(57)【要約】【課題】降温レートを制御することによって、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させてより暗電流を低減する。【解決手段】  シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程を含み、水素雰囲気中で温度４００℃以上５００℃以下の熱処理後、同じ水素雰囲気中で２００℃以上３００℃以下まで降温させるとき、摂氏２０度以上摂氏３００度以下までの降温レートが摂氏０.５度／ｍｉｎ以上摂氏２度／ｍｉｎ以下に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程を有し、該熱処理工程において、水素雰囲気中で温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下の範囲内の温度による熱処理後に、同じ水素雰囲気中で摂氏０度以上摂氏３００度以下の範囲内の温度まで雰囲気温度を自然冷却よりもゆっくりとした降温レートで降温させる半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理温度は、摂氏４００度以上摂氏４５０度以下の範囲内の温度である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記降温させる温度は、摂氏２０度以上摂氏３００度以下の範囲内の所定温度である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記降温させる温度は、摂氏２００度以上摂氏３００度以下の範囲内の所定温度である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記降温レートは、摂氏０.１度／ｍｉｎ以上摂氏６度／ｍｉｎ以下の範囲内に設定する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記降温レートは、摂氏０.５度／ｍｉｎ以上摂氏２度／ｍｉｎ以下の範囲内に設定する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ＣＣＤ型固体撮像素子またはＣＭＯＳ型固体撮像素子である請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理工程は、最終のプラズマ処理を含む製造工程後に行う請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記シリコン基板にマトリックス状に配列されて光電変換を行うフォトダイオード部および該フォトダイオード部からの信号電荷を電荷転送する電荷転送部を形成するフォトダイオード部・電荷転送部形成工程と、
該電荷転送部上にゲート電極を形成し、該ゲート電極上を覆い該フォトダイオード部上を開口した遮光膜を形成するゲート電極・遮光膜形成工程と、
該フォトダイオード部、該ゲート電極および該遮光膜上を覆うように層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜成膜工程と、
該層間絶縁膜に該シリコン基板および該ゲート電極に対する導通用のコンタクト部を形成するコンタクト部形成工程と、
該層間絶縁膜上に配線金属層を形成し、該配線金属層から該コンタクト部を介して該シリコン基板または／および該ゲート電極と電気的に接続させるための配線金属層形成工程と、
該配線金属層および該層間絶縁膜上を覆うように窒化シリコン膜を形成する窒化シリコン膜形成工程とを有し、
該窒化シリコン膜形成工程後に前記熱処理工程を行う請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記窒化シリコン膜形成工程が最終のプラズマ処理を含む製造工程である請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理工程は、前記配線金属層と前記シリコン基板とのオーミックコンタクトを取ると共に、該シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させて界面準位を減少させる工程を有する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
ＭＯＳトランジスタである請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置を撮像部または回路部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板に含まれるシリコンダングリングボンドに水素を捕獲させるために水素雰囲気中で熱処理を行った固体撮像素子およびその製造方法などの半導体装置およびその製造方法、この固体撮像素子などの半導体装置を撮像部または回路部に用いた例えばデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像素子には、シリコン基板にマトリックス状に配列されて光電変換を行う複数の受光部と、複数の受光部が配列された列に対応したＣＣＤ構造の複数の垂直転送部とを有する撮像部が設けられている。この撮像部の垂直転送方向の端部側には、垂直転送部からの信号電荷を信号出力部に電荷転送するための水平転送部が設けられている。この水平転送部の水平転送方向の最終段側に設けられた信号出力部により、水平転送されて来た信号電荷が電圧検出され、その検出電圧に応じて増幅されて出力信号として撮像部の外部に出力される。また、この撮像部の他の周辺領域には、垂直転送部および水平転送部を駆動するための制御信号を配線層を介して出力するためのコントローラが設けられている。
【０００３】
従来のＣＣＤ型固体撮像素子において、高感度化を図るために、信号出力部における電荷電圧変換利得を増加させると、暗電流による雑音も増大するという問題があった。
【０００４】
従来、この暗電流を抑制するために、シリコン基板と酸化シリコン絶縁膜間の界面における電気的特性を安定化させる必要があり、一般的には、シリコン基板表面のシリコンダングリングボンドに水素を捕獲させるために水素雰囲気中で熱処理が施されている。
【０００５】
この熱処理として、例えば特許文献１には、水素雰囲気中での熱処理を異なる２ステップの温度条件に分けて行う方法が開示されている。まず、ステップ１の高温処理工程では、配線金属層とシリコン基板とのオーミックコンタクトを取るためのシンターアニール処理が処理温度３５０℃〜４００℃の高温で行われる。次に、ステップ２の低温処理工程では、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させて界面準位を減少させるための水素アニール処理が処理温度２００℃〜３５０℃の低温で行われている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、水素雰囲気中での熱処理を、１ステップで、処理温度３００℃〜５００℃、例えば４００℃、圧力７６０Ｔｏｒｒ以下、例えば１０−２Ｔｏｒｒ〜１０−４Ｔｏｒｒの条件で行う熱処理方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８８３６８号公報
【特許文献２】特開平８−３７１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。
【０００８】
前述したように、水素雰囲気中での熱処理は、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を捕獲させて界面準位を減少させるために行われるものであるが、従来技術による水素雰囲気中での熱処理条件では、界面準位を減少させるために十分ではない。例えば、このシリコンダングリングボンドに対して水素の結合力は弱く、水素はシリコンダングリングボンドに捕獲／離脱を繰り返しており、最終的に捕獲される水素が多いほど、界面準位を減少させることができるが、水素の捕獲／離脱を制御することが重要であり、従来技術では十分に制御されていない。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させることにより、暗電流をより低減できる半導体装置およびその製造方法、この半導体装置を用いた例えばデジタルカメラや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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程を有し、該熱処理工程において、水素雰囲気中で温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下の範囲内の温度による熱処理後に、同じ水素雰囲気中で摂氏０度以上摂氏３００度以下の範囲内の温度まで雰囲気温度を自然冷却よりもゆっくりとした降温レートで降温させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における熱処理温度は、摂氏４００度以上摂氏４５０度以下の範囲内の温度である。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記降温させる温度は、摂氏２０度以上摂氏３００度以下の範囲内の所定温度である。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記降温させる温度は、摂氏２００度以上摂氏３００度以下の範囲内の所定温度である。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における降温レートは、摂氏０.１度／ｍｉｎ以上摂氏６度／ｍｉｎ以下の範囲内に設定する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における降温レートは、摂氏０.５度／ｍｉｎ以上摂氏２度／ｍｉｎ以下の範囲内に設定する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置としてＣＣＤ型固体撮像素子またはＣＭＯＳ型固体撮像素子である。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における熱処理工程は、最終のプラズマ処理を含む製造工程後に行う。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記シリコン基板にマトリックス状に配列されて光電変換を行うフォトダイオード部および該フォトダイオード部からの信号電荷を電荷転送する電荷転送部を形成するフォトダイオード部・電荷転送部形成工程と、該電荷転送部上にゲート電極を形成し、該ゲート電極上を覆い該フォトダイオード部上を開口した遮光膜を形成するゲート電極・遮光膜形成工程と、該フォトダイオード部、該ゲート電極および該遮光膜上を覆うように層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜成膜工程と、該層間絶縁膜に該シリコン基板および該ゲート電極に対する導通用のコンタクト部を形成するコンタクト部形成工程と、該層間絶縁膜上に配線金属層を形成し、該配線金属層から該コンタクト部を介して該シリコン基板または／および該ゲート電極と電気的に接続させるための配線金属層形成工程と、該配線金属層および該層間絶縁膜上を覆うように窒化シリコン膜を形成する窒化シリコン膜形成工程とを有し、該窒化シリコン膜形成工程後に前記熱処理工程を行う。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における窒化シリコン膜形成工程が最終のプラズマ処理を含む製造工程である。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置としてのＭＯＳトランジスタである。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における熱処理工程は、前記配線金属層と前記シリコン基板とのオーミックコンタクトを取ると共に、該シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させて界面準位を減少させる工程を有する。
【００２２】
本発明の半導体装置は、本発明の上記半導体装置の製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記半導体装置を撮像部または回路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。
【００２４】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００２５】
本発明にあっては、水素雰囲気中での熱処理工程で、降温レートを自然冷却よりもゆっくりとした冷却速度に制御することにより、シリコンダングリングボンドに対する水素の捕獲／離脱を、最終的に捕獲される水素をより増えるように制御し、暗電流をより低減することが可能となる。
【００２６】
即ち、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程において、水素雰囲気中で温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下の温度で熱処理後、同じ水素雰囲気中で温度が摂氏０度以上摂氏３００度以下の温度まで降温させるときの降温レートを摂氏０.１度／ｍｉｎ以上摂氏６度／ｍｉｎ以下に設定しており、シリコンダングリングボンドに対する水素の捕獲／離脱を制御して、最終的に捕獲される水素を増加させて、界面準位を減少させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上により、本発明によれば、熱処理後の降温レートを自然冷却よりもゆっくりとした冷却速度に制御することにより、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて、暗電流をより低減することができる。これによって、半導体装置が固体撮像素子の場合には、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて、暗電流を低減することができるため、信号出力部の電荷電圧変換利得を増加させても、暗電流によるノイズがそれほど増えず、固体撮像素子を高感度化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施形態として、ＣＣＤ型固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の半導体装置およびその製造方法を、ＣＣＤ型固体撮像素子およびその製造方法に限らず、ＣＭＯＳ型固体撮像素子およびその製造方法、さらにはＭＯＳトランジスタおよびその製造方法にも適用することができて、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させて界面準位を減少させることができる半導体装置であれば本発明を適用させることができる。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法により作製されたＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【００３０】
図１において、本実施形態の固体撮像素子１０は、シリコン基板１に光電変換を行うための複数の受光部（複数のフォトダイオード部１５）が２次元状でマトリックス状に配列され、各フォトダイオード部１５の列毎に隣接平行してその列の各フォトダイオード部１５からの信号電荷を取り込んで垂直方向に電荷転送するための垂直転送部（電荷転送部１２）が形成されている。この電荷転送部１２上にゲート絶縁膜２を介してゲート電極３が形成され、フォトダイオード部１５上を開口してゲート電極３上を覆うように遮光膜４が形成されている。このフォトダイオード部１５上の開口部および遮光膜４上を覆うように層間絶縁膜５が形成されており、この層間絶縁膜５には、シリコン基板１やゲート電極３と導通を取るためのコンタクト部６が形成されている。また、この層間絶縁膜５上には配線金属層７が形成されてコンタクト部６を介してシリコン基板１と電気的に接続されている。この配線金属層７および層間膜５上を覆うように窒化シリコン膜８が形成されている。なお、コンタクト部６とゲート電極３との電気的な接続については、ここでは図示されていない。
【００３１】
また、垂直方向の複数本の電荷転送部１２の最終段には各電荷転送部１２からの信号電荷をそれぞれ、図示しない信号出力部に電荷転送するための図示しない水平転送部が接続されており、この信号出力部から出力撮像信号が出力される。
【００３２】
本実施形態の固体撮像素子１０では、その製造方法に、シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程が設けられており、この熱処理工程として、同じ水素雰囲気中で温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下の範囲内の所定温度による熱処理後に、同じ水素雰囲気中で摂氏０度以上摂氏３００度以下の範囲内の所定温度まで温度を自然冷却よりもゆっくりとした降温レートで降温させることを本実施形態の特徴構成としている。これによって、シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させることにより、暗電流（雑音）をより低減できる。
【００３３】
上記構成において、以下に、この熱処理工程を含む本実施形態の固体撮像素子１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３４】
まず、図１に示すように、Ｎ型半導体基板であるシリコン基板１（または基板上に形成された半導体領域）上にイオン注入および熱拡散処理を行ってＰ型ウェル領域１１を形成する。その後、Ｐ型ウェル領域１１に選択的にリンをイオン注入して電荷転送チャンネル領域（電荷転送部１２）を形成する。続いて、電荷転送部１２の両側のＰ型ウェル領域１１に選択的にボロンをイオン注入して、チャンネルストップ部１３と、フォトダイオード部１５で発生した信号電荷を電荷転送部１２側に読み出すための電荷読み出し部１４とをそれぞれ形成する。
【００３５】
次に、Ｎ型半導体基板１の表面を熱酸化することによりゲート酸化膜２を形成した後に、ゲート酸化膜２上にＬＰＣＶＤ法を用いて導電性材料膜を堆積させ、図示しないフォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行ってその導電性材料膜およびゲート酸化膜２を取り除いて、導電性材料膜のフォトダイオード部１５となる領域に受光用の開口部を形成して、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極をゲート電極３として形成する。
【００３６】
その後、図示しないフォトレジストパターンと電荷転送電極であるゲート電極３とをマスクとしてリンをイオン注入して、フォトダイオード部１５となるＮ型不純物領域を形成する。
【００３７】
続いて、この基板部上に層間絶縁膜を介してフォトダイオード部１５上以外の領域に、タングステンなどの金属遮光膜４を形成する。
【００３８】
このようにして、シリコン基板１にイオン注入を行ってフォトダイオード部１５および電荷転送部１２、その基板部上にゲート絶縁膜２、電荷転送電極であるゲート電極３および金属遮光膜４を形成し、さらにその基板部上を覆うように層間絶縁膜５を成膜する。
【００３９】
さらに、この層間絶縁膜５に対して、選択的にエッチングを行った穴内にコンタクト材料を充填させてコンタクト部６を形成する。この層間絶縁膜５上に配線金属層７を堆積させて、このコンタクト部６を介してシリコン基板１と配線金属層７を電気的に接続させる。
【００４０】
この基板部上を覆うように、プラズマ処理を含む窒化シリコン膜成膜工程により窒化シリコン膜８を堆積した後に、水素雰囲気中で熱処理工程を行う。
【００４１】
この水素雰囲気中での熱処理工程は、例えば図２に示すようなシーケンスにより行われる。
【００４２】
図２は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法における水素雰囲気中での熱処理工程のシーケンスを説明するための図である。なお、図２では、縦軸は熱処理温度、横軸は処理時間を表している。
【００４３】
図２に示すように、まず、本実施形態の固体撮像素子１０をチャンバ内にセットする。次に、チャンバ内に水素を供給しない雰囲気から温度を摂氏４００度にして熱処理をスタートさせ、その後、摂氏４２０度まで温度を上昇させて温度が安定したところで、チャンバ内に水素を供給して水素雰囲気にする。
【００４４】
この水素雰囲気中で、温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下、より好ましくは、摂氏４００度以上摂氏４５０度以下、ここでは摂氏４２０度で２時間程度の熱処理を行う。
【００４５】
その後、同じ水素雰囲気中で摂氏２００度以上摂氏３００度以下、ここでは摂氏３００度まで２時間程度で降温させる。このときの降温レートを１℃／ｍｉｎに設定する。
【００４６】
チャンバ内の温度が摂氏３００度で安定したら、１時間程度またはそれ以内で本実施形態の固体撮像素子１０をチャンバ外に取り出す。
【００４７】
このとき、降温レートを１℃／ｍｉｎにした場合に、シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて暗電流をより低減させることができた。
【００４８】
所謂ダングリングボンドと呼ばれる手をつながないシリコン原子Ａと水素とは互いの結合力が非常に弱い。摂氏４２０度では水素と原子Ａとは互いに振動してくっ付いたり離れたりしている。このときに、水素とシリコン原子Ａとが、摂氏４２０度に比べてより安定してくっ付く摂氏３００度程度まで、水素と原子Ａとくっ付いた状態がより多くなるようにゆっくりとまたはそっと温度を下げていくことが重要となる。
【００４９】
図３は、本実施形態の降温レートによる暗時ノイズの低減効果を説明するための図である。なお、ここでは、熱処理温度が摂氏４２０度とし、これを摂氏３００度まで降温させるときの降温レートが無い場合（自然冷却）、降温レートを２℃／ｍｉｎに設定した場合、上記実施形態のように降温レートを１℃／ｍｉｎに設定した場合について、暗時ノイズを評価している。この場合の暗時ノイズ評価の数値は、１チップ中にフォトダイオード部１５が多数（数百万個）並んでいるときに、暗時ノイズが基準値を超えた不良素子（白キズ；輝点不良）が幾つあるのかについてその個数を示している。この暗時ノイズによる不良素子は、シリコン基板１の結晶欠陥や重金属汚染が原因であるとも言われている。
【００５０】
図４に、シリコン基板１の表面部の多数のシリコン原子の並びとその結合状態を模式的に示している。
【００５１】
図４のように、多数のシリコン原子の中には、所謂ダングリングボンドと呼ばれる手をつながないシリコン原子Ａ（他と未結合の原子）がある。最上層のシリコン原子では、酸素原子（Ｏ）と結合するか（酸化）または更にシリコン原子と接続するかである。この場合に、上側のシリコン原子と下側のシリコン原子との間で酸素（Ｏ）と結合すると、その結合状態がずれて、シリコン原子Ａのような手をつながない原子が現れて、結晶歪み（結晶欠陥）になる。このようなシリコン原子Ａがあると、ここに内部蓄積電荷が再結合してしまって蓄積電荷量が減少する。その減ったレベルに応じて、輝点不良となって暗時ノイズ評価の個数が増える。
【００５２】
これを解決するためには、手が切れているシリコン原子Ａ（ダングリングボンド）に水素（Ｈ）を置換させることである。手が切れている原子Ａがなぜ生じるのかについては、結晶欠陥による場合の他に、その後の成膜時やエッチング時のプラズマ処理によっても結晶性が変わってくるとも言われている。最終のプラズマ処理後に上記熱処理を行うのがよい。最終のプラズマ処理があるのは、エッチングによる配線メタル７の形成時の次の窒化シリコン膜８の成膜時（ＣＶＤでガスをプラズマによって反応させてＳｉＮ膜を成膜）である。なお、この窒化シリコン膜８の成膜時よりも前工程のプラズマ処理を伴う工程としては、電荷転送電極３および金属遮光膜４の形成時、グランドレベルの電位を印加させてＰウェル１１を安定化させるためのコンタクト部６の形成時などがあり、さらに、層間絶縁膜５にもＣＶＤプラズマ処理によるプラズマＳＩＯ膜を使っている。
【００５３】
ここで、図３について説明する。降温レートを２℃／ｍｉｎに設定することによって、降温レートが無い場合（チャンバから試料を大気常温雰囲気に戻す場合；常温に晒す場合）に比べて暗時ノイズを２７％減少させることができた。また、本実施形態のように降温レートを１℃／ｍｉｎに設定することによって、降温レートが無い場合に比べて暗時ノイズを３１％減少させることができた。
【００５４】
図５に、降温レートに対する暗時ノイズ評価（不良個数）を示している。前述したように、降温レートが摂氏１度／ｍｉｎのとき暗時ノイズ評価が５８.８個、降温レートが摂氏２度／ｍｉｎのとき暗時ノイズ評価が６２個とすると、降温レートが無い自然冷却時に暗時ノイズ評価が８５.３個であるから、このときの降温レートは摂氏７度／ｍｉｎとなる。したがって、降温レートが摂氏７度／ｍｉｎよりもゆっくりしたレートであれば、シリコン基板１のシリコンダングリングボンド（原子Ａ）に水素をより効率的に捕獲させて暗電流を低減することができる本発明の目的を多少なりとも達成することができる。要するに、自然冷却よりもゆっくりとした降温レートで降温させればよい。
【００５５】
ここで、この降温レートについて更に考察する。
【００５６】
チャンバ内の温度が摂氏４２０度を例えば常温２０度まで４００度分を１時間（６０分）で降温させるとすると、摂氏６.６度／ｍｉｎであるから、これよりも、降温度合いをゆっくりすればするほど、シリコンダングリングボンドの原子Ａが水素を取り込む効果があるので、摂氏６度／ｍｉｎ以下であればよい。今、摂氏４２０度から摂氏３００度まで温度を降温しているが、室温の摂氏２０度までの方が、所定降温レートで通常の自然冷却よりもゆっくりと降温した方がより効果がある。室温の摂氏２０度以下であっても、例えば摂氏０度は冷却装置が必要となるので、効果はあるものの、装置に製造コストがかかる。また、摂氏０.１度／ｍｉｎ以下になると、工数（製造時間）がかかり過ぎるので製造コストがかかる（装置の回転率が悪くなる）。したがって、摂氏０度以上摂氏３００度以下まで、降温レートが摂氏０.１度／ｍｉｎ以上摂氏６度／ｍｉｎ以下、より好ましくは、摂氏２０度以上摂氏３００度以下まで、降温レートが摂氏０.５度／ｍｉｎ以上摂氏２度／ｍｉｎ以下となる。なお、降温は連続的であってもよいし複数段階的であってもよい。
【００５７】
以上により、本実施形態によれば、シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素を吸着させる熱処理工程を含み、水素雰囲気中で温度が摂氏４００度以上摂氏５００度以下の熱処理後、同じ水素雰囲気中で温度が摂氏２００度以上摂氏３００度以下まで降温させるとき、摂氏２００度以上摂氏３００度以下までの降温レートが摂氏０.５度／ｍｉｎ以上摂氏２度／ｍｉｎ以下に設定されている。これによって、水素雰囲気中での熱処理工程において、降温レートを適切に制御することによって、シリコン基板１のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて、暗電流をより低減させることができる。
【００５８】
なお、本実施形態の熱処理工程では、特に説明しなかったが、熱処理条件として、水素濃度が９０〜１００パーセント水素雰囲気中の大気圧（圧力をかけない状態）で熱処理を行う。例えば水素濃度が９０パーセントの場合には他のガスとして窒素を含んでいてもよい。この水素雰囲気中の熱処理では水素濃度が高いほどよく、理想的には、１００パーセント水素雰囲気中で熱処理を行うのがよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、上記実施形態の固体撮像装置１０を撮像部に用いた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、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラおよび携帯電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した低雑音の電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態の固体撮像装置１０を撮像部（ＭＯＳトランジスタであれば回路部）に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データ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する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００６０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態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。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、シリコン基板に含まれるシリコンダングリングボンドに水素を捕獲させるために水素雰囲気中で熱処理を行った固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を撮像部に用いた例えばデジタルカメラや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、熱処理後の降温レートを自然冷却よりもゆっくりとした冷却速度に制御することにより、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて、暗電流をより低減することができる。これによって、半導体装置が固体撮像素子の場合には、シリコン基板のシリコンダングリングボンドに水素をより効率的に捕獲させて、暗電流を低減することができるため、信号出力部の電荷電圧変換利得を増加させても、暗電流によるノイズがそれほど増えず、固体撮像素子を高感度化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法により作製されたＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法における水素雰囲気中での熱処理工程のシーケンスを説明するための図である。
【図３】水素雰囲気中での熱処理工程における降温レートによる暗時ノイズの低減降下を説明するための図である。
【図４】シリコン基板の表面部の多数のシリコン原子の結合状態を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の降温レートに対する暗時ノイズ評価（不良個数）を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  シリコン基板
２  ゲート絶縁膜
３  ゲート電極
４  遮光膜
５  層間膜
６  コンタクト部
７  配線金属層
８  窒化シリコン膜
１０  固体撮像素子
１２  垂直転送部
１５    フォトダイオード部
Ａ  未結合手を持つシリコン原子（シリコンダングリングボンド）
【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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