(57)【要約】【課題】イメージセンサ特性の劣化を防止できる、反射防止膜などを予め形成したＳＯＩ基板とその製造方法およびそれを用いた固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】シリコン基板１０１と、シリコン基板１０１上に形成された第１絶縁膜１０２と、第１絶縁膜１０２上に形成された第２絶縁膜１０３と、第２絶縁膜１０３上に形成された第３絶縁膜１０４と、第３絶縁膜１０４上に形成されたシリコン層１０６とからなるＳＯＩ基板１００の構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成された第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜上に形成されたシリコン層とからなることを特徴とするＳＯＩ基板。
【請求項２】
前記第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、前記第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、前記第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ基板。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のＳＯＩ基板。
【請求項４】
第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記第１シリコン基板の前記第３絶縁膜と前記第２シリコン基板の前記第１面とを接着する工程と、
前記第２シリコン基板のうちの前記第１面と反対の側を前記結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項５】
第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面上に第３絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記第１シリコン基板の前記第２絶縁膜と前記第２シリコン基板の前記第３絶縁膜とを接着する工程と、
前記第２シリコン基板のうちの前記第１面と反対の側を前記結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項６】
第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面上に第３絶縁膜を形成する工程と、
前記第３絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記第１シリコン基板の前記第１絶縁膜と前記第２シリコン基板の前記第２絶縁膜とを接着する工程と、
前記第２シリコン基板のうちの前記第１面と反対の側を前記結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、前記第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、前記第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項８】
前記シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項９】
第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程と、
第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記第１シリコン基板の前記第３絶縁膜と前記第２シリコン基板の前記第１面とを接着する工程と、
前記第２シリコン基板のうちの前記第１面と反対の側を前記結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層にフォトダイオードを形成する工程と、
前記シリコン層の前記第１面とは反対の側に積層配線を形成する工程と、
前記第１シリコン基板および前記第１絶縁膜を除去する工程と、
前記第２絶縁膜の上にカラーフィルタおよびオンチップレンズを形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、前記第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、前記第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた裏面照射型の固体撮像装置に関し、特に、ＳＯＩ基板とその製造方法およびそれを用いた固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳＯＩ基板を用いて形成する、２次元配列された多数の画素を有し、画素毎に光電変換素子であるフォトダイオードや画素信号読み出し用の複数のＭＯＳトランジスタを設けたＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置が開発されている。
【０００３】
そして、従来、半導体基板の上面に光電変換素子、ＭＯＳトランジスタや各種配線を配置して形成した表面照射型の固体撮像装置が一般的な構造であった。しかし、上記構成の場合、光電変換素子の受光領域をＭＯＳトランジスタや配線を避けて配置することが必要となる。そのため、半導体基板の面積を増加させることなく画素数を増加させる場合、各光電変換素子の受光領域の開口率が小さくなるという課題があった。
【０００４】
それを回避するために、最近では、ＳＯＩ基板あるいはシリコン基板などの半導体基板を用い、半導体基板の一方の表面側にＭＯＳトランジスタや配線層を形成し、表面と対向する裏面側に光電変換素子を形成して受光領域を配置した、いわゆる裏面照射型構成の固体撮像装置が開発されている。
【０００５】
以下に、従来のＳＯＩ基板を用いて形成する裏面照射型の固体撮像装置について、図８と図９を用いて説明する。
【０００６】
図８は、従来のＳＯＩ基板の構造および製造方法を説明する断面図である。また、図９は、従来の裏面照射型の固体撮像装置の製造方法を説明する断面図である。
【０００７】
はじめに、図８を用いて、ＳＯＩ基板の構造および製造方法について、ＳＯＩ基板を作製する方法の１つである、水素イオン注入工程と分離工程とを組み合わせた貼り合わせ方法を例に、以下で具体的に説明する。
【０００８】
まず、図８（ａ）に示すように、ベースウェーハである第１単結晶シリコン基板４０１とボンドウェーハである第２単結晶シリコン基板４０２を準備する。
【０００９】
つぎに、図８（ｂ）に示すように、第２単結晶シリコン基板４０２の表面を酸化して、酸化膜であるシリコン酸化膜４０３を形成する。
【００１０】
つぎに、図８（ｃ）に示すように、第２単結晶シリコン基板４０２に水素イオンを注入して、表面から所定の深さに微小気泡層（封入層）４０４を形成する。
【００１１】
つぎに、図８（ｄ）に示すように、水素イオンを注入した第２単結晶シリコン基板４０２のシリコン酸化膜４０３と第１単結晶シリコン基板４０１の表面同士を常温で接触させて接着する。
【００１２】
つぎに、図８（ｅ）に示すように、上記状態で、５００℃以上の温度で熱処理することにより微小気泡層４０４を境界として、剥離基板４０６とＳＯＩ基板４０７とに剥離する。このとき、ＳＯＩ基板４０７の剥離界面には、通常、ダメージ層が残留する。
【００１３】
つぎに、図８（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板４０７の第２単結晶シリコン基板４０２のシリコン酸化膜４０３と第１単結晶シリコン基板４０１との結合力を向上させるために、１０００℃〜１３００℃の高温下で加熱処理を行う。その後、ＳＯＩ基板４０７の第２単結晶シリコン基板４０２のダメージ層を除去することにより、ＳＯＩ基板４０７が作製される（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
以下に、図９を用いて、裏面照射型の固体撮像装置の製造方法について、具体的に説明する。
【００１５】
まず、図９（ａ）に示すように、石英基板に単結晶シリコンをエピタキシャル成長させたＳＯＩ基板４１０の上側にシリコン層４１１、酸化シリコン層４１２とシリコン層４１３を積層して形成する。そして、シリコン層４１３の主表面に、イオン打ち込み法を用いて、フォトダイオード４１４を形成する。
【００１６】
つぎに、図９（ｂ）に示すように、シリコン層４１３の主表面の上面に、例えば金属配線４１５を形成した配線層４１５Ａと、その上面に機械的強度を向上させるための支持シリコン基板４１７を貼り合わせて、固体撮像装置前駆体４００を作製する。
【００１７】
つぎに、図９（ｃ）に示すように、固体撮像装置前駆体４００を上下反転させ、ＳＯＩ基板４１０とシリコン層４１１および酸化シリコン層４１２を、例えばエッチング法などにより除去して、フォトダイオード４１４を形成したシリコン層４１３を露出させる。
【００１８】
つぎに、図９（ｄ）に示すように、シリコン層４１３上に、反射防止膜４１８や電極パッド（図示せず）を形成する。
【００１９】
つぎに、図９（ｅ）に示すように、反射防止膜４１８の上に、各フォトダイオード４１４に対応させて、カラーフィルタ４２０およびオンチップレンズ４２１を形成する（例えば、特許文献２参照）。
【００２０】
これにより、裏面照射型の固体撮像装置を作製できるとしている。
【００２１】
なお、上記反射防止膜４１８の構成として、例えばシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜からなる２層膜構造などが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２０００−１２４０９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９８２８号公報
【特許文献３】特開２００５−２６８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、従来の固体撮像装置の製造方法においては、図９（ｃ）に示したように、一旦、シリコン層４１３を露出させて、反射防止膜４１８を堆積する必要がある。そのため、シリコン層４１３の表面からの金属不純物などの侵入によりシリコン層４１３が汚染される。さらに、シリコン層４１３のドーパントとなるボロン（Ｂ）やリン（Ｐ）などが、反射防止膜４１８の形成時の加熱などによりシリコン層４１３から不均一に外部に離脱する。
【００２４】
また、反射防止膜４１８を形成する前に、すでに金属配線４１５を有する配線層４１５Ａが形成されているため、反射防止膜４１８を比較的低温下（４００℃以下）で成膜して形成しなければならない。このとき、５０ｎｍ程度の膜厚の反射防止膜４１８をプラズマＣＶＤ法で低温で形成する場合、成膜速度を抑えるために成膜時にチャンバー内に導入する原料ガスの濃度を低く設定する必要がある。しかし、原料ガスの濃度を低くすると、均一なプラズマの発生が困難となるので、成膜する反射防止膜の膜厚のばらつきが大きくなる。具体的には、シリコン層４１３の表面に形成する、例えば反射防止膜４１８の膜厚のばらつきは、一般的に１０％〜２０％となる。そのため、膜厚のばらつき、５％以下が要求される、例えば１００ｎｍ以下の膜厚を有する反射防止膜４１８を均一に成膜することが困難である。
【００２５】
また、反射防止膜をプラズマＣＶＤ法で形成する場合、以下で詳細に説明するように、シリコン層４１３の表面がチャージアップによりダメージを受ける可能性が高くなる。
【００２６】
つまり、上記各要因により、イメージセンサ特性の、例えば暗電流の増加や画素欠陥の増加などによる、劣化や、膜厚ばらつきによる感度低下や感度ばらつきを生じるという課題があった。
【００２７】
本発明は、上記の課題を解決するもので、イメージセンサ特性の劣化を防止できる、反射防止膜などを予め形成したＳＯＩ基板とその製造方法およびそれを用いた固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記従来の目的を達成するために、本発明のＳＯＩ基板は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜と、第２絶縁膜上に形成された第３絶縁膜と、第３絶縁膜上に形成されたシリコン層とからなる構成を有する。
【００２９】
この構成により、膜厚ばらつきが少ない複数の絶縁膜を有するＳＯＩ基板を実現できる。また、少なくともシリコン層の片面は露出することがないため、ＳＯＩ基板を用いて固体撮像装置を形成する後工程において、結晶欠陥などの発生を防止できる信頼性に優れたＳＯＩ基板が得られる。
【００３０】
さらに、第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜である。これにより、膜厚ばらつきが少ない反射防止膜を備えるＳＯＩ基板を実現できる。
【００３１】
さらに、シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下である。これにより、所定範囲の波長の透過性に優れた反射防止膜を備えるＳＯＩ基板を実現できる。
【００３２】
また、本発明のＳＯＩ基板の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、第１シリコン基板の第３絶縁膜と第２シリコン基板の第１面とを接着する工程と、第２シリコン基板のうちの第１面と反対の側を結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、を含む。
【００３３】
また、本発明のＳＯＩ基板の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面上に第３絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、第１シリコン基板の第２絶縁膜と第２シリコン基板の第３絶縁膜とを接着する工程と、第２シリコン基板のうちの第１面と反対の側を結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、を含む。
【００３４】
また、本発明のＳＯＩ基板の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面上に第３絶縁膜を形成する工程と、第３絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、第１シリコン基板の第１絶縁膜と第２シリコン基板の第２絶縁膜とを接着する工程と、第２シリコン基板のうちの第１面と反対の側を結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、を含む。
【００３５】
これらの方法により、膜厚ばらつきが少ない複数の絶縁膜を有するＳＯＩ基板を容易に作製できる。また、少なくとも第２シリコン基板の片面は露出することがないため、ＳＯＩ基板を用いて固体撮像装置を形成する後工程において、結晶欠陥などの発生を防止できる信頼性に優れたＳＯＩ基板を形成できる。
【００３６】
さらに、第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜である。これにより、膜厚ばらつきが少ない反射防止膜を備えるＳＯＩ基板を作製できる。
【００３７】
さらに、シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下である。これにより、膜厚ばらつきが少ない反射防止膜を備えるＳＯＩ基板を作製できる。
【００３８】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する工程と、第２シリコン基板の第１面側の内部に結晶欠陥層を形成する工程と、第１シリコン基板の第３絶縁膜と第２シリコン基板の第１面とを接着する工程と、第２シリコン基板のうちの第１面と反対の側を結晶欠陥層で剥離しシリコン層を形成する工程と、シリコン層にフォトダイオードを形成する工程と、シリコン層の第１面とは反対の側に積層配線を形成する工程と、第１シリコン基板および第１絶縁膜を除去する工程と、第２絶縁膜の上にカラーフィルタおよびオンチップレンズを形成する工程と、を少なくとも含む。
【００３９】
この方法により、高感度で、感度ばらつきの少ない固体撮像装置を作製できる。
【００４０】
さらに、第１絶縁膜が第１シリコン酸化膜で、第２絶縁膜がシリコン窒化膜で、第３絶縁膜が第２シリコン酸化膜である。これにより、感度ばらつきが小さく、信頼性に優れた固体撮像装置を作製できる。
【００４１】
さらに、シリコン窒化膜の膜厚が４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下で、第２シリコン酸化膜の膜厚が０ｎｍを超え２５ｎｍ以下である。これにより、高感度の固体撮像装置を作製できる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、高感度とともに、感度および分光特性のばらつきが非常に小さい、高性能な固体撮像装置を実現するＳＯＩ基板とその製造方法およびそれを用いた固体撮像装置の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板の構成を説明する断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板に設けた反射防止膜の特性を説明する図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図
【図６】本発明の実施の形態４における固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【図７】イメージセンサ特性の劣化のメカニズムを説明する模式図
【図８】従来のＳＯＩ基板の構造および製造方法を説明する断面図
【図９】従来の裏面照射型の固体撮像装置の製造方法を説明する断面図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については、同じ符号を付して説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１のＳＯＩ基板の構造および製造方法について、図面を用いて説明する。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板の構造を説明する断面図である。
【００４７】
図１に示すように、ＳＯＩ基板１００は、単結晶シリコンからなるシリコン基板１０１と、第１シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる第１絶縁膜１０２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる第２絶縁膜１０３と、第２シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる第３絶縁膜１０４および、単結晶シリコンからなるシリコン層１０６が積層されて構成されている。そして、少なくとも第２絶縁膜１０３と第３絶縁膜１０４の２層膜構造により、例えば固体撮像装置の受光側に形成される反射防止膜１０５を構成している。さらに、シリコン層１０６は、例えば固体撮像装置の受光素子であるフォトダイオードなどが形成される層となる。このとき、シリコン層１０６の膜厚としては、例えば５μｍ〜１５μｍを有し、例えばエピタキシャル成長法や、単結晶シリコンの貼り合わせなどにより形成される。
【００４８】
なお、第２絶縁膜１０３と第３絶縁膜１０４の２層膜構造により、反射防止膜を構成する場合、可能な限り透過率の高い膜構成とすることが重要である。
【００４９】
そこで、以下に、固体撮像装置などに用いられる反射防止膜を構成する第２絶縁膜と第３絶縁膜の最適な膜厚構成について、図２を用いて説明する。
【００５０】
図２は、本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板に設けた反射防止膜の特性を説明する図である。なお、図２は、第２絶縁膜１０３であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の膜厚を変化させた時の、４００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長を有する可視光の透過率を示している。このとき、第３絶縁膜１０４である第２シリコン膜（ＳｉＯ２）の膜厚をパラメータとして図示している。
【００５１】
図２に示すように、第２絶縁膜１０３の膜厚としては、例えば４０ｎｍ〜６５ｎｍで、好ましくは４５ｎｍ〜６５ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜６０ｎｍである。また、第３絶縁膜１０４の膜厚としては、例えば０ｎｍを超えて２５ｎｍ以下で、好ましくは５ｎｍ〜１５ｎｍ、さらに好ましくは５ｎｍ〜１０ｎｍである。なお、一例として、シリコン窒化膜を５０ｎｍとした場合、９５％以上の透過率を実現するには、シリコン酸化膜の膜厚として、５ｎｍで形成すればよいことになる。
【００５２】
なぜなら、第２絶縁膜１０３の膜厚が、４０ｎｍ以下の場合、シリコン基板表面での入射光の反射が顕著となり、６５ｎｍ以上の場合は、シリコン基板への入射光の透過性が悪化することにより、特性が低下するためである。また、第３絶縁膜１０４の膜厚が、０ｎｍの場合、第２絶縁膜１０３であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ）とシリコン基板の界面に界面準位が形成されるためイメージセンサの画質劣化を生じ、２５ｎｍを超える場合、シリコン基板表面での入射光の反射が顕著となるためである。
【００５３】
本実施の形態によれば、予め反射防止膜を有するＳＯＩ基板を実現できる。また、少なくとも２層膜構造からなる反射防止膜の膜厚ばらつきを小さくできる。さらに、反射防止膜の上にシリコン層を設けるため、例えばこのＳＯＩ基板を用いて固体撮像装置を形成する場合、少なくともシリコン層の片面（第３絶縁膜１０４側）が露出することがない。その結果、シリコン層の結晶欠陥などの発生を未然に防止できるＳＯＩ基板を実現できる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、反射防止膜として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）／シリコン窒化膜（ＳｉＮ）構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）／シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）構成や、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）／シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）構成でもよく、同様の効果が得られる。
【００５５】
以下に、本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態１におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図である。なお、図１と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明する。また、ＳＯＩ基板のシリコン基板として第１シリコン基板１０１、第１絶縁膜として第１シリコン酸化膜１０２、第２絶縁膜としてシリコン窒化膜１０３、第３絶縁膜として第２シリコン酸化膜１０４を例に説明する。
【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、第１シリコン基板１０１を、酸素雰囲気中、例えば９００℃以上の温度で熱処理することにより、第１シリコン基板１０１の表面に、例えば膜厚２００ｎｍの第１シリコン酸化膜１０２を形成する。その後、第１シリコン酸化膜１０２上に、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば５０ｎｍの膜厚でシリコン窒化膜１０３を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、７５０℃程度の温度下で、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いてシリコン窒化膜が堆積される。これにより、第１シリコン酸化膜１０２の屈折率（例えば、Ｎ＝４．０４７）とは異なる屈折率（Ｎ＝２．０２）のシリコン窒化膜１０３が形成される。同様に、減圧ＣＶＤ法を用いて、シリコン窒化膜１０３上に、例えば５ｎｍの膜厚で第２シリコン酸化膜１０４を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、８００℃程度の温度下で、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスと亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを用いて第２シリコン酸化膜１０４が堆積される。これにより、シリコン窒化膜１０３と第２シリコン酸化膜１０４との２層膜構造の反射防止膜１０５が形成される。
【００５８】
なお、減圧ＣＶＤ法は、７００℃以上の高温の熱エネルギーを利用して、各原料ガスの反応蒸着で成膜するため、緻密で膜厚均一性に優れた成膜が可能となるものである。具体的には、１００ｎｍ以下の膜厚で形成する必要があるシリコン窒化膜１０３と第２シリコン酸化膜を、５％以下の膜厚ばらつきで形成できる。そのため、従来、低温で反射防止膜を成膜するプラズマＣＶＤ法で課題であった、膜厚ばらつきを大幅に抑制できる。また、以降で図７を用いて説明するように、フォトダイオードを形成したシリコン層上に反射防止膜を形成する場合、プラズマＣＶＤ法のプラズマに起因するシリコン層などのチャージアップによる損傷を未然に回避することができる。その結果、シリコン層の表面安定性や信頼性を大幅に向上できる。
【００５９】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、第２シリコン基板１０７の第１面１０７Ａから、１０１６〜１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のドーズ量、加速エネルギー２０００ＫＶ程度で、イオン注入法によって水素イオンを注入する。このとき、第２シリコン基板１０７に注入された水素イオンの濃度が、第２シリコン基板１０７の第１面１０７Ａから、例えば５μｍ〜１５μｍの深さで最大となるように、例えば注入するイオンの加速エネルギーを設定してイオン注入する。これにより、第２シリコン基板１０７中に、例えば１μｍ〜２μｍの厚みの結晶欠陥層１０８が形成される。
【００６０】
つぎに、図３（ｃ）に示すように、図３（ａ）に示す第１シリコン基板１０１上に形成された第２シリコン酸化膜１０４の表面と、図３（ｂ）に示す水素イオンを注入した側の第２シリコン基板１０７の第１面１０７Ａとを室温で貼り合わせる。この状態で、例えば４００℃〜５００℃で熱処理して、結晶欠陥層１０８に多数の高密度のボイド層１０９を形成する。なお、ボイド層１０９を形成する熱処理の温度は、注入された水素イオンが水素ガスとなって急速に拡散し、かつ、第２シリコン基板１０７から放出する臨界温度よりも低く維持する条件に設定される。
【００６１】
そして、上記処理において、図３（ｄ）に示すように、結晶欠陥層に形成された高密度のボイド層により、第２シリコン基板１０７を劈開し、第１面と反対側の第２シリコン基板１０７を剥離する。これにより、第１シリコン基板１０１の第２シリコン酸化膜１０４の上に、単結晶シリコン基板の第２シリコン基板１０７から剥離し、分離してシリコン層１０６を形成する。
【００６２】
つぎに、例えば１０００℃以上で数時間、熱処理することにより、第２シリコン酸化膜１０４とシリコン層１０６との貼り合わせ面を強固に接着する。
【００６３】
そして、シリコン層１０６の劈開された面を、例えば機械的な研磨やＣＭＰ法で鏡面研磨することにより、ＳＯＩ基板１００が作製される。これにより、３μｍ〜１５μｍ程度の膜厚のシリコン層１０６が形成される。なお、上記シリコン層１０６の膜厚は、例えば固体撮像装置のフォトダイオードの形成に必要な厚み以上で、結晶欠陥層を除去する厚みなどを考慮して設定されるものである。
【００６４】
本実施の形態の製造方法によれば、膜厚ばらつきが少ない複数の絶縁膜を有するとともに、絶縁膜の構成により予め形成した反射防止膜１０５を備えたＳＯＩ基板１００を容易に作製できる。また、少なくともシリコン層１０６の片面（第１面１０７Ａ）は露出することがないため、ＳＯＩ基板１００を用いて固体撮像装置を形成する後工程において、結晶欠陥などの発生を防止できる信頼性に優れたＳＯＩ基板１００を作製できる。
【００６５】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２におけるＳＯＩ基板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００６６】
図４は、本発明の実施の形態２におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図である。
【００６７】
そして、本実施の形態のＳＯＩ基板の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜と第２絶縁膜を形成し、第２シリコン基板に第３絶縁膜を形成する点で、実施の形態１のＳＯＩ基板の製造方法とは異なる。なお、実施の形態１と同様に、ＳＯＩ基板のシリコン基板として第１シリコン基板２０１、第１絶縁膜として第１シリコン酸化膜２０２、第２絶縁膜としてシリコン窒化膜２０３、第３絶縁膜として第２シリコン酸化膜２０４を例に説明する。
【００６８】
まず、図４（ａ）に示すように、第１シリコン基板２０１を、酸素雰囲気中、例えば９００℃以上の温度で熱処理することにより、第１シリコン基板２０１の表面に、例えば膜厚２００ｎｍの第１シリコン酸化膜２０２を形成する。その後、第１シリコン酸化膜２０２上に、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば５０ｎｍの膜厚でシリコン窒化膜２０３を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、７５０℃程度の温度下で、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いてシリコン窒化膜が堆積される。
【００６９】
つぎに、図４（ｂ）に示すように、第２シリコン基板２０７の第１表面２０７Ａに、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば５ｎｍの膜厚で第２シリコン酸化膜２０４を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、８００℃程度の温度下で、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスと亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを用いて第２シリコン酸化膜２０４が堆積される。
【００７０】
つぎに、図４（ｃ）に示すように、第２シリコン基板２０７上に形成された第２シリコン酸化膜２０４の表面から、第２シリコン基板２０７中に、１０１６〜１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のドーズ量、加速エネルギー２０００ＫＶ程度で、イオン注入法によって水素イオンを注入する。このとき、第２シリコン基板２０７に注入された水素イオンの濃度が、第２シリコン基板２０７の第１表面２０７Ａから、例えば５μｍ〜１５μｍの深さで最大となるように、例えば注入するイオンの加速エネルギーを設定してイオン注入する。これにより、第２シリコン基板２０７中に、例えば１μｍ〜２μｍの厚みの結晶欠陥層２０８が形成される。
【００７１】
つぎに、図４（ｄ）に示すように、図４（ａ）に示す第１シリコン基板２０１上に形成されたシリコン窒化膜２０３の表面と、図４（ｃ）に示す第２シリコン基板２０７上に形成された第２シリコン酸化膜２０４の表面とを室温で貼り合わせる。この状態で、例えば４００℃〜５００℃で熱処理して、結晶欠陥層２０８に多数の高密度のボイド層２０９を形成する。
【００７２】
そして、上記処理において、図４（ｅ）に示すように、結晶欠陥層に形成された高密度のボイド層により、第２シリコン基板２０７を劈開し、第１面２０７Ａと反対側の第２シリコン基板２０７を剥離する。これにより、第１シリコン基板２０１のシリコン窒化膜２０３の上に、第２シリコン酸化膜２０４を介して単結晶シリコン基板の第２シリコン基板２０７から剥離し、分離してシリコン層２０６が積層される。
【００７３】
つぎに、例えば１０００℃以上で数時間、熱処理することにより、シリコン窒化膜２０３と第２シリコン酸化膜２０４との貼り合わせ面を強固に接着する。このとき、シリコン窒化膜２０３と第２シリコン酸化膜２０４とにより、反射防止膜２０５が形成される。
【００７４】
そして、シリコン層２０６の劈開された面を、例えば機械的な研磨やＣＭＰ法で鏡面研磨することにより、３μｍ〜１５μｍ程度の膜厚のシリコン層２０６が形成されたＳＯＩ基板２００が作製される。このとき、上記シリコン層２０６の膜厚は、例えば固体撮像装置のフォトダイオードの形成に必要な厚み以上で、結晶欠陥層を除去する厚みなどを考慮して設定されるものである。
【００７５】
本実施の形態の製造方法によれば、膜厚ばらつきが少ない複数の絶縁膜を有するとともに、絶縁膜の構成により予め形成した反射防止膜２０５を備えたＳＯＩ基板２００を容易に作製できる。また、少なくともシリコン層２０６の第１面２０７Ａは露出することがないため、ＳＯＩ基板２００を用いて固体撮像装置を形成する後工程において、結晶欠陥などの発生を防止できる信頼性に優れたＳＯＩ基板２００を作製できる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、シリコン窒化膜の膜厚を５０ｎｍ、第２シリコン酸化膜の膜厚を５ｎｍを例に説明したが、これに限られない。例えば、実施の形態１と同様に、シリコン窒化膜２０３の膜厚としては、例えば４０ｎｍ〜６５ｎｍの範囲、第２シリコン酸化膜２０４の膜厚としては、例えば０ｎｍを超えて２５ｎｍ以下の範囲であればよく、同様の効果が得られる。
【００７７】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３におけるＳＯＩ基板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００７８】
図５は、本発明の実施の形態３におけるＳＯＩ基板の製造方法を説明する断面図である。
【００７９】
そして、本実施の形態のＳＯＩ基板の製造方法は、第１シリコン基板上に第１絶縁膜を形成し、第２シリコン基板に第２絶縁膜と第３絶縁膜を形成する点で、実施の形態１のＳＯＩ基板の製造方法とは異なる。なお、実施の形態１と同様に、ＳＯＩ基板のシリコン基板として第１シリコン基板３０１、第１絶縁膜として第１シリコン酸化膜３０２、第２絶縁膜としてシリコン窒化膜３０３、第３絶縁膜として第２シリコン酸化膜３０４を例に説明する。
【００８０】
まず、図５（ａ）に示すように、第１シリコン基板３０１を、酸素雰囲気中、例えば９００℃以上の温度で熱処理することにより、第１シリコン基板３０１の表面に、例えば膜厚２００ｎｍの第１シリコン酸化膜３０２を形成する。
【００８１】
つぎに、図５（ｂ）に示すように、第２シリコン基板３０７の第１表面３０７Ａ上に、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば５ｎｍの膜厚で第２シリコン酸化膜３０４を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、８００℃程度の温度下で、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスと亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを用いて第２シリコン酸化膜３０４が堆積される。その後、第２シリコン酸化膜３０４上に、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば５０ｎｍの膜厚でシリコン窒化膜３０３を形成する。このとき、減圧ＣＶＤ法の成膜条件として、７５０℃程度の温度下で、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いてシリコン窒化膜が堆積される。これにより、シリコン窒化膜３０３と第２シリコン酸化膜３０４とからなる反射防止膜３０５が形成される。
【００８２】
つぎに、図５（ｃ）に示すように、第２シリコン基板３０７上に形成した反射防止膜３０５のシリコン窒化膜３０３の表面から、第２シリコン基板３０７中に、１０１６〜１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のドーズ量、加速エネルギー２０００ＫＶ程度で、イオン注入法によって水素イオンを注入する。このとき、第２シリコン基板３０７に注入された水素イオンの濃度が、第２シリコン基板３０７の第１面３０７Ａから、例えば５μｍ〜１５μｍの深さで最大となるように、例えば注入するイオンの加速エネルギーを設定してイオン注入する。これにより、第２シリコン基板３０７中に、例えば１μｍ〜２μｍの厚みの結晶欠陥層３０８が形成される。
【００８３】
つぎに、図５（ｄ）に示すように、図５（ａ）に示す第１シリコン基板３０１上に形成された第１シリコン酸化膜３０２の表面と、図５（ｃ）に示す第２シリコン基板２０７上に形成されたシリコン窒化膜３０３の表面とを室温で貼り合わせる。この状態で、例えば４００℃〜５００℃で熱処理して、結晶欠陥層３０８に多数の高密度のボイド層３０９を形成する。
【００８４】
そして、上記処理において、図５（ｅ）に示すように、結晶欠陥層に形成された高密度のボイド層により、第２シリコン基板３０７を劈開し、第１面３０７Ａと反対側の第２シリコン基板３０７を剥離する。これにより、第１シリコン基板３０１の第１シリコン酸化膜３０２の上に、シリコン窒化膜３０３を介して単結晶シリコン基板の第２シリコン基板３０７から剥離し、分離してシリコン層３０６が積層される。
【００８５】
つぎに、例えば１０００℃以上で数時間、熱処理することにより、シリコン窒化膜３０３と第１シリコン酸化膜２０２との貼り合わせ面を強固に接着する。
【００８６】
そして、シリコン層３０６の劈開された面を、例えば機械的な研磨やＣＭＰ法で鏡面研磨することにより、３μｍ〜１５μｍ程度の膜厚のシリコン層３０６が形成されたＳＯＩ基板３００が作製される。このとき、上記シリコン層３０６の膜厚は、例えば固体撮像装置のフォトダイオードの形成に必要な厚み以上で、結晶欠陥層を除去する厚みなどを考慮して設定されるものである。
【００８７】
本実施の形態の製造方法によれば、膜厚ばらつきが少ない複数の絶縁膜を有するとともに、絶縁膜の構成により予め形成した反射防止膜３０５を備えたＳＯＩ基板３００を容易に作製できる。また、少なくともシリコン層３０６の第１面３０７Ａは露出することがないため、ＳＯＩ基板３００を用いて固体撮像装置を形成する後工程において、結晶欠陥などの発生を防止できる信頼性に優れたＳＯＩ基板３００を作製できる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、シリコン窒化膜の膜厚を５０ｎｍ、第２シリコン酸化膜の膜厚を５ｎｍを例に説明したが、これに限られない。例えば、実施の形態１と同様に、シリコン窒化膜３０３の膜厚としては、例えば４０ｎｍ〜６５ｎｍの範囲、第２シリコン酸化膜３０４の膜厚としては、例えば０ｎｍを超えて２５ｎｍ以下の範囲であればよく、同様の効果が得られる。
【００８９】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における固体撮像装置の製造方法について、図６を用いて詳細に説明する。つまり、本実施の形態は、実施の形態１の図３で説明したＳＯＩ基板１００を用いて、固体撮像装置を作製するものである。そのため、ＳＯＩ基板の構造および製造方法の説明は省略する。そこで、ＳＯＩ基板を形成した以降の固体撮像装置の製造方法について、詳細に説明する。
【００９０】
図６は、本発明の実施の形態４における固体撮像装置の製造方法を説明する断面図である。なお、実施の形態１の構成要素と同じものには、同じ符号を付して説明する。
【００９１】
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン層１０６内に、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）などのイオン打ち込みによって、ｎ型の不純物拡散層からなる光電変換を行うフォトダイオード１１１を形成する。このとき、フォトダイオード１１１の受光部を第２シリコン酸化膜１０４側に向けて形成する。なお、フォトダイオード１１１は、シリコン層１０６を形成する第２シリコン基板１０７として用いたｎ型の単結晶シリコン基板を利用して形成されている。そして、フォトダイオード１１１からｎ型の単結晶シリコン基板に連なるｎ型領域が光電変換領域となる。このとき、シリコン層１０６の厚みとしては、上述したように、可視光を良好に光電変換できる５μｍ〜１５μｍの膜厚で形成されている。
【００９２】
つぎに、図６（ｂ）に示すように、シリコン層１０６上に、ゲート酸化膜を介して形成された、例えばポリシリコンからなるゲート電極１１２や、アルミニウムまたは銅からなる多層の金属配線１１３を有する配線層１１３Ａを形成する。このとき、裏面照射型の固体撮像装置では、配線層１１３Ａ側から入射光を取り込む構造ではないので、フォトダイオード１１１の形成領域上でのゲート電極や金属配線などを任意に引き回してレイアウトすることができる。そのため、配線層の設計自由度が高くなるとともに、フォトダイオードで構成される画素自体の微細化を図ることが可能となる。また、配線層１１３Ａの層数（通常は５層以上である）が多くなっても、微細化技術の進んだ最新のＣＭＯＳプロセスを用いて、固体撮像装置を容易に作製することができる。
【００９３】
そして、配線層１１３Ａを形成した後、その上部に、例えばシリコン窒化膜からなる層間絶縁膜１１４を１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の厚みで形成する。その後、さらに、層間絶縁膜１１４を介して、数１００μｍの厚さを有するシリコン基板などからなる支持部材１１５を貼り合わせて、固体撮像装置前駆体１５０Ａを作製する。これにより、機械的強度が向上するとともに、取り扱いが容易な固体撮像装置前駆体１５０Ａが得られる。なお、支持部材として、上記シリコン基板以外に、ガラスや有機膜を用いてもよい。
【００９４】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、固体撮像装置前駆体１５０Ａを上下に反転させ、第１シリコン基板１０１を、例えばＣＭＰ法で、さらに第１シリコン酸化膜１０２をウェットエッチング法を用いて除去する。なお、ＣＭＰ法とウェットエッチング法を併用してもよい。
【００９５】
このとき、第１シリコン酸化膜のエッチング法として、バッファードフッ酸を薬液として用いたウェットエッチング法により、被エッチング膜である第１シリコン酸化膜１０２と、下地となるシリコン窒化膜１０３とのエッチング選択比を、例えば２００程度と大きくできる。その結果、シリコン窒化膜１０３を所定の膜厚（４０ｎｍ〜６５ｎｍ）で残存させることができる。
【００９６】
また、フォトダイオードを形成している半導体基板へのチャージアップダメージや金属などの不純物イオンの打ち込みを引き起こす原因となるプラズマを用いたドライ方式のエッチングではなく、ウェット方式のエッチングを適用することで、チャージアップに起因するダメージや金属などの不純物の打ち込みに起因したイメージセンサ特性の劣化（暗電流の増加や画素欠陥の増加）を引き起こすことなく、第１シリコン酸化膜１０２を除去することが可能となる。
【００９７】
そして、フォトダイオード１１１を形成したシリコン層１０６の上に設けた、０ｎｍを超えて２５ｎｍ以下の膜厚を有する第２シリコン酸化膜１０４および４０ｎｍ〜６５ｎｍの膜厚を有するシリコン窒化膜１０３の、少なくとも２層構成の積層膜が、反射防止膜１０５として形成される。
【００９８】
つぎに、図６（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜１０３上に、例えばアクリル樹脂などの透明な有機膜からなる平坦化膜１２０を、例えば０．５μｍで回転塗布法を用いて堆積する。そして、さらに、平坦化膜１２０上に、シリコン層１０６に形成した各フォトダイオード１１１に対応させて、カラーフィルタ１２１やオンチップレンズ１２２を形成する。なお、平坦化膜の形成は、反射防止膜が平坦であれば、必ずしも必要ではなく、この工程を省略してもよい。
【００９９】
上記工程により、ＣＭＯＳ構造のイメージセンサからなる固体撮像装置１５０が作製される。
【０１００】
つまり、本実施の形態によれば、ＳＯＩ基板１００の第１シリコン基板１０１とシリコン層１０６との間に、屈折率の異なる絶縁膜の積層構造（第１シリコン酸化膜１０２、シリコン窒化膜１０３および第２シリコン酸化膜１０４）を予め形成する。そして、ＳＯＩ基板１００のシリコン層１０６にフォトダイオード１１１を形成し、その上にゲート電極１１２、金属配線１１３などの配線層１１３Ａを形成する。その後、ＳＯＩ基板１００の第１シリコン基板１０１と第１シリコン酸化膜１０２を除去して、固体撮像装置の光照射面に、屈折率の異なる２層の絶縁膜（第２シリコン酸化膜１０４とシリコン窒化膜１０３）からなる反射防止膜を形成して固体撮像装置１５０が作製される。
【０１０１】
これにより、従来の固体撮像装置の製造において課題であった、反射防止膜を形成する前にフォトダイオードが形成されたシリコン層の表面を露出させることなく、固体撮像装置を形成することができる。
【０１０２】
そこで、シリコン層を露出しないことにより得られる効果について、具体的に説明する。
【０１０３】
まず、シリコン層が露出した状態で反射防止膜を形成する場合に生じるイメージセンサ特性の劣化（画素特性のばらつき、暗電流の増加、画素欠陥の増加）のメカニズムについて、図７を用いて説明する。
【０１０４】
図７は、イメージセンサ特性の劣化のメカニズムを説明する模式図である。
【０１０５】
つまり、従来は、シリコン層の表面が露出した状態で、プラズマＣＶＤ法によって、低温で反射防止膜を構成するシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を成膜する必要があった。
【０１０６】
そのため、図７（ａ）に示すように、シリコン層の表面を露出させた状態でプラズマ処理すると、プラズマＣＶＤ装置の壁面やプラズマ発生電極などから発生した重金属原子（例えば、ニッケル、鉄など）が、プラズマによって生じた電界によってシリコン層中に打ち込まれる。そして、打ち込まれた重金属原子は、シリコン層中を拡散し、シリコン層内に結晶欠陥を発生させる要因となる。
【０１０７】
また、プラズマ処理によって、電荷を帯びた粒子（例えば、水素イオンなど）がシリコン層の表面近傍に取り込まれると、シリコン層中に電荷生成中心が発生する、いわゆるチャージアップダメージを誘起する。この電荷生成中心は、シリコン層の内部で発生した電荷の取り込みや放出などの作用をするため、上記の結晶欠陥と同様の影響を与える。
【０１０８】
つまり、図７（ｂ）に示すように、シリコン層中に発生した結晶欠陥や電荷生成中心は、暗電流の増加や画素欠陥の増加を引き起こす。具体的には、熱励起された電子は、シリコン層中の重金属に起因した結晶欠陥や電荷生成中心を介して、価電子帯から伝導帯に移動する微小なリーク電流を生じるため、外部から光が入射しない場合（暗黒の状態）においても、微小な電流が発生する。その結果、イメージセンサから出力された画面上に白色の点や線状の画像欠陥を生じる。そこで、上記の結晶欠陥や電荷生成中心を緩和して機能を回復するために、通常８００℃以上の高温でのアニール処理を行う。しかし、従来の固体撮像装置の製造方法では、融点が８００℃よりも低い金属配線が反射防止膜を形成する前にすでに形成されているため、アニール処理ができず、アニール処理による画素特性の改善は不可能である。
【０１０９】
また、図７（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ処理時のシリコン層の温度上昇によって、シリコン層中のヒ素やリンなどのドーパントがシリコン層の外部へ脱離し、シリコン層のｎ型不純物濃度が局所的にばらつく。その結果、光が入射した際のフォトダイオードの光電変換特性のばらつきが生じ、画素毎の感度ばらつきを発生させる。
【０１１０】
しかし、上述したように、本実施の形態の製造方法によれば、フォトダイオードを形成したシリコン層の表面（第１面）は、反射防止膜の製造工程を通して露出することがない。また、反射防止膜となる第２シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を、ＳＯＩ基板中に予め形成するため、フォトダイオードの表面となるシリコン層の表面がプラズマに曝されることもない。そのため、プラズマ処理により、重金属原子の侵入によるシリコン層中の結晶欠陥が発生しない。その結果、イメージセンサ特性の劣化（暗電流の増加、画素欠陥の増加）が生じない。
【０１１１】
また、シリコン層の表面はプラズマ処理による高温に曝されないので、シリコン層中のドーパントとなるボロンやリンなどがシリコン層から外部へ離脱しないため、画素特性（画素毎の光電変換特性）のばらつきを大きく低減できる。
【０１１２】
また、本実施の形態の製造方法によれば、金属配線などの配線層を形成した後、高温処理を要する反射防止膜を形成する必要がない。そのため、緻密で均一性の高い成膜を実現できる減圧ＣＶＤ法により、０ｎｍを超えて１００ｎｍ以下程度の薄い膜厚の反射防止膜を均一で、膜厚ばらつきを５％以下に抑制して形成することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態の製造方法によれば、反射防止膜を構成するシリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの屈折率が、従来の成膜方法であるプラズマＣＶＤ法にくらべて、均一で、再現性よく形成できる。そのため、感度を高めるのに要求される反射防止膜の膜厚の低減および膜質（屈折率）のばらつきの低減が可能となる。その結果、高感度で、かつ感度および分光特性のばらつきが非常に小さい、高性能なイメージセンサなどの固体撮像装置を実現できる。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、実施の形態１のＳＯＩ基板を用いた固体撮像装置を例に説明したが、これに限られない。例えば、実施の形態２や実施の形態３のＳＯＩ基板を用いて固体撮像装置を作製してもよく、同様の効果が得られる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、固体撮像装置として、ＣＭＯＳイメージセンサを例に説明したが、ＣＣＤ型の固体撮像装置に適用しても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明によれば、入射光に対する感度の向上や感度ばらつきの低減が要望される裏面照射型の固体撮像装置を構成するＳＯＩ基板とその製造方法およびそれを用いた固体撮像装置の製造方法などの技術分野に有用である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００，２００，３００    ＳＯＩ基板
１０１，２０１，３０１    シリコン基板
１０２，２０２，３０２    第１シリコン酸化膜（第１絶縁膜）
１０３，２０３，３０３    シリコン窒化膜（第２絶縁膜）
１０４，２０４，３０４    第２シリコン酸化膜（第３絶縁膜）
１０５，２０５，３０５    反射防止膜
１０６，２０６，３０６    シリコン層
１０７，２０７，３０７    第２シリコン基板
１０７Ａ，２０７Ａ，３０７Ａ    第１面
１０８，２０８，３０８    結晶欠陥層
１０９，２０９，３０９    ボイド層
１１１    フォトダイオード
１１２    ゲート電極
１１３    金属配線
１１３Ａ    配線層
１１４    層間絶縁膜
１１５    支持部材
１２０    平坦化膜
１２１    カラーフィルタ
１２２    オンチップレンズ
１５０    固体撮像装置
１５０Ａ    固体撮像装置前駆体
４００    固体撮像装置前駆体
４０１    第１単結晶シリコン基板
４０２    第２単結晶シリコン基板
４０３    シリコン酸化膜
４０４    微小気泡層（封入層）
４０６    剥離基板
４０７，４１０    ＳＯＩ基板
４１１，４１３    シリコン層
４１２    酸化シリコン層
４１４    フォトダイオード
４１５    金属配線
４１５Ａ    配線層
４１７    支持シリコン基板
４１８    反射防止膜
４２０    カラーフィルタ
４２１    オンチップレンズ
【図１】
2011014673.tif 000003
【図２】
2011014673.tif 000004
【図３】
2011014673.tif 000005
【図４】
2011014673.tif 000006
【図５】
2011014673.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011014673.tif 000009
【図８】
2011014673.tif 000010
【図９】
2011014673.tif 000011