(57)【要約】【課題】  暗電流を抑制した固体撮像装置を、効率的、且つ、バラツキを少なく製造する方法を提供する。【解決手段】  半導体基板１上に固体撮像素子（５，７）を形成する第１工程と、その後に、層間絶縁膜（１５，１７）を所定の成膜温度条件下で成膜した後、前記層間絶縁膜の一部上層に配線層（１６，１９）を形成する工程を一又は複数回繰り返し実行する第２工程と、その後に、一部上層に前記配線層が形成されている前記層間絶縁膜の最上層の上に保護膜３２を成膜する第３工程と、その後に、加熱温度条件下で加熱処理を行う第４工程と、を有し、前記第２工程において、成膜された前記層間絶縁膜が所定の範囲内の含有量の水素分子を有するように前記成膜温度条件を設定することで前記固体撮像素子を流れる暗電流を目標値以下に抑制する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に固体撮像素子を形成する第１工程と、
前記第１工程終了後、層間絶縁膜を所定の成膜条件下で成膜した後、前記層間絶縁膜の一部上層に配線層を形成する工程を一又は複数回繰り返し実行する第２工程と、
前記第２工程終了後、一部上層に前記配線層が形成されている前記層間絶縁膜の最上層の上に保護膜を成膜する第３工程と、
前記第３工程終了後、加熱温度条件下で加熱処理を行う第４工程と、を有し、
前記第２工程において、成膜された前記層間絶縁膜が所定の範囲内の含有量の水素分子を有するように前記成膜条件を設定することで、前記固体撮像素子を流れる暗電流を目標値以下に抑制することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程において、成膜された前記保護膜が所定の範囲内の含有量の水素分子を有するように成膜温度条件を設定することで、前記固体撮像素子を流れる暗電流を既定値以下に抑制することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程が、前記層間絶縁膜中の水素分子の含有量を２８×１０１７〜３７×１０１７個／ｃｍ３とするような条件下で前記層間絶縁膜を成膜することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程及び前記第３工程が、何れも２５０℃〜３６５℃の温度条件でシリコン酸化膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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、固体撮像装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置には、大きく分けてＣＣＤ型とＣＭＯＳ型の２種類が存在する。ＣＣＤ型イメージセンサなどのＣＣＤ型固体撮像装置では、半導体基板上に、フォトダイオードなどの光電変換素子（固体撮像素子）と電荷転送路とが設けられている。そして、このＣＣＤ型固体撮像装置は、光電変換素子に照射された光が信号電荷に変換され、その信号電荷が電荷転送路によって転送されて出力部から出力される構成である。
【０００３】
また、ＣＭＯＳ型イメージセンサなどのＣＭＯＳ型固体撮像装置では、半導体基板上に、フォトダイオードなどの光電変換素子（固体撮像素子）と、トランジスタなどの信号検出素子とが設けられている。そして、このＣＭＯＳ型固体撮像装置は、光電変換素子に照射された光が信号電荷に変換され、その変換された信号電荷の電荷量に応じた信号が信号検出素子から読み出される構成である。
【０００４】
ここで、フォトダイオードなどの固体撮像素子は、各波長に応じて入射される光を電気的信号に変換するデバイス領域である。そして、この固体撮像素子に入射された光が全部収束変換される場合、即ち全波長帯で量子効率が１である場合が理想的とされており、固体撮像装置においてはこの実現のために種々の工夫がなされている。
【０００５】
しかしながら、フォトダイオード領域（撮像素子領域）の表面には、プロセス時に行われる多数のエッチング工程や成膜工程によりダングリングボンド（未結合手）が発生する。多数のダングリングボンドが存在すると、光が入射されない状況下においても、フォトダイオード表面に存在するダングリングボンドにより熱エネルギで電子が生成され、この結果フォトダイオードからフローティングセンシングノードへ電流（暗電流）が発生してしまう。このことは、暗い状態でも固体撮像装置にあたかも光が入ってきたような反応を示すことを意味しており、正しく撮像画像を生成できないという問題を生じさせる。
【０００６】
そこで、下記特許文献１には、フォトダイオード領域のダングリングボンドを抑制する方法が提供されている。かかる方法につき、図５を参照して説明する。図５は、従来方法で製造された固体撮像装置の概略断面構造図である。
【０００７】
まず、高濃度のｐ型不純物が添加されたｐ＋型半導体基板１上に低濃度のｐ型不純物が添加されたｐエピタキシャル層２を成長させた後、ｐエピタキシャル層２の所定部分にＬＯＣＯＳ(Local Oxidation of Silicon)法により単位画素間隔離のためのフィールド絶縁膜３を形成する。
【０００８】
次に、後に上部にドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘが形成されるｐウェル９を、後続熱処理工程による側面拡散によってｐエピタキシャル層２の所定領域に形成する。更に、ｐウェル９上にドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘの各ゲート電極１１、１２を形成し、またｐエピタキシャル層２内の別の領域上にトランスファトランジスタＴｘとリセットトランジスタＲｘの各ゲート電極４、１０を形成する。この場合、４個のトランジスタＤｘ、Ｓｘ、Ｔｘ、Ｒｘの各ゲート電極１１、１２、４、１０は、ポリシリコンとタングステンシリサイド膜からなるポリサイド電極として形成される。
【０００９】
次に、トランスファトランジスタＴｘのゲート電極４の片側（図中、左側）のｐエピタキシャル層２に、高エネルギで低濃度のｎ型不純物をイオン注入してｎ−拡散層５を形成する。
【００１０】
次に、ドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘのＬＤＤ(Lightly Doped Drain)構造１４を形成するための不純物のイオン注入工程を実施した後、全面にスペーサ用絶縁膜を蒸着して、その絶縁膜を全面エッチングして４個のゲート電極４、１０、１１、１２の両側の垂直壁部分に接するスペーサ（サイドウォール絶縁膜）６を形成する。
【００１１】
次いで、ブランケット(blanket)イオン注入法により、低エネルギｐ型不純物をイオン注入して、ｎ−拡散層５の上部にｐ拡散層７を形成する。この場合、ｎ−拡散層５内に形成されるｐ拡散層７は、図５に示すようにトランスファトランジスタＴｘのゲート電極７からスペーサ６の厚み分だけ隔離される。上述した低エネルギｐ型不純物のイオン注入によって、ｐ拡散層７とｎ−拡散層５からなる浅いｐｎ接合が形成され、ｐエピタキシャル層２とｎ−拡散層５とｐ拡散層７からなるｐｎｐ型フォトトランジスタ構造のフォトダイオードが形成される。
【００１２】
次に、ソース／ドレイン領域１３、１４を形成するためのイオン注入工程を実施する。すなわち、ｎ型不純物が添加された単位画素内に２個の通常のＮＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘのソース／ドレイン領域１３と、２個のネイティブ(native)のＮＭＯＳトランジスタであるトランスファトランジスタＴｘとリセットトランジスタＲｘの共通接続点であるフローティングセンシングノード（ＦＤ）８と、リセットトランジスタＲｘの他側ソース／ドレイン領域１３を形成する。
【００１３】
次に、全面に主に酸化膜系の層間絶縁膜（ＰＭＤ：Pre-Metal-Dielectric）１５を蒸着および平坦化した後、第１金属配線１６のための金属コンタクト（図示せず）および当該第１金属配線１６を形成し、第１金属配線１６の上に層間絶縁膜（ＩＭＤ：Inter-Metal-Dielectric）１７を形成する。
【００１４】
次に、層間絶縁膜１７上に第２金属配線１８を形成した後、第２金属配線１８を含む全面に保護膜２０を形成して、一般的なＣＭＯＳロジック工程を完了する。この場合、保護膜２０としては、シリコン酸化膜１９、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯｘＮｙ）層２１を順に形成する。尚、前記シリコンオキシナイトライド層２１は、ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスにより、膜厚２００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で形成する。
【００１５】
保護膜成膜工程終了時点において、これまでに行ったエッチング工程や成膜工程に由来して、前述の通り、フォトダイオード領域のｐ拡散層７上部には多数のダングリングボンドが発生している状態である。
【００１６】
次に、水素雰囲気下で４００℃〜５００℃の温度で熱処理（Ｈ２熱処理）を行う。ここで、保護膜として成膜されたシリコンオキシナイトライド層２１内には、水素イオン（Ｈ＋）が多量に存在しているため、かかる熱処理によってシリコンオキシナイトライド層２１内に残留していた水素イオンが、酸化膜１９、層間絶縁膜１７、１５を介してフォトダイオード領域内のｐ拡散層７表面まで拡散される。なお、金属配線層１６及び１８が形成されている領域においては、当該金属配線層が存在することで、それよりも下方への水素イオンの拡散が抑制される。これにより、フォトダイオード領域以外の領域（例えばトランスファトランジスタＴｘの形成領域など）に対しては水素イオンの拡散は上層で留まり、ソース／ドレイン領域１３までは拡散することはない。
【００１７】
このような熱処理を行うことで、拡散された水素イオンが、ｐ拡散層７と層間絶縁膜１５との境界面、すなわちシリコンと酸化膜との境界面に発生したダングリングボンドに結合し、これによってダングリングボンドの数が減少する。
【００１８】
熱処理工程終了後、カラー画像検出のための３種類のカラーフィルタ２２の形成工程を各画素に割り当てられた色に応じて進めた後、平坦化のための平坦化層としてＯＣＬ層（Over Coating Layer）２３を形成した後、光収束度を向上させるためのマイクロレンズ２４を形成する。
【００１９】
以上のような工程を経ることで、たとえ多数回のエッチング工程によりｐ拡散層７表面に多数のダングリングボンドが発生しても、後続の保護膜工程の際に、水素を多量に含有したシリコンオキシナイトライド層２１を形成した後、水素雰囲気下での熱処理によりｐ拡散層７の表面に水素イオンを拡散させることで、シリコンと酸化膜との境界領域で発生した「＝Ｓｉ＝Ｏ」や「＝Ｓｉ＝」のようなダングリングボンドに水素イオンを結合させて、ｐ拡散層７と層間絶縁膜１５の境界領域のダングリングボンドを減少させることができ、これによってフローティングセンシングノード８に伝達される暗電流を最大限に抑制できる。
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−２８２８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述した従来方法によれば、ダングリングボンド由来の暗電流を抑制する効果が期待できる。
【００２２】
しかしながら、上述の従来方法の場合、フォトダイオードに水素イオンを供給させるために、シリコンオキシナイトライド等の水素を多量に含有した保護膜を成膜する必要があり、工程数が増加するという問題がある。
【００２３】
また、従来の技術において、４００℃〜５００℃の温度で熱処理した時に拡散する水素は、保護膜２０からの拡散だけでなく、酸化膜系の層間絶縁膜（１５、１７）からも拡散される。層間絶縁膜から拡散する水素の量は層間絶縁膜の厚さ、膜質によって様々であるが、条件によっては保護膜から拡散する水素と同程度になりうる為、暗電流には層間絶縁膜の条件による影響も大きく受ける。すなわち、層間絶縁膜の形成条件によって暗電流の大きさにバラツキが生じ、各固体撮像装置間の特性にバラツキが生じやすいという問題があった。
【００２４】
本発明は、上記の問題点に鑑み、暗電流を抑制した固体撮像装置を、効率的、且つ、バラツキを少なく製造する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】
【００２５】
上記目的を達成するための本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に固体撮像素子を形成する第１工程と、前記第１工程終了後、層間絶縁膜を所定の成膜温度条件下で成膜した後、前記層間絶縁膜の一部上層に配線層を形成する工程を一又は複数回繰り返し実行する第２工程と、前記第２工程終了後、一部上層に前記配線層が形成されている前記層間絶縁膜の最上層の上に保護膜を成膜する第３工程と、前記第３工程終了後、加熱温度条件下で加熱処理を行う第４工程と、を有し、前記第２工程において、成膜された前記層間絶縁膜が所定の範囲内の含有量の水素分子を有するように前記成膜温度条件を設定することで、前記固体撮像素子を流れる暗電流を目標値以下に抑制することを第１の特徴とする。
【００２６】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の上記第１の特徴によれば、第２工程において層間絶縁膜を成膜するに際し、成膜された層間絶縁膜内に水素分子が一定量残存するような温度条件下で成膜を行っている。これにより、後の第４工程において熱処理を行うことで、層間絶縁膜内に意図的に残存させた水素分子が水素イオンとして拡散し、当該拡散した水素イオンがダングリングボンドに結合する。つまり、従来方法とは異なり、層間絶縁膜を成膜するに際し、予め積極的に層間絶縁膜内に水素イオンが残存させておくことで、水素イオンを供給するための保護膜としてのシリコンオキシナイトライド層を別途成膜する必要がない。これにより、水素イオン供給のためだけに別途シリコンオキシナイトライド層を成膜する必要がなく、従来方法と比べて工程数を削減することができる。
【００２７】
ところで、第２工程において成膜する層間絶縁膜内に残存する水素分子の含有量は、当該第２工程における成膜時の温度条件に依存する。また、第１〜第４工程を経て製造された固体撮像装置において、固体撮像素子を流れる暗電流の大きさは、ダングリングボンドが減少することで減少し、当該ダングリングボンドの数は第２工程において成膜された層間絶縁膜内に残存する水素分子の含有量に依存する。すなわち、第２工程における成膜時の温度条件によって、暗電流の値を制御することが可能となる。従って、固体撮像素子を流れる暗電流の値を目標値以下に抑制するために、第２工程において、層間絶縁膜（及び保護膜）の成膜温度を必要な温度条件下に設定することで、暗電流の値を精度良く制御することができるため、各固体撮像装置間の特性バラツキを抑制することができる。
【００２８】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、上記第１の特徴に加えて、前記第３工程において、成膜された前記保護膜が所定の範囲内の含有量の水素分子を有するように成膜温度条件を設定することで、前記固体撮像素子を流れる暗電流を既定値以下に抑制することを第２の特徴とする。
【００２９】
上記第２の特徴によれば、第３工程において成膜される保護膜内にも水素分子を含有させることができるため、その後に第４工程に係る加熱処理を行うことで、ダングリングボンドを減少させるために供給する水素イオンの量を増加させることができ、暗電流の値を更に低下させることが可能となる。
【００３０】
なお、この場合において、第２工程と第３工程とを同一の成膜温度条件下で同一の絶縁性材料を成膜する工程とすることで、暗電流の値を更に精度良く制御することができる。
【００３１】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、上記第１または第２の特徴に加えて、前記第２工程が、前記層間絶縁膜中の水素分子の含有量を２８×１０１７〜３７×１０１７個／ｃｍ３とするような条件下で前記層間絶縁膜を成膜することを第３の特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、上記第１〜第３のいずれか一の特徴に加えて、前記第２工程及び前記第３工程が、何れも２５０℃〜３６５℃の温度条件でシリコン酸化膜を成膜する工程であることを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の構成によれば、暗電流が抑制された固体撮像装置を、効率的に、且つ、電気的性能のバラツキを少なくして製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下において、本発明に係る固体撮像装置の製造方法（以下、適宜「本発明方法」と称する）の実施形態について図面を参照して説明する。なお、図５を参照して説明した内容と同一の内容については、その旨を記載することで説明を簡略化する。また、図５に示す構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００３５】
図１及び図２は、本発明方法に基づいて固体撮像装置を製造する際の工程断面図を模式的に示したものであり、工程毎に図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｂ）に分けて図示している（紙面の都合上２図面に分けている）。なお、以下の各図は模式的に示したものであり、実際の寸法比と図面上の寸法比は必ずしも一致しない。
【００３６】
まず、図５を参照して上述した従来と同様の方法で、図１（ａ）に示すような状態を構成する。すなわち、高濃度のｐ型不純物が添加されたｐ＋型半導体基板１上に低濃度のｐ型不純物が添加されたｐエピタキシャル層２を成長させた後、ｐエピタキシャル層２の所定部分にＬＯＣＯＳ法により単位画素間隔離のためのフィールド絶縁膜３を形成する。その後、ｐウェル９をｐエピタキシャル層２の所定領域に形成した後、各トランジスタＤｘ、Ｓｘ、Ｔｘ、Ｒｘのゲート電極１１、１２、４、１０を形成する。
【００３７】
その後、トランスファトランジスタＴｘのゲート電極４の片側（図中、左側）のｐエピタキシャル層２に、高エネルギで低濃度のｎ型不純物をイオン注入してｎ−拡散層５を形成する。その後、ゲート電極の側壁にスペーサ６を形成して、ドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘのＬＤＤ構造を形成する。このＬＤＤ構造形成のためのイオン注入処理において、ｎ−拡散層５上にも不純物イオンが注入され、ｐ拡散層７が形成される。これにより、ｐ拡散層７とｎ−拡散層５からなる浅いｐｎ接合を形成され、ｐエピタキシャル層２／ｎ−拡散層５／ｐ拡散層７からなるｐｎｐ型フォトトランジスタ構造のフォトダイオードが形成される。
【００３８】
次に、ソース／ドレイン領域１３、１４を形成するためのイオン注入工程を実施する。すなわち、ｎ型不純物が添加された単位画素内に２個の通常のＮＭＯＳトランジスタであるドライブトランジスタＤｘとセレクトトランジスタＳｘのソース／ドレイン領域１３と、２個のネイティブのＮＭＯＳトランジスタであるトランスファトランジスタＴｘとリセットトランジスタＲｘの共通接続点であるフローティングセンシングノード（ＦＤ）８と、リセットトランジスタＲｘのソース／ドレイン領域１３を形成する。上記工程を経て、図１（ａ）のような状態となる。
【００３９】
次に、図１（ｂ）に示すように、全面にＴＥＯＳ、ＢＰＳＧ等の酸化膜をＨＤＰ(High Density Plasma)−ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によって膜厚５００〜２０００ｎｍ程度形成した後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）法で平坦化して、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１５を形成する。このとき、層間絶縁膜１５の成膜条件としては、基板温度を２５０℃〜３６５℃とし、成膜ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２、Ａｒをそれぞれ３０〜３００ＳＣＣＭ(Standard cc/min、1atm、25℃)、４０〜４００ＳＣＣＭ、１０〜１０００ＳＣＣＭで混合した混合ガスを用い、ソースパワー（１３．５６ＭＨｚ）を１０００〜５０００Ｗ、バイアスパワー（３５０ｋＨｚ）を０〜５０００Ｗ、真空度を０．１〜５０ｍＴｏｒｒとする。特に、成膜温度を、成膜された層間絶縁膜１５内に水素分子（水素イオン）が一定量残存するような温度条件下に設定する。
【００４０】
次に、第１金属配線１６のための金属コンタクト（図示せず）並びに当該第１金属配線１６を形成し、その第１金属配線１６上に層間絶縁膜１７を形成しＣＭＰ法で平坦化する。本実施形態では、更に、層間絶縁膜成膜、金属コンタクト形成、金属配線形成の各工程を繰り返すものとし、その後、最上層に保護膜３２を成膜する。これによって図１（ｃ）に示す構造を得る。なお、このときの、層間絶縁膜並びに保護膜３２の成膜条件としては、前述の層間絶縁膜１５の成膜条件と同一として良く、成膜する膜厚は適宜調整するものとする。
【００４１】
すなわち、本実施形態では、層間絶縁膜１５、１７、１９、並びに保護膜３２は、いずれも同一の成膜条件の下で同一の材料膜が成膜されて形成される。そして、層間絶縁膜１５と同様、層間絶縁膜１７、１９及び保護膜３２は、当該膜内に水素分子が一定量残存するような温度条件下で成膜される。
【００４２】
次に、図２（ａ）に示すように、４００〜５００℃の温度条件下で熱処理を行う。当該工程により、層間絶縁膜１５、１７、１９並びに保護膜３２内に残存していた水素イオンが拡散し、その一部がフォトダイオード領域のｐ拡散層７の表面まで拡散される。これにより、当該拡散された水素イオンがｐ拡散層７と層間絶縁膜１５の界面、すなわちシリコンと酸化膜の境界領域に発生した「＝Ｓｉ＝Ｏ」や「＝Ｓｉ＝」のようなダングリングボンドと結合し、ｐ拡散層７と層間絶縁膜１５の境界領域のダングリングボンドを減少させることができる。
【００４３】
なお、フォトダイオード領域以外の領域（各トランジスタＤｘ、Ｓｘ、Ｔｘ、Ｒｘ領域等）においては、その上層に形成された金属配線の存在によって、当該金属配線の下方にまで水素イオンが拡散するのが抑制される。すなわち、フォトダイオード領域以外の周辺回路領域（トランジスタ領域）に対する水素イオンの拡散が抑制され、水素イオンの拡散に起因する当該周辺回路内の電気的特性に対する影響を抑えつつ、フォトダイオード領域内のダングリングボンド減少を実現させることができる。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示すように、カラー画像検出のための３種類のカラーフィルタ２２の形成工程を各画素に割り当てられた色に応じて進めた後、平坦化のための平坦化層としてＯＣＬ層（Over Coating Layer）２３を形成した後、光収束度を向上させるためのマイクロレンズ２４を形成する。
【００４５】
上記のような工程で製造することで、多数回のエッチング工程によってｐ拡散層７表面に多数のダングリングボンドが形成された場合であっても、熱処理によって拡散される水素イオンが当該ダングリングボンドに結合することで、ダングリングボンドの数を減少させることができる。
【００４６】
そして、従来方法とは異なり、層間絶縁膜を成膜するに際し、成膜された層間絶縁膜内に水素イオンが一定量残存するような温度条件下で成膜を行っている。具体的には、従来方法よりも低温度条件下で成膜を行う。これにより、その後に熱処理を行うことで、層間絶縁膜内に意図的に残存させた水素イオンが拡散し、当該拡散した水素イオンがダングリングボンドに結合する。つまり、層間絶縁膜を成膜するに際し、予め積極的に層間絶縁膜内に水素イオンが残存させておくことで、従来方法とは異なり、水素イオンを供給するための保護膜としてのシリコンオキシナイトライド層２１を別途成膜する必要がない。これにより、水素イオン供給のためだけに別途シリコンオキシナイトライド層を成膜する必要が無く、従来方法と比べて工程数を削減することができる。
【００４７】
更に、本発明方法は、成膜時の温度条件を意図的に低く設定することで、層間絶縁膜内に予め一定量の水素イオンを残存させる構成である。つまり、本発明方法では、層間絶縁膜内に一定量の水素イオンを残存させるべく、成膜時の温度条件を制御する点が特徴である。なお、上記実施形態では、層間絶縁膜１５、１７、１９に加え、保護膜３２においても同様の条件下で成膜することにより、膜内に水素イオンを残存させつつ成膜するものとしている。
【００４８】
図３は、層間絶縁膜１５、１７、１９及び保護膜３２内に残存させる水素分子含有密度と、製造された固体撮像装置の暗電流の大きさの関係を示すグラフであり、水素分子含有密度を横軸とし、暗電流のメディアン値を縦軸としてグラフに示したものである。なお、図３に示す暗電流の値は、層間絶縁膜１５、１７、１９及び保護膜３２を成膜後、５００℃の温度条件下で熱処理を施して製造された固体撮像装置において測定された暗電流の値を示している。
【００４９】
図３を参照すれば、製造された固体撮像装置が実現したい暗電流の値（目標値）に応じて、成膜する層間絶縁膜内に残存させるべき水素分子の含有密度が決定される。例えば、図３において、暗電流を、目標値Ｉ０〔Ａ〕以下としたい場合であれば、層間絶縁膜内に２８×１０１７個／ｃｍ３以上の水素分子を残存させるような条件下で層間絶縁膜を成膜すれば良いことが分かる。なお、図３は、５００℃で熱処理を行う場合の暗電流の値であるが、熱処理を行う際の温度条件を異ならせる場合においては、当該温度条件で熱処理を行った後に形成される固体撮像装置が示す暗電流と、成膜時の層間絶縁膜内に残存する水素分子の含有量の関係を示すグラフに基づいて、暗電流の目標値以下を実現するために必要な水素分子含有量を決定するものとすれば良い。なお、前記「Ｉ０」は、製造する固体撮像装置が要求される暗電流の上限値に応じて適宜選択される。
【００５０】
図４は、層間絶縁膜１５、１７、１９及び保護膜３２の成膜時における温度条件と、成膜された層間絶縁膜（または保護膜）内に残存する水素分子含有密度との関係を示すグラフであり、成膜時の温度条件を横軸とし、水素分子含有密度を縦軸としてグラフに示したものである。
【００５１】
図３を参照して前述したように、暗電流をＩ０〔Ａ〕以下としたい場合であれば、層間絶縁膜内に２８×１０１７個／ｃｍ３以上の水素分子を残存させるような条件下で層間絶縁膜を成膜すれば良い。そして、層間絶縁膜内に２８×１０１７個／ｃｍ３以上の水素分子を残存させるためには、図４を参照すれば、３６５℃以下の温度条件下で層間絶縁膜（及び保護膜）を成膜すれば良いことが分かる。なお、実際には、成膜時の温度が低すぎた場合、膜中に多くの水分子（Ｈ２Ｏ）が残存し、後の工程において当該水分子が脱離することにより配線抵抗や配線の信頼性に影響を及ぼす恐れがある。このため、本実施形態では成膜温度の下限値を２５０℃とした。
【００５２】
このように、暗電流の値を目標値以下に抑制すべく、層間絶縁膜（及び保護膜）の成膜温度を必要な温度条件下に設定することで、別途シリコンオキシナイトライド層の成膜工程を経ることなく、且つ、暗電流の値を精度良く制御することが可能となる。特に、暗電流の値を精度良く設定するには、層間絶縁膜及び保護膜を全て同一の成膜温度条件で成膜することが好ましい。
【００５３】
実際に、層間絶縁膜及び保護膜の成膜時の温度条件を変化させて、図１に示す工程に従って固体撮像装置を製造した場合、成膜時の温度条件が４００℃であった場合に比べ、３６０℃の場合には暗電流を約１０％低減でき、２５０℃の場合には暗電流を約５０％低減できた。
【００５４】
以上説明したように、本発明方法は、特に層間絶縁膜を成膜する際に、意図的に水素分子（イオン）を一定量残存するような温度条件下で成膜を行った後に、熱処理を行う点に特徴を有するものである。つまり、本発明は上述した実施形態における周辺回路の構成や金属配線の層数に限定されるものではない。更には、層間絶縁膜並びに保護膜の材料にも限定されるものではない。すなわち、上述した実施形態では、各層間絶縁膜並びに保護膜としてシリコン酸化膜を成膜するものとしたが、成膜する絶縁性材料はこれに限定されるものではなく、例えばＦＳＧ、ＰＳＧ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＨなど酸化膜以外の材料で構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る製造方法に基づいて固体撮像装置を製造する際の一部工程断面図を模式的に示したもの
【図２】本発明に係る製造方法に基づいて固体撮像装置を製造する際の一部工程断面図を模式的に示したもの
【図３】絶縁膜内に残存させる水素分子含有密度と、製造された固体撮像装置の暗電流の大きさの関係を示すグラフ
【図４】絶縁膜の成膜時における温度条件と、成膜された絶縁膜内に残存する水素分子密度との関係を示すグラフ
【図５】従来方法で製造された固体撮像装置の概略断面構造図
【符号の説明】
【００５６】
１：    ｐ＋半導体基板
２：    ｐエピタキシャル層
３：    フィールド絶縁膜
４：    ゲート電極
５：    ｎ−拡散層
６：    スペーサ（サイドウォール絶縁膜）
７：    ｐ拡散層
８：    フローティングセンシングノード
９：    ｐウェル
１０：    ゲート電極
１１：    ゲート電極
１２：    ゲート電極
１３：    ソース／ドレイン領域
１４：    ソース／ドレイン領域
１５：    層間絶縁膜
１６：    金属配線
１７：    層間絶縁膜
１８：    金属配線
１９：    酸化膜
２０：    保護膜
２１：    シリコンオキシナイトライド膜
２２：    カラーフィルタ
２３：    ＯＣＬ層
２４：    マイクロレンズ
Ｄｘ：    ドライブトランジスタ
Ｒｘ：    リセットトランジスタ
Ｓｘ：    セレクトトランジスタ
Ｔｘ：    トランスファトランジスタ
【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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