JP2008277390A - 固体撮像装置及びその製造方法並びにカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出さず、感度低下を回避できる固体撮像装置及びその製造方法並びにカメラを提供する。
【解決手段】受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置であって、受光面となる領域において半導体基板10に画素ごとに区分して受光部PDが形成され、受光面となる領域において半導体基板10に受光部PDに隣接する領域に電荷転送部CTが形成され、電荷転送部CT上に複数の相に分離して形成された転送電極(12a,12b,12c)が形成されており、転送電極(12a,12b,12c)の間に分離層17が形成されており、転送電極(12a,12b,12c)の受光部側の壁面と分離層17の受光部側の壁面が略同一の面として形成されている構成とする。
【選択図】図2
【解決手段】受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置であって、受光面となる領域において半導体基板10に画素ごとに区分して受光部PDが形成され、受光面となる領域において半導体基板10に受光部PDに隣接する領域に電荷転送部CTが形成され、電荷転送部CT上に複数の相に分離して形成された転送電極(12a,12b,12c)が形成されており、転送電極(12a,12b,12c)の間に分離層17が形成されており、転送電極(12a,12b,12c)の受光部側の壁面と分離層17の受光部側の壁面が略同一の面として形成されている構成とする。
【選択図】図2
Description
本発明は固体撮像装置及びその製造方法並びにカメラに関し、特に、受光面にフォトダイオードと電荷結合転送路が形成されてなる固体撮像装置及びその製造方法並びに当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。
例えば、CCD素子あるいはCMOSセンサなどを用いた固体撮像装置では、半導体基板の表面に形成されたフォトダイオード(光電変換部)に光を入射させ、そのフォトダイオードで発生した信号電荷によって映像信号を得る構成となっている。
CCD素子では、例えば、受光面において二次元マトリクス状に並べられた画素ごとにフォトダイオードが設けられ、受光時に各フォトダイオードに発生し、蓄積される信号電荷を垂直及び水平方向に転送するCCD転送路により転送して読み取る構成となっている。
例えば特許文献1及び2にはCCD固体撮像装置の例が開示されている。
特許文献1の図2などに開示されているように、CCD固体撮像装置において、例えば、基板に形成されたフォトダイオードからなる受光部に隣接する電荷転送路の上層に、2相の転送電極が形成されており、この転送電極は、例えば水平方向の画素間で接続されている。
特許文献1の図2などに開示されているように、CCD固体撮像装置において、例えば、基板に形成されたフォトダイオードからなる受光部に隣接する電荷転送路の上層に、2相の転送電極が形成されており、この転送電極は、例えば水平方向の画素間で接続されている。
例えば、上記の2相の転送電極の間には分離パターンが形成されており、転送電極間を分離している。ここで、上記の従来方法に係るCCD固体撮像装置においては、固体撮像装置の製造方法に起因して、分離パターンの端部が受光部側にはみ出して形成されてしまい、このために受光部の面積が狭められて、感度低下を引き起こしている。
上記の分離パターンを有する固体撮像装置の製造方法を説明する。
まず、例えば、フォトダイオードとなるように導電性不純物がパターンに沿って導入された基板に、酸化シリコンなどの絶縁膜を介して転送電極となる導電層を形成し、その上層に酸化シリコン膜を形成する。
次に、例えば、分離パターンとなる領域を開口するように、酸化シリコン膜と導電層にギャップを開口し、ギャップ内に窒化シリコンで埋め込んで分離パターンを形成する。
次に、例えば、フォトリソグラフィ工程により転送電極のパターンのレジスト膜をパターン形成し、これをマスクとして導電層をエッチング加工し、転送電極とする。
以降は、例えば、上層配線や遮光膜などを形成することで、CCD固体撮像装置を製造することができる。
まず、例えば、フォトダイオードとなるように導電性不純物がパターンに沿って導入された基板に、酸化シリコンなどの絶縁膜を介して転送電極となる導電層を形成し、その上層に酸化シリコン膜を形成する。
次に、例えば、分離パターンとなる領域を開口するように、酸化シリコン膜と導電層にギャップを開口し、ギャップ内に窒化シリコンで埋め込んで分離パターンを形成する。
次に、例えば、フォトリソグラフィ工程により転送電極のパターンのレジスト膜をパターン形成し、これをマスクとして導電層をエッチング加工し、転送電極とする。
以降は、例えば、上層配線や遮光膜などを形成することで、CCD固体撮像装置を製造することができる。
ここで、上記の導電層のエッチング加工工程において、導電層が分離パターンで分離されるようにレジスト膜の合わせマージンを確保する必要があるため、分離パターンの幅を導電層の加工幅よりも幅広に形成しておく必要がある。
このため、上記のように分離パターンの端部が受光部側にはみ出して形成され、受光部の面積の縮小の原因となっている。
さらに、遮光膜を形成すると、上記の分離パターンの端部の受光部側へのはみ出しによる受光部の面積はさらに縮小されてしまうことになる。
特開2005−311008号公報
特開2006−344914号公報
このため、上記のように分離パターンの端部が受光部側にはみ出して形成され、受光部の面積の縮小の原因となっている。
さらに、遮光膜を形成すると、上記の分離パターンの端部の受光部側へのはみ出しによる受光部の面積はさらに縮小されてしまうことになる。
解決しようとする問題点は、CCD固体撮像装置において、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出してしまい、感度低下を回避することが困難であるという点である。
本発明の固体撮像装置は、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置であって、前記受光面となる領域において半導体基板に前記画素ごとに区分して形成された受光部と、前記受光面となる領域において前記半導体基板に前記受光部に隣接する領域に形成された電荷転送部と、前記電荷転送部上に形成され、複数の相に分離して形成された転送電極と、前記転送電極の間に形成された分離層とを有し、前記転送電極の前記受光部側の壁面と前記分離層の前記受光部側の壁面が略同一の面として形成されていることを特徴とする。
上記の本発明の固体撮像装置は、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置であって、受光面となる領域において半導体基板に画素ごとに区分して受光部が形成され、受光面となる領域において半導体基板に受光部に隣接する領域に電荷転送部が形成され、電荷転送部上に複数の相に分離して形成された転送電極が形成されている。
ここで、転送電極の間に分離層が形成されており、転送電極の受光部側の壁面と分離層の受光部側の壁面が略同一の面として形成されている。
ここで、転送電極の間に分離層が形成されており、転送電極の受光部側の壁面と分離層の受光部側の壁面が略同一の面として形成されている。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置の製造方法であって、半導体基板の前記受光面となる領域において前記画素ごとに区分して受光部を形成し、前記受光部に隣接して電荷転送部を形成する工程と、前記半導体基板に導電層を形成する工程と、前記導電層の上層に第1絶縁膜を形成する工程と、前記受光部の領域において、少なくとも前記第1絶縁膜を除去して凹部を形成する工程と、前記凹部に埋め込んで、前記第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有する第2絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜の上層に少なくとも分離層の形成領域を開口するパターンの保護マスクを形成する工程と、前記保護マスク及び前記第2絶縁膜をマスクとして、前記第1絶縁膜及び前記導電層を除去し、前記分離層の形成領域に開口部を形成する工程と、前記開口部に埋め込んで、前記第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有する分離層を形成する工程と、少なくとも前記第1絶縁膜及び前記分離層をマスクとして前記第2絶縁膜及び前記導電層を除去することで、前記導電層からなり、前記分離層で分離された転送電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置の製造方法であって、まず、半導体基板の受光面となる領域において画素ごとに区分して受光部を形成し、また、受光部に隣接して電荷転送部を形成する。
次に、半導体基板に導電層を形成し、導電層の上層に第1絶縁膜を形成する。
次に、受光部の領域において、少なくとも第1絶縁膜を除去して凹部を形成し、凹部に埋め込んで、第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有する第2絶縁膜を形成する。
次に、第1絶縁膜及び第2絶縁膜の上層に、少なくとも分離層の形成領域を開口するパターンの保護マスクを形成し、保護マスク及び第2絶縁膜をマスクとして、第1絶縁膜及び導電層を除去し、分離層の形成領域に開口部を形成する。
次に、開口部に埋め込んで、第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有する分離層を形成する。
次に、少なくとも第1絶縁膜及び分離層をマスクとして第2絶縁膜及び導電層を除去することで、導電層からなり、分離層で分離された転送電極を形成する。
次に、半導体基板に導電層を形成し、導電層の上層に第1絶縁膜を形成する。
次に、受光部の領域において、少なくとも第1絶縁膜を除去して凹部を形成し、凹部に埋め込んで、第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有する第2絶縁膜を形成する。
次に、第1絶縁膜及び第2絶縁膜の上層に、少なくとも分離層の形成領域を開口するパターンの保護マスクを形成し、保護マスク及び第2絶縁膜をマスクとして、第1絶縁膜及び導電層を除去し、分離層の形成領域に開口部を形成する。
次に、開口部に埋め込んで、第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有する分離層を形成する。
次に、少なくとも第1絶縁膜及び分離層をマスクとして第2絶縁膜及び導電層を除去することで、導電層からなり、分離層で分離された転送電極を形成する。
本発明のカメラは、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、前記受光面となる領域において半導体基板に前記画素ごとに区分して形成された受光部と、前記受光面となる領域において前記半導体基板に前記受光部に隣接して形成された電荷転送部と、前記電荷転送部上に形成され、複数の相に分離して形成された転送電極と、前記転送電極の間に形成された分離層とを有し、前記転送電極の前記受光部側の壁面と前記分離層の前記受光部側の壁面が略同一の面として形成されていることを特徴とする。
上記の本発明のカメラは、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を有しており、固体撮像装置は、上記のような構成である。
本発明の固体撮像装置では、CCD固体撮像装置において、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出していないことから、感度低下を回避することができる。
本発明の固体撮像装置の製造方法では、CCD固体撮像装置において、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出さないように形成できるので、感度低下を回避する固体撮像装置を製造することができる。
本発明のカメラは、これに搭載される固体撮像装置において、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出していないことから感度低下を回避することができ、カメラの感度低下を抑制することができる。
以下に、本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法、並びに当該固体撮像装置を備えたカメラの実施の形態について、図面を参照して説明する。
第1実施形態
図1は、複数の画素が集積されてなる、本実施形態に係る固体撮像装置であるCCD撮像装置の概略構成図である。
図1は、複数の画素が集積されてなる、本実施形態に係る固体撮像装置であるCCD撮像装置の概略構成図である。
例えば、本実施形態に係る固体撮像装置1は、受光面である撮像部2と、CCD水平転送部3と、出力部4とを有する。
例えば、撮像部2には、二次元マトリクス状に配置された複数の受光部5と、受光部5の垂直列ごとに配置された複数本のCCD垂直転送部7とを有する。受光部5とCCD垂直転送部7との間には、読み出しゲート部6が設けられている。
例えば、受光部5はフォトダイオードからなり、被写体から入射する像光(入射光)をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。信号電荷は、読み出しゲート部6を介してCCD垂直転送部7に転送される。
例えば、CCD垂直転送部7は3相のクロック信号(φV1,φV2,φV3)によって駆動され、受光部5から読み出された信号電荷を垂直方向(図中、下方)にCCD水平転送部3まで転送する。なお、クロック信号としては、3相に限定されるものではない。また、信号電荷の受光部5からCCD垂直転送部7への読み出しゲート部6を介した転送動作も、上記のクロック信号によって制御される。
例えば、CCD水平転送部3は2相のクロック信号(φH1,φH2)によって駆動され、CCD垂直転送部7から垂直転送された信号電荷を、水平方向(図中、左方向)に転送する。
例えば、CCD垂直転送部7およびCCD水平転送部3上には、絶縁膜を介在させた状態で、転送方向に並べて形成された複数の転送電極が形成されている。
転送電極に電圧を印加すると、CCD垂直転送部7及びCCD水平転送部3に電位井戸が形成され、この電位井戸を形成するためのクロック信号が、転送方向に並べられた各転送電極に対して位相をずらして印加されることで、電位井戸のポテンシャルが順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に転送される。
転送電極に電圧を印加すると、CCD垂直転送部7及びCCD水平転送部3に電位井戸が形成され、この電位井戸を形成するためのクロック信号が、転送方向に並べられた各転送電極に対して位相をずらして印加されることで、電位井戸のポテンシャルが順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に転送される。
例えば、出力部4は、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部4aを有し、水平転送部3により水平転送された信号電荷を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。
図2(a)は、本実施形態に係る固体撮像装置の一部のレイアウト図であり、図2(b)は図2(a)中のA−A’における断面図、図2(c)は図2(a)中のB−B’における断面図である。
例えば、受光面となる領域において半導体基板10に、画素ごとに区分して受光部となる領域RPDに、pn接合などを有するフォトダイオードPDが形成されている。
さらに、例えば、受光面となる領域において半導体基板10に、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDに隣接する電荷転送部の領域RCTに、電荷転送部CTが形成されている。
例えば、受光面となる領域において半導体基板10に、画素ごとに区分して受光部となる領域RPDに、pn接合などを有するフォトダイオードPDが形成されている。
さらに、例えば、受光面となる領域において半導体基板10に、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDに隣接する電荷転送部の領域RCTに、電荷転送部CTが形成されている。
また、例えば、電荷転送部の領域RCT上に、酸化シリコン/窒化シリコン積層膜などから形成された下層絶縁膜11を介して、複数の相(本実施形態においては3相)に分離された転送電極(12a,12b,12c)が形成されている。転送電極(12a,12c)は、水平方向の画素間で接続されている。
さらに、例えば、転送電極(12a,12b,12c)の上層に、窒化シリコンからなる第1絶縁膜13が形成され、3相の転送電極(12a,12b,12c)の間には、窒化シリコンの分離パターンとなる分離層(第3絶縁膜)17が形成されて、転送電極(12a,12b,12c)間を分離している。
さらに、例えば、転送電極(12a,12b,12c)の上層に、窒化シリコンからなる第1絶縁膜13が形成され、3相の転送電極(12a,12b,12c)の間には、窒化シリコンの分離パターンとなる分離層(第3絶縁膜)17が形成されて、転送電極(12a,12b,12c)間を分離している。
また、例えば、第1絶縁膜13と分離層17の上層に酸化シリコンからなる第4絶縁膜18が形成されている。
第4絶縁膜18と第1絶縁膜13を貫通して転送電極12bに達するコンタクトホールCHが開口され、例えばポリシリコンからなる上層配線19が形成され、さらにその上層に酸化シリコンからなる第5絶縁膜20が形成されている。
第4絶縁膜18と第1絶縁膜13を貫通して転送電極12bに達するコンタクトホールCHが開口され、例えばポリシリコンからなる上層配線19が形成され、さらにその上層に酸化シリコンからなる第5絶縁膜20が形成されている。
また、例えば、転送電極(12a,12b,12c)の側面及び第5絶縁膜20の上面などを被覆して全面に、窒化シリコンからなる第6絶縁膜22を介してタングステンなどからなる遮光膜23が形成されており、第6絶縁膜22と遮光膜23は、受光部となる領域RPDにおいて除去されている。
上記の本実施形態に係るCCD固体撮像装置において、転送電極(12a,12b,12c)の受光部側の壁面と、転送電極(12a,12b,12c)の間の分離層17受光部側の壁面が、略同一の面として形成されている。
例えば、これらの面は、製造方法においては自己整合的に形成された面である。
このように、本実施形態のCCD固体撮像装置では、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出していないことから、受光部の面積の縮小が妨げられ、感度低下を回避することができる。
例えば、これらの面は、製造方法においては自己整合的に形成された面である。
このように、本実施形態のCCD固体撮像装置では、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出していないことから、受光部の面積の縮小が妨げられ、感度低下を回避することができる。
さらに、本実施形態のように、転送電極及び分離層を被覆して遮光膜が形成されている場合、分離パターンが受光部側へのはみ出しているとさらなる受光部の面積縮小を招いてしまうが、本実施形態のCCD固体撮像装置では、転送電極を分離する分離パターンが受光部側にはみ出していないことから、遮光膜が形成されていても受光部へのはみ出しがなく、受光部の面積の縮小が妨げられ、感度低下を回避することができる。
次に、受光面に複数の画素が集積されてなる本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について図面を参照して説明する。
まず、図3(a)の平面図及び、図3(a)中のA−A’における断面図である図3(b)と図3(a)中のB−B’における断面図である図3(c)に示すように、例えば、半導体基板10の受光面となる領域において、画素ごとに区分して受光部となる領域RPDに、pn接合などを有するフォトダイオードPDを形成し、さらに、受光面となる領域において半導体基板10に、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDに隣接する電荷転送部の領域RCTに、電荷転送部CTを形成する。
上記のフォトダイオードPDと電荷転送部CTの形成は、例えば、それぞれのパターンに沿って、導電性不純物をイオン注入することにより行う。
まず、図3(a)の平面図及び、図3(a)中のA−A’における断面図である図3(b)と図3(a)中のB−B’における断面図である図3(c)に示すように、例えば、半導体基板10の受光面となる領域において、画素ごとに区分して受光部となる領域RPDに、pn接合などを有するフォトダイオードPDを形成し、さらに、受光面となる領域において半導体基板10に、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDに隣接する電荷転送部の領域RCTに、電荷転送部CTを形成する。
上記のフォトダイオードPDと電荷転送部CTの形成は、例えば、それぞれのパターンに沿って、導電性不純物をイオン注入することにより行う。
次に、例えば化学気相成長(CVD)法により全面にポリシリコンを200nmの膜厚で堆積させ、半導体基板10に導電層12を形成する。
次に、例えばCVD法により全面に窒化シリコンを100nmの膜厚で堆積させ、導電層12の上層に第1絶縁膜13を形成する。
次に、例えばフォトリソグラフィ工程により、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDを開口するパターンのレジスト膜14を形成する。
次に、例えばCVD法により全面に窒化シリコンを100nmの膜厚で堆積させ、導電層12の上層に第1絶縁膜13を形成する。
次に、例えばフォトリソグラフィ工程により、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDを開口するパターンのレジスト膜14を形成する。
次に、図4(a)の平面図及び、図4(a)中のA−A’における断面図である図4(b)と図4(a)中のB−B’における断面図である図4(c)に示すように、例えば、レジスト膜14をマスクとしてRIE(異方性イオンエッチング)などのエッチング処理を行い、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDにおいて、少なくとも第1絶縁膜13を除去して凹部Cを形成する。
本実施形態においては、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDにおいて第1絶縁膜13を除去した後にさらにオーバーエッチングを行い、導電層12の表層部まで除去して凹部Cを形成している。
本実施形態においては、受光部となるフォトダイオードの形成領域RPDにおいて第1絶縁膜13を除去した後にさらにオーバーエッチングを行い、導電層12の表層部まで除去して凹部Cを形成している。
次に、図5(a)の平面図及び、図5(a)中のA−A’における断面図である図5(b)と図5(a)中のB−B’における断面図である図5(c)に示すように、例えば、CVD法により凹部Cを埋め込んで酸化シリコンを堆積させ、異方性エッチバックなどによって凹部Cの外部に堆積した部分の酸化シリコンを除去、平坦化することで、凹部Cに埋め込んで第2絶縁膜15を形成する。
ここで、第2絶縁膜15は、第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有するものとする。
ここで、第2絶縁膜15は、第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有するものとする。
例えば、上記の異方性エッチバックは、2周波平行平板エッチング装置を用いて、以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:C4F6/O2/Ar=6/5/900sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=500/500W
圧力(P)=40mTorr
基板温度(Tc)=20℃
上記の条件では、酸化シリコン/窒化シリコンの選択比は6程度得られ、窒化シリコンでエッチングを停止できる。
エッチングガス:C4F6/O2/Ar=6/5/900sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=500/500W
圧力(P)=40mTorr
基板温度(Tc)=20℃
上記の条件では、酸化シリコン/窒化シリコンの選択比は6程度得られ、窒化シリコンでエッチングを停止できる。
次に、図6(a)の平面図及び、図6(a)中のA−A’における断面図である図6(b)と図6(a)中のB−B’における断面図である図6(c)に示すように、例えば、フォトリソグラフィ工程により、第1絶縁膜13及び第2絶縁膜15の上層に、少なくとも分離層の形成領域を開口するパターンのレジスト膜(保護マスク)16を形成する。
ここで、レジスト膜(保護マスク)16としては、分離層の形成領域から第2絶縁膜15の縁部にかかる領域を開口するパターンで、形成する。
ここで、レジスト膜(保護マスク)16としては、分離層の形成領域から第2絶縁膜15の縁部にかかる領域を開口するパターンで、形成する。
次に、図7(a)の平面図及び、図7(a)中のA−A’における断面図である図7(b)と図7(a)中のB−B’における断面図である図7(c)に示すように、例えば、レジスト膜(保護マスク)16及び第2絶縁膜15をマスクとして、第1絶縁膜13及び導電層12を除去し、分離層の形成領域に開口部(ギャップ)Gを形成する。
例えば、上記の開口部(ギャップ)Gのエッチングは、2周波平行平板エッチング装置を用いて、以下のようにして行うことができる。
例えば、窒化シリコンのエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:CH2F2/Ar/O2=45/150/45sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=200/300W
圧力(P)=150mTorr
基板温度(Tc)=60℃
例えば、窒化シリコンのエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:CH2F2/Ar/O2=45/150/45sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=200/300W
圧力(P)=150mTorr
基板温度(Tc)=60℃
例えば、ポリシリコンのメインエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:HBr/Cl2=120/60sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/150W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=20℃
エッチングガス:HBr/Cl2=120/60sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/150W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=20℃
例えば、ポリシリコンのオーバーエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:HBr/He−O2=160/10sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/60W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=45℃
上記の条件では、窒化シリコン/酸化シリコンの選択比は5程度得られ、窒化シリコンのエッチング量は20nm程度であり、酸化シリコンはポリシリコンのエッチングマスクとして機能できる。
エッチングガス:HBr/He−O2=160/10sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/60W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=45℃
上記の条件では、窒化シリコン/酸化シリコンの選択比は5程度得られ、窒化シリコンのエッチング量は20nm程度であり、酸化シリコンはポリシリコンのエッチングマスクとして機能できる。
次に、図8(a)の平面図及び、図8(a)中のA−A’における断面図である図8(b)と図8(a)中のB−B’における断面図である図8(c)に示すように、例えば、CVD法により開口部(ギャップ)Gに埋め込んで窒化シリコンを200nmの膜厚で堆積させ、異方性エッチバックなどによって開口部Gの外部に堆積した部分の窒化シリコンを除去することで、開口部Gに埋め込んで分離層(第3絶縁膜)17を形成する。
ここで、分離層(第3絶縁膜)17は、第2絶縁膜15に対してエッチング選択比を有するものとする。
ここで、分離層(第3絶縁膜)17は、第2絶縁膜15に対してエッチング選択比を有するものとする。
上記のように、本実施形態においては、第2絶縁膜15は、第1絶縁膜13に対してエッチング選択比を有する材料で形成し、また、分離層(第3絶縁膜)17は、第2絶縁膜15に対してエッチング選択比を有する材料で形成する。
ここで、第2絶縁膜15が第1絶縁膜13に対してエッチング選択比を有するとは、エッチング条件を適宜選択することで、第1絶縁膜13に対して第2絶縁膜15を選択的にエッチング除去可能であり、また第2絶縁膜15に対して第1絶縁膜13を選択的にエッチング除去可能であることを意味する。
分離層(第3絶縁膜)17が第2絶縁膜15に対してエッチング選択比を有することも同様である。
ここで、第2絶縁膜15が第1絶縁膜13に対してエッチング選択比を有するとは、エッチング条件を適宜選択することで、第1絶縁膜13に対して第2絶縁膜15を選択的にエッチング除去可能であり、また第2絶縁膜15に対して第1絶縁膜13を選択的にエッチング除去可能であることを意味する。
分離層(第3絶縁膜)17が第2絶縁膜15に対してエッチング選択比を有することも同様である。
上記の第1絶縁膜13、第2絶縁膜15、分離層(第3絶縁膜)17としては、第1絶縁膜13と分離層17を同一の材料により形成することが可能であり、例えば、第1絶縁膜13と分離層17を窒化シリコンにより形成し、第2絶縁膜15を酸化シリコンにより形成することで、それぞれエッチング選択比を有するという条件を満たすことができる。
次に、図9(a)の平面図及び、図9(a)中のA−A’における断面図である図9(b)と図9(a)中のB−B’における断面図である図9(c)に示すように、例えば、CVD法により全面に酸化シリコンを50nmの膜厚で堆積させ、第4絶縁膜18を形成する。
次に、図10(a)の平面図及び、図10(a)中のA−A’における断面図である図10(b)と図10(a)中のB−B’における断面図である図10(c)に示すように、例えば、フォトリソグラフィ工程により導電層12に達するコンタクトホールのパターンに開口するレジスト膜(不図示)を形成し、これをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチング処理を行って、導電層12に達するコンタクトホールCHを開口する。
次に、図11(a)の平面図及び、図11(a)中のA−A’における断面図である図11(b)と図11(a)中のB−B’における断面図である図11(c)に示すように、例えばCVD法により、上記のコンタクトホールCHの内部を埋め込んで全面に200nmの膜厚でポリシリコンを堆積させ、導電層19aを形成する。
さらにCVD法により酸化シリコンを50nmの膜厚で堆積させて第5絶縁膜20を形成し、さらに、CVD法により200nmの膜厚のポリシリコン膜21を形成する。
さらにCVD法により酸化シリコンを50nmの膜厚で堆積させて第5絶縁膜20を形成し、さらに、CVD法により200nmの膜厚のポリシリコン膜21を形成する。
次に、図12(a)の平面図及び、図12(a)中のA−A’における断面図である図12(b)と図12(a)中のB−B’における断面図である図12(c)に示すように、例えば、フォトリソグラフィ工程により、転送電極12bに接続する上層配線のパターンを保護するレジスト膜(不図示)を形成し、これをマスクとしてRIEなどのエッチング処理を行って、導電層19aを上層配線19に加工する。
上層配線19の領域以外では第4絶縁膜18が露出するまで除去する。上層配線19の領域では、第5絶縁膜20とポリシリコン膜21まで上層配線19と同じパターンに加工される。
上層配線19の領域以外では第4絶縁膜18が露出するまで除去する。上層配線19の領域では、第5絶縁膜20とポリシリコン膜21まで上層配線19と同じパターンに加工される。
次に、図13(a)の平面図及び、図13(a)中のA−A’における断面図である図13(b)と図13(a)中のB−B’における断面図である図13(c)に示すように、例えば、DHF(フッ酸)処理により表面の酸化シリコン膜を除去する。これにより、表面に露出している部分の第4絶縁膜18と第2絶縁膜15が除去される。
次に、図14(a)の平面図及び、図14(a)中のA−A’における断面図である図14(b)と図14(a)中のB−B’における断面図である図14(c)に示すように、例えば、少なくとも第1絶縁膜13及び分離層(第3絶縁膜)17と第5絶縁膜20をマスクとして導電層12をエッチング除去して加工することで、導電層からなり、分離層(第3絶縁膜)17で分離された転送電極(12a,12b,12c)を形成する。このとき、ポリシリコン膜21も同時に除去される。
例えば、上記の導電層12のエッチング除去による加工は、2周波のICP(誘導結合プラズマ)タイプのエッチング装置を用いて、以下にようにして行うことができる。
例えば、ポリシリコンのメインエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:HBr/Cl2=120/60sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/150W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=20℃
例えば、ポリシリコンのメインエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:HBr/Cl2=120/60sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/150W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=20℃
例えば、ポリシリコンのオーバーエッチングは以下の条件で行うことができる。
エッチングガス:HBr/He−O2=160/10sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/60W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=45℃
エッチングガス:HBr/He−O2=160/10sccm
ソースパワー/バイアスパワー(Sp/Bp)=475/60W
圧力(P)=10mTorr
基板温度(Tc)=45℃
以降の工程としては、例えば、CVD法により上記を被覆して全面に50nm程度の窒化シリコンからなる第6絶縁膜22を形成し、その上層にスパッタリング法により200nm程度のタングステンを堆積させて遮光膜23を形成し、受光部となる領域RPDにおいて第6絶縁膜22と遮光膜23を除去することにより、図2に示す構成のCCD固体撮像装置を製造することができる。
上記の本実施形態の固体撮像装置の製造方法によれば、転送電極(12a,12b,12c)の受光部側の壁面と、転送電極(12a,12b,12c)の間の分離層17受光部側の壁面を、自己整合的に形成するので、転送電極(12a,12b,12c)を分離する分離層(分離パターン)17が受光部側にはみ出さないように形成でき、これによって感度低下を回避する固体撮像装置を製造することができる。
上記においては、第1絶縁膜と分離層を窒化シリコンにより形成し、第2絶縁膜を酸化シリコンにより形成しているが、第1絶縁膜と分離層を酸化シリコンにより形成し、第2絶縁膜を窒化シリコンにより形成しても、上記と同様にして本実施形態の固体撮像装置を製造することが可能である。
第2実施形態
図15は本実施形態に係るカメラの概略構成図である。
上記のカメラは、第1実施形態に係る固体撮像装置が用いられるカメラである。
図15は本実施形態に係るカメラの概略構成図である。
上記のカメラは、第1実施形態に係る固体撮像装置が用いられるカメラである。
カメラ30は、固体撮像装置(CCD)1と、光学系31と、駆動回路32と、信号処理回路33とを有する。
光学系31は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置1の各受光部5において、入射光量に応じた信号電荷に変換され、受光部5において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。
駆動回路32は、上述した3相のクロック信号(φV1,φV2,φV3)および2相のクロック信号(φH1,φH2)などの各種のタイミング信号を固体撮像装置1に与える。これにより、固体撮像装置1の信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの各種の駆動が行われる。また、この駆動により、固体撮像装置1の出力部4からアナログ画像信号が出力される。
信号処理回路33は、固体撮像装置1から出力されたアナログ画像信号に対して、ノイズ除去や、ディジタル信号に変換するといった各種の信号処理を行う。信号処理回路33による信号処理が行われた後に、メモリなどの記憶媒体に記憶される。
このように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのカメラ30において、画素サイズが小さくても感度低下が抑制された上記の固体撮像装置1を用いることにより、カメラ30の感度を高めることができる。
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、第1絶縁膜、第2絶縁膜、分離層(第3絶縁膜)については、窒化シリコンと酸化シリコンに限らず、他のエッチング選択比を有する絶縁性材料を用いることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、第1絶縁膜、第2絶縁膜、分離層(第3絶縁膜)については、窒化シリコンと酸化シリコンに限らず、他のエッチング選択比を有する絶縁性材料を用いることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
本発明の固体撮像装置は、CCDカメラに搭載される固体撮像装置に適用できる。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、CCDカメラに搭載される固体撮像装置を製造する方法に適用できる。
本発明のカメラは、CCDカメラなどの固体撮像装置を搭載したカメラに適用できる。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、CCDカメラに搭載される固体撮像装置を製造する方法に適用できる。
本発明のカメラは、CCDカメラなどの固体撮像装置を搭載したカメラに適用できる。
1…固体撮像装置、2…撮像部、3…CCD水平転送部、4…出力部、4a…電荷−電圧変換部、5…受光部、6…読み出しゲート部、7…CCD垂直転送部、10…半導体基板、11…下層絶縁膜、12…導電層、12a,12b,12c…転送電極、13…第1絶縁膜、14…レジスト膜、15…第2絶縁膜、16…レジスト膜(保護マスク)、17…分離層(第3絶縁膜)、18…第4絶縁膜、19…上層配線、19a…導電層、20…第5絶縁膜、21…ポリシリコン層、22…第6絶縁膜、23…遮光膜、30…カメラ、31…光学系、32…駆動回路、33…信号処理回路、C…凹部、CH…コンタクトホール、CT…電荷転送部、G…開口部(ギャップ)、PD…フォトダイオード
Claims (9)
- 受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置であって、
前記受光面となる領域において半導体基板に前記画素ごとに区分して形成された受光部と、
前記受光面となる領域において前記半導体基板に前記受光部に隣接する領域に形成された電荷転送部と、
前記電荷転送部上に形成され、複数の相に分離して形成された転送電極と、
前記転送電極の間に形成された分離層と
を有し、
前記転送電極の前記受光部側の壁面と前記分離層の前記受光部側の壁面が略同一の面として形成されていることを特徴とする
固体撮像装置。 - 前記転送電極及び前記分離層を被覆して、遮光膜が形成されている
請求項1に記載されている固体撮像装置。 - 受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板の前記受光面となる領域において前記画素ごとに区分して受光部を形成し、前記受光部に隣接して電荷転送部を形成する工程と、
前記半導体基板に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上層に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記受光部の領域において、少なくとも前記第1絶縁膜を除去して凹部を形成する工程と、
前記凹部に埋め込んで、前記第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有する第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜の上層に少なくとも分離層の形成領域を開口するパターンの保護マスクを形成する工程と、
前記保護マスク及び前記第2絶縁膜をマスクとして、前記第1絶縁膜及び前記導電層を除去し、前記分離層の形成領域に開口部を形成する工程と、
前記開口部に埋め込んで、前記第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有する分離層を形成する工程と、
少なくとも前記第1絶縁膜及び前記分離層をマスクとして前記第2絶縁膜及び前記導電層を除去することで、前記導電層からなり、前記分離層で分離された転送電極を形成する工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記保護マスクを形成する工程において、前記分離層の形成領域から前記第2絶縁膜の縁部にかかる領域を開口する保護マスクを形成する
請求項3に記載されている固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜と前記分離層を同一の材料により形成する
請求項3に記載されている固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜と前記分離層を窒化シリコンにより形成し、
前記第2絶縁膜を酸化シリコンにより形成する
請求項5に記載されている固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜と前記分離層を酸化シリコンにより形成し、
前記第2絶縁膜を窒化シリコンにより形成する
請求項5に記載されている固体撮像装置の製造方法。 - 受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
前記受光面となる領域において半導体基板に前記画素ごとに区分して形成された受光部と、
前記受光面となる領域において前記半導体基板に前記受光部に隣接して形成された電荷転送部と、
前記電荷転送部上に形成され、複数の相に分離して形成された転送電極と、
前記転送電極の間に形成された分離層と
を有し、
前記転送電極の前記受光部側の壁面と前記分離層の前記受光部側の壁面が略同一の面として形成されている
ことを特徴とするカメラ。 - 前記固体撮像装置において、前記転送電極及び前記分離層を被覆して、遮光膜が形成されている
請求項8に記載されているカメラ。
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---|---|---|---|
JP2007116706A JP2008277390A (ja) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | 固体撮像装置及びその製造方法並びにカメラ |
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