专利名称：固体摄像元件及其制造方法、固体摄像装置和摄像装置的制作方法
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(0)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。图22是示出了背面照射型固体摄像装置的结构的示意图。该装置具有设置有受光部(未图示)的半导体基板(Si基板)201和形成在半导体基板表面上的氧化物膜 (SiO) 202。此外，在氧化物膜202的上层上设置有防反射膜(SiON) 203，在防反射膜203的上层上设置有绝缘膜(SiO2) 204，在绝缘膜204的上层上设置有遮光膜(W) 206，且绝缘膜204 与遮光膜206之间设置有粘着层(Ti) 205。这里，粘着层(Ti) 205被形成来促进改善遮光膜(W)206与绝缘膜(Si02)204之间的粘着性，但是Ti与氧(0)具有强的结合强度。此外，通过由Ti引起的还原反应从氧化物膜202与半导体基板201之间的界面处去除氧原子(0)，从而，如上所述，在氧化物膜202与半导体基板201之间的界面中发生损坏，因此促进了暗电流的产生。另外，一种用于减少暗电流的技术是这样的方法通过在氢气氛围中对导致界面态的接合缺陷(bonding defect)进行热处理(烧结)，对缺陷产生的Si的未结合键 (uncombined hand)进对于氧封端(hydrogen-terminating)。然而，在覆盖有遮光膜的区域中，可能难以获得氢烧结处理的效果，并且仅通过上述技术难以充分地减少界面态的发生。因此，例如，日本专利申请公开公报第2010-16128号提出了这样的技术布置用于向各像素的光电转换元件的上部提供氢的氢供给膜，并且形成用于抑制在所述氢供给膜与遮光部件之间氢扩散的防扩散膜。此外，例如，日本专利申请公开公报第2003-229556号提出了这样的技术其中， 上述防反射膜是由不含钛的材料形成的，并且上述粘着层和用于配线和接触插头的阻挡层是由不含钛的材料形成的。
另外，在日本专利申请公开公报第2010-16128号所披露的技术中，向光电转换元件的表面、栅极绝缘膜等提供充足的氢，能够终止界面态，因此能够减少暗电流。此外，通过在日本专利申请公开公报第2003-229556号中所披露的技术，能够消除由于钛的影响而导致的暗电流噪声的增加。然而，当形成有氢供给膜的时候，难以避免由于在半导体基板与氧化物膜之间的界面中的氧缺陷而导致的界面损坏。此外，当在粘着层或阻挡金属中不使用钛的情况下形成配线层或者遮光层时，会担心配线的可靠性或者粘着性劣化。
发明内容
鉴于上述情况，期望提供一种能够避免界面损坏并且能够在不降低可靠性或者粘着性的前提下抑制暗电流的固体摄像元件、该固体摄像元件的制造方法、固体摄像装置以及摄像装置。本发明实施形式的固体摄像元件包括半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部；氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上；遮光层，所述遮光层形成于所述氧化物层的上层，并且在所述遮光层与所述氧化物层之间形成有粘着层；以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的。这里，通过布置于所述氧化物层与所述粘着层之间的并且由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的所述氧供给层，保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物)不受损坏，从而能够抑制由于界面态的形成而产生的暗电流。也就是说，即使存在例如钛或铝等与氧的结合力强的材料，由于在这些材料中，从化学反应和能量的观点来看，去除所述氧供给层的氧比去除所述半导体基板界面的所述氧化物层的氧原子更加稳定，所以如上所述保护了所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物层)，从而能够抑制暗电流的产生。此外，当所述氧供给层形成在与形成有所述半导体基板的所述受光部的区域相对应的区域的几乎整个表面上时，能够更加令人满意地保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物层)，从而能够想到在抑制暗电流产生方面的高效。另外，当所述氧供给层形成在有效像素区域的上层中时，必须要使入射光到达所述受光部，因此必须由具有优良透光性的材料来形成所述氧供给层。此外，当所述氧供给层仅形成在与形成有所述遮光层的区域相对应的区域中的时候，有效像素区域的上层结构具有与普通的固体摄像元件(未形成有所述氧供给层的固体摄像元件)的上层结构相同的结构。因此，形成所述氧供给层的材料的透光率或折射系数可以是任意的。由于材料选择的自由度或成膜条件的自由度高并且在集成方面的限制少， 所以能够构建具有更宽的操作范围条件的稳定的制造工艺。此外，形成所述粘着层和所述遮光层的材料的氧化焓大于形成所述氧化物层的材料的氧化焓。另外，所述氧供给层的示例包括使用氧化钽(Ta205)、氧化铌(Nb205)、氧化钒(V2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钨(WO2)或氧化钼(MoO2)构成所述氧供给层的情况。此外，本发明实施形式的固体摄像元件包括半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部；氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上； 配线层，所述配线层形成在所述氧化物层的上层，并且在所述配线层与所述氧化物层之间形成有粘着层；以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的。这里，通过布置于所述氧化物层与所述粘着层之间的并且由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的所述氧供给层，保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物)不受损坏，从而能够抑制由于界面态的形成而产生的暗电流。也就是说，即使存在例如钛或铝等与氧的结合力强的材料，由于在这些材料中，从化学反应和能量的观点来看，去除所述氧供给层的氧比去除所述半导体基板界面的所述氧化物层的氧原子更加稳定，所以如上所述保护了所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物层)，从而能够抑制暗电流的产生。此外，当所述氧供给层形成在与形成有所述半导体基板的所述受光部的区域相对应的区域的几乎整个表面上时，能够更加令人满意地保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物)，从而能够想到在抑制暗电流产生方面的高效。另外，当所述氧供给层形成在有效像素区域的上层中时，必须要使入射光到达所述受光部，因此必须由具有优良透光性的材料来形成所述氧供给层。此外，当所述氧供给层仅形成在与形成有所述配线层的区域相对应的区域中的时候，有效像素区域的上层结构具有与普通的固体摄像元件(未形成有所述氧供给层的固体摄像元件)的上层结构相同的结构。因此，形成所述氧供给层的材料的透光率或折射系数可以是任意的。由于材料选择的自由度或成膜条件的自由度高并且在集成方面的限制少， 所以能够构建具有更宽的操作范围条件的稳定的制造工艺。此外，形成所述粘着层和所述配线层的材料的氧化焓大于形成所述氧化物层的材料的氧化焓。此外，本发明另一实施形式的固体摄像元件的制造方法包括以下步骤在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；并且在所述氧供给层的上层形成遮光层，在所述氧供给层与所述遮光层之间形成有粘着层。这里，通过进行以下步骤即在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；然后在所述氧供给层的上层形成遮光层，在所述氧供给层与所述遮光层之间形成有粘着层， 这样，在所述氧化物层与所述粘着层之间形成了由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的所述氧供给层。因此，保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物)不受损坏，从而能够抑制由于界面态的形成而产生暗电流。此外，本发明又一实施形式的固体摄像元件的制造方法包括以下步骤在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；并且在所述氧供给层的上层形成配线层，在所述氧供给层与所述配线层之间形成有粘着层。这里，通过进行以下步骤即在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；并且在所述氧供给层的上层形成配线层，在所述氧供给层与所述配线层之间形成有粘着层， 这样，在所述氧化物层与所述粘着层之间形成了由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的所述氧供给层。因此，保护所述氧化物层与所述半导体基板之间的界面层(界面氧化物)不受损坏，从而能够抑制由于界面态的形成而产生暗电流。此外，本发明又一实施形式的固体摄像装置包括固体摄像元件，所述固体摄像元件具有半导体基板，所述半导体基板包括对入射光进行光电转换的受光部，氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上，遮光层，所述遮光层形成于所述氧化物层的上层，并且在所述遮光层与所述氧化物层之间形成有粘着层，以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的；以及光学系统，所述光学系统将所述入射光聚焦在所述受光部上。此外，本发明又一实施形式的固体摄像装置包括固体摄像元件，所述固体摄像元件具有半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上，配线层，所述配线层形成在所述氧化物层的上层，并且在所述配线层与所述氧化物层之间形成有粘着层，以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的；以及光学系统，所述光学系统将所述入射光聚焦在所述受光部上。此外，本发明又一实施形式的摄像装置包括固体摄像元件，所述固体摄像元件具有半导体基板，所述半导体基板包括对入射光进行光电转换的受光部，氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上，遮光层，所述遮光层形成于所述氧化物层的上层， 并且在所述遮光层与所述氧化物层之间形成有粘着层，以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的；光学系统，所述光学系统将所述入射光聚焦在所述受光部上；以及信号处理部，所述信号处理部对经过所述受光部中的光电转换的信号电荷进行处理。此外，本发明又一实施形式的摄像装置包括固体摄像元件，所述固体摄像元件具有半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上，配线层，所述配线层形成在所述氧化物层的上层， 并且在所述配线层与所述氧化物层之间形成有粘着层，以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的；光学系统，所述光学系统将所述入射光聚焦在所
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说明书
6/20 页 述受光部上；以及信号处理部，所述信号处理部对经过所述受光部中的光电转换的信号电荷进行处理。在本发明实施形式的所述固体摄像元件、通过固体摄像元件的制造方法获得的固体摄像元件、固体摄像装置和摄像装置中，能够避免界面损坏并且在不降低可靠性或粘着性的前提下抑制暗电流的产生。
图1是适用于本发明各实施形式的CMOS型固体摄像装置的示例的示意性结构图；图2是用于说明本发明实施形式的固体摄像装置的第一实施形式的示意图；图3A是用于说明第一实施形式的变形例的示意图(1)；图3B是用于说明第一实施形式的变形例的示意图(2)；图4A和图4B是用于说明第一实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑴；图5A和图5B是用于说明第一实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑵；图6是用于说明本发明实施形式的固体摄像装置的第二实施形式的示意图；图7A和图7B是用于说明第二实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑴；图8A和图8B是用于说明第二实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑵；图9是用于说明本发明实施形式的固体摄像装置的第三实施形式的示意图；图IOA是用于说明第三实施形式的变形例的示意图(1)；图IOB是用于说明第三实施形式的变形例的示意图(2)；图IOC是用于说明第三实施形式的变形例的示意图(3)；图IlA至图IlC是用于说明第三实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑴；图12A和图12B是用于说明第三实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑵；图13是用于说明本发明实施形式的固体摄像装置的第四实施形式的示意图；图14A至图14C是用于说明第四实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑴；图15A和图15B是用于说明第四实施形式的固体摄像装置的制造方法的示意图 ⑵；图16是用于说明采用了本发明实施形式的摄像装置示例的相机的示意图；图17是用于说明第一实施形式的变形例的示意图；图18A和图18B是用于说明有机光电转换膜和有机滤色器层的平面布置(编码) 的示例的示意图；图19是用于说明单位像素的电路结构的示例的示意9
图20是用于说明相关技术的CMOS型固体摄像装置(表面照射型)的示意图；图21是用于说明相关技术的CMOS型固体摄像装置(背面照射型)的示意图；以及图22是用于说明相关技术的背面照射型固体摄像装置的结构的示意图。
具体实施例方式下面，将说明用于体现本发明的实施形式(下文中称为“实施形式”)。另外，将以下面的顺序进行说明1. CMOS型固体摄像装置的示意性结构示例2.第一实施形式(背面照射型固体摄像装置的情况(1))3.第二实施形式(背面照射型固体摄像装置的情况(2))4.第三实施形式(表面照射型固体摄像装置的情况(1))5.第四实施形式(表面照射型固体摄像装置的情况(2))6.第五实施形式(摄像装置的情况)7.变形例1. CMOS型固体摄像装置的示意性结构示例图1示出了适用于本发明各实施形式的CMOS型固体摄像装置的示例的示意性结构。如图1中所示，固体摄像装置1具有像素区域(所谓的摄像区域)3和周边电路部，在像素区域3中，含有多个光电转换元件的像素2以二维的方式规则地布置在半导体基板 11 (例如，硅基板)中。像素2具有例如作为光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS 晶体管)。多个像素晶体管可以由例如传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管这三个晶体管形成。另外，也可以通过添加选择晶体管而由四个晶体管来形成像素晶体管。图19是用于说明像素2中的单位像素的电路结构的示例的示意图。单位像素具有例如作为光电转换元件的光电二极管51，并且具有传输晶体管52、放大晶体管53、地址晶体管54和复位晶体管55这四个晶体管作为一个光电二极管51的有源元件。光电二极管51进行将入射光转换成为基于光量的正电荷(这里是电子)的光电转换。传输晶体管52连接于光电二极管51与浮动扩散部FD之间。此外，通过驱动配线56 将驱动信号提供给传输晶体管的栅极(传输栅极)，从而光电二极管51中的经过光电转换的电子被传输到浮动扩散部FD。浮动扩散部FD连接着放大晶体管53的栅极。放大晶体管53通过地址晶体管54 连接至垂直信号线57，从而构成像素部外的恒流源I和源极跟随器。当通过驱动配线58向地址晶体管54的栅极提供地址信号并且地址晶体管54导通的时候，放大晶体管53放大浮动扩散部FD的电位并且根据该电位将电压输出至垂直信号线57。从各像素输出的电压通过垂直信号线57被输出至S/H ·⑶S电路。复位晶体管55连接于电源Vdd与浮动扩散部FD之间。通过驱动配线59向复位晶体管55的栅极提供复位信号，从而将浮动扩散部FD的电位复位至电源电位Vdd。由于传输晶体管52的栅极、地址晶体管54的栅极和复位晶体管55的栅极分别以行为单位进行连接，所以位于一行的各像素同时进行这样的操作。
此外，像素2还能够采用共用的像素结构。共用的像素结构是由多个光电二极管、 多个传输晶体管、一个共用的浮动扩散部和依次被共用的其它像素晶体管构成。周边电路部具有垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7 和控制电路8等。控制电路8接收输入时钟和对操作模式等进行指令的数据，并且输出例如固体摄像装置的内部信息等数据。也就是说，在控制电路8中，基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，产生作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等的操作基准的时钟信号或者控制信号。此外，这样的信号被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5或水平驱动电路6等。垂直驱动电路4例如是由移位寄存器形成的，其选择像素驱动配线，向所选的像素驱动配线提供用于驱动像素的脉冲，并且以行为单位驱动像素。也就是说，垂直驱动电路 4以行为单位在垂直方向上顺次选择并扫描像素区域3的各像素2，并且将基于信号电荷 (例如基于在各像素2的作为光电转换元件的光电二极管中接收到的光量而产生)的像素信号通过垂直信号线9提供至列信号处理电路5。列信号处理电路5例如是对于像素2的各列进行布置的，对从各像素行的一列像素2中输出的信号进行如去除噪声等信号处理。也就是说，列信号处理电路5进行用于去除像素2所特有的固定模式噪声的例如CDS、信号放大和AD转换等信号处理。在列信号处理电路5的输出级与水平信号线10之间连接有水平选择开关(未图示)。水平驱动电路6例如是由移位寄存器形成的，通过顺次输出水平扫描脉冲来顺次选择各列信号处理电路5，并且将来自各列信号处理电路5的像素信号输出至水平信号线 10。输出电路7对通过水平信号线10从各列信号处理电路5顺次提供的信号进行信号处理，然后输出上述信号。例如，在一些情况下，仅进行缓存，以及进行黑电平调整、列差异修正或各种数字信号处理等。输入输出端子12与外部进行信号交换。2.第一实施形式固体摄像装置的结构示例图2是用于说明本发明实施形式的固体摄像装置的第一实施形式的示意图。本实施形式的固体摄像装置是背面照射型的CMOS型固体摄像装置。第一实施形式的固体摄像装置21是通过像素区域(所谓的摄像区域)23和布置在像素区域23周围的周边电路部 (未图示)构成的，在像素区域23中，多个像素布置在例如由硅形成的半导体基板22上。单位像素24包括作为光电转换部的光电二极管PD和多个像素晶体管Tr。光电二极管PD形成于半导体基板22的厚度方向上的整个区域中，并且通过η型半导体区域25和面对着基板的前侧和后侧的P型半导体区域26设置成为ρη结型光电二极管。另外，面对着基板的前侧和后侧的P型半导体区域还作为用于抑制暗电流的正空穴电荷累积区域。含有光电二极管PD和像素晶体管Tr的各像素24被形成于ρ型半导体区域中的元件分离区域27分离。像素晶体管Tr在形成于半导体基板22的表面22Α侧的ρ型半导体阱区域28中形成有η型源极区域和η型漏极区域(均未示出)，并且在η型源极区域和 η型漏极区域之间的基板表面上隔着栅极绝缘膜形成有栅极电极29。另外，在图2中，由一个像素晶体管Tr来代表并显示多个像素晶体管，并且通过栅极电极29示意性地示出。
在半导体基板22的表面22A上，通过布置多层配线32形成所谓的多层配线层33， 其中在多层配线32之间形成有层间绝缘膜31。由于多层配线层33不被光入射，所以能够自由地对配线32的布局进行设置。在作为光电二极管PD的受光面34的基板背面22B上，形成有氧化物膜13，在氧化物膜13上形成有由SiON形成的防反射膜37。此外，在防反射膜37上，形成有由Ta2O5形成的金属氧化物膜14以及作为绝缘层的由SiO2形成的氧化物膜38。另外，在第一实施形式中，金属氧化物膜14形成在防反射膜37上的几乎整个表面中。另外，在氧化物膜38上的像素边界中，S卩，在对应于像素边界的部分中，形成有由钨(W)形成的遮光膜39，并且在遮光膜39与氧化物膜38之间设置有由Ti形成的粘着层 15。另外，遮光膜39可以是遮光的材料，但优选为具有强遮光性并且能够通过例如蚀刻等微细加工被精确加工的材料。此外，在含有粘着层15和遮光膜39的氧化物膜38上形成有平坦化膜41，在平坦化膜41上顺次形成有片上滤色器42和片上微透镜43。另外，平坦化膜41可以由例如树脂之类的有机材料形成，可以使用例如拜耳(Bayer)布置的滤色器作为片上滤色器42。此外，可以由例如树脂之类的有机材料形成片上微透镜43。另外，光L从基板背面22B侧入射，通过片上微透镜43聚焦，然后由各光电二极管 PD接收。在第一实施形式的背面照射型固体摄像装置21中，在氧化物膜13与粘着层15之间布置有由Ta2O5形成的金属氧化物膜14，由Ta2O5形成的金属氧化物膜14的氧化焓小于形成氧化物膜13的SiO2的氧化焓。此外，从化学反应和能量的角度来看，从金属氧化物膜 14去除氧原子要比从氧化物膜13去除氧原子更稳定。因此，这就防止了形成粘着层15的 Ti从氧化物膜13中去除氧原子，因而保护了位于氧化物膜13与基板背面22B之间的界面层不受损坏，从而能够抑制由于界面态的形成而产生的暗电流。另外，在第一实施形式中，金属氧化物膜14形成得几乎遍布防反射膜37上的整个表面，因而能够更令人满意地保护氧化物膜13，并且能够想到在抑制暗电流的产生方面的较好效果。变形例在第一实施形式中，说明了在防反射膜37的上层上形成有金属氧化物膜14的情况作为示例。然而，金属氧化物膜14形成在氧化物膜13与粘着层15之间就足够了，并非必须将金属氧化物膜14典型地紧接着形成在防反射膜37上。例如，如图3A中所示，金属氧化物膜14可以紧接着形成在氧化物膜13上，如图3B中所示，金属氧化物膜14也可以紧接着形成在氧化物膜38上。此外，在第一实施形式中，说明了使用氧化钽(Ta2O5)层作为金属氧化物膜14的情况作为示例，但不是必须典型地使用氧化钽(Ta2O5)层。也就是说，由显示出比形成氧化物膜13的材料(在本实施形式中为SiO2)的氧化焓小的氧化焓的材料形成金属氧化物膜14 就足够了，不是必须由氧化钽(Ta2O5)层典型地形成金属氧化物膜14。例如，可以由氧化铌 (Nb2O5)、氧化钒(V2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钨(WO2)或氧化钼(MoO2)等形成金属氧化物膜 14。另外，如果金属氧化物膜14是由显示出氧化焓比形成氧化物膜13的材料的氧化焓小的材料形成的，该材料不是必须为氧化物。
另外，氧化焓的大小关系如下。Al2O3 > HfO2 > ZrO2 > TiO2 > SiO2 > Ta2O5 > Nb2O5 > V2O3 > Cr2O3 > WO3 > MoO2如上所述，尽管由氧化钽(Ta2O5)层典型地形成金属氧化物膜14不是必须的，但在本实施形式的情况下，必须由具有优良透光性的材料来形成金属氧化物膜14。也就是说，在第一实施形式中，由于金属氧化物膜14形成得几乎遍布防反射膜37的上层的整个表面，换言之，在有效像素区域的上层上也形成有金属氧化物膜14，所以必须由具有优良透光性的材料来形成金属氧化物膜14。这里，表1示出了 “有代表性的氧化物材料的透光区域”，表2示出了 “有代表性的氧化物材料的能带隙”。然而，表1中所示的数值只是示例，由于透光性根据成膜方法或成膜条件而不同，所以数值不是唯一确定的。表权利要求
1.一种固体摄像元件，其包括半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部； 氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上；遮光层，所述遮光层形成于所述氧化物层的上层，并且在所述遮光层与所述氧化物层之间形成有粘着层；以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层是由透光材料形成的，并且形成在与形成有所述半导体基板的所述受光部的区域相对应的区域的几乎整个表面上。
3.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层仅形成在与形成有所述遮光层的区域相对应的区域中。
4.根据权利要求1、2或3所述的固体摄像元件，其中，形成所述粘着层和所述遮光层的材料的氧化焓大于形成所述氧化物层的材料的氧化焓。
5.根据权利要求1、2或3所述的固体摄像元件，其中，所述粘着层和所述遮光层含有铝、钛、铝合金或氮化钛中的至少一种材料。
6.根据权利要求1、2或3所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层是通过使用氧化钽、氧化铌、氧化钒、氧化铬、氧化钨或氧化钼构成的。
7.根据权利要求1、2或3所述的固体摄像元件，其中，所述固体摄像元件是这样的背面照射型固体摄像元件所述背面照射型固体摄像元件包括多个像素部和配线层，所述像素部具有将入射光转换成电信号的所述受光部，所述配线层位于所述半导体基板的形成有所述像素部的表面侧，并且所述背面照射型固体摄像元件通过所述受光部接收从形成有所述配线层的表面的相反侧入射的光。
8.—种固体摄像元件，其包括半导体基板，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部； 氧化物层，所述氧化物层形成于所述半导体基板的表面上；配线层，所述配线层形成在所述氧化物层的上层，并且在所述配线层与所述氧化物层之间形成有粘着层；以及氧供给层，所述氧供给层布置于所述氧化物层与所述粘着层之间，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的。
9.根据权利要求8所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层是由透光材料形成的，并且形成在与形成有所述半导体基板的所述受光部的区域相对应的区域的几乎整个表面上。
10.根据权利要求8所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层仅形成在与形成有所述配线层的区域相对应的区域中。
11.根据权利要求8、9或10所述的固体摄像元件，其中，形成所述粘着层和所述配线层的材料的氧化焓大于形成所述氧化物层的材料的氧化焓。
12.根据权利要求8、9或10所述的固体摄像元件，其中，所述粘着层和所述配线层含有铝、钛、铝合金或氮化钛中的至少一种材料。
13.根据权利要求8、9或10所述的固体摄像元件，其中，所述氧供给层是通过使用氧化钽、氧化铌、氧化钒、氧化铬、氧化钨或氧化钼构成的。
14.一种固体摄像元件的制造方法，所述方法包括以下步骤在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；并且在所述氧供给层的上层形成遮光层，在所述氧供给层与所述遮光层之间形成有粘着层。
15.一种固体摄像元件的制造方法，所述方法包括以下步骤在半导体基板的上层上形成氧供给层，所述半导体基板具有对入射光进行光电转换的受光部，并且在所述半导体基板的表面上形成有氧化物层，形成所述氧供给层的材料显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小；并且在所述氧供给层的上层形成配线层，在所述氧供给层与所述配线层之间形成有粘着层。
16.一种固体摄像装置，其包括固体摄像元件，所述固体摄像元件为权利要求1 13中任一项所述的固体摄像元件，以及光学系统，所述光学系统将所述入射光聚焦在所述受光部上。
17.一种摄像装置，其包括固体摄像装置，所述固体摄像装置为权利要求16所述的固体摄像装置，以及信号处理部，所述信号处理部对经过所述受光部中的光电转换的信号电荷进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种固体摄像元件、固体摄像元件的制造方法、固体摄像装置和摄像装置。所述固体摄像元件包括具有进行入射光的光电转换的受光部的半导体基板；形成于所述半导体基板的表面上的氧化物层；形成于所述氧化物层的上层的遮光层，并且在所述遮光层与所述氧化物层之间形成有粘着层；布置于所述氧化物层与所述粘着层之间的氧供给层，并且所述氧供给层是由显示出的氧化焓比形成所述氧化物层的材料的氧化焓小的材料形成的。所述固体摄像装置包括所述固体摄像元件和光学系统。所述摄像装置包括所述固体摄像元件、光学系统和信号处理部。本发明能够避免界面损坏并且能够在不降低可靠性和粘着性的前提下抑制暗电流。
文档编号H04N5/225GK102386194SQ201110245628
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年8月31日
发明者大庭义行, 押山到, 桧山晋 申请人:索尼公司