JP4835080B2 - Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4835080B2 JP4835080B2 JP2005275823A JP2005275823A JP4835080B2 JP 4835080 B2 JP4835080 B2 JP 4835080B2 JP 2005275823 A JP2005275823 A JP 2005275823A JP 2005275823 A JP2005275823 A JP 2005275823A JP 4835080 B2 JP4835080 B2 JP 4835080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- shielding film
- light shielding
- photoelectric conversion
- hard mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本発明は、固体撮像素子の製造方法、及び、固体撮像素子に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image sensor and a solid-state image sensor .
エリアセンサ等に用いられるCCD固体撮像素子は、半導体基板上に、複数の光電変換部から成る光電変換部列と複数の転送電極から成る転送電極列とが並設されている。転送電極列は、半導体基板に形成された電荷転送路の上に配置されており、その複数の転送電極が順次駆動されることによって、電荷転送路に沿って電荷が転送される。 In a CCD solid-state imaging device used for an area sensor or the like, a photoelectric conversion unit array including a plurality of photoelectric conversion units and a transfer electrode array including a plurality of transfer electrodes are arranged in parallel on a semiconductor substrate. The transfer electrode array is disposed on the charge transfer path formed on the semiconductor substrate, and the plurality of transfer electrodes are sequentially driven to transfer charges along the charge transfer path.
特にインタートランスファータイプのCCD固体撮像素子では、その転送電極列を遮光膜で覆うことにより、電荷転送路への光の入射を防止している。これは、CCD固体撮像素子では、電荷を順次となりの画素の転送電極の下へ転送していくため、その転送中に電荷転送路に光が入射したならば、転送中の電荷量が変化して、画面上に線となって現れるスミア現象を発生してしまうからであり、このスミア現象を防止するために、遮光膜で遮光しているのである。この種の遮光膜を有する固体撮像素子を記載した文献としては、例えば特開平10−178166号公報などがある。 In particular, in an inter-transfer type CCD solid-state imaging device, the transfer electrode array is covered with a light-shielding film to prevent light from entering the charge transfer path. This is because in a CCD solid-state imaging device, charges are sequentially transferred under the transfer electrodes of the adjacent pixels, so if light enters the charge transfer path during the transfer, the amount of charge being transferred changes. This is because a smear phenomenon appearing as a line on the screen is generated, and in order to prevent this smear phenomenon, light is shielded by a light shielding film. As a document describing a solid-state imaging device having this kind of light shielding film, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-178166.
遮光膜の遮光性能は、その遮光膜の材料の消衰係数と、膜厚とによって決定される。消衰係数の大きな材料を用いるほど、膜厚を小さくすることができ、有利である。現在、CCD固体撮像素子の遮光膜の材料として一般的に用いられているのは、アルミニウム、タングステン、モリブデンなどの金属材料であり、これらは可視光に対する消衰係数の大きな材料として知られている。タングステンを材料とする遮光膜は、可視光を−100dBに減衰させる遮光性能を得るためには、概ね200nmの膜厚を必要とする。 The light shielding performance of the light shielding film is determined by the extinction coefficient and the film thickness of the material of the light shielding film. The use of a material having a large extinction coefficient is advantageous because the film thickness can be reduced. Currently, metal materials such as aluminum, tungsten, and molybdenum are generally used as light shielding films for CCD solid-state imaging devices, and these are known as materials having a large extinction coefficient with respect to visible light. . A light shielding film made of tungsten requires a film thickness of approximately 200 nm in order to obtain a light shielding performance that attenuates visible light to −100 dB.
CCD固体撮像素子の光電変換部は、半導体基板上において、高さの大きな転送電極列に挟まれた谷間に形成されている。転送電極列は、その上面だけでなく、側壁面も遮光膜で覆われるため、遮光膜の膜厚が大きいと、その分、転送電極列の側壁面が張り出して、転送電極列に挟まれた谷間の幅が狭まる。その結果、光電変換部の開口面積が減少し、感度が低下することになる。これが、遮光膜の膜厚が小さいほど有利であることの理由である。また、固体撮像素子の更なる小型化を追求する上でも、遮光膜の膜厚を減じることは重要である。それゆえ、遮光膜の材料として、より消衰係数の大きな膜材料を使用することが望まれている。 The photoelectric conversion part of the CCD solid-state imaging device is formed on a semiconductor substrate in a valley sandwiched between transfer electrode rows having a large height. Since the transfer electrode row covers not only the upper surface but also the side wall surface with the light shielding film, if the thickness of the light shielding film is large, the side wall surface of the transfer electrode row protrudes and is sandwiched between the transfer electrode rows. The width of the valley narrows. As a result, the opening area of the photoelectric conversion unit is reduced and the sensitivity is lowered. This is the reason why the smaller the thickness of the light shielding film, the more advantageous. Also, in pursuit of further downsizing of the solid-state imaging device, it is important to reduce the thickness of the light shielding film. Therefore, it is desired to use a film material having a larger extinction coefficient as the material of the light shielding film.
タングステンより更に消衰係数が大きい材料としては、ルテニウムやイリジウムが知られており、波長領域が700nmの近傍にある光に対する消衰係数は、タングステンでは2.78〜2.91であるのに対して、ルテニウムでは4.45〜4.22、イリジウムでは4.81〜4.92である。従って、ルテニウムやイリジウムは、タングステンと比較して消衰係数が60%程度大きく、これらの材料を使用すれば、遮光膜の膜厚を60%程度減じることができる。 Ruthenium and iridium are known as materials having a larger extinction coefficient than tungsten, and the extinction coefficient for light having a wavelength region near 700 nm is 2.78 to 2.91 for tungsten. For ruthenium, it is 4.45 to 4.22. For iridium, it is 4.81 to 4.92. Therefore, ruthenium and iridium have an extinction coefficient of about 60% larger than that of tungsten, and if these materials are used, the thickness of the light shielding film can be reduced by about 60%.
しかしながら、CCD固体撮像素子では、遮光膜の形成後、その上層に、導波路やレンズを形成するために、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)やリン珪酸ガラス(PSG)などを材料とした導光性膜が形成される。BPSG膜やPSG膜は、成膜時に酸化性を呈する導光性膜であり、特に、その成膜プロセスに含まれる加熱リフロー工程において強い酸化性を呈する。一方、ルテニウムやイリジウムは酸化し易い材料であるため、それら材料を用いて遮光膜を形成したならば、その上に導光性膜を成膜する際に、容易に酸化されてしまう。特にルテニウム(Ru)は、酸化物(RuOx)になると、単体の時よりも消衰係数が低下してしまい、所期の遮光性能が得られなくなる。また、ルテニウムの一部は、揮発性を有する四酸化ルテニウム(RuO4)となって気化するおそれもあり、それによっても、遮光膜の膜厚が局所的に薄くなり、その部分の遮光性能が低下して、スミア特性の悪化を出来するおそれがある。 However, in the CCD solid-state imaging device, after forming the light shielding film, in order to form a waveguide or a lens on the upper layer, the light guide property using boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG) or the like as a material is used. A film is formed. A BPSG film or a PSG film is a light guiding film that exhibits oxidation during film formation, and particularly exhibits strong oxidation in a heating reflow process included in the film formation process. On the other hand, since ruthenium and iridium are materials that are easily oxidized, if a light shielding film is formed using these materials, they are easily oxidized when a light guide film is formed thereon. In particular, when ruthenium (Ru) becomes an oxide (RuOx), the extinction coefficient is lower than that of a single substance, and the desired light shielding performance cannot be obtained. In addition, part of ruthenium may be vaporized as volatile ruthenium tetroxide (RuO4), which also locally reduces the thickness of the light-shielding film, thereby reducing the light-shielding performance of that part. As a result, smear characteristics may be deteriorated.
本発明はかかる事情に鑑み成されたものであって、本発明の目的は、複数の光電変換部から成る光電変換部列と複数の転送電極から成る転送電極列とが並設され、遮光膜により前記転送電極列の上面及び側壁面が覆われ、前記光電変換部及び前記遮光膜の上層に成膜時に酸化性を呈する導光性膜が形成された固体撮像素子において、導光性膜の成膜時に遮光膜が酸化されるのを防止することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a light-shielding film in which a photoelectric conversion unit array including a plurality of photoelectric conversion units and a transfer electrode array including a plurality of transfer electrodes are arranged in parallel. In the solid-state imaging device in which the upper surface and the side wall surface of the transfer electrode array are covered, and the light guide film that exhibits oxidizing properties at the time of film formation is formed on the photoelectric conversion unit and the light shielding film. It is to prevent the light shielding film from being oxidized during the film formation.
上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板に光電変換部列及び転送電極列を形成する工程と、ゲート電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、遮光膜材料層上にハードマスク材料層を成膜する工程と、ハードマスク材料層上にエッチングマスクを形成し、ハードマスク材料層に対してエッチングを行って、光電変換部に対応した開口部を有するハードマスクを形成する工程と、ハードマスクの開口部から遮光膜材料層に対してエッチングを行って、光電変換部に対応した開口部の遮光膜材料層、及び、転送電極の側壁面におけるハードマスクの下端部分の遮光膜材料層を除去して、遮光膜を形成する工程と、光電変換部、ハードマスク及び遮光膜の上に、酸化防止用のパッシベーション層を成膜する工程とを有する。パッシベーション層上にエッチングマスクを形成し、パッシベーション層に対してエッチングを行って、光電変換部に対応した開口をパッシベーション層に形成する工程を有する。パッシベーション層上に、光電変換部上方に凹面を有する第1導光性膜を、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を用いて成膜する工程を有する。また、第1導光性膜上に、光電変換部上方に第1導光性膜の凹面を踏襲した凸面を有し、第1導光性膜と屈折率の異なる第2導光性膜を、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を用いて形成する工程を有する。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a photoelectric conversion unit row and a transfer electrode row on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating film covering the gate electrode, and a light shielding film. Forming a hard mask material layer on the material layer, forming an etching mask on the hard mask material layer, etching the hard mask material layer, and providing a hard portion having an opening corresponding to the photoelectric conversion portion; The step of forming a mask and the light shielding film material layer are etched from the opening of the hard mask, and the light shielding film material layer of the opening corresponding to the photoelectric conversion part and the hard mask on the side wall surface of the transfer electrode removing the light-shielding film material layer of the bottom portion, and forming a light shielding film, a photoelectric conversion unit, on the hard mask and the light-shielding film, and a step of forming a passivation layer for preventing oxidation To. An etching mask is formed on the passivation layer, the etching is performed on the passivation layer, and an opening corresponding to the photoelectric conversion portion is formed in the passivation layer. On the passivation layer, a first light-guiding film having a concave surface above the photoelectric conversion portion is formed by using boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethyl orthosilicate (TEOS). And a step of forming a film using at least one selected from ozone. In addition, a second light guide film having a convex surface following the concave surface of the first light guide film above the photoelectric conversion unit on the first light guide film and having a refractive index different from that of the first light guide film. , Boron phosphorous silicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethyl orthosilicate (TEOS) + one step selected from ozone.
また、本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、遮光膜を形成する工程が、遮光膜材料層上にハードマスク材料層を成膜する工程、ハードマスク材料層上にエッチングマスクを形成し、ハードマスク材料層及び遮光膜材料層に対してエッチングを行って、光電変換部に対応した開口を有するハードマスク及び遮光膜を形成する工程からなる。 Further, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of forming the light shielding film includes the step of forming a hard mask material layer on the light shielding film material layer, the etching mask is formed on the hard mask material layer, The process includes etching the hard mask material layer and the light shielding film material layer to form a hard mask and a light shielding film having an opening corresponding to the photoelectric conversion portion.
また、本発明に係る固体撮像素子は、半導体基板と、半導体基板に並設された複数の光電変換部から成る光電変換部列、及び、複数の転送電極から成る転送電極列と、転送電極列の上面及び側壁面を覆う金属材料からなる遮光膜を備える。また、遮光膜の側壁面の下端部を除き、遮光膜上を覆うハードマスクと、ハードマスクの上面及び側壁面上、並びに、遮光膜の前記ハードマスクに覆われていない部分を覆う酸化防止用のパッシベーション層と、パッシベーション層を覆って半導体基板上に、光電変換部上方に凹面を有して形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第1導光性膜を備える。さらに、第1導光性膜上に形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第2導光性膜を備える。 The solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion unit array including a plurality of photoelectric conversion units arranged in parallel on the semiconductor substrate, a transfer electrode array including a plurality of transfer electrodes, and a transfer electrode array. A light-shielding film made of a metal material covering the upper surface and the side wall surface. Further, except for the lower end portion of the side wall surface of the light shielding film, a hard mask that covers the light shielding film, an upper surface and a side wall surface of the hard mask, and an antioxidant for covering a portion of the light shielding film that is not covered by the hard mask . A passivation layer, a boron phosphorous silicate glass (BPSG), a phosphorous silicate glass (PSG), an arsenic glass (AsSG) formed on the semiconductor substrate so as to cover the passivation layer and having a concave surface above the photoelectric conversion unit, And the 1st light guide film | membrane containing 1 or more types chosen from tetraethyl orthosilicate (TEOS) + ozone is provided. Further, one type selected from boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethyl orthosilicate (TEOS) + ozone formed on the first light guide film. The 2nd light guide film containing the above is provided.
また、本発明に係る固体撮像素子は、遮光膜と、パッシベーション層との間にハードマスクを備える。 In addition, the solid-state imaging device according to the present invention includes a hard mask between the light shielding film and the passivation layer.
また、使用する固体撮像素子が半導体基板と、半導体基板に並設された複数の光電変換部から成る光電変換部列、及び、複数の転送電極から成る転送電極列と、転送電極列の上面及び側壁面を覆う金属材料からなる遮光膜を備える。また、遮光膜上を覆う酸化防止用のパッシベーション層と、パッシベーション層を覆って半導体基板上に、光電変換部上方に凹面を有して形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第1導光性膜を備える。さらに、第1導光性膜上に形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第2導光性膜を備える。 Also, the solid-state imaging device semiconductor substrate to use, the photoelectric conversion portion array including a plurality of photoelectric conversion portions are arranged in parallel in a semiconductor substrate, and a transfer electrode array including a plurality of transfer electrodes, the transfer electrode array A light shielding film made of a metal material covering the upper surface and the side wall surface is provided. Also, an oxidation passivation layer covering the light-shielding film, and boron phosphorous silicate glass (BPSG) and phosphosilicate glass formed on the semiconductor substrate so as to cover the passivation layer and have a concave surface above the photoelectric conversion portion. A first light-guiding film including at least one selected from (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethylorthosilicate (TEOS) + ozone. Further, one type selected from boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethyl orthosilicate (TEOS) + ozone formed on the first light guide film. The 2nd light guide film containing the above is provided.
本発明によれば、転送電極列の上面及び側壁面を覆う遮光膜が、酸化防止用のパッシベーション層によって、成膜時に酸化性を呈する導光性膜から完全に隔離される。そのため、大きな消衰係数を有するにもかかわらず酸化し易いことから従来は遮光膜材料として使用できなかった材料が使用可能になり、遮光膜を大いに薄膜化することができる。 According to the present invention, the light-shielding film that covers the upper surface and the side wall surface of the transfer electrode array is completely isolated from the light-guiding film that exhibits oxidation during film formation by the passivation layer for preventing oxidation. Therefore, since it is easy to oxidize in spite of having a large extinction coefficient, a material that could not be conventionally used as a light shielding film material can be used, and the light shielding film can be greatly thinned.
以下に本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像素子10の要部を示した模式的断面図、図2は本発明の第2の実施の形態に係る固体撮像素子10’の要部を示した模式的断面図である。先ず、それら固体撮像素子10及び10’に共通する構成について説明する。固体撮像素子10及び10’は、電荷結合デバイス(CCD)であり、半導体基板上に複数の光電変換部から成る光電変換部列と複数の転送電極から成る転送電極列とが並設されている。光電変換部列及び転送電極列の延在方向は図の紙面に垂直な方向である。転送電極列14の上面及び側壁面は、ルテニウム(Ru)の遮光膜16によって覆われており、この遮光膜16には光電変換部12に対応した開口18が形成されている。尚、遮光膜16の材料はRu以外のものとしてもよい。転送電極列14の上面及び側壁面は、層間絶縁膜20によって遮光膜16から絶縁されており、転送電極列14の下面は、別の絶縁膜22によって下方の電荷転送路24から絶縁されている。更に、光電変換部12及び遮光膜16の上層に第1の導光性膜26が形成されており、この第1の導光性膜26の上に、第1の導光性膜26とは屈折率の異なる第2の導光性膜28が形成されている。第2の導光性膜の上にはカラーフィルタ層30が形成され、更にその上にオンチップレンズ32が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a solid-
第1及び第2の導光性膜26、28は、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)を成膜したものであり、両者の組成を変えて屈折率を異ならせることによって、両者間の界面に屈折作用を付与し、それによってレンズを構成している。尚、それら導光性膜の材料はBPSGに限られず、例えばリン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、またはテトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンなどを用いてもよい。これらの材料から成る導光性膜は、その成膜時に酸化性を呈するものであり、特に、その成膜プロセスに含まれる加熱リフロー工程において強い酸化性を呈する。そのため、これらの材料から成る導光性膜を、Ruなどの酸化し易い材料から成る遮光膜16の上に直接成膜したならば、遮光膜16の遮光性能が著しく損なわれるおそれがある。
The first and second light-guiding
そのため、図1の固体撮像素子10では、Ruから成る遮光膜16とBPSGから成る第1の導光性膜26との間に、酸化防止用のパッシベーション層34が形成されている。このパッシベーション層34は、例えばSiN、SiC、それにSiCNなどの酸素を含まない材料を使用して、可視光で透明な膜として形成することが好ましい。この構成によれば、遮光膜16は、パッシベーション層34によって、第1の導光性膜26から完全に隔離されており、従って、第1の導光性膜26が成膜時に強い酸化性を呈しても、それによって遮光膜16の遮光性能が損なわれることがない。
Therefore, in the solid-
一方、図2の固体撮像素子10’では、遮光膜16のうちの転送電極列14の上面を覆っている部分の表面、並びに、遮光膜16のうちの転送電極列14の側壁面の上方領域を覆っている部分の表面が、ハードマスク38により覆われており、このハードマスク38は、光電変換部12に対応した遮光膜16の開口18を異方性エッチングによって遮光膜16に形成する際のエッチングマスクとして形成されたものである。ハードマスク38の材料としては、例えばSiN、SiC、それにSiCNなどが用いられ、更にその他の材料も用いられる。また、ハードマスク38を用いた異方性エッチングによる遮光膜材料層の材料除去領域が、転送電極列14の側壁面において遮光膜材料層の表面を覆っているハードマスク38の下端部分の下方まで広げられている。これは、異方性エッチングを行う際に、オーバーエッチングすることによって広げたものである。図から明らかなように、ハードマスク38の下端部分の下方では、遮光膜16の表面がハードマスク38で覆われていないため、そのままでは、第1の導光性膜26の成膜時に、この部分の遮光膜16の遮光性能が損なわれるおそれがある。そのため、図2の固体撮像素子10’でも、酸化防止用のパッシベーション層36が形成されており、このパッシベーション層36は、遮光膜16のうちのハードマスク38により覆われていない部分の表面と第1の導光性膜26との間、並びに、ハードマスク38の表面と第1の導光性膜26との間に、形成されている。図1のパッシベーション層34と同様に、図2のパッシベーション層36も、例えばSiN、SiC、それにSiCNなどの酸素を含まない材料を使用して、可視光で透明な膜として形成することが好ましい。この構成によれば、遮光膜16は、ハードマスク38及びパッシベーション層36によって、第1の導光性膜26から完全に隔離されており、従って、第1の導光性膜26が成膜時に強い酸化性を呈しても、それによって遮光膜16の遮光性能が損なわれることがない。尚、固体撮像素子10及び10’は、以上に説明した構成要素以外にも、固体撮像素子として機能するために必要な様々な構成要素を備えたものであるが、それら構成要素は、本発明に固有のものではなく、慣用構造のものとすればよいため、それらについての説明は省略する。
On the other hand, in the solid-
以上の説明から明らかなように、本発明に係る固体撮像素子は、成膜時に酸化性を呈する導光性膜によって遮光膜の遮光性能が損なわれるのを防止するものである。従って、遮光膜の材料が酸化するおそれのあるものであるならば、本発明は常に有効である。例えばAl、W、Moなどの金属材料は、Ruほど酸化し易くはないものの、それら材料で形成した遮光膜も、薄膜化が更に進んだ後には、酸化による遮光性能の劣化の問題が生じてくるおそれが多分に存在する。従って、本発明は一般的に、遮光膜を金属材料で形成した固体撮像素子に用いた場合に効果を発揮し得るものである。ただし、本発明によれば、RuやIrのように、大きな消衰係数を有するにもかかわらず酸化し易いことから従来は遮光膜材料として使用できなかった材料が使用可能になり、それによって遮光膜を大いに薄膜化することができるのであるから、遮光膜材料がRuまたはIrである場合に、本発明の効果は特に顕著であるといえる。 As is apparent from the above description, the solid-state imaging device according to the present invention prevents the light-shielding performance of the light-shielding film from being impaired by the light-guiding film that exhibits oxidizing properties during film formation. Therefore, the present invention is always effective as long as the material of the light shielding film may be oxidized. For example, although metal materials such as Al, W, and Mo are not as easily oxidized as Ru, the light-shielding film formed of these materials also has a problem of deterioration of light-shielding performance due to oxidation after further thinning. There is a possibility of coming. Therefore, in general, the present invention can be effective when used in a solid-state imaging device in which a light shielding film is formed of a metal material. However, according to the present invention, materials such as Ru and Ir, which have a large extinction coefficient but are easy to oxidize, could not be used as a light shielding film material so far. Since the film can be greatly thinned, it can be said that the effect of the present invention is particularly remarkable when the light shielding film material is Ru or Ir.
デジタル・スチル・カメラ、またはビデオ・カメラ、或いは、それら両方の機能を有するカメラなどの、種々のカメラを提供するものであり、カメラとは、固体撮像素子を用いたカメラである。固体撮像素子を用いたカメラ自体は従来公知であり、従って、当業者であれば、固体撮像素子についての情報が与えられれば、その情報に基づいて、カメラを容易に製作することができる。 Digital still camera or a video camera, or such as a camera having those both functions state, and are intended to provide a variety of cameras, the camera is a camera using a solid-state imaging device . Camera itself using a solid-state imaging device is conventionally known, therefore, those skilled in the art, given the information about the solid-state imaging device, can be based on that information, to easily manufacture a camera .
図3A〜Hは、本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の主要プロセスを示した模式図、図4A〜Hは、本発明の第2の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の主要プロセスを示した模式図である。本発明に係る固体撮像素子の製造方法を構成する様々なプロセスのうち、これらの図に示したプロセス以外のプロセスは、本発明に固有のプロセスではなく、それらプロセスは慣用の方法に従えばよいため、それらについての説明は省略する。 3A to H are schematic diagrams illustrating main processes of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4H are solid-state images according to the second embodiment of the present invention. It is the schematic diagram which showed the main processes of the manufacturing method of an image pick-up element. Of the various processes constituting the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, processes other than those shown in these drawings are not processes unique to the present invention, and these processes may follow conventional methods. Therefore, the description about them is abbreviate | omitted.
図3A〜Hに示した固体撮像素子の製造方法の主要プロセスは、図1に示した固体撮像素子10を製造する際のプロセスである。図1に示したように、半導体基板上における光電変換部12の表面の高さは、転送電極列14の底面の高さと略々同レベルにあり、そのため光電変換部12の両側には、遮光膜16で覆われた転送電極列14の側壁面が立ち上がっている。
A main process of the method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIGS. 3A to 3H is a process for manufacturing the solid-
図3A〜Hに示したプロセスでは、先ず、遮光膜16を形成するために、光電変換部列及び転送電極列が形成された半導体基板上に、ルテニウム(Ru)を成膜して、遮光膜材料層(Ru層)16を形成する(図3A)。このRu層16の成膜は、例えばスパッタ法やCVD法などによって行えばよい。次に、Ru層16上に、光電変換部12に対応した開口42を有するフォトレジストマスク40を形成する(図3B)。次に、フォトレジストマスク40をエッチングマスクとして用いてRu層16に対して異方性エッチングを行って、光電変換部12に対応した開口18をRu層16に形成する。これによって遮光膜16が完成する。続いてアッシングを行って、フォトレジストマスク40を除去する(図3C)。
In the process shown in FIGS. 3A to 3H, first, in order to form the
次に、光電変換部12及び遮光膜16の上に、酸化防止用のパッシベーション層34を成膜する(図3D)。パッシベーション層34は、例えばSiN、SiC、それにSiCNなどの酸素を含まない材料から成るものとするのがよい。また、可視光で透明な膜として形成することが好ましく、その成膜方法としては、例えばスパッタ法やCVD法などを用いればよい。次に、パッシベーション層34上に、光電変換部12に対応した開口46を有するフォトレジストマスク44を形成する(図3E)。次に、フォトレジストマスク44をエッチングマスクとして用いてパッシベーション層34に対して異方性エッチングを行って、光電変換部12に対応した開口48をパッシベーション層34に形成する(即ち、光電変換部12の表面のパッシベーション層34を除去する)。続いてアッシングを行って、フォトレジストマスク44を除去する(図3F)。この後、パッシベーション層34上に、BPSGなどを材料とした第1の導光性膜26を成膜する(図3G)。尚、以上において、光電変換部12の表面のパッシベーション層34を除去しているのは、屈折率の異なる膜どうしの界面を減らすことで、界面における反射を減らし、光電変換部12への入射光量を増大させることを目的としたものであるが、界面における反射が問題とならないほど小さい場合には、このステップを省略して、図3Dの状態から直ちに第1の導光成膜26の成膜へ進んでもよい(図3H)。
Next, a
図4A〜Hに示した固体撮像素子の製造方法の主要プロセスは、図2に示した固体撮像素子10’を製造する際のプロセスである。図2に示したように、半導体基板上における光電変換部12の表面の高さは、転送電極列14の底面の高さと略々同レベルにあり、そのため光電変換部12の両側には、遮光膜16で覆われた転送電極列14の側壁面が立ち上がっている。
The main process of the method for manufacturing the solid-state imaging device illustrated in FIGS. 4A to 4H is a process for manufacturing the solid-
図4A〜Hに示したプロセスでは、先ず、遮光膜16を形成するために、光電変換部列及び転送電極列が形成された半導体基板上に、ルテニウム(Ru)を成膜して、遮光膜材料層(Ru層)16を形成する(図4A)。このRu層16の成膜は、例えばスパッタ法やCVD法などによって行えばよい。次に、Ru層16上に、SiN層50を成膜する。このSiN層50は、ハードマスク38を形成するために成膜するものであり、従ってハードマスク材料層である。このSiN層50の成膜も、例えばスパッタ法やCVD法などによって行えばよい。次に、光電変換部12に対応した開口42を有するフォトレジストマスク40を形成する(図4B)。
4A to 4H, first, in order to form the
次に、フォトレジストマスク40をエッチングマスクとして用いてSiN層50に対して異方性エッチングを行って、光電変換部12に対応した開口をSiN層50に形成し、これによってハードマスク38が完成する。続いてアッシングを行って、フォトレジストマスク40を除去する。そして更に、ハードマスク38をエッチングマスクとして用いてRu層16に対して異方性エッチングを行い、光電変換部12に対応した開口18をRu層16に形成することで、遮光膜16が完成する。このRu層16に対する異方性エッチングは、ドライエッチング装置の下部電極にバイアス電圧を印加して行い、また、エッチングガスとしては、例えばCl、CF2、Arなどの混合ガスを用いて行うことが好ましい。このRu層16に対する異方性エッチングは、ハードマスク38をエッチングマスクとしてRu層16を削るものであるため、形成される開口18の形状は、ハードマスク38の形状が転写されたものとなる。ただし、その形状が転写された時点で異方性エッチングを停止するのではなく、更に異方性エッチングを継続する(即ち、オーバーエッチングする)ことが好ましい。そうすることによって、バイアス電圧の印加を継続していても、十分なエッチングガスがハードマスク38の下端部分の下方へ供給されるため、その領域のRu層16までも削って除去することができる。従って、オーバーエッチングを行うことで、図4Cに示したように、異方性エッチングによるRu層16の材料除去領域を、転送電極列14の側壁面においてW層16の表面を覆っているハードマスク38の下端部分の下方まで広げることができる。
Next, anisotropic etching is performed on the
次に、ハードマスク38と、光電変換部12と、ハードマスク38の下端部分の下方に露出した遮光膜16とに亘って、それらの上に、酸化防止用のパッシベーション層36を成膜する(図4D)。パッシベーション層36は、例えばSiN、SiC、それにSiCNなどの酸素を含まない材料から成るものとするのがよい。また、可視光で透明な膜として形成することが好ましく、その成膜方法としては、例えばスパッタ法やCVD法などを用いればよい。次に、パッシベーション層36上に、光電変換部12に対応した開口46を有するフォトレジストマスク44を形成する(図4E)。次に、フォトレジストマスク44をエッチングマスクとして用いてパッシベーション層34に対して異方性エッチングを行って、光電変換部12に対応した開口52をパッシベーション層36に形成する(即ち、光電変換部12の表面のパッシベーション層36を除去する)。ここでもオーバーエッチングを行うことで、この異方性エッチングによるパッシベーション層36の材料除去領域を外側へ広げるようにするのがよく、それによって、光電変換部12の開口面積が増大し、その感度が向上する。また、開口52が広がることによって光の回折が小さくなるためスミア特性も改善される。続いてアッシングを行って、フォトレジストマスク44を除去する(図4F)。この後、パッシベーション層36上に、BPSGなどを材料とした第1の導光性膜26を成膜する(図4G)。尚、図3に示したプロセスと同様に、光電変換部12の表面のパッシベーション層36を除去するステップを省略して、図4Dの状態から直ちに第1の導光成膜26の成膜へ進んでもよい(図4H)。
Next, over the
以上説明したように、本発明によれば、転送電極列14の上面及び側壁面を覆う遮光膜16が、酸化防止用のパッシベーション層34、36によって、成膜時に酸化性を呈する導光性膜26から完全に隔離される。そのため、大きな消衰係数を有するにもかかわらず酸化し易いことから従来は遮光膜材料として使用できなかった材料が使用可能になり、遮光膜を大いに薄膜化することができる。
As described above, according to the present invention, the light-shielding
10……固体撮像素子、10’……固体撮像素子、12……光電変換部、14……転送電極列、16……Ru層(遮光膜)、18……遮光膜の開口、20……層間絶縁膜、22……層間絶縁膜、24……電荷転送路、26……第1の導光性膜、28……第2の導光性膜、34……パッシベーション層、36……パッシベーション層、38……ハードマスク。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ゲート電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、金属材料からなる遮光膜材料層を成膜する工程と、
前記遮光膜材料層上にハードマスク材料層を成膜する工程と、
前記ハードマスク材料層上にエッチングマスクを形成し、前記ハードマスク材料層に対してエッチングを行って、前記光電変換部に対応した開口部を有するハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクの開口部から前記遮光膜材料層に対してエッチングを行って、前記光電変換部に対応した開口部の前記遮光膜材料層、及び、前記転送電極の側壁面における前記ハードマスクの下端部分の前記遮光膜材料層を除去して、遮光膜を形成する工程と、
前記光電変換部、前記ハードマスク及び前記遮光膜の上に、酸化防止用のパッシベーション層を成膜する工程と、
前記パッシベーション層上にエッチングマスクを形成し、前記パッシベーション層に対してエッチングを行って、前記光電変換部に対応した開口を前記パッシベーション層に形成する工程と、
前記パッシベーション層上に、前記光電変換部上方に凹面を有する第1導光性膜を、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を用いて成膜する工程と、
前記第1導光性膜上に、前記光電変換部上方に前記第1導光性膜の凹面を踏襲した凸面を有し、前記第1導光性膜と屈折率の異なる第2導光性膜を、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を用いて形成する工程と、
を含む固体撮像素子の製造方法。 Forming a photoelectric conversion unit row and a transfer electrode row on a semiconductor substrate;
Forming an insulating film covering the gate electrode ;
Forming a light shielding film material layer made of a metal material on the insulating film;
Forming a hard mask material layer on the light shielding film material layer;
A step of forming the etching mask is formed on the hard mask material layer, by etching to the hard mask material layer, the hard mask having openings corresponding to the photoelectric conversion unit,
The light shielding film material layer is etched from the opening of the hard mask, and the light shielding film material layer in the opening corresponding to the photoelectric conversion part , and the lower end of the hard mask on the side wall surface of the transfer electrode Removing a portion of the light shielding film material layer to form a light shielding film;
Forming a passivation layer for preventing oxidation on the photoelectric conversion unit , the hard mask, and the light shielding film;
Forming an etching mask on the passivation layer, etching the passivation layer, and forming an opening corresponding to the photoelectric conversion portion in the passivation layer;
On the passivation layer, a first light-guiding film having a concave surface above the photoelectric conversion portion is formed by using boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethyl orthosilicate ( A step of forming a film using one or more selected from (TEOS) + ozone;
A second light guide property having a convex surface following the concave surface of the first light guide film on the first light guide film and having a refractive index different from that of the first light guide film. Forming a film using at least one selected from boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethylorthosilicate (TEOS) + ozone;
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:
前記半導体基板に並設された複数の光電変換部から成る光電変換部列、及び、複数の転送電極から成る転送電極列と、
前記転送電極列の上面及び側壁面を覆う金属材料からなる遮光膜と、
前記遮光膜の側壁面の下端部を除き、前記遮光膜上を覆うハードマスクと、
前記ハードマスクの上面及び側壁面上、並びに、前記遮光膜の前記ハードマスクに覆われていない部分を覆う酸化防止用のパッシベーション層と、
前記パッシベーション層を覆って前記半導体基板上に、前記光電変換部上方に凹面を有して形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第1導光性膜と、
前記第1導光性膜上に形成される、ホウ素リン珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、砒素ガラス(AsSG)、及び、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)+オゾンから選ばれる1種類以上を含む第2導光性膜と
を備える固体撮像素子。 A semiconductor substrate;
A photoelectric conversion unit array composed of a plurality of photoelectric conversion units arranged in parallel on the semiconductor substrate, and a transfer electrode array composed of a plurality of transfer electrodes;
A light-shielding film made of a metal material covering the upper surface and the side wall surface of the transfer electrode array;
Except for the lower end of the side wall surface of the light shielding film, a hard mask that covers the light shielding film,
An anti-oxidation passivation layer covering the upper surface and the side wall surface of the hard mask, and a portion of the light shielding film that is not covered by the hard mask ;
Boron phosphorous silicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), which is formed on the semiconductor substrate so as to cover the passivation layer and have a concave surface above the photoelectric conversion unit, and A first light-guiding film comprising at least one selected from tetraethyl orthosilicate (TEOS) + ozone;
One or more kinds selected from boron phosphosilicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), arsenic glass (AsSG), and tetraethylorthosilicate (TEOS) + ozone formed on the first light guide film. A solid-state imaging device comprising: a second light guide film including:
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005275823A JP4835080B2 (en) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device |
US11/511,643 US7999291B2 (en) | 2005-09-05 | 2006-08-29 | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device |
KR1020060084505A KR20070026255A (en) | 2005-09-05 | 2006-09-04 | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device |
US12/468,593 US7935988B2 (en) | 2005-09-05 | 2009-05-19 | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device |
US13/017,876 US8455291B2 (en) | 2005-09-05 | 2011-01-31 | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005275823A JP4835080B2 (en) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007088250A JP2007088250A (en) | 2007-04-05 |
JP4835080B2 true JP4835080B2 (en) | 2011-12-14 |
Family
ID=37974931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005275823A Expired - Fee Related JP4835080B2 (en) | 2005-09-05 | 2005-09-22 | Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4835080B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009130112A (en) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Sony Corp | Solid state imaging device and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61290408A (en) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Fuji Xerox Co Ltd | Color close-contact type image sensor and its production |
JPH03148176A (en) * | 1989-11-02 | 1991-06-24 | Ricoh Co Ltd | Complete contact type life-size sensor |
JP3110524B2 (en) * | 1991-11-28 | 2000-11-20 | 松下電子工業株式会社 | CCD solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JP3571909B2 (en) * | 1998-03-19 | 2004-09-29 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JPH11289492A (en) * | 1999-01-22 | 1999-10-19 | Nec Corp | Schottky barrier type solid-state image pickup element and image pickup device using it |
JP2002319668A (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state imaging device and manufacturing method therefor |
JP2002324899A (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Sony Corp | Method for manufacturing solid-state image pickup element |
JP4940517B2 (en) * | 2001-08-07 | 2012-05-30 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
JP2004179629A (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-24 | Sony Corp | Solid state image sensor and its manufacturing method |
JP4761779B2 (en) * | 2004-01-23 | 2011-08-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ID labels, ID cards, ID tags, and articles |
-
2005
- 2005-09-22 JP JP2005275823A patent/JP4835080B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007088250A (en) | 2007-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5357441B2 (en) | Method for manufacturing solid-state imaging device | |
US7541212B2 (en) | Image sensor including an anti-reflection pattern and method of manufacturing the same | |
US6903322B2 (en) | Solid-state imaging device and method for producing the same | |
US20060038209A1 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
JP2007013061A (en) | Solid-state imaging apparatus and its manufacturing method | |
JPH0745805A (en) | Solid-stage image pickup device | |
JP2007048893A (en) | Solid-state image pickup element and manufacturing method thereof | |
JP2007150087A (en) | Solid-state imaging element and its manufacturing method | |
JP2006191000A (en) | Photoelectric converter | |
US20090215217A1 (en) | Solid-state imaging device and method for producing the same | |
JP2007088057A (en) | Solid-state imaging element and manufacturing method thereof | |
JPH10163462A (en) | Solid-state image sensing device of mass type filter structure and its manufacture | |
US8455291B2 (en) | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device | |
JP2006319037A (en) | Solid-state imaging element | |
JP2006140413A (en) | Solid-state image sensing element | |
JP4835080B2 (en) | Solid-state imaging device manufacturing method and solid-state imaging device | |
JP2006032967A (en) | Image sensor and manufacturing method of same | |
JP2007048894A (en) | Solid-state image pickup element and manufacturing method thereof | |
JP2010177418A (en) | Method of manufacturing solid-state imaging device, and solid-state imaging device | |
JP4269730B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP4997703B2 (en) | Solid-state image sensor | |
JP2004179629A (en) | Solid state image sensor and its manufacturing method | |
JP2002094038A (en) | Solid-stage image pickup device and its manufacturing method | |
JP4613756B2 (en) | Solid-state image sensor manufacturing method, solid-state image sensor, and camera using solid-state image sensor | |
JP2004055669A (en) | Solid-state imaging element and method manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090817 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091014 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100601 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110830 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110912 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |