固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法
【专利说明】固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法
[0001][相关申请案]
[0002]本申请案享有在2014年11月4日提出申请的日本专利申请号2014-224768的优先权的利益，并在本申请案中引用该日本专利申请案的全部内容。
技术领域
[0003]本实施方式大体上涉及一种固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法。
【背景技术】
[0004]以往的固态摄像装置具备:拍摄像素部，由将入射光光电转换为信号电荷的多个光电转换元件二维排列而成；以及周边电路部，从该拍摄像素部读取信号电荷并进行信号处理。该拍摄像素部及周边电路部存在设置于同一半导体基板上的情况。
[0005]另外，在该固态摄像装置中，为了提高周边电路部的动作特性，有时采用LDD (Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)型晶体管作为周边电路部中的晶体管。该LDD型晶体管具备:侧壁，设置于栅极的两侧面；LDD区域，设置于位于侧壁下方的半导体基板的表层部；以及源极、漏极区域，与LDD区域相邻并设置于其外侧。
[0006]该侧壁是通过以下方式形成:在将侧壁形成用绝缘膜形成于包含拍摄像素部及周边电路部的半导体基板的整个面之后，使用各向异性干式蚀刻对整个面进行回蚀。
[0007]因此，固态摄像装置存在因整面回蚀导致拍摄像素部中的半导体基板的表面受到损害而产生结晶缺陷的情况。因结晶缺陷而产生的电子，以所谓的暗电流的形式从光电转换元件流出、或在拍摄图像中变成白点显现而成为画质劣化的原因。
【发明内容】
[0008]本发明的实施方式提供一种可减少暗电流产生的固态摄像装置及其制造方法。
[0009]本实施方式的固态摄像装置具备半导体层、像素晶体管的栅极、周边电路晶体管的栅极、氮化硅膜、以及侧壁。在半导体层设置有光电二极管与浮动扩散体。像素晶体管的栅极隔着栅极氧化膜设置于半导体层的表面。周边电路晶体管的栅极隔着栅极氧化膜设置于半导体层的表面。氮化硅膜隔着栅极氧化膜设置于半导体层中的光电二极管的上表面。侧壁设置于像素晶体管的栅极的两侧面及周边电路晶体管的栅极的两侧面中、除像素晶体管的栅极的光电二极管侧的侧面以外的至少一个侧面。
【附图说明】
[0010]图1是表示实施方式的固态摄像装置的概略构成的框图。
[0011]图2是表示实施方式的固态摄像装置所具备的像素的电路构成的一例的示意图。
[0012]图3是表示实施方式的固态摄像装置所具备的像素的受光面侧的面的一部分的示意性俯视图。
[0013]图4是表示图3所示的像素沿A-A’线的示意性截面及周边电路部中的晶体管的示意性截面的说明图。
[0014]图5A?图5C是用以说明图3所示的像素沿A_A’线的截面部分及周边电路部的截面部分的制造步骤的图。
[0015]图6A?图6C是说明图3所示的像素沿A_A’线的截面部分及周边电路部的截面部分的制造步骤的图。
[0016]图7A?图7C是说明图3所示的像素沿A_A’线的截面部分及周边电路部的截面部分的制造步骤的图。
[0017]图8A?图SC是说明图3所示的像素沿A-A’线的截面部分及周边电路部的截面部分的制造步骤的图。
[0018]图9A?图9C是说明图3所示的像素沿B_B’线的截面部分的制造步骤的图。
[0019]图1OA?图1OC是表示图3所示的像素沿C_C’线的截面部分的制造步骤的图。
[0020]图11是表示图3所示的像素的面上的抗蚀剂的示意性俯视图。
[0021]图12是说明实施方式的变化例的拍摄像素部的示意性截面及周边电路部中的晶体管的示意性截面的说明图。
[0022]图13A?图13C是说明实施方式的变化例的拍摄像素部的截面部分的制造步骤的图。
[0023]图14是表示实施方式的变化例的像素的受光面侧的面上的抗蚀剂的示意性俯视图。
[0024]图15是表示实施方式的另一变化例的拍摄像素部的示意性截面及周边电路部中的晶体管的示意性截面的说明图。
【具体实施方式】
[0025]下面，参照附图对实施方式的固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法详细地进行说明。此外，本发明并非由下面所示的实施方式限定。
[0026]图1是表示实施方式的固态摄像装置I的概略构成的框图。如图1所示，固态摄像装置I在半导体基板10上具备拍摄像素部2与周边电路部4。另外，周边电路部4具备垂直扫描电路 11、负载电路 12、C0LUMN ADC(Column Analog Digital Converter，列模数转换器)电路13、水平扫描电路14、基准电压产生电路15、以及时序控制电路16。
[0027]对入射光进行光电转换并将其储存的像素PC沿水平方向(行方向)RD及垂直方法(列方向)CD以二维阵列(行列)状配置于拍摄像素部2。该实施方式的像素PC成为I个单位单元包含2个像素的2像素I单元构造。此外，关于像素PC的电路构成及物理构造，参照图2及图3在下文中进行叙述。
[0028]另外，在拍摄像素部2中沿水平方向RD设置有进行像素PC的读取控制的水平控制线Hlin，沿垂直方向⑶设置有传输从像素PC读取的电压信号的垂直信号线Vlin。
[0029]垂直扫描电路11以行单位依次选择成为读取对象的像素PC。负载电路12针对每一列从像素PC读取电压信号至垂直信号线Vlin。COLUMN ADC电路13针对每一列通过Q)S (Correlated Double Sampling，相关双重取样)对各像素PC的电压信号进行取样。
[0030]水平扫描电路14以列单位依次选择成为读取对象的像素PC。基准电压产生电路15向COLUMN ADC电路13输出基准电压VREF。该基准电压VREF是用来和经由垂直信号线Vlin输入至COLUMN ADC电路13的电压信号进行比较。时序控制电路16控制垂直扫描电路11读取各像素PC的电压信号的时序。
[0031]在该固态摄像装置I中，通过垂直扫描电路11沿垂直方向⑶逐行选择像素PC，并且通过水平扫描电路14沿水平方向RD逐列选择像素PC。而且，在负载电路12中，通过与所选择的像素PC之间进行源极跟随器动作而将从像素PC读取的电压信号经由垂直信号线Vlin 传输至 COLUMN ADC 电路 13。
[0032]接下来，参照图2对像素PC的电路构成及动作简单地进行说明。图2是表示实施方式的固态摄像装置I所具备的像素PC的电路构成的一例的示意图。如图2所示，像素PC具备2个光电二极管(光电转换元件)PD1、PD2、及2个传送晶体管TRSUTRS2。而且，像素PC具备浮动扩散体FD、放大晶体管AMP、重置晶体管RST、及地址晶体管ADR。此外，关于所述晶体管的物理配置的一例，使用下述图3进行说明。
[0033]各光电二极管PD1、PD2的阴极接地，阳极连接于传送晶体管TRSUTRS2的源极。2个传送晶体管TRS1、TRS2的各漏极连接于I个浮动扩散体FD。
[0034]各传送晶体管TRSl、TRS2在传送信号被输入至传送栅极时将通过光电二极管PDU PD2而被光电转换的信号电荷传送至浮动扩散体FD。在浮动扩散体FD连接有重置晶体管RST的源极。
[0035]另外，重置晶体管RST的漏极连接于电源电压线Vdd。该重置晶体管RST在重置信号被输入至栅极时将浮动扩散体FD的电位重置为电源电压的电位。
[0036]另外，在浮动扩散体FD连接有放大晶体管AMP的栅极。该放大晶体管AMP的源极连接于地址晶体管ADR的漏极，且漏极连接于电源电压线Vdd。另外，地址晶体管ADR的源极连接于输出信号线Vsig0垂直信号线Vlin经由输出信号线Vsig连接于电流源T。
[0037]在像素PC中，当地址信号被输入至地址晶体管ADR的栅极时，根据传送至浮动扩散体FD的信号电荷的电荷量而被放大的信号经由地址晶体管ADR从放大晶体管AMP输出至负载电路12。
[0038]接下来，参照图3对像素PC的物理构造进行说明。图3是表示固态摄像装置I所具备的像素PC的受光面侧的面的一部分的示意性俯视图。如图3所示，像素PC具备被元件分离区域STI电分离的2个光电二极管ro1、H)2。另外，像素pc在2个光电二极管ro1、PD2之间具备I个浮动扩散体FD。也就是说，该像素PC的构造为2个光电二极管Η)1、Η)2共有I个浮动扩散体FD的2像素I单元构造。
[0039]在各光电二极管PD1、PD2与浮动扩散体FD之间的半导体层20上分别配置有传送晶体管TRS1、TRS2的传送栅极TG1、TG2。另外，在半导体层20中的浮动扩散体FD的旁边隔着元件分离区域STI配置有接地电压线Vss。
[0040]另外，在该半导体层20上，在隔着光电二极管PD2而与浮动扩散体FD为相反侧的区域配置有重置晶体管RST的栅极G1、放大晶体管AMP的栅极G2、及地址晶体管ADR的栅极G3。
[0041]另外，在半导体层20中的重置晶体管RST与放大晶体管AMP之间配置有电源电压线Vdd。而且，在半导体层20中的地址晶体管ADR的旁边配置有输出信号线Vsig，在重置晶体管RST的旁边配置有浮动扩散体FDl。浮动扩散体FDl经由金属配线与浮动扩散体FD电连接。