JPH1187672A - 固体撮像素子の層内集光レンズの形成方法 - Google Patents

固体撮像素子の層内集光レンズの形成方法

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JPH1187672A
JPH1187672A JP9246284A JP24628497A JPH1187672A JP H1187672 A JPH1187672 A JP H1187672A JP 9246284 A JP9246284 A JP 9246284A JP 24628497 A JP24628497 A JP 24628497A JP H1187672 A JPH1187672 A JP H1187672A
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JP
Japan
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film
forming
silicon nitride
lens
solid
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JP9246284A
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English (en)
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Minoru Yamamoto
稔 山本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子の層内集光レンズの上面を平坦
に形成することが難しく、集光特性を劣化させる要因に
なっている。 【解決手段】 基板11上に形成された凹状段差aの底
面下に受光部11aを設けてなる固体撮像装置におい
て、凹状段差aの内壁を覆う状態で形成されたリフロー
膜16の表面部分を凸レンズ面とした層内集光レンズ1
7aを受光部11aの上方に形成する方法であって、リ
フロー膜16上に、リフロー膜16表面の段差よりも膜
厚の厚い窒化シリコン系膜17を成膜する。窒化シリコ
ン系膜17上に、表面平坦なSOG膜18を成膜する。
エッチング選択比がほぼ等しい条件でSOG膜18及び
窒化シリコン系膜17を全面エッチバックしてSOG膜
18を除去し、窒化シリコン系膜17からなる層内集光
レンズ17aを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の受
光部上に設けられる層内集光レンズの形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子の受光部の上方でかつ色フ
ィルタ及びオンチップレンズの下方に設けられる層内集
光レンズを形成するには、先ず、転送電極や遮光膜によ
って基板の上方に形成された凹状段差を覆う状態で、当
該基板の上方にリフロー膜を形成する。次に、このリフ
ロー膜上に、このリフロー膜表面の段差よりも膜厚の厚
い窒化シリコン系膜を成膜する。その後、この窒化シリ
コン系膜上に、窒化シリコン系膜表面の段差を埋め込む
状態でレジスト膜を形成する。しかる後、レジスト膜が
除去されるまで、このレジスト膜及び窒化シリコン系膜
を全面エッチバックする。これによって、上記窒化シリ
コン系膜からなる層内集光レンズを形成する。この層内
集光レンズは、上記凹状段差の内壁を覆うリフロー膜の
表面部分を凸レンズ面として当該凹状段差の底面下の受
光部上に設けられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記レジス
ト膜の表面には、上記転送電極や遮光膜の形成による段
差に起因した凹凸が現れる場合がある。これは、レジス
ト膜を形成する際に基板上に回転塗布するレジスト膜前
駆体が保有する粘性のためである。このため、レジスト
膜の表面から、このレジスト膜及び窒化シリコン系膜を
全面エッチバックして得られる層内集光レンズの表面に
も上記段差の影響が生じ、当該層内集光レンズの上面を
確実に平坦化することができない。これは、層内集光レ
ンズの集光特性を劣化させる要因になる。
【0004】また、上記レジスト膜は有機材料であるた
め、上記全面エッチバックの際には、蒸気圧の低い反応
生成物が生成されてエッチングチャンバ内の各部に残
留、付着する。このため、連続して上記全面エッチング
バックを行っていると、エッチングチャンバ内に付着し
て堆積した反応生成物の一部がダストとして剥離、飛散
し、エッチバック表面、すなわち層内集光レンズの上面
に付着する。これは、この層内集光レンズを有する固体
撮像素子の歩留りを低下させる要因になる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、基板上に形成された凹状段差の底面下に受
光部を設けてなる固体撮像装置において、凹状段差の内
壁を覆う状態で形成されたリフロー膜の表面部分を凸レ
ンズ面とした層内集光レンズを上記受光部の上方に形成
する方法である。その手順は先ず、上記リフロー膜上
に、当該リフロー膜表面の段差よりも膜厚の厚い窒化シ
リコン系膜を成膜する。次に、この窒化シリコン系膜上
に、表面平坦なSOG膜を成膜する。その後、エッチン
グ選択比がほぼ等しい条件でSOG膜及び窒化シリコン
系膜を全面エッチバックして当該SOG膜を除去する。
これによって、上記受光部上方におけるリフロー膜上に
窒化シリコン系膜からなる層内集光レンズを形成する。
【0006】上記方法では、層内集光レンズを構成する
窒化シリコン系膜上にSOG膜を成膜することで、当該
窒化シリコン系膜表面の段差が当該SOG膜によって埋
め込まれ、このSOG膜表面が平坦化される。このた
め、エッチバック表面、すなわち、窒化シリコン系膜を
構成する層内集光レンズの上面は平坦になる。また、S
OG膜と窒化シリコン系膜とのエッチバックによる反応
生成物に多量の有機物が含有されることはなく、当該反
応生成物の蒸気圧は高く保たれてエッチングチャンバー
内から排気される。
【0007】
【発明の実施の形態】図1(1)〜図1(4)は、本発
明を適用した固体撮像素子の層内集光レンズの製造工程
を示す断面工程図であり、以下にこれらの図に基づいて
固体撮像素子の製造工程中における層内集光レンズの形
成方法を説明する。
【0008】先ず、図1(1)に示すように、固体撮像
素子の電荷転送領域を構成する不純物領域(図示省略)
が形成されたp型シリコンからなる基板11上に、熱酸
化法によって100nm程度の膜厚の第1層間絶縁膜1
2を成膜する。その後、この第1層間絶縁膜12上に固
体撮像素子の転送電極13を形成する。この転送電極1
3の形成は、例えば、CVD法によって第1層間絶縁膜
12上に成膜された300nm程度の膜厚のポリシリコ
ン膜を、リソグラフィー技術によって形成されたレジス
トパターンをマスクにしてエッチングすることによって
行う。
【0009】次いで、熱酸化法によって、上記転送電極
13表面を覆う状態で100nm程度の膜厚の第2層間
絶縁膜14を成膜し、転送電極13間における基板11
の表面層に受光部11aを形成する。その後、第2層間
絶縁膜14上に、遮光膜15を形成する。この遮光膜1
5は、転送電極13間の上記受光領域上方に開口を有す
るものである。この遮光膜15の形成は、スパッタ法に
よって200nm程度の膜厚を有する金属膜を成膜し、
レジストパターンをマスクにしてこの金属膜をプラズマ
エッチングすることによって行う。そして、この遮光膜
15及び上記転送電極13によって、基板11上には凹
状段差aが形成される。そして、この凹状段差aの底面
下の基板11面部分に受光部11aが配置されることに
なる。
【0010】次に、凹状段差aの内壁及び遮光膜15を
覆う状態で、基板11の上方にリフロー膜16を形成す
る。このリフロー膜16は、例えば、リン(P)やホウ
素(B)を含有する酸化シリコンからなり、CVD法に
よって600nm程度の膜厚に成膜された酸化シリコン
膜を熱処理することによって形成される。そして、この
リフロー膜16表面における凹状部分、すなわち凹状段
差aの内壁を覆う部分の表面が、次に形成する層内集光
レンズの凸レンズ面を構成する面になる。
【0011】このリフロー膜16上に層内集光レンズを
形成するには、まず、上記リフロー膜16上に、このリ
フロー膜16表面の段差よりも膜厚の厚い窒化シリコン
系膜17を成膜する。ここで、リフロー膜16表面の段
差は、当該リフロー膜16下の転送電極13(膜厚30
0nm)及び遮光膜15(膜厚200nm)によって生
じたものであり、500nm程度になる。このことか
ら、上記窒化シリコン系膜17の膜厚は500nm以上
に設定される。そこでここでは、膜厚1500nm程度
の窒化シリコン系膜17を、CVD法によって成膜す
る。
【0012】その後、図1(2)に示すように、窒化シ
リコン系膜17上に、表面平坦なSOG(Spin on Glas
s )膜18を成膜する。ここでは、SOG膜前駆体の回
転塗布及びその後のアニール処理によって、上記SOG
膜18を成膜する。上記アニール処理は、例えば、アニ
ール炉内において400℃、30分間の条件で行うこと
とする。また、このSOG膜18の膜厚は、例えば転送
電極13上部分において1500nmであることとす
る。
【0013】次に、図1(3)に示すように、SOG膜
(18)の表面側からこのSOG膜18及び窒化シリコ
ン系膜17を全面エッチバックする。この全面エッチバ
ックは、少なくともSOG膜18が除去されるまで行
う。またこの際、プラズマエッチングによって、SOG
膜18と窒化シリコン系膜17とのエッチング選択比
が、SOG膜:窒化シリコン系膜=1.0:0.9〜
1.0:1.1になるようなエッチング条件を設定す
る。上記プラズマエッチング方式としては、高周波平行
平板方式、マグネトロン高周波プラズマ方式、マイクロ
波プラズマ方式または有磁場マイクロ波放電方式を適用
することとする。
【0014】ここでは、マグネトロン高周波プラズマ方
式で発生させた4フッ化炭素(CF 4 )及び酸素
(O2 )のプラズマによって、上記全面エッチバックを
行う。この際のエッチング選択比は、SOG膜:窒化シ
リコン系膜=1.0:0.9になる。
【0015】そして、図1(4)に示すように、SOG
膜に換算して3.0μmの膜厚で上記全面エッチバック
を行い、転送電極13上の窒化シリコン系膜17を除去
し、転送電極13間の上方にのみ窒化シリコン系膜17
を残す。これによって、窒化シリコン系膜17からなる
層内集光レンズ17aを、凹状段差aの底面下の受光部
11a上に形成する。尚、上記全面エッチバックでは、
SOG膜(18)が除去されれば、転送電極13上に窒
化シリコン系膜17が残っても良い。
【0016】また、以上のようにして層内集光レンズ1
7aを形成した後、ここでは図示を省略したカラーフィ
ルター及びオンチップレンズを形成して固体撮像素子を
完成させる。
【0017】上記実施形態では、層内集光レンズ17a
を構成する窒化シリコン系膜17上にSOG膜18を成
膜することで、窒化シリコン系膜17表面の段差がSO
G膜18によって埋め込まれる。そして、基板11上の
凹状段差aの影響なくこのSOG膜18表面を確実に平
坦化することができる。これは、従来の平坦化に用いて
いたレジスト膜を形成するためのレジスト膜前駆体と比
較して、SOG膜18を形成するためのSOG膜前駆体
のほうが粘性が低く、回転塗布によって平坦化が達成さ
れ易いことに起因している。このため、SOG膜18と
その下層の窒化シリコン系膜17との全面エッチバック
によって得られる面、すなわち、層内集光レンズ17a
の上面を平坦にすることができる。また、上記レジスト
膜を用いる場合と異なり、上記SOG膜18と窒化シリ
コン系膜17との全面エッチバックの際に生じる反応生
成物に多量の有機物が含有されることはない。このた
め、この全面エッチバックの際には、上記反応生成物の
蒸気圧は高く保たれてチャンバー内から排気される。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子の層内集光レンズの形成方法によれば、SOG膜表
面からの全面エッチバックによって当該SOG膜下の窒
化シリコン系膜からなる層内集光レンズを形成するよう
にしたことで、層内集光レンズの上面を平坦にすること
ができ、集光特性の良好な層内集光レンズを得ることが
可能になる。しかも、ダストの原因になる低蒸気圧の有
機系反応生成物を発生させることなく上記全面エッチバ
ックを行うことが可能になり、この層内集光レンズを有
する固体撮像素子の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す断面工程図である。
【符号の説明】 11…基板、11a…受光部、15…遮光膜、16…リ
フロー膜、17…窒化シリコン系膜、17a…層内集光
レンズ、18…SOG膜、a…凹状段差

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された凹状段差の底面下に
    受光部を設けてなる固体撮像装置において、前記凹状段
    差の内壁を覆う状態で形成されたリフロー膜の表面部分
    を凸レンズ面とした層内集光レンズを前記受光部の上方
    に形成する方法であって、 前記リフロー膜上に、当該リフロー膜表面の段差よりも
    膜厚の厚い窒化シリコン系膜を成膜し、 前記窒化シリコン系膜上に、表面平坦なSOG膜を成膜
    し、 エッチング選択比がほぼ等しい条件で前記SOG膜及び
    前記窒化シリコン系膜を全面エッチバックして当該SO
    G膜を除去し、前記受光部上方における前記リフロー膜
    上に当該窒化シリコン系膜からなる層内集光レンズを形
    成することを特徴とする固体撮像素子の層内集光レンズ
    の形成方法。
JP9246284A 1997-09-11 1997-09-11 固体撮像素子の層内集光レンズの形成方法 Pending JPH1187672A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100399971B1 (ko) * 2001-11-06 2003-09-29 주식회사 하이닉스반도체 이미지 센서 및 그 제조방법
US7087945B2 (en) 2003-01-17 2006-08-08 Sharp Kabushiki Kaisha Process for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
JP2009260089A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Sharp Corp 固体撮像装置の製造方法および電子情報機器

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