TWI437701B - 固態成像裝置及其製造方法，及成像設備 - Google Patents

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Kiyotaka Tabuchi
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Description

固態成像裝置及其製造方法，及成像設備
本發明係關於抑制暗電流產生的固態成像裝置、固態成像裝置製造方法、及成像設備。
在攝影機與數位靜態相機中，廣泛使用包含CCD(電荷耦合裝置)或CMOS影像感測器等固態成像裝置。對於所有的固態成像裝置而言，降低雜訊及增進靈敏度是重要的目的。
不管是在沒有入射光的狀態，亦即，沒有因入射光的光電轉換而產生的純信號電荷之狀態，由於存在於光接收表面的基底介面中的微缺陷所造成的電荷(電子)會被捕捉作為訊號且變成微電流。微電流被偵測為暗電流。此外，由存在於Si層與絕緣層之間的介面中的深層缺陷(介面狀態密度)造成暗電流。特別地，對於固態成像裝置，這些暗電應降低。
關於抑制導因於介面狀態密度之暗電流的產生之方法，舉例而言，如圖54中的(2)所示，使用嵌入式光二極體結構，其在光接收區(例如光二極體)12(如圖54中的(2)所示)上具有包含P+ 層的電洞累積層23。在本說明書中，嵌入式光二極體結稱為HAD(電洞累積二極體)結構。
如圖54中的(1)所示，在未設置HAD結構的結構中，導因於介面狀態密度的電子流入光二極體作為暗電流。
另一方面，如圖54中的(2)所示，在HAD結構中，藉由形成在介面中的電洞累積層23，抑制從介面產生電子。即使電荷(電子)從介面產生，但是，由於電荷(電子)在P+ 層的電洞累積層23中流動，而在P+ 層的電洞累積層23中存在有大量的電洞卻不會流入形成光接收區12的N+ 層中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷變成被偵測的暗電流並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
關於HAD結構的形成方法，一般而言，將例如硼(B)或二氟化硼(BF2 )等形成P+ 層的雜質離子佈植通過形成於基底上的熱氧化物膜或CVD氧化物膜之後，以退火施加佈植雜質的活化及在接近介面處形成P型區。
但是，為了活化摻雜的雜質，等於或高於700℃的高溫之熱處理是需要且無法避免的。因此，難以在等於或低於400℃的低溫下，以離子佈植形成電洞累積層。即使希望避免高溫下的長時間活化以抑制摻雜劑散佈，但是，藉由施加離子佈植及退火以形成電洞累積層之方法不是較佳的。
相較於在高溫下形成的膜與光接收表面之間的介面，當以低溫電漿CVD方法或類似方法，在光接收區的上層上形成氧化矽或氮化矽時，介面狀態密度變差。介面狀態密度的劣化會造成暗電流增加。
如上所述，當希望避免離子佈植及高溫退火時，以往難以藉由離子佈植來形成電洞累積層。此外，暗電流趨向於變差。為了解決此問題，需要以不依靠先前技術的離子佈植之其它方法來形成電洞累積層。
舉例而言，揭示一技術，藉由在導電型式與形成於半導體區中的半導體區的導電型式相反之光電轉換元件上由氧化矽製成的絕緣層中，嵌入具有相反導電型及相同極性的電荷粒子，以及，在表面上形成反轉層，藉以防止表面空乏及降低暗電流產生，因而增加光電轉換區的表面的電位(舉例而言，請參見JP-A-1-256168)。
但是，在此技術中，雖然將電荷粒子嵌入於絕緣層中的的技術是需要的，但是，不清楚應該使用何種嵌入技術。一般而言，如同在非揮發性記憶體中，為了將電荷從外部注入絕緣膜，需要用於注入電荷的電極。即使可以不使用電極而以非接觸方式，從外部注入電荷，在任何情形中，在絕緣膜中被捕捉的電荷不應該被釋放。電荷固持特徵會有問題。因此，需要具有高電荷固持特徵的高品質絕緣膜，但是，難以實現所需絕緣膜。
當嘗試將離子以高密度佈植至光接收區(光電轉換區)以形成充分的電洞累積層時，由於光接收區會被離子佈植損傷，所以，需要高溫退火，但是，在退火時，雜質會散佈且光電轉換特徵變差。
另一方面，當以低密度執行離子佈植以降低離子佈植的傷害時，電洞累積層的密度下降。電洞累積層不具有作為電洞累積層的充分功能。
換言之，在抑制雜質散佈及具有所需的光電轉換特徵時，難以實現充分的電洞累積層及降低暗電流。
因此，希望實現充分的電洞累積層及降低暗電流。
根據本發明的實施例，提供具有光接收區的固態成像裝置(第一固態成像裝置)，光接收區將入射光光電轉換。固態成像裝置具有用於降低形成於光接收區的光接收表面上的介面狀態密度之膜以及形成於用於降低介電狀態密度的膜上之具有負固定電荷的膜。電洞累積層形成於光接收區的光接收表面側上。
在第一固態成像裝置中，由於具有負固定電荷的膜形成於用於降低介面狀態密度的膜上，所以，電洞累積層藉由負固定電荷的電場而充分地形成於光接收區的光接收表面上的介面中。因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層中而不會流入形成光接收區中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。因此，能夠防止導因於介面的電荷變成要由光接收區偵測的暗電流並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。此外，由於用於降低介面狀態密度的膜形成於光接收區的光接收表面上，所以，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。因此，防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區成為暗電流。
根據本發明的另一實施例，提供具有光接收區的固態成像裝置(第二固態成像裝置)，光接收區將入射光光電轉換。固態成像裝置具有形成於光接收區的光接收表面上並使入射光透射的絕緣膜、以及形成於絕緣膜上且會被施加負電壓的膜。電洞累積層形成於光接收區的光接收表面側上。
在第二固態成像裝置中，由於在形成於光接收區的光接收表面上形成會被施加負電壓的膜，所以，藉由負電壓施加至會有負電壓施加的膜時所產生的電場，在光接收區的光接收表面側上的介面中充份地形成電洞累積層。因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層中而不會流入形成光接收區中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。因此，能夠防止導因於介面的電荷變成要由光接收區偵測的暗電流並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
根據本發明的又另一實施例，提供具有光接收區的固態成像裝置(第三固態成像裝置)，光接收區將入射光光電轉換。固態成像裝置具有形成於光接收區的光接收表面側上的上層上並使入射光透射的絕緣膜、以及形成於絕緣膜上且功函數值大於光電轉換入射光之光接收區的光接收側上的介面的功函數值之膜。
在第三固態成像裝置中，功函數值大於光電轉換入射光之光接收區的光接收側上的介面的功函數值之膜形成於絕緣膜上，絕緣膜形成於光接收區上。因此，電洞能夠累積在光接收區的光接收側上的介面中。結果，降低暗電流。
根據本發明的又另一實施例，提供固態成像裝置的製造方法，在半導體基底中形成光電轉換入射光的光接收區。製造方法具有下述步驟：形成用於降低半導體基底上的介面狀態密度的膜，在半導體基底中形成有光接收區；及在用於降低介電狀態密度的膜上形成具有負固定電荷的膜。藉由具有負固定電荷的膜，電洞累積層形成於光接收區的光接收表面側上。
在固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，由於具有負固定電荷的膜形成於用於降低介面狀態密度的膜上，所以，電洞累積層藉由負固定電荷的電場而充分地形成於光接收區的光接收表面上的介面中。因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層中而不會流入形成光接收區中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。因此，能夠防止導因於介面的電荷所產生的暗電流被光接收區偵測並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。此外，由於用於降低介面狀態密度的膜形成於光接收區的光接收表面上，所以，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。因此，防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區成為暗電流。由於使用具有負固定電荷的膜，所以，能夠不施加離子佈植及退火，即可形成HAD結構。
根據本發明的又另一實施例，提供固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)，在半導體基底中形成光電轉換入射光的光接收區。製造方法具有下述步驟：在光接收區的光接收表面上形成使入射光透射的絕緣膜；以及在絕緣膜上形成會被施加負電壓的膜。藉由施加負電壓至會有負電壓施加的膜，在光接收區的光接收表面側上形成電洞累積層。
在第二固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)中，由於在形成於光接收區的光接收表面上形成會被施加負電壓的膜，所以，藉由負電壓施加至會有負電壓施加的膜時所產生的電場，在光接收區的光接收表面側上的介面中充份地形成電洞累積層。因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層中而不會流入形成光接收區中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。因此，能夠防止導因於介面的電荷變成要由光接收區偵測的暗電流並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。由於使用具有負固定電荷的膜，所以，能夠不施加離子佈植及退火，即可形成HAD結構。
根據本發明的又另一實施例，提供固態成像裝置的製造方法(第三製造方法)，在半導體基底中形成光電轉換入射光的光接收區。製造方法具有下述步驟：在光接收區的光接收表面側上的上層上形成絕緣膜；以及在絕緣膜上形成功函數值大於光電轉換入射光之光接收區的光接收側上的介面的功函數值之膜。
在固態成像裝置的製造方法(第三製造方法)中，功函數值大於光電轉換入射光之光接收區的光接收側上的介面的功函數值之膜形成於絕緣膜上，絕緣膜形成於光接收區上。因此，電洞能夠累積在光接收區的光接收側上的介面中。結果，降低暗電流。
根據本發明的又另一實施例，提供成像設備(第一成像設備)，其包含聚集入射光的聚光單元、固態成像裝置、及訊號處理電路，固態成像裝置接收由聚光單元聚光的入射光並將入射光光電轉換，訊號處理電路處理經過光電轉換的訊號電荷。固態成像裝置具有用於降低形成於光電轉換入射光的固態成像裝置之光接收區的光接收表面上的介面狀態密度之膜以及形成於用於降低介電狀態密度的膜上之具有負固定電荷的膜。電洞累積層形成於光接收區的光接收表面側上。
在第一成像設備中，由於使用第一固態成像裝置，所以，使用具有暗電流降低的固態成像裝置。
根據本發明的又另一實施例，提供成像設備(第二成像設備)，其包含聚集入射光的聚光單元、固態成像裝置、及訊號處理電路，固態成像裝置接收由聚光單元聚光的入射光並將入射光光電轉換，訊號處理電路處理經過光電轉換的訊號電荷。固態成像裝置具有形成於光電轉換入射光的固態成像裝置之光接收區的光接收表面上的絕緣膜以及形成於絕緣膜上會有負電壓施加的膜。絕緣膜包含使入射光透射的絕緣膜。電洞累積層形成於光接收區的光接收表面上。
在第二成像設備中，由於使用第二固態成像裝置，所以，使用具有暗電流降低的固態成像裝置。
根據本發明的又另一實施例，提供成像設備(第三成像設備)，其包含聚集入射光的聚光單元、固態成像裝置、及訊號處理電路，固態成像裝置接收由聚光單元聚光的入射光並將入射光光電轉換，訊號處理電路處理經過光電轉換的訊號電荷。固態成像裝置具有形成於轉換入射光成為訊號電荷的光接收區的光接收表面側上的上層上之絕緣膜以及形成於絕緣膜且功函數值大於光電轉換入射光的光接收區的光接收表面側上的功函數值的膜。
在第三成像設備中，由於使用第三固態成像裝置，所以，使用具有暗電流降低的固態成像裝置。
藉由根據實施例的固態成像裝置，由於可以抑制暗電流，所以，可以降低拍攝影像時的雜訊。因此，具有能夠取得高品質影像的功效。特別地，在小曝光量長時間曝光時能夠降低導因於暗電流的白點產生(彩色CCD中的主顏色點)。
藉由根據固態成像裝置的製造方法，由於可以抑制暗電流，所以，可以降低拍攝影像時的雜訊。因此，具有能夠實現可以取得高品質影像的固態成像裝置的功效。特別地，在小曝光量長時間曝光時能夠降低導因於暗電流的白點產生(彩色CCD中的主顏色點)。
藉由根據實施例的成像設備，由於可以抑制暗電流，所以，可以降低拍攝影像時的雜訊。因此，具有能夠取得高品質影像的功效。特別地，在小曝光量長時間曝光時能夠降低導因於暗電流的白點產生(彩色CCD中的主顏色點)。
於下，將參考圖1中的主部份配置的剖面視圖，說明根據本發明的第一實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)。
如圖1所示，固態成像裝置1在半導體基底(或半導體層)11中具有光電轉換入射光L的發光區12。固態成像裝置1在光接收區12的側上具有週邊電路區14，其中，經由像素分離區13形成週邊電路(未具體顯示)。
在下述說明中，固態成像裝置在半導體基底11中具有光接收區12。
在光接收區12(包含稍後說明的電洞累積層23)的光接收表面12s上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，藉由形成氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。在用於降低介面狀態密度的膜21上形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，藉由負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s上形成電洞累積層23的厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
在週邊電路區14的週邊電路中，舉例而言，當固態成像裝置1為CMOS影像感測器時，具有像素電路，像素電路包含例如傳送電晶體、重置電晶體、放大電晶體、及選取電晶體等電晶體。
週邊電路包含驅動電路、垂直掃描電路、移位暫存器或位址解碼器、及水平掃描電路，驅動電路對包含複數光接收區12之像素陣列區的讀出列的訊號執行讀出操作，垂直掃描電路傳送讀出訊號。
在週邊電路區14的週邊電路中，舉例而言，當固態成像裝置1為CCD影像感測器時，具有讀出閘極、垂直電荷傳送區，讀出閘極將經過光電轉換的訊號電荷從光接收區讀至垂直傳送閘極，垂直電荷傳送區將讀出的訊號電荷於垂直方向上傳送。週邊電路也包含水平電荷傳送區。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。
膜形成法的實施例包含化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料的實施例包含氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、及氧化釔(Y2 O3 )膜。
也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。但是，為了防止產生例如白點等影像缺陷，將例如矽或氮等添加物較佳地添加至具有負固定電荷的膜22的表面，亦即，光接收區12側的對立側的表面。
此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
絕緣膜41形成於具有負固定電荷的膜22。遮光膜42形成於週邊電路區14上方的絕緣膜41上。以遮光膜42，在光接收區12中形成光不會進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。
由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
此外，形成入射光可透射的絕緣膜43。較佳地平坦化絕緣膜43的表面。
此外，在絕緣膜43上形成彩色濾光層44及聚光透鏡45。
在固態成像裝置(第一固態成像裝置)1中，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成具有負固定電荷的膜22。因此，由具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷，將電場經過用於降低介面狀態密度的膜21施加至光接收區12表面。在光接收區12的表面上形成電洞累積層23。
如圖2中的(1)所示，立即在形成具有負固定電荷的膜22之後，藉由存在於膜中由負固定電荷施加的電場，形成介面近處以作為電洞累積層23。
因此，抑制在光接收區12與用於降低介面狀態密度的膜21之間的介面中的介面狀態密度所產生的暗電流。換言之，可以抑制從介面產生的電荷(電子)。即使電荷(電子)從介面產生，但是，由於電荷(電子)在存在有大量電洞的電洞累積層23中流動，而不會流入形成光接收區12中的電位井之電荷累積部份，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介電的電荷所產生的暗電流被光接收區12偵測，以及，抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
另一方面，如圖2中的(2)所示，當未設置電洞累積層時，暗電流由介面狀態密度產生並流入光接收區12。
如圖2中的(3)所示，當以離子佈植形成電洞累積層23時，如上所述般，為了活化離子佈植的摻雜雜質，等於或高於700℃的高溫熱處理是需要且無法避免的。因此，雜質會散佈，介面中的電洞累積層擴張，以及，用於光電轉換的區域窄化。結果，難以取得所需的光電轉換特徵。
在固態成像裝置1中，在光接收區12的光接收表面12s上形成用於降低介面狀態密度的膜21。因此，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。這防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12作為暗電流。
當使用氧化鉿膜作為具有負固定電荷的膜22時，由於氧化鉿膜的折射率約2，所以，不僅能夠藉由最佳化膜厚以形成HAN結構，也能夠取得防反射效果。當使用氧化鉿膜以外的高析射率材料時，藉由最佳化材料的膜厚，能夠取得抗反射效果。
知道以往用於固態成像裝置中的氧化矽或氮化矽以低溫形成時，在膜中的固定電荷為正的。使用負固定電荷，難以形成HAD結構。
將參考圖3的主部份配置的剖面視圖，說明根據實施例的修改之固態成像裝置(第一固態成像裝置)。
如圖3所示，當在固態成像裝置1中僅藉由具有負固定電荷的膜22而未使光接收區12上的抗反射效果充份時，在固態成像裝置2中，可在具有負固定電荷的膜22上形成抗反射膜46。舉例而言，以氮化矽膜形成抗反射膜46。
不形成固態成像裝置1中形成的絕緣膜43。
因此，在抗反射膜46上形成彩色濾光層44及聚光透鏡45。
以此方式，藉由增加地形成氮化矽膜，能夠最大化抗反射效果。此配置可以應用至下述的固態成像裝置3。
如上所述般，由於形成抗反射膜46，所以，在光入射於光接收區12上之前，可以降低光反射。因此，可以增加光接收區12上的入射光量。這能夠增進固態成像裝置2的靈敏度。
將參考圖4中的主部份配置的剖面視圖，說明根據實施例的另一修改之固態成像裝置(第一固態成像裝置)。
如圖4所示，在固態成像裝置3中未形成固態成像裝置1中的絕緣膜41。遮光膜42直接形成於具有負固定電荷的膜22上。未形成絕緣膜43，形成抗反射膜46。
由於遮光膜42直接形成於具有負固定電荷的膜22上，所以，遮光膜42可以設置成更接近半導體基底11的表面。因此，遮光膜42與半導體基底11之間的空間窄化。這能夠降低從鄰近光接收區(光二極體)的上層歪斜地入射的光分量，亦即，光學混色光分量。
如圖5所示般，當具有負固定電荷的膜22設置在接近週邊電路區14時，藉由具有負固定電荷的膜22的負固定電荷所形成的電洞累積層23，可以防止導因於光接收區12的表面上的介面狀態密度之暗電流。
但是，在光接收區12側與存在於表面側上的元件14D之間造成電位差。非預期的載子從光接收區12的表面流入表面側上元件14D，並造成週邊電路區14的故障。
於下，將說明本發明的第二及第三實施例中說明防止此故障的配置。
將參考圖6中主部份的剖面視圖，說明根據本發明的第二實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)。
在圖6中，未顯示遮蔽部份光接收區及週邊電路區的遮光膜、將入射於光接收區上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區上的聚光透鏡、等等。
如圖6所示，在固態成像裝置4中，在週邊電路區14的表面與具有負固定電荷的膜22之間，形成絕緣膜24，以致於從週邊電路區14的表面至膜22的距離大於固態成像裝置1中從光接收區12的表面至膜22的距離。當以氧化矽膜形成用於降低介面狀態密度的膜21時，藉由在週邊電路區14上形成用於降低介面狀態密度的膜21，其厚度比光接收區12上的用於降低介面狀態密度的膜21之厚度還厚，因而可以取得絕緣膜24。
以此方式，在週邊電路區14的表面與具有負固定電荷的膜22之間形成絕緣膜24，以致於從週邊電路區14的表面至膜22的距離大於從光接收區12的表面至膜22的距離。因此，週邊電路區14不受具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷所產生的電場影響。
因此，能夠防止導因於負固定電荷之週邊電路故障。
將參考圖7中主部份的剖面視圖，說明根據本發明的第三實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)。
在圖7中，未顯示遮蔽部份光接收區及週邊電路區的遮光膜、將入射於光接收區上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區上的聚光透鏡、等等。
如圖7所示，在固態成像裝置5中，在固態成像裝置1中的週邊電路區14與具有負固定電荷的膜22之間，形成膜25以分開具有負固定電荷的膜及光接收表面。膜25較佳地具有正固定電荷以抵消負固定電荷的影響。舉例而言，較佳地以氮化矽用於膜25。
依此方式，在週邊電路區14與具有負固定電荷的膜22之間形成具有正固定電荷的膜25。因此，具有負固定電荷的膜22的負固定電荷會由膜25中的正固定電荷降低。這防止週邊電路區14受具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷的電場影響。
因此，能夠防止導因於負固定電荷的週邊電路區14的故障。
如上所述之在週邊電路區14與具有負固定電荷的膜22之間形成具有正固定電荷的膜25的配置也可以應用至固態成像裝置1、2、3、及4。可以取得與固態成像裝置5相同的功效。
固態成像裝置4及5中具有負固定電荷的膜22上的配置中，設置遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14的遮光膜、將至少入射於光接收區12上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區12上的聚光透鏡、等等。舉例而言，固態成像裝置1、2、及3中任一裝置的配置也可以應用作為配置。
將參考顯示圖8至圖10中主部份的製程之剖面視圖，說明根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)。在圖8至圖10中，舉例而言，顯示固態成像裝置1的製程。
如圖8中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(未具體顯示)。以現有的製造方法作為製造方法。
如圖8中的(2)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。
也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，也可以藉由化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
當使用氧化鉿(HfO2 )膜作為具有負固定電荷的膜22時，由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率約2，所以，藉由調整膜厚，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
絕緣膜41形成於具有負固定電荷的膜22上。遮光膜42形成於絕緣膜41上。舉例而言，絕緣膜41由氧化矽膜形成。舉例而言，遮光膜42由具有遮光特性的金屬膜形成。
以此方式，經過絕緣膜41，遮光膜42形成於具有負固定電荷的膜22上。這能夠防止由氧化鉿膜或類似者形成的具有負固定電荷的膜22與遮光膜42的金屬反應。
當蝕刻遮光膜42時，由於絕緣膜41作為蝕刻阻擋器，所以，能夠防止蝕刻損傷具有負固定電荷的膜22。
如圖9中的(3)所示，以光阻塗敷及微影術，在部份光接收區12及週邊電路區14上方的遮光膜42上形成光阻掩罩(未顯示)。藉由使用光阻掩罩，蝕刻遮光膜42以在部份光接收區12及週邊電路區14上方的絕緣膜41上留下遮光膜42。
由遮光膜42，在光接收區12中形成光未進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。
由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
如圖9中的(4)所示，在絕緣膜41上，形成降低遮光膜42所形成的步階之絕緣膜43。絕緣膜43在其表面上較佳地平坦化，以及，舉例而言，由塗著絕緣膜形成。
如圖10所示，以現有的製造技術，在光接收區12上方的絕緣膜43上，形成彩色濾光層44。在彩色濾光層44上，形成聚光透鏡45。光透射絕緣膜(未顯示)可以形成於彩色濾光層44與聚光透鏡45之間，以防止透鏡加工時對彩色濾光層44造成加工傷害。
以此方式，形成固態成像裝置1。
在根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。因此，藉由導因於具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷之電場，在光接收區12的光接收表面側上的介面中，充份地形成電洞累積層23。
因此，可以抑制從介面產生的電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷在存在有大量電洞的電洞累積層23中流動而不會流入形成光接收區12中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止因介面的電荷產生的暗電流由光接收區偵測並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
此外，由於用於降低介面狀態密度的膜21形成於光接收區12的光接收表面上，所以，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。因此，防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12作為暗電流。由於使用具有負固定電荷的膜22，所以，不應用離子佈植及退火，即能夠形成HAD結構。
將參考圖11至圖13中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)。在圖11至圖13中，以舉例方式，顯示固態成像裝置2的製程。
如圖11中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(未具體顯示)。以現有的製造方法作為製造方法。
如圖11中的(2)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，藉由氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以在光接收區12的光接收表面12s側上足以形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。
上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，也可以藉由化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
當使用氧化鉿(HfO2 )膜作為具有負固定電荷的膜22時，由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率約2，所以，藉由調整膜厚，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
絕緣膜41形成於具有負固定電荷的膜22上。遮光膜42形成於絕緣膜41上。舉例而言，絕緣膜41由氧化矽膜形成。舉例而言，遮光膜42由具有遮光特性的金屬膜形成。
以此方式，經過絕緣膜41，遮光膜42形成於具有負固定電荷的膜22上。這能夠防止由氧化鉿膜或類似者形成的具有負固定電荷的膜22與遮光膜42的金屬反應。
當蝕刻遮光膜42時，由於絕緣膜41作為蝕刻阻擋器，所以，能夠防止蝕刻損傷具有負固定電荷的膜22。
如圖12中的(3)所示，以光阻塗敷及微影術，在部份光接收區12及週邊電路區14上方的遮光膜42上形成光阻掩罩(未顯示)。藉由使用光阻掩罩，蝕刻遮光膜42以在部份光接收區12及週邊電路區14上方的絕緣膜41上留下遮光膜42。由遮光膜42，在光接收區12中形成光未進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
如圖12中的(4)所示，在絕緣膜41上，形成抗反射膜46以遮蔽遮光膜42。舉例而言，抗反射膜46由折射率約2的氮化矽膜形成。
如圖13所示，以現有的製造技術，在光接收區12上方的抗反射膜46上，形成彩色濾光層44。在彩色濾光層44上，形成聚光透鏡45。光透射絕緣膜(未顯示)可以形成於彩色濾光層44與聚光透鏡45之間，以防止透鏡加工時對彩色濾光層44造成加工傷害。
以此方式，形成固態成像裝置2。
在根據第二實施例的固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，取得與第一實施例相同的效果。
由於形成抗反射膜46，所以，在光入射於光接收區12上之前，可以降低光反射。因此，可以增加光接收區12上的入射光量。這能夠增進固態成像裝置2的靈敏度。
將參考圖14至圖16中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據第三實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)。在圖14至圖16中，以舉例方式，顯示固態成像裝置3的製程。
如圖14中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(未具體顯示)。以現有的製造方法作為製造方法。
如圖14中的(2)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。
上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，也可以藉由化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
當以氧化鉿(HfO2 )膜形成具有負固定電荷的膜22時，由於藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的厚度，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
遮光膜42形成於具有負固定電荷的膜22上。舉例而言，遮光膜42由具有遮光特性的金屬膜形成。
以此方式，遮光膜42直接形成於具有負固定電荷的膜22上。因此，由於遮光膜42可以設置成更接近半導體基底11的表面，所以，遮光膜42與半導體基底11之間的空間窄化。這能夠降低從鄰近光接收區(光二極體)的上層歪斜地入射的光分量，亦即，光學混色光分量。
如圖15中的(3)所示，以光阻塗敷及微影術，在部份光接收區12及週邊電路區14上方的遮光膜42上形成光阻掩罩(未顯示)。藉由使用光阻掩罩，蝕刻遮光膜42以在部份光接收區12及週邊電路區14上方的絕緣膜41上留下遮光膜42。
由遮光膜42，在光接收區12中形成光未進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。
由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
如圖15中的(4)所示，在具有負固定電荷的膜22上，形成抗反射膜46以遮蔽遮光膜42。舉例而言，抗反射膜46由折射率約2的氮化矽膜形成。
如圖16所示，以現有的製造技術，在光接收區12上方的抗反射膜46上，形成彩色濾光層44。
在彩色濾光層44上，形成聚光透鏡45。光透射絕緣膜(未顯示)可以形成於彩色濾光層44與聚光透鏡45之間，以防止透鏡加工時對彩色濾光層44造成加工傷害。
以此方式，形成固態成像裝置3。
在根據第三實施例的固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，取得與第一實施例相同的效果。由於遮光膜42直接形成於具有負固定電荷的膜22上，所以，遮光膜42可以設置成更接近半導體基底11的表面。因此，遮光膜42與半導體基底11之間的空間窄化。這能夠降低從鄰近光接收區(光二極體)的上層歪斜地入射的光分量，亦即，光學混色光分量。
由於形成抗反射膜46，所以，當僅藉由具有負固定電荷的膜22而致抗反射效果不足時，仍然能夠最大化抗反射效果。
將參考圖17至圖19中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據本發明的第四實施例之製造方法(第一製造方法)。在圖17至圖19中，以舉例方式，顯示固態成像裝置4的製程。
如圖17中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(例如，電路14C)。以現有的製造方法作為製造方法。
形成對入射光具有透光性的絕緣膜26。舉例而言，絕緣膜26由氧化矽膜形成。
如圖17中的(2)所示，藉由光阻塗敷及微影術，在週邊電路區14上之絕緣膜26上形成光阻掩罩51。
如圖18中的(3)所示，使用光阻掩罩51(請參見圖17中的(2))，蝕刻絕緣膜26，而在週邊電路區14上留下絕緣膜26。
之後，移除光阻掩罩51。
如圖18中的(4)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成遮蓋絕緣膜之用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
如圖19所示，在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，也可以藉由化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
當以氧化鉿(HfO2 )膜形成具有負固定電荷的膜22時，由於氧化鉿(HfO2 )膜的折射率約2，所以，藉由調整膜厚，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
在固態成像裝置4中具有負固定電荷的膜22的配置中，設置遮光膜、彩色濾光層、聚光透鏡、等等，遮光膜遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14，彩色濾光層將至少入射於光接收區12的光分光，聚光透鏡將入射光聚光於光接收區12上。舉例而言，也可以應用固態成像裝置1、2、及3中任一裝置的配置作為配置。
在根據第四實施例的固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成具有負固定電荷的膜22。因此，所以，電洞累積層藉由具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷的電場而充分地形成於光接收區12的光接收表面側上的介面中。
因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層23中而不會流入形成光接收區12中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷所產生之暗電流由光接收區偵測並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。此外，由於用於降低介面狀態密度的膜21形成於光接收區12的光接收表面上，所以，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。因此，防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12成為暗電流。由於使用具有負固定電荷的膜22，所以，能夠不施加離子佈植及退火，即可形成HAD結構。
此外，由於在週邊電路區14上形成絕緣膜26，所以，至週邊電路區14上具有負固定電荷的膜22的距離比至光接收區12上具有負固定電荷的膜22之距離還長。因此，從具有負固定電荷的膜22施加至週邊電路區14的負電場會減輕。換言之，由於降低週邊電路區上具有負固定電荷的膜22的影響，所以，可以防止週邊電路區14因具有負固定電荷的膜22的負電場而故障。
將參考圖20及圖21中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據本發明的第五實施例之製造方法(第一製造方法)。在圖20及圖21中，以舉例方式，顯示固態成像裝置4的製程。
如圖20中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(例如，電路14C)。以現有的製造方法作為製造方法。
形成對入射光具有透光性的用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，用於降低介面狀態密度的膜21由氧化矽膜形成。
此外，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成膜25以分開具有負固定電荷的膜及光接收表面。膜25較佳地具有正固定電荷以抵消負固定電荷的影響。舉例而言，較佳地以氮化矽用於膜25。此後，膜25稱為具有正固定電荷的膜。
至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成稍後說明的電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
如圖20中的(2)所示，藉由光阻塗敷及微影術，在週邊電路區14上方具有正固定電荷的膜25上形成光阻掩罩52。
如圖21中的(3)所示，使用光阻掩罩52(請參見圖20中的(2))，蝕刻具有正固定電荷的膜25，而在週邊電路區14上留下具有正固定電荷的膜25。之後，移除光阻掩罩52。
如圖21中的(4)所示，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成遮蓋具有正固定電荷的膜25膜之具有負固定電荷的膜22。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。也可以以氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、或氮氧化鋁膜，形成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，也可以藉由化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
只要不會破壞絕緣性，可以將矽(Si)或氮(N)添加至具有負固定電荷的膜22。將矽或氮的密度適當地定在不會破壞膜的絕緣性之範圍。此矽(Si)或氮(N)的添加，能夠增進膜在製程中的抗熱性及阻擋離子佈植的能力。
當以氧化鉿(HfO2 )膜形成具有負固定電荷的膜22時，藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的厚度，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
在固態成像裝置5中具有負固定電荷的膜22的配置中，設置遮光膜、彩色濾光層、聚光透鏡、等等，遮光膜遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14，彩色濾光層將至少入射於光接收區12的光分光，聚光透鏡將入射光聚光於光接收區12上。舉例而言，也可以應用固態成像裝置1、2、及3中任一裝置的配置作為配置。
在根據第五實施例的固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成具有負固定電荷的膜22。因此，所以，電洞累積層藉由具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷的電場而充分地形成於光接收區12的光接收表面側上的介面中。
因此，可以抑制從介面產生電荷(電子)。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷流入存在有大量電洞的電洞累積層23中而不會流入形成光接收區12中的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷所產生之暗電流由光接收區偵測並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
此外，由於用於降低介面狀態密度的膜21形成於光接收區12的光接收表面上，所以，進一步抑制導因於介面狀態密度的電子產生。因此，防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12成為暗電流。
由於使用具有負固定電荷的膜22，所以，能夠不施加離子佈植及退火，即可形成HAD結構。
此外，在週邊電路區14上與具有負固定電荷的膜22之間形成較佳地具有正固定電荷及用於使具有負固定電荷的膜與光接收表面的表面相分離的膜25。因此，具有負固定電荷的膜22的負固定電荷會由具有正固定電荷的膜25中的正固定電荷降低。這防止週邊電路區14受具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷的電場影響。
因此，能夠防止導因於負固定電荷的週邊電路區14的故障。
將於下說明以氧化鉿(HfO2 )膜中存在有負固定電荷作為具有負固定電荷的膜的實施例。
製備MOS電容器作為第一樣品，其中，閘極電極經過熱氧化矽(SiO2 )膜形成於矽基底上且熱氧化矽膜的厚度改變。
製備MOS電容器作為第二樣品，其中，閘極電極經過CVD氧化矽(SiO2 )膜形成於矽基底上且CVD氧化矽膜的厚度改變。
製備MOS電容器作為第三樣品，其中，閘極電極經過藉由依序疊層臭氧氧化矽(O3 -SiO2 )膜、氧化鉿(HfO2 )膜及CVD氧化矽(SiO2 )膜而取得的疊層膜，而形成於矽基底上，且CVD氧化矽膜的厚度改變。HfO2 膜的厚度及臭氧氧化矽(O3 -SiO2 )膜的厚度固定。
使用矽甲烷(SiH4 )及氧(O2 )的混合氣體，以CVD法形成各別樣品的CVD-SiO2 膜。使用四乙基甲基醯胺基鉿(TEMAHF)及臭氧(O3 )作為材料，以ALD法形成HfO2 膜。在第三樣品中的O3 -SiO2 膜是當以ALD法形成HfO2 膜時形成於HfO2 與矽基底之間具有約1nm的厚度之介面氧化物膜。在這些樣品中所有的閘極電極中，使用從上方疊層的鋁(Al)膜、氮化鈦(TiN)膜、及鈦(Ti)膜。
在樣品結構中，在第一樣品及第二樣品中，正好在SiO2 膜上方形成閘極電極。另一方面，在僅應用第三樣品的HfO2 膜的產物中，CVD-SiO2 膜疊層於HfO2 膜上。這是為了藉由將HfO2 與閘極電極直接設置成彼此接觸以防止HfO2 與電極在其介面造成反應。
在第三樣品的疊層結構中，HfO2 膜厚固定在10nm且上方CVD-SiO2 膜的厚度未改變。這是因為由於HfO2 具有大的相對介電常數，以及，即使當膜厚在10nm的等級時，以氧化物膜的觀點而言厚度為數奈米，所以，難以看到相對於氧化矽層有效厚度(氧化物膜等效厚度)的平坦能帶電壓Vfb變化。
檢查第一樣品、第二樣品、及第三樣品之相對於氧化物膜等效厚度Tox的平坦能帶電壓Vfb。檢查結果顯示於圖22中。
如圖22所示，在熱氧化物(熱SiO2 )膜的第一樣品及CVD-SiO2 膜的第二樣品中，相對於膜厚的增加，平坦能帶電壓在負方向上偏移。
另一方面，僅在應用第三樣品的HfO2 膜的產物中，確認平坦能帶電壓相對於膜厚的增加而在正方向上偏移。根據平坦能帶電壓的表現，可以看到負電荷存在於HfO2 膜中。
關於形成HfO2 以外的具有負固定電荷的膜之材料，知道這些材料以同於HfO2 的方式具有負固定電荷。
各別樣品中的介面狀態密度顯示於圖23中。在圖23中，使用圖22中實質上等於約40nm的氧化物膜等效厚度Tox，比較第一、第二、及第三樣品的第介面狀態密度Dit。
結果，如圖23所示，熱氧化物(熱SiO2 )膜的第一樣品具有等於或低於2E10(cm2 ‧eV)的特徵，在CVD-SiO2 膜的第二樣品中，介面狀態密度變差一位數。
另一方面，可以確認使用HfO2 膜的第三樣品具有令人滿意的介面，接近約3E10/cm2 ‧eV的熱氧化物膜的介面。
關於形成HfO2 以外的具有負固定電荷的膜之材料，知道這些材料如同HfO2 一般具有接近熱氧化物膜的介面狀態密度之令人滿意的介面狀態密度。
當形成具有正固定電荷的膜25時，檢查相對於氧化物膜等效厚度Tox的平坦能帶電壓Vfb。檢查結果顯示於圖24中。
如圖24所示，當平坦能帶電壓Vfb大於熱氧化物膜的平坦能帶電壓時，負電荷存在於膜中。電洞形成於矽(Si)表面中。關於疊層膜，舉例而言，可為HfO2 膜與CVD-SiO2 膜在矽(Si)基底的表面上從下方依序疊層的疊層膜。
另一方面，當平坦能帶電壓Vfb小於熱氧化物膜的平坦能帶電壓時，正電荷存在於膜中。電子形成於矽(Si)表面中。關於疊層膜，舉例而言，可為CVD-SiO2 膜、CVD-SiN膜、HfO2 膜、及CVD-SiO2 膜在矽(Si)基底的表面上從下方依序疊層的疊層膜。當CVD-SiN膜的厚度增加時，相較於熱氧化物膜，平坦能帶電壓實質上在負方向上偏移。在CVD-SiN膜中的正電荷的影響抵消氧化鉿(HfO2 )中的負電荷。
在根據實施例之固態成像裝置1至固態成像裝置5中，如上所述般，當氮(N)含於具有負固定電荷的膜22中時，在形成具有負固定電荷的膜22之後，能夠以高頻電漿或微波電漿之氮化，將膜22中含有氮(N)。
在形成膜之後，施加將電子束照射至具有負固定電荷的膜22之電子束固化，能夠在具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷。
於下，將參考圖25，說明根據第六實施例的較佳製造方法，其中，氧化鉿用於根據第一至第五實施例的固態成像裝置之製造方法中所使用的具有負固定電荷的膜22之情形。在圖25中，舉例而言，製造方法應用至根據第一實施例之第一製造方法。根據本實施例之形成具有負固定電荷的膜之方法也可以應用至根據第二至第五實施例之第一製造方法的具有負固定電荷的膜之形成方法。
當以原子層沈積法(ALD方法)，由氧化鉿形成具有負固定電荷的膜22時，雖然膜品質優良，但是，膜形成時間長。
因此，如圖25中的(1)所示，製備半導體基底(或半導體層)11，在半導體基底11上，形成光電轉換入射光的光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(未具體顯示)。在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
以原子層沈積法，在用於降低介面狀態密度的膜21上形成第一氧化鉿膜22-1。以具有負固定電荷的膜22所需的至少等於或大於3nm之厚度，形成第一氧化鉿膜22-1。
關於用於形成第一氧化鉿膜22-1之原子層沈積法(ALD法)的膜形成條件之實施例，使用TEMA-Hf(四乙基甲基醯胺基鉿)、TDMA-Hf(四雙甲基醯胺基鉿)、或TDEA-Hf(四雙乙基醯胺基鉿)作為先驅體，膜形成基底溫度設定在200℃至500℃，先驅體流速設定在10cm3 /分鐘至500cm3 /分鐘，先驅體的照射時間設定在1秒至15秒，以及，臭氧(O3 )的流速設定5cm3 /分鐘至50cm3 /分鐘。
也可以以有機金屬化學汽相沈積法(MOCVD法)，形成第一氧化鉿膜22-1。關於此情形中膜形成條件的實施例，使用EMA-Hf(四乙基甲基醯胺基鉿)、TDMA-Hf(四雙甲基醯胺基鉿)或TDEA-Hf(四雙乙基醯胺基鉿)作為先驅體，膜形成基底溫度設定在200℃至600℃，先驅體流速設定在10cm3 /分鐘至500cm3 /分鐘，先驅體的照射時間設定在1秒至15秒，以及，臭氧(O3 )的流速設定5cm3 /分鐘至50cm3 /分鐘。
如圖25中的(2)所示，以物理汽相沈積法(PVD法)，在第一氧化鉿膜22-1上形成第二氧化鉿膜22-2，以完成具有負固定電荷的膜22。舉例而言，形成第二氧化鉿膜22-2以致於第一氧化鉿膜22-1與第二氧化鉿膜22-2的總厚度為50nm至60nm。
之後，如第一至第五實施例中所述般，執行用於在具有負固定電荷的膜22上形成絕緣膜41的下述製程。
關於第二氧化鉿膜22-2的物理汽相沈積法(PVD法)中的膜形成條件的實施例，使用鉿金屬靶材作為靶材，使用氧及氬作為處理氣體，膜形成氛圍的氣壓設定在0.01Pa至50Pa，功率設定在500W至2.00kW，氬(Ar)流速設定在5cm3 /分鐘至50cm3 /分鐘，氧(O2 )流速設定在5cm3 /分鐘至50cm3 /分鐘。
由氧化鉿形成之具有負固定電荷的膜22設定在60nm。使用第一氧化鉿膜22-1的厚度作為參數，檢查此情形中的固態成像裝置的C-V(電容-電壓)特徵曲線。
圖26及27顯示檢查結果。在圖26及27中，縱軸表示電容(C)，橫軸表示電壓(V)。
如圖26所示，當僅以PVD法形成氧化鉿(HfO2 )膜時，平坦能帶電壓Vfb為-1.32V，為負電壓。膜不是具有負固定電荷的膜。
平坦能帶電壓Vfb需要為正電壓以取得具有負固定電荷的膜。
由於上升緣不明顯，所以介面狀態密度大。如同稍後說明般，在此情形中，由於介面狀態密度太高，所以，介面狀態密度Dit的評估無法取得。
另一方面，當以ALD法形成3nm厚的第一氧化鉿膜22-1時，以PVD法在第一氧化鉿膜22-1上形成50nm厚的第二氧化鉿膜22-2時，平坦能帶電壓Vfb是+0.42V，為正電壓。因此，膜是具有負固定電荷的膜。
由於上升緣陡峭，所以，介面狀態密度Dit低至5.41E10/cm2 ‧eV。
當在以ALD法形成11nm厚的第一氧化鉿膜22-1之後，以PVD法在第一氧化鉿膜22-1上形成50nm厚的第二氧化鉿膜22-2時，平坦能帶電壓Vfb是更高的正電壓。因此，膜是具有負固定電荷的膜。
由於上升緣更陡峭，所以，介面狀態密度Dit更低。
如圖27所示，當在以ALD法形成11nm厚的第一氧化鉿膜22-1之後，以PVD法在第一氧化鉿膜22-1上形成50nm厚的第二氧化鉿膜22-2時，取得的平坦能帶電壓Vfb接近以ALD法完全地形成具有負固定電荷的膜22時所取得的平坦能帶電壓Vfb。上升緣處於實質上接近完全由ALD法形成的具有負固定電荷的膜22時所取得的狀態。
當形成11nm厚的第一氧化鉿膜22-1之後，以PVD法在第一氧化鉿膜22-1上形成50nm厚的第二氧化鉿膜22-2時，取得具有負固定電荷的膜。關於此膜，執行一般的直流電測量C-V特徵(Qs-CV：準靜態CV)及以高頻波測量(Hf-CV)。Qs-CV測量是以時間的直線函數掃描閘極電壓及測量在閘極與基底之間流動的位移電流。從位移電流計算低頻區中的電容。
圖28顯示測量結果。
從Qs-CV的測量值與Hf-CV的測量值之間的差值，計算介面狀態密度Dit。結果，Dit為5.14E10/cm2 ‧eV，為足夠低的值。如上所述，平坦能帶電壓Vfb為+0.42V，為正電壓。
因此，藉由形成厚度等於或大於3nm的第一氧化鉿膜22-1，能夠將具有負固定電荷的膜22的平坦能帶電壓Vfb的值設定在正電壓以及將介面狀態密度Dit設定為低。
較佳的是形成厚度為具有負固定電荷的膜22所需的等於或大於3nm的第一氧化鉿膜22-1。
第一氧化鉿膜22-1係由原子層沈積法形成。在以原子層沈積法形成氧化鉿膜時，在其膜厚小於3nm時，當接著以PVD法執行第二氧化鉿膜22-2時，會產生導因於PVD法的介面損傷。但是，當第一氧化鉿膜22-1的厚度增加至等於或大於3nm時，即使當接著以PVD法執行第二氧化鉿膜22-2的形成時，仍可抑制介面傷害。當以此方式將第一氧化鉿膜22-1的厚度設定為等於或大於3nm以抑制導因於PVD法的介面損傷時，在第一氧化鉿膜22-1與第二氧化鉿膜22-2相結合而取得的膜中，平坦能帶電壓Vfb的值為正電壓。因此，膜為具有負固定電荷的膜。
因此，形成於用於降低介面狀態密度的膜21的側上的第一氧化鉿膜22-1具有等於或小於3nm的厚度。
作為PVD方法之例子，有濺射方法。
另一方面，當具有負固定電荷的膜22完全由原子層沈積法形成時，雖然C-V特徵優良，但是，由於膜的形成耗費很長時間，所以，生產力顯著地下降。因此，難以將第一氧化鉿膜22-1的厚度設定得很大。
在原子層沈積法中，舉例而言，耗費約45分鐘以形成10nm的氧化鉿膜。另一方面，在物理汽相沈積法中，舉例而言，耗費約3分鐘以形成50nm厚的氧化鉿膜。因此，將生產力列入考量，以決定第一氧化鉿膜22-1的厚度的上限。舉例而言，當具有負固定電荷的膜22的形成時間在一小時之內時，第一氧化鉿膜22-1的厚度的上限約11nm至12nm。
藉由使用原子層沈積法及物理汽相沈積法之膜形成方法，能夠從完全藉由原子層沈積法或CVD法之用於形成具有負固定電荷的膜22的時間中實質地降低膜形成時間。因此，能夠增進量產效率。
相較於物理汽相沈積法的膜形成，在原子層沈積法及MOCVD法中，對於基底幾乎沒有損傷。
因此，降低對光接收感測器的損傷。可以解決會造成暗電流產生的介面狀態密度增加之問題。
在上述說明中，以氧化鉿膜形成具有負固定電荷的膜22。但是，根據本實施例的製造方法可以以相同方式應用至以上述膜形成的具有負固定電荷的膜22，其首先以原子層沈積法形成膜，接著，以物理形汽相沈積法形成膜。膜的實施例包含氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、及氧化鈦(TiO2 )膜、氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、及氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜、及氮氧化鋁膜。在此情形中，可以取得與氧化鉿膜的情形中相同的功效。
於下，將參考圖29至圖31，說明根據第七實施例的較佳製造方法，用於製造根據第一至第五實施例的固態成像裝置之製造方法(第一製造方法)中所使用的具有負固定電荷的膜22。在圖29至31中，舉例而言，製造方法應用至根據第一實施例之第一製造方法。根據本實施例之形成具有負固定電荷的膜之方法也可以應用至根據第二至第五實施例之第一製造方法的具有負固定電荷的膜之形成方法。在本說明中，以具有負固定電荷的膜為例說明，使用氧化鉿膜。
如圖29中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成複數個光電轉換入射光的光接收區12、週邊電路14、分開例如光接收區12與週邊電路區14之像素分離區13、光接收區12(在光接收區12中的像素分離區13未顯示)、等等，在週邊電路區14中，形成用於處理經由各別光接收區12光電轉換及取得的訊號之週邊電路(未具體顯示)。以現有的製造方法作為製造方法。
如圖29中的(2)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。舉例而言，也可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
當以氧化鉿(HfO2 )膜形成具有負固定電荷的膜22時，藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的厚度，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
具有負固定電荷的膜22的表面接受電漿氮化。
根據電漿氮化而於氧化鉿膜中進一步產生負的固定電荷。關於電漿氮化條件，舉例而言，使用高頻電漿處理裝置及使用氮(N2 )或氨(NH3 )作為供應至室中的氮化氣體，以及，RF功率設定在200W至900W，電壓設定在0.13Pa至13.3Pa。在此條件下，在室中產生電漿以執行氮化。
電漿處理裝置不限於高頻電漿處理裝置。任何電漿處理裝置只要能在室中產生電漿，即可使用。舉例而言，可以使用微波電漿處理裝置、ICP電漿處理裝置、ECR電漿處理裝置。
執行電漿氮化，以致於氮(N)被導入具有負固定電荷的膜22。重要的是，設定電漿氮化條件以執行電漿氮化，以致於氮(N)不會到達具有負固定電荷的膜22的光接收區12側上的介面。舉例而言，將具有負固定電荷的膜22的厚度、材料、等等列入考慮，僅有氮氣及氨氣供應至室的供應量、RF功率、等等必須被調整。
當氮(N)到達具有負固定電荷的膜22的光接收區12側上的介面時，氮會造成光接收區12中發生白點缺陷。
如圖30中的(3)所示，絕緣膜41形成於具有負固定電荷的膜22上。遮光膜42形成於絕緣膜41上。舉例而言，絕緣膜41由氧化矽膜形成。舉例而言，遮光膜42由具有遮光特性的金屬膜形成。
以此方式，經過絕緣膜41，遮光膜42形成於具有負固定電荷的膜22上。這能夠防止由氧化鉿膜或類似者形成的具有負固定電荷的膜22與遮光膜42的金屬反應。
當蝕刻遮光膜42時，由於絕緣膜41作為蝕刻阻擋器，所以，能夠防止蝕刻損傷具有負固定電荷的膜22。
如圖30中的(4)所示，以光阻塗敷及微影術，在部份光接收區12及週邊電路區14上方的遮光膜42上形成光阻掩罩(未顯示)。藉由使用光阻掩罩，蝕刻遮光膜42以在部份光接收區12及週邊電路區14上方的絕緣膜41上留下遮光膜42。
由遮光膜42，在光接收區12中形成光未進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。
由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
如圖31中的(5)所示，在絕緣膜41上，形成降低遮光膜42所形成的步階之絕緣膜43。絕緣膜43在其表面上較佳地平坦化，以及，舉例而言，由塗著絕緣膜形成。
如圖31中的(6)所示，以現有的製造技術，在光接收區12上方的絕緣膜43上，形成彩色濾光層44。在彩色濾光層44上，形成聚光透鏡45。光透射絕緣膜(未顯示)可以形成於彩色濾光層44與聚光透鏡45之間，以防止透鏡加工時對彩色濾光層44造成加工傷害。
以此方式，形成固態成像裝置1。
檢查根據固態成像裝置1中因有或無電漿氮化而產生的暗電流之狀態，其中，氧化鉿(HfO2 )膜用於具有負固定電荷的膜22。檢查結果顯示於圖32中。
在圖32中，縱軸代表暗電流的產生百分比(%)，橫軸代表僅由氧化鉿膜(HfO2 )中暗電流中值歸一化的暗電流。
如圖32所示，可以看見，在使用使氧化鉿膜的表面接受電漿氮化而取得之具有負固定電荷的膜之固態成像裝置中，其暗電流比未接受電漿氮化的氮化鉿膜用於具有負固定電荷的膜之固態成像裝置的暗電流實質降低。
在包含氧化鉿膜以外的不同膜之具有負固定電荷的膜22中，如同在氧化鉿膜中一般，相較於未接受電漿氮化的氮化鉿膜用於具有負固定電荷的膜之固態成像裝置，使用藉由電漿氮化氮化鉿膜的表面而取得的具有負固定電荷的膜之固態成像裝置可以實質地降低暗電流。
因此，在根據第七實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，由於具有負固定電荷的膜22的表面接受電漿氮化，所以，具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷增加且可以形成更強的能帶彎曲。因此，可以降低光接收區12中產生的暗電流。
於下，將參考圖33至圖35，說明根據第八實施例的較佳製造方法，用於製造根據第一至第五實施例的固態成像裝置之製造方法(第一製造方法)中所使用的具有負固定電荷的膜22。在圖33至35中，舉例而言，製造方法應用至根據第一實施例之第一製造方法。根據本實施例之形成具有負固定電荷的膜之方法也可以應用至根據第二至第五實施例之第一製造方法的具有負固定電荷的膜之形成方法。在本說明中，以具有負固定電荷的膜為例說明，使用氧化鉿膜。
如圖33中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成複數個光電轉換入射光的光接收區12、週邊電路14、分開例如光接收區12與週邊電路區14之像素分離區13、光接收區12(在光接收區12中的像素分離區13未顯示)、等等，在週邊電路區14中，形成用於處理經由各別光接收區12光電轉換及取得的訊號之週邊電路(未具體顯示)。以現有的製造方法作為製造方法。
如圖33中的(2)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，藉由氧化鉿(HfO2 )膜、氧化鋁(Al2 O3 )膜、氧化鋯(ZrO2 )膜、氧化鉭(Ta2 O5 )膜、或氧化鈦(TiO2 )膜，形成具有負固定電荷的膜22。上述種類的膜真正地用於絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣膜及類似者中。因此，由於建立膜形成法，所以，能夠容易地形成這些膜。關於膜形成法，舉例而言，可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法。由於在膜形成期間同時地形成約1nm的用於降低介面狀態密度的SiO2 層膜，所以，可適當地使用原子層沈積法。
上述材料以外的材料，可以使用氧化鑭(La2 O3 )膜、氧化鐠(Pr2 O3 )膜、氧化鈰(CeO2 )膜、氧化釹(Nd2 O3 )膜、氧化鉅(Pm2 O3 )膜、氧化釤(Sm2 O3 )膜、氧化銪(Eu2 O3 )膜、氧化釓(Gd2 O3 )膜、氧化鋱(Tb2 O3 )膜、氧化鏑(Dy2 O3 )膜、氧化鈥(Ho2 O3 )膜、氧化鉺(Er2 O3 )膜、氧化銩(Tm2 O3 )膜、氧化鐿(Yb2 O3 )膜、氧化鎦(Lu2 O3 )膜、氧化釔(Y2 O3 )膜、等等。舉例而言，也可以使用化學汽相沈積法、濺射法、及原子層沈積法，形成這些膜。
當以氧化鉿(HfO2 )膜形成具有負固定電荷的膜22時，藉由調整氧化鉿(HfO2 )膜的厚度，能夠有效率地取得抗反射效果。自然地，當使用其它種類的膜時，藉由根據折射率以最佳化膜厚，將能夠取得抗反射效果。
具有負固定電荷的膜22的表面接受電漿氮化。
根據電漿氮化而於氧化鉿膜中進一步產生負的固定電荷。關於電漿氮化條件，舉例而言，使用電子束照射裝置，加速電壓設定在0.5kV至50kV、室中電壓設定在0.13Pa至13.3Pa、及基底溫度設定在200℃至500℃。電子束照射於膜22的表面上以執行電子束固化。
如圖34中的(3)所示，絕緣膜41形成於具有負固定電荷的膜22上。遮光膜42形成於絕緣膜41上。舉例而言，絕緣膜41由氧化矽膜形成。舉例而言，遮光膜42由具有遮光特性的金屬膜形成。
以此方式，經過絕緣膜41，遮光膜42形成於具有負固定電荷的膜22上。這能夠防止由氧化鉿膜或類似者形成的具有負固定電荷的膜22與遮光膜42的金屬反應。
當蝕刻遮光膜42時，由於絕緣膜41作為蝕刻阻擋器，所以，能夠防止蝕刻損傷具有負固定電荷的膜22。
如圖34中的(4)所示，以光阻塗敷及微影術，在部份光接收區12及週邊電路區14上方的遮光膜42上形成光阻掩罩(未顯示)。藉由使用光阻掩罩，蝕刻遮光膜42以在部份光接收區12及週邊電路區14上方的絕緣膜41上留下遮光膜42。
由遮光膜42，在光接收區12中形成光未進入的區域。影像中的黑色程度由光接收區12的輸出決定。
由於防止光進入週邊電路區14，所以，可以抑制光進入週邊電路區14而造成的特徵波動。
如圖35中的(5)所示，在絕緣膜41上，形成降低遮光膜42所形成的步階之絕緣膜43。絕緣膜43在其表面上較佳地平坦化，以及，舉例而言，由塗著絕緣膜形成。
如圖35中的(6)所示，以現有的製造技術，在光接收區12上方的絕緣膜43上，形成彩色濾光層44。在彩色濾光層44上，形成聚光透鏡45。光透射絕緣膜(未顯示)可以形成於彩色濾光層44與聚光透鏡45之間，以防止透鏡加工時對彩色濾光層44造成加工傷害。
以此方式，形成固態成像裝置1。
檢查根據固態成像裝置1中因有無電子束固化而產生的暗電流之狀態，其中，氧化鉿(HfO2 )膜用於具有負固定電荷的膜22。檢查結果顯示於圖36中。
在圖36中，縱軸代表暗電流的產生百分比(%)，橫軸代表僅由氧化鉿膜(HfO2 )中暗電流中值歸一化的暗電流。
如圖36所示，可以看見，在使用使氧化鉿膜的表面接受電子束固化而取得之具有負固定電荷的膜之固態成像裝置中，其暗電流比未接受電子束固化的氮化鉿膜用於具有負固定電荷的膜之固態成像裝置的暗電流實質降低。
在包含氧化鉿膜以外的不同膜之具有負固定電荷的膜22中，如同在氧化鉿膜中一般，相較於未接受電漿氮化的氮化鉿膜用於具有負固定電荷的膜之固態成像裝置，使用藉由電子束固化氧化鉿膜的表面而取得的具有負固定電荷的膜之固態成像裝置可以實質地降低暗電流。
因此，在根據第八實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)中，由於具有負固定電荷的膜22的表面接受電子束固化，所以，具有負固定電荷的膜22中的負固定電荷增加且可以形成更強的能帶彎曲。因此，可以降低光接收區12中產生的暗電流。
於下，將參考圖37，說明根據第九實施例的較佳製造方法，用於製造根據第一至第五實施例的固態成像裝置之製造方法(第一製造方法)中所使用的具有負固定電荷的膜22。在圖37中，舉例而言，製造方法應用至根據第一實施例之第一製造方法。根據本實施例之形成具有負固定電荷的膜之方法也可以應用至根據第二至第五實施例之第一製造方法的具有負固定電荷的膜之形成方法。在本說明中，以具有負固定電荷的膜為例說明，使用氧化鉿膜。
雖然圖37中的(1)未顯示，但是，在半導體基底(或半導體層)11中，形成像素分離區、光接收區12、電晶體、等等。舉例而言，在半導體基底11的後表面側上形成佈線層63。佈線層63包含佈線61及遮蓋佈線61的絕緣膜62。
在半導體基底11上，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜21Si，形成用於降低介面狀態密度的膜21。
關於半導體基底11，舉例而言，使用單晶矽基底。以約3μm至5μm的厚度形成半導體基底11。
如圖37中的(2)所示，在氧化矽(SiO2 )膜21Si上形成氧化鉿(HfO2 )膜22Hf作為具有負固定電荷的膜22。結果，在光接收區12的光接收表面側上形成電洞累積層。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由具有負固定電荷的膜22Hf，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。舉例而言，以30nm的厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。可以賦予此氧化矽膜抗反射膜的功能。在氧化鉿膜22Hf的膜形成時，舉例而言，使用原子層沈積法。在此膜形成中，半導體基底11、佈線層63、等等需要保持在等於或低於400℃的溫度。這是為了確保擴散區及形成於佈線層63中的佈線、半導體裝置11、等等的可靠度。
由於膜形成溫度保持在等於或低於400℃的溫度，所以，氧化鉿膜22Hf形成為非晶狀態。
如圖37中的(3)所示，執行光照射處理，將光L照射於氧化鉿膜22Hf的表面上，以晶化非晶氧化鉿膜22Hf。
舉例而言，根據以528nm的波長之光照射120ns、140ns、160ns、及200ns時氧化鉿膜的表面溫度設定在等於或高於1400℃的溫度之條件設定下，藉由模擬，計算始於氧化鉿膜的表面之深度方向上的溫度分佈。圖38顯示模擬結果。
在圖38中，縱軸代表溫度，橫軸代表始於氧化鉿膜的表面之深度。
如圖38所示，發現120ns至200ns的照射時間，具有等於或低於400℃的溫度之區域是比3μm深的區域。
舉例而言，根據以528nm的波長之光照射800ns、1200ns、及1600ns時氧化鉿膜的表面溫度設定在等於或高於1400℃的溫度之條件設定下，藉由模擬，計算始於氧化鉿膜的表面之深度方向上的溫度分佈。
在圖39中，縱軸代表溫度，橫軸代表始於氧化鉿膜的表面之深度。
如圖39所示，發現800ns至1200ns的照射時間，具有等於或低於400℃的溫度之區域是比3μm深的區域。
根據模擬結果，光照射之照射時間需要比1200ns短，以將經過氧化矽膜21Si形成於半導體基底11的表面側上的氧化鉿膜22Hf的表面的溫度設定為等於或高於1400℃，以及，將形成於半導體基底11的後表面側上的佈線層63的溫度設定為等於或低於400℃。
因此，在光照射處理時，光照射時間較佳地設定為等於或短於1ms。看到當照射時間更短時，佈線層63與氧化鉿膜22Hf的表面之間的溫度差更大。
根據模擬結果，檢查有效率地用以照射以使佈線層63保持在等於或低於400℃的光來晶化氧化鉿膜22Hf及加熱和晶化氧化鉿膜22Hf之條件。
使用波長對單晶矽的半導體基底11的穿入長度「d」等於或小於3μm的光。穿入長度「d」定義為d=λ/(4πk)。
當光照射時，在單晶矽的半導體基底11中接近氧化矽膜21Si的部份中，發生光吸收及熱產生。氧化鉿膜22Hf由導自半導體基底11側的熱加熱及晶化。照射光未抵達接近單晶矽的半導體基底11中的佈線層63之部份。因此，佈線層63的溫度可以保持低，舉例而言，等於或低於400℃的溫度，較佳地，等於或低於200℃的溫度。
舉例而言，當光具有527nm的波長λ時，氧化鉿膜22Hf的消光係數「k」為0，氧化矽膜的消光係數「k」為0，矽的消光係數「k」為0.03。因此，在氧化鉿膜22Hf及氧化矽膜21Si中，入射光無損耗。
另一方面，在單晶矽的半導體基底11中，入射光會損耗。由於光的穿入長度d=λ/(4πk)為1.3μm，所以，當假定單晶矽的半導體基底11的厚度為5μm時，在佈線層63中可以忽略照射光的影響。在考量導熱的模擬中，如同上述模擬中，當穿入長度「d」等於或小於5μm時，佈線層63的溫度等於或低於200℃。
在以2.5nm厚度形成的氧化鉿膜22Hf的樣品中，當具有527nm的波長λ之脈衝雷射光以150ns的照射時間照射時，可以確認氧化鉿膜22Hf晶化。
或者，使用波長對氧化鉿膜22Hf的穿入長度「d」等於或小於60nm之光作為光照射，以將佈線層63保持在等於或低於400℃的溫度，以及加熱及晶化氧化鉿膜22Hf。穿入長度「d」定義為d=λ/(4πk)。
由於大部份的照射光由氧化鉿膜22Hf吸收，所以，可以降低進入單晶矽的半導體基底11的光。
即使有些熱從氧化鉿膜22Hf或氧化矽膜21Si導至單晶矽的半導體基底11，佈線層63的溫度仍然可以保持低。
舉例而言，當照射光具有200nm的波長λ時，假使氧化鉿膜22Hf的折射率「n」設定為2.3(消光係數「k」設定為0.3)，氧化矽膜21Si的折射率「n」設定為1.5，及單晶矽的折射率「n」設定為0.9，則在氧化鉿膜22Hf及氧化矽膜21Si中入射光會損耗，以及光的穿入長度d=λ/4(πk)為53nm。因此，假使氧化鉿膜22Hf的厚度設定為60nm，能夠降低通過氧化鉿膜22Hf的光。
使用干涉原理，將氧化矽膜21Si的厚度「t」最佳化，以致於更多光集中於氧化鉿膜22Hf上，是有效率的。在上述折射率下希望的氧化矽膜21Si的厚度「t」的實施例是λ/2n=66nm(n是氧化矽的折射率)。
將參考圖40中的概要配置的剖面視圖，說明將光照射聚光於氧化鉿膜22Hf上的各別膜的折射率之間的關係。
如圖40所示，介質1的折射率以n1 表示，介質2的折射率以n2 表示，介質3的折射率以n3 表示。
為了使照射於介質1上的光於介質1中彼此加強，在n1 >n2 >n3 或n1 <n2 <n3 的關係中，根據干涉條件，介質2的厚度「t」為(λ/2n2 )m(m是自然數)。
在n1 <n2 >n3 或n1 >n2 <n3 的關係中，質2的厚度「t」為λ/4n2 +(λ/2n2 )m(m是自然數)。
當使用具有200nm的波長λ的光作為照射光時，假使假定介質1是氧化鉿膜22Hf時，介質2是氧化矽膜，及介質3是單晶矽的半導體基底11，由於n1 >n2 >n3 ，所以，所需的氧化矽膜21Si的厚度「t」為(λ/2n2 )m(m=1)=66nm。
以此方式，較佳地選取氧化矽膜21Si的厚度，以致於光聚光於氧化鉿膜22Hf上。
如上所述，為了將非晶狀態的氧化鉿膜22Hf改變成結晶狀態的氧化鉿膜，較佳地以等於或短於1ms的極短時間執行光照射。由於假使照射時間長，則佈線層63的溫度由單晶矽的半導體基底11的導熱升高以及難以僅加熱氧化鉿膜22Hf，所以，光的照射時間設定為等於或小於1ms。
之後，執行後側電極的形成、彩色濾光層的形成、聚光透鏡的形成(晶片上透鏡)、等等。
在第九實施例的說明中，用於光照射的光的波長為528nm及200nm。但是，可以用於光照射的光的波長不限於這些波長。可以使用包含遠紫外光至近紫外光的紫外光、可見光、包含近紅外光至紅外光的紅外光。在包含紅外光至遠紅外光的紅外光的情形中，需要將照射時間設定為約數十ns的極短時間以及增加功率。
將參考圖41中的主部份配置的剖面視圖，說明根據第一實施例之固態成像裝置(第二固態成像裝置)。在圖41中，未顯示遮蔽部份光接收區及週邊電路區的遮光膜、將入射於光接收區上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區上的聚光透鏡、等等。
如圖41所示，固態成像裝置6在半導體基底(或半導體層)11中具有光電轉換入射光的光接收區12、以及在光接收區12的側上具有週邊電路區14，在週邊電路區14中，經由像素分離區13形成週邊電路(例如電路14C)。在光接收區12(包含稍後說明的電洞累積層23)的光接收表面12s上，形成絕緣膜27。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成絕緣膜27。在絕緣膜27上形成抑制負電壓的膜28。
在圖中，絕緣膜27形成為在週邊電路區14上的厚度比在光接收區12上的厚度還厚，以致於從週邊電路區14的表面至膜28的距離大於從光接收區12的表面至膜28的距離。
舉例而言，當在光接收區12上以氧化矽膜形成絕緣膜27時，絕緣膜27具有與上述用於降低介面狀態密度的膜21相同的效果。因此，光接收區12上的絕緣膜27之厚度較佳地形成為例如等於或大於一原子層且等於或小於100nm。
結果，當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時，電洞累積層23形成於光接收區12的光接收表面側上。
在週邊電路區14的週邊電路中，舉例而言，當固態成像裝置6為CMOS影像感測器時，具有像素電路，像素電路包含例如傳送電晶體、重置電晶體、放大電晶體、及選取電晶體等電晶體。
週邊電路包含驅動電路、垂直掃描電路、水平掃描電路、移位暫存器或位址解碼器，驅動電路對包含複數光接收區12之像素陣列區的讀出列的訊號執行讀出操作，垂直掃描電路傳送讀出訊號。
在週邊電路區14的週邊電路中，舉例而言，當固態成像裝置6為CCD影像感測器時，具有讀出閘極、垂直電荷傳送區，讀出閘極將經過光電轉換的訊號電荷從光接收區讀至垂直傳送閘極，垂直電荷傳送區將讀出的訊號電荷於垂直方向上傳送。週邊電路也包含水平電荷傳送區。
舉例而言，以對入射光透明的具有導電率之膜，例如對可見光透明的導電膜，形成會有負電壓施加的膜28。關於此膜，可以使用銦錫氧化物膜、銦鋅氧化物膜、氧化銦膜、氧化錫膜、氧化鋅膜、鎵鋅氧化物膜、等等。
在固態成像裝置6中會有負電壓施加的膜28上，設置遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14的遮光膜、將至少入射於光接收區12上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區12上的聚光透鏡、等等。舉例而言，固態成像裝置1、2、及3中任一裝置的配置也可以應用作為配置。
在固態成像裝置(第二固態成像裝置)6中，由於在形成於光接收區12的光接收表面12s上的絕緣膜27上，形成會有負電壓施加的膜28，所以，電洞累積層藉由當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時所產生的電場而充分地形成於光接收區12的光接收表面12s側上的介面中。
因此，可以抑制從介面產生電子。即使產生電荷(電子)，但是，由於電荷(電子)在有大量電洞存在的電洞累積層23中流動，而不會流入形成光接收區的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷變成被光接收區12偵測的暗電流並抑制導因於介面狀態密度的暗電流。
此外，由於作為用於降低介面狀態密度的膜之絕緣膜27形成於光接收區12的光接收表面12s上，所以，進一步抑制因介面狀態密度而產生電子。因此，可以防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12作為暗電流。如圖所示，藉由絕緣膜27，從週邊電路區14的表面至會有負電壓施加的膜28之距離形成為大於從光接收區12的表面至膜28的距離。因此，防止負電壓施加至膜28時所產生的電場影響週邊電路區14。這能夠消除週邊電路區14中的電路故障。
將參考圖42中的主部份配置的剖面視圖，說明根據第二實施例之固態成像裝置(第二固態成像裝置)。在圖42中，未顯示遮蔽部份光接收區及週邊電路區的遮光膜、將入射於光接收區上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區上的聚光透鏡、等等。
如圖42所示，在固態成像裝置7中，在週邊電路區14上，實質上在固態成像裝置6中的絕緣膜27與會有負電壓施加的膜28之間形成膜25，膜25用以分開會有負電壓施加的膜及光接收表面。膜25較佳地具有正固定電荷以抵消負固定電荷的影響。此後，膜25稱為具有正固定電荷的膜。
具有正固定電荷的膜25僅須形成於週邊電路區14與會有負電壓施加的膜28之間、以及可以形成於絕緣膜27之上或之下。
在圖中，絕緣膜27由具有均勻厚度的膜形成。但是，如同在固態成像裝置6中一般，絕緣膜27在週邊電路區14上的厚度比光接收區12上的厚度還厚。
關於具有正固定電荷的膜25之實施例，可為氮化矽膜。
由於在週邊電路區14與會有負電壓施加的膜28之間形成具有正固定電荷的膜25，所以，當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時所產生的負電場會由具有正固定電荷的膜25中的正固定電荷降低。因此，週邊電路區14不受負電場影響。
因此，能夠防止導因於負電場的週邊電路區14的故障。這增進週邊電路區14的可靠性。
如上所述，在週邊電路區14與會有負電壓施加的膜28之間形成具有正固定電荷的膜25的配置也可以應用至固態成像裝置6。可以取得與固態成像裝置7相同的功效。
將參考圖43至圖45中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)。在圖43至圖45中，以舉例方式，顯示固態成像裝置6的製程。
如圖43中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(例如電路14C)。以現有的製造方法作為製造方法。形成對入射光具有透光性的絕緣膜29。舉例而言，絕緣膜29由氧化矽膜形成。
如圖43中的(2)所示，藉由光阻塗敷及微影術，在週邊電路區14上之絕緣膜29上形成光阻掩罩53。
如圖44中的(3)所示，使用光阻掩罩53(請參見圖43中的(2))，蝕刻絕緣膜29，而在週邊電路區14上留下絕緣膜29。之後，移除光阻掩罩53。
如圖44中的(4)所示，在光接收區12的光接收表面12s上，事實上在半導體基底11上，形成遮蓋絕緣膜29之用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜，形成用於降低介面狀態密度的膜21。結果，絕緣膜27由絕緣膜29及用於降低介面狀態密度的膜21形成。
如圖45所示，在用於降低介面狀態密度的膜21上，形成會有負電壓施加的膜28。當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由會有負電壓施加的膜28，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成用於降低介面狀態密度的膜21。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，以對入射光透明的具有導電率之膜，例如對可見光透明的導電膜，形成會有負電壓施加的膜28。關於此膜，可以使用銦錫氧化物膜、銦鋅氧化物膜、氧化銦膜、氧化錫膜、鎵鋅氧化物膜、等等。
在固態成像裝置6中會有負電壓施加的膜28上，形成遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14的遮光膜、將至少入射於光接收區12上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區12上的聚光透鏡、等等。
關於其製造方法，舉例而言，也可以使用上述任一根據實施例的固態成像裝置的方法(第一製造方法)。
在固態成像裝置6的製造方法(第二製造方法)中，在形成於光接收區12的光接收表面12s上的絕緣膜27上，形成會有負電壓施加的膜28。因此，電洞累積層23藉由當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時所產生的電場而充分地形成於光接收區12的光接收表面12s側上的介面中。
因此，可以抑制從介面產生電子。即使從介面產生電荷(電子)，但是，由於電荷(電子)在有大量電洞存在的電洞累積層23中流動，而不會流入形成光接收區12的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷變成被光接收區12偵測的暗電流。導因於介面狀態密度的暗電流會被抑制。
此外，由於用於降低介面狀態密度的膜21形成於光接收區12的光接收表面12s上，所以，進一步抑制因介面狀態密度而產生電子。因此，可以防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12作為暗電流。
如圖所示，藉由絕緣膜27，從週邊電路區14的表面至會有負電壓施加的膜28之距離形成為大於從光接收區12的表面至膜28的距離，以及，週邊電路區14上的絕緣膜27的厚度形成為大於光接收區12上的絕緣膜27的厚度。
因此，防止負電壓施加至膜28時所產生的電場影響週邊電路區14。換言之，由於電場強度降低，以及，防止電洞累積於週邊電路區14的表面上，所以，能夠消除週邊電路區14中的電路故障。
將參考圖46至圖47中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)。在圖46至圖47中，以舉例方式，顯示固態成像裝置7的製程。
如圖46中的(1)所示，在半導體基底(或半導體層)11中，形成光電轉換入射光之光接收區12、分開光接收區12之像素分離區13、週邊電路區14、等等，在週邊電路區14中，經過像素分離區13，相對於光接收區12，形成週邊電路(例如電路14C)。以現有的製造方法作為製造方法。形成對入射光具有透光性的絕緣膜27。舉例而言，絕緣膜27由氧化矽膜形成。此外，具有正固定電荷的膜25形成於絕緣膜27上。舉例而言，具有正固定電荷的膜25由氮化矽膜形成。
如圖46中的(2)所示，藉由光阻塗敷及微影術，在週邊電路區14上方具有正固定電荷的膜25上形成光阻掩罩54。
如圖47中的(3)所示，使用光阻掩罩54(請參見圖46中的(2))，蝕刻具有正固定電荷的膜25，而在週邊電路區14上留下具有正固定電荷的膜25。之後，移除光阻掩罩54。
如圖47中的(4)所示，在絕緣膜27及具有正固定電荷的膜25之上形成會有負電壓施加的膜28。當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時，在光接收區12的光接收表面側上，形成電洞累積層23。能夠使絕緣膜27作為用於降低介面狀態密度的膜。
因此，至少在光接收區12上，需要藉由會有負電壓施加的膜28，以足以在光接收區12的光接收表面12s側上形成電洞累積層23之厚度，形成絕緣膜27。舉例而言，膜厚度等於或大於一原子層及等於或小於100nm。
舉例而言，以對入射光透明的具有導電率之膜，例如對可見光透明的導電膜，形成會有負電壓施加的膜28。關於此膜，可以使用銦錫氧化物膜、銦鋅氧化物膜、氧化銦膜、氧化錫膜、鎵鋅氧化物膜、等等。
在固態成像裝置7中會有負電壓施加的膜28上，形成遮蔽部份光接收區12及週邊電路區14的遮光膜、將至少入射於光接收區12上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區12上的聚光透鏡、等等。
關於其製造方法，舉例而言，也可以使用上述任一根據實施例的固態成像裝置的方法(第一製造方法)。
在固態成像裝置7的製造方法(第二製造方法)中，在形成於光接收區12的光接收表面12s上的絕緣膜27上，形成會有負電壓施加的膜28。因此，電洞累積層23藉由當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時所產生的電場而充分地形成於光接收區12的光接收表面12s側上的介面中。
因此，可以抑制從介面產生電子。即使從介面產生電荷(電子)，但是，由於電荷(電子)在有大量電洞存在的電洞累積層23中流動，而不會流入形成光接收區12的電位井之電荷累積部份中，所以，可以消除電荷(電子)。
因此，能夠防止導因於介面的電荷變成被光接收區12偵測的暗電流。導因於介面狀態密度的暗電流會被抑制。
此外，由於用於降低介面狀態密度的膜21形成於光接收區12的光接收表面12s上，所以，進一步抑制因介面狀態密度產生電子。因此，可以防止導因於介面狀態密度的電子流入光接收區12作為暗電流。
由於在週邊電路區14與會有負電壓施加的膜28之間形成具有正固定電荷的膜25，所以，當負電壓施加至會有負電壓施加的膜28時所產生的負電場會由具有正固定電荷的膜25中的正固定電荷降低。因此，週邊電路14不受負電場影響。
因此，防止週邊電路區14因負電場故障。如上所述之具有正固定電荷的膜25形成於週邊電路區14與會有負電壓施加的膜28之間的配置，也可以應用至固態成像裝置6。可以取得與固態成像裝置7相同的效果。
將參考圖48中的主部份之製程的剖面視圖，說明根據本發明的實施例之固態成像裝置(第三固態成像裝置)。在圖48中，主要顯示光接收區。未顯示週邊電路區、佈線層、遮蔽部份光接收區及週邊電路區的遮光膜、將入射於光接收區上的光分光之彩色濾光層、將入射光聚光於光接收區上的聚光透鏡、等等。
如圖48所示，固態成像裝置8在半導體基底(或半導體層)11中具有光電轉換入射光的光接收區12。絕緣膜31形成於光接收區12的光接收表面12s側上。舉例而言，以氧化矽(SiO2 )膜形成絕緣膜31。
膜32(此後稱為電洞累積輔助膜)形成於絕緣膜31上，膜32的功函數值大於光電轉換入射光之光接收區12的光接收表面12s側上的介面的功函數值之膜。根據功函數之間的差值，形成電洞累積層23。電洞累積輔助膜32不需電連接至其它元件及佈線。因此，電洞累積輔助膜32可為絕緣膜或例如金屬等具有導電率的膜。
舉例而言包含複數層中的佈線61及絕緣膜62之佈線層63形成於半導體基底11的光入射側的對立側上，光接收區12形成在半導體基底11中。佈線層63由支撐基底64支撐。
舉例而言，由於電洞累積層23由矽(Si)形成，所以，其功函數值約5.1eV。因此，電洞累積輔助膜32僅須為功函數值大於5.1的膜。
舉例而言，當使用金屬膜時，根據編年科學表，銥(110)膜的功函數的值為5.42、銥(111)膜的功函數的值為5.76、鎳膜的功函數的值為5.15、鈀膜的功函數的值為5.55、鋨膜的功函數的值為5.93、黃金(100)膜的功函數的值為5.47、黃金(110)膜的功函數的值為5.37、及鉑膜的功函數的值為5.64。這些膜可以用於電洞累積輔助膜32。
除了這些膜之外，任何金屬膜只要具有的功函數值大於光接收區12的光接收表面12s上的介面之功函數值，也可以用於電洞累積輔助膜32。作為透明電極的ITO(In2 O3 )的功函數的值設定在4.8eV。但是，藉由膜形成法及導入雜質，可以控制氧化物半導體的功函數。
電洞累積輔助膜32形成於光入射側上。因此，重要的是，以使入射光透射的厚度，形成電洞累積輔助膜32。入射光的透射率較佳地是儘可能高。舉例而言，較佳地確保透射率等於或高於95%。。
電洞累積輔助膜32僅須能夠用於電洞累積輔助膜32與光接收區12的表面之間的功函數差。其低電阻值未受限。因此，舉例而言，即使當使用導電膜時，不需要將導電膜形成為厚的。舉例而言，當入射光強度以IO 代表，及吸光係數以α(α=(4πk)/λ，「k」是波茲曼常數，λ是入射光的波長)表示時，則在「z」位置深度的光強度以I(z)=IO exp(-α‧z)。因此，當計算厚度I(z)/IO =0.8時，舉例而言，對於銥膜，厚度為1.9nm，對於黃金膜為4.8nm，以及，對於鉑膜為3.4nm。可見，雖然厚度視膜型式而定，但是，厚度較佳地僅須等於或小於2nm。
電洞累積輔助膜32可為有機膜。舉例而言，也可以使用伸乙二氧基噻吩。如上所述，電洞累積輔助膜32可為導電膜、絕緣膜、或半導體膜，只要膜的功函數值大於光接收區12的光接收表面12s上的介面的功函數值即可。
固態成像裝置8在形成於光接收區12上的絕緣膜31上具有膜32(電洞累積輔助膜)，膜32具有的功函數值大於光接收區12的光接收表面12s側上的介面的功函數值。因此，電洞累積層23的電洞累積效率增進。形成於光接收區12的光接收側上的介面中的電洞累積層23可以累積足夠的電洞。結果，暗電流降低。
將參考圖49，說明使用電洞累積輔助膜32的固態成像裝置之配置實施例。在圖49中，顯示CMOS影像感測器。
如圖49所示，在半導體基底11中，形成複數個具有轉換入射光成為電訊號的光接收區(例如光二極體)12之像素區71、包含傳送電晶體、重置電晶體、及放大電晶體之電晶體組65(部份顯示於圖中)、等等。舉例而言，使用矽基底作為半導體基底11。也形成訊號處理區(未顯示)，其處理從各別光接收區12讀出的訊號電荷。
像素分離區13形成在例如列方向或行方向上的像素區71中的像素區71的部份週邊中。
佈線層63形成於半導體基底11的前側上，光接收區12形成在半導體基底11中(在圖中，半導體基底11的下側)。佈線層63包含佈線61及遮蓋佈線61的絕緣膜62。支撐基底64形成於佈線層63中。支撐基底64由例如矽基底形成。
在固態成像裝置1中，電洞累積層23形成於半導體基底11的後表面側上。上述電洞累積輔助膜32經由絕緣膜31形成於電洞累積層23的上表面上。此外，有機彩色濾光層44形成為經過絕緣膜(未顯示)。有機彩色濾光層44形成為與光接收區12相關連。舉例而言，以棋盤圖案配置的藍、紅、及綠色有機彩色濾光器，形成有機彩色濾光層44。將入射光聚光於各別光接收區12上的聚光透鏡45形成於各別的有機彩色濾光器層44。
將參考圖50中的流程圖、圖51中的製程剖面視圖、及圖52中的主部份製程剖面視圖，說明根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第三製造方法)。在圖50至圖52中，以舉例方式，顯示固態成像裝置8的製程。
如圖50中的(1)及圖51中的(1)所示，首先，製備SOI基底，在SOI基底81中，矽層84經由絕緣層(例如氧化矽層)83形成於矽基底82上。用於對準之背表面標誌85形成於矽層84中。
如圖50中的(2)及圖51中的(2)所示，像素分離區(未顯示)、電洞累積層23、光接收區12、電晶體組65、及佈線層63形成於SOI基底81的矽層84中。在基底的薄膜化之後的製程中，形成電洞累積層23。
如圖50中的(3)及圖51中的(3)所示，將佈線層63及支撐基底64相接合。
如圖50中的(4)及圖51中的(4)所示，執行SOI基底81的薄膜化。舉例而言，藉由研磨或拋光，移除矽基底82。
雖然圖中未顯示，但是，在移除SOI基底81的絕緣膜82之後，藉由導入雜質及藉由形成蓋膜(未顯示)的活化處理，形成電洞累積層23。舉例而言，形成30nm厚的電漿TEOS氧化矽膜作為蓋膜以及藉由硼離子佈植以執行雜質導入。關於離子佈植的條件，舉例而言，佈植能量設定在20keV及劑量設定為1×1013 /cm2 。
以等於或低於400℃的溫度之退火，較佳地執行活化，等於或低於400℃的溫度不會破壞佈線層63與支撐基底64之間的接合。以例如氟酸處理，移除蓋膜。可以移除SOI基底81的絕緣層83。
以此方式，如圖52中的(1)所示，在光接收區的光接收表面側上的介面23形成於光接收區12上。
如圖52中的(2)所示，絕緣膜31形成於電洞累積層23(在光入射側上)上。舉例而言，以30nm的厚度，形成電漿TEOS氧化矽膜。
如圖52中的(3)所示，在絕緣膜31(在入射光側)上，形膜，亦即，電洞累積輔助膜32，其功函數的值大於光接收區12的光接收表面12s側上的介面之功函數值約5.1eV。舉例而言，藉由濺射，形成厚度3nm的鉑(Pt)膜，其為金屬膜，具有5.6eV的功函數。其它候選的金屬薄膜包含銥(Ir)、錸(Re)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鋨(Os)、及黃金(Au)。自然地，也可以使用合金。
由於在本實施例中光接收區的光接收表面側上的介面的功函數的值約5.1eV，所以，電洞累積輔助膜32的材料可為ITO(In2 O3 )。ITO在其膜形成製程中具有4.5eV至5.6eV的功函數值。由於氧化物半導體具有大於5.1eV的功函數值，所以，例如有RuO2 、SnO2 、IrO2 、OsO2 、ZnO、ReO2 、及MoO2 以及受體雜質導入的半導體等其它氧化物半導體及作為有機材料的伸乙二氧基噻吩(PEDOT)可以是電洞累積輔助膜32的材料。在溫度等於或低於400℃之膜形成方法的實施例包含ALD、CVD、及汽相摻雜。
如圖50中的(5)及圖51中的(5)所示，背表面電極92形成為經過障壁金屬91。
如圖50中的(6)及圖51中的(6)所示，在光接收區12上方，形成彩色濾光層44，然後，形成聚光透鏡45。以此方式，形成固態成像裝置8。
在固態成像裝置的製造方法(第三製造方法)中，在形成於光接收區12上的絕緣膜31上具有膜，亦即，電洞累積輔助膜32，膜32具有的功函數值大於光接收區12的光接收表面12s側上的介面的功函數值。因此，電洞累積層23的電洞累積效率增進。形成於光接收區12的光接收側上的介面中的電洞累積層23可以累積足夠的電洞。結果，暗電流降低。
電洞累積輔助膜32僅須為具有的功函數值大於電洞累積層23的功函數值。由於不需要經由電洞累積輔助膜32饋送電流，所以，電洞累積層23可為導電膜、絕緣膜、或半導體膜。因此，可以選擇具有高電阻性的材料用於電洞累積輔助膜32。
外部訊號輸入端對於電洞累積輔助膜32也是需要的。
根據實施例之固態成像裝置1至8可以應用至背照式固態成像裝置，背照式固態成像裝置在半導體基底的一表面側上包含複數個具有光接收區及佈線層的像素區，在半導體基底的一表面側中形成各別像素區，其中，從有佈線層形成的表面之相對側入射的光由各別光接收區接收。自然地，根據實施例的固態成像裝置1至8也可以應用至前照式固態成像裝置，其中，佈線層形成於光接收表面側，以及，入射於光接收區上的入射光的光路徑形成為不會阻擋入射光入射於光接收區上的佈線層的非形成區。
將參考圖53的方塊圖，說明根據本發明的實施例之成像設備。成像設備的實施例包含攝影機、數位相機、及行動電話相機。
如圖53所示，成像設備500包含設於成像單元501中的固態成像裝置(未顯示)。將影像聚焦的聚焦光學系統502設於成像單元501的聚光側上。訊號處理單元503連接至成像單元501，訊號處理單元503包含驅動成像單元501的驅動電路及訊號處理電路，訊號處理電路將經由固態成像裝置光電轉換的訊號處理成影像。在此成像裝置500中，可以使用實施例中所述的固態成像裝置1至8作為固態成像裝置。
在根據本實施例的成像設備500中，使用根據本發明的實施例之固態成像裝置1或固態成像裝置2、或是圖4中所示之具有反射膜形成的聚光透鏡之固態成像裝置。
因此，如上所述，由於使用可以增進色彩再現力及解析度的固態成像裝置，所以，成像設備500具有能夠記錄高清晰度影像的優點。
根據本實施例的成像設備500不限於上述配置。成像設備500可以應用至任何配置的成像設備，只要使用固態成像裝置即可。
固態成像裝置1至8可以形成為一晶片或是具有成像功能的類模組形式，其中，成像單元、訊號處理單元、及光學系統被集體地封裝。
本發明不僅可以應用至固態成像裝置，也可以應用至成像設備。當本發明應用至成像設備時，成像設備可以取得高影像品質的功效。舉例而言，成像設備意指相機及具有成像功能的可攜式設備。廣義而言，「成像」不僅包含正常相機拍攝期間捕捉影像，也包含指紋偵測等。
習於此技藝者，應瞭解在後附的申請專利範圍或其均等範圍內，可以視設計需求及其它因素而有不同的修改、組合、副組合、及替代。
1．．．固態成像裝置
2．．．固態成像裝置
3．．．固態成像裝置
4．．．固態成像裝置
5．．．固態成像裝置
6．．．固態成像裝置
7．．．固態成像裝置
8．．．固態成像裝置
11．．．半導體基底
12．．．光接收區
12s．．．光接收表面
13．．．像素分離區
14．．．週邊電路區
14C．．．電路
14D．．．元件
21．．．用於降低介面狀態密度的膜
22．．．具有負固定電荷的膜
23．．．電洞累積層
24．．．絕緣膜
25．．．具有正固定電荷的膜
26．．．絕緣膜
27．．．絕緣膜
28．．．有負電壓施加的膜
29．．．絕緣膜
22-1．．．第一氧化鉿膜
22-2．．．第二氧化鉿膜
21Si．．．氧化矽膜
22Hf．．．氧化鉿膜
31．．．絕緣膜
32．．．膜
41．．．絕緣膜
42．．．遮光膜
43．．．絕緣膜
44．．．彩色濾光層
45．．．聚光透鏡
46．．．抗反射膜
51．．．光阻掩罩
52．．．光阻掩罩
53．．．光阻掩罩
54．．．光阻掩罩
61．．．佈線
62．．．絕緣膜
63．．．佈線層
64．．．支撐基底
65．．．電晶體組
71．．．像素區
81．．．SOI基底
82．．．矽基底
83．．．絕緣層
84．．．矽層
85．．．背表面標誌
91．．．障壁金屬
92．．．背表面電極
500．．．成像設備
501．．．成像單元
502．．．聚光光學系統
503．．．訊號處理單元
圖1是根據本發明的第一實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖2顯示能帶圖，用於說明根據第一實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的功效；
圖3是根據第一實施例的修改之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖4是根據第一實施例的另一修改之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖5是主部份配置的剖面視圖，用於說明存在於接近週邊電路區的具有負固定電荷的情形之負固定電荷的作用；
圖6是根據本發明的第二實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖7是根據本發明的第三實施例之固態成像裝置(第一固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖8顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖9顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖10顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖11顯示根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖12顯示根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖13顯示根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖14顯示根據第三實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖15顯示根據第三實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖16顯示根據第三實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖17顯示根據本發明的第四實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖18顯示根據第四實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖19顯示根據第四實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖20顯示根據本發明的第五實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖21顯示根據第五實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖22是平坦能帶電壓與氧化物膜等效厚度的關係圖，用於說明負固定電荷存在於氧化鉿(HfO2 )膜中；
圖23介面狀態密度的比較圖，用於說明負固定電荷存在於氧化鉿(HfO2 )膜中；
圖24是平坦能帶電壓與氧化膜等效厚度的關係圖，用於說明與熱氧化物膜有關的電子形成及電洞形成；
圖25顯示根據本發明的第六實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖26是根據第六實施例之製造方法所製造的固態成像裝置的C-V(電容-電壓)特徵圖，其中，使用具有負固定電荷的膜；
圖27是根據第六實施例之第一製造方法所製造的固態成像裝置的C-V(電容-電壓)特徵圖，其中，使用具有負固定電荷的膜；
圖28是根據第六實施例之第一製造方法所製造的固態成像裝置的C-V(電容-電壓)特徵圖，其中，使用具有負固定電荷的膜；
圖29顯示根據本發明的第七實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖30顯示根據第七實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖31顯示根據第七實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖32是用於說明根據第七實施例之第一製造方法所製造的固態成像裝置的暗電流抑制效果，其中，使用具有負固定電荷的膜；
圖33顯示根據本發明的第八實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖34顯示根據第八實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖35顯示根據第八實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製程的剖面視圖；
圖36是用於說明根據第八實施例之第一製造方法所製造的固態成像裝置的暗電流抑制效果，其中，使用具有負固定電荷的膜；
圖37顯示根據本發明的第九實施例之固態成像裝置的製造方法(第一製造方法)的製造步驟的剖面視圖；
圖38是與光照射時間有關之溫度與深度的關係圖；
圖39是與光照射時間有關之溫度與深度的關係圖；
圖40是概要剖面圖，用於說明與折射率有關之干涉條件；
圖41是根據第一實施例之固態成像裝置(第二固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖42是根據第二實施例之固態成像裝置(第二固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖43顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)的製程的剖面視圖；
圖44顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)的製程的剖面視圖；
圖45顯示根據第一實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)的製程的剖面視圖；
圖46顯示根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)的製程的剖面視圖；
圖47顯示根據第二實施例之固態成像裝置的製造方法(第二製造方法)的製程的剖面視圖；
圖48是根據本發明的實施例之固態成像裝置(第三固態成像裝置)的主部份配置的剖面視圖；
圖49是固態成像裝置的配置實施例主部份配置的剖面視圖，其中，使用電洞累積層輔助膜；
圖50是根據本發的實施例之固態成像裝置的製造方法(第三製造方法)的流程圖；
圖51顯示根據實施例之製造方法(第三製造方法)的製程的剖面視圖；
圖52顯示根據實施例之製造方法(第三製造方法)的占部份製程的剖面視圖；
圖53是根據本發明的實施例之成像設備的方塊圖；及
圖54顯示光接收區的概要結構的剖面視圖，用於說明抑制導因於介面狀態密度的暗電流產生的方法。
1．．．固態成像裝置
11．．．半導體基底
12．．．光接收區
12s．．．光接收表面
21．．．用於降低介面狀態密度的膜
22．．．具有負固定電荷的膜
23．．．電洞累積層
24．．．絕緣膜
41．．．絕緣膜
42．．．遮光膜
43．．．絕緣膜
44．．．彩色濾光層
45．．．聚光透鏡

Claims (13)

  1. 一種固態成像裝置，具有光電轉換入射光之光接收區，該固態成像裝置包括：絕緣膜，形成於該光接收區的光接收表面上；具有負固定電荷的膜，形成於該絕緣膜上，其中，電洞累積層形成於該光接收區的光接收表面側上，週邊電路區設置於該光接收區側上，在該週邊電路區中，形成有週邊電路，及該絕緣膜形成於該週邊電路區的表面與該具有負固定電荷的膜之間，以致於從該週邊電路區的該表面至該具有負固定電荷的膜之間的距離大於從該光接收區的表面至該具有負固定電荷的膜之距離，其中，該固態成像裝置是背照式固態成像裝置，該背照式固態成像裝置在半導體基底的一表面側上包含複數個具有光接收區及佈線層的像素區，在該半導體基底的一表面側中形成該複數個像素區，以及，由光接收區接收從有該佈線層形成的表面之相對側入射的光。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態成像裝置，其中，該具有負固定電荷的膜是氧化鉿膜、氧化鋁膜、氧化鋯膜、氧化鉭膜、或氧化鈦膜。
  3. 如申請專利範圍第1項之固態成像裝置，其中，該絕緣膜包含氧化矽膜。
  4. 如申請專利範圍第1項之固態成像裝置，其中，形成於該週邊電路區與該具有負固定電荷的膜之間的該絕 緣膜包含氧化矽膜、氮化矽膜、及氮氧化矽膜中的一或複數種模的疊層結構。
  5. 一種固態成像裝置，具有光電轉換入射光之光接收區，該固態成像裝置包括：絕緣膜，形成於該光接收區的光接收表面上及使該入射光透射；及形成於該絕緣膜上及會有負電壓施加的膜，其中，電洞累積層形成於該光接收區的光接收表面側上，週邊電路區設置於該光接收區側上，在該週邊電路區中，形成有週邊電路，及該絕緣膜形成於該週邊電路區的表面與該會有負電壓施加的膜之間，以致於從該週邊電路區的該表面至該會有負電壓施加的膜之間的距離大於從該光接收區的表面至該會有負電壓施加的膜之距離，其中，該固態成像裝置是背照式固態成像裝置，該背照式固態成像裝置在半導體基底的一表面側上包含複數個具有光接收區及佈線層的像素區，在該半導體基底的一表面側中形成該複數個像素區，以及，由光接收區接收從有該佈線層形成的表面之相對側入射的光。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態成像裝置，其中，該有負電壓施加的膜由使該入射光透射的導電材料製成。
  7. 如申請專利範圍第5項之固態成像裝置，其中，包含氧化矽膜、氮化矽膜、及氮氧化矽膜中的一或複數種模的疊層結構之膜形成於該週邊電路區與該會有負定電壓 施加的膜之間。
  8. 一種固態成像裝置製造方法，用於在半導體基底中形成光電轉換入射光的光接收區，該製造方法包括下述步驟：在該半導體基底上形成絕緣膜，該光接收區形成於該半導體中；在該絕緣膜上形成具有負固定電荷的膜；及在形成該具有負固定電荷的膜之步驟之後，對該具有負固定電荷的膜的表面施加氮電漿處理或是對該具有負固定電荷的膜的表面施加電子束固化，其中，藉由該具有負固定電荷的膜，在該光接收區的光接收表面側上形成電洞累積層。
  9. 如申請專利範圍第8項之固態成像裝置的製造方法，其中，形成具有負固定電荷的膜之該步驟包含下述步驟：以原子層沈積法，在該絕緣膜上形成第一氧化鉿膜；及以物理汽相沈積法，在該第一氧化鉿膜上形成第二氧化鉿膜。
  10. 如申請專利範圍第9項之固態成像裝置的製造方法，其中，至少以該具有負固定電荷的膜所需的等於或大於3nm之厚度，形成該第一氧化鉿膜。
  11. 如申請專利範圍第8項之固態成像裝置的製造方法，其中，該具有負固定電荷的膜包含氧化鉿膜。
  12. 如申請專利範圍第8項之固態成像裝置的製造方法，其中，形成具有負固定電荷的膜之該步驟包含下述步驟：在該絕緣膜上形成非晶氧化鉿膜；及對該非晶氧化鉿膜施加光照射處理以晶化該氧化鉿膜。
  13. 一種成像設備，包含：聚光光學單元，將入射光聚光；固態成像裝置，接收及光電轉換該聚光光學系統聚光的入射光；及訊號處理元，處理該經過光電轉換的訊號電荷，其中，該固態成像裝置包括：絕緣膜，形成於光電轉換入射光的該固態成像裝置的光接收區的光接收表面上；具有負固定電荷的膜，形成於該絕緣膜上，其中，電洞累積層形成於該光接收區的光接收表面側上，週邊電路區設置於該光接收區側上，在該週邊電路區中，形成有週邊電路，及該絕緣膜形成於該週邊電路區的表面與該具有負固定電荷的膜之間，以致於從該週邊電路區的該表面至該具有負固定電荷的膜之間的距離大於從該光接收區的表面 至該具有負固定電荷的膜之距離，其中，該固態成像裝置是背照式固態成像裝置，該背照式固態成像裝置在半導體基底的一表面側上包含複數個具有光接收區及佈線層的像素區，在該半導體基底的一表面側中形成該複數個像素區，以及，由光接收區接收從有該佈線層形成的表面之相對側入射的光。
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