[发明专利]固体摄像元件及其制造方法、固体摄像装置和摄像装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2010年8月31日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-194181所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像元件、该固体摄像元件的制造方法、固体摄像装置和摄像装置。具体地，本发明涉及能够抑制暗电流产生的固体摄像元件、该固体摄像元件的制造方法、以及使用这样的固体摄像元件的固体摄像装置和摄像装置。

背景技术

在相关技术中，包括电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或者CMOS图像传感器的固体摄像装置被广泛用于摄像机或数码相机等中。另外，在CMOS型固体摄像装置中，使用的是图20中所示的表面照射型和图21中所示的背面照射型。

如图20的示意性结构图中所示，表面照射型固体摄像装置111被设置为具有像素区域113，在像素区域113中，在半导体基板112上形成有多个成为光电转换部的光电二极管PD和多个包含多个像素晶体管的单位像素116。尽管未示出像素晶体管，但在图20中示出了栅极电极114，于是示意性地示出了像素晶体管的存在。

各光电二极管PD被由杂质扩散层形成的元件分离区域115分离，并且在半导体基板112的形成有像素晶体管的表面侧上形成有多层配线层119，在多层配线层119中，多层配线118隔着层间绝缘膜117布置。在与光电二极管PD的位置对应的位置之外的部分形成配线118。

在多层配线层119上，顺次形成有片上滤色器121和片上微透镜122，在片上滤色器121与多层配线层119之间隔着平坦化膜120。片上滤色器121例如是通过布置各个红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤色器来设置的。

在表面照射型固体摄像装置111中，通过使用形成有多层配线层119的基板表面作为受光面123，光L从基板表面侧入射。

同时，如图21的示意性结构图中所示，背面照射型固体摄像装置131被设置为具有像素区域113，在像素区域113中，多个成为光电转换部的光电二极管PD和多个包含多个像素晶体管的单位像素116形成在半导体基板112上。尽管未示出像素晶体管，但在基板表面侧形成有像素晶体管，在图21中示出了栅极电极114，于是示意性地示出了像素晶体管的存在。

各光电二极管PD被由杂质扩散层形成的元件分离区域115分开，并且在半导体基板112的形成有像素晶体管的表面侧上形成有多层配线层119，在多层配线层119中，多层配线118隔着层间绝缘膜117布置。在背面照射型中，可以不管光电二极管PD的位置来形成配线118。

此外，在光电二极管PD面对着的半导体基板112的背面上，顺次形成有绝缘层128、片上滤色器121和片上微透镜122。

在背面照射型固体摄像装置131中，将形成有多层配线层和像素晶体管的基板表面的相对侧的基板背面作为受光面132，光L从基板背侧入射。另外，光L在不受多层配线层119限制的状态下入射到光电二极管PD中，因此能够扩大光电二极管PD的开口并且实现高灵敏度。

另外，在如上所述的固体摄像装置中，提高灵敏度以及降低噪声是极其重要的。特别地，对于固体摄像装置，在不存在入射光的情况下，暗电流成为设置有进行光电转换的受光部的半导体基板与上层膜之间的界面中的界面态的产生源，该暗电流是要被降低的噪声。

这里，暗电流是如下现象：即使在光没有入射到受光部的状态下也从光电二极管PD及其周边产生电子。当产生大量暗电流时，作为固体摄像元件的摄像性能的基准的暗电平劣化，从而难以获得足够灰度级的分辨率，并且摄像时的灵敏度降低。

此外，界面态是电子由于半导体基板内的晶体缺陷或者杂质、与氧化物膜界面的接合缺陷而能够存在的能量状态。当界面态增加时，促进了暗电流的产生。

另外，界面态的一个因素包括：由于从半导体基板的设置有进行光电转换的受光部的表面与覆盖着该表面的氧化物膜之间的界面去除氧原子(O)而产生的对界面层的损坏。

在下文中，将借助附图对此进行说明。