JP6711597B2 - Solid-state imaging device manufacturing method, solid-state imaging device, and imaging system having the same - Google Patents

Solid-state imaging device manufacturing method, solid-state imaging device, and imaging system having the same Download PDF

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Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、及びそれを有する撮像システムに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device manufacturing method, a solid-state imaging device, and an imaging system having the same.

ＣＭＯＳイメージセンサに代表されるアクティブピクセル型固体像装置では、近年グローバル電子シャッタ機能を持たせた構成が提案されている。 In recent years, active pixel type solid-state image devices represented by CMOS image sensors have been proposed to have a global electronic shutter function.

グローバル電子シャッタ機能を持つ固体撮像装置は、光電変換を行う受光部と、受光部で光電変換されて発生した電荷を保持する電荷保持部を持つ。この時、電荷保持部に光が入射し光電変換が起こると、ノイズ信号となってしまい画質が劣化する恐れがあるため、電荷保持部は遮光膜で覆い光の入射を防ぐ必要がある。 A solid-state imaging device having a global electronic shutter function has a light receiving unit that performs photoelectric conversion and a charge holding unit that holds charges generated by photoelectric conversion in the light receiving unit. At this time, if light enters the charge holding portion and photoelectric conversion occurs, it becomes a noise signal and image quality may be deteriorated. Therefore, the charge holding portion needs to be covered with a light shielding film to prevent light from entering.

遮光構造を有する固体撮像装置では、基板と遮光膜の間に光学的に透明な絶縁膜が存在するため、この絶縁膜から侵入する光を防ぐことにより遮光性能が向上する。 In a solid-state imaging device having a light-shielding structure, since an optically transparent insulating film exists between the substrate and the light-shielding film, the light-shielding performance is improved by preventing light from penetrating from this insulating film.

特許文献１では、ゲート電極、サイドウォール形成後に遮光膜を形成する事でゲート電極側壁部の遮光膜被覆性を向上させている。 In Patent Document 1, the light-shielding film is formed after the gate electrode and the sidewall are formed to improve the light-shielding film coverage of the side wall of the gate electrode.

特開２０１４−２２４２１号公報JP, 2014-22421, A

画素部において、遮光膜の下にサイドウォールが形成されたトランジスタを有する固体撮像装置において、ゲート電極形成後にサイドウォールを形成する際、エッチングにより露出している半導体領域にダメージが発生することがある。 In a solid-state imaging device having a transistor in which a sidewall is formed under a light-shielding film in a pixel portion, when a sidewall is formed after forming a gate electrode, an exposed semiconductor region may be damaged by etching. ..

本発明の一様態は、
基板内に、光電変換部の第１の半導体領域と、電荷保持部の第２の半導体領域を形成し、
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第１のトランジスタの第１のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第２のトランジスタの第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極および前記第２のゲート電極の形成後、前記基板上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜が前記第１の半導体領域および前記第２の半導体領域上に残るように、前記第２の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１のゲート電極の側面および前記第２のゲート電極の側面に、前記第１の絶縁膜を介して、それぞれ、第１の構造体および第２の構造体を形成し、
前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第１の構造体の上部の側面は、前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第２の構造体の上部の側面は、前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置の製造方法に関する。 One aspect of the present invention is
Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
Forming a second insulating film on the first insulating film;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
A film is formed after the formation of the first structure and the second structure, and a part of the film is etched, whereby the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second Forming a light-shielding film on the gate electrode of
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.

また、本発明の別の一様態は、
第１の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第２の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第２のトランジスタと、
前記第１の半導体領域、前記第１のトランジスタの第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第１の構造体と、
前記第２のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第２の構造体と、
前記第１の絶縁膜、前記第１の構造体、および前記第２の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、固体撮像装置に関する。 Further, another aspect of the present invention is
A photoelectric conversion part having a first semiconductor region;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding portion which holds the charges transferred by the first transistor and has a second semiconductor region;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A light-shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure;
Have
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
The present invention relates to a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.

また、本発明の一様態は、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力を処理する信号処理部と、
を有し、
前記固体撮像装置は、
第１の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第２の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第２のトランジスタと、
前記第１の半導体領域、前記第１のトランジスタの第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第１の構造体と、
前記第２のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第２の構造体と、
前記第１の絶縁膜、前記第１の構造体、および前記第２の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、撮像システムに関する。 Further, one aspect of the present invention is
A solid-state imaging device,
A signal processing unit that processes the output of the solid-state imaging device;
Have
The solid-state imaging device,
A photoelectric conversion part having a first semiconductor region;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding portion which holds the charges transferred by the first transistor and has a second semiconductor region;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A light-shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure;
Have
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
The present invention relates to an imaging system, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end portion of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate.

遮光膜の下に存在するトランジスタのゲート電極の側面に、上部がゲート電極と反対側に向かって凸の曲面形状を有する構造体を設けることで、遮光膜の下地の段差が緩やかになり、遮光膜の膜厚不均一化を抑制することができる。 By providing a structure with a curved surface whose upper portion is convex toward the side opposite to the gate electrode on the side surface of the gate electrode of the transistor existing under the light shielding film, the step of the underlayer of the light shielding film becomes gentle and It is possible to suppress nonuniformity of the film thickness.

また、前記構造体の形成時に、半導体領域上に絶縁膜があることで、エッチングにより前記半導体領域にダメージが発生するのを低減することができる。 In addition, since the insulating film is provided on the semiconductor region when the structure is formed, damage to the semiconductor region due to etching can be reduced.

実施の形態１、２、３に係る固体撮像装置の一部の等価回路図である。FIG. 4 is a partial equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device according to the first, second, and third embodiments. 実施の形態１、２、３に係る固体撮像装置の一部の平面模式図である。3 is a schematic plan view of a part of the solid-state imaging device according to Embodiments 1, 2, and 3. FIG. 実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 実施の形態２に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the second embodiment. 実施の形態２に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the second embodiment. 実施の形態３に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the third embodiment. 実施の形態３に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to the third embodiment. 実施の形態４に係る撮像システムの一例のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of an example of an imaging system according to a fourth embodiment.

本明細書で、ある層が他の層又は基板“上”にあると記述される場合、その層は他の層又は基板の直上にあってもよく、また、間に別の層が介在していてもよい。ある部材が他の部材の”直上”にあると記述されている場合、その部材は他の部材の上に、かつ他の部材に接して設けられている。 When a layer is described herein as "on" another layer or substrate, that layer may be directly on top of the other layer or substrate, with another layer interposed therebetween. May be. When an element is described as being "directly above" another element, that element is provided above and in contact with the other element.

本明細書で同一参照符号は、同一又は類似した部材であるか、或いは同一又は類似した機能を有する部材を示すものとする。 In the present specification, the same reference numerals indicate the same or similar members or members having the same or similar functions.

（実施の形態１）
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 (Embodiment 1)
Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１Ａは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の等価回路図、図１Ｂは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の平面模式図である。ここでは、画素部５０１の一部として、電荷保持部を有する画素４０１が３行３列で配列した構成を示している。 FIG. 1A is an equivalent circuit diagram of a part of the solid-state imaging device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic plan view of a part of the solid-state imaging device according to the present embodiment. Here, as a part of the pixel portion 501, pixels 401 each having a charge holding portion are arranged in three rows and three columns.

画素部５０１は、遮光膜３０３、受光部である光電変換部４０２、電荷保持部４０３、フローティングディフュージョン部４０４（以下ＦＤ部）、電源部４０５、及び画素出力部４０６を有する。また、画素部５０１は、図１Ａに示すように、光電変換部４０２の電荷を転送する第１の転送用トランジスタ４、電荷保持部４０３から電荷を転送する第２の転送用トランジスタ５、ＦＤ部の電荷をリセットするリセット用トランジスタ９を有する。さらに、画素部５０１は、増幅用トランジスタ１０、選択用トランジスタ７、電荷の排出部となるオーバーフロードレイン（以下ＯＦＤ）用トランジスタ６を有する。 The pixel portion 501 includes a light shielding film 303, a photoelectric conversion portion 402 that is a light receiving portion, a charge holding portion 403, a floating diffusion portion 404 (hereinafter, FD portion), a power supply portion 405, and a pixel output portion 406. Further, as shown in FIG. 1A, the pixel unit 501 includes a first transfer transistor 4 that transfers the charges of the photoelectric conversion unit 402, a second transfer transistor 5 that transfers the charges from the charge holding unit 403, and an FD unit. It has a resetting transistor 9 for resetting the electric charges of. Further, the pixel portion 501 has an amplification transistor 10, a selection transistor 7, and an overflow drain (hereinafter, OFD) transistor 6 which serves as a charge discharging portion.

図２Ａは、図１Ｂで示した固体撮像装置の一部の断面模式図であり、画素部の図１ＢにおいてＡ−Ｂで示した部分の断面、及び周辺回路部５０２の任意のトランジスタの断面部である。基板１００は半導体基板であり、ウェル１０１及び１０２と素子分離部１０３を有する。 2A is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device shown in FIG. 1B, and shows a cross section of a portion of the pixel portion indicated by AB in FIG. 1B and a cross-sectional portion of an arbitrary transistor in the peripheral circuit portion 502. Is. The substrate 100 is a semiconductor substrate and has wells 101 and 102 and an element isolation portion 103.

第１の転送用トランジスタ４はゲート電極６００を有し、第２の転送用トランジスタ５はゲート電極６０１を有し、リセット用トランジスタ９はゲート電極６０２を有する。また、増幅用トランジスタ１０はゲート電極６０３を有し、選択用トランジスタ８はゲート電極６０４を有し、ＯＦＤ用トランジスタ６はゲート電極４１５を有する。これらの平面図を図１Ｂに示す。 画素部５０１のウェル１０１中には、光電変換部４０２を構成するＮ型の半導体領域４２０、電荷保持部４０３を構成するＮ型の半導体領域４２１、ＦＤ部４０４を構成するＮ型の半導体領域４２２が形成されている。また、Ｎ型の半導体領域４２０及び４２１の上部には、表面保護層として機能するＰ型の半導体領域４３０及び４３１が形成されている。画素部５０１のウェル１０１中には、他にも画素部トランジスタのソース・ドレインとして機能するＮ型の半導体領域４２３及び４２４、画素出力部４０６を構成するＮ型の半導体領域４２５が配されている。 The first transfer transistor 4 has a gate electrode 600, the second transfer transistor 5 has a gate electrode 601, and the reset transistor 9 has a gate electrode 602. The amplification transistor 10 has a gate electrode 603, the selection transistor 8 has a gate electrode 604, and the OFD transistor 6 has a gate electrode 415. These plan views are shown in FIG. 1B. In the well 101 of the pixel portion 501, an N-type semiconductor region 420 that forms the photoelectric conversion unit 402, an N-type semiconductor region 421 that forms the charge holding unit 403, and an N-type semiconductor region 422 that forms the FD unit 404. Are formed. Further, P-type semiconductor regions 430 and 431 functioning as a surface protection layer are formed on the N-type semiconductor regions 420 and 421. In addition to the well 101 of the pixel portion 501, N-type semiconductor regions 423 and 424 functioning as the source/drain of the pixel portion transistor and an N-type semiconductor region 425 forming the pixel output portion 406 are arranged. ..

周辺回路部５０２のウェル１０２中には、周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインとして機能する半導体領域４２６、４２７、及び４２８が形成されている。周辺回路部のトランジスタのソース・ドレイン及びゲート電極の上部には、コンタクトプラグの接合部の抵抗を低くするため、シリサイド層４３２が形成されている。シリサイド層４３２としては、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、またはニッケルシリサイド等のシリサイド膜を用いることができる。 In the well 102 of the peripheral circuit portion 502, semiconductor regions 426, 427, and 428 that function as the source/drain of the transistors in the peripheral circuit portion are formed. A silicide layer 432 is formed on the source/drain and the gate electrode of the transistor in the peripheral circuit portion in order to reduce the resistance of the contact portion of the contact plug. As the silicide layer 432, a silicide film of cobalt silicide, titanium silicide, nickel silicide, or the like can be used.

平面視において、光電変換部４０２に隣り合うようにして第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３に隣り合うようにして第２の転送トランジスタのゲート電極６０１が、形成されている。また、リセット用トランジスタのゲート電極６０２、増幅用トランジスタのゲート電極６０３、及び選択用トランジスタのゲート電極６０４がウェル１０１上に配されている。周辺回路部のトランジスタのゲート電極６０５、６０６は、ウェル１０２上に配されている。 In plan view, the gate electrode 600 of the first transfer transistor is formed so as to be adjacent to the photoelectric conversion unit 402, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor is formed so as to be adjacent to the charge holding unit 403. Further, the gate electrode 602 of the reset transistor, the gate electrode 603 of the amplification transistor, and the gate electrode 604 of the selection transistor are arranged on the well 101. Gate electrodes 605 and 606 of the transistors in the peripheral circuit section are arranged on the well 102.

ここで、ゲート電極６００及び６０１上に絶縁層を形成し、その上に遮光膜を形成した場合、ゲート電極６００及び６０１の端部で、遮光膜の膜厚が局所的に小さくなり、遮光性能が低下することがある。遮光性能が低下すると、例えば電荷保持部に照射された光により光電変換が起こり、ノイズ信号が生成される恐れがある。 Here, when an insulating layer is formed on the gate electrodes 600 and 601, and a light-shielding film is formed thereon, the film thickness of the light-shielding film locally decreases at the end portions of the gate electrodes 600 and 601 and the light-shielding performance is reduced. May decrease. When the light shielding performance is deteriorated, for example, photoelectric conversion occurs due to the light with which the charge holding portion is irradiated, and a noise signal may be generated.

したがって、遮光膜の膜厚低下を抑制するため、ゲート電極６００の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極６００側にある構造体を設ける。同様に、ゲート電極６０１の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極６０１側にある構造体を設ける。これにより、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面（ここでは、ゲート電極６００、６０１の上面、及び構造体８１３及び８１４の側面をつなげた面）の起伏が緩やかになるため、遮光膜の膜厚低下を抑制することができる。 Therefore, in order to suppress the reduction in the thickness of the light-shielding film, a structure in which at least the upper side surface is a curved surface and the center of curvature of the curved surface is on the gate electrode 600 side is provided on the side surface of the gate electrode 600. Similarly, a structure in which at least an upper side surface is a curved surface and a center of curvature of the curved surface is on the gate electrode 601 side is provided on a side surface of the gate electrode 601. Accordingly, the surface of the light-shielding film which faces the light-shielding film to be covered (here, the upper surface of the gate electrodes 600 and 601 and the surface which connects the side surfaces of the structures 813 and 814) is gently undulated, and thus the light-shielding film is formed. It is possible to suppress the film thickness reduction.

このような構造体は、例えば、周辺回路部５０２におけるトランジスタのゲート電極の側面に設けられるサイドウォールスペーサ―と同様に、ゲート電極上に膜を形成し、該膜をドライエッチングすることで形成することができる。 Such a structure is formed by forming a film on the gate electrode and dry-etching the film, for example, similarly to the sidewall spacer provided on the side surface of the gate electrode of the transistor in the peripheral circuit portion 502. be able to.

一方、構造体形成のために膜のエッチングを行うと、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域にダメージを与える可能性がある。したがって、エッチングによるダメージを低減するため、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体の形成前に、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域上に絶縁膜を形成する。これにより、構造体形成用のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域は絶縁膜で覆われているため、これらの半導体領域におけるダメージの発生を抑制することができる。 On the other hand, if the film is etched to form the structure, the semiconductor region of the photoelectric conversion portion 402 or the semiconductor region of the charge holding portion 403 may be damaged. Therefore, in order to reduce damage due to etching, an insulating film is formed over the semiconductor region of the photoelectric conversion portion 402 or the semiconductor region of the charge holding portion 403 after the gate electrodes 600 and 601 are formed and before the structure is formed. Accordingly, at the time of etching for forming the structure, the semiconductor region of the photoelectric conversion unit 402 and the semiconductor region of the charge holding unit 403 are covered with the insulating film, so that damage to these semiconductor regions can be suppressed. ..

上記特徴を有する撮像装置の構造の具体例を、図２Ａを用いて説明する。画素部５０１では、ゲート電極６００〜６０４を覆うように絶縁膜７０１が形成されている。ゲート電極６００、６０１、６０２、６０３及び６０４の側面には、絶縁膜７０１を挟んで、それぞれ、構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７が設けられている。 A specific example of the structure of the image pickup apparatus having the above characteristics will be described with reference to FIG. 2A. In the pixel portion 501, an insulating film 701 is formed so as to cover the gate electrodes 600 to 604. Structures 813, 814, 815, 816, and 817 are provided on the side surfaces of the gate electrodes 600, 601, 602, 603, and 604 with the insulating film 701 interposed therebetween.

構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。例えば、構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７は、それぞれ、上部が外側（対応するゲート電極と反対側）に向かって凸の曲面形状を有する。 In each of the structures 813, 814, 815, 816, and 817, at least the upper side surface is a curved surface, and the curvature center of the curved surface is on the corresponding gate electrode side. For example, each of the structures 813, 814, 815, 816, and 817 has a curved shape in which an upper portion is convex outward (a side opposite to a corresponding gate electrode).

したがって、構造体８１３〜８１７がゲート電極６００〜６０４の側面に設けられていることで、ゲート電極と基板との段差を緩やかにすることができ、上に形成される遮光膜の局所的な膜厚低下を抑制することができる。 Therefore, since the structures 813 to 817 are provided on the side surfaces of the gate electrodes 600 to 604, the step between the gate electrode and the substrate can be made gentle, and a local film of the light-shielding film formed thereover can be formed. It is possible to suppress a decrease in thickness.

ここでは、ゲート電極と構造体の間に絶縁膜７０１があるが、その場合でも、構造体が設けられることで段差は緩やかになるため、遮光膜の局所的な膜厚低下の低減の効果を得ることができる。 Here, the insulating film 701 is provided between the gate electrode and the structure, but even in that case, the step is made gentle by providing the structure, so that the effect of reducing the local decrease in the thickness of the light-shielding film can be obtained. Obtainable.

また、光電変換部４０２上の絶縁膜７０１は、反射防止膜としても機能する。したがって、絶縁膜７０１の材料、膜厚を、基板１００や絶縁膜７０１上に形成される絶縁膜などの屈折率を考慮したものにすることが好ましい。ここでは、絶縁膜７０１は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層で形成することができ、例えば、窒化シリコンを主成分とする膜、または、酸化シリコンを主成分とする膜と窒化シリコンを主成分とする膜の積層で形成することができる。 The insulating film 701 on the photoelectric conversion portion 402 also functions as an antireflection film. Therefore, it is preferable that the material and the thickness of the insulating film 701 take into consideration the refractive index of the substrate 100, the insulating film formed over the insulating film 701, or the like. Here, the insulating film 701 can be formed using a nitride film or a stacked layer of an oxide film and a nitride film. For example, a film containing silicon nitride as a main component or a film containing silicon oxide as a main component and silicon nitride is used. The film can be formed by stacking films having as a main component.

構造体８１３〜８１７は、絶縁膜７０２として、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜をゲート電極６００〜６０４を覆うように基板上に形成し、エッチングすることで形成することができる。 The structures 813 to 817 can be formed by forming an oxide film, for example, a film containing silicon oxide as a main component over the substrate as the insulating film 702 so as to cover the gate electrodes 600 to 604 and etching.

周辺回路部５０２では、ゲート電極６０５、６０６側面に、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある構造体８０１及び８０２が設けられている。構造体８０１及び８０２は、絶縁膜７０１から形成されているため、構造体８０１及び８０２と絶縁膜７０１は、同じ主成分を有する。 In the peripheral circuit portion 502, structures 801 and 802 are provided on the side surfaces of the gate electrodes 605 and 606, respectively, in which at least the upper side surface is a curved surface and the center of curvature of the curved surface is on the corresponding gate electrode side. Since the structures 801 and 802 are formed of the insulating film 701, the structures 801 and 802 and the insulating film 701 have the same main component.

また、周辺回路部５０２では、ゲート電極６０５、６０６、及び構造体８０１、８０２を覆うように、基板上に絶縁膜７０３が形成されている。絶縁膜７０３は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層、例えば窒化シリコンを主成分とする膜、または酸化シリコンを主成分とする層と窒化シリコンを主成分とする層の積層で形成することができる。 Further, in the peripheral circuit portion 502, an insulating film 703 is formed over the substrate so as to cover the gate electrodes 605 and 606 and the structures 801 and 802. The insulating film 703 is formed of a nitride film, or a stack of an oxide film and a nitride film, for example, a film containing silicon nitride as a main component or a stack of a layer containing silicon oxide as a main component and a layer containing silicon nitride as a main component. be able to.

絶縁膜７０３は、シリサイド層４３２からコバルト、チタン、ニッケル等のシリサイドを形成する金属元素が拡散するのを防止する拡散防止層として機能する。よって、酸化シリコン膜よりも密度の高い窒化シリコン膜、または窒化シリコン膜を有する積層構造を用いることで、金属の拡散をより低減することができる。 The insulating film 703 functions as a diffusion prevention layer that prevents a metal element forming a silicide such as cobalt, titanium, or nickel from diffusing from the silicide layer 432. Therefore, by using a silicon nitride film having a higher density than the silicon oxide film or a stacked-layer structure including a silicon nitride film, metal diffusion can be further reduced.

さらに、画素部５０１の絶縁膜７０１及び構造体８１３〜８１７と、周辺回路部５０２の絶縁膜７０３上に、絶縁膜３０１が設けられている。絶縁膜３０１を設けることによって、より段差を緩和することができる。絶縁膜３０１は、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜で形成することができる。なお、ここでは、絶縁膜３０１が設けられている例を示すが、構造体８１３及び８１４によってゲート電極と基板との間の段差が緩和されているため、固体撮像装置は、絶縁膜３０１が設けられていない構成としてもよい。 Further, the insulating film 301 is provided over the insulating film 701 and the structures 813 to 817 of the pixel portion 501 and the insulating film 703 of the peripheral circuit portion 502. By providing the insulating film 301, the step difference can be further reduced. The insulating film 301 can be formed using an oxide film, for example, a film containing silicon oxide as its main component. Note that here, although an example in which the insulating film 301 is provided is shown, since the steps between the gate electrode and the substrate are alleviated by the structures 813 and 814, the solid-state imaging device is provided with the insulating film 301. It may be configured not to be provided.

絶縁膜３０１の上には、第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３の半導体領域、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆うように、遮光膜３０３が形成されている。遮光膜３０３は、遮光性の高い材料の膜、例えばタングステン膜を形成し、光電変換部４０２上に形成された部分やコンタクト形成部等、不要な部分をエッチングすることで形成することができる。 A light-blocking film 303 is formed over the insulating film 301 so as to cover the gate electrode 600 of the first transfer transistor, the semiconductor region of the charge holding portion 403, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor. The light-blocking film 303 can be formed by forming a film of a material having a high light-blocking property, for example, a tungsten film, and etching unnecessary portions such as a portion formed on the photoelectric conversion portion 402 and a contact formation portion.

すなわち、遮光膜３０３となる膜は、光入射の妨げとならないよう、少なくとも光電変換部４０２の上に形成された部分の一部がエッチングされる。また、電荷保持部４０３での光電変換を抑制するため、遮光膜３０３は、平面視において（ゲート絶縁膜１０４の膜厚方向から見て）、少なくとも、ゲート電極６００、前記電荷保持部４０３の半導体領域、及びゲート電極６０１と重なる領域に設けられている。 That is, at least a part of the portion formed on the photoelectric conversion unit 402 is etched so that the light shielding film 303 does not hinder the incidence of light. Further, in order to suppress photoelectric conversion in the charge holding portion 403, the light-shielding film 303 has at least the gate electrode 600 and the semiconductor of the charge holding portion 403 in a plan view (viewed from the thickness direction of the gate insulating film 104). The region and the region overlapping with the gate electrode 601 are provided.

電荷保持部４０３への不要な光の入射を抑制するため、電荷保持部４０３半導体領域から遮光膜３０３までの距離は小さいことが好ましい。よって、ゲート電極６００、６０１、及び構造体８１３、８１４と遮光膜３０３との間に絶縁膜３０１がある構造とする場合、絶縁膜３０１の膜厚は、これらを埋め込んで平らな上面を有する、所為平坦化膜より、小さくする。具体的には、絶縁膜３０１の膜厚は、ゲート電極６００及び６０１の膜厚より小さいことが好ましい。 In order to suppress unnecessary light from entering the charge holding unit 403, it is preferable that the distance from the semiconductor region of the charge holding unit 403 to the light shielding film 303 is small. Therefore, in the case where the insulating film 301 is provided between the light-shielding film 303 and the gate electrodes 600 and 601, and the structures 813 and 814, the insulating film 301 has a flat upper surface by embedding these. It is made smaller than the flattening film. Specifically, the thickness of the insulating film 301 is preferably smaller than the thickness of the gate electrodes 600 and 601.

よって、遮光膜３０３は、ゲート電極６００及び６０１の側面の少なくとも一部を覆うように設けられる。つまり、遮光膜３０３は、ゲート電極６００及び６０１の上から、ゲート電極６００及び６０１の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜３０３の端部は、ゲート電極６００または６０１の側面と平行な方向（高さ方向）において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。 Therefore, the light shielding film 303 is provided so as to cover at least a part of the side surfaces of the gate electrodes 600 and 601. That is, the light shielding film 303 extends from above the gate electrodes 600 and 601 to the side surface beyond the end portions of the gate electrodes 600 and 601. From the viewpoint of light-shielding performance, the end portion of the light-shielding film 303 is preferably located closer to the substrate than the upper end portion of the gate electrode in the direction parallel to the side surface of the gate electrode 600 or 601 (height direction).

例えば、固体撮像装置が絶縁膜３０１を有する場合、遮光膜３０３は、絶縁膜３０１を介して、ゲート電極６００及び６０１の側面の少なくとも一部を覆う。つまり、遮光膜３０３は、絶縁膜３０１を介して、ゲート電極６００及び６０１の上からゲート電極６００及び６０１の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜３０３の端部は、ゲート電極６００または６０１の側面と平行な方向において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。 For example, when the solid-state imaging device has the insulating film 301, the light shielding film 303 covers at least a part of the side surfaces of the gate electrodes 600 and 601 with the insulating film 301 interposed therebetween. That is, the light shielding film 303 extends from above the gate electrodes 600 and 601 to the side surface beyond the end portions of the gate electrodes 600 and 601 through the insulating film 301. From the viewpoint of light-shielding performance, the edge of the light-shielding film 303 is preferably located closer to the substrate than the upper edge of the gate electrode in the direction parallel to the side surface of the gate electrode 600 or 601.

すなわち、遮光膜３０３の端部（例えば、遮光膜３０３の光電変換部４０２上の端部）と基板との距離の方が、ゲート電極６００の上面と基板との距離より小さくなるよう、遮光膜３０３を形成する。遮光性の観点から、遮光膜３０３の端部（例えば、遮光膜３０３の光電変換部４０２上の端部）と基板との距離が、ゲート電極６００の上面と基板との距離の半分以下であることが、より好ましい。なお、ここで、２つの部材の距離とは、２つの部材の最短距離を指す。 That is, the distance between the edge of the light shielding film 303 (eg, the edge of the light shielding film 303 on the photoelectric conversion portion 402) and the substrate is smaller than the distance between the upper surface of the gate electrode 600 and the substrate. Form 303. From the viewpoint of light-shielding property, the distance between the end of the light-shielding film 303 (for example, the end of the light-shielding film 303 on the photoelectric conversion unit 402) and the substrate is half or less than the distance between the upper surface of the gate electrode 600 and the substrate. Is more preferable. Here, the distance between the two members refers to the shortest distance between the two members.

遮光膜３０３の下では、ゲート電極６００及び６０１の側面に、絶縁膜７０１を挟んで、それぞれ構造体８１３及び８１４が設けられているため、遮光膜３０３の膜厚の局所的な減少や、それによる遮光性の低下が抑制されている。 Since the structures 813 and 814 are provided below the light-shielding film 303 on the side surfaces of the gate electrodes 600 and 601 with the insulating film 701 interposed therebetween, the thickness of the light-shielding film 303 is locally reduced or The deterioration of the light-shielding property due to is suppressed.

遮光膜３０３の上に層間絶縁膜９０１、導電層９０２乃至９０４が形成された構成を図２（Ｂ）に示す。図２Ｂでは、画素部５０１の遮光膜３０３及び周辺回路部５０２の絶縁膜３０１の上には、層間絶縁膜９０１が設けられている。層間絶縁膜９０１に設けられた開口内及び層間絶縁膜９０１上には、半導体領域４２３と電源回路とを電気的に接続する導電層９０２が設けられていてもよい。同様に、層間絶縁膜９０１に設けられた開口内及び絶縁膜９０１上には、半導体領域４２５と信号出力線とを電気的に接続する導電９０３が形成されていてもよい。 A structure in which an interlayer insulating film 901 and conductive layers 902 to 904 are formed over the light-blocking film 303 is shown in FIG. In FIG. 2B, an interlayer insulating film 901 is provided over the light-blocking film 303 of the pixel portion 501 and the insulating film 301 of the peripheral circuit portion 502. A conductive layer 902 that electrically connects the semiconductor region 423 and the power supply circuit may be provided in the opening provided in the interlayer insulating film 901 and on the interlayer insulating film 901. Similarly, a conductor 903 that electrically connects the semiconductor region 425 and the signal output line may be formed in the opening provided in the interlayer insulating film 901 and on the insulating film 901.

更に、画素部５０１において、配線９０４が層間絶縁膜９０１上に形成されていてもよい。また、周辺回路部５０２においても同様に、層間絶縁膜９０１に設けられた開口内の導電層によって、半導体領域４３２と配線を電気的に接続する構成としてもよい。 Further, in the pixel portion 501, the wiring 904 may be formed over the interlayer insulating film 901. Similarly, in the peripheral circuit portion 502, the conductive layer in the opening provided in the interlayer insulating film 901 may be electrically connected to the semiconductor region 432 and the wiring.

なお、本実施の形態では、構造体８０１、８０２、８１３〜８１７がそれぞれ、ゲート電極６０５、６０６、６００〜６０４の上方には設けられていない構成とした。本実施の形態にかかる構造体はこの構成に限定されず、遮光膜の膜厚の局所的な減少を抑制できる構成であればよい。よって、例えば、構造体８０１、８０２、８１３〜８１７は、ゲート電極６０５、６０６、６００〜６０４の上まで延在していても、ゲート電極の端部付近において、曲率中心が対応するゲート電極側にある曲面形状を有する形状であればよい。 Note that in this embodiment mode, the structures 801, 802, and 813 to 817 are not provided above the gate electrodes 605, 606, and 600 to 604, respectively. The structure according to the present embodiment is not limited to this structure, and may be any structure that can suppress a local decrease in the thickness of the light shielding film. Therefore, for example, even if the structures 801, 802, and 813 to 817 extend to above the gate electrodes 605, 606, and 600 to 604, near the end of the gate electrode, the center of curvature corresponds to the gate electrode side. Any shape having a curved surface shape may be used.

次に図２Ａで示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図３を用いて説明する。 Next, a method of manufacturing the solid-state imaging device of this embodiment as shown in FIG. 2A will be described with reference to FIG.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

基板（半導体基板）１００に、ＳＴＩ法（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ法）やＬＯＣＯＳ法（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ法）で素子分離部１０３を形成する。次に、イオン注入法により基板内に、ウェル１０１、及び１０２を形成する。さらにイオン注入法により画素部５０１に、光電変換部４０２のＮ型半導体領域４２０及びＰ型半導体領域４３０と、電荷保持部４０３のＮ型半導体領域４２１及びＰ型半導体領域４３１と、を形成する。 The element isolation portion 103 is formed on the substrate (semiconductor substrate) 100 by the STI method (Shallow Trench Isolation method) or the LOCOS method (Local Oxidation of Silicon method). Next, wells 101 and 102 are formed in the substrate by the ion implantation method. Further, the N-type semiconductor region 420 and the P-type semiconductor region 430 of the photoelectric conversion unit 402 and the N-type semiconductor region 421 and the P-type semiconductor region 431 of the charge holding unit 403 are formed in the pixel unit 501 by the ion implantation method.

その後、ゲート絶縁膜１０４を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、及び６０６を形成する。その後イオン注入にて基板に不純物を導入し、Ｎ型半導体領域４２２、４２３、４２４、及び４２５を形成する（図３（ａ））。 After that, the gate insulating film 104 is formed, polysilicon is deposited thereon, and the gate electrodes 600, 601, 602, 603, 604, 605, and 606 are formed by using photolithography and etching techniques. After that, impurities are introduced into the substrate by ion implantation to form N-type semiconductor regions 422, 423, 424, and 425 (FIG. 3A).

ここでゲート電極を形成する前に電荷保持部４０３のイオン注入を行っているが、ゲート電極を形成した後にイオン注入を行い、自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３の半導体領域４２０．４２１、４３０、及び４３１を形成してもよい。たとえば、第１及び第２の転送トランジスタのゲート電極６００及び６０１をマスクとしてイオン注入を行うことで、自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３の半導体領域４２０．４２１、４３０、及び４３１を形成することができる。 Here, although the charge holding portion 403 is ion-implanted before the gate electrode is formed, the photoelectric conversion portion 402 and the semiconductor region 420 of the charge holding portion 403 are self-aligned by performing the ion implantation after forming the gate electrode. .421, 430, and 431 may be formed. For example, by performing ion implantation using the gate electrodes 600 and 601 of the first and second transfer transistors as masks, the semiconductor regions 420.421, 430, and 431 of the photoelectric conversion unit 402 and the charge holding unit 403 are self-aligned. Can be formed.

その後、ゲート電極６００〜６０６を覆うように基板１００上に、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜７０１を形成する。画素部５０１にレジストを塗布し、周辺回路部５０２のみ絶縁膜７０１をエッチングしてサイドウォールスペーサ―として機能する構造体８０１及び８０２を形成する。 After that, an insulating film 701 is formed over the substrate 100 so as to cover the gate electrodes 600 to 606 by a CVD method or the like. A resist is applied to the pixel portion 501, and the insulating film 701 is etched only in the peripheral circuit portion 502 to form structures 801 and 802 which function as sidewall spacers.

絶縁膜７０１は、例えば、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部の反射防止膜として用いることができる。本実施の形態では、周辺回路部５０２の構造体８０１及び８０２を形成する絶縁膜７０１を、画素部では半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部５０２の構造体８０１及び８０２の形成時、構造体８０１及び８０２を形成する絶縁膜を画素部５０１においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。 The insulating film 701 can be used as an antireflection film in the pixel portion by being formed of, for example, a silicon nitride film or a stacked layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. In this embodiment mode, the insulating film 701 which forms the structures 801 and 802 of the peripheral circuit portion 502 is left as an insulating film which functions as a protective film and an antireflection film in the semiconductor region in the pixel portion. Therefore, when the structures 801 and 802 of the peripheral circuit portion 502 are formed, the insulating film forming the structures 801 and 802 is also etched in the pixel portion 501, and a protective film or an antireflection film of the pixel portion is separately formed. In comparison, the number of steps and cost can be reduced.

次に、図３（ｂ）に示すように、周辺回路部５０２において構造体８０１及び８０２をサイドウォールスペーサーとして利用してイオン注入を行い、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。次に絶縁膜７０２を画素部５０１及び周辺回路部５０２に成膜する。絶縁膜７０２は、例えば酸化シリコンで形成することができる。絶縁膜７０２の形成後、画素部にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜７０２をドライエッチングにより一部を取り除く。 Next, as shown in FIG. 3B, in the peripheral circuit portion 502, the structures 801 and 802 are used as sidewall spacers to perform ion implantation to self-align the source/drain of the transistors in the peripheral circuit portion. Form. Next, the insulating film 702 is formed over the pixel portion 501 and the peripheral circuit portion 502. The insulating film 702 can be formed using silicon oxide, for example. After forming the insulating film 702, a resist is applied to the pixel portion, and a part of the insulating film 702 is removed by dry etching only in the peripheral circuit portion.

次に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部にシリサイド層４３２を形成する。この時、画素部における絶縁膜７０２は、保護膜として機能する。 Next, a cobalt metal film is formed and annealed to form a silicide layer 432 on the exposed peripheral circuit portion. At this time, the insulating film 702 in the pixel portion functions as a protective film.

シリサイド層４３２の形成直後に、絶縁膜７０３を成膜する。絶縁膜７０３は、シリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部にレジストを塗布し、画素部に形成された絶縁膜７０３は、エッチングで除去する。絶縁膜７０３は、例えば窒化シリコンの膜、または酸化シリコンの膜と窒化シリコンの膜の積層で形成することができる。この時、絶縁膜７０２もエッチングし、画素部５０１に構造体８１３〜８１７を形成する（図３（ｃ））。 Immediately after forming the silicide layer 432, the insulating film 703 is formed. The insulating film 703 is for preventing diffusion of the silicide layer, a resist is applied to the peripheral circuit portion, and the insulating film 703 formed in the pixel portion is removed by etching. The insulating film 703 can be formed, for example, of a silicon nitride film or a stacked layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film. At this time, the insulating film 702 is also etched to form structures 813 to 817 in the pixel portion 501 (FIG. 3C).

構造体８１３〜８１７を形成する際、絶縁膜７０２のエッチングは、絶縁膜７０１が半導体領域４２０、４２１、４３０、及び４３０上に残るように、ドライエッチングで時間を調整して行う。なお、絶縁膜７０２から構造体８２３〜８１７を形成する工程は、絶縁膜７０３のエッチングと同時に行ってもよいし、エッチャントを変えて別で行ってもよい。 When the structures 813 to 817 are formed, the insulating film 702 is etched by dry etching while adjusting the time so that the insulating film 701 remains over the semiconductor regions 420, 421, 430, and 430. Note that the step of forming the structures 823 to 817 from the insulating film 702 may be performed at the same time as the etching of the insulating film 703, or may be performed separately by changing the etchant.

次にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。絶縁膜３０１は、例えば酸化シリコンを用いて形成することができる。その上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか１つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタンまたはチタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。 Next, an insulating film 301 is formed by using a CVD method or the like, and is used as an adhesion layer at the time of forming the light shielding film. The insulating film 301 can be formed using, for example, silicon oxide. A film having a light-shielding property, for example, a film made of at least one of tungsten, tungsten silicide, and aluminum is formed thereon by a PVD method or the like. When it is desired to further improve the adhesiveness, a metal film such as titanium or titanium nitride may be formed on the insulating film.

次に、遮光性を有する膜の、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングして、遮光膜３０３を形成する（図３（ｄ））。エッチングは、膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。 Next, a portion of the film having a light-shielding property, which is formed above the photoelectric conversion portion 402, a contact formation portion, or the like, is etched to form a light-shielding film 303 (FIG. 3D). The etching is performed so that a portion of the film which covers the gate electrode 600 of the first transfer layer transistor, the charge holding portion 403, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor is left.

上記固体撮像装置の製造方法において、ゲート電極６００及び６０１の側面に、それぞれ構造体８１３及び８１４設けることで、その上方に遮光膜３０３を成膜した場合の被覆性が向上する。 In the solid-state imaging device manufacturing method, by providing the structures 813 and 814 on the side surfaces of the gate electrodes 600 and 601, respectively, the coverage with the light-shielding film 303 formed thereon is improved.

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成用の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。 In addition, the insulating film 701 is formed after the gate electrodes 600 and 601 are formed and before the structures 813 and 814 are formed, the gate electrodes 600 and 601, the semiconductor regions 420 and 430 of the photoelectric conversion portion 402, and the semiconductor region 421 of the charge holding portion 403. And 431 are formed. Accordingly, damage that occurs in the semiconductor region of the photoelectric conversion portion 402 and the semiconductor region of the charge holding portion 403 during etching of the insulating film 702 for forming the structures 813 and 814 can be reduced.

さらに、遮光膜３０３が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜３０３をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。 Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding film 303 is provided is improved, the light-shielding film residue can be further suppressed even when the light-shielding film 303 is removed by etching, and the occurrence of leak defects can be suppressed.

（実施の形態２）
図４は、実施の形態１と別の実施の形態の固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態１と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the solid-state imaging device according to another embodiment than the first embodiment. Here, description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted, and mainly different parts will be described below.

画素部５０１では、実施の形態１（図２Ｂ）のゲート電極６００〜６０４の側面に絶縁膜７０１を介して、それぞれ構造体８１３〜８１７が形成されており、構造体８１３〜８１７の側面に、さらに構造体８２３〜８２７がそれぞれ設けられている。構造体８２３〜８２７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。構造体８２３〜８２７は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。 In the pixel portion 501, structures 813 to 817 are formed on the side surfaces of the gate electrodes 600 to 604 of Embodiment 1 (FIG. 2B) via the insulating film 701, respectively, and on the side surfaces of the structures 813 to 817, Further, structures 823 to 827 are provided, respectively. In each of the structures 823 to 827, at least an upper side surface is a curved surface, and a curvature center of the curved surface is on a corresponding gate electrode side. The structures 823 to 827 include, for example, silicon oxide as a main component.

また、本実施の形態の固体撮像装置では、実施の形態１（図２Ｂ）のゲート電極６０５の側面に、構造体８０１及び絶縁膜７０３を介して構造体８２１があり、また、ゲート電極６０６の側面に、構造体８０２及び絶縁膜７０３を介して構造体８２２がある。構造体８２１及び８２２の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状の側面を有する。構造体８０１及び８０２は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。 In the solid-state imaging device of this embodiment, the structure 821 is provided on the side surface of the gate electrode 605 of Embodiment 1 (FIG. 2B) with the structure 801 and the insulating film 703 interposed therebetween, and the structure of the gate electrode 606 is reduced. The structure body 822 is provided on the side surface with the structure body 802 and the insulating film 703 provided therebetween. The upper portions of the structures 821 and 822 have curved side surfaces each having a center of curvature on the corresponding gate electrode side. The structures 801 and 802 include, for example, silicon oxide as a main component.

絶縁膜７０１、構造体８２３〜８２７及び構造体８２１及び８２２を覆うように、基板上に絶縁膜３０１が形成されている。 An insulating film 301 is formed over the substrate so as to cover the insulating film 701, the structures 823 to 827, and the structures 821 and 822.

絶縁膜３０１の上には、第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３の半導体領域、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆うように遮光膜３０３が形成されている。 A light-shielding film 303 is formed over the insulating film 301 so as to cover the gate electrode 600 of the first transfer transistor, the semiconductor region of the charge holding portion 403, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor.

このように、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する構造体をさらに設けることで、遮光膜３０３が形成される領域において、構造体と基板の段差をより緩やかなものとすることができる。よって、遮光膜３０３の局所的な膜厚の減少をより抑制することができ、遮光膜の膜厚低下に起因する遮光性能の低下をより抑制することができる。 As described above, by further providing the structure having a curved surface shape having the center of curvature on the side of the corresponding gate electrode at least on the upper side surface, in the region where the light-shielding film 303 is formed, the step difference between the structure and the substrate is further reduced. It can be mild. Therefore, it is possible to further suppress the local reduction of the film thickness of the light shielding film 303, and it is possible to further suppress the deterioration of the light shielding performance due to the reduction of the film thickness of the light shielding film.

図４で示した実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図５を用いて説明する。 A method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.

図５（ａ）〜（ｃ）までは実施の形態１（図３（ａ）〜（ｃ））と同様である。 5A to 5C are the same as those in the first embodiment (FIGS. 3A to 3C).

次に絶縁膜７０４を成膜し、画素部５０１、周辺回路部５０２共に絶縁膜７０４をエッチバックして、構造体８１３〜８１７及び構造体８０１及び８０２上に更に、それぞれ構造体８２３〜８２７及び構造体８２１及び８２２を形成する（図５（ｄ））。構造体８２３〜８２７及び構造体８２１、８２２は、構造体８０１、８０２、及び構造体８１３〜８１７と同様の材料、方法で形成することができる。 Next, an insulating film 704 is formed, and the insulating film 704 is etched back in both the pixel portion 501 and the peripheral circuit portion 502, and further, the structures 813 to 817 and the structures 801 and 802 are further provided with structures 823 to 827, respectively. Structures 821 and 822 are formed (FIG. 5D). The structures 823 to 827 and the structures 821 and 822 can be formed using a material and a method similar to those of the structures 801, 802 and the structures 813 to 817.

次にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。その上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくとも１つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。 Next, an insulating film 301 is formed by using a CVD method or the like, and is used as an adhesion layer at the time of forming the light shielding film. A film having a light-shielding property, for example, a film made of at least one of tungsten, tungsten silicide, and aluminum is formed thereon by a PVD method or the like. If it is desired to further improve the adhesion, a metal film of titanium, titanium nitride or the like may be formed on the insulating film.

遮光膜３０３は、この膜を、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングで取り除くことで、遮光膜３０３を形成する（図５（ｅ））。エッチングは、遮光性を有する膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。 For the light-shielding film 303, the light-shielding film 303 is formed by etching away the film formed above the photoelectric conversion portion 402, the contact formation portion, and the like (FIG. 5E). The etching is performed so that a portion of the film having a light-blocking property, which covers the gate electrode 600 of the first transfer layer transistor, the charge holding portion 403, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor, remains.

このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜３０３の被覆性がより向上する。 By thus forming a plurality of structures on the side surface of the gate electrode, the coverage with the light shielding film 303 formed thereon is further improved.

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成用の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。 In addition, the insulating film 701 is formed after the gate electrodes 600 and 601 are formed and before the structures 813 and 814 are formed, the gate electrodes 600 and 601, the semiconductor regions 420 and 430 of the photoelectric conversion portion 402, and the semiconductor region 421 of the charge holding portion 403. And 431 are formed. Accordingly, damage that occurs in the semiconductor region of the photoelectric conversion portion 402 and the semiconductor region of the charge holding portion 403 during etching of the insulating film 702 for forming the structures 813 and 814 can be reduced.

さらに、遮光膜３０３が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜３０３をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。 Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding film 303 is provided is improved, the light-shielding film residue can be further suppressed even when the light-shielding film 303 is removed by etching, and the occurrence of leak defects can be suppressed.

（実施の形態３）
図６は、実施形態１及び２とは別の実施の形態にかかる固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態１または２と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a part of a solid-state imaging device according to an embodiment different from the first and second embodiments. Here, description of the same parts as those of the first or second embodiment is omitted, and mainly different parts will be described below.

本実施の形態では、実施の形態１（図２Ｂ）における、周辺回路部５０２に配置されたゲート電極６０５及び６０６の側壁に設けられる構造体８３１及び８４２が、絶縁膜７０１だけでなく、絶縁膜７０１と絶縁膜７０２から形成されている。構造体８３１及び８３２の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する、曲面形状の側面を有する。 In this embodiment mode, the structures 831 and 842 provided on the sidewalls of the gate electrodes 605 and 606 arranged in the peripheral circuit portion 502 in Embodiment Mode 1 (FIG. 2B) are not limited to the insulating film 701 and the insulating film 701. It is formed of 701 and an insulating film 702. The upper portions of the structures 831 and 832 have curved side surfaces each having a center of curvature on the corresponding gate electrode side.

本実施の形態の構造体８３１及び８３２は、ゲート電極の側面に設けられた、例えば窒化シリコンを主成分とする構造体８４１及び８４２と、その側面に設けられた、例えば酸化シリコンを主成分とする構造体８５１及び８５２と、を有する。また、絶縁膜７０１が酸化シリコンと窒化シリコンの積層の場合、構造体８３１及び８３２は、ゲート電極の側面側から、酸化シリコンと窒化シリコンの２層からなる構造体８４１及び８４２と、酸化シリコンからなる構造体８４１及び８４２を有することとなる。 The structures 831 and 832 of this embodiment include structures 841 and 842 which are provided on the side surfaces of the gate electrode and contain silicon nitride as a main component, and structures 841 and 842 which are provided on the side surfaces and contain silicon oxide as a main component, for example. And structures 851 and 852 that In the case where the insulating film 701 is a stack of silicon oxide and silicon nitride, the structures 831 and 832 are composed of two structures 841 and 842 including two layers of silicon oxide and silicon nitride, and silicon oxide from the side surface of the gate electrode. Will have structures 841 and 842.

また、画素部５０１の構造体８１３〜８１７の側面に、さらに構造体８２３〜８２７がそれぞれ設けられている。構造体８２３〜８２７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状となる構造を有する。 Further, structures 823 to 827 are further provided on side surfaces of the structures 813 to 817 of the pixel portion 501, respectively. Each of the structures 823 to 827 has a structure in which at least an upper side surface has a curved shape having a center of curvature on the corresponding gate electrode side.

周辺回路部５０２では、構造体８３１及び８３２を覆うように、基板上に絶縁膜７０３が設けられ、構造体８３１及び８３２の側面には、絶縁膜７０３を挟んでそれぞれ構造体８２１及び８２２が設けられている。 In the peripheral circuit portion 502, an insulating film 703 is provided over the substrate so as to cover the structures 831 and 832, and structures 821 and 822 are provided on side surfaces of the structures 831 and 832 with the insulating film 703 interposed therebetween. Has been.

次に図６で示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図７を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device of the present embodiment as shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

半導体基板である基板１００に素子分離部１０３をＳＴＩ法やＬＯＣＯＳ法で形成する。次に、イオン注入法によりウェル１０１、１０２を形成する。次にイオン注入法により画素部５０１に光電変換部４０２のＮ型半導体領域４２０、Ｐ型半導体領域４３０、電荷保持部４０３のＮ型半導体領域４２１、及びＰ型半導体領域４３１を形成する。 The element isolation portion 103 is formed on the substrate 100 which is a semiconductor substrate by the STI method or the LOCOS method. Next, the wells 101 and 102 are formed by the ion implantation method. Next, the N-type semiconductor region 420 of the photoelectric conversion unit 402, the P-type semiconductor region 430, the N-type semiconductor region 421 of the charge holding unit 403, and the P-type semiconductor region 431 are formed in the pixel unit 501 by an ion implantation method.

その後、ゲート絶縁膜１０４を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、及び６０６を形成する。その後イオン注入にてＮ型半導体領域４２２、４２３、４２４、及び４２５を形成する（図７（ａ））。 After that, the gate insulating film 104 is formed, polysilicon is deposited thereon, and the gate electrodes 600, 601, 602, 603, 604, 605, and 606 are formed by using photolithography and etching techniques. After that, N-type semiconductor regions 422, 423, 424, and 425 are formed by ion implantation (FIG. 7A).

ここでは、ゲート電極を形成する前に光電変換部４０２、電荷保持部４０３のイオン注入を行っている。しかし、ゲート電極を形成した後に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３をイオン注入し、第１及び第２の転送トランジスタのゲート電極６００及び６０１を利用して自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３を形成することも可能である。 Here, the photoelectric conversion portion 402 and the charge holding portion 403 are ion-implanted before forming the gate electrode. However, after forming the gate electrode, the photoelectric conversion unit 402 and the charge holding unit 403 are ion-implanted, and the photoelectric conversion unit 402 and the charge are self-aligned using the gate electrodes 600 and 601 of the first and second transfer transistors. It is also possible to form the holding portion 403.

その後、図７（ｂ）に示すように、ゲート電極の上にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜７０１、絶縁膜７０２を成膜する。画素部５０１にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜７０１、絶縁膜７０２の一部をドライエッチングで除去することで構造体８３１及び８３２を形成する。構造体８３１は、絶縁膜７０１から形成される構造体８４１及び絶縁膜７０２から形成される構造体８５１を有する。また、構造体８３２は、絶縁膜７０１から形成される構造体８４１及び絶縁膜７０２から形成される構造体８５２を有する。 After that, as illustrated in FIG. 7B, an insulating film 701 and an insulating film 702 are formed over the gate electrode by a CVD method or the like. A resist is applied to the pixel portion 501, and the insulating films 701 and only a part of the insulating film 702 in the peripheral circuit portion are removed by dry etching, whereby structures 831 and 832 are formed. The structure body 831 includes a structure body 841 formed of the insulating film 701 and a structure body 851 formed of the insulating film 702. In addition, the structure body 832 includes a structure body 841 formed of the insulating film 701 and a structure body 852 formed of the insulating film 702.

ゲート電極６０５及び６０６、第１の構造体８３１、及び第２の構造体８３２をマスクとして周辺回路部５０２にイオン注入を行うことで、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。絶縁膜７０１は、シリコン窒化膜または、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部５０１の反射防止膜として機能する。 Ion implantation is performed in the peripheral circuit portion 502 using the gate electrodes 605 and 606, the first structure body 831, and the second structure body 832 as masks, so that source/drain of transistors in the peripheral circuit portion are formed in a self-aligned manner. To do. The insulating film 701 functions as an antireflection film of the pixel portion 501 by forming a silicon nitride film or a stacked layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

本実施の形態では、周辺回路部５０２の構造体８４１及び８４２を形成する絶縁膜７０１を、画素部では、半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部５０２の構造体８４１及び８４２の形成時、構造体８４１及び８４２を形成する絶縁膜を画素部５０１においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。 In this embodiment mode, the insulating film 701 which forms the structures 841 and 842 of the peripheral circuit portion 502 is left as an insulating film which functions as a protective film and an antireflection film in the semiconductor region in the pixel portion. Therefore, when the structures 841 and 842 of the peripheral circuit portion 502 are formed, the insulating film forming the structures 841 and 842 is also etched in the pixel portion 501, and a protective film or an antireflection film for the pixel portion is separately formed. In comparison, the number of steps and cost can be reduced.

次に、実施の形態１及び２と同様に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部５０２にシリサイド層４３２を形成する。この時、絶縁膜７０２は周辺回路部５０２にシリサイド層４３２を形成する際の保護膜として機能する。 Next, as in the first and second embodiments, a cobalt metal film is formed and annealed to form the silicide layer 432 on the exposed peripheral circuit portion 502. At this time, the insulating film 702 functions as a protective film when the silicide layer 432 is formed in the peripheral circuit portion 502.

シリサイド層４３２の形成直後に、絶縁膜７０３を成膜する。この絶縁膜はシリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部５０２では絶縁膜７０３上にレジストを塗布し、画素部５０１ではエッチングで除去する。この時同時に絶縁膜７０２もエッチングすることで、画素部５０１に構造体８１３〜８１７を形成する（図７（ｃ））。 Immediately after forming the silicide layer 432, the insulating film 703 is formed. This insulating film is for preventing diffusion of the silicide layer, and a resist is applied on the insulating film 703 in the peripheral circuit portion 502 and is removed by etching in the pixel portion 501. At this time, the insulating film 702 is also etched at the same time to form structures 813 to 817 in the pixel portion 501 (FIG. 7C).

次に絶縁膜７０４を成膜し、画素部５０１及び周辺回路部５０２共に絶縁膜７０４をエッチバックして、構造体８１３〜８１７、８３１、及び８３２の側面上に、更に構造体８２３〜８２７、８２１及び８２２を形成する（図７（ｄ））。 Next, an insulating film 704 is formed, and the insulating film 704 is etched back for both the pixel portion 501 and the peripheral circuit portion 502, so that structures 823 to 817, 831, and 832 have side surfaces 823 to 827. 821 and 822 are formed (FIG. 7D).

次に、図７（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とし、その上に遮光膜３０３を形成する。 Next, as shown in FIG. 7E, an insulating film 301 is formed by using a CVD method or the like to serve as an adhesion layer at the time of forming the light shielding film, and the light shielding film 303 is formed thereon.

遮光膜の形成は、下記のようにして行う。絶縁膜３０１の上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか１つからなる膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。その膜の、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等にある部分をエッチングすることで、遮光膜３０３を形成する（図７（ｅ））。エッチングは、膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。 The light-shielding film is formed as follows. A film having a light-shielding property, for example, a film formed of at least one of tungsten, tungsten silicide, and aluminum is formed over the insulating film 301 by a PVD method or the like. If it is desired to further improve the adhesion, a metal film of titanium, titanium nitride or the like may be formed on the insulating film. The light shielding film 303 is formed by etching the portion of the film above the photoelectric conversion portion 402, the contact formation portion, and the like (FIG. 7E). The etching is performed so that a portion of the film which covers the gate electrode 600 of the first transfer layer transistor, the charge holding portion 403, and the gate electrode 601 of the second transfer transistor is left.

ゲート電極６００及び６０１の側面に構造体８１３、８１４、及び構造体８２３及び８２４を形成する事で、その上に遮光膜３０３を成膜した場合の被覆性が向上する。構造体８１３、８１４に加え、構造体８２３及び８２４を設けることで、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面（ここでは、ゲート電極６００、６０１の上面、及び構造体８２３及び８２４の側面をつなげた面）の起伏が、より緩やかになる。よって、遮光膜の膜厚低下をさらに抑制することができ、遮光膜３０３による被覆性が、より向上する。 By forming the structures 813 and 814 and the structures 823 and 824 on the side surfaces of the gate electrodes 600 and 601, the coverage with the light-blocking film 303 formed thereon is improved. By providing the structures 823 and 824 in addition to the structures 813 and 814, a surface of the light-shielding film which faces the light-shielding film to be covered (here, upper surfaces of the gate electrodes 600 and 601, and side surfaces of the structures 823 and 824) is provided. The undulations on the surface that connects the two are more gentle. Therefore, it is possible to further suppress the reduction in the thickness of the light shielding film, and the coverage with the light shielding film 303 is further improved.

つまり、このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜の被覆性がより向上する。 That is, by forming a plurality of structures on the side surface of the gate electrode in this way, the coverage of the light-shielding film formed thereon is further improved.

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４の形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成時の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。 In addition, the insulating film 701 is formed after the gate electrodes 600 and 601 are formed and before the structures 813 and 814 are formed, the gate electrodes 600 and 601, the semiconductor regions 420 and 430 of the photoelectric conversion portion 402, and the semiconductor regions of the charge holding portion 403. It is formed so as to cover 421 and 431. Accordingly, damage that occurs in the semiconductor region of the photoelectric conversion portion 402 and the semiconductor region of the charge holding portion 403 during etching of the insulating film 702 when the structures 813 and 814 are formed can be reduced.

さらに、遮光膜が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣を抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。 Furthermore, since the flatness of the portion where the light-shielding film is provided is improved, the light-shielding film residue can be suppressed even when the light-shielding film is removed by etching, and the occurrence of leak defects can be suppressed.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る撮像システムを説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカムコーダ、複写機、ファクシミリ、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図８に、第４実施形態に係る撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。 (Fourth Embodiment)
An imaging system according to the fourth embodiment of the present invention will be described. Imaging systems include digital still cameras, video cameras, digital camcorders, copying machines, facsimiles, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites, and the like. FIG. 8 shows a block diagram of a digital still camera as an example of the imaging system according to the fourth embodiment.

図８において、撮像システムは、レンズの保護のためのバリア１００１、被写体の光学像を固体撮像装置１００４に結像させるレンズ１００２、レンズ１００２を通った光量を可変するための絞り１００３、メカニカルシャッタ１００５を備える。撮像システムは、さらに上述の実施の形態１乃至３のいずれかで説明した固体撮像装置１００４を備え、固体撮像装置１００４はレンズ１００２により結像された光学像を画像データとして変換する。ここで、固体撮像装置１００４の半導体基板にはＡＤ変換部が形成されているものとする。 8, the imaging system includes a barrier 1001 for protecting the lens, a lens 1002 for forming an optical image of a subject on the solid-state imaging device 1004, a diaphragm 1003 for changing the amount of light passing through the lens 1002, and a mechanical shutter 1005. Equipped with. The imaging system further includes the solid-state imaging device 1004 described in any of the above-described first to third embodiments, and the solid-state imaging device 1004 converts the optical image formed by the lens 1002 as image data. Here, it is assumed that an AD conversion unit is formed on the semiconductor substrate of the solid-state imaging device 1004.

撮像システムはさらに信号処理部１００７、タイミング発生部１００８、全体制御・演算部１００９、メモリ部１０１０、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１、記録媒体１０１２、外部Ｉ／Ｆ部１０１３を備える。信号処理部１００７は、固体撮像装置１００４より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する。タイミング発生部１００８は、固体撮像装置１００４および信号処理部１００７に各種タイミング信号を出力する。 The imaging system further includes a signal processing unit 1007, a timing generation unit 1008, an overall control/arithmetic unit 1009, a memory unit 1010, a recording medium control I/F unit 1011, a recording medium 1012, and an external I/F unit 1013. The signal processing unit 1007 compresses various corrections and data on the imaging data output from the solid-state imaging device 1004. The timing generator 1008 outputs various timing signals to the solid-state imaging device 1004 and the signal processor 1007.

全体制御・演算部１００９は、デジタルスチルカメラ全体を制御し、メモリ部１０１０は、画像データを一時的に記憶するためフレームメモリとして機能する。記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１は、記録媒体に記録または読み出しを行う。記録媒体１０１２は、着脱可能な半導体メモリ等から構成され、撮像データの記録または読み出しを行う。外部Ｉ／Ｆ部１０１３は、外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。 The overall control/arithmetic unit 1009 controls the entire digital still camera, and the memory unit 1010 functions as a frame memory for temporarily storing image data. The recording medium control I/F unit 1011 performs recording or reading on a recording medium. The recording medium 1012 is composed of a detachable semiconductor memory or the like, and records or reads imaging data. The external I/F unit 1013 is an interface for communicating with an external computer or the like.

ここで、タイミング信号などは、撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは、少なくとも固体撮像装置１００４と、固体撮像装置１００４から出力された撮像信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。 Here, the timing signal or the like may be input from the outside of the imaging system, and the imaging system includes at least the solid-state imaging device 1004 and a signal processing unit 1007 that processes the imaging signal output from the solid-state imaging device 1004. do it.

（他の実施形態）
上述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲は限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 (Other embodiments)
The embodiments described above are merely specific examples for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea thereof.

例えば、本発明は、トランジスタのゲート電極による段差のみならず、遮光部において遮光膜の下に位置する部材に起因する段差が生じる可能性のある構造を有する固体撮像装置に用いることができる。また、上述した実施の形態では、信号電荷を電子とする固体撮像装置を例にして説明したが、本発明は、信号電荷を正孔とする固体撮像装置においても同様に適用することができる。なお、この場合、上述した半導体領域の導電型は、Ｐ型とＮ型とが逆になる。 For example, the present invention can be used in a solid-state imaging device having a structure in which not only a step due to a gate electrode of a transistor but also a step due to a member located under a light-shielding film in a light-shielding portion may occur. Further, in the above-described embodiments, the solid-state imaging device having signal charges as electrons has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a solid-state imaging device having signal charges as holes. In this case, the conductivity type of the semiconductor region described above is opposite between P type and N type.

また、図１Ｂに示した固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、一例を示したものであり、本発明を適用しうる固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、これに限定されるものではない。 The planar layout of the pixel circuit of the solid-state imaging device shown in FIG. 1B is an example, and the planar layout of the pixel circuit of the solid-state imaging device to which the present invention is applicable is not limited to this. Absent.

４０２ 光電変換部
４０３ 電荷保持部
４２０、４２１ Ｎ型半導体領域
４３０、４３１ Ｐ型半導体領域
６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６ ゲート電極
７０１ 絶縁膜
８１３、８１４ 構造体
３０３ 遮光膜 402 photoelectric conversion unit 403 charge holding unit 420, 421 N-type semiconductor region 430, 431 P-type semiconductor region 600, 601, 602, 603, 604, 605, 606 gate electrode 701 insulating film 813, 814 structure 303 light-shielding film

Claims (16)

基板内に、光電変換部の第１の半導体領域と、電荷保持部の第２の半導体領域を形成し、
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第１のトランジスタの第１のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第２のトランジスタの第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極および前記第２のゲート電極の形成後、前記基板上に第１の絶縁膜を形成し、
周辺回路部において前記第１の絶縁膜をエッチングすることで、前記周辺回路部の第３のトランジスタの第３のゲート電極の側面に、第３の構造体を形成し、
前記周辺回路部において、前記第３のゲート電極及び前記第３の構造体をマスクとして前記基板に不純物を導入し、
前記不純物を導入した後に、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜が前記第１の半導体領域および前記第２の半導体領域上に残るように、前記第２の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１のゲート電極の側面および前記第２のゲート電極の側面に、前記第１の絶縁膜を介して、それぞれ、第１の構造体および第２の構造体を形成し、
前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第１の構造体の上部の側面は、前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第２の構造体の上部の側面は、前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第３の構造体の上部の側面は、前記第３のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置の製造方法。 Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
By etching the first insulating film in the peripheral circuit portion, a third structure is formed on a side surface of the third gate electrode of the third transistor in the peripheral circuit portion,
In the peripheral circuit part, impurities are introduced into the substrate using the third gate electrode and the third structure as a mask,
Forming a second insulating film on the first insulating film after introducing the impurities;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
A film is formed after the formation of the first structure and the second structure, and a part of the film is etched, whereby the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second Forming a light-shielding film on the gate electrode of
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
A side surface of an upper portion of the third structure has a curved shape having a center of curvature on the third gate electrode side,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film which overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate. 基板内に、光電変換部の第１の半導体領域と、電荷保持部の第２の半導体領域を形成し、
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第１のトランジスタの第１のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第２のトランジスタの第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極および前記第２のゲート電極の形成後、前記基板上に第１の絶縁膜を形成し、
周辺回路部において前記第１の絶縁膜をエッチングすることで、前記周辺回路部の第３のトランジスタの第３のゲート電極の側面に、第３の構造体を形成し、
前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜が前記第１の半導体領域および前記第２の半導体領域上に残るように、前記第２の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１のゲート電極の側面および前記第２のゲート電極の側面に、前記第１の絶縁膜を介して、それぞれ、第１の構造体および第２の構造体を形成し、
前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後、前記基板上に第５の絶縁膜を形成し、前記第５の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１の構造体、前記第２の構造体、および前記第３の構造体の側面に、それぞれ、第４の構造体、第５の構造体、および第６の構造体を形成し、
前記第４の構造体、前記第５の構造体、前記第６の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第１の構造体の上部の側面は、前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第２の構造体の上部の側面は、前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第３の構造体の上部の側面は、前記第３のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さく、
前記第４の構造体、第５の構造体、および第６の構造体は、それぞれ、上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面である固体撮像装置の製造方法。 Forming a first semiconductor region of the photoelectric conversion unit and a second semiconductor region of the charge holding unit in the substrate;
On the substrate, a first gate electrode of a first transistor that transfers the charges of the photoelectric conversion unit to the charge holding unit, and a second gate of a second transistor that transfers the charges from the charge holding unit. Forming electrodes,
Forming a first insulating film on the substrate after forming the first gate electrode and the second gate electrode,
By etching the first insulating film in the peripheral circuit portion, a third structure is formed on a side surface of the third gate electrode of the third transistor in the peripheral circuit portion,
Forming a second insulating film on the first insulating film;
By etching the second insulating film so that the first insulating film remains on the first semiconductor region and the second semiconductor region, the side surface of the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Forming a first structure body and a second structure body on the side surface of the gate electrode through the first insulating film,
After forming the first structure and the second structure, a fifth insulating film is formed on the substrate, and the fifth insulating film is etched to form the first structure, Forming a fourth structure, a fifth structure, and a sixth structure on the side surfaces of the second structure and the third structure, respectively,
A film is formed after formation of the fourth structure, the fifth structure, and the sixth structure, and a part of the film is etched to form the first gate electrode and the second structure. A light-shielding film is formed on the semiconductor region and the second gate electrode,
An upper side surface of the first structure has a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side,
An upper side surface of the second structure has a curved shape having a center of curvature on the second gate electrode side,
A side surface of an upper portion of the third structure has a curved shape having a center of curvature on the third gate electrode side,
A distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light-shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in a plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate,
The fourth structure body, the fifth structure body, and the sixth structure body are each a method for manufacturing a solid-state imaging device in which upper side surfaces are curved surfaces having a curvature center on the corresponding gate electrode side. 前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後、前記膜の形成前に、前記光電変換部、前記第１のトランジスタ、前記電荷保持部、及び前記第２のトランジスタを覆う第３の絶縁膜を形成し、
前記膜は、前記第３の絶縁膜の直上に形成される、請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。 After forming the first structure and the second structure and before forming the film, a third structure that covers the photoelectric conversion unit, the first transistor, the charge holding unit, and the second transistor. Forming an insulating film of
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the film is formed directly on the third insulating film. 前記第２の絶縁膜を形成後、前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成前に、前記周辺回路部においてシリサイド層を形成し、前記シリサイド層の形成直後に、第４の絶縁膜を形成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。 After forming the second insulating film, forming a silicide layer in the peripheral circuit portion before forming the first structure and the second structure, and immediately after forming the silicide layer, a silicide layer is formed. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein an insulating film is formed. 前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後、前記膜の形成前に、前記基板上に第５の絶縁膜を形成し、前記第５の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１の構造体、前記第２の構造体、および前記第３の構造体の側面に、それぞれ、第４の構造体、第５の構造体、および第６の構造体を形成し、
前記第４の構造体、第５の構造体、および第６の構造体は、それぞれ、上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面であり、
前記周辺回路部において、前記第６の構造体は、第４の絶縁膜を介して前記第３の構造体の側面に形成される請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。 After forming the first structure and the second structure and before forming the film, a fifth insulating film is formed on the substrate, and the fifth insulating film is etched. Forming a fourth structure, a fifth structure, and a sixth structure on the side surfaces of the first structure, the second structure, and the third structure, respectively,
In each of the fourth structure, the fifth structure, and the sixth structure, the upper side surface is a curved surface having a center of curvature on the corresponding gate electrode side,
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein in the peripheral circuit section, the sixth structure is formed on a side surface of the third structure via a fourth insulating film. 前記第１乃至第３の構造体形成のための前記第２の絶縁膜のエッチングは、ドライエッチングである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the etching of the second insulating film for forming the first to third structures is dry etching. 前記第２のトランジスタにより、前記電荷保持部から前記電荷が転送されるフローティングディフュージョン部を有し、
前記フローティングディフュージョン部の上に、前記第１の絶縁膜が残るように、前記第１の構造体および前記第２の構造体を形成する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。 A floating diffusion portion to which the electric charge is transferred from the electric charge holding portion by the second transistor,
7. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first structure body and the second structure body are formed so that the first insulating film remains on the floating diffusion portion. Device manufacturing method. 基板内に、第１の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第１のトランジスタと、
前記基板内に、前記第１のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第２の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第２のトランジスタと、
周辺回路部に設けられた第３のゲート電極を有する第３のトランジスタと、
前記第１の半導体領域、前記第１のトランジスタの第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第１の構造体と、
前記第２のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第２の構造体と、
前記第３のゲート電極の側面に設けられ、上部の側面が前記第３のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第３の構造体と、
前記第３の構造体の上に設けられ、前記第３のトランジスタを覆う第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜を間に挟んで前記第３の構造体の側面に設けられた第４の構造体と、前記第１の絶縁膜、前記第１の構造体、および前記第２の構造体の上に設けられた遮光膜と、を有し、
前記第１の構造体と、前記第２の構造体と、前記第３の構造体と、前記第４の構造体は、絶縁膜であり、
平面視において、前記遮光膜は、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部を重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置。 A photoelectric conversion part having a first semiconductor region in the substrate;
A first transistor that transfers the charge of the photoelectric conversion unit;
A charge holding unit that holds the charge transferred by the first transistor and has a second semiconductor region in the substrate;
A second transistor that transfers the charge of the charge holding portion;
A third transistor having a third gate electrode provided in the peripheral circuit portion;
A first insulating film provided on the first semiconductor region, the first gate electrode of the first transistor, the second semiconductor region, and the second gate electrode of the second transistor;
A first structure which is provided on a side surface of the first gate electrode via the first insulating film and has an upper side surface having a curved surface shape having a center of curvature on the first gate electrode side;
A second structure provided on a side surface of the second gate electrode via the first insulating film, and having a curved surface shape with an upper side surface having a center of curvature on the side of the second gate electrode;
A third structure provided on a side surface of the third gate electrode and having a curved surface shape in which an upper side surface has a center of curvature on the third gate electrode side;
A second insulating film provided on the third structure and covering the third transistor, and a second insulating film provided on a side surface of the third structure with the second insulating film interposed therebetween. 4 and a light shielding film provided on the first insulating film, the first structure, and the second structure,
The first structure body, the second structure body, the third structure body, and the fourth structure body are insulating films,
In a plan view, the light shielding film overlaps with the first gate electrode, the second semiconductor region, and the second gate electrode,
A solid-state imaging device in which a distance between the photoelectric conversion unit and an end of the light shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is smaller than a distance between an upper surface of the first gate electrode and the substrate. 前記基板と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離の半分以下である請求項８に記載の固体撮像装置。 The distance between the substrate and an end of the light-shielding film that overlaps the photoelectric conversion unit in the plan view is half or less than a distance between the upper surface of the first gate electrode and the substrate. Solid-state imaging device. 前記第１の構造体及び前記第２の構造体と、前記第１の絶縁膜は、主成分が異なる請求項８または９に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the first structure body, the second structure body, and the first insulating film have different main components. 前記第１の構造体及び前記第２の構造体は主成分として酸化シリコンを含み、前記第１の絶縁膜は、主成分として窒化シリコンを含む、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 11. The first structure body and the second structure body contain silicon oxide as a main component, and the first insulating film contains silicon nitride as a main component. Solid-state imaging device. 前記第３の構造体及び前記第４の構造体と、前記第２の絶縁膜は、主成分が異なる、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the third structure body, the fourth structure body, and the second insulating film have different main components. 前記第３の構造体及び前記第４の構造体は、主成分として酸化シリコンを含み、前記第２の絶縁膜は、主成分として窒化シリコンを含む、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 13. The third structure body and the fourth structure body contain silicon oxide as a main component, and the second insulating film contains silicon nitride as a main component. The solid-state imaging device described. 前記第１の半導体領域上に設けられ、前記第１の構造体、前記第２の半導体領域、及び前記第２の構造体と前記遮光膜との間に設けられた第３の絶縁膜を有する請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 It is provided on the first semiconductor region and has the first structure body, the second semiconductor region, and a third insulating film provided between the second structure body and the light shielding film. The solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 13. 前記遮光膜の端部が、前記第１の絶縁膜を介して前記光電変換部の上にある請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 14, wherein an end portion of the light-shielding film is on the photoelectric conversion unit via the first insulating film. 前記第２のトランジスタにより、前記電荷保持部から前記電荷が転送されるフローティングディフュージョン部を有し、
前記フローティングディフュージョン部の上に、前記第１の絶縁膜が設けられている請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 A floating diffusion portion to which the electric charge is transferred from the electric charge holding portion by the second transistor,
The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the first insulating film is provided on the floating diffusion portion.
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