JP2010205843A - 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents
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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
【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SiH4とアンモニア(NH3)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(Si3N4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。
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(NH3)ガス/SiH4(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(NH3)ガスの流量を100〜150sccmに設定し、前記SiH4(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(NH3)ガス/SiH4(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、SiH4ガスとNH3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。
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(NH3)ガス/SiH4(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(NH3)ガスの流量としては100〜150sccm、SiH4(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(NH3)ガス/SiH4(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、SiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)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H2を離脱可能とする膜厚)の窒化シリコン膜(Si3N4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。
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(NH3)ガス/SiH4(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(NH3)ガスの流量としては100〜150sccm、SiH4(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SiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)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H2を離脱可能とする膜厚)の窒化シリコン膜(Si3N4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SiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)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H2を離脱可能とする膜厚)の窒化シリコン膜(Si3N4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。
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(NH3)ガス/SiH4(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(NH3)ガスの流量としては100〜150sccm、SiH4(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SiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)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H2を離脱可能とする膜厚)の窒化シリコン膜(Si3N4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SiH4(シランガス)とアンモニア(NH3)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
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)
- 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。 - 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。
- アンモニア(NH3)ガス/SiH4(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。
- 前記アンモニア(NH3)ガスの流量を100〜150sccmに設定し、前記SiH4(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。
- 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(NH3)ガス/SiH4(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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記プラズマ窒化シリコン膜成膜工程は、SiH4ガスとNH3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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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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