JP4406558B2 - Solid-state image sensor - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子に係り、特に微細な単層電極CCD(電荷結合素子)構造をもつ固体撮像素子の信頼性の向上に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device , and more particularly to improvement in reliability of a solid-state imaging device having a fine single-layer electrode CCD (charge coupled device) structure.
エリアセンサ等の撮像デバイスであるCCDを用いた固体撮像素子は、基本構造として、フォトダイオードなどの光電変換部と、この光電変換部からの電荷読み出し部と、読み出し電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。この電荷転送電極は、半導体基板表面に形成された電荷転送チャネル上に複数個隣接して配置され、クロック信号で順次に駆動される。 A solid-state imaging device using a CCD, which is an imaging device such as an area sensor, has, as a basic structure, a photoelectric conversion unit such as a photodiode, a charge readout unit from the photoelectric conversion unit, and a charge transfer for transferring the readout charge. And a charge transfer portion including an electrode. A plurality of these charge transfer electrodes are arranged adjacent to each other on a charge transfer channel formed on the surface of the semiconductor substrate, and are sequentially driven by a clock signal.
近年、固体撮像素子においては、撮像画素数の増加により、画素の微細化が進んでいる。それに伴い光電変換部の微細化も進み高感度を維持することが、困難になっている。 In recent years, in a solid-state imaging device, pixel miniaturization has progressed due to an increase in the number of imaging pixels. Along with this, miniaturization of the photoelectric conversion part has progressed and it has become difficult to maintain high sensitivity.
そこで、開口部周辺に到達した光を効率よく光電変換部に集光するための種々の方法が提案されている。 Therefore, various methods for efficiently condensing the light that has reached the periphery of the opening on the photoelectric conversion unit have been proposed.
例えば、特許文献1では、固体撮像素子を構成する半導体チップの上にオンチップレンズを装着して、光電変換部への集光効率を向上する方法が提案されている。しかしながら、オンチップレンズによる集光効率はほぼ限界に近づいており、オンチップレンズとは別の新たな技術として層内レンズが提案されている。
例えば特許文献1に示すように、平坦化膜で囲まれた凹部を形成し、この内部に高屈折率膜を形成したものが提案されている。
For example,
For example, as shown in
しかしながら、近年セルの微細化は進む一方であり、理想的な層内レンズの形成が困難になってきており、また凹凸のある表面構造ではメタル配線の加工が難しく配線の短絡が生じたり、周辺部の段差による塗布むらに起因する光学特性の劣化が問題となっていた。特にセルピッチが2μm以下となるような微細なものも提案されており、この場合には、光電変換部を構成するフォトダイオード部の開口径もセルピッチの半分以下と極めて小さくなってきており、波長600〜800nmの長波長領域の光はこの開口部から光電変換部に到達しにくいという問題がある。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、小型で信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
However, in recent years, the miniaturization of cells has been progressing, and it has become difficult to form an ideal in-layer lens. In addition, it is difficult to fabricate metal wiring with an uneven surface structure, resulting in short circuit of the wiring, Deterioration of optical characteristics due to coating unevenness due to the level difference of the part has been a problem. In particular, a fine one having a cell pitch of 2 μm or less has been proposed. In this case, the opening diameter of the photodiode part constituting the photoelectric conversion part has become extremely small, being half or less of the cell pitch, and has a wavelength of 600 There is a problem that light in a long wavelength region of ˜800 nm is difficult to reach the photoelectric conversion unit from this opening.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that is small and highly reliable by further improving the light collection efficiency even when miniaturized .
そこで本発明では、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記光電変換部の受光領域に開口を有する遮光膜で被覆した固体撮像素子であって、
前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜で覆われており、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された絶縁膜で被覆され、
前記高屈折率膜は、上面が凸レンズ形状をなすように形状加工されていることを特徴とする。
この構成により、開口部が単層構造の高屈折率膜で覆われているため、長波長領域の光も効率よく受光領域に集光することができ、低照度時の感度低下が少ない上、斜め入射光の場合にも、絶縁膜と高屈折率膜との界面で全反射が生じ、入射光の大半がフォトダイオード上に集光される。また形状も簡単であり、小型化をはかることができる。更には絶縁膜表面が平坦化されているため、この上層に配線が形成される場合にもパターン精度の低下を招くことなく形成することができる。
また、チップオンレンズが不要となり、さらなる小型化をはかることができる。
Therefore, in the present invention, a light-shielding film that includes a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, and has an opening in a light receiving region of the photoelectric conversion unit A solid-state imaging device coated with
The opening is covered with a high refractive index film having a columnar single layer structure, and the periphery of the high refractive index film is an insulating film having a refractive index lower than that of the high refractive index film and having a flat surface. Covered ,
The high refractive index film is shaped so that the upper surface forms a convex lens shape .
With this configuration, the opening is covered with a high refractive index film having a single layer structure, so that light in a long wavelength region can also be efficiently collected in the light receiving region, and there is little decrease in sensitivity at low illuminance. Even in the case of oblique incident light, total reflection occurs at the interface between the insulating film and the high refractive index film, and most of the incident light is collected on the photodiode. Further, the shape is simple, and the size can be reduced. Furthermore, since the surface of the insulating film is flattened, even when a wiring is formed in this upper layer, it can be formed without causing a decrease in pattern accuracy.
In addition, a chip-on lens is not required, and further miniaturization can be achieved.
また本発明の固体撮像素子は、前記高屈折率膜が、プラズマCVD法で形成された窒化シリコン膜である。In the solid-state imaging device of the present invention, the high refractive index film is a silicon nitride film formed by a plasma CVD method.
この構成により、屈折率1.9以上の高屈折率膜を得ることができる。 With this configuration, a high refractive index film having a refractive index of 1.9 or more can be obtained.
また本発明の固体撮像素子は、前記遮光膜がタングステン膜を含む。In the solid-state imaging device of the present invention, the light shielding film includes a tungsten film.
この構成により、周辺回路部の配線パターンを兼ねることもでき、遮光性が高く低抵抗の配線パターンを同一工程で形成することができる。 With this configuration, the wiring pattern of the peripheral circuit portion can also be used, and a wiring pattern having a high light shielding property and a low resistance can be formed in the same process.
以上説明したように本発明では、開口部が単層構造の高屈折率膜で覆われているため、長波長領域の光も効率よく受光領域に集光することができ、低照度時あるいは斜め入射光である場合にも、入射光の大半がフォトダイオード上に集光される。また形状も簡単であり、小型化が可能となる。 As described above, in the present invention, since the opening is covered with the high refractive index film having a single layer structure, the light in the long wavelength region can be efficiently condensed on the light receiving region, and it can be used at low illuminance or obliquely. Even in the case of incident light, most of the incident light is collected on the photodiode. In addition, the shape is simple and downsizing is possible.
次に本発明の実施の形態を図1乃至図6に基づいて説明する。図1および2は、本実施の形態の固体撮像素子の断面図および平面図、図3乃至図9はその製造工程図である。なお、以下の実施の形態では、本発明の特徴となる、光電変換部のフォトダイオードと電荷転送部とを備えた半導体基板上の光学系の形成方法を工程順に説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view and a plan view of the solid-state imaging device of the present embodiment, and FIGS. 3 to 9 are manufacturing process diagrams thereof. In the following embodiments, a method for forming an optical system on a semiconductor substrate including a photodiode of a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit, which is a feature of the present invention, will be described in the order of steps.
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
(第1の実施の形態)
この固体撮像素子は、図1および図2に、平面図およびそのA−A断面図を示すように、表面にpウェル、およびn型半導体層が形成されたシリコン基板1表面に、ゲート酸化膜2を介して配列形成される複数の電荷転送電極40(4a、4b)が、ゲート酸化膜2上に所定の間隔で形成された電極間絶縁膜3によって複数の電荷転送電極に分離形成されるようにし、光電変換部PDの受光領域に開口を有する遮光膜7で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜10からなるレンズで覆われており、前記高屈折率膜10の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された酸化シリコン膜からなる絶縁膜8および9で被覆されていることを特徴とするたことを特徴とする。他の領域については、通例の固体撮像素子と同様である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the solid-state imaging device has a gate oxide film formed on the surface of a
この高屈折率膜10はプラズマCVD法によって形成された窒化シリコン膜からなリ、表面が凸形状のレンズを構成しており、その周辺はBPSG膜9で被覆されている。
The high
なお図1に示すように、シリコン基板1には、複数のフォトダイオード30が形成され、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極40が、フォトダイオード30の間に蛇行形状を呈するように形成される。電荷転送電極40によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図示していないが、電荷転送電極40が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈するように形成される。なお、図1においては、電極間絶縁膜3の内、フォトダイオード領域と電荷転送電極40との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
As shown in FIG. 1, a plurality of
なお、pウェルの形成されたシリコン基板1内には、pn接合を備えたフォトダイオード30、電荷転送チャネル、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域が形成され、シリコン基板1表面には、ゲート酸化膜2が形成される。ゲート酸化膜2表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜3と電荷転送電極40が形成される。
なお、図示しないがフォトダイオード部30の表面には薄いp型領域が形成されている。
A
Although not shown, a thin p-type region is formed on the surface of the
電荷転送電極40は、上述したとおりであるが、電荷転送電極40の上面には層間絶縁膜としての、酸化シリコン膜5が形成される。
Although the
固体撮像素子の上方には、フォトダイオード30部分に開口oを形成した遮光膜7が設けられ、さらに必要に応じてカラーフィルタ(図示せず)が設けられる。電荷転送電極40および電極間絶縁膜3を除いて通例のものと同様であるので説明を省略する。また、図1では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、インターライン型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
そしてこの電荷転送電極は、高濃度ドープされたアモルファスシリコンからなる第1層導電性膜のパターン4aと、電極間絶縁膜3を介してこの間に充填され、高濃度ドープされたアモルファスシリコンからなる第2層導電性膜のパターン4bとを、アニールにより多結晶シリコン膜とされたパターン4Sで構成されている。
Above the solid-state imaging device, a
The charge transfer electrode is filled in between the first layer
次にこの固体撮像素子の製造工程について説明する。
まず、図3(a)に示すように、例えば不純物濃度1016原子/cm3程度のp型のウエルを形成したシリコン基板1表面に、電荷転送チャネルとなるn−型のCCD埋め込みチャネルが形成されるとともに素子分離部となるp+型のチャネルストッパを基板表面の所定の領域に形成されたシリコン基板を用意する。そしてこのpウェルの形成されたn型のシリコン基板1表面に、膜厚25〜50nm(望ましくは35nm)の酸化シリコン膜2aと、膜厚50nmの窒化シリコン膜2bと、膜厚10nmの酸化シリコン膜2cを形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。続いてこのゲート酸化膜2上に、SiH4(100%)1000SCCMとPH3(1%:N2希釈)90SCCMとの混合ガスを反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.3μmの高濃度ドープのアモルファスシリコン膜を形成する。このときの基板温度は530℃、成膜圧力は0.60Torrとする。続いて、減圧CVD法により例えば膜厚10nmの酸化シリコン膜5aと膜厚150nmの窒化シリコン膜5bとからなる上部絶縁膜5を形成する。
Next, the manufacturing process of this solid-state image sensor will be described.
First, as shown in FIG. 3A, for example, an n − type CCD buried channel serving as a charge transfer channel is formed on the surface of the
そして、図3(b)に示すように、この上層にレジストパターン(GKR(登録商標))R1を厚さ0.6〜1.2μmとなるように塗布し、フォトリソグラフィにより、所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、図3(b)に示すように、パターン幅0.35μmのレジストパターンR1を形成する。 Then, as shown in FIG. 3B, a resist pattern (GKR (registered trademark)) R1 is applied to the upper layer so as to have a thickness of 0.6 to 1.2 μm, and a desired mask is formed by photolithography. The resist pattern R1 having a pattern width of 0.35 μm is formed as shown in FIG. 3B.
この後、図3(c)に示すように、CHF3とCF4とArとの混合ガス(またはCHF3,C2F6,O2との混合ガス)を用いた反応性イオンエッチングによりレジストパターンR1をマスクとし、上部絶縁膜5をパターニングする。
さらに、図3(d)に示すように、レジストパターンR1を除去する。この後、図3(e)に示すように、この上部絶縁膜5をマスクとして、ゲート酸化膜2の窒化シリコン膜2bをエッチングストッパとして第1層導電性膜4a(アモルファスシリコン膜)をパターニングする。ここではECRあるいはICPなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the resist is formed by reactive ion etching using a mixed gas of CHF 3 , CF 4 and Ar (or a mixed gas of CHF 3 , C 2 F 6 , O 2 ). Using the pattern R1 as a mask, the upper insulating
Further, as shown in FIG. 3D, the resist pattern R1 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 3E, the first
この後、SiH4とN2Oの混合ガスを用いた減圧CVD法により膜厚30nmの酸化シリコン膜(HTO)からなる電極間絶縁膜3を形成する。なおここでは、O3 とTEOS(テトラエトキシシラン)を反応ガスとしたAPCVD(常圧CVD)法、減圧CVD法などを用いてもよい。そして図4(a)に示すように、異方性エッチングにより、垂直方向にのみエッチングを進行させ、電極となる領域の側壁にのみ酸化シリコン膜を残すように、残膜の膜厚が25から50nm程度となるまでエッチングを行う。ウェットエッチングにより表面に残留している酸化シリコン膜をエッチング除去し側壁絶縁膜からなる電極間絶縁膜3を形成する。(ここで電極間絶縁膜としては第1層導電性膜の酸化による酸化シリコン膜を用いてもよいし、酸化による膜と堆積による膜との組み合わせでもよい。)
Thereafter, an interelectrode
この方法によれば、電極間絶縁膜としての絶縁膜のパターンを形成する際に異方性エッチングを用いた側壁残しにより、微細でかつ緻密で高品質の電極間絶縁膜が容易に形成される。従って、解像限界よりも小さな、微細な電極間絶縁膜を有する固体撮像素子を形成することが可能となる。 According to this method, a fine, dense and high-quality interelectrode insulating film can be easily formed by leaving a sidewall using anisotropic etching when forming an insulating film pattern as an interelectrode insulating film. . Accordingly, it is possible to form a solid-state imaging device having a fine interelectrode insulating film smaller than the resolution limit.
そして、図4(b)に示すように、再度、SiH4(100%)1000SCCMとPH3(1%:N2希釈)90SCCMとの混合ガスを反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.8μmの高濃度ドープのアモルファスシリコン膜からなる第2層導電性膜4bを形成する。このときも基板温度は530℃、成膜圧力は0.60Torrとする。
Then, as shown in FIG. 4B, the film is again formed by a low pressure CVD method using a mixed gas of SiH 4 (100%) 1000 SCCM and PH 3 (1%: N 2 diluted) 90 SCCM as a reactive gas. A second
この後、600℃30分または700℃、30秒のRTA熱処理の熱処理を行い、図4(c)に示すように、アモルファスシリコン層をアニールしてドープト多結晶シリコン層4Sを形成する。ここでは第1層の膜厚400nm以上(第1層導電性膜(多結晶シリコン膜)+上部絶縁膜(窒化シリコン膜)=400nm+150nm=550nm)であった。
Thereafter, an RTA heat treatment is performed at 600 ° C. for 30 minutes or 700 ° C. for 30 seconds, and as shown in FIG. 4C, the amorphous silicon layer is annealed to form a doped
さらに図4(d)に示すように、CMPにより、表面の平坦化を行なう。エッチング液としては有機アミンベースのコロイダルシリカ粒を用い、温度で平坦化を行なった。 Further, as shown in FIG. 4D, the surface is flattened by CMP. As an etchant, organic amine-based colloidal silica particles were used, and planarized at a temperature.
この後図5(a)に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、PD開口のパターンをもつ第2のレジストマスクR2を形成する。この、第2のレジストマスクR2には、光電変換部のフォトダイオード領域になる多数のフォトダイオード部形成用開口(PD開口)が一定間隔で2次元的に配列される。 Thereafter, as shown in FIG. 5A, a second resist mask R2 having a PD opening pattern is formed by using a well-known photolithography technique. In the second resist mask R2, a large number of photodiode portion forming openings (PD openings) that become the photodiode regions of the photoelectric conversion portion are two-dimensionally arranged at regular intervals.
続いて、図5(b)に示すように、第2のレジストマスクR2をエッチングマスクにして、PD形成領域を覆う第2層導電性膜4S、酸化シリコン膜2cを反応性イオンエッチング(RIE)で順次にドライエッチングする。ここで、酸化シリコン膜2cのエッチングガスとしては、例えばC4F8を用い、第2層導電性膜を構成するポリシリコンのエッチングガスとしては上述したHBrとO2の混合ガスを用いる。この第2のレジストマスクR2をエッチングマスクにしたPD開口下の第2層導電性膜4Sのエッチング除去で初めて、単層構造の電荷転送電極となる第1層導電性膜4S、第2層導電性膜4Sが所定のピッチで形成されることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the second resist mask R2 is used as an etching mask, and the second layer
続いて、図5(c)に示すように、周知のアッシング法で第2のレジストマスクR2を除去し、窒素ガス雰囲気で900℃のアニール処理を施す。このアニール処理で、シリコン基板1中のリン不純物の活性化と注入損傷の回復を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the second resist mask R2 is removed by a well-known ashing method, and an annealing process is performed at 900 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. This annealing treatment activates phosphorus impurities in the
このようにして、シリコン基板1のpウェルとn型拡散層(図示せず)とでフォトダイオードが形成される。
In this manner, a photodiode is formed by the p-well of the
このようにして、電荷転送電極をもつ固体撮像素子本体部が形成される。 In this way, a solid-state image sensor body having a charge transfer electrode is formed.
この後、PD開口の形成されたシリコン基板1に、順次酸化シリコン膜6a、反射防止膜としての窒化シリコン膜6bを形成し、これをパターニングした後、更に絶縁膜としての酸化シリコン膜6cを形成する。この後密着性膜としてのチタンナイトライド(図示せず)を介して図6(a)に示すように、遮光膜として膜厚200nmのタングステン膜7を形成する。
Thereafter, a
さらに、図6(b)に示すように、この上層に遮光膜に開口を形成するためのレジストパターンR4を形成する。
この後、図6(c)に示すように、CF4またはSF6を用いたRIE法によりタングステン膜および酸化シリコン膜6cをエッチングし、受光領域oを形成する。
Further, as shown in FIG. 6B, a resist pattern R4 for forming an opening in the light shielding film is formed in the upper layer.
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the tungsten film and the
そして、図6(d)に示すように、アッシングによりレジストR4を除去する。 Then, as shown in FIG. 6D, the resist R4 is removed by ashing.
この後、表面に酸化シリコン膜8を形成した後、図7(a)に示すように、プラズマCVD法により屈折率1.9程度の窒化シリコン膜を膜厚1.0〜1.2μm程度に成膜し、高屈折率膜10を形成する。
Thereafter, after a silicon oxide film 8 is formed on the surface, a silicon nitride film having a refractive index of about 1.9 is formed to a thickness of about 1.0 to 1.2 μm by plasma CVD as shown in FIG. A high
さらに、図7(b)に示すように、高屈折率膜を柱状体に成形するためのレジストパターンR5をこの上層に形成する。 Further, as shown in FIG. 7B, a resist pattern R5 for forming a high refractive index film into a columnar body is formed in this upper layer.
そしてさらに、図7(c)に示すように、このレジストパターンR5をマスクとして高屈折率膜を柱状体に成形する。 Further, as shown in FIG. 7C, a high refractive index film is formed into a columnar body using the resist pattern R5 as a mask.
この後図8(a)に示すように、アッシングによりレジストパターンR5を除去する。
そして図8(b)に示すように、膜厚100nm程度の酸化シリコン膜からなる絶縁膜11を形成した後、膜厚1.0μm程度のBPSG膜9を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 8A, the resist pattern R5 is removed by ashing.
Then, as shown in FIG. 8B, after forming an insulating
この後図8(c)に示すように、CMPにより表面の平坦化をはかる。 Thereafter, as shown in FIG. 8C, the surface is flattened by CMP.
さらに図9(a)に示すように、再度プラズマCVD法により窒化シリコン膜10を形成する。
そして図9(b)に示すように、フォトリソグラフィにより円形状にレジストパターンを形成し、この後170℃程度に加熱し、このレジストパターンR6を半球状に成形して硬化させる。
最後にこのレジストパターンR6と窒化シリコン膜とが同一のエッチング速度となるようなエッチング条件でエッチバックを行い、半球状の凸部をもつ高屈折率膜を形成する。
このようにしてレンズが一体化された柱状の高屈折率膜を形成する。
Further, as shown in FIG. 9A, a
Then, as shown in FIG. 9B, a resist pattern is formed in a circular shape by photolithography, and then heated to about 170 ° C., and the resist pattern R6 is shaped into a hemisphere and cured.
Finally, etch back is performed under etching conditions such that the resist pattern R6 and the silicon nitride film have the same etching rate, thereby forming a high refractive index film having hemispherical convex portions.
In this way, a columnar high refractive index film in which lenses are integrated is formed.
また、以後の工程において、更に、カラーフィルタ、集光用のマイクロレンズ等を形成しても良い。 In subsequent steps, a color filter, a condensing microlens, or the like may be further formed.
なお本実施の形態では、高屈折率膜表面を凸状に形成しチップオンレンズを兼ねるようにしたが、図8(c)に示したように表面の平坦化を行なった状態で、上部に絶縁膜およびカラーフィルタ、マイクロレンズを形成するようにしてもよい。 In the present embodiment, the surface of the high refractive index film is formed in a convex shape so as to serve also as a chip-on lens. However, as shown in FIG. An insulating film, a color filter, and a microlens may be formed.
このようにして高屈折率膜が受光部に形成され、集光効率の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
また表面が平坦で、配線の形成も容易であり、製造が容易で信頼性の高いものとなっている。
また、一連の製造工程が効率化され製造コストの低減が容易になる。
In this way, the high refractive index film is formed on the light receiving portion, and it is possible to provide a solid-state imaging device with high light collection efficiency.
Further, the surface is flat, the wiring can be easily formed, and the manufacturing is easy and the reliability is high.
In addition, a series of manufacturing processes is made efficient, and manufacturing costs can be easily reduced.
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。
前記第1の実施の形態において図6(c)に示した遮光膜としてのタングステン膜7のエッチング後、この工程でマスクとして用いたレジストパターンR4を酸素プラズマまたは酸素ラジカルによるアッシングにより収縮させ、若干大きめの開口Oを有するレジストパターンR5‘を形成する(図10(a))。
そしてこのレジストパターンR5‘を残したまま同様にスピンコート法により窒化シリコン膜10を形成する(図10(b))。
この後レジストパターンR5‘を除去することにより、開口部にのみ高屈折率膜のパターンを形成する(図11(a))。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
After the etching of the
Then, the
Thereafter, the resist pattern R5 ′ is removed to form a pattern of a high refractive index film only in the opening (FIG. 11A).
この後図11(b)に示すように、高屈折率膜のパターンの周囲に塗布法によりSOG膜12を形成し、表面の平坦化を行なう。また、エッチバックによって平坦化してもよい。
この方法は、受光領域を規定するために遮光膜への開口部の形成に用いられるレジストパターンを残した状態でそのまま自己整合的に高屈折率膜のパターンを形成しているため、パターンのあわせずれを生じることなく形成することができる上、工数が簡略化され、高精度で信頼性の高い実装構造を得ることができる。また、BPSG膜を用いることにより、平坦化のための熱処理温度をより低温化することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 11B, the SOG film 12 is formed around the pattern of the high refractive index film by a coating method, and the surface is flattened. Further, it may be planarized by etch back.
In this method, the pattern of the high refractive index film is formed in a self-aligning manner without changing the resist pattern used for forming the opening in the light shielding film in order to define the light receiving region. In addition to being able to be formed without deviation, the number of steps is simplified, and a highly accurate and reliable mounting structure can be obtained. Further, by using the BPSG film, the heat treatment temperature for planarization can be further lowered.
以上の実施の形態では、光電変換で発生する電荷が電子の場合について説明しているが、電荷が正孔の場合でも本発明は同様に適用できる。但し、この場合には、上述した不純物の導電型を全て逆にすればよい。また、上記の実施の形態ではゲート酸化膜はONO構造の場合について説明しているが、酸化シリコン膜のみで構成してもよい。
また前記実施の形態では、電極を形成する導電性膜としてドープトアモルファスシリコン層をアニールすることによって形成したドープトポリシリコン膜を用いたが、ノンドープのアモルファスシリコン層を成膜し、成膜後ドーピングを行なうようにしてもよい。
また、スピンコート法によるSOGだけでなく、高密度プラズマCVD法により酸化シリコン膜を形成し、CMPにより平坦化してもよい。
In the above embodiment, the case where the charge generated by photoelectric conversion is an electron has been described, but the present invention can be similarly applied even when the charge is a hole. However, in this case, all the conductivity types of the impurities described above may be reversed. In the above embodiment, the gate oxide film is described as having an ONO structure. However, the gate oxide film may be formed of only a silicon oxide film.
In the above embodiment, a doped polysilicon film formed by annealing a doped amorphous silicon layer is used as a conductive film for forming an electrode. However, after forming a non-doped amorphous silicon layer, Doping may be performed.
Further, not only SOG by spin coating but also a silicon oxide film may be formed by high-density plasma CVD and planarized by CMP.
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内において、適宜可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately made within the scope of the technical idea of the present invention.
以上、説明したように本発明の固体撮像素子は、微細化に際しても集光効率を高めることができ、小型化が可能でかつ、製造が容易であることから、デジタルカメラ、携帯電話などに用いられる小型の撮像素子として極めて有効である。 As described above, the solid-state imaging device of the present invention can increase the light collection efficiency even when miniaturized, and can be miniaturized and easily manufactured. It is extremely effective as a small-sized image sensor.
1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3 電極間絶縁膜
4a 第1層導電性膜
4b 第2層導電性膜
5 絶縁膜
6 遮光膜
R1 レジストパターン
R2 レジストパターン
R3 レジストパターン
R4 レジストパターン
R5 レジストパターン
R6 レジストパターン
10 高屈折率膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜で覆われており、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された絶縁膜で被覆され、
前記高屈折率膜は、上面が凸レンズ形状をなすように形状加工されていることを特徴とする固体撮像素子。 Solid-state imaging comprising: a photoelectric conversion unit; and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, and covering the light receiving region of the photoelectric conversion unit with a light shielding film having an opening An element,
The opening is covered with a high refractive index film having a columnar single layer structure, and the periphery of the high refractive index film is an insulating film having a refractive index lower than that of the high refractive index film and having a flat surface. Covered ,
The high-refractive index film is processed so that the upper surface forms a convex lens shape .
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