JP2013084747A - 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
【課題】受光部への光入射効率を悪化させることなく、金属コンタミネーション起因による白傷を低減する。
【解決手段】複数の受光部3の上方で、パターニングされた3層の導電層(ここでは金属層の第3配線7c)上の第4絶縁膜6d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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、熱処理によりパッシベーション膜8から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有している。このパッシベーション膜8は、その膜厚が50〜100nmである。
【選択図】図1
【解決手段】複数の受光部3の上方で、パターニングされた3層の導電層(ここでは金属層の第3配線7c)上の第4絶縁膜6d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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、熱処理によりパッシベーション膜8から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有している。このパッシベーション膜8は、その膜厚が50〜100nmである。
【選択図】図1
Description
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成され、その周辺に、微細トランジスタを用いた周辺回路を有した固体撮像素子およびその製造方法、こ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例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
この種の従来のCCDやCMOSイメージャなどの固体撮像素子において、画質を劣化させる要因となる暗電圧および白傷の発生を抑制することが重要である。製造過程のプラズマ処理(CVDやドライエッチング)でのチャージアップやUV照射などのプラズマダメージにより、半導体基板の界面準位が増大することが暗電流の要因の一つになっている。暗電流を低減させる、即ち界面準位を低下させる手法として、メタル配線上に堆積するパッシベーション膜である窒化シリコン膜が後工程の熱処理により水素を脱離させ、その脱離させた水素が半導体基板表面のダングリングボンドと結合させることを利用して、ダングリングボンドの結合効率を向上させる方法(シンター処理)がある。
また、金属コンタミネーションによる白傷を低減させるために、パッシベーション膜の窒化シリコン膜の膜厚を厚くし、シリコン基板中への金属コンタミネーションを抑制する方法がある。
フォトダイオード(PD)、転送ゲート(TG)およびCCDを含む素子全面上に、プラズマCVD法によりSiN膜をパッシベーション膜として形成し、熱によるシンター処理を行うことにより、各画素を構成する光電変換部(受光部)としてのフォトダイオード表面の暗電流を抑制することができる。このことが特許文献1の固体撮像素子の製造方法に開示されている。
特許文献1では、フォトダイオード(PD)、転送ゲート(TG)およびCCDを含む素子全面上に表面保護用の第1パッシベーション膜として、例えば膜厚が5000〜6000オングストローム程度のPSG膜を、例えば減圧CVD法により摂氏400度程度の低温で形成する。このPSG膜の上部に第2パッシベーション膜として、例えばSiH4とアンモニア(NH3)ガスを用いる通常のプラズマCVD法により膜厚が3000〜5000オングストローム程度の窒化シリコン膜(Si3N4膜)、即ち、プラズマSi3N4膜を形成する。このプラズマCVD法では、プラズマにより低温で構成ガスを分解して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300〜400度程の低温とすることができる。
また、従来のCMOSイメージャに設けられるパッシベーション膜のプラズマ窒化シリコン膜について説明する。
図7は、従来のCMOS型イメージセンサの要部構成例を示す縦断面図である。
図7に示すように、従来のCMOS型イメージセンサ100の有効画素部領域には、その半導体基板101の表面層として、光電変換部としてのフォトダイオードを構成する複数の受光部102が行列方向にマトリクス状に形成されている。各受光部102に隣接して、信号電荷がフローティングディフュージョン部FDに転送するための電荷転送トランジスタの電荷転送部が設けられている。この電荷転送部上には、ゲート絶縁膜103を介して引き出し電極であるゲート電極膜104が設けられている。さらに、この受光部102毎にフローティングディフュージョン部FD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各画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を有している。
このゲート電極膜104の上方には、この読出回路の回路配線部として、第1絶縁膜105aが形成され、その上に第1配線106aが形成され、その上に第2絶縁膜105bが形成され、その上に第2配線106bが形成され、同様に、その上に、第3絶縁膜105c、第3配線106cさらに第4絶縁膜105dがこの順に順次形成されている。ゲート電極膜104はポリシリコン電極材料で構成され、配線層106a〜106cはメタル配線材料で構成されている。
また、これらの配線層106(106a〜106c)と半導体基板101間、配線層106とゲート電極膜104間および各配線層106間に、ここでは図示されていないが、導電性材料からなるコンタクトプラグが形成されて、配線層106と半導体基板101間、配線層106とゲート電極膜104間および上下の各配線層106間が電気的に接続されている。
さらに、第4絶縁層105d上に、パッシベーション膜107が設けられてシンター処理が可能に構成されている。このパッシベーション膜107は、2000〜2500オングストローム程度の膜厚のプラズマ窒化シリコン膜を形成する。
パッシベーション膜107上には、受光部102毎に配置されたR,G,Bの各色のカラーフィルタ108が形成され、その上に、受光部102への集光用のマイクロレンズ109が形成されている。
しかしながら上記従来の構成では、半導体基板全体に多くの水素が供給され且つ金属コンタミネーションによる白傷を低減することができるものの、パッシベーション膜として積層する窒化シリコン膜を、厚膜化することで金属コンタミネーション起因による白傷を低減しているために、レンズとシリコン基板間の距離、つまり入射光を光電変換する有効画素部の受光部までの距離が長くなることから光の入射効率が悪くなっている。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、受光部への光入射効率を悪化させることなく、金属コンタミネーション起因による白傷を低減することができる固体撮像素子およびその製造方法、こ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例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
本発明の固体撮像素子の製造方法は、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の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導電層上またはその上の絶縁膜上に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、
該パッシベーション膜から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
該受光素子の上方で、パターニングされた導電層上またはその上の絶縁膜上に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、
該パッシベーション膜から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるRFパワーを、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように730W〜1500Wに設定する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるRFパワーを、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように750W〜1500Wに設定する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜は、その膜厚が50〜100nmである。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜は、その膜厚が50〜80nmまたは50〜60nmである。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜の反射率が10パーセント以上25パーセント以下の膜厚で該パッシベーション膜を成膜する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、金属コンタミネーションに起因する白傷を抑制するように、薬液比率10:1BHFに対するウェットエッチレート60オングストローム/sec以上160オングストローム/sec以下の緻密な前記パッシベーション膜としてプラズマ窒化シリコン膜を成膜する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜成膜工程において、前記パッシベーション膜を、パターニングされた一または複数の導電層の最上の導電層上またはその上の絶縁膜上に成膜する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜成膜工程において、SiH4ガスとNH3ガスを用いて、温度が摂氏400〜450度、圧力2〜7Torrで、膜厚が50nm〜100nmのプラズマ窒化シリコン膜を成膜する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における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。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッシベーション膜成膜工程は、前記パターニングされた導電層として、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、基板全面にプラズマCVD法により前記パッシベーション膜として第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導電層として、配線パターン形成後にその配線パターン上またはその上の絶縁膜上にプラズマCVD法により該パッシベーション膜として第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のうちの少なくともいずれかを有し、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。
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されて前記パッシベーション膜の膜厚が50〜100nmの薄いプラズマ窒化シリコン膜が形成されており、前記シンター処理により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ているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、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。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、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。
本発明の電子情報機器は、本発明の上記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ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の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、受光素子の上方で、パターニングされた導電層上またはその上の絶縁膜上に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、パッシベーション膜から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有している。
これによって、RFパワーを700W以上と高くしてパッシベーション膜を緻密に形成することができるため、パッシベーション膜の膜厚を薄くしても、金属コンタミネーション起因による白傷を低減することが可能となり、パッシベーション膜の膜厚が薄くなった分だけ受光部への光入射効率が良くなると共に、反射率を低減するようにパッシベーション膜の膜厚を薄くすることもできて、受光部への光入射効率を悪化させることはない。
以上により、本発明によれば、パッシベーション膜として積層する窒化シリコン膜の成膜時、RFパワーを700W〜1500Wに上げて膜形成するため、パッシベーション膜が緻密な膜になり、パッシベーション膜の厚膜化によって従来のように光の利用効率を損なうことなく、金属コンタミネーションに起因する白傷を抑制することができる。
以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態1および、この固体撮像素子の実施形態1を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態2について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1におけるCMOS型イメージセンサの要部構成例を示す縦断面図である。
図1は、本発明の実施形態1におけるCMOS型イメージセンサの要部構成例を示す縦断面図である。
図1に示すように、本実施形態1のCMOS型イメージセンサである固体撮像素子1の有効画素部領域には、その半導体基板2の表面層として、光電変換部としてのフォトダイオードをそれぞれ構成する複数の受光部3が行列方向に2次元状でマトリクス状に形成されている。各受光部3に隣接して、受光部3からの信号電荷がフローティングディフュージョン部FDに転送するための電荷転送トランジスタの電荷転送部(図示せず)が設けられている。この電荷転送部上に、ゲート絶縁膜4を介して引き出し電極であるゲート電極膜5が設けられている。さらに、この受光部3毎にフローティングディフュージョン部FD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各画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を各画素毎に有している。この有効画素部領域の周辺には、各画素毎の読出回路を制御する複数の微細トランジスタを用いた周辺回路が設けられている。
この読出回路として、フローティングディフュージョン部FDを所定電圧(例えば電源電圧)にリセットするためのリセットトランジスタおよび、リセット後にフローティングディフュージョン部FDの電位に応じて信号を増幅して信号線に信号を出力する増幅トランジスタが設けられ、これらのトランジスタ領域が各画素部間に素子分離層STIを介して設けられている。これらのリセットトランジスタおよび増幅トランジスタはそれぞれ、ソース(S)/ドレイン(D)およびゲート(G)で構成されている。
このゲート電極膜5の上方には、この読出回路の回路配線部として、第1絶縁膜6aが形成され、その上に第1配線7aが形成され、その上に第2絶縁膜6bが形成され、その上に第2配線7bが形成され、同様に、その上に、第3絶縁膜6c、第3配線7cさらにその上に第4絶縁膜6dがこの順に順次形成されている。ゲート電極膜5はポリシリコン電極材料で構成され、配線層7(7a〜7c)はメタル配線材料で構成されている。
また、これらの配線層7と半導体基板2のソース(S)/ドレイン(D)およびゲート(G)との間、配線層7とゲート電極膜5間および上下の各配線層7間に、ここでは図示されていないが、導電性材料からなるコンタクトプラグが形成されて、配線層7と半導体基板2のソース(S)/ドレイン(D)およびゲート(G)との間、配線層7とゲート電極膜5間および上下の各配線層7間が電気的に接続されている。
さらに、第4絶縁層6d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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8としてプラズマ窒化シリコン膜(プラズマSiN膜)を成膜する。このパッシベーション膜8の熱処理により水素が離脱されて暗電流を抑制するシンター処理が可能に構成されている。このパッシベーション膜8は、その膜厚が50〜100nmの薄く高密度のプラズマ窒化シリコン膜で形成されている。
パッシベーション膜8上には、受光部3毎に色配置されたR,G,Bの各色のカラーフィルタ9が形成され、その上に、受光部3への集光用のマイクロレンズ10が形成されている。
ここで、図1の固体撮像素子1の製造方法におけるパッシベーション膜形成工程について詳細に説明する。
図2(a)〜図2(c)は、図1の固体撮像素子1の製造方法の各工程の縦断面図であって、(a)は配線形成工程までの縦断面図、(b)はパッシベーション膜形成工程までの縦断面図、(c)はカラーフィルタおよびマイクロレンズ形成工程までの縦断面図である。
まず、図2(a)に示すように、半導体基板2上の画素領域に複数の受光部3を形成した後に、各受光部3上を避けるように多層の配線層7a〜7cを形成する。配線層7c上には絶縁膜6dを形成する。多層の配線層7a〜7cの配線材料はメタル配線材料であってAlCu膜とTi膜、TiN膜の積層構造としている。有効画素領域は3層の配線層7a〜7cを有している。
次に、図2(b)に示すように、第4絶縁層6d上の全面に、下方の配線層7a〜7cの配線材料を水分から保護するためにプラズマCVD法によりパッシベーション膜8としてプラズマSiN膜を堆積する。この際に、後工程の熱処理で多くの水素が基板表面に供給できるように、パッシベーション膜8としてプラズマCVDによる緻密なプラズマ窒化シリコン膜を用いる。また、プラズマ窒化シリコン膜を成膜する際に、金属コンタミネーション起因の白傷を抑制するために、より緻密な膜になるようにRFパワーを700W以上1500W以下のRFパワーにて成膜する。その後、パッシベーション膜8(プラズマ窒化シリコン膜)から水素を脱離させるために熱処理(シンター処理)を行う。
さらに具体的に説明すると、パッシベーション膜8は、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400〜450度(ここでは摂氏420度)、圧力2〜7Torr(ここでは圧力2Torr)で、膜厚が50nm〜100nm(ここでは膜厚が50nm;シンター処理時にプラズマ窒化シリコン膜から受光部3の基板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)のプラズマ窒化シリコン膜(Si3N4膜)、即ち、プラズマSiN膜を形成する。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膜を成膜することができる。CuやAlなどの導電層としての金属配線がプラズマSiN膜の下層にあると、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400〜450度の低温である。
プラズマSiN膜を形成するときのRF(ラジオ・フリークエンシイ;Radio Frequency=高周波)パワーを、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W以上1500W以下の範囲内で行う。より好ましくは、プラズマSiN膜を形成するときのRFパワーを730W以上1500W以下(さらに好ましくは750W以上1500W以下)で行う。RFパワーは、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示し、構成ガスをプラズマ状態にするイオン化能力のことである。RFパワーとは、プラズマを励起する高周波の電力値のことをいう。
さらに、図2(c)に示すように、このパッシベーション膜8上に、各受光部3に対応する所定の色配列でカラーフィルタ9を形成し、その上に、各受光部3に対応するようにマイクロレンズ10を形成する。
図3は、プラズマ窒化シリコン膜(プラズマSiN膜)の成膜時、RFパワーと白傷の関係を示す図である。
図3に示すように、RFパワーを上げてパッシベーション膜8としてプラズマ窒化シリコン膜を成膜することにより、白傷が減少することが分かる。また、RFパワーを700W以上、さらに好ましくは、RFパワーを730W以上で白傷の減少率が安定していることから、RFパワーが700W以上1500W以下、さらに好ましくは、RFパワーが730W以上1500W以下の範囲でRFパワーによる白傷抑制効果が充分で有ることが分かる。RFパワーの1500Wは装置が出力できる限界値である。これは、RFパワーを上げて700W以上にすると、プラズマSiN膜が緻密になることによって白傷抑制効果がある。
図4は、プラズマ窒化シリコン膜(プラズマSiN膜)の成膜時、RFパワーと10:1BHFに対するウェットエッチレートの関係を示す図である。
図4に示すように、RFパワーを上げてパッシベーション膜8としてプラズマ窒化シリコン膜を成膜することにより、ウェットエッチレートが低くなり、膜質が緻密になっていることが分かる。金属コンタミネーション起因の白傷を抑制するように、薬液比率が10:1BHFに対するウェットエッチレート60オングストローム/sec以上160オングストローム/sec以下の緻密なプラズマ窒化シリコン膜をRFパワーを700W以上1500W以下で設定して堆積する。
図5は、プラズマ窒化シリコン膜(プラズマSiN膜)の膜厚に対する光の反射率を示す図である。
図5に示すように、プロット形状がひし形の曲線L1における赤色の入射光波長610nm、プロット形状が正方形の曲線L2における緑色の入射光波長540nm、プロット形状が三角形の曲線L3における青色の入射光波長450nmにおいて、光の反射率はプラズマ窒化シリコン膜の膜厚に対して依存性および周期性を持つことが分かる。受光部3に最も効率良く光を受光させるためには、反射率が低くなるようにプラズマ窒化シリコン膜の膜厚を設定する必要がある。各色光の反射率はプラズマ窒化シリコン膜の膜厚に対して周期的に異なり、例えば赤色の曲線L1ではプラズマ窒化シリコン膜の膜厚が80nmまたは次の周期で250nm、緑色の曲線L2では膜厚が60nmまたは次の周期で220nm、青色の曲線L3では膜厚が50nmまたは次の周期で175nmである。したがって、プラズマ窒化シリコン膜の膜厚としては、反射率を抑えるように50nm〜100nm、好ましくは50nm〜80nm、さらに好ましくは50nm〜60nmが最も薄くて良好な膜厚範囲になる。1周期分だけ膜厚が厚い側で、プラズマ窒化シリコン膜の膜厚が175nm〜250nmになるが、例えば緑色の曲線L2で反射率が最も低いときの膜厚が220nmで、このとき赤色の曲線L1の反射率が緑色の曲線L2の反射率と同等であるものの、青色の曲線L3の反射率がかなり高くなっていることから、膜厚として反射率を抑えるために50nm〜100nmにする方が3原色の極小位置が互いに接近しているため、膜厚として反射率を抑えるために175nm〜250nmに合わせるよりも、受光部3に入射させる光の利用効率がよい。しかも、プラズマ窒化シリコン膜の膜厚が薄い方がその分だけ光吸収が少ないために、受光部3に入射させる光の利用効率が更によくなる。
光の入射効率を損なうことのない反射率が10パーセント以上25パーセント以下の膜厚でプラズマ窒化シリコン膜を堆積する。
以上により、本実施形態1によれば、複数の受光部3の上方で、パターニングされた3層の導電層(ここでは金属層の第3配線7c)上の第4絶縁膜6d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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、熱処理によりパッシベーション膜8から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有している。
これによって、RFパワーを700W以上と高くしてプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を緻密に形成することができるため、パッシベーション膜8の膜厚を50〜100nmと薄くしても、金属コンタミネーション起因による白傷を低減することが可能となって、パッシベーション膜8の膜厚が薄くなった分だけ各受光部3への光入射効率が良くなると共に、パッシベーション膜8の反射率を低減するようにパッシベーション膜8の膜厚を薄くすることもできて、各受光部3への光入射効率が良くなり、各受光部3への光入射効率を悪化させることはない。
したがって、パッシベーション膜8として積層するプラズマ窒化シリコン膜の成膜時、RFパワーを上げて膜形成することで光入射効率を損なうことなく、半導体基板2全体により多くの水素が供給され且つ金属コンタミネーション起因の白傷を低減することができる。
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2として、本発明の実施形態1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。
図6は、本発明の実施形態2として、本発明の実施形態1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。
図6において、本実施形態2の電子情報機器90は、上記実施形態1の固体撮像素子からの撮像信号に対して所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置91と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部92と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部93と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部94と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部95とを有している。なお、この電子情報機器90として、これに限らず、固体撮像装置91の他に、メモリ部92と、表示部93と、通信部94と、プリンタなどの画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
この電子情報機器90としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置(PDA)などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
したがって、本実施形態2によれば、この固体撮像装置91からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部95により良好にプリントアウト(印刷)したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部92に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
なお、上記実施形態1では、パッシベーション膜成膜工程において、各受光部3の上方で、パターニングされた金属配線層上の第4絶縁膜6d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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜する場合について説明したが、これに限らず、各受光部3の上方の金属配線層上の第2絶縁膜6bまたは第2絶縁膜6c上で、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜するようにしてもよい。要するに、上記実施形態1では、その金属配線層が第1配線7a〜第3配線7cの3層構造の場合について説明したが、これに限らず、金属配線層は1層であっても2層であってもさらには4層であってもよく、一または複数層の場合が考えられる。さらに、各受光部3の上方で、パターニングされた一または複数の金属配線層の最上の金属配線層上に直に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜8を成膜するようにしてもよい。
なお、上記実施形態1では、パッシベーション膜成膜工程は、第4絶縁層6d上の全面に、下方の配線層7a〜7cの配線材料を水分から保護するためにプラズマCVD法によりパッシベーション膜8としてプラズマSiN膜を堆積する場合について説明したが、これに限らず、パッシベーション膜成膜工程は、パターニングされた導電層として、受光素子としての受光部3からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートのゲート電極膜5を形成後、ゲート電極膜5上またはその上の絶縁膜上の基板全面にプラズマCVD法によりパッシベーション膜8としてプラズマ窒化シリコン膜を成膜する場合に適用してもよい。したがって、これらの工程を両方有していてもよい。この場合、パッシベーション膜成膜工程は、パターニングされた導電層として、受光部3からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートのゲート電極膜5を形成後、ゲート電極膜5上またはその上の絶縁膜上の基板全面にプラズマCVD法によりパッシベーション膜8として第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、パターニングされた導電層として、第1配線7a〜第3配線7cなどの配線パターン形成後にその上またはその上の絶縁膜6d上にプラズマCVD法によりパッシベーション膜8として第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、この場合のシンター処理工程は、第1プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および第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、第1プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および第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ようにしてもよい。
なお、上記実施形態1では、複数の画素部のそれぞれに、画素部毎に光電変換部として受光素子(受光部3)が設けられ、受光素子に隣接して、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、受光素子毎に電荷転送トランジスタによりフローティングディフュージョン部FD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トランジスタにより増幅されて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型の固体撮像素子1について説明したが、これに限らず、複数の画素部のそれぞれに、画素部毎に光電変換部として受光素子が設けられ、受光素子に隣接して、受光素子からの信号電荷を所定方向(垂直方向)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固体撮像素子であってもよい。要するに、このCCD型の固体撮像素子を、本実施形態1の固体撮像素子の製造方法により製造することができる。本実施形態1の固体撮像素子の製造方法は、受光素子の上方で、パターニングされた導電層または上またはその上の絶縁膜上に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、パッシベーション膜から水素を脱離させるシンター処理を行うシンター処理工程とを有している。この固体撮像素子の製造方法により固体撮像素子が製造されて、パッシベーション膜8の膜厚が50〜100nmの薄いプラズマ窒化シリコン膜が形成され、シンター処理により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ている固体撮像素子が得られる。
以上のように、本発明の好ましい実施形態1、2を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1、2に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1、2の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成され、微細トランジスタを用いた周辺回路を有した固体撮像素子およびその製造方法、こ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例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、パッシベーション膜として積層する窒化シリコン膜の成膜時、RFパワーを700W〜1500Wに上げて膜形成するため、プラズマ窒化シリコン膜が緻密な膜になり、厚膜化による光の利用効率を損なうことなく、金属コンタミネーションに起因する白傷を抑制することができる。
1 固体撮像素子
2 半導体基板
3 受光部
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極膜
6a 第1絶縁膜
6b 第2絶縁膜
6c 第3絶縁膜
6d 第4絶縁層
7 配線層
7a 第1配線
7b 第2配線
7c 第3配線
8 パッシベーション膜(プラズマ窒化シリコン膜)
9 カラーフィルタ
10 マイクロレンズ
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
2 半導体基板
3 受光部
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極膜
6a 第1絶縁膜
6b 第2絶縁膜
6c 第3絶縁膜
6d 第4絶縁層
7 配線層
7a 第1配線
7b 第2配線
7c 第3配線
8 パッシベーション膜(プラズマ窒化シリコン膜)
9 カラーフィルタ
10 マイクロレンズ
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
Claims (15)
- 被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の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導電層上またはその上の絶縁膜上に、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、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように700W〜1500Wに設定するプラズマCVD法によりパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、
該パッシベーション膜から水素を脱離させる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。 - 前記RFパワーを、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように730W〜1500Wに設定する請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記RFパワーを、金属コンタミネーション起因による白傷を抑制するように750W〜1500Wに設定する請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜は、その膜厚が50〜100nmである請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜は、その膜厚が50〜80nmまたは50〜60nmである請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜の反射率が10パーセント以上25パーセント以下の膜厚で該パッシベーション膜を成膜する請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 金属コンタミネーションに起因する白傷を抑制するように、薬液比率10:1BHFに対するウェットエッチレート60オングストローム/sec以上160オングストローム/sec以下の緻密な前記パッシベーション膜としてプラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜成膜工程において、前記パッシベーション膜を、パターニングされた一または複数の導電層の最上の導電層上またはその上の絶縁膜上に成膜する請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜成膜工程において、SiH4ガスとNH3ガスを用いて、温度が摂氏400〜450度、圧力2〜7Torrで、膜厚が50nm〜100nmのプラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項1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9に記載の固体撮像素子の製造方法。
- 前記パッシベーション膜成膜工程は、
前記パターニングされた導電層として、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、基板全面にプラズマCVD法により前記パッシベーション膜として第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導電層として、配線パターン形成後にその配線パターン上またはその上の絶縁膜上にプラズマCVD法により該パッシベーション膜として第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のうちの少なくともいずれかを有し、
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に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1から11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前記パッシベーション膜の膜厚が50〜100nmの薄いプラズマ窒化シリコン膜が形成されており、前記シンター処理により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ている固体撮像素子。
- 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フローティングディフュージョン部FD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12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12に記載の固体撮像素子。
- 請求項12〜14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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011223402A JP2013084747A (ja) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
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JP2011223402A JP2013084747A (ja) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013084747A true JP2013084747A (ja) | 2013-05-09 |
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Family Applications (1)
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JP2011223402A Pending JP2013084747A (ja) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019536020A (ja) * | 2016-11-03 | 2019-12-12 | コンプリート・ゲノミックス・インコーポレーテッド | 生物学的又は化学的分析のためのバイオセンサ及びその製造方法 |
CN110854243A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-02-28 | 昊诚光电(太仓)有限公司 | 一种氮氧化硅perc背钝化方法及钝化炉 |
US11255793B2 (en) | 2017-03-20 | 2022-02-22 | Mgi Tech Co., Ltd. | Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same comprising a plurality of wells formed by a metal or metal oxide layer |
US11387096B2 (en) | 2017-09-19 | 2022-07-12 | Mgi Tech Co., Ltd. | Wafer level sequencing flow cell fabrication |
-
2011
- 2011-10-07 JP JP2011223402A patent/JP2013084747A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019536020A (ja) * | 2016-11-03 | 2019-12-12 | コンプリート・ゲノミックス・インコーポレーテッド | 生物学的又は化学的分析のためのバイオセンサ及びその製造方法 |
JP7104033B2 (ja) | 2016-11-03 | 2022-07-20 | 深▲セン▼華大智造科技股▲ふん▼有限公司 | 生物学的又は化学的分析のためのバイオセンサ及びその製造方法 |
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CN110854243A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-02-28 | 昊诚光电(太仓)有限公司 | 一种氮氧化硅perc背钝化方法及钝化炉 |
CN110854243B (zh) * | 2019-12-31 | 2024-03-22 | 太仓市哲泰天产品设计有限公司 | 一种氮氧化硅perc背钝化方法及钝化炉 |
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