JP2005260077A - Solid-state image pickup element, its manufacturing method and camera using element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像素子に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device that converts received light into an electrical signal and outputs it as a video signal.
図7は従来の固体撮像素子の1つであるMOS型撮像素子の構成を示す断面図である。図7に示すように固体撮像素子100は、光検出部112とMOSトランジスタであるトランジスタ部113と、光検出部112とトランジスタ部113との間に形成され、それらを電気的に分離する素子分離領域111とを備えている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a MOS type image pickup device which is one of conventional solid-state image pickup devices. As shown in FIG. 7, the solid-
光検出部112は、光を電荷に変換する光電変換領域101と、電圧が印加されることで、光電変換領域101の電荷を検出容量部103に転送する転送用ゲート102と、光電変換領域101から転送された電荷を蓄積する検出容量部103とを備えている。また、トランジスタ部113は、ゲート105と、ドレイン領域107と、ソース領域108とを備えている。
The
さらに、光検出部112の転送用ゲート102および検出容量部103上と、ゲート105、ドレイン領域107およびソース領域108上とにシリサイド109が形成されている。また、基板106上には、部分的に酸化膜115が形成され、転送用ゲート102とゲート105にはサイドウォール117が形成されている。
Further,
また、光検出部112、トランジスタ部113および素子分離領域111は、基板106に形成されている。このような固体撮像素子100は、光検出部112にて検出した光を電気信号に変換してトランジスタ部113にて信号処理を行う。
Further, the
図8(a)〜図8(d)は従来の固体撮像素子の製造方法を示すための断面工程図である。図8(a)に示すように、基板106上に、光検出部112およびトランジスタ部113を形成し、全面に酸化膜115を形成し、さらに転送用ゲート102およびゲート105までを形成する。次に、図8(b)に示すように、全面に絶縁堆積膜104を形成する。次に、図8(c)に示すように、トランジスタ部113および素子分離領域111上方の絶縁堆積膜104および酸化膜115を除去し、転送用ゲート102上の一部の絶縁堆積膜104を除去する。また、検出容量部103上の酸化膜115の一部も除去する。除去には、例えばドライエッチングを用い、その際に転送用ゲート102およびゲート105のサイドウォール117を形成する。その後、イオン注入を行う。
FIG. 8A to FIG. 8D are cross-sectional process diagrams for illustrating a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device. As shown in FIG. 8A, the
さらに、図8(d)に示すように、シリサイド形成可能な金属を堆積し、熱処理を行うことにより、ゲート105、ソース領域108、ドレイン領域107、転送用ゲート102の一部および検出容量部103の一部にシリサイド109を形成する。なお、シリサイド形成可能な金属としては、例えば、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)などが一般的である。
Further, as shown in FIG. 8D, a metal capable of forming a silicide is deposited and heat treatment is performed, whereby the
一般的に、MOS集積回路におけるソース、ドレインまたはコンタクト抵抗等を低減するためにシリサイド形成技術が用いられている。しかし、シリサイドと基板との熱膨張係数の差により生じるひずみにより、基板リークが増加するという問題があった。 In general, a silicide formation technique is used to reduce source, drain or contact resistance in a MOS integrated circuit. However, there is a problem in that substrate leakage increases due to distortion caused by the difference in thermal expansion coefficient between the silicide and the substrate.
従来の固体撮像素子100においても、形成されるコバルトシリサイド(CoSi2)やチタンシリサイド(TiSi2)等のシリサイド109とシリコンである基板106との間の熱膨張係数の違いから転位が生じ、その欠陥により暗電流が生じる。例えば、シリサイド109であるコバルトシリサイド(CoSi2)とシリコンである基板106との熱膨張係数の差は1.2%程度である。これにより生じる欠陥が、接合リークの原因となる。接合リークが生じると、光電変換領域101の蓄積電荷に対する雑音成分の増加につながり、S/Nが悪くなるため、画質が低下する(例えば、非特許文献1参照)。なお、接合リークの原因となるのは、具体的には、ソース領域107、ドレイン領域108および検出容量部103上に形成されたシリサイド109である。特に検出容量部103による接合リークが問題となる。
Also in the conventional solid-
なお、固体撮像素子については、例えば、以下の特許文献1に開示されている。
本発明は上記問題点に鑑み、シリサイドが形成されているにもかかわらず接合リークが生じにくく、S/Nを向上させることが可能な固体撮像素子ならびにその製造方法およびそれを用いたカメラを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a solid-state imaging device that can hardly cause junction leakage despite the formation of silicide and can improve S / N, a manufacturing method thereof, and a camera using the same. The purpose is to do.
本発明の第1の固体撮像素子は、基板内に形成された光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を転送するための転送用ゲートと、前記転送用ゲートに電圧が印加されることで前記光電変換領域から転送された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部に蓄積された電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子であって、前記基板の上方に形成された前記転送用ゲート上および前記MOSトランジスタのゲート上にのみシリサイドが形成されている。 In the first solid-state imaging device of the present invention, a voltage is applied to a photoelectric conversion region formed in a substrate, a transfer gate for transferring charges converted in the photoelectric conversion region, and the transfer gate. A solid-state imaging device comprising: a detection capacitor for storing the charge transferred from the photoelectric conversion region; and a MOS transistor for signal processing the charge stored in the detection capacitor. Silicide is formed only on the transfer gate and the gate of the MOS transistor.
また、本発明の第2の固体撮像素子は、基板内に形成された光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を転送するための転送用ゲートと、前記転送用ゲートに電圧が印加されることで前記光電変換領域から転送された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部に蓄積された電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子であって、コンタクトを形成する箇所である、前記転送用ゲートおよび前記検出容量部上のコンタクト部にシリサイドが形成され、前記コンタクト部に形成されたシリサイドは、前記転送用ゲートおよび前記検出容量部上以外の個所に形成されたシリサイドよりも厚い。 The second solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion region formed in a substrate, a transfer gate for transferring charges converted in the photoelectric conversion region, and a voltage applied to the transfer gate. A solid-state imaging device comprising: a detection capacitor unit that accumulates charges transferred from the photoelectric conversion region by being applied; and a MOS transistor that performs signal processing on the charges accumulated in the detection capacitor unit, wherein Silicide is formed at the contact portion on the transfer gate and the detection capacitor portion, which is a place to be formed, and the silicide formed on the contact portion is formed at a place other than on the transfer gate and the detection capacitor portion. Thicker than the silicide formed.
また、本発明の第3の固体撮像素子は、基板内に形成された光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を転送するための転送用ゲートと、前記転送用ゲートに電圧が印加されることで前記光電変換領域から転送された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部に蓄積された電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子であって、前記検出容量部には窒素がドープされていて、かつ前記検出容量部上にはシリサイドが形成されている。 The third solid-state imaging device of the present invention has a photoelectric conversion region formed in a substrate, a transfer gate for transferring charges converted in the photoelectric conversion region, and a voltage applied to the transfer gate. A solid-state imaging device comprising: a detection capacitor that accumulates charges transferred from the photoelectric conversion region when applied; and a MOS transistor that performs signal processing on the charges accumulated in the detection capacitor, wherein the detection The capacitor portion is doped with nitrogen, and silicide is formed on the detection capacitor portion.
また、本発明のカメラは、上記第1〜第3のいずれかの固体撮像素子を用いている。 The camera of the present invention uses any one of the first to third solid-state imaging devices.
また、本発明の固体撮像素子の第1の製造方法は、光を電荷に変換する光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部からの電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子の製造方法であって、基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、全面を覆うように絶縁堆積膜を形成し、前記MOSトランジスタのゲートおよび前記転送用ゲートの表面が露出するよう前記絶縁堆積膜を除去し、前記ゲートおよび前記転送用ゲート上にシリサイドを形成する。 Further, the first manufacturing method of the solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion region that converts light into electric charge, a detection capacitor unit that accumulates the charge converted in the photoelectric conversion region, and a detection capacitor unit. A method of manufacturing a solid-state imaging device including a MOS transistor for signal processing of charge, wherein the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit are provided in a substrate, and a transfer gate is provided above the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit. After forming the source region and drain region of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region and forming the gate of the MOS transistor above the substrate, an insulating deposition film is formed so as to cover the entire surface. The insulating deposited film is removed so that the surfaces of the gate of the MOS transistor and the transfer gate are exposed, and the gate is transferred onto the gate and the transfer gate. To form a side.
また、本発明の固体撮像素子の第2の製造方法は、光を電荷に変換する光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部からの電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子の製造方法であって、基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、全面を覆うように絶縁堆積膜を形成し、少なくとも、コンタクトを形成する箇所であるコンタクト部上の絶縁堆積膜を除去して、第1シリサイドを形成し、前記絶縁堆積膜を除去した個所以外の少なくとも一部の絶縁堆積膜を除去して、第2シリサイドを形成する。 Further, the second manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion region that converts light into electric charge, a detection capacitor unit that accumulates the charge converted in the photoelectric conversion region, and a detection capacitor unit. A method of manufacturing a solid-state imaging device including a MOS transistor for signal processing of charge, wherein the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit are provided in a substrate, and a transfer gate is provided above the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit. After forming the source region and drain region of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region and forming the gate of the MOS transistor above the substrate, an insulating deposition film is formed so as to cover the entire surface. At least the insulating deposited film on the contact portion where the contact is formed is removed, the first silicide is formed, and the insulating deposited film is removed. At least a portion of the insulating deposited film is removed, and forming a second silicide.
また、本発明の固体撮像素子の第3の製造方法は、光を電荷に変換する光電変換領域と、前記光電変換領域で変換された電荷を蓄積する検出容量部と、前記検出容量部からの電荷を信号処理するMOSトランジスタとを備えた固体撮像素子の製造方法であって、基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、前記検出容量部に窒素ドープを行い、前記検出容量部にシリサイドを形成する。 A third method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes: a photoelectric conversion region that converts light into charges; a detection capacitor unit that accumulates charges converted in the photoelectric conversion region; A method of manufacturing a solid-state imaging device including a MOS transistor for signal processing of charge, wherein the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit are provided in a substrate, and a transfer gate is provided above the photoelectric conversion region and the detection capacitor unit. After forming the source region and drain region of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region, and forming the gate of the MOS transistor above the substrate, the detection capacitor portion is doped with nitrogen, Silicide is formed in the detection capacitor portion.
本発明によれば、シリサイドが形成されているにもかかわらず接合リークが生じにくく、S/Nを向上させることが可能な固体撮像素子ならびにその製造方法およびそれを用いたカメラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device that can hardly cause junction leakage even though silicide is formed and can improve S / N, a manufacturing method thereof, and a camera using the same. it can.
本発明の第1の固体撮像素子は、基板の上方に形成された転送用ゲート上およびMOSトランジスタのゲート上にのみシリサイドが形成されているので、基板に接合リークが生じにくいため、S/Nを向上させることが可能である。 Since the silicide is formed only on the transfer gate formed above the substrate and the gate of the MOS transistor in the first solid-state imaging device of the present invention, junction leakage hardly occurs in the substrate. It is possible to improve.
また、本発明の第2の固体撮像素子は、コンタクト部にシリサイドが形成され、コンタクト部に形成されたシリサイドは、それ以外の個所に形成されたシリサイドよりも厚いので、コンタクトの接触抵抗が大きくなることはない。 In the second solid-state imaging device of the present invention, silicide is formed in the contact portion, and the silicide formed in the contact portion is thicker than the silicide formed in other portions, so that the contact resistance of the contact is large. Never become.
また、本発明の第3の固体撮像素子は、検出容量部には窒素がドープされていて、かつシリサイドが形成されているので、基板に接合リークが生じにくいため、S/Nを向上させることが可能である。 Further, in the third solid-state imaging device of the present invention, since the detection capacitor portion is doped with nitrogen and silicide is formed, junction leakage hardly occurs in the substrate, so that the S / N is improved. Is possible.
また、本発明の第1〜第3のいずれかの固体撮像素子は、好ましくは、さらにポリシリコンの配線を備え、前記配線にシリサイドが形成されている。それにより、配線が低抵抗化される。 The solid-state imaging device according to any one of the first to third aspects of the present invention preferably further includes a polysilicon wiring, and silicide is formed in the wiring. Thereby, the resistance of the wiring is reduced.
また、本発明のカメラは、上記第1〜第3のいずれかの固体撮像素子を用いているので、高画質を実現できる。 In addition, since the camera of the present invention uses any one of the first to third solid-state imaging devices, high image quality can be realized.
また、本発明の固体撮像素子の第1の製造方法は、ゲートおよび転送用ゲート上にシリサイドを形成するので、基板に接合リークが生じにくく、S/Nが向上した固体撮像素子を、単純な方法で製造することができる。 Further, in the first manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, silicide is formed on the gate and the transfer gate, so that a junction leakage is hardly generated on the substrate, and a solid-state imaging device with improved S / N is simplified. It can be manufactured by the method.
また、上記第1の製造方法において、前記絶縁堆積膜を除去したときに、前記ソース領域と、前記ドレイン領域と、前記検出容量部とが露出されないこととしてもよい。それにより、基板に接合リークが生じにくく、S/Nが向上した固体撮像素子を、単純な方法で製造することができる。 In the first manufacturing method, the source region, the drain region, and the detection capacitor portion may not be exposed when the insulating deposition film is removed. As a result, it is possible to manufacture a solid-state imaging device in which junction leakage hardly occurs in the substrate and the S / N is improved by a simple method.
また、上記第1の製造方法において、前記絶縁堆積膜を除去したときに、前記検出容量部および前記光電変換領域が露出されないこととしてもよい。それにより、基板に接合リークが生じにくく、S/Nが向上した固体撮像素子を、単純な方法で製造することができる。 In the first manufacturing method, when the insulating deposition film is removed, the detection capacitor portion and the photoelectric conversion region may not be exposed. As a result, it is possible to manufacture a solid-state imaging device in which junction leakage hardly occurs in the substrate and the S / N is improved by a simple method.
また、本発明の固体撮像素子の第2の製造方法は、第1シリサイドおよび第2シリサイドの厚みを異ならしめることができる。そのため、コンタクト部の第1シリサイドは厚く、リークを低減させたい箇所の第2シリサイドは薄く等、所望の厚さのシリサイド有する固体撮像素子を単純な方法で製造することができる。 In the second manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the thicknesses of the first silicide and the second silicide can be made different. Therefore, it is possible to manufacture a solid-state imaging device having a desired thickness of silicide such as a thin first silicide in the contact portion and a thin second silicide in a portion where leakage is desired to be reduced.
また、本発明の固体撮像素子の第3の製造方法は、検出容量部にのみ窒素ドープを行って、検出容量部にシリサイドを形成するので、基板に接合リークが生じにくく、S/Nが向上した固体撮像素子を、単純な方法で製造することができる。 Further, in the third manufacturing method of the solid-state imaging device according to the present invention, only the detection capacitor portion is doped with nitrogen and silicide is formed in the detection capacitor portion. Therefore, junction leakage hardly occurs in the substrate and S / N is improved. The solid-state imaging device thus manufactured can be manufactured by a simple method.
また、好ましくは、上記第1〜第3の製造方法において、前記固体撮像素子はポリシリコンの配線を備え、前記配線上にシリサイドを形成する。それにより、配線抵抗が低い固体撮像素子を製造することができる。 Preferably, in the first to third manufacturing methods, the solid-state imaging device includes a polysilicon wiring, and silicide is formed on the wiring. Thereby, a solid-state image sensor with low wiring resistance can be manufactured.
以下、本発明のさらに具体的な実施形態について説明する。 Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る固体撮像素子およびその製造方法について図を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る固体撮像素子の構成を示す断面図である。図2(a)〜図2(e)は、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示すための断面工程図である。
(Embodiment 1)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to
図1に示すように、実施の形態1の固体撮像素子20は、光検出部12とトランジスタ部13と、光検出部12とMOSトランジスタであるトランジスタ部13との間に形成され、それらを電気的に分離する素子分離領域11とを備えている。なお、素子分離領域11は、例えば、トレンチ分離(STI:Shallow Trench Isolation)、シリコン酸化局所法(LOCOS)およびイオン注入等により形成されればよい。
As shown in FIG. 1, the solid-
光検出部12は、光を電荷に変換する光電変換領域1と、電圧が印加されることで、光電変換領域1の電荷を検出容量部3に転送する転送用ゲート2と、光電変換領域1から転送された電荷を蓄積する検出容量部3とを備えている。また、トランジスタ部13は、ゲート5と、ドレイン領域7と、ソース領域8とを備えている。
The
なお、光電変換領域1は、例えばフォトダイオード等である。素子分離領域11、光電変換領域1、検出容量部3、ドレイン領域7およびソース領域8はシリコンである基板6内に形成されており、転送用ゲート2およびゲート5は酸化膜15を介して基板6の上方に形成されている。
The
さらに、光検出部12の転送用ゲート2およびトランジスタ部13のゲート5にはシリサイド9が形成されている。このように、シリサイド9が転送用ゲート2およびゲート5上にしか形成されていない。それにより、シリサイド9と基板6とが接することがなく、接合リークが生じにくい。そのため、S/Nが向上する。
Further, a
このような固体撮像素子20の動作について説明する。光が、光電変換領域1に入射されると、光電変換領域1に電荷が発生する。この状態で、転送用ゲート2に電圧を印加して「ON」とすることで、光電変換領域1の電荷が検出容量部3に転送され、検出容量部3の電位が変化する。この検出容量部3の電位の変化がトランジスタ部13のゲート5に伝わることで光の信号を検出し、信号処理を行う。
The operation of such a solid-
次に、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法について図2(a)〜図2(e)を用いて説明する。図2(a)に示すように、基板6上に、光検出部12およびトランジスタ部13を形成し、全面に酸化膜15が形成され、さらに転送用ゲート2およびゲート5まで形成する。これは、従来の方法により形成すればよい。次に、図2(b)に示すように、全面に絶縁堆積膜4を堆積する。次に、図2(c)に示すように、絶縁堆積膜4を除去して平坦化を行い、転送用ゲート2およびゲート5の表面を露出する。なお、絶縁堆積膜4を除去したときに、ソース領域8と、ドレイン領域7と、検出容量部3とが露出されないようにすることが望ましい。また、同様に、絶縁堆積膜4を除去したときに、検出容量部3および光電変換領域1が露出されないようにすることが望ましい。
Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2A, the
次に、全面にイオン注入を行ってから、図2(d)に示すように、全面にシリサイド形成可能な金属19を堆積する。なお、シリサイド形成可能な金属19としては、例えば、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)などが一般的である。次に、熱処理を行い、ポリシリコンで形成されている転送用ゲート2およびゲート5上の金属19を、シリサイド9に変化させる。なお、上記イオン注入は、シリサイド形成可能な金属19と転送用ゲート2およびゲート5との反応(シリサイド化)がおこりやすいように、表面をアモルファス化するために行う。その後、ウエット処理で絶縁堆積膜4およびこの上の未反応金属19を除去することで、図2(e)に示すように、転送用ゲート2およびゲート5上にのみシリサイド9を形成する。このように、検出容量部3およびトランジスタ部13のソース領域7とドレイン領域8とにはシリサイド9が形成されない。そのため、シリサイド9とシリコン基板6との間に接合リークが生じにくい。
Next, after ion implantation is performed on the entire surface, as shown in FIG. 2D, a
なお、例えば、図2(c)に示す平坦化後に、トランジスタ部13上の絶縁堆積膜4をさらに除去してから、シリサイド9を除去すれば、光電変換領域1および検出容量部3上にのみシリサイドを形成しない構成も可能である。
For example, after the planarization shown in FIG. 2C, if the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る固体撮像素子およびその製造方法について、図を用いて説明する。図3は、実施の形態2に係る固体撮像素子の構成を示す断面図である。図4(a)〜図4(f)は、実施の形態2に係る固体撮像素子の製造方法を示すための断面工程図である。
(Embodiment 2)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to
実施の形態2に係る固体撮像素子30は、実施の形態1に係る固体撮像素子のように転送用ゲート2およびゲート5上にシリサイド9aおよび9bが形成されているだけでなく、ドレイン領域7上、ソース領域8上、転送用ゲート2上の一部および検出容量部3上の一部にもシリサイド9aおよび9bが形成されている構成である。図3および図4において、実施の形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、説明を省略する。
The solid-
図3に示すように、実施の形態2に係る固体撮像素子30では、シリサイド9bが、トランジスタ部13のゲート電極5、ソース領域7およびドレイン領域8上に形成されている。また、光検出部12の検出容量部3上の一部にはシリサイド9aが形成され、残りは酸化膜15が形成されている。また、光検出部12の転送用ゲート2上の一部にはシリサイド9aが形成され、残りは絶縁堆積膜4が形成されている。さらに、転送用ゲート2とゲート5にはサイドウォール17が形成されている。なお、転送用ゲート2および検出容量部3上の一部には、コンタクト(図示せず)が形成されるので、この個所をコンタクト部16という。また、検出容量部3の一部にシリサイド9aを形成しているので、検出容量部3上の全面に形成するよりも、接合リークを少なくすることができる。また、コンタクト部16には、他の領域よりも厚くシリサイド9aを形成する。シリサイド9aの厚さは30nm以上が好ましく、それ以外の領域のシリサイド9bの厚さは5〜30nmが好ましい。
As shown in FIG. 3, in the solid-
コンタクト部16には、他の領域よりも厚くシリサイド9aを形成することで、安定してコンタクトを形成することができる。その理由について以下に説明する。コンタクトを形成する工程は、まず、コンタクト部16にシリサイド9aが形成された状態で酸化膜等を堆積し、ドライエッチングにより開口部を形成してからW(タングステン)等の金属を埋め込んでコンタクトを形成するというものである。この際に、シリサイド9aが薄すぎると、エッチングによりシリサイド9aが貫通されてしまい、コンタクトの接触抵抗が大きくなってしまう。そのため、シリサイド9aを厚くすることで貫通を防ぐことができる。なお、コンタクト部16におけるシリサイド9aの厚さは、30nm以上が好ましい。
A contact can be stably formed in the
なお、シリサイド9aおよび9bは薄いほど、基板6との応力が低減され、リーク電流は小さくなる。ただし、ある一定の膜厚以下では抵抗が上昇する。実施の形態2のように、ソース領域7、ドレイン領域8および検出容量部3にシリサイド9bおよび9aを形成することは、接合リークの原因となる。そこで、ソース領域7、ドレイン領域8のシリサイド9bは、接合リークを低減するために薄くすればよい。また、コンタクト部16のシリサイド9aは、コンタクト抵抗および接合リークをともに考慮して、最適の条件となるようにその厚さを決定すればよい。
As the
以上の構成であるため、固体撮像素子30において、コンタクト部16のシリサイド9aを厚くしている。それにより、コンタクトの接触抵抗が大きくなることはない。また、ソース領域7およびドレイン領域8のシリサイド9bは薄いので、基板6との接合リークが生じにくいため、S/Nが向上する。また、実施の形態2の固体撮像素子30の動作は、実施の形態1の固体撮像素子20と同一であるので説明を省略する。
Due to the above configuration, in the solid-
次に、実施の形態2に係る固体撮像素子の製造方法について図4(a)〜図4(f)を用いて説明する。図4(a)に示すように、基板6上に、光検出部12およびトランジスタ部13を形成し、転送用ゲート2およびゲート5まで形成する。これは、従来の方法により形成すればよい。次に、図4(b)に示すように、全面に絶縁堆積膜4を堆積する。次に、図4(c)に示すように、コンタクト部16の絶縁堆積膜4を除去し、さらに、検出容量部3上のシリサイド9を形成する個所に形成された酸化膜15を除去する。除去には、例えばドライエッチングを用い、その際に転送用ゲート2のサイドウォール17を形成する。次に、コンタクト部16上にシリサイド形成可能な金属を堆積して熱処理を行い、未反応金属を除去することで、図4(d)に示すように、シリサイド9aを形成する。この際形成するシリサイド9aは上述のように、以降の工程で形成するシリサイド9bより厚く形成する。
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f). As shown in FIG. 4A, the
次に、図4(e)に示すように、素子分離領域11およびトランジスタ部13上の絶縁堆積膜4を除去し、さらに素子分離領域11、ドレイン領域7およびソース領域8上の酸化膜15を除去する。除去には、例えばドライエッチングを用い、その際にゲート5のサイドウォール17を形成する。次に、シリサイド形成可能な金属を堆積してから熱処理を行い、未反応金属を除去することで、図4(f)に示すように、ゲート5、ドレイン領域7およびソース領域8上にシリサイド9bを形成する。
Next, as shown in FIG. 4E, the insulating
このように、シリサイド9aおよび9bを異なる工程で形成するので、それぞれの厚みが異なるように形成することができる。それにより、形成個所に応じて厚みの異なるシリサイド9aおよび9bを形成することができる。例えば、リーク電流を小さくしたい部分のみシリサイド9bを薄くしたり、コンタクトを形成する箇所のシリサイド9aを厚くすることができる。
Thus, since
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る固体撮像素子およびその製造方法について、図を用いて説明する。図5は、実施の形態3に係る固体撮像素子の構成を示す断面図である。図6(a)〜図6(e)は、実施の形態3に係る固体撮像素子の製造方法を示すための断面工程図である。
(Embodiment 3)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to
実施の形態3に係る固体撮像素子40は、実施の形態2の固体撮像素子においてシリサイドがすべて同じ厚さで、検出容量部3に窒素(N2)が注入されている構成である。図5および図6において、実施の形態1および2で説明した部材と同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、説明を省略する。
The solid-
図5に示すように、実施の形態3の固体撮像素子40において、シリサイド9が、ゲート5、ドレイン領域7、ソース領域8およびコンタクト部16に形成されている。すなわち、基板6上にもポリシリコン膜であるゲート5および転送用ゲート2上にも形成されている。また、リークを低減すべき検出容量部3には、窒素(N2)注入がなされている。
As shown in FIG. 5, in the solid-
このような構成であるため、シリサイド9を形成しなかったり、シリサイド9の厚みを薄くしたりしなくても、検出容量部3のシリサイド9と基板6との接合リークが生じにくい。そのため、S/Nが向上する。また、実施の形態3の固体撮像素子40の動作は、実施の形態1の固体撮像素子20と同一であるので説明を省略する。
Because of such a configuration, even if the
次に、実施の形態3に係る固体撮像素子の製造方法について図6(a)〜図6(e)を用いて説明する。図6(a)に示すように、基板6上に、光検出部12およびトランジスタ部13を形成し、転送用ゲート2およびゲート5まで形成する。これは、従来の方法により形成すればよい。次に、図6(b)に示すように、全面に絶縁堆積膜4を堆積する。次に、図6(c)に示すように、コンタクト部16の絶縁堆積膜4を除去し、さらに、検出容量部3上のシリサイド9を形成する個所に形成された酸化膜15を除去する。除去には、例えばドライエッチングを用い、その際に転送用ゲート2のサイドウォール17を形成する。また、シリサイドを形成したい領域にイオン注入を行い、アモルファス化を行う。さらに、リークを低減したい個所である検出容量部3に窒素をドープする。
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging element according to
次に、図6(d)に示すように、素子分離領域11およびトランジスタ部13上の絶縁堆積膜4を除去して、さらに素子分離領域11、ドレイン領域7およびソース領域8上の酸化膜15を除去する。除去には、例えばドライエッチングを用い、その際にゲート5のサイドウォール17を形成する。次に、シリサイド形成可能な金属を堆積してから熱処理を行い、未反応金属を除去することで、図6(e)に示すように、ゲート5、ドレイン領域7、ソース領域8およびコンタクト部16上にシリサイド9を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 6D, the insulating
このような製造方法により、窒素ドープされた個所である検出容量部3周辺の基板6には、窒素とシリコンとのSi−Nの結合が形成されている。それにより、シリサイド9の基板6方向への突き抜け(スパイク)が抑制され、実施の形態3の固体撮像素子40は、リークが生じにくく、S/Nが向上する。
By such a manufacturing method, a Si—N bond between nitrogen and silicon is formed on the
以上のように、実施の形態1〜3に係る固体撮像素子は、シリサイドが形成されていても、接合リークが低減され、暗電流も低減されている。それにより、光電変換領域のS/Nを向上させることができる。 As described above, in the solid-state imaging devices according to the first to third embodiments, even if silicide is formed, junction leakage is reduced and dark current is also reduced. Thereby, the S / N of the photoelectric conversion region can be improved.
また、実施の形態1〜3に係る固体撮像素子において、ポリシリコンで形成された配線領域には、シリサイドを形成してもよい。それにより、配線抵抗を低くすることができる。 In the solid-state imaging device according to the first to third embodiments, silicide may be formed in the wiring region formed of polysilicon. Thereby, the wiring resistance can be lowered.
また、実施の形態1〜3に係る固体撮像素子のMOSトランジスタであるトランジスタ部は、P型であっても、N型であってもどちらでもかまわない。 Moreover, the transistor part which is a MOS transistor of the solid-state imaging device according to the first to third embodiments may be either P-type or N-type.
また、実施の形態1〜3に係る固体撮像素子の製造方法は、上記固体撮像素子を、単純な加工工程で製造することができるので、量産に適している。
Moreover, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to
以上の本発明の実施の形態1〜3の固体撮像素子は、カメラに用いればよく、例えば、デジタルスチルカメラや携帯電話カメラ等に用いることが好ましい。それにより、画質を大幅に改善することができ、高性能カメラを実現することができる。 The solid-state imaging device according to the first to third embodiments of the present invention described above may be used for a camera, and is preferably used for, for example, a digital still camera or a mobile phone camera. Thereby, the image quality can be greatly improved, and a high-performance camera can be realized.
なお、実施の形態で具体的に示した、材料や構造は、あくまでも一例であり、本発明はこれらの具体例のみに限定されるものではない。 Note that the materials and structures specifically shown in the embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these specific examples.
本発明の固体撮像素子は、シリサイドが形成されているにもかかわらず接合リークが生じにくく、S/Nを向上させるという利点を有するので、高精度カメラ等に用いることが有用である。 The solid-state imaging device of the present invention is advantageous in that it is difficult to cause junction leakage despite the formation of silicide and has an advantage of improving S / N.
1 光電変換領域
2 転送用ゲート
3 検出容量部
4 絶縁堆積膜
5 ゲート
6 基板
7 ドレイン領域
8 ソース領域
9、9a、9b シリサイド
11 素子分離領域
12 光検出部
13 トランジスタ部
15 酸化膜
16 コンタクト部
17 サイドウォール
19 金属
20、30、40 固体撮像素子
100 固体撮像素子
101 光電変換領域
102 転送用ゲート
103 検出容量部
105 ゲート
106 基板
107 ドレイン領域
108 ソース領域
109 シリサイド
111 素子分離領域
112 光検出部
113 トランジスタ部
115 酸化膜
117 サイドウォール
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記基板の上方に形成された前記転送用ゲート上および前記MOSトランジスタのゲート上にのみシリサイドが形成されていることを特徴とする固体撮像素子。 Transferred from the photoelectric conversion region by applying a voltage to the photoelectric conversion region formed in the substrate, a transfer gate for transferring the charge converted in the photoelectric conversion region, and the transfer gate A solid-state imaging device comprising a detection capacitor unit for accumulating charge and a MOS transistor for signal processing the charge accumulated in the detection capacitor unit,
A solid-state imaging device, wherein silicide is formed only on the transfer gate and the gate of the MOS transistor formed above the substrate.
コンタクトを形成する箇所である、前記転送用ゲートおよび前記検出容量部上のコンタクト部にシリサイドが形成され、前記コンタクト部に形成されたシリサイドは、前記転送用ゲートおよび前記検出容量部上以外の個所に形成されたシリサイドよりも厚いことを特徴とする固体撮像素子。 A photoelectric conversion region formed in the substrate, a transfer gate for transferring charges converted in the photoelectric conversion region, and a charge transferred from the photoelectric conversion region by applying a voltage to the transfer gate A solid-state imaging device comprising a detection capacitor unit for storing the charge and a MOS transistor for signal processing the charge accumulated in the detection capacitor unit,
Silicide is formed at the contact portion on the transfer gate and the detection capacitor portion, which is a place where a contact is formed, and the silicide formed on the contact portion is located at a place other than on the transfer gate and the detection capacitor portion. A solid-state imaging device characterized in that it is thicker than the silicide formed on the substrate.
前記検出容量部には窒素がドープされていて、かつ前記検出容量部上にはシリサイドが形成されていることを特徴とする固体撮像素子。 Transferred from the photoelectric conversion region by applying a voltage to the photoelectric conversion region formed in the substrate, a transfer gate for transferring the charge converted in the photoelectric conversion region, and the transfer gate A solid-state imaging device comprising a detection capacitor unit for accumulating charge and a MOS transistor for signal processing the charge accumulated in the detection capacitor unit,
A solid-state imaging device, wherein the detection capacitor portion is doped with nitrogen, and silicide is formed on the detection capacitor portion.
基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、
全面を覆うように絶縁堆積膜を形成し、
前記MOSトランジスタのゲートおよび前記転送用ゲートの表面が露出するよう前記絶縁堆積膜を除去し、
前記ゲートおよび前記転送用ゲート上にシリサイドを形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 Manufacture of a solid-state imaging device including a photoelectric conversion region that converts light into electric charge, a detection capacitor unit that accumulates the charge converted in the photoelectric conversion region, and a MOS transistor that performs signal processing on the charge from the detection capacitor unit A method,
The photoelectric conversion region and the detection capacitor in the substrate, the transfer gate above the photoelectric conversion region and the detection capacitor, the source region and the drain of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region After forming the gate of the MOS transistor above the substrate,
An insulating deposited film is formed to cover the entire surface,
Removing the insulating deposited film so that the surfaces of the gate of the MOS transistor and the transfer gate are exposed;
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein silicide is formed on the gate and the transfer gate.
基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、
全面を覆うように絶縁堆積膜を形成し、
少なくとも、コンタクトを形成する箇所であるコンタクト部上の絶縁堆積膜を除去して、第1シリサイドを形成し、
前記絶縁堆積膜を除去した個所以外の少なくとも一部の絶縁堆積膜を除去して、第2シリサイドを形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 Manufacture of a solid-state imaging device including a photoelectric conversion region that converts light into electric charge, a detection capacitor unit that accumulates the charge converted in the photoelectric conversion region, and a MOS transistor that performs signal processing on the charge from the detection capacitor unit A method,
The photoelectric conversion region and the detection capacitor in the substrate, the transfer gate above the photoelectric conversion region and the detection capacitor, the source region and the drain of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region After forming the gate of the MOS transistor above the substrate,
An insulating deposited film is formed to cover the entire surface,
Removing at least the insulating deposited film on the contact portion where the contact is to be formed to form a first silicide;
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the second silicide is formed by removing at least a part of the insulating deposited film other than the portion where the insulating deposited film is removed.
基板内に前記光電変換領域および前記検出容量部を、前記光電変換領域および前記検出容量部の上方に転送用ゲートを、前記光電変換領域の周辺の前記基板内に前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を、前記基板の上方に前記MOSトランジスタのゲートを形成した後に、
前記検出容量部に窒素ドープを行い、
前記検出容量部上にシリサイドを形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 Manufacture of a solid-state imaging device including a photoelectric conversion region that converts light into electric charge, a detection capacitor unit that accumulates the charge converted in the photoelectric conversion region, and a MOS transistor that performs signal processing on the charge from the detection capacitor unit A method,
The photoelectric conversion region and the detection capacitor in the substrate, the transfer gate above the photoelectric conversion region and the detection capacitor, the source region and the drain of the MOS transistor in the substrate around the photoelectric conversion region After forming the gate of the MOS transistor above the substrate,
Nitrogen doping is performed on the detection capacitor,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein silicide is formed on the detection capacitor portion.
前記配線上にシリサイドを形成する請求項6〜請求項10のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。 The solid-state imaging device includes polysilicon wiring,
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 6 to 10, wherein silicide is formed on the wiring.
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EP2112690A1 (en) | 2008-04-21 | 2009-10-28 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same and electronic apparatus |
JP2010512004A (en) * | 2006-12-01 | 2010-04-15 | イーストマン コダック カンパニー | Silicide straps in image sensor transfer gate devices |
-
2004
- 2004-03-12 JP JP2004071241A patent/JP2005260077A/en not_active Withdrawn
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US8390043B2 (en) | 2008-04-21 | 2013-03-05 | Sony Corporation | Solid-state imaging device with stress-relieving silicide blocking layer and electronic apparatus comprising said solid-state device |
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