JP2013021352A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像素子は、シリコン基板10における上部に形成された光電変換を行うフォトダイオード11と、シリコン基板10上に、フォトダイオード11を覆うように形成されたシリコン酸化膜17と、シリコン酸化膜17の上に形成されたシリコン窒化膜18とを備える。シリコン窒化膜18は、フォトダイオード11の全部又は一部の上において、シリコン窒化膜18における少なくとも端部の膜厚よりも薄い膜厚部分を有している。
【選択図】図4
Description
20を形成すると同時に、フォトダイオード領域100Aにおいては、高濃度不純物拡散層122を形成する。
(f)と、第1のレジストパターンを除去する工程(g)とを備え、工程(g)の後に、半導体基板の全面に、トランジスタを覆うように、第3の絶縁膜を形成する工程(j)と、第3の絶縁膜におけるフォトダイオード上の全部又は一部分を露出する開口部を有する第3のレジストパターンを形成する工程(k)と、第3のレジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、第3の絶縁膜におけるフォトダイオード上の全部又は一部分を除去することにより、第2の絶縁膜におけるフォトダイオード上の全部又は一部分を露出する工程(l)とをさらに備え、第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜とは、フォトダイオードが形成されている領域以外の領域で積層される。
本発明の第1の実施形態に係る固体撮像素子及びその製造方法について説明する。
ォトダイオード11上のシリコン酸化膜17(図示せず)及びシリコン窒化膜18からなる積層構造が形成されている。
n型の拡散層からなるフォトダイオード11が形成されている。この状態で、センサ領域10A及びトランジスタ領域10Bにおいて、フォトダイオード11が形成されたシリコン基板10上に、熱酸化により、膜厚が10nm程度のシリコン酸化膜31を形成した後、シリコン酸化膜31及び素子分離領域12の上に、減圧CVD法により、膜厚が200nm程度のポリシリコン膜32を堆積する。
40を行うことにより、センサ領域10Aにおいては、p型ウェル13におけるゲート電極16の外側方下の領域に浮遊拡散層14を形成すると共に、トランジスタ領域10Bにおいては、p型ウェル領域21におけるサイドウォールスペーサ25の外側方下の領域にソース拡散層22及びドレイン拡散層23を形成する。このとき、ヒ素イオンのイオン注入は、例えば加速エネルギーが50keVであって且つ注入ドーズ量が2×1015cm−2程度の条件下で、シリコン基板10に向けて注入するとよい。その後、レジストパターン39を除去することにより、上記図1(b)に示した構造を有する本実施形態に係る固体撮像素子が形成される。
本発明の第2の実施形態に係る固体撮像素子及びその製造方法について説明する。
係る固体撮像素子の製造方法は、上述の図4(a)及び(b)を用いて説明した固体撮像
素子の構造における特徴に伴う工程に特徴を有しており、その他の工程は、上述の第1の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法と同様であるから、以下ではその特徴部分を中心に説明する。
本発明の第3の実施形態に係る固体撮像素子及びその製造方法について説明する。
お、本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法は、上述の図6(a)及び(b)を用いて説明した固体撮像素子の構造における特徴に伴う工程に特徴を有しており、その他の工程は、上述の第1の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法と同様であるから、以下ではその特徴部分を中心に説明する。
を行う。これにより、ライナー膜26には、領域20bにおいて、フォトダイオード11上の少なくとも一部、並びに転送ゲートのゲート電極16におけるフォトダイオード11が形成されている側の側面及び上面の一部の上に形成されているシリコン窒化膜18を露出する開口部が形成される。その後、レジストパターン44を除去することで、上述の図6(b)に示した構造を得る。なお、領域20bにおいてライナー膜26に開口部を形成する工程では、シリコン窒化膜18を露出させることなく、下地となるシリコン窒化膜18とで構成する反射防止機能が発揮される程度に、ライナー膜26の一部が残存するように開口部を形成してもかまわない。この場合に残存させる膜厚としては、第2の実施形態におけるシリコン窒化膜18と同様に、30nm以上であって且つ80nmの範囲内であることが望ましい。
おいてレジストパターン44を形成することにより、該レジストパターン44を用いたエッチングの際にコバルトシリサイドからなるサリサイド層42が露出することがない。このため、エッチング時やその後の洗浄時において、本実施形態に係る固体撮像素子だけではなく製造設備へのコバルトによる金属汚染が発生しないという効果も奏することができる。すなわち、図10に示すように、転送ゲートのゲート電極16上において図3(b)工程で用いたレジストパターン39の形成位置とオーバーラップしないようにレジストパターン44を形成した場合には、該レジストパターン44を用いたエッチングの際に転送ゲートのゲート電極16上のコバルトシリサイドからなるサリサイド層42が露出する領域45が生じるため、上記した固体撮像素子だけではなく製造設備へのコバルトによる金属汚染が発生するが、本発明によるとこのような事態を防止することができる。
本発明の第4の実施形態に係る固体撮像素子及びその製造方法について説明する。
態に係る固体撮像素子の製造方法は、上述の図8(a)及び(b)を用いて説明した固体撮像素子の構造における特徴に伴う工程に特徴を有しており、その他の工程は、上述の第1の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法と同様であるから、以下ではその特徴部分を中心に説明する。
化膜17との間にも断面形状I字状の絶縁膜が形成される構造、もしくは、断面形状I字状のサイドウォールスペーサを構成する絶縁膜が、フォトダイオード11上を含んで転送ゲートのゲート電極16の上面の一部まで覆う構造をとることになる。
4 リセットトランジスタのゲート電極
5 アンプトランジスタのゲート電極
10 シリコン基板
10A センサ領域
10B トランジスタ領域
11 フォトダイオード
12 素子分離領域
13、21 深いp型ウェル
14 浮遊拡散層
15 ゲート絶縁膜
16 転送ゲートのゲート電極
17 シリコン酸化膜
18 シリコン窒化膜
19a、25a 断面形状L字状のシリコン酸化膜
19b、25b シリコン窒化膜
19、25 サイドウォールスペーサ
20a〜20c 領域
22 ソース拡散層
23 ドレイン拡散層
24 トランジスタのゲート電極
26 ライナー層
31 シリコン酸化膜
32 ポリシリコン膜
33、39、41、44 レジストパターン
34、40、41 イオン注入
35 転送ゲートの低濃度不純物拡散層
36 トランジスタの低濃度不純物拡散層
37 シリコン酸化膜
38 シリコン窒化膜
42 サリサイド層
43 シリコン窒化膜
45 サリサイド層が露出した領域
Claims (17)
- 半導体基板における上部に形成された光電変換を行うフォトダイオードと、
前記半導体基板の上に、前記フォトダイオードを覆うように形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の上に形成され、前記フォトダイオードの上方の全部又は一部分を露出する開口部を有する第2の絶縁膜とを備え、
前記第1の絶縁膜は、前記フォトダイオードの全部又は一部の上方において、前記第1の絶縁膜の端部よりも膜厚が薄い薄膜部を有し、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とは、前記フォトダイオードが形成されている領域以外の領域で重なっている、固体撮像素子。 - 前記半導体基板の上であって、前記フォトダイオードの側方に形成されたトランジスタをさらに備える、請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とは、前記トランジスタのゲート電極の上方で重なっている、請求項2に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオードとは反対側にある前記トランジスタの側面に形成されたサイドウォールスペーサをさらに備える、請求項3に記載の固体撮像素子。
- 前記サイドウォールスペーサは、断面形状がL字状の第3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜の上に形成され、前記第3の絶縁膜とは異なる材料の第4の絶縁膜とを含む、請求項4に記載の固体撮像素子。
- 前記第3の絶縁膜は、シリコン酸化膜である、請求項5に記載の固体撮像素子。
- 前記第4の絶縁膜は、シリコン窒化膜である、請求項5または6に記載の固体撮像素子。
- 前記第4の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜と同一の膜である、請求項6または7に記載の固体撮像素子。
- 前記半導体基板と前記第1の絶縁膜の間に形成された第5の絶縁膜をさらに備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記第5の絶縁膜の屈折率は、前記第1の絶縁膜の屈折率と異なる、請求項9に記載の固体撮像素子。
- 前記第5の絶縁膜の屈折率は、前記第2の絶縁膜の屈折率と異なる、請求項9または10に記載の固体撮像素子。
- 前記第5の絶縁膜は、シリコン酸化膜である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記第3の絶縁膜は、前記第5の絶縁膜と同一の膜である、請求項9〜12のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記第1の絶縁膜は、シリコン窒化膜である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記薄膜部の厚みは30nm以上80nm以下である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
- 前記薄膜部は、前記開口部によって露出されている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
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