JP3493658B2 - Solid-state imaging device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子及び
その製造方法に関し、特に、可視光領域で使用される固
体撮像素子及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state image sensor used in a visible light region and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の固体撮像素子には、フレ
ームトランスファー型固体撮像素子あるいはフルフレー
ム型固体撮像素子と称されるものがある。フレームトラ
ンスファー型固体撮像素子の例として、特開平6-37297
号公報記載のものがある。2. Description of the Related Art Conventional solid-state image pickup devices of this type include those called frame transfer type solid-state image pickup devices or full-frame type solid-state image pickup devices. As an example of a frame transfer type solid-state image sensor, Japanese Patent Laid-Open No. 6-37297
There is one described in the official gazette.
【０００３】図8に特開平6-37297号公報記載のフレーム
トランスファー型固体撮像素子の全体構成を示す。この
固体撮像素子には、光電変換を行ない、かつ、発生した
信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から成る撮像領
域101と、撮像領域101で発生した信号電荷を一時的に蓄
え順次転送する垂直電荷結合素子列から成る蓄積領域10
2と、蓄積領域102から転送される信号電荷を順次出力す
る水平電荷転送レジスタ(水平電荷結合素子)103(出力部
を含む)とが設けられ、さらに撮像領域101において信号
電荷を転送するための駆動パルス電圧群ΦV1,ΦV2,ΦV
3,ΦV4を供給する金属で形成された低抵抗のバスライン
(裏打金属配線)111〜114が撮像領域101の上部に配線さ
れている。FIG. 8 shows the overall structure of a frame transfer type solid-state image pickup device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-37297. The solid-state imaging device includes an imaging region 101 that is composed of a vertical charge-coupled device row that performs photoelectric conversion and reads out the generated signal charges, and a vertical charge that temporarily stores and sequentially transfers the signal charges generated in the imaging region 101. Storage area 10 consisting of a row of coupling elements
2 and a horizontal charge transfer register (horizontal charge coupled device) 103 (including an output unit) that sequentially outputs the signal charges transferred from the accumulation region 102 are provided, and further for transferring the signal charges in the imaging region 101. Drive pulse voltage group ΦV1, ΦV2, ΦV
Low resistance bus line made of metal that supplies 3, ΦV4
(Backing metal wiring) 111 to 114 are wired above the imaging region 101.
【０００４】撮像領域101の平面構造は図9のようになっ
ている。P型チャネルストップ(p+型チャネル阻止領域)1
21により区画形成されたN型垂直電荷転送チャネル(n型C
CDチャネル領域)131〜134が設けられ、N型垂直電荷転送
チャネル(n型CCDチャネル領域)131〜134上に多結晶半導
体で形成された垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)14
1〜144が設けられ、P型チャネルストップ(p+型チャネル
阻止領域)121上にバスライン(裏打金属配線)111〜114が
設けられている。垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)
141〜144はP型チャネルストップ(p+型チャネル阻止領
域)121上でコンタクトホール151〜154を介してバスライ
ン(裏打金属配線)111〜114と接続されており、4相駆動
パルス電圧ΦV1,ΦV2,ΦV3,ΦV4の供給を受ける。The planar structure of the imaging area 101 is as shown in FIG. P-type channel stop (p + type channel stop region) 1
N-type vertical charge transfer channel (n-type C
CD channel regions) 131 to 134 are provided, and vertical charge transfer gates (poly Si transfer electrodes) 14 made of a polycrystalline semiconductor are formed on the N-type vertical charge transfer channels (n-type CCD channel regions) 131 to 134.
1-144 are provided, and bus lines (backing metal wiring) 111-114 are provided on the P-type channel stop (p + type channel blocking region) 121. Vertical charge transfer gate (poly-Si transfer electrode)
141 to 144 are connected to the bus lines (lining metal wiring) 111 to 114 via contact holes 151 to 154 on the P-type channel stop (p + type channel blocking region) 121, and the four-phase drive pulse voltage ΦV1, Received ΦV2, ΦV3, ΦV4.
【０００５】図10は図9のC-Cの位置における断面図であ
り、図11は図9のD-Dの位置における断面図である。図10
に示すように、N型垂直電荷転送チャネル(n型CCDチャネ
ル領域)131〜133、及びN型垂直電荷転送チャネル(n型CC
Dチャネル領域)131〜133を区画形成するP型チャネルス
トップ(p+型チャネル阻止領域)121は、N型半導体基板20
1上のP型ウェル202内に設けられ、垂直電荷転送ゲート
(ポリSi転送電極)142は、絶縁膜203を介してN型垂直電
荷転送チャネル(n型CCDチャネル領域)131〜133上に設け
られ、また、バスライン(裏打金属配線)111,112は、絶
縁膜204を介してP型チャネルストップ(p+型チャネル阻
止領域)121上に設けられおり、垂直電荷転送ゲート(ポ
リSi転送電極)142とバスライン(裏打金属配線)112は、
コンタクトホール152を介して接続されている。FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 9, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line DD of FIG. Figure 10
As shown in, the N-type vertical charge transfer channel (n-type CCD channel region) 131 to 133 and the N-type vertical charge transfer channel (n-type CC
The P-type channel stop (p + -type channel block region) 121 that defines and forms the D-channel region) 131 to 133 is an N-type semiconductor substrate 20.
Vertical charge transfer gate provided in P-type well 202 above 1.
The (poly-Si transfer electrode) 142 is provided on the N-type vertical charge transfer channels (n-type CCD channel regions) 131 to 133 via the insulating film 203, and the bus lines (lining metal wiring) 111 and 112 are insulating films. It is provided on the P-type channel stop (p + type channel blocking region) 121 via 204, and the vertical charge transfer gate (poly Si transfer electrode) 142 and the bus line (lining metal wiring) 112 are
It is connected through a contact hole 152.
【０００６】本発明が対象とする構成要素ではないが、
この固体撮像素子では、入射する光信号をバスライン
(裏打金属配線)群の開口部に集束させるための凸レンズ
211〜213がN型垂直電荷転送チャネル(n型CCDチャネル領
域)群上に設けられている。図11に示すように、垂直電
荷転送ゲート(ポリSi転送電極)の142と144は、垂直電荷
転送ゲート(ポリSi転送電極)の141と143に重なりを持っ
て形成されている。すなわち、この固体撮像素子は2層
以上の多結晶半導体層(ポリSi膜)工程を有するプロセス
で造られている。Although not a constituent element of the present invention,
In this solid-state image sensor, the incident optical signal is transferred to the bus line.
(Backing metal wiring) Convex lens for focusing on the opening of the group
211 to 213 are provided on the N-type vertical charge transfer channel (n-type CCD channel region) group. As shown in FIG. 11, the vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 142 and 144 are formed so as to overlap the vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 141 and 143. That is, this solid-state imaging device is manufactured by a process including two or more polycrystalline semiconductor layer (poly Si film) steps.
【０００７】特開平6-37297号公報記載の固体撮像素子
では、バスライン(裏打金属配線)群が、垂直電荷転送チ
ャネル(n型CCDチャネル領域)群の極近傍に位置するた
め、撮像領域周辺に配置されている場合と異なり、充分
に駆動パルス電圧を垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電
極)群に伝播させることができるため、垂直電荷転送ゲ
ート(ポリSi転送電極)群は、100 nm程度に薄膜化するこ
とができ、垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)群を透
過する光信号が増大し、高感度にすることができるとさ
れている。なお、フルフレーム型固体撮像素子の構成
は、フレームトランスファー型固体撮像素子の全体構成
から蓄積領域を取り除いたものである。In the solid-state imaging device described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-37297, the bus line (backing metal wiring) group is located in the immediate vicinity of the vertical charge transfer channel (n-type CCD channel area) group. Since the driving pulse voltage can be sufficiently propagated to the vertical charge transfer gate (poly Si transfer electrode) group, the vertical charge transfer gate (poly Si transfer electrode) group is about 100 nm. It is said that the thin film can be formed, and the optical signal transmitted through the group of vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) is increased, and high sensitivity can be achieved. The structure of the full-frame type solid-state image pickup device is obtained by removing the storage region from the entire structure of the frame transfer type solid-state image pickup device.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前述の特開平6-37297
号公報記載のフレームトランスファー型固体撮像素子に
おいては、バスライン(裏打金属配線)群を、垂直電荷転
送チャネル(n型CCDチャネル領域)群の極近傍に配置する
ことによって、垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)厚
を薄くすると駆動パルス電圧が充分に伝播しなくなると
いう電気的な課題を解決し、100 nm程度に薄膜化するこ
とができるようにしているが、これはあくまで電気的側
面からの可能性である。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the frame transfer type solid-state imaging device described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2004-242242, a group of bus lines (backing metal wiring) is arranged in the immediate vicinity of a group of vertical charge transfer channels (n-type CCD channel regions), so that (Si transfer electrode) The electrical problem that the drive pulse voltage does not propagate sufficiently when the thickness is thin is solved, and it is possible to reduce the thickness to about 100 nm, but this is from the electrical side only. It is a possibility.
【０００９】図10に示すように、垂直電荷転送ゲート
(ポリSi転送電極)は、転送電極として作用するN型垂直
電荷転送チャネル(n型CCDチャネル領域)直上部分もバス
ライン(裏打金属配線)とのコンタクトを形成する部分も
同一の膜厚になっている。従って、垂直電荷転送ゲート
(ポリSi転送電極)厚を薄くすると、そのコンタクトを形
成する部分も薄くなってしまう。バスライン(裏打金属
配線)とのコンタクトを形成するためのコンタクトホー
ルを開けるエッチングでは、全てのコンタクト部分で10
0％確実に開くようにしなければならないため、垂直電
荷転送ゲート(ポリSi転送電極)上の絶縁膜の厚さに対し
て丁度良い時間の例えば2倍近い時間を掛けてオーバー
エッチングする必要があり、垂直電荷転送ゲート(ポリS
i転送電極)をその分削ってしまうことになる。As shown in FIG. 10, a vertical charge transfer gate
The (poly-Si transfer electrode) has the same film thickness both on the N-type vertical charge transfer channel (n-type CCD channel region) that acts as a transfer electrode and on the part that forms a contact with the bus line (backing metal wiring). ing. Therefore, the vertical charge transfer gate
(Poly-Si transfer electrode) If the thickness is reduced, the contact forming portion also becomes thinner. In etching to open contact holes to form contacts with bus lines (metal wiring for backing), all contact parts are 10
Since it has to be opened 0% surely, it is necessary to spend over twice as much time as just the right time for the thickness of the insulating film on the vertical charge transfer gate (poly-Si transfer electrode) to perform overetching. , Vertical charge transfer gate (poly S
i transfer electrode) will be scraped by that amount.
【００１０】加えて、図11に示すように、垂直電荷転送
ゲート(ポリSi転送電極)142,144は、垂直電荷転送ゲー
ト(ポリSi転送電極)141,143とは別の上層の多結晶半導
体層(ポリSi膜)で造られており、当然両者の間に絶縁膜
を形成しなければならないが、少なくともこの絶縁膜厚
分、下層の垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)141,14
3上の絶縁膜厚が、上層の垂直電荷転送ゲート(ポリSi転
送電極)142,144上の絶縁膜厚より厚くなる。上記のコン
タクトホールを開けるエッチングは、絶縁膜の厚い方、
すなわち下層の垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)14
1,143へ100％確実にコンタクトホールが開くような条件
で行なう必要があるから、先に開いてしまう上層の垂直
電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)142,144はさらに余計
に削られてしまう。In addition, as shown in FIG. 11, the vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 142 and 144 are different from the vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 141 and 143 in the upper polycrystalline semiconductor layer (poly-Si transfer layer). Film, and of course an insulating film must be formed between them, but at least this insulating film thickness is the lower vertical charge transfer gate (poly-Si transfer electrode) 141, 14
The insulating film thickness on 3 is thicker than the insulating film thickness on the upper vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 142, 144. Etching to open the above contact holes is performed with a thicker insulating film,
That is, the lower vertical charge transfer gate (poly-Si transfer electrode) 14
Since it has to be performed under the condition that the contact hole is surely opened to 1,143, the upper vertical charge transfer gates (poly-Si transfer electrodes) 142, 144 that are opened first are further shaved.
【００１１】垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)の少
なくともコンタクトを形成する部分は、コンタクトホー
ルエッチング後にバスライン(裏打金属配線)と良好なコ
ンタクトを形成できる程度に厚さを確保しなければなら
ないので、この制約によって垂直電荷転送ゲート(ポリS
i転送電極)を差程薄くできず、充分高感度にはできない
という問題がある。特に、上層の垂直電荷転送ゲート
(ポリSi転送電極)を薄くすることが難しい。この問題を
解決する手段が、H.L.Peek他(アイ・イー・ディー・エ
ム テクニカル ダイジェスト、第567-570頁、1993年、I
EDM Technical Digest,pp.567-570,1993)の報告に見ら
れる。At least a portion of the vertical charge transfer gate (poly-Si transfer electrode) where a contact is to be formed must be thick enough to form a good contact with the bus line (backing metal wiring) after contact hole etching. Therefore, the vertical charge transfer gate (poly S
There is a problem that the i transfer electrode) cannot be made so thin that the sensitivity cannot be sufficiently high. In particular, the upper vertical charge transfer gate
It is difficult to thin the (poly-Si transfer electrode). A solution to this problem is HLPeek et al. (I.D.M. Technical Digest, pp. 567-570, 1993, I.
EDM Technical Digest, pp. 567-570, 1993).
【００１２】図12はH.L.Peek他報告のフレームトランス
ファー型固体撮像素子の撮像領域の平面構造図である。
4相駆動の垂直電荷結合素子列から成り、厚い第1層ポリ
Si膜から第1層ポリSi転送ゲート電極(第1相)311及び(第
3相)313が形成され、薄い第2層ポリSi膜から第2層ポリS
i転送ゲート電極(第2相)312及び(第4相)314が形成され
ている。裏打金属配線〔チタン-タングステン(TiW)/タ
ングステン(W)配線〕のポリSi転送ゲート電極へのコン
タクトはチャネルストップ301上の位置で行われる。第1
層ポリSi転送ゲート電極(第1相)311及び(第3相)313につ
いては、それ自体の幅が広くなった部分で為される。FIG. 12 is a plan view of the image pickup area of the frame transfer type solid-state image pickup device reported by HLPeek et al.
It consists of a vertical charge-coupled device array driven by 4-phase,
From the Si film to the first layer poly-Si transfer gate electrode (first phase) 311 and (first
(Three phases) 313 is formed, and the thin second-layer poly-Si film is changed to the second-layer poly-S film.
An i transfer gate electrode (second phase) 312 and a (fourth phase) 314 are formed. Contact of the backing metal wiring [titanium-tungsten (TiW) / tungsten (W) wiring] to the poly-Si transfer gate electrode is performed at a position on the channel stop 301. First
The layer poly-Si transfer gate electrodes (first phase) 311 and (third phase) 313 are formed in a portion where the width of the layer itself becomes wide.
【００１３】第2層ポリSi転送ゲート電極(第2相)312及
び(第4相)314については、第1層ポリSi転送ゲート電極
(第1相)311及び(第3相)313と同時に形成された島状ポリ
Si膜(第1層ポリSi)321がある部分で為される。図では島
状ポリSi膜(第1層ポリSi)321が第2層ポリSi転送ゲート
電極(第2相)312及び(第4相)314の上にあるかのように見
えるが、実際は島状ポリSi膜(第1層ポリSi)321は下にあ
り、表面を酸化した後、酸化膜を取り除いて、島状ポリ
Si膜(第1層ポリSi)321と第2層ポリSi転送ゲート電極(第
2相)312及び(第4相)314とが、ポリSi-ポリSiコンタクト
を形成している。前記島状ポリSi膜(第1層ポリSi)321を
設けることで、その下のゲート絶縁膜を傷めることな
く、薄い第2層ポリSi転送ゲート電極(第2相)312及び(第
4相)314と裏打金属配線とのコンタクトを形成すること
ができる。Regarding the second layer poly-Si transfer gate electrode (second phase) 312 and (fourth phase) 314, the first-layer poly-Si transfer gate electrode
Island poly formed simultaneously with (Phase 1) 311 and (Phase 3) 313
It is performed in a portion where the Si film (first layer poly Si) 321 is present. In the figure, it looks as if the island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si) 321 is on the second-layer poly-Si transfer gate electrodes (second phase) 312 and (fourth phase) 314. The poly-Si film (first-layer poly-Si) 321 is underneath, and after the surface is oxidized, the oxide film is removed to form island-shaped poly-Si film.
Si film (first layer poly-Si) 321 and second layer poly-Si transfer gate electrode (first layer
(Phase 2) 312 and (Phase 4) 314 form a poly-Si-poly Si contact. By providing the island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si) 321, the thin second-layer poly-Si transfer gate electrode (second phase) 312 and (second phase) without damaging the gate insulating film thereunder.
It is possible to form a contact between the (four-phase) 314 and the backing metal wiring.
【００１４】しかしながら、島状ポリSi膜(第1層ポリS
i)321は第1層ポリSi転送ゲート電極(第1相)311及び(第3
相)313と同時に形成されるので、島状ポリSi膜(第1層ポ
リSi)321に形成されるSi酸化膜が、第1層ポリSi転送ゲ
ート電極(第1相)311及び(第3相)313を酸化して形成され
る転送ゲート電極間絶縁のための層間Si酸化膜と同様に
厚めのSi酸化膜に成ってしまい、パターニング直後から
酸化後の正味の島状ポリSi膜(第1層ポリSi)321寸法の変
化が大きい。さらに、第1層ポリSi転送ゲート電極(第1
相)311及び(第3相)313を低抵抗にするための不純物、例
えばリンが高濃度添加されているため、酸化速度が大幅
に増大しており、Si酸化膜厚の制御性も低下している。
そのため、島状ポリSi膜(第1層ポリSi)321の大きさに
は、寸法変化に対するマージンを大きく見込まざるを得
ず、微細化するのが難しいという問題がある。H.L.Peek
他報告では、島状ポリSi膜(第1層ポリSi)321は2μm×2
μmの大きさを持っている。However, the island-shaped poly Si film (first layer poly S
i) 321 is the first layer poly-Si transfer gate electrode (first phase) 311 and (third phase)
Phase) 313, the Si oxide film formed on the island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si) 321 is the first-layer poly-Si transfer gate electrode (first-phase) 311 and (third phase). Phase) 313 to form a thicker Si oxide film similar to the interlayer Si oxide film for transfer gate electrode insulation, and the net island-like poly Si film (oxidized immediately after patterning (first 1-layer poly-Si) 321 Dimensional change is large. In addition, the first layer poly-Si transfer gate electrode (first
(Phase) 311 and (third phase) 313 impurities for reducing the resistance, for example, phosphorus is added at a high concentration, the oxidation rate is significantly increased, and the controllability of the Si oxide film thickness is also reduced. ing.
Therefore, the size of the island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si) 321 has to be expected to have a large margin for dimensional change, and there is a problem that it is difficult to miniaturize. HLPeek
In another report, the island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si) 321 is 2 μm × 2
It has a size of μm.
【００１５】本発明は、上記に鑑み、ポリSi転送電極を
極薄くしても裏打金属配線とのコンタクト形成部に充分
な製造マージンを持たせることができ、しかも微細化に
適合することにより、歩留まりが高く、高信頼性かつ高
感度の固体撮像素子を提供すること、及び該固体撮像素
子を製造する製造方法を提供することを目的とする。In view of the above, the present invention makes it possible to provide a sufficient manufacturing margin in the contact forming portion with the backing metal wiring even if the poly-Si transfer electrode is extremely thin, and by adapting to miniaturization, An object of the present invention is to provide a solid-state image sensor with high yield, high reliability and high sensitivity, and a manufacturing method for manufacturing the solid-state image sensor.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明の固体撮像素子は、少なくとも、光電変換を
行ない、かつ、発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結
合素子列から成る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列
の信号電荷を受け取り転送する水平電荷結合素子と、そ
の信号電荷を電荷-電圧変換して出力する出力部とを具
備する固体撮像素子において、前記垂直電荷結合素子列
には第1導電型CCDチャネル領域及びそれを垂直方向に区
切る第2導電型チャネル阻止領域が形成してあり、前記
第2導電型チャネル阻止領域の上に島状あるいは帯状の
前置Si酸化膜及びポリSi補強膜が設けてあり、少なくと
もSi窒化膜を含むゲート絶縁膜が第1導電型CCDチャネル
領域上及びポリSi補強膜上に設けてあり、ポリSi補強膜
上のゲート絶縁膜にはコンタクトホールが開口され、複
数層のポリSi転送電極の各層のポリSi転送電極がポリSi
補強膜とそれぞれポリSi-ポリSiコンタクトを形成して
おり、複数層のポリSi転送電極上に絶縁膜が形成してあ
り、複数層のポリSi転送電極のポリSi補強膜で厚さを増
した部分上の前記絶縁膜にコンタクトホールが開口さ
れ、前記コンタクトホールを介して複数層の各々のポリ
Si転送電極と裏打金属配線とが接続されていることを特
徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a solid-state image pickup device according to the present invention includes an image pickup region including at least a vertical charge-coupled device row for performing photoelectric conversion and reading out generated signal charges. A solid-state imaging device comprising a horizontal charge-coupled device that receives and transfers the signal charge of the vertical charge-coupled device column, and an output unit that performs charge-voltage conversion of the signal charge and outputs the signal charge. Is a first conductivity type CCD channel region and a second conductivity type channel blocking region that divides it vertically is formed, and an island-shaped or strip-shaped pre-Si oxide film and a band-shaped pre-silicon oxide film on the second conductivity type channel blocking region and A poly-Si reinforcing film is provided, and a gate insulating film including at least a Si nitride film is provided on the first conductivity type CCD channel region and on the poly-Si reinforcing film. Tohoru is opened, each layer of poly-Si transfer electrodes of a plurality layers of poly-Si transfer electrodes poly Si
A poly-Si-poly Si contact is formed with each of the reinforcing films, an insulating film is formed on the poly-Si transfer electrodes of multiple layers, and the thickness is increased by the poly-Si reinforcing film of the poly-Si transfer electrodes of multiple layers. A contact hole is opened in the insulating film on the exposed portion, and each of the plurality of layers of poly is formed through the contact hole.
It is characterized in that the Si transfer electrode and the backing metal wiring are connected.
【００１７】また、本発明の固体撮像素子の製造方法
は、前述の固体撮像素子の製造方法であって、第1導電
型CCDチャネル領域及びそれを垂直方向に区切る第2導電
型チャネル阻止領域を形成した後それらの上に前置Si酸
化膜を形成する工程と、前記前置Si酸化膜上にポリSi膜
を成長させた後パターニングして前記第2導電型チャネ
ル阻止領域上に島状あるいは帯状のポリSi補強膜を形成
する工程と、前記ポリSi補強膜をマスクにしてポリSi膜
パターニングで痛んだ前置Si酸化膜をエッチング除去す
る工程と、少なくともSi窒化膜を含むゲート絶縁膜を設
ける工程と、2層以上の複数層のポリSi転送電極の内の
最下層ポリSi転送電極と裏打金属配線とのコンタクトを
形成する部分に位置するポリSi補強膜上のゲート絶縁膜
にポリSi-ポリSiコンタクトホールを開ける工程と、ポ
リSi膜を成長させ不純物を添加するか、不純物を含んだ
ポリSi膜を成長させ、パターニングして最下層ポリSi転
送電極を形成する工程と、熱酸化法により最下層ポリSi
転送電極を酸化してSi酸化膜を形成する工程と、複数層
のポリSi転送電極の最下層ポリSi転送電極に続く各層の
ポリSi転送電極について最下層ポリSi転送電極形成と同
様に前記ポリSi補強膜上のゲート絶縁膜へのポリSi-ポ
リSiコンタクトホール開口から前記ポリSi転送電極熱酸
化までを順次施す工程と、最上層ポリSi転送電極と裏打
金属配線とのコンタクトを形成する部分に位置するポリ
Si補強膜上のゲート絶縁膜にポリSi-ポリSiコンタクト
ホールを開ける工程と、ポリSi膜を成長させ不純物を添
加するか、不純物を含んだポリSi膜を成長させ、パター
ニングして最上層ポリSi転送電極を形成する工程と、絶
縁膜を形成し複数層のポリSi転送電極全てへのコンタク
トホールをポリSi補強膜で厚さを増した部分に開口し裏
打金属配線を設ける工程を含むことを特徴とする。The solid-state imaging device manufacturing method of the present invention is the above-described solid-state imaging device manufacturing method, wherein the first conductivity type CCD channel region and the second conductivity type channel block region that vertically divides the first conductivity type CCD channel region are provided. After forming, a step of forming a pre-Si oxide film on them, and growing a poly-Si film on the pre-Si oxide film and then patterning to form islands or the like on the second conductivity type channel block region. A step of forming a strip-shaped poly-Si reinforcing film, a step of etching away the pre-Si oxide film damaged by the poly-Si film patterning using the poly-Si reinforcing film as a mask, and a gate insulating film containing at least a Si nitride film. The step of providing and the poly-Si transfer electrode on the poly-Si reinforcing film located at the portion forming the contact between the lowermost-layer poly-Si transfer electrode and the backing metal wiring among the poly-Si transfer electrodes of two or more layers -Poly-Si contact hole Opening process, growing poly-Si film and adding impurities, or growing poly-Si film containing impurities and patterning to form the bottom poly-Si transfer electrode, and the bottom poly-Si film by thermal oxidation method.
The step of oxidizing the transfer electrode to form a Si oxide film, and the poly-Si transfer electrode of each layer following the bottom-most poly-Si transfer electrode of the multi-layer poly-Si transfer electrode A step of sequentially performing from the opening of the poly-Si contact hole to the gate insulating film on the Si reinforcement film to the thermal oxidation of the poly-Si transfer electrode, and a portion for forming a contact between the uppermost-layer poly-Si transfer electrode and the backing metal wiring Located in Poly
The process of opening a poly-Si-poly-Si contact hole in the gate insulating film on the Si reinforcement film, and growing the poly-Si film and adding an impurity or growing a poly-Si film containing an impurity and patterning the top-layer poly Includes a step of forming a Si transfer electrode, and a step of forming an insulating film and opening contact holes to all of the poly-Si transfer electrodes in a plurality of layers in a portion where the thickness is increased by a poly-Si reinforcing film to provide a backing metal wiring. Is characterized by.
【００１８】 前述とは別構成の本発明の固体撮像素子
は、少なくとも、光電変換を行ない、かつ、発生した信
号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から成る撮像領域
と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受け取り転送
する水平電荷結合素子と、その信号電荷を電荷-電圧変
換して出力する出力部とを具備する固体撮像素子におい
て、前記垂直電荷結合素子列には第1導電型CCDチャネル
領域及びそれを垂直方向に区切る第2導電型チャネル阻
止領域が形成してあり、複数層のポリSi転送電極の最上
層以外の各層のポリSi転送電極の前記第2導電型チャネ
ル阻止領域上に位置する一部が厚くなっており、各層の
ポリSi転送電極間の絶縁膜より最上層以外の前記ポリSi
転送電極の一部厚くなった部分上の絶縁膜が薄くなって
おり、最上層のポリSi転送電極が均一な厚さを有し、最
上層以外の各層のポリSi転送電極と裏打金属配線とのコ
ンタクトが前記ポリSi転送電極の一部厚くなった部分に
おいて形成され、複数層のポリ Si 転送電極全てに裏打金
属配線が接続されていることを特徴とする。A solid-state image sensor of the present invention having a configuration different from that described above includes at least an image pickup region including a vertical charge-coupled device column that performs photoelectric conversion and reads out generated signal charges, and the vertical charge-coupled device column. In a solid-state imaging device comprising a horizontal charge coupled device that receives and transfers signal charges, and an output unit that performs charge-voltage conversion and outputs the signal charges, in the vertical charge coupled device array, a first conductivity type CCD channel region is provided. And a second-conductivity-type channel block region that divides it in the vertical direction is formed, and is located on the second-conductivity-type channel block region of each layer of the poly-Si transfer electrodes other than the uppermost layer of the multi-layer poly-Si transfer electrodes. A part of the poly-Si transfer electrodes of each layer is thicker than the insulating film between the poly-Si transfer electrodes,
The insulating film on the thickened part of the transfer electrode is thin, the poly-Si transfer electrode of the uppermost layer has a uniform thickness, and the poly-Si transfer electrode of each layer other than the uppermost layer and the backing metal wiring are Contacts are formed in a portion of the poly-Si transfer electrode that is thickened, and backing is applied to all of the poly- Si transfer electrodes in multiple layers.
It is characterized in that the metal wiring is connected .
【００１９】今一つの本発明の固体撮像素子の製造方法
は、前記別構成の固体撮像素子の製造方法であって、第
1導電型CCDチャネル領域及びそれを垂直方向に区切る第
2導電型チャネル阻止領域を形成した後それらの上にゲ
ート絶縁膜を設ける工程と、ポリSi膜を成長させ不純物
を添加するか、不純物を含んだポリSi膜を成長させ、パ
ターニングして2層以上の複数層のポリSi転送電極の内
の最下層ポリSi転送電極を形成する工程と、少なくとも
Si窒化膜を含む絶縁膜を設け、該絶縁膜中の少なくとも
前記Si窒化膜を前記最下層ポリSi転送電極をパターニン
グする工程の前あるいは後にパターニングして最下層ポ
リSi転送電極上の前記第2導電型チャネル阻止領域上に
位置する部分を前記Si窒化膜で被覆する工程と、熱酸化
法により最下層ポリSi転送電極を酸化して前記Si窒化膜
で被覆されていない部分にSi酸化膜を形成する工程と、
複数層のポリSi転送電極の最下層ポリSi転送電極に続く
各層のポリSi転送電極について最下層ポリSi転送電極形
成と同様に前記ポリSi膜成長・パターニングからポリSi
転送電極熱酸化までの工程を順次施す工程と、ポリSi膜
を成長させ不純物を添加するか、不純物を含んだポリSi
膜を成長させ、パターニングして最上層ポリSi転送電極
を形成する工程と、絶縁膜を形成し複数層のポリSi転送
電極全てへのコンタクトホールを開口するが、少なくと
も最上層以外の各層のポリSi転送電極についてはSi窒化
膜で被覆されて酸化されていない部分に前記コンタクト
ホールを開口し裏打金属配線を設ける工程とを含むこと
を特徴とする。Another method of manufacturing a solid-state image pickup device according to the present invention is a method of manufacturing a solid-state image pickup device having the above-mentioned different structure.
1-conductivity type CCD channel region and it is divided vertically
(2) A step of forming a gate insulating film on them after forming the conductivity type channel blocking regions, and growing a poly-Si film and adding an impurity or growing a poly-Si film containing an impurity and patterning it to form a two-layer structure. Of the above-mentioned multi-layered poly-Si transfer electrodes, the step of forming the lowermost-layer poly-Si transfer electrode,
An insulating film including a Si nitride film is provided, and at least the Si nitride film in the insulating film is patterned before or after the step of patterning the lowermost layer poly-Si transfer electrode to form the second layer on the lowermost layer poly-Si transfer electrode. A step of covering the portion located on the conductivity type channel blocking region with the Si nitride film, and oxidizing the lowermost layer poly-Si transfer electrode by a thermal oxidation method to form a Si oxide film on the portion not covered with the Si nitride film. Forming process,
The lowermost layer of the poly-Si transfer electrode of a plurality of layers The poly-Si transfer electrode of each layer following the lower-layer poly-Si transfer electrode
The process of sequentially performing the steps up to the thermal oxidation of the transfer electrode and the process of growing a poly-Si film and adding impurities or adding poly-Si containing impurities.
The step of growing the film and patterning it to form the uppermost poly-Si transfer electrode, and forming the insulating film and opening the contact holes to all the poly-Si transfer electrodes of multiple layers, The Si transfer electrode is characterized by including a step of providing the backing metal wiring by opening the contact hole in a portion which is covered with the Si nitride film and is not oxidized.
【００２０】本発明の固体撮像素子及びその製造方法で
は、垂直電荷結合素子列の第1導電型CCDチャネル領域を
垂直方向に区切る第2導電型チャネル阻止領域上に島状
あるいは帯状の前置Si酸化膜及びポリSi補強膜が設けて
あり、このポリSi補強膜と複数層のポリSi転送電極とが
それぞれポリSi-ポリSiコンタクトを形成しており、裏
打金属配線とのコンタクトは複数層のポリSi転送電極の
ポリSi補強膜で厚さを増した部分上で形成されるので、
ポリSi転送電極を極薄くしてコンタクトホール開口時に
ポリSi転送電極そのものに穴が開いたとしてもその下の
ポリSi転送電極とオーミック接触するポリSi補強膜で裏
打金属配線との良好なコンタクトを形成することができ
る。ポリSi補強膜は少なくともSi窒化膜を含むゲート絶
縁膜で覆われており、ポリSi転送電極とポリSi-ポリSi
コンタクトを形成する所以外にコンタクトホールは開口
されないので、ポリSi転送電極パターニング後に酸化し
て層間Si酸化膜を形成しても、他の層のポリSi転送電極
のためのポリSi補強膜は酸化されずに済む。従って、本
発明の固体撮像素子及びその製造方法では、ポリSi補強
膜の寸法変化に対するマージンは僅かで済み、H.L.Peek
他報告の固体撮像素子で見られた微細化が難しいという
問題も解決される。In the solid-state imaging device and the method of manufacturing the same according to the present invention, island-shaped or strip-shaped front Si is provided on the second conduction-type channel block region that vertically partitions the first-conductivity-type CCD channel region of the vertical charge-coupled device array. An oxide film and a poly-Si reinforcement film are provided, and the poly-Si reinforcement film and multiple layers of poly-Si transfer electrodes form poly-Si-poly-Si contacts, respectively. Since it is formed on the part where the thickness of the poly-Si transfer electrode is increased by the poly-Si reinforcing film,
Even if the poly-Si transfer electrode itself is made extremely thin and a hole is opened in the poly-Si transfer electrode itself when the contact hole is opened, the poly-Si reinforcing film under ohmic contact with the poly-Si transfer electrode provides good contact with the backing metal wiring. Can be formed. The poly-Si reinforcement film is covered with a gate insulating film containing at least a Si nitride film, and the poly-Si transfer electrode and the poly-Si-polySi film are covered.
Since contact holes are not opened except where the contacts are formed, even if the inter-layer Si oxide film is formed by oxidation after patterning the poly-Si transfer electrode, the poly-Si reinforcing film for the poly-Si transfer electrode in other layers will not be oxidized. You don't have to. Therefore, in the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the margin for the dimensional change of the poly-Si reinforcing film is small.
It is also possible to solve the problem that it is difficult to miniaturize the solid-state imaging device reported in other reports.
【００２１】ところで、上記ポリSi補強膜は、具体的に
は50〜500 nmの厚さに形成することができ、また、ポリ
Si転送電極は30〜500 nmの厚さに形成することができ
る。By the way, the poly-Si reinforcing film can be formed to have a thickness of 50 to 500 nm.
The Si transfer electrode can be formed to a thickness of 30 to 500 nm.
【００２２】前述とは別構成の本発明の固体撮像素子で
は、垂直電荷結合素子列の第1導電型CCDチャネル領域を
垂直方向に区切る第2導電型チャネル阻止領域上の位置
で、複数層のポリSi転送電極の少なくとも最上層以外の
各層のポリSi転送電極の一部が厚くなっており、裏打金
属配線とのコンタクトが前記ポリSi転送電極の一部厚く
なった部分において形成されるので、受光部分のポリSi
転送電極厚を薄くしても、まず、最上層以外の各層のポ
リSi転送電極は裏打金属配線との良好なコンタクトを形
成することができる。また、前記ポリSi転送電極の一部
厚くなった部分上の絶縁膜が薄くなっており、最上層の
ポリSi転送電極についてもコンタクトホール形成時に削
られる量が少なくできるので、均一の厚さで薄くしたと
しても、良好なコンタクトを形成できる程度の厚さを確
保することができる。In the solid-state imaging device of the present invention having a structure different from that described above, a plurality of layers are formed at a position on the second conductivity type channel block region which vertically divides the first conductivity type CCD channel region of the vertical charge coupled device array. Part of the poly-Si transfer electrode of each layer other than at least the uppermost layer of the poly-Si transfer electrode is thick, and the contact with the backing metal wiring is formed in the part of the poly-Si transfer electrode that is thick, Poly-Si on the light receiving part
Even if the transfer electrode thickness is reduced, first, the poly-Si transfer electrodes of the layers other than the uppermost layer can form good contacts with the backing metal wiring. In addition, since the insulating film on the part of the poly-Si transfer electrode that is thickened is thin, the amount of the poly-Si transfer electrode in the uppermost layer that is scraped when forming the contact hole can be reduced, so that the thickness is uniform. Even if the thickness is reduced, it is possible to secure the thickness to the extent that a good contact can be formed.
【００２３】今一つの本発明の固体撮像素子の製造方法
は、前記別構成の固体撮像素子の製造方法として、少な
くとも最上層のポリSi転送電極以外には、少なくともSi
窒化膜を含む絶縁膜を設け、該絶縁膜中の少なくとも前
記Si窒化膜をポリSi転送電極をパターニングする工程の
前あるいは後にパターニングしてポリSi転送電極上の前
記第2導電型チャネル阻止領域上に位置する部分を前記S
i窒化膜で被覆し、熱酸化法によりポリSi転送電極を酸
化して前記Si窒化膜で被覆されていない部分にSi酸化膜
を形成するので、ポリSi転送電極の形状を酸化された部
分では薄く、前記Si窒化膜下で酸化されなかった部分で
は厚くすることができ、さらに、前記Si窒化膜下は酸化
されない分、コンタクトホール開口前の絶縁膜厚を他の
部分より薄くすることができる。前記Si窒化膜を除去し
た後に、最上層のポリSi転送電極を含めた全てのポリSi
転送電極上に裏打金属配線との間の層間絶縁膜を形成す
れば、コンタクトホールを開口する部分ではポリSi転送
電極上の絶縁膜厚がほとんど等しくできるので、最上層
ポリSi転送電極に過剰のオーバーエッチング(絶縁膜の
厚さに対して丁度良い時間の例えば2倍近い時間より大
幅に余分なオーバーエッチング)を掛けずに済ませるこ
とができ、たとえ最上層のポリSi転送電極が均一の厚さ
であったとしても、オーバーエッチングを減らせる分、
薄くすることができる。Another method of manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention is a method of manufacturing a solid-state image sensor having the above-mentioned another structure, in which at least Si is used except at least the uppermost poly-Si transfer electrode.
An insulating film including a nitride film is provided, and at least the Si nitride film in the insulating film is patterned before or after the step of patterning the poly-Si transfer electrode, and on the second conductivity type channel block region on the poly-Si transfer electrode. The part located at
Since the poly-Si transfer electrode is covered with an i-nitride film and the poly-Si transfer electrode is oxidized by the thermal oxidation method to form the Si-oxide film in the part not covered with the Si-nitride film, the shape of the poly-Si transfer electrode is It is thin and can be made thicker in a portion which is not oxidized under the Si nitride film, and further, the insulating film thickness before the opening of the contact hole can be made thinner than other portions because the portion under the Si nitride film is not oxidized. . After removing the Si nitride film, all polySi including the uppermost polySi transfer electrode was removed.
If an interlayer insulating film between the backing metal wiring and the transfer electrode is formed on the transfer electrode, the insulation film thickness on the poly-Si transfer electrode can be made almost equal at the portion where the contact hole is opened. It is possible to avoid over-etching (excessive over-etching, which is much longer than the time that is just twice as long as the insulating film thickness), even if the uppermost poly-Si transfer electrode has a uniform thickness. Even if it is, the amount that can reduce over etching,
Can be thinned.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。図1(a)〜(f)及び図2
(a)〜(e)は本発明の固体撮像素子の製造方法の主要工程
を示す図で、その中の図2(e)は本発明の固体撮像素子
(第1の実施の形態)の撮像領域の縦断面構造図でもあ
る。図7は本発明の固体撮像素子の撮像領域の平面構造
図であり、図1(a)〜(f)及び図2(a)〜(e)はこの図7のA-A
の位置(コンタクト23が形成されている所を通るように
斜めに切っている点に注意)における縦断面の構造で描
かれている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 (a) ~ (f) and Figure 2
(a) ~ (e) is a diagram showing the main steps of the method for manufacturing a solid-state image sensor of the present invention, in which FIG. 2 (e) is a solid-state image sensor of the present invention.
FIG. 3 is also a vertical cross-sectional structure diagram of the imaging region (first embodiment). FIG. 7 is a plan view of an imaging area of the solid-state imaging device of the present invention, and FIGS. 1 (a) to (f) and FIGS. 2 (a) to (e) are AA of FIG.
At the position (note that it is cut diagonally so as to pass through the place where the contact 23 is formed).
【００２５】図2(e)において、n型Si基板1の主面側にp
型ウェル領域2が形成してあり、その中にn型CCDチャネ
ル領域3が設けてある。例えば、n型Si基板1は1013-1015
cm-3程度のリン濃度のものを用い、p型ウェル領域2は
深さ1-5μmで1015-1017 cm-3程度のボロン濃度とし、n
型CCDチャネル領域3は深さ0.1-2μmで1016-1017 cm-3程
度のリンあるいは砒素濃度である。n型CCDチャネル領域
3はp+型チャネル阻止領域4によって垂直方向に分割され
ている。In FIG. 2 (e), p is formed on the main surface side of the n-type Si substrate 1.
A type well region 2 is formed, and an n type CCD channel region 3 is provided therein. For example, n-type Si substrate 1 has 10 13 -10 15
Using a phosphorus concentration of about cm -3 , the p-type well region 2 has a depth of 1-5 μm and a boron concentration of about 10 15 -10 17 cm -3.
The type CCD channel region 3 has a depth of 0.1-2 μm and a phosphorus or arsenic concentration of about 10 16 -10 17 cm -3 . n-type CCD channel area
3 is vertically divided by a p + type channel block region 4.
【００２６】p+型チャネル阻止領域4は例えば深さ1-4μ
mで1017-1019 cm-3のボロン濃度である。p+型チャネル
阻止領域4上に島状あるいは帯状の前置Si酸化膜5及びポ
リSi補強膜6が設けてある。前置Si酸化膜5の厚さは絶縁
耐圧が得られるものであれば良く、例えば、20〜200 nm
である。ポリSi補強膜6の厚さはコンタクトホール形成
時の積層条件等で左右されるが、例えば、50〜500 nmで
ある。n型CCDチャネル領域3とポリSi補強膜6が設けられ
ていない部分のp+型チャネル阻止領域4の表面上及びポ
リSi補強膜6を覆うようにONOゲート絶縁膜が形成してあ
る。The p + type channel block region 4 has, for example, a depth of 1-4 μm.
The boron concentration is 10 17 -10 19 cm -3 in m. An island-shaped or strip-shaped front Si oxide film 5 and a poly-Si reinforcing film 6 are provided on the p + type channel block region 4. The thickness of the pre-Si oxide film 5 may be any as long as a withstand voltage can be obtained, for example, 20 to 200 nm.
Is. The thickness of the poly-Si reinforcing film 6 is, for example, 50 to 500 nm, although it depends on the stacking conditions when forming the contact holes and the like. An ONO gate insulating film is formed so as to cover the surface of the p + -type channel block region 4 and the poly-Si reinforcing film 6 where the n-type CCD channel region 3 and the poly-Si reinforcing film 6 are not provided.
【００２７】ONOゲート絶縁膜はSi酸化膜(2)9/Si窒化膜
(1)8/Si酸化膜(1)7の積層構造を有している。ONOゲート
絶縁膜の膜厚としては、合成の光学長が可視光の反射を
抑えたい波長、特に波長400〜550 nmの1/2となり、電気
的にSi酸化膜換算で100 nm以下となる厚さにすると、高
感度かつ高転送能力にできる。例えば、ONOゲート絶縁
膜をSi酸化膜(2)9=15 nm/Si窒化膜(1)8=65 nm/Si酸化膜
(1)7=40 nmとすれば、Si酸化膜の屈折率が1.45でありSi
窒化膜の屈折率が2であるから、合成の光学長を209.75
nm(波長420 nm付近の1/2程度)にでき、Si酸化膜の比誘
電率が3.8程度でありSi窒化膜の比誘電率が7程度である
から、電気的なSi酸化膜換算厚さを90.29 nmにできる。The ONO gate insulating film is a Si oxide film (2) 9 / Si nitride film
(1) 8 / Si oxide film (1) 7 has a laminated structure. Regarding the thickness of the ONO gate insulating film, the thickness at which the synthetic optical length is one-half of the wavelength at which visible light reflection is desired to be suppressed, especially 400 to 550 nm, and is electrically 100 nm or less in terms of Si oxide film By doing so, high sensitivity and high transfer capability can be achieved. For example, the ONO gate insulating film is a Si oxide film (2) 9 = 15 nm / Si nitride film (1) 8 = 65 nm / Si oxide film
(1) If 7 = 40 nm, the refractive index of the Si oxide film is 1.45,
Since the refractive index of the nitride film is 2, the synthetic optical length is 209.75.
nm (about 1/2 of wavelength of 420 nm), the relative permittivity of Si oxide film is about 3.8, and the relative permittivity of Si nitride film is about 7. Can be 90.29 nm.
【００２８】ポリSi補強膜6上のONOゲート絶縁膜にはコ
ンタクトホールが開口され、二層のポリSi転送電極12,1
6がポリSi補強膜6とそれぞれポリSi-ポリSiコンタクト
を形成している。ポリSi転送電極12,16には、高濃度(10
18-1021 cm-3)にリンや砒素を添加してある。厚さは厚
くしたい場合には500 nm程度にまでしてもかまわない
が、この種の固体撮像素子ではポリSiによる光吸収損失
を減少させたいので、一般に薄い膜厚条件が望まれる。
電気的に電極として動作する範囲で薄くしてかまわない
が、例えば30 nm程度まで薄くしても良い。第1層ポリSi
転送電極12と第2層ポリSi転送電極16との絶縁は層間Si
酸化膜13で為されている。A contact hole is opened in the ONO gate insulating film on the poly-Si reinforcing film 6, and the two-layer poly-Si transfer electrodes 12, 1 are formed.
6 form poly-Si reinforcement films 6 and poly-Si-poly Si contacts, respectively. The high concentration (10
Phosphorus and arsenic are added to 18 -10 21 cm -3 ). If it is desired to increase the thickness, it may be up to about 500 nm, but in this type of solid-state imaging device, it is generally desired to have a thin film thickness condition in order to reduce light absorption loss due to poly-Si.
The thickness may be reduced as long as it electrically operates as an electrode, but it may be reduced to about 30 nm. First layer Poly Si
Insulation between the transfer electrode 12 and the second-layer poly-Si transfer electrode 16 is performed by the interlayer Si.
It is made of oxide film 13.
【００２９】層間Si酸化膜13の厚さは、ポリSi転送電極
12,16間に印加される電圧差に対して余裕を持った耐圧
が得られるものでなければならないが、あまり厚くする
とポリSi転送電極間の間隙が開き過ぎて電荷転送がスム
ーズに行なえなくなるので、200〜400 nmにする。さら
に上方には絶縁膜17が形成してあり、二層のポリSi転送
電極12,16のポリSi補強膜6で厚さを増した部分上の前記
層間Si酸化膜13及び絶縁膜17にコンタクトホールが開口
され、このコンタクトホールを介して各々のポリSi転送
電極12,16とタングステン,モリブデン,アルミニウム,
銅,金などから成る裏打金属配線18とが接続されてい
る。The thickness of the inter-layer Si oxide film 13 is equal to that of the poly-Si transfer electrode.
It is necessary to obtain a withstand voltage with a margin against the voltage difference applied between 12 and 16, but if it is made too thick, the gap between the poly-Si transfer electrodes becomes too wide, and charge transfer cannot be performed smoothly. , 200 to 400 nm. Further, an insulating film 17 is formed on the upper side, and the interlayer Si oxide film 13 and the insulating film 17 on the portion of the two-layer poly Si transfer electrodes 12 and 16 where the thickness is increased by the poly Si reinforcing film 6 are contacted. A hole is opened, and each of the poly-Si transfer electrodes 12 and 16 and tungsten, molybdenum, aluminum, through the contact hole,
The backing metal wiring 18 made of copper, gold or the like is connected.
【００３０】ポリSi補強膜6がコンタクト形成部にある
ので、前述のようにポリSi転送電極厚を極薄くしても良
好なコンタクト特性が得られる。裏打金属配線18の金属
層は、周囲の内部配線も構成している。図には示してい
ないが、これらの上にSi酸化膜やSi窒化膜から成る絶縁
膜を被せ、撮像領域を限定するためタングステン,モリ
ブデン,アルミニウム,銅,金などから成る金属光シール
ドを設けている。また、絶縁膜17の形成前にSi窒化膜等
屈折率が大きい物質から成る反射防止膜(膜厚の光学長
が反射を抑えたい波長の1/4)を設けても良い。Since the poly-Si reinforcing film 6 is in the contact formation portion, good contact characteristics can be obtained even if the poly-Si transfer electrode thickness is extremely thin as described above. The metal layer of the backing metal wiring 18 also constitutes surrounding internal wiring. Although not shown in the figure, an insulating film made of Si oxide film or Si nitride film is covered on these, and a metal light shield made of tungsten, molybdenum, aluminum, copper, gold, etc. is provided to limit the imaging area. There is. Further, before forming the insulating film 17, an antireflection film made of a substance having a large refractive index such as a Si nitride film (the optical length of the film thickness is 1/4 of the wavelength at which reflection is desired to be suppressed) may be provided.
【００３１】本発明の固体撮像素子の製造方法について
図1(a)〜(f)及び図2(a)〜(e)を用いて説明する。n型Si
基板1内にp型ウェル領域2を形成し、このp型ウェル領域
2内にn型CCDチャネル領域3及びそれを垂直方向に区切る
p+型チャネル阻止領域4を形成する。その上に熱酸化法
によって前置Si酸化膜5を形成し、第1層ポリSi膜を成長
させた後パターニングしてp+型チャネル阻止領域4上に
島状あるいは帯状のポリSi補強膜(不純物未添加)6を形
成する[図1(a)]。A method of manufacturing the solid-state image sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (f) and 2 (a) to 2 (e). n-type Si
The p-type well region 2 is formed in the substrate 1, and the p-type well region is formed.
N-type CCD channel region 3 and its vertical division within 2
A p + type channel block region 4 is formed. A pre-Si oxide film 5 is formed thereon by a thermal oxidation method, a first-layer poly-Si film is grown, and then patterned to form an island-shaped or strip-shaped poly-Si reinforcing film on the p + -type channel block region 4 ( Impurities are not added) 6 [FIG. 1 (a)].
【００３２】ポリSi補強膜6をマスクにして第1層ポリSi
膜パターニングで痛んだ前置Si酸化膜5を弗酸等により
エッチング除去する[図1(b)]。熱酸化法でSi酸化膜(1)7
を形成し、続いてCVD法でSi窒化膜(1)8及びSi酸化膜(2)
9を形成して、いわゆるONOゲート絶縁膜を設ける[図1
(c)]。この際、ポリSi補強膜6表面に形成される熱酸化
法によるSi酸化膜(1)7は、ポリSi膜が不純物未添加であ
るため、Si基板上と同一の厚さである。第1層ポリSi転
送電極12と裏打金属配線18とのコンタクトを形成する方
のポリSi補強膜6上のONOゲート絶縁膜に、ポリSi-ポリS
iコンタクトホール10を開ける[図1(d)]。Using the poly-Si reinforcing film 6 as a mask, the first layer poly-Si
The front Si oxide film 5 damaged by the film patterning is removed by etching with hydrofluoric acid or the like [FIG. 1 (b)]. Si oxide film by thermal oxidation method (1) 7
Then, the Si nitride film (1) 8 and the Si oxide film (2) are formed by the CVD method.
9 to form a so-called ONO gate insulating film [Fig. 1
(c)]. At this time, the Si oxide film (1) 7 formed on the surface of the poly-Si reinforcing film 6 by the thermal oxidation method has the same thickness as that on the Si substrate because the poly-Si film is not added with impurities. The ONO gate insulating film on the poly-Si reinforcing film 6 which forms the contact between the first-layer poly-Si transfer electrode 12 and the backing metal wiring 18 is made of poly-Si-polyS
i Open the contact hole 10 [Fig. 1 (d)].
【００３３】第2層ポリSi膜11を成長させ、リンを熱拡
散する[図1(e)]。この際、第2層ポリSi膜11とポリSi補
強膜6との界面を通してポリSi補強膜6へもリン拡散さ
れ、良好なコンタクトになる(ポリSi補強膜6全体にリン
が行き渡る必要はない)。熱拡散で不純物を添加せず、
不純物を含んだ第2層ポリSi膜11を成長させた場合に
も、ポリSi成膜中やその後加えられる熱処理の際に、第
2層ポリSi膜11とポリSi補強膜6との界面を通してポリSi
補強膜6へ不純物が拡散されるので問題ない。The second-layer poly-Si film 11 is grown and phosphorus is thermally diffused [FIG. 1 (e)]. At this time, phosphorus is diffused into the poly-Si reinforcing film 6 through the interface between the second-layer poly-Si film 11 and the poly-Si reinforcing film 6 to form a good contact (the phosphorus does not need to spread throughout the poly-Si reinforcing film 6). ). Without adding impurities by thermal diffusion,
Even when the second-layer poly-Si film 11 containing impurities is grown, the first-layer poly-Si film 11 may be grown during the poly-Si film formation or during the heat treatment applied thereafter.
Through the interface between the two-layer poly-Si film 11 and the poly-Si reinforcement film 6, poly-Si
There is no problem because impurities are diffused into the reinforcing film 6.
【００３４】第2層ポリSi膜(リン拡散)11をパターニン
グして第1層ポリSi転送電極12を形成する[図1(f)]。第1
層ポリSi転送電極12をマスクにして第2層ポリSi膜パタ
ーニングで痛んだSi酸化膜(2)9を弗酸等によりエッチン
グ除去して、再びCVD法で同一の厚さのSi酸化膜(2)9を
形成し、さらに熱酸化法で第1層ポリSi転送電極12を酸
化して層間Si酸化膜13を形成する[図2(a)]。この際、第
2層ポリSi転送電極16と裏打金属配線18とのコンタクト
を形成する方のポリSi補強膜6は、ONOゲート絶縁膜中の
Si窒化膜(1)8で覆われているので、熱酸化の影響を受け
ないで済む。The second layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 11 is patterned to form the first layer poly-Si transfer electrode 12 [FIG. 1 (f)]. First
Using the layer poly Si transfer electrode 12 as a mask, the Si oxide film (2) 9 damaged by patterning the second layer poly Si film is removed by etching with hydrofluoric acid or the like, and the Si oxide film (with the same thickness ( 2) 9 is formed, and the first-layer poly-Si transfer electrode 12 is further oxidized by a thermal oxidation method to form an inter-layer Si oxide film 13 [FIG. 2 (a)]. At this time,
The poly-Si reinforcing film 6 forming the contact between the two-layer poly-Si transfer electrode 16 and the backing metal wiring 18 is formed in the ONO gate insulating film.
Since it is covered with the Si nitride film (1) 8, it is not affected by thermal oxidation.
【００３５】また、酸化で消費されるポリSiの厚さは層
間Si酸化膜13の厚さの45％程度なので、例えば層間Si酸
化膜13の厚さを前述の200〜400 nm程度にするならば、
第2層ポリSi膜11形成時の厚さを、完成時の第1層ポリSi
転送電極12の正味の厚さプラス90〜180 nmとすれば良
い。第2層ポリSi転送電極16と裏打金属配線18とのコン
タクトを形成する方のポリSi補強膜6上のONOゲート絶縁
膜に、ポリSi-ポリSiコンタクトホール14を開ける[図2
(b)]。第3層ポリSi膜15を成長させ、リンを熱拡散する
[図2(c)]。この際、第3層ポリSi膜15とポリSi補強膜6と
の界面を通してポリSi補強膜6へもリン拡散され、良好
なコンタクトになる(ポリSi補強膜6全体にリンが行き渡
る必要はない)。Since the thickness of poly-Si consumed by oxidation is about 45% of the thickness of the inter-layer Si oxide film 13, if the thickness of the inter-layer Si oxide film 13 is set to about 200 to 400 nm described above, for example. If
The thickness when the second layer poly-Si film 11 is formed is set to the first layer poly-Si film when completed.
The net thickness of the transfer electrode 12 may be plus 90 to 180 nm. A poly-Si-poly-Si contact hole 14 is formed in the ONO gate insulating film on the poly-Si reinforcing film 6 which forms a contact between the second-layer poly-Si transfer electrode 16 and the backing metal wiring 18 [Fig. 2
(b)]. Grow third layer poly-Si film 15 and thermally diffuse phosphorus
[Figure 2 (c)]. At this time, phosphorus is diffused into the poly-Si reinforcing film 6 through the interface between the third-layer poly-Si film 15 and the poly-Si reinforcing film 6 to form a good contact (the phosphorus does not need to spread throughout the poly-Si reinforcing film 6). ).
【００３６】熱拡散で不純物を添加せず、不純物を含ん
だ第3層ポリSi膜15を成長させた場合にも、ポリSi成膜
中やその後加えられる熱処理の際に、第3層ポリSi膜15
とポリSi補強膜6との界面を通してポリSi補強膜6へ不純
物が拡散されるので問題ない。第3層ポリSi膜(リン拡
散)15をパターニングして第2層ポリSi転送電極16を形成
する[図2(d)]。絶縁膜17を形成し、第1層ポリSi転送電
極12及び第2層ポリSi転送電極16のポリSi補強膜6で厚さ
を増した部分にコンタクトホールを開け、裏打金属配線
18を設ける[図2(e)]。Even when the third-layer poly-Si film 15 containing impurities is grown without adding impurities by thermal diffusion, the third-layer poly-Si film 15 is formed during the poly-Si film formation and the heat treatment to be applied thereafter. Membrane 15
There is no problem because impurities are diffused into the poly-Si reinforcing film 6 through the interface between the poly-Si reinforcing film 6 and the poly-Si reinforcing film 6. The third layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 15 is patterned to form the second layer poly-Si transfer electrode 16 [FIG. 2 (d)]. An insulating film 17 is formed, a contact hole is opened in a portion of the first layer poly-Si transfer electrode 12 and the second layer poly-Si transfer electrode 16 where the thickness is increased by the poly-Si reinforcing film 6, and a backing metal wiring is formed.
18 is provided [Fig. 2 (e)].
【００３７】第1層ポリSi転送電極12及び第2層ポリSi転
送電極16の膜厚を極薄くしても、ポリSi補強膜6でコン
タクト部分に充分な厚さを持たせられるので、コンタク
トホール開口時に大幅なオーバーエッチングを掛けてポ
リSi転送電極12,16そのものに穴が開いたとしても、そ
の下にあるポリSi転送電極12,16とオーミック接触する
ポリSi補強膜6で裏打金属配線18との良好なコンタクト
を形成することができる。ポリSi補強膜6はSi窒化膜(1)
8を含むONOゲート絶縁膜で覆われており、ポリSi転送電
極12,16とポリSi-ポリSiコンタクトを形成する所以外に
コンタクトホールは開口されないので、ポリSi転送電極
パターニング後に酸化して層間Si酸化膜を形成しても、
他の層のポリSi転送電極のためのポリSi補強膜6は酸化
されずに済み、寸法変化を無くすことができる。Even if the film thicknesses of the first-layer poly-Si transfer electrode 12 and the second-layer poly-Si transfer electrode 16 are extremely thin, the poly-Si reinforcing film 6 can provide a sufficient thickness for the contact portion. Even if a hole is opened in the poly-Si transfer electrodes 12 and 16 itself due to a large overetching at the time of opening a hole, the poly-Si reinforcing film 6 that makes ohmic contact with the poly-Si transfer electrodes 12 and 16 underneath the backing metal wiring Good contact with 18 can be formed. Poly Si reinforcement film 6 is Si nitride film (1)
Since it is covered with the ONO gate insulating film containing 8 and the contact hole is not opened except where the poly-Si transfer electrodes 12 and 16 and the poly-Si-poly-Si contact are formed, it is oxidized after the poly-Si transfer electrode is patterned to form the interlayer. Even if a Si oxide film is formed,
The poly-Si reinforcing film 6 for the poly-Si transfer electrode in the other layer is not oxidized and the dimensional change can be eliminated.
【００３８】さらに、ポリSi補強膜6に熱酸化法で形成
するSi酸化膜(1)7は、自身とポリSi-ポリSiコンタクト
を形成するポリSi転送電極との間の膜であるため絶縁耐
圧等の制約条件が無いので、ONOゲート絶縁膜の薄いSi
酸化膜(1)7の形成条件に合わせて造ることができ、しか
もこの段階ではポリSi補強膜6が不純物未添加であるた
め、酸化速度の増大も無いので、Si酸化膜厚の制御性も
高い。従って、ポリSi補強膜の寸法変化に対するマージ
ンは僅かで済み、H.L.Peek他報告の固体撮像素子で見ら
れた微細化が難しいという問題も解決される。Furthermore, the Si oxide film (1) 7 formed on the poly-Si reinforcing film 6 by the thermal oxidation method is an insulating film because it is a film between itself and the poly-Si transfer electrode forming the poly-Si-poly Si contact. Since there are no constraints such as breakdown voltage, the ONO gate insulating film has a thin Si
It can be formed according to the formation conditions of the oxide film (1) 7, and since the poly-Si reinforcing film 6 is not added with impurities at this stage, the oxidation rate does not increase, so that the controllability of the Si oxide film thickness is also improved. high. Therefore, the margin for the dimensional change of the poly-Si reinforcing film is small, and the problem of miniaturization, which was observed in the solid-state imaging device reported by HLPeek et al., Is solved.
【００３９】なお、上述の本発明の固体撮像素子及びそ
の製造方法では、ポリSi-ポリSiコンタクトホール10,14
形成部でSi窒化膜(1)8が除去されており、この部分が水
素雰囲気中熱処理によってSiO2/Si界面の準位を減らす
ための水素導入口として働くので、別途水素導入口を設
ける必要もない。In the solid-state image pickup device and the manufacturing method thereof according to the present invention described above, the poly-Si-poly-Si contact holes 10 and 14 are formed.
Since the Si nitride film (1) 8 has been removed in the forming part and this part acts as a hydrogen inlet for reducing the level of the SiO 2 / Si interface by heat treatment in a hydrogen atmosphere, it is necessary to provide a separate hydrogen inlet. Nor.
【００４０】図3(a)〜(f)及び図4(a)〜(c)は前述とは別
構成の本発明の固体撮像素子の製造方法の主要工程を示
す図で、その中の図4(c)は別構成の本発明の固体撮像素
子(第2の実施の形態)の撮像領域の縦断面構造図でもあ
る。この固体撮像素子の撮像領域の平面構造は概ね前述
の固体撮像素子と同様なので、平面構造図として図7を
用いる。そうすると、図3(a)〜(f)及び図4(a)〜(c)は図
7のA-Aの位置(コンタクト23が形成されている所を通る
ように斜めに切っている点に注意)における縦断面の構
造で描かれている。3 (a) to 3 (f) and 4 (a) to 4 (c) are views showing main steps of a method for manufacturing a solid-state image pickup device of the present invention having a different structure from the above, and the drawings therein. FIG. 4 (c) is also a vertical cross-sectional structural view of the imaging region of the solid-state imaging device of the present invention (second embodiment) having another configuration. Since the planar structure of the imaging region of this solid-state image sensor is almost the same as that of the solid-state image sensor described above, FIG. 7 is used as a planar structure diagram. Then, Fig. 3 (a) ~ (f) and Fig. 4 (a) ~ (c)
7 is drawn in the structure of the vertical cross section at the position of AA (note that it is cut obliquely so as to pass where the contact 23 is formed).
【００４１】図4(c)において、n型Si基板1,p型ウェル領
域2,n型CCDチャネル領域3及びp+型チャネル阻止領域4は
前述の本発明の固体撮像素子と同様である。n型CCDチャ
ネル領域3及びp+型チャネル阻止領域4の表面上にONOゲ
ート絶縁膜が形成してある。膜厚については前述の本発
明の固体撮像素子と同様である。第1層ポリSi転送電極1
2がONOゲート絶縁膜上に形成してあるが、p+型チャネル
阻止領域4上で一部厚くなっており、第1層ポリSi転送電
極12そのものを酸化して形成される層間Si酸化膜13がそ
の部分で薄くなっている。すなわち、第1層ポリSi転送
電極12の厚い部分はポリSi膜形成直後の厚さがほぼ維持
され、薄い部分は酸化で消費された分だけ薄くなってい
るのである。In FIG. 4C, the n-type Si substrate 1, the p-type well region 2, the n-type CCD channel region 3 and the p + type channel block region 4 are the same as those of the solid-state image pickup device of the present invention described above. An ONO gate insulating film is formed on the surfaces of the n-type CCD channel region 3 and the p + -type channel blocking region 4. The film thickness is similar to that of the solid-state image sensor of the present invention described above. First layer poly-Si transfer electrode 1
2 is formed on the ONO gate insulating film, but is partially thickened on the p + type channel blocking region 4, and is an interlayer Si oxide film formed by oxidizing the first layer poly-Si transfer electrode 12 itself. 13 is thin in that part. That is, the thick portion of the first-layer poly-Si transfer electrode 12 is almost maintained at the thickness immediately after the poly-Si film is formed, and the thin portion is thin by the amount consumed by the oxidation.
【００４２】層間Si酸化膜13の厚さの45％程度が酸化で
消費されるポリSiの厚さなので、例えば層間Si酸化膜13
の厚さを200〜400 nm程度にするならば、ポリSi膜形成
時の厚さを薄くする部分の厚さプラス90〜180 nmとす
る。第1層ポリSi転送電極12の薄くする部分は、電気的
に電極として動作する範囲で薄くしてかまわないので、
酸化後の正味の厚さとして例えば30 nm程度まで薄くし
ても良い(厚くしたい場合には500 nm程度にまでしても
かまわない) 。第2層ポリSi転送電極16が第1層ポリSi転
送電極12間のONOゲート絶縁膜上に形成してあるが、第2
層ポリSi転送電極16は最上層のポリSi転送電極であるた
め、本実施形態では第2層ポリSi転送電極16を酸化せ
ず、均一の厚さになっている。厚さは厚くしたい場合に
は500 nm程度にまでしてもかまわないが、前述のように
この種の固体撮像素子では一般に薄い膜厚条件が望まれ
る。Since about 45% of the thickness of the inter-layer Si oxide film 13 is the thickness of poly-Si consumed by the oxidation, for example, the inter-layer Si oxide film 13 is
If the thickness is about 200 to 400 nm, the thickness at the time of forming the poly-Si film is reduced to the thickness of 90 to 180 nm. The thinned portion of the first-layer poly-Si transfer electrode 12 may be thinned within a range where it electrically operates as an electrode.
The net thickness after oxidation may be as thin as, for example, about 30 nm (if it is desired to be thick, it may be as small as about 500 nm). The second-layer poly-Si transfer electrode 16 is formed on the ONO gate insulating film between the first-layer poly-Si transfer electrodes 12.
Since the layer poly-Si transfer electrode 16 is the uppermost poly-Si transfer electrode, the second-layer poly-Si transfer electrode 16 has a uniform thickness in the present embodiment without being oxidized. If it is desired to increase the thickness, it may be up to about 500 nm, but as described above, a thin film thickness condition is generally desired for this type of solid-state imaging device.
【００４３】本実施形態では、第2層ポリSi転送電極16
はコンタクトホール形成時に削られても、良好なコンタ
クトを形成できる程度の厚さを確保できるだけの初期膜
厚が必要であるが、第1層ポリSi転送電極12のコンタク
ト形成部分には層間Si酸化膜13が無いので、第1層及び
第2層ポリSi転送電極12,16に対するコンタクトホール深
さの差はほとんどできず、このため後述するように極薄
くすることができる。第1層及び第2層ポリSi転送電極1
2,16上に絶縁膜17が形成してあるが、コンタクトホール
深さはほぼこの厚さ分である。In the present embodiment, the second layer poly-Si transfer electrode 16
Is required to have an initial film thickness that can secure a sufficient thickness to form a good contact even if it is shaved at the time of forming the contact hole. Since the film 13 is not provided, there is almost no difference in the contact hole depth with respect to the first-layer and second-layer poly-Si transfer electrodes 12 and 16, and therefore the thickness can be made extremely thin as described later. First and second layer poly-Si transfer electrode 1
The insulating film 17 is formed on the layers 2 and 16, and the depth of the contact hole is about this thickness.
【００４４】例えば絶縁膜17としてSi酸化膜を厚さ200
nmで形成し、コンタクトホール形成の酸化膜ドライエッ
チングにおけるSi酸化膜とポリSiとのエッチングレート
比が10:1程度であるとする。絶縁膜17の厚さに対して丁
度良い時間の2倍程度の時間で酸化膜ドライエッチング
工程を行なったとすると、第1層及び第2層ポリSi転送電
極12,16は共に20 nm程度削られることになる。例えばこ
の削られる量の半分程度バラツキが有ったとしても、コ
ンタクト形成ができるような厚さにするとしても、第2
層ポリSi転送電極16は例えば40 nm程度まで薄くするこ
とができる。For example, a Si oxide film having a thickness of 200 is used as the insulating film 17.
It is assumed that the etching rate ratio between the Si oxide film and the poly-Si in the oxide film dry etching for forming the contact hole is about 10: 1. Assuming that the oxide film dry etching process is performed for about twice as long as the thickness of the insulating film 17, the first layer and second layer poly-Si transfer electrodes 12 and 16 are both abraded by about 20 nm. It will be. For example, even if there is a variation of about half of this scraped amount, even if the thickness is such that contacts can be formed,
The layer poly-Si transfer electrode 16 can be thinned to, for example, about 40 nm.
【００４５】第1層ポリSi転送電極12のコンタクト形成
部分は、薄くする部分の厚さプラス90〜180 nmと厚いの
で何ら問題無い。深さが揃ったコンタクトホールを介し
て、各々のポリSi転送電極12,16とタングステン,モリブ
デン,アルミニウム,銅,金などから成る裏打金属配線18
とが接続されている。裏打金属配線18の金属層は、周囲
の内部配線も構成している。図には示していないが、こ
れらの上にSi酸化膜やSi窒化膜から成る絶縁膜を被せ、
撮像領域を限定するためタングステン,モリブデン,アル
ミニウム,銅,金などから成る金属光シールドを設けてい
る。また、絶縁膜17の形成前にSi窒化膜等屈折率が大き
い物質から成る反射防止膜(膜厚の光学長が反射を抑え
たい波長の1/4)を設けても良い。The contact forming portion of the first-layer poly-Si transfer electrode 12 is thick as the thickness of the thinned portion plus 90 to 180 nm, so there is no problem. Polysilicon transfer electrodes 12 and 16 and backing metal wiring 18 made of tungsten, molybdenum, aluminum, copper, gold, etc. through contact holes of uniform depth 18
And are connected. The metal layer of the backing metal wiring 18 also constitutes surrounding internal wiring. Although not shown in the figure, an insulating film made of a Si oxide film or a Si nitride film is covered on these,
A metal light shield made of tungsten, molybdenum, aluminum, copper, gold, etc. is provided to limit the imaging area. Further, before forming the insulating film 17, an antireflection film made of a substance having a large refractive index such as a Si nitride film (the optical length of the film thickness is 1/4 of the wavelength at which reflection is desired to be suppressed) may be provided.
【００４６】従来の固体撮像素子の場合に、第1層及び
第2層ポリSi転送電極12,16をどの程度薄くできるかを、
前述と同様の条件で考えてみる。層間Si酸化膜13の厚さ
を200〜400 nm程度とすると、第1層ポリSi転送電極12の
コンタクト形成部分上は、前記層間Si酸化膜13と絶縁膜
17(前述例200 nm厚Si酸化膜)とを加えた膜になるので、
400〜600 nm程度のSi酸化膜となる。この第1層ポリSi転
送電極12上のSi酸化膜の厚さに対して丁度良い時間の2
倍程度の時間で酸化膜ドライエッチング工程を行なった
とすると、第1層ポリSi転送電極12は40〜60 nm程度削ら
れ、第2層ポリSi転送電極16は60〜100 nm程度削られる
ことになる。In the case of the conventional solid-state image sensor, how thin the first and second layer poly-Si transfer electrodes 12 and 16 can be made
Consider the same conditions as above. When the thickness of the inter-layer Si oxide film 13 is about 200 to 400 nm, the inter-layer Si oxide film 13 and the insulating film are formed on the contact formation portion of the first-layer poly-Si transfer electrode 12.
17 (200 nm thick Si oxide film in the above example) is added, so
It becomes a Si oxide film of about 400-600 nm. It takes 2 hours for the thickness of the Si oxide film on the first layer poly-Si transfer electrode 12 to be just right.
If the oxide film dry etching process is performed for about twice the time, the first layer poly-Si transfer electrode 12 is abraded by about 40 to 60 nm, and the second layer poly-Si transfer electrode 16 is ascribed by about 60 to 100 nm. Become.
【００４７】前述同様、削られる量の半分程度バラツキ
が有ったとしても、コンタクト形成ができるような厚さ
にするには、第1層ポリSi転送電極12には酸化後の正味
の厚さとして例えば70〜100 nm程度必要となり、第2層
ポリSi転送電極16には例えば100〜160 nm程度必要とな
る。従って、本実施の形態(第2の実施の形態)において
も、ポリSi転送電極厚の極薄化と良好なコンタクト特性
を両立できている。なお、第2層ポリSi転送電極16を第1
層ポリSi転送電極12と同様にp+型チャネル阻止領域4上
で一部厚くなった形状にすることも可能である。As described above, even if there is a variation of about half of the amount to be shaved, the first layer poly-Si transfer electrode 12 has a net thickness after oxidation in order to have a thickness that enables contact formation. For example, about 70 to 100 nm is required, and the second layer poly-Si transfer electrode 16 is required to be about 100 to 160 nm. Therefore, also in the present embodiment (second embodiment), it is possible to achieve both the extremely thin poly-Si transfer electrode thickness and good contact characteristics. In addition, the second layer poly-Si transfer electrode 16 is
Similar to the layer poly-Si transfer electrode 12, it is also possible to form a partly thicker shape on the p + type channel block region 4.
【００４８】別構成の本発明の固体撮像素子(第2の実施
の形態)の製造方法について図3(a)〜(f)及び図4(a)〜
(c)を用いて説明する。n型Si基板1内にp型ウェル領域2
を形成し、このp型ウェル領域2内にn型CCDチャネル領域
3及びそれを垂直方向に区切るp +型チャネル阻止領域4を
形成する。その上に熱酸化法でSi酸化膜(1)7を形成し、
続いてCVD法でSi窒化膜(1)8及びSi酸化膜(2)9を形成し
て、いわゆるONOゲート絶縁膜を設ける。Another configuration of the solid-state image sensor of the present invention (second embodiment)
(Form) of FIG. 3 (a) ~ (f) and 4 (a) ~
An explanation will be given using (c). p-type well region 2 in n-type Si substrate 1
To form an n-type CCD channel region in the p-type well region 2.
3 and p that separates it vertically +Type channel blocking region 4
Form. Form a Si oxide film (1) 7 on it by thermal oxidation,
Subsequently, the Si nitride film (1) 8 and the Si oxide film (2) 9 were formed by the CVD method.
Then, a so-called ONO gate insulating film is provided.
【００４９】さらに、ONOゲート絶縁膜の上に第1層ポリ
Si膜19を成長させ、リンを熱拡散する[図3(a)]。この第
1層ポリSi膜19は熱拡散で不純物を添加せず、成長の際
に不純物を含ませても良い。第1層ポリSi膜(リン拡散)1
9上にCVD法でSi酸化膜(3)20及びSi窒化膜(2)21を形成す
る[図3(b)]。Si酸化膜(3)20及びSi窒化膜(2)21の膜厚
は、それぞれSi酸化膜(1)7及びSi窒化膜(1)8と同程度に
しておくと、後でSi窒化膜(2)21を取り除くとき都合が
良い。p+型チャネル阻止領域4上で第1層ポリSi転送電極
12に対して裏打金属配線18とのコンタクトを形成する部
分にSi窒化膜(2)21が残るようにパターニングし、さら
にそのドライエッチング工程で痛んだSi酸化膜(3)20をS
i窒化膜(2)21マスクで弗酸等によりエッチング除去する
[図3(c)]。Further, a first layer poly is formed on the ONO gate insulating film.
The Si film 19 is grown and phosphorus is thermally diffused [FIG. 3 (a)]. This first
The single-layer poly-Si film 19 may contain impurities during growth without adding impurities by thermal diffusion. First layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 1
A Si oxide film (3) 20 and a Si nitride film (2) 21 are formed on 9 by the CVD method [FIG. 3 (b)]. If the film thicknesses of the Si oxide film (3) 20 and the Si nitride film (2) 21 are made approximately the same as those of the Si oxide film (1) 7 and the Si nitride film (1) 8, respectively, the Si nitride film ( 2) It is convenient to remove 21. First layer poly-Si transfer electrode on p + type channel block region 4
Patterning is performed so that the Si nitride film (2) 21 remains at the portion where the contact with the backing metal wiring 18 is formed with respect to 12, and the Si oxide film (3) 20 damaged in the dry etching process is removed by S
i Nitride film (2) 21 Mask and remove with hydrofluoric acid
[Figure 3 (c)].
【００５０】第1層ポリSi膜(リン拡散)19をパターニン
グして第1層ポリSi転送電極12を形成し、さらに第1層ポ
リSi転送電極12をマスクにして第1層ポリSi膜(リン拡
散)パターニングで痛んだSi酸化膜(2)9を弗酸等により
エッチング除去する[図3(d)]。再びCVD法でSi酸化膜(2)
9と同一の厚さのSi酸化膜(4)22を形成する[図3(e)]。熱
酸化法で第1層ポリSi転送電極12を酸化して層間Si酸化
膜13を形成する[図3(f)]。この際、第1層ポリSi転送電
極12と裏打金属配線18とのコンタクトを形成する部分
は、Si窒化膜(2)21で覆われているので熱酸化の影響を
受けず、ポリSi膜形成時の厚さが維持され、その他の部
分は酸化で消費されて正味の厚さが薄くなる。The first-layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 19 is patterned to form the first-layer poly-Si transfer electrode 12, and the first-layer poly-Si transfer electrode 12 is used as a mask to form the first-layer poly-Si film ( The Si oxide film (2) 9 damaged by (phosphorus diffusion) patterning is removed by etching with hydrofluoric acid or the like [FIG. 3 (d)]. Si oxide film again by CVD method (2)
A Si oxide film (4) 22 having the same thickness as that of 9 is formed [FIG. 3 (e)]. The first-layer poly-Si transfer electrode 12 is oxidized by a thermal oxidation method to form an inter-layer Si oxide film 13 [FIG. 3 (f)]. At this time, since the portion forming the contact between the first-layer poly-Si transfer electrode 12 and the backing metal wiring 18 is covered with the Si nitride film (2) 21, it is not affected by thermal oxidation, and the poly-Si film is formed. The time thickness is maintained and the other parts are consumed by the oxidation, reducing the net thickness.
【００５１】第2層ポリSi膜11を成長させ、リンを熱拡
散する[図4(a)]。この第2層ポリSi膜11は熱拡散で不純
物を添加せず、成長の際に不純物を含ませても良い。第
2層ポリSi膜(リン拡散)11をパターニングして第2層ポリ
Si転送電極16を形成する[図4(b)]。このポリSiドライエ
ッチング工程の際にエッチング時間を延ばし、水素雰囲
気中熱処理における水素導入口とするためポリSi転送電
極で覆われていない部分のSi酸化膜(4)22及びSi窒化膜
(1)8を除去すると共に、第1層ポリSi転送電極12のコン
タクト形成部分上のSi酸化膜(4)22及びSi窒化膜(2)21を
除去する。絶縁膜17を形成し、第1層ポリSi転送電極12
の厚い部分及び第2層ポリSi転送電極16へのコンタクト
ホールを開け、裏打金属配線18を設ける[図4(c)]。本製
造方法は前述の第1の実施の形態の製造方法と比較する
と、コンタクトホール形成におけるポリSi転送電極厚マ
ージンが多少劣るが、フォトレジストマスク等を用いた
パターニング工程が2回少なくて済むので、より経済的
である。The second layer poly-Si film 11 is grown and phosphorus is thermally diffused [FIG. 4 (a)]. The second-layer poly-Si film 11 may contain impurities during growth without adding impurities by thermal diffusion. First
The second layer poly Si film (phosphorus diffusion) 11 is patterned to form the second layer poly Si film.
The Si transfer electrode 16 is formed [FIG. 4 (b)]. In this poly-Si dry etching process, the etching time is extended and the Si oxide film (4) 22 and the Si nitride film in the portion not covered with the poly-Si transfer electrode are used to serve as the hydrogen inlet in the heat treatment in the hydrogen atmosphere.
(1) 8 is removed, and the Si oxide film (4) 22 and the Si nitride film (2) 21 on the contact formation portion of the first-layer poly-Si transfer electrode 12 are removed. The insulating film 17 is formed, and the first layer poly-Si transfer electrode 12 is formed.
And a contact hole to the second layer poly-Si transfer electrode 16 is opened, and a backing metal wiring 18 is provided [FIG. 4 (c)]. This manufacturing method is slightly inferior to the manufacturing method of the first embodiment described above in the thickness margin of the poly-Si transfer electrode in contact hole formation, but the patterning process using a photoresist mask or the like can be performed twice less. , More economical.
【００５２】図5(a)〜(f)及び図6(a)〜(c)は第2の実施
の形態の固体撮像素子の前述とは別の製造方法の主要工
程を示す図である。[図5(a)]に示す、ONOゲート絶縁膜
の上に第1層ポリSi膜19を成長させ、リンを熱拡散する
までは、[図3(a)]と同様である。第1層ポリSi膜(リン拡
散)19をパターニングして第1層ポリSi転送電極12を形成
し、さらに第1層ポリSi転送電極12をマスクにして第1層
ポリSi膜(リン拡散)パターニングで痛んだSi酸化膜(2)9
を弗酸等によりエッチング除去する[図5(b)]。FIGS. 5 (a) to 5 (f) and FIGS. 6 (a) to 6 (c) are diagrams showing the main steps of a manufacturing method different from the above-described manufacturing method of the solid-state imaging device of the second embodiment. Until the first-layer poly-Si film 19 is grown on the ONO gate insulating film shown in FIG. 5 (a) and phosphorus is thermally diffused, the process is the same as in FIG. 3 (a). The first layer poly Si film (phosphorus diffusion) 19 is patterned to form the first layer poly Si transfer electrode 12, and the first layer poly Si transfer electrode 12 is used as a mask to form the first layer poly Si film (phosphorus diffusion). Si oxide film damaged by patterning (2) 9
Are removed by etching with hydrofluoric acid or the like [FIG. 5 (b)].
【００５３】Si窒化膜(1)8及び第1層ポリSi転送電極12
上にCVD法でSi酸化膜(3)20及びSi窒化膜(2)21を形成す
る[図5(c)]。Si酸化膜(3)20及びSi窒化膜(2)21の膜厚
は、それぞれSi酸化膜(1)7及びSi窒化膜(1)8と同程度に
しておくと、後でSi窒化膜(2)21を取り除くとき都合が
良い。p+型チャネル阻止領域4上で第1層ポリSi転送電極
12に対して裏打金属配線18とのコンタクトを形成する部
分にSi窒化膜(2)21が残るようにパターニングし、さら
にそのドライエッチング工程で痛んだSi酸化膜(3)20をS
i窒化膜(2)21マスクで弗酸等によりエッチング除去する
[図5(d)]。[図5(e)]以降は[図3(e)]以降と全く同様であ
る。Si nitride film (1) 8 and first layer poly-Si transfer electrode 12
A Si oxide film (3) 20 and a Si nitride film (2) 21 are formed on top by a CVD method [FIG. 5 (c)]. If the film thicknesses of the Si oxide film (3) 20 and the Si nitride film (2) 21 are made approximately the same as those of the Si oxide film (1) 7 and the Si nitride film (1) 8, respectively, the Si nitride film ( 2) It is convenient to remove 21. First layer poly-Si transfer electrode on p + type channel block region 4
Patterning is performed so that the Si nitride film (2) 21 remains at the portion where the contact with the backing metal wiring 18 is formed with respect to 12, and the Si oxide film (3) 20 damaged in the dry etching process is removed by S
i Nitride film (2) 21 Mask and remove with hydrofluoric acid
[Figure 5 (d)]. [FIG. 5 (e)] and subsequent steps are exactly the same as [FIG. 3 (e)] and subsequent steps.
【００５４】以上説明した実施の形態は何れも二層ポリ
Si転送電極構成であるが、本発明の固体撮像素子及びそ
の製造方法はこれに限られるものではなく、より多層の
ポリSi転送電極構成に適用することもでき、効果を奏す
る。また、本実施の形態においてp型とn型とを全て入れ
換えれば、正孔を信号電荷とする固体撮像素子及びその
製造方法の形態となる。All the embodiments described above are two-layer poly.
Although it has a Si transfer electrode structure, the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to this, and can be applied to a more multi-layered poly Si transfer electrode structure and have an effect. In addition, in the present embodiment, if the p-type and the n-type are all interchanged, the solid-state imaging device using holes as signal charges and the manufacturing method thereof can be obtained.
【００５５】[0055]
【実施例】前述の第1の実施の形態に対応する一実施例
について説明する。二層ポリSi転送電極構成で4相駆動
垂直CCD方式の有効640(H)×480(V)画素で画素寸法が6μ
m□のフルフレーム型固体撮像素子を製作した。リン濃
度2×1014 cm-3のn型(100)Si基板上に同じリン濃度で厚
さ20μmのエピタキシャルSi層を形成したエピタキシャ
ルSi基板を使用し、深さ3μmでボロン濃度5×1015 cm-3
のp型ウェル領域を設けた。そこへ深さ1μmでリン濃度5
×1016 cm-3のn型CCDチャネル領域を形成した。EXAMPLE An example corresponding to the above-described first embodiment will be described. Four-phase driving with a two-layer poly-Si transfer electrode configuration Vertical CCD system effective 640 (H) × 480 (V) pixels with pixel size of 6μ
An m □ full-frame type solid-state image sensor was manufactured. An n-type (100) Si substrate with a phosphorus concentration of 2 × 10 14 cm -3 and an epitaxial Si layer with a thickness of 20 μm was formed on the n-type (100) Si substrate, and a boron concentration of 5 × 10 15 was used at a depth of 3 μm. cm -3
The p-type well region is provided. At a depth of 1 μm, there is a phosphorus concentration of 5
An n-type CCD channel region of × 10 16 cm -3 was formed.
【００５６】n型CCDチャネル領域は6μmピッチで設けた
p+型チャネル阻止領域で垂直方向に分割している。p+型
チャネル阻止領域は幅1μm, 深さ2μmで8×1017 cm-3の
ボロン濃度である。p+型チャネル阻止領域上の各ポリSi
転送電極へのコンタクト形成位置に島状の前置Si酸化膜
及びポリSi補強膜を設けた。前置Si酸化膜の厚さは50nm
で、ポリSi補強膜の厚さは成膜時点で90 nmであり、形
状寸法は0.8μm□(フォトレジストマスクの角が丸まる
ため直径0.8μmの円に近い形)とした。The n-type CCD channel region was provided at a pitch of 6 μm
The p + -type channel block region divides vertically. The p + channel blocking region has a width of 1 μm and a depth of 2 μm and a boron concentration of 8 × 10 17 cm -3 . Each poly-Si on p + type channel stop region
An island-shaped pre-silicon oxide film and a poly-Si reinforcing film were provided at the contact formation position to the transfer electrode. The thickness of the front Si oxide film is 50 nm
Then, the thickness of the poly-Si reinforcing film was 90 nm at the time of film formation, and the shape dimension was 0.8 μm □ (a shape close to a circle having a diameter of 0.8 μm because the corners of the photoresist mask are rounded).
【００５７】n型CCDチャネル領域とポリSi補強膜が設け
られていない部分のp+型チャネル阻止領域の表面上及び
ポリSi補強膜を覆うように、Si酸化膜(2)=15 nm/Si窒化
膜(1)=65 nm/Si酸化膜(1)=40 nmのONOゲート絶縁膜が設
けてある。ポリSi補強膜を覆うSi酸化膜(1)=40 nmは、
ポリSi補強膜を熱酸化して形成したものなので、ポリSi
補強膜の正味の厚さは72 nmになっている。ポリSi補強
膜上のONOゲート絶縁膜にはコンタクトホールが開口さ
れ、二層のポリSi転送電極がポリSi補強膜とそれぞれポ
リSi-ポリSiコンタクトを形成している。Si oxide film (2) = 15 nm / Si so as to cover the surface of the p + type channel blocking region and the poly Si reinforcing film in the portion where the n type CCD channel region and the poly Si reinforcing film are not provided. An ONO gate insulating film with a nitride film (1) = 65 nm / Si oxide film (1) = 40 nm is provided. The Si oxide film (1) = 40 nm covering the poly-Si reinforcement film is
Since it is formed by thermally oxidizing the poly-Si reinforcement film,
The net thickness of the reinforcement membrane is 72 nm. A contact hole is opened in the ONO gate insulating film on the poly-Si reinforcing film, and the two-layer poly-Si transfer electrode forms a poly-Si-poly-Si contact with the poly-Si reinforcing film, respectively.
【００５８】コンタクトホール形状寸法は0.6μm□(フ
ォトレジストマスクの角が丸まるためほぼ直径0.6μmの
円)である。コンタクトホール形成の酸化膜ドライエッ
チングにおけるSi酸化膜とSi窒化膜とのエッチングレー
ト比は10:1程度得られ、窒化膜ドライエッチングにおけ
るSi窒化膜とSi酸化膜とのエッチングレート比も同様に
10:1程度得られ、さらには前述の通り酸化膜ドライエッ
チングにおけるSi酸化膜とポリSiとのエッチングレート
比も10:1程度得られるので、初期厚さに対して丁度良い
時間の2倍程度の時間で何れのドライエッチング工程も
行なった結果、ポリSi補強膜のコンタクトホール形成部
分は5 nm程度削られただけであった。二層のポリSi転送
電極はどちらも厚さ50 nmとした。従って、コンタクト
ホール形成部分のポリSi厚は合わせて117 nmとなってい
る。The contact hole shape size is 0.6 μm □ (a circle having a diameter of about 0.6 μm because the corners of the photoresist mask are rounded). The etching rate ratio between the Si oxide film and the Si nitride film in the oxide film dry etching for forming the contact hole is about 10: 1, and the etching rate ratio between the Si nitride film and the Si oxide film in the nitride film dry etching is also the same.
About 10: 1 is obtained, and as mentioned above, the etching rate ratio between the Si oxide film and poly-Si in the oxide film dry etching is also about 10: 1, so it is about twice as long as the initial thickness. As a result of performing any of the dry etching steps at the time of, the contact hole forming portion of the poly-Si reinforcing film was only scraped by about 5 nm. Both of the two layers of poly-Si transfer electrodes had a thickness of 50 nm. Therefore, the total thickness of poly-Si in the contact hole formation area is 117 nm.
【００５９】二層のポリSi転送電極には熱拡散法で5×1
020 cm-3程度リンを添加しており、80 nm程度の深さま
では縮退濃度(〜1018cm-3)程度リンを含み、その分布内
にポリSi-ポリSi界面を取り込んでいるので、ポリSi-ポ
リSiコンタクトは良好である。第1層ポリSi転送電極表
面を覆って200 nm厚の熱酸化膜(層間Si酸化膜)が有り
(第1層ポリSi転送電極の初期ポリSi膜厚140 nm)、その
上及び第2層ポリSi転送電極上に200 nm厚の高温熱CVD法
によるSi酸化膜(絶縁膜)が形成してある。For the two-layer poly-Si transfer electrode, 5 × 1 was formed by the thermal diffusion method.
Phosphorus is added at about 0 20 cm -3 , and at a depth of about 80 nm, it contains about degenerate concentration (~ 10 18 cm -3 ), and the polySi-polySi interface is incorporated in its distribution. , Poly-Si-poly-Si contacts are good. There is a 200 nm thick thermal oxide film (interlayer Si oxide film) covering the surface of the first layer poly-Si transfer electrode.
(Initial poly-Si film thickness of the first-layer poly-Si transfer electrode 140 nm), and a 200-nm-thick Si oxide film (insulating film) was formed on the second-layer poly-Si transfer electrode by the high-temperature thermal CVD method. is there.
【００６０】二層のポリSi転送電極のポリSi補強膜で厚
さを増した部分上のSi酸化膜(層間Si酸化膜及び絶縁膜)
にコンタクトホールが開口され、このコンタクトホール
を介して各々のポリSi転送電極とタングステンから成る
裏打金属配線とを接続した。コンタクトホール形状寸法
は0.4μm□(フォトレジストマスクの角が丸まるためほ
ぼ直径0.4μmの円)である。第1層ポリSi転送電極上のSi
酸化膜厚が最も厚く、400 nm有るので、これに対して丁
度良い時間の2倍の時間、すなわち800 nm削ることがで
きる時間の酸化膜ドライエッチングを行なった。第1層
ポリSi転送電極のコンタクト形成部は40 nm程度ポリSi
が削られ、ポリSi転送電極用のポリSi膜だけでは10 nm
程度しか残らず、マージン不足になるところだが、本実
施例ではポリSi補強膜によって77 nm程度ポリSi厚を確
保できており、充分なマージンにすることができてい
る。Si oxide film (interlayer Si oxide film and insulating film) on the portion of the two-layer poly Si transfer electrode whose thickness is increased by the poly Si reinforcing film
A contact hole was opened in the contact hole, and each poly-Si transfer electrode was connected to the backing metal wiring made of tungsten through this contact hole. The contact hole shape size is 0.4 μm □ (a circle with a diameter of approximately 0.4 μm because the corners of the photoresist mask are rounded). Si on the first layer poly-Si transfer electrode
Since the oxide film thickness is 400 nm, which is the thickest, oxide film dry etching was performed for twice as long as this time, which is 800 nm. The contact formation part of the first layer poly-Si transfer electrode is about 40 nm.
10 nm with only the poly-Si film for the poly-Si transfer electrode
Although only a small amount is left and the margin is insufficient, in this embodiment, the poly-Si reinforcing film can secure a poly-Si thickness of about 77 nm, and a sufficient margin can be obtained.
【００６１】また、第2層ポリSi転送電極上のSi酸化膜
厚は200 nmなので、第2層ポリSi転送電極のコンタクト
形成部は60 nm程度ポリSiが削られ、ポリSi転送電極用
のポリSi膜だけでは完全に穴が開いてしまうところだ
が、本実施例ではポリSi補強膜によって57 nm程度ポリS
i厚を確保できており、こちらも充分なマージンにする
ことができている。裏打金属配線及び内部配線上にSi酸
化膜から成る絶縁膜を形成した後、撮像領域を限定する
アルミニウム製の金属光シールドを形成し、デバイス最
外部をSi窒化膜から成る保護膜でカバーしている。裏打
金属配線のためのコンタクト形成部に充分なマージンを
持たせることができているため、50 nmという極薄のポ
リSi転送電極でありながら、歩留まりが高く、高信頼性
の固体撮像素子を得ることができた。ポリSi転送電極厚
を100 nmから50 nmへ薄膜化することで、可視領域(波長
400〜700 nm)で積分した光応答出力をおよそ30％増加さ
せることができた。Further, since the Si oxide film thickness on the second-layer poly-Si transfer electrode is 200 nm, about 60 nm of poly-Si is scraped off in the contact formation portion of the second-layer poly-Si transfer electrode. Although a hole is completely opened only with the poly-Si film, in this embodiment, the poly-Si reinforcing film is used to form about 57 nm of poly-S.
The i-thickness has been secured, and it has a sufficient margin here as well. After forming an insulating film made of Si oxide film on the backing metal wiring and internal wiring, an aluminum metal light shield that limits the imaging area is formed, and the outermost part of the device is covered with a protective film made of Si nitride film. There is. Since a contact formation part for the backing metal wiring can have a sufficient margin, a solid-state image sensor with high yield and high reliability can be obtained even though it is an ultrathin poly-Si transfer electrode of 50 nm. I was able to. By reducing the thickness of the poly-Si transfer electrode from 100 nm to 50 nm, the visible region (wavelength
It was possible to increase the integrated photoresponse output from 400 to 700 nm) by approximately 30%.
【００６２】次に、前述の第2の実施の形態に対応する
一実施例について説明する。製作したのは前記実施例と
同様の仕様のフルフレーム型固体撮像素子である。従っ
て、n型(100)エピタキシャルSi基板内に造り込んだ各構
成要素も同様であり、前置Si酸化膜及びポリSi補強膜無
しで、Si基板上にSi酸化膜(2)=15 nm/Si窒化膜(1)=65nm
/Si酸化膜(1)=40 nmのONOゲート絶縁膜が設けてある。
その上に設けた第1層ポリSi転送電極は、p+型チャネル
阻止領域上の位置で厚さが厚く140 nm有り、他の薄い部
分は厚さ50 nmである。Next, an example corresponding to the above-described second embodiment will be described. The full-frame type solid-state imaging device having the same specifications as those of the above-described embodiment was manufactured. Therefore, the same applies to each component built in the n-type (100) epitaxial Si substrate.Si oxide film (2) = 15 nm / Si nitride film (1) = 65nm
/ Si oxide film (1) = 40 nm ONO gate insulating film is provided.
The first-layer poly-Si transfer electrode provided thereon has a thick thickness of 140 nm at the position above the p + type channel block region, and the other thin portions have a thickness of 50 nm.
【００６３】第1層ポリSi転送電極の薄い部分表面を覆
って200 nm厚の熱酸化膜(層間Si酸化膜)が有るが、これ
はポリSiが90 nm酸化されてできたものである。この熱
酸化工程の際、第1層ポリSi転送電極の厚い部分はSi窒
化膜(2)=65 nm/Si酸化膜(3)=40nmでカバーして酸化阻止
しているが、ONOゲート絶縁膜の不要部分のSi窒化膜(1)
と共にSi窒化膜(2)を除去するときに、Si酸化膜(3)も減
少し、残った膜厚は20 nm程度であった。酸化阻止のた
めのSi窒化膜(2)の形状寸法は0.8μm□の角を落とした
正八角形とした。There is a 200 nm thick thermal oxide film (interlayer Si oxide film) covering the thin portion surface of the first layer poly-Si transfer electrode, which is formed by 90 nm oxidation of poly-Si. During this thermal oxidation process, the thick part of the first layer poly-Si transfer electrode was covered with Si nitride film (2) = 65 nm / Si oxide film (3) = 40 nm to prevent oxidation, but the ONO gate insulation Si nitride film of unnecessary part of film (1)
At the same time, when the Si nitride film (2) was removed, the Si oxide film (3) also decreased, and the remaining film thickness was about 20 nm. The shape dimension of the Si nitride film (2) for preventing oxidation was a regular octagon with a 0.8 μm square drop.
【００６４】熱酸化工程においてSi窒化膜(2)下にも横
方向に酸化が進むため、酸化後の第1層ポリSi転送電極
の厚い部分はほぼ直径0.7μmの円形領域となった。第2
層ポリSi転送電極も厚さ50 nmで形成してあり、その上
及び第1層ポリSi転送電極上に200nm厚の高温熱CVD法に
よるSi酸化膜(絶縁膜)が形成してある。第1層ポリSi転
送電極の厚い部分上及び第2層ポリSi転送電極のp+型チ
ャネル阻止領域上の位置のSi酸化膜(Si酸化膜(3)及び絶
縁膜)にコンタクトホールが開口され、このコンタクト
ホールを介して各々のポリSi転送電極とタングステンか
ら成る裏打金属配線とを接続した。コンタクトホール寸
法は0.4μm□(フォトレジストマスクの角が丸まるため
ほぼ0.4μm径の円)である。第1層ポリSi転送電極上のSi
酸化膜厚が最も厚く、220 nm有るので、これに対して丁
度良い時間の2倍の時間、すなわち440 nm削ることがで
きる時間の酸化膜ドライエッチングを行なった。In the thermal oxidation step, the oxidation also progressed laterally under the Si nitride film (2), so that the thick portion of the first-layer poly-Si transfer electrode after oxidation became a circular region having a diameter of approximately 0.7 μm. No. 2
The layer poly-Si transfer electrode is also formed to have a thickness of 50 nm, and a 200 nm-thick Si oxide film (insulating film) is formed on the first layer poly-Si transfer electrode by the high temperature thermal CVD method. Contact holes are opened in the Si oxide film (Si oxide film (3) and insulating film) on the thick portion of the first-layer poly-Si transfer electrode and on the p + -type channel block region of the second-layer poly-Si transfer electrode. Each poly-Si transfer electrode was connected to the backing metal wiring made of tungsten through this contact hole. The contact hole size is 0.4 μm □ (a circle with a diameter of approximately 0.4 μm because the corners of the photoresist mask are rounded). Si on the first layer poly-Si transfer electrode
Since the oxide film thickness is 220 nm, which is the thickest, oxide film dry etching was performed for twice as long as this time, which is 440 nm.
【００６５】前述の通り酸化膜ドライエッチングにおけ
るSi酸化膜とポリSiとのエッチングレート比は10:1程度
得られるので、第1層ポリSi転送電極のコンタクト形成
部は22 nm程度ポリSiが削られるだけで済み、エッチン
グ工程後118 nm程度もポリSi厚を確保できている。一
方、第2層ポリSi転送電極のコンタクト形成部は厚さが
薄いのであるが、第1層ポリSi転送電極上のSi酸化膜が
層間Si酸化膜を含まず厚さが薄くなっており、しかも第
2層ポリSi転送電極上のSi酸化膜厚が第1層ポリSi転送電
極のコンタクト形成部上とほとんど同じ200 nmなので、
第2層ポリSi転送電極のコンタクト形成部も24 nm程度ポ
リSiが削られるだけで済み、エッチング工程後26 nm程
度ポリSi厚を確保できている。前述の実施例より第2層
ポリSi転送電極のコンタクト形成部ポリSi厚は少ない
が、マージンとしては充分である。裏打金属配線及び内
部配線上にSi酸化膜から成る絶縁膜を形成した後、撮像
領域を限定するアルミニウム製の金属光シールドを形成
し、デバイス最外部をSi窒化膜から成る保護膜でカバー
している。As described above, since the etching rate ratio of the Si oxide film and the poly-Si in the oxide film dry etching is about 10: 1, the contact formation portion of the first-layer poly-Si transfer electrode is etched by about 22 nm. All that is needed is a poly-Si thickness of about 118 nm after the etching process. On the other hand, the contact formation portion of the second layer poly Si transfer electrode is thin, but the Si oxide film on the first layer poly Si transfer electrode does not include the interlayer Si oxide film and is thin, Moreover, the first
Since the Si oxide film thickness on the two-layer poly-Si transfer electrode is 200 nm, which is almost the same as on the contact formation part of the first-layer poly-Si transfer electrode,
The contact formation part of the second layer poly-Si transfer electrode only needs to be shaved about 24 nm in poly-Si, and a poly-Si thickness of about 26 nm can be secured after the etching process. Although the thickness of the poly-Si of the contact formation portion of the second-layer poly-Si transfer electrode is smaller than that in the above-described embodiment, it is sufficient as a margin. After forming an insulating film made of Si oxide film on the backing metal wiring and internal wiring, an aluminum metal light shield that limits the imaging area is formed, and the outermost part of the device is covered with a protective film made of Si nitride film. There is.
【００６６】本実施例においても、裏打金属配線のため
のコンタクト形成部に充分なマージンを持たせることが
できているため、50 nmという極薄のポリSi転送電極で
ありながら、歩留まりが高く、高信頼性かつ高感度の固
体撮像素子を得ることができた。Also in this embodiment, since the contact forming portion for the backing metal wiring can be provided with a sufficient margin, the yield is high even though it is an extremely thin poly-Si transfer electrode of 50 nm. A highly reliable and highly sensitive solid-state imaging device could be obtained.
【００６７】以上、本発明をその好適な実施形態例及び
実施例に基づいて説明したが、本発明の固体撮像素子及
びその製造方法は、上記実施形態例及び実施例にのみ限
定されるものではなく、上記実施形態例及び実施例から
種々の修正及び変更を施した固体撮像素子及びその製造
方法も、本発明の範囲に含まれる。Although the present invention has been described based on its preferred embodiments and examples, the solid-state imaging device and its manufacturing method of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments and examples. Instead, the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof, which are variously modified and changed from the above-described embodiments and examples, are also included in the scope of the present invention.
【００６８】[0068]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子及びその製造方法によれば、ポリSi転送電極を極薄
くしても裏打金属配線とのコンタクト形成部に充分な製
造マージンを持たせることができ、しかも微細化に適合
しているので、歩留まりが高く、高信頼性かつ高感度の
固体撮像素子及びその製造方法を提供できる効果があ
る。As described above, according to the solid-state image pickup device and the method of manufacturing the same of the present invention, even if the poly-Si transfer electrode is extremely thin, there is a sufficient manufacturing margin in the contact forming portion with the backing metal wiring. Since it is possible to provide the solid-state imaging device with high yield, high reliability, and high sensitivity, it is possible to provide the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof.
【図１】(a)〜(f)は本発明の固体撮像素子の製造方法の
主要工程を示す図で、図7のA-Aの位置における撮像領域
の縦断面構造である。1A to 1F are views showing main steps of a method for manufacturing a solid-state image pickup device of the present invention, which is a vertical cross-sectional structure of an image pickup region at a position AA in FIG.
【図２】(a)〜(e)は本発明の固体撮像素子の製造方法の
主要工程を示す図で、図7のA-Aの位置における撮像領域
の縦断面構造である。2 (a) to 2 (e) are views showing main steps of a method for manufacturing a solid-state image pickup device of the present invention, which is a longitudinal sectional structure of an image pickup region at a position AA in FIG.
【図３】(a)〜(f)は本発明の別構成の固体撮像素子の製
造方法の主要工程を示す図で、図7のA-Aの位置における
撮像領域の縦断面構造である。3 (a) to 3 (f) are views showing main steps of a method for manufacturing a solid-state imaging device having another structure of the present invention, which is a vertical cross-sectional structure of an imaging region at a position AA in FIG.
【図４】(a)〜(c)は本発明の別構成の固体撮像素子の製
造方法の主要工程を示す図で、図7のA-Aの位置における
撮像領域の縦断面構造である。4 (a) to 4 (c) are views showing main steps of a method of manufacturing a solid-state imaging device having another structure according to the present invention, which is a longitudinal sectional structure of an imaging region at a position AA in FIG.
【図５】(a)〜(f)は図4(c)と同一の固体撮像素子を製造
する方法であるが、図3(a)〜図4(c)とは別の製造方法の
主要工程を示す図である。5 (a) to (f) is a method for manufacturing the same solid-state imaging device as that in FIG. 4 (c), but the main manufacturing method different from those in FIGS. 3 (a) to 4 (c) It is a figure which shows a process.
【図６】(a)〜(c)は図4(c)と同一の固体撮像素子を製造
する方法であるが、図3(a)〜図４(c)とは別の製造方法
の主要工程を示す図である。6A to 6C show a method of manufacturing the same solid-state imaging device as that of FIG. 4C, but a main manufacturing method different from those of FIGS. 3A to 4C. It is a figure which shows a process.
【図７】本発明の固体撮像素子の撮像領域の平面構造図
である。FIG. 7 is a plan structure diagram of an imaging region of the solid-state imaging device of the present invention.
【図８】特開平6-37297号公報記載のフレームトランス
ファー型固体撮像素子の全体構成図である。FIG. 8 is an overall configuration diagram of a frame transfer type solid-state imaging device described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-37297.
【図９】特開平6-37297号公報記載のフレームトランス
ファー型固体撮像素子の撮像領域の平面構造図である。FIG. 9 is a plan structural view of an image pickup area of a frame transfer type solid-state image pickup device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-37297.
【図１０】図9のC-Cの位置における断面構造図である。10 is a cross-sectional structural view taken along the line C-C in FIG.
【図１１】図9のD-Dの位置における断面構造図である。11 is a cross-sectional structural view taken along the line D-D in FIG. 9.
【図１２】H.L.Peek他報告のフレームトランスファー型
固体撮像素子の撮像領域の平面構造図である。FIG. 12 is a plan structure diagram of an imaging region of a frame transfer type solid-state imaging device reported by HLPeek et al.
1：n型Si基板
2：p型ウェル領域
3：n型CCDチャネル領域
4：p+型チャネル阻止領域
5：前置Si酸化膜
6：ポリSi補強膜
7：Si酸化膜(1)
8：Si窒化膜(1)
9：Si酸化膜(2)
10、14：ポリSi-ポリSiコンタクトホール
11：第2層ポリSi膜(リン拡散)
12：第1層ポリSi転送電極
13：層間Si酸化膜
15：第3層ポリSi膜(リン拡散)
16：第2層ポリSi転送電極
17：絶縁膜
18：裏打金属配線
19：第1層ポリSi膜(リン拡散)
20：Si酸化膜(3)
21：Si窒化膜(2)
22：Si酸化膜(4)
23：コンタクト
101：撮像領域
102：蓄積領域
103：水平電荷転送レジスタ(水平電荷結合素子)
111〜114：バスライン(裏打金属配線)
121：P型チャネルストップ(p+型チャネル阻止領域)
131〜134：N型垂直電荷転送チャネル(n型CCDチャネル領
域)
141〜144：垂直電荷転送ゲート(ポリSi転送電極)
151〜154：コンタクトホール
201：N型半導体基板
202：P型ウェル
203・204：絶縁膜
211〜213：凸レンズ
301：チャネルストップ
311：第1層ポリSi転送ゲート電極(第1相)
312：第2層ポリSi転送ゲート電極(第2相)
313：第1層ポリSi転送ゲート電極(第3相)
314：第2層ポリSi転送ゲート電極(第4相)
321：島状ポリSi膜(第1層ポリSi)1: n-type Si substrate 2: p-type well region 3: n-type CCD channel region 4: p + type channel blocking region 5: pre-Si oxide film 6: poly-Si reinforcing film 7: Si oxide film (1) 8: Si nitride film (1) 9: Si oxide film (2) 10, 14: Poly Si-poly Si contact hole 11: Second layer poly Si film (phosphorus diffusion) 12: First layer poly Si transfer electrode 13: Inter layer Si Oxide film 15: Third layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 16: Second layer poly-Si transfer electrode 17: Insulating film 18: Backing metal wiring 19: First layer poly-Si film (phosphorus diffusion) 20: Si oxide film ( 3) 21: Si nitride film (2) 22: Si oxide film (4) 23: Contact 101: Imaging area 102: Storage area 103: Horizontal charge transfer register (horizontal charge coupled device) 111 to 114: Bus line (metal backing) Wiring) 121: P type channel stop (p + type channel blocking region) 131 to 134: N type vertical charge transfer channel (n type CCD channel region) 141 to 144: Vertical charge transfer gate (poly Si transfer electrode) 151 to 154 : Contact hole 201: N-type semiconductor substrate 202: P-type well 2 03/204: Insulating films 211 to 213: Convex lens 301: Channel stop 311: First layer poly-Si transfer gate electrode (first phase) 312: Second layer poly-Si transfer gate electrode (second phase) 313: First layer Poly-Si transfer gate electrode (third phase) 314: Second layer poly-Si transfer gate electrode (fourth phase) 321: Island-shaped poly-Si film (first-layer poly-Si)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−296008（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−296009（ＪＰ，Ａ) Ｈ．Ｌ．Ｐｅｅｋ ｅｔ ａｌ．，Ｇ ｒｏｏｖｅ−ｆｉｌｌ ｏｆ ｔｕｎｇ ｓｔｅｎ ａｎｄ ｐｏｌｙ−Ｓｉ ｍ ｅｍｂｒａｎｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａ ｎｃｅ（ＨＤＴＶ） ＦＴ−ＣＣＤ ｉ ｍａｇｅｒｓ，ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈｎｉ ｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，米国，1993年, ｐｐ．567−570 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/339 H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 H04N 5/335 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-296008 (JP, A) JP-A-6-296009 (JP, A) H. L. Peak et al. , Groove-fill of tunsten and poly-Sim embrane technology for high performance (HDTV) FT-CCD images, IEDM Tech, p. 567-570 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/339 H01L 27/14-27/148 H01L 29/762-29/768 H04N 5/335
Claims (5)
発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から成
る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受
け取り転送する水平電荷結合素子と、その信号電荷を電
荷-電圧変換して出力する出力部とを具備する固体撮像
素子において、 前記垂直電荷結合素子列には第1導電型CCDチャネル領域
及びそれを垂直方向に区切る第2導電型チャネル阻止領
域が形成してあり、前記第2導電型チャネル阻止領域の
上に島状あるいは帯状の前置Si酸化膜及びポリSi補強膜
が設けてあり、少なくともSi窒化膜を含むゲート絶縁膜
が前記第1導電型CCDチャネル領域上及びポリSi補強膜上
に設けてあり、前記ポリSi補強膜上のゲート絶縁膜には
コンタクトホールが開口され、複数層のポリSi転送電極
の各層のポリSi転送電極が前記ポリSi補強膜とそれぞれ
ポリSi-ポリSiコンタクトを形成しており、前記複数層
のポリSi転送電極上に絶縁膜が形成してあり、前記複数
層のポリSi転送電極のポリSi補強膜で厚さを増した部分
上の前記絶縁膜にコンタクトホールが開口され、前記コ
ンタクトホールを介して複数層の各々のポリSi転送電極
と裏打金属配線とが接続されていることを特徴とする固
体撮像素子。1. At least photoelectric conversion is performed, and
An imaging region formed of a vertical charge coupled device array for reading out generated signal charges, a horizontal charge coupled device for receiving and transferring the signal charges of the vertical charge coupled device array, and an output unit for performing charge-voltage conversion of the signal charges and outputting the signal charges. In the solid-state imaging device comprising, the vertical charge-coupled device row is formed with a first conductivity type CCD channel region and a second conductivity type channel blocking region that divides it vertically. An island-shaped or strip-shaped pre-Si oxide film and a poly-Si reinforcing film are provided on the blocking region, and a gate insulating film including at least a Si nitride film is formed on the first conductivity type CCD channel region and the poly-Si reinforcing film. A contact hole is formed in the gate insulating film on the poly-Si reinforcing film, and the poly-Si transfer electrodes of each layer of the poly-Si transfer electrodes of a plurality of layers are respectively connected to the poly-Si reinforcing film and the poly-Si-polySi film. Ko Tact is formed, an insulating film is formed on the poly-Si transfer electrodes of the plurality of layers, and the insulating film is formed on a portion of the poly-Si transfer electrodes of the plurality of layers whose thickness is increased by the poly-Si reinforcing film. A solid-state image pickup device, wherein a contact hole is opened in the through hole, and the poly-Si transfer electrodes of each of the plurality of layers are connected to the backing metal wiring through the contact hole.
生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から成る
撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受け
取り転送する水平電荷結合素子と、その信号電荷を電荷
-電圧変換して出力する出力部とを具備する固体撮像素
子において、 前記垂直電荷結合素子列には第1導電型CCDチャネル領域
及びそれを垂直方向に区切る第2導電型チャネル阻止領
域が形成してあり、複数層のポリSi転送電極の最上層以
外の各層のポリSi転送電極の前記第2導電型チャネル阻
止領域上に位置する一部が厚くなっており、各層のポリ
Si転送電極間の絶縁膜より最上層以外の前記ポリSi転送
電極の一部厚くなった部分上の絶縁膜が薄くなってお
り、最上層のポリSi転送電極が均一な厚さを有し、最上
層以外の各層のポリSi転送電極と裏打金属配線とのコン
タクトが前記ポリSi転送電極の一部厚くなった部分にお
いて形成され、複数層のポリ Si 転送電極全てに裏打金属
配線が接続されていることを特徴とする固体撮像素子。2. An image pickup area comprising at least a vertical charge-coupled device array for performing photoelectric conversion and reading out generated signal charges, and a horizontal charge-coupled device for receiving and transferring signal charges of the vertical charge-coupled device array. Charge that signal charge
-In the solid-state imaging device having an output unit for converting and outputting voltage, in the vertical charge-coupled device array, a first conductivity type CCD channel region and a second conductivity type channel block region for vertically partitioning the CCD channel region are formed. A part of the poly-Si transfer electrodes of each layer other than the uppermost layer of the poly-Si transfer electrodes of the plurality of layers located on the second conductivity type channel blocking region is thickened, and
The insulating film on the partially thickened portion of the poly-Si transfer electrode other than the uppermost layer than the insulating film between the Si transfer electrodes is thin, and the uppermost poly-Si transfer electrode has a uniform thickness, The contact between the poly-Si transfer electrode of each layer other than the uppermost layer and the backing metal wiring is formed in a part of the poly-Si transfer electrode thickened, and the backing metal is provided on all of the poly- Si transfer electrodes of the plurality of layers.
A solid-state imaging device having wirings connected thereto .
る製造方法であって、 前記第1導電型CCDチャネル領域及びそれを垂直方向に区
切る第2導電型チャネル阻止領域を形成した後それらの
上に前置Si酸化膜を形成する工程と、 前記前置Si酸化膜上にポリSi膜を成長させた後パターニ
ングして前記第2導電型チャネル阻止領域上に島状ある
いは帯状のポリSi補強膜を形成する工程と、 前記ポリSi補強膜をマスクにしてポリSi膜パターニング
で痛んだ前置Si酸化膜をエッチング除去する工程と、 少なくともSi窒化膜を含むゲート絶縁膜を設ける工程
と、 2層以上の複数層のポリSi転送電極の内の最下層ポリSi
転送電極と裏打金属配線とのコンタクトを形成する部分
に位置するポリSi補強膜上のゲート絶縁膜にポリSi-ポ
リSiコンタクトホールを開ける工程と、 ポリSi膜を成長させ不純物を添加するか、不純物を含ん
だポリSi膜を成長させ、パターニングして最下層ポリSi
転送電極を形成する工程と、 熱酸化法により最下層ポリSi転送電極を酸化してSi酸化
膜を形成する工程と、 複数層のポリSi転送電極の最下層ポリSi転送電極に続く
各層のポリSi転送電極について最下層ポリSi転送電極形
成と同様に前記ポリSi補強膜上のゲート絶縁膜へのポリ
Si-ポリSiコンタクトホール開口から前記ポリSi転送電
極熱酸化までを順次施す工程と、 最上層ポリSi転送電極と裏打金属配線とのコンタクトを
形成する部分に位置するポリSi補強膜上のゲート絶縁膜
にポリSi-ポリSiコンタクトホールを開ける工程と、 ポリSi膜を成長させ不純物を添加するか、不純物を含ん
だポリSi膜を成長させ、パターニングして最上層ポリSi
転送電極を形成する工程と、 絶縁膜を形成し複数層のポリSi転送電極全てへのコンタ
クトホールをポリSi補強膜で厚さを増した部分に開口し
裏打金属配線を設ける工程を含むことを特徴とする固体
撮像素子の製造方法。3. The method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first-conductivity-type CCD channel region and the second-conductivity-type channel blocking region that vertically divides the first-conductivity-type CCD channel region are formed and then formed. A step of forming a pre-Si oxide film on, and growing a poly-Si film on the pre-Si oxide film and then patterning to form island-shaped or strip-shaped poly-Si on the second conductivity type channel blocking region. A step of forming a reinforcing film, a step of etching away the pre-Si oxide film damaged by the poly Si film patterning using the poly Si reinforcing film as a mask, and a step of providing a gate insulating film containing at least a Si nitride film, The lowermost layer of poly-Si transfer electrode consisting of two or more layers
A step of forming a poly-Si-poly-Si contact hole in the gate insulating film on the poly-Si reinforcing film located at the portion where the contact between the transfer electrode and the backing metal wiring is formed, and growing the poly-Si film to add an impurity, A poly-Si film containing impurities is grown and patterned to form the bottom poly-Si film.
A step of forming a transfer electrode, a step of oxidizing the lowermost layer poly-Si transfer electrode by a thermal oxidation method to form a Si oxide film, and a step of forming a poly-silicon transfer electrode of the multi-layered poly-Si transfer electrode Regarding the Si transfer electrode, similar to the formation of the lowermost poly-Si transfer electrode, the poly to the gate insulating film on the poly-Si reinforcing film was
Step of sequentially performing from Si-poly Si contact hole opening to thermal oxidation of the poly Si transfer electrode, and gate insulation on the poly Si reinforcing film located at a portion where a contact between the uppermost poly Si transfer electrode and the backing metal wiring is formed The process of opening a poly-Si-poly-Si contact hole in the film, and growing the poly-Si film and adding impurities, or growing the poly-Si film containing impurities and patterning it
It includes the step of forming the transfer electrode and the step of forming an insulating film and opening contact holes to all the poly-Si transfer electrodes of multiple layers in the portion where the thickness is increased by the poly-Si reinforcing film to provide a backing metal wiring. A method of manufacturing a characteristic solid-state imaging device.
る製造方法であって、 第1導電型CCDチャネル領域及びそれを垂直方向に区切る
第2導電型チャネル阻止領域を形成した後それらの上に
ゲート絶縁膜を設ける工程と、 ポリSi膜を成長させ不純物を添加するか、不純物を含ん
だポリSi膜を成長させ、パターニングして2層以上の複
数層のポリSi転送電極の内の最下層ポリSi転送電極を形
成する工程と、 少なくともSi窒化膜を含む絶縁膜を設け、該絶縁膜中の
少なくとも前記Si窒化膜を前記最下層ポリSi転送電極を
パターニングする工程の前あるいは後にパターニングし
て最下層ポリSi転送電極上の前記第2導電型チャネル阻
止領域上に位置する部分を前記Si窒化膜で被覆する工程
と、 熱酸化法により最下層ポリSi転送電極を酸化して前記Si
窒化膜で被覆されていない部分にSi酸化膜を形成する工
程と、 複数層のポリSi転送電極の最下層ポリSi転送電極に続
く、最上層以外の各層のポリSi転送電極について最下層
ポリSi転送電極形成と同様に前記ポリSi膜成長・パター
ニングからポリSi転送電極熱酸化までの工程を順次施す
工程と、 ポリSi膜を成長させ不純物を添加するか、不純物を含ん
だポリSi膜を成長させ、パターニングして、均一な厚さ
を有する最上層ポリSi転送電極を形成する工程と、 絶縁膜を形成し複数層のポリSi転送電極全てへのコンタ
クトホールを開口するが、最上層以外の各層のポリSi転
送電極についてはSi窒化膜で被覆されて酸化されていな
い部分に前記コンタクトホールを開口し裏打金属配線を
設ける工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製
造方法。4. The method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 2, wherein the first conductivity type CCD channel region and the second conductivity type channel blocking region for vertically dividing the first conductivity type CCD channel region are formed. The step of providing a gate insulating film on top of it, and growing a poly-Si film and adding an impurity, or growing a poly-Si film containing an impurity, and patterning the poly-Si transfer electrode of two or more layers Before or after the step of forming the lowermost layer poly-Si transfer electrode and the step of providing an insulating film containing at least a Si nitride film and patterning at least the Si nitride film in the insulating film Then, a step of covering the portion located on the second conductivity type channel blocking region on the lowermost layer poly Si transfer electrode with the Si nitride film, and oxidizing the lowermost layer poly Si transfer electrode by a thermal oxidation method to form the Si
The process of forming a Si oxide film on the part not covered with the nitride film, and the poly-Si transfer electrode of each layer other than the uppermost layer following the lowermost poly-Si transfer electrode of the multi-layered poly-Si transfer electrode Similar to the transfer electrode formation, the steps from the poly-Si film growth / patterning to the poly-Si transfer electrode thermal oxidation are sequentially performed, and the poly-Si film is grown and an impurity is added or a poly-Si film containing an impurity is grown. And then pattern to a uniform thickness
The process of forming the uppermost poly-Si transfer electrode has a step of forming an insulating film and opening contact holes to all of the multiple-layer poly-Si transfer electrodes. A step of forming the contact hole in a portion which is covered with a film and is not oxidized so as to provide a backing metal wiring.
形成され、かつ、前記ポリSi転送電極が30〜500 nmの厚
さに形成されることを特徴とする請求項３に記載の固体
撮像素子の製造方法。5. The poly-Si reinforcing film is formed to a thickness of 50 to 500 nm, and the poly-Si transfer electrode is formed to a thickness of 30 to 500 nm. A method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 1.
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