(57)【要約】【課題】  固体撮像素子の暗電流を低下させる。【解決手段】  フォトダイオード１０５を含む固体撮像素子１００は、Ｎ型半導体基板１０１の表面にフォトダイオード１０５に並置された拡散層１０７、拡散層１０７の上部に設けられた第一多結晶シリコン電極１１１ａ、第一多結晶シリコン電極１１１ａの上部に設けられた第一Ａｌ配線１２７ｂ、第一Ａｌ配線１２７ｂの下面と第一多結晶シリコン電極１１１ａとを接続するコンタクトプラグ１２３、およびコンタクトプラグ１２３の内部に選択的に設けられたチタン含有膜である密着膜１２０を備える。【選択図】  図２
2006108442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトセンサを含む固体撮像素子であって、
基板と、
該基板の上部に設けられた導電領域と、
前記導電領域の上部に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上部に設けられた金属配線と、
前記絶縁膜中に設けられ、前記金属配線の下面と前記導電領域とを接続するコンタクトプラグと、
前記コンタクトプラグの内部に選択的に設けられたチタン含有膜と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
チタン含有膜は、前記コンタクトプラグの下部および側面のみに設けられたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固体撮像素子において、
前記絶縁膜と前記金属配線は、直接接していることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の固体撮像素子において、
前記基板上に、
前記フォトセンサに並置された電荷転送領域と、
前記電荷転送領域の上部に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部に設けられた電荷転送電極と、
をさらに備えることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像素子において、
前記基板は半導体基板であって、
前記導電領域は、前記半導体基板の表面近傍に設けられた拡散層、前記電荷転送電極、および前記金属配線よりも前記半導体基板の側に形成された配線のうちのいずれかであることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の固体撮像素子において、
前記基板は半導体基板であって、
前記半導体基板の表面に設けられた拡散層と、
前記拡散層の上部に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部に設けられたゲート電極と、
を含む相補型電界効果型トランジスタをさらに備えることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像素子において、
前記基板は半導体基板であって、
前記導電領域は、前記半導体基板の表面近傍に設けられた拡散層、前記ゲート電極、および前記金属配線よりも前記半導体基板の側に形成された配線のうちのいずれかであることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の固体撮像素子において、
前記金属配線が、アルミニウムを主として含む金属により構成されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項９】
フォトセンサが設けられた半導体基板上に絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜を選択的に除去し、コンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールが設けられた前記絶縁膜上に、チタン含有膜を含む密着膜を形成する工程と、
前記密着膜上に、前記コンタクトホールを埋め込むようにタングステン膜を形成する工程と
前記コンタクトホールの外部の前記タングステン膜を除去し、コンタクトプラグを形成する工程と、
前記絶縁膜上に設けられた前記密着膜を除去して前記コンタクトホールの内部に前記密着膜を選択的に残す工程と、
前記コンタクトプラグに接する金属配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法において、
コンタクトプラグを形成する前記工程は、前記コンタクトホールの外部の前記タングステン膜をエッチバックにより除去する工程を含み、
コンタクトホールの内部に密着膜を選択的に残す前記工程は、塩素を含むガスまたは塩素化合物を含むガスを用いて前記絶縁膜上に設けられた前記密着膜をエッチバックすることにより除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法において、
コンタクトプラグを形成する前記工程は、前記コンタクトホールの外部の前記タングステン膜を研磨により除去する工程を含み、
コンタクトホールの内部に密着膜を選択的に残す前記工程は、前記絶縁膜上に設けられた前記密着膜を研磨により除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１いずれかに記載の固体撮像素子の製造方法において、
金属配線を形成する前記工程の後、前記半導体基板上に水素を導入しながらシンタリングを行う工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、CCD（charge coupled device）型やCMOS型の固体撮像素子は、光電変換機能を有するフォトダイオードと電荷を転送する転送ＣＣＤ、あるいはゲート素子が半導体基板表面に形成され、その上部にゲート電極や配線層が形成されている（特許文献１）。特許文献１には、固体撮像素子の配線層の上下やプラグ層の周辺に、Ｔｉ（チタン）またはＴｉを含む合金材料が用いられていることが記載されている。
【０００３】
たとえばＣＣＤ型の固体撮像素子は、以下の手順により製造される。まず、拡散層を形成した半導体基板上にゲート酸化膜を形成し、多結晶シリコン電極をリソグラフィ及びエッチング技術により選択的に形成する。次に、層間膜を形成し、コンタクトホールをリソグラフィおよびエッチング技術により、選択的に開口する。次に、Ｔｉ膜とＴｉＮ（窒化チタン）膜をスパッタリングにより続けて形成する。続いて、タングステンをＣＶＤ法により形成し、ＳＦ６系ガスを用いてエッチバックすることにより、コンタクトホールのみ残す。その後、Ａｌ（アルミニウム）膜をスパッタリングにより形成し、リソグラフィ及びエッチング技術により選択的に残す。
【０００４】
続いて、層間膜を形成し、水素ガスによりシンタリング処理を行う。水素ガスによるシンタリング処理により、水素を半導体基板に導入して界面準位を消滅させ、フォトダイオードおよび転送ＣＣＤの暗電流を低減させている。
【特許文献１】特開２００３−２２９５５６号公報
【特許文献２】特開平８−３７２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ＴｉまたはＴｉを含む合金材料が金属配線の下部に存在すると、これらの金属材料に水素が吸着するため、暗電流の低減が困難であった。
【０００６】
そこで、特許文献１では、ＣＭＯＳ型イメージセンサの反射防止膜、バリア層および密着膜に、チタンを含まない例えばシリコンの窒化物またはシリコンの酸化物を用いることが開示されている。また、特許文献２には、タングステンシリサイド膜を密着膜として下地にもつプラグを介してメタル配線膜と貫通電極基板とのコンタクトをとる技術が開示されている。ところが、上記特許文献１および特許文献２に記載の技術においては、コンタクトプラグとその底面に接触している導電領域との間のコンタクト抵抗が増大して、配線遅延を生じることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、
フォトセンサを含む固体撮像素子であって、
基板と、
該基板の上部に設けられた導電領域と、
前記導電領域の上部に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上部に設けられた金属配線と、
前記絶縁膜中に設けられ、前記金属配線の下面と前記導電領域とを接続するコンタクトプラグと、
前記コンタクトプラグの内部に選択的に設けられたチタン含有膜と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子、
が提供される。
【０００８】
本発明によれば、チタン含有膜がコンタクトプラグ内部に選択的に設けられているため、金属配線の下部における水素の吸着を抑制し、暗電流を低減させることができる。また、コンタクトプラグの内部にチタン含有膜が設けられているため、コンタクトプラグと導電領域との密着性を向上させることができる。このため、コンタクトプラグと導電領域との接触抵抗を低減することができる。よって、配線遅延を抑制することができる。本発明において、密着膜は、たとえばコンタクトプラグの底面と側面との全面を覆う構成とすることができる。こうすれば、コンタクトプラグと導電領域との密着性をさらに確実に向上させることができる。
【０００９】
本発明において、チタン含有膜は、前記コンタクトプラグの下部および側面のみに設けられていてもよい。また、絶縁膜と金属配線は、直接接している構成としてもよい。こうすることにより、金属配線の下部における水素の吸着をより一層確実に抑制することができる。
【００１０】
本発明において、フォトセンサ（光電変換素子）は、たとえばフォトダイオードとすることができる。ここで、フォトセンサは、たとえば半導体基板上に、ライン状またはマトリクス状に規則的に配置される。フォトセンサは、光の照射を受けてその光を入射光量に比例した電荷に変換し、電荷を発生する。
【００１１】
また、本発明における導電領域とは、導電性を有する領域を指し、たとえば配線、コンタクトプラグや電極等が挙げられるほか、半導体基板表面近傍に設けられた拡散層等も含まれる。導電領域を構成する導電材料としては、金属、合金、不純物を導入した多結晶シリコン等が例示される。
【００１２】
なお、本発明において、チタン含有膜は、金属配線の底面と導電領域の上面との間の領域において、コンタクトプラグの内部に選択的に設けられていればよく、たとえば金属配線の上面に反射防止膜として機能するチタン含有膜が設けられていてもよい。
【００１３】
また、本発明によれば、
フォトセンサが設けられた半導体基板上に絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜を選択的に除去し、コンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールが設けられた前記絶縁膜上に、チタン含有膜を含む密着膜を形成する工程と、
前記密着膜上に、前記コンタクトホールを埋め込むようにタングステン膜を形成する工程と
前記コンタクトホールの外部の前記タングステン膜を除去し、コンタクトプラグを形成する工程と、
前記絶縁膜上に設けられた前記密着膜を除去して前記コンタクトホールの内部に前記密着膜を選択的に残す工程と、
前記コンタクトプラグに接する金属配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法、
が提供される。
【００１４】
この製造方法によれば、チタン含有膜をコンタクトプラグ内部に安定的に形成することができ、暗電流の抑制された固体撮像素子を好適に製造できる。
【００１５】
上記製造方法において、タングステン膜を除去する工程および絶縁膜上に設けられた密着膜を除去する工程は、エッチバックまたは研磨により行えばよい。また、これらの工程は、エッチバックによる一連での工程で行ってもよいし、研磨による一連での工程で行ってもよい。この場合、エッチングガスや研磨スラリーは、各工程で適宜変更してもよい。
【００１６】
以上、本発明の構成について説明したが、上記の構成の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チタン含有膜がコンタクトプラグ内部に選択的に設けられているため、コンタクト抵抗の増大をもたらすことなく効果的に暗電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像素子の構成を示す平面図である。図１に示した固体撮像素子１００は、一次元のＣＣＤイメージセンサである。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【００１９】
図１〜図３に示した固体撮像素子１００は、Ｎ型半導体基板１０１と、Ｎ型半導体基板１０１の上部に設けられた導電領域（第一多結晶シリコン電極１１１ａ、第二多結晶シリコン電極１１５ｃ）と、導電領域の上部に設けられた絶縁膜（第二層間絶縁膜１１７）と、絶縁膜の上部に設けられたＡｌ配線（第一Ａｌ配線１２７ａ、１２７ｂ）と、絶縁膜中に設けられＡｌ配線の下面と導電領域とを接続するコンタクトプラグ１２３と、コンタクトプラグ１２３の内部に選択的に設けられＴｉを含有する密着膜１２０とを有する。
【００２０】
また、図１および図２に示したように、固体撮像素子１００においては、Ｎ型半導体基板１０１（Ｎ型シリコン基板）の表面近傍に、フォトダイオード１０５および拡散層１０７が設けられ、これらを包含するようにＰウェル１０３が設けられている。また、半導体基板表面近傍に、フォトダイオード部１０２、読み出し部１０４、および転送ＣＣＤ部１０６が並置して設けられている。
【００２１】
フォトダイオード部１０２は、Ｎ型半導体基板１０１の表面に設けられ、所定の方向に、素子分離層で仕切られた複数のフォトダイオードが配置された、フォトダイオード１０５を有する。
【００２２】
読み出し部１０４はフォトダイオード１０５で光電変換され、蓄積されている電荷を一定時間毎に転送ＣＣＤ部１０６に転送する機能を有する。この構造はフォトダイオードと反対導電型の拡散層上に第二多結晶シリコン電極１１５ｃと、第二多結晶シリコン電極１１５ｃの上部に設けられ、第二多結晶シリコン電極１１５ｃと略並行に延在する第一Ａｌ配線１２７ａとを有する。第一Ａｌ配線１２７ａと第二多結晶シリコン電極１１５ｃとは、コンタクトプラグ１２３により、電気的に接続されている。
【００２３】
転送ＣＣＤ部１０６においては、図１に示したように、第二多結晶シリコン電極１１５ｃの延在方向に略垂直な方向に延在する第一多結晶シリコン電極および第二多結晶シリコン電極が交互に設けられている。図１では、Ｎ型半導体基板１０１の端部の側（図中上側）から、第二多結晶シリコン電極１１５ｂ、第一多結晶シリコン電極１１１ｂ、第二多結晶シリコン電極１１５ａ、第一多結晶シリコン電極１１１ａのみを示したが、図中に「・・・」で示したように、第一多結晶シリコン電極１１１ａの先（図中下側）に、第一多結晶シリコン電極と第二多結晶シリコン電極の組がさらに所定の数設けられた構成となっていてもよい。
【００２４】
また、転送ＣＣＤ部１０６においては、図２および図３に示したように、Ｎ型半導体基板１０１の表面に、電荷転送領域として機能する拡散層１０７が設けられ、これに隣接してフォトダイオード１０５が設けられている。フォトダイオード１０５に蓄積された電荷は、第二多結晶シリコン電極１１５ｃにより第一多結晶シリコン電極１１１ａに転送される。
【００２５】
拡散層１０７の上部には、第一ゲート酸化膜１０９および第一多結晶シリコン電極１１１ａがこの順に設けられている。第一多結晶シリコン電極１１１ａは、電荷転送電極として機能する。
【００２６】
第一多結晶シリコン電極１１１ａ、第一多結晶シリコン電極１１１ｂ、および第二多結晶シリコン電極１１５ａおよび第二多結晶シリコン電極１１５ｂの上部には、第一Ａｌ配線１２７ａと同層に、これと略平行な第一Ａｌ配線１２７ｂが設けられ、これらの第一Ａｌ配線の上部に第二Ａｌ配線１３３が設けられている。また、第一Ａｌ配線１２７ａ、１２７ｂの間には、第一Ａｌ配線１２７ｃが設けられている。
【００２７】
第二多結晶シリコン電極１１５ａおよび第一多結晶シリコン電極１１１ａと第一Ａｌ配線１２７ｂとは導電性の共通コンタクトプラグとして機能するコンタクトプラグ１２３を介して電気的に接続されている。また、第二多結晶シリコン電極１１５ｂおよび第一多結晶シリコン電極１１１ｂと第一Ａｌ配線１２７ｃとはコンタクトプラグ１２３を介して電気的に接続されている。第一Ａｌ配線１２７ａ、第一Ａｌ配線１２７ｂ、第一Ａｌ配線１２７ｃおよび第二Ａｌ配線１３３の底面は、コンタクトプラグ１２３と接触している領域を除いて絶縁膜に接している。
【００２８】
第二Ａｌ配線１３３は遮光膜として機能する平板状の配線であり、Ｎ型半導体基板１０１の第一Ａｌ配線１２７ａおよび第一Ａｌ配線１２７ｂよりも上部に、読み出し部１０４から転送ＣＣＤ部１０６にわたって設けられている。
【００２９】
コンタクトプラグ１２３は、コンタクトホール内に埋設されたＷ膜１３９と、その周囲を覆う密着膜１２０とにより構成される。密着膜１２０はＴｉを含む導電膜により構成され、コンタクトホールの内壁（底面および側面の全面）を覆う姿態で形成される。ここでは、密着膜１２０は、Ｎ型半導体基板１０１の側からＴｉ膜１１９とＴｉＮ膜１２１がこの順に積層された構成としている。
【００３０】
密着膜１２０は、第一Ａｌ配線１２７ａおよび第一Ａｌ配線１２７ｂとその下方の第二多結晶シリコン電極１１５ｃおよび第一多結晶シリコン電極との間の領域において、コンタクトプラグ１２３の側面および底面にのみ選択的に設けられている。密着膜１２０の端部はコンタクトプラグ１２３内にあり、コンタクトプラグ１２３の形成領域以外においては、第一Ａｌ配線１２７ａおよび第一Ａｌ配線１２７ｂの下部にはチタンを含有する密着膜１２０が設けられておらず、これらの第一Ａｌ配線と第二層間絶縁膜１１７とは直接接している。
【００３１】
なお、図１〜図３には示していないが、第一Ａｌ配線１２７ａまたは第一Ａｌ配線１２７ｂの上部、たとえばこれらの第一Ａｌ配線の上面には、たとえば反射防止膜として機能するＴｉＮ膜等のＴｉを含む膜が適宜設けられていてもよい。
【００３２】
次に、図４（ａ）〜図４（ｃ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）、および図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、図１〜図３に示した固体撮像素子１００の製造方法を説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）、および図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図２と同様に図１のＡ−Ａ’断面図である。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、まず、ボロン等の不純物をイオン注入し、Ｐウェル１０３を形成する。つづいて、Ｎ型半導体基板１０１上の所定領域にたとえばリン等の不純物をイオン注入し、フォトダイオード１０５を形成する。その後、Ｎ型半導体基板１０１上の所定領域にリン（Ｐ）等の不純物をイオン注入し、電荷転送路として機能する拡散層１０７を形成する。
【００３４】
つづいて、拡散層１０７およびフォトダイオード１０５の形成領域上に第一ゲート酸化膜１０９を形成する。第一ゲート酸化膜１０９は、熱処理により形成することが好ましい。これにより、第一ゲート酸化膜１０９とＮ型半導体基板１０１との接合面を安定化することができる。この後、第一ゲート酸化膜１０９上に選択的に、リソグラフィおよびエッチング技術によりゲート電極として機能する第一多結晶シリコン電極１１１ａおよび第一多結晶シリコン電極１１１ｂを形成する（図４（ｂ））。
【００３５】
次に、第一多結晶シリコン電極１１１ａ上に、熱酸化法により第二ゲート酸化膜１１３を形成する。ついで、リソグラフィおよびエッチング技術により読み出し部１０４および転送ＣＣＤ部１０６の所定の領域に第二多結晶シリコン電極１１５ａ〜第二多結晶シリコン電極１１５ｃを形成する（図４（ｃ））。
【００３６】
つづいて、第二多結晶シリコン電極の設けられたＮ型半導体基板１０１上に、第二層間絶縁膜１１７としてＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ）膜をＣＶＤ法により形成する。そして、リソグラフィおよびエッチング技術により、第二層間絶縁膜１１７を選択的に除去し、コンタクトホール１３５を第一多結晶シリコン電極および第二多結晶シリコン電極上の所定の位置に開口する（図５（ａ））。
【００３７】
次に、第二層間絶縁膜１１７上の全面に、Ｔｉ膜１１９とＴｉＮ膜１２１をこの順にスパッタリングにより続けて形成する（図５（ｂ））。Ｔｉ膜１１９およびＴｉＮ膜１２１の厚さは、それぞれ、たとえば１００ｎｍおよび５０ｎｍとする。また、ＴｉＮ膜１２１はリアクティブスパッタ法により形成してもよい。
【００３８】
つづいて、Ｎ型半導体基板１０１上の全面に、コンタクトホール１３５を埋め込むようにＷ膜１３９をＣＶＤ法により形成する（図５（ｃ））。そして、ＳＦ６系ガスをいてＷ膜１３９をエッチバックすることにより、コンタクトホール１３５以外の領域に形成されたＷ膜１３９を除去する（図６（ａ））。
【００３９】
その後、塩素を含むガスまたは塩素化合物を含むガス、具体的にはＣｌ2またはＢＣｌ3等の塩素系ガスを用いて、第二層間絶縁膜１１７上に設けられたＴｉＮ膜１２１およびＴｉ膜１１９をエッチバックにより除去してコンタクトホール１３５の内部にＴｉ膜１１９およびＴｉＮ膜１２１を選択的に残すことにより、第二層間絶縁膜１１７の表面を露出させる（図６（ｂ））。
【００４０】
次に、第二層間絶縁膜１１７に接するＡｌ膜をスパッタリングにより形成し、リソグラフィおよびエッチング技術により所定の領域のみを選択的に残してコンタクトプラグ１２３に接する第一Ａｌ配線１２７ａおよび第一Ａｌ配線１２７ｂ（これらをあわせて第一Ａｌ配線とも呼ぶ。）を形成する。そして、これらの第一Ａｌ配線を埋設する層間絶縁膜として第一酸化膜１２５を形成する。同様にして、第一酸化膜１２５上に第二Ａｌ配線１３３および第二酸化膜１３１を順次形成する。これらの酸化膜は、プラズマＣＶＤ法等により形成される（図６（ｃ））。
【００４１】
つづいて、水素ガスを用いて、Ｎ型半導体基板１０１上に水素を導入しながらシンタリング処理を行う。シンタリング処理の条件は、たとえば３００〜４５０℃程度の温度で２０〜６０分程度とする。これにより、図１〜図３に示した構成の固体撮像素子１００が得られる。
【００４２】
次に、図１〜図３に示した固体撮像素子１００の効果を説明する。
固体撮像素子１００は、コンタクトプラグ１２３において、（ａ）第一Ａｌ配線、および（ｂ）第一多結晶シリコン電極、第二多結晶シリコン電極、不図示のトランジスタのソース・ドレイン領域または周辺回路を構成する他の配線やプラグ等の導電領域、との電気的コンタクトをとる密着膜１２０に、チタン含有膜であるＴｉ膜１１９およびＴｉＮ膜１２１の積層膜を用い、Ｗ膜１３９でプラグを形成し、それ以外の第一Ａｌ配線の下部にはチタン含有膜がない構成となっている。すなわち、チタン含有膜はコンタクトプラグ１２３内に選択的に設けられ、コンタクトプラグ１２３の外部領域では、第一Ａｌ配線の下部にチタン含有膜が設けられていない。このため、水素ガスによるシンタリング処理を行うことにより、水素を効率よくＮ型半導体基板１０１に導入することができ、Ｎ型半導体基板１０１中に設けられたフォトダイオード１０５および拡散層１０７の界面準位を消域させることができる。これにより、フォトダイオード１０５および拡散層１０７の暗電流の低減が図られる。
【００４３】
なお、本実施形態ではＡｌ配線の下面側において、コンタクトプラグ形成箇所にのみ選択的にチタン含有膜を設けたが、Ａｌ配線の上面には、たとえば反射防止膜として機能するＴｉＮ膜等のＴｉを含む膜を適宜設けてもよい。水素の吸着を抑制してシンタリングの効果を充分に発揮させ暗電流を低減するためには、金属配線の下部側の領域において上記のような構造を採用することが重要であり、配線の上面側にチタン含有膜を設けても構わない。
【００４４】
背景技術の項で述べた特許文献１および特許文献２に記載の技術においては、プラグの底面および側面を被覆する被覆層の材料としてタングステンシリサイド等が用いられるが、この場合、コンタクト抵抗が増大し配線遅延が生じる。これに対し、本実施形態の固体撮像素子１００では、低抵抗のチタン含有膜を密着膜１２０として用いているので、コンタクト抵抗を充分に低減させることにより配線遅延を抑制させつつ、暗電流を低減させることができる。この効果は、密着膜１２０をコンタクトプラグ１２３の周囲全体を覆うように設けた場合、より顕著に発揮される。また、チタンは標準ロジックプロセスで頻用されている材料であり、既存の設備で使用可能であるため、新材料や新設備の導入をせずに使用することができる。
【００４５】
また、固体撮像素子１００では、コンタクトプラグ１２３がＷ膜１３９からなるプラグを有するため、第一Ａｌ配線を構成するＡｌ膜で直接接続する方法に比べて、微細化が可能となる。
【００４６】
なお、固体撮像素子１００において、第二Ａｌ配線１３３と第二Ａｌ配線１３３の下方に設けられた導電領域との間の領域についても、これらを接続するコンタクトプラグの内部にのみチタン含有膜が選択的に設けられ、第二Ａｌ配線１３３の底面のコンタクトプラグとの接触面以外の領域において、第二Ａｌ配線１３３が第一酸化膜１２５に接する構成とすることができる。これにより、上述した効果がさらに顕著に発揮される。
【００４７】
また、固体撮像素子１００において、第一Ａｌ配線１２７ａ、第一Ａｌ配線１２７ｂおよび第二Ａｌ配線１３３のいずれかと同層に、これらのＡｌ配線のいずれかと同一工程で形成される周辺回路の配線が設けられていてもよい。この構成において、周辺回路の配線と、当該配線よりもＮ型半導体基板１０１の側に設けられた導電領域とを接続するコンタクトプラグ１２３の内部にチタン含有膜が選択的に設けられた構成とすることにより、暗電流をより一層確実に抑制することができる。
【００４８】
なお、固体撮像素子１００の製造工程において、Ｗ膜１３９を除去する工程（図６（ａ））および密着膜１２０を除去する工程（図６（ｂ））を、エッチバックにかえてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨により行うこともできる。
【００４９】
以下の実施形態においては、第一の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
（第二の実施形態）
図７は、本実施形態に係る固体撮像素子の構成を示す断面図である。図７は、図２と同じ方向から見た図に該当する。図７に示した固体撮像素子１４０は、図１〜図３に示した基本構成を用いた二次元のＣＣＤイメージセンサである。
【００５１】
図７に示した固体撮像素子１４０も、第一Ａｌ配線１２７と第一多結晶シリコン電極１１１との間の領域において、第一多結晶シリコン電極１１１と第一Ａｌ配線１２７とを接続するコンタクトプラグ１２３の内部に選択的に密着膜１２０が設けられ、第一Ａｌ配線１２７の底面のコンタクトプラグ１２３との接触領域以外の領域に密着膜１２０が設けられていないため、図１〜図３に示した固体撮像素子１００と同様の効果が得られる。
【００５２】
（第三の実施形態）
以上の実施形態においては、固体撮像素子がＣＣＤイメージセンサである場合を例示したが、本発明の構成は、ＣＭＯＳ（相補型電界効果型トランジスタ）イメージセンサにも適用することができる。
【００５３】
図８は、本実施形態のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す断面図である。図８は、図２と同じ方向から見た図に該当する。図８に示した固体撮像素子１５０は、Ｐ型半導体基板１４１と、Ｐ型半導体基板１４１の表面に形成されたフォトダイオード１０５と、Ｐ型半導体基板１４１の表面に形成され、フォトダイオード１０５に並置されたＮ+ウェル１４５と、隣接するＮ+ウェル１４５を分離するＬＯＣＯＳ（ｌｏｃａｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃｏｎ）とを有する。
【００５４】
また、固体撮像素子１５０は、Ｎ+ウェル１４５の上部に設けられたゲート絶縁膜（不図示）と、ゲート絶縁膜の上部に設けられ、ゲート電極として機能する第一多結晶シリコン電極１１１を有する。さらに、第一多結晶シリコン電極１１１上に、第一Ａｌ配線１２７および第二Ａｌ配線１３３がこの順に設けられ、これらの部材が絶縁膜１４３により埋設された構成となっている。絶縁膜１４３は多層の絶縁膜からなる構成とすることができる。
【００５５】
固体撮像素子１５０において、Ｎ+ウェル１４５と第一Ａｌ配線１２７とを接続するコンタクトプラグ１４９、第一多結晶シリコン電極１１１と第一Ａｌ配線１２７とを接続するコンタクトプラグ１５１、および第二Ａｌ配線１３３と第一Ａｌ配線１２７とを接続するコンタクトプラグ１５３には、以上の実施形態に記載のコンタクトプラグ１２３（図２）の構成が適用され、密着膜１２０がコンタクトプラグ１２３の内部に選択的に設けられ、第一Ａｌ配線１２７および第二Ａｌ配線１３３の底面において、コンタクトプラグ１２３との接触面以外の領域に密着膜１２０が存在しない構成となっている。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサにおいても、以上の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００５６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５７】
たとえば、以上の実施形態において、コンタクトプラグ１２３がＷ膜１３９からなるプラグを有する構成としたが、Ｗ膜１３９に変えて他の高誘電金属膜やＣｕ膜等を用いてもよい。また、密着膜１２０は、Ｔｉを含む構成であればよく、Ｔｉ膜１１９およびＴｉＮ膜１２１の積層膜には限られず、Ｔｉ膜やＴｉ系合金膜や、Ｔｉを含む他の導電膜からなる構成とすることができ、単層膜および積層膜のいずれとすることもできる。
【００５８】
また、以上の実施形態においては、金属配線がＡｌ配線である場合を例に説明したが、金属配線の材料はアルミニウムを主として含む金属であればよい。アルミニウムを主として含むとは、金属配線の主たる構成成分がアルミニウム（Ａｌ）であることをいい、金属配線がＡｌからなる構成だけでなく、Ａｌと他の金属との合金等も含む。金属配線がＡｌ以外の金属を含む場合、金属配線全体に対するＡｌの割合は、たとえば９０原子％以上とすることができる。こうした材料として、たとえばＡｌとＣｕとの合金が挙げられる。
【実施例】
【００５９】
本実施例では、図７および図９に示した固体撮像素子を作製し、暗電流の評価を行った。図７に記載の固体撮像素子１４０は、コンタクトプラグ１２３の内部にのみチタン含有膜を選択的に設けた構成となっている。図９に示した固体撮像素子１３０は、図７に記載の固体撮像素子１４０において、第一Ａｌ配線１２７の下面全域にわたって密着膜１２０を接触して設けた構成となっている。
【００６０】
図１０は、これらの装置における暗電流の測定結果を示す図である。図中（ａ）は図９に示す固体撮像素子１３０の評価結果を示し、図中（ｂ）は図７に示す固体撮像素子１４０の評価結果を示す。図１０に示す結果からわかるように、コンタクトプラグ１２３の内部にのみチタン含有膜を選択的に設けることにより、暗電流を効果的に低減できることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す段面図である。
【図３】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す段面図である。
【図４】本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造工程を示す段面図である。
【図５】本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造工程を示す段面図である。
【図６】本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造工程を示す段面図である。
【図７】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す段面図である。
【図８】本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す段面図である。
【図９】従来の固体撮像素子の構成を示す段面図である。
【図１０】実施例の固体撮像素子の暗電流の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００  固体撮像素子
１０１  型半導体基板
１０２  フォトダイオード部
１０３  ウェル
１０４  読み出し部
１０５  フォトダイオード
１０６  転送ＣＣＤ部
１０７  拡散層
１０９  第一ゲート酸化膜
１１０  絶縁膜
１１１  第一多結晶シリコン電極
１１１ａ  第一多結晶シリコン電極
１１１ｂ  第一多結晶シリコン電極
１１３  第二ゲート酸化膜
１１５ａ  第二多結晶シリコン電極
１１５ｂ  第二多結晶シリコン電極
１１５ｃ  第二多結晶シリコン電極
１１７  第二層間絶縁膜
１１９  Ｔｉ膜
１２０  密着膜
１２１  ＴｉＮ膜
１２３  コンタクトプラグ
１２５  第一酸化膜
１２７  第一Ａｌ配線
１２７ａ  第一Ａｌ配線
１２７ｂ  第一Ａｌ配線
１２７ｃ  第一Ａｌ配線
１３０  固体撮像素子
１３１  第二酸化膜
１３３  第二Ａｌ配線
１３５  コンタクトホール
１３９  Ｗ膜
１４０  固体撮像素子
１４１  Ｐ型半導体基板
１４３  絶縁膜
１４５  Ｎ+ウェル
１４９  コンタクトプラグ
１５０  固体撮像素子
１５１  コンタクトプラグ
１５３  コンタクトプラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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