JP2009140996A - Solid-state imaging element and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure an insulating breakdown voltage between a transfer electrode and a light shielding film without inducing the deterioration of picture quality caused by a smear or a dark current. <P>SOLUTION: A photoelectric conversion part 41 for generating a signal charge corresponding to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion part 41 are formed on a semiconductor substrate. Furthermore, a transfer electrode formed opposite to the charge transfer channel and a light shielding film covering the upper side of the transfer electrode are accumulated in the solid-state imaging element 100. A first silicon nitride film having a hydrogen shielding property is formed between the light shielding film and the transfer electrode, and a second silicon nitride film having hydrogen permeability is formed on the photoelectric conversion part. The first silicon nitride film can be formed of a CVD thermal nitride film, and the second silicon nitride film can be formed of a low-temperature plasma CVD film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関し、特に、暗電流レベル、スミアレベルを増加させることなく、電極と遮光膜の間の絶縁耐圧を充分に保つ改良技術に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improved technique for sufficiently maintaining a withstand voltage between an electrode and a light shielding film without increasing a dark current level and a smear level.

図9は従来の固体撮像素子における受光部近傍の断面図である。
固体撮像素子の転送電極1下のゲート絶縁膜は、高耐圧である窒化シリコン(SiN)膜3を酸化シリコン(SiO)膜5,7で挟む、所謂ONO構造をとっている。昨今の微細化が進んだ固体撮像素子においては、このような構造を有するゲート絶縁膜は、ゲートの薄膜化や絶縁強度をもたせるために広く採用されている。また、転送電極1の上方には遮光膜9が形成されている。そして、光電変換部(PD)表面の酸化膜5上には入射光の反射損失を減らすために、反射防止熱窒化膜11が形成されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the vicinity of a light receiving portion in a conventional solid-state imaging device.
The gate insulating film under the transfer electrode 1 of the solid-state imaging device has a so-called ONO structure in which a silicon nitride (SiN) film 3 having a high breakdown voltage is sandwiched between silicon oxide (SiO) films 5 and 7. In recent solid-state imaging devices that have been miniaturized, a gate insulating film having such a structure has been widely adopted in order to reduce the thickness of the gate and provide an insulating strength. A light shielding film 9 is formed above the transfer electrode 1. An antireflection thermal nitride film 11 is formed on the oxide film 5 on the surface of the photoelectric conversion portion (PD) in order to reduce the reflection loss of incident light.

また、固体撮像素子のノイズにはSi/SiO2界面準位(ダングリングボンド等)を介して生成する暗電流がある。この暗電流の消去に有効な手段としては、Si/SiO2界面準位を減少させ安定化させる水素アニールというダングリングボンド(未結合手)の水素終端を処理する方法がある。このダングリングボンドの終端処理法では、低圧熱窒化膜(LPCVD窒化膜)が水素を通さないため、水素経路を確保するために、例えば図9に示すように、低圧熱窒化膜11に水素の通路13を開けてやらなければならない。 In addition, the noise of the solid-state imaging device includes a dark current generated through a Si / SiO 2 interface state (dangling bond or the like). As the effective means to erase the dark current, there is a method of treating the hydrogen termination of dangling bonds of hydrogen annealing to stabilize reduces the Si / SiO 2 interface state (dangling bonds). In this dangling bond termination method, since the low-pressure thermal nitride film (LPCVD nitride film) does not pass hydrogen, in order to secure a hydrogen path, for example, as shown in FIG. The passage 13 must be opened.

この他、スミア、暗電流の解消を図るものとして下記特許文献1〜3の固体撮像素子がある。
特許文献1に開示される固体撮像素子は、遮光膜としてのAl膜が、パッシベーション膜であるSiO膜に覆われており、このSiO膜の上にSiN膜が、段差部における光の屈折による光路ずれが無視できる程度にまで膜厚を薄くして積層され、2層構造のパッシベーション膜が形成される。SiO膜は、屈折率が低いので、段差部へ入射した光を垂直転送レジスタ側へ屈折させるレンズ作用が小さく、スミアが少ない。また、SiN膜は水素を多量に含んでおり、この水素が界面準位を減らすので暗電流も抑制する。
In addition, there is a solid-state image sensor disclosed in Patent Documents 1 to 3 as a means for eliminating smear and dark current.
In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, an Al film as a light-shielding film is covered with a SiO film that is a passivation film, and an SiN film is formed on the SiO film so that an optical path caused by light refraction at a stepped portion. A passivation film having a two-layer structure is formed by reducing the film thickness to such an extent that the deviation can be ignored. Since the SiO film has a low refractive index, the lens action for refracting the light incident on the stepped portion toward the vertical transfer register is small, and the smear is small. Further, the SiN film contains a large amount of hydrogen, and this hydrogen reduces the interface state, thereby suppressing dark current.

特許文献2に開示される固体撮像装置は、転送電極の形成前に、レジスト膜をマスクとしたエッチングにより、酸化膜−窒化膜−酸化膜の三層構造のゲート絶縁膜のうち、上部酸化膜と窒化膜を除去する。これにより、水素雰囲気中で熱処理したときに、電荷蓄積部の表面準位を水素で終端させ、電荷蓄積部の暗電流を低減する。   In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 2, the upper oxide film of the three-layer gate insulating film of oxide film-nitride film-oxide film is etched by etching using a resist film as a mask before forming the transfer electrode. And the nitride film is removed. Thus, when heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere, the surface state of the charge storage portion is terminated with hydrogen, and the dark current of the charge storage portion is reduced.

特許文献3に記載の固体撮像装置は、水素含有気体分子を含む雰囲気中でプラズマ化学気相法により成膜されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜よりも低い屈折率を有するシリコン酸化膜とが積層された多層膜を、シリコン基板に水素を供給する保護膜として形成している。つまり、保護膜を暗電流抑制のための水素供給源として利用している。
特開平6−132515号公報 特開平6−77457号公報 特開2000−252451号公報
The solid-state imaging device described in Patent Document 3 includes a silicon nitride film formed by plasma chemical vapor deposition in an atmosphere containing hydrogen-containing gas molecules, and a silicon oxide film having a refractive index lower than that of the silicon nitride film. The laminated multilayer film is formed as a protective film for supplying hydrogen to the silicon substrate. That is, the protective film is used as a hydrogen supply source for suppressing dark current.
JP-A-6-132515 JP-A-6-77457 JP 2000-252451 A

一般的に、読み出しおよび転送電極1にはポリシリコンが使われ、遮光膜9にはタングステンが使われる場合が多い。タングステンは金属であり電極として作用することから、不安定なフローティング状態を避けるために一般に0V(GND)に固定される。読み出しおよび転送電極1には、VH,VM,VLと3値電圧のパルスがかけられ、典型的な値としては、VH=15V,VM=0V,VL=−8Vなどが使用される。したがって、ポリシリコン電極1と遮光膜9の間には高い絶縁耐圧(具体的にはVH−GND電位差以上の電位差)が要求される。ポリシリコン電極1と遮光膜9間の高い絶縁耐圧は、ポリシリコン電極1と遮光膜9間の絶縁膜(酸化膜7)で確保されている。   In general, polysilicon is often used for the read and transfer electrodes 1, and tungsten is often used for the light shielding film 9. Since tungsten is a metal and acts as an electrode, it is generally fixed at 0 V (GND) to avoid an unstable floating state. The read and transfer electrodes 1 are pulsed with VH, VM, VL and ternary voltage, and typical values are VH = 15V, VM = 0V, VL = -8V, and the like. Therefore, a high withstand voltage (specifically, a potential difference greater than or equal to the VH-GND potential difference) is required between the polysilicon electrode 1 and the light shielding film 9. A high withstand voltage between the polysilicon electrode 1 and the light shielding film 9 is ensured by the insulating film (oxide film 7) between the polysilicon electrode 1 and the light shielding film 9.

一方、素子の微細化により不純物拡散層の拡がりを抑え、ポリシリコン電極自身のバーズビークを減少させるためプロセスは低温化される傾向にある。プロセスが低温化されると、酸化時の粘性流動が落ちるため、図10のA部に示すように、転送電極1の形状は角1aが凸形状になりやすく、遮光膜9との絶縁距離が短くなり絶縁耐圧が低くなる。さらに、ポリシリコン電極自身の低抵抗化も要求されることから、今後シリサイド化が行われるとポリシリコンの酸化自体が困難であるために絶縁耐圧により深刻な問題が生じる。
このように、微細化とセンサ基本特性である感度や飽和等は、原理的にはトレードオフの関係にあるが、感度および飽和等の基本特性を維持又は向上させつつ微細化は進行している。上記のように、原理的なトレードオフを回避する技術はいくつかあるが、一般的に微細化に対しては使用電圧を低下させない電圧一定スケーリングが採用される。その結果、さまざまな箇所で電界が大きくなるという問題点を包含している。
On the other hand, the process tends to be lowered in order to suppress the spread of the impurity diffusion layer by miniaturizing the element and reduce the bird's beak of the polysilicon electrode itself. When the temperature of the process is lowered, the viscous flow at the time of oxidation decreases. Therefore, as shown in part A of FIG. 10, the shape of the transfer electrode 1 tends to have a convex corner 1 a and the insulation distance from the light shielding film 9 is small. Shorter and lower withstand voltage. Furthermore, since the polysilicon electrode itself is required to have a low resistance, if silicidation is performed in the future, it is difficult to oxidize the polysilicon itself, which causes a serious problem due to the withstand voltage.
As described above, sensitivity and saturation, which are basic characteristics of the sensor, have a trade-off relationship in principle, but miniaturization is progressing while maintaining or improving the basic characteristics such as sensitivity and saturation. . As described above, there are several techniques for avoiding the fundamental trade-off, but generally, constant voltage scaling that does not reduce the operating voltage is adopted for miniaturization. As a result, the problem that the electric field becomes large in various places is included.

耐電圧確保のための他の試みとしては、層間絶縁膜を熱酸化ではなく熱CVD酸化膜にする方法が挙げられるが、この方法では、ピンホール等の発生による絶縁リークを起こす可能性がより高くなる。ポリシリコン電極と遮光タングステン電極の間には、ポリシリコン熱酸化膜の他に反射防止窒化膜や、CVD酸化膜が挟まれる。このうち、反射防止窒化膜は、通常、ゲート絶縁膜としても使用可能な絶縁性および均一性の高い低圧熱窒化膜(LPCVD窒化膜)が用いられる。しかし、その低圧熱窒化膜は、暗電流源となるシリコンと酸化膜界面の未結合手水素終端のための水素をほとんど通さないため、画素部に水素の通路13を開けてやらねばならない。このためポリシリコン電極と遮光タングステン電極間絶縁耐圧を確保する絶縁膜としての機能は期待できない。   As another attempt to ensure withstand voltage, there is a method of making the interlayer insulating film a thermal CVD oxide film instead of thermal oxidation, but this method may cause insulation leakage due to the occurrence of pinholes and the like. Get higher. In addition to the polysilicon thermal oxide film, an antireflection nitride film or a CVD oxide film is sandwiched between the polysilicon electrode and the light shielding tungsten electrode. Of these, the antireflection nitride film is usually a low-pressure thermal nitride film (LPCVD nitride film) having high insulation and high uniformity that can also be used as a gate insulating film. However, since the low-pressure thermal nitride film hardly passes hydrogen for terminating the dangling hydrogen at the interface between silicon and the oxide film as a dark current source, it is necessary to open a hydrogen passage 13 in the pixel portion. For this reason, it cannot be expected to function as an insulating film that ensures the dielectric strength between the polysilicon electrode and the light-shielding tungsten electrode.

また、CVD酸化膜は、ポリシリコン電極と遮光タングステン電極間の絶縁耐圧を確保する絶縁膜として従来より用いられているが、熱CVD膜にしても熱TEOS−CVD膜にしても、熱酸化膜よりは絶縁耐圧およびピンホール等の発生の点では劣る。このように従来より、ポリシリコン電極と遮光タングステン電極間絶縁耐圧は、ポリシリコン熱酸化膜と層間絶縁CVD酸化膜との組み合わせで保たれてきたが、その維持が難しくなってきている。ポリシリコン熱酸化膜の絶縁性が弱くなった分、CVD酸化膜を厚くすることが容易な解決手段ではあるが、この方法では、シリコン基板とタングステン遮光膜間の隙間間隔(高さ)が大きくなり、CCD特有のノイズであるスミアが大きくなり現実的ではない。
さらに、上記特許文献にはシリコン窒化膜を、シリコン基板に水素を供給する保護膜、すなわち、暗電流抑制のための水素供給源として利用する構成もあるが、基本的には水素遮蔽性のシリコン窒化膜によりシリコン基板が覆われるため、良好な水素終端が期待できない。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、特別な水素終端用のホールを形成せず、スミアや暗電流による画質劣化を招くことなく、転送電極と遮光膜との間の確実な絶縁耐圧を確保できる固体撮像素子およびその製造方法を提供することにある。
Further, a CVD oxide film has been conventionally used as an insulating film for ensuring a dielectric breakdown voltage between a polysilicon electrode and a light-shielding tungsten electrode. However, a thermal oxide film can be used as a thermal CVD film or a thermal TEOS-CVD film. It is inferior in terms of generation of dielectric strength and pinholes. Thus, conventionally, the withstand voltage between the polysilicon electrode and the light-shielding tungsten electrode has been maintained by the combination of the polysilicon thermal oxide film and the interlayer insulating CVD oxide film, but it has become difficult to maintain. Although it is an easy solution to thicken the CVD oxide film as much as the insulation property of the polysilicon thermal oxide film is weakened, this method increases the gap distance (height) between the silicon substrate and the tungsten light-shielding film. Therefore, smear which is noise peculiar to CCD becomes large and is not realistic.
Furthermore, although the above-mentioned patent document has a configuration in which a silicon nitride film is used as a protective film for supplying hydrogen to a silicon substrate, that is, a hydrogen supply source for dark current suppression, Since the silicon substrate is covered with the nitride film, good hydrogen termination cannot be expected.
The present invention has been made in view of the above situation, and does not form a special hole for hydrogen termination, and does not cause image quality degradation due to smear or dark current, so that reliable withstand voltage between the transfer electrode and the light shielding film can be ensured. Is to provide a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、前記電荷転送チャネルに対向して形成された転送電極と、該転送電極上部を覆う遮光膜とが積層された固体撮像素子であって、
前記遮光膜と前記転送電極との間に水素遮蔽性を有する第1のシリコン窒化膜が形成され、
前記光電変換部の上に水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜が形成された固体撮像素子。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) The charge transfer channel is formed on a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit are formed. A solid-state imaging device in which a transfer electrode formed to face and a light-shielding film covering the upper part of the transfer electrode are stacked,
A first silicon nitride film having a hydrogen shielding property is formed between the light shielding film and the transfer electrode;
A solid-state imaging device in which a second silicon nitride film having hydrogen permeability is formed on the photoelectric conversion unit.

この固体撮像素子によれば、遮光膜と転送電極との間に、第1のシリコン窒化膜と第2のシリコン窒化膜が介在し、絶縁耐圧が確保されるとともに、第2のシリコン窒化膜において水素の透過性も確保され、良好な水素終端が実現する。   According to this solid-state imaging device, the first silicon nitride film and the second silicon nitride film are interposed between the light shielding film and the transfer electrode, so that the withstand voltage is secured and the second silicon nitride film Hydrogen permeability is also secured and good hydrogen termination is realized.

(2) (1)の固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜は、CVD熱窒化膜である固体撮像素子。
(2) The solid-state imaging device according to (1),
The first silicon nitride film is a solid-state imaging device which is a CVD thermal nitride film.

この固体撮像素子によれば、転送電極および遮光膜間絶縁耐圧と、スミア抑制効果とのトレードオフ決定に際しての膜厚コントロールが容易となる。   According to this solid-state imaging device, it is easy to control the film thickness when determining the trade-off between the transfer electrode and light-shielding film dielectric strength and the smear suppression effect.

(3) (1)または(2)の固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜は、20〜100nmの膜厚を有する固体撮像素子。
(3) The solid-state imaging device according to (1) or (2),
The first silicon nitride film is a solid-state imaging device having a thickness of 20 to 100 nm.

この固体撮像素子によれば、膜厚が20nm未満で生じる電極間絶縁耐圧の低下が抑止されるとともに、膜厚が100nmを超えて生じるスミア抑制効果の低下が回避される。   According to this solid-state imaging device, a decrease in inter-electrode dielectric breakdown voltage that occurs when the film thickness is less than 20 nm is suppressed, and a decrease in smear suppression effect that occurs when the film thickness exceeds 100 nm is avoided.

(4) (1)〜(3)のいずれか1つの固体撮像素子であって、
前記第2のシリコン窒化膜は、低温プラズマCVD膜である固体撮像素子。
(4) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (3),
The solid-state imaging device, wherein the second silicon nitride film is a low temperature plasma CVD film.

この固体撮像素子によれば、窒化膜に、電極間絶縁耐圧を確保しつつ、水素透過性を付与することができる。   According to this solid-state imaging device, hydrogen permeability can be imparted to the nitride film while ensuring the inter-electrode dielectric strength.

(5) (4)の固体撮像素子であって、
前記第2のシリコン窒化膜は、少なくとも5nm以上の膜厚を有する固体撮像素子。
(5) The solid-state imaging device according to (4),
The second silicon nitride film is a solid-state imaging device having a film thickness of at least 5 nm.

この固体撮像素子によれば、第1のシリコン窒化膜の開口部分が、5nm以上の膜厚の第2のシリコン窒化膜にて埋められ、所定の電極間絶縁耐圧が確保される。   According to this solid-state imaging device, the opening of the first silicon nitride film is filled with the second silicon nitride film having a thickness of 5 nm or more, and a predetermined inter-electrode dielectric strength is ensured.

(6) (1)〜(5)のいずれか1つの固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜と前記第2のシリコン窒化膜が互いに接合され、前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域の全面がシリコン窒化膜で覆われた固体撮像素子。
(6) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (5),
A solid-state imaging device in which the first silicon nitride film and the second silicon nitride film are bonded to each other, and the entire pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel is covered with a silicon nitride film.

この固体撮像素子によれば、遮光膜と転送電極の間で窒化膜が連続することで絶縁耐圧が一層高まる。また、光学的に、余分な方向に反射が生じなくなり、均一性が良好となり、これによってもスミアが改善される。また、光学特性として良好な状態での酸化膜コントロールが可能となる。   According to this solid-state imaging device, the withstand voltage is further increased by the continuous nitride film between the light shielding film and the transfer electrode. Also, optically no reflection occurs in the extra direction, and the uniformity is improved, which also improves smear. Further, it is possible to control the oxide film in a good state as optical characteristics.

(7) (1)〜(6)のいずれか1つの固体撮像素子であって、
前記転送電極は、ポリシリコンで形成された固体撮像素子。
(7) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (6),
The transfer electrode is a solid-state imaging device formed of polysilicon.

この固体撮像素子によれば、転送効率の高い垂直電荷転送路を容易に作製することができる。   According to this solid-state imaging device, a vertical charge transfer path with high transfer efficiency can be easily manufactured.

(8) 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記転送電極は、シリサイドで形成された固体撮像素子。
(8) The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7,
The transfer electrode is a solid-state imaging device formed of silicide.

この固体撮像素子によれば、転送電極が金属とSiの反応により生成されるシリサイドからなることで、転送電極が高温アニール等により容易に低抵抗化可能となる。   According to this solid-state imaging device, since the transfer electrode is made of silicide generated by the reaction of metal and Si, the transfer electrode can be easily reduced in resistance by high-temperature annealing or the like.

(9) (1)〜(8)のいずれか1つの固体撮像素子であって、
前記第1および第2のシリコン窒化膜下方の前記半導体基板表面に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の積層構造からなるゲート絶縁膜が形成された固体撮像素子。
(9) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (8),
A solid-state imaging device in which a gate insulating film having a laminated structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate below the first and second silicon nitride films.

この固体撮像素子によれば、微細化においての薄膜化が可能となる。   According to this solid-state imaging device, it is possible to reduce the thickness in miniaturization.

(10) (1)〜(8)のいずれか1つの固体撮像素子であって、
前記第1および第2のシリコン窒化膜下方の前記半導体基板表面に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜が形成された固体撮像素子。
(10) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (8),
A solid-state imaging device in which a gate insulating film made of a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate below the first and second silicon nitride films.

この固体撮像素子によれば、ONO膜の形成に比べ、製造工程の短縮が可能となる。   According to this solid-state imaging device, the manufacturing process can be shortened compared to the formation of the ONO film.

(11) 入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の積層体からなるゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送チャネルに対向する位置に前記転送電極を形成する第2の工程と、
前記電極を囲む電極間絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記電極間絶縁膜上を覆うようにCVD熱窒化膜からなる第1のシリコン窒化膜を形成する第4の工程と、
前記光電変換部に開口を有する遮光膜を形成する第5の工程と、
前記光電変換部の受光側を該光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去する第6の工程と、
前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域に低温プラズマCVD膜である第2のシリコン窒化膜を形成する第7の工程と、
を含む固体撮像素子の製造方法。
(11) A silicon oxide film, silicon on a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit are formed A first step of forming a gate insulating film made of a laminate of a nitride film and a silicon oxide film;
A second step of forming the transfer electrode at a position on the gate insulating film facing the charge transfer channel;
A third step of forming an interelectrode insulating film surrounding the electrode;
A fourth step of forming a first silicon nitride film made of a CVD thermal nitride film so as to cover the interelectrode insulating film;
A fifth step of forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit;
A sixth step of etching and removing the light receiving side of the photoelectric conversion unit using the silicon oxide film on the photoelectric conversion unit as an etching stop material;
A seventh step of forming a second silicon nitride film, which is a low-temperature plasma CVD film, in a pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel;
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:

この固体撮像素子の製造方法によれば、電極間絶縁膜上を覆うように第1のシリコン窒化膜が形成され、光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材として第1のシリコン窒化膜がエッチング除去され、この後、光電変換部および電荷転送チャネルを含む画素領域に第2のシリコン窒化膜が形成されることで、エッチング除去された第1のシリコン窒化膜が水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜によって埋められて連続した窒化膜が形成される。   According to this method for manufacturing a solid-state imaging device, the first silicon nitride film is formed so as to cover the interelectrode insulating film, and the first silicon nitride film is formed using the silicon oxide film on the photoelectric conversion portion as an etching stop material. Etching is removed, and then the second silicon nitride film is formed in the pixel region including the photoelectric conversion portion and the charge transfer channel, so that the first silicon nitride film removed by etching has a hydrogen permeability. A continuous nitride film is formed by being filled with the silicon nitride film.

(12) 入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、シリコン酸化膜の単層からなるゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送チャネルに対向する位置に前記転送電極を形成する第2の工程と、
前記電極を囲む電極間絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記電極間絶縁膜上を覆うようにCVD熱窒化膜からなる第1のシリコン窒化膜を形成する第4の工程と、
前記光電変換部に開口を有する遮光膜を形成する第5の工程と、
前記光電変換部の受光側を該光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去する第6の工程と、
前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域に低温プラズマCVD膜である第2のシリコン窒化膜を形成する第7の工程と、
を含む固体撮像素子の製造方法。
(12) A single silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit are formed. A first step of forming a gate insulating film composed of layers;
A second step of forming the transfer electrode at a position on the gate insulating film facing the charge transfer channel;
A third step of forming an interelectrode insulating film surrounding the electrode;
A fourth step of forming a first silicon nitride film made of a CVD thermal nitride film so as to cover the interelectrode insulating film;
A fifth step of forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit;
A sixth step of etching and removing the light receiving side of the photoelectric conversion unit using the silicon oxide film on the photoelectric conversion unit as an etching stop material;
A seventh step of forming a second silicon nitride film, which is a low-temperature plasma CVD film, in a pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel;
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:

この固体撮像素子の製造方法によれば、電極間絶縁膜上を覆うように第1のシリコン窒化膜が形成され、光電変換部に開口を有する遮光膜が形成された後、光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材として第1のシリコン窒化膜がエッチング除去される。この後、光電変換部および電荷転送チャネルを含む画素領域に第2のシリコン窒化膜が形成されることで、エッチング除去された第1のシリコン窒化膜が水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜によって埋められて連続した窒化膜が形成される。また、エッチング除去された遮光膜の端部が表出する表面に第2のシリコン窒化膜が形成されることで、遮光膜の端部が第2のシリコン窒化膜に接続される。   According to this method for manufacturing a solid-state imaging device, after the first silicon nitride film is formed so as to cover the interelectrode insulating film and the light-shielding film having an opening is formed in the photoelectric conversion unit, The first silicon nitride film is etched away using the silicon oxide film as an etching stop material. Thereafter, the second silicon nitride film is formed in the pixel region including the photoelectric conversion portion and the charge transfer channel, so that the second silicon nitride film in which the first silicon nitride film removed by etching has hydrogen permeability. As a result, a continuous nitride film is formed. Further, the second silicon nitride film is formed on the surface where the end portion of the light-shielding film removed by etching is exposed, so that the end portion of the light-shielding film is connected to the second silicon nitride film.

(13) (11)または(12)の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第5の工程の遮光膜の開口は、前記第6の工程のエッチングにより形成されるものである固体撮像素子の製造方法。
(13) A method of manufacturing a solid-state imaging device according to (11) or (12),
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the opening of the light shielding film in the fifth step is formed by etching in the sixth step.

この固体撮像素子の製造方法によれば、遮光膜と第1のシリコン窒化膜とが同一面にてエッチングされ、後に形成される第2のシリコン窒化膜に共に接続される。   According to this method for manufacturing a solid-state imaging device, the light-shielding film and the first silicon nitride film are etched on the same surface and connected together to a second silicon nitride film to be formed later.

(14) (11)または(12)の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第6の工程と前記第7の工程との間に、前記シリコン酸化膜をリフロー処理する第8の工程を有する固体撮像素子の製造方法。
(14) A method for producing a solid-state imaging device according to (11) or (12),
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising an eighth step of reflowing the silicon oxide film between the sixth step and the seventh step.

この固体撮像素子の製造方法によれば、光電変換部の受光側がシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去され、その上に形成されたシリコン酸化膜がリフロー処理されることで、開口におけるシリコン酸化膜の隅部がR状となり、シリコン酸化膜上に後に形成される第2のシリコン窒化膜に光学特性が付与される。   According to this method for manufacturing a solid-state imaging device, the light receiving side of the photoelectric conversion unit is removed by etching using the silicon oxide film as an etching stop material, and the silicon oxide film formed thereon is subjected to reflow treatment, so that the silicon oxide in the opening is obtained. The corner of the film has an R shape, and optical characteristics are imparted to a second silicon nitride film to be formed later on the silicon oxide film.

本発明に係る固体撮像素子によれば、遮光膜と転送電極との間に水素遮蔽性を有する第1のシリコン窒化膜を形成し、光電変換部の上に水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜を形成したので、スミアや暗電流による画質劣化を招くことなく、転送電極と遮光膜の間の確実な絶縁耐圧を確保できる。   According to the solid-state imaging device of the present invention, the first silicon nitride film having hydrogen shielding properties is formed between the light shielding film and the transfer electrode, and the second silicon having hydrogen permeability on the photoelectric conversion portion. Since the nitride film is formed, it is possible to ensure a reliable withstand voltage between the transfer electrode and the light shielding film without causing deterioration of image quality due to smear or dark current.

本発明に係る固体撮像素子の製造方法によれば、電極間絶縁膜上を覆うようにCVD熱窒化膜からなる第1のシリコン窒化膜を形成し、光電変換部に開口を有する遮光膜を形成し、光電変換部受光側のシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去し、光電変換部および電荷転送チャネルを含む画素領域に低温プラズマCVD膜である第2のシリコン窒化膜を形成するので、電極間絶縁膜上には水素遮蔽性の第1のシリコン窒化膜が設けられ、光電変換部の開口には水素透過性の第2のシリコン窒化膜が設けられ、スミアや暗電流による画質の劣化を招くことなく、転送電極と遮光膜の間で確実な絶縁耐圧が確保される固体撮像素子を得ることができる。   According to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the first silicon nitride film made of the CVD thermal nitride film is formed so as to cover the interelectrode insulating film, and the light shielding film having an opening in the photoelectric conversion portion is formed. Then, the silicon oxide film on the light receiving side of the photoelectric conversion unit is removed by etching as an etching stop material, and a second silicon nitride film that is a low temperature plasma CVD film is formed in the pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel. A hydrogen-shielding first silicon nitride film is provided on the inter-layer insulating film, and a hydrogen-permeable second silicon nitride film is provided in the opening of the photoelectric conversion unit to reduce image quality due to smear and dark current. Without incurring, a solid-state imaging device in which a certain withstand voltage is ensured between the transfer electrode and the light shielding film can be obtained.

以下、本発明に係る固体撮像素子およびその製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る固体撮像素子の撮像部における断面図、図2は図1に示した固体撮像素子の主要部の構成例を示す平面図である。
図1に示すように、固体撮像素子100は、撮像素子形成領域31に、受光領域33、水平電荷転送部(HCCD)35、アンプ37、信号出力端子39が設けられている。受光領域33には、光電変換部41と、電荷読み出し部43と、垂直電荷転送部45が設けられている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging unit of a solid-state imaging device according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of a main part of the solid-state imaging device shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 100 is provided with a light receiving region 33, a horizontal charge transfer unit (HCCD) 35, an amplifier 37, and a signal output terminal 39 in the imaging device formation region 31. In the light receiving region 33, a photoelectric conversion unit 41, a charge readout unit 43, and a vertical charge transfer unit 45 are provided.

より具体的には、固体撮像素子100は、図2に示すように、多数の光電変換部41が平面上に行方向(矢印Xの方向)及び列方向(矢印Yの方向)に沿って二次元配置された受光領域33を有している。各々の光電変換部41は、半導体で構成されるフォトダイオード(PD)を備えている。   More specifically, as shown in FIG. 2, in the solid-state imaging device 100, a large number of photoelectric conversion units 41 are arranged on the plane along the row direction (the direction of the arrow X) and the column direction (the direction of the arrow Y). The light receiving areas 33 are arranged in a dimension. Each photoelectric conversion unit 41 includes a photodiode (PD) made of a semiconductor.

二次元配置された多数の光電変換部41のそれぞれが出力する信号電荷を固体撮像素子の出力端子から時系列のフレーム毎の信号として取り出すために、複数の垂直電荷転送部45と、ラインメモリ47と、水平電荷転送部35とが備わっている。   A plurality of vertical charge transfer units 45 and a line memory 47 are used to extract signal charges output from each of a large number of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units 41 from the output terminals of the solid-state imaging device as signals for each time-series frame. And a horizontal charge transfer unit 35.

ラインメモリ47に蓄積された1行分の信号電荷は、ラインメモリ47上から水平電荷転送部35に向かって転送され、その結果、水平電荷転送部35上に1行分の信号電荷が取り込まれる。水平電荷転送部35は、それ自身が保持している1行分の信号電荷を1画素単位で水平方向(矢印X方向)に順次に転送する。水平電荷転送部35を転送される信号電荷は、アンプ37で増幅されて出力端子OUTから出力される。   The signal charges for one row accumulated in the line memory 47 are transferred from the line memory 47 toward the horizontal charge transfer unit 35, and as a result, the signal charges for one row are taken into the horizontal charge transfer unit 35. . The horizontal charge transfer unit 35 sequentially transfers the signal charges for one row held by itself in the horizontal direction (arrow X direction) in units of one pixel. The signal charge transferred through the horizontal charge transfer unit 35 is amplified by the amplifier 37 and output from the output terminal OUT.

このような読み出し動作を実現するために必要な制御信号、すなわち、垂直転送制御信号φV(通常は複数相の信号)と、転送制御信号φLMと、水平転送制御信号φH(通常は複数相の信号)とがそれぞれ図示しないタイミング信号発生回路によって生成され、固体撮像素子の各垂直電荷転送部45と、ラインメモリ47と、水平電荷転送部35とにそれぞれ印加される。なお、ラインメモリ47は省略されて構成される場合もある。   Control signals necessary to realize such a read operation, that is, a vertical transfer control signal φV (usually a signal of a plurality of phases), a transfer control signal φLM, and a horizontal transfer control signal φH (usually a signal of a plurality of phases) ) Are generated by a timing signal generation circuit (not shown) and applied to each vertical charge transfer unit 45, line memory 47, and horizontal charge transfer unit 35 of the solid-state imaging device. Note that the line memory 47 may be omitted.

固体撮像素子100は、図2に示すように、多数の光電変換部41がハニカム状のパターン(光電変換部の配置位置を各行毎で水平方向に半ピッチずらしたパターン)を形成するように配置されている。また、図2中に「G1」、「G2」、「B」、「R」で示すように、それぞれの光電変換部41は検出する色成分が予め定められている。すなわち、「G1」、「G2」の各光電変換部41は緑色成分、「B」の各光電変換部41は青色成分、「R」の各光電変換部41は赤色成分の明るさを検出する。   As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 100 is arranged so that a large number of photoelectric conversion units 41 form a honeycomb-like pattern (a pattern in which the arrangement positions of the photoelectric conversion units are shifted by a half pitch in the horizontal direction for each row). Has been. In addition, as indicated by “G1”, “G2”, “B”, and “R” in FIG. 2, the color components to be detected by each photoelectric conversion unit 41 are determined in advance. That is, each photoelectric conversion unit 41 of “G1” and “G2” detects the brightness of the green component, each photoelectric conversion unit 41 of “B” detects the brightness of the blue component, and each photoelectric conversion unit 41 of “R” detects the brightness of the red component. .

これらの検出色は、各光電変換部41の受光面の前面に配置された光学フィルタの分光特性によって設定される。図2に示す例では、光電変換部41の列毎に区分して、4種類のフィルタ列FC1、FC2、FC3、FC4が配置してある。それぞれの光学フィルタは、所謂ベイヤー配列を45゜傾けた配列となっている。   These detection colors are set according to the spectral characteristics of the optical filter disposed in front of the light receiving surface of each photoelectric conversion unit 41. In the example illustrated in FIG. 2, four types of filter columns FC1, FC2, FC3, and FC4 are arranged so as to be divided for each column of the photoelectric conversion unit 41. Each optical filter has a so-called Bayer arrangement inclined by 45 °.

垂直電荷転送部45は、光電変換部41の列毎に、各列と隣接する位置に蛇行する形状で形成されている。各々の垂直電荷転送部45は、半導体基板49に形成された垂直電荷転送チャネル51と、半導体基板49上に電気的絶縁膜(図示せず)を介して配置された電荷転送用の多数本の第1垂直転送電極53、第2垂直転送電極55、第1補助転送電極57、第2補助転送電極59、第3補助転送電極61とを備えている。水平電荷転送部35は、矢印X方向に向かって帯状に延在する1本の水平電荷転送チャネル63を有する。   The vertical charge transfer unit 45 is formed in a shape meandering at a position adjacent to each column for each column of the photoelectric conversion units 41. Each of the vertical charge transfer units 45 includes a vertical charge transfer channel 51 formed on the semiconductor substrate 49 and a number of charge transfer channels arranged on the semiconductor substrate 49 via an electrical insulating film (not shown). A first vertical transfer electrode 53, a second vertical transfer electrode 55, a first auxiliary transfer electrode 57, a second auxiliary transfer electrode 59, and a third auxiliary transfer electrode 61 are provided. The horizontal charge transfer unit 35 has one horizontal charge transfer channel 63 extending in a band shape in the direction of the arrow X.

すなわち、各電極53,55,57,59,61に所定の電圧を印加して各垂直電荷転送チャネル51上に所定の電位分布を形成し、各電極に印加する電圧を順次に切り替えることにより、垂直電荷転送部(VCCD)45において各画素の信号電荷を目的の方向に向けて順次に転送することができる。   That is, by applying a predetermined voltage to each electrode 53, 55, 57, 59, 61 to form a predetermined potential distribution on each vertical charge transfer channel 51, and sequentially switching the voltage applied to each electrode, The vertical charge transfer unit (VCCD) 45 can sequentially transfer the signal charge of each pixel in a target direction.

第1垂直転送電極53及び第2垂直転送電極55は、光電変換部41の行毎にそれぞれ1つずつ形成されている。なお、各第1垂直転送電極53は、光電変換部41から垂直電荷転送部45の垂直電荷転送チャネル51への信号電荷の転送を制御するための読出しゲートとしても機能する。   One first vertical transfer electrode 53 and one second vertical transfer electrode 55 are formed for each row of the photoelectric conversion units 41. Each first vertical transfer electrode 53 also functions as a read gate for controlling the transfer of signal charges from the photoelectric conversion unit 41 to the vertical charge transfer channel 51 of the vertical charge transfer unit 45.

矢印Y方向に交互に並んでいる第2垂直転送電極55及び第1垂直転送電極53のそれぞれには、図2に示すように、4相の垂直転送制御信号(駆動パルスとも称する)φV1、φV2、φV3、φV4のいずれかが各第2垂直転送電極55及び第1垂直転送電極53の配置された位置関係に応じて印加される。同様に、第1補助転送電極57には垂直転送制御信号φV2が印加され、第2補助転送電極59には垂直転送制御信号φV3が印加され、第3補助転送電極61には垂直転送制御信号φV4が印加される。また、転送制御電極LM1及びLM2には、ラインメモリ47における信号電荷の転送を制御するために転送制御信号φLMが印加される。   As shown in FIG. 2, four-phase vertical transfer control signals (also referred to as drive pulses) φV1 and φV2 are respectively applied to the second vertical transfer electrodes 55 and the first vertical transfer electrodes 53 that are alternately arranged in the arrow Y direction. , ΦV3, φV4 is applied according to the positional relationship between the second vertical transfer electrode 55 and the first vertical transfer electrode 53. Similarly, a vertical transfer control signal φV2 is applied to the first auxiliary transfer electrode 57, a vertical transfer control signal φV3 is applied to the second auxiliary transfer electrode 59, and a vertical transfer control signal φV4 is applied to the third auxiliary transfer electrode 61. Is applied. Further, a transfer control signal φLM is applied to the transfer control electrodes LM1 and LM2 in order to control the transfer of signal charges in the line memory 47.

図3は図2のA1−A2部における断面図である。
固体撮像素子100の1つの光電変換部41の断面は、半導体基板49の中に、光電変換部であるフォトダイオード(PD)65と、垂直電荷転送部45と、電荷読み出し部43とが形成されている。また、フォトダイオード65の表面側には薄いP型領域67が形成してある。垂直電荷転送部45と転送電極69との間は、高耐圧である窒化シリコン(SiN)膜71を酸化シリコン(SiO)膜73,75で挟むONO構造をとっている。転送電極69の上方には転送電極69の上部を覆う遮光膜77が形成される。
3 is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG.
In the cross section of one photoelectric conversion unit 41 of the solid-state imaging device 100, a photodiode (PD) 65 that is a photoelectric conversion unit, a vertical charge transfer unit 45, and a charge readout unit 43 are formed in a semiconductor substrate 49. ing. A thin P-type region 67 is formed on the surface side of the photodiode 65. Between the vertical charge transfer portion 45 and the transfer electrode 69, an ONO structure is employed in which a silicon nitride (SiN) film 71 having a high breakdown voltage is sandwiched between silicon oxide (SiO) films 73 and 75. A light shielding film 77 covering the upper portion of the transfer electrode 69 is formed above the transfer electrode 69.

転送電極69は、ポリシリコンで形成される。これにより、転送効率の高い垂直電荷転送部45を容易に作製することができる。なお、転送電極69は、シリサイドで形成されてもよい。転送電極69が金属とSiの反応により生成されるシリサイドからなることで、高温アニール等により容易に低抵抗化できる。   The transfer electrode 69 is made of polysilicon. Thereby, the vertical charge transfer part 45 with high transfer efficiency can be easily manufactured. Note that the transfer electrode 69 may be formed of silicide. Since the transfer electrode 69 is made of silicide generated by the reaction between the metal and Si, the resistance can be easily reduced by high-temperature annealing or the like.

遮光膜77と転送電極69との間には第1のシリコン窒化膜79が形成され、第1のシリコン窒化膜79は水素遮蔽性を有する。また、フォトダイオード65の上には第2のシリコン窒化膜81が形成され、第2のシリコン窒化膜81は水素透過性を有する。第1のシリコン窒化膜79と第2のシリコン窒化膜81とは、遮光膜77の両端部の下方で接続されている。つまり、半導体基板49は、連続した第1のシリコン窒化膜79と第2のシリコン窒化膜81によって覆われている。図中、83はフィルタ列FC2、FC3、FC4の上面にセル毎に独立して配置されたマイクロレンズを示す。   A first silicon nitride film 79 is formed between the light shielding film 77 and the transfer electrode 69, and the first silicon nitride film 79 has a hydrogen shielding property. A second silicon nitride film 81 is formed on the photodiode 65, and the second silicon nitride film 81 has hydrogen permeability. The first silicon nitride film 79 and the second silicon nitride film 81 are connected below both ends of the light shielding film 77. That is, the semiconductor substrate 49 is covered with the continuous first silicon nitride film 79 and second silicon nitride film 81. In the figure, reference numeral 83 denotes a microlens that is independently arranged for each cell on the upper surface of the filter rows FC2, FC3, FC4.

第1のシリコン窒化膜79は、CVD熱窒化膜とすることができる。これにより、転送電極69および遮光膜間絶縁耐圧と、スミア抑制効果とのトレードオフ決定に際しての膜厚コントロールが容易となる。また、第1のシリコン窒化膜79は、20〜100nmの膜厚を有する。これにより、膜厚が20nm未満で生じる電極間絶縁耐圧の低下が抑止されるとともに、膜厚が100nmを超えて生じるスミア抑制効果の低下が回避される。   The first silicon nitride film 79 can be a CVD thermal nitride film. This facilitates film thickness control when determining the trade-off between the transfer electrode 69 and the light blocking dielectric strength and the smear suppression effect. The first silicon nitride film 79 has a thickness of 20 to 100 nm. This suppresses a decrease in inter-electrode dielectric breakdown voltage that occurs when the film thickness is less than 20 nm, and avoids a decrease in smear suppression effect that occurs when the film thickness exceeds 100 nm.

第2のシリコン窒化膜81は、低温プラズマCVD膜とすることにより、窒化膜に、電極間絶縁耐圧を確保しつつ、水素透過性を付与することができる。第2のシリコン窒化膜81は、少なくとも5nm以上の膜厚を有し、これにより、第1のシリコン窒化膜79の開口部分が、5nm以上の膜厚の第2のシリコン窒化膜81にて埋められ、所定の電極間絶縁耐圧が確保される。   By forming the second silicon nitride film 81 as a low-temperature plasma CVD film, it is possible to impart hydrogen permeability to the nitride film while ensuring an inter-electrode breakdown voltage. The second silicon nitride film 81 has a film thickness of at least 5 nm, whereby the opening of the first silicon nitride film 79 is filled with the second silicon nitride film 81 having a film thickness of 5 nm or more. Thus, a predetermined inter-electrode dielectric strength is ensured.

本実施の形態では、第1のシリコン窒化膜79と第2のシリコン窒化膜81が互いに接合され、フォトダイオード65および電荷転送チャネルを含む画素領域の全面がシリコン窒化膜79,81で覆われる。遮光タングステン膜77と転送電極69の間でシリコン窒化膜79,81が連続することで絶縁耐圧が一層高まる。また、光学的に、余分な方向に反射が生じなくなり、均一性が良好となり、これによってもスミアが改善される。また、光学特性として良好な状態での酸化膜コントロールが可能となる。   In the present embodiment, the first silicon nitride film 79 and the second silicon nitride film 81 are bonded to each other, and the entire surface of the pixel region including the photodiode 65 and the charge transfer channel is covered with the silicon nitride films 79 and 81. Since the silicon nitride films 79 and 81 are continuous between the light shielding tungsten film 77 and the transfer electrode 69, the withstand voltage is further increased. Also, optically no reflection occurs in the extra direction, and the uniformity is improved, which also improves smear. Further, it is possible to control the oxide film in a good state as optical characteristics.

また、本実施の形態では、第1および第2のシリコン窒化膜79,81下方の半導体基板表面に、シリコン酸化膜73、シリコン窒化膜71、シリコン酸化膜75の積層構造からなるゲート絶縁膜が形成されている。これにより、微細化においての薄膜化が可能となっている。   In the present embodiment, a gate insulating film having a laminated structure of a silicon oxide film 73, a silicon nitride film 71, and a silicon oxide film 75 is formed on the surface of the semiconductor substrate below the first and second silicon nitride films 79 and 81. Is formed. Thereby, the thinning in miniaturization is possible.

なお、固体撮像素子100の変形例として、図4に示すように、シリコン窒化膜71を省略した固体撮像素子100Aとすることもできる。これにより、ONO膜の形成に比べ、製造工程の短縮が可能となる。   As a modification of the solid-state imaging device 100, as shown in FIG. 4, a solid-state imaging device 100A in which the silicon nitride film 71 is omitted may be used. Thereby, the manufacturing process can be shortened as compared with the formation of the ONO film.

したがって、この固体撮像素子100によれば、遮光膜77と転送電極69との間に水素遮蔽性を有する第1のシリコン窒化膜79を形成し、フォトダイオード65の上に水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜81を形成したので、絶縁耐圧が確保されるとともに、第2のシリコン窒化膜81において水素の透過性も確保され、良好な水素終端が実現する。この結果、スミアや暗電流による画質の劣化を招くことなく、転送電極69と遮光膜77の間の確実な絶縁耐圧を確保できる。   Therefore, according to the solid-state imaging device 100, the first silicon nitride film 79 having hydrogen shielding properties is formed between the light shielding film 77 and the transfer electrode 69, and the hydrogen permeable first film is formed on the photodiode 65. Since the second silicon nitride film 81 is formed, the withstand voltage is secured, and the hydrogen permeability is secured in the second silicon nitride film 81, thereby realizing a good hydrogen termination. As a result, it is possible to ensure a reliable withstand voltage between the transfer electrode 69 and the light shielding film 77 without deteriorating image quality due to smear or dark current.

次に、上記した固体撮像素子100の製造方法を説明する。
図5は実施の形態による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。
N型基板上にN型エピ層の積層されたNepi/N型半導体基板49に、Pwell領域91、PD(P/N型)65,VCCD(N型)45,読み出しチャンネル(P型)43、素子分離(P型)領域を形成し、ゲート絶縁膜(ONO膜)71,73,75、転送電極69を形成し、電極層間絶縁酸化膜を形成する。
なお、上記N型、P型の表記は、従来より一般的に使用されている電子蓄積転送型CCDの例であり、ホール蓄積転送型CCDの場合は全て逆の導電型半導体層が使用される。
ここまでは、従来の画素製造方法と基本的に同一である。
Next, a method for manufacturing the above-described solid-state imaging device 100 will be described.
FIG. 5 is a process explanatory view showing the manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the embodiment by (a) to (f).
On a Nepi / N-type semiconductor substrate 49 in which an N-type epi layer is stacked on an N-type substrate, a Pwell region 91, a PD (P + / N-type) 65, a VCCD (N-type) 45, and a readout channel (P-type) 43 Then, an element isolation (P-type) region is formed, gate insulating films (ONO films) 71, 73, and 75, a transfer electrode 69 are formed, and an interlayer insulating oxide film is formed.
Note that the N-type and P-type notations are examples of electron storage and transfer CCDs that have been generally used in the past. In the case of hole storage and transfer CCDs, the opposite conductive semiconductor layers are used. .
Up to this point, this is basically the same as the conventional pixel manufacturing method.

異なる点として、従来のフォトダイオード65上の酸化膜73の製造方法と膜厚は、暗電流抑制のための界面安定性や、重金属等不純物を取り込めるようなゲッタリング効果を得るためと、次の堆積層である熱窒化膜との組み合わせで光学感度を上げるため、との主に2つの効果から決められていたが、本実施の形態では、これらの何れかを考慮すればよく、その結果、最大限に薄くすることが可能となる。例えば、従来は20〜50nm程度が使用されているが、本実施の形態では、5nm厚さ程度の酸化膜73が使用可能となる。   The difference is that the manufacturing method and film thickness of the oxide film 73 on the conventional photodiode 65 are the following in order to obtain interface stability for dark current suppression and gettering effect that can incorporate impurities such as heavy metals. In order to increase the optical sensitivity in combination with a thermal nitride film that is a deposited layer, it was determined mainly from two effects, but in this embodiment, any one of these may be considered, and as a result, It is possible to make it as thin as possible. For example, a thickness of about 20 to 50 nm is conventionally used, but in this embodiment, an oxide film 73 having a thickness of about 5 nm can be used.

次に、CVD熱窒化膜79を堆積する。この工程自体は、従来の画素製造方法と同一であるが、このときの窒化膜膜厚は、従来のように光学感度を上げるための反射防止効果のある膜厚である必要がない。この窒化膜厚は、転送電極69および遮光タングステン電極間絶縁耐圧と、スミア抑制効果とのトレードオフで決める。電極間絶縁耐圧に対しては、厚くするほど効果的であり、スミア抑制効果に対しては薄くする程効果が高い。   Next, a CVD thermal nitride film 79 is deposited. This process itself is the same as the conventional pixel manufacturing method, but the nitride film thickness at this time does not need to be a film having an antireflection effect for increasing the optical sensitivity as in the prior art. This nitride film thickness is determined by a trade-off between the dielectric breakdown voltage between the transfer electrode 69 and the light-shielding tungsten electrode and the smear suppressing effect. The greater the thickness, the more effective the dielectric strength between electrodes, and the higher the effect, the thinner the smear suppression effect.

これらのトレードオフから、例えば、20〜100nm程度堆積する。本実施の形態はここで窒化膜のパターニングおよびエッチングを施さないことである。つまり、水素経路を確保することを主目的とした従来技術の反射防止熱窒化膜のみのパターニングおよびエッチングは不要となる。   From these trade-offs, for example, about 20 to 100 nm is deposited. In this embodiment, the nitride film is not patterned and etched. That is, it is not necessary to pattern and etch only the antireflection thermal nitride film of the prior art which mainly aims to secure the hydrogen path.

次に、熱CVDまたはTEOS−CVD等の絶縁膜95を堆積し、さらに、CVD又はPVDにて遮光タングステン膜77を堆積し、遮光タングステン膜に対してパターニングおよびエッチングを行い、PD開口部97を形成する。   Next, an insulating film 95 such as thermal CVD or TEOS-CVD is deposited. Further, a light shielding tungsten film 77 is deposited by CVD or PVD, and patterning and etching are performed on the light shielding tungsten film. Form.

なお、遮光タングステン膜77は、TiN/W積層構造でも良いし、その他AL等遮光性のある導電膜であれば何れでも良く、遮光性と導電性を満たせば、その他の膜であっても良い。   The light shielding tungsten film 77 may have a TiN / W laminated structure, or any other conductive film having a light shielding property such as AL, and may be another film as long as the light shielding property and the electrical conductivity are satisfied. .

次に、BPSG、熱TEOS、HDP−SiO、SOG等の埋め込み性および平坦性の良い酸化膜99を堆積する。この酸化膜層は、単層であっても積層であっても、いくつかの堆積方法の組み合わせであってもよい。必要に応じて、次のパターニングおよび光学特性を考慮して、高さ調整や、パターニング精度を保つためのCMPやエッチバックといった平坦化処理をしても良い。逆に、必ずしも平坦にする必要はなく、下凸形状でも良い。以上で、図5(a)の構造が出来上がる。   Next, an oxide film 99 having good filling properties and flatness such as BPSG, thermal TEOS, HDP-SiO, and SOG is deposited. This oxide film layer may be a single layer, a stacked layer, or a combination of several deposition methods. If necessary, in consideration of the next patterning and optical characteristics, planarization processing such as height adjustment and CMP or etch back for maintaining patterning accuracy may be performed. On the contrary, it is not always necessary to make it flat, and a downward convex shape may be used. Thus, the structure of FIG. 5A is completed.

その後、レジスト101のパターニングを行い(図5(b))、シリコン窒化膜79をエッチングストップ材として、酸化膜異方性エッチングを行う(図5(c))。ここで、イメージセンサの光学特性の均一性を制御良く保つため、エッチング形状(すなわち、下凸層内レンズ形状)を安定化させるように、シリコン窒化膜79をエッチングストップ材として使い、均一なエッチングホール形状を作成する。   Thereafter, the resist 101 is patterned (FIG. 5B), and an oxide film anisotropic etching is performed using the silicon nitride film 79 as an etching stop material (FIG. 5C). Here, in order to maintain the uniformity of the optical characteristics of the image sensor with good control, the silicon nitride film 79 is used as an etching stop material so as to stabilize the etching shape (that is, the shape of the lens in the lower convex layer), and uniform etching is performed. Create a hole shape.

次に、PD65上の酸化膜73をエッチングストップ材として、シリコン窒化膜79の異方性又は等方性エッチングを行い(図5(d))、レジスト101の剥離を行う(図5(e))。なお、シリコン窒化膜79のエッチング時には、酸化膜73との選択比が高い条件を用いるので、(図5(d))に示す例ではレジスト101がある状態でエッチングを行っているが、レジスト剥離後エッチングを行っても良い。   Next, anisotropic or isotropic etching of the silicon nitride film 79 is performed using the oxide film 73 on the PD 65 as an etching stop material (FIG. 5D), and the resist 101 is peeled off (FIG. 5E). ). Note that, when the silicon nitride film 79 is etched, conditions with a high selection ratio with respect to the oxide film 73 are used. Therefore, in the example shown in FIG. Post-etching may be performed.

その後、低温窒化膜(プラズマCVD窒化膜)81を堆積する(図5(f))。低温窒化膜81は、埋め込み性を良くするために、例えば、数回に堆積を分けたり、数回、堆積およびエッチバックを繰り返したりして作成しても良い。その後、窒化膜以外の別の膜103を堆積して、下凸層内レンズを完成させる。   Thereafter, a low-temperature nitride film (plasma CVD nitride film) 81 is deposited (FIG. 5F). In order to improve the embedding property, the low temperature nitride film 81 may be formed, for example, by dividing the deposition several times or repeating the deposition and etch back several times. Thereafter, another film 103 other than the nitride film is deposited to complete the downward convex in-layer lens.

ここで、例えば2μm□以下というような超微細画素構造では、埋め込み用ホールが直径1μm程度からそれ以下の円から1辺1μm程度からそれ以下の四角形になるため、ホール内部に意図しない鬆、すなわち空孔(エアーギャップ)が形成される問題が生じる。電気的特性もさることながら、イメージセンサの開口の光学特性ばらつきは致命的になるので、意図しない鬆の形成は避けなければならない。このような鬆の形成を回避するためには、図5(f)のように薄く低温窒化膜81を堆積した後、別のカバレッジの良い膜103を堆積、又は充填すればよい。   Here, for example, in an ultrafine pixel structure of 2 μm square or less, the embedding hole is a square having a diameter of about 1 μm to a circle less than that and a side of about 1 μm to a square of less than that. There arises a problem that air holes (air gaps) are formed. In addition to electrical characteristics, the variation in optical characteristics of the aperture of the image sensor becomes fatal, so unintentional void formation must be avoided. In order to avoid the formation of such voids, a low-temperature nitride film 81 is deposited thinly as shown in FIG. 5F, and then another film 103 with good coverage may be deposited or filled.

例えば、塗布系の低温酸化膜(SOG等)や、レジスト剤等、光学的に透明で充填性がよく平坦性の良い膜で覆う構造が完成する。その後、平坦化層積層105(図3参照)、カラーフィルタ(CF)形成、マイクロレンズ83の形成を行うことで、図3に示す本実施の形態に係る構造が完成する。   For example, a structure that is covered with a coating-type low-temperature oxide film (SOG or the like), a resist agent, or the like that is optically transparent and has good filling properties and good flatness is completed. Thereafter, the planarization layer stack 105 (see FIG. 3), color filter (CF) formation, and microlens 83 are formed, whereby the structure according to the present embodiment shown in FIG. 3 is completed.

これらの、平坦化層積層、カラーフィルタCF形成、マイクロレンズ83の形成、さらには図示していないが上凸層内レンズなどは、必要とするイメージセンサの用途により決められるものであって、本発明に必ずしも必須ではない。なお、ゲート絶縁膜は、ONO膜とすることに限らない。ゲート絶縁膜をシリコン酸化膜73のみで作成した場合の構造が図4である。   These flattening layer stack, color filter CF formation, microlens 83 formation, and upper convex in-layer lens (not shown) are determined by the application of the image sensor that is required. It is not necessarily essential to the invention. Note that the gate insulating film is not limited to the ONO film. FIG. 4 shows the structure in the case where the gate insulating film is made of only the silicon oxide film 73.

この製造方法では、電極間絶縁膜上を覆うように第1のシリコン窒化膜79が形成され、フォトダイオード65上のシリコン酸化膜73をエッチングストップ材として第1のシリコン窒化膜79がエッチング除去され、この後、フォトダイオード65および電荷転送チャネルを含む画素領域に第2のシリコン窒化膜81が形成されることで、エッチング除去された第1のシリコン窒化膜79が水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜81によって埋められて連続した窒化膜が形成される。この結果、スミアや暗電流による画質劣化を招くことなく、転送電極69と遮光タングステン膜77の間で確実な絶縁耐圧が確保される固体撮像素子100を得ることができる。   In this manufacturing method, a first silicon nitride film 79 is formed so as to cover the interelectrode insulating film, and the first silicon nitride film 79 is removed by etching using the silicon oxide film 73 on the photodiode 65 as an etching stop material. Thereafter, the second silicon nitride film 81 is formed in the pixel region including the photodiode 65 and the charge transfer channel, so that the first silicon nitride film 79 removed by etching has a hydrogen permeability. A continuous nitride film is formed by being filled with the silicon nitride film 81. As a result, it is possible to obtain the solid-state imaging device 100 in which a reliable withstand voltage is ensured between the transfer electrode 69 and the light shielding tungsten film 77 without causing image quality degradation due to smear or dark current.

<変形例1>
次に、上記製造方法の変形例について説明する。
図6は変形例1による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。
図5と製造手順とは(a)〜(c)が異なっている。Nepi/N型半導体基板49に、Pwell領域91、PD(P/N型)65,VCCD(N型)45,読み出しチャンネル(P型)43,素子分離(P型)領域を形成し、ゲート絶縁膜(ONO膜)71,73,75、ゲート電極(N型ポリシリコン)69を形成し、ポリシリコン電極層間に絶縁酸化膜を形成する。
<Modification 1>
Next, a modified example of the manufacturing method will be described.
FIG. 6 is a process explanatory diagram showing the manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the modified example 1 by (a) to (f).
FIG. 5 and the manufacturing procedure are different in (a) to (c). A Pwell region 91, a PD (P + / N type) 65, a VCCD (N type) 45, a read channel (P type) 43, and an element isolation (P type) region are formed on a Nepi / N type semiconductor substrate 49, and a gate Insulating films (ONO films) 71, 73, and 75 and gate electrodes (N + type polysilicon) 69 are formed, and an insulating oxide film is formed between the polysilicon electrode layers.

次に、CVD熱窒化膜79を堆積する。次に、熱CVDまたはTEOS−CVD等の絶縁膜95を堆積し、さらに、CVD又はPVDにて遮光タングステン膜77を堆積する。ここまでは、図5(a)と同様である。次に、埋め込み性および平坦性の良いシリコン酸化膜99を堆積する。以上で、図6(a)の構造が出来上がる。図5(a)との違いは、遮光タングステン膜77に対してパターニングおよびエッチングを行わないことである。   Next, a CVD thermal nitride film 79 is deposited. Next, an insulating film 95 such as thermal CVD or TEOS-CVD is deposited, and further a light shielding tungsten film 77 is deposited by CVD or PVD. Up to this point, the process is the same as in FIG. Next, a silicon oxide film 99 with good embeddability and flatness is deposited. Thus, the structure of FIG. 6A is completed. The difference from FIG. 5A is that the light shielding tungsten film 77 is not patterned and etched.

その後、レジスト101のパターニングを行い(図6(b))、シリコン窒化膜79をエッチングストップ材として、異方性エッチングを行う(図6(c))。ここで、被エッチング材料は、上から、シリコン酸化膜99、遮光タングステン膜77、シリコン酸化膜という構造になっている。ここのエッチングは、シリコン窒化膜79をエッチングストップ材料として用い、一括エッチングで仕上げることが望ましいが、膜の積層構造が複雑であるため、数回のエッチングに分けてエッチングホールを形成しても良い。その後の工程は、図5と同様である。   Thereafter, the resist 101 is patterned (FIG. 6B), and anisotropic etching is performed using the silicon nitride film 79 as an etching stop material (FIG. 6C). Here, the material to be etched has a structure of a silicon oxide film 99, a light shielding tungsten film 77, and a silicon oxide film from the top. In this etching, it is desirable to use the silicon nitride film 79 as an etching stop material and finish it by batch etching. However, since the laminated structure of the film is complicated, an etching hole may be formed by dividing the etching several times. . The subsequent steps are the same as those in FIG.

電極間絶縁膜上を覆うように第1のシリコン窒化膜79が形成され、フォトダイオード65に開口を有する遮光タングステン膜77が形成された後、フォトダイオード65上のシリコン酸化膜73をエッチングストップ材として第1のシリコン窒化膜79がエッチング除去される。この後、フォトダイオード65および電荷転送チャネルを含む画素領域に第2のシリコン窒化膜81が形成されることで、エッチング除去された第1のシリコン窒化膜79が水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜81によって埋められて連続した窒化膜が形成される。また、エッチング除去された遮光タングステン膜77の端部が表出する表面に第2のシリコン窒化膜81が形成されることで、遮光タングステン膜77の端部が第2のシリコン窒化膜81に接続される。   A first silicon nitride film 79 is formed so as to cover the interelectrode insulating film, a light shielding tungsten film 77 having an opening is formed in the photodiode 65, and then the silicon oxide film 73 on the photodiode 65 is etched away. As a result, the first silicon nitride film 79 is removed by etching. After that, the second silicon nitride film 81 is formed in the pixel region including the photodiode 65 and the charge transfer channel, so that the first silicon nitride film 79 removed by etching has the second silicon having hydrogen permeability. A continuous nitride film is formed by being filled with the nitride film 81. Further, the second silicon nitride film 81 is formed on the surface where the end of the light-shielding tungsten film 77 removed by etching is exposed, so that the end of the light-shielding tungsten film 77 is connected to the second silicon nitride film 81. Is done.

<変形例2>
図7は変形例2による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。
この変形例の、図5に示した手順とは、最後の図7(f)が異なっている。図7(f)においては、低温窒化膜81のみで堆積・充填を行っている。低温窒化膜81は、埋め込み性を良くするために、例えば、数回に堆積を分けたり、数回、堆積およびエッチバッグを繰り返したりして作成しても良い。充填後、必要に応じて、光学特性等を考慮して、高さ調整等のためにCMPやエッチバックといった平坦化処理をしてもよい。
<Modification 2>
7A to 7F are process explanatory views showing the manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the modified example 2 by (a) to (f).
The last procedure shown in FIG. 7F is different from the procedure shown in FIG. In FIG. 7F, deposition / filling is performed only with the low-temperature nitride film 81. In order to improve the embedding property, the low temperature nitride film 81 may be formed, for example, by dividing the deposition several times or repeating the deposition and etch bag several times. After filling, if necessary, a planarization process such as CMP or etch back may be performed for height adjustment or the like in consideration of optical characteristics or the like.

<変形例3>
図8は変形例3による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。
この変形例の、図7に示した手順とは後半の図8(e),(f)が異なっている。本変形例においては、シリコン窒化膜79のエッチングを行った後、図8(e)に示すように、シリコン酸化膜99のリフロー(メルト)を行い、次に図8(f)に示すように堆積する低温窒化膜81を、窒化膜下凸レンズ形状に形成している。
<Modification 3>
FIG. 8 is a process explanatory diagram showing the manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the modified example 3 by (a) to (f).
The second half of FIGS. 8E and 8F is different from the procedure shown in FIG. 7 in this modification. In this modification, after the silicon nitride film 79 is etched, the silicon oxide film 99 is reflowed (melted) as shown in FIG. 8 (e), and then as shown in FIG. 8 (f). The low-temperature nitride film 81 to be deposited is formed in the shape of a convex convex lens under the nitride film.

この製造方法では、フォトダイオード65の受光側がシリコン酸化膜73をエッチングストップ材としてエッチング除去され、その上に形成されたシリコン酸化膜99がリフロー処理されることで、開口におけるシリコン酸化膜99の隅部が曲面状となり、シリコン酸化膜99上に後に形成される第2のシリコン窒化膜81に凸レンズ形状の光学特性を付与することができる。   In this manufacturing method, the light receiving side of the photodiode 65 is removed by etching using the silicon oxide film 73 as an etching stop material, and the silicon oxide film 99 formed thereon is subjected to a reflow process, whereby the corners of the silicon oxide film 99 in the opening are formed. The portion becomes a curved surface, and the optical characteristics of the convex lens shape can be imparted to the second silicon nitride film 81 formed later on the silicon oxide film 99.

本発明に係る固体撮像素子の撮像部における平面図である。It is a top view in the image pick-up part of the solid-state image sensing device concerning the present invention. 図1に示した固体撮像素子の主要部の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the principal part of the solid-state image sensor shown in FIG. 図2のA1−A2部における断面図である。It is sectional drawing in the A1-A2 part of FIG. 図3に示した構成の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the structure shown in FIG. 実施の形態による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。It is process explanatory drawing which represented the manufacturing procedure of the solid-state image sensor by embodiment by (a)-(f). 変形例1による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。It is process explanatory drawing which represented the manufacturing procedure of the solid-state image sensor by the modification 1 with (a)-(f). 変形例2による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。It is process explanatory drawing which represented the manufacturing procedure of the solid-state image sensor by the modification 2 with (a)-(f). 変形例3による固体撮像素子の製造手順を(a)〜(f)で表した工程説明図である。It is process explanatory drawing which represented the manufacturing procedure of the solid-state image sensor by the modification 3 with (a)-(f). 従来の固体撮像素子における受光部近傍の断面図である。It is sectional drawing of the light-receiving part vicinity in the conventional solid-state image sensor. 図9に示した転送電極と遮光膜の近接部の拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a proximity portion between a transfer electrode and a light shielding film illustrated in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

49 半導体基板
65 フォトダイオード(光電変換部)
69 転送電極
77 遮光タングステン膜
79 第1のシリコン窒化膜
81 第2のシリコン窒化膜
97 開口
100 固体撮像素子
49 Semiconductor substrate 65 Photodiode (photoelectric converter)
69 Transfer electrode 77 Light-shielding tungsten film 79 First silicon nitride film 81 Second silicon nitride film 97 Opening 100 Solid-state imaging device

Claims (14)

入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、前記電荷転送チャネルに対向して形成された転送電極と、該転送電極上部を覆う遮光膜とが積層された固体撮像素子であって、
前記遮光膜と前記転送電極との間に水素遮蔽性を有する第1のシリコン窒化膜が形成され、
前記光電変換部の上に水素透過性を有する第2のシリコン窒化膜が形成された固体撮像素子。
Opposite the charge transfer channel on a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit are formed. A solid-state imaging device in which a formed transfer electrode and a light-shielding film covering the transfer electrode are stacked,
A first silicon nitride film having a hydrogen shielding property is formed between the light shielding film and the transfer electrode;
A solid-state imaging device in which a second silicon nitride film having hydrogen permeability is formed on the photoelectric conversion unit.
請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜は、CVD熱窒化膜である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The first silicon nitride film is a solid-state imaging device which is a CVD thermal nitride film.
請求項1または請求項2記載の固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜は、20〜100nmの膜厚を有する固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1 or 2,
The first silicon nitride film is a solid-state imaging device having a thickness of 20 to 100 nm.
請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記第2のシリコン窒化膜は、低温プラズマCVD膜である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The solid-state imaging device, wherein the second silicon nitride film is a low temperature plasma CVD film.
請求項4記載の固体撮像素子であって、
前記第2のシリコン窒化膜は、少なくとも5nm以上の膜厚を有する固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 4,
The second silicon nitride film is a solid-state imaging device having a film thickness of at least 5 nm.
請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記第1のシリコン窒化膜と前記第2のシリコン窒化膜が互いに接合され、前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域の全面がシリコン窒化膜で覆われた固体撮像素子。
It is a solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 5,
A solid-state imaging device in which the first silicon nitride film and the second silicon nitride film are bonded to each other, and the entire pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel is covered with a silicon nitride film.
請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記転送電極は、ポリシリコンで形成された固体撮像素子。
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 6,
The transfer electrode is a solid-state imaging device formed of polysilicon.
請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記転送電極は、シリサイドで形成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7,
The transfer electrode is a solid-state imaging device formed of silicide.
請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記第1および第2のシリコン窒化膜下方の前記半導体基板表面に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の積層構造からなるゲート絶縁膜が形成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8,
A solid-state imaging device in which a gate insulating film having a laminated structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate below the first and second silicon nitride films.
請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記第1および第2のシリコン窒化膜下方の前記半導体基板表面に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜が形成された固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8,
A solid-state imaging device in which a gate insulating film made of a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate below the first and second silicon nitride films.
入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の積層体からなるゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送チャネルに対向する位置に前記転送電極を形成する第2の工程と、
前記電極を囲む電極間絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記電極間絶縁膜上を覆うようにCVD熱窒化膜からなる第1のシリコン窒化膜を形成する第4の工程と、
前記光電変換部に開口を有する遮光膜を形成する第5の工程と、
前記光電変換部の受光側を該光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去する第6の工程と、
前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域に低温プラズマCVD膜である第2のシリコン窒化膜を形成する第7の工程と、
を含む固体撮像素子の製造方法。
A silicon oxide film, a silicon nitride film, a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light, and a semiconductor substrate on which a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit is formed, A first step of forming a gate insulating film made of a stack of silicon oxide films;
A second step of forming the transfer electrode at a position on the gate insulating film facing the charge transfer channel;
A third step of forming an interelectrode insulating film surrounding the electrode;
A fourth step of forming a first silicon nitride film made of a CVD thermal nitride film so as to cover the interelectrode insulating film;
A fifth step of forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit;
A sixth step of etching and removing the light receiving side of the photoelectric conversion unit using the silicon oxide film on the photoelectric conversion unit as an etching stop material;
A seventh step of forming a second silicon nitride film, which is a low-temperature plasma CVD film, in a pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel;
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:
入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部、および該光電変換部で蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送チャネルが形成された半導体基板上に、シリコン酸化膜の単層からなるゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送チャネルに対向する位置に前記転送電極を形成する第2の工程と、
前記電極を囲む電極間絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記電極間絶縁膜上を覆うようにCVD熱窒化膜からなる第1のシリコン窒化膜を形成する第4の工程と、
前記光電変換部に開口を有する遮光膜を形成する第5の工程と、
前記光電変換部の受光側を該光電変換部上のシリコン酸化膜をエッチングストップ材としてエッチング除去する第6の工程と、
前記光電変換部および前記電荷転送チャネルを含む画素領域に低温プラズマCVD膜である第2のシリコン窒化膜を形成する第7の工程と、
を含む固体撮像素子の製造方法。
A single layer of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light and a charge transfer channel for transferring the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit are formed. A first step of forming a gate insulating film;
A second step of forming the transfer electrode at a position on the gate insulating film facing the charge transfer channel;
A third step of forming an interelectrode insulating film surrounding the electrode;
A fourth step of forming a first silicon nitride film made of a CVD thermal nitride film so as to cover the interelectrode insulating film;
A fifth step of forming a light-shielding film having an opening in the photoelectric conversion unit;
A sixth step of etching and removing the light receiving side of the photoelectric conversion unit using the silicon oxide film on the photoelectric conversion unit as an etching stop material;
A seventh step of forming a second silicon nitride film, which is a low-temperature plasma CVD film, in a pixel region including the photoelectric conversion unit and the charge transfer channel;
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:
請求項11または請求項12記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第5の工程の遮光膜の開口は、前記第6の工程のエッチングにより形成されるもの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 11 or 12,
The method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the opening of the light shielding film in the fifth step is formed by etching in the sixth step.
請求項11または請求項12記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第6の工程と前記第7の工程との間に、前記シリコン酸化膜をリフロー処理する第8の工程を有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 11 or 12,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising an eighth step of reflowing the silicon oxide film between the sixth step and the seventh step.
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JP2015126114A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 キヤノン株式会社 Manufacturing method of imaging apparatus and imaging apparatus
CN112310132A (en) * 2019-07-26 2021-02-02 佳能株式会社 Semiconductor device and apparatus using object recognition

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