CN1288761C

CN1288761C - 固体成像器件的制造方法

Info

Publication number: CN1288761C
Application number: CNB028024796A
Authority: CN
Inventors: 下薗孝之; 滝泽津夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: US6746939B2; TW578210B; US20030170928A1; JP2002353434A; CN1465105A; KR20030059080A; WO2002095830A1

Abstract

本发明公开了一种制造固态成像器件的方法，以通过有效地实现对在形成一晶体生长层以形成固态成像元件期间混入的污染杂质的吸杂能力，来减少由暗电流产生的白点。该方法包括步骤：通过向一衬底引入一种与构成该衬底的第一元素同类的第二元素，形成一掩埋式吸杂层；通过在所述衬底的表面上生长该第一元素的物质，形成一晶体生长层；以及，在比通过向所述衬底的背表面引入第三元素的物质形成一外在吸杂层的温度更低的温度下，在晶体生长层内部和其上形成固态成像元件，或在比通过在含有盐酸的气体的气氛下氧化以在晶体生长层的一表面上形成一外在吸杂层的温度更低的温度下，在晶体生长层内部和其上形成固态成像元件。

Description

固体成像器件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造具有一通过向一硅衬底中引入一种与半导体衬底元素同族的物质，如碳，形成的掩埋式吸杂层(buried getter sink layer)的固态成像器件的方法，其中，在该半导体衬底上形成一晶体生长层，并在该晶体生长层中和其上形成一固态成像元件。特别地，本发明涉及一种制造固态成像器件的方法，其中，白点(white defect)通过改善一用于收集污染该晶体生长层中除去元件形成区域以外的区域的杂质的掩埋式吸杂层的吸杂能力而减少。

背景技术

作为用于形成一半导体元件的半导体衬底，通常使用通过CZ(切克劳斯基：Czochralski)法生长的CZ衬底、通过MCZ(磁场下切克劳斯基)法生长的MCZ衬底、以及在该CZ衬底或MCZ衬底等的表面上形成一外延层的外延衬底。

特别地，外延衬底和MCZ衬底主要用于固态成像器件，以降低由杂质浓度的不均一性(杂质条纹：dopant striations)导致的图像对比度的不均衡。以上，外延衬底代表了一种预先设置有通过晶体生长形成的元件形成层(下文中，称为外延层)的衬底。通过在其形成中使用一低电阻衬底和/或通过在晶体生长前形成一低电阻掩埋区，该外延衬底能够降低比该外延层低的部分的线路电阻。从而，在使用该外延衬底时，用于提供元件中的势垒高度的期望的变化的驱动电压和施加在衬底上的电压可被降低，这有利于降低功耗。相应地，使用外延衬底的固态成像器件被期望能够在未来得到广泛的应用。

化学汽相沉积被用做一种形成硅外延衬底的可行的方法。CVD是通过使用SiCl₄或SiHCl₃作为源气体的氢还原法、或使用SiH₂Cl₂或SiH₄作为源气体的热解法实施。

使用上述四种主要的源气体的反应表示如下：

(氢还原法)

------(1)

------(2)

(热解法)

-------(3)

--------(4)

由上，通过使用SiHCl₃作为源气体形成的衬底主要用于固态成像元件，因为该源气体便宜且适于形成高生长速度的厚外延层等。

然而，即使是在使用以上源气体中的任意一种形成衬底的情况中，大量的污染杂质，特别是金属杂质或重金属杂质，会在该外延层的形成期间混入。因而，在使用该外延衬底形成固态成像元件时，包含在该衬底中的金属杂质等导致固态成像元件中暗电流的增加以及固态成像元件中白点(暗背景中的白点)的大量增加。从而，其品质与产量下降。

外延生长设备的钟罩和源气体管道中的不锈钢(SUS)基部件被认为是产生重金属杂质的原因。当氯(Cl)气包含在源气体中时，该气体在外延生长时分解产生氯化氢(HCl)。HCl腐蚀该SUS基部件被认为导致了金属氯化物被引入源气体并进一步进入该外延层。

同样，在形成外延层以前，有意地引入HCl气体以轻微地腐蚀掉硅衬底的表面，以在某种情况下清洗该衬底的表面，但是HCl同样部分地造成SUS基部件的腐蚀，等。

从而，在使用外延衬底形成固态成像元件时，需要某种的吸杂(gettering)技术以清除由上述原因混入的金属杂质。作为吸杂技术，有内在吸杂(IG：intrinsic gettering)，其中包含在硅衬底中的氧和硅的氧化物仅沉积在该衬底的内部作为一吸杂层(getter sink)；以及外在吸杂(EG：extrinsic gettering)，其中在该衬底的背表面形成多晶硅或磷(P)集中区等并利用硅的应变应力形成吸杂层。然而，上述方法都不足以作为吸杂方法，且不能充分地降低由固态成像元件的暗电流产生的白点。

为了减少上述的白点，本发明人在日本未审查专利公开No.6-338507中提出了一种技术，例如，在硅衬底的一个表面上进行剂量为5×10¹³ion/cm²的与该衬底同族元素，如碳，的离子注入，并在其表面上形成一硅的外延层。

根据该方法，同利用传统的吸杂方法的外延衬底的情况相比，固态成像器件的白点被减少至1/5或更少。

图1示出了根据如日本未审查专利公开No.6-338507中描述的该方法的固态成像器件的白点的减少，其中，白点的数量被标准化为假设未进行离子注入时白点的数量为1。如图1所示，通过进行碳的离子注入，在碳剂量为白点5×10¹³ion/cm²左右时可明显地减少白点，且在碳剂量为5×10¹³ion/cm²或更高时，例如，5×10¹⁴ion/cm²，可进一步减少。

注意，当碳剂量为5×10¹⁵离子/厘米²时，该衬底的镜面和生长在其上的硅外延层的结晶度下降。

由上，在日本未审查专利公开No.6-338507中，描述了碳的剂量优选为5×10¹³至5×10¹⁵离子/厘米²。

然而，伴随着固态成像器件灵敏度变得更高，期待进一步减少白点，且更加需要对上述传统方法的进一步改善。

发明内容

考虑到上述问题提出本发明，并其目的是提供一种制造固态成像器件的方法，以通过有效地实现对在形成一晶体生长层以形成固态成像元件期间混入的污染杂质的吸杂能力，减少由暗电流产生的白点，例如，通过向一硅衬底引入碳以形成一掩埋式吸杂层。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种制造固态成像器件的方法，包括步骤，通过向一半导体衬底引入一种与构成该半导体衬底的第一元素同族的第二元素，形成一掩埋式吸杂层；通过在所述半导体衬底的一表面上晶体生长该第一元素的物质，形成一晶体生长层；以及，在比通过向该半导体衬底的背表面引入与该第一元素不同族的一第三元素的物质形成一外在吸杂层的情况中的温度更低的温度下，在所述晶体生长层的内部和其上形成一固态成像元件。形成该固态成像元件的所有工艺的温度低于1100℃。

例如，该第一元素为硅，而该第二元素为碳。且该第三元素为磷。

为实现上述目标，根据本发明的第二方面，提供一种制造固态成像器件的方法，包括步骤，通过向一半导体衬底引入一种与构成该半导体衬底的第一元素同族的第二元素，形成一掩埋式吸杂层；通过晶体生长所述半导体衬底的一表面的该第一元素的物质，形成一晶体生长层；以及，在比通过在含有盐酸的气体的气氛下氧化以在所述晶体生长层的一表面上形成一外在吸杂层的情况中的温度更低的温度下，在所述晶体生长层的内部和其上形成一固态成像元件。形成该固态成像元件的所有工艺的温度低于1100℃。

例如，该第一元素为硅，而该第二元素为碳。

在上述的制造固态成像器件的方法中，一掩埋式吸杂层通过向一半导体衬底引入一种同族元素的物质而形成。此时，将例如同属IV族的碳C、锗Ge、锡Sn或铅Pb，例如离子注入至，例如一硅衬底。在使用碳的情况下，硅衬底中残余的氧与碳结合，产生一种化合物，其成为一吸杂层。接下来，例如一n型硅Si的晶体生长层堆叠在该半导体衬底上。然后，该晶体生长层被形成各个杂质区，并且传输电极、光阻挡膜、滤光片或透镜等形成在该晶体生长层的上表面上，从而完成了一固态成像元件。

在形成该固态成像元件的工艺中的热处理期间，例如在堆叠该晶体生长层时混入的重金属杂质被引至上述吸杂层，因此，在其上形成该元件的该晶体生长层的污染程度被降低。

本发明人由实验发现，当形成该晶体生长层后的工艺中的温度设定得过高时，该吸杂效果实际会下降。具体地，获取了一个新知，即，当在通过引入碳形成该掩埋式吸杂层等的基础上，形成其它的需要与其类似的高温处理的外在吸杂层时，其制约了该掩埋式吸杂层的效果，且无法整体上充分获取吸杂效果。例如，通过在该衬底的背表面上进行磷扩散以形成一外在吸杂层和通过在该衬底的表面上在含有盐酸的气体的气氛中进行高温氧化以形成一外在吸杂层，都需要1100℃的高温，而在未形成该外在吸杂层时，该吸杂效果得到了改善。由上，为了充分地实现通过碳引入产生的掩埋式吸杂层的效果，获取了一个新知，即，其后的工艺的温度具有一上限。

根据本发明的制造固态成像器件的方法是基于上述的认识而被发明出来的，且其特征在于，形成固态成像元件是通过将温度设定为低于形成外在吸杂层时的温度，该外在吸杂层通过向一半导体衬底的背表面引入一种与上述第一元素不同族的第三元素的物质形成；或通过将温度设定为低于在含有盐酸的气体的气氛中的氧化以在该晶体生长层的表面上形成外在吸杂层的情况中的温度。结果，通过引入与半导体衬底同族的元素(如，碳)产生的吸杂效果被充分地实现，且该晶体生长层的污染程度被进一步降低。

附图说明

图1为示出白点数量对碳剂量的依赖关系的图，其示出了现有技术的效果；

图2为根据本实施例的CCD的示意结构的方框图；

图3为根据本实施例的CCD中的多个像素中的一个沿图2中的A-A线的水平方向的截面图；

图4A至4C为生产根据本实施例的CCD的截面图，其示出直至形成碳注入区(掩埋式吸杂层)；

图5A至5C为生产根据本实施例的CCD的截面图，其示出直至形成p阱；

图6为示出在生产根据本实施例的CCD中，在垂直传输部分和通道终止区域内形成杂质区后，沿多个像素中的一个的水平传输方向的截面图；

图7为示出在生产根据本实施例的CCD中，在形成垂直传输电极后，沿多个像素中的一个的水平传输方向的截面图；

图8为示出在生产根据本实施例的CCD中，形成光接受部分的杂质区域后，沿多个像素中的一个的水平传输方向的截面图；以及

图9为示出白点数量对形成元件的工艺中最高温度的依赖关系的图，其中假设未注入碳的晶片的白点的发生率为100。

具体实施方式

下面，将参照附图说明本发明的生产固态成像器件的方法的优选实施例。此处，将说明将本发明实施于一行间传输型(interline transfer type)CCD的例子。除此以外，本发明可广泛地应用而不考虑传输类型，如框架行间传输和框架传输型。

图2为根据本实施例的CCD的示意结构的方框图。

该CCD包括成像部分1、水平传输部分2和输出部分3。虽然未示出，输出部分3包括一输出栅极部分(output gate portion)、一电荷-电压转换器(charge-voltage converter)，以及一复位栅极部分(reset gate portion)，该电荷-电压转换器例如包括一浮置栅极放大器(floating gate amplifier)或一浮置扩散型放大器(floating diffusion amplifier)。

成像部分1通过将构成进行光电转换的光接收部分4的多个像素7、以及读出栅极5和垂直传输部分6排列在一平面矩阵中来构造。像素7之间分离以不受未示出的通道终止的电干扰。

垂直传输部分6由每一列的接收部分4共享，以预定的数目沿行方向排列。成像部分1接收一个四相(four-phase)垂直传输时钟信号作为输入驱动垂直传输部分6。水平传输部分2接收一个两相(two-phase)水平传输时钟信号作为输入以驱动其自己。

水平传输部分2和垂直传输部分6构成了通过在表面侧上向半导体衬底内部引入杂质而形成的少数载流子的势阱和通过一介电膜在该衬底上重复并间隔形成的多个电极(传输电极)。上述四相和两相传输时钟信号循环地相移并施加至传输部分2和6的传输电极。在传输部分2和6中，上述势阱的电势分布由通过施加至该传输电极的传输时钟信号来控制而连续改变，该势阱中的电荷沿传输时钟信号的相移方向传输。从而，传输部分2和6起到所谓换位寄存器(shift register)的功能。下文中，垂直传输部分将由垂直传输寄存器代表，而水平传输部分将由水平传输寄存器代表。

图3为根据本实施例的CCD中的多个像素中的一个沿图2中的A-A线的水平方向的截面图。

该CCD包含n型硅衬底10，其中在镜面10a侧上向硅衬底10内部引入碳以形成掩埋式吸杂层12。掩埋式吸杂层12的碳的峰值浓度在比硅衬底10的镜面10a更深的位置。

在硅衬底10的镜面10a上形成由比硅衬底10的水平低的n-型单晶硅构成的晶体生长层13。同样，在晶体生长层13内部形成p型阱14。

用于在电荷传输时形成势阱的n型传输通道区16形成在p阱14内与垂直传输寄存器6相对应的位置。n型传输通道区16沿垂直传输方向纵向布置，并形成为，例如，在成像部分1中整体上的平行条纹形。p型杂质集中区17形成在n型传输通道区16中该衬底的更深部分上。p型杂质集中区17防止了在该衬底的体材料侧产生的电荷流入n型传输通道区16，从而，有效地防止特定的污斑(smear)。

注意，其它的p型杂质区也可形成在n型传输通道区16的衬底表面侧以使传输通道为掩埋式。在此种情况下，可防止衬底表面态对信号电荷的钉扎，且垂直传输效率得到改善。

在p型阱14内部与上述光接收部分4相对应的位置形成n型杂质区20(信号电荷积累区)。同样，在n型杂质区20的衬底表面侧形成p型杂质区21(正电荷积累区)，正电荷向其积累。根据上述内容，形成了其一部分在衬底垂直方向上具有P⁺-N-P配置的光二极管PD，即所谓HAD(空穴积累二极管)传感器。光二极管PD的入射光经过光电转换产生信号电荷，并且信号电荷在n型杂质区20内积累一定时间。同样，当入射光变强时，多余的电荷从一由p型阱14形成的并位于衬底侧上的OFB(溢流势垒：overflow barrier)溢流。

由p型杂质集中区产生的通道终止区18形成在光接收部分14与图3的右侧临近单元的垂直传输部分(未示出)之间，或在上述垂直传输部分6与图3的左侧临近单元的光接收部分(未示出)之间。通道终止区18延伸至构成光二极管PD的杂质区20和21的图3中未示出的两侧。从而，两单元之间的沿水平方向和垂直方向的信号电荷的干扰被有效地抑制。

位于垂直传输寄存器6的n型传输通道区16与光接收部分4的n型杂质区20之间的一p型阱成为一读出栅极区。注意，一用于调整该读出栅极的势垒高度的低水平p型杂质区可在此区域形成。

用介电膜15覆盖已经形成了各个杂质区的p阱14的上方。介电膜15在图3中示出为一单个层，但是事实上，它是一个三层结构的介电膜，该三层结构包括氧化膜(例如，氧化硅膜)和具有电荷积累能力氮化膜(例如，氮化硅膜)，其夹在形成于垂直寄存器6、读出栅极部分5和通道终止区上的氧化膜之间。这使其能够通过主要改变该读出栅极部分的阈值电压来调节图像浮散抑制特性(anti-blooming characteristic)。

由例如多晶硅构成的垂直传输电极19形成在形成有三层介电膜15的读出栅极部分5、垂直传输寄存器6和通道终止区上。虽然未示出，垂直传输电极19沿垂直传输方向重复排列，且其一部分重叠在由其它多晶硅层构成的其它垂直传输电极上。同样，垂直传输电极19起到读出栅极部分5的控制电极的作用。

以夹层绝缘膜22覆盖垂直传输电极19的一个表面和光接收部分4的介电膜15的一个表面，夹层绝缘膜22由例如PSG、SiO₂等构成。覆盖垂直传输电极19的上表面和侧表面以及光接收部分4的开口的光阻挡膜23形成在夹层绝缘膜22上。光阻挡膜23由金属材料，如Al和W，构成。

下面，将参照图4至图8说明生产该CCD的方法。

此处，图4和图5为对应整个光接收部分的截面图，图6至图8为对应其一个像素的一部分沿水平传输方向的放大截面图。

首先，如图4A所示，制备通过CZ法生产的硅衬底10。即，从利用CZ法生长的硅单晶条中切下一晶片，且其主表面10a被镜面磨光。硅衬底10具有(100)平面的主表面10a，并以磷掺杂使其具有n型导电类型，且其电阻率为10Ω·cm。此处，硅衬底10的尺寸是直径为8英寸。

接下来，如图4B所示，使用一种含有过氧化氢H₂O₂的预定的清洗液对衬底10进行清洗处理。此处，在使用NH₄OH/H₂O₂溶液的清洗处理后，进一步进行使用HCl/H₂O₂溶液的清洗处理。

在清洗以后，紧接着干燥氧化硅衬底10的表面，例如在1000℃下。从而，具有厚度为20nm的热氧化的硅膜11形成在硅衬底的表面10a上。通过使用热氧化的硅膜11作为透过膜的离子注入，将碳离子C⁺由镜面10a一侧注入硅衬底10内部。此时，进行离子注入的条件为，例如，加速能量160keV，剂量1×10¹⁵ion/cm²，预计的碳的范围约0.35μm，以及碳的峰值浓度约5×10¹⁸ion/cm²。

然后，在氮气气氛中在1000℃下进行10分钟的退火。从而，如图4C所示，形成在比硅衬底10的镜面10a更深的位置处具有峰值浓度的碳注入区12。

碳注入区12在本发明中成为“掩埋式吸杂层”。即，在上述和退火和后面说明的硅的晶体生长时，通过由离子注入引入的碳与预先存在于CZ衬底的晶格中的过饱氧的结合，产生一种化合物，以下，其作为一吸杂层。

然后，如图5A，利用含有氢氟酸(HF)的溶液去除热氧化的硅膜11。

接下来，如图5B所示，具有厚度为8μm的单晶硅层(硅外延层)13利用CVD生长在硅衬底10的镜面10a上。硅外延层13的CVD通过使用SiHCl₃作为源气体在1100℃左右进行。硅外延层13被制成一磷掺杂的n型硅层，并且电阻率为40至50Ω·cm。

注意，本示例的硅外延层13被做得厚，从而为光二极管PD提供红外区域的灵敏度，但是，在不提供高灵敏度时，其可被做薄。

通过上述工艺，形成了包括掩埋式吸杂层12和硅外延层13且具有对于硅外延层中的污染物质的高俘获吸杂能力的外延衬底30。

此外，将碳注入区12的峰值浓度置于比表面更深的位置是为了抑制n型外延层13的结晶度的退化。

在离子注入后在氮气气氛中的退火是为了加速碳与氧的结合并恢复由离子注入导致为非晶的镜面10a附近的结晶度。当在其前面的晶体生长时的加热足以使碳和氧结合时，以及当由于离子注入的条件而使得非晶变得无关紧要时，该退火并非总是必要的。

同样碳的剂量不限于1×10¹⁵ion/cm²。那是为了确保当碳剂量在5×10¹³ion/cm²或更高时，由于吸杂能力的改善而有效地减少白点。注意，通常当碳的剂量超过一定值时，例如5×10¹⁵ion/cm²，衬底的镜面的结晶以及生长在该镜面上的硅外延层的结晶也下降。因此，碳的剂量优选为5×10¹³ion/cm²至5×10¹⁵ion/cm²。

另外，SiHCl₃被作为源气体用于形成上述n型硅外延层13，同样可以使用上述SiCl₄、SiH₂Cl₃、SiH₄等作为源气体体。

如果进一步在切取CZ衬底前预先将氮加入硅单晶条中，可进一步提高吸杂能力。该吸杂层为碳和氧的化合物，其中氮被用于加速氧的沉积。同样，在添加氮的情况下，施加上述的适当的碳剂量范围。作为具体的添加氮的方法，氮化硅粉末被以一定的比率与硅小片一起添加入石英熔融罐中，以通过加热，在制备用于形成单晶硅条的硅溶液时，熔融在一起。注意，除了向硅衬底中预先熔入氮的方法以外，还可以通过氮的离子注入获得同样的效果。

同样，当氧的含量不足时，通过在碳的离子注入外附加氧的离子注入改善该吸杂能力。在此情况下，通过使氧的剂量等于或大于碳的剂量，来确保改善该吸杂能力。

如图5C所示，在由此形成的衬底30的n型硅外延层13中的表面层上形成p阱14。通过选择性地进行如硼的离子注入，来形成p阱14。

在图6中，介电膜15首先形成在形成有p阱14的n型外延层13的该表面上。介电膜15是氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜的堆叠膜(ONO膜)。

接下来，在p阱14上形成各个掺杂区。具体地，具有预定图案的一掩模层形成在介电膜15上，在必要的条件下，通过使用介电膜15作为透过膜，由该掩模层的开口部分进行n型和p型杂质的离子注入。通过重复形成掩模层和离子注入，分别形成构成垂直传输寄存的n型传输通道区16和其下的p型杂质集中区17，以及p型通道终止区18。

如图7所示，传输电极19形成在介电膜15上。当传输电极具有两层时，该工艺按照堆叠并构图一第一多晶硅、形成一夹层介电膜、以及堆叠并构图一第二多晶硅的顺序进行。

如图8所示，进行n型杂质的离子注入以在光接收部分4上形成n型杂质区20。同样，进行p型杂质的离子注入以形成正电荷积累区21作为其上层。可在ONO膜(介电膜)15残留在其上的情况下进行该离子注入，或者在通过使用传输电极19作为掩模在该离子注入前去除光接收部分4的该ONO膜、再在光接收部分25上形成一单层氧化硅膜、并使用该单层氧化硅膜作为透过膜的情况下进行。或者，在将该氧化硅膜作为残留的ONO膜的最下层的情况下进行该离子注入。

在任何情况下，在该离子注入后，优选去除光接收部分4的该介电膜，并且再设置单层氧化硅膜15a。尽管重金属等的污染物质伴随将要注入的杂质由一离子注入设备注入，但是，在该离子注入后，其大部分立即被捕捉在该透过膜中。如果被污染的膜一直保留至结束，该污染物质有可能在其后的热处理中在光接收部分4的光二极管PD中扩散。此后引入的污染物质很难被吸除，并且容易保留至结束而成为降低特性的因素。优选利用上面说明的工艺中的任何一种去除在该离子注入时使用的该透过膜，以防止其本身的污染物质的引入。

然后，按需要进行活化退火。

同样，如图3所示，例如由PSG或SiO₂构成的夹层绝缘膜22叠置在传输电极19和光接收部分4的介电膜15上。同样，在夹层绝缘膜22上形成将要作为光阻挡膜23的金属膜，并构图以在光接收部分4上开放。

另外，根据需要，形成一夹层绝缘膜、嵌入的凹透镜、彩色滤光片以及OCL(片上透镜(On Chip Lens))以构成该CCD。

该CCD生产方法的特征在于在形成硅外延层13后，未进行降低掩埋式吸杂层12的吸杂效果的高温工艺。具体地，需要1100℃或更高温度的工艺步骤最后出现在硅外延层13的形成，上例中，在其后的工艺中再未出现。

在CCD的生产工艺中，除形成硅外延层13外，需要1100℃或更高温度的工艺出现在两种被称为“P(磷)吸杂”和“HCl氧化”的外在吸杂(EG)的工艺中。在该“P(磷)吸杂”中，在硅衬底10的背表面上形成一磷集中扩散区(concentrated phosphorous diffusion region)时的热扩散工艺需要1100℃的高温处理。而，在“HCl氧化”中，在形成硅外延层13后，进行包括在其表面上且处于含有盐酸的气体的气氛中的高温处理的HCl氧化。由于通过盐酸的吸杂效果，硅外延层13中，在其上形成元件的表面区域的结晶度得到了改善，暗电流下降且白点减少。

由于该P吸杂或该HCl氧化表现出单独的吸杂效果，通常认为“优选实施通过碳引入的吸杂和其它外在吸杂以获得综合的高吸杂效果”。

然而，根据由本发明人通过本发明进行实验的结果，第一次清楚地显示出存在一加热温度的上限使得通过碳引入产生的吸杂效果达到最佳功效。

图9为该实验的结果图。

图9示出白点数量对形成元件的工艺中最高温度的依赖关系，其中假设未注入碳的晶片的白点的数目为100。为形成元件的工艺的最高温度安排三种条件：传统情况，其中使用了碳注入的吸杂方法和其它外在吸杂方法(该工艺的最高温度为1100℃)；一种情况，其中省略了该其它外在吸杂方法，且工艺的最高温度规定为1050℃；以及，一种情况，其中工艺的最高温度为1000℃。为每种条件制备两个晶片，在各自条件下制造CCD后，对晶片内的每个器件做出白点的评估，且计算每个晶片的平均值以得到图中的点。

注意，白点的评估是通过测量OB(光学黑背景(Optical Black))部分沿水平方向的电荷数量(暗电流值)，且其中超出标准的被定义为混色缺陷(color mixture defect)。这是因为像素的混色的程度主要依赖于暗电流的值。

由图可知，随着形成元件的工艺的最高温度的下降，白点的数量减少。预计，当形成元件的工艺的最高温度被再降低时，几乎可以消除白点的出现。

注意，形成元件的工艺的最高温度为1050℃和1000℃时，其包括了对其诸如热氧化工艺的工艺的最佳温度的改变，因此，当未经精确地考虑而简单地改变该温度时，元件的其它参数也会改变。然而，由于P吸杂或HCl氧化使用1100℃的温度，可由为减少白点而进行的实验的结果得出结论，外在吸杂工艺不是必要的。

事实上，通过对在其上仅进行碳注入的吸杂的CCD器件的各种特性的测试可以确认，白点在未使其它特性下降的情况下得到了改善。

由上述实验结果可知，至少当元件形成在低于P吸杂或HCl氧化的处理温度的温度下时，本实施例的制造CCD的方法可提供改善白点的效果。

或者，从不同的视点来看，同样可以得出结论，由于在上述示例中形成该外延层的温度同样为1100℃，可以通过在比此温度低的温度下形成元件而获得改善白点的效果。这是因为，当吸杂层主要形成于形成该外延层时，完全可预测，该工艺的最高温度的上限根据该温度而变化。

根据本实施例的制造CCD的方法，通过如上地规定形成元件的工艺的最高温度的上限，可以充分地实现通过碳注入产生的吸杂效果，以明显地降低暗电流。结果，与传统的生产方法相比，白点的数量可被减少至最大为其1/5左右，其中，形成元件的工艺的最高温度为1100℃。

注意，本发明的生产固态成像器件的方法的实施例不限于上面的说明。例如，在上述实施例中，一n型杂质区形成在形成于该n型硅外延衬底上的p阱的表面上，且一光二极管由该p阱和该n型杂质区的pn结形成，但是本发明可应用于由具有不同的构造的光二极管构成的固态成像器件。

具体地，本发明可应用于通过在p型硅外延衬底上形成一n型杂质区来制造光二极管的情况中。同样，本发明也可被应用于除CCD以外的固态成像器件，如放大型固态成像器件以及CMOS型固态成像器件，以有效地降低暗电流。

另外，注入该掩埋式吸杂层的元素不限于碳，也可以是与衬底的半导体元素同族的元素，如锗Ge、锡Sn或铅Pb。除上述以外，还可在本发明的范围内进行各种调整。

根据本发明的生产固态成像器件的方法，由掩埋式吸杂层提供的衬底的吸杂能力可在形成元件后的工艺中充分地体现。结果，降低了由晶体生长层中的污染杂质产生的暗电流，减少了该固态成像器件的白点，并增加了产量。

附图标记说明

1 成像部分

2 水平传输部分

3 输出部分

4 光接收部分

5 读出栅极部分

6 垂直传输部分

7 像素

10 硅衬底(半导体衬底)

10a 镜面

11 热氧化硅膜

12 碳注入区(掩埋式吸杂层)

13 硅外延层(晶体生长层)

14 p阱

15、15a 介电膜

16 n型垂直传输通道区

17 p型杂质集中区

18 通道终止区

19 垂直传输电极

20 信号电荷积累区

21 电荷积累区

22 夹层绝缘膜

23 光阻挡膜

30 外延衬底

Claims

1.一种制造固态成像器件的方法，包括步骤：

通过向半导体衬底引入一种与构成该半导体衬底的第一元素同族的第二元素，形成一掩埋式吸杂层；

通过在所述半导体衬底的一表面上晶体生长该第一元素的物质，形成一晶体生长层；以及

在比通过向所述半导体衬底的背表面引入与所述第一元素不同族的第三元素的物质形成一外在吸杂层的情况中的温度更低的温度下，在所述晶体生长层内部和其上形成固态成像元件，其中，所有形成所述固态成像元件的工艺的温度低于1100℃。

2.如权利要求1所述的制造固态成像器件的方法，其中，所述第一元素为硅，而所述第二元素为碳。

3.如权利要求1所述的制造固态成像器件的方法，其中，所述第三元素为磷。

4.一种制造固态成像器件的方法，包括步骤：

通过晶体生长所述半导体衬底的表面的该第一元素物质，形成一晶体生长层；以及

在比通过在含有盐酸的气体的气氛下氧化以在所述晶体生长层的一表面上形成一外在吸杂层的情况中的温度更低的温度下，在所述晶体生长层内部和其上形成一固态成像元件，其中，所有形成所述固态成像元件的工艺的温度低于1100℃。

5.如权利要求4所述的制造固态成像器件的方法，其中，所述第一元素为硅而所述第二元素为碳。