JPH04279061A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JPH04279061A JPH04279061A JP3041956A JP4195691A JPH04279061A JP H04279061 A JPH04279061 A JP H04279061A JP 3041956 A JP3041956 A JP 3041956A JP 4195691 A JP4195691 A JP 4195691A JP H04279061 A JPH04279061 A JP H04279061A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子の製造方法
に関し、特に光シ−ルドの形成に選択ＣＶＤを用いた固
体撮像素子の製造方法に関する。
に関し、特に光シ−ルドの形成に選択ＣＶＤを用いた固
体撮像素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＣＤ固体撮像素子としては、図
２に示す構造のものが知られている。図中の１は、ｐ型
のＳｉ基板である。この基板１には、感光部としてのフ
ォトダイオ−ドｎ＋ 層２、フォトダイオ−ドｐ＋ 層
３、ｎ型の電荷転送路４が夫々形成されている。前記電
荷転送路４上に対応する前記基板１上には、ゲ−ト酸化
膜５を介して１層目の第１転送電極６が形成されている
。この第１転送電極６を含む前記ゲ−ト酸化膜５上には
層間絶縁膜７が形成されており、この層間絶縁膜７には
２層目の第２転送電極８が前記第１転送電極６の真上に
位置するように埋め込まれている。前記層間絶縁膜７上
には、反射率の大きいアルミ遮光膜９が前記第２転送電
極６を覆うように形成されている。前記アルミ遮光膜９
を含む層間絶縁膜７上には、パッシベ−ション膜１０が
形成されている。
２に示す構造のものが知られている。図中の１は、ｐ型
のＳｉ基板である。この基板１には、感光部としてのフ
ォトダイオ−ドｎ＋ 層２、フォトダイオ−ドｐ＋ 層
３、ｎ型の電荷転送路４が夫々形成されている。前記電
荷転送路４上に対応する前記基板１上には、ゲ−ト酸化
膜５を介して１層目の第１転送電極６が形成されている
。この第１転送電極６を含む前記ゲ−ト酸化膜５上には
層間絶縁膜７が形成されており、この層間絶縁膜７には
２層目の第２転送電極８が前記第１転送電極６の真上に
位置するように埋め込まれている。前記層間絶縁膜７上
には、反射率の大きいアルミ遮光膜９が前記第２転送電
極６を覆うように形成されている。前記アルミ遮光膜９
を含む層間絶縁膜７上には、パッシベ−ション膜１０が
形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＣＤ固体撮像素子によれば、アルミ遮光膜９と基板１
間の層間絶縁膜７を介して光の漏れ込みが生じたり、遮
光膜９自身の光透過により、電荷転送路４が感光されて
スミアが発生する（電子情報通信学会論文誌８９／９）
。 そこで、スミア対策として、（１） アルミ遮光膜９と
基板１間の層間絶縁膜７の厚みを薄くして遮光膜を基板
付近まで落とし込む方法、（２） 多結晶シリコンから
なる転送電極と遮光膜端との距離（遮光長さ；図３参照
）を延長する方法（日経マイクロデバイス，１９９０年
，６月号）、（３） 遮光膜を２層にする等の方法が取
られている。
ＣＣＤ固体撮像素子によれば、アルミ遮光膜９と基板１
間の層間絶縁膜７を介して光の漏れ込みが生じたり、遮
光膜９自身の光透過により、電荷転送路４が感光されて
スミアが発生する（電子情報通信学会論文誌８９／９）
。 そこで、スミア対策として、（１） アルミ遮光膜９と
基板１間の層間絶縁膜７の厚みを薄くして遮光膜を基板
付近まで落とし込む方法、（２） 多結晶シリコンから
なる転送電極と遮光膜端との距離（遮光長さ；図３参照
）を延長する方法（日経マイクロデバイス，１９９０年
，６月号）、（３） 遮光膜を２層にする等の方法が取
られている。
【０００４】しかし、上記（１） の方法の場合、転送
電極と遮光膜との短絡が問題となり、余り薄くできない
。上記（２） の方法の場合、感光部の開口面積が小さ
くなるため、感度低下を招く。また、今後ますます微細
化が進んだ場合、十分な遮光長さをとることは不可能と
なる。そこで、微細化された場合にも十分な遮光性能が
得られるように、遮光膜をなるべく垂直に近い状態で完
全にＳｉ基板まで落とし込んだ構造が不可欠となる。し
かし、従来のエッチングによる形成の場合、Ｓｉ基板か
ら遮光膜までの段差が１μｍを越えるＣＣＤ固体撮像素
子の構造では、堆積した遮光膜をちょうど段差の下部で
エッチングしようとしても、リソグラフィ工程での合わ
せズレやエッチングによる寸法変化により段差の上部や
途中でエッチングされる等バラツキが大きく、このマ−
ジンを見込んだ分だけ感光部の開口が狭くなるという問
題が生じる。
電極と遮光膜との短絡が問題となり、余り薄くできない
。上記（２） の方法の場合、感光部の開口面積が小さ
くなるため、感度低下を招く。また、今後ますます微細
化が進んだ場合、十分な遮光長さをとることは不可能と
なる。そこで、微細化された場合にも十分な遮光性能が
得られるように、遮光膜をなるべく垂直に近い状態で完
全にＳｉ基板まで落とし込んだ構造が不可欠となる。し
かし、従来のエッチングによる形成の場合、Ｓｉ基板か
ら遮光膜までの段差が１μｍを越えるＣＣＤ固体撮像素
子の構造では、堆積した遮光膜をちょうど段差の下部で
エッチングしようとしても、リソグラフィ工程での合わ
せズレやエッチングによる寸法変化により段差の上部や
途中でエッチングされる等バラツキが大きく、このマ−
ジンを見込んだ分だけ感光部の開口が狭くなるという問
題が生じる。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、遮光膜の一部を半導体基板表面に達するように層間絶
縁膜に埋め込むことにより、従来に比べ微細構造でも感
光部の開口面積の減少を抑制できる固体撮像素子の製造
方法を提供することを目的とする。
、遮光膜の一部を半導体基板表面に達するように層間絶
縁膜に埋め込むことにより、従来に比べ微細構造でも感
光部の開口面積の減少を抑制できる固体撮像素子の製造
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
光電変換する感光部及びこの感光部で光電変換された電
荷を転送する電荷転送路を形成する工程と、前記半導体
基板上にゲ−ト絶縁膜を介して第１・第２転送電極を互
いに上下方向に離間して形成する工程と、酸化処理を行
ない、全面に層間絶縁膜を形成した後、この層間絶縁膜
の表面を平坦化する工程と、前記第１転送電極の両端部
から前記半導体基板表面に沿って所定距離おいた部分の
少なくとも前記層間絶縁膜を異方性エッチングにより前
記半導体基板表面に対して交差する方向からエッチング
して、前記第１・第２転送電極の長手方向に沿った溝を
形成する工程と、前記溝に第１遮光膜を埋め込む工程と
、前記層間絶縁膜上に第２遮光膜を形成する工程とを具
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
。
光電変換する感光部及びこの感光部で光電変換された電
荷を転送する電荷転送路を形成する工程と、前記半導体
基板上にゲ−ト絶縁膜を介して第１・第２転送電極を互
いに上下方向に離間して形成する工程と、酸化処理を行
ない、全面に層間絶縁膜を形成した後、この層間絶縁膜
の表面を平坦化する工程と、前記第１転送電極の両端部
から前記半導体基板表面に沿って所定距離おいた部分の
少なくとも前記層間絶縁膜を異方性エッチングにより前
記半導体基板表面に対して交差する方向からエッチング
して、前記第１・第２転送電極の長手方向に沿った溝を
形成する工程と、前記溝に第１遮光膜を埋め込む工程と
、前記層間絶縁膜上に第２遮光膜を形成する工程とを具
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
。
【０００７】本発明において、溝に埋め込む第１遮光膜
の材料としてはタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａ
Ｉ）、ＷＳｉなどが挙げられる。これらの材料を溝に埋
め込む手段としては、Ｗの場合例えばＣＶＤ選択法であ
り、ＡＩの場合例えばバイアススパッタ法，ＣＶＤ法等
が挙げられる。図４は、ＡＩ，Ｗ，ＷＳｉの透過率と膜
厚との関係を示す特性図であり、例えばＷの場合厚さ０
．１５μｍではほとんど光を透過しないため遮光膜とし
て有効であることが明白である。
の材料としてはタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａ
Ｉ）、ＷＳｉなどが挙げられる。これらの材料を溝に埋
め込む手段としては、Ｗの場合例えばＣＶＤ選択法であ
り、ＡＩの場合例えばバイアススパッタ法，ＣＶＤ法等
が挙げられる。図４は、ＡＩ，Ｗ，ＷＳｉの透過率と膜
厚との関係を示す特性図であり、例えばＷの場合厚さ０
．１５μｍではほとんど光を透過しないため遮光膜とし
て有効であることが明白である。
【０００８】本発明において、溝は遮光膜と転送電極と
がショ−トしない様に、転送電極の端部からアライメン
ト精度やエッチングの寸法変換差を考慮して離れた位置
に形成し、溝の幅は遮光膜の材料の遮光性能が十分得ら
れるだけの幅（Ｗでは０．１５μｍ以上）とする。
がショ−トしない様に、転送電極の端部からアライメン
ト精度やエッチングの寸法変換差を考慮して離れた位置
に形成し、溝の幅は遮光膜の材料の遮光性能が十分得ら
れるだけの幅（Ｗでは０．１５μｍ以上）とする。
【０００９】本発明において、溝は層間絶縁膜のみなら
ずゲ−ト酸化膜も選択的に除去して形成し、この溝の中
に第１遮光膜を基板に達するように埋め込むのが望まし
いが、これに限らない。例えば、ゲ−ト酸化膜を残し層
間絶縁膜のみ選択的に除去して溝を形成し、この溝の中
に第１遮光膜を埋め込んでも十分な遮光効果をえること
ができる。
ずゲ−ト酸化膜も選択的に除去して形成し、この溝の中
に第１遮光膜を基板に達するように埋め込むのが望まし
いが、これに限らない。例えば、ゲ−ト酸化膜を残し層
間絶縁膜のみ選択的に除去して溝を形成し、この溝の中
に第１遮光膜を埋め込んでも十分な遮光効果をえること
ができる。
【００１０】
【作用】本発明によれば、
（１） 従来のように遮光膜と転送電極まで短絡が生じ
るのを回避できる。 （２） 第１遮光膜を前記溝内で基板にコンタクトをと
る形で落とし込んでいるため、従来例のように層間絶縁
膜を介しての光の漏れ込みや、遮光膜端部で乱反射した
光が受光部へ入射することを完全に回避できる。
るのを回避できる。 （２） 第１遮光膜を前記溝内で基板にコンタクトをと
る形で落とし込んでいるため、従来例のように層間絶縁
膜を介しての光の漏れ込みや、遮光膜端部で乱反射した
光が受光部へ入射することを完全に回避できる。
【００１１】（３） 従来例のように転送電極から遮光
膜端までの端までの距離を長くとる必要がないため、感
光部の開口は狭くならず、感度の低下を回避できる。 （４） エッチングで遮光膜を形成する方法で問題とな
っていた会わせズレや、エッチング寸法変換差による遮
光膜のエッチング形状のバラツキも解消でき、開口を広
くとることができる。
膜端までの端までの距離を長くとる必要がないため、感
光部の開口は狭くならず、感度の低下を回避できる。 （４） エッチングで遮光膜を形成する方法で問題とな
っていた会わせズレや、エッチング寸法変換差による遮
光膜のエッチング形状のバラツキも解消でき、開口を広
くとることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮
像素子の製造方法について図１を参照して説明する。
像素子の製造方法について図１を参照して説明する。
【００１３】まず、ｐ型のＳｉ基板２１上にゲ−ト酸化
膜２２を形成した後、基板表面にフォトダイオ−ドを構
成するｎ＋ 型層２３とｐ＋ 型層２４及び電荷転送路
を構成するｎ型層２５をイオン注入により形成した。つ
づいて、前記ゲ−ト酸化膜２２上に多結晶シリコン層を
堆積した後、パタ−ニングして１層目の第１転送電極２
６を形成した。次いで、酸化処理を行った後、上記と同
様にして２層目の第２転送電極２７を形成し、更に酸化
により酸化膜２８を形成した（図１（Ａ）参照）。ひき
つづき、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２ 膜やＢＰＳＧ（ホウ
素−ケイ酸ガラス）膜を堆積し、その後熱処理によりリ
フロ−して表面を平坦化した層間絶縁膜２９を形成した
（図１（Ｂ）図示）。なお、この平坦化プロセスには、
エッチバック等の手法を用いてもよい。
膜２２を形成した後、基板表面にフォトダイオ−ドを構
成するｎ＋ 型層２３とｐ＋ 型層２４及び電荷転送路
を構成するｎ型層２５をイオン注入により形成した。つ
づいて、前記ゲ−ト酸化膜２２上に多結晶シリコン層を
堆積した後、パタ−ニングして１層目の第１転送電極２
６を形成した。次いで、酸化処理を行った後、上記と同
様にして２層目の第２転送電極２７を形成し、更に酸化
により酸化膜２８を形成した（図１（Ａ）参照）。ひき
つづき、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２ 膜やＢＰＳＧ（ホウ
素−ケイ酸ガラス）膜を堆積し、その後熱処理によりリ
フロ−して表面を平坦化した層間絶縁膜２９を形成した
（図１（Ｂ）図示）。なお、この平坦化プロセスには、
エッチバック等の手法を用いてもよい。
【００１４】次に、遮光膜と転送電極がショ−トしない
ように前記転送電極２６の端部から一定距離おいて前記
層間絶縁膜２９及びゲ−ト酸化膜２２をＲＩＥによりエ
ッチングし、遮光膜の遮光性能が十分得られるだけの膜
の溝３０を形成し、前記Ｓｉ基板表面を露出させた（図
１（Ｃ）図示）。つづいて、前記溝３０に第１遮光膜と
してのタングステン（Ｗ）膜３１を埋め込んだ（図１（
Ｄ）参照）。 更に、前記層間絶縁膜２９上に、一端が前記Ｗ膜３１に
接続する第２遮光膜としてのアルミ膜３２を形成し、目
的とする固体撮像素子を製造した（図（Ｄ）図示）。
ように前記転送電極２６の端部から一定距離おいて前記
層間絶縁膜２９及びゲ−ト酸化膜２２をＲＩＥによりエ
ッチングし、遮光膜の遮光性能が十分得られるだけの膜
の溝３０を形成し、前記Ｓｉ基板表面を露出させた（図
１（Ｃ）図示）。つづいて、前記溝３０に第１遮光膜と
してのタングステン（Ｗ）膜３１を埋め込んだ（図１（
Ｄ）参照）。 更に、前記層間絶縁膜２９上に、一端が前記Ｗ膜３１に
接続する第２遮光膜としてのアルミ膜３２を形成し、目
的とする固体撮像素子を製造した（図（Ｄ）図示）。
【００１５】しかして、上記実施例に係る固体撮像素子
の製造方法によれば、第１転送電極２６の端部から一定
距離おいた前記層間絶縁膜２９及びゲ−ト酸化膜２２を
ＲＩＥによりエッチングして溝３０を形成し、この溝３
０に遮光膜の一部であるＷ膜３１を埋め込むため、従来
のように層間絶縁膜の薄膜化により遮光膜と転送電極の
間の短絡が生じるのを回避できる。
の製造方法によれば、第１転送電極２６の端部から一定
距離おいた前記層間絶縁膜２９及びゲ−ト酸化膜２２を
ＲＩＥによりエッチングして溝３０を形成し、この溝３
０に遮光膜の一部であるＷ膜３１を埋め込むため、従来
のように層間絶縁膜の薄膜化により遮光膜と転送電極の
間の短絡が生じるのを回避できる。
【００１６】また、Ｗ膜３１を前記溝３０内で基板２１
にコンタクトをとる形で落とし込んでいるため、従来例
のように層間絶縁膜を介しての光の漏れ込みや、遮光膜
端部で乱反射した光が受光部へ入射することを完全に回
避できる（つまり、斜め入射光はＷ層３１で反射を繰返
して必ず受光部に入射する）。更に、従来例のように、
転送電極から遮光膜端までの端までの距離を長くとる必
要がないため、感光部の開口は狭くならず、感度の低下
を回避できる。
にコンタクトをとる形で落とし込んでいるため、従来例
のように層間絶縁膜を介しての光の漏れ込みや、遮光膜
端部で乱反射した光が受光部へ入射することを完全に回
避できる（つまり、斜め入射光はＷ層３１で反射を繰返
して必ず受光部に入射する）。更に、従来例のように、
転送電極から遮光膜端までの端までの距離を長くとる必
要がないため、感光部の開口は狭くならず、感度の低下
を回避できる。
【００１７】更には、エッチングで遮光膜を形成する方
法で問題となっていた会わせズレや、エッチング寸法変
換差による遮光膜のエッチング形状のバラツキも解消で
き、開口を広くとることができる。
法で問題となっていた会わせズレや、エッチング寸法変
換差による遮光膜のエッチング形状のバラツキも解消で
き、開口を広くとることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、遮光
膜の一部を半導体基板表面に達するように層間絶縁膜に
埋め込むことにより、従来に比べ微細構造でも感光部の
開口面積の減少を抑制しえる固体撮像素子の製造方法を
提供できる。
膜の一部を半導体基板表面に達するように層間絶縁膜に
埋め込むことにより、従来に比べ微細構造でも感光部の
開口面積の減少を抑制しえる固体撮像素子の製造方法を
提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子の
製造方法を工程順に説明するための断面図。
製造方法を工程順に説明するための断面図。
【図２】従来のＣＣＤ固体撮像素子の説明図。
【図３】従来のＣＣＤ固体撮像素子の問題点の説明図。
【図４】遮光膜の膜厚と透過率との関係を示す特性図。
２１…ｐ型のシリコン基板、２２…ゲ−ト酸化膜、２３
…ｐ＋ 型層、２４…ｎ＋ 型層、２５…ｎ型層、２６
…第１転送電極、２７…第２転送電極、２８…酸化膜、
２９…層間絶縁膜、３０…溝、３１…Ｗ膜、３２…遮光
膜。
…ｐ＋ 型層、２４…ｎ＋ 型層、２５…ｎ型層、２６
…第１転送電極、２７…第２転送電極、２８…酸化膜、
２９…層間絶縁膜、３０…溝、３１…Ｗ膜、３２…遮光
膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板に光電変換する感光部及び
この感光部で光電変換された電荷を転送する電荷転送路
を形成する工程と、前記半導体基板上にゲ−ト絶縁膜を
介して第１・第２転送電極を互いに上下方向に離間して
形成する工程と、酸化処理を行ない、全面に層間絶縁膜
を形成した後、この層間絶縁膜の表面を平坦化する工程
と、前記第１転送電極の両端部から前記半導体基板表面
に沿って所定距離おいた部分の少なくとも前記層間絶縁
膜を異方性エッチングにより前記半導体基板表面に対し
て交差する方向からエッチングして、前記第１・第２転
送電極の長手方向に沿った溝を形成する工程と、前記溝
に第１遮光膜を埋め込む工程と、前記層間絶縁膜上に第
２遮光膜を形成する工程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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041956A JPH04279061A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041956A JPH04279061A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279061A true JPH04279061A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=12622646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041956A Pending JPH04279061A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279061A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492852A (en) * | 1993-10-07 | 1996-02-20 | Nec Corporation | Method for fabricating a solid imaging device having improved smear and breakdown voltage characteristics |
| JP2006080381A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Nec Electronics Corp | Ｃｃｄ型撮像装置 |
| JP2008085174A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujifilm Corp | 撮像装置 |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP3041956A patent/JPH04279061A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492852A (en) * | 1993-10-07 | 1996-02-20 | Nec Corporation | Method for fabricating a solid imaging device having improved smear and breakdown voltage characteristics |
| JP2006080381A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Nec Electronics Corp | Ｃｃｄ型撮像装置 |
| JP2008085174A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujifilm Corp | 撮像装置 |
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