JP3960067B2 - Manufacturing method of solid-state imaging device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に複数の光電変換素子を配置するとともに各光電変換素子間に電極を敷設するとともに該電極を遮光膜で覆って遮光した固体撮像素子の製造方法に係り、特に、遮光膜によって形成された開口からの受光量に応じて蓄積された電荷を読み出すタイプの固体撮像素子の製造方法に関する。
【0002】
さらに詳しくは、本発明は、タングステンを遮光膜に用いた固体撮像素子の製造方法に係り、特に、開口毎のエッチングのバラツキを低減して固定パターン・ノイズを抑制した固体撮像素子の製造方法に関する。
【0003】
【従来の技術】
撮影した被写体の画像をデジタル・データとして取り込むためのデバイスとして、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)などの固体撮像素子が知られている。この種の撮像素子は、レンズを通して入射した光を受けて、その光量に応じた電気信号に変換する。
【0004】
CCDは、例えば半導体表面上にMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造などの電極を多数(マトリクス状に)配列した構造を持ち、入力部への信号により電荷を注入して、各電極に駆動信号を加えることによって注入された電荷を転送電極に沿って転送して、FGAあるいはFDAなどの出力部で電荷を電圧として取り出すことができる。
【0005】
図5には、インターライン型と呼ばれるCCD固体撮像素子の水平方向の断面構造(従来例)を模式的に示している。
【0006】
図示の通り、画素単位は、p層及び厚膜状のn層の組み合わせからなるフォトダイオード部1と、ボロン層バリアが形成されたp層の読み出し部2と、n層及びp層の組み合わせからなる垂直電荷転送部3と、フォト・ダイオード部1に蓄積された電荷を読み出すのに必要な電圧を印加する多結晶シリコンからなる垂直転送電極4とで構成される。読み出し部2並びに垂直電荷転送部3と垂直転送電極4とは、ゲート絶縁膜5によって絶縁されている。このゲート絶縁膜5には、一般に酸化膜で構成され、例えば、SiO2(酸化シリコン),SiN(窒化シリコン)、SiO2の3層からなるMONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)構造が採用される。
【0007】
フォトダイオード部1の受光面は、遮光膜6によって形成された開口部によって規定される。光が入射すると、格子に結合されていた電子は結合を解き放たれて自由な電子となり、自由な電子や正孔が発生する。これら電子や正孔が欠乏領域へと移動していく結果として、光の強弱に比例した逆電流が生ずる。フォトダイオード部1のn層は、光の入射により発生した電荷を一定期間蓄積する。
【0008】
フォトダイオード部1に蓄積された電荷を読み出すときには、垂直転送電極4に所定の読み出し電圧を持つパルスを印加する。これに応答して、蓄積電荷は、p層の読み出し部2のボロン層バリアを越えて垂直電荷転送部3に流れ込むことにより、読み出し動作が行われる。
【0009】
読み出し電圧を印加したときに、フォトダイオード部1の蓄積電荷が隣接する画素単位の垂直電荷転送部3'に誤って流れ込むことを防止するために、フォト・ダイオード部1と隣の画素単位の垂直電荷転送部3'の間には、p層のチャンネル・ストップ部7が挿設されている。そして、このチャンネル・ストップ部7のバリアは、読み出し部2のバリアよりも高く設定しておく。
【0010】
図5からも分かるように、CCD固体撮像素子においては各フォトダイオード部間に配置された電極を遮光膜6で覆うことにより、受光量に応じて光電変換された蓄積電荷を確実に転送する。
【0011】
従来、遮光膜6にはアルミニウム層を使用することが多かった。しかしながら、アルミニウムは高反射率であることから、固体撮像素子では、開口の形成過程で露光の反射が多いために、パターニングにより形成される遮光膜6の開口部のパターン幅及び形状が不均一になるという問題があった。
【0012】
遮光膜6のパターンが不正確になると、フォトダイオード間で感度のバラツキが発生し、固体撮像素子全体としては特性の劣化になる。また、固体撮像素子が多画素高集積化されると、開口面積が微小にばらつくことによる固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題が顕在化してくる。
【0013】
本出願人に既に譲渡されている特開平09−232552号公報には、このような遮光膜の反射率に伴う問題を低減して確実にパターニングすることができる固体撮像素子を提供するために、遮光膜をタングステン層により形成することについて開示されている。
【0014】
タングステンを遮光膜に使用した場合、遮光性がよい反面、エッチングが難しくなるという問題がある。
【0015】
例えば、等方性エッチング・ガスSF6と異方性エッチング・ガスCL2を含む混合ガスによりタングステン層をドライ・エッチングした場合、タングステンのグレイン沿いにエッチングが進行する結果として、エッチング面が凸凹になってしまうことがある。このような凸凹面は、固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の原因になってしまい、固体撮像素子の多画素高密度化に耐え得ない。
【0016】
図6には、タングステンのグレイン沿いにエッチングが進行した基板の断面図を示している。同図に示すように、エッチング面が凸凹になってしまっている。
【0017】
また、図7には、このときの遮光膜の開口部付近を上方から眺めた様子を示している。同図からも分かるように、開口部の形状は安定しておらず、そのパターン幅及び形状が不均一になる。
【0018】
開口の形状が不均一であるため、フォトダイオード間で感度のバラツキが発生し、固体撮像素子全体としては特性の劣化になる。また、固体撮像素子が多画素高集積化されると、開口面積が微小にばらつくことによる固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題が顕在化してくる。また、遮光膜開口長がばらつくので、転送部との距離が一定でなくなり、スミア特性も不安定である。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、遮光膜によって形成された開口からの受光量に応じて蓄積された電荷を読み出すことができる固体撮像素子のための優れた製造方法を提供することにある。
【0020】
本発明のさらなる目的は、タングステンを遮光膜に用いた固体撮像素子の優れた製造方法を提供することにある。
【0021】
本発明のさらなる目的は、開口毎のエッチングのバラツキを低減して固定パターン・ノイズを抑制することができる、優れた固体撮像素子の製造方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、半導体基板上に複数の光電変換素子を配置し該光電変換素子間に電極を敷設するとともに該電極を遮光膜で覆って遮光した固体撮像素子の製造方法であって、
複数の光電変換素子及び光電変換素子間を走る電極が形成された半導体基板上にタングステン層からなる遮光膜を形成するステップと、
前記遮光膜の前記光電変換素子の受光領域に相当する部位が窓開けされたマスク・パターンを形成するステップと、
SF 6 を使用する等方性エッチング・ガスと 2 及びCl 2 を使用する異方性エッチング・ガスを含む混合ガスを用いたドライ・エッチングによって、前記遮光膜に前記受光領域のための開口を穿設するステップと、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【0023】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法において、前記の開口を穿設するステップでは、下端の最小幅が1μm以下で基板に対して垂直となるように開口を穿設する。
【0024】
ここで、遮光膜としては、遮光性に優れたタングステン層を用いる。また、フォトダイオード上の部位には、SF6からなる等方性エッチング・ガスとN2及びCl2からなる異方性エッチング・ガスを含む混合ガスを用いたドライ・エッチングを行なう。より具体的には、SF6:Cl2:Ar:N2=2:2:14:1の比率からなる混合ガスを用いてエッチングを行なう。
【0025】
このように等方性エッチング・ガスとN2及びCl2を含んだ異方性エッチング・ガスを含む混合ガスを用いたドライ・エッチングを行なうことにより、タングステン遮光膜に対して、タングステン・グレインに沿わない、垂直形状のエッチングを実現することができる。
【0026】
より具体的には、Cl2ガスとN2ガスの効果により、堆積性生成物がタングステンのエッチング側壁に堆積するので、タングステン・グレインに沿わないで、垂直方向にエッチングが進行する。
【0027】
この結果、下端の最小幅が1μm以下で、タングステン・グレインに沿わない、垂直形状の開口をタングステン遮光膜に形成することができる。
【0028】
したがって、遮光膜開口毎の微小なエッチング・バラツキが低減され、固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題を解消することができる。また、遮光膜開口長がばらつかないので、転送部との距離が安定化し、スミア特性も安定する。
【0029】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【0031】
本発明に従って半導体基板上にタングステン層の遮光膜を形成する処理手順について、図1〜図4を参照しながら説明する。
【0032】
半導体基板上に転送電極4及びフォトダイオード部1を形成した後、層間電極層としてのシリコン酸化膜9を、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜する(図1を参照のこと)。
【0033】
次いで、基板上にタングステン遮光膜6を成膜した後、フォトレジスト法により開口を形成するためのレジスト・パターン11をマスキングする(図2を参照のこと)。
【0034】
次いで、マイクロ波ECR(Electron Cyclotron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)エッチャーでエッチングを行なう。このときのエッチング条件は、例えば、エッチング・ガスはSF6:Cl2:Ar:N2=2:2:14:1の比率からなる混合ガスであり、エッチング圧力は2.0Pa、マイクロ波励起パワーは1100W、RF励起パワーは45W、下部電極温度は0℃である。
【0035】
ここで、SF6は等方性エッチング・ガスとして使用され、また、N2及びCl2は異方性エッチング・ガスとして使用される。
【0036】
このような条件でタングステン層のエッチングを行なうと、Cl2ガスとN2ガスの効果により、堆積性生成物がタングステンのエッチング側壁に堆積し、その結果、タングステン・グレインに沿わない、垂直形状のエッチングを実現することができる。
【0037】
図3には、上記のエッチング条件を用いて、タングステンのグレインに沿わないで穿設された遮光膜の開口部付近の基板断面図を示している。同図に示すように、エッチング面は凸凹を含まず、垂直形状の側壁を持つ。また、下端の最小幅が1μm以下に制御することができる。
【0038】
また、図4には、このときのタングステン遮光膜の開口部付近を上方から眺めた様子を示している。同図からも分かるように、開口部の形状は安定しており、そのパターン幅及び形状は均一になる。
【0039】
したがって、本実施形態によれば、タングステン・グレインに沿わない、垂直形状のエッチングを実現することができるので、遮光膜開口毎の微小なエッチング・バラツキが低減され、固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題を解消することができる。また、遮光膜開口長がばらつかないので、転送部との距離が安定化し、スミア特性も安定する。
【0040】
なお、上述した実施形態ではエッチング装置としてマイクロ波ECRエッチャーを使用したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、並行板型RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオン・エッチング)、高圧狭ギャップ型プラズマ・エッチング装置、誘導結合型プラズマ・エッチング装置、マグネトロンRIE、変成器結合プラズマ・エッチング装置、ヘリコン波プラズマ・エッチング装置など、その他のエッチング装置を使用することができる。
【0041】
[追補]
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【0042】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、遮光膜によって形成された開口からの受光量に応じて蓄積された電荷を読み出すことができる固体撮像素子のための優れた製造方法を提供することができる。
【0043】
また、本発明によれば、タングステンを遮光膜に用いた固体撮像素子の優れた製造方法を提供することができる。
【0044】
また、本発明によれば、開口毎のエッチングのバラツキを低減して固定パターン・ノイズを抑制することができる、優れた固体撮像素子の製造方法を提供することができる。
【0045】
昨今、固体撮像素子において、小型化、多画素高集積化の要求により遮光膜の開口も小型化される傾向にある。遮光膜開口の縮小に伴い、エッチングのバラツキにより開口面積が微小にばらつくことによる、固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題が顕在化してくる。本発明によれば、タングステン・グレインに沿わない、垂直形状のエッチングを実現することができるので、遮光膜開口毎の微小なエッチング・バラツキが低減され、固定パターン・ノイズ(画像ムラ)の問題を解消することができる。また、遮光膜開口長がばらつかないので、転送部との距離が安定化し、スミア特性も安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って半導体基板上にタングステン層の遮光膜を形成する処理手順を説明するための図である。
【図2】本発明に従って半導体基板上にタングステン層の遮光膜を形成する処理手順を説明するための図である。
【図3】本発明に従って半導体基板上にタングステン層の遮光膜を形成する処理手順を説明するための図である。
【図4】本発明に従って半導体基板上にタングステン層の遮光膜を形成する処理手順を説明するための図である。
【図5】インターライン型と呼ばれるCCDの水平方向の断面構造(従来例)を模式的に示した図である。
【図6】タングステンのグレイン沿いにエッチングが進行した基板の断面図を示した図である。
【図7】タングステンのグレイン沿いにエッチングが進行したときの遮光膜の開口部付近を上方から眺めた様子を示した図である。
【符号の説明】
1…フォトダイオード部
2…読み出し部
3…垂直電荷転送部
4…垂直転送電極
5…ゲート絶縁膜
6…遮光膜
7…チャンネル・ストップ部
9…層間絶縁膜
11…レジスト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a semiconductor substrate and electrodes are laid between the photoelectric conversion elements and the electrodes are covered with a light shielding film to shield the light. The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device of a type that reads out charges accumulated according to the amount of light received from an opening formed by a film.
[0002]
More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device using tungsten as a light-shielding film, and more particularly, to a method for manufacturing a solid-state imaging device that suppresses fixed pattern noise by reducing variations in etching for each opening. .
[0003]
[Prior art]
A solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) is known as a device for capturing a photographed subject image as digital data. This type of image sensor receives light incident through a lens and converts it into an electrical signal corresponding to the amount of light.
[0004]
A CCD has a structure in which a large number of electrodes (such as a metal oxide semiconductor (MOS) structure) are arranged on a semiconductor surface (in a matrix), for example, and a charge is injected by a signal to an input unit to apply a drive signal to each electrode. Thus, the injected charge can be transferred along the transfer electrode, and the charge can be taken out as a voltage at an output section such as FGA or FDA.
[0005]
FIG. 5 schematically shows a cross-sectional structure (conventional example) in the horizontal direction of a CCD solid-state imaging device called an interline type.
[0006]
As shown in the figure, the pixel unit is composed of a photodiode unit 1 composed of a combination of a p-layer and a thick n-layer, a p-layer readout unit 2 formed with a boron layer barrier, and a combination of the n-layer and the p-layer. The vertical charge transfer unit 3 and the vertical transfer electrode 4 made of polycrystalline silicon to which a voltage necessary for reading out the charges accumulated in the photodiode unit 1 is applied. The read unit 2, the vertical charge transfer unit 3, and the vertical transfer electrode 4 are insulated by a gate insulating film 5. The gate insulating film 5 is generally composed of an oxide film, and employs, for example, a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) structure composed of three layers of SiO 2 (silicon oxide), SiN (silicon nitride), and SiO 2. .
[0007]
The light receiving surface of the photodiode portion 1 is defined by an opening formed by the light shielding film 6. When light is incident, electrons bonded to the lattice are released to become free electrons, and free electrons and holes are generated. As a result of these electrons and holes moving to the depletion region, a reverse current proportional to the intensity of light is generated. The n layer of the photodiode unit 1 accumulates the charge generated by the incident light for a certain period.
[0008]
When reading out the electric charge accumulated in the photodiode unit 1, a pulse having a predetermined read voltage is applied to the vertical transfer electrode 4. In response to this, the stored charge flows over the boron layer barrier of the p-layer read unit 2 and flows into the vertical charge transfer unit 3 to perform a read operation.
[0009]
When applying a read voltage, to the accumulated charge of the photodiode portion 1 is prevented from flowing accidentally to the vertical charge transfer portion 3 'of the adjacent pixel, the photodiode portion 1 and the adjacent pixels A p-layer channel stop 7 is inserted between the vertical charge transfer units 3 '. The barrier of the channel stop unit 7 is set higher than the barrier of the reading unit 2.
[0010]
As can be seen from FIG. 5, in the CCD solid-state imaging device, the electrodes arranged between the photodiode portions are covered with the light-shielding film 6 so that the accumulated charges photoelectrically converted according to the amount of received light are transferred reliably.
[0011]
Conventionally, an aluminum layer is often used for the light shielding film 6. However, since aluminum has a high reflectivity, in the solid-state imaging device, since the exposure is reflected during the opening formation process, the pattern width and shape of the opening of the light shielding film 6 formed by patterning are not uniform. There was a problem of becoming.
[0012]
If the pattern of the light shielding film 6 becomes inaccurate, variations in sensitivity occur between the photodiodes, and the characteristics of the solid-state imaging device as a whole deteriorate. In addition, when the solid-state imaging device is highly integrated, the problem of fixed pattern noise (image unevenness) due to minute variations in the opening area becomes obvious.
[0013]
In order to provide a solid-state imaging device that can reduce the problems associated with the reflectance of such a light-shielding film and can be surely patterned in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-232552 already assigned to the present applicant. It is disclosed that the light shielding film is formed of a tungsten layer.
[0014]
When tungsten is used for the light shielding film, the light shielding property is good, but there is a problem that etching becomes difficult.
[0015]
For example, when a tungsten layer is dry-etched with a mixed gas containing isotropic etching gas SF 6 and anisotropic etching gas CL 2 , the etching surface becomes uneven as a result of etching progressing along the tungsten grains. It may become. Such an uneven surface causes fixed pattern noise (image unevenness) and cannot withstand the increase in the density of multiple pixels of the solid-state imaging device.
[0016]
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a substrate on which etching has progressed along the tungsten grains. As shown in the figure, the etched surface is uneven.
[0017]
FIG. 7 shows a state in which the vicinity of the opening of the light shielding film at this time is viewed from above. As can be seen from the figure, the shape of the opening is not stable, and the pattern width and shape are not uniform.
[0018]
Since the shape of the opening is not uniform, sensitivity variation occurs between the photodiodes, and the characteristics of the solid-state imaging device as a whole deteriorate. In addition, when the solid-state imaging device is highly integrated, the problem of fixed pattern noise (image unevenness) due to minute variations in the opening area becomes obvious. Further, since the opening length of the light shielding film varies, the distance from the transfer unit is not constant, and the smear characteristic is also unstable.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an excellent manufacturing method for a solid-state imaging device capable of reading out electric charges accumulated according to the amount of light received from an opening formed by a light shielding film.
[0020]
A further object of the present invention is to provide an excellent manufacturing method of a solid-state imaging device using tungsten as a light shielding film.
[0021]
It is a further object of the present invention to provide an excellent method for manufacturing a solid-state imaging device capable of suppressing fixed pattern noise by reducing variations in etching for each opening.
[0022]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The present invention has been made in consideration of the above-described problems. A solid substrate in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a semiconductor substrate, electrodes are laid between the photoelectric conversion elements, and the electrodes are covered with a light-shielding film to block light. A method for manufacturing an image sensor,
Forming a light shielding film made of a tungsten layer on a semiconductor substrate on which a plurality of photoelectric conversion elements and electrodes running between the photoelectric conversion elements are formed;
Forming a mask pattern in which a portion corresponding to a light receiving region of the photoelectric conversion element of the light shielding film is opened;
An opening for the light receiving region is formed in the light shielding film by dry etching using a mixed gas containing an isotropic etching gas using SF 6 and an anisotropic etching gas using N 2 and Cl 2. Drilling step;
A method of manufacturing a solid-state imaging device.
[0023]
In the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, in the step of forming the opening, the opening is formed so that the minimum width of the lower end is 1 μm or less and is perpendicular to the substrate.
[0024]
Here, a tungsten layer having excellent light shielding properties is used as the light shielding film. Further, dry etching using a mixed gas containing an isotropic etching gas composed of SF 6 and an anisotropic etching gas composed of N 2 and Cl 2 is performed on the portion on the photodiode. More specifically, etching is performed using a mixed gas having a ratio of SF 6 : Cl 2 : Ar: N 2 = 2: 2: 14: 1.
[0025]
In this way, by performing dry etching using an isotropic etching gas and a mixed gas containing an anisotropic etching gas containing N 2 and Cl 2 , the tungsten light-shielding film is made into tungsten grains. It is possible to achieve vertical etching that does not follow.
[0026]
More specifically, depositable products are deposited on the etching sidewalls of tungsten due to the effects of Cl 2 gas and N 2 gas, so that etching proceeds in the vertical direction without following the tungsten grains.
[0027]
As a result, a vertical opening having a minimum width of 1 μm or less at the lower end and not along the tungsten grain can be formed in the tungsten light-shielding film.
[0028]
Therefore, minute etching / variation for each opening of the light shielding film is reduced, and the problem of fixed pattern noise (image unevenness) can be solved. Further, since the opening length of the light shielding film does not vary, the distance from the transfer unit is stabilized, and the smear characteristic is also stabilized.
[0029]
Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
A processing procedure for forming a light shielding film of a tungsten layer on a semiconductor substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0032]
After the transfer electrode 4 and the photodiode portion 1 are formed on the semiconductor substrate, a silicon oxide film 9 as an interlayer electrode layer is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (see FIG. 1).
[0033]
Next, after forming a tungsten light-shielding film 6 on the substrate, the resist pattern 11 for forming an opening is masked by a photoresist method (see FIG. 2).
[0034]
Next, etching is performed with a microwave ECR (Electron Cyclotron Resonance) etcher. The etching conditions at this time are, for example, that the etching gas is a mixed gas having a ratio of SF 6 : Cl 2 : Ar: N 2 = 2: 2: 14: 1, the etching pressure is 2.0 Pa, and microwave excitation The power is 1100 W, the RF excitation power is 45 W, and the lower electrode temperature is 0 ° C.
[0035]
Here, SF 6 is used as an isotropic etching gas, and N 2 and Cl 2 are used as an anisotropic etching gas.
[0036]
When the tungsten layer is etched under such conditions, a depositable product is deposited on the etched sidewalls of the tungsten due to the effects of Cl 2 gas and N 2 gas, and as a result, the vertical shape does not follow the tungsten grain. Etching can be realized.
[0037]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the substrate in the vicinity of the opening of the light-shielding film that is drilled not along the tungsten grains using the above etching conditions. As shown in the figure, the etching surface does not include irregularities and has a vertical side wall. Moreover, the minimum width of the lower end can be controlled to 1 μm or less.
[0038]
FIG. 4 shows a state in which the vicinity of the opening of the tungsten light-shielding film is viewed from above. As can be seen from the figure, the shape of the opening is stable and the pattern width and shape are uniform.
[0039]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize vertical etching that does not follow the tungsten grain, so that minute etching variations in each light shielding film opening are reduced, and fixed pattern noise (image unevenness) is reduced. The problem can be solved. Further, since the opening length of the light shielding film does not vary, the distance from the transfer unit is stabilized, and the smear characteristic is also stabilized.
[0040]
Although the microwave ECR etcher is used as the etching apparatus in the above-described embodiment, the gist of the present invention is not limited to this. For example, parallel plate RIE (Reactive Ion Etching), high-pressure narrow gap plasma etching equipment, inductively coupled plasma etching equipment, magnetron RIE, transformer coupled plasma etching equipment, helicon wave plasma, Other etching apparatuses such as an etching apparatus can be used.
[0041]
[Supplement]
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, there is provided an excellent manufacturing method for a solid-state imaging device capable of reading out the electric charge accumulated according to the amount of light received from the opening formed by the light shielding film. Can do.
[0043]
In addition, according to the present invention, it is possible to provide an excellent method for manufacturing a solid-state imaging device using tungsten as a light shielding film.
[0044]
Further, according to the present invention, it is possible to provide an excellent method for manufacturing a solid-state imaging device that can suppress variation in etching for each opening and suppress fixed pattern noise.
[0045]
In recent years, in the solid-state imaging device, the opening of the light shielding film tends to be downsized due to the demand for downsizing and high integration of multiple pixels. As the opening of the light shielding film is reduced, the problem of fixed pattern noise (image unevenness) due to minute variations in the opening area due to variations in etching becomes obvious. According to the present invention, vertical etching that does not follow the tungsten grain can be realized, so that minute etching variation in each light shielding film opening is reduced, and there is a problem of fixed pattern noise (image unevenness). Can be resolved. Further, since the opening length of the light shielding film does not vary, the distance from the transfer unit is stabilized, and the smear characteristic is also stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining a processing procedure for forming a light shielding film of a tungsten layer on a semiconductor substrate according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a processing procedure for forming a light shielding film of a tungsten layer on a semiconductor substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a processing procedure for forming a light shielding film of a tungsten layer on a semiconductor substrate according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a processing procedure for forming a light shielding film of a tungsten layer on a semiconductor substrate according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a horizontal sectional structure (conventional example) of a CCD called an interline type.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate on which etching has progressed along tungsten grains.
FIG. 7 is a view showing a state in which the vicinity of the opening of the light shielding film is viewed from above when etching progresses along the grains of tungsten.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photodiode part 2 ... Read-out part 3 ... Vertical charge transfer part 4 ... Vertical transfer electrode 5 ... Gate insulating film 6 ... Light-shielding film 7 ... Channel stop part 9 ... Interlayer insulating film 11 ... Resist

Claims (3)

半導体基板上に複数の光電変換素子を配置し該光電変換素子間に電極を敷設するとともに該電極を遮光膜で覆って遮光した固体撮像素子の製造方法であって、
複数の光電変換素子及び光電変換素子間を走る電極が形成された半導体基板上にタングステン層からなる遮光膜を形成するステップと、
前記遮光膜の前記光電変換素子の受光領域に相当する部位が窓開けされたマスク・パターンを形成するステップと、
SF 6 を使用する等方性エッチング・ガスと 2 及びCl 2 を使用する異方性エッチング・ガスを含む混合ガスを用いたドライ・エッチングによって、前記遮光膜に前記受光領域のための開口を穿設するステップと、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
A method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a semiconductor substrate, electrodes are laid between the photoelectric conversion elements, and the electrodes are covered with a light-shielding film to shield the light.
Forming a light shielding film made of a tungsten layer on a semiconductor substrate on which a plurality of photoelectric conversion elements and electrodes running between the photoelectric conversion elements are formed;
Forming a mask pattern in which a portion corresponding to a light receiving region of the photoelectric conversion element of the light shielding film is opened;
An opening for the light receiving region is formed in the light shielding film by dry etching using a mixed gas containing an isotropic etching gas using SF 6 and an anisotropic etching gas using N 2 and Cl 2. Drilling step;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
前記の開口を穿設するステップでは、下端の最小幅が1μm以下で基板に対して垂直となるように開口を穿設する、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
In the step of forming the opening, the opening is formed so that the minimum width of the lower end is 1 μm or less and is perpendicular to the substrate.
The manufacturing method of the solid-state image sensor of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記の開口を穿設するステップでは、SF6:Cl2:Ar:N2=2:2:14:1の比率からなる混合ガスを用いてエッチングを行なう、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。
In the step of forming the opening, etching is performed using a mixed gas having a ratio of SF 6 : Cl 2 : Ar: N 2 = 2: 2: 14: 1.
The manufacturing method of the solid-state image sensor of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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