JP2007080941A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 反射防止膜のパターニングによる重ね合わせ精度を必要以上に確保することなく、フォトダイオード上に島状の反射防止膜を形成する。フォトダイオード上に必要な面積の反射防止膜を自己整合的に形成することのできる高感度、低スミアのセンサを提供する。
【解決手段】 基板表面に、光電変換部と、電荷転送電極と、前記光電変換部を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子の製造方法であって、前記電荷転送電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上にレジストを形成する工程と、前記レジストを溶融し平坦化することによって前記電荷転送電極上の反射防止膜を露呈せしめる工程と、前記レジストをマスクとして、前記反射防止膜と、前記サイドウォールを除去する工程と、前記電荷転送電極を絶縁膜で被覆する工程と、前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達する遮光膜を形成する工程とを含む。
【選択図】なし
【解決手段】 基板表面に、光電変換部と、電荷転送電極と、前記光電変換部を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子の製造方法であって、前記電荷転送電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上にレジストを形成する工程と、前記レジストを溶融し平坦化することによって前記電荷転送電極上の反射防止膜を露呈せしめる工程と、前記レジストをマスクとして、前記反射防止膜と、前記サイドウォールを除去する工程と、前記電荷転送電極を絶縁膜で被覆する工程と、前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達する遮光膜を形成する工程とを含む。
【選択図】なし
Description
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に固体撮像素子の電荷転送電極に関する。
エリアセンサ等に用いられるＣＣＤを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどからなる光電変換部と、この光電変換部からの信号電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。
近年、カメラの小型化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。
そこで、感度を向上させるために、フォトダイオード（光電変換部）上には反射防止用の高屈折率膜を形成する一方、低スミア化のために光電変換部に開口を有するタングステン遮光膜を用いて、光電変換部上以外の領域を遮光する方法が用いられている。
例えば、光電変換部の受光領域を覆うように、反射防止膜を形成しパターニングした後、この上層に遮光膜を形成する方法が提案されている
例えば、光電変換部の受光領域を覆うように、反射防止膜を形成しパターニングした後、この上層に遮光膜を形成する方法が提案されている
この構造によれば、遮光膜７が確実に電荷転送部を覆うように形成することができるが、電荷転送電極との電気的耐圧を確保するために遮光膜の下層に酸化シリコン膜を形成したことで、シリコン基板との間で多重反射が生じ、電荷転送路に飛び込んだ斜め入射光がスミアを悪化させるという問題があった。スミアは、固体撮像素子に強い光が照射された場合、電荷転送部に光が到達し、そこで電荷が発生するために、画面上に帯状の撮像欠陥が現れる現象であり、高画素化に際して、電荷転送部を遮光膜で覆うとともに、光電変換部の開口部をしっかりと開口することは重要な課題となっている。
そこで、遮光膜を反射防止膜の下層に形成する方法も提案されているが、この場合も、タングステン遮光膜と電荷転送電極との電気的耐圧を確保するため、遮光膜の下層に酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成する必要がある。
そこで、遮光膜を反射防止膜の下層に形成する方法も提案されているが、この場合も、タングステン遮光膜と電荷転送電極との電気的耐圧を確保するため、遮光膜の下層に酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成する必要がある。
そこで、光電変換部上を覆うように反射防止膜のパターンを形成し、このエッジと自己整合するように遮光膜を形成する方法が提案されている（特許文献１）
この方法は、図８（ａ）乃至（ｅ）にその製造工程図を示すように、反射防止膜５上に平坦化膜１０としての酸化シリコン膜を形成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングし、フォトダイオード領域上にのみ選択的に残すようにしたのち、遮光膜９を形成することによって得られるものである。
この構造によれば、遮光膜９が確実に電荷転送部を覆うように形成することができ、スミアの影響はなくなり、高感度かつ低スミアの固体撮像素子を提供することができる。
しかしながら、この方法によれば、フォトリソグラフィによる合わせマージンをとる必要があり、これが微細化を阻む問題となっている。
しかしながら、この方法によれば、フォトリソグラフィによる合わせマージンをとる必要があり、これが微細化を阻む問題となっている。
このため、図８（ｃ）に示すように、反射防止膜上に形成される平坦化膜はフォトリソグラフィによりパターニングする必要がある。この、フォトリソグラフィ工程では重ねあわせ精度が必要であり、ずれると、感度が大きく低下する。
従って、極めて高度の重ね合わせ精度を必要とするという問題があった。しかしながらフォトリソグラフィによる合わせ精度の向上は極めて困難であった。
従って、極めて高度の重ね合わせ精度を必要とするという問題があった。しかしながらフォトリソグラフィによる合わせ精度の向上は極めて困難であった。
このように、図８に示した従来の固体撮像素子では、反射防止膜と平坦化膜とのパターニングに際して位置ずれが深刻な問題なっており、感度のばらつきやスミアの悪化を生じることがあった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、反射防止膜のパターニングによる重ね合わせ精度を必要以上に確保することなく、フォトダイオード上に島状の反射防止膜を形成することを目的とする。
また本発明は、フォトダイオード上に必要な面積の反射防止膜を自己整合的に形成することのできる高感度、低スミアのセンサを提供することを目的とする。
また本発明は、フォトダイオード上に必要な面積の反射防止膜を自己整合的に形成することのできる高感度、低スミアのセンサを提供することを目的とする。
そこで本発明は、基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記光電変換部の受光領域を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子の製造方法であって、前記反射防止膜の形成工程が、電荷転送電極を形成後、前記電荷転送電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、サイドウォールの形成された前記基板表面に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上にレジストを形成する工程と、前記レジストを溶融し平坦化することによって前記電荷転送電極上の反射防止膜を露呈せしめる工程と、前記レジストをマスクとして、前記反射防止膜を除去する工程と、前記サイドウォールを除去する工程と、前記電荷転送電極を絶縁膜で被覆する工程と、前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲む遮光膜を形成する工程とを含む。
この構成によれば、反射防止膜のパターニングが、電荷転送電極に対してサイドウォールを介して自己整合的になされるため、フォトリソグラフィ工程における位置ずれなどを生じることもなく、極めて高精度のパターニングが可能となり、センサ面積を最大限に利用することができ、高感度化および低スミア化をはかることができる。
この構成によれば、反射防止膜のパターニングが、電荷転送電極に対してサイドウォールを介して自己整合的になされるため、フォトリソグラフィ工程における位置ずれなどを生じることもなく、極めて高精度のパターニングが可能となり、センサ面積を最大限に利用することができ、高感度化および低スミア化をはかることができる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記遮光膜を形成する工程が、遮光膜を成膜後、フォトリソグラフィによりパターニングする工程を含む。
この構成によれば、遮光膜のパターニングがフォトリソグラフィを用いてなされるため、より信頼性の向上をはかることができる。
この構成によれば、遮光膜のパターニングがフォトリソグラフィを用いてなされるため、より信頼性の向上をはかることができる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記サイドウォールを形成する工程に先立ち、前記電荷転送電極をマスクとして、光電変換部上のゲート酸化膜の少なくとも一部をエッチングする工程を含む。
この構成によれば、光電変換部上でゲート酸化膜が除去されているため、反射防止膜がより基板に近接して形成され得ることになり、さらに遮光膜の下端レベルもその分低い位置まで下げることができるため、より確実に光の回り込みを防ぐことのできる構造を提供することができる。
この構成によれば、光電変換部上でゲート酸化膜が除去されているため、反射防止膜がより基板に近接して形成され得ることになり、さらに遮光膜の下端レベルもその分低い位置まで下げることができるため、より確実に光の回り込みを防ぐことのできる構造を提供することができる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記ゲート酸化膜をエッチングする工程は、基板表面を露呈させる工程であるものを含む。
この構成により、反射防止膜がより低い位置に形成され得ることになり、より確実に光の回り込みを防ぐことが可能となる。
この構成により、反射防止膜がより低い位置に形成され得ることになり、より確実に光の回り込みを防ぐことが可能となる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記基板表面を露呈させる工程の後、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことにより基板表面を酸化膜で覆う工程を含むものを含む。
この構成により、高品質の酸化シリコン膜を低温下で形成可能であり、基板内に形成される素子領域の拡散長の伸びを抑制しつつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
この構成により、高品質の酸化シリコン膜を低温下で形成可能であり、基板内に形成される素子領域の拡散長の伸びを抑制しつつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記サイドウォールを形成する工程は、ＣＶＤ法により多結晶シリコン層を形成する工程を含む。
この構成により、低温下で効率よくサイドウォールを形成することが可能である。
この構成により、低温下で効率よくサイドウォールを形成することが可能である。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって酸化シリコン膜を形成する工程を含む。
この構成により、遮光膜と電荷転送電極との間に、低温下で緻密かつ高品質の酸化シリコ膜を形成することができ、上記と同様、素子領域の拡散長の伸びを抑制しつつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
この構成により、遮光膜と電荷転送電極との間に、低温下で緻密かつ高品質の酸化シリコ膜を形成することができ、上記と同様、素子領域の拡散長の伸びを抑制しつつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記反射防止膜を形成する工程は、窒化シリコン膜を形成する工程であるものを含む。
この構成により、緻密で信頼性の高い反射防止膜の形成が可能となる。
この構成により、緻密で信頼性の高い反射防止膜の形成が可能となる。
また本発明は、基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記光電変換部の受光領域を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子であって、前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲むように形成された遮光膜を備えている。
この構成により、多重反射による電荷転送部への光の回り込みを遮断し、高精度かつ高感度の固体撮像素子を提供することが可能となる。
この構成により、多重反射による電荷転送部への光の回り込みを遮断し、高精度かつ高感度の固体撮像素子を提供することが可能となる。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記電荷転送部に形成されたゲート酸化膜の少なくとも一部が光電変換部上で、除去されている。
この構成により、光電変換部上でゲート酸化膜が除去されているため、反射防止膜がより基板に近接して形成され得ることになり、さらに遮光膜の下端レベルもその分低い位置まで下げることができるため、より確実に光の回り込みを防ぐことのできる構造を提供することができる。
この構成により、光電変換部上でゲート酸化膜が除去されているため、反射防止膜がより基板に近接して形成され得ることになり、さらに遮光膜の下端レベルもその分低い位置まで下げることができるため、より確実に光の回り込みを防ぐことのできる構造を提供することができる。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記光電変換部表面はゲート酸化膜が除去されており、低温プラズマによるラジカル酸化膜を介して反射防止膜が形成されている。
この構成により、緻密で信頼性の高い絶縁が可能となる。
この構成により、緻密で信頼性の高い絶縁が可能となる。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記反射防止膜と前記遮光膜との間に、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって形成された酸化シリコン膜が介在せしめられたものを含む。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記反射防止膜は、窒化シリコン膜であるものを含む。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記遮光膜はタングステンであるものを含む。
また本発明は、前記固体撮像素子において、前記タングステン膜は、窒化チタン層を介して形成されたものを含む。
本発明によれば、高度の重ね合わせ精度が不要となるため、高価な露光装置が不要となり、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また光電変換部上に形成したい島状の反射防止膜形状をポリシリコンサイドウォールの幅すなわちデポ膜厚で調整することが可能となり、セルフアラインでの構成が可能となる。
さらにまた低温プラズマによるラジカル酸化を用いて絶縁膜などを形成するため、素子領域の不純物の拡散長の伸びを抑制することができ、かつ遮光膜の下端レベルを下げることにより、基板との間の距離を低減し、斜め入射光の多重反射を防止することができる。
また光電変換部上に形成したい島状の反射防止膜形状をポリシリコンサイドウォールの幅すなわちデポ膜厚で調整することが可能となり、セルフアラインでの構成が可能となる。
さらにまた低温プラズマによるラジカル酸化を用いて絶縁膜などを形成するため、素子領域の不純物の拡散長の伸びを抑制することができ、かつ遮光膜の下端レベルを下げることにより、基板との間の距離を低減し、斜め入射光の多重反射を防止することができる。
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、光電変換部に反射防止膜７を形成した固体撮像素子において、電荷転送電極上を覆う遮光膜９が、反射防止膜７の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲むように形成されている。この構成により、多重反射による電荷転送部への光の回り込みを遮断し、高精度かつ高感度の固体撮像素子を提供することが可能となる。ここで、反射防止膜は窒化シリコン膜で構成され、その上層および下層が低温プラズマを用いた酸化シリコン膜からなる絶縁膜で覆われている。ここで図１は断面概要図、図２は平面概要図であり、図１は図２のＡ−Ａ断面図である。
（実施の形態１）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、光電変換部に反射防止膜７を形成した固体撮像素子において、電荷転送電極上を覆う遮光膜９が、反射防止膜７の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲むように形成されている。この構成により、多重反射による電荷転送部への光の回り込みを遮断し、高精度かつ高感度の固体撮像素子を提供することが可能となる。ここで、反射防止膜は窒化シリコン膜で構成され、その上層および下層が低温プラズマを用いた酸化シリコン膜からなる絶縁膜で覆われている。ここで図１は断面概要図、図２は平面概要図であり、図１は図２のＡ−Ａ断面図である。
他の構造は通例の固体撮像素子と同様であり、図１に示すように、シリコン基板１内には、フォトダイオードを構成する光電変換部３０（３０ａ、３０ｂ）、電荷転送チャネル３３、チャネルストップ領域３２、電荷読み出し領域３４が形成され、シリコン基板１表面には、ゲート酸化膜２が形成される。
なおこのゲート酸化膜２は、酸化シリコン膜２ａと窒化シリコン膜２ｂと酸化シリコン膜２ｃとの３層構造膜で構成される。そして光電変換部３０上ではゲート酸化膜２のすべてが除去されており、低温プラズマによるラジカル酸化を用いた酸化シリコン膜５上に反射防止膜としての窒化シリコン膜７と、低温プラズマによるラジカル酸化を用いた酸化シリコン膜８とが形成されている。この酸化シリコン膜５および８は光電変換部から電荷転送部上まで一体的に覆うように形成されている。
ゲート酸化膜２表面には、電荷転送電極（第１層導電性膜３ａからなる第１層電極、第２層導電性膜３ｂからなる第２層電極）が、電極間絶縁膜４をはさんで並置されるように形成され、単層電極構造を構成している。そして光電変換部３０に開口を持つように形成されたタングステン膜からなる遮光膜９の下層に、表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたＢＰＳＧ（borophospho silicate glass）膜からなる平坦化膜１０が形成されている。また平坦化膜１０の上層は、窒化シリコン膜２０と有機系膜からなる透光性膜２２とからなる平坦化膜を具備し、さらにこの平坦化膜上に、フィルタ５０およびレンズ６０を形成してなることを特徴とするものである。６１はフィルタ上平坦化膜である。
これにより、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図２では図示していないが、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、形成される。
なお、図２においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域３０と電荷転送部４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
また、この例では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
次にこの固体撮像素子の製造工程について図３乃至７を参照しつつ詳細に説明する。
まず、通例の方法で、ｐウェル１Ｐの形成されたシリコン基板１上に光電変換部と電荷転送部とを形成する。例えば電荷転送部は以下のように形成される。不純物濃度１．０×１０１６ｃｍ−３程度のｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚２５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
まず、通例の方法で、ｐウェル１Ｐの形成されたシリコン基板１上に光電変換部と電荷転送部とを形成する。例えば電荷転送部は以下のように形成される。不純物濃度１．０×１０１６ｃｍ−３程度のｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚２５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
続いて、このゲート酸化膜２上に、第１層多結晶シリコン膜３ａと形成し、パターニングして、表面酸化を行い酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜４を形成した後、第２層多結晶シリコン膜３ｂを形成し、パターニングする。
そして、ＣＭＰにより第１層多結晶シリコン膜３ａおよび第２層多結晶シリコン膜３ｂの表面を露呈せしめる（図３（ｂ））。
そして、ＣＭＰにより第１層多結晶シリコン膜３ａおよび第２層多結晶シリコン膜３ｂの表面を露呈せしめる（図３（ｂ））。
この後、低温プラズマを用いたラジカル酸化により、膜厚１０〜４０ｎｍ程度の酸化シリコン膜５を形成する（図３（ｃ））。この状態でフォトダイオードを形成するためのイオン注入を行いｎ層３０ａおよびｐ層３０ｂを形成し、さらにＣＶＤ法により多結晶シリコン膜６を形成する（図４（ａ））。
この後、異方性エッチングにより、電荷転送電極の側壁に多結晶シリコン膜６を残し、サイドウォール（多結晶シリコン膜）６を形成する（図４（ｂ））。
そして、ＣＶＤ法により、反射防止膜７としての窒化シリコン膜を形成する（図４（ｃ））。
そしてレジストＲ１を塗布し（図４（ｄ））、加熱しレジストを流動化させ、電極部上の反射防止膜としての窒化シリコン膜７を露呈させる（図５（ａ））。
この後、窒化シリコン膜を酸素を主成分とした等方性エッチングによりエッチングし、レジストＲ１下の反射防止膜７を残す（図５（ｂ））。
そして、フッ素ガスを用いた等方性エッチングにより、サイドウォール（多結晶シリコン膜）６を除去した（図５（ｃ））後、さらに、酸素を用いたＲＩＥによりレジストＲ１をアッシングして除去することにより、反射防止膜７は電荷転送電極に対して自己整合的にパターニングされる（図５（ｄ））。アッシング後、過酸化水素水を用いてウェット処理を行うことにより、エッチング残渣を除去するようにするのが望ましい。
この後、窒化シリコン膜を酸素を主成分とした等方性エッチングによりエッチングし、レジストＲ１下の反射防止膜７を残す（図５（ｂ））。
そして、フッ素ガスを用いた等方性エッチングにより、サイドウォール（多結晶シリコン膜）６を除去した（図５（ｃ））後、さらに、酸素を用いたＲＩＥによりレジストＲ１をアッシングして除去することにより、反射防止膜７は電荷転送電極に対して自己整合的にパターニングされる（図５（ｄ））。アッシング後、過酸化水素水を用いてウェット処理を行うことにより、エッチング残渣を除去するようにするのが望ましい。
このようにして形成された反射防止膜７上に、低温プラズマを用いたラジカル酸化により、膜厚５０ｎｍ程度の酸化シリコン膜８を形成する（図６（ａ））。
そして、密着性層としてのＴｉＮ層９Ｓを形成した後（図６（ｂ））、遮光膜９を形成する。
すなわち、ＣＶＤ法により遮光膜９としてのタングステン膜を形成し（図７（ａ））、フォトリソグラフィを用いてレジストパターンＲ２を形成し（図７（ｂ））、このレジストパターンＲ２をマスクとして遮光膜９に開口を形成する（図７（ｃ）。
続いて、この上層にＢＰＳＧ膜を形成し、加熱リフローすることにより、平坦化膜１０を形成する。
そしてこの上層に有機アルミを用いたＣＶＤ法によりアルミニウム薄膜（図示せず）を形成し、パターニングした後、窒化シリコン膜２０と平坦化膜２２としての有機系膜を形成する。
そしてこの上層にカラーフィルタ層５０を形成し、さらに、有機系膜からなるフィルタ上平坦化膜６１を形成した後、マイクロレンズ６０を形成し、図１および図２に示したような固体撮像素子を得る。
またこの方法によれば、反射防止膜７は電荷転送電極の側壁に自己整合的に形成されるため、位置ずれもなく形成可能であり、マージンも不要で、最大限に有効に面積を使用することができ、高感度化および高精度化が可能となる。またこの反射防止膜は低温プラズマによるラジカル酸化によって形成した高品質の絶縁膜で挟まれているため、薄型化を図ることができ、多重反射を防止すると共に、光の減衰を抑制することができ、高精度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。
この方法によれば、重ねあわせ精度の高い高価な露光装置を用いることなく、高精度でかつ高感度の固体撮像素子を形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。
またこの反射防止膜と電荷転送電極との距離についてはサイドウォールを形成する多結晶シリコン膜の膜厚を調整することにより、容易に調整可能である。
さらにまた低温プラズマを用いたラジカル酸化を適用することにより、拡散長の伸びを防止することができるとともに、薄く高品質の絶縁膜を形成することができ、固体撮像素子の薄型化、高集積化にも寄与する。
また、反射防止膜をはさむように、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５および８で表面全体を覆うようにしているため、絶縁性を高めかつ基板内への水分などの浸入を抑制することができるとともに不純物ブロック効果があるため、平坦化膜をＢＰＳＧで構成した場合にも、信頼性の低下を招くことなく良好な特性を維持することができる。
またパッシベーション性が高いため、この上層は平坦化膜として有機系膜のみを用いた場合にも信頼性を維持することができる。
またこの反射防止膜と電荷転送電極との距離についてはサイドウォールを形成する多結晶シリコン膜の膜厚を調整することにより、容易に調整可能である。
さらにまた低温プラズマを用いたラジカル酸化を適用することにより、拡散長の伸びを防止することができるとともに、薄く高品質の絶縁膜を形成することができ、固体撮像素子の薄型化、高集積化にも寄与する。
また、反射防止膜をはさむように、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５および８で表面全体を覆うようにしているため、絶縁性を高めかつ基板内への水分などの浸入を抑制することができるとともに不純物ブロック効果があるため、平坦化膜をＢＰＳＧで構成した場合にも、信頼性の低下を招くことなく良好な特性を維持することができる。
またパッシベーション性が高いため、この上層は平坦化膜として有機系膜のみを用いた場合にも信頼性を維持することができる。
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、光電変換部上ではゲート酸化膜２を完全に除去し、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５で表面全体を覆うようにしているが、ゲート酸化膜２をＯＮＯ膜で構成した場合、この上層に反射防止膜を形成するようにしてもよい。
前記実施の形態１では、光電変換部上ではゲート酸化膜２を完全に除去し、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５で表面全体を覆うようにしているが、ゲート酸化膜２をＯＮＯ膜で構成した場合、この上層に反射防止膜を形成するようにしてもよい。
（実施の形態３）
前記実施の形態１では、反射防止膜をはさむように、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５および８で表面全体を覆うようにしたが、パッシベーション性は若干低下するのを許せば、いずれかを省略してもよい。
前記実施の形態１では、反射防止膜をはさむように、ラジカル酸化による酸化シリコン膜５および８で表面全体を覆うようにしたが、パッシベーション性は若干低下するのを許せば、いずれかを省略してもよい。
また遮光性の金属としてはタングステンに限定されることなくチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など適宜変更可能である。
なお、製造方法については前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
以上説明してきたように、本発明によれば、容易にフォトダイオード上に島状の反射防止膜を制御性よく、自己整合的に形成することができ、高感度化およびスミアの低減をはかることができることから、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。また、光導波路内にカラーフィルタ材料や蛍光剤などを充填することにより、混色を防ぐと共に縦方向のシュリンクをはかることができ光入射角に対するマージンを減少することができる。
１ シリコン基板
２ ゲート酸化膜
３ａ 第１層多結晶シリコン膜
３ｂ 第２層多結晶シリコン膜
３ 電荷転送電極
４ 電極間絶縁膜
５ 酸化シリコン膜（絶縁膜）
６ 多結晶シリコン膜（サイドウォール）
８ 酸化シリコン膜（絶縁膜）
７ 反射防止膜
９ 遮光膜
１０ 平坦化膜（ＢＰＳＧ膜）
２０ 平坦化膜
２２ 透光性膜
３０ 光電変換部
４０ 電荷転送部
５０ カラーフィルタ
６０ マイクロレンズ
６１ 平坦化膜
２ ゲート酸化膜
３ａ 第１層多結晶シリコン膜
３ｂ 第２層多結晶シリコン膜
３ 電荷転送電極
４ 電極間絶縁膜
５ 酸化シリコン膜（絶縁膜）
６ 多結晶シリコン膜（サイドウォール）
８ 酸化シリコン膜（絶縁膜）
７ 反射防止膜
９ 遮光膜
１０ 平坦化膜（ＢＰＳＧ膜）
２０ 平坦化膜
２２ 透光性膜
３０ 光電変換部
４０ 電荷転送部
５０ カラーフィルタ
６０ マイクロレンズ
６１ 平坦化膜
Claims (15)
- 基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記光電変換部の受光領域を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子の製造方法であって、
前記反射防止膜の形成工程が、
電荷転送電極を形成後、前記電荷転送電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
サイドウォールの形成された前記基板表面に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜上にレジストを形成する工程と、
前記レジストを溶融し平坦化することによって前記電荷転送電極上の反射防止膜を露呈せしめる工程と、
前記レジストをマスクとして、前記反射防止膜を除去する工程と、
前記サイドウォールを除去する工程と、
前記電荷転送電極を絶縁膜で被覆する工程と、
前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲む遮光膜を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記遮光膜を形成する工程は、遮光膜を成膜後フォトリソグラフィによりパターニングする工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記サイドウォールを形成する工程に先立ち、
前記電荷転送電極をマスクとして、光電変換部上のゲート酸化膜の少なくとも一部をエッチングする工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ゲート酸化膜をエッチングする工程は、基板表面を露呈させる工程である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記基板表面を露呈させる工程の後、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことにより基板表面を酸化膜で覆う工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記サイドウォールを形成する工程は、ＣＶＤ法により多結晶シリコン層を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を形成する工程は、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって酸化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記反射防止膜を形成する工程は、窒化シリコン膜を形成する工程である固体撮像素子の製造方法。 - 基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記光電変換部の受光領域を覆う反射防止膜とを具備した固体撮像素子であって、
前記反射防止膜の上面レベルよりも下まで到達すると共に前記反射防止膜の周りを囲むように形成された遮光膜を備えた固体撮像素子。 - 請求項９に記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送部に形成されたゲート酸化膜の少なくとも一部が光電変換部上で、除去されている固体撮像素子。 - 請求項１０に記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換部表面はゲート酸化膜が除去されており、
低温プラズマによるラジカル酸化膜を介して反射防止膜が形成されている固体撮像素子。 - 請求項９に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜と前記遮光膜との間に、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって形成された酸化シリコン膜が介在せしめられた固体撮像素子。 - 請求項９に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜は、窒化シリコン膜である固体撮像素子。 - 請求項９に記載の固体撮像素子であって、
前記遮光膜はタングステンである固体撮像素子。 - 請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記タングステン膜は、窒化チタン層を介して形成された固体撮像素子。
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| JP2010040942A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 |
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