JP2013084747A - 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents

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

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ＳｉＨ_４とアンモニア（ＮＨ_３）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（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、プラズマＳｉ_３Ｎ_４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。

特開昭６３−１８５０５９号公報

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。

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、ＳｉＨ_４ガスとＮＨ_３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。

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。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の固体撮像素子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。 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。 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。 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。 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。 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。

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ＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）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Ｈ_２を離脱可能とする膜厚）のプラズマ窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４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

Claims (15)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 前記パッシベーション膜成膜工程において、ＳｉＨ_４ガスとＮＨ_３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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。

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