JP2003229556A - Solid-state imaging device and its manufacturing method - Google Patents

Solid-state imaging device and its manufacturing method

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JP2003229556A
JP2003229556A JP2002026680A JP2002026680A JP2003229556A JP 2003229556 A JP2003229556 A JP 2003229556A JP 2002026680 A JP2002026680 A JP 2002026680A JP 2002026680 A JP2002026680 A JP 2002026680A JP 2003229556 A JP2003229556 A JP 2003229556A
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JP
Japan
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solid
layer
imaging device
state imaging
titanium
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JP2002026680A
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Inventor
Yasushi Maruyama
康 丸山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent dark current noise of a photodiode which is generated by the effect of titanium contained in barrier material of a solid-state imaging device. <P>SOLUTION: High melting point metal, e.g. tungsten which does not contain titanium is used as an anti-reflection film 122. As a barrier layer 134 and an adhesive layer 136, e.g. silicon nitride or silicon oxide which do not contain titanium is used. Titanium is not used in other elements, so that titanium is not arranged entirely in a peripheral part of the photodiode 112. As a result, hydrogen (H) component distributed in a peripheral region of the photodiode 112 is not absorbed in titanium based material, an interfacial level of the photodiode 112 can be reduced effectively, and the dark current noise can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトダイオード
等の光電変換素子を用いて各種被写体の撮像を行うCC
D型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固
体撮像素子およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CC for picking up images of various subjects using a photoelectric conversion element such as a photodiode.
The present invention relates to a solid-state image sensor such as a D-type image sensor or a CMOS-type image sensor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の固体撮像素子におい
ては、半導体基板中に不純物添加や熱拡散等の工程を施
すことにより、単位画素を構成するフォトダイオードや
各種のゲート素子を形成し、この半導体基板上にゲート
電極や遮光膜、配線層等を形成し、さらにその上層にオ
ンチップフィルタやオンチップマイクロレンズを位置決
め配置して構成される。すなわち、このような固体撮像
素子は、一般的な各種半導体素子の製造方法を用いて製
造されるものであるが、特にCMOS型イメージセンサ
においては、配線層の上下やプラグ層の周辺にチタン
(Ti)またはチタンを含む合金材料が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a solid-state image pickup device of this kind, photodiodes and various gate devices forming a unit pixel are formed by subjecting a semiconductor substrate to steps such as impurity addition and thermal diffusion. A gate electrode, a light-shielding film, a wiring layer, and the like are formed on this semiconductor substrate, and an on-chip filter and an on-chip microlens are positioned and arranged on the upper layer. That is, such a solid-state imaging device is manufactured by using a general method for manufacturing various semiconductor devices. Particularly, in the CMOS type image sensor, titanium () is formed above and below the wiring layer and around the plug layer. An alloy material containing Ti) or titanium is used.

【0003】図3は、このような従来の固体撮像素子で
あるCMOS型イメージセンサのフォトダイオード周辺
部の構成を示す断面図である。まず、シリコン基板10
の上層領域には、フォトダイオード12、FD(フロー
ティングデフュージョン)部14、ロジックトランジス
タ16等がそれぞれ素子分離層18を介して配設されて
いる。フォトダイオード12は、シリコン基板10の表
面に形成されたP領域とその下層に形成されたN領域と
によって構成され、上方から入射した光を信号電荷に変
換して下層の空乏層に蓄積するものである。FD(フロ
ーティングデフュージョン)部14は、フォトダイオー
ド12によって生成された信号電荷をリセット信号に同
期して蓄積するものである。ロジックトランジスタ16
は、FD部14の電位変動に対応する電圧(電流)信号
を所定のタイミングで出力信号線に出力するためのゲー
ト回路の一部を構成するものである。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a photodiode peripheral portion of a CMOS type image sensor which is such a conventional solid-state image pickup device. First, the silicon substrate 10
In the upper layer region, a photodiode 12, an FD (floating diffusion) portion 14, a logic transistor 16 and the like are arranged via an element isolation layer 18, respectively. The photodiode 12 is composed of a P region formed on the surface of the silicon substrate 10 and an N region formed below the P region, and converts the light incident from above into a signal charge and accumulates it in the lower depletion layer. Is. The FD (floating diffusion) unit 14 accumulates the signal charges generated by the photodiode 12 in synchronization with the reset signal. Logic transistor 16
Is a part of a gate circuit for outputting the voltage (current) signal corresponding to the potential fluctuation of the FD section 14 to the output signal line at a predetermined timing.

【0004】また、シリコン基板10の上部には、平坦
化膜や保護膜として機能する絶縁層20が設けられ、所
定の位置に各種のゲート電極30が配置されている。ま
た、絶縁層20のさらに上層には、フォトダイオード1
2への反射光の再入射を防止したり、配線加工用のマス
クパターンに対する忠実度を向上させるための反射防止
膜22や各種配線層24、26が層間絶縁層28を介し
て形成され、さらにその上層にオンチップフィルタ40
やオンチップマイクロレンズ42が配置されている。そ
して、これら反射防止膜22、配線層24、26、FD
部14、およびロジックトランジスタ16の間の絶縁層
20、28には、それぞれ所定の位置にコンタクトホー
ルが形成され、各コンタクトホールに埋め込まれたコン
タクトプラグ32によって反射防止膜22、配線層2
4、26、およびFD部14やロジックトランジスタ1
6の各部が電気的に接続されている。
An insulating layer 20 functioning as a flattening film or a protective film is provided on the silicon substrate 10, and various gate electrodes 30 are arranged at predetermined positions. Further, the photodiode 1 is provided on the insulating layer 20.
The anti-reflection film 22 and various wiring layers 24 and 26 for preventing re-incident light reflected on the second layer 2 and improving the fidelity to the mask pattern for wiring processing are formed via the interlayer insulating layer 28. On-chip filter 40 is provided on the upper layer
An on-chip microlens 42 is arranged. Then, these antireflection film 22, wiring layers 24 and 26, FD
Contact holes are formed at predetermined positions in the insulating layers 20 and 28 between the portion 14 and the logic transistor 16, and the antireflection film 22 and the wiring layer 2 are formed by the contact plugs 32 embedded in the contact holes.
4, 26, and the FD section 14 and the logic transistor 1
Each part of 6 is electrically connected.

【0005】なお、コンタクトプラグ32と上下配線と
の接続部にはバリア層34が配置され、コンタクトプラ
グ32とコンタクトホールとの間には密着層36が形成
されている。そして、このような構成のCMOS型イメ
ージセンサでは、上部配線層24、26やコンタクトプ
ラグ32の材料にはアルミニウムや高融点金属が用いら
れるが、特にバリア層34や密着層36にはチタン材料
やチタンの合金材料が用いられ、また、反射防止膜22
も同様にチタン材料やチタンの合金材料が用いられてい
る。
A barrier layer 34 is arranged at the connection between the contact plug 32 and the upper and lower wirings, and an adhesion layer 36 is formed between the contact plug 32 and the contact hole. In the CMOS type image sensor having such a configuration, aluminum or a refractory metal is used as a material for the upper wiring layers 24 and 26 and the contact plug 32, but a titanium material and a barrier material are used for the barrier layer 34 and the adhesion layer 36. An alloy material of titanium is used, and the antireflection film 22 is used.
Similarly, a titanium material or a titanium alloy material is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の固体撮像素子において、フォトダイオード
の周辺領域にチタン系の材料を用いた場合、その周辺に
分布している水素(H)成分がチタン系の材料に吸収さ
れることにより、フォトダイオードの界面順位を低減で
きず、暗電流ノイズが多くなるという問題が生じる。し
たがって、このような固体撮像素子において、暗電流ノ
イズ低減のための水素アニールや水素プラズマ処理を行
っても有効な効果が得られないという問題があった。特
に、最近の固体撮像素子では微細化が進み、例えば最小
線幅が1.0μm以下のデザインルールを有するものが
要請されており、このような微細化した配線構造を有す
る固体撮像素子においては、上述したチタン系材料の影
響を無視できないことになる。
However, in the conventional solid-state imaging device as described above, when a titanium-based material is used in the peripheral region of the photodiode, the hydrogen (H) component distributed in the periphery is The absorption by the titanium-based material causes a problem that the interface order of the photodiode cannot be reduced and dark current noise increases. Therefore, in such a solid-state imaging device, there is a problem that effective effects cannot be obtained even if hydrogen annealing or hydrogen plasma treatment for reducing dark current noise is performed. In particular, the recent miniaturization of solid-state imaging devices is progressing, and, for example, those having a design rule with a minimum line width of 1.0 μm or less are required. In the solid-state imaging device having such a miniaturized wiring structure, The effect of the titanium-based material described above cannot be ignored.

【0007】そこで本発明の目的は、チタンの影響によ
る暗電流ノイズを抑制することが可能な固体撮像素子お
よびその製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image sensor capable of suppressing dark current noise due to the influence of titanium and a method for manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、受光光量に応じた信号電荷を生成し蓄積する
複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された
信号電荷を読み出して出力するゲート素子とを半導体基
板に設けるとともに、前記半導体基板の上部に絶縁膜を
介して前記光電変換素子への散乱光の入射を抑制し、か
つ、配線加工用のマスクパターンに対する忠実度を向上
させる反射防止膜と、前記ゲート素子に信号を供給する
ための複数の配線層を絶縁膜を介して積層し、前記配線
層およびゲート素子の間をコンタクトプラグで接続した
固体撮像素子において、前記反射防止膜がチタンを含ま
ない材料によって形成されるとともに、前記配線層用お
よびコンタクトプラグ用のバリア層および密着層がチタ
ンを含まない材料によって形成されていることを特徴と
する。
In order to achieve the above object, the present invention reads a plurality of photoelectric conversion elements that generate and store signal charges according to the amount of received light, and read out the signal charges stored in the photoelectric conversion elements. And a gate element for outputting the light are provided on the semiconductor substrate, the incidence of scattered light on the photoelectric conversion element is suppressed through the insulating film on the semiconductor substrate, and the fidelity to the mask pattern for wiring processing is improved. In the solid-state imaging device in which an antireflection film to be improved and a plurality of wiring layers for supplying a signal to the gate element are laminated via an insulating film, and the wiring layer and the gate element are connected by a contact plug, A material in which the antireflection film is made of a material containing no titanium, and the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug do not contain titanium. Thus it is formed, characterized in that is.

【0009】また本発明は、受光光量に応じた信号電荷
を生成し蓄積する複数の光電変換素子と、前記光電変換
素子に蓄積された信号電荷を読み出して出力するゲート
素子とを半導体基板に設けるとともに、前記半導体基板
の上部に絶縁膜を介して前記光電変換素子への散乱光の
入射を抑制し、かつ、配線加工用のマスクパターンに対
する忠実度を向上させる反射防止膜と、前記ゲート素子
に信号を供給するための複数の配線層を絶縁膜を介して
積層し、前記配線層およびゲート素子の間をコンタクト
プラグで接続した固体撮像素子の製造方法において、前
記反射防止膜をチタンを含まない材料によって形成し、
前記配線層用およびコンタクトプラグ用のバリア層およ
び密着層をチタンを含まない材料によって形成すること
を特徴とする。
Further, according to the present invention, a plurality of photoelectric conversion elements for generating and accumulating signal charges according to the amount of received light and a gate element for reading and outputting the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements are provided on a semiconductor substrate. Together with the gate element, an antireflection film that suppresses the incidence of scattered light on the photoelectric conversion element through an insulating film on the upper part of the semiconductor substrate and that improves the fidelity to a mask pattern for wiring processing, In the method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a plurality of wiring layers for supplying a signal are laminated via an insulating film, and the wiring layers and the gate element are connected by a contact plug, the antireflection film does not contain titanium. Formed by material,
The barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of a material containing no titanium.

【0010】本発明による固体撮像素子では、光電変換
素子への散乱光の入射を抑制し、かつ、配線加工用のマ
スクパターンに対する忠実度を向上させる反射防止膜が
チタンを含まない材料によって形成されるとともに、配
線層用およびコンタクトプラグ用のバリア層および密着
層がチタンを含まない材料によって形成されていること
から、光電変換素子の周辺領域からチタン系の材料を排
除することが可能となり、チタンの影響による暗電流ノ
イズの増加を除去することが可能となる。
In the solid-state image sensor according to the present invention, the antireflection film for suppressing the incidence of scattered light on the photoelectric conversion element and improving the fidelity to the mask pattern for wiring processing is formed of a material containing no titanium. In addition, since the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are made of a material that does not contain titanium, it is possible to eliminate the titanium-based material from the peripheral region of the photoelectric conversion element. It is possible to eliminate the increase of dark current noise due to the influence of.

【0011】本発明による固体撮像素子の製造方法で
は、光電変換素子への散乱光の入射を抑制し、かつ、配
線加工用のマスクパターンに対する忠実度を向上させる
反射防止膜をチタンを含まない材料によって形成し、前
記配線層用およびコンタクトプラグ用のバリア層および
密着層をチタンを含まない材料によって形成することか
ら、光電変換素子の周辺領域からチタン系の材料を排除
することが可能となり、チタンの影響による暗電流ノイ
ズの増加を除去することが可能となる。
In the method of manufacturing a solid-state image pickup device according to the present invention, the antireflection film for suppressing the incidence of scattered light on the photoelectric conversion device and improving the fidelity to the mask pattern for wiring processing is made of a material not containing titanium. Since the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are made of a material not containing titanium, it is possible to eliminate the titanium-based material from the peripheral region of the photoelectric conversion element. It is possible to eliminate the increase of dark current noise due to the influence of.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像素子
およびその製造方法の実施の形態例について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具
体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されてい
るが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発
明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定
されないものとする。本実施の形態では、本発明をCM
OS型イメージセンサおよびその製造方法に適用した例
について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a solid-state image sensor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is not limited to the present invention in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these embodiments. In the present embodiment, the present invention is a CM.
An example applied to the OS type image sensor and its manufacturing method will be described.

【0013】図1は、本発明の第1の実施の形態例によ
るCMOS型イメージセンサのフォトダイオード周辺部
の構成を示す断面図である。本例のCMOS型イメージ
センサは、基本構成としては図3に示した従来例と同様
の構造を有しており、図1に示すシリコン基板110、
フォトダイオード112、FD部114、ロジックトラ
ンジスタ116、素子分離層118、絶縁層120、1
28、ゲート電極130、コンタクトプラグ132、配
線層124、126、オンチップフィルタ140、オン
チップマイクロレンズ142は、図3に示すシリコン基
板10、フォトダイオード12、FD部14、ロジック
トランジスタ16、素子分離層18、絶縁層20、2
8、ゲート電極30、コンタクトプラグ32、配線層2
4、26、オンチップフィルタ40、オンチップマイク
ロレンズ42に対応しており、それぞれ共通する要素で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a photodiode peripheral portion of a CMOS type image sensor according to a first embodiment of the present invention. The CMOS image sensor of this example has a basic structure similar to that of the conventional example shown in FIG.
Photodiode 112, FD section 114, logic transistor 116, element isolation layer 118, insulating layer 120, 1
28, the gate electrode 130, the contact plug 132, the wiring layers 124 and 126, the on-chip filter 140, and the on-chip microlens 142 are the silicon substrate 10, the photodiode 12, the FD portion 14, the logic transistor 16, and the element isolation shown in FIG. Layer 18, insulating layers 20, 2
8, gate electrode 30, contact plug 32, wiring layer 2
4, 26, the on-chip filter 40, and the on-chip microlens 42, which are common elements.

【0014】そして、本実施の形態と従来例の相違点
は、図1に示す反射防止膜122、バリア層134およ
び密着層136の材料が、図3に示す反射防止膜22、
バリア層34および密着層36の材料と異なる点であ
る。すなわち、従来の反射防止膜22はチタン材料また
はその合金材料が用いられていたが、本実施の形態にお
ける反射防止膜122には、チタンを含まない例えばタ
ングステン等の高融点金属が用いられている。また、従
来のバリア層34および密着層36は、チタンを含むの
材料が用いられていたが、本実施の形態におけるバリア
層134および密着層136には、チタンを含まない例
えばシリコンの窒化物またはシリコンの酸化物が用いら
れている。なお、本実施の形態によるCMOS型イメー
ジセンサにおいては、反射防止膜122、バリア層13
4および密着層136以外の要素についてもチタンは用
いていないため、フォトダイオード112の周辺部には
チタンは一切配置されないことになる。
The difference between this embodiment and the conventional example is that the materials of the antireflection film 122, the barrier layer 134 and the adhesion layer 136 shown in FIG. 1 are the same as those of the antireflection film 22 shown in FIG.
This is different from the materials of the barrier layer 34 and the adhesion layer 36. That is, the conventional antireflection film 22 is made of a titanium material or its alloy material, but the antireflection film 122 in the present embodiment is made of a refractory metal such as tungsten which does not contain titanium. . Further, the conventional barrier layer 34 and the adhesion layer 36 are made of a material containing titanium, but the barrier layer 134 and the adhesion layer 136 in the present embodiment do not contain titanium, for example, silicon nitride or Silicon oxide is used. In the CMOS image sensor according to this embodiment, the antireflection film 122 and the barrier layer 13 are provided.
No titanium is used for the elements other than No. 4 and the adhesion layer 136, so that no titanium is arranged in the peripheral portion of the photodiode 112.

【0015】したがって、フォトダイオード112の周
辺領域に分布している水素(H)成分がチタン系の材料
に吸収されることがなくなり、フォトダイオード112
の界面順位を有効に低減でき、暗電流ノイズを抑制する
ことが可能である。また、これにより、暗電流ノイズ低
減のための水素アニールや水素プラズマ処理を有効に作
用させることができ、例えば最小線幅が1.0μm以下
のデザインルールによって微細化した配線構造を有する
CMOS型イメージセンサにおいても、有効に暗電流ノ
イズを抑制できる。また、バリア層134にシリコンの
窒化物またはシリコンの酸化物を用いたことから、その
後の工程に熱処理が含まれる場合でも、コンタクト抵抗
の上昇を招くことがない。したがって、従来に比して配
線間のコンタクト抵抗を低減でき、伝播遅延を減少でき
るため、駆動の高速化と撮像素子の大面積化か実現する
ことができる利点もある。
Therefore, the hydrogen (H) component distributed in the peripheral region of the photodiode 112 is not absorbed by the titanium-based material, and the photodiode 112 is not absorbed.
It is possible to effectively reduce the order of the interfaces and suppress dark current noise. Further, by this, hydrogen annealing or hydrogen plasma treatment for reducing dark current noise can be effectively applied, and for example, a CMOS type image having a fine wiring structure according to a design rule with a minimum line width of 1.0 μm or less. Also in the sensor, dark current noise can be effectively suppressed. Further, since the nitride of silicon or the oxide of silicon is used for the barrier layer 134, the contact resistance does not increase even when the subsequent process includes heat treatment. Therefore, the contact resistance between the wirings can be reduced and the propagation delay can be reduced as compared with the related art, and there is also an advantage that it is possible to realize high-speed driving and a large area of the image sensor.

【0016】図2は、本発明の第2の実施の形態例によ
るCMOS型イメージセンサのフォトダイオード周辺部
の構成を示す断面図である。なお、図2において図1に
示すCMOS型イメージセンサと同様の構成については
同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態による
CMOS型イメージセンサは、絶縁層120の上層膜が
リフロー処理によって平坦化された平坦化膜120Aを
含むものとなっている。このリフロー処理は、800°
C以上の高温で5分以上の加熱を行うことにより、平坦
化膜120Aの上面を溶融させて平坦化を行うものであ
る。なお、この熱処理は、上層配線に含まれるアルミニ
ウム配線層の形成前に行うものである。そして、このよ
うなリフロー処理に伴う高温加熱を施すことにより、上
述したチタン系材料を排除することに加えて、さらに暗
電流の抑制作用を向上することが可能となる。なお、こ
のような高温加熱処理としては、平坦化膜形成用のリフ
ロー処理に限るものではなく、他の熱処理を組み合わせ
ることも可能である。また、その他の構成は、図1に示
すものと同様であるので説明は省略する。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the peripheral portion of the photodiode of the CMOS type image sensor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those of the CMOS image sensor shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The CMOS image sensor according to the present embodiment includes a flattening film 120A in which the upper film of the insulating layer 120 is flattened by a reflow process. This reflow process is 800 °
By heating at a high temperature of C or higher for 5 minutes or longer, the upper surface of the flattening film 120A is melted and flattened. Note that this heat treatment is performed before the formation of the aluminum wiring layer included in the upper wiring. Then, by performing high-temperature heating associated with such a reflow treatment, it is possible to further improve the dark current suppressing action in addition to eliminating the titanium-based material described above. Note that such high-temperature heat treatment is not limited to the reflow treatment for forming the planarization film, and other heat treatments can be combined. Further, other configurations are the same as those shown in FIG.

【0017】なお、以上の実施例は、それぞれ本発明を
CMOS型イメージセンサに適用した例について説明し
たが、本発明は同様にCCD型イメージセンサ等のフォ
トダイオードを有する固体撮像素子に広く適用できるも
のである。すなわち、CMOS型イメージセンサでは、
各単位画素毎にフォトダイオードとFD部と各種MOS
トランジスタを設け、フォトダイオードからの信号電荷
をFD部およびMOSトランジスタによって電気信号に
変換し、出力信号線に出力するものであり、各単位画素
毎に電荷−電圧(電流)変換を行って外部に出力するも
のである。
In the above embodiments, the present invention is applied to the CMOS type image sensor, but the present invention can also be widely applied to solid-state image pickup devices having a photodiode such as a CCD type image sensor. It is a thing. That is, in the CMOS type image sensor,
Photodiode, FD section and various MOS for each unit pixel
A transistor is provided, and the signal charge from the photodiode is converted into an electric signal by the FD section and the MOS transistor and output to the output signal line. Charge-voltage (current) conversion is performed for each unit pixel to the outside. It is what is output.

【0018】これに対し、CCD型イメージセンサで
は、各フォトダイオードからの信号電荷をCCD垂直転
送レジスタおよびCCD水平転送レジスタによって転送
し、最終の出力段に設けたFD部とMOSトランジスタ
によって電気信号に変換して出力するものであるが、こ
のようなCCD型イメージセンサについても上述した各
実施例による固体撮像素子および製造方法を適用し得る
ものである。なお、CCD型イメージセンサの場合に
は、各転送レジスタの転送ゲートや読み出しゲートが本
発明のゲート素子に該当することになる。
On the other hand, in the CCD image sensor, the signal charge from each photodiode is transferred by the CCD vertical transfer register and the CCD horizontal transfer register, and converted into an electric signal by the FD section and the MOS transistor provided in the final output stage. Although converted and output, the solid-state image sensor and the manufacturing method according to the above-described embodiments can be applied to such a CCD image sensor. In the case of a CCD image sensor, the transfer gate and read gate of each transfer register correspond to the gate element of the present invention.

【0019】また、光電変換素子としてはフォトダイオ
ードに限らず、他の素子を用いた固体撮像素子であって
もよい。また、上述した反射防止膜や各種配線、コンタ
クトプラグの構成は、上記例に限定されないものとす
る。また、上述した実施例では、バリア層134や密着
層136を構成するバリア材料にシリコンの窒化物や酸
化物を用いたが、チタンを含まない他の高融点金属系の
材料(高融点金属の窒化物や酸化物)を用いることも可
能である。
Further, the photoelectric conversion element is not limited to the photodiode, but may be a solid-state image pickup element using another element. The configurations of the antireflection film, various wirings, and contact plugs described above are not limited to the above examples. Further, in the above-described embodiments, the nitride or oxide of silicon is used as the barrier material forming the barrier layer 134 and the adhesion layer 136, but other refractory metal-based materials (refractory metal It is also possible to use a nitride or an oxide).

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明による固体撮
像素子によれば、光電変換素子への散乱光の入射を抑制
し、かつ、配線加工用のマスクパターンに対する忠実度
を向上させる反射防止膜がチタンを含まない材料によっ
て形成されるとともに、配線層用およびコンタクトプラ
グ用のバリア層および密着層がチタンを含まない材料に
よって形成されていることから、光電変換素子の周辺領
域からチタン系の材料を排除することが可能となり、チ
タンの影響による暗電流ノイズの増加を除去することが
可能となる。
As described above, according to the solid-state image pickup device of the present invention, the antireflection film for suppressing the incident of scattered light on the photoelectric conversion device and improving the fidelity to the mask pattern for wiring processing. Is formed of a material containing no titanium, and the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of a material containing no titanium. Can be eliminated, and the increase in dark current noise due to the influence of titanium can be eliminated.

【0021】本発明による固体撮像素子の製造方法によ
れば、光電変換素子への散乱光の入射を抑制し、かつ、
配線加工用のマスクパターンに対する忠実度を向上させ
る反射防止膜をチタンを含まない材料によって形成し、
前記配線層用およびコンタクトプラグ用のバリア層およ
び密着層をチタンを含まない材料によって形成すること
から、光電変換素子の周辺領域からチタン系の材料を排
除することが可能となり、チタンの影響による暗電流ノ
イズの増加を除去することが可能となる。
According to the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention, the incidence of scattered light on the photoelectric conversion element is suppressed, and
An antireflection film that improves the fidelity to the mask pattern for wiring processing is formed of a material not containing titanium,
Since the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of a material not containing titanium, it becomes possible to eliminate the titanium-based material from the peripheral region of the photoelectric conversion element, and it is possible to eliminate the darkness due to the influence of titanium. It is possible to eliminate the increase in current noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態例によるCMOS型
イメージセンサのフォトダイオード周辺部の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a photodiode peripheral portion of a CMOS type image sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態例によるCMOS型
イメージセンサのフォトダイオード周辺部の構成を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a photodiode peripheral portion of a CMOS type image sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例によるCMOS型イメージセンサのフォ
トダイオード周辺部の構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a photodiode peripheral portion of a CMOS type image sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110……シリコン基板、112……フォトダイオー
ド、114……FD部、116……ロジックトランジス
タ、118……素子分離層、120、128……絶縁
層、120A……平坦化膜、122……反射防止膜、1
24、126……配線層、130……ゲート電極、13
2……コンタクトプラグ、134……バリア層、136
……密着層、140……オンチップフィルタ、142…
…オンチップマイクロレンズ。
110 ... Silicon substrate, 112 ... Photo diode, 114 ... FD section, 116 ... Logic transistor, 118 ... Element isolation layer, 120, 128 ... Insulating layer, 120A ... Planarization film, 122 ... Reflection Prevention film, 1
24, 126 ... Wiring layer, 130 ... Gate electrode, 13
2 ... Contact plug, 134 ... Barrier layer, 136
... Adhesion layer, 140 ... On-chip filter, 142 ...
… On-chip microlens.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA05 AB01 BA10 BA14 CA02 DA20 FA28 GC07 GD04 GD07 5F033 HH17 HH19 KK17 KK19 NN07 QQ03 QQ74 QQ75 RR04 RR06 TT07 WW01 WW03 XX00 XX09 XX27    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4M118 AA05 AB01 BA10 BA14 CA02                       DA20 FA28 GC07 GD04 GD07                 5F033 HH17 HH19 KK17 KK19 NN07                       QQ03 QQ74 QQ75 RR04 RR06                       TT07 WW01 WW03 XX00 XX09                       XX27

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光光量に応じた信号電荷を生成し蓄積
する複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積さ
れた信号電荷を読み出して出力するゲート素子とを半導
体基板に設けるとともに、前記半導体基板の上部に絶縁
膜を介して前記光電変換素子への散乱光の入射を抑制
し、かつ、配線加工用のマスクパターンに対する忠実度
を向上させる反射防止膜と、前記ゲート素子に信号を供
給するための複数の配線層を絶縁膜を介して積層し、前
記配線層およびゲート素子間をコンタクトプラグで接続
した固体撮像素子において、 前記反射防止膜がチタンを含まない材料によって形成さ
れるとともに、前記配線層用およびコンタクトプラグ用
のバリア層および密着層がチタンを含まない材料によっ
て形成されている、 ことを特徴とする固体撮像素子。
1. A semiconductor substrate is provided with a plurality of photoelectric conversion elements for generating and accumulating signal charges according to the amount of received light, and a gate element for reading and outputting the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements. A signal is supplied to the gate element and an antireflection film that suppresses the scattered light from entering the photoelectric conversion element through an insulating film on the upper part of the semiconductor substrate and improves the fidelity to a mask pattern for wiring processing. In the solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers for laminating via an insulating film are stacked, and the wiring layer and the gate element are connected by a contact plug, the antireflection film is formed of a material not containing titanium, A solid-state imaging device, characterized in that the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of a material not containing titanium. Child.
【請求項2】 前記配線層が最小線幅1.0μm以下の
デザインルールによって作製されていることを特徴とす
る請求項1記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring layer is manufactured by a design rule having a minimum line width of 1.0 μm or less.
【請求項3】 CMOS型センサであることを特徴とす
る請求項1記載の固体撮像素子。
3. The solid-state image sensor according to claim 1, which is a CMOS sensor.
【請求項4】 前記配線層用およびコンタクトプラグ用
のバリア層および密着層がシリコンの窒化物またはシリ
コンの酸化物によって形成されていることを特徴とする
請求項1記載の固体撮像素子。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of silicon nitride or silicon oxide.
【請求項5】 受光光量に応じた信号電荷を生成し蓄積
する複数の光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積さ
れた信号電荷を読み出して出力するゲート素子とを半導
体基板に設けるとともに、前記半導体基板の上部に絶縁
膜を介して前記光電変換素子への散乱光の入射を抑制
し、かつ、配線加工用のマスクパターンに対する忠実度
を向上させる反射防止膜と、前記ゲート素子に信号を供
給するための複数の配線層を絶縁膜を介して積層し、前
記配線層およびゲート素子間をコンタクトプラグで接続
した固体撮像素子の製造方法において、 前記反射防止膜をチタンを含まない材料によって形成
し、前記配線層用およびコンタクトプラグ用のバリア層
および密着層をチタンを含まない材料によって形成す
る、 ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
5. A semiconductor substrate is provided with a plurality of photoelectric conversion elements for generating and accumulating signal charges according to the amount of received light, and a gate element for reading and outputting the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements. A signal is supplied to the gate element and an antireflection film that suppresses the scattered light from entering the photoelectric conversion element through an insulating film on the upper part of the semiconductor substrate and improves the fidelity to a mask pattern for wiring processing. In the method for manufacturing a solid-state imaging device, in which a plurality of wiring layers for achieving the above are laminated via an insulating film, and the wiring layer and the gate element are connected by a contact plug, the antireflection film is formed of a material containing no titanium. A barrier layer and an adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of a material not containing titanium. Method.
【請求項6】 前記配線層を最小線幅1.0μm以下の
デザインルールによって作製することを特徴とする請求
項5記載の固体撮像素子の製造方法。
6. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 5, wherein the wiring layer is manufactured according to a design rule having a minimum line width of 1.0 μm or less.
【請求項7】 前記配線層用およびコンタクトプラグ用
のバリア層および密着層をシリコンの窒化物またはシリ
コンの酸化物によって形成することを特徴とする請求項
5記載の固体撮像素子の製造方法。
7. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 5, wherein the barrier layer and the adhesion layer for the wiring layer and the contact plug are formed of silicon nitride or silicon oxide.
【請求項8】 前記バリア層は、下地上にシリコンの窒
化物またはシリコンの酸化物による膜をを形成後、この
膜をコンタクト領域を残して除去することにより、コン
タクト領域に対応するバリア層を形成することを特徴と
する請求項7記載の固体撮像素子の製造方法。
8. The barrier layer is formed by forming a film of silicon nitride or silicon oxide on a base and then removing the film leaving a contact region, thereby forming a barrier layer corresponding to the contact region. The method for manufacturing a solid-state image sensor according to claim 7, wherein the solid-state image sensor is formed.
【請求項9】 前記複数の配線層のうち上層のアルミニ
ウム配線層を有し、前記アルミニウム配線層の形成前に
800°C以上の熱処理を行うことを特徴とする請求項
7記載の固体撮像素子の製造方法。
9. The solid-state imaging device according to claim 7, further comprising an upper aluminum wiring layer of the plurality of wiring layers, and performing heat treatment at 800 ° C. or higher before forming the aluminum wiring layer. Manufacturing method.
【請求項10】 前記複数の配線層のうち上層のアルミ
ニウム配線層を有し、前記アルミニウム配線層の形成前
に800°C以上の温度による熱処理工程を有すること
を特徴とする請求項7記載の固体撮像素子の製造方法。
10. The method according to claim 7, further comprising an upper aluminum wiring layer of the plurality of wiring layers, and having a heat treatment step at a temperature of 800 ° C. or higher before forming the aluminum wiring layer. Manufacturing method of solid-state imaging device.
【請求項11】 前記800°C以上の温度による熱処
理工程は、5分以上の工程であることを特徴とする請求
項10記載の固体撮像素子の製造方法。
11. The method for manufacturing a solid-state image sensor according to claim 10, wherein the heat treatment process at a temperature of 800 ° C. or higher is a process of 5 minutes or longer.
【請求項12】 前記固体撮像素子はCMOS型センサ
であることを特徴とする請求項5記載の固体撮像素子の
製造方法。
12. The method of manufacturing a solid-state image sensor according to claim 5, wherein the solid-state image sensor is a CMOS sensor.
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