固态摄像装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种固态摄像装置及其制造方法。该固态摄像装置具有光敏二极管，该光敏二极管的每一个都包括：Ｎ－型区域，形成在半导体基板中；第一碳化硅层，形成在Ｎ－型区域之上；以及Ｐ－型区域，包括形成在第一碳化硅层之上的第一硅层且掺杂有硼。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态摄像装置(solide-state image pickup device)及其制造工艺。
技术介绍
对于固态摄像装置，通常采用电极和配线形成在基板的表面上的前面照明结构， 其中形成光电转换部分且允许光从电极和配线之上进入。在固态摄像装置，如利用硅基板 作为基板的CCD (电荷耦合装置)和CMOS (互补金属氧化物半导体)传感器中，作为摄像传 感器的光电转换部分近年来采用埋入结构来减少噪声。图8示出了前面照明结构的固态摄像装置的截面图。如图8所示，固态摄像装置100是具有前面照明结构的CMOS固态摄像装置。每个像素的光接收传感器部分具有所谓“HAD (Hole AccumulationDiode，空穴累 积二极管)结构”，具体地，该结构为P-型杂质注入光接收传感器部分的表面中，以钉扎过 剩的电子。通过该HAD结构，实现了白点和暗电流的减少。每个光接收传感器部分具有这样的构造，光敏二极管PD形成在硅基板101中，多 层配线层103经由层间绝缘膜102设置在硅基板101上，此外，滤色器104和透镜105设置 在配线层103上面的上层中。入射光L穿过透镜105、滤色器104和配线层103相邻的单独 各部分之间的层间绝缘膜102，并进入光接收传感器部分中的光敏二极管PD。现在参考图9A和9B，将描述前面照明CMOS固态摄像装置中每个埋入传感器的制 造工艺ο如图9A所示，首先由离子注入通过形成在硅基板201表面上的氧化膜231在硅基 板201中形成P-型埋入区域202。进行该离子注入以形成HAD传感器的溢流势垒(overflow barrier)，并且防止从硅基板201发出的电子进入光接收传感器部分。接下来，通过上述氧化层231，P-型元件隔离区域221形成在硅基板201中。该 P-型元件隔离区域221形成为在上述P-型埋入区域202之上的硅基板201中的像素之间 形成且隔离元件的区域。随后，去除氧化膜231。接下来，如图9B所示，栅极绝缘膜211形成在硅基板201上，并且经由栅极绝缘膜 211形成转移栅极212。随后，如标号232所示，再一次在硅基板201上形成氧化膜。此时， 栅极绝缘膜211设置在转移栅212之下以外的部分可以去除或仍可保留。图中示出了将其 去除的情况。然后，将描述HAD结构的光接收传感器部分的形成。通过氧化膜232，首先通过离子注入在硅基板201中形成N-型区域203。该离子 注入分两个阶段执行，一个阶段是形成用于提供较高灵敏度的最终像素的层，另一个阶段 是形成用于形成光接收传感器部分的层。用于提供高灵敏度最终像素的离子注入执行到大 的深度，而用于形成光接收传感器部分的离子注入比用于提供高灵敏度最终像素的离子注 入相对较浅。接下来，通过上述的氧化膜232，在N-型区域203之上的硅基板201中通过离子注4入形成P-型区域204。进行该离子注入以在光接收传感器部分的表面中增强钉扎。在此情 况下，考虑到电荷转移而倾斜注入离子，从而在相邻于转移栅极212侧壁的区域中不允许 离子穿透进入硅基板201。如上所述，光敏二极管PD用形成在N-型区域203和P-型区域204之间的PN结 构成。通过具有上述HAD结构的埋入传感器构造的固态摄像装置，能够充分降低此前产 生在光接收传感器部分表面中的诸如暗电流的噪声。因此，具有HAD结构的埋入固态摄像装置看作能够使其实现作为固态摄像装置的 优良特性。然而，具有HAD结构的埋入固态摄像装置涉及这样的问题，在其制造过程中，光接 收传感器部分的P-型区域204中的硼(B)扩散进入硅基板201的N-型区域203中，因此， 硼的最终杂质浓度轮廓变得扩大。附图中，硼(B)的杂质轮廓由虚曲线表示，并且N-型杂 质(例如，磷)的轮廓由实曲线表示。因此，难于形成陡峭的杂质浓度轮廓。由于扩大了光接收传感器部分中的PN结， 饱和电荷量(Qs)显著降低。而且，各装置参数上的该偏差导致传感器特性的下降、由硼穿透进入沟道区域引 起的白点和黑点的增加以及由于硼扩散量的不稳定性引起的传感器特性的变化等。为了解决上述问题，所希望的是抑制发生硼在加热下发生扩散。另一方面，在MOSFET (金属氧化物半导体场效晶体管)中，为了防止硼扩散，已经 报告了几种技术。为了抑制作为例如在32nm节点后的先进MOS (金属氧化物半导体)装置(例如， nMOSFET)中小型化结果而出现的短沟道效应问题，已经提出了利用SiC层而具有陡峭沟道 和晕(Halo)轮廓结构的装置。该nMOSFET将参考图IOA所示的示意性截面构造图以及图 IOB和IOC所示的截面照片进行描述。如图IOA所示，已经报道了这样的技术，在离子注入后，为了调整阈值电压Vt，使 硅经历外延生长。例如，硼扩散区域313的形成之后，通过外延生长形成外延生长的硅层 311。在此情况下，由于整个形成步骤中的热累积的存在，最后的沟道注入轮廓变得扩大。该 扩大的最终沟道注入轮廓归因于受热下的硼扩散，从而nMOSFET 310的晶体管特性显著下 降，导致特性变化上的扩大。因此，如图IOB所示，引入SiC层312。该SiC层312已经通过外延生长形成为抵 抗硼扩散的杂质扩散势垒。由于碳(C)被视为可减少硼(B)扩散的材料之一，已经开发了 在nMOSFET 310中SiC层312形成在外延生长的硅层311之下的技术。由于形成了 SiC层 312，可以抑制硼的扩散(例如，参见 A. Hakozaki，H. Itokawa，N. Kusanoki, I. Mizushima, S.Inaba, S. Kawanaka and Y Toyoshima, "Steep Channel & Halo Profiles UtilizingB oron-Diffusion-Barrier(SiC) for 32 nm Node and Beyond,，，2008 Symposiumon VLSI Technology Digests of Technical Papers (2008)，在下文称为非专利文件 1)。作为该技术的实践结果，已经变得能够稳定外延生长的硅层311和硼扩散区域 313之间的沟道部分中包含的杂质浓度，如图11所示(例如，见非专利文件1)。如图12所示，还显示出，由于抑制阈值电压(Vth)变化和迁移率下降的可能性以及同时抑制耗尽层扩大的可能性，而抑制了短沟道效应(例如，参见非专利文件1)。参考图13所示的示意性截面构造图，接下来将描述在异质结双极晶体管中抑制 硼扩散进入SiC层的方法。如图13所示，在发射器电极430由硅形成且基底由硅锗(SiGe)形成的异质结双 极晶体管401中，具有碳包含在基底层中的硅锗层427形成为实现高频高输出晶体管。具体地讲，沟槽隔离区域422形成在P-型硅基板421中，并且子集电极层423形 成在沟槽隔离区域422之间。在子集电极层423之上，形成第二集电极扩散层424，此外， N+-型集电极引线层426形成有N+-型集电极引线层426和第二集电极扩散层424之间插 设的元件隔离区域425。另外，包含碳的硅锗层427通过外延生长形成在P-型硅基板421 上以降低寄生电容。包含碳的硅锗层42本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光敏二极管的固态摄像装置，其中该光敏二极管的每一个都包括：Ｎ－型区域，形成在半导体基板中；第一碳化硅层，形成在该Ｎ－型区域之上；以及Ｐ－型区域，包括形成在该第一碳化硅层之上的第一硅层且掺杂有硼。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大地朋和，宫波勇树，荒川伸一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]