JP2005340475A - Solid state imaging device - Google Patents
Solid state imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005340475A JP2005340475A JP2004156692A JP2004156692A JP2005340475A JP 2005340475 A JP2005340475 A JP 2005340475A JP 2004156692 A JP2004156692 A JP 2004156692A JP 2004156692 A JP2004156692 A JP 2004156692A JP 2005340475 A JP2005340475 A JP 2005340475A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- solid
- state imaging
- imaging device
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 76
- 239000007787 solid Substances 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 21
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 21
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 21
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 13
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000004335 scaling law Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリサイドを用いない製造プロセス(非サリサイドプロセス)とシリサイドを用いた製造プロセス(サリサイドプロセス)の両方を採用して暗電流の低減とコンタクト抵抗の低減を図るようにしたCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の固体撮像装置に関し、特に光電変換素子上に形成する絶縁膜の構造に関するものである。 The present invention employs a CCD image sensor that employs both a manufacturing process that does not use silicide (non-salicide process) and a manufacturing process that uses silicide (salicide process) to reduce dark current and contact resistance. The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor, and more particularly to a structure of an insulating film formed on a photoelectric conversion element.
近年の半導体素子では、スケーリング則に従うように、微細化が進んできており、微細化が進むにつれて、半導体製造プロセスには、コバルトやチタンなどとシリコンの化合物であるシリサイドを使うサリサイド技術が用いられている。すなわち、コンタクト抵抗といった寄生抵抗を低減するために、シリサイドでMOSトランジスタのソース・ドレイン領域にコンタクト部位を形成する方法が一般に採用されている。
一方、例えば、0.18μm世代以降の固体撮像装置の製造工程では、シリサイドを用いない製造技術(非サリサイドプロセス)とシリサイドを用いた製造技術(サリサイドプロセス)の両方を採用すること(いわゆる作り分けプロセスと呼ぶ)により、撮像部とその他の機能(例えば光通信機能や光検出機能)を有する回路部といったシステムを同一シリコン基板上に統合した複合機能装置を作成することが行われている。
すなわち、フォトダイオード(光電変換素子)の作成には非サリサイドプロセスを適用し、その他の部分の作成にはサリサイドプロセスを適用して暗電流の低減とコンタクト抵抗の低減の両方を図るようになっている。
そして、このような作り分けプロセスを用いる場合に、シリコン基板上の絶縁膜やトランジスタのゲート部のサイドウォール用の絶縁膜に、SiO/SiNの積層膜を用いる方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、トランジスタのゲート部にSiO/LP−SiN/SiOの3層膜を有するサイドウォールを用いることで、良好なトランジスタ特性を実現することが提案されている(例えば特許文献2参照)。
On the other hand, for example, in the manufacturing process of a solid-state imaging device of the 0.18 μm generation and later, both a manufacturing technique that does not use silicide (non-salicide process) and a manufacturing technique that uses silicide (salicide process) are adopted (so-called separate creation). By creating a composite function device in which a system such as an imaging unit and a circuit unit having other functions (for example, an optical communication function and a light detection function) is integrated on the same silicon substrate.
That is, a non-salicide process is applied to the production of a photodiode (photoelectric conversion element), and a salicide process is applied to the production of other parts to reduce both dark current and contact resistance. Yes.
When such a separate process is used, a method of using a laminated film of SiO / SiN as an insulating film on a silicon substrate or an insulating film for a sidewall of a gate portion of a transistor has been proposed (for example, a patent) Reference 1).
Further, it has been proposed to achieve good transistor characteristics by using a sidewall having a three-layer film of SiO / LP-SiN / SiO at the gate portion of the transistor (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記従来の絶縁膜にSiO/SiNの積層膜を用いる方法では、厚いSiOをサイドウォールとして用いる必要があるため、エッチバック量を正確に制御できない。このため良好なトランジスタ特性を維持できないという問題があった。
また、SiO/LP−SiN/SiOの3層膜をサイドウォールに用いる方法では、光電変換素子の感度を最適化できないという問題があった。
However, in the above-described conventional method using a laminated film of SiO / SiN for the insulating film, it is necessary to use thick SiO as a sidewall, and therefore the amount of etchback cannot be controlled accurately. Therefore, there is a problem that good transistor characteristics cannot be maintained.
Further, the method using a three-layer film of SiO / LP-SiN / SiO as a sidewall has a problem that the sensitivity of the photoelectric conversion element cannot be optimized.
そこで本発明は、サリサイドプロセスと非サリサイドプロセスの作り分けを可能にするとともに、光電変換素子の感度向上を図ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of making a salicide process and a non-salicide process separately and improving the sensitivity of a photoelectric conversion element.
上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、シリサイド形成領域とシリサイド非形成領域の両方を有する半導体基板に、受光量に応じた信号電荷を生成する複数の光電変換素子を含む撮像部を形成するとともに、前記光電変換素子上に少なくともSiO膜とプラズマCVD−SiN膜を含む積層構造を有する絶縁膜を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a solid-state imaging device of the present invention includes an imaging including a plurality of photoelectric conversion elements that generate signal charges corresponding to the amount of received light on a semiconductor substrate having both a silicide formation region and a silicide non-formation region. And an insulating film having a laminated structure including at least a SiO film and a plasma CVD-SiN film is provided on the photoelectric conversion element.
本発明の固体撮像装置によれば、サリサイドプロセスと非サリサイドプロセスの作り分けによって光電変換素子を含む撮像部とその他の回路部を作成する構造において、光電変換素子上にSiO膜とプラズマCVD−SiN膜を含む積層構造を有する絶縁膜を設けたことにより、絶縁膜の膜厚制御を最適化でき、トランジスタの良好なサイドウォール構造を維持しつつ、光電変換素子の感度向上を図ることが可能となる効果がある。 According to the solid-state imaging device of the present invention, an SiO film and a plasma CVD-SiN film are formed on a photoelectric conversion element in a structure in which an imaging unit including a photoelectric conversion element and other circuit units are created by separately forming a salicide process and a non-salicide process. By providing an insulating film having a stacked structure including a film, it is possible to optimize the control of the film thickness of the insulating film, and to improve the sensitivity of the photoelectric conversion element while maintaining a favorable sidewall structure of the transistor. There is an effect.
本発明の実施の形態では、シリコン基板のフォトダイオード上に設ける絶縁膜として、SiO2 膜とSiO2 膜と低圧CVD‐SiN膜とプラズマCVD−SiN膜の4層構造の絶縁膜、SiO2 膜とSiO2 膜とプラズマCVD−SiN膜の3層構造、SiO2 膜とプラズマCVD−SiN膜の2層構造、何れかの構造の絶縁膜を用いる。
また、MOSトランジスタのゲート部のサイドウォールには、絶縁膜が4層構造の場合には、絶縁膜の一部を兼用した3層構造の低反射膜を実現し、トランジスタ特性の向上とフォトダイオードの感度向上とを両立する。
In the embodiment of the present invention, as an insulating film provided on a photodiode on a silicon substrate, an insulating film having a four-layer structure of an SiO 2 film, an SiO 2 film, a low-pressure CVD-SiN film, and a plasma CVD-SiN film, an SiO 2 film a three-layer structure of SiO 2 film and a plasma CVD-SiN film, a two-layer structure of SiO 2 film and a plasma CVD-SiN film, an insulating film of any of the structures used.
Further, when the insulating film has a four-layer structure on the side wall of the gate portion of the MOS transistor, a low-reflection film having a three-layer structure that also serves as a part of the insulating film is realized to improve the transistor characteristics and the photodiode. Both improved sensitivity.
図1は本発明の実施例1によるフォトダイオード上の絶縁膜の積層構造を示す断面図であり、図2は図1に示す絶縁膜を適用した固体撮像装置の撮像部の素子構造を示す断面図である。
本実施例は、サリサイドプロセスと非サリサイドプロセスの作り分けプロセスを使い、良好な特性を得られる3層膜(最適な低反射膜構造)をサイドウォールに用いたトランジスタを有するCMOSイメージセンサに本発明を適用したものであり、フォトダイオード上の絶縁膜に上述した4層構造の膜を用いることにより、良好なトランジスタ特性と高い光電変換効率の固体撮像装置を提供する。
すなわち、3層サイドウォールを用いた作り分けプロセスでは、表面絶縁膜の構造が限定されるため、シリサイド非形成領域(フォトダイオード上面)では、シリサイドの形成を防ぐ絶縁膜を積層しなければならない。
そこで、図1に示すように、半導体基板1のフォトダイオード上の絶縁膜を、下から順に、MOSトランジスタのゲート絶縁膜(SiO2 膜)M1、サイドウォール形成のための第1の絶縁膜(SiO2 膜)M2、サイドウォール形成のための第2の絶縁膜(LP−SiN膜、低圧CVDで形成された窒化シリコン層)M3、及び層間絶縁膜(P−SiN膜、プラズマCVDで形成された窒化シリコン層)M4が積層されている。
このうち、絶縁膜M2及びM3が金属シリサイド形成を防止するための絶縁膜である。また、層間絶縁膜M4は、コンタクト部位形成時のエッチングストッパとしての役割も担っている。
なお、これらの膜厚を最適化しない場合、シリコン基板上に積層した複数の膜の反射率の差によって、固体撮像装置の感度が低下してしまう。そこで、本実施例では、この感度低下を層間絶縁膜M4の膜厚を最適化することで解決する。
1 is a cross-sectional view showing a laminated structure of an insulating film on a photodiode according to
In this embodiment, a CMOS image sensor having a transistor using a three-layer film (optimum low reflection film structure) capable of obtaining good characteristics using a salicide process and a non-salicide process is used. By using the above-described four-layered film as an insulating film on a photodiode, a solid-state imaging device with good transistor characteristics and high photoelectric conversion efficiency is provided.
That is, since the structure of the surface insulating film is limited in the separate process using the three-layer sidewall, an insulating film for preventing the formation of silicide must be stacked in the silicide non-formation region (the upper surface of the photodiode).
Therefore, as shown in FIG. 1, the insulating film on the photodiode of the
Among these, the insulating films M2 and M3 are insulating films for preventing metal silicide formation. Further, the interlayer insulating film M4 also plays a role as an etching stopper when forming a contact part.
If these film thicknesses are not optimized, the sensitivity of the solid-state imaging device is lowered due to the difference in reflectance between the plurality of films stacked on the silicon substrate. Therefore, in this embodiment, this sensitivity reduction is solved by optimizing the film thickness of the interlayer insulating film M4.
次に、図2に示す本実施例の固体撮像装置の素子構造について説明する。
本例の固体撮像装置は、シリコン基板1上に設けられたウェル領域(不純物注入領域)3に形成されている。まず、ウェル領域3の上部には、素子分離絶縁膜2が形成されており、この素子分離絶縁膜2によって分離された領域内に、フォトダイオード形成領域4と画素トランジスタ形成領域5が設けられている。
フォトダイオード形成領域4には、埋め込みフォトダイオードを構成する不純物注入領域7、11が設けられており、画素トランジスタ形成領域5には、LDD形成のための不純物注入領域8やソース・ドレイン形成のための不純物注入領域10が設けられている。
また、シリコン基板1の上面には、上述した絶縁膜M1〜M4が配置され、ゲート絶縁膜M1の上には、MOSトランジスタのゲート電極6が形成され、その側部には、サイドウォールとなる絶縁膜M2、M3が配置されている。
また、層間絶縁膜M4の上には、平坦化膜12が配置され、その上部には、図示しないカラーフィルタやオンチップマイクロレンズが配置される。
Next, the element structure of the solid-state imaging device of the present embodiment shown in FIG. 2 will be described.
The solid-state imaging device of this example is formed in a well region (impurity implantation region) 3 provided on the
The
Further, the above-described insulating films M1 to M4 are disposed on the upper surface of the
A
図3及び図4は絶縁膜M1〜M4の膜厚と透過率の関係を示す説明図であり、横軸はM4の膜厚値(nm)、縦軸は透過率(%)を示している。
まず、図3に示すように、例えば絶縁膜M1と絶縁膜M2を合わせた膜厚が約10nmであり、絶縁膜M3の膜厚が約10nmである場合、絶縁膜M4の最適な膜厚は約40〜45nmである。このとき、光の透過率は約95%まで高まる。
また、コンタクト部位形成時には、平坦化膜12を積層しているため、異なった量のエッチングを行う必要がある。このため、エッチングストッパが必要であり、このストッパに絶縁膜M4を利用する。したがって、平坦化膜厚12を厚くすると、絶縁膜M4も厚くする必要がある。この場合には、絶縁膜M3を予めエッチングして取り除いてから、絶縁膜M4を積層することで、絶縁膜M4の膜厚を厚くすることができる。図4はこの場合の例を示しており、絶縁膜M1と絶縁膜M2の合計が10nmのとき、絶縁膜M4の膜厚は約45〜55nmとなる。
3 and 4 are explanatory diagrams showing the relationship between the film thicknesses of the insulating films M1 to M4 and the transmittance. The horizontal axis represents the film thickness value (nm) of M4, and the vertical axis represents the transmittance (%). .
First, as shown in FIG. 3, for example, when the total thickness of the insulating film M1 and the insulating film M2 is about 10 nm and the thickness of the insulating film M3 is about 10 nm, the optimal thickness of the insulating film M4 is About 40-45 nm. At this time, the light transmittance increases to about 95%.
Further, since the
次に、図5〜図26は本実施例の固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。
まず、工程1において、半導体基板1上に素子分離絶縁膜2を形成する。この図5は、MOSトランジスタによるロジック回路部(信号処理回路や制御駆動回路等が含まれる)の断面を示しており、図中の第1のMOSトランジスタ領域13、第2のMOSトランジスタ領域14、第3のMOSトランジスタ領域15、第4のMOSトランジスタ領域16を分離した状態を示している(図5)。
次に、工程2において、工程1で作成した半導体基板1上にイオン注入用のスクリーン酸化膜17を形成し、イオン注入法により、ウェル不純物注入領域3を形成する(図6)。
ウェル不純物注入領域3は、フォトレジスト法を用いて注入する不純物および注入条件(エネルギ、不純物濃度等)を各トランジスタ領域に対して打ち分けるようにしてもよい。
次に、工程1、工程2を行った時の撮像部(図2に示す領域に相当)の断面を図7に示す。ここでは、工程3として、半導体基板1上に素子分離絶縁膜2を形成し、イオン注入法により、ウェル不純物注入領域3が形成されている。なお、図7中に、フォトダイオード形成領域4、画素トランジスタ形成領域5を示している。
なお、ウェル不純物注入領域3は、フォトレジスト法を用いて注入する不純物および注入条件(エネルギ、不純物濃度等)を各素子領域にて打ち分けてもよい。
Next, FIGS. 5 to 26 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the solid-state imaging device of the present embodiment.
First, in
Next, in
The well
Next, FIG. 7 shows a cross section of the imaging unit (corresponding to the region shown in FIG. 2) when
In the well
次に、工程4で、上記工程2の半導体基板1上にゲート絶縁膜M1及びゲート絶縁膜18、ポリシリコンからなるゲート電極6を形成する(図8)。なお、図8は、図5と同様に、ロジック回路部の断面を示している。各トランジスタ領域を、例えばゲート絶縁膜18を3nm、例えばゲート絶縁膜M1を5nm形成するというように、ゲート絶縁膜厚を素子毎に作り分けても良い。また、ゲート電極6の膜厚は例えば200nmに設定する。
次に、工程5では、上記工程4のゲート電極6を、例えばフォトレジスト法、ドライエッチング法を用いて整形する(図9)。
次に、上記工程4、5の後の撮像部の断面を図10に示す。工程6において、フォトダイオード形成領域4では、フォトレジスト法、及び上記工程5にて整形されたゲート電極6をマスクとして用い、イオン注入法によりフォトダイオード領域4に不純物注入領域7を形成する。
Next, in
Next, in
Next, FIG. 10 shows a cross section of the imaging unit after the
次に、工程7では、上記工程5で整形したゲート電極6をマスクとして、イオン注入法によりLDD形成のための不純物注入領域8を形成する(図11)。図11はロジック回路部の断面図であり、フォトレジスト法を用いて、注入する不純物および注入条件(エネルギ、不純物濃度等)を各トランジスタ領域にて打ち分けてもよい。
次に、工程8では、上記工程7の半導体基板1上に、例えば5nmのSiOからなるサイドウォール形成のための第1の絶縁膜M2と、15nmのLP−SiNからなるサイドウォール形成のための第2の絶縁膜M3を形成する(図12)。
次に、工程9では、エッチバック法を用いて、上記工程8の絶縁膜M2、M3をエッチングし、ゲート電極6の側壁のみに、サイドウォールスペーサとなる絶縁膜M2と絶縁膜M3を形成する(図13)。
次に、工程10では、上記工程9に続いて、サイドウォール形成のための第3の絶縁膜9を形成し、エッチバック法を用いて、ゲート側壁にのみにサイドウォールスペーサとなる絶縁膜9を形成する(図14)。なお、絶縁膜9の膜厚は、例えば100nmに設定する。
Next, in
Next, in
Next, in
Next, in
次に、上記工程7、8を行った時の撮像部の断面を図15に示す。工程11では、ロジック回路部と同様に、撮像部の画素トランジスタ形成領域5にも、ゲート電極6をマスクとして、イオン注入法によりLDD形成のための不純物注入領域8を形成している。
続いて、絶縁膜M2、M3を形成する。
次に、上記工程9を行った時の撮像部の断面図を図16に示す。ここでは、工程12として、工程9の直前に、フォトレジスト法を用いて撮像部のみにフォトレジストを形成し、工程9のロジック回路部のサイドウォール形成工程時に、撮像部にはサイドウォールが形成されないようにしている。こうして、絶縁膜M2と絶縁膜M3をエッチング除去しないようにした。
次に、上記工程10を行った時の撮像部の断面図を図17に示す。ここでは、工程13として、ロジック回路部と同様に、撮像部の画素トランジスタ形成領域にも、サイドウォール形成のための第3の絶縁膜9を形成した。
Next, FIG. 15 shows a cross section of the imaging unit when the
Subsequently, insulating films M2 and M3 are formed.
Next, FIG. 16 shows a cross-sectional view of the imaging unit when the
Next, FIG. 17 shows a cross-sectional view of the imaging unit when the
次に、工程14では、上記工程10に続いて、ゲート電極6、及びサイドウォールスペーサ(絶縁膜)M2、M3、9をマスクとして、イオン注入法により、ソース・ドレイン領域10を形成する(図18)。
図18はロジック回路部の断面図を示しており、フォトレジスト法を用いて、注入する不純物および注入条件(エネルギ、不純物濃度等)を各トランジスタ領域にて打ち分けてもよい。
次に、上記工程14を行った時の撮像部の断面図が図19である。工程15では、ロジック回路部と同様、撮像部の画素トランジスタ形成領域5にも、ゲート電極6、及びサイドウォールスペーサ(絶縁膜)M2、M3、9をマスクとして、イオン注入法により、ソース・ドレイン領域10を形成している。
この時、撮像部画素トランジスタのソース・ドレイン上には、第1の絶縁膜M2と、第2の絶縁膜M3が形成されているが、第1の絶縁膜M2の膜厚を10nm、第2の絶縁膜M3の膜厚を30nmに設定すること、及び、ソース・ドレイン領域を形成するためのイオン注入のエネルギを、例えば注入するイオンがPhos+の場合、20keV以上に設定することで、撮像部画素トランジスタにもソース・ドレイン領域を形成することができる。なお、第2の絶縁膜M3の膜厚を30nmにすると上記工程13のエッチング工程における第2の絶縁膜M3の残膜は約10nmとなる。
さらに、図2に示す例のように、フォトダイオード領域4の基板表面に、接合リーク電流の更なる低減を目的として、埋め込みフォトダイオード形成のための不純物注入領域7を形成してもよい。
Next, in
FIG. 18 shows a cross-sectional view of the logic circuit portion, and the impurity to be implanted and the implantation conditions (energy, impurity concentration, etc.) may be determined in each transistor region by using a photoresist method.
Next, FIG. 19 is a cross-sectional view of the imaging unit when
At this time, the first insulating film M2 and the second insulating film M3 are formed on the source / drain of the imaging unit pixel transistor. The thickness of the first insulating film M2 is 10 nm, By setting the film thickness of the insulating film M3 to 30 nm and setting the energy of ion implantation for forming the source / drain regions to 20 keV or higher when the implanted ions are Phos +, for example, Source / drain regions can also be formed in the pixel transistor. Note that when the thickness of the second insulating film M3 is set to 30 nm, the remaining film of the second insulating film M3 in the etching process of the
Furthermore, as in the example shown in FIG. 2, an
次に、工程16では、上記工程14に続いて、サリサイド法により、ポリシリコンからなるゲート電極6上、及びソース・ドレイン領域上に、シリサイド層21を形成する(図20)。なお、図20はロジック回路部の断面図である。
そして、上記工程16を行った時の撮像部の断面図が図21である。撮像部全面に第1の絶縁膜M2と第2の絶縁膜M3が形成されているので、撮像部に高融点金属シリサイド層は形成されない。これを工程17とする。
次に、工程18では、上記工程17の後に層間絶縁膜M4を形成する。ここで、層間絶縁膜M4の膜厚は約40〜45nmにする(図22)。
次に、工程19では、上記工程18の後に平坦化膜12を形成する(図23)。そして、工程20として、上記工程19で形成した平坦化膜12をエッチング除去する(第1のコンタクトホール22)。この際、レジストをマスクとする。平坦化膜12のエッチングはM4で終端する。すなわち、層間絶縁膜M4はエッチングストッパとしての役割を担う。エッチングストッパとして必要な層間絶縁膜M4の膜厚は約40nm以上である(図24)。
次に、工程21では、上記工程20の後に、トランジスタのゲート領域、ソース・ドレイン領域、ウェル領域、フォトダイオード領域などにコンタクト部を形成する(第2のコンタクトホール23)。この際、レジスト法を用いて、それぞれの領域を別々にエッチングしてもよい(図25)。
Next, in
FIG. 21 is a cross-sectional view of the imaging unit when the
Next, in
Next, in step 19, the
Next, in step 21, after
次に、実施例2として、実施例1の工程18以降の工程を以下のように変形してもよい。
まず、工程18´では、実施例1の工程17の後に第3の絶縁膜38をエッチングにより取り除く(図26)。
次に、工程19´では、上記工程18´の後にサイドウォール形成のための第2の絶縁膜M3をエッチングにより取り除く(図27)。
次に、工程20´では、実施例1の工程17の後に層間絶縁膜M4を形成する。層間絶縁膜M4の膜厚は約50nmにする(図28)。
次に、工程21´では、上記工程20´の後に平坦化膜12を形成する(図29)。
次に、工程22´では、上記工程21´で形成した平坦化膜12を、レジストをマスク、層間絶縁膜M4をストッパとして用いてエッチング除去する(第1のコンタクトホール21)。この際、ストッパとして必要な層間絶縁膜M4の膜厚は約40nm以上必要である(図30)。
次に、工程23´では、上記工程22の後に、トランジスタのゲート領域、ソース・ドレイン領域、ウェル領域、フォトダイオード領域などにコンタクト部を形成する(第2のコンタクトホール22)。この際、レジストを用いて、それぞれを別々にエッチングしてもよい(図31)。
Next, as Example 2, the steps after
First, in
Next, in step 19 ′, after the
Next, in
Next, in step 21 ′, a
Next, in
Next, in
以上、説明した実施例1、2によれば、サリサイドプロセスと非サリサイドプロセスの作り分けによってフォトダイオードを含む撮像部とその他の回路部を作成する構造において、フォトダイオード上の絶縁膜を最適化でき、量子効率(光電変換の効率)を高めることができる。具体的には、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサの量子効率を約25%に高めることができ、フォトダイオードで受けた光を効率的に電子に変換でき、イメージセンサの感度向上を図ることが可能となる。
また、各絶縁膜M1、M2、M3は、作り分けプロセスの膜を用いるため、接合リークの小さい素子と動作速度の高いMOSトランジスタを両立できる。
As described above, according to the first and second embodiments described above, it is possible to optimize the insulating film on the photodiode in the structure in which the imaging unit including the photodiode and the other circuit unit are created by separately forming the salicide process and the non-salicide process. , Quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be increased. Specifically, the quantum efficiency of a CCD image sensor or a CMOS image sensor can be increased to about 25%, light received by a photodiode can be efficiently converted to electrons, and the sensitivity of the image sensor can be improved. It becomes.
In addition, since each of the insulating films M1, M2, and M3 uses a film of a separate process, an element having a small junction leak and a MOS transistor having a high operating speed can be compatible.
なお、以上の実施例1、2では、フォトダイオード上の絶縁膜をゲート絶縁膜(SiO膜)M1、サイドウォール形成のための第1の絶縁膜(SiO膜)M2、サイドウォール形成のための第2の絶縁膜(LP−SiN膜)M3、及び層間絶縁膜(P−SiN膜)M4の4層構造としたが、サイドウォール形成のための絶縁膜M2、M3を除去した2層構造としてもよい。
また、実施例の説明では省略したが、例えばロジック回路部にMOSトランジスタ等による撮像機能以外の特定の機能を有する回路装置部、例えば光通信装置部や赤外線検出装置部といった回路部を搭載し、複数の機能を統合したシステムを構成するようにしてもよい。
さらに、本発明の具体的な構成は上述した実施例に限定されるものではく、種々の変形が可能であり、例えば、フォトダイオードには、PIN型フォトダイオードやアバランシェ型フォトダイオードを適用することで、応答性が向上し、感度を高めることが可能である。
In the first and second embodiments, the insulating film on the photodiode is the gate insulating film (SiO film) M1, the first insulating film (SiO film) M2 for forming the sidewall, and the sidewall forming. Although the four-layer structure of the second insulating film (LP-SiN film) M3 and the interlayer insulating film (P-SiN film) M4 is adopted, the two-layer structure is formed by removing the insulating films M2 and M3 for forming the sidewalls. Also good.
Although omitted in the description of the embodiments, for example, a circuit unit having a specific function other than an imaging function such as a MOS transistor is mounted on the logic circuit unit, for example, a circuit unit such as an optical communication device unit or an infrared detection device unit, A system integrating a plurality of functions may be configured.
Further, the specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, a PIN photodiode or an avalanche photodiode is applied to the photodiode. Thus, responsiveness can be improved and sensitivity can be increased.
M1……ゲート絶縁膜、M2……サイドウォール形成用の第1の絶縁膜(SiO膜)、M3……サイドウォール形成用の第2の絶縁膜(LP−SiN膜)、M4……層間絶縁膜(P−SiN膜)、1……シリコン基板、2……素子分離絶縁膜、3……ウェル領域、4……フォトダイオード形成領域、5……画素トランジスタ形成領域、6……ゲート電極、7、8、10、11……不純物注入領域、12……平坦化膜。 M1... Gate insulating film, M2... First insulating film for forming sidewall (SiO film), M3... Second insulating film for forming sidewall (LP-SiN film), M4. Film (P-SiN film), 1 ... silicon substrate, 2 ... element isolation insulating film, 3 ... well region, 4 ... photodiode formation region, 5 ... pixel transistor formation region, 6 ... gate electrode, 7, 8, 10, 11... Impurity implantation region, 12.
Claims (10)
ことを特徴とする固体撮像装置。 An imaging unit including a plurality of photoelectric conversion elements that generate a signal charge according to the amount of received light is formed on a semiconductor substrate having both a silicide formation region and a silicide non-formation region, and at least a SiO film and a photoelectric conversion element are formed on the photoelectric conversion element. An insulating film having a laminated structure including a plasma CVD-SiN film was provided.
A solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004156692A JP2005340475A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Solid state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004156692A JP2005340475A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Solid state imaging device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005340475A true JP2005340475A (en) | 2005-12-08 |
Family
ID=35493694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004156692A Pending JP2005340475A (en) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | Solid state imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005340475A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008018329A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and method for manufacturing same, and electronic information apparatus |
JP2009026848A (en) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Panasonic Corp | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
JP2011029604A (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-10 | Canon Inc | Method of manufacturing photoelectric conversion device |
JP2013084753A (en) * | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Canon Inc | Method of manufacturing semiconductor device |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0483377A (en) * | 1990-07-26 | 1992-03-17 | Sony Corp | Solid state imaging device |
JPH06333943A (en) * | 1993-05-18 | 1994-12-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of mos semiconductor device |
JPH09312395A (en) * | 1996-05-23 | 1997-12-02 | Toshiba Corp | Method of fabricating semiconductor device |
JPH10242443A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | Function-integrated semiconductor device |
JPH1174494A (en) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toshiba Corp | Optical integrated circuit device |
JPH11233750A (en) * | 1997-11-13 | 1999-08-27 | Matsushita Electron Corp | Method for manufacturing solid-state image pick-up element |
JP2001111022A (en) * | 1999-08-05 | 2001-04-20 | Canon Inc | Photoelectric conversion device, manufacturing method thereof, and image information processing device |
JP2001352051A (en) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Sony Corp | Solid-state image pickup device and its manufacturing method |
JP2002083949A (en) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Nec Corp | CMOS image sensor and method of manufacturing the same |
JP2002289908A (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-04 | Hamamatsu Photonics Kk | Optical semiconductor device |
JP2003060989A (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state imaging device and driving method thereof |
JP2003101880A (en) * | 2001-09-19 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | Thermal type infrared ray image sensor |
JP2003264745A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Charge transfer device |
WO2003096421A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Sony Corporation | Semiconductor device and its manufacturing method, and electronic device |
JP2003333436A (en) * | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
WO2004084305A1 (en) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Fujitsu Limited | Semiconductor device, process for producing the same and imaging device |
-
2004
- 2004-05-26 JP JP2004156692A patent/JP2005340475A/en active Pending
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0483377A (en) * | 1990-07-26 | 1992-03-17 | Sony Corp | Solid state imaging device |
JPH06333943A (en) * | 1993-05-18 | 1994-12-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of mos semiconductor device |
JPH09312395A (en) * | 1996-05-23 | 1997-12-02 | Toshiba Corp | Method of fabricating semiconductor device |
JPH10242443A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | Function-integrated semiconductor device |
JPH1174494A (en) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toshiba Corp | Optical integrated circuit device |
JPH11233750A (en) * | 1997-11-13 | 1999-08-27 | Matsushita Electron Corp | Method for manufacturing solid-state image pick-up element |
JP2001111022A (en) * | 1999-08-05 | 2001-04-20 | Canon Inc | Photoelectric conversion device, manufacturing method thereof, and image information processing device |
JP2001352051A (en) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Sony Corp | Solid-state image pickup device and its manufacturing method |
JP2002083949A (en) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Nec Corp | CMOS image sensor and method of manufacturing the same |
JP2002289908A (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-04 | Hamamatsu Photonics Kk | Optical semiconductor device |
JP2003060989A (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state imaging device and driving method thereof |
JP2003101880A (en) * | 2001-09-19 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | Thermal type infrared ray image sensor |
JP2003264745A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Charge transfer device |
WO2003096421A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Sony Corporation | Semiconductor device and its manufacturing method, and electronic device |
JP2003333436A (en) * | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
WO2004084305A1 (en) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Fujitsu Limited | Semiconductor device, process for producing the same and imaging device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008018329A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus and method for manufacturing same, and electronic information apparatus |
JP2008041958A (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Sharp Corp | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic information device |
JP2009026848A (en) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Panasonic Corp | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
US8723239B2 (en) | 2007-07-18 | 2014-05-13 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging element |
JP2011029604A (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-10 | Canon Inc | Method of manufacturing photoelectric conversion device |
JP2013084753A (en) * | 2011-10-07 | 2013-05-09 | Canon Inc | Method of manufacturing semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7691663B2 (en) | CMOS image sensor having double gate insulator therein and method for manufacturing the same | |
JP4739324B2 (en) | Image sensor with embedded photodiode region and method of manufacturing the same | |
KR101053323B1 (en) | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and electronic device | |
JP5095287B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
US20070279661A1 (en) | Image sensor | |
JP2004214665A (en) | Method for manufacturing CMOS image sensor | |
JP5343124B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP4075797B2 (en) | Solid-state image sensor | |
JP2007317939A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
US7598553B2 (en) | CMOS image sensor and method of manufacturing thereof | |
JP2007110134A (en) | CMOS image sensor and manufacturing method thereof | |
US7611940B2 (en) | CMOS image sensor and manufacturing method thereof | |
JP2004080030A (en) | CMOS image sensor and method of manufacturing the same | |
US7611918B2 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
US7411173B2 (en) | Image sensor and method of manufacturing the same | |
US20200219911A1 (en) | Image sensors | |
JP3988831B2 (en) | Manufacturing method of CMOS image sensor | |
JP2007173258A (en) | Solid-state imaging device, method of manufacturing same, and camera | |
JP2005340475A (en) | Solid state imaging device | |
CN101203959A (en) | Image sensor pixel and method of manufacturing the same | |
JP2008053628A (en) | Solid-state imaging apparatus and method of manufacturing the same | |
KR100708866B1 (en) | Manufacturing Method of Image Sensor | |
CN101136422B (en) | CMOS image sensor and method for manufacturing the same | |
JP2009176950A (en) | Solid-state image sensor and method of manufacturing the same process | |
KR20100077986A (en) | Image sensor and method for manufacturing the sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070320 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090817 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091013 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100510 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100608 |