JPH0794692A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

固体撮像装置の製造方法

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JPH0794692A
JPH0794692A JP5236841A JP23684193A JPH0794692A JP H0794692 A JPH0794692 A JP H0794692A JP 5236841 A JP5236841 A JP 5236841A JP 23684193 A JP23684193 A JP 23684193A JP H0794692 A JPH0794692 A JP H0794692A
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JP
Japan
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hydrogen
antireflection film
imaging device
state imaging
solid
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JP5236841A
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Masaru Sugimoto
大 杉本
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ti系反射防止膜やTi系バリアメタルを設
ける場合に、Ti化合物における水素吸着を抑止して、
基板界面の水素化処理工程において界面準位を充分減少
させるようにして、スミアの抑制及び暗電流の低減化を
はかる。 【構成】 基板1上に、電荷転送領域4、ゲート電極5
及びセンサ部6を形成した後、転送領域4上に、Ti系
反射防止膜8及び遮光膜9を形成する固体撮像装置の製
造方法において、Ti系反射防止膜8を被着する工程以
後に、このTi系反射防止膜8に水素を過飽和状態とす
る水素供給工程を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にAl等の遮光膜の
下にTi系反射防止膜が設けられた固体撮像装置の製造
方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】例えばセンサ部と電荷転送部とが独立し
て形成されたいわゆるインターライン固体撮像装置は、
その一例の略線的拡大断面図を図8に示すように、Si
等の例えばp型の基板1の所定領域上に、P(リン)、
As等のイオン注入されたn型の電荷転送領域4、光電
変換を行ういわゆるセンサ部6が設けられ、ゲート絶縁
膜2を介して多結晶Si等より成るゲート5、平坦化絶
縁膜7が設けられ、更に転送領域上に光が漏れていわゆ
るスミアが発生することを防ぐために、この転送領域上
にはAl等より成る遮光膜9が設けられ、センサ部6の
みに矢印Li で示すように光が入射されるようになされ
ている。
【0003】このAl遮光膜9を設ける場合、矢印Ln
で示すように遮光膜9の下側面と基板表面とで乱反射さ
れた光が電荷転送領域4に漏れてしまうとスミアの原因
となる恐れがあることから、遮光膜9の直下にTiON
やTiN等のTi系反射防止膜8を設けるようになされ
ている。
【0004】一方、例えばその周辺回路部におけるコン
タクト部において、例えば図9にその一例の略線的拡大
断面図を示すように、Al合金等より成る配線層18を
Si等の基板1のコンタクト部16に接続する場合、A
l合金中にSiが入り込むいわゆる吸い上げや、Al合
金中のSiがコンタクトホール内に析出して接触抵抗を
増大させたり、Si基板中にAl合金が入り込むいわゆ
るアロイスパイクにより拡散層突き抜け等の不都合が生
じる恐れがあり、これを防ぐためにTiN/Ti積層膜
等のTi系バリアメタル17を介在させて配線層18を
コンタクト部16に接合するようになされている。
【0005】そしてこのような構成により形成した固体
撮像装置においては、例えば工程中のエッチング等で生
じたダメージを回復し、基板表面の界面準位を低下させ
るために、各部を形成した後パッシベーション膜を形成
する前に水素ガス中の熱処理、いわゆるフォーミングア
ニールを行って基板と酸化膜との間の界面準位を減少さ
せ、これにより暗電流の抑制をはかっている。
【0006】しかしながら上述したようにTi系反射防
止膜やTi系バリアメタルを設ける場合、このTiを含
む化合物が水素を吸着する作用があることから、このフ
ォーミングアニールの過程において基板界面に水素を充
分供給することができず、界面準位を充分減少させるこ
とができなくなって暗電流が増加してしまうという問題
があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うにTi系反射防止膜やTi系バリアメタルを設ける場
合に界面準位を充分減少させるようにして、スミアの抑
制及び暗電流の低減化をはかることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明製造方法は、図1
及び図2にその一例の製造工程図を示すように、基板1
上に、電荷転送領域4、ゲート電極5及びセンサ部6を
形成した後、転送領域4上に、Ti系反射防止膜8及び
遮光膜9を形成する固体撮像装置の製造方法において、
Ti系反射防止膜8を被着する工程以後に、このTi系
反射防止膜8に水素を過飽和状態とする水素供給工程を
設ける。
【0009】また本発明は、上述の水素供給工程とし
て、プラズマ処理を行う。更にまた本発明は、上述のT
i系反射防止膜8を被着した直後に水素供給を行う。ま
た本発明は、周辺回路部におけるコンタクト部16のT
i系バリアメタル17と同時に、上述のTi系反射防止
膜8を形成する。
【0010】
【作用】上述したように本発明においては、Ti系反射
防止膜8を被着した後に、このTi系反射防止膜8が水
素過飽和状態となるように水素供給を行うことから、こ
の上に遮光膜9等を形成した後のフォーミングアニール
工程において界面準位を充分減少させることができ、暗
電流の抑制をはかることができる。
【0011】特に、水素供給工程として水素プラズマ処
理を施すことにより、確実に水素過飽和とすることがで
きると共に、基板表面の界面準位の減少をもはかること
ができる。またこの水素プラズマ処理等の水素供給を、
Ti系反射防止膜8を被着した直後に行うことによっ
て、より効率良く水素過飽和状態とすることができると
共に、センサ部6へダメージを与えることを回避して輝
点を増加させる等の不都合を抑制できる。
【0012】更にまた、このTi系反射防止膜8と同時
に、周辺回路部におけるコンタクト部のTi系バリアメ
タル17をスパッタリング等により被着し、この後水素
供給を行って水素が過飽和状態となるようにすることに
よって、同様にこのコンタクト部における界面準位の低
減化を確実に行うことができる。
【0013】
【実施例】以下本発明実施例及びその作用効果を確認す
るための実験結果を図面を参照して詳細に説明する。
【0014】先ず本発明により作製した固体撮像装置の
製造方法の一例を図1A〜D、図2A〜Cを参照して説
明する。この例においては、フォトダイオード等より成
る光電変換センサ部と電荷転送部とが独立して形成され
たいわゆるインターライン転送形の固体撮像装置に適用
した場合を示すが、本発明製造方法はセンサ部と電荷転
送部が一つになったいわゆるフレーム転送形の固体撮像
装置にも適用し得る。
【0015】先ず図1Aに示すように、例えばp型のS
i等より成る基板1を用意し、この上に熱酸化等により
薄いゲート絶縁膜2を形成する。次に図1Bに示すよう
に、例えばレジストマスク等を利用して、基板とは逆導
電型のこの場合n型の不純物、PやAs等をイオン注入
してチャンネルストップ領域3及び電荷転送領域4を形
成する。
【0016】次に図1Cに示すように、多結晶Si等よ
り成るゲート電極5を例えばCVD(化学的気相成長
法)により被着した後フォトリソグラフィ等によって所
定のパターンに形成する。
【0017】そして図1Dに示すように、ゲート電極5
の間の領域にわたって例えばn型のP,As等の不純物
を選択的にイオン注入して光電変換領域即ちセンサ部6
を形成する。
【0018】次に図2Aに示すように、SiO2 等より
成る平坦化絶縁膜7をCVD等により被着し、この上に
図2Bに示すようにTiON、TiN等より成るTi系
反射防止膜8をスパッタリング等により被着する。
【0019】そして特に本発明においては、このTi系
反射防止膜8を被着した後の工程で、このTi系反射防
止膜8が水素過飽和状態となるように水素を供給する。
この例においては、このTi系反射防止膜8の被着直後
に水素プラズマ処理を施し、プラズマ中で形成されたイ
オンを例えば矢印pで示すように基板1に照射して、T
i系反射防止膜8を水素過飽和状態とすると共に、基板
1中のSiのダングリングボンドを水素イオンで埋め、
界面準位を減少させる。
【0020】また更に、図3A及びBにこのときの周辺
回路部のコンタクト部の断面構造を示すように、例えば
コンタクト部16上のTi系バリアメタルを上述のTi
系反射防止膜のスパッタリング等により被着と同時に形
成し、更にこの後水素プラズマ処理等の水素供給を行う
ことによって、このTi系バリアメタル17をも水素過
飽和状態とすると共に、この下の基板表面の界面準位を
減少させることができる。図3A及びBにおいて1は基
板、15は絶縁層を示す。
【0021】そしてこの後、転送領域においては図2C
に示すようにAl等より成る遮光膜9をスパッタリング
等により被着した後フォトリソグラフィ等の適用によっ
てセンサ部6を露出させる開口部10を形成し、更にS
iNX 等のパッシベーション膜11をプラズマCVD等
により形成する。一方コンタクト部においてはTi系バ
リアメタル17の上にAl等より成る配線層18をスパ
ッタリング等により被着する。
【0022】尚この場合、上述のパッシベーション膜1
1を形成する前にエッチング工程等において受けたダメ
ージを回復するためのフォーミングアニールを行わなく
ても、基板1の表面の界面準位を充分に減少させ、暗電
流の低減化をはかることができる。しかしながらより確
実に界面準位を減少させるために、フォーミングアニー
ルを行ってもよい。
【0023】更に本発明は、上述の例に限ることなく、
例えば水素供給のための水素プラズマ処理を他の工程に
おいて行うこともできる。一例としてその製造工程を図
4A及びBに示す。即ち前述の図2Cにおいて説明した
センサ部6を露出するための窓部10を形成した後、図
4Aに示すように全面的に水素供給のための例えば水素
プラズマ処理を行い、プラズマ中で形成されたイオンを
矢印pで示すように全面的に照射、その後図4Bに示す
ようにパッシベーション膜11を被着することもでき
る。
【0024】しかしながらこの場合、センサ部6にイオ
ンが照射されてダメージを与える恐れがあり、輝点の発
生を招く恐れがある。従って、センサ部6上の窓部10
を開口する前、望ましくはTi系反射防止膜を形成した
直後に水素供給を行うことが望ましい。
【0025】次に、このような水素過飽和処理による界
面準位の低減化の効果を調べるために、図5に示すよう
な試料を作製して、水素プラズマ処理を行った場合と未
処理の場合とにおいて、その界面準位密度の最小値を測
定した。
【0026】図5に示すように、この場合Siより成る
基板1を酸素雰囲気中で熱処理し、厚さ100nmのS
i酸化膜より成る絶縁層31を形成し、さらにこの上に
バリヤメタル又は反射防止膜としてのTi化合物層3
2、この場合TiNを反応性スパッタリング装置により
厚さ40nm成膜した。
【0027】この試料に対し、図6に示す水素供給装
置、この場合水素プラズマ装置によりプラズマ処理を行
った。図6において20は真空容器で、この中に基板載
置台を兼ね、高周波電源23により高周波電力を印加す
ることのできるカソード21と、これに対向して設けら
れたアノード24が配置される。23はヒータを示す。
また真空容器20には、水素等のガスを供給するガス導
入口25が設けられ、また排気口を通じて真空ポンプ等
の排気手段26が接続されて容器内の圧力を設定値に保
持するようになされている。
【0028】このような装置において、排気手段26に
より所定の圧力まで充分に排気した後水素ガスをガス導
入口25から所定の圧力に達するまで導入し、カソード
21に高周波電力を印加してカソード21とアノード2
4との間に水素プラズマを生じさせると、プラズマ中で
イオン化した水素イオンが、電界によって加速されて試
料上のTi化合物層13中に取り込まれる。
【0029】この場合、上述したようにTi化合物とし
てTiN層を被着した試料27に対し、上述の装置によ
り100%水素雰囲気中で水素供給処理を行った。この
ときの処理条件は、水素ガス圧力を0.1Torr、カ
ソード21に印加したRF電力を200W、試料の基板
温度を250℃、処理時間を5分間とした。
【0030】そしてこの後、スパッタリング等により遮
光膜又は配線層に対応するAl金属層33を成膜し、フ
ォトリソグラフィによりパターニングを行った後、最後
に窒素雰囲気中で380℃、10分間の熱処理を行っ
た。
【0031】このようにして作製したMOSキャパシタ
構成の試料を用いて、界面準位密度の最小値を電圧に対
する容量の変化を測定するいわゆるC−V測定方法によ
り測定したところ、図7においてa1 及びa2 で示すよ
うに1010eV-1・cm-2程度に抑制することができ
た。これに対し水素プラズマ処理を行わない場合は図7
においてb1 及びb2 で示すように、5〜6倍程度に界
面準位密度の最小値が大きくなってしまうことがわか
る。
【0032】尚、上述の各例においては、水素供給装置
として平行平板型イオンエッチング装置と同様の構造の
水素プラズマ処理装置を用いたが、この他ダウンフロー
型のプラズマ処理装置でも可能であることはいうまでも
ない。
【0033】また更に、水素をTi系反射防止層やTi
系バリアメタルに過飽和状態まで取り込むためには、イ
オン注入装置を用いて水素イオンを注入するとか、或い
は高濃度の水素ガス中での熱処理を行うことによっても
達成できる。また、水素に限ることなくSi中のダング
リングボンドを埋めることのできる元素を含んでいれ
ば、同様に界面準位密度の低減化をはかることができ
る。
【0034】
【発明の効果】上述したように、本発明によればスミア
を低減化するためのTi系反射防止膜を設ける場合にお
いても、このTi系反射防止膜における水素吸着を回避
することができ、熱処理によるダメージ回復の阻害を防
止することができて、暗電流を低減化し、固体撮像装置
の特性の向上をはかることができる。
【0035】特に水素供給を水素プラズマ処理により行
うことによって、水素過飽和状態とすると共に、界面準
位の減少をはかることもできる。
【0036】更にまた、上述の水素供給をTi系反射防
止膜の形成直後に行うことによって確実に水素過飽和状
態とすることができると共に、その後の工程の例えばセ
ンサ部開口後に行う場合と比較して他部へのダメージ、
例えばセンサ部等に与えるダメージを回避して、輝点の
発生等の不都合を抑制できる。
【0037】また、Ti系バリアメタルを上述のTi系
反射防止膜と同時に被着し、水素供給も同様に行うこと
によって、この部分における界面準位の減少をもはかる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは本発明の一実施例の一製造工程図である。
Bは本発明の一実施例の一製造工程図である。Cは本発
明の一実施例の一製造工程図である。
【図2】Aは本発明の一実施例の一製造工程図である。
Bは本発明の一実施例の一製造工程図である。Cは本発
明の一実施例の一製造工程図である。
【図3】Aは本発明の一実施例の一製造工程図である。
Bは本発明の一実施例の一製造工程図である。
【図4】Aは本発明の他の実施例の一製造工程図であ
る。Bは本発明の他の実施例の一製造工程図である。
【図5】測定試料の略線的拡大断面図である。
【図6】水素供給装置の一例の構成図である。
【図7】各試料の界面準位密度の最小値を示す図であ
る。
【図8】固体撮像装置の一例の要部の略線的拡大断面図
である。
【図9】コンタクト部の略線的拡大断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 ゲート絶縁膜 4 電荷転送領域 5 ゲート電極 6 センサ部 8 Ti系反射防止膜 9 遮光膜 16 コンタクト部 17 Ti系バリアメタル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】Aは本発明の一実施例の一製造工程図である。
Bは本発明の一実施例の一製造工程図である。Cは本発
明の一実施例の一製造工程図である。Dは本発明の一実
施例の一製造工程図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、転送領域、ゲート電極及びセ
    ンサ部を形成した後、上記転送領域上に、Ti系反射防
    止膜及び遮光膜を形成する固体撮像装置の製造方法にお
    いて、 上記Ti系反射防止膜被着以後に、これに水素を過飽和
    状態とする水素供給工程を有することを特徴とする固体
    撮像装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記水素供給工程として、プラズマ処理
    を行うことを特徴とする上記請求項1に記載の固体撮像
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記Ti系反射防止膜被着直後に水素供
    給工程を有することを特徴とする上記請求項1又は2に
    記載の固体撮像装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 周辺回路部におけるコンタクト部のTi
    系バリアメタルと同時に、上記Ti系反射防止膜を形成
    することを特徴とする上記請求項1又は2又は3に記載
    の固体撮像装置の製造方法。
JP5236841A 1993-09-22 1993-09-22 固体撮像装置の製造方法 Pending JPH0794692A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007216095A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 National Institutes Of Natural Sciences 水素貯蔵金属又は合金の初期活性化方法及び水素化方法
JP2008172056A (ja) * 2007-01-12 2008-07-24 Sharp Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010153884A (ja) * 2010-02-01 2010-07-08 Fujitsu Semiconductor Ltd Cmosイメージセンサの製造方法及びcmosイメージセンサ

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