(57)【要約】【課題】光電変換部へ向けて入射した光の反射を低減するとともに、光電変換部の受光表面におけるダングリングボンドを減少させる。【解決手段】光電変換装置は、受光表面を有する光電変換部と、前記光電変換部の上方における開口領域を規定する多層配線構造とを備え、前記多層配線構造は、前記開口領域における輪郭辺を規定する最上の配線層と、前記最上の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記最上の配線層に完全に重なるように前記最上の配線層の上に配され、水素を含む水素含有層と、少なくとも前記開口領域を満たす層間絶縁膜と、前記最上の配線層、前記水素含有層、及び前記層間絶縁膜を覆うように延びており、前記水素含有層より水素の含有率が低い保護膜とを含む。【選択図】図１
2010016242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光表面を有する光電変換部と、
前記光電変換部の上方における開口領域を規定する多層配線構造と、
を備え、
前記多層配線構造は、
前記開口領域における輪郭辺を規定する最上の配線層と、
前記最上の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記最上の配線層に完全に重なるように前記最上の配線層の上に配され、水素を含む水素含有層と、
少なくとも前記開口領域を満たす層間絶縁膜と、
前記最上の配線層、前記水素含有層、及び前記層間絶縁膜を覆うように延びており、前記水素含有層より水素の含有率が低い保護膜と、
を含む
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記最上の配線層は、アルミニウムを主成分とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記保護膜の屈折率と前記層間絶縁膜の屈折率との差は、前記水素含有層の屈折率と前記層間絶縁膜の屈折率との差より小さい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記多層配線構造は、
前記開口領域における他の輪郭辺を規定する他の配線層と、
前記他の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記他の配線層に完全に重なるように前記他の配線層の上に配され、水素を含む他の水素含有層と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記他の配線層における前記他の輪郭辺を規定する側面と前記他の水素含有層の側面とによって形成される面は連続している
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【請求項７】
受光表面を有する光電変換部と、前記光電変換部の上方に層間絶縁膜とを有する光電変換装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜の上に、金属膜を形成する第１の工程と、
前記金属膜の上に、水素を含む誘電体膜を形成する第２の工程と、
１つのマスクパターンを用いて、前記金属膜をパターニングすることにより、前記光電変換部の上方の開口領域における輪郭辺を規定する最上の配線層を形成することと、前記誘電体膜をパターニングすることにより、前記最上の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記最上の配線層に完全に重なるように前記最上の配線層の上に配された水素含有層を形成することとを、連続的に行う第３の工程と、
前記最上の配線層、前記水素含有層、及び前記層間絶縁膜を覆うように、前記水素含有層より水素の含有率が低い保護膜を形成する第４の工程と、
前記第４の工程の後に、熱処理する第５の工程と、
を備えたことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の工程及び前記第２の工程の後であって前記第３の工程の前に、熱処理する第６の工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、撮像システム、及び光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された固体撮像装置では、特許文献１の図１に示すように、フォトダイオードを含む基板の上に、複数の層数の配線部を形成し、最上の配線部の上に、基板保護のためのパッシベーション膜を形成している。ここで、パッシベーション膜は、プラズマＣＶＤ法により水素を多く含むガス雰囲気で形成されるので、水素を多く含んでいる。これにより、特許文献１によれば、シリコン基板の表面におけるシリコンの未終端部（ダングリングボンド）を水素で終端しやすくし、（フォトダイオードにおける）暗電流発生源となるダングリングボンドを減少させることができるとされている。
【０００３】
一方、特許文献２に記載された固体撮像素子では、デュアルダマシンプロセスにより形成された銅配線が用いられている。このデュアルダマシンプロセスでは、層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に配線溝を形成し、その配線溝の内壁面（底壁面及び側壁面）にバリア膜を形成した後、バリア膜の上に銅を被覆する。そして、被覆された銅における配線溝以外の部分がＣＭＰ法により除去された後、配線溝に残った配線となるべき銅の拡散を防止するためその銅（銅配線）の上にＣＶＤ法により拡散防止膜を形成する。
【特許文献１】特開２００６−２１０６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された固体撮像装置では、特許文献１の図１に示すように、シリコン基板を保護するため、水素を多く含んだパッシベーション膜がシリコン基板の全面を覆うように形成されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、固体撮像素子において、シリコン基板におけるシリコンのダングリングボンドを水素で終端しやすくするための層を設けることについて開示がない。
【０００６】
特許文献２では、銅配線の上面部のみに、銅の拡散を防止するための拡散防止膜を形成しても良いことが、特許文献２の図９を用いて説明されている。
【０００７】
ここで、銅配線と拡散防止膜とは、特許文献２の図１０に示されるように、異なるマスクパターンを用いて形成される。すなわち、銅配線のパターンに対してアライメントずれなどを考慮したプロセスマージンがとられるので、拡散防止膜のパターンは銅配線のパターンよりも幅の広いものとなる。また、この拡散防止膜は、その形成後の熱処理において銅配線の拡散を確実に防止するために、特許文献２の図９に示されるように、銅配線よりも広い幅で形成されものと考えられる。
【０００８】
この場合、銅配線で規定される開口領域へ向けて入射した光が、拡散防止膜における銅配線よりも開口領域側へ突出した部分で反射される可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、光電変換部へ向けて入射した光の反射を低減するとともに、光電変換部の受光表面におけるダングリングボンドを減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、受光表面を有する光電変換部と、前記光電変換部の上方における開口領域を規定する多層配線構造とを備え、前記多層配線構造は、前記開口領域における輪郭辺を規定する最上の配線層と、前記最上の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記最上の配線層に完全に重なるように前記最上の配線層の上に配され、水素を含む水素含有層と、少なくとも前記開口領域を満たす層間絶縁膜と、前記最上の配線層、前記水素含有層、及び前記層間絶縁膜を覆うように延びており、前記水素含有層より水素の含有率が低い保護膜とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３側面に係る光電変換装置の製造方法は、受光表面を有する光電変換部と、前記光電変換部の上方に層間絶縁膜とを有する光電変換装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜の上に、金属膜を形成する第１の工程と、前記金属膜の上に、水素を含む誘電体膜を形成する第２の工程と、１つのマスクパターンを用いて、前記金属膜をパターニングすることにより、前記光電変換部の上方の開口領域における輪郭辺を規定する最上の配線層を形成することと、前記誘電体膜をパターニングすることにより、前記最上の配線層と同一のパターンを有し且つ前記受光表面に垂直な方向から見た場合に前記最上の配線層に完全に重なるように前記最上の配線層の上に配された水素含有層を形成することとを、連続的に行う第３の工程と、前記最上の配線層、前記水素含有層、及び前記層間絶縁膜を覆うように、前記水素含有層より水素の含有率が低い保護膜を形成する第４の工程と、前記第４の工程の後に、熱処理する第５の工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光電変換部へ向けて入射した光の反射を低減できるとともに、光電変換部の受光表面におけるダングリングボンドを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１の断面構成を示す図である。
【００１５】
光電変換装置１は、光電変換部２０１ａ、多層配線構造ＭＬ、平坦化膜２２０、カラーフィルタ２２１、及びマイクロレンズ２２２を備える。
【００１６】
光電変換部２０１ａは、半導体基板２０１におけるキャリア（例えば、電子）に対応した導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を含む領域として形成されている。光電変換部２０１ａは、半導体基板２０１における反対の導電型（例えば、Ｐ型）の領域との間に形成された空乏層で光電変換を行い、生じた信号電荷を蓄積する。光電変換部２０１ａは、受光表面２０１ａ１を有する。半導体基板２０１は、例えば、シリコンで形成されている。光電変換部２０１ａは、例えば、フォトダイオードである。
【００１７】
なお、光電変換部２０１ａで発生した電荷は、転送ＭＯＳトランジスタ（図示せず）により、所定のタイミングで電荷電圧変換部２０１ｂ（図３参照）へ転送される。電荷電圧変換部２０１ｂは、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部２０１ｂは、半導体基板２０１におけるキャリア（例えば、電子）に対応した導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を含む領域として形成されている。電荷電圧変換部２０１ｂの電圧は、コンタクトプラグ２０５（図３参照）及び後述の第１の配線層２０６などを介して増幅ＭＯＳトランジスタ（図示せず）のゲートへ入力される。これにより、増幅ＭＯＳトランジスタは、電荷電圧変換部２０１ｂの電圧に応じた信号を第１の配線層２０６などを介して列信号線（図示せず）へ出力する。
【００１８】
多層配線構造ＭＬは、第１の層間絶縁膜２０２、第１の配線層２０６、ビアプラグ２１０、第２の層間絶縁膜２０７、第２の配線層２０８、ビアプラグ２１５、第３の層間絶縁膜２１２、第３の配線層２１１、水素含有層２１７、及び保護膜２１９を含む。
【００１９】
第１の層間絶縁膜２０２は、半導体基板２０１と第１の配線層２０６とを絶縁するように、半導体基板２０１の上に配されている。第１の層間絶縁膜２０２は、開口領域ＯＡを満たしている。第１の層間絶縁膜２０２は、例えば、シリコン酸化物で形成されている。
【００２０】
第１の配線層２０６は、第１の層間絶縁膜２０２の上に配されている。第１の配線層２０６は、開口領域ＯＡにおける輪郭辺ＯＡＳ１，ＯＡＳ２を規定する（図２参照）。第１の配線層２０６は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００２１】
ビアプラグ２１０は、第１の配線層２０６と第２の配線層２０８とを接続する。ビアプラグ２１０は、例えば、タングステンを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００２２】
第２の層間絶縁膜２０７は、第１の配線層２０６と第２の配線層２０８とを絶縁するように、両者の間に配されている。第２の層間絶縁膜２０７は、開口領域ＯＡを満たしている。第２の層間絶縁膜２０７は、例えば、シリコン酸化物で形成されている。
【００２３】
第２の配線層２０８は、第２の層間絶縁膜２０７の上に配されている。第２の配線層２０８は、開口領域ＯＡにおける輪郭辺ＯＡＳ１，ＯＡＳ２を規定する（図２参照）。第２の配線層２０８は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００２４】
ビアプラグ２１５は、第２の配線層２０８と第３の配線層２１１とを接続する。ビアプラグ２１５は、例えば、タングステンを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００２５】
第３の層間絶縁膜２１２は、第２の配線層２０８と第３の配線層２１１とを絶縁するように、両者の間に配されている。第３の層間絶縁膜２１２は、開口領域ＯＡを満たしている。第３の層間絶縁膜２１２は、例えば、シリコン酸化物で形成されている。
【００２６】
第３の配線層２１１は、第３の層間絶縁膜２１２の上に配されている。第３の配線層２１１は、多層配線構造ＭＬにおける最上の配線層である。第３の配線層２１１は、開口領域ＯＡにおける輪郭辺ＯＡＳ３，ＯＡＳ４を規定する（図２参照）。第２の配線層２０８は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００２７】
水素含有層２１７は、第３の配線層２１１と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第３の配線層２１１に完全に重なるように第３の配線層２１１の上に配されている（図２参照）。水素含有層２１７は、水素を含む。水素含有層２１７は、例えば、水素を含むシリコン窒化物で形成される。
【００２８】
保護膜２１９は、第３の配線層２１１、水素含有層２１７、及び第３の層間絶縁膜２１２を覆うように延びている。保護膜２１９の水素の含有率は、水素含有層２１７の水素の含有率より低くすることが可能となる。保護膜２１９は、例えば、シリコン酸窒化物で形成される。
【００２９】
平坦化膜２２０は、カラーフィルタ２２１に対して平坦な表面を提供するように、保護膜２１９の上に配されている。
【００３０】
カラーフィルタ２２１は、平坦化膜２２０の上に配されている。カラーフィルタ２２１は、入射光における所定の波長の光が光電変換部２０１ａに入射するように、その波長の光を選択的に透過する。
【００３１】
マイクロレンズ２２２は、入射光が光電変換部２０１ａへ導かれるように、入射光を屈折させる。
【００３２】
仮に、保護膜２１９における水素の含有率を水素含有層２１７における水素の含有率より高くすると、保護膜２１９の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差が、水素含有層２１７の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差より大きくなる。
【００３３】
それに対して、本実施形態では、水素終端化のための水素含有層２１７を別途有するため、保護膜２１９における水素の含有率が水素含有層２１７における水素の含有率より低くすることが可能となる。これにより、保護膜２１９の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差は、水素含有層２１７の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差より小さくなる。この結果、保護膜２１９と第３の層間絶縁膜２１２との界面における光の反射を低減できる。
【００３４】
また、水素含有層２１７では光の反射を考慮する必要がないため、水素含有率を高くすることが可能であり、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１におけるダングリングボンドをより減少させることができる。
【００３５】
したがって、光電変換部へ向けて入射した光の反射を低減できるとともに、光電変換部の受光表面におけるダングリングボンドを減少させることができる。
【００３６】
次に、光電変換装置１の製造方法を、図３（ａ）〜（ｉ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｉ）は、光電変換装置１の製造方法を示す工程断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｉ）に示される断面は、図１に示される断面と異なる箇所の断面であり、上記の電荷電圧変換部２０１ｂが形成された箇所の断面である。
【００３７】
図３（ａ）の工程では、半導体基板２０１にキャリアに対応した導電型（例えば、Ｎ型）の不純物イオンを注入することにより、光電変換部２０１ａ（図１参照）と電荷電圧変換部２０１ｂとを形成する。そして、光電変換部２０１ａと電荷電圧変換部２０１ｂとの間に、転送ＭＯＳトランジスタのゲート電極（図示せず）をポリシリコンなどにより形成する。
【００３８】
その後、半導体基板２０１及びゲート電極の上に、第１の層間絶縁膜２０２をＣＶＤ法により形成する。第１の層間絶縁膜２０２の上面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により研磨する。そして、フォトリソグラフィ工程とそれに続く反応性イオンエッチング法を用いたエッチング工程とにより、第１の層間絶縁膜２０２にコンタクトホール２０３を形成する。これにより、電荷電圧変換部２０１ｂの表面の少なくとも一部を露出する。
【００３９】
図３（ｂ）の工程では、コンタクトホール２０３を埋めるとともに第１の層間絶縁膜２０２を覆うように、ブランケットタングステン（以降、Ｗ膜と表記）をＣＶＤ法により成長させる。ここで、Ｗ膜は、例えば、タングステンを主成分とする金属間化合物で形成されている。
【００４０】
図３（ｃ）の工程では、Ｗ膜をＣＭＰ法により研磨する。これにより、コンタクトホール２０３を除く部分のＷ膜が除去されて、コンタクトプラグ２０５が形成される。このとき、Ｗ膜の表面におけるコンタクトプラグ２０５上とそれ以外の部分との段差（１５００Å程度）以上に研磨する。なぜなら、ＣＭＰ法による研磨量が半導体基板２０１の面内で均一ではないため、一部過剰に研磨せざるをえないからである。
【００４１】
図３（ｄ）の工程では、図３（ｃ）の工程による研磨面の上、すなわち、第１の層間絶縁膜２０２の上に、ＰＶＤ法により、面内均一に、金属膜を形成する。金属膜は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物により形成されている。そして、その金属膜を、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とによりパターンニングし、第１の配線層２０６を形成する。
【００４２】
そして、第１の層間絶縁膜２０２及び第１の配線層２０６を覆うように、第２の層間絶縁膜２０７をＣＶＤ法により形成する。第２の層間絶縁膜２０７の上面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により研磨する。そして、フォトリソグラフィ工程とそれに続く反応性イオンエッチング法を用いたエッチング工程とにより、第２の層間絶縁膜２０７にビアホール２２８を形成する。これにより、第１の配線層２０６の表面の少なくとも一部を露出する。
【００４３】
図３（ｅ）の工程では、ビアホール２２８を埋めるとともに第２の層間絶縁膜２０７を覆うように、Ｗ膜をＣＶＤ法により成長させる。ここで、Ｗ膜は、例えば、タングステンを主成分とする金属間化合物で形成されている。このときの成長条件は、図３（ｂ）の工程と同様である。
【００４４】
図３（ｆ）の工程では、Ｗ膜をＣＭＰ法により研磨する。これにより、ビアホール２２８を除く部分のＷ膜が除去されて、ビアプラグ２１０が形成される。このとき、Ｗ膜の表面におけるビアプラグ２１０上とそれ以外の部分との段差（１５００Å程度）以上に研磨する。なぜなら、ＣＭＰ法による研磨量が半導体基板２０１の面内で均一ではないため、一部過剰に研磨せざるをえないからである。
【００４５】
図３（ｇ）の工程では、図３（ｆ）の工程による研磨面の上、すなわち、第２の層間絶縁膜２０７の上に、ＰＶＤ法により、面内均一に、金属膜を形成する。金属膜は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物により形成されている。そして、その金属膜を、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とによりパターンニングし、第２の配線層２０８を形成する。
【００４６】
そして、第２の層間絶縁膜２０７及び第２の配線層２０８を覆うように、第３の層間絶縁膜２１２をＣＶＤ法により形成する。第３の層間絶縁膜２１２の上面をＣＭＰ法により研磨する。そして、フォトリソグラフィ工程とそれに続く反応性イオンエッチング法を用いたエッチング工程とにより、第３の層間絶縁膜２１２にビアホール２１３を形成する。これにより、第２の配線層２０８の表面の少なくとも一部を露出する。
【００４７】
図３（ｈ）の工程では、ビアホール２１３を埋めるとともに第３の層間絶縁膜２１２を覆うように、Ｗ膜をＣＶＤ法により成長させる。ここで、Ｗ膜は、例えば、タングステンを主成分とする金属間化合物で形成されている。このときの成長条件は、図３（ｂ）の工程と同様である。
【００４８】
図３（ｉ）の工程では、Ｗ膜をＣＭＰ法により研磨する。これにより、ビアホール２１３を除く部分のＷ膜が除去されて、ビアプラグ２１５が形成される。このとき、Ｗ膜の表面におけるビアプラグ２１５上とそれ以外の部分との段差（１５００Å程度）以上に研磨する。なぜなら、ＣＭＰ法による研磨量が半導体基板２０１の面内で均一ではないため、一部過剰に研磨せざるをえないからである。
【００４９】
図３（ｊ）の工程では、まず（第１の工程）、図３（ｉ）の工程による研磨面の上、すなわち、第３の層間絶縁膜２１２の上に、ＰＶＤ法により、面内均一に、金属膜を形成する。金属膜は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属間化合物により形成されている。
【００５０】
さらに（第２の工程）、金属膜の上に、水素を含む誘電体膜を形成する。ここで、誘電体膜としてシリコン窒化膜を、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このときの形成条件は、基板温度４００℃、ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ５６０Ｗ、処理ガスをＳｉＨ４／Ｎ２／ＮＨ３とし、各ガスの流量をそれぞれ２１５／３０００／７０  ｃｃ／ｍｉｎとする。形成されたシリコン窒化膜の屈折率は２.０である。
【００５１】
そして（第３の工程）、その金属膜及び誘電体膜（シリコン窒化膜）を、同一のマスクパターンを用いて、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とによりパターンニングする。
【００５２】
エッチング工程では、２段階のステップ（第１のステップ、第２のステップ）にて処理する。第１のステップでは、ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ１０００ＷでＡｒ／ＣＨＦ３／ＣＦ４ガスをそれぞれ７００／３０／２５ｓｃｃｍの流量で供給しながらＲＩＥ処理を行う。第２のステップでは、ＤＣ  Ｐｏｗｅｒ  １５０ＷでＣｌ２／ＢＣｌ／ＣＨＦ３ガスをそれぞれ７００／３０／２５  ｓｃｃｍの流量で供給しながらＲＩＥ処理を行う。
【００５３】
第１のステップにより金属膜がエッチングされて水素含有層２１７が形成され、第２のステップにより誘電体膜がエッチングされて第３の配線層２１１が形成される。すなわち、１つのマスクパターンを用いて、第１のステップおける処理と第２のステップにおける処理とを連続的に行う。これにより、水素含有層２１７は、第３の配線層２１１と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第３の配線層２１１に完全に重なったものとなる。
【００５４】
図３（ｋ）の工程では、まず（第４の工程）、第３の配線層２１１、水素含有層２１７、及び層間絶縁膜２１２を覆うように、水素含有層２１７より水素の含有率が低い保護膜２１９を形成する。このときの形成条件は、基板温度４００℃、ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ５３５Ｗ、処理ガスをＳｉＨ４／Ｎ２／ＮＨ３／Ｎ２Ｏガスとし、各ガスの流量をそれぞれ８５／３０００／７０／１３０  ｃｃ／ｍｉｎとする。形成された保護膜（シリコン酸窒化膜）２１９の屈折率は、例えば、１.６０である。
【００５５】
その後（第５の工程）、熱処理する。この熱処理により、第３の配線層２１１と水素含有層２１７とを形成するためのエッチング処理による光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１のエッチングダメージを除去する。より具体的には、この熱処理により、水素含有層２１７から光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１へ水素が供給（拡散）されるので、その受光表面２０１ａ１におけるダングリングボンドが低減する。このとき熱処理条件は、窒素雰囲気で４５０℃である。
【００５６】
次に、カラーフィルタ２２１と同系の材料を保護膜２１９の上に塗布することにより、保護膜２１９の上に平坦化膜２２０を形成する。その後、平坦化膜２２０の上に、カラーフィルタ２２１を形成する。
【００５７】
カラーフィルタ２２１及び平坦化膜２２０の屈折率は、保護膜（シリコン酸窒化膜）２１９と同じ１.６０である。カラーフィルタ２２１は、赤、緑、青の三原色がそれぞれ各光電変換部２０１ａの上方に位置するように形成される。カラーフィルタ２２１を通過した光（各色感度を示す波長へ選択的に分光された光）は、反射と透過とを繰り返し各光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１へ到達する。
【００５８】
さらに、カラーフィルタ２２１の上に、マイクロレンズ２２２を形成する。
【００５９】
このように、本実施形態では、同一のマスクを用いて第３の配線層２１１と水素含有層２１７とをパターニングする。これにより、第３の配線層２１１と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第３の配線層２１１に完全に重なるように水素含有層２１７を形成することが容易である。また、第３の配線層２１１と水素含有層２１７とのアライメントずれもない。さらに、第３の配線層における輪郭辺ＯＡＳ３を規定する側面２１１ａと水素含有層２１７の側面２１７ａとによって形成される面は連続している。これにより、図１に示すように、受光表面２０１ａ１の中心を通る法線ＰＬに対して第３の配線層２１１より近い領域に入射した光ＰＢが水素含有層２１７により反射されにくい。すなわち、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１への集光効率を高めるのに有利な構造をしている。
【００６０】
また、カラーフィルタ２２１、平坦化膜２２０、及び保護膜２１９の屈折率の差が小さいため、それらの界面における反射がほとんど無い。さらに、保護膜２１９の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差は、水素含有層２１７の屈折率と第３の層間絶縁膜２１２の屈折率との差より小さい。これにより、保護膜２１９と第３の層間絶縁膜２１２との界面における反射も抑制されている。これにより、光電変換部２０１ａへ向けて入射した光ＰＢの反射を低減できるので、光電変換装置１の光感度を高くすることができる。  なお、図３（ｊ）の工程における第１の工程及び第２の工程の後であって第３の工程の前に、熱処理する第６の工程を設けても良い。この場合、光電変換部２０１ａの上方における全面に水素を含む誘電体膜（シリコン窒化膜）が存在する状態で熱処理を加えることにより、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１におけるダングリングボンドを容易に水素で終端させることができる。すなわち、第３の工程の前における第６の工程と第４の工程の後における第５の工程とのの二段階の熱処理により、更に暗電流を低減した光電変換装置を実現することができる。ここで、第６の工程における熱処理条件は、第４の工程における熱処理条件と同様である。
【００６１】
次に、本発明の光電変換装置を適用した撮像システムの一例を図４に示す。
【００６２】
撮像システム９０は、図４に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置１を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００６３】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００６４】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置１の撮像面に被写体の像を形成する。
【００６５】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置１との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置１へ導かれる光の量を調節する。
【００６６】
撮像装置８６の光電変換装置１は、光電変換装置１の撮像面に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置１から読み出して出力する。
【００６７】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００６８】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００６９】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００７０】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００７１】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００７２】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００７３】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００７４】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００７５】
以上の構成により、光電変換装置１において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００７６】
本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成を示す図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分の説明を省略する。
【００７７】
光電変換装置３００は、多層配線構造ＭＬ３００を備える点で第１実施形態と異なる。多層配線構造ＭＬ３００は、水素含有層（他の水素含有層）３１６及び水素含有層（他の水素含有層）３１８をさらに含む。
【００７８】
水素含有層３１６は、第１の配線層（他の配線層）２０６と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第１の配線層２０６に完全に重なるように、第１の配線層２０６の上に配されている。水素含有層３１６は、水素を含む。水素含有層３１６における水素含有率は、保護膜２１９における水素含有率より高い。水素含有層３１６は、例えば、水素を含むシリコン窒化物で形成される。
【００７９】
水素含有層３１８は、第２の配線層（他の配線層）２０８と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第２の配線層２０８に完全に重なるように第２の配線層２０８の上に配されている。水素含有層３１８は、水素を含む。水素含有層３１８における水素含有率は、保護膜２１９における水素含有率より高い。水素含有層３１８は、例えば、水素を含むシリコン窒化物で形成される。
【００８０】
このように、各配線層の上に水素含有層が配されているので、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１におけるダングリングボンドを容易に減少させることができる。
【００８１】
また、光電変換装置３００の製造方法が、図６に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図６は、光電変換装置３００の製造方法を示す工程断面図である。
【００８２】
図６（ｄ１）の工程では、次の点で図３（ｄ）の工程と異なる処理が行われる。
【００８３】
金属膜を形成した後、金属膜の上に、金属膜の上に、水素を含む誘電体膜を形成する。このときの形成条件は、図３（ｊ）の工程における第１の工程及び第２の工程と同様である。
【００８４】
そして、その金属膜及び誘電体膜（シリコン窒化膜）を、同一のマスクパターンを用いて、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とによりパターンニングする。このときの形成条件は、図３（ｊ）の工程における第３の工程と同様である。これにより、第１の配線層２０６と、第１の配線層２０６と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第１の配線層２０６に完全に重なるように第１の配線層２０６の上に配された水素含有層３１６とを形成する。
【００８５】
そして、第１の層間絶縁膜２０２、第１の配線層２０６、及び水素含有層３１６を覆うように、第２の層間絶縁膜２０７をＣＶＤ法により形成する。
【００８６】
また、第２の層間絶縁膜２０７にビアホール２２８を形成する際のエッチング条件は、ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ  ２０００Ｗ、処理ガスがＣ４Ｆ８／Ｏ２／Ａｒであり、各ガスの流量が２０／２０／８００ｓｃｃｍである。これにより、ビアホール２２８内から水素含有層３１６が無くなるようにして、第１の配線層２０６の表面の少なくとも一部を露出する。
【００８７】
図６（ｇ１）の工程では、次の点で図３（ｇ）の工程と異なる処理が行われる。
【００８８】
金属膜を形成した後、金属膜の上に、金属膜の上に、水素を含む誘電体膜を形成する。このときの形成条件は、図３（ｊ）の工程における第１の工程及び第２の工程と同様である。
【００８９】
そして、その金属膜及び誘電体膜（シリコン窒化膜）を、同一のマスクパターンを用いて、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とによりパターンニングする。このときの形成条件は、図３（ｊ）の工程における第３の工程と同様である。これにより、第２の配線層２０８と、第２の配線層２０８と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第２の配線層２０８に完全に重なるように第２の配線層２０８の上に配された水素含有層３１８とを形成する。
【００９０】
そして、第２の層間絶縁膜２０７、第２の配線層２０８、及び水素含有層３１８を覆うように、第３の層間絶縁膜２１２をＣＶＤ法により形成する。
【００９１】
また、第３の層間絶縁膜２１２にビアホール２１３を形成する際のエッチング条件は、ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ  ２０００Ｗ、処理ガスがＣ４Ｆ８／Ｏ２／Ａｒであり、各ガスの流量が２０／２０／８００ｓｃｃｍである。これにより、ビアホール２１３内から水素含有層３１８が無くなるようにして、第２の配線層２０８の表面の少なくとも一部を露出する。
【００９２】
このように、本実施形態では、同一のマスクを用いて第１の配線層２０６と水素含有層３１６とをパターニングする。これにより、第１の配線層２０６と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第１の配線層２０６に完全に重なるように水素含有層３１６を形成することが容易である。また、第１の配線層２０６と水素含有層３１６とのアライメントずれもない。さらに、第１の配線層における輪郭辺ＯＡＳ１（図２参照）を規定する側面と水素含有層３１６の側面とによって形成される面は連続したものとなる。これにより、受光表面２０１ａ１の中心を通る法線ＰＬ（図１参照）に対して第１の配線層２０６より近い領域に入射した光が水素含有層３１６により反射されにくい。すなわち、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１への集光効率を高めるのに有利な構造をしている。
【００９３】
同様に、本実施形態では、同一のマスクを用いて第２の配線層２０８と水素含有層３１８とをパターニングする。これにより、第２の配線層２０８と同一のパターンを有し且つ受光表面２０１ａ１に垂直な方向から見た場合に第２の配線層２０８に完全に重なるように水素含有層３１８を形成することが容易である。また、第２の配線層２０８と水素含有層３１８とのアライメントずれもない。さらに、第２の配線層における輪郭辺ＯＡＳ１（図２参照）を規定する側面と水素含有層３１８の側面とによって形成される面は連続したものとなる。これにより、受光表面２０１ａ１の中心を通る法線ＰＬ（図１参照）に対して第２の配線層２０８より近い領域に入射した光が水素含有層３１８により反射されにくい。すなわち、光電変換部２０１ａの受光表面２０１ａ１への集光効率を高めるのに有利な構造をしている。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１の断面構成を示す図。
【図２】光電変換装置１における開口領域を示す図
【図３】光電変換装置１の製造方法を示す工程断面図。
【図４】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成を示す図。
【図６】光電変換装置３００の製造方法を示す工程断面図。
【符号の説明】
【００９５】
１、３００  光電変換装置
９０  撮像システム
【図１】
2010016242.tif 000003
【図２】
2010016242.tif 000004
【図３】
2010016242.tif 000005
【図４】
2010016242.tif 000006
【図５】
2010016242.tif 000007
【図６】
2010016242.tif 000008