JP6781745B2 - Manufacturing method of imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置の製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the imaging equipment.

光電変換部に入射した光を効率的に利用するために、光電変換部の上に反射防止層として機能する窒化シリコンを形成することが知られている。特許文献1には、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン(HCD)を用いて、減圧CVD(LP−CVD)法によって、光電変換部の上に窒化シリコンを形成することが記載されている。 It is known to form silicon nitride that functions as an antireflection layer on the photoelectric conversion unit in order to efficiently utilize the light incident on the photoelectric conversion unit. Patent Document 1 describes that hexachlorodisilane (HCD) is used as a raw material gas to form silicon nitride on a photoelectric conversion unit by a reduced pressure CVD (LP-CVD) method.

特開2013−84693号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-84693

特許文献1のようにヘキサクロロジシランを用いて窒化シリコンを光電変換部上に形成すると、窒化シリコンの組成によっては、光電変換部に非常に強い光を当てた場合に画素の暗出力特性が変化することがある。固体撮像装置の暗出力が変化してしまう場合がある。本発明は、撮像装置の特性を安定化するのに有利な技術を提供することを目的とする。 When silicon nitride is formed on the photoelectric conversion section using hexachlorodisilane as in Patent Document 1, the dark output characteristics of the pixels change when the photoelectric conversion section is exposed to very strong light depending on the composition of the silicon nitride. Sometimes. The dark output of the solid-state image sensor may change. An object of the present invention is to provide a technique advantageous for stabilizing the characteristics of an imaging device.

上記課題に鑑みて、一部の実施形態によれば、撮像装置の製造方法であって、基板に光電変換部を形成する工程と、前記光電変換部の少なくとも一部を覆う窒化シリコン層を形成する工程と、を有し、前記窒化シリコン層は、塩素を含み、前記窒化シリコン層の少なくとも一部において、当該少なくとも一部に含まれるシリコン原子のうち、結合している窒素原子の個数が1個、2個又は3個であり、かつ、酸素原子と結合していないシリコン原子の割合が20%以下であり、前記窒化シリコン層は、前記光電変換部のダングリングボンドを終端するための水素供給源であり、前記窒化シリコン層は、ヘキサクロロジシラン(HCD)と窒素含有ガスとを含むプロセスガスを用いて形成されることを特徴とする製造方法が提供される。 In view of the above problems, according to some embodiments, in the method of manufacturing an image pickup apparatus, a step of forming a photoelectric conversion portion on a substrate and a silicon nitride layer covering at least a part of the photoelectric conversion portion are formed. The silicon nitride layer contains chlorine, and the number of bonded nitrogen atoms among the silicon atoms contained in at least a part of the silicon nitride layer is 1 in at least a part of the silicon nitride layer. The proportion of silicon atoms that are 2, 2 or 3 and are not bonded to oxygen atoms is 20% or less, and the silicon nitride layer is hydrogen for terminating the dangling bond of the photoelectric conversion unit. A production method is provided , which is a supply source and is characterized in that the silicon nitride layer is formed by using a process gas containing hexachlorodisilane (HCD) and a nitrogen-containing gas .

上記手段により、撮像装置の特性を安定化するのに有利な技術が提供される。 The above means provide an advantageous technique for stabilizing the characteristics of the imaging device.

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例および撮像装置に配される画素の回路構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of the image pickup apparatus which concerns on embodiment of this invention, and the circuit configuration example of the pixel arranged in the imaging apparatus. 第1実施形態の撮像装置の構成例を示す平面図および断面図。The plan view and the sectional view which show the structural example of the image pickup apparatus of 1st Embodiment. 窒化シリコン層の塩素濃度と暗電流との関係および窒化シリコン層のSiNx結合の割合と光を当てる前後における暗出力の変化との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the chlorine concentration of a silicon nitride layer and a dark current, and the relationship between the ratio of SiNx bond of a silicon nitride layer, and the change of dark output before and after applying light. XPS測定の結果得られる束縛エネルギーと光電子強度の関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the binding energy obtained as a result of XPS measurement, and the photoelectron intensity. 窒化シリコン膜の結合状態を分析するための5つのシリコン原子の結合状態の第1結合タイプ〜第5結合タイプの主要例を説明する図。It is a figure explaining the main example of the 1st bond type to the 5th bond type of the bond state of 5 silicon atoms for analyzing the bond state of a silicon nitride film. 図4を所定のピーク位置に関してフィッティングした結果得られる束縛エネルギーと強度の関係を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between binding energy and strength obtained as a result of fitting FIG. 4 with respect to a predetermined peak position. 第1実施形態の撮像装置の製造方法の例を示す断面図。The cross-sectional view which shows the example of the manufacturing method of the image pickup apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像装置の製造方法の例を示す断面図。The cross-sectional view which shows the example of the manufacturing method of the image pickup apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像装置の製造方法の例を示す断面図。The cross-sectional view which shows the example of the manufacturing method of the image pickup apparatus of 1st Embodiment. 窒化シリコン層の成膜条件のプロセスガスにおけるアンモニア/ヘキサクロロジシラン比と窒化シリコン層のSiNx結合の割合との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the ammonia / hexachlorodisilane ratio in the process gas of the film formation condition of the silicon nitride layer, and the ratio of SiNx bond of a silicon nitride layer. 第2実施形態の撮像装置の断面図。Sectional drawing of the image pickup apparatus of 2nd Embodiment.

本発明に係る撮像装置の具体的な第1実施形態および実施例を、添付図面を参照して説明する。以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成に共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。 Specific first embodiments and examples of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations across a plurality of drawings. Therefore, a common configuration will be described with reference to each other of the plurality of drawings, and the description of the configuration with a common reference numeral will be omitted as appropriate.

図1〜図10を参照して、本発明の第1実施形態による撮像装置の構成およびその製造方法について説明する。図1(a)は、本発明の第1実施形態における撮像装置1000の構成例を示す図である。撮像装置1000は、複数の画素10が配された画素領域1と、画素10から出力された信号の処理などを行う周辺回路が配された周辺回路領域2と、を備える。画素領域1と周辺回路領域2とは、同じ基板100に形成される。基板100は、例えばシリコンなどの半導体基板である。図1(a)において、一点鎖線で囲まれた領域が画素領域1であり、一点鎖線と二点鎖線との間の領域が周辺回路領域2である。周辺回路領域2は、画素領域1の周囲に位置するとも言え、画素領域1と基板100の縁との間に位置するとも言える。図1(a)に示す画素領域1は、複数の画素10が2次元アレイ状に配されたエリアセンサの例を示す。これに代えて、画素領域1は、複数の画素10が1次元方向に配されたリニアセンサであってもよい。 The configuration of the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. 1A is a diagram showing a configuration example of the image pickup apparatus 1000 according to the first embodiment of the present invention. The image pickup apparatus 1000 includes a pixel area 1 in which a plurality of pixels 10 are arranged, and a peripheral circuit area 2 in which peripheral circuits for processing signals output from the pixels 10 are arranged. The pixel region 1 and the peripheral circuit region 2 are formed on the same substrate 100. The substrate 100 is a semiconductor substrate such as silicon. In FIG. 1A, the region surrounded by the alternate long and short dash line is the pixel region 1, and the region between the alternate long and short dash line is the peripheral circuit region 2. It can be said that the peripheral circuit region 2 is located around the pixel region 1 and is located between the pixel region 1 and the edge of the substrate 100. The pixel area 1 shown in FIG. 1A shows an example of an area sensor in which a plurality of pixels 10 are arranged in a two-dimensional array. Instead of this, the pixel region 1 may be a linear sensor in which a plurality of pixels 10 are arranged in a one-dimensional direction.

図1(b)は、画素領域1に配される個々の画素10の回路構成例を示す図である。画素10は、光電変換部11、転送素子12、容量素子13、増幅素子15、リセット素子16、および、選択素子17を含む。光電変換部11は、入射した光を電気信号に変換する。本実施形態において、基板100に形成されたフォトダイオードが光電変換部11として用いられる。 FIG. 1B is a diagram showing a circuit configuration example of each pixel 10 arranged in the pixel region 1. The pixel 10 includes a photoelectric conversion unit 11, a transfer element 12, a capacitance element 13, an amplification element 15, a reset element 16, and a selection element 17. The photoelectric conversion unit 11 converts the incident light into an electric signal. In this embodiment, the photodiode formed on the substrate 100 is used as the photoelectric conversion unit 11.

増幅素子15、リセット素子16、および、選択素子17として、それぞれ基板100に形成されたトランジスタが用いられる。本明細書において、画素10に配される各トランジスタを画素トランジスタと呼ぶ。画素トランジスタとして、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor:MISFET)が用いられうる。例えば、MISFETのうちゲート絶縁膜に酸化シリコンを用いたMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を用いてもよい。しかし、ゲート絶縁膜はこれに限られることはなく、例えば、窒化シリコンであってもよい。また例えば、ゲート絶縁膜は、酸化ハフニウムなどのいわゆる高誘電率ゲート絶縁膜であってもよい。また、ゲート絶縁膜は、これらを積層してもよいし、例えば酸窒化シリコンのように化合物であってもよい。 Transistors formed on the substrate 100 are used as the amplification element 15, the reset element 16, and the selection element 17, respectively. In the present specification, each transistor arranged in the pixel 10 is referred to as a pixel transistor. As the pixel transistor, an insulated gate type field-effect transistor (MISFET) can be used. For example, among the MISFETs, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) in which silicon oxide is used for the gate insulating film may be used. However, the gate insulating film is not limited to this, and may be, for example, silicon nitride. Further, for example, the gate insulating film may be a so-called high dielectric constant gate insulating film such as hafnium oxide. Further, the gate insulating film may be laminated or may be a compound such as silicon oxynitride.

転送素子12はMOS型ゲート構造を有する。このため、転送素子12をゲート、光電変換部11をソース、容量素子13をドレインとした場合、この構造をトランジスタとみなすことができる。このため、光電変換部11、転送素子12、および、容量素子13は、画素トランジスタと呼ばれうる。 The transfer element 12 has a MOS type gate structure. Therefore, when the transfer element 12 is a gate, the photoelectric conversion unit 11 is a source, and the capacitance element 13 is a drain, this structure can be regarded as a transistor. Therefore, the photoelectric conversion unit 11, the transfer element 12, and the capacitance element 13 can be called a pixel transistor.

転送素子12は、光電変換部11で生じた信号電荷を容量素子13に転送する。容量素子13は、その容量と信号電荷の量に応じた電圧をノード14に生じさせる電荷電圧変換素子として機能する。増幅素子15のゲートは、ノード14を介して容量素子13に接続される。また、増幅素子15のドレインは電源線21に接続され、増幅素子15のソースは、選択素子17を介して出力線22に接続される。容量素子13および増幅素子15のゲートは、リセット素子16を介して電源線21に接続される、リセット素子16をオン動作させることによって、ノード14の電位が、電源線21の電位に応じた電位にリセットされる。また、選択素子17をオン動作させることによって、ノード14の電位に応じた信号が、増幅素子15から出力線22に出力される。画素10の構成は、図1(b)に示される構成に限られることはなく、入射した光に応じて光電変換部11で生成される電気信号を周辺回路領域2に出力できればよい。 The transfer element 12 transfers the signal charge generated by the photoelectric conversion unit 11 to the capacitance element 13. The capacitance element 13 functions as a charge-voltage conversion element that generates a voltage in the node 14 according to the capacitance and the amount of signal charge. The gate of the amplification element 15 is connected to the capacitance element 13 via the node 14. Further, the drain of the amplification element 15 is connected to the power supply line 21, and the source of the amplification element 15 is connected to the output line 22 via the selection element 17. The gates of the capacitance element 13 and the amplification element 15 are connected to the power supply line 21 via the reset element 16. By turning on the reset element 16, the potential of the node 14 corresponds to the potential of the power supply line 21. Will be reset to. Further, by turning on the selection element 17, a signal corresponding to the potential of the node 14 is output from the amplification element 15 to the output line 22. The configuration of the pixel 10 is not limited to the configuration shown in FIG. 1B, and it is sufficient that an electric signal generated by the photoelectric conversion unit 11 can be output to the peripheral circuit region 2 according to the incident light.

本実施形態において、画素トランジスタに、チャネル(反転層)がn型のMOSFET(nMOSFET)をそれぞれ用いるが、チャネルがp型のpMOSFETが含まれてもよい。また、画素トランジスタにMISFET以外のトランジスタが含まれていてもよい。例えば、増幅素子15が、接合型電界効果トランジスタ(Junction FET:JFET)であってもよいし、バイポーラトランジスタであってもよい。 In the present embodiment, the pixel transistor uses a MOSFET (nMOSFET) having an n-type channel (inversion layer), but a pMOSFET having a p-type channel may be included. Further, the pixel transistor may include a transistor other than the MOSFET. For example, the amplification element 15 may be a junction field effect transistor (JFET) or a bipolar transistor.

本明細書の以下の説明において、画素領域1において信号電荷として取り扱う電荷を多数キャリアとする導電型と一致する導電型を第1導電型、また、信号電荷として取り扱う電荷を少数キャリアとする導電型に一致する導電型を第2導電型と呼ぶ。例えば、信号電荷として電子を用いる場合、n型が第1導電型、p型が第2導電型となる。 In the following description of the present specification, the conductive type that matches the conductive type in which the charge treated as the signal charge in the pixel region 1 is a large number of carriers is the first conductive type, and the conductive type in which the charge treated as the signal charge is a minority carrier. The conductive type corresponding to is called the second conductive type. For example, when electrons are used as signal charges, the n-type is the first conductive type and the p-type is the second conductive type.

再び図1(a)に戻り、周辺回路領域2について説明する。周辺回路領域2には、画素10で生成された電気信号を処理するための信号処理ユニット40が配される。また、周辺回路領域2には、信号処理ユニット40で処理された信号を撮像装置1000の外部に出力するための出力ユニット50や、複数の画素10が配された画素領域1や信号処理ユニット40を制御するための制御ユニット60を含む。信号処理ユニット40、出力ユニット50、および、制御ユニット60は、周辺回路と呼ばれうる。 Returning to FIG. 1A again, the peripheral circuit region 2 will be described. A signal processing unit 40 for processing an electric signal generated by the pixel 10 is arranged in the peripheral circuit area 2. Further, in the peripheral circuit area 2, the output unit 50 for outputting the signal processed by the signal processing unit 40 to the outside of the image pickup apparatus 1000, the pixel area 1 in which a plurality of pixels 10 are arranged, and the signal processing unit 40 A control unit 60 for controlling the above is included. The signal processing unit 40, the output unit 50, and the control unit 60 may be referred to as peripheral circuits.

本実施形態において、信号処理ユニット40は、複数の列アンプを有する増幅回路41、複数のADコンバータを有する変換回路42、および、変換回路42からの出力を選択して出力ユニット50に出力するための水平走査回路43を含む。信号処理ユニット40は、相関二重サンプリング(CDS)処理や、パラレル−シリアル変換処理、アナログ−デジタル変換処理などを行いうる。出力ユニット50は、電極パッドや保護回路を含む。制御ユニット60は、垂直走査回路61やタイミング生成回路62を含む。周辺回路領域2の構成は、これに限られることはなく、画素領域1のそれぞれの画素10で生成された電気信号を適宜処理し、撮像装置1000の外部に出力できればよい。 In the present embodiment, the signal processing unit 40 selects and outputs the outputs from the amplifier circuit 41 having a plurality of column amplifiers, the conversion circuit 42 having a plurality of AD converters, and the conversion circuit 42 to the output unit 50. The horizontal scanning circuit 43 of the above is included. The signal processing unit 40 can perform correlated double sampling (CDS) processing, parallel-serial conversion processing, analog-digital conversion processing, and the like. The output unit 50 includes an electrode pad and a protection circuit. The control unit 60 includes a vertical scanning circuit 61 and a timing generation circuit 62. The configuration of the peripheral circuit region 2 is not limited to this, and it is sufficient that the electric signal generated by each pixel 10 of the pixel region 1 can be appropriately processed and output to the outside of the image pickup apparatus 1000.

周辺回路は、複数のトランジスタ、例えば画素トランジスタと同様にMISFETなどを用いて構成することができ、nMOSFETとpMOSFETとを含む相補型MOS(Complementary MOS:CMOS)回路で構成されうる。本明細書において、周辺回路を構成するトランジスタを周辺トランジスタと呼び、導電型を特定する場合は周辺nMOSFET、周辺pMOSFETと呼ぶ。また、周辺回路には、トランジスタやダイオードのような能動素子だけでなく、抵抗素子や容量素子などの受動素子が含まれてもよい。 The peripheral circuit can be configured by using a plurality of transistors, for example, a MISFET or the like like a pixel transistor, and can be configured by a complementary MOS (CMOS) circuit including an nMOSFET and a pMOSFET. In the present specification, the transistors constituting the peripheral circuit are referred to as peripheral transistors, and when the conductive type is specified, they are referred to as peripheral nMOSFETs and peripheral pMOSFETs. Further, the peripheral circuit may include not only active elements such as transistors and diodes but also passive elements such as resistance elements and capacitive elements.

次に、図2を用いて本実施形態の撮像装置1000の構造について説明する。図2(a)、(b)は、それぞれ、画素領域1および周辺回路領域2の一部を示す平面図および断面図である。 Next, the structure of the image pickup apparatus 1000 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a part of the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2, respectively.

図2(a)において、領域101は光電変換部11、領域103は容量素子13および電荷を検出するためのノード14、領域106はリセット素子16のドレイン領域にそれぞれ相当する。領域104は増幅素子15のソース領域、領域105は増幅素子15のドレイン領域、領域107は選択素子17のソースにそれぞれ相当する。また、領域103はリセット素子16のソースを兼ね、領域104は選択素子17のドレイン領域を兼ねる。ゲート電極111は転送素子12のゲート、ゲート電極120はリセット素子16のゲート、ゲート電極112は増幅素子15のゲート、ゲート電極131は選択素子17のゲートにそれぞれ相当する。領域108、109は、それぞれ、周辺nMOSFET又は周辺pMOSFETのソース・ドレイン領域に相当する。また、ゲート電極121、122は、周辺nMOSFET又は周辺pMOSFETのゲートに相当する。本実施形態において、それぞれのゲート電極は、ポリシリコン(多結晶シリコン)によって構成される。また、本実施形態において、ゲート電極121およびゲート電極122は、一体で形成されるが、それぞれ独立して形成されてもよい。それぞれのゲート電極、ソース・ドレイン領域に相当する領域103〜109は、コンタクトホール301、302、303、304に埋め込まれた導電部材311、312、313、314を介して配線(不図示)に接続される。 In FIG. 2A, the region 101 corresponds to the photoelectric conversion unit 11, the region 103 corresponds to the capacitance element 13 and the node 14 for detecting the electric charge, and the region 106 corresponds to the drain region of the reset element 16. The region 104 corresponds to the source region of the amplification element 15, the region 105 corresponds to the drain region of the amplification element 15, and the region 107 corresponds to the source of the selection element 17. Further, the region 103 also serves as the source of the reset element 16, and the region 104 also serves as the drain region of the selection element 17. The gate electrode 111 corresponds to the gate of the transfer element 12, the gate electrode 120 corresponds to the gate of the reset element 16, the gate electrode 112 corresponds to the gate of the amplification element 15, and the gate electrode 131 corresponds to the gate of the selection element 17. The regions 108 and 109 correspond to the source / drain regions of the peripheral nMOSFET or the peripheral pMOSFET, respectively. Further, the gate electrodes 121 and 122 correspond to the gates of the peripheral nMOSFET or the peripheral pMOSFET. In this embodiment, each gate electrode is made of polysilicon (polycrystalline silicon). Further, in the present embodiment, the gate electrode 121 and the gate electrode 122 are integrally formed, but they may be formed independently of each other. Regions 103 to 109 corresponding to the respective gate electrodes and source / drain regions are connected to wiring (not shown) via conductive members 311, 312, 313, and 314 embedded in contact holes 301, 302, 303, and 304. Will be done.

図2(a)において、画素領域1には、画素10の基準コンタクト領域102が配されうる。基準コンタクト領域102は、配線(不図示)を介して画素10に、例えば接地電位などの基準電位を供給する。画素領域1に、複数の基準コンタクト領域102を配することによって、画素領域1において、基準電位がばらつくことを抑制し、撮像された画像にシェーディングが発生することを抑制することができる。 In FIG. 2A, the reference contact area 102 of the pixel 10 may be arranged in the pixel area 1. The reference contact region 102 supplies a reference potential such as a ground potential to the pixel 10 via wiring (not shown). By arranging the plurality of reference contact regions 102 in the pixel region 1, it is possible to suppress the variation in the reference potential in the pixel region 1 and suppress the occurrence of shading in the captured image.

また、図2(a)において、周辺回路領域2には、抵抗素子110が配されうる。抵抗素子110は、基板100に形成された不純物領域であり、不純物領域の両端にコンタクトを設けることによって、不純物濃度、コンタクト間の距離および不純物領域の幅に応じた抵抗を得ることができる。本実施形態において、抵抗素子110の不純物領域は、第2導電型であるp型のウェルに形成された第1導電型であるn型の不純物領域である。これに代えて、抵抗素子110の不純物領域は、n型のウェルに形成されたp型の不純物領域であってもよい。また、n型の不純物領域によって構成される抵抗素子とp型の不純物領域によって構成される抵抗素子とが混在していてもよい。周辺回路領域2には、例えば、ポリシリコンによって構成されたMOS構造を有する容量素子や抵抗素子など、抵抗素子110以外の受動素子が配されてもよい。 Further, in FIG. 2A, a resistance element 110 may be arranged in the peripheral circuit region 2. The resistance element 110 is an impurity region formed on the substrate 100, and by providing contacts at both ends of the impurity region, resistance can be obtained according to the impurity concentration, the distance between the contacts, and the width of the impurity region. In the present embodiment, the impurity region of the resistance element 110 is an n-type impurity region of the first conductive type formed in the p-type well of the second conductive type. Instead, the impurity region of the resistance element 110 may be a p-type impurity region formed in the n-type well. Further, a resistance element composed of an n-type impurity region and a resistance element composed of a p-type impurity region may coexist. A passive element other than the resistance element 110, such as a capacitive element or a resistance element having a MOS structure made of polysilicon, may be arranged in the peripheral circuit region 2.

本実施形態において、領域101、103や画素トランジスタのソース・ドレイン領域に相当する領域104、105、106、107、基準コンタクト領域102、周辺nMOSFETのソース・ドレイン領域に相当する領域108は、n型の不純物領域である。また、周辺pMOSFETのソース・ドレイン領域に相当する領域109は、p型の不純物領域である。 In the present embodiment, the regions 101, 103, the regions 104, 105, 106, 107 corresponding to the source / drain regions of the pixel transistors, the reference contact region 102, and the regions 108 corresponding to the source / drain regions of the peripheral nMOSFETs are n-type. It is an impurity region of. Further, the region 109 corresponding to the source / drain region of the peripheral pMOSFET is a p-type impurity region.

図2(b)は、図2(a)に示すA−B線における断面図を示す。基板100は、上述のようにシリコンなどの半導体基板である。基板100は、素子分離領域99によって複数の活性領域に区分される。素子分離領域99は、シャロートレンチアイソレーション(STI)法や選択酸化(LOCOS)法などによって形成された素子分離用の絶縁物によって構成されうる。それぞれの活性領域に不純物領域が形成され、それぞれの不純物領域が半導体素子を構成する。このため、素子分離領域として、pn接合分離をするための不純物領域(例えばp型の不純物領域)を設けてもよい。 FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along the line AB shown in FIG. 2A. The substrate 100 is a semiconductor substrate such as silicon as described above. The substrate 100 is divided into a plurality of active regions by the element separation region 99. The device separation region 99 may be composed of an insulator for device separation formed by a shallow trench isolation (STI) method, a selective oxidation (LOCOS) method, or the like. Impurity regions are formed in each active region, and each impurity region constitutes a semiconductor device. Therefore, an impurity region (for example, a p-type impurity region) for performing pn junction separation may be provided as the element separation region.

基板100の活性領域には、それぞれの素子の導電型に応じた導電型を有するウェルが配される。画素領域1にはp型のウェル118が、周辺回路領域2にはp型のウェル129およびn型のウェル130が、それぞれ配される。また、図2(a)に示す基準コンタクト領域102には、p型のウェル118よりも不純物濃度が高いp型の不純物領域が配される。基準コンタクト領域102に接続された配線から、基準コンタクト領域102を介してウェル118に基準電位が供給される。 In the active region of the substrate 100, wells having a conductive type corresponding to the conductive type of each element are arranged. A p-type well 118 is arranged in the pixel area 1, and a p-type well 129 and an n-type well 130 are arranged in the peripheral circuit area 2, respectively. Further, in the reference contact region 102 shown in FIG. 2A, a p-type impurity region having a higher impurity concentration than the p-type well 118 is arranged. A reference potential is supplied to the well 118 from the wiring connected to the reference contact region 102 via the reference contact region 102.

次いで、図2(b)を用いて、画素領域1および周辺回路領域2の断面構造について説明する。図2(b)および後述する図7〜8において、説明のため、画素領域1と周辺回路領域2とを隣接させて示す。まず、画素領域1の断面構造について説明する。領域101には、光電変換部11を構成するn型の蓄積領域115が配される。蓄積領域115は、p型のウェル118とともにpn接合を構成し、光電変換部11のフォトダイオードとして機能する。蓄積領域115と基板100の表面との間には、光電変換部11を埋め込み型のフォトダイオードとするためのp型の表面領域119が配される。領域103には、容量素子13を構成する不純物領域116が配される。不純物領域116は、浮遊拡散領域となっている。増幅素子15、リセット素子16、および、選択素子17のソース・ドレイン領域として、それぞれn型の不純物領域117が配される。図2(b)には、増幅素子15の断面が示されているが、リセット素子16および選択素子17も、同様の構成を有しうる。 Next, the cross-sectional structure of the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2 will be described with reference to FIG. 2 (b). In FIG. 2B and FIGS. 7 to 8 described later, the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2 are shown adjacent to each other for explanation. First, the cross-sectional structure of the pixel region 1 will be described. An n-type storage region 115 constituting the photoelectric conversion unit 11 is arranged in the region 101. The storage region 115 forms a pn junction together with the p-type well 118, and functions as a photodiode of the photoelectric conversion unit 11. A p-type surface region 119 for forming the photoelectric conversion unit 11 into an embedded photodiode is arranged between the storage region 115 and the surface of the substrate 100. An impurity region 116 constituting the capacitive element 13 is arranged in the region 103. The impurity region 116 is a floating diffusion region. An n-type impurity region 117 is arranged as a source / drain region of the amplification element 15, the reset element 16, and the selection element 17, respectively. Although the cross section of the amplification element 15 is shown in FIG. 2B, the reset element 16 and the selection element 17 may have the same configuration.

ゲート絶縁膜113、114および画素10の他の画素トランジスタなどの素子のゲート絶縁膜は、酸化シリコンを主たる材料とするが、プラズマ窒化法や熱酸窒化法によって微量(例えば、10%未満)の窒素を含む酸化シリコンでありうる。窒素を含有する酸化シリコンは、純粋な酸化シリコンと比較して高い誘電率を有するため、トランジスタの駆動能力が向上しうる。しかし、ゲート絶縁膜の構成はこれに限られることはなく、ゲート絶縁膜は、純粋な酸化シリコンであってもよいし、窒化シリコンであってもよい。また、上述のように酸化ハフニウムなどの高誘電率材料を用いてもよいし、これらの材料の化合物や積層膜であってもよい。ゲート絶縁膜113、114を介して基板100の上に配されたゲート電極111、112の上面は、酸化シリコンや窒化シリコンを含む絶縁層201、202によって覆われる。 The gate insulating film of the element such as the gate insulating films 113, 114 and other pixel transistors of the pixel 10 is mainly made of silicon oxide, but a small amount (for example, less than 10%) is obtained by the plasma nitriding method or the thermoacid nitriding method. It can be silicon oxide containing nitrogen. Since silicon oxide containing nitrogen has a higher dielectric constant than pure silicon oxide, the driving ability of the transistor can be improved. However, the configuration of the gate insulating film is not limited to this, and the gate insulating film may be pure silicon oxide or silicon nitride. Further, as described above, a high dielectric constant material such as hafnium oxide may be used, or a compound or a laminated film of these materials may be used. The upper surfaces of the gate electrodes 111 and 112 arranged on the substrate 100 via the gate insulating films 113 and 114 are covered with insulating layers 201 and 202 containing silicon oxide or silicon nitride.

画素領域1の上には、酸化シリコン層211および窒化シリコン層212を含む絶縁膜210が配される。酸化シリコン層211は、シリコンおよび酸素を含む絶縁層である。窒化シリコン層212は、シリコンおよび窒素だけでなく、塩素も含む絶縁層である。窒化シリコン層212は、酸素を更に含んでもよい。絶縁膜210は、絶縁層201、202を介してゲート電極111、112の上面を覆うとともに、絶縁層201、202を介さずにゲート電極111、112側面を覆う。つまり、窒化シリコン層212は、光電変換部11の上から増幅素子15の上に延在する。後述する窒化シリコン層212は、光電変換部11の特性向上だけでなく、増幅素子15の特性の向上にも有利に作用する。また、絶縁膜210は、図2(b)には示されないが、同様にゲート電極120、131の上面および側面を覆う。また、絶縁膜210は、光電変換部11を構成する領域101、それぞれの画素トランジスタのソース・ドレイン領域に相当する領域103〜107を覆う。この場合に、窒化シリコン層212のうち光電変換部11を構成する領域101を覆う部分の下面と基板100の表面との距離は、画素トランジスタのゲート電極の上面と基板100の表面との距離よりも小さくなる。窒化シリコン層212と基板100との間の距離が小さいほど、窒化シリコン層212の組成による影響が大きくなる。窒化シリコン層212と基板100との間の距離は、相対的には上述のようにゲート電極の上面との比較で規定できる。窒化シリコン層212と基板100との間の距離は、典型的には100nm未満であり、50nm未満であってもよい、25nm未満であってもよい。 An insulating film 210 including a silicon oxide layer 211 and a silicon nitride layer 212 is arranged on the pixel region 1. The silicon oxide layer 211 is an insulating layer containing silicon and oxygen. The silicon nitride layer 212 is an insulating layer containing chlorine as well as silicon and nitrogen. The silicon nitride layer 212 may further contain oxygen. The insulating film 210 covers the upper surfaces of the gate electrodes 111 and 112 via the insulating layers 201 and 202, and covers the side surfaces of the gate electrodes 111 and 112 without passing through the insulating layers 201 and 202. That is, the silicon nitride layer 212 extends from above the photoelectric conversion unit 11 onto the amplification element 15. The silicon nitride layer 212, which will be described later, has an advantageous effect not only on improving the characteristics of the photoelectric conversion unit 11 but also on improving the characteristics of the amplification element 15. Although the insulating film 210 is not shown in FIG. 2B, it also covers the upper surfaces and side surfaces of the gate electrodes 120 and 131. Further, the insulating film 210 covers the region 101 constituting the photoelectric conversion unit 11 and the regions 103 to 107 corresponding to the source / drain regions of the respective pixel transistors. In this case, the distance between the lower surface of the portion of the silicon nitride layer 212 that covers the region 101 constituting the photoelectric conversion unit 11 and the surface of the substrate 100 is greater than the distance between the upper surface of the gate electrode of the pixel transistor and the surface of the substrate 100. Also becomes smaller. The smaller the distance between the silicon nitride layer 212 and the substrate 100, the greater the influence of the composition of the silicon nitride layer 212. The distance between the silicon nitride layer 212 and the substrate 100 can be relatively defined by comparison with the upper surface of the gate electrode as described above. The distance between the silicon nitride layer 212 and the substrate 100 is typically less than 100 nm and may be less than 50 nm or less than 25 nm.

絶縁膜210は、酸化シリコン層211と窒化シリコン層212との積層膜である。酸化シリコン層211と窒化シリコン層212とは互いに接する界面を有する。本実施形態において、酸化シリコン層211は、ゲート電極111、112、120、131の側面と接しているが、酸化シリコン層211とゲート電極111、112、120、131の側面との間に別の層が挟まっていてもよい。また、酸化シリコン層211は、光電変換部11を構成する領域101、および、それぞれの画素トランジスタのソース・ドレイン領域に相当する領域103〜107に接し、基板100との界面を構成しているが、間に別の層が介在していてもよい。 The insulating film 210 is a laminated film of the silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212. The silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212 have an interface in contact with each other. In the present embodiment, the silicon oxide layer 211 is in contact with the side surfaces of the gate electrodes 111, 112, 120, 131, but is different between the silicon oxide layer 211 and the side surfaces of the gate electrodes 111, 112, 120, 131. Layers may be sandwiched. Further, the silicon oxide layer 211 is in contact with the region 101 constituting the photoelectric conversion unit 11 and the regions 103 to 107 corresponding to the source / drain regions of the respective pixel transistors, and constitutes an interface with the substrate 100. , Another layer may intervene.

波長が633nmである光に対する屈折率が約1.4〜1.5の酸化シリコン層211と、同じ光に対する屈折率が約1.9〜2.1の窒化シリコン層212との積層膜である絶縁膜210が、光電変換部11を構成する領域101を覆う。これによって、絶縁膜210は、光電変換部11に入射する光の反射防止層として用いることができる。良好な反射防止特性を得るために、窒化シリコン層212の厚さは、酸化シリコン層211の厚さ以上であってもよい。さらに、窒化シリコン層212の厚さは、酸化シリコン層211の厚さよりも大きくてもよい。 It is a laminated film of a silicon oxide layer 211 having a refractive index of about 1.4 to 1.5 for light having a wavelength of 633 nm and a silicon nitride layer 212 having a refractive index of about 1.9 to 2.1 for the same light. The insulating film 210 covers the region 101 constituting the photoelectric conversion unit 11. As a result, the insulating film 210 can be used as an antireflection layer for light incident on the photoelectric conversion unit 11. In order to obtain good antireflection properties, the thickness of the silicon nitride layer 212 may be greater than or equal to the thickness of the silicon oxide layer 211. Further, the thickness of the silicon nitride layer 212 may be larger than the thickness of the silicon oxide layer 211.

絶縁膜210の上には、絶縁膜210を覆うように保護膜240が配される。保護膜240は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁体の単層膜や積層膜でありうる。保護膜240の上には、保護膜240を覆うように酸化シリコン層221が配される。酸化シリコン層221の上には、酸化シリコン層221を覆うように絶縁膜230が配される。絶縁膜230は、例えばBPSG、BSG、PSGなどのケイ酸塩ガラスや酸化シリコンでありうる。絶縁膜230の上面は、下地の表面の凸凹を実質的に反映しない平坦面である。 A protective film 240 is arranged on the insulating film 210 so as to cover the insulating film 210. The protective film 240 may be a single-layer film or a laminated film of an insulator such as silicon oxide or silicon nitride. A silicon oxide layer 221 is arranged on the protective film 240 so as to cover the protective film 240. An insulating film 230 is arranged on the silicon oxide layer 221 so as to cover the silicon oxide layer 221. The insulating film 230 can be, for example, silicate glass such as BPSG, BSG, PSG, or silicon oxide. The upper surface of the insulating film 230 is a flat surface that does not substantially reflect the unevenness of the underlying surface.

絶縁膜230、酸化シリコン層221、保護膜240および絶縁膜210には、それぞれを貫通するコンタクトホール301、303が形成される。コンタクトホール301、303には、配線(不図示)と画素トランジスタとの間を電気的に接続するための導電部材311、313が配される。図2(a)に示す構成では、導電部材311は、それぞれ画素トランジスタのソース・ドレイン領域に相当する領域103〜107および基準コンタクト領域102に接続され、導電部材313は、ゲート電極111、112、120、131にそれぞれ接続される。導電部材311、313は、例えばタングステンなどの金属を主として構成されるコンタクトプラグである。 Contact holes 301 and 303 penetrating the insulating film 230, the silicon oxide layer 221 and the protective film 240 and the insulating film 210 are formed. Conductive members 311 and 313 for electrically connecting the wiring (not shown) and the pixel transistor are arranged in the contact holes 301 and 303. In the configuration shown in FIG. 2A, the conductive member 311 is connected to the regions 103 to 107 corresponding to the source / drain region of the pixel transistor and the reference contact region 102, respectively, and the conductive member 313 has the gate electrodes 111 and 112, respectively. It is connected to 120 and 131, respectively. The conductive members 311 and 313 are contact plugs mainly composed of a metal such as tungsten.

ここで、絶縁膜210の窒化シリコン層212に含まれる塩素の濃度およびシリコンの結合状態について説明する。本発明者らは、窒化シリコン層212に含まれる塩素の濃度に応じて撮像装置の特性が変化することを実験によって見出した。具体的に、塩素を含む窒化シリコン層212が領域101を覆うことによって、窒化シリコン層212に含まれる水素又は塩素で光電変換部11のダングリングボンドが終端され、撮像装置1000の暗電流を低下させることができる。窒化シリコン層212は、窒化シリコン層212が覆う増幅素子15に対してもトランジスタのチャネルの界面準位を低減するので、増幅素子15のノイズ特性を向上できる。 Here, the concentration of chlorine contained in the silicon nitride layer 212 of the insulating film 210 and the bonding state of silicon will be described. The present inventors have experimentally found that the characteristics of the image pickup apparatus change depending on the concentration of chlorine contained in the silicon nitride layer 212. Specifically, when the silicon nitride layer 212 containing chlorine covers the region 101, the dangling bond of the photoelectric conversion unit 11 is terminated by hydrogen or chlorine contained in the silicon nitride layer 212, and the dark current of the image pickup apparatus 1000 is reduced. Can be made to. Since the silicon nitride layer 212 reduces the interface state of the transistor channel with respect to the amplification element 15 covered by the silicon nitride layer 212, the noise characteristics of the amplification element 15 can be improved.

図3(a)を参照して、窒化シリコン層212の塩素濃度と、暗電流との関係を説明する。図3(a)の横軸は窒化シリコン層212の塩素濃度を示し、縦軸は暗電流の値を示す。縦軸の値は、塩素濃度が0atomic%である場合の暗電流の値が1となるように規格化されている。図3(a)から、窒化シリコン層212の塩素濃度が増加するにしたがって光電変換部11の暗電流が低下することがわかる。したがって、窒化シリコン層212に塩素を含めることによって、窒化シリコン層212に塩素を含めない場合と比較して、暗電流のレベルを低減できる。そこで、本実施形態において、窒化シリコン層212は塩素を含む。窒化シリコン層212に塩素が有意に含まれる場合の典型的な塩素濃度は0.1atomic%以上であり、より典型的には0.3atomic%以上である。窒化シリコン層212の塩素濃度は、1atomic%未満であってもよい。暗電流を低減する上では窒化シリコン層212の塩素濃度は、1atomic%以上であってもよいし、2atomic%以上であってもよいし、3atomic%以上であってもよい。また、窒化シリコン層212の塩素濃度が極端に高くなると、安定性や透過率が低下するため、窒化シリコン層212の塩素濃度は、10atomic%以下であってもよいし、6atomic%以下であってもよい。特に、塩素濃度を3atomic%よりも高くすると、波長450nmにおける入射光の光吸収係数(k値)が増大するため、塩素濃度は3atomic%以下であってもよい。 The relationship between the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 and the dark current will be described with reference to FIG. 3A. The horizontal axis of FIG. 3A shows the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212, and the vertical axis shows the value of dark current. The values on the vertical axis are standardized so that the value of the dark current when the chlorine concentration is 0 atomic% is 1. From FIG. 3A, it can be seen that the dark current of the photoelectric conversion unit 11 decreases as the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 increases. Therefore, by including chlorine in the silicon nitride layer 212, the level of dark current can be reduced as compared with the case where chlorine is not contained in the silicon nitride layer 212. Therefore, in the present embodiment, the silicon nitride layer 212 contains chlorine. When chlorine is significantly contained in the silicon nitride layer 212, the typical chlorine concentration is 0.1 atomic% or more, and more typically 0.3 atomic% or more. The chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 may be less than 1 atomic%. In order to reduce the dark current, the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 may be 1atomic% or more, 2atomic% or more, or 3atomic% or more. Further, when the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 becomes extremely high, the stability and the transmittance decrease. Therefore, the chlorine concentration of the silicon nitride layer 212 may be 10 atomic% or less, or 6 atomic% or less. May be good. In particular, when the chlorine concentration is higher than 3atomic%, the light absorption coefficient (k value) of the incident light at a wavelength of 450 nm increases, so that the chlorine concentration may be 3atomic% or less.

また、発明者らは、絶縁膜210の窒化シリコン層212に含まれるシリコンの結合状態によっても、撮像装置の特性が変化することを実験によって見出した。結合している窒素原子(N原子)の個数が1個、2個又は3個でありかつ酸素原子(O原子)と結合していないシリコン原子(Si原子)をSiNx結合と呼ぶ。窒化シリコン層212に含まれるシリコン原子のうち、SiNx結合の割合が大きくなると、窒化シリコン層212が有するダングリングボンドの割合が大きくなる。以下の説明では、領域101を覆う窒化シリコン層212は、チャージトラップ層として機能し、入射光によって生じた光電子を吸収する。光電子の吸収に起因して、窒化シリコン層212のうち光電変換部11へ向かう光を受光した領域が劣化し、その後の撮影で撮像装置1000の出力特性が変化する。 Further, the inventors have experimentally found that the characteristics of the image pickup apparatus also change depending on the bonding state of silicon contained in the silicon nitride layer 212 of the insulating film 210. A silicon atom (Si atom) having one, two or three bonded nitrogen atoms (N atoms) and not bonded to an oxygen atom (O atom) is called a SiNx bond. When the ratio of SiNx bonds among the silicon atoms contained in the silicon nitride layer 212 increases, the ratio of dangling bonds contained in the silicon nitride layer 212 increases. In the following description, the silicon nitride layer 212 covering the region 101 functions as a charge trap layer and absorbs photoelectrons generated by incident light. Due to the absorption of photoelectrons, the region of the silicon nitride layer 212 that receives light toward the photoelectric conversion unit 11 deteriorates, and the output characteristics of the image pickup apparatus 1000 change in the subsequent photographing.

図3(b)は、窒化シリコン層212中のSiNx結合の割合と、光を当てる前後における暗出力の変化量との関係を説明する図である。図3(b)の横軸はSiNx結合の割合を示し、縦軸は光を当てた後の暗出力(電流値)から光を当てる前の暗出力(電流値)を引いた値を示す。縦軸の値はSiNx結合の割合が25%である場合の変化量が1になるように規格化されている。丸のプロットが赤色画素(すなわち、赤色光を検出する画素。他の色についても同様。)の暗出力の変化量、三角のプロットが緑色画素の暗出力の変化量、四角のプロットが青色画素の暗出力の変化量をそれぞれ示す。図3(b)から、SiNx結合の割合が20%以下の場合に、SiNx結合の割合が20%よりも大きい場合と比較して、暗出力の変化量が大幅に低減することがわかる。具体的に、SiNx結合の割合が25%である場合の暗電流の変化量を1とした場合に、SiNx結合の割合が0%以上で20%以下である場合に暗電流の変化量はほぼ0となる。そこで、本実施形態において、SiNx結合の割合を0%以上、20%以下とする。 FIG. 3B is a diagram for explaining the relationship between the ratio of SiNx bonds in the silicon nitride layer 212 and the amount of change in dark output before and after exposure to light. The horizontal axis of FIG. 3B shows the ratio of SiNx coupling, and the vertical axis shows the value obtained by subtracting the dark output (current value) before shining light from the dark output (current value) after shining light. The values on the vertical axis are standardized so that the amount of change is 1 when the ratio of SiNx bonds is 25%. The circle plot is the amount of change in the dark output of the red pixel (that is, the pixel that detects red light; the same applies to other colors), the triangular plot is the amount of change in the dark output of the green pixel, and the square plot is the amount of change in the blue pixel. The amount of change in the dark output of is shown. From FIG. 3B, it can be seen that when the ratio of SiNx binding is 20% or less, the amount of change in dark output is significantly reduced as compared with the case where the ratio of SiNx binding is larger than 20%. Specifically, when the amount of change in dark current when the ratio of SiNx coupling is 25% is 1, the amount of change in dark current is almost the same when the ratio of SiNx coupling is 0% or more and 20% or less. It becomes 0. Therefore, in the present embodiment, the ratio of SiNx binding is set to 0% or more and 20% or less.

シリコン原子の結合状態を計測するために、X線電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)を用いることができる。XPSとは、軟X線照射により放出される光電子の運動エネルギー分布から試料表面の元素の種類・存在量・化学状態に関する知見を得る手法である。XPSにおいては、光電子の運動エネルギー分布を解析することによりX線を照射した試料表面の束縛エネルギーがわかり、元素固有である束縛エネルギーから試料表面の元素の同定が可能となる。 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) can be used to measure the bonding state of silicon atoms. XPS is a method for obtaining knowledge about the types, abundances, and chemical states of elements on the sample surface from the kinetic energy distribution of photoelectrons emitted by soft X-ray irradiation. In XPS, the binding energy of the sample surface irradiated with X-rays can be known by analyzing the kinetic energy distribution of photoelectrons, and the element on the sample surface can be identified from the binding energy peculiar to the element.

図4(a)は、異なる条件下で成膜した窒化シリコン膜(サンプル1とサンプル2)をXPS(ナロースキャンモード)によりSi2p軌道に関して解析した束縛エネルギーの強度分布を説明する図である。図4(a)の横軸は束縛エネルギーを示し、縦軸は強度を示す。図4(b)は、図4(a)の一部を拡大した図である。 FIG. 4A is a diagram for explaining the intensity distribution of binding energies obtained by analyzing silicon nitride films (sample 1 and sample 2) formed under different conditions with respect to Si2p orbitals by XPS (narrow scan mode). The horizontal axis of FIG. 4A shows the binding energy, and the vertical axis shows the strength. FIG. 4B is an enlarged view of a part of FIG. 4A.

サンプル1、サンプル2のそれぞれの束縛エネルギーのピーク位置を比較すると、サンプル1の束縛エネルギーのピーク位置は約101.55eVであり、サンプル2の束縛エネルギーのピーク位置は約101.65eVである。この結果からシリコン原子の結合状態を解析するため、窒化シリコン膜の場合には典型的に5種類のピークによって、ピーク分離を行う。具体的には、窒化シリコン膜の結合状態を分析するため、以下の5つのタイプについて最小二乗法でフィッティングを行い、面積比を比較する。図5は5つの結合タイプの主要例を表す図であり、中心のシリコン原子の結合手のみ図示している。結合タイプの例は、図5に図示されるものに限られない。 Comparing the peak positions of the binding energies of Sample 1 and Sample 2, the peak position of the binding energy of Sample 1 is about 101.55 eV, and the peak position of the binding energy of Sample 2 is about 101.65 eV. In order to analyze the bonding state of silicon atoms from this result, in the case of a silicon nitride film, peak separation is typically performed by five types of peaks. Specifically, in order to analyze the bonding state of the silicon nitride film, the following five types are fitted by the least squares method, and the area ratios are compared. FIG. 5 is a diagram showing the main examples of the five bond types, and only the bond hand of the central silicon atom is shown. Examples of binding types are not limited to those shown in FIG.

・第1結合タイプ:他のシリコン原子のみと結合しているシリコン原子。
束縛エネルギーのピーク位置は約99.4eVである。図5(a)は第1結合タイプの主要例を示す。この例では、シリコン原子の4つの手のそれぞれにシリコン原子が結合している。
-First bond type: A silicon atom that is bonded only to other silicon atoms.
The peak position of the binding energy is about 99.4 eV. FIG. 5A shows a main example of the first binding type. In this example, the silicon atom is bonded to each of the four hands of the silicon atom.

・第2結合タイプ:結合している窒素原子の個数が1個、2個又は3個でありかつ酸素原子と結合していないシリコン原子(上述のSiNx結合)。
束縛エネルギーのピーク位置は約101.0eVである。図5(b)は第2結合タイプの主要例を示す。左側の例では、シリコン原子の3つの結合手のそれぞれに窒素原子が結合し、残りの1つの結合手にシリコン原子、炭素原子、フッ素原子、塩素原子若しくは水素原子が結合しているか、又は残りの1つの結合手はダングリングボンドである。中央の例では、シリコン原子の2つの結合手のそれぞれに窒素原子が結合し、残りの2つの結合手のそれぞれは、シリコン原子、炭素原子、フッ素原子、塩素原子若しくは水素原子結合しているか、又はダングリングボンドである。この残りの2つの結合手に接続されるものは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、1つの結合手にシリコン原子が接続され、もう1つの結合手に炭素原子が接続されてもよい。以下に示す他の結合例についても同様である。右側の例では、シリコン原子の1つの結合手に窒素原子が結合し、残りの3つの結合手のそれぞれは、シリコン原子、炭素原子、フッ素原子、塩素原子若しくは水素原子結合しているか、又はダングリングボンドである
-Second bond type: A silicon atom having one, two or three bonded nitrogen atoms and not bonded to an oxygen atom (SiNx bond described above).
The peak position of the binding energy is about 101.0 eV. FIG. 5B shows a main example of the second binding type. In the left example, attached nitrogen atom to each of the three bonds of the silicon atoms, the silicon atoms to the remaining one bond, a carbon atom, a fluorine atom, or a chlorine atom or a hydrogen atom is bonded, Or the remaining one bond is a dangling bond . In the middle example, the nitrogen atom is bonded to each of the two bonds of silicon atoms, each of the remaining two bonds, silicon atoms, carbon atoms, a fluorine atom, bonded to a chlorine atom or a hydrogen atom Or it is a dangling bond . What is connected to the remaining two bonds may be the same or different from each other. For example, silicon atoms are connected to one bond may be connected carbon atoms in another bond. The same applies to the other binding examples shown below. On the right, the nitrogen atom is bonded to one bond of silicon atom, each of the remaining three bonds, silicon atoms, carbon atoms, a fluorine atom, or bound to a chlorine atom or a hydrogen atom, Or it is a dangling bond .

・第3結合タイプ:4個の窒素原子と結合しているシリコン原子。
束縛エネルギーのピーク位置は約101.8eVである。図5(c)は第3結合タイプの主要例を示す。この例では、シリコン原子の4つの手のそれぞれに窒素原子が結合している。
-Third bond type: A silicon atom that is bonded to four nitrogen atoms.
The peak position of the binding energy is about 101.8 eV. FIG. 5C shows a main example of the third binding type. In this example, a nitrogen atom is attached to each of the four hands of the silicon atom.

・第4結合タイプ:少なくとも1個の酸素原子と少なくとも1個の窒素原子と結合しているシリコン原子。
束縛エネルギーのピーク位置は約102.7eVである。図5(d)は第4結合タイプの主要例を示す。この例では、シリコン原子の1つの手に窒素原子が結合し、別の1つの手に酸素原子が結合し、残りの2つの手のそれぞれにシリコン原子、炭素原子、フッ素原子、塩素原子、水素原子又はダングリングボンドが結合している。
-Fourth bond type: A silicon atom that is bonded to at least one oxygen atom and at least one nitrogen atom.
The peak position of the binding energy is about 102.7 eV. FIG. 5D shows a main example of the fourth bond type. In this example, a nitrogen atom is attached to one hand of a silicon atom, an oxygen atom is attached to another hand, and a silicon atom, a carbon atom, a fluorine atom, a chlorine atom, and a hydrogen are attached to each of the other two hands. Atoms or dangling bonds are bonded.

・第5結合タイプ:4個の酸素原子と結合しているシリコン原子。
束縛エネルギーのピーク位置は約103.6eVである。図5(e)は第5結合タイプの主要例を示す。この例では、シリコン原子の4つの手のそれぞれに酸素原子が結合している。
-Fifth bond type: A silicon atom that is bonded to four oxygen atoms.
The peak position of the binding energy is about 103.6 eV. FIG. 5 (e) shows a main example of the fifth binding type. In this example, an oxygen atom is attached to each of the four hands of the silicon atom.

図6において、凡例1〜凡例5が第1結合タイプ〜第5結合タイプをそれぞれ表す。これらのピーク位置の値は代表例であり、値が多少前後しても構わない。例えば、束縛エネルギーのピーク位置が100.5eVよりも高く101.4eVよりも低いシリコン原子を第2結合タイプとしてもよい。また、ピーク分離に用いる束縛エネルギーの数は、5つに限られない。窒化シリコン膜に存在が想定される他の結合がある場合には、当該他の結合に応じた束縛エネルギーをフィッティングに追加してもよい。結合状態と対応する束縛エネルギーとの関係は公知のものを用いてよい。本実施形態では、窒化シリコン層212に含まれるシリコン原子のうち、X線光電子分光法で測定した束縛エネルギーのピーク位置が100.5eVよりも高く101.4eVよりも低いシリコン原子の割合が20%以下であるようにする。これによって、SiNx結合の割合を20%以下にすることができ、暗電流の変化量をほぼ0にできる。 In FIG. 6, legends 1 to 5 represent first-bond type to fifth-join type, respectively. The values at these peak positions are typical examples, and the values may be slightly different. For example, a silicon atom having a peak position of binding energy higher than 100.5 eV and lower than 101.4 eV may be used as the second binding type. Further, the number of binding energies used for peak separation is not limited to five. If the silicon nitride film has other bonds that are expected to be present, binding energy corresponding to the other bonds may be added to the fitting. A known relationship between the binding state and the corresponding binding energy may be used. In the present embodiment, 20% of the silicon atoms contained in the silicon nitride layer 212 have a peak position of binding energy measured by X-ray photoelectron spectroscopy higher than 100.5 eV and lower than 101.4 eV. Make sure that: As a result, the ratio of SiNx coupling can be reduced to 20% or less, and the amount of change in dark current can be made almost zero.

図6(a)はサンプル1に関して上述のフィッティング方法により導出した結果を示す。第2結合タイプのシリコン原子が全体の約24パーセントの面積比を占めていることがわかる。この結果により、サンプル1の窒化シリコン膜に含まれるシリコン原子のうち、SiNx結合の割合が約24%であるとわかる。図6(b)はサンプル2に関して上述のフィッティング方法により導出した結果である。互いに異なる束縛エネルギーのピーク位置を持つ複数の波形をフィッティングさせたときに、複数の波形の面積の合計に占める第2結合タイプのシリコン原子に対応する波形の割合が約16パーセントであることがわかる。この結果により、サンプル2の窒化シリコン膜に含まれるシリコン原子のうち、SiNx結合の割合が約16%であるとわかる。シリコン原子の結合状態を計測する方法としてXPSを説明したが、XPSに限られず同等の測定方法でシリコン原子の結合状態を計測してもよい。 FIG. 6A shows the results derived for Sample 1 by the above-mentioned fitting method. It can be seen that the second bond type silicon atom occupies an area ratio of about 24% of the whole. From this result, it can be seen that the ratio of SiNx bonds to the silicon atoms contained in the silicon nitride film of sample 1 is about 24%. FIG. 6B is the result derived from the sample 2 by the above-mentioned fitting method. It can be seen that when fitting a plurality of waveforms having different binding energy peak positions, the ratio of the waveform corresponding to the second binding type silicon atom to the total area of the plurality of waveforms is about 16%. .. From this result, it can be seen that the ratio of SiNx bonds to the silicon atoms contained in the silicon nitride film of sample 2 is about 16%. Although XPS has been described as a method for measuring the bonded state of silicon atoms, the bonded state of silicon atoms may be measured by an equivalent measuring method, not limited to XPS.

次に、周辺回路領域2の断面構造について説明する。周辺nMOSFETのソース・ドレイン領域に相当する領域108には、n型の不純物領域125、n型の不純物領域126、シリサイド層134が配される。不純物領域125は、不純物領域126よりも不純物濃度が高い。シリサイド層134は、不純物領域125を覆う。周辺pMOSFETのソース・ドレイン領域に相当する領域109には、p型の不純物領域127、p型の不純物領域128、シリサイド層135が配される。不純物領域127は、不純物領域128よりも不純物濃度が高い。シリサイド層135は、不純物領域127を覆う。このように、周辺トランジスタは、高濃度の不純物領域125、127と、低濃度の不純物領域126、128によって低濃度不純物ドレイン(Lightly Doped Drain:LDD)構造を有する。 Next, the cross-sectional structure of the peripheral circuit region 2 will be described. An n-type impurity region 125, an n-type impurity region 126, and a silicide layer 134 are arranged in a region 108 corresponding to the source / drain region of the peripheral nMOSFET. The impurity region 125 has a higher impurity concentration than the impurity region 126. The silicide layer 134 covers the impurity region 125. A p-type impurity region 127, a p-type impurity region 128, and a silicide layer 135 are arranged in a region 109 corresponding to a source / drain region of a peripheral pMOSFET. The impurity region 127 has a higher impurity concentration than the impurity region 128. The silicide layer 135 covers the impurity region 127. As described above, the peripheral transistor has a lightly Doped Drain (LDD) structure due to the high-concentration impurity regions 125 and 127 and the low-concentration impurity regions 126 and 128.

ゲート電極121、122は、ゲート絶縁膜123、124を介して基板100の上に配される。本実施形態において、ゲート絶縁膜は画素10の画素トランジスタと同様に、酸化シリコンを主たる材料とし、プラズマ窒化法や熱酸窒化法によって微量(例えば、10%未満)の窒素を含む酸化シリコンである。周辺トランジスタのゲート絶縁膜123、124の厚さは、画素トランジスタのゲート絶縁膜113、114の厚さ以下であってもよい。例えば、ゲート絶縁膜113、114の厚さが5.0nm以上かつ10nm以下であり、ゲート絶縁膜123、124の厚さが1.0nm以上かつ5.0nm以下であってもよい。画素トランジスタと周辺トランジスタとでゲート絶縁膜の厚さを異ならせることによって、画素トランジスタの耐圧向上と周辺トランジスタの駆動速度向上とを両立できる。ゲート電極121、122の上面には、ゲート電極121、122の一部を構成するシリサイド層132、133が配される。このように、周辺トランジスタは、シリサイド層132、133、134、135が形成されたサリサイド(Self ALIgned siliCIDE)構造を有することができる。シリサイド層を構成する金属成分として、チタン、ニッケル、コバルト、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、パラジウム、プラチナなどが用いられうる。 The gate electrodes 121 and 122 are arranged on the substrate 100 via the gate insulating films 123 and 124. In the present embodiment, the gate insulating film is silicon oxide containing silicon oxide as a main material and a trace amount (for example, less than 10%) of nitrogen by plasma nitriding method or thermoacid nitriding method, like the pixel transistor of pixel 10. .. The thickness of the gate insulating films 123 and 124 of the peripheral transistor may be equal to or less than the thickness of the gate insulating films 113 and 114 of the pixel transistor. For example, the thicknesses of the gate insulating films 113 and 114 may be 5.0 nm or more and 10 nm or less, and the thicknesses of the gate insulating films 123 and 124 may be 1.0 nm or more and 5.0 nm or less. By making the thickness of the gate insulating film different between the pixel transistor and the peripheral transistor, it is possible to improve the withstand voltage of the pixel transistor and the drive speed of the peripheral transistor at the same time. Silicide layers 132 and 133 that form a part of the gate electrodes 121 and 122 are arranged on the upper surfaces of the gate electrodes 121 and 122. As described above, the peripheral transistor can have a salicide (Self ALIgned siliCIDE) structure in which the silicide layers 132, 133, 134, and 135 are formed. As the metal component constituting the VDD layer, titanium, nickel, cobalt, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, palladium, platinum and the like can be used.

周辺トランジスタのゲート電極121、122の側面は、サイドウォール215に覆われる。サイドウォール215は、領域108、109の低濃度の不純物領域126、128も覆う。本実施形態において、サイドウォール215は、酸化シリコン層213と窒化シリコン層214とを含む積層構造となっている。酸化シリコン層213は、窒化シリコン層214とゲート電極121、122との間、および、窒化シリコン層214と領域108、109との間に位置する。酸化シリコン層213と窒化シリコン層214とは、互いに接する界面を有する。 The side surfaces of the gate electrodes 121 and 122 of the peripheral transistor are covered with the sidewall 215. The sidewall 215 also covers the low concentration impurity regions 126, 128 of the regions 108, 109. In the present embodiment, the sidewall 215 has a laminated structure including a silicon oxide layer 213 and a silicon nitride layer 214. The silicon oxide layer 213 is located between the silicon nitride layer 214 and the gate electrodes 121 and 122, and between the silicon nitride layer 214 and the regions 108 and 109. The silicon oxide layer 213 and the silicon nitride layer 214 have an interface in contact with each other.

周辺回路領域2の上には、酸化シリコン層221および窒化シリコン層222(第2窒化シリコン層)を含む絶縁膜220が配される。本実施形態において、絶縁膜220は、酸化シリコン層221と窒化シリコン層222との積層膜である。酸化シリコン層211と窒化シリコン層212とは互いに接する界面を有する。しかし、絶縁膜220は、窒化シリコン層222の単層膜であってもよい。酸化シリコン層221は、窒化シリコン層214と窒化シリコン層222との間に位置する。窒化シリコン層214と酸化シリコン層221とは、互いに接する界面を有する。つまり、サイドウォール215と絶縁膜220とは、互いに接する界面を有する。更に、絶縁膜220は、領域108、109のシリサイド層134、135を覆う。絶縁膜220と領域108、109のシリサイド層134、135とは、互いに接する界面を有する。本実施形態において、シリサイド層134、135が配されるが、シリサイド層134、135は配されなくてもよい。この場合、絶縁膜220は、高濃度の不純物領域125、127を覆う。絶縁膜220と高濃度の不純物領域125、127とは、互いに接する界面を有する。絶縁膜220の上には、画素領域1と同様に、絶縁膜230が配される。絶縁膜230、酸化シリコン層221および窒化シリコン層222を含む絶縁膜220には、それぞれを貫通するコンタクトホール302、304が形成される。コンタクトホール302、304には、配線(不図示)と周辺トランジスタのソース・ドレイン領域である領域108およびゲート電極121、122との間を電気的に接続する導電部材312、314が配される。導電部材312、314は、導電部材311、313と同様に、例えばタングステンなどの金属を主として構成されるコンタクトプラグである。 An insulating film 220 including a silicon oxide layer 221 and a silicon nitride layer 222 (second silicon nitride layer) is arranged on the peripheral circuit region 2. In the present embodiment, the insulating film 220 is a laminated film of the silicon oxide layer 221 and the silicon nitride layer 222. The silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212 have an interface in contact with each other. However, the insulating film 220 may be a single-layer film of the silicon nitride layer 222. The silicon oxide layer 221 is located between the silicon nitride layer 214 and the silicon nitride layer 222. The silicon nitride layer 214 and the silicon oxide layer 221 have an interface in contact with each other. That is, the sidewall 215 and the insulating film 220 have an interface in contact with each other. Further, the insulating film 220 covers the silicide layers 134 and 135 of the regions 108 and 109. The insulating film 220 and the silicide layers 134 and 135 of the regions 108 and 109 have an interface in contact with each other. In the present embodiment, the VDD layers 134 and 135 are arranged, but the VDD layers 134 and 135 may not be arranged. In this case, the insulating film 220 covers the high-concentration impurity regions 125 and 127. The insulating film 220 and the high-concentration impurity regions 125 and 127 have interfaces in contact with each other. The insulating film 230 is arranged on the insulating film 220 as in the pixel region 1. Contact holes 302 and 304 penetrating the insulating film 220 including the insulating film 230, the silicon oxide layer 221 and the silicon nitride layer 222 are formed. In the contact holes 302 and 304, conductive members 312 and 314 that electrically connect the wiring (not shown) and the region 108 which is the source / drain region of the peripheral transistor and the gate electrodes 121 and 122 are arranged. Like the conductive members 311 and 313, the conductive members 312 and 314 are contact plugs mainly composed of a metal such as tungsten.

絶縁膜230の上には、導電部材311、312、313、314と接続される配線を含む配線パターン(不図示)が配される。配線パターンは、層間絶縁層を介して複数の配線パターンが層間絶縁膜を介して積層されうる。配線パターンは、アルミニウムや銅などの金属によって構成されうる。また、基板100の光を入射させる受光面の側には、カラーフィルタ(不図示)やマイクロレンズ(不図示)などが配されうる。これらの構成は、既存の技術を用いて形成できるため、ここでは説明を省略する。撮像装置1000は、例えばパッケージに収容され、このパッケージを組み込んだ機器や情報端末などの撮像システムを構築することができる。 A wiring pattern (not shown) including wiring connected to the conductive members 311, 312, 313, and 314 is arranged on the insulating film 230. As for the wiring pattern, a plurality of wiring patterns may be laminated via the interlayer insulating film. The wiring pattern can be composed of metals such as aluminum and copper. Further, a color filter (not shown), a microlens (not shown), or the like may be arranged on the side of the light receiving surface of the substrate 100 on which the light is incident. Since these configurations can be formed by using existing techniques, description thereof will be omitted here. The image pickup device 1000 is housed in a package, for example, and an image pickup system such as a device or an information terminal incorporating this package can be constructed.

次に、撮像装置1000の製造方法について図7〜図9を用いて説明する。図7〜図9は、撮像装置1000のそれぞれの製造過程での断面図である。まず、図7(a)に示すように、画素トランジスタおよび周辺トランジスタを形成する。画素トランジスタおよび周辺トランジスタを形成する工程では、基板100に、STI法やLOCOS法などを用いて素子分離領域99を形成する。基板100は、シリコンインゴットから切り出したシリコンウェーハでもよいし、シリコンウェーハの上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させたウェーハでもよい。素子分離領域99を形成した後、第2導電型(p型)のウェル118、129および第1導電型(n型)のウェル130を形成する。 Next, a method of manufacturing the image pickup apparatus 1000 will be described with reference to FIGS. 7 to 9. 7 to 9 are cross-sectional views of the image pickup apparatus 1000 in each manufacturing process. First, as shown in FIG. 7A, a pixel transistor and a peripheral transistor are formed. In the step of forming the pixel transistor and the peripheral transistor, the element separation region 99 is formed on the substrate 100 by using the STI method, the LOCOS method, or the like. The substrate 100 may be a silicon wafer cut out from a silicon ingot, or a wafer in which a single crystal silicon layer is epitaxially grown on the silicon wafer. After forming the element separation region 99, the second conductive type (p type) wells 118 and 129 and the first conductive type (n type) wells 130 are formed.

ウェル118、129、130の形成後、ゲート絶縁膜113、114、123、124を形成し、ゲート絶縁膜113、114、123、124の上にポリシリコンを成膜する。ゲート絶縁膜113、114、123、124は、画素領域1と周辺回路領域2とで、同時に形成してもよい。また、上述のように、画素領域1と周辺回路領域2とで、膜厚を異ならせるため、別々の工程を用いて形成してもよい。次いで、対応するトランジスタの導電型に合わせ、ポリシリコンのゲート電極となる各部分に、イオン注入法などを用いて不純物を注入する。不純物の注入後、ポリシリコンのゲート電極111、112、121、122となる各部分の上にハードマスクとなる絶縁層201、202、203、204を形成する。その後、絶縁層201、202、203、204をマスクとして開口部のポリシリコンのエッチングを行う。この工程によって、n型のゲート電極111、112、121およびp型のゲート電極122が形成される。 After the wells 118, 129, and 130 are formed, the gate insulating films 113, 114, 123, 124 are formed, and polysilicon is formed on the gate insulating films 113, 114, 123, 124. The gate insulating films 113, 114, 123, 124 may be formed simultaneously in the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2. Further, as described above, in order to make the film thickness different between the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2, they may be formed by using different steps. Next, impurities are implanted into each portion of the polysilicon gate electrode according to the conductive type of the corresponding transistor by using an ion implantation method or the like. After injection of impurities, insulating layers 201, 202, 203, 204 serving as a hard mask are formed on each portion of polysilicon gate electrodes 111, 112, 121, 122. Then, the polysilicon of the opening is etched using the insulating layers 201, 202, 203, and 204 as masks. By this step, n-type gate electrodes 111, 112, 121 and p-type gate electrodes 122 are formed.

次に、n型の蓄積領域115およびp型の表面領域119を形成する。また、領域103の不純物領域116、画素トランジスタのソース・ドレイン領域となるシングルドレイン構造のn型の不純物領域117を形成する。更に、周辺トランジスタのLDD構造の低濃度のn型の不純物領域126およびp型の不純物領域128を形成する。画素10の不純物領域116、117を形成する際のドーズ量は、5×1012〜5×1014(ions/cm)であってもよく、更に、1×1013〜1×1014(ions/cm)であってもよい。また、LDD構造を構成する低濃度の不純物領域126、128を形成する際のドーズ量は、5×1012〜5×1014(ions/cm)であってもよく、更に、1×1013〜1×1014(ions/cm)であってもよい。このため、不純物領域116、117および不純物領域126の不純物の注入は、並行して行ってもよい。また、蓄積領域115、不純物領域116、117、126、128、および、表面領域119に不純物を注入する順番は、どのような順番で行ってもよい。 Next, an n-type storage region 115 and a p-type surface region 119 are formed. Further, an impurity region 116 of the region 103 and an n-type impurity region 117 having a single drain structure serving as a source / drain region of the pixel transistor are formed. Further, a low-concentration n-type impurity region 126 and a p-type impurity region 128 of the LDD structure of the peripheral transistor are formed. The dose amount when forming the impurity regions 116 and 117 of the pixel 10 may be 5 × 10 12 to 5 × 10 14 (ions / cm 2 ), and further, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 (1 × 10 13 to 1 × 10 14 ). It may be ions / cm 2 ). Further, the dose amount when forming the low-concentration impurity regions 126 and 128 constituting the LDD structure may be 5 × 10 12 to 5 × 10 14 (ions / cm 2 ), and further, 1 × 10 It may be 13 to 1 × 10 14 (ions / cm 2 ). Therefore, the impurities in the impurity regions 116 and 117 and the impurity regions 126 may be injected in parallel. Further, the order of injecting impurities into the accumulation region 115, the impurity region 116, 117, 126, 128, and the surface region 119 may be any order.

次いで、図7(b)に示すように、酸化シリコン層211および窒化シリコン層212を含む絶縁膜210を形成する。絶縁膜210は、ゲート電極111、112、121、122の上面および側面と、それぞれ画素トランジスタおよび周辺トランジスタのソース・ドレイン領域となる領域103、104、105、108、109と、領域101と、を覆う。ソース・ドレイン領域には、図7(a)に示す工程によって、不純物領域116、117、126、128がそれぞれ形成されており、絶縁膜210は不純物領域116、117、126、128を覆うことになる。 Next, as shown in FIG. 7B, an insulating film 210 including the silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212 is formed. The insulating film 210 includes the upper surfaces and side surfaces of the gate electrodes 111, 112, 121, 122, and regions 103, 104, 105, 108, 109 and regions 101, which are source / drain regions of the pixel transistors and peripheral transistors, respectively. cover. Impurity regions 116, 117, 126, 128 are formed in the source / drain region by the step shown in FIG. 7A, respectively, and the insulating film 210 covers the impurity regions 116, 117, 126, 128, respectively. Become.

絶縁膜210は、酸化シリコン層211と窒化シリコン層212との積層膜であり、酸化シリコン層211と窒化シリコン層212とが、互いに接するように形成される。絶縁膜210を形成する工程は、酸化シリコン層211を形成する工程と窒化シリコン層212を形成する工程とを含む。上述のように、絶縁膜210は、反射防止層として用いるため光電変換部11となる少なくとも領域101を覆い、良好な反射防止特性を得るために、窒化シリコン層212の厚さは、酸化シリコン層211の厚さ以上であってもよい。例えば、酸化シリコン層211の厚さが5nm以上かつ20nm以下、窒化シリコン層212の厚さが20nm以上かつ100nm以下であってもよい。 The insulating film 210 is a laminated film of the silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212, and the silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212 are formed so as to be in contact with each other. The step of forming the insulating film 210 includes a step of forming the silicon oxide layer 211 and a step of forming the silicon nitride layer 212. As described above, since the insulating film 210 is used as an antireflection layer, it covers at least the region 101 to be the photoelectric conversion unit 11, and in order to obtain good antireflection characteristics, the thickness of the silicon nitride layer 212 is set to the silicon oxide layer. It may be thicker than 211. For example, the thickness of the silicon oxide layer 211 may be 5 nm or more and 20 nm or less, and the thickness of the silicon nitride layer 212 may be 20 nm or more and 100 nm or less.

本実施形態において、酸化シリコン層211および窒化シリコン層212は、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて形成される。酸化シリコン層211は、例えばTEOSなどのソースガスを含むプロセスガスの圧力(成膜圧力)を20Pa以上かつ200Pa以下の範囲とした熱CVD法である減圧CVD(LPCVD)法を用いて形成される。このとき、成膜温度(基板温度)は、500℃以上かつ800℃以下の範囲であってもよい。ここでプロセスガスとは、少なくともソースガスを含み、必要に応じて添加されたキャリアガスを含む成膜チャンバ内のガス全体を意味する。キャリアガスには、ヘリウムやアルゴンなどの希ガスや窒素などが用いられうる。また、成膜圧力とは、成膜チャンバ内のプロセスガスの圧力(全圧)を意味する。 In this embodiment, the silicon oxide layer 211 and the silicon nitride layer 212 are formed by using a chemical vapor deposition (CVD) method. The silicon oxide layer 211 is formed by using a reduced pressure CVD (LPCVD) method, which is a thermal CVD method in which the pressure (deposition pressure) of a process gas containing a source gas such as TEOS is set in the range of 20 Pa or more and 200 Pa or less. .. At this time, the film formation temperature (substrate temperature) may be in the range of 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. Here, the process gas means the entire gas in the film forming chamber including at least the source gas and the carrier gas added as needed. As the carrier gas, a rare gas such as helium or argon, nitrogen or the like can be used. Further, the film forming pressure means the pressure (total pressure) of the process gas in the film forming chamber.

窒化シリコン層212は、例えばソースガスとしてアンモニア(NH)とヘキサクロロジシラン(HCD)とを含むプロセスガスを用いてLPCVD法を用いて形成される。このとき、プロセスガスの圧力(成膜圧力)を20Pa以上かつ200Pa以下の範囲であり、成膜温度(基板温度)は、500℃以上かつ800℃以下の範囲であってもよい。アンモニアは窒素含有ガスの一例であり、他の窒素含有ガスが用いられてもよい。 The silicon nitride layer 212 is formed by the LPCVD method using, for example, a process gas containing ammonia (NH 3 ) and hexachlorodisilane (HCD) as a source gas. At this time, the pressure of the process gas (deposition pressure) may be in the range of 20 Pa or more and 200 Pa or less, and the film formation temperature (substrate temperature) may be in the range of 500 ° C or more and 800 ° C or less. Ammonia is an example of a nitrogen-containing gas, and other nitrogen-containing gases may be used.

上述したように、暗電流およびその出力変化の低減を実現するために、反射防止膜として用いる窒化シリコン層212が塩素を含み、窒化シリコン層212にシリコン原子のうちSiNx結合の割合が20%以下であるとよい。このような窒化シリコン層212の生成方法について以下に説明する。 As described above, in order to reduce the dark current and its output change, the silicon nitride layer 212 used as the antireflection film contains chlorine, and the ratio of SiNx bonds in the silicon atoms to the silicon nitride layer 212 is 20% or less. It is good to be. A method for forming such a silicon nitride layer 212 will be described below.

図10は、窒化シリコン層212の生成に用いられるプロセスガスにおけるアンモニア(NH)/ヘキサクロロジシラン(HCD)比と、窒化シリコン層212のSiNx結合の割合との関係を説明する図である。図10の横軸はプロセスガスにおけるアンモニア/ヘキサクロロジシラン比を示し、縦軸はSiNx結合の割合を示す。図10から読み取れるように、アンモニア/ヘキサクロロジシラン比が60以上の場合に、SiNx結合の割合が20%となる。したがって、窒化シリコン層212のSiNx結合を20%以下とするために、アンモニア(NH)/ヘキサクロロジシラン(HCD)比を60以上とするとよい。この比の上限は規定されないが、例えば120未満であってもよい。アンモニア/ヘキサクロロジシラン比が60以上とするために、例えば以下のような成膜条件を採用することができる。 FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the ammonia (NH 3 ) / hexachlorodisilane (HCD) ratio in the process gas used for producing the silicon nitride layer 212 and the ratio of SiNx bonds in the silicon nitride layer 212. The horizontal axis of FIG. 10 shows the ammonia / hexachlorodisilane ratio in the process gas, and the vertical axis shows the ratio of SiNx bonds. As can be read from FIG. 10, when the ammonia / hexachlorodisilane ratio is 60 or more, the ratio of SiNx bonds is 20%. Therefore, in order to reduce the SiNx bond of the silicon nitride layer 212 to 20% or less, the ammonia (NH 3 ) / hexachlorodisilane (HCD) ratio is preferably 60 or more. The upper limit of this ratio is not specified, but may be less than 120, for example. In order to make the ammonia / hexachlorodisilane ratio 60 or more, for example, the following film forming conditions can be adopted.

成膜温度:550〜650℃
HCD:10〜40sccm
NH:1000〜3000sccm
成膜圧力:20〜30Pa
上述の例では窒素含有ガスとしてアンモニアを用いた。一般に、プロセスガスにおける窒素含有ガス/ヘキサクロロジシラン比が60以上であれば、SiNx結合の割合が20%となる。
Film formation temperature: 550 to 650 ° C
HCD: 10-40 sccm
NH 3 : 1000-3000 sccm
Film formation pressure: 20 to 30 Pa
In the above example, ammonia was used as the nitrogen-containing gas. Generally, when the nitrogen-containing gas / hexachlorodisilane ratio in the process gas is 60 or more, the ratio of SiNx bonds is 20%.

プロセスガス中のHCDおよびNHの流量を増減させることによって、SiNx結合の割合を変更可能である。また、HCDおよびNHの流量を増減させる以外にも、酸素原子と結合するシリコン原子を増加させることで、SiNx結合の割合を減少させることが可能である。具体的に、窒化シリコン層212を形成するためのプロセスガスに、酸素含有ガスを更に含めてもよい。また、ヘキサクロロジシランを含むプロセスガスを用いてシリコン窒化膜を形成した後、酸素含有ガスを用いてこのシリコン窒化膜をアニール処理することによって、窒化シリコン層212を形成してもよい。このようなアニール処理によって、シリコン原子の割合を減少させることが可能である。 The ratio of SiNx bonds can be changed by increasing or decreasing the flow rates of HCD and NH 3 in the process gas. In addition to increasing or decreasing the flow rates of HCD and NH 3 , it is possible to reduce the ratio of SiNx bonds by increasing the number of silicon atoms bonded to oxygen atoms. Specifically, the process gas for forming the silicon nitride layer 212 may further include an oxygen-containing gas. Further, the silicon nitride layer 212 may be formed by forming a silicon nitride film using a process gas containing hexachlorodisilane and then annealing the silicon nitride film with an oxygen-containing gas. By such an annealing treatment, it is possible to reduce the proportion of silicon atoms.

ここで、ヘキサクロロジシラン(HCD)およびアンモニア(NH)をソースガスに含むプロセスガスを用いて形成された窒化シリコン層212には、シリコン、窒素、塩素に加えて、特許文献1に示されるように、多くの水素が含まれる。このため、窒化シリコン層212は、画素トランジスタのダングリングボンドを終端するための水素供給源となりうる。また、少なくとも窒化シリコン層212を形成した際、窒化シリコン層212の塩素の組成比は、シリコン、窒素および水素のそれぞれの組成比よりも低くてもよい。換言すれば、窒化シリコン層212の水素の組成比は、窒化シリコン層212の塩素の組成比よりも高くてよい。窒化シリコン層212の水素の組成比は、窒化シリコン層212のシリコンの組成比および窒素の組成比よりも高くてもよいし、低くてもよい。水素は軽元素であるため、窒化シリコン層212の水素は窒化シリコン層212の化学量論的組成の考慮に含めなくてよい。 Here, the silicon nitride layer 212 formed by using a process gas containing hexachlorodisilane (HCD) and ammonia (NH 3 ) in the source gas is as shown in Patent Document 1 in addition to silicon, nitrogen and chlorine. Contains a lot of hydrogen. Therefore, the silicon nitride layer 212 can serve as a hydrogen supply source for terminating the dangling bond of the pixel transistor. Further, at least when the silicon nitride layer 212 is formed, the composition ratio of chlorine in the silicon nitride layer 212 may be lower than the composition ratio of each of silicon, nitrogen and hydrogen. In other words, the composition ratio of hydrogen in the silicon nitride layer 212 may be higher than the composition ratio of chlorine in the silicon nitride layer 212. The composition ratio of hydrogen in the silicon nitride layer 212 may be higher or lower than the composition ratio of silicon and the composition ratio of nitrogen in the silicon nitride layer 212. Since hydrogen is a light element, hydrogen in the silicon nitride layer 212 does not have to be included in the stoichiometric composition of the silicon nitride layer 212.

絶縁膜210の形成後、周辺トランジスタのゲート電極121、122の側面にサイドウォール215を形成する。まず、図7(b)に示すように、絶縁膜210の上に例えばフォトレジストを用いてマスクパターン410を形成する。マスクパターン410は、画素領域1の光電変換部11となる領域101の少なくとも一部を覆うように形成される。マスクパターン410が、領域101の少なくとも一部を覆うことによって、SiNx結合の割合が20%以下であり塩素を含む窒化シリコン層212が、領域101の少なくとも一部の上に残存することになる。本実施形態において、マスクパターン410は、領域101、103、104、105を含む画素領域1を覆い、周辺回路領域2に開口部を有する。次いで、マスクパターン410の開口部の絶縁膜210をエッチング(エッチバック)する。エッチング後にマスクパターン410を除去することによって、図7(c)に示される周辺トランジスタのゲート電極121、122の側面を覆うサイドウォール215が形成される。サイドウォール215は、酸化シリコン層213および窒化シリコン層214(第3窒化シリコン層)の積層体でありうる。酸化シリコン層213は、絶縁膜210の酸化シリコン層211の一部であり、窒化シリコン層214は、絶縁膜210の窒化シリコン層212の一部である。このため、SiNx結合の割合および塩素濃度は、窒化シリコン層212と窒化シリコン層214とで互いに等しい。 After forming the insulating film 210, sidewalls 215 are formed on the side surfaces of the gate electrodes 121 and 122 of the peripheral transistors. First, as shown in FIG. 7B, a mask pattern 410 is formed on the insulating film 210 by using, for example, a photoresist. The mask pattern 410 is formed so as to cover at least a part of the region 101 that becomes the photoelectric conversion unit 11 of the pixel region 1. By covering at least a part of the region 101 with the mask pattern 410, the silicon nitride layer 212 having a SiNx bond ratio of 20% or less and containing chlorine remains on at least a part of the region 101. In the present embodiment, the mask pattern 410 covers the pixel region 1 including the regions 101, 103, 104, 105 and has an opening in the peripheral circuit region 2. Next, the insulating film 210 at the opening of the mask pattern 410 is etched (etched back). By removing the mask pattern 410 after etching, sidewalls 215 covering the side surfaces of the gate electrodes 121 and 122 of the peripheral transistors shown in FIG. 7C are formed. The sidewall 215 can be a laminate of the silicon oxide layer 213 and the silicon nitride layer 214 (third silicon nitride layer). The silicon oxide layer 213 is a part of the silicon oxide layer 211 of the insulating film 210, and the silicon nitride layer 214 is a part of the silicon nitride layer 212 of the insulating film 210. Therefore, the ratio of SiNx bonds and the chlorine concentration are equal to each other in the silicon nitride layer 212 and the silicon nitride layer 214.

このサイドウォール215を形成するエッチングにおいて、領域108のうち不純物領域125、127を形成する領域が露出する。また、このエッチング工程において、図2(a)に示す抵抗素子110が形成される領域が露出する。 In the etching for forming the sidewall 215, the regions forming the impurity regions 125 and 127 out of the regions 108 are exposed. Further, in this etching step, the region where the resistance element 110 shown in FIG. 2A is formed is exposed.

サイドウォール215を形成するエッチングの間、マスクパターン410が領域101を覆うことによって、絶縁膜210の領域101の上の部分が残存する。これによって、光電変換部11へのエッチングの際のダメージが抑制され、光電変換部11で生じるノイズを低減することができる。また、マスクパターン410がゲート電極111、112や領域103、104を覆うことで、画素トランジスタのチャネル領域141、142やソース・ドレイン領域の上に配された絶縁膜210が残存する。これによって、画素トランジスタへのエッチングの際のダメージが抑制され、それぞれの画素トランジスタで生じるノイズを低減することができる。 During the etching forming the sidewall 215, the mask pattern 410 covers the region 101, so that the upper portion of the insulating film 210 over the region 101 remains. As a result, damage to the photoelectric conversion unit 11 during etching can be suppressed, and noise generated in the photoelectric conversion unit 11 can be reduced. Further, by covering the gate electrodes 111 and 112 and the regions 103 and 104 with the mask pattern 410, the insulating film 210 arranged on the channel regions 141 and 142 and the source / drain region of the pixel transistor remains. As a result, damage during etching to the pixel transistors can be suppressed, and noise generated in each pixel transistor can be reduced.

サイドウォール215を形成するエッチングにおいて、領域108のうち不純物領域125、127を形成する領域が露出させた後、サイドウォール215の側面に沿って自己整合された高濃度の不純物領域125、127を形成する。画素領域1および周辺pMOSFETを覆うマスクパターンを形成し、当該マスクパターン、ゲート電極121およびサイドウォール215をマスクとして、イオン注入法などを用いてn型の不純物を注入する。これによって、周辺nMOSFETの不純物領域125が形成される。また、画素領域1および周辺nMOSFETを覆うマスクパターンを形成し、当該マスクパターン、ゲート電極122およびサイドウォール215をマスクとして、イオン注入法などを用いてp型の不純物を注入する。これによって、周辺pMOSFETの不純物領域127が形成される。不純物領域125および不純物領域127を形成する順序は任意である。LDD構造を構成する高濃度の不純物領域125、127を形成する際のドーズ量は、5×1014〜5×1016(ions/cm)であってもよく、更に、1×1015〜1×1016(ions/cm)であってもよい。不純物領域125、127を形成する際のドーズ量は、上述の不純物領域126、128を形成する際のドーズ量よりも高い。結果として、不純物領域125、127の不純物濃度は、不純物領域126、128の不純物濃度よりも高くなる。 In the etching for forming the sidewall 215, after the region forming the impurity region 125, 127 of the region 108 is exposed, a self-aligned high-concentration impurity region 125, 127 is formed along the side surface of the sidewall 215. To do. A mask pattern covering the pixel region 1 and the peripheral pMOSFET is formed, and n-type impurities are implanted using the mask pattern, the gate electrode 121, and the sidewall 215 as masks by an ion implantation method or the like. As a result, the impurity region 125 of the peripheral nMOSFET is formed. Further, a mask pattern covering the pixel region 1 and the peripheral nMOSFET is formed, and the p-type impurities are implanted by using the mask pattern, the gate electrode 122, and the sidewall 215 as masks by an ion implantation method or the like. As a result, the impurity region 127 of the peripheral pMOSFET is formed. The order in which the impurity region 125 and the impurity region 127 are formed is arbitrary. The dose amount for forming the high-concentration impurity regions 125 and 127 constituting the LDD structure may be 5 × 10 14 to 5 × 10 16 (ions / cm 2 ), and further, 1 × 10 15 to 1 × 10. It may be 1 × 10 16 (ions / cm 2 ). The dose amount when forming the impurity regions 125 and 127 is higher than the dose amount when forming the impurity regions 126 and 128 described above. As a result, the impurity concentration in the impurity regions 125 and 127 is higher than the impurity concentration in the impurity regions 126 and 128.

不純物領域125および不純物領域127の少なくとも一方を形成する際、抵抗素子110を形成するための領域に、同時に不純物が注入されてもよい。これによって、拡散抵抗としての抵抗素子110が形成される。不純物領域126、128を形成する際のドーズ量では不純物濃度が低く、抵抗素子110の抵抗値を実用的な範囲まで低くできない可能性がある。一方、不純物領域125、127を形成する際のドーズ量は、実用的な抵抗値の抵抗素子110の不純物領域を形成しうる。そこで、サイドウォール215を形成するエッチングの際に抵抗素子110を形成する領域を露出させ、不純物領域125または不純物領域127への不純物の注入と同時に抵抗素子110の不純物領域を形成する。 When forming at least one of the impurity region 125 and the impurity region 127, impurities may be injected into the region for forming the resistance element 110 at the same time. As a result, the resistance element 110 as a diffusion resistance is formed. The impurity concentration is low in the dose amount when forming the impurity regions 126 and 128, and there is a possibility that the resistance value of the resistance element 110 cannot be lowered to a practical range. On the other hand, the dose amount when forming the impurity regions 125 and 127 can form the impurity region of the resistance element 110 having a practical resistance value. Therefore, the region where the resistance element 110 is formed is exposed during the etching for forming the sidewall 215, and the impurity region of the resistance element 110 is formed at the same time as the impurity is injected into the impurity region 125 or the impurity region 127.

周辺トランジスタのLDD構造を形成した後、図8(a)に示すように、画素領域1および周辺回路領域2を覆うように保護膜240を形成する。保護膜240は、例えば酸化シリコンなどを用い、厚さは30nm以上かつ130nm以下程度である。保護膜240の形成後、フォトレジストなどを用いて画素領域1を覆うマスクパターン420を形成する。マスクパターン420の形成後、マスクパターン420の開口部分の保護膜240をエッチングする。このエッチングによって、保護膜240のうち領域108、109の上に位置する部分およびゲート電極121、122の上に位置する部分が除去される。このとき、保護膜240のうち画素領域1の上に位置する部分および抵抗素子110の上に位置する部分は残存させる。保護膜240のエッチングに続いて、ゲート電極121、122の上面を覆う絶縁層203、204を除去する。絶縁層203、204のエッチングは、保護膜240のエッチングと同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。保護膜240および絶縁層203、204のエッチングの後、マスクパターン420は除去される。 After forming the LDD structure of the peripheral transistor, the protective film 240 is formed so as to cover the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2 as shown in FIG. 8A. For the protective film 240, for example, silicon oxide or the like is used, and the thickness is about 30 nm or more and about 130 nm or less. After forming the protective film 240, a mask pattern 420 that covers the pixel region 1 is formed using a photoresist or the like. After forming the mask pattern 420, the protective film 240 at the opening portion of the mask pattern 420 is etched. By this etching, the portion of the protective film 240 located above the regions 108 and 109 and the portion located above the gate electrodes 121 and 122 are removed. At this time, the portion of the protective film 240 located above the pixel region 1 and the portion located above the resistance element 110 are left. Following the etching of the protective film 240, the insulating layers 203 and 204 covering the upper surfaces of the gate electrodes 121 and 122 are removed. The etching of the insulating layers 203 and 204 may be performed at the same time as the etching of the protective film 240, or may be performed separately. After etching the protective film 240 and the insulating layers 203 and 204, the mask pattern 420 is removed.

次いで、図8(b)に示すように、基板100を覆うようにスパッタ法やCVD法などを用いて金属膜250を形成する。金属膜250は、領域108、109およびゲート電極121、122の上面に接するように形成され、領域108、109およびゲート電極121、122の上面をシリサイド化する金属を含む。また、金属膜250は、シリサイド化しない画素領域1や抵抗素子110の上では、保護膜240と接する。金属膜250は、シリサイド化のための金属と、その金属の酸化を抑制するための金属化合物との積層構造であってもよい。例えば、金属膜250は、コバルトとコバルトの酸化を抑制するための窒化チタンとの積層膜であってもよい。 Next, as shown in FIG. 8B, the metal film 250 is formed by using a sputtering method, a CVD method, or the like so as to cover the substrate 100. The metal film 250 is formed so as to be in contact with the upper surfaces of the regions 108 and 109 and the gate electrodes 121 and 122, and contains a metal for silicating the upper surfaces of the regions 108 and 109 and the gate electrodes 121 and 122. Further, the metal film 250 is in contact with the protective film 240 on the pixel region 1 and the resistance element 110 that are not silicinated. The metal film 250 may have a laminated structure of a metal for silicidation and a metal compound for suppressing oxidation of the metal. For example, the metal film 250 may be a laminated film of cobalt and titanium nitride for suppressing the oxidation of cobalt.

金属膜250の形成後、基板100を500℃程度に加熱することによって、金属膜250と金属膜250と接する領域108、109およびゲート電極121、122とを反応させる。これによって、モノシリサイド状態のシリサイド層132、133、134、135が形成される。その後、保護膜240やサイドウォール215の上に位置する未反応の金属膜250を除去する。また、金属膜250に金属の酸化を抑制するための金属化合物の層を形成した場合、この金属化合物の層も除去する。未反応の金属膜250を除去した後、1度目のシリサイド化で用いた温度よりも高い800℃程度に基板100を加熱し、シリサイド層132、133、134、135をモノシリサイド状態からダイシリサイド状態に変化させる。本実施形態において、温度の異なる2度の加熱を行うが、1度の加熱でシリサイド層132、133、134、135を形成してもよい。シリサイド化の条件は、シリサイドを形成するための金属の種類などによって、適宜選択すればよい。 After the metal film 250 is formed, the substrate 100 is heated to about 500 ° C. to react the metal film 250 with the regions 108 and 109 in contact with the metal film 250 and the gate electrodes 121 and 122. As a result, the silicide layers 132, 133, 134, and 135 in the mono silicide state are formed. After that, the unreacted metal film 250 located on the protective film 240 and the sidewall 215 is removed. Further, when a layer of a metal compound for suppressing the oxidation of the metal is formed on the metal film 250, the layer of the metal compound is also removed. After removing the unreacted metal film 250, the substrate 100 is heated to about 800 ° C., which is higher than the temperature used in the first silicidization, and the VDD layers 132, 133, 134, and 135 are changed from the mono silicide state to the die silicide state. Change to. In the present embodiment, heating is performed twice at different temperatures, but the silicide layers 132, 133, 134, and 135 may be formed by heating once. The conditions for silicidation may be appropriately selected depending on the type of metal for forming silicide and the like.

シリサイド化の工程において、保護膜240を残存させた画素領域1や抵抗素子110では、金属膜250と基板100やゲート電極とが接しないため、シリサイド層が形成されない。保護膜240は、このようにシリサイドブロックとして機能する。シリサイド層は、画素領域1においてノイズの原因となりうるため、画素領域1はシリサイド化の際に保護膜240によって覆われる。特に、光電変換部11となる領域101、電荷を検出するためのノード14となる領域103、増幅素子15のソース・ドレイン領域となる領域104、105をシリサイド化しない。また、抵抗素子110においても、抵抗値が小さくなりすぎる可能性があるため、保護膜240によって保護する。シリサイド層132、133、134、135を形成した後、保護膜240を除去してもよい。また、画素領域1への不要なダメージを避けるため、保護膜240を除去しなくてもよい。本実施形態において、図8(c)に示すように保護膜240を残存させる。 In the silicidizing step, in the pixel region 1 or the resistance element 110 in which the protective film 240 remains, the metal film 250 does not come into contact with the substrate 100 or the gate electrode, so that the silicide layer is not formed. The protective film 240 thus functions as a silicide block. Since the silicide layer can cause noise in the pixel region 1, the pixel region 1 is covered with the protective film 240 at the time of silicidation. In particular, the region 101 that becomes the photoelectric conversion unit 11, the region 103 that becomes the node 14 for detecting the electric charge, and the regions 104 and 105 that become the source / drain regions of the amplification element 15 are not silicidized. Further, the resistance element 110 is also protected by the protective film 240 because the resistance value may become too small. After forming the silicide layers 132, 133, 134, 135, the protective film 240 may be removed. Further, in order to avoid unnecessary damage to the pixel region 1, it is not necessary to remove the protective film 240. In the present embodiment, the protective film 240 remains as shown in FIG. 8 (c).

シリサイド層132、133、134、135の形成後、図9(a)に示すように、酸化シリコン層221および窒化シリコン層222を含む絶縁膜220を形成する。絶縁膜220は、ゲート電極111、112、121、122の上面と、サイドウォール215と、それぞれ画素トランジスタおよび周辺トランジスタのソース・ドレイン領域となる領域103、104、105、108、109と、領域101と、を覆う。 After forming the silicide layers 132, 133, 134, and 135, the insulating film 220 including the silicon oxide layer 221 and the silicon nitride layer 222 is formed as shown in FIG. 9A. The insulating film 220 includes the upper surfaces of the gate electrodes 111, 112, 121, 122, the sidewall 215, and regions 103, 104, 105, 108, 109, and regions 101, which are source / drain regions of the pixel transistor and the peripheral transistor, respectively. And cover.

絶縁膜220は、酸化シリコン層221と窒化シリコン層222との積層膜である。酸化シリコン層221と窒化シリコン層222とは、互いに接するように形成される。絶縁膜220を形成する工程は、酸化シリコン層221を形成する工程と窒化シリコン層222を形成する工程とを含む。窒化シリコン層222の厚さは、酸化シリコン層221の厚さ以上であってもよい。窒化シリコン層222の厚さが、酸化シリコン層221の厚さの2倍以上であってもよい。例えば、酸化シリコン層211の厚さが10nm以上かつ30nm以下、窒化シリコン層212の厚さが20nm以上かつ100nm以下であってもよい。 The insulating film 220 is a laminated film of the silicon oxide layer 221 and the silicon nitride layer 222. The silicon oxide layer 221 and the silicon nitride layer 222 are formed so as to be in contact with each other. The step of forming the insulating film 220 includes a step of forming the silicon oxide layer 221 and a step of forming the silicon nitride layer 222. The thickness of the silicon nitride layer 222 may be greater than or equal to the thickness of the silicon oxide layer 221. The thickness of the silicon nitride layer 222 may be at least twice the thickness of the silicon oxide layer 221. For example, the thickness of the silicon oxide layer 211 may be 10 nm or more and 30 nm or less, and the thickness of the silicon nitride layer 212 may be 20 nm or more and 100 nm or less.

酸化シリコン層211は、例えばTEOSなどのソースガスを含むプロセスガスの圧力(成膜圧力)を200Pa以上かつ600Pa以下の範囲とした熱CVD法である準常圧CVD(SA−CVD)法を用いて形成される。このとき、成膜温度(基板温度)は、400℃以上かつ500℃以下の範囲であってもよい。このように、酸化シリコン層211と酸化シリコン層221とは、ともに熱CVD法を用いて形成されうる。 The silicon oxide layer 211 uses a quasi-normal pressure CVD (SA-CVD) method, which is a thermal CVD method in which the pressure (deposition pressure) of a process gas containing a source gas such as TEOS is in the range of 200 Pa or more and 600 Pa or less. Is formed. At this time, the film formation temperature (substrate temperature) may be in the range of 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. As described above, both the silicon oxide layer 211 and the silicon oxide layer 221 can be formed by using the thermal CVD method.

窒化シリコン層222は、例えばソースガスとしてアンモニア(NH)とヘキサクロロジシラン(HCD)とを含むプロセスガスを用いてLPCVD法を用いて形成される。このとき、プロセスガスの圧力(成膜圧力)を20Pa以上かつ200Pa以下の範囲であり、成膜温度(基板温度)は、500℃以上かつ800℃以下の範囲であってもよい。 The silicon nitride layer 222 is formed by the LPCVD method using, for example, a process gas containing ammonia (NH 3 ) and hexachlorodisilane (HCD) as a source gas. At this time, the pressure of the process gas (deposition pressure) may be in the range of 20 Pa or more and 200 Pa or less, and the film formation temperature (substrate temperature) may be in the range of 500 ° C or more and 800 ° C or less.

窒化シリコン層222は、周辺トランジスタに対して塩素を安定的に供給する塩素供給膜としても機能しうる。厚い窒化シリコン層222は、塩素を豊富に含むことができ、薄い酸化シリコン層221は、塩素を適切に透過させることができる。また、上述したようにヘキサクロロジシラン(HCD)およびアンモニア(NH)をソースガスに含むプロセスガスを用いて形成された窒化シリコン層222は、多くの水素を含む。このため、ノイズ特性の優れた周辺トランジスタを形成することが可能となる。 The silicon nitride layer 222 can also function as a chlorine supply film that stably supplies chlorine to peripheral transistors. The thick silicon nitride layer 222 can contain abundant chlorine, and the thin silicon oxide layer 221 can appropriately permeate chlorine. Further, as described above, the silicon nitride layer 222 formed by using a process gas containing hexachlorodisilane (HCD) and ammonia (NH 3 ) in the source gas contains a large amount of hydrogen. Therefore, it is possible to form a peripheral transistor having excellent noise characteristics.

絶縁膜220の形成後、図9(a)に示すように、絶縁膜220の周辺回路領域2に位置する部分を覆うように、フォトレジストなどを用いてマスクパターン430を形成する。次いで、マスクパターン430の開口部を介して、窒化シリコン層212の画素領域1に配された部分をエッチングによって除去する。窒化シリコン層212の除去される部分は、窒化シリコン層212のうち光電変換部11、転送素子12、容量素子13、増幅素子15、リセット素子16、および、選択素子17の上に位置する部分を含む。このとき、酸化シリコン層221は、画素領域1を覆う窒化シリコン層222をエッチングによって除去する際のエッチングストッパとして機能しうる。また、酸化シリコン層221は、画素領域1をエッチングによるダメージから保護する保護層としても機能しうる。画素領域1のうち少なくとも光電変換部11の上に配される窒化シリコン層222を除去する。 After forming the insulating film 220, as shown in FIG. 9A, a mask pattern 430 is formed using a photoresist or the like so as to cover the portion located in the peripheral circuit region 2 of the insulating film 220. Next, the portion of the silicon nitride layer 212 arranged in the pixel region 1 is removed by etching through the opening of the mask pattern 430. The portion of the silicon nitride layer 212 from which the silicon nitride layer 212 is removed is a portion of the silicon nitride layer 212 located above the photoelectric conversion unit 11, the transfer element 12, the capacitance element 13, the amplification element 15, the reset element 16, and the selection element 17. Including. At this time, the silicon oxide layer 221 can function as an etching stopper when the silicon nitride layer 222 covering the pixel region 1 is removed by etching. The silicon oxide layer 221 can also function as a protective layer that protects the pixel region 1 from damage caused by etching. The silicon nitride layer 222 arranged on at least the photoelectric conversion unit 11 in the pixel region 1 is removed.

次に、画素領域1および周辺回路領域2を覆うように絶縁膜230を形成する。絶縁膜230は、例えば、高密度プラズマ(High Density Plasma:HPD)CVD法などのプラズマCVD法によって成膜された酸化シリコンの単層膜である。絶縁膜230は、BPSG膜、BSG膜、PSG膜などの任意の材料から形成可能である。また、単層膜に限らず複層膜であってもよい。 Next, the insulating film 230 is formed so as to cover the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2. The insulating film 230 is a single-layer film of silicon oxide formed by a plasma CVD method such as a high density plasma (HPD) CVD method. The insulating film 230 can be formed from any material such as a BPSG film, a BSG film, and a PSG film. Further, the film is not limited to a single-layer film and may be a multi-layer film.

次いで、図9(b)に示されるように、絶縁膜230の表面を平坦化する。平坦化の手法としては、化学機械研磨(CMP)法や、リフロー法、エッチバック法などが用いられる。これらの手法を組み合わせて用いてもよい。平坦化前の絶縁膜230の厚さは、例えば、200nm以上かつ1700nm以下の範囲でありうる。本実施形態において、窒化シリコン層222の画素領域1の上に位置する部分が上述の工程によって除去されているため、絶縁膜230の下地の画素領域1と周辺回路領域2との高低差が小さい。このため、平坦化後の絶縁膜230の厚さを1000nm以下とすることができる。例えば、絶縁膜230の厚さは、450nm以上かつ850nm以下であってもよい。絶縁膜230の厚さを薄くすることによって、コンタクトプラグの抵抗の低減や感度の向上を図ることができる。ここで、平坦化後の絶縁膜230の厚さは、絶縁膜210および絶縁膜220の厚さよりも大きくてもよい。 Then, as shown in FIG. 9B, the surface of the insulating film 230 is flattened. As a flattening method, a chemical mechanical polishing (CMP) method, a reflow method, an etchback method, or the like is used. These methods may be used in combination. The thickness of the insulating film 230 before flattening can be, for example, in the range of 200 nm or more and 1700 nm or less. In the present embodiment, since the portion of the silicon nitride layer 222 located above the pixel region 1 is removed by the above step, the height difference between the underlying pixel region 1 of the insulating film 230 and the peripheral circuit region 2 is small. .. Therefore, the thickness of the insulating film 230 after flattening can be set to 1000 nm or less. For example, the thickness of the insulating film 230 may be 450 nm or more and 850 nm or less. By reducing the thickness of the insulating film 230, it is possible to reduce the resistance of the contact plug and improve the sensitivity. Here, the thickness of the insulating film 230 after flattening may be larger than the thickness of the insulating film 210 and the insulating film 220.

絶縁膜230の平坦化後、画素トランジスタや周辺トランジスタと配線との間を電気的に接続するための導電部材311、312、313、314を形成する。まず、画素領域1において、絶縁膜230を覆うフォトレジストなどを用いたマスクパターンの開口部を介して、絶縁膜230を異方性ドライエッチングによって開口し、導電部材311を設けるためのコンタクトホール301を形成する。コンタクトホール301を形成する際、画素領域1において絶縁膜210の窒化シリコン層212をエッチングストッパとして用いてもよい。コンタクトホール301は、絶縁膜230、酸化シリコン層221、保護膜240、窒化シリコン層212および酸化シリコン層211を貫通して設けられる。コンタクトホール301は、容量素子13、増幅素子15、リセット素子16、選択素子17のそれぞれソース・ドレイン領域や基準コンタクト領域102を露出する。 After the insulating film 230 is flattened, the conductive members 311, 312, 313, and 314 for electrically connecting the pixel transistor or the peripheral transistor and the wiring are formed. First, in the pixel region 1, the contact hole 301 for providing the conductive member 311 by opening the insulating film 230 by anisotropic dry etching through the opening of the mask pattern using a photoresist or the like covering the insulating film 230. To form. When forming the contact hole 301, the silicon nitride layer 212 of the insulating film 210 may be used as an etching stopper in the pixel region 1. The contact hole 301 is provided so as to penetrate the insulating film 230, the silicon oxide layer 221 and the protective film 240, the silicon nitride layer 212, and the silicon oxide layer 211. The contact hole 301 exposes the source / drain region and the reference contact region 102 of the capacitance element 13, the amplification element 15, the reset element 16, and the selection element 17, respectively.

コンタクトホール301の形成に並行して、容量素子13、増幅素子15、リセット素子16、選択素子17のそれぞれゲート電極を露出するコンタクトホール303を形成する。導電部材313を設けるためのコンタクトホール303は、絶縁膜230、酸化シリコン層221、保護膜240、窒化シリコン層212および酸化シリコン層211を貫通する。更に、導電部材313を設けるためのコンタクトホールは、絶縁層201、202も貫通する。コンタクトプラグの接触抵抗を低減するために、コンタクトホールを介して基板100の不純物領域およびゲート電極に不純物を注入してもよい。 In parallel with the formation of the contact hole 301, the contact hole 303 that exposes the gate electrodes of the capacitance element 13, the amplification element 15, the reset element 16, and the selection element 17 is formed. The contact hole 303 for providing the conductive member 313 penetrates the insulating film 230, the silicon oxide layer 221 and the protective film 240, the silicon nitride layer 212, and the silicon oxide layer 211. Further, the contact hole for providing the conductive member 313 also penetrates the insulating layers 201 and 202. In order to reduce the contact resistance of the contact plug, impurities may be injected into the impurity region of the substrate 100 and the gate electrode through the contact hole.

コンタクトホール301の形成前に、上述したように画素領域1の上に位置する窒化シリコン層222は除去される。このため、エッチストッパとして用いる窒化シリコン層212よりも上の層に窒化シリコン層が存在しない。したがって、コンタクトホール301を形成する際、窒化シリコン層212以外の窒化シリコン層でコンタクトホール301の形成が妨げられることを抑制できる。 Prior to the formation of the contact hole 301, the silicon nitride layer 222 located above the pixel region 1 is removed as described above. Therefore, the silicon nitride layer does not exist in the layer above the silicon nitride layer 212 used as the etch stopper. Therefore, when forming the contact hole 301, it is possible to prevent the silicon nitride layer other than the silicon nitride layer 212 from being hindered from forming the contact hole 301.

次いで、図9(c)に示すように、周辺回路領域2において、絶縁膜230を覆い、コンタクトホール302、304を形成する領域に開口部を有するマスクパターン440を用いて、絶縁膜230を異方性ドライエッチングによって開口する。これによって、導電部材312、314を設けるためのコンタクトホール302、304が形成される。コンタクトホール302を形成する際に、周辺回路領域2において絶縁膜220の窒化シリコン層222をエッチングストッパとして用いることができる。コンタクトホール302、304は絶縁膜230、窒化シリコン層222、および、酸化シリコン層221を貫通して設けられる。コンタクトホール302は、周辺トランジスタのソース・ドレイン領域となる領域108、109に位置するシリサイド層134、135を露出する。コンタクトホール302の形成に並行して、導電部材314を設けるためのゲート電極121、122のシリサイド層132、133を露出するコンタクトホール304を形成する。 Next, as shown in FIG. 9C, in the peripheral circuit region 2, the insulating film 230 is differentiated by using a mask pattern 440 that covers the insulating film 230 and has an opening in the region forming the contact holes 302 and 304. Opened by anisotropic dry etching. As a result, contact holes 302 and 304 for providing the conductive members 312 and 314 are formed. When forming the contact hole 302, the silicon nitride layer 222 of the insulating film 220 can be used as an etching stopper in the peripheral circuit region 2. The contact holes 302 and 304 are provided so as to penetrate the insulating film 230, the silicon nitride layer 222, and the silicon oxide layer 221. The contact hole 302 exposes the silicide layers 134 and 135 located in the regions 108 and 109 which are the source and drain regions of the peripheral transistors. In parallel with the formation of the contact hole 302, the contact hole 304 that exposes the VDD layers 132 and 133 of the gate electrodes 121 and 122 for providing the conductive member 314 is formed.

コンタクトホール301、302、303、304の開口後、コンタクトホール301、302、303、304に金属などの導電体を充填することによって、コンタクトプラグとして機能する導電部材311、312、313、314が形成される。コンタクトホール301、302、303、304への導電部材の充填は、一括して行うことができる。 After opening the contact holes 301, 302, 303, 304, the contact holes 301, 302, 303, 304 are filled with a conductor such as metal to form conductive members 311, 312, 313, 314 that function as contact plugs. Will be done. The contact holes 301, 302, 303, 304 can be filled with the conductive members all at once.

画素領域1にコンタクトホール301、303を形成し導電部材311、313を充填する工程と、周辺回路領域2にコンタクトホール302、304を形成し導電部材312、314を充填する工程と、を別々の工程としてもよい。コンタクトプラグを形成する工程を画素領域1と周辺回路領域2とで別々にすることによって、シリサイド層132、133、134、135に含まれる金属が、コンタクトホール301、303を介して画素領域1の不純物領域を汚染することを抑制できる。画素領域1と周辺回路領域2とのコンタクトホールの形成および導電部材の充填によってコンタクトプラグを形成する順序は、どちらが先であってもよい。 The steps of forming the contact holes 301 and 303 in the pixel area 1 and filling the conductive members 311 and 313 and the steps of forming the contact holes 302 and 304 in the peripheral circuit area 2 and filling the conductive members 312 and 314 are separate. It may be a process. By separating the process of forming the contact plug in the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2, the metal contained in the silicide layers 132, 133, 134, and 135 can be removed from the pixel region 1 via the contact holes 301 and 303. Contamination of impurity regions can be suppressed. Either of the order of forming the contact hole between the pixel region 1 and the peripheral circuit region 2 and forming the contact plug by filling the conductive member may come first.

以上の工程によって、図2(a)、(b)に示す構造が得られる。その後、配線パターン、カラーフィルタ、マイクロレンズなどを形成し、撮像装置1000が完成する。また、周辺トランジスタが絶縁膜220で覆われた状態で、画素トランジスタおよび周辺トランジスタへの水素供給を促進させるための水素アニール処理を追加してもよい。水素アニール処理とは、水素雰囲気中にて基板100を加熱することによって、基板100の表面を水素終端することを意味する。水素アニール処理は、導電部材311、312、313、314の形成の後、さらに配線パターンを形成してから行ってもよい。 By the above steps, the structures shown in FIGS. 2A and 2B can be obtained. After that, a wiring pattern, a color filter, a microlens, and the like are formed to complete the image pickup apparatus 1000. Further, a hydrogen annealing process may be added to promote the supply of hydrogen to the pixel transistor and the peripheral transistor in a state where the peripheral transistor is covered with the insulating film 220. The hydrogen annealing treatment means that the surface of the substrate 100 is hydrogen-terminated by heating the substrate 100 in a hydrogen atmosphere. The hydrogen annealing treatment may be performed after the conductive members 311, 312, 313, and 314 are formed and then the wiring pattern is further formed.

以上、本発明に係る第1実施形態を示したが、本発明はこれらの第1実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した第1実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。例えば、上述の第1実施形態では、半導体装置のうち撮像装置を例に挙げて本発明を説明した。しかし、本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタを備える半導体装置であれば、撮像装置に限らず、演算装置や記憶装置、制御装置、信号処理装置、検知装置、表示装置などに適用することができる。 Although the first embodiment according to the present invention has been shown above, it goes without saying that the present invention is not limited to these first embodiments, and the above-described first embodiment is not deviated from the gist of the present invention. Can be changed and combined as appropriate. For example, in the above-described first embodiment, the present invention has been described by taking an imaging device as an example among semiconductor devices. However, the present invention can be applied not only to an imaging device but also to an arithmetic device, a storage device, a control device, a signal processing device, a detection device, a display device, and the like as long as it is a semiconductor device including an insulated gate type field effect transistor. it can.

以下、上述の第1実施形態に係る撮像装置の応用例として、撮像装置1000が組み込まれた機器について例示的に説明する。機器の概念には、撮影を主目的とする、カメラのような電子機器のみならず、撮影機能を補助的に備える機器、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末などの電子機器や、自動車、船舶、航空機などの輸送機器も含まれる。本発明に係る実施形態の撮像装置1000を輸送機器に用いることによって、日光などの強い光に対して特性の変化を低減できる。よって、輸送機器の設計や製造、販売を行うに当たって、本発明の実施形態に係る撮像装置の搭載を採用することは、輸送機器の価値を高める上で有効である。撮像装置1000が組み込まれた機器は、上記の第1実施形態として例示された本発明に係る撮像装置1000と、撮像装置1000から出力される信号に基づく情報を処理する処理部とを含む。該処理部は、画像データであるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。該プロセッサは、撮像装置1000の焦点検出機能を有する画素からの信号に基づいてデフォーカス量を計算し、これに基づいて撮像レンズの焦点調節を制御するための処理を行いうる。上記画像データを生成するA/D変換器は、基板100が備えることができる他、A/D変換器を備える基板を基板100に積層し、この積層体を撮像装置1000としてもよいし、A/D変換器を撮像装置1000とは別に設けることもできる。撮像装置1000が組み込まれた機器において、撮像装置1000から得られたデータを、機器が備える表示装置に表示したり、機器が備える記憶装置に記憶したりすることができる。また、撮像装置1000が組み込まれた機器において、撮像装置1000から得られたデータに基づいて、機器が備えるモーター等の機械装置を駆動することができる。 Hereinafter, as an application example of the image pickup apparatus according to the first embodiment described above, an apparatus in which the image pickup apparatus 1000 is incorporated will be exemplified. The concept of equipment includes not only electronic devices such as cameras whose main purpose is shooting, but also devices having auxiliary shooting functions, such as electronic devices such as personal computers and mobile terminals, automobiles, ships, and aircraft. Transportation equipment such as is also included. By using the imaging device 1000 according to the embodiment of the present invention as a transportation device, it is possible to reduce changes in characteristics with respect to strong light such as sunlight. Therefore, in designing, manufacturing, and selling the transportation equipment, it is effective to adopt the mounting of the imaging device according to the embodiment of the present invention in order to increase the value of the transportation equipment. The device in which the image pickup apparatus 1000 is incorporated includes the image pickup apparatus 1000 according to the present invention exemplified as the first embodiment described above, and a processing unit that processes information based on a signal output from the image pickup apparatus 1000. The processing unit may include a processor that processes digital data that is image data. The processor can calculate the defocus amount based on the signal from the pixel having the focus detection function of the image pickup apparatus 1000, and perform a process for controlling the focus adjustment of the image pickup lens based on this. The A / D converter that generates the above image data can be provided on the substrate 100, or a substrate including the A / D converter may be laminated on the substrate 100 and this laminated body may be used as the image pickup apparatus 1000. A / D converter may be provided separately from the image pickup apparatus 1000. In the device in which the image pickup device 1000 is incorporated, the data obtained from the image pickup device 1000 can be displayed on the display device included in the device or stored in the storage device included in the device. Further, in the device in which the image pickup device 1000 is incorporated, a mechanical device such as a motor included in the device can be driven based on the data obtained from the image pickup device 1000.

次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態の製造方法について説明する。第2実施形態は、光電変換部11に入射する光を増やすために導波路を有する点で第1実施形態と相違し、他の点では第1実施形態と共通している。第2実施形態では、窒化シリコン層222を光電変換部11上に残し、窒化シリコン層223を導波路の形成のためのエッチングストップ膜として用いる。 Next, the manufacturing method of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that it has a waveguide for increasing the light incident on the photoelectric conversion unit 11, and is common to the first embodiment in other respects. In the second embodiment, the silicon nitride layer 222 is left on the photoelectric conversion unit 11, and the silicon nitride layer 223 is used as an etching stop film for forming a waveguide.

絶縁膜220の形成後、絶縁膜220の画素領域1の一部と周辺回路領域2に位置する部分を覆うように、フォトレジストなどを用いてマスクパターンを形成する。次いで、マスクパターンの開口部を介して、窒化シリコン層212の画素領域1に配された部分をエッチングし除去する。画素領域1のうち少なくとも光電変換部11の上に配される窒化シリコン層223が形成される。 After forming the insulating film 220, a mask pattern is formed by using a photoresist or the like so as to cover a part of the pixel region 1 of the insulating film 220 and the portion located in the peripheral circuit region 2. Next, the portion of the silicon nitride layer 212 arranged in the pixel region 1 is etched and removed through the opening of the mask pattern. A silicon nitride layer 223 arranged on at least the photoelectric conversion unit 11 in the pixel region 1 is formed.

次いで、複数の層間絶縁膜231と、コンタクトプラグと、第1配線層315と、ビアプラグを含む第2配線層316とが形成される。複数の層間絶縁膜231は、例えば、酸化シリコン層と窒化シリコン層とを交互に積層して構成される。複数の層間絶縁膜231は、導波路のクラッドとして利用されうる。第1配線層315および第2配線層316は、例えば、銅を主成分とする材料によってダマシン法によって形成されうるが、例えば、アルミニウムなどの他の材料によって形成されてもよい。 Next, a plurality of interlayer insulating films 231, a contact plug, a first wiring layer 315, and a second wiring layer 316 including a via plug are formed. The plurality of interlayer insulating films 231 are formed by alternately laminating, for example, silicon oxide layers and silicon nitride layers. The plurality of interlayer insulating films 231 can be used as a cladding of the waveguide. The first wiring layer 315 and the second wiring layer 316 can be formed by the damascene method, for example, with a material containing copper as a main component, but may be formed with another material such as aluminum.

次いで、複数の層間絶縁膜231に開口501が形成される。開口501は、例えば、複数の層間絶縁膜231の上に、光電変換部11に対応した領域に開口を有するマスクパターンを形成し、それをマスクとして複数の層間絶縁膜231をエッチングすることによって形成される。このエッチングは、例えば異方性エッチングである。具体的には、窒化シリコン層223が露出するまで、プラズマエッチング処理が複数の層間絶縁膜231に対して行われる。窒化シリコン層223は、エッチング時における光電変換部11へのプラズマダメージを低減するための膜であり、また、エッチングストップ膜としても機能する。 Next, an opening 501 is formed in the plurality of interlayer insulating films 231. The opening 501 is formed, for example, by forming a mask pattern having an opening in a region corresponding to the photoelectric conversion unit 11 on a plurality of interlayer insulating films 231 and etching the plurality of interlayer insulating films 231 using the mask pattern. Will be done. This etching is, for example, anisotropic etching. Specifically, the plasma etching process is performed on the plurality of interlayer insulating films 231 until the silicon nitride layer 223 is exposed. The silicon nitride layer 223 is a film for reducing plasma damage to the photoelectric conversion unit 11 during etching, and also functions as an etching stop film.

次いで、開口501に、クラッドとなる複数の層間絶縁膜231よりも屈折率の高い透明材料を充填し、これにより、光電変換部11に光を導くための導波路のコアとなる部分を形成する。ここでは、複数の層間絶縁膜231を構成する主な材料である酸化シリコンよりも屈折率の高い窒化シリコンを開口501に形成するが、酸化シリコンでもよい。具体的には、高密度プラズマCVD法(High Density Plasma−CVD法)によって窒化シリコンを全面に堆積し、これにより開口501に窒化シリコンを充填する。開口501の以外の部分に形成された窒化シリコンは、例えば化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)あるいはプラズマエッチングによって除去されうる。その後、配線パターン、カラーフィルタ、マイクロレンズなどを形成し、撮像装置が完成する。 Next, the opening 501 is filled with a transparent material having a refractive index higher than that of the plurality of interlayer insulating films 231 to be clad, thereby forming a core portion of the waveguide for guiding light to the photoelectric conversion unit 11. .. Here, silicon nitride having a higher refractive index than silicon oxide, which is the main material constituting the plurality of interlayer insulating films 231, is formed in the opening 501, but silicon oxide may also be used. Specifically, silicon nitride is deposited on the entire surface by a high-density plasma CVD method (High Density Plasma-CVD method), whereby silicon nitride is filled in the opening 501. Silicon nitride formed in a portion other than the opening 501 can be removed by, for example, chemical mechanical polishing or plasma etching. After that, the wiring pattern, color filter, microlens, etc. are formed to complete the imaging device.

1:画素領域、11:光電変換部、100:基板、212:窒化シリコン層、1000:撮像装置 1: Pixel region, 11: Photoelectric conversion unit, 100: Substrate, 212: Silicon nitride layer, 1000: Imaging device

Claims (6)

撮像装置の製造方法であって、
基板に光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部の少なくとも一部を覆う窒化シリコン層を形成する工程と、を有し、
前記窒化シリコン層は、塩素を含み、
前記窒化シリコン層の少なくとも一部において、当該少なくとも一部に含まれるシリコン原子のうち、結合している窒素原子の個数が1個、2個又は3個であり、かつ、酸素原子と結合していないシリコン原子の割合が20%以下であり、
前記窒化シリコン層は、前記光電変換部のダングリングボンドを終端するための水素供給源であり、
前記窒化シリコン層は、ヘキサクロロジシラン(HCD)と窒素含有ガスとを含むプロセスガスを用いて形成される
ことを特徴とする製造方法。
It is a manufacturing method of an image pickup device.
The process of forming a photoelectric conversion part on the substrate and
It comprises a step of forming a silicon nitride layer covering at least a part of the photoelectric conversion part.
The silicon nitride layer contains chlorine and
In at least a part of the silicon nitride layer, among the silicon atoms contained in the at least part, the number of bonded nitrogen atoms is 1, 2, or 3, and the silicon atoms are bonded to oxygen atoms. the proportion of free silicon atoms Ri der than 20%,
The silicon nitride layer is a hydrogen supply source for terminating the dangling bond of the photoelectric conversion unit.
A production method characterized in that the silicon nitride layer is formed by using a process gas containing hexachlorodisilane (HCD) and a nitrogen-containing gas .
撮像装置の製造方法であって、
基板に光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部の少なくとも一部を覆う窒化シリコン層を形成する工程と、を有し、
前記窒化シリコン層は、塩素を含み、
前記窒化シリコン層をX線光電子分光法で測定して得られる束縛エネルギーの強度分布に、束縛エネルギーのピーク位置が100.5eVから101.4eVまでの範囲にある第1の波形を含み、互いに異なる束縛エネルギーのピーク位置を持つ複数の波形をフィッティングさせたときに、前記複数の波形の面積の合計に占める前記第1の波形の面積の割合が20%以下であり、
前記窒化シリコン層は、前記光電変換部のダングリングボンドを終端するための水素供給源であり、
前記窒化シリコン層は、ヘキサクロロジシラン(HCD)と窒素含有ガスとを含むプロセスガスを用いて形成される
ことを特徴とする製造方法。
It is a manufacturing method of an image pickup device.
The process of forming a photoelectric conversion part on the substrate and
It comprises a step of forming a silicon nitride layer covering at least a part of the photoelectric conversion part.
The silicon nitride layer contains chlorine and
The intensity distribution of the binding energy obtained by measuring the silicon nitride layer by X-ray photoelectron spectroscopy includes a first waveform in which the peak position of the binding energy is in the range of 100.5 eV to 101.4 eV, and is different from each other. when brought into fitting a plurality of waveforms having a peak position of the binding energy state, and are percentage less than 20% of the area of the first waveform to the total area of the plurality of waveforms,
The silicon nitride layer is a hydrogen supply source for terminating the dangling bond of the photoelectric conversion unit.
A production method characterized in that the silicon nitride layer is formed by using a process gas containing hexachlorodisilane (HCD) and a nitrogen-containing gas .
前記プロセスガスにおける窒素含有ガス/ヘキサクロロジシラン比は60以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2 , wherein the nitrogen-containing gas / hexachlorodisilane ratio in the process gas is 60 or more. 前記プロセスガスはアンモニアを更に含み、
前記プロセスガスにおけるアンモニア/ヘキサクロロジシラン比は60以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
The process gas further contains ammonia and
The production method according to claim 1 or 2 , wherein the ammonia / hexachlorodisilane ratio in the process gas is 60 or more.
前記プロセスガスは、酸素含有ガスを更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2 , wherein the process gas further contains an oxygen-containing gas . 前記窒化シリコン層を形成する工程は、
前記プロセスガスを用いて膜を成膜することと、
酸素含有ガスを用いて前記膜をアニール処理することによって前記窒化シリコン層を形成することと、
を含むことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の製造方法。
The step of forming the silicon nitride layer is
And forming a film of the film using the process gas,
Forming the silicon nitride layer by annealing the film with an oxygen-containing gas, and
The production method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the production method comprises.
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JP2001168092A (en) * 1999-01-08 2001-06-22 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP3637332B2 (en) * 2002-05-29 2005-04-13 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008177497A (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Toshiba Corp Production method of semiconductor device
JP5467007B2 (en) * 2009-09-30 2014-04-09 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus
JP5975617B2 (en) * 2011-10-06 2016-08-23 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera
JP6282109B2 (en) * 2013-12-26 2018-02-21 キヤノン株式会社 Imaging device manufacturing method and imaging device
JP2018041836A (en) * 2016-09-07 2018-03-15 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera

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