JP6368177B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は固体撮像装置及びその製造方法に関する。
特許文献１には、固体撮像装置の有効画素領域のうちオプティカルブラック画素領域の近傍部とオプティカルブラック画素領域から離れたセンター部とで生じる暗電流を均一にするための製造方法が記載されている。この方法では、保護膜のうちオプティカルブラック画素領域の上にある部分が有効画素領域の上にある部分よりも厚くなるように保護膜を形成する。シンター処理の際、保護膜から基板に供給される水素の一部は、有効画素領域のうちオプティカルブラック画素領域の近傍部において、オプティカルブラック画素領域の遮光層に吸蔵される。保護膜のうちオプティカルブラック画素領域の上の部分を厚くすることによって、有効画素のオプティカルブラック画素領域の近傍部において、保護膜から基板表面に供給する水素量を多くする。これによって、有効画素領域のうちオプティカルブラック画素領域の近傍部とオプティカルブラック画素領域から離れたセンター部とで、基板の表面に供給される水素量が均一化される。この結果、有効画素領域全域で暗電流のばらつきが減少する。
発明者は、保護膜から放出された水素が、有効画素領域全域に均一に供給される一方で、遮光層に遮られることにより、遮光層の下にあるオプティカルブラック画素領域へ拡散し難いことを見出した。これによってシンター処理の後のオプティカルブラック画素領域の暗電流は、有効画素領域の暗電流と比較して大きくなり、有効画素領域から出力される黒レベルを補正する適正範囲を超えてしまう場合がある。本発明は、固体撮像装置の有効画素領域で生じる暗電流とオプティカルブラック画素領域で生じる暗電流とのばらつきを抑制する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、固体撮像装置の製造方法において、光電変換素子が配された有効画素領域及びオプティカルブラック画素領域を有する半導体基板の上に、複数の導電層と、層間絶縁膜とを形成する工程と、前記形成する工程の後に熱処理を行う工程と、前記層間絶縁膜及び前記複数の導電層の上に保護膜を形成する工程と、を有し、前記複数の導電層は、前記オプティカルブラック画素領域の上に設けられた遮光層と、前記有効画素領域の上であって前記遮光層の下面よりも低い高さに設けられた第１の配線層と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第１の配線層と同じ高さに設けられた第２の配線層とを含み、前記層間絶縁膜は、前記有効画素領域の上であって前記第１の配線層の下面よりも下にある第１の部分と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第２の配線層の下面よりも下にある第２の部分と、を含み、前記熱処理を行う工程の前において、前記層間絶縁膜の前記第２の部分の平均の水素濃度が、前記層間絶縁膜の前記第１の部分の平均の水素濃度よりも高い。
上記手段により、固体撮像装置の有効画素領域で生じる暗電流とオプティカルブラック画素領域で生じる暗電流とのばらつきを抑制する技術が提供される。
以下、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の実施形態で製造される固体撮像装置は、いわゆるＣＭＯＳ型の固体撮像装置である。しかし、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明はＣＣＤ型の固体撮像装置にも適用されうる。
第１の実施形態
図１、２及び３を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置の製造方法を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１００の構成例を模式的に示す平面図である。図１において、本実施形態における固体撮像装置１００は、その中央部に有効画素領域１０１を有し、この有効画素領域１０１の外周にオプティカルブラック画素領域１０２を有している。さらにオプティカルブラック画素領域１０２の外周には、周辺回路部（図示せず）が設けられている。図１ではオプティカルブラック画素領域１０２が有効画素領域１０１のすべての辺に隣接しているが、オプティカルブラック画素領域１０２は有効画素領域１０１の一部のみに隣接するように配置されてもよい。
図１、２及び３を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置の製造方法を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１００の構成例を模式的に示す平面図である。図１において、本実施形態における固体撮像装置１００は、その中央部に有効画素領域１０１を有し、この有効画素領域１０１の外周にオプティカルブラック画素領域１０２を有している。さらにオプティカルブラック画素領域１０２の外周には、周辺回路部（図示せず）が設けられている。図１ではオプティカルブラック画素領域１０２が有効画素領域１０１のすべての辺に隣接しているが、オプティカルブラック画素領域１０２は有効画素領域１０１の一部のみに隣接するように配置されてもよい。
図２は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置１００の構成例を模式的に示した断面図である。本実施形態において固体撮像装置１００はＣＭＯＳ型であり、半導体基板２０１に、光電変換素子の一例であるフォトダイオード２０２が形成されている。このフォトダイオード２０２に隣接する位置に、フォトダイオード２０２で発生した信号電荷をフローティングディフュージョン部（不図示）に転送するための電荷転送トランジスタのゲート電極２０３が設けられている。フォトダイオード２０２毎にフローティングディフュージョン部に転送された信号電荷が、電圧に変換され出力される。この電圧に変換された信号電荷が、電圧に応じて増幅され各画素部の撮像信号として読み出される。
ゲート電極２０３の上に、層間絶縁膜２０４が形成されている。層間絶縁膜２０４の上に、３層の配線層２０５と、これらの配線層２０５を分離する３層の層間絶縁膜２５１が形成されている。一番下にある配線層２０５とゲート電極２０３とは層間絶縁膜２０４によって分離される。最上の層間絶縁膜２５１の上に遮光層２０８が形成されている。層間絶縁膜２５１及び遮光層２０８は保護膜２０９によって覆われている。
遮光層２０８は、オプティカルブラック画素領域１０２の上に配されており、有効画素領域１０１の上に配されていない。その結果として、有効画素領域１０１の上に３層の配線層２０５を含む導電層が配され、オプティカルブラック画素領域１０２の上に３層の配線層２０５と１層の遮光層２０８を含む導電層が配される。図示しないが、それぞれの配線層２０５の間は金属材料などを用いたプラグによって電気的に接続されている。また、配線層２０５と遮光層２０８との間も、金属材料などを用いたプラグによって電気的に接続されてもよい。本実施形態では、遮光層２０８は、３層の配線層２０５の何れよりも、半導体基板２０１の表面から高い位置、すなわち最上位層に配される。しかし、遮光層２０８は、３層の配線層２０５のうちの何れかの層と同じ階層に配されてもよい。この場合に配線層２０５と遮光層２０８とが同一の導電パターンとして形成されてもよい。
各々の層間絶縁膜２５１は、絶縁層２０６と絶縁層２０７とを含む。絶縁層２０６は、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、絶縁層２０７は、オプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されており、有効画素領域１０１の上には配されていない。その結果として、層間絶縁膜２５１は、有効画素領域１０１の上において、絶縁層２０６による単層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上において、絶縁層２０６と絶縁層２０７とによる積層構造を有する。本実施形態では、絶縁層２０７は絶縁層２０６の上にある。図２では３層の層間絶縁膜２５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜２５１が絶縁層２０６による単層構造を有してもよい。
次に、図３を用いて上述した本実施形態における固体撮像装置１００の製造方法について述べる。図３（ａ）に示すように、半導体基板２０１に、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の画素領域をそれぞれ形成する。これらの画素領域の上に、ゲート電極２０３及び層間絶縁膜２０４を形成する。さらに層間絶縁膜２０４の上に配線層２０５を形成する。この配線層２０５は、例えばアルミニウムなどを主成分とする材料を用いて形成される。これらの構成は既存の手法を用いて形成できるため、その詳細な説明は、ここでは省略する。次に絶縁層２０６を、例えばＣＶＤ法を用いて成膜する。この絶縁層２０６には、例えばシリコン酸化膜を用いる。この成膜された絶縁層２０６は配線層２０５に起因する凹凸があるため、ＣＭＰ法などによって絶縁層２０６の上面を平坦化する。
次に図３（ｂ）に示すように、絶縁層２０６の上に、オプティカルブラック画素領域１０２の上を開口したマスクパターン２１０を形成する。この後、例えばドライエッチング法によって、絶縁層２０６のうちマスクパターン２１０に覆われていない部分をエッチングすることによって、当該部分の膜厚を低減する。このエッチングは、図３（ｂ）に示すように、配線層２０５の上面が露出する前に終了してもよい。
次いでマスクパターン２１０を除去し、図３（ｃ）に示すように、絶縁層２０６の上に、絶縁層２０６よりも水素濃度の高い絶縁層２０７を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この絶縁層２０７には、例えばシリコン酸化膜を用いる。本実施形態において、絶縁層２０７を成膜するための温度は、絶縁層２０６を成膜するための温度よりも低い。水素を含む原料を用いてＣＶＤ法によって成膜を行う場合、形成された膜に含まれる水素濃度は、成膜の温度によって変化させることが可能である。低い温度で成膜された絶縁層２０７の水素濃度は、高い温度で成膜された絶縁層２０６の水度濃度よりも高くなる。
絶縁層２０７を成膜した後、図３（ｄ）に示すように、オプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０７が残り、有効画素領域１０１の上から絶縁層２０７が除去されるよう、ＣＭＰ法などによって絶縁層２０７の上面を平坦化する。これらの工程によって有効画素領域１０１の上に絶縁層２０６を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０６及び絶縁層２０７を有する層間絶縁膜２５１が形成される。この後、本実施形態では、同様の工程を用いて３層の層間絶縁膜２５１及び３層の配線層２０５を形成する。
その後、オプティカルブラック画素領域１０２の上に、例えばアルミニウムなどを主成分とする遮光層２０８を形成する。この遮光層２０８のバリアメタル層には、チタン膜などが用いられる。次に例えばＣＶＤ法によって、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の上に保護膜２０９を形成する。保護膜２０９として例えばシリコン窒化膜を用いる。以上の工程によって、図２に示される固体撮像装置１００の各構成要素が形成される。
保護膜２０９の形成後、シンター処理を行う。このシンター処理とは、層間絶縁膜２０４、２５１の膜中に含まれる水素を拡散させ、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に水素を供給するために実施される熱処理のことである。供給された水素は、フォトダイオード２０２の表面のダングリングボンドの水素終端結合を促進する。これによってフォトダイオード２０２で発生する暗電流が低減される。
ここで、本実施形態の効果を説明する。シンター処理の際、層間絶縁膜から放出され拡散する水素の一部は、オプティカルブラック画素領域１０２の上に配された遮光層２０８のバリアメタル層を構成する金属膜、例えばチタン膜に吸蔵される。このため、層間絶縁膜の水素濃度が均一である場合、オプティカルブラック画素領域１０２の各々のフォトダイオード２０２に供給される水素量は、有効画素領域１０１の各々のフォトダイオード２０２に供給される水素量よりも少なくなる。
また特許文献１の構成では、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域とを覆い、配線層及び遮光層の上にある保護膜から水素の供給を行っている。この構成では、保護膜から放出された水素は遮光層に遮られ、遮光層の下にあるオプティカルブラック画素領域への拡散が抑制されるので、オプティカルブラック画素領域よりも有効画素領域に多くの水素が拡散する。これによってシンター処理の後のオプティカルブラック画素領域の暗電流は、有効画素領域の暗電流と比較してさらに大きくなり、有効画素領域から出力される黒レベルを補正する適正範囲を超えてしまう場合がある。
本実施形態において、絶縁層２０７の水素濃度は、絶縁層２０６の水素濃度よりも高い。絶縁層２０７はオプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されている。このため、層間絶縁膜２０４、２５１のうち、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度は、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度よりも高くなる。
また絶縁層２０７が遮光層２０８よりも下に形成されるため、絶縁層２０７から半導体基板２０１へ向けて拡散する水素が遮光層２０８によって遮られる可能性は低い。これらによって有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の各々のフォトダイオード２０２の表面に供給される水素の量のばらつきを抑制できる。結果として有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の暗電流のばらつきを抑制し、形成された固体撮像装置の製品性能と製造歩留りが改善される。遮光層２０８に吸蔵される水素の量を考慮し、絶縁層２０７の厚さを調整し、層間絶縁膜２５１の平均の水素濃度を決定する。
特許文献１の構成と比較して、本実施形態では水素を供給する絶縁層が各々のフォトダイオード２０２に近接して設けられる。このため有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２とに効率的に水素を供給することが可能となる。さらに、上述の工程によって製造された固体撮像装置１００においても、絶縁層２０７の水素濃度が絶縁層２０６の水素濃度より高くてもよい。これは例えば飛行時間型の二次イオン質量分析法などを用いて測定することができる。
本実施形態では、層間絶縁膜２５１は、有効画素領域１０１の上において１層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に２層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜２５１は３層以上の構造を有してもよい。
第２の実施形態
図４及び５を参照して、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置４００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置４００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図４は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置４００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置４００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜４５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜４５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図４及び５を参照して、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置４００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置４００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図４は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置４００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置４００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜４５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜４５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、層間絶縁膜２０４の上に、３層の配線層２０５と、これらの配線層２０５を分離する３層の層間絶縁膜４５１が形成されている。層間絶縁膜４５１の上に遮光層２０８が形成されている。層間絶縁膜４５１及び遮光層２０８は保護膜２０９によって覆われている。
本実施形態において配線層２０５は、銅などを主成分とする配線である。このため各々の層間絶縁膜４５１は、配線層２０５の上に銅拡散防止層４０１を含み、銅拡散防止層４０１の上にさらに絶縁層２０６と絶縁層２０７とを含む。銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６とは、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、絶縁層２０７は、オプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されており、有効画素領域１０１の上には配されていない。その結果として、層間絶縁膜４５１は、有効画素領域１０１の上において、銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６とによる積層構造を有する。またオプティカルブラック画素領域１０２の上において、銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６と絶縁層２０７とによる積層構造を有する。本実施形態では、絶縁層２０６は絶縁層２０７の上にある。図４では３層の層間絶縁膜４５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜４５１が銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６とによる積層構造を有してもよいし、また銅拡散防止層４０１による単層構造を有してもよい。
次に、図５を用いて上述した本実施形態における固体撮像装置４００の製造方法について述べる。図５（ａ）に示すように、半導体基板２０１に、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の画素領域をそれぞれ形成する。これらの画素領域の上に、層間絶縁膜２０４を形成する。さらに層間絶縁膜２０４の上に配線層２０５を形成する。本実施形態において、配線層２０５はダマシン法によって形成される。この配線層２０５は、銅などを主成分とする材料を用いる。これらの構成は既存の手法を用いて形成できるため、その詳細な説明は、ここでは省略する。
次に図５（ｂ）に示すように、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の上の、層間絶縁膜２０４及び配線層２０５を覆うように銅拡散防止層４０１を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この銅拡散防止層４０１は例えばシリコン窒化膜を用いる。これに積層するように、水素濃度の高い絶縁層２０７を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この絶縁層２０７は、例えばシリコン酸化膜を用いる。
次に図５（ｂ）に示すように、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の上の、層間絶縁膜２０４及び配線層２０５を覆うように銅拡散防止層４０１を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この銅拡散防止層４０１は例えばシリコン窒化膜を用いる。これに積層するように、水素濃度の高い絶縁層２０７を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この絶縁層２０７は、例えばシリコン酸化膜を用いる。
次いで図５（ｃ）に示すように、オプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０７が残り、有効画素領域１０１の上から絶縁層２０７が除去されるよう、有効画素領域１０１の上を開口したマスクパターン２１０を形成する。この後、例えばドライエッチング法によって有効画素領域１０１の絶縁層２０７をマスクパターン５１０の開口部分をエッチングすることによって、当該部分の絶縁層２０７を除去する。この後、マスクパターン５１０を除去し、図５（ｄ）に示すように、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２を覆うように、絶縁層２０６を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この絶縁層２０６は、例えばシリコン酸化膜を用いる。
次いで図５（ｅ）に示すように、絶縁層２０６の上面には絶縁層２０７に起因する凹凸があるため、ＣＭＰ法などによって絶縁層２０６の上面を平坦化する。これらの工程によって有効画素領域１０１の上に銅拡散防止層４０１及び絶縁層２０６を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に銅拡散防止層４０１、絶縁層２０６及び絶縁層２０７を有する層間絶縁膜４５１が形成される。この後、本実施形態では、同様の工程を用いて３層の層間絶縁膜４５１及び３層の配線層２０５を形成する。
その後、固体撮像装置１００の製造方法と同様にして、遮光層２０８及び保護膜２０９を形成する。以上の工程によって、図４に示される固体撮像装置４００の各構成要素が形成される。
保護膜２０９の形成後、シンター処理を行う。このシンター処理によって、層間絶縁膜２０４、４５１の膜中に含まれる水素が拡散し、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に供給される。
本実施形態において、絶縁層２０６を成膜する温度は、絶縁層２０７を成膜する温度よりも高い。このため絶縁層２０７は絶縁層２０６より高い水素濃度を有する。絶縁層２０７はオプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されている。このため、層間絶縁膜２０４、４５１のうち、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度は、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度よりも高くなる。従って、固体撮像装置４００の製造方法においても、上述の固体撮像装置１００の製造方法と同様の効果が得られる。
本実施形態では、層間絶縁膜４５１は、有効画素領域１０１の上において２層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に３層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜４５１は４層以上の構造を有してもよい。
第３の実施形態
図６及び７を参照して、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置６００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置６００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図６は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置６００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置６００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜６５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜６５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図６及び７を参照して、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置６００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置６００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図６は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置６００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置６００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜６５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜６５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、層間絶縁膜２０４の上に、３層の配線層２０５と、これらの配線層２０５を分離する３層の層間絶縁膜６５１が形成されている。層間絶縁膜６５１の上に遮光層２０８が形成されている。層間絶縁膜６５１及び遮光層２０８は保護膜２０９によって覆われている。
本実施形態では、配線層２０５は、銅などを主成分とする配線である。このため各々の層間絶縁膜６５１は、配線層２０５の上に銅拡散防止層６０１と銅拡散防止層６０２とを含み、これらの銅拡散防止層６０１、６０２の上にさらに絶縁層２０６を含む。絶縁層２０６は、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、銅拡散防止層６０１は、有効画素領域１０１の上のみに配されており、オプティカルブラック画素領域１０２の上には配されていない。また銅拡散防止層６０２は、オプティカルブラック画素領域１０２の上に配されている。図６に示すように、銅拡散防止層６０２の端部は、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の境界を超え、銅拡散防止層６０１の端部に乗り上げてもよい。銅拡散防止層６０２は、有効画素領域１０１のうち少なくともフォトダイオード２０２を覆う位置には配されていない。その結果として、層間絶縁膜６５１は、有効画素領域１０１のうち少なくともフォトダイオード２０２の上において、銅拡散防止層６０１と絶縁層２０６とによる積層構造を有する。またオプティカルブラック画素領域１０２の上において、銅拡散防止層６０２と絶縁層２０６とによる積層構造を有する。図６では３層の層間絶縁膜６５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜２５１が銅拡散防止層６０１と銅拡散防止層６０２とによる単層構造を有してもよい。
次に、図７を用いて上述した本実施形態における固体撮像装置６００の製造方法について述べる。図７（ａ）に示すように、半導体基板２０１に、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の画素領域をそれぞれ形成する。これらの画素領域の上に、ゲート電極２０３及び層間絶縁膜２０４を形成する。さらに層間絶縁膜２０４の上に配線層２０５を形成する。本実施形態において、配線層２０５はダマシン法によって形成される。この配線層２０５は、銅などを主成分とする材料を用いる。これらの構成は既存の手法を用いて形成できるため、その詳細な説明は、ここでは省略する。配線層２０５を形成した後、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の上の、層間絶縁膜２０４及び配線層２０５を覆うように銅拡散防止層６０１を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この銅拡散防止層６０１は、例えばシリコン窒化膜を用いる。
次に図７（ｂ）で示すように、有効画素領域１０１の上に銅拡散防止層６０１が残り、オプティカルブラック画素領域１０２の上から銅拡散防止層６０１が除去されるよう、オプティカルブラック画素領域１０２を開口したマスクパターン７１０を形成する。この後、例えばドライエッチング法によってオプティカルブラック画素領域１０２の上の銅拡散防止層６０１のマスクパターン７１０の開口部分をエッチングすることによって、当該部分の銅拡散防止層６０１を除去する。
マスクパターン７１０を除去した後、図７（ｃ）に示すように、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２を、例えばＣＶＤ法によって銅拡散防止層６０２で覆う。この銅拡散防止層６０２は、例えばシリコン窒化膜を用いる。本実施形態において、銅拡散防止層６０１を成膜する温度は、銅拡散防止層６０２を成膜する温度よりも高くする。これによって銅拡散防止層６０１に含まれる水素濃度と比較して、銅拡散防止層６０２に含まれる水素濃度は高くなる。
図７（ｄ）に示すように、オプティカルブラック画素領域１０２の上に銅拡散防止層６０２が残り、有効画素領域１０１の上から銅拡散防止層６０２が除去されるよう、有効画素領域１０１を開口したマスクパターン７１１を形成する。この後、例えばドライエッチング法によって有効画素領域１０１の上の銅拡散防止層６０２のマスクパターン７１１の開口部分をエッチングすることによって、当該部分の銅拡散防止層６０２を除去する。
マスクパターン７１１を除去した後、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２の全面を、例えばＣＶＤ法によって形成した絶縁層２０６で覆い、次にＣＭＰ法などによって絶縁層２０６の上面を平坦化する。この絶縁層２０６は、例えばシリコン酸化膜を用いる。このときの断面図を図７（ｅ）に示す。これらの工程によって有効画素領域１０１の上に少なくとも銅拡散防止層６０１及び絶縁層２０６を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に銅拡散防止層６０２及び絶縁層２０６を有する層間絶縁膜６５１が形成される。この後、本実施形態では、同様の工程を用いて３層の層間絶縁膜６５１及び３層の配線層２０５を形成する。
その後、固体撮像装置１００の製造方法と同様にして、遮光層２０８及び保護膜２０９を形成する。以上の工程によって、図６に示される固体撮像装置６００の各構成要素が形成される。
保護膜２０９の形成後、シンター処理を行う。このシンター処理によって、層間絶縁膜２０４、６５１の膜中に含まれる水素が拡散し、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に供給される。
本実施形態において、銅拡散防止層６０２は銅拡散防止層６０１より高い水素濃度を有する。銅拡散防止層６０１は有効画素領域１０１の上のみに配されており、銅拡散防止層６０２はオプティカルブラック画素領域１０２及び有効画素領域１０１の端部の上のみに配されている。そのため、層間絶縁膜２０４、６５１のうち、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度は、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度よりも高くなる。従って、固体撮像装置６００の製造方法においても、上述の固体撮像装置１００及び４００の製造方法と同様の効果が得られる。
本実施形態では、層間絶縁膜６５１は、有効画素領域１０１の上、及びオプティカルブラック画素領域１０２の上に２層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜６５１は３層以上の構造を有してもよい。また例えば銅拡散防止層６０１の端部は有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の境界付近において、オプティカルブラック画素領域１０２のフォトダイオード２０２は覆わず、銅拡散防止層６０２の端部に乗り上げてもよい。
第４の実施形態
図８を参照して、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置８００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置８００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図８は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置８００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置８００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜８５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜８５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図８を参照して、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置８００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置８００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図８は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置８００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置８００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜８５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜８５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、層間絶縁膜２０４の上に、３層の配線層２０５と、これらの配線層２０５を分離する３層の層間絶縁膜８５１が形成されている。層間絶縁膜８５１の上に遮光層２０８が形成されている。層間絶縁膜８５１及び遮光層２０８は保護膜２０９によって覆われている。 本実施形態において、各々の層間絶縁膜８５１は、絶縁層２０６と絶縁層２０７とを含む。絶縁層２０６は、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、絶縁層２０７は、有効画素領域１０１の上のみに配されており、オプティカルブラック画素領域１０２の上には配されていない。その結果として、層間絶縁膜８５１は、有効画素領域１０１の上において、絶縁層２０６と絶縁層２０７による積層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上において、絶縁層２０６による単層構造を有する。本実施形態では、絶縁層２０７は絶縁層２０６の上にある。図８では３つの層間絶縁膜８５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜２５１が絶縁層２０６による単層構造を有してもよい。
続いて、固体撮像装置８００の製造方法について説明する。遮光層２０８を形成する工程までは固体撮像装置１００の製造方法と同様であるが、絶縁層２０７が形成される場所が異なる。固体撮像装置１００の製造方法ではオプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０７が形成されたが、固体撮像装置８００の製造方法では有効画素領域１０１の上に絶縁層２０７が形成される。絶縁層２０７は絶縁層２０６よりも低い温度で成膜されるので、絶縁層２０６より高い水素濃度を有する。その後、シンター処理を行い、保護膜２０９を形成する。
本実施形態では、配線信頼性の向上を目的として保護膜２０９を形成する前にシンター処理が行われる。このシンター処理によって、層間絶縁膜２０４、８５１の膜中に含まれる水素が拡散し、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に供給される。このシンター処理において、層間絶縁膜２０４、８５１のうちオプティカルブラック画素領域１０２の上にある部分に含まれる水素は、遮光層２０８に遮られるため層間絶縁膜８５１の上方へ放出され難い。一方、有効画素領域１０１の上には遮光層２０８が形成されておらず、シンター処理の際に保護膜２０９もまだ形成されていない。そのため、層間絶縁膜２０４、８５１のうち有効画素領域１０１の上にある部分に含まれる水素は遮られることなく拡散し、層間絶縁膜８５１の上方へ放出されやすい。このため層間絶縁膜２０４、８５１の水素濃度が均一な場合、有効画素領域１０１へ供給される水素量は、オプティカルブラック画素領域１０２へ供給される水素量よりも少なくなる。
本実施形態において、シンター処理の実行前に、絶縁層２０７の水素濃度は、絶縁層２０６の水素濃度よりも高い。絶縁層２０７は有効画素領域１０１の上のみに配されているため、層間絶縁膜２０４、８５１のうち、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度は、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度よりも高くなる。
保護膜２０９を形成する前に施すシンター処理によって有効画素領域１０１の上から外部に放出される水素の量を考慮し、高い水素濃度を有する絶縁層２０７の厚さを調整することによって、層間絶縁膜８５１の平均の水素濃度を決定する。これによって有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の各々のフォトダイオード２０２の表面に供給される水素の量のばらつきを抑制できる。結果として有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２の間との暗電流のばらつきを抑制し、形成された固体撮像装置の製品性能と製造歩留りが改善される。
本実施形態では、層間絶縁膜８５１は、有効画素領域１０１の上において２層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に１層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜２５１は３層以上の構造を有してもよい。
第５の実施形態
図９を参照して、本発明の第５の実施形態による固体撮像装置９００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置９００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図９は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置９００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置９００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜９５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜９５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図９を参照して、本発明の第５の実施形態による固体撮像装置９００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置９００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図９は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置９００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置９００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜９５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜９５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、各々の層間絶縁膜９５１は、配線層２０５の上に銅拡散防止層４０１を含み、銅拡散防止層４０１の上にさらに絶縁層２０６と絶縁層２０７とを含む。銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６とは、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、絶縁層２０７は、有効画素領域１０１の上のみに配されており、オプティカルブラック画素領域１０２の上には配されていない。その結果として、層間絶縁膜９５１は、有効画素領域１０１の上において、銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６と絶縁層２０７による積層構造を有する。またオプティカルブラック画素領域１０２の上において、銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６による積層構造を有する。本実施形態では、絶縁層２０６は絶縁層２０７の上にある。図９では３層の層間絶縁膜９５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜２５１が銅拡散防止層４０１と絶縁層２０６とによる積層構造を有してもよい。
続いて、固体撮像装置９００の製造方法について説明する。遮光層２０８を形成する工程までは固体撮像装置４００の製造方法と同様であるが、絶縁層２０７が形成される場所が異なる。固体撮像装置４００の製造方法ではオプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０７が形成されたが、固体撮像装置９００の製造方法では有効画素領域１０１の上に絶縁層２０７が形成される。絶縁層２０７は絶縁層２０６よりも低い温度で成膜されるので、絶縁層２０６より高い水素濃度を有する。その後、シンター処理を行い、保護膜２０９を形成する。
本実施形態では、第４の実施形態と同様に、配線信頼性の向上を目的として保護膜２０９を形成する前にシンター処理が行われる。このシンター処理によって、層間絶縁膜２０４、９５１の膜中に含まれる水素が拡散し、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に供給される。
本実施形態において、絶縁層２０７の水素濃度は、絶縁層２０６の水素濃度よりも高い。絶縁層２０７は有効画素領域１０１の上のみに配されているため、層間絶縁膜２０４、８５１のうち、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度は、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度よりも高くなる。従って、固体撮像装置９００の製造方法においても、第４の実施形態で述べた固体撮像装置８００の製造方法と同様の効果が得られる。
本実施形態では、層間絶縁膜９５１は、有効画素領域１０１の上において３層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に２層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜９５１は４層以上の構造を有してもよい。
第６の実施形態
図１０を参照して、本発明の第６の実施形態による固体撮像装置１０００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置１０００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図１０は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置１０００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置１０００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜１０５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜１０５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図１０を参照して、本発明の第６の実施形態による固体撮像装置１０００の構造及び製造方法を説明する。固体撮像装置１０００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図１０は、図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置１０００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置１０００は、層間絶縁膜２５１の代わりに層間絶縁膜１０５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜１０５１の構造に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、各々の層間絶縁膜１０５１は、配線層２０５の上に銅拡散防止層６０１と銅拡散防止層６０２とを含み、銅拡散防止層の上にさらに絶縁層２０６を含む。絶縁層２０６は、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、銅拡散防止層６０２は、有効画素領域１０１の上に配されている。また銅拡散防止層６０１は、オプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されており、有効画素領域１０１の上には配されていない。図１０に示すように、銅拡散防止層６０２の端部は、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の境界を超え、銅拡散防止層６０１の端部に乗り上げてもよい。銅拡散防止層６０２は、オプティカルブラック画素領域１０２のうち少なくともフォトダイオード２０２を覆う位置には配されていない。その結果として、層間絶縁膜６５１は、有効画素領域１０１のうち少なくともフォトダイオード２０２の上において、銅拡散防止層６０２と絶縁層２０６とによる積層構造を有する。またオプティカルブラック画素領域１０２の上において、銅拡散防止層６０１と絶縁層２０６とによる積層構造を有する。図１０では３層の層間絶縁膜１０５１のすべてが積層構造を有するが、一部の層間絶縁膜２５１が銅拡散防止層６０１と銅拡散防止層６０２とによる単層構造を有してもよい。
続いて、固体撮像装置１０００の製造方法について説明する。遮光層２０８を形成する工程までは固体撮像装置６００の製造方法と同様であるが、銅拡散防止層６０１、６０２が形成される場所が異なる。固体撮像装置１０００の製造方法では有効画素領域１０１の上に銅拡散防止層６０１が形成され、オプティカルブラック画素領域１０２の上に銅拡散防止層６０２が形成される。銅拡散防止層６０１の端部は有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の境界付近において、銅拡散防止層６０２の端部に乗り上げてもよい。銅拡散防止層６０２は銅拡散防止層６０１よりも低い温度で成膜され、銅拡散防止層６０１より高い水素濃度を有する。その後、シンター処理を行い、保護膜２０９を形成する。
本実施形態では、第４及び第５の実施形態と同様に、配線信頼性の向上を目的として保護膜２０９を形成する前にシンター処理が行われる。このシンター処理によって、層間絶縁膜２０４、１０５１の膜中に含まれる水素が拡散し、各画素を構成するフォトダイオード２０２の表面に供給される。
本実施形態において、銅拡散防止層６０２の水素濃度は、銅拡散防止層６０１の水素濃度よりも高い。銅拡散防止層６０２は有効画素領域１０１の上のみに配されている。このため、層間絶縁膜２０４、１０５１のうち、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度は、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度よりも高くなる。従って、固体撮像装置１０００の製造方法においても、上述の固体撮像装置８００及び９００の製造方法と同様の効果が得られる。
本実施形態では、層間絶縁膜１０５１は、有効画素領域１０１の上、及びオプティカルブラック画素領域１０２の上に２層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜１０５１は３層以上の構造を有してもよい。また例えば銅拡散防止層６０１の端部は有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との間の境界付近において、有効画素領域１０１のフォトダイオード２０２は覆わず、銅拡散防止層６０２の端部に乗り上げてもよい。
第７の実施形態
図１１及び１２を参照して、本発明の第７の実施形態による固体撮像装置１１００の製造方法を説明する。固体撮像装置１１００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図１１は、それぞれ図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置１１００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置１１００は、層間絶縁膜２０４の代わりに層間絶縁膜１１５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜１１５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
図１１及び１２を参照して、本発明の第７の実施形態による固体撮像装置１１００の製造方法を説明する。固体撮像装置１１００の平面図は、図１に示した固体撮像装置１００の平面図と同様であってもよい。図１１は、それぞれ図１の破線Ａ−Ａ’における固体撮像装置１１００の構成例を模式的に示した断面図である。固体撮像装置１１００は、層間絶縁膜２０４の代わりに層間絶縁膜１１５１を有する点で固体撮像装置１００とは異なり、他の点は同じであってもよい。そこで、以下では層間絶縁膜１１５１の構造及び製造工程に焦点を当てて説明し、固体撮像装置１００と同様の構成要素については重複する説明を省略する。
本実施形態において、ゲート電極２０３の上に、層間絶縁膜１１５１が形成されている。この層間絶縁膜１１５１は、絶縁層２０６と絶縁層２０７とを含む。絶縁層２０６は、有効画素領域１０１の上と、オプティカルブラック画素領域１０２の上との両方に配されている。一方、絶縁層２０７は、オプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されており、有効画素領域１０１の上には配されていない。その結果として、層間絶縁膜２５１は、有効画素領域１０１の上において、絶縁層２０６による単層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上において、絶縁層２０６と絶縁層２０７とによる積層構造を有する。本実施形態では、絶縁層２０７は絶縁層２０６の上にある。
次に、図１２を用いて上述した本実施形態における固体撮像装置１１００の製造方法について述べる。図１２（ａ）に示すように、半導体基板２０１に、有効画素領域１０１及びオプティカルブラック画素領域１０２の画素領域をそれぞれ形成し、さらにゲート電極２０３を形成する。これらの画素領域の上に、例えばＣＶＤ法によって絶縁層２０６を形成する。この絶縁層２０６には、例えばシリコン酸化膜を用いる。
次いで図１２（ｂ）に示すように、ゲート電極２０３に起因する凸凹があるため、ＣＭＰ法などによって絶縁層２０６の上面を平坦化する。次に図１２（ｃ）に示すように、絶縁層２０６の上に、オプティカルブラック画素領域１０２の上を開口したマスクパターン１２１０を形成する。その後、例えばドライエッチング法によって、絶縁層２０６のうちマスクパターン１２１０に覆われていない部分をエッチングする。このエッチングは、図１２（ｃ）に示すように、ゲート電極２０３の上面が露出する前に終了してもよい。
この後、図１２（ｄ）に示すように、マスクパターンを除去し、絶縁層２０６の上に、絶縁層２０６よりも水素濃度の高い絶縁層２０７を、例えばＣＶＤ法によって成膜する。この絶縁層２０７には、例えばシリコン酸化膜を用いる。絶縁層２０７は絶縁層２０６よりも低い温度で成膜され、絶縁層２０６より高い水素濃度を有する。
絶縁層２０７を成膜した後、図１２（ｅ）に示すように、オプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０７が残り、有効画素領域１０１の上から絶縁層２０７が除去されるよう、ＣＭＰ法などによって絶縁層２０７の上面を平坦化する。これらの工程によって有効画素領域１０１の上に絶縁層２０６を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に絶縁層２０６及び絶縁層２０７を有する層間絶縁膜１１５１が形成される。この後、固体撮像装置１００の製造方法と同様にして配線層２０５、層間絶縁膜２５１、遮光層２０８及び保護膜２０９を形成し、シンター処理を行う。以上の工程によって、図１１に示されている固体撮像装置１１００の各構成要素が形成される。
本実施形態において、絶縁層２０７の水素濃度は、絶縁層２０６の水素濃度よりも高い。層間絶縁膜１１５１のうち絶縁層２０７はオプティカルブラック画素領域１０２の上のみに配されている。このため層間絶縁膜１１５１のオプティカルブラック画素領域１０２の上にある部分の水素濃度は、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度よりも高くなる。また先に述べたとおり固体撮像装置１００において、オプティカルブラック画素領域１０２の上にあり、遮光層２０８よりも下にある部分の水素濃度は、有効画素領域１０１の上にある部分の水素濃度よりも高い。従って、固体撮像装置１１００の製造方法においても、上述の固体撮像装置１００の製造方法と同様の効果が得られる。
固体撮像装置４００及び６００の層間絶縁膜２０４を層間絶縁膜１１５１に置き換えてもよい。この場合に、配線層２０５は、層間絶縁膜１１５１に含まれる絶縁層２０６及び２０７に埋め込まれてもよい。
本実施形態では、層間絶縁膜１１５１は、有効画素領域１０１の上において１層構造を有し、オプティカルブラック画素領域１０２の上に２層構造を有する場合の例を示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えばそれぞれの領域の上において、層間絶縁膜１１５１は３層以上の構造を有してもよい。
以上、本発明に係る実施形態を７形態示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。例えば層間絶縁膜２５１、４５１、６５１、８５１、９５１及び１０５１がそれぞれ３層積層された構造の例を示したが、１層、２層又は４層以上の積層構造でも良い。また例えば複数の構成を有する層間絶縁膜が積層されてもよい。これらは、例えば配線層のレイアウトなどによって適宜設定されるものである。また、これら層間絶縁膜の構成や形状は、少なくとも有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との各々のフォトダイオード２０２に水素が均等に供給されればよい。例えば、絶縁層２０６と比較して高い水素濃度を有する絶縁層２０７が井桁状に形成されてもよい。また例えば、絶縁層２０７がフォトダイオード２０２を覆う位置のみに形成されてもよい。絶縁層２０６や絶縁層２０７や配線層２０５の形状は、各々のレイアウトや膜厚などに応じて適宜設定されるものである。また銅拡散防止層においても、銅を含む配線層２０５からの銅の拡散を防止し、有効画素領域１０１とオプティカルブラック画素領域１０２との各々のフォトダイオード２０２に水素が均等に供給されれば、各々の形状や膜厚などは適宜設定されるものである。例えば配線層２０５に沿って、配線層２０５の上のみに銅拡散防止層が形成されてもよい。また配線層２０５は、遮光層２０８として機能してもよい。
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、この固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に有する装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末等）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、固体撮像装置からで得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのＡ／Ｄ変換器を、固体撮像装置の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。上記の各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
１０１ 有効画素領域、１０２ オプティカルブラック画素領域、２０１ 半導体基板、２０４ 層間絶縁膜、２０５ 配線層、２０８ 遮光層、２０９ 保護膜、２５１ 層間絶縁膜
Claims (11)
- 固体撮像装置の製造方法において、
光電変換素子が配された有効画素領域及びオプティカルブラック画素領域を有する半導体基板の上に、複数の導電層と、層間絶縁膜とを形成する工程と、
前記形成する工程の後に熱処理を行う工程と、
前記層間絶縁膜及び前記複数の導電層の上に保護膜を形成する工程と、を有し、
前記複数の導電層は、前記オプティカルブラック画素領域の上に設けられた遮光層と、前記有効画素領域の上であって前記遮光層の下面よりも低い高さに設けられた第１の配線層と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第１の配線層と同じ高さに設けられた第２の配線層とを含み、
前記層間絶縁膜は、前記有効画素領域の上であって前記第１の配線層の下面よりも下にある第１の部分と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第２の配線層の下面よりも下にある第２の部分と、を含み、
前記熱処理を行う工程の前において、前記層間絶縁膜の前記第２の部分の平均の水素濃度が、前記層間絶縁膜の前記第１の部分の平均の水素濃度よりも高いことを特徴とする製造方法。 - 前記熱処理を行う工程の前において、前記層間絶縁膜の前記第２の部分は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層よりも水素濃度が高い第２の絶縁層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
- 前記熱処理を行う工程の前において、前記第２の絶縁層の水素濃度は、前記層間絶縁膜の前記第１の部分の水素濃度よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
- 固体撮像装置の製造方法において、
光電変換素子が配された有効画素領域及びオプティカルブラック画素領域を有する半導体基板の上に、少なくとも１層の導電層と層間絶縁膜とを形成する工程と、
前記形成する工程の後に熱処理を行う工程と、
前記層間絶縁膜及び前記少なくとも１層の導電層の上に保護膜を形成する工程と、を有し、
前記少なくとも１層の導電層は前記オプティカルブラック画素領域の上に設けられた遮光層を含み、
前記層間絶縁膜は、前記有効画素領域の上にある第１の部分と、前記オプティカルブラック画素領域の上にあり前記遮光層よりも下にある第２の部分と、を含み、
前記熱処理を行う工程の前において、前記層間絶縁膜の前記第２の部分の平均の水素濃度が、前記層間絶縁膜の前記第１の部分の平均の水素濃度よりも高く、
前記少なくとも１層の導電層は、銅を含む配線層を含み、
前記層間絶縁膜は、前記銅を含む配線層の上にある銅拡散防止層を含み、
前記銅拡散防止層は、前記第１の部分に形成された第１の銅拡散防止層と、前記第２の部分に形成された第２の銅拡散防止層と、を含み、
前記熱処理を行う工程の前において、前記第２の銅拡散防止層の水素濃度が、前記第１の銅拡散防止層よりも高いことを特徴とする製造方法。 - 前記層間絶縁膜の前記第１の部分は、前記第１の銅拡散防止層と、第３の絶縁層とを含む複数の絶縁層を含み、
前記熱処理を行う工程の前において、前記層間絶縁膜の前記第１の部分の水素濃度は、前記複数の絶縁層の平均の水素濃度であることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。 - 前記熱処理を行う工程は、前記保護膜を形成した後に行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の製造方法。
- 光電変換素子が配された有効画素領域及びオプティカルブラック画素領域を有する半導体基板と、
複数の導電層と、
層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜及び前記複数の導電層の上に保護膜と、を備える固体撮像装置であって、
前記複数の導電層は、前記オプティカルブラック画素領域の上に設けられた遮光層と、前記有効画素領域の上であって前記遮光層の下面よりも低い高さに設けられた第１の配線層と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第１の配線層と同じ高さに設けられた第２の配線層とを備え、
前記層間絶縁膜は、前記有効画素領域の上であって前記第１の配線層の下面よりも下にある第１の部分と、前記オプティカルブラック画素領域の上であって前記第２の配線層の下面よりも下にある第２の部分と、を含み、
前記層間絶縁膜の前記第１の部分と、前記層間絶縁膜の前記第２の部分と、はそれぞれ少なくとも１層の絶縁層を有し、
前記第１の部分の層構造と前記第２の部分の層構造とが互いに異なり、前記第２の部分の平均の水素濃度が前記第１の部分の平均の水素濃度よりも高いことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記少なくとも１層の導電層は、銅を含む配線層を含み、
前記層間絶縁膜は、前記銅を含む配線層の上にある銅拡散防止層を含むことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。 - 前記少なくとも１層の導電層は、金属を用いた配線層及び前記遮光層を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の固体撮像装置。
- 前記遮光層は、前記少なくとも１層の導電層のうちの最上位層に形成されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
- 前記固体撮像装置は、ＣＭＯＳ型であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
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