JP3506314B2 - Manufacturing method of integrated light receiving element - Google Patents

Manufacturing method of integrated light receiving element

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JP3506314B2
JP3506314B2 JP21238898A JP21238898A JP3506314B2 JP 3506314 B2 JP3506314 B2 JP 3506314B2 JP 21238898 A JP21238898 A JP 21238898A JP 21238898 A JP21238898 A JP 21238898A JP 3506314 B2 JP3506314 B2 JP 3506314B2
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Japan
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light receiving
receiving element
oxide film
thermal oxide
polycrystalline silicon
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明 本間
潤 樋口
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトディス
ク等の光ディスク装置に用いられる受光素子部と駆動回
路部とを1チップに集積化した集積化受光素子の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an integrated light receiving element in which a light receiving element section and a drive circuit section used in an optical disk device such as a compact disk are integrated in one chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】受光素子部とこの受光素子部を駆動する
駆動回路部とを集積化した集積化受光素子は、高速動作
が可能、S/N(情報信号/雑音信号)比が向上する等
の利点があることから開発が行われている。
2. Description of the Related Art An integrated light receiving element in which a light receiving element section and a drive circuit section for driving the light receiving element section are integrated enables high-speed operation and improves the S / N (information signal / noise signal) ratio. It is being developed because it has the advantage of.

【0003】以下に従来の集積化受光素子について図を
参照しながら説明する。図5は、従来の集積化受光素子
16を示す断面図である。まず初めに、従来の集積化受
光素子16の構成について説明する。集積化受光素子1
6は、大略、Siからなるn型半導体基板2に形成され
た受光素子部3とこの受光素子部3に接続して、受光素
子部3を駆動するMOSトランジスタ4とから構成され
ている。受光素子部3は、受光部3cを有し、n型半導
体基板2中のp型第1拡散層5aとn型半導体基板2と
からpn接合を形成してなる第1受光素子3aと、p型
第2拡散層5bとn型半導体基板2とからpn接合を形
成してなる第2受光素子3bとからなる。一般的に、受
光素子部3には複数個の受光素子が形成されるが、これ
は、半導体レーザ素子と組み合わせて用いる際、半導体
レーザ素子の光出力が常に一定となるように制御を行な
うためである。MOSトランジスタ4は、n型半導体基
板2中に形成されたp型第3拡散層6と、p型第4拡散
層7と、p型第3拡散層6とp型第4拡散層7の間に形
成されるゲート8とからなる。
A conventional integrated light receiving element will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view showing a conventional integrated light receiving element 16. First, the configuration of the conventional integrated light receiving element 16 will be described. Integrated light receiving element 1
Reference numeral 6 generally includes a light receiving element portion 3 formed on an n-type semiconductor substrate 2 made of Si, and a MOS transistor 4 connected to the light receiving element portion 3 to drive the light receiving element portion 3. The light-receiving element portion 3 has a light-receiving portion 3c, and a first light-receiving element 3a formed by forming a pn junction from the p-type first diffusion layer 5a in the n-type semiconductor substrate 2 and the n-type semiconductor substrate 2; The second light receiving element 3b is formed by forming a pn junction from the second type diffusion layer 5b and the n-type semiconductor substrate 2. Generally, a plurality of light-receiving elements are formed in the light-receiving element section 3, because when used in combination with a semiconductor laser element, control is performed so that the light output of the semiconductor laser element is always constant. Is. The MOS transistor 4 includes a p-type third diffusion layer 6 formed in the n-type semiconductor substrate 2, a p-type fourth diffusion layer 7, and between the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7. And a gate 8 formed on the.

【0004】M0Sトランジスタ4、受光素子部3及び
n型半導体基板2上には、熱酸化膜9が形成され、受光
素子部3とM0Sトランジスタ4の設置位置を分離する
ための受光素子部3とMOSトランジスタ4との間に分
離酸化膜9aが形成されている。また、ゲート8上に
は、熱酸化膜9を介してゲート電極として用いられるゲ
ート多結晶シリコン10が形成されている。これらの熱
酸化膜9及びゲート多結晶シリコン10上には、窒化シ
リコン12が形成されている。更に、窒化シリコン12
は、受光部3c上で熱酸化膜9と共に反射防止膜13を
構成している。窒化シリコン12上には、反射防止膜1
3上に開口部を有した層間絶縁層11が形成されてい
る。
A thermal oxide film 9 is formed on the M0S transistor 4, the light receiving element section 3 and the n-type semiconductor substrate 2, and the light receiving element section 3 for separating the installation position of the M0S transistor 4 from the light receiving element section 3 is formed. An isolation oxide film 9a is formed between it and the MOS transistor 4. A gate polycrystalline silicon 10 used as a gate electrode is formed on the gate 8 via a thermal oxide film 9. Silicon nitride 12 is formed on the thermal oxide film 9 and the gate polycrystalline silicon 10. Furthermore, silicon nitride 12
Forms an antireflection film 13 together with the thermal oxide film 9 on the light receiving portion 3c. An antireflection film 1 is formed on the silicon nitride 12.
An interlayer insulating layer 11 having an opening is formed on the surface 3.

【0005】次に、従来の集積化受光素子16の作用に
ついて説明する。集積化受光素子16の受光部3cを介
して光が受光素子部3に入射すると、この受光素子部3
で光電変換されて生じた電流をMOSトランジスタ4に
より増幅して外部回路に出力して動作させる。この際、
反射防止膜13は、受光素子部3に入射する光の光電変
換効率を良好にするために、最適厚さとなるように形成
されている。
Next, the operation of the conventional integrated light receiving element 16 will be described. When light enters the light receiving element section 3 through the light receiving section 3c of the integrated light receiving element 16, the light receiving element section 3
The current generated by the photoelectric conversion in (1) is amplified by the MOS transistor 4 and output to an external circuit to operate. On this occasion,
The antireflection film 13 is formed to have an optimum thickness in order to improve photoelectric conversion efficiency of light incident on the light receiving element section 3.

【0006】次に、集積化受光素子16の製造方法につ
いて説明する。熱酸化法によりn型半導体基板2上に熱
酸化膜9を形成し、この深さ方向にMOSトランジスタ
や受光素子等の各素子分離をするための分離酸化膜9a
を形成する。その後、拡散法により、n型半導体基板2
にp型拡散を行って、分離酸化膜9aによって分離され
た一方の側にp型第1拡散層5aとp型第2拡散層5b
を形成した後、他方の側にp型第3拡散層6及びp型第
4拡散層7を形成する。なお、p型第3拡散層6とp型
第4拡散層7の間はゲート8となる。受光素子3aは、
p型第1拡散層5aとn型半導体基板2とからなり、p
n接合を有し、受光素子3bは、p型第2拡散層5bと
n型半導体基板2からなり、pn接合を有して形成され
る。こうして、分離酸化膜9aの一方の側には、受光素
子部3aと3bとからなり、受光部3cを有した受光素
子部3が形成され、他方の側には、p型第3拡散層6、
p型第4拡散層7及びゲート8とからなるMOSトラン
ジスタ4を形成する。
Next, a method of manufacturing the integrated light receiving element 16 will be described. A thermal oxide film 9 is formed on the n-type semiconductor substrate 2 by the thermal oxidation method, and an isolation oxide film 9a for isolating each element such as a MOS transistor and a light receiving element in the depth direction.
To form. Then, the n-type semiconductor substrate 2 is formed by the diffusion method.
P-type diffusion is performed on the p-type first diffusion layer 5a and the p-type second diffusion layer 5b on one side separated by the isolation oxide film 9a.
Then, the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7 are formed on the other side. A gate 8 is provided between the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7. The light receiving element 3a is
It is composed of the p-type first diffusion layer 5a and the n-type semiconductor substrate 2, and p
The light-receiving element 3b has an n-junction, is composed of the p-type second diffusion layer 5b and the n-type semiconductor substrate 2, and is formed to have a pn-junction. Thus, the light receiving element portion 3 including the light receiving element portions 3a and 3b and having the light receiving portion 3c is formed on one side of the isolation oxide film 9a, and the p-type third diffusion layer 6 is formed on the other side. ,
The MOS transistor 4 including the p-type fourth diffusion layer 7 and the gate 8 is formed.

【0007】次に、熱酸化膜9上に多結晶シリコンを形
成した後、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング
法を用いて、ゲート8に対応する熱酸化膜9上にゲート
多結晶シリコン10を形成する。この後、CVD法によ
り、熱酸化膜9及びゲート多結晶シリコン10上に窒化
シリコン12を形成する。なお、一般的に、CVD法で
は、200℃乃至400℃の温度に加熱して成膜が行わ
れる。この際、受光部3c上の熱酸化膜9と窒化シリコ
ン12は反射防止膜13を構成する。更に、窒化シリコ
ン12上に層間絶縁層11を形成し、フォトリソグラフ
ィ法及びエッチング法を用いて、受光部3cに対応する
層間絶縁層11を除去して図5に示す集積化受光素子1
6が得られる。なお、層間絶縁層11は、CVD法によ
り作製された酸化膜(以下、CVD酸化膜と呼ぶ。)と
スピンオンガラス(Spin On Glass、以下
略してSOGと呼ぶ。)とからなる多層膜である。
Next, after forming polycrystalline silicon on the thermal oxide film 9, the gate polycrystalline silicon 10 is formed on the thermal oxide film 9 corresponding to the gate 8 by using the photolithography method and the dry etching method. . After that, the silicon nitride 12 is formed on the thermal oxide film 9 and the gate polycrystalline silicon 10 by the CVD method. In the CVD method, generally, the film is formed by heating at a temperature of 200 ° C to 400 ° C. At this time, the thermal oxide film 9 and the silicon nitride 12 on the light receiving portion 3c form an antireflection film 13. Further, the interlayer insulating layer 11 is formed on the silicon nitride 12, and the interlayer insulating layer 11 corresponding to the light receiving section 3c is removed by using the photolithography method and the etching method to remove the integrated light receiving element 1 shown in FIG.
6 is obtained. The interlayer insulating layer 11 is a multilayer film including an oxide film (hereinafter, referred to as a CVD oxide film) manufactured by a CVD method and spin-on glass (Spin On Glass, hereinafter abbreviated as SOG).

【0008】[0008]

【発明の解決しようとしている課題】しかしながら、受
光部3c上の層間絶縁層11をエッチング除去する際、
フッ酸等を用いたウェットエッチング法を用いると、層
間絶縁層11を構成するSOGにフッ酸がしみ込み、膜
はがれを生じる。また、ドライエッチング法を用いた場
合には、層間絶縁層11中のCVD酸化膜と窒化シリコ
ン12との選択性が悪く、窒化シリコン12がエッチン
グされてしまうため、反射防止膜13の全体の膜厚を制
御することができなかった。このため、受光素子部3の
受光部3cに入射する光の反射率が変化し、光電変換効
率がバラツクといった問題を生じていた。
However, when the interlayer insulating layer 11 on the light receiving portion 3c is removed by etching,
When a wet etching method using hydrofluoric acid or the like is used, hydrofluoric acid permeates the SOG forming the interlayer insulating layer 11 to cause film peeling. Further, when the dry etching method is used, the selectivity between the CVD oxide film in the interlayer insulating layer 11 and the silicon nitride 12 is poor and the silicon nitride 12 is etched, so that the entire film of the antireflection film 13 is etched. The thickness could not be controlled. For this reason, the reflectance of the light incident on the light receiving portion 3c of the light receiving element portion 3 changes, causing a problem that the photoelectric conversion efficiency varies.

【0009】また、反射防止膜13の厚さが薄くなりす
ぎないように、受光部3c上の熱酸化膜9や窒化シリコ
ン12を厚く形成すると、これらの層を形成する際に印
加される熱によって、ゲート多結晶シリコン10が酸化
されて実効ゲート長が短くなっていた。更に、窒化シリ
コン12がゲート多結晶シリコン10上に形成されてい
るため、ドライエッチング法ではプラズマを利用してエ
ッチングが行われるので、このプラズマによりダメージ
を受けたゲート多結晶シリコン10の下部の熱酸化膜内
のトラップや界面準位を減少させる水素処理を行うこと
ができなかった。本発明は、かかる問題点を解消するた
めになされたもので、MOSトランジスタの特性の劣化
がなく、かつ光電変換効率の良好な集積化受光素子の製
造方法を提供することを目的とする。
If the thermal oxide film 9 and the silicon nitride 12 on the light receiving portion 3c are formed thick so that the thickness of the antireflection film 13 does not become too thin, the heat applied when forming these layers. As a result, the gate polycrystalline silicon 10 was oxidized and the effective gate length was shortened. Further, since the silicon nitride 12 is formed on the gate polycrystalline silicon 10, the plasma is used for etching in the dry etching method, so that the heat of the lower portion of the gate polycrystalline silicon 10 damaged by the plasma is heated. It was not possible to carry out hydrogen treatment to reduce traps and interface states in the oxide film. The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an integrated light receiving element which does not deteriorate the characteristics of a MOS transistor and has good photoelectric conversion efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる集積化受
光素子の製造方法において、第1の発明は、半導体基板
に受光部を有する受光素子部とゲートを有する回路駆動
部とを一体化した集積化受光素子の製造方法において、
前記受光部及び前記回路駆動部上に熱酸化膜を形成する
工程と、前記熱酸化膜上に多結晶シリコンを形成する工
程と、前記受光部及び前記ゲート部分以外の前記多結晶
シリコンをエッチングする工程と、前記多結晶シリコン
と前記熱酸化膜上に層間絶縁膜を形成し、前記受光部上
の前記層間絶縁層を前記多結晶シリコンまでエッチング
する工程と、前記多結晶シリコンを前記熱酸化膜までエ
ッチングする工程と、前記層間絶縁層および前記熱酸化
膜上から水素処理を行って、前記エッチングによるダメ
ージを回復させる工程と、前記層間絶縁層及び前記熱酸
化膜上に絶縁層を形成し、前記受光部上に前記熱酸化膜
と前記絶縁層とからなる反射防止膜を形成する工程とか
らなることを特徴とする。
In a method of manufacturing an integrated light receiving element according to the present invention, the first invention is that a light receiving element portion having a light receiving portion and a circuit driving portion having a gate are integrated on a semiconductor substrate. In the method of manufacturing the integrated light receiving element,
Forming a thermal oxide film on the light receiving portion and the circuit driving portion; forming polycrystalline silicon on the thermal oxide film; and etching the polycrystalline silicon other than the light receiving portion and the gate portion. A step of forming an interlayer insulating film on the polycrystalline silicon and the thermal oxide film, and etching the interlayer insulating layer on the light receiving portion down to the polycrystalline silicon, and removing the polycrystalline silicon from the thermal oxide film. Etching step, performing hydrogen treatment on the interlayer insulating layer and the thermal oxide film to recover damage caused by the etching, and forming an insulating layer on the interlayer insulating layer and the thermal oxide film, And a step of forming an antireflection film including the thermal oxide film and the insulating layer on the light receiving portion.

【0011】第2の発明は、請求項1記載の集積化受光
素子の製造方法において、前記エッチングは、ドライエ
ッチングであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing an integrated light receiving element according to the first aspect, the etching is dry etching.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図1乃至図4を参照しながら説明する。なお、従来例と
同じ構成部分には同一符号を用い、説明を省略する。図
1は、本発明の集積化受光素子を示す断面図である。図
2乃至図4は、本発明の集積化受光素子の製造方法の工
程を示す断面図である。本発明の集積化受光素子1の構
成は、従来の集積化受光素子16において、窒化シリコ
ン12が受光部3c上の熱酸化膜9及び層間絶縁層11
上に形成されたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The same components as those of the conventional example are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 1 is a sectional view showing an integrated light receiving element of the present invention. 2 to 4 are cross-sectional views showing the steps of the method for manufacturing the integrated light receiving element of the present invention. The structure of the integrated light receiving element 1 of the present invention is the same as the conventional integrated light receiving element 16 except that the silicon nitride 12 is the thermal oxide film 9 and the interlayer insulating layer 11 on the light receiving portion 3c.
It is formed above.

【0013】まず、本発明の集積化受光素子1の構成に
ついて説明する。集積化受光素子1は、大略、Siから
なるn型半導体基板2と、このn型半導体基板2に形成
された受光素子部3とこの受光素子部3を駆動するMO
Sトランジスタ4とから構成されている。受光素子部3
は、受光部3cを有し、n型半導体基板2にp型第1拡
散層5aとn型半導体基板2によりpn接合を有する第
1受光素子部3aと、p型第2拡散層5bとn型半導体
基板2によりpn接合を有する第2受光素子部3bとか
らなる。一般的に、受光素子部3には複数個の受光素子
部が形成されるが、これは、半導体レーザ素子と組み合
わせて用いる際、半導体レーザ素子の光出力が常に一定
となるように制御を行なうためである。MOSトランジ
スタ4は、n型半導体基板2に形成されたp型第3拡散
層6と、p型第4拡散層7と、p型第3拡散層6とp型
第4拡散層7の間に形成されるゲート8とからなる。
First, the structure of the integrated light receiving element 1 of the present invention will be described. The integrated light-receiving element 1 generally includes an n-type semiconductor substrate 2 made of Si, a light-receiving element portion 3 formed on the n-type semiconductor substrate 2, and an MO for driving the light-receiving element portion 3.
It is composed of an S-transistor 4. Light receiving element section 3
Includes a light receiving portion 3c, a first light receiving element portion 3a having a p-type first diffusion layer 5a on the n-type semiconductor substrate 2 and a pn junction formed by the n-type semiconductor substrate 2, and a p-type second diffusion layer 5b and n. The second semiconductor light receiving element portion 3b having a pn junction is formed by the type semiconductor substrate 2. In general, a plurality of light receiving element portions are formed in the light receiving element portion 3. When the light receiving element portion 3 is used in combination with the semiconductor laser element, it controls so that the light output of the semiconductor laser element is always constant. This is because. The MOS transistor 4 includes a p-type third diffusion layer 6 formed on the n-type semiconductor substrate 2, a p-type fourth diffusion layer 7, and a space between the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7. And the gate 8 formed.

【0014】熱酸化膜9は、M0Sトランジスタ4、受
光部3c及びn型半導体基板2上に形成され、受光素子
部3とMOSトランジスタ4との間は、分離酸化膜9a
を形成している。ゲート8上には、熱酸化膜9を介して
ゲート電極としてゲート多結晶シリコン10が形成され
ている。更に、熱酸化膜9及びゲート多結晶シリコン1
0上には、受光部3c上に開口部を有した層間絶縁層1
1が形成され、この層間絶縁層11及び受光部3c上の
熱酸化膜9に窒化シリコン12が形成されている。この
窒化シリコン12はCVD法により200℃乃至400
℃の温度に加熱して作製されたCVD酸化膜又はこのC
VD酸化膜と窒化シリコンの多層膜でもよい。このよう
にして、受光部3c上では、窒化シリコン12が熱酸化
膜9と共に反射防止膜13を形成している。ここでは、
受光素子部3とMOSトランジスタ4の配線や層間絶縁
層11上に形成される表面保護膜は省略してある。
The thermal oxide film 9 is formed on the M0S transistor 4, the light receiving portion 3c and the n-type semiconductor substrate 2, and the isolation oxide film 9a is provided between the light receiving element portion 3 and the MOS transistor 4.
Is formed. A gate polycrystalline silicon 10 is formed on the gate 8 as a gate electrode via a thermal oxide film 9. Further, the thermal oxide film 9 and the gate polycrystalline silicon 1
0, the interlayer insulating layer 1 having an opening on the light receiving portion 3c.
1 is formed, and silicon nitride 12 is formed on the interlayer insulating layer 11 and the thermal oxide film 9 on the light receiving portion 3c. This silicon nitride 12 is formed at 200 ° C. to 400 ° C. by the CVD method.
CVD oxide film produced by heating to a temperature of ℃ or this C
It may be a multi-layer film of VD oxide film and silicon nitride. In this way, the silicon nitride 12 forms the antireflection film 13 together with the thermal oxide film 9 on the light receiving portion 3c. here,
The wiring of the light receiving element portion 3 and the MOS transistor 4 and the surface protective film formed on the interlayer insulating layer 11 are omitted.

【0015】次に、本発明の集積化受光素子1の作用に
ついて説明する。受光素子部3の受光部3cに光が入射
すると、受光素子部3で光電変換されて生じた電圧をM
OSトランジスタ4により増幅して外部回路に出力して
動作させる。この際、反射防止膜13は受光素子部3の
受光部3cに入射する光の光電変換効率を良好にするた
めに、最適厚さとなるように形成されている。
Next, the operation of the integrated light receiving element 1 of the present invention will be described. When light is incident on the light receiving portion 3c of the light receiving element portion 3, the voltage generated by photoelectric conversion in the light receiving element portion 3 is M
It is amplified by the OS transistor 4 and output to an external circuit for operation. At this time, the antireflection film 13 is formed to have an optimum thickness in order to improve the photoelectric conversion efficiency of the light incident on the light receiving section 3c of the light receiving element section 3.

【0016】次に、本発明の集積化受光素子の製造方法
について図2乃至図4を用いて説明する。 (第1工程)図2に示した如く、熱酸化法により、n型
半導体基板2に、熱酸化膜9を形成し、この深さ方向に
MOSトランジスタや受光素子等の各素子分離をするた
めの分離酸化膜9aを形成する。その後、拡散法によ
り、n型半導体基板2にp型拡散を行って、分離酸化膜
9aによって分離された一方の側にp型第1拡散層5a
とp型第2拡散層5bを形成した後、他方の側にp型第
3拡散層6及びp型第4拡散層7を形成する。p型第3
拡散層6とp型第4拡散層7の間はゲート8となる。な
お、本発明の実施例では、p型第1拡散層5aとp型第
2拡散層5bを形成した後、p型第3拡散層6及びp型
第4拡散層7を形成したが、この逆手順でもよい。ま
た、p型第1拡散層5a、p型第2拡散層5b、p型第
3拡散層6及びp型第2拡散層7を同時に形成してもよ
い。こうして、分離酸化膜9aの一方の側には、受光素
子部3aと3bとからなり、受光部3cを有した受光素
子部3が形成され、他方の側には、p型第3拡散層6、
p型第4拡散層7及びゲート8とからなるMOSトラン
ジスタ4が形成される。熱酸化法では、サブミクロンオ
ーダの膜厚制御が可能であるので、熱酸化膜9の厚さは
精度良く作製することができる。
Next, a method of manufacturing the integrated light receiving element of the present invention will be described with reference to FIGS. (First step) As shown in FIG. 2, in order to form a thermal oxide film 9 on the n-type semiconductor substrate 2 by a thermal oxidation method and isolate each element such as a MOS transistor and a light receiving element in the depth direction. Forming an isolation oxide film 9a. Then, p-type diffusion is performed on the n-type semiconductor substrate 2 by a diffusion method, and the p-type first diffusion layer 5a is formed on one side separated by the isolation oxide film 9a.
After the p-type second diffusion layer 5b is formed, the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7 are formed on the other side. p-type 3rd
A gate 8 is provided between the diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7. In the embodiment of the present invention, the p-type first diffusion layer 5a and the p-type second diffusion layer 5b are formed, and then the p-type third diffusion layer 6 and the p-type fourth diffusion layer 7 are formed. The reverse procedure is also acceptable. Further, the p-type first diffusion layer 5a, the p-type second diffusion layer 5b, the p-type third diffusion layer 6 and the p-type second diffusion layer 7 may be simultaneously formed. Thus, the light receiving element portion 3 including the light receiving element portions 3a and 3b and having the light receiving portion 3c is formed on one side of the isolation oxide film 9a, and the p-type third diffusion layer 6 is formed on the other side. ,
The MOS transistor 4 including the p-type fourth diffusion layer 7 and the gate 8 is formed. Since the thermal oxidation method can control the film thickness on the order of submicron, the thickness of the thermal oxide film 9 can be accurately manufactured.

【0017】更に、CVD法により、この熱酸化膜9上
に、多結晶シリコン14を形成する。この後、フォトリ
ソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて、受光素
子部3及びゲート8に対応する部分以外をエッチング除
去して、受光部3cに対応する部分に多結晶シリコン1
4とゲート8に対応する部分にゲート多結晶シリコン1
0を残すようにする。更に、熱酸化膜9、多結晶シリコ
ン14及びゲート多結晶シリコン10上にSiO2や窒
化シリコンからなる層間絶縁膜11を形成する。この
後、フォトリソグラフィ法を用いて、受光素子3上の多
結晶シリコン13に対応する層間絶縁膜10上に開口部
15aを有するフォトレジストパターン15を形成す
る。
Further, polycrystalline silicon 14 is formed on the thermal oxide film 9 by the CVD method. After that, the portions other than the portions corresponding to the light receiving element portion 3 and the gate 8 are removed by etching using the photolithography method and the dry etching method, and the polycrystalline silicon 1 is formed in the portion corresponding to the light receiving portion 3c.
Gate polycrystalline silicon 1 in the portion corresponding to 4 and gate 8
Try to leave 0. Further, an interlayer insulating film 11 made of SiO 2 or silicon nitride is formed on the thermal oxide film 9, the polycrystalline silicon 14 and the gate polycrystalline silicon 10. Thereafter, a photoresist pattern 15 having an opening 15a is formed on the interlayer insulating film 10 corresponding to the polycrystalline silicon 13 on the light receiving element 3 by using the photolithography method.

【0018】(第2工程)次に、図3に示した如く、ド
ライエッチング法を用いて、フォトレジストパターン1
5の開口部15aから露出した層間絶縁層11を多結晶
シリコン14までプラズマエッチングする。この際のド
ライエッチングは、図示しないドライエッチング装置の
チャンバ内に層間絶縁層11が形成されたn型半導体基
板2を導入し、10-6乃至10-7Torrの真空にした
後、Arと共にCF4またはCHF3の混合ガスを導入
し、0.2Torrの真空にし、500Wの高周波電圧
を印加して、CF4またはCHF3ガスのプラズマを利用
して行う。ここで、Arガスは、前記チャンバ内のガス
圧を一定にするために導入される。層間絶縁層11のエ
ッチングを行う場合には、多結晶シリコン14のエッチ
ングレートは、層間絶縁層11よりも大幅に遅いので、
多結晶シリコン14でエッチングが停止する。このた
め、多結晶シリコン14は、エッチングされずに、層間
絶縁層11だけがエッチングされるのである。
(Second Step) Next, as shown in FIG. 3, a photoresist pattern 1 is formed by using a dry etching method.
The interlayer insulating layer 11 exposed from the opening 15a of No. 5 is plasma-etched up to the polycrystalline silicon 14. In this dry etching, the n-type semiconductor substrate 2 having the interlayer insulating layer 11 formed therein is introduced into a chamber of a dry etching apparatus (not shown), and a vacuum of 10 −6 to 10 −7 Torr is applied. A mixed gas of 4 or CHF 3 is introduced, a vacuum of 0.2 Torr is applied, a high frequency voltage of 500 W is applied, and plasma of CF 4 or CHF 3 gas is used. Here, Ar gas is introduced to keep the gas pressure in the chamber constant. When the interlayer insulating layer 11 is etched, since the etching rate of the polycrystalline silicon 14 is significantly slower than that of the interlayer insulating layer 11,
The etching stops at the polycrystalline silicon 14. Therefore, the polycrystalline silicon 14 is not etched, but only the interlayer insulating layer 11 is etched.

【0019】(第3工程)引き続き、図4に示した如
く、ドライエッチング法を用いて、多結晶シリコン14
を熱酸化膜9までプラズマエッチングして、多結晶シリ
コン14を除去する。この際のドライエッチングは、図
示しないドライエッチング装置のチャンバ内に多結晶シ
リコン14が形成されたn型半導体基板2を導入し、1
-6乃至10 -7Torrの高真空にした後、N2と共に
BCl3またはCl2の混合ガスを導入した後、0.1T
orrの真空にし、300Wの高周波電圧を印加して、
BCl 3またはCl2ガスのプラズマを利用して行う。こ
のようなドライエッチング法を用いて行う場合には、熱
酸化膜9のエッチングレートは、多結晶シリコン14よ
りも大幅に遅いので、熱酸化膜9でエッチングが停止す
る。このため、熱酸化膜9は、エッチングされずに、多
結晶シリコン14だけがエッチングされるのである。
(Third step) Subsequently, as shown in FIG.
First, using a dry etching method, polycrystalline silicon 14
Plasma etching to the thermal oxide film 9
The con 14 is removed. The dry etching at this time is
Not shown is the polycrystalline etching chamber in the dry etching chamber.
1 is introduced by introducing the n-type semiconductor substrate 2 on which the recon 14 is formed.
0-6Through 10 -7After applying a high vacuum of Torr, N2With
BCl3Or Cl20.1T after introducing the mixed gas of
Make a vacuum of orr and apply high frequency voltage of 300W,
BCl 3Or Cl2It is performed by using gas plasma. This
When using a dry etching method such as
The etching rate of the oxide film 9 is different from that of the polycrystalline silicon 14.
The etching is stopped by the thermal oxide film 9 because it is much slower.
It Therefore, the thermal oxide film 9 is not etched and is often
Only the crystalline silicon 14 is etched.

【0020】(第4工程)次に、フォトレジストパター
ン15をアッシングして除去した後、水素処理を行う。
ここで、水素処理を行う理由について説明する。水素分
子は、非常に小さいので、多結晶シリコン14、ゲート
多結晶シリコン10は通過しないが、層間絶縁層11を
通過するため、熱酸化膜9が水素により晒されることに
なる。また、実際には、ゲート多結晶シリコン10部分
の長さは、サブミクロンオーダであるため、水素は、多
結晶シリコン14及びゲート多結晶10と熱酸化膜9の
間に瞬間的に侵入する。このため、熱酸化膜9は水素に
より全面的に晒されることになる。水素には、酸化ダメ
ージを受けた部分を還元して回復させる作用があるた
め、酸化ダメージを受けた熱酸化膜9の部分の水素処理
を行えば、熱酸化膜9内に形成されるトラップや界面準
位を解消することができる。
(Fourth Step) Next, after removing the photoresist pattern 15 by ashing, hydrogen treatment is performed.
Here, the reason for performing the hydrogen treatment will be described. Since hydrogen molecules are so small that they do not pass through the polycrystalline silicon 14 and the gate polycrystalline silicon 10, but pass through the interlayer insulating layer 11, the thermal oxide film 9 is exposed to hydrogen. Further, in reality, since the length of the gate polycrystalline silicon 10 portion is on the order of submicron, hydrogen instantaneously penetrates between the polycrystalline silicon 14 and the gate polycrystalline 10 and the thermal oxide film 9. Therefore, the thermal oxide film 9 is entirely exposed to hydrogen. Since hydrogen has a function of reducing and recovering a portion damaged by oxidation, if hydrogen treatment is performed on the portion of the thermal oxide film 9 damaged by oxidation, traps formed in the thermal oxide film 9 and The interface state can be eliminated.

【0021】次に、CVD法により、熱酸化層9及び層
間絶縁層11上に窒化シリコン12を形成する。こうし
て、受光素子部3の受光部3c上には熱酸化層9と窒化
シリコン12とから反射防止膜13が形成される。この
結果、図1と同様な集積化受光素子1が得られる。
Next, a silicon nitride 12 is formed on the thermal oxide layer 9 and the interlayer insulating layer 11 by the CVD method. Thus, the antireflection film 13 is formed from the thermal oxide layer 9 and the silicon nitride 12 on the light receiving portion 3c of the light receiving element portion 3. As a result, an integrated light receiving element 1 similar to that shown in FIG. 1 is obtained.

【0022】このように、層間絶縁層11のエッチング
レートは、速く、層間絶縁層11のエッチングレートに
は大幅に遅い多結晶シリコン14でエッチングが停止す
る。また、多結晶シリコン14のエッチングレートは、
速く、熱酸化層9に対しては大幅に遅いので、熱酸化膜
9でエッチングが停止するのである。このため、CVD
法により、厚さが制御された熱酸化膜9上に窒化シリコ
ン12を形成するので、反射防止膜13の厚さは、精度
の良いものとなる。この結果、反射率の安定し、光電変
換効率のバラツキのない、良好な受光が得られる。
As described above, the etching rate of the interlayer insulating layer 11 is high, and the etching is stopped at the polycrystalline silicon 14 which is much slower than the etching rate of the interlayer insulating layer 11. The etching rate of the polycrystalline silicon 14 is
Since it is fast and much slower than the thermal oxide layer 9, the etching stops at the thermal oxide film 9. Therefore, CVD
Since the silicon nitride 12 is formed on the thermal oxide film 9 whose thickness is controlled by the method, the thickness of the antireflection film 13 becomes accurate. As a result, it is possible to obtain good light reception with stable reflectance and no variation in photoelectric conversion efficiency.

【0023】また、受光素子部3上の熱酸化膜9を厚く
形成する必要がないので、この熱酸化膜9を形成する際
に、印加される熱酸化の影響がなくなるため、多結晶シ
リコン14の酸化を防止することができる。窒化シリコ
ン12を形成する前に水素処理を行うので、ドライエッ
チング法を用いて、多結晶シリコン14をプラズマエッ
チングする際のゲート多結晶シリコン10下部の熱酸化
膜9内に形成されるトラップや界面準位を解消すること
ができる。このため、安定した動作を行なうことができ
るMOSトランジスタ4を得ることができる。
Further, since it is not necessary to form the thermal oxide film 9 on the light receiving element portion 3 thickly, the influence of the thermal oxidation applied when forming the thermal oxide film 9 is eliminated, so that the polycrystalline silicon 14 is formed. Can be prevented. Since hydrogen treatment is performed before forming the silicon nitride 12, traps and interfaces formed in the thermal oxide film 9 below the gate polycrystalline silicon 10 when plasma etching the polycrystalline silicon 14 using the dry etching method are performed. The level can be eliminated. Therefore, it is possible to obtain the MOS transistor 4 capable of performing stable operation.

【0024】本発明の実施例では、(第1工程)におい
て、熱酸化膜9上に多結晶シリコン14を形成したが、
熱酸化膜9と多結晶シリコン14の間にCVD法により
作製されたCVD絶縁膜を設けることもある。この場合
には、受光素子部3に対応する多結晶シリコン14をエ
ッチングした後、CVD絶縁膜と熱酸化膜9とで反射防
止膜13を構成することもある。この場合も本発明の効
果と同様の効果が得られる。
In the embodiment of the present invention, the polycrystalline silicon 14 was formed on the thermal oxide film 9 in the (first step).
A CVD insulating film formed by the CVD method may be provided between the thermal oxide film 9 and the polycrystalline silicon 14. In this case, the antireflection film 13 may be composed of the CVD insulating film and the thermal oxide film 9 after etching the polycrystalline silicon 14 corresponding to the light receiving element section 3. Also in this case, the same effect as the effect of the present invention can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明による集積化受光素子の製造方法
によれば、層間絶縁層をエッチングする場合には、層間
絶縁層のエッチングレートは、速く、層間絶縁層のエッ
チングレートには大幅に遅いゲート多結晶シリコンでエ
ッチングが停止する。また、ゲート多結晶シリコンのエ
ッチングレートは、速く、熱酸化層に対しては大幅に遅
いので、熱酸化膜でエッチングが停止するのである。こ
のため、厚さが制御された熱酸化膜上に窒化シリコンを
形成するので、熱酸化膜と絶縁層とからなる反射防止膜
の厚さは、精度の良いものとなる。このため、受光素子
部の光電変換効率の良好な集積化受光素子が得られる。
また、多結晶シリコンを除去した後、層間絶縁層及び熱
酸化膜上から水素処理を行うので、ゲート多結晶シリコ
ン下部の熱酸化膜内に形成されるトラップや界面準位を
解消でき、駆動回路部を安定して駆動させることができ
る。
According to the method of manufacturing an integrated light receiving element according to the present invention, when the interlayer insulating layer is etched, the etching rate of the interlayer insulating layer is fast and the etching rate of the interlayer insulating layer is significantly slow. Etching stops at the gate polysilicon. Further, since the etching rate of the gate polycrystalline silicon is high and the etching rate of the gate polycrystalline silicon is much slower than that of the thermal oxide layer, the etching stops at the thermal oxide film. Therefore, since silicon nitride is formed on the thermal oxide film of which thickness is controlled, the thickness of the antireflection film including the thermal oxide film and the insulating layer is accurate. Therefore, it is possible to obtain an integrated light receiving element having a good photoelectric conversion efficiency of the light receiving element section.
Further, after removing the polycrystalline silicon, hydrogen treatment is performed on the interlayer insulating layer and the thermal oxide film, so that traps and interface states formed in the thermal oxide film under the gate polycrystalline silicon can be eliminated, and the driving circuit The part can be driven stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の集積化受光素子製造方法により作製さ
れた集積化受光素子を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an integrated light receiving element manufactured by an integrated light receiving element manufacturing method of the present invention.

【図2】本発明の集積化受光素子製造方法の(第1工
程)を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing (first step) of the method for manufacturing an integrated light-receiving element of the present invention.

【図3】本発明の集積化受光素子製造方法の(第2工
程)を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing (second step) of the method for manufacturing an integrated light-receiving element of the present invention.

【図4】本発明の集積化受光素子製造方法の(第3工
程)を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing (third step) of the method for manufacturing an integrated light receiving element of the present invention.

【図5】従来の集積化受光素子を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional integrated light receiving element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…集積化受光素子、2…n型半導体基板、3…受光素
子部、4…MOSトランジスタ(駆動回路部)、8…ゲ
ート、9…熱酸化膜、10…ゲート多結晶シリコン、1
1…層間絶縁層、12…窒化シリコン(絶縁層)、13
…反射防止膜、14…多結晶シリコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Integrated light receiving element, 2 ... N-type semiconductor substrate, 3 ... Light receiving element part, 4 ... MOS transistor (driving circuit part), 8 ... Gate, 9 ... Thermal oxide film, 10 ... Gate polycrystalline silicon, 1
1 ... Interlayer insulating layer, 12 ... Silicon nitride (insulating layer), 13
... Antireflection film, 14 ... Polycrystalline silicon

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 H01L 31/02 H01L 31/10 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/14 H01L 31/02 H01L 31/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板に受光部を有する受光素子部と
ゲートを有する回路駆動部とを一体化した集積化受光素
子の製造方法において、 前記受光部及び前記回路駆動部上に熱酸化膜を形成する
工程と、 前記熱酸化膜上に多結晶シリコンを形成する工程と、 前記受光部及び前記ゲート部分以外の前記多結晶シリコ
ンをエッチングする工程と、 前記多結晶シリコンと前記熱酸化膜上に層間絶縁層を形
成し、前記受光部上の前記層間絶縁層を前記多結晶シリ
コンまでエッチングする工程と、 前記多結晶シリコンを前記熱酸化膜までエッチングする
工程と、 前記層間絶縁層および前記熱酸化膜上から水素処理を行
って、前記エッチングによるダメージを回復させる工程
と、 前記層間絶縁層及び前記熱酸化膜上に絶縁層を形成し、
前記受光部上に前記熱酸化膜と前記絶縁層とからなる反
射防止膜を形成する工程とからなることを特徴とする集
積化受光素子の製造方法。
1. A method of manufacturing an integrated light-receiving element, comprising a semiconductor substrate and a light-receiving element section having a light-receiving section and a circuit driving section having a gate integrated with each other, wherein a thermal oxide film is formed on the light-receiving section and the circuit driving section. A step of forming, a step of forming polycrystalline silicon on the thermal oxide film, a step of etching the polycrystalline silicon except for the light receiving portion and the gate portion, and on the polycrystalline silicon and the thermal oxide film Forming an interlayer insulating layer and etching the interlayer insulating layer on the light receiving portion to the polycrystalline silicon; etching the polycrystalline silicon to the thermal oxide film; the interlayer insulating layer and the thermal oxidation; Performing a hydrogen treatment on the film to recover the damage caused by the etching; and forming an insulating layer on the interlayer insulating layer and the thermal oxide film,
A method of manufacturing an integrated light receiving element, comprising the step of forming an antireflection film including the thermal oxide film and the insulating layer on the light receiving portion.
【請求項2】前記エッチングは、ドライエッチングであ
ることを特徴とする請求項1記載の集積化受光素子の製
造方法。
2. The method of manufacturing an integrated light receiving element according to claim 1, wherein the etching is dry etching.
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