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JP2006344654A - Solid-state imaging device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2006344654A
JP2006344654A JP2005166928A JP2005166928A JP2006344654A JP 2006344654 A JP2006344654 A JP 2006344654A JP 2005166928 A JP2005166928 A JP 2005166928A JP 2005166928 A JP2005166928 A JP 2005166928A JP 2006344654 A JP2006344654 A JP 2006344654A
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solid
wiring
imaging device
state imaging
film
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Tsutomu Saito
強 齋藤
Maki Saito
斎藤  牧
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Fujifilm Holdings Corp
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Fujifilm Holdings Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a highly reliable solid-state imaging device at a low cost. <P>SOLUTION: A gate electrode 6 is formed on a silicon substrate with a gate insulating film 5 in-between, and then an opening is made in the gate insulating film 5 on the silicon substrate 1 so as to expose an FD 4. Next, a conductive film 7 is formed on the silicon substrate 1, and it is selectively etched and removed so that a range from a portion in contact with the FD 4 to a portion in contact with the gate electrode 6 may be left (Fig. 3(d)). Then, a film is formed on the silicon substrate 1 using a metallic material, and the metallic material film is selectively etched and removed so that it may be left on the conductive film 7 (Fig. 3(e)). In the processing step, the metallic material film left on the conductive film 7 functions as a wiring 8 for connecting electrically the gate electrode 6 and the FD 4. Furthermore, an insulating film 9 made of a BPSG film or the like is formed on the silicon substrate 1 (Fig. 3(f)), and subjected to reflow treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子の製造方法に関する。   The present invention includes a floating diffusion portion that accumulates signal charges, and an output circuit that includes a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion, and outputs a signal corresponding to a potential change in the floating diffusion portion. The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device.

CCD型の固体撮像素子は、受光面に縦横に配置したフォトダイオードからなる複数の光電変換素子と、各光電変換素子の垂直方向に対応して配置される垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタの終端に配置される水平転送レジスタと、水平転送レジスタの終端に配置され、前記水平転送レジスタからの転送電荷を電圧信号に変換して出力する信号出力部とを備えている。   A CCD type solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion elements composed of photodiodes arranged vertically and horizontally on a light receiving surface, a vertical transfer register arranged corresponding to the vertical direction of each photoelectric conversion element, and a termination of the vertical transfer register. And a signal output unit that is arranged at the end of the horizontal transfer register, converts the transfer charge from the horizontal transfer register into a voltage signal, and outputs the voltage signal.

信号出力部の構成としては、例えば特許文献1に記載されているようなFDA(Floating Diffusion Amplyfier)タイプのものが広く採用されている。これは、水平転送レジスタからの信号電荷を蓄積してそれに対応した電位となり、その後リセットされて所定のリセット電位になる動作を一定の周期で繰り返すフローティングディフュージョン(FD)部と、そのリセットを行うリセットトランジスタと、FD部の電位変化に応じた信号を増幅して出力する出力回路とからなるのが通常である。出力回路は、一般に複数段(2段又は3段)のソースフォロワ回路により構成されている。   As the configuration of the signal output unit, for example, an FDA (Floating Diffusion Amplifier) type as described in Patent Document 1 is widely adopted. This is a floating diffusion (FD) section that accumulates signal charges from the horizontal transfer register and has a potential corresponding thereto, and then resets to a predetermined reset potential at a predetermined cycle, and a reset that performs the reset. Usually, it comprises a transistor and an output circuit that amplifies and outputs a signal corresponding to the potential change of the FD portion. The output circuit is generally composed of a plurality of stages (two or three stages) of source follower circuits.

図4は、特許文献1記載の信号出力部の製造工程例を示す部分断面模式図である。
まず、n型のシリコン基板1表面にpウェル層2を形成し、ここにLOCOS膜等のフィールド酸化膜3を形成し、FD部となるn+領域4や、図示しないフォトダイオード、垂直転送レジスタ、及び水平転送レジスタ等をイオン注入等によって形成した後、pウェル層2上にONO膜等からなるゲート絶縁膜5を形成する(図4(a))。
FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram illustrating an example of a manufacturing process of the signal output unit described in Patent Document 1.
First, a p-well layer 2 is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1, a field oxide film 3 such as a LOCOS film is formed thereon, an n + region 4 serving as an FD portion, a photodiode (not shown), a vertical transfer register, Then, after forming a horizontal transfer register or the like by ion implantation or the like, a gate insulating film 5 made of an ONO film or the like is formed on the p well layer 2 (FIG. 4A).

次に、図示していないが、pウェル層2表面に形成された垂直転送レジスタや水平転送レジスタ上方に、これらを駆動するためのポリシリコン等からなる駆動電極(フォトダイオードから電荷を読み出す際の読み出し電極も兼ねる)をゲート絶縁膜5を介して形成する。この駆動電極の形成と同時に、駆動電極と同じ材料を用いて、リセットトランジスタのゲート電極や、FD部4と電気的に接続される出力回路に含まれるトランジスタのゲート電極6等をシリコン基板1上に形成し、その後、FD部4を露出させるために、FD部4上のゲート絶縁膜5を除去する(図4(b))。   Next, although not shown, a driving electrode made of polysilicon or the like for driving the vertical transfer register or the horizontal transfer register formed on the surface of the p-well layer 2 (when reading the charge from the photodiode) (Also serving as a readout electrode) is formed through the gate insulating film 5. Simultaneously with the formation of the drive electrode, the gate electrode of the reset transistor and the gate electrode 6 of the transistor included in the output circuit electrically connected to the FD portion 4 are formed on the silicon substrate 1 using the same material as the drive electrode. After that, the gate insulating film 5 on the FD portion 4 is removed in order to expose the FD portion 4 (FIG. 4B).

次に、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6、及び駆動電極が形成されたシリコン基板1を覆うBPSG膜等からなる絶縁膜19を形成して(図4(c))、これをリフロー処理する。   Next, an insulating film 19 made of a BPSG film or the like covering the silicon substrate 1 on which the gate insulating film 5, the gate electrode 6, and the drive electrode are formed is formed (FIG. 4C), and this is subjected to a reflow process.

次に、絶縁膜19に反応性イオンエッチング(RIE)法等によってコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを埋めるようにタングステン等の金属材料18を成膜する(図4(d))。   Next, a contact hole is formed in the insulating film 19 by a reactive ion etching (RIE) method or the like, and a metal material 18 such as tungsten is formed so as to fill the contact hole (FIG. 4D).

最後に、成膜した金属材料18のうちの余分な部分を、エッチバックを行うことによって除去することで、ゲート電極6とFD部4とを電気的に接続した配線18’が形成される。   Finally, an excess portion of the deposited metal material 18 is removed by performing etch back, thereby forming a wiring 18 ′ that electrically connects the gate electrode 6 and the FD portion 4.

上述した方法によれば、配線を金属材料で形成するため、配線の容量を低減させることができる。又、FD部4の微細化によってコンタクトホールのアスペクト比が高くなっても、配線を高い信頼性でもって形成することが可能である。   According to the method described above, since the wiring is formed of a metal material, the capacity of the wiring can be reduced. Even if the aspect ratio of the contact hole is increased by miniaturization of the FD portion 4, the wiring can be formed with high reliability.

特開2002−368203号公報JP 2002-368203 A

しかし、上述した方法では、絶縁膜にコンタクトホールを形成し、ここに金属材料を埋め込み、更に余分な金属材料を除去するといった工程を踏む必要があり、工程数が多くなってしまう。又、コンタクトホール形成時のエッチングによってシリコン基板にダメージを与える恐れもある。   However, in the above-described method, it is necessary to take steps such as forming a contact hole in the insulating film, embedding a metal material therein, and further removing excess metal material, which increases the number of steps. In addition, there is a risk of damaging the silicon substrate by etching during contact hole formation.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い固体撮像素子を低コストで製造可能にすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to manufacture a highly reliable solid-state imaging device at low cost.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子の製造方法であって、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜に開口を形成して前記フローティングディフュージョン部の少なくとも一部を露出させる開口形成工程と、前記半導体基板上に前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記開口形成工程及び前記ゲート電極形成工程後、前記半導体基板上に配線材料を成膜する配線材料成膜工程と、前記配線材料の膜を選択的に除去して、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続する配線を形成する配線形成工程と、前記配線形成後、前記ゲート電極と前記配線を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程とを含む。   A method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a floating diffusion portion that accumulates signal charges and a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion, and a signal corresponding to a potential change in the floating diffusion portion. A solid-state imaging device having an output circuit that outputs an opening forming step of forming an opening in a gate insulating film formed on a semiconductor substrate and exposing at least a part of the floating diffusion portion; Forming a gate electrode on the semiconductor substrate through the gate insulating film; and forming a wiring material on the semiconductor substrate after the opening forming step and the gate electrode forming step. A film process; and selectively removing a film of the wiring material to form the gate electrode Wherein including a wiring forming step of forming a wiring for electrically connecting the floating diffusion portion, after the wiring formation, and an insulating film forming step of forming an insulating film covering the wiring and the gate electrode.

この方法によれば、絶縁膜形成前に配線を形成するため、工程数を削減できると共に、微細な配線を容易に形成することができる。又、絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を踏まないため、シリコン基板に与えるダメージを少なくすることができる。この結果、信頼性の高い固体撮像素子を低コストで製造することができる。   According to this method, since the wiring is formed before forming the insulating film, the number of steps can be reduced and a fine wiring can be easily formed. Further, since the step of forming a contact hole in the insulating film is not performed, damage to the silicon substrate can be reduced. As a result, a highly reliable solid-state imaging device can be manufactured at low cost.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記信号電荷を転送する前記半導体基板内に形成された電荷転送部上に電荷転送用の電極を前記ゲート絶縁膜を介して形成する電極形成工程を含み、前記配線材料が前記電極を遮光する遮光膜を構成する材料と同じであり、前記配線材料成膜工程を、前記開口形成工程、前記ゲート電極形成工程、及び前記電極形成工程の後に行い、前記配線形成工程において前記電極上にある前記配線材料の膜も残すように前記膜を除去することで、前記配線と同時に前記遮光膜を形成する。   The method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes an electrode forming step of forming an electrode for charge transfer via the gate insulating film on a charge transfer portion formed in the semiconductor substrate for transferring the signal charge. The wiring material is the same as the material constituting the light shielding film that shields the electrode, and the wiring material film forming step is performed after the opening forming step, the gate electrode forming step, and the electrode forming step, In the wiring formation step, the light shielding film is formed simultaneously with the wiring by removing the film so as to leave the film of the wiring material on the electrode.

この方法によれば、遮光膜と配線を同時に形成することができるため、工程数をより削減することができる。   According to this method, since the light shielding film and the wiring can be formed at the same time, the number of steps can be further reduced.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記配線と前記ゲート電極の間に導電性膜を形成する導電性膜形成工程を含む。   The method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes a conductive film forming step of forming a conductive film between the wiring and the gate electrode.

この方法によれば、配線とゲート電極との密着性を確保することができる。   According to this method, the adhesion between the wiring and the gate electrode can be ensured.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記導電性膜がTiNである。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the conductive film is TiN.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記配線材料が金属材料からなる。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the wiring material is made of a metal material.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記金属材料がタングステンである。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the metal material is tungsten.

本発明の固体撮像素子は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子であって、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続する配線と、前記ゲート電極及び前記配線を覆う絶縁膜とを備える。   The solid-state imaging device of the present invention includes a floating diffusion portion that accumulates signal charges and a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion portion, and outputs a signal corresponding to a potential change in the floating diffusion portion. A solid-state imaging device having an output circuit, comprising: a wiring that electrically connects the gate electrode and the floating diffusion portion; and an insulating film that covers the gate electrode and the wiring.

本発明の固体撮像素子は、前記配線と前記ゲート電極の間に導電性膜を備える。   The solid-state imaging device of the present invention includes a conductive film between the wiring and the gate electrode.

本発明の固体撮像素子は、前記導電性膜がTiNである。   In the solid-state imaging device of the present invention, the conductive film is TiN.

本発明の固体撮像素子は、前記配線の材料が金属材料からなる。   In the solid-state imaging device of the present invention, the wiring material is made of a metal material.

本発明の固体撮像素子は、前記金属材料がタングステンである。   In the solid-state imaging device of the present invention, the metal material is tungsten.

本発明によれば、信頼性の高い固体撮像素子を低コストで製造することができる。   According to the present invention, a highly reliable solid-state imaging device can be manufactured at low cost.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子の信号出力部の部分断面模式図である。本実施形態の固体撮像素子の信号出力部は、特許文献1記載の構成と同様、水平転送レジスタからの信号電荷を蓄積してそれに対応した電位となり、その後リセットされて所定のリセット電位になる動作を一定の周期で繰り返すFD部と、そのリセットを行うリセットトランジスタと、FD部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する構成である。出力回路には、2段又は3段接続されたソースフォロワ回路が含まれており、各ソースフォロワ回路は、駆動トランジスタと負荷トランジスタとを含んでいる。図1では、FD部と、出力回路に含まれる初段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのゲート電極との接続部分について図示している。   FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view of a signal output unit of a solid-state imaging device for explaining an embodiment of the present invention. The signal output unit of the solid-state imaging device according to the present embodiment stores the signal charge from the horizontal transfer register and becomes a potential corresponding to the signal charge from the horizontal transfer register as in the configuration described in Patent Document 1, and then reset to a predetermined reset potential. Is configured to include an FD portion that repeats the above in a constant cycle, a reset transistor that resets the FD portion, and an output circuit that outputs a signal corresponding to a potential change in the FD portion. The output circuit includes a source follower circuit connected in two or three stages, and each source follower circuit includes a drive transistor and a load transistor. FIG. 1 illustrates a connection portion between the FD portion and the gate electrode of the driving transistor of the first-stage source follower circuit included in the output circuit.

図1に示すように、n型のシリコン基板1に形成されたpウェル層2にはn+領域からなるFD部4が形成され、FD部4近傍のLOCOS膜等からなるフィールド酸化膜3上には、pウェル層2上に形成されたONO膜等からなるゲート絶縁膜5を介して、ポリシリコン等からなるゲート電極6が形成されている。このゲート電極6が、上述した初段のソースフォロワ回路の駆動トランジスタのゲート電極に相当する。ゲート絶縁膜5には、FD部4上方において開口が形成されている。   As shown in FIG. 1, an FD portion 4 made of an n + region is formed in a p-well layer 2 formed on an n-type silicon substrate 1 and is formed on a field oxide film 3 made of a LOCOS film or the like in the vicinity of the FD portion 4. A gate electrode 6 made of polysilicon or the like is formed through a gate insulating film 5 made of an ONO film or the like formed on the p well layer 2. This gate electrode 6 corresponds to the gate electrode of the driving transistor of the first-stage source follower circuit described above. An opening is formed in the gate insulating film 5 above the FD portion 4.

ゲート電極6とFD部4の上には、タングステン等の高融点の金属材料からなる配線8が形成され、ゲート電極6とFD部4は、この配線8によって電気的に接続されている。ゲート電極8の下には、TiN等からなる導電性膜7が形成され、この導電性膜7により、配線8とゲート電極6との密着性が十分に確保されている。ゲート電極6及び配線8が形成されたシリコン基板1上にはBPSG膜等からなる絶縁膜9が形成され、この絶縁膜9により、ゲート電極6、導電性膜7、及び配線8が、それより上層とは完全に絶縁される。   A wiring 8 made of a high melting point metal material such as tungsten is formed on the gate electrode 6 and the FD portion 4, and the gate electrode 6 and the FD portion 4 are electrically connected by the wiring 8. A conductive film 7 made of TiN or the like is formed under the gate electrode 8, and the adhesion between the wiring 8 and the gate electrode 6 is sufficiently secured by the conductive film 7. An insulating film 9 made of a BPSG film or the like is formed on the silicon substrate 1 on which the gate electrode 6 and the wiring 8 are formed. By this insulating film 9, the gate electrode 6, the conductive film 7, and the wiring 8 are thereby formed. It is completely insulated from the upper layer.

このように構成された信号出力部では、図示しない水平転送レジスタから転送されてきた信号電荷がFD部4に一旦蓄積される。そして、蓄積された信号電荷に応じてFD部4の電位が変化し、この電位変化が出力信号として配線8を介してゲート電極6に印加され、この出力信号が出力回路で増幅されて外部に出力される。尚、導電性膜7を設けない構成であっても良い。   In the signal output unit configured as described above, the signal charge transferred from a horizontal transfer register (not shown) is temporarily stored in the FD unit 4. Then, the potential of the FD section 4 changes according to the accumulated signal charge, and this change in potential is applied as an output signal to the gate electrode 6 via the wiring 8, and this output signal is amplified by the output circuit to the outside. Is output. Note that the conductive film 7 may not be provided.

以下、図1に示す固体撮像素子の製造方法について説明する。
図2及び図3は、図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。
まず、n型のシリコン基板1表面にpウェル層2を形成し、ここにLOCOS膜等のフィールド酸化膜3を形成する。更に、pウェル層2内に、FD部となるn+領域4や、図示しないフォトダイオード、垂直転送レジスタ、及び水平転送レジスタ等をイオン注入等によって形成した後、pウェル層2上にONO膜等からなるゲート絶縁膜5を形成する(図2(a))。
Hereinafter, a method for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 1 will be described.
2 and 3 are process diagrams for explaining a method of manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG.
First, a p-well layer 2 is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1, and a field oxide film 3 such as a LOCOS film is formed thereon. Further, after forming an n + region 4 serving as an FD portion, a photodiode (not shown), a vertical transfer register, a horizontal transfer register, and the like in the p well layer 2 by ion implantation or the like, an ONO film or the like is formed on the p well layer 2. A gate insulating film 5 is formed (FIG. 2A).

次に、図示していないが、pウェル層2表面に形成された垂直転送レジスタや水平転送レジスタの上に、これらを駆動するためのポリシリコン等からなる駆動電極(フォトダイオードから電荷を読み出す際の読み出し電極も兼ねる)を、ゲート絶縁膜5を介して形成する。又、この駆動電極の形成と同時に、FD部4近傍のフィールド酸化膜3上に、駆動電極と同じ材料からなるゲート電極6を、ゲート絶縁膜5を介して形成する。その後、FD部4の少なくとも一部を露出させるために、FD部4上のゲート絶縁膜5の少なくとも一部を除去して開口を形成する(図2(b))。尚、ゲート絶縁膜5に開口を形成しておいてから、ゲート電極6等を形成しても構わない。ここまでの工程は公知である。   Next, although not shown in the drawing, on a vertical transfer register or a horizontal transfer register formed on the surface of the p-well layer 2, a drive electrode made of polysilicon or the like for driving them (when reading charge from a photodiode) Is also formed through the gate insulating film 5. Simultaneously with the formation of the drive electrode, a gate electrode 6 made of the same material as the drive electrode is formed on the field oxide film 3 in the vicinity of the FD portion 4 via the gate insulating film 5. Thereafter, in order to expose at least part of the FD part 4, at least part of the gate insulating film 5 on the FD part 4 is removed to form an opening (FIG. 2B). Note that the gate electrode 6 or the like may be formed after the opening is formed in the gate insulating film 5. The steps so far are known.

次に、シリコン基板1上にTiN等からなる導電性膜7を例えばスパッタ法によって形成し(図2(c))、この導電性膜7を、FD部4に接触している部分からゲート電極6に接触している部分までが残るように選択的にエッチング除去する(図3(d))。   Next, a conductive film 7 made of TiN or the like is formed on the silicon substrate 1 by, for example, a sputtering method (FIG. 2C), and the conductive film 7 is formed from the portion in contact with the FD portion 4 to the gate electrode. Etching is selectively removed so that the portion in contact with 6 remains (FIG. 3D).

次に、シリコン基板1上にタングステン等からなる高融点の金属材料を例えばCVD法によって成膜し、成膜した金属材料膜を、導電性膜7上と駆動電極上に残るように選択的にエッチング除去する(図3(e))。この工程により、導電性膜7上に残った金属材料膜は、ゲート電極6とFD部4とを電気的に接続する配線8として機能し、駆動電極上に残った金属材料膜は、駆動電極を遮光する遮光膜として機能する。配線8は、その一端がFD部4の少なくとも一部に電気的に接続され、その他端がゲート電極6の少なくとも一部に電気的に接続されていれば良い。   Next, a high melting point metal material made of tungsten or the like is formed on the silicon substrate 1 by, for example, a CVD method, and the formed metal material film is selectively left on the conductive film 7 and the drive electrode. Etching is removed (FIG. 3E). By this step, the metal material film remaining on the conductive film 7 functions as a wiring 8 that electrically connects the gate electrode 6 and the FD portion 4, and the metal material film remaining on the drive electrode Functions as a light-shielding film. The wiring 8 only needs to have one end electrically connected to at least a part of the FD portion 4 and the other end electrically connected to at least a part of the gate electrode 6.

次に、シリコン基板1上にBPSG膜等からなる絶縁膜9を形成し(図3(f))、これをリフロー処理する。配線8及び遮光膜は、高融点の金属材料で構成されているため、このリフロー処理にも十分に耐えることができる。この後、絶縁膜9上に透明樹脂等からなる平坦化膜を形成し、この上にカラーフィルタを形成し、この上に平坦化膜を介してマイクロレンズを形成することで、固体撮像素子を完成させる。   Next, an insulating film 9 made of a BPSG film or the like is formed on the silicon substrate 1 (FIG. 3F), and this is subjected to a reflow process. Since the wiring 8 and the light shielding film are made of a metal material having a high melting point, the wiring 8 and the light shielding film can sufficiently withstand the reflow process. Thereafter, a flattening film made of a transparent resin or the like is formed on the insulating film 9, a color filter is formed thereon, and a microlens is formed thereon via the flattening film. Finalize.

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、絶縁膜9を形成する前に配線8を形成してしまうことで、絶縁膜9にコンタクトホールを形成する工程が不要となるため、従来に比べて工程数を削減することができ、固体撮像素子を低コストで製造することができる。又、駆動電極の遮光膜と配線8とを同一工程で形成することができるため、工程数をより削減することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, since the wiring 8 is formed before the insulating film 9 is formed, a step of forming a contact hole in the insulating film 9 becomes unnecessary. The number of processes can be reduced as compared with the above, and the solid-state imaging device can be manufactured at low cost. Further, since the light shielding film of the drive electrode and the wiring 8 can be formed in the same process, the number of processes can be further reduced.

又、本実施形態の製造方法によれば、コンタクトホールを形成する場合に比べて、シリコン基板1へのダメージを減らすことができるため、素子の信頼性を向上させることができる。   Moreover, according to the manufacturing method of this embodiment, since the damage to the silicon substrate 1 can be reduced as compared with the case where the contact hole is formed, the reliability of the element can be improved.

又、本実施形態の製造方法によれば、通常のパターニング技術によって配線8を形成することができるため、FD部4が微細化されていった場合でも、微細な配線8を極めて容易に形成することができ、その配線容量を低減させることが可能である。   Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, the wiring 8 can be formed by a normal patterning technique. Therefore, even when the FD portion 4 is miniaturized, the fine wiring 8 can be formed very easily. Therefore, the wiring capacity can be reduced.

尚、本実施形態では、配線8の材料と遮光膜の材料を同一の金属材料としたが、これらは異なる金属材料を用いても良い。この場合、遮光膜の形成と配線8の形成を別工程で行う必要があるが、それでも、従来の方法よりは工程数を削減することが可能である。この場合、遮光膜の形成は、図2(b)の工程と図2(c)の工程の間、図3(d)の工程と図3(e)の工程の間、又は図3(e)の工程と図3(f)の工程の間に行えば良い。又、配線材料をエッチング除去する際は、導電性膜7上にのみ配線材料が残るようにエッチングを行えば良い。   In the present embodiment, the material of the wiring 8 and the material of the light shielding film are the same metal material, but different metal materials may be used. In this case, the formation of the light shielding film and the formation of the wiring 8 need to be performed in separate steps, but still the number of steps can be reduced as compared with the conventional method. In this case, the light shielding film is formed between the step of FIG. 2B and the step of FIG. 2C, between the step of FIG. 3D and the step of FIG. 3E, or FIG. ) And the step shown in FIG. Further, when the wiring material is removed by etching, the etching may be performed so that the wiring material remains only on the conductive film 7.

又、本実施形態では、駆動電極とゲート電極6を同一工程で形成しているが、勿論、別工程で形成しても良い。   In this embodiment, the drive electrode and the gate electrode 6 are formed in the same process, but, of course, they may be formed in different processes.

又、本実施形態では、配線8とゲート電極6との密着性を確保するために、これらの間に導電性膜7を挟むようにしたが、該密着性を確保できるような条件(ゲート電極6や配線8の材料の組み合わせや、その形成方法)を採用した場合には、導電性膜7の形成を省略することが可能である。この場合は、図2(c)において導電性膜7の代わりに配線材料を成膜し、これを導電性膜7と同じ形状となるように選択的にエッチング除去して配線8を形成し、その後、絶縁膜9を形成するといった工程を踏めば良い。尚、本実施形態では、配線8の下すべてに導電性膜7が形成されているが、導電性膜7は、配線8とゲート電極6の間に少なくとも存在していれば良い。   In the present embodiment, the conductive film 7 is sandwiched between the wiring 8 and the gate electrode 6 in order to ensure the adhesion between the wiring 8 and the gate electrode 6. 6 or a combination of materials of the wiring 8 or a method for forming the same), the formation of the conductive film 7 can be omitted. In this case, a wiring material is formed instead of the conductive film 7 in FIG. 2C, and this is selectively removed by etching so as to have the same shape as the conductive film 7, thereby forming the wiring 8. Thereafter, a process of forming the insulating film 9 may be taken. In this embodiment, the conductive film 7 is formed under the wiring 8, but the conductive film 7 only needs to exist at least between the wiring 8 and the gate electrode 6.

本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子の信号出力部の部分断面模式図1 is a partial cross-sectional schematic diagram of a signal output unit of a solid-state imaging device for explaining an embodiment of the present invention 図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor shown in FIG. 図1に示す固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor shown in FIG. 特許文献1記載の信号出力部の製造工程例を示す部分断面模式図Partial cross-sectional schematic diagram showing an example of the manufacturing process of the signal output unit described in Patent Document 1

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 pウェル層
3 フィールド酸化膜
4 フローティングディフュージョン部
5 ゲート絶縁膜
6 ゲート電極
7 導電性膜
8 配線
9 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 P well layer 3 Field oxide film 4 Floating diffusion part 5 Gate insulating film 6 Gate electrode 7 Conductive film 8 Wiring 9 Insulating film

Claims (11)

信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子の製造方法であって、
半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜に開口を形成して前記フローティングディフュージョン部の少なくとも一部を露出させる開口形成工程と、
前記半導体基板上に前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記開口形成工程及び前記ゲート電極形成工程後、前記半導体基板上に配線材料を成膜する配線材料成膜工程と、
前記配線材料の膜を選択的に除去して、前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続する配線を形成する配線形成工程と、
前記配線形成後、前記ゲート電極と前記配線を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
A solid-state imaging device having a floating diffusion part that accumulates signal charges, and an output circuit that includes a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion part, and that outputs a signal corresponding to a potential change of the floating diffusion part A manufacturing method of
Forming an opening in a gate insulating film formed on a semiconductor substrate to expose at least a part of the floating diffusion portion; and
Forming a gate electrode on the semiconductor substrate via the gate insulating film; and
A wiring material film forming step of forming a wiring material on the semiconductor substrate after the opening forming step and the gate electrode forming step;
A wiring forming step of selectively removing a film of the wiring material to form a wiring for electrically connecting the gate electrode and the floating diffusion portion;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming an insulating film that covers the gate electrode and the wiring after forming the wiring.
請求項1記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記信号電荷を転送する前記半導体基板内に形成された電荷転送部上に電荷転送用の電極を前記ゲート絶縁膜を介して形成する電極形成工程を含み、
前記配線材料が前記電極を遮光する遮光膜を構成する材料と同じであり、
前記配線材料成膜工程を、前記開口形成工程、前記ゲート電極形成工程、及び前記電極形成工程の後に行い、
前記配線形成工程において前記電極上にある前記配線材料の膜も残すように前記膜を除去することで、前記配線と同時に前記遮光膜を形成する固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1,
Including an electrode forming step of forming an electrode for charge transfer via the gate insulating film on a charge transfer portion formed in the semiconductor substrate for transferring the signal charge,
The wiring material is the same as the material constituting the light shielding film that shields the electrode,
The wiring material film forming step is performed after the opening forming step, the gate electrode forming step, and the electrode forming step,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein the light shielding film is formed simultaneously with the wiring by removing the film so as to leave a film of the wiring material on the electrode in the wiring forming step.
請求項1又は2記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記配線と前記ゲート電極の間に導電性膜を形成する導電性膜形成工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a conductive film forming step of forming a conductive film between the wiring and the gate electrode.
請求項3記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜はTiNである固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 3,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the conductive film is TiN.
請求項1〜4のいずれか記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記配線材料が金属材料からなる固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to any one of claims 1 to 4,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the wiring material is made of a metal material.
請求項5記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記金属材料はタングステンである固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 5,
The manufacturing method of the solid-state image sensor whose said metal material is tungsten.
信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が電気的に接続されるトランジスタを含み、前記フローティングディフュージョン部の電位変化に応じた信号を出力する出力回路とを有する固体撮像素子であって、
前記ゲート電極と前記フローティングディフュージョン部とを電気的に接続する配線と、
前記ゲート電極及び前記配線を覆う絶縁膜とを備える固体撮像素子。
A solid-state imaging device having a floating diffusion part that accumulates signal charges, and an output circuit that includes a transistor having a gate electrode electrically connected to the floating diffusion part, and that outputs a signal corresponding to a potential change of the floating diffusion part Because
Wiring for electrically connecting the gate electrode and the floating diffusion portion;
A solid-state imaging device comprising an insulating film covering the gate electrode and the wiring.
請求項7記載の固体撮像素子であって、
前記配線と前記ゲート電極の間に導電性膜を備える固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 7,
A solid-state imaging device comprising a conductive film between the wiring and the gate electrode.
請求項8記載の固体撮像素子であって、
前記導電性膜はTiNである固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 8,
The solid-state imaging device, wherein the conductive film is TiN.
請求項7〜9のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記配線の材料は金属材料からなる固体撮像素子。
A solid-state imaging device according to any one of claims 7 to 9,
The wiring material is a solid-state imaging device made of a metal material.
請求項10記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料はタングステンである固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 10,
The solid-state image sensor whose said metal material is tungsten.
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