JP4705791B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
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Description
また、光学特性を劣化することなく、表面が平坦で高感度の固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
この構成によれば、導電性膜をパターニングして回りを絶縁膜で被覆し電荷転送電極を形成した後、この絶縁膜の上から分離溝を形成して少なくとも2つの電荷転送電極に分離し、この分離溝から電荷転送電極上に至るように、望ましくは基板表面全体を覆うように電極間絶縁膜を形成しているため、絶縁性を確保することができ、微細な分離溝でありながらも高耐圧化をはかることができる。また、最終段階に近い時点で分離溝が形成されるため、表面の平坦性が良好で分離溝のパターン精度が良好である。また、分離溝と電荷転送電極との間には分離溝を最小限に抑えることができ、電荷転送電極の断面積を最大限にとることができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法では、前記分離する工程が、光電変換部のイオン注入を行い、フォトダイオード領域を形成した後に実行され、分離工程に先立ち、光電変換部のイオン注入、あるいは電荷転送部のイオン注入を行うようにしているため、イオン注入が行いにくいというような不都合はない。
また本発明の固体撮像素子の製造方法では、前記分離する工程が、前記絶縁膜の上から、エッチングにより前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜をエッチングするものであるため、電荷転送電極となる導電性膜が直接的にダメージを受けることなく分離が達成される。またゲート酸化膜のエッチングストッパとして分離溝を形成することができるため制御性が良好である。特にゲート酸化膜がONO膜である場合には、窒化シリコン膜をエッチングストッパとして良好にエッチングを停止させることができ、さらにこの窒化シリコンを除去するようにすれば、初期特性を向上させるために、最後に行われる水素アニール工程における水素の通り道もこの分離溝で良好に確保されることになる。従って、光電変換部を窒化シリコン膜を含む反射防止膜で被覆した場合にも、光電変換部の近傍に水素の通り道を形成するための開口を特別に形成することなく、この分離溝の部分で代用することができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法では、前記エッチングする工程が、前記ゲート酸化膜上から上方に広がる分離溝を形成するテーパエッチング工程であるため、分離溝から電荷転送電極上にかけて形成される電極間絶縁膜の段差被覆性が良好となり、高耐圧化を図ることができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法では、前記分離する工程に先立ち、基板表面全体に有機系の反射防止膜を塗布し平坦化する工程を含み、平坦化された基板表面に分離溝を形成するようにしたものであるため、基板表面を有機系の反射防止膜により平坦化した状態で分離溝が形成されるので、フォトリソグラフィの精度が極めて良好となり、微細な分離溝を形成することができる。
この構成によれば、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって、段差被覆性が良好かつ、緻密で高耐圧の絶縁膜を得ることができる。
この構成によれば、前記ゲート酸化膜上で0.1μm以下の幅を持つ分離溝を形成しているため、低電圧駆動が可能となり、高耐圧が維持されていることから、信頼性の高い固体撮像素子を得ることができる。
この構成によれば、通例の方法で作業性よく成膜することができる。またこの場合は酸素を供給しながらレーザ加工することにより、同時に酸化膜が形成され確実な絶縁分離が作業性よく行われる。ここでシリコン系導電性膜としては、ドープトアモルファスシリコン、ドープトポリシリコンなど導電性の高いシリコン膜が用いられる。
この構成によれば、金属シリサイドはシリコン系導電性膜よりも低抵抗であるため、電極断面積が小さくても低抵抗の電極を得ることができる。また、この方法によれば、作業性よく、金属シリサイドとすることができる。
この構成によれば、さらに低抵抗化をはかることができ、また遮光膜としても有効である。また、不要部はこの分離溝形成のためのフォトリソグラフィ工程で除去することができるため、遮光膜の形成と同時に実現することができる。ここで配線と電気的に分離しなければならない遮光膜は、配線部にも一旦分離溝を形成し、この分離溝に、電極間絶縁膜絶縁膜を充填すればよいため、パターン設計上の制約も少ない。
なお、直接タングステン膜を形成すると、密着性に問題がある場合には窒化チタン(TiN)層との2層膜で構成するようにすれば、密着性および保護性にすぐれた膜を形成することが可能となる。
また微細化が可能であることから多画素のCCDセンサを提供することができる。
表面の平坦化をはかるとともに、電荷転送電極の高さを低くできるため、色むらなどの段差に起因する光学特性不良を改善することができる。
(実施の形態1)
図1、2に、本発明の実施の形態1の固体撮像素子の概略構成図を示す。図1は素子部および周辺回路部の断面図である。また図3は平面概要図である。図2は図1のA−A断面図である。図3乃至図5は、工程断面図である。図中、簡略化のために、シリコン基板に形成される不純物領域および電極は省略し、概要のみを示す。
つまり、表面を平坦化し、ほぼすべてのプロセスを終了後、電荷転送電極にスリットを形成して電極間ギャップを形成し、平坦性を維持しつつ狭い電極間ギャップをもつ新しい構造の電荷転送電極を備えた固体撮像素子を提供するものである。ここでは有機系の反射防止膜Oは電極間ギャップGの形成後除去している。
そしてこのゲート酸化膜2上に電荷転送電極3となるドープトアモルファスシリコン膜が形成されている。
これらは通常の方法により形成されるため本実施の形態では説明を省略する。
さらに、図3(b)に示すように、このレジストパターンR1をマスクとして異方性エッチングにより、パターニングし、電荷転送電極および周辺回路部の配線部を形成する。
また電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化を用いて形成しているため低温形成が可能となり、不純物の異常拡散を防止することができる。
さらに電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化を用いているため、電極としてドープトアモルファスシリコンを用いた場合にも、酸化に面方位依存性がでにくく、微細化が可能となる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態1では、電荷転送電極をドープトアモルファスシリコンで構成したが、本実施の形態では、図6に示すように導電性膜13としてドープトアモルファスシリコン膜と窒化チタン膜とタングステン膜との3層膜を用いている。この場合、遮光膜が不要となるため、高さをより低くすることができる。ここでドープトアモルファスシリコン膜を用いるのは仕事関数をあわせるためである。
また、不要部はこの分離溝形成のためのフォトリソグラフィ工程で除去することができるため、遮光膜の形成と同時に実現することができる。ここで配線と電気的に分離しなければならない遮光膜は、配線部にも一旦分離溝を形成し、この分離溝に、電極間絶縁膜絶縁膜を充填すればよいため、パターン設計上の制約も少ない。また構成によれば、さらに低抵抗化をはかることができ、また遮光膜としても有効である。
なお、直接タングステン膜を形成すると、密着性に問題がある場合には窒化チタン(TiN)層との2層膜で構成するようにすれば、密着性および保護性にすぐれた膜を形成することが可能となる。
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極(アモルファスシリコン膜)
4 酸化シリコン膜
5 窒化シリコン膜
6 酸化シリコン膜(電極間絶縁膜)
13 電荷転送電極(窒化チタン膜+タングステン膜)
30 フォトダイオード
40 電荷転送電極
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
70 平坦化膜
80 平坦化膜
Claims (6)
- 半導体基板表面に、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子を形成する方法であって、
前記電荷転送電極の形成工程が、
ゲート酸化膜上に導電性膜を形成する工程と、
隣接する少なくとも2つの電荷転送電極が一体的となるように、前記導電性膜をパターニングする工程と、
前記パターニングする工程で得られたパターンの回りを絶縁化処理して絶縁膜で被覆する工程と、
光電変換部のイオン注入を行い、フォトダイオード領域を形成した後に、基板表面全体に反射防止膜を塗布して平坦化する工程と、
前記反射防止膜上にレジストパターンを形成してエッチングを行い、前記絶縁膜から前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜をテーパエッチングして、前記電荷転送電極に前記ゲート酸化膜上から上方に広がる分離溝を形成し、少なくとも2つの電荷転送電極に分離する工程と、
前記分離溝から前記電荷転送電極上に至る電極間絶縁膜を成膜する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電極間絶縁膜を成膜する工程は、
低温プラズマによるラジカル酸化を行うことにより、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記ゲート酸化膜上で0.1μm以下の幅を持つ分離溝を形成する工程である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、シリコン系導電性膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、金属シリサイド膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、タングステン膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
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