JP2011166033A - Solid-state image pickup element, method of manufacturing the same, and electronic information apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子及びその製造方法、並びに電子情報機器に関し、より詳しくは電荷検出部での電荷電圧変換率を低下させることなく高い信頼性を実現した固体撮像素子、及びその製造方法、並びに、このような信頼性の高い固体撮像素子を搭載した電子情報機器に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an electronic information device, and more specifically, a solid-state imaging device that realizes high reliability without reducing a charge-voltage conversion rate in a charge detection unit, and a manufacturing method thereof, In addition, the present invention relates to an electronic information device equipped with such a highly reliable solid-state imaging device.
従来から、カメラ付携帯、デジタルスチルカメラ(DSC)、監視カメラなどでは、撮像装置として、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサなどの固体撮像素子(以下、CCD型固体撮像素子ともいう。)が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a camera-equipped mobile phone, a digital still camera (DSC), a surveillance camera, and the like, a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor (hereinafter also referred to as a CCD solid-state imaging device) is used as an imaging device. It has been.
図8は、従来のCCD型の固体撮像素子を説明する図であり、図8(a)は、このCCD型の固体撮像素子の全体構成を模式的に示し、図8(b)は、このCCD型の固体撮像素子における電荷検出部の断面構造を示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional CCD type solid-state imaging device. FIG. 8A schematically shows the entire configuration of the CCD type solid-state imaging device, and FIG. The cross-sectional structure of the charge detection part in a CCD type solid-state image sensor is shown.
図8(a)に示すように、CCD型の固体撮像素子210は、マトリクス状に配列され、光電変換を行う複数の受光部(光電変換領域)Pxと、各受光部列に対応して設けられ、該光電変換領域で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部(垂直CCD)211と、該垂直転送部211からの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部(水平CCD)212とを有している。また、この固体撮像素子210は、該水平転送部212の最終段側に配置され、転送されてきた信号電荷を検出して電圧信号として出力する電荷検出部213と、電荷検出部213に蓄積された信号電荷を固体撮像素子210の外部に排出する電荷排出部214とを有している。ここで、受光部PDはフォトダイオードからなり、電荷検出部220は、該水平転送部212の最終段側に配置され、転送されてきた信号電荷を蓄積する電荷蓄積部213と、検出された信号電荷を信号電圧に変換して増幅する出力部215とを有している。また、上記各受光部PDは、この固体撮像素子における各画素Pxを形成するものである。
As shown in FIG. 8A, the CCD solid-
このようなCCD型の固体撮像素子210においては、受光部(フォトダイオード)PDで発生した信号電荷を、電荷転送部(垂直CCD211及び水平CCD212)により転送し、この信号電荷を電荷検出部220で信号電圧に変換して出力している。
In such a CCD type solid-
通常、この電荷検出部220にはFDA(フローティング・ディフュージョン・アンプ)という構造が用いられており、このFDA構造における電荷蓄積部及び出力部は図8(b)に示すように構成されている。
Normally, the
図8(b)に示すように、シリコン基板51の表面領域には、電荷蓄積部213を形成する検出部N+不純物層55と、電荷排出部214を構成するリセットドレインN+不純物拡散層57とが形成されされている。また、不純物層55と不純物層57との間には、リセットトランジスタを構成するチャネル領域となるN−不純物層64aが形成され、該N−不純物層64a上には、リセットゲート電極RGを構成するポリシリコン層58が形成されている。また、検出部N+不純物層55の水平CCD側には、水平CCD212の転送チャネルを構成するN−不純物層64が形成されており、該不純物層64上には、水平CCD212の転送ゲート電極を構成する2層構造のポリシリコン層52が形成されている。
As shown in FIG. 8B, in the surface region of the
なお、転送ゲート電極OGは、電荷転送部から転送されてきた信号電荷を、電荷検出部220へと読み出す最終のゲート電極であり、リセットゲート電極RGは、電荷検出部220の電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットドレインRDに排出してリセットするためのゲート電極であり、このリセットドレインRDには、固体撮像素子を駆動するための駆動電圧(電源電圧)が印加されている。
The transfer gate electrode OG is the final gate electrode that reads the signal charge transferred from the charge transfer unit to the
図9は、上記電荷検出部220及びその近傍における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図であり、図9(a)は、活性領域(不純物層)の分離パターン、ゲート電極のパターン、N+不純物層パターン、コンタクトパターンのみを模式的に示している。図9(b)は、活性領域の分離パターン、N+不純物層の配置パターン、メタル層のパターンのみを示している。
FIG. 9 is a plan view for explaining the layout pattern of the impurity layer and the electrode in the vicinity of the
シリコン基板51(図9(b)参照)には、水平CCD212のチャネル領域となるN−不純物層64が形成されており、水平CCDを構成する2層転送電極として、第1層ポリシリコンからなる第1層ゲート電極52aと、第2層ポリシリコンからなる第2層ゲート電極52bとが交互に配置されている。このN−不純物層64の、水平CCD212の終端側部分は、リセットドレインを構成するN+不純物層(リセットドレイン不純物層)57につながっており、N+不純物層57とN−不純物層64との接続部分には、リセットゲートを構成するポリシリコン層58が絶縁膜(図示せず)を介して形成されている。
On the silicon substrate 51 (see FIG. 9B), an N - impurity layer 64 serving as a channel region of the
また、N−不純物層64の、リセットゲートRGと最終転送ゲート52cとの間の部分には、電荷検出部を構成するN+不純物層(検出部不純物層)55が形成されており、該N+不純物層55に近接するよう、出力部215のトランジスタ(出力回路トランジスタ)を構成するN−不純物層65が形成されている。
Further, an N + impurity layer (detection part impurity layer) 55 constituting a charge detection part is formed in a part of the N − impurity layer 64 between the reset gate RG and the
ここで、このトランジスタの不純物層65には絶縁膜(図示せず)を介してゲート電極となるポリシリコン層67が形成されており、該ポリシリコン層67の一端は検出部不純物層55上に位置している。また、トランジスタ不純物層65のゲート電極の両側部には、ソースドレイン領域となっており、上層のメタル配線57bと接続するためのコンタクトホール65aが形成されている。リセットドレイン不純物層57上には、この不純物層を、上層のメタル層59と接続するためのコンタクトホール57aが形成されている。なお、水平CCDを構成する転送ゲート52上にもメタル層54が形成されているが、このメタル層は、遮光膜として形成されたものであり、電気的な配線層としては用いられないものである。
Here, a
ここで電荷検出部が持つ容量成分CFDは次式のように表される。 Here, the capacitance component CFD possessed by the charge detection unit is expressed as follows.
CFD = C1+C2+C3+Cd+Cg+Cf
C1は、最終段転送ゲートOGと検出部不純物層(メタル配線56を含む)55と間の容量成分、C2はリセットゲートRGと検出部不純物層(メタル配線56を含む)と間の容量成分、C3は検出部メタル配線56とリセットドレイン配線59と間の容量成分、Cdは、検出部不純物領域内及び検出部不純物領域と基板との間の接合容量成分、Cgは出力部トランジスタの容量成分、Cfは、電荷検出部自体の浮遊容量成分、つまり電荷検出部を構成する導電性部材の浮遊容量成分である。
CFD = C1 + C2 + C3 + Cd + Cg + Cf
C1 is a capacitance component between the final transfer gate OG and the detection unit impurity layer (including the metal wiring 56) 55, C2 is a capacitance component between the reset gate RG and the detection unit impurity layer (including the metal wiring 56), C3 is a capacitance component between the detection
出力部の出力電圧Voutは、最終転送ゲートOGから電荷検出部220へ入力される電荷量をQsigとすると、次式で表される。
The output voltage Vout of the output unit is expressed by the following equation, where Qsig is the amount of charge input from the final transfer gate OG to the
Vout = Qsig/CFD
この式から、出力電圧Voutを大きくするには、電荷検出部の容量CFDを小さくする必要があることが分かる。
Vout = Qsig / CFD
From this equation, it can be seen that in order to increase the output voltage Vout, it is necessary to reduce the capacitance CFD of the charge detection unit.
このことから従来のCCD型固体撮像素子においては、電荷検出部上の誘電体膜を除去し、電荷検出部の容量成分をできるだけ小さくする対策が行われていた。 For this reason, in the conventional CCD type solid-state imaging device, a measure has been taken to remove the dielectric film on the charge detection unit and to make the capacitance component of the charge detection unit as small as possible.
図10は、このような対策を施したCCD型固体撮像素子を説明する断面図であり、図10(a)は、図9(a)及び(b)のXa−Xa線断面の構造(電荷検出部の断面構造)を示し、図10(b)は、図9(a)及び(b)のXb−Xb線断面の構造(電荷検出部の断面構造)を示している。 FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a CCD solid-state imaging device to which such a countermeasure is taken. FIG. 10A is a cross-sectional view of the structure (charge) of the Xa-Xa line in FIGS. FIG. 10B shows the Xb-Xb line cross-sectional structure of FIG. 9A and FIG. 9B (cross-sectional structure of the charge detection unit).
図10(a)に示す断面構造は、図8(b)に示す断面構造と同様に、シリコン基板51の表面領域には、電荷蓄積部213を形成する検出部N+不純物層55と、電荷排出部214を構成するリセットドレインN+不純物拡散層57とが形成されされている。また、不純物層55と不純物層57との間には、リセットトランジスタを構成するチャネル領域となるN−不純物層64aが形成され、該N−不純物層64a上には、リセットゲート電極RGを構成するポリシリコン層58が形成されている。また、検出部N+不純物層55の水平CCD側には、水平CCD212の転送チャネルを構成するN−不純物層64が形成されており、該不純物層64上には、水平CCD212の転送ゲート電極OGを構成する2層構造のポリシリコン層52が形成されている。
The cross-sectional structure shown in FIG. 10A is similar to the cross-sectional structure shown in FIG. 8B, in the surface region of the
出力部のトランジスタを構成するN−不純物層65が、検出部N+不純物層55とはフィールド絶縁膜66により分離されて形成されており、N−不純物層65上には、該トランジスタのゲート電極としてのポリシリコン層67が絶縁膜を介して形成され、ポリシリコン層67の一端が検出部N+不純物層55上に位置している。
The N − impurity layer 65 constituting the transistor of the output part is formed separated from the detection part N + impurity layer 55 by the
また、フィールド酸化膜及び不純物層上には、全面を覆うようメタル下絶縁膜53が形成されており、このメタル下絶縁膜53上には、遮光膜としてのメタル層54が水平CCDの転送電極上に形成され、また配線としてのメタル層56、59が形成されている。
On the field oxide film and the impurity layer, a lower
メタル層56は、メタル下絶縁膜53に形成されたコンタクトホールを介して、検出部N+不純物層55及び出力トランジスタのポリシリコン層67に接続されている。また、メタル層59は、メタル下絶縁膜53に形成されたコンタクトホールを介して、トランジスタ不純物層57に接続されている。
The
さらに基板全面には、これらのポリシリコン層52及び58を覆うようシリコン窒化膜などの素子保護膜60を介してオンチップ有機材料層61が形成され、その表面にはオンチップ表面反射防止膜63が形成されている。ここで、オンチップ有機材料層61には、オンチップカラーフィルター層62が含まれている。
Further, an on-chip
そして、この従来の固体撮像素子200では、図9(a)及び(b)に示す、検出部N+不純物層55を中心とする一定の半径の円の内側の領域Rは、オンチップ有機材料層61及びオンチップ表面反射防止膜63が除去されて露出している。
In this conventional solid-
次に、図10に示す固体撮像素子の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 10 will be described.
図11は、図10に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順(図(a)〜図(e))に示す断面図であり、特に、メタル層の形成工程以降の工程を示している。なお、メタル層の形成工程までの工程で得られる素子構造は、図10に示されている。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 10 in the order of steps (FIGS. (A) to (e)), and particularly shows the steps after the metal layer forming step. Yes. In addition, the element structure obtained by the process up to the formation process of the metal layer is shown in FIG.
まず、図10に示すように、シリコン基板51上に、電荷転送路となるN−不純物層64、リセットトランジスタのチャネル領域となるN−不純物層64a、検出部N+不純物層55、リセットドレインN+不純物層57を選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、2層のポリシリコンゲートによる電荷転送部52を形成し、検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極58を形成する。
First, as shown in FIG. 10, an N − impurity layer 64 serving as a charge transfer path, an N − impurity layer 64a serving as a channel region of a reset transistor, a detection unit N + impurity layer 55, and a reset drain N are formed on a
その後、全面にメタル下絶縁膜53を形成するとともに、遮光膜としての転送部上メタル層54、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線56、及びリセットドレインメタル配線59を形成する(図11(a))。
Thereafter, a lower
次に、これらメタルまでの下地構造71上に、シリコン窒化膜などの保護膜60を全面に形成する(図11(b))。このとき成膜条件としては、低温プラズマCVD装置において、温度300〜400℃、圧力1.5〜3.0Torr、高周波RF電力500〜1000W、低周波RF電力100〜700W、SiH4ガスの流量100〜200sccm、NH3ガスの流量200〜1000sccm、N2ガスの流量10000〜15000sccm、膜厚20〜50nmという条件を用いる。
Next, a
続いて、オンチップ層である透明有機材料を塗布して平坦化を行い、その後、カラーフィルター62などの有機系材料層をスピンコートにより形成する。さらにその上にオンチップ層である透明有機材料を、マイクロレンズの、受光部からの高さ(集光高さ)の調整のために、所定の厚さに形成する。例えば、マイクロレンズの集光高さについては、固体撮像素子の画素数などにより異なるが、受光部の開口面からマイクロレンズ底部までの距離が3.0〜7.0um程度になるよう、有機材料層の膜厚で調整する。
Subsequently, a transparent organic material that is an on-chip layer is applied and planarized, and then an organic material layer such as the
その後、シリコン酸化膜などの材料による表面反射防止膜63をやはり低温プラズマCVDにより形成する。その成膜条件としては、温度200〜250℃、圧力1.5〜3.5Torr、RF電力150〜300Wとし、SiH4・N2O・N2ガスを使用し、膜厚10〜50nmとする条件を用いる。
Thereafter, a
なお、カラーフィルター層62については、後のドライエッチング処理では残渣等が残り、完全に除去することが困難であるため、カラーフィルター形成時のフォトリソグラフィ処理時に、電荷検出部の上方に位置する部分を取り除いている。
The
そして、これら全てのオンチップ工程(カラーフィルターやマイクロレンズの形成工程)が完了した後に、検出部の上方に開口66aを有するエッチング用パターン66b(レジストマスクなど)を形成して、ドライエッチング処理により、反射防止膜であるシリコン酸化膜63、有機材料層61、保護膜であるシリコン窒化膜層60をエッチング除去する。
After all these on-chip processes (color filter and microlens forming process) are completed, an
このエッチング処理では、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜(アクリル膜)、シリコン窒化膜のエッチングが行われるので、プラズマエッチング装置を用いて、3ステップのエッチング処理が行われる。具体的には、エッチング処理としては、1回の処理であるが、この1回のエッチング処理の間に、処理条件がそれぞれの膜に適したエッチングステップに切り替えられることとなる。 In this etching process, since the silicon oxide film, the organic film (acrylic film), and the silicon nitride film are etched from the upper layer side, a three-step etching process is performed using a plasma etching apparatus. Specifically, although the etching process is a single process, the processing conditions are switched to an etching step suitable for each film during the single etching process.
シリコン酸化膜をエッチングする第1ステップのエッチング条件は、圧力500〜2000mtorr、RF電力750〜1500W、使用ガスO2・CHF3の条件とする。第2ステップでアクリル膜をエッチングするエッチング条件は、圧力500〜1500mtorr、RF電力300〜750W、使用ガスO2・CHF3という条件とする。第3ステップでシリコン窒化膜をエッチングするエッチング条件は、圧力1000〜2000mtorr、RF電力750〜1500W、使用ガスO2・CF4という条件とする。 The etching conditions of the first step for etching the silicon oxide film are as follows: pressure 500 to 2000 mtorr, RF power 750 to 1500 W, and used gas O 2 · CHF 3 . Etching conditions for etching the acrylic film in the second step are a pressure of 500 to 1500 mtorr, an RF power of 300 to 750 W, and a working gas O 2 · CHF 3 . Etching conditions for etching the silicon nitride film in the third step are a pressure of 1000 to 2000 mtorr, an RF power of 750 to 1500 W, and a working gas O 2 · CF 4 .
なお、これらオンチップ工程層(オンチップ工程で形成される層)については、固体撮像素子が外部との信号のやりとりを行うための電極パッド部分についても同時に除去される(図示せず)。 Note that, regarding these on-chip process layers (layers formed in the on-chip process), electrode pad portions for the solid-state imaging device to exchange signals with the outside are also removed at the same time (not shown).
従来のCCD型固体撮像素子は、上述したような構造を有し、また上述したような製造方法で製造されたものである。 A conventional CCD solid-state imaging device has the above-described structure, and is manufactured by the manufacturing method described above.
なお、特許文献1には、検出部の少なくとも一部にカラーフィルタアレイを構成する材料を配置しないようにすることで、電荷検出部の容量増大を防止して検出感度の低下を防止したものが開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 prevents a decrease in detection sensitivity by preventing an increase in the capacity of the charge detection unit by not arranging a material constituting the color filter array in at least a part of the detection unit. It is disclosed.
ところが、近年のCCD型固体撮像素子の用途として、車載の周辺モニターや事故前後の状況を記録するドライブレコーダー、あるいは高温高湿の地域での監視カメラ等、過酷な環境での使用が増加してきている傾向にある。 However, recent CCD-type solid-state imaging devices are increasingly used in harsh environments such as in-vehicle peripheral monitors, drive recorders that record the situation before and after an accident, or surveillance cameras in high-temperature and high-humidity areas. Tend to be.
これら過酷な環境下においては、固体撮像素子自体が高温になるだけではなく、パッケージのガラス接着部分から水分、さらには不純物が浸入することで、図10に示すようなメタル膜上の全ての膜が取り除かれているタイプの固体撮像素子では、検出部のメタル膜が侵入してきた水分と高温環境によって、腐食や変質をきたし、動作不良を発生させるなどの信頼性の大きな低下を引き起こすことになってしまうという問題がある。 In these harsh environments, not only the solid-state imaging device itself becomes high temperature, but also all the films on the metal film as shown in FIG. In solid-state image sensors where the metal film has been removed, the moisture and high-temperature environment that the metal film in the detection unit has penetrated cause corrosion and deterioration, leading to a significant decrease in reliability such as malfunction. There is a problem that it ends up.
そこで、これら過酷な使用環境に対応するため、図12に示すように、図11に示す固体撮像素子200における、基板上の電荷検出部が配置された領域Rに保護膜(シリコン窒化膜)60のみを残す構造を採用した固体撮像素子200aはすでに開発されている。
Therefore, in order to cope with these harsh usage environments, as shown in FIG. 12, in the solid-
図13は、図12に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順(図(a)〜図(e))に示す断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 12 in the order of steps (FIGS. (A) to (e)).
図12に示す固体撮像装置200aの製造方法は、図11に示す固体撮像素子200の製造方法とほぼ同じ工程を有するものであるが、図11に示す固体撮像素子200の製造方法とは、図13(e)に示す電荷検出部上に形成されている膜をエッチングする工程が、図12(e)に示す固体撮像装置200のものと異なる。
The manufacturing method of the solid-
つまり、図12に示す固体撮像素子200aの製造方法では、オンチップ層を形成した後は、図11に示す固体撮像素子200の製造方法のように、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜(アクリル膜)、シリコン窒化膜の3つの膜のエッチングを行うのではなく、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜(アクリル膜)の2つの膜のエッチングのみを行い、つまり、シリコン窒化膜のエッチングステップは行わないようにしている。
That is, in the manufacturing method of the solid-
なお、図12に示す固体撮像素子の製造方法における図13(a)〜(d)に示す工程は、図10に示す固体撮像素子の製造方法における図11(a)〜(d)に示す工程と全く同一である。 Note that the steps shown in FIGS. 13A to 13D in the method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 12 are the steps shown in FIGS. 11A to 11D in the method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. Is exactly the same.
なお、電極パッド部については、電気的な接続のために、シリコン窒化膜を取り除く必要があるので、シリコン窒化膜のエッチング時には、このシリコン窒化膜が選択的に除去されるようパターニングされたマスクを用いたり、電極パッド部分のシリコン窒化膜については、上層側のシリコン酸化膜及び有機系膜(アクリル膜)の2つの膜のエッチング工程とは独立して行ったりするなどの工夫をする必要がある。 For the electrode pad portion, it is necessary to remove the silicon nitride film for electrical connection. Therefore, when etching the silicon nitride film, a mask patterned so as to selectively remove the silicon nitride film is used. It is necessary to devise a method such as using the silicon nitride film at the electrode pad portion or independently of the etching process of the upper silicon oxide film and the organic film (acrylic film). .
このように電荷検出部上にシリコン窒化膜を残すことにより、外部から固体撮像素子のパッケージ内に侵入した水分(さらには不純物)と、固体撮像素子のメタル配線とが直接接触することはなくなり、メタルの変質や腐食を防ぐことができ、このため動作不良等の問題をある程度防ぐことができるようになる。 By leaving the silicon nitride film on the charge detection portion in this way, moisture (and impurities) that has entered the package of the solid-state imaging device from the outside and the metal wiring of the solid-state imaging device are not in direct contact with each other, It is possible to prevent the deterioration and corrosion of the metal, so that problems such as malfunction can be prevented to some extent.
しかしながら、上述したように、電荷検出部を構成するメタル層上に絶縁膜を残すことで、検出部の容量増加を招くことになり、同じ光量入射で約1割程度の出力低下を招くといったこととなる。 However, as described above, leaving the insulating film on the metal layer that constitutes the charge detection unit causes an increase in the capacitance of the detection unit, resulting in a decrease in output of about 10% at the same incident light amount. It becomes.
また、特許文献2には、図12に示す固体撮像素子と同様、電荷検出部に相当するCCD出力部をモールド樹脂より誘電率が低い低誘電率物質により覆ったものが開示されているが、この特許文献2に開示のものも、図12に示す固体撮像素子と同様、電荷検出部を構成するメタル層上に絶縁膜を残すことで、検出部の容量増加を招くことになる。
また、電荷検出部全体としての容量低減策としては、種々の方法があり、例えば、特許文献3及び4には、いずれも、電荷検出部−初段トランジスタ間の配線層(ポリシリコン)と基板(GND電位)との間の容量を低減したものが開示されている。
In addition, there are various methods for reducing the capacity of the charge detection unit as a whole. For example,
ただし、この引用文献3及び4は、電荷検出部の上側に形成される絶縁膜と、電荷検出部を構成する導電層との間の容量(浮遊容量)を少なくするものではない。
However, the cited
以上のように、従来の技術では、出力信号の電圧が増加するように電荷検出部上の誘電体膜を除去することと、電荷検出部を構成するメタル配線の腐食等を防ぎ、信頼性の高いデバイスを作製することとは相反するものであり、その両方を満足する固体撮像素子を実現することは困難であった。 As described above, in the conventional technique, the dielectric film on the charge detection unit is removed so that the voltage of the output signal increases, and the corrosion of the metal wiring constituting the charge detection unit is prevented, and the reliability is improved. It is contrary to manufacturing a high device, and it has been difficult to realize a solid-state imaging device that satisfies both of them.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電荷検出部を構成するメタル配線層による容量を増大させることなく、該電荷検出部を構成するメタル配線層の変質や腐食を防ぐことができ、これにより信号電荷を信号電圧に変化する変換効率が高く、しかも信頼性の高い固体撮像素子、及びその製造方法、並びにこのような固体撮像素子を用いた電子情報機器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the alteration of the metal wiring layer constituting the charge detection unit can be achieved without increasing the capacity of the metal wiring layer constituting the charge detection unit. And a solid-state imaging device with high conversion efficiency that can change signal charges into signal voltages and thereby have high reliability, a method for manufacturing the same, and an electronic information device using such a solid-state imaging device The purpose is to obtain.
本発明に係る固体撮像素子は、半導体基板上に設けられた複数の光電変換領域と、該複数の光電変換領域で光電変換により得られた信号電荷を転送する電荷転送部と、転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換する電荷検出部と、該信号電圧を増幅して外部へ画素信号として出力する出力回路とを有する固体撮像素子であって、該電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The solid-state imaging device according to the present invention has been transferred to a plurality of photoelectric conversion regions provided on a semiconductor substrate, and a charge transfer unit that transfers signal charges obtained by photoelectric conversion in the plurality of photoelectric conversion regions. A solid-state imaging device having a charge detection unit that converts a signal charge into a signal voltage, and an output circuit that amplifies the signal voltage and outputs the signal voltage to the outside as a pixel signal, and a conductive layer that constitutes the charge detection unit; A hollow structure in which a hollow region is interposed between the conductive layer and the insulating layer covering the conductive layer can achieve the above object.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記中空構造を形成する導電性層は、メタル層であることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the conductive layer forming the hollow structure is preferably a metal layer.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記中空構造を形成する導電性層であるメタル層を覆う絶縁層は、2層の保護膜で構成されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the insulating layer covering the metal layer, which is the conductive layer forming the hollow structure, is composed of two protective films.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記2層の保護膜は、いずれもシリコン窒化膜であることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the two protective films is a silicon nitride film.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記中空構造を形成する導電性層の下側には、該中空領域を形成するためのエッチング処理で用いるエッチングストップ膜として、該エッチング処理に対するエッチング耐性を有する膜が形成されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device, the present invention has an etching resistance to the etching process as an etching stop film used in the etching process for forming the hollow region below the conductive layer forming the hollow structure. A film is preferably formed.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記エッチング処理に対するエッチング耐性を有する膜は、シリコン窒化膜であることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the film having etching resistance to the etching process is preferably a silicon nitride film.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記中空構造を形成する絶縁層上には、透明有機材料、カラーフィルター材料、及び反射防止膜層が前記中空領域を覆うよう積層されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that a transparent organic material, a color filter material, and an antireflection film layer are laminated on the insulating layer forming the hollow structure so as to cover the hollow region.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記透明有機材料、前記カラーフィルター材料、及び前記反射防止膜層はそれぞれ、オンチップ材料層であることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the transparent organic material, the color filter material, and the antireflection film layer is an on-chip material layer.
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に設けられた複数の光電変換領域と、該複数の光電変換領域で光電変換により得られた信号電荷を転送する電荷転送部と、転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換する電荷検出部と、該信号電圧を増幅して外部へ画素信号として出力する出力回路とを有する固体撮像素子を製造する方法であって、該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。 A manufacturing method of a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion regions provided on a semiconductor substrate, a charge transfer unit that transfers signal charges obtained by photoelectric conversion in the plurality of photoelectric conversion regions, and a transfer A method of manufacturing a solid-state imaging device having a charge detection unit that converts a signal charge that has been generated into a signal voltage and an output circuit that amplifies the signal voltage and outputs the signal voltage to the outside as a pixel signal, the charge detection unit Forming a conductive layer comprising: a sacrificial layer for forming a hollow region on the conductive layer, covering the conductive layer; and an insulating layer covering the sacrificial layer And a step of removing the sacrificial layer so that a hollow region is formed between the conductive layer and the insulating layer, whereby the above object is achieved.
本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、該犠牲層を覆うよう第1の保護膜を形成する工程と、該第1の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、該第1の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第2の保護膜を形成する工程とを有することが好ましい。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of forming the insulating layer so as to cover the sacrificial layer includes the step of forming a first protective film so as to cover the sacrificial layer, and the first protective film. A step of selectively removing a portion located on the edge portion of the sacrificial layer to form a protective film opening, and a step of removing the sacrificial layer by exposing the sacrificial layer to an etchant through the protective film opening; And forming a second protective film on the first protective film so as to close the protective film opening.
本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記犠牲層はフォトレジスト膜であることが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, the sacrificial layer is preferably a photoresist film.
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の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第1の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第1の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去することが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, in the step of selectively removing a portion of the first protective film located on the edge portion of the sacrificial layer to form a protective film opening, The selective etching of the first protective film is performed using a photoresist mask, and when removing the photoresist film as the sacrificial layer, the photoresist mask used in the selective etching of the first protective film is also removed. Is preferred.
本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記犠牲層は、シリコン酸化膜であることが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, the sacrificial layer is preferably a silicon oxide film.
本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いることが好ましい。 The present invention provides a method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a film having etching resistance to etching of the sacrificial layer is formed as a base layer of the conductive layer before forming the conductive layer constituting the charge detection unit. In the etching process including the step of forming and removing the sacrificial layer, it is preferable to use a film having the etching resistance as an etching stopper layer.
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像素子であり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention is an electronic information device including an imaging unit that captures an image of a subject, and the imaging unit is the above-described solid-state imaging device according to the present invention, thereby achieving the above object. Is done.
次に、本発明の作用について説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
本発明においては、外部から侵入した水分等を防ぐ為に保護膜は形成するが、その保護膜はメタル膜と接触していない構造とすることで、出力信号の電圧が増加するように電荷検出部上の誘電体膜を除去することと、電荷検出部を構成するメタル配線の腐食等を防ぐことの両方を満足した固体撮像素子を得ることができる。 In the present invention, a protective film is formed to prevent moisture entering from the outside, but the protective film is not in contact with the metal film, so that the charge detection is performed so that the voltage of the output signal increases. It is possible to obtain a solid-state imaging device that satisfies both removal of the dielectric film on the portion and prevention of corrosion of the metal wiring constituting the charge detection portion.
つまり、電荷検出部を構成するメタル層上には、空洞を介して保護膜を形成することで、更にその上層のオンチップ層(有機系膜)は除去する必要がなく、全て残しても、電荷検出部での容量増加等の問題は発生しない。これにより、電荷検出部は、シリコン窒化膜の保護膜及びで被われているだけでなく、吸湿性の良い有機系膜によっても覆われることなる。 In other words, by forming a protective film on the metal layer that constitutes the charge detection unit via a cavity, it is not necessary to remove the on-chip layer (organic film) as an upper layer further, Problems such as an increase in capacitance at the charge detection unit do not occur. As a result, the charge detection part is not only covered with the protective film of the silicon nitride film but also covered with an organic film having good hygroscopicity.
このため、侵入した水分が直接保護膜に接触するのではなく、一度有機系膜などに吸収されて接触することになり、更に信頼性の向上が見込める。 For this reason, the invaded moisture does not directly contact the protective film, but is once absorbed and contacted by the organic film or the like, and further improvement in reliability can be expected.
また、有機系膜だけでなく、その上にカラーフィルターを重ねて、電荷検出部上にこれらの有機系膜及びカラーフィルターを形成することにより、検出部への光入射も防ぐことができ、光入射により検出部で発生するノイズ成分の発生も抑えることができる。 In addition to organic films, color filters can be stacked on top of them, and these organic films and color filters can be formed on the charge detection section to prevent light from entering the detection section. Generation of noise components generated in the detection unit due to incidence can also be suppressed.
以上のように、本発明によれば、電荷検出部の容量増加による出力低下を防ぎ、更に従来の保護膜を残した信頼性の高い固体撮像素子よりも更に信頼性を向上し、更に出力部の遮光性を良くすることで、出力のノイズ成分も少なくした、高性能の固体撮像素子を実現できるという効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in output due to an increase in the capacitance of the charge detection unit, further improve the reliability compared with a highly reliable solid-state imaging device that leaves a conventional protective film, and further to the output unit. By improving the light-shielding property, it is possible to realize a high-performance solid-state imaging device with reduced output noise components.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による固体撮像素子を説明する図であり、図1(a)及び図1(b)は、この固体撮像素子の電荷検出部における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining a solid-state imaging device according to
つまり、図1(a)は、本実施形態1の固体撮像素子の電荷検出部及びその近傍における不純物層のレイアウト、及びこの不純物層上に形成されるポリシリコンゲート(ポリシリコンからなるゲート電極)のレイアウトを示している。また、図1(b)は、本実施形態1の固体撮像素子の電荷検出部及びその近傍における不純物層のレイアウト、及びこの不純物層上に形成されるメタル層のレイアウトを示している。
In other words, FIG. 1A shows the layout of the charge detection portion of the solid-state imaging device according to the first embodiment and the impurity layer in the vicinity thereof, and the polysilicon gate (gate electrode made of polysilicon) formed on the impurity layer. Shows the layout. FIG. 1B shows the layout of the impurity layer in the solid-state imaging device of
図2は、本実施形態1のCCD型固体撮像素子を説明する断面図であり、図2(a)は、図1(a)及び(b)のIIa−IIa線断面の構造(電荷検出部の断面構造)を示し、図2(b)は、図1(a)及び(b)のIIb−IIb線断面の構造(電荷検出部の断面構造)を示している。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the CCD solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line IIa-IIa in FIG. 1A and FIG. FIG. 2B shows the structure of the section taken along the line IIb-IIb in FIGS. 1A and 1B (cross-sectional structure of the charge detection section).
シリコン基板1(図1参照)には、水平CCD2のチャネル領域となるN−不純物層17が形成されており、N−不純物層17上には、水平CCDを構成する2層転送電極として、第1層ポリシリコンからなる第1層ゲート電極2aと、第2層ポリシリコンからなる第2層ゲート電極2bとが交互に配置されている。このN−不純物層17の、水平CCD2の終端側部分は、リセットドレインを構成するN+不純物層(リセットドレイン不純物層)8につながっており、N+不純物層8とN−不純物層17との接続部分17aには、リセットゲートを構成するポリシリコン層9が絶縁膜(図示せず)を介して形成されている。
On the silicon substrate 1 (see FIG. 1), an N − impurity layer 17 serving as a channel region of the
また、N−不純物層17の、リセットゲートと最終転送ゲート2cとの間の部分には、電荷検出部を構成するN+不純物層(検出部不純物層)6が形成されており、該N+不純物層6に近接するよう、出力部のトランジスタ(出力回路トランジスタ)を構成するN−不純物層18が形成されている。
Further, an N + impurity layer (detection part impurity layer) 6 constituting a charge detection part is formed in a part of the N − impurity layer 17 between the reset gate and the
ここで、トランジスタ不純物層18には絶縁膜(図示せず)を介してゲート電極となるポリシリコン層20が形成されており、該ポリシリコン層20の一端は検出部不純物層6上に位置している。また、トランジスタ不純物層18のゲート電極の両側部は、ソースドレイン領域となっており、上層のメタル配線18bと接続するためのコンタクトホール18aが形成されている。リセットドレイン不純物層8上には、この不純物層を、上層のメタル層10と接続するためのコンタクトホール8aが形成されている。なお、水平CCDを構成する転送ゲート2上にもメタル層5が形成されているが、このメタル層は、遮光膜として形成されたものであり、電気的な配線層としては用いられないものである。
Here, a
また、出力部のトランジスタを構成するN−不純物層18と、チャネルN−不純物層17及びリセットドレイン不純物層8とは、フィールド絶縁膜19により分離されて形成されている。
Further, the N − impurity layer 18, the channel N − impurity layer 17, and the reset
また、フィールド酸化膜及び不純物層上には、全面を覆うようメタル下絶縁膜3が形成されており、このメタル下絶縁膜3上には、遮光膜としてのメタル層5が水平CCDの転送電極を覆うよう形成され、また配線としてのメタル層7、10が形成されている。
Further, a metal lower insulating
メタル層7は、メタル下絶縁膜3に形成されたコンタクトホールを介して、検出部N+不純物層6及び出力トランジスタのポリシリコン層20に接続されている。また、メタル層10は、メタル下絶縁膜3に形成されたコンタクトホールを介して、トランジスタ不純物層8に接続されている。
The
さらに基板全面には、これらのポリシリコン層5、7、及び10を覆うよう、下側素子保護膜11及び上側素子保護膜12が形成され、さらにその上には、オンチップ有機材料層13が形成され、その表面にはオンチップ表面反射防止膜15が形成されている。ここで、オンチップ有機材料層13には、オンチップカラーフィルター層14が含まれている。
Further, a lower element
そして、この実施形態1の固体撮像素子100では、図1(a)及び(b)に示す、検出部N+不純物層6を中心とする一定のサイズの矩形領域Raでは、上記下側素子保護膜11の下側に空洞16が形成されている。
In the solid-
次に製造方法について説明する。 Next, a manufacturing method will be described.
図3は、図1に示す実施形態1の固体撮像素子の製造方法を工程順(図(a)〜図(g))に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 in order of steps (FIGS.
まず、シリコン基板1上に、電荷転送路となるN−不純物層17、リセットトランジスタのチャネル領域となるN−不純物層8、検出部N+不純物層6、リセットドレインN+不純物層8を選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、2層のポリシリコンゲートによる電荷転送部2を形成し、検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極9を形成する。
First, an N − impurity layer 17 serving as a charge transfer path, an N − impurity layer 8 serving as a channel region of a reset transistor, a detection unit N + impurity layer 6, and a reset drain N + impurity layer 8 are selectively formed on the
その後、全面にメタル下絶縁膜(シリコン酸化膜)3を形成するとともに、遮光膜としての転送部上メタル層5、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線7、及びリセットドレインメタル配線10を形成する(図3(a))。
Thereafter, an under-metal insulating film (silicon oxide film) 3 is formed on the entire surface, the transfer part
このように、基板上に不純物層、ポリシリコン層、メタル下絶縁膜、及びメタル層を順次形成して得られた下地構造21に、上記電荷検出部を構成するメタル配線7及びその周辺部分を覆うような平面パターンを有するレジスト膜11aを形成する(図3(b))。
In this manner, the
ここで使用するレジストについては、後にこのレジストがついたままの状態で下側素子保護膜(シリコン窒化膜)11を形成するので、なるべく耐熱性に優れた性能のものが良い。また、このレジスト形状が反映されて空洞16ができ、下側素子保護膜(シリコン窒化膜)11の空洞エッジ部分を、さらなるレジストマスク12aを用いてエッチング処理を行うことから、形成するレジスト膜11aの形状は、従来のレジストのようにレジスト膜の側面が垂直に近いものではなく、露光時のフォーカス条件や、現像後の熱処理条件により、レジスト膜の側面が傾斜した形状とする方が望ましい。
About the resist used here, since the lower element protective film (silicon nitride film) 11 is formed with the resist attached later, a resist having a performance excellent in heat resistance is preferable. Further, this resist shape is reflected to form a
続いて、上記レジスト膜11aを付けたままの状態で、プラズマCVD装置により下側素子保護膜11を形成する。
Subsequently, the lower
このときの成膜条件としては、従来より、更に低温のプラズマCVD処理により成膜を行うものとしている。具体的には、温度200〜300℃、圧力1.5〜3.0Torr、高周波RF電力500〜1000W、低周波RF電力100〜700W、SiH4ガス流量100〜200sccm、NH3ガス流量200〜1000sccm、N2ガス流量10000〜15000sccmの条件で、下側素子保護膜11としてのシリコン窒化膜を膜厚10〜50nmの厚さに成長させる(図3(c))。
As film formation conditions at this time, film formation is performed by plasma CVD processing at a lower temperature than in the past. Specifically, temperature 200-300 ° C., pressure 1.5-3.0 Torr, high-frequency RF power 500-1000 W, low-frequency RF power 100-700 W,
その後、保護膜11に覆われているレジスト膜11aを除去するために、保護膜11の一部をエッチング除去するために、レジストマスク12aを形成する。ここで、このレジストマスク12aのレジスト開口Aについては、図3(d)では一箇所しか示していないが、実際には、後の処理で空洞内材料が除去されやすくするために、図1(b)に示すように、メタル層上の数箇所にレジスト開口Aを設けている。
Thereafter, in order to remove the resist
そして、プラズマエッチング処理により、レジスト開口A内に露出した下側素子保護膜(シリコン窒化膜)11をエッチングして開口11cを形成する(図3(d))。このときの条件としては、従来の固体撮像素子におけるシリコン窒化膜のエッチング処理と同じである。つまり、このエッチング処理は、圧力1000〜2000mtorr、RF電力750〜1500Wで、使用ガスO2・CF4を用いて行う。
Then, the lower element protection film (silicon nitride film) 11 exposed in the resist opening A is etched by plasma etching to form an
その後、レジストマスク12a及び保護膜11に覆われたレジスト膜11aを一緒に、O2とCF4のプラズマ処理と、有機系のレジストハクリ液を用いたエッチング処理により、取り除く(図3(e))。ここで、SiNのエッチングとレジストのハクリの両者ともに、使用するガスとしてO2・CF4を用いているが、SiNのエッチングは、CF4がメインのガスで、レジストのハクリは、O2をメインガスとして微量のCF4を入れたものを用いる。
Thereafter, the resist
その後、上側素子保護膜であるシリコン窒化膜12を、やはり低温プラズマCVD処理により成膜する(図3(f))。成膜条件としては、前記下側素子保護膜としてのシリコン窒化膜の成膜条件と同じであるが、ここで注意しなくてはならないのは、下側素子保護膜11の成膜時の処理温度と、上側素子保護膜12の成膜時の処理温度との関係で、上側素子保護膜の成膜時の処理温度は、下側素子保護膜の成膜時の処理温度と同じか、もしくは低い温度で処理する必要があるということである。
Thereafter, a
これは、成膜処理が低温成膜CVD処理であるために、成膜したシリコン窒化膜中にはかなりの水素が含まれており、成膜したシリコン窒化膜を、成膜時の温度以上の温度雰囲気に晒すと離脱ガス等の影響により、成膜した膜が剥がれる等の問題が発生する可能性があるからである。 This is because the deposition process is a low-temperature deposition CVD process, and the deposited silicon nitride film contains a considerable amount of hydrogen. This is because exposure to a temperature atmosphere may cause problems such as peeling of the formed film due to the influence of the release gas and the like.
その後、オンチップ層である透明有機材料13を塗布して平坦化を行い、その後、カラーフィルター14などの有機系材料層をスピンコートにより形成する。さらにその上にオンチップ層である透明有機材料15を、マイクロレンズの、受光部からの高さ(集光高さ)の調整のために、所定の厚さに形成する。例えば、マイクロレンズの集光高さについては、固体撮像素子の画素数などにより異なるが、受光部の開口面からマイクロレンズ底部までの距離が3.0〜7.0um程度になるよう、有機材料層13の膜厚で調整する。
Then, the transparent
その後、シリコン酸化膜などの材料による表面反射防止膜15を、やはり低温プラズマCVDにより形成する。このときの成膜条件は、温度200〜250℃、圧力1.5〜3.5Torr、RF電力150〜300W、SiH4・N2O・N2ガス、膜厚10〜50nmという条件である。
Thereafter, a
ここでもやはり先ほどと同様に、反射防止膜であるシリコン酸化膜15の成膜時処理温度は、下側素子保護膜11及び上側素子保護膜12の成膜時の処理温度と同じか、低い温度で成膜処理を行う必要がある。
Here again, similarly to the above, the processing temperature at the time of forming the
従来の固体撮像素子の製造方法とは異なり、本発明の実施形態1による固体撮像素子の製造方法では、電荷検出部上のこれら有機系膜や反射防止膜は取り除く必要がなく、前記のように、防湿効果や遮光効果をもたらすことができる。
Unlike the conventional method for manufacturing a solid-state imaging device, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to
なお、固体撮像素子の外部と信号の授受を行うための電極パッド部分については、やはり有機系膜や反射防止膜は取り除く必要があるので、電極パッド部分のみのレジストパターンにより、やはりこれらの反射防止膜16、有機系膜14、上側素子保護膜12、下側素子保護膜11は、ドライエッチングで取り除く必要がある。なお、処理条件としては従来の固体撮像素子の製造方法におけるものと同じである。
In addition, since it is necessary to remove the organic film and the antireflection film for the electrode pad part for transmitting / receiving signals to / from the outside of the solid-state image sensor, these antireflections are also provided by the resist pattern only for the electrode pad part. The
なお、カラーフィルター層14については、後のドライエッチング処理では残渣等が残り、完全に除去することが困難であるため、カラーフィルター形成時のフォトリソグラフィ処理時に、電荷検出部の上方に位置する部分を取り除いている。
The
このように本実施形態1では、電荷検出部を構成するメタル層7上には、空洞を介して保護膜11及び12を形成することで、更にその上層のオンチップ層(有機系膜)13は除去する必要がなく、全て残しても、電荷検出部での容量増加等の問題は発生しない。これにより、電荷検出部は、シリコン窒化膜の保護膜11及び12で被われているだけでなく、吸湿性の良い有機系膜13によっても覆われることなる。
As described above, in the first embodiment, the
このため、侵入した水分が直接保護膜11及び12に接触するのではなく、一度有機系膜13などに吸収されて接触することになり、更に信頼性の向上が見込める。
For this reason, the invaded moisture does not directly contact the
また、有機系膜13だけでなく、その上にカラーフィルター14を重ねて、電荷検出部上にこれらの有機系膜13及びカラーフィルター14を形成することにより、検出部への光入射も防ぐことができ、光入射により検出部で発生するノイズ成分の発生も抑えることができる。
Further, not only the
(実施形態2)
図4は、本発明の実施形態2によるCCD型固体撮像素子を説明する断面図であり、図1(a)及び(b)のIIa−IIa線断面に相当する部分の構造を示している。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a CCD type solid-state imaging device according to
この実施形態2の固体撮像素子100aは、実施形態1の固体撮像素子100とほとんど違わない構造を有しているが、その製造方法が実施形態1の固体撮像素子の製造方法とは異なっており、この製造方法の相違によって、実施形態1の固体撮像素子100との若干の構造上の差異を有している。
The solid-
つまり、本実施形態2の固体撮像素子の製造方法では、実施形態1の固体撮像素子の製造方法にて、空洞16を形成するために用いる材料が異なっている。つまり、実施形態1の固体撮像素子の製造方法では、レジスト膜を用いていたが、この実施形態2の固体撮像素子の製造方法では、シリコン酸化膜を用いている。このため、この実施形態2の固体撮像素子では、空洞部の表面が下地形状を反映した凹凸構造となっている。また、この実施形態2の固体撮像素子では、空洞内の材料を除去のためのエッチングストップ膜4が形成されている点においても実施形態1のものとは異なっている。
That is, in the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment, the materials used for forming the
次に製造方法について説明する。 Next, a manufacturing method will be described.
図5は、上記実施形態2の固体撮像素子の製造方法を工程順(図(a)〜図(g))に示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment in the order of steps (FIGS. (A) to (g)).
まず、シリコン基板1上に、電荷転送路となるN−不純物層17、リセットトランジスタのチャネル領域となるN−不純物層17、検出部N+不純物層6、リセットドレインN+不純物層8を選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、2層のポリシリコンゲートによる電荷転送ゲート2を形成し、電荷検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極9を形成する。
First, on a
その後、全面にメタル下絶縁膜(メタル下層の層間絶縁膜)3を形成し、その上に、エッチングストップ膜4を形成する(図5(a))。
Thereafter, an under-metal insulating film (interlayer insulating film under the metal) 3 is formed on the entire surface, and an
なお、このメタル下層の層間絶縁膜には、通常はシリコン酸化膜やBPSG膜を使用する。また、ここでは、メタル下層の層間絶縁膜の形成後に、エッチングストップ膜であるシリコン窒化膜4を成膜するのであるが、シリコン窒化膜4の成膜は、メタル層の形成前であるので、400℃以上の高温での処理も可能である。例えば、通常の減圧CVD(熱CVD)装置にて、減圧CVD熱拡散炉にて、温度750〜900℃、使用ガスSiH2Cl2及びNH3及びN2という条件で、膜厚20〜50nmのシリコン窒化膜の成膜を行う。
Note that a silicon oxide film or a BPSG film is usually used for the interlayer insulating film under the metal. Further, here, after the formation of the interlayer insulating film under the metal, the
そして、この状態で、メタル配線と各ゲート電極や拡散層との接続用コンタクトホールの形成を行う。 In this state, a contact hole for connection between the metal wiring and each gate electrode or diffusion layer is formed.
これらの工程で注意する点としては、コンタクトホールの形成プロセスに、コンタクト段差軽減用のテーパーエッチングが入っている場合、シリコン窒化膜4がウェットエッチングの障害になるので、シリコン窒化膜の形成前にテーパー処理エッチングを行っておく必要があることである。
Note that in these steps, if the contact hole formation process includes taper etching for reducing the contact step, the
図6は、コンタクトホールの形成プロセスで、コンタクト段差軽減用のテーパーエッチングを行う場合を説明する工程(図(a)〜(d))を示している。 FIG. 6 shows steps (FIGS. (A) to (d)) for explaining a case where taper etching for reducing a contact step is performed in the contact hole formation process.
具体的には、シリコン基板1上に、電荷転送路となるN−不純物層17、リセットトランジスタのチャネル領域となるN−不純物層17a、検出部N+不純物層6などの不純物層を形成し、ポリシリコンゲート2、9を形成し、全面にメタル下絶縁膜3を形成した後(図6(a))、コンタクト形成用の第1のレジストマスク41を形成し、HF等の薬液によりメタル下絶縁膜3のウェットエッチング行う(図6(b))。これにより、メタル下絶縁膜3の、レジストマスク41の開口41aの下側部分に、側壁が傾斜した穴部3aを形成する(図6(b))。第1のレジストマスク41を除去した後、全面にシリコン窒化膜4を形成する(図6(c))。
More specifically, on the
さらに、該シリコン窒化幕41上にコンタクト形成用の第2のレジストマスク42を形成し、ドライエッチングにより、シリコン窒化膜41およびメタル下絶縁膜3にコンタクトホール3aを形成する(図6(d))。
Further, a second resist
このようなコンタクト段差軽減用のテーパーエッチングにより、コンタクトホールの断面形状を、その上端角部の形状を、緩やかに傾斜した形状とすることができる。 By such taper etching for reducing the contact step, the cross-sectional shape of the contact hole and the shape of the upper end corner of the contact hole can be gradually inclined.
次に、遮光膜としての転送部上メタル層5、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線7、及びリセットドレインメタル配線10を形成して、メタル配線7を電荷検出部を構成するN+不純物層6に接続し、リセットドレインメタル配線10をN+不純物層8に接続する(図5(b))。
Next, a
その後、空洞16を形成するための犠牲層を形成するのであるが、本実施形態2においては、まず、低温プラズマCVD処理によりシリコン酸化膜33を、メタル層5、メタル配線7及びリセットドレインメタル配線10を覆うよう形成する。
Thereafter, a sacrificial layer for forming the
このシリコン酸化膜33の成膜は、温度250〜400℃、圧力1.5〜3.5Torr、RF電力150〜300Wという条件で、SiH4・N2O・N2ガスを使用し、膜厚300〜700nmという条件で行う。
The
さらに、空洞部形成用レジストパターン34をシリコン酸化膜33上に形成し、プラズマエッチング処理により空洞用のシリコン酸化膜33をエッチングする。このエッチング条件としては、圧力150〜400mtorr、RF電力1000〜1500W、使用ガスCF4・CHF3・Arという条件を用いる。ここでも上述した実施形態1と同様に、後にシリコン酸化膜33上に形成したシリコン窒化膜11は取り除くことから、この空洞形成用膜(シリコン酸化膜)33aの断面形状は、できるだけ傾斜のついた形状(プラズマエッチング条件によりテーパーのついた形状)とすることが望ましい。
Further, a cavity forming resist
次に第1の保護膜層であるシリコン窒化膜11を低温プラズマCVD処理により形成する。成膜条件としては、温度250〜400℃、圧力1.5〜3.0Torr、高周波RF電力500〜1000W、低周波RF電力100〜700W、SiH4ガス流量100〜200sccm、NH3ガス流量200〜1000sccm、N2ガス流量10000〜15000sccm、膜厚10〜50nmという条件とする。
Next, a
その後、シリコン窒化膜11の下側のシリコン酸化膜33aを除去するために、第1保護膜11の一部をエッチング除去するためのレジストマスク35を形成する(図5(e))。
Thereafter, in order to remove the
ここで、このレジストマスク35の開口パターン35aについては、図5(b)の断面図では一箇所しか開口を示していないが、実際には、後に空洞内材料を簡単に除去できるように、図1(b)に示すように、メタル配線上の数箇所に開口Aを設けている。
Here, with respect to the opening pattern 35a of the resist
そしてプラズマエッチング処理によりレジスト開口部に露出した第1の保護膜としてのシリコン窒化膜11をエッチング除去する。その条件としては、前述の従来例と同じで、圧力1000〜2000mtorr、RF電力750〜1500W、使用ガスO2・CF4の条件を用いる。
Then, the
その後、レジストマスク35をO2系プラズマ処理や有機系ハクリ液にて取り除き、空洞部内部のシリコン酸化膜33aを薬液処理により取り除く(図5(f))。このとき使用する薬液としてはメタル層へのダメージがなるべく少ないように、バッファードHF液(BHFエッチャント)により除去することが望ましい。
Thereafter, the resist
なお、上記BHFエッチャントについては、フッ化水素とフッ化アンモニウムとフッ素系界面活性剤を水で薄めた混合薬品である。配線材料としてのアルミ系の膜に対しては若干のエッチング性を持つが、エッチング対象の空洞内部膜とのエッチレート差等から、アルミ膜のエッチングはほとんど問題にならない程度である。 The BHF etchant is a mixed chemical obtained by diluting hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and a fluorosurfactant with water. Although it has a slight etching property for an aluminum-based film as a wiring material, the etching of the aluminum film is hardly problematic because of an etching rate difference from the cavity inner film to be etched.
なお、上記従来技術及び実施形態の説明では示してないが、従来の固体撮像素子及び本実施形態の固体撮像素子では、配線としてアルミ合金を含む3層構造の配線を用いており、この3層構造の各層のうちの中間層のAl-Cu層がBHFエッチャントによりエッチングされる。 Although not shown in the above description of the prior art and the embodiment, the conventional solid-state imaging device and the solid-state imaging device of the present embodiment use a three-layer structure wiring including an aluminum alloy as the wiring. Of the layers of the structure, the Al—Cu layer as an intermediate layer is etched by a BHF etchant.
しかし、例えアルミ膜がエッチングされて後退したとしても、100nmまでの程度であれば素子動作上特に問題にはならないと考えられる。 However, even if the aluminum film is etched and receded, it is considered that there is no particular problem in device operation as long as the thickness is up to 100 nm.
そして実施形態1と同様に第2の保護膜シリコン窒化膜12、オンチップ有機材料層13、カラーフィルター層14、反射防止膜であるシリコン酸化膜15を形成して実施形態2の固体撮像素子の構造を完成する。
Similarly to the first embodiment, the second protective film
以下、本発明の実施形態1及び2の特徴について対比説明する。 Hereinafter, the features of the first and second embodiments of the present invention will be described in comparison.
実施形態1による固体撮像素子の製造方法は、形成すべき空洞部には犠牲層として有機レジストを埋め込んでおく製造方法であり、実施形態2による固体撮像素子の製造方法は、形成すべき空洞部には犠牲層としてシリコン酸化膜を埋め込んでおく方法である。 The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first embodiment is a manufacturing method in which an organic resist is embedded as a sacrificial layer in the cavity to be formed. The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the second embodiment includes the cavity to be formed. In this method, a silicon oxide film is embedded as a sacrificial layer.
実施形態1については、上記のように犠牲層としてレジストを使用することでその製造方法は簡便である反面、犠牲層の形成後の2回の保護膜形成時の処理温度をできるだけ高く設定する方が、成膜に適しているが、その場合有機レジストの耐熱性能が要求されることになり、耐熱性の高い有機レジストは非常に高価でもある。また、従来の有機レジストの除去はO2プラズマ処理と有機系ハクリ液により行っていたが、本実施形態1においてはO2プラズマは空洞内のレジストに非常に当たり難く、そのハクリは有機系ハクリ液に頼らざるを得ないというデメリットがある。
In
一方、実施形態2では、上記実施形態1のような懸念点は無いが、BHF処理によるアルミの後退とエッチングストップ膜を形成するための工程増加のデメリットがある。 On the other hand, in the second embodiment, there is no concern as in the first embodiment, but there is a demerit of the recession of aluminum by the BHF treatment and an increase in the process for forming the etching stop film.
上記実施形態2の説明で示したように、コンタクトのテーパー処理を行う場合は、コンタクトのパターニング・エッチング処理を2回行う必要がある。 As shown in the description of the second embodiment, when the contact taper process is performed, the contact patterning / etching process needs to be performed twice.
以上のようなそれぞれのメリット・デメリットを考慮し、使用する製造設備やコストの観点から実施形態1及び2の製造方法を選択する必要がある。 In consideration of the merits and demerits as described above, it is necessary to select the manufacturing method of the first and second embodiments from the viewpoint of the manufacturing equipment to be used and the cost.
なお、以下、本発明の実施形態で利用可能な3層以上の多層構造のメタル配線について簡単に説明する。 Hereinafter, a metal wiring having a multilayer structure of three or more layers that can be used in the embodiment of the present invention will be briefly described.
各層の役割(目的)と使用材料は以下のとおりである。 The role (purpose) and materials used for each layer are as follows.
つまり、例えば3層構造の多層配線の中間層は、配線層本体部分であり、従来からの単層構造メタル配線と同様の膜が用いられる。例えば、上記実施形態では、この中間層としてAl-Cu層を用いることができるが、その他に純Al層やAl-Si層などが使用できる。 That is, for example, an intermediate layer of a multilayer wiring having a three-layer structure is a wiring layer body portion, and a film similar to a conventional single-layer metal wiring is used. For example, in the above embodiment, an Al—Cu layer can be used as the intermediate layer, but a pure Al layer, an Al—Si layer, or the like can also be used.
また、下層は、配線層の本体メタル(中間層)と、コンタクトで接触する基板のシリコン等の材料とが後の熱処理などにより反応することを防ぐ目的で形成されるものであり、高融点金属層を下層(下地メタル)として利用でき、バリアメタル層とも呼ばれる。例えば、この下地メタルとしてはTiN層を用いることができるが、その他にTi層、TiW層、W層などを用いることができる。さらに、下層バリアメタル層自体も、細かくは、極薄いTi層とTiN層との2層(Ti/TiN)で構成することが多い。 The lower layer is formed for the purpose of preventing the main body metal (intermediate layer) of the wiring layer and the material such as silicon of the substrate that is in contact with the contact from reacting by a subsequent heat treatment or the like. The layer can be used as a lower layer (underlying metal) and is also called a barrier metal layer. For example, a TiN layer can be used as the base metal, but a Ti layer, a TiW layer, a W layer, or the like can also be used. Further, the lower barrier metal layer itself is often composed of two layers (Ti / TiN) of an extremely thin Ti layer and a TiN layer.
さらに、上層は、中間層メタル層がAl系の金属層であるため、光学的に非常に反射率の高い層となるため、反射防止膜として設けられるものである。 Furthermore, the upper layer is provided as an antireflection film because the intermediate metal layer is an Al-based metal layer and thus becomes an optically highly reflective layer.
つまり、配線層が、多層構造の中間層として用いられるメタルだけの単層構造である場合には、後のメタルパターン(上側のメタルパターン)の形成時に、この単層構造の下地メタル層(アルミ系膜)からの反射の影響により、微細なパターンが切れたり、CCDなどの高段差を有するデバイスでは、段差部でパターンくびれが発生したりすることとなる。従って、3層構造の多層配線の上層は、上記のような上側パターンの形成時にその下地層からの反射の悪影響が及ぶのを防ぐために、反射防止膜層として設けられる。 In other words, when the wiring layer has a single-layer structure consisting of only the metal used as the intermediate layer of the multilayer structure, the underlying metal layer (aluminum) of this single-layer structure is formed when a subsequent metal pattern (upper metal pattern) is formed. Under the influence of reflection from the system film), a fine pattern is cut off, or in a device having a high step such as a CCD, pattern constriction occurs at the step portion. Therefore, the upper layer of the multilayer wiring having the three-layer structure is provided as an antireflection film layer in order to prevent the adverse effect of reflection from the underlying layer when the upper pattern as described above is formed.
さらには、上層は、上層と下層との成膜プロセスの簡便さなどから、下層と同じ高融点金属層が上層として用いられることが多い。本実施形態では、上層としては、TiN層を用いることができるが、その他にTiWなどを用いることができる。ただし、純Ti層や純W層は反射が大きいと考えれるので、使用条件が限られる場合がある。 Furthermore, for the upper layer, the same refractory metal layer as the lower layer is often used as the upper layer because of the simplicity of the film forming process between the upper layer and the lower layer. In the present embodiment, a TiN layer can be used as the upper layer, but TiW or the like can also be used. However, since the pure Ti layer and the pure W layer are considered to have a large reflection, the use conditions may be limited.
さらに、上記実施形態1および2では、特に説明しなかったが、上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
(実施形態3)
図7は、本発明の実施形態3として、実施形態1および2のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
Furthermore, although not specifically described in the first and second embodiments, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using at least one of the solid-state imaging devices of the first and second embodiments as an imaging unit. An electronic information device having an image input device, such as an image input camera, a scanner, a facsimile machine, or a camera-equipped mobile phone, will be briefly described below.
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an electronic information device using the solid-state imaging device according to any one of
図7に示す本発明の実施形態3による電子情報機器90は、本発明の上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部91として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部92と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部93と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部94と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有している。
An
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
本発明は、固体撮像素子及びその製造方法、並びに電子情報機器の分野において、電荷検出部を構成するメタル配線層による容量を増大させることなく、該電荷検出部を構成するメタル配線層の変質や腐食を防ぐことができ、これにより信号電荷を信号電圧に変化する変換効率が高く、しかも信頼性の高い固体撮像素子、及びその製造方法、並びにこのような固体撮像素子を用いた電子情報機器を得ることができる。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a method for manufacturing the same, and an electronic information device, in which the metal wiring layer constituting the charge detection unit is altered without increasing the capacity due to the metal wiring layer constituting the charge detection unit. A solid-state imaging device that can prevent corrosion and thereby convert signal charges into signal voltages with high and high reliability, a manufacturing method thereof, and an electronic information device using such a solid-state imaging device Obtainable.
1 シリコン基板
2 水平CCD
2a 第1層ゲート電極
2b 第2層ゲート電極
3 メタル下絶縁膜
5、7、10 メタル層
6 検出部不純物層
8 リセットドレイン不純物層
8a、18a コンタクトホール
9 ポリシリコン層
6 検出部不純物層
10 上層のメタル層
11 下側素子保護膜
12 上側素子保護膜
13 オンチップ有機材料層
15 オンチップ表面反射防止膜
14 オンチップカラーフィルター層
16 空洞
17 チャネルN−不純物層
18 N−不純物層
18b 上層のメタル配線
19 フィールド絶縁膜
20 ポリシリコン層
90 電子情報機器
91 撮像部
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
100、100a 固体撮像素子
Ra 矩形領域
1
2a 1st
Claims (15)
該電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有する、固体撮像素子。 A plurality of photoelectric conversion regions provided on a semiconductor substrate, a charge transfer unit that transfers signal charges obtained by photoelectric conversion in the plurality of photoelectric conversion regions, and a charge that converts the transferred signal charges into a signal voltage A solid-state imaging device having a detection unit and an output circuit that amplifies the signal voltage and outputs it as a pixel signal to the outside,
A solid-state imaging device having a hollow structure in which a hollow region is interposed between a conductive layer constituting the charge detection section and an insulating layer covering the conductive layer.
前記中空構造を形成する導電性層は、メタル層である請求項1に記載の固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the conductive layer forming the hollow structure is a metal layer.
前記中空構造を形成する導電性層であるメタル層を覆う絶縁層は、2層の保護膜で構成されている、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The insulating layer that covers the metal layer, which is a conductive layer that forms the hollow structure, is a solid-state imaging device that includes two protective films.
前記2層の保護膜は、いずれもシリコン窒化膜である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The two-layer protective film is a solid-state imaging device, both of which are silicon nitride films.
前記中空構造を形成する導電性層の下側には、該中空領域を形成するためのエッチング処理で用いるエッチングストップ膜として、該エッチング処理に対するエッチング耐性を有する膜が形成されている、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A solid-state imaging device in which a film having an etching resistance to the etching process is formed as an etching stop film used in the etching process for forming the hollow region below the conductive layer forming the hollow structure .
前記エッチング処理に対するエッチング耐性を有する膜は、シリコン窒化膜である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 5,
The solid-state imaging device, wherein the film having etching resistance to the etching process is a silicon nitride film.
前記中空構造を形成する絶縁層上には、透明有機材料、カラーフィルター材料、及び反射防止膜層が前記中空領域を覆うよう積層されている、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A solid-state imaging device, wherein a transparent organic material, a color filter material, and an antireflection film layer are laminated on the insulating layer forming the hollow structure so as to cover the hollow region.
前記透明有機材料、前記カラーフィルター材料、及び前記反射防止膜層はそれぞれ、オンチップ材料層である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 7,
The transparent organic material, the color filter material, and the antireflection film layer are each an on-chip material layer.
該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、
該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、
該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、
該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含む、固体撮像素子の製造方法。 A plurality of photoelectric conversion regions provided on a semiconductor substrate, a charge transfer unit that transfers signal charges obtained by photoelectric conversion in the plurality of photoelectric conversion regions, and a charge that converts the transferred signal charges into a signal voltage A method of manufacturing a solid-state imaging device having a detection unit and an output circuit that amplifies the signal voltage and outputs the signal voltage to the outside as a pixel signal,
Forming a conductive layer constituting the charge detection unit;
Forming a sacrificial layer for forming a hollow region on the conductive layer so as to cover the conductive layer;
Forming an insulating layer to cover the sacrificial layer;
And a step of removing the sacrificial layer so that a hollow region is formed between the conductive layer and the insulating layer.
前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、
該犠牲層を覆うよう第1の保護膜を形成する工程と、
該第1の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、
該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、
該第1の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第2の保護膜を形成する工程とを有する、固体撮像素子の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 9,
Forming an insulating layer to cover the sacrificial layer,
Forming a first protective film to cover the sacrificial layer;
Selectively removing a portion of the first protective film located on the edge portion of the sacrificial layer to form a protective film opening;
Removing the sacrificial layer by exposing it to an etchant through the protective film opening;
Forming a second protective film on the first protective film so as to close the protective film opening.
前記犠牲層はフォトレジスト膜である、固体撮像素子の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 10,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the sacrificial layer is a photoresist film.
前記第1の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第1の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、
該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第1の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去する、固体撮像素子の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 11,
In the step of selectively removing a portion of the first protective film located on the edge portion of the sacrificial layer to form a protective film opening, selective etching of the first protective film is performed using a photoresist mask. Done,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the photoresist mask used in the selective etching of the first protective film is also removed when the photoresist film as the sacrificial layer is removed.
前記犠牲層は、シリコン酸化膜である、固体撮像素子の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 10,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the sacrificial layer is a silicon oxide film.
前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、
該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いる、固体撮像素子の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 13,
Before forming a conductive layer constituting the charge detection portion, including a step of forming a film having etching resistance to etching of the sacrificial layer as a base layer of the conductive layer,
In the etching process for removing the sacrificial layer, a method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the film having etching resistance is used as an etching stopper layer.
該撮像部は、請求項1に記載の固体撮像素子である電子情報機器。 An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject,
The electronic information device, wherein the imaging unit is a solid-state imaging device according to claim 1.
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