JPH06260629A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像素子及びその製造方法

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JPH06260629A
JPH06260629A JP5043571A JP4357193A JPH06260629A JP H06260629 A JPH06260629 A JP H06260629A JP 5043571 A JP5043571 A JP 5043571A JP 4357193 A JP4357193 A JP 4357193A JP H06260629 A JPH06260629 A JP H06260629A
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JP
Japan
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charge transfer
transfer electrode
light
film
light shielding
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Application number
JP5043571A
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English (en)
Inventor
Masataka Kamata
勝敬 鎌田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スミア及び感度のばらつきの少ない固体撮像
素子を提供する。 【構成】 N型シリコン基板1に、第1P-層2と電荷
転送部5を設け、電荷転送部5を覆うように電荷転送電
極7と光電変換部9を形成し、タングステンシリサイド
膜10を堆積してから全面エッチバックを行い、電荷転
送電極7の側面にサイドウォールを設けて第1の遮光膜
11とし、絶縁膜12を介して第2の遮光膜13と第3
の遮光膜14とを、電荷転送電極7上に設ける構成によ
る。 【効果】 位置合わせずれの影響を受けないため、スミ
ア及び感度のばらつきを低減することができ、さらに
は、解像限界以下の開口部を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラの小型化、高解像度
化、高性能化への要求から、固体撮像素子は1/3イン
チと小型化が進められ、さらに性能向上を図るべく高画
素化の開発が行われている。高画素化の開発時に問題と
なる項目の1つとして、スミアの改善がある。スミア
は、固体撮像素子に強い光が照射された場合に、電荷転
送部に光が到達し、そこで電荷が発生するため、画面上
に帯状の撮像欠陥が現れるものである。従来、スミアを
低減する方法として、電荷転送電極を覆うように、第1
の遮光膜を形成してから、フォトリソグラフィー技術と
エッチング技術により、光電変換部上の上記第1の遮光
膜を除去した後、絶縁膜を形成し、第2の遮光膜を形成
していた。
【0003】以下、従来の固体撮像素子の製造方法につ
いて、図2に基づいて、説明する。
【0004】まず、図2(a)に示すように、N型シリ
コン基板21に、ボロンのイオン注入を行い、熱処理を
してウェルである第1P-層22を形成し、フォトリソ
グラフィー技術により所定の形状にパターニングして、
ボロンのイオン注入によりバリア層である第2P-層2
3と画素分離のためのP+層24、及び、リンあるいは
ヒ素のイオン注入により電荷転送部25を形成する。
【0005】次に、図2(b)に示すように、ゲート絶
縁膜26を形成してから、ポリシリコン膜を堆積し、ホ
スフィンやオキシ塩化リンを用いて熱処理を行い、上記
ポリシリコン膜を所望の抵抗率にする。その後、フォト
リソグラフィー技術とエッチング技術により、電荷転送
部25を覆うようにパターニングして、電荷転送電極2
7を形成し、電荷転送電極27を覆うように絶縁膜28
を形成してから、フォトリソグラフィー技術により所定
の形状にパターニングして、リンのイオン注入により、
フォトダイオードである光電変換部29を形成する。
【0006】次に、図2(c)に示すように、第1の遮
光膜材料としてタングステンシリサイド膜30を堆積
し、図2(d)に示すように、フォトリソグラフィー技
術とエッチング技術により、電荷転送電極27を覆う
(光電変換部29上を開口する)ように上記タングステ
ンシリサイド膜30をパターニングして第1の遮光膜3
1を形成する。
【0007】次に、図2(e)に示すように、全面に、
リフロー性のある絶縁膜32を堆積し、図2(f)に示
すように、熱処理を行って絶縁膜32のリフローを行
い、第2の遮光膜材料としてAl−Si膜をスパッタ
し、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術によ
り、パターニングして第2の遮光膜32を形成する。
【0008】以上の製造方法により、従来の固体撮像素
子は形成されていた。この固体撮像素子において、電荷
転送電極27の側面は、第1の遮光膜31に覆われてい
るが、これは不要な光が電荷転送部25にはいらないよ
うにしてスミアを防止するためである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図2(f)
に基づき、第1の遮光膜が電荷転送電極に対し、位置合
わせずれを生じる方向とスミア値の関係を図3に示す。
ここで、第1の遮光膜が、電荷転送電極に対し、+側に
ずれが生じた場合にはスミア値の変化はあまりないが、
第1の遮光膜が、電荷転送電極に対し、−側にずれが生
じた場合にはスミア値の変化が大きくなる。すなわち、
上記従来の固体撮像素子においては、第1の遮光膜を形
成する時のフォトリソグラフィー技術での位置合わせず
れが、必ず発生するため、電荷転送電極を覆う第1の遮
光膜と電荷転送電極との重なり量が常に異なり、ウェハ
ー面内でスミアのばらつきが大きくなるといった問題点
があった。
【0010】また、上記第1の遮光膜を形成する時のフ
ォトリソグラフィー技術での加工ばらつき、あるいは、
位置合わせばらつきにより、光電変換部の開口面積がば
らつくため、その結果、ウェハー面内で感度のばらつき
が大きくなるといった問題点があった。
【0011】また、光電変換部の開口部の寸法は、上記
第1の遮光膜を形成する時のフォトリソグラフィー技術
での解像限界により決定されており、より微細な固体撮
像素子には不適であるといった問題点があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、半導体基板表面に形成した光電変換部
と、該光電変換部に生じた信号電荷を読み出し転送する
電荷転送電極及び電荷転送部より形成される転送部と、
上記電荷転送部上に設けられた遮光部とを有する固体撮
像素子において、上記電荷転送電極の側面に、遮光材料
からなるサイドウォールを設けることを特徴とする固体
撮像素子によるものである。
【0013】また、本発明は、上記記載の固体撮像素子
において、上記電荷転送電極が導電性遮光材料より形成
されることを特徴とするものである。
【0014】さらに、本発明は、上記記載の固体撮像素
子において、上記電荷転送電極が下層導電材料及び上層
遮光材料より形成されることを特徴とするものである。
【0015】また、本発明は上記記載の固体撮像素子の
製造方法において、電荷転送電極を形成する工程と、全
面に遮光材料を堆積する工程と、上記遮光材料をエッチ
バックして上記電荷転送電極の側面に上記遮光材料から
なるサイドウォールを形成する工程とを含むことを特徴
とする、固定撮像素子の製造方法によるものである。
【0016】また、本発明は上記記載の固定撮像素子の
製造方法において、導電材料及び第1の遮光材料を堆積
してから、上記導電材料及び上記第1の遮光材料を所定
の形状に同時にパターニングして、電荷転送電極とする
工程と、全面に第2の遮光材料を堆積する工程と、上記
第2の遮光材料をエッチバックして上記電荷転送電極の
側面に上記第2の遮光材料からなるサイドウォールを形
成する工程とを含むことを特徴とする、固体撮像素子の
製造方法によるものである。
【0017】
【作用】電荷転送電極の側面に近接して形成された一定
の幅を有するサイドウォールを遮光膜とするため、電荷
転送電極横の遮光膜の寸法が一定となり、光電変換部の
開口面積が一定となるので、ウェハー面内のスミア及び
感度のばらつきを低減することができ、さらには、解像
限界以下の、より微細な光電変換部の開口部を形成する
ことができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に基づいて、
説明する。図1は、実施例を説明するための工程断面図
である。
【0019】まず、図1(a)に示すように、N型シリ
コン基板1に、ボロンのイオン注入を行い、熱処理をし
てウェルである第1P-層2を形成し、フォトリソグラ
フィー技術により所定の形状にパターニングして、ボロ
ンのイオン注入によりバリア層である第2P-層3と画
素分離のためのP+層4、及び、リンあるいはヒ素のイ
オン注入により電荷転送部5を形成する。
【0020】次に、図1(b)に示すように、熱酸化に
よりゲート絶縁膜6を形成してから、CVD法によりポ
リシリコン膜を堆積し、ホスフィンやオキシ塩化リンを
用いて熱処理を行い、上記ポリシリコン膜を所望の抵抗
率にする。その後、フォトリソグラフィー技術とエッチ
ング技術により、電荷転送部5を覆うように、上記ポリ
シリコン膜をパターニングして、電荷転送電極7を形成
し、電荷転送電極7を覆うように、熱酸化、あるいは、
CVD法により、絶縁膜8を形成してから、フォトリソ
グラフィー技術により所定の形状にパターニングして、
リンのイオン注入により、フォトダイオードである光電
変換部9を形状する。なお、上記ゲート絶縁膜6として
酸化膜を用いたが、窒化ケイ素膜と酸化膜との複合膜を
用いてもよく、また、上記電荷転送電極7としてポリシ
リコン膜を用いたが、ポリシリコン膜とタングステンシ
リサイド膜との複合膜を用いてもよく、この場合には、
上記電荷転送電極7は、遮光膜の働きもすることにな
る。ここで、電荷転送電極7は、光電変換部9で発生し
た信号電荷を電荷転送部5に転送するゲート電極とし
て、かつ、電荷転送部5の信号電荷を一定方向に転送す
る転送電極として働く。
【0021】次に、図1(c)に示すように、第1の遮
光膜材料としてタングステンシリサイド膜10をCVD
法により膜厚0.15〜0.3μmで全面に堆積する。
なお、第1の遮光膜材料としてタングステンシリサイド
膜を用いたが、チタンタングステン膜、チタンナイトラ
イド膜、チタン膜、タングステン膜を用いてもよい。
【0022】次に、図1(d)に示すように、エッチン
グ技術により、全面のエッチバックを行い、光電変換部
9上を開口し、電荷転送電極7の側面に一定の幅を有す
るサイドウォールを形成し、第1の遮光膜11とする。
【0023】次に、図1(e)に示すように、全面に、
CVD法により絶縁膜12を堆積する。なお、絶縁膜1
2はリフロー性のある絶縁膜でもよい。
【0024】次に、図1(f)に示すように、第2の遮
光膜材料としてチタンタングステン膜と、第3の遮光膜
材料としてAl−Si膜とをスパッタ法により形成し、
フォトリソグラフィー技術とエッチング技術により、上
記チタンタングステン膜とAl−Si膜とをパターニン
グして、第2の遮光膜13と第3の遮光膜14を形成す
る。なお、第2の遮光膜材料、及び、第3の遮光膜材料
として、上記材料以外にチタン膜、チタンナイトライド
膜を用いてもよい。また、第2の遮光膜13と第3の遮
光膜14は、他の配線と共用してもよく、遮光が充分で
あれば、いずれか一方の遮光膜のみを用いてもよい。
【0025】以上の製造方法により、本実施例での固体
撮像素子は形成される。ここで、第1の遮光膜11は、
主に、電荷転送電極7の横から入射する光を遮光する働
きをし、第2の遮光膜13と第3の遮光膜14は、主
に、電荷転送電極7真上から入射する光を遮光する働き
をする。なお、本実施例では、第2の遮光膜13と第3
の遮光膜14とは、第1の遮光膜11と重なりをもっ
て、かつ、完全に第1の遮光膜を覆わないように形成さ
れているのがよい。この重なり量と、覆わない量とは設
計上の位置合わせマージン以上が望ましい。また、電荷
転送電極7に、タングステンシリサイド膜のように遮光
膜を用いた場合には、必ずしも、第2の遮光膜13と第
3の遮光膜14を用いる必要がない。
【0026】なお、本発明は、請求の範囲内において種
々の変更が可能であり、上記実施例に限定されない。
【0027】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、フォトリソグラフィー技術での位置合わせずれ
の影響を受けずに、電荷転送電極横の遮光膜の寸法が一
定となり、また、光電変換部の開口面積が一定となるの
で、ウェハー面内のスミアのばらつき、及び、感度のば
らつきを低減することができる。
【0028】さらに、解像限界以下の、より微細な光電
変換部の開口部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例での製造工程の断面構造
を示す図である。
【図2】従来の固体撮像素子の製造工程の断面構造を示
す図である。
【図3】従来の固体撮像素子での電荷転送電極と遮光膜
とのずれ方向とスミアの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 N型シリコン基板 2 第1P-層 3 第2P-層 4 P+層 5 電荷転送部 6 ゲート絶縁膜 7 電荷転送電極 8 絶縁膜 9 光電変換部 10 タングステンシリサイド膜 11 第1の遮光膜 12 絶縁膜 13 第2の遮光膜 14 第3の遮光膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/335 F

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面に形成した光電変換部
    と、該光電変換部に生じた信号電荷を読み出し転送する
    電荷転送電極及び電荷転送部より形成される転送部と、
    上記電荷転送部上に設けられた遮光部とを有する固体撮
    像素子において、 上記電荷転送電極の側面に、遮光材料からなるサイドウ
    ォールを設けることを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像素子におい
    て、 上記電荷転送電極が導電性遮光材料より形成されること
    を特徴とする固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の固体撮像素子におい
    て、 上記電荷転送電極が下層導電材料及び上層遮光材料より
    形成されることを特徴とする固体撮像素子。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の固体撮像素子の製造方
    法において、 電荷転送電極を形成する工程と、 全面に遮光材料を堆積する工程と、 上記遮光材料をエッチバックして上記電荷転送電極の側
    面に上記遮光材料からなるサイドウォールを形成する工
    程とを含むことを特徴とする、固定撮像素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の固定撮像素子の製造方
    法において、 導電材料及び第1の遮光材料を堆積してから、上記導電
    材料及び上記第1の遮光材料を所定の形状に同時にパタ
    ーニングして、電荷転送電極とする工程と、 全面に第2の遮光材料を堆積する工程と、 上記第2の遮光材料をエッチバックして上記電荷転送電
    極の側面に上記第2の遮光材料からなるサイドウォール
    を形成する工程とを含むことを特徴とする、固体撮像素
    子の製造方法。
JP5043571A 1993-03-04 1993-03-04 固体撮像素子及びその製造方法 Pending JPH06260629A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100498595B1 (ko) * 1998-06-29 2005-09-20 매그나칩 반도체 유한회사 액티브층에 근접된 광차단막을 갖는 이미지센서

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100498595B1 (ko) * 1998-06-29 2005-09-20 매그나칩 반도체 유한회사 액티브층에 근접된 광차단막을 갖는 이미지센서

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