JP2009060026A - Manufacturing method of solid-state imaging element - Google Patents

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JP2009060026A JP2007227932A JP2007227932A JP2009060026A JP 2009060026 A JP2009060026 A JP 2009060026A JP 2007227932 A JP2007227932 A JP 2007227932A JP 2007227932 A JP2007227932 A JP 2007227932A JP 2009060026 A JP2009060026 A JP 2009060026A
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Yosuke Nakabashi
洋介 中橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging element which has high reliability by suppressing current leakages, by avoiding forming a sub-trench in an etching-back process for forming a sidewall insulating film as an inter-electrode insulating film, and then forming the inter-electrode insulating film which is readily made fine and which is high in quality. <P>SOLUTION: The process of forming the sidewall insulating film as the inter-electrode insulating film for a solid-state imaging element, having a single-layer electrode structure includes a first etching process of anisotropically etching an insulating film, covering a substrate except for a part of it; and a second etching process of isotropically etching the insulating film left on the substrate; as well as, a process of heat-treating the insulating film, prior to at least the second etching process. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子の製造方法にかかり、特に固体撮像素子の電荷転送電極におけるリーク電流の低減に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, and more particularly to reduction of leakage current in a charge transfer electrode of the solid-state imaging device.

エリアセンサ等に用いられるCCDを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどからなる光電変換部と、この光電変換部からの信号電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。   A solid-state imaging device using a CCD used for an area sensor or the like includes a photoelectric conversion unit including a photodiode and a charge transfer unit including a charge transfer electrode for transferring a signal charge from the photoelectric conversion unit. . A plurality of charge transfer electrodes are arranged adjacent to each other on a charge transfer path formed on the semiconductor substrate, and are sequentially driven.

近年、CCDの高画素化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。
このような状況の中で高感度を確保するためには、受光エリアを縮小するのは困難であり、結果として、電荷転送電極の占有面積の縮小化を余儀なくされている。
In recent years, with the increase in the number of pixels of a CCD, the demand for higher resolution and higher sensitivity is increasing in solid-state imaging devices, and the number of imaging pixels is increasing to more than gigapixels.
In order to ensure high sensitivity in such a situation, it is difficult to reduce the light receiving area, and as a result, the area occupied by the charge transfer electrode must be reduced.

ところで、電荷転送電極間に設けられる電極間絶縁膜は電極材料の酸化(900〜950℃)によって薄く形成することができる。しかしながら薄くかつ膜質のよい酸化膜を形成しようとすると、酸化温度は上述したように900℃以上という高温が必要となるため、酸化による熱履歴で基板側の不純物拡散が進み、転送効率の劣化、あるいは感度の低下など種々の問題を招く。   By the way, the interelectrode insulating film provided between the charge transfer electrodes can be formed thin by oxidation (900 to 950 ° C.) of the electrode material. However, if an oxide film having a thin and good quality is to be formed, the oxidation temperature needs to be as high as 900 ° C. or more as described above, so that impurity diffusion on the substrate side proceeds due to the thermal history due to oxidation, and transfer efficiency is deteriorated. Or, various problems such as a decrease in sensitivity are caused.

また、熱酸化により、電荷転送電極が縮小されることにもなり、熱酸化を用いた電極間絶縁膜の形成は、固体撮像素子の高画素化、微細化(高品質化)、高速化を阻む大きな壁となっている。   In addition, the charge transfer electrode is reduced due to thermal oxidation, and the formation of the interelectrode insulating film using thermal oxidation increases the pixel size, miniaturization (higher quality), and speedup of the solid-state imaging device. It is a big wall to block.

そこで、電極間絶縁膜の形成に際して電極が縮小されないように、全面に絶縁膜を成膜してエッチバックによりサイドウォ−ルを形成する方法が提案されている(特許文献1)。   Therefore, a method has been proposed in which an insulating film is formed on the entire surface and sidewalls are formed by etchback so that the electrodes are not reduced when the interelectrode insulating film is formed (Patent Document 1).

また、低温形成が可能で、かつ微細化の容易な高品質の電極間絶縁膜を用いることを企図し、本出願人は、基板温度第700℃〜850℃でCVD法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離された固体撮像素子を提案している(特許文献2)。   In addition, the present applicant intends to use a high-quality interelectrode insulating film that can be formed at a low temperature and can be easily miniaturized, and the present applicant has applied a sidewall formed by a CVD method at a substrate temperature of 700 ° C. to 850 ° C. A solid-state imaging device that is insulated and separated by an inter-electrode insulating film made of an insulating film has been proposed (Patent Document 2).

上記方法では、第1層導電性膜で構成される第1の電極と第2層導電性膜で構成される第2の電極との間の電極間絶縁膜をCVD法により形成する場合、第1の電極形成後にCVD法により酸化シリコン膜を成膜し、この後異方性エッチングにより全面エッチバックを行い、第1の電極の側面以外の酸化シリコン膜を除去してサイドウォールを形成するという方法がとられている。   In the above method, when the interelectrode insulating film between the first electrode composed of the first layer conductive film and the second electrode composed of the second layer conductive film is formed by the CVD method, After the formation of the first electrode, a silicon oxide film is formed by the CVD method, and then the entire surface is etched back by anisotropic etching to remove the silicon oxide film other than the side surface of the first electrode and form a sidewall. The method is taken.

特開2005−64202号公報JP-A-2005-64202 特開2006−100367号公報JP 2006-1000036 A

しかしながら、上記特許文献1では、CVD法により第1の電極上に第2層導電性膜を形成し、第2の電極を形成するに際し、エッチバックにより転送電極の側面にサイドウォ
ール絶縁膜を形成することで電極間絶縁膜を形成するという方法がとられている。
However, in Patent Document 1, the second layer conductive film is formed on the first electrode by the CVD method, and the sidewall insulating film is formed on the side surface of the transfer electrode by etch back when forming the second electrode. Thus, a method of forming an interelectrode insulating film is employed.

この場合、異方性エッチングを用いた全面エッチバックにより、第1の電極の側面以外の酸化シリコン膜を除去してサイドウォール絶縁膜を形成するという方法がとられている。この方法ではサイドウォールの近傍にイオン集中が起こり、サイドウォールに接する部分のゲート絶縁膜にサブトレンチが生じるという問題がある。   In this case, a method is employed in which the silicon oxide film other than the side surface of the first electrode is removed by etching the entire surface using anisotropic etching to form a sidewall insulating film. This method has a problem in that ion concentration occurs in the vicinity of the sidewall, and a sub-trench is formed in a portion of the gate insulating film in contact with the sidewall.

このようにして、サイドウォール絶縁膜を形成した後、この上層に第2の電極を形成するが、第1の電極に接するように形成するため、サブトレンチが形成されると、サブトレンチが丁度第2の電極の下に位置することになり、この上層に形成される第2の電極が一部尖る形状となる。   In this way, after the sidewall insulating film is formed, the second electrode is formed on the upper layer. However, since the sub-trench is formed so as to be in contact with the first electrode, the sub-trench is just formed. It will be located under the second electrode, and the second electrode formed in this upper layer will be partly pointed.

このような尖り形状は、素子の駆動に際しては、この尖りに電界集中が生じ、半導体基板と第2の電極、第1の電極と第2の電極との間の絶縁性が低下し、電流リークの原因となることがあった。これは、素子の微細化が進むにつれてさらに深刻となってきている。   Such a sharp shape causes an electric field concentration at the sharpness when the element is driven, and the insulation between the semiconductor substrate and the second electrode, and between the first electrode and the second electrode is reduced, resulting in current leakage. There was a cause. This has become more serious as device miniaturization proceeds.

このように、固体撮像素子の製造においては、さらなる微細化に耐え得るように、電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成するためのエッチバック工程におけるサブトレンチの生成に起因する、電流リークが深刻な問題となっている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成するためのエッチバック工程におけるサブトレンチの生成を回避し、電流リークを抑制することで、微細化が容易でかつ高品質の電極間絶縁膜を形成することにより、信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
As described above, in the manufacture of a solid-state imaging device, current leakage caused by generation of a sub-trench in an etch-back process for forming a sidewall insulating film to be an inter-electrode insulating film so as to withstand further miniaturization. Has become a serious problem.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and avoids generation of sub-trench in an etch-back process for forming a sidewall insulating film to be an inter-electrode insulating film, and suppresses current leakage, thereby miniaturizing. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device with high reliability by forming an interelectrode insulating film that is easy and high quality.

そこで本発明は、基板上に光電変換部を形成する工程と、前記基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記基板上に、第1層導電性膜からなる第1の電極を形成する工程と、前記第1の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜をエッチングし、前記第1の電極の側壁に選択的に残留させることで、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール絶縁膜の上層に第2層導電性膜を形成し、これをパターニングすることで、第1の電極と第2の電極とを備えた電荷転送電極を形成する工程とを含み、前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第1のエッチング工程と、前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第2のエッチング工程とを含むとともに、少なくとも第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むことを特徴とする。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、異方性エッチングと、等方性エッチングとの2段階エッチングを行うとともに、少なくとも第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むようにしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、等方性エッチングに際してもエッチング制御性が向上し、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性が向上し、基板と第2の電極、第1の電極と第2の電極のリークも低減される。
さらにサブトレンチの生成を抑制しつつ高精度にサイドウォールを形成することが可能である。
Therefore, the present invention forms a photoelectric conversion portion on a substrate, forms a gate insulating film on the substrate, and forms a first electrode made of a first layer conductive film on the substrate. Forming an insulating film on the upper layer of the first electrode; and etching the insulating film to selectively remain on the side wall of the first electrode, thereby forming a sidewall insulating film And a step of forming a second-layer conductive film on the sidewall insulating film and patterning it to form a charge transfer electrode including a first electrode and a second electrode; And forming the sidewall insulating film includes a first etching step of performing anisotropic etching leaving a part of the insulating film covering the substrate, and the insulating film remaining on the substrate. Second etch removed by isotropic etching Together and a grayed step, prior to at least a second etching step, characterized in that it comprises a step of heat-treating the insulating film.
According to this method, when forming the sidewall insulating film, a step of performing two-step etching of anisotropic etching and isotropic etching and heat-treating the insulating film at least prior to the second etching step are performed. Accordingly, the insulating film can be densified, the etching controllability can be improved even during isotropic etching, and a sidewall insulating film with higher accuracy and quality can be formed. In addition, since the insulating film is a dense film by heat treatment, the insulating property is improved, and leakage between the substrate and the second electrode, and the first electrode and the second electrode is reduced.
Further, it is possible to form the sidewall with high accuracy while suppressing the generation of the sub-trench.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第2のエッチング工程が、ウエットエッチング工程であるものを含む。   Further, the present invention includes the method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the second etching step is a wet etching step.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、CVD法により絶縁膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜がCVD法で形成されるため、低温下で膜質の良好な電極間絶縁膜を自己整合的に形成することができ、製造が容易で信頼性高く、微細化の可能な電荷転送電極を容易に形成することができる。
According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, the step of forming the insulating film includes a step of forming an insulating film by a CVD method.
According to this method, since the sidewall insulating film is formed by the CVD method, an interelectrode insulating film having a good film quality can be formed in a self-aligned manner at a low temperature, easy to manufacture, highly reliable, fine Can be easily formed.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度700℃〜850℃でCVD法によりHTO膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、緻密で高品質のサイドウォール絶縁膜を低温下(700℃〜850℃)で効率よく形成可能である。
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of forming the insulating film includes a step of forming an HTO film by a CVD method at a substrate temperature of 700 ° C. to 850 ° C.
According to this method, a dense and high-quality sidewall insulating film can be efficiently formed at a low temperature (700 ° C. to 850 ° C.).

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度600℃〜700℃でLP−TEOS膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、より低温下でサイドウォール絶縁膜を効率よく形成可能である。
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of forming the insulating film includes a step of forming an LP-TEOS film at a substrate temperature of 600 ° C. to 700 ° C.
According to this method, the sidewall insulating film can be efficiently formed at a lower temperature.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ウエットエッチング工程は、前記ゲート絶縁膜と十分に選択比を持つことのできる条件でエッチングを行う工程であるものを含む。   Furthermore, the present invention includes the method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the wet etching step is a step of performing etching under conditions that allow a sufficient selection ratio with the gate insulating film.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第1のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む。   The present invention also includes the step of performing a heat treatment on the insulating film prior to the first etching step in the method for manufacturing a solid-state imaging device.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、CVD成膜温度以上(900℃以下)30分以上の熱処理工程であるものを含む。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of performing a heat treatment on the insulating film includes a heat treatment step of not less than a CVD film forming temperature (900 ° C. or less) for 30 minutes or more.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、950〜1100℃30秒以下の熱処理工程であるものを含む。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of performing the heat treatment on the insulating film includes a heat treatment step of 950 to 1100 ° C. for 30 seconds or less.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第1のエッチング工程後、第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含むものを含む。   The present invention includes the above-described method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of performing a heat treatment on the insulating film after the first etching step and prior to the second etching step.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、CVD成膜温度以上(900℃以下)30分以上の熱処理工程であるものを含む。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of performing a heat treatment on the insulating film includes a heat treatment step of not less than a CVD film forming temperature (900 ° C. or less) for 30 minutes or more.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、950〜1100℃30秒以下の熱処理工程であるものを含む。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of performing the heat treatment on the insulating film includes a heat treatment step of 950 to 1100 ° C. for 30 seconds or less.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜が順次積層されたONO膜構造をなすものを含む。   Further, the present invention includes the above-described solid-state imaging device manufacturing method, wherein the gate insulating film has an ONO film structure in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are sequentially stacked.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜は酸化シリコン膜であるものを含む。   Further, the present invention includes the method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the insulating film is a silicon oxide film.

また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記サイドウォール絶縁膜の形成工程後、第2層導電性膜の形成に先立ち、CVD法により、酸化シリコン膜を形成する工程を含む。   In addition, the present invention includes a method of forming a silicon oxide film by a CVD method before the formation of the second-layer conductive film after the formation process of the sidewall insulating film in the method for manufacturing the solid-state imaging device.

また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第1の電極を形成する工程が、第1層導電性膜を形成する工程と、前記第1層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第1層導電性膜を選択的に除去す
る工程を含む。
この方法によれば、高精度で信頼性の高い第1の電極のパターンを形成することができる。またこのハードマスクは第2層導電性膜を平坦化する際、第1の電極の除去を抑制する除去抑制層(ストッパ層)として作用するため膜減りもなく平坦な表面を効率よく形成することができる。
According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, the step of forming the first electrode includes a step of forming a first layer conductive film, and an insulating film on the first layer conductive film. Forming a hard mask; and selectively removing the first-layer conductive film using the hard mask.
According to this method, a highly accurate and reliable first electrode pattern can be formed. In addition, this hard mask acts as a removal suppressing layer (stopper layer) that suppresses the removal of the first electrode when the second conductive film is planarized, so that a flat surface can be efficiently formed without reducing the film. Can do.

また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ハードマスクが酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第2層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。   The present invention includes the method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the hard mask is a single layer film made of a silicon oxide film, and the second layer conductive film is stacked on the hard mask.

また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ハードマスクが酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との2層膜であり、前記第2層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第1の電極を構成する第1層導電性膜の汚染を防止することができる。また、第2層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第1の電極の除去抑制層として良好に作用し、第2層導電性膜のパターニング後に、異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜を形成する際にも、第1の電極上で除去抑制層として良好に作用する。
According to the present invention, in the method of manufacturing a solid-state imaging device, the hard mask is a two-layer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the second-layer conductive film is stacked on the hard mask. Including things.
According to this method, contamination of the first conductive film constituting the first electrode can be prevented in resist ashing. Further, in the patterning process of the second layer conductive film, this hard mask works well as the first electrode removal suppressing layer, and after patterning the second layer conductive film, the sidewall insulating film is formed by anisotropic etching. Also when formed, it works well as a removal suppression layer on the first electrode.

また、第2層導電性膜のレジストエッチバック工程による第2の電極の形成に際し、ハードマスクが第1の電極の除去抑制層として良好に作用する。   Further, when forming the second electrode by the resist etch-back process of the second layer conductive film, the hard mask works well as a removal suppression layer of the first electrode.

また、第2層導電性膜を、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing
)により平坦化する工程により、第2の電極を形成するに際し、ハードマスクが第1の電極の除去抑制層として良好に作用する。
Further, the second layer conductive film is subjected to chemical mechanical polishing (CMP).
When the second electrode is formed by the flattening step, the hard mask works well as a removal suppression layer for the first electrode.

本発明によれば、前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程を、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第1のエッチング工程と、前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第2のエッチング工程とを含むとともに、少なくとも第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むようにしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、等方性エッチングに際しても、エッチング制御性が向上し、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性が向上し、第1の電極と第2の電極のリークも低減される。   According to the present invention, the step of forming the sidewall insulating film includes a first etching step of performing anisotropic etching while leaving a part of the insulating film covering the substrate, and the step of remaining on the substrate. A second etching step for removing the insulating film by isotropic etching, and at least a step for heat-treating the insulating film prior to the second etching step, so that the insulating film is densified. In the isotropic etching, the etching controllability is improved, and the sidewall insulating film with higher accuracy and quality can be formed. In addition, since the insulating film is a dense film by heat treatment, the insulating property is improved, and leakage of the first electrode and the second electrode is also reduced.

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態の方法は、図1および図2に示すように、電荷転送電極が、第1層導電性膜3aとしての多結晶シリコン層からなる第1の電極Aと、第2層導電性膜3bとしての多結晶シリコン層からなる第2の電極Bとが交互に並置され、電極間絶縁膜がCVD法で形成されたHTO膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成された単層電極構造からなる固体撮像素子を形成する方法であって、この固体撮像素子の製造方法は、第1の電極Aと第2の電極Bとの間に形成される電極間絶縁膜としてのサイドウォール絶縁膜を形成する工程を、2段階エッチングとするとともに、第2のエッチング工程に先立ち絶縁膜を熱処理することで緻密化するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第1のエッチング工程と、前記絶縁膜を熱処理する工程と、基板上に残留する絶縁膜を等方性エッチングで除去する第2のエッチング工程とを含む。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the method of the present embodiment includes a first electrode A in which the charge transfer electrode is made of a polycrystalline silicon layer as the first layer conductive film 3a, and a second layer conductivity. From the single-layer electrode structure in which the second electrodes B made of a polycrystalline silicon layer as the film 3b are alternately arranged, and the interelectrode insulating film is made of a sidewall insulating film made of an HTO film formed by a CVD method. A method for forming a solid-state imaging device comprising: a sidewall insulating film as an inter-electrode insulating film formed between a first electrode A and a second electrode B; The forming process is two-stage etching, and the insulating film is densified by heat treatment prior to the second etching process. That is, the step of forming the sidewall insulating film includes a first etching step of performing anisotropic etching while leaving a part of the insulating film covering the substrate, a step of heat-treating the insulating film, and a residue on the substrate. And a second etching step for removing the insulating film by isotropic etching.

上記構成によれば、電極間絶縁膜がCVD法で形成されかつ熱処理によって緻密化されたHTO膜により、低温下で高品質のサイドウォール絶縁膜を形成可能である。また、前述したようなサブトレンチの生成に起因する、電流リークの発生も抑制することができる。   According to the above configuration, a high-quality sidewall insulating film can be formed at a low temperature by the HTO film in which the interelectrode insulating film is formed by the CVD method and is densified by heat treatment. Further, the occurrence of current leakage due to the generation of the sub-trench as described above can be suppressed.

他の構造は従来の固体撮像素子と同様であり、光電変換部30と、前記光電変換部30で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極40を備えた電荷転送部(図示せず)とを具備し、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜(図示せず)および表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたBPSG(borophospho silicate glass)膜からなる平坦化膜等を含む中間層70とを具備し、さらにこの中間層上に、フィルタ50およびレンズ60を形成してなることを特徴とするものである。
これにより、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
Other structures are the same as those of a conventional solid-state imaging device, and a photoelectric transfer unit 30 and a charge transfer unit (not shown) including a charge transfer electrode 40 that transfers charges generated by the photoelectric conversion unit 30; A light shielding film (not shown) formed so as to have an opening in the photoelectric conversion portion and a flat BPSG (borophospho silicate glass) film filled in the photoelectric conversion portion so that the surface is substantially flat And an intermediate layer 70 including a chemical film, and the filter 50 and the lens 60 are formed on the intermediate layer.
As a result, the surface can be satisfactorily flattened, and the thickness can be greatly reduced.

なおこのゲート酸化膜2は、酸化シリコン膜2aと窒化シリコン膜2bと酸化シリコン膜2cとの3層構造膜で構成される。   The gate oxide film 2 is composed of a three-layer structure film of a silicon oxide film 2a, a silicon nitride film 2b, and a silicon oxide film 2c.

なお、図1は断面概要図、図2は平面概要図である。シリコン基板1には、複数のフォトダイオード領域30が形成され、フォトダイオード領域30で検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極40が、フォトダイオード領域30の間に形成される。   1 is a schematic cross-sectional view, and FIG. 2 is a schematic plan view. A plurality of photodiode regions 30 are formed on the silicon substrate 1, and charge transfer electrodes 40 for transferring signal charges detected in the photodiode regions 30 are formed between the photodiode regions 30.

電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送部は、図2では図示していないが、電荷転送電極40が延在する方向と交差する方向に、形成される。   Although not shown in FIG. 2, the charge transfer portion to which the signal charge transferred by the charge transfer electrode moves is formed in a direction crossing the direction in which the charge transfer electrode 40 extends.

なお、図2においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域30と電荷転送電極40との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。   In FIG. 2, the description of the interelectrode insulating film formed near the boundary between the photodiode region 30 and the charge transfer electrode 40 is omitted.

電荷転送部は、上述したとおりであるが、図1に示すように、電荷転送部の電荷転送電極上面には中間層70が形成される。そしてフォトダイオード領域30(光電変換部)部分を除いて図示しない遮光膜、フォトダイオード領域上に窒化シリコン膜からなる反射防止層が設けられ、凹部にBPSG膜からなる平坦化膜が形成される。そしてこの上層に透明樹脂膜もしくは窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜が設けられる。   Although the charge transfer portion is as described above, as shown in FIG. 1, an intermediate layer 70 is formed on the upper surface of the charge transfer electrode of the charge transfer portion. A light shielding film (not shown) is provided except for the photodiode region 30 (photoelectric conversion portion), an antireflection layer made of a silicon nitride film is provided on the photodiode region, and a planarizing film made of a BPSG film is formed in the recess. A passivation film made of a transparent resin film or a silicon nitride film is provided as an upper layer.

そしてこの中間層70の上方には、さらにカラーフィルタ50、マイクロレンズ60が設けられる。また、カラーフィルタ50とマイクロレンズ60との間には、必要に応じて絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層が充填されていてもよい。
また、この例では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
A color filter 50 and a microlens 60 are further provided above the intermediate layer 70. Further, a flattening layer made of an insulating transparent resin or the like may be filled between the color filter 50 and the microlens 60 as necessary.
In this example, a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device is shown, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a square lattice type solid-state imaging device.

次にこの固体撮像素子の製造工程について図3乃至および図9を参照しつつ詳細に説明する。
まず、不純物濃度1.0×1016cm−3程度のn型のシリコン基板1表面に、膜厚25nmの酸化シリコン膜2aと、膜厚50nmの窒化シリコン膜2bと、膜厚5nmの酸化シリコン膜2cを形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。
Next, the manufacturing process of the solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 9.
First, a 25 nm thick silicon oxide film 2a, a 50 nm thick silicon nitride film 2b, and a 5 nm thick silicon oxide film are formed on the surface of an n-type silicon substrate 1 having an impurity concentration of about 1.0 × 10 16 cm −3. A film 2c is formed, and a gate oxide film 2 having a three-layer structure is formed.

続いて、このゲート酸化膜2上に、減圧CVD法により、膜厚50〜300nmの第1層導電性膜3aとしての第1層多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は500〜600℃とする。そしてこの上層に基板温度850℃(700〜850℃)でCVD法により膜厚50〜200nmのLP−TEOS膜5a、膜厚50〜100nmの窒化シリコン
膜5bを順次積層する(図3)。
Subsequently, a first-layer polycrystalline silicon film as a first-layer conductive film 3a having a thickness of 50 to 300 nm is formed on the gate oxide film 2 by a low pressure CVD method. The substrate temperature at this time shall be 500-600 degreeC. Then, an LP-TEOS film 5a having a film thickness of 50 to 200 nm and a silicon nitride film 5b having a film thickness of 50 to 100 nm are sequentially stacked on the upper layer by a CVD method at a substrate temperature of 850 ° C. (700 to 850 ° C.) (FIG. 3).

この後、フォトリソグラフィにより第1のレジストパターンR1を形成する(図4)。   Thereafter, a first resist pattern R1 is formed by photolithography (FIG. 4).

そして、この窒化シリコン膜5bを反応性イオンエッチングによりエッチングするとともに(図5)さらにLP−TEOS膜5aをCHFとCとOとHeとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし(図6)、アッシングによりレジストパターンR1を除去しハードマスクを形成する(図7)。 Then, etched by reactive ion etching using (Fig. 5) further LP-TEOS film 5a and CHF 3 and C 2 F 6 O 2 and the He with etched by reactive ion etching using the silicon nitride film 5b (FIG. 6), the resist pattern R1 is removed by ashing to form a hard mask (FIG. 7).

このようにして得られたLP−TEOS膜5aと窒化シリコン膜5bからなるハードマスクを用いて第1層導電性膜3aをエッチングする(図8)。このエッチングに際してはHBrとOとの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第1の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではECR(電子サイクロトロン共鳴:Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはICP(誘導結合Inductively Coupled Plasma)方式などの
エッチング装置を用いるのが望ましい。なお周辺回路の外側で配線密度の小さいところには必要に応じてダミーパターン(図示せず)を形成する。
The first layer conductive film 3a is etched using the hard mask made of the LP-TEOS film 5a and the silicon nitride film 5b thus obtained (FIG. 8). In this etching, reactive ion etching using a mixed gas of HBr and O 2 is performed to form wiring for the first electrode and the peripheral circuit. Here, it is desirable to use an etching apparatus such as an ECR (Electron Cyclotoron Resonance) system or an ICP (Inductively Coupled Plasma) system. A dummy pattern (not shown) is formed on the outside of the peripheral circuit where the wiring density is small, if necessary.

この後、この上層に基板温度700から850℃の減圧CVD法により、膜厚50〜200nmのHTO(酸化シリコン)膜6を形成する(図9)。   Thereafter, an HTO (silicon oxide) film 6 having a thickness of 50 to 200 nm is formed on this upper layer by a low pressure CVD method at a substrate temperature of 700 to 850 ° C. (FIG. 9).

そして反応性イオンエッチングにより水平部分に、酸化シリコン膜6が膜厚5〜30nm程度残留するように除去し側壁に残留させサイドウォール(絶縁膜)を形成する(図10)。   Then, by reactive ion etching, the silicon oxide film 6 is removed on the horizontal portion so as to remain in a thickness of about 5 to 30 nm and is left on the side wall to form a side wall (insulating film) (FIG. 10).

この後、1100℃10秒のRTA熱処理を行い、酸化シリコン膜6の緻密化処理を行う(図11)。   Thereafter, an RTA heat treatment at 1100 ° C. for 10 seconds is performed to perform a densification treatment of the silicon oxide film 6 (FIG. 11).

続いて、希フッ酸を用いたウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する(図12)。   Subsequently, the silicon oxide film remaining in the horizontal portion is removed by wet etching using dilute hydrofluoric acid (FIG. 12).

この後さらに、減圧CVD法により、ウエットエッチングで除去されたHTO膜を補充するとともにONO膜のトップ酸化膜として膜厚3〜10nmのHTO(酸化シリコン)膜6Sを形成する(図13)。   Thereafter, the HTO film removed by wet etching is supplemented by a low pressure CVD method, and an HTO (silicon oxide) film 6S having a thickness of 3 to 10 nm is formed as a top oxide film of the ONO film (FIG. 13).

続いて、この上層に、減圧CVD法により、第1層導電性膜3aの高さ以上となるように第2層導電性膜3bとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は500〜600℃とする(図14)。   Subsequently, a polycrystalline silicon film is formed as the second conductive film 3b on the upper layer by a low pressure CVD method so as to be equal to or higher than the height of the first conductive film 3a. The substrate temperature at this time shall be 500-600 degreeC (FIG. 14).

さらに、CMP法により突出部の第2層導電性膜3bを除去し、表面の平坦化を行なう(図15))。   Further, the projecting second layer conductive film 3b is removed by CMP to planarize the surface (FIG. 15).

さらに、減圧CVD法により膜厚〜50nmのLP−TEOS膜7を形成する(図16)。   Further, an LP-TEOS film 7 having a film thickness of ˜50 nm is formed by a low pressure CVD method (FIG. 16).

そして第2の電極(第2層導電性膜)のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なうために、第1の電極のパターニングの際と同様に、ハードマスク形成のための膜厚約50nmの窒化シリコン膜9を減圧CVD法により形成する。
この後フォトリソグラフィにより第2のレジストパターンR2を形成する(図17)。
Then, in order to perform patterning of the second electrode (second-layer conductive film) and open the window of the photoelectric conversion portion, as in the patterning of the first electrode, a film thickness of about A 50 nm silicon nitride film 9 is formed by a low pressure CVD method.
Thereafter, a second resist pattern R2 is formed by photolithography (FIG. 17).

そして、この窒化シリコン膜9をCHFとCFとArとを用いた反応性イオンエッ
チングによりエッチングし(図18)、アッシングによりレジストパターンR2を除去しハードマスクを形成する(図19)。
Then, this silicon nitride film 9 is etched by reactive ion etching using CHF 3 , CF 4, and Ar (FIG. 18), and the resist pattern R 2 is removed by ashing to form a hard mask (FIG. 19).

そして窒化シリコン膜9をマスクとしてCHFとCFとArとを用いた反応性イオンエッチングによりLP−TEOS膜をパターニングし、このようにして得られたLP−TEOS膜7と窒化シリコン膜9とからなるハードマスクを用いて第2層導電性膜3bとしての多結晶シリコン膜をエッチングする(図20)。このエッチングに際してはHBrとOまたはClとOとの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、光電変換部の窓を形成する。ここではECRあるいはICPなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。 Then, the LP-TEOS film is patterned by reactive ion etching using CHF 3 , CF 4, and Ar using the silicon nitride film 9 as a mask, and the LP-TEOS film 7 and the silicon nitride film 9 thus obtained are patterned. The polycrystalline silicon film as the second layer conductive film 3b is etched using the hard mask made of (FIG. 20). In this etching, reactive ion etching using a mixed gas of HBr and O 2 or Cl 2 and O 2 is performed to form a window of the photoelectric conversion portion. Here, it is desirable to use an etching apparatus such as ECR or ICP.

そして膜厚50〜200nmのHTO(酸化シリコン)膜10を形成する(図21)。   Then, an HTO (silicon oxide) film 10 having a thickness of 50 to 200 nm is formed (FIG. 21).

そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積されたHTO膜10を除去し側壁に残留させサイドウォールを形成する(図22)。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干水平部分にも残留させるようにする。このときも必要に応じて、HTO成膜温度以上で900℃以下30分以上の熱処理を行うことで、HTO膜の緻密化をはかることができる。   Then, the HTO film 10 deposited on the horizontal portion is removed by reactive ion etching and left on the side wall to form a side wall (FIG. 22). At this time, in order to reduce the damage caused by the reactive ion etching on the substrate surface, it is made to remain slightly in the horizontal portion. Also at this time, the HTO film can be densified by performing a heat treatment at a temperature not lower than the HTO film forming temperature and not higher than 900 ° C. for not shorter than 30 minutes.

続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留したHTO膜10を除去する(図23))。   Subsequently, the HTO film 10 remaining in the horizontal portion is removed by wet etching (FIG. 23)).

このようにして、低抵抗の電荷転送電極が形成される。   In this way, a low resistance charge transfer electrode is formed.

そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層70を形成し、カラーフィルタ50、マイクロレンズ60などを形成して、図1および図2に示したような固体撮像素子を得る。   Then, an intermediate layer 70 such as an antireflection film, a light shielding layer, and a flattening film is formed, and a color filter 50, a microlens 60, and the like are formed, and a solid-state imaging device as shown in FIGS. 1 and 2 is obtained.

上記方法によれば、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、反応性イオンエッチング(異方性エッチング)と、ウェットエッチング(等方性エッチング)との2段階エッチングを行うとともに、少なくとも等方性エッチング工程に先立ち、前記絶縁膜をRTA処理により熱処理をしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、ウエットエッチングに際しても、エッチング制御性を向上させ、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性の向上をはかることができ、第1の電極と第2の電極のリークも低減される。
さらに、サブトレンチの生成を抑制しつつ高精度にサイドウォールを形成することが可能である。
According to the above method, at the time of forming the sidewall insulating film, two-step etching of reactive ion etching (anisotropic etching) and wet etching (isotropic etching) is performed, and at least the isotropic etching process is performed. Since the insulating film is heat-treated by the RTA process in advance, the insulating film can be densified, and even during wet etching, the etching controllability is improved and the sidewall insulation with higher accuracy and quality is achieved. A film can be formed. Further, since the insulating film is a dense film by heat treatment, the insulating property can be improved, and leakage of the first electrode and the second electrode is also reduced.
Furthermore, the sidewall can be formed with high accuracy while suppressing the generation of the sub-trench.

また、このようにして形成された固体撮像素子によれば、電荷転送電極が多結晶シリコン層で構成された第1層導電性膜3aからなる第1の電極と、多結晶シリコンで構成された第2層導電性膜3aからなる第2の電極とが減圧CVD法で形成され、緻密化処理のなされたHTO膜6で構成されたサイドウォールを介して交互に並置されており、低抵抗の単層構造電極を構成しているため、高精度で微細な固体撮像素子が形成され、高速化および微細化が可能となる。また、HTO膜6に代えて低温CVD法で成膜した酸化シリコン膜を用いても、熱処理により緻密化することで高品質のサイドウォール絶縁膜を得ることができ、拡散長の伸びもなく信頼性の高い膜を得ることができる。   Further, according to the solid-state imaging device thus formed, the charge transfer electrode is composed of the first electrode composed of the first layer conductive film 3a composed of the polycrystalline silicon layer and the polycrystalline silicon. The second electrode made of the second-layer conductive film 3a is formed by the low pressure CVD method, and is arranged in parallel alternately through the side wall formed of the densified HTO film 6, and has a low resistance. Since the single-layer structure electrode is configured, a highly accurate and fine solid-state imaging device is formed, and high speed and miniaturization are possible. Even if a silicon oxide film formed by a low temperature CVD method is used instead of the HTO film 6, a high-quality sidewall insulating film can be obtained by densification by heat treatment, and there is no increase in diffusion length and reliability. A highly functional film can be obtained.

この方法によれば、0.1μm程度の電極間距離をもつ微細化構造の形成が可能となる。   According to this method, it is possible to form a miniaturized structure having an interelectrode distance of about 0.1 μm.

また、平坦化工程において、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との2層構造のエッチングストッパを用いるとともに、ダミーパターンを用いているため、膜減りを防止することもできる。これはCMPによる平坦化においても有効である場合もある。ここで用いるダミーパターンは、周辺回路部との電気的接続を有しないものであってもよい。
なおパターニングのためのハードマスクとエッチングストッパ層とをかねてLP−TEOS膜と窒化シリコン膜との2層膜を用いており、高精度で微細なパターンを形成することができる。またエッチングストッパを用いることにより、過研磨による膜減りを防止することができる。
Further, in the planarization step, a two-layer etching stopper of a silicon oxide film and a silicon nitride film is used, and a dummy pattern is used, so that film loss can be prevented. This may be effective in planarization by CMP. The dummy pattern used here may not have electrical connection with the peripheral circuit portion.
Note that a two-layer film of an LP-TEOS film and a silicon nitride film is used as a hard mask for patterning and an etching stopper layer, and a fine pattern can be formed with high accuracy. Further, by using an etching stopper, film loss due to overpolishing can be prevented.

また、第2の電極のパターニングに際しても2層膜を用いるようにしている。このようにハードマスクを2層膜で構成することによりパターン精度の向上のみならず、絶縁膜としての信頼性も向上する。   A two-layer film is also used for patterning the second electrode. Thus, by configuring the hard mask with a two-layer film, not only the pattern accuracy is improved, but also the reliability as an insulating film is improved.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、図24乃至図25に示すように、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、異方性エッチングを行なった後に熱処理を行うようにしたが、本実施の形態では、異方性エッチングに先立ち熱処理を行うようにしたことを特徴とする。他は前記実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, as shown in FIGS. 24 to 25, when the sidewall insulating film is formed, the anisotropic etching is performed and then the heat treatment is performed. However, in this embodiment, the anisotropic etching is performed. A heat treatment is performed prior to etching. The rest is the same as in the first embodiment.

すなわち、前記実施の形態1における図9乃至図11の工程を図24乃至図26に置き換えたもので、他は前記実施の形態1と同様である。   That is, the steps of FIGS. 9 to 11 in the first embodiment are replaced with FIGS. 24 to 26, and the other processes are the same as those of the first embodiment.

図9に示したのと同様に、この上層に基板温度700から850℃の減圧CVD法により、膜厚50〜200nmのHTO(酸化シリコン)膜6を形成する。   In the same manner as shown in FIG. 9, an HTO (silicon oxide) film 6 having a film thickness of 50 to 200 nm is formed on this upper layer by a low pressure CVD method at a substrate temperature of 700 to 850 ° C.

この後、1100℃10秒のRTA熱処理を行い、酸化シリコン膜6の緻密化処理を行う(図24)。   Thereafter, an RTA heat treatment at 1100 ° C. for 10 seconds is performed to perform a densification treatment of the silicon oxide film 6 (FIG. 24).

そして反応性イオンエッチングにより水平部分に、酸化シリコン膜6が膜厚5〜30nm程度残留するように除去し側壁に残留させサイドウォール(絶縁膜)を形成する(図25)。   Then, by reactive ion etching, the silicon oxide film 6 is removed on the horizontal portion so as to remain in a thickness of about 5 to 30 nm and is left on the side wall to form a side wall (insulating film) (FIG. 25).

そして希フッ酸を用いたウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する(図12)。以下は省略するが図12以降は実施の形態1と同様である。   Then, the silicon oxide film remaining in the horizontal portion is removed by wet etching using dilute hydrofluoric acid (FIG. 12). Although the following is omitted, FIG. 12 and subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

なお上記実施の形態1および2では、第1の電極と第2の電極とを多結晶シリコン層で構成したが、いずれもタングステンシリサイドなどの金属シリサイド層を表面に形成した構造であってもよい。   In the first and second embodiments, the first electrode and the second electrode are formed of a polycrystalline silicon layer. However, both may have a structure in which a metal silicide layer such as tungsten silicide is formed on the surface. .

なお、シリサイドを構成する金属としてはタングステンに限定されることなくチタン(Ti)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)など適宜変更可能である。さらにシリコン層としても多結晶シリコンに限定されることなくアモルファスシリコン層、マイクロクリスタルシリコン層など適宜変更可能である。   Note that the metal constituting the silicide is not limited to tungsten, and can be appropriately changed to titanium (Ti), cobalt (Co), nickel (Ni), or the like. Further, the silicon layer is not limited to polycrystalline silicon, and can be appropriately changed such as an amorphous silicon layer or a microcrystal silicon layer.

なお、前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。   In addition, it can change suitably, without being limited to the said embodiment.

以上説明してきたように、本発明によれば、サイドウォール絶縁膜の形成にあたりCVD法で形成した絶縁膜を熱処理により緻密化しているため、微細で信頼性の高い単層電極構造の電荷転送電極を形成することができ、薄型化が可能で光入射角に対するマージンを
減少することができるため、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。
As described above, according to the present invention, since the insulating film formed by the CVD method is densified by heat treatment in forming the sidewall insulating film, the charge transfer electrode having a fine and reliable single-layer electrode structure Therefore, it is possible to reduce the thickness and reduce the margin with respect to the light incident angle, which is effective for forming a fine and highly sensitive solid-state imaging device such as a small camera.

本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す上面図である。It is a top view which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3a 第1層導電性膜
3b 第2層導電性膜
5a LP−TEOS膜
5b 窒化シリコン膜
6 酸化シリコン膜
6S HTO膜
7 LP−TEOS膜
9 窒化シリコン膜
30 フォトダイオード領域
40 電荷転送電極
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
70 中間層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate oxide film 3a 1st layer conductive film 3b 2nd layer conductive film 5a LP-TEOS film 5b Silicon nitride film 6 Silicon oxide film 6S HTO film 7 LP-TEOS film 9 Silicon nitride film 30 Photodiode region 40 charge transfer electrode 50 color filter 60 micro lens 70 intermediate layer

Claims (18)

基板上に光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部の形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記基板上に、第1層導電性膜からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、
前記絶縁膜をエッチングし、前記第1の電極の側壁に選択的に残留させることで、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール絶縁膜の上層に第2層導電性膜を形成するとともにこれをパターニングして、第1の電極と第2の電極とを備えた電荷転送電極を形成する工程とを含み、
前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第1のエッチング工程と、
前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第2のエッチング工程とを含むとともに、
少なくとも第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
Forming a photoelectric conversion part on the substrate;
Forming a gate insulating film on the substrate on which the photoelectric conversion unit is formed;
Forming a first electrode comprising a first layer conductive film on the substrate;
Forming an insulating film on the upper layer of the first electrode;
Etching the insulating film and selectively remaining on the sidewalls of the first electrode, thereby forming a sidewall insulating film;
Forming a second-layer conductive film on the sidewall insulating film and patterning it to form a charge transfer electrode including a first electrode and a second electrode;
A step of forming the sidewall insulating film includes a first etching step of performing anisotropic etching while leaving a part of the insulating film covering the substrate;
And a second etching step for removing the insulating film remaining on the substrate by isotropic etching,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of heat-treating the insulating film prior to at least a second etching step.
請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第2のエッチング工程は、ウエットエッチング工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the second etching step is a wet etching step.
請求項1または2に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、CVD法により絶縁膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1 or 2,
The step of forming the insulating film is a method of manufacturing a solid-state imaging device, which is a step of forming an insulating film by a CVD method.
請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度700℃〜850℃でCVD法によりHTO膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 3,
The step of forming the insulating film is a method of manufacturing a solid-state imaging device, which is a step of forming an HTO film by a CVD method at a substrate temperature of 700 ° C. to 850 ° C.
請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度600℃〜700℃でLPCVD法によりTEOS膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 3,
The step of forming the insulating film is a method of manufacturing a solid-state imaging device, which is a step of forming a TEOS film by LPCVD at a substrate temperature of 600 ° C. to 700 ° C.
請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ウエットエッチング工程は、前記ゲート絶縁膜と十分に選択比を持つことのできる条件でエッチングを行う工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 2,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the wet etching step is a step of performing etching under conditions that allow a sufficient selection ratio with the gate insulating film.
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第1のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of performing a heat treatment on the insulating film prior to the first etching step.
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第1のエッチング工程後、第2のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of performing a heat treatment on the insulating film after the first etching step and prior to the second etching step.
請求項7または8に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、950〜1100℃30秒以下の熱処理工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7 or 8,
The process of performing heat treatment on the insulating film is a method for manufacturing a solid-state imaging device, which is a heat treatment process at 950 to 1100 ° C. for 30 seconds or less.
請求項7または8に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、900℃以下で30分以上の熱処理工程である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7 or 8,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the step of heat-treating the insulating film is a heat-treatment step of 900 ° C. or lower and 30 minutes or longer.
請求項1乃至10のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜が順次積層されたONO膜構造をなす固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 10,
The method for manufacturing a solid-state imaging device in which the gate insulating film has an ONO film structure in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are sequentially stacked.
請求項1乃至11のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜は酸化シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 11,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
請求項1乃至12のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記サイドウォール絶縁膜の形成工程後、第2層導電性膜の形成に先立ち、
CVD法により、酸化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 12,
After forming the sidewall insulating film, prior to forming the second layer conductive film,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a silicon oxide film by a CVD method.
請求項1乃至13のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第1の電極を形成する工程は、第1層導電性膜を形成する工程と、前記第1層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第1層導電性膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 13,
The step of forming the first electrode includes a step of forming a first layer conductive film, a step of forming a hard mask made of an insulating film on the first layer conductive film, and using the hard mask. A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising a step of selectively removing the first layer conductive film.
請求項14に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第2層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 14,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the hard mask is a single layer film made of a silicon oxide film, and the second layer conductive film is laminated on the hard mask.
請求項15に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との2層膜であり、前記第2層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 15,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the hard mask is a two-layer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the second-layer conductive film is laminated on the hard mask.
請求項1乃至16のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第2の電極を形成する工程は、第2層導電性膜を形成する工程と、前記第2層導電性膜を、レジストエッチバック法により平坦化する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 16,
The step of forming the second electrode includes a step of forming a second layer conductive film and a step of planarizing the second layer conductive film by a resist etch back method. .
請求項1乃至16のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第2の電極を形成する工程は、第2層導電性膜を形成する工程と、前記第2層導電性膜を、CMP法により平坦化する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 16,
The step of forming the second electrode includes a step of forming a second layer conductive film and a step of planarizing the second layer conductive film by a CMP method.
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