JP2006013522A - Image sensor and method of manufacturing it - Google Patents

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Chang-Rok Moon
文　昌碌
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image sensor and the method of manufacturing it. <P>SOLUTION: In one embodiment, a photosensitive element is formed in a semiconductor substrate. The photosensitive element comprises a photosensitive region. An antireflection film comprising a silicon oxide nitride film is formed on the photosensitive region. The silicon oxide nitride film is subjected to a heat treatment in order to increase refractive index. The reflection factor of light incoming from the joint of the photosensitive region is decreased. Therefore, the invention is applied to a present image element, for example, to a charge-coupled element and a CMOS image element. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イメージセンサー及びその製造方法に係り、さらに詳細には、反射防止膜を含むイメージセンサー及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an image sensor including an antireflection film and a manufacturing method thereof.

固体状のイメージ素子は、現代のイメージシステムに広範囲に使われている。大衆的な固体状のイメージ素子は、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）やＣＭＯＳイメージセンサー（ＣＩＳ：ＣＭＯＳ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を含む。一般的に、前記素子は、デジタルスチールカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話及び安全システムに適用されている。   Solid-state image devices are widely used in modern image systems. Popular solid-state image devices include a charge coupled device (CCD) and a CMOS image sensor (CIS: CMOS Image Sensor). In general, the element is applied to digital still cameras, digital video cameras, mobile phones and safety systems.

固体状のイメージ素子は、光子エネルギーの形態で伝えられた光を電気的な信号に変換し、電気的な信号は、表示素子上に現れるか、またはコンピュータシステムによって行われる他の情報に変換される。ＣＣＤ及びＣＩＳイメージ素子は、フォトダイオードのような光吸収部を含む。   A solid-state image element converts light transmitted in the form of photon energy into an electrical signal that appears on the display element or is converted into other information performed by a computer system. The The CCD and the CIS image element include a light absorption unit such as a photodiode.

したがって、前記素子の効率及び有効性において重要な要素は、利用できる光を電子に変換する光吸収部の能力である。光吸収部を通過する光子の数が、閾値より小さければ、表示素子上に現れる情報は、良くない影響を受ける恐れがある。   Therefore, an important factor in the efficiency and effectiveness of the device is the ability of the light absorber to convert available light into electrons. If the number of photons passing through the light absorber is less than the threshold, the information appearing on the display element may be adversely affected.

図１は、従来の固体状のイメージ素子の断面図である。ｎ型のフォトダイオード素子（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ Ｄｅｖｉｃｅ）領域１２が基板１０内に形成されている。Ｐ＋ドーピングされた領域１４は、フォトダイオードＰＤ領域１２の近くの基板１０内に形成される。Ｐ＋ドーピングされた領域１４は、基板１０上の隣接するイメージ素子の間に電子のフローを防止するか、またはチャンネル停止領域または絶縁領域として作用する。ＳｉＯ２または酸化膜−窒化膜−酸化膜（ＯＮＯ：Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｏｘｉｄｅ）からなるゲート絶縁膜１６とポリシリコントランスファゲート１８とを基板１０上に形成し、フォトダイオードＰＤ領域１２を露出させて、フォトダイオードＰＤ領域１２の両側にトランスファゲート構造を形成するためにパターニングする。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional solid-state image device. An n-type photodiode device (PD: Photodiode Device) region 12 is formed in the substrate 10. A P + doped region 14 is formed in the substrate 10 near the photodiode PD region 12. The P + doped region 14 prevents the flow of electrons between adjacent image elements on the substrate 10 or acts as a channel stop or insulation region. A gate insulating film 16 made of SiO 2 or an oxide film-nitride film-oxide film (ONO: Oxide-Nitride-Oxide) and a polysilicon transfer gate 18 are formed on the substrate 10 to expose the photodiode PD region 12. Then, patterning is performed to form a transfer gate structure on both sides of the photodiode PD region 12.

反射防止膜３０は、その結果物上に形成される。反射防止膜を拡大した断面図が図２に示されている。反射防止膜３０は、シリコン酸化物からなる第１絶縁層３１とシリコン窒化物からなる第２絶縁層３３と、を含む。反射防止膜３０は、フォトダイオードＰＤ１２上に入射された光が反射されることを減らして、光子エネルギーを電気的エネルギーとして伝達する効率を向上させる。反射防止膜３０がなければ、フォトダイオードＰＤ領域１２の表面に光子エネルギーの反射率は、２０−３０％ほどである。図１及び図２のような反射防止膜３０が存在すれば、反射される反射率程度を１０−２０％に向上させることができる。図１を参照すれば、バッファ層３６は、反射防止膜の第２絶縁層３３上に形成されたシリコン酸化膜を含む。   An antireflective film 30 is formed on the resulting product. An enlarged cross-sectional view of the antireflection film is shown in FIG. The antireflection film 30 includes a first insulating layer 31 made of silicon oxide and a second insulating layer 33 made of silicon nitride. The antireflection film 30 reduces the reflection of light incident on the photodiode PD12 and improves the efficiency of transmitting photon energy as electrical energy. Without the antireflection film 30, the reflectance of the photon energy on the surface of the photodiode PD region 12 is about 20-30%. If the antireflection film 30 as shown in FIGS. 1 and 2 is present, the reflectivity of the reflected light can be improved to 10-20%. Referring to FIG. 1, the buffer layer 36 includes a silicon oxide film formed on the second insulating layer 33 of the antireflection film.

タングステンからなる遮光層６０は前記結果物上を覆い、フォトダイオードＰＤ領域１２内の反射防止膜３０とバッファ層３６とを露出させるためにパターニングする。遮光層６０は、光子エネルギーが、直接、トランスファゲート１８に入ることを防止する。シリコン酸化膜からなる平坦化層６２は、前記結果物上に形成されて、例えば、化学的機械的ポリシング（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって平坦化される。レジンから形成されたマイクロレンズ６４は、平坦化層６２の上部に形成される。   The light shielding layer 60 made of tungsten covers the resultant product and is patterned to expose the antireflection film 30 and the buffer layer 36 in the photodiode PD region 12. The light shielding layer 60 prevents photon energy from directly entering the transfer gate 18. A planarization layer 62 made of a silicon oxide film is formed on the resultant product, and is planarized by, for example, chemical mechanical polishing (CMP). The microlens 64 formed from the resin is formed on the flattening layer 62.

固体状のイメージ素子の集積度が次第に高まるにつれて、コンパクトな構成及びピクセル密度の増加が主要な関心事になっている。このような目的を達成するために、素子のサイズが減少するにつれて、素子の感度が制限されるので、素子の受光領域で光が利用される量も減少する。感度を高めるために、マイクロレンズ６２は、フォトダイオードＰＤ領域１２に光を集中させるために設けられる。それと同時に、反射防止膜３０は、反射される光の量を減らしてフォトダイオードＰＤ領域１２で光子エネルギーの獲得を増大させる。   As solid-state image elements are increasingly integrated, compact configurations and increased pixel density are of primary concern. In order to achieve such an object, as the element size is reduced, the sensitivity of the element is limited, so that the amount of light used in the light receiving region of the element is also reduced. In order to increase sensitivity, the microlens 62 is provided to concentrate light on the photodiode PD region 12. At the same time, the anti-reflective coating 30 reduces the amount of reflected light and increases the acquisition of photon energy in the photodiode PD region 12.

特許文献１は、第１シリコン酸化膜／第１シリコン窒化膜／第２シリコン酸化膜／第２シリコン窒化膜が、順次、形成された構造を含む二重層の反射防止膜を提供する。それぞれの組み合わせられたシリコン酸化膜／シリコン窒化膜対は、一つの反射防止膜を形成する。このような配列は、図２の単一反射防止膜の配列と比較して、反射率をさらに低下させる。   Patent Document 1 provides a double-layer antireflection film including a structure in which a first silicon oxide film / first silicon nitride film / second silicon oxide film / second silicon nitride film are sequentially formed. Each combined silicon oxide film / silicon nitride film pair forms one antireflection film. Such an arrangement further reduces the reflectivity compared to the single antireflective coating arrangement of FIG.

図３は、特許文献１の二重層の実施形態の第１及び第２反射防止膜の適用結果として、光の波長の関数による反射率を形成する実験的な図面である。図３で、第２反射防止膜は、単一反射防止膜と比較して、約５００−７００ｎｍの可視光線波長領域で反射率を低める作用を行う。しかし、二重層配列の反射率のレベルは、約４００−５００ｎｍの近くに単一層の配列より実質的に高い。そして、二重層配列は、まだ可視光線で反射率が約４％に過ぎず、このような反射率は、イメージを保全する素子として素子効率を制約する。
特開２００３−２２４２５０号公報 FIG. 3 is an experimental drawing for forming a reflectivity as a function of the wavelength of light as a result of applying the first and second antireflection coatings of the bilayer embodiment of Patent Document 1. In FIG. 3, the second antireflection film acts to reduce the reflectance in the visible light wavelength region of about 500 to 700 nm, as compared with the single antireflection film. However, the level of reflectivity of the bilayer array is substantially higher than the single layer array near about 400-500 nm. The double layer arrangement still has a visible light reflectance of only about 4%, and such a reflectance limits element efficiency as an element that preserves the image.
JP 2003-224250 A

本発明が解決しようとする技術的課題は、現在利用されている受光部より利用可能な光エネルギーの伝達効率を向上させた固体状のイメージ素子及びその製造方法を提供することである。   The technical problem to be solved by the present invention is to provide a solid-state image device having improved transmission efficiency of light energy that can be used by a currently used light receiving unit, and a manufacturing method thereof.

本発明は、受光部として利用可能な光を伝達する効率が、現在利用されているものより増加した固体状のイメージ素子及びその製造方法に、直接、関連している。本発明の改善された反射防止膜の構造及びその製造方法は、かかる効率を向上させるものを提供し、現在のイメージ素子、例えば、ＣＣＤ及びＣＩＳに適用されることができる。   The present invention is directly related to a solid-state image element and a method for manufacturing the same, in which the efficiency of transmitting light that can be used as a light receiving portion is increased from that currently used. The improved anti-reflective coating structure and method of manufacture of the present invention provides what improves such efficiency and can be applied to current image devices such as CCDs and CISs.

第１観点において、本発明は、イメージ素子の形成方法に、直接、関連している。   In a first aspect, the present invention is directly related to a method for forming an image element.

感光性素子は、半導体基板内に形成される。前記感光性素子は、感光性領域上に形成される。反射防止膜は、シリコン酸化窒化膜を含む。前記シリコン酸化窒化膜は、屈折率を向上させるために熱処理する。   The photosensitive element is formed in the semiconductor substrate. The photosensitive element is formed on a photosensitive region. The antireflection film includes a silicon oxynitride film. The silicon oxynitride film is heat treated to improve the refractive index.

一つの実施形態において、前記感光性素子を形成する工程は、ＣＣＤを形成する工程を含む。この場合、前記ＣＣＤを形成する工程は、前記感光性領域に隣接した前記半導体基板内に電荷トランスファ領域を形成する工程及び前記トランスファ領域の上部にトランスファゲートを形成する工程を含む。それに加えて、絶縁性のキャッピング層が反射防止膜上に形成され、遮光膜は、前記トランスファゲートと前記反射防止膜の側面部位との間の前記キャッピング層上に形成され、平坦化層が前記遮光層及びキャッピング層上に形成される。   In one embodiment, the step of forming the photosensitive element includes a step of forming a CCD. In this case, the step of forming the CCD includes a step of forming a charge transfer region in the semiconductor substrate adjacent to the photosensitive region and a step of forming a transfer gate above the transfer region. In addition, an insulating capping layer is formed on the antireflection film, a light shielding film is formed on the capping layer between the transfer gate and a side surface portion of the antireflection film, and a planarization layer is formed on the antireflection film. It is formed on the light shielding layer and the capping layer.

他の実施形態において、前記方法は、平坦化層内に内部レンズを形成する工程、前記平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程、及び／又は前記平坦化層上にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに含み得る。   In another embodiment, the method includes forming an inner lens in the planarization layer, forming a microlens on the planarization layer, and / or forming a color filter layer on the planarization layer. The method may further include a step.

他の実施形態において、感光性素子を形成する工程は、前記感光性領域に隣接して前記基板内に電荷トランスファ領域を形成する工程と、前記感光性領域に対向して前記電荷トランスファ領域に隣接してフローティング拡散領域を形成する工程と、前記電荷トランスファ領域の上部にトランスファゲートを形成する工程と、を含むＣＩＳ素子を形成する工程を含む。それに加えて、絶縁膜は、反射防止膜上に形成され、金属配線は、前記絶縁膜内に形成され、金属ビアは、それぞれ前記トランスファゲートと前記フローティング拡散領域と連結される第１及び第２金属配線と連結されるために、前記絶縁膜を貫通して形成される。前記方法は、前記絶縁膜上に内部レンズを形成する工程、前記内部レンズ上に平坦化層を形成し、前記平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程、及び／又は前記平坦化層上にカラーフィルタを形成する工程をさらに含み得る。   In another embodiment, forming the photosensitive element includes forming a charge transfer region in the substrate adjacent to the photosensitive region, and adjacent to the charge transfer region facing the photosensitive region. Forming a floating diffusion region, and forming a transfer gate above the charge transfer region, and forming a CIS element. In addition, the insulating film is formed on the antireflection film, the metal wiring is formed in the insulating film, and the metal via is connected to the transfer gate and the floating diffusion region, respectively. In order to be connected to the metal wiring, it is formed through the insulating film. The method includes forming an internal lens on the insulating film, forming a planarization layer on the internal lens, forming a microlens on the planarization layer, and / or on the planarization layer. The method may further include forming a color filter.

他の実施形態において、前記方法は、前記感光性領域の上部にホール蓄積層（ＨＡＬ：Ｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を形成する工程をさらに含み得る。   In another embodiment, the method may further include forming a hole accumulation layer (HAL) on the photosensitive region.

他の実施形態において、前記反射防止膜を形成する工程は、前記感光性領域上に第１シリコン酸化膜を形成する工程及び前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を形成する工程を含み得る。前記第１シリコン酸化膜を形成する工程は、前記感光性領域上に低圧の化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ：Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及び原子層蒸着法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のうち、一つを使用して蒸着する工程を含み得る。前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、前記第１シリコン酸化膜上にプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用して蒸着する工程を含み得る。前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、前記第１シリコン酸化膜上にＰＥＣＶＤを使用して約２０−６０ｎｍの厚さで蒸着する工程を含み得る。   In another embodiment, the step of forming the antireflection film includes a step of forming a first silicon oxide film on the photosensitive region and a step of forming a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. obtain. The step of forming the first silicon oxide film includes one of low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and atomic layer deposition (ALD) on the photosensitive region. And depositing using one. The step of forming the silicon oxynitride film may include a step of depositing on the first silicon oxide film using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. The forming the silicon oxynitride film may include depositing the first silicon oxide film with a thickness of about 20-60 nm using PECVD.

他の実施形態において、前記反射防止膜を形成する工程は、前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜を形成する工程及び前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程をさらに含み得る。前記第２シリコン酸化膜を形成する工程は、前記感光性領域上に化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用して前記第２シリコン酸化膜を蒸着する工程を含み、前記シリコン窒化膜を形成する工程は、窒素雰囲気でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ及び／又はＮＨ３のソースガスを使用するＣＶＤ工程を使用して、第２シリコン酸化膜上に蒸着する工程を含む。 In another embodiment, the step of forming the antireflection film further includes a step of forming a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film and a step of forming a silicon nitride film on the second silicon oxide film. May be included. The step of forming the second silicon oxide film includes the step of depositing the second silicon oxide film on the photosensitive region by using chemical vapor deposition (CVD), and the silicon nitride The step of forming a film includes a step of depositing on the second silicon oxide film using a CVD process using a source gas of SiH 4 , N 2 O and / or NH 3 in a nitrogen atmosphere.

前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３ないし３.０に向上させることができる。   The step of heat-treating the silicon oxynitride film can improve the refractive index of the silicon oxynitride film to about 2.3 to 3.0.

他の実施形態において、前記感光性領域の上部の前記反射防止膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記感光性領域の上部の前記フォトレジスト層をパターニングする工程と、前記パターニングされたフォトレジスト層をエッチングマスクとして前記反射防止膜の前記シリコン酸化窒化膜を除去する工程によって前記反射防止膜をパターニングする工程と、をさらに含み得る。選択的に、前記反射防止膜をパターニングする工程は、前記反射防止膜上にハードマスク層を形成する工程と、前記感光性領域上部の前記ハードマスク層をパターニングする工程と、前記パターニングされたハードマスク層をエッチングマスクとして前記反射防止膜の前記シリコン酸化窒化膜を除去する工程と、を含み得る。   In another embodiment, forming a photoresist layer on the anti-reflective film above the photosensitive region, patterning the photoresist layer above the photosensitive region, and patterning the photo resist Patterning the antireflection film by removing the silicon oxynitride film of the antireflection film using a resist layer as an etching mask. Optionally, the step of patterning the antireflection film includes a step of forming a hard mask layer on the antireflection film, a step of patterning the hard mask layer above the photosensitive region, and the patterned hard And removing the silicon oxynitride film of the antireflection film using a mask layer as an etching mask.

前記反射防止膜のシリコン酸化窒化膜を除去する工程は、フッ化水素酸（ＨＦ：Ｈｙｄｒｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）溶液を利用して除去できる。   The step of removing the silicon oxynitride film of the antireflection film can be removed using a hydrofluoric acid (HF) solution.

前記反射防止膜を形成する工程は、プラズマによるＣＶＤを使用してシリコン酸化窒化膜を形成する工程を含み得る。前記プラズマによるＣＶＤは、ＰＥＣＶＤを含み得る。前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３−３.０の範囲に向上させることができる。シリコン酸化窒化膜の熱処理する工程は、約３０ないし３６０分間約６００℃より高い温度で熱処理できる。   The step of forming the antireflection film may include a step of forming a silicon oxynitride film using CVD using plasma. The plasma CVD may include PECVD. The step of heat-treating the silicon oxynitride film can improve the refractive index of the silicon oxynitride film to a range of about 2.3-3.0. The heat treatment of the silicon oxynitride film can be performed at a temperature higher than about 600 ° C. for about 30 to 360 minutes.

前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３−３.０の範囲に向上させることができる。前記シリコン酸化窒化膜の熱処理は、前記シリコン酸化窒化膜を形成した直後に行え、後続するイメージ素子を製造する工程中に行える。   The step of heat-treating the silicon oxynitride film can improve the refractive index of the silicon oxynitride film to a range of about 2.3-3.0. The heat treatment of the silicon oxynitride film can be performed immediately after the silicon oxynitride film is formed, and can be performed during the subsequent process of manufacturing the image element.

他の観点において、本発明は、イメージ素子を形成する方法と、直接、関連がある。感光性領域を含む半導体基板内に感光性素子を形成する。前記感光性領域上に前記感光性素子の光子エネルギーの反射率を減らし、シリコン酸化窒化膜を含み、屈折率が２.３−３.０である反射防止膜を形成する。   In another aspect, the present invention is directly related to a method of forming an image element. A photosensitive element is formed in a semiconductor substrate including a photosensitive region. An antireflection film including a silicon oxynitride film and having a refractive index of 2.3 to 3.0 is formed on the photosensitive region to reduce the photon energy reflectance of the photosensitive element.

一つの実施形態において、前記反射防止膜を形成する工程は、前記感光性素子に隣接し、屈折率が約２.０である反射防止膜を形成する工程及び前記シリコン酸化窒化膜の屈折率が２.３−３.０になるように前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程と、を含む。   In one embodiment, the step of forming the antireflection film includes the step of forming an antireflection film adjacent to the photosensitive element and having a refractive index of about 2.0 and the refractive index of the silicon oxynitride film. Heat-treating the silicon oxynitride film to 2.3-3.0.

他の観点において、本発明は、半導体イメージセンサーを形成する方法と、直接、関連がある。半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子を形成する。前記感光性領域の上部界面の反射率を減らすために、前記感光性領域の隣接して前記感光性領域上に反射防止膜を形成する。反射防止膜は、シリコン酸化窒化膜を含む。   In another aspect, the present invention is directly related to a method of forming a semiconductor image sensor. A photosensitive element including a photosensitive region is formed in a semiconductor substrate. In order to reduce the reflectance of the upper interface of the photosensitive region, an antireflection film is formed on the photosensitive region adjacent to the photosensitive region. The antireflection film includes a silicon oxynitride film.

一つの実施形態において、前記反射防止膜を形成する工程は、前記感光性素子に隣接し、屈折率が約２.０である反射防止膜を形成する工程及び前記シリコン酸化窒化膜の屈折率が２.３−３.０になるように前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程によって、屈折率が約２.３−３.０である反射防止膜を形成する工程を含む。   In one embodiment, the step of forming the antireflection film includes the step of forming an antireflection film adjacent to the photosensitive element and having a refractive index of about 2.0 and the refractive index of the silicon oxynitride film. A step of forming an antireflection film having a refractive index of about 2.3-3.0 by a step of heat-treating the silicon oxynitride film so as to be 2.3-3.0 is included.

他の観点において、本発明は、半導体イメージセンサーを形成する方法と、直接、関連がある。半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子を形成する。前記感光性領域の上部界面の反射率を減らすために、前記感光性領域の隣接して前記感光性領域上に約２.３−３.０の屈折率を有する反射防止膜を形成する。   In another aspect, the present invention is directly related to a method of forming a semiconductor image sensor. A photosensitive element including a photosensitive region is formed in a semiconductor substrate. In order to reduce the reflectance of the upper interface of the photosensitive region, an antireflection film having a refractive index of about 2.3 to 3.0 is formed on the photosensitive region adjacent to the photosensitive region.

一つの実施形態において、前記反射防止膜を形成する工程は、シリコン酸化窒化膜を備える反射防止膜を形成する工程を含む。前記反射防止膜を形成する工程は、前記感光性素子に隣接し、屈折率が約２.０である反射防止膜を形成する工程及び前記シリコン酸化窒化膜の屈折率が２.３−３.０になるように前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程によって、屈折率が約２.３−３.０である反射防止膜を形成する工程を含む。   In one embodiment, forming the antireflection film includes forming an antireflection film including a silicon oxynitride film. The step of forming the antireflection film includes a step of forming an antireflection film adjacent to the photosensitive element and having a refractive index of about 2.0, and a refractive index of the silicon oxynitride film is 2.3-3. A step of forming an antireflection film having a refractive index of about 2.3-3.0 by heat-treating the silicon oxynitride film so as to be zero.

他の観点において、本発明の半導体イメージセンサーに、直接、関連されている。前記センサーは、半導体基板内に形成された感光性領域を含む感光性素子及び前記感光性領域の上部界面での反射率を減らすために、前記感光性領域に隣接して形成された反射防止膜を備える。前記反射防止膜は、シリコン酸化窒化膜を備える。   In another aspect, it is directly related to the semiconductor image sensor of the present invention. The sensor includes a photosensitive element including a photosensitive region formed in a semiconductor substrate, and an antireflection film formed adjacent to the photosensitive region in order to reduce reflectance at an upper interface of the photosensitive region. Is provided. The antireflection film includes a silicon oxynitride film.

一つの実施形態において、前記反射防止膜は、約２.３−３.０の屈折率を有する。前記シリコン酸化窒化膜は、初期の低い屈折率を約２.３−３.０の屈折率に向上させるために熱処理する。熱処理は、約３０ないし３６０分間約６００℃より高い温度で熱処理できる。   In one embodiment, the antireflective coating has a refractive index of about 2.3-3.0. The silicon oxynitride film is heat-treated to improve the initial low refractive index to a refractive index of about 2.3-3.0. The heat treatment can be performed at a temperature higher than about 600 ° C. for about 30 to 360 minutes.

一つの実施形態において、前記感光性素子は、ＣＣＤを含む。前記ＣＣＤは、前記感光性領域の近くの前記基板内の電荷トランスファ領域及び前記トランスファ領域の上部にトランスファゲートを含み、前記半導体イメージセンサーは、前記反射防止膜上に絶縁性のキャッピング層と、前記トランスファゲートと前記反射防止膜の側面部との間の前記キャッピング層上に形成された遮光層と、前記キャッピング層及び前記遮光層上に平坦化層と、を含む。   In one embodiment, the photosensitive element includes a CCD. The CCD includes a charge transfer region in the substrate near the photosensitive region and a transfer gate above the transfer region, and the semiconductor image sensor includes an insulating capping layer on the antireflection film, A light shielding layer formed on the capping layer between the transfer gate and a side surface portion of the antireflection film; and a planarization layer on the capping layer and the light shielding layer.

前記素子は、選択的に前記平坦化層内に内部レンズを含み、前記平坦化層上にマイクロレンズ及び／又はカラーフィルタが形成される。   The element optionally includes an internal lens in the planarization layer, and microlenses and / or color filters are formed on the planarization layer.

一つの実施形態において、感光性素子は、ＣＩＳ素子を含む。ＣＩＳ素子は、前記感光性領域の近くの前記基板内に電荷トランスファ領域と、前記感光性領域に対向して前記電荷トランスファ領域の近くにフローティング拡散領域と、前記電荷トランスファ領域の上部にトランスファゲートと、を含む。そして、前記半導体イメージセンサーは、前記反射防止膜上に絶縁膜と、前記絶縁膜内に金属配線と、それぞれ前記トランスファゲート及び前記フローティング拡散領域と連結される第１及び第２金属配線を連結するために前記絶縁膜を貫通する金属ビアと、を含む。前記絶縁膜は、多層の絶縁膜で構成され、前記金属配線は、前記多層の絶縁膜の上部に位置する。前記素子は、選択的に前記絶縁膜内に内部レンズ、前記内部レンズ上に平坦化層及び前記平坦化層上にマイクロレンズ、及び／又は前記平坦化層上にカラーフィルタを含み得る。   In one embodiment, the photosensitive element includes a CIS element. The CIS element includes a charge transfer region in the substrate near the photosensitive region, a floating diffusion region near the charge transfer region opposite to the photosensitive region, and a transfer gate above the charge transfer region. ,including. The semiconductor image sensor connects an insulating film on the antireflection film, a metal wiring in the insulating film, and first and second metal wirings connected to the transfer gate and the floating diffusion region, respectively. And a metal via penetrating the insulating film. The insulating film is formed of a multilayer insulating film, and the metal wiring is located on the multilayer insulating film. The element may optionally include an internal lens in the insulating film, a planarization layer on the internal lens, a microlens on the planarization layer, and / or a color filter on the planarization layer.

一つの実施形態において、ＨＡＬが前記感光性領域の上部に形成される。   In one embodiment, a HAL is formed on top of the photosensitive region.

一つの実施形態において、前記反射防止膜は、第１シリコン酸化膜及び前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を含む。前記シリコン酸化窒化膜は、ＰＥＣＶＤを使用して前記第１シリコン酸化膜上に形成される。前記反射防止膜は、選択的に前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜及び前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜をさらに含み得る。   In one embodiment, the antireflection film includes a first silicon oxide film and a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. The silicon oxynitride film is formed on the first silicon oxide film using PECVD. The antireflection film may further include a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film and a silicon nitride film on the second silicon oxide film.

他の観点において、本発明は、半導体イメージセンサーに、直接、関連されている。前記センサーは、半導体基板内に形成された感光性領域を含む感光性素子を備える。反射防止膜は、前記感光性領域の上部界面の反射率を減らすために、前記感光性領域に隣接して形成される。前記反射防止膜は、約２.３−３.０の屈折率を有する。   In another aspect, the present invention is directly related to a semiconductor image sensor. The sensor includes a photosensitive element including a photosensitive region formed in a semiconductor substrate. The antireflection film is formed adjacent to the photosensitive region in order to reduce the reflectance of the upper interface of the photosensitive region. The antireflection film has a refractive index of about 2.3-3.0.

一つの実施形態において、前記反射防止膜は、前記シリコン酸化窒化膜が屈折率を増大させるために、熱処理されたシリコン酸化窒化膜を含む。   In one embodiment, the antireflection film includes a silicon oxynitride film that is heat-treated to increase the refractive index of the silicon oxynitride film.

他の観点において、本発明は、半導体イメージ素子に使われる反射防止膜に、直接、関連されている。前記反射防止膜は、第１シリコン酸化膜及び前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を含む。前記シリコン酸化窒化膜は、熱処理して屈折率を約２.３−３.０ほど有する。   In another aspect, the present invention is directly related to an antireflective coating used in semiconductor image devices. The antireflection film includes a first silicon oxide film and a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. The silicon oxynitride film has a refractive index of about 2.3-3.0 after heat treatment.

一つの実施形態において、前記反射防止膜は、前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜及び前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を含む。   In one embodiment, the antireflection film includes a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film and a silicon nitride film on the second silicon oxide film.

他の観点において、本発明は、ＣＣＤイメージセンサーに、直接、関連されている。前記センサーは、半導体基板内に形成された感光性領域を含む。ＨＡＬは、前記感光性領域の上部に形成される。電荷トランスファ領域は、前記感光性領域に隣接して前記半導体基板に形成される。トランスファゲートは、前記トランスファ領域の上部に位置する。反射防止膜は、ＨＡＬの上部界面で反射率を減らすために、前記感光性領域の上部に位置する。前記反射防止膜は、シリコン酸化窒化膜を含む。絶縁性のキャッピング層は、前記反射防止膜上に位置する。遮光層は、前記トランスファゲートと前記反射防止膜の側面部との間の前記キャッピング層上に位置する。   In another aspect, the present invention is directly related to a CCD image sensor. The sensor includes a photosensitive region formed in a semiconductor substrate. The HAL is formed on the photosensitive region. A charge transfer region is formed in the semiconductor substrate adjacent to the photosensitive region. The transfer gate is located above the transfer region. The antireflection film is located on the photosensitive region in order to reduce the reflectance at the upper interface of the HAL. The antireflection film includes a silicon oxynitride film. An insulating capping layer is located on the antireflection film. The light shielding layer is located on the capping layer between the transfer gate and the side surface portion of the antireflection film.

他の観点において、本発明は、ＣＩＳに、直接、関連されている。感光性領域は、半導体基板内に形成される。ＨＡＬは、前記感光性領域の上部に形成される。電荷トランスファ領域は、前記感光性領域に隣接して前記基板内に形成される。フローティング拡散領域は、前記感光性領域に対向して、前記電荷トランスファ領域の近くに形成される。トランスファゲートは、前記トランスファ領域の上部に位置する。反射防止膜は、前記ＨＡＬの上部界面での反射率を減らすために、前記感光性領域の上部に位置する。前記反射防止膜は、シリコン酸化窒化膜を含む。絶縁膜は、前記反射防止膜上に位置する。金属配線は、前記絶縁層内に形成される。金属ビアは、それぞれ前記トランスファゲート及びフローティング拡散領域と連結するための第１及び第２金属配線と連結されるように、前記絶縁膜を貫通して形成される。   In another aspect, the present invention is directly related to CIS. The photosensitive region is formed in the semiconductor substrate. The HAL is formed on the photosensitive region. A charge transfer region is formed in the substrate adjacent to the photosensitive region. A floating diffusion region is formed near the charge transfer region opposite the photosensitive region. The transfer gate is located above the transfer region. An antireflection film is located on the photosensitive region in order to reduce the reflectance at the upper interface of the HAL. The antireflection film includes a silicon oxynitride film. The insulating film is located on the antireflection film. Metal wiring is formed in the insulating layer. The metal via is formed through the insulating film so as to be connected to the first and second metal wirings for connecting to the transfer gate and the floating diffusion region, respectively.

絶縁膜は、多層の絶縁膜を含み、金属配線は、前記多層の絶縁膜の上部に位置する。前記ＣＩＳ素子は、選択的に前記絶縁膜上に内部レンズと、前記内部レンズ上に平坦化層と、前記平坦化層上にマイクロレンズまたは前記平坦化層上にカラーフィルタと、をさらに含み得る。   The insulating film includes a multilayer insulating film, and the metal wiring is positioned on the multilayer insulating film. The CIS element may optionally further include an internal lens on the insulating film, a planarizing layer on the internal lens, a microlens on the planarizing layer, or a color filter on the planarizing layer. .

他の観点において、本発明は、半導体イメージセンサーに、直接、関連されている。感光性素子は、半導体基板内に形成された感光性領域を含む。反射防止膜は、前記感光性領域の上部界面での反射率を減らすために、前記感光性領域に隣接して形成される。前記反射防止膜は、第２シリコン酸化膜と、前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜と、前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜及び前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜と、を含む。   In another aspect, the present invention is directly related to a semiconductor image sensor. The photosensitive element includes a photosensitive region formed in the semiconductor substrate. The antireflection film is formed adjacent to the photosensitive region in order to reduce the reflectance at the upper interface of the photosensitive region. The antireflection film includes a second silicon oxide film, a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film, a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film, and a silicon nitride on the second silicon oxide film A membrane.

一つの実施形態において、前記シリコン酸化窒化膜は、ＰＥＣＶＤによって前記第１シリコン酸化膜上に蒸着される。前記シリコン酸化窒化膜は、屈折率を最初の低い値から約２.３−３.０に向上させるために熱処理される。   In one embodiment, the silicon oxynitride film is deposited on the first silicon oxide film by PECVD. The silicon oxynitride film is heat-treated to improve the refractive index from an initial low value to about 2.3-3.0.

本発明によるイメージセンサー及びその製造方法は、屈折率が約２.０−３.０であるシリコン酸化窒化膜を反射防止膜として使用することによって、特定波長に対する反射率を大きく低下させたイメージセンサーを提供できる。   An image sensor and a method for manufacturing the same according to the present invention use an silicon oxynitride film having a refractive index of about 2.0 to 3.0 as an antireflection film, thereby greatly reducing the reflectance for a specific wavelength. Can provide.

以下、添付された図面を参照しつつ本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。後述する実施形態は、色々な他の形態に変形され、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments to be described later are modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments to be described later. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

図４は、従来のＣＣＤを示す代表図である。ＣＣＤは、光子エネルギーが捕獲されて蓄積されるフォトダイオードピクセル８０の配列を含む。捕獲された電荷は、周辺に垂直に埋め込まれたＣＣＤ８２で電気的なエネルギーに変換されて、垂直に埋め込まれたＣＣＤ８２から水平に埋め込まれたＣＣＤ８４に伝えられる。次いで、電荷は、出口ゲートＯＧを過ぎて水平に埋め込まれたＣＣＤ８４から電荷が蓄積されたフローティング拡散ＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｏｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）部８８に伝えられる。蓄積された電荷は、ソースフォローワーバッファＳ／Ｆ９２を通じて周期的に工程回路に伝達される。伝達された後、リセットゲートＲＧ９０は、リセットドレインＲＤに蓄積された電荷を抜き取るために活性化される。ＣＣＤ配列の長所は、個々のピクセルから注入されるエネルギーをなくすために、ピクセルレベルで伝達または信号線が不要であるという点である。   FIG. 4 is a representative view showing a conventional CCD. The CCD includes an array of photodiode pixels 80 where photon energy is captured and stored. The captured charges are converted into electrical energy by the CCD 82 vertically embedded in the periphery, and transmitted from the vertically embedded CCD 82 to the horizontally embedded CCD 84. Next, the charge is transferred from the CCD 84 embedded horizontally past the exit gate OG to a floating diffusion (FD) unit 88 where the charge is accumulated. The accumulated charge is periodically transmitted to the process circuit through the source follower buffer S / F 92. After being transmitted, the reset gate RG90 is activated to extract the charge accumulated in the reset drain RD. The advantage of a CCD array is that no transmission or signal lines are required at the pixel level in order to eliminate the energy injected from individual pixels.

逆に、図５に図式的に示したように、ＣＩＳは、各素子のピクセルのための複数個のトランジスタを含む。前記配列の各ピクセル９３は、活性ピクセルセンサー（ＡＰＳ：Ａｃｔｉｖｅ Ｐｉｘｅｌ Ｓｅｎｓｏｒ）として作動し、注入される光エネルギーが捕獲され、電気的なエネルギーに変換されるフォトダイオードを含む。トランスファゲート９４は、トランスファゲートラインＴＧを通じて活性化された信号を受け、フォトダイオードＰＤから受けた電気的な信号をフローティング拡散ＦＤノードに伝達する。ソースフォロワートランジスタ９５と対応する電流選択トランジスタ９６は、選択ラインＳＥＬによって活性化され、フローティング拡散ＦＤノードに保存されたエネルギーを出力ライン９７に伝達し、出力アナログ電気信号は、信号を後続デジタル工程のために変換させるアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９８に送信される。読出した後には、フローティング拡散領域ＦＤは、リセットラインＲＳによってリセットされるリセットトランジスタ９９によってリセットされる。ＣＩＳ配列は、それぞれのピクセル９３で色々なトランジスタに向かう信号ラインが要求される一方、ＣＩＳ構成は、正常チップにＡＰＳブロックと信号処理回路とを含めることによって、ＣＩＳ構成は、相対的に低い電力消費とＣＣＤ構成より良好な回路集積とを増大させる長所を提供する。   Conversely, as shown schematically in FIG. 5, the CIS includes a plurality of transistors for each element pixel. Each pixel 93 of the array operates as an active pixel sensor (APS) and includes a photodiode that captures the injected light energy and converts it into electrical energy. Transfer gate 94 receives the activated signal through transfer gate line TG, and transmits the electrical signal received from photodiode PD to floating diffusion FD node. A current select transistor 96 corresponding to the source follower transistor 95 is activated by the select line SEL and transfers the energy stored in the floating diffusion FD node to the output line 97, and the output analog electrical signal transmits the signal to the subsequent digital process. Therefore, it is sent to an analog-digital converter (ADC) 98 for conversion. After reading, the floating diffusion region FD is reset by the reset transistor 99 that is reset by the reset line RS. While the CIS array requires a signal line that goes to various transistors at each pixel 93, the CIS configuration includes an APS block and signal processing circuitry in a normal chip, which makes the CIS configuration relatively low power. It offers the advantage of increasing consumption and better circuit integration than CCD configuration.

図６Ａないし図６Ｆは、本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。   6A to 6F are cross-sectional views illustrating steps of the first embodiment for forming an image sensor according to the present invention.

図６Ａは、図４の切断線Ａ−ＡによるＣＣＤ素子の断面図である。図６Ａを参照すれば、ｐ型のウェル１０１は、半導体基板１００、例えば、シリコン基板内に形成される。ｐ型のウェル１０１は、エネルギー３ＭｅＶ及び２Ｅ１１／ｃｍ２のドーピング濃度でＢをイオン注入して形成される。受光部１０２は、８００ｅＶ及び２Ｅ１２／ｃｍ２のドーピング濃度でＡｓをイオン注入して形成してｐ型のウェル１０１内に形成される。Ｐ＋チャンネル阻止領域１１０は、ｐ型のドーパントをイオン注入して受光部１０２の第１側に形成される。ｐ型転移領域１１２は、ｐ型のドーパントをイオン注入して受光部１０２の第２側に形成される。Ｐ＋チャンネル領域１１０のドーピング濃度は、ｐ型転移領域１１２のドーピング濃度より高い。 6A is a cross-sectional view of the CCD element taken along the section line AA of FIG. Referring to FIG. 6A, the p-type well 101 is formed in a semiconductor substrate 100, for example, a silicon substrate. The p-type well 101 is formed by ion implantation of B at an energy of 3 MeV and a doping concentration of 2E 11 / cm 2 . The light receiving portion 102 is formed in the p-type well 101 by ion implantation of As at a doping concentration of 800 eV and 2E 12 / cm 2 . The P + channel blocking region 110 is formed on the first side of the light receiving unit 102 by ion implantation of a p-type dopant. The p-type transition region 112 is formed on the second side of the light receiving unit 102 by ion implantation of a p-type dopant. The doping concentration of the P + channel region 110 is higher than the doping concentration of the p-type transition region 112.

ｐ型バッファ領域１０８は、ｐ型のドーパントをイオン注入して受光部１０２に対向してｐ型転移領域１１２の一側に形成される。ｎ型転移領域１０６は、ｎ型のドーパントをイオン注入してＰ型バッファ領域１０８上に形成される。ＨＡＬ１０４は、ｐ型ドーパントのイオン注入によって受光部１０２上に形成される。   The p-type buffer region 108 is formed on one side of the p-type transition region 112 so as to face the light receiving unit 102 by ion implantation of p-type dopant. The n-type transition region 106 is formed on the P-type buffer region 108 by ion implantation of an n-type dopant. The HAL 104 is formed on the light receiving portion 102 by ion implantation of p-type dopant.

素子の作動中に、ＨＡＬ１０４は、受光部１０２内に生じる暗電流効果(dark currenteffect)を遮断するフォトダイオードとして作動する。かかる現象によって、基板の上面またはゲート絶縁膜（図６Ｂを参照）にトラップされた余分の電子は、受光部１０２に移動する。この現象は、光子エネルギーを誤って読み取らせる原因となり、さらに、素子上に光子エネルギーの欠損をもたらす。ＨＡＬは、かかる現状の発生を緩和または防止する。   During the operation of the element, the HAL 104 operates as a photodiode that blocks a dark current effect generated in the light receiving unit 102. Due to such a phenomenon, excess electrons trapped on the upper surface of the substrate or the gate insulating film (see FIG. 6B) move to the light receiving unit 102. This phenomenon causes the photon energy to be read erroneously, and further causes a loss of photon energy on the device. HAL mitigates or prevents such current occurrences.

受光部１０２に捕獲された電子は、通常、ＣＣＤと呼ばれるｎ型転移領域１０６に移動する。Ｐ＋チャンネル阻止領域１１０は、受光部１０２から隣りのピクセルのＣＣＤを形成するｎ型転移領域１０６Ａまで、電子の側方向の移動を抑制する電位障壁を形成する。 The electrons captured by the light receiving unit 102 usually move to an n-type transition region 106 called a CCD. The P + channel blocking region 110 forms a potential barrier that suppresses lateral movement of electrons from the light receiving unit 102 to the n-type transition region 106A that forms the CCD of the adjacent pixel.

図６Ｂを参照すれば、ゲート絶縁膜１１４´を前記結果物上に提供する。ゲート絶縁膜１１４´は、例えば、ＳｉＯ２またはＯＮＯが、順次、積層された層を含む。 Referring to FIG. 6B, a gate insulating layer 114 ′ is provided on the resultant. The gate insulating film 114 ′ includes, for example, a layer in which SiO 2 or ONO is sequentially stacked.

図６Ｃを参照すれば、次にポリシリコンからなる電極層とフォトレジスト層とをゲート絶縁層１１４´上に、順次、形成する。フォトレジスト層をパターニングして、パターニングされたフォトレジスト層１１８をエッチングマスクとして下部の層をエッチングして、シリコン基板内の受光部１０２及びＨＡＬ１０４を露出させる。これにより、垂直に埋め込まれたＣＣＤ（ＶＢＣＣＤ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｕｒｉｅｄ ＣＣＤ）のパターニングされたゲート絶縁膜１１４及び電極１１６が形成される。   Referring to FIG. 6C, an electrode layer made of polysilicon and a photoresist layer are sequentially formed on the gate insulating layer 114 ′. The photoresist layer is patterned, and the lower layer is etched using the patterned photoresist layer 118 as an etching mask to expose the light receiving portion 102 and the HAL 104 in the silicon substrate. As a result, a patterned gate insulating film 114 and electrode 116 of a vertically buried CCD (VBCCD) are formed.

図６Ｄを参照すれば、パターニングされたフォトレジスト層１１８を除去し、受光部１０２上のＨＡＬ１０４を含む結果物上にシリコン酸化膜１３１を形成する。シリコン酸化膜１３１は、例えば、ＬＰＣＶＤまたはＡＬＤを利用して、約５−５０ｎｍの厚さに形成される。シリコン酸化膜１３１は、以後にシリコン酸化膜１３１上に形成される層とＨＡＬ領域１０４との間の機械的な応力を除去するバッファ層として作用し、暗電流効果を最小化するのに重要な後続工程で、ＨＡＬ領域１０４の表面損傷を防止できる。シリコン酸化膜１３１の屈折率ｎ１及び厚さは、それぞれ約１.４−１.５及び５−５０ｎｍほどである。   Referring to FIG. 6D, the patterned photoresist layer 118 is removed, and a silicon oxide film 131 is formed on the resultant structure including the HAL 104 on the light receiving unit 102. The silicon oxide film 131 is formed to a thickness of about 5 to 50 nm using, for example, LPCVD or ALD. The silicon oxide film 131 functions as a buffer layer for removing mechanical stress between the layer formed on the silicon oxide film 131 and the HAL region 104 and is important for minimizing the dark current effect. In the subsequent process, surface damage of the HAL region 104 can be prevented. The refractive index n1 and thickness of the silicon oxide film 131 are about 1.4 to 1.5 and 5 to 50 nm, respectively.

図６Ｅを参照すれば、次にシリコン酸化窒化膜（ＳｉｘＯｙＮ２またはＳｉＯＮ）層１３３をシリコン酸化膜１３１上に均一に蒸着する。シリコン酸化窒化膜１３３は、シラン（ＳｉＨ４）、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ及びＮ２ガスを使用したＰＥＣＶＤによって形成できる。蒸着された直後のシリコン酸化窒化膜１３３は、約２.０の屈折率を有する。次いで、シリコン酸化窒化膜１３３は、不活性ガス雰囲気で約３０−３６０分間６００℃より高い温度で熱処理するか、またはアニーリングする。熱処理は、シリコン酸化窒化膜１３３を蒸着した直後に行え、選択的に後続素子の製造工程中に適用できる。 Referring to FIG. 6E, a silicon oxynitride film (Si x O y N 2 or SiON) layer 133 is then uniformly deposited on the silicon oxide film 131. The silicon oxynitride film 133 can be formed by PECVD using silane (SiH 4 ), NH 3 , N 2 O, and N 2 gas. The silicon oxynitride film 133 immediately after being deposited has a refractive index of about 2.0. Next, the silicon oxynitride film 133 is heat-treated or annealed at a temperature higher than 600 ° C. for about 30 to 360 minutes in an inert gas atmosphere. The heat treatment can be performed immediately after the silicon oxynitride film 133 is deposited, and can be selectively applied during the manufacturing process of subsequent elements.

熱処理を行うことによって、シリコン酸化窒化膜１３３の屈折率ｎ２は、約２.０から約２.３−３.０、望ましくは、２.４−２.６に大きくなる。物質層の屈折率は、層の厚さのような他の要素を付加して、層の最終反射率に直接的な影響を及ぼす。隣接する層の屈折率は、界面での反射を最小化するために、可能な限り近くなければならない。それと共に、シリコン酸化膜１３１とシリコン酸化窒化膜１３３とは、本発明のイメージ素子のための反射防止膜として作用する。前記のように、シリコン酸化窒化膜１３３は、ＰＥＣＶＤによって形成することが望ましく、ＰＥＣＶＤによって蒸着されたシリコン酸化窒化膜の物性は、屈折率を約２.０から、熱処理後には２.３−３.０に高めることができる。屈折率の向上は、層の反射率を低下させる。熱処理によって屈折率を向上させる方法は、ＬＰＣＶＤを使用して、蒸着されたシリコン酸化窒化膜に無い状況で実験的に明らかになった。   By performing the heat treatment, the refractive index n2 of the silicon oxynitride film 133 is increased from about 2.0 to about 2.3-3.0, preferably 2.4-2.6. The refractive index of the material layer directly affects the final reflectivity of the layer by adding other factors such as the thickness of the layer. The refractive index of adjacent layers should be as close as possible to minimize reflection at the interface. At the same time, the silicon oxide film 131 and the silicon oxynitride film 133 function as an antireflection film for the image element of the present invention. As described above, the silicon oxynitride film 133 is desirably formed by PECVD. The physical properties of the silicon oxynitride film deposited by PECVD are such that the refractive index is about 2.0 and is 2.3-3 after heat treatment. Can be raised to 0.0. Increasing the refractive index decreases the reflectivity of the layer. A method for improving the refractive index by heat treatment has been experimentally clarified using LPCVD in the absence of a deposited silicon oxynitride film.

図６Ｆを参照すれば、受光部１０２上の領域の反射防止膜１３０のシリコン酸化窒化膜１３３をパターニングする。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなるキャッピング層１５０を、パターニングされた反射防止膜１３０を含む結果物上に形成する。ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４のような絶縁層１５７を結果物上に形成する。次いで、遮光層１５２は、結果物上に形成し、反射防止膜１３０上のキャッピング層１５０が露出されるように、遮光層１５２をパターニングする。次いで、シリコン酸化膜またはレジンからなる平坦化層１５４を形成し、レジンからなるレンズ１５６を通常の方式によって結果物上に形成する。ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４またはレジンからなる内部レンズ１５３を受光部１０２内に入射する光の集中度を向上させるために、例えば、参考文献として添付した米国特許第６,６１４,４７９号明細書及び第６,０３２,８５２号明細書に開示された技術によって、平坦化層１５４内に形成できる。色々な層の最終的な屈折率は、ＨＡＬ１０４は４.５、シリコン酸化膜１３１は１.４５、シリコン酸化窒化膜１３３は２.５、キャッピング層１５０は２.０、そして平坦化層１５４は１.５であった。 Referring to FIG. 6F, the silicon oxynitride film 133 of the antireflection film 130 in the region on the light receiving unit 102 is patterned. For example, a capping layer 150 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the resultant structure including the patterned antireflection film 130. An insulating layer 157 such as SiO 2 or Si 3 N 4 is formed on the result. Next, the light shielding layer 152 is formed on the resultant, and the light shielding layer 152 is patterned so that the capping layer 150 on the antireflection film 130 is exposed. Next, a planarizing layer 154 made of a silicon oxide film or a resin is formed, and a lens 156 made of a resin is formed on the result by a normal method. In order to improve the concentration of light incident on the light receiving unit 102 with the internal lens 153 made of SiO 2 , Si 3 N 4 or resin, for example, US Pat. No. 6,614,479 attached as a reference And in the planarization layer 154 by the technique disclosed in US Pat. No. 6,032,852. The final refractive indices of the various layers are 4.5 for HAL104, 1.45 for silicon oxide 131, 2.5 for silicon oxynitride 133, 2.0 for capping layer 150, and flattening layer 154 for 1.5.

このような方法で、熱処理結果でシリコン酸化窒化膜１３３の蒸着された当時の屈折率は、約２の屈折率を有する従来のシリコン酸化窒化膜より大きくなった。その結果、シリコン酸化窒化膜１３３を含む反射防止膜１３０の最終的な反射率は低下し、それにより、光の捕獲及びピクセルレベルでの光と電気エネルギーとの変換がさらに効率的になすことができる。   With such a method, the refractive index at the time when the silicon oxynitride film 133 was deposited as a result of the heat treatment was larger than that of the conventional silicon oxynitride film having a refractive index of about 2. As a result, the final reflectivity of the anti-reflective film 130 including the silicon oxynitride film 133 is lowered, thereby making it possible to more efficiently capture light and convert light and electrical energy at the pixel level. it can.

図７Ａないし図７Ｅは、本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。図６Ａは、図４の切断線Ａ−ＡによるＣＣＤ素子の断面図である。図６Ｅに示された実施形態と同じ方法で、図７Ａの固体状のイメージ素子は、第１シリコン酸化膜１３１と、シリコン酸化窒化膜１３３と、を含む。しかし、第１実施形態の図６Ｆに示されたシリコン酸化窒化膜１３３のパターニング前に、本第２実施形態では、シリコン酸化窒化膜１３３上に、順次、形成された第２シリコン酸化膜１４１と、シリコン窒化膜１４３と、を含む。したがって、本実施形態で、反射防止膜１４０は、第１シリコン酸化膜１４１、シリコン酸化窒化膜１３３、第２シリコン酸化膜１４１及びシリコン窒化膜１４３が、順次、積層されたものである。第１実施形態のように、第２実施形態での第１シリコン酸化膜１３１は、例えば、ＬＰＣＶＤまたはＡＬＤによって、約５−５０ｎｍの厚さに形成される。シリコン酸化窒化膜１３３は、前述したように、約２０−６０ｎｍの厚さにＰＥＣＶＤによって形成される。第２シリコン酸化膜１４１は、約１０−７０ｎｍの厚さにＣＶＤによって形成される。シリコン窒化膜１４３は、窒素雰囲気で、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ及び／又はＮＨ３のソースガスを使用したＣＶＤ工程を使用して、約５−３５ｎｍの厚さに前記結果物上に形成する。前述したように、シリコン酸化窒化膜１３３は、不活性ガス雰囲気で６００℃より高い温度で約３０−３６０分間熱処理する。熱処理は、前述したように、シリコン酸化窒化膜１３３を蒸着した直後、または連続する層を形成する過程で行える。熱処理結果で、シリコン酸化窒化膜１３３の屈折率は、蒸着当時の約２.０から約２.３−３.０、望ましくは、２.４−２.６に向上する。色々な層の最終的な屈折率は、第１シリコン酸化膜１３１は１.４−１.５、シリコン酸化窒化膜１３３は２.３−３.０、望ましくは、２.４−２.６、第２シリコン酸化膜１４１は１.４−１.５、及びシリコン窒化膜１４３は１.９−２.１であった。 7A to 7E are cross-sectional views illustrating steps of a second embodiment for forming an image sensor according to the present invention. 6A is a cross-sectional view of the CCD element taken along the section line AA of FIG. The solid image element of FIG. 7A includes a first silicon oxide film 131 and a silicon oxynitride film 133 in the same manner as the embodiment shown in FIG. 6E. However, prior to the patterning of the silicon oxynitride film 133 shown in FIG. 6F of the first embodiment, in the second embodiment, the second silicon oxide film 141 sequentially formed on the silicon oxynitride film 133 and And a silicon nitride film 143. Therefore, in the present embodiment, the antireflection film 140 is formed by sequentially laminating the first silicon oxide film 141, the silicon oxynitride film 133, the second silicon oxide film 141, and the silicon nitride film 143. As in the first embodiment, the first silicon oxide film 131 in the second embodiment is formed to a thickness of about 5-50 nm by, for example, LPCVD or ALD. As described above, the silicon oxynitride film 133 is formed by PECVD to a thickness of about 20-60 nm. The second silicon oxide film 141 is formed by CVD to a thickness of about 10-70 nm. The silicon nitride film 143 is formed on the resultant structure to a thickness of about 5-35 nm using a CVD process using a source gas of SiH 4 , N 2 O and / or NH 3 in a nitrogen atmosphere. As described above, the silicon oxynitride film 133 is heat-treated at a temperature higher than 600 ° C. for about 30 to 360 minutes in an inert gas atmosphere. As described above, the heat treatment can be performed immediately after the silicon oxynitride film 133 is deposited or in the process of forming a continuous layer. As a result of the heat treatment, the refractive index of the silicon oxynitride film 133 is improved from about 2.0 at the time of vapor deposition to about 2.3-3.0, preferably 2.4-2.6. The final refractive indexes of the various layers are 1.4 to 1.5 for the first silicon oxide film 131, 2.3 to 3.0 for the silicon oxynitride film 133, and preferably 2.4 to 2.6. The second silicon oxide film 141 was 1.4-1.5, and the silicon nitride film 143 was 1.9-2.1.

第２シリコン酸化膜１４１と、シリコン窒化膜１４３と、からなる反射防止膜の適用は、基板の上面での反射率をさらに低下させる役割を行う。このように得られた結果の実験的な例は、図９を参照して以下に提供される。   The application of the antireflection film composed of the second silicon oxide film 141 and the silicon nitride film 143 serves to further reduce the reflectance on the upper surface of the substrate. An experimental example of the results thus obtained is provided below with reference to FIG.

図７Ｂを参照すれば、素子の受光部１０２の上部の反射防止膜１４０上にフォトレジストパターン１９０を形成するために、結果物上に被覆されたフォトレジスト層をパターニングする。フォトレジストパターン１９０は、下部の反射防止膜１４０のエッチングに使われる。湿式エッチングで、Ｈ３ＰＯ４溶液は、シリコン窒化膜１４３のエッチングに使われる。ＨＦ溶液は、第２シリコン酸化膜１４１のエッチング、シリコン酸化窒化膜１３３のエッチングに使われる。 Referring to FIG. 7B, in order to form a photoresist pattern 190 on the antireflection film 140 on the light receiving unit 102 of the device, a photoresist layer coated on the resultant is patterned. The photoresist pattern 190 is used for etching the lower antireflection film 140. In the wet etching, the H 3 PO 4 solution is used for etching the silicon nitride film 143. The HF solution is used for etching the second silicon oxide film 141 and the silicon oxynitride film 133.

図７Ｃを参照すれば、エッチングが終われば、パターニングされた反射防止膜１４０´は、パターニングされたシリコン窒化膜１４３´、パターニングされた第２シリコン酸化膜１４１´、パターニングされたシリコン酸化窒化膜１３３´及び第１シリコン酸化膜１３１からなる。第１シリコン酸化膜１３１は、ＨＡＬ１０４の表面損傷を防止するために、エッチング工程中にパターニングされない。ＨＡＬ１０４の屈折率は、約４.５であるため、ＨＡＬ１０４と上部層との間に屈折率の漸進的な変化をさせることによって、受光部１０２の上面の反射率を最小化させる。   Referring to FIG. 7C, when the etching is finished, the patterned antireflection film 140 ′ includes a patterned silicon nitride film 143 ′, a patterned second silicon oxide film 141 ′, and a patterned silicon oxynitride film 133. 'And the first silicon oxide film 131. The first silicon oxide film 131 is not patterned during the etching process in order to prevent surface damage of the HAL 104. Since the refractive index of the HAL 104 is about 4.5, the reflectivity of the upper surface of the light receiving unit 102 is minimized by causing a gradual change in the refractive index between the HAL 104 and the upper layer.

図７Ｄを参照すれば、例えば、シリコン酸化膜からなるキャッピング層１５０を反射防止膜１４０´上にＣＶＤ方法を利用して蒸着する。   Referring to FIG. 7D, for example, a capping layer 150 made of a silicon oxide film is deposited on the antireflection film 140 ′ using a CVD method.

図７Ｅを参照すれば、最終的な固体状のイメージ素子を説明するための断面図である。光がＶＢＣＣＤに、直接、入射することを防止するために、ＷまたはＡｌからなる遮光層１５２を、前述したように、結果物上に適用する。例えば、透明なレジンまたはシリコン酸化膜からなる平坦化層１５４をコーティングして形成し、マイクロレンズ１５６の基礎として作用するように平坦化する。マイクロレンズは、例えば、レジンで平坦化層１５４上に形成した後、マイクロレンズ１５６は、通常の方法によって形成される。選択的に、カラーフィルタ１５５を平坦化層１５４とマイクロレンズ１５６との間に形成できる。一つの例として、カラーフィルタ１５５は、色顔料を含むフォトレジスト物質とし得る。カラーフィルタ１５５は、それと同様に、図６Ｆによって前述した実施形態に適用される。それに加えて、選択的に内部レンズ１５３を、前述したように、平坦化層１５４内に形成できる。   FIG. 7E is a cross-sectional view illustrating the final solid-state image device. In order to prevent light from directly entering the VBCCD, the light shielding layer 152 made of W or Al is applied on the resultant product as described above. For example, a flattening layer 154 made of a transparent resin or silicon oxide film is formed by coating, and is flattened so as to serve as a basis for the microlens 156. For example, after the microlens is formed on the planarizing layer 154 with a resin, the microlens 156 is formed by a normal method. Optionally, a color filter 155 can be formed between the planarization layer 154 and the microlens 156. As an example, the color filter 155 may be a photoresist material that includes a color pigment. The color filter 155 is similarly applied to the embodiment described above with reference to FIG. 6F. In addition, an internal lens 153 can optionally be formed in the planarization layer 154 as described above.

図８Ａないし図８Ｄは、本発明によるイメージセンサーを形成するための第３実施形態の工程を示す断面図である。   8A to 8D are cross-sectional views illustrating steps of a third embodiment for forming an image sensor according to the present invention.

図８Ａは、図７Ａを参照して、前述した方法と類似した方法で適用された多層の反射防止膜１４０を有する固体状のイメージ素子を説明するための断面図である。本実施形態では、例えば、シリコン酸化膜からなるハードマスク２００が反射防止膜１４０上に形成されている。   FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a solid-state image device having a multilayer antireflection film 140 applied by a method similar to the method described above with reference to FIG. 7A. In the present embodiment, for example, a hard mask 200 made of a silicon oxide film is formed on the antireflection film 140.

図８Ｂを参照すれば、ハードマスク２００は、受光部１０２の上部の領域内に、通常のフォトリソグラフィ技術によってパターニングされたハードマスク２００´にパターニングされる。   Referring to FIG. 8B, the hard mask 200 is patterned into a hard mask 200 ′ patterned by a normal photolithography technique in the upper region of the light receiving unit 102.

図８Ｃを参照すれば、シリコン窒化膜１４３´は、リン酸液（Ｈ３ＰＯ４）をエッチング液として使用した湿式エッチング工程でエッチングされて形成される。 Referring to FIG. 8C, the silicon nitride film 143 ′ is formed by a wet etching process using a phosphoric acid solution (H 3 PO 4 ) as an etchant.

図８Ｄを参照すれば、シリコン酸化膜１４１´とシリコン酸化窒化膜１３３´とは、ＨＦをエッチング液として使用した湿式エッチング工程を利用して、順次、エッチングされて形成される。このような方法で、反射防止膜１４０´は、パターニングされたハードマスク２００´をエッチングマスクとして形成される。次いで、図６Ｆ及び図７Ｅに示したように、連続された層を適用して素子を形成する。   Referring to FIG. 8D, the silicon oxide film 141 ′ and the silicon oxynitride film 133 ′ are sequentially etched using a wet etching process using HF as an etchant. In this way, the antireflection film 140 ′ is formed using the patterned hard mask 200 ′ as an etching mask. Then, as shown in FIGS. 6F and 7E, a continuous layer is applied to form a device.

図９は、本発明による第１及び第２実施形態による光の波長の関数に対する反射率を説明する実験的なグラフである。前記グラフで、２０２と命名された第１反射防止膜１３０の存在は、図３の従来の実施形態によって示された実験的な結果に比べて、約４００−７００ｎｍの波長領域の大部分で、反射率は、急激に低下する。多層の反射防止膜１４０´を含む本発明の第２及び第３実施形態は、大部分の波長領域で、反射率は、さらに急激に低下する。図６、図７及び図８に示された前記実施形態は、ＣＣＤ形態のイメージセンサーを説明する。しかし、本発明の原理は、他の形態のイメージセンサー、例えば、ＣＩＳにも同一に適用できる。本発明のＣＩＳ型への適用は、図１０を参照して説明される。   FIG. 9 is an experimental graph illustrating the reflectivity as a function of the wavelength of light according to the first and second embodiments of the present invention. In the graph, the presence of the first anti-reflective coating 130, designated 202, is largely in the wavelength region of about 400-700 nm, compared to the experimental results shown by the conventional embodiment of FIG. The reflectivity decreases rapidly. In the second and third embodiments of the present invention including the multilayer antireflection film 140 ′, the reflectance decreases more rapidly in most wavelength regions. The embodiment shown in FIGS. 6, 7 and 8 describes a CCD type image sensor. However, the principles of the present invention are equally applicable to other forms of image sensors, such as CIS. The application of the present invention to the CIS type will be described with reference to FIG.

図１０は、本発明によるＣＩＳの実施形態を示す断面図である。図１０の実施形態では、ｐ型のエピタキシャル層２１２が半導体基板２１０上に形成される。Ｐウェル２１４は、基板２１０の上部に形成される。浅いトレンチ素子分離膜２２０は、活性領域２２１を画定する。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing an embodiment of a CIS according to the present invention. In the embodiment of FIG. 10, a p-type epitaxial layer 212 is formed on the semiconductor substrate 210. The P well 214 is formed on the substrate 210. The shallow trench isolation layer 220 defines an active region 221.

ｎ型のフォトダイオードＰＤ領域２１６は、活性領域２２１の一側に形成され、選択的なｐ型ＨＡＬ領域２１８は、フォトダイオードＰＤ領域２１６の上部に形成される。ｐ型のトランスファ領域２２４は、フォトダイオードＰＤ領域２１６の近くに形成され、Ｎ＋フローティング拡散ＦＤ領域２２６は、フォトダイオードＰＤ領域２１６に対向して、トランスファ領域２２４の近くに形成される。シリコン酸化膜２６４及びシリコン酸化窒化膜２６２からなる反射防止膜２２６は、前述したＨＡＬ２１８上に形成される。シリコン酸化窒化膜は、前述したように、屈折率を所望のレベルに向上させるために蒸着した直後または後続工程中に、前述したように熱処理される。反射防止膜２６６は、図６Ｆに示された第１実施形態による配列をなすことができ、図７Ｅ及び図８Ｄに示された第２及び第３実施形態による配列をなすことができる。シリコン酸化窒化膜２６２は、前述したように、ＰＥＣＶＤで形成されて後続熱処理中に物質の屈折率を向上させることができる。 The n-type photodiode PD region 216 is formed on one side of the active region 221, and the selective p-type HAL region 218 is formed on the photodiode PD region 216. The p-type transfer region 224 is formed near the photodiode PD region 216, and the N + floating diffusion FD region 226 is formed near the transfer region 224 so as to face the photodiode PD region 216. The antireflection film 226 made of the silicon oxide film 264 and the silicon oxynitride film 262 is formed on the HAL 218 described above. As described above, the silicon oxynitride film is heat-treated as described above immediately after being deposited or during a subsequent process in order to improve the refractive index to a desired level. The antireflection film 266 may have the arrangement according to the first embodiment shown in FIG. 6F, and may have the arrangement according to the second and third embodiments shown in FIGS. 7E and 8D. As described above, the silicon oxynitride film 262 can be formed by PECVD to improve the refractive index of the material during the subsequent heat treatment.

トランスファゲート酸化膜２２８とトランスファゲート金属２３０とは、トランスファゲート２２４上に形成される。多層の層間絶縁膜２３６は、結果物上に形成され、例えば、タングステンまたは銅ビアからなる層間ビアは、図示したように、トランスファゲート２３０とフローティング拡散領域２２６とを接触させるために、層間絶縁膜を貫通して形成される。例えば、アルミニウムまたは銅からなる金属配線２３４は、前記結果物に垂直に層間ビア２３２上に形成される。複数個の金属間絶縁膜は、連続的に形成され、各層は、電気的な信号をトランスファゲート２３０とフローティング拡散領域２２６及び他の素子の信号と連結させるために、対応する金属配線２３４と、層間ビア２３２と、を備える。金属配線２３４は、受光部２１６に入射する光の干渉を防止するために側部に位置する。層間絶縁膜２３６の上部層に形成された金属配線２３４Ａは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜からなるバッファ層２３８で覆われている。   The transfer gate oxide film 228 and the transfer gate metal 230 are formed on the transfer gate 224. A multi-layer interlayer insulating film 236 is formed on the resultant structure. For example, an interlayer via made of tungsten or copper via is used to contact the transfer gate 230 and the floating diffusion region 226 as shown in FIG. It is formed through. For example, a metal wiring 234 made of aluminum or copper is formed on the interlayer via 232 perpendicular to the resultant product. A plurality of intermetal insulating films are continuously formed, and each layer has a corresponding metal wiring 234 for connecting an electrical signal with the transfer gate 230, the floating diffusion region 226, and signals of other elements, Interlayer via 232. The metal wiring 234 is positioned on the side to prevent interference of light incident on the light receiving unit 216. The metal wiring 234A formed in the upper layer of the interlayer insulating film 236 is covered with a buffer layer 238 made of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon oxynitride film.

シリコン窒化膜からなる選択的な内部レンズ２４０は、入射する光の経路に沿ってバッファ層２３８上に形成される。内部レンズ２４０を形成する一つの方法は、まず下部の層間絶縁膜２３６及び金属配線２３４Ａ上にシリコン窒化膜を形成する。シリコン窒化膜上にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層をフォトレジスト構造を形成するためにパターニングする。フォトレジスト構造は、レンズ形態の曲率を有するようにリフローし、シリコン窒化膜は、レンズ形態でリフローされたフォトレジスト構造をエッチングマスクとしてエッチバックされる。このような方法で、類似に屈折されたシリコン窒化膜の内部レンズ２４０が形成される。   A selective inner lens 240 made of a silicon nitride film is formed on the buffer layer 238 along the path of incident light. One method for forming the inner lens 240 is to first form a silicon nitride film on the lower interlayer insulating film 236 and the metal wiring 234A. A photoresist layer is formed on the silicon nitride film, and the photoresist layer is patterned to form a photoresist structure. The photoresist structure is reflowed to have a lens-shaped curvature, and the silicon nitride film is etched back using the photoresist structure reflowed in the lens form as an etching mask. In this way, a similarly refracted silicon nitride inner lens 240 is formed.

レジンからなる第１平坦化層２５８は、前記結果物上に形成されて平坦化される。選択的なカラーフィルタ２４４は、第１平坦化層２５８上に形成され、例えば、レジンからなる第２平坦化層２４６は、カラーフィルタ２４４上に形成されて平坦化される。レジンからなるマイクロレンズ２５０は、前述したように、第２平坦化層２４６上に形成される。ＣＩＳの実施形態で、最終的なピクセルのサイズは小さくなり、ピクセルの数は増加して、ＣＩＳの実施形態は、カメラを含む移動通信のような小型のシステムに適用できる。しかし、相対的に小さなピクセルのサイズによって、フォトダイオードは、少ない光子エネルギーを受容する。本発明の反射防止膜は、このような使用例の光の伝達効率を向上させる。   A first planarizing layer 258 made of a resin is formed on the resultant and planarized. The selective color filter 244 is formed on the first planarization layer 258, and for example, the second planarization layer 246 made of resin is formed on the color filter 244 and planarized. The resin microlens 250 is formed on the second planarization layer 246 as described above. In the CIS embodiment, the final pixel size is reduced and the number of pixels is increased, and the CIS embodiment can be applied to small systems such as mobile communications including cameras. However, due to the relatively small pixel size, the photodiode accepts less photon energy. The antireflection film of the present invention improves the light transmission efficiency of such use examples.

前記図６、図７及び図８のＣＣＤの例のように、図１０のＣＩＳの実施形態にシリコン酸化窒化膜２６２を適用し、次いで、シリコン酸化窒化膜２６２を熱処理して、屈折率が約２.３−３.０、望ましくは、２.４−２.６である層を形成する。シリコン酸化窒化膜２６２の形成は、ＰＥＣＶＤが望ましく、それは、このような方式で形成された物性は、蒸着後約２.０の屈折率が熱処理によって約２.３−３.０に上昇できるためである。反射防止膜２６６での高い屈折率は、ｎ＝１.６であるマイクロレンズ２５０、ｎ＝１.６である第１及び第２平坦化層２４６，２５８、ｎ＝１.６であるカラーフィルタ２４４、ｎ＝２.０である内部レンズ２４０及びｎ＝１.５である層間絶縁膜２３６を含む、相対的に低い屈折率を有する上部の素子と比較して、相対的に高い屈折率約４.５を有するフォトダイオードＰＤ領域２１６の反射率を低下させる。前述したように、２つの異なる物質の接合部での大きい屈折率の差は、前記接合部での反射率を向上させる原因となる。本発明の酸化窒化膜２６２は、半導体基板２１０内の相対的に高い屈折率のフォトダイオードと相対的に低い屈折率の素子の上部層の層間絶縁膜２３６との間に転移層として作用することによって、前記問題点を回避できる。接合部での反射率の低下は、高まり続ける素子の集積度が重要な考慮事項であるＣＩＳのフォトダイオード内に光の転移を増加させる。   As in the CCD example of FIGS. 6, 7 and 8, the silicon oxynitride film 262 is applied to the CIS embodiment of FIG. 10, and the silicon oxynitride film 262 is then heat-treated to have a refractive index of about Form a layer that is 2.3-3.0, preferably 2.4-2.6. The formation of the silicon oxynitride film 262 is preferably performed by PECVD, because the physical properties formed by such a method can increase the refractive index of about 2.0 after deposition to about 2.3-3.0 by heat treatment. It is. The high refractive index in the antireflection film 266 includes the microlens 250 with n = 1.6, the first and second planarization layers 246 and 258 with n = 1.6, and the color filter with n = 1.6. 244, an inner lens 240 with n = 2.0 and an interlayer dielectric 236 with n = 1.5, which has a relatively high refractive index of about upper elements having a relatively low refractive index. The reflectance of the photodiode PD region 216 having 4.5 is reduced. As described above, a large difference in refractive index at the joint between two different substances causes the reflectance at the joint to be improved. The oxynitride film 262 of the present invention functions as a transition layer between the relatively high refractive index photodiode in the semiconductor substrate 210 and the interlayer insulating film 236 on the upper layer of the relatively low refractive index element. Therefore, the above problem can be avoided. The reduction in reflectivity at the junction increases light transfer within the CIS photodiode, where ever increasing device integration is an important consideration.

本発明は、前記望ましい実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内でさらに詳細で多様な形態に変形可能であることが分かる。   Although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that the present invention can be modified in various details and various forms without departing from the scope of the claims.

例えば、本発明は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトゲート、固定されたフォトダイオード、しきい電圧が修正されたＭＯＳＦＥＴ、アヴァランチダイオード、ショットキーダイオード、ｐ−ｉ−ｎ背面発光素子、量子ウェル素子を含む多様な形態の感光性素子に使われることができる。それに加えて、本発明の詳細な説明は、図５を参照して、５つのトランジスタを使用したＣＩＳの一形態を詳細に記述したが、本発明は、３つのトランジスタ構造、４つのトランジスタ構造、５つのトランジスタ構造、フォトゲート構造及び半導体イメージ素子で、公知の他のＣＩＳイメージ構造を含む他のＣＩＳピクセル構造に適用されることができる。   For example, the present invention relates to a photodiode, a phototransistor, a photogate, a fixed photodiode, a MOSFET with a modified threshold voltage, an avalanche diode, a Schottky diode, a pin backside light emitting device, and a quantum well device. Can be used for various types of photosensitive elements. In addition, while the detailed description of the present invention has described in detail one form of CIS using five transistors with reference to FIG. 5, the present invention has three transistor structures, four transistor structures, With five transistor structures, photogate structures and semiconductor image devices, it can be applied to other CIS pixel structures including other known CIS image structures.

本発明は、イメージ素子に係り、特に、感光性素子及びＣＩＳ構造を有する半導体イメージ素子に適用可能である。   The present invention relates to an image element, and is particularly applicable to a photosensitive element and a semiconductor image element having a CIS structure.

従来のイメージ素子の断面図である。It is sectional drawing of the conventional image element. 図１の従来のイメージ素子の反射防止層を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the antireflection layer of the conventional image element of FIG. 1 was expanded. 従来の第１及び第２反射防止膜を適用した結果であって、光の波長の関数に対する反射率を説明する実験的なグラフである。It is an experimental graph explaining the reflectance with respect to the function of the wavelength of light, as a result of applying the conventional first and second antireflection films. ＣＣＤの概念図である。It is a conceptual diagram of CCD. ＣＩＳの構造図である。It is a structural diagram of CIS. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第１実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 1st Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 2nd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 2nd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 2nd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 2nd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第２実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 2nd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第３実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 3rd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第３実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 3rd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第３実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 3rd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明によるイメージセンサーを形成するための第３実施形態の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of 3rd Embodiment for forming the image sensor by this invention. 本発明による第１及び第２実施形態による光の波長の関数に対する反射率を説明する実験的なグラフである。4 is an experimental graph illustrating reflectance with respect to a function of light wavelength according to the first and second embodiments of the present invention; 本発明によるＣＩＳの実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of CIS by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 半導体基板
１０１ ウェル
１０２ 受光部
１０４ ＨＡＬ
１０６，１０６Ａ Ｎ型転移領域
１０８，１０８Ａ Ｐ型バッファ領域
１１０ チャンネル領域
１１２ トランスファ領域
１１４´ ゲート絶縁膜
１１６ ゲート電極
１５０ キャッピング層
１５２ 遮光層
１５３ 内部レンズ
１５４ 平坦化層
１５５ カラーフィルタ
１５６ マイクロレンズ
100 Semiconductor substrate 101 Well 102 Light receiving part 104 HAL
106, 106A N-type transition region 108, 108A P-type buffer region 110 Channel region 112 Transfer region 114 ′ Gate insulating film 116 Gate electrode 150 Capping layer 152 Light-shielding layer 153 Internal lens 154 Flattening layer 155 Color filter 156 Micro lens

Claims (44)

半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子を形成する工程と、
前記感光性素子上にシリコン酸化窒化膜を含む反射防止膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を向上させるための熱処理を行う工程と、を含むイメージ素子の製造方法。 Forming a photosensitive element including a photosensitive region in a semiconductor substrate;
Forming an antireflection film including a silicon oxynitride film on the photosensitive element;
Performing a heat treatment for improving the refractive index of the silicon oxynitride film. 前記感光性素子を形成する工程は、電荷結合素子を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。   The method of manufacturing an image element according to claim 1, wherein the step of forming the photosensitive element includes a step of forming a charge coupled device. 前記電荷結合素子を形成する工程は、
前記感光性領域の近くの前記基板内に電荷トランスファ領域を形成する工程と、
前記トランスファ領域の上部にトランスファゲートを形成する工程と、を含み、
前記反射防止膜上に絶縁されたキャッピング層を形成する工程と、
前記トランスファゲートと前記反射防止膜の側面部との間の前記キャッピング層上に遮光層を形成する工程と、
前記キャッピング層及び前記遮光層上に平坦化層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the charge coupled device comprises:
Forming a charge transfer region in the substrate near the photosensitive region;
Forming a transfer gate on top of the transfer region,
Forming an insulated capping layer on the antireflective coating;
Forming a light shielding layer on the capping layer between the transfer gate and a side surface portion of the antireflection film;
The method according to claim 2, further comprising: forming a planarization layer on the capping layer and the light shielding layer. 前記平坦化層内に内部レンズを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のイメージ素子の製造方法。   The method of manufacturing an image element according to claim 3, further comprising forming an internal lens in the planarization layer. 前記感光性素子を形成する工程は、
ＣＭＯＳイメージセンサーを形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the photosensitive element includes:
The method of manufacturing an image element according to claim 1, further comprising a step of forming a CMOS image sensor. 前記ＣＭＯＳイメージセンサー素子を形成する工程は、
前記感光性領域に対向して電荷トランスファ領域の近くにフローティング拡散領域を形成する工程と、
前記電荷トランスファ領域上にトランスファゲートを形成する工程と、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the CMOS image sensor element includes:
Forming a floating diffusion region near the charge transfer region opposite the photosensitive region;
The method according to claim 5, further comprising: forming a transfer gate on the charge transfer region. 前記ＣＭＯＳイメージセンサー素子を形成する工程は、
前記反射防止膜上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層内に金属配線を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the CMOS image sensor element includes:
Forming an insulating layer on the antireflection film;
The method of manufacturing an image element according to claim 6, further comprising: forming a metal wiring in the insulating layer. 前記ＣＭＯＳイメージセンサー素子を形成する工程は、
前記絶縁層上に内部レンズを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the CMOS image sensor element includes:
The method according to claim 6, further comprising forming an internal lens on the insulating layer. 前記ＣＭＯＳイメージセンサー素子を形成する工程は、
前記内部レンズ上に平坦化層を形成し、前記平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the CMOS image sensor element includes:
The method according to claim 6, further comprising forming a planarization layer on the inner lens and forming a microlens on the planarization layer. 前記ＣＭＯＳイメージセンサー素子を形成する工程は、
前記平坦化層上にカラーフィルタを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the CMOS image sensor element includes:
The method according to claim 9, further comprising forming a color filter on the planarizing layer. 前記感光性素子を形成する工程は、
前記感光性領域の上部にホール蓄積層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the photosensitive element includes:
The method of claim 1, further comprising forming a hole accumulation layer on the photosensitive region. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記感光性領域上に第１シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a first silicon oxide film on the photosensitive region;
The method according to claim 1, further comprising: forming a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. 前記第１シリコン酸化膜を形成する工程は、
前記感光性領域上に低圧化学気相蒸着法及び原子層蒸着法のうち一つを使用して蒸着する工程を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the first silicon oxide film includes:
The method of claim 12, further comprising depositing the photosensitive region using one of low pressure chemical vapor deposition and atomic layer deposition. 前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、
前記第１シリコン酸化膜上にプラズマ強化化学気相蒸着法を使用して蒸着する工程を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the silicon oxynitride film includes
The method of claim 12, further comprising depositing the first silicon oxide film using a plasma enhanced chemical vapor deposition method. 前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、
前記第１シリコン酸化膜上にプラズマ強化化学気相蒸着法を使用して、約２０−６０ｎｍの厚さに蒸着する工程を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the silicon oxynitride film includes
The method of claim 14, further comprising depositing the first silicon oxide film to a thickness of about 20-60 nm using a plasma enhanced chemical vapor deposition method. . 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film;
The method according to claim 12, further comprising: forming a silicon nitride film on the second silicon oxide film. 前記第２シリコン酸化膜を形成する工程は、
前記感光性領域上に化学気相蒸着法を使用して蒸着する工程を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the second silicon oxide film includes:
The method of manufacturing an image device according to claim 16, further comprising a step of depositing on the photosensitive region using a chemical vapor deposition method. 前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３ないし３.０に向上させることを特徴とする、請求項１２に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 12, wherein the step of heat-treating the silicon oxynitride film improves a refractive index of the silicon oxynitride film to about 2.3 to 3.0. 前記感光性領域の上部領域内に、前記反射防止膜をパターニングする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 1, further comprising a step of patterning the antireflection film in an upper region of the photosensitive region. 前記反射防止膜をパターニングする工程は、
前記反射防止膜上にフォトレジスト層を提供する工程と、
前記感光性領域の上部の前記フォトレジスト層をパターニングする工程と、
前記パターニングされたフォトレジスト層をエッチングマスクとして、前記反射防止膜の前記シリコン酸化窒化膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of patterning the antireflection film comprises the steps of:
Providing a photoresist layer on the antireflective coating;
Patterning the photoresist layer above the photosensitive region;
The method according to claim 19, further comprising: removing the silicon oxynitride film of the antireflection film using the patterned photoresist layer as an etching mask. 前記反射防止膜をパターニングする工程は、
前記反射防止膜上にハードマスク層を提供する工程と、
前記感光性領域の上部の前記ハードマスク層をパターニングする工程と、
前記パターニングされたハードマスク層をエッチングマスクとして、前記反射防止膜の前記シリコン酸化窒化膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of patterning the antireflection film comprises the steps of:
Providing a hard mask layer on the antireflective coating;
Patterning the hard mask layer on top of the photosensitive region;
The method according to claim 19, further comprising: removing the silicon oxynitride film of the antireflection film using the patterned hard mask layer as an etching mask. 前記反射防止膜のシリコン酸化窒化膜を除去する工程は、ＨＦ溶液を利用して除去することを特徴とする、請求項２１に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 21, wherein the step of removing the silicon oxynitride film of the antireflection film is performed using an HF solution. 前記反射防止膜を形成する工程は、
プラズマによる化学気相蒸着法を使用してシリコン酸化窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
2. The method of manufacturing an image element according to claim 1, further comprising a step of forming a silicon oxynitride film using a chemical vapor deposition method using plasma. 前記プラズマによる化学気相蒸着法は、プラズマ強化化学気相蒸着法を含むことを特徴とする、請求項２３に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 23, wherein the chemical vapor deposition method using plasma includes plasma enhanced chemical vapor deposition method. 前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３−３.０の範囲に向上させることを特徴とする、請求項２４に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 24, wherein the step of heat-treating the silicon oxynitride film improves a refractive index of the silicon oxynitride film to a range of about 2.3-3.0. . 前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、前記シリコン酸化窒化膜の屈折率を約２.３−３.０の範囲に向上させることを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。   2. The method of claim 1, wherein the step of heat-treating the silicon oxynitride film increases a refractive index of the silicon oxynitride film to a range of about 2.3-3.0. . 前記シリコン酸化窒化膜の熱処理は、前記シリコン酸化窒化膜を形成した直後に行うことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。   2. The method of manufacturing an image device according to claim 1, wherein the heat treatment of the silicon oxynitride film is performed immediately after the silicon oxynitride film is formed. 前記シリコン酸化窒化膜の熱処理は、後続するイメージ素子の製造工程中に行うことを特徴とする、請求項１に記載のイメージ素子の製造方法。   The method of manufacturing an image element according to claim 1, wherein the heat treatment of the silicon oxynitride film is performed during a subsequent process of manufacturing the image element. 半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子を形成する工程と、
前記感光性領域上に前記感光性素子の光子エネルギーの反射率を低め、シリコン酸化窒化膜を備え、屈折率が２.３−３.０である反射防止膜を形成する工程と、含むイメージ素子の製造方法。 Forming a photosensitive element including a photosensitive region in a semiconductor substrate;
Forming an antireflection film having a refractive index of 2.3-3.0, comprising a silicon oxynitride film on the photosensitive region, the photon energy reflectance of the photosensitive element being lowered, and a silicon oxynitride film; Manufacturing method. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記感光性素子に隣接し、屈折率が約２.０である反射防止膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化窒化膜の屈折率が２.３−３.０になるように前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程と、を含むことを特徴とする、請求項２９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming an antireflection film adjacent to the photosensitive element and having a refractive index of about 2.0;
30. The method of manufacturing an image element according to claim 29, further comprising a step of heat-treating the silicon oxynitride film so that a refractive index of the silicon oxynitride film becomes 2.3-3.0. . 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記感光性領域上に第１シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする、請求項２９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a first silicon oxide film on the photosensitive region;
30. The method of claim 29, further comprising: forming a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. 前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、
前記シリコン酸化膜上にプラズマ強化化学気相蒸着法を使用して蒸着する工程を含むことを特徴とする、請求項３１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the silicon oxynitride film includes
32. The method of claim 31, further comprising a step of depositing on the silicon oxide film using a plasma enhanced chemical vapor deposition method. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項３１に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film;
32. The method of manufacturing an image element according to claim 31, further comprising a step of forming a silicon nitride film on the second silicon oxide film. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記シリコン酸化窒化膜をプラズマによる化学気相蒸着法によって形成する工程を含むことを特徴とする、請求項２９に記載のイメージ素子の製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
30. The method of manufacturing an image element according to claim 29, further comprising a step of forming the silicon oxynitride film by chemical vapor deposition using plasma. 前記プラズマによる化学気相蒸着法は、プラズマ強化化学気相蒸着法を含むことを特徴とする、請求項３４に記載のイメージ素子の製造方法。   The method according to claim 34, wherein the chemical vapor deposition method using plasma includes plasma enhanced chemical vapor deposition method. 半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子を形成する工程と、
前記感光性領域の上部界面の反射率を減少させるために、前記感光性領域の上部または隣接部分にシリコン酸化窒化膜を含む反射防止膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするイメージセンサーの製造方法。 Forming a photosensitive element including a photosensitive region in a semiconductor substrate;
Forming an antireflective film including a silicon oxynitride film on or adjacent to the photosensitive region in order to reduce the reflectance of the upper interface of the photosensitive region. Manufacturing method. 前記反射防止膜を形成する工程は、
屈折率が約２.３−３.０である前記反射防止膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項３６に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
37. The method of manufacturing an image sensor according to claim 36, further comprising forming the antireflection film having a refractive index of about 2.3-3.0. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記感光性素子に隣接して屈折率が２.０である前記反射防止膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化窒化膜の屈折率が２.３−３.０になるように前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程と、を含むことを特徴とする、請求項３７に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming the antireflection film having a refractive index of 2.0 adjacent to the photosensitive element;
The method of manufacturing an image sensor according to claim 37, further comprising a step of heat-treating the silicon oxynitride film so that a refractive index of the silicon oxynitride film is 2.3-3.0. . 前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、
約６００℃より高い温度で熱処理する工程を含むことを特徴とする、請求項３８に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of heat treating the silicon oxynitride film includes:
39. The method of manufacturing an image sensor according to claim 38, further comprising a step of heat-treating at a temperature higher than about 600 degrees Celsius. 前記シリコン酸化窒化膜を熱処理する工程は、
約３０ないし３６０分間熱処理する工程を含むことを特徴とする、請求項３７に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of heat treating the silicon oxynitride film includes:
38. The method of manufacturing an image sensor according to claim 37, further comprising the step of heat-treating for about 30 to 360 minutes. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記感光性領域上に第１シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜上にシリコン酸化窒化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする、請求項３６に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a first silicon oxide film on the photosensitive region;
37. The method of manufacturing an image sensor according to claim 36, further comprising: forming a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film. 前記反射防止膜を形成する工程は、
前記シリコン酸化窒化膜上に第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする、請求項４１に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of forming the antireflection film includes:
Forming a second silicon oxide film on the silicon oxynitride film;
42. The image sensor manufacturing method according to claim 41, further comprising: forming a silicon nitride film on the second silicon oxide film. 前記シリコン酸化窒化膜を形成する工程は、
前記第１シリコン酸化膜上にプラズマ強化化学気相蒸着法によってシリコン酸化窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項３６に記載のイメージセンサーの製造方法。 The step of forming the silicon oxynitride film includes
37. The method of manufacturing an image sensor according to claim 36, further comprising a step of forming a silicon oxynitride film on the first silicon oxide film by a plasma enhanced chemical vapor deposition method. 半導体基板内に感光性領域を含む感光性素子と、
前記感光性領域の上部界面の反射率を減少させるために、前記感光性領域に隣接してシリコン酸化窒化膜を含む反射防止膜と、を備えるイメージセンサー。
A photosensitive element including a photosensitive region in a semiconductor substrate;
An image sensor comprising: an antireflection film including a silicon oxynitride film adjacent to the photosensitive region in order to reduce the reflectance of the upper interface of the photosensitive region.
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