JPH11330443A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその製造方法Info
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- JPH11330443A JPH11330443A JP10150729A JP15072998A JPH11330443A JP H11330443 A JPH11330443 A JP H11330443A JP 10150729 A JP10150729 A JP 10150729A JP 15072998 A JP15072998 A JP 15072998A JP H11330443 A JPH11330443 A JP H11330443A
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- film
- nitride film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体撮像素子のスミアと暗電流を同時に低減す
る。 【解決手段】固体撮像素子の表面を被覆するための表面
保護膜１６を、プラズマＣＶＤにより、組成比（Ｓｉ／
Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜によって成膜
する。また、キャリアガスＮ2とソースガスＳｉＨ4及び
ＮＨ3の導入流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定
することで、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下である
シリコン窒化膜を成膜する。また、キャリアガスＮ2と
ソースガスＳｉＨ4及びＮＨ3の導入流量比（ＮＨ3＋
Ｎ2）／ＳｉＨ4）を２５以上に設定することで、組成比
（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜を成
膜する。
る。 【解決手段】固体撮像素子の表面を被覆するための表面
保護膜１６を、プラズマＣＶＤにより、組成比（Ｓｉ／
Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜によって成膜
する。また、キャリアガスＮ2とソースガスＳｉＨ4及び
ＮＨ3の導入流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定
することで、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下である
シリコン窒化膜を成膜する。また、キャリアガスＮ2と
ソースガスＳｉＨ4及びＮＨ3の導入流量比（ＮＨ3＋
Ｎ2）／ＳｉＨ4）を２５以上に設定することで、組成比
（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜を成
膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
し、特に、固体撮像素子を保護するために設けられる表
面保護膜に関するものである。
し、特に、固体撮像素子を保護するために設けられる表
面保護膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像素子は、外気湿度などに
よる特性劣化を防止するため、図８に示すように、半導
体基板１上に形成された受光エレメントとなるフォトダ
イオード２や、電荷転送路３、アルミ遮光膜４、その他
の素子及び配線などの構成要素全体がパッシベーション
膜と呼ばれる表面保護膜５で被覆されている。この表面
保護膜５には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコン酸
化膜（ＳｉＯ2）、シリコン窒化酸化膜（ＳｉＯＮ）が
用いられ、一般的にプラズマＣＶＤにより成膜されてい
た。
よる特性劣化を防止するため、図８に示すように、半導
体基板１上に形成された受光エレメントとなるフォトダ
イオード２や、電荷転送路３、アルミ遮光膜４、その他
の素子及び配線などの構成要素全体がパッシベーション
膜と呼ばれる表面保護膜５で被覆されている。この表面
保護膜５には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコン酸
化膜（ＳｉＯ2）、シリコン窒化酸化膜（ＳｉＯＮ）が
用いられ、一般的にプラズマＣＶＤにより成膜されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコン窒化
膜を表面保護膜に用いた場合、比較的暗電流が低減され
るが、スミアが増加するという問題があった。
膜を表面保護膜に用いた場合、比較的暗電流が低減され
るが、スミアが増加するという問題があった。
【０００４】このスミア増加の原因としては、表面保護
膜に用いられるシリコン窒化膜の屈折率が高いことによ
るものと考えられる。
膜に用いられるシリコン窒化膜の屈折率が高いことによ
るものと考えられる。
【０００５】すなわち、表面保護膜の屈折率が高いと、
フォトダイオードの受光面を覆う表面保護膜での光干渉
効果が強まると共に、表面保護膜の膜厚ばらつきによる
分光感度の変化が顕著となって、スミアが増加する。
フォトダイオードの受光面を覆う表面保護膜での光干渉
効果が強まると共に、表面保護膜の膜厚ばらつきによる
分光感度の変化が顕著となって、スミアが増加する。
【０００６】更に、図８に示すように、フォトダイオー
ド２以外の領域への光の入射を防止するためにアルミ遮
光膜４が形成され、更に、この防止効果を高めるため
に、アルミ遮光膜４のフォトダイオード２に面した先端
部分が、フォトダイオード２の若干内側までオーバーラ
ップして形成されている。そして、上記の先端部分に表
面保護膜５がオーバーハングして積層されている。この
ため、表面保護膜５の屈折率が高いと、本来遮光される
べき光が、オーバーハングした部分で大きく屈折してフ
ォトダイオード２やそれ以外の領域に入射し、この入射
光で励起される不要な光電荷によってもスミアが増加す
る。
ド２以外の領域への光の入射を防止するためにアルミ遮
光膜４が形成され、更に、この防止効果を高めるため
に、アルミ遮光膜４のフォトダイオード２に面した先端
部分が、フォトダイオード２の若干内側までオーバーラ
ップして形成されている。そして、上記の先端部分に表
面保護膜５がオーバーハングして積層されている。この
ため、表面保護膜５の屈折率が高いと、本来遮光される
べき光が、オーバーハングした部分で大きく屈折してフ
ォトダイオード２やそれ以外の領域に入射し、この入射
光で励起される不要な光電荷によってもスミアが増加す
る。
【０００７】一方、上記のシリコン酸化膜やシリコン窒
化酸化膜を表面保護膜に用いた場合には、シリコン窒化
膜に較べてスミアの低減効果が得られるが、シリコン窒
化膜に較べて暗電流が増加するという問題があった。
化酸化膜を表面保護膜に用いた場合には、シリコン窒化
膜に較べてスミアの低減効果が得られるが、シリコン窒
化膜に較べて暗電流が増加するという問題があった。
【０００８】このように、従来の表面保護膜では、スミ
アと暗電流の低減を同時に実現することが困難であり、
より高品質の画像を得るための固体撮像素子を製造する
上で大きな課題となっていた。
アと暗電流の低減を同時に実現することが困難であり、
より高品質の画像を得るための固体撮像素子を製造する
上で大きな課題となっていた。
【０００９】本発明は、このような従来技術の課題を克
服するためになされたものであり、スミアと暗電流を同
時に低減することができる固体撮像素子及びその製造方
法を提供することを目的とする。
服するためになされたものであり、スミアと暗電流を同
時に低減することができる固体撮像素子及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、シリコン窒化膜からなる表面保護膜
を備えた固体撮像素子において、前記表面保護膜のＳｉ
とＮの組成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にした。
るために本発明は、シリコン窒化膜からなる表面保護膜
を備えた固体撮像素子において、前記表面保護膜のＳｉ
とＮの組成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にした。
【００１１】かかる構造によれば、シリコン窒化膜の屈
折率が低くなることでスミアが低減され、更に、暗電流
も同時に低減されて、高品質の画像撮像が可能な固体撮
像素子を実現することができる。
折率が低くなることでスミアが低減され、更に、暗電流
も同時に低減されて、高品質の画像撮像が可能な固体撮
像素子を実現することができる。
【００１２】また、シリコン窒化膜からなる表面保護膜
を備えた固体撮像素子の製造方法において、前記表面保
護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガスとＳｉＨ4
及びＮＨ3からなるソースガスとを導入すると共に、Ｎ2
とＳｉＨ4の流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定
して、プラズマＣＶＤにより成膜することとした。
を備えた固体撮像素子の製造方法において、前記表面保
護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガスとＳｉＨ4
及びＮＨ3からなるソースガスとを導入すると共に、Ｎ2
とＳｉＨ4の流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定
して、プラズマＣＶＤにより成膜することとした。
【００１３】また、シリコン窒化膜からなる表面保護膜
を備えた固体撮像素子の製造方法において、前記表面保
護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガスとＳｉＨ4
及びＮＨ3からなるソースガスとを導入すると共に、Ｎ
Ｈ3とＮ2に対するＳｉＨ4の流量比（ＮＨ3＋Ｎ2）／Ｓ
ｉＨ4）を２５以上に設定して、プラズマＣＶＤにより
成膜することとした。
を備えた固体撮像素子の製造方法において、前記表面保
護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガスとＳｉＨ4
及びＮＨ3からなるソースガスとを導入すると共に、Ｎ
Ｈ3とＮ2に対するＳｉＨ4の流量比（ＮＨ3＋Ｎ2）／Ｓ
ｉＨ4）を２５以上に設定して、プラズマＣＶＤにより
成膜することとした。
【００１４】これらの固体撮像素子の製造方法によれ
ば、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコン酸化
膜を形成することができるため、シリコン窒化膜の屈折
率が低くなってスミアが低減され、更に、暗電流も同時
に低減されて、高品質の画像撮像が可能な固体撮像素子
を実現することができる。
ば、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコン酸化
膜を形成することができるため、シリコン窒化膜の屈折
率が低くなってスミアが低減され、更に、暗電流も同時
に低減されて、高品質の画像撮像が可能な固体撮像素子
を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して、本
発明の固体撮像素子をインターライン型のＣＣＤ撮像素
子に適用した場合について説明する。
発明の固体撮像素子をインターライン型のＣＣＤ撮像素
子に適用した場合について説明する。
【００１６】図１は、本実施の形態に係るインターライ
ン型のＣＣＤ撮像素子（以下、ＩＬＣＣＤという）にお
ける受光エレメント及びその近傍のコラム構造を示す要
部縦断面図である。
ン型のＣＣＤ撮像素子（以下、ＩＬＣＣＤという）にお
ける受光エレメント及びその近傍のコラム構造を示す要
部縦断面図である。
【００１７】同図において、ｎ型半導体基板６上に形成
されたｐ型ウェル領域７に、フォトダイオードを構成す
るｎ型半導体領域８と、垂直転送路を構成するｎ型半導
体領域９、これらｎ型半導体領域８，９を囲むｐ-型半
導体からなるチャネルストッパ領域１０，１１が形成さ
れ、更に、図示していないｎ型半導体からなる水平転送
路やその他の素子などの構成要素が形成されている。
されたｐ型ウェル領域７に、フォトダイオードを構成す
るｎ型半導体領域８と、垂直転送路を構成するｎ型半導
体領域９、これらｎ型半導体領域８，９を囲むｐ-型半
導体からなるチャネルストッパ領域１０，１１が形成さ
れ、更に、図示していないｎ型半導体からなる水平転送
路やその他の素子などの構成要素が形成されている。
【００１８】これらの構成要素が形成された半導体基板
６上に、ＳｉＯ2からなるゲート酸化膜１２が積層さ
れ、更に、ゲート酸化膜１２上の所定部分に、いずれも
ポリシリコンからなる第１の電極層１３と第２の電極層
（図示略）が積層されている。これら第１，第２の電極
層は、いわゆる多層配線構造で形成されており、上記の
垂直転送路と水平転送路に電荷転送用の駆動信号を供給
するための転送電極や、露光によってｎ型半導体領域８
に感光蓄積された信号電荷をｎ型半導体領域９へ転送す
るためのトランスファゲート用のゲート電極や、その他
ＭＯＦＥＴなどの素子のゲート電極を構成している。
６上に、ＳｉＯ2からなるゲート酸化膜１２が積層さ
れ、更に、ゲート酸化膜１２上の所定部分に、いずれも
ポリシリコンからなる第１の電極層１３と第２の電極層
（図示略）が積層されている。これら第１，第２の電極
層は、いわゆる多層配線構造で形成されており、上記の
垂直転送路と水平転送路に電荷転送用の駆動信号を供給
するための転送電極や、露光によってｎ型半導体領域８
に感光蓄積された信号電荷をｎ型半導体領域９へ転送す
るためのトランスファゲート用のゲート電極や、その他
ＭＯＦＥＴなどの素子のゲート電極を構成している。
【００１９】また、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜１４中
に埋設されたアルミ層によって、素子間配線（図示略）
とアルミ遮光膜１５が形成され、更に、層間絶縁膜１４
の表面全体を被覆するシリコン窒化膜からなる表面保護
膜１６が積層されている。
に埋設されたアルミ層によって、素子間配線（図示略）
とアルミ遮光膜１５が形成され、更に、層間絶縁膜１４
の表面全体を被覆するシリコン窒化膜からなる表面保護
膜１６が積層されている。
【００２０】なお、アルミ遮光膜１５は、ｎ型半導体領
域８以外の領域上を覆うように形成されており、これに
よって、ｎ型半導体領域８以外の領域への光の入射を防
止している。更に、この防止効果を高めるために、アル
ミ遮光膜１５のｎ型半導体領域８に面した先端部分が、
ｎ型半導体領域８の若干内側までオーバーラップして形
成されている。
域８以外の領域上を覆うように形成されており、これに
よって、ｎ型半導体領域８以外の領域への光の入射を防
止している。更に、この防止効果を高めるために、アル
ミ遮光膜１５のｎ型半導体領域８に面した先端部分が、
ｎ型半導体領域８の若干内側までオーバーラップして形
成されている。
【００２１】次に、かかる構造を有するＩＬＣＣＤの製
造工程を図２を参照して説明する。
造工程を図２を参照して説明する。
【００２２】まず、同図（ａ）に示す第１の工程で、ｎ
型半導体基板６上にｐ型ウェル領域７を成長させた後、
フォトリソグラフィー、イオン注入、熱処理などの周知
の半導体製造技術によって、垂直転送路となるｎ型半導
体領域４と水平転送路となるｎ型半導体領域（図示
略）、及びｐ-型半導体からなるチャンネルストッパ領
域１０，１１を形成する。
型半導体基板６上にｐ型ウェル領域７を成長させた後、
フォトリソグラフィー、イオン注入、熱処理などの周知
の半導体製造技術によって、垂直転送路となるｎ型半導
体領域４と水平転送路となるｎ型半導体領域（図示
略）、及びｐ-型半導体からなるチャンネルストッパ領
域１０，１１を形成する。
【００２３】次に、同図（ｂ）に示す第２の工程におい
て、ＳｉＯ2からなるゲート酸化膜１２を形成した後、
ポリシリコン層を堆積させ、更に、このポリシリコン層
をパターニング処理することにより、前記の垂直転送路
や水平転送路用の転送電極とトランスファゲートやその
他の素子用のゲート電極のための第１の電極層１３を形
成する。なお、図示していないが、これに引き続いて、
第１の電極層１３上に酸化膜を形成した後、ポリシリコ
ンによる前記第２の電極層（図示略）を形成する。
て、ＳｉＯ2からなるゲート酸化膜１２を形成した後、
ポリシリコン層を堆積させ、更に、このポリシリコン層
をパターニング処理することにより、前記の垂直転送路
や水平転送路用の転送電極とトランスファゲートやその
他の素子用のゲート電極のための第１の電極層１３を形
成する。なお、図示していないが、これに引き続いて、
第１の電極層１３上に酸化膜を形成した後、ポリシリコ
ンによる前記第２の電極層（図示略）を形成する。
【００２４】次に、同図（ｃ）に示す第３の工程で、ｐ
型ウェル領域７の所定部分にイオン注入することによ
り、フォトダイオード用のｎ型半導体領域８を形成す
る。
型ウェル領域７の所定部分にイオン注入することによ
り、フォトダイオード用のｎ型半導体領域８を形成す
る。
【００２５】次に、同図（ｄ）に示す第４の工程で、全
面にＳｉＯ2からなる層間絶縁膜１４を積層した後、ア
ルミ層によって前記の素子間配線とアルミ遮光膜１５を
形成する。
面にＳｉＯ2からなる層間絶縁膜１４を積層した後、ア
ルミ層によって前記の素子間配線とアルミ遮光膜１５を
形成する。
【００２６】そして、第５の工程において、プラズマＣ
ＶＤで、ＳｉとＮの組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以
下、すなわち、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化
膜からなる表面保護膜１６を成長させることにより、図
１に示したＩＬＣＣＤを完成させる。
ＶＤで、ＳｉとＮの組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以
下、すなわち、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化
膜からなる表面保護膜１６を成長させることにより、図
１に示したＩＬＣＣＤを完成させる。
【００２７】なお、上記第５の工程では、少なくとも、
ソースガスとしてＳｉＨ4とＮＨ3、キャリアガスとして
Ｎ2をプラズマＣＶＤ装置に導入し、更に、Ｎ2とＳｉＨ
4の流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定するか、
または、ＮＨ3とＮ2に対するＳｉＨ4の流量比（（ＮＨ3
＋Ｎ2)／ＳｉＨ4）を２５以上に設定することにより、
（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化膜を成長させ、
このシリコン窒化膜を表面保護膜１６とする。
ソースガスとしてＳｉＨ4とＮＨ3、キャリアガスとして
Ｎ2をプラズマＣＶＤ装置に導入し、更に、Ｎ2とＳｉＨ
4の流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定するか、
または、ＮＨ3とＮ2に対するＳｉＨ4の流量比（（ＮＨ3
＋Ｎ2)／ＳｉＨ4）を２５以上に設定することにより、
（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化膜を成長させ、
このシリコン窒化膜を表面保護膜１６とする。
【００２８】このように、本実施の形態によれば、（Ｓ
ｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化膜によって表面保護
膜１６を形成すると、シリコン窒化膜の屈折率が低くな
るためスミアが低減され、更に暗電流も同時に低減され
て、高品質の画像撮像が可能なＩＬＣＣＤを実現するこ
とができる。
ｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒化膜によって表面保護
膜１６を形成すると、シリコン窒化膜の屈折率が低くな
るためスミアが低減され、更に暗電流も同時に低減され
て、高品質の画像撮像が可能なＩＬＣＣＤを実現するこ
とができる。
【００２９】次に、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン
窒化膜によって表面保護膜１６を形成することの有用性
について、より具体的な実験例に基づいて説明する。
窒化膜によって表面保護膜１６を形成することの有用性
について、より具体的な実験例に基づいて説明する。
【００３０】上記第５の工程では、図３に示す２周波励
起型のプラズマＣＶＤ装置を使用し、図４に示すプロセ
ス条件下でシリコン窒化膜の表面保護膜１６を成長させ
た。
起型のプラズマＣＶＤ装置を使用し、図４に示すプロセ
ス条件下でシリコン窒化膜の表面保護膜１６を成長させ
た。
【００３１】すなわち、高周波電源１７からマッチング
回路ＭＣ１及びハイパスフィルタＨＰＦを介してチャン
バー１８内のアノード１９に供給する高周波電力を、周
波数１３．５６ＭＨｚ、電力０．５０〜１．００ＫＷに
設定した。
回路ＭＣ１及びハイパスフィルタＨＰＦを介してチャン
バー１８内のアノード１９に供給する高周波電力を、周
波数１３．５６ＭＨｚ、電力０．５０〜１．００ＫＷに
設定した。
【００３２】更に、低周波電源２０からマッチング回路
ＭＣ２及びローパスフィルタＬＰＦを介してサセプター
２１に供給する低周波電力を、周波数２７０ＫＨｚ、電
力０．１０〜０．７０ＫＷに設定した。
ＭＣ２及びローパスフィルタＬＰＦを介してサセプター
２１に供給する低周波電力を、周波数２７０ＫＨｚ、電
力０．１０〜０．７０ＫＷに設定した。
【００３３】そして、上記第１ないし第４の工程で処理
されたウェーハ２２をサセプター２１上に載せ、チャン
バー１８内の温度を３５０℃、圧力を２．０〜２．５Ｔ
orrに設定し、更に、ソースガスであるＳｉＮ4とＮＨ3
をそれぞれ流量１００〜２００sccm、２００〜１０００
sccm、キャリアガスであるＮ2を流量１００００〜１５
０００sccmでチャンバー１８内に導入することにより、
厚み約３０００〜１００００ のシリコン窒化膜を成長
させた。
されたウェーハ２２をサセプター２１上に載せ、チャン
バー１８内の温度を３５０℃、圧力を２．０〜２．５Ｔ
orrに設定し、更に、ソースガスであるＳｉＮ4とＮＨ3
をそれぞれ流量１００〜２００sccm、２００〜１０００
sccm、キャリアガスであるＮ2を流量１００００〜１５
０００sccmでチャンバー１８内に導入することにより、
厚み約３０００〜１００００ のシリコン窒化膜を成長
させた。
【００３４】このシリコン窒化膜の組成比（Ｓｉ／Ｎ）
は約０．８であり、図５（ａ）に示すように、入射光を
遮断した状態で電荷読み出しを行って得られた出力電
圧、すなわち暗電流に比例した出力電圧（以下、暗時出
力という）が約０．２ｍＶ、スミアが約０．０５０％で
あった。また、同図（ｂ）に示すように、屈折率が１．
９未満であった。
は約０．８であり、図５（ａ）に示すように、入射光を
遮断した状態で電荷読み出しを行って得られた出力電
圧、すなわち暗電流に比例した出力電圧（以下、暗時出
力という）が約０．２ｍＶ、スミアが約０．０５０％で
あった。また、同図（ｂ）に示すように、屈折率が１．
９未満であった。
【００３５】更に、同様のプラズマＣＶＤにより、組成
比（Ｓｉ／Ｎ）が約０．９のシリコン窒化膜と、組成比
（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５のシリコン窒化膜を成長させ
た。この結果によると、図５（ａ）に示すように、組成
比（Ｓｉ／Ｎ）が約０．９のシリコン窒化膜では、暗時
出力が約０．４０ｍＶ、スミアが約０．１５％、屈折率
が約１．９５となり、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５の
シリコン窒化膜では、暗時出力が約０．８０ｍＶ、スミ
アが約０．２０％であった。
比（Ｓｉ／Ｎ）が約０．９のシリコン窒化膜と、組成比
（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５のシリコン窒化膜を成長させ
た。この結果によると、図５（ａ）に示すように、組成
比（Ｓｉ／Ｎ）が約０．９のシリコン窒化膜では、暗時
出力が約０．４０ｍＶ、スミアが約０．１５％、屈折率
が約１．９５となり、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５の
シリコン窒化膜では、暗時出力が約０．８０ｍＶ、スミ
アが約０．２０％であった。
【００３６】更に、プラスマＣＶＤ装置のチャンバー１
８内の温度を３５０℃から４００℃に変更して、上記同
様のプロセス条件の下でシリコン窒化膜を形成した結
果、図５（ｂ）に示す屈折率の変化が得られた。
８内の温度を３５０℃から４００℃に変更して、上記同
様のプロセス条件の下でシリコン窒化膜を形成した結
果、図５（ｂ）に示す屈折率の変化が得られた。
【００３７】図５（ａ）に示す実験結果から明らかなよ
うに、（Ｓｉ／Ｎ）＝０．９を境にして、それより組成
比（Ｓｉ／Ｎ）が小さいと、スミアと暗時出力が共に減
少し、それより組成比（Ｓｉ／Ｎ）が大きいと、スミア
と暗時出力が急増する。
うに、（Ｓｉ／Ｎ）＝０．９を境にして、それより組成
比（Ｓｉ／Ｎ）が小さいと、スミアと暗時出力が共に減
少し、それより組成比（Ｓｉ／Ｎ）が大きいと、スミア
と暗時出力が急増する。
【００３８】したがって、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５にし
たことで、スミアと暗時出力（暗電流）を同時に低減す
ることの有用性が確認された。
たことで、スミアと暗時出力（暗電流）を同時に低減す
ることの有用性が確認された。
【００３９】更に、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が小さいほどシ
リコン窒化膜の屈折率が下がることか確認された。この
結果、フォトダイオードの受光面を覆う表面保護膜１６
での光干渉効果が弱まると共に、表面保護膜１６の膜厚
ばらつきによる分光感度の変化が低減されるためスミア
が減少する。
リコン窒化膜の屈折率が下がることか確認された。この
結果、フォトダイオードの受光面を覆う表面保護膜１６
での光干渉効果が弱まると共に、表面保護膜１６の膜厚
ばらつきによる分光感度の変化が低減されるためスミア
が減少する。
【００４０】更に、アルミ遮光膜１５とフォトダイオー
ドとがオーバーラップした部分に表面保護膜１６がオー
バーハングして積層されたとしても、このオーバーハン
グした部分は低屈折率となる。このため、不要な光がこ
のオーバーハングした部分に入射しても、大きく屈折さ
れることはなく、アルミ遮光膜１５で遮光されることと
なるため、従来技術のような不要な光電荷の発生に起因
するスミアが低減される。
ドとがオーバーラップした部分に表面保護膜１６がオー
バーハングして積層されたとしても、このオーバーハン
グした部分は低屈折率となる。このため、不要な光がこ
のオーバーハングした部分に入射しても、大きく屈折さ
れることはなく、アルミ遮光膜１５で遮光されることと
なるため、従来技術のような不要な光電荷の発生に起因
するスミアが低減される。
【００４１】更に、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５となるシリ
コン窒化膜を製造するためのプロセス条件を実験により
求めた。
コン窒化膜を製造するためのプロセス条件を実験により
求めた。
【００４２】図６（ａ）は、実験により得られた流量比
（Ｎ2／ＳｉＨ4）に対する組成比（Ｓｉ／Ｎ）の関係を
示す特性図である。同図（ａ）から明らかなように、流
量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定することで、シ
リコン窒化膜の組成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にす
ることができることが確認された。すなわち、このプロ
セス条件によれば、図５（ａ）（ｂ）に示したのと同様
の特性を有するシリコン窒化膜を形成することができ、
スミアと暗時出力を同時に低減することができる。
（Ｎ2／ＳｉＨ4）に対する組成比（Ｓｉ／Ｎ）の関係を
示す特性図である。同図（ａ）から明らかなように、流
量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定することで、シ
リコン窒化膜の組成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にす
ることができることが確認された。すなわち、このプロ
セス条件によれば、図５（ａ）（ｂ）に示したのと同様
の特性を有するシリコン窒化膜を形成することができ、
スミアと暗時出力を同時に低減することができる。
【００４３】更に、他のプロセス条件として、図６
（ｂ）に示すように、流量比（（ＮＨ3＋Ｎ2）／ＳｉＨ
4）を２５以上に設定することで、シリコン窒化膜の組
成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にすることができるこ
とが確認された。すなわち、このプロセス条件によって
も、図５（ａ）（ｂ）に示したのと同様の特性を有する
シリコン窒化膜を形成することができ、スミアと暗時出
力を同時に低減することができる。
（ｂ）に示すように、流量比（（ＮＨ3＋Ｎ2）／ＳｉＨ
4）を２５以上に設定することで、シリコン窒化膜の組
成比（Ｓｉ／Ｎ）を０．８５以下にすることができるこ
とが確認された。すなわち、このプロセス条件によって
も、図５（ａ）（ｂ）に示したのと同様の特性を有する
シリコン窒化膜を形成することができ、スミアと暗時出
力を同時に低減することができる。
【００４４】次に、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５の場
合のシリコン窒化膜と、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５
の場合のシリコン窒化膜とのそれぞれのＦＴＩＲスペク
トルに基づいて、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒
化膜がスミアと暗時出力を同時に低減させ得る根拠につ
いて考察する。
合のシリコン窒化膜と、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．９５
の場合のシリコン窒化膜とのそれぞれのＦＴＩＲスペク
トルに基づいて、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン窒
化膜がスミアと暗時出力を同時に低減させ得る根拠につ
いて考察する。
【００４５】図７は、そのＦＴＩＲスペクトルの実測図
であり、実線にて示す特性曲線Ｘが、（Ｓｉ／Ｎ）≒
０．８５のシリコン窒化膜、 点線にて示す特性曲線Ｙ
が、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．９５のシリコン窒化膜を示して
いる。
であり、実線にて示す特性曲線Ｘが、（Ｓｉ／Ｎ）≒
０．８５のシリコン窒化膜、 点線にて示す特性曲線Ｙ
が、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．９５のシリコン窒化膜を示して
いる。
【００４６】このＦＴＩＲスペクトルによると、（Ｓｉ
／Ｎ）≒０．９５のシリコン窒化膜では、波数２０００
〜２４００ｃｍ-1にピークがあり、Ｓｉ−Ｈ基の含有量
が多いことが分かる。すなわち、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．９
５のシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤによって成膜する
と、その成膜過程で、ＮＨ3とＳｉＨ4から分離した水素
がＳｉ−Ｈ基の形で膜中に多く取り込まれたことを示し
ている。そして、Ｓｉ−Ｈ基の結合は比較的弱く、低エ
ネルギーのイオンボンバートメントの影響を受けて容易
に結合が壊れるため、このシリコン窒化膜では、多くの
水素基（−Ｈ）の存在によって屈折率が高くなり、スミ
アの増加を招くものと推察される。
／Ｎ）≒０．９５のシリコン窒化膜では、波数２０００
〜２４００ｃｍ-1にピークがあり、Ｓｉ−Ｈ基の含有量
が多いことが分かる。すなわち、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．９
５のシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤによって成膜する
と、その成膜過程で、ＮＨ3とＳｉＨ4から分離した水素
がＳｉ−Ｈ基の形で膜中に多く取り込まれたことを示し
ている。そして、Ｓｉ−Ｈ基の結合は比較的弱く、低エ
ネルギーのイオンボンバートメントの影響を受けて容易
に結合が壊れるため、このシリコン窒化膜では、多くの
水素基（−Ｈ）の存在によって屈折率が高くなり、スミ
アの増加を招くものと推察される。
【００４７】一方、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．８５のシリコン
窒化膜では、波数２０００〜２４００ｃｍ-1でのピーク
が減衰し、代わりに波数３２００〜３４００ｃｍ-1の範
囲内にピークが生じている。したがって、Ｓｉ−Ｈ基の
含有量が少なく、代わりにＳｉ−Ｎ基の含有量が増加し
たことが分かる。
窒化膜では、波数２０００〜２４００ｃｍ-1でのピーク
が減衰し、代わりに波数３２００〜３４００ｃｍ-1の範
囲内にピークが生じている。したがって、Ｓｉ−Ｈ基の
含有量が少なく、代わりにＳｉ−Ｎ基の含有量が増加し
たことが分かる。
【００４８】この結果、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．８５のシリ
コン窒化膜では、Ｓｉ−Ｈ基が減少することで屈折率が
低下し、スミアの低減化を可能にするものと推察され
る。更に、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．８５のシリコン窒化膜で
は、水素基（−Ｈ）が、Ｓｉ−Ｈ基よりもＮ−Ｈ基の形
で膜中に取り込まれることとなり、このＮ−Ｈ基の結合
は強く安定であることから、このシリコン窒化膜で被覆
された各構成要素に対して悪影響を及ぼすことがないた
め、スミアの低減化に加えて、暗時出力（暗電流）の低
減化をも同時に実現するものと推察される。
コン窒化膜では、Ｓｉ−Ｈ基が減少することで屈折率が
低下し、スミアの低減化を可能にするものと推察され
る。更に、（Ｓｉ／Ｎ）≒０．８５のシリコン窒化膜で
は、水素基（−Ｈ）が、Ｓｉ−Ｈ基よりもＮ−Ｈ基の形
で膜中に取り込まれることとなり、このＮ−Ｈ基の結合
は強く安定であることから、このシリコン窒化膜で被覆
された各構成要素に対して悪影響を及ぼすことがないた
め、スミアの低減化に加えて、暗時出力（暗電流）の低
減化をも同時に実現するものと推察される。
【００４９】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコン窒化
膜で表面保護膜を形成したので、スミアと暗電流を同時
に低減することができ、高品質の画像撮像が可能な固体
撮像素子を実現することができる。
ば、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコン窒化
膜で表面保護膜を形成したので、スミアと暗電流を同時
に低減することができ、高品質の画像撮像が可能な固体
撮像素子を実現することができる。
【００５０】また、（Ｓｉ／Ｎ）≦０．８５のシリコン
窒化膜は、低温プラズマＣＶＤで形成することができる
ため、アルミ配線のヒロックを抑え、画像出力のばらつ
きやオプティカルブラック領域での光漏れを低減するこ
とができる。
窒化膜は、低温プラズマＣＶＤで形成することができる
ため、アルミ配線のヒロックを抑え、画像出力のばらつ
きやオプティカルブラック領域での光漏れを低減するこ
とができる。
【００５１】なお、本実施の形態では、ＩＬＣＣＤにつ
いて説明したが、本発明はこれに限らず、他の方式のＣ
ＣＤやＭＯＳ型固体撮像素子など、表面保護膜を備える
固体撮像素子のいずれにも適用することができ、スミア
と暗電流を同時に低減することができる。
いて説明したが、本発明はこれに限らず、他の方式のＣ
ＣＤやＭＯＳ型固体撮像素子など、表面保護膜を備える
固体撮像素子のいずれにも適用することができ、スミア
と暗電流を同時に低減することができる。
【００５２】また、表面保護膜を２周波励起プラズマＣ
ＶＤで成膜する場合を説明したが、単一周波数のプラズ
マＣＶＤで成膜することも可能である。また、電界型の
プラズマＣＶＤを適用する場合を述べたが、誘導コイル
を用いた電磁誘導型のプラズマＣＶＤを適用してもよ
い。
ＶＤで成膜する場合を説明したが、単一周波数のプラズ
マＣＶＤで成膜することも可能である。また、電界型の
プラズマＣＶＤを適用する場合を述べたが、誘導コイル
を用いた電磁誘導型のプラズマＣＶＤを適用してもよ
い。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面保護膜を、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下である
シリコン窒化膜で形成したので、スミアと暗電流を同時
に低減することができ、高品質の画像撮像が可能な固体
撮像素子を実現することができる。
面保護膜を、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下である
シリコン窒化膜で形成したので、スミアと暗電流を同時
に低減することができ、高品質の画像撮像が可能な固体
撮像素子を実現することができる。
【００５４】また、少なくともＮ2からなるキャリアガ
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入して
プラズマＣＶＤで成膜する際に、Ｎ2とＳｉＨ4の流量比
（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定して、組成比（Ｓｉ
／Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜の表面保護
膜を形成することができ、スミアと暗電流を同時に低減
することができる。
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入して
プラズマＣＶＤで成膜する際に、Ｎ2とＳｉＨ4の流量比
（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０以上に設定して、組成比（Ｓｉ
／Ｎ）が０．８５以下であるシリコン窒化膜の表面保護
膜を形成することができ、スミアと暗電流を同時に低減
することができる。
【００５５】また、少なくともＮ2からなるキャリアガ
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入して
プラズマＣＶＤで成膜する際に、ＮＨ3とＮ2に対するＳ
ｉＨ4の流量比（ＮＨ3＋Ｎ2）／ＳｉＨ4）を２５以上に
設定して、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコ
ン窒化膜の表面保護膜を形成することができて、スミア
と暗電流を同時に低減することができる。
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入して
プラズマＣＶＤで成膜する際に、ＮＨ3とＮ2に対するＳ
ｉＨ4の流量比（ＮＨ3＋Ｎ2）／ＳｉＨ4）を２５以上に
設定して、組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．８５以下のシリコ
ン窒化膜の表面保護膜を形成することができて、スミア
と暗電流を同時に低減することができる。
【図１】本実施の形態に係るＩＬＣＣＤの要部構造を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】図１に示すＩＬＣＣＤの製造工程を示す説明図
である。
である。
【図３】本実施の形態に係る表面保護層を製造するため
のプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す説明図である。
のプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る表面保護層を製造するため
の典型的なプロセス条件を示す説明図である。
の典型的なプロセス条件を示す説明図である。
【図５】本実施の形態に係る表面保護層の組成比（Ｓｉ
／Ｎ）に対するスミアと暗時出力及び屈折率の関係を示
す説明図である。
／Ｎ）に対するスミアと暗時出力及び屈折率の関係を示
す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る表面保護層を製造するため
のプロセス条件を示す特性図である。
のプロセス条件を示す特性図である。
【図７】本実施の形態に係る表面保護層の特性を示すＦ
ＴＩＲスペクトル図である。
ＴＩＲスペクトル図である。
【図８】従来のＩＬＣＣＤの構造を示す縦断面図であ
る。
る。
６…ｎ型半導体基板 ８，９…ｎ型半導体領域 １６…表面保護膜
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン窒化膜からなる表面保護膜を備
えた固体撮像素子において、 前記表面保護膜のＳｉとＮの組成比（Ｓｉ／Ｎ）が０．
８５以下であることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 シリコン窒化膜からなる表面保護膜を備
えた固体撮像素子の製造方法において、 前記表面保護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガ
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入する
と共に、Ｎ2とＳｉＨ4の流量比（Ｎ2／ＳｉＨ4）を３０
以上に設定して、プラズマＣＶＤにより成膜することを
特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項３】 シリコン窒化膜からなる表面保護膜を備
えた固体撮像素子の製造方法において、 前記表面保護膜を、少なくともＮ2からなるキャリアガ
スとＳｉＨ4及びＮＨ3からなるソースガスとを導入する
と共に、ＮＨ3とＮ2に対するＳｉＨ4の流量比（ＮＨ3＋
Ｎ2）／ＳｉＨ4）を２５以上に設定して、プラズマＣＶ
Ｄにより成膜することを特徴とする固体撮像素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10150729A JPH11330443A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10150729A JPH11330443A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330443A true JPH11330443A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15503146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10150729A Pending JPH11330443A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016046466A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2019067826A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその製造方法ならびに機器 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP10150729A patent/JPH11330443A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016046466A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2019067826A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその製造方法ならびに機器 |
| US10777596B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of manufacturing the same, and device |
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