JP2006156578A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スミア特性および感度のばらつきの少ない固体撮像装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板に、電荷転送部106と光電変換部107と電荷転送部106上の電荷転送電極109とを形成し、第１の絶縁膜110を介して全面に金属遮光膜111及び第２の絶縁膜112を堆積した後、絶縁膜112の全面エッチバックを行い、電荷転送電極109の側面に絶縁膜112によるサイドウオール113を形成し、光電変換部上107で開口し、開口端部が前記サイドウオール113上に位置するレジストパターン114を形成し、レジストパターン114と絶縁膜のサイドウオール113をマスクにしてエッチングを行うことで、光電変換部107上に金属遮光膜112の開口部115を形成する。これにより、金属遮光膜111の開口部115がフォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工バラツキの影響を受けずに、電荷転送電極109に対して一定となるので、感度およびスミア特性のばらつきを低減することが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は固体撮像装置の製造方法に関し、特に金属遮光膜における開口部を形成する方法を工夫した固体撮像装置の製造方法に関する。

近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの小型化、高性能化に伴い、固体撮像素子の小型且つ高画素化を実現するための微細加工技術が要求されている。微細化を行う際に問題となる特性項目として感度、スミア特性がある。

従来の固体撮像素子の製造方法について図２（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、説明する。

まず、図２（ａ）に示すようにＮ型シリコン基板２０１に、ボロンのイオン注入を行い、熱処理してウェルである第１のＰ型層２０２を形成し、フォトレジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により所定の形状にパターニングして、ボロン（Ｂ）のイオン注入によりバリア層である第２のＰ型層２０３と画素分離のためのＰ型層２０４、電荷読み出し制御のためのＰ型層２０５を形成する。次にリン（Ｐ）或いはヒ素（Ａｓ）のイオン注入により電荷転送部２０６、光電変換部２０７を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）で得られた半導体基板の表面の熱酸化によりゲート絶縁膜２０８を形成してからポリシリコン膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相堆積）法で堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により電荷転送部２０６を覆うようにパターニングして、電荷転送電極２０９を形成する。電荷転送電極２０９を覆うように酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の絶縁膜２１０を熱酸化あるいはＣＶＤ法で形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように遮光材料であるタングステン（Ｗ）やタングステンシリサイド（ＷＳｉ）などの金属遮光膜２１１をＣＶＤ法やスパッタリング法などにより堆積し、図２（ｄ）に示すように上記金属遮光膜２１１上にフォトレジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術で光電変換部２０７上に開口部を有するフォトレジストパターン２１２を形成する。

次に、図２（ｅ）に示すようにドライエッチング技術で上記金属遮光膜２１１を電荷転送電極２０９を覆うようにパターニングして、レジストパターン２１２をアッシングと洗浄によって除去することにより、光電変換部２０７上に所望の遮光膜開口部２１３を形成する。

しかしながら、従来の固体撮像素子の製造方法においては、金属遮光膜に開口部を形成する時のフォトリソグラフィーでの位置合わせズレが必ず発生し、電荷転送電極２０９を覆う遮光膜２１１と電荷転送電極２０９との重なり量が常に異なるため、得られる固体撮像装置ごとのスミア特性のばらつきが大きくなるという問題点があった。

通常は、許容範囲を目的に応じて設定し、マージンも含めてある規格内で収まるように作りこまれるが、スミア特性のばらつきが大きくなると、規格を外れたスミア値が発生する可能性が大きくなり、不良品が発生する確率が高くなるので、スミア特性のばらつきはなるべく小さくすることが好ましい。

また、上記金属遮光膜開口部を形成する時のフォトリソグラフィーでの加工ばらつきにより開口部の寸法がばらつくため、受光感度がばらつくといった問題点があった。

また、光電変換部の開口部の寸法は、近年、高密度化の要求などから、次第に小さいものも要求されてきているが、金属遮光膜を形成する時のフォトリソグラフィー技術での解像限界により決定されており、より微細な固体撮像素子には不適であるという問題点があった。そこで、下記特許文献１に示されるような、電荷転送電極の側面に、金属遮光材料からなるサイドウオールを設けることを特徴とする技術が提案されている。

以下、図３（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、特許文献１に示されている、固体撮像素子の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すようにＮ型シリコン基板３０１に、ボロンのイオン注入を行い、熱処理してウェルである第１のＰ型層３０２を形成し、フォトレジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により所定の形状にパターニングして、ボロンのイオン注入によりバリア層である第２のＰ型層３０３と画素分離のための第３のＰ型層３０４、電荷読み出し制御のための第４のＰ型層３０５を形成する。次にリン或いはヒ素のイオン注入により電荷転送部３０６、光電変換部３０７を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の半導体基板の表面の熱酸化により酸化シリコンのゲート絶縁膜３０８を形成してからポリシリコン膜をＣＶＤ法で堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により電荷転送部３０６を覆うようにパターニングして、電荷転送電極３０９を形成する。電荷転送電極３０９を覆うように酸化シリコンの絶縁膜３１０を熱酸化あるいはＣＶＤ法で形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように第１の遮光材料であるタングステンやタングステンシリサイドなどの金属遮光膜３１１をＣＶＤ法やスパッタリング法などにより堆積する。ここまでの技術は、図２で説明した従来法、本特許文献１に示した方法、或いは、後述する本発明方法にもほぼ共通の通常の方法である。次に図３（ｄ）に示すように上記金属遮光膜３１１を異方性のドライエッチング技術（通常、エッチングガスには、例えばＣｌ_２，ＳＦ_６，Ａｒガスの混合ガスを用いる。）等により、全面のエッチバックを行い、電荷転送電極３０９の側面に一定の幅を有するサイドウオールを形成し、第１の遮光膜３１２とする。

次に、図３（ｅ）に示すように、全面にＣＶＤ法により酸化シリコンの絶縁膜３１３を堆積する。次に図３（ｆ）に示すように、第２の遮光材料としてチタンタングステン膜と第３の遮光材料としてＡｌ-Ｓｉ膜とをスパッタ法により形成し、フォトリソグラフィーとドライエッチング技術により、上記チタンタングステン膜とＡｌ-Ｓｉ膜とをパターニングし、第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５を形成する。

以上の製造方法により、第１の遮光膜３１２は主に横から入射する光３２１を遮光する働きをし、第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５は主に真上から入射する光３２０を遮光する働きをする。
特開平６−２６０６２９号公報

しかしながら、上記従来技術では以下の課題が存在する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれ上記、図３で説明した方法で固体撮像装置を製造した場合の得られる固体撮像装置の断面図であって、その課題（問題点）を説明するための断面図である。
第１の遮光膜３１２は主に横から入射する光を遮光し、第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５は主に真上から入射する光を遮光しているが、第１の遮光膜３１２と第２の遮光膜３１４、第３の遮光膜３１５の間には絶縁膜３１３が存在するため、図４（ａ）に示すように、斜め方向から入射してきた入射光４０１が、絶縁膜中を直接通り抜けたり（４０１ａ）、第１の遮光膜３１２と第２の遮光膜３１４の間で多重反射したりして（４０１ｂ）、電荷転送部に直接入るため、スミア特性が悪くなる。

また、第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５はフォトリソグラフィー技術によりパターニングされているので、図４（ｂ）に示すように位置合わせズレが発生した場合に、第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５のカバーする範囲が小さくなり、第１の遮光膜３１２と第２の遮光膜３１４、第３の遮光膜３１５との重なり量が小さくなると、図４（ａ）で示した入射光より、基板に対しより垂直に近い入射光４０２でも遮光することができないため、スミア特性が悪くなる。

また、図４（ａ）や、図４（ｂ）で示した入射光４０１、入射光４０２が入射するのを防ぐために、図４（ｃ）に示すように第２の遮光膜３１４と第３の遮光膜３１５を大きくして酸化シリコンの絶縁膜３１３の側壁面まで覆うようにしたとすると、第２の遮光膜３１４、第３の遮光膜３１５の開口端が第１の遮光膜３１２よりも光電変換部に対して内側に入り、入射光４０３が第３の遮光膜３１５に遮られて光電変換部に十分入らないため、感度が悪くなる。

かかる点に鑑み、本発明は、フォトリソグラフィー技術での位置合わせズレや加工ばらつきの影響を受けず、スミア特性のばらつきや感度の劣化のない金属遮光膜の開口部を形成することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と、光電変換部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、電荷転送部の上に形成されパルス電圧を印加することで電荷転送部に沿って信号電荷を転送する転送電極と、転送電極を覆うように設けられた遮光部とを有する固体撮像装置の製造方法において、電荷転送部の上に転送電極を形成する工程と、転送電極を含む半導体基板上の全面に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上の全面に金属遮光膜を形成する工程と、金属遮光膜の上の全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜をエッチバックして転送電極の側面に第２の絶縁膜のサイドウオールが残るように形成する工程と、光電変換部上で開口し、開口の端部がサイドウオール上に位置するレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンとサイドウオールとをマスクとして金属遮光膜をエッチングする工程とを備えることを特徴とする。

上記の固体撮像装置の製造方法によれば、金属遮光膜の開口部がフォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきの影響を受けずに、電荷転送電極に対して一定となるので、感度の劣化がなく、また、スミア特性のばらつき量を小さくすることができる。画素が微細化されたときに安定した感度特性を得ることができるため、特に有効である。

尚、前記本発明の固体撮像装置の製造方法においては、前記サイドウオールの底面の幅が１００〜３００ｎｍであることが好ましい。

通常、フォトリソグラフィーでのレジストマスクの位置ずれは、約５０〜１５０ｎｍ程度であり、サイドウオールの底面の幅が１００〜３００ｎｍであることにより、レジストマスクの位置ずれが生じても、レジストマスクの開口端をサイドウオールの上に載せることができ、フォトリソグラフィーでのレジストマスクの位置ずれによる、スミア特性のばらつきを低減することができ好ましい。

また、前記本発明の固体撮像装置の製造方法においては、前記第２の絶縁膜を形成する工程が、ＣＶＤ法により第２の絶縁膜を形成する工程であることが好ましい。

ＣＶＤ法は、絶縁膜の膜厚のコントロールが比較的容易である。従って、第２の絶縁膜をエッチバックして転送電極の側面に金属遮光膜に接して第２の絶縁膜のサイドウオールが残るように形成した場合に、サイドウオールの底面の幅を上記のように所望の幅にコントロールしやすく好ましい。例えば、ＣＶＤ法でＳｉＯ_２絶縁膜を形成する場合に堆積膜厚１００ｎｍの場合、堆積時の膜厚のばらつきは約１０ｎｍ程度であり、フォトリソグラフィーでのレジストマスクの位置ずれの約５０〜１５０ｎｍに比べて、より開口位置のばらつきを小さくでき好ましい。

また、前記本発明の固体撮像装置の製造方法においては、前記第２の絶縁膜のエッチバックが、異方性のドライエッチングによるエッチバックであることが好ましい。

異方性のドライエッチングにおいては、第２の絶縁膜からなるサイドウオールの底面の幅をあまり減少させずにエッチバックによって除去すべき第２の絶縁膜の所望の部分をほぼ選択的に除去することができ好ましい。

また、前記本発明の固体撮像装置の製造方法においては、前記第２の絶縁膜がＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４からなる絶縁膜であることが好ましい。

第２の絶縁膜がＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４からなる絶縁膜は、金属遮光膜として好適なタングステンやタングステンシリサイド並びにフォトレジストとのエッチング時における、エッチングの選択比を取りやすく好ましい。すなわちフォトレジストと第２の絶縁膜のＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４からなるサイドウォールをマスクとして金属遮光膜をエッチングする場合に、金属遮光膜のエッチング速度がフォトレジストと第２の絶縁膜のＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４に比べて早くなる条件に合致するエッチング条件を選択しやすく好ましい。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、製造工程断面図である図１(ａ) 〜（ｇ）を参照しながら説明する。
まず、図１（ａ）に示すようにＮ型シリコン基板１０１に、ボロン（Ｂ）のイオン注入を行い、熱処理してウェルである第１のＰ型層１０２を形成し、フォトレジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により所定の形状にパターニングして、ボロン（Ｂ）のイオン注入によりバリア層である第２のＰ型層１０３と、画素分離のための第３のＰ型層１０４、電荷読み出し制御のための第４のＰ型層１０５を形成する。次にリン（Ｐ）或いはヒ素（Ａｓ）のイオン注入により電荷転送部１０６、光電変換部１０７を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示した半導体基板の表面の熱酸化により酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜、或いは、前記熱酸化−ＣＶＤ法-熱酸化の組み合せなどによるＯＮＯ膜（ＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４−ＳｉＯ_２膜）のゲート絶縁膜１０８を形成してからポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜をＣＶＤ法で堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により電荷転送部１０６の上を覆うようにパターニングして、電荷転送電極１０９を形成する。電荷転送電極１０９は、これにパルス電圧を印加することで電荷転送部１０６に沿った信号電荷の転送が行われる作用を有するものである。そして、電荷転送電極１０９を覆うように酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の第１の絶縁膜１１０を熱酸化あるいはＣＶＤ法で形成する。ＣＶＤ法で酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の第１の絶縁膜を形成するには、特に限定するものではないが、例えば、ＳｉＨ_４とＯ_２ガスによるＣＶＤ法などが一般的である。

なお、上記ゲート絶縁膜１０８として熱酸化膜を用いてもよいが、窒化膜と酸化膜の複合膜を用いても良く、ゲート絶縁膜１０８をＯＮＯ膜（ＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４−ＳｉＯ_２膜）のような窒化膜と酸化膜の複合膜で形成しておくことは、その後の熱酸化などの工程に対し、膨れなどが生じにくく好ましい。また上記電荷転送電極１０９としてポリシリコン膜を用いたが、ポリシリコン膜とタングステンシリサイド膜やポリシリコン膜とタングステン膜などの複合膜を用いても良い。この場合には、電荷転送電極１０９は遮光膜としての働きもする。

次に、図１（ｃ）に示すように遮光材料としてタングステン（Ｗ）膜やタングステンシリサイド（ＷＳｉ）膜などの金属遮光膜１１１をＣＶＤ法やスパッタリング法などにより０．１５〜０．４０μｍ程度堆積し、図１（ｄ）に示すように上記金属遮光膜１１１上に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等からなる第２の絶縁膜１１２をＣＶＤ法により好ましくは１００〜３００ｎｍ程度の厚さ堆積する。前述したようにＣＶＤ法により第２の絶縁膜を形成することが好ましい。

ＣＶＤ法は、絶縁膜の膜厚のコントロールが比較的容易である。従って、第２の絶縁膜をエッチバックして転送電極の側面に第２の絶縁膜のサイドウオールが残るように形成した場合に、サイドウオールの底面の幅を所望の幅にコントロールしやすく好ましい。

なお、金属遮光膜１１１材料としてタングステン膜やタングステンシリサイド膜を用いて説明したが、チタンタングテン膜やチタンナイトライド膜、チタン膜、Ａｌ-Ｓｉ膜などを用いても良い。

次に、図１（ｅ）に示すようにエッチング技術により、全面のエッチバックを行い、金属遮光膜１１１上の電荷転送電極１０９の側面側に金属遮光膜１１１に接して一定の幅（底面の幅）を有する絶縁膜のサイドウオール１１３を形成する。エッチバックは、プラズマに暴露してエッチングを行なう異方性のドライエッチングが用いられ、酸化膜をエッチングする場合は、例えば、ＣＨＦ_３ガスにＯ_２ガスを添加してドライエッチングするなどの方法が好ましい。サイドウオール１１３の底面の幅は、前述した様に、１００〜３００ｎｍとすることが好ましい。これは、上述したような異方性のドライエッチングにより、容易に実現可能である。図面基準で、基板の上面に堆積された第２の絶縁膜はエッチングされやすいが、その側面方向にはエッチングされにくいので、サイドウオール１１３を形成でき、その底面の幅を所定の幅に形成することができる。

次に、図１（ｆ）に示すように、上記金属遮光膜１１１上にフォトレジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術により光電変換部１０７上に開口部を有し、かつ絶縁膜のサイドウオール１１３上にパターン端を持つレジストパターン１１４を形成する。フォトレジスト材料としてはポジ型でもネガ型のフォトレジスト材料のいずれでもよい。また、露光光源のｇ線、ｉ線、エキシマレーザ光源等に対応するフォトレジスト等、目的に応じ適宜選択して使用することができる。

次に、図１（ｇ）に示すように、レジストパターン１１４と第２の絶縁膜から形成されたサイドウオール１１３とをマスクにしてドライエッチングにより光電変換部１０７の上の金属遮光膜１１１をエッチングし、金属遮光膜１１１が電荷転送電極１０９を覆うようにパターニングする。この場合、通常の金属遮光膜１１１をエッチングする条件で、レジストと酸化膜に対して十分な選択比（レジスト、酸化膜のエッチングレートに対するタングステンのエッチングレート比を大きくする）を得るためのエッチング条件を選定すればよく、例えば金属遮光膜１１１としてタングステンを用いる場合には、特に限定するものではないが例えばＣｌ_２、ＳＦ_６、Ａｒの混合ガスを用いてドライエッチングする。

その後、レジストパターン１１４をアッシングと洗浄によって除去することにより、光電変換部１０７上に所望の遮光膜開口部１１５を形成する。

以上の製造方法によれば、金属遮光膜１１１の遮光膜開口部１１５は電荷転送電極の側面に形成された第２の絶縁膜からなるサイドウオール１１３で位置が決定されるので、フォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきの影響を受けずに、フォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきがあってもレジストマスクの開口端をサイドウオールの上に載せることができ、サイドウオールで遮光膜開口部１１５の位置が決定されるので電荷転送電極に対して一定の位置関係となるため、金属遮光膜１１１の遮光膜開口部１１５形成におけるレジストパターン１１４形成時のフォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきに起因する感度およびスミア特性のばらつきを低減することが出来る。

なお、上記の実施形態においてＰ型、Ｎ型は、それぞれ逆導電型で形成されても構わない。

また、上記実施形態においては光電変換部の上に精度良く遮光開口部１１５を形成する方法について述べたが、固体撮像装置に限らず段差部間に位置精度良く開口部を形成する場合にも有効である。

以下、本発明の理解を容易にするために、図面を参照しながら、具体的実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

以下、本発明の実施例である固体撮像装置の製造方法について、図１(ａ) 〜（ｇ）を参照しながら説明する。

まず、図１（ａ）に示すようにＮ型シリコン基板１０１に、ボロン（Ｂ）のイオン注入を行い、熱処理してウェルである第１のＰ型層１０２を形成し、フォトレジスト材料を塗布し（使用したフォトレジストは、ＫｒＦエキシマレーザ用ポジ型フォトレジスト）、フォトリソグラフィー技術により所定の形状にパターニングして、ボロン（Ｂ）のイオン注入によりバリア層である第２のＰ型層（Ｐ型層）１０３と、画素分離のための第３のＰ型層（Ｐ型層）１０４、電荷読み出し制御のための第４のＰ型層（Ｐ型層）１０５を形成し、次にヒ素（Ａｓ）のイオン注入により電荷転送部１０６、光電変換部１０７を形成した半導体基板を用意した。

次に、図１（ｂ）に示すように熱酸化−ＣＶＤ法−熱酸化によりトータル厚みで６５ｎｍのＯＮＯ膜（ＳｉＯ_２-Ｓｉ_３Ｎ_４-ＳｉＯ_２）をゲート絶縁膜１０８として形成（熱酸化は、拡散炉温度９００℃でＨ_２、Ｏ_２ガスで行った。ＣＶＤ法は、７５０℃程度の減圧ＣＶＤ炉でＳｉＨ_２Ｃｌ_２とＮＨ_３の気相反応で形成）してからポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜（厚さ２５０ｎｍ）をＣＶＤ法（気層成長法：５３０℃）で堆積し、ＫｒＦエキシマレーザ用ポジ型フォトレジストをフォトレジストとして使用したフォトリソグラフィー技術とＣｌ_２、ＨＢｒガスを使用したドライエッチングにより電荷転送部１０６の上を覆うようにパターニングして、電荷転送電極１０９を形成した。そして、電荷転送電極１０９を覆うように酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の絶縁膜１１０（第１の絶縁膜）を熱酸化と減圧ＣＶＤ法により形成した。すなわち、９００℃で熱酸化により酸化シリコン絶縁膜を厚さ１５ｎｍ（シリコン基板上膜厚）形成した後にＳｉＨ_４とＮ₂ＯとＮ₂ガスを用いた減圧ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜（高温酸化膜）（８００℃、厚さ６０ｎｍ）の酸化シリコン絶縁膜を形成した。

次に、図１（ｃ）に示すように遮光材料としてタングステン（Ｗ）膜からなる金属遮光膜１１１をＣＶＤ法（圧力１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）、基板温度４５０℃ ）により２００ｎｍ堆積し、図１（ｄ）に示すように上記金属遮光膜１１１上に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の絶縁膜（第２の絶縁膜）１１２としてＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）とＯ₃ガスを用いた常圧ＣＶＤ法（４００℃）によりＮＳＧ（ノン−ドープト−シリケート−グラス）膜である酸化シリコン絶縁膜（第２の絶縁膜）を厚さ１００ｎｍ堆積した。

次に、図１（ｅ）に示すようにＣＨＦ_３ガスにＯ_２ガスを添加したエッチングガスを用いた異方性ドライエッチングにより、全面のエッチバックを行い、金属遮光膜１１１上の電荷転送電極１０９の側面に金属遮光膜１１１に接して底面の幅（最下面での幅）１００ｎｍを有する絶縁膜のサイドウオール１１３を形成した。

次に、図１（ｆ）に示すように、上記金属遮光膜１１１上にレジスト材料（ＫｒＦエキシマレーザ用ポジ型フォトレジスト）を膜厚１．５μｍ塗布し、フォトリソグラフィー技術により光電変換部１０７上に開口部（図１（ｆ）で見える開口寸法（短辺）：０．９μｍ、実際には上から見た開口部の形状は長方形なので、その長辺は１．５μｍ）を有し、かつ絶縁膜のサイドウオール１１３上にパターン端を持つレジストパターン１１４を形成した。

次に、図１（ｇ）に示すように、レジストパターン１１４と絶縁膜のサイドウオール１１３とをマスクにしてＣｌ_２、ＳＦ_６、Ａｒガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングにより光電変換部１０７の上の金属遮光膜１１１をエッチングし、金属遮光膜１１１が電荷転送電極１０９を覆うようにパターニングし、その後、レジストパターン１１４をＯ_２ガスによるアッシングとＨＦ水溶液による洗浄及びＮＨ_４ＯＨ（アンモニア水）による洗浄によって除去することにより、光電変換部１０７上に所望の遮光膜開口部１１５（図１（ｇ）で見える開口寸法（短辺）：０．７μｍ、実際には上から見た開口部の形状は長方形なので、その長辺は１．３μｍ）を形成した。

以上の製造方法で得られた固体撮像装置は、感度：250ｍＶ、スミア：-85ｄＢであり、固体撮像装置ごとのスミア特性のばらつきも固体撮像装置18000個につき±3ｄＢの範囲内であり、金属遮光膜１１１の遮光膜開口部１１５が、電荷転送電極の側面に形成された絶縁膜のサイドウオールで位置が決定されるので、フォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきの影響を受けずに、電荷転送電極に対して一定の位置関係となるため、金属遮光膜１１１の遮光膜開口部１１５形成におけるレジストパターン１１４形成時のフォトリソグラフィーでの位置合わせズレや加工ばらつきに起因する感度の低下およびスミア特性のばらつきを低減することが出来た。

本発明は、フォトリソグラフィー技術における位置合わせズレ、加工ばらつきの影響を受けることなく、光電変換部等の上に位置精度良く遮光開口部を形成する場合に有効な方法であり、スミア特性のばらつきや感度の劣化のない固体撮像装置の製造に有用な方法である。

本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図 従来の固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図 その他の従来の固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図 その他の従来の固体撮像装置の課題を説明するための固体撮像装置の断面図

符号の説明

１０１ Ｎ型シリコン基板
１０２ 第１のＰ型層
１０３ 第２のＰ型層
１０４ 画素分離のためのＰ型層
１０５ 電荷読み出し制御のためのＰ型層
１０６ 電荷転送部
１０７ 光電変換部
１０８ ゲート絶縁膜
１０９ 電荷転送電極
１１０ 第１の絶縁膜
１１１ 金属遮光膜
１１２ 第２の絶縁膜
１１３ 絶縁膜のサイドウオール
１１４ レジストパターン
１１５ 遮光膜開口部
２０１ Ｎ型シリコン基板
２０２ 第１のＰ型層
２０３ 第２のＰ型層
２０４ 画素分離のためのＰ型層
２０５ 電荷読み出し制御のためのＰ型層
２０６ 電荷転送部
２０７ 光電変換部
２０８ ゲート絶縁膜
２０９ 電荷転送電極
２１０ 絶縁膜
２１１ 金属遮光膜
２１２ レジストパターン
２１３ 遮光膜開口部
３０１ Ｎ型シリコン基板
３０２ 第１のＰ型層
３０３ 第２のＰ型層
３０４ 第３のＰ型層
３０５ 第４のＰ型層
３０６ 電荷転送部
３０７ 光電変換部
３０８ ゲート絶縁膜
３０９ 電荷転送電極
３１０ 絶縁膜
３１１ 金属遮光膜
３１２ 第１の遮光膜
３１３ 絶縁膜
３１４ 第２の遮光膜
３１５ 第３の遮光膜
３２０ 真上から入射する光
３２１ 横から入射する光
４０１ 入射光
４０１ａ 入射光
４０１ｂ 入射光
４０２ 入射光
４０３ 入射光

Claims (5)

1. 半導体基板に、入射光を信号電荷に光電変換する光電変換部と、前記光電変換部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部の上に形成されパルス電圧を印加することで前記電荷転送部に沿って前記信号電荷を転送する転送電極と、前記転送電極を覆うように設けられた遮光部とを有する固体撮像装置の製造方法において、
   前記電荷転送部の上に転送電極を形成する工程と、
   前記転送電極を含む前記半導体基板上の全面に第１の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第１の絶縁膜の上の全面に金属遮光膜を形成する工程と、
   前記金属遮光膜の上の全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２の絶縁膜をエッチバックして前記金属遮光膜上の前記転送電極の側面に前記第２の絶縁膜のサイドウオールが残るように形成する工程と、
   前記光電変換部上で開口し、前記開口の端部が前記サイドウオール上に位置するレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンと前記サイドウオールとをマスクとして前記金属遮光膜をエッチングする工程とを備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記サイドウオールの底面の幅が１００〜３００ｎｍである請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記第２の絶縁膜を形成する工程が、ＣＶＤ法により第２の絶縁膜を形成する工程である請求項１または２のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記第２の絶縁膜のエッチバックが、異方性のドライエッチングによるエッチバックである請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記第２の絶縁膜がＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４からなる絶縁膜である請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。

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