JP2006140529A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な密着性を保持しつつ、スミア特性の向上を図る。
【解決手段】フォトダイオード部と、前記フォトダイオード部からの電荷信号を転送する電荷転送部とを具備してなる固体撮像装置において、前記フォトダイオード部に開口を有し、前記電荷転送部を覆う遮光膜１３および下地密着層遮光膜はともに高融点金属またはそのシリサイドであり、下地密着層を構成する高融点金属あるいはそのシリサイドはスパッタリング法により形成しているため、チタンナイトライド層またはチタン層からなる下地密着層１２を介して形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置およびその製造方法に関する。

一般にこの種の固体撮像装置は、電荷転送部での、光による誤動作を防止するため、フォトダイオード部に開口を有し、電荷転送部全体を覆う金属遮光膜を備えている（特開平３−１７４７７１号）。以下、図面を参照しつつ、従来の固体撮像装置について説明する。

図１０は従来の固体撮像装置の一例を示す断面図である。図１０において、１は半導体基板、２はＰ型領域、３はフォトダイオード部のＮ-型領域、４は垂直ＣＣＤ部のＮ型領域、５はＰ++領域である。そして、６はシリコン酸化膜、７はシリコン窒化膜、８はシリコン酸化膜、９はポリシリコン電極、１０はポリシリコン酸化膜、１１は層間絶縁膜、１６はポリシリコン膜、１３はタングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜、１４は層間絶縁膜、１５は保護膜である。

半導体基板１はＮ型のシリコン基板である。この半導体基板１中にその一方の主面に沿ってＰ型領域２が形成されている。このＰ型領域２中に半導体基板１の一方の主面側から不純物を選択的に拡散させて、フォトダイオード部のＮ-領域３と垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４とが所定寸法の間隔で形成されている。また、半導体基板１の一方の主面上には、シリコン酸化膜６が形成され、さらにその上にシリコン窒化膜７が選択的に形成されている。シリコン窒化膜７上には薄いシリコン酸化膜８が形成されている。

シリコン酸化膜８上には、減圧ＣＶＤ法によりゲート電極としてのポリシリコン電極９が形成され、このポリシリコン電極９上からその側面、さらには酸化膜８およびシリコン窒化膜７の側面を覆うように、酸化膜１０が形成されている。そして、この上層には、ＣＶＤ法による層間絶縁膜１１が、酸化膜１０を覆うように形成されている。

また、層間絶縁膜１１上には、ポリシリコンからなる下地密着層１６と、タングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜１３とが積層されて形成されている。さらに、遮光膜１３上から酸化膜６上にわたって層間絶縁膜１４が形成され、この層間絶縁膜１４上に保護膜１５が形成されている。

以上のように構成された固体撮像装置についてその動作を説明する。半導体基板１中のＰ型領域２中に形成されたＮ-型領域３は、フォトダイオード部であり、光電変換によって信号電荷を発生する。ポリシリコン電極９にパルス電圧を印加することによって、このポリシリコン電極９下の垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４に、Ｎ-型領域３から信号電荷を移動させる。次に１層目のポリシリコン電極（図示せず）と２層目となる上述のポリシリコン電極９の間にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。

遮光膜１３は、一般に高融点金属、たとえばタングステンまたはそのシリサイドで作製される。この遮光膜１３は膜ストレスが高く、単層ではきわめて密着性が悪い。そのために、従来、上述したようにポリシリコンからなる下地密着層を介在させることによって、タングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜１３の膜ストレスを緩和させ、密着性を高めるという方策がとられている。また、電荷転送部についてもその全体を高融点金属またはそのシリサイドからなる遮光膜で覆った構造が提案されている（特開平７−３００９０号）。

図１１はその部分の断面図である。図１１において、１７はポリシリコンからなる下地密着層であり、１８はタングステンなどの高融点金属またはそのシリサイドからなる電荷転送電極で、酸化膜８上に順次形成されており、電荷転送電極１８は下地密着層１７を介して酸化膜８に密着している。その他の構成要素で図１０に示した要素と対応するものには同じ符号を付している。

この固体撮像装置では、電荷転送電極１８をそれぞれ交互に第１相電極と第２相電極に区別し、第２相電極にパルス電圧を印加することによって、図１０に示した第２相電極９下の垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４に信号電荷を移動させる。次に第１相電極と第２相電極にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。上述したように、高融点金属またはそのシリサイドからなる電荷転送電極１８は膜ストレスが高く、単層ではきわめて密着性が悪いことから、ポリシリコンからなる下地密着層１７を介在させることでその膜ストレスを緩和し、密着性を高めるという方法がとられている。

しかしながら、上述した構成では、下地密着層を遮光膜下に配置することから、遮光膜の下地膜厚が増加し、下地密着層とそれに接する層との界面間を多重反射する光がスミア成分となってスミア特性を劣化させるという問題があった。また、下地膜厚が増大すればするほど、フォトダイオードに入射する斜め方向からの光が増大し、この下地密着層を透過して電荷転送部に到達し、これがスミア成分となるという問題もあった。さらに、下地密着層の膜厚分、フォトダイオード部分との表面段差が大きくなるため、遮光膜の膜厚を十分に大きくとることができず、遮光領域上からの透過光の問題もスミア成分の原因として、無視することができない問題となっている。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、良好な密着性を保持しつつ、ＣＣＤの電荷転送部への光の入り込みを抑え、スミア特性の良好な固体撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、半導体基板に形成したフォトダイオード部と、前記フォトダイオード部からの電荷信号を転送する電荷転送部と、前記フォトダイオード部に開口を有すると共に前記電荷転送部を覆う遮光膜とを備えた固体撮像装置において、前記下地密着層および前記遮光膜はともに高融点金属またはそのシリサイドであり、前記下地密着層を構成する高融点金属あるいはそのシリサイドはスパッタリング法により形成したことを特徴とする。本発明によれば、下地密着層および前記遮光膜がともに高融点金属またはそのシリサイドで形成されているため、密着性が良好で信頼性が高くスミア特性の良好な固体撮像装置を提供することが可能となる。また、高温に耐え得るため、熱処理での基板ダメージ緩和によって、暗電流、白キズ特性の向上が可能な、固体撮像装置を得ることが可能となる。また、下地密着層自体に遮光性があるため、遮光膜自体の膜厚も低減され、表面の平坦性を高めることが可能となる。

また、本発明の固体撮像素子は、前記下地密着層はアルミニウム膜よりも低反射率であることを特徴とする。
この構成により、多重反射によるスミア特性の劣化を抑制し、より信頼性の高い固体撮像装置を得ることが可能となる。特に下地密着層としてアルミニウム膜よりも低反射率であるチタンナイトライド層、チタン層のうちのいずれかを用いることにより、密着性が良好でかつ遮光性が高く、かつ反射率も低いため、多重反射によるスミア特性の低下が抑制され、信頼性が高くスミア特性の良好な固体撮像装置を提供することが可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記下地密着層の膜厚は、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることを特徴とする。膜厚が２００ｎｍを超えると、遮光膜の膜厚が必要以上に厚くなり、感度特性が劣化する。また１０ｎｍに満たないと、透過光によるスミア特性の劣化が起こる。また、本発明の固体撮像装置は、前記下地密着層の膜厚を１０ｎｍ〜７０ｎｍとしたことを特徴とする。膜厚が７０ｎｍを超えると、感度、スミア特性の両方を満足するもっとも効果的な遮光膜の膜厚設定が困難になる。一方、１０ｎｍに満たないと、透過光によるスミア特性の劣化が起こる。

なお、高融点金属またはそのシリサイドは、高温に耐え得るため、熱処理での基板ダメージ緩和によって、暗電流、白キズ特性の向上が可能な、固体撮像装置を得ることが可能となる。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、高温には耐え得ないが、反射率が極めて高く、遮光特性が極めて高いという特徴をもっている。

本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜の膜厚を５０ｎｍ〜３５０ｎｍとしたことを特徴とする。膜厚が３５０ｎｍを超えると、感度、スミア特性の両方を満足するもっとも効果的な遮光膜厚の設定が困難となる。５０ｎｍに満たないと透過光によるスミア特性の劣化が起こる。本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜の膜厚を５０ｎｍ〜１００ｎｍとしたことを特徴とする。遮光性の高いチタンナイトライド膜を下地密着層として使用しているため、遮光膜の膜厚をより薄くすることが可能となり、平坦性を高めることが可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜の膜厚を、前記下地密着層の膜厚の５倍以上であることを特徴とする。かかる構成によればより良好な密着性の向上をはかることが可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜が、フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層よりも端部が突出するようにしたことを特徴とする。かかる構成によれば、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜を、チタンナイトライド層またはチタン層のいずれかで構成したことを特徴とする。かかる構成によれば、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、すなわちチタンナイトライド層単層で下地密着層と遮光膜との両方の機能を具備し、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子を得ることも可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記フォトダイオード部の開口において、前記遮光膜が前記下地密着層の端部を覆うように構成したことを特徴とする。かかる構成によれば、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明の固体撮像装置は、前記遮光膜がＣＶＤ法によって形成されたことを特徴とする。かかる構成によれば、スパッタリング法で形成された膜に比べて段差被覆性が良好であり、また、スパッタリングの場合フォトダイオード表面がダメージを受け、これに起因する異常電流により、白キズ、暗電流の発生を伴うことがあるが、ＣＶＤ法によれば、このような問題を回避することができる。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上にフォトダイオード部および電荷転送部を形成する工程と、前記電荷転送部上にスパッタリング法により高融点金属またはそのシリサイドからなる下地密着層を形成する工程と、前記下地密着層上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜をパターニングして前記フォトダイオードに開口を形成する工程とを備えたことを特徴とする。上記方法によれば、下地密着層の端部は遮光膜で覆われているため、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記下地密着層はアルミニウム膜よりも低反射率であることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記下地密着層の膜厚は１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜の膜厚は５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜の膜厚は前記下地密着層の膜厚の５倍以上であることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜はタングステンあるいはそのシリサイドであることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜は、フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層よりも端部が突出していることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜は、前記フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層の端部を覆うように形成されることを特徴とする。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記遮光膜はＣＶＤ法により形成したことを特徴とする。

本発明の参考例の固体撮像装置の製造方法は、基板上にフォトダイオード部および電荷転送部を形成する工程と、前記基板表面に、前記フォトダイオード部に開口を有し、電荷転送部を覆うように下地密着層のパターンを形成する工程と、前記下地密着層上に遮光膜を形成し、前記開口における前記下地密着層の端部を覆うようにパターニングする工程とを含むことを特徴とする。上記方法によれば、下地密着層の端部は遮光膜で覆われているため、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明の参考例の固体撮像装置は、フォトダイオード部と、前記フォトダイオード部で生成された電荷を転送する電荷転送部とを備え、前記電荷転送部表面に形成される電荷転送電極が下地密着層を介して形成されていることを特徴とする。かかる構成によれば、密着性が良好でかつ遮光性も高いため、スミア特性の低下も抑制され、スミア特性の良好な固体撮像装置を提供することが可能となる。また、下地密着層自体に遮光性があるため、電荷転送電極自体の膜厚も低減され、表面の平坦性を高めることが可能となる。

本発明の参考例の固体撮像装置は、前記下地密着層の膜厚が１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であるようにしたことを特徴とする。膜厚が２００ｎｍを超えると、段差が高く感度特性が劣化する。１０ｎｍに満たないと、十分な転送効率が確保できず、また透過光によるスミア特性の劣化が起こる。本発明の固体撮像装置は、前記下地密着層の膜厚が１０ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする。膜厚が５０ｎｍを超えると、十分な転送効率を確保できる抵抗値と、良好な感度特性を維持することができる、最も効果的な膜厚を設定することが困難である。

本発明の参考例の固体撮像装置は、前記電荷転送電極が高融点金属またはそのシリサイドからなることを特徴とする。高融点金属またはそのシリサイドは、高温に耐え得るため、熱処理での基板ダメージ緩和による暗電流、白キズ特性の向上が可能な、固体撮像装置を得ることが可能となる。本発明の固体撮像装置は、前記電荷転送電極の膜厚が５０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。膜厚が２００ｎｍを超えると、段差が高く感度特性が劣化する。５０ｎｍに満たないと、十分な転送効率が確保できず、また透過光によるスミア特性の劣化が起こる。

本発明の参考例の固体撮像装置は、前記電荷転送電極の膜厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする。遮光性の高いチタンナイトライド膜を下地密着層として使用しているため、電荷転送電極の膜厚をより薄くすることが可能となり、平坦性を高めることが可能となる。本発明の固体撮像装置は、前記電荷転送電極の膜厚が、前記下地密着層の膜厚の５倍以上であることを特徴とする。かかる構成によればより良好な密着性の向上をはかることが可能となる。

本発明の参考例の固体撮像装置は、前記電荷転送電極を、前記下地密着層よりも端部が突出するように構成したことを特徴とする。かかる構成によれば、斜め方向からの光は遮光膜によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。本発明の固体撮像装置は、前記電荷転送電極が前記下地密着層の端部を覆うように形成したことを特徴とする。かかる構成によれば、斜め方向からの光は電荷転送電極によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明の参考例の固体撮像装置は、前記遮光膜をチタンナイトライドで構成したことを特徴とする。すなわち、チタンナイトライド層単層で下地密着層と電荷転送電極との両方の機能を具備し、製造が容易でかつ電極が低抵抗で伝送損失が少なく信頼性の高い固体撮像装置を得ることが可能となる。本発明の固体撮像装置は、基板表面にフォトダイオード部と、電荷転送部とを形成する工程と、前記電荷転送部表面に電極パターン形状をなすように下地密着層を形成する工程と、前記下地密着層のパターンを覆うようにこの上層に遮光膜からなる電荷転送電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。上記方法によれば、下地密着層の端部は遮光膜からなる電荷転送電極で覆われているため、斜め方向からの光は電荷転送電極によって遮断され、下地密着層に到達するのを防止することができるため、スミア特性のさらなる向上をはかることが可能となる。

本発明は固体撮像装置の電荷転送部を遮光する遮光膜および下地密着層がともに高融点金属またはそのシリサイド膜であり、下地密着層を構成する高融点金属またはそのシリサイド膜がスパッタリング法により形成されているため、良好な密着性を保持しつつ、スミア特性の改善をはかることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
実施の形態１
図１は本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の断面図であり、図２はその製造方法を説明するための工程順断面図である。

図１および図２において、１はＮ型シリコンからなる半導体基板、２はＰ型領域、３はフォトダイオード部のＮ-型領域であり、その上には開口が設けられている。４は垂直ＣＣＤ部のＮ型領域、５はＰ++領域である。そして、６は第１のシリコン酸化膜、７はシリコン窒化膜、８は薄い第２のシリコン酸化膜、９はポリシリコン電極、１０はポリシリコン酸化膜、１１は第１の層間絶縁膜、１２はチタンナイトライドからなる下地密着層、１３はタングステンまたはそのシリサイドからなる遮光膜、１４は第２の層間絶縁膜、１５は保護膜である。

Ｎ型シリコンからなる半導体基板１中に、その一方の主面側からＰ型不純物を拡散させてＰ型領域２を形成する。このＰ型領域２内に半導体基板１の前記主面側から公知の方法を用いてＮ型不純物を選択的に拡散させて、フォトダイオード部のＮ-型領域３と垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４を所定の間隔をおいて形成する。そして、Ｎ-型領域３内に前記主面側からＰ型不純物を選択的に拡散させてＰ++領域５を形成してから、半導体基板１の前記主面上に第１のシリコン酸化膜６を形成する（図２（ａ））。

次に、第１のシリコン酸化膜６上にシリコン窒化膜７と第２のシリコン酸化膜８とを順次形成した後、減圧ＣＶＤ法によってポリシリコンを堆積させてポリシリコン電極９を形成する（図２（ｂ））。次に、ドライエッチング法で、ポリシリコン電極９と第２のシリコン酸化膜８、シリコン窒化膜７を、Ｎ型領域４上、ならびにＮ型領域４とＰ++領域５との間の領域上を残して他の部分を選択的に除去する（図２（ｃ））。

次に、ポリシリコン電極９と、第２のシリコン酸化膜８およびシリコン窒化膜７の側壁面を覆うようにポリシリコン酸化膜１０を形成してから（図２（ｄ））、このポリシリコン酸化膜１０上およびその側壁面上と、第１のシリコン酸化膜６上とに、第１の層間絶縁膜１１と下地密着層１２、遮光膜１３を順次積層させて形成する（図２（ｅ））。

ここで遮光膜１３の下地密着層１２は、スパッタリング法でチタンナイトライドを２００ｎｍ以下、１０ｎｍ以上の膜厚に堆積させて形成し、遮光膜１３は、ＣＶＤ法でタングステンまたはそのシリサイドを堆積させて形成した。そして図２（ｆ）に示すように遮光膜１３および下地密着層１２を選択的に除去し、フォトダイオード領域に開口を形成する。このとき、第１の層間絶縁膜１１は除去することなく、受光領域上も覆っている。そして、層間絶縁膜１４を、タングステンまたはそのシリサイド遮光膜１３および第１の層間絶縁膜１１上に形成する。

このようにして遮光膜１３及びその下地密着層１２の、Ｎ型領域４上からＰ++領域５におけるＮ-型領域３寄りの領域上までの部分を残し、他の部分を選択的に除去した後（図２（ｆ））、遮光膜１３上およびその側壁面上と、第１の層間絶縁膜１１上とに、第２の層間絶縁膜１４と保護膜１５とを順次積層形成する（図２（ｇ））。

以上のようにして図１に示した固体撮像装置が作製される。この固体撮像装置において、Ｐ型領域２中のＮ-型領域３での光電変換によって発生した信号電荷は、第２層目である第２相のポリシリコン電極９にパルス電圧を印加することによって、その直下の垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４に移動する。次に第１層目である第１相のポリシリコン電極と上記第２相のポリシリコン電極９にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。

ところで、タングステンなどの高融点金属あるいはそのシリサイドを用いて遮光膜１３を形成すると、上述したようにその膜ストレスが大きいために、下地との密着性が悪く、非常に剥がれやすい。通常、ポリシリコン層上にタングステンなどの高融点金属またはそのシリサイドからなる遮光膜１３を形成すると、膜ストレスが緩和されて密着性が改善される。しかしながら、遮光膜１３の下地密着層としてポリシリコンを用いると、前述したように遮光膜１３の下地膜厚が増大して、図1に破線で示すように、下地密着層とそれに接する層との界面間を多重反射した光が電荷転送部に入射しスミア成分となって特性を劣化させる。

本発明では、下地密着層１２をチタンナイトライドで形成し、その上に高融点金属またはそのシリサイドからなる遮光膜１３を、垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４、Ｎ型領域４とＰ++領域５との間の領域およびそれに接するＰ++領域５の一部の領域を覆うように配置した。下地密着層１２としてのチタンナイトライド膜は、遮光性に優れ、膜厚２００ｎｍで１０-4以下の透過率であって、熱処理によってもその遮光性が劣化しないという特質をもっている。そのため、下地密着層１２として用いた場合、遮光膜１３の下地透明部分の膜厚が増加せず、スミア成分となる多重反射によって電荷転送部に達する光量を効果的に減少させることができる。さらに、チタンナイトライド膜は一般に反射防止膜としても用いられる低反射率の材料であり、その反射率がアルミニウム膜の約３０％、タングステン膜の５０％であるので、光が遮光膜１３の裏面側で反射し電荷転送部に入り込むことを抑制し、スミア成分の発生を大幅に低減させることができる。

このように、第１の実施の形態の構成によれば、図１に矢印で示すように斜め方向からの光線は、薄い下地密着層に到達することなく、遮光膜で良好に遮断される。従って多重反射をより高度に抑制することが可能である。なお、チタンナイトライド膜は、その膜厚が１０ｎｍ以上であれば、優れた密着性を維持することができる。また、２００ｎｍを超えると、段差被覆性が悪くなり、上層に形成する遮光膜にはがれが生じやすいという問題がある。

さらに望ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とするのが望ましい。かかる範囲内では段差被覆性も良好で、かつ密着性を高めることができ、スミア特性の向上と装置としての信頼性の向上を図ることが可能となる。ここで、上記効果を解析すべく、チタンナイトライド膜の透過率と膜厚との関係を測定した。その結果を図３に示す。比較のためにタングステン、タングステンシリサイド、およびチタンについても測定した。なおここでこの測定は、９００℃の窒素雰囲気中で６０分の熱処理を行った後に行ったものである。

また、チタンナイトライド膜の反射率と測定波長との関係について測定した結果を図４に示す。比較のためにタングステン、タングステンシリサイド、およびアルミニウムシリサイドについても測定した。遮光膜としてタングステンシリサイドを用いる場合には、１００から３５０ｎｍ、タングステンを用いる場合には５０から１００ｎｍ、モリブデンシリサイドを用いる場合には１００から３５０ｎｍ、アルミニウム合金を用いる場合には５０から１００ｎｍとするのが望ましい。

実施の形態２
なお、前記第1の実施の形態では、下地密着層と遮光膜とを、同一パターン形状となるように形成したが、本発明の第２の実施の形態として、図５に示すように下地密着層１２の端部を遮光膜１３の端部よりも控えるようにすることも可能である。この実施の形態によれば、矢印で示すように斜め方向からの光線は、薄い下地密着層に到達することなく、遮光膜で良好に遮断される。従って多重反射をより高度に抑制することが可能である。製造に際しては、下地密着層１２と遮光膜１３とのパターニングに際し、下地密着層のみにサイドエッチを生じさせるようなエッチング条件を選択することにより容易に形成可能である。

実施の形態３
また、本発明の第３の実施の形態として、図６に示すように下地密着層１２の端部を遮光膜１３で覆うようにすることも可能である。かかる構成によれば、矢印で示すように斜め方向からの光線は、下地密着層に到達することなく、完全に遮光膜で遮断される。

従って多重反射をより高度に抑制することが可能である。この製造工程を図７（ａ）乃至図７（ｇ）に示す。製造工程において、図７（ａ）乃至図７（ｄ）までの工程は前記第１の実施の形態と全く同様であり、ポリシリコンの酸化によって形成された酸化膜１０を形成した後、第1の層間絶縁膜として酸化シリコン膜１１を形成する。そしてこの上層に、スパッタリング法によりチタンナイトライド膜を形成し、これを図７（ｅ）に示すように、パターニングし、下地密着層１２を形成する。

そしてこの後、遮光膜１３としてのタングステン膜を減圧ＣＶＤ法により形成し、これをパターニングする（図７（ｆ））。この後、図７（ｇ）に示すように、第２の層間絶縁膜１４および保護膜を形成し、図６に示したような固体撮像装置が形成される。

実施の形態４
本発明の参考例である、第４の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図８は第４の実施の形態を説明するための断面図であり、図９はその製造方法を説明するための工程断面図である。図８および図９において、１８はタングステンなどの高融点金属またはそのシリサイドからなる電荷転送電極、１９はチタンナイトライドからなる下地密着層である。これら図８，９において、図１および図２における構成要素と対応する要素には同じ符号を付した。

Ｎ型シリコンからなる半導体基板１中に、その一方の主面側からＰ型不純物を拡散させてＰ型領域２を形成する。このＰ型領域２内に半導体基板１の前記主面側から公知の方法を用いてＮ型不純物を選択的に拡散させて、フォトダイオード部のＮ-型領域３と垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４を所定の間隔をおいて形成する。そして、Ｎ-型領域３内に前記主面側からＰ型不純物を選択的に拡散させてＰ++領域５を形成してから、半導体基板１の前記主面上に第１のシリコン酸化膜６を形成する（図９（ａ））。

次に、第１のシリコン酸化膜６上にシリコン窒化膜７と第２のシリコン酸化膜８と順次形成する（図９（ｂ））。次にチタンナイトライドをたとえばスパッタリング法で２００ｎｍ以下、１０ｎｍ以上の膜厚に堆積させて下地密着層１９を形成し、さらにその上にたとえばＣＶＤ法によってタングステンなどの高融点金属またはそのシリサイドを堆積させて電荷転送電極１８を形成する（図９（ｃ））。

次に、ドライエッチング法で、電荷転送電極１８、下地密着層１９および第２のシリコン酸化膜８を、Ｎ型領域４上、ならびにＮ型領域４とＰ++領域５との間の領域上を残して他の部分を選択的に除去する（図９（ｄ））。次に、電荷転送電極１８上、下地密着層１９および第２のシリコン酸化膜８の側壁面上に、層間絶縁膜１１と保護膜１５を順次形成して（図９（ｅ））、図８に示した固体撮像装置が形成される。

この固体撮像装置において、Ｐ型領域２中のＮ-型領域３での光電変換によって発生した信号電荷は、電荷転送部をそれぞれ交互に第１相電極と第２相電極に区別すると、第２相電極にパルス電圧を印加することによって、第２相電極９下の垂直ＣＣＤ部のＮ型領域４に信号電荷は移動させる。次に１相電極と第２相電極にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。

この実施の形態では、Ｎ型領域４上、ならびにＮ型領域４とＰ++領域５との間の領域上に、チタンナイトライドからなる厚さ２００ｎｍ以下、１０ｎｍ以上の下地密着層１９を配し、さらにその上にタングステンまたはそのシリサイドからなる電荷転送電極１８を配置したので、第１の実施の形態と同様に、密着性、および遮光性に優れ、かつ遮光性が熱処理によっても劣化するおそれがない。

ここで、電荷転送電極としてタングステンシリサイドを用いる場合には１００から２００ｎｍ、タングステンを用いる場合には５０から１００ｎｍ、モリブデンシリサイドを用いる場合には１００から２００ｎｍ、アルミニウム合金を用いる場合には５０から１００ｎｍとするのが望ましい。アルミニウムを用いる場合には高温に耐え得ないため、高温となるような場合には使用しないように注意する必要がある。

また、電荷転送電極についても、前記第２の実施の形態および第３の実施の形態と同様に、下地密着層の端部を電荷転送電極が覆うようにしたり、電荷転送電極の端部が下地密着層の端部よりも突出するように構成することにより、多重反射の抑制効果はさらに高められる。なお、下地密着層は、スパッタリング法またはＣＶＤ法で形成されるのが望ましい。スパッタリング法で形成された膜は成膜時のエネルギーが高いため密着性がより高い。従って更なる薄膜化が可能であり、最も遮光効率の高いタングステンを遮光膜として用いる場合に良好な密着性を維持することが可能である。

さらにまた、ＣＶＤ法で形成された膜は、スパッタリング法で形成された膜に比べて段差被覆性が良好である。また、スパッタリングの場合フォトダイオード表面がダメージを受け、これに起因する異常電流により、白キズ、暗電流の発生を伴うことがあるが、ＣＶＤ法によれば、このような問題を回避することができる。

本発明は固体撮像装置の下地密着層および遮光膜はともに高融点金属またはそのシリサイドであり、下地密着層を構成する高融点金属あるいはそのシリサイドはスパッタリング法により形成しているため、良好な密着性を保持しつつ、スミア特性の改善をはかることが可能となり、ビデオカメラなどの撮像装置に有用である。

本発明の固体撮像装置の第１の実施の形態について説明するための断面図 図１に示した固体撮像装置の製造工程断面図 本発明で用いられる材料の透過率と膜厚との関係を示す図 本発明で用いられる材料の反射率と波長との関係を示す図 本発明の固体撮像装置の第２の実施の形態を説明するための断面図 本発明の固体撮像装置の第３の実施の形態を説明するための断面図 図３に示した固体撮像装置の製造工程断面図 本発明の参考例の固体撮像装置の第４の実施の形態の断面図 図８に示した固体撮像装置の製造工程断面図 従来の固体撮像装置の一例の断面図 従来の固体撮像装置の他の例の断面図

符号の説明

１ 半導体基板
２ Ｐ型領域
３ フォトダイオード部のＮ-型領域
４ 垂直ＣＣＤ部のＮ型領域
５ Ｐ++領域
６ シリコン酸化膜
７ シリコン窒化膜
８ シリコン酸化膜
９ ポリシリコン電極
１０ ポリシリコン酸化膜
１１ 層間絶縁膜
１２ 下地密着層
１３ 遮光膜
１４ 層間絶縁膜
１５ 保護膜
１８ 電荷転送電極
１９ 下地密着層

Claims (18)

1. 半導体基板に形成したフォトダイオード部と、前記フォトダイオード部からの電荷信号を転送する電荷転送部と、前記フォトダイオード部に開口を有すると共に前記電荷転送部を遮光する遮光膜が下地密着層を介して形成された固体撮像装置において、
   前記下地密着層および前記遮光膜はともに高融点金属またはそのシリサイドであり、
   前記下地密着層を構成する高融点金属あるいはそのシリサイドはスパッタリング法により形成した固体撮像装置。
2. 前記下地密着層はアルミニウム膜よりも低反射率である請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記下地密着層の膜厚は１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 前記遮光膜の膜厚は５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下である請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記遮光膜の膜厚は前記下地密着層の膜厚の５倍以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置。
6. 前記遮光膜はタングステンあるいはそのシリサイドである請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
7. 前記遮光膜は、フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層よりも端部が突出している請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置。
8. 前記遮光膜は、前記フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層の端部を覆うように形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置。
9. 前記遮光膜はＣＶＤ法により形成した請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置。
10. 半導体基板上にフォトダイオード部および電荷転送部を形成する工程と、
    前記電荷転送部上にスパッタリング法により高融点金属またはそのシリサイドからなる下地密着層を形成する工程と、
    前記下地密着層の上に高融点金属またはそのシリサイドからなる遮光膜を形成する工程と、
    前記遮光膜をパターニングして前記フォトダイオード部に開口を形成する工程と、を備えた固体撮像装置の製造方法。
11. 前記下地密着層はアルミニウム膜よりも低反射率である請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
12. 前記下地密着層の膜厚は１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である請求項１０または１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
13. 前記遮光膜の膜厚は５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下である請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。
14. 前記遮光膜の膜厚は前記下地密着層の膜厚の５倍以上である請求項１０乃至１３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 前記遮光膜はタングステンあるいはそのシリサイドである請求項１０乃至１４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
16. 前記遮光膜は、フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層よりも端部が突出している請求項１０乃至１５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
17. 前記遮光膜は、前記フォトダイオード部の開口において、前記下地密着層の端部を覆うように形成されている請求項１０乃至１５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
18. 前記遮光膜はＣＶＤ法により形成した請求項１０乃至１７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。

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