JP2015126000A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導波路を有する光電変換装置の歩留まりを向上させる。【解決手段】 光電変換素子を有する基板と、光電変換素子に対応して配された開口を有し、酸化シリコンを含む絶縁体、及び開口の中に位置し、窒化シリコンを含む部材とを有する導波路と、を有する光電変換装置の製造方法において、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、開口の中に、部材となる第１窒化シリコン膜を形成する第１の工程と、第１の工程の後に、高密度プラズマＣＶＤ装置を用いて、開口の中、且つ第１の窒化シリコン膜の上に、部材となる第２窒化シリコン膜を形成する第２の工程を有し、第１窒化シリコン膜の膜厚は、５５ｎｍ以上であることを特徴とする。【選択図】 図３
Description
本発明は光電変換装置の製造方法に関する。
近年、光電変換素子に入射する光を増やすため、導波路を有する光電変換装置が提案されている。特許文献１には、導波路を形成するための、絶縁体の開口に高い屈折率の膜を埋め込む方法について記載されている。
本発明者らは、特許文献１に記載の方法において、開口の内部に形成された膜が絶縁体から剥離してしまう場合や、開口の内部に形成された膜と絶縁体の一部が剥離してしまう場合があることを見出した。この現象によって、導波路を有する光電変換装置の歩留まりが低下してしまう。
本発明の目的は、導波路を有する光電変換装置の歩留まり向上が可能な製造方法を提供することである。
本発明の光電変換装置の製造方法は、光電変換素子を有する基板と、前記基板の上に配され、前記光電変換素子に対応して配された開口を有し、酸化シリコンを含む絶縁体、及び前記基板の上に配され、前記開口の中に位置し、窒化シリコンを含む部材とを有する導波路と、を有する光電変換装置の製造方法において、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、前記開口の中に、前記部材となる第１窒化シリコン膜を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、高密度プラズマＣＶＤ装置を用いて、前記開口の中、且つ前記第１の窒化シリコン膜の上に、前記部材となる第２窒化シリコン膜を形成する第２の工程を有し、前記第１窒化シリコン膜の膜厚は、５５ｎｍ以上であることを特徴とする。
本発明の光電変換装置の製造方法によって、導波路を有する光電変換装置の歩留まり向上が可能である。
以下、光電変換装置としてＣＭＯＳ型の光電変換装置を例に、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、実施形態の構成に限定されない。例えば、各実施形態は適宜組み合わせることができ、また各実施形態に対して適宜変更を加えることが可能である。更に、光電変換装置は、ＣＭＯＳ型に限定されず、他の形態でもよい。各光電変換装置を構成する材料については、以下の説明において、その材料の主となる材料を示しており、適宜、酸素や窒素と言った元素が含まれていてもよい。
（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。まず、図１を用いて、本実施形態の光電変換装置について説明する。
本実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。まず、図１を用いて、本実施形態の光電変換装置について説明する。
図１は、本実施形態の光電変換装置１００における要部を示した断面模式図である。具体的には、図１には、光電変換装置１００の撮像領域１０１１と周辺領域１０１２が示されている。撮像領域１０１１には複数の光電変換素子が設けられ、周辺領域１０１２には光電変換素子からの信号の読み出しや処理のための回路が設けられている。光電変換装置１００は、主面１０２を有する半導体基板１０１を有する。半導体基板１０１の材料は例えば、シリコンである。
半導体基板１０１の撮像領域１０１１には、２つのＮ型半導体領域１０３、１０４が設けられている。２つのＮ型半導体領域１０３、１０４は、それぞれ光電変換素子の電荷蓄積領域として機能しうる。また、半導体基板１０１の撮像領域１０１１には、Ｎ型半導体領域１０５とゲート電極１０６、１０７が設けられている。Ｎ型半導体領域１０５は、フローティングディフュージョン領域（以下ＦＤ領域１０５）とも称する。ゲート電極１０６、１０７は、転送トランジスタのゲート電極である。ゲート電極１０７は、Ｎ型半導体領域１０４からＦＤ領域１０５へ信号電荷を転送する。更に、半導体基板１０１の撮像領域には、トランジスタ１１１が設けられている。トランジスタ１１１は、例えば、画素に含まれる、リセットトランジスタ、増幅トランジスタなどである。ここでは、トランジスタ１１１は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、ゲート電極と、Ｎ型半導体領域であるソース領域及びドレイン領域を有する。他に、撮像領域１０１１には、Ｎ型半導体領域１０８、Ｐ型半導体領域１０９、１１０が設けられている。Ｎ型半導体領域１０８はＮ型半導体領域１０４よりも不純物濃度が低く、光電変換素子の一部を構成する。Ｐ型半導体領域１０９は、Ｎ型半導体領域１０８の下に位置し、光電変換素子の一部を構成する。Ｐ型半導体領域１１０は、トランジスタ１１１とＦＤ領域１０５の下に位置する。
半導体基板１０１の周辺領域１０１２には、ＣＭＯＳ回路を構成するトランジスタが配置される。図１においては、Ｎ型トランジスタであるトランジスタ１１２のみを示している。トランジスタ１１２は、Ｐ型半導体領域１１３に配されたＮ型のソース領域及びドレイン領域と、ゲート電極とを有する。
半導体基板１０１の上の撮像領域１０１１には、各半導体領域とゲート電極を覆う窒化シリコン膜１２１が設けられており、膜１２１の上には、酸化シリコン膜１２２が設けられている。更に、膜１２２の上、且つＮ型半導体領域１０３、１０４に対応して窒化シリコン膜１２３が設けられている。ここで、撮像領域１０１１の半導体基板１０１と窒化シリコン膜１２１との間には、ゲート酸化膜としても機能する、酸化シリコン膜（不図示）が設けられていてもよい。半導体基板１０１の上の周辺領域１０１２には、トランジスタ１１２のゲート電極を覆う窒化シリコン膜１２４が設けられている。トランジスタ１１２のゲート電極には、サイドスペーサーが設けられている。そして、撮像領域１０１１と周辺領域１０１２に渡って、膜１２２、１２３、１２４を覆うように、絶縁体１２５が設けられている。絶縁体１２５は、主に酸化シリコン膜で構成されるが、窒化シリコン膜や、酸窒化シリコン膜、炭化シリコン膜等を含んでいてもよい。本実施形態の絶縁体１２５は、複数の酸化シリコン膜と、複数の窒化シリコン絶縁膜とが交互に積層されている。酸化シリコン膜のそれぞれは、プラズマ化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤ）法によって、１２０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚に形成される。窒化シリコン膜のそれぞれは、プラズマＣＶＤ法によって、１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚に形成される。本実施形態では、複数の酸化シリコン膜の膜厚が複数の窒化シリコン膜の膜厚よりも厚いものとする。後に説明する部材１２６は、この絶縁体１２５のうち、最も低い屈折率を有する膜に比べて高い屈折率を有していれば良い。また、絶縁体１２５は単一の材料の膜で形成されていてもよい。そして、絶縁体１２５の中には、導電体１３１が設けられている。導電体１３１は、主成分として銅やタングステンを含むコンタクトプラグや、主成分として銅やアルミニウムを含む配線層を含む。
絶縁体１２５は、Ｎ型半導体領域１０３、１０４に対応して設けられた開口を有する。開口には、部材１２６が設けられている。部材１２６は、絶縁体１２５が含む層の屈折率よりも高い屈折率の材料である、窒化シリコンを含む。部材１２６は、絶縁体１２５が含む層と界面を構成し、入射光を反射させる材料であればよい。絶縁体１２５と部材１２６とで導波路が構成される。絶縁体１２５の上には、酸化シリコン膜１２７が設けられており、膜１２７の上には、遮光膜となる配線層１２８と、配線層１２８を覆う膜１２９が設けられている。膜１２９は、窒化シリコン膜を含み、保護膜として機能しうる。また、膜１２９は、凸型の部分１３０を有しており、部分１３０は層内レンズとして機能する。膜１２９の上には、例えば有機材料の膜１４１と、複数のカラーフィルタを有するカラーフィルタ層１４２と、マイクロレンズ１４４を有するマイクロレンズ層１４３が設けられている。
次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法を、図２を用いて説明する。図２のそれぞれは、光電変換装置の断面模式図であり、それぞれ製造方法の任意の段階の光電変換装置を示している。図２において、各構成の符号は図１と同じ符号を付し、説明を省略する。また、図２においては、加工前の部材と加工後の部材とを同一の符号を付して説明する。
図２（ａ）では、半導体基板１０１を準備する。半導体基板１０１には、光電変換素子やトランジスタなどの素子が形成されている。これら素子は、一般の半導体技術を用いて形成可能であり、説明を省略する。半導体基板１０１の上には、膜１２１〜膜１２４が形成されている。これらの膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。更に、半導体基板１０１の上には、複数の導電体１３１が設けられており、絶縁体１２５は、複数の導電体１３１を互いに絶縁している。
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁体１２５に開口２０１を形成する。開口２０１は、各光電変換素子に対応させて形成される。ここでは、Ｎ型半導体領域１０３、１０４の１つに対して１つの開口２０１が形成される。開口２０１は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いることで形成可能である。ここで、膜１２３は、開口２０１を形成する際のエッチングにおけるエッチングストップ膜として機能可能である。
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁体１２５の開口２０１に、窒化シリコンを含む部材１２６を形成する。部材１２６は、窒化シリコンの膜をプラズマＣＶＤ法で堆積することで形成される。この部材１２６の製造方法については、後に詳述する。窒化シリコンの膜は、開口２０１の中と絶縁体１２５の上面を覆うように形成される。次に、窒化シリコンの膜は、エッチング技術、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｃｈｉｎｇ、以下ＣＭＰ）技術、またはそれら両方によって平坦化処理が施され、その上面が平坦になる。この平坦化された部材１２６は、例えば、絶縁体１２５の上面に厚さ約１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下で残存し、保護膜として機能可能である。更に、平坦化処理の後に、部材１２６の上に、酸窒化シリコン膜２０２が形成されている。
この後、図１に示すように、周辺領域１０１２に位置する部材１２６を除去し、膜１２７を形成し、ビアプラグや配線層１２８を形成する。配線層１２８を形成した後に、膜１２９を形成する。ここで、膜１２９は、酸窒化シリコンと、窒化シリコンと、酸窒化シリコンの３層構造になっていることが好ましい。そして、膜１２９の上に、有機材料からなり、平坦化が可能な膜１４１を形成し、カラーフィルタ層１４２、マイクロレンズ層１４３を形成する。これらは、一般の光電変換装置の製造方法によって形成可能である。このようにして図１に示す光電変換装置が形成される。
次に、上述した窒化シリコンを含む部材１２６の形成方法について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。本実施形態においては、部材１２６となる窒化シリコン膜を２段階の工程によって形成する。まず、図３（ａ）は、図２（ｃ）に対応する光電変換装置の断面模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の一部を拡大した断面模式図である。図３（ａ）に示すように、部材１２６は、２つの膜３０１、３０２を含む。図３（ａ）において、膜３０１は、開口２０１の側壁に沿って形成され、絶縁体１２５の上面を覆っている。そして、膜３０２は、膜３０１を覆い、且つ開口２０１を埋めるように形成された後、平坦化処理が施されている。次に、具体的な製造方法を説明する。
まず、図２（ｂ）に示すような開口２０１が形成された後、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコン膜３０１（第１膜）を形成する（第１の工程）。図４（ａ）は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置４００を示している。平行平板型のプラズマＣＶＤ装置４００は、チャンバー４０１と、上部電極４０２と、下部電極４０３を有する。上部電極４０２と下部電極４０３は対向している。また、下部電極４０３はステージを兼ねており、その上に半導体基板４０４を置くことができる。上部電極４０２には、高周波発生器４０５が接続され、下部電極４０３には高周波発生器４０６が接続されている。反応ガスは、供給口４０７から分散板４０８を通りステージに向かって供給され、排出口４０９から排気される。また、ヒーター４１０によって半導体基板４０４の温度は所定の温度に適宜設定される。
このような平行平板型のプラズマＣＶＤ装置４００において、成膜条件は次のようになる。まず、上部電極４０２には高周波発生器４０５によって、出力周波数１３．５６ＭＨｚの６００〜１０００Ｗの電力（高周波パワー）が供給される。そして、下部電極４０３には高周波発生器４０６によって出力周波数１３．５６ＭＨｚで１０００Ｗ以下の電力（高周波パワー）が供給される。ここで、下部電極４０３には、高周波発生器４０６から電力が供給されていなくてもよい。本実施形態では、上部電極４０２には８００Ｗの電力が供給され、下部電極４０３には０Ｗ、電力は供給されていない。ここでは、下部電極４０３は、接地電位にある。そして、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置４００に、原料ガスとして、シリコン含有ガス、窒素、窒素含有ガスを供給口４０７から供給する。ここで、シリコン含有ガスとは、シラン、ＴＥＯＳ、トリメチルシラン、テトラメチルシラン等であり、窒素含有ガスとはアンモニア、Ｎ２等である。本実施形態では、シランと、窒素と、アンモニアを含むガスを使用している。このような条件で、膜３０１形成する。
次に、高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）装置を用いて、窒化シリコン膜３０２（第２膜）を形成する（第２の工程）。図４（ｂ）に、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１４００を示している。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１４００は、チャンバー１４０１と、上部電極１４０２と、下部電極１４０３を有する。上部電極１４０２はチャンバー１４０１に設置されており、下部電極１４０３は、ヒーターを搭載したステージを兼ね、下部電極１４０３の上に半導体基板１４０４を置くことができる。上部電極１４０２には、高周波発生器１４０５が接続され、下部電極１４０３には高周波発生器１４０６が接続されている。反応ガスは、供給口１４０７から供給される。
このようなＨＤＰ−ＣＶＤ装置１４００において、成膜条件は次のようになる。まず、上部電極１４０２には高周波発生器１４０５によって、出力周波数３００〜５００ＫＨｚの２５００〜３５００Ｗの電力が供給される。そして、下部電極１４０３には高周波発生器１４０６によって、出力周波数が１３．５６ＭＨｚの２５００〜３５００Ｗの電力が供給される。本実施形態では、上部電極１４０２には、４００ｋＨｚ、３２００Ｗ、下部電極１４０３には３０００Ｗの電力が供給される。そして、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置に、原料ガスとして、シリコン含有ガスと、窒素と、窒素含有ガスと、不活性ガスとを含む混合ガスを供給する。ここで、シリコン含有ガスとは、シラン、ＴＥＯＳ、トリメチルシラン、テトラメチルシラン等であり、窒素含有ガスとはアンモニア等であり、不活性ガスとはアルゴン、ヘリウム等である。本実施形態においては、シランと、窒素と、アンモニアと、アルゴンとを含むガスを使用している。なお、不活性ガスの割合を過剰に大きくすると、スパッタリング効果が過剰に高まるために、絶縁体１２５を除去してしまう可能性がある。そこで、例えば、本工程におけるシランに対するアルゴンの割合を低く、例えば１．０以上６．０以下の範囲としておくとよい。ここで、割合とはガスの流量における割合（流量比）を意味している。以上のような条件で膜３０２を形成する。ここで、膜３０２は膜３０１よりも厚く形成される。
ここで、第１の工程と第２の工程の成膜において、次のようになることが望ましい。第２の工程における高密度プラズマＣＶＤ装置の上部電極の高周波パワーに対する下部電極の高周波パワーの比率は、第１の工程における平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の上部電極の高周波パワーに対する下部電極の高周波パワーの比率に比べて高い。このような条件にすることで、開口に部材を形成することが容易となる。また、第２の工程は、第１の工程に比べて成膜効果に対するスパッタリング効果の割合が高い条件で、窒化シリコン膜を形成することが望ましい。このような条件にすることで、開口に部材を形成することが容易となる。
このような条件で形成される膜３０１は、膜３０２よりも絶縁体１２５との密着性が高い。よって、膜３０１の剥がれる可能性が低いため、膜３０２も剥がれることなく形成することができる。また、膜３０２と絶縁体１２５との間に膜３０１が存在することで、膜３０２に生じる応力を小さくできるため、ウエハの変形を抑制することが可能となる。すなわち、第１の工程で絶縁体１２５との密着性の高い膜３０１を形成し、第２の工程で開口に対する埋め込みが容易な条件で膜３０２を形成することができる。よって、本実施例の製造方法によって、剥がれを低減しつつ、ウエハの変形を抑制することが可能となる。
ここで、膜３０１、膜３０２の応力について説明する。それぞれの製造方法で、基板に一様に膜を形成した時の応力は次のようになる。膜３０１と同じ平行平板型のプラズマＣＶＤ装置によって形成された膜の応力は、−２．００×１０９ｄｙｎｅ／ｃｍ２であり、膜３０２と同じＨＤＰ−ＣＶＤ装置によって形成された膜の応力は、−１．００×１０１０ｄｙｎｅ／ｃｍ２である。一般に、絶縁体１２５との密着性を高めると、埋め込みのための膜よりも応力が大きくなる傾向が強い。しかし、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置で形成するよりも応力が低くなる平行平板型のプラズマＣＶＤ装置によって膜３０１を形成することで、ウエハの変形の発生を低減することができる。
そして、本実施形態では、膜３０１を好適な厚みで形成している。好適な厚みとは、５５ｎｍ以上である。図５（ａ）は、横軸が膜３０１の厚み（ｎｍ）を示し、縦軸が膜３０１及び膜３０２の剥がれに起因する欠陥数（個）を示すグラフである。欠陥数は、１枚のウエハにおいて、絶縁体１２５の開口に膜３０１と膜３０２を形成した後に、平坦化処理を行った後に生じた欠陥数である。欠陥とは、具体的には、絶縁体１２５から膜３０１や膜３０２が剥離している箇所や、絶縁体１２５の一部が膜３０２と共に剥離している箇所等である。
図５（ａ）において、膜３０１が５０ｎｍの時には、欠陥数が１０００個を超えている。それは、５０ｎｍでは十分な密着性が得られず、その後の工程（平坦化処理など）において、剥離が生じていることを示している。図５（ａ）において、膜３０１の厚みが５５ｎｍになると、欠陥数が１０分の１以下に減少している。これは、膜３０１を５５ｎｍ以上にすることで、膜３０１と絶縁体１２５との間の密着性が高まり、導波路を形成するための膜に起因する欠陥数を削減できたものと考えられる。このような構成によって、歩留まりを向上させことが可能となる。このような製造方法によって、剥がれが抑制された導波路を形成することが可能となる。
なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）のグラフの縦軸を対数にしたグラフである。膜３０１の厚みが、５０ｎｍ以上で、欠陥数がほぼ一定になっている。従って、膜３０１は５０ｎｍ以上がより好ましい。更に、製造ばらつきを鑑みて、７０ｎｍ以上にすることが望ましい。
また、膜３０１は、２００ｎｍ以下の膜厚で形成されることが望ましい。上述したように、密着性が高い膜は応力が高いため、厚くしてしまうと変形してしまう可能性がある。また、膜３０１の膜厚を２００ｎｍ以上にすると、開口２０１の入り口を塞いでしまうため、ボイドの発生が生じる可能性があるためである。従って、膜３０１は、例えば、７０ｎｍ以上８０ｎｍ以下とすることが好適である。
ここで、膜３０１の材料について説明する。図６は、フーリエ変換赤外分光法（以下、ＦＴ−ＩＲ法）による分析結果を示すグラフである。横軸が波数であり、縦軸が吸光度（規格化）である。図６に膜３０１のスペクトル６０１を示す。スペクトル６０１のピーク６０２はＮ−Ｈ結合、ピーク６０３はＳｉ−Ｈ結合、ピーク６０４はＳｉ−Ｎ結合の存在を示す。ピーク６０２とピーク６０４はピーク６０４よりも小さい。このような材料の膜３０１を有することで、膜３０１、膜３０２の剥離を抑制することができる。
なお、第１の工程と第２の工程の間に、更に、膜（第３膜）を形成する工程（第３の工程）を有していてもよい。また、説明において、簡単のため膜３０１、３０２を用いて説明したが、出来上がりの構造として一体の部材になっていてもよい。
（第２実施形態）
本実施形態においては、部材１２６を形成後、ＣＭＰ法による平坦化処理を行い、絶縁体１２５の上面に位置する窒化シリコン膜３０１、３０２の全てを除去する。つまり、本実施形態は絶縁体１２５の上面を露出させる点で第１実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。
本実施形態においては、部材１２６を形成後、ＣＭＰ法による平坦化処理を行い、絶縁体１２５の上面に位置する窒化シリコン膜３０１、３０２の全てを除去する。つまり、本実施形態は絶縁体１２５の上面を露出させる点で第１実施形態と異なる。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。
本実施形態の構成によれば、図１の絶縁体１２５の上に位置する部材１２６の厚みが削減されるため、マイクロレンズ１４４から光電変換素子までの距離を短くすることが可能となる。よって、光電変換装置の感度を向上させることができる。
（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に比べて、部材１２６を３つの膜から構成する点で相違し、他の構成及び製造方法については、第１実施形態に準ずる。図７は、図３（ｂ）と対応する図面であり、光電変換装置の断面模式図の一部を拡大したものである。図７に示すように、部材１２６は、膜３０１と膜３０２と膜７０１を有する。
本実施形態は、第１実施形態に比べて、部材１２６を３つの膜から構成する点で相違し、他の構成及び製造方法については、第１実施形態に準ずる。図７は、図３（ｂ）と対応する図面であり、光電変換装置の断面模式図の一部を拡大したものである。図７に示すように、部材１２６は、膜３０１と膜３０２と膜７０１を有する。
本実施形態の製造方法は、第１実施形態の第１の工程と、第２の工程とを行った後、第２の工程で形成された膜３０２の一部を除去するエッチングする工程を行う。そして、第２の工程と同じ条件で、膜７０１（第４膜）を形成する工程を行う（第４の工程）。このように、間にエッチング工程を行うことで、部材１２６となる膜３０１、３０２、７０１を形成した後の平坦化が容易となる。また、膜３０２の一部を除去することで、応力を低減することが可能となり、クラックや高屈折率部材の剥がれの発生を低減することが可能となる。なお、３つの部材は一体となってしてもよい。
（第４実施形態）
本実施形態においては、第１実施形態と膜３０２を形成する方法（第２の工程）が相違し、本実施例の他の構成及び製造方法については第１実施形態に準ずる。本実施形態では、窒素のみでなくヘリウムを添加する。ヘリウムを添加し、窒素を減らすことで、窒化シリコン膜の応力を低下させることが可能となる。なお、チャンバー内の圧力は一定であり、窒素の減少分をヘリウムで補えばよい。また、チャンバー内の圧力は３ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、６ｍＴｏｒｒ以上９ｍＴｏｒｒ以下である。このような圧力にすることで、より低い応力の窒化シリコン膜での埋め込みが可能となる。
本実施形態においては、第１実施形態と膜３０２を形成する方法（第２の工程）が相違し、本実施例の他の構成及び製造方法については第１実施形態に準ずる。本実施形態では、窒素のみでなくヘリウムを添加する。ヘリウムを添加し、窒素を減らすことで、窒化シリコン膜の応力を低下させることが可能となる。なお、チャンバー内の圧力は一定であり、窒素の減少分をヘリウムで補えばよい。また、チャンバー内の圧力は３ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、６ｍＴｏｒｒ以上９ｍＴｏｒｒ以下である。このような圧力にすることで、より低い応力の窒化シリコン膜での埋め込みが可能となる。
１０１１ 撮像領域
１０１２ 周辺領域
１０１ 半導体基板
１２５ 絶縁体
１２６ 部材
３０１ 第１膜
３０２ 第２膜
１０１２ 周辺領域
１０１ 半導体基板
１２５ 絶縁体
１２６ 部材
３０１ 第１膜
３０２ 第２膜
Claims (11)
- 光電変換素子を有する基板と、
前記基板の上に配され、前記光電変換素子に対応して配された開口を有し、酸化シリコンを含む絶縁体、及び前記基板の上に配され、前記開口の中に位置し、窒化シリコンを含む部材とを有する導波路と、を有する光電変換装置の製造方法において、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、前記開口の中に、前記部材となる第１窒化シリコン膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、高密度プラズマＣＶＤ装置を用いて、前記開口の中、且つ前記第１の窒化シリコン膜の上に、前記部材となる第２窒化シリコン膜を形成する第２の工程を有し、
前記第１窒化シリコン膜の膜厚は、５５ｎｍ以上であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記第１窒化シリコン膜の膜厚は、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記第１窒化シリコン膜の膜厚は、７０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記第１の工程の前記平行平板型のプラズマＣＶＤ装置は、上部電極と、下部電極とを有し、
前記第２の工程の前記高密度プラズマＣＶＤ装置は、上部電極と、下部電極とを有し、
前記上部電極の高周波パワーに対する前記下部電極の高周波パワーの比率は、前記第１の工程の前記平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の前記上部電極の高周波パワーに対する前記下部電極の高周波パワーの比率に比べて高い条件であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の工程と前記第２の工程との間に、高密度プラズマＣＶＤ装置を用いて、前記開口の中に、前記部材となる第３窒化シリコン膜を形成する第３の工程を有し、
前記第３の工程の前記高密度プラズマＣＶＤ装置は、上部電極と、下部電極とを有し、
前記第３の工程の前記高密度プラズマＣＶＤ装置の前記上部電極の高周波パワーに対する前記下部電極の高周波パワーの割合は、前記第１の工程の値と前記第２の工程の値の間である条件であることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第２の工程は、前記第１の工程に比べて成膜効果に対するスパッタリング効果の割合が高い条件で、前記窒化シリコン膜を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記第１の工程では、シリコン含有ガスと、窒素含有ガスとを含む混合ガスが供給され、
前記第２の工程では、シリコン含有ガスと、窒素含有ガスと、不活性ガスとを含む混合ガスが供給されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の工程において、前記絶縁体の上に前記第１窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程において、前記絶縁体の上に前記第２窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程の後に、前記絶縁体の上面が露出するように、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の工程において、前記絶縁体の上に前記第１窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程において、前記絶縁体の上に前記第２窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程の後に、前記絶縁体の上の前記第２窒化シリコン膜を平坦化する工程を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１の工程において、前記絶縁体の上に前記第１窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程において、前記絶縁体の上に前記第２窒化シリコン膜が形成され、
前記第２の工程の後に、前記第１窒化シリコン膜の上面が露出するように、前記第２窒化シリコン膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第２の工程の後に、酸化シリコン膜を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
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