JP2004363494A - Solid state image sensor and its fabricating process - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】
CCD固体撮像素子は、通常、CCD転送レジスタの転送電極に多結晶シリコンを用いて構成されている。
【0003】
ところで、CCD固体撮像素子において、例えば撮像素子の大型化や、高速フレームレート等の高速読み出し駆動を実現しようとすると、転送電極に供給される転送クロックの伝播遅延を防ぐために、転送電極のシート抵抗をなるべく低くすることが求められる。
【0004】
そして、転送電極のシート抵抗を低減する方法としては、例えば転送電極を厚く形成する方法、WSi等の高融点金属シリサイド等の低抵抗材料を転送電極の材料に用いる方法(例えば特許文献1参照)、Al膜等から成るシャント配線を転送電極に接続する方法、等が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−184968号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した転送電極のシート抵抗の低減方法は、いずれも何らかの問題を生じてしまう。
【0007】
転送電極を厚く形成する方法では、転送電極による段差が大きくなるため、入射光のケラレにより感度が低下する。
また、2層目以降の電極層から成る転送電極をパターニングする際に、オーバーエッチングや電極層のエッチング残りを生じやすくなる。
このため、オーバーエッチングによるゲート絶縁膜の膜切れや、エッチング残りによる短絡を生じてしまう問題がある。
【0008】
WSi等の高融点金属シリサイドを転送電極の材料に用いる方法では、高融点シリサイドが酸化されにくいため、酸化には高温プロセスが必要になり、多結晶シリコンを転送電極の材料に用いた場合のような、熱酸化による層間絶縁膜の形成が難しくなる。一方、熱酸化以外の方法、例えば窒化膜で転送電極を囲む方法等により層間絶縁膜を形成すると、層間絶縁膜の形成のための工程が別途必要になるため、製造プロセスが複雑化してしまう。
また、高融点金属は、シリコン基板に対して、基板表面に界面準位を生じさせたり、基板内部にバルク中準位を生じさせたりするため、製造工程で高融点金属がシリコン基板に入り込むことにより、製造された固体撮像素子において、白点や白キズ、暗電流を発生してしまうことになる。
【0009】
シャント配線を転送電極に接続する方法では、シャント配線を形成することにより遮光膜の下の段差が増大するため、入射光のケラレによる感度の低下が懸念される。
また、シャント配線及び遮光膜間の絶縁耐圧を確保する必要があることから、遮光膜の下の絶縁膜をある程度以上の膜厚とする必要があり、この絶縁膜が受光部上にも形成されることから、遮光膜と受光部のシリコン基板との間隔を狭くしてスミアを防ぐことが難しくなる。
【0010】
従って、多画素化や大画面化を図るためには、転送電極のシート抵抗を低減して伝播遅延を抑制すると共に、上述した問題の発生を抑制することが必要になる。
【0011】
上述した問題の解決のために、本発明においては、伝播遅延を低減することにより、多画素化や大画面化を図ることができる固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子は、ライン状又はマトリクス状に配置された受光部の、少なくとも一列の一側に電荷転送部が設けられ、電荷転送部の転送電極が同一層の多結晶シリコンから構成され、多結晶シリコンの、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間の部分上に、高融点金属シリサイドが積層形成されているものである。
【0013】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、ライン状又はマトリクス状に配置された受光部の、少なくとも一列の一側に電荷転送部が設けられた固体撮像素子を製造する際に、シリコン基板上に絶縁膜を介して多結晶シリコン膜を成膜し、この多結晶シリコン膜をパターニングする工程と、多結晶シリコン膜の表面を覆って絶縁膜を形成した後、多結晶シリコン膜上の絶縁膜のうち、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間となる部分に開口を形成する工程と、高融点金属膜を成膜し、熱処理によりこの高融点金属膜と開口の下の多結晶シリコン膜とを反応させて、高融点金属シリサイドを形成する工程と、未反応の高融点金属膜を除去する工程と、多結晶シリコン膜及び高融点金属シリサイドを覆って絶縁層を形成する工程とを少なくとも有するものである。
【0014】
上述の本発明の固体撮像素子の構成によれば、多結晶シリコンの、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間の部分上に、高融点金属シリサイドが積層形成されていることにより、少なくともこの受光部間の部分において、多結晶シリコン上に高融点金属シリサイドが積層形成された構造、即ちいわゆるサリサイド構造を有しており、このサリサイド構造により、転送電極のシート抵抗を低減することができる。これにより、転送電極において、伝搬遅延を抑制することができる。
また、高融点金属シリサイドが、ゲート絶縁膜上に直接形成されているのではなく、多結晶シリコン上に形成されているので、製造の際に高融点金属が受光部のシリコン基板に入り込みにくくなる。
さらに、転送電極の多結晶シリコンが同一層であることから、転送電極による段差を低減することができると共に、高融点金属シリサイドを形成する工程を各転送電極において同時に行うことができる。
従って、転送電極による入射光のケラレを低減し、受光部に入射する光の範囲を広げることができると共に、転送電極のシート抵抗が低く伝搬遅延を抑制することができる構成の固体撮像素子を、比較的短い工程で製造することが可能になる。
【0015】
上述の本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、多結晶シリコン膜の表面を覆って絶縁膜を形成した後、多結晶シリコン膜上の絶縁膜のうち、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間となる部分に開口を形成する工程と、高融点金属膜を成膜し、熱処理によりこの高融点金属膜と開口の下の多結晶シリコン膜とを反応させて、高融点金属シリサイドを形成する工程とにより、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間となる部分に形成された開口を通じて、この部分の多結晶シリコン膜の上部に高融点金属シリサイドが形成される。
そして、未反応の高融点金属膜を除去する工程を行うことにより、多結晶シリコン膜上に高融点金属シリサイドが積層形成された構造、いわゆるサリサイド構造を有する転送電極が形成される。これにより、転送電極のシート抵抗を低減して伝搬遅延を抑制する構成の固体撮像素子を製造することができる。
また、このとき、高融点金属シリサイドが、ゲート絶縁膜上に直接形成されるのではなく、多結晶シリコン上に形成されるので、高融点金属が受光部のシリコン基板に入り込むことを抑制することができる。
さらに、多結晶シリコン膜及び高融点金属シリサイドを覆って絶縁層を形成する工程により、この転送電極が絶縁層で覆われて、その後形成される遮光膜や配線等と絶縁される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明は、ライン状又はマトリクス状に配置された受光部の少なくとも一列の一側に電荷転送部が設けられ、電荷転送部の転送電極が同一層の多結晶シリコンから構成され、多結晶シリコンの、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間の部分上に、高融点金属シリサイドが積層形成されている固体撮像素子である。
【0017】
また本発明は、上記固体撮像素子において、高融点金属シリサイドがコバルトシリサイドである構成とする。
【0018】
本発明は、ライン状又はマトリクス状に配置された受光部の、少なくとも一列の一側に電荷転送部が設けられて成る固体撮像素子を製造する方法であって、シリコン基板上に絶縁膜を介して多結晶シリコン膜を成膜し、この多結晶シリコン膜をパターニングする工程と、多結晶シリコン膜の表面を覆って絶縁膜を形成した後、多結晶シリコン膜上の絶縁膜のうち、少なくとも電荷転送部に平行な方向における受光部間となる部分に開口を形成する工程と、高融点金属膜を成膜し、熱処理によりこの高融点金属膜と開口の下の多結晶シリコン膜とを反応させて、高融点金属シリサイドを形成する工程と、未反応の高融点金属膜を除去する工程と、多結晶シリコン膜及び高融点金属シリサイドを覆って絶縁層を形成する工程とを少なくとも有する固体撮像素子の製造方法である。
【0019】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、高融点金属膜としてコバルト膜を成膜する。
【0020】
本発明の固体撮像素子の一実施の形態の概略構成図(平面図)を図1に示す。また、図1のA−Aにおける断面図を図2に示す。
本実施の形態は、本発明をCCD固体撮像素子に適用した場合を示している。
【0021】
この固体撮像素子1は、受光部2がマトリクス状に配置され、受光部2の各列の一側に、電荷転送部として、垂直方向(図中上下方向)Vに延びる垂直転送レジスタ3が設けられている。垂直転送レジスタ3の一端には図示しないが水平転送レジスタが接続される。
受光部2は、それぞれが画素を構成するものであり、図示しないが光を電荷に変換する光電変換部と、変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有する。
【0022】
垂直転送レジスタ3は、転送電極11,12と、その下のシリコン基板21に形成された、信号電荷が転送される転送チャネル(図示せず)により構成され、CCD構造の電荷転送部となっている。
【0023】
転送電極11,12と、その下のシリコン基板21との間には、ゲート絶縁膜(シリコン酸化膜等)22が形成されている。
また、転送電極11,12の上を覆って、遮光膜8が形成されている。この遮光膜8は、受光部2に光が入射するように、受光部2上に開口8Aを有している。
【0024】
本実施の形態の固体撮像素子1においては、特に、同一層(単層)の電極層から、即ち第1層の多結晶シリコン膜4,5から各垂直転送レジスタ3の転送電極11,12を構成している。
この多結晶シリコン膜4,5は、例えばノンドープの多結晶シリコン膜を形成した後に、不純物のドープを行うことにより形成することができる。
これら転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5は、その表面を覆った絶縁膜(シリコン酸化膜等)23により、互いに絶縁されている。
【0025】
これら多結晶シリコン膜4,5は、水平方向(図中左右方向)Hに延びる導線部と、垂直転送レジスタ3に沿って突出した電極部とを有している。導線部は、垂直方向Vの画素間の部分に配置形成されている。
多結晶シリコン膜4は、受光部2に対して図中上側に配置され、電極部が下向きに突出している。
多結晶シリコン膜5は、受光部2に対して図中下側に配置され、電極部が上向きに突出している。
図中上下に隣接する多結晶シリコン膜4,5は、各導線部同士及び各電極部同士が、それぞれ絶縁膜による狭いギャップを挟んで対向するように、配置されている。
垂直転送レジスタ3の転送チャネル領域は、多結晶シリコン膜4,5の電極部の下のシリコン基板内に形成される。
【0026】
本実施の形態の固体撮像素子1においては、さらに、転送電極11,12において、各多結晶シリコン膜4,5上に、例えばコバルト(Co)シリサイド等の高融点金属シリサイドから成るシリサイド膜6を積層形成している。
即ち、多結晶シリコン膜4,5と、シリサイド膜6とを積層形成させていることにより、いわゆるサリサイド構造の転送電極11,12を構成している。
【0027】
このシリサイド膜6は、後述するように、多結晶シリコン膜4,5上にコバルト等の高融点金属を成膜して、これらを反応させることにより形成されているものである。
サリサイド構造のシリサイド膜としては、コバルトシリサイドが一般的であるが、その他の高融点金属シリサイドも、シリサイド膜6に使用することが可能である。
【0028】
このようにサリサイド構造を有する転送電極11,12を構成したことにより、多結晶シリコン膜4,5だけで転送電極を構成した場合と比較して、転送電極のシート抵抗を、例えば数分の1程度に低減することができる。
シリサイド膜6は、多結晶シリコン膜4,5のうち、水平方向(図中左右方向)Hに延びる導線部上に形成されている。
【0029】
なお、図2中、24はSiO2等による層間絶縁層を示し、25は、パッシベーション膜や平坦化膜を含む絶縁層を示している。
また、絶縁層25の上方には、必要に応じて、図示しないカラーフィルタやオンチップレンズ等が設けられる。
【0030】
上述の本実施の形態の固体撮像素子1の構成によれば、転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5が同一層の(単層の)電極層により形成されているため、一般的な多層の電極層により転送電極が構成されたCCD固体撮像素子と比較して、転送電極による段差が小さくなる。
これにより、受光部2に入射する光の範囲を広げて、転送電極11,12による入射光のケラレを低減することができることから、入射光量を増やすことができ、受光部2の感度の向上を図ることができる。
従って、高感度の固体撮像素子1を実現することができる。
【0031】
また、転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5の導線部上に、シリサイド膜6が積層形成されて、サリサイド構造とされていることにより、多結晶シリコン膜4,5だけで転送電極を構成した場合と比較して、転送電極のシート抵抗を、例えば数分の1程度に低減することができる。
これにより、転送電極11,12を低抵抗化して、伝播遅延を抑制することができるため、固体撮像素子1の多画素化や大画角(大型)化、並びに読み出しの高速化を容易に実現することが可能になる。
【0032】
なお、直接ゲート絶縁膜上にシリサイド膜を形成した場合には、シリサイド膜のパターニングの際のエッチング等によって、シリサイド膜の高融点金属が受光部のシリコン基板に入り込む可能性がある。
これに対して、本実施の形態の固体撮像素子1では、シリサイド膜6が、ゲート絶縁膜22上の多結晶シリコン膜4,5上に形成されており、直接ゲート絶縁膜22上には形成されていない。また、サリサイド構造のシリサイド膜6は、後述するように、通常ウエットエッチングによってパターニングが行われる。
従って、本実施の形態の固体撮像素子1の構成によれば、シリサイド膜6の高融点金属が受光部2のシリコン基板21に入り込みにくくなる。
これにより、シリコン基板21の表面の界面準位や内部の準位の発生を防止して、白傷や暗電流の発生が少ない固体撮像素子1を実現することができる。
【0033】
また、転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5が同一層の(単層の)電極層により形成されているため、それぞれの多結晶シリコン膜4,5とコバルト等高融点金属との反応によるシリサイド膜6の形成工程を、一度に行うことができる。
仮に、サリサイド構造を有する転送電極を多層の電極層とした場合には、各層の電極層の導線部が重なるため、各層の電極層に対して個別にシリサイド化の反応を行う必要が生じることから、製造工程が複雑になってしまう。
従って、本実施の形態の固体撮像素子1によれば、転送電極11,12が低抵抗である構成の固体撮像素子1を、比較的短いプロセスで製造することが可能になる利点も有している。
【0034】
本実施の形態の固体撮像素子1は、例えば次のようにして製造することができる。
【0035】
まず、シリコン基板21内に、垂直転送レジスタ3及び水平転送レジスタの転送チャネル領域、チャネルストップ領域、受光部2を構成する光電変換部及び電荷蓄積部となる半導体領域、周辺回路部のフィールド等を、それぞれ不純物のイオン注入により形成する。
さらに、シリコン基板21の表面に、酸化膜やシリコンナイトライド膜等から成るゲート絶縁膜22を形成する。
【0036】
次に、ゲート絶縁膜22上に多結晶シリコン膜を成膜し、これをパターニングすることにより、平面図を図3Aに示し、断面図を図3Bに示すように、サリサイド構造の転送電極のうちの、多結晶シリコン膜4,5を形成する。
【0037】
次に、多結晶シリコン膜4,5を上面及び側面から覆う絶縁膜(酸化膜又は窒化膜)23を形成する。この絶縁膜23を酸化膜により形成する場合には、多結晶シリコン膜4,5の表面を熱酸化して酸化膜としてもよい。また、多結晶シリコン膜4,5を窒化して、窒化膜により絶縁膜23を形成してもよい。
【0038】
続いて、多結晶シリコン膜4,5を覆う絶縁膜23のうち、多結晶シリコン膜4,5の上面を覆う部分を一部エッチングオフすることにより、平面図を図4Aに示し、断面図を図4Bに示すように、絶縁膜23に開口31を形成して、多結晶シリコン膜4,5の一部を露出させる。
この開口31により露出した領域は、多結晶シリコン膜4,5の導線部上に、転送クロックが伝播する方向(水平方向)Hに向けてレイアウトされている。
【0039】
次に、例えばスパッタ法等により、高融点金属膜として、コバルト膜をデポジッションする。
続いて、例えば500℃前後の窒素雰囲気中て、短時間の熱処理を行うことにより、コバルト膜とその下の多結晶シリコン膜4,5とを反応させる。これにより、多結晶シリコン膜4,5の上部がコバルト膜と反応して、シリサイド化していく。
次に、ウエットエッチング処理により、多結晶シリコン膜4,5表面上以外の領域の未反応のコバルト膜を除去する。
その後、800℃〜900℃のアニールを行うことにより、シリサイド膜6を安定化させて、平面図を図5Aに示し、断面図を図5Bに示すように、多結晶シリコン膜4,5上にシリサイド膜6を積層形成して成るサリサイド構造の転送電極11,12を形成する。
【0040】
次に、転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5及びシリサイド膜6を覆って層間絶縁膜24を形成する。
さらに、表面を覆って全面的に遮光膜8となる金属膜を成膜し、この金属膜をパターニングして、受光部2上に開口8Aを開けることにより、遮光膜8を形成する。
遮光膜8は、Cu系、タングステン系でもよいし、アルミニウム系でもよい。
その後は、メタル配線を形成する工程や、パッシベーション膜・平坦化膜等の絶縁層25(図2参照)を形成する工程等を行う。
さらに、必要に応じて、カラーフィルタやオンチップレンズを形成する。
【0041】
このようにして、図1及び図2に示した本実施の形態の固体撮像素子1を製造することができる。
【0042】
なお、受光部2の不純物領域は、上述の製造工程では多結晶シリコン膜4,5を成膜する前に予め形成しているが、例えば転送電極11,12の多結晶シリコン膜4,5を形成した後に、多結晶シリコン膜4,5をマスクとして多結晶シリコン膜4,5の開口と自己整合させて形成することも可能である。
ただし、この製法を採用する場合には、受光部2の不純物領域を形成するイオン注入の際に、シリサイド膜6が損傷して受光部2に高融点金属が混入することを防ぐ対策が必要になる。例えばあまり多結晶シリコン膜の端縁ぎりぎりまでシリサイド膜を形成しないようにすることや、例えば多結晶シリコン膜4,5を成膜した後、コバルト膜を成膜するよりも前に、受光部2のイオン注入を行うことが考えられる。
【0043】
上述の製造工程によれば、転送電極11,12をサリサイド構造として形成し、転送電極11,12のシート抵抗が低く、伝播遅延を抑制できる構成の固体撮像素子1を製造することができる。
また、一連の工程で、全ての転送電極11,12をサリサイド構造にすることができるため、比較的短いプロセスで、転送電極11,12の低抵抗化を図る構成を製造することができる。
【0044】
なお、上述の実施の形態では、シリサイド膜6をストライプ状パターンとして多結晶シリコン膜4,5の導線部上のみに形成しているが、シリサイド膜が多結晶シリコン膜の電極部上に多少張り出して形成されていても構わない。
ただし、あまり多結晶シリコン膜の端縁ぎりぎりまでシリサイド膜を形成してしまうと、その後の工程(例えば層間絶縁層24の成膜とパターニング工程等)において、シリサイド膜の高融点金属が、飛散して受光部のシリコン基板内に入ってしまうおそれがある。このことから、多結晶シリコン膜の端縁からある程度後退させて、シリサイド膜を形成する。これは、画素間の部分(導線部)においても同様のことが言える。
【0045】
また、上述の実施の形態では、本発明をCCD固体撮像素子に適用したが、その他の構成の固体撮像素子にも本発明を適用することができる。
例えば、CCD構造以外の電荷転送部が、受光部の列の一側に設けられた構成の固体撮像素子に対しても、同様に本発明を適用することができる。
【0046】
そして、本発明の固体撮像素子の構成は、FT(フレームトランスファ)方式、IT(インターライントランスファ)方式、FIT(フレームインターライントランスファ)方式のいずれの方式のCCD固体撮像素子にも適用することが可能である。
【0047】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【0048】
【発明の効果】
上述の本発明によれば、転送電極が同一層の電極層により形成されるため、転送電極による段差を小さくすることができ、これにより入射光のケラレを少なくして感度を向上させることが可能になる。
さらに、転送電極のシート抵抗を低減することができるため、転送電極において伝搬遅延を抑制することができる。
従って、本発明により、固体撮像素子の多画素化や大画面化を図ることや、固体撮像素子において高速の読み出しを行うことが可能になる。
【0049】
また、本発明によれば、高融点金属が受光部のシリコン基板中に入り込むことを抑制することができるため、白傷や暗電流の発生が少なく、かつ伝搬遅延を抑制することができる固体撮像素子を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の概略構成図(平面図)である。
【図2】図1のA−Aにおける断面図である。
【図3】A、B 図1の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図4】A、B 図1の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図5】A、B 図1の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図6】A、B 図1の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子、2 受光部、3 垂直転送レジスタ、4,5 多結晶シリコン膜、6 シリサイド膜、8 遮光膜、11,12 転送電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
A CCD solid-state imaging device is usually configured using polycrystalline silicon for a transfer electrode of a CCD transfer register.
[0003]
By the way, in a CCD solid-state imaging device, for example, when an attempt is made to realize a large-sized imaging device or a high-speed reading drive such as a high-speed frame rate, a sheet resistance of a transfer electrode is prevented in order to prevent propagation delay of a transfer clock supplied to the transfer electrode. Is required to be as low as possible.
[0004]
As a method of reducing the sheet resistance of the transfer electrode, for example, a method of forming the transfer electrode thicker, a method of using a low-resistance material such as a refractory metal silicide such as WSi as a material of the transfer electrode (for example, see Patent Document 1) , A method of connecting a shunt wiring made of an Al film or the like to a transfer electrode has been proposed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-184968 A
[Problems to be solved by the invention]
However, any of the above-described methods for reducing the sheet resistance of the transfer electrode causes some problems.
[0007]
In the method in which the transfer electrode is formed to be thick, the step due to the transfer electrode becomes large, so that the sensitivity is reduced due to vignetting of the incident light.
Further, when patterning the transfer electrode formed of the second and subsequent electrode layers, overetching and unetched electrode layer are likely to occur.
For this reason, there is a problem that the gate insulating film is cut off due to over-etching, and a short circuit is caused due to the remaining etching.
[0008]
In the method of using a refractory metal silicide such as WSi as a material for the transfer electrode, the refractory silicide is not easily oxidized, so that a high-temperature process is required for the oxidation. In addition, it becomes difficult to form an interlayer insulating film by thermal oxidation. On the other hand, when an interlayer insulating film is formed by a method other than thermal oxidation, for example, a method of surrounding a transfer electrode with a nitride film, a separate process for forming the interlayer insulating film is required, which complicates the manufacturing process.
In addition, since the refractory metal causes an interface state on the substrate surface or a bulk intermediate level inside the substrate with respect to the silicon substrate, the refractory metal may enter the silicon substrate during the manufacturing process. As a result, white spots, white spots, and dark currents are generated in the manufactured solid-state imaging device.
[0009]
In the method of connecting the shunt wiring to the transfer electrode, the formation of the shunt wiring increases the step below the light-shielding film, so that there is a concern that the sensitivity may be reduced due to vignetting of incident light.
In addition, since it is necessary to ensure the withstand voltage between the shunt wiring and the light-shielding film, it is necessary to make the insulating film below the light-shielding film have a certain thickness or more, and this insulating film is also formed on the light receiving portion. Therefore, it is difficult to prevent the smear by reducing the distance between the light shielding film and the silicon substrate of the light receiving section.
[0010]
Therefore, in order to increase the number of pixels and increase the screen size, it is necessary to reduce the sheet resistance of the transfer electrode to suppress the propagation delay and to suppress the occurrence of the above-described problem.
[0011]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a solid-state imaging device capable of increasing the number of pixels and increasing the screen by reducing the propagation delay, and a method for manufacturing the solid-state imaging device. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the solid-state imaging device of the present invention, a charge transfer unit is provided on at least one side of one row of the light receiving units arranged in a line or a matrix, and the transfer electrodes of the charge transfer unit are formed of the same layer of polycrystalline silicon. A high melting point metal silicide is formed on at least a portion of the polycrystalline silicon between the light receiving portions in a direction parallel to the charge transfer portion.
[0013]
The method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a charge transfer unit is provided on at least one side of one row of a light-receiving unit arranged in a line or a matrix. Forming a polycrystalline silicon film via an insulating film, patterning the polycrystalline silicon film, forming an insulating film covering the surface of the polycrystalline silicon film, and then forming an insulating film on the polycrystalline silicon film. A step of forming an opening in at least a portion between the light receiving sections in a direction parallel to the charge transfer section; and forming a high melting point metal film, and performing a heat treatment on the high melting point metal film and the polycrystalline silicon film below the opening. To form a refractory metal silicide, remove the unreacted refractory metal film, and form an insulating layer covering the polycrystalline silicon film and the refractory metal silicide. Those having also.
[0014]
According to the configuration of the solid-state imaging device of the present invention described above, at least the high-melting-point metal silicide is stacked and formed on the polycrystalline silicon, at least on a portion between the light receiving units in a direction parallel to the charge transfer unit. The portion between the light receiving portions has a structure in which a high melting point metal silicide is laminated on polycrystalline silicon, that is, a so-called salicide structure. With this salicide structure, the sheet resistance of the transfer electrode can be reduced. . Thereby, propagation delay in the transfer electrode can be suppressed.
In addition, since the refractory metal silicide is not formed directly on the gate insulating film but is formed on polycrystalline silicon, the refractory metal is less likely to enter the silicon substrate of the light receiving portion during manufacturing. .
Further, since the transfer electrode is formed of the same layer of polycrystalline silicon, the step due to the transfer electrode can be reduced, and the step of forming the refractory metal silicide can be simultaneously performed in each transfer electrode.
Therefore, the solid-state imaging device having a configuration in which the vignetting of the incident light due to the transfer electrode can be reduced, the range of the light incident on the light receiving unit can be widened, and the sheet resistance of the transfer electrode can be reduced to suppress the propagation delay, It becomes possible to manufacture in a relatively short process.
[0015]
According to the above-described method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, after forming an insulating film covering the surface of the polycrystalline silicon film, the insulating film on the polycrystalline silicon film has at least a direction parallel to the charge transfer portion. Forming an opening in the portion between the light-receiving portions in step 1), forming a high-melting-point metal film, and reacting the high-melting-point metal film with the polycrystalline silicon film below the opening by heat treatment to form a high-melting-point metal silicide. Forming a high melting point metal silicide above the polycrystalline silicon film in this portion through an opening formed in at least a portion between the light receiving portions in a direction parallel to the charge transfer portion.
Then, by performing a step of removing the unreacted high-melting-point metal film, a transfer electrode having a structure in which a high-melting-point metal silicide is laminated on a polycrystalline silicon film, that is, a so-called salicide structure is formed. This makes it possible to manufacture a solid-state imaging device having a configuration in which the sheet resistance of the transfer electrode is reduced to suppress the propagation delay.
Also, at this time, since the refractory metal silicide is not formed directly on the gate insulating film but on polycrystalline silicon, it is necessary to suppress the refractory metal from entering the silicon substrate of the light receiving portion. Can be.
Further, in the step of forming an insulating layer covering the polycrystalline silicon film and the high-melting-point metal silicide, the transfer electrode is covered with the insulating layer, and is insulated from a light-shielding film, wiring, and the like to be formed thereafter.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, a charge transfer portion is provided on at least one side of at least one column of light receiving portions arranged in a line or a matrix, and a transfer electrode of the charge transfer portion is formed of the same layer of polycrystalline silicon. And a solid-state imaging device in which a high-melting-point metal silicide is formed on at least a portion between light-receiving portions in a direction parallel to the charge transfer portion.
[0017]
Further, according to the present invention, in the solid-state imaging device, the refractory metal silicide is cobalt silicide.
[0018]
The present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a charge transfer unit is provided on at least one side of one line of a light-receiving unit arranged in a line or a matrix, and a method of manufacturing the solid-state imaging device by interposing an insulating film on a silicon substrate. Forming a polycrystalline silicon film by patterning the polycrystalline silicon film, and forming an insulating film covering the surface of the polycrystalline silicon film. A step of forming an opening in a portion between the light receiving sections in a direction parallel to the transfer section, forming a high melting point metal film, and reacting the high melting point metal film with the polycrystalline silicon film below the opening by heat treatment. Forming a refractory metal silicide, removing an unreacted refractory metal film, and forming an insulating layer over the polycrystalline silicon film and the refractory metal silicide. A method for producing a body image pickup device.
[0019]
According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, a cobalt film is formed as the high-melting-point metal film.
[0020]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (plan view) of an embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
This embodiment shows a case where the present invention is applied to a CCD solid-state imaging device.
[0021]
In the solid-
Each of the
[0022]
The
[0023]
A gate insulating film (such as a silicon oxide film) 22 is formed between the
Further, a light-shielding film 8 is formed so as to cover the
[0024]
In the solid-
The
The
[0025]
Each of the
The
The
The
The transfer channel region of the
[0026]
In the solid-
That is, the
[0027]
As described later, the
As a silicide film having a salicide structure, cobalt silicide is generally used, but other refractory metal silicides can also be used for the
[0028]
By configuring the
The
[0029]
In FIG. 2,
Above the insulating
[0030]
According to the configuration of the solid-
Thereby, since the range of light incident on the
Therefore, the solid-
[0031]
In addition, since the
As a result, the
[0032]
When the silicide film is formed directly on the gate insulating film, the refractory metal of the silicide film may enter the silicon substrate of the light receiving portion by etching or the like at the time of patterning the silicide film.
On the other hand, in the solid-
Therefore, according to the configuration of the solid-
This prevents the generation of interface states and internal states on the surface of the
[0033]
Further, since the
If the transfer electrode having the salicide structure is a multi-layered electrode layer, since the conductive portions of the electrode layers of each layer overlap with each other, it is necessary to individually perform a silicidation reaction on each electrode layer. This complicates the manufacturing process.
Therefore, according to the solid-
[0034]
The solid-
[0035]
First, in the
Further, a
[0036]
Next, by forming a polycrystalline silicon film on the
[0037]
Next, an insulating film (oxide film or nitride film) 23 that covers the
[0038]
Subsequently, in the insulating
The region exposed by the
[0039]
Next, a cobalt film is deposited as a high melting point metal film by, for example, a sputtering method.
Subsequently, the cobalt film is reacted with the underlying
Next, unreacted cobalt films in regions other than on the surfaces of the
Thereafter, annealing at 800 ° C. to 900 ° C. is performed to stabilize the
[0040]
Next, an
Further, a metal film serving as a light-shielding film 8 is entirely formed so as to cover the surface, and the metal film is patterned, and an opening 8A is opened on the
The light-shielding film 8 may be Cu-based, tungsten-based, or aluminum-based.
Thereafter, a step of forming a metal wiring, a step of forming an insulating layer 25 (see FIG. 2) such as a passivation film and a flattening film, and the like are performed.
Further, a color filter and an on-chip lens are formed as necessary.
[0041]
Thus, the solid-
[0042]
Although the impurity regions of the
However, when this manufacturing method is adopted, it is necessary to take measures to prevent the
[0043]
According to the above-described manufacturing process, it is possible to manufacture the solid-
In addition, since all the
[0044]
In the above-described embodiment, the
However, if the silicide film is formed very close to the edge of the polycrystalline silicon film, the refractory metal of the silicide film is scattered in subsequent steps (for example, the step of forming and patterning the interlayer insulating layer 24). And may enter the silicon substrate of the light receiving section. For this reason, the silicide film is formed by being receded to some extent from the edge of the polycrystalline silicon film. The same can be said for the portion between pixels (conductor portion).
[0045]
Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the CCD solid-state imaging device. However, the present invention can be applied to solid-state imaging devices having other configurations.
For example, the present invention can be similarly applied to a solid-state imaging device having a configuration in which a charge transfer unit other than a CCD structure is provided on one side of a row of light receiving units.
[0046]
The configuration of the solid-state imaging device of the present invention can be applied to any of the CCD solid-state imaging devices of the FT (frame transfer) system, the IT (interline transfer) system, and the FIT (frame interline transfer) system. It is possible.
[0047]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
According to the above-described present invention, since the transfer electrodes are formed of the same electrode layer, a step due to the transfer electrodes can be reduced, thereby reducing the vignetting of incident light and improving the sensitivity. become.
Further, since the sheet resistance of the transfer electrode can be reduced, propagation delay in the transfer electrode can be suppressed.
Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the number of pixels and the screen size of the solid-state imaging device, and to perform high-speed reading in the solid-state imaging device.
[0049]
Further, according to the present invention, since the refractory metal can be suppressed from entering the silicon substrate of the light receiving portion, the occurrence of white flaws and dark current is reduced, and the solid-state imaging device capable of suppressing propagation delay is provided. An element can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (plan view) of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIGS. 3A and 3B are process diagrams showing a manufacturing process of the solid-state imaging device of FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are process diagrams showing a manufacturing process of the solid-state imaging device of FIG. 1;
FIGS. 5A and 5B are process diagrams showing a manufacturing process of the solid-state imaging device of FIG. 1;
FIGS. 6A and 6B are process diagrams showing a manufacturing process of the solid-state imaging device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記電荷転送部の転送電極が、同一層の多結晶シリコンから構成され、
前記多結晶シリコンの、少なくとも前記電荷転送部に平行な方向における前記受光部間の部分上に、高融点金属シリサイドが積層形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。A charge transfer unit is provided on at least one side of at least one row of the light receiving units arranged in a line or a matrix,
The transfer electrode of the charge transfer section is made of the same layer of polycrystalline silicon,
A solid-state imaging device, wherein a high melting point metal silicide is formed on at least a portion of the polycrystalline silicon between the light receiving portions in a direction parallel to the charge transfer portion.
シリコン基板上に、絶縁膜を介して多結晶シリコン膜を成膜し、前記多結晶シリコン膜をパターニングする工程と、
前記多結晶シリコン膜の表面を覆って絶縁膜を形成した後、前記多結晶シリコン膜上の前記絶縁膜のうち、少なくとも前記電荷転送部に平行な方向における前記受光部間となる部分に開口を形成する工程と、
高融点金属膜を成膜し、熱処理により前記高融点金属膜と前記開口の下の前記多結晶シリコン膜とを反応させて、高融点金属シリサイドを形成する工程と、
未反応の前記高融点金属膜を除去する工程と、
前記多結晶シリコン膜及び前記高融点金属シリサイドを覆って絶縁層を形成する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a charge transfer unit is provided on at least one side of at least one row of light-receiving units arranged in a line or a matrix,
Forming a polycrystalline silicon film on a silicon substrate via an insulating film, and patterning the polycrystalline silicon film;
After forming an insulating film covering the surface of the polycrystalline silicon film, an opening is formed in at least a portion between the light receiving units in a direction parallel to the charge transfer unit in the insulating film on the polycrystalline silicon film. Forming,
Forming a high-melting-point metal film, reacting the high-melting-point metal film with the polycrystalline silicon film below the opening by heat treatment, and forming a high-melting-point metal silicide;
Removing the unreacted refractory metal film,
Forming a dielectric layer covering the polycrystalline silicon film and the refractory metal silicide.
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