JP2009295956A - 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォトダイオード12の上方で、パターニングされた金属層である配線層19上に、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりプラズマ窒化シリコン膜(プラズマSiN膜22)を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有している。これによって、プラズマSiN膜22の成膜時に装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを700Wから900Wさらにそれ以上に上げるほど、後のシンター処理時にプラズマSiN膜22から低温で離脱する水素量が多くなってシンター処理が確実に行われる。
【選択図】図1
Description
本発明においては、受光素子の上方で、パターニングされた金属層上に、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有している。
図1は、本発明の実施形態1に係るCMOS固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
表面保護用のパッシベーション膜として、例えばSiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)ガスを用いるプラズマCVD法により、温度が摂氏350〜450度(ここでは摂氏300度)、圧力2〜7Torr(ここでは圧力2Torr)で、膜厚が250nm〜350nm(ここでは膜厚が300nm;シンター処理時にSiN膜からフォトダイオード12の表面に水素を供給するのに充分な量のH2を離脱可能とする膜厚)の窒化シリコン膜(Si3N4膜)、即ち、プラズマSiN膜22を形成する。このプラズマCVD法では、プラズマにより低温で上記構成ガスを分解してプラズマSiN膜22を成膜することができる。Cu配線やAl配線などの金属配線がプラズマSiN膜22の下層にあると、これらの金属配線は摂氏500度以上の高温では融けるため、プラズマCVD法の成膜温度は、摂氏350〜450度の低温であるため都合が良い。
上記実施形態1では、最上層のアルミニュウム(Al)配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前にプラズマSiN膜22を形成してシンター処理を行う場合であるが、本実施形態2では、これと共に、フォトダイオード12の表面側にも、酸化膜のゲート絶縁膜14を介して、後述するプラズマSiN膜24を形成してシンター処理を行う場合について詳細に説明する。
これにより、入射光がゲート絶縁膜14の表面側で反射する光をプラズマSiN膜24によりフォトダイオード12側に戻す反射防止膜として機能させることができる。また、上記実施形態1の場合と同様の条件で、第1パッシベーション膜形成工程として、フォトダイオード12の表面側にゲート絶縁膜14を介して反射防止膜を兼ねて形成したプラズマSiN膜24に対してシンター処理を行う。
上記実施形態1、2では、CMOS固体撮像素子において、RFパワーを700W以上1500W下に設定してプラズマSiN膜を形成する場合について説明したが、本実施形態3では、CCD固体撮像素子において、RFパワーを700W以上1500W下に設定してプラズマSiN膜を形成する場合について説明する。
上記実施形態1〜3では、CMOS固体撮像素子およびCCD固体撮像素子において、暗電流の抑制をより良好に行って、画質劣化をより確実に防止するために、RFパワーを700W以上1500W下に設定してプラズマSiN膜を形成する場合について説明したが、本実施形態4では、ブルー感度を向上しかつ安定化して、画質劣化をより確実に防止するために、RFパワーを850W以上1500W下に設定してプラズマCVD法によりプラズマSiN膜を形成する場合について説明する。
図7は、本発明の実施形態5として、本発明の実施形態1〜4のいずれかの固体撮像素子を含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
2 ロジックトランジスタ領域
10、10A、50、50A CMOS固体撮像素子
11、31 半導体基板
12、32 フォトダイオード
13 電荷転送部
14、34 ゲート絶縁膜
15 転送ゲート
16 第1絶縁膜
17 第1配線
18 第2絶縁膜
19 第2配線
20、21 コンタクトプラグ
22、22A、24、24A、41、41A プラズマSiN膜
23、44 マイクロレンズ
FD フローティングディヒュージョン部
STI 素子分離層
S ソース(ソース領域)
D ドレイン(ドレイン領域)
G ゲート
30、30A CCD固体撮像素子
33 電荷転送部
35 ゲート電極
37 ストップ層
38 絶縁膜
39 遮光膜
39a 開口部
40 層間絶縁膜
42 カラーフィルタ
43 平坦化膜
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
Claims (20)
- 被写体からの入射光を光電変換して撮像する受光素子が設けられた固体撮像素子の製造方法において、
該受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程と、
該プラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程とを有する固体撮像素子の製造方法。 - 被写体からの入射光を光電変換して撮像する受光素子が設けられた固体撮像素子の製造方法において、
該受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを850W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有する固体撮像素子の製造方法。 - 前記プラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程を更に有する請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜の成膜時に、前記装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを930W〜1130Wに設定する請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜の成膜時に、前記装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを900W〜1500Wに設定する請求項1または3に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜の成膜時に、前記装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すRFパワーを1000W〜1500Wに設定する請求項1または3に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、SiH4ガスとNH3ガスを用いて、温度が摂氏350〜450度、圧力2〜7Torrで、膜厚が250nm〜350nmの窒化シリコン膜を成膜する請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜の膜厚は、前記シンター処理時に該プラズマ窒化シリコン膜から前記受光素子の表面に水素を供給するのに充分な量の水素を該プラズマ窒化シリコン膜から離脱可能とする膜厚である請求項1または3に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記RFパワーは、構成ガスをプラズマ状態にするイオン化能力である請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パターニングされた金属層は配線パターンであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該配線パターン形成後にその上に第2プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該転送ゲートの形成後、基板全面に第1プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、
前記パターニングされた金属層として、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートを形成後、基板全面に第1プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第1プラズマ窒化シリコン膜成膜工程と、
該パターニングされた金属層として、配線パターン形成後にその上に第2プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第2プラズマ窒化シリコン膜成膜工程とを有し、
前記シンター処理工程は、該第1プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および該第2プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の実施後に同時に行うかまたは、該第1プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および該第2プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の各実施後にそれぞれ行う請求項1または3に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記第1プラズマ窒化シリコン膜は反射防止膜を兼ねて前記受光素子上に形成される請求項11または12に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜であり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該金属遮光膜と前記受光素子との段差を平坦化するための層間絶縁膜を形成した後にその上に前記プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記受光素子が設けられた撮像領域の周辺領域であって、多数のトランジスタで構成された周辺回路が設けられた周辺領域の金属配線形成後の表面にも、前記プラズマ窒化シリコン膜を防湿用のパッシベーション膜として形成する請求項1または3に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 請求項1、3、5、6、8、12、13および15のうちのいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造されてプラズマドライエッチングによるシリコン表面欠陥が修復された固体撮像素子。
- 請求項2〜4のうちのいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造されてブルー感度が向上しかつ安定化された固体撮像素子。
- 複数の画素部のそれぞれに、該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷が電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、
該受光素子毎に該電荷転送トランジスタにより該電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて該画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路とを有するCMOS固体撮像素子である請求項16または17に記載の固体撮像素子。 - 複数の画素部のそれぞれに、該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極が配置されたCCD固体撮像素子である請求項16または17に記載の固体撮像素子。
- 請求項16〜19のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
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