半导体设备和用于制造半导体设备的方法技术

公开了半导体设备和用于制造半导体设备的方法。半导体设备具有：具有光电转换部分的硅层；设置在硅层上的传输部分的传输电极；传输部分传输光电转换部分的电荷；以及绝缘体膜，具有位于传输电极和硅层之间的第一部分以及位于光电转换部分上的第二部分，绝缘体膜的第一部分和第二部分包含氮、氧和硅，并且第二部分中氮浓度显示出最大值的位置和硅层之间的距离大于第一部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
半导体设备和用于制造半导体设备的方法
本技术涉及半导体设备。
技术介绍
在半导体设备中，氮氧化硅膜(siliconoxynitridefilm)被用于栅极绝缘膜，以便实现栅极绝缘膜的栅极电容减小抑制和隧道电流抑制二者。日本专利特开No.2010-56515公开了一种固态图像拾取设备，其中像素部分的MOS晶体管的栅极绝缘膜包含氮氧化物膜，并且氧化物膜被形成在像素部分的光电转换部分的正上方。此外，日本专利特开No.2010-56515公开了留下栅电极正下方的栅极绝缘膜，并去除其它区域的栅极绝缘膜。
技术实现思路
本公开的一个方面是一种半导体设备，所述半导体设备具有：硅层，具有光电转换部分；设置在硅层上的传输部分的传输电极，所述传输部分传输光电转换部分的电荷；以及绝缘体膜，具有位于传输电极和硅层之间的第一部分以及位于光电转换部分上的第二部分，所述绝缘体膜的第一部分和第二部分包含氮、氧和硅，并且第二部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离大于第一部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离。本公开的另一个方面是一种制造半导体设备的方法，并且该方法包括：在设置在硅层上的包含氮、氧和硅的绝缘体膜上形成包括第一电极和第二电极的多个电极，以及在形成所述多个电极之后，在绝缘体膜和硅层之间生长氧化硅。根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本公开的其它特征将变得清楚。附图说明图1A和图1B是图示了根据当前公开的一个或多个方面的半导体设备的示意图。图2是图示了根据当前公开的一个或多个方面的半导体设备的示意图。图3A至图3C是图示了根据当前公开的一个或多个方面的半导体设备的示意图。图4A至图4D是图示了根据当前公开的一个或多个方面的用于制造半导体设备的方法的示意图。图5A至图5D是图示了根据当前公开的一个或多个方面的用于制造半导体设备的方法的示意图。图6E至图6H是图示了根据当前公开的一个或多个方面的用于制造半导体设备的方法的示意图。图7I至图7L是图示了根据当前公开的一个或多个方面的用于制造半导体设备的方法的示意图。具体实施方式在利用日本专利特开No.2010-56515中公开的技术的情况下，没有充分考虑半导体设备中的噪声特性。因此，该技术存在如下问题：作为光电转换部分中的噪声特性的暗电流和白点缺陷的减少不充分。因此，本公开的一个目的是提供有利于提高半导体设备中的噪声特性的技术。本技术在提高半导体设备中的噪声特性中是有利的。在下文中，参考附图描述用于实现本公开的实施例。在下面的描述和附图中，在多个附图上相同的配置由相同的附图标记表示。有时相互参考多个附图来描述相同的配置而不进行特别说明。此外，有时省略对由相同的附图标记表示的配置的描述。参考图1A描述半导体设备AP的配置。半导体设备AP是光电转换设备。半导体设备AP在半导体芯片IC中具有多个像素电路UNT。多个像素电路UNT中的每一个包含设置在硅层中的光电转换部分。像素电路UNT被设置在半导体设备AP的光接收区域PXR和光遮蔽区域OBR中。半导体设备AP可以具有在像素电路UNT外侧的外围区域PRR。在外围区域PRR中，可以设置执行像素电路UNT的驱动和从像素电路UNT输出的信号的处理中的至少一个的外围电路。图1B示出了具有半导体设备AP的图像拾取系统SYS的配置的示例。图像拾取系统SYS可以进一步具有光学系统OU、控制设备CU、处理设备PU、显示设备DU和存储设备MU中的至少任一个。对于图像拾取系统SYS的细节的描述稍后给出。图2是半导体设备AP的示例的截面图。像素区域PXR中的像素电路UNT包含光电转换部分PD、传输部分TX、电荷保持部分FD和放大晶体管SF。传输部分TX将光电转换部分PD的电荷传输到电荷保持部分FD。电荷保持部分FD将传输的电荷转换为根据电荷保持部分FD的容量的电压。其中光电转换部分PD是源极、传输部分TX是栅极并且电荷保持部分FD是漏极的结构可以被称为传输晶体管。连接到电荷保持部分FD的放大晶体管SF配置源极跟随器电路。像素电路UNT除此之外还可以包含使电荷保持部分FD的电荷复位的复位晶体管、对来自像素电路UNT的输出进行导通(ON)和关断(OFF)切换的开关晶体管、使光电转换部分PD的电荷放电的放电晶体管，等等。包含在这些像素电路UNT中的晶体管(包括传输晶体管)可以统称为像素晶体管。多个像素电路UNT也可以共享像素晶体管。设置在一个像素电路UNT中的光电转换部分PD、传输部分TX和电荷保持部分FD中的至少任一个的数量可以是两个或更多个。在外围区域PRR中，设置作为MOS晶体管的外围晶体管PTR。稍后描述外围晶体管PTR的细节。半导体设备AP具有其中设置像素晶体管和外围晶体管的硅层100。硅层100的元件区域(活性区域)由具有STI结构或LOCOS结构的元件隔离部分103限定。在硅层100上，设置层间绝缘膜300和贯穿层间绝缘膜300的接触插塞301、302、303和304。在层间绝缘膜300上，设置包含电路图案311、312和313的布线层310。硅层100具有光电转换部分PD。光电转换部分PD是嵌入式光电二极管，其包含用作电荷累积区域的N型杂质区域101和用作阱的P型杂质区域117。在下文中，其中具有与信号电荷的极性相同的极性的电荷是多数载流子的半导体区域的导电类型被称为第一导电类型，并且其中具有与信号电荷的极性不同的极性的电荷是多数载流子的半导体区域的导电类型被称为第二导电类型。当电子被用作信号电荷时，N型是第一导电类型。在以下描述中，电子被用作信号电荷，但是当空穴被用作信号电荷时，N型可以被读作P型，并且P型可以被读作N型。通过在杂质区域101和硅层100的表面之间设置用作表面区域的P型杂质区域102，形成了杂质区域101被嵌入在硅层100中的结构。传输部分TX具有MOS栅极结构。因此，传输部分TX也可以被称为传输栅极。具有MOS栅极结构的传输部分TX包含起栅电极的作用的传输电极107、绝缘部分1051和硅层100中的半导体区域。传输部分的半导体区域起其中形成传输沟道的沟道区域的作用。传输电极107被设置在硅层100上。绝缘部分1051位于传输电极107和硅层100之间，并且使传输电极107与硅层100绝缘。电荷保持部分FD具有由起浮置扩散区域的作用的N型杂质区域111和与杂质区域111一起形成PN结的杂质区域117形成的二极管结构。传输部分TX的绝缘部分1051是氮氧化硅膜105的位于传输电极107和硅层100之间的部分。氮氧化硅膜105除了绝缘部分1051之外还具有延伸部分1052和另一延伸部分。延伸部分1052是氮氧化硅膜105的自传输电极107和硅层100之间延伸在光电转换部分PD之上的部分。另一延伸部分是氮氧化硅膜105的自传输电极107和硅层100之间延伸在电荷保持部分FD之上的部分。氮氧化硅膜105是氮氧化硅的膜。氮氧化硅是含有氧(O)、氮(N)和硅(Si)的化合物(硅化合物)，并且是绝缘体。因此，氮氧化硅膜105是包含氧(O)、氮(N)和硅(Si)的绝缘体膜。氮氧化硅膜105可以进一步包含除了氧(O)、氮(N)和硅(Si)以外的其它杂质。可以包含在氮氧化硅膜105中的杂质例如包括氢(H)。优选地，氮氧化硅膜10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备，其特征在于，包括：硅层，具有光电转换部分；设置在硅层上的传输部分的传输电极，所述传输部分传输光电转换部分的电荷；以及绝缘体膜，具有位于传输电极和硅层之间的第一部分以及位于光电转换部分上的第二部分，所述绝缘体膜的第一部分和第二部分包含氮、氧和硅，并且第二部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离大于第一部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离。

【技术特征摘要】
2016.11.29 JP 2016-2317691.一种半导体设备，其特征在于，包括：硅层，具有光电转换部分；设置在硅层上的传输部分的传输电极，所述传输部分传输光电转换部分的电荷；以及绝缘体膜，具有位于传输电极和硅层之间的第一部分以及位于光电转换部分上的第二部分，所述绝缘体膜的第一部分和第二部分包含氮、氧和硅，并且第二部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离大于第一部分中氮浓度显示出最大值的位置与硅层之间的距离。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中第二部分的厚度大于第一部分的厚度。3.根据权利要求1所述的半导体设备，其中氮在第一部分和第二部分之间连续分布。4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中在第二部分与硅层之间的界面处的氮浓度低于在第一部分与硅层之间的界面处的氮浓度。5.根据权利要求1所述的半导体设备，其中第二部分中的氮浓度的最大值低于第一部分中的氮浓度的最大值。6.根据权利要求1所述的半导体设备，包括设置在硅层上的氮化硅层，其中传输电极被设置在氮化硅层和硅层之间，第一部分位于氮化硅层和光电转换部分之间，并且氮化硅层和硅层之间的距离小于传输电极的厚度。7.根据权利要求1所述的半导体设备，包括：电荷保持部分，传输部分将电荷传输到所述电荷保持部分；以及放大晶体管，具有连接到电荷保持部分的栅电极，其中氮化硅层延伸使得放大晶体管的栅电极位于氮化硅层和硅层之间。8.根据权利要求1所述的半导体设备，包括：绝缘体膜，具有位于放大晶体管的栅电极和硅层之间的第三部分；和位于放大晶体管的源极/漏极区域上的第四部分，其中第三部分和第四部分包含氮，并且第四部分的厚度大于第三部分的厚度。9.根据权利要求1所述的半导体设备，包括：设置外围电路，所述外围电路执行以下中的至少一个：驱动包含光电转换部分和传输部分的像素电路以及处理从所述像素电路输出的信号，并且所述外围电路包含MOS晶体管，其中MOS晶体管的栅极绝缘膜的厚度小于第一部分的厚度。10.一种系统，其特征在于，包括：根据权利要求1所述的半导体设备；和在半导体设备上形成图像的光学系统、控制半导体设备的控制设备、处理从半导体设备输出的信号的处理设备、显示由半导体设备获得的信息的显示设备以及存储由半导体设备获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤信之，楠川将司，庄山敏弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP