JP2008305873A - Solid-state imaging device, its manufacturing method, and electronic information device - Google Patents

Solid-state imaging device, its manufacturing method, and electronic information device Download PDF

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健二 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress leakage of part of oblique incident light reflected between respective wiring layers into adjacent pixels, while eliminating the need for separately adding a manufacturing step. <P>SOLUTION: An anti-reflective film 5 such as an SiON film is deposited on a multilayer aluminum wiring layer 4 which also works as a light shielding film, and simultaneously the resultant structure is etched to form an anti-reflective film 5 on the multilayer aluminum wiring layer 4. The material, thickness, refractive index, and light absorbance of the anti-reflective film 5 are set so that reflection can be reduced both for the light source wavelength and visible light to be used for photomask patterning, thus suppressing reflection of light by the wiring layer or the light shielding film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の半導体素子（複数の受光部）で構成された固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を、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、各種の画像入力カメラ、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 composed of a plurality of semiconductor elements (a plurality of light-receiving units) that photoelectrically convert image light from a subject and image it, a manufacturing method thereof, and an imaging unit using the solid-state imaging device as an image input device. For example, the present invention relates to digital information cameras such as digital video cameras and digital still cameras, and various electronic information devices such as various image input cameras, scanners, facsimiles, and camera-equipped mobile phone devices.

従来より、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置は、配線層として、例えば、Ａｌ−Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜およびＴｉ膜がこの順で順次積層された多層配線（以下、多層アルミニウム配線という）が用いられている。この多層アルミニウム配線は、遮光膜としても兼用されている。   Conventionally, in a CMOS solid-state imaging device, for example, a multilayer wiring in which an Al—Cu film, a TiN film, and a Ti film are sequentially laminated in this order (hereinafter referred to as a multilayer aluminum wiring) is used as a wiring layer. . This multilayer aluminum wiring is also used as a light shielding film.

一方、従来の固体撮像素子において、ＳｉＯＮ膜を遮光膜として用いる従来技術は、例えば特許文献１〜７に開示されている。特許文献１〜３では、Ａｌ膜が遮光膜として用いられているものの、ＳｉＯＮ膜は、層間絶縁膜としてのパッシベーション膜や、光導波路形成部材として用いられている。また、特許文献４および特許文献５では、ＳｉＯＮ膜が反射防止膜ではなく保護絶縁膜として用いられている。さらに、特許文献６および特許文献７では、ＳｉＯＮ膜が反射防止膜として用いられている。
特開平１１−１２１７２８号公報 特開平１０−１３５４３８号公報 特開２００６−１２０８４５号公報 特開平８−１８０２５号公報 特開２００７−５９８３４号公報 特開２００６−１５６６１１号公報 特開２００６−１３５２２号公報 On the other hand, conventional techniques using a SiON film as a light shielding film in a conventional solid-state imaging device are disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 7. In Patent Documents 1 to 3, although the Al film is used as a light shielding film, the SiON film is used as a passivation film as an interlayer insulating film or an optical waveguide forming member. In Patent Documents 4 and 5, the SiON film is used as a protective insulating film, not an antireflection film. Further, in Patent Document 6 and Patent Document 7, a SiON film is used as an antireflection film.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-121728 Japanese Patent Laid-Open No. 10-135438 JP 2006-120845 A JP-A-8-18025 JP 2007-59834 A JP 2006-156611 A JP 2006-13522 A

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。   However, the above prior art has the following problems.

多層アルミニウム配線を用いた従来の固体撮像素子では、隣接画素部から斜め方向に漏れ込んだ光が上下の配線層と配線層との間に入射され、その各配線層のＡｌ膜により反射して配線層間で反射が繰り返されて、隣の受光部としてのフォトダイオード側に入射されるため、混色の要因となる。   In a conventional solid-state imaging device using multilayer aluminum wiring, light leaked in an oblique direction from an adjacent pixel portion is incident between the upper and lower wiring layers and reflected by the Al film of each wiring layer. Reflection is repeated between the wiring layers and is incident on the photodiode side as the adjacent light receiving portion, which causes color mixing.

特許文献１〜３に開示されている従来技術では、Ａｌ膜が遮光膜として用いられているが、ＳｉＯＮ膜がパッシベーション膜または光導波路形成部材として用いられており、これらの従来技術は、そのＡｌ膜上の反射防止膜としてＳｉＯＮ膜を用いるものではない。   In the conventional techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, an Al film is used as a light-shielding film, but a SiON film is used as a passivation film or an optical waveguide forming member. An SiON film is not used as the antireflection film on the film.

特許文献４および特許文献５に開示されている従来技術では、ＳｉＯＮ膜が保護絶縁膜として用いられており、これらの従来技術は、Ａｌ膜上の反射防止膜としてＳｉＯＮ膜を用いるものではない。   In the prior arts disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 5, the SiON film is used as a protective insulating film, and these conventional techniques do not use the SiON film as the antireflection film on the Al film.

特許文献６に開示されている従来技術では、反射防止のためにＳｉＯＮ膜が用いられているものの、ＳｉＯＮ膜が最上層の配線層上にのみ形成されており、この従来技術では、上下の配線層間や配線層−遮光膜間での横方向に伝播する反射光を抑制することはできない。さらに、ＳｉＯＮ膜が層間絶縁膜とパッシベーション膜の間に形成されており、最上層の配線層上だけでなく、光を通す必要がある固体撮像素子全体の上方にＳｉＯＮ膜が形成されている。   In the prior art disclosed in Patent Document 6, the SiON film is used for preventing reflection, but the SiON film is formed only on the uppermost wiring layer. The reflected light propagating in the lateral direction between the layers or between the wiring layer and the light shielding film cannot be suppressed. Further, the SiON film is formed between the interlayer insulating film and the passivation film, and the SiON film is formed not only on the uppermost wiring layer but also on the entire solid-state imaging device that needs to transmit light.

特許文献７に開示されている従来技術では、ＳｉＯＮ膜が反射防止膜として用いられているが、この従来技術は、多層アルミニウム配線を遮光膜として用いたものではない。さらに、この従来技術においては、ＳｉＯＮ膜はアルミニウム配線上に設けるのではなく、受光部上方に反射防止膜を作製し、遮光膜を開口させるなど、追加工程が必要となる。何れにせよ、ＳｉＯＮ膜は、多層アルミニウム配線間を横方向に伝播して行く光に対して反射防止機能を有するものではない。   In the conventional technique disclosed in Patent Document 7, the SiON film is used as an antireflection film, but this conventional technique does not use a multilayer aluminum wiring as a light shielding film. Furthermore, in this prior art, the SiON film is not provided on the aluminum wiring, but an additional process is required such as forming an antireflection film above the light receiving portion and opening the light shielding film. In any case, the SiON film does not have an antireflection function for light propagating laterally between the multilayer aluminum wirings.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、斜め入射光が上下の配線層間で反射して隣接画素部側に漏れ込むことを抑制できる固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を、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, and is capable of suppressing obliquely incident light from being reflected between upper and lower wiring layers and leaking to the adjacent pixel portion side, a manufacturing method thereof, and the solid-state imaging device. An object of the present invention is to provide an electronic information device used in an imaging unit as an image input device.

本発明の固体撮像装置は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部が２次元状に複数設けられ、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層が層間絶縁膜を介して複数層設けられた固体撮像装置において、該複数層の配線層上にそれぞれ反射防止膜が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of light receiving portions that two-dimensionally generate signal charges by photoelectrically converting incident light are provided on a semiconductor substrate, and a wiring layer is formed on a region between adjacent light receiving portions in plan view. In a solid-state imaging device provided with a plurality of layers via an interlayer insulating film, an antireflection film is provided on each of the plurality of wiring layers, thereby achieving the above object.

また、本発明の固体撮像装置は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部が２次元状に複数設けられ、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層が層間絶縁膜を介して複数層設けられた固体撮像装置において、該複数層の配線層のうちの最上層以外の配線層上に反射防止膜が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of light receiving portions that two-dimensionally generate signal charges by photoelectrically converting incident light are provided on a semiconductor substrate, and wiring is arranged on a region between adjacent light receiving portions in a plan view. In a solid-state imaging device in which a plurality of layers are provided via an interlayer insulating film, an antireflection film is provided on a wiring layer other than the uppermost layer among the plurality of wiring layers. The above objective is achieved.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数層の配線層は、各間に層間絶縁膜を介して２層、３層および４層のうちの少なくともいずれかの層数設けられている。   Further, preferably, the plurality of wiring layers in the solid-state imaging device of the present invention are provided with at least one of two, three, and four layers through an interlayer insulating film therebetween.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における配線層は、遮光膜としても兼用されている。   Further preferably, the wiring layer in the solid-state imaging device of the present invention is also used as a light shielding film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、前記複数層の配線層のうちの最下位層以外の配線層下にも設けられている。   Furthermore, preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is provided below a wiring layer other than the lowest layer among the plurality of wiring layers.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、前記複数層の配線層下にもそれぞれ設けられている。   Furthermore, preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is also provided under each of the plurality of wiring layers.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、前記配線層の上下で互いに対向して設けられている。   Further preferably, the antireflection films in the solid-state imaging device of the present invention are provided to face each other above and below the wiring layer.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、配線形成用のフォトマスクのパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率が設定されている。   Furthermore, preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is made of a material, a film, or a film so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used when patterning a photomask for wiring formation. Thickness, refractive index and light absorption rate are set.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、斜め方向から入射される光に対して該反射防止膜により反射される反射光と、前記配線層で反射される反射光とで位相が反転するように、膜厚が設定されている。   Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device according to the present invention includes a reflection light reflected by the antireflection film with respect to light incident from an oblique direction and a reflection light reflected by the wiring layer. The film thickness is set so that the phase is reversed.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜の膜厚は、５〜５０ｎｍである。   Further preferably, the thickness of the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is 5 to 50 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜の膜厚は、１０〜３０ｎｍであ。   Further preferably, the thickness of the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is 10 to 30 nm.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における配線層は、Ａｌ膜またはＡｌ合金膜を含む。   Further preferably, the wiring layer in the solid-state imaging device of the present invention includes an Al film or an Al alloy film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における配線層は、Ａｌ−Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜およびＴｉ膜が積層された多層配線層である。   Further preferably, the wiring layer in the solid-state imaging device of the present invention is a multilayer wiring layer in which an Al—Cu film, a TiN film, and a Ti film are laminated.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、無機材料膜からなっている。   Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is made of an inorganic material film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における反射防止膜は、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＮ膜からなっている。   Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is made of a SiON film or a SiN film.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数層の配線層は、前記受光部からの信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧に応じて増幅して撮像信号として読み出す信号読出回路の配線を構成している。   Further preferably, the plurality of wiring layers in the solid-state imaging device of the present invention converts the signal charge from the light receiving unit into a signal voltage, amplifies the signal according to the converted signal voltage, and reads out the signal as an imaging signal The circuit wiring is configured.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置はＣＭＯＳイメージセンサである。   Further preferably, the solid-state imaging device of the present invention is a CMOS image sensor.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における受光部および複数層の配線層の上方に、各受光部に対応するようにカラーフィルタさらにマイクロレンズが設けられている。   Further preferably, a color filter and a microlens are provided above the light receiving portion and the plurality of wiring layers in the solid-state imaging device of the present invention so as to correspond to each light receiving portion.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、該配線層を形成する配線形成工程は、該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程と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, a plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and on a region between adjacent light receiving portions in plan view, In a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers are formed through an interlayer insulating film therebetween, a wiring forming step for forming the wiring layer is performed on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate. A conductive material film forming step for forming a conductive material film; an antireflective material film forming step for forming an antireflective material film on the conductive material film; and a photoresist on the antireflective material film. Forming a film and patterning the photoresist film by photolithography technology to form a photomask, and using the photomask, the conductive material film and the antireflection material film are the same In the process By packaging, which has a wiring layer, an anti-reflection film forming step of forming an antireflection film on the wiring layer so as to form a wiring layer, the object is achieved.

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、該配線層を形成する配線形成工程は、該半導体基板の層間絶縁膜上に、第１反射防止材料膜を成膜する第１反射防止材料膜成膜工程と、第１反射防止材料膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に第２反射防止材料膜を成膜する第２反射防止材料膜成膜工程と、該第２反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程と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。   Preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of light receiving portions that generate signal charges by photoelectrically converting incident light are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional manner, and between adjacent light receiving portions in a plan view. In the method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers are formed on the region of the wiring layer via an interlayer insulating film therebetween, the wiring forming step of forming the wiring layer is performed on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate. A first antireflection material film forming step for forming a first antireflection material film, and a conductive material film forming step for forming a conductive material film as a wiring layer on the first antireflection material film A second antireflection material film forming step of forming a second antireflection material film on the conductive material film, and forming a photoresist film on the second antireflection material film, thereby forming a photolithography technique. By patterning the photoresist film by Forming the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same process using the photomask, and forming an antireflection on the wiring layer. It has a wiring layer / antireflection film forming step for forming a film, and thereby the above-mentioned object is achieved.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、その後、該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of light receiving portions that generate signal charges by photoelectrically converting incident light are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional manner, and between adjacent light receiving portions in a plan view. In the method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers are formed on the region of the wiring layer via an interlayer insulating film therebetween, the wiring forming step of forming the plurality of wiring layers includes an interlayer insulating film of the semiconductor substrate. A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer; an antireflection material film forming step for forming an antireflective material film on the conductive material film; Forming a photoresist film on the antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique to form a photomask, and the conductive material film using the photomask And the The anti-reflection material film is etched in the same process to form the wiring layer and to form an anti-reflection film on the wiring layer. A conductive material film forming step of forming an antireflection film, and then forming a conductive material film to be a wiring layer on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film; An antireflection material film forming step for forming an antireflection material film on the conductive material film, a photoresist film on the antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique A photomask forming step of forming a photomask, and etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step by using the photomask, thereby forming the wiring layer and the distribution. A wiring layer / antireflection film forming step for forming an antireflection film on the line layer is included to form the upper wiring layer / antireflection film, thereby achieving the above object.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、その後、該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上に、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に別の反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、該別の反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に当該反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of light receiving portions that generate signal charges by photoelectrically converting incident light are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional manner, and between adjacent light receiving portions in a plan view. In the method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers are formed on the region of the wiring layer via an interlayer insulating film therebetween, the wiring forming step of forming the plurality of wiring layers includes an interlayer insulating film of the semiconductor substrate. A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer; an antireflection material film forming step for forming an antireflective material film on the conductive material film; Forming a photoresist film on the antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique to form a photomask, and the conductive material film using the photomask And the The anti-reflection material film is etched in the same process to form the wiring layer and to form an anti-reflection film on the wiring layer. An antireflection material film forming step of forming an antireflection film, and then forming an antireflection material film on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film, and the antireflection material film On top of that, a conductive material film forming step of forming a conductive material film to be a wiring layer, and an antireflection material film forming step of forming another antireflection material film on the conductive material film, A photomask is formed on the another antireflection material film, and a photomask is formed by patterning the photoresist film by a photolithography technique, and a conductive film is formed using the photomask. Material film and its reflection The anti-reflection material film is etched in the same process to form the wiring layer and to form the anti-reflection film on the wiring layer. The prevention film is formed, and thereby the above object is achieved.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、その後、該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に当該反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of light receiving portions that generate signal charges by photoelectrically converting incident light are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional manner, and between adjacent light receiving portions in plan view. In the method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers are formed on the region of the wiring layer via an interlayer insulating film therebetween, the wiring forming step of forming the plurality of wiring layers includes an interlayer insulating film of the semiconductor substrate. A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer; an antireflection material film forming step for forming an antireflective material film on the conductive material film; Forming a photoresist film on the antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique to form a photomask, and the conductive material film using the photomask And the The anti-reflection material film is etched in the same process to form the wiring layer and to form an anti-reflection film on the wiring layer. A conductive material film forming step of forming an antireflection film, and then forming a conductive material film to be a wiring layer on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film; An antireflection material film forming step for forming an antireflection material film on the conductive material film, a photoresist film on the antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique A photomask forming step of forming a photomask, and etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step by using the photomask, thereby forming the wiring layer and the distribution. The wiring layer / antireflection film forming step for forming the antireflection film on the line layer is used to form the upper wiring layer / antireflection film, thereby achieving the above object.

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、前記フォトマスクのパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率を設定する。   Further preferably, the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is made of a material, a film, so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used when patterning the photomask. Set the thickness, refractive index and light absorption.

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、斜め方向から入射される光に対して該反射防止膜により反射する反射光と、該配線層で反射する反射光とで位相が互いに反転するように、膜厚を設定する。   Further preferably, the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes a reflected light reflected by the antireflection film with respect to light incident from an oblique direction, and a reflected light reflected by the wiring layer. The film thickness is set so that the phases are reversed with each other.

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配線層は、Ａｌ膜またはＡｌ合金膜を含み、前記反射防止膜は無機材料膜からなる。   Still preferably, in a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the wiring layer includes an Al film or an Al alloy film, and the antireflection film is made of an inorganic material 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配線層は、Ａｌ−Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜およびＴｉ膜が積層された多層配線であり、前記反射防止膜は、ＳｉＯＮ膜からなる。   More preferably, the wiring layer in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is a multilayer wiring in which an Al—Cu film, a TiN film, and a Ti film are laminated, and the antireflection film is made of a SiON 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は、無機材料膜からなっている。   Further preferably, the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is made of an inorganic material 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は、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＮ膜からなっている。   Further preferably, the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention is made of a SiON film or a SiN film.

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を画像入力デバイスとして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 the solid-state imaging device of the present invention as an image input device in 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.

近年、チップの縮小化が進み、配線層形成時にフォトマスクをパターンニングする工程においても、微細化技術（超解像技術）が必要とされている。そのうちの技術の一つとして、フォトリソグラフィ時の加工精度を向上させるために、Ａｌ膜上にＳｉＯＮ膜を成膜して、フォトマスクパターンニング時に使用される光源波長に対して、Ａｌ膜による反射を抑制する方法が用いられている。   In recent years, chip miniaturization has progressed, and a miniaturization technique (super-resolution technique) is also required in a process of patterning a photomask when forming a wiring layer. As one of the technologies, in order to improve the processing accuracy at the time of photolithography, a SiON film is formed on the Al film, and the reflection by the Al film with respect to the light source wavelength used at the time of photomask patterning. A method of suppressing this is used.

本発明にあっては、この技術を適用し、遮光膜としても兼用される多層アルミニウム配線などの導電性材料膜上にＳｉＯＮ膜などの反射防止材料を堆積させ、同時にエッチングすることにより配線層上に反射防止膜を形成する。この反射防止膜の材料、膜厚、屈折率および光吸収率などをフォトマスクのパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射を低減させることができるように設定することにより、配線層や遮光膜による反射を抑制することが可能となる。   In the present invention, by applying this technique, an antireflection material such as a SiON film is deposited on a conductive material film such as a multilayer aluminum wiring that is also used as a light shielding film, and simultaneously etched, the wiring layer is formed on the wiring layer. An antireflection film is formed on the surface. By setting the material, film thickness, refractive index, light absorption rate, etc. of this antireflection film so that reflection can be reduced with respect to the light source wavelength and visible light used during photomask patterning, It is possible to suppress reflection by the wiring layer and the light shielding film.

以上により、本発明によれば、固体撮像装置内で隣接画素部から漏れ込んだ斜め入射光の配線層や遮光膜による反射を抑制することが可能となり、異なる色のカラーフィルターを通過した光が漏れ込んで配線層により繰り返し反射されて、隣の受光部へ入射されることによる混色を防ぐことができる。さらに、遮光膜としても兼用される多層アルミニウム配線層により反射された光による多重干渉させて受光部の感度劣化を防ぐことができる。この反射防止膜は、フォトマスクパターンニング時の加工精度を向上させるために形成され、その膜厚、屈折率および光吸収率などをフォトマスクパターンニング時に使用される光源波長と共に、可視光に対しても反射を低減させることができるように設定されているため、工程を追加することなく、配線層や遮光膜による反射を抑制することができる。したがって、高感度で高画質な画像が得られる固体撮像装置を、追加の工程を行うことなく、低コストで作製することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the reflection of the obliquely incident light leaking from the adjacent pixel portion in the solid-state imaging device by the wiring layer or the light shielding film, and the light passing through the color filters of different colors It is possible to prevent color mixture due to leaking and being repeatedly reflected by the wiring layer and entering the adjacent light receiving portion. Further, it is possible to prevent sensitivity deterioration of the light receiving section by causing multiple interference by light reflected by the multilayer aluminum wiring layer which is also used as a light shielding film. This anti-reflection film is formed to improve the processing accuracy during photomask patterning. Its film thickness, refractive index, light absorption rate, etc., along with the light source wavelength used during photomask patterning, However, since it is set so that reflection can be reduced, reflection by the wiring layer and the light shielding film can be suppressed without adding a process. Therefore, a solid-state imaging device capable of obtaining a high-sensitivity and high-quality image can be manufactured at a low cost without performing an additional step.

以下に、本発明に係る固体撮像装置およびその製造方法の実施形態１〜３を、ＣＭＯＳ型固体撮像装置およびその製造方法に適用した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。 The case where Embodiments 1 to 3 of the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are applied to a CMOS solid-state imaging device and the manufacturing method thereof will be described below in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view illustrating an exemplary configuration of a main part of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、本実施形態１の固体撮像装置１０は、半導体基板１に、入射光を光電変換させて信号電荷を生成する複数の受光部としての各フォトダイオード部２と、このフォトダイオード部２からの信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧に応じて増幅して撮像信号として読み出す信号読出回路の配線部が接続されている基板接続部３とを有する画素部が２次元状（またはマトリックス状）に行列方向に複数配置されており、隣接する各フォトダイオード部２間の領域の上方、例えば基板接続部３の上方に、遮光膜として兼用される配線層４が複数層（ここでは２層であるが、３層や４層でもよい）設けられている。なお、各フォトダイオード部２の上方でその周囲の配線部の上方には、各フォトダイオード部２にそれぞれ対応するように層間絶縁膜を介してカラーフィルタさらにマイクロレンズが設けられている。   In FIG. 1, a solid-state imaging device 10 according to the first embodiment includes a plurality of photodiode units 2 as a plurality of light receiving units that photoelectrically convert incident light into a semiconductor substrate 1 and generate signal charges, and the photodiode unit 2. A pixel portion having a substrate connection portion 3 to which a wiring portion of a signal readout circuit that converts a signal charge from a signal voltage into a signal voltage, amplifies the signal charge according to the converted signal voltage, and reads it as an imaging signal is connected in a two-dimensional form A plurality of wiring layers 4 that are also used as a light-shielding film are arranged above the region between adjacent photodiode portions 2, for example, above the substrate connection portion 3 (in a matrix). Here, there are two layers, but three or four layers may be provided). A color filter and a microlens are provided above each photodiode portion 2 and above the surrounding wiring portion via an interlayer insulating film so as to correspond to each photodiode portion 2.

図２は、図１で点線で囲んだ配線層の拡大縦断面図である。   FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the wiring layer surrounded by a dotted line in FIG.

図２に示すように、この配線層４は、Ａｌ−Ｃｕ膜１１、ＴｉＮ膜１２およびＴｉ膜１３が積層された多層アルミニウム配線であり、さらに、その上にはＳｉＯＮ膜からなる反射防止膜５が設けられている。   As shown in FIG. 2, the wiring layer 4 is a multilayer aluminum wiring in which an Al—Cu film 11, a TiN film 12 and a Ti film 13 are laminated, and further, an antireflection film 5 made of a SiON film is formed thereon. Is provided.

上記構成により、以下に、本実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法について、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて詳細に説明する。   With the above configuration, a method for manufacturing the solid-state imaging device 10 according to the first embodiment will be described in detail below with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c).

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法について説明するための要部縦断面図である。なお、ここでは、配線層４およびその上の反射防止膜５の形成工程について示している。   FIG. 3A to FIG. 3C are main part longitudinal cross-sectional views for describing a method for manufacturing the solid-state imaging device 10 of the first embodiment. Here, the process of forming the wiring layer 4 and the antireflection film 5 thereon is shown.

まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１上に配線層４となる導電性材料膜４ａとして、Ａｌ−Ｃｕ膜１１ａ、ＴｉＮ膜１２ａおよびＴｉ膜１３ａをこの順に順次成膜する。その上に、反射防止材料膜５ａを成膜する。この反射防止材料膜５ａは、フォトマスクパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率が設定されている。これらの最適な材料、膜厚、屈折率および光吸収率は実験を行って求めることができる。この場合のＳｉＯＮ膜の膜厚は例えば５〜５０ｎｍ程度である。より好ましくは、その膜厚は例えば１０〜３０ｎｍである。これは薄いほどよい。   First, as shown in FIG. 3A, an Al—Cu film 11a, a TiN film 12a, and a Ti film 13a are sequentially formed in this order on the semiconductor substrate 1 as the conductive material film 4a to be the wiring layer 4. An antireflection material film 5a is formed thereon. The antireflection material film 5a has a material, a film thickness, a refractive index, and a light absorptivity so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used during photomask patterning. These optimum materials, film thickness, refractive index, and light absorption rate can be obtained through experiments. In this case, the thickness of the SiON film is, for example, about 5 to 50 nm. More preferably, the film thickness is, for example, 10 to 30 nm. The thinner the better.

次に、この反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により、図３（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜を所定形状でパターンニングすることにより配線形成用のフォトマスク６を形成する。この場合に、導電性材料膜４上に反射防止材料膜５ａが設けられているので、導電性材料膜４の金属面からの光の反射が眩しくなく、正確にフォトマスク６を形成することができる。   Next, a photoresist film is formed on the antireflection material film 5a, and the photoresist film is patterned in a predetermined shape by photolithography technique as shown in FIG. A photomask 6 is formed. In this case, since the antireflection material film 5a is provided on the conductive material film 4, the reflection of light from the metal surface of the conductive material film 4 is not dazzling, and the photomask 6 can be accurately formed. it can.

さらに、フォトマスク６を用いてＡｌ−Ｃｕ膜１１ａ、ＴｉＮ膜１２ａ、Ｔｉ膜１３ａおよびＳｉＯＮ膜５ａをエッチングすることにより、図３（ｃ）に示すように、所定の配線形状に配線層４を形成すると共に配線層４上に反射防止膜５を形成する。   Further, the Al—Cu film 11a, the TiN film 12a, the Ti film 13a, and the SiON film 5a are etched using the photomask 6 to form the wiring layer 4 in a predetermined wiring shape as shown in FIG. At the same time, an antireflection film 5 is formed on the wiring layer 4.

要するに、まず、半導体基板１の層間絶縁膜上に、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、この導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスク６を用いて導電性材料膜４ａおよび反射防止材料膜５ａを同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４上に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する。これによって、半導体基板１の層間絶縁膜上に下側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。   In short, first, a conductive material film forming step for forming a conductive material film 4a to be the wiring layer 4 on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1, and an antireflection material film 5a on the conductive material film 4a. An antireflection material film forming step for forming a photomask, and forming a photomask 6 by forming a photoresist film on the antireflection material film 5a and patterning the photoresist film by a photolithography technique A wiring for forming the wiring layer 4 and forming the antireflection film 5 on the wiring layer 4 by etching the conductive material film 4a and the antireflection material film 5a in the same process using this photomask 6 And a layer / antireflection film forming step. As a result, the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 can be formed on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1.

次に、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、この導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスク６を用いて導電性材料膜４ａおよび反射防止材料膜５ａを同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４上に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する。これによって、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して上側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。ここでは２層であるが、３層の場合には、さらにその上に最上層の配線層４・反射防止膜５を形成すればよい。   Next, a conductive material film forming step of forming a conductive material film 4a to be the wiring layer 4 on the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 via an interlayer insulating film, and this conductive material By forming an antireflection material film 5a on the film 4a, forming a photoresist film on the antireflection material film 5a, and patterning the photoresist film by photolithography technology A photomask forming process for forming the photomask 6 and the conductive material film 4a and the antireflection material film 5a are etched in the same process using the photomask 6, thereby forming the wiring layer 4 and on the wiring layer 4. And a wiring layer / antireflection film forming step for forming the antireflection film 5. Thereby, the upper wiring layer 4 and the antireflection film 5 can be formed on the lower wiring layer 4 and the antireflection film 5 via the interlayer insulating film. Here, although there are two layers, in the case of three layers, the uppermost wiring layer 4 and antireflection film 5 may be further formed thereon.

比較のために、図４（ａ）〜図４（ｃ）を用いて、多層アルミニウム配線４上に上記反射防止膜５を設けない場合の形成工程について説明する。   For comparison, a forming process in the case where the antireflection film 5 is not provided on the multilayer aluminum wiring 4 will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.

まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板１の上方に、絶縁膜を介して配線層４となる導電性材料膜として、Ａｌ−Ｃｕ膜１１ａ、ＴｉＮ膜１２ａおよびＴｉ膜１３ａをこの順に順次成膜する。   First, as shown in FIG. 4A, an Al—Cu film 11a, a TiN film 12a, and a Ti film 13a are formed above the semiconductor substrate 1 as a conductive material film that becomes the wiring layer 4 via an insulating film. Films are sequentially formed in order.

次に、このＴｉ膜１３ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により、図４（ｂ）のフォトリソグラフィー工程後に示すように、フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成する。   Next, a photoresist film is formed on the Ti film 13a, and a photomask 6 is formed by patterning the photoresist film as shown after the photolithography process of FIG. To do.

その後、フォトマスク６を用いてＡｌ−Ｃｕ膜１１ａ、ＴｉＮ膜１２ａおよびＴｉ膜１３ａをエッチングすることにより、図４（ｃ）のように配線層４を形成する。   Thereafter, the Al—Cu film 11a, the TiN film 12a, and the Ti film 13a are etched using the photomask 6 to form the wiring layer 4 as shown in FIG.

本実施形態１の固体撮像装置１０における図３の配線層形成工程と、図４に示す従来の配線層形成工程との違いは、反射防止膜５が導電性材料膜である配線層４上に堆積されるという点のみである。この反射防止膜５は、エッチングによるアルミニウム配線加工時にフォトリソグラフィーの加工精度を向上させるための反射防止膜５としての機能も兼ね備えており、反射防止膜５は、配線層４であるアルミニウム配線のエッチング時の同一工程時にエッチングされて、アルミニウム配線上のみに残される。   The difference between the wiring layer forming step of FIG. 3 and the conventional wiring layer forming step shown in FIG. 4 in the solid-state imaging device 10 of Embodiment 1 is that the antireflection film 5 is on the wiring layer 4 which is a conductive material film. It is only that it is deposited. The antireflection film 5 also has a function as an antireflection film 5 for improving the processing accuracy of photolithography at the time of aluminum wiring processing by etching. The antireflection film 5 is an etching of aluminum wiring which is the wiring layer 4. It is etched at the same time and left only on the aluminum wiring.

本実施形態１の固体撮像装置１０において、反射防止材料膜５ａは、フォトマスクパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率が設定されている。ここで、参考事例として図５を示している。   In the solid-state imaging device 10 of Embodiment 1, the antireflection material film 5a is made of a material, a film thickness, and a refractive index so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used during photomask patterning. And the light absorption rate is set. Here, FIG. 5 is shown as a reference example.

図５は、多層アルミニウム配線（配線層４）上に反射防止膜５が形成されていない場合の固体撮像装置１０Ａの要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of the configuration of the main part of the solid-state imaging device 10A when the antireflection film 5 is not formed on the multilayer aluminum wiring (wiring layer 4).

図５に示すように、その上に反射防止膜５が形成されていない多層アルミニウム配線４を遮光膜として用いる場合には、隣接画素部側から斜め方向に入射される光が上下の多層アルミニウム配線（配線層４）間で反射されて隣接するフォトダイオード部２側に入射される。カラー固体撮像装置の場合には、隣接画素部間でカラーフィルタの色が異なるため、色が混ざってしまうことによって分光特性に影響をもたらす。   As shown in FIG. 5, when the multilayer aluminum wiring 4 on which the antireflection film 5 is not formed is used as a light shielding film, the light incident in the oblique direction from the adjacent pixel portion side is the upper and lower multilayer aluminum wiring. Reflected between the (wiring layer 4) and incident on the adjacent photodiode portion 2 side. In the case of a color solid-state imaging device, since the color of the color filter differs between adjacent pixel units, the colors are mixed, thereby affecting the spectral characteristics.

これに対して、本実施形態１の固体撮像装置１０では、図１に示すように、遮光膜として使用される多層アルミニウム配線４上に反射防止膜５が設けられており、隣接画素部から斜め方向に入射される光が多層アルミニウム配線４により反射されることを抑制して、隣接画素部側への光の漏れ込みを防ぐことができる。   On the other hand, in the solid-state imaging device 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, the antireflection film 5 is provided on the multilayer aluminum wiring 4 used as the light shielding film, and obliquely extends from the adjacent pixel portion. It is possible to prevent light incident in the direction from being reflected by the multilayer aluminum wiring 4 and to prevent light from leaking to the adjacent pixel portion side.

さらに詳細に説明すると、図２に示すように、多層アルミニウム配線４に斜め方向から入射される光Ａに対して、反射防止膜５上で反射される反射光Ｂと、アルミニウム配線４と反射防止膜５との界面で反射される反射光Ｃとが発生する。この反射光Ｂに対して、反射光Ｃの位相が反転するように、反射防止膜５の膜厚を設定することによって、反射光Ｂと反射光Ｃが互いに打ち消し合って（干渉し合って）反射光が発生しないようにすることができる。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。なお、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付すものとする。 More specifically, as shown in FIG. 2, the reflected light B reflected on the antireflection film 5, the aluminum wiring 4 and the antireflection for light A incident on the multilayer aluminum wiring 4 from an oblique direction. Reflected light C reflected at the interface with the film 5 is generated. By setting the film thickness of the antireflection film 5 so that the phase of the reflected light C is reversed with respect to the reflected light B, the reflected light B and the reflected light C cancel each other (interfere with each other). It is possible to prevent the reflected light from being generated.
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration example of a main part of a solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. It should be noted that members having the same effects as the constituent members of FIG.

図６において、本実施形態２の固体撮像装置２０は、半導体基板１に、入射光を光電変換させて信号電荷を生成する複数の受光部としての各フォトダイオード部２と、このフォトダイオード部２からの信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧に応じて増幅して撮像信号として読み出す信号読出回路の配線部が接続されている基板接続部３とを有する画素部が２次元状（またはマトリックス状）に行列方向に複数配置されており、隣接する各フォトダイオード部２間の領域の上方、例えば基板接続部３の上方に、遮光膜として兼用される配線層４が複数層（ここでは２層であるが、３層や４層でもよい）設けられている。   In FIG. 6, the solid-state imaging device 20 of the second embodiment includes a photodiode portion 2 as a plurality of light receiving portions that generate a signal charge by photoelectrically converting incident light on a semiconductor substrate 1, and the photodiode portion 2. A pixel portion having a substrate connection portion 3 to which a wiring portion of a signal readout circuit that converts a signal charge from a signal voltage into a signal voltage, amplifies the signal charge in accordance with the converted signal voltage, and reads it as an imaging signal is connected in a two-dimensional form A plurality of wiring layers 4 that are also used as a light-shielding film are arranged above the region between adjacent photodiode portions 2, for example, above the substrate connection portion 3 (in a matrix). Here, there are two layers, but three or four layers may be provided).

下側の配線層４は、Ａｌ−Ｃｕ膜１１、ＴｉＮ膜１２およびＴｉ膜１３が積層された多層アルミニウム配線であり、その上面にＳｉＯＮ膜からなる反射防止膜５が設けられている。   The lower wiring layer 4 is a multilayer aluminum wiring in which an Al—Cu film 11, a TiN film 12 and a Ti film 13 are laminated, and an antireflection film 5 made of a SiON film is provided on the upper surface thereof.

また、上側の配線層４は、Ａｌ−Ｃｕ膜１１、ＴｉＮ膜１２およびＴｉ膜１３が積層された多層アルミニウム配線であり、その上面およびその下面にそれぞれＳｉＯＮ膜からなる反射防止膜５が設けられている。このように、配線層４の下面にも反射防止膜５が設けられている点が、上記実施形態１の場合と異なっている。この場合、上記実施形態１の場合よりも、いっそう反射が防止される。要するに、下側と上側の各配線層４・反射防止膜５において、反射防止膜５が互いに対向している。これによって、上下の配線層４間を伝播する光をより消滅させることができる。   The upper wiring layer 4 is a multilayer aluminum wiring in which an Al—Cu film 11, a TiN film 12, and a Ti film 13 are laminated, and an antireflection film 5 made of a SiON film is provided on the upper surface and the lower surface, respectively. ing. Thus, the point that the antireflection film 5 is provided also on the lower surface of the wiring layer 4 is different from the case of the first embodiment. In this case, reflection is further prevented than in the case of the first embodiment. In short, in each of the lower and upper wiring layers 4 and antireflection films 5, the antireflection films 5 face each other. Thereby, the light propagating between the upper and lower wiring layers 4 can be further extinguished.

上記構成により、以下に、本実施形態２の固体撮像装置２０の製造方法について説明する。   A method for manufacturing the solid-state imaging device 20 according to the second embodiment will be described below with the above configuration.

半導体基板１の層間絶縁膜上に、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、この導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスク６を用いて導電性材料膜４ａおよび反射防止材料膜５ａを同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４上に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する。これによって、半導体基板１の層間絶縁膜上に下側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。これは上記実施形態１の場合と同じである。   A conductive material film forming step of forming a conductive material film 4a to be the wiring layer 4 on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1, and an antireflection material film 5a is formed on the conductive material film 4a. An antireflection material film forming step, a photomask forming step of forming a photomask 6 by forming a photoresist film on the antireflection material film 5a, and patterning the photoresist film by a photolithography technique, The conductive layer 4a and the antireflection material film 5a are etched in the same process using the photomask 6, thereby forming the wiring layer 4 and forming the antireflection film 5 on the wiring layer 4. A film forming step. As a result, the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 can be formed on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1. This is the same as in the first embodiment.

次に、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して、反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、この反射防止材料膜５ａ上に、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、この反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４の下面および上面に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有とを有する。これによって、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して上側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。
（実施形態３）
上記実施形態１，２では、複数層の配線層４上にそれぞれ反射防止膜５が設けられている場合について説明したが、本実施形態３では、複数層の配線層４のうちの最上層以外の配線層４上にのみ反射防止膜５が設けられている場合について説明する。 Next, an antireflection material film forming step of forming an antireflection material film 5a on the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 via an interlayer insulating film, and on the antireflection material film 5a, A conductive material film forming step for forming the conductive material film 4a to be the wiring layer 4, an antireflection material film forming step for forming the antireflection material film 5a on the conductive material film 4a, and this reflection A photomask forming step of forming a photomask 6 by forming a photo resist film on the prevention material film 5a and patterning the photo resist film by a photolithographic technique, and the conductive material using the photo mask A wiring layer / antireflection film forming step of forming the wiring layer 4 and forming the antireflection film 5 on the lower and upper surfaces of the wiring layer 4 by etching the film and the antireflection material film in the same step. Have . Thereby, the upper wiring layer 4 and the antireflection film 5 can be formed on the lower wiring layer 4 and the antireflection film 5 via the interlayer insulating film.
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the case where the antireflection film 5 is provided on each of the plurality of wiring layers 4 has been described. However, in the third embodiment, other than the uppermost layer of the plurality of wiring layers 4. A case where the antireflection film 5 is provided only on the wiring layer 4 will be described.

図７は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。なお、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付すものとする。   FIG. 7 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing an example of a main configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention. It should be noted that members having the same effects as the constituent members of FIG.

図７において、本実施形態３の固体撮像装置３０は、半導体基板１に、入射光を光電変換させて信号電荷を生成する複数の受光部としての各フォトダイオード部２と、このフォトダイオード部２からの信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧に応じて増幅して撮像信号として読み出す信号読出回路の配線部が接続されている基板接続部３とを有する画素部が２次元状（またはマトリックス状）に行列方向に複数配置されており、隣接する各フォトダイオード部２間の領域の上方、例えば基板接続部３の上方に、遮光膜として兼用される配線層４が複数層（ここでは２層であるが、３層や４層でもよい）設けられている。   In FIG. 7, the solid-state imaging device 30 according to the third embodiment includes a plurality of light receiving units 2 that generate a signal charge by photoelectrically converting incident light on a semiconductor substrate 1, and the photodiode unit 2. A pixel portion having a substrate connection portion 3 to which a wiring portion of a signal readout circuit that converts a signal charge from a signal voltage into a signal voltage, amplifies the signal charge in accordance with the converted signal voltage, and reads it as an imaging signal is connected in a two-dimensional form A plurality of wiring layers 4 that are also used as a light-shielding film are arranged above the region between adjacent photodiode portions 2, for example, above the substrate connection portion 3 (in a matrix). Here, there are two layers, but three or four layers may be provided).

この下側の配線層４は、Ａｌ−Ｃｕ膜１１、ＴｉＮ膜１２およびＴｉ膜１３が積層された多層アルミニウム配線であり、その上面にそれぞれＳｉＯＮ膜からなる反射防止膜５が設けられている。なお、図７の最下側の配線層４下に反射防止膜５が設けられていないが、最下側の配線層４にも反射防止膜５が設けられていてもよい。   The lower wiring layer 4 is a multilayer aluminum wiring in which an Al—Cu film 11, a TiN film 12, and a Ti film 13 are laminated, and an antireflection film 5 made of a SiON film is provided on the upper surface thereof. Although the antireflection film 5 is not provided below the lowermost wiring layer 4 in FIG. 7, the antireflection film 5 may also be provided on the lowermost wiring layer 4.

この上側の配線層４は、Ａｌ−Ｃｕ膜１１、ＴｉＮ膜１２およびＴｉ膜１３が積層された多層アルミニウム配線であり、その下面にのみＳｉＯＮ膜からなる反射防止膜５が設けられている。このように、配線層４の下面に反射防止膜５が設けられている点が、上記実施形態１の場合と異なっている。この場合には、上記実施形態１の場合よりも、いっそう反射が防止される。これによって、上下の配線層４間を伝播する光を消滅させることができる。なお、図７の最上側の配線層４下にのみ反射防止膜５が設けられているが、最上側の配線層４のみ配線層４だけであってもよい。   The upper wiring layer 4 is a multilayer aluminum wiring in which an Al—Cu film 11, a TiN film 12 and a Ti film 13 are laminated, and an antireflection film 5 made of a SiON film is provided only on the lower surface thereof. Thus, the point that the antireflection film 5 is provided on the lower surface of the wiring layer 4 is different from the case of the first embodiment. In this case, reflection is further prevented than in the case of the first embodiment. As a result, light propagating between the upper and lower wiring layers 4 can be eliminated. Although the antireflection film 5 is provided only under the uppermost wiring layer 4 in FIG. 7, only the uppermost wiring layer 4 may be the wiring layer 4 alone.

上記構成により、以下に、本実施形態２の固体撮像装置３０の製造方法について説明する。   A method for manufacturing the solid-state imaging device 30 according to the second embodiment will be described below with the above configuration.

半導体基板１の層間絶縁膜上に、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、この導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、この反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスク６を用いて導電性材料膜４ａおよび反射防止材料膜５ａを同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４上に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する。これによって、半導体基板１の層間絶縁膜上に下側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。これは上記実施形態１の場合と同じである。   A conductive material film forming step of forming a conductive material film 4a to be the wiring layer 4 on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1, and an antireflection material film 5a is formed on the conductive material film 4a. An antireflection material film forming step, and a photomask forming step of forming a photomask 6 by forming a photoresist film on the antireflection material film 5a and patterning the photoresist film by a photolithography technique; The conductive material film 4a and the antireflection material film 5a are etched in the same process using this photomask 6, thereby forming the wiring layer 4 and forming the antireflection film 5 on the wiring layer 4. And a prevention film forming step. As a result, the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 can be formed on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate 1. This is the same as in the first embodiment.

次に、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して、反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、この反射防止材料膜５ａ上に、配線層４となる導電性材料膜４ａを成膜する導電性材料膜成膜工程と、導電性材料膜４ａ上に反射防止材料膜５ａを成膜する反射防止材料膜成膜工程と、この反射防止材料膜５ａ上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスク６を形成するフォトマスク形成工程と、このフォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、配線層４を形成すると共に配線層４の下面および上面に反射防止膜５を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有とを有する。これによって、下側の配線層４・反射防止膜５上に層間絶縁膜を介して上側の配線層４・反射防止膜５を形成することができる。   Next, an antireflection material film forming step of forming an antireflection material film 5a on the lower wiring layer 4 and antireflection film 5 via an interlayer insulating film, and on the antireflection material film 5a, A conductive material film forming step for forming the conductive material film 4a to be the wiring layer 4, an antireflection material film forming step for forming the antireflection material film 5a on the conductive material film 4a, and this reflection A photomask forming step of forming a photomask 6 by forming a photo resist film on the prevention material film 5a and patterning the photo resist film by a photolithographic technique, and the conductive material using the photo mask A wiring layer / antireflection film forming step of forming the wiring layer 4 and forming the antireflection film 5 on the lower and upper surfaces of the wiring layer 4 by etching the film and the antireflection material film in the same step. Have . Thereby, the upper wiring layer 4 and the antireflection film 5 can be formed on the lower wiring layer 4 and the antireflection film 5 via the interlayer insulating film.

以上により、本実施形態１〜３によれば、遮光膜としても兼用される多層アルミニウム配線層４上にＳｉＯＮ膜などの反射防止材料膜５ａを堆積させ、同時にエッチングして多層アルミニウム配線層４上に反射防止膜５を形成する。この反射防止膜５の材料、膜厚、屈折率、光吸収率をフォトマスクパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射を低減させることができるように設定する。   As described above, according to the first to third embodiments, the antireflection material film 5a such as a SiON film is deposited on the multilayer aluminum wiring layer 4 which is also used as a light shielding film, and simultaneously etched to be on the multilayer aluminum wiring layer 4. An antireflection film 5 is formed on the substrate. The material, film thickness, refractive index, and light absorption rate of the antireflection film 5 are set so that reflection can be reduced with respect to the light source wavelength and visible light used during photomask patterning.

これによって、固体撮像装置１０、２０または３０内で隣接画素部から漏れ込んだ斜め入射光が配線層４（または遮光膜）により反射して横方向に伝播することがないため、隣接画素部に光が漏れ込む混色を防ぎ、フォトダイオード部２の感度劣化を防ぐことができる。この反射防止膜５は、従来のように別途追加工程を行うことなく形成することができるため、高感度で高画質な画像が得られる固体撮像装置１０，２０または３０を、低コストで作製することができる。   Accordingly, the oblique incident light leaking from the adjacent pixel portion in the solid-state imaging device 10, 20 or 30 is not reflected by the wiring layer 4 (or the light shielding film) and propagates in the lateral direction. Color mixing into which light leaks can be prevented, and sensitivity deterioration of the photodiode portion 2 can be prevented. Since the antireflection film 5 can be formed without any additional process as in the prior art, the solid-state imaging device 10, 20 or 30 that can obtain a high-sensitivity and high-quality image is manufactured at low cost. be able to.

なお、上記実施形態１〜３には、特に説明しなかったが、半導体基板１に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部が２次元状に複数設けられ、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層４が層間絶縁膜を介して複数層設けられた固体撮像装置において、この複数層の配線層４上にそれぞれ反射防止膜５が設けられているかまたは、複数層の配線４層のうちの最上層以外の配線層４上に反射防止膜が設けられていれば、斜め入射光が上下の配線層間で反射して隣接画素部側に漏れ込むことを抑制できる本発明の目的を達成することができる。   Although not specifically described in the first to third embodiments, the semiconductor substrate 1 is provided with a plurality of two-dimensional light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges and are adjacent in a plan view. In a solid-state imaging device in which a plurality of wiring layers 4 are provided via interlayer insulating films on a region between light receiving portions, an antireflection film 5 is provided on each of the plurality of wiring layers 4 or a plurality of wiring layers 4 are provided. If an antireflection film is provided on the wiring layer 4 other than the uppermost layer of the four wiring layers, it is possible to prevent the oblique incident light from being reflected between the upper and lower wiring layers and leaking to the adjacent pixel portion side. The object of the present invention can be achieved.

また、上記実施形態１〜３では、反射防止膜５はＳｉＯＮ膜としたが、これに限らず、反射防止膜５はＳｉＮ膜としてもよい。   In the first to third embodiments, the antireflection film 5 is a SiON film. However, the present invention is not limited to this, and the antireflection film 5 may be a SiN film.

、上記実施形態１〜３には、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０，２０および３０の少なくともいずれか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、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラおよび携帯電話用カメラなどの画像入力カメラ、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。   Although not specifically described in the first to third embodiments, for example, a digital video camera or a digital still camera using at least one of the solid-state imaging devices 10, 20, and 30 of the first to third embodiments as an imaging unit. Electronic information including digital cameras such as, image input cameras such as surveillance cameras, door phone cameras, in-vehicle cameras, television phone cameras and mobile phone cameras, image input devices such as scanners, facsimiles, and mobile phone devices with cameras The device will be described.

本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０，２０および３０の少なくともいずれか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。   The electronic information device of the present invention provides a predetermined signal for recording high-quality image data obtained by using at least one of the solid-state imaging devices 10, 20, and 30 of the first to third embodiments of the present invention as an imaging unit. A memory unit such as a recording medium for recording data after processing, 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 processing a predetermined signal for display, and the image data At least one of communication means such as a transmission / reception device that performs communication processing after performing predetermined signal processing for communication, and image output means for printing (printing) and outputting (printing out) the image data. is doing.

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３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１〜３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１〜３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 1-3 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-3. 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 1 to 3 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、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体装置で構成された固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を、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、固体撮像装置内で隣接画素部から漏れ込んだ斜め入射光の配線層や遮光膜による反射を抑制することが可能となり、異なる色のカラーフィルターを通過した光が漏れ込んで配線層により繰り返し反射されて、隣の受光部へ入射されることによる混色を防ぐことができる。さらに、遮光膜としても兼用される多層アルミニウム配線層により反射された光による多重干渉させて受光部の感度劣化を防ぐことができる。この反射防止膜は、フォトマスクパターンニング時の加工精度を向上させるために形成され、その膜厚、屈折率および光吸収率などをフォトマスクパターンニング時に使用される光源波長と共に、可視光に対しても反射を低減させることができるように設定されているため、工程を追加することなく、配線層や遮光膜による反射を抑制することができる。したがって、高感度で高画質な画像が得られる固体撮像装置を、追加の工程を行うことなく、低コストで作製することができる。   The present invention relates to a solid-state imaging device including a semiconductor device that photoelectrically converts image light from a subject to image and a manufacturing method thereof, for example, a digital video camera using the solid-state imaging device as an image input device in an imaging unit, and In the field of electronic information equipment such as digital cameras such as digital still cameras, image input cameras, scanners, facsimiles, and camera-equipped mobile phone devices, a wiring layer for obliquely incident light leaking from adjacent pixel portions in a solid-state imaging device Reflection by the light shielding film can be suppressed, and light that has passed through the color filters of different colors leaks, is repeatedly reflected by the wiring layer, and color mixing due to incidence on the adjacent light receiving portion can be prevented. Further, it is possible to prevent sensitivity deterioration of the light receiving section by causing multiple interference by light reflected by the multilayer aluminum wiring layer which is also used as a light shielding film. This anti-reflection film is formed to improve the processing accuracy during photomask patterning. Its film thickness, refractive index, light absorption rate, etc., along with the light source wavelength used during photomask patterning, However, since it is set so that reflection can be reduced, reflection by the wiring layer and the light shielding film can be suppressed without adding a process. Therefore, a solid-state imaging device capable of obtaining a high-sensitivity and high-quality image can be manufactured at a low cost without performing an additional step.

本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１で点線で囲んだ配線層の拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a wiring layer surrounded by a dotted line in FIG. 1. （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態１の固体撮像装置の製造方法について説明するための要部縦断面図である。(A)-(c) is a principal part longitudinal cross-sectional view for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of this Embodiment 1. FIG. （ａ）〜（ｃ）は、多層アルミニウム配線上に反射防止膜を設けていない場合の従来の固体撮像装置の製造方法における配線層形成工程について説明するための要部縦断面図である。(A)-(c) is a principal part longitudinal cross-sectional view for demonstrating the wiring layer formation process in the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device in case the antireflection film is not provided on multilayer aluminum wiring. 多層アルミニウム配線上に反射防止膜を設けていない場合の従来の固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of a principal part structure of the conventional solid-state imaging device when the antireflection film is not provided on the multilayer aluminum wiring. 本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の要部構成例を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体基板
２ フォトダイオード部
３ 基板接続部
４ 配線層
４ａ 導電性材料膜
５ 反射防止膜
５ａ 反射防止材料膜
６ フォトマスク
１０、２０，３０ 固体撮像装置
１１、１１ａ Ａｌ−Ｃｕ膜
１２、１２ａ ＴｉＮ膜
１３、１３ａ Ｔｉ膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Photodiode part 3 Board | substrate connection part 4 Wiring layer 4a Conductive material film 5 Antireflection film 5a Antireflection material film 6 Photomask 10, 20, 30 Solid-state imaging device 11, 11a Al-Cu film 12, 12a TiN Film 13, 13a Ti film

Claims (31)

半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部が２次元状に複数設けられ、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層が層間絶縁膜を介して複数層設けられた固体撮像装置において、該複数層の配線層上にそれぞれ反射防止膜が設けられている固体撮像装置。   A semiconductor substrate is provided with a plurality of two-dimensional light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges, and a plurality of wiring layers are provided on a region between adjacent light receiving portions in plan view via an interlayer insulating film. A solid-state imaging device, wherein an antireflection film is provided on each of the plurality of wiring layers. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部が２次元状に複数設けられ、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層が層間絶縁膜を介して複数層設けられた固体撮像装置において、該複数層の配線層のうちの最上層以外の配線層上に反射防止膜が設けられている固体撮像装置。   A semiconductor substrate is provided with a plurality of two-dimensional light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges, and a plurality of wiring layers are provided on a region between adjacent light receiving portions in plan view via an interlayer insulating film. A solid-state imaging device, wherein an antireflection film is provided on a wiring layer other than the uppermost layer of the plurality of wiring layers. 前記複数層の配線層は、各間に層間絶縁膜を介して２層、３層および４層のうちの少なくともいずれかの層数設けられている請求項１または２に記載の固体撮像装置。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of wiring layers are provided in at least one of two, three, and four layers with an interlayer insulating film interposed therebetween. 前記配線層は、遮光膜としても兼用されている請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring layer is also used as a light shielding film. 前記反射防止膜は、前記複数層の配線層のうちの最下位層以外の配線層下にも設けられている請求項１または２に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film is also provided below a wiring layer other than the lowest layer among the plurality of wiring layers. 前記反射防止膜は、前記複数層の配線層下にもそれぞれ設けられている請求項１または２に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film is also provided below the plurality of wiring layers. 前記反射防止膜は、前記配線層の上下で互いに対向して設けられている請求項５または６に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the antireflection films are provided opposite to each other above and below the wiring layer. 前記反射防止膜は、配線形成用のフォトマスクのパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率が設定されている請求項１、２および５〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。   The antireflection film has a material, a film thickness, a refractive index, and a light absorptivity so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used when patterning a photomask for wiring formation. The solid-state imaging device according to any one of claims 1, 2, and 5-7. 前記反射防止膜は、斜め方向から入射される光に対して該反射防止膜により反射される反射光と、前記配線層で反射される反射光とで位相が反転するように、膜厚が設定されている請求項１、２および５〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。   The film thickness of the antireflection film is set so that the phase is inverted between the reflected light reflected by the antireflection film and the reflected light reflected by the wiring layer with respect to light incident from an oblique direction. The solid-state imaging device according to claim 1, 2, or 5 to 7. 前記反射防止膜の膜厚は、５〜５０ｎｍである請求項８または９に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 8 or 9, wherein the antireflection film has a thickness of 5 to 50 nm. 前記反射防止膜の膜厚は、１０〜３０ｎｍである請求項８または９に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 8 or 9, wherein the antireflection film has a thickness of 10 to 30 nm. 前記配線層は、Ａｌ膜またはＡｌ合金膜を含む請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring layer includes an Al film or an Al alloy film. 前記配線層は、Ａｌ−Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜およびＴｉ膜が積層された多層配線層である請求項１〜４および１２のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring layer is a multilayer wiring layer in which an Al—Cu film, a TiN film, and a Ti film are stacked. 前記反射防止膜は、無機材料膜からなっている請求項１、２および５〜１１のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film is made of an inorganic material film. 前記反射防止膜は、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＮ膜からなっている請求項１４に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 14, wherein the antireflection film is made of a SiON film or a SiN film. 前記複数層の配線層は、前記受光部からの信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧に応じて増幅して撮像信号として読み出す信号読出回路の配線を構成している請求項１に記載の固体撮像装置。   2. The wiring layer of the plurality of layers constitutes a wiring of a signal readout circuit that converts a signal charge from the light receiving portion into a signal voltage, amplifies the signal charge according to the converted signal voltage, and reads it as an imaging signal. The solid-state imaging device described in 1. ＣＭＯＳイメージセンサである請求項１、２および１６のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, which is a CMOS image sensor. 前記受光部および複数層の配線層の上方に、各受光部に対応するようにカラーフィルタさらにマイクロレンズが設けられている請求項１、２および１６のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a color filter and a microlens are provided above the light receiving portion and the plurality of wiring layers so as to correspond to each light receiving portion. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、
該配線層を形成する配線形成工程は、
該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、
該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、
該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、
該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する固体撮像装置の製造方法。 A plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and a wiring layer is interposed between adjacent light receiving portions in plan view with an interlayer insulating film interposed therebetween. In the manufacturing method of the solid-state imaging device for forming a plurality of layers,
The wiring formation process for forming the wiring layer includes:
A conductive material film forming step of forming a conductive material film to be the wiring layer on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate;
An antireflection material film forming step of forming an antireflection material film on the conductive material film;
A photomask forming step of forming a photoresist film on the antireflection material film and patterning the photoresist film by a photolithography technique to form a photomask;
Etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step using the photomask to form the wiring layer and form an antireflection film on the wiring layer A manufacturing method of a solid-state imaging device having a forming step. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、
該配線層を形成する配線形成工程は、
該半導体基板の層間絶縁膜上に、第１反射防止材料膜を成膜する第１反射防止材料膜成膜工程と、
第１反射防止材料膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、
該導電性材料膜上に第２反射防止材料膜を成膜する第２反射防止材料膜成膜工程と、
該第２反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、
該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有する固体撮像装置の製造方法。 A plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and a wiring layer is interposed between adjacent light receiving portions in plan view with an interlayer insulating film interposed therebetween. In the manufacturing method of the solid-state imaging device for forming a plurality of layers,
The wiring formation process for forming the wiring layer includes:
A first antireflection material film forming step of forming a first antireflection material film on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate;
A conductive material film forming step of forming a conductive material film to be the wiring layer on the first antireflection material film;
A second antireflection material film forming step of forming a second antireflection material film on the conductive material film;
Forming a photoresist film on the second antireflection material film, and patterning the photoresist film by a photolithography technique to form a photomask; and
Etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step using the photomask to form the wiring layer and form an antireflection film on the wiring layer A manufacturing method of a solid-state imaging device having a forming step. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、
該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、
該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、
該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成する固体撮像装置の製造方法。 A plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and a wiring layer is interposed between adjacent light receiving portions in plan view with an interlayer insulating film interposed therebetween. In the manufacturing method of the solid-state imaging device for forming a plurality of layers,
The wiring forming step for forming the plurality of wiring layers includes:
A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate; and an antireflection material for forming an antireflective material film on the conductive material film. Forming a photo resist film on the antireflective material film, and patterning the photo resist film by a photolithography technique; and forming the photo mask; A wiring layer / antireflection film forming step of forming the wiring layer and forming an antireflection film on the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step. And have the lower wiring layer and antireflection film formed,
A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be a wiring layer on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film, and an antireflection material on the conductive material film An antireflection material film forming step for forming a film, and a photomask for forming a photomask by forming a photoresist film on the antireflection material film and patterning the photoresist film by a photolithography technique Forming the wiring layer and forming the antireflection film on the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step using the photomask A method of manufacturing a solid-state imaging device, which includes an antireflection film forming step and forms an upper wiring layer / antireflection film. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、
該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、
該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、
該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上に、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に別の反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、該別の反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に当該反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成する固体撮像装置の製造方法。 A plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and a wiring layer is interposed between adjacent light receiving portions in plan view with an interlayer insulating film interposed therebetween. In the manufacturing method of the solid-state imaging device for forming a plurality of layers,
The wiring forming step for forming the plurality of wiring layers includes:
A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate; and an antireflection material for forming an antireflective material film on the conductive material film. Forming a photo resist film on the antireflective material film, and patterning the photo resist film by a photolithography technique; and forming the photo mask; A wiring layer / antireflection film forming step of forming the wiring layer and forming an antireflection film on the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step. And have the lower wiring layer and antireflection film formed,
An antireflection material film forming step of forming an antireflection material film on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film, and a conductive property that becomes a wiring layer on the antireflection material film Conductive material film forming step for forming a material film, antireflection material film forming step for forming another antireflection material film on the conductive material film, and on the other antireflection material film A photomask forming step of forming a photomask by forming a photo resist film and patterning the photo resist film by a photolithography technique, and using the photo mask, the conductive material film and the antireflection material film The wiring layer and the antireflection film forming step of forming the wiring layer and forming the antireflection film on the wiring layer and etching the upper wiring layer and the antireflection film Solid to form The imaging device manufacturing method. 半導体基板に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部を２次元状に複数形成し、平面視で隣接受光部間の領域上に、配線層を、その間に層間絶縁膜を介して複数層形成する固体撮像装置の製造方法において、
該複数層の配線層を形成する配線形成工程は、
該半導体基板の層間絶縁膜上に、該配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、 該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて該導電性材料膜および該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、該配線層を形成すると共に該配線層上に反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して下側の配線層・反射防止膜を形成し、
該下側の配線層・反射防止膜上に層間絶縁膜を介して、配線層となる導電性材料膜を成膜する導電性材料膜成膜工程と、当該導電性材料膜上に反射防止材料膜を成膜する反射防止材料膜成膜工程と、当該反射防止材料膜上にフォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により該フォトレジスト膜をパターンニングすることによりフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、該フォトマスクを用いて当該導電性材料膜および当該反射防止材料膜を同一工程でエッチングすることにより、当該配線層を形成すると共に当該配線層上に当該反射防止膜を形成する配線層・反射防止膜形成工程とを有して上側の配線層・反射防止膜を形成する固体撮像装置の製造方法。 A plurality of light receiving portions that photoelectrically convert incident light to generate signal charges are formed on a semiconductor substrate in a two-dimensional form, and a wiring layer is interposed between adjacent light receiving portions in plan view with an interlayer insulating film interposed therebetween. In the manufacturing method of the solid-state imaging device for forming a plurality of layers,
The wiring forming step for forming the plurality of wiring layers includes:
A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be the wiring layer on the interlayer insulating film of the semiconductor substrate; and an antireflection material for forming an antireflective material film on the conductive material film. Forming a photo resist film on the antireflective material film, and patterning the photo resist film by a photolithography technique; and forming the photo mask; A wiring layer / antireflection film forming step of forming the wiring layer and forming an antireflection film on the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step. And have the lower wiring layer and antireflection film formed,
A conductive material film forming step for forming a conductive material film to be a wiring layer on the lower wiring layer / antireflection film via an interlayer insulating film, and an antireflection material on the conductive material film An antireflection material film forming step for forming a film, and a photomask for forming a photomask by forming a photoresist film on the antireflection material film and patterning the photoresist film by a photolithography technique Forming the wiring layer by etching the conductive material film and the antireflection material film in the same step using the photomask, and forming the antireflection film on the wiring layer; A method of manufacturing a solid-state imaging device, including a layer / antireflection film forming step and forming an upper wiring layer / antireflection film. 前記反射防止膜は、前記フォトマスクのパターンニング時に使用される光源波長と可視光とに対して反射が抑制されるように、材料、膜厚、屈折率および光吸収率を設定する請求項１９〜２３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   21. The antireflection film sets a material, a film thickness, a refractive index, and a light absorption rate so that reflection is suppressed with respect to a light source wavelength and visible light used when patterning the photomask. The manufacturing method of the solid-state imaging device in any one of -23. 前記反射防止膜は、斜め方向から入射される光に対して該反射防止膜により反射する反射光と、該配線層で反射する反射光とで位相が互いに反転するように、膜厚を設定する請求項１９〜２３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   The thickness of the antireflection film is set so that the phase of the reflected light reflected by the antireflection film and the reflected light reflected by the wiring layer are reversed with respect to light incident from an oblique direction. The manufacturing method of the solid-state imaging device in any one of Claims 19-23. 前記配線層は、Ａｌ膜またはＡｌ合金膜を含み、前記反射防止膜は無機材料膜からなる請求項１９〜２３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   24. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 19, wherein the wiring layer includes an Al film or an Al alloy film, and the antireflection film is formed of an inorganic material film. 前記配線層は、Ａｌ−Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜およびＴｉ膜が積層された多層配線であり、前記反射防止膜は、ＳｉＯＮ膜からなる請求項１９〜２３および２６のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   27. The solid-state imaging device according to claim 19, wherein the wiring layer is a multilayer wiring in which an Al—Cu film, a TiN film, and a Ti film are laminated, and the antireflection film is made of a SiON film. Manufacturing method. 前記反射防止膜は、無機材料膜からなっている請求項１９〜２５のいずれか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 19, wherein the antireflection film is made of an inorganic material film. 前記反射防止膜は、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＮ膜からなっている請求項２８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 28, wherein the antireflection film is made of a SiON film or a SiN film. 請求項１９〜２９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。   A solid-state image pickup device manufactured by the method for manufacturing a solid-state image pickup device according to any one of claims 19 to 29. 請求項１〜１８のいずれかに記載の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電子情報機器。   An electronic information device using the solid-state imaging device according to claim 1 as an image input device in an imaging unit.
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