JP2008041958A - Solid-state imaging apparatus, its manufacturing method and electronic information equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a high performance solid-state imaging apparatus by properly controlling the thickness of a reflection preventing film provided to a photodiode surface, and the thickness of a sidewall provided to a gate electrode side wall of an MOS transistor without increasing manufacturing process. <P>SOLUTION: In the solid-state imaging apparatus 10 whereon a plurality of photodiodes in an imaging region and each MOS transistor in its peripheral circuit region are loaded together, a reflection preventing film 7 of a photodiode surface and a sidewall 9 provided to a side wall of a gate electrode 3 of the MOS transistor are formed simultaneously in the same process, by photolithograpy and dry etching by laminating three layers of insulating films 4 to 6. Concretely, in the reflection preventing film 7, refractive index and film thickness of a lower layer insulating film 3 and an intermediate layer insulating film 4 are optimally controlled for raising reflection prevention effect, and in the sidewall 9, the film thickness of the lower layer insulating film 4, the intermediate layer insulating film 5, and the upper layer insulating film 6, is optimally controlled for forming an LDD region accurately. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板上にフォトダイオードとＭＯＳトランジスタとが混載されたＣＭＯＳ型イメージセンサやＣＣＤ型イメージセンサなどの固体撮像装置およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor in which a photodiode and a MOS transistor are mixedly mounted on a semiconductor substrate, a manufacturing method thereof, and a solid-state imaging device manufactured by this manufacturing method. The present invention relates to an electronic information device such as a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera used as an input device in an imaging unit, an image input camera, a scanner, a facsimile, a camera-equipped mobile phone device, or the like.

近年、この種の従来の固体撮像装置は、付加価値を高めるために、入射光を光電変換する複数のフォトダイオードが２次元状に配列された撮像素子と、その他の機能を備えた周辺回路とが、同一半導体基板（同一チップ）上に混載されており、特に、周辺回路の動作の高速化および機能追加が進められている。   In recent years, this type of conventional solid-state imaging device has an imaging device in which a plurality of photodiodes that photoelectrically convert incident light are two-dimensionally arranged to increase added value, and a peripheral circuit having other functions. However, they are mounted on the same semiconductor substrate (same chip), and in particular, the operation of peripheral circuits is speeded up and functions are being added.

このような周辺回路の性能向上については、周辺回路を構成する各ＭＯＳトランジスタの特性向上が非常に重要である。しかしながら、入射光を光電変換するフォトダイオードを主体とした撮像素子とその周辺回路とを同一半導体基板上に形成するためには、いくつかの課題が存在する。そのうちの一つの課題は、フォトダイオード形成のためには、特に必要とされない工程が、周辺回路を構成するＭＯＳトランジスタ形成のために必要になることである。   In order to improve the performance of such a peripheral circuit, it is very important to improve the characteristics of each MOS transistor constituting the peripheral circuit. However, there are some problems in forming an image sensor mainly including a photodiode that photoelectrically converts incident light and its peripheral circuit on the same semiconductor substrate. One of the problems is that a process that is not particularly required for forming a photodiode is required for forming a MOS transistor constituting a peripheral circuit.

具体的には、ＭＯＳトランジスタの特性を向上させるためには、ＬＤＤ構造を形成することが有効である。このＬＤＤ構造として、チャンネル領域とソース・ドレイン領域との間に、ソース・ドレイン領域よりも低濃度の不純物が注入されたＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域が形成されている。このＬＤＤ領域を形成するためには、ゲート電極側壁にサイドウォールを形成する工程が必要とされる。ゲート電極側壁にサイドウォールを形成し、ゲート電極およびサイドウォールをマスクとして不純物イオン注入を行うことにより、ゲート電極下の部分には不純物が注入されずにチャンネル領域を形成し、サイドウォール下の部分には不純物が低濃度に注入されたＬＤＤ領域を形成し、ゲート電極およびサイドウォールが設けられていない両側の所定部分には不純物が高濃度に注入されたソース領域およびドレイン領域を形成する。   Specifically, it is effective to form an LDD structure in order to improve the characteristics of the MOS transistor. As this LDD structure, an LDD (Lightly Doped Drain) region into which an impurity having a lower concentration than the source / drain region is implanted is formed between the channel region and the source / drain region. In order to form this LDD region, a step of forming a sidewall on the side wall of the gate electrode is required. A side wall is formed on the side wall of the gate electrode, and impurity ions are implanted using the gate electrode and the side wall as a mask, so that a channel region is formed in the portion under the gate electrode without impurities being implanted. An LDD region into which impurities are implanted at a low concentration is formed, and a source region and a drain region into which impurities are implanted at a high concentration are formed at predetermined portions on both sides where a gate electrode and sidewalls are not provided.

このようなサイドウォール形成工程は、フォトダイオード形成のためには必要とされない工程であり、これが新たに追加されることになる。このため、固体撮像装置の製造工程において、その分だけ工程数が増加することになり、この結果、固体撮像装置の製造コストの増加に繋がっている。   Such a side wall forming process is a process that is not required for forming the photodiode, and is newly added. For this reason, in the manufacturing process of a solid-state imaging device, the number of processes increases correspondingly, and as a result, the manufacturing cost of the solid-state imaging device is increased.

この課題を解決するために、例えば特許文献１には、フォトダイオード表面への反射防止膜の形成と、その周辺回路のゲート電極側壁へのサイドウォール形成とを同時に行うことによって、工程数の増加を抑制することができる固体撮像装置の製造方法が開示されている。   In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, the number of processes is increased by simultaneously forming an antireflection film on the surface of the photodiode and forming a sidewall on the side wall of the gate electrode of the peripheral circuit. A method of manufacturing a solid-state imaging device capable of suppressing the above is disclosed.

以下に、特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置について、図４を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a conventional solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 will be described in detail with reference to FIG.

図４は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の所定途中製造工程における撮像領域および周辺回路領域の各要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the configuration of the main parts of the imaging region and the peripheral circuit region in a predetermined halfway manufacturing process of the conventional solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1.

図４において、従来の固体撮像装置２０には、半導体基板１１の撮像素子形成部（撮像領域）に、フォトダイオードを構成する不純物拡散層１２が２次元状に複数設けられ、その周辺回路部には、ゲート絶縁膜を介してＭＯＳトランジスタのゲート電極１３が複数設けられている。   In FIG. 4, the conventional solid-state imaging device 20 is provided with a plurality of two-dimensional impurity diffusion layers 12 constituting a photodiode in the imaging element forming portion (imaging region) of the semiconductor substrate 11, and in the peripheral circuit portion thereof. Are provided with a plurality of gate electrodes 13 of MOS transistors through a gate insulating film.

この不純物拡散層１２上にはシリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５がこの順に設けられている。これらのシリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５により反射防止膜１６が構成されている。   A silicon oxide film 14 and a silicon nitride film 15 are provided in this order on the impurity diffusion layer 12. These silicon oxide film 14 and silicon nitride film 15 constitute an antireflection film 16.

一方、このゲート電極１３の側壁にはサイドウォール１７が設けられており、サイドウォール１７も、シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５で構成されている。   On the other hand, a side wall 17 is provided on the side wall of the gate electrode 13, and the side wall 17 is also composed of a silicon oxide film 14 and a silicon nitride film 15.

上記構成の従来の固体撮像装置２０の製造方法について、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して詳細に説明する。   A method of manufacturing the conventional solid-state imaging device 20 having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b).

図５（ａ）および図５（ｂ）は、特許文献１に開示されている図４の固体撮像装置の製造方法を説明するための所定途中製造工程までの各製造工程を示す要部縦断面図である。   5 (a) and 5 (b) are vertical cross-sectional views showing main manufacturing steps up to a predetermined intermediate manufacturing step for explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device shown in FIG. FIG.

まず、図５（ａ）に示すように、半導体基板１１の撮像素子形成部（撮像領域）に、フォトダイオードを構成する不純物拡散層１２を２次元状に複数形成し、その半導体基板１１の周辺回路形成部には、各ＭＯＳトランジスタのゲート電極１２を複数形成する。この後に、これらの不純物拡散層１２およびゲート電極１２上を覆うようにシリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５をこの順に積層する。   First, as shown in FIG. 5A, a plurality of impurity diffusion layers 12 constituting a photodiode are formed two-dimensionally in an imaging element forming portion (imaging region) of the semiconductor substrate 11, and the periphery of the semiconductor substrate 11 A plurality of gate electrodes 12 of each MOS transistor are formed in the circuit formation portion. Thereafter, a silicon oxide film 14 and a silicon nitride film 15 are laminated in this order so as to cover the impurity diffusion layer 12 and the gate electrode 12.

次に、このフォトダイオード（不純物拡散層１２）上のシリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５を覆うように、図示しないレジスト膜を成膜し、これを所定パターンに形成し、このパタ−ンニングされたレジスト膜で覆われていない部分のシリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５に異方性ドライエッチングを選択的に行った後、このフォトダイオード表面を覆ったレジスト膜を除去する。   Next, a resist film (not shown) is formed so as to cover the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15 on the photodiode (impurity diffusion layer 12), and this is formed into a predetermined pattern. After anisotropic dry etching is selectively performed on the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15 which are not covered with the resist film, the resist film covering the photodiode surface is removed.

その後、図５（ｂ）に示すように、撮像素子の感度向上のためにフォトダイオード表面に形成される、シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５からなる反射防止膜１６と、その周辺回路のトランジスタ特性向上のために、各ＭＯＳトランジスタのゲート電極１３の側壁に形成される、シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５からなるサイドウォール１７とを、工程数の増加を抑えながら形成することができる。   After that, as shown in FIG. 5B, the antireflection film 16 made of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15 formed on the surface of the photodiode for improving the sensitivity of the imaging device, and the peripheral circuit transistor In order to improve the characteristics, the sidewall 17 made of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15 formed on the sidewall of the gate electrode 13 of each MOS transistor can be formed while suppressing an increase in the number of processes.

また、特許文献２には、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜と、サイドウォール形成のために兼用されるシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜と、層間絶縁膜となるシリコン窒化膜の４層構造からなる反射膜が形成された固体撮像装置が開示されている。この固体撮像装置では、反射防止膜が４層構造の場合に、上記シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が反射防止膜と一部兼用されて３層構造のサイドウォールが形成されている。
特開２００４−２２８４２５号公報 特開２００５−３４０４７５号公報 Patent Document 2 has a four-layer structure of a silicon oxide film serving as a gate insulating film, a silicon oxide film and a silicon nitride film also used for forming a sidewall, and a silicon nitride film serving as an interlayer insulating film. A solid-state imaging device in which a reflective film is formed is disclosed. In this solid-state imaging device, when the antireflection film has a four-layer structure, the silicon oxide film and the silicon nitride film are partly used as the antireflection film to form a three-layer sidewall.
JP 2004-228425 A JP 2005-340475 A

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来の固体撮像装置の製造方法では、フォトダイオード表面に設けられた反射防止膜１６の膜厚と、ゲート電極側壁に設けられたサイドウォール１７の膜厚とを独立して制御することができないという問題がある。つまり、フォトダイオード表面に設けられた反射防止膜１６の膜厚は、シリコン酸化膜１４とシリコン窒化膜１５の膜厚によって制御され、ゲート電極１３の側壁に設けられたサイドウォール１７の膜厚も、これと同様に、シリコン酸化膜１４とシリコン窒化膜１５の膜厚によって制御されるから、互いに異なる反射防止膜１６とサイドウォール１７との各膜厚を独立して最適に制御することができない。   However, in the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 described above, the film thickness of the antireflection film 16 provided on the photodiode surface and the film thickness of the sidewall 17 provided on the side wall of the gate electrode. And cannot be controlled independently. That is, the film thickness of the antireflection film 16 provided on the photodiode surface is controlled by the film thickness of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15, and the film thickness of the sidewall 17 provided on the side wall of the gate electrode 13 is also set. Similarly, since the thickness is controlled by the thickness of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 15, the thicknesses of the antireflection film 16 and the sidewall 17 which are different from each other cannot be controlled optimally independently. .

このフォトダイオード表面に設けられる反射防止膜１６は、撮像素子への入射光がフォトダイオード表面で反射されることなく取り込まれるように堆積されるものであり、その膜質（透過率および屈折率）や膜厚を適正に設定することによって、高感度の撮像素子が得られ得る。また、その周辺回路のトランジスタにおいては、ゲート電極１３の側壁に形成されたサイドウォール１７の膜厚を適正に設定してＬＤＤ構造を精度良く形成することにより、高性能なトランジスタが得られる。このことから、上記問題を解決することは、固体撮像装置の性能を向上させるために重要な課題である。   The antireflection film 16 provided on the surface of the photodiode is deposited so that incident light to the imaging element is captured without being reflected by the surface of the photodiode, and the film quality (transmittance and refractive index), By setting the film thickness appropriately, a highly sensitive image sensor can be obtained. Further, in the transistor of the peripheral circuit, a high-performance transistor can be obtained by accurately setting the film thickness of the sidewall 17 formed on the sidewall of the gate electrode 13 and forming the LDD structure with high accuracy. For this reason, solving the above problem is an important issue for improving the performance of the solid-state imaging device.

特許文献２の場合にも、互いに異なる反射防止膜１６とサイドウォール１７との各膜厚を独立して最適膜厚にそれぞれ制御することができない。   Also in the case of Patent Document 2, the film thicknesses of the antireflection film 16 and the sidewall 17 which are different from each other cannot be independently controlled to the optimum film thickness.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、複数のフォトダイオードが配列された撮像素子と、ＭＯＳトランジスタを備えた周辺回路とが混載された固体撮像装置を製造する際に、製造工程を増加させることなく、フォトダイオード表面に設けられた反射防止膜の膜厚およびＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に設けられたサイドウォール厚を適正に制御して、高性能な固体撮像装置を作製することができる固体撮像装置の製造方法、この製造方法により製造された固体撮像装置および、この製造方法により製造された固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems. When manufacturing a solid-state imaging device in which an imaging element in which a plurality of photodiodes are arrayed and a peripheral circuit including a MOS transistor are manufactured, a manufacturing process is performed. A high-performance solid-state imaging device can be manufactured by appropriately controlling the thickness of the antireflection film provided on the surface of the photodiode and the thickness of the sidewall provided on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor without increasing the thickness. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device, a solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method, and an electronic information device using the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method as an imaging unit.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、フォトダイオード表面に形成される反射防止膜とＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に形成されるサイドウォールとをそれぞれ、異なる積層数の所望の最適膜厚で同時に形成する反射防止膜・サイドウォール形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the antireflection film formed on the surface of the photodiode and the side wall formed on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor are simultaneously formed with a desired optimum film thickness with different number of layers. The anti-reflection film / side wall forming step to achieve the above object.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、入射光を光電変換する複数のフォトダイオードが配列された撮像素子と、ＭＯＳトランジスタを有する周辺回路とが混載された固体撮像装置の製造方法において、撮像素子形成部および周辺回路形成部に、該フォトダイオード表面に形成される反射防止膜と該ＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に形成されるサイドウォールとの各膜厚がそれぞれ最適な膜厚になるように絶縁膜を３層積層し、該３層から、該反射防止膜および該サイドウォールを形成する反射防止膜・サイドウォール形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is a manufacturing method of a solid-state imaging device in which an imaging element in which a plurality of photodiodes that photoelectrically convert incident light are arranged on a semiconductor substrate and a peripheral circuit having a MOS transistor are mounted together. In the method, the film thicknesses of the antireflection film formed on the surface of the photodiode and the side wall formed on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor are optimal in the imaging element forming part and the peripheral circuit forming part, respectively. The insulating film is laminated in three layers so that the anti-reflection film and the side wall forming step for forming the anti-reflection film and the side wall are formed from the three layers. The

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における。   Preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜は２層または３層で構成され、前記サイドウォールは下層からの該２層を含む３層で構成されている。   Further preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the antireflection film is composed of two or three layers, and the sidewall is composed of three layers including the two layers from the lower layer.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜・サイドウォール形成工程は、前記フォトダイオード上の３層の絶縁膜を覆うようにフォトリソグラフィーによりレジスト膜を所定パターンに形成し、異方性ドライエッチングにより該レジスト膜で被覆された領域以外の３層の絶縁膜を除去することにより前記反射防止膜および前記サイドウォールを形成する。   Further preferably, in the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the antireflection film / sidewall forming step forms a resist film in a predetermined pattern by photolithography so as to cover the three-layer insulating film on the photodiode. Then, the antireflection film and the sidewalls are formed by removing three layers of insulating films other than the region covered with the resist film by anisotropic dry etching.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における３層のうち、下層絶縁膜および中間層絶縁膜の２層の屈折率および膜厚を制御することにより前記反射防止膜の屈折率および膜厚を制御すると共に、該下層絶縁膜および該中間層絶縁膜、上層絶縁膜の３層の膜厚を制御することにより前記サイドウォールの膜厚を制御する。   Further preferably, among the three layers in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the refractive index and the refractive index of the antireflection film are controlled by controlling the refractive index and film thickness of the two layers of the lower insulating film and the intermediate insulating film. While controlling the film thickness, the film thickness of the sidewall is controlled by controlling the film thicknesses of the three layers of the lower insulating film, the intermediate insulating film, and the upper insulating film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜を、前記フォトダイオードへの入射光の反射を抑制可能な屈折率および膜厚構成に設定する。   Further preferably, the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is set to have a refractive index and a film thickness configuration capable of suppressing reflection of incident light to the photodiode.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるサイドウォールを、前記ＭＯＳトランジスタのＬＤＤ構造形成に最適な膜厚に設定する。   Further preferably, the sidewall in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is set to an optimum film thickness for forming the LDD structure of the MOS transistor.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における３層として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を下層からこの順に積層する。   Further preferably, as the three layers in the method of manufacturing the solid-state imaging device of the present invention, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are laminated in this order from the lower layer.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における３層を、プラズマＣＶＤ装置または減圧ＣＶＤ装置を用いて堆積する。   Further preferably, the three layers in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention are deposited using a plasma CVD apparatus or a low pressure CVD apparatus.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜を、前記フォトダイオードが配列された撮像素子形成部の全面ではなくその一部であって、少なくとも該フォトダイオードの表面を覆うように形成する。   Further preferably, the antireflection film in the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is not the entire surface of the imaging element forming portion in which the photodiodes are arranged, but a part thereof and covers at least the surface of the photodiodes. To form.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜・サイドウォール形成工程後に、前記３層のうち、最上層絶縁膜をエッチングにより除去する。   Further preferably, after the antireflection film / side wall forming step in the method of manufacturing the solid-state imaging device of the present invention, the uppermost insulating film of the three layers is removed by etching.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記エッチングを行う際に、前記反射防止膜および前記サイドウォールの必要特性を損なわないように、かつ、前記３層のうち、中間層絶縁膜の膜減りが生じないように、ドライエッチング条件またはウェットエッチングの薬液を選択する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when performing the etching, an intermediate layer of the three layers is provided so as not to impair the necessary characteristics of the antireflection film and the sidewall. A dry etching condition or a chemical solution for wet etching is selected so as not to reduce the thickness of the insulating film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜・サイドウォール形成工程後に、前記フォトダイオード上および前記ＭＯＳトランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記撮像素子と前記周辺回路とを電気的に接続する金属配線を形成する。   Further preferably, an interlayer insulating film is formed on the photodiode and the MOS transistor after the antireflection film / sidewall forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, and the interlayer insulating film is provided on the interlayer insulating film. Metal wiring is formed to electrically connect the image sensor and the peripheral circuit through a contact hole.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における層間絶縁膜下に、前記コンタクトホール形成時のエッチングストッパーとして、前記３層の最上層絶縁膜、または該最上層絶縁膜上に該最上層絶縁膜とは異なる材料からなる絶縁膜を形成する。   Furthermore, preferably, the uppermost insulating film of the three layers or the uppermost insulating film on the uppermost insulating film is used as an etching stopper at the time of forming the contact hole below the interlayer insulating film in the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention. An insulating film made of a material different from that of the upper insulating film is formed.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記エッチングストッパーとして機能する絶縁膜の屈折率および膜厚を考慮して、反射防止機能が最適になるように前記３層の屈折率および膜厚を設定する。   Further preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the refractive index of the three layers is optimized so that the antireflection function is optimized in consideration of the refractive index and the film thickness of the insulating film functioning as the etching stopper. And set the film thickness.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の最適膜厚に設定する。また、前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の膜厚に設定してもよい。   Still preferably, in a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm, the silicon nitride film is set to an optimum thickness of 50 nm to 70 nm. Further, when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm, the silicon nitride film may be set to a thickness of 40 nm to 70 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の膜厚が３０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下の最適膜厚に設定する。   Still preferably, in a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when the thickness of the silicon oxide film is 30 nm, the silicon nitride film is set to an optimal thickness of 20 nm to 35 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の最適膜厚に設定する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when the film thickness of the silicon oxide film is 50 nm, the silicon nitride film is set to an optimum film thickness of 10 nm to 20 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合に、前記シリコン窒化膜が１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下に設定する。より好ましくは、前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の場合に、前記シリコン窒化膜が３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下に設定する。   Further preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when the thickness of the silicon oxide film is 5 nm or more and 50 nm or less, the silicon nitride film is set to 10 nm or more and 80 nm or less. More preferably, when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm to 30 nm, the silicon nitride film is set to 30 nm to 70 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍ±５ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が５０ｎｍ±１０ｎｍに設定する。なお、以上の絶縁膜の膜厚は、絶縁膜の屈折率をも考慮して、反射防止機能が最適または良好になるように設定される。   Still preferably, in a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm ± 5 nm, the silicon nitride film is set to 50 nm ± 10 nm. Note that the thickness of the insulating film described above is set so that the antireflection function is optimal or favorable in consideration of the refractive index of the insulating film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記フォトダイオード上および前記ＭＯＳトランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜の膜厚を３００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, an interlayer insulating film is formed on the photodiode and the MOS transistor, and the film thickness of the interlayer insulating film is set to 300 nm to 1000 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における反射防止膜の必要特性は透過率および屈折率であり、前記サイドウォールの必要特性は前記ＭＯＳトランジスタの動作特性に悪影響を与えない特性である。   Further preferably, the necessary characteristics of the antireflection film in the method of manufacturing a solid-state imaging device of the present invention are transmittance and refractive index, and the necessary characteristics of the sidewall are characteristics that do not adversely affect the operating characteristics of the MOS transistor. is there.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における周辺回路は、前記撮像素子を駆動制御するための駆動制御回路と、前記撮像素子からの撮像信号を表示信号に変換するための信号処理を行う信号処理回路の少なくともいずれかである。   Further preferably, the peripheral circuit in the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention includes a drive control circuit for driving and controlling the imaging device, and a signal processing for converting the imaging signal from the imaging device into a display signal. At least one of signal processing circuits for performing

本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置の製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The solid-state imaging device of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, and thereby the above object is achieved.

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置の製造方法により製造された固体撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The electronic information device of the present invention uses a solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of the above-described solid-state imaging device of the present invention for an imaging unit, thereby achieving the above object.

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below with the above configuration.

本発明にあっては、フォトダイオード表面に設けられる反射防止膜と、ＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に設けられるサイドウォールとをそれぞれ、異なる積層数の所望の最適膜厚で同時に形成する。   In the present invention, the antireflection film provided on the surface of the photodiode and the sidewall provided on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor are simultaneously formed with a desired optimum film thickness with a different number of layers.

反射防止膜の屈折率および膜厚は、３層の絶縁膜のうち、下層絶縁膜と中間層絶縁膜の２層の屈折率および膜厚を制御することにより適正な屈折率および膜厚に設定する。また、サイドウォールの膜厚は、下層絶縁膜、中間層絶縁膜および上層絶縁膜の３層の膜厚を制御することにより適正な膜厚に設定する。これによって、互いに異なる反射防止膜とサイドウォールとの各膜厚を独立して最適膜厚にそれぞれ制御することが可能となる。   The refractive index and film thickness of the antireflection film are set to an appropriate refractive index and film thickness by controlling the refractive index and film thickness of the two layers of the lower insulating film and the intermediate insulating film among the three insulating films. To do. The thickness of the sidewall is set to an appropriate thickness by controlling the thickness of the three layers of the lower insulating film, the intermediate insulating film, and the upper insulating film. This makes it possible to independently control the film thicknesses of the different antireflection films and sidewalls to the optimum film thicknesses.

撮像素子においてフォトダイオード表面に設けられる反射防止膜を、反射防止効果が高い屈折率および膜厚に設定することによって、高感度のフォトダイオードを形成することが可能となる。また、周辺回路においてＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に設けられるサイドウォールを適正な膜厚に設定することによって、ＬＤＤ領域を精度良く形成して高性能なトランジスタを形成することが可能となる。これらにより、感度が良好な撮像素子と、動作特性に優れた周辺回路を兼ね備えた固体撮像装置を実現することが可能となる。   By setting the antireflection film provided on the surface of the photodiode in the imaging device to a refractive index and a film thickness that have a high antireflection effect, a highly sensitive photodiode can be formed. Further, by setting the sidewall provided on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit to an appropriate film thickness, it is possible to form the LDD region with high accuracy and form a high-performance transistor. As a result, it is possible to realize a solid-state imaging device that combines an imaging device with good sensitivity and a peripheral circuit with excellent operating characteristics.

３層の絶縁膜として、固体撮像装置の製造方法で用いる例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜をこの順に積層する。   As the three-layer insulating film, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film that are used in the method of manufacturing the solid-state imaging device are stacked in this order.

シリコン窒化膜を用いた場合、反射防止膜は、フォトダイオードが配列された撮像素子形成部の全面ではなく、一部に形成することが好ましい。シリコン窒化膜で全面が覆われていると、半導体基板上で発生する界面準位を低減させるために行われるＨ２シンター処理（シリコンのダングリングボンドを無くすための水素化処理）時に、水素イオンが遮蔽されるからである。 When the silicon nitride film is used, it is preferable that the antireflection film is formed not on the entire surface of the imaging element forming portion where the photodiodes are arranged but on a part thereof. When the entire surface is covered with a silicon nitride film, hydrogen ions are generated during the H 2 sintering process (hydrogenation process for eliminating dangling bonds in silicon) performed to reduce the interface states generated on the semiconductor substrate. It is because is shielded.

さらに、層間絶縁膜のコンタクトホール形成時にエッチングストッパーとして層間絶縁膜下にシリコン窒化膜を形成する場合には、フォトダイオード表面に反射防止膜を形成した後、最上層絶縁膜のシリコン酸化膜を除去することが好ましい。フォトダイオード表面の反射防止膜上に屈折率が異なる多種類の膜が積層されると、反射防止効果が低下することがあるからである。   In addition, when a silicon nitride film is formed under the interlayer insulating film as an etching stopper when forming the contact hole in the interlayer insulating film, an antireflection film is formed on the photodiode surface, and then the silicon oxide film of the uppermost insulating film is removed. It is preferable to do. This is because the antireflection effect may be lowered when a plurality of types of films having different refractive indexes are laminated on the antireflection film on the surface of the photodiode.

以上により、本発明によれば、フォトダイオード表面の反射防止効果が高い反射防止膜と、周辺回路の高性能なトランジスタとを、工程増加を抑制しながら形成することができる。これにより、感度が良好な撮像素子と、動作特性に優れた周辺回路とを兼ね備えた固体撮像装置を低コストで容易かつ良好に実現することができる。   As described above, according to the present invention, the antireflection film having a high antireflection effect on the surface of the photodiode and the high-performance transistor of the peripheral circuit can be formed while suppressing an increase in the number of processes. As a result, a solid-state imaging device that combines an imaging device with good sensitivity and a peripheral circuit with excellent operating characteristics can be realized easily and satisfactorily at low cost.

以下に、本発明の固体撮像装置の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の途中製造工程における撮像領域および周辺回路領域の各要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the configuration of each main part of an imaging region and a peripheral circuit region in the intermediate manufacturing process of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、撮像素子形成部（撮像領域）に半導体基板１の表面部にフォトダイオードを構成する不純物拡散層２が複数２次元状に設けられている。また、撮像領域の周辺回路領域に、各ＭＯＳトランジスタのゲート電極３が複数設けられている。この場合、周辺回路は、撮像素子を駆動制御するための駆動制御回路と、この撮像素子から得られ撮像信号を表示信号に変換するための信号処理を行う信号処理回路の少なくともいずれかである。   As shown in FIG. 1, a plurality of impurity diffusion layers 2 constituting photodiodes are provided in a two-dimensional manner on the surface portion of a semiconductor substrate 1 in an imaging element forming portion (imaging region). In addition, a plurality of gate electrodes 3 of the MOS transistors are provided in the peripheral circuit region of the imaging region. In this case, the peripheral circuit is at least one of a drive control circuit for driving and controlling the image sensor and a signal processing circuit that performs signal processing for converting an image signal obtained from the image sensor into a display signal.

各フォトダイオード表面上にそれぞれ、最適な膜厚に形成された３層の絶縁膜４〜６からなる反射防止膜７が設けられているが、ここでは、反射防止膜７の反射防止機能は下層からの２層で決まるため、この２層の膜厚で反射防止膜７の膜厚を設定すればよい。また、そのゲート電極３の側壁に、最適な膜厚に形成された３層の絶縁膜４〜６からなるサイドウォール９が設けられている。よって、サイドウォール９の膜厚はこの３層の絶縁膜４〜６により設定すればよい。   On each photodiode surface, an antireflection film 7 composed of three layers of insulating films 4 to 6 having an optimum film thickness is provided. Here, the antireflection function of the antireflection film 7 is a lower layer. Therefore, the film thickness of the antireflection film 7 may be set by the film thickness of these two layers. A side wall 9 made of three layers of insulating films 4 to 6 having an optimum film thickness is provided on the side wall of the gate electrode 3. Therefore, the thickness of the side wall 9 may be set by these three insulating films 4-6.

このように、反射防止膜・サイドウォール形成工程によって、フォトダイオード表面に形成される反射防止膜７とＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に形成されるサイドウォール９とをそれぞれ、異なる積層数の所望の最適膜厚で同時に形成される。   In this way, the antireflection film 7 formed on the surface of the photodiode and the sidewall 9 formed on the side wall of the gate electrode 3 of the MOS transistor by the antireflection film / sidewall formation step, each having a desired number of stacked layers. The optimum film thickness is simultaneously formed.

以上により、図１の途中製造工程における縦断面構成を経て、半導体基板１上に、入射光を光電変換する複数のフォトダイオードが配列された撮像素子と、ＭＯＳトランジスタを有する周辺回路とが混載された本実施形態の固体撮像装置１０が製造される。   As described above, the image pickup element in which a plurality of photodiodes that photoelectrically convert incident light are arranged on the semiconductor substrate 1 and the peripheral circuit having the MOS transistor are mixedly mounted on the semiconductor substrate 1 through the vertical cross-sectional configuration in the intermediate manufacturing process of FIG. In addition, the solid-state imaging device 10 of this embodiment is manufactured.

上記構成の固体撮像装置１０の製造方法について、図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明する。   A method for manufacturing the solid-state imaging device 10 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１の固体撮像装置の途中製造工程に至る各製造工程を説明するための要部縦断面図である。   FIG. 2A to FIG. 2C are main part longitudinal cross-sectional views for explaining each manufacturing process leading to an intermediate manufacturing process of the solid-state imaging device of FIG.

まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の撮像素子形成部（撮像領域）に、フォトダイオードを構成する不純物拡散層２を２次元状に複数配列して形成し、その周辺回路形成領域（周辺回路部）にゲート絶縁膜を介して複数のＭＯＳトランジスタのゲート電極３を形成する。撮像素子形成部では、フォトダイオードの不純物拡散層２を形成するために、イオン注入工程や熱処理工程を経てウェル形成などが行われる。また、周辺回路形成部では、ＳＴＩなどによる素子分離形成や、後述するサイドウォール形成後にＬＤＤ不純物拡散層形成などが行われる。なお、これらの工程の詳細については、従来技術と同様に行うことができるため、ここではその詳細な説明を省略する。   First, as shown in FIG. 2A, a plurality of impurity diffusion layers 2 constituting a photodiode are formed in a two-dimensional array in an imaging element forming portion (imaging region) of a semiconductor substrate 1, and its peripheral circuit Gate electrodes 3 of a plurality of MOS transistors are formed in a formation region (peripheral circuit portion) via a gate insulating film. In the imaging element forming portion, well formation and the like are performed through an ion implantation process and a heat treatment process in order to form the impurity diffusion layer 2 of the photodiode. Further, in the peripheral circuit formation portion, element isolation formation by STI or the like, LDD impurity diffusion layer formation, etc. are performed after the side wall formation described later. Note that details of these steps can be performed in the same manner as in the prior art, and thus detailed description thereof is omitted here.

次に、図２（ｂ）に示すように、撮像素子形成部の各フォトダイオードの不純物拡散層２の表面（フォトダイオード表面）および周辺回路形成部の各ゲート電極３上を覆うように３層の絶縁膜４〜６を順次積層する。   Next, as shown in FIG. 2B, three layers are formed so as to cover the surface (photodiode surface) of the impurity diffusion layer 2 of each photodiode in the imaging element formation portion and each gate electrode 3 in the peripheral circuit formation portion. The insulating films 4 to 6 are sequentially stacked.

これらの３層の絶縁膜４〜６において、フォトダイオード表面に形成される反射防止膜７として、下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５の屈折率が重要になる。   In these three insulating films 4 to 6, the refractive indexes of the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5 are important as the antireflection film 7 formed on the photodiode surface.

ここで、図３に、絶縁膜４〜６のうち、下層絶縁膜である下層シリコン酸化膜と、中間層絶縁膜である中間層シリコン窒化膜の各膜厚を変化させた場合の入射光の反射率の変化を示している。   Here, FIG. 3 shows the incident light when the thicknesses of the lower silicon oxide film, which is the lower insulating film, and the intermediate silicon nitride film, which is the intermediate insulating film, among the insulating films 4 to 6 are changed. The change in reflectance is shown.

図３の横軸は中間層シリコン窒化膜（中間層絶縁膜５）の膜厚を示し、図３の縦軸は、中間層絶縁膜５）の膜厚に応じた入射光の反射率を示している。また、黒丸はその下層シリコン酸化膜（下層絶縁膜４）の膜厚を１０ｎｍに設定した場合、黒四角は下層シリコン酸化膜（下層絶縁膜４）の膜厚を３０ｎｍに設定した場合、黒菱形は下層シリコン酸化膜（下層絶縁膜４）の膜厚を５０ｎｍに設定した場合をそれぞれ示している。   3 indicates the film thickness of the intermediate silicon nitride film (interlayer insulating film 5), and the vertical axis in FIG. 3 indicates the reflectance of incident light according to the film thickness of the intermediate layer insulating film 5). ing. A black circle indicates a black diamond when the thickness of the lower silicon oxide film (lower insulating film 4) is set to 10 nm, and a black square indicates a black diamond when the lower silicon oxide film (lower insulating film 4) is set to 30 nm. Indicates the case where the thickness of the lower silicon oxide film (lower insulating film 4) is set to 50 nm.

図３に示すように、下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５の２層の膜厚構成によって、入射光の反射率が大きく変動することが分かる。このため、入射光の反射率が低くなるような下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５との膜厚の組合せを選択することによって、良好な反射防止効果を得ることができる。   As shown in FIG. 3, it can be seen that the reflectance of incident light varies greatly depending on the thickness of the two layers of the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5. For this reason, it is possible to obtain a good antireflection effect by selecting a combination of film thicknesses of the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5 so that the reflectance of incident light is lowered.

フォトダイオード（不純物拡散層２）表面に効率よく光を入射させることは、固体撮像装置にとっては極めて重要である。なお、図３では、後述する層間絶縁膜の膜厚を５３０ｎｍ（通常２００ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚範囲；層間絶縁膜の膜厚は反射防止効果にほとんど影響を与えない）とした場合の一例を示しているが、この層間絶縁膜上およびその中における金属配線の多層化などによって様々な構造が用いられるため、それらの構造に応じて反射防止膜の膜種（屈折率）や膜厚を設定することができる。   It is extremely important for a solid-state imaging device to make light efficiently incident on the surface of the photodiode (impurity diffusion layer 2). FIG. 3 shows an example in which the film thickness of an interlayer insulating film, which will be described later, is 530 nm (usually in the film thickness range of 200 nm to 1000 nm; the film thickness of the interlayer insulating film has little influence on the antireflection effect). However, since various structures are used due to the multilayered metal wiring on and in the interlayer insulating film, the film type (refractive index) and film thickness of the antireflection film are set according to the structure. be able to.

本実施形態では、下層絶縁膜４としてシリコン酸化膜を１０ｎｍ、中間層絶縁膜５としてシリコン窒化膜の膜厚を５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、上層絶縁膜６としてシリコン酸化膜を４０ｎｍ、いずれも減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）装置を用いて積層した。また、下層絶縁膜４としてシリコン酸化膜を３０ｎｍ、中間層絶縁膜５としてシリコン窒化膜を２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下で、上層絶縁膜６としてシリコン酸化膜を４０ｎｍ、いずれも減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）装置を用いて積層した。さらにここでは示していないが、下層絶縁膜４としてシリコン酸化膜を５０ｎｍ、中間層絶縁膜５としてシリコン窒化膜を１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下で、上層絶縁膜６としてシリコン酸化膜を４０ｎｍ、いずれも減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）装置を用いて積層した。これらの場合に、反射防止膜７では、下層絶縁膜４（シリコン酸化膜）と中間層絶縁膜５（シリコン窒化膜）との最適膜厚の組合せによって最適な反射防止効果（反射率が略０パーセント）が得られる。これは屈折率が２．０または２．０程度の場合である。さらに、シリコン酸化膜（ここでは下層絶縁膜４）の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合に、シリコン窒化膜（ここでは中間層絶縁膜５）が１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下に設定すれば、反射率が０〜５パーセント程度のより良好な反射防止効果が得られる。より好ましくは、シリコン酸化膜（ここでは下層絶縁膜４）の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の場合に、シリコン窒化膜（ここでは中間層絶縁膜５）が３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下に設定する。ここで、膜厚は薄いほど、工数が少なく他に悪影響を及ぼしにくいので、最も製造に適した膜厚は、下層絶縁膜４としてシリコン酸化膜を１０ｎｍ、中間層絶縁膜５としてシリコン窒化膜の膜厚を５０ｎｍである。これを中心値に考え、その誤差を十分に考慮に入れると、下層絶縁膜４としてシリコン酸化膜を１０ｎｍ±５ｎｍ、中間層絶縁膜５としてシリコン窒化膜の膜厚を５０ｎｍ±１０ｎｍである。なお、当然ながら、以上の絶縁膜の膜厚（または膜厚範囲）は、絶縁膜の屈折率をも考慮して、反射防止機能が最適またはより良好になるように設定される。   In this embodiment, the silicon oxide film as the lower insulating film 4 is 10 nm, the silicon nitride film as the intermediate insulating film 5 is not less than 50 nm and not more than 70 nm, and the silicon oxide film is 40 nm as the upper insulating film 6. Lamination was performed using an LP-CVD apparatus. The lower insulating film 4 is a silicon oxide film of 30 nm, the intermediate insulating film 5 is a silicon nitride film of 20 nm to 35 nm, and the upper insulating film 6 is a silicon oxide film of 40 nm, both of which are low pressure CVD (LP-CVD) apparatuses. Were laminated. Further, although not shown here, the lower insulating film 4 is a silicon oxide film of 50 nm, the intermediate insulating film 5 is a silicon nitride film of 10 nm to 20 nm, and the upper insulating film 6 is a silicon oxide film of 40 nm, both of which are reduced pressure CVD. Lamination was performed using an (LP-CVD) apparatus. In these cases, the antireflection film 7 has an optimum antireflection effect (reflectance is substantially 0) by a combination of optimum film thicknesses of the lower insulating film 4 (silicon oxide film) and the intermediate insulating film 5 (silicon nitride film). Percent). This is the case when the refractive index is about 2.0 or 2.0. Further, when the film thickness of the silicon oxide film (here, the lower insulating film 4) is 5 nm or more and 50 nm or less, the reflectance is increased if the silicon nitride film (the intermediate layer insulating film 5 here) is set to 10 nm or more and 80 nm or less. A better antireflection effect of about 0 to 5 percent can be obtained. More preferably, when the thickness of the silicon oxide film (here, the lower insulating film 4) is 10 nm or more and 30 nm or less, the silicon nitride film (here, the intermediate insulating film 5) is set to 30 nm or more and 70 nm or less. Here, the thinner the film thickness, the smaller the man-hours and the less adverse effects. Therefore, the most suitable film thickness is 10 nm for the silicon oxide film as the lower insulating film 4 and the silicon nitride film as the intermediate insulating film 5. The film thickness is 50 nm. Considering this as a central value and taking the error into consideration, the thickness of the silicon oxide film as the lower insulating film 4 is 10 nm ± 5 nm, and the thickness of the silicon nitride film as the intermediate insulating film 5 is 50 nm ± 10 nm. Needless to say, the film thickness (or film thickness range) of the insulating film is set so that the antireflection function is optimal or better in consideration of the refractive index of the insulating film.

次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりフォトダイオード（不純物拡散層２）表面上の反射防止膜７を覆うようにレジスト膜８を形成し、レジスト膜８で覆われていない部分（周辺回路部を含む部分）の３層のシリコン酸化膜（下層絶縁膜４）、シリコン窒化膜（中間層絶縁膜５）およびシリコン酸化膜（上層絶縁膜６）に異方性ドライエッチングを行った後、フォトダイオード上方のレジスト膜８を除去する。   Next, as shown in FIG. 2C, a resist film 8 is formed by photolithography so as to cover the antireflection film 7 on the surface of the photodiode (impurity diffusion layer 2), and is not covered with the resist film 8. Anisotropic dry etching is performed on the three-layer silicon oxide film (lower insulating film 4), silicon nitride film (intermediate insulating film 5), and silicon oxide film (upper insulating film 6) in the portion (including the peripheral circuit portion). After that, the resist film 8 above the photodiode is removed.

これにより、撮像素子形成部では、フォトダイオード表面に撮像素子の感度を向上させるための反射防止膜７が残るように形成される。これと同時に、周辺回路形成部では、異方性エッチングにより絶縁膜４〜６がエッチングされて、ゲート電極３の側壁にトランジスタ特性を向上させるＬＤＤ領域形成のためのサイドウォール９が形成され、これによって、工程数の増加を抑制することができる。   As a result, the imaging element forming portion is formed so that the antireflection film 7 for improving the sensitivity of the imaging element remains on the surface of the photodiode. At the same time, in the peripheral circuit forming portion, the insulating films 4 to 6 are etched by anisotropic etching to form sidewalls 9 for forming LDD regions for improving transistor characteristics on the sidewalls of the gate electrode 3. Thus, an increase in the number of steps can be suppressed.

ＬＤＤ構造のＭＯＳトランジスタにおいて、このＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に形成されるサイドウォール９は、ソース・ドレイン領域をイオン注入により形成する際に、ゲート電極３からのオフセット領域（ＬＤＤ領域）を形成するためのマスクとなるため、その膜厚がＬＤＤ領域になるため重要になる。よって、３層の絶縁膜４〜６の総膜厚を、必要とされる最適なサイドウォール９の膜厚（ゲート電極３からのオフセット幅；ＬＤＤ領域）に設定することができる。   In the MOS transistor having the LDD structure, the sidewall 9 formed on the side wall of the gate electrode 3 of this MOS transistor forms an offset region (LDD region) from the gate electrode 3 when the source / drain region is formed by ion implantation. Since it becomes a mask for forming, the film thickness becomes important because it becomes an LDD region. Therefore, the total film thickness of the three insulating films 4 to 6 can be set to the required optimum film thickness of the sidewall 9 (offset width from the gate electrode 3; LDD region).

また、サイドウォール９では、下層絶縁膜４としてのシリコン酸化膜と、中間層絶縁膜５としてのシリコン窒化膜と、上層絶縁膜６としてシリコン酸化膜との３層によってＬＤＤ構造を作製するために必要な膜厚とすることができる。なお、これらの絶縁膜４〜６は、減圧ＣＶＤ装置に限らず、ＣＶＤ装置により堆積することもできる。   Further, in the sidewall 9, an LDD structure is formed by three layers of a silicon oxide film as the lower insulating film 4, a silicon nitride film as the intermediate insulating film 5, and a silicon oxide film as the upper insulating film 6. The required film thickness can be obtained. These insulating films 4 to 6 can be deposited not only by a low pressure CVD apparatus but also by a CVD apparatus.

以上のように、フォトダイオード（不純物拡散層２）表面に設けられる反射防止膜７として必要な屈折率および膜厚を下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５の２層により、また、その周辺回路部を構成する各ＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に設けられるサイドウォール９として必要な膜厚を下層絶縁膜４、中間層絶縁膜５および上層絶縁膜６の３層により、それぞれ独立して良好な膜厚に制御することが可能となる。   As described above, the refractive index and the film thickness necessary for the antireflection film 7 provided on the surface of the photodiode (impurity diffusion layer 2) are made up of two layers of the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5, and its peripheral circuit. The film thickness required for the side wall 9 provided on the side wall of the gate electrode 3 of each MOS transistor constituting the part is independently good by the three layers of the lower insulating film 4, the intermediate insulating film 5 and the upper insulating film 6. It is possible to control the film thickness.

したがって、本実施形態によれば、撮像領域の複数のフォトダイオード（不純物拡散層２）とその周辺回路領域の各ＭＯＳトランジスタが混載された固体撮像装置１０において、フォトダイオード表面の反射防止膜７と、ＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に設けられるサイドウォール９とを、３層の絶縁膜４〜６を積層してフォトリソグラフィーとドライエッチングにより同時に同一工程で形成する。具体的には、反射防止膜７は、反射防止効果が高くなるように下層絶縁膜３と中間層絶縁膜４の屈折率および膜厚を最適に制御し、かつ、サイドウォール９は、ＬＤＤ領域を精度良く形成できるように下層絶縁膜４、中間層絶縁膜５および上層絶縁膜６の膜厚を最適に制御すればよい。これによって、各フォトダイオード表面に設けられる反射防止膜７を、反射防止効果が高い屈折率および膜厚に設定することによって、高感度のフォトダイオードを形成できる。また、周辺回路を構成する各ＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に設けられるサイドウォール９を、適切な膜厚に設定して、高性能なトランジスタを形成することができる。このように、製造工程を増加させることなく、フォトダイオード表面の反射防止膜７とＭＯＳトランジスタのゲート電極のサイドウォール９との膜厚を適正に制御することにより、感度が良好な撮像素子と、動作特性に優れた周辺回路とを兼ね備えた固体撮像装置１０を、同一半導体基板１（同一チップ）上に低コストで容易かつ良好に実現することができる。   Therefore, according to the present embodiment, in the solid-state imaging device 10 in which a plurality of photodiodes (impurity diffusion layers 2) in the imaging region and each MOS transistor in the peripheral circuit region are mixedly mounted, The side wall 9 provided on the side wall of the gate electrode 3 of the MOS transistor is formed by laminating three layers of insulating films 4 to 6 and simultaneously in the same process by photolithography and dry etching. Specifically, the antireflection film 7 optimally controls the refractive indexes and film thicknesses of the lower insulating film 3 and the intermediate insulating film 4 so that the antireflection effect is enhanced, and the sidewall 9 is formed in the LDD region. The film thicknesses of the lower insulating film 4, the intermediate insulating film 5, and the upper insulating film 6 may be optimally controlled so that can be formed with high accuracy. Accordingly, a high-sensitivity photodiode can be formed by setting the antireflection film 7 provided on the surface of each photodiode to a refractive index and a film thickness having a high antireflection effect. Further, a high performance transistor can be formed by setting the side wall 9 provided on the side wall of the gate electrode 3 of each MOS transistor constituting the peripheral circuit to an appropriate film thickness. Thus, by appropriately controlling the film thickness of the antireflection film 7 on the surface of the photodiode and the side wall 9 of the gate electrode of the MOS transistor without increasing the number of manufacturing steps, The solid-state imaging device 10 having a peripheral circuit with excellent operating characteristics can be easily and satisfactorily realized at a low cost on the same semiconductor substrate 1 (the same chip).

なお、上記実施形態では、特に説明しなかったが、ここで用いるドライエッチングは、ＲＩＥ装置などを用いて行うことができ、例えばＣ４Ｆ８ガスやＣＨ２Ｆ２ガスなどを用いることにより、上層絶縁膜６、中間層絶縁膜５および下層絶縁膜４のそれぞれを選択的に除去することができるため、サイドウォール９を均一に形成することが可能である。 In the above embodiment, although not particularly described, the dry etching used herein may be performed by using a RIE apparatus, for example, by using a like C4F 8 gas and CH 2 F 2 gas, the upper insulating Since each of the film 6, the intermediate insulating film 5, and the lower insulating film 4 can be selectively removed, the sidewalls 9 can be formed uniformly.

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、フォトダイオード上のレジスト膜８は、フォトダイオード表面のみを覆い、撮像素子形成部（撮像領域）の他の部分は露出させておくことが好ましい。これは、半導体基板１上で発生する界面準位を低減させるために行われるＨ２シンターをより効果的に実施することができるからである。半導体基板１上の界面準位は、撮像素子においてリーク電流（暗電流）が発生する原因の一つであり、撮像素子形成部全面をシリコン窒化膜により被覆すると、Ｈ２シンター時に水素イオンを遮蔽してしまうからである。 Although not specifically described in the above embodiment, it is preferable that the resist film 8 on the photodiode covers only the surface of the photodiode and the other part of the imaging element forming part (imaging area) is exposed. . This is because the H 2 sintering performed to reduce the interface states generated on the semiconductor substrate 1 can be more effectively performed. The interface state on the semiconductor substrate 1 is one of the causes of the occurrence of leakage current (dark current) in the image sensor. If the entire surface of the image sensor formation portion is covered with a silicon nitride film, hydrogen ions are shielded during H 2 sintering. Because it will do.

さらに、上記実施形態では、特に説明しなかったが、本実施形態の反射防止膜・サイドウォール形成工程後に、撮像素子および周辺回路のＭＯＳトランジスタを形成するためのイオン注入工程や注入拡散工程を行い、その上に層間絶縁膜を形成して層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程や、このコンタクトホールを介した撮像素子と周辺回路とを接続する金属配線を形成する金属配線形成工程などを行う。上記Ｈ２シンター工程は、この金属配線形成工程後などに行われる。さらに、周辺回路の動作を高速化するために、コバルトなどの高融点金属を用いたサリサイドプロセスを用いてもよい。 Further, although not particularly described in the above embodiment, an ion implantation process and an implantation diffusion process for forming an image sensor and a peripheral circuit MOS transistor are performed after the antireflection film and sidewall forming process of the present embodiment. A contact hole forming step of forming an interlayer insulating film thereon and forming a contact hole in the interlayer insulating film, and a metal wiring forming step of forming a metal wiring for connecting the image pickup device and the peripheral circuit through the contact hole And so on. The H 2 sintering process is performed after the metal wiring forming process. Further, a salicide process using a refractory metal such as cobalt may be used in order to speed up the operation of the peripheral circuit.

上記コンタクトホール形成工程において、層間絶縁膜下にエッチングストッパーとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成することがある。この場合、上記フォトダイオード表面の反射防止膜形成後に、最上層の絶縁膜であるシリコン酸化膜（上層絶縁膜６）を除去することが好ましい。このように、シリコン酸化膜（上層絶縁膜６）を除去する目的は、フォトダイオード上の反射防止膜７上に屈折率が異なる多種類の膜が積層されると、反射防止効果が低下することがあるためである。   In the contact hole forming step, a silicon nitride film (SiN film) may be formed as an etching stopper under the interlayer insulating film. In this case, it is preferable to remove the silicon oxide film (upper insulating film 6) which is the uppermost insulating film after forming the antireflection film on the surface of the photodiode. As described above, the purpose of removing the silicon oxide film (upper insulating film 6) is to reduce the antireflection effect when various types of films having different refractive indexes are laminated on the antireflection film 7 on the photodiode. Because there is.

このシリコン酸化膜（上層絶縁膜６）を除去する方法としては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。この際に、フォトダイオード表面に設けられた反射防止膜７や、その周辺回路部の各ＭＯＳトランジスタのゲート電極３の側壁に設けられたサイドウォール９に必要な特性が損なわれないように、シリコン窒化膜（中間層絶縁膜５）の膜減りを防ぐために、ドライエッチング条件やウェットエッチングの薬液などの各種エッチング条件を適切に選択する。反射防止膜７の必要特性としては透過率および屈折率であり、サイドウォール９の必要特性はＭＯＳトランジスタの動作特性に悪影響を与えない特性である。さらに、エッチングストッパーとして用いられる膜の屈折率や膜厚を考慮して、下層絶縁膜４、中間層絶縁膜５および上層絶縁膜６の屈折率や膜厚を設定する必要があることは言うまでもない。なお、この絶縁膜の種類は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の組み合わせ以外にも可能であるが、ここでは、固体撮像装置の製造方法で用いられる絶縁膜の種類として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の３層を、下層からこの順に積層している。   As a method for removing the silicon oxide film (upper insulating film 6), dry etching or wet etching can be used. At this time, in order not to impair the characteristics required for the antireflection film 7 provided on the surface of the photodiode and the side wall 9 provided on the side wall of the gate electrode 3 of each MOS transistor in the peripheral circuit portion, the silicon In order to prevent the film thickness of the nitride film (interlayer insulating film 5) from being reduced, various etching conditions such as dry etching conditions and chemicals for wet etching are appropriately selected. Necessary characteristics of the antireflection film 7 are transmittance and refractive index, and necessary characteristics of the sidewall 9 are characteristics that do not adversely affect the operating characteristics of the MOS transistor. Furthermore, it goes without saying that the refractive index and film thickness of the lower insulating film 4, the intermediate insulating film 5, and the upper insulating film 6 need to be set in consideration of the refractive index and film thickness of the film used as an etching stopper. . The insulating film can be used other than a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Here, the insulating film used in the method for manufacturing a solid-state imaging device includes a silicon oxide film and a silicon nitride film. Three layers of a film and a silicon oxide film are laminated in this order from the lower layer.

さらに、上記実施形態では、特に説明しなかったが、本実施形態の反射防止膜・サイドウォール形成工程において、フォトダイオード（不純物拡散層２）表面に形成される反射防止膜７とＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に形成されるサイドウォール９とをそれぞれ、異なる積層数の所望の最適膜厚で同時に形成する。これによって、製造工程を増加させることなく、フォトダイオード表面に設けられた反射防止膜７の膜厚およびＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に設けられたサイドウォール９の厚さを適正に制御して、高性能な固体撮像装置を作製することができる本発明の目的を達成できる。この場合、反射防止膜７の屈折率および膜厚は、反射率を最適または良好にするように、３層の絶縁膜４〜６のうち、下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５の２層の屈折率および膜厚を制御することにより適正な屈折率および膜厚に設定することができるが、反射防止膜７として、下層絶縁膜４と中間層絶縁膜５の２層であっても、下層絶縁膜４、中間層絶縁膜５および上層絶縁膜６の３層であってもよい。また、サイドウォール９の膜厚は、下層絶縁膜４、中間層絶縁膜５および上層絶縁膜５の３層の膜厚を制御することにより適正な膜厚に設定することができる。したがって、反射防止膜７を２層または３層で構成でき、サイドウォール９を反射防止膜７の下層からの２層を含む３層で構成することができる。要するに、その具体例として、例えば反射防止膜として３層、サイドウォールとして同じ３層であってもよく、互いに異なる積層数の２層の反射防止膜と３層のサイドウォールに限定されない。要するに、反射防止膜７とサイドウォール９の形成時に、反射防止膜７は２層を考慮して形成でき、サイドウォール９の膜厚は３層により形成できるというだけのことである。   Further, although not particularly described in the above embodiment, the antireflection film 7 formed on the surface of the photodiode (impurity diffusion layer 2) and the gate of the MOS transistor in the antireflection film / sidewall formation step of the present embodiment. The sidewalls 9 formed on the electrode sidewalls are simultaneously formed with a desired optimum film thickness with a different number of layers. Accordingly, the thickness of the antireflection film 7 provided on the surface of the photodiode and the thickness of the sidewall 9 provided on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor can be appropriately controlled without increasing the number of manufacturing steps. The object of the present invention capable of producing a high-performance solid-state imaging device can be achieved. In this case, the refractive index and the film thickness of the antireflection film 7 are two layers of the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5 among the three insulating films 4 to 6 so as to optimize or improve the reflectance. Can be set to an appropriate refractive index and film thickness by controlling the refractive index and the film thickness, but as the antireflection film 7, even if the lower insulating film 4 and the intermediate insulating film 5 are two layers, Three layers of the lower insulating film 4, the intermediate insulating film 5, and the upper insulating film 6 may be used. Further, the film thickness of the sidewall 9 can be set to an appropriate film thickness by controlling the film thickness of the three layers of the lower insulating film 4, the intermediate insulating film 5 and the upper insulating film 5. Therefore, the antireflection film 7 can be composed of two or three layers, and the sidewall 9 can be composed of three layers including two layers from the lower layer of the antireflection film 7. In short, as a specific example, for example, the antireflection film may have three layers and the sidewalls may be the same three layers, and is not limited to two layers of antireflection films and three layers of sidewalls that are different from each other. In short, when the antireflection film 7 and the sidewall 9 are formed, the antireflection film 7 can be formed in consideration of two layers, and the thickness of the sidewall 9 can be formed by three layers.

さらに、上記実施形態では、特に説明しなかったが、上記実施形態の固体撮像装置１０を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態の固体撮像装置１０を撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。   Further, although not particularly described in the above embodiment, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using the solid-state imaging device 10 of the above embodiment as an imaging unit, an image input camera, a scanner, a facsimile, An electronic information apparatus having an image input device such as a camera-equipped mobile phone device will be described. The electronic information device according to the present invention is a memory such as a recording medium for recording data after performing predetermined signal processing for recording high-quality image data obtained by using the solid-state imaging device 10 according to the embodiment of the present invention as an imaging unit. A display means such as a liquid crystal display device for displaying the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after the image data is subjected to predetermined signal processing for display; and after the image data is subjected to predetermined signal processing for communication It has at least one of communication means such as a transmission / reception device for performing communication processing and image output means for printing (printing) and outputting (printing out) the image data.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、半導体基板上にフォトダイオードとＭＯＳトランジスタとが混載されたＣＭＯＳ型イメージセンサやＣＣＤ型イメージセンサなどの固体撮像装置およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、フォトダイオード表面の反射防止効果が高い反射防止膜と、周辺回路の高性能なトランジスタとを、工程増加を抑制しながら形成することができる。これにより、感度が良好な撮像素子と、動作特性に優れた周辺回路とを兼ね備えた固体撮像装置を低コストで容易かつ良好に実現することができる。   The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor in which a photodiode and a MOS transistor are mixedly mounted on a semiconductor substrate, a manufacturing method thereof, and a solid-state imaging device manufactured by this manufacturing method. Anti-reflection on the surface of photodiodes in the field of digital information cameras such as digital video cameras and digital still cameras, etc. used as input devices, and digital information devices such as image input cameras, scanners, facsimiles, and mobile phone devices with cameras. An antireflection film having a high effect and a high-performance transistor in a peripheral circuit can be formed while suppressing an increase in the number of processes. As a result, a solid-state imaging device that combines an imaging device with good sensitivity and a peripheral circuit with excellent operating characteristics can be realized easily and satisfactorily at low cost.

本発明の実施形態に係る固体撮像装置の所定途中製造工程における撮像領域および周辺回路領域の各要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows each principal part structural example of the imaging area | region and peripheral circuit area | region in the predetermined halfway manufacturing process of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. （ａ）〜（ｃ）は、図１の固体撮像装置の製造方法を説明するための所定途中製造工程までの各製造工程を示す要部縦断面図である。(A)-(c) is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows each manufacturing process to the predetermined middle manufacturing process for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of FIG. 本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法において、下層絶縁膜であるシリコン酸化膜と中間層絶縁膜であるシリコン窒化膜との各膜厚を変化させた場合について、入射光の反射率の変化を示すグラフである。In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention, the incident light reflectance is changed when the thicknesses of the silicon oxide film as the lower insulating film and the silicon nitride film as the intermediate insulating film are changed. It is a graph which shows the change of. 従来の固体撮像装置の所定途中製造工程における撮像領域および周辺回路領域の各要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows each principal part structural example of the imaging area | region and peripheral circuit area | region in the predetermined halfway manufacturing process of the conventional solid-state imaging device. （ａ）および（ｂ）は、図４の固体撮像装置の製造方法を説明するための所定途中製造工程までの各製造工程を示す要部縦断面図である。(A) And (b) is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows each manufacturing process to the predetermined middle manufacturing process for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体基板
２ 不純物拡散層
３ ゲート電極
４ シリコン酸化膜（下層絶縁膜）
５ シリコン窒化膜（中間層絶縁膜）
６ シリコン酸化膜（上層絶縁膜）
７ 反射防止膜
８ レジスト膜
９ サイドウォール
１０ 固体撮像装置 1 Semiconductor substrate 2 Impurity diffusion layer 3 Gate electrode 4 Silicon oxide film (lower insulating film)
5 Silicon nitride film (interlayer insulating film)
6 Silicon oxide film (upper insulating film)
7 Antireflection film 8 Resist film 9 Side wall 10 Solid-state imaging device

Claims (25)

フォトダイオード表面に形成される反射防止膜とＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に形成されるサイドウォールとをそれぞれ、異なる積層数の所望の最適膜厚で同時に形成する反射防止膜・サイドウォール形成工程を有する固体撮像装置の製造方法。   An anti-reflection film / side wall forming step of simultaneously forming the anti-reflection film formed on the photodiode surface and the side wall formed on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor at a desired optimum film thickness with a different number of layers; Manufacturing method of solid-state imaging device. 半導体基板上に、入射光を光電変換する複数のフォトダイオードが配列された撮像素子と、ＭＯＳトランジスタを有する周辺回路とが混載された固体撮像装置の製造方法において、
撮像素子形成部および周辺回路形成部に、該フォトダイオード表面に形成される反射防止膜と該ＭＯＳトランジスタのゲート電極側壁に形成されるサイドウォールとの各膜厚がそれぞれ最適な膜厚になるように絶縁膜を３層積層し、該３層から、該反射防止膜および該サイドウォールを形成する反射防止膜・サイドウォール形成工程を有する固体撮像装置の製造方法。 In a manufacturing method of a solid-state imaging device in which an imaging element in which a plurality of photodiodes that photoelectrically convert incident light are arranged on a semiconductor substrate and a peripheral circuit having a MOS transistor are mounted together,
Each film thickness of the antireflection film formed on the surface of the photodiode and the side wall formed on the side wall of the gate electrode of the MOS transistor is optimized in the imaging element forming portion and the peripheral circuit forming portion. A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming an antireflection film and a sidewall from the three layers, and forming the antireflection film and the sidewall from the three layers. 前記反射防止膜は２層または３層で構成され、前記サイドウォールは下層からの該２層を含む３層で構成されている請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。   3. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film includes two or three layers, and the sidewall includes three layers including the two layers from the lower layer. 前記反射防止膜・サイドウォール形成工程は、前記フォトダイオード上の３層の絶縁膜を覆うようにフォトリソグラフィーによりレジスト膜を所定パターンに形成し、異方性ドライエッチングにより該レジスト膜で被覆された領域以外の３層の絶縁膜を除去することにより前記反射防止膜および前記サイドウォールを形成する請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   In the antireflection film / sidewall formation step, a resist film is formed in a predetermined pattern by photolithography so as to cover the three insulating films on the photodiode, and is coated with the resist film by anisotropic dry etching The manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film and the sidewall are formed by removing three insulating films other than the region. 前記３層のうち、下層絶縁膜および中間層絶縁膜の２層の屈折率および膜厚を制御することにより前記反射防止膜の屈折率および膜厚を制御すると共に、該下層絶縁膜および該中間層絶縁膜、上層絶縁膜の３層の膜厚を制御することにより前記サイドウォールの膜厚を制御する請求項２〜４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   Of the three layers, the refractive index and film thickness of the antireflection film are controlled by controlling the refractive index and film thickness of two layers of the lower insulating film and the intermediate insulating film, and the lower insulating film and the intermediate film The manufacturing method of the solid-state imaging device according to any one of claims 2 to 4, wherein the thickness of the sidewall is controlled by controlling the thickness of three layers of a layer insulating film and an upper insulating film. 前記反射防止膜を、前記フォトダイオードへの入射光の反射を抑制可能な屈折率および膜厚構成に設定する請求項１、２、４および５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film is set to have a refractive index and a film thickness configuration capable of suppressing reflection of incident light to the photodiode. 前記サイドウォールを、前記ＭＯＳトランジスタのＬＤＤ構造形成に最適な膜厚に設定する請求項１、２、４および５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the sidewall is set to an optimum film thickness for forming an LDD structure of the MOS transistor. 前記３層として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を下層からこの順に積層する請求項２〜５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2, wherein a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are stacked in this order from the lower layer as the three layers. 前記３層を、プラズマＣＶＤ装置または減圧ＣＶＤ装置を用いて堆積する請求項２〜５および８のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2, wherein the three layers are deposited using a plasma CVD apparatus or a low pressure CVD apparatus. 前記反射防止膜を、前記フォトダイオードが配列された撮像素子形成部の全面ではなくその一部であって、少なくとも該フォトダイオードの表面を覆うように形成する請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   The antireflection film is formed not to cover the entire surface of the imaging element forming portion in which the photodiodes are arranged but to a part thereof and to cover at least the surface of the photodiodes. Manufacturing method of solid-state imaging device. 前記反射防止膜・サイドウォール形成工程後に、前記３層のうち、最上層絶縁膜をエッチングにより除去する請求項２、４、５および８のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2, wherein an uppermost insulating film of the three layers is removed by etching after the antireflection film / sidewall forming step. 前記エッチングを行う際に、前記反射防止膜および前記サイドウォールの必要特性を損なわないように、かつ、前記３層のうち、中間層絶縁膜の膜減りが生じないように、ドライエッチング条件またはウェットエッチングの薬液を選択する請求項４または１１に記載の固体撮像装置の製造方法。   When performing the etching, dry etching conditions or wet conditions are selected so as not to impair the required characteristics of the antireflection film and the sidewalls and to prevent the interlayer insulating film from being reduced among the three layers. 12. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, wherein a chemical solution for etching is selected. 前記反射防止膜・サイドウォール形成工程後に、前記フォトダイオード上および前記ＭＯＳトランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記撮像素子と前記周辺回路とを電気的に接続する金属配線を形成する請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。   After the antireflection film / sidewall formation step, an interlayer insulating film is formed on the photodiode and the MOS transistor, and the imaging element and the peripheral circuit are connected via a contact hole provided in the interlayer insulating film. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2, wherein a metal wiring to be electrically connected is formed. 前記層間絶縁膜下に、前記コンタクトホール形成時のエッチングストッパーとして、前記３層の最上層絶縁膜、または該最上層絶縁膜上に該最上層絶縁膜とは異なる材料からなる絶縁膜を形成する請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。   Under the interlayer insulating film, as the etching stopper when forming the contact hole, the three-layer uppermost insulating film or an insulating film made of a material different from the uppermost insulating film is formed on the uppermost insulating film. A method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13. 前記エッチングストッパーとして機能する絶縁膜の屈折率および膜厚を考慮して、反射防止機能が最適になるように前記３層の屈折率および膜厚を設定する請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。   The solid-state imaging device according to claim 14, wherein the refractive index and film thickness of the three layers are set so as to optimize the antireflection function in consideration of the refractive index and film thickness of the insulating film functioning as the etching stopper. Production method. 前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の最適膜厚に設定する請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 8, wherein when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm, the silicon nitride film is set to an optimum thickness of 50 nm to 70 nm. 前記シリコン酸化膜の膜厚が３０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下の最適膜厚に設定する請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 8, wherein when the thickness of the silicon oxide film is 30 nm, the silicon nitride film is set to an optimal thickness of 20 nm to 35 nm. 前記シリコン酸化膜の膜厚が５０ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の最適膜厚に設定する請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 8, wherein when the thickness of the silicon oxide film is 50 nm, the silicon nitride film is set to an optimal thickness of 10 nm to 20 nm. 前記シリコン酸化膜の膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合に、前記シリコン窒化膜が１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下に設定する請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the silicon nitride film is set to 10 nm to 80 nm when the thickness of the silicon oxide film is 5 nm to 50 nm. 前記シリコン酸化膜の膜厚が１０ｎｍ±５ｎｍの場合に、前記シリコン窒化膜が５０ｎｍ±１０ｎｍに設定する請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the silicon nitride film is set to 50 nm ± 10 nm when the thickness of the silicon oxide film is 10 nm ± 5 nm. 前記フォトダイオード上および前記ＭＯＳトランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜の膜厚を３００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定する請求項１６〜２０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   21. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 16, wherein an interlayer insulating film is formed on the photodiode and the MOS transistor, and the film thickness of the interlayer insulating film is set to 300 nm to 1000 nm. 前記反射防止膜の必要特性は透過率および屈折率であり、前記サイドウォールの必要特性は前記ＭＯＳトランジスタの動作特性に悪影響を与えない特性である請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。   13. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 12, wherein the required characteristics of the antireflection film are transmittance and refractive index, and the required characteristics of the sidewall are characteristics that do not adversely affect the operating characteristics of the MOS transistor. 前記周辺回路は、前記撮像素子を駆動制御するための駆動制御回路と、前記撮像素子からの撮像信号を表示信号に変換するための信号処理を行う信号処理回路の少なくともいずれかである請求項２または１３に記載の固体撮像装置の製造方法。   The peripheral circuit is at least one of a drive control circuit for driving and controlling the imaging device and a signal processing circuit for performing signal processing for converting an imaging signal from the imaging device into a display signal. Or the manufacturing method of the solid-state imaging device of 13. 請求項１〜２３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法により製造された固体撮像装置。   The solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of the solid-state imaging device in any one of Claims 1-23. 請求項１〜２３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法により製造された固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。   An electronic information device using, as an imaging unit, a solid-state imaging device manufactured by the method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1.
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