JPH06140615A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH06140615A JPH06140615A JP4288472A JP28847292A JPH06140615A JP H06140615 A JPH06140615 A JP H06140615A JP 4288472 A JP4288472 A JP 4288472A JP 28847292 A JP28847292 A JP 28847292A JP H06140615 A JPH06140615 A JP H06140615A
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- solid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、暗電流を十分に低減でき、かつア
ルミニウム膜による悪影響のないことを主要な目的とす
る。 【構成】ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子を用い
た固体撮像装置の製造方法において、シリコン基板(21)
上にゲート絶縁膜(23)を介してゲート電極(24)を形成す
る工程と、前記ゲート電極(24)を含む前記基板(21)上に
層間絶縁膜(27)を形成する工程と、前記層間絶縁膜(27)
上にシリコン窒化膜(28)、アルミニウム膜(29)を順次形
成する工程と、前記アルミニウム膜(29)を水素熱処理を
した後、アルミナ膜(31)に変える工程と、前記アルミナ
膜(31)を除去する工程とを具備することを特徴とする固
体撮像装置の製造方法。
ルミニウム膜による悪影響のないことを主要な目的とす
る。 【構成】ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子を用い
た固体撮像装置の製造方法において、シリコン基板(21)
上にゲート絶縁膜(23)を介してゲート電極(24)を形成す
る工程と、前記ゲート電極(24)を含む前記基板(21)上に
層間絶縁膜(27)を形成する工程と、前記層間絶縁膜(27)
上にシリコン窒化膜(28)、アルミニウム膜(29)を順次形
成する工程と、前記アルミニウム膜(29)を水素熱処理を
した後、アルミナ膜(31)に変える工程と、前記アルミナ
膜(31)を除去する工程とを具備することを特徴とする固
体撮像装置の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体撮像装置の製造方
法に関し、特にＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子
を用いた固体撮像装置の製造方法に関する。
法に関し、特にＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子
を用いた固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受
光素子からなる固体撮像装置は種々のものが知られてい
るが、その中、内部増幅機能を有する受光素子を用いた
固体撮像装置がある。その一例として、ＣＭＤ（Ｃharg
e Ｍodulation Ｄevice ）受光素子を用いた固体撮像装
置が開示されている（特開昭63-269567 号）。この装置
を図５を参照して説明する。
光素子からなる固体撮像装置は種々のものが知られてい
るが、その中、内部増幅機能を有する受光素子を用いた
固体撮像装置がある。その一例として、ＣＭＤ（Ｃharg
e Ｍodulation Ｄevice ）受光素子を用いた固体撮像装
置が開示されている（特開昭63-269567 号）。この装置
を図５を参照して説明する。
【０００３】図中の61はｐ- 型のシリコン基板である。
この基板61の表面にはｎ- 型のチャネル層62が形成さ
れ、このチャネル層62にはｎ+ 型のソース・ドレイン領
域63，64が形成されている。前記基板61上には、ゲート
絶縁膜65を介してゲート電極66が形成されている。前記
ゲート電極66を含む前記基板61上には、層間絶縁膜67が
形成されている。
この基板61の表面にはｎ- 型のチャネル層62が形成さ
れ、このチャネル層62にはｎ+ 型のソース・ドレイン領
域63，64が形成されている。前記基板61上には、ゲート
絶縁膜65を介してゲート電極66が形成されている。前記
ゲート電極66を含む前記基板61上には、層間絶縁膜67が
形成されている。
【０００４】この固体撮像装置のＣＭＤ受光素子の動作
原理は、次の通りである。まず、光68がゲート電極66の
上部より入射すると、入射光68は層間絶縁膜67，ゲート
電極66，ゲート絶縁膜65を通ってチャネル層62に入り、
そこで正孔−電子対を発生させる。そのうちの光発生正
孔が逆バイアスが印加されているゲート電極66直下のゲ
ート絶縁膜65−チャネル層62界面に蓄積され、その結
果、表面電位が上昇する。それにより、ソース領域63と
ドレイン領域64間に存在する電子に対する電位障壁が低
下し、チャネル層62中を電子電流が流れる。この電流を
読み取ることにより増幅された光信号が得られるように
なっている。
原理は、次の通りである。まず、光68がゲート電極66の
上部より入射すると、入射光68は層間絶縁膜67，ゲート
電極66，ゲート絶縁膜65を通ってチャネル層62に入り、
そこで正孔−電子対を発生させる。そのうちの光発生正
孔が逆バイアスが印加されているゲート電極66直下のゲ
ート絶縁膜65−チャネル層62界面に蓄積され、その結
果、表面電位が上昇する。それにより、ソース領域63と
ドレイン領域64間に存在する電子に対する電位障壁が低
下し、チャネル層62中を電子電流が流れる。この電流を
読み取ることにより増幅された光信号が得られるように
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＭＤ
をはじめＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice ）に代表
される固体撮像装置に暗電流が依然として多く、特性劣
化につながっている。この対策として、大きく分類して
２つの方法が提案されている。第１はシリコン基板に結
晶欠陥を起こさせる、いわゆるシリコン基板ゲッタリン
グ方法であるが、その効果は未だ不十分である。
をはじめＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice ）に代表
される固体撮像装置に暗電流が依然として多く、特性劣
化につながっている。この対策として、大きく分類して
２つの方法が提案されている。第１はシリコン基板に結
晶欠陥を起こさせる、いわゆるシリコン基板ゲッタリン
グ方法であるが、その効果は未だ不十分である。
【０００６】第２は、シリコン基板とこの基板表面のＳ
ｉＯ2 膜との界面のトラップを何らかの原子例えば水素
等により埋めてしまう方法であり、例えば特開昭58-209
270号にその内容が開示されている。この方法は、上記
した暗電流を一様の大きさに低減できる有用な方法であ
る。
ｉＯ2 膜との界面のトラップを何らかの原子例えば水素
等により埋めてしまう方法であり、例えば特開昭58-209
270号にその内容が開示されている。この方法は、上記
した暗電流を一様の大きさに低減できる有用な方法であ
る。
【０００７】上記した暗電流の低減法として、水素など
でＳｉ−ＳｉＯ2 界面のトラップを埋めてしまう方法が
提案されており、一般に受光部の最上層全体をシリコン
窒化膜（特にプラズマＣＶＤ法により）で被覆して水素
を供給する方法が提案されている。図３は、この一例を
示す固体撮像装置の概略断面図を示す。図中の１は、表
面にｎ- 型のチャネル層２を形成したｐ- 型のシリコン
基板である。前記チャネル層２の表面には、ｎ+ 型のソ
ース領域３，ｎ+ 型のドレイン領域４が互いに離間して
形成されている。前記基板１上には、ゲート絶縁膜５を
介してゲート電極６が形成されている。このゲート電極
６を含む前記基板１上には層間絶縁膜７が形成され、こ
の層間絶縁膜７上にシリコン窒化膜８がプラズマＣＶＤ
法により形成されている。
でＳｉ−ＳｉＯ2 界面のトラップを埋めてしまう方法が
提案されており、一般に受光部の最上層全体をシリコン
窒化膜（特にプラズマＣＶＤ法により）で被覆して水素
を供給する方法が提案されている。図３は、この一例を
示す固体撮像装置の概略断面図を示す。図中の１は、表
面にｎ- 型のチャネル層２を形成したｐ- 型のシリコン
基板である。前記チャネル層２の表面には、ｎ+ 型のソ
ース領域３，ｎ+ 型のドレイン領域４が互いに離間して
形成されている。前記基板１上には、ゲート絶縁膜５を
介してゲート電極６が形成されている。このゲート電極
６を含む前記基板１上には層間絶縁膜７が形成され、こ
の層間絶縁膜７上にシリコン窒化膜８がプラズマＣＶＤ
法により形成されている。
【０００８】しかしながら、受光画素の多画素化及び縮
小化に伴い、配線層を２層，３層と重ねていく技術が用
いられてきた。すると、最上層にプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜を形成しても、Ｓｉ−ＳｉＯ2 界面の
水素が必要なトラップ領域まで供給することができず、
暗電流を十分に低減することができなくなる。
小化に伴い、配線層を２層，３層と重ねていく技術が用
いられてきた。すると、最上層にプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜を形成しても、Ｓｉ−ＳｉＯ2 界面の
水素が必要なトラップ領域まで供給することができず、
暗電流を十分に低減することができなくなる。
【０００９】また、前記シリコン窒化膜の代わりに、図
４のようにアルミニウム膜９を用いる方法もあるが、上
述したと同様な問題点が存在する。しかも、図４の場
合、アルミニウム膜を熱処理後にエッチング除去しなけ
ればならないが、図４に示すようにシリコン残渣10が析
出するという問題点がある。
４のようにアルミニウム膜９を用いる方法もあるが、上
述したと同様な問題点が存在する。しかも、図４の場
合、アルミニウム膜を熱処理後にエッチング除去しなけ
ればならないが、図４に示すようにシリコン残渣10が析
出するという問題点がある。
【００１０】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、シリコン窒化膜とアルミニウム膜による水素
供給膜を用いることにより、従来に比べて暗電流を十分
に低減でき、かつアルミニウム膜による悪影響のない固
体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
たもので、シリコン窒化膜とアルミニウム膜による水素
供給膜を用いることにより、従来に比べて暗電流を十分
に低減でき、かつアルミニウム膜による悪影響のない固
体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、ＭＩＳ型受
光・蓄積部を有する受光素子を用いた固体撮像装置の製
造方法において、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して
ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を含む前
記基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁
膜上にシリコン窒化膜、アルミニウム膜を順次形成する
工程と、前記アルミニウム膜を水素熱処理をした後、ア
ルミナ膜に変える工程と、前記アルミナ膜を除去する工
程とを具備することを要旨とする。
光・蓄積部を有する受光素子を用いた固体撮像装置の製
造方法において、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して
ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を含む前
記基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁
膜上にシリコン窒化膜、アルミニウム膜を順次形成する
工程と、前記アルミニウム膜を水素熱処理をした後、ア
ルミナ膜に変える工程と、前記アルミナ膜を除去する工
程とを具備することを要旨とする。
【００１２】
【作用】この発明においては、Ｓｉ等の基板−ＳｉＯ2
等の絶縁膜界面のトラップにシリコン窒化膜とアルミニ
ウム膜の２層からなる水素供給膜により十分に水素が供
給でき、暗電流を一様に低減できる。また、アルミニウ
膜をアルミナ膜に変えてから除去するため、シリコン残
渣のないＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子を用い
た固体撮像装置が得られる。
等の絶縁膜界面のトラップにシリコン窒化膜とアルミニ
ウム膜の２層からなる水素供給膜により十分に水素が供
給でき、暗電流を一様に低減できる。また、アルミニウ
膜をアルミナ膜に変えてから除去するため、シリコン残
渣のないＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子を用い
た固体撮像装置が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る固体撮像装置
の製造方法を図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
の製造方法を図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
【００１４】(1) まず、ｐ- 型のシリコン基板21の表面
に１〜３×１０13cm-3程度のｎ- 型のチャネル層22を形
成した。つづいて、前記基板21上に、ゲート絶縁膜23を
介して２３０nm程度の厚さの多結晶シリコンでゲート電
極24を形成した。次いで、前記ゲート電極24をマスクと
して前記基板21表面のチャネル層22にｎ型不純物を所定
の表面濃度になるようにイオン注入し、ｎ+ 型のソース
・ドレイン領域25，26を形成した。この後、プラズマＣ
ＶＤ法による酸化膜とスピン・オン・グラス（ＳＯＧ）
膜を併用して層間絶縁膜27を形成した（図１（Ａ）参
照）。
に１〜３×１０13cm-3程度のｎ- 型のチャネル層22を形
成した。つづいて、前記基板21上に、ゲート絶縁膜23を
介して２３０nm程度の厚さの多結晶シリコンでゲート電
極24を形成した。次いで、前記ゲート電極24をマスクと
して前記基板21表面のチャネル層22にｎ型不純物を所定
の表面濃度になるようにイオン注入し、ｎ+ 型のソース
・ドレイン領域25，26を形成した。この後、プラズマＣ
ＶＤ法による酸化膜とスピン・オン・グラス（ＳＯＧ）
膜を併用して層間絶縁膜27を形成した（図１（Ａ）参
照）。
【００１５】(2) 次に、前記層間絶縁膜27上にプラズマ
ＣＶＤ法により厚さ１μｍ程度のシリコン窒化膜28を形
成した後、スパッタリング法により厚さ２００nm程度の
アルミニウム膜29を形成した（図１（Ｂ）参照）。ここ
で、前記シリコン窒化膜28とアルミニウム膜29を総称し
て水素供給膜と呼ぶ。
ＣＶＤ法により厚さ１μｍ程度のシリコン窒化膜28を形
成した後、スパッタリング法により厚さ２００nm程度の
アルミニウム膜29を形成した（図１（Ｂ）参照）。ここ
で、前記シリコン窒化膜28とアルミニウム膜29を総称し
て水素供給膜と呼ぶ。
【００１６】(3) 次に、シンターと呼ばれる水素熱処理
（４２０℃，３０分）を行なった。つづいて、前記基板
21全体を８０℃にボイルされた温水を収容した水槽30中
に１０分浸した。これにより、前記アルミニウム膜29が
全てアルミナ膜31に変換された（図１（Ｃ）参照）。
（４２０℃，３０分）を行なった。つづいて、前記基板
21全体を８０℃にボイルされた温水を収容した水槽30中
に１０分浸した。これにより、前記アルミニウム膜29が
全てアルミナ膜31に変換された（図１（Ｃ）参照）。
【００１７】(4) 次に、ＢＨＦ液（ＨＦとＮＨ4 ＦとＨ
2 Ｏの混合液）により、前記アルミナ膜31を除去し、Ｃ
ＭＤ受光素子を有した固体撮像装置を製造した（図１
（Ｄ）参照）。
2 Ｏの混合液）により、前記アルミナ膜31を除去し、Ｃ
ＭＤ受光素子を有した固体撮像装置を製造した（図１
（Ｄ）参照）。
【００１８】上記実施例によれば、シリコン窒化膜28と
アルミニウム膜29からなる水素供給膜を層間絶縁膜27上
に形成し、水素熱処理により水素を十分供給した後、ア
ルミニウム膜29をアルミナ膜31に変換した後、前記アル
ミナ膜31を除去するため、暗電流を十分に低減でき、し
かもアルミニウ膜の影響を回避できる。
アルミニウム膜29からなる水素供給膜を層間絶縁膜27上
に形成し、水素熱処理により水素を十分供給した後、ア
ルミニウム膜29をアルミナ膜31に変換した後、前記アル
ミナ膜31を除去するため、暗電流を十分に低減でき、し
かもアルミニウ膜の影響を回避できる。
【００１９】図２は、従来，プラズマＣＶＤ法によるシ
リコン窒化膜，及びこの発明のようにシリコン窒化膜と
アルミニウム膜を用いた場合の夫々の暗電流を示す特性
図である。図２より、この発明が従来やシリコン窒化膜
のみを用いた場合と比べて暗電流が小さく、優れている
ことが明らかである。このように暗電流が低減される理
由としては次の２つの点が考えられる。１つは、スパッ
タリング時に膜中に入る水分が熱処理時のＡｌ原子の拡
散とともに、水素あるいは水酸基が拡散を起こし、Ｓｉ
−ＳｉＯ2 界面のトラップまで達するためである。２つ
は、熱処理時、特に炉から引き出す時に、一度トラップ
された水素が結合の手を切り放し逃げてしまう部分をア
ルミニウム膜で防ぐためだと考えられる。
リコン窒化膜，及びこの発明のようにシリコン窒化膜と
アルミニウム膜を用いた場合の夫々の暗電流を示す特性
図である。図２より、この発明が従来やシリコン窒化膜
のみを用いた場合と比べて暗電流が小さく、優れている
ことが明らかである。このように暗電流が低減される理
由としては次の２つの点が考えられる。１つは、スパッ
タリング時に膜中に入る水分が熱処理時のＡｌ原子の拡
散とともに、水素あるいは水酸基が拡散を起こし、Ｓｉ
−ＳｉＯ2 界面のトラップまで達するためである。２つ
は、熱処理時、特に炉から引き出す時に、一度トラップ
された水素が結合の手を切り放し逃げてしまう部分をア
ルミニウム膜で防ぐためだと考えられる。
【００２０】また、上記実施例によれば、アルミナ膜31
をＢＨＦ液により除去するため、図４に示すようなアル
ミニウムエッチング後のシリコン残渣が残らず、表面を
非常に滑らかな状態にできる。
をＢＨＦ液により除去するため、図４に示すようなアル
ミニウムエッチング後のシリコン残渣が残らず、表面を
非常に滑らかな状態にできる。
【００２１】なお、上記実施例では、内部増幅機能を有
するＣＭＤ受光素子をもつ固体撮像装置の製造方法につ
いて述べたが、これに限定されず、ＣＣＤなどの他のＭ
ＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子をもつ固体撮像装
置の製造方法に適用してもよい。
するＣＭＤ受光素子をもつ固体撮像装置の製造方法につ
いて述べたが、これに限定されず、ＣＣＤなどの他のＭ
ＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子をもつ固体撮像装
置の製造方法に適用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
シリコン窒化膜とアルミニウム膜による水素供給膜を用
いることにより、従来に比べて暗電流を十分に低減で
き、かつアルミニウム膜による悪影響のない信頼性の高
い固体撮像装置の製造方法を提供できる。
シリコン窒化膜とアルミニウム膜による水素供給膜を用
いることにより、従来に比べて暗電流を十分に低減で
き、かつアルミニウム膜による悪影響のない信頼性の高
い固体撮像装置の製造方法を提供できる。
【図１】この発明の一実施例に係る固体撮像装置の製造
方法を工程順に示す断面図。
方法を工程順に示す断面図。
【図２】この発明の効果を示すための暗電流の特性図。
【図３】従来の固体撮像装置の断面図。
【図４】従来のその他の固体撮像装置の断面図。
【図５】従来の更にその他の固体撮像装置の断面図。
21…シリコン基板、 22…チャネル層、 23…
ゲート絶縁膜、24…ゲート電極、 25…ソース領
域、 26…ドレイン領域、27…層間絶縁膜、
28…シリコン窒化膜、 29…アルミニウム膜、31…ア
ルミナ膜。
ゲート絶縁膜、24…ゲート電極、 25…ソース領
域、 26…ドレイン領域、27…層間絶縁膜、
28…シリコン窒化膜、 29…アルミニウム膜、31…ア
ルミナ膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＭＩＳ型受光・蓄積部を有する受光素子
を用いた固体撮像装置の製造方法において、半導体基板
上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程
と、前記ゲート電極を含む前記基板上に層間絶縁膜を形
成する工程と、前記層間絶縁膜上にシリコン窒化膜、ア
ルミニウム膜を順次形成する工程と、前記アルミニウム
膜を水素熱処理した後、アルミナ膜に変える工程と、前
記アルミナ膜を除去する工程とを具備することを特徴と
する固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4288472A JPH06140615A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4288472A JPH06140615A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140615A true JPH06140615A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17730654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4288472A Withdrawn JPH06140615A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140615A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468826B1 (en) * | 1998-06-24 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Solid state image sensor using an intermediate refractive index antireflection film and method for fabricating the same |
| JP2004111488A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｍｏｓ型撮像装置およびこれを組み込んだカメラ |
| US7205593B2 (en) | 2002-09-13 | 2007-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| JP2008066317A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Osaka Univ | 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置、半導体装置の製造方法、および半導体装置並びにシリコンカーバイドの基板の表面処理方法 |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP4288472A patent/JPH06140615A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468826B1 (en) * | 1998-06-24 | 2002-10-22 | Nec Corporation | Solid state image sensor using an intermediate refractive index antireflection film and method for fabricating the same |
| JP2004111488A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｍｏｓ型撮像装置およびこれを組み込んだカメラ |
| US7205593B2 (en) | 2002-09-13 | 2007-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| USRE41867E1 (en) | 2002-09-13 | 2010-10-26 | Panasonic Corporation | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| JP2008066317A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Osaka Univ | 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置、半導体装置の製造方法、および半導体装置並びにシリコンカーバイドの基板の表面処理方法 |
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