JP2006100367A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006100367A JP2006100367A JP2004281721A JP2004281721A JP2006100367A JP 2006100367 A JP2006100367 A JP 2006100367A JP 2004281721 A JP2004281721 A JP 2004281721A JP 2004281721 A JP2004281721 A JP 2004281721A JP 2006100367 A JP2006100367 A JP 2006100367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- film
- electrode
- manufacturing
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 68
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 9
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【課題】 低温形成が可能で、かつ微細化の容易な固体撮像素子を提供する。
【解決手段】 本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置されてなり、前記第１の電極と前記第２の電極との間は、前記第１の電極の側壁を覆うようにＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置されてなり、前記第１の電極と前記第２の電極との間は、前記第１の電極の側壁を覆うようにＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されている。
【選択図】 図１
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電荷転送電極の高精度化に関する。
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からなる光電変換部と、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。
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。
このような状況の中で高感度を確保するためには、受光エリアを縮小するのは困難であり、結果として、電荷転送電極の占有面積の縮小化を余儀なくされている。
ところで、電荷転送電極間に設けられる電極間絶縁膜は電極材料の酸化（９００〜９５０℃）によって薄く形成することができる。しかしながら薄くかつ膜質のよい酸化膜を形成しようとすると、酸化温度は上述したように９００℃以上という高温が必要となるため、酸化による熱履歴で基板側の不純物拡散が進み、転送効率の劣化、あるいは感度の低下など種々の問題を招く。
このように熱酸化を用いた電極間絶縁膜の形成は、固体撮像素子の高画素化、微細化（高品質化）を阻む大きな壁となっている。
そこで、電極間絶縁膜の形成温度の低温化をはかるべく、ＣＶＤ法により電極間絶縁膜を形成した多層構造の電荷転送電極が提案されている（特許文献１）。
第１層電極上に第２層電極を重ねた多層構造の電荷転送電極では、第２層目あるいはそれ以降の電極分離が第１層電極上で行なわれるため、微細化が進むとパターニングが極めて困難となる。
また、多層構造の電荷転送電極では、表面の凹凸が大きく、レンズなどの配置が困難であり、電荷転送電極表面の平坦化が求められている。
そこで本出願人は、単層電極構造の電荷転送電極において電極間絶縁膜として、隣接する電荷転送電極の一方の側壁にＣＶＤ法で形成された酸化シリコン膜を用いた固体撮像素子を提案している（特許文献２）。
特開２００３−１９７８９６号公報
特開２００３−３３２５５８号公報
このように、固体撮像素子の製造においては、さらなる微細化に耐え得るように、既に注入された不純物の拡散長の伸びを招くほどの高温でのプロセスを回避し、電荷転送効率の劣化を防ぎ、高速駆動の実現とともに、高画質化が求められている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、低温形成が可能で、かつ微細化の容易な高品質の電極間絶縁膜を用いることにより、信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
そこで本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置されてなり、前記第１の電極と前記第２の電極との間は、前記第１の電極の側壁を覆うように基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されていることを特徴とする。
この構成によれば、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置された単層電極構造の電荷転送電極の電極間絶縁膜が、ＣＶＤ法で形成されたサイドウォール絶縁膜で構成されているため、確実かつ微細な間隔を自己整合的に形成できるとともに、低温下で膜質の良好な絶縁膜を形成することができ、信頼性の高い、微細構造の固体撮像素子の形成が容易である。
また本発明の固体撮像素子は、前記サイドウォール絶縁膜がＨＴＯ膜であるものを含む。
この構成によれば、ＨＴＯ膜は、低温下で形成可能であってかつ膜質が緻密で良好であるため、高品質のサイドウォール絶縁膜を構成することができる。ここでＨＴＯ膜の成膜条件は、基板温度７００〜８５０℃で成膜するのが望ましく、原料ガスとしては、例えば、ＳｉＯ４：３０ｓｃｃｍ，Ｎ２Ｏ：１８００ｓｃｃｍ：計１．０Ｔｏｒｒとするのが望ましい。
また本発明の固体撮像素子は、前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、シリコン系導電性膜であることを特徴とする。
この構成によれば、ＣＭＰあるいはエッチバックにより容易に単層化が可能であるため、加工が容易である。
また本発明の固体撮像素子は、前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、ポリメタルで構成されたことを特徴とする。
上記構成によれば、平坦化が可能でかつ低抵抗であるため、シャント配線も不要であり、薄型化と高速化との両方が可能となる。従って微細化も可能で高感度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。
また、本発明は、前記第１および第２の電極間の電極間距離が、０．１μｍ以下である微細構造の固体撮像素子を形成する際に特に有効である。
電極間距離が０．１μｍ以下となると絶縁膜の添加が困難であるが、この方法によれば、ＣＶＤ酸化膜に異方性エッチングを行なうことによる側壁残しにより容易に形成することができるため微細パターンを容易に形成することが可能となる。
また本発明は、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を製造する方法であって、前記電荷転送電極の製造工程が、第１層導電性膜からなる第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の上層にＣＶＤ法により、絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記第１の電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成し、前記第１の電極間に第２の電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１の電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２の電極を形成する工程とを含む。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜がＣＶＤ法で形成されるため、低温下で膜質の良好な電極間絶縁膜を自己整合的に形成することができ、製造が容易で信頼性高く、微細化の可能な単層構造の電荷転送電極を容易に形成することができる。なおこのサイドウォール絶縁膜となる絶縁膜の成膜温度は７００℃から８５０℃程度が望ましい。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記絶縁膜を成膜する工程が、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含む。
この方法によれば、緻密で高品質のサイドウォール絶縁膜を低温下（７００℃〜８５０℃程度）で効率よく形成可能である。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第１の電極を形成する工程が、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含む。
この方法によれば、高精度で信頼性の高い第１の電極のパターンを形成することができる。またこのハードマスクは第２層導電性膜を平坦化する際、第１の電極の除去を抑制する除去抑制層（ストッパ層）として作用するため膜減りもなく平坦な表面を効率よく形成することができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第１の電極を構成する第１層導電性膜の汚染を防止することができる。また、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用し、第２層導電性膜のパターニング後に、異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜を形成する際にも、第１の電極上で除去抑制層として良好に作用する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、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。
この方法によれば、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、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。
この方法によれば、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化工程で平坦化された基板表面に第２のハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクをマスクとして前記第２層導電性膜をパターニングする工程を含むものを含む。
この方法によれば、ハードマスク第２層導電性膜のパターニングによって得られる第２の電極の除去抑制層として良好に作用する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜からなる単層膜であるものを含む。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の２層膜であるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第２の電極を構成する第２層導電性膜の汚染を防止することができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、パターニングされた前記第２層導電性膜の上層にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する工程と、前記２層導電性膜を窒化シリコン膜をストッパとして前記酸化シリコン膜を異方性エッチングし、パターニングされた前記第２層導電性膜の側壁に第２のサイドウォール絶縁膜を形成する工程とを含むものを含む。
この方法によれば、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第２の電極の除去抑制層として良好に作用する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第１の電極のパターンは、周縁部に電気的接続を有しないダミーパターンを含むものを含む。
ダミーパターンを形成しておくことにより、基板の周縁部において、ＣＭＰによる過研磨や、レジストエッチバックによるオーバーエッチに起因する膜減りが生じるのを防止することができる。
また本発明の方法は、前記第２の電極を形成する工程が、前記第２層導電性膜としてシリコン系導電性膜を形成し、平坦化して、第１の電極によって分離したのち、金属層を形成し、シリサイド化し、シリサイド化されなかった金属層を除去する工程を含む。
これにより、第２の電極は、フォトリソグラフィを用いることなく自己整合的に第１の電極間に低抵抗の第２の電極のパターン形成を行なうことが可能となる。
本発明によれば、第１層導電性膜からなる第１の電極と第２層導電性膜からなる第２の電極とが電極間絶縁膜を介して並置された単層構造の電荷転送電極において電極間絶縁膜をＣＶＤ法により形成した酸化膜からなり、前記第１の電極の側壁に形成されたサイドウォール絶縁膜で構成しているため、低温形成が可能で微細かつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
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。
（実施の形態１）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、電荷転送電極が、第１層導電性膜３ａとしての多結晶シリコン層からなる第１の電極Ａと、第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン層からなる第２の電極Ｂとが交互に並置され、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成された単層電極構造からなることを特徴とする。
（実施の形態１）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、電荷転送電極が、第１層導電性膜３ａとしての多結晶シリコン層からなる第１の電極Ａと、第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン層からなる第２の電極Ｂとが交互に並置され、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成された単層電極構造からなることを特徴とする。
上記構成によれば、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成されているため、低温下で高品質のサイドウォール絶縁膜を形成可能であり、拡散長の伸びも抑制でき、また、第１の電極Ａと、第２の電極Ｂとが交互に並置され、平坦な表面をもつ単層電極構造を容易に形成できる。
他の構造は従来の固体撮像素子と同様であり、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、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜（図示せず）および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ＢＰＳＧ（borophospho silicate glass）膜からなる平坦化膜等を含む中間層７０とを具備し、さらにこの中間層上に、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、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。
なおこのゲート酸化膜２は、酸化シリコン膜２ａと窒化シリコン膜２ｂと酸化シリコン膜２ｃとの３層構造膜で構成される。
なお、図１は断面概要図、図２は平面概要図である。シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域３０が形成され、フォトダイオード領域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、フォトダイオード領域３０の間に形成される。
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。
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３０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。
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、電荷転送電極（第１層導電性膜３ａからなる第１の電極Ａ、第２層導電性膜３ｂからなる第２の電極Ｂ）と第１の電極Ａの側壁に形成されたＨＴＯ膜（酸化シリコン膜）からなるサイドウォール絶縁膜としての電極間絶縁膜６とが並置するように形成され、単層電極構造を構成している。
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層７０が形成される。そしてフォトダイオード領域３０（光電変換部）部分を除いて図示しない遮光膜、窒化シリコン膜からなる反射防止層が設けられ、凹部にＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜が形成される。そしてこの上層に透明樹脂膜からなるパッシベーション膜が設けられる。
そしてこの中間層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。
次にこの固体撮像素子の製造工程について図３乃至および図９を参照しつつ詳細に説明する。
まず、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２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
続いて、このゲート酸化膜２上に、減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００nmの第１層導電性膜３ａとしての第１層多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする。そしてこの上層に基板温度８５０℃（７００〜８５０℃）でＣＶＤ法により膜厚５０〜３００nmのＨＴＯ膜５を順次積層する（図３）。
この後、フォトリソグラフィにより第１のレジストパターンＲ１を形成する（図４）。
そして、このＨＴＯ膜５をＣＨＦ３とＣ２Ｆ６とＯ２とＨｅとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし（図５）、アッシングによりレジストパターンＲ１を除去しハードマスクを形成する（図６）。
このようにして得られたＨＴＯ膜５からなるハードマスクを用いて第１層導電性膜３ａをエッチングする（図７）。このエッチングに際しては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(電子サイクロトロン共鳴：Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはＩＣＰ（誘導結合Inductively Coupled Plasma）方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。なお周辺回路の外側で配線密度の小さいところにはダミーパターン（図示せず）を形成する。
この後、この上層に減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜４００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６を形成する（図８）。
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積された酸化シリコン膜６を除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図９）。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干（２５〜５０ｎｍ程度）水平部分にも残留させるようにする。
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する（図１０）。
この後さらに、減圧ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜６Ｓを形成し、ウエットエッチングで除去されたＨＴＯ膜を補充するとともにＯＮＯ膜のトップ酸化膜として膜厚３〜１０ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６Ｓを形成する（図１１）。
続いて、この上層に、減圧ＣＶＤ法により、第１層導電性膜３ａの高さ以上となるように第２層導電性膜３ｂとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする（図１２）。
さらに、ＣＭＰ法により突出部の第２層導電性膜３ｂを除去し、表面の平坦化を行なう（図１３））。
さらに、減圧ＣＶＤ法により膜厚〜５０ｎｍのＨＴＯ膜７を形成する（図１４）。
そして第２の電極（第２層導電性膜）のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なう。
まず第１の電極のパターニングの際と同様に、ハードマスク形成のための膜厚〜５０nmの窒化シリコン膜９を減圧ＣＶＤ法により形成する。
この後フォトリソグラフィにより第２のレジストパターンＲ２を形成する（図１５）。
そして、この窒化シリコン膜９をＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし（図１６）、アッシングによりレジストパターンＲ２を除去しハードマスクを形成する（図１７）。
そして窒化シリコン膜９をマスクとしてＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒとを用いた反応性イオンエッチングによりＨＴＯ膜をパターニングし、このようにして得られたＨＴＯ膜７と窒化シリコン膜９とからなるハードマスクを用いて第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン膜をエッチングする（図１８）。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ２またはＣｌ２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、光電変換部の窓を形成する。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。
そして膜厚５００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜１０を形成する（図１９）。
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積されたＨＴＯ膜１９を除去し側壁に残留させサイドウォールを形成する（図２０）。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干水平部分にも残留させるようにする。
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留したＨＴＯ膜１０を除去する（図２１））。
このようにして、低抵抗の電荷転送電極が形成される。
そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層７０を形成し、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。
この固体撮像素子によれば、電荷転送電極が多結晶シリコン層で構成された第１層導電性膜３ａからなる第１の電極と、多結晶シリコンで構成された第２層導電性膜３ａからなる第２の電極とが減圧ＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜６で構成されたサイドウォールを介して交互に並置されており、低温下で低抵抗の単層構造電極を構成しているため、拡散長の伸びもなく高精度で微細な固体撮像素子が形成され、高速化および微細化が可能となる。
この方法によれば、０．１μｍ程度の電極間距離をもつ微細化構造の形成が可能となる。
また、平坦化工程において、エッチングストッパを用いたり、ダミーパターンを用いたりしているため、膜減りを防止することもできる。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。ここで用いるダミーパターンは、周辺回路部との電気的接続を有しないものであってもよい。
なおパターニングのためのハードマスクとエッチングストッパ層とをかねてＨＴＯ膜を用いており、高精度で微細なパターンを形成することができる。またエッチングストッパを用いることにより、過研磨による膜減りを防止することができる。
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、第１の電極と第２の電極とを多結晶シリコン層で構成したが、いずれもタングステンシリサイドなどの金属シリサイド層を表面に形成した構造であってもよい。
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、第１の電極と第２の電極とを多結晶シリコン層で構成したが、いずれもタングステンシリサイドなどの金属シリサイド層を表面に形成した構造であってもよい。
本実施の形態では、図２２に示すように、第１の電極Ａを第１層多結晶シリコン層（３ａ）とタングステンシリサイド４ａとの２層膜からなる第１層導電性膜で構成すると共に第２の電極Ｂも第２層多結晶シリコン層（４ａ）とタングステンシリサイド４Ｓとの２層膜からなる第２層導電性膜で構成している。また、第１の電極上の絶縁膜も酸化シリコン膜５ａと窒化シリコン膜５ｂの２層膜で構成している。
そして製造工程においても図２３乃至図２５に製造工程の要部を示すように、この酸化シリコン膜５ａと窒化シリコン膜５ｂとの２層膜をハードマスクとして第１の電極Ａのパターニングを行なうようにしたことを特徴とする。
図２３乃至図２５は前記実施の形態１における図４乃至図６に対応するものである。
この例でもまず、実施の形態１と同様に各機能層を順次積層して積層膜を形成するが、ここでは第１の電極となる多結晶シリコン層３ａ上にタングステン膜を形成し熱処理を行なうことによりシリサイド化を行い、タングステンシリサイド４ａを形成する。あるいはこのシリサイド化は後続の第２の電極Ｂのシリサイド化と同時に行なうようにしてもよい。また、ＨＴＯ膜に代えて減圧ＣＶＤ法により形成した酸化シリコン膜５ａと窒化シリコン膜５ｂとの２層膜を形成している。そしてレジストパターンＲ１を形成する（図２３）。
そしてこのレジストパターンＲ１をマスクとして窒化シリコン膜５ｂをパターニングし、レジストパターンＲ１をアッシングする（図２４）。
そして窒化シリコン膜５ｂをマスクとして酸化シリコン膜膜５ａをパターニングする（図２５）
このように電極のパターニングに際してハードマスクを２層構造で構成することにより、下地の汚染を招くことなく高精度のパターン形成を実現することができる。
このように電極のパターニングに際してハードマスクを２層構造で構成することにより、下地の汚染を招くことなく高精度のパターン形成を実現することができる。
他は実施の形態１と同様に形成するが、第２の電極のパターニングに際しても２層膜を用いるようにしてもよい。このようにハードマスクを２層膜で構成することによりパターン精度の向上のみならず、絶縁膜としての信頼性も向上する。そしてさらには、ＣＭＰやレジストエッチバックによる電極の分離を兼ねた平坦化工程においても、除去防止層（エッチングストッパ）として作用するため、さらに歩留りの向上を図ることができる。
なお、シリサイドを構成する金属としてはタングステンに限定されることなくチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など適宜変更可能である。さらにシリコン層としても多結晶シリコンに限定されることなくアモルファスシリコン層、マイクロクリスタルシリコン層など適宜変更可能である。
なお、製造方法については前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
以上説明してきたように、本発明によれば、サイドウォール絶縁膜をＣＶＤ法で形成したＨＴＯ膜で構成しているため、微細で信頼性の高い単層電極構造の電荷転送電極を形成することができ、薄型化が可能で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。
１ シリコン基板
２ ゲート酸化膜
３ａ 第１層導電性膜
３ｂ 第２層導電性膜
５ ＨＴＯ膜
６ ＨＴＯ膜
７ ＨＴＯ膜
９ 窒化シリコン膜
３０ フォトダイオード領域
４０ 電荷転送部
５０ カラーフィルタ
６０ マイクロレンズ
７０ 中間層
２ ゲート酸化膜
３ａ 第１層導電性膜
３ｂ 第２層導電性膜
５ ＨＴＯ膜
６ ＨＴＯ膜
７ ＨＴＯ膜
９ 窒化シリコン膜
３０ フォトダイオード領域
４０ 電荷転送部
５０ カラーフィルタ
６０ マイクロレンズ
７０ 中間層
Claims (17)
- 光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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、
前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並ぶように配置され、
前記第１の電極と前記第２の電極との間は、前記第１の電極の側壁を覆うように基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されていることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記サイドウォール絶縁膜はＨＴＯ膜であることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項１または２に記載の固体撮像素子であって、
前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、シリコン系導電性膜であることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項１または２に記載の固体撮像素子であって、
前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、ポリメタルで構成されたことを特徴とする固体撮像素子。 - 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を製造する方法であって、
前記電荷転送電極の製造工程が、
第１層導電性膜からなる第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の上層に基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法により、絶縁膜を成膜する工程と、
前記絶縁膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記第１の電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成し、前記第１の電極間に第２の電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１の電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２の電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の形成方法。 - 請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５または６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極を形成する工程は、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５または６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５または６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５乃至９のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
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。 - 請求項５乃至９のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
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。 - 請求項５乃至１１のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化工程で平坦化された基板表面に第２のハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクをマスクとして前記第２層導電性膜をパターニングする工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜からなる単層膜であることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の２層膜であることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１４に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
パターニングされた前記第２層導電性膜の上層にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記２層導電性膜を、窒化シリコン膜をストッパとして前記酸化シリコン膜を異方性エッチングし、パターニングされた前記第２層導電性膜の側壁に第２のサイドウォール絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５乃至１５のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極のパターンは、周縁部に電気的接続を有しないダミーパターンを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 請求項５乃至１６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の電極を形成する工程は、前記第２層導電性膜としてシリコン系導電性膜を形成し、平坦化して、第１の電極によって分離したのち、金属層を形成し、シリサイド化し、シリサイド化されなかった前記金属層を除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004281721A JP2006100367A (ja) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004281721A JP2006100367A (ja) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006100367A true JP2006100367A (ja) | 2006-04-13 |
Family
ID=36239926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004281721A Withdrawn JP2006100367A (ja) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006100367A (ja) |
-
2004
- 2004-09-28 JP JP2004281721A patent/JP2006100367A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7772017B2 (en) | Method of producing a solid state imaging device including using a metal oxide etching stopper | |
| US20060011953A1 (en) | Solid state imaging device and method of manufacturing the same | |
| US7795654B2 (en) | Solid-state imaging device and method for producing the same | |
| JP2006013460A (ja) | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 | |
| JP4194295B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP4159306B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP4700928B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006100367A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2005191480A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2003332554A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP4705791B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2009060026A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2008130648A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2004342912A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP4500667B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP4715110B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006041484A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2006216655A (ja) | 電荷転送素子及びその製造方法 | |
| JP4443894B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006108572A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2007142098A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006278690A (ja) | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 | |
| JP2008252116A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2005209714A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2007201161A (ja) | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 |
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 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070213 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071108 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071115 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071122 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100104 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100506 |