JP2006351787A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Sadaji Yasuumi
貞二 安海
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device that is high in accuracy and reliability regarding high-level microfabrication. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device is provided with an optical conversion section, and a charge transfer section provided with a charge transfer electrode for transferring charges generated in the optical conversion section. The device is characterized in that at least one of insulation films is constituted of a double-layer structure of a radical oxide film having low-temperature plasma and a CVD film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に微細化に耐えうる構造の固体撮像素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a manufacturing method of a solid-state imaging device having a structure capable of withstanding miniaturization.

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、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、チップサイズを大型化することなく高解像度を得るためには、単位画素あたりの面積を縮小し、高集積化を図る必要がある。   In recent years, demands for higher resolution and higher sensitivity have been increasing in solid-state imaging devices, and the number of imaging pixels has been increasing to more than gigapixels. Under such circumstances, in order to obtain high resolution without increasing the chip size, it is necessary to reduce the area per unit pixel and achieve high integration.

一方、光電変換部を構成するフォトダイオードの面積を小さくすると感度が低下するため、フォトダイオード領域の面積は確保しなければならない。そこで、電荷転送部および周辺回路部の配線の微細化をはかり、配線の面積比率を低減することにより、フォトダイオード領域の占有面積を確保しつつチップの微細化をはかるべく種々の研究がなされている。   On the other hand, if the area of the photodiode that constitutes the photoelectric conversion unit is reduced, the sensitivity is lowered. Therefore, the area of the photodiode region must be ensured. Therefore, various studies have been made to reduce the size of the chip while securing the area occupied by the photodiode region by reducing the wiring area ratio of the charge transfer portion and the peripheral circuit portion and reducing the area ratio of the wiring. Yes.

このような状況の中で配線の微細化により、高集積化を実現するためには配線層間の層間絶縁膜の平坦性を保つことは重要な技術課題となる。さらにまた、固体撮像素子の作りこまれた基板(シリコン基板)は、フィルタやレンズを積層して、実装される。このため、レンズと光電変換部との位置精度が重要となり、またその距離すなわち高さ方向の距離も、製造工程における位置精度と、使用時における感度(光電変換効率)面での大きな問題となる。   Under these circumstances, maintaining the flatness of the interlayer insulating film between the wiring layers is an important technical issue in order to realize high integration by miniaturization of the wiring. Furthermore, a substrate (silicon substrate) on which a solid-state image sensor is built is mounted by laminating filters and lenses. For this reason, the positional accuracy between the lens and the photoelectric conversion unit is important, and the distance, that is, the distance in the height direction, is a big problem in terms of positional accuracy in the manufacturing process and sensitivity (photoelectric conversion efficiency) in use. .

そこで平坦性の向上のために、電荷転送部を単層電極構造とした構造が提案されている。CCDにおいては電極間ギャップが転送効率を決定する重要な要因となっており、この電極間ギャップをいかに小さくとるかが重要である。しかしながら通常のフォトリソグラフィ技術による電極パターンの形成では、0.2μmが限度であり、これよりも小さく形成するのは困難であった。また電極間距離の微細化においてはアスペクト比も大きくならざるを得ず、このように微細でかつアスペクト比の大きな電極間ギャップに絶縁膜を埋め込む技術も極めて難しい。   In order to improve the flatness, a structure in which the charge transfer portion has a single-layer electrode structure has been proposed. In the CCD, the gap between the electrodes is an important factor for determining the transfer efficiency, and how small the gap between the electrodes is important. However, in the formation of an electrode pattern by a normal photolithography technique, the limit is 0.2 μm, and it is difficult to form an electrode pattern smaller than this. Further, when the distance between the electrodes is miniaturized, the aspect ratio must be increased, and it is extremely difficult to embed an insulating film in the gap between the electrodes that is fine and has a large aspect ratio.

このため、電極間ギャップの微細化は極めて深刻であり、十分なパターン精度を得られない場合、感度ばらつき、電荷転送効率の悪化などを引き起こし、パターン精度の向上は深刻な問題となっている。また周辺回路部の微細化も同様に求められている。このような状況の中でフォトリソグラフィ工程におけるパターン精度の向上、および電極間ギャップへの絶縁膜の形成にあたり、絶縁膜の膜質の向上が微細化への重要な課題となっている。   For this reason, the miniaturization of the gap between the electrodes is extremely serious, and when sufficient pattern accuracy cannot be obtained, sensitivity variation and deterioration of charge transfer efficiency are caused, and improvement of pattern accuracy is a serious problem. In addition, miniaturization of the peripheral circuit portion is also demanded. Under such circumstances, in improving the pattern accuracy in the photolithography process and forming the insulating film in the gap between the electrodes, improving the film quality of the insulating film is an important issue for miniaturization.

このような状況の中で、電極間ギャップに形成される絶縁膜すなわち電極間絶縁膜の膜質の向上を図ろうとすると、高温下での酸化が必要となる。通常、十分な絶縁性を確保するためには900℃から950℃での熱処理を行う必要がある。   Under such circumstances, in order to improve the quality of the insulating film formed in the interelectrode gap, that is, the interelectrode insulating film, oxidation at a high temperature is required. Usually, in order to ensure sufficient insulation, it is necessary to perform heat treatment at 900 ° C. to 950 ° C.

しかしながら、固体撮像素子(CCD)においては、基板内へのウェルの形成、ストッパ層の形成、pn接合の形成など種々の不純物の導入工程による機能層の形成を行った後に、電極間絶縁膜の形成がなされるため、通常の熱処理では、不純物拡散を抑制することができず、拡散長の伸びによる素子特性のばらつきにより、所望の特性を得ることができないという問題があった。また、CVD法による絶縁膜の形成のみでは、隣接電極間の耐圧を十分に確保することが困難であった。   However, in a solid-state imaging device (CCD), after forming a functional layer by introducing various impurities such as forming a well in a substrate, forming a stopper layer, and forming a pn junction, As a result of the formation, impurity diffusion cannot be suppressed by normal heat treatment, and there is a problem that desired characteristics cannot be obtained due to variations in element characteristics due to extension of diffusion length. In addition, it is difficult to ensure a sufficient withstand voltage between adjacent electrodes only by forming an insulating film by a CVD method.

従来の単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子では、電極間ギャップの微細化に際し、フォトリソグラフィの解像度を超えた微細化をはかるために、第1層導電性膜のパターンを形成した後、電極間絶縁膜を形成し、この上層に第2層導電性膜を積層したのち、レジストエッチバックあるいはCMP(化学的機械研磨)法により、平坦化をはかる方法も提案されている(特許文献1)。   In a conventional solid-state imaging device using a charge transfer electrode having a single-layer structure, a pattern of a first-layer conductive film is formed in order to achieve a finer resolution beyond the resolution of photolithography when a gap between electrodes is miniaturized. Thereafter, an interelectrode insulating film is formed, and a second-layer conductive film is laminated thereon, and then planarized by resist etchback or CMP (Chemical Mechanical Polishing) method has been proposed (patent) Reference 1).

例えば、電荷転送電極として多結晶シリコンあるいはアモルファスシリコン膜を用い、第1層導電性膜からなる第1の電極を形成した後に、この第1の電極のパターン表面を酸化し、この酸化膜を電極間絶縁膜とし、第2層目の転送電極となる多結晶シリコンあるいはアモルファスシリコン膜を堆積し、レジストを塗布し、レジストエッチバック法により全面エッチングを行うことにより電極の単層化を実施している。   For example, a polycrystalline silicon or amorphous silicon film is used as a charge transfer electrode, and after forming a first electrode made of a first layer conductive film, the pattern surface of the first electrode is oxidized, and this oxide film is used as an electrode. A polycrystalline or amorphous silicon film serving as a second layer transfer electrode is deposited as an inter-layer insulating film, a resist is applied, and the entire surface is etched by a resist etch back method to form a single layer electrode. Yes.

この電極間絶縁膜は、熱酸化により第1の電極のパターンの表面に電極間絶縁膜を形成し、さらにこの上層に酸化シリコン膜(HTO酸化膜)を形成する。   The interelectrode insulating film forms an interelectrode insulating film on the surface of the pattern of the first electrode by thermal oxidation, and further forms a silicon oxide film (HTO oxide film) on the upper layer.

そしてこの上層に第2層ドープトアモルファスシリコン膜を形成し、CMPにより第2層ドープトアモルファスシリコン膜の平坦化を行うことにより、表面の平坦な単層構造の固体撮像素子電極が形成される。   Then, a second layer doped amorphous silicon film is formed as an upper layer, and the second layer doped amorphous silicon film is flattened by CMP to form a solid-state imaging device electrode having a flat single layer structure. .

しかしながら電極間絶縁膜は所望の耐圧が必要であるため、膜質が良好である必要がある。このため、上述したように熱酸化が必要であり、微細化あるい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。   However, since the interelectrode insulating film requires a desired withstand voltage, the film quality needs to be good. For this reason, as described above, thermal oxidation is necessary, and there is a problem that it is difficult to cope with miniaturization or further improvement in sensitivity.

また、このように電極間絶縁膜の形成だけでなく、固体撮像素子の場合、基板内に不純物領域を形成した後に電荷転送部を形成するため、上層の膜形成時における拡散長の伸びが素子特性のばらつきの大きな原因となるという問題がある。特に熱酸化による絶縁膜の形成を伴う工程において、特性劣化が深刻な問題となっている。   In addition to the formation of the interelectrode insulating film as described above, in the case of a solid-state imaging device, the charge transfer portion is formed after forming the impurity region in the substrate. There is a problem that it causes a large variation in characteristics. Particularly in a process involving the formation of an insulating film by thermal oxidation, characteristic deterioration is a serious problem.

特開2004−179608号公報JP 2004-179608 A

このように、従来の固体撮像素子では、微細化に伴い、絶縁膜の形成における熱による素子特性の劣化が深刻な問題となっていた。   As described above, in the conventional solid-state image pickup device, deterioration of device characteristics due to heat in forming an insulating film has become a serious problem with miniaturization.

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、高度の微細化に際しても高精度で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。
また、本発明は、高度の微細化に際しても高精度で信頼性の高い単層電極構造の固体撮像素子を形成することを目的とする。
さらに、本発明は、単層電極構造の電荷転送電極を形成するに際し、電極パターンの微細化、薄膜化に際しても、高耐圧で信頼性の高い電荷転送電極を形成することにより電荷転送効率の改善を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device with high accuracy and high reliability even at high miniaturization.
It is another object of the present invention to form a solid-state imaging device having a single-layer electrode structure that is highly accurate and reliable even at high miniaturization.
Furthermore, the present invention improves the charge transfer efficiency by forming a charge transfer electrode having a high withstand voltage and high reliability when forming a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure, even when the electrode pattern is miniaturized and thinned. It aims to plan.

そこで本発明の固体撮像素子は、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、絶縁膜の少なくともひとつが、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成されたことを特徴とする。   Therefore, the solid-state imaging device according to the present invention is 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. Is characterized in that it has a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.

この構成によれば、高密度の低温プラズマによるラジカル酸化によって絶縁膜を形成しているため、従来のように900から950℃の高温下にさらすことなく、緻密で高品質の酸化膜を形成することができるため、この上層にCVD膜を形成しても、絶縁耐性の高い高品質の絶縁膜を得ることができる。このようにして低温下での形成が可能であるため、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、信頼性の高い膜形成を行うことが可能となる。   According to this configuration, since the insulating film is formed by radical oxidation using high-density low-temperature plasma, a dense and high-quality oxide film is formed without being exposed to a high temperature of 900 to 950 ° C. as in the prior art. Therefore, even if a CVD film is formed on this upper layer, a high-quality insulating film having high insulation resistance can be obtained. Since formation at a low temperature is possible in this manner, a highly reliable film formation can be performed without causing an increase in the diffusion length of the underlying impurity region.

また、本発明の固体撮像素子は、前記電荷転送電極が、第1の電極と、前記第1の電極の側壁を覆う電極間絶縁膜を介して形成される第2の電極との単層電極構造を有し、前記電極間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成されたものを含む。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the charge transfer electrode is a single-layer electrode including a first electrode and a second electrode formed through an interelectrode insulating film that covers a side wall of the first electrode. The inter-electrode insulating film includes a structure having a two-layer structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.

この構成によれば、上記効果に加え、微細化に伴い、電極間ギャップを小さくしても緻密で高品質の絶縁膜を形成することができるため、微細化が可能となる。   According to this configuration, in addition to the above effects, a fine and high-quality insulating film can be formed even if the gap between the electrodes is reduced along with the miniaturization.

また、本発明の固体撮像素子は、前記電荷転送電極の下層に形成されるゲート酸化膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成されたものを含む。   In the solid-state imaging device of the present invention, the gate oxide film formed below the charge transfer electrode includes a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.

この構成によれば、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、ゲート酸化膜の高耐圧化をはかるとともに、信頼性の高い高品質膜を形成することができる。   According to this configuration, it is possible to increase the breakdown voltage of the gate oxide film and form a highly reliable high quality film without causing an increase in the diffusion length of the underlying impurity region.

また、本発明の固体撮像素子は、前記光電変換部上に、光導波路構造を備え、前記光導波路の周縁部が低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成されたものを含む。   The solid-state imaging device of the present invention includes an optical waveguide structure on the photoelectric conversion portion, and a peripheral portion of the optical waveguide is configured by a two-layer film structure of a radical oxide film by a low temperature plasma and a CVD film. Including things.

この構成によれば、光導波路構造を形成するための厚い層間絶縁膜の形成が、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、可能となり、特性の優れた固体撮像素子を提供することができる。   According to this configuration, it is possible to form a thick interlayer insulating film for forming an optical waveguide structure without causing an increase in the diffusion length of the underlying impurity region, and to provide a solid-state imaging device having excellent characteristics Can do.

また本発明の固体撮像素子は、前記層間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成されたものを含む。   In the solid-state imaging device of the present invention, the interlayer insulating film includes a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.

この構成によれば、層間絶縁膜の形成が、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、緻密で優れた膜質を得ることが可能となるため、層間絶縁膜の膜厚を低減することができる。   According to this configuration, the formation of the interlayer insulating film makes it possible to obtain a dense and excellent film quality without causing an increase in the diffusion length of the underlying impurity region, thereby reducing the film thickness of the interlayer insulating film. be able to.

また本発明の固体撮像素子は、前記CVD膜は窒化シリコン膜であるものを含む。   In the solid-state imaging device of the present invention, the CVD film is a silicon nitride film.

この構成によれば、酸化シリコンと窒化シリコンとの2層膜となるためより高耐圧で信頼性の高い絶縁膜を得ることが可能となるため、絶縁膜の合計膜厚を低減することができる。   According to this configuration, since it is a two-layer film of silicon oxide and silicon nitride, it is possible to obtain an insulating film with higher withstand voltage and higher reliability, so that the total film thickness of the insulating film can be reduced. .

また本発明の固体撮像素子は、前記フィールド酸化膜が、トレンチを形成した後選択酸化(LOCOS)によって形成されたリセスLOCOS膜であるものを含む。   In the solid-state imaging device of the invention, the field oxide film is a recess LOCOS film formed by selective oxidation (LOCOS) after forming a trench.

この構成によれば、表面の平坦化をはかることができ、より薄型化および微細化が可能となる。   According to this configuration, the surface can be flattened, and further thinning and miniaturization are possible.

また本発明の固体撮像素子は、前記フィールド酸化膜が、シャロウトレンチ(STI)構造をなす膜であるものを含む。   The solid-state imaging device of the present invention includes one in which the field oxide film is a film having a shallow trench (STI) structure.

この構成によれば、表面の平坦化をはかることができ、より薄型化および微細化が可能となる。   According to this configuration, the surface can be flattened, and further thinning and miniaturization are possible.

また本発明の方法は、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の製造方法において、半導体基板表面に、光電変換部および電荷転送チャネルを形成する工程と、前記半導体基板表面に、ゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電荷転送電極を形成する工程と、前記電荷転送電極上に、層間絶縁膜を形成する工程とを含み、前記光電変換部または電荷転送部または層間絶縁膜の少なくともひとつが、低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD工程との2工程で形成されるものを含む。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers a charge generated in the photoelectric conversion unit. Forming a photoelectric conversion portion and a charge transfer channel; forming a gate oxide film on the surface of the semiconductor substrate; forming a charge transfer electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed; Forming an interlayer insulating film on the charge transfer electrode, wherein at least one of the photoelectric conversion unit, the charge transfer unit, or the interlayer insulating film is a radical oxide film forming step by low-temperature plasma, a CVD step, Including those formed in the two steps.

この構成によれば、高密度の低温プラズマによるラジカル酸化によって絶縁膜を形成しているため、従来のように900から950℃の高温下にさらすことなく、緻密で高品質の酸化膜を形成することができるため、低温下での形成が可能であるため、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、信頼性の高い膜形成を行うことが可能となる。ラジカル酸化膜の上層にCVD膜を形成しても、絶縁耐性の高い高品質の絶縁膜を得ることができる。   According to this configuration, since the insulating film is formed by radical oxidation using high-density low-temperature plasma, a dense and high-quality oxide film is formed without being exposed to a high temperature of 900 to 950 ° C. as in the prior art. Therefore, since it can be formed at a low temperature, it is possible to form a highly reliable film without increasing the diffusion length of the underlying impurity region. Even if a CVD film is formed on the radical oxide film, a high-quality insulating film having high insulation resistance can be obtained.

また本発明の方法は、電荷転送電極の形成工程が、第1の電極を構成する第1層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層導電性膜を形成する工程と、少なくとも前記第1の電極上の前記第2層導電性膜を除去し、前記第2の導電性膜の形成された前記半導体基板表面を平坦化する工程とを含み、電極間絶縁膜の形成に際し、低温プラズマによるラジカル酸化を用い、層間酸化を行うことで結晶方位依存性のない酸化が可能となり、通常の熱酸化にみられるような電荷転送電極幅のばらつきを低減することができる。   In the method of the present invention, the step of forming the charge transfer electrode includes a step of forming a pattern of the first layer conductive film constituting the first electrode, an interelectrode insulating film on at least the side wall of the first electrode, and Forming an insulating film, forming a second layer conductive film constituting a second electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the first electrode and the interelectrode insulating film are formed, and at least the Removing the second-layer conductive film on the first electrode, and planarizing the surface of the semiconductor substrate on which the second conductive film is formed. By performing radical oxidation by plasma and performing interlayer oxidation, oxidation without crystal orientation dependency is possible, and variation in charge transfer electrode width as seen in normal thermal oxidation can be reduced.

この構成によれば、多数の絶縁膜形成工程を含むが、この少なくともひとつを低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成する工程とCVD工程とを含み、2層構造膜を形成するようにしているため、下地基板に形成された不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく形成可能である。
特に電極間絶縁膜の形成に際し、低温プラズマによるラジカル酸化を用い、層間酸化を行うことで結晶方位依存性のない酸化が可能となり、通常の熱酸化にみられるような電荷転送電極幅のばらつきを低減することができる。
According to this configuration, a number of insulating film forming steps are included, and at least one of them includes a step of forming a radical oxide film by low-temperature plasma and a CVD step, so that a two-layer structure film is formed. The impurity region formed in the base substrate can be formed without causing an increase in diffusion length.
In particular, when forming an interelectrode insulating film, it is possible to oxidize without dependency on crystal orientation by using radical oxidation by low-temperature plasma and performing interlayer oxidation, and the variation in the width of the charge transfer electrode as seen in normal thermal oxidation is reduced. Can be reduced.

また本発明の方法は、前記ゲート酸化膜の形成工程が、低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD工程との2工程で構成されるものを含む。   In the method of the present invention, the gate oxide film forming step includes two steps of a radical oxide film forming step by low temperature plasma and a CVD step.

また、本発明の方法は、前記光電変換部上に、光導波路構造を備え、前記光導波路の形成工程が、前記光導波路の周縁部が低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD工程との2工程で構成される絶縁膜を形成する工程と、光電変換部上に開口を形成する工程と、さらに前記開口に高屈折率材料を充填する工程とを含むものを含む。   In the method of the present invention, the optical waveguide structure is provided on the photoelectric conversion portion, and the optical waveguide forming step is a two-step process in which the peripheral portion of the optical waveguide is a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD step. And a step of forming an opening on the photoelectric conversion portion and a step of filling the opening with a high refractive index material.

また、本発明の方法は、前記層間絶縁膜の形成工程が、低温プラズマによるラジカル酸化工程と、CVD工程とを含み、2層膜構造を構成したものを含む。   In the method of the present invention, the step of forming the interlayer insulating film includes a radical oxidation step by low-temperature plasma and a CVD step, and a two-layer film structure is formed.

この構成によれば、緻密で高品質の絶縁膜を形成することが可能となる。   According to this configuration, a dense and high-quality insulating film can be formed.

また本発明の方法は、前記CVD工程が窒化シリコン膜を形成する工程であるものを含む。   The method of the present invention includes the method in which the CVD step is a step of forming a silicon nitride film.

この構成によれば、緻密で高品質の絶縁膜を形成することが可能となる。   According to this configuration, a dense and high-quality insulating film can be formed.

また、本発明の方法は、前記光電変換部および電荷転送部の形成に先立ち、リセスLOCOS法により形成しトレンチを形成した後、選択酸化(LOCOS)によりフィールド酸化膜を形成する工程を含むものを含む。   Further, the method of the present invention includes a step of forming a field oxide film by selective oxidation (LOCOS) after forming a trench by forming a recess LOCOS method and forming a trench prior to the formation of the photoelectric conversion portion and the charge transfer portion. Including.

この構成によれば、表面の平坦化をはかることができ、高精度のパターン形成が可能となる。   According to this configuration, the surface can be flattened and a highly accurate pattern can be formed.

また、本発明の方法は、半導体基板表面にフィールド酸化膜を形成した後、前記電荷転送電極を形成するに先立ち、前記半導体基板表面全体を平坦化する工程を含むものを含む。   In addition, the method of the present invention includes a step of planarizing the entire surface of the semiconductor substrate after forming a field oxide film on the surface of the semiconductor substrate and prior to forming the charge transfer electrode.

この構成によれば、表面の平坦化をはかることができ、高精度のパターン形成が可能となる。   According to this configuration, the surface can be flattened and a highly accurate pattern can be formed.

また、本発明の方法は、前記光電変換部および電荷転送部の形成に先立ち、シャロウトレンチ(STI)構造をなす膜を形成する工程を含むものを含む。   The method of the present invention includes a step of forming a film having a shallow trench (STI) structure prior to the formation of the photoelectric conversion portion and the charge transfer portion.

この構成によれば、前記光電変換部の有効撮像領域を囲むように、周辺回路部および前記電荷転送部に設けられたフィールド酸化膜の表面レベルが、前記光電変換部の表面レベルと同程度であるため、素子領域の形成に際し、基板表面全体が平坦であることになり、フォトリソグラフィによるパターン精度が大幅に向上する。   According to this configuration, the surface level of the field oxide film provided in the peripheral circuit unit and the charge transfer unit so as to surround the effective imaging region of the photoelectric conversion unit is approximately the same as the surface level of the photoelectric conversion unit. For this reason, when the element region is formed, the entire substrate surface is flat, and the pattern accuracy by photolithography is greatly improved.

また、表面レベルが平坦であるため、電荷転送電極を単層化する際に生じる導電性膜、特に第2層導電性膜の膜減りを防止することができる。したがって、均一な膜厚の電荷転送電極および周辺回路を形成することができるため、素子特性のばらつきを防止し、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。ここで有効撮像領域とは、光電変換部と電荷転送部とを含むものとする。   Further, since the surface level is flat, it is possible to prevent the conductive film, particularly the second-layer conductive film, from being reduced when the charge transfer electrode is formed into a single layer. Therefore, since charge transfer electrodes and peripheral circuits with a uniform film thickness can be formed, variations in device characteristics can be prevented, and a highly reliable solid-state imaging device can be formed. Here, the effective imaging region includes a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit.

なお、第2層導電性膜のCMP(化学的機械研磨)工程やエッチバック工程などの平坦化工程に際して光電変換部の表面レベルと、電荷転送電極を形成する電荷転送部および周辺回路部のゲート酸化膜の上面レベル表面とが同程度とするのが望ましく、少なくとも光電変換部の形成された領域の基板の表面レベルと、フィールド絶縁膜の表面レベルとが同程度であればよい。   It should be noted that the surface level of the photoelectric conversion unit and the gates of the charge transfer unit and the peripheral circuit unit for forming the charge transfer electrode in the planarization process such as the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process or the etch back process of the second layer conductive film It is desirable that the upper surface level surface of the oxide film be approximately the same, and it is sufficient that at least the surface level of the substrate in the region where the photoelectric conversion portion is formed and the surface level of the field insulating film are approximately the same.

また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記半導体基板表面を平坦化する工程は、前記半導体基板表面にスピンコート法によりレジストを塗布する工程と、レジストエッチバック法により、平坦化する工程とを含むものを含む。   Further, in the method for producing a solid-state imaging device of the present invention, the step of flattening the surface of the semiconductor substrate includes a step of applying a resist to the surface of the semiconductor substrate by a spin coat method and a step of flattening by a resist etch back method. Including those containing.

また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記半導体基板表面を平坦化する工程は、CMP(化学的機械研磨)法により前記半導体基板表面を平坦化する工程とを含むものを含む。   In the solid-state imaging device manufacturing method of the present invention, the step of planarizing the surface of the semiconductor substrate includes a step of planarizing the surface of the semiconductor substrate by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

上記構成によれば、低温プラズマによるラジカル酸化を用いることで、下地基板に注入されている不純物の拡散を防止し高品質の固体撮像素子を提供することができる。
また、隣接電極間のギャップ形成後に低温プラズマによるラジカル酸化を行うことで、電極間の異物による短絡部を絶縁物に置換し、隣接配線のDC不良を低減することが可能となる。
According to the above configuration, by using radical oxidation by low-temperature plasma, it is possible to prevent diffusion of impurities injected into the base substrate and provide a high-quality solid-state imaging device.
Further, by performing radical oxidation with low-temperature plasma after forming a gap between adjacent electrodes, it is possible to replace a short-circuit portion due to a foreign matter between the electrodes with an insulator and reduce DC defects in adjacent wiring.

また、単層構造の電荷転送電極を形成することで、入射光のケラレによる感度低下を防止することができる。
さらにまた、膜質を向上させることができるため、隣接する電荷転送電極間の間隔を小さくすることができフォトダイオード上部の開口面積を広げることができる。
電極間絶縁膜の形成に際し、低温プラズマによるラジカル酸化を用い、層間酸化を行うことで結晶方位依存性のない酸化が可能となり、通常の熱酸化にみられるような電荷転送電極幅のばらつきを低減することができる。
In addition, by forming the charge transfer electrode having a single layer structure, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to vignetting of incident light.
Furthermore, since the film quality can be improved, the interval between adjacent charge transfer electrodes can be reduced, and the opening area above the photodiode can be increased.
When forming the interelectrode insulating film, it is possible to oxidize without dependency on crystal orientation by using radical oxidation by low-temperature plasma and performing interlayer oxidation, reducing the variation in the width of the charge transfer electrode as seen in normal thermal oxidation can do.

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)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)

本実施の形態の固体撮像素子は、図1および図2(図1は図2のA−A断面を示す図)に示すように、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、ゲート酸化膜2、電極間絶縁膜が低温プラズマによる酸化シリコン膜と、この上層に形成されたCVD膜との2層構造体で形成されたことを特徴とするものである。   As shown in FIGS. 1 and 2 (FIG. 1 is a diagram showing a cross section AA in FIG. 2), the solid-state imaging device of the present embodiment includes a photoelectric conversion unit and charges generated in the photoelectric conversion unit. In the solid-state imaging device including the charge transfer unit including the charge transfer electrode for transferring the charge, the gate oxide film 2, the interelectrode insulating film is a silicon oxide film formed by low-temperature plasma, and a CVD film formed on the upper layer 2 It is formed by a layer structure.

なお、図1および2に示すように、シリコン基板1には、光電変換部を構成する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。
絶縁膜以外の部分については、通例の固体撮像素子と同様に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the silicon substrate 1 has a plurality of photodiode regions 30 constituting a photoelectric conversion unit, and a charge transfer unit 40 for transferring signal charges detected by the photodiode. , Formed between the photodiode regions 30.
About parts other than an insulating film, it forms similarly to a usual solid-state image sensor.

なお、有効撮像領域(受光領域)Aを囲むように枠状に形成されたフィールド酸化膜100が、リセスロコス(Recess LOCOS)法によってトレンチT内に形成され、フォトセンサを備えた光電変換部と電荷転送部の表面レベルとフィールド酸化膜100の表面レベルとが同一となるように形成されている(図3参照)。   Note that a field oxide film 100 formed in a frame shape so as to surround the effective imaging region (light receiving region) A is formed in the trench T by the Recess LOCOS method, and the photoelectric conversion unit including the photosensor and the charge It is formed so that the surface level of the transfer part and the surface level of the field oxide film 100 are the same (see FIG. 3).

ここで有効撮像領域は、光電変換部と垂直転送路(電荷転送部の一部)を含む受光領域と水平転送路(電荷転送部の一部)とで構成されており、その外側に周辺回路としての出力回路を含む周辺部(非撮像領域)Bが形成されている。   Here, the effective imaging region is composed of a light receiving region including a photoelectric conversion unit and a vertical transfer path (a part of the charge transfer unit) and a horizontal transfer path (a part of the charge transfer unit), and a peripheral circuit outside thereof. A peripheral portion (non-imaging region) B including the output circuit is formed.

ここでは、ゲート酸化膜2は、ラジカル酸化膜とCVD膜との合計膜厚50nm程度となるように形成される。また、シリコン基板1の非撮像領域および電荷転送部の素子分離領域に形成された、深さ40nm程度のトレンチT内に選択酸化による厚さ400nmのフィールド酸化膜100としての酸化シリコン膜が形成されている。このフィールド酸化膜100上には、信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタや信号処理回路および配線が形成されている。   Here, the gate oxide film 2 is formed to have a total film thickness of about 50 nm of the radical oxide film and the CVD film. Further, a silicon oxide film as a field oxide film 100 having a thickness of 400 nm is formed by selective oxidation in a trench T having a depth of about 40 nm formed in the non-imaging region of the silicon substrate 1 and the element isolation region of the charge transfer portion. ing. On the field oxide film 100, a horizontal transfer register, a signal processing circuit, and wiring for transferring signal charges in the horizontal direction are formed.

すなわち、図1および図2に固体撮像素子チップの断面概要図および平面図(図1は図2のA−A断面図)を示すように、シリコン基板1内には、フィールド酸化膜100で囲まれた有効撮像領域(受光領域)内にフォトダイオードを備えた光電変換部および電荷転送部が形成され、その上層は絶縁膜で被覆されている。   That is, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a cross-sectional schematic diagram and a plan view of the solid-state imaging device chip (FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2), the silicon substrate 1 is surrounded by a field oxide film 100. A photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including a photodiode are formed in the effective imaging region (light receiving region), and an upper layer thereof is covered with an insulating film.

シリコン基板1内には、光電変換部(31,32)、電荷転送チャネル35、チャネルストップ領域34、電荷読み出し領域33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8と電荷転送電極3(ドープトアモルファスシリコン膜)が形成される。   In the silicon substrate 1, photoelectric conversion portions (31, 32), a charge transfer channel 35, a channel stop region 34, and a charge readout region 33 are formed, and a gate oxide film 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1. An interelectrode insulating film 8 made of a silicon oxide film and a charge transfer electrode 3 (doped amorphous silicon film) are formed on the surface of the gate oxide film 2.

そしてフィールド酸化膜100上には配線が形成され、更にその上層は平坦化膜を含む中間層として光導波路構造をなす絶縁膜15が形成され、さらにその上層にカラーフィルタ50、マイクロレンズ60からなる光学系が設けられている。   A wiring is formed on the field oxide film 100. Further, an insulating film 15 having an optical waveguide structure is formed as an intermediate layer including a planarizing film on the upper layer, and a color filter 50 and a microlens 60 are formed on the upper layer. An optical system is provided.

かかる構成によれば、緻密で高品質の絶縁膜を低温下で形成することができるため、電極間絶縁膜の幅を低減でき、微細化が可能となる。また図1および図2に示すように、平坦な表面にパターンが形成されているため極めて高精度のパターン形成が可能となり、極めて微細な電荷転送部の形成が可能となる。また周辺回路部を含む配線も微細化が可能となる。   According to this configuration, a dense and high-quality insulating film can be formed at a low temperature, so that the width of the interelectrode insulating film can be reduced and miniaturization can be achieved. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, since a pattern is formed on a flat surface, it is possible to form a pattern with extremely high accuracy, and it is possible to form a very fine charge transfer portion. Also, the wiring including the peripheral circuit portion can be miniaturized.

次に本実施の形態の固体撮像素子の製造工程について図3乃至図7を参照しつつ説明する。   Next, the manufacturing process of the solid-state imaging device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図3(a)に示すように、n型のシリコン基板1を用意する。
そして、バッファ用の酸化シリコン膜M1および窒化シリコン膜M2を形成しフォトリソグラフィによりこれらをパターニングし、2層構造のマスクパターンを形成する。
次いで図3(b)に示すように、このマスクパターンをマスクとして基板表面をエッチング除去し、表面にトレンチTを形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an n-type silicon substrate 1 is prepared.
Then, a buffer silicon oxide film M1 and a silicon nitride film M2 are formed and patterned by photolithography to form a two-layer mask pattern.
Next, as shown in FIG. 3B, the substrate surface is etched away using this mask pattern as a mask, and a trench T is formed on the surface.

この状態で、900〜1000℃の酸化性雰囲気中で加熱し、図3(c)に示すように、膜厚400から600nm程度の酸化シリコン膜からなるフィールド酸化膜100を形成する。   In this state, heating is performed in an oxidizing atmosphere of 900 to 1000 ° C. to form a field oxide film 100 made of a silicon oxide film having a thickness of about 400 to 600 nm as shown in FIG.

そして図3(d)に示すように、この窒化シリコン膜M2を除去する。
最後に図3(e)に示すように、CMPにより平坦化をはかり、全く段差のない平坦な表面を持つフィールド酸化膜100を形成するようにしてもよい。このとき酸化シリコン膜M1も除去される。
Then, as shown in FIG. 3D, the silicon nitride film M2 is removed.
Finally, as shown in FIG. 3E, planarization may be performed by CMP to form a field oxide film 100 having a flat surface with no step. At this time, the silicon oxide film M1 is also removed.

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35は、図2では図示していないが、電荷転送部が延在する方向と交差する方向に、形成される。
また、図2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。
Although not shown in FIG. 2, the charge transfer channel 35 through which the signal charge transferred by the charge transfer electrode moves is formed in a direction crossing the direction in which the charge transfer portion extends.
Further, FIG. 2 shows a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a square lattice type solid-state imaging device.

次にこのようにしてフィールド酸化膜の形成されたシリコン基板表面に固体撮像素子を形成する工程について図4乃至図6を参照しつつ詳細に説明する。
まず、電荷転送チャネル35、チャネルストップ領域34、電荷読み出し領域33が形成された、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、低温プラズマによるラジカル酸化による酸化膜厚15〜35nmの酸化シリコン膜と、CVD法による酸化シリコン膜を形成し、2層構造のゲート酸化膜2を形成する。
Next, a process of forming a solid-state imaging device on the surface of the silicon substrate on which the field oxide film is thus formed will be described in detail with reference to FIGS.
First, oxidation by radical oxidation by low-temperature plasma is performed on the surface of an n-type silicon substrate 1 having an impurity concentration of about 1.0 × 10 16 cm −3 in which the charge transfer channel 35, the channel stop region 34, and the charge readout region 33 are formed. A silicon oxide film having a thickness of 15 to 35 nm and a silicon oxide film formed by a CVD method are formed to form a gate oxide film 2 having a two-layer structure.

続いて、このゲート酸化膜2上に、PHとNとを添加したSiHを反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.25μmのリンドープのドープトアモルファスシリコン膜3を形成する。このときの基板温度は600〜700℃とする。 Subsequently, a phosphorus-doped doped amorphous silicon film 3 having a film thickness of 0.25 μm is formed on the gate oxide film 2 by a low pressure CVD method using SiH 4 added with PH 3 and N 2 as a reactive gas. To do. The substrate temperature at this time shall be 600-700 degreeC.

この後、減圧CVD法により膜厚15nmの酸化シリコン膜4と、膜厚50nmの窒化シリコン膜5と有機反射防止膜6とを形成する。   Thereafter, a silicon oxide film 4 having a thickness of 15 nm, a silicon nitride film 5 having a thickness of 50 nm, and an organic antireflection film 6 are formed by a low pressure CVD method.

続いて、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および、必要に応じてダミー(レジスト)パターン(ここでは図示せず)を形成する(図4(a))。ここでダミーパターンはシリコン基板1の周縁部で、レジストパターンR1からの間隔が所定幅(第1の電極の間隔)以上とならないようにレイアウト時に形成される。レジストパターンの間隔は0.2μmであった。   Subsequently, a positive resist is applied to the upper layer so as to have a thickness of 0.5 to 1.4 μm, exposed using a desired mask by photolithography, developed, washed with water, and subjected to resist pattern R1 and necessary. Accordingly, a dummy (resist) pattern (not shown here) is formed (FIG. 4A). Here, the dummy pattern is formed at the time of layout so that the distance from the resist pattern R1 does not exceed a predetermined width (the distance between the first electrodes) at the peripheral edge of the silicon substrate 1. The distance between the resist patterns was 0.2 μm.

この後、CHFとCとOとHeとの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、酸化シリコン膜4と、窒化シリコン膜5とをパターニングし、電荷転送電極のパターニング用のハードマスクを形成する。このハードマスクは、単層電極構造の電荷転送電極としてのドープトアモルファスシリコン膜3のパターニングに用いられる。 Thereafter, the silicon oxide film 4 and the silicon nitride film 5 are patterned by reactive ion etching using a mixed gas of CHF 3 , C 2 F 6 , O 2 and He to pattern the charge transfer electrode. A hard mask is formed. This hard mask is used for patterning the doped amorphous silicon film 3 as a charge transfer electrode having a single-layer electrode structure.

そしてアッシングによりレジストパターンを剥離除去する(図4(b))。   Then, the resist pattern is removed by ashing (FIG. 4B).

そしてCVD法により酸化シリコン膜7を堆積し(図4(c))、この後、ClとOとの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、側壁酸化膜を形成するとともに、さらにドープトアモルファスシリコン膜を選択的にエッチング除去し、電極および周辺回路の配線を形成する(図5(a))。この側壁酸化膜7によって、電極間ギャップを、解像限界を超えて微細化することができる。ここではECR(電子サイクロトロン共鳴:Electron Cyclotron 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。 Then, a silicon oxide film 7 is deposited by the CVD method (FIG. 4C), and then a sidewall oxide film is formed by reactive ion etching using a mixed gas of Cl 2 and O 2 and further doped. The triamorphous silicon film is selectively removed by etching to form electrodes and wiring for peripheral circuits (FIG. 5A). With this sidewall oxide film 7, the gap between the electrodes can be made finer beyond the resolution limit. Here, it is desirable to use an etching apparatus such as an ECR (Electron Cyclotron Resonance) system or an ICP (Inductively Coupled Plasma) system.

続いて、電極パターンの表面に低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともにCVD法による成膜を行い膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜8を形成する(図5(b))。そしてフォトダイオード部(図示せず)を形成するためのイオン注入を行う。この後注入したイオンを活性化するためのフラッシュランプアニールを行う。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma is performed on the surface of the electrode pattern, and film formation by CVD is performed to form an interelectrode insulating film 8 made of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 75 nm (FIG. 5B). Then, ion implantation for forming a photodiode portion (not shown) is performed. Thereafter, flash lamp annealing is performed to activate the implanted ions.

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、この電極間絶縁膜8をパターニングするためのレジストパターンR2を形成する(図5(c))。そしてこのレジストパターンをマスクとしてフォトダイオード上の酸化シリコン膜をエッチング除去する。 Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R2 for patterning the interelectrode insulating film 8 (FIG. 5C). Then, the silicon oxide film on the photodiode portion is removed by etching using this resist pattern as a mask.

続いて低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともに高温CVD法による成膜を行い膜厚15〜35nmの酸化シリコン膜9、およびCVD法により反射防止膜としての窒化シリコン膜10を形成する(図6(a))。ここで高温CVD法による高温とは不純物拡散を生じない程度の高温即ち800℃程度以下で成膜するものとする。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma and film formation by high-temperature CVD are performed to form a silicon oxide film 9 having a thickness of 15 to 35 nm and a silicon nitride film 10 as an antireflection film by CVD (FIG. 6A). )). Here, the high temperature by the high temperature CVD method is assumed to form a film at a high temperature that does not cause impurity diffusion, that is, about 800 ° C. or less.

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、水素終端処理用開口部形成のために窒化シリコン膜10をパターニングするためのレジストパターンR3を形成する(図6(b))。そしてこのレジストパターンをマスクとして窒化シリコン膜10をエッチングし水素終端処理用の開口部を形成する(図6(c))。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R3 for patterning the silicon nitride film 10 to form an opening for hydrogen termination (FIG. 6B). Then, using this resist pattern as a mask, the silicon nitride film 10 is etched to form an opening for hydrogen termination (FIG. 6C).

続いて低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともに高温CVD法による成膜を行い耐圧確保のための層間絶縁膜として膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜11、およびCVD法により密着性層としてのTiN層12、遮光膜としてのW層13を順次形成する(図7(a))。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma and film formation by high-temperature CVD method are performed to form a silicon oxide film 11 having a film thickness of 50 to 75 nm as an interlayer insulating film for ensuring a breakdown voltage, and a TiN layer 12 as an adhesion layer by CVD method. Then, the W layer 13 as a light shielding film is sequentially formed (FIG. 7A).

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、遮光膜(W層)13をパターニングするためのレジストパターンR4を形成する(図7(b))。そしてこのレジストパターンをマスクとしてW層13をエッチングし、遮光膜の酸化防止用の酸化シリコン膜14を形成する(図8(a))。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R4 for patterning the light shielding film (W layer) 13 (FIG. 7B). Then, using this resist pattern as a mask, the W layer 13 is etched to form a silicon oxide film 14 for preventing the light shielding film from oxidation (FIG. 8A).

そしてこの上層に、膜厚700nmのBPSG膜15を形成し、850℃でリフローし平坦化する(図8(b))。ここでBPSG膜15に代えて低温プラズマによるラジカル酸化により酸化シリコン膜を形成しても良い。そして導波路を形成するためにフォトダイオード部に開口を形成し、CVD法により窒化シリコン膜16を形成し光導波路を形成する。そしてP−SiNからなる絶縁膜(パッシベーション膜:図示せず)、透明樹脂膜からなる平坦化層18を形成する。   Then, a BPSG film 15 having a thickness of 700 nm is formed on this upper layer, and is reflowed and flattened at 850 ° C. (FIG. 8B). Here, instead of the BPSG film 15, a silicon oxide film may be formed by radical oxidation using low-temperature plasma. Then, in order to form a waveguide, an opening is formed in the photodiode portion, a silicon nitride film 16 is formed by a CVD method, and an optical waveguide is formed. Then, an insulating film (passivation film: not shown) made of P-SiN and a planarizing layer 18 made of a transparent resin film are formed.

この後、層内レンズ21、平坦化層22、カラーフィルタ50、平坦化層70、マイクロレンズ60などを形成して、図1(a)および(b)に示すような固体撮像素子を得る。なお図2では主要部のみを示し、光学系などは省略した。   Thereafter, the in-layer lens 21, the flattening layer 22, the color filter 50, the flattening layer 70, the microlens 60, and the like are formed to obtain a solid-state imaging device as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In FIG. 2, only the main part is shown, and the optical system and the like are omitted.

この方法によれば、ゲート酸化膜をはじめ電極間絶縁膜などを低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による酸化シリコン膜の2層膜によって形成しているため低温形成が可能で、下地の拡散長の伸びを招くことなく、高品質の絶縁膜を形成することができ、高精度で高耐圧の絶縁膜を形成することができ、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。   According to this method, a gate oxide film, an interelectrode insulating film, and the like are formed by a two-layer film of a silicon oxide film by radical oxidation by a low temperature plasma and a silicon oxide film by a CVD method, so that it can be formed at a low temperature. It is possible to form a high-quality insulating film without causing an increase in the diffusion length of the film, to form a highly accurate and high withstand voltage insulating film, and to form a highly reliable solid-state imaging device It becomes.

また、リセスロコス法により、トレンチにフィールド酸化膜を埋め込むことによって、完全に平坦化され段差0の基板表面に光電変換部、電荷転送部および周辺回路部を形成しているため、平坦化のための膜を薄くすることができるとともに、低温プラズマによるラジカル酸化によって形成しているため膜質が良好で薄くても十分に大きな耐圧を維持することができるため、高精度のパターン形成を実現することができ、微細でかつ機能的にも信頼性の高い動作特性を得ることができる。   Further, by embedding a field oxide film in the trench by the recess locos method, the photoelectric conversion part, the charge transfer part, and the peripheral circuit part are formed on the substrate surface of the step difference 0 completely. The film can be made thin, and because it is formed by radical oxidation using low-temperature plasma, it can maintain a sufficiently high breakdown voltage even if the film quality is good and thin, so that highly accurate pattern formation can be realized. Therefore, it is possible to obtain a fine and functionally reliable operation characteristic.

なお前記実施の形態では、ゲート酸化膜、電極間絶縁膜、層間絶縁膜、導波路を囲む平坦化膜などすべてを低温プラズマによるラジカル酸化膜とCVD膜との2層膜で構成したが、いずれかひとつでも有効であることはいうまでもない。いずれかを必要度に応じて適宜選択して使用すればよい。
さらにまた前記実施の形態では光導波路構造となるように形成したが、必ずしも光導波路構造を構成しなくても良いことはいうまでもない。
In the above-described embodiment, the gate oxide film, the interelectrode insulating film, the interlayer insulating film, the planarizing film surrounding the waveguide, etc. are all composed of a two-layer film of a radical oxide film by CVD and a CVD film. Needless to say, even one of them is effective. Any one may be appropriately selected and used according to the necessity.
Furthermore, although the optical waveguide structure is formed in the above embodiment, it is needless to say that the optical waveguide structure is not necessarily configured.

また、必要に応じて、基板周縁部など、電極配線のパターン密度が小さいところなど、特にスピン塗布によりレジストを塗布する際にレジストの表面レベルが低くなることがないように、ダミーパターンを形成してもよい。
このようにして微細でかつ、特性のばらつきがなく、信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。
In addition, if necessary, dummy patterns may be formed so that the resist surface level does not become low when applying the resist by spin coating, such as where the pattern density of the electrode wiring is small, such as the periphery of the substrate. May be.
In this way, it is possible to form a solid-state imaging device that is fine, has no characteristic variation, and has high reliability.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による酸化シリコン膜の2層膜によって形成したが、図9乃至図12に示すように、電極間絶縁膜8Nの形成に低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による窒化シリコン膜の2層膜によって形成してもよい。
図9乃至図12は、実施の形態1で説明した図5乃至図8のプロセスに相当し、異なるのは低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による酸化シリコン膜の2層膜からなる電極間絶縁膜8に代えて、低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による窒化シリコン膜の2層膜からなる電極間絶縁膜8Nを用いるとともに、さらにこの上層に形成される反射防止膜29を低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による窒化シリコン膜の2層膜で構成した点が異なる。他は実施の形態1と同様であるが、低温プロセスであるため、ラジカル酸化を何度も繰り返しても拡散長の伸びはほとんどないため、確実に高耐圧化をはかることができる。
すなわち、図3および図4のプロセスを経てフィールド酸化膜を形成するとともに、電荷転送チャネル35、チャネルストップ領域34、電荷読み出し領域33が形成されたn型のシリコン基板1表面に、低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜と、CVD法による酸化シリコン膜を形成し、2層構造のゲート酸化膜2を形成する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the interelectrode insulating film is formed by a two-layer film of a silicon oxide film formed by radical oxidation using low-temperature plasma and a silicon oxide film formed by a CVD method. However, as shown in FIGS. The interlayer insulating film 8N may be formed by a two-layer film of a silicon oxide film formed by radical oxidation using low-temperature plasma and a silicon nitride film formed by a CVD method.
FIGS. 9 to 12 correspond to the processes of FIGS. 5 to 8 described in the first embodiment, and the difference is a two-layer film of a silicon oxide film by radical oxidation by low-temperature plasma and a silicon oxide film by CVD. Instead of the interelectrode insulating film 8, an interelectrode insulating film 8N composed of a two-layer film of a silicon oxide film by radical oxidation by low-temperature plasma and a silicon nitride film by a CVD method is used, and an antireflection film formed further thereon 29 is composed of a two-layer film of a silicon oxide film formed by radical oxidation using low-temperature plasma and a silicon nitride film formed by a CVD method. Others are the same as in the first embodiment, but since it is a low-temperature process, there is almost no increase in the diffusion length even if radical oxidation is repeated many times, so that a high breakdown voltage can be reliably achieved.
That is, the field oxide film is formed through the processes of FIGS. 3 and 4, and the surface of the n-type silicon substrate 1 on which the charge transfer channel 35, the channel stop region 34, and the charge readout region 33 are formed is exposed to radicals caused by low temperature plasma. A silicon oxide film by oxidation and a silicon oxide film by CVD are formed to form a gate oxide film 2 having a two-layer structure.

そして、実施の形態1と同様にこのゲート酸化膜2上に、リンドープのドープトアモルファスシリコン膜3を形成し、反応性イオンエッチングにより、側壁酸化膜7を形成するとともに、さらにドープトアモルファスシリコン膜を選択的にエッチング除去し、電極および周辺回路の配線を形成する(図9(a))。   Then, similarly to the first embodiment, a phosphorus-doped doped amorphous silicon film 3 is formed on the gate oxide film 2, and a sidewall oxide film 7 is formed by reactive ion etching. Further, a doped amorphous silicon film is formed. Are selectively removed by etching to form wiring for electrodes and peripheral circuits (FIG. 9A).

続いて、電極パターンの表面に低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともにCVD法による成膜を行い総膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜からなる電極間絶縁膜8Nを形成する(図9(b))。そしてフォトダイオード部を形成するためのイオン注入を行う。この後注入したイオンを活性化するためのフラッシュランプアニールを行う。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma is performed on the surface of the electrode pattern, and film formation is performed by a CVD method to form an interelectrode insulating film 8N composed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film having a total film thickness of 50 to 75 nm. (FIG. 9B). Then, ion implantation for forming the photodiode portion is performed. Thereafter, flash lamp annealing is performed to activate the implanted ions.

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、この電極間絶縁膜8NをパターニングするためのレジストパターンR5を形成する(図9(c))。そしてこのレジストパターンをマスクとしてフォトダイオード領域上の積層膜をエッチング除去する。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R5 for patterning the interelectrode insulating film 8N (FIG. 9C). Then, the laminated film on the photodiode region is removed by etching using this resist pattern as a mask.

続いて低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともに高温CVD法による成膜を行い反射防止膜29として膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を形成する(図10(a))。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma and film formation by high-temperature CVD are performed to form a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film having a film thickness of 50 to 75 nm as the antireflection film 29 (FIG. 10A). .

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、水素終端処理用開口部形成のために反射防止膜29をパターニングするためのレジストパターンR6を形成する(図10(b))。そしてこのレジストパターンをマスクとして反射防止膜29をエッチングし水素終端処理用の開口部を形成する(図10(c))。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R6 for patterning the antireflection film 29 to form a hydrogen termination processing opening (FIG. 10B). Then, using this resist pattern as a mask, the antireflection film 29 is etched to form an opening for hydrogen termination (FIG. 10C).

続いて低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともに高温CVD法による成膜を行い耐圧確保のための層間絶縁膜として膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜11、およびCVD法またはPVD法により密着性層としてのTiN層12、遮光膜としてのW層13を順次形成する(図11(a))。ここで反射防止膜29が高耐圧であるため、酸化シリコン11は、省略してもよい。これによりフォトダイオードの開口を広げることができる。   Subsequently, radical oxidation by low temperature plasma and film formation by high temperature CVD method are performed to form a silicon oxide film 11 having a film thickness of 50 to 75 nm as an interlayer insulating film for ensuring a withstand voltage, and an adhesion layer by CVD method or PVD method. A TiN layer 12 and a W layer 13 as a light shielding film are sequentially formed (FIG. 11A). Here, since the antireflection film 29 has a high breakdown voltage, the silicon oxide 11 may be omitted. Thereby, the opening of the photodiode can be widened.

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、遮光膜13をパターニングするためのレジストパターンR7を形成する(図11(b))。そしてこのレジストパターンをマスクとしてW層13をエッチングし、遮光膜の酸化防止用の酸化シリコン膜14を形成する(図12(a))。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R7 for patterning the light shielding film 13 (FIG. 11B). Then, using this resist pattern as a mask, the W layer 13 is etched to form a silicon oxide film 14 for preventing the light shielding film from being oxidized (FIG. 12A).

そしてこの上層に、膜厚700nmのBPSG膜15を形成し、850℃でリフローし平坦化する(図12(b))。ここでBPSG膜15に代えて低温プラズマによるラジカル酸化により酸化シリコン膜を形成しても良い。そして導波路を形成するためにフォトダイオード部に開口を形成し、CVD法により窒化シリコン膜(図示せず)を形成し光導波路を形成する。そしてP−SiNからなる絶縁膜(パッシベーション膜:図示せず)、透明樹脂膜からなる平坦化層(図示せず)を形成する。   Then, a BPSG film 15 having a thickness of 700 nm is formed on this upper layer, and is reflowed and flattened at 850 ° C. (FIG. 12B). Here, instead of the BPSG film 15, a silicon oxide film may be formed by radical oxidation using low-temperature plasma. In order to form a waveguide, an opening is formed in the photodiode portion, and a silicon nitride film (not shown) is formed by a CVD method to form an optical waveguide. Then, an insulating film (passivation film: not shown) made of P-SiN and a planarizing layer (not shown) made of a transparent resin film are formed.

この後、実施の形態1と同様に層内レンズ21、平坦化層22、カラーフィルタ50、平坦化層70、マイクロレンズ60などを形成する。
この構成によれば、前記実施の形態1よりもさらなる高耐圧化をはかることができる。
Thereafter, as in the first embodiment, the inner lens 21, the planarizing layer 22, the color filter 50, the planarizing layer 70, the microlens 60, and the like are formed.
According to this configuration, it is possible to achieve a higher breakdown voltage than in the first embodiment.

(実施の形態3)
前記実施の形態2では、図9乃至図12に示したように電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とCVD法による窒化シリコン膜の2層膜によって形成し、フォトダイオード領域の窒化シリコン膜を除去し、さらに反射防止膜を形成したが、本実施の形態では図13乃至図15に示すように、フォトダイオード領域の窒化シリコン膜は反射防止膜として残し、フォトダイオード領域と電荷転送部との境界近傍に水素終端処理における開口を形成するようにしている。
この工程では図10(a)に示した反射防止膜29の形成後、この水素終端処理用の開口を形成するためのレジストパターンR8を図13(a)に示すようにフォトダイオード形成領域で残すようにし、フォトダイオード領域の反射防止膜を構成するようにしたものである。
すなわち、そしてこのレジストパターンをマスクとして反射防止膜29をエッチングしフォトダイオード領域の反射防止膜を残すように水素終端処理用の開口部を形成する(図13(b))。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, as shown in FIGS. 9 to 12, the interelectrode insulating film is formed by a two-layer film of a silicon oxide film formed by radical oxidation using low-temperature plasma and a silicon nitride film formed by a CVD method. The silicon nitride film in the region is removed and an antireflection film is formed. In this embodiment, as shown in FIGS. 13 to 15, the silicon nitride film in the photodiode region is left as an antireflection film, and the photodiode region And an opening in the hydrogen termination process is formed in the vicinity of the boundary between the charge transfer unit and the charge transfer unit.
In this step, after the formation of the antireflection film 29 shown in FIG. 10A, a resist pattern R8 for forming the opening for hydrogen termination is left in the photodiode formation region as shown in FIG. 13A. Thus, an antireflection film in the photodiode region is configured.
That is, using the resist pattern as a mask, the antireflection film 29 is etched to form an opening for hydrogen termination so as to leave the antireflection film in the photodiode region (FIG. 13B).

続いて低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともに高温CVD法による成膜を行い耐圧確保のための層間絶縁膜として膜厚50〜75nmの酸化シリコン膜11、およびCVD法またはPVD法により密着性層としてのTiN層12、遮光膜としてのW層13を順次形成する(図14(a))。ここで反射防止膜29が高耐圧であるため、酸化シリコン11は、省略してもよい。これによりフォトダイオードの開口を広げることができる。   Subsequently, radical oxidation by low temperature plasma and film formation by high temperature CVD method are performed to form a silicon oxide film 11 having a film thickness of 50 to 75 nm as an interlayer insulating film for ensuring a withstand voltage, and an adhesion layer by CVD method or PVD method. A TiN layer 12 and a W layer 13 as a light shielding film are sequentially formed (FIG. 14A). Here, since the antireflection film 29 has a high breakdown voltage, the silicon oxide 11 may be omitted. Thereby, the opening of the photodiode can be widened.

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、遮光膜13をパターニングするためのレジストパターンR9を形成する(図14(b))。そしてこのレジストパターンをマスクとしてW層13をエッチングし、遮光膜の酸化防止用の酸化シリコン膜14を形成する(図15(a))。   Next, a resist is applied and photolithography is performed to form a resist pattern R9 for patterning the light shielding film 13 (FIG. 14B). Then, using this resist pattern as a mask, the W layer 13 is etched to form a silicon oxide film 14 for preventing the light shielding film from being oxidized (FIG. 15A).

そしてこの上層に、膜厚700nmのBPSG膜15を形成し、850℃でリフローし平坦化する(図15(b))。ここでBPSG膜15に代えて低温プラズマによるラジカル酸化により酸化シリコン膜を形成しても良い。そして導波路を形成するためにフォトダイオード部に開口を形成し、CVD法により窒化シリコン膜(図示せず)を形成し光導波路を形成する。そしてP−SiNからなる絶縁膜(パッシベーション膜:図示せず)、透明樹脂膜からなる平坦化層(図示せず)を形成する。   Then, a BPSG film 15 having a thickness of 700 nm is formed on this upper layer, and is reflowed and flattened at 850 ° C. (FIG. 15B). Here, instead of the BPSG film 15, a silicon oxide film may be formed by radical oxidation using low-temperature plasma. In order to form a waveguide, an opening is formed in the photodiode portion, and a silicon nitride film (not shown) is formed by a CVD method to form an optical waveguide. Then, an insulating film (passivation film: not shown) made of P-SiN and a planarizing layer (not shown) made of a transparent resin film are formed.

この後、実施の形態1と同様に層内レンズ21、平坦化層22、カラーフィルタ50、平坦化層70、マイクロレンズ60などを形成する。
この構成によれば上記効果に加え、成膜のしなおしがない分、基板の受ける熱履歴を低減することができる。
Thereafter, as in the first embodiment, the inner lens 21, the planarizing layer 22, the color filter 50, the planarizing layer 70, the microlens 60, and the like are formed.
According to this configuration, in addition to the above effects, the thermal history received by the substrate can be reduced by the amount that the film formation is not performed again.

前記実施の形態1では、LOCOS法でフィールド酸化膜を形成する例について説明したが、トレンチT内にCVD法により酸化シリコン膜を充填し、表面をCMP研磨することにより、平坦化したものも有効である。
この方法によればLOCOSの場合に比べてバーズビークもなく微細化が可能であるが、熱歪によるクラックの発生については、CVD成長時の条件の最適化により問題は解消可能である。
In the first embodiment, the example in which the field oxide film is formed by the LOCOS method has been described. However, it is also effective that the trench T is filled with the silicon oxide film by the CVD method and the surface is planarized by CMP polishing. It is.
According to this method, miniaturization can be achieved without bird's beaks compared to the case of LOCOS. However, the generation of cracks due to thermal strain can be solved by optimizing the conditions during CVD growth.

以上説明してきたように、本発明の方法によれば、高精度に平坦化のなされた基板表面に光電変換部および電荷転送部を形成しているため、微細なパターニングが可能となり、0.1μm以下の電極間距離をもつ光電変換部についても容易に形成可能であり、特性のばらつきを低減し、信頼性の高い電荷転送電極を得ることができることから、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 method of the present invention, since the photoelectric conversion portion and the charge transfer portion are formed on the surface of the substrate that has been flattened with high accuracy, fine patterning becomes possible, and 0.1 μm A photoelectric conversion unit having the following inter-electrode distance can be easily formed, and it is possible to obtain a highly reliable charge transfer electrode with reduced variation in characteristics. It is effective for formation.

この構成によれば、拡散長の伸びを生じることなく、膜質の良好な絶縁膜を得ることが可能となることから、小型化が可能であり、携帯電話などの電子機器における固体撮像素子として有用である。   According to this configuration, since it is possible to obtain an insulating film with good film quality without causing an increase in diffusion length, it is possible to reduce the size and to be useful as a solid-state imaging device in an electronic device such as a mobile phone. It is.

本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の形製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極(ドープトアモルファスシリコン層)
4 酸化シリコン膜
5 窒化シリコン膜
6 有機反射防止膜
7 酸化シリコン膜
8 電極間絶縁膜
8N 電極間絶縁膜
9 酸化シリコン膜
10 窒化シリコン膜
11 酸化シリコン膜
12 TiN層
13 W層
15 絶縁膜(BPSG膜)
16 窒化シリコン膜
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
70 平坦化層
100 フィールド酸化膜
A 有効撮像領域
B 非撮像領域
1 Silicon substrate 2 Gate oxide film 3 Charge transfer electrode (doped amorphous silicon layer)
4 Silicon oxide film 5 Silicon nitride film 6 Organic antireflection film 7 Silicon oxide film 8 Interelectrode insulating film 8N Interelectrode insulating film 9 Silicon oxide film 10 Silicon nitride film 11 Silicon oxide film 12 TiN layer 13 W layer 15 Insulating film (BPSG) film)
16 Silicon nitride film 50 Color filter 60 Micro lens 70 Flattening layer 100 Field oxide film A Effective imaging area B Non-imaging area

Claims (17)

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、
絶縁膜の少なくともひとつが、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成された固体撮像素子。
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 solid-state imaging device in which at least one of the insulating films has a two-layer structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.
請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極が、第1の電極と、前記第1の電極の側壁を覆う電極間絶縁膜を介して形成される第2の電極との単層電極構造を有し、
前記電極間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The charge transfer electrode has a single-layer electrode structure of a first electrode and a second electrode formed via an interelectrode insulating film covering a side wall of the first electrode;
A solid-state imaging device in which the inter-electrode insulating film has a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.
請求項1または2に記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極の下層に形成されるゲート酸化膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
A solid-state imaging device in which a gate oxide film formed under the charge transfer electrode has a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.
請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換部上に、光導波路構造を備え、導波路の周縁部が低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the photoelectric conversion unit, and an optical waveguide structure, and the radical oxide film by low temperature plasma periphery of the optical waveguide, the solid-state imaging device composed of a two-layer film structure of the CVD film.
請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
層間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、CVD膜との2層膜構造で構成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4,
A solid-state imaging device in which an interlayer insulating film is configured by a two-layer film structure of a radical oxide film formed by low-temperature plasma and a CVD film.
請求項2に記載の固体撮像素子であって、
前記CVD膜は窒化シリコン膜である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2,
The solid-state imaging device, wherein the CVD film is a silicon nitride film.
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記フィールド酸化膜が、トレンチを形成した後選択酸化(LOCOS)によって形成されたリセスLOCOS膜である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6,
A solid-state imaging device, wherein the field oxide film is a recess LOCOS film formed by selective oxidation (LOCOS) after forming a trench.
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記フィールド酸化膜が、シャロウトレンチ(STI)構造をなす膜である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6,
A solid-state imaging device in which the field oxide film is a film having a shallow trench (STI) structure.
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の製造方法において、
半導体基板表面に、光電変換部および電荷転送チャネルを形成する工程と、
前記半導体基板表面に、ゲート酸化膜を形成する工程と、
前記ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電荷転送電極を形成する工程と、
前記電荷転送電極上に、層間絶縁膜を形成する工程とを含み、
前記光電変換部または電荷転送部または層間絶縁膜の少なくともひとつが、低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD膜の形成工程との2工程で形成される固体撮像素子の製造方法。
In a method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a photoelectric conversion unit; and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit.
Forming a photoelectric conversion portion and a charge transfer channel on a semiconductor substrate surface;
Forming a gate oxide film on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a charge transfer electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed;
Forming an interlayer insulating film on the charge transfer electrode,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein at least one of the photoelectric conversion unit, the charge transfer unit, or the interlayer insulating film is formed in two steps, a radical oxide film forming step by low-temperature plasma and a CVD film forming step.
請求項9に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
電荷転送電極の形成工程が、第1の電極を構成する第1層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層導電性膜を形成する工程と、
少なくとも前記第1の電極上の前記第2層導電性膜を除去し、前記第2の導電性膜の形成された前記半導体基板表面を平坦化する工程とを含み、
前記電極間絶縁膜を形成する工程が、
低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD膜の形成工程との2工程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 claim 9,
The step of forming the charge transfer electrode comprises the step of forming a pattern of the first layer conductive film constituting the first electrode;
Forming an insulating film to be an interelectrode insulating film on at least the side wall of the first electrode;
Forming a second layer conductive film constituting a second electrode on the surface of the semiconductor substrate on which the first electrode and the interelectrode insulating film are formed;
Removing at least the second layer conductive film on the first electrode, and planarizing the surface of the semiconductor substrate on which the second conductive film is formed,
Forming the interelectrode insulating film comprises:
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising two steps of a radical oxide film forming step by low-temperature plasma and a CVD film forming step.
請求項10に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ゲート酸化膜の形成工程が、低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、
CVD工程との2工程で構成され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 10,
The step of forming the gate oxide film includes a step of forming a radical oxide film by low temperature plasma,
A method for manufacturing a solid-state imaging device including two steps including a CVD step.
請求項10に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光電変換部上に、光導波路構造を備え、
導波路の形成工程が、前記光導波路の周縁部が低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD工程との2工程で構成される絶縁膜を形成する工程と、
光電変換部上に開口を形成する工程と、
前記開口に高屈折率材料を充填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 claim 10,
An optical waveguide structure is provided on the photoelectric conversion unit,
Step of forming the optical waveguide, a step of the periphery of the optical waveguide is formed and the formation process of radical oxidation film by low temperature plasma, the insulating film consists of two steps with the CVD process,
Forming an opening on the photoelectric conversion portion;
And a step of filling the opening with a high refractive index material.
請求項10に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
層間絶縁膜の形成工程が、低温プラズマによるラジカル酸化膜の形成工程と、CVD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 claim 10,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the step of forming an interlayer insulating film includes a step of forming a radical oxide film by low-temperature plasma and a CVD step.
請求項11に記載の固体撮像素子であって、
前記CVD工程は窒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。
固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 11,
The said CVD process is a manufacturing method of the solid-state image sensor which is a process of forming a silicon nitride film.
Solid-state image sensor.
請求項9乃至14のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光電変換部および電荷転送部の形成に先立ち、リセスLOCOS法により形成しトレンチを形成した後、選択酸化(LOCOS)によりフィールド酸化膜を形成する工程を含む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 9 to 14,
A method of manufacturing a solid-state imaging device including a step of forming a field oxide film by selective oxidation (LOCOS) after forming a trench by forming a recess before forming the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit.
請求項15に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
半導体基板表面にフィールド酸化膜を形成した後、前記電荷転送電極を形成するに先立ち、
前記半導体基板表面全体を平坦化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。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 15,
After forming the field oxide film on the surface of the semiconductor substrate, prior to forming the charge transfer electrode,
A method for producing a solid-state imaging device, comprising the step of planarizing the entire surface of the semiconductor substrate.
請求項9乃至14のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光電変換部および電荷転送部の形成に先立ち、シャロウトレンチ(STI)構造をなす膜を形成する工程を含む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 9 to 14,
A method of manufacturing a solid-state imaging device including a step of forming a film having a shallow trench (STI) structure prior to formation of the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit.
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JP2016207807A (en) * 2015-04-21 2016-12-08 マイクロシグナル株式会社 Photoelectric conversion element
US9960308B2 (en) 2016-05-20 2018-05-01 Micro Signal Co., Ltd. Photoelectric conversion element

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