(57)【要約】【課題】固体撮像装置において、撮像画像の画質の低下を抑制するのに有利な技術を提供する。【解決手段】光電変換部を含む画素が配された画素領域と、画素から出力される信号を読み出すための第１のトランジスタを含む周辺回路が配された周辺回路領域と、を基板に形成する領域形成工程を含み、領域形成工程が、画素領域のうち少なくとも光電変換部にレーザ光を照射することによって光電変換部を熱処理する第１のレーザ照射工程を含み、第１のレーザ照射工程において、レーザ光によって光電変換部に与えられる単位面積あたりのエネルギが、レーザ光によって周辺回路のうち少なくとも第１のトランジスタに与えられる単位面積あたりのエネルギよりも大きい。【選択図】図１
2017162924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置の製造方法であって、
光電変換部を含む画素が配された画素領域と、前記画素から出力される信号を読み出すための第１のトランジスタを含む周辺回路が配された周辺回路領域と、を基板に形成する領域形成工程を含み、
前記領域形成工程が、前記画素領域のうち少なくとも前記光電変換部にレーザ光を照射することによって前記光電変換部を熱処理する第１のレーザ照射工程を含み、
前記第１のレーザ照射工程において、レーザ光によって前記光電変換部に与えられる単位面積あたりのエネルギが、レーザ光によって前記周辺回路のうち少なくとも前記第１のトランジスタに与えられる単位面積あたりのエネルギよりも大きいことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記領域形成工程が、前記第１のトランジスタのソース・ドレイン領域の不純物を活性化するための活性化工程を更に含み、
前記活性化工程が、前記周辺回路領域のうち少なくとも前記第１のトランジスタにレーザ光を照射する第２のレーザ照射工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第１のレーザ照射工程及び前記第２のレーザ照射工程によって前記画素領域に与えられる単位面積あたりのエネルギが、前記第１のレーザ照射工程及び前記第２のレーザ照射工程によって前記周辺回路のうち少なくとも前記第１のトランジスタに与えられる単位面積あたりのエネルギよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１のレーザ照射工程は、前記周辺回路領域のうち少なくとも前記第１のトランジスタにレーザ光を照射しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第１のレーザ照射工程は、前記周辺回路領域の上にレーザ光を反射するマスクを配し、
前記マスクを配した後に、レーザ光を照射することを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１のレーザ照射工程は、レーザ光をスキャンしながら前記基板に照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記光電変換部が、前記基板の第１の導電型のウェル層に配された第１の導電型とは逆の導電型の第２の導電型の拡散領域によって構成されるフォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記光電変換部が、前記基板の第１の導電型のウェル層に配された第１の導電型とは逆の導電型の第２の導電型の拡散領域によって構成されるフローティングディフュージョン部と、前記フォトダイオードと前記フローティングディフュージョン部との間で電荷を転送する第２のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第１のトランジスタのゲート長が、前記第２のトランジスタのゲート長よりも短いことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記領域形成工程は、前記画素領域を形成するために、複数回のイオン注入を行う工程と、前記イオン注入によって注入された不純物を活性化する複数回の熱処理工程と、を含み、
前記複数回の熱処理工程が、前記第１のレーザ照射工程を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記複数回の熱処理工程のうち最後の熱処理工程が、前記第１のレーザ照射工程であることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記領域形成工程は、
前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記画素の上に開口を有するコンタクトホールを形成する工程と、を含む層間膜形成工程を更に含み、
前記層間膜形成工程の後に、前記複数回の熱処理工程のうち１回以上の熱処理工程を含み、
前記１回以上の熱処理工程が、前記第１のレーザ照射工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記領域形成工程は、
前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記画素の上に開口を有するコンタクトホールを形成する工程と、を含む層間膜形成工程を更に含み、
前記層間膜形成工程の前に、前記第１のレーザ照射工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記領域形成工程は、
前記層間膜形成工程の後に、前記複数回の熱処理工程のうち１回以上の熱処理工程を含み、
前記１回以上の熱処理工程が、前記第１のレーザ照射工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に従属する請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁膜は、前記画素領域の上に反射防止膜を含むことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記固体撮像装置が、表面照射型の構造を有することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記固体撮像装置が、裏面照射型の構造を有することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記基板のうちレーザ光が照射された部分の到達温度が、７００℃以上、１６００℃以下であることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記基板のうちレーザ光が照射された部分の到達温度が、９００℃以上、１４００℃以下であることを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記第１のトランジスタのソース・ドレイン領域が、メタルシリサイドを含むことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置の製造工程において、イオン注入やプラズマエッチングなどの工程が用いられる。これらの工程では加速されたイオンが基板に衝突するため、イオン衝撃によって基板に結晶欠陥が発生する。光電変換を行う画素において、結晶欠陥は電荷の発生源となる。この結晶欠陥によって発生した電荷は白キズの原因となり、得られる撮像画像の画質が低下しうる。この結晶欠陥による影響を抑制するために、熱処理によって基板の結晶性を回復させることが知られている。特許文献１には、レーザ光を用いた熱処理によって結晶性を回復させ、イオン注入された不純物領域の活性化を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体撮像装置において、画素から出力される信号を高速に処理することが求められており、一般的に画素領域に配される素子よりも微細化された素子が、画素から出力される信号の処理などを行う周辺回路領域に配される。周辺回路領域に配されたトランジスタなどの微細化された素子において、ソース・ドレイン領域での不純物プロファイルの維持などのため、熱処理の低温化や短時間化が必要となる。一方、画素領域の素子よりも微細化された周辺回路領域の素子に適した熱処理条件では、画素のフォトダイオードなどの素子への熱処理が不足し、結晶欠陥が回復できずに撮像画像の画質が低下する可能性がある。画素領域及び周辺回路領域のそれぞれに配された素子の特性の低下を抑制するために、画素領域及び周辺回路領域のそれぞれに適した条件で熱処理を行う必要がある。
【０００５】
本発明は、固体撮像装置において、撮像画像の画質の低下を抑制するのに有利な技術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】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、光電変換部を含む画素が配された画素領域と、画素から出力される信号を読み出すための第１のトランジスタを含む周辺回路が配された周辺回路領域と、を基板に形成する領域形成工程を含み、領域形成工程が、画素領域のうち少なくとも光電変換部にレーザ光を照射することによって光電変換部を熱処理する第１のレーザ照射工程を含み、第１のレーザ照射工程において、レーザ光によって光電変換部に与えられる単位面積あたりのエネルギが、レーザ光によって周辺回路のうち少なくとも第１のトランジスタに与えられる単位面積あたりのエネルギよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、固体撮像装置において、撮像画像の画質の低下を抑制するのに有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の構造例を示す断面図。
【図２】図１の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図３】図１の固体撮像装置の製造方法を示すフロー図。
【図４】図１の固体撮像装置の製造方法におけるレーザ光の照射方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る固体撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
図１〜４を参照して、本発明の実施形態による固体撮像装置の構造及び製造方法について説明する。図１は、本発明の実施形態における固体撮像装置１００の構造例を示す断面図である。固体撮像装置１００は、基板１１１にそれぞれ配された、光を電荷に変換し蓄積する光電変換部を含む画素が配された画素領域１０１と、周辺回路が配された周辺回路領域１０２とを含む。
【００１１】
基板１１１は、半導体基板であり、例えばシリコンが用いられる。基板１１１には、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２に配されるそれぞれの素子を分離するための、ＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの構造を用いた素子分離領域１１２が形成され、各素子を形成する領域ごとにウェル層１１３が配される。
【００１２】
画素領域１０１の光電変換部１３１は、ウェル層１１３と、ウェル層１１３の導電型とは逆の導電型の拡散領域１３０とによってｐｎ接合を構成するフォトダイオードを含む。フォトダイオードは、フォトダイオードに入射した光を電荷に変換し蓄積する。また、光電変換部１３１は、ウェル層１１３の導電型とは逆の導電型の拡散領域１１５と、フォトダイオードの拡散領域１３０と拡散領域１１５との間で電荷を転送するチャネル領域を生成するためのゲート電極１１４ａを含むトランジスタとを更に含みうる。拡散領域１１５は、フォトダイオードで生成された電荷を電気信号に変換するフローティングディフュージョン部として機能する。図１及び後述する図２、４において、ゲート電極１１４ａとチャネル領域の生成されるウェル層１１３との間のゲート絶縁膜は省略している。ゲート電極１１４ａは、例えばポリシリコンなどの導電体を用いて構成される。また、図１に示すように、拡散領域１３０の基板１１１の表面側に、ウェル層１１３と同じ導電型の領域が配されてもよい。拡散領域１３０の基板１１１の表面側にウェル層１１３と同じ導電型の領域を配することによって、拡散領域１３０が基板１１１の表面から隔離され、これによって暗電流の成分が低減される。画素領域１０１には、光電変換部１３１を含む画素が、例えば２次元アレイ状に複数配される。
【００１３】
周辺回路領域１０２には、画素領域１０１に配された画素から出力される信号を読み出すための周辺回路が配され、周辺回路は、画素及び周辺回路に含まれる各素子の動作の制御や画素から出力される信号の処理を行う。周辺回路は、画素から出力される信号を高速に処理することが求められ、例えば画素領域１０１に配されたゲート電極１１４ａを含むトランジスタやＡ／Ｄ変換などを行う素子よりも微細化された素子が含まれる。図１の周辺回路領域１０２に示されるトランジスタ１３２は、周辺回路領域１０２に含まれる素子のうち画素領域１０１に配される素子よりも微細化されたトランジスタを示している。トランジスタ１３２のゲート長が、画素領域１０１のゲート電極１１４ａを含むトランジスタのゲート長よりも短い。また、トランジスタ１３２は、周辺回路領域１０２に配されるトランジスタ１３２以外のトランジスタよりも微細化されていてもよい。トランジスタ１３２は、ソース・ドレイン領域をそれぞれ構成する拡散領域１１６とゲート電極１１４ｂとを含む（ゲート絶縁膜は不図示）。また、ソース・ドレイン領域には、拡散領域１１６の上にメタルシリサイド１１８が配される。メタルシリサイドは、例えばコバルトやニッケルなどの金属とシリコンとで構成され、ソース・ドレイン領域の拡散領域１１６とコンタクトプラグ１２０との間の接触抵抗を低減する。
【００１４】
画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の形成された基板１１１の上には、絶縁膜１２６が配される。絶縁膜１２６は、例えば窒化シリコンを用いた反射防止膜１１７と、例えば酸化シリコンを用いた１層目の層間絶縁膜１１９とを含む。反射防止膜１１７は、図１に示すように画素領域１０１に配され、周辺回路領域１０２には配されなくてもよい。また、反射防止膜１１７は、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の両方に配されていてもよい。絶縁膜１２６には、画素やトランジスタなど、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２に配される各素子の拡散領域や電極の上に開口を有するコンタクトホールが配される。コンタクトホールには、各素子の拡散領域や電極のそれぞれと電気的な接続をとるためのコンタクトプラグ１２０が埋め込まれる。層間絶縁膜１１９の上には、例えば炭化シリコンを用いたバリア絶縁膜１２１と、例えば銅などの金属を主成分とした配線層１２２が形成される。バリア絶縁膜１２１は、配線層１２２に含まれる金属原子が拡散することを抑制する。バリア絶縁膜１２１及び配線層１２２は、層間絶縁膜１２５を挟み、図１に示すように複数層形成されてもよい。バリア絶縁膜１２１の厚さは１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であってもよく、また、層間絶縁膜１１９及び１２５の厚さは１２０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であってもよい。層間絶縁膜１２５のうち最上層の層間絶縁膜１２５の上には、例えばアルミニウムなどの金属を主成分とした配線層１２３と、保護膜１２４とが配される。保護膜１２４は、単層構造でもよいし、図１に示すように積層構造を有していてもよい。例えば、保護膜１２４は、酸窒化シリコンを用いた反射防止膜１２４１、窒化シリコンを用いた主保護膜１２４２及び酸窒化シリコンを用いた反射防止膜１２４３によって構成されていてもよい。
【００１５】
なお、上述の各層の物質や膜厚の範囲は、本実施形態を限定するものではない。固体撮像装置の要求される性能に合わせ、物質や膜厚の範囲を適宜選択すればよい。
【００１６】
次に、図２〜４を用いて固体撮像装置１００の製造方法について説明する。図２は固体撮像装置１００の製造方法を示す断面図であり、図３は固体撮像装置の製造方法を示すフロー図である。本実施形態において、固体撮像装置１００は、基板１１１に画素領域１０１及び周辺回路領域１０２を形成する領域形成工程を含み製造される。領域形成工程は、図３の素子分離形成・ウェル層形成Ｓ３０１からレーザ照射工程Ｓ３１２までの工程を含む。
【００１７】
まず、基板１１１を準備し、準備された基板１１１に素子分離領域１１２及びウェル層１１３を形成する素子分離形成・ウェル層形成Ｓ３０１を行う。素子分離領域にはＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの構造を用いることができる。素子分離領域１１２の形成後、素子分離領域１１２によって確定されたそれぞれの素子領域の基板１１１内にウェル層１１３を形成する。ウェル層１１３を形成した後、ゲート絶縁膜（不図示）を成膜し、ゲート絶縁膜を介してゲート電極１１４ａ及び１１４ｂを形成するゲート電極形成Ｓ３０２を行う。例えば、ゲート絶縁膜上にポリシリコンを成膜し、プラズマエッチング法などを用いてポリシリコンを所定の形状にエッチングすることによってゲート電極１１４ａ及び１１４ｂが形成される。次に、例えばイオン注入法を用いて、画素領域の不純物注入Ｓ３０３及び周辺回路領域の不純物注入Ｓ３０４を行う。ウェル層１１３の導電型とは逆の導電型の不純物を注入することによって、光電変換部１３１の拡散領域１１５及び１３０と、トランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の拡散領域１１６とがそれぞれ形成される。不純物の注入後、不純物の注入によってアモルファス化した基板１１１を再結晶化し、注入された不純物を活性化する熱処理工程として熱処理Ｓ３０５を行う。熱処理Ｓ３０５は、例えば、赤外線ランプアニール法を用い、９００℃、１０秒の条件で行う。この熱処理Ｓ３０５では、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の両方に、それぞれ略同じ量のエネルギが与えられる。画素領域１０１及び周辺回路領域１０２に略同じ量のエネルギが与えられるこの熱処理工程は、周辺回路領域１０２に含まれるトランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の不純物を活性化するための活性化工程ともいえる。熱処理Ｓ３０５を行った後の状態を図２（ａ）に示す。
【００１８】
次いで、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の配された基板１１１の上に、絶縁膜１２６の形成と、絶縁膜１２６にコンタクトホールを形成する層間膜形成工程を行う。まず、反射防止膜形成Ｓ３０６を行う。基板１１１の上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法を用いて、厚さ５０ｎｍの窒化シリコンを成膜する。次いで、成膜した窒化シリコンのうち周辺回路領域１０２の上に成膜された窒化シリコンを除去し、反射防止膜１１７が形成される。反射防止膜１１７の形成後、周辺回路領域のメタルシリサイド形成Ｓ３０７を行う。例えばスパッタリング法を用いてコバルトなどの金属を成膜する。次いで、成膜された金属と、周辺回路領域１０２のソース・ドレイン領域の拡散領域１１６、ゲート電極１１４ｂの表面とを熱処理によって反応させ、メタルシリサイド１１８を形成する。この熱処理は、例えば赤外線ランプアニール法を用いて、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の両方に、それぞれ同じ量のエネルギが与えられてもよい。このメタルシリサイド１１８を形成する熱処理において、画素領域１０１は反射防止膜１１７として機能する窒化シリコンに覆われているため、画素領域１０１にメタルシリサイド１１８は形成されない。メタルシリサイド１１８の形成後、未反応の金属を除去する。未反応の金属を除去した後、層間絶縁膜形成Ｓ３０８を行う。例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、１μｍの酸化シリコンを成膜する。成膜された酸化シリコンは、表面にゲート電極１１４などに起因する凸凹があるため、例えばＣＭＰ法を用いて平坦化し、これによって層間絶縁膜１１９が形成される。
【００１９】
反射防止膜１１７及び層間絶縁膜１１９によって構成される絶縁膜１２６の形成後、絶縁膜１２６に例えばプラズマエッチング法を用いて拡散領域１１５の上に開口を有するコンタクトホール２２０を形成するコンタクト開口Ｓ３０９を行う。コンタクトホール２２０は、拡散領域１１５だけなく、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２のメタルシリサイド１１８の形成されないトランジスタのソース・ドレイン領域などの上にも形成されてもよい。また、コンタクトホール２２０は、メタルシリサイド１１８の形成されたソース・ドレイン領域の上にも形成されてもよい。更に、コンタクトホール２２０は、ゲート電極１１４ａ及び１１４ｂの上に形成されてもよい。コンタクトホール２２０の開口後、コンタクト部の不純物注入Ｓ３１０を行う。拡散領域１１５のコンタクトホール２２０の開口部にイオン注入法によってイオン注入することで、後に形成されるコンタクトプラグと拡散領域１１５との接触抵抗が低減される。
【００２０】
不純物の注入後、例えば赤外線ランプアニール法によって約７００℃〜８００℃、１０秒で熱処理Ｓ３１１を行う。この熱処理Ｓ３１１では、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２の両方に、それぞれ略同じ量のエネルギが与えられる。熱処理Ｓ３０５及び熱処理Ｓ３１１を含む熱処理工程（活性化工程）によって、画素領域１０１に含まれるトランジスタや光電変換部１３１などの素子よりも微細化されたトランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の拡散領域１１６の不純物は活性化されうる。また、この熱処理Ｓ３１１において、画素領域１０１よりも微細化された周辺回路領域１０２に含まれるトランジスタ１３２は、画素領域１０１に含まれる他の素子と比較して、熱処理によって与えるエネルギの上限が小さい。これは、トランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の接合が他の拡散領域よりも浅く、また、メタルシリサイド１１８が存在しているため、過剰な熱処理を行うと、ロールオフ特性の悪化やメタルシリサイドの抵抗異常を引き起こす懸念があるためである。
【００２１】
一方、トランジスタ１３２に適した熱処理Ｓ３０５及びＳ３１１によって与えられたエネルギでは、微細化の進んでいない光電変換部１３１の拡散領域１１５や拡散領域１３０の活性化が不十分である可能性がある。不純物を注入するイオン注入法では加速されたイオンが基板１１１に衝突するため、基板１１１はアモルファス化する。不純物の注入後、熱処理による活性化が不十分な場合、基板１１１の結晶性が回復せず、結晶欠陥が多く残る可能性がある。光電変換を行う画素において、結晶欠陥は電荷の発生源となる。この結晶欠陥によって発生した電荷は白キズの原因となり、得られる撮像画像の画質が低下しうる。
【００２２】
そこで、本実施形態において、少なくとも光電変換部１３１を含む画素領域１０１にレーザ光を照射し、画素領域１０１を熱処理するレーザ照射工程Ｓ３１２を行う。レーザ照射工程Ｓ３１２は、レーザ光によって画素領域１０１に与えられる単位面積あたりのエネルギが、レーザ光によって周辺回路領域１０２のうち少なくとも微細化されたトランジスタ１３２に与えられる単位面積あたりのエネルギよりも大きければよい。これによって、周辺回路領域１０２の微細化が進んだトランジスタ１３２よりも、画素領域１０１の光電変換部１３１に多くの熱エネルギを与えることが可能となる。
【００２３】
例えば、図４に示すように、周辺回路領域１０２にレーザ光４０２が照射されないよう、周辺回路領域１０２の上に金属などレーザ光４０２を反射する材料を用いたマスク４０１を配してもよい。マスク４０１を周辺回路領域１０２の上に配した後、画素領域１０１にレーザ光を照射する。レーザ光４０２は、例えば波長３０８ｎｍのレーザ光を１μｓ／パルス以下の条件でパルス状に照射してもよい。このレーザ照射工程Ｓ３１２によって、不純物の注入された拡散領域１１５及び１３０の結晶性を回復させシリコンを単結晶化し、結晶欠陥を低減する。図４に示すように、マスク４０１によって周辺回路領域１０２を覆ってしまってもよい。画素領域１０１の光電変換部１３１へ与えられるエネルギが、微細化されたトランジスタ１３２に与えられるエネルギよりも多くなるように、少なくとも周辺回路領域１０２のうちトランジスタ１３２が、マスク４０１によって覆われていればよい。ここで、周辺回路領域１０２に含まれる素子のうちトランジスタ１３２よりも微細化の進んでいない素子や素子が配されていない部分は、レーザ光の照射によってエネルギが与えられてもよい。
【００２４】
トランジスタ１３２にレーザ光４０２からのエネルギを与えないことによって、トランジスタ１３２の熱履歴の制約を受けることなく、画素領域１０１の含まれるそれぞれの素子の特性に適した熱処理を実施することができる。このため、画素領域１０１の拡散領域１１５及び１３０の結晶欠陥を低減することによる白キズなどの撮像画像の画質の低下を抑制と、周辺回路領域１０２に含まれるトランジスタ１３２の微細化とを両立することができる。周辺回路領域１０２を遮光するマスクは、例えば、装置内に配された金属板でもよいし、基板１１１の周辺回路領域１０２の上にスパッタ法などを用いて金属を形成してもよい。
【００２５】
レーザ光の照射は、レーザ照射工程Ｓ３１２に限られるものではない。周辺回路領域１０２のトランジスタ１３２のソース・ドレイン領域を活性化する活性化工程に、レーザ光を照射することによって活性化する工程が含まれていてもよい。熱処理Ｓ３０５及びＳ３１１のような、トランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の不純物を活性化するための活性化工程にレーザ光を用いてもよい。この場合、基板１１１の全体にレーザ光を照射してもよい。レーザ光を用いた熱処理は、熱処理Ｓ３０５のように絶縁膜１２６を形成する前の熱処理であってもよいし、熱処理Ｓ３１１のように絶縁膜１２６を形成した後の熱処理であってもよい。
【００２６】
また例えば、画素領域１０１と周辺回路領域１０２とで、それぞれ異なった条件でレーザ光を照射してもよい。この場合、周辺回路領域１０２のうち少なくともトランジスタ１３２にレーザ光を照射し、トランジスタ１３２のソース・ドレイン領域の拡散領域１１６を活性化してもよい。例えば、画素領域１０１をマスクで覆い画素領域１０１にレーザ光を照射せずに、トランジスタ１３２を含む周辺回路領域１０２にレーザ光を照射し、トランジスタ１３２を含む周辺回路領域１０２の拡散領域を活性化するレーザ照射工程を行ってもよい。周辺回路領域１０２の拡散領域を活性化する工程の後、周辺回路領域１０２の上を覆うマスクを形成し、画素領域１０１にレーザ光を照射し、画素領域１０１に含まれる拡散領域を活性化してもよい。画素領域１０１と周辺回路領域１０２とで、レーザ光を照射する順番は逆であってもよい。画素領域１０１と周辺回路領域１０２とで、別々にレーザ光を照射することによって、それぞれの領域に適したエネルギを与えることが可能となる。また例えば、活性化工程が、赤外線ランプアニール法による熱処理と、画素領域１０１にレーザ光を照射せずに周辺回路領域１０２のうち少なくともトランジスタ１３２にレーザ光を照射する工程を含んでいてもよい。この場合、レーザ光によってトランジスタ１３２に与えられる単位面積あたりのエネルギよりも、上述のレーザ照射工程Ｓ３１２によって画素領域１０１に与えられる単位面積あたりのエネルギが大きければよい。これによって、画素領域１０１に対して、トランジスタ１３２よりも多くのエネルギを与えることが可能となる。
【００２７】
また、上述したように画素領域１０１及び周辺回路領域１０２を形成する領域形成工程は、複数回のイオン注入と、注入された不純物を活性化する複数回の熱処理工程とを含んでいてもよい。複数回の熱処理工程は、周辺回路領域１０２のトランジスタ１３２よりも画素領域１０１の少なくとも光電変換部１３１に対して多くのエネルギを与えるレーザ照射工程Ｓ３１２を含む。レーザ照射工程Ｓ３１２は、上述のように１回だけであってもよいし、イオン注入を行うごとに複数回行ってもよい。また、図３の構成に示すように、イオン注入後の活性化を行う複数回の熱処理工程のうち最後に行う熱処理工程が、レーザ照射工程Ｓ３１２であってもよい。また、上述したように反射防止膜１１７及び１層目の層間絶縁膜１１９によって構成される絶縁膜１２６の形成後に１回以上の熱処理工程を含み、絶縁膜１２６の形成後の熱処理工程に、レーザ照射工程Ｓ３１２が含まれてもよい。レーザ光による熱処理の効果は、絶縁膜１２６のコンタクトホール２２０の開口部だけでなく、反射防止膜１１７が表面に存在する光電変換部１３１に対しても有効である。反射防止膜１１７によって、基板１１１と絶縁膜１２６との界面でレーザ光の反射が抑制され、結晶性の回復をより効果的に行うことが可能となる。また、レーザ照射工程Ｓ３１２は、絶縁膜１２６の形成前に行ってもよい。
【００２８】
また、レーザ照射工程Ｓ３１２は、上述のように周辺回路領域１０２をマスクで覆い行うことに限られることはない。例えば、レーザ照射工程Ｓ３１２は、周辺回路領域１０２を遮光することなく、画素領域１０１にレーザ光をスキャンしながら照射してもよい。この場合、レーザ光が画素領域１０１の全体を一様にスキャンしてもよいし、画素領域のうち例えば光電変換部１３１を部分的にスキャンしてもよい。また、周辺回路領域１０２のうちトランジスタ１３２以外の部分にレーザ光がスキャンされてもよい。
【００２９】
レーザ光を照射する工程において、基板１１１のレーザ光の照射された部分の到達温度は、７００℃以上、１６００℃以下であってもよい。また、基板１１１のレーザ光の照射された部分の到達温度は、９００℃以上、１４００℃以下であってもよい。基板１１１に用いるシリコンの溶解温度よりも低い温度で熱処理を行うことによって、新たな結晶欠陥の発生を抑えつつ、結晶性の回復を行うことができる。
【００３０】
また、レーザ光を照射する工程は、イオン注入後の熱処理に限られるものではなく、画素領域１０１及び周辺回路領域１０２を形成する領域形成工程において行われる熱処理のうち、何れの工程にレーザ光の照射が用いられてもよい。トランジスタ１３２にレーザ光の照射によって与えられる単位面積あたりの総計のエネルギよりも、画素領域１０１にレーザ光の照射によって与えられる単位面積あたりの総計のエネルギが大きければよい。例えばゲート電極を形成する際のプラズマエッチング法を用いたエッチングによって基板１１１に生成される結晶欠陥を回復するために、レーザ光を照射するレーザ照射工程を用いてもよい。この場合、レーザ照射工程は、基板１１１上に絶縁膜１２６を形成する層間膜形成工程の前に行ってもよい。このとき、周辺回路領域１０２よりも画素領域１０１に与えられる単位面積あたりのエネルギが大きくなるように、光電変換部を含む画素領域１０１に選択的にレーザ光を照射してもよい。例えば、画素領域１０１にのみレーザ光を照射してもよい。
【００３１】
画素領域１０１及び周辺回路領域１０２を形成する領域形成工程の後、配線層形成Ｓ３１３を行う。この工程は、公知の技術を用いて形成することが可能であるため、概略を説明する。まず、絶縁膜１２６に形成したコンタクトホール２２０にコンタクトプラグ１２０を埋め込む。その後、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１２５を、例えばプラズマＣＶＤ法によって１２０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚で形成する。層間絶縁膜１２５の形成後、炭化シリコンを用いたバリア絶縁膜１２１を、例えばプラズマＣＶＤ法によって５０ｎｍ〜１５０ｎｍの膜厚で形成する。また、配線層１２２は、例えば、プラズマエッチング法、めっき法及びＣＭＰ法を用いたデュアルダマシン法によって形成することができる。層間絶縁膜１２５、バリア絶縁膜１２１及び配線層１２２は、図１に示す構成のように複数層設けてもよい。続けて、アルミニウムを主成分とする配線層１２３を例えばスパッタ法などを用いて３００ｎｍ〜１μｍの膜厚で形成する。その後、保護膜１２４が、例えばプラズマＣＶＤ法などによって形成される。保護膜１２４は、積層構造を有してもよく、本実施形態において、酸窒化シリコンを用いた反射防止膜１２４１、窒化シリコンを用いた主保護膜１２４２及び酸窒化シリコンを用いた反射防止膜１２４３が順次積層される。ここで、保護膜１２４のうち画素領域１０１の上の部分を、例えばプラズマエッチング法を用いてエッチングすることによって、それぞれの画素に対応してレンズ状に加工してもよい。次に、配線層１２３との電気的な接続を行うために、配線層１２３のパッドの上の保護膜１２４にプラズマエッチング法などを用いて開口部を形成する。配線層１２３のパッドの上の開口部を形成した後、例えば４００℃程度の温度で１０分程度の熱処理を行なう。この後、カラーフィルタなどの形成を行うが、公知技術として省略する。以上の工程を用いて、図１に示す本実施形態に係る固体撮像装置１００が製造される。
【００３２】
本実施形態において、固体撮像装置１００は、表面照射型の構造を有するが、裏面照射型の構造を有していても、本実施形態の効果を得ることが可能である。レーザ光を選択的に照射することによって、画素領域１０１と周辺回路領域１０２とで熱履歴の異なる固体撮像装置１００が形成される。これによって、画素領域１０１に生じた結晶欠陥の回復を効果的に行うことができる。この結果、周辺回路領域１０２に微細なトランジスタ１３２を有しながら、トランジスタ１３２の特性劣化を抑制しつつ、光電変換部１３１における暗時の電荷発生を抑制し、白キズを低減し撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００３３】
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１００：固体撮像装置、１０１：画素領域、１０２：周辺回路領域、１１１：基板、１３１：光電変換部、４０２：レーザ光
【図１】
2017162924.tif 000003
【図２】
2017162924.tif 000004
【図３】
2017162924.tif 000005
【図４】
2017162924.tif 000006