CN105378927A - 摄像装置的制造方法以及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

形成场效应晶体管的栅电极(步骤S1)。然后，在栅电极的侧壁面上形成使下层膜为氧化硅膜、使上层膜为氮化硅膜的双层构造的偏移间隔膜(步骤S2)。氮化硅膜被作为使元件形成区域的硅的悬挂键终止的元素的供给源。接着，实施将偏移间隔膜原样保留的处理、或将偏移间隔膜中的氮化硅膜除去的处理(步骤S3、步骤S4、步骤S5)。之后，在栅电极的侧壁面上形成侧壁绝缘膜(步骤S6)。

Description

摄像装置的制造方法以及摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置的制造方法以及摄像装置，尤其是能够良好地用于具备图像传感器用光电二极管的摄像装置的制造方法。
背景技术
数码相机等使用了例如具备CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器的摄像装置。在这种摄像装置中形成有：配置有将入射的光转换成电荷的光电二极管的像素区域；以及配置有将由光电二极管转换得到的电荷作为电信号进行处理等的周边电路的周边区域。在像素区域内，光电二极管中产生的电荷通过传输晶体管传输到浮置扩散区域。所传输的电荷通过放大晶体管转换成电信号并作为图像信号输出，在周边区域对所输出的图像信号进行处理。
在像素区域及周边区域内，光电二极管或场效应晶体管等半导体元件形成在由元件隔离区域规定的元件形成区域内。近年来，为了应对摄像装置的微小化要求，作为元件隔离区域，采用了所谓的浅沟槽隔离(STI:ShallowTrenchIsolation)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：K.Itonaga,etal.,“Extremely-Low-NoiseCMOSImagesensorwithHighSaturationCapacity”,IEDM,Session8.1(December52011).
发明内容
在采用沟槽隔离(STI)的以往的摄像装置中，存在与读取噪声有关的问题。
即，在非专利文献1中，在采用基于pn结的元件隔离作为元件隔离的摄像装置中，随着像素内的晶体管宽度变小，读取噪声大致呈线性增加，与此相对，在采用沟槽隔离(STI)的摄像装置中，若像素内的场效应晶体管的沟道宽度变得比0.3μm小，则读取噪声呈指数函数增加。若读取噪声增加，则SN比(SignaltoNoiseratio：信噪比)变差，图像的清晰度、深浅、颜色的景深感等会丧失。
其他课题和新特征可从本说明书的记述和附图中变得明确。
在一个实施方式的摄像装置的制造方法中，在通过在沟槽中形成元件隔离绝缘膜来规定的多个元件形成区域内分别形成半导体元件的工序中，形成光电转换部、和具有栅电极部的晶体管。形成栅电极部的工序包括：形成栅电极的工序；以覆盖栅电极的方式，形成以第一绝缘膜为下层膜、以不同于第一绝缘膜的规定的膜为上层膜的作为偏移间隔膜的膜的工序；通过对作为偏移间隔膜的膜实施加工，来在栅电极的侧壁面上形成至少包含第一绝缘膜的偏移间隔膜的工序；和在栅电极的侧壁面上隔着所述偏移间隔膜而形成侧壁绝缘膜的工序。在形成作为偏移间隔膜的膜的工序中，作为使规定的元件形成区域的悬挂键终止的元素而含有氮(N)和氢(H)中的至少一种的膜形成为规定的膜。在形成偏移间隔膜的工序中，对第一绝缘膜进行加工，以保留覆盖栅电极的侧壁面的第一部分、和从第一部分的下端部向与栅电极所在侧的相反一侧延伸并覆盖规定的元件形成区域的表面的第二部分。在形成侧壁绝缘膜的工序中，侧壁绝缘膜以覆盖第一绝缘膜的第二部分的端面的方式形成。
在另一个实施方式的摄像装置中，具有由沟槽隔离绝缘膜规定的多个元件形成区域、和在多个元件形成区域中分别形成的半导体元件。半导体元件包括光电转换部、和具有栅电极部的晶体管。栅电极部包括栅电极、至少具有第一绝缘膜的偏移间隔膜、和侧壁绝缘膜。偏移间隔膜的第一绝缘膜具有覆盖栅电极的侧壁面的第一部分、和从第一部分的下端部向与栅电极所在侧的相反一侧延伸并覆盖规定的元件形成区域的表面的第二部分。侧壁绝缘膜以覆盖第一绝缘膜的第二部分的端面的方式形成。
发明效果
根据一实施方式的摄像装置的制造方法，能够制造实现读取噪声降低的摄像装置。
根据另一实施方式的摄像装置，能够实现读取噪声的降低。
附图说明
图1是表示各实施方式的摄像装置中的像素区域的电路的框图。
图2是表示各实施方式的摄像装置的一个像素区域的等效电路的图。
图3是表示各实施方式的摄像装置的像素区域的平面布局的一例的局部俯视图。
图4是表示各实施方式的摄像装置的制造方法中的主要部分的局部流程图。
图5A是表示实施方式1的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图5B是表示实施方式1的摄像装置的制造方法的一个工序的周边区域的剖视图。
图6A是表示该实施方式中在图5A及图5B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图6B是表示该实施方式中在图5A及图5B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图7A是表示该实施方式中在图6A及图6B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图7B是表示该实施方式中在图6A及图6B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图8A是表示该实施方式中在图7A及图7B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图8B是表示该实施方式中在图7A及图7B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图9A是表示该实施方式中在图8A及图8B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图9B是表示该实施方式中在图8A及图8B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图10A是表示该实施方式中在图9A及图9B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图10B是表示该实施方式中在图9A及图9B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图11A是表示该实施方式中在图10A及图10B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图11B是表示该实施方式中在图10A及图10B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图12A是表示该实施方式中在图11A及图11B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图12B是表示该实施方式中在图11A及图11B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图13A是表示该实施方式中在图12A及图12B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图13B是表示该实施方式中在图12A及图12B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图14A是表示该实施方式中在图13A及图13B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图14B是表示该实施方式中在图13A及图13B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图15A是表示该实施方式中在图14A及图14B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图15B是表示该实施方式中在图14A及图14B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图16A是表示该实施方式中在图15A及图15B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图16B是表示该实施方式中在图15A及图15B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图17A是表示该实施方式中在图16A及图16B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图17B是表示该实施方式中在图16A及图16B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图18A是表示该实施方式中在图17A及图17B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图18B是表示该实施方式中在图17A及图17B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图19A是表示该实施方式中在图18A及图18B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图19B是表示该实施方式中在图18A及图18B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图20A是表示该实施方式中在图19A及图19B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图20B是表示该实施方式中在图19A及图19B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图21A是表示该实施方式中在图20A及图20B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图21B是表示该实施方式中在图20A及图20B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图22A是表示该实施方式中在图21A及图21B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图22B是表示该实施方式中在图21A及图21B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图23A是表示该实施方式中在图22A及图22B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图23B是表示该实施方式中在图22A及图22B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图24A是表示该实施方式中在图23A及图23B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图24B是表示该实施方式中在图23A及图23B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图25A是表示比较例的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图25B是表示比较例的摄像装置的制造方法的一个工序的周边区域的剖视图。
图26A是表示在图25A及图25B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图26B是表示在图25A及图25B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图27A是表示在图26A及图26B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图27B是表示在图26A及图26B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图28A是表示在图27A及图27B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图28B是表示在图27A及图27B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图29A是表示在图28A及图28B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图29B是表示在图28A及图28B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图30A是表示在图29A及图29B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图30B是表示在图29A及图29B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图31A是表示在图30A及图30B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图31B是表示在图30A及图30B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图32A是表示在图31A及图31B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图32B是表示在图31A及图31B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图33A是表示在图32A及图32B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图33B是表示在图32A及图32B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图34是该实施方式中用于说明作用效果的比较例的摄像装置的局部俯视图。
图35是该实施方式中图34所示的剖面线XXXV-XXXV处的局部剖面。
图36是该实施方式中表示噪声频谱密度与栅极宽度之间的关系的曲线。
图37是该实施方式中用于说明作用效果的实施方式的摄像装置的局部俯视图。
图38是该实施方式中图37所示的剖面线XXXVIII-XXXVIII处的局部剖面。
图39A是表示实施方式2的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图39B是表示实施方式2的摄像装置的制造方法的一个工序的周边区域的剖视图。
图40A是表示该实施方式中在图39A及图39B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图40B是表示该实施方式中在图39A及图39B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图41A是表示该实施方式中在图40A及图40B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图41B是表示该实施方式中在图40A及图40B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图42A是表示该实施方式中在图41A及图41B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图42B是表示该实施方式中在图41A及图41B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图43A是表示该实施方式中在图42A及图42B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图43B是表示该实施方式中在图42A及图42B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图44A是表示该实施方式中在图43A及图43B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图44B是表示该实施方式中在图43A及图43B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图45A是表示该实施方式中在图44A及图44B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图45B是表示该实施方式中在图44A及图44B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图46A是表示该实施方式中在图45A及图45B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图46B是表示该实施方式中在图45A及图45B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图47A是表示该实施方式中在图46A及图46B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图47B是表示该实施方式中在图46A及图46B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图48A是表示该实施方式中在图47A及图47B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图48B是表示该实施方式中在图47A及图47B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图49A是表示实施方式3的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图49B是表示实施方式3的摄像装置的制造方法的一个工序的周边区域的剖视图。
图50A是表示该实施方式中在图49A及图49B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图50B是表示该实施方式中在图49A及图49B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图51A是表示该实施方式中在图50A及图50B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图51B是表示该实施方式中在图50A及图50B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图52A是表示该实施方式中在图51A及图51B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图52B是表示该实施方式中在图51A及图51B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图53A是表示该实施方式中在图52A及图52B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图53B是表示该实施方式中在图52A及图52B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图54A是表示该实施方式中在图53A及图53B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图54B是表示该实施方式中在图53A及图53B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图55A是表示该实施方式中在图54A及图54B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图55B是表示该实施方式中在图54A及图54B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图56A是表示该实施方式中在图55A及图55B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图56B是表示该实施方式中在图55A及图55B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图57A是表示该实施方式中在图56A及图56B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图57B是表示该实施方式中在图56A及图56B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图58是表示比较例的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图59A是表示比较例的摄像装置的制造方法的一个工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图59B是表示在图59A所示的工序之后进行的工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图59C是表示在图59B所示的工序之后进行的工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图59D是图59C所示的剖面线LIXD-LIXD处的局部放大剖视图。
图60A是该实施方式中表示摄像装置的制造方法的一个工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图60B是该实施方式中表示在图60A所示的工序之后进行的工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图60C是该实施方式中表示在图60B所示的工序之后进行的工序的、栅电极部附近的局部放大剖视图。
图60D是该实施方式中图60C所示的剖面线LXD-LXD处的局部放大剖视图。
图60E是表示该实施方式中表示在图60B所示的工序之后进行的工序的、像素晶体管区域内的场效应晶体管的栅电极部的局部放大剖视图。
图61A是表示实施方式4的摄像装置的制造方法的一个工序的像素区域等的剖视图。
图61B是表示实施方式4的摄像装置的制造方法的一个工序的周边区域的剖视图。
图62A是表示该实施方式中在图61A及图61B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图62B是表示该实施方式中在图61A及图61B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图63A是表示该实施方式中在图62A及图62B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图63B是表示该实施方式中在图62A及图62B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图64A是表示该实施方式中在图63A及图63B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图64B是表示该实施方式中在图63A及图63B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图65A是表示该实施方式中在图64A及图64B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图65B是表示该实施方式中在图64A及图64B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图66A是表示该实施方式中在图65A及图65B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图66B是表示该实施方式中在图65A及图65B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图67A是表示该实施方式中在图66A及图66B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图67B是表示该实施方式中在图66A及图66B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图68A是表示该实施方式中在图67A及图67B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图68B是表示该实施方式中在图67A及图67B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
图69A是表示该实施方式中在图68A及图68B所示的工序之后进行的工序的像素区域等的剖视图。
图69B是表示该实施方式中在图68A及图68B所示的工序之后进行的工序的周边区域的剖视图。
具体实施方式
首先，对摄像装置的整体结构(电路)进行说明。摄像装置由配置成矩阵状的多个像素构成。如图1所示，与像素PE连接有列选择电路CS和行选择/读取电路RS。此外，为了简化附图，在图1中示出多个像素中的一个像素PE。如图2所示，在该像素中设置有光电二极管PD、传输晶体管TT、放大晶体管AT、选择晶体管ST以及复位晶体管RT。
在光电二极管PD中将来自被摄体的光蓄积为电荷。传输晶体管TT将电荷向浮置扩散区域(未图示)传输。复位晶体管RT在电荷被传输至浮置扩散区域之前将浮置扩散区域内的电荷复位。传输至浮置扩散区域的电荷被输入至放大晶体管AT的栅电极，并被转换成电压(Vdd)且放大。当选择像素的特定行的信号被输入至选择晶体管ST的栅电极时，转换成电压后的信号作为图像信号(Vsig)而被读取。
接着，对摄像装置的平面构造的一例进行说明。如图3所示，光电二极管PD及传输晶体管TT形成在由元件隔离绝缘膜EI规定的一个元件形成区域内。在隔着传输晶体管TT的栅电极部TGE位于一侧的元件形成区域的一部分形成有光电二极管PD。在隔着栅电极部TGE位于另一侧的元件形成区域的一部分形成有浮置扩散区域FDR。
复位晶体管RT、放大晶体管AT以及选择晶体管ST形成在由元件隔离绝缘膜EI规定的其他元件形成区域内。复位晶体管RT的栅电极部RGE、放大晶体管AT的栅电极部AGE以及选择晶体管ST的栅电极部SGE以彼此隔着间隔且以横穿其他元件形成区域的方式配置。放大晶体管AT的栅电极部AGE和复位晶体管RT的源极-漏极区域与浮置扩散区域FDR电连接。
接着，对摄像装置的制造方法的概要进行说明。在各实施方式的摄像装置的制造方法中，作为偏移间隔(offsetspacer)膜，且作为含有用于使硅的悬挂键(danglingbond)终止的元素的规定的膜的一例，形成有包含氮化硅膜的双层构造的偏移间隔膜。另外，作为侧壁绝缘膜，分为形成双层构造的侧壁绝缘膜的情况和形成单层构造的侧壁绝缘膜的情况两种。
其主要工序的流程图如图4所示。形成包括放大晶体管和传输晶体管在内的场效应晶体管的栅电极(步骤S1)。接着，在栅电极的侧壁面上形成偏移间隔膜(步骤S2)。偏移间隔膜成为氧化硅膜(下层膜)与氮化硅膜(上层膜)的双层构造。氮化硅膜成为使用来规定元件形成区域的沟槽隔离(STI)端部的Si(111)面上的硅(Si)的悬挂键终止的元素(主要为氮(N)和氢(H))的供给源。
接着，实施原样保留偏移间隔膜的处理、或将偏移间隔膜中的上层膜(氮化硅膜)除去的处理(步骤S3、步骤S4、步骤S5)。之后，在栅电极的侧壁面上形成侧壁绝缘膜(步骤S6)。在该工序中，分为形成氧化硅膜(下层膜)与氮化硅膜(上层膜)的双层构造的侧壁绝缘膜的情况、和形成由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜的情况。
以下，在各实施方式中，对偏移间隔膜与侧壁绝缘膜的制造方法的各种变化进行具体说明。
实施方式1
在此，对将双层构造的偏移间隔膜原样保留、且形成双层构造的侧壁绝缘膜的情况进行说明。
首先，通过沟槽隔离来规定元件形成区域。以覆盖半导体衬底(SUB)的方式，形成氧化硅膜TOF和氮化硅膜TNF(参照图5A、图5B)。接着，通过对氮化硅膜TNF及氧化硅膜TOF实施规定的照片制版处理和加工，来以覆盖形成场效应晶体管等半导体元件的区域(元件形成区域)、且露出形成沟槽的区域的方式将氮化硅膜TNF及氧化硅膜TOF图案化。
接着，通过将图案化后的氮化硅膜TNF及氧化硅膜TOF作为掩模，并对半导体衬底SUB(硅)实施蚀刻处理，如图5A及图5B所示，形成规定深度的沟槽TRC。然后，如图6A及图6B所示，以在填充沟槽TRC的状态下覆盖半导体衬底SUB的方式，形成例如由氧化硅膜构成的成为元件隔离绝缘膜的绝缘膜EIF。
接着，保留绝缘膜EIF位于沟槽TRC内的部分，将绝缘膜EIF位于半导体衬底SUB的上表面上的部分通过例如化学机械抛光处理(CMP:ChemicalMechanicalPolishing)除去。接着，将保留下来的氮化硅膜TNF及氧化硅膜TOF通过规定的蚀刻处理来除去。由此，如图7A及图7B所示，形成元件隔离绝缘膜EI。
通过元件隔离绝缘膜EI，作为元件形成区域而规定了像素区域RPE、像素晶体管区域RPT及周边区域RPC等。在像素区域RPE内形成光电二极管和传输晶体管。在像素晶体管区域RPT内形成复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。此外，在工序图中，为了简化附图，使这些晶体管通过一个晶体管来代表。
在周边区域RPC内，作为形成场效应晶体管的区域而进一步规定了区域RNH、RPH、RNL、RPL。在区域RNH内，形成有以相对高的电压(例如3.3V左右)来驱动的n沟道型场效应晶体管。另外，在区域RPH内，形成以相对高的电压(例如3.3V左右)来驱动的p沟道型场效应晶体管。在区域RNL内，形成以相对低的电压(例如1.5V左右)来驱动的n沟道型场效应晶体管。另外，在区域RPL内，形成以相对低的电压(例如1.5V左右)来驱动的p沟道型场效应晶体管。
接着，通过照片制版处理来形成规定的抗蚀剂图案(未图示)，将该抗蚀剂图案作为注入掩模，并依次进行注入规定导电性的杂质的工序，由此，分别形成规定导电性的阱区。如图8A及图8B所示，在像素区域RPE及像素晶体管区域RPT内，形成P阱区PPWL和P阱区PPWH。在周边区域RPC内，形成P阱区HPW、LPW和N阱区HNW、LNW。
P阱区PPWL的杂质浓度比P阱区PPWH的杂质浓度低。P阱区PPWH从半导体衬底SUB的表面经过比P阱区PPWL浅的区域而形成。P阱区HPW、LPW和N阱区HNW、LNW分别从半导体衬底SUB的表面经过规定的深度而形成。
接着，在像素区域RPE形成光电二极管PD及栅电极GB，并在像素晶体管区域RPT和周边区域RPC形成栅电极GB。在此，作为栅电极GB正下方的栅极绝缘膜，形成相对较厚的栅极绝缘膜GIC和相对较薄的栅极绝缘膜GIC。接着，在形成以相对高的电压驱动的场效应晶体管的像素晶体管区域RPT、区域RNH、RPH，分别形成扩展(LDD)区域。如图9A及图9B所示，通过实施规定的照片制版处理，来形成露出像素晶体管区域RPT及区域RNH并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MHNL。
接着，将抗蚀剂图案MHNL及栅电极GB作为注入掩模，注入n型杂质，由此，在所露出的像素晶体管区域RPT及区域RNH分别形成N型的扩展区域HNLD。另外，在像素区域RPE中，隔着栅电极GB在与形成有光电二极管PD的一侧的相反一侧的P阱区PPWH的部分上形成扩展区域HNLD。之后，除去抗蚀剂图案MHNL。
接着，通过实施规定的照片制版处理，如图10A及图10B所示，形成露出区域RPH并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MHPL。接着，将该抗蚀剂图案MHPL及栅电极GB作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在所露出的区域RPH内形成P型的扩展区域HPLD。之后，除去抗蚀剂图案MHPL。
接着，如图11A及图11B所示，以覆盖栅电极GB的方式形成成为偏移间隔膜的绝缘膜OSF。作为该绝缘膜OSF，首先，形成TEOS(TetraEthylOrthoSilicateglass：正硅酸乙酯玻璃)系的氧化硅膜OSF1。接着，以覆盖氧化硅膜OSF1的方式形成氮化硅膜OSF2。在形成氮化硅膜OSF2时，作为原料气体，例如使用六氯乙硅烷(HCD：HexaChloroDisilane)。绝缘膜OSF的膜厚例如可以设为十几nm(纳米)左右。此外，除了使用HCD形成氮化硅膜外，例如还可以通过使原子层一层一层沉积的ALD(AtomicLayerDeposition：原子层沉积)法来形成氮化硅膜。
接着，对作为偏移间隔膜的绝缘膜OSF实施各向异性的蚀刻处理。由此，如图12A及图12B所示，除去绝缘膜OSF位于栅电极GB上表面上的部分，并通过在栅电极GB侧壁面上保留的绝缘膜OSF的部分(氧化硅膜OS1及氮化硅膜OS2)来形成偏移间隔膜OSS。
接着，在形成以相对低的电压驱动的场效应晶体管的区域RNL、RPL分别形成扩展(LDD)区域。如图13A及图13B所示，通过实施规定的照片制版处理，形成露出区域RNL并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MLNL。接着，将抗蚀剂图案MLNL、偏移间隔膜OSS、栅电极GB以及偏移间隔膜OSS作为注入掩模，注入n型杂质，由此在所露出的区域RNL形成扩展区域LNLD。之后，除去抗蚀剂图案MLNL。
接着，通过实施规定的照片制版处理，如图14A及图14B所示，形成露出区域RPL并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MLPL。接着，将该抗蚀剂图案MLPL、栅电极GB及偏移间隔膜OSS作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在所露出的区域RPL内形成扩展区域LPLD。接着，如图15A及图15B所示，通过除去抗蚀剂图案MLPL，使得栅电极GB及偏移间隔膜OSS等露出。
接着，在保留了偏移间隔膜OSS的状态下形成侧壁绝缘膜。如图16A及图16B所示，以覆盖栅电极GB及偏移间隔膜OSS的方式形成作为侧壁绝缘膜的绝缘膜SWF。作为该绝缘膜SWF，首先，形成氧化硅膜SWF1。接着，以覆盖氧化硅膜SWF1的方式形成氮化硅膜SWF2。
接着，对绝缘膜SWF实施各向异性的蚀刻处理。由此，如图17A及图17B所示，除去位于栅电极GB上表面上的绝缘膜SWF的部分，通过在栅电极GB侧壁面上保留的绝缘膜SWF的部分(氧化硅膜SW1及氮化硅膜SW2)来形成侧壁绝缘膜SWI。
在像素区域RPE，通过栅电极GB、偏移间隔膜OSS及侧壁绝缘膜SWI形成传输晶体管的栅电极部TGE。在像素晶体管区域RPT，通过栅电极GB、偏移间隔膜OSS及侧壁绝缘膜SWI形成放大晶体管等的栅电极部PEGE。
在周边区域RPC中的区域RNH，通过栅电极GB、偏移间隔膜OSS及侧壁绝缘膜SWI，形成以相对高的电压驱动的n沟道型场效应晶体管的栅电极部NHGE。在区域RPH，形成以相对高的电压动作的p沟道型场效应晶体管的栅电极部PHGE。在区域RNL，形成以相对低的电压驱动的n沟道型场效应晶体管的栅电极部NLGE。在区域RPL，形成以相对低的电压动作的p沟道型场效应晶体管的栅电极部PLGE。
接着，在形成p沟道型场效应晶体管的区域RPH、RPL分别形成源极-漏极区域。如图18A及图18B所示，通过实施规定的照片制版处理，形成露出区域RPH、RPL并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MPDF。接着，将抗蚀剂图案MPDF及栅电极部PHGE、PLGE作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在区域RPH形成源极-漏极区域HPDF，并在区域RPL形成源极-漏极区域LPDF。之后，除去抗蚀剂图案MPDF。
接着，在形成n沟道型场效应晶体管的像素晶体管区域RPT、区域RNH、RNL分别形成源极-漏极区域。如图19A及图19B所示，通过实施规定的照片制版处理，形成露出像素晶体管区域RPT、区域RNH、RNL并覆盖其他区域的抗蚀剂图案MNDF。接着，将抗蚀剂图案MNDF及栅电极部TGE、PEGE、NHGE、NLGE作为注入掩模，注入n型杂质，由此，在像素晶体管区域RPT、区域RNH分别形成源极-漏极区域HNDF，并在区域RNL形成源极-漏极区域LNDF。另外，这时，在像素区域RPE形成浮置扩散区域FDR。之后，除去抗蚀剂图案MNDF。
通过到现在为止的工序，在像素区域RPE形成有传输晶体管TT。在像素晶体管区域RPT形成有放大晶体管等n沟道型场效应晶体管NHT。在周边区域RPC的区域RNH形成有n沟道型场效应晶体管NHT。在区域RPH形成有p沟道型场效应晶体管PHT。在区域RNL形成有n沟道型场效应晶体管NLT。在区域RPL形成有p沟道型场效应晶体管PLT。
接着，对于不形成金属硅化物膜的场效应晶体管(未图示)，形成阻止硅化的硅化物防护膜。如图20A及图20B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE等的方式，形成阻止硅化的硅化物防护膜SP。作为硅化物防护膜SP，例如可以形成氧化硅膜等。之后，保留将不形成金属硅化物膜的像素区域RPE覆盖的硅化物防护膜SP的部分，并除去位于像素晶体管区域RPT及周边区域RPC内的硅化物防护膜(参照图21A及图21B)。
接着，通过自对准硅化物(SALICIDE:SelfALIgnedsiliCIDE)法，形成金属硅化物膜。如图21A及图21B所示，首先，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE的方式，形成钴等规定的金属膜MF。接着，通过实施规定的热处理以使金属膜MS与硅反应，来形成金属硅化物膜MS(参照图22A、图22B)。之后，除去未反应的金属。
由此，如图22A及图22B所示，在像素区域RPE不形成金属硅化物膜，而在像素晶体管区域RPT，在场效应晶体管NHT的栅电极部PEGE的上表面及源极-漏极区域HNDF的表面上形成金属硅化物膜MS。
在周边区域RPC，在场效应晶体管NHT的栅电极部NHGE的上表面及源极-漏极区域HNDF的表面上形成金属硅化物膜MS。在场效应晶体管PHT的栅电极部PHGE的上表面及源极-漏极区域HPDF的表面上形成金属硅化物膜MS。在场效应晶体管NLT的栅电极部NLGE的上表面及源极-漏极区域LNDF的表面上形成金属硅化物膜MS。在场效应晶体管PLT的栅电极部PLGE的上表面及源极-漏极区域LPDF的表面上形成金属硅化物膜MS。
接着，如图23A及图23B所示，以覆盖传输晶体管TT及场效应晶体管NHT、PHT、NLT、PLT等的方式，形成应力衬垫膜(stresslinerfilm)SL。接着，以覆盖该应力衬垫膜SL的方式形成第一层间绝缘膜IF1来作为接触层间膜。接着，通过实施规定的照片制版处理，来形成用于形成接触孔的抗蚀剂图案(未图示)。
接着，将该抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，对第一层间绝缘膜IF1等实施各向异性的蚀刻处理，由此，在像素区域RPE，形成使形成于浮置扩散区域FDR中的金属硅化物膜MS的表面露出的接触孔CH。在像素晶体管区域RPT，形成使形成于源极-漏极区域HNDF中的金属硅化物膜MS的表面露出的接触孔CH。在周边区域RPC，形成使分别形成于源极-漏极区域HNDF、HPDF、LNDF、LPDF中的金属硅化物膜MS的表面露出的接触孔CH。
接着，如图24A及图24B所示，在各个接触孔CH内形成接触插塞CP。接着，以与第一层间绝缘膜IF1的表面相接触的方式形成第一布线M1。以覆盖该第一布线M1的方式形成第二层间绝缘膜IF2。接着，以贯穿第二层间绝缘膜IF的方式，分别形成与对应的第一布线M1电连接的第一连接柱(via)V1。接着，以与第二层间绝缘膜IF2的表面相接触的方式形成第二布线M2。第二布线M2分别与对应的第一连接柱V1电连接。
接着，以覆盖第二布线M2的方式形成第三层间绝缘膜IF3。接着，以贯穿第三层间绝缘膜IF3的方式，分别形成与对应的第二布线M2电连接的第二连接柱V2。接着，以与第三层间绝缘膜IF3的表面相接触的方式形成第三布线M3。第三布线M3分别与对应的第二连接柱V2电连接。接着，以覆盖第三布线M3的方式形成第四层间绝缘膜IF4。接着，以与第四层间绝缘膜IF4的表面相接触的方式，形成例如氮化硅膜等绝缘膜SNI。接着，在像素区域RPE，形成与红色、绿色及蓝色中的某一种对应的规定的彩色滤光片CF。之后，在像素区域RPE配置聚光的微透镜ML。这样，使摄像装置的主要部分完成。
摄像装置的栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE中的偏移间隔膜OSS的氧化硅膜OS1具有将栅电极GB的侧壁面覆盖的部分(第一部分)、和从该第一部分向与栅电极GB所在侧相反一侧延伸的部分(第二部分)。侧壁绝缘膜SWI以覆盖该氧化硅膜OS1的第二部分的端面(厚度方向)的方式形成。
在上述的摄像装置中，作为偏移间隔膜，形成包括氮化硅膜在内的双层构造的偏移间隔膜，由此，能够使元件形成区域的硅的悬挂键终止，降低读取噪声。关于这点，通过与比较例的摄像装置的制造方法的关系来进行说明。此外，在比较例的摄像装置中，对与实施方式的摄像装置相同的部件，使用在该实施方式的摄像装置的部件的参照附图标记的开头添加标记“C”之后的参照附图标记，并且除必要情况之外不再重复其说明。
首先，在从与图5A及图5B所示的工序相同的工序起经过与图10A及图10B所示的工序相同的工序之后，如图25A及图25B所示，以覆盖栅电极CGB的方式形成成为偏移间隔膜的绝缘膜COSF。在此，成为偏移间隔膜的绝缘膜COSF为单层构造，形成由氧化硅膜构成的绝缘膜COSF。接着，如图26A及图26B所示，通过对绝缘膜COSF的整个面实施各向异性的蚀刻处理，来在栅电极CGB的侧壁面上形成偏移间隔膜COSS。
接着，通过与图13A及图13B所示的工序相同的工序，将规定的抗蚀剂图案(未图示)、栅电极CGB及偏移间隔膜COSS等作为注入掩模，并注入n型杂质。接着，通过与图14A及图14B所示的工序相同的工序，将规定的抗蚀剂图案(未图示)、栅电极CGB及偏移间隔膜COSS等作为注入掩模，并注入p型杂质。由此，如图27A及图27B所示，在区域CRNL形成扩展区域CLNLD，在区域CRPL形成扩展区域CLPLD。
接着，通过实施基于规定的药液的湿式蚀刻处理，如图28A及图28B所示，除去偏移间隔膜COSS。接着，如图29A及图29B所示，以覆盖栅电极CGB的方式形成成为侧壁绝缘膜的绝缘膜CSWF。作为该绝缘膜CSWF，首先形成氧化硅膜CSWF1，接着形成氮化硅膜CSWF2。接着，如图30A及图30B所示，通过对绝缘膜CSWF实施各向异性的蚀刻处理，来在栅电极CGB的侧壁面上形成侧壁绝缘膜CSWI。
接着，通过与图18A及图18B所示的工序相同的工序，将规定的抗蚀剂图案(未图示)及栅电极部CPHGE、CPLGE作为注入掩模，并注入p型杂质。接着，通过与图19A及图19B所示的工序相同的工序，将规定的抗蚀剂图案(未图示)及栅电极部CTGE、CPEGE、CNHGE、CNLGE作为注入掩模，并注入n型杂质。
由此，如图31A及图31B所示，在区域CRPH形成源极-漏极区域CHPDF，在区域CRPL形成源极-漏极区域CLPDF。在像素晶体管区域CRPT、区域CRNH分别形成源极-漏极区域CHNDF，并在区域CRNL形成源极-漏极区域CLNDF。在像素区域CRPE形成浮置扩散区域CFDR。
接着，通过自对准硅化物法，如图32A及图32B所示，在像素区域CRPE、像素晶体管区域CRPT、周边区域CRPC形成金属硅化物膜CMS。之后，经过与图23A及图23B所示的工序相同的工序、和与图24A及图24B所示的工序相同的工序，如图33A及图33B所示，使得比较例的摄像装置的主要部分完成。
如上所述，摄像装置中的场效应晶体管等半导体元件形成在由沟槽隔离规定的元件形成区域(半导体衬底的区域)内。该场效应晶体管包括：以相对高的电压驱动的场效应晶体管NHT、PHT(CNHT、CPHT)、和以相对低的电压驱动的场效应晶体管NLT、PLT(CNLT、CPLT)。
场效应晶体管NHT、PHT(CNHT、CPHT)的栅极绝缘膜GIC(CGIC)形成为比场效应晶体管NLT、PLT(CNLT、CPLT)的栅极绝缘膜GIN(CGIN)更厚。膜厚互不相同的栅极绝缘膜GIC、GIN(CGIC、CGIN)是通过将热氧化处理、和将由热氧化处理形成的绝缘膜局部除去的处理组合而形成的。
此处，在形成较厚的栅极绝缘膜GIC(CGIC)时，预先通过湿式处理除去牺牲氧化膜。另外，在形成栅极绝缘膜GIN(CGIN)时，预先通过湿式处理将在形成较厚的栅极绝缘膜GIC(CGIC)时形成的厚膜的牺牲氧化膜除去。
这时，形成在沟槽内的元件隔离绝缘膜与元件形成区域(半导体衬底)之间的边界部分被蚀刻而产生凹陷，在元件形成区域，有时作为半导体衬底(硅衬底)的晶面会出现Si(111)面CRYS2(或者与Si(111)晶面平行的面)(参照图35)。这种凹陷被称为“STIDivot(倒角)”。此外，图35所示的虚线表示Si(111)面(晶面)。
在比较例的摄像装置中，如图34及图35所示，场效应晶体管的栅电极部CPEGE等以覆盖这种硅(111)面CRYS2的方式形成。已知在该硅(111)面CRYS2上，硅的悬挂键很多，而且因该悬挂键造成的界面态也很多。因此，在场效应晶体管中，会受到界面态的影响而导致读取噪声增加。
尤其是，在与浮置扩散区域电连接的放大晶体管中，沟道会受到界面态的影响而导致噪声(1/f噪声)增加，使得在包括该放大晶体管的放大电路中，包括该1/f噪声和热噪声(FD放大器噪声)在内的随机噪声(randomnoise)会增加。这些情况都会使读取噪声增加。此外，在随机噪声中，除了FD放大器噪声之外，还有暗电流散粒噪声、FD复位噪声、光子散粒噪声。
已报告出伴随微小化使得场效应晶体管的沟道宽度变窄，随之，读取噪声会增加(参照非专利文献1)。图36是将横轴设为沟道宽度W并将纵轴设为噪声频谱密度SVg的、表示噪声频谱与沟道宽度之间的关系的曲线。如图36所示，在采用沟槽隔离(STI)的摄像装置(曲线A)中，当场效应晶体管的沟道宽度W缩小到比0.3μm小时，读取噪声呈指数增加。另一方面，在采用基于pn结进行隔离的摄像装置(曲线B)中，读取噪声的增加程度与曲线A相比较小，呈线性增加。若读取噪声增加，则SN比变差，图像的清晰度、深浅、颜色的景深感等会丧失。另外，这是阻碍摄像装置的像素微小化的主要原因。
相对于比较例的摄像装置，在实施方式的摄像装置中，形成含有氮(N)和氢(H)中的至少一种来作为使元件形成区域(STI端部的Si(111)面)的悬挂键终止的元素的规定的膜。即，如图37及图38所示，在此，形成含有氮化硅膜OS2来作为这种规定的膜的偏移间隔膜OSS(参照图12A及图12B)。
认为氮化硅膜中的未配对结合键的氮(N)和氢(H)通过在形成氮化硅膜(OSF2)时的热量(约670℃以上)而扩散。因此，通过在形成成为偏移间隔膜的绝缘膜OSF后的烧结热处理、在形成源极-漏极区域HPDF、LPDF、HNDF、LNDF时的注入后的热处理，如图37所示，氮(N)(或氢(H))会扩散，其一部分与硅的未配对结合键结合，由此能够使硅的悬挂键终止。
由此，能够降低因硅的悬挂键造成的读取噪声。其结果为，在摄像装置中，能够防止图像的清晰度、深浅、颜色的景深感等丧失。另外，能够谋求摄像装置的微小化。此外，通过在氧化硅膜OS1之上形成氮化硅膜OS2来作为偏移间隔膜OSS，能够提高对在除去抗蚀剂图案时的药液的抗性，抑制偏移间隔膜OSS的膜减少。
实施方式2
在此，对在形成了双层构造的偏移间隔膜后保留下层膜的氧化硅膜并除去上层膜的氮化硅膜，从而形成双层构造的侧壁绝缘膜的情况进行说明。此外，对与上述摄像装置的结构相同的部件标注相同的附图标记，并且除必要情况之外不再重复其说明。
在从与图5A及图5B所示的工序相同的工序起经过与图15A及图15B所示的工序相同的工序之后，如图39A及图39B所示，形成以氧化硅膜OS1为下层膜、以氮化硅膜OS2为上层膜的双层构造的偏移间隔膜OSS，并形成扩展区域LNLD、LPLD。
接着，如图40A及图40B所示，通过实施基于规定的药液的湿式蚀刻处理，保留偏移间隔膜OSS中的氧化硅膜OS1并除去氮化硅膜OS2。接着，如图41A及图41B所示，以覆盖栅电极GB及偏移间隔膜OSS的方式，形成以氧化硅膜SWF1为下层膜、以氮化硅膜SWF2为上层膜的成为侧壁绝缘膜的绝缘膜SWF。
接着，如图42A及图42B所示，通过对绝缘膜SWF实施各向异性的蚀刻，来在栅电极GB的侧面上形成侧壁绝缘膜SWI。接着，如图43A及图43B所示，将抗蚀剂图案MPDF及栅电极部PHGE、PLGE作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在区域RPH形成源极-漏极区域HPDF，并在区域RPL形成源极-漏极区域LPDF。之后，除去抗蚀剂图案MPDF。
接着，如图44A及图44B所示，将抗蚀剂图案MNDF及栅电极部TGE、PEGE、NHGE、NLGE作为注入掩模，注入n型杂质，由此，在像素晶体管区域RPT、区域RNH分别形成源极-漏极区域HNDF。在区域RNL形成源极-漏极区域LNDF。在像素区域RPE形成浮置扩散区域FDR。之后，除去抗蚀剂图案MNDF。
接着，如图45A及图45B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE等的方式形成硅化物防护膜SP。之后，保留将不形成金属硅化物膜的场效应晶体管(未图示)覆盖的硅化物防护膜的部分，除去位于其他区域的硅化物防护膜。
接着，如图46A及图46B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE等的方式形成规定的金属膜MF。然后，实施规定的热处理以使金属膜MS与硅反应，之后除去未反应的金属，由此，如图47A及图47B所示，形成金属硅化物膜MS。
接着，经过与图23A及图23B所示的工序相同的工序、和与图24A及图24B所示的工序相同的工序，如图48A及图48B所示，使得摄像装置的主要部分完成。摄像装置的偏移间隔膜OSS的氧化硅膜OS1具有将栅电极GB的侧壁面覆盖的部分(第一部分)、和从该第一部分向光电二极管PD延伸的部分(第二部分)(向从栅电极GB远离的方向延伸的部分)。侧壁绝缘膜SWI以覆盖该氧化硅膜OS1的第二部分的端面(厚度方向)的方式形成。
在上述的摄像装置中，作为偏移间隔膜，形成以氧化硅膜OS1为下层膜、以氮化硅膜OS2为上层膜的双层构造的偏移间隔膜OSS。在形成侧壁绝缘膜的工序之前，保留氧化硅膜OS1并除去氮化硅膜OS2。在形成氮化硅膜OSF2之后，直到除去氮化硅膜OS2为止，实施在形成成为偏移间隔膜的绝缘膜OSF后的烧结热处理。
由此，如在实施方式1中说明的那样，由于氮(N)和氢(H)会扩散，使其一部分与硅的未配对结合键结合，所以硅的悬挂键会终止，从而能够降低因悬挂键造成的读取噪声。其结果为，在摄像装置中，能够防止图像的清晰度、深浅、颜色的景深感等丧失。另外，能够谋求摄像装置的微小化。
另外，通过除去偏移间隔膜OSS中的氮化硅膜OS2，能够提高位于光电二极管PD上的膜(层叠膜)的透过率，从而能够提高作为摄像装置的灵敏度。
实施方式3
在此，对将双层构造的偏移间隔膜原样保留来形成单层构造的侧壁绝缘膜的情况进行说明。此外，对与实施方式1中所说明的摄像装置的结构相同的部件标注相同的附图标记，并且除必要情况之外不再重复其说明。
在从与图5A及图5B所示的工序相同的工序起经过与图15A及图15B所示的工序相同的工序之后，如图49A及图49B所示，形成以氧化硅膜OS1为下层膜、以氮化硅膜OS2为上层膜的双层构造的偏移间隔膜OSS，并形成扩展区域LNLD、LPLD。
接着，如图50A及图50B所示，以覆盖栅电极GB及偏移间隔膜OSS的方式，形成成为侧壁绝缘膜的绝缘膜SWF。作为该绝缘膜SWF，形成氮化硅膜。接着，对绝缘膜SWF实施各向异性的蚀刻处理。由此，如图51A及图51B所示，除去位于栅电极GB上表面上的绝缘膜SWF的部分，并通过在栅电极GB侧壁面上保留的绝缘膜SWF的部分(氮化硅膜)来形成单层构造的侧壁绝缘膜SWI。
接着，如图52A及图52B所示，将抗蚀剂图案MPDF及栅电极部PHGE、PLGE作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在区域RPH形成源极-漏极区域HPDF，并在区域RPL形成源极-漏极区域LPDF。之后，除去抗蚀剂图案MPDF。
接着，如图53A及图53B所示，将抗蚀剂图案MNDF及栅电极部TGE、PEGE、NHGE、NLGE作为注入掩模，注入n型杂质，由此，在像素晶体管区域RPT、区域RNH分别形成源极-漏极区域HNDF。在区域RNL形成源极-漏极区域LNDF。在像素区域RPE形成浮置扩散区域FDR。之后，除去抗蚀剂图案MNDF。
接着，如图54A及图54B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE等的方式形成硅化物防护膜SP。之后，保留将不形成金属硅化物膜的场效应晶体管(未图示)覆盖的硅化物防护膜的部分，并除去位于其他区域的硅化物防护膜。
接着，如图55A及图55B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE的方式形成规定的金属膜MF。接着，实施规定的热处理以使金属膜MS与硅反应，之后除去未反应的金属，由此，如图56A及图56B所示，形成金属硅化物膜MS。
接着，经过与图23A及图23B所示的工序相同的工序、和与图24A及图24B所示的工序相同的工序，如图57A及图57B所示，使得摄像装置的主要部分完成。摄像装置的偏移间隔膜OSS的氧化硅膜OS1具有将栅电极GB的侧壁面覆盖的部分(第一部分)、和从该第一部分向与栅电极GB所在侧相反一侧延伸的部分(第二部分)。由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜SWI以覆盖该氧化硅膜OS1的第二部分的端面(厚度方向)的方式形成。
在上述的摄像装置中，除了在实施方式1中说明的使悬挂键终止的效果之外，在像素区域RPE中，能够抑制因金属硅化物膜造成的浮置扩散区域FDR的泄漏。另外，在像素晶体管区域RPT中，能够抑制场效应晶体管NHT的S/N比劣化。关于这点，通过与比较例的摄像装置的制造方法的关系来进行说明。此外，在比较例的摄像装置中，对与实施方式的摄像装置相同的部件，使用在该实施方式的摄像装置的部件的参照附图标记的开头添加标记“C”后的参照附图标记，并且除必要情况之外不再重复其说明。
如图58所示，在比较例的摄像装置中，作为侧壁绝缘膜，形成以氧化硅膜为下层膜、以氮化硅膜为上层膜的双层构造的侧壁绝缘膜CSWI。在形成侧壁绝缘膜CSWI之后，直到形成用于形成金属硅化物膜的金属膜为止，有形成源极-漏极区域的工序、和形成用于阻止硅化的硅化物防护膜的工序等。
在形成源极-漏极区域的工序中，通过规定的药液除去作为注入掩模的抗蚀剂图案。另外，在形成硅化物防护膜之后，通过规定的药液(氟酸系)除去位于形成金属硅化物膜的区域的硅化物防护膜的部分。像这样，侧壁绝缘膜CSWI直到形成金属膜为止都暴露在各种药液中。
因此，如图59A所示，在最初氧化硅膜CSW1的端面与氮化硅膜CSW2的侧面(表面)处于大致相同的位置(齐平)的侧壁绝缘膜CSWI中，此后暴露在药液中，由此，尤其是氧化硅膜CSW1会被蚀刻，如图59B所示，氧化硅膜CSW1的端面会后退到靠近栅电极CGB一侧(参照箭头)。
当欲以这种状态形成金属硅化物膜时，如图59C及图59D所示，以潜入到氧化硅膜CSW1后退的部分内的方式形成金属硅化物膜CMS。
因此，尤其是在传输晶体管中，因金属硅化物膜的潜入，而使得浮置扩散区域CFDR的沟道长度方向上的实际长度变短，作为浮置扩散区域CFDR内的泄漏(FD泄漏)成分之一的被称为GIDL(GateInducedDrainLeak：栅诱导漏极泄漏)的泄漏成分有可能增加。若FD泄漏增加，则有可能产生图像的清晰度受损等不良情况。另外，在像素晶体管区域CRPT内，场效应晶体管CNHT的S/N比有可能劣化。
相对于比较例的摄像装置，在实施方式的摄像装置中，如图60A所示，作为侧壁绝缘膜，形成由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜SWI。因此，如图60B所示，即使暴露在氟酸等药液中(参照箭头)，侧壁绝缘膜SWI也几乎不会受到蚀刻而后退。而且，如图60C及图60D所示，在像素区域RPE中不形成金属硅化物膜。由此，能够确保浮置扩散区域FDR的沟道长度方向上的实际长度，抑制FD泄漏(GIDL)。
另外，如图60E所示，在像素晶体管区域RPT内的场效应晶体管NHT中，金属硅化物膜MS不会形成为潜入到侧壁绝缘膜SWI下方，而是在未由侧壁绝缘膜SWI覆盖的区域内形成金属硅化物膜MS。由此，能够抑制场效应晶体管NHT的S/N比劣化。
实施方式4
在此，对在形成双层构造的偏移间隔膜后保留下层膜的氧化硅膜并除去上层膜的氮化硅膜，形成单层构造的侧壁绝缘膜的情况进行说明。此外，对与实施方式1中说明的摄像装置的结构相同的部件标注相同的附图标记，并且除必要情况之外不再重复其说明。
首先，在从与图5A及图5B所示的工序相同的工序起经过与图15A及图15B所示的工序相同的工序之后，形成以氧化硅膜OS1为下层膜、以氮化硅膜OS2为上层膜的双层构造的偏移间隔膜OSS，并形成扩展区域LNLD、LPLD(参照图39A及图39B)。然后，通过与图40A及图40B所示的工序相同的工序，如图61A及图61B所示，保留偏移间隔膜OSS中的氧化硅膜OS1而除去氮化硅膜OS2。
接着，如图62A及图62B所示，以覆盖栅电极GB及偏移间隔膜OSS的方式，形成由氮化硅膜构成的、作为侧壁绝缘膜的绝缘膜SWF。接着，如图63A及图63B所示，通过对绝缘膜SWF实施各向异性的蚀刻处理，形成由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜SWI。
接着，如图64A及图64B所示，将抗蚀剂图案MPDF及栅电极部PHGE、PLGE作为注入掩模，注入p型杂质，由此，在区域RPH形成源极-漏极区域HPDF，并在区域RPL形成源极-漏极区域LPDF。之后，除去抗蚀剂图案MPDF。
接着，如图65A及图65B所示，将抗蚀剂图案MNDF及栅电极部TGE、PEGE、NHGE、NLGE作为注入掩模，注入n型杂质，由此，在像素晶体管区域RPT、区域RNH分别形成源极-漏极区域HNDF。在区域RNL形成源极-漏极区域LNDF。在像素区域RPE形成浮置扩散区域FDR。之后，除去抗蚀剂图案MNDF。
接着，如图66A及图66B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE等的方式形成硅化物防护膜SP。之后，保留将不形成金属硅化物膜的场效应晶体管(未图示)覆盖的硅化物防护膜的部分，并除去位于其他区域的硅化物防护膜。
接着，如图67A及图67B所示，以覆盖栅电极部TGE、PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE的方式形成规定的金属膜MF。接着，实施规定的热处理并使金属膜MS与硅反应，之后除去未反应的金属，由此，如图68A及图68B所示，形成金属硅化物膜MS。
接着，经过与图23A及图23B所示的工序相同的工序、和与图24A及图24B所示的工序相同的工序，如图69A及图69B所示，使得摄像装置的主要部分完成。在摄像装置的偏移间隔膜OSS的氧化硅膜OS1上，有将栅电极GB的侧壁面覆盖的部分(第一部分)、和从该第一部分向与栅电极GB所在侧相反一侧延伸的部分(第二部分)。由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜SWI以覆盖该氧化硅膜OS1的第二部分的端面(厚度方向)的方式形成。
在上述的摄像装置中，与在实施方式2中说明的摄像装置相同地，作为偏移间隔膜，形成以氧化硅膜OS1为下层膜、以氮化硅膜OS2为上层膜的双层构造的偏移间隔膜OSS。在形成侧壁绝缘膜的工序之前，保留氧化硅膜OS1并除去氮化硅膜OS2。直到除去该氮化硅膜OS2为止，实施在形成作为偏移间隔膜的绝缘膜OSF后的烧结热处理。
由此，如在实施方式1中说明的那样，氮(N)和氢(H)会扩散，使其一部分与硅的未配对结合键结合，由此，硅的悬挂键会终止，能够降低因悬挂键造成的读取噪声。其结果为，能够防止在摄像装置中图像的清晰度、深浅、颜色的景深感等丧失。另外，能够谋求摄像装置的微小化。
另外，与在实施方式3中说明的摄像装置同样地，作为侧壁绝缘膜，形成由氮化硅膜构成的单层构造的侧壁绝缘膜SWI。因此，即使暴露于氟酸等药液中，侧壁绝缘膜SWI也几乎不会受到蚀刻而后退(参照图60B)。而且，在像素区域RPE内不形成金属硅化物膜(参照图60C及图60D)。由此，能够确保浮置扩散区域FDR的沟道长度方向上的实际长度，抑制FD泄漏(GIDL)。
另外，在像素晶体管区域RPT内的场效应晶体管NHT中，金属硅化物膜MS不会形成为潜入侧壁绝缘膜SWI的下方，而是在未由侧壁绝缘膜SWI覆盖的区域内形成金属硅化物膜MS(参照图60E)。由此，能够抑制场效应晶体管NHT的S/N比劣化。
此外，在上述的各摄像装置中，作为含有氮(N)和氢(H)中的至少一种来作为使硅的悬挂键终止的元素的规定的膜，例举了氮化硅膜，但只要能够使氮(N)和氢(H)中的至少一种与悬挂键结合即可，并不限于氮化硅膜。另外，只要是能够使硅的悬挂键终止的元素即可，并不限于氮(N)和氢(H)。
另外，在实施方式3及实施方式4中，各自针对在实现悬挂键的终止化的基础上还实现FD泄漏降低的摄像装置进行了说明。在以FD泄漏降低为主题的摄像装置中，只要具备如下结构即可。
在半导体衬底的主表面上，具有通过沟槽隔离绝缘膜规定的多个元件形成区域、和在多个元件形成区域内分别形成的半导体元件。半导体元件包括：光电转换部；和传输在光电转换部生成的电荷的、具有传输栅电极部的传输晶体管。传输栅电极部包括以横穿过多个元件形成区域中的规定的元件形成区域的方式形成的传输栅电极、和形成在传输栅电极的侧壁面上的侧壁绝缘膜。相对于传输栅电极部，在位于其一侧的规定的元件形成区域的部分上形成有光电转换部。相对于传输栅电极部，在位于其另一侧的规定的元件形成区域的部分上形成有浮置扩散区域。作为传输栅电极部的侧壁绝缘膜，形成有由氮化硅膜构成的单层的侧壁绝缘膜。
另外，作为以FD泄漏降低为主题的摄像装置的制造方法，只要具备以下工序即可。
在半导体衬底上形成沟槽。通过在沟槽中形成元件隔离绝缘膜来规定多个元件形成区域。在多个元件形成区域内分别形成半导体元件。形成半导体元件的工序包括：形成光电转换部的工序；和形成传输在光电转换部生成的电荷的、具有传输栅电极部的传输晶体管的工序。形成传输晶体管的传输栅电极部的工序包括：以横穿过多个元件形成区域中的规定的元件形成区域的方式形成传输栅电极的工序、和在传输栅电极的侧壁面上形成侧壁绝缘膜的工序。相对于传输栅电极部，在位于其一侧的规定的元件形成区域的部分上形成光电转换部。相对于传输栅电极部，在位于其另一侧的规定的元件形成区域的部分上形成浮置扩散区域。在浮置扩散区域的表面上的未由侧壁绝缘膜覆盖的部分以外的部分上，形成金属硅化物膜。在形成侧壁绝缘膜的工序中，形成由氮化硅膜构成的单层的侧壁绝缘膜。
以上，基于实施方式对由本案发明人提出的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离其要旨的范围内进行各种改变。
附图标记说明
IS：摄像装置，PE：像素，PD：光电二极管，NR：N型区域，PR：P型区域，CLS：列选择电路，RWS：行选择/读取电路，TT：传输晶体管，TGE：栅电极部，FDR：浮置扩散区域，RT：复位晶体管，RGE：栅电极部，AT：放大晶体管，AGE：栅电极部，ST：选择晶体管，SGE：栅电极部，PEGE：栅电极部，SUB：半导体衬底，TOF：氧化硅膜，TNF：氮化硅膜，TRC：沟槽，EIF：元件隔离绝缘膜，EI：元件隔离绝缘膜，EF1、EF2：元件形成区域，RPE：像素区域，RPT：像素晶体管区域，RPC：周边区域，RNH、RPH、RNL、RPL：区域，NHT、PHT、NLT、PLT：场效应晶体管，GIC、GIN：栅极绝缘膜，GB：栅电极，PPWL、PPWH：P阱区，HPW：P阱区，HNW：N阱区，LPW：P阱区，LNW：N阱区，OSF1、OS1：氧化硅膜，OSF2、OS2：氮化硅膜，OSF：作为偏移间隔膜的膜，OSS：偏移间隔膜，SWF1、SW1：氧化硅膜，SWF2、SW2：氮化硅膜，SWF：作为侧壁绝缘膜的膜，SWI：侧壁绝缘膜，PEGE、NHGE、PHGE、NLGE、PLGE：栅电极部，HNLD、HPLD：扩展区域，LNLD、LPLD：扩展区域，HPDF、LPDF、HNDF、LNDF：源极-漏极区域，SP：硅化物防护膜，MF：金属膜，MS：金属硅化物膜，SL：应力衬垫膜，IF1：第一层间绝缘膜，CH：接触孔，CP：接触插塞，M1：第一布线，IF2：第二层间绝缘膜，V1：第一连接柱，M2：第二布线，IF3：第三层间绝缘膜，V2：第二连接柱，M3：第三布线，IF4：第四层间绝缘膜，SNI：绝缘膜，CF：彩色滤光片，ML：微透镜，MHNL、MHPL、MLNL、MLPL、MPDF、MNDF：抗蚀剂图案。

Claims (12)

1.一种摄像装置的制造方法，其特征在于，
具有：
在半导体衬底上形成沟槽的工序；
通过在所述沟槽中形成元件隔离绝缘膜来规定多个元件形成区域的工序；和
在多个所述元件形成区域中分别形成半导体元件的工序，
形成所述半导体元件的工序包括：
形成光电转换部的工序；和
形成将在所述光电转换部中生成的电荷作为信号进行处理的、具有栅电极部的晶体管的工序，
形成所述晶体管的所述栅电极部的工序包括：
以在覆盖多个所述元件形成区域中的规定的元件形成区域与所述元件隔离绝缘膜之间的边界的状态下横穿所述规定的元件形成区域的方式形成栅电极的工序；
以覆盖所述栅电极的方式形成成为偏移间隔膜的膜的工序，所述偏移间隔膜的膜以第一绝缘膜为下层膜、以不同于所述第一绝缘膜的规定的膜为上层膜；
通过对成为所述偏移间隔膜的膜实施加工，而在所述栅电极的侧壁面上形成至少包含所述第一绝缘膜在内的偏移间隔膜的工序；和
在所述栅电极的所述侧壁面上隔着所述偏移间隔膜而形成侧壁绝缘膜的工序，
在形成成为所述偏移间隔膜的膜的工序中，作为所述规定的膜而形成含有氮(N)和氢(H)中的至少一种的膜，
在形成所述偏移间隔膜的工序中，以保留覆盖所述栅电极的所述侧壁面的第一部分、和从所述第一部分的下端部向与所述栅电极所在侧的相反一侧延伸并覆盖所述规定的元件形成区域的表面的第二部分的方式对所述第一绝缘膜进行加工，
在形成所述侧壁绝缘膜的工序中，所述侧壁绝缘膜以覆盖所述第一绝缘膜的所述第二部分的端面的方式形成。
2.根据权利要求1所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
在形成成为所述偏移间隔膜的膜的工序中，作为所述规定的膜而形成第一氮化硅膜。
3.根据权利要求2所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述偏移间隔膜的工序中，所述第一氮化硅膜以使所述第一部分位于该第一氮化硅膜与所述栅电极的所述侧壁面之间，并且使所述第二部分位于该第一氮化硅膜与所述规定的元件形成区域之间的方式形成。
4.根据权利要求1所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述侧壁绝缘膜的工序之前，包括保留所述偏移间隔膜中的所述第一绝缘膜并除去所述规定的膜的工序。
5.根据权利要求1所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
形成所述晶体管的工序包括在作为所述规定的元件形成区域的第一元件形成区域中形成将所述信号放大的放大晶体管的工序。
6.根据权利要求1所述的摄像装置的制造方法，其特征在于，
形成所述栅电极部的工序包括作为所述侧壁绝缘膜而形成由第二氮化硅膜构成的单层的侧壁绝缘膜的工序，
形成所述晶体管的工序包括在所述半导体衬底的表面上的由所述侧壁绝缘膜覆盖的部分以外的部分上形成金属硅化物膜的工序。
7.一种摄像装置，其特征在于，
具有：在半导体衬底的主表面上由沟槽隔离绝缘膜规定的多个元件形成区域；和
在多个所述元件形成区域中分别形成的半导体元件，
所述半导体元件包括：
光电转换部；和
将在所述光电转换部中生成的电荷作为信号进行处理的、具有栅电极部的晶体管，
所述栅电极部包括：
以在覆盖多个所述元件形成区域中的规定的元件形成区域与所述元件隔离绝缘膜之间的边界的状态下横穿所述规定的元件形成区域的方式形成的栅电极；
形成在所述栅电极的侧壁面上且至少具有第一绝缘膜的偏移间隔膜；和
在所述栅电极的所述侧壁面上隔着所述偏移间隔膜而形成的侧壁绝缘膜，
所述偏移间隔膜的所述第一绝缘膜具有：
覆盖所述栅电极的所述侧壁面的第一部分；和
从所述第一部分的下端部向与所述栅电极所在侧的相反一侧延伸并覆盖所述规定的元件形成区域的表面的第二部分，
所述侧壁绝缘膜以覆盖所述第一绝缘膜的所述第二部分的端面的方式形成。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
所述晶体管包括在作为所述规定的元件形成区域的第一元件形成区域中形成的将所述信号放大的放大晶体管。
9.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
所述偏移间隔膜包括含有氮(N)和氢(H)中的至少一种的规定的膜，
所述规定的膜在所述第一绝缘膜上以使所述第一部分位于该规定的膜与所述栅电极的所述侧壁面之间，并且使所述第二部分位于该规定的膜与所述半导体衬底之间的方式形成。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，
所述规定的膜包括第一氮化硅膜。
11.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
所述偏移间隔膜是由所述第一绝缘膜构成的单层的偏移间隔膜。
12.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
作为所述栅电极部的所述侧壁绝缘膜，形成有由第二氮化硅膜构成的单层的侧壁绝缘膜，
在所述半导体衬底的表面上的由所述侧壁绝缘膜覆盖的部分以外的部分上形成有金属硅化物膜。
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