JP2007208143A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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洋行 泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid imaging element that prevents disconnection even in a contact on which a contact hole of a high aspect ratio is formed and has high reliability. <P>SOLUTION: The semiconductor device has an impurity area formed on the substrate surface and a contact portion electrically connected with electrode wiring. Further, the device includes a contact hole which is formed so as to contain the edge of the electrode wiring and to open to the impurity area under wiring composed of a silicon conductive film which electrically connects the electrode wiring and the impurity area to each other in the contact hole, and a metal wiring layer which is formed on the upper layer of the under wiring and connected at least to the under wiring in the contact hole. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法にかかり、特に固体撮像素子のローティングディフュージョン部とゲート電極との接続部などにおけるコンタクト構造に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a contact structure in a connecting portion between a rotating diffusion portion and a gate electrode of a solid-state imaging device.

本発明は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有するCCD型の固体撮像素子が提案されている。   The present invention includes a floating diffusion portion that accumulates signal charges, and an output circuit that includes a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion, and outputs a signal corresponding to a potential change in the floating diffusion portion. A CCD type solid-state image pickup device having the above has been proposed.

CCD型の固体撮像素子は、受光面に縦横に配置したフォトダイオードからなる複数の光電変換素子と、各光電変換素子の垂直方向に対応して配置される垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタの終端に配置される水平転送レジスタと、水平転送レジスタの終端に配置され、前記水平転送レジスタからの転送電荷を電圧信号に変換して出力する信号出力部とを備えている。
図4にCCD固体撮像素子の水平転送レジスタの一部、フローティングディフュージョン及びリセットドレイン周辺の平面図を示す。
A CCD type solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion elements composed of photodiodes arranged vertically and horizontally on a light receiving surface, a vertical transfer register arranged corresponding to the vertical direction of each photoelectric conversion element, and a termination of the vertical transfer register. And a signal output unit that is arranged at the end of the horizontal transfer register, converts the transfer charge from the horizontal transfer register into a voltage signal, and outputs the voltage signal.
FIG. 4 is a plan view of a part of the horizontal transfer register of the CCD solid-state imaging device, the floating diffusion, and the periphery of the reset drain.

例えばn型基板に形成されたp型のウェル領域内に、例えばn型の拡散層により、水平CCDレジスタ11、フローティングディフュージョン26、リセットドレイン28が形成され、この上にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜(図示せず)を介して、第1層の多結晶シリコン層により転送電極21,23及びリセットゲート部のゲート電極27が形成され、さらにシリコン酸化膜(図示せず)を介して第2層の多結晶シリコン層により転送電極22,24及び水平出力ゲート部のゲート電極25が形成されている。   For example, in a p-type well region formed on an n-type substrate, a horizontal CCD register 11, a floating diffusion 26, and a reset drain 28 are formed by, for example, an n-type diffusion layer, and a silicon oxide serving as a gate insulating film thereon. The transfer electrodes 21 and 23 and the gate electrode 27 of the reset gate portion are formed by the first polycrystalline silicon layer through the film (not shown), and further the second electrode through the silicon oxide film (not shown). The transfer electrodes 22 and 24 and the gate electrode 25 of the horizontal output gate portion are formed by the polycrystalline silicon layer.

また、図5にフローティングディフュージョン26付近の断面図を示す。図4及び図5に示すように、フローティングディフュージョン26には、コンタクト部29を介してAl層からなる配線部9が接続され、この配線部9は出力アンプのゲート出力より延長する多結晶シリコン層からなる配線(ゲート電極3)にコンタクト部を介して接続されている。図5中1はp型ウェル領域が形成された半導体基板、2及び4は酸化シリコン膜などの絶縁膜である。   FIG. 5 shows a cross-sectional view in the vicinity of the floating diffusion 26. As shown in FIGS. 4 and 5, the floating diffusion 26 is connected to a wiring portion 9 made of an Al layer through a contact portion 29. The wiring portion 9 extends from the gate output of the output amplifier. Is connected to the wiring (gate electrode 3) consisting of In FIG. 5, 1 is a semiconductor substrate on which a p-type well region is formed, and 2 and 4 are insulating films such as a silicon oxide film.

そして、この配線部3は、図4に示した水平CCDレジスタ11を覆う遮光膜及び出力部の配線(例えば第1層の配線)と共に、全面的に形成されたAl層を所定のパターンにパターニングすることにより形成される(特許文献1)。   The wiring unit 3 patterns the Al layer formed on the entire surface into a predetermined pattern together with the light shielding film covering the horizontal CCD register 11 shown in FIG. 4 and the wiring of the output unit (for example, the first layer wiring). (Patent Document 1).

このような状況の中で更なる小型化をはかるべく、多結晶シリコン層からなる配線(ゲート電極)3を、フローティングディフュージョン26を構成するn型の拡散層の近傍まで伸長させ、ここでアルミニウム層を用いて、接続する方法が提案されている。   In order to achieve further miniaturization in such a situation, the wiring (gate electrode) 3 made of the polycrystalline silicon layer is extended to the vicinity of the n-type diffusion layer constituting the floating diffusion 26, where the aluminum layer There has been proposed a connection method using the.

この方法では、まず、n型のシリコン基板1表面にpウェル層1Pを形成し、ここにLOCOS膜等のフィールド酸化膜(図示せず)を形成し、フローティングディフュージョン部となるn+領域1Nや、図示しないフォトダイオード、垂直転送レジスタ、及び水平転送レジスタ等をイオン注入等によって形成した後、pウェル層1P上にONO膜等からなるゲート絶縁膜2を形成する。   In this method, first, a p-well layer 1P is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1, a field oxide film (not shown) such as a LOCOS film is formed thereon, and an n + region 1N serving as a floating diffusion portion, After forming a photodiode, a vertical transfer register, a horizontal transfer register, and the like (not shown) by ion implantation or the like, a gate insulating film 2 made of an ONO film or the like is formed on the p well layer 1P.

次に、図示していないが、pウェル層1P表面に形成された垂直転送レジスタや水平転送レジスタ上方に、これらを駆動するためのポリシリコン等からなる駆動電極(フォトダイオードから電荷を読み出す際の読み出し電極も兼ねる)をゲート絶縁膜2を介して形成する。この駆動電極の形成と同時に、駆動電極と同じ材料を用いて、リセットトランジスタのゲート電極や、フローティングディフュージョン部と電気的に接続される出力回路に含まれるトランジスタのゲート電極等の配線3をシリコン基板1上に形成する。   Next, although not shown in the drawing, a drive electrode made of polysilicon or the like for driving the vertical transfer register or horizontal transfer register formed on the surface of the p-well layer 1P (when reading the charge from the photodiode) (Also serving as a readout electrode) is formed through the gate insulating film 2. Simultaneously with the formation of the drive electrode, the wiring 3 such as the gate electrode of the reset transistor and the gate electrode of the transistor included in the output circuit electrically connected to the floating diffusion portion is formed on the silicon substrate using the same material as the drive electrode. 1 is formed.

次に、ゲート絶縁膜2、ゲート電極などの配線3、及び駆動電極が形成されたシリコン基板1を覆うBPSG膜等からなる絶縁膜8を形成して、これをリフロー処理する。   Next, an insulating film 8 made of a BPSG film or the like covering the gate insulating film 2, the wiring 3 such as the gate electrode, and the silicon substrate 1 on which the driving electrode is formed is formed and reflowed.

次に、レジストパターンR1を形成して絶縁膜8に反応性イオンエッチング(RIE)法等によってコンタクトホールを形成する(図6(a))。   Next, a resist pattern R1 is formed, and contact holes are formed in the insulating film 8 by reactive ion etching (RIE) or the like (FIG. 6A).

そして、図6(b)に示すように、スパッタリング法によりアルミニウム層を形成し、これをパターニングすることにより、ゲート電極とフローティングディフュージョン部とを電気的に接続した配線9が形成される。   Then, as shown in FIG. 6B, an aluminum layer is formed by sputtering and patterned to form a wiring 9 that electrically connects the gate electrode and the floating diffusion portion.

特開2000−22122号公報JP 2000-22122 A

上記方法によれば、アスペクト比の高いコンタクトホールに、配線をスパッタリング法により形成することになるため、デバイス形状によっては、アルミニウムが断線する箇所が発生することがある。   According to the above method, since the wiring is formed in the contact hole having a high aspect ratio by the sputtering method, a location where aluminum is disconnected may occur depending on the device shape.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、アスペクト比の高いコンタクトホールの形成されたコンタクト部においても、断線を防止し、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 that prevents disconnection and has high reliability even in a contact portion in which a contact hole having a high aspect ratio is formed. .

本発明の半導体装置は、基板表面に形成された不純物領域と、電極配線とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた半導体装置であって、前記電極配線の端部を含み前記不純物領域に開口するように形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホール内で、前記電極配線と前記不純物領域とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線と、前記下地配線の上層に形成され、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続された金属配線層と備えている。
この構成により、下地配線によって電極配線と不純物領域とが接続されており、この上層に形成される金属配線層が下地配線に接続するだけで、コンタクトホールのアスペクト比が大きくても良好なコンタクトを得ることができる。
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device including an impurity region formed on the substrate surface and a contact portion for electrically connecting the electrode wiring, and includes an end portion of the electrode wiring in the impurity region. A contact hole formed so as to be opened; a base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the electrode wiring and the impurity region in the contact hole; and a top layer of the base wiring. And a metal wiring layer connected to at least the base wiring in the contact hole.
With this configuration, the electrode wiring and the impurity region are connected by the base wiring, and a good contact can be obtained even if the aspect ratio of the contact hole is large simply by connecting the metal wiring layer formed in the upper layer to the base wiring. Obtainable.

また、本発明は上記半導体装置において、前記金属配線層がアルミニウム配線層であるものを含む。
この構成により、アルミニウムは段切れが生じやすいが、下地配線で電極配線と不純物領域とが電気的に接続されているため、アルミニウムに段切れが生じても電気的接続は達成可能である。
The present invention includes the above semiconductor device, wherein the metal wiring layer is an aluminum wiring layer.
With this configuration, aluminum is likely to be disconnected, but since the electrode wiring and the impurity region are electrically connected by the base wiring, electrical connection can be achieved even if aluminum is disconnected.

また、本発明は上記半導体装置において、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを備え、前記出力回路の接続配線が、前記ゲート電極の端部を含み前記フローティングディフュージョン部に開口するように形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホール内で、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線と、前記下地配線の上層に形成され、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続されたアルミニウム配線層と備えたものを含む。   In the semiconductor device, the present invention includes a floating diffusion portion that accumulates signal charges and a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion, and a signal corresponding to a potential change of the floating diffusion portion. An output circuit for outputting, a contact hole formed so that a connection wiring of the output circuit includes an end portion of the gate electrode and opens to the floating diffusion portion, and within the contact hole, the gate electrode A base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the floating diffusion portion, and an aluminum wiring layer formed in an upper layer of the base wiring and connected to at least the base wiring in the contact hole Including things.

また、本発明は上記半導体装置において、前記シリコン系導電性膜は、ドープト多結晶シリコン膜であるものを含む。   The present invention includes the above semiconductor device, wherein the silicon-based conductive film is a doped polycrystalline silicon film.

また、本発明は上記半導体装置において、前記シリコン系導電性膜は減圧CVD法により形成された薄膜であるものを含む。   The present invention includes the above semiconductor device, wherein the silicon-based conductive film is a thin film formed by a low pressure CVD method.

また、本発明は、基板表面に形成された不純物領域と、電極配線とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた半導体装置の製造方法であって、前記電極配線の端部を含み前記不純物領域に開口するようにコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール内で、前記電極配線と前記不純物領域とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線を形成する工程と、前記下地配線の上層に、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続するように金属配線層を形成する工程とを含む。   The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region formed on a substrate surface and a contact portion for electrically connecting the electrode wiring, the impurity including an end portion of the electrode wiring. Forming a contact hole so as to open in the region; forming a base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the electrode wiring and the impurity region in the contact hole; Forming a metal wiring layer on an upper layer of the base wiring so as to be connected to at least the base wiring in the contact hole.

また、本発明は上記半導体装置の製造方法において、前記金属配線層を形成する工程は、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜を形成する工程を含む。   According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the step of forming the metal wiring layer includes a step of forming an aluminum thin film by a sputtering method.

また、本発明は上記半導体装置の製造方法において、半導体基板上に前記フローティングディフュージョン部を含む電荷転送領域を形成すると共に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板表面を覆う絶縁膜に開口を形成し、前記フローティングディフュージョン部の少なくとも一部を露出させる開口形成工程と、前記半導体基板上にCVD法によりシリコン系導電性膜を形成し、下地配線を形成する工程と、前記下地配線上にスパッタリング法によりアルミニウム配線を形成し、パターニングする工程とを含み、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子を製造するようにしたものを含む。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the semiconductor device, the step of forming a charge transfer region including the floating diffusion portion on the semiconductor substrate and forming a gate electrode through a gate insulating film; Forming an opening in the insulating film to cover and exposing at least a part of the floating diffusion portion; forming a silicon-based conductive film on the semiconductor substrate by a CVD method; and forming a base wiring; Forming an aluminum wiring by a sputtering method on the base wiring and patterning, and including a floating diffusion part for storing signal charges, and a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion part, Floating diffusion section Including those adapted to produce a solid-state imaging device having an output circuit that outputs a signal corresponding to the potential change.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態を説明するための固体撮像素子の信号出力部の部分断面模式図であり、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを備えた固体撮像素子において、出力回路を構成する接続配線が、前記ゲート電極3の端部を含み前記フローティングディフュージョン部1Nに開口するように形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホール内で、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部1Nとを電気的に接続する多結晶シリコン膜からなる下地配線7と、前記下地配線7の上層に形成され、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線7に接続されたアルミニウム配線層9と備えたものを含む。
この構成では、接続配線を構成するアルミニウム配線層9は、コンタクトホールH内で、下地配線7に接続されることにより、必ずしも、ゲート電極とフローティングディフュージョン部との両方に接続されていなくても、ゲート電極3とフローティングディフュージョン部が下地配線7に接続されていることにより、アルミニウム配線層9は良好な出力配線層を構成することができる。
FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view of a signal output portion of a solid-state imaging device for explaining an embodiment of the present invention. A floating diffusion portion for accumulating signal charges and a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion. In a solid-state imaging device including a transistor connected to the output circuit, and an output circuit that outputs a signal according to a change in potential of the floating diffusion portion, a connection wiring constituting the output circuit connects the end of the gate electrode 3 A contact hole formed so as to open to the floating diffusion portion 1N, and a base wiring 7 made of a polycrystalline silicon film for electrically connecting the gate electrode and the floating diffusion portion 1N in the contact hole; , Formed in an upper layer of the base wiring 7 and the contour Including those having at least the underlying wiring 7 aluminum wiring layer 9 connected to in Tohoru.
In this configuration, the aluminum wiring layer 9 constituting the connection wiring is not necessarily connected to both the gate electrode and the floating diffusion portion by being connected to the base wiring 7 in the contact hole H. Since the gate electrode 3 and the floating diffusion portion are connected to the base wiring 7, the aluminum wiring layer 9 can constitute a good output wiring layer.

本実施の形態の固体撮像素子の信号出力部は、前述した従来例の構成と同様、水平転送レジスタからの信号電荷を蓄積してそれに対応した電位となり、その後リセットされて所定のリセット電位になる動作を一定の周期で繰り返すフローティングディフュージョン部と、そのリセットを行うリセットトランジスタと、フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する構成である。出力回路には、2段又は3段接続されたソースフォロワ回路が含まれており、各ソースフォロワ回路は、駆動トランジスタと負荷トランジスタとを含んでいる。図1では、フローティングディフュージョン部1Nと、出力回路に含まれる初段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのゲート電極3との接続部分について図示している。   The signal output unit of the solid-state imaging device according to the present embodiment accumulates signal charges from the horizontal transfer register and becomes a potential corresponding to the signal charge from the horizontal transfer register, similarly to the configuration of the conventional example described above, and then reset to a predetermined reset potential. The configuration includes a floating diffusion portion that repeats the operation at a constant period, a reset transistor that resets the floating diffusion portion, and an output circuit that outputs a signal corresponding to a potential change in the floating diffusion portion. The output circuit includes a source follower circuit connected in two or three stages, and each source follower circuit includes a drive transistor and a load transistor. FIG. 1 illustrates a connection portion between the floating diffusion portion 1N and the gate electrode 3 of the driving transistor of the first-stage source follower circuit included in the output circuit.

図1に示すように、n型のシリコン基板1に形成されたpウェル層1Pにはn+領域からなるフローティングディフュージョン部1Nが形成され、フローティングディフュージョン部4近傍のLOCOS膜等からなるフィールド酸化膜(図示せず)上には、pウェル層1P上に形成されたONO膜等からなるゲート絶縁膜2を介して、ポリシリコン等からなるゲート電極3が形成されている。このゲート電極3が、上述した初段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのゲート電極に相当する。ゲート絶縁膜2には、フローティングディフュージョン部1N上方において開口が形成されている。   As shown in FIG. 1, a floating diffusion portion 1N composed of an n + region is formed in a p-well layer 1P formed on an n-type silicon substrate 1, and a field oxide film (such as a LOCOS film near the floating diffusion portion 4) ( A gate electrode 3 made of polysilicon or the like is formed on a gate insulating film 2 made of an ONO film or the like formed on the p well layer 1P. The gate electrode 3 corresponds to the gate electrode of the driving transistor of the first-stage source follower circuit described above. An opening is formed in the gate insulating film 2 above the floating diffusion portion 1N.

ゲート電極3の端部とフローティングディフュージョン部1Nの上には、前述したように多結晶シリコン膜からなる下地配線7とこの上層に形成されたアルミニウム配線からなる金属配線層9とが形成され、ゲート電極3とフローティングディフュージョン部1Nは、この下地配線7と金属配線層9とによって電気的に接続されている。   As described above, the base wiring 7 made of a polycrystalline silicon film and the metal wiring layer 9 made of aluminum wiring formed thereon are formed on the end of the gate electrode 3 and the floating diffusion portion 1N, and the gate The electrode 3 and the floating diffusion portion 1N are electrically connected by the base wiring 7 and the metal wiring layer 9.

このように構成された信号出力部では、図示しない水平転送レジスタから転送されてきた信号電荷がフローティングディフュージョン部1Nに一旦蓄積される。そして、蓄積された信号電荷に応じてフローティングディフュージョン部1Nの電位が変化し、この電位変化が出力信号として下地配線7および金属配線層9を介してゲート電極3に印加され、この出力信号が出力回路で増幅されて外部に出力される。   In the signal output unit configured as described above, the signal charge transferred from a horizontal transfer register (not shown) is temporarily accumulated in the floating diffusion unit 1N. Then, the potential of the floating diffusion portion 1N changes according to the accumulated signal charge, and this potential change is applied as an output signal to the gate electrode 3 via the base wiring 7 and the metal wiring layer 9, and this output signal is output. Amplified by the circuit and output to the outside.

以下、図1に示す固体撮像素子の製造方法について説明する。
図2及び図3は、図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。 まず、n型のシリコン基板1表面にpウェル層1Pを形成し、ここにLOCOS膜等のフィールド酸化膜(図示せず)を形成する。更に、pウェル層1P内に、フローティングディフュージョン部となるn+領域1Nや、図示しないフォトダイオード、垂直転送レジスタ、及び水平転送レジスタ等をイオン注入等によって形成した後、pウェル層1P上にONO膜等からなるゲート絶縁膜2を形成する。
Hereinafter, a method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 1 will be described.
2 and 3 are process diagrams for explaining a method of manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. First, a p-well layer 1P is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1, and a field oxide film (not shown) such as a LOCOS film is formed thereon. Further, an n + region 1N to be a floating diffusion portion, a photodiode (not shown), a vertical transfer register, a horizontal transfer register, and the like are formed in the p well layer 1P by ion implantation, and then an ONO film is formed on the p well layer 1P. A gate insulating film 2 made of or the like is formed.

次に、図示していないが、pウェル層1P表面に形成された垂直転送レジスタや水平転送レジスタの上に、これらを駆動するためのポリシリコン等からなる駆動電極(フォトダイオードから電荷を読み出す際の読み出し電極も兼ねる)を、ゲート絶縁膜2を介して形成する。又、この駆動電極の形成と同時に、フローティングディフュージョン部1N近傍のフィールド酸化膜上に、駆動電極と同じ材料からなるゲート電極3を、ゲート絶縁膜2を介して形成する。その後、層間絶縁膜としての酸化シリコン膜8を形成する(図2(a))。そしてフローティングディフュージョン部1Nの少なくとも一部を露出させるために、フォトリソグラフィによりレジストパターンR1を形成する。そしてこのレジストパターンR1をマスクとしてフローティングディフュージョン部1N上のゲート絶縁膜2の少なくとも一部を除去して開口を形成し(図2(b))、レジストパターンR1を剥離除去し、コンタクトのための開口Hを形成する(図2(c)。尚、ゲート絶縁膜2に開口を形成しておいてから、ゲート電極3等を形成してもよい。ここまでの工程は通例の工程である。   Next, although not shown in the drawing, on a vertical transfer register or a horizontal transfer register formed on the surface of the p-well layer 1P, a drive electrode made of polysilicon or the like for driving them (when reading out charges from a photodiode) Are also formed via the gate insulating film 2. Simultaneously with the formation of the drive electrode, the gate electrode 3 made of the same material as the drive electrode is formed on the field oxide film in the vicinity of the floating diffusion portion 1N via the gate insulating film 2. Thereafter, a silicon oxide film 8 is formed as an interlayer insulating film (FIG. 2A). Then, in order to expose at least a part of the floating diffusion portion 1N, a resist pattern R1 is formed by photolithography. Then, using this resist pattern R1 as a mask, at least a part of the gate insulating film 2 on the floating diffusion portion 1N is removed to form an opening (FIG. 2 (b)), the resist pattern R1 is peeled off and removed for contact. An opening H is formed (FIG. 2C) .After forming the opening in the gate insulating film 2, the gate electrode 3 and the like may be formed, and the steps up to here are usual steps.

次に、シリコン基板1上に減圧CVD法により多結晶シリコン膜からなる下地配線7を形成し(図3(a))、さらにこの上層にスパッタリング法により金属配線層9としてのアルミニウム薄膜を形成する(図3(b))。そしてフォトリソグラフィにより、レジストパターンR2をマスクとしてこの下地配線7および金属配線層9をパターニングする(図3(c)。このようにしてフローティングディフュージョン部1Nに接触している部分からゲート電極3に接触している部分までが残るように選択的にエッチング除去する。   Next, a base wiring 7 made of a polycrystalline silicon film is formed on the silicon substrate 1 by a low pressure CVD method (FIG. 3A), and an aluminum thin film as a metal wiring layer 9 is formed on the upper layer by a sputtering method. (FIG. 3B). Then, the underlying wiring 7 and the metal wiring layer 9 are patterned by photolithography using the resist pattern R2 as a mask (FIG. 3C) In this way, the portion in contact with the floating diffusion portion 1N is contacted with the gate electrode 3. Etching is selectively removed so as to leave up to the portion that has been removed.

以上説明してきたように、アルミニウムは段切れが生じやすいが、多結晶シリコン層7によってゲート電極3とフローティングディフュージョン部1Nとが電気的に接続されているため、アルミニウムに段切れが生じても電気的接続は達成可能であり、コンタクト形状のばらつきによる接続配線の断線による接続不良を低減することができる。   As described above, aluminum is prone to breakage, but since the gate electrode 3 and the floating diffusion portion 1N are electrically connected by the polycrystalline silicon layer 7, even if breakage occurs in the aluminum, Connection can be achieved, and connection failure due to disconnection of connection wiring due to variation in contact shape can be reduced.

尚、前記実施の形態では、ゲート電極3とフローティングディフュージョン部1Nとに接続される配線の形成について説明したが、これに限定されることなく、半導体基板表面に形成された拡散層などの不純物領域と、電極配線とを上層配線で接続する場合など、適宜適用可能である。   In the above-described embodiment, the formation of the wiring connected to the gate electrode 3 and the floating diffusion portion 1N has been described. However, the present invention is not limited to this, and an impurity region such as a diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate. Can be applied as appropriate when the electrode wiring is connected to the electrode wiring by an upper wiring.

以上説明してきたように、本発明の半導体装置およびその製造方法は、固体撮像素子のフローティングディフュージョン部とゲート電極とを接続し出力回路に取り出すための配線など種々の半導体分野に適用可能である。   As described above, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied to various semiconductor fields such as wiring for connecting the floating diffusion portion of the solid-state imaging device and the gate electrode and extracting them to the output circuit.

本発明の実施の形態の固体撮像素子の信号出力部を示す図The figure which shows the signal output part of the solid-state image sensor of embodiment of this invention 図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor shown in FIG. 従来例の固体撮像素子の信号出力部のコンタクトの形成工程を示す図The figure which shows the formation process of the contact of the signal output part of the solid-state image sensor of a prior art example 従来例の信号出力部の製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the signal output part of a prior art example 従来例の信号出力部の製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the signal output part of a prior art example

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
1P pウェル層
1N フローティングディフュージョン部
2 ゲート絶縁膜
3 ゲート電極
4 絶縁膜
6 絶縁膜
7 下地配線層
8 BPSG膜
9 金属配線層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 1P P well layer 1N Floating diffusion part 2 Gate insulating film 3 Gate electrode 4 Insulating film 6 Insulating film 7 Base wiring layer 8 BPSG film 9 Metal wiring layer

Claims (8)

基板表面に形成された不純物領域と、電極配線とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた半導体装置であって、
前記電極配線の端部を含み前記不純物領域に開口するように形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホール内で、前記電極配線と前記不純物領域とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線と、
前記下地配線の上層に形成され、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続された金属配線層と備えた半導体装置。
A semiconductor device comprising an impurity region formed on a substrate surface and a contact portion for electrically connecting an electrode wiring,
A contact hole formed to open to the impurity region including an end of the electrode wiring;
In the contact hole, a base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the electrode wiring and the impurity region;
A semiconductor device comprising a metal wiring layer formed in an upper layer of the base wiring and connected to at least the base wiring in the contact hole.
請求項1記載の半導体装置であって、
前記金属配線層はアルミニウム配線層である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the metal wiring layer is an aluminum wiring layer.
請求項1記載の半導体装置であって、
信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを備え、
前記出力回路の接続配線が、
前記ゲート電極の端部を含み前記フローティングディフュージョン部に開口するように形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホール内で、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線と、
前記下地配線の上層に形成され、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続されたアルミニウム配線層と備えた固体撮像素子を含む半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A floating diffusion part for storing signal charges; and a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion part, and an output circuit for outputting a signal corresponding to a potential change of the floating diffusion part,
The connection wiring of the output circuit is
A contact hole formed to open to the floating diffusion portion including an end of the gate electrode;
In the contact hole, a base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the gate electrode and the floating diffusion portion;
A semiconductor device including a solid-state image sensor provided with an aluminum wiring layer formed in an upper layer of the base wiring and connected to at least the base wiring in the contact hole.
請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記シリコン系導電性膜は、ドープト多結晶シリコン膜である半導体装置。
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor device in which the silicon-based conductive film is a doped polycrystalline silicon 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、
前記シリコン系導電性膜は減圧CVD法により形成された薄膜である半導体装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4,
The semiconductor device, wherein the silicon-based conductive film is a thin film formed by a low pressure CVD method.
基板表面に形成された不純物領域と、電極配線とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた半導体装置の製造方法であって、
前記電極配線の端部を含み前記不純物領域に開口するようにコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内で、前記電極配線と前記不純物領域とを電気的に接続するシリコン系導電性膜からなる下地配線を形成する工程と、
前記下地配線の上層に、前記コンタクトホール内で少なくとも前記下地配線に接続するように金属配線層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region formed on a substrate surface and a contact portion for electrically connecting an electrode wiring,
Forming a contact hole so as to open to the impurity region including an end of the electrode wiring;
Forming a base wiring made of a silicon-based conductive film that electrically connects the electrode wiring and the impurity region in the contact hole;
Forming a metal wiring layer on an upper layer of the base wiring so as to be connected to at least the base wiring in the contact hole.
請求項6に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属配線層を形成する工程は、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
The step of forming the metal wiring layer includes a step of forming an aluminum thin film by a sputtering method.
請求項6に記載の半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に前記フローティングディフュージョン部を含む電荷転送領域を形成すると共に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板表面を覆う絶縁膜に開口を形成し、前記フローティングディフュージョン部の少なくとも一部を露出させる開口形成工程と、
前記半導体基板上にCVD法によりシリコン系導電性膜を形成し、下地配線を形成する工程と、
前記下地配線上にスパッタリング法によりアルミニウム配線を形成し、パターニングする工程とを含み、
信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子を製造するようにした半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
Forming a charge transfer region including the floating diffusion portion on a semiconductor substrate and forming a gate electrode via a gate insulating film;
Forming an opening in an insulating film covering the surface of the semiconductor substrate and exposing at least a part of the floating diffusion portion; and
Forming a silicon-based conductive film on the semiconductor substrate by a CVD method and forming a base wiring;
Forming an aluminum wiring on the base wiring by a sputtering method and patterning,
A solid-state imaging device having a floating diffusion part that accumulates signal charges, and an output circuit that includes a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion part, and that outputs a signal corresponding to a potential change of the floating diffusion part A method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor device is manufactured.
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