JP2006202790A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固体撮像素子の閾値電圧のばらつきを抑制するとともに、光学特性を劣化することなく、光電変換部表面を覆う平坦化のための酸化シリコン膜からの不純物の析出を抑制し、感度比の均一性を高めるとともに、感度レベルの改善を図る。
【解決手段】 半導体基板表面に形成された光電変換部を含み、前記半導体基板表面が、リフロー膜と、前記リフロー膜の上層に形成され、前記光電変換部上に開口をもつ保護膜とで被覆された固体撮像素子であって、前記保護膜が、最終保護膜９と、その下層に形成される下層保護膜７とを含み、前記リフロー膜５の表面が、非プラズマプロセスによって成膜された絶縁膜からなる下層保護膜７で被覆せしめられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特にプラズマチャージングによるしきい値ばらつきの防止に関する。

エリアセンサ等に用いられるＣＣＤ固体撮像素子は、フォトダイオードなどの光電変換部と、この光電変換部からの信号電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。

近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいるが、画素数の増加に伴い、光電変換部の感度の向上への要求が高まっている。

このため、光電変換部の微細化および高感度化は進む一方であり、光電変換部であるフォトダイオード部の汚染防止は重要な課題となっている。

従来、素子の最終保護膜としては、プラズマＣＶＤ法により形成した窒化シリコン膜（ＳｉＮ）が用いられている。しかしながら、この窒化シリコン膜の膜厚がフォトダイオード上でばらつくと感度が不均一になるという問題がある。また窒化シリコン膜とその下層に形成される酸化シリコン膜の屈折率が異なるため、界面での反射が生じ、感度の低下を招くことがある。

そこでフォトダイオード上の窒化シリコン膜をエッチング除去することにより、上記問題は解決できる。

しかしながら、窒化シリコン膜の下層に形成されている酸化シリコン膜は、平坦化のためのリフロー膜として用いられるもので、ホウ素あるいはリンなどの不純物を含有する酸化シリコン膜であるＰＳＧあるいはＢＰＳＧ膜が用いられていることが多い。このため、露出した酸化シリコン膜中のホウ素あるいはリンが大気中の水分と反応して析出し、フォトダイオード上の光路を遮る結果となり、入射光量に対して、リニアな撮像信号を得ることができない場合がある。

そこで本出願人らは、前記光電変換部表面では、最終保護膜を含まず、前記リフロー膜の表面を、その屈折率が前記最終保護膜よりも、前記リフロー膜に近い材料からなる下層保護膜で被覆するようにした固体撮像素子を提案している（特許文献１）。

この下層保護膜としてはプラズマＣＶＤ法により形成した酸化シリコン膜が用いられており、リフロー膜上はこの酸化シリコン膜で被覆せしめられているため、リフロー膜から放出されるボロンやリンなどの不純物が大気に触れるのが防止され、この不純物と大気との反応による、反応物のリフロー膜表面への析出を防止することが可能となる。

特開２００４−２００３２０

しかしながら、この方法では、水分の影響を解決することができたが、プラズマＣＶＤ工程においては、成膜時に半導体基板表面に照射されるプラズマによる電荷チャージの影響により、電気的特性上、完成後のデバイスの閾値電圧Ｖ_ｔｈのばらつきを招くという問題があった。また下層保護膜の下層に形成されている絶縁膜は、平坦化のためのリフロー膜として用いられるものでホウ素あるいはリンなどの不純物を含有する酸化シリコン膜であるＰＳＧあるいはＢＰＳＧ膜が用いられていることが多い。このため、コンタクト領域などにおいて端部が露出した際、酸化シリコン膜中のホウ素あるいはリンが大気中の水分と反応して析出し、アルミニウム配線の断線や、リン酸によるアルミニウム配線の腐食を招くことになる。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子の閾値電圧のばらつきを防ぎ、素子特性にすぐれた固体撮像素子を提供することを目的とする。
また、光学特性を劣化することなく、光電変換部表面を覆う平坦化用の酸化シリコン膜（リフロー膜）からの不純物の析出を抑制し、感度比の均一性を高めるとともに、感度レベルの改善を図ることを目的とする。

そこで本発明は、半導体基板表面に形成された光電変換部を含み、前記半導体基板表面が、リフロー膜と、前記リフロー膜の上層に形成され、前記光電変換部上に開口をもつ保護膜とで被覆された固体撮像素子であって、前記保護膜が、最終保護膜と、その下層に形成される下層保護膜とを含み、前記リフロー膜の表面が、非プラズマプロセスによって成膜された絶縁膜からなる下層保護膜で被覆せしめられている。

かかる構成によれば、リフロー膜上は非プラズマプロセスによって成膜された絶縁膜からなる下層保護膜で被覆せしめられているため、プラズマチャージングによる閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを防ぎ、また、電気的特性の向上をはかることができる。またリフロー膜から放出される不純物が大気に触れるのが防止され、大気との反応による、リフロー膜表面への析出を防止することが可能となる。ここで下層保護膜は、不純物ガスの透過を阻止しうる程度に、（望ましくはリフロー膜よりも）緻密であるのが望ましい。従って明時の黒キズ不良が防止される。また、屈折率がリフロー膜に近いものを用いるのが望ましい。これによりリフロー膜と下層保護膜との界面での反射が低減され、感度の低下を防止することができる。ここで最終保護膜とは最上層の保護膜をいうものとし、通常は窒化シリコン膜が用いられる。

また本発明の固体撮像素子は、前記下層保護膜が常圧ＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン膜であるものを含む。

かかる構成によれば、下層保護膜が常圧ＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン膜で構成されているため、プラズマを用いることなく緻密な膜が形成される。

また本発明の固体撮像素子は、前記最終保護膜がプラズマＣＶＤ法によって成膜された窒化シリコン膜であるものを含む。

かかる構成によれば、結果として保護膜が酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜で構成されるため、保護特性にすぐれた膜を得ることができる。

また本発明の固体撮像素子は、前記下層保護膜は、前記光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜上に形成されているものを含む。

かかる構成によれば、遮光膜との密着性を左右することから、保護膜の形成は極めて信頼性を要するものであるが、本発明の構成によれば、密着性および保護性にすぐれた膜を形成することが可能となる。

また本発明の固体撮像素子は、配線が、前記遮光膜と前記遮光膜の上層に形成された下層保護膜とを貫通するように形成されたスルーホール内から前記下層保護膜上にかかるように形成され、前記配線上を最終保護膜で被覆したものを含む。
かかる構成によれば、コンタクトのためのスルーホールを下層保護膜が確実に覆った形状となっているため、水分の浸入による析出物の発現を防止することができる。そして配線取り出し端子は外部接続部を除いて最終保護膜で被覆されているため、耐湿性の面でも極めてすぐれた状態となっている。

また本発明は、半導体基板表面に形成された光電変換部を形成する工程と、前記光電変換部を含む前記半導体基板表面を、不純物を含有した酸化シリコン膜で被覆する工程と、前記酸化シリコン膜を熱処理により平坦化し、リフロー膜を形成する平坦化工程と、前記半導体基板表面に、前記光電変換部上に開口をもつ、窒化シリコン膜からなる最終保護膜を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法において、前記最終保護膜を形成する工程に先立ち、少なくとも前記光電変換部上の前記リフロー膜の上層に、非プラズマプロセスにより下層保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、リフロー膜上を非プラズマプロセスにより下層保護膜で被覆しているため、プラズマチャージングによる閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを防ぎ、特性の向上をはかることができる。またリフロー膜から放出される不純物が大気に触れるのが防止され、大気との反応による、リフロー膜表面への析出を防止することが可能となる。ここで下層保護膜は、不純物ガスの透過を阻止しうる程度に、（望ましくはリフロー膜よりも）緻密であるのが望ましい。従って明時の黒キズ不良が防止される。また、屈折率がリフロー膜に近いものを用いるのが望ましい。これによりリフロー膜と下層保護膜との界面での反射が低減され、感度の低下を防止することができる。またリフロー膜を形成しているため、表面の平坦化をはかることができ、低照度時の感度低下を抑制することができる。ここで最終保護膜とは最上層の保護膜をいうものとし、通常は窒化シリコン膜が用いられる。

このように、非プラズマプロセスによる、下層保護膜を形成する工程を付加することで、プラズマによるチャージングを受けることなく、下層保護膜によってリフロー膜からのリンやボロンの析出を抑制することができ、光路遮光を抑制し、明時黒キズ不良の発生を抑制することができる。また下層保護膜とリフロー膜との界面での屈折を抑制しているため、シリコン基板上での入射光の反射を抑制することができ、入射光の減衰を抑制することができる。またリフロー膜を形成しているため、表面の平坦化をはかることができ、低照度時の感度低下を抑制することができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記下層保護膜を形成する工程が、常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する工程を含む。
かかる構成によれば、チャージングを生じることなく、緻密で信頼性の高い下層保護膜を効率よく形成することができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記最終保護膜を形成する工程が、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する工程を含む。
かかる構成によれば、緻密で信頼性の高い最終保護膜を効率よく形成することができる。低温形成が可能であるため、リフロー膜からの不純物遊離を抑制しつつ形成することが可能である。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記最終保護膜の形成に先立ち、前記光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜を形成する工程を含む。
遮光膜の形成により、上層あるいは下層の膜との剥離などの問題が生じ易いが、本発明によれば、遮光膜との密着性も良好な膜構造を得ることができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記下層保護膜を形成する工程が、前記酸化シリコン膜を熱処理し平坦化する工程の後に実行されるものを含む。
かかる構成により、下層保護膜が平坦化のための熱による影響を受けることなく維持され、また、平坦化膜との密着性も良好となり、信頼性の向上をはかることができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、さらに配線取り出しのための配線を形成する工程が、前記遮光膜を形成する工程の後、配線形成する領域に等方性エッチングにより、前記酸化シリコン膜の所定の深さまで第１の開口を形成する工程と、下層保護膜を成膜する工程の後、前記第１の開口の一部に、異方性エッチングにより前記酸化シリコン膜を貫通する第２の開口を形成する工程と、前記第１および第２の開口に導電性膜を充填する工程と、前記導電性膜をパターニングし配線取り出し端子を形成した後、最終保護膜を成膜する工程を含む。

かかる構成によれば、下層側で開口面積が小さくなるようなスルーホールを形成するとともに、上層側の大きな開口部を下層保護膜で被覆し、この上層をコンタクトのための導電性膜で覆い、さらにこの上層を最終保護膜で被覆するようにしているため、耐湿性も確実でかつプラズマチャージングの影響も大幅に抑制される。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記最終保護膜を成膜した後、熱処理を行なうシンタリング工程を含む。
かかる構成によれば、プラズマチャージングが生じたとしても、チャージの開放を行なうことができ、閾値電圧の変動を防ぐことができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記シンタリング工程が、水素を含む不活性ガス雰囲気中で熱処理を行なう工程であるものを含む。
かかる構成によれば、他に影響を与えることなく効率よくシンタリングを行なうことができる。

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記シンタリング工程の後、前記配線の一部を露呈させるように前記最終保護膜をエッチング除去する工程を含む。
かかる構成によれば、配線を露呈させるためのマスク形成工程およびエッチング工程が不要となり、製造が容易となる。

以上説明してきたように、本発明によれば、プラズマチャージングによる閾値電圧のばらつきもなく、またリフロー膜表面に不純物が析出することによる光路の遮光を抑制することができる上、明時の黒キズ不良もない、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
図１、２に、本発明の実施の形態１の固体撮像素子の概略構成断面図を示す。図１は素子部、図２は周辺のコンタクト部を示す。また図３は平面概要図である。図１は図３のＡ−Ａ断面図である。図４乃至図８は、工程断面図である。図中、簡略化のために、シリコン基板に形成される不純物領域および電極は省略し、概要のみを示す。

シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域（光電変換部）３０が形成され、フォトダイオード領域３０で検出した信号電荷を転送するための電荷転送部４０が、フォトダイオード領域３０の間に形成される。なお、シリコン基板１内に形成される素子領域については省略した。

電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図３では図示していないが、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、形成される。

なお、図３においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域３０と電荷転送部４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。

図１に示すように、シリコン基板１には、複数のフォトダイオード３０が形成されて光電変換部を構成しており、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極３を配列してなる電荷転送部４０が、フォトダイオード３０の間に蛇行形状を呈するように形成される。本実施の形態では、この光電変換部の表面では、周縁部など他の領域を覆う最終保護膜であるプラズマＣＶＤ法で形成された窒化シリコン膜９が除去されており、窒化シリコン膜からなる高屈折率膜１２で覆われている。ＢＰＳＧ膜をリフローして得られたリフロー膜５上が、常圧ＣＶＤ法で形成された酸化シリコン膜からなる下層保護膜７で被覆されていることを特徴とする。

この固体撮像素子では、この下層保護膜４を常圧ＣＶＤ法によって形成しているため、プラズマによるチャージングを防止し、閾値電圧のばらつきを抑制することができる。また、リフロー膜の屈折率に近い酸化シリコン膜で構成し、界面での屈折を抑制するとともに、リフロー膜からの不純物の透過を阻止するようにし、不純物の析出を抑制するようにし、光量の減衰なしに、明時黒キズの発生を抑制している。

また、配線８が、遮光膜１６を形成した後、接続部を形成する領域に等方性エッチングにより、リフロー膜５の所定の深さまで第１の開口６ａを形成し、下層保護膜である酸化シリコン膜７を成膜した後、第１の開口６ａの一部に、異方性エッチングによりリフロー膜５を貫通する第２の開口６ｂを形成し、配線８を構成するための導電性膜を形成し、この後、最終保護膜９である窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜するようにしたことを特徴とするものである。
これにより、下層側で開口面積が小さくなるようなスルーホールを形成するとともに、上層側の大きな開口部を下層保護膜で被覆し、この上層をコンタクトのための導電性膜で覆い、さらにこの上層を最終保護膜で被覆するようにしているため、耐湿性も確実でかつプラズマチャージングの影響も大幅に抑制される。

またここでは電荷転送電極３によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネル（図示せず）は、電荷転送電極３が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈するように形成される。そしてこのシリコン基板１の周縁部５０に到達するようにアルミニウム層からなる配線８が形成され、外部接続端子を構成している。

また、シリコン基板１内には、フォトダイオード３０、電荷転送チャネル（図示せず）、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域（図示せず）が形成され、シリコン基板１表面には、絶縁膜（以下、ゲート酸化膜と記述する。）２が形成される。ゲート酸化膜２表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜と多結晶シリコン膜からなる電荷転送電極１３ａ、１３ｂが形成されている。

固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０部分を除いて遮光膜（図示せず）が設けられ、さらにカラーフィルタ（図示せず）、マイクロレンズ（図示せず）が設けられる。また、本実施の形態では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。

次に、図４乃至８を用いてこの固体撮像素子の製造工程について説明する。まず、図１に示すように、通常の方法により、ｎ型のシリコン基板１表面に、フォトダイオード３０および電荷転送部４０を形成するとともに、周縁部５０に配線パターン３を形成する。この配線パターン３は電荷転送部の電荷転送電極のいずれかと同一工程で形成される。

ここでゲート酸化膜は、シリコン基板１表面に形成された、膜厚１５ｎｍ〜３５ｎｍの酸化シリコン膜と、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜と、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜とからなる３層構造をなすものである。
そしてこのゲート酸化膜２上に多結晶シリコン膜からなる電荷転送電極１３ａ，１３ｂが形成されている。
これらは通常の方法により形成されるため本実施の形態では説明を省略する。

通常の方法で、フォトダイオード３０、電荷転送部４０、および周縁部５０の形成されたシリコン基板１の表面に、図４（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により厚さ２０ｎｍの酸化シリコン膜からなる拡散防止膜４を形成する。このときの成膜条件は、４００℃、で圧力：２．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー（１３．５６ＭＨｚ：０．３ｋＷ）、ＲＦパワー（２７０ｋＷ：０．７ｋＷ）：ＴＥＯＳ：１．５ｍｌ／ｍｉｎ，Ｏ_２：１０ＳＬＭとする。

そして、この上層に図４（ｂ）に示すように、リフロー膜５となる厚さ３００〜１０００ｎｍのＢＰＳＧ膜を常圧ＣＶＤ法により形成する。このときの成膜条件は、４１０℃、で筐体排気圧１０Ｐａ、ディスパージョンヘッド排気圧１００Ｐａで、原料ガスとしてＳｉＨ_４：２７００ｃｃｍ、Ｏ_２：２４００ｃｃｍ、ＰＨ_３：３３００ｃｃｍ、Ｂ_２Ｈ_６：２０００ｃｃｍとする。そして、熱処理によるリフロー工程を経て、図４（ｃ）に示すように、表面を平坦化する。このときのリフロー条件は８５０〜９００℃、Ｎ_２：１０ＳＬＭ雰囲気中で排気圧力：５〜１５ｍｍＨ_２、処理時間３０〜６０分とした。

この後、この上層にレジストパターンＲ１を形成し、リフロー膜５の所定の深さまで等方性エッチングにより第１の開口６ａを形成する（図５（ｄ））。このときのエッチング条件は、室温で圧力１．４Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー３５０Ｗで、エッチングガスとしてＮＦ_３：２２ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１３ｓｃｃｍとする。この後レジストパターンＲ１を除去する。

そして、この上層に常圧ＣＶＤ法により、下層保護膜７として膜厚５０〜２００ｎｍの酸化シリコン膜を形成する（図５（ｅ））。このときの成膜条件は、４１０℃、で筐体排気圧１０Ｐａ、ディスパージョンヘッド排気圧１００Ｐａで、原料ガスとしてＳｉＨ_４：９００ｃｃｍ、Ｏ_２：８００ｃｃｍとする。

続いてこの第１の開口６ａの一部に開口するレジストパターンＲ２を形成し（図５（ｆ））、これをマスクとして異方性エッチングを行い、第２の開口６ｂを形成する（図６（ｇ））。このときのエッチング条件は、室温で圧力８００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー８００Ｗで、エッチングガスとしてＣＨＦ_３：４０ｓｃｃｍ、ＣＦ_４：４０ｓｃｃｍ、Ａｒ：８００ｓｃｃｍとする。この後レジストパターンＲ２を除去する。

そして図６（ｈ）に示すように、ＰＶＤ法により膜厚５００ｎｍのアルミニウム薄膜を形成する。このときの成膜条件は、アルミニウムをターゲットとし、室温で圧力２ｍＴｏｒｒ、ターゲットパワー３．０ｋＷ、アルゴン１５０ｓｃｃｍ中で成膜し、フォトリソグラフィにより図示しないレジストパターンをマスクとして、パターニングし配線８を得る。

この後、プラズマＣＶＤ法により最終保護膜９としての膜厚２００〜１５００ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。この窒化シリコン膜が最終保護膜となる。このときの成膜条件は、４００℃、圧力：２．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー（１３．５６ＭＨｚ：０．６ｋＷ）、ＲＦパワー（２７０ｋＷ：０．１ｋＷ）：ＳｉＨ_４：１００ｓｃｃｍ、ＮＨ_３：５００ｓｃｃｍ、Ｎ_２：１０ＳＬＭとする。

この後、シンタリング処理を行なう。シンタリング条件は、３８０℃、Ｎ_２：１５ＳＬＭ、Ｈ_２：１．５ＳＬＭ、排気圧力５〜１５ｍｍＨｇ、処理時間３０〜６０分とする。

続いて、そしてこの上層にポジレジストを厚さ０．５〜２．０μｍとなるように塗布する。

そして、フォトリソグラフィにより所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、パターン幅０．３から数μｍのレジストパターンＲ３を形成する（図６（ｉ））。

そしてこのレジストパターンＲ３をマスクとして用いて図７（ｊ）に示すように、最終保護膜９である窒化シリコンをパターニングする。このときのエッチング条件は、室温で圧力５０Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗで、エッチングガスとして、ＣＦ_４：２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２：７００ｓｃｃｍとする。

そして図７（ｋ）に示すように、このレジストパターンＲ３を剥離除去し、図１乃至３に示すような固体撮像素子が形成される。

この方法によれば、ＢＰＳＧ膜からなるリフロー膜５上は常圧ＣＶＤ法で形成した下層保護膜とプラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコンからなる最終保護膜で覆われているため、プラズマチャージングによる閾値電圧のばらつきもなく、また不純物が表面に析出することもない。従って黒キズ不良の発生もなく撮像特性の良好な固体撮像素子を形成することが可能となる。

さらにまた、工数の大幅な増大もなく、歩留まりの向上をはかることが可能となる。

また、表面の平坦化がなされているため、遮光膜に設けられた開口を介して、斜めからの入射光を効率よくフォトダイオード上に集光することができ、低照度時の感度低下を低減することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。第１の実施の形態では、下層保護膜としての酸化シリコン膜を配線８の下層に形成したが配線８の上層に形成してもよい。
このようにしても作業性よく、黒キズ不良の発生がなく撮像特性の優れた固体撮像素子を形成することが可能となる。

なお前記実施の形態では、下層保護膜として常圧ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いたが、これに代えて窒化酸化シリコン膜で形成しても良い。

以上説明してきたように、本発明によれば、閾値電圧のばらつきもなくかつ、リフロー膜表面に不純物が析出することによる光路の遮光を抑制することができる上、明時の黒キズ不良もない、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能であることから、小型のデジタルカメラをはじめ、イメージセンサなどの光電変換素子を備えた半導体装置にも適用可能である。

本発明の実施の形態１の固体撮像素子の断面概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の断面概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の平面概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ ゲート酸化膜
３ 多結晶シリコン膜
５ リフロー膜
７ 下層保護膜
９ 最終保護膜
３０ フォトダイオード
４０ 電荷転送電極
５０ 周縁部

Claims (14)

1. 半導体基板表面に形成された光電変換部を含み、
   前記半導体基板表面が、リフロー膜と、前記リフロー膜の上層に形成され、前記光電変換部上に開口をもつ保護膜とで被覆された固体撮像素子であって、
   前記保護膜は、最終保護膜と、その下層に形成される下層保護膜とを含み、
   前記リフロー膜の表面は、非プラズマプロセスによって成膜された絶縁膜からなる下層保護膜で被覆せしめられた固体撮像素子。
2. 請求項１に記載の固体撮像素子であって、
   前記下層保護膜は常圧ＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン膜である固体撮像素子。
3. 請求項２に記載の固体撮像素子であって、
   前記最終保護膜はプラズマＣＶＤ法によって成膜された窒化シリコン膜である固体撮像素子。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
   前記下層保護膜は、前記光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜上に形成されている固体撮像素子。
5. 請求項４に記載の固体撮像素子であって、
   配線が、前記遮光膜と前記遮光膜の上層に形成された下層保護膜とを貫通するように形成されたスルーホール内から前記下層保護膜上にかかるように形成され、
   前記配線上を最終保護膜で被覆した固体撮像素子。
6. 半導体基板表面に形成された光電変換部を形成する工程と、
   前記光電変換部を含む前記半導体基板表面を、不純物を含有した酸化シリコン膜で被覆する工程と、
   前記酸化シリコン膜を熱処理により平坦化し、リフロー膜を形成する平坦化工程と、
   前記半導体基板表面に、前記光電変換部上に開口をもつ、窒化シリコン膜からなる最終保護膜を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法において、
   前記最終保護膜を形成する工程に先立ち、少なくとも前記光電変換部上の前記リフロー膜の上層に、非プラズマプロセスにより下層保護膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
7. 請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
   前記下層保護膜を形成する工程は、常圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
8. 請求項６または７に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
   前記最終保護膜を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
   前記最終保護膜の形成に先立ち、前記光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
10. 請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
    前記下層保護膜を形成する工程は、前記リフロー膜を熱処理し平坦化する工程の後に実行される固体撮像素子の製造方法。
11. 請求項９または１０に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
    さらに配線取り出しのための配線を形成する工程が、
    前記遮光膜を形成する工程の後、
    配線を形成する領域に等方性エッチングにより、前記リフロー膜の所定の深さまで第１の開口を形成する工程と、
    下層保護膜を成膜する工程の後、前記第１の開口の一部に、異方性エッチングにより前記リフロー膜を貫通する第２の開口を形成する工程と、
    前記第１および第２の開口に導電性膜を充填する工程と、
    前記導電性膜をパターニングし配線を形成した後、最終保護膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
12. 請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
    前記最終保護膜を成膜した後熱処理を行なうシンタリング工程を含む固体撮像素子の製造方法。
13. 請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
    前記シンタリング工程は、水素を含む不活性ガス雰囲気中で熱処理を行なう工程である固体撮像素子の製造方法。
14. 請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
    前記シンタリング工程の後、前記配線の一部を露呈させるように前記最終保護膜をエッチング除去する工程を含む固体撮像素子の製造方法。

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