JP2010205843A - 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制することにより、受光部における青色感度の低下を抑制して、画質劣化を防止する。
【解決手段】フォトダイオード１２の上方で、パターニングされた最上層である第２配線層１９のアルミニュウム（Ａｌ）配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマＳｉＮ膜２２を成膜するため、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。

この種の従来の固体撮像素子では、フォトダイオード（ＰＤ）、転送ゲート（ＴＧ）およびＣＣＤを含む素子全面上に、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜をパッシベーション膜として形成し、熱によるシンター処理を行うことにより、各画素を構成する光電変換部（受光部）としてのフォトダイオード表面の暗電流を抑制することができる。このことが特許文献１の固体撮像素子の製造方法に開示されている。

特許文献１では、フォトダイオード（ＰＤ）、転送ゲート（ＴＧ）およびＣＣＤを含む素子全面上に表面保護用の第１パッシベーション膜として、例えば膜厚が５０００〜６０００オングストローム程度のＰＳＧ膜を、例えば減圧ＣＶＤ法により摂氏４００度程度の低温で形成する。このＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓｅｓ）膜の上部に第２パッシベーション膜として、例えばＳｉＨ_４とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いる通常のプラズマＣＶＤ法により膜厚が３０００〜５０００オングストローム程度の窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、プラズマＳｉＮ膜を形成する。このプラズマＣＶＤ法では、プラズマにより低温で構成ガスを分解して成膜することができる。Ｃｕ配線やＡｌ配線などの金属配線が下層にあると、これらの金属配線は摂氏５００度以上の高温では融けるため、プラズマＣＶＤ法の成膜温度は、摂氏３００〜４００度程の低温とすることができる。

特開昭６３−1８５０５９号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ＳｉＮ膜のパッシベーション膜形成条件によっては、青色波長でＳｉＮ膜のパッシベーション膜の膜透過率が低減して、受光部における青色感度が低下し、このことが画質劣化を引き起こすという問題を有している。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制することにより青色感度の低下を抑制して、画質劣化を防止することができる固体撮像素子の製造方法、この固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像素子の製造方法は、入射光を光電変換して撮像する複数の受光素子が設けられた固体撮像素子の製造方法において、該受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を１.９以上２.１以下に設定する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるアンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比を０.２５〜０.５に設定して前記プラズマ窒化シリコン膜を成膜する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記アンモニア（ＮＨ_３）ガスの流量を１００〜１５０ｓｃｃｍに設定し、前記ＳｉＨ_４（シランガス）の流量を３００〜４００ｓｃｃｍに設定する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜成膜工程において、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比と、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーとを調整することにより、前記プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を制御する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程を更に有する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーを８５０Ｗ〜１５００Ｗに設定する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜の成膜時に、前記装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーを９３０Ｗ〜１１３０Ｗに設定する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、ＳｉＨ_４ガスとＮＨ_３ガスを用いて、温度が摂氏３５０〜４５０度、圧力２〜７Ｔｏｒｒで、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍのプラズマ窒化シリコン膜を成膜する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜の膜厚は、前記シンター処理時に該プラズマ窒化シリコン膜から前記受光素子の表面に水素を供給するのに充分な量の水素を該プラズマ窒化シリコン膜から離脱可能とする膜厚である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該転送ゲートの形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜を成膜する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記パターニングされた金属層は配線パターンであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該配線パターン形成後にその上に第２プラズマ窒化シリコン膜を成膜する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるプラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、前記パターニングされた金属層として、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートを形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程と、該パターニングされた金属層として、配線パターン形成後にその上に第２プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記プラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程を更に有し、該シンター処理工程は、前記第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および前記第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の実施後に同時に行うかまたは、該第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および該第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の各実施後にそれぞれ行う。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１プラズマ窒化シリコン膜は反射防止膜を兼ねて前記受光素子上に形成される。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜であり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該金属遮光膜と前記受光素子との段差を平坦化するための層間絶縁膜を形成した後にその上に前記プラズマ窒化シリコン膜を成膜する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における受光素子が設けられた撮像領域の周辺領域であって、多数のトランジスタで構成された周辺回路が設けられた周辺領域の金属配線形成後の表面にも、前記プラズマ窒化シリコン膜を防湿用のパッシベーション膜として形成する。

本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されており、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記シンター処理により、プラズマドライエッチングによるシリコン表面欠陥が修復されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されており、複数の画素部のそれぞれに、該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷が電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、該受光素子毎に該電荷転送トランジスタにより該電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて該画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路とを有するＣＭＯＳ固体撮像素子である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されており、複数の画素部のそれぞれに、該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜が配置されたＣＣＤ固体撮像素子である。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、入射光を光電変換して撮像する受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有している。このプラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率は、好ましくは、１.９以上２.１以下に設定する。

これによって、プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を１.９以上２.１５以下に設定するので、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下が抑制されて、受光部における青色感度の低下が抑制され、画質劣化が防止される。

以上により、本発明によれば、プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を１.９以上２.１５以下に設定するため、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制して、受光素子における青色感度の低下を抑制し、これによって、画質劣化を防止することができる。

本発明の実施形態１に係るＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 図１のＣＭＯＳ固体撮像素子におけるパッシベーション膜の青色波長での光透過率と屈折率との関係を示す図である。 図１のＣＭＯＳ固体撮像素子におけるパッシベーション膜の青色波長での屈折率と受光部での青色感度の大きさとの関係を示す図である。 図１のＣＭＯＳ固体撮像素子における暗電流の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を示す図である。 図１のＣＭＯＳ固体撮像素子における青色感度の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を示す図である。 本発明の実施形態２に係るＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 本発明の実施形態３に係るＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明の固体撮像素子の実施形態１、２として、本発明のプラズマＣＶＤ法によるプラズマＳｉＮ膜をＣＭＯＳ固体撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）に適用した場合について説明し、本発明の固体撮像素子の実施形態３として、本発明のプラズマＣＶＤ法によるプラズマＳｉＮ膜をＣＣＤ固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）に適用した場合について説明し、さらに、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態４について、図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、ここで、ＣＭＯＳイメージセンサとＣＣＤイメージセンサの特徴について簡単に説明する。

ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサのように、垂直転送部により、入射光を光電変換する各受光部からの信号電荷をそれぞれ電荷転送し、垂直転送部からの信号電荷を水平転送部により水平方向に電荷転送するＣＣＤを使用せず、メモリデバイスのようにアルミニュウム（Ａｌ）配線などで構成される選択制御線によって、画素毎に受光部から信号電荷を読み出してそれを電圧変換し、その変換電圧に応じて信号増幅した撮像信号を、選択された画素から順次読み出すようになっている。一方、ＣＣＤイメージセンサは、ＣＣＤの駆動のために正負の複数の電源電圧を必要とするが、ＣＭＯＳイメージセンサは、単一電源で駆動が可能であり、ＣＣＤイメージセンサに比べ、低消費電力化や低電圧駆動が可能である。さらに、ＣＣＤイメージセンサの製造には、ＣＣＤ独自の製造プロセスを用いているために、ＣＭＯＳ回路で一般的に用いられる製造プロセスをそのまま適用することが難しい。これに対して、ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＭＯＳ回路で一般的に用いられる製造プロセスを使用しているために、表示制御用のドライバー回路や撮像制御用のドライバー回路、ＤＲＡＭなどの半導体メモリ、論理回路などの製造で多用されているＣＭＯＳプロセスにより、論理回路やアナログ回路、アナログデジタル変換回路などを同時に形成してしまうことができる。つまり、ＣＭＯＳイメージセンサは、半導体メモリ、表示制御用のドライバー回路および撮像制御用のドライバー回路と同一の半導体チップ上に形成することが容易であり、また、その製造に対しても、半導体メモリや表示制御用のドライバー回路および撮像制御用のドライバー回路と生産ラインを共有することが容易にできるという利点を有している。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。

図１において、本実施形態１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０の各画素部１には、その半導体基板１１の表面層として、画素毎に光電変換部（受光素子）としてのフォトダイオード１２が形成されている。このフォトダイオード１２に隣接して、信号電荷がフローティングディヒュージョン部（電荷電圧変換部）ＦＤに電荷転送するための電荷転送トランジスタの電荷転送部１３が設けられている。この電荷転送部１３上には、ゲート絶縁膜１４を介して引き出し電極である転送ゲート１５が設けられている。さらに、このフォトダイオード１２毎にフローティングディフュージョン部ＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅トランジスタ（図示せず）で増幅されて画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を有している。

この読出回路は、フローティングディヒュージョン部ＦＤを所定電圧（例えば電源電圧）にリセットするためのリセットトランジスタおよび、リセット後にフローティングディヒュージョン部ＦＤの電位に応じて信号を増幅して信号線に信号を出力する増幅トランジスタがロジックトランジスタ領域２に設けられ、このロジックトランジスタ領域２が各画素部１間に素子分離層ＳＴＩを介して設けられている。これらのリセットトランジスタおよび増幅トランジスタはそれぞれ、ソース（Ｓ）／ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）で構成されている。

これらの転送ゲート１５、フローティングディヒュージョン部ＦＤおよびロジックトランジスタ領域２の上方には、この読出回路の回路配線部や、転送ゲート１５およびフローティングディヒュージョン部ＦＤに接続される回路配線部が設けられている。ゲート絶縁膜１４および転送ゲート１５上には第１絶縁膜１６が形成され、その上に第１配線層１７が形成され、その上に第２絶縁膜１８が形成され、その上に第２配線層１９が形成されることにより上記回路配線部が構成されている。

また、これらの第１配線層１７と転送ゲート１５間、配線層１７とフローティングディヒュージョン部ＦＤ間、第１配線層１７とロジックトランジスタ領域２のソース（Ｓ）／ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）間にそれぞれ、導電性材料（例えばタングステン）からなるコンタクトプラグ２０がそれぞれ形成され、また、各第１配線層１７とその上の各第２配線層１９間にそれぞれ各コンタクトプラグ２１がそれぞれ形成されて、アルミニュウムや銅などからなる配線層１７、１９と転送ゲート１５、フローティングディヒュージョン部ＦＤおよびロジックトランジスタ領域２のソース（Ｓ）／ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）との間が電気的にそれぞれ接続されている。

さらに、第２絶縁膜１８および第２配線層１９上には、熱によるシンター処理で各画素部１を構成するフォトダイオード１２の表面の暗電流（光を当てない状態で信号電荷が発生する）を抑制するために、第２配線層１９の配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前に、プラズマＣＶＤ法によりプラズマ窒化シリコン膜のプラズマＳｉＮ膜２２がパッシベーション膜として形成されている。このプラズマＳｉＮ膜２２は、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。

このプラズマＳｉＮ膜２２上に、フォトダイオード１２毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂの各色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタ（図示せず）が形成され、さらに、その上に平坦化膜（図示せず）が形成され、その上に、受光部としてのフォトダイオード１２への集光用のマイクロレンズ２３が形成されている。この場合、マイクロレンズ２３がカラーフィルタ材料で形成されていてもよく、この場合には、上記カラーフィルタおよび平坦化膜は別途不要となる。

ここで、本実施形態１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０の製造方法におけるパッシベーション膜形成工程について詳細に説明する。

パッシベーション膜としてのプラズマＳｉＮ膜２２は、青色波長の膜透過率の低下を抑制するため、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。この場合のプラズマＳｉＮ膜２２の成膜条件としては、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比を０.２５〜０.５とすると共に、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦ（ラジオ・フリークエンシイ；RadioFrequency=高周波）パワーを８５０Ｗ以上１５００Ｗ以下の範囲内としている。なお、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの流量としては１００〜１５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ_４（シランガス）の流量としては３００〜４００ｓｃｃｍである。ｓｃｃｍは、ｃｃ／分（１分間に流れる体積ｃｃ）である。

このように、プラズマ窒化シリコン膜成膜工程において、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比と、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーとを調整することにより、パッシベーション膜としてのプラズマＳｉＮ膜２２の青色波長（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率を１.９〜２.２（好ましくは１.９〜２.１）に制御することができる。

表面保護用のパッシベーション膜として、ＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により、温度が摂氏３５０〜４５０度（ここでは摂氏３００度）、圧力２〜７Ｔｏｒｒ（ここでは圧力２Ｔｏｒｒ）で、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ（ここでは膜厚が３００ｎｍ；シンター処理時にＳｉＮ膜からフォトダイオード１２の表面に水素を供給するのに充分な量のＨ_２を離脱可能とする膜厚）の窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、プラズマＳｉＮ膜２２を形成する。このプラズマＣＶＤ法では、プラズマにより低温で上記構成ガスを分解してプラズマＳｉＮ膜２２を成膜することができる。Ｃｕ配線やＡｌ配線などの金属配線がプラズマＳｉＮ膜２２の下層にあると、これらの金属配線は摂氏５００度以上の高温では融けるため、プラズマＣＶＤ法の成膜温度は、摂氏３５０〜４５０度の低温であるため都合が良い。

前述したように、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦ（ラジオ・フリークエンシイ；Radio Frequency=高周波）パワーを８５０Ｗ以上１５００Ｗ以下の範囲内で行うが、より好ましくは、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦパワーを９３０Ｗ以上１１３０Ｗ以下で行う。ＲＦパワーは、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示し、構成ガスをプラズマ状態にするイオン化能力である。ＲＦパワーとは、プラズマを励起する高周波の電力値のことをいう。

図２は、図１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０におけるパッシベーション膜の青色波長での光透過率と屈折率との関係を示す図である。

図２に示すように、青色波長で測定したパッシベーション膜２２の光透過率は、屈折率２.２６よりも上がると急激に下がる。青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の屈折率が２.１以下であれば、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の光透過率は１００パーセントを確保できて安定化している。また、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の屈折率が２.１〜２.２６であれば、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の透過率は９９パーセント以上である。さらに、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の屈折率が２.３２であれば、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の光透過率は９１.５パーセント程度まで落ちる。

図３は、図１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０におけるパッシベーション膜の青色波長での屈折率と受光部での青色感度の大きさとの関係を示す図である。

図３に示すように、パッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の青色波長での屈折率は２.１５以下であれば、受光部での青色感度の大きさのスペックをその一例としての「７６」以上を満足する。パッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の青色波長での屈折率は２.１のときに、受光部での青色感度の大きさのスペックが７７程度と最大になり、その屈折率は２.１以下で、受光部での青色感度のスペックが多少減少して７６.５〜７７程度になるものの安定して、青色感度の大きさのスペック「７６」以上をより確実に満足している。

したがって、パッシベーション膜２２の青色波長での屈折率は２.１５以下であれば、青色波長で測定したパッシベーション膜２２の光透過率が９９.５パーセント以上で、青色感度の大きさの一例としてスペック「７６」以上を一応満足する。また、パッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の青色波長での屈折率は２.１以下であれば、青色波長で測定したパッシベーション膜（プラズマＳｉＮ膜２２）の光透過率が１００パーセントで安定しており、青色感度の大きさも、その一例としてのスペック「７６」以上をより確実に満足している。

図２の光透過率の屈折率依存性と図３の青色感度の屈折率依存性とを考慮すれば、プラズマ窒化シリコン膜成膜工程において、受光素子としてのフォトダイオード１２の上方で、パターニングされた金属層（第２配線層１９）上（またはその上の層間絶縁膜上）に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.２以下のプラズマ窒化シリコン膜（プラズマＳｉＮ膜２２）を成膜する。より好ましくは、プラズマＳｉＮ膜２２の青色波長での屈折率が１.９以上２.１以下とする。なお、屈折率１.９は制御できる値である。

図４は、図１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０における暗電流の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を示す図である。

最上層である第２配線層１９のアルミニュウム（Ａｌ）配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前にプラズマＳｉＮ膜２２であるパッシベーション膜を形成するとき、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワー（Ｗ；ワット）を図４に示すように７００Ｗ以上１５００Ｗ以下にすることにより、暗電流を抑制して画質の向上を図ることができる。ＲＦパワーを７００Ｗであっても、暗電流は通常のＲＦパワー６５０Ｗ時の６０パーセント程度に抑えることができる。ＲＦパワーを７００Ｗは、暗電流の値が他の領域に比べて大きく変化する領域であるため、装置の出力値間にばらつきがあるのを考慮すれば、プラズマ発生のイオン化率を上げるためのＲＦパワーを、ＲＦパワーに対する暗電流の変化率が一定に近づく、９００Ｗ以上１５００Ｗ以下（または１０００Ｗ以上１５００Ｗ以下）のＲＦパワーにする必要がある。この場合には、暗電流は通常のＲＦパワー６５０Ｗ時の３０パーセント以下に抑えることができて、画質の向上を図ることができるだけではなく、装置間の出力値にばらつきがあっても装置間で暗電流の値を同等にすることができて量産性に有利である。また、プラズマＳｉＮ膜２２の成膜工数においても、ＲＦパワーが高ければ高いほど膜が付き易く、ＲＦパワーを９００Ｗ以上１５００Ｗ以下にすれば、通常のＲＦパワー６５０Ｗ時に比べて生産効率が７〜８パーセント向上する。なお、ＲＦパワーが１５００Ｗは装置のＲＦパワーの限界値である。

このように、ＲＦパワーを上げるほど、後のシンター処理時にプラズマＳｉＮ膜２２から低温で離脱する水素量が多くなってシンター処理が確実に行われる結果、フォトダイオード１２の表面において、金属層のプラズマドライエッチング時に生じたシリコン表面欠陥を修復して、より暗電流を抑制し、画質の向上をより確実に図ることができる。

この場合、本実施形態１のプラズマＣＶＤ法のＲＦパワーは、通常の６５０Ｗよりも７００〜１５００Ｗと高く、構成ガスをプラズマ状態にする能力であって通常のイオン化率に比べてイオン化率を上げるものであって、プラズマＳｉＮ膜内の水素が低温で脱離しやすい状態にするものである。

三原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色光のうち、Ｂ（青）の色光がプラズマＳｉＮ膜２２に最も吸収されて減衰しやすく、所定の光量照射時にどれくらいの電流が得られるかを、Ｂ（青）の色光（波長４５０ｎｍ）に対する青色感度として図５に示している。

図５は、図１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０における青色感度の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を示す図である。なお、実線は、ＲＦパワー（Ｗ）に対する青色感度の大きさの平均値を示し、その上下の各点線は、ＲＦパワー（Ｗ）に対する青色感度の大きさの最大値と最小値をそれぞれ示している。

図５に示すように、ＲＦパワーが変われば、Ｂ（青）の色光（波長４５０ｎｍ）に対してプラズマＳｉＮ膜２２の膜質（特に屈折率）が変わる。要するに、ＲＦパワーが上げれば、Ｂ（青）の青色光（波長４５０ｎｍ）に対してプラズマＳｉＮ膜２２の屈折率が下がる。この場合、Ｂ（青）の青色光（波長４５０ｎｍ）に対してプラズマＳｉＮ膜２２の光透過率も改善される。特に、ＲＦパワーが上げればＢ（青）の色光（波長４５０ｎｍ）に対して透過率が上がって青色感度が改善されて画質劣化をより確実に防止する（鮮明な画像を得る）こともできる。また、ＲＦパワーが上げれば、暗電流の抑制（ノイズ抑制）をより良好に行って、画質劣化をより確実に防止する（鮮明な画像得る）こともできる。なお、Ｒ（赤）およびＧ（緑）の各色光に対しては、ＲＦパワーが変化しても青色光の場合のような大きな変化がない。

青色感度の基準値の一例としてスペック「７６」に設定した場合、ＲＦパワー（Ｗ）に対する青色感度の大きさの最小値に対しても、ＲＦパワー（Ｗ）が８５０Ｗ以上であれば、青色感度の基準値のスペック「７６」以上を満足することができる。したがって、装置を長期間安定に使用するための最大のＲＦパワーを１５００（Ｗ）とすれば、図４の暗電流の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性と、図５の青色感度の、パッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性とを考慮して、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦパワーを８５０Ｗ以上１５００Ｗ以下の範囲内で成膜を行えばよい。より好ましくは、青色感度をより安定化させるためには、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦパワーを９３０Ｗ以上１１３０Ｗ以下の範囲内で成膜を行えばよい。

以上により、本実施形態１によれば、フォトダイオード１２の上方で、パターニングされた最上層である第２配線層１９のアルミニュウム（Ａｌ）配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマＳｉＮ膜２２を成膜するため、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制することができて、受光部における青色感度の低下を抑制して、画質劣化を防止することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、最上層のアルミニュウム（Ａｌ）配線パターン形成後、カラーフィルタ形成前にプラズマＳｉＮ膜２２を形成してシンター処理を行う場合であるが、本実施形態２では、これと共に、フォトダイオード１２の表面側にも、酸化膜のゲート絶縁膜１４を介して、後述するプラズマＳｉＮ膜２４を形成してシンター処理を行う場合について詳細に説明する。

図６は、本発明の実施形態２に係るＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図６では、図１のＣＭＯＳ固体撮像素子１０の構成部材と同様の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付して説明する。

図６において、本実施形態２のＣＭＯＳ固体撮像素子１０Ａの各画素部１には、その半導体基板１１の表面層として、画素毎に光電変換部（受光素子）としてのフォトダイオード１２が形成されている。このフォトダイオード１２に隣接して、信号電荷がフローティングディヒュージョン部（電荷電圧変換部）ＦＤに電荷転送するための電荷転送トランジスタの電荷転送部１３が設けられている。この電荷転送部１３上に、ゲート絶縁膜１４を介して引き出し電極である転送ゲート１５が設けられている。

これらのゲート絶縁膜１４および転送ゲート１５上の全面に、熱によるシンター処理で各画素部１を構成するフォトダイオード１２の表面の暗電流を抑制するために、プラズマＣＶＤ法によりプラズマＳｉＮ膜２４がパッシベーション膜として形成されている。このプラズマＳｉＮ膜２４は、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。

これらの転送ゲート１５、フローティングディヒュージョン部ＦＤおよびロジックトランジスタ領域２の上方には、フォトダイオード１２毎にフローティングディフュージョン部ＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路の回路配線部や、転送ゲート１５およびフローティングディヒュージョン部ＦＤに接続される回路配線部として、第１絶縁膜１６上の第１配線１７および、第２絶縁膜１８上の第２配線１９が上下に形成されている。

さらに、第２絶縁膜１８および配線層１９上には、熱によるシンター処理で各画素部１を構成するフォトダイオード１２の表面の暗電流を抑制するために、プラズマＣＶＤ法によりプラズマＳｉＮ膜２２がパッシベーション膜として形成されている。このプラズマＳｉＮ膜２２は、プラズマＳｉＮ膜２４の場合と同様に、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。

このプラズマＳｉＮ膜２２上に、フォトダイオード１２毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂの各色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタ（図示せず）が形成され、さらに、その上に平坦化膜（図示せず）が形成され、その上に、受光部としてのフォトダイオード１２への集光用のマイクロレンズ２３が形成されている。

ここで、本実施形態２のＣＭＯＳ固体撮像素子１０Ａの製造方法におけるパッシベーション膜形成工程について詳細に説明する。

パッシベーション膜としてのプラズマＳｉＮ膜２２および２４はそれぞれ、青色波長の膜透過率の低下を抑制するため、前述したように、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。この場合のプラズマＳｉＮ膜２２、２４の成膜条件としては、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比を０.２５〜０.５とすると共に、プラズマＳｉＮ膜２２、２４を形成するときのＲＦ（ラジオ・フリークエンシイ；RadioFrequency=高周波）パワーを８５０Ｗ以上１５００Ｗ以下の範囲内としている。なお、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの流量としては１００〜１５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ_４（シランガス）の流量としては３００〜４００ｓｃｃｍである。

第１パッシベーション膜形成工程において、ゲート絶縁膜１４上の転送ゲート１５をプラズマドライエッチングにより所定のゲート形状に形成した後に、ゲート絶縁膜１４および転送ゲート１５上の全面に、プラズマＣＶＤ法により屈折率が２．１以下のプラズマＳｉＮ膜２４をパッシベーション膜として形成する。この場合、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワー（Ｗ；ワット）を、前述したように図４の暗電流のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性および図５の青色感度のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を考慮して、８５０Ｗ以上１５００Ｗ下に設定する。また、好ましくは、ＲＦパワーを、前述したように９３０Ｗ以上１１３０Ｗに設定する。構成ガスとして、例えばＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により、温度が摂氏３５０〜４５０度（ここでは摂氏３００度）、圧力２〜７Ｔｏｒｒ（ここでは圧力２Ｔｏｒｒ）で、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ（ここでは膜厚が３００ｎｍ；シンター処理時にＳｉＮ膜からフォトダイオード１２表面に水素を供給するのに充分な量のＨ_２を離脱可能とする膜厚）の窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、屈折率が２．１以下のプラズマＳｉＮ膜２４を形成する。

これにより、入射光がゲート絶縁膜１４の表面側で反射する光をプラズマＳｉＮ膜２４によりフォトダイオード１２側に戻す反射防止膜として機能させることができる。また、上記実施形態１の場合と同様の条件で、第１パッシベーション膜形成工程として、フォトダイオード１２の表面側にゲート絶縁膜１４を介して反射防止膜を兼ねて形成したプラズマＳｉＮ膜２４に対してシンター処理を行う。

次に、第２パッシベーション膜形成工程において、最上層である第２配線層１９のアルミニュウム（Ａｌ）配線パターンをプラズマドライエッチングにより所定のゲート形状に形成した後に、その配線パターン上に屈折率が２．１以下のプラズマＳｉＮ膜２２であるパッシベーション膜を形成する。この場合も同様に、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワー（Ｗ；ワット）を、前述したように図４の暗電流のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性および図５の青色感度のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を考慮して、８５０Ｗ以上１５００Ｗ下に設定する。また、好ましくは、ＲＦパワーを、前述したように９３０Ｗ以上１１３０Ｗ下に設定する。さらに、構成ガスとして、例えばＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により、温度が摂氏３５０〜４５０度（ここでは摂氏３００度）、圧力２〜７Ｔｏｒｒ（ここでは圧力２Ｔｏｒｒ）で、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ（ここでは膜厚が３００ｎｍ；シンター処理時にＳｉＮ膜からフォトダイオード１２表面に水素を供給するのに充分な量のＨ_２を離脱可能とする膜厚）の窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、屈折率が２．１以下のプラズマＳｉＮ膜２２を形成する。

以上により、本実施形態２によれば、転送ゲート形成後の第１パッシベーション膜形成工程（屈折率が２.１より小さいプラズマＳｉＮ膜２４）および、これに続いて、配線パターン形成後の第２パッシベーション膜形成工程（屈折率が２.１より小さいプラズマＳｉＮ膜２２）を行った方が、上記実施形態１の第２パッシベーション膜形成工程だけの場合に比べて、より暗電流を抑制することができると共に、プラズマＳｉＮ膜２２の他にプラズマＳｉＮ膜２４を設けても、プラズマＳｉＮ膜２２，２４の光透過率が１００パーセントまたは略１００パーセントを維持できるため、何ら問題なく、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下をより抑制して、受光部における青色感度の低下を抑制し、画質の向上を図ることができる。

なお、本実施形態２では、プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、パターニングされた金属層として、フォトダイオード１２からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲート１５やトランジスタのゲートＧを形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜２４を成膜する第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程と、パターニングされた金属層として、最上層の配線層１９の配線パターン形成後にその上に第２プラズマ窒化シリコン膜２２を成膜する第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程とを有する構成としたが、これに限らず、パターニングされた金属層は、フォトダイオード１２からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲート１５やトランジスタのゲートＧであり、プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、転送ゲート１５およびトランジスタのゲートＧの形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜２４のみを成膜するようにしてもよい。この場合は第２プラズマ窒化シリコン膜２２を成膜しない。上記実施形態１では第２プラズマ窒化シリコン膜２２のみを成膜する場合を示している。

なお、プラズマＳｉＮ膜２２上にＰＳＧ膜を付けても付けなくてもよい。

（実施形態３）
上記実施形態１、２では、ＣＭＯＳ固体撮像素子において、屈折率が２.１より小さく設定したプラズマＳｉＮ膜を形成する場合について説明したが、本実施形態３では、ＣＣＤ固体撮像素子において、屈折率が２.１より小さく設定したプラズマＳｉＮ膜を形成する場合について説明する。

図７は、本発明の実施形態３に係るＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。

図７において、本実施形態３のＣＣＤ固体撮像素子３０の各画素部には、半導体基板３１上に、受光素子として入射光を光電変換して信号電荷を生成するフォトダイオード部３２が設けられ、各フォトダイオード３２に隣接してフォトダイオード３２からの信号電荷を電荷転送するための電荷転送部３３および、この上にはゲート絶縁膜３４を介して、読み出された信号電荷を電荷転送制御するための電荷転送電極としてのゲート電極３５が配置されている。これらのフォトダイオード３２および電荷転送部３３からなる画素部３６間（水平方向の間）には素子分離層としてのストップ層３７が設けられている。

このゲート電極３５上には、入射光がゲート電極３５により反射してノイズが発生するのを防ぐために遮光膜３９が絶縁層３８を介して形成されている。また、フォトダイオード３２の上方は遮光膜３９に開口部３９ａが形成されている。

フォトダイオード３２の表面と遮光膜３９との段差部分を平坦化するための層間絶縁膜４０が形成されている。この層間絶縁膜４０上には、熱によるシンター処理で各画素部３６を構成するフォトダイオード３２の表面の暗電流を抑制するために、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワー（Ｗ；ワット）を、前述したように図４の暗電流のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性および図５の青色感度のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を考慮して、８５０Ｗ以上１５００Ｗ下に設定して、プラズマＣＶＤ法により、プラズマＳｉＮ膜４１がパッシベーション膜として形成されている。このプラズマＳｉＮ膜４１の青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率は２.１より小さい膜に設定されている。

この場合も、ＲＦパワーを、前述したように図４の暗電流のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性および図５の青色感度のパッシベーション膜成膜時のＲＦパワー依存性を考慮して、９３０Ｗ以上１１３０Ｗ下に設定する方が好ましい。

このプラズマＳｉＮ膜４１上に、フォトダイオード３２毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂの各色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタ４２が形成され、さらに、その上に平坦化膜４３が形成され、その上に、受光部としてのフォトダイオード３２への集光用のマイクロレンズ４４が形成されている。

ここで、本実施形態３のＣＣＤ固体撮像素子３０の製造方法におけるパッシベーション膜形成工程について詳細に説明する。

パッシベーション膜としてのプラズマＳｉＮ膜４１は、青色波長（例えば波長４５０ｎｍ）の膜透過率の低下を抑制するため、青色光（例えば波長４５０ｎｍ）での屈折率が２.１より小さい膜（屈折率１.９〜２.１）として形成する。この場合のプラズマＳｉＮ膜４１の成膜条件としては、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比を０.２５〜０.５とすると共に、プラズマＳｉＮ膜２２を形成するときのＲＦ（ラジオ・フリークエンシイ；RadioFrequency=高周波）パワーを８５０Ｗ以上１５００Ｗ以下の範囲内としている。なお、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの流量としては１００〜１５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ_４（シランガス）の流量としては３００〜４００ｓｃｃｍである。

上記実施形態１，２の場合と同様に、表面保護用のパッシベーション膜として、例えばＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により、温度が摂氏３５０〜４５０度（ここでは摂氏３００度）、圧力２〜７Ｔｏｒｒ（ここでは圧力２Ｔｏｒｒ）で、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ（ここでは膜厚が３００ｎｍ；シンター処理時にＳｉＮ膜からフォトダイオード３２表面に水素を供給するのに充分な量のＨ_２を離脱可能とする膜厚）の窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）、即ち、屈折率が２．１以下のプラズマＳｉＮ膜４１を形成する。

上記構成により、複数の画素部３６が２次元状に配置された撮像領域に入射した光は、まず、マイクロレンズ４４により集光されてフォトダイオード３２に入射される。次に、このフォトダイオード３２に入射された光は、フォトダイオード３２で光電変換されて信号電荷となる。この信号電荷は電荷転送部３３に読み出されて所定方向に順次電荷転送される。

したがって、本実施形態３によれば、上記実施形態１，２の場合と同様に、ＲＦパワーを８５０Ｗから９００Ｗさらに９３０Ｗそれ以上に上げるほど、後のシンター処理時にプラズマＳｉＮ膜４１から低温で離脱する水素量が多くなってシンター処理が確実に行われる結果、フォトダイオード３２の表面において、金属層のプラズマドライエッチング時に生じたシリコン表面欠陥をより確実に修復して、より暗電流を抑制すると共に、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下をより抑制するため、受光部における青色感度の低下を抑制して、画質の向上を図ることができる。

なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３は、固体撮像素子に適用される他、半導体装置のロジック回路や駆動制御回路などの金属配線形成後の表面保護用（防湿用）のパッシベーション膜として適用することができる。このように、固体撮像素子以外の半導体装置の複数のトランジスタで構成されるロジック回路や駆動制御回路などの金属配線形成後の表面に、防湿用のパッシベーション膜として、例えばＳｉＨ_４（シランガス）とアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により、プラズマＳｉＮ膜２２または２４、３０を低温で成膜することができる。また、受光素子が設けられた撮像領域の周辺領域であって、多数のトランジスタで構成された周辺回路部（ロジック回路や駆動制御回路）が設けられた周辺領域の金属配線形成後の表面にも、プラズマＳｉＮ膜２２または２４，３０を、防湿用のパッシベーション膜として形成してもよい。

（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図８において、本実施形態４の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子１０、１０Ａまたは３０からの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力手段９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力手段９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。

この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。

したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力手段９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。

なお、本実施形態１〜３で説明したが、受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有することにより、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制して、受光部における青色感度の低下を抑制し、よって、画質劣化を防止することができる本発明の目的を達成することができる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を１.９以上２.１５以下に設定するため、青色波長でのパッシベーション膜の膜透過率の低下を抑制して、受光素子における青色感度の低下を抑制し、これによって、画質劣化を防止することができる。

１、３６ 画素部
２ ロジックトランジスタ領域
１０、１０Ａ ＣＭＯＳ固体撮像素子
１１、３１ 半導体基板
１２、３２ フォトダイオード
１３ 電荷転送部
１４、３４ ゲート絶縁膜
１５ 転送ゲート
１６ 第１絶縁膜
１７ 第１配線層
１８ 第２絶縁膜
１９ 第２配線層
２０、２１ コンタクトプラグ
２２、２４、４１ プラズマＳｉＮ膜
２３、４４ マイクロレンズ
ＦＤ フローティングディヒュージョン部
ＳＴＩ 素子分離層
Ｓ ソース（ソース領域）
Ｄ ドレイン（ドレイン領域）
Ｇ ゲート
３０ ＣＣＤ固体撮像素子
３３ 電荷転送部
３５ ゲート電極
３７ ストップ層
３８ 絶縁膜
３９ 遮光膜
３９ａ 開口部
４０ 層間絶縁膜
４２ カラーフィルタ
４３ 平坦化膜
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示手段
９４ 通信手段
９５ 画像出力手段

Claims (22)

1. 入射光を光電変換して撮像する複数の受光素子が設けられた固体撮像素子の製造方法において、
   該受光素子の上方で、パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜として青色波長での屈折率が１.９以上２.１５以下のプラズマ窒化シリコン膜を成膜するプラズマ窒化シリコン膜成膜工程を有する固体撮像素子の製造方法。
2. 前記プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を１.９以上２.１以下に設定する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
3. アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比を０.２５〜０.５に設定して前記プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
4. 前記アンモニア（ＮＨ_３）ガスの流量を１００〜１５０ｓｃｃｍに設定し、前記ＳｉＨ_４（シランガス）の流量を３００〜４００ｓｃｃｍに設定する請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法。
5. 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程において、アンモニア（ＮＨ_３）ガス／ＳｉＨ_４（シランガス）の流量比と、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーとを調整することにより、前記プラズマ窒化シリコン膜の青色波長での屈折率を制御する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
6. 前記プラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程を更に有する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
7. 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーを８５０Ｗ〜１５００Ｗに設定する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
8. 前記プラズマ窒化シリコン膜の成膜時に、前記装置側で設定するプラズマ発生エネルギーを示すＲＦパワーを９３０Ｗ〜１１３０Ｗに設定する請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。
9. 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、ＳｉＨ_４ガスとＮＨ_３ガスを用いて、温度が摂氏３５０〜４５０度、圧力２〜７Ｔｏｒｒで、膜厚が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍのプラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
10. 前記プラズマ窒化シリコン膜の膜厚は、前記シンター処理時に該プラズマ窒化シリコン膜から前記受光素子の表面に水素を供給するのに充分な量の水素を該プラズマ窒化シリコン膜から離脱可能とする膜厚である請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法。
11. 前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該転送ゲートの形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
12. 前記パターニングされた金属層は配線パターンであり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該配線パターン形成後にその上に第２プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
13. 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、
    前記パターニングされた金属層として、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するための転送ゲートを形成後、基板全面に第１プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程と、
    該パターニングされた金属層として、配線パターン形成後にその上に第２プラズマ窒化シリコン膜を成膜する第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程とを有する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
14. 前記プラズマ窒化シリコン膜に熱をかけてシンター処理を行うシンター処理工程を更に有し、
    該シンター処理工程は、前記第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および前記第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の実施後に同時に行うかまたは、該第１プラズマ窒化シリコン膜成膜工程および該第２プラズマ窒化シリコン膜成膜工程の各実施後にそれぞれ行う請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法。
15. 前記第１プラズマ窒化シリコン膜は反射防止膜を兼ねて前記受光素子上に形成される請求項１１または１３に記載の固体撮像素子の製造方法。
16. 前記パターニングされた金属層は、前記受光素子からの信号電荷を電荷転送するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜であり、前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、該金属遮光膜と前記受光素子との段差を平坦化するための層間絶縁膜を形成した後にその上に前記プラズマ窒化シリコン膜を成膜する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
17. 前記受光素子が設けられた撮像領域の周辺領域であって、多数のトランジスタで構成された周辺回路が設けられた周辺領域の金属配線形成後の表面にも、前記プラズマ窒化シリコン膜を防湿用のパッシベーション膜として形成する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されている固体撮像素子。
19. 前記シンター処理により、プラズマドライエッチングによるシリコン表面欠陥が修復された請求項１８に記載の固体撮像素子。
20. 請求項１１〜１３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されており、
    複数の画素部のそれぞれに、
    該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷が電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、
    該受光素子毎に該電荷転送トランジスタにより該電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて該画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路とを有するＣＭＯＳ固体撮像素子である固体撮像素子。
21. 請求項１６に記載の固体撮像素子の製造方法により製造されて、前記パターニングされた金属層上またはその上の層間絶縁膜上に、シンター処理用の前記プラズマ窒化シリコン膜が青色波長での屈折率１.９以上２.１以下または屈折率１.９以上２.１５以下で成膜されており、
    複数の画素部のそれぞれに、
    該画素部毎に光電変換部として前記受光素子が設けられ、該受光素子に隣接して、該受光素子からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜が配置されたＣＣＤ固体撮像素子である固体撮像素子。
22. 請求項１８〜２１のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。

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