JP2007012677A - Solid state image sensor and its fabrication process - 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 image sensor exhibiting high sensitivity and high reliability even in case of high degree scaling-down. <P>SOLUTION: In a solid state image sensor comprising a photoelectric converting section, and a charge transfer section equipped with an electrode for transferring charges generated at the photoelectric converting section, the charge transfer electrode is composed of a metal material film and the light receiving region of the photoelectric converting section is defined at the outer end of the charge transfer electrode. <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、電荷転送電極の低抵抗化をはかり、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 the miniaturization by reducing the resistance of a charge transfer electrode.

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。このように微細化が進むにつれて、感度とスミアを維持することが困難になってきている。特に感度を維持するために遮光膜の開口面積を可能な限り広くするのが望ましいが、転送路の幅とトレードオフであり、電荷検出感度を大きくしてもS/N比を改善することができないという問題があった。   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. As miniaturization progresses, it is becoming difficult to maintain sensitivity and smear. In particular, in order to maintain sensitivity, it is desirable to make the opening area of the light shielding film as wide as possible. However, this is a trade-off with the width of the transfer path, and the S / N ratio can be improved even if the charge detection sensitivity is increased. There was a problem that I could not.

このように、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。   As described above, if the area of the photodiode constituting 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、迷光によるスミア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。   For this reason, the miniaturization of the gap between the electrodes is extremely serious, and when sufficient pattern accuracy cannot be obtained, sensitivity variations, smear deterioration due to stray light, etc. are caused, and improvement of pattern accuracy is a serious problem. In addition, miniaturization of the peripheral circuit portion is also demanded.

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).

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、スミアの低減と高感度を維持するために光電変換部を最大限に大きくする必要があるが、遮光膜の開口面積を大きくとることと、転送路の幅を最大限に大きくとることとの両立は極めて困難であり、電荷検出感度を向上したとしても、SN比を改善することができないという問題があった。   As described above, in the conventional solid-state imaging device, with miniaturization, it is necessary to maximize the photoelectric conversion unit in order to reduce smear and maintain high sensitivity, but it is necessary to increase the opening area of the light shielding film. In addition, it is extremely difficult to achieve both the maximum transfer path width and the SN ratio cannot be improved even if the charge detection sensitivity is improved.

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感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。   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 having high sensitivity and high reliability even at high miniaturization.

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、前記電荷転送電極が、金属材料膜を含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端で規定されたことを特徴とする。
この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に光電変換領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。
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. And a light receiving region of the photoelectric conversion unit is defined by an outer end of the charge transfer electrode.
According to this configuration, a low-resistance charge transfer electrode can be obtained, and the charge transfer electrode itself has a light shielding property, so that a light shielding film becomes unnecessary. Accordingly, the photoelectric transfer region is defined in a self-aligned manner with the edge of the charge transfer electrode while realizing reliable light shielding by the charge transfer electrode formed of a metal material, and the photoelectric conversion region is expanded to the maximum. It becomes possible.

また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は単層構造であるものを含む。
この構成によれば、製造が容易である。
In the solid-state imaging device of the present invention, the metal material film includes a single layer structure.
According to this structure, manufacture is easy.

また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は積層構造であるものを含む。
この構成によれば、より遮光性を高めることができ、また材料の選択が容易である。
In the solid-state imaging device of the present invention, the metal material film has a laminated structure.
According to this configuration, the light shielding property can be further improved, and the material can be easily selected.

また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜はタングステンを含む。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
In the solid-state imaging device of the present invention, the metal material film contains tungsten.
According to this configuration, it is possible to form a charge transfer electrode having a high light shielding property and a low resistance.

また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は窒化チタン層とタングステン層との積層構造であるものを含む。
この構成によれば、下地層との密着性が良好で遮光性の高い電荷転送電極を得ることができる。
In the solid-state imaging device of the present invention, the metal material film includes a laminated structure of a titanium nitride layer and a tungsten layer.
According to this configuration, it is possible to obtain a charge transfer electrode having good adhesion to the base layer and high light shielding properties.

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CVD膜は酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
In the solid-state imaging device of the present invention, the CVD film is a silicon oxide film.
According to this configuration, it is possible to form a charge transfer electrode having a high light shielding property and a low resistance.

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。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
In the solid-state imaging device of the present invention, the CVD film is a silicon nitride film.
According to this configuration, it is possible to form a charge transfer electrode having a high light shielding property and a low resistance.

また、本発明の固体撮像素子は、前記電荷転送電極の周縁には遮光膜を介することなく、光電変換部が配置されているものを含む。
この構成によれば、光電変換部を最大限に大きくとることができ、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
In addition, the solid-state imaging device of the present invention includes a solid-state imaging device in which a photoelectric conversion unit is disposed on the periphery of the charge transfer electrode without a light shielding film.
According to this configuration, the photoelectric conversion portion can be maximized, and a charge transfer electrode having a high light shielding property and a low resistance can be formed.

また、本発明の固体撮像素子は、前記光電変換部上に層内レンズが一体的に形成されたものを含む。
この構成によれば、縦方向の寸法をより低減することができ、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
In addition, the solid-state imaging device of the present invention includes a solid-state imaging device in which an in-layer lens is integrally formed on the photoelectric conversion unit.
According to this configuration, the vertical dimension can be further reduced, and a highly reliable solid-state imaging device can be provided.

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、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電極間絶縁膜を形成する工程と、前記電極間絶縁膜で囲まれた領域に金属材料を充填する工程とを含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端によって規定されるようにしたものである。
この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、工数の低減をはかることができるとともに、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に光電変換領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。
Further, the method of the present invention is the method for producing a solid-state imaging device, comprising: 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 the inter-electrode insulating film on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed, and filling the region surrounded by the inter-electrode insulating film with a metal material, The light receiving region of the converter is defined by the outer end of the charge transfer electrode.
According to this configuration, a low-resistance charge transfer electrode can be obtained, and the charge transfer electrode itself has a light shielding property, so that a light shielding film becomes unnecessary. Therefore, the number of man-hours can be reduced, and the photoelectric conversion region is defined in a self-aligned manner with the edge of the charge transfer electrode while realizing reliable light shielding by the charge transfer electrode made of a metal material. Thus, the photoelectric conversion area can be expanded to the maximum.

また本発明の方法は、上記方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、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、第1層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、前記第1層シリコン系導電性膜の側壁に低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成し、電極間絶縁膜を形成する工程と、この上層に第2層シリコン系導電性膜を形成する工程と、前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とが、前記電極間絶縁膜をはさんで並置されるように、前記第2層シリコン系導電性膜を平坦化する工程と、前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とをエッチング除去する工程と、前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とがエッチングされた領域に、金属材料を充填する工程とを含む。   According to the method of the present invention, in the above method, the step of forming the charge transfer electrode includes a step of forming a gate oxide film on the surface of the semiconductor substrate, Forming a pattern of a layered silicon-based conductive film; forming a radical oxide film by low-temperature plasma on a sidewall of the first-layered silicon-based conductive film; forming an interelectrode insulating film; The step of forming a two-layer silicon-based conductive film, and the first-layer silicon-based conductive film and the second-layer silicon-based conductive film are juxtaposed across the interelectrode insulating film, A step of planarizing the second layer silicon-based conductive film, a step of etching away the first layer silicon-based conductive film and the second layer silicon-based conductive film, and the first layer silicon-based conductive film And second layer silicon-based conductivity Doo is etched region, and a step of filling a metal material.

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ことになり、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. Thus, since formation at a low temperature is possible, 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、電極間絶縁膜を低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成する工程によって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。
また、かかる構成によれば、自己整合的に側壁絶縁膜を形成し、こののち、この側壁絶縁膜を残してシリコン系導電性膜を除去し、再度金属材料を充填するようにしているため、フォトリソ工程での合わせずれや金属材料特有の表面での反射によるハレーションの影響を受けることなく電極の低抵抗化をはかることが可能となる。
According to this configuration, since the interelectrode insulating film is formed by the process of forming the radical oxide film by low-temperature plasma, it can be formed without causing an increase in the diffusion length of the impurity region formed in the base substrate. is there.
In particular, when forming an interelectrode insulating film, by using radical oxidation by low-temperature plasma and performing interlayer oxidation, it becomes possible to oxidize without crystal orientation dependence, and the variation in the width of the charge transfer electrode as seen in normal thermal oxidation is reduced. Can be reduced.
Further, according to such a configuration, the sidewall insulating film is formed in a self-aligning manner, and thereafter, the silicon-based conductive film is removed leaving the sidewall insulating film, and the metal material is filled again. It is possible to reduce the resistance of the electrode without being affected by misalignment in the photolithography process or halation due to reflection on the surface specific to the metal material.

また、金属層などの低抵抗層の形成に必要なフォトリソ工程やエッチング工程が不要となり、工程数削減による歩留まりの向上が可能となる。   In addition, a photolithography process and an etching process necessary for forming a low resistance layer such as a metal layer are not required, and the yield can be improved by reducing the number of processes.

このように、シリコン系導電性膜のパターニング工程でフォトリソグラフィプロセスを用いるのみでよく、このパターンの端部に側壁絶縁膜を形成し、この側壁絶縁膜を残して一旦シリコン系導電性膜を除去した後、自己整合的に、金属シリサイド膜が形成され、容易に低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。   In this way, it is only necessary to use a photolithography process in the patterning process of the silicon-based conductive film. A sidewall insulating film is formed at the end of the pattern, and the silicon-based conductive film is temporarily removed leaving the sidewall insulating film. Thereafter, a metal silicide film is formed in a self-aligned manner, and a low-resistance charge transfer electrode can be easily formed.

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、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を形成する工程と、CVD膜の形成工程との2工程で形成されるものを含む。
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。
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of forming the interelectrode insulating film is formed in two steps: a step of forming a radical oxide film by low-temperature plasma and a step of forming a CVD film. Including.
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工程は窒化シリコン膜を形成する工程であるものを含む。   In the method of the present invention, the CVD step includes 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.

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記電荷転送電極の上層にプラズマCVD法により窒化シリコン膜を形成する工程と、この上層に層内レンズを形成する工程とを含む。   The method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes a step of forming a silicon nitride film on the charge transfer electrode by a plasma CVD method, and a step of forming an in-layer lens on the upper layer.

この構成によれば、容易に縦方向のシュリンクを達成することができる。   According to this configuration, the vertical shrink can be easily achieved.

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記層内レンズ上にカラーフィルタ層を形成する工程を含む。   The method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes a step of forming a color filter layer on the intralayer lens.

この構成によれば、より平坦な電荷転送部表面にカラーフィルタ層が形成されるため、より薄型化が可能となる。   According to this configuration, since the color filter layer is formed on the surface of the charge transfer portion that is flatter, the thickness can be further reduced.

上記構成によれば、電荷転送電極材料が遮光膜をかねることで、光電変換部の開口を最大限に広くすることができ、高感度化をはかることができる。
また、低抵抗配線が達成でき、高速駆動が可能なセンサを得ることが可能となる。
さらにまた非球面状の層内レンズを形成することにより、さらなる集光効率の改善を図り、高感度のセンサ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を、シリコン系導電性膜のパターンに低温プラズマによるラジカル酸化を行うことで、より緻密で高品質の電極間絶縁膜を形成することができることから、ギャップ幅の微細化をはかることができ、ひいては電極の微細化につながることになる。
According to the above configuration, since the charge transfer electrode material also serves as a light-shielding film, the opening of the photoelectric conversion unit can be maximized and sensitivity can be increased.
In addition, it is possible to obtain a sensor that can achieve low resistance wiring and can be driven at high speed.
Furthermore, by forming an aspheric inner lens, it is possible to further improve the light collection efficiency and provide a highly sensitive sensor.
In addition, by forming a gap between adjacent electrodes by radical oxidation with low-temperature plasma on the pattern of a silicon-based conductive film, a denser and higher-quality interelectrode insulating film can be formed. This leads to miniaturization of the electrodes.

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、光電変換部としてのフォトダイオード領域30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40とを具備した固体撮像素子において、前記電荷転送電極3が、窒化チタンとタングステンとの2層膜からなる金属膜(金属材料膜)で構成された単層電極構造を有し、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極3の外方端で規定されたことを特徴とする。また電荷転送電極を個々に規定するための電極間絶縁膜5はラジカル酸化膜とCVD法によって形成した窒化シリコン膜との2層膜で構成され、極めて微細な間隔で電荷転送電極が配列されている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 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 photodiode region 30 as a photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit. In the solid-state imaging device including the charge transfer unit 40 having a charge transfer electrode for transferring the charge generated in step 1, the charge transfer electrode 3 is a metal film (metal metal) made of a two-layer film of titanium nitride and tungsten. And a light receiving region of the photoelectric conversion portion is defined by an outer end of the charge transfer electrode 3. The interelectrode insulating film 5 for defining the charge transfer electrodes individually is composed of a two-layer film of a radical oxide film and a silicon nitride film formed by a CVD method, and the charge transfer electrodes are arranged at extremely fine intervals. Yes.

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。
電荷転送部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 a charge transfer part, it forms similarly to a usual solid-state image sensor.

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. As an output circuit.

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、図示しないがシリコン基板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. Although not shown, a horizontal transfer register, a signal processing circuit, and wiring for transferring signal charges in the horizontal direction are formed on the non-imaging region of the silicon substrate 1 and the element isolation region of the charge transfer unit.

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、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 schematic cross-sectional view 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). ) Are formed with a photoelectric conversion part and a charge transfer part provided with a photodiode, and the upper layer thereof is covered with an insulating film.

電荷転送部40は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板1表面部の列方向に形成された複数本の垂直電荷転送チャネル33と、垂直電荷転送チャネル33の上層に形成された電荷転送電極3と、フォトダイオード30で発生した電荷を垂直電荷転送チャネル33に読み出すための電荷読み出し領域34とを含む。電荷転送電極3は、行方向に配設された複数のフォトダイオード30からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向に延在する蛇行形状となっている。   The charge transfer unit 40 is formed in the upper layer of a plurality of vertical charge transfer channels 33 formed in the column direction of the surface portion of the silicon substrate 1 corresponding to each of the plurality of photodiode columns, and the vertical charge transfer channel 33. The charge transfer electrode 3 and a charge read region 34 for reading the charge generated in the photodiode 30 to the vertical charge transfer channel 33 are included. The charge transfer electrode 3 has a meandering shape extending in the row direction as a whole between a plurality of photodiode rows composed of a plurality of photodiodes 30 arranged in the row direction.

図1に示すように、シリコン基板1の表面にはpウェル層1Pが形成され、pウェル層1P内に、pn接合を形成するn領域30bが形成されると共に表面にp領域30aが形成され、フォトダイオード30を構成しており、このフォトダイオード30で発生した信号電荷は、n領域30bに蓄積される。   As shown in FIG. 1, a p well layer 1P is formed on the surface of the silicon substrate 1, an n region 30b for forming a pn junction is formed in the p well layer 1P, and a p region 30a is formed on the surface. The photodiode 30 is configured, and the signal charge generated in the photodiode 30 is accumulated in the n region 30b.

そしてこのフォトダイオード30の右方には、少し離間してn領域からなる電荷転送チャネル33が形成される。n領域30bと電荷転送チャネル33の間のpウェル層1Pに電荷読み出し領域34が形成される。   On the right side of the photodiode 30, a charge transfer channel 33 composed of an n region is formed with a slight distance. A charge readout region 34 is formed in the p-well layer 1P between the n region 30b and the charge transfer channel 33.

電荷読み出し領域34と電荷転送チャネル33の上には、ゲート酸化膜2を介して、電荷転送電極3が形成される。そして電極間には電極間絶縁膜5が形成されている。垂直転送チャネル33の右側にはp領域からなるチャネルストップ32が設けられ、隣接するフォトダイオード30との分離がなされている。 A charge transfer electrode 3 is formed on the charge readout region 34 and the charge transfer channel 33 via the gate oxide film 2. An interelectrode insulating film 5 is formed between the electrodes. A channel stop 32 made of a p + region is provided on the right side of the vertical transfer channel 33, and is separated from the adjacent photodiode 30.

そして電荷転送電極3の上層には、酸化シリコン膜7(パッシベーション膜)、BPSG(borophospho silicate glass)からなる絶縁膜8、P−SiNからなる層内レンズ73、透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜74が形成される。さらにこれらの上方には、カラーフィルタ50(赤色フィルタ50R、緑色フィルタ50G、青色フィルタ:図示せず、)とマイクロレンズ60が設けられる。   The upper layer of the charge transfer electrode 3 is a silicon oxide film 7 (passivation film), an insulating film 8 made of BPSG (borophosphosilicate glass), an inner lens 73 made of P-SiN, and a flattening under a filter made of transparent resin. A film 74 is formed. Above these, a color filter 50 (red filter 50R, green filter 50G, blue filter: not shown) and a micro lens 60 are provided.

また、電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する垂直電荷転送チャネル33が、電荷転送部40が延在する方向と交差する方向に、形成されている。
なお、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。
Further, the vertical charge transfer channel 33 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 unit 40 extends.
Although FIG. 2 shows a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device, it is needless to say that the present invention can also be applied to a square lattice type solid-state imaging device.

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8を参照しつつ説明する。図3乃至図8は図2のB−B断面での説明図である。
まず、n型のシリコン基板1を用意し、図1に記載の電荷転送チャネル33、チャネルストップ領域32、電荷読み出し領域34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とからなる、2層構造のゲート酸化膜2を形成する。
Next, the manufacturing process of the solid-state imaging device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 8 are explanatory views taken along the line BB in FIG.
First, an n-type silicon substrate 1 is prepared, and an n having an impurity concentration of about 1.0 × 10 16 cm −3 in which the charge transfer channel 33, the channel stop region 32, and the charge readout region 34 illustrated in FIG. 1 are formed. A gate oxide film 2 having a two-layer structure is formed on the surface of the silicon substrate 1 of the mold, which is composed of a silicon oxide film having an oxide film thickness of 15 to 35 nm by radical oxidation by low-temperature plasma and a silicon oxide film by CVD.

続いて、このゲート酸化膜2上に、減圧CVD法により、ドープトアモルファスシリコン膜D1を形成するとともに、減圧CVD法により酸化シリコン膜と、窒化シリコン膜5との2層膜D4を形成し、レジストパターンR1を形成する(図3(a))。このレジストパターンは1個おきの電荷転送電極のパターンに相当するように形成する。   Subsequently, a doped amorphous silicon film D1 is formed on the gate oxide film 2 by a low pressure CVD method, and a two-layer film D4 of a silicon oxide film and a silicon nitride film 5 is formed by a low pressure CVD method. A resist pattern R1 is formed (FIG. 3A). This resist pattern is formed so as to correspond to the pattern of every other charge transfer electrode.

続いて、反応性イオンエッチングにより、この2層膜D4をエッチングし、ドープトアモルファスシリコン膜D1のパターニング用のマスクパターンを形成する(図3(b))。   Subsequently, the two-layer film D4 is etched by reactive ion etching to form a mask pattern for patterning the doped amorphous silicon film D1 (FIG. 3B).

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3(c))。   Then, the resist pattern is removed by ashing (FIG. 3C).

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2層構造のゲート酸化膜と同じ厚さの酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜5(正確にはここでは電極間絶縁膜5の芯となる部分5aであるが電極間絶縁膜5aとする)を形成する(図4(a))。   Subsequently, radical oxidation by low-temperature plasma is performed on the surface of the electrode pattern and film formation is performed by the CVD method to form an interelectrode insulating film 5 made of a silicon oxide film having the same thickness as the gate oxide film having a two-layer structure (exactly here Then, a portion 5a serving as a core of the interelectrode insulating film 5 is formed as an interelectrode insulating film 5a) (FIG. 4A).

続いて、再度、減圧CVD法により、ドープトアモルファスシリコン膜D2を形成するとともに、CMPにより平坦化する(図4(b))。この後、電荷転送電極の形状をなすようにフォトリソグラフィによりこれらドープトアモルファスシリコン膜D2をパターニング後、エッチングする(図4(c))。   Subsequently, a doped amorphous silicon film D2 is formed again by the low pressure CVD method and planarized by CMP (FIG. 4B). Thereafter, the doped amorphous silicon film D2 is patterned by photolithography so as to form the charge transfer electrode, and then etched (FIG. 4C).

そして、ラジカル酸化を行い酸化シリコン膜4Sを形成し(図5(a))、反射防止膜6としての窒化シリコン膜を形成した後、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。そしてCVD法により表面に酸化シリコン膜7を形成する(図5(b))。   Then, radical oxidation is performed to form a silicon oxide film 4S (FIG. 5A), and after forming a silicon nitride film as the antireflection film 6, ion implantation for forming a photodiode portion is performed. Thereafter, flash lamp annealing is performed to activate the implanted ions. Then, a silicon oxide film 7 is formed on the surface by the CVD method (FIG. 5B).

そしてこの上層に、膜厚700nmのBPSG膜8を形成し、850℃でリフローし平坦化する(図5(c))。   Then, a BPSG film 8 having a thickness of 700 nm is formed on this upper layer, and is reflowed and flattened at 850 ° C. (FIG. 5C).

次に、反射防止膜としての窒化シリコン膜6を研磨防止層としてCMPを行う。この後窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを異方性エッチングによりエッチング除去し(図6(a))、露呈したドープトアモルファスシリコン層D1,D2をエッチング除去し(図6(b))、電極間絶縁膜5aを隔てて電荷転送電極形成領域が露呈した形状を得る。   Next, CMP is performed using the silicon nitride film 6 as an antireflection film as a polishing prevention layer. Thereafter, the silicon nitride film and the silicon oxide film are etched away by anisotropic etching (FIG. 6A), and the exposed doped amorphous silicon layers D1 and D2 are etched away (FIG. 6B). A shape in which the charge transfer electrode formation region is exposed across the inter-layer insulating film 5a is obtained.

続いて低温プラズマによるラジカル酸化後、プラズマCVD法による窒化シリコン膜5bを形成し、さらにこの窒化シリコン膜5b表面をラジカル酸化し、酸化シリコン膜5cを形成することにより、電極間絶縁膜5を形成する(図6(c))。   Subsequently, after radical oxidation by low-temperature plasma, a silicon nitride film 5b is formed by plasma CVD, and the surface of the silicon nitride film 5b is radically oxidized to form a silicon oxide film 5c, thereby forming an interelectrode insulating film 5. (FIG. 6C).

次に、CVD法によりTiN層とW層との2層膜を形成し、CMP法により平坦化し、金属電極3を形成する。このときCMP工程における研磨防止層としての窒化シリコン膜5bを除去した後プラズマCVD法により酸化シリコン膜7を形成する(図7)。   Next, a two-layer film of a TiN layer and a W layer is formed by the CVD method, and planarized by the CMP method to form the metal electrode 3. At this time, after removing the silicon nitride film 5b as an anti-polishing layer in the CMP process, a silicon oxide film 7 is formed by plasma CVD (FIG. 7).

次に、プラズマCVD法によりレンズ材料としての窒化シリコン膜73を形成する。そしてレジストを塗布しフォトリソグラフィによりパターンを形成し、加熱してメルトした後、イオン注入により、レンズ状の第1のレジストパターンR1を硬化させる(図8(a))。   Next, a silicon nitride film 73 as a lens material is formed by plasma CVD. Then, a resist is applied, a pattern is formed by photolithography, heated and melted, and then the lens-shaped first resist pattern R1 is cured by ion implantation (FIG. 8A).

この後、第2のレジストパターンR2を形成し、非球面状の外表面とする(図8(b))。そして、第1および第2のレジストパターンからなる表面部材とエッチング速度が同一である窒化シリコン膜73をエッチバックし、層内レンズを形成する(図8(c))。そして平坦化膜74、カラーフィルタ50、マイクロレンズ60などを形成して、図1および図2に示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, a second resist pattern R2 is formed to form an aspherical outer surface (FIG. 8B). Then, the silicon nitride film 73 having the same etching rate as that of the surface member made of the first and second resist patterns is etched back to form an in-layer lens (FIG. 8C). Then, a flattening film 74, a color filter 50, a microlens 60, and the like are formed to obtain a solid-state imaging device as shown in FIGS. In FIG. 2, only the main part is shown, and the optical system and the like are omitted.

この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に受光領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。   According to this configuration, a low-resistance charge transfer electrode can be obtained, and the charge transfer electrode itself has a light shielding property, so that a light shielding film becomes unnecessary. Therefore, the light-receiving area is defined in a self-aligned manner with the edge of the charge transfer electrode while realizing reliable light shielding by the charge transfer electrode made of a metal material, and the photoelectric conversion area is expanded to the maximum. Is possible.

この方法によれば、ドープトアモルファスシリコンなどのシリコン系導電性膜の酸化によって形成した絶縁膜を基体とする電極間絶縁膜によって電極間ギャップが決まるため、解像限界を超えて微細な電極間ギャップを形成することができる。また、ラジカル酸化を用いることにより低温形成が可能でありながら、緻密で高耐圧の絶縁膜を得ることができるため、拡散長の伸びを防ぎ、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。特に、ゲート酸化膜をはじめ電極間絶縁膜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、高精度で高耐圧の電極間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。また、ラジカル酸化は、低温プロセスであるため、何度も繰り返しても拡散長の伸びはほとんどなく、確実に高耐圧化をはかることができる。   According to this method, the inter-electrode gap is determined by the inter-electrode insulating film based on the insulating film formed by oxidation of the silicon-based conductive film such as doped amorphous silicon. A gap can be formed. In addition, a dense and high withstand voltage insulating film can be obtained while using low-temperature oxidation by using radical oxidation, so that the diffusion length is prevented from increasing and a highly accurate and reliable solid-state imaging device is formed. be able to. In particular, since the inter-electrode insulating film including the gate oxide film is formed by the two-layer film of the silicon oxide film and the CVD film by radical oxidation by low-temperature plasma, it can be formed at a low temperature without causing an increase in the base diffusion length. A high-quality insulating film can be formed, an interelectrode insulating film with high accuracy and high withstand voltage can be formed, and a solid-state imaging device with high reliability can be formed. Further, since radical oxidation is a low-temperature process, the diffusion length is hardly increased even if it is repeated many times, and a high breakdown voltage can be reliably achieved.

前記実施の形態1では、電極間絶縁膜5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と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の3層膜によって形成したが、単層膜でもよいことはいうまでもない。   In the first embodiment, the interelectrode insulating film 5 is formed by a three-layer film of a silicon oxide film by radical oxidation by low-temperature plasma, a silicon nitride film by CVD method, and a silicon oxide film by radical oxidation by low-temperature plasma. Needless to say, a single layer film may be used.

(実施の形態2)
また、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D1のパターンを形成し、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5aとCVD法による窒化シリコン膜5bとを形成した後、反応性イオンエッチングにより、D1の側壁にのみ残留させ、これを電極間絶縁膜として用いてもよい。
(Embodiment 2)
Further, a pattern of a phosphorus-doped doped amorphous silicon film D1 is formed on the gate oxide film 2, and after forming a silicon oxide film 5a by radical oxidation by low-temperature plasma and a silicon nitride film 5b by CVD, reactive ions are formed. Etching may remain only on the side wall of D1, and this may be used as an interelectrode insulating film.

(実施の形態3)
また、前記実施の形態では、ダミー電極としてアモルファスシリコンなどのシリコン系導電性膜を用いて、これを酸化することにより電極間絶縁膜を形成したが、直接金属膜に対しパターニングを行い電極間ギャップを形成しこの電極間ギャップに絶縁膜を充填し電極間絶縁膜を形成するようにしてもよい。
(Embodiment 3)
In the above embodiment, a silicon-based conductive film such as amorphous silicon is used as a dummy electrode, and this is oxidized to form an interelectrode insulating film. And an interelectrode insulating film may be formed by filling the interelectrode gap with an insulating film.

以上説明してきたように、本発明の方法によれば、電荷転送電極を遮光性材料で構成し、遮光膜の形成が不要となるため、光電変換部の開口を最大限に広くすることができることから、光電変換部の微細化が可能となる。また、電荷転送電極を金属材料膜で構成することにより、低抵抗化が可能となり、膜厚および電極面積の微細化が可能となる。   As described above, according to the method of the present invention, the charge transfer electrode is made of a light-shielding material and it is not necessary to form a light-shielding film, so that the opening of the photoelectric conversion unit can be maximized. Therefore, the photoelectric conversion part can be miniaturized. Further, by configuring the charge transfer electrode with a metal material film, the resistance can be reduced, and the film thickness and the electrode area can be miniaturized.

なお、前記電荷転送電極は、金属材料膜に限定されることなく、タングステンシリサイド、多結晶シリコン膜とタングステン膜との積層膜などの複合膜であってもよく、遮光性の導電層を含む構造であればよい。   The charge transfer electrode is not limited to a metal material film, and may be a composite film such as tungsten silicide, a laminated film of a polycrystalline silicon film and a tungsten film, and includes a light-shielding conductive layer. If it is.

この構成によれば、光電変換部の開口を最大限に広くすることができ、高感度化をはかることができるとともに、低抵抗配線が達成でき、高速駆動が可能なセンサを得ることが可能となることから、次世代の携帯電話やディジタルカメラ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, the opening of the photoelectric conversion unit can be maximized, the sensitivity can be increased, a low-resistance wiring can be achieved, and a sensor capable of high-speed driving can be obtained. Therefore, it is useful as a solid-state image sensor in electronic devices such as next-generation mobile phones and digital cameras.

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.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3 垂直電荷転送電極
5a 酸化シリコン膜
5b 窒化シリコン膜
5c 酸化シリコン膜
5 電極間絶縁膜
7 酸化シリコン膜
8 BPSG膜
30 光電変換部
40 電荷転送部
50 カラーフィルタ
60 レンズ
8 BPSG膜
71M 遮光膜
73 層内レンズ
74 平坦化膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate oxide film 3 Vertical charge transfer electrode 5a Silicon oxide film 5b Silicon nitride film 5c Silicon oxide film 5 Interelectrode insulating film 7 Silicon oxide film 8 BPSG film 30 Photoelectric conversion part 40 Charge transfer part 50 Color filter 60 Lens 8 BPSG film 71M Light-shielding film 73 In-layer lens 74 Flattening film

Claims (15)

光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子において、
前記電荷転送電極が、金属材料膜を含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端で規定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,
The solid-state imaging device, wherein the charge transfer electrode includes a metal material film, and a light receiving region of the photoelectric conversion unit is defined by an outer end of the charge transfer electrode.
請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜は単層構造である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The metal material film is a solid-state imaging device having a single layer structure.
請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜は積層構造である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The metal material film is a solid-state imaging device having a laminated structure.
請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜はタングステンを含む固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The metal material film is a solid-state imaging device containing tungsten.
請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜は窒化チタン層とタングステン層との積層構造である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The metal material film is a solid-state imaging device having a laminated structure of a titanium nitride layer and a tungsten layer.
請求項1乃至5のいずれか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を含む固体撮像素子。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
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;
The solid-state image sensor in which the said interelectrode insulating film contains the radical oxide film by a low temperature plasma.
請求項6に記載の固体撮像素子であって、
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 6,
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7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 7,
The solid-state imaging device, wherein the CVD film is a silicon nitride film.
請求項1乃至8のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極の周縁には遮光膜を介することなく、光電変換部が配置されている固体撮像素子。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8,
A solid-state imaging device in which a photoelectric conversion unit is disposed on the periphery of the charge transfer electrode without a light shielding film.
請求項1乃至9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層内レンズが一体的に形成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9,
A solid-state imaging device in which an in-layer lens is integrally formed on the photoelectric conversion unit.
半導体基板表面に、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の製造方法において、
前記電荷転送電極の形成工程が、
ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電極間絶縁膜を形成する工程と、
前記電極間絶縁膜で囲まれた領域に金属材料を充填する工程とを含み、
前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端によって規定されるようにした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 on a semiconductor substrate surface, and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit,
The step of forming the charge transfer electrode comprises:
Forming an interelectrode insulating film on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed;
Filling a region surrounded by the interelectrode insulating film with a metal material,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a light receiving region of the photoelectric conversion unit is defined by an outer end of the charge transfer electrode.
請求項11に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電荷転送電極の形成工程が、
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、第1層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、
前記第1層シリコン系導電性膜の側壁に低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成し、電極間絶縁膜を形成する工程と、
この上層に第2層シリコン系導電性膜を形成する工程と、
前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とが、前記電極間絶縁膜をはさんで並置されるように、前記第2層シリコン系導電性膜を平坦化する工程と、
前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とをエッチング除去する工程と、
前記第1層シリコン系導電性膜と第2層シリコン系導電性膜とがエッチングされた領域に、金属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 11,
The step of forming the charge transfer electrode comprises:
Forming a gate oxide film on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a pattern of a first-layer silicon-based conductive film on the surface of the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed;
Forming a radical oxide film by low-temperature plasma on the sidewall of the first layer silicon-based conductive film, and forming an interelectrode insulating film;
Forming a second-layer silicon-based conductive film on the upper layer;
Flattening the second layer silicon-based conductive film so that the first layer silicon-based conductive film and the second layer silicon-based conductive film are juxtaposed across the interelectrode insulating film When,
Etching away the first layer silicon-based conductive film and the second layer silicon-based conductive film;
A method of manufacturing a solid-state imaging device, including a step of filling a metal material in a region where the first layer silicon-based conductive film and the second layer silicon-based conductive film are etched.
請求項12記載の固体撮像素子の製造方法であって、
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を形成する工程と、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。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 12,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the step of forming the interelectrode insulating film is formed by two steps of a step of forming a radical oxide film by low-temperature plasma and a step of forming a CVD film.
請求項13に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電荷転送電極の上層にプラズマCVD法により窒化シリコン膜を形成する工程と、
この上層に層内レンズを形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 13,
Forming a silicon nitride film on the charge transfer electrode by a plasma CVD method;
Forming a lens in the upper layer, and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
請求項14に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記層内レンズ上にカラーフィルタ層を形成する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 14,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a color filter layer on the intra-layer lens.
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