JPH07326725A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH07326725A JPH07326725A JP6119116A JP11911694A JPH07326725A JP H07326725 A JPH07326725 A JP H07326725A JP 6119116 A JP6119116 A JP 6119116A JP 11911694 A JP11911694 A JP 11911694A JP H07326725 A JPH07326725 A JP H07326725A
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Classifications
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
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- H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】固体撮像装置の遮光膜を薄膜化することによ
り、遮光膜の開口寸法を拡大し、光を有効利用し感度を
向上させるとともに、開口部の形成における加工精度を
向上し、各画素毎の感度ばらつきを抑える。 【構成】層間絶縁膜９を被覆するアルミニウム膜をスパ
ッタ法により形成し、融点未満の温度で熱処理を施する
ことによりリフローさせ、その後、開口部の加工を行う
ことによって、遮光膜１０Ａを均一な膜厚で段差部を被
覆するように形成する。
り、遮光膜の開口寸法を拡大し、光を有効利用し感度を
向上させるとともに、開口部の形成における加工精度を
向上し、各画素毎の感度ばらつきを抑える。 【構成】層間絶縁膜９を被覆するアルミニウム膜をスパ
ッタ法により形成し、融点未満の温度で熱処理を施する
ことによりリフローさせ、その後、開口部の加工を行う
ことによって、遮光膜１０Ａを均一な膜厚で段差部を被
覆するように形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の製造方
法に関し、遮光膜の形成方法に関する。
法に関し、遮光膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像装置
は、一次元あるいは二次元に配列した複数の光電変換素
子の上に像を投影し、その像の明るさに比例した電気信
号を各光電変換素子からの出力として検出することで撮
像を行う。
は、一次元あるいは二次元に配列した複数の光電変換素
子の上に像を投影し、その像の明るさに比例した電気信
号を各光電変換素子からの出力として検出することで撮
像を行う。
【０００３】図５に、従来の一般的なＣＣＤイメージセ
ンサの単位画素を示す。Ｐ型シリコン基板１の表面部に
Ｎ型拡散層２（光電変換領域）が形成され、この両者で
光電変換素子であるＰＮフォトダイオードが形成され
る。更に、基板表面部に形成されたＰ+ 型拡散層（素子
分離領域３）およびＮ型埋込チャネル４が形成される。
更にこのＮ型埋込チャネル４の上には、ゲート絶縁膜６
を介して第１の転送電極７−１，第２の転送電極７−２
が交互に配置されている。Ｎ型埋込チャネル４，第１の
転送電極７−１，第２の電送電極７−２は垂直ＣＣＤシ
フトレジスタを構成する。第２の転送電極はまたＮ型拡
散層２に蓄積される電荷を読出し転送チャネル５を介し
てＮ型埋込チャネル４に読み出すためのシフト電極も兼
ねている。
ンサの単位画素を示す。Ｐ型シリコン基板１の表面部に
Ｎ型拡散層２（光電変換領域）が形成され、この両者で
光電変換素子であるＰＮフォトダイオードが形成され
る。更に、基板表面部に形成されたＰ+ 型拡散層（素子
分離領域３）およびＮ型埋込チャネル４が形成される。
更にこのＮ型埋込チャネル４の上には、ゲート絶縁膜６
を介して第１の転送電極７−１，第２の転送電極７−２
が交互に配置されている。Ｎ型埋込チャネル４，第１の
転送電極７−１，第２の電送電極７−２は垂直ＣＣＤシ
フトレジスタを構成する。第２の転送電極はまたＮ型拡
散層２に蓄積される電荷を読出し転送チャネル５を介し
てＮ型埋込チャネル４に読み出すためのシフト電極も兼
ねている。
【０００４】次に、この単位画素部における動作につい
て説明する。入射光１２による光電変換で発生した信号
電荷はＮ型拡散層２内に蓄積され、シフト電極によるシ
フト動作で転送チャネル５を介してＮ型埋込チャネル４
に読み出される。続いて、第１，第２の転送電極に印加
される転送パルスによりＮ型埋込チャネル４内を転送さ
れる。ところで、Ｎ型埋込チャネル４とＰ型シリコン基
板１とはＰＮ接合となっているのでこれらの部分に光が
入射すると光電変換を起こし、不必要な電荷を発生す
る。この不必要な電荷がＮ型拡散層２から読み出された
信号電荷に混入すると、正確な画像信号が得られなくな
る。このような弊害を防ぐため、第１，第２の転送電極
の上部に層間絶縁膜９を介してアルミニウム等でできた
遮光膜１０が設けられている。この遮光膜１０には、光
電変換領域（Ｎ型拡散層２）の上部にのみ開口１１が設
けられており、光電変換領域（２）以外に光が入射する
のを防止する機能を果たす。
て説明する。入射光１２による光電変換で発生した信号
電荷はＮ型拡散層２内に蓄積され、シフト電極によるシ
フト動作で転送チャネル５を介してＮ型埋込チャネル４
に読み出される。続いて、第１，第２の転送電極に印加
される転送パルスによりＮ型埋込チャネル４内を転送さ
れる。ところで、Ｎ型埋込チャネル４とＰ型シリコン基
板１とはＰＮ接合となっているのでこれらの部分に光が
入射すると光電変換を起こし、不必要な電荷を発生す
る。この不必要な電荷がＮ型拡散層２から読み出された
信号電荷に混入すると、正確な画像信号が得られなくな
る。このような弊害を防ぐため、第１，第２の転送電極
の上部に層間絶縁膜９を介してアルミニウム等でできた
遮光膜１０が設けられている。この遮光膜１０には、光
電変換領域（Ｎ型拡散層２）の上部にのみ開口１１が設
けられており、光電変換領域（２）以外に光が入射する
のを防止する機能を果たす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解像度の向上のために
ＣＣＤイメージセンサの多画素化が進むにつれて一画素
当たりの面積は小さくなり、入射光を受けるための遮光
膜の開口の面積もだんだんと小さくなってきている。画
素面積の縮小による感度の低下を最小限に抑えるため光
の有効利用が望まれる。アルミニウム膜を遮光膜として
用いる場合、光の透過率のみを考えた場合、０．２μｍ
の膜厚があればよい。しかし、アルミニウム膜にはピン
ホールが発生し易く、これによる光の透過を防止するた
めには０．５μｍ程度の膜厚が要求される。一方、光電
変換領域（２）の端部では第１，第２の転送電極等によ
る段差がある。例えばゲート絶縁膜６の厚さが８０ｎ
ｍ，第１の転送電極７−１，第２の転送電極７−２の厚
さが２５０ｎｍ，第１の転送電極７−１と第２の転送電
極とを絶縁するため第１の転送電極７−１を構成するポ
リシリコン膜を熱酸化した絶縁膜８の厚さが２００ｎｍ
とすると図５のＡ−Ａ線部で約０．５μｍの段差がつ
く。更に層間絶縁膜９（ＣＶＤ法で形成した厚さ３００
〜６００ｎｍの酸化シリコン膜）の段差被覆性を考慮す
ると０．８μｍ前後の段差があることになり、アルミニ
ウム膜の段差被覆性が悪くなり、そのため、アルミニウ
ム膜の平坦部での厚さは０．８μｍ以上にしなければな
らない。このように遮光膜１０が厚くなると、図５に示
すように、開口１１近傍に斜めに入射する光１２ａは遮
光膜端部で反射され光の有効利用の妨げとなる。また、
良好なスミア特性を得るために、遮光膜を転送電極の側
壁部を完全に覆うように形成しようとすると多画素化の
進展にともなって開口幅が１μｍ以下の微細な加工を行
う必要が生じてきているがそうするとアスペクト比が高
くなって精度良く開口を形成することが非常に困難にな
る。さらに、開口幅は転送電極側壁部を覆う遮光膜の膜
厚で規定されるので、ある程度以上に広げることは制約
があり難しい。これを改善する手法として、ステップカ
バレージ（段差被覆性）が良くピンホールの発生しにく
い高融点金属膜を用いることが従来行われている。高融
点金属膜は光の反射率がアルミニウム膜のおよそ５０％
であり、遮光膜として用いた場合、遮光膜の端面および
裏面（層間絶縁膜９と接する面）での光の反射を防止し
スミアを減少させる効果がある。しかし、光の透過率は
アルミニウム膜に比べて大きくたとえば遮光膜としてタ
ングステン膜を用いる場合、光の透過を防止するために
は０．４μｍ以上の膜厚が必要であり、現状よりも薄く
することは制約があった。
ＣＣＤイメージセンサの多画素化が進むにつれて一画素
当たりの面積は小さくなり、入射光を受けるための遮光
膜の開口の面積もだんだんと小さくなってきている。画
素面積の縮小による感度の低下を最小限に抑えるため光
の有効利用が望まれる。アルミニウム膜を遮光膜として
用いる場合、光の透過率のみを考えた場合、０．２μｍ
の膜厚があればよい。しかし、アルミニウム膜にはピン
ホールが発生し易く、これによる光の透過を防止するた
めには０．５μｍ程度の膜厚が要求される。一方、光電
変換領域（２）の端部では第１，第２の転送電極等によ
る段差がある。例えばゲート絶縁膜６の厚さが８０ｎ
ｍ，第１の転送電極７−１，第２の転送電極７−２の厚
さが２５０ｎｍ，第１の転送電極７−１と第２の転送電
極とを絶縁するため第１の転送電極７−１を構成するポ
リシリコン膜を熱酸化した絶縁膜８の厚さが２００ｎｍ
とすると図５のＡ−Ａ線部で約０．５μｍの段差がつ
く。更に層間絶縁膜９（ＣＶＤ法で形成した厚さ３００
〜６００ｎｍの酸化シリコン膜）の段差被覆性を考慮す
ると０．８μｍ前後の段差があることになり、アルミニ
ウム膜の段差被覆性が悪くなり、そのため、アルミニウ
ム膜の平坦部での厚さは０．８μｍ以上にしなければな
らない。このように遮光膜１０が厚くなると、図５に示
すように、開口１１近傍に斜めに入射する光１２ａは遮
光膜端部で反射され光の有効利用の妨げとなる。また、
良好なスミア特性を得るために、遮光膜を転送電極の側
壁部を完全に覆うように形成しようとすると多画素化の
進展にともなって開口幅が１μｍ以下の微細な加工を行
う必要が生じてきているがそうするとアスペクト比が高
くなって精度良く開口を形成することが非常に困難にな
る。さらに、開口幅は転送電極側壁部を覆う遮光膜の膜
厚で規定されるので、ある程度以上に広げることは制約
があり難しい。これを改善する手法として、ステップカ
バレージ（段差被覆性）が良くピンホールの発生しにく
い高融点金属膜を用いることが従来行われている。高融
点金属膜は光の反射率がアルミニウム膜のおよそ５０％
であり、遮光膜として用いた場合、遮光膜の端面および
裏面（層間絶縁膜９と接する面）での光の反射を防止し
スミアを減少させる効果がある。しかし、光の透過率は
アルミニウム膜に比べて大きくたとえば遮光膜としてタ
ングステン膜を用いる場合、光の透過を防止するために
は０．４μｍ以上の膜厚が必要であり、現状よりも薄く
することは制約があった。
【０００６】また、アルミニウム膜のステップカバレー
ジを改善する従来手段として、特開昭６３−５３９４９
号公報に開示されているように、アルミニウム膜をスパ
ッタ法で形成した後に５７５〜７２０℃の温度で熱処理
を加え、アルミニウム膜を溶融させることで段差部分の
アルミニウム膜をリフローさせることが知られている。
ジを改善する従来手段として、特開昭６３−５３９４９
号公報に開示されているように、アルミニウム膜をスパ
ッタ法で形成した後に５７５〜７２０℃の温度で熱処理
を加え、アルミニウム膜を溶融させることで段差部分の
アルミニウム膜をリフローさせることが知られている。
【０００７】図６は、前述の公報の図２（ｂ）である
が、ＳｉＯ2 膜１０２の表面上で厚さ０．３μｍのアル
ミニウム膜１０６をスパッタ法で形成したのち、７００
℃で熱処理した後の状態を示している。凸状段差１０８
の上部でのアルミニウム膜の厚さは０．１μｍ程度にな
っている。図から判るように肩１０９のところで最も薄
くなっている。直径約１μｍのコンタクトホール１０７
にはほぼ完全にアルミニウム膜が埋められている。コン
タクトホール１０７部でのＳｉＯ2 膜１０２の厚さは約
１μｍである。なお、１０１はシリコン基板，１０３は
ポリシリコン膜，１０４は不純物拡散層，１０５は厚さ
約０．２μｍの窒化チタン膜である。
が、ＳｉＯ2 膜１０２の表面上で厚さ０．３μｍのアル
ミニウム膜１０６をスパッタ法で形成したのち、７００
℃で熱処理した後の状態を示している。凸状段差１０８
の上部でのアルミニウム膜の厚さは０．１μｍ程度にな
っている。図から判るように肩１０９のところで最も薄
くなっている。直径約１μｍのコンタクトホール１０７
にはほぼ完全にアルミニウム膜が埋められている。コン
タクトホール１０７部でのＳｉＯ2 膜１０２の厚さは約
１μｍである。なお、１０１はシリコン基板，１０３は
ポリシリコン膜，１０４は不純物拡散層，１０５は厚さ
約０．２μｍの窒化チタン膜である。
【０００８】この手法を固体撮像装置の遮光膜の形成に
適用することを考えてみると、アルミニウム膜は、転送
電極上および段差部の肩のところ（図５の９ａの部分）
で薄く光電変換領域上で厚くつくことが想定される。溶
融処理後のアルミニウム膜にはピンホールはほとんどな
いとすると、段差部のところで少なくとも０．２μｍの
厚さは必要である。スパッタ法で被着するアルミニウム
の厚さをどの程度にすればよいか、一概にはいえない
が、大雑把にみて０．３μｍの約２倍は必要と仮定する
と、光電変換領域上では約０．６μｍ以上の厚さになっ
てしまい、溶融処理の効果はあまり期待できない。ま
た、溶融処理の後、再びアルミニウム膜をスパッタ法で
被着する手段を採用するとして、例えば、まず０．３μ
ｍのアルミニウム膜を被着し、溶融処理をすると、肩の
ところの厚さは約０．１μｍとなり、再度０．３〜０．
４μｍ程度のアルミニウム膜を被着しなければならず、
光電変換領域上では０．６〜０．７μｍ以上の厚さにな
り、やはりあまり期待することはできない。
適用することを考えてみると、アルミニウム膜は、転送
電極上および段差部の肩のところ（図５の９ａの部分）
で薄く光電変換領域上で厚くつくことが想定される。溶
融処理後のアルミニウム膜にはピンホールはほとんどな
いとすると、段差部のところで少なくとも０．２μｍの
厚さは必要である。スパッタ法で被着するアルミニウム
の厚さをどの程度にすればよいか、一概にはいえない
が、大雑把にみて０．３μｍの約２倍は必要と仮定する
と、光電変換領域上では約０．６μｍ以上の厚さになっ
てしまい、溶融処理の効果はあまり期待できない。ま
た、溶融処理の後、再びアルミニウム膜をスパッタ法で
被着する手段を採用するとして、例えば、まず０．３μ
ｍのアルミニウム膜を被着し、溶融処理をすると、肩の
ところの厚さは約０．１μｍとなり、再度０．３〜０．
４μｍ程度のアルミニウム膜を被着しなければならず、
光電変換領域上では０．６〜０．７μｍ以上の厚さにな
り、やはりあまり期待することはできない。
【０００９】本発明は、光の有効利用ができ、しかも遮
光膜形成における加工精度が高く、微細な開口部の形成
が容易な固体撮像装置を提供することを目的とする。
光膜形成における加工精度が高く、微細な開口部の形成
が容易な固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
製造方法は、光電変換領域および前記光電変換領域から
電荷を受取って転送するための転送チャネルを設けた半
導体基板を用意し、前記転送チャネルの表面をゲート絶
縁膜を介して被覆する複数の転送電極を形成し層間絶縁
膜を全面に堆積した後前記光電変換領域上に開口を有す
る遮光膜を形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記遮光膜の形成工程が、所定金属膜を堆積し前記金属
膜の融点未満の温度で熱処理を行なって前記金属膜をリ
フローさせる工程を含むというものである。
製造方法は、光電変換領域および前記光電変換領域から
電荷を受取って転送するための転送チャネルを設けた半
導体基板を用意し、前記転送チャネルの表面をゲート絶
縁膜を介して被覆する複数の転送電極を形成し層間絶縁
膜を全面に堆積した後前記光電変換領域上に開口を有す
る遮光膜を形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記遮光膜の形成工程が、所定金属膜を堆積し前記金属
膜の融点未満の温度で熱処理を行なって前記金属膜をリ
フローさせる工程を含むというものである。
【００１１】前記金属膜の堆積は高純度アルミニウムを
ターゲット電極とするスパッタ法により行なうことがで
き、熱処理温度は５５０℃〜６５０℃とすればよい。
ターゲット電極とするスパッタ法により行なうことがで
き、熱処理温度は５５０℃〜６５０℃とすればよい。
【００１２】前記金属膜を堆積しリフローさせたのち更
にステップカバレージのよい高融点金属膜を形成するこ
ともできる。
にステップカバレージのよい高融点金属膜を形成するこ
ともできる。
【００１３】また、前記金属膜より光の反射率が低い低
反射膜を形成してから前記金属膜の堆積を行なうことも
できる。
反射膜を形成してから前記金属膜の堆積を行なうことも
できる。
【００１４】
【作用】金属膜の融点未満の温度で熱処理をしてリフロ
ーさせるのでステップカバレージが改善されるとともに
極端な形状変化はなく、ピンホール密度も低減され、金
属膜の厚さを薄くしても十分な遮光性を確保できる。
ーさせるのでステップカバレージが改善されるとともに
極端な形状変化はなく、ピンホール密度も低減され、金
属膜の厚さを薄くしても十分な遮光性を確保できる。
【００１５】
【実施例】図１（ａ）は本発明の第１の実施例による固
体撮像装置の単位画素を示す平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。ただし図１（ａ）には
遮光膜１０Ａは示さず、ただ開口１１Ａを２点鎖線で示
してある。
体撮像装置の単位画素を示す平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。ただし図１（ａ）には
遮光膜１０Ａは示さず、ただ開口１１Ａを２点鎖線で示
してある。
【００１６】図５に示した固体撮像装置との相違は、遮
光膜１０Ａの厚さが０．２μｍ〜０．３μｍと薄くなっ
ていることである。比較のため図１（ｂ）には図５の遮
光膜１０を破線で示してある。
光膜１０Ａの厚さが０．２μｍ〜０．３μｍと薄くなっ
ていることである。比較のため図１（ｂ）には図５の遮
光膜１０を破線で示してある。
【００１７】次に、本発明の第１の実施例について説明
する。
する。
【００１８】まず、図１，図２（ａ）に示すように、Ｎ
型拡散層２（光電変換領域）およびＮ型拡散層２から電
荷を受取って転送するためのＮ型埋込みチャネル４（転
送チャネル）を設けたＰ型シリコン基板１を用意し、Ｎ
型埋込みチャネル４の表面をゲート絶縁膜６（厚さ８０
ｎｍの酸化シリコン膜）を介して被覆する第１の転送電
極７−１（厚さ２５０ｎｍの第１層ポリシリコン膜），
第２の転送電極７−２（厚さ２５０ｎｍの第２層ポリシ
リコン膜）を形成する。８は第１の転送電極を形成する
ためのポリシリコンを熱酸化した厚さ２００ｎｍの絶縁
膜である。次にＣＶＤ法で厚さ３００〜６００ｎｍの層
間絶縁膜９を形成したのち、スパッタ法により平坦部で
の厚さが０．２μｍ〜０．３μｍのアルミニウム膜１３
ａを形成する。ターゲット電極は純度９９．９９９％
（５Ｎ）のアルミニウム、基板温度は２５０℃、ガスは
アルゴン，圧力は０．２６６Ｐａである。スパッタ法に
よるアルミニウム膜はステップカバレージが悪いので段
差部では最も薄いところで０．１〜０．１５μｍの厚さ
になる。次いで少なくともアルミニウム膜が溶融しない
５５０℃〜６５０℃の温度で熱処理を行い、アルミニウ
ム膜１３ａをリフローし段差部のカバレッジを改善す
る。アルミニウムの融点は６６０℃であり、これよりも
低い温度では軟化現象のために時間と共に流動が進み形
状は改善される。この熱処理は、例えば赤外線ランプに
よる加熱法を用いれば３０秒〜数分間の短時間処理がで
きて望ましい。また、熱処理雰囲気はアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気、あるいは還元性雰囲気であることがア
ルミニウム表面の酸化を防止できることから好ましい。
スパッタ後に、一度大気中に出すとアルミニウム膜の表
面に自然酸化膜ができリフローさせる場合の流動性か落
ちる。従って、特に、アルミニウム膜をスパッタ蒸着し
た後に真空を破ることなく同一装置内で加熱を行うとよ
り低い温度で短時間に目的の形状を得る。発明者の実験
によれば大気にさらすことなく不活性ガス雰囲気中等で
赤外線ランプによる熱処理を行なうと、５５０℃〜６０
０℃，３０〜１２０秒で図２（ｂ）に示すように、段差
部での形状が滑らかになるとともにピンホール密度の少
ない厚さがほぼ均一なアルミニウム膜１３ｂをうること
ができた。
型拡散層２（光電変換領域）およびＮ型拡散層２から電
荷を受取って転送するためのＮ型埋込みチャネル４（転
送チャネル）を設けたＰ型シリコン基板１を用意し、Ｎ
型埋込みチャネル４の表面をゲート絶縁膜６（厚さ８０
ｎｍの酸化シリコン膜）を介して被覆する第１の転送電
極７−１（厚さ２５０ｎｍの第１層ポリシリコン膜），
第２の転送電極７−２（厚さ２５０ｎｍの第２層ポリシ
リコン膜）を形成する。８は第１の転送電極を形成する
ためのポリシリコンを熱酸化した厚さ２００ｎｍの絶縁
膜である。次にＣＶＤ法で厚さ３００〜６００ｎｍの層
間絶縁膜９を形成したのち、スパッタ法により平坦部で
の厚さが０．２μｍ〜０．３μｍのアルミニウム膜１３
ａを形成する。ターゲット電極は純度９９．９９９％
（５Ｎ）のアルミニウム、基板温度は２５０℃、ガスは
アルゴン，圧力は０．２６６Ｐａである。スパッタ法に
よるアルミニウム膜はステップカバレージが悪いので段
差部では最も薄いところで０．１〜０．１５μｍの厚さ
になる。次いで少なくともアルミニウム膜が溶融しない
５５０℃〜６５０℃の温度で熱処理を行い、アルミニウ
ム膜１３ａをリフローし段差部のカバレッジを改善す
る。アルミニウムの融点は６６０℃であり、これよりも
低い温度では軟化現象のために時間と共に流動が進み形
状は改善される。この熱処理は、例えば赤外線ランプに
よる加熱法を用いれば３０秒〜数分間の短時間処理がで
きて望ましい。また、熱処理雰囲気はアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気、あるいは還元性雰囲気であることがア
ルミニウム表面の酸化を防止できることから好ましい。
スパッタ後に、一度大気中に出すとアルミニウム膜の表
面に自然酸化膜ができリフローさせる場合の流動性か落
ちる。従って、特に、アルミニウム膜をスパッタ蒸着し
た後に真空を破ることなく同一装置内で加熱を行うとよ
り低い温度で短時間に目的の形状を得る。発明者の実験
によれば大気にさらすことなく不活性ガス雰囲気中等で
赤外線ランプによる熱処理を行なうと、５５０℃〜６０
０℃，３０〜１２０秒で図２（ｂ）に示すように、段差
部での形状が滑らかになるとともにピンホール密度の少
ない厚さがほぼ均一なアルミニウム膜１３ｂをうること
ができた。
【００１９】次いで、フォトリソグラフィー法により、
図１に示すように光電変換領域（２）の上方だけ開口１
１Ａを形成すると遮光膜１０Ａが形成される。従来は遮
光膜１０の厚さは０．８μｍ以上であったが、本実施例
では０．２〜０．３μｍ、代表例では０．２５μｍにで
きるので１／３〜１／４に薄くできる。従って、開口１
１Ａの平面形状が１１と同じであったとしてもＮ型拡散
層２から見た光の入射見込み角が広くなり光の有効利用
できるほか、遮光膜形成における加工精度が高くなり各
画素ごとの感度ばらつき（開口１１Ａのばらつき）の少
ない固体撮像装置を実現できる。
図１に示すように光電変換領域（２）の上方だけ開口１
１Ａを形成すると遮光膜１０Ａが形成される。従来は遮
光膜１０の厚さは０．８μｍ以上であったが、本実施例
では０．２〜０．３μｍ、代表例では０．２５μｍにで
きるので１／３〜１／４に薄くできる。従って、開口１
１Ａの平面形状が１１と同じであったとしてもＮ型拡散
層２から見た光の入射見込み角が広くなり光の有効利用
できるほか、遮光膜形成における加工精度が高くなり各
画素ごとの感度ばらつき（開口１１Ａのばらつき）の少
ない固体撮像装置を実現できる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。
する。
【００２１】第１の実施例と同様にしてスパッタ法でア
ルミニウム膜を堆積しリフロー処理を行ない開口を設け
たのち、図３（ａ）に示すように、スパッタ法により、
厚さ０．１〜０．２μｍのタングステン膜１４を全面に
堆積しリソグラフィー法により、図３（ｂ）に示すよう
に、第１，第２の転送電極上に残すように異方性エッチ
ングによりパターニングする。ＳＦ6 ガスを使用すると
タングステンを選択的にエッチングすることができる。
ルミニウム膜を堆積しリフロー処理を行ない開口を設け
たのち、図３（ａ）に示すように、スパッタ法により、
厚さ０．１〜０．２μｍのタングステン膜１４を全面に
堆積しリソグラフィー法により、図３（ｂ）に示すよう
に、第１，第２の転送電極上に残すように異方性エッチ
ングによりパターニングする。ＳＦ6 ガスを使用すると
タングステンを選択的にエッチングすることができる。
【００２２】遮光膜が、転送電極上では２層膜になって
いるので、転送電極の上方に入射する光を十分に遮光す
ることができ、Ｎ型拡散層２の上方の遮光性のみを考慮
してアルミニウム膜の厚さを設定すればよいので透過率
からくる要請である０．２μｍまで薄くすることが可能
となる。タングステン膜の代りに、ステップカバレージ
が良好でアルミニウムと選択性をもってエッチングでき
る光吸収体、例えばモリブデン等の高融点金属膜を使用
してもよい。
いるので、転送電極の上方に入射する光を十分に遮光す
ることができ、Ｎ型拡散層２の上方の遮光性のみを考慮
してアルミニウム膜の厚さを設定すればよいので透過率
からくる要請である０．２μｍまで薄くすることが可能
となる。タングステン膜の代りに、ステップカバレージ
が良好でアルミニウムと選択性をもってエッチングでき
る光吸収体、例えばモリブデン等の高融点金属膜を使用
してもよい。
【００２３】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。
する。
【００２４】第１の実施例と同様にして、層間絶縁膜９
までを形成した後、図４（ａ）に示すように、タングス
テン膜１５を０．０５μｍ〜０．１μｍの膜厚でスパッ
タ法により形成する。次いでアルミニウム膜１３ｃをス
パッタ法により形成する。このときのアルミニウム膜の
膜厚は平坦部で０．２μｍ〜０．３μｍとなるようにす
る。次いで第１の実施例と同様にアルミニウム膜１３ｃ
をリフローして図４（ｂ）に示すように、形状のよいア
ルミニウム膜１３ｄとした後、図４（ｃ）に示すよう
に、開口１１Ｃを形成する。アルミニウム膜のエッチン
グとタングステン膜のエッチングとは同じマスクを利用
する。本実施例においてアルミニウム膜の下に設けたタ
ングステン膜はアルミニウム膜との濡れ性を向上しより
低い温度および短い時間でリフローさせることができ
る。かかる作用のある膜としてはタングステンの外にア
ルミニウムよりも融点の高い膜であるＭｏ、Ｔａ、Ｐ
ｔ，Ｃｕ，ＴｉＷｘ（ｘは２．５〜５）、ＴｉＮｙ（ｙ
は０．５〜１．２），ＷＮｚ（ｚは０．５〜１．２）な
どの膜を用いてもよい。なおかかる膜は反射率がアルミ
ニウムに比べて低いことから、光電変換領域（２）の上
部の遮光膜開口端部から光が絶縁膜９に入射しシリコン
基板表面との間で多重反射を繰り返すことによるスミア
の発生を低減するという効果ももつため好ましい。
までを形成した後、図４（ａ）に示すように、タングス
テン膜１５を０．０５μｍ〜０．１μｍの膜厚でスパッ
タ法により形成する。次いでアルミニウム膜１３ｃをス
パッタ法により形成する。このときのアルミニウム膜の
膜厚は平坦部で０．２μｍ〜０．３μｍとなるようにす
る。次いで第１の実施例と同様にアルミニウム膜１３ｃ
をリフローして図４（ｂ）に示すように、形状のよいア
ルミニウム膜１３ｄとした後、図４（ｃ）に示すよう
に、開口１１Ｃを形成する。アルミニウム膜のエッチン
グとタングステン膜のエッチングとは同じマスクを利用
する。本実施例においてアルミニウム膜の下に設けたタ
ングステン膜はアルミニウム膜との濡れ性を向上しより
低い温度および短い時間でリフローさせることができ
る。かかる作用のある膜としてはタングステンの外にア
ルミニウムよりも融点の高い膜であるＭｏ、Ｔａ、Ｐ
ｔ，Ｃｕ，ＴｉＷｘ（ｘは２．５〜５）、ＴｉＮｙ（ｙ
は０．５〜１．２），ＷＮｚ（ｚは０．５〜１．２）な
どの膜を用いてもよい。なおかかる膜は反射率がアルミ
ニウムに比べて低いことから、光電変換領域（２）の上
部の遮光膜開口端部から光が絶縁膜９に入射しシリコン
基板表面との間で多重反射を繰り返すことによるスミア
の発生を低減するという効果ももつため好ましい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はアルミニ
ウムなどの金属膜をスパッタ法で形成した後、融点未満
の温度でリフロー処理を行なうことによってピンホール
が少なく膜厚の不均一が少なく形状のよいものとするこ
とができるので光電変換領域上で薄い遮光膜を実現でき
る。従って、光の有効利用ができ、しかも遮光膜形成に
おける加工精度が高く、感度ばらつきが少なく微細な開
口の固体撮像装置を提供することが可能となる。
ウムなどの金属膜をスパッタ法で形成した後、融点未満
の温度でリフロー処理を行なうことによってピンホール
が少なく膜厚の不均一が少なく形状のよいものとするこ
とができるので光電変換領域上で薄い遮光膜を実現でき
る。従って、光の有効利用ができ、しかも遮光膜形成に
おける加工精度が高く、感度ばらつきが少なく微細な開
口の固体撮像装置を提供することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例による固体撮像装置の単
位画素を示す平面図（図１（ａ））および断面図（図１
（ｂ））である。
位画素を示す平面図（図１（ａ））および断面図（図１
（ｂ））である。
【図２】第１の実施例の説明のため（ａ），（ｂ）に分
図して示す工程順断面図である。
図して示す工程順断面図である。
【図３】第２の実施例の説明のため（ａ），（ｂ）に分
図して示す工程順断面図である。
図して示す工程順断面図である。
【図４】第３の実施例の説明のため（ａ），（ｂ），
（ｃ）に分図して示す工程順断面図である。
（ｃ）に分図して示す工程順断面図である。
【図５】従来例による固体撮像装置の単位画素を示す平
面図（図５（ａ））および断面図（図５（ｂ））であ
る。
面図（図５（ａ））および断面図（図５（ｂ））であ
る。
【図６】従来例の説明のための断面図である。
１ Ｐ型シリコン基板 ２ Ｎ型拡散層 ３ 素子分離領域 ４ Ｎ型埋込チャネル ５ 読出し転送チャネル ６ ゲート絶縁膜 ７−１ 第１の転送電極 ７−２ 第２の転送電極 ８ 絶縁膜 ９ 層間絶縁膜 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 遮光膜 １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 開口 １２，１２ａ 入射光 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ アルミニウム膜 １４，１５ タングステン膜
Claims (7)
- 【請求項１】 光電変換領域および前記光電変換領域か
ら電荷を受取って転送するための転送チャネルを設けた
半導体基板を用意し、前記転送チャネルの表面をゲート
絶縁膜を介して被覆する複数の転送電極を形成し層間絶
縁膜を全面に堆積した後前記光電変換領域上に開口を有
する遮光膜を形成する固体撮像素子の製造方法におい
て、前記遮光膜の形成工程が、所定金属膜を堆積し前記
金属膜の融点未満の温度で熱処理を行なって前記金属膜
をリフローさせる工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項２】 所定金属膜をフリローさせた後に高融点
金属膜を形成する請求項１記載の固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項３】 所定金属膜より光の反射率が低い低反射
膜を堆積したのち前記所定金属膜を堆積する請求項１記
載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項４】 所定金属膜としてスパッタ法でアルミニ
ウム膜を堆積する請求項１，２または３記載の固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項５】 所定金属膜としてスパッタ法でアルミニ
ウム膜を堆積し高融点金属膜としてタングステン膜を形
成する請求項２記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項６】 低反射膜が高融点金属膜もしくは高融点
金属化合物膜である請求光３記載の固体撮像装置の製造
方法。 - 【請求項７】 高融金属膜としてタングステン膜，モリ
ブデン膜，タンタル膜，白金膜または銅膜を形成しもし
くは高融点金属化合物膜としてチタン−タングステン合
金膜，窒化チタン膜または窒化タングステン膜を形成
し、所定金属膜としてスパッタ法でアルミニウム膜を堆
積する請求光６記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119116A JP2571018B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体撮像装置の製造方法 |
| DE69501432T DE69501432T2 (de) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Verfahren zur Herstellung eines Festkörperbildsensors |
| KR1019950014689A KR100194841B1 (ko) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | 고체 상태 상 감지 장치 제조방법 |
| US08/455,996 US5576239A (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Method of manufacturing solid state image sensing device |
| EP95108402A EP0687017B1 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Method of manufacturing solid state image sensing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119116A JP2571018B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326725A true JPH07326725A (ja) | 1995-12-12 |
| JP2571018B2 JP2571018B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14753333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6119116A Expired - Fee Related JP2571018B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5576239A (ja) |
| EP (1) | EP0687017B1 (ja) |
| JP (1) | JP2571018B2 (ja) |
| KR (1) | KR100194841B1 (ja) |
| DE (1) | DE69501432T2 (ja) |
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| KR100574353B1 (ko) * | 2004-02-13 | 2006-04-27 | 삼성전자주식회사 | 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 |
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| DE102014110560A1 (de) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Epcos Ag | Sensorelement, Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements und einer Sensoranordnung |
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- 1994-05-31 JP JP6119116A patent/JP2571018B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
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