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TWI639226B - 固態攝影元件之製造方法 - Google Patents

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TWI639226B
TWI639226B TW103136700A TW103136700A TWI639226B TW I639226 B TWI639226 B TW I639226B TW 103136700 A TW103136700 A TW 103136700A TW 103136700 A TW103136700 A TW 103136700A TW I639226 B TWI639226 B TW I639226B
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insulating film
film
fluorine
gate electrode
region
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Inventor
西田征男
山下朋弘
山本有紀
Original Assignee
瑞薩電子股份有限公司
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Abstract

本發明目的在於達到提昇影像感測器性能，其將氟導入於「放大電晶體的閘極電極GE1之中在俯視時與通道區域重疊的重複部分」，且不將氟導入半導體基板1S內。具體而言，如圖20所示，進行抗蝕劑膜FR1的圖案化，使得「閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分」具有開口。並且，藉由以「形成有開口部OP1的抗蝕劑膜FR1」作為光罩的離子植入法，將氟注入從開口部OP1露出的閘極電極GE1內部。

Description

固態攝影元件之製造方法
本發明係關於，例如由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)影像感測器所代表的固態攝影元件及其製造方法。
日本特開2008-218836號公報(專利文獻1)記載有一種由鎳金屬全矽化物電極構成閘極電極的技術。具體而言，在此專利文獻1中，記載將具有矽化物化反應抑制效果的氟注入閘極電極，俾形成具有鎳金屬單矽化物組成的鎳金屬全矽化物電極。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2008-218836號公報
例如，在CMOS影像感測器所代表的固態攝影元件中，降低基線雜訊(baseline noise)，亦即在無光下影像也不會成為全黑的現象，為一個重大的課題。已知此基線雜訊係與像素所含、稱為「放大電晶體」的n通道型場效電晶體中產生的1/f雜訊(閃爍雜訊)具有強烈的關聯性。所以，為了減低基線雜訊，減低「放大電晶體」中產生的1/f雜訊係為重要。
關於此點，已知減少存在於「放大電晶體」之閘極絕緣膜的懸鍵(未鍵結鍵)，對於減低1/f雜訊為有效，且就減低懸鍵(dangling bond)的手法，有種方法係使氟鍵結於懸鍵。例如，可考慮藉由離子植入法，將氟導入於含有「放大電晶體」的固態攝影元件。
但是，擔心會有含氟離子束所具有的汚染物質(contamination)所致的不良影響。亦即，例如鎢(W)所代表的金屬原子作為汚染物質混入半導體基板時，有可能會增加固態攝影元件之無光時的白點數量或暗電流。此事，一般認為起因如下：進入半導體基板的金屬原子擴散，到達作為光電轉換部的光電二極體，而產生缺陷能階。亦即，產生缺陷能階時，在光電二極體中經由該缺陷能階的洩漏電流會增加，一般認為此洩漏電流的增加係與無光時的白點數量或暗電流增加有關。
如此，減低「放大電晶體」的1/f雜訊，從減低固態攝影元件之基線雜訊的觀點而言，將氟導入於固態攝影元件而言係有效，另一方面，有可能因為導入氟時一起導入的汚染物質，引起無光時的白點數量與暗電流之增加。亦即，從 減低固態攝影元件之基線雜訊、且抑制無光時的白點數量與暗電流之增加的觀點而言，單純利用將氟導入於固態攝影元件的手法並不足夠，還存在有進一步改善的餘地。
其他課題與新穎特徵可從本說明書的描述及附加圖式更為清楚。
本發明一實施形態之固態攝影元件，係將氟導入放大電晶體的閘極電極之中在俯視時與通道區域重疊的重複部分。
又，一實施形態之固態攝影元件之製造方法，係於實施「形成放大電晶體之閘極電極」的步驟之後，具有將氟導入於「在俯視時閘極電極之中與通道區域重疊的重複部分」之步驟。
根據一實施形態，能達到提昇固態攝影元件性能。
1S‧‧‧半導體基板
AR‧‧‧區域
ARF‧‧‧抗反射膜
ATr‧‧‧放大電晶體
CAP‧‧‧罩蓋絕緣膜
CF‧‧‧濾色鏡
CH‧‧‧通道區域
CNT‧‧‧接觸孔
DB‧‧‧懸鍵
DR1‧‧‧汲極區域
DR2‧‧‧汲極區域
e‧‧‧電子
EX1‧‧‧低濃度雜質擴散區域
EX2‧‧‧低濃度雜質擴散區域
FR1‧‧‧抗蝕劑膜
GE1‧‧‧閘極電極
GE2‧‧‧閘極電極
GOX‧‧‧閘極絕緣膜
h‧‧‧電洞
IF1‧‧‧絕緣膜
IF2‧‧‧絕緣膜
IF3‧‧‧絕緣膜
IL1‧‧‧層間絕緣膜
IL2‧‧‧層間絕緣膜
IL3‧‧‧層間絕緣膜
IL4‧‧‧層間絕緣膜
IS‧‧‧影像感測器
L‧‧‧透鏡
LPR‧‧‧透光部
L1‧‧‧配線
L2‧‧‧配線
NR‧‧‧n+型半導體區域
NR1‧‧‧高濃度雜質擴散區域
NWL‧‧‧n型井
OL‧‧‧微透鏡
OP1‧‧‧開口部
OP2‧‧‧開口部
OP3‧‧‧開口部
OSL‧‧‧輸出信號線
PD‧‧‧光電二極體
PER‧‧‧周邊電路區域
PF1‧‧‧多晶矽膜
PF2‧‧‧多晶矽膜
PLG‧‧‧插塞
PR‧‧‧p+型半導體區域
PR1‧‧‧高濃度雜質擴散區域
PWL‧‧‧p型井
PXLR‧‧‧像素陣列區域
Q‧‧‧傳送電晶體
RC‧‧‧受光面
RTr‧‧‧重置電晶體
SL1‧‧‧矽化物膜
SR1‧‧‧源極區域
SR2‧‧‧源極區域
STI‧‧‧元件分離區域
STr‧‧‧選擇電晶體
SW‧‧‧側壁間隔件
SZ‧‧‧遮光帶
VG‧‧‧反向電壓
S101~S110‧‧‧步驟
圖1係顯示在影像感測器中將光轉換成電信號的模樣之示意圖。
圖2係概略顯示影像感測器不設微透鏡之情形的構成。
圖3係顯示將微透鏡配置於光電二極體的正面之例的示意圖。
圖4係顯示原色濾鏡，為濾色鏡之一。
圖5係顯示補色濾鏡，為濾色鏡之一。
圖6係顯示利用pn接面之二極體之能帶結構。
圖7係顯示受光部之元件結構的一例之剖視圖。
圖8係顯示像素之電路構成的電路圖。
圖9係顯示實施形態1之像素之示意性的佈局構成之俯視圖。
圖10係沿圖9A-A線剖開的剖視圖。
圖11係示意性顯示氟鍵結於存在於放大電晶體的閘極絕緣膜之懸鍵的模樣。
圖12係說明影像感測器所含的放大電晶體之製造步驟的流程之流程圖。
圖13係顯示改變注入氟步驟的插入時期之情形的檢討結果之圖表。
圖14係顯示實施形態1之半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖15係顯示圖14後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖16係顯示圖15後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖17係顯示圖16後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖18係顯示圖17後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖19係顯示圖18後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖20係顯示圖19後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖21係顯示圖20後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖22係顯示圖21後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖23係顯示圖22後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖24係顯示圖23後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖25係顯示圖24後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖26係顯示變形例之半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖27係顯示圖26後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖28係顯示實施形態2之半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖29係顯示圖28後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖30係顯示圖29後的半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖31係顯示變形例1之半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖32係顯示變形例2之半導體裝置之製造步驟的剖視圖。
圖33係顯示實施形態3中形成有影像感測器的半導體晶片之示意性構成之俯視圖。
圖34係顯示分別形成於圖33所示之像素陣列區域的多數像素上的放大電晶體之剖面構成與形成於圖33所示的周邊電路區域之周邊電路上的p通道型場效電晶體之剖面構成。
【實施發明之較佳形態】
在以下實施形態中，為了方便之故，當有必要時將分隔成多數段落或實施形態來說明，但只要未特別明示，則此等段落或實施型態並非彼此無關，係一者為另一者的部分或全部之變形例、細節補充說明等關係。
又，在以下實施形態中，提及要素之數目等(包含個數、數值、量、範圍等)時，只要未特別明示及並非原理上顯然限定於特定數目時，則不限於該特定數目，可係在該特定數目以上，亦可在該特定數目以下。
再者，在以下實施形態中，其構成要素(亦包含要素步驟等)，只要未特別明示及並非可認為原理上顯然有必要時，當然不一定為必要。
同樣地，在以下實施形態中，提及構成要素等的形狀、位置關係等時，只要未特別明示時及並非可認為原理上顯然不行時，則實質上包含近似或類似於該形狀等者。此點對於上述數值及範圍而言亦係相同。
又，在說明實施形態的全圖中，相同構件原則上標註相同元件符號，並省略其重複說明。另，為使圖式易懂，有時會在俯視圖中也加上斜線。
(實施形態1)
<影像感測器(固態攝影元件)的概略構成>
以下參照圖式來說明本實施形態1中，拍攝影像的影像感測器(固態攝影元件)。首先說明影像感測器的概略構成。影像感測器係一種元件，其將輸入於影像感測器的光線轉換成電信號。圖1係顯示在影像感測器中將光線轉換成電信號的模樣之示意圖。例如圖1所示，從對象物發出的光線入射於透鏡L而進行成像。在該透鏡L之成像位置配置有影像感測器IS，使得由透鏡L所成像的影像照射於影像感測器IS。在影像感測器IS中，受到光線照射時，將該光線轉換成電信號。並且，藉由對於從影像感測器IS輸出的電信號進行信號處理來產生影像。如此，影像感測器IS具有將入射的光線轉換成電信號並輸出的功能。
放大顯示影像感測器IS的受光面RC時，可知影像感測器IS的受光面RC配置有微透鏡OL、濾色鏡CF及光電二極體PD。亦即，可知影像感測器IS具有微透鏡OL、濾色鏡CF及光電二極體PD。以下依序逐次說明構成影像感測器IS的各構成要素之功能。
<微透鏡之構成及功能>
首先說明微透鏡OL。圖2係概略性顯示影像感測器IS不設微透鏡OL時的構成。如圖2所示，影像感測器IS不設微透鏡OL時，入射於影像感測器IS的光線，不僅照射於配置在影像感測器IS之受光面的光電二極體PD，還照射於光電二極體PD的周邊區域。亦即，影像感測器IS之受光面上雖有多數光電二極體PD配置於陣列上，但各個光電二極體PD係隔著一定的間隙來配置。所以，入射於影像感測器IS的光線並非全部入射於光電二極體PD，還照射於光電二極體PD間的間隙。
入射於光電二極體PD的光線可轉換成電信號，但入射於多數光電二極體PD間的間隙之光線因為不是照射於光電二極體PD，所以無法轉換成電信號。亦即，會浪費入射於多數光電二極體PD間的間隙之光線。所以，希望構成為「能將入射於影像感測器IS的光線盡可能大量地轉換電信號」，且已知影像感測器IS不設微透鏡OL時，影像感測器IS中不會轉換成電信號而浪費的光線比較多。
就此點的解決方法而言，雖考慮將光電二極體PD以無縫隙配置，但因為必須設置用來將各個光電二極體PD中轉換的電荷加以傳送的掃描電路等，所以多數光電二極體PD之間必定存在有間隙。例如，以1個大型光電二極體PD來形成影像感測器IS時，雖能使得受光面的間隙消失，但此時無法獲得影像解析度。因此，為了提昇影像解析度，必須將彼此獨立的多數小型光電二極體PD盡可能大量地配置於受光面。此時，必須獨立將來自各個光電二極體PD的電荷轉換成電信號，而必須設置一定間隔的間隙(絕緣區域)，俾使各個光電二極體PD電性地獨立。所以，因為各個光電二極體PD間產生一定的間隙，故難以使光電二極體PD間的間隙完全消失。
所以，為了將入射於影像感測器IS的光線高效率地轉換成電信號，而於影像感測器IS設有微透鏡OL。圖3係顯示於光電二極體PD的正面配置微透鏡OL之例的示意圖。如圖3所示配置微透鏡OL，分別對應於多數光電二極體PD。亦即，配置有與光電二極體PD相同數量的微透鏡OL。如圖3所示，入射於影像感測器IS的光線，入射於微透鏡OL。入射於微透鏡OL的光線，收斂而照射於光電二極體PD上。如此，微透鏡OL具有使入射於影像感測器IS的光線收斂而照射於光電二極體PD上的功能。亦即，未設有微透鏡OL時不會入射於光電二極體PD而照射於光電二極體PD間的間隙之光線，亦藉由設有微透鏡OL而折射並入射於光電二極體PD。亦即，微透鏡OL具有使入射光線收斂而照射於光電二極體PD上的功能。所以，藉由在影像感測器IS設有微透鏡OL，能將照射於光電二極體PD間的間隙之光線集光至光電二極體PD上，進而能將入射於影像感測器IS的光線高效率地轉換成電信號。
<濾色鏡之構成及功能>
其次說明濾色鏡CF。原本，將光線轉換成電信號的光電二極體PD並不具有識別顏色的功能，僅能區別光線明暗。所以，藉由光電二極體PD，影像感測器描繪的影像將會全部成為單色調(monochrome)。所以，影像感測器IS中設有濾色鏡CF係，俾使影像感測器能產生彩色影像。人眼亦只能感受到「紅」、「綠」、「藍」3原色，但藉由調整此等3原色的光量而感受到各種顏色。此稱為「光之3原色之加色混合」。例如，若使「紅」與「綠」為相同光量則成為「黃」。亦即，在使「紅」與「綠」相同光量，且無「藍」的光量之狀態下，就成為「藍」的補色，即黃色。並且，使「紅」、「綠」、「藍」相同光量時則成為白色。另一方面，「紅」、「綠」、「藍」全部無光量時則成為黑色。利用此原理即係圖4所示的濾色鏡CF。圖4顯示原色濾鏡，為濾色鏡CF之一。原色濾鏡係採用 RGB(Red、Green、Blue)3原色的濾鏡。藉由將此原色濾鏡置於光電二極體PD之前，能成為分別對應於各色的光電二極體PD。例如，將紅色濾鏡置於正面的光電二極體PD成為偵測紅色用之光量的光電二極體，將綠色濾鏡置於正面的光電二極體PD成為偵測綠色用之光量的光電二極體。再者，將藍色濾鏡置於正面的光電二極體PD成為偵測藍色用之光量的光電二極體。並且，能夠因應於紅色用之光電二極體PD的光量，綠色用之光電二極體PD的光量及藍色用之光電二極體PD的光量來實現各種顏色。
另，構成濾色鏡CF的紅色濾鏡、綠色濾鏡及藍色濾鏡，並非為單純配置，而是以例如圖4所示的拜耳(Bayer)排列所代表的基本樣式為單位來排列。亦即，濾色鏡CF係藉由組合紅色濾鏡、綠色濾鏡及藍色濾鏡的基本樣式之重複來構成。
使用此RGB3原色的原色濾鏡在影像中的顏色重現性良好，但具有在影像感測器IS感度不佳的暗處攝影能力不強的副作用。因此，原色濾鏡多使用於感度較佳的大型影像感測器IS。
另一方面，濾色鏡CF在使用RGB3原色的原色濾鏡之外，還有一種稱為補色濾鏡者。在補色濾鏡中，例如圖5所示，由天青(C)、洋紅(M)、黃(Y)加上綠(G)的4種顏色來構成。但是，在使用補色濾鏡的影像感測器中，考慮到人實際觀察所拍攝的影像，必須從CMYG轉換成RGB，但在此轉換時有產生雜訊之問題。但是，相較於原色濾鏡而言，補色濾鏡因為具有感度較佳的優點，所以多使用於尺寸(size)較小(換言之，可說是感度較低)的影像感測器IS。
<光電二極體>
其次說明光電二極體PD之構成。光電二極體PD具有「照射光線時產生電荷的光電轉換部功能」。具有此種功能的光電二極體PD可藉由例如利用pn接面之二極體來構成。圖6係顯示利用pn接面之二極體之能帶結構。如圖6所示，左側區域係p型半導體區域，右側區域係n型半導體區域。並且，p型半導體區域與n型半導體區域的邊界係中央區域，成為空乏層。如此構成的利用pn接面之二極體中，例如，具有能隙以上之能量的光線(hν)入射於空乏層時，該光線在空乏層受到吸收。具體而言，光線受到存在於能帶的價電子帶之電子所吸收，使得該電子獲得能隙以上之能量。並且，獲得能隙以上之能量的電子，跨越能隙移動至能帶的傳導帶。其結果，產生由移動至傳導帶的電子e，以及電子移動傳導帶而於價電子帶產生的電洞h，所致的電子電洞對。並且，產生的電子e及電洞h受到施加於光電二極體PD的反向電壓VG所加速。亦即，通常，在光電二極體PD中，係將反向電壓VG施加於利用pn接面之二極體來使用。反向電壓VG係施加於使利用pn接面之障壁變高的方向之電壓。具體而言，係將正電壓施加於n型半導體區域，將負電壓施加於p型半導體區域。藉由如此地構成，使得例如空乏層中產生的電子e與電洞h受到反向電壓VG所致的強電場所加速。其結果，能減少電子e與電洞h再結合的比例，能確保充足的電流。以上述方式來構成光電二極體PD。
<受光部之元件結構>
其次說明影像感測器的受光部之元件結構。圖7係顯示受光部之元件結構的一例之剖視圖。在圖7中，配置有例如導入磷(P)與砷(As)等n型雜質(donor)的半導體基板1S，並於該半導體基板1S的表面(主面、元件形成面)形成有元件分離區域STI。藉由該元件分離區域STI劃分出活性區域(active region)，並於劃分出的活性區域形成有受光部。具體而言，半導體基板1S形成有導入硼(B)等p型雜質 (acceptor)的p型井PWL，並以受到該p型井PWL內包的方式形成有導入磷(P)與砷(As)等n型雜質的n型井NWL。藉由該p型井PWL(p-型半導體區域)與n型井NWL(n-型半導體區域)來構成光電二極體(pn接面二極體)。並且，再於n型井NWL之表面的一部分形成有p+型半導體區域PR。該p+型半導體區域PR，係以抑制多數形成於半導體基板1S表面的界面狀態(interface state)所致的電子產生為目的而形成的區域。亦即，在半導體基板1S的表面區域中，受到界面狀態之影響，在未有光線照射的狀態下亦產生電子，引起暗電流的增加。因此，在以電子作為多數載子的n型井NWL表面，形成以電洞作為多數載子的p+型半導體區域PR，藉以抑制未有光線照射的狀態下之電子產生、抑制暗電流的增加。
其次，於半導體基板1S上形成閘極絕緣膜，使得在俯視時與n型井NWL的一部分重疊，該閘極絕緣膜上形成有閘極電極。並且，該閘極電極兩側的側壁形成有側壁間隔件。例如，閘極絕緣膜係由氧化矽膜來形成，但不限於此，亦可藉由介電係數比氧化矽膜更高的高介電係數膜來形成。例如，閘極絕緣膜亦可係由將氧化鑭導入於氧化鉿的鉿系絕緣膜來構成。又，閘極電極可由例如多晶矽膜來形成，側壁可由例如氧化矽膜、氮化矽膜、或者氧化矽膜與氮化矽膜之疊層膜來形成。
其次，整合於閘極電極的半導體基板1S內形成有作為汲極區域的n+型半導體區域NR。該n+型半導體區域NR係由例如導入磷(P)與砷(As)等n型雜質的半導體區域來構成。
如以上方式，在半導體基板1S上形成光電二極體與傳送電晶體Q。具體而言，光電二極體係藉由p型井PWL與n型井NWL所形成，又，傳送電晶體Q將上 述的n型井NWL定為源極區域，將形成於離開該n型井NWL既定距離之半導體基板1S上的n+型半導體區域NR定為汲極區域。並且，源極區域與汲極區域所夾住的區域成為通道形成區域，該通道形成區域上隔著閘極絕緣膜而形成有閘極電極。藉此形成具有源極區域、汲極區域、通道形成區域、閘極絕緣膜及閘極電極的傳送電晶體Q。並且，得知形成於半導體基板1S知活性區域的光電二極體與傳送電晶體Q共有n型井NWL，係電性連接。
另，亦可於傳送電晶體Q之汲極區域(n+型半導體區域NR)的表面形成矽化物膜。藉此，能減低例如汲極區域與插塞PLG之連接抵抗。另，矽化物膜可由例如鎳鉑矽化物膜、鎳矽化物膜、鈦矽化物膜、鈷矽化物膜、或者、鉑矽化物膜等形成。
其次參照圖7來說明，形成於半導體基板1S的光電二極體與形成於傳送電晶體Q之上層的配線構造。在圖7中，光電二極體的表面(n型井NWL及p+型半導體區域PR的表面)形成有罩蓋絕緣膜CAP。此罩蓋絕緣膜CAP具有將半導體基板1S之表面特性(界面特性)保持為良好的功能，例如由氧化矽膜與氮化矽膜來形成。該罩蓋絕緣膜CAP上形成有抗反射膜ARF，此抗反射膜ARF例如由氧氮化矽膜來形成。
其次，形成有層間絕緣膜IL1俾覆蓋半導體基板1S上，該半導體基板1S包含閘極電極及抗反射膜ARF，並形成有貫穿該層間絕緣膜IL1而到達n+型半導體區域NR(汲極區域)的插塞PLG。層間絕緣膜IL1由例如以TEOS(tetra ethyl ortho silicate，四乙氧基矽烷)為原料的氧化矽膜來形成，插塞PLG係藉由下者形成： 將例如由形成在鈦膜與鈦膜上的氮化鈦膜(鈦膜/氮化鈦膜)所構成的阻障導體膜以及形成在阻障導體膜上的鎢膜，填入至形成於層間絕緣膜IL1的接觸孔。
並且，形成插塞PLG的層間絕緣膜IL1上，例如形成有層間絕緣膜IL2，且該層間絕緣膜IL2形成有配線L1。例如，層間絕緣膜IL2例如由氧化矽膜來形成，但不限定於此，亦可由介電係數比氧化矽膜更低的低介電係數膜來形成。就低介電係數膜而言，舉例可如SiOC膜。又，配線L1例如由銅配線來形成，可藉由使用鑲嵌法來形成。另，配線L1不限定於銅配線，亦可由鋁配線來形成。其次，形成配線L1的層間絕緣膜IL2上，形成有例如由氧化矽膜與低介電係數膜所構成的層間絕緣膜IL3，且該層間絕緣膜IL3形成有配線L2。再者，形成配線L2的層間絕緣膜IL3上形成有層間絕緣膜IL4，且該層間絕緣膜IL4形成有遮光帶SZ。
在此，配線L1~配線L2及遮光帶SZ形成為與光電二極體在俯視時不重疊，與光電二極體在俯視時重疊的區域形成有透光部LPR。此係為使入射於光電二極體的光不受配線L1~配線L2及遮光帶SZ所遮蔽。並且，透光部LPR上隔著濾色鏡CF而搭載有微透鏡OL。另，遮光帶SZ係設置用以將入射於彼此鄰接之光電二極體的光線加以分離。亦即，遮光帶SZ具有抑制相鄰接的受光部間的洩漏光線之入射的功能。
受光部構成為如上所述，以下簡單說明其動作。在圖7中，將光照射於受光部時，首先，入射光通過微透鏡OL及濾色鏡CF。其後通過遮光帶SZ所劃分的透光部LPR，再通過對於可見光為透明的層間絕緣膜IL4~IL1之後，入射於抗反射膜ARF。在抗反射膜ARF中，入射光的反射受到抑制而將充足光量之入射光入射於光電二極體。在光電二極體中，因為入射光的能量比矽的能隙更大，所以光 電轉換使得入射光受到吸收而產生電子電洞對。此時產生的電子累積於n型井NWL。並且，在適當的時間使傳送電晶體Q導通。具體而言，係將閾值電壓以上的電壓施加至傳送電晶體Q之閘極電極。然後於閘極絕緣膜緊鄰下方的通道形成區域形成通道區域(n型半導體區域)，使傳送電晶體Q的源極區域(n型井NWL)與汲極區域(n+型半導體區域NR)電性導通。其結果，累積於n型井NWL的電子通過通道區域而到達汲極區域，從汲極區域傳遞至配線層而由外部電路取出。如此使得受光部進行動作。
<像素之電路構成>
其次說明構成影像感測器的多數像素各者之電路構成。圖8係顯示像素之電路構成的電路圖。在圖8中，像素含有：光電二極體PD；傳送電晶體Q；重置電晶體RTr；放大電晶體ATr；以及選擇電晶體STr。光電二極體PD作為將入射於像素的入射光線轉換成電荷的光電轉換部而起作用，傳送電晶體Q具有將光電二極體PD所轉換的電荷加以傳送的功能。又，重置電晶體RTr作為用來重置電荷的電晶體而起作用，放大電晶體ATr具有將根據傳送電晶體Q所傳送的電荷之電壓信號加以放大的功能。再者，選擇電晶體STr具有將放大電晶體ATr所放大的電壓信號輸出至輸出信號線OSL的功能。
在圖8中，光電二極體PD之陽極與基準電位(GND)連接，光電二極體PD之陰極係與傳送電晶體Q之源極電性連接。並且，傳送電晶體Q之汲極係與重置電晶體RTr之源極電性連接，重置電晶體RTr之汲極係與電源電位(VDD)電性連接。又，傳送電晶體Q之汲極係與放大電晶體ATr之閘極電極電性連接，放大電晶體ATr之汲極係與重置電晶體RTr之汲極共同地與電源電位(VDD)電性連接。亦即，放大電晶體配置成源極隨耦器。另一方面，放大電晶體ATr之源極係與選擇 電晶體STr電性連接，選擇電晶體STr係與輸出信號線OSL電性連接。在此，相對於輸入於放大電晶體的輸入電壓而言，放大電晶體所輸出的輸出電壓約為1倍之情形，亦包含於本說明書中所謂的「放大」中。
構成影像感測器之像素的電路構成為如上所述，以下簡單說明其動作。首先，藉由光電二極體PD，由入射光產生電荷，將該電荷累積於光電二極體PD。並且，使傳送電晶體Q導通時，將累積於光電二極體PD的電荷經由傳送電晶體Q，傳送至放大電晶體ATr之閘極電極。其後，利用放大電晶體ATr，將根據電荷的電壓信號加以放大。並且，使選擇電晶體STr導通時，將放大電晶體ATr所放大的電壓信號輸出至輸出信號線OSL。如此，可從像素中取出因應於入射光的電壓信號。另，藉由使重置電晶體RTr導通，則將累積於光電二極體PD的電荷由電源電位側取出(非輸出信號線OSL)，而進行重置動作。
<像素之佈局構成>
其次說明像素之佈局構成。圖9係顯示本實施形態1之像素之示意性佈局構成的俯視圖。在圖9中顯示有形成於半導體基板之像素陣列區域(攝影區域)的多數像素中的1個像素。如圖9所示，像素係將光電二極體PD與傳送電晶體Q配置成一體，其中，該光電二極體PD作為將入射光線轉換成電荷的光電轉換部而起作用，該傳送電晶體Q傳送光電二極體PD所產生的電荷。再者，像素將用於重置動作的重置電晶體RTr、將根據電荷之電壓信號(電信號)加以放大的放大電晶體ATr、以及選擇像素的選擇電晶體STr配置為一體，並與光電二極體PD及傳送電晶體Q分離。並且，在圖9中，光電二極體PD、傳送電晶體Q、重置電晶體RTr、放大電晶體ATr、及選擇電晶體STr係佈局配置為構成圖8所示的電路。
另，著眼於放大電晶體ATr時，在圖9中，閘極電極GE1係放大電晶體ATr之構成要素，並將該閘極電極GE1之中，在俯視時與放大電晶體ATr之通道區域重疊的區域表示為區域AR。
<放大電晶體之元件結構>
以下著眼於放大電晶體ATr來說明該放大電晶體ATr之元件結構。圖10係以圖9的A-A線段剖開的剖視圖。在圖10中，半導體基板1S的主面側(表面側)形成有多數元件分離區域STI，此等元件分離區域STI所劃分的活性區域形成有p型半導體區域，即p型井PWL。p型井PWL以彼此分離的方式形成有：源極區域SR1，即n型半導體區域；以及汲極區域DR1，即n型半導體區域。並且形成有通道區域CH，即p型半導體區域，被彼此分離形成的源極區域SR1與汲極區域DR1所夾住。
通道區域CH上例如形成有氧化矽膜與由介電係數比氧化矽膜更高的高介電係數膜所構成的閘極絕緣膜GOX，該閘極絕緣膜GOX上形成有閘極電極GE1。該閘極電極GE1例如由多晶矽膜PF1與矽化物膜SL1來構成。矽化物膜SL1可由例如鎳鉑矽化物膜、鎳矽化物膜、鈦矽化物膜、鈷矽化物膜或者鉑矽化物膜等來形成。
閘極電極GE1兩側的側壁形成有，例如由氧化矽膜所構成的側壁間隔件SW。並且，源極區域SR1係由下述者來構成：低濃度雜質擴散區域EX1，整合形成於閘極電極GE1；高濃度雜質擴散區域NR1，整合形成於側壁間隔件SW；以及矽化物膜SL1，形成於高濃度雜質擴散區域NR1的表面。同樣地，汲極區域DR1係由下述者來構成：低濃度雜質擴散區域EX1，整合形成於閘極電極GE1； 高濃度雜質擴散區域NR1，整合形成於側壁間隔件SW；矽化物膜SL1，形成於高濃度雜質擴散區域NR1的表面。
本實施形態1之放大電晶體ATr如上述方式構成，並形成有例如由氮化矽膜所構成的絕緣膜IF1，俾覆蓋該放大電晶體ATr，且該絕緣膜IF1上形成有例如由氧化矽膜所構成的絕緣膜IF2。藉由此等絕緣膜IF1與絕緣膜IF2來形成層間絕緣膜IL1。並且，層間絕緣膜IL1形成有：接觸孔CNT，貫穿層間絕緣膜IL1並到達源極區域SR1或者汲極區域DR1；且形成有插塞PLG，俾填入該接觸孔CNT。插塞PLG可由例如形成於接觸孔CNT內壁的鈦/氮化鈦膜以及填入接觸孔CNT的鎢膜來構成。
形成插塞PLG的層間絕緣膜IL1上形成有例如由氧化矽膜所構成的層間絕緣膜IL2，該層間絕緣膜IL2形成有配線L1。該配線L1形成為與插塞PLG電性連接。再者，此配線L1的上方形成有多層配線構造，但省略其說明。以上述方式，半導體基板1S上形成有放大電晶體ATr，該放大電晶體ATr的上方形成有配線L1。
<實施形態1之特徵>
在此，本實施形態1之特徵係在於將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中「在俯視時與通道區域CH重疊的重複部分」，且未將氟導入半導體基板1S內。具體而言，將氟導入於圖9中閘極電極GE1所示的區域AR。換言之，將氟導入於圖10中通道區域CH上的閘極電極GE1，另一方面不將氟導入半導體基板1S內。藉此，依據本實施形態1，能減低影像感測器之基線雜訊，並且能抑制無光時的白點數與暗電流之增加。以下說明其理由。
例如，在CMOS影像感測器所代表的影像感測器中，必須減低基線雜訊，亦即「在無光下影像不會全黑的現象」。已知該基線雜訊與像素所含的放大電晶體ATr中產生的1/f雜訊具有強烈的關聯性。所以，為了減低基線雜訊，減低放大電晶體ATr中產生的1/f雜訊係為有效。
關於此點，為減低放大電晶體ATr的1/f雜訊，已知減少存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵係為有效，就減低懸鍵的一手法而言，一種方法係使氟鍵結於懸鍵。具體而言，係考慮藉由離子植入法將氟導入於含有放大電晶體ATr的影像感測器。
然而，本案發明人進行檢討的結果，得知以下情形：從減少「存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵」的觀點而言，在將氟導入影像感測器的形態之中，尤其以將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1的形態最為有效。亦即，將氟導入影像感測器的形態中，亦可考慮將氟導入於例如放大電晶體ATr之源極區域SR1與汲極區域DR1之類的半導體基板1S內部。但是，相較於此種氟導入形態而言，將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1的形態更能有效地減少「存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵」。
圖11係示意性顯示氟鍵結於「存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵」之模樣。如圖11所示，考慮將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1與半導體基板1S內部兩者之情形。此時，設想如圖11所示，存在於閘極絕緣膜GOX的懸鍵DB具有「容易與導入閘極電極GE1的氟進行鍵結」的傾向。吾人認為這是因為：導入閘極電極GE1的氟，移動到形成於閘極絕緣膜GOX的懸鍵DB為止的擴散距離，比導入半導體基板1S內部的氟更小。再者，相對於「導入閘極電極 GE1的氟之擴散方向主要為閘極絕緣膜GOX所存在的下方向」而言，一般認為「導入半導體基板1S內部的氟之擴散方向存在有左右方向與下方向」，往通道區域側擴散的機率降低。亦即，導入閘極電極GE1的氟，藉由往形成於閘極絕緣膜GOX的懸鍵DB之擴散距離較短，以及擴散方向主要為往閘極絕緣膜GOX存在的方向，基於這兩點的相乘效果，而有容易與存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵DB進行鍵結之傾向。結果得知，從減少存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵之觀點而言，將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1的形態有用。換言之，導入閘極電極GE1的氟比導入半導體基板1S內部的氟更容易與形成於閘極絕緣膜GOX的懸鍵DB進行鍵結，可大幅幫助減少懸鍵DB。所以，從減少存在於放大電晶體ATr之閘極絕緣膜GOX的懸鍵，減低放大電晶體ATr之1/f雜訊，藉以最終減低影像感測器之基線雜訊的觀點而言，必須將氟導入半導體基板1S內部，可藉由將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1來充分實現。再者而言，尤其因為與通道區域在俯視時重疊的懸鍵DB成為問題，所以為了減低影像感測器之基線雜訊，只要至少將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分即足夠。因此，在本實施形態1中係構成為將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內。
依據此種本實施形態1之特徵構成，亦可獲得更多好處。以下進行說明。例如，氟的導入係使用離子植入法，但對於含氟離子束所具有的汚染物質(contamination)所致的不良影響有所顧慮。亦即，如圖11所示，含氟離子束具有例如鎢(W)所代表的汚染物質，鎢(W)所代表的金屬原子混入半導體基板1S內時，影像感測器之無光時的白點數量與暗電流有可能會增加。此可認為起因於進入半導體基板1S的金屬原子由於擴散而到達作為光電轉換部的光電二極體， 產生缺陷能階。亦即，一般認為產生缺陷能階時，在光電二極體中，經由該缺陷能階的洩漏電流會增加，該洩漏電流的增加係有關無光時的白點數量與暗電流之增加。
所以，從抑制無光時的白點數量與暗電流之增加的觀點而言，希望不將氟導入半導體基板1S內部。關於此點，為了減低影像感測器之基線雜訊，將氟導入影像感測器係為有用。因此，減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加，從導入氟的觀點而言，乍看之下會認為是不可兼得的關係。然而，如上所述地，在本實施形態1中得知，減低影像感測器之基線雜訊並不需要將氟導入半導體基板1S內部，只要至少將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分即足夠。亦即，為了減低影像感測器之基線雜訊，只要將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分即可，不需要將氟導入半導體基板1S內部。所以，依據本實施形態1之特徵構成，因為不將氟導入半導體基板1S內部，所以能抑制「因為導入氟時混入的汚染物質所引起之無光時的白點數量與暗電流之增加」。亦即，依據將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分、且不將氟導入半導體基板1S內的本實施形態1之特徵構成，可獲得以下顯著效果：能兼顧減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加。其結果，依據本實施形態1，能達到提昇影像感測器性能。
另，在本實施形態1中，將氟導入放大電晶體ATr之閘極電極GE1之中與通道區域CH重疊的重複部分。但是，因為即使在此種情形下，也難認為導入閘極電極GE1的氟會擴散直到半導體基板1S內部，所以依據本實施形態1，幾乎無因為進入半導體基板1S的金屬原子由於擴散而到達作為光電轉換部的光電二極體 而導致無光時的白點數量與暗電流之增加。至少，依據本實施形態1之特徵構成，因為能藉由將氟導入半導體基板1S內部的構成來抑制無光時的白點數量與暗電流之增加，所以依據本實施形態1之特徵構成，能比將氟導入半導體基板1S內部的構成，更進一步達到提昇性能的目的。
<氟注入步驟之插入時期的效果之差異>
本實施形態1之影像感測器構成如上，以下說明其製造方法，但本案發明人進行檢討，結果得知，氟注入步驟之插入時期會使得放大電晶體的1/f雜訊之減低效果有所差異，而首先說明此點。
圖12係說明影像感測器所含的放大電晶體之製造步驟的流程之流程圖。以下根據此流程圖來簡單說明放大電晶體之製造步驟。
首先在半導體基板的主面側(表面側)形成元件分離區域之後(S101)，在半導體基板內形成p型井(S102)。其次，將閘極絕緣膜形成於半導體基板的主面上(S103)，並將第1導體膜形成於此閘極絕緣膜上(S104)。其次，使用光微影技術及蝕刻技術，對於第1導體膜進行加工，藉以形成閘極電極(S105)。並且，以整合於閘極電極的方式於半導體基板內形成低濃度雜質擴散區域(S106)。然後，於閘極電極兩側的側壁形成側壁間隔件(S107)，並以整合於側壁間隔件的方式形成高濃度雜質擴散區域(S108)。其次，實施活化退火之後(S109)，於閘極電極表面及高濃度雜質擴散區域表面形成矽化物膜(S110)。如此可製造出放大電晶體。
在此，在本實施形態1中，具有將氟注入放大電晶體的閘極電極之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分，此點為特徵點，在上述的放大電晶體之製造步驟中，並檢討了改變氟注入步驟之插入時期。
具體而言，本案發明人檢討在圖12中，於第1導體膜的形成步驟(S104)與閘極電極的形成步驟(S105)之間導入氟注入步驟的情形(氟注入步驟1)，以及於閘極電極的形成步驟(S105)與低濃度雜質擴散區域的形成步驟(S106)之間導入氟注入步驟的情形(氟注入步驟2)。再者，在圖12中，本案發明人亦檢討於側壁間隔件的形成步驟(S107)與高濃度雜質擴散區域的形成步驟(S108)之間導入氟注入步驟的情形(氟注入步驟3)。此時，氟的注入條件在氟注入步驟1~氟注入步驟3係相同條件，例如，氟的注入能量為10keV，摻雜量係3×1015/cm2。
圖13係顯示上述檢討結果的圖表。在圖13中，縱軸係顯示放大電晶體的1/f雜訊之雜訊功率，此雜訊功率係顯示以未注入氟的雜訊功率定為1的情形之相對值。另一方面，橫軸分別顯示未注入氟及氟注入步驟1~氟注入步驟3。
如圖13所示，得知相較於未注入氟的情形而言，在氟注入步驟1中，放大電晶體的雜訊功率減少46%，相較於未注入氟的情形而言，在氟注入步驟2中，放大電晶體的雜訊功率減少48%。再者，得知相較於未注入氟的情形而言，在氟注入步驟3中，放大電晶體的雜訊功率減少69%。
所以得知，相較於不將氟注入放大電晶體的閘極電極之情形而言，無論氟注入步驟之插入時期，將氟注入放大電晶體的閘極電極之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分時，均能減低放大電晶體的雜訊功率。亦即得知，將氟注入 放大電晶體的閘極電極之構成會減低放大電晶體的1/f雜訊，從最終減低影像感測器之基線雜訊的觀點而言係為有用。
並且得知，如圖13所示，氟注入步驟的插入時期會使得放大電晶體的1/f雜訊之減低效果有所差異。亦即可知，氟注入步驟1~氟注入步驟3的插入時期均能比未注入氟的情形更加減低放大電晶體的雜訊功率，但氟注入步驟3中放大電晶體的雜訊功率之減低效果尤其明顯。因此可知，從減低放大電晶體的雜訊功率之觀點而言，最佳者為在氟注入步驟3所示的插入時期進行氟的注入之構成。
其中，如圖13所示，例如，相較於未注入氟的情形而言，在氟注入步驟1與氟注入步驟2所示的插入時期進行氟之注入的構成中，亦能減低放大電晶體的雜訊功率。
從此點而言，將氟注入放大電晶體的閘極電極之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分，此種本實施形態1之技術思想，可說無關乎氟注入步驟之插入時期，均為有用。但是，在氟注入步驟3所示的插入時期進行氟之注入的構成，因為放大電晶體的雜訊功率之減低效果為最大，所以從減低放大電晶體的雜訊功率之觀點而言，為最理想的構成。
<放大電晶體之製造步驟>
所以，以下以在氟注入步驟3所示的插入時期進行氟之注入的構成為例，參照圖式來說明本實施形態1之放大電晶體之製造步驟。
首先，如圖14所示，準備導入硼(B)等p型雜質之由單晶矽所構成的半導體基板1S。此時，半導體基板1S成為大致圓盤形狀的半導體晶圓狀態。並且，在半導體基板1S的主面側(表面側)形成將元件間加以分離的元件分離區域STI。元件分離區域STI設置用以使元件彼此不相干擾。此元件分離區域STI可使用例如LOCOS(local Oxidation of silicon，區域矽氧化)法與STI(shallow trench isolation，淺溝渠隔離)法來形成。例如，在STI法中，如以下方式形成元件分離區域STI。亦即，使用光微影技術及蝕刻技術於半導體基板1S形成元件分離溝渠。並且，於半導體基板上形成氧化矽膜以填入元件分離溝渠，其後，藉由化學機械拋光(CMP，chemical mechanical polishing)，去除形成於半導體基板上不要的氧化矽膜。藉此，能形成將氧化矽膜填入元件分離溝渠內的元件分離區域STI。
其次，將雜質導入被元件分離區域STI所分離的活性區域來形成p型井PWL。p型井PWL係例如將硼等p型雜質藉由離子植入法導入半導體基板1S來形成。
其次於p型井PWL的表面區域形成通道形成用半導體區域(未圖示)。此通道形成用半導體區域係為了調整「形成通道的閾值電壓」而形成。
其次，如圖15所示，將閘極絕緣膜GOX形成於半導體基板1S上。閘極絕緣膜GOX例如由氧化矽膜來形成，例如可使用熱氧化法來形成。但是，閘極絕緣膜GOX不限定於氧化矽膜，可進行各種變更，例如，亦可將閘極絕緣膜GOX定為氧氮化矽膜(SiON)。亦即，亦可定為將氮導入閘極絕緣膜GOX的構造。相較於氧化矽膜而言，氧氮化矽膜抑制膜中的界面狀態之產生，減低電子陷阱的效果較高。所以，能提昇閘極絕緣膜GOX的熱載子抵抗性，而能提昇絕緣抵抗性。 又，相較於氧化矽膜而言，雜質難以貫穿氧氮化矽膜。因此，藉由將氧氮化矽膜用於閘極絕緣膜GOX，能抑制因為閘極電極中之雜質往半導體基板1S側擴散而引起的閾值電壓之變動。形成氧氮化矽膜，只要例如將半導體基板1S在含有NO、NO2或NH3等含氮氣體環境中加以熱處理即可。又，在半導體基板1S表面形成由氧化矽膜所構成的閘極絕緣膜GOX之後，在含氮的氣體環境中將半導體基板1S加以熱處理，將氮導入閘極絕緣膜GOX，亦可藉以獲得同樣的效果。
又，閘極絕緣膜GOX亦可由例如介電係數比氧化矽膜更高的高介電係數膜來形成。例如，就介電係數比氮化矽膜更高的高介電係數膜而言，可使用鉿氧化物之一，即氧化鉿膜(HfO2膜)。又，亦可使用於氧化鉿膜添加鋁的HfAlO膜。再者，可以將氧化鉿膜變更成使用鋁酸鉿膜、HfON膜(鉿氧氮化物膜)、HfSiO膜(矽酸鉿膜)、HfSiON膜(鉿矽氧氮化物膜)、HfAlO膜等其他鉿系絕緣膜。再者，亦可使用在此等鉿系絕緣膜導入氧化鉭、氧化鈮、氧化鈦、氧化鋯、氧化鑭、氧化釔等氧化物而成的鉿系絕緣膜。因為鉿系絕緣膜與氧化鉿膜同樣為介電係數比氧化矽膜與氧氮化矽膜更高，所以能與使用氧化鉿膜的情形獲得相同的效果。
其次如圖16所示，將多晶矽膜PF1形成於閘極絕緣膜GOX上。多晶矽膜PF1可使用例如CVD法來形成。其後，使用光微影技術及離子植入法，將磷與砷等n型雜質導入於多晶矽膜PF1中。
其後，如圖17所示，使用光微影技術及蝕刻技術來加工多晶矽膜PF1，藉以形成閘極電極GE1。在此，將n型雜質導入於構成閘極電極GE1的多晶矽膜PF1中。因此，因為能使閘極電極GE1的工作函數值成為矽的傳導帶附近(4.15eV)之 值，所以能減低由n通道型MISFET所構成的放大電晶體之閾值電壓。另，雖未圖示，但例如在此階段分別於多數像素進行離子植入，俾形成作為光電轉換部而起作用的光電二極體之pn接面。
其次，如圖18所示，藉由使用光微影技術及離子植入法來形成整合於閘極電極GE1的淺的低濃度雜質擴散區域EX1。此淺的低濃度雜質擴散區域EX1係n型半導體區域。
其次如圖19所示，將氧化矽膜形成於半導體基板1S上。氧化矽膜可使用例如CVD法來形成。並且，藉由對於氧化矽膜進行各向異性蝕刻，將側壁間隔件SW形成於閘極電極GE1兩側的側壁。側壁間隔件SW例如由氧化矽膜的單層膜來形成，但不限於此，亦可使用氮化矽膜與氧氮化矽膜。又，亦可形成由氮化矽膜、氧化矽膜及氧氮化矽膜任意者組合而成的疊層膜所構成的側壁間隔件SW。
其次，如圖20所示，在形成有閘極電極GE1的半導體基板1S上形成抗蝕劑膜FR1之後，使用光微影技術，藉以將抗蝕劑膜FR1圖案化。抗蝕劑膜FR1的圖案化係如圖20所示進行，俾形成使得閘極電極GE1上具有開口的開口部OP1。更詳細而言，進行俾使得圖9所示的區域AR具有開口。亦即，抗蝕劑膜FR1的圖案化係進行俾使得閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分具有開口。
並且，如圖20所示，藉由以形成開口部OP1的抗蝕劑膜FR1為光罩的離子植入法，將氟注入從開口部OP1露出的閘極電極GE1內部。此時的氟注入條件例如，注入能量為3keV~50keV，摻雜量為1×1014/cm2~1×1016/cm2。藉此，依 據本實施形態1，能將氟注入放大電晶體的閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。
另一方面，在本實施形態1中，如圖20所示，開口部OP1以外的區域被抗蝕劑膜FR1所覆蓋。其結果，不將氟注入被抗蝕劑膜FR1所覆蓋的半導體基板1S內部。尤其，以離子植入法注入氟的情形，就汚染物質而言，例如含有鎢，但氟及鎢不會注入被抗蝕劑膜FR1所覆蓋的半導體基板1S內部。再者，鎢亦有可能從開口部OP1注入閘極電極GE1，但注入閘極電極GE1的鎢不會擴散至半導體基板1S內部。吾人由此點可知，依據本實施形態1，氟及鎢不會注入到半導體基板1S內部。其結果，依據本實施形態1，因為不將氟導入半導體基板1S內部，所以能抑制因為導入氟時混入的鎢所引起之無光時的白點數量與暗電流之增加。
另，如圖20所示，使開口部OP1的寬度與閘極電極GE1的寬度(閘極長邊方向的寬度)相同大小的情形，有可能因為光罩的對齊偏移，引起開口部OP1的位置偏移，使得注入閘極電極GE1的有效氟注入量改變。但是可以認為，即使在此種情形下，多數像素各自所含的放大電晶體之1/f雜訊特性原本偏差大，因為開口部OP1的位置偏移所引起的氟注入量之些許變化不會造成問題。再者，要縮小因為開口部OP1之位置偏移所引起的氟注入量之變化的影響，例如可藉由預先使得開口部OP1的寬度比閘極電極GE1之寬度縮小預想的位置偏移量來因應。
其次，去除抗蝕劑膜FR1之後，如圖21所示，使用光微影技術及離子植入法，藉以形成整合於側壁間隔件SW之深的高濃度雜質擴散區域NR1。深的高濃度雜質擴散區域NR1係n型半導體區域。藉由此深的高濃度雜質擴散區域NR1與淺的低濃度雜質擴散區域EX1來形成源極區域SR1。同樣，藉由深的高濃度雜質擴散 區域NR1與淺的低濃度雜質擴散區域EX1來形成汲極區域DR1。如此利用淺的低濃度雜質擴散區域EX1與深的高濃度雜質擴散區域NR1來形成源極區域SR1與汲極區域DR1，藉而能使源極區域SR1及汲極區域DR1成為LDD(Lightly Doped Drain，輕度摻雜)構造。
如此，形成深的高濃度雜質擴散區域NR1之後，對於半導體基板1S進行1000℃左右的熱處理。藉此進行導入的雜質之活化。此時的熱處理使得注入閘極電極GE1的氟亦擴散而到達閘極絕緣膜GOX。如此，依據本實施形態1，進行導入源極區域SR1及汲極區域DR1的導電性雜質之活化的熱處理，亦兼為使得注入閘極電極GE1的氟擴散至閘極絕緣膜GOX的熱處理。其結果，依據本實施形態1，藉由上述的熱處理，使得「存在於閘極絕緣膜GOX的懸鍵」與「注入閘極電極GE1的氟」互相鍵結。亦即，依據本實施形態1，能減少存在於閘極絕緣膜GOX的懸鍵。藉此，依據本實施形態1，能減低放大電晶體之1/f雜訊，最終能減低影像感測器之基線雜訊。
由以上而言，在本實施形態1中，將氟導入閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內，因此能兼顧減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加。
其後，如圖22所示，將鈷膜形成於半導體基板1S上。此時，以直接接觸於閘極電極GE1的方式形成鈷膜。同樣地，鈷膜亦直接接觸於深的高濃度雜質擴散區域NR1。鈷膜可使用例如濺鍍法來形成。並且，形成鈷膜之後，對於半導體基板1S施加熱處理，藉以使構成閘極電極GE1的多晶矽膜PF1與鈷膜進行反應，形成由鈷矽化物膜所構成的矽化物膜SL1。藉此，閘極電極GE1成為多晶矽膜PF1 與矽化物膜SL1之疊層構造。矽化物膜SL1形成俾使閘極電極GE1低電阻化。同樣地，藉由上述熱處理，在深的高濃度雜質擴散區域NR1表面亦形成有矽與鈷膜進行反應而由鈷矽化物膜所構成的矽化物膜SL1。因此，即使在源極區域SR1及汲極區域DR1亦能達成低電阻化。並且，將未反應的鈷膜從半導體基板1S上去除。
另，在本實施形態1中係形成由鈷矽化物膜所構成的矽化物膜SL1，亦可例如由鎳矽化物膜、鈦矽化物膜或鉑矽化物膜取代鈷矽化物膜來形成矽化物膜SL1。
如以上方式，可製造本實施形態1之放大電晶體ATr。其後，如圖23所示，在形成有放大電晶體ATr的半導體基板1S上，形成例如由氮化矽膜構成的絕緣膜IF1，並在該絕緣膜IF1上，形成例如由氧化矽膜所構成的絕緣膜IF2。藉此，可形成由絕緣膜IF1與絕緣膜IF2所構成的層間絕緣膜IL1。
其次，如圖24所示，藉由使用光微影技術及蝕刻技術來形成貫穿層間絕緣膜IL1而到達源極區域SR1或者汲極區域DR1的接觸孔CNT。
其次，如圖25所示，在包含接觸孔CNT底面及內壁的層間絕緣膜IL1上形成鈦/氮化鈦膜。鈦/氮化鈦膜係由鈦膜與氮化鈦膜之疊層膜來構成，可藉由使用例如濺鍍法來形成。此鈦/氮化鈦膜例如具有所謂的阻障性，亦即在後續步驟中防止填入接觸孔CNT的膜材料、即鎢往矽中擴散。
其次，以填入接觸孔CNT的方式在半導體基板1S整個主面形成鎢膜。此鎢膜可使用例如CVD法來形成。並且，利用例如CMP法去除形成於層間絕緣膜IL1上的不要之鈦/氮化鈦膜及鎢膜，藉以形成插塞PLG。
其後，如圖10所示，在層間絕緣膜IL1及插塞PLG上形成由薄碳氮化矽膜與厚氧化矽膜所構成的層間絕緣膜IL2。其次使用光微影技術及蝕刻技術進行層間絕緣膜IL2之圖案化，以碳氮化矽膜作為阻蝕部來蝕刻氧化矽膜。其次，藉由蝕刻碳氮化矽膜而在層間絕緣膜IL2形成配線溝渠。
其次，在配線溝渠內形成氮化鉭或鉭等的阻障金屬膜，在阻障金屬膜上藉由鍍層法等方式來形成以銅作為主成分的導電性膜。其後，藉由CMP法等方式去除配線溝渠外部的銅膜與阻障金屬膜，俾完成填入層間絕緣膜IL2的配線L1。其後於配線L1的上層形成多層配線，但省略其說明。以上述方式，可製造出構成本實施形態1之影像感測器的一部分之半導體裝置。
<變形例>
在上述實施形態1中，係說明在形成出構成源極區域SR1或者汲極區域DR1的一部分之深的高濃度雜質擴散區域NR1之前，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分之例。但是，本實施形態1之技術思想不限於此，例如，亦可例如本變形所示，在形成出構成源極區域SR1或者汲極區域DR1的一部分之深的高濃度雜質擴散區域NR1之後，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。以下說明其步驟。
經過圖14~圖19所示的步驟之後，如圖26所示，使用光微影技術及離子植入法，藉以形成整合於側壁間隔件SW的深的高濃度雜質擴散區域NR1。
其次，如圖27所示，在形成閘極電極GE1的半導體基板1S上形成抗蝕劑膜FR1之後，使用光微影技術，藉以將抗蝕劑膜FR1圖案化。進行抗蝕劑膜FR1的圖案化，俾形成在閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分具有開口的開口部OP1。
並且，藉由以形成開口部OP1的抗蝕劑膜FR1為光罩的離子植入法，將氟注入從開口部OP1露出的閘極電極GE1內部。此時的氟注入條件，例如係注入能量為3keV~50keV，摻雜量為1×1014/cm2~1×1016/cm2。藉此，藉由本變形例，亦能將氟注入放大電晶體的閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。另一方面，在本變形例中，開口部OP1以外的區域亦被抗蝕劑膜FR1所覆蓋。其結果，氟及鎢(汚染物質)不會注入被抗蝕劑膜FR1所覆蓋的半導體基板1S內部。
其次，對於半導體基板1S進行1000℃左右的熱處理。藉此進行導入源極區域SR1及汲極區域DR1的雜質之活化。此時的熱處理使得注入閘極電極GE1的氟亦擴散而到達閘極絕緣膜GOX。如此，在本變形例中，進行導入源極區域SR1及汲極區域DR1的導電性雜質之活化的熱處理，亦兼為使得注入閘極電極GE1的氟擴散至閘極絕緣膜GOX的熱處理。
如上所述，在本變形例中，亦將氟導入閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內，藉以能兼顧減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加。
在上述的實施形態1及變形例中，在即將進行導入源極區域SR1及汲極區域DR1的雜質之活化的熱處理之前的步驟中，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。此種情形，如<氟注入步驟之插入時期的效果之差異>一欄所說明，放大電晶體之雜訊功率的減低效果為最大。
但是，實施形態1之技術思想不限於此，亦可在圖12所示的氟注入步驟1與氟注入步驟2所示的插入時期，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。此情形，放大電晶體之雜訊功率的減低效果不會成為最佳，但在此構成中，亦藉由在氟注入步驟1與氟注入步驟2所示的插入時期之後隨即新增導入高溫的熱處理，而使得放大電晶體之雜訊功率的減低效果變大。亦即，放大電晶體之雜訊功率的減低效果採用下述構成為有用：在即將進行高溫的熱處理之前的步驟，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。依此觀點，藉由在圖12所示的氟注入步驟1與氟注入步驟2所示的插入時期之後隨即新增導入高溫的熱處理，使得放大電晶體之雜訊功率的減低效果變大。
(實施形態2)
在本實施形態2中係說明下述例：在形成層間絕緣膜之後，將氟注入閘極電極之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分。
首先，不插入氟注入步驟，根據圖12所示的流程圖，在半導體基板上形成放大電晶體。其後，如圖28所示，在形成放大電晶體ATr的半導體基板1S上，藉由使用例如CVD法，來形成由氮化矽膜所構成的絕緣膜IF1，以及由形成在絕緣膜IF1上的氧化矽膜所構成的絕緣膜IF2。藉此，能形成由絕緣膜IF1與絕緣膜IF2所構成的層間絕緣膜IL1。
在此，如圖28所示，在本實施形態2之放大電晶體ATr中，係於源極區域SR1與汲極區域DR1形成有例如由鈷矽化物膜所構成的矽化物膜SL1，且閘極電極GE1未形成有矽化物膜SL1。此係為了在其後步驟中，將氟注入閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分時，矽化物膜SL1會使得氟難以注入。所以，在本實施形態2中，並非整個閘極電極GE1均不形成矽化物膜SL1，而希望在閘極電極GE1之中與通道區域在俯視時重疊的重複部分不形成矽化物膜SL1。此係因為，藉由在閘極電極GE1的其他部分形成矽化物膜SL1，能達成閘極電極GE1之低電阻化，並且能減低閘極電極GE1與所連接的插塞之連接電阻。
其次，如圖29所示，使用光微影技術及蝕刻技術，藉以除去在俯視時，形成於閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分上的絕緣膜IF2，將層間絕緣膜IL1圖案化，俾露出重複部分上的絕緣膜IF1。亦即，如圖29所示，於閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分上形成：開口部OP2，於底面露出絕緣膜IF1。
其後，以圖案化的層間絕緣膜IL1作為光罩，將氟導入閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分。另一方面，在本實施形態2中，開口部OP2以外的區域受到層間絕緣膜IL1所覆蓋。其結果，氟及鎢(汚染物質)不會注入於受到層間 絕緣膜IL1所覆蓋的半導體基板1S內部。尤其，利用離子植入法來注入氟時，例如含有鎢為汚染物質，但氟及鎢不會注入於受到層間絕緣膜IL1所覆蓋的半導體基板1S內部。再者，鎢亦有可能從開口部OP2注入閘極電極GE1，但可認為注入閘極電極GE1的鎢不會擴散到半導體基板1S內部。依此而言，依據本實施形態2，一般認為氟及鎢不會注入於半導體基板1S內部。其結果，依據本實施形態2，因為不將氟導入半導體基板1S內部，所以能抑制因為導入氟時混入的鎢所引起之無光時的白點數量與暗電流之增加。
其次，對於半導體基板1S，例如進行650℃左右的熱處理。藉此，注入閘極電極GE1的氟擴散而到達閘極絕緣膜GOX。其結果，依據本實施形態2，藉由上述的熱處理，可使得存在於閘極絕緣膜GOX的懸鍵與注入閘極電極GE1的氟互相鍵結。亦即，依據本實施形態2，能減少存在於閘極絕緣膜GOX的懸鍵。藉此，依據本實施形態2，能減低放大電晶體之1/f雜訊，最終能減低影像感測器之基線雜訊。
如上所述，在本實施形態2中，亦將氟導入閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內，藉以能兼顧減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加。
其後，如圖30所示在形成開口部OP2的絕緣膜IF2上，藉由使用例如CVD法，形成由氧化矽膜所構成的絕緣膜IF3。藉此，使得形成於絕緣膜IF2的開口部OP2受到絕緣膜IF3所填入。並且，藉由使用例如CMP法，將絕緣膜IF3的表面平坦化。
此後的步驟係與該實施形態1相同。以上述方式，可製造出構成本實施形態2之影像感測器的一部分之半導體裝置。
另，於注入氟之後實施的熱處理亦可在例如於層間絕緣膜IL1形成接觸孔之後來進行。此時，亦能獲得下述效果：可藉由熱處理來回復形成接觸孔時產生的蝕刻傷害。
又，在本實施形態2中，如圖29所示，藉由層間絕緣膜IL1防止氟及鎢(汚染物質)注入於半導體基板1S內部。如此，在本實施形態2中，係將氟導入於層間絕緣膜IL1，也藉由將氟導入於層間絕緣膜IL1而獲得以下所示的優點。亦即，層間絕緣膜IL1的一部分係由氧化矽膜所構成的絕緣膜IF2來構成。此時，若將氟導入於氧化矽膜，則成為SiOF膜，該SiOF膜介電係數比氧化矽膜更低。亦即，在本實施形態2中，層間絕緣膜IL1係由SiOF膜此種低介電係數膜來構成。其結果，依據本實施形態2，亦能獲得可減低寄生電容之效果。
<變形例1>
在上述的實施形態2中，係說明例如圖29所示，藉由蝕刻構成層間絕緣膜IL1的一部分之絕緣膜IF2，而於層間絕緣膜IL1形成開口部OP2之例。相對於此，亦可構成為例如圖31所示，藉由利用CMP法來研磨層間絕緣膜IL1的表面，俾露出閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分上之絕緣膜IF1。
在如此構成的本變形例1中，因為絕緣膜IF1露出遍及於整個閘極電極GE1上，所以在利用例如抗蝕劑膜覆蓋閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分以外部分之後，將氟注入上述的重複區域。在如此構成的本變形例1中，亦能獲 得與該實施形態2相同的效果。但是，對照圖29與圖31可知，在本變形例1中，層間絕緣膜IL1的厚度變薄。因此，從盡可能不將氟及鎢(汚染物質)注入於半導體基板1S內部的觀點而言，可說希望為在層間絕緣膜IL1之厚度為厚的狀態下進行氟之注入的實施形態2。
<變形例2>
在上述的實施形態2中，例如圖29所示，係說明形成開口部OP2俾從開口部OP2底面露出絕緣膜IF1之例。相對於此，亦可例如圖32所示，藉由使用光微影技術及蝕刻技術，去除在俯視時形成於閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分上之絕緣膜IF2及絕緣膜IF1，將層間絕緣膜IL1圖案化，俾露出重複部分上的閘極電極GE1。亦即，亦可如圖32所示，形成：開口部OP3，露出閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分上。此時，以圖案化的層間絕緣膜IL1作為光罩，將將氟導入閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分。另一方面，在本變形例2中，開口部OP3以外的區域亦受到層間絕緣膜IL1所覆蓋。其結果，氟及鎢(汚染物質)不會注入於受到層間絕緣膜IL1所覆蓋的半導體基板1S內部。藉此，在本變形例2中，亦能獲得與實施形態2相同的效果。
另，就本變形例的優點而言，因為閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分露出，所以能在將氟注入重複部分之後，例如，將鈷膜形成為與重複部分直接接觸，其後施加用於矽化物化處理之熱處理。藉此，依據本變形例2，能於閘極電極GE1之中與通道區域重疊的重複部分亦形成矽化物膜。藉此，依據本變形例2，閘極電極GE1能達到比實施形態2更加低電阻化。尤其，依據本變形例2，藉由用於該矽化物化處理之熱處理，亦能使得注入閘極電極GE1的氟擴散至閘極絕緣膜GOX。
(實施形態3)
在該實施形態1中，係說明下述構成例：在像素之構成要素即放大電晶體中，將氟導入閘極電極之中與通道區域重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板內。在本實施形態3中，還說明下述構成例：於構成周邊電路的p通道型場效電晶體中，亦將氟導入閘極電極之中與通道區域重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板內。
圖33係顯示本實施形態3中形成有影像感測器的半導體晶片CHP之示意性構成的俯視圖。如圖33所示，本實施形態3之半導體晶片CHP存在有：像素陣列區域PXLR，將多數像素配置成矩陣狀；以及周邊電路區域PER，配置成圍繞像素陣列區域PXLR。該周邊電路區域PER形成有：周邊電路，控制形成於像素陣列區域PXLR的多數像素；且該周邊電路含有例如n通道型場效電晶體或p通道型場效電晶體。
圖34係顯示形成於圖33所示的像素陣列區域PXLR的多數像素各者的放大電晶體ATr之剖面構成，以及形成於圖33所示的周邊電路區域PER之周邊電路的p通道型場效電晶體Q2之剖面構成。在圖34中，放大電晶體ATr之剖面構成係與前述實施形態1相同(參照圖10)。
在以下中，首先說明p通道型場效電晶體Q2之剖面構成。在圖34中，半導體基板1S的主面側(表面側)形成有多數元件分離區域STI，此等元件分離區域STI所劃分的活性區域形成有n型井NWL，即n型半導體區域。n型井NWL以彼此分離的方式形成有：源極區域SR2，即p型半導體區域；以及汲極區域DR2，即p型 半導體區域。並且以被彼此分離形成的源極區域SR2與汲極區域DR2所夾住的方式形成有通道區域CH，即n型半導體區域。
通道區域CH上形成有例如由氧化矽膜或介電係數比氧化矽膜更高的高介電係數膜所構成的閘極絕緣膜GOX，該閘極絕緣膜GOX上形成有閘極電極GE2。該閘極電極GE2由例如多晶矽膜PF2與矽化物膜SL1來構成。矽化物膜SL1可由例如鎳鉑矽化物膜、鎳矽化物膜、鈦矽化物膜、鈷矽化物膜或者鉑矽化物膜等來形成。
閘極電極GE2兩側的側壁形成有由例如氧化矽膜所構成的側壁間隔件SW。並且，源極區域SR2係由整合形成於閘極電極GE2的低濃度雜質擴散區域EX2、整合形成於側壁間隔件SW的高濃度雜質擴散區域PR1、以及形成於高濃度雜質擴散區域PR1表面的矽化物膜SL1來構成。同樣地，汲極區域DR2係藉由整合形成於閘極電極GE2的低濃度雜質擴散區域EX2、整合形成於側壁間隔件SW的高濃度雜質擴散區域PR1、以及形成於高濃度雜質擴散區域PR1表面的矽化物膜SL1來構成。
本實施形態3之p通道型場效電晶體Q2以上述方式構成，並形成有例如由氮化矽膜所構成的絕緣膜IF1，俾覆蓋該p通道型場效電晶體Q2，該絕緣膜IF1上形成有例如由氧化矽膜所構成的絕緣膜IF2。藉由此等絕緣膜IF1與絕緣膜IF2來形成層間絕緣膜IL1。並且，層間絕緣膜IL1形成有：接觸孔CNT，貫穿層間絕緣膜IL1而到達源極區域SR2或者汲極區域DR2；且形成有：插塞PLG，俾填入該接觸孔CNT。插塞PLG可由例如形成於接觸孔CNT內壁的鈦/氮化鈦膜，以及填入至接觸孔CNT的鎢膜來構成。
形成插塞PLG的層間絕緣膜IL1上形成有例如由氧化矽膜所構成的層間絕緣膜IL2，該層間絕緣膜IL2形成有配線L1。該配線L1形成為與插塞PLG電性連接。再者，該配線L1上方形成有多層配線構造，但省略其說明。以上述方式，在周邊電路區域PER，於半導體基板1S上形成有p通道型場效電晶體Q2，在該p通道型場效電晶體Q2上方形成有配線L1。
在此，本實施形態3中係著眼在形成於周邊電路區域PER的周邊電路所含的p通道型場效電晶體Q2。並且，本實施形態3之特徵點係採用下述構成：在該p通道型場效電晶體Q2中，將氟導入閘極電極GE2之中與通道區域CH重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內。
以下說明本實施形態3所致的優點。例如，已知在p通道型場效電晶體中，會產生稱為NBTI(Negative Bias Temperature Instability，負偏壓溫度不穩定)的劣化現象。該「NBTI」係在半導體基板之電位相對於p通道型場效電晶體的閘極電極而言為負的狀態下，半導體晶片之溫度變高時，p通道型場效電晶體之閾值電壓的絕對值逐漸變大的現象。其結果，產生因為「NBTI」而使得p通道型場效電晶體的速度隨著時間經過變慢的劣化現象。該「NBTI」隨著微細化，依循p通道型場效電晶體內部的電場強度變大而顯著化。該「NBTI」可認為原因是界面狀態增加與閘極絕緣膜中的正電荷增加。
具體而言，「NBTI」的機制可認為如下。存在於閘極絕緣膜(SiO2)與半導體基板(Si)界面的懸鍵，藉由氫而惰性化而作為Si-H來存在，但因為高溫及高偏壓之應力與電洞(hole)的存在，Si-H發生電化學反應而解放氫。此時，懸鍵成為界 面狀態，氫往閘極絕緣膜中進行擴散。其結果，在閘極絕緣膜中擴散之氫的一部分與閘極絕緣膜中的缺陷結合而形成陷阱。可認為此種界面狀態的增加與由閘極絕緣膜中的陷阱所引起的電荷係關連到閾值電壓之絕對值得上昇。
並且，已知要改善「NBTI」，使氟鍵結於懸鍵為有效。亦即，使氟鍵結於懸鍵的構成不僅如前述實施形態1所說明，從減低放大電晶體ATr之1/f雜訊的觀點而言為有效，且從改善p通道型場效電晶體Q2之「NBTI」的觀點而言亦為有效。
所以，在本實施形態3中係採用下述構成：在p通道型場效電晶體Q2中，將氟導入閘極電極GE2之中與通道區域CH重疊的重複部分，且不將氟導入半導體基板1S內。此時，不將氟導入半導體基板1S內的理由在於，本實施形態3之p通道型場效電晶體Q2以形成於影像感測器的周邊電路作為前提，所以若將氟導入半導體基板1S內，則同時亦會混入汚染物質，即鎢。並且，該鎢從半導體晶片CHP的周邊電路區域PER擴散至像素陣列區域PXLR，有可能會使得無光時的白點數量與暗電流之增加。再者，一般認為因為與該實施形態1相同的機制，導入閘極電極GE2的氟，比導入半導體基板1S內部的氟更容易與形成於閘極絕緣膜GOX的懸鍵互相鍵結，大幅助於減少懸鍵。如上所述，依據本實施形態3，能與該實施形態1同樣地兼顧減低影像感測器之基線雜訊，以及抑制無光時的白點數量與暗電流之增加，並且能改閃周邊電路所含的p通道型場效電晶體Q2之「NBTI」。其結果，依據本實施形態3之影像感測器，能達到提昇可靠度並且能達到提昇性能。
以上係根據實施形態來具體說明本案發明人之發明，但本發明當然不限定於前述實施形態，可在不脫離其主旨精神的範圍內進行各種變更。
在該實施形態中，係說明一種影像感測器，其包含形成於半導體基板之攝影區域的多數像素，並於此等多數像素各自設有放大電晶體，但該實施形態之技術思想不限於此，亦可應用於例如以攝影區域所含的多數像素中任意數量的像素共有放大電晶體的構成之影像感測器。

Claims (6)

  1. 一種固態攝影元件之製造方法，該固態攝影元件包含半導體基板，該半導體基板具備形成有多數像素的攝影區域，該攝影區域形成有：光電轉換部，將入射光線轉換成電荷；以及放大電晶體，將根據該電荷的電信號加以放大；且該放大電晶體包含：源極區域及汲極區域，分離形成於該半導體基板內；通道區域，受到該源極區域與該汲極區域所夾住；閘極絕緣膜，形成於該通道區域上；以及閘極電極，形成於該閘極絕緣膜上；且該固態攝影元件之製造方法包含以下步驟：(a)於該半導體基板上形成該閘極絕緣膜之步驟；(b)於該閘極絕緣膜上形成第1導體膜之步驟；(c)將該第1導體膜圖案化而形成該閘極電極之步驟；(d)於該(c)步驟後，在該半導體基板內形成該源極區域及該汲極區域之步驟；(e)將覆蓋該閘極電極的層間絕緣膜、且為由第1絕緣膜與形成在該第1絕緣膜上的第2絕緣膜所構成的該層間絕緣膜，形成於該半導體基板上之步驟；(f)藉由去除「在俯視時形成於該閘極電極之中與該通道區域重疊的該重複部分上的該第2絕緣膜」，將該層間絕緣膜圖案化，俾露出該重複部分上的該第1絕緣膜之步驟；(g)於該(f)步驟後，以圖案化的該層間絕緣膜作為光罩，將氟導入於「俯視時該閘極電極之中與該通道區域重疊的重複部分」之步驟；以及(h)於該(g)步驟後，將該半導體基板加熱之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件之製造方法，其中，該(g)步驟係藉由離子植入法來實施。
  3. 如申請專利範圍第2項之固態攝影元件之製造方法，其中，該(g)步驟係利用1×1014/cm2以上之摻雜量來導入氟。
  4. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件之製造方法，其中，該(h)步驟係利用650℃以上的加熱溫度來加熱該半導體基板。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件之製造方法，其中，包含以下步驟：(i)於該(g)步驟後，形成「貫穿該層間絕緣膜而到達該源極區域或者該汲極區域的接觸孔」之步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項之固態攝影元件之製造方法，其中，該(h)步驟係於該(i)步驟後實施。
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