JP2892569B2 - 回路内蔵受光素子の作製方法 - Google Patents

回路内蔵受光素子の作製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、回路内蔵受光素子の
作製方法に関する。半導体基板の表面に、それぞれ半導
体部分と配線部分とを持ち、反射防止膜で覆われた受光
素子と、この受光素子が光を受けて発生した信号を処理
する信号処理回路とを備えた回路内蔵受光素子の作製方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の回路内蔵受光素子は次の
ようにして作製されている。まず、図5(a)に示すよう
に、半導体基板1の表面のフォトダイオード領域、信号
処理回路領域に、一般的な作製手順によって、それぞれ
フォトダイオードの半導体部分、信号処理回路の半導体
部分を形成する。上記フォトダイオードの半導体部分は
P型半導体基板1、N型エピタキシャル層2、N型埋込
拡散層3およびN型拡散層6からなる一方、上記信号処
理回路の半導体部分はP型半導体基板1、N型埋込拡散
層3、N型拡散層6、N型エピタキシャル層2、ベース
拡散層7,7′およびエミッタ拡散層8からなってい
る。なお、上記フォトダイオード領域と信号処理回路領
域とは、P型埋込分離拡散層4とP型分離拡散層5とで
仕切られ、両領域の表面は熱酸化膜9で覆われた状態と
なっている。次に、同図(b)に示すように、上記熱酸化
膜9のうちフォトダイオードの受光面上に存する部分を
除去(開口9aを形成)し、この上に、CVD法によっ
てシリコン窒化膜,シリコン酸化膜などからなる反射防
止膜10を設ける。次に、図6(c)に示すように、上記
フォトダイオード領域と信号処理回路領域内の所定の箇
所に、上記反射防止膜10の表面から上記半導体部分に
至るコンタクト用開口を形成し、この半導体基板1上に
例えばAlSiからなる導電層20を設ける。この導電
層20をパターン加工して、上記フォトダイオードおよ
び信号処理回路の配線部分12,13,21,22,1
1を形成する。次に、図6(d)に示すように、半導体基
板1上に、CVD法によって上記反射防止膜10と同様
の材料からなる保護膜(膜厚1μm程度)14を設け
る。なお、保護膜14は反射防止膜10上にそのまま残
しても良いが、さらに反射率を低減させたい場合は、図
7(e)に示すように、保護膜14のうちフォトダイオー
ドの受光面上の部分を除去(開口14aを形成)して、
反射防止膜9を露出させる。このように、受光面上に反
射防止膜9を露出させることにより、反射防止効果を高
めることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、回路内蔵受
光素子を高機能化、高性能化および高集積化するため
に、配線部分のピッチを縮小することが要請されてい
る。この結果、最近、上記導電層20をパターン加工す
る際、ウエットエッチングではなく、BCl3などのC
l系プラズマまたはCF4などのF系のプラズマを用い
たドライエッチングが行われている。ウエットエッチン
グは、等方性エッチングであり、サイドエッチによる線
幅シフトが大きいため、微細加工に適しないからであ
る。
【0004】しかしながら、上記Cl系プラズマ、F系
プラズマを用いて導電層20をエッチングする場合、エ
ッチングの終了時に下地の反射防止膜(シリコン窒化膜
などからなる)10がエッチングされる。このため、反
射防止膜10の膜厚が設計値から外れて、反射率が高く
なってしまうという問題がある。
【0005】同様に、保護膜14をエッチングすると
き、エッチングの終了時に下地の反射防止膜10がエッ
チングされる。このため、反射防止膜10の膜厚が設計
値から外れて、反射率が高くなるという問題がある。
【0006】なお、上記単層配線構造の回路内蔵受光素
子の場合に限られず、多層配線構造の回路内蔵受光素子
の場合も同様に、反射防止膜の膜厚が設計値から外れ
て、反射率が高くなるという問題が生ずる。
【0007】そこで、この発明の目的は、反射防止膜の
膜厚制御を高精度に行うことができ、したがって反射防
止膜の反射率を低下させることができる回路内蔵受光素
子の作製方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の回路内蔵受光素子の作製方法は、半導体
基板の表面に、それぞれ半導体部分と配線部分とを持
ち、反射防止膜で覆われた受光素子と、この受光素子が
光を受けて発生した信号を処理する信号処理回路とを備
えた回路内蔵受光素子の作製方法であって、上記半導体
基板の表面に、上記受光素子の半導体部分と、信号処理
回路の半導体部分をそれぞれ形成する工程と、上記半導
体基板上に、所定の屈折率を有する反射防止膜を設ける
工程と、上記反射防止膜の表面側から上記受光素子の半
導体部分、上記信号処理回路の半導体部分に至るコンタ
クト用開口を形成する工程と、上記半導体基板上に導電
層設け、この導電層をパターン加工して、上記受光素子
および信号処理回路の配線部分を形成するとともに、上
記受光素子の受光面に上記導電層を残す工程と、上記反
射防止膜に対するエッチングレートに比して上記導電層
に対するエッチングレートが大きい所定のエッチング液
を用いて、上記受光面上に残された導電層を除去する工
程を有することを特徴としている。
【0009】また、上記受光面上に残された導電層をエ
ッチングする前に、上記半導体基板上に保護膜を設け、
この保護膜と上記導電層の受光面上の部分とを続けてエ
ッチングするのが望ましい。
【0010】また、この発明の回路内蔵受光素子の作製
方法は、半導体基板の表面に、それぞれ半導体部分と配
線部分とを持ち、反射防止膜で覆われた受光素子と、こ
の受光素子が光を受けて発生した信号を処理する信号処
理回路とを備えた回路内蔵受光素子の作製方法であっ
て、上記半導体基板の表面に、上記受光素子の半導体部
分と、信号処理回路の半導体部分をそれぞれ形成する工
程と、上記半導体基板上に、所定の屈折率を有する反射
防止膜を設ける工程と、上記反射防止膜の表面側から上
記受光素子の半導体部分、上記信号処理回路の半導体部
分に至るコンタクト用開口を形成する工程と、上記半導
体基板上に第1の導電層設け、この第1の導電層をパタ
ーン加工して、上記受光素子および信号処理回路の配線
部分を形成するとともに、上記受光素子の受光面に上記
第1の導電層を残す工程と、上記半導体基板上に層間絶
縁膜を設け、この層間絶縁膜のうち上記受光素子の受光
面上に存する部分を除去する工程と、上記半導体基板上
に第2の導電層と保護膜とを順に設け、この保護膜のう
ち上記受光素子の受光面上に存する部分を除去する工程
と、上記反射防止膜に対するエッチングレートに比して
上記導電層に対するエッチングレートが大きい所定のエ
ッチング液を用いて、上記受光面上に残された第1,第
2の導電層を一度に除去する工程を有することを特徴と
している。
【0011】
【作用】この発明によれば、受光素子の受光面上におい
て、反射防止膜上に残された導電層が、上記反射防止膜
に対するエッチングレートに比して上記導電層に対する
エッチングレートが大きい所定のエッチング液を用いて
除去される。したがって、導電層のエッチング終了時
に、下地の反射防止膜のエッチング量が従来に比して低
減される。したがって、反射防止膜の膜厚が精度良く制
御されて、設計値に略一致する状態に仕上がる。この結
果、従来に比して、反射防止膜の反射率を低く抑えるこ
とが可能となる。なお、上記エッチング液でエッチング
するのは、配線部分ではない。配線部分は、従来通りド
ライエッチングを採用することによって、加工精度を維
持することができる。
【0012】また、上記受光面上に残された導電層をエ
ッチングする前に、上記半導体基板上に保護膜を設け、
この保護膜と上記導電層の受光面上の部分とを続けてエ
ッチングする場合、導電層が介在しているので、上記保
護膜のエッチングによって反射防止膜の膜厚が影響を受
けることがない。
【0013】また、後述するように、この発明は多層配
線構造の回路内蔵受光素子にも、容易に適用される。
【0014】
【実施例】以下、この発明の回路内蔵受光素子の作製方
法を実施例により詳細に説明する。
【0015】図1に示すように、図7(e)に示したもの
と同一の単層配線構造の回路内蔵受光素子を作製するも
のとする。なお、簡単のため、図中、同一の構成部分は
同一の番号で示している。
【0016】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板1の表面のフォトダイオード領域、信号処理回路領域
に、従来例と同様に一般的な作製手順によって、それぞ
れフォトダイオードの半導体部分、信号処理回路の半導
体部分を形成する。上記フォトダイオードの半導体部分
はP型半導体基板1、N型エピタキシャル層2、N型埋
込拡散層3およびN型拡散層6からなる一方、上記信号
処理回路の半導体部分はP型半導体基板1、N型埋込拡
散層3、N型拡散層6、N型エピタキシャル層2、ベー
ス拡散層7,7′およびエミッタ拡散層8からなってい
る。なお、上記フォトダイオード領域と信号処理回路領
域とは、P型埋込分離拡散層4とP型分離拡散層5とで
仕切られ、両領域の表面は絶縁膜としての熱酸化膜9で
覆われた状態となる。
【0017】次に、上記熱酸化膜9のうちフォトダイ
オードの受光面上に存する部分を除去(開口9aを形
成)し、この上に、CVD法によってシリコン窒化膜,
シリコン酸化膜などからなる反射防止膜10を設ける。
【0018】次に、上記フォトダイオード領域と信号
処理回路領域内の所定の箇所に、上記反射防止膜10の
表面から上記半導体部分に至るコンタクト用開口を形成
する。
【0019】次に、この半導体基板1上に例えばAl
Siからなる導電層20を設け、この導電層20をパタ
ーン加工して、上記フォトダイオードおよび信号処理回
路の配線部分12,13,21,22,11を形成す
る。このとき、上記フォトダイオードの受光面上に、導
電層20の一部15を残す。
【0020】次に、図1(b)に示すように、半導体基
板1上に、CVD法によって上記反射防止膜10と同様
の材料からなる保護膜(膜厚1μm程度)14を設け
る。
【0021】この後、保護膜14のうちフォトダイオ
ードの受光面上の部分を除去(開口14aを形成)し
て、導電層15を露出させる。続いて、上記反射防止膜
10に対するエッチングレートに比して導電層15に対
するエッチングレートが大きい所定のエッチング液を用
いて、導電層15を除去する(作製完了)。なお、この
例のように導電層15がAl系材料からなるときは、リ
ン酸系のエッチング液を用いれば良い。
【0022】このようにした場合、導電層15のエッチ
ング終了時に、下地の反射防止膜(シリコン窒化膜など
からなる)10のエッチング量を従来に比して低減でき
る。また、保護膜14のエッチングによって反射防止膜
10の膜厚が影響を受けることもない。したがって、反
射防止膜10の膜厚を精度良く制御でき、設計値に略一
致させることができる。この結果、従来に比して、反射
防止膜10の反射率を低く抑えることができる。
【0023】なお、反射率を低減する必要性があまりな
いときは、導電層15をリン酸系のエッチング液で除去
した後に、半導体基板1上に保護膜14を設け、上記フ
ォトダイオードの受光面上にそのまま保護膜14を残し
ても良い。
【0024】次に、この発明を適用して多層配線構造の
回路内蔵受光素子を作製する例について述べる。
【0025】図2(a)に示すように、先に述べた例の
工程〜と全く同様に工程を進めて、半導体基板1上
に、フォトダイオードおよび信号処理回路の配線部分1
2,13,21,22,11を形成するとともに、上記
フォトダイオードの受光面上に、導電層20の一部15
を残した状態にする。
【0026】次に、同図(b)に示すように、CVD法
によって層間絶縁膜16を形成し、この層間絶縁膜16
のうち上記フォトダイオードの受光面上の部分を除去す
る(開口16aを形成する)。このとき、導電層15を
残しているので、層間絶縁膜16のエッチングによって
反射防止膜10の膜厚が影響を受けることはない。
【0027】次に、図3(c)に示すように、半導体基
板1上に例えばAlからなる導電層17を設ける。
【0028】次に、図4(e)に示すように、半導体基
板1上に、CVD法によって上記反射防止膜10と同様
の材料からなる保護膜(膜厚1μm程度)18を設け
る。
【0029】この後、保護膜18のうちフォトダイオ
ードの受光面上の部分を除去(開口18aを形成)し
て、導電層17を露出させる。続いて、同図(f)に示す
ように、上記反射防止膜10に対するエッチングレート
に比して導電層17,15に対するエッチングレートが
大きい所定のエッチング液を用いて、導電層17,15
を一度に除去する(15aはエッチング残りを示してい
る。)。ここでは導電層17,15を同時に除去した
が、図2(b)の段階で導電層15をまず除去しておいて
もよい。なお、この例のように導電層17,15がAl
系材料からなるときは、リン酸系のエッチング液を用い
れば良い。
【0030】このようにした場合、導電層15のエッチ
ング終了時に、下地の反射防止膜(シリコン窒化膜など
からなる)10のエッチング量を従来に比して低減でき
る。また、保護膜18のエッチングによって反射防止膜
10の膜厚が影響を受けることもない。したがって、反
射防止膜10の膜厚を精度良く制御でき、設計値に略一
致させることができる。この結果、従来に比して、反射
防止膜10の反射率を低く抑えることができる。保護膜
18が反射防止膜10に比べてエッチングレートが大き
いエッチングが可能な場合には、保護膜18のうちフォ
トダイオードの受光面上の部分の除去(開口18aを形
成)は導電層17,15の除去後に行ってもよい。
【0031】なお、反射率を低減する必要性があまりな
いときは、図3(d)に示すように、上記導電層17を設
けた後(工程)、導電層17,15のうちフォトダイ
オードの受光面上の部分をリン酸系のエッチング液で除
去し、続いて、半導体基板1上に保護膜14を設け、そ
のまま保護膜14を残しても良い。
【0032】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の回
路内蔵受光素子の作製方法は、配線部分形成時に、受光
素子の受光面上に導電層を残し、この導電層を、反射防
止膜に対するエッチングレートに比して上記導電層に対
するエッチングレートが大きい所定のエッチング液を用
いて除去しているので、導電層のエッチング終了時に、
下地の反射防止膜のエッチング量を従来に比して低減す
ることができる。したがって、反射防止膜の膜厚を精度
良く制御して、設計値に略一致させることができる。こ
の結果、従来に比して、反射防止膜の反射率を低く抑え
ることができる。
【0033】また、上記受光面上に残された導電層をエ
ッチングする前に、上記半導体基板上に保護膜を設け、
この保護膜と上記導電層の受光面上の部分とを続けてエ
ッチングする場合、導電層が介在しているので、上記保
護膜のエッチングによって反射防止膜の膜厚が影響を受
けるのを防止できる。
【0034】また、この発明は多層配線構造の回路内蔵
受光素子に容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例の回路内蔵受光素子の作
製方法を説明する工程図である。
【図2】 この発明の一実施例の回路内蔵受光素子の作
製方法を説明する工程図である。
【図3】 上記回路内蔵受光素子の作製方法を説明する
工程図である。
【図4】 上記回路内蔵受光素子の作製方法を説明する
工程図である。
【図5】 従来の回路内蔵受光素子の作製方法を説明す
る工程図である。
【図6】 上記従来の回路内蔵受光素子の作製方法を説
明する工程図である。
【図7】 上記従来の回路内蔵受光素子の作製方法を説
明する工程図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 N型エピタキシャル層 10 反射防止膜 11,12,13,21,22 配線部分 14,17 保護膜 15,17,20 導電層 16 層間絶縁膜
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/10 H01L 27/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面に、それぞれ半導体部
    分と配線部分とを持ち、反射防止膜で覆われた受光素子
    と、この受光素子が光を受けて発生した信号を処理する
    信号処理回路とを備えた回路内蔵受光素子の作製方法で
    あって、 上記半導体基板の表面に、上記受光素子の半導体部分
    と、信号処理回路の半導体部分をそれぞれ形成する工程
    と、 上記半導体基板上に、所定の屈折率を有する反射防止膜
    を設ける工程と、 上記反射防止膜の表面側から上記受光素子の半導体部
    分、上記信号処理回路の半導体部分に至るコンタクト用
    開口を形成する工程と、 上記半導体基板上に導電層設け、この導電層をパターン
    加工して、上記受光素子および信号処理回路の配線部分
    を形成するとともに、上記受光素子の受光面に上記導電
    層を残す工程と、 上記反射防止膜に対するエッチングレートに比して上記
    導電層に対するエッチングレートが大きい所定のエッチ
    ング液を用いて、上記受光面上に残された導電層を除去
    する工程を有することを特徴とする回路内蔵受光素子の
    作製方法。
  2. 【請求項2】 上記受光面上に残された導電層をエッチ
    ングする前に、上記半導体基板上に保護膜を設け、この
    保護膜と上記導電層の受光面上の部分とを続けてエッチ
    ングすることを特徴とする請求項1に記載の回路内蔵受
    光素子の作製方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板の表面に、それぞれ半導体部
    分と配線部分とを持ち、反射防止膜で覆われた受光素子
    と、この受光素子が光を受けて発生した信号を処理する
    信号処理回路とを備えた回路内蔵受光素子の作製方法で
    あって、 上記半導体基板の表面に、上記受光素子の半導体部分
    と、信号処理回路の半導体部分をそれぞれ形成する工程
    と、 上記半導体基板上に、所定の屈折率を有する反射防止膜
    を設ける工程と、 上記反射防止膜の表面側から上記受光素子の半導体部
    分、上記信号処理回路の半導体部分に至るコンタクト用
    開口を形成する工程と、 上記半導体基板上に第1の導電層設け、この第1の導電
    層をパターン加工して、上記受光素子および信号処理回
    路の配線部分を形成するとともに、上記受光素子の受光
    面に上記第1の導電層を残す工程と、 上記半導体基板上に層間絶縁膜を設ける工程と、 上記半導体基板上に第2の導電層と保護膜とを順に設け
    る工程と、 上記反射防止膜に対するエッチングレートに比して上記
    導電層に対するエッチングレートが大きい所定のエッチ
    ング液を用いて、上記受光面上に残された第1,第2の
    導電層を除去する工程を有することを特徴とする回路内
    蔵受光素子の作製方法。
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