專利名稱：固體攝像裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置，更特定地講，涉及MOS型固體攝像裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在一般的半導體裝置中，隨著元件尺寸的細微化發(fā)展，在使用MOS型晶體管的固體攝像裝置中元件尺寸的細微化也在發(fā)展。由此，能夠?qū)OS型固體攝像裝置的像素單元的截距細微化，所以即使相同的光學尺寸、即像素陣列存在的受光區(qū)域的面積為一定，也能夠通過由受光區(qū)域配置多個像素單元來構(gòu)成高析像度的固體攝像裝置。
圖3是表示MOS型固體攝像裝置的代表性的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3所示的固體攝像裝置包括光敏二極管301、傳送晶體管302、放大晶體管304、和復位晶體管303，并且具備分別以矩陣狀排列的多個像素單元312、多個垂直信號線311、多個共用漏極線306、垂直驅(qū)動電路307、雜音抑制電路308、和水平驅(qū)動電路309。放大晶體管304及復位晶體管303的各個漏極連接到共用漏極線306。此外，放大晶體管304的源極連接到垂直信號線311。垂直信號線311的一端連接到負荷晶體管305，垂直信號線311的另一端連接到雜音抑制電路308。雜音抑制電路308的輸出連接到由水平驅(qū)動電路309驅(qū)動的水平選擇晶體管310。
這里，使用圖4對像素單元312與雜音抑制電路308的動作進行說明。此外，在圖4中記載了包括MOS型固體攝像裝置中的像素單元、雜音抑制電路、和水平移位寄存器(SR)的部分，其他部分省略。
首先，通過使復位晶體管303開啟及關(guān)閉，將浮動擴散區(qū)(floatingdiffusion)202的電位復位為VDD。此時，通過由恒流源205規(guī)定的放大晶體管304的動作點，垂直信號線的電位(例如節(jié)點206的電位)V1滿足下式(a)。
V1＝VG-VGS＝VDD-VGS……(a)這里，VG表示放大晶體管304的柵極電位，VGS表示放大晶體管304的柵源間電壓。此外，通過放大晶體管304的動作點求出VGS作為常數(shù)。
接著，通過將雜音抑制電路308內(nèi)的晶體管210開啟，在節(jié)點209的電位被控制為VDD的狀態(tài)下，將晶體管207開啟而將電容器208充電。此時，如果設(shè)電容器的電容量為C1，則被充電到電容器208中的電荷Q滿足下式(b)。
C1(VDD-V1)＝Q……(b)接著，通過將晶體管210開啟，接著將傳送晶體管302開啟，從而將儲存在光電二極管301中的電荷Q1傳送給浮動擴散區(qū)202。如果設(shè)浮動擴散區(qū)202的電容量為C，則浮動擴散區(qū)202的電位變化為(VDD-Q1/C)。
此時，節(jié)點206的電位V2滿足下式(c)。
V2＝VDD-Q1/C-VGS ……(c)最初充電到電容器208中的電荷Q按照電容器208及211的電容值被分配給電容器208及211。這里，如果設(shè)節(jié)點209的電位為Vout、設(shè)充電到電容器208中的電荷的變化量為ΔQ，則下式(d)及(e)成立。
C1(Vout-V2)＝Q+ΔQ……(d)C2Vout＝-ΔQ ……(e)
通過解上述式(a)～(e)，如下式(f)那樣求出Vout。
Vout＝C1/(C1+C2)×(VDD-Q1/C)……(f)通過將水平選擇晶體管310開啟，從而經(jīng)由水平信號線213向放大器輸出由上述式(f)表示的電位Vout。
另外，在微型計算機及邏輯元件等半導體集成電路裝置中，在將元件尺寸細微化的情況下，進行下述動作1)盡量按照比例縮放規(guī)則的形式將元件的尺寸縮?。?)將MOS晶體管的柵絕緣膜薄膜化；或者3)降低電源電壓。但是，在圖3及圖4所示那樣的固體攝像裝置中，能夠采取與它們不同的應(yīng)對動作。
首先，在固體攝像裝置中重要的是，優(yōu)先確保在像素單元中配置有光敏二極管的規(guī)定面積的區(qū)域，并維持靈敏度及飽和電子數(shù)這樣的光敏二極管的特性。因而，在固體攝像裝置中將元件尺寸細微化的情況下，不是如CMOS邏輯LSI等那樣按照比例縮放規(guī)則將所有的元件尺寸單純地比例縮小，而是采用下述設(shè)計，不是盡可能減少光敏二極管的面積，而是將包含在像素單元及外圍電路中的晶體管的尺寸細微化。
此外，在固體攝像裝置中，如果在像素單元內(nèi)將柵絕緣膜單純地減薄、并配合它來降低電源電壓，則從像素單元輸出的信號電壓的動態(tài)范圍變小，不能將由光敏二極管受光的光的振幅作為較大的電壓的振幅輸出，所以結(jié)果損害了S/N比。因而，關(guān)于像素單元，采用對降低電源電壓或減少柵絕緣膜的膜厚這樣的動作相反地進行抑制的設(shè)計。這也成為制約元件的尺寸的原因，上述CMOS邏輯LSI等那樣的單純的比例縮小不能順利進行。
因此，在元件尺寸的細微化中，能夠采用簡單地將柵絕緣膜減薄、配合它來降低電源電壓那樣的通常的方法的大多數(shù)情況是，限定于在固體攝像裝置中構(gòu)成外圍電路的元件。
如果將以上總結(jié)，則在固體攝像元件中，由于元件的細微化使像素單元數(shù)增加，所以對于圖像的析像度提高是有效的，但如CMOS邏輯那樣不能單純地發(fā)展細微化，而需要(1)在像素單元內(nèi)、光敏二極管的面積確?；蚓S持比元件的細微化更優(yōu)先，(2)在像素單元內(nèi)，柵絕緣膜厚及電源電壓的單純的比例縮放受到抑制，(3)外圍電路與CMOS邏輯同樣地進行比例縮放。
此外，在將一般的MOS晶體管的尺寸細微化時，由于后述的短溝道特性等的影響，各晶體管的特性的偏差成為問題。該各晶體管的特性的偏差由于有可能引起起因于各元件的特性差的不均勻性，所以進行了為了抑制晶體管特性的偏差所需要的工藝改善。
例如，在最小柵極長小于0.3μm的階段的CMOS邏輯半導體設(shè)備制造工藝中，一般采用在N溝道MOS晶體管中采用N型多晶硅柵極、在P溝道MOS晶體管中采用P型多晶硅柵極的雙柵構(gòu)造。如上述那樣采用雙柵構(gòu)造是因為，由于具有表面溝道構(gòu)造，盡可能通過柵極電場進行溝道部的半導體基板表面區(qū)域(柵極電極正下方的Si基板與柵絕緣膜之間的界面附近)的電位控制，結(jié)果能夠容易地進行源漏間的電流控制。
此外，作為用來盡可能通過柵極電場進行溝道的電位控制的其他方案，還進行使柵絕緣膜薄膜化。
但是，在上述的雙柵構(gòu)造中，為了將多晶硅柵極的導電型做成P型而一般使用的硼雜質(zhì)具有因柵極電極形成后的熱處理而從柵極電極向柵絕緣膜滲出的性質(zhì)。如果硼從柵極電極向柵絕緣膜滲出，則半導體裝置的特性從設(shè)計上開始變化。如果將柵絕緣膜薄膜化，則該現(xiàn)象變得更顯著。
此外，在通過柵絕緣膜的薄膜化而柵絕緣膜的厚度不到5nm的情況下，會從柵極電極經(jīng)由柵絕緣膜向半導體基板流過隧道電流，成為柵極泄漏。這在利用MOSFET的柵極的輸入電感較高的性質(zhì)而構(gòu)成電路那樣的情況下成為較大的問題。在固體攝像元件中，由于將信號電荷屢次作為MOSFET柵極輸入進行處理，所以特別嚴重。
為了避免該硼滲出及柵極泄漏，在半導體制造工藝中采取將柵絕緣膜氮化的對策。這是因為，在氮化后的氧化膜中具有抑制硼擴散的效果，由于介電常數(shù)變高所以能夠使絕緣膜厚變厚。
但是，在該柵絕緣膜的氮化的機構(gòu)中，可知存在柵絕緣膜和半導體基板之間的界面之間的界面能級增加而成為1/f噪音的原因這樣的其他問題。即，如果將柵絕緣膜氮化，則由于氮而在柵絕緣膜的能隙中產(chǎn)生能級，所以會因該能級與晶體管的溝道間的電荷的交換而產(chǎn)生1/f噪音。這里，由于固體攝像裝置將通過光電變換生成的電信號用晶體管放大而輸出，所以柵絕緣膜的氮化帶來的1/f噪音的增加成為使固體攝像裝置的電信號的S/N比變化的主要原因。
進而，在固體攝像裝置中，即使在如上述那樣使像素單元面積減少的情況下，為了采用在盡可能維持光敏二極管的面積的同時僅使包含在像素單元中的晶體管的尺寸細微化的方針，包含在像素單元中的放大晶體管使用接近于最小柵長及最小柵寬的尺寸的情況較多。
這里，一般1/f噪音用Vn2＝K/(Cox·W·L·f)Vn噪音電壓密度[V/√Hz]K常數(shù)Cox柵絕緣膜電容[F/μm2]W柵寬[μm]L柵長[μm]f頻率[Hz]表示噪音電壓密度Vn2，所以使柵寬W及柵長L減少、并使用接近于最小柵長及最小柵寬的尺寸的固體攝像裝置的像素單元內(nèi)的放大晶體管，成為最容易受到1/f噪音的影響的晶體管之一。
近年來，在JP02004-311739及JP02004-296603等中記載了作為使模厚的控制變好、能夠得到期望的氮濃度的柵絕緣膜的氮化方法，代替以往的氧氮化法而使用等離子氮化法。并且，如在圖5中表示SIMS分析的氮濃度曲線那樣，進行使包含在柵絕緣膜中的氮濃度的峰值從柵絕緣膜與半導體基板之間的界面遠離、減少界面的氮濃度的嘗試。該技術(shù)也被應(yīng)用在固體攝像裝置中，如在文獻《Chang-RokMoon et al.International Electron Device Meeting 2005 TechnicalDigest，33.2(2005)》中看到那樣，報告了1/f噪音的降低。
但是，由圖5所示的氮濃度曲線也可知，柵絕緣膜與半導體基板之間的界面處的氮的峰值濃度即使在使用等離子氮化法的情況下也是氧氮化法時的1/2左右，依然存在一定量以上的氮。因此，1/f噪音的程度與將純粹的氧化膜作為柵絕緣膜的情況相比較差。
另一方面，包含在上述的固體攝像裝置的像素單元中的放大晶體管一般由N溝道晶體管構(gòu)成，并且在像素單元中，需要如上述那樣抑制柵絕緣膜的膜厚與電源電壓的比例縮放以便不損害所輸出的信號的S/N比，所以柵絕緣膜在較厚的狀態(tài)下被使用。因此，如果僅將像素單元的N溝道放大晶體管取出來看，則通過柵極電極及柵絕緣膜的硼的滲出、以及柵極泄漏的問題本來不存在。
此外，該情況對于在固體攝像元件的外圍電路中用于信號處理的模擬電路的晶體管來說，如果是N溝道晶體管并且柵絕緣膜的厚度能夠確保為5nm以上則同樣適用。因而，在將這些像素單元的放大晶體管及外圍電路的模擬電路用柵絕緣膜較厚的N溝道MOS晶體管構(gòu)成的情況下，柵絕緣膜的氮化本來就不需要。另一方面，在外圍電路中，在形成邏輯電路及驅(qū)動電路的、為了進行高速動作而要求細微晶體管與薄膜柵絕緣膜那樣的部位，為了解決這些問題而需要進行柵絕緣膜的氮化。
這樣，在固體攝像裝置中，對于因各個晶體管元件的結(jié)構(gòu)而不需要一定對所有的晶體管的柵絕緣膜氮化、甚至將柵絕緣膜氮化會帶來輸出特性的降低。但是，以往以來進行的柵絕緣膜的氧氮化法是將柵絕緣膜在NO+O2氣體等的氣氛中加熱到1100℃左右來進行的方法，所以只能將晶片整面的柵絕緣膜氮化。此外，在柵絕緣膜的氮化中使用等離子氮化法的方法中，由于不存在在同一個半導體基板或芯片上將氮化的柵絕緣膜和沒有被氮化的柵絕緣膜分開形成的機構(gòu)，所以也會將本來不需要、甚至因為1/f噪音的問題而不想氮化的柵絕緣膜氮化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述課題、實現(xiàn)能夠使氮化的柵絕緣膜和沒有氮化的柵絕緣膜并存的固體攝像裝置和其制造方法。
有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置是在半導體基板上具備以矩陣狀排列的多個像素單元、和從上述像素單元經(jīng)由規(guī)定的信號線輸出信號的外圍電路的固體攝像裝置，其特征在于，作為構(gòu)成上述固體攝像裝置的多個晶體管的柵絕緣膜，包括氮化的柵絕緣膜和沒有氮化的柵絕緣膜兩者。通過這樣，在本來不需要氮化的柵絕緣膜中沒有混入氮雜質(zhì)，能夠抑制界面能級的增加所引起的1/f噪音的增加，從而防止固體攝像裝置的S/N比惡化。
此外，有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置的制造方法是制造在半導體基板上具備以矩陣狀排列的多個像素單元、和從上述像素單元經(jīng)由規(guī)定的信號線輸出信號的外圍電路的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，包括在上述半導體基板上形成構(gòu)成上述固體攝像裝置的晶體管的柵絕緣膜的工序；將上述柵絕緣膜上的一部分用掩模層掩蔽(masking)的工序；對沒有被上述掩模層掩蔽的區(qū)域的上述柵絕緣膜進行等離子氮化的工序；將上述掩模層剝離的工序；將上述半導體基板退火的工序；以及在上述半導體基板上形成柵極電極的工序。通過這樣，能夠容易地將本來不需要氮化處理的柵絕緣膜選擇性地不進行氮化。
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置及其制造方法，由于能夠使想要氮化的柵絕緣膜和不想要氮化的柵絕緣膜并存，所以能夠分別制作，以將構(gòu)成外圍電路的邏輯電路及驅(qū)動電路的模擬電路的晶體管的柵絕緣膜氮化，另一方面將像素單元的放大晶體管及構(gòu)成外圍電路的晶體管的柵絕緣膜氮化。因此，除了抑制硼的滲出及抑制柵極泄漏的效果以外，在像素單元的放大晶體管及外圍電路的模擬電路中，能夠?qū)]有氮化的氧化膜作為柵絕緣膜使用，能夠在使固體攝像裝置的晶體管特性成為期望的設(shè)計那樣的同時，將起因于氮的界面能級的影響完全排除來實現(xiàn)1/f噪音的降低。
在上述有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置中，優(yōu)選的是，具有上述沒有氮化的柵絕緣膜的晶體管是上述像素單元內(nèi)的放大晶體管。這是因為，像素單元內(nèi)的放大晶體管是最容易受到1/f噪音的影響的晶體管之一。
此外，更優(yōu)選的是，作為構(gòu)成上述外圍電路的多個晶體管，包括N溝道晶體管和P溝道晶體管兩者，構(gòu)成上述像素單元的晶體管的至少一部分是N溝道晶體管，并且上述N溝道晶體管的至少一部分具有沒有氮化的柵絕緣膜。這是因為，由于在N溝道晶體管中使用N型多晶硅柵極電極，所以不會發(fā)生柵極電極的硼滲出，即使不將柵絕緣膜氮化，也不會產(chǎn)生晶體管特性的變化這樣的課題。
進而，優(yōu)選的是，上述N溝道晶體管具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極，上述P溝道晶體管具備摻雜了P型雜質(zhì)的柵極電極?；蛘撸瑑?yōu)選的是，上述N溝道晶體管及上述P溝道晶體管都具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極。
此外，在有關(guān)上述本發(fā)明的固體攝像裝置的制造方法中，優(yōu)選的是，上述像素單元內(nèi)的形成有放大晶體管的區(qū)域由上述掩模層掩蔽。這是因為，由于像素單元內(nèi)的放大晶體管是最容易受到1/f噪音的影響的晶體管之一，所以使該柵絕緣膜不被氮化。
進而，更優(yōu)選的是，作為構(gòu)成上述外圍電路的多個晶體管，包括N溝道晶體管和P溝道晶體管兩者，構(gòu)成上述像素單元的晶體管的至少一部分是N溝道晶體管，并且，形成上述N溝道晶體管的至少一部分的區(qū)域被上述掩模層掩蔽。這是因為，如果是N溝道晶體管，則使用N型多晶硅柵極電極，所以不發(fā)生柵極電極的硼滲出，所以使該柵絕緣膜不被氮化。


圖1是表示具有氮化的柵絕緣膜和沒有氮化的柵絕緣膜的兩種晶體管的示意圖。
圖2是說明具有氮化的柵絕緣膜和沒有氮化的柵絕緣膜的兩種晶體管的制造方法的圖。
圖3是表示MOS型固體攝像裝置的代表性結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是用來說明MOS型固體攝像裝置的像素單元與雜音抑制電路的動作的一部分的要部電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示柵絕緣膜中的氮分布的圖。
具體實施例方式
以下，利用附圖詳細地說明有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置。
圖1是將具有氮化的柵絕緣膜的MOS晶體管和具有沒有氮化的柵絕緣膜的MOS晶體管形成在同一個半導體基板100上時的示意圖。
對于由元件分離部101分離的左右的兩個晶體管，分別在P型阱(well)102上形成氮化的柵絕緣膜105和沒有氮化的柵絕緣膜103，在各自之上配置有柵極電極106。另外，該圖是一起顯示固體攝像裝置中的具有實質(zhì)上由氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的MOS晶體管、和具有由氮化氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的圖，不是顯示固體攝像裝置的特定部分的截面的圖。
這樣，利用圖2，說明在相同的半導體基板上形成具有兩個不同的柵絕緣膜的MOS晶體管的制造方法。
首先，如圖2(a)所示，在形成有元件分離部101及P型阱102的半導體100上，如圖2(b)所示，通過熱氧化形成柵絕緣膜103。該柵絕緣膜103是不含有氮雜質(zhì)的純粹的硅氧化膜，只要通過以往已知的通常的方法形成就可以。具體的形成條件例如如下。
氣體稀釋氧(O2/N2混合O2∶5％)溫度800℃～900℃處理時間10～20分鐘這里，如圖2(c)所示，為了得到將一個N溝道晶體管區(qū)域遮蓋的掩模層，在涂布抗蝕劑而形成抗蝕劑膜后，得到經(jīng)過通常的曝光顯影處理并圖案化后的抗蝕劑104。
在該狀態(tài)下進行等離子氮化。條件例如如以下那樣。
高頻率功率13.56MHz 500W氣體N2壓力5Pa處理時間10～120秒工作臺溫度20℃此時，由于表面被暴露在氮等離子中的部分的柵絕緣膜被氮化、被抗蝕劑覆蓋的部分的柵絕緣膜沒有被氮化，所以如圖2(d)所示，能夠分開形成氮化柵絕緣膜105和沒有被氮化的柵絕緣膜103。
接著，在利用硫酸與過氧化氫的混合液等藥液實施了抗蝕劑除去后，例如在以下的條件下進行后退火。
溫度800～1100℃氣體氧或氮氣氛時間10～120秒由此，膜質(zhì)穩(wěn)定化。然后，堆積硅那樣的柵極電極材料膜，進行圖案化，如圖2(e)所示那樣形成柵極電極106，得到晶體管的基本結(jié)構(gòu)。
另外，柵極電極形成以后的固體攝像裝置的制造方法由于與周知的方法同樣，所以省略這里的說明。
接著，對有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。
根據(jù)上述說明的方法，由于能夠在1個半導體基板上形成實質(zhì)上由氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜、和由氮氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜，所以能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實際的固體攝像裝置中。有關(guān)本實施方式的固體攝像裝置是在其半導體基板上具有實質(zhì)上由氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜、和由氮氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜兩者的裝置。
有關(guān)本實施方式的固體攝像裝置的基本的電路結(jié)構(gòu)與圖3所示的固體攝像裝置的代表性的電路結(jié)構(gòu)相同。這里，像素單元除了光敏二極管301以外，還包括傳送晶體管302、放大晶體管304、以及復位晶體管303這3個晶體管。并且，在有關(guān)本實施方式的固體攝像裝置中，作為其中的放大晶體管304的柵絕緣膜，具有沒有氮化的柵絕緣膜，并且將放大晶體管304做成N溝道晶體管。這是因為，在攝像時成為1/f噪音的原因的只是放大晶體管304，并且通過將其做成N溝道晶體管，不再需要擔心硼的滲出。
稍微詳細地說明在攝像時成為1/f噪音的原因的只是放大晶體管304、其他晶體管不會特別成為問題。
首先，傳送晶體管302只要能夠從光敏二極管301完全傳送電荷，在溝道中就不會殘留電荷，所以不發(fā)生作為1/f噪音的原因的與柵絕緣膜和半導體基板的界面的界面能級之間的電荷的交換。
此外，復位晶體管303在復位時產(chǎn)生偏移噪音(稱作kTC噪音)，但根據(jù)利用圖4說明了雜音抑制電路的動作的內(nèi)容可知，最初來自復位狀態(tài)的像素單元的輸出電位V1、以及來自傳送了電荷的狀態(tài)的像素單元的輸出電位V2成為V1＝VDD-VGS ……(a)V2＝VDD-VGS-Q/C ……(c)最終輸出成為Vout＝C1/(C1+C2)×(VDD-V1+V2)＝C1/(C1+C2)×(VDD-Q1/C)……(f)這里，對像素的復位電位乘以偏移噪音(kTC噪音)offset，即使在成為V1＝VDD+offset-VGSV2＝VDD+offset-VGS-Q/C的情況下，由于在最終輸出中被V2-V1的部分抵消，所以不會產(chǎn)生實質(zhì)上的問題。
接著，對構(gòu)成外圍電路的晶體管進行說明。
在構(gòu)成外圍電路的、垂直驅(qū)動電路307、雜音抑制電路308、以及水平驅(qū)動電路309之中，首先對構(gòu)成雜音抑制電路308的MOS晶體管使用沒有被氮化的柵絕緣膜。這是因為，在雜音抑制電路中，由于如上述那樣處理由光敏二極管301生成的圖像信號，所以需要避免1/f噪音的影響。
另一方面，對于外圍電路中的垂直驅(qū)動電路307、水平驅(qū)動電路309，使用氮化的柵絕緣膜。這是因為，構(gòu)成這些電路的晶體管由于要求驅(qū)動速度，所以優(yōu)選地由細微晶體管構(gòu)成，因而優(yōu)選地使用MOS晶體管的柵絕緣膜的實際膜厚可以變厚的含有氮雜質(zhì)的柵絕緣膜。
此外，本發(fā)明的固體攝像裝置可以使用雙柵構(gòu)造，在此情況下只要使各個晶體管如以下這樣就可以。
例如，如果是垂直驅(qū)動電路307及水平驅(qū)動電路309、移位寄存器、其他數(shù)字信號處理電路那樣的低電壓類MOS晶體管(例如電源電壓1.5V、柵絕緣膜厚3nm的晶體管)與處理來自像素單元312、雜音抑制電路308、放大器、模擬信號處理電路那樣的光敏二極管的信號的高電壓類MOS晶體管(例如電源電壓3.3V、柵絕緣膜厚7nm的晶體管)這兩個電壓類的固體攝像裝置，則N溝道低電壓類MOS晶體管與P溝道低電壓類MOS晶體管使用氮化的柵絕緣膜。并且，N溝道高電壓類MOS晶體管與P溝道高電壓類MOS晶體管使用沒有氮化的柵絕緣膜。這是因為，在N溝道低電壓類MOS晶體管中需要防止柵極泄漏，并且在P溝道低電壓類MOS晶體管中除了防止柵極泄漏以外還防止硼的滲出。另一方面，高電壓類MOS晶體管由于是處理像素信號的晶體管，所以為了避免1/f噪音而優(yōu)選地使用沒有氮化的柵絕緣膜。在處理圖像信號的方面，在高電壓類P溝道MOS晶體管的情況下也同樣，所以在高電壓類P溝道MOS晶體管的情況下，通過不將柵絕緣膜氮化而是使柵絕緣膜的膜厚為5nm以上，來避免柵極泄漏與硼滲出的問題。
另外，對圖3所示的各電路元件而言，雜音抑制電路308通常由模擬電路構(gòu)成，所以為了確保信號的動態(tài)范圍而由高電壓類MOS晶體管制造的情況較多，另一方面，垂直驅(qū)動電路307及水平驅(qū)動電路309由于在提高幀速率而在1秒間攝影多個圖像的模式中要求高速動作，所以由低電壓類MOS晶體管制造的情況較多。在這樣的情況下，進行上述那樣的柵絕緣膜的分開使用是有效的。
此外，作為N溝道MOS晶體管(表面溝道晶體管)與P溝道MOS晶體管(埋入溝道晶體管)兩者的柵極電極構(gòu)造，還提出了通過在哪個中都使用由摻雜了N型雜質(zhì)的多晶硅構(gòu)成的柵極而將硼的滲出的問題完全排除那樣的設(shè)計。在采用該設(shè)計的情況下，也與上述同樣，對于低電壓類的MOS晶體管，在N溝道MOS晶體管的情況和P溝道MOS晶體管的情況下都使用氮化的柵絕緣膜，對于高電壓類的MOS晶體管，在N溝道MOS晶體管的情況和P溝道MOS晶體管的情況下都使用沒有氮化的柵絕緣膜。這是因為，在這些情況下，由于解決了硼的滲出的問題，所以只要從防止柵極泄漏的觀點出發(fā)來選擇柵絕緣膜就可以。
如以上說明，本發(fā)明提供一種使用實現(xiàn)了1/f噪音的降低的細微化的MOS晶體管的固體攝像裝置和其制造方法，在實現(xiàn)S/N比良好的高畫質(zhì)的固體攝像裝置方面是有實用性的。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，在半導體基板上具備以矩陣狀排列的多個像素單元、和從上述像素單元經(jīng)由規(guī)定的信號線輸出信號的外圍電路，其特征在于，作為構(gòu)成上述固體攝像裝置的多個晶體管的柵絕緣膜，包括氮化的柵絕緣膜和沒有氮化的柵絕緣膜兩者。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，具有上述沒有氮化的柵絕緣膜的晶體管是上述像素單元內(nèi)的放大晶體管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體攝像裝置，其特征在于，作為構(gòu)成上述外圍電路的多個晶體管，包括N溝道晶體管和P溝道晶體管兩者，構(gòu)成上述像素單元的晶體管的至少一部分是N溝道晶體管，并且上述N溝道晶體管的至少一部分具有沒有氮化的柵絕緣膜。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述N溝道晶體管具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極，上述P溝道晶體管具備摻雜了P型雜質(zhì)的柵極電極。
5.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述N溝道晶體管及上述P溝道晶體管都具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極。
6.一種固體攝像裝置的制造方法，該固體攝像裝置在半導體基板上具備以矩陣狀排列的多個像素單元、和從上述像素單元經(jīng)由規(guī)定的信號線輸出信號的外圍電路，該制造方法的特征在于，包括在上述半導體基板上形成構(gòu)成上述固體攝像裝置的晶體管的柵絕緣膜的工序；將上述柵絕緣膜上的一部分用掩模層掩蔽的工序；對沒有被上述掩模層掩蔽的區(qū)域的上述柵絕緣膜進行等離子氮化的工序；將上述掩模層剝離的工序；將上述半導體基板退火的工序；以及在上述半導體基板上形成柵極電極的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，上述像素單元內(nèi)的形成有放大晶體管的區(qū)域由上述掩模層掩蔽。
8.如權(quán)利要求6或7所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，作為構(gòu)成上述外圍電路的多個晶體管，包括N溝道晶體管和P溝道晶體管兩者，構(gòu)成上述像素單元的晶體管的至少一部分是N溝道晶體管，并且形成上述N溝道晶體管的至少一部分的區(qū)域被上述掩模層掩蔽。
9.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，上述N溝道晶體管具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極，上述P溝道晶體管具備摻雜了P型雜質(zhì)的柵極電極。
10.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，上述N溝道晶體管及上述P溝道晶體管都具備摻雜了N型雜質(zhì)的柵極電極。
全文摘要
提供一種通過像素單元的放大晶體管及外圍電路的模擬電路實現(xiàn)1/f噪音的降低的固體攝像裝置及其制造方法。有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置是在半導體基板(10)上具備以矩陣狀排列的多個像素單元、和從上述像素單元經(jīng)由規(guī)定的信號線輸出信號的外圍電路的固體攝像裝置，其特征在于，作為構(gòu)成上述固體攝像裝置的多個晶體管的柵絕緣膜，包括氮化的柵絕緣膜(105)和沒有氮化的柵絕緣膜(103)兩者。
文檔編號H01L21/8234GK101079435SQ200710104198
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者內(nèi)田干也 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社