TWI464866B - 固體攝像裝置和其製造方法及攝像裝置 - Google Patents

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Yuko Ohgishi
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Description

固體攝像裝置和其製造方法及攝像裝置
本發明係有關於抑制暗電流之發生的固體攝像裝置和其製造方法及攝像裝置。
先前，於視訊攝影機或數位靜態相機等中，以CCD(Charge Coupled Device)或CMOS影像感測器所構成之固體攝像裝置，係被廣泛使用。這些固體攝像裝置共通而言，感度的提升與雜訊減低，都是重要的課題。
尤其是，不但要在沒有入射光的狀態下，不會有因入射光之光電轉換而產生的純粹之訊號電荷，而且，因存在於受光面之基板界面的微小缺陷而產生的電荷(電子)是被當成訊號而擷取而變成微小電流而被偵測出來的暗電流、或受光部與上層膜之界面的界面位準係為發生源的暗電流，都是作為一個固體攝像裝置所需要被降低的雜訊。
作為抑制界面位準密度之暗電流產生的手法，例如圖42(2)所示，在受光部(例如光二極體)12上具有由P+ 層所成的電洞累積(hole accumulation)層23的，嵌埋型光二極體構造，係被採用。此外，在本說明書中係將前記嵌埋型光二極體構造，稱為HAD(Hole Accumulated Diode)構造。如圖42(1)所示，在未設有HAD構造的構造中，起因於界面位準所產生的電子，係成為暗電流而流入光二極體中。另一方面，如圖38(2)所示，在HAD構造中，藉由被形成在界面處的電洞累積層23，來自界面的電子之產生是受到抑制，又，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12的N+ 層中成為電勢之阱的電荷累積部分，而是會流動往有多數電洞存在的P+ 層之電洞累積層23，而使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而被偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。
作為該HAD構造之製作方法，一般而言係有：隔著被形成在基板上之熱氧化膜或CVD氧化膜，將用來形成P+ 層的雜質、例如硼(B)或氟化硼(BF2 )等進行離子佈植後，藉由退火以實施佈植雜質的活性化，在界面附近製作P型領域。然而，為了摻雜雜質之活性化，700℃以上的高溫熱處理是不可或缺，因此想在400℃以下的所謂低溫製程中來形成離子佈植所致之電洞累積層，是有困難。又，為了抑制摻雜物之擴散，而想要避免高溫的長時間活性化的情況下也是，實施離子佈植及退火的電洞累積層形成方法，並不理想。
又，被形成在受光部上層的氧化矽或氮化矽，若是以低溫的電漿CVD等手法來加以形成，則相較於在高溫下所形成之膜與受光表面之界面，其界面位準會惡化。該界面位準的惡化，係會促使暗電流的發生增加。
如以上所述，在想要避免離子佈植及高溫下的退火處理時，除了無法以先前的離子佈植法來形成電洞累積層，而且還有使暗電流更為惡化之傾向。為了解決該問題，不採用先前的離子佈植而以其他手法來形成電洞累積層的需要，應運而生。
例如，在傳導型是相反於被形成在半導體領域內之半導體領域之傳導型的光電轉換元件上的氧化矽所成的絕緣層中，嵌埋入與相反傳導型同極性的帶電粒子，藉此以拉高光電轉換部表面的電位，在表面形成反轉層，以防止表面的空泛化、降低暗電流的技術，已有揭露(例如，參照專利文獻1。)。然而，在上記技術中，對絕緣層嵌埋帶電粒子的技術係為必須，但是採用何種嵌埋技術則為不明。又，一般的不揮發性記憶體上所採用，為了從外部往絕緣膜中注入電荷，需要用來注入電荷所需之電極，即使不使用電極就能從外部以非接觸方式注入電荷，可是在絕緣膜中被困住的電荷很難保證不會脫困，電荷保持特性會成為問題。因此，電荷保持特性高的高品質絕緣膜是有需求，而實現上係有困難。
[專利文獻1]日本特開平1-256168號公報
所欲解決之問題點係為，若試圖對受光部(光電轉換部)進行高濃度的離子佈植以形成充分的電洞累積層，則對受光部會因離子佈植而造成損傷，因此必須要在高溫下進行退火處理，但此時會發生雜質的據散，導致光電轉換特性劣化。另一方面，若為了降低離子佈植的損傷，降低濃度來進行離子佈植，則電洞累積層的濃度會變低，可能導致作為電洞累積層之機能不夠充分之問題。亦即，想要一面抑制雜質的擴散並具有所望之光電轉換特性，一面實現充分之電洞累積層與暗電流之減低，兩者是很難同時成立，係為所欲解決之問題點。
本發明的課題在於，使充分電洞累積層的實現與暗電流的降低，兩者同時成立。
本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)，係屬於具有將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置，其特徵為，具有：拉低界面位準的膜，係形成在前記受光部之受光面；和具有固定負電荷的膜，係形成在前記拉低界面位準的膜上；在前記受光部之受光面側，形成有電洞累積層。
在上記第1固體攝像裝置中，由於在拉低界面位準的膜係形成有具有固定負電荷的膜，因此藉由起因於固定負電荷的電場，在受光部之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層。因此，除了可抑制來自界面的電荷(電子)之產生，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而被受光部偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部之受光面形成有拉低界面位準的膜，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部中。
本發明之固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)，係屬於具有將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置，其特徵為，具有：絕緣膜，係形成在前記受光部之受光面，讓前記入射光穿透；和施加負電壓的膜，係形成在前記絕緣膜上；在前記受光部之受光面側，形成有電洞累積層。
在上記第2固體攝像裝置中，由於在受光部之受光面所形成的絕緣膜上，形成有施加負電壓的膜，因此藉由對施加負電壓的膜施加負電壓所產生的電場，在受光部之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層。因此，除了可抑制來自界面的電荷(電子)之產生，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而在受光部中被偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。
本發明之固體攝像裝置(第3固體攝像裝置)，係屬於具有將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置，其特徵為，具有：絕緣膜，係形成在前記受光部之受光面側上層；和形成在前記絕緣膜上、且功函數的值是大於前記進行光電轉換之受光部之受光面側之界面的膜。
在上記第3固體攝像裝置中，由於在已被形成於受光部上的絕緣膜上，具有功函數的值大於進行光電轉換之受光部之受光面側之界面的膜，因此在受光部之受光側界面，就變成可以累積電洞的層。藉此，就可降低暗電流
本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)，係屬於在半導體基板形成將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置之製造方法，其特徵為，具有：在前記受光部所被形成之半導體基板上，形成拉低界面位準的膜之工程；和在前記拉低界面位準的膜上，形成具有固定負電荷的膜之工程；以前記具有固定負電荷的膜，在前記受光部之受光面側形成電洞累積層。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)中，由於在拉低界面位準的膜上形成具有固定負電荷的膜，因此藉由起因於固定負電荷的電場，在受光部之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)是受到抑制，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部之受光面形成有拉低界面位準的膜，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部中。然後，藉由使用具有固定負電荷的膜，就可不施行離子佈植及退火，來形成HAD構造。
本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)，係屬於在半導體基板形成將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置之製造方法，其特徵為，具有：在前記受光部之受光面，形成讓前記入射光穿透的絕緣膜之工程；和在前記絕緣膜上形成用來施加負電壓的膜之工程；藉由對前記用來施加負電壓的膜，施加負電壓，以促使在前記受光部之受光面側，形成電洞累積層。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)中，由於在受光部之受光面所形成的絕緣膜上，形成用來施加負電壓的膜，因此藉由對施加負電壓的膜施加負電壓所產生的電場，在受光部之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)是受到抑制，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。然後，藉由使用具有固定負電荷的膜，就可不施行離子佈植及退火，來形成HAD構造。
本發明之固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)，係屬於在半導體基板形成將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置之製造方法，其特徵為，具有：在前記受光部的受光面側上層，形成絕緣膜之工程；和在前記絕緣膜上，形成功函數的值是大於前記進行光電轉換之受光部之受光面側界面的膜之工程。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)中，由於在已被形成於受光部上的絕緣膜上，形成功函數的值是大於進行光電轉換之受光部之受光面側界面的膜，因此可以形成在受光部之受光側界面所形成的電洞累積層。藉此，就可降低暗電流。
本發明之攝像裝置(第1攝像裝置)，其特徵為，具備：聚光光學部，係將入射光予以聚光；和固體攝像裝置，係將被前記聚光光學部所聚光之前記入射光加以受光而進行光電轉換；和將經過光電轉換之訊號電荷進行處理的訊號處理部；前記固體攝像裝置係具有：拉低界面位準的膜，係形成在前記將入射光進行光電轉換之前記固體攝像裝置的受光部之受光面；和具有固定負電荷的膜，係形成在前記拉低界面位準的膜；在前記受光部之受光面，形成有電洞累積層。
在上記第1攝像裝置中，由於使用本案發明的上記第1固體攝像裝置，因此會採用降低了暗電流的固體攝像裝置。
本發明之攝像裝置(第2攝像裝置)，其特徵為，具備：聚光光學部，係將入射光予以聚光；和固體攝像裝置，係將被前記聚光光學部所聚光之前記入射光加以受光而進行光電轉換；和將經過光電轉換之訊號電荷進行處理的訊號處理部；前記固體攝像裝置係具有：絕緣膜，係形成在前記將入射光進行光電轉換之前記固體攝像裝置的受光部之受光面；和施加負電壓的膜，係形成在前記絕緣膜上；前記絕緣膜係由讓前記入射光穿透的絕緣膜所成；在前記受光部之受光面，形成有電洞累積層。
在上記第2攝像裝置中，由於使用本案發明的上記第2固體攝像裝置，因此會採用降低了暗電流的固體攝像裝置。
本發明之攝像裝置(第3攝像裝置)，其特徵為，具備：聚光光學部，係將入射光予以聚光；和固體攝像裝置，係將被前記聚光光學部所聚光之前記入射光加以受光而進行光電轉換；和將經過光電轉換之訊號電荷進行處理的訊號處理部；前記固體攝像裝置係具有：絕緣膜，係形成在將前記入射光轉換成訊號電荷的受光部之受光面側上層；和形成在前記絕緣膜上、且功函數的值是大於進行光電轉換之受光部之受光面側界面的膜。
在上記第3攝像裝置中，由於使用本案發明的上記第3固體攝像裝置，因此會採用降低了暗電流的固體攝像裝置。
若依據本發明之固體攝像裝置，則由於可抑制暗電流，因此可以降低攝像影像上的雜訊，所以可獲得高畫質影像，具有如此優點。尤其，曝光量少的長時間曝光下，因暗電流所造成的白點(在彩色CCD上則為原色的點)可被降低。
若依據本發明之固體攝像裝置之製造方法，則由於可抑制暗電流，因此可以降低攝像影像上的雜訊，所以可實現能夠獲得高畫質影像之固體攝像裝置，具有如此優點。尤其，曝光量少的長時間曝光下，因暗電流所造成的白點(在彩色CCD上則為原色的點)可被降低，可實現此種固體攝像裝置。
若依據本發明之攝像裝置，則由於使用了可抑制暗電流的固體攝像裝置，因此可以降低攝像影像上的雜訊，所以可記錄高品質的映像，具有如此優點。尤其，曝光量少的長時間曝光下，因暗電流所造成的白點(在彩色CCD上則為原色的點)可被降低。
本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第1實施例)，以圖1的要部構成剖面圖來加以說明。
如圖1所示，固體攝像元件1係在半導體基板(或是半導體層)11，具有將入射光L進行光電轉換的受光部12，在該受光部12的側部係隔著像素分離領域13而具有形成周邊電路(具體未圖示)的周邊電路部14。此外，在以下的說明中，是以半導體基板11來說明。在上記受光面(亦包含之後說明的電洞累積層23)12的受光面12s上，係形成有用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(SiO2 )膜來形成。在上記拉低界面位準的膜21上係形成有具有固定負電荷的膜22。藉此，在上記受光部12的受光面側係形成有電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由上記具有固定負電荷的膜22，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
在上記周邊電路部14的周邊電路，例如，當上記固體攝像裝置1是CMOS影像感測器時，則具有由傳輸電晶體、重置電晶體、增幅電晶體及選擇電晶體等之電晶體所構成的像素電路。又，還含有進行由複數受光部12所構成之像素陣列部的讀出行之訊號讀出動作的驅動電路、將讀出之訊號予以傳輸的垂直掃描電路、平移暫存器或位址解碼器、水平掃描電路等。
又，在上記周邊電路部14的周邊電路，例如，當上記固體攝像裝置1是CCD影像感測器時，則具有：將經過受光部光電轉換之訊號電荷讀出至垂直傳輸閘極的讀出閘極、將讀出之訊號電荷往垂直方向傳輸的垂直電荷傳輸部。又，還包含有水平電荷傳輸部等。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或是氧化鈦(TiO2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法係可舉例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之SiO2 層，因此較為理想。又，作為上記以外之材料係可舉例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。
上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(Si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(Si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
在上記具有固定負電荷的膜22上，形成有絕緣膜41，在上記周邊電路部14上方的上記絕緣膜41上係形成有遮光膜42。藉由該遮光膜42，製作不讓光線進入至受光部12之領域，藉由該受光部12的輸出就可決定影像上的黑位準。又，由於可防止光線進入周邊電路部14，因此可抑制光線進入周邊電路部所造成之特性變動。然後，形成對上記入射光具有穿透性的絕緣膜43。該絕緣膜43的表面有被平坦化者，較為理想。再者在絕緣膜43上，係形成有彩色濾光片層44及聚光透鏡45。
在上記固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)1中，由於在拉低界面位準的膜21係形成有具有固定負電荷的膜22，因此藉由具有固定負電荷的膜22的膜中的固定負電荷，隔著拉低界面位準的膜21來對受光部12表面施加電場，在受光部12表面就形成了電洞累積(hole accumulation)層23。
然後，如圖2(1)所示，在形成了具有固定負電荷的膜22之後，馬上可藉由存在於膜中的固定負電荷所致之電場，使界面附近成為電洞累積層23。因此，因受光部12與拉低界面位準的膜21之界面上的界面位準所產生的暗電流，係可被抑制。亦即，除了從該界面所產生的電荷(電子)是受到抑制，同時，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部12所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。
另一方面，如圖2(2)所示，在未設有電洞累積層的構成中，會因界面位準而產生暗電流，會發生該暗電流竄流入受光部12之間題。又，如圖2(3)所示，在以離子佈植來形成電洞累積層23的構成中，雖然形成了電洞累積層23，但如前記所說明，由於為了離子佈植時的摻雜雜質之活性化而必須要有700℃以上的高溫熱處理，因此會引發雜質的擴散，或使界面的電洞累積層變廣、進行光電轉換之領域變窄，要獲得所望的光電變化特性是有困難的。
又，在上記固體攝像裝置1中，由於在受光部12的受光面12s係形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中
又，當作為具有固定負電荷的膜22是使用氧化鉿膜的情況下，由於氧化鉿膜的折射率大約為2，因此不只可使膜厚最佳化來形成HAD構造，同時還可獲得反射防止效果。氧化鉿膜以外的材料也是，若是折射率夠高的材料，則藉由將其膜厚最佳化就可獲得反射防止效果。
此外，先前的固體攝像裝置中一直使用的氧化矽或氮化矽以低溫加以形成時，膜中的固定電荷係為正電荷這件事情以為公知，要藉由固定負電荷來形成HAD構造是不可能的。
接著，將上記固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)1的一變形例，以圖3的要部構成剖面圖來加以說明。
如圖3所示，固體攝像裝置2，係於上記固體攝像裝置1中，僅以具有固定負電荷的膜22，在受光部12上的反射防止效果仍不夠充分時，則在具有固定負電荷的膜22上，形成反射防止膜46。該反射防止膜46，係由例如氮化矽膜所形成。此外，前記固體攝像裝置1中所形成之絕緣膜43係不會被形成。因此，在反射防止膜46上，形成有彩色濾光片層44、聚光透鏡45。如此，藉由追加成膜氮化矽膜，就可使反射防止效果最大化。該構成係在如下說明之固體攝像裝置3中也可適用。
如此，藉由形成反射防止膜46，就可降低光線入射至受光部12前的反射，因此可增大對受光部12之入射光量，所以可提升固體攝像裝置2的感度。
接著，將上記固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)1的一變形例，以圖4的要部構成剖面圖來加以說明。
如圖4所示，固體攝像裝置3，係於上記固體攝像裝置1中，上記絕緣膜41係未被形成，而是在具有固定負電荷的膜22上直接形成上記遮光膜42。又，未形成絕緣膜43，而是形成反射防止膜46。
如此，由於遮光膜42是被直接形成在具有固定負電荷的膜22上，可使遮光膜42貼近於半導體基板11表面，因此遮光膜42與半導體基板11之間隔係可縮窄，從相鄰受光部(光二極體)之上層斜向入射進來的光成分，亦即光學的混色成分，係可減少。
又，如圖5所示，當具有固定負電荷的膜22是位於周邊電路部14上的附近時，則藉由具有固定負電荷的膜22之固定負電荷所形成的電洞累積層23，在受光部12表面的界面位準所造成的暗電流就可受到抑制。可是，在周邊電路部14中，在受光部12側與存在於表面側的元件14D之間係會產生電位差，從受光部12表面會有非預期的載子流入至表面側的元件14D，成為造成周邊電路部14誤動作之原因。關於避免此種誤動作的構成，用以下的第2實施例、第3實施例來加以說明。
接著，本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第2實施例)，以圖6的要部構成剖面圖來加以說明。此外，在圖6中，將受光部之部分及周邊電路部予以遮光的遮光膜、將入射至受光部的光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部的聚光透鏡等，係未圖示。
如圖6所示，固體攝像元件4係於前記固體攝像裝置1中，為了使上記具有固定負電荷的膜22的從上記周邊電路部14表面起算之距離是大於從上記受光面12表面起算之距離，而在上記周邊電路部14表面與上記具有固定負電荷的膜22之間形成有絕緣膜24。該絕緣膜24，係當上記拉低界面位準的膜21是以氧化矽膜來形成時，則只要將周邊電路部14的拉低界面位準的膜21在受光部12上形成較厚即可。
如此，為了使上記具有固定負電荷的膜22的從上記周邊電路部14表面起算之距離是大於從上記受光面12表面起算之距離，而在上記周邊電路部14表面與上記具有固定負電荷的膜22之間形成有絕緣膜24，因此在周邊電路部14上，具有固定負電荷的膜22中的固定負電荷之電場所帶來的影響，不會及於周邊電路。因此，可防止固定負電荷所造成的周邊電路之誤動作。
接著，本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第3實施例)，以圖7的要部構成剖面圖來加以說明。此外，在圖7中，將受光部之部分及周邊電路部予以遮光的遮光膜、將入射至受光部的光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部的聚光透鏡等，係未圖示。
如圖7所示，固體攝像裝置5，係於上記固體攝像裝置1中，在上記周邊電路部14上與上記具有固定負電荷的膜22之間，形成有用以使具有固定負電荷的膜與受光面之距離拉開的膜25。前記膜25，係為了抵消固定負電荷之影響，因此具有固定正電荷較為理想，因而使用氮化矽是較為理想。
如此，在上記周邊電路部14與上記具有固定負電荷的膜22之間形成有具有固定正電荷的上記膜25，因此具有固定負電荷的膜22的固定負電荷係被上記膜25中的固定正電荷所降低，故具有固定負電荷的膜22中的固定負電荷之電場所造成的影響，不會及於周邊電路部14。因此，可防止固定負電荷所造成的周邊電路部14之誤動作。如上記，在上記周邊電路部14與上記具有固定負電荷的膜22之間形成有具有固定正電荷的上記膜25之構成，係在前記固體攝像裝置1、2、3、4中均可適用，因此可獲得與固體攝像裝置5同樣之效果。
上記固體攝像裝置4、5中的具有固定負電荷的膜22上之構成，係為設置有將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等之構成。作為該構成之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置1、2、3之任一構成。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第1實施例)，以圖8~圖10的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖8~圖10中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置1的製造工程。
如圖8(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(具體未圖示)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。
接著，如圖8(2)所示，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(SiO2 )膜來形成。接著，在上記拉低界面位準的膜21上係形成有具有固定負電荷的膜22。藉此，在上記受光部12的受光面側係形成有電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由上記具有固定負電荷的膜22，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或是氧化鈦(TiO2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法雖然可用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之SiO2 層，因此較為理想。
又，作為上記以外之材料係採用例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3)、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。這些膜也亦可使用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等來形成。
又， 上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(Si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(Si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
又，當上記具有固定負電荷的膜22是以氧化鉿(HfO2 )膜來形成時，則由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率大約為2，因此藉由調整其膜厚就可有效獲得反射防止效果。當然，其他種類的膜，也只要隨著其折射率來將膜厚最佳化，也能獲得反射防止效果。
接著，在上記具有固定負電荷的膜22上，形成絕緣膜41，然後在上記絕緣膜41上形成遮光膜42。上記絕緣膜41，係由例如氧化矽膜所形成。又，上記遮光膜42，係由例如具有遮光性的金屬膜所形成。如此，藉由在上記具有固定負電荷的膜22上隔著絕緣膜41來形成遮光膜42，就可防止氧化鉿膜等所形成之具有固定負電荷的膜22與遮光膜42的金屬發生反應。又，在蝕刻遮光膜之際由於絕緣膜42係成為蝕刻阻止層，因此可防止對具有固定負電荷的膜22的蝕刻損傷。
接著，如圖9(3)所示，藉由光阻塗佈、光微影技術，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記遮光膜42上形成光阻遮罩(未圖示)，使用該光阻遮罩來進行蝕刻，藉此將上記遮光膜42進行加工，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記絕緣膜41上，留下遮光膜42。藉由該遮光膜42，製作不讓光線進入至受光部12之領域，藉由該受光部12的輸出就可決定影像上的黑位準。又，由於可防止光線進入周邊電路部14，因此可抑制光線進入周邊電路部所造成之特性變動。
接著，如圖9(4)所示，在上記絕緣膜41上，形成用來降低上記遮光膜42所造成之落差用的絕緣膜43。該絕緣膜43若其表面有被平坦化則較佳，例如以塗佈絕緣膜來形成之。
接著，如圖10(5)所示，藉由既存的製造技術，在上記受光部12上方的絕緣膜43上形成彩色濾光片層44，然後在彩色濾光片層44上形成聚光透鏡45。此時，在彩色濾光片層44與聚光透鏡45之間，為了防止透鏡加公知技對彩色濾光片層44造成加工損傷，亦可形成透光性絕緣膜(未圖示)。如此一來，就形成了固體攝像裝置1。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第1實施例中，由於在拉低界面位準的膜21上形成具有固定負電荷的膜22，因此在具有固定負電荷的膜22中藉由起因於固定負電荷的電場，在受光部12之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層23。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)是受到抑制，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部12之受光面形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。然後，藉由使用具有固定負電荷的膜22，就可不施行離子佈植及退火，來形成HAD構造。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第2實施例)，以圖11~圖13的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖11~圖13中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置2的製造工程。
如圖11(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(具體未圖示)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。
接著，如圖11(2)所示，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(Sio2 )膜來形成。接著，在上記拉低界面位準的膜21上係形成有具有固定負電荷的膜22。藉此，在上記受光部12的受光面側係形成有電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由上記具有固定負電荷的膜22，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(Hfo2)膜、氧化鋁(A12 o3 )膜、氧化鋯(Zr o2 )膜、氧化鉭(Ta2o5)膜、或是氧化鈦(Tio2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法，係可使用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等。
又，作為上記以外之材料係採用例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3) 等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。這些膜也是，雖然可用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之sio2 層，因此較為理想。
又，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
又，當上記具有固定負電荷的膜22是以氧化鉿(HfO2 )膜來形成時，則由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率大約為2，因此藉由調整其膜厚就可有效獲得反射防止效果。當然，其他種類的膜，也只要隨著其折射率來將膜厚最佳化，也能獲得反射防止效果。
接著，在上記具有固定負電荷的膜22上，形成絕緣膜41，然後在上記絕緣膜41上形成遮光膜42。上記絕緣膜41，係由例如氧化矽膜所形成。又，上記遮光膜42，係由例如具有遮光性的金屬膜所形成。如此，藉由在上記具有固定負電荷的膜22上隔著絕緣膜41來形成遮光膜42，就可防止氧化鉿膜等所形成之具有固定負電荷的膜22與遮光膜42的金屬發生反應。又，在蝕刻遮光膜之際由於絕緣膜42係成為蝕刻阻止層，因此可防止對具有固定負電荷的膜22的蝕刻損傷。
接著，如圖12(3)所示，藉由光阻塗佈、光微影技術，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記遮光膜42上形成光阻遮罩(未圖示)，使用該光阻遮罩來進行蝕刻，藉此將上記遮光膜42進行加工，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記絕緣膜41上，留下遮光膜42。藉由該遮光膜42，製作不讓光線進入至受光部12之領域，藉由該受光部12的輸出就可決定影像上的黑位準。又，由於可防止光線進入周邊電路部14，因此可抑制光線進入周邊電路部所造成之特性變動。
接著，如圖12(4)所示，為了將上記遮光膜42予以被覆，在上記絕緣膜41上形成反射防止膜46。該反射防止膜46，係由例如，折射率為2左右的氮化矽膜所形成。
接著，如圖13(5)所示，藉由既存的製造技術，在上記受光部12上方的反射防止膜46上形成彩色濾光片層44，然後在彩色濾光片層44上形成聚光透鏡45。此時，在彩色濾光片層44與聚光透鏡45之間，為了防止透鏡加公知技對彩色濾光片層44造成加工損傷，亦可形成透光性絕緣膜(未圖示)。如此一來，就形成了固體攝像裝置2。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第2實施例中，除了可獲得和前記第1實施例同樣的效果外，還藉由形成反射防止膜46，就可降低光線入射至受光部12前的反射，因此可增大對受光部12之入射光量，所以可提升固體攝像裝置2的感度。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第3實施例)，以圖14～圖16的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖14～圖16中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置3的製造工程。
如圖14(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(具體未圖示)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。
接著，如圖14(2)所示，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(Sio2 )膜來形成。接著，在上記拉低界面位準的膜21上係形成有具有固定負電荷的膜22。藉此，在上記受光部12的受光面側係形成有電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由上記具有固定負電荷的膜22，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或是氧化鈦(TiO2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法雖然可用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之SiO2 層，較為理想。
又，作為上記以外之材料係採用例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。這些膜也亦可使用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等來形成。
又，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(Si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(Si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
又，當上記具有固定負電荷的膜22是以氧化鉿(HfO2)膜來形成時，藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的膜厚就可有效獲得反射防止效果。當然，其他種類的膜，也只要隨著其折射率來將膜厚最佳化，也能獲得反射防止效果。
接著，在上記具有固定負電荷的膜22上，形成遮光膜42。上記遮光膜42，係由例如具有遮光性的金屬膜所形成。如此，由於遮光膜42是被直接形成在具有固定負電荷的膜22上，可使遮光膜42貼近於半導體基板11表面，因此遮光膜42與半導體基板11之間隔係可縮窄，從相鄰光二極體之上層斜向入射進來的光成分，亦即光學的混色成分，係可減少。
接著，如圖15(3)所示，藉由光阻塗佈、光微影技術，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記遮光膜42上形成光阻遮罩(未圖示)，使用該光阻遮罩來進行蝕刻，藉此將上記遮光膜42進行加工，在上記受光部12之一部分及上記周邊電路部14上方的上記具有固定負電荷的膜22上，留下遮光膜42。藉由該遮光膜42，製作不讓光線進入至受光部12之領域，藉由該受光部12的輸出就可決定影像上的黑位準。又，由於可防止光線進入周邊電路部14，因此可抑制光線進入周邊電路部所造成之特性變動。
接著，如圖15(4)所示，為了將上記遮光膜42予以被覆，在上記具有固定負電荷的膜22上形成反射防止膜46。該反射防止膜46，係由例如，折射率為2左右的氮化矽膜所形成。
接著，如圖16(5)所示，藉由既存的製造技術，在上記受光部12上的反射防止膜46上形成彩色濾光片層44，然後在彩色濾光片層44上形成聚光透鏡45。此時，在彩色濾光片層44與聚光透鏡45之間，為了防止透鏡加公知技對彩色濾光片層44造成加工損傷，亦可形成透光性絕緣膜(未圖示)。如此一來，就形成了固體攝像裝置3。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第23實施例中，除了可獲得和前記第1實施例同樣的效果外，還由於遮光膜42是被直接形成在具有固定負電荷的膜22上，可使遮光膜42貼近於半導體基板11表面，因此遮光膜42與半導體基板11之間隔係可縮窄，從相鄰光二極體之上層斜向入射進來的光成分，亦即光學的混色成分，係可減少。又，藉由形成反射防止膜46，在僅以具有固定負電荷的膜22是無法獲得充分反射防止效果之際，就可使反射防止效果最大化。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第4實施例)，以圖17～圖19的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖17～圖19中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置4的製造工程。
如圖17(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(例如電路14C)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。接著，形成對上記入射光具有穿透性的絕緣膜26。該絕緣膜26，係由例如氧化矽膜所形成。
接著，如圖17(2)所示，以光阻塗佈、光微影技術，在上記周邊電路部14上方的上記絕緣膜26上，形成光阻遮罩51。
接著，如圖18(3)所示，藉由使用上記光阻遮罩51[參照前記圖17(2)]的蝕刻，將上記絕緣膜26進行加工，在上記周邊電路部14上留下絕緣膜26。其後，將上記光阻遮罩51除去。
接著，如圖18(4)所示，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成將上記絕緣膜26予以被覆的用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(SiO2 )膜來形成。
接著，如圖19(5)所示，在上記拉低界面位準的膜21上係形成有具有固定負電荷的膜22。藉此，在上記受光部12的受光面側係形成有電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由上記具有固定負電荷的膜22，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或是氧化鈦(TiO2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法雖然可用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之SiO2 層，較為理想。
又，作為上記以外之材料係採用例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。這些膜也亦可使用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等來形成。
又，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(Si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(Si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
又，當上記具有固定負電荷的膜22是以氧化鉿(HfO2 )膜來形成時，則由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率大約為2，因此藉由調整其膜厚就可有效獲得反射防止效果。當然，其他種類的膜，也只要隨著其折射率來將膜厚最佳化，也能獲得反射防止效果。
上記固體攝像裝置4中的具有固定負電荷的膜22上之構成，係為設置有將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等之構成。作為該構成之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置1、2、3之任一構成。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第4實施例中，由於在拉低界面位準的膜21上形成具有固定負電荷的膜22，因此在具有固定負電荷的膜22中藉由起因於固定負電荷的電場，在受光部12之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層23。因此，除了可抑制從界面所產生的電荷(電子)，同時，即使有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。又，由於在受光部12之受光面形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。然後，藉由使用具有固定負電荷的膜22，就可不施行離子佈植及退火，來形成HAD構造。
再者，由於在周邊電路部14上形成絕緣膜26，因此周邊電路部14上至具有固定負電荷的膜22為止的距離，是長於受光部12上至具有固定負電荷的膜為止的距離，所以來自具有固定負電荷的膜22對周邊電路部14造成影響的負電場，會被緩和。亦即，具有固定負電荷的膜22對周邊電路部14之影響會被減低，因此具有固定負電荷的膜22所造成的負電場所導致的周邊電路部14之誤動作，可被防止。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第5實施例)，以圖20～圖21的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖20～圖21中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置4的製造工程。
如圖20(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(例如電路14C)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。接著，形成對上記入射光具有穿透性的拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽膜來形成。然後，在上記拉低界面位準的膜21上，形成用以使具有固定負電荷的膜與受光面表面保持距離用的膜25。前記膜25係為了抵消固定負電荷之影響，因此具有固定正電荷較為理想，因而使用氮化矽是較為理想。
因此，上記拉低界面位準的膜21，係至少在受光部12上，必須要藉由之後所形成的具有固定負電荷的膜22，而在上記受光面12的受光面12s側，形成如後說明之能夠形成電洞累積層23之膜厚。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
接著，如圖20(2)所示，以光阻塗佈、光微影技術，在上記周邊電路部14上方的上記具有固定正電荷的膜25上，形成光阻遮罩52。
接著，如圖21(3)所示，藉由使用上記光阻遮罩52[參照前記圖20(2)]的蝕刻，將上記具有固定正電荷的膜25進行加工，在上記周邊電路部14上留下具有固定正電荷的膜25。其後，將上記光阻遮罩52除去。
接著，如圖21(4)所示，在上記拉低界面位準的膜21上，係形將上記具有固定正電荷的膜25予以被覆的具有固定負電荷的膜22。
上記具有固定負電荷的膜22，係由例如氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或是氧化鈦(TiO2 )膜所形成。上記舉出種類的膜，係已有被使用在絕緣閘極型場效電晶體之閘極絕緣膜等上的記錄，因此成膜方法已為熟知，所以可容易地進行成膜。作為成膜方法雖然可用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等，但若採用原子層蒸著法，則在成膜中可同時形成1nm程度的用來降低界面位準之SiO2 層，較為理想。
又，作為上記以外之材料係採用例如，氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(HO2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等。再者，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可用氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜來形成。這些膜也亦可使用例如化學氣相成長法、濺鍍法、原子層蒸著法等來形成。
又，上記具有固定負電荷的膜22，係亦可在不損及絕緣性的範圍內，在膜中添加矽(Si)或氮(N)。其濃度係在不損及膜之絕緣性的範圍內，做適宜決定。如此，藉由添加矽(Si)或氮(N)，膜的耐熱性或製程之中的離子佈植阻止能力，就能被提升。
又，當上記具有固定負電荷的膜22是以氧化鉿(HfO2 )膜來形成時，藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的膜厚就可有效獲得反射防止效果。當然，其他種類的膜，也只要隨著其折射率來將膜厚最佳化，也能獲得反射防止效果。
上記固體攝像裝置5中的具有固定負電荷的膜22上之構成，係為設置有將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等之構成。作為該構成之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置1、2、3之任一構成。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第5實施例中，由於在拉低界面位準的膜21上形成具有固定負電荷的膜22，因此在具有固定負電荷的膜22中藉由起因於固定負電荷的電場，在受光部12之受光面側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層23。因此，除了可抑制從界面所產生的電荷(電子)，同時，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷所致之暗電流被受光部所偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。又，由於在受光部12之受光面形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。然後，藉由使用具有固定負電荷的膜22，就可不施行離子佈植及退火，來形成HAD構造。
再者，在上記周邊電路部14與上記具有固定負電荷的膜22之間理想上係帶有固定正電荷，並形成有用來使具有固定負電荷的膜遠離受光面表面所需之膜25，因此具有固定負電荷的膜22的固定負電荷係被具有固定正電荷的膜25中的固定正電荷所降低，所以具有固定負電荷的膜22中的固定負電荷之電場所造成的影響，不會及於周邊電路部14。因此，可防止固定負電荷所造成的周邊電路部14之誤動作。
此處，以下作為具有固定負電荷的膜之一例，就針對氧化鉿(HfO2 )膜，說明有固定負電荷存在之原因。
第1樣本係為，在矽基板上隔著熱氧化矽(SiO2)膜而形成了閘極電極的MOS電容器，將上記熱氧化矽膜之膜厚予以改變而製備。
第2樣本係為，在矽基板上隔著CVD氧化矽(CVD-SiO2 )膜而形成了閘極電極的MOS電容器，將上記CVD氧化矽膜之膜厚予以改變而製備。
第3樣本係為，在矽基板上隔著由臭氧氧化矽(O3 -SiO2 )膜、氧化鉿(HfO2 )膜、CVD氧化矽(SiO2 )膜依序層積而成的層積膜而形成了閘極電極的MOS電容器，將上記CVD氧化矽膜之膜厚予以改變而製備。此外，HfO2 膜及O3 -SiO2 膜之膜厚係為固定。
上記各樣本的CVD-SiO2 膜，係由使用單矽烷(SiH4 )與氧氣(O2 )之混合氣體的CVD法所形成，HfO2 膜係藉由以四甲基乙酯-金屬鉿胺鹽(tetrakisethylmethyl-amino hafnium：TEMAHf)與臭氧(O3 )為原料的ALD法所形成。上記第3樣本中的O3 -SiO2 膜，係在以ALD法來形成HfO2 膜之際，在HfO2 與矽基板間所形成之厚度1nm左右的界面氧化膜。上記各樣本中的閘極電極之任一者都是採用從上層起層積鋁(Al)膜、氮化鈦(TiN)膜及鈦(Ti)膜而成之構造。
此外，在上記樣本構造中，第1樣本及第2樣本係在SiO2 膜的正上方形成了閘極電極；相對於此，只有第3樣本的HfO2 膜的適用品，是採用在HfO2 膜上層積CVD-SiO2 膜之構造。其理由為，是為了防止因HfO2 與閘極電極直接接觸以造成HfO2 與電極在界面發生反應。
又，第3樣本的層積構造中，是將HfO2 膜厚固定為10nm，改變上層的CVD-SiO2 膜之膜厚。其理由為，由於HfO2 的相對介電率較大，因此即使形成10nm程度的膜厚，若換算成氧化膜的膜厚則仍會變成數nm，要看出其對扁平能帶電壓Vfb的氧化膜換算膜厚之變化，係有困難。
關於上記第1樣本、第2樣本、第3樣本，調查對氧化膜換算膜厚Tox的扁平能帶電壓Vfb。其結果示於圖22。
如圖22所示，熱氧化(Thermal-SiO2 )膜的第1樣本、CVD-SiO2 膜的第2樣本，係對於膜厚的增加，扁平能帶電壓會往負的方向移動。另一方面，只有確認到第3樣本的HfO2 膜適用品，相對於膜厚的增加，扁平能帶電壓係往正的方向移動。由該扁平能帶電壓的舉動，可知HfO2 膜係在膜中存在有負的電荷。又可知，關於HfO2 以外的前記具有固定負電荷的膜之構成各材料，也是和HfO2 同樣地具有固定負電荷。
又，上記各樣本中的界面位準密度的數據，係示於圖23。該圖23中，使用和圖22中Tox係為40nm程度而幾乎相等的第1、第2、第3樣本，來進行界面位準密度Dit之比較。
其結果為，如圖23所示，相對於熱氧化(Thermal-SiO2 )膜的第1樣本是2E10(/cm2 ‧eV)以下之特性，CVD-SiO2 膜的第2樣本則是界面位準惡化了1個數量級之結果。另一方面，可以確認到使用了HfO2 膜的第3樣本係為3E10/cm2 ‧eV程度而具有類似於熱氧化膜的良好界面。又可知，關於HfO2 以外的前記具有固定負電荷的膜之構成各材料，也是和HfO2 同樣地具有類似於熱氧化膜的良好界面位準。
接著，調查有形成具有固定正電荷的膜25時的對氧化膜換算膜厚Tox之扁平能帶電壓Vfb。其結果示於圖24。
如圖24所示，當熱氧化膜的扁平能帶電壓越大時，膜中係有負電荷，矽(Si)表面係會形成電洞(hole)。作為此種層積膜，例如，係在矽(Si)基板表面，將HfO2 膜、CVD-SiO2 膜由下層起依序層積而成者。另一方面，當熱氧化膜的扁平能帶電壓越小時，膜中係有正電荷，矽(Si)表面係會形成電子(electron)。作為此種層積膜，例如，係在矽(Si)基板表面，將CVD-SiO2 膜、CVD-SiN膜、HfO2 膜、CVD-SiO2 膜由下層起依序層積而成者。此處，若將CVD-SiN膜的膜厚加厚，則相較於熱氧化膜，扁平能帶電壓會往負方向移動。又，CVD-SiN膜中的正電荷之影響，會抵消氧化鉿(HfO2)的負電荷。
於上記各實施例的固體攝像裝置1乃至固體攝像裝置5中，如前記所說明，當在具有固定負電荷的膜22中含有氮(N)時，在形成具有固定負電荷的膜22後，藉由高頻電漿或微波電漿所致之氮化處理，就可使其含有氮(N)。又，對上記具有固定負電荷的膜22，在成膜後以電子線照射來進行電子線固化處理，就可增加膜中的固定負電荷。
接著，上記說明之本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第1實施例~第5實施例中所用的具有固定負電荷的膜22是採用氧化鉿的情況下的理想製造方法(第6實施例)，以圖25說明如下。圖25，係作為一例，圖示了適用於前記第1製造方法的第1實施例之情形。本發明的具有固定負電荷的膜的形成方法，係亦可同樣適用於前記第1製造方法的第2實施例~第5實施例之具有固定負電荷的膜的形成方法。
具有固定負電荷的膜22，係用原子層蒸著法(ALD法)而以氧化鉿來形成時，雖然膜質較為優良，但會有成膜時間耗費較長的問題。於是，如圖25(1)所示，備妥已形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(具體未圖示)的周邊電路部14等的半導體基板(或是半導體層)11，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成用來拉低界面位準的膜21。接著，以原子層蒸著法，在上記拉低界面位準的膜21上形成第1氧化鉿膜22-1。該第1氧化鉿膜22-1係形成為，作為具有固定負電荷的膜22所須膜厚的至少3nm以上之膜厚。
上記第1氧化鉿膜22-1進行成膜的原子層蒸著法(ALD法)的成膜條件，作為一例係為，前驅物是使用TEMA-Hf(Tetrakis ethylmethylamido hafnium)、TDMA-Hf(Tetrakis dimethylamido hafnium)或是TDEA-Hf(Tetrakis diethylamido hafnium)，成膜基板溫度為200℃～500℃，前驅物的流量為10cm3 /min~500cm3 /min，前驅物的照射時間為1秒～15秒，臭氧(O3 )流量為5cm3 /min～50cm3 /min。
此外上記第1氧化鉿膜22-1，係亦可用有機金屬化學氣相成長法(MOCVD法)來形成。此時的成膜條件，作為一例係為，前驅物是使用TEMA-Hf(Tetrakis ethylmethylamido hafnium)、TDMA-Hf(Tetrakis dimethylamido hafnium)或是TDEA-Hf(Tetrakis diethylamido hafnium)，成膜基板溫度為200℃～600℃，前驅物的流量為10cm3 /min～500cm3 /min，前驅物的照射時間為1秒～15秒，臭氧(O3 )流量為5cm3 /min～50cm3 /min。
接著，如圖25(2)所示，以物理性氣相成長法(PVD法)而在上記第1氧化鉿膜22-1上形成第2氧化鉿膜22-2，完成具有固定負電荷的膜22。例如，將第1氧化鉿膜22-1與第2氧化鉿膜22-2的總和膜厚，成膜為50nm~60nm。其後，如前記第1實施例~第5實施例等所說明，進行在具有固定負電荷的膜22上形成絕緣膜41以降之工程。
上記第2氧化鉿膜22-2的物理性氣相成長法(PVD法)時的成膜條件，作為一例係為，靶材是使用鉿金屬靶材，製程氣體是使用氬氣與氧氣，成膜氛圍壓力為0.01Pa~50Pa，功率為500W~2.00kW，氮(Ar)流量為5cm3 /min~50cm3 /min，氧氣(O2 )流量為5cm3 /min~50cm3 /min。
接著，將由氧化鉿所成之具有固定負電荷的膜22的膜厚設成60nm，以其中的第1氧化鉿膜22-1的膜厚為參數，調查固體攝像裝置的C-V(電容-電壓)特性。其結果示於圖26、圖27。兩圖面均為，縱軸表示電容(C)，橫軸表示電壓(V)。
如圖26所示，僅以PVD法來形成氧化鉿(HfO2 )膜時，扁平能帶電壓Vfb=-1.32V，係為負電壓。如此一來，就不能稱之為具有固定負電荷的膜。要成為具有固定負電荷的膜，扁平能帶電壓Vfb必須要為正電壓。又，由於上揚是較遲鈍，因此界面位準密度會變多。後面也有說明，在此情況下，界面位準密度Dit的評價係因為界面位準密度過高而無法評估。
另一方面，以ALD法形成第1氧化鉿膜22-1達厚度3nm後，在其上以PVD法形成第2氧化鉿膜22-2達厚度50nm的情況下，扁平能帶電壓Vfb=+0.42V，係為正電壓。因此，就成了具有固定負電荷的膜。又，由於上揚是較為急峻，因此界面位準密度Dti較低，係為Dti=5.14E10/cm2 ．eV。
又，以ALD法形成第1氧化鉿膜22-1達厚度11nm後，在其上以PVD法形成第2氧化鉿膜22-2達厚度50nm的情況下，扁平能帶電壓Vfb係為正電壓且變得更高。因此，就成了具有固定負電荷的膜。又，由於上揚變得更為急峻，因此界面位準密度Dti會變低。
又，如圖27所示，以ALD法形成第1氧化鉿膜22-1達厚度11nm後，在其上以PVD法形成第2氧化鉿膜22-2達厚度50nm的情況下，可獲得相近於具有固定負電荷的膜22完全是以ALD法形成時的扁平能帶電壓Vfb，上揚也呈現幾乎類似的狀態。
接著，將上記第1氧化鉿膜22-1形成達厚度11nm後，在其上以PVD法來將第2氧化鉿膜22-2形成達厚度50nm時的具有固定負電荷的膜，使用直流電來測定一般的C-V特性(Qs-CV:Quasi-static-CV)並使用高頻來測定(Hf-CV)。上記Qs-CV測定，係將閘極電極當作時間的一次函數來做掃掠，求出閘極、基板間流過之變位電流的測定法，由此來求出低頻領域的電容。其結果示於圖28。又，根據Qs-CV的測定質與Hf-CV的測定質之差分，來求出界面位準密度Dti。其結果為，Dti=5.14E10/cm2 .eV，可獲得充分低的值。又，如上記說明，扁平能帶電壓Vfb=+0.42V，係為正電壓。
因此，藉由將上記第1氧化鉿膜22-1成膜達3nm以上之膜厚，就可將具有固定負電荷的膜22的扁平能帶電壓Vfb的值做成正電壓，且可降低界面位準密度Dti。因此，將上記第1氧化鉿膜22-1形成為，作為具有固定負電荷的膜22所須膜厚的至少3nm以上之膜厚，較為理想。
上記第1氧化鉿膜22-1係為由原子層蒸著法所形成的膜。在原子層蒸著法所做的氧化鉿膜之成膜時，其膜厚未滿3nm，而在其後的第2氧化鉿膜22-2之成膜是以PVD法進行的情況下，會因該PVD法造成界面損傷，但若第1氧化鉿膜22-1的膜厚是3nm以上則後續的第2氧化鉿膜22-2成膜中即使使用PVD法，界面損傷也會受到抑制。為了如此使PVD法所致之界面損傷受到抑制，而將第1氧化鉿膜22-1的膜厚形成為3nm以上，藉此，第1氧化鉿膜22-1與第2氧化鉿膜22-2所合成的膜，係由於其扁平能帶電壓Vfb的值是正電壓，因此成為具有固定負電荷的膜。因此，與上記拉低界面位準的膜21之界面側上所形成的上記第1氧化鉿膜22-1，係會成為3nm以上之膜厚。此外，上記PVD法的一個例子，係有濺鍍法。
另一方面，上記具有固定負電荷的膜22全部是以原子層蒸著法來成膜時，雖然C-V特性較佳，但因為成膜需要耗費太多時間，所以生產性會顯著降低。因此，不可將上記第1氧化鉿膜22-1的膜厚做得太厚。在原子層蒸著法中，例如，將氧化鉿成膜達10nm之厚度，需要花費45分鐘左右。另一方面，在物理性氣相成長法中，例如，將氧化鉿成膜達50nm之厚度，只需要花費3分鐘左右即可。因此，要考慮生產性，來決定第1氧化鉿膜22-1的膜厚之上限。例如，若使具有固定負電荷的膜22的成膜時間設在1小時以內，則第1氧化鉿膜22-1的膜厚係以11nm~12nm左右為上限。如此，若是採用原子層蒸著法與物理性氣相成長法兩者併用的成膜方法，則可較具有固定負電荷的膜22全部是以原子層蒸著法或CVD法成膜者大幅縮短成膜時間，因此可提升量產效率。又，在原子層蒸著法或MOCVD法中，以物理性氣相成長法進行成膜，對基底也幾乎不會造成損傷。因此，可減少對受光感測部的損傷，可解決成為暗電流發生原因之界面位準密度變大之問題。
在上記說明中，雖然針對上記具有固定負電荷的膜22係以氧化鉿膜來形成時的情形來說明，但具有固定負電荷的膜22係關於前記所說明過的膜，例如，氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、氧化鈦(TiO2 )膜、或是氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )等、甚至還有氮化鉿膜、氮化鋁膜、氧氮化鉿膜或是氧氮化鋁膜，也是同樣可以最初以原子層蒸著法來進行成膜，其後以物理性氣相成長法來進行成膜的本發明之製造方法，均可加以適用，都可獲得與氧化鉿膜相同之效果。
接著，本發明之固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)的一實施形態(第1實施例)，以圖29的要部構成剖面圖來加以說明。此外，在圖29中，將受光部之部分及周邊電路部予以遮光的遮光膜、將入射至受光部的光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部的聚光透鏡等，係未圖示。
如圖29所示，固體攝像元件6係在半導體基板(或是半導體層)11，具有將入射光L進行光電轉換的受光部12，在該受光部12的側部係隔著像素分離領域13而具有形成周邊電路(例如電路14C)的周邊電路部14。在上記受光面(亦包含之後說明的電洞累積層23)12的受光面12s上，係形成有絕緣膜27。該絕緣膜27，係由例如氧化矽(SiO2 )膜所形成。上記絕緣膜27上係形成有用來施加負電壓的膜28。
在圖面中，上記絕緣膜27，係為了使上記施加負電壓的膜28從上記周邊電路部14表面起算之距離是長於從上記受光面12表面起算之距離，而較上記受光面12上，將周邊電路部14上的部分形成得較厚。又，該絕緣膜27例如係以氧化矽膜來形成時，則於受光部12上，係具有和前面說明過的拉低界面位準的膜21相同之作用。因此，上記受光部12上的上記絕緣層27，係被形成為例如1原子層以上、100nm以下之膜厚，較為理想。藉此，若對施加負電壓的膜28施加負電壓，則在上記受光部12的受光面側，形成電洞累積層23。
在上記周邊電路部14的周邊電路，例如，當上記固體攝像裝置1是CMOS影像感測器時，則具有由傳輸電晶體、重置電晶體、增幅電晶體及選擇電晶體等之電晶體所構成的像素電路。又，還含有進行由複數受光部12所構成之像素陣列部的讀出行之訊號讀出動作的驅動電路、將讀出之訊號予以傳輸的垂直掃描電路、平移暫存器或位址解碼器、水平掃描電路等。
又，在上記周邊電路部14的周邊電路，例如，當上記固體攝像裝置1是CCD影像感測器時，則具有：將經過受光部光電轉換之訊號電荷讀出至垂直傳輸閘極的讀出閘極、將讀出之訊號電荷往垂直方向傳輸的垂直電荷傳輸部。又，還包含有水平電荷傳輸部等。
上記施加負電壓的膜28，係例如，形成對入射光具有透明導電性的膜，例如，是以對可見光呈透明的導電性膜來形成。作為此種膜，係可採用銦錫氧化膜、銦鋅氧化膜、或銦氧化膜、錫氧化膜、鎵鋅氧化膜等。
上記固體攝像裝置6中的施加負電壓的膜28上之構成，係為設置有將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等之構成。作為該構成之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置1、2、3之任一構成。
在上記固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)6中，由於在受光部12的受光面12s所形成之絕緣膜27上，形成有施加負電壓的膜28，因此藉由對施加負電壓的膜28施加負電壓所產生的電場，在受光部12之受光面12s側的界面就會充分地形成電洞累積(hole accumulation)層。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)會受到抑制，同時，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而在受光部12中被偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部12之受光面12s形成有作為拉低界面位準之膜的絕緣膜27，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。
又，如圖示，由於絕緣膜27使得上記施加負電壓的膜28的從上記周邊電路部14表面起算之距離是大於從上記受光面12表面起算之距離而被形成，因此在對施加負電壓的膜28施加負電壓之際所產生的電場，對周邊電路部14所及之影響會被降低，所以可消除周邊電路部14上的電路誤動作。
接著，本發明之固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)的一實施形態(第2實施例)，以圖30的要部構成剖面圖來加以說明。此外，在圖30中，將受光部之部分及周邊電路部予以遮光的遮光膜、將入射至受光部的光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部的聚光透鏡等，係未圖示。
如圖30所示，固體攝像裝置7，係於前記固體攝像裝置6中，在上記周邊電路部14上、實質上是在絕緣膜27與上記施加負電壓的膜28之間，形成有使施加負電壓的膜與受光面表面保持距離用的膜25。前記膜25係為了抵消負電壓之影響，因此具有固定正電荷較為理想。具有固定正電荷的上記膜25，係只要被形成在上記周邊電路部14上與上記施加負電壓的膜28之間即可，可在上記絕緣膜27上也可在絕緣膜27之下。又，在圖面中雖然係圖是為，絕緣膜27是以均一厚度的膜來形成，但亦可如前記固體攝像裝置6，在周邊電路部14上的厚度是比受光部12上還厚的絕緣膜。
上記具有固定正電荷的膜25，作為一例係有氮化矽膜。
如此，由於在上記周邊電路部14與上記施加負電壓的膜28之間形成有具有固定正電荷的膜25，因此對施加負電壓的膜28施加負電壓之際所產生的負的電場，係被具有固定正電荷的膜25中的固定正電荷所降低，所以該負電場之影響不會及於周邊電路部14。因此，可防止負電場所造成的周邊電路部14之誤動作，可提高周邊電路部14的信賴性。如上記，在上記周邊電路部14與上記施加負電壓的膜28之間形成具有固定正電荷的膜25之構成，係在前記固體攝像裝置6中均可適用，因此可獲得與固體攝像裝置7同樣之效果。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第1實施例)，以圖31～圖33的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖31～圖33中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置4的製造工程。
如圖31(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(例如電路14C)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。接著，形成對上記入射光具有穿透性的絕緣膜29。該絕緣膜29，係由例如氧化矽膜所形成。
接著，如圖31(2)所示，以光阻塗佈、光微影技術，在上記周邊電路部14上方的上記絕緣膜29上，形成光阻遮罩53。
接著，如圖32(3)所示，藉由使用上記光阻遮罩53[參照前記圖31(2)]的蝕刻，將上記絕緣膜29進行加工，在上記周邊電路部14上留下絕緣膜29。其後，將上記光阻遮罩53除去。
接著，如圖32(4)所示，在上記受光部12的受光面12s上，實際上係在上記半導體基板11上，形成將上記絕緣膜26予以被覆的用來拉低界面位準的膜21。該拉低界面位準的膜21，係例如以氧化矽(SiO2 )膜來形成。藉此，絕緣膜27就可藉由上記絕緣膜29與上記拉低界面位準的膜21而被形成。
接著，如圖33(5)所示，在上記拉低界面位準的膜21上係形成施加負電壓的膜28。藉由對該施加負電壓的膜28施加負電壓，就在上記受光部12的受光面側，形成電洞累積層23。因此，上記拉低界面位準的膜21的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由對上記施加負電壓的膜28施加負電壓，就能在上記受光面12的受光面12S側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記施加負電壓的膜28，係例如，形成對入射光具有透明導電性的膜，例如，是以對可見光呈透明的導電性膜來形成。作為此種膜，係可採用銦錫氧化膜、銦鋅氧化膜、或銦氧化膜、錫氧化膜、鎵鋅氧化膜等。
在上記固體攝像裝置6中的施加負電壓的膜28上，係形成有：將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等。其製造方法之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的各實施例中所說明過的任一種方法。
在上記固體攝像裝置6之製造方法(第2製造方法)的第1實施例中，由於在受光部12的受光面12s所形成之絕緣膜27上，形成有施加負電壓的膜28，因此藉由對施加負電壓的膜28施加負電壓所產生的電場，在受光部12之受光面12s側的界面就會充分地形成電洞累積(holeaccumulation)層。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)可受到抑制，同時，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而在受光部12中被偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部12之受光面12s形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。
又，如圖示，藉由絕緣膜27，使上記施加負電壓的膜28從上記周邊電路部14表面起算之距離是長於從上記受光面12表面起算之距離，而將周邊電路部14上的絕緣膜27之膜厚形成為厚於受光部12上的絕緣膜27之膜厚。因此，在對施加負電壓的膜28施加負電壓之際所產生的電場，對周邊電路部14所及之影響會被降低。亦即，由於電場強度被減低，電洞在周邊電路部14表面之累積會受到抑制，因此可消除周邊電路部14上的電路誤動作。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第2實施例)，以圖34~圖35的要部所示的製造工程剖面圖來加以說明。在圖34~圖35中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置4的製造工程。
如圖34(1)所示，在半導體基板(或是半導體層)11，形成有將入射光進行光電轉換的受光部12、將該受光部12予以分離的像素分離領域13、對受光部12隔著像素分離領域13而形成周邊電路(例如電路14C)的周邊電路部14等。該製造方法，係使用既存的製造方法。接著，形成對上記入射光具有穿透性的絕緣膜27。該絕緣膜27，係由例如氧化矽膜所形成。再者，在上記絕緣膜27上，形成具有固定正電荷的膜25。該具有固定正電荷的膜25，係例如以氮化矽膜來形成。
接著，如圖34(2)所示，以光阻塗佈、光微影技術，在上記周邊電路部14上方的上記具有固定正電荷的膜25上，形成光阻遮罩54。
接著，如圖35(3)所示，藉由使用上記光阻遮罩54[參照前記圖34(2)]的蝕刻，將上記具有固定正電荷的膜25進行加工，在上記周邊電路部14上留下具有固定正電荷的膜25。其後，將上記光阻遮罩54除去。
接著，如圖35(4)所示，在上記絕緣膜27及上記具有固定正電荷的膜25上，形成施加負電壓的膜28。藉由對該施加負電壓的膜28施加負電壓，就在上記受光部12的受光面側，形成電洞累積層23。此時，上記絕緣膜27，就可成為拉低界面位準的膜而發揮功能。因此，上記絕緣層27的膜厚係必須要被形成為，至少在受光部12上，藉由對上記施加負電壓的膜28施加負電壓，就能在上記受光面12的受光面12s側形成電洞累積層23。該膜厚係為例如1原子層以上、100nm以下。
上記施加負電壓的膜28，係例如，形成對入射光具有透明導電性的膜，例如，是以對可見光呈透明的導電性膜來形成。作為此種膜，係可採用銦錫氧化膜、銦鋅氧化膜、或銦氧化膜、錫氧化膜、鎵鋅氧化膜等。
在上記固體攝像裝置7中的施加負電壓的膜28上，雖然未圖示，但係形成有：將受光部12之部分與周邊電路部14予以遮光的遮光膜、至少將入射至受光部12的入射光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部12的聚光透鏡等。其製造方法之一例，係亦可適用前記固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的各實施例中所說明過的任一種方法。
在上記固體攝像裝置7之製造方法(第2製造方法)的第2實施例中，由於在受光部12的受光面12s所形成之絕緣膜27上，形成有施加負電壓的膜28，因此藉由對施加負電壓的膜28施加負電壓所產生的電場，在受光部12之受光面12s側的界面就會充分地形成電洞累積(holeaccumulation)層。因此，除了從界面所產生的電荷(電子)可受到抑制，同時，即使從界面有電荷(電子)產生，也不會流入在受光部12中成為電勢之阱的電荷儲存部分，而是流動往有多數電洞存在的電洞累積層23，而可促使其消滅。因此，可防止該起因於界面之電荷變成暗電流而在受光部12中被偵測，可抑制起因於界面位準的暗電流。再者，由於在受光部12之受光面12s形成有拉低界面位準的膜21，因此可更加抑制起因於界面位準的電子之產生，所以可抑制起因於界面位準之電子成為暗電流而流入至受光部12中。
又，由於在上記周邊電路部14與上記施加負電壓的膜28之間形成有具有固定正電荷的膜25，因此對施加負電壓的膜28施加負電壓之際所產生的負的電場，係被具有固定正電荷的膜25中的固定正電荷所降低，所以該負電場之影響不會及於周邊電路部14。因此，可防止負電場所造成的周邊電路部14之誤動作。如上記，在上記周邊電路部14與上記施加負電壓的膜28之間形成具有固定正電荷的膜25之構成，係在前記固體攝像裝置6中均可適用，因此可獲得與固體攝像裝置7同樣之效果。
接著，本發明之固體攝像裝置(第3固體攝像裝置)的一實施形態(實施例)，以圖36的要部構成剖面圖來加以說明。此外，在圖36中，主要圖示了受光部；而周邊電路部、配線層、將受光部之部分及周邊電路部予以遮光的遮光膜、將入射至受光部的光予以分光的彩色濾光片層、將入射光聚光至受光部的聚光透鏡等，係未圖示。
如圖36所示，固體攝像裝置8，係在半導體基板(或是半導體層)11上，具有將入射光進行光電轉換的受光部12。該受光部12的受光面12s側，係形成有絕緣膜31，該絕緣膜31係由例如氧化矽(SiO2 )膜所形成。在上記絕緣層31上，係形成有功函數的值是大於進行光電轉換之受光部12之受光面12s側界面的膜(以下稱之為電洞累積輔助膜)32，藉由該功函數的差異以形成電洞累積層23。由於該電洞累積輔助膜32係在電氣上不需要與其他元件、配線連接，所以可為絕緣膜、也可為金屬膜這類具有導電性的膜。
又，形成有上記受光部12的半導體基板11的光入射側與相反側，係形成有例如複數層的配線51與絕緣膜52所成的配線層53。然後該配線層53，係被支持基板54所支持。
例如，電洞累積層23係由矽(Si)所形成，因此其功函數的值大約是5.1eV。因此，上記電洞累積輔助膜32，係只要是功函數的值大於5.1的膜即可。
例如，在使用金屬膜的情況下，若依照理科年表，則銥(110)膜的功函數的值係為5.42，銥(111)膜的功函數的值係為5.76，鎳膜的功函數的值係為5.15，鈀膜的功函數的值係為5.55，鋨膜的功函數的值係為5.93，金(100)膜的功函數的值係為5.47，金(110)膜的功函數的值係為5.37，鉑膜的功函數的值係為5.64。上記電洞累積輔助膜32，係可使用這些的膜。又，即使是上記以外的膜，只要是功函數的值大於受光部12之受光面12s側界面的金屬膜，都可拿來用於電洞累積輔助膜32。又，雖然作為透明電極而使用的ITO(In2 O3 )的功函數值係為4.8eV，但氧化物半導體的功函數，係可用成膜方法或摻入雜質的方式來加以控制。
上記電洞累積輔助膜32係由於是被形成在光入射側，因此形成為能讓入射光穿透之膜厚係很重要，該入射光的穿透率，係儘可能地具有高穿透率者較為理想，例如，能確保95%以上的穿透率，是較為理想。
又，電洞累積輔助膜32係只要能夠利用與受光部12表面之功函數差即可，不限制為低電阻值，因此例如即使使用導電膜時，也不須將膜厚形成得較厚。例如，若令入射光強度為I0 、吸光係數為α(其中，α=(4πk)/λ，k係波茲曼常數，λ係入射光之波長)，則深度z位置處的光強度係可用I(z)=I0 exp(-α.z)來表示。因此，若求出使I(z)/I0 =0.8成立的厚度，則例如銥膜係為1.9nm。金膜係為4.8nm，鉑膜係為3.4nm；雖然隨著膜種而有所不同，但可知理想上只要是2nm以下即可。
又，上記電洞累積輔助膜32係亦可為有機膜，例如，亦可採用聚乙撐二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene)。如前述，上記電洞累積輔助膜32係只要是具有功函數值大於受光部12之受光面12s側界面之功函數值者即可，可為導電膜、絕緣膜、或半導體膜。
在上記固體攝像裝置8中，由於在被形成在受光部12上之絕緣膜31上，具有功函數的值是大於受光部12之受光面12S側界面23的膜(電洞累積輔助膜)32，因此藉此可提高電洞累積層23的電洞累積效率，在受光部12之受光側界面所形成的電洞累積層23，係為可累積足夠的電洞的層。藉此，就可降低暗電流。
接著，將使用電洞累積輔助膜32的固體攝像裝置之構成之一例，以圖37來加以說明。圖37中係圖示了CMOS影像感測器。
如圖37所示，在半導體基板11係形成有：將入射光轉換成電氣訊號的受光部(例如光二極體)12、具有傳輸電晶體、增幅電晶體、重置電晶體等之電晶體群55(圖面中僅圖示一部分)等的複數像素部61。上記半導體基板11，係採用例如矽基板。然後，還形成有將從各受光部12讀出之訊號電荷加以處理的訊號處理部(未圖示)。
上記像素部61之周圍的一部分，例如在行方向或列方向的像素部61間，形成有元件分離領域13。
又，形成有上記受光部12的半導體基板11的表面側(在圖面中係為半導體基板11的下側)，係形成有配線層53。該配線層53，係由配線51與將該配線51予以被覆的絕緣膜52所成。上記配線層53中，係形成有支持基板54。該支持基板54，例如係由矽基板所成。
然後，在上記固體攝像裝置1中，在半導體基板11背面側係形成有上記電洞累積層23，其上面係隔著絕緣膜31而形成有前記說明過的電洞累積輔助膜32。然後隔著絕緣膜(未圖示)而形成有機彩色濾光片層44。該有機彩色濾光片層44，係對應於上記受光部12而形成，例如是將藍(Blue)、紅(Red)、綠(Green)的有機彩色濾光片配置成格子模樣而成者。又，各有機彩色濾光片層44上，係形成有使入射光聚光至各受光部12的聚光透鏡45。
接著，本發明之固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)的一實施形態(第1實施例)，以圖38的流程圖、圖39的製造工程剖面圖、及圖40的要部圖示之製造工程剖面圖來加以說明。在圖38～圖40中，作為一例，係圖示前記固體攝像裝置8的製造工程。
如圖38(1)及圖39(1)所示，首先，備妥在矽基板82上隔著絕緣層(例如氧化矽層)83而形成矽層84的SOI基板81，在矽層84形成用來定位用的背面標記85。
接著，如圖38(2)及圖39(2)所示，在SOI基板81的矽層84，進行元件分離領域(未圖示)之形成、電洞累積層23之形成、受光部12之形成、電晶體群55之形成、配線層53之形成等。其中電洞累積層23，係亦可在之後的基板薄膜化後的工程中才形成。
接著，如圖38(3)及圖39(3)所示，將配線層53與支持基板54予以貼合。
接著，如圖38(4)及圖39(4)所示，實施SOI基板81的薄膜化。此處，將矽基板82，例如以研削、研磨而加以去除。
雖然未圖示，但上記電洞累積層23，係亦可在將SOI基板81的絕緣膜82去除後，形成間隙膜(未圖示)，然後藉由摻入雜質及活性化處理來形成之。作為一個例子，作為間隙膜是以電漿-TEOS氧化矽膜形成厚度30nm，雜質摻入係以硼的離子佈植來進行。該離子佈植條件，係例如轟擊能量設定為20keV、劑量(摻雜量)設定為1×1013 /cm2 。又，活性化係以不會破壞配線層53與支持基板54之貼合的400℃以下的退火來進行，較為理想。然後，將上記間隙層，例如以稀氟酸處理而去除之。此時，亦可將SOI基板81的絕緣層83予以去除。
如此一來，如圖40(1)所示，在受光部12上形成有受光部的受光面側上層23。
接著，如圖40(2)所示，在電洞累積層23上(光入射側)形成絕緣膜31。作為一例，係將電漿-TEOS氧化矽膜形成30nm之厚度。
接著，如圖40(3)所示，在上記絕緣膜31(光入射側)，形成帶有大於受光部12之受光面12s側界面(功函數值約5.1eV)之功函數值的膜、電洞累積輔助膜32。作為一例，係將金屬膜薄的功函數5.6eV之鉑(Pt)膜，以濺鍍法成膜3nm之厚度。作為其他金屬薄膜之候補則有：銥(Ir)、錸(Re)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鋨(Os)、金(Au)等。當然也以用合金為之。
又，上記電洞累積輔助膜32的材料，在本例中係因為受光部之受光面側界面的功函數為約5.1eV，因此ITO(In2 O3 )亦可採用。ITO係隨著其成膜製程，而可以帶有4.5eV~5.6eV的功函數。又，作為其他氧化物半導體則有RuO2 、SnO2 、IrO2 、OsO2 、ZnO、ReO2 、MoO2 或導入了受子(acceptor)雜質的半導體或有機材料的聚乙撐二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene：PEDOT)等皆可使其帶有大於5.1eV之功函數值，因此都可當作電洞累積輔助膜32的材料。又，成膜手法則為，作為400℃以下的成膜手法，可舉例有ALD、CVD、氣相摻雜等。
接著，如圖38(5)及圖39(5)所示，隔著障壁金屬91而形成背面電極92。
接著，如圖38(6)及圖39(6)所示，在受光部12上方，形成彩色濾光片層44後，形成聚光透鏡45。如此一來，就形成了固體攝像裝置8。
在上記固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)中，由於在被形成在受光部12上之絕緣膜31上，形成了功函數的值是大於受光部12之受光面12s側界面23的膜、電洞累積輔助膜32，因此可提高電洞累積層23的電洞累積效率，在受光部12之受光面12s側界面所形成的電洞累積層23，係為可累積足夠的電洞的層。藉此，就可降低暗電流。又，上記電洞累積輔助膜32係只要帶有高於電洞累積層23之功函數值的功函數值者即可，不需要通過電流，因此可為導電膜、絕緣膜、或半導體膜。因此，電洞累積輔助膜32係也可選擇高電阻的材料。又，在電洞累積輔助膜32也不需要有外部訊號輸入端子，為其特徵。
上記各實施例的固體攝像裝置1~8，係具備：複數像素部，其係具有將入射光量轉換成電氣訊號之受光部；和配線層，其係位於形成有各像素部之半導體基板的一面側；可適用於將從該配線層形成面之相反側所入射的光以上記各受光部加以受光之構成的背面照射型固體攝像裝置。當然，在受光面側形成配線層，且入射至受光部的入射光之光路是作為上記配線層之未形成領域而不會遮住被入射至受光部之入射光的此種表面照射型固體攝像裝置中，也可適用。
接著，本發明之攝像裝置所涉及之一實施形態(實施例)，以圖41的區塊圖來加以說明。該攝像裝置係例如為視訊攝影機、數位靜態相機、行動電話的相機等。
如圖41所示，攝像裝置500，係在攝像部501中具備固體攝像裝置(未圖示)。在該攝像部501的聚光側係具備用來成像的成像光學系502，又，對攝像部501係連接著訊號處理部503，其係具有用以驅動其之驅動電路、將已被固體攝像裝置進行光電轉換而成之訊號予以處理成影像的訊號處理電路等。又，已被上記訊號處理部所處理成的影像訊號，係可藉由影像記憶部(未圖示)而加以記憶。於此種攝像裝置500中，在上記固體攝像裝置內，係採用前記實施形態中所說明過的固體攝像裝置1乃至固體攝像裝置8。
在本發明的攝像裝置500中，由於採用了本案發明的固體攝像裝置1或固體攝像裝置2或前記圖4所示之構成的具有形成了反射膜之聚光透鏡的固體攝像裝置，因此可和上記說明同樣地，使用可提高色彩重現性或解析度的固體攝像裝置，因此具有能夠記錄高品質映像之如此優點。
此外，本發明的攝像裝置500，係不限定於上記構成，只要是使用固體攝像裝置的攝像裝置，則無論如何之構成，均可適用。
上記固體攝像裝置1乃至固體攝像裝置8等係可形成為單晶片的形態，也可將攝像部、訊號處理部或光學系集合成一個封裝而成為具有攝像功能的模組狀之形態。又，本發明係不僅可使用於固體攝像裝置，亦可適用於攝像裝置。此情況下，身為攝像裝置，就可獲得高畫質化之效果。此處，攝像裝置表示，例如，相機或具有攝像功能的攜帶型機器。又，所謂「攝像」，係不僅單純表示一般相機攝影時採取影像之意思，就廣義而言，指紋偵測等也包含在其中。
1～8．．．固體攝像裝置
11．．．半導體基板
12．．．受光部
12s．．．受光面
13．．．像素分離領域
14．．．周邊電路部
14C、14D．．．電路
21．．．拉低界面位準的膜
22．．．具有固定負電荷的膜
22-1．．．第1氧化鉿膜
22-2．．．第2氧化鉿膜
23．．．電洞累積層
25．．．用以使具有固定負電荷的膜與受光面之距離拉開
26、27、29、31、41、43．．．絕緣膜
28．．．施加負電壓的膜
32．．．電洞累積輔助膜
42．．．遮光膜
44．．．彩色濾光片層
45．．．聚光透鏡
46．．．反射防止膜
51～54．．．光阻遮罩
55．．．電晶體群
61．．．像素部
81．．．SOI基板
82．．．矽基板
83．．．絕緣層
84．．．矽層
85．．．背面標記
91．．．障壁金屬
92．．．背面電極
500．．．攝像裝置
501．．．攝像部
502．．．成像光學系
503．．．訊號處理部
L．．．入射光
[圖1]本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第1實施例)的要部構成剖面圖。
[圖2]本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的效果說明用之能帶圖。
[圖3]上記固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)1的一變形例的要部構成剖面圖。
[圖4]上記固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)1的一變形例的要部構成剖面圖。
[圖5]具有固定負電荷的膜是位於周邊電路部上之附近時的固定負電荷之作用的說明用之要部構成剖面圖。
[圖6]本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第2實施例)的要部構成剖面圖。
[圖7]本發明之固體攝像裝置(第1固體攝像裝置)的一實施形態(第3實施例)的要部構成剖面圖。
[圖8]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖9]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖10]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖11]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第2實施例)的製造工程剖面圖。
[圖12]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第2實施例)的製造工程剖面圖。
[圖13]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第2實施例)的製造工程剖面圖。
[圖14]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第3實施例)的製造工程剖面圖。
[圖15]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第3實施例)的製造工程剖面圖。
[圖16]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第3實施例)的製造工程剖面圖。
[圖17]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第4實施例)的製造工程剖面圖。
[圖18]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第4實施例)的製造工程剖面圖。
[圖19]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第4實施例)的製造工程剖面圖。
[圖20]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第5實施例)的製造工程剖面圖。
[圖21]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的一實施形態(第5實施例)的製造工程剖面圖。
[圖22]表示氧化鉿(HfO2 )膜中存在固定負電荷的扁平能帶電壓與氧化膜換算膜厚之關係圖。
[圖23]表示氧化鉿(HfO2 )膜中存在固定負電荷的界面位準密度之比較圖。
[圖24]以熱氧化膜為基準，說明Electron(電子)之形成與Hole(電洞)之形成的扁平能帶電壓與氧化膜換算膜厚之關係圖。
[圖25]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第1製造方法)的第6實施例的製造工程剖面圖。
[圖26]第1製造方法之第6實施例所製造的使用具有固定負電荷的膜之固體攝像裝置的C-V(電容--電壓)特性之圖示。
[圖27]第1製造方法之第6實施例所製造的使用具有固定負電荷的膜之固體攝像裝置的C-V(電容--電壓)特性之圖示。
[圖28]第1製造方法之第6實施例所製造的使用具有固定負電荷的膜之固體攝像裝置的C-V(電容--電壓)特性之圖示。
[圖29]本發明之固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)的一實施形態(第1實施例)的要部構成剖面圖。
[圖30]本發明之固體攝像裝置(第2固體攝像裝置)的一實施形態(第2實施例)的要部構成剖面圖。
[圖31]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖32]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖33]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第1實施例)的製造工程剖面圖。
[圖34]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第2實施例)的製造工程剖面圖。
[圖35]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第2製造方法)的一實施形態(第2實施例)的製造工程剖面圖。
[圖36]本發明之固體攝像裝置(第3固體攝像裝置)的一實施形態(實施例)的要部構成剖面圖。
[圖37]使用電洞累積輔助膜的固體攝像裝置之構成之一例的要部構成剖面圖。
[圖38]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)的一實施形態(實施例)的流程圖。
[圖39]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)的一實施形態(實施例)的製造工程剖面圖。
[圖40]本發明之固體攝像裝置之製造方法(第3製造方法)的一實施形態(實施例)的要部之製造工程剖面圖。
[圖41]本發明之攝像裝置的一實施形態(實施例)的區塊圖。
[圖42]抑制界面位準起因之暗電流發生的手法加以圖示的受光部之概略構成剖面圖。
1．．．固體攝像裝置
11．．．半導體基板
12．．．受光部
12s．．．受光面
21．．．拉低界面位準的膜
22．．．具有固定負電荷的膜
23．．．電洞累積層
41．．．絕緣膜
42．．．遮光膜
43．．．絕緣膜
44．．．彩色濾光片層
45．．．聚光透鏡
L．．．入射光

Claims (27)

  1. 一種固體攝像裝置，係屬於具有將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置，其特徵為，具有：被形成在前記受光部之上的第1膜及第2膜，該第1膜及第2膜係各自是由，從氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈦(TiO2 )、氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )、氮化鉿、氮化鋁、氧氮化鉿或氧氮化鋁所成之群組中所選擇出來的材料所形成；和形成在前記第1膜與前記受光部之受光面之間的電洞累積層。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，在前記第1膜與前記電洞累積層之間具有第3膜。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，在前記第2膜上具有第4膜。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第4膜係為氧化矽膜。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜係由不同方法所形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜的合計膜厚係為50nm~60nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜係由相同材料所形成。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜係由不同材料所形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜之至少一方是由氧化鉿所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，還具有周邊電路部；前記第1膜及前記第2膜係被形成在前記周邊電路部 上。
  11. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜係由原子層蒸著法所形成。
  12. 如申請專利範圍第2項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜係由原子層蒸著法所形成；前記第3膜係與前記第1膜同時形成。
  13. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記電洞累積層係並非藉由實施離子佈植法所形成，且至少被形成在前記受光部的中心部之上。
  14. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記固體攝像裝置係具備：半導體基板；和複數像素部，係被形成在前記半導體基板上，且分別具有將入射光量轉換成電氣訊號之受光部；和配線層，係被形成在前記半導體基板的一面側；且係為將從前記配線層之形成面的相反側所入射的光，以前記受光部加以受光的背面照射型固體攝像裝置。
  15. 如申請專利範圍第2項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第3膜係為氧化矽膜。
  16. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，在前記第2膜上具有遮光膜；前記遮光膜係未覆蓋前記受光部。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之固體攝像裝置，其中，在前記遮光膜上具有絕緣膜；前記絕緣膜係為，在前記遮光膜上之膜厚與在前記受光部上之膜厚係為不同。
  18. 如申請專利範圍第1項所記載之固體攝像裝置，其中，前記第1膜及前記第2膜係被形成為可獲得反射防止效果之膜厚。
  19. 一種攝像裝置，其特徵為，具備：聚光光學部，係將入射光予以聚光；和固體攝像裝置，係將被前記聚光光學部所聚光之前記入射光加以受光而進行光電轉換；和將經過光電轉換之訊號電荷進行處理的訊號處理部；前記固體攝像裝置係具有：(a)受光部，係將入射光進行光電轉換；和(b)形成在前記受光部之上的第1膜及第2膜，該第1膜及第2膜係各自是由，從氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈦(TiO2 )、 氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )、氮化鉿、氮化鋁、氧氮化鉿或氧氮化鋁所成之群組中所選擇出來的材料所形成；和(c)形成在前記第1膜與前記受光部之受光面之間的電洞累積層。
  20. 一種固體攝像裝置之製造方法，係屬於在半導體基板形成將入射光進行光電轉換之受光部的固體攝像裝置之製造方法，其特徵為，具有：在已被形成有前記受光部的半導體基板上，形成絕緣膜之工程；和在前記絕緣膜上形成具有固定負電荷的膜之工程；前記形成具有固定負電荷的膜之工程，係具有：以原子層蒸著法及金屬有機化學蒸著法而在前記絕緣膜上形成第1膜之工程；和以物理性氣相成長法而在前記第1膜上形成第2膜之工程；前記第1膜及第2膜係各自是由，從氧化鉿(HfO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈦(TiO2 )、氧化鑭(La2 O3 )、氧化鐠(Pr2 O3 )、氧化鈰(CeO2 )、 氧化釹(Nd2 O3 )、氧化鉕(Pm2 O3 )、氧化釤(Sm2 O3 )、氧化銪(Eu2 O3 )、氧化釓(Gd2 O3 )、氧化鋱(Tb2 O3 )、氧化鏑(Dy2 O3 )、氧化鈥(Ho2 O3 )、氧化鉺(Er2 O3 )、氧化銩(Tm2 O3 )、氧化鐿(Yb2 O3 )、氧化鎦(Lu2 O3 )、氧化釔(Y2 O3 )、氮化鉿、氮化鋁、氧氮化鉿或氧氮化鋁所成之群組中所選擇出來的材料所形成；藉由前記具有固定負電荷的膜，而在前記受光部之受光面側形成電洞累積層。
  21. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記第1膜及前記第2膜係由相同材料所形成。
  22. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記第1膜及前記第2膜係由不同材料所形成。
  23. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記第1膜及前記第2膜之至少一方是由氧化鉿所形成。
  24. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記第1膜係由原子層蒸著法所形成；將前記第1膜形成為，作為前記具有固定負電荷的膜所須之必要膜厚當中的至少3nm以上之膜厚。
  25. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之 製造方法，其中，前記第1膜及前記第2膜係被形成為可獲得反射防止效果之膜厚。
  26. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記第1膜及前記第2膜的合計膜厚係為50nm~60nm。
  27. 如申請專利範圍第20項所記載之固體攝像裝置之製造方法，其中，前記固體攝像裝置係為背面照射型固體攝像裝置。
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