果。圖4所示的結(jié)果在氮化硅層39的厚度設(shè)定為50nm以及F值為5. 6作為基準(zhǔn)的情況 下進(jìn)行歸一化。在圖4中，縱軸表示每個(gè)MOS型固態(tài)影像拾取元件的由此歸一化的靈敏度， 而橫軸表示F值。如圖4中所示，應(yīng)該理解，在相同F(xiàn)值下，靈敏度隨著氮化硅層39的厚度變大而提 高。以所有的F值建立此關(guān)系，S卩，以所有的F值獲得相同結(jié)果。當(dāng)F值較小時(shí)，在入射到 MOS型固態(tài)影像拾取元件中，傾斜入射到MOS型固態(tài)影像拾取元件的光量變的較多。因此， 即使在清洗入射到MOS固態(tài)影像拾取元件的光量變多時(shí)，氮化硅層的厚度增加，由此使得 可以提高M(jìn)OS型固態(tài)影像拾取元件的靈敏度。另外，在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，MOS型固態(tài)影像拾取元件的靈敏度隨著氮化硅層的厚度變大 而提高。具體地，在整個(gè)孔部分50中僅埋設(shè)氮化硅層39，由此在MOS型固態(tài)影像拾取元件 中獲得最高靈敏度。由此，為了提高靈敏度，優(yōu)選地增大氮化硅層的厚度。具體地，期望獲 得具有在整個(gè)孔部分50中僅埋設(shè)氮化硅層39的結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，由此使用可以進(jìn)一步提 高靈敏度。
2.制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的方法MOS型固態(tài)影像拾取元件的制造方法的實(shí)施例參考圖5A-5G詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的方法的實(shí)施 例。首先，如圖5A所示，在第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)域(例如，半導(dǎo)體襯底(例如，硅 晶片)20的ρ型阱區(qū)域)中形成電荷累積層，即，第二導(dǎo)電類(lèi)型(例如，η型)的半導(dǎo)體區(qū)域 21。另外，由高雜質(zhì)濃度的第一導(dǎo)電類(lèi)型(例如，P+型)的半導(dǎo)體區(qū)域22構(gòu)成的表面層形 成于第二導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)域21的表面層中。另外，形成由具有ρη結(jié)的光電二極管PD 構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換部分。另外，依次鄰近于光電二極管PD形成柵極絕緣層23和柵電極24。 另外，形成由浮動(dòng)擴(kuò)散、CCD電荷轉(zhuǎn)移路徑等(均未示出)構(gòu)成的信號(hào)讀取部分，以讀取光 電二極管PD中產(chǎn)生和累積的信號(hào)電荷或者與信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電壓。此外，依次形成第一絕緣層25和抗反射層26，以覆蓋柵電極24。利用低壓CVD方 法由氮化硅(LP-SiN)形成抗反射層26，以覆蓋柵電極24、光電二極管PD以及半導(dǎo)體襯底 20的整個(gè)表面。接著，如圖5B所示，利用CVD方法等沉積氧化硅，以覆蓋抗反射層26的整個(gè)表面， 由此形成第二絕緣層27。接著，例如，在第二絕緣層27上沉積氧化硅，由此形成第三絕緣層 28，并且然后再第三絕緣層28上沉積氧化硅，由此形成第四絕緣層29。接著，例如，通過(guò)執(zhí)行蝕刻處理在第四絕緣層29中形成布線(xiàn)溝槽29A。另外，利用 濺射方法沉積鉭/氧化鉭，以覆蓋布線(xiàn)溝槽29A的內(nèi)表面，由此形成阻擋金屬層44。另外， 在整個(gè)表面上形成由銅形成的籽晶層之后，通過(guò)執(zhí)行電鍍處理在整個(gè)表面上沉積銅膜，利 用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)移除形成于布線(xiàn)溝槽29A中的銅布線(xiàn)之外的銅膜，由此形成第一導(dǎo) 電層45。此時(shí)，還移除形成于布線(xiàn)溝槽29A外側(cè)的阻擋金屬層。以上述方法形成由形成于 布線(xiàn)溝槽29A的內(nèi)表面的阻擋金屬層以及透過(guò)阻擋金屬層44埋設(shè)布線(xiàn)溝槽29A中的第一 導(dǎo)電層45構(gòu)成的布線(xiàn)層。另外，例如，利用CVD方法在第一導(dǎo)電層45和第四絕緣層29上沉積碳化硅(SiC)， 由此形成第一防擴(kuò)散層30。接著，如圖5C所示，在第一防擴(kuò)散層30上依次形成第五絕緣層31、第六絕緣層 32、阻擋金屬層46、第二導(dǎo)電層47以及第二防擴(kuò)散層33。另外，在第二防擴(kuò)散層33上依次 形成第七絕緣層34、第八絕緣層35、阻擋金屬層48、第三導(dǎo)電層49、第三防擴(kuò)散層36以及 第九絕緣層37。通過(guò)執(zhí)行與圖5B中所示的形成第二絕緣層27、第三絕緣層28、第四絕緣層29、布 線(xiàn)溝槽29A、阻擋金屬層44、第一導(dǎo)電層45以及第一防擴(kuò)散層30的相同處理，可以形成這 些結(jié)構(gòu)。如上述布線(xiàn)層的每一層，也可以采用這樣的布線(xiàn)結(jié)構(gòu)，例如使得每層布線(xiàn)與開(kāi)口 部分中從布線(xiàn)溝槽的底表面延伸到雙鑲嵌處理中的下層布線(xiàn)的接觸部分一體形成。接著，如圖5D所示，例如，為了利用光刻處理形成孔部分50，形成光刻膠層38的圖 案，然后執(zhí)行各向異性蝕刻，諸如反應(yīng)性離子蝕刻。在此處理中，形成孔部分50，以完全延伸 通過(guò)第五到第九絕緣層31、32、34、35和37以及第二和第三防擴(kuò)散層33和36，并穿透到第 一防擴(kuò)散層30的表面的一部分。也就是說(shuō)，第一防擴(kuò)散層30的剩余部分暴露在孔部分50的底部。在蝕刻環(huán)境基于材料(諸如，氧化硅或碳化硅)改變時(shí)，例如，執(zhí)行孔部分50的開(kāi) 口。另外，在開(kāi)口的底部到達(dá)第一防擴(kuò)散層30的時(shí)間點(diǎn)，快速停止各向異性蝕刻。也就是 說(shuō)，第一防擴(kuò)散層30由碳化硅形成，并用作各向異性蝕刻的蝕刻阻擋層。因此，第一防擴(kuò)散 層30為孔部分50的底表面。第一防擴(kuò)散層30作為孔部分50的底表面，由此可以穩(wěn)定獲 得孔部分50的深度。為此，光電二極管PD和光學(xué)波導(dǎo)之間的距離恒定，由此可以防止每個(gè) 像素的靈敏度特性的分散。例如，以這樣的方式形成上述的孔部分50，使得開(kāi)口直徑設(shè)定在0. 8im，并且高寬 比大致設(shè)定在1-2或更大。接著，如圖5E所示，在移除光刻膠層38后，形成氮化硅層39，以覆蓋具有孔部分 50的內(nèi)壁和底部的內(nèi)表面以及第九絕緣層37。通過(guò)利用原子層沉積(ALD)方法沉積氮化 硅(ALD-SiN)層，形成氮化硅層39。下面描述ALD-SiN層的形成條件。下面作為形成ALD-SiN層形成示例示出當(dāng)在 ALD方法的一系列處理中吸附Si被設(shè)定為步驟1以及吸附的Si氮化被設(shè)定為步驟2時(shí)的 ALD方法中的膜沉積條件。沉積溫度在步驟1和2的每個(gè)步驟中，沉積溫度設(shè)定在320_600°C的范圍。RF 功率在步驟2的氮化階段，RF功率設(shè)定在100-500W的范圍。各種氣體在步驟1中使用二氯硅烷作為硅吸附氣體，在步驟2中使用氨作為氮化氣體。注意，在步驟1中，除了二氯硅烷之外，也可以使用甲硅烷、六氯乙硅烷或二丁基 胺硅烷(BTBAS)作為硅吸附氣體。氣體流率在步驟1中，二氯硅烷以500-3000SCCm的流率流動(dòng)，而在步驟2中，氨以 500-5000sccm的流率流動(dòng)，由此形成氮化硅層。時(shí)間將執(zhí)行步驟1處理1-10秒以及執(zhí)行步驟2處理10-120秒設(shè)定為一個(gè)循環(huán)，并且 此兩個(gè)處理分別交替處理，由此形成具有期望厚度的ALD-SiN層。此時(shí)，估計(jì)每個(gè)循環(huán)形成 厚度為0.6-1.2A的氮化物膜。另外，步驟1和2的每個(gè)步驟中的殘余氣體基于步驟1和2 之間的N2凈化而從反應(yīng)管中排出。應(yīng)該注意，也可以通過(guò)將上述的ALD-SiN層與利用等離子體沉積方法形成的氮化 硅(P-SiN)層結(jié)合來(lái)形成氮化硅層39。可以通過(guò)利用沉積溫度設(shè)定在約380°C的等離子體CVD方法沉積氮化硅來(lái)形成 P-SiN 層。在此情況下，為了形成氮化硅層39，可以首先在孔部分50的內(nèi)表面上形成 ALD-SiN層和P-SiN層中的任一者，或者可以替代地在孔部分50的內(nèi)表面上形成ALD-SiN 層和P-SiN層。將形成P-SiN層的處理添加到形成ALD-SiN層的處理可以縮短形成氮化硅層39的時(shí)間段。接著，如圖5F所示，由高折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層40埋設(shè)在整個(gè)孔部分50中并 形成在氮化硅層39上。例如，由包含氧化鈦形成的金屬氧化物微顆粒的高折射率樹(shù)脂(諸 如，硅氧烷系統(tǒng)樹(shù)脂)形成的埋設(shè)層40通過(guò)利用沉積溫度為約400°C的旋涂方法形成在氮 化硅層39上，以具有約0. 5 μ m的厚度。同時(shí)，由高折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層40也透過(guò)氮 化硅層39埋設(shè)在整個(gè)孔部分50。另外，例如，在形成由高折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層40后， 以必須約300°C的溫度執(zhí)行例如暴露后烘焙處理。另外，當(dāng)高折射率樹(shù)脂是聚酰亞胺樹(shù)脂 時(shí)，例如，可以在約350°C的溫度形成埋設(shè)層40。接著，如圖5G所示，例如用作黏附層的平坦化樹(shù)脂層41形成在埋設(shè)層40上，并且 每個(gè)像素的例如藍(lán)色(B)、綠色(G)和紅色(R)的濾色器42形成于平坦化樹(shù)脂層41上。另 外，片上透鏡43形成于濾色器42上。這些結(jié)構(gòu)通過(guò)利用與公知方法相同的方法形成。通過(guò)執(zhí)行上述的處理，可以制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOS型固態(tài)影像拾取元件。制造固態(tài)影像拾取元件的方法的實(shí)施例的變化1 通過(guò)僅使用氮化硅層形成的波 導(dǎo)結(jié)構(gòu)。雖然在上述處理中，在埋設(shè)孔部分50的過(guò)程中，氮化硅層39形成于孔部分50的 內(nèi)表面上以及埋設(shè)層40透過(guò)氮化硅層39埋設(shè)在整個(gè)孔部分50中，但是可替代地，在整個(gè) 孔部分50中可以?xún)H埋設(shè)氮化硅層。圖6示出利用此方法制造的MOS型固態(tài)影像拾取元件 的單元像素的結(jié)構(gòu)的剖視圖。應(yīng)該注意，在圖6中所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件中，與圖 2中所示相同的構(gòu)成元件被分別賦予相同標(biāo)號(hào)，并且為簡(jiǎn)化原因而省略其相信描述。在圖6所示的MOS型固態(tài)影像拾取器元件中，通過(guò)利用與在先參考圖5D描述的孔 50的形成的相同方法，選擇性地蝕刻第五到第九絕緣層31、32、34、35和37以及第二和第三 防擴(kuò)散層33和36，以將孔部分50開(kāi)口。另外，通過(guò)利用ALD方法和等離子體沉積方法在整 個(gè)孔部分50中埋設(shè)氮化硅層51。氮化硅層51覆蓋孔部分50的具有內(nèi)壁和底部的內(nèi)表面，并且還覆蓋第九絕緣層 37。因此，采用這樣的構(gòu)造，氮化硅層51埋設(shè)在整個(gè)孔部分50中。當(dāng)將上述的Si吸附設(shè)定為步驟1而吸附的Si的氮化設(shè)定為步驟2時(shí)，上述的 ALD-SiN層可以在ALD方法的沉積條件下形成。另外，可以通過(guò)利用沉積溫度設(shè)定在約 380°C的等離子體CVD方法形成P-SiN層。在完成氮化硅層51形成之后，在氮化硅層51上形成由高折射率樹(shù)脂等形成的鈍 化層52。另外，用作黏附層的平坦化樹(shù)脂層41形成在鈍化層52上，并且每個(gè)像素的例如 藍(lán)色(B)、綠色(G)和紅色(R)的濾色器42形成于平坦化樹(shù)脂層41上。此外，片上透鏡43 形成在濾色器42上，由此使得可以制造圖6所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件。在圖6所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件中將氮化硅層51埋設(shè)在整個(gè)孔部分50中 的情況下，當(dāng)僅形成ALD-SiN層時(shí)，雖然需要形成較厚的氮化硅層，但是利用ALD方法形成 的ALD-SiN層的沉降率較低。為此，在形成氮化硅層51的處理中MOS型固態(tài)影像拾取元件 的大量生成等情況下，不可能在制造處理中獲得理想的生產(chǎn)能力。為了應(yīng)對(duì)上述情形，涂覆 性能優(yōu)異的ALD-SiN層與沉積速率高的P-SiN結(jié)合。因此，可以提高氮化硅層51的形成率， 由此可以在制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的處理中獲得理想生產(chǎn)能力。在形成氮化硅層51的處理中，可以首先在孔部分50中形成ALD-SiN層和P-SiN層中的任一者。另外，可以替代地堆疊ALD-SiN層和P-SiN層，由此在整個(gè)孔部分50中形 成氮化硅層51。另外，在具有圖6所示結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)影像拾取元件中，氮化硅層51由ALD-SiN 層和P-SiN層形成，并且埋設(shè)在整個(gè)孔部分50中。因此，不需要在孔部分50中提供高折射 率樹(shù)脂層。為此，因?yàn)樵诓▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中僅填充具有高折射率的氮化硅層，所以可以制造靈敏度 特性?xún)?yōu)異的MOS型固態(tài)影像拾取元件。制造固態(tài)影像拾取元件的方法的實(shí)施例的變化2 具有形成到絕緣層深部的孔部 分的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。另外，雖然在制造方法的實(shí)施例中用于形成孔部分50的蝕刻停止于第一防擴(kuò)散 層30處，但是孔部分可以形成到第一防擴(kuò)散層30的下方。例如，孔部分完全延伸到第二絕 緣層27，并且由此可以用抗反射層26作為蝕刻阻擋層形成孔部分53。圖7示出利用此方 法制造的MOS型固態(tài)影像拾取元件的單元像素的結(jié)構(gòu)的剖視圖。應(yīng)該注意，在圖7中所示 的MOS型固態(tài)影像拾取元件中，與圖2中所示相同的構(gòu)成元件被分別賦予相同標(biāo)號(hào)，并且為 簡(jiǎn)化原因而省略其相信描述。在圖7所示的MOS型固態(tài)影像拾取器元件中，通過(guò)利用與參考圖5B-5C描述的相 同方法，以標(biāo)號(hào)上升的次序堆疊第二到第九絕緣層27、28、29、31、32、34、35和37以及第一 到第三防擴(kuò)散層30、33和36。另外，與參考圖5D描述的處理的情況相似，例如，利用光刻處 理形成光刻膠層的圖案，并且對(duì)第二到第九絕緣層27、28、29、31、32、34、35和37以及第一 到第三防擴(kuò)散層30、33和36執(zhí)行各向異性蝕刻，諸如反應(yīng)離子蝕刻。在此蝕刻過(guò)程中，如 圖7所示，形成孔部分53，以理想地延伸穿過(guò)第二到第九絕緣層27、28、29、31、32、34、35和 37以及第一到第三防擴(kuò)散層30、33和36。此時(shí)，在光電二極管PD上由LP-SiN層形成的抗 反射層26可以用作各向異性蝕刻的蝕刻阻擋層。另外，利用ALD方法形成氮化硅(ALD-SiN)層54，以覆蓋孔部分53的具有內(nèi)壁和 底部的內(nèi)表面，并且覆蓋第九絕緣層37。在將上述的Si吸附設(shè)定為步驟1而吸附的Si的 氮化設(shè)定為步驟2的ALD方法的沉積條件下形成ALD-SiN層。另外，也可以通過(guò)將ALD-SiN層與利用等離子體沉積方法形成的氮化硅(P-SiN) 層結(jié)合來(lái)形成氮化硅層54。接著，利用與參考圖5F描述的相同方法，在孔部分53中的氮化硅層54上形成高 折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層55。例如，由包含氧化鈦等形成的金屬氧化物微顆粒的高折射率 樹(shù)脂(諸如，硅氧烷系統(tǒng)樹(shù)脂)形成的埋設(shè)層55通過(guò)利用沉積溫度為約400°C的旋涂方法 形成在氮化硅層54上并埋設(shè)在孔部分53中。另外，用作黏附層的平坦化樹(shù)脂層41形成在埋設(shè)層55上，并且每個(gè)像素的例如藍(lán) 色(B)、綠色(G)和紅色(R)的濾色器42形成于平坦化樹(shù)脂層41上。此外，片上透鏡43形 成在濾色器42上，由此使得可以制造圖7所示的MOS型固態(tài)影像拾取器。在具有圖7所示結(jié)構(gòu)的MOS型固態(tài)影像拾取元件中，孔部分形成在堆疊絕緣層的 深部，并且波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成鄰近光電二極管PD。為此，波導(dǎo)效應(yīng)可以在MOS型固態(tài)影像拾取元 件中顯著提高，并且可以制造靈敏度特性?xún)?yōu)異的MOS型固態(tài)影像拾取元件。另外，在利用上述ALD方法形成的氮化硅(ALD-SiN)中，可以通過(guò)降低沉積溫度和 增大RF功率來(lái)控制ALD-SiN層中的固定電荷。具體地，可以降低ALD-SiN層中的正固定電荷。例如，在沉積溫度設(shè)定為475°C或更低以及RF功率設(shè)定為約350W或更高的條件下形成 ALD-SiN層，由此獲得等于或超過(guò)形成在光電二極管PD上的LP-SiN層的平帶電壓Vfb。這 樣，通過(guò)降低制造條件中的沉積溫度以及增大RF輸出功率，可以顯著提高ALD-SiN層的平 帶電壓Vfb。因此，可以抑制傳感器部分的脫鉤(off-Pirming)，并且可以改善暗電流特性。為了形成現(xiàn)有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的孔部分，利用光刻處理形成抗蝕劑圖案，以對(duì)應(yīng)于波導(dǎo) 圖案，并且使用抗蝕劑圖案作為掩模選擇性地蝕刻氧化物膜，由此形成孔部分?？撞糠值奈g 刻停止于由SiC形成作為布線(xiàn)最底層的蝕刻阻擋膜。此原因是因?yàn)樵胍?由于暗電流和白 點(diǎn))降低。但是，如上所述，使用ALD方法，通過(guò)降低沉積溫度和增大RF輸出功率，可以控制 ALD-SiN層的固定電荷以及降低ALD-SiN層中的正固定電荷。因此，可以抑制光電二極管 PD的脫鉤(off-Pirming)，并且還可以改善暗電流特性。另外，形成孔部分的蝕刻不需要停 止在作為布線(xiàn)最底層的蝕刻阻擋層(例如，圖2中所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件12的第 一防擴(kuò)散層30)處。因此，可以較深地形成波導(dǎo)長(zhǎng)度。因此，可以顯著地提高波導(dǎo)性能。注意，通過(guò)使用參考圖6所述的制造MOS型固態(tài)影像拾取元件的方法，也可以在圖 7中所示的MOS型固態(tài)影像拾取元件的整個(gè)孔部分53中僅埋設(shè)氮化硅層。在這樣的結(jié)構(gòu) 下，可以通過(guò)較深地形成波導(dǎo)長(zhǎng)度來(lái)提高波導(dǎo)性能。除此之外，在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的整個(gè)內(nèi)部?jī)H埋 設(shè)具有高折射率的氮化硅層，由此可以改善MOS型固態(tài)影像拾取元件的靈敏度特性以及靈 敏度對(duì)F值的依賴(lài)。根據(jù)上述的制造方法，在構(gòu)成波導(dǎo)的整個(gè)孔部分中僅埋設(shè)具有高折射率的SiN層 的情況比任何其他情況(例如，圖6所示)可以更理想地改善靈敏度。對(duì)于這個(gè)制造方法， 可以使用具有優(yōu)異涂覆性能的ALD-SiN層以及沉積速率優(yōu)異的P-SiN層。因?yàn)樵贏LD-SiN 系統(tǒng)的情況下沉積速率非常低，不可能獲得理想生產(chǎn)能力。另一方面，通過(guò)組合使用P-SiN 層，可以獲得大量生產(chǎn)可能性的生成能力。3.電子設(shè)備本發(fā)明實(shí)施例的MOS型固態(tài)影像拾取元件可以應(yīng)用到電子設(shè)備，諸如包括固態(tài)影 像拾取元件的相機(jī)、具有相機(jī)的移動(dòng)設(shè)備或每個(gè)都包括固態(tài)影像拾取元件的其他設(shè)備。圖8示出當(dāng)MOS型固態(tài)影像拾取元件應(yīng)用到作為本發(fā)明電子設(shè)備實(shí)施例的可以拍 攝靜止影像的數(shù)碼相機(jī)的示意構(gòu)造。數(shù)碼相機(jī)60包括光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)61、MOS型固態(tài)影像拾取元件62、信號(hào)處 理電路63以及驅(qū)動(dòng)電路64。上述的MOS型固態(tài)影像拾取元件可以應(yīng)用到MOS型固態(tài)影像拾取元件62。光學(xué)透 鏡61使得來(lái)自物體的影像光(入射光)在MOS型固態(tài)影像拾取元件62的成像區(qū)域成像。 因此，信號(hào)電荷累積在給定時(shí)間段累積在MOS型固態(tài)影像拾取元件62的光電轉(zhuǎn)換元件中。 驅(qū)動(dòng)電路64提供MOS型固態(tài)影像拾取元件62的轉(zhuǎn)移操作信號(hào)。根據(jù)從驅(qū)動(dòng)電路64供應(yīng) 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))，在MOS型固態(tài)影像拾取元件62中執(zhí)行信號(hào)傳輸。信號(hào)處理電路 63對(duì)來(lái)自MOS型固態(tài)影像拾取元件62的輸出信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理。在信號(hào)處理電路63 中經(jīng)過(guò)各種信號(hào)處理所獲得的影像信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中(諸如，存儲(chǔ)器)，然后輸出到監(jiān) 視器等。本實(shí)施例的數(shù)碼相機(jī)60包括光學(xué)透鏡61、M0S型固態(tài)影像拾取元件62、信號(hào)處理 電路63以及驅(qū)動(dòng)電路64模組化的相機(jī)模組的形式。
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本發(fā)明實(shí)施例可以構(gòu)造圖8所述的數(shù)碼相機(jī)60或具有相機(jī)的移動(dòng)設(shè)備(例如，以 包括相機(jī)模組的移動(dòng)電話(huà)為代表)。另外，圖8所示的數(shù)碼相機(jī)60可以構(gòu)造成具有影像拾取功能的模組形式，其中，光 學(xué)透鏡61、M0S型固態(tài)影像拾取元件62、信號(hào)處理電路63以及驅(qū)動(dòng)電路64模組化，即所謂 的影像拾取功能模塊。因此，本實(shí)施例可以構(gòu)造包括這樣影像拾取功能模塊的電子設(shè)備。注意，在上述的MOS型固態(tài)影像拾取元件中，雖然第二導(dǎo)電類(lèi)型的FD區(qū)域以及第 二導(dǎo)電類(lèi)型的PD區(qū)域和第一導(dǎo)電類(lèi)型的PD區(qū)域形成在第二導(dǎo)電類(lèi)型(例如，η型)的半 導(dǎo)體襯底中形成的第一導(dǎo)電類(lèi)型(例如，P型)的半導(dǎo)體區(qū)域中，但是η型和ρ型可以彼此 對(duì)換。本申請(qǐng)包含2009年6月4日向日本專(zhuān)利局申請(qǐng)的日本在先專(zhuān)利申請(qǐng) JP2009-135236所公開(kāi)的主題有關(guān)的主題，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用方式結(jié)合于此。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素進(jìn)行各種修改、 組合、子組合和替換，只要它們?cè)跈?quán)利要求的范圍或者其等同范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種固態(tài)影像拾取元件，包括半導(dǎo)體襯底；像素部分，形成在半導(dǎo)體襯底上以及布置每個(gè)具有光電轉(zhuǎn)換部分的多個(gè)像素的；絕緣層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分；孔部分，形成在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔部分的底表面和側(cè)表面；以及埋設(shè)層，形成在所述氮化硅層上，其中，所述氮化硅層被形成以包含通過(guò)利用原子層沉積方法所形成的氮化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)影像拾取元件，其中，所述埋設(shè)層是高折射率樹(shù)脂層。
3.一種固態(tài)影像拾取元件的制造方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)體襯底的像素部分中形成光電轉(zhuǎn)換部分；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分； 在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方形成孔部分；以及 在所述孔部分中形成氮化硅層， 其中，利用原子層沉積方法形成所述氮化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)影像拾取元件的制造方法，其中，通過(guò)將利用原子層沉 積方法形成氮化硅層的處理與利用等離子體沉積方法形成氮化硅層的處理彼此結(jié)合，形成 所述氮化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)影像拾取元件的制造方法，還包括以下步驟 在形成所述氮化硅層之后，在所述氮化硅層上形成由高折射率樹(shù)脂形成的埋設(shè)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)影像拾取元件的制造方法，還包括以下步驟 利用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在所述光電轉(zhuǎn)換部分上形成氮化硅層；其中，在形成孔部分的步驟中，利用低壓化學(xué)氣相沉積方法，將所述孔部分形成到所述 氮化硅層。
7.一種電子設(shè)備，包括固態(tài)影像拾取元件，包括半導(dǎo)體襯底；像素部分，形成在半導(dǎo)體襯底上以及布置每個(gè) 具有光電轉(zhuǎn)換部分的多個(gè)像素；絕緣層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部 分；孔部分，形成在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔 部分的底表面和側(cè)表面；以及埋設(shè)層，形成在所述氮化硅層上，其中，所述氮化硅層被形成 以包含通過(guò)利用原子層沉積方法所形成的氮化硅；光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)影像拾取元件的影像拾取部分；以及 信號(hào)處理電路，處理來(lái)自所述固態(tài)影像拾取元件的輸出信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種固態(tài)影像拾取元件、其制造方法以及使用其的電子設(shè)備。該固態(tài)影像拾取元件包括半導(dǎo)體襯底；像素部分，形成在半導(dǎo)體襯底上以及布置每個(gè)具有光電轉(zhuǎn)換部分的多個(gè)像素的；絕緣層，形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部分；孔部分，形成在所述絕緣層中及所述光電轉(zhuǎn)換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔部分的底表面和側(cè)表面；以及埋設(shè)層，形成在所述氮化硅層上，其中，所述氮化硅層被形成以包含通過(guò)利用原子層沉積方法所形成的氮化硅。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101908550SQ201010193928
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者東宮祥哲, 國(guó)分勝則, 宮下直幸, 山崎知洋, 巖崎正則, 志賀康幸, 杉浦巖, 田淵清隆 申請(qǐng)人:索尼公司