JP3677159B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3677159B2 JP3677159B2 JP31666298A JP31666298A JP3677159B2 JP 3677159 B2 JP3677159 B2 JP 3677159B2 JP 31666298 A JP31666298 A JP 31666298A JP 31666298 A JP31666298 A JP 31666298A JP 3677159 B2 JP3677159 B2 JP 3677159B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon
- silicon oxide
- oxide film
- forming
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 38
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 21
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 84
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 63
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 25
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 14
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 241000293849 Cordylanthus Species 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、フォトセンサー部上方に反射防止膜を設けることにより、反射光を減少させて感度を向上させた固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス；電荷結合素子）等を用いた固体撮像素子は、シリコン基板内に形成された光電変換を実施するフォトセンサー部上方にシリコン酸化膜が形成され、さらにゲート電極、層間絶縁膜、金属遮光膜、パッシベーション膜等が順に形成されて構成されている。しかし、このような膜構成では、シリコン酸化膜とフォトセンサー部との屈折率の関係からフォトセンサー部表面での反射が大きく入射光の多くが損失光となっていた。そこで、センサー部表面での反射を抑制するために、図７に示すように、フォトセンサー部７１上部のシリコン酸化膜７３ａ上に反射防止膜７５を形成して感度を向上させる試みが為されている（この種の構造を有する固体撮像素子を開示する文献としては、例えば、特開昭６０−１７７７７８号公報）。反射防止膜７５としては、例えばシリコン窒化膜が使用され、シリコン酸化膜７３ａとの干渉効果により、さらには層間絶縁膜７７等も加えた干渉効果により、フォトセンサー部７１の感度向上が図られている。
【０００３】
また、図８に示すように、ゲート電極８４とシリコン基板８０との絶縁を確保するためにこれらの間に形成されるシリコン窒化膜８３ｂをフォトセンサー部８１上方にも形成して、上記と同様の反射防止膜とする試みも為されている（例えば、特開平４−２０６７５１号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の反射防止膜は受光領域に入射する信号光の反射を十分に抑制し得るとは言い難いものであった。
【０００５】
例えば、図７に示したような膜構成においては、ゲート電極７４を構成する多結晶シリコンを酸化することにより絶縁膜としてシリコン酸化膜７３ｃを形成する際に、フォトセンサー部７１上方のシリコン酸化膜の膜厚が増加し、この膜厚の増加に伴って反射率も増加してしまうという問題があった。これは、多結晶シリコンの酸化のために雰囲気中から供給される酸素がシリコン酸化膜７３ａを透過してシリコン基板７０にまで到達し、基板中のシリコンが酸化されることに起因する。このため、例えば、前述の特開昭６０−１７７７７８号公報には、１００ｎｍよりも薄いシリコン酸化膜が製造困難であることが述べられている。
【０００６】
また、例えば、図８に示したような膜構成においては、シリコン酸化膜８３ａとシリコン窒化膜８３ｂとの積層構造を、ゲート電極とシリコン基板間の絶縁のためと反射防止のためとに用いているため、反射防止の目的に適合した膜厚とすることが必ずしも容易ではなく、反射防止効果を十分に得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであって、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像素子の製造方法は、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する工程を実施することを特徴とする。
【００１４】
このような製造方法とすることにより、フォトセンサー上部の反射防止膜の膜厚を増加させて反射防止効果を向上させることが可能となる。シリコン酸化膜と反射防止膜とはゲート電極とシリコン基板との間を適度に絶縁する役割も果たすが、前記製造方法を実施しても電極−基板間を絶縁するこれら絶縁膜の適当な膜厚は担保される。
【００１５】
上記製造方法においては、前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成することにより、前記反射防止膜の膜厚を３０ｎｍ〜８０ｎｍにまで増加させることが好ましい。この好ましい例によれば、入射光の反射をさらに効果的に抑制することができる。
【００１６】
上記目的を達成し得る本発明の固体撮像素子の製造方法の別の構成は、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内の前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施することを特徴とする。
【００１７】
このような製造方法とすることにより、多結晶シリコンを酸化する際、シリコン窒化膜の存在によりフォトセンサー上部のシリコン酸化膜の膜厚が増加することを抑制することができるため、このシリコン酸化膜の膜厚を薄くして反射防止効果を向上させることが可能となり、感度が向上した固体撮像素子の製造を実現することができる。また、反射防止膜は１回の成膜工程により形成されるため、反射防止膜の膜厚のばらつきが小さく、膜厚の制御が容易である。
【００１８】
また、上記の各製造方法においては、反射防止膜として、具体的にはシリコン窒化膜を用いることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の製造方法の例の概要を断面方向から示す工程図である。まず、ｐ型シリコン基板１０内に、ｎ型不純物領域であるフォトセンサー部（受光部）１１が、垂直転送レジスタ１２等とともにイオン注入法により形成され、次いで、このシリコン基板１０上にシリコン酸化膜１３ａが熱酸化によって形成される。
このときのシリコン酸化膜１３ａの膜厚ｔａは、４０ｎｍ〜８０ｎｍ程度とされる。シリコン酸化膜１３ａ上には、ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４が順に形成される。このとき、シリコン窒化膜１３ｂの膜厚は、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度とされ、多結晶シリコン膜１４の膜厚は、２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度とされる。シリコン窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４の一部は、エッチングにより除去され、フォトセンサー部１１を含むように開口領域が形成される（図１（ａ））。このようなパターニングにより、多結晶シリコン膜１４はゲート電極とされ、シリコン酸化膜１３ａおよびシリコン窒化膜１３ｂは、ゲート電極とシリコン基板との間の絶縁膜として機能する。
【００２１】
次に、多結晶シリコン膜１４が熱酸化され、多結晶シリコン膜１４上にシリコン酸化膜１３ｃが形成される。このとき、多結晶シリコン膜１４を酸化するために供給される雰囲気中の酸素が、シリコン酸化膜１３ａを透過してシリコン基板１０にも到達するため、前記開口領域のシリコン基板１０も同時に酸化され、シリコン酸化膜１３ａの膜厚が増加することになる（図１（ｂ））。増加した膜厚ｔｂは、通常、６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度となる。
【００２２】
引き続いて、エッチングにより、シリコン酸化膜１３ａ、１３ｃの膜厚を減少させる工程が実施される（図１（ｃ））。特に限定されるものではないが、エッチングとしては、例えば、フッ酸（フッ化水素酸の水溶液）系のエッチング液を用いたウェットエッチングが適用され得る。エッチング時間は、フォトセンサー部１１上方のシリコン酸化膜１３ａの膜厚ｔｃが１０ｎｍ〜４０ｎｍ、さらに好ましくは、２０ｎｍ〜３０ｎｍとなるように制御される。膜厚ｔｃの制御を容易にするために、フッ酸系のエッチング液としては、いわゆるバッファードフッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液）を用いることが好ましい。
【００２３】
エッチングにより膜厚が減少したシリコン酸化膜１３ａ、１３ｃ上に、減圧ＣＶＤによりシリコン窒化膜１５が形成される。シリコン窒化膜１５の膜厚ｔｄは、２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍとされる。シリコン窒化膜１５は、レジスト１６形成およびエッチング処理によりパターニングされ（図１（ｄ））、その結果、フォトセンサー部１１上方に残存したシリコン窒化膜１５ａが反射防止膜となる（図１（ｅ））。なお、シリコン窒化膜のエッチングとしては、ドライエッチングが好ましい。
【００２４】
この上に、さらに、層間絶縁膜１７、フォトセンサー部１１上方を開口領域１８ａとするようにパターニングされた金属遮光膜１８、パッシベーション膜１９が、順に形成される（図１（ｆ））。特に限定されるものではないが、例えば、層間絶縁膜１７としては、減圧ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜が、金属遮光膜１８としてはスパッタリング法により形成されたアルミニウム膜が、パッシベーション膜１９としては、プラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜が各々適用され得る。また、層間絶縁膜１７の膜厚は、８０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましい。なお、金属遮光膜１８の開口領域１８ａがフォトセンサー部１１への入射光が透過する受光領域として機能することになる。
【００２５】
以上に説明したような一連の工程に、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。上記工程中では、エッチングにより、シリコン酸化膜の膜厚を減少させることとしているため、反射防止膜であるシリコン窒化膜を形成した後の反射防止効果が向上することとなる。
【００２６】
なお、上記工程中においては、反射防止膜１５ａおよびパッシベーション膜１９としては、シリコン窒化膜（屈折率２．０）を例示したが、これに限るものではなく、上記一連の工程に適合し得る工程により成膜し得るものであって、シリコン酸化膜よりも屈折率が高い物質により構成されていも構わない。例えば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、セリウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ジルコニウム酸化膜、またはこれらの混合物からなる膜等を使用しても本発明の目的は達成することができる。同様に、層間絶縁膜１７としては、ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜（屈折率１．４５）を例示したが、これに限られるものではない。
【００２７】
また、上記製造工程中における、熱酸化、各種ＣＶＤ法等は、基本的に常法に従って実施すればよく、例えば、熱酸化は９００℃程度の温度で実施され得る。
【００２８】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の製造方法の別の例の概要を断面方向から示す工程図である。この製造方法も、フォトセンサー部２１が形成されたシリコン基板２０上に、シリコン酸化膜２３ａ、フォトセンサー部上方を開口領域とするようにパターニングされたシリコン窒化膜２３ｂおよび多結晶シリコン膜２４を順に形成し、さらに多結晶シリコン膜２４を熱酸化してシリコン酸化膜２３ｃを形成する工程に至るまでは、第１の実施形態で説明した工程と同様である（図２（ａ）、（ｂ））。
【００２９】
しかし、第２の実施形態は、引き続いて実施されるシリコン酸化膜のエッチングを、フォトセンサー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａのみを対象として実施する点で第１の実施形態と相違する。すなわち、この実施形態では、レジスト２６ａをフォトセンサー部２１上方を除いた領域に塗布形成した後にエッチングが実施され、多結晶シリコン２４の熱酸化により形成されたシリコン酸化膜２３ｃが保護されながら、フォトセンサー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａが除去される（図２（ｃ））。続いて、一旦除去されたシリコン酸化膜は、熱酸化により再び形成される。このときの膜厚ｔｃは、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍとされる（図２（ｄ））。
【００３０】
その後の製造工程は、基本的に図１に示した形態と同様であって、シリコン窒化膜２５が形成され、この窒化膜のパターニングのためのレジスト２６ｂが塗布されて（図２（ｅ））、次いでシリコン窒化膜２５がパターニングされて反射防止膜２５ａとされ（図２（ｆ））、さらに層間絶縁膜２７、開口領域２８ａを有する金属遮光膜２８、およびパッシベーション膜２９が順に形成される（図２（ｇ））。
【００３１】
なお、これら一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００３２】
このような実施形態によっても、第１の実施形態と同様、反射防止膜下のシリコン酸化膜の膜厚を反射防止に好ましい範囲とすることができる。この方法によれば、シリコン酸化膜を熱酸化により再生するため、シリコン酸化膜の膜厚のバラツキが、多結晶シリコンの酸化工程等を経て形成されるために大きくなったシリコン酸化膜の膜厚ｔｂのバラツキ（ｔｂを１００ｎｍとする場合には１０ｎｍ前後にまで至る。）の影響を受けずに済むため、シリコン酸化膜の膜厚の調整が比較的容易であるという利点がある。
【００３３】
しかし、この実施形態により固体撮像素子を製造する場合は、いわゆるゲートバーズビークが固体撮像素子の性能に影響を与えないように留意する必要がある。すなわち、熱酸化によりシリコン酸化膜を再生する際にシリコン基板が同時に酸化されることにより、シリコン酸化膜が膨張し、図６に示したように、ゲートバーズビーク６９が顕著に発生すると、酸化シリコン膜６３ａがゲート電極である多結晶シリコン膜６４の端部を（あたかも鳥のくちばし（ビーク）のように）上方に押し上げ、対応する位置にあるシリコン基板６０をも圧迫することになる。このようなゲート電極やシリコン基板の変形、圧迫は、信号の欠陥から生ずる暗電流（いわゆる白傷の原因となり画質を低下させる要因となる。）をもたらすために好ましくない。したがって、このような観点からは、第１の実施形態によりシリコン酸化膜の膜厚を減少させることが好ましく、第２の実施形態によりシリコン酸化膜を再生する場合にも、ゲートバーズビークが画質に影響を与える程度にまで至らないように、熱酸化の条件等を調整することが好ましい。
【００３４】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。まず、ｐ型シリコン基板３０内に、ｎ型不純物領域であるフォトセンサー部３１が、垂直転送レジスタ３２等とともにイオン注入法により形成され、次いでこの基板３０上にシリコン酸化膜３３ａが熱酸化により形成される。シリコン酸化膜３３ａの膜厚ｔｅは、２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とされる。シリコン酸化膜３３ａ上には、ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜３３ｂおよび多結晶シリコン膜３４が形成される。このとき、シリコン窒化膜３３ｂの膜厚ｔｆは、２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とされ、多結晶シリコン膜３４の膜厚は、２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度とされる。多結晶シリコン膜３４の一部は、エッチングにより除去され、フォトセンサー部３１を含むように開口領域が形成される（図３（ａ））。このエッチングによるパターニングにより、多結晶シリコン膜３４はゲート電極として機能し、シリコン酸化膜３３ａおよびシリコン窒化膜３３ｂは、ゲート電極とシリコン基板との間の絶縁膜として機能する。
【００３５】
次に、多結晶シリコン３４が熱酸化され、多結晶シリコン３４上にシリコン酸化膜３３ｃが形成される。さらに、シリコン酸化膜３３ｃ上にシリコン窒化膜３５が減圧ＣＶＤにより形成される（図３（ｂ））。このシリコン窒化膜の成膜により、フォトセンサー部３１上方のシリコン窒化膜の厚さも増加する（ｔｇ）。この膜厚ｔｇは２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍとされる。
【００３６】
引き続いて、フォトセンサー部３１上方のシリコン窒化膜３５上にレジスト３６が形成され（図３（ｃ））、エッチングが施されて（好ましくはドライエッチング）、レジストにより保護されていない部分のシリコン窒化膜の膜厚が減じられる（図３（ｄ））。この実施形態では、エッチングは、追加して形成されたシリコン窒化膜３５の膜厚分だけが除去されるように時間を調整して行われる。このようにして、フォトセンサー部３１上方のレジスト３６により覆われていた領域においてのみ他の部分よりも膜厚が増加したシリコン窒化膜が成膜される。
【００３７】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜３７、開口領域３８ａを有する金属遮光膜３８、およびパッシベーション膜３９が順に形成され（図３（ｅ））、さらに、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。
【００３８】
上記の工程によれば、反射防止膜として利用されるシリコン窒化膜が、当初に形成された膜厚ｔｆよりも増加し、反射防止に効果的な膜厚ｔｇとされているので、感度が向上した固体撮像素子を製造することが可能となる。
【００３９】
また、上記工程においては、反射防止膜をともにシリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、上記に例示したような膜としてもよく、異種の膜を組み合わせて用いて２層以上の積層構造を有するようにしても構わない。
【００４０】
なお、これら一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００４１】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。この工程も、フォトセンサー部４１が形成されたシリコン基板４０上に、シリコン酸化膜４３ａ、シリコン窒化膜４３ｂ、およびフォトセンサー部４１上方を開口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン膜４４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜４４を熱酸化してシリコン酸化膜４３ｃを形成し、さらにシリコン窒化膜４５を形成してフォトセンサー部４１上方のシリコン窒化膜の膜厚を増加させ、フォトセンサー部４１上方にのみレジスト４６を塗布する工程までは、第３の実施形態で説明した工程と同様である（図４（ａ）〜図４（ｄ））。
【００４２】
しかし、この実施形態は、引き続いて実施するシリコン窒化膜のエッチングを、レジスト４６により保護された部分以外のシリコン窒化膜を除去するまで実施する点で第３の実施形態と相違する（図４（ｅ））。
【００４３】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜４７、開口領域４８ａを有する金属遮光膜４８およびパッシベーション膜４９が順に形成される（図４（ｆ））。
【００４４】
このような工程によっても、第３の実施形態と同様、シリコン窒化膜の膜厚を反射防止膜として部分的に最適化した固体撮像素子を製造することが可能となる。
【００４５】
なお、これら一連の工程においても、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
上記第３および第４の実施形態においては、シリコン基板上に反射防止膜となるシリコン窒化膜を形成しておいて、その上にゲート電極が形成され、その後の酸化工程を経てもシリコン窒化膜があるためにシリコン基板が酸化されず、ゲートバーズビークが生じない。このために、画質を低下させる白傷の発生を確実に防止することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態のように酸化膜をエッチングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フォトダイオード上のシリコン酸化膜の膜厚の同一ウェハー内、あるいはウェハー間でのバラツキを抑制することができ、光学特性の安定した素子を供給することができる。さらには、ウェットエッチング工程を必要としないために製造工程が簡略化できる。
【００４８】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。この工程は、フォトセンサー部５１が形成されたシリコン基板５０上に、シリコン酸化膜５３ａ、シリコン窒化膜５３ｂ、およびフォトセンサー部５１上方を開口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン膜５４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜５４を熱酸化してシリコン酸化膜５３ｃを形成する工程までは、第３の実施形態で説明した工程と同様である（図５（ａ）〜図５（ｂ））。
【００４９】
しかし、本実施形態においては、続いて、エッチングによってフォトセンサー部５１上のシリコン窒化膜５３ｂを除去する工程が実施される（図５（ｃ））。このエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００５０】
次に、新たに、減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜５５が形成される（図５（ｄ））。シリコン窒化膜５５の膜厚は、２０〜１２０ｎｍ、好ましくは３０〜８０ｎｍ、更に好ましくは５０〜７０ｎｍとされる。シリコン窒化膜５５は、レジスト５６の形成およびエッチング処理によりパターニングされ（図５（ｅ））、その結果、フォトセンサー部５１上方に残存したシリコン窒化膜５５ａが反射防止膜となる（図５（ｆ））。なお、シリコン窒化膜５５のエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００５１】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜５７、開口領域５８ａを有する金属遮光膜５８、およびパッシベーション膜５９が順に形成され（図５（ｅ））、さらに、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。
【００５２】
また、上記工程においては、反射防止膜をシリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、上記に例示したような膜が使用できる。また、一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００５３】
第５の実施形態によれば、上記第３および第４の実施形態と同様に、シリコン基板上にシリコン窒化膜を形成しておいて、その上にゲート電極が形成されるため、その後の酸化工程を経てもシリコン基板が酸化されず、受光領域上方のシリコン酸化膜の膜厚増加が生じない。よって、第１の実施形態のように酸化膜をエッチングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フォトダイオード上におけるシリコン酸化膜の膜厚のバラツキを抑制することができ、光学特性の安定した素子を供給することができる。また、ゲートバーズビークが生じないため、画質を低下させる白傷の発生を確実に防止することができる
また、第５の実施形態では、ゲート電極を酸化する工程の後、受光領域上方のシリコン窒化膜を一旦除去し、その後反射防止膜として新たにシリコン窒化膜を形成する。よって、上記第３および第４の実施形態のように反射防止膜を２回の成膜工程（多結晶シリコン形成前に実施される反射防止膜の形成工程と、多結晶シリコンの熱酸化後に実施される反射防止膜の膜厚増加工程）により形成する場合に比べて、反射防止膜の膜厚のばらつきが小さく、膜厚の調整が容易である。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝すことにより前記ゲート電極上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシリコン酸化膜の膜厚をエッチングにより減ずる工程を実施することにより、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【００５５】
また、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する工程を実施することにより、同じく、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【００５６】
また、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシリコン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施することによっても、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図２】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図３】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図４】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図５】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図６】 ゲートバーズビークについて説明するために、図２（ｄ）に相当する断面図の一部を拡大して示す図である。
【図７】 従来の固体撮像素子の例を示す断面図である。
【図８】 従来の固体撮像素子の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ シリコン基板
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ フォトセンサー部
１３a,２３a,３３a,４３a,５３a,６３a,７３a,８３a シリコン酸化膜
１３b,２３b,３３b,４３b,５３b,６３b,７３b,８３b シリコン窒化膜
１３c,２３c,３３c,４３c,５３c,６３c,７３c，８３c シリコン酸化膜
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４ 多結晶シリコン膜
１５，２５，３５，４５，５５，６５，８５ シリコン窒化膜
１６，２６ａ，２６ｂ，３６，４６，５６ レジスト
１７，２７，３７，４７，５７，６７，７７ 層間絶縁膜
１８，２８，３８，４８，５８，６８，７８ 金属遮光膜
１９，２９，３９，４９，５９，６９，７９ パッシベーション膜
６９ ゲートバーズビーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、フォトセンサー部上方に反射防止膜を設けることにより、反射光を減少させて感度を向上させた固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス；電荷結合素子）等を用いた固体撮像素子は、シリコン基板内に形成された光電変換を実施するフォトセンサー部上方にシリコン酸化膜が形成され、さらにゲート電極、層間絶縁膜、金属遮光膜、パッシベーション膜等が順に形成されて構成されている。しかし、このような膜構成では、シリコン酸化膜とフォトセンサー部との屈折率の関係からフォトセンサー部表面での反射が大きく入射光の多くが損失光となっていた。そこで、センサー部表面での反射を抑制するために、図７に示すように、フォトセンサー部７１上部のシリコン酸化膜７３ａ上に反射防止膜７５を形成して感度を向上させる試みが為されている（この種の構造を有する固体撮像素子を開示する文献としては、例えば、特開昭６０−１７７７７８号公報）。反射防止膜７５としては、例えばシリコン窒化膜が使用され、シリコン酸化膜７３ａとの干渉効果により、さらには層間絶縁膜７７等も加えた干渉効果により、フォトセンサー部７１の感度向上が図られている。
【０００３】
また、図８に示すように、ゲート電極８４とシリコン基板８０との絶縁を確保するためにこれらの間に形成されるシリコン窒化膜８３ｂをフォトセンサー部８１上方にも形成して、上記と同様の反射防止膜とする試みも為されている（例えば、特開平４−２０６７５１号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の反射防止膜は受光領域に入射する信号光の反射を十分に抑制し得るとは言い難いものであった。
【０００５】
例えば、図７に示したような膜構成においては、ゲート電極７４を構成する多結晶シリコンを酸化することにより絶縁膜としてシリコン酸化膜７３ｃを形成する際に、フォトセンサー部７１上方のシリコン酸化膜の膜厚が増加し、この膜厚の増加に伴って反射率も増加してしまうという問題があった。これは、多結晶シリコンの酸化のために雰囲気中から供給される酸素がシリコン酸化膜７３ａを透過してシリコン基板７０にまで到達し、基板中のシリコンが酸化されることに起因する。このため、例えば、前述の特開昭６０−１７７７７８号公報には、１００ｎｍよりも薄いシリコン酸化膜が製造困難であることが述べられている。
【０００６】
また、例えば、図８に示したような膜構成においては、シリコン酸化膜８３ａとシリコン窒化膜８３ｂとの積層構造を、ゲート電極とシリコン基板間の絶縁のためと反射防止のためとに用いているため、反射防止の目的に適合した膜厚とすることが必ずしも容易ではなく、反射防止効果を十分に得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであって、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像素子の製造方法は、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する工程を実施することを特徴とする。
【００１４】
このような製造方法とすることにより、フォトセンサー上部の反射防止膜の膜厚を増加させて反射防止効果を向上させることが可能となる。シリコン酸化膜と反射防止膜とはゲート電極とシリコン基板との間を適度に絶縁する役割も果たすが、前記製造方法を実施しても電極−基板間を絶縁するこれら絶縁膜の適当な膜厚は担保される。
【００１５】
上記製造方法においては、前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成することにより、前記反射防止膜の膜厚を３０ｎｍ〜８０ｎｍにまで増加させることが好ましい。この好ましい例によれば、入射光の反射をさらに効果的に抑制することができる。
【００１６】
上記目的を達成し得る本発明の固体撮像素子の製造方法の別の構成は、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内の前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施することを特徴とする。
【００１７】
このような製造方法とすることにより、多結晶シリコンを酸化する際、シリコン窒化膜の存在によりフォトセンサー上部のシリコン酸化膜の膜厚が増加することを抑制することができるため、このシリコン酸化膜の膜厚を薄くして反射防止効果を向上させることが可能となり、感度が向上した固体撮像素子の製造を実現することができる。また、反射防止膜は１回の成膜工程により形成されるため、反射防止膜の膜厚のばらつきが小さく、膜厚の制御が容易である。
【００１８】
また、上記の各製造方法においては、反射防止膜として、具体的にはシリコン窒化膜を用いることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の製造方法の例の概要を断面方向から示す工程図である。まず、ｐ型シリコン基板１０内に、ｎ型不純物領域であるフォトセンサー部（受光部）１１が、垂直転送レジスタ１２等とともにイオン注入法により形成され、次いで、このシリコン基板１０上にシリコン酸化膜１３ａが熱酸化によって形成される。
このときのシリコン酸化膜１３ａの膜厚ｔａは、４０ｎｍ〜８０ｎｍ程度とされる。シリコン酸化膜１３ａ上には、ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４が順に形成される。このとき、シリコン窒化膜１３ｂの膜厚は、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度とされ、多結晶シリコン膜１４の膜厚は、２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度とされる。シリコン窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４の一部は、エッチングにより除去され、フォトセンサー部１１を含むように開口領域が形成される（図１（ａ））。このようなパターニングにより、多結晶シリコン膜１４はゲート電極とされ、シリコン酸化膜１３ａおよびシリコン窒化膜１３ｂは、ゲート電極とシリコン基板との間の絶縁膜として機能する。
【００２１】
次に、多結晶シリコン膜１４が熱酸化され、多結晶シリコン膜１４上にシリコン酸化膜１３ｃが形成される。このとき、多結晶シリコン膜１４を酸化するために供給される雰囲気中の酸素が、シリコン酸化膜１３ａを透過してシリコン基板１０にも到達するため、前記開口領域のシリコン基板１０も同時に酸化され、シリコン酸化膜１３ａの膜厚が増加することになる（図１（ｂ））。増加した膜厚ｔｂは、通常、６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度となる。
【００２２】
引き続いて、エッチングにより、シリコン酸化膜１３ａ、１３ｃの膜厚を減少させる工程が実施される（図１（ｃ））。特に限定されるものではないが、エッチングとしては、例えば、フッ酸（フッ化水素酸の水溶液）系のエッチング液を用いたウェットエッチングが適用され得る。エッチング時間は、フォトセンサー部１１上方のシリコン酸化膜１３ａの膜厚ｔｃが１０ｎｍ〜４０ｎｍ、さらに好ましくは、２０ｎｍ〜３０ｎｍとなるように制御される。膜厚ｔｃの制御を容易にするために、フッ酸系のエッチング液としては、いわゆるバッファードフッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液）を用いることが好ましい。
【００２３】
エッチングにより膜厚が減少したシリコン酸化膜１３ａ、１３ｃ上に、減圧ＣＶＤによりシリコン窒化膜１５が形成される。シリコン窒化膜１５の膜厚ｔｄは、２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍとされる。シリコン窒化膜１５は、レジスト１６形成およびエッチング処理によりパターニングされ（図１（ｄ））、その結果、フォトセンサー部１１上方に残存したシリコン窒化膜１５ａが反射防止膜となる（図１（ｅ））。なお、シリコン窒化膜のエッチングとしては、ドライエッチングが好ましい。
【００２４】
この上に、さらに、層間絶縁膜１７、フォトセンサー部１１上方を開口領域１８ａとするようにパターニングされた金属遮光膜１８、パッシベーション膜１９が、順に形成される（図１（ｆ））。特に限定されるものではないが、例えば、層間絶縁膜１７としては、減圧ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜が、金属遮光膜１８としてはスパッタリング法により形成されたアルミニウム膜が、パッシベーション膜１９としては、プラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜が各々適用され得る。また、層間絶縁膜１７の膜厚は、８０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましい。なお、金属遮光膜１８の開口領域１８ａがフォトセンサー部１１への入射光が透過する受光領域として機能することになる。
【００２５】
以上に説明したような一連の工程に、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。上記工程中では、エッチングにより、シリコン酸化膜の膜厚を減少させることとしているため、反射防止膜であるシリコン窒化膜を形成した後の反射防止効果が向上することとなる。
【００２６】
なお、上記工程中においては、反射防止膜１５ａおよびパッシベーション膜１９としては、シリコン窒化膜（屈折率２．０）を例示したが、これに限るものではなく、上記一連の工程に適合し得る工程により成膜し得るものであって、シリコン酸化膜よりも屈折率が高い物質により構成されていも構わない。例えば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、セリウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ジルコニウム酸化膜、またはこれらの混合物からなる膜等を使用しても本発明の目的は達成することができる。同様に、層間絶縁膜１７としては、ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜（屈折率１．４５）を例示したが、これに限られるものではない。
【００２７】
また、上記製造工程中における、熱酸化、各種ＣＶＤ法等は、基本的に常法に従って実施すればよく、例えば、熱酸化は９００℃程度の温度で実施され得る。
【００２８】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の製造方法の別の例の概要を断面方向から示す工程図である。この製造方法も、フォトセンサー部２１が形成されたシリコン基板２０上に、シリコン酸化膜２３ａ、フォトセンサー部上方を開口領域とするようにパターニングされたシリコン窒化膜２３ｂおよび多結晶シリコン膜２４を順に形成し、さらに多結晶シリコン膜２４を熱酸化してシリコン酸化膜２３ｃを形成する工程に至るまでは、第１の実施形態で説明した工程と同様である（図２（ａ）、（ｂ））。
【００２９】
しかし、第２の実施形態は、引き続いて実施されるシリコン酸化膜のエッチングを、フォトセンサー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａのみを対象として実施する点で第１の実施形態と相違する。すなわち、この実施形態では、レジスト２６ａをフォトセンサー部２１上方を除いた領域に塗布形成した後にエッチングが実施され、多結晶シリコン２４の熱酸化により形成されたシリコン酸化膜２３ｃが保護されながら、フォトセンサー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａが除去される（図２（ｃ））。続いて、一旦除去されたシリコン酸化膜は、熱酸化により再び形成される。このときの膜厚ｔｃは、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎｍとされる（図２（ｄ））。
【００３０】
その後の製造工程は、基本的に図１に示した形態と同様であって、シリコン窒化膜２５が形成され、この窒化膜のパターニングのためのレジスト２６ｂが塗布されて（図２（ｅ））、次いでシリコン窒化膜２５がパターニングされて反射防止膜２５ａとされ（図２（ｆ））、さらに層間絶縁膜２７、開口領域２８ａを有する金属遮光膜２８、およびパッシベーション膜２９が順に形成される（図２（ｇ））。
【００３１】
なお、これら一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００３２】
このような実施形態によっても、第１の実施形態と同様、反射防止膜下のシリコン酸化膜の膜厚を反射防止に好ましい範囲とすることができる。この方法によれば、シリコン酸化膜を熱酸化により再生するため、シリコン酸化膜の膜厚のバラツキが、多結晶シリコンの酸化工程等を経て形成されるために大きくなったシリコン酸化膜の膜厚ｔｂのバラツキ（ｔｂを１００ｎｍとする場合には１０ｎｍ前後にまで至る。）の影響を受けずに済むため、シリコン酸化膜の膜厚の調整が比較的容易であるという利点がある。
【００３３】
しかし、この実施形態により固体撮像素子を製造する場合は、いわゆるゲートバーズビークが固体撮像素子の性能に影響を与えないように留意する必要がある。すなわち、熱酸化によりシリコン酸化膜を再生する際にシリコン基板が同時に酸化されることにより、シリコン酸化膜が膨張し、図６に示したように、ゲートバーズビーク６９が顕著に発生すると、酸化シリコン膜６３ａがゲート電極である多結晶シリコン膜６４の端部を（あたかも鳥のくちばし（ビーク）のように）上方に押し上げ、対応する位置にあるシリコン基板６０をも圧迫することになる。このようなゲート電極やシリコン基板の変形、圧迫は、信号の欠陥から生ずる暗電流（いわゆる白傷の原因となり画質を低下させる要因となる。）をもたらすために好ましくない。したがって、このような観点からは、第１の実施形態によりシリコン酸化膜の膜厚を減少させることが好ましく、第２の実施形態によりシリコン酸化膜を再生する場合にも、ゲートバーズビークが画質に影響を与える程度にまで至らないように、熱酸化の条件等を調整することが好ましい。
【００３４】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。まず、ｐ型シリコン基板３０内に、ｎ型不純物領域であるフォトセンサー部３１が、垂直転送レジスタ３２等とともにイオン注入法により形成され、次いでこの基板３０上にシリコン酸化膜３３ａが熱酸化により形成される。シリコン酸化膜３３ａの膜厚ｔｅは、２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とされる。シリコン酸化膜３３ａ上には、ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜３３ｂおよび多結晶シリコン膜３４が形成される。このとき、シリコン窒化膜３３ｂの膜厚ｔｆは、２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とされ、多結晶シリコン膜３４の膜厚は、２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度とされる。多結晶シリコン膜３４の一部は、エッチングにより除去され、フォトセンサー部３１を含むように開口領域が形成される（図３（ａ））。このエッチングによるパターニングにより、多結晶シリコン膜３４はゲート電極として機能し、シリコン酸化膜３３ａおよびシリコン窒化膜３３ｂは、ゲート電極とシリコン基板との間の絶縁膜として機能する。
【００３５】
次に、多結晶シリコン３４が熱酸化され、多結晶シリコン３４上にシリコン酸化膜３３ｃが形成される。さらに、シリコン酸化膜３３ｃ上にシリコン窒化膜３５が減圧ＣＶＤにより形成される（図３（ｂ））。このシリコン窒化膜の成膜により、フォトセンサー部３１上方のシリコン窒化膜の厚さも増加する（ｔｇ）。この膜厚ｔｇは２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍとされる。
【００３６】
引き続いて、フォトセンサー部３１上方のシリコン窒化膜３５上にレジスト３６が形成され（図３（ｃ））、エッチングが施されて（好ましくはドライエッチング）、レジストにより保護されていない部分のシリコン窒化膜の膜厚が減じられる（図３（ｄ））。この実施形態では、エッチングは、追加して形成されたシリコン窒化膜３５の膜厚分だけが除去されるように時間を調整して行われる。このようにして、フォトセンサー部３１上方のレジスト３６により覆われていた領域においてのみ他の部分よりも膜厚が増加したシリコン窒化膜が成膜される。
【００３７】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜３７、開口領域３８ａを有する金属遮光膜３８、およびパッシベーション膜３９が順に形成され（図３（ｅ））、さらに、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。
【００３８】
上記の工程によれば、反射防止膜として利用されるシリコン窒化膜が、当初に形成された膜厚ｔｆよりも増加し、反射防止に効果的な膜厚ｔｇとされているので、感度が向上した固体撮像素子を製造することが可能となる。
【００３９】
また、上記工程においては、反射防止膜をともにシリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、上記に例示したような膜としてもよく、異種の膜を組み合わせて用いて２層以上の積層構造を有するようにしても構わない。
【００４０】
なお、これら一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００４１】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。この工程も、フォトセンサー部４１が形成されたシリコン基板４０上に、シリコン酸化膜４３ａ、シリコン窒化膜４３ｂ、およびフォトセンサー部４１上方を開口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン膜４４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜４４を熱酸化してシリコン酸化膜４３ｃを形成し、さらにシリコン窒化膜４５を形成してフォトセンサー部４１上方のシリコン窒化膜の膜厚を増加させ、フォトセンサー部４１上方にのみレジスト４６を塗布する工程までは、第３の実施形態で説明した工程と同様である（図４（ａ）〜図４（ｄ））。
【００４２】
しかし、この実施形態は、引き続いて実施するシリコン窒化膜のエッチングを、レジスト４６により保護された部分以外のシリコン窒化膜を除去するまで実施する点で第３の実施形態と相違する（図４（ｅ））。
【００４３】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜４７、開口領域４８ａを有する金属遮光膜４８およびパッシベーション膜４９が順に形成される（図４（ｆ））。
【００４４】
このような工程によっても、第３の実施形態と同様、シリコン窒化膜の膜厚を反射防止膜として部分的に最適化した固体撮像素子を製造することが可能となる。
【００４５】
なお、これら一連の工程においても、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００４６】
上記第３および第４の実施形態においては、シリコン基板上に反射防止膜となるシリコン窒化膜を形成しておいて、その上にゲート電極が形成され、その後の酸化工程を経てもシリコン窒化膜があるためにシリコン基板が酸化されず、ゲートバーズビークが生じない。このために、画質を低下させる白傷の発生を確実に防止することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態のように酸化膜をエッチングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フォトダイオード上のシリコン酸化膜の膜厚の同一ウェハー内、あるいはウェハー間でのバラツキを抑制することができ、光学特性の安定した素子を供給することができる。さらには、ウェットエッチング工程を必要としないために製造工程が簡略化できる。
【００４８】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の製造方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図である。この工程は、フォトセンサー部５１が形成されたシリコン基板５０上に、シリコン酸化膜５３ａ、シリコン窒化膜５３ｂ、およびフォトセンサー部５１上方を開口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン膜５４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜５４を熱酸化してシリコン酸化膜５３ｃを形成する工程までは、第３の実施形態で説明した工程と同様である（図５（ａ）〜図５（ｂ））。
【００４９】
しかし、本実施形態においては、続いて、エッチングによってフォトセンサー部５１上のシリコン窒化膜５３ｂを除去する工程が実施される（図５（ｃ））。このエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００５０】
次に、新たに、減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜５５が形成される（図５（ｄ））。シリコン窒化膜５５の膜厚は、２０〜１２０ｎｍ、好ましくは３０〜８０ｎｍ、更に好ましくは５０〜７０ｎｍとされる。シリコン窒化膜５５は、レジスト５６の形成およびエッチング処理によりパターニングされ（図５（ｅ））、その結果、フォトセンサー部５１上方に残存したシリコン窒化膜５５ａが反射防止膜となる（図５（ｆ））。なお、シリコン窒化膜５５のエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
【００５１】
その後は、第１の実施形態において説明したと同様の工程で、層間絶縁膜５７、開口領域５８ａを有する金属遮光膜５８、およびパッシベーション膜５９が順に形成され（図５（ｅ））、さらに、適宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造される。
【００５２】
また、上記工程においては、反射防止膜をシリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、上記に例示したような膜が使用できる。また、一連の工程において、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。
【００５３】
第５の実施形態によれば、上記第３および第４の実施形態と同様に、シリコン基板上にシリコン窒化膜を形成しておいて、その上にゲート電極が形成されるため、その後の酸化工程を経てもシリコン基板が酸化されず、受光領域上方のシリコン酸化膜の膜厚増加が生じない。よって、第１の実施形態のように酸化膜をエッチングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フォトダイオード上におけるシリコン酸化膜の膜厚のバラツキを抑制することができ、光学特性の安定した素子を供給することができる。また、ゲートバーズビークが生じないため、画質を低下させる白傷の発生を確実に防止することができる
また、第５の実施形態では、ゲート電極を酸化する工程の後、受光領域上方のシリコン窒化膜を一旦除去し、その後反射防止膜として新たにシリコン窒化膜を形成する。よって、上記第３および第４の実施形態のように反射防止膜を２回の成膜工程（多結晶シリコン形成前に実施される反射防止膜の形成工程と、多結晶シリコンの熱酸化後に実施される反射防止膜の膜厚増加工程）により形成する場合に比べて、反射防止膜の膜厚のばらつきが小さく、膜厚の調整が容易である。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝すことにより前記ゲート電極上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシリコン酸化膜の膜厚をエッチングにより減ずる工程を実施することにより、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【００５５】
また、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する工程を実施することにより、同じく、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【００５６】
また、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシリコン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施することによっても、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図２】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図３】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図４】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図５】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図により順に示す工程図である。
【図６】 ゲートバーズビークについて説明するために、図２（ｄ）に相当する断面図の一部を拡大して示す図である。
【図７】 従来の固体撮像素子の例を示す断面図である。
【図８】 従来の固体撮像素子の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ シリコン基板
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ フォトセンサー部
１３a,２３a,３３a,４３a,５３a,６３a,７３a,８３a シリコン酸化膜
１３b,２３b,３３b,４３b,５３b,６３b,７３b,８３b シリコン窒化膜
１３c,２３c,３３c,４３c,５３c,６３c,７３c，８３c シリコン酸化膜
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４ 多結晶シリコン膜
１５，２５，３５，４５，５５，６５，８５ シリコン窒化膜
１６，２６ａ，２６ｂ，３６，４６，５６ レジスト
１７，２７，３７，４７，５７，６７，７７ 層間絶縁膜
１８，２８，３８，４８，５８，６８，７８ 金属遮光膜
１９，２９，３９，４９，５９，６９，７９ パッシベーション膜
６９ ゲートバーズビーク
Claims (4)
- フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する工程を実施することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
- 前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成することにより、前記フォトセンサー部の上方の前記反射防止膜の膜厚を３０ｎｍ〜８０ｎｍにまで増加させる請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
- フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内の前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
- 前記反射防止膜として、シリコン窒化膜を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31666298A JP3677159B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-11-06 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-312401 | 1997-11-13 | ||
| JP31240197 | 1997-11-13 | ||
| JP31666298A JP3677159B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-11-06 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233750A JPH11233750A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3677159B2 true JP3677159B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=26567157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31666298A Expired - Fee Related JP3677159B2 (ja) | 1997-11-13 | 1998-11-06 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677159B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003197897A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-11 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 半導体光電変換装置 |
| JP3840214B2 (ja) | 2003-01-06 | 2006-11-01 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法及び同光電変換装置を用いたカメラ |
| JP4779304B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2011-09-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、カメラモジュール及び電子機器モジュール |
| JP2005340475A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2006013522A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Samsung Electronics Co Ltd | イメージセンサー及びその製造方法 |
| KR100688497B1 (ko) | 2004-06-28 | 2007-03-02 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2006324339A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Sony Corp | 光電変換素子 |
| JP2007005493A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
| US7728330B2 (en) * | 2005-08-24 | 2010-06-01 | Aptina Imaging Corporation | CMOS imager with nitrided gate oxide and method of fabrication |
| JP2007059834A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器 |
| JP5095287B2 (ja) * | 2007-07-18 | 2012-12-12 | パナソニック株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP5274001B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2013-08-28 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP2010283225A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Panasonic Corp | 固体撮像装置 |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP31666298A patent/JP3677159B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11233750A (ja) | 1999-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3677159B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP3204216B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| KR100598038B1 (ko) | 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층반사 방지막의 제조 방법 | |
| JP3070513B2 (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP2000196051A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2006013522A (ja) | イメージセンサー及びその製造方法 | |
| KR20040019995A (ko) | 고체 촬상 소자의 제조 방법 | |
| JP2570264B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH04212459A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH08288484A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JPH11214664A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP3339249B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JPH1145989A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JPH11238866A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0992813A (ja) | 固体撮像素子とその製造方法 | |
| JPH11121728A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH0778956A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2006041026A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JPH10125892A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP2004363473A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JPH0997890A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP2003069007A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JPH09232552A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPH0878651A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| JP3277952B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法とオンチップレンズの形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050112 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050311 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050422 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050506 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090513 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100513 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110513 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110513 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120513 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |