次世代CMOSイメージセンサ向け多元素分子イオン注入ウェーハにおける水素脱離挙動の反応速度論による解析と考察

摘要

近年CMOS イメージセンサ（CIS）は高機能化，高性能化のために画素とデータ演算処理機能を別々のウェーハに作製しウェーハ接合をおこなう3 次元積層型CIS 構造が採用されている．従来のCIS の技術課題の一つに素子分離領域のSiO_2/Si 界面準位を主要因とするノイズの低減があるが，3 次元積層型CIS では分光感度向上を目的としたDeep Trench Isolation（DTI）構造およびウェーハ接合界面によってSiO_2/Si 界面準位密度（Dit）が増加することから，従来以上にDit の低減が重要な技術課題となっている１）．我々はこれまでにCIS の高性能化のために炭化水素分子イオン注入エピタキシャルウェーハを開発してきた２）．このウェーハはCIS の高性能化に寄与する重金属および酸素に対する高いゲッタリング能力だけでなく，注入領域からの水素の脱離によってDit の低減が可能であることが報告されている３）．さらに，CIS の高性能化のためにゲッタリング能力の向上を目的とした炭化水素分子イオンに酸素を追加した多元素分子イオン注入技術の開発をおこなってきた４）．しかしながら，多元素分子イオン注入では，エピタキシャル成長後に従来とは異なる欠陥の形成が報告されている４)．したがって，水素脱離挙動が従来の炭化水素分子イオン注入領域とは異なると考えられる．水素脱離挙動の解析は多元素分子イオン注入ウェーハの特性の理解に重要である．そのため，本研究では多元素分子イオン注入領域における水素拡散挙動を明らかとすることを目的として，炭化水素分子イオン注入ウェーハとの比較解析を実施した．