JP6711597B2 - Solid-state imaging device manufacturing method, solid-state imaging device, and imaging system having the same - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、及びそれを有する撮像システムに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device manufacturing method, a solid-state imaging device, and an imaging system having the same.
CMOSイメージセンサに代表されるアクティブピクセル型固体像装置では、近年グローバル電子シャッタ機能を持たせた構成が提案されている。 In recent years, active pixel type solid-state image devices represented by CMOS image sensors have been proposed to have a global electronic shutter function.
グローバル電子シャッタ機能を持つ固体撮像装置は、光電変換を行う受光部と、受光部で光電変換されて発生した電荷を保持する電荷保持部を持つ。この時、電荷保持部に光が入射し光電変換が起こると、ノイズ信号となってしまい画質が劣化する恐れがあるため、電荷保持部は遮光膜で覆い光の入射を防ぐ必要がある。 A solid-state imaging device having a global electronic shutter function has a light receiving unit that performs photoelectric conversion and a charge holding unit that holds charges generated by photoelectric conversion in the light receiving unit. At this time, if light enters the charge holding portion and photoelectric conversion occurs, it becomes a noise signal and image quality may be deteriorated. Therefore, the charge holding portion needs to be covered with a light shielding film to prevent light from entering.
遮光構造を有する固体撮像装置では、基板と遮光膜の間に光学的に透明な絶縁膜が存在するため、この絶縁膜から侵入する光を防ぐことにより遮光性能が向上する。 In a solid-state imaging device having a light-shielding structure, since an optically transparent insulating film exists between the substrate and the light-shielding film, the light-shielding performance is improved by preventing light from penetrating from this insulating film.
特許文献1では、ゲート電極、サイドウォール形成後に遮光膜を形成する事でゲート電極側壁部の遮光膜被覆性を向上させている。
In
画素部において、遮光膜の下にサイドウォールが形成されたトランジスタを有する固体撮像装置において、ゲート電極形成後にサイドウォールを形成する際、エッチングにより露出している半導体領域にダメージが発生することがある。 In a solid-state imaging device having a transistor in which a sidewall is formed under a light-shielding film in a pixel portion, when a sidewall is formed after forming a gate electrode, an exposed semiconductor region may be damaged by etching. ..
本発明の一様態は、
基板内に、光電変換部の第1の半導体領域と、電荷保持部の第2の半導体領域を形成し、
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第1のトランジスタの第1のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第2のトランジスタの第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極および前記第2のゲート電極の形成後、前記基板上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜が前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域上に残るように、前記第2の絶縁膜をエッチングすることで、前記第1のゲート電極の側面および前記第2のゲート電極の側面に、前記第1の絶縁膜を介して、それぞれ、第1の構造体および第2の構造体を形成し、
前記第1の構造体および前記第2の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第1の構造体の上部の側面は、前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第2の構造体の上部の側面は、前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置の製造方法に関する。
One aspect of the present invention is
Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
Forming a second insulating film on the first insulating film;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
A film is formed after the formation of the first structure and the second structure, and a part of the film is etched, whereby the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second Forming a light-shielding film on the gate electrode of
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.
また、本発明の別の一様態は、
第1の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第2の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第2のトランジスタと、
前記第1の半導体領域、前記第1のトランジスタの第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のトランジスタの第2のゲート電極上に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第1の構造体と、
前記第2のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第2の構造体と、
前記第1の絶縁膜、前記第1の構造体、および前記第2の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、固体撮像装置に関する。
Further, another aspect of the present invention is
A photoelectric conversion part having a first semiconductor region;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding portion which holds the charges transferred by the first transistor and has a second semiconductor region;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A light-shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure;
Have
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
The present invention relates to a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.
また、本発明の一様態は、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力を処理する信号処理部と、
を有し、
前記固体撮像装置は、
第1の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第2の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第2のトランジスタと、
前記第1の半導体領域、前記第1のトランジスタの第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のトランジスタの第2のゲート電極上に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第1の構造体と、
前記第2のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第2の構造体と、
前記第1の絶縁膜、前記第1の構造体、および前記第2の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、撮像システムに関する。
Further, one aspect of the present invention is
A solid-state imaging device,
A signal processing unit that processes the output of the solid-state imaging device;
Have
The solid-state imaging device,
A photoelectric conversion part having a first semiconductor region;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding portion which holds the charges transferred by the first transistor and has a second semiconductor region;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A light-shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure;
Have
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
The present invention relates to an imaging system, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end portion of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.
遮光膜の下に存在するトランジスタのゲート電極の側面に、上部がゲート電極と反対側に向かって凸の曲面形状を有する構造体を設けることで、遮光膜の下地の段差が緩やかになり、遮光膜の膜厚不均一化を抑制することができる。 By providing a structure with a curved surface whose upper portion is convex toward the side opposite to the gate electrode on the side surface of the gate electrode of the transistor existing under the light shielding film, the step of the underlayer of the light shielding film becomes gentle and It is possible to suppress nonuniformity of the film thickness.
また、前記構造体の形成時に、半導体領域上に絶縁膜があることで、エッチングにより前記半導体領域にダメージが発生するのを低減することができる。 In addition, since the insulating film is provided on the semiconductor region when the structure is formed, damage to the semiconductor region due to etching can be reduced.
本明細書で、ある層が他の層又は基板“上”にあると記述される場合、その層は他の層又は基板の直上にあってもよく、また、間に別の層が介在していてもよい。ある部材が他の部材の”直上”にあると記述されている場合、その部材は他の部材の上に、かつ他の部材に接して設けられている。 When a layer is described herein as "on" another layer or substrate, that layer may be directly on top of the other layer or substrate, with another layer interposed therebetween. May be. When an element is described as being "directly above" another element, that element is provided above and in contact with the other element.
本明細書で同一参照符号は、同一又は類似した部材であるか、或いは同一又は類似した機能を有する部材を示すものとする。 In the present specification, the same reference numerals indicate the same or similar members or members having the same or similar functions.
(実施の形態1)
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。
(Embodiment 1)
Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1Aは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の等価回路図、図1Bは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の平面模式図である。ここでは、画素部501の一部として、電荷保持部を有する画素401が3行3列で配列した構成を示している。
FIG. 1A is an equivalent circuit diagram of a part of the solid-state imaging device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic plan view of a part of the solid-state imaging device according to the present embodiment. Here, as a part of the
画素部501は、遮光膜303、受光部である光電変換部402、電荷保持部403、フローティングディフュージョン部404(以下FD部)、電源部405、及び画素出力部406を有する。また、画素部501は、図1Aに示すように、光電変換部402の電荷を転送する第1の転送用トランジスタ4、電荷保持部403から電荷を転送する第2の転送用トランジスタ5、FD部の電荷をリセットするリセット用トランジスタ9を有する。さらに、画素部501は、増幅用トランジスタ10、選択用トランジスタ7、電荷の排出部となるオーバーフロードレイン(以下OFD)用トランジスタ6を有する。
The
図2Aは、図1Bで示した固体撮像装置の一部の断面模式図であり、画素部の図1BにおいてA−Bで示した部分の断面、及び周辺回路部502の任意のトランジスタの断面部である。基板100は半導体基板であり、ウェル101及び102と素子分離部103を有する。
2A is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device shown in FIG. 1B, and shows a cross section of a portion of the pixel portion indicated by AB in FIG. 1B and a cross-sectional portion of an arbitrary transistor in the
第1の転送用トランジスタ4はゲート電極600を有し、第2の転送用トランジスタ5はゲート電極601を有し、リセット用トランジスタ9はゲート電極602を有する。また、増幅用トランジスタ10はゲート電極603を有し、選択用トランジスタ8はゲート電極604を有し、OFD用トランジスタ6はゲート電極415を有する。これらの平面図を図1Bに示す。 画素部501のウェル101中には、光電変換部402を構成するN型の半導体領域420、電荷保持部403を構成するN型の半導体領域421、FD部404を構成するN型の半導体領域422が形成されている。また、N型の半導体領域420及び421の上部には、表面保護層として機能するP型の半導体領域430及び431が形成されている。画素部501のウェル101中には、他にも画素部トランジスタのソース・ドレインとして機能するN型の半導体領域423及び424、画素出力部406を構成するN型の半導体領域425が配されている。
The
周辺回路部502のウェル102中には、周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインとして機能する半導体領域426、427、及び428が形成されている。周辺回路部のトランジスタのソース・ドレイン及びゲート電極の上部には、コンタクトプラグの接合部の抵抗を低くするため、シリサイド層432が形成されている。シリサイド層432としては、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、またはニッケルシリサイド等のシリサイド膜を用いることができる。
In the well 102 of the
平面視において、光電変換部402に隣り合うようにして第1の転送トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403に隣り合うようにして第2の転送トランジスタのゲート電極601が、形成されている。また、リセット用トランジスタのゲート電極602、増幅用トランジスタのゲート電極603、及び選択用トランジスタのゲート電極604がウェル101上に配されている。周辺回路部のトランジスタのゲート電極605、606は、ウェル102上に配されている。
In plan view, the
ここで、ゲート電極600及び601上に絶縁層を形成し、その上に遮光膜を形成した場合、ゲート電極600及び601の端部で、遮光膜の膜厚が局所的に小さくなり、遮光性能が低下することがある。遮光性能が低下すると、例えば電荷保持部に照射された光により光電変換が起こり、ノイズ信号が生成される恐れがある。
Here, when an insulating layer is formed on the
したがって、遮光膜の膜厚低下を抑制するため、ゲート電極600の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極600側にある構造体を設ける。同様に、ゲート電極601の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極601側にある構造体を設ける。これにより、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面(ここでは、ゲート電極600、601の上面、及び構造体813及び814の側面をつなげた面)の起伏が緩やかになるため、遮光膜の膜厚低下を抑制することができる。
Therefore, in order to suppress the reduction in the thickness of the light-shielding film, a structure in which at least the upper side surface is a curved surface and the center of curvature of the curved surface is on the
このような構造体は、例えば、周辺回路部502におけるトランジスタのゲート電極の側面に設けられるサイドウォールスペーサ―と同様に、ゲート電極上に膜を形成し、該膜をドライエッチングすることで形成することができる。
Such a structure is formed by forming a film on the gate electrode and dry-etching the film, for example, similarly to the sidewall spacer provided on the side surface of the gate electrode of the transistor in the
一方、構造体形成のために膜のエッチングを行うと、光電変換部402の半導体領域や電荷保持部403の半導体領域にダメージを与える可能性がある。したがって、エッチングによるダメージを低減するため、ゲート電極600及び601形成後、構造体の形成前に、光電変換部402の半導体領域や電荷保持部403の半導体領域上に絶縁膜を形成する。これにより、構造体形成用のエッチング時、光電変換部402の半導体領域や電荷保持部403の半導体領域は絶縁膜で覆われているため、これらの半導体領域におけるダメージの発生を抑制することができる。
On the other hand, if the film is etched to form the structure, the semiconductor region of the
上記特徴を有する撮像装置の構造の具体例を、図2Aを用いて説明する。画素部501では、ゲート電極600〜604を覆うように絶縁膜701が形成されている。ゲート電極600、601、602、603及び604の側面には、絶縁膜701を挟んで、それぞれ、構造体813、814、815、816及び817が設けられている。
A specific example of the structure of the image pickup apparatus having the above characteristics will be described with reference to FIG. 2A. In the
構造体813、814、815、816及び817は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。例えば、構造体813、814、815、816及び817は、それぞれ、上部が外側(対応するゲート電極と反対側)に向かって凸の曲面形状を有する。
In each of the
したがって、構造体813〜817がゲート電極600〜604の側面に設けられていることで、ゲート電極と基板との段差を緩やかにすることができ、上に形成される遮光膜の局所的な膜厚低下を抑制することができる。
Therefore, since the
ここでは、ゲート電極と構造体の間に絶縁膜701があるが、その場合でも、構造体が設けられることで段差は緩やかになるため、遮光膜の局所的な膜厚低下の低減の効果を得ることができる。
Here, the insulating
また、光電変換部402上の絶縁膜701は、反射防止膜としても機能する。したがって、絶縁膜701の材料、膜厚を、基板100や絶縁膜701上に形成される絶縁膜などの屈折率を考慮したものにすることが好ましい。ここでは、絶縁膜701は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層で形成することができ、例えば、窒化シリコンを主成分とする膜、または、酸化シリコンを主成分とする膜と窒化シリコンを主成分とする膜の積層で形成することができる。
The insulating
構造体813〜817は、絶縁膜702として、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜をゲート電極600〜604を覆うように基板上に形成し、エッチングすることで形成することができる。
The
周辺回路部502では、ゲート電極605、606側面に、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある構造体801及び802が設けられている。構造体801及び802は、絶縁膜701から形成されているため、構造体801及び802と絶縁膜701は、同じ主成分を有する。
In the
また、周辺回路部502では、ゲート電極605、606、及び構造体801、802を覆うように、基板上に絶縁膜703が形成されている。絶縁膜703は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層、例えば窒化シリコンを主成分とする膜、または酸化シリコンを主成分とする層と窒化シリコンを主成分とする層の積層で形成することができる。
Further, in the
絶縁膜703は、シリサイド層432からコバルト、チタン、ニッケル等のシリサイドを形成する金属元素が拡散するのを防止する拡散防止層として機能する。よって、酸化シリコン膜よりも密度の高い窒化シリコン膜、または窒化シリコン膜を有する積層構造を用いることで、金属の拡散をより低減することができる。
The insulating
さらに、画素部501の絶縁膜701及び構造体813〜817と、周辺回路部502の絶縁膜703上に、絶縁膜301が設けられている。絶縁膜301を設けることによって、より段差を緩和することができる。絶縁膜301は、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜で形成することができる。なお、ここでは、絶縁膜301が設けられている例を示すが、構造体813及び814によってゲート電極と基板との間の段差が緩和されているため、固体撮像装置は、絶縁膜301が設けられていない構成としてもよい。
Further, the insulating
絶縁膜301の上には、第1の転送トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403の半導体領域、及び第2の転送トランジスタのゲート電極601を覆うように、遮光膜303が形成されている。遮光膜303は、遮光性の高い材料の膜、例えばタングステン膜を形成し、光電変換部402上に形成された部分やコンタクト形成部等、不要な部分をエッチングすることで形成することができる。
A light-blocking
すなわち、遮光膜303となる膜は、光入射の妨げとならないよう、少なくとも光電変換部402の上に形成された部分の一部がエッチングされる。また、電荷保持部403での光電変換を抑制するため、遮光膜303は、平面視において(ゲート絶縁膜104の膜厚方向から見て)、少なくとも、ゲート電極600、前記電荷保持部403の半導体領域、及びゲート電極601と重なる領域に設けられている。
That is, at least a part of the portion formed on the
電荷保持部403への不要な光の入射を抑制するため、電荷保持部403半導体領域から遮光膜303までの距離は小さいことが好ましい。よって、ゲート電極600、601、及び構造体813、814と遮光膜303との間に絶縁膜301がある構造とする場合、絶縁膜301の膜厚は、これらを埋め込んで平らな上面を有する、所為平坦化膜より、小さくする。具体的には、絶縁膜301の膜厚は、ゲート電極600及び601の膜厚より小さいことが好ましい。
In order to suppress unnecessary light from entering the
よって、遮光膜303は、ゲート電極600及び601の側面の少なくとも一部を覆うように設けられる。つまり、遮光膜303は、ゲート電極600及び601の上から、ゲート電極600及び601の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜303の端部は、ゲート電極600または601の側面と平行な方向(高さ方向)において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。
Therefore, the
例えば、固体撮像装置が絶縁膜301を有する場合、遮光膜303は、絶縁膜301を介して、ゲート電極600及び601の側面の少なくとも一部を覆う。つまり、遮光膜303は、絶縁膜301を介して、ゲート電極600及び601の上からゲート電極600及び601の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜303の端部は、ゲート電極600または601の側面と平行な方向において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。
For example, when the solid-state imaging device has the insulating
すなわち、遮光膜303の端部(例えば、遮光膜303の光電変換部402上の端部)と基板との距離の方が、ゲート電極600の上面と基板との距離より小さくなるよう、遮光膜303を形成する。遮光性の観点から、遮光膜303の端部(例えば、遮光膜303の光電変換部402上の端部)と基板との距離が、ゲート電極600の上面と基板との距離の半分以下であることが、より好ましい。なお、ここで、2つの部材の距離とは、2つの部材の最短距離を指す。
That is, the distance between the edge of the light shielding film 303 (eg, the edge of the
遮光膜303の下では、ゲート電極600及び601の側面に、絶縁膜701を挟んで、それぞれ構造体813及び814が設けられているため、遮光膜303の膜厚の局所的な減少や、それによる遮光性の低下が抑制されている。
Since the
遮光膜303の上に層間絶縁膜901、導電層902乃至904が形成された構成を図2(B)に示す。図2Bでは、画素部501の遮光膜303及び周辺回路部502の絶縁膜301の上には、層間絶縁膜901が設けられている。層間絶縁膜901に設けられた開口内及び層間絶縁膜901上には、半導体領域423と電源回路とを電気的に接続する導電層902が設けられていてもよい。同様に、層間絶縁膜901に設けられた開口内及び絶縁膜901上には、半導体領域425と信号出力線とを電気的に接続する導電903が形成されていてもよい。
A structure in which an
更に、画素部501において、配線904が層間絶縁膜901上に形成されていてもよい。また、周辺回路部502においても同様に、層間絶縁膜901に設けられた開口内の導電層によって、半導体領域432と配線を電気的に接続する構成としてもよい。
Further, in the
なお、本実施の形態では、構造体801、802、813〜817がそれぞれ、ゲート電極605、606、600〜604の上方には設けられていない構成とした。本実施の形態にかかる構造体はこの構成に限定されず、遮光膜の膜厚の局所的な減少を抑制できる構成であればよい。よって、例えば、構造体801、802、813〜817は、ゲート電極605、606、600〜604の上まで延在していても、ゲート電極の端部付近において、曲率中心が対応するゲート電極側にある曲面形状を有する形状であればよい。
Note that in this embodiment mode, the
次に図2Aで示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図3を用いて説明する。 Next, a method of manufacturing the solid-state imaging device of this embodiment as shown in FIG. 2A will be described with reference to FIG.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
基板(半導体基板)100に、STI法(Shallow Trench Isolation法)やLOCOS法(Local Oxidation of Silicon法)で素子分離部103を形成する。次に、イオン注入法により基板内に、ウェル101、及び102を形成する。さらにイオン注入法により画素部501に、光電変換部402のN型半導体領域420及びP型半導体領域430と、電荷保持部403のN型半導体領域421及びP型半導体領域431と、を形成する。
The
その後、ゲート絶縁膜104を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極600、601、602、603、604、605、及び606を形成する。その後イオン注入にて基板に不純物を導入し、N型半導体領域422、423、424、及び425を形成する(図3(a))。
After that, the
ここでゲート電極を形成する前に電荷保持部403のイオン注入を行っているが、ゲート電極を形成した後にイオン注入を行い、自己整合的に光電変換部402及び電荷保持部403の半導体領域420.421、430、及び431を形成してもよい。たとえば、第1及び第2の転送トランジスタのゲート電極600及び601をマスクとしてイオン注入を行うことで、自己整合的に光電変換部402及び電荷保持部403の半導体領域420.421、430、及び431を形成することができる。
Here, although the
その後、ゲート電極600〜606を覆うように基板100上に、CVD法などを用いて絶縁膜701を形成する。画素部501にレジストを塗布し、周辺回路部502のみ絶縁膜701をエッチングしてサイドウォールスペーサ―として機能する構造体801及び802を形成する。
After that, an insulating
絶縁膜701は、例えば、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部の反射防止膜として用いることができる。本実施の形態では、周辺回路部502の構造体801及び802を形成する絶縁膜701を、画素部では半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部502の構造体801及び802の形成時、構造体801及び802を形成する絶縁膜を画素部501においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。
The insulating
次に、図3(b)に示すように、周辺回路部502において構造体801及び802をサイドウォールスペーサーとして利用してイオン注入を行い、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。次に絶縁膜702を画素部501及び周辺回路部502に成膜する。絶縁膜702は、例えば酸化シリコンで形成することができる。絶縁膜702の形成後、画素部にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜702をドライエッチングにより一部を取り除く。
Next, as shown in FIG. 3B, in the
次に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部にシリサイド層432を形成する。この時、画素部における絶縁膜702は、保護膜として機能する。
Next, a cobalt metal film is formed and annealed to form a
シリサイド層432の形成直後に、絶縁膜703を成膜する。絶縁膜703は、シリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部にレジストを塗布し、画素部に形成された絶縁膜703は、エッチングで除去する。絶縁膜703は、例えば窒化シリコンの膜、または酸化シリコンの膜と窒化シリコンの膜の積層で形成することができる。この時、絶縁膜702もエッチングし、画素部501に構造体813〜817を形成する(図3(c))。
Immediately after forming the
構造体813〜817を形成する際、絶縁膜702のエッチングは、絶縁膜701が半導体領域420、421、430、及び430上に残るように、ドライエッチングで時間を調整して行う。なお、絶縁膜702から構造体823〜817を形成する工程は、絶縁膜703のエッチングと同時に行ってもよいし、エッチャントを変えて別で行ってもよい。
When the
次にCVD法などを用いて絶縁膜301を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。絶縁膜301は、例えば酸化シリコンを用いて形成することができる。その上にPVD法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか1つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタンまたはチタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。
Next, an insulating
次に、遮光性を有する膜の、光電変換部402の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングして、遮光膜303を形成する(図3(d))。エッチングは、膜の、第1の転送層トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403、及び第2の転送トランジスタのゲート電極601を覆う部分を残すように行う。
Next, a portion of the film having a light-shielding property, which is formed above the
上記固体撮像装置の製造方法において、ゲート電極600及び601の側面に、それぞれ構造体813及び814設けることで、その上方に遮光膜303を成膜した場合の被覆性が向上する。
In the solid-state imaging device manufacturing method, by providing the
また、絶縁膜701を、ゲート電極600及び601形成後、構造体813及び814形成前に、ゲート電極600、601、光電変換部402の半導体領域420、430、及び電荷保持部403の半導体領域421及び431を覆うように形成する。これにより、構造体813及び814形成用の絶縁膜702のエッチング時、光電変換部402の半導体領域及び電荷保持部403の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。
In addition, the insulating
さらに、遮光膜303が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜303をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。
Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding
(実施の形態2)
図4は、実施の形態1と別の実施の形態の固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態1と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to another embodiment than the first embodiment. Here, description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted, and mainly different parts will be described below.
画素部501では、実施の形態1(図2B)のゲート電極600〜604の側面に絶縁膜701を介して、それぞれ構造体813〜817が形成されており、構造体813〜817の側面に、さらに構造体823〜827がそれぞれ設けられている。構造体823〜827は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。構造体823〜827は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。
In the
また、本実施の形態の固体撮像装置では、実施の形態1(図2B)のゲート電極605の側面に、構造体801及び絶縁膜703を介して構造体821があり、また、ゲート電極606の側面に、構造体802及び絶縁膜703を介して構造体822がある。構造体821及び822の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状の側面を有する。構造体801及び802は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。
In the solid-state imaging device of this embodiment, the
絶縁膜701、構造体823〜827及び構造体821及び822を覆うように、基板上に絶縁膜301が形成されている。
An insulating
絶縁膜301の上には、第1の転送トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403の半導体領域、及び第2の転送トランジスタのゲート電極601を覆うように遮光膜303が形成されている。
A light-shielding
このように、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する構造体をさらに設けることで、遮光膜303が形成される領域において、構造体と基板の段差をより緩やかなものとすることができる。よって、遮光膜303の局所的な膜厚の減少をより抑制することができ、遮光膜の膜厚低下に起因する遮光性能の低下をより抑制することができる。
As described above, by further providing the structure having a curved surface shape having the center of curvature on the side of the corresponding gate electrode at least on the upper side surface, in the region where the light-shielding
図4で示した実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図5を用いて説明する。 A method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
図5(a)〜(c)までは実施の形態1(図3(a)〜(c))と同様である。 5A to 5C are the same as those in the first embodiment (FIGS. 3A to 3C).
次に絶縁膜704を成膜し、画素部501、周辺回路部502共に絶縁膜704をエッチバックして、構造体813〜817及び構造体801及び802上に更に、それぞれ構造体823〜827及び構造体821及び822を形成する(図5(d))。構造体823〜827及び構造体821、822は、構造体801、802、及び構造体813〜817と同様の材料、方法で形成することができる。
Next, an insulating
次にCVD法などを用いて絶縁膜301を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。その上にPVD法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくとも1つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。
Next, an insulating
遮光膜303は、この膜を、光電変換部402の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングで取り除くことで、遮光膜303を形成する(図5(e))。エッチングは、遮光性を有する膜の、第1の転送層トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403、及び第2の転送トランジスタのゲート電極601を覆う部分を残すように行う。
For the light-shielding
このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜303の被覆性がより向上する。
By thus forming a plurality of structures on the side surface of the gate electrode, the coverage with the
また、絶縁膜701を、ゲート電極600及び601形成後、構造体813及び814形成前に、ゲート電極600、601、光電変換部402の半導体領域420、430、及び電荷保持部403の半導体領域421及び431を覆うように形成する。これにより、構造体813及び814形成用の絶縁膜702のエッチング時、光電変換部402の半導体領域及び電荷保持部403の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。
In addition, the insulating
さらに、遮光膜303が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜303をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。
Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding
(実施の形態3)
図6は、実施形態1及び2とは別の実施の形態にかかる固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態1または2と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a part of a solid-state imaging device according to an embodiment different from the first and second embodiments. Here, description of the same parts as those of the first or second embodiment is omitted, and mainly different parts will be described below.
本実施の形態では、実施の形態1(図2B)における、周辺回路部502に配置されたゲート電極605及び606の側壁に設けられる構造体831及び842が、絶縁膜701だけでなく、絶縁膜701と絶縁膜702から形成されている。構造体831及び832の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する、曲面形状の側面を有する。
In this embodiment mode, the
本実施の形態の構造体831及び832は、ゲート電極の側面に設けられた、例えば窒化シリコンを主成分とする構造体841及び842と、その側面に設けられた、例えば酸化シリコンを主成分とする構造体851及び852と、を有する。また、絶縁膜701が酸化シリコンと窒化シリコンの積層の場合、構造体831及び832は、ゲート電極の側面側から、酸化シリコンと窒化シリコンの2層からなる構造体841及び842と、酸化シリコンからなる構造体841及び842を有することとなる。
The
また、画素部501の構造体813〜817の側面に、さらに構造体823〜827がそれぞれ設けられている。構造体823〜827は、それぞれ、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状となる構造を有する。
Further,
周辺回路部502では、構造体831及び832を覆うように、基板上に絶縁膜703が設けられ、構造体831及び832の側面には、絶縁膜703を挟んでそれぞれ構造体821及び822が設けられている。
In the
次に図6で示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図7を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device of the present embodiment as shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
半導体基板である基板100に素子分離部103をSTI法やLOCOS法で形成する。次に、イオン注入法によりウェル101、102を形成する。次にイオン注入法により画素部501に光電変換部402のN型半導体領域420、P型半導体領域430、電荷保持部403のN型半導体領域421、及びP型半導体領域431を形成する。
The
その後、ゲート絶縁膜104を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極600、601、602、603、604、605、及び606を形成する。その後イオン注入にてN型半導体領域422、423、424、及び425を形成する(図7(a))。
After that, the
ここでは、ゲート電極を形成する前に光電変換部402、電荷保持部403のイオン注入を行っている。しかし、ゲート電極を形成した後に光電変換部402及び電荷保持部403をイオン注入し、第1及び第2の転送トランジスタのゲート電極600及び601を利用して自己整合的に光電変換部402及び電荷保持部403を形成することも可能である。
Here, the
その後、図7(b)に示すように、ゲート電極の上にCVD法などを用いて絶縁膜701、絶縁膜702を成膜する。画素部501にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜701、絶縁膜702の一部をドライエッチングで除去することで構造体831及び832を形成する。構造体831は、絶縁膜701から形成される構造体841及び絶縁膜702から形成される構造体851を有する。また、構造体832は、絶縁膜701から形成される構造体841及び絶縁膜702から形成される構造体852を有する。
After that, as illustrated in FIG. 7B, an insulating
ゲート電極605及び606、第1の構造体831、及び第2の構造体832をマスクとして周辺回路部502にイオン注入を行うことで、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。絶縁膜701は、シリコン窒化膜または、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部501の反射防止膜として機能する。
Ion implantation is performed in the
本実施の形態では、周辺回路部502の構造体841及び842を形成する絶縁膜701を、画素部では、半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部502の構造体841及び842の形成時、構造体841及び842を形成する絶縁膜を画素部501においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。
In this embodiment mode, the insulating
次に、実施の形態1及び2と同様に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部502にシリサイド層432を形成する。この時、絶縁膜702は周辺回路部502にシリサイド層432を形成する際の保護膜として機能する。
Next, as in the first and second embodiments, a cobalt metal film is formed and annealed to form the
シリサイド層432の形成直後に、絶縁膜703を成膜する。この絶縁膜はシリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部502では絶縁膜703上にレジストを塗布し、画素部501ではエッチングで除去する。この時同時に絶縁膜702もエッチングすることで、画素部501に構造体813〜817を形成する(図7(c))。
Immediately after forming the
次に絶縁膜704を成膜し、画素部501及び周辺回路部502共に絶縁膜704をエッチバックして、構造体813〜817、831、及び832の側面上に、更に構造体823〜827、821及び822を形成する(図7(d))。
Next, an insulating
次に、図7(e)に示すように、CVD法などを用いて絶縁膜301を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とし、その上に遮光膜303を形成する。
Next, as shown in FIG. 7E, an insulating
遮光膜の形成は、下記のようにして行う。絶縁膜301の上にPVD法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか1つからなる膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。その膜の、光電変換部402の上方やコンタクト形成部等にある部分をエッチングすることで、遮光膜303を形成する(図7(e))。エッチングは、膜の、第1の転送層トランジスタのゲート電極600、電荷保持部403、及び第2の転送トランジスタのゲート電極601を覆う部分を残すように行う。
The light-shielding film is formed as follows. A film having a light-shielding property, for example, a film formed of at least one of tungsten, tungsten silicide, and aluminum is formed over the insulating
ゲート電極600及び601の側面に構造体813、814、及び構造体823及び824を形成する事で、その上に遮光膜303を成膜した場合の被覆性が向上する。構造体813、814に加え、構造体823及び824を設けることで、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面(ここでは、ゲート電極600、601の上面、及び構造体823及び824の側面をつなげた面)の起伏が、より緩やかになる。よって、遮光膜の膜厚低下をさらに抑制することができ、遮光膜303による被覆性が、より向上する。
By forming the
つまり、このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜の被覆性がより向上する。 That is, by forming a plurality of structures on the side surface of the gate electrode in this way, the coverage of the light-shielding film formed thereon is further improved.
また、絶縁膜701を、ゲート電極600及び601形成後、構造体813及び814の形成前に、ゲート電極600、601、光電変換部402の半導体領域420、430、及び電荷保持部403の半導体領域421及び431を覆うように形成する。これにより、構造体813及び814形成時の絶縁膜702のエッチング時、光電変換部402の半導体領域及び電荷保持部403の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。
In addition, the insulating
さらに、遮光膜が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣を抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。 Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding film is provided is improved, the light-shielding film residue can be suppressed even when the light-shielding film is removed by etching, and the occurrence of leak defects can be suppressed.
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態に係る撮像システムを説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカムコーダ、複写機、ファクシミリ、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図8に、第4実施形態に係る撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
(Fourth Embodiment)
An imaging system according to the fourth embodiment of the present invention will be described. Imaging systems include digital still cameras, video cameras, digital camcorders, copying machines, facsimiles, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites, and the like. FIG. 8 shows a block diagram of a digital still camera as an example of the imaging system according to the fourth embodiment.
図8において、撮像システムは、レンズの保護のためのバリア1001、被写体の光学像を固体撮像装置1004に結像させるレンズ1002、レンズ1002を通った光量を可変するための絞り1003、メカニカルシャッタ1005を備える。撮像システムは、さらに上述の実施の形態1乃至3のいずれかで説明した固体撮像装置1004を備え、固体撮像装置1004はレンズ1002により結像された光学像を画像データとして変換する。ここで、固体撮像装置1004の半導体基板にはAD変換部が形成されているものとする。
8, the imaging system includes a
撮像システムはさらに信号処理部1007、タイミング発生部1008、全体制御・演算部1009、メモリ部1010、記録媒体制御I/F部1011、記録媒体1012、外部I/F部1013を備える。信号処理部1007は、固体撮像装置1004より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する。タイミング発生部1008は、固体撮像装置1004および信号処理部1007に各種タイミング信号を出力する。
The imaging system further includes a
全体制御・演算部1009は、デジタルスチルカメラ全体を制御し、メモリ部1010は、画像データを一時的に記憶するためフレームメモリとして機能する。記録媒体制御I/F部1011は、記録媒体に記録または読み出しを行う。記録媒体1012は、着脱可能な半導体メモリ等から構成され、撮像データの記録または読み出しを行う。外部I/F部1013は、外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。
The overall control/
ここで、タイミング信号などは、撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは、少なくとも固体撮像装置1004と、固体撮像装置1004から出力された撮像信号を処理する信号処理部1007とを有すればよい。
Here, the timing signal or the like may be input from the outside of the imaging system, and the imaging system includes at least the solid-
(他の実施形態)
上述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲は限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
(Other embodiments)
The embodiments described above are merely specific examples for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea thereof.
例えば、本発明は、トランジスタのゲート電極による段差のみならず、遮光部において遮光膜の下に位置する部材に起因する段差が生じる可能性のある構造を有する固体撮像装置に用いることができる。また、上述した実施の形態では、信号電荷を電子とする固体撮像装置を例にして説明したが、本発明は、信号電荷を正孔とする固体撮像装置においても同様に適用することができる。なお、この場合、上述した半導体領域の導電型は、P型とN型とが逆になる。 For example, the present invention can be used in a solid-state imaging device having a structure in which not only a step due to a gate electrode of a transistor but also a step due to a member located under a light-shielding film in a light-shielding portion may occur. Further, in the above-described embodiments, the solid-state imaging device having signal charges as electrons has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a solid-state imaging device having signal charges as holes. In this case, the conductivity type of the semiconductor region described above is opposite between P type and N type.
また、図1Bに示した固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、一例を示したものであり、本発明を適用しうる固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、これに限定されるものではない。 The planar layout of the pixel circuit of the solid-state imaging device shown in FIG. 1B is an example, and the planar layout of the pixel circuit of the solid-state imaging device to which the present invention is applicable is not limited to this. Absent.
402 光電変換部
403 電荷保持部
420、421 N型半導体領域
430、431 P型半導体領域
600、601、602、603、604、605、606 ゲート電極
701 絶縁膜
813、814 構造体
303 遮光膜
402
Claims (16)
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第1のトランジスタの第1のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第2のトランジスタの第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極および前記第2のゲート電極の形成後、前記基板上に第1の絶縁膜を形成し、
周辺回路部において前記第1の絶縁膜をエッチングすることで、前記周辺回路部の第3のトランジスタの第3のゲート電極の側面に、第3の構造体を形成し、
前記周辺回路部において、前記第3のゲート電極及び前記第3の構造体をマスクとして前記基板に不純物を導入し、
前記不純物を導入した後に、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜が前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域上に残るように、前記第2の絶縁膜をエッチングすることで、前記第1のゲート電極の側面および前記第2のゲート電極の側面に、前記第1の絶縁膜を介して、それぞれ、第1の構造体および第2の構造体を形成し、
前記第1の構造体および前記第2の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第1の構造体の上部の側面は、前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第2の構造体の上部の側面は、前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第3の構造体の上部の側面は、前記第3のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置の製造方法。 Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
By etching the first insulating film in the peripheral circuit portion, a third structure is formed on a side surface of the third gate electrode of the third transistor in the peripheral circuit portion,
In the peripheral circuit part, impurities are introduced into the substrate using the third gate electrode and the third structure as a mask,
Forming a second insulating film on the first insulating film after introducing the impurities;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
A film is formed after the formation of the first structure and the second structure, and a part of the film is etched, whereby the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second Forming a light-shielding film on the gate electrode of
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
A side surface of an upper portion of the third structure has a curved shape having a center of curvature on the third gate electrode side,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film which overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第1のトランジスタの第1のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第2のトランジスタの第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極および前記第2のゲート電極の形成後、前記基板上に第1の絶縁膜を形成し、
周辺回路部において前記第1の絶縁膜をエッチングすることで、前記周辺回路部の第3のトランジスタの第3のゲート電極の側面に、第3の構造体を形成し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜が前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域上に残るように、前記第2の絶縁膜をエッチングすることで、前記第1のゲート電極の側面および前記第2のゲート電極の側面に、前記第1の絶縁膜を介して、それぞれ、第1の構造体および第2の構造体を形成し、
前記第1の構造体および前記第2の構造体の形成後、前記基板上に第5の絶縁膜を形成し、前記第5の絶縁膜をエッチングすることで、前記第1の構造体、前記第2の構造体、および前記第3の構造体の側面に、それぞれ、第4の構造体、第5の構造体、および第6の構造体を形成し、
前記第4の構造体、前記第5の構造体、前記第6の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第1の構造体の上部の側面は、前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第2の構造体の上部の側面は、前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第3の構造体の上部の側面は、前記第3のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さく、
前記第4の構造体、第5の構造体、および第6の構造体は、それぞれ、上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面である固体撮像装置の製造方法。 Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
By etching the first insulating film in the peripheral circuit portion, a third structure is formed on a side surface of the third gate electrode of the third transistor in the peripheral circuit portion,
Forming a second insulating film on the first insulating film;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
After forming the first structure and the second structure, a fifth insulating film is formed on the substrate, and the fifth insulating film is etched to form the first structure, Forming a fourth structure, a fifth structure, and a sixth structure on the side surfaces of the second structure and the third structure, respectively,
A film is formed after formation of the fourth structure, the fifth structure, and the sixth structure, and a part of the film is etched to form the first gate electrode and the second structure. A light-shielding film is formed on the semiconductor region and the second gate electrode,
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
A side surface of an upper portion of the third structure has a curved shape having a center of curvature on the third gate electrode side,
A distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light-shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate,
The fourth structure body, the fifth structure body, and the sixth structure body are each a method for manufacturing a solid-state imaging device in which upper side surfaces are curved surfaces having a curvature center on the corresponding gate electrode side.
前記膜は、前記第3の絶縁膜の直上に形成される、請求項1または2に記載の固体撮像装置の製造方法。 After forming the first structure and the second structure and before forming the film, a third structure that covers the photoelectric conversion unit, the first transistor, the charge holding unit, and the second transistor. Forming an insulating film of
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the film is formed directly on the third insulating film.
前記第4の構造体、第5の構造体、および第6の構造体は、それぞれ、上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面であり、
前記周辺回路部において、前記第6の構造体は、第4の絶縁膜を介して前記第3の構造体の側面に形成される請求項1に記載の固体撮像装置の製造方法。 After forming the first structure and the second structure and before forming the film, a fifth insulating film is formed on the substrate, and the fifth insulating film is etched. Forming a fourth structure, a fifth structure, and a sixth structure on the side surfaces of the first structure, the second structure, and the third structure, respectively,
In each of the fourth structure, the fifth structure, and the sixth structure, the upper side surface is a curved surface having a center of curvature on the corresponding gate electrode side,
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein in the peripheral circuit section, the sixth structure is formed on a side surface of the third structure via a fourth insulating film.
前記フローティングディフュージョン部の上に、前記第1の絶縁膜が残るように、前記第1の構造体および前記第2の構造体を形成する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。 A floating diffusion portion to which the electric charge is transferred from the electric charge holding portion by the second transistor,
7. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first structure body and the second structure body are formed so that the first insulating film remains on the floating diffusion portion. Device manufacturing method.
前記光電変換部の電荷を転送する第1のトランジスタと、
前記基板内に、前記第1のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第2の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第2のトランジスタと、
周辺回路部に設けられた第3のゲート電極を有する第3のトランジスタと、
前記第1の半導体領域、前記第1のトランジスタの第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のトランジスタの第2のゲート電極上に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第1のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第1の構造体と、
前記第2のゲート電極の側面に前記第1の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第2のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第2の構造体と、
前記第3のゲート電極の側面に設けられ、上部の側面が前記第3のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第3の構造体と、
前記第3の構造体の上に設けられ、前記第3のトランジスタを覆う第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜を間に挟んで前記第3の構造体の側面に設けられた第4の構造体と、前記第1の絶縁膜、前記第1の構造体、および前記第2の構造体の上に設けられた遮光膜と、を有し、
前記第1の構造体と、前記第2の構造体と、前記第3の構造体と、前記第4の構造体は、絶縁膜であり、
平面視において、前記遮光膜は、前記第1のゲート電極、前記第2の半導体領域、および前記第2のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部を重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第1のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置。 A photoelectric conversion part having a first semiconductor region in the substrate;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding unit that holds the charge transferred by the first transistor and has a second semiconductor region in the substrate;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A third transistor having a third gate electrode provided in the peripheral circuit portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A third structure provided on a side surface of the third gate electrode and having a curved surface shape in which an upper side surface has a center of curvature on the third gate electrode side;
A second insulating film provided on the third structure and covering the third transistor, and a second insulating film provided on a side surface of the third structure with the second insulating film interposed therebetween. 4 and a light shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure,
The first structure body, the second structure body, the third structure body, and the fourth structure body are insulating films,
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
A solid-state imaging device in which a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.
前記フローティングディフュージョン部の上に、前記第1の絶縁膜が設けられている請求項8乃至15のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 A floating diffusion portion to which the electric charge is transferred from the electric charge holding portion by the second transistor,
The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the first insulating film is provided on the floating diffusion portion.
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