JP2005322833A - Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof - Google Patents
Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005322833A JP2005322833A JP2004141072A JP2004141072A JP2005322833A JP 2005322833 A JP2005322833 A JP 2005322833A JP 2004141072 A JP2004141072 A JP 2004141072A JP 2004141072 A JP2004141072 A JP 2004141072A JP 2005322833 A JP2005322833 A JP 2005322833A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- solid
- state imaging
- light
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に固体撮像素子の入射部の構造に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same, and particularly relates to a structure of an incident portion of the solid-state imaging device.
エリアセンサ等に用いられるCCDを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどの光電変換部と、この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備えた電荷転送部とを有する。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個隣接して配置され、順次駆動される。 A solid-state imaging device using a CCD used for an area sensor or the like includes a photoelectric conversion unit such as a photodiode and a charge transfer unit including a charge transfer electrode for transferring a signal charge from the photoelectric conversion unit. 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.
近年、CCDの高画素化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。特に固体撮像素子の横方向シュリンクが顕著となっている。
しかしながら、縦方向のシュリンクに対しては鈍化しており、縦横比(アスペクト比)は増加傾向にある。アスペクト比の増加は電荷転送電極を覆う遮光性膜での反射光および散乱光を生じ易く、CCDにおける光入射角に対するマージンを減少させることになり、光路設計が困難であるという問題があった。
また、このような固体撮像素子は、その一例を図8に示すように、電荷転送電極とこの上層に形成されるアルミニウム配線層(図示せず)との間の層間絶縁膜17としてBPSG膜(borophospho silicate glass)あるいはPSG膜(phospho silicate glass)の熱流動性を利用し、光電変換部の真上に凹部を形成し、この凹部にCVD法によって窒化シリコン膜18を埋め込み、層内に集光構造を形成している(特許文献1)。
In recent years, with the increase in the number of pixels of a CCD, the demand for higher resolution and higher sensitivity is increasing in solid-state imaging devices, and the number of imaging pixels is increasing to more than gigapixels. In particular, the lateral shrinkage of the solid-state image sensor is prominent.
However, the vertical shrinkage has slowed down, and the aspect ratio tends to increase. Increasing the aspect ratio tends to generate reflected light and scattered light on the light-shielding film covering the charge transfer electrode, reducing the margin for the light incident angle in the CCD, and there is a problem that the optical path design is difficult.
One example of such a solid-state imaging element is a BPSG film (as a interlayer
このため、上述の構成では、さらなる感度の向上に対応するのは困難であるという問題があった。 For this reason, the above-described configuration has a problem that it is difficult to cope with further improvement in sensitivity.
このように、従来の固体撮像素子では、縦方向のシュリンクに対しては鈍化しており、縦横比(アスペクト比)は増加傾向にあり、アスペクト比の増加によって電荷転送電極を覆う遮光性膜での反射光および散乱光を生じ易く、CCDにおける光入射角に対するマージンを減少させることになり、光路設計が困難であるという問題があった。
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―配線層間の層間絶縁膜の薄膜化および平坦化を行い、固体撮像素子の縦方向収縮を行なうことによって、素子の高感度化を図ることを目的とする。
As described above, in the conventional solid-state imaging device, the aspect ratio (aspect ratio) tends to increase with respect to the shrinkage in the vertical direction, and the light-shielding film that covers the charge transfer electrode due to the increase in the aspect ratio. The reflected light and scattered light are likely to be generated, and the margin for the light incident angle in the CCD is reduced, making it difficult to design the optical path.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by reducing the thickness and flattening of the interlayer insulating film between the charge transfer electrode and the wiring layer, and performing vertical contraction of the solid-state imaging device, the sensitivity of the device is increased. The purpose is to plan.
そこで本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子において、前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部を覆う少なくとも遮光機能を有する遮光性膜と、前記遮光性膜の上層に形成され、前記光電変換部の表面から前記遮光性膜の一部を覆うように形成され、表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填された平坦化膜とを具備したことを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit has an opening. A light-shielding film having at least a light-shielding function that covers the charge transfer unit, and is formed on the light-shielding film, and is formed so as to cover a part of the light-shielding film from the surface of the photoelectric conversion unit. And a flattening film filled in the photoelectric conversion portion so as to be substantially flat.
上記構成によれば、固体撮像素子表面を覆うように形成していたBPSG膜などの層間絶縁膜を、平坦化膜として、凹部にのみ選択的に充填とするともに、この平坦化膜と接する電荷転送電極表面を遮光性膜で覆うようにしているため、縦方向のシュリンクが容易となり、許容光入射角が広がり、高感度の固体撮像素子を形成することが可能となる。ここで、遮光性膜表面の一部を平坦化膜から露呈せしめ、この遮光性膜表面が直接あるいは保護膜を介してフィルタに当接するようにしているため、より薄型化をはかることができる。
なお、前記平坦化膜を前記遮光性膜よりも高屈折率を有する材料で構成することにより、集光効果を得ることができ、さらなる許容入射角の増大を図ることができる。
According to the above configuration, the interlayer insulating film such as the BPSG film that has been formed so as to cover the surface of the solid-state imaging device is selectively filled only in the concave portion as the planarizing film, and the electric charge in contact with the planarizing film Since the transfer electrode surface is covered with a light-shielding film, shrinking in the vertical direction is facilitated, the allowable light incident angle is widened, and a highly sensitive solid-state imaging device can be formed. Here, a part of the surface of the light-shielding film is exposed from the planarizing film, and the surface of the light-shielding film is brought into contact with the filter directly or via a protective film, so that the thickness can be further reduced.
Note that, when the planarizing film is made of a material having a higher refractive index than the light-shielding film, a light condensing effect can be obtained and a further increase in the allowable incident angle can be achieved.
また本発明は、前記遮光性膜が、その頂面と平坦化膜の頂面とがほぼ同一面となるように構成されたものを含む。
上記構成によれば、遮光性膜表面の一部を平坦化膜から露呈せしめ、平坦化膜が遮光性膜の頂面とほぼ一致するように構成されているため、縦方向のシュリンクが高められ、より薄型化をはかることができる。
The present invention also includes the light-shielding film configured such that the top surface thereof and the top surface of the planarization film are substantially flush with each other.
According to the above configuration, a part of the light-shielding film surface is exposed from the planarization film, and the planarization film is configured to substantially coincide with the top surface of the light-shielding film, so that the vertical shrinkage is enhanced. Therefore, the thickness can be further reduced.
また本発明は、前記遮光性膜が、金属製の遮光層と反射防止層との2層膜であるものを含む。 Moreover, this invention includes what the said light-shielding film is a two-layer film of a metal light-shielding layer and an antireflection layer.
上記構成によれば、反射防止層を備えているため遮光性膜パターンのパターニングに際し、金属製の遮光層とこの反射防止層とを積層した状態で、この上層にマスクパターンを形成すればよいため、高精度のパターニングを実現することが可能となる。
なお、反射防止層としてはTiNなどの金属膜を用いてもよい。
According to the above configuration, since the anti-reflection layer is provided, when the light-shielding film pattern is patterned, the mask pattern may be formed on the upper layer in a state where the metal light-shielding layer and the anti-reflection layer are laminated. Therefore, it becomes possible to realize highly accurate patterning.
Note that a metal film such as TiN may be used as the antireflection layer.
また本発明は、前記反射防止層が窒化シリコンを含むものを含む。
この構成により、遮光性膜パターンのパターン加工時の反射防止膜として作用し、平坦化に際しては、エッチングストッパとして作用するため、信頼性の高いパターンの形成が可能となる。
またハイドロオキシナイトライドSiONHを形成するようにすればよい。
In the invention, it is preferable that the antireflection layer contains silicon nitride.
With this configuration, it acts as an antireflection film during patterning of the light-shielding film pattern, and acts as an etching stopper during planarization, so that a highly reliable pattern can be formed.
Further, it is only necessary to form hydroxynitride SiONH.
また本発明は、前記平坦化膜はBPSG膜であるものを含む。
この構成により、高屈折率でかつ高温工程を経ることなく平坦な膜を形成することが可能となる。
なお、この平坦化膜としてはPSG膜、BSG膜を用いてもよい。またCMPあるいはエッチバックによる平坦化を行なう場合にはNSGでもよい。
In the invention, the planarization film is a BPSG film.
With this configuration, it is possible to form a flat film having a high refractive index and without undergoing a high temperature process.
Note that a PSG film or a BSG film may be used as the planarizing film. Further, NSG may be used when performing planarization by CMP or etchback.
また本発明は、前記平坦化膜はTEOSを用いた酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、常圧CVD法などにより低温下で効率よく平坦な膜を形成することができる。
In the invention, it is preferable that the planarizing film is a silicon oxide film using TEOS.
With this configuration, a flat film can be efficiently formed at a low temperature by an atmospheric pressure CVD method or the like.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板表面に光電変換部を形成する工程と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送するように、前記光電変換部に近接して配される電荷転送電極を含む電荷転送部を形成する工程と、前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部を覆う少なくとも遮光機能を備えた遮光性膜を形成する工程と、この上層に平坦化膜を形成する工程と、前記遮光性膜をエッチングストッパとして前記平坦化膜を前記遮光性膜の一部が露呈するまで除去することにより表面を平坦化する工程とを含むものを含む。
この構成により、遮光性膜をエッチングストッパとして絶縁性膜などで構成された平坦化膜を平坦化することにより容易に縦方向のシュリンクが可能となる。また許容入射角を大きくすることができる。
The solid-state imaging device manufacturing method of the present invention includes a step of forming a photoelectric conversion unit on a semiconductor substrate surface, and a proximity of the photoelectric conversion unit so as to transfer charges generated in the photoelectric conversion unit. Forming a charge transfer part including a charge transfer electrode, forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion part and covering the charge transfer part, and having at least a light shielding function, and an upper layer thereof Including a step of forming a planarizing film and a step of planarizing the surface by removing the planarizing film until the part of the light shielding film is exposed using the light shielding film as an etching stopper.
With this configuration, it is possible to easily shrink in the vertical direction by flattening a flattened film made of an insulating film or the like using the light-shielding film as an etching stopper. In addition, the allowable incident angle can be increased.
また本発明は、前記平坦化工程が、レジストエッチバック工程であるものを含む。 In the present invention, the planarization step may be a resist etch back step.
また本発明は、前記平坦化工程は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)により平坦化する工程であるものを含む。 In the present invention, the planarization step may include a step of planarizing by chemical mechanical polishing (CMP).
また本発明は、前記平坦化膜を形成する工程は、BPSG膜を形成する工程であるものを含む。
容易に平坦化可能であるため平坦性の高い膜を形成することが可能となる。
According to the present invention, the step of forming the planarizing film includes a step of forming a BPSG film.
Since flattening can be easily performed, a highly flat film can be formed.
また本発明は、前記平坦化膜を形成する工程は、TEOSを用いた常圧CVD法により酸化シリコン膜を形成する工程であるものを含む。
この方法によれば、350℃から400℃で平坦性よく絶縁性膜を形成することができるため、素子領域の劣化を招くことなく信頼性の高い固体撮像素子を得ることが可能となる。
According to the present invention, the step of forming the planarizing film includes a step of forming a silicon oxide film by an atmospheric pressure CVD method using TEOS.
According to this method, since an insulating film can be formed with good flatness at 350 to 400 ° C., a highly reliable solid-state imaging device can be obtained without causing deterioration of the device region.
また本発明は、前記遮光性膜を形成する工程は、遮光性の金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に窒化シリコン膜を形成する工程とを含む。
この方法によれば、マスクパターン形成のためのフォトリソグラフィ工程において反射を防止することができるため、高精度のパターニングが可能となり、パターン精度を高めることができる。
また反射防止層としてはTiN等の金属膜も適用可能であり、またTiNと窒化シリコン膜との積層構造を用いてもよい。
In the present invention, the step of forming the light-shielding film includes a step of forming a light-shielding metal film and a step of forming a silicon nitride film on the metal film.
According to this method, since reflection can be prevented in the photolithography process for forming the mask pattern, high-accuracy patterning is possible, and the pattern accuracy can be increased.
Further, a metal film such as TiN can be applied as the antireflection layer, and a laminated structure of TiN and a silicon nitride film may be used.
望ましくは、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜の形成された半導体基板表面に、第1の電極を構成する第1層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、前記第1の電極の少なくとも側壁に電極間絶縁膜となる絶縁膜を形成する工程と、前記第1の電極および前記電極間絶縁膜の形成された前記半導体基板表面に第2の電極を構成する第2層シリコン系導電性膜を形成する工程とを含む。 Preferably, the step of forming the charge transfer electrode includes a step of forming a pattern of a first layer silicon-based conductive film constituting the first electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed; Forming an insulating film to be an inter-electrode insulating film on at least the side wall of the electrode; and a second layer constituting the second electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the first electrode and the inter-electrode insulating film are formed Forming a silicon-based conductive film.
第1層の電極上に第2の電極に重なるようにした複数電極構造膜を形成する場合、縦方向の高さが高くなるが、この方法により、直接平坦化膜を形成するため、縦方向のシュリンクが容易となり、本発明による効果が顕著である。 When the multi-electrode structure film is formed on the first layer electrode so as to overlap the second electrode, the height in the vertical direction is increased. However, since the planarization film is directly formed by this method, Thus, the effect of the present invention is remarkable.
さらにこの第2層シリコン系導電性膜をCMPにより平坦化し、単層電極構造の電荷転送電極を形成する工程とを含むようにしてもよい。 Further, the second-layer silicon-based conductive film may be planarized by CMP to form a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure.
また、CMPの後、アルカリ系薬液による表面処理工程を行うことにより、シリコン系導電性膜、特に第2層シリコン系導電性膜表面に対しアルカリ系薬液による表面処理を行なうようにしているため、CMP処理後に形成される表面窪み等のダメージを除去し、表面荒れに起因する電極の局所細りや断線、短絡を抑制することができる。またこの表面処理工程は、酸化処理工程と、フッ素イオンを含む溶液を用いて表面処理する工程とを含むようにすれば、より良好な表面状態を得ることができる。 In addition, by performing a surface treatment step with an alkaline chemical solution after CMP, the surface treatment with an alkaline chemical solution is performed on the surface of the silicon-based conductive film, particularly the second layer silicon-based conductive film. Damages such as surface depressions formed after the CMP treatment can be removed, and local thinning, disconnection, and short-circuiting of the electrode due to surface roughness can be suppressed. In addition, if the surface treatment step includes an oxidation treatment step and a surface treatment step using a solution containing fluorine ions, a better surface state can be obtained.
本発明の方法によれば、電荷転送電極と配線との間の層間絶縁膜を平坦化し薄膜化することで、固体撮像素子の許容入射角を広く確保し、高感度の固体撮像素子を形成することが可能となる。
また、遮光層に加えて反射防止層をもつことにより、反射防止層の存在により、フォトリソ加工時のパターン精度を向上することができる。
According to the method of the present invention, the interlayer insulating film between the charge transfer electrode and the wiring is flattened and thinned, thereby ensuring a wide allowable incident angle of the solid-state imaging device and forming a highly sensitive solid-state imaging device. It becomes possible.
In addition to having the antireflection layer in addition to the light shielding layer, the pattern accuracy during photolithography can be improved due to the presence of the antireflection layer.
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。
(第1の実施の形態)
この固体撮像素子は、図1および図2に示すように、光電変換部30と、前記光電変換部30で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部40とを具備し、この光電変換部の光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部を覆う遮光性膜(遮光層71および反射防止層72)と、前記反射防止層72の上層に形成され、前記光電変換部の表面から前記遮光性膜の一部を覆うように形成され、表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填された平坦化膜73としてのBPSG膜とを具備し、さらにこの平坦化膜上にポリイミド樹脂からなるパッシベーション膜74を介して、フィルタ50およびレンズ60を形成してなることを特徴とするものである。
これにより、遮光性膜はその一部でパッシベーション膜74を介して直接フィルタ50に当接しており、この固体撮像素子は極めて薄型となっている。従って、この固体撮像素子によれば、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the solid-state imaging device includes a
As a result, a part of the light-shielding film is in direct contact with the
なおこのゲート酸化膜2は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との3層構造膜で構成される。
The
ここで、図1は断面概要図、図2は平面概要図である。図1は図2のA−A断面を示す。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30で検出した信号電荷を転送するための電荷転送部40が、フォトダイオード30の間に形成される。
Here, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view, and FIG. 2 is a schematic plan view. FIG. 1 shows an AA cross section of FIG. A plurality of
電荷転送電極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は、図2では図示していないが、電荷転送部40が延在する方向と交差する方向に、形成される。
Although not shown in FIG. 2, the charge transfer channel through which the signal charge transferred by the charge transfer electrode moves is formed in a direction crossing the direction in which the
なお、図2においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域と電荷転送部40との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
In FIG. 2, the description of the interelectrode insulating film formed near the boundary between the photodiode region and the
また図1に示すように、シリコン基板1内には、フォトダイオード30、電荷転送チャネル(図示せず)、チャネルストップ領域(図示せず)、電荷読み出し領域(図示せず)が形成され、シリコン基板1表面には、ゲート酸化膜2が形成される。ゲート酸化膜2表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜4と電荷転送電極(第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aからなる第1の電極、第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bからなる第2の電極)が形成され、複数電極構造を構成している。
As shown in FIG. 1, a
電荷転送部40は、上述したとおりであるが、図1に示すように、電荷転送部40の電荷転送電極上面には中間部70が形成される。そしてフォトダイオード30部分を除いて遮光層71、窒化シリコン膜からなる反射防止層72が設けられ、凹部にBPSG膜からなる平坦化膜73が形成される。そしてこの上層に窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜74が設けられる。なおさらにこの窒化シリコン膜の上層に透明樹脂を用いた平坦化層を形成しても良い。
Although the
そしてこの中間部70の上方には、さらにカラーフィルタ50、マイクロレンズ60が設けられる。また、カラーフィルタ50とマイクロレンズ60との間には、必要に応じて絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層が充填されていてもよい。
また、この例では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子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。
A
In this example, a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device is shown, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a square lattice type solid-state imaging device.
次にこの固体撮像素子の製造工程について図3および図4を参照しつつ詳細に説明する。
まず、通常の方法で複数電極(2層電極)構造の電荷転送電極を形成する。すなわち不純物濃度1.0×1016cm−3程度の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層構造のゲート酸化膜2を形成する。
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIGS.
First, a charge transfer electrode having a multi-electrode (two-layer electrode) structure is formed by a normal method. That is, a 15 nm-thickness silicon oxide film, a 50 nm-thickness silicon nitride film, and a 10 nm-thickness silicon oxide film are formed on the surface of an n-
続いて、このゲート酸化膜2上に、PH3とN2とを添加したSiH4を反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.4μmのリンドープの第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aを形成する。このときの基板温度は500〜600℃とする。
Subsequently, a phosphorus-doped first layer doped amorphous silicon film having a thickness of 0.4 μm is formed on the
この後、フォトリソグラフィにより第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aをパターニングし、下層側に位置する第1の電極を形成し、この第1の電極表面を熱酸化することにより膜厚15nmの酸化シリコン膜4を形成する。このパターニングに際してはHBrとO2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第1の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではECR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。
Thereafter, the first layer doped
そしてこの上層に同様にしてPH3とN2とを添加したSiH4を反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.4μmのリンドープの第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bを形成し、フォトリソグラフィによりパターニングし第2の電極を形成する。そして、更にこの上層に減圧CVD法により膜厚50nmの窒化シリコン膜5を形成する(図3(a))。
Similarly, a 0.4 μm-thick phosphorus-doped second-layer doped
そしてこの上層にスパッタリング法により窒化チタン(TiN)層とW(タングステン)とからなる遮光層71を形成する(図3(b))。
Then, a
続いて、この上層に反射防止層としての窒化シリコン膜72をプラズマCVD法により形成する。そしてこの上層にポジレジストを厚さ0.5〜1.4μmとなるように塗布し、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、レジストパターンR1を形成する(図3(c))。ここでは反射防止層として窒化シリコン膜を用いたが、遮光性膜加工用のレジストパターン形成露光波長にあった無機反射防止膜を所望の厚さとなるように成膜して使用すればよい。
Subsequently, a
そしてこのレジストパターンR1をマスクとして、反射防止層72および遮光層71をパターニングする(図3(d))。
Then, using the resist pattern R1 as a mask, the
次に、アッシングによりレジストパターンR1を除去し(図4(a))、遮光性膜(反射防止層72および遮光層71)のパターンを得る。
Next, the resist pattern R1 is removed by ashing (FIG. 4A), and a pattern of the light shielding film (
そして、図4(b)に示すように、プラズマCVD法によりボロンリン拡散防止膜としてノンドープの酸化シリコン膜(図示せず)を成膜し、この後平坦化膜73としてのBPSG膜を常圧CVD法により形成する。
そして、850℃30分の熱処理により平坦化膜73を流動化させ平坦化を行なった後、さらにレジストエッチバックにより、図4(c)に示すように、表面の平坦化を行なう。
Then, as shown in FIG. 4B, a non-doped silicon oxide film (not shown) is formed as a boron phosphorus diffusion preventing film by plasma CVD, and then a BPSG film as a
Then, after the
さらにこの上層に窒化シリコンからなるパッシベーション膜74を形成する。
この後、カラーフィルタ50、マイクロレンズ60などを形成して、図1および図2に示したような固体撮像素子を得る。
Further, a
Thereafter, a
この固体撮像素子によれば、電荷転送電極表面と平坦化膜の表面がほぼ同レベルとなるように構成しており、縦方向シュリンクにより受光面に対する許容光入射角が広くなり高感度化を図ることができる。 According to this solid-state imaging device, the surface of the charge transfer electrode and the surface of the flattening film are configured to be substantially the same level, and the allowable light incident angle with respect to the light receiving surface is widened by the vertical shrink, thereby achieving high sensitivity. be able to.
また、電荷転送部が遮光性膜で被覆されており、受光部が高精度に規定されるため、入射角に対する許容マージンを高めることができる。
この方法によれば、遮光性膜のパターニングに際し、TiNとWの2層膜で構成された遮光層71の表面に反射防止層としての窒化シリコンで被覆した状態でフォトリソグラフィが実施されるため、ハレーションによるパターン精度の劣化もない。
ここで遮光層71の表面に反射防止層を形成した時の反射率と波長との関係を測定した結果を図7に直線で示す。なお、反射防止層を形成しない場合の反射率を点線で示す。
In addition, since the charge transfer portion is covered with a light-shielding film and the light receiving portion is defined with high accuracy, the allowable margin for the incident angle can be increased.
According to this method, when patterning the light-shielding film, photolithography is performed in a state where the surface of the light-
Here, the measurement result of the relationship between the reflectance and the wavelength when the antireflection layer is formed on the surface of the
このようにして、ハレーションによるパターン精度の劣化もなく、光電変換部を囲むように遮光性膜がパターン精度よく形成され、スミア特性に悪影響を及ぼすことなく、高感度で信頼性の高い固体撮像素子を実現することができる。 In this way, there is no deterioration of pattern accuracy due to halation, a light-shielding film is formed with good pattern accuracy so as to surround the photoelectric conversion part, and a highly sensitive and highly reliable solid-state imaging device without adversely affecting smear characteristics Can be realized.
また、反射防止層としての窒化シリコン膜は平坦化のためのレジストエッチバック工程において終点検知に有効であるため、膜減りを防止することができる。これはCMPによる平坦化においても有効である場合もある。
なお反射防止層としてはCVD法で形成した、窒化シリコン(SiN)膜の他、プラズマ窒化シリコン(SiN)膜、酸窒化シリコ(SiON)膜など、平坦化膜であるBPSG膜に対してエッチングあるいは研磨選択性のある材料であればよい。また、この終点検知に遮光層を用いるような条件選択をしてもよい。この場合、反射防止層はエッチング除去されてしまう可能性があるが、遮光層がエッチング選択性をもつことにより、過研磨による膜減りを防止することができる。
さらにまた、平坦化膜としてはBPSG膜に限定されることなくPSG膜などでもよい。
なお前記実施の形態では、平坦化膜としてBPSGを用いたが、SOG膜、SOD膜を用いてもよい。
また、この平坦化膜73として前記遮光層71の表面よりも高屈折率を有する材料を用いることにより、さらに集光性を高めることができる。
In addition, since the silicon nitride film as the antireflection layer is effective for end point detection in the resist etch-back process for planarization, film loss can be prevented. This may be effective in planarization by CMP.
As the antireflection layer, a silicon nitride (SiN) film, a plasma silicon nitride (SiN) film, a silicon oxynitride (SiON) film, or the like, which is formed by a CVD method, is etched or BPSG film. Any material with polishing selectivity may be used. In addition, a condition may be selected such that a light shielding layer is used for the end point detection. In this case, the antireflection layer may be removed by etching. However, since the light shielding layer has etching selectivity, film loss due to overpolishing can be prevented.
Furthermore, the planarizing film is not limited to the BPSG film but may be a PSG film.
In the above embodiment, BPSG is used as the planarizing film, but an SOG film or an SOD film may be used.
Further, by using a material having a higher refractive index than the surface of the
(第2の実施の形態)
前記第1の実施の形態では平坦化膜としてBPSG膜を用いたが、本発明の第2の実施の形態としては、図5に示すように、平坦化膜73としてBPSG膜を用い、これをリフローすることによって平坦化し、CMP処理した後、光電変換部に所望のレジストパターンを形成し等方性エッチング処理を行なうことで、制御性よく凸レンズ面を形成することができる。
その他については前記第1の実施の形態と同様に構成する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a BPSG film is used as the planarizing film. However, as a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, a BPSG film is used as the
The other configurations are the same as those in the first embodiment.
(第3の実施の形態)
前記第1および第2の実施の形態では、複数電極構造の電荷転送電極をもつ固体撮像素子について説明したが、本実施の形態では単層電極構造の電荷転送電極をもつ固体撮像素子についても適用可能である。
図6に単層電極構造の電荷転送電極をもつ固体撮像素子を示す。第2層ドープトアモルファスシリコン3bをCMPにより平坦化して、第1層ドープトアモルファスシリコン3aと並置される構成している点が異なるのみで他は第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、第2層シリコン系導電性膜をCMPにより平坦化して、単層電極構造の電荷転送電極を形成している。他の部分については前記第1および第2の実施の形態と同様である。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the solid-state imaging device having a charge transfer electrode having a multi-electrode structure has been described. However, the present embodiment also applies to a solid-state imaging device having a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure. Is possible.
FIG. 6 shows a solid-state imaging device having a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure. The second layer doped
In this embodiment, the second-layer silicon-based conductive film is planarized by CMP to form a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure. Other parts are the same as those in the first and second embodiments.
以上説明してきたように、本発明によれば、層間絶縁膜を電荷転送部の表面を覆う遮光性膜のレベルよりも高くならないようにしているため、縦方向のシュリンクをはかることができ光入射角に対するマージンを減少することができるため、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。 As described above, according to the present invention, the interlayer insulating film is prevented from becoming higher than the level of the light-shielding film covering the surface of the charge transfer portion, so that the vertical shrinkage can be achieved and the light incident Since the margin for the corner can be reduced, it is effective for forming a fine and highly sensitive solid-state imaging device such as a small camera.
1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3a 第1の電極(第1層ドープトアモルファスシリコン膜)
3b 第2の電極(第2層ドープトアモルファスシリコン膜)
4 酸化シリコン膜
5 窒化シリコン膜
30 フォトダイオード部
40 電荷転送部
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
70 絶縁膜
71 遮光層
72 反射防止層
73 平坦化膜
74 パッシベーション膜
DESCRIPTION OF
3b Second electrode (second layer doped amorphous silicon film)
4
Claims (12)
前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部を覆うように形成された少なくとも遮光機能を有する遮光性膜と、
前記遮光性膜の上層に形成され、前記光電変換部の表面から前記遮光性膜の一部を覆うように形成され、表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填された平坦化膜とを具備したことを特徴とする固体撮像素子。 In a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit, and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit,
A light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit and having at least a light-shielding function formed so as to cover the charge transfer unit;
A flattening film formed on the light-shielding film, formed so as to cover a part of the light-shielding film from the surface of the photoelectric conversion part, and filled in the photoelectric conversion part so that the surface is substantially flat A solid-state imaging device comprising:
前記遮光性膜は、その頂面と平坦化膜の頂面とがほぼ同一面となるように構成された固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The light-shielding film is a solid-state imaging device configured such that a top surface of the light-shielding film and a top surface of the planarizing film are substantially flush with each other.
前記遮光性膜は、遮光層と反射防止層との2層膜である固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
The light-shielding film is a solid-state imaging device that is a two-layer film of a light-shielding layer and an antireflection layer.
前記反射防止層は窒化シリコンを含む固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The antireflection layer is a solid-state imaging device containing silicon nitride.
前記平坦化膜はBPSG膜である固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The solid-state imaging device, wherein the planarizing film is a BPSG film.
前記平坦化膜はTEOS膜である固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The solid-state imaging device, wherein the planarizing film is a TEOS film.
前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送するように、前記光電変換部に近接して配される電荷転送電極を含む電荷転送部を形成する工程と、
前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部を覆う遮光性膜を形成する工程と、
平坦化膜を形成する工程と、
前記遮光性膜をエッチングストッパとして前記平坦化膜を前記遮光性膜の一部が露呈するまで除去することにより表面を平坦化する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 Forming a photoelectric conversion part on a semiconductor substrate surface;
Forming a charge transfer unit including a charge transfer electrode disposed in proximity to the photoelectric conversion unit so as to transfer the charge generated in the photoelectric conversion unit;
Forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit and covering the charge transfer unit;
Forming a planarization film;
And a step of planarizing the surface by removing the planarizing film until a part of the light shielding film is exposed using the light shielding film as an etching stopper.
前記平坦化工程は、レジストエッチバック工程である固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7,
The planarization step is a method for manufacturing a solid-state imaging device, which is a resist etch-back step.
前記平坦化工程は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)により平坦化する工程である固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the planarizing step is a step of planarizing by chemical mechanical polishing (CMP).
前記平坦化膜を形成する工程は、BPSG膜を形成する工程である固体撮像素子の製造方法。 A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 7 to 9,
The step of forming the planarizing film is a method of manufacturing a solid-state imaging device, which is a step of forming a BPSG film.
前記平坦化膜を形成する工程は、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いた常圧CVD法により酸化シリコン膜を形成する工程である固体撮像素子の製造方法。 A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 7 to 9,
The step of forming the planarizing film is a method of manufacturing a solid-state imaging device, which is a step of forming a silicon oxide film by atmospheric pressure CVD using TEOS (tetraethoxysilane).
前記遮光性膜を形成する工程は、遮光性の金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に窒化シリコン膜を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 7 to 11,
The step of forming the light-shielding film includes a step of forming a light-shielding metal film and a step of forming a silicon nitride film on the metal film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004141072A JP2005322833A (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004141072A JP2005322833A (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005322833A true JP2005322833A (en) | 2005-11-17 |
Family
ID=35469869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004141072A Pending JP2005322833A (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005322833A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007165403A (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Fujifilm Corp | Solid state imaging element, and method of manufacturing same |
JP2008028101A (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Fujifilm Corp | Solid-state imaging element and its manufacturing method |
-
2004
- 2004-05-11 JP JP2004141072A patent/JP2005322833A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007165403A (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Fujifilm Corp | Solid state imaging element, and method of manufacturing same |
JP2008028101A (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Fujifilm Corp | Solid-state imaging element and its manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11183525B2 (en) | Image sensor including laser shield pattern | |
JP2009252949A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
US10497729B2 (en) | Image sensor having conductive layer and protective layer | |
JP2007150087A (en) | Solid-state imaging element and its manufacturing method | |
JP4711645B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP3959734B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
US20200258928A1 (en) | Image sensor | |
JP2007088057A (en) | Solid-state imaging element and manufacturing method thereof | |
JP2006049834A (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method of the same | |
JP2007305683A (en) | Solid state image sensing element and method for manufacturing the same | |
US20080237652A1 (en) | Method of Manufacturing a Solid Image Pick-Up Device and a Solid Image Pick-Up Device | |
JP5383124B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP2005322833A (en) | Solid-state imaging pickup element and manufacturing method thereof | |
JP2006222366A (en) | Solid state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP2007067212A (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing same | |
CN110112162B (en) | Image sensor and forming method thereof | |
JP2006351788A (en) | Solid-state image pickup element and manufacturing method thereof | |
JP4500667B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP4449298B2 (en) | Solid-state image sensor manufacturing method and solid-state image sensor | |
JP4700928B2 (en) | Manufacturing method of solid-state imaging device | |
JP2006041484A (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method of the same | |
JP2004342912A (en) | Solid state imaging element and its manufacturing method | |
JP2004356269A (en) | Optoelectric transducer and its manufacturing method | |
KR101024765B1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing Thereof | |
JP2005191396A (en) | Solid state image sensor, and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060424 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060621 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061124 |