(57)【要約】【課題】暗電流を確実に低減することができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】遮光膜２９は、光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード（ＰＤ）１１上に開口部３０を有するとともに、ＰＤ１１から読み出し転送ゲート（ＴＧ）１２を介して送られた信号電荷の転送を行うＶＣＣＤ１３上を覆う。この遮光膜２９の下面には、プラズマＳｉＮ膜やアモルファスシリコン膜などからなる水素供給層２８が設けられている。水素供給層２８内の水素は、アニール時に拡散し、遮光膜２９に遮られることなく、界面準位の消滅に寄与する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換により信号電荷を生成する複数の受光素子と、前記各受光素子上に開口部を有する遮光膜とを備えた固体撮像装置において、
前記遮光膜の下面に水素供給層を配したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記各受光素子で生成された信号電荷を転送する電荷転送部を備え、前記遮光膜および前記水素供給層は、前記電荷転送部上に絶縁膜を介して設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光膜の下層に、前記水素供給層との密着性を高める密着層を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記水素供給層は、プラズマＳｉＮからなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記水素供給層は、アモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮光膜を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの固体撮像装置は、半導体基板内に形成されたフォトダイオード（受光素子）上に開口部を有する遮光膜を備えている。遮光膜は、スミアの原因となる電荷転送路への光の進入を防止するために、電荷転送路上に絶縁膜を介して設けられている。
【０００３】
一般に、遮光膜は、タングステン（Ｗ）やタングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）によって形成されるが、これらは、酸化シリコンなどからなる絶縁層とは密着性が悪いことが知られている。そこで、この密着性を高めるため、チタン系の金属（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＯＮなど）からなる密着層を遮光膜の下地とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、このチタン系の金属からなる密着層は、遮光性および低い反射率特性を有するので、遮光膜の開口縁から電荷転送路へ進入する光の反射（遮光膜の縁部と半導体基板との間で生じる多重反射）を防止するといった作用も備える。
【特許文献１】特開平１１−４５９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の密着層は、固体撮像装置の暗電流特性に悪影響を与える。これは、一般的に、固体撮像装置の製造工程では、暗電流の発生原因である半導体基板表面のダングリングボンドによる界面準位を消滅させるために水素アニール処理が行われているが、チタン系の金属は水素を取り込み貯蔵する性質（水素吸蔵性）を有するため、水素アニール時の雰囲気中の水素が密着層に取り込まれてしまい、界面準位の消滅に寄与する水素が少なくなるためである。この暗電流は、暗くかつ高温の環境下で顕著に現れ、画素欠陥（白キズ）の発生原因となる。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、遮光膜が水素吸蔵性を有する場合においても、暗電流を確実に低減することができる固体撮像装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、光電変換により信号電荷を生成する複数の受光素子と、前記各受光素子上に開口部を有する遮光膜とを備えた固体撮像装置において、前記遮光膜の下面に水素供給層を配したことを特徴とするものである。
【０００７】
なお、前記各受光素子で生成された信号電荷を転送する電荷転送部を備え、前記遮光膜および前記水素供給層は、前記電荷転送部上に絶縁膜を介して設けられていることが好ましい。
【０００８】
また、前記遮光膜の下層に、前記水素供給層との密着性を高める密着層を設けたことが好ましい。
【０００９】
また、前記水素供給層は、プラズマＳｉＮからなることが好ましい。また、前記水素供給層は、アモルファスシリコンからなることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固体撮像装置によれば、遮光膜下に水素供給層を設けたので、アニール処理時に水素供給層から拡散した水素は、遮光膜に遮られることなく、界面準位の消滅に寄与し、暗電流を確実に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】
【００１１】
図１において、ＣＣＤイメージセンサ１０は、２次元状に多数配列されたフォトダイオード（ＰＤ）１１と、各ＰＤ１１に接続された読み出し転送ゲート（ＴＧ）１２と、ＰＤ１１の垂直列毎に設けられ、ＴＧ１２が接続された垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）１３と、各ＶＣＣＤ１３の最終段に共通に接続された水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）１４と、ＨＣＣＤ１４の最終段に接続された出力アンプ１５とによって構成されている。ＣＣＤイメージセンサ１０は、インターライン転送方式のＣＣＤイメージセンサである。
【００１２】
ＰＤ１１は、受光した光を光電変換して信号電荷を生成し、生成した信号電荷を蓄積する。ＴＧ１２は、ＰＤ１１に蓄積された信号電荷を露光期間終了後にＶＣＣＤ１３に転送する。ＶＣＣＤ１３は、ＰＤ１１からＴＧ１２を介して転送された信号電荷を受け取り、ＨＣＣＤ１４に向けて一段ずつ垂直転送を行う。ＨＣＣＤ１４は、各ＶＣＣＤ１３の最終段から出力される信号電荷を一段ずつ受け取り、一段分の信号電荷を受け取るたびに出力アンプ１５に向けて水平転送を行う。出力アンプ１５は、ＨＣＣＤ１４の最終段から出力される信号電荷を検出し、信号電荷の電荷量に応じた電圧信号（撮像信号）を出力する
【００１３】
図２において、ｎ型シリコン基板２０上には、ｐ型ウェル層２１が形成されている。ｐ型ウェル層２１内には、光電変換により発生する信号電荷（電子）を蓄積するｎ型層２２が形成されており、ｎ型層２２の上には、正孔を蓄積するｐ＋型層２３が形成されている。このように、前述のＰＤ１１は、ｐｎｐｎ接合による、いわゆる埋め込み型フォトダイオードとして構成されている。
【００１４】
ｐ型ウェル層２１の表層にはｎ型層２４が形成されており、ｎ型層２４は、ｎ型層２２と、ｐ型ウェル層２１またはｐ＋型層２３によって分離されている。このｎ型層２４の上方には、全面に渡って形成されたゲート絶縁膜２５を介して転送電極２６が形成されている。前述のＴＧ１２は、ｎ型層２２，２４間のｐ型ウェル層２１と転送電極２６とによって構成されており、前述のＶＣＣＤ１３は、ｎ型層２４と転送電極２６とによって構成されている。転送電極２６は、印加される電圧に応じて、ＴＧ１２およびＶＣＣＤ１３の電荷転送制御を行う。なお、ゲート絶縁膜２５は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、転送電極２６は、ポリシリコン（多結晶Ｓｉ）からなる。
【００１５】
転送電極２６の側壁および上面を覆うように酸化シリコンからなる層間絶縁膜２７が形成されている。さらに、転送電極２６上には、層間絶縁膜２７を介して、水素供給層２８を下地として遮光膜２９が形成されている。水素供給層２８と、その下面に配された遮光膜２９とは、ＰＤ１１以外の領域を覆うように形成されており、各ＰＤ１１上に開口部３０を備える。
【００１６】
水素供給層２８は、水素を含有する材料で形成されており、アニール処理時に水素を拡散する。この水素供給層２８としては、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって形成された窒化シリコン膜（以下、プラズマＳｉＮ膜という）が好ましい。プラズマＳｉＮ膜中には、その形成法に使用するガス成分が侵入して、水素が混入している。なお、プラズマＳｉＮに代えて、アモルファスシリコンによって水素供給層２８を形成することも好ましい。アモルファスシリコンのシリコン原子の隙間には、ランダムに水素が混入している。
【００１７】
遮光膜２９は、遮光性を有する材料で形成されており、ＶＣＣＤ１３およびＴＧ１２への光の侵入を防止している。遮光膜２９は、ＣＶＤ法によって形成されたタングステン膜やタングステンシリサイド膜とすること好ましいが、これらに代えて、アルミニウム（Ａｌ）膜としてもよい。なお、遮光膜２９と水素供給層２８との密着性が悪い場合には、図４に示すように、遮光膜２９の下層に密着層２９ａを形成することが好ましい。遮光膜２９をタングステンやタングステンシリサイドで形成する場合には、密着層２９ａはチタン系の金属（Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＯＮなど）であることが好ましい。
【００１８】
また、遮光膜２９上およびＰＤ１１上の開口部３０には、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicate Glass）からなる平坦化膜３１が形成されている。平坦化膜３１の上には、赤、緑、青などの特定の色の光を透過させるカラーフィルタ３２が設けられている。カラーフィルタ３２の上には、入射光をＰＤ１１へ集光させるマイクロレンズ３３が設けられている。なお、さらにＰＤ１１への入射光率（感度）を高めるには、図４に示すように、ＰＤ１１上の開口部３０においてゲート絶縁膜２５と平坦化膜３１との間に、平坦化膜３１より高い屈折率を有する窒化シリコン（ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４）などからなる反射防止膜３４を形成することが好ましい。
【００１９】
上記のＣＣＤイメージセンサ１０を製造する際には、暗電流を低減するためのアニール処理を行う。本発明では、遮光膜２９の下面に水素供給層２８が設けられているので、アニール処理によって水素供給層２８から拡散した水素は、遮光膜２９に遮られることなく、半導体基板の表面（ｐ型ウェル層２１、ｐ＋型層２３、ｎ型層２４の各表面）に達するとともに、界面準位の消滅に寄与して、暗電流を低減する。このように、本発明では、暗電流を確実に低減することができる。なお、この水素供給層２８の作用は、図４に示す反射防止膜３４が水素吸蔵性を有する場合においても有効である。
【００２０】
なお、上記実施形態では、受光素子をｐｎｐｎ接合による埋め込み型フォトダイオードとして構成しているが、本発明はこれに限定されず、受光素子をｐｎ接合フォトダイオードやＰＩＮ（p-intrinsic-n）フォトダイオードとして構成することも可能である。
【００２１】
また、上記実施形態では、固体撮像装置としてＣＣＤイメージセンサを例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどにも適用可能である。ＣＭＯＳイメージセンサは、各フォトダイオードに、増幅用ＭＯＳトランジスタを備える。ＣＭＯＳイメージセンサの場合には、増幅用ＭＯＳトランジスタ上に上記の遮光膜および水素供給層を設けることにより、上記と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＣＣＤイメージセンサの構成を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】遮光膜の下層に密着層を形成した例を示す断面図である。
【図４】フォトダイオード上に反射防止膜を形成した例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ＣＣＤイメージセンサ
２０  ｎ型シリコン基板
２５  ゲート絶縁膜
２６  転送電極
２７  層間絶縁膜
２８  水素供給層
２９  遮光膜
２９ａ  密着層
３０  開口部
３１  平坦化膜
３４  反射防止膜
【図１】
2007258361.tif 000003
【図２】
2007258361.tif 000004
【図３】
2007258361.tif 000005
【図４】
2007258361.tif 000006