JPH11307749A - 固体撮像素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤ固体撮像素子の電極を高融点金属
ポリサイド膜１５で形成してもその高融点金属ポリサイ
ド膜１５の構成金属原子である高融点金属（タングステ
ンＷ）が飛散して半導体基板６内に拡散するおそれが生
じないようにする。 【解決手段】 電極９ａを、選択的に形成された高融点
金属ポリサイド膜１５とその上面及び側面を覆う金属飛
散防止膜（ポリシリコン膜）１６により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子とそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子として最も一般的に用いら
れるものはＣＣＤ固体撮像素子であり、図３（Ａ）、
（Ｂ）はＣＣＤ固体撮像素子の従来例を示すものであ
り、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面
図である。図面において、１は撮像領域で、該領域１内
に光電変換を行う複数のセンサ２、２、・・・がマトリ
ックス状に配列されている。３、３、・・・は各センサ
垂直列に対応して垂直転送方向に設けられた垂直転送レ
ジスタで、センサ２、２、・・・からの信号電荷を垂直
方向に転送する。４は各垂直転送レジスタ３、３、・・
・の転送先側に設けられた水平転送レジスタで、垂直転
送レジスタ３、３、・・・により転送されてきた信号電
荷を水平方向に転送する。尚、水平転送レジスタ４は、
図３に示すように１個しかない場合もあれば複数ある場
合もある。５は水平転送レジスタ４の転送先側に設けら
れた出力部であり、ここで信号電荷が電圧に変換されて
固体撮像素子外部に出力される。

【０００３】６は半導体基板、７は該半導体基板６表面
部に形成された垂直転送レジスタ３を成す半導体領域、
８は半導体基板６表面上に形成された熱酸化膜で、ゲー
ト絶縁膜をも成す。９は垂直転送電極で、ポリシリコン
からなる。１０は平坦化膜、１１は例えばアルミニウム
からなる遮光膜、１２は開口である。尚、遮光膜上には
マイクロレンズ等があるが、本発明の本質とは直接関係
がないので図示は省略してある。また、半導体表面部の
構造も本発明の本質と直接関係しないので詳細な図示を
省略した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示す
ような従来の固体撮像素子には、微細化が進むと特性、
特に高速性が制約されるという問題があった。というの
は、画素数の増加の要請、固体撮像素子の小型化の要請
が進むと垂直転送電極、水平転送電極も微細化せざるを
得ないが、電極が微細化すると抵抗が大きくなり、ポリ
シリコンでは無視できない電極抵抗が存在し、それが高
速性の律速要因になるからである。

【０００５】そのため、電極材料として低抵抗のものを
用いる必要性が認識され、例えばタングステンポリサイ
ド等の高融点金属ポリサイド膜で電極を形成する技術が
開発された。これはポリシリコン膜の表面上に例えばタ
ングステンシリサイドＷＳｉ等の高融点金属シリサイド
膜を積層したものであり、電極が金属を組成成分として
有しており、ポリシリコンのみで電極を構成した場合に
比較して電極抵抗を顕著に小さくすることができる技術
であり、その点では優れているといえる。

【０００６】しかしながら、タングステンポリサイドに
より電極を形成した場合には、電極形成よりも後のシリ
コン半導体基板表面酸化工程においてタングステンポリ
サイド電極からタングステンＷが飛び出し、それが半導
体基板６内に拡散し、結晶欠陥の原因となるという問題
のあることが判明した。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、固体撮像素子の電極を高融点金属ポ
リサイド膜で形成してもその高融点金属ポリサイド膜の
構成金属原子である高融点金属が飛散して半導体基板内
に拡散するおそれが生じないようにすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像素子
は、電極を、選択的に形成された高融点金属ポリサイド
膜と、その上面及び側面を覆う金属飛散防止膜により形
成したことを特徴とする。

【０００９】従って、請求項１の固体撮像素子によれ
ば、高融点金属ポリサイド膜が金属飛散防止膜によって
その上面及び側面を覆われているので、金属飛散防止膜
形成後の熱処理により高融点金属ポリサイド膜中の高融
点金属原子が飛び出し半導体基板内に拡散するおそれが
ない。依って、半導体基板に結晶欠陥が増えるおそれを
伴うことなく電極の低抵抗化を図り、微細化しても高速
性等の特性が低下しないようにできる。

【００１０】請求項３の固体撮像素子の製造方法は、高
融点金属ポリサイド膜を選択的に形成した後、金属飛散
防止膜を全面的に形成し、その後、該金属飛散防止膜の
高融点金属ポリサイド膜の上面及び側面を覆う部分以外
を除去することにより電極を形成することを特徴とす
る。

【００１１】従って、請求項３の固体撮像素子の製造方
法によれば、高融点金属ポリサイド膜の選択的形成後、
金属飛散防止膜を成膜し、その後、金属飛散防止膜の高
融点金属ポリサイド膜の上面及び側面を覆う部分以外を
除去するので、高融点金属ポリサイド膜が金属飛散防止
膜によって上面及び側面を覆われた電極を形成すること
ができ、延いては請求項１の固体撮像素子を実現するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明固体撮像素子は、基本的に
は、電極を、選択的に形成された高融点金属ポリサイド
膜と、その上面及び側面を覆う金属飛散防止膜により形
成したものであり、固体撮像素子は一般にはＣＣＤ固体
撮像素子であるが、しかし、本発明固体撮像素子は例え
ばＭＯＳ型固体撮像素子、増幅型固体撮像素子にも適用
することができる。また、本発明固体撮像素子はエリア
センサに適用することができるのは勿論のことラインセ
ンサにも適用できる。本発明固体撮像素子をＣＣＤ固体
撮像素子に適用した場合、本発明における電極には垂直
転送電極、水平転送電極がなり得る。

【００１３】本発明固体撮像素子における高融点金属ポ
リサイド膜の典型例はタングステンポリサイド膜である
が、必ずしもそれに限定されない。また、高融点金属ポ
リサイド膜の上面及び側面を覆う金属飛散防止膜の典型
例はポリシリコンであるが、必ずしもそれに限定されな
い。また、そのポリシリコンを酸化し、その酸化した膜
を金属飛散防止膜としても良い。この場合、その酸化し
た膜は層間絶縁膜としても機能する。

【００１４】本発明固体撮像素子の製造は、高融点金属
ポリサイド膜を選択的に形成した後、金属飛散防止膜を
全面的に形成し、その後、該金属飛散防止膜の高融点金
属ポリサイド膜の上面及び側面を覆う部分以外を除去す
ることにより電極を形成することにより為し得る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１は本発明固体撮像素子の一つの実施例の要
部を示す断面図である。本実施例の平面図は図３（Ａ）
の平面図と異なるところがないので図示を省略した。ま
た、図１は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断したところに相
当する断面を示している。

【００１６】６は半導体基板、７は該半導体基板６表面
部に形成された垂直転送レジスタ３を成す半導体領域、
８は半導体基板６表面上に形成された熱酸化膜で、ゲー
ト絶縁膜をも成す。９ａは垂直転送電極で、例えば高融
点金属ポリサイド膜、例えばタングステンポリサイド膜
１５と、その側面及び上面を覆うポリシリコンからなる
金属飛散防止膜１６によって形成されている。そして、
そのタングステンポリサイド膜１５はポリシリコン膜１
３とその上層を成すタングステンシリサイド（ＷＳｉ）
膜１４により形成されている。これは換言すれば、タン
グステンシリサイド膜１４をポリシリコン膜１３、１６
で完全に覆った形状になる。

【００１７】１０は平坦化膜、１１は例えばアルミニウ
ムからなる遮光膜、１２は開口である。尚、遮光膜上に
はマイクロレンズ等があるが、本発明の本質とは直接関
係がないので図示は省略してある。また、半導体基板６
表面部の構造も本発明の本質と直接関係しないので詳細
な図示を省略した。

【００１８】このような固体撮像素子によれば、タング
ステンポリサイド膜１５のタングステンシリサイド膜１
４をポリシリコン膜１３及び金属飛散防止膜であるポリ
シリコン膜１６により囲った形状であるので、タングス
テンシリサイド膜１４中のタングステンＷの飛散をポリ
シリコン膜１３及び金属飛散防止膜１６により防止する
ことができ、延いてはタングステンＷの基板６への拡散
による結晶欠陥の発生を防止することができる。従っ
て、電極形成後の酸化の条件がタングステン飛散防止の
ために制約されるおそれがなくなる。

【００１９】尚、金属飛散防止膜を成すポリシリコン膜
１６を酸化することにより電極９ａ上の層間絶縁膜とす
るようにしても良い。このようにした場合には、良質な
層間絶縁膜を得ることができ、延いては層間絶縁膜の薄
膜化を図ることが可能になる。この場合、その酸化によ
り層間絶縁膜になった膜が金属飛散防止膜としての役割
を果たすことになる。

【００２０】図２（Ａ）〜（Ｃ）は電極９ａの形成方法
の一例（本発明固体撮像素子の製造方法の一つの実施
例）の要部を工程順に示す断面図である。

【００２１】（Ａ）先ず、基板６上のシリコン酸化膜
（ゲート絶縁膜）８の表面にポリシリコン膜１３を成膜
し、次いで、該ポリシリコン膜１３上にタングステンシ
リサイド膜１４を成膜する。これによりタングステンポ
リサイド膜１５が形成される。その後、該タングステン
ポリサイド膜１５を選択的エッチングによりパターニン
グする。図２（Ａ）はタングステンポリサイド膜１５の
パターニング後の状態を示す。

【００２２】（Ｂ）次に、図２（Ａ）に示すように、金
属飛散防止膜を成すポリシリコン膜１６を全面的に形成
する。

【００２３】（Ｃ）次に、図２（Ｃ）に示すように、上
記ポリシリコン膜１６のタングステンポリサイド膜１５
の上面及び側面を覆う部分を除きエッチング除去する。
これにより電極９ａができる。

【００２４】尚、図２（Ｂ）に示す工程の終了後、或い
は図２（Ｃ）に示す工程の終了後、ポリシリコン膜１６
を全部或いは表面部を酸化し、その酸化した部分を以て
層間絶縁膜の少なくとも一部とするようにしても良い。
このようにした場合には、上述したように、膜質の良い
層間絶縁膜を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の固体撮像素子によれば、高融
点金属ポリサイド膜が金属飛散防止膜によってその上面
及び側面を覆われているので、金属飛散防止膜形成後の
熱処理により高融点金属ポリサイド膜中の高融点金属原
子が飛び出し半導体基板内に拡散するおそれがない。依
って、半導体基板に結晶欠陥が増えるおそれを伴うこと
なく電極の低抵抗化を図り、微細化しても高速性等の特
性が低下しないようにできる。

【００２６】請求項２の固体撮像素子によれば、金属飛
散防止膜を成すポリシリコンはシリコン半導体基板内に
拡散しても結晶欠陥を生じるおそれがないので、金属飛
散防止膜として最適である。しかも、酸化することによ
り良質の層間絶縁膜としても機能し得る。

【００２７】請求項３の固体撮像素子の製造方法によれ
ば、高融点金属ポリサイド膜の選択的形成後、金属飛散
防止膜を成膜し、その後、金属飛散防止膜の高融点金属
ポリサイド膜の上面及び側面を覆う部分以外を除去する
ので、高融点金属ポリサイド膜が金属飛散防止膜によっ
て上面及び側面を覆われた電極を形成することができ、
延いては請求項１或いは２の固体撮像素子を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明固体撮像素子の一つの実施例の要部を示
す断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は電極の形成方法の一例（本発
明固体撮像素子の製造方法の一つの実施例）の要部を工
程順に示す断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は固体撮像素子の従来例を示す
ものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ
線視断面図である。

【符号の説明】

９ａ・・・電極、１３・・・高融点金属ポリサイド膜を
構成するポリシリコン膜、１４・・・高融点金属ポリサ
イド膜を構成する高融点金属シリサイド膜、１５・・・
高融点金属ポリサイド膜、１６・・・金属飛散防止膜
（ポリシリコン膜）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 選択的に形成された高融点金属ポリサイ
   ド膜と、その上面及び側面を覆う金属飛散防止膜により
   形成された電極を有することを特徴とする固体撮像素
   子。
2. 【請求項２】 金属飛散防止膜がポリシリコンからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 【請求項３】 高融点金属ポリサイド膜を選択的に形成
   した後、金属飛散防止膜を全面的に形成する成膜工程
   と、 上記金属飛散防止膜の高融点金属ポリサイド膜の上面及
   び側面を覆う部分以外を除去するエッチング工程と、 を少なくとも有することを特徴とする固体撮像素子の製
   造方法。