JP2016207831A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光電変換装置の暗時出力の低減により有利な技術を提供する。【解決手段】光電変換装置の製造方法は、光電変換部を有する半導体基板の上に配線構造を形成する工程と、前記配線構造における最上の配線層の上に、プラズマＣＶＤ法で、水素を含有する第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造および前記第１絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第１熱処理を行う工程と、前記第１熱処理の後に、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第２熱処理を行う工程と、を含む。【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。
特許文献１には、最上層Ａｌ配線の形成後にＨ２シンター処理を行うことなくプラズマ窒化膜を形成し、その後にアニールを行うことが開示されている。特許文献１にはまた、最上層Ａｌ配線の形成後にＨ２シンター処理を行うことなくプラズマ酸化膜を形成し、その後にＳＯＧを塗布し、更にプラズマ窒化膜を形成し、その後にアニールを行うことが開示されている。特許文献１にはまた、最上層Ａｌ配線の形成後にＨ２シンター処理を行い、ＰＳＧ膜、プラズマ窒化膜を順に形成した後にアニールを行うことが開示されている。なお、特許文献１は、光電変換装置または固体撮像装置の製造を対象とするものではない。
ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の光電変換装置の分野において、暗時出力（暗電流）を低減するための様々な努力がなされている。暗時出力とは、光電変換装置に光が当たっていないにも拘わらず発生する信号である。
暗時出力を低減する方法としては、例えば、最上の配線層の形成後に窒化シリコン膜を形成し、その後に水素含有雰囲気中で熱処理を行う方法や、最上の配線層の形成後、酸化シリコン膜等の絶縁膜を形成する前に水素含有雰囲気中で熱処理を行う方法が考えられる。しかしながら、このような方法は、暗時出力の低減には不十分である。
本発明は、光電変換装置の暗時出力の低減により有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の１つの側面は、光電変換装置の製造方法に係り、前記製造方法は、光電変換部を有する半導体基板の上に配線構造を形成する工程と、前記配線構造における最上の配線層の上に、プラズマＣＶＤ法で、水素を含有する第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造および前記第１絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第１熱処理を行う工程と、前記第１熱処理の後に、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第２熱処理を行う工程と、を含む。
本発明によれば、光電変換装置の暗時出力の低減により有利な技術が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
図１、２には、製造中および完成した光電変換装置１００の断面構造が模式的に示されている。まず、図２の断面図ＣＳ４０を参照しながら光電変換装置１００の構成を説明する。光電変換装置１００は、少なくとも１つの光電変換部１を含む装置として構成されうる。光電変換装置１００は、典型的には、ＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像装置（イメージセンサ）として、または、リニアセンサとして構成されうる。
固体撮像装置として構成される光電変換装置１００は、撮像領域ＩＡおよびオプティカルブラック領域（以下、ＯＢ領域）ＯＢＡを有しうる。撮像領域ＩＡは、不図示の光学系によって光電変換装置１００に形成される光学像を電気的な画像信号として検出する領域であり、複数の光電変換部（第１光電変換部）１を有する。撮像領域ＩＡの光電変換部１には、光が入射する。ＯＢ領域ＯＢＡは、オプティカルブラックレベルを示す基準信号を生成するための領域であり、１又は複数の光電変換部（第２光電変換部）１を有する。ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部１は、遮光部ＬＢによって遮光されるので、光が入射しない。
光電変換装置１００は、シリコン基板等の半導体基板ＳＳを備えている。撮像領域ＩＡの複数の光電変換部（第１光電変換部）１およびＯＢ領域ＯＢＡの１又は複数の光電変換部（第２光電変換部）１は、半導体基板ＳＳに形成される。半導体基板ＳＳには、光電変換部１などの素子を相互に分離する素子分離２が配置されている。光電変換装置１００は、半導体基板ＳＳの上に配置された配線構造ＩＣＳと、配線構造ＩＣＳの上に配置された第１絶縁膜７と、第１絶縁膜７の上に配置された反射防止膜８とを備えうる。光電変換装置１００は、更に、反射防止膜８の上に、平坦化膜１２、カラーフィルタアレイ１３、平坦化膜１４およびマイクロレンズアレイ１５の全部または一部を備えうる。カラーフィルタアレイ１３は、複数のカラーフィルタで構成され、マイクロレンズアレイ１５は、複数のマイクロレンズで構成される。
配線構造ＩＣＳは、少なくとも１つの配線層（配線パターン）および少なくとも１つの層間絶縁膜を含みうる。配線構造ＩＣＳは、例えば、第１層間絶縁膜３、第１層間絶縁膜３の上に配置された第１配線層４、第１配線層４の上に配置された第２層間絶縁膜５、第２層間絶縁膜５の上に配置された第２配線層６を含みうる。配線構造ＩＣＳは、更に多くの配線層および層間絶縁膜を含んでもよい。図１、２に示された例では、配線構造ＩＣＳは、第１配線層４および第２配線層６を含み、第２配線層６が最上の配線層である。遮光部ＬＢは、第１配線層４および第２配線層６を含む配線層の少なくとも１つの配線層に含まれうる。一例において、遮光部ＬＢは、最上の配線層である第２配線層６に含まれうる。
第１絶縁膜７は、水素を含有する膜であり、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。第１絶縁膜７は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコン膜でありうる。反射防止膜８は、第２絶縁膜１０を含む膜である。つまり、第２絶縁膜１０は、反射防止膜８の一部を構成しうる。第２絶縁膜１０は、例えば、窒化シリコン膜でありうる。第２絶縁膜１０としての窒化シリコン膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。反射防止膜８は、例えば、第２絶縁膜１０の他に、第１酸窒化シリコン膜９および第２酸窒化シリコン膜１１を含みうる。第１酸窒化シリコン膜９および第２酸窒化シリコン膜１１は、第１酸窒化シリコン膜９および第２酸窒化シリコン膜１１によって第２絶縁膜１０が挟まれるように配置されうる。第１酸窒化シリコン膜９および第２酸窒化シリコン膜１１は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。
図示されていないが、光電変換装置１００は、読出回路などの周辺回路を含みうる。光電変換装置１００がＭＯＳイメージセンサとして構成される場合、読出回路は、例えば、垂直走査回路、水平走査回路および増幅回路などを含みうる。光電変換装置１００がＣＣＤイメージセンサとして構成される場合、読出回路は、例えば、列ごとに設けられた垂直転送ＣＣＤおよび該垂直転送ＣＣＤを通して転送されてくる各行の信号を水平転送する水平転送ＣＣＤなどを含みうる。図１、２では、コンタクトおよびビアは、図示が省略されている。
以下、図１〜図３を参照しながら本発明の第１実施形態の光電変換装置１００の製造方法を説明する。図３には、本発明の第１実施形態の光電変換装置１００の製造方法が示されている。ステップＳ１１０では、図１の断面図ＣＳ１０に模式的に示されているように、光電変換部１を有する半導体基板ＳＳの上に配線構造ＩＣＳが形成される。
配線構造ＩＣＳを構成する複数の配線層としての第１配線層４および第２配線層６は、例えば、アルミニウム膜によって形成されうる。より具体的には、第１配線層４および第２配線層６は、アルミニウム膜を形成した後にフォトリソグラフィ工程によって該アルミニウム膜の上にレジストパターンを形成し、ドライエッチングによって該アルミニウム膜をエッチングすることによって形成されうる。
配線構造ＩＣＳを構成する複数の層間絶縁膜の１つとしての第１層間絶縁膜３は、例えば、ＢＰＳＧ/ＮＳＧ膜で構成されうる。配線構造ＩＣＳを構成する複数の層間絶縁膜の他の１つとしての第２層間絶縁膜５は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。配線構造ＩＣＳを形成する工程は、後述の第１熱処理の温度および第２熱処理の温度よりも低い温度で実施されうる。
次に、ステップＳ１２０では、図１の断面図ＣＳ２０に模式的に示されるように、配線構造ＩＣＳにおける最上の配線層である第２配線層６の上にプラズマＣＶＤ法で第１絶縁膜７が形成される。第１絶縁膜７は、水素を含有する膜である。第１絶縁膜７は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコン膜である。
第１絶縁膜７を形成する工程は、第１工程と、その後の第２工程とを含みうる。第１工程では、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法で、次の条件１の下で、酸化シリコン膜が形成される。
＜条件１＞
ＳｉＨ４流量：１００〜１４０ｓｃｃｍの範囲、例えば、１２０ｓｃｃｍ、
Ｏ２流量 ：１６０〜１７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、１６６ｓｃｃｍ、
Ａｒ流量 ：２２０〜２６０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２４０ｓｃｃｍ
成膜温度 ：３００〜３４０℃の範囲、例えば、３３０℃
第２工程では、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件２の下で、酸化シリコン膜が形成される。
ＳｉＨ４流量：１００〜１４０ｓｃｃｍの範囲、例えば、１２０ｓｃｃｍ、
Ｏ２流量 ：１６０〜１７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、１６６ｓｃｃｍ、
Ａｒ流量 ：２２０〜２６０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２４０ｓｃｃｍ
成膜温度 ：３００〜３４０℃の範囲、例えば、３３０℃
第２工程では、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件２の下で、酸化シリコン膜が形成される。
＜条件２＞
ＴＥＯＳ供給量：１８００〜２２００ｍｇ／ｍｉｎの範囲、例えば、２０００ｍｇ／ｍｉｎ、
Ｏ２流量 ：１８００〜２２００ｓｃｃｍの範囲、例えば、２０００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：７１０〜７５０Ｗの範囲、例えば、７３０Ｗ
成膜温度 ：３９０〜４１０℃の範囲、例えば、４００℃
プラズマＣＶＤ法によって第１絶縁膜７を形成する工程では、ＣＶＤのためのプラズマが発生する紫外光によって、光電変換部１に欠陥が形成されうる。ここで、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１は、遮光部ＬＢによって覆われている。したがって、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１では、紫外光による欠陥の形成は少ない。一方、撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１には、配線層４、６に設けられた開口を通して紫外光が入射する。したがって、撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１では、Ｂ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１と比べて、紫外光による欠陥の形成が多い。
ＴＥＯＳ供給量：１８００〜２２００ｍｇ／ｍｉｎの範囲、例えば、２０００ｍｇ／ｍｉｎ、
Ｏ２流量 ：１８００〜２２００ｓｃｃｍの範囲、例えば、２０００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：７１０〜７５０Ｗの範囲、例えば、７３０Ｗ
成膜温度 ：３９０〜４１０℃の範囲、例えば、４００℃
プラズマＣＶＤ法によって第１絶縁膜７を形成する工程では、ＣＶＤのためのプラズマが発生する紫外光によって、光電変換部１に欠陥が形成されうる。ここで、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１は、遮光部ＬＢによって覆われている。したがって、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１では、紫外光による欠陥の形成は少ない。一方、撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１には、配線層４、６に設けられた開口を通して紫外光が入射する。したがって、撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１では、Ｂ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１と比べて、紫外光による欠陥の形成が多い。
次に、ステップＳ１３０では、図２の断面図ＣＳ３０に模式的に示されるように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法によって第１絶縁膜７が平坦化される。このＣＭＰは、例えば、シリカスラリーを用いて、４００ｈＰａの圧力で、常温でなされうる。ＣＭＰに先立った、プラズマエッチングなどによって第１絶縁膜７の表面の凹凸を低減してもよい。
次に、ステップＳ１４０では、半導体基板ＳＳ、配線構造ＩＣＳおよび第１絶縁膜ＩＣＳを含む構造体に水素含有雰囲気中で第１熱処理が行われる。第１熱処理は、例えば、次の条件３の下で行われうる。加熱は、例えば、バッチ炉によるヒーター加熱によって行われうる。ボートイン／アウトの温度は、例えば、３５０℃である。
＜条件３＞
温度 ：４００℃
時間 ：３０分、
水素濃度：１０〜１００％の範囲、例えば、５０〜１０００％の範囲
第１熱処理は、第１絶縁膜７を形成する際に撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１に形成された欠陥を修復するようになされうる。具体的には、水素を含有する膜である第１絶縁膜７の中に存在する水素が第１熱処理によって拡散する。この拡散は、半導体基板ＳＳの表面（半導体基板ＳＳとその上の層間絶縁膜３または不図示の酸化シリコン膜との界面）に向かう方向の拡散および半導体基板ＳＳから遠ざかる方向の拡散（外方拡散）を含む。半導体基板ＳＳの表面に拡散によって移動した水素は、Ｓｉ−ＳｉＯ２界面のダングリングボンドを終端する。これにより、光電変換部１の暗時出力が低減される。第１熱処理は、配線層３、６の焼結にも寄与し、この焼結によって配線層３、６の信頼性が向上しうる。
温度 ：４００℃
時間 ：３０分、
水素濃度：１０〜１００％の範囲、例えば、５０〜１０００％の範囲
第１熱処理は、第１絶縁膜７を形成する際に撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１に形成された欠陥を修復するようになされうる。具体的には、水素を含有する膜である第１絶縁膜７の中に存在する水素が第１熱処理によって拡散する。この拡散は、半導体基板ＳＳの表面（半導体基板ＳＳとその上の層間絶縁膜３または不図示の酸化シリコン膜との界面）に向かう方向の拡散および半導体基板ＳＳから遠ざかる方向の拡散（外方拡散）を含む。半導体基板ＳＳの表面に拡散によって移動した水素は、Ｓｉ−ＳｉＯ２界面のダングリングボンドを終端する。これにより、光電変換部１の暗時出力が低減される。第１熱処理は、配線層３、６の焼結にも寄与し、この焼結によって配線層３、６の信頼性が向上しうる。
次に、ステップＳ１５０では、プラズマＣＶＤ法によって、第２絶縁膜１０を含む反射防止膜８が形成される。ここで、反射防止膜８が不要な場合には、第２絶縁膜１０のみが形成されてもよい。一例において、反射防止膜８は、第１酸窒化シリコン膜９、第２絶縁膜１０および第２酸窒化シリコン膜１１を含みうる。第２絶縁膜１０は、例えば、窒化シリコン膜でありうる。
第１酸窒化シリコン膜９の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件４の下で行われうる。
＜条件４＞
ＳｉＨ４流量：２３０〜２７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２５０ｓｃｃｍ、
Ｎ２Ｏ流量 ：１５００〜１９００ｓｃｃｍの範囲、例えば、１７００ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量 ：３０００〜３４００ｓｃｃｍの範囲、例えば、３２００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：３３０〜３７０Ｗの範囲、例えば、３５０Ｗ、
圧力 ：１．５〜１．９Ｔｏｒｒの範囲、例えば、１．７Ｔｏｒｒ
温度 ：３８０〜４２０℃、例えば、４００℃
第２絶縁膜１０の一例としての窒化シリコン膜の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件５の下で行われうる。
ＳｉＨ４流量：２３０〜２７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２５０ｓｃｃｍ、
Ｎ２Ｏ流量 ：１５００〜１９００ｓｃｃｍの範囲、例えば、１７００ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量 ：３０００〜３４００ｓｃｃｍの範囲、例えば、３２００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：３３０〜３７０Ｗの範囲、例えば、３５０Ｗ、
圧力 ：１．５〜１．９Ｔｏｒｒの範囲、例えば、１．７Ｔｏｒｒ
温度 ：３８０〜４２０℃、例えば、４００℃
第２絶縁膜１０の一例としての窒化シリコン膜の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件５の下で行われうる。
＜条件５＞
ＳｉＨ４流量：１９０〜２４０ｓｃｃｍの範囲、特に２１５ｓｃｃｍ、
ＮＨ３流量 ：５０〜９０ｓｃｃｍの範囲、特に７０ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：５４０〜５８０Ｗの範囲、例えば、５６０Ｗ
圧力 ：４．３〜４．７Ｔｏｒｒの範囲、例えば、４．５Ｔｏｒｒ、
温度 ：３８０〜４２０℃の範囲、例えば、４００℃
第２酸窒化シリコン膜１１の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件６の下で行われうる。
ＳｉＨ４流量：１９０〜２４０ｓｃｃｍの範囲、特に２１５ｓｃｃｍ、
ＮＨ３流量 ：５０〜９０ｓｃｃｍの範囲、特に７０ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：５４０〜５８０Ｗの範囲、例えば、５６０Ｗ
圧力 ：４．３〜４．７Ｔｏｒｒの範囲、例えば、４．５Ｔｏｒｒ、
温度 ：３８０〜４２０℃の範囲、例えば、４００℃
第２酸窒化シリコン膜１１の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法で、次の条件６の下で行われうる。
＜条件６＞
ＳｉＨ４流量：２３０〜２７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２５０ｓｃｃｍ、
Ｎ２Ｏ流量 ：１５００〜１９００ｓｃｃｍの範囲、例えば、１７００ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量 ：３０００〜３４００ｓｃｃｍの範囲、例えば、３２００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：６３０〜６７０Ｗの範囲、例えば、６５０Ｗ、
圧力 ：１．５〜１．９Ｔｏｒｒの範囲、例えば、１．７Ｔｏｒｒ
温度 ：３８０〜４２０℃、例えば、４００℃
次に、ステップＳ１６０では、半導体基板ＳＳ、配線構造ＩＣＳ、第１絶縁膜ＩＣＳおよび反射防止膜８（第２絶縁膜１０を含む）を含む構造体に水素含有雰囲気中で第２熱処理が行われる。第２熱処理は、例えば、次の条件７の下で行われうる。加熱は、例えば、バッチ炉によるヒーター加熱によって行われうる。ボートイン／アウトの温度は、例えば、３５０℃である。
ＳｉＨ４流量：２３０〜２７０ｓｃｃｍの範囲、例えば、２５０ｓｃｃｍ、
Ｎ２Ｏ流量 ：１５００〜１９００ｓｃｃｍの範囲、例えば、１７００ｓｃｃｍ
ＮＨ３流量 ：３０００〜３４００ｓｃｃｍの範囲、例えば、３２００ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー ：６３０〜６７０Ｗの範囲、例えば、６５０Ｗ、
圧力 ：１．５〜１．９Ｔｏｒｒの範囲、例えば、１．７Ｔｏｒｒ
温度 ：３８０〜４２０℃、例えば、４００℃
次に、ステップＳ１６０では、半導体基板ＳＳ、配線構造ＩＣＳ、第１絶縁膜ＩＣＳおよび反射防止膜８（第２絶縁膜１０を含む）を含む構造体に水素含有雰囲気中で第２熱処理が行われる。第２熱処理は、例えば、次の条件７の下で行われうる。加熱は、例えば、バッチ炉によるヒーター加熱によって行われうる。ボートイン／アウトの温度は、例えば、３５０℃である。
＜条件７＞
温度 ：４２５℃、
時間 ：２時間、
水素濃度：１０〜１００％の範囲、例えば、５０〜１０００％の範囲
ステップＳ１４０における第１熱処理の温度は、ステップＳ１６０における第２熱処理の温度より低く設定されうる。また、ステップＳ１４０における第１熱処理の時間は、ステップＳ１６０における第２熱処理の時間より短く設定されうる。
温度 ：４２５℃、
時間 ：２時間、
水素濃度：１０〜１００％の範囲、例えば、５０〜１０００％の範囲
ステップＳ１４０における第１熱処理の温度は、ステップＳ１６０における第２熱処理の温度より低く設定されうる。また、ステップＳ１４０における第１熱処理の時間は、ステップＳ１６０における第２熱処理の時間より短く設定されうる。
その後、反射防止膜８の上に平坦化膜１２、カラーフィルタアレイ１３、平坦化膜１４およびマイクロレンズアレイ１５がこの順で形成されうる。反射防止膜８の上に平坦化膜１２、カラーフィルタアレイ１３、平坦化膜１４およびマイクロレンズアレイ１５は、樹脂で構成されうる。
第１実施形態では、上記のように、水素を含有する第１絶縁膜７をプラズマＣＶＤ法で形成する工程（Ｓ１２０）と第２絶縁膜１０を形成する工程（Ｓ１５０）との間で、第１熱処理（Ｓ１４０）を実施する。この第１熱処理によって、第１絶縁膜７を形成する工程でプラズマが発生する紫外光によって光電変換部１に形成された欠陥が修復される。また、第１実施形態では、第１熱処理（Ｓ１４０）は、第１絶縁膜７の平坦化（Ｓ１３０）の後に実施される。
光電変換装置１００がＯＢ領域ＯＢＡを有する場合、撮像領域ＩＡの光電変換部（第１光電変換部）１の暗時出力がＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部（第２光電変換部）１の暗時出力より大きくなりうる。この理由は、次のように説明される。第１絶縁膜７を形成する際に、撮像領域ＩＡの光電変換部１には配線層４、６に形成された開口を通してプラズマからの紫外光が照射され、これによって欠陥が形成される。一方、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部１は、遮光部ＬＢによって遮光されているので、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部１には紫外光が照射されない。そのため、プラズマＣＶＤ法による第１絶縁膜７の形成時に撮像領域ＩＡの光電変換部１に生じる欠陥の数は、ＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部１に生じる欠陥の数より多くなりうる。
しかしながら、第１実施形態によれば、第１絶縁膜７の形成後、第２絶縁膜１０の形成前に水素含有雰囲気中で第１熱処理が実施され、これによって撮像領域ＩＡの光電変換部１の欠陥が修復されうる。その結果、撮像領域ＩＡの光電変換部１の暗時出力が低減され、撮像領域ＩＡの光電変換部１の暗時出力とＯＢ領域ＯＢＡの光電変換部１の暗時出力とを近づけることができる。
第１実施形態では、第２熱処理によっても、撮像領域ＩＡの光電変換部１の暗時出力が低減されうる。ここで、第２絶縁膜１０は、窒化シリコン膜でなくてもよいが、窒化シリコン膜であることが好ましい。水素を含有する第１絶縁膜７は、水素供給能力が高い膜である。一方、第２絶縁膜１０が窒化シリコン膜である場合、第２絶縁膜１０は、水素透過性の低い絶縁膜である。この場合、第２熱処理において、第２絶縁膜１０は、水素の外方拡散を妨げる膜として機能し、これにより、半導体基板ＳＳの界面に供給される水素の量が増加する。その結果、撮像領域ＩＡの光電変換部１の欠陥が効率的に修復されうる。
図５には、比較例としての光電変換装置１００の製造方法が示されている。比較例では、第１実施形態における第１熱処理（Ｓ１４０）が配線構造の形成（Ｓ１１０）と第１絶縁膜７の形成（Ｓ１２０）との間で実施される。ここで、図５（比較例）におけるＳ１１０〜Ｓ１６０は、図３（第１実施形態）におけるＳ１１０〜Ｓ１６０に対応する。ただし、第１実施形態と比較例では、工程の順番が異なる。
第１熱処理（Ｓ１４０）が配線構造の形成（Ｓ１１０）と第１絶縁膜７の形成（Ｓ１２０）との間で実施される場合、第１絶縁膜７の形成（Ｓ１２０）の際に光電変換部１に形成される欠陥は、第１熱処理（Ｓ１４０）の実施によっては修復されない。
図４には、本発明の第２施形態の光電変換装置１００の製造方法が示されている。ここで、図４（第２実施形態）におけるＳ１１０〜Ｓ１６０は、図３（第１実施形態）におけるＳ１１０〜Ｓ１６０に対応する。ただし、第１実施形態と第２実施形態では、工程の順番が異なる。具体的には、第１実施形態では、第１絶縁膜７の平坦化（Ｓ１３０）は、第１熱処理（Ｓ１４０）の前に実施されるが、第２実施形態では、第１絶縁膜７の平坦化（Ｓ１３０）は、第１熱処理（Ｓ１４０）の後に実施される。
第２実施形態では、水素を含有する第１絶縁膜７の体積が平坦化（Ｓ１３０）を通して減少する前に第１熱処理（Ｓ１４０）が実施される。これは、第１熱処理における光電変換部１に対する水素の供給に有利であると考えられる。
図６には、第１実施形態（図３）、第２実施形態（図４）および比較例（図５）に従ってそれぞれ製造された光電変換装置１００の撮像領域ＩＡの光電変換部１の暗時出力の評価結果が示されている。図６では、比較例で製造された光電変換装置の暗時出力によって第１、第２実施形態に従って製造された項変換装置の暗時出力が正規化されている。図６から明らかなように、比較例よりも第１実施形態が優れており、更に第２実施形態が優れている。
１：光電変換部、２：素子分離、ＩＣＳ：配線構造、３：第１層間絶縁膜、４：第１配線層、５：第２層間絶縁膜、６：第２配線層、７：第１絶縁膜、８：反射防止膜、９：第１酸窒化シリコン膜、１０：第２絶縁膜、１１：第２酸窒化シリコン膜、１２：平坦化膜、１３：カラーフィルタアレイ、１４：平坦化膜、１５：マイクロレンズアレイ、ＩＡ：撮像領域、ＯＢＡ：オプティカルブラック領域（ＯＢ領域）、１００：光電変換装置、ＳＳ：半導体基板
Claims (13)
- 光電変換部を有する半導体基板の上に配線構造を形成する工程と、
前記配線構造における最上の配線層の上に、プラズマＣＶＤ法で、水素を含有する第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造および前記第１絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第１熱処理を行う工程と、
前記第１熱処理の後に、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の形成後に、前記半導体基板、前記配線構造、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を含む構造体に水素含有雰囲気中で第２熱処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記第１絶縁膜は、酸化シリコン膜である、
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２絶縁膜は、窒化シリコン膜である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１熱処理の温度は、前記第２熱処理の温度より低い、
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２絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法で形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至４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熱処理の時間は、前記第２熱処理の時間より短い、
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。 - 前記半導体基板は、前記光電変換部を含む複数の光電変換部を有し、前記複数の光電変換部は、撮像領域に配置された第１光電変換部と、オプティカルブラック領域に配置された第２光電変換部とを含み、
前記配線構造は、前記第２光電変換部を遮光する遮光部を有し、
前記第１熱処理は、前記第１絶縁膜の形成時においてプラズマが発生する紫外光によって前記第１光電変換部に形成された欠陥が修復されるようになされる、
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絶縁膜の形成後であって前記第２絶縁膜の形成前に、前記第１絶縁膜を平坦化する工程を含む、
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絶縁膜の平坦化は、前記第１熱処理の前に実施される、
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第１絶縁膜の平坦化は、前記第１熱処理の後に実施される、
ことを特徴とする請求項８に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記配線構造は、複数の配線層を含み、
前記配線構造を形成する工程は、前記第１熱処理の温度および前記第２熱処理の温度よりも低い温度で実施される、
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。 - 前記最上の配線層は、アルミニウムを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１１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絶縁膜は、反射防止膜の一部を構成する、
ことを特徴とする請求項１乃至１２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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