JP2003318385A - Solid-state image sensor and method for manufacturing the same - Google Patents
Solid-state image sensor and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子およ
びその製造方法に関するものであり、特に電荷転送電極
の低抵抗化を図った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 solid-state image pickup device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a solid-state image pickup device having a charge transfer electrode with low resistance and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エリアセンサ等に用いられるＣＣＤ固体
撮像素子は、光電変換部からの信号電荷を転送するため
の電荷転送電極を有する。電荷転送電極は、半導体基板
に形成された電荷転送路上に複数隣接して配置され、順
次駆動される。2. Description of the Related Art A CCD solid-state image sensor used for an area sensor or the like has a charge transfer electrode for transferring a signal charge from a photoelectric conversion portion. A plurality of charge transfer electrodes are arranged adjacent to each other on a charge transfer path formed on the semiconductor substrate, and are sequentially driven.
【０００３】電荷転送電極は、電荷の転送不良を防ぐた
めおよび製造を容易に行うため、隣接する電荷転送電極
の境界近傍を２層構造としている。すなわち、第１層の
電荷転送電極と第２層の電荷転送電極が隣接して交互に
配置され、それらの境界部分において、第２層の電荷転
送電極が第１層の電荷転送電極の上面に層間絶縁膜を介
して重なっている。この電荷転送電極としては、多結晶
シリコン等のシリコン系導電材料が用いられ、シリコン
系材料の熱酸化により層間絶縁膜が形成されている。The charge transfer electrode has a two-layer structure in the vicinity of the boundary between adjacent charge transfer electrodes in order to prevent charge transfer failure and to facilitate manufacturing. That is, the charge transfer electrodes of the first layer and the charge transfer electrodes of the second layer are alternately arranged adjacent to each other, and the charge transfer electrode of the second layer is on the upper surface of the charge transfer electrode of the first layer at the boundary portion thereof. Overlapping with the interlayer insulating film interposed. As the charge transfer electrode, a silicon-based conductive material such as polycrystalline silicon is used, and an interlayer insulating film is formed by thermal oxidation of the silicon-based material.
【０００４】一方、固体撮像素子は、大型化および撮像
画素数の増加が進んでいるが、それに伴い信号電荷の高
速転送、すなわち電荷転送電極の高速パルスによる駆動
が必要となるため、電荷転送電極の低抵抗化が求められ
ている。低抵抗化の方法として、電荷転送電極を多結晶
シリコンなどのシリコン系導電性材料と金属シリサイド
との２層構造とするなど、金属を含む導電成膜を利用す
ることが提案されている。On the other hand, the solid-state image pickup device is increasing in size and the number of image pickup pixels is increasing, but along with it, high-speed transfer of signal charges, that is, driving of the charge-transfer electrodes by high-speed pulses is required. There is a demand for lower resistance. As a method for reducing the resistance, it has been proposed to use a conductive film containing a metal, such as a charge transfer electrode having a two-layer structure of a silicon-based conductive material such as polycrystalline silicon and a metal silicide.
【０００５】しかし、電荷転送電極をシリコン系導電性
材料と金属シリサイドとの２層構造とした場合、タング
ステンやタングステンシリサイドなどの高融点金属ある
いは高融点金属化合物は酸化するのが困難であり、仮に
酸化できたとしても、得られた絶縁膜の電気的耐圧は充
分でないため、電極間に酸化によって実用な可能な絶縁
膜を形成することは困難である。However, when the charge transfer electrode has a two-layer structure of a silicon-based conductive material and metal silicide, it is difficult to oxidize refractory metal or refractory metal compound such as tungsten or tungsten silicide. Even if it is possible to oxidize, it is difficult to form a practically usable insulating film by oxidation between the electrodes because the obtained insulating film does not have sufficient electric breakdown voltage.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記実情に鑑
みてなされたもので、電荷転送電極間の電気的耐圧を劣
化させることなく、低抵抗化を図り、高速転送が可能で
低消費電力の固体撮像素子を提供することを目的とす
る。また、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製
造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to achieve low resistance, high speed transfer, and low power consumption without deteriorating the electrical breakdown voltage between charge transfer electrodes. It is an object of the present invention to provide a solid-state image sensor of the above. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state image sensor which is easy to manufacture and has high reliability.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、半導体基板表面の絶縁膜上に、複数の電荷転送電極
が形成された固体撮像素子であって、前記電荷転送電極
は、金属を含む導電性膜を含むものであり、隣接する前
記電荷転送電極は、電極間絶縁膜によって分離されると
ともに、境界近傍において、一方の電荷転送電極の上方
に他方の電荷転送電極が重なっており、前記電極間絶縁
膜は、隣接する前記電荷転送電極の一方の側壁から成膜
された絶縁膜を含むものである。The solid-state image pickup device of the present invention is a solid-state image pickup device having a plurality of charge transfer electrodes formed on an insulating film on a surface of a semiconductor substrate, wherein the charge transfer electrodes are made of metal. The adjacent charge transfer electrodes are separated by an inter-electrode insulating film, and the other charge transfer electrodes overlap above one of the charge transfer electrodes in the vicinity of the boundary, The inter-electrode insulating film includes an insulating film formed from one side wall of the adjacent charge transfer electrodes.
【０００８】このような構成とすると、電荷転送電極の
側壁から成膜された高品質の絶縁膜によって微細幅の電
極間絶縁膜を構成することができるため、電気的耐圧の
高い電極間絶縁膜を得ることが可能となる。With such a structure, the inter-electrode insulating film having a fine width can be formed by the high-quality insulating film formed from the side wall of the charge transfer electrode. Can be obtained.
【０００９】本発明の固体撮像素子における前記電極間
絶縁膜によって形成される前記電荷転送電極間の間隔
は、０．１μｍ以下である。電荷転送電極間の間隔が
０．１μｍ以下の場合、電極間に絶縁膜を充填するのは
極めて困難であるが、電極間絶縁膜を、隣接する前記電
荷転送電極の一方の側壁から成膜するので、電荷転送電
極間の間隔を０．１μｍ以下とすることができる。した
がって、高速パルスによる駆動も可能な低抵抗で信頼性
の高い固体撮像素子を提供することができる。The space between the charge transfer electrodes formed by the inter-electrode insulating film in the solid-state imaging device of the present invention is 0.1 μm or less. When the distance between the charge transfer electrodes is 0.1 μm or less, it is extremely difficult to fill the insulating film between the electrodes, but the interelectrode insulating film is formed from one side wall of the adjacent charge transfer electrodes. Therefore, the distance between the charge transfer electrodes can be set to 0.1 μm or less. Therefore, it is possible to provide a highly reliable solid-state imaging device that can be driven by high-speed pulses.
【００１０】本発明の固体撮像素子における前記電荷転
送電極は、シリコン系材料からなるシリコン系導電性膜
と、この上層に形成された金属膜または金属シリサイド
膜との２層構造膜である。かかる構成によれば、電荷転
送電極の低抵抗化を図ることが可能となる。The charge transfer electrode in the solid-state imaging device of the present invention is a two-layer structure film including a silicon-based conductive film made of a silicon-based material and a metal film or a metal silicide film formed thereon. With this configuration, it is possible to reduce the resistance of the charge transfer electrode.
【００１１】本発明の固体撮像素子における前記電荷転
送電極は、タングステンを含むものである。かかる構成
によれば、低抵抗化を図ることができるとともに、タン
グステンによって遮光機能を得ることができ、しかも遮
光膜がオーバラップした状態で形成されているため完全
な遮光が可能となり、従来必要であった遮光膜が省略し
て、低コストで信頼性の高い固体撮像素子を得ることが
可能となる。The charge transfer electrode in the solid-state image pickup device of the present invention contains tungsten. According to such a configuration, it is possible to achieve a low resistance, a tungsten light shielding function can be obtained, and since the light shielding films are formed in an overlapping state, complete light shielding becomes possible, which is not necessary in the past. By omitting the existing light-shielding film, it is possible to obtain a solid-state image sensor with low cost and high reliability.
【００１２】本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導
体基板表面の第１の絶縁膜上に、複数の電荷転送電極が
形成された固体撮像素子の製造方法であって、隣接する
前記電荷転送電極は、第１層の電荷転送電極と第２層の
電荷転送電極とが電極間絶縁膜によって分離されて交互
に配置され、境界近傍において、前記第１の電荷転送電
極の上方に前記第２の電荷転送電極が重なっており、前
記第１の絶縁膜上に、前記第１層の電荷転送電極を構成
する第１の導電性膜を形成する第１の導電性膜形成工程
と、この上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、フォト
リソグラフィにより前記第１の導電性膜および前記第２
の絶縁膜とをパターニングし、前記第１の導電性膜から
なる第１層の電荷転送電極と前記第２の絶縁膜との２層
構造パターンを形成する工程と、前記２層構造パターン
を覆うように、基板表面全体に第３の絶縁膜を形成する
工程と、前記２層構造パターンの側壁にのみ前記第３の
絶縁膜を残すように前記第３の絶縁膜を垂直方向に、異
方性エッチングする側壁絶縁膜形成工程と、この上層
に、前記２層構造パターン全体を覆って、前記第２層の
電荷転送電極を構成する第２の導電性膜を形成する第２
の導電性膜形成工程と、前記第１層の電荷転送電極の上
方に位置する前記第２の導電性膜を除去して前記第２層
の電荷転送電極を形成する電極パターニング工程を含む
ものである。A method of manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention is a method of manufacturing a solid-state image sensor in which a plurality of charge transfer electrodes are formed on a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate. In the electrodes, the charge transfer electrodes of the first layer and the charge transfer electrodes of the second layer are separated by an inter-electrode insulating film and are alternately arranged, and in the vicinity of the boundary, the second charge transfer electrodes are provided above the first charge transfer electrodes. First conductive film forming step of forming a first conductive film forming the charge transfer electrode of the first layer on the first insulating film, and the upper layer A step of forming a second insulating film on the first conductive film and the second conductive film by photolithography.
Forming a two-layer structure pattern of the first charge transfer electrode formed of the first conductive film and the second insulating film, and covering the two-layer structure pattern. As described above, the step of forming a third insulating film on the entire surface of the substrate, and the third insulating film in a vertical direction so as to leave the third insulating film only on the sidewalls of the two-layer structure pattern are anisotropic. Second step of forming a side wall insulating film for selective etching, and forming a second conductive film which covers the entire two-layer structure pattern and constitutes a charge transfer electrode of the second layer on the upper layer.
And a patterning step of removing the second conductive film located above the charge transfer electrode of the first layer to form the charge transfer electrode of the second layer.
【００１３】この方法によれば、１個おきに形成した電
荷転送電極の側壁に、異方性エッチングを用いて電極間
絶縁膜を形成するので、微細でかつ信頼性の高い固体撮
像素子を容易に形成できる。また、電極間絶縁膜を、直
接熱酸化によって形成するのではなく、側壁絶縁膜とし
て自己整合的に形成するため、低温での形成が可能な
上、解像限界を超えた微細幅のパターンや微細溝への埋
め込みが不要である。According to this method, since the interelectrode insulating film is formed on the side walls of the charge transfer electrodes formed every other layer by using anisotropic etching, a fine and highly reliable solid-state image pickup device can be easily manufactured. Can be formed into Further, the inter-electrode insulating film is formed not as a direct thermal oxidation but as a sidewall insulating film in a self-aligned manner, so that it can be formed at a low temperature and a pattern with a fine width exceeding the resolution limit or It is not necessary to fill in the fine grooves.
【００１４】本発明の製造方法においては、前記第１の
導電性膜および前記第２の導電性膜として、多結晶シリ
コン膜が形成される。In the manufacturing method of the present invention, a polycrystalline silicon film is formed as the first conductive film and the second conductive film.
【００１５】また、本発明の製造方法においては、前記
第１の導電性膜および前記第２の導電性膜として、シリ
コン系材料からなるシリコン系導電性膜と、この上層に
形成された金属膜または金属シリサイド膜との２層構造
膜が形成される。この方法によれば、転送電極の低抵抗
化を図ることができ、高速転送の固体撮像素子を容易に
形成することが可能となる。Further, in the manufacturing method of the present invention, as the first conductive film and the second conductive film, a silicon-based conductive film made of a silicon-based material and a metal film formed on the silicon-based conductive film. Alternatively, a two-layer structure film with a metal silicide film is formed. According to this method, it is possible to reduce the resistance of the transfer electrode, and it is possible to easily form a high-speed transfer solid-state imaging device.
【００１６】本発明の製造方法における前記側壁絶縁膜
形成工程は、前記第１の絶縁膜をエッチングストッパと
してエッチングを行う工程である。この方法によれば、
ゲート絶縁膜と側壁絶縁膜とをエッチング選択性のある
材料で構成するのみでゲート絶縁膜が膜減りを生じて薄
くなったりダメージを受けたりしないようにすることが
可能となる。The sidewall insulating film forming step in the manufacturing method of the present invention is a step of performing etching using the first insulating film as an etching stopper. According to this method
Only by forming the gate insulating film and the sidewall insulating film with a material having etching selectivity, it is possible to prevent the gate insulating film from being thinned and damaged or damaged.
【００１７】このように本発明によれば、異方性エッチ
ングを用いて第１層の電荷転送電極の側壁に形成した絶
縁膜を電極間絶縁膜とし、さらにこれらの間に第２層の
電荷転送電極形成しているため、電荷転送電極として金
属を含む導電性膜を用いても、高品質の電極間絶縁膜が
形成でき、電気的耐圧の改善を図ることができる。ま
た、微細な幅の電極間領域に絶縁材料を埋め込む必要が
なく、電気的耐圧の低下を防止することができ、歩留ま
りの向上を図ることが可能となる。As described above, according to the present invention, the insulating film formed on the side wall of the charge transfer electrode of the first layer by the anisotropic etching is used as the interelectrode insulating film, and the charge of the second layer is further interposed therebetween. Since the transfer electrodes are formed, even if a conductive film containing a metal is used as the charge transfer electrodes, a high quality inter-electrode insulating film can be formed and the electrical breakdown voltage can be improved. Further, it is not necessary to bury the insulating material in the inter-electrode region having a fine width, it is possible to prevent the electric breakdown voltage from lowering, and it is possible to improve the yield.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】（第１の実施の形態）図１に、本発明の第
１の実施の形態の固体撮像素子の概略構成を示す。図１
（ａ）は、その電荷転送電極までを示す概略平面図であ
り、図１（ｂ）は、Ａ−Ａ断面図である。(First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a solid-state image pickup device according to a first embodiment of the present invention. Figure 1
1A is a schematic plan view showing the charge transfer electrode, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA.
【００２０】図１（ａ）に示すように、シリコン基板１
には、複数のフォトダイオード３０が形成され、フォト
ダイオードで検出した信号電荷を転送するための第１層
の電荷転送電極４０と第２層の電荷転送電極５０が、隣
接して交互にフォトダイオード３０の間に蛇行形状を呈
するように形成される。第２層の電荷転送電極５０は、
境界近傍において、第１層の電荷転送電極４０の上方に
絶縁膜を介して重なるオーバーラップ部分６０を有す
る。また、第１層の電荷転送電極４０と第２層の電荷転
送電極５０によって転送される信号電荷が移動する電荷
転送チャネル（図示せず）は、電荷転送電極４０、５０
が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈
するように形成される。As shown in FIG. 1A, the silicon substrate 1
A plurality of photodiodes 30 are formed in the photodiode, and the first layer charge transfer electrodes 40 and the second layer charge transfer electrodes 50 for transferring the signal charges detected by the photodiodes are adjacent to each other and alternately. It is formed to have a meandering shape between 30. The charge transfer electrode 50 of the second layer is
In the vicinity of the boundary, there is an overlapping portion 60 above the first layer charge transfer electrode 40 with the insulating film interposed therebetween. Further, the charge transfer channels (not shown) through which the signal charges transferred by the first layer charge transfer electrode 40 and the second layer charge transfer electrode 50 move are charge transfer electrodes 40, 50.
Is also formed in a meandering shape in a direction intersecting with the extending direction.
【００２１】また、図１（ｂ）に示すように、シリコン
基板１表面には、第１の絶縁膜（以下、ゲート絶縁膜と
記述する。）２が形成され、ゲート絶縁膜２表面には、
酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜３と第１層の電荷
転送電極４０が形成され、電極間絶縁膜３の間には、第
２層の電荷転送電極５０が形成される。第１層の電荷転
送電極４０は、高濃度ドープされた多結晶シリコン膜４
ａとタングステンシリサイド膜４ｂとの２層構造の導電
性膜からなり、第２層の電荷転送電極５０は、高濃度ド
ープされた多結晶シリコン５ａとタングステンシリサイ
ド膜５ｂとの２層構造の導電性膜からなる。図１（ａ）
では、重なった部分を強調して記載しているが、実際に
は、ごくわずかである。Further, as shown in FIG. 1B, a first insulating film (hereinafter referred to as a gate insulating film) 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1 and the surface of the gate insulating film 2 is formed. ,
The inter-electrode insulating film 3 made of a silicon oxide film and the first-layer charge transfer electrode 40 are formed, and the second-layer charge transfer electrode 50 is formed between the inter-electrode insulating film 3. The charge transfer electrode 40 of the first layer is composed of the heavily doped polycrystalline silicon film 4
The charge transfer electrode 50 of the second layer is made of a conductive film having a two-layer structure of a and a tungsten silicide film 4b, and has a two-layer structure of a highly-doped polycrystalline silicon 5a and a tungsten silicide film 5b. It consists of a membrane. Figure 1 (a)
Then, the overlapped part is emphasized, but in reality, it is very small.
【００２２】なお、図１（ｂ）および後述の図２、図３
においては、シリコン基板内部の素子形成領域の構成、
シリコン基板上方の遮光膜、カラーフィルタ、マイクロ
レンズなどの構成については記載を省略している。ま
た、図１では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を
示しているが、インターライン型の固体撮像素子にも適
用可能であることはいうまでもない。Incidentally, FIG. 1B and FIGS. 2 and 3 described later.
In, the configuration of the element formation region inside the silicon substrate,
The description of the configuration of the light-shielding film, the color filter, the microlens, etc. above the silicon substrate is omitted. Further, although FIG. 1 shows a solid-state image pickup device having a so-called honeycomb structure, it is needless to say that it is applicable to an interline type solid-state image pickup device.
【００２３】次に、この固体撮像素子の製造工程につい
て、図２（ａ）ないし（ｆ）を用いて説明する。まず、
図２（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板１表面
に、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜と、膜厚５０ｎｍの
窒化シリコン膜と、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜を形
成し、３層構造のゲート絶縁膜２を形成する。続いて、
このゲート絶縁膜２上に、ＳｉＨ4とＰＨ3との混合ガス
を反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚
０．４μｍの高濃度ドープの多結晶シリコン膜４ａを形
成し、さらに、ＷＦ6を用いたＣＶＤ法によりタングス
テン膜を形成した後、熱処理によりタングステンシリサ
イド膜４ｂを形成する。このときの基板温度は５００℃
とする。Next, the manufacturing process of this solid-state image pickup device will be described with reference to FIGS. First,
As shown in FIG. 2A, a silicon oxide film having a film thickness of 15 nm, a silicon nitride film having a film thickness of 50 nm, and a silicon oxide film having a film thickness of 10 nm are formed on the surface of the n-type silicon substrate 1, and three layers are formed. A gate insulating film 2 having a structure is formed. continue,
A high concentration doped polycrystalline silicon film 4a having a film thickness of 0.4 μm is formed on the gate insulating film 2 by a low pressure CVD method using a mixed gas of SiH 4 and PH 3 as a reactive gas. After forming the tungsten film by the CVD method using WF 6 , the tungsten silicide film 4b is formed by heat treatment. The substrate temperature at this time is 500 ° C
And
【００２４】続いて、減圧ＣＶＤ法により酸化シリコン
膜からなる第２の絶縁膜６を形成し、そしてこの上層に
ＦＤＵＲと称する東京応化製のレジストを厚さ０．８〜
１．４μｍとなるように塗布する。そしてフォトリソグ
ラフィにより、所望のマスクを用いて露光し、現像、水
洗を行い、パターン幅０．３５μｍのレジストパターン
Ｒを形成する。このとき解像限界が０．３５μｍであっ
た。Then, a second insulating film 6 made of a silicon oxide film is formed by a low pressure CVD method, and a resist made by Tokyo Ohka called FDUR having a thickness of 0.8 to FDUR is formed on the second insulating film 6.
Apply so that the thickness becomes 1.4 μm. Then, by photolithography, exposure is performed using a desired mask, development and washing are performed to form a resist pattern R having a pattern width of 0.35 μm. At this time, the resolution limit was 0.35 μm.
【００２５】この後、図２（ｂ）に示すように、Ｃｌ2
とＯ2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに
よりレジストパターンＲをマスクとして、第２の絶縁膜
６とタングステンシリサイド膜４ｂとをパターニングし
た後、ゲート絶縁膜２をエッチングストッパとして多結
晶シリコン膜４ａを選択的にエッチング除去し、さら
に、レジストパターンＲを剥離除去する。ここではＥＣ
ＲあるいはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望
ましい。この工程で形成される多結晶シリコン膜４ａと
タングステンシリサイド膜４ｂとの２層構造の導電体膜
は、第１層の電荷転送電極を構成する。Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), Cl 2
And by reactive ion etching using a mixed gas of O 2 using the resist pattern R as a mask, after patterning the second insulating film 6 and the tungsten silicide film 4b, the polysilicon gate insulating film 2 as an etching stopper The film 4a is selectively removed by etching, and the resist pattern R is removed by stripping. EC here
It is desirable to use an etching device such as R or ICP. The conductor film having a two-layer structure of the polycrystalline silicon film 4a and the tungsten silicide film 4b formed in this step constitutes the charge transfer electrode of the first layer.
【００２６】次いで、図２（ｃ）に示すように、ＴＥＯ
ＳとＯ2との混合ガスを用いた減圧ＣＶＤ法により膜厚
３０ｎｍの酸化シリコン膜からなる第３の絶縁膜３ａを
形成する。Next, as shown in FIG. 2C, TEO
A third insulating film 3a made of a silicon oxide film and having a thickness of 30 nm is formed by a low pressure CVD method using a mixed gas of S and O 2 .
【００２７】そして、図２（ｄ）に示すように、異方性
エッチングにより、垂直方向にのみエッチングを進行さ
せ、多結晶シリコン膜４ａとタングステンシリサイド膜
４ｂの側壁にのみ第３の絶縁膜３ａを残すようにエッチ
ングを行い、側壁絶縁膜からなる電極間絶縁膜３を形成
する。Then, as shown in FIG. 2D, anisotropic etching is performed to advance the etching only in the vertical direction, and the third insulating film 3a is formed only on the sidewalls of the polycrystalline silicon film 4a and the tungsten silicide film 4b. Etching is performed to leave the interelectrode insulating film 3 made of a sidewall insulating film.
【００２８】続いて、図２（ｅ）に示すように、ＳｉＨ
4とＰＨ3の混合ガスを用いたＣＶＤ法により膜厚０．３
μｍの高濃度ドープの多結晶シリコン膜５ａを形成し、
さらにＷＦ6を用いたＣＶＤ法によりタングステン膜を
形成し、熱処理によりタングステンシリサイド５ｂを形
成する。Subsequently, as shown in FIG. 2 (e), SiH
The film thickness is 0.3 by the CVD method using the mixed gas of 4 and PH 3.
forming a highly doped polycrystalline silicon film 5a of μm,
Further, a tungsten film is formed by a CVD method using WF 6, and a tungsten silicide 5b is formed by heat treatment.
【００２９】そして、フォトリソグラフィによりパター
ニングして、多結晶シリコン膜４ａとタングステンシリ
サイド膜４ｂの上方の多結晶シリコン膜５ａとタングス
テンシリサイド５ｂを除去し、第１層の電荷転送電極と
の境界近傍においてオーバーラップ部分を有する第２層
の電荷転送電極を得る。なお、図２では、重なった部分
を強調して記載しているが、実際には、ごくわずかであ
る。Then, patterning is performed by photolithography to remove the polycrystalline silicon film 5a and the tungsten silicide 5b above the polycrystalline silicon film 4a and the tungsten silicide film 4b, and near the boundary with the charge transfer electrode of the first layer. A second layer charge transfer electrode having an overlapping portion is obtained. In FIG. 2, the overlapping portion is emphasized and described, but actually, it is very small.
【００３０】この方法によれば、電極間絶縁膜としての
絶縁膜のパターンを形成する際に異方性エッチングを用
いた側壁残しにより、微細でかつ緻密で高品質の電極間
絶縁膜が容易に形成される。したがって、解像限界より
も小さな、微細な電極間絶縁膜を有する固体撮像素子を
形成することが可能となる。According to this method, when the pattern of the insulating film as the inter-electrode insulating film is formed, the side wall left by anisotropic etching is used to easily form a fine, dense and high-quality inter-electrode insulating film. It is formed. Therefore, it is possible to form a solid-state imaging device having a fine inter-electrode insulating film smaller than the resolution limit.
【００３１】なお、多結晶シリコン膜４ａおよび５ａの
上方に設ける導電性膜として、タングステンシリサイド
膜４ｂ、５ｂを利用したが、タングステン膜でもよい。
また、タンタル膜、チタン膜、モリブデン膜、コバルト
膜等の金属膜、あるいはこれらのシリサイド膜、あるい
はアルミニウム膜などを利用してもよい。Although the tungsten silicide films 4b and 5b are used as the conductive films provided above the polycrystalline silicon films 4a and 5a, they may be tungsten films.
Alternatively, a metal film such as a tantalum film, a titanium film, a molybdenum film, or a cobalt film, a silicide film thereof, an aluminum film, or the like may be used.
【００３２】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、
導電性膜を多結晶シリコン膜と金属シリサイド膜との２
層構造で構成したが、第２の実施の形態は、図３に示す
ように、導電性膜を金属を含む導電性膜４の単層構造と
するものである。導電性膜４としては、タングステン膜
のほか、タンタル膜、チタン膜、モリブデン膜、コバル
ト膜等の金属膜、あるいはこれらのシリサイド膜、ある
いはアルミニウム膜などが利用できる。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment,
The conductive film is composed of a polycrystalline silicon film and a metal silicide film.
Although it has a layered structure, in the second embodiment, as shown in FIG. 3, the conductive film has a single layer structure of the conductive film 4 containing a metal. As the conductive film 4, in addition to the tungsten film, a metal film such as a tantalum film, a titanium film, a molybdenum film, a cobalt film, or a silicide film thereof, an aluminum film, or the like can be used.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、第１層の電荷転送電極の側壁から成膜した電気的耐
圧の高い電極間絶縁膜を絶縁膜として用いるようにして
いるため、電荷転送電極間の電気的耐圧を劣化させるこ
となく、低抵抗化を図り、高速転送が可能で低消費電力
の固体撮像素子を提供することが可能となる。さらに、
高速転送が可能となるためスミアなどの光学特性を改善
することができ、高品質で信頼性の高いＣＣＤを得るこ
とが可能となる。As described above, according to the present invention, the interelectrode insulating film having a high electric breakdown voltage formed from the side wall of the charge transfer electrode of the first layer is used as the insulating film. Thus, it is possible to provide a solid-state image pickup device that achieves low resistance without deteriorating the electrical breakdown voltage between the charge transfer electrodes, enables high-speed transfer, and has low power consumption. further,
Since high-speed transfer is possible, optical characteristics such as smear can be improved, and a CCD with high quality and high reliability can be obtained.
【００３４】また、本発明の固体撮像素子の製造方法に
よれば、側壁残し法により容易に微細な電極間距離を得
ることが容易に可能となる。Further, according to the method for manufacturing a solid-state image pickup device of the present invention, it is possible to easily obtain a fine inter-electrode distance by the sidewall leaving method.
【図１】本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の概
略構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の製
造工程を示す図FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子の概
略構成を示す図FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor according to a second embodiment of the present invention.
１・・・シリコン基板 ２・・・第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜） ３ａ・・・第３の絶縁膜（酸化シリコン膜） ３・・・電極間絶縁膜 ４、５・・・導電性膜 ４ａ、５ａ・・・多結晶シリコン膜 ４ｂ、５ｂ・・・タングステンシリサイド膜 ６・・・第２の絶縁膜（酸化シリコン膜） ３０・・・フォトダイオード ４０・・・第１層の電荷転送電極 ５０・・・第２層の電荷転送電極 ６０・・・オーバーラップ部分 1 ... Silicon substrate 2 ... First insulating film (gate insulating film) 3a ... Third insulating film (silicon oxide film) 3 ... Inter-electrode insulating film 4, 5 ... Conductive film 4a, 5a ... Polycrystalline silicon film 4b, 5b ... Tungsten silicide film 6 ... Second insulating film (silicon oxide film) 30 ... Photodiode 40 ... First layer charge transfer electrode 50 ... Second layer charge transfer electrode 60: Overlap part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 牧 宮城県黒川郡大和町松坂平１−６ 富士フ イルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者 安海 貞二 宮城県黒川郡大和町松坂平１−６ 富士フ イルムマイクロデバイス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 BA10 BA13 CA02 CA03 CA04 CA20 CA32 DA03 DA18 DA20 EA06 EA17 EA20 FA06 5C024 CY42 CY47 EX43 GX22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Maki Saito Fujifu, 1-6 Matsuzakadaira, Yamato-cho, Kurokawa-gun, Miyagi Prefecture Within Ilum Micro Device Co., Ltd. (72) Inventor Teiji Ankai Fujifu, 1-6 Matsuzakadaira, Yamato-cho, Kurokawa-gun, Miyagi Prefecture Within Ilum Micro Device Co., Ltd. F-term (reference) 4M118 BA10 BA13 CA02 CA03 CA04 CA20 CA32 DA03 DA18 DA20 EA06 EA17 EA20 FA06 5C024 CY42 CY47 EX43 GX22
Claims (8)
荷転送電極が形成された固体撮像素子であって、 前記電荷転送電極は、金属を含む導電性膜を含むもので
あり、 隣接する前記電荷転送電極は、電極間絶縁膜によって分
離されるとともに、境界近傍において、一方の電荷転送
電極の上方に他方の電荷転送電極が重なっており、 前記電極間絶縁膜は、隣接する前記電荷転送電極の一方
の側壁から成膜された絶縁膜を含むものである固体撮像
素子。1. A solid-state imaging device having a plurality of charge transfer electrodes formed on an insulating film on a surface of a semiconductor substrate, wherein the charge transfer electrodes include a conductive film containing a metal and are adjacent to each other. The charge transfer electrodes are separated by an inter-electrode insulating film, and the other charge transfer electrode overlaps one of the charge transfer electrodes in the vicinity of the boundary, and the inter-electrode insulating film is adjacent to the charge transfer electrodes. A solid-state imaging device including an insulating film formed from one side wall of an electrode.
間の間隔は、０．１μｍ以下である固体撮像素子。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the distance between the charge transfer electrodes formed by the inter-electrode insulating film is 0.1 μm or less.
あって、 前記電荷転送電極は、シリコン系材料からなるシリコン
系導電性膜と、この上層に形成された金属膜または金属
シリサイド膜との２層構造膜である固体撮像素子。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the charge transfer electrode comprises a silicon-based conductive film made of a silicon-based material, and a metal film or a metal silicide film formed on the silicon-based conductive film. Solid-state image pickup device which is a two-layer structure film.
固体撮像素子であって、 前記電荷転送電極は、タングステンを含むものである固
体撮像素子。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the charge transfer electrode contains tungsten.
数の電荷転送電極が形成された固体撮像素子の製造方法
であって、 隣接する前記電荷転送電極は、第１層の電荷転送電極と
第２層の電荷転送電極とが電極間絶縁膜によって分離さ
れて交互に配置され、境界近傍において、前記第１の電
荷転送電極の上方に前記第２の電荷転送電極が重なって
おり、 前記第１の絶縁膜上に、前記第１層の電荷転送電極を構
成する第１の導電性膜を形成する第１の導電性膜形成工
程と、 この上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、 フォトリソグラフィにより前記第１の導電性膜および前
記第２の絶縁膜とをパターニングし、前記第１の導電性
膜からなる第１層の電荷転送電極と前記第２の絶縁膜と
の２層構造パターンを形成する工程と、 前記２層構造パターンを覆うように、基板表面全体に第
３の絶縁膜を形成する工程と、 前記２層構造パターンの側壁にのみ前記第３の絶縁膜を
残すように前記第３の絶縁膜を垂直方向に、異方性エッ
チングする側壁絶縁膜形成工程と、 この上層に、前記２層構造パターン全体を覆って、前記
第２層の電荷転送電極を構成する第２の導電性膜を形成
する第２の導電性膜形成工程と、 前記第１層の電荷転送電極の上方に位置する前記第２の
導電性膜を除去して前記第２層の電荷転送電極を形成す
る電極パターニング工程を含む固体撮像素子の製造方
法。5. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising a plurality of charge transfer electrodes formed on a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate, wherein the adjacent charge transfer electrodes are charge transfer layers of a first layer. Electrodes and second-layer charge transfer electrodes are separated by an inter-electrode insulating film and alternately arranged, and the second charge transfer electrodes overlap above the first charge transfer electrodes in the vicinity of the boundary; A first conductive film forming step of forming a first conductive film forming the charge transfer electrode of the first layer on the first insulating film; and a second insulating film formed on the first conductive film forming step. A step of patterning the first conductive film and the second insulating film by photolithography to form a first layer charge transfer electrode made of the first conductive film and the second insulating film; Forming a two-layer structure pattern, and the two-layer structure pattern A step of forming a third insulating film on the entire surface of the substrate so as to cover the substrate, and the third insulating film is vertically formed so that the third insulating film is left only on the sidewall of the two-layer structure pattern. A step of forming a side wall insulating film by anisotropic etching, and a second conductive film that covers the entire two-layer structure pattern and forms a second conductive film that constitutes the charge transfer electrode of the second layer on the upper side. A solid-state imaging device including: a conductive film forming step; and an electrode patterning step of removing the second conductive film located above the first layer charge transfer electrode to form the second layer charge transfer electrode. Manufacturing method.
晶シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。6. The manufacturing method according to claim 5, wherein the first conductive film and the second conductive film are polycrystalline silicon films.
コン系材料からなるシリコン系導電性膜と、この上層に
形成された金属膜または金属シリサイド膜との２層構造
膜である固体撮像素子の製造方法。7. The manufacturing method according to claim 5, wherein the first conductive film and the second conductive film are formed on a silicon-based conductive film made of a silicon-based material and an upper layer thereof. And a metal film or a metal silicide film, which is a two-layer structure film.
製造方法であって、 前記側壁絶縁膜形成工程は、前記第１の絶縁膜をエッチ
ングストッパとしてエッチングを行う工程である固体撮
像素子の製造方法。8. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the sidewall insulating film forming step is a step of performing etching using the first insulating film as an etching stopper. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120673A JP2003318385A (en) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Solid-state image sensor and method for manufacturing the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005353766A (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sony Corp | Solid state imaging device and its manufacturing method |
| JP2009200262A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Sharp Corp | Semiconductor device and its manufacturing method, solid-state imaging device and its manufacturing method, and electronic information equipment |
-
2002
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| JP4670266B2 (en) * | 2004-06-09 | 2011-04-13 | ソニー株式会社 | Manufacturing method of solid-state imaging device |
| JP2009200262A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Sharp Corp | Semiconductor device and its manufacturing method, solid-state imaging device and its manufacturing method, and electronic information equipment |
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