JPH03147366A

JPH03147366A - 固体撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JPH03147366A
Application number: JP1286842A
Authority: JP
Inventors: Yoshikimi Morita; 盛田　由公; Toshihiro Kuriyama; 俊寛栗山; Hiroshi Oishi; 浩大石; Koji Tanaka; 浩司田中; Shigenori Matsumoto; 松本　茂則
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1991-06-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は固体撮像装置の製造方法、特に光吸収膜の形成
方法に関するものである。

従来の技術一般に固体撮像装置は光電変換素子の受光面に投影され
た被写体像による信号電荷を、マトリックス状に配列し
た感光画素部において、サンプリングし、この信号電荷
を電荷転送部によって転送し、画像信号として外部モニ
ター等に出力するものである。光電変換によって基盤中
に発生した信号電荷は、各画素間で分離される必要があ
る。この場合、各画素間が光学的にも完全に分離されて
いることが必要である。

固体撮像素子は、半導体基盤中に形成された光電変換素
子部と電荷転送部、光電変換素子部と電荷転送部を電気
的に分離するための分離拡散層が形成されており、半導
体基盤上にはゲート酸化膜を介して転送電極、さらに上
面に酸化膜を介して光電変換素子部以外の領域に入射す
る光を遮光するためのアルミニュウムやアルミニュウム
シリサイド等の遮光膜が形成され、最後に保護膜が、半
導体基盤全面に形成されている。

しかし、このような構成の固体撮像装置では光電変換素
子部の窓に斜め方向から入射した光は、半導体基盤表面
で反射し、遮光膜下層の膜中を通って遮光膜の裏面部で
再度反射され、光電変換素子部以外の領域に入射する。

半導体基盤中に入射した光によって半導体基盤中に発生
した電荷が、直接または拡散によって転送され、画像信
号として出力されると、画像上にスミアと呼ばれる現像
が発生する。

スミアは固体撮像素子が光学的に十分分離されていない
ために生じる現象である。

スミアを低減するためには、光が入射する光電変換素子
部の受光窓の開口を狭くすればよいが、固体撮像装置の
感度は受光窓の開口幅に比例しているため有効な手段で
はない。このため高融点金属層と転送電極間に、十分な
厚さを持つ絶縁膜と燐（Ｐ）を含んだ絶縁層を形成する
方法（特開昭６４−６４３５５）が提案されている。

第４図に上記従来の発明を説明する固体撮像装置の断面
図を示す。半導体基盤１表面に光電変換素子部２と電荷
転送部３、及び光電変換素子部２と電荷転送部３を電気
的に分離する分離拡散層４を形成し、半導体基盤１上に
ゲート酸化膜５を介して転送電極膜６を形成し、転送電
極膜６の表面層に薄い酸化膜を形成する。次に半導体基
盤１全面に厚い酸化膜７を形成した後、酸化膜８表面に
燐を添加・拡散して燐拡散層９を形成する。この後、モ
リブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）等の高融点金属層１０
が電荷転送部３を覆うように形成し、その後光電変換素
子部２上に受光窓１１を形成する。

さらに、素子保護膜の酸化膜１２を形成し、酸化膜１２
表面に燐拡散層１３を形成した後、アルミニュウムやア
ルミニニウムシリサイドの遮光膜パターン１４を上面に
形成し、最後に、保護絶縁膜１５を半導体基盤１全面に
堆積する。

しかし、上記従来技術の構成では、高融点金属層１０と
してモリブデンシリサイドを用いるため光の反射率が高
い。このため高融点金属層１０と転送電極層６の間に十
分に厚い酸化膜８と燐拡散層９を形成した場合、光電変
換素子部２に斜め方向から入射した光１５は半導体基盤
１表面で反射した後、高融点金属層１０裏面で反射され
、光電変換素子部２以外の領域に入射してスミア発生の
銹因となる。また、遮光膜パターン１３に直接入射する
光１５は一部透過し、光電変換素子部３以外の領域に到
達してスミアの原因となっている。

これは遮光膜パターン１３を透過した光が高融点金属層
１０表面に入射し、乱反射されて高融点金属層１，０の
上層に形成された酸化膜１２中を、乱反射された光が伝
搬し光電変換素子部３以外の領域に到達し、スミアを発
生させる。

このような問題点を解決する方法として光電変換素子部
上に光吸収膜を形成した後、光吸収膜上に遮光膜を形成
する（特開平１−１０７５６７）方法が有効な手段であ
ることが知られている。

第５図に光電変換素子上に光吸収膜を持つ素子の断面図
を示す。

ｐ型ウェル層２０を形成したｎ型半導体基盤２１表面に
光電変換素子部２２と電荷転送部２３及び光電変換素子
部２２と電荷転送部２３を電気的に分離する分離拡散層
２４を形成し、その上にゲート酸化膜２５と転送電極膜
２６を形成した後、半導体基盤２２全面上に薄い酸化膜
２７とを形成する。さらに半導体基盤２０全面に厚い酸
化膜２８を形成した後、シリコン酸化膜や酸化マグネシ
ュウム中にニッケル（Ｎｉ）微粒子を３０体積％含有し
てなる光吸収膜２９と光吸収膜２９上に直接遮光膜３０
を形成した後、保護膜として酸化膜３１を形成する。

発明が解決しようとする課題しかし、上記従来技術の構成では、光吸収膜２９の膜厚
０．１μｍ−１，０μｍであって酸化膜や酸化マグネシ
ュウム中にニッケルの微粒子を含ませるため０．１μｍ
の薄い酸化膜を用いた場合、酸化膜表面にあれが生じ、
薄い酸化膜を用いるため光の吸収率が下がり信頼性が低
下すると言う欠点がある。

また吸収率を上げるために１．０μｍの膜を用いた場合
、光吸収膜２９上に形成された遮光膜３０が固体搬像素
子内の配線層や周辺回路とのコンタクト部で半導体基盤
２０と直接コンタクトを取るように設計されていること
から、遮光膜３０と半導体基盤２０とのコンタクト部分
では遮光膜３０下層部の膜厚とコンタクト窓幅の比（ア
スペクト比）が大きくなってしまい遮光膜の断切れを起
こしてしまう。断切れが起こった場合、素子の電気的特
性に悪影響を及ぼす事はもちろん、断切れ部から入射し
た光が、断切れ部近辺の光電変換素子部２２以外の領域
に到達し、スミアを発生させ素子の信頼性を低下させる
。

また、コンタクト部では遮光膜３０にアルミニュウムや
アルミニュウムシリサイドが用いられるため、コンタク
ト部でのコンタクト抵抗が大きくなると言う欠点がある
。

さらに、上記従来の構成では光吸収膜２９として酸化膜
や酸化マグネシュウムに金属を含ませるがマグネシュウ
ムは素子形成の上で汚染源になり素子の信頼性が低下す
る。

また酸化膜や酸化マグネシュウムにニッケルを含ませる
方法としてはＣＶＤ形成、イオン注入、ｓｐｉｎ−ｏｎ
−ｇｌａｓｓに含有する方法などが考えられるがＣＶＤ
形成は光吸収膜２９のマグネジニウムが汚染源になる。

また光吸収膜に含有されたニッケルを安定的に生成でき
るようなガスの入手が困難である。

イオン注入による形成方法では酸化膜の表面層にしかイ
オンが注入されないためニッケルを均一に含有した厚い
層を作ることができない。

スピンコードで形成する場合、ニッケルの含有体積が３
０体積％と非常に多いため表面あれが生じたり、膜厚を
厚くすると酸化膜にワレが生じる。

またスピンコード時に、ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓに
含有した金属が基盤周辺に集まり、基盤内部で金属の含
有濃度にばらつきがでるため、吸収率が場所によって異
なってしまう。

このように酸化膜にニッケルを３０体積％含有すること
を安定的に形成することは困難であり、光吸収膜２９を
形成する工程が複雑で、素子の信頼性を低下させること
になる。

本発明の目的は、上記課題を解決するもので、光電変換
素子部に斜めより入射する光や遮光膜を透過して入射す
る光が、光電変換素子部以外の領域に入射することを防
ぐと同時に、光吸収膜の形成工程が簡単で再現性がよく
安定した膜が均一に形成でき、薄い膜厚でも十分な光吸
収率をもち、さらにコンタクト部での断切れが生じず、
また、半導体基盤とのコンタクト抵抗を低くできる固体
撮像装置の製造方法を提供するものである。

課題を解決するための手段、１−記問題点を解決するために、本発明は半導体基盤
表面に光電変換素子部と電荷転送部と、前記光電変換素
子部と前記電荷転送部を分離する拡散分離層を形成し、
前記半導体基盤上にゲート絶縁膜と転送電極膜を形成し
、転送電極膜の所定の位置をエツチング除去し、その上
に絶縁膜を形成し、絶縁膜の所定領域をエツチング除去
して半導体基盤を露呈させた後、窒化チタニュウム膜と
遮光膜を形成し、窒化チタニュウム膜と遮光膜の２層膜
の所定領域を一度にエツチングする。

また、半導体基盤表面に光電変換素子部と電荷転送部と
拡散分離層とゲート絶縁膜と転送電極膜を形成（７、転
送電極膜の所定の位置をエツチング除去し、絶縁膜を形
成し、絶縁膜の所定領域をエツチング除去して基盤を露
呈させた後、チタニュウム膜と窒化チタニュウム膜と遮
光膜を形成し、前記チタニュウム膜と窒化チタニ二つム
膜と遮光膜の３層膜の所定領域を一度にエツチングする
。

また、半導体基盤表面に光電変換素子部と電荷転送部と
拡散分離層とゲート絶縁膜と転送電極膜を形成し、転送
電極膜の所定の位置をエツチング除去し、絶縁膜を形成
し、絶縁膜の所定領域をエツチング除去して基盤を露呈
させた後、基盤上にチタニュウム膜と窒化チタニコウム
膜と遮光膜を外気にさらすことなく連続的に形成し、チ
タニュウム膜と窒化チタニュウム膜と遮光膜の３層膜の
所定領域を一度にエツチングする。

作用本発明は光吸収層に窒化チタニュウム膜と遮光膜の２層
、またはチタニュウム膜とＷＥ化チタニュウム膜と遮光
膜の３層構造を用いることで斜めより入射する光や遮光
膜を透過した光によるスミアの発生を防止するとともに
、同一スパッタ装置内で光吸収膜と遮光膜が形成できる
ので光吸収膜の形成工程が簡単で再現性よく安定した膜
が形成でき、薄い膜でも十分な光吸収率をもち、さらに
コンタクト部のアスペクト比が小さくできるので光吸収
膜や遮光膜の断切れが生じない。コンタクト抵抗も小さ
くできる。

実施例第１図に本発明の第１の実施例である固体撮像装置の製
造方法の工程断面図を示す。

第１図に沿って本発明の詳細な説明する。

半導体基盤５０としてｎ型（１００）抵抗率２０Ω・ｃ
ｒｎ−３０Ω・ｃｍのシリコンウェハを用いる。

まず、半導体基盤５０上にイオン注入のマスクとして約
０．０２μｍの熱酸化膜を形成した後、たとえば加速電
圧１００ＫｅＶ、注入量３．４×ｌＱ目ｃｒｒ＋−２で
ボロンイオンを注入し、アニールしてボロンを活性化し
てｐ型ウェル層５２を形成する。次に熱酸化膜５１上に
充電変換素子部５３の領域を窓開けしたレジストパター
ンを形成し、このレジストパターンをマスクに、たとえ
ば加速電圧１６０ＫｅＶ、注入量２．９　Ｘ　１０１２
＞−２でリンイオンを注入し、光電変換素子部５３を形
成する。同様にして電荷転送部５４の領域を窓開けした
レジストパターンをマスクに、たとえば、加速電圧１０
０ＫｅＶ、注入量３．４　Ｘ　１０１２ｃｍ−２でリン
イオンを注入し電荷転送部５４を形成する。

さらに同様に光電変換素子部５３のｎ型不純物層と電荷
転送部５４のｎ型ウェル層との間に素子分離用のｐ゛　
不純物層５５を形成する。ごの後、レジストパターンを
除去し、さらに熱酸化膜をウェットエツチングで除去す
る（第１図（ａ））。

次に半導体基盤５０全面にゲート酸化膜５６として約０
．１μｍ厚の熱酸化膜を形成した後、転送電極５７とし
てＣＶＤを使って約０．３μｍ厚のポリシリコン膜を形
成する。この後、転送電極５７になる領域にレジストパ
ターンを形成し、レジストパターンをマスクにポリシリ
コンをエツチングして、ポリシリコン電極パターンを形
成する。この後、レジストパターンを除去し、ポリシリ
コンの表面を０．１５μｍ−０，３μｍ厚程度熱酸化し
酸化膜５８を形成する。

次に半導体基盤５０全面上に膜厚０．２μｍ　−〇、５
μｍのＣＶＤ絶縁膜５９を形成する。ここでは約０．３
μｍで実施した（第１図（ｂ））。

次にＣＶＤ絶縁膜５９上に固体撮像装置の周辺回路部（
領域■）等で半導体基盤５０とコンタクトする部分を窓
開けしたレジストパターンを形成した後、反応性イオン
エツチングを用いてＣＶＤ絶縁膜５９、および下層の酸
化膜５８をエツチング除去して基盤５０面を露呈する。

この後、レジストパターンを除去する。

次にチタニュウムターゲソトを、ガスに窒素（Ｎ２）と
アルゴン（Ａｒ）の混合ガス（Ｎ２／Ａｒ＝７０／３０
、ガス圧力１０　ｒｒ＋Ｔｏｒｒでスパッタして膜厚的
０．１μｍの窒化チタニ、ウム膜６０を半導体基盤５０
全面に形成する。

ここでは窒化チタニュウｂ膜６０の膜厚を０，１μｍで
用いた例を示したが０．０３μｍ−＝０．２７ｚｍの膜
厚であればよい。

次に窒化チタニュウム＠６０上にスパッタ法を用いてア
ルミニュウムシリサイド（アルミニュウム中にシリコン
を約１％含有）の遮光膜６１を０．５μｍ−１，０μｍ
の厚さに形成する（第１図（Ｃ））。

この後、遮光膜６１上にフォトレジストを塗布。

露光、現像して余分な光が入射しないようにするための
領域にレジストパターンを形成する。

次に、窒化チタニュウム膜６０とアルミニュウムシリサ
イドの遮光膜６１の両層を同時に反応性イオンエツチン
グを用いてエツチングし遮光膜パターン６１ａを形成す
る。

最後に、半導体基盤５０全面に表面保護膜６２としてプ
ラズマＣＶＤ法でプラズマシリコン酸化膜またはプラズ
マオキシナイトライド膜を膜厚的０．４μｍ堆積する（
第１図（ｄ））。

以−１−のように、本発明で用いる窒化チタニュウム膜
６０では、膜厚が薄くなれば窒化チタニュウム膜６０表
面での光の吸収率は増加し、スミアの発生を抑え、さら
に半導体基盤５０に与えるストレスをも小さくできるた
め、素子特性の信頼性が上がる。

また半導体基盤５０表面とのコンタクト部分での窒化チ
タニュウム膜６０は剥離しにくくなるが、コンタクト抵
抗が大きくなってしまうということはあるが従来用いら
れているアルミニニウムシリサイドと比較するとまった
く問題なく使用できる。

膜厚が厚くなれば、逆に反射率が増加し、膜の剥離が生
じ易く、半導体基盤５０に与えるストレスも大きくなる
。この反面、コンタクト抵抗は小さくなる。

このように窒化チタニュウム膜６０の膜厚は素子特性を
左右するもので、窒化チタニュウム膜６０の膜厚が０．
０３μｍ以下ではスパッタによる膜形成が均一に行われ
ず、素子の信頼性を低下さぜる。０．２μｍ以上では膜
の剥離が顕著になるため素子形成の歩留りが低下する。

このような理由から膜厚としては０．１μｍを用いるこ
とが最適である。

また本発明では、窒化チタニュウム膜６０とアルミニュ
ウムシリサイドの遮光膜６１は同一スパッタ装置のチャ
ンバー内で連続的に形成することができる。

すなわち、窒化チタニュウム膜６０はチタニュウムター
ゲットをアルゴンと窒素の混合ガスでスパッタ形成した
後、同一チャンバー内にあるアルミニュウムシリサイド
ターゲットの下に半導体基盤５０を移動し、アルミニュ
ウムシリサイドの遮光膜６１をアルゴンガスでスパッタ
形成する。

実施例では膜厚的０．８μｍのアルミニュウムシリサイ
ドを用いているが、この膜厚は配線の信頼性と遮光膜と
しての信頼性を相互に満足するような値になるように選
んでいる。

光吸収膜と遮光膜のエツチングでは、窒化チタニュウム
膜６０とアルミニュウムシリサイドの遮光膜６１を同時
にドライエツチングするために、ＲＦパワー約２５０Ｗ
、ガス圧力２Ｑ　Ｑ　ｍＴｏｒｒ、ガス種とガス流量は
トリクロロはう素（ＢＣｌ２）２０ｓｃｃｒｎと塩素（
Ｃ１’ｚ）７０ｓｅｃｍとトリクｏｏメタ７　（ＣＤＣ
ｌ２）１０ｓｅｃｍと窒素（Ｎ２　）５０ｓｅｃｍの混
合ガスを用いて、平行平板型プラズマエツチング装置で
行うと、窒化チタニュウム膜６０の端部と上層のアルミ
ニニウムシリサイドの遮光膜６１端部がほぼ一致するよ
うにエツチングされ、セルフアライメントで窒化チタニ
ュウム膜６０と遮光膜６１のパターンを形成することが
できる。

以上のようにして形成された固体撮像素子は、窒化チタ
ニュウム膜６０が従来の高融点金属層、例えばモリブデ
ンシリサイドと比較して反射率が低いため（吸収率が高
い）光電変換素子部５３のｎ型不純物層に斜めより入射
した光６３が半導体基盤５０で反射されて窒化チタニュ
ウム［６０に入射しても、光の大部分を窒化チタニュウ
ム膜６０が吸収する（アルミニュウムに比べて反射率は
２０％程度、モリブデンシリサイドはアルミニュウムに
比べて９０％程度）ため、光電変換素子部５３のｎ型不
純物層以外の領域に入射される光が低減され、スミアの
発生が抑えられる。

また、窒化チタニュウム膜６０が遮光膜６１と接して形
成されているため、アルミニニウムシリサイドからなる
遮光膜６１に直接入射し、透過した光６４が窒化チタニ
二つム膜６０で吸収され光電変換素子部５３のｎ型不純
物層以外の領域に入り込むことがなくなるため、スミア
の発生が抑えられる。

さらに、従来技術では高融点金属層上に絶縁膜を形成し
た後、遮光膜を形成するため、固体撮像装置内部に入射
してきた光が転送電極に到達するまでに通過する各薄膜
層で反射されたり、層内を光が伝搬できる厚い層が形成
されている。これに対して、本発明の固体撮像装置では
転送電極５７から遮光膜６１までの厚さが薄く形成され
ているので、入射光によるスミアの発生が低減できる。

また、周辺回路部で遮光膜６１のコンタクトを取る場合
、従来の技術では遮光膜下層の膜全膜厚が約２．０μｍ
程度必要になるのに対して、本発明では約１．０μｍと
半分の膜厚ですむためアスペクト比が半分になり、コン
タクト部に形成された遮光膜６１の断切れが起こり難く
、素子の信頼性が向上する。よって断切れ部から入射し
て来る光が転送電極に回り込みスミアを発生することが
防止できる。

第２図に本発明の第２の実施例である固体撮像装置の製
造方法の工程断面図を示す。

第２図に従って本発明の詳細な説明する。

半導体基盤５０としてｎ型（１００）抵抗率２０Ω−ａ
ｍ−３０Ω’Ｃｍのシリコンウニハラ用い、半導体基盤
５０上にイオン注入のマスクとして約０．０２μｍの熱
酸化膜を形成した後イオン注入でｐ型ウェル層５２、光
電変換素子部５３、電荷転送部５４と素子分離用のｐ゛
不純物層５５を形成する。この後、レジストパターンを
除去し、さらに熱酸化膜をウェットエツチングで除去す
る（第２図（ａ））。

次に半導体基盤５０全面にゲート酸化膜５６として約０
．１μｍ厚の熱酸化膜を形成した後、転送電極５７とし
て（、ＶＤを使って約０．３μｍ厚のポリシリコン膜を
形成する。この後レジストパターンを形成し、レジスト
パターンをマスクにポリシリコンをエツチングしてポリ
シリコン電極パターン５７ａを形成し、レジストパター
ンを除去する。

この後、ポリシリコンの表面を０．１５μｍ０．３μｍ
厚程度熱酸化し酸化膜５８を形成する。

さらに、膜厚０，２μｍ−０，５μｍのＣＶＤ絶縁膜５
９を形成する（第２図（ｂ））。

次にＣＶＤ絶縁膜５９上に固体撮像装置の周辺回路部（
領域Ｉ）等で半導体基盤５０とコンタクトする部分を窓
開けしたレジストパターンを形成した後、反応性イオン
エツチングを用いてＣＶＤ絶縁膜５９および下層の酸化
膜５８をエツチング除去して半導体基盤５０面を露呈す
る。この後、レジストパターンを除去する。

以上の構成については第１の実施例の構成と同じである
。

次にチタニュウムターゲントをアルゴン（Ａｒ）ガス、
ガス圧力１０ｍＴｏｒｒでスパッタしてチタニュウム膜
８０を０．０１μｒｎ＝０．１μＩ堆積する。

チタニュウム膜８０を０．０２μｍ程度堆積した地点で
スパッタチャンバー内に窒素ガスを入れ始め窒素（Ｎ２
　）　トアルゴン（Ａｒ）の混合ガス比がＮ２／　Ａ、
　ｒ　＝　７０　／　３０、ガス圧力Ｉ　Ｑ　ｍＴｏｒ
ｒでチタニュウムターゲットをスパッタして膜厚約０゜
０３μｍ−０，２μｍの窒化チタニュウム膜８１を形成
する。

さらに同一チャンバーで窒素ガスを停止した後、アルミ
ニュウムシリサイドターゲット下に半導体基盤５０を移
動させ、アルゴンガスで連続的にスパッタし窒化チタニ
ュウム膜８１上にアルミニュウムシリサイド（アルミニ
ュウム中にシリコンを約１％含有）の遮光膜８２を０．
５μｍ−１，，０μｍの厚さに形成する（第２図（Ｃ）
）。

この後、遮光膜８２上にフォトレジストを塗布、露光、
現像して余分な光が入射しないようにする領域にレジス
トパターンを形成する。

次に、チタニュウム膜８０と窒化チタニュウム膜８１と
アルミニニウムシリサイドの遮光膜８２の全層を、同時
に反応性イオンエツチングを用いてエツチングし遮光膜
パターン８２ａを形成する。

最後に、半導体基盤５０全面に表面保護膜８３としてプ
ラズマＣＶＤ法でプラズマシリコン酸化膜またはプラズ
マオキシナイトライド膜を膜厚約０．４μｍ堆積する（
第２図（ｄ））。

以上のように本発明ではチタニュウム膜８０、窒化チタ
ニュウム膜８１とアルミニュウムシリサイドでなる遮光
膜８２が連続的に外部に取り出すことなく形成すること
ができるため、従来の種々の製造方法を用いる場合より
工程の簡略化を図ることができ、またスパッタというき
わめて安定的な工程のため信頼性の高い素子を作ること
ができる第１の実施例で述べたように窒化チタニュウム膜８１の
使用膜厚が薄くなれば窒化チタニュウム膜８１での光の
反射率は減少しスミアの発生を抑え、半導体基盤５０に
与えるストレスをも小さくできるため素子特性の信頼性
が上がる。

また基盤５０表面とコンタクトする部分での窒化チタニ
ュウム膜８１は剥離しにくくなるが、コンタクト抵抗が
大きくなってしまう。

使用膜厚が厚くなれば逆に反射率が増加し、膜の剥離が
生じ易く、半導体基盤５０に与えるストレスも大きくな
る。この反面コンタクト抵抗は小さくなってしまう。

しかし、チタニュウム膜８０は使用膜厚が薄い場合には
、膜が剥離し難く、半導体基盤５０に与えられるストレ
スが小さくなり、コンタクト部でのリーク電流が小さく
できるが、コンタクト抵抗は大きくなる。

チタニュウム膜８０の光吸収率はアルミニュウムに対し
て５０％程度であるが、モリブデンシリサイドのような
高融点金属より吸収率は高い。

逆に膜厚が厚い場合には膜はがれが生じ易く、半導体基
盤５０に与えられるストレスが大きくなるが、コンタク
ト抵抗は小さくなる。

この両膜を適当に組み合わせることで、剥離がなく、半
導体基盤５０に与えるストレスが小さく、コンタクト抵
抗の小さい光吸収膜が形成できる。

第３図に第２の実施例で窒化チタニ二つムの膜厚８１を
０．１μｍ一定としチタニュウム膜８０の膜厚を変化さ
せたときのコンタクト抵抗値の関係を示す。

チタニュウム膜厚が′０′の時はシリコン基盤５０に直
接窒化チタニュウム膜８１がコンタクトしている場合を
示している。

このことからチタニュウム膜６０のコンタクト抵抗は０
．０２μｍ以上で飽和しその値は窒化チタニａウム膜８
１の場合の約１００分の工程度である。

この結果より、薄い窒化チタニュウム膜８１を用いた場
合に発生するコンタクト抵抗が大きくなるという欠点を
、チタニュウム膜８０と窒化チタニュウム膜８１の２層
構造の光吸収膜を用いる事によって完全に解決すること
ができる。

また、窒化チタニュウム膜８１とチタニュウム膜８０の
２層構造にすることによって光の反射率を低く抑え、ス
ミアが少なく、膜の剥離がなく、基盤に与えるストレス
が小さく、コンタクト抵抗の小さい固体撮像装置が形成
できる。

本発明でチタニュウム膜８０と窒化チタニュウム膜８１
とアルミニュウムシリサイドでなる遮光膜８２を同時に
ドライエツチングするのに、ＲＦパワー約２５０Ｗ、ガ
ス圧力２００ｍＴｏｒｒ、ガス種とガス流量はトリクロ
ロはう素（ＢＣ４！ａ）２０ｓｃｅｍと塩素（Ｃ１２）
７０ｓｅｃｍとト・リクロロメタ”　（ＣＨＣｌ、＋　
）１０ｓｃｅｍと窒素（Ｎ２　）５０ｓｅｃｍの混合ガ
スを用いて、平行平板型プラズマエツチング装置で行う
と、チタニュウム膜８０の端部と窒化チタニュウム膜８
１の端部と上層のアルミニュウムシリサイドの遮光膜８
２端部がほぼ一致した形状にエツチングされセルフアラ
イメントでチタニュウム膜８０と窒化チタニュウム膜８
１と遮光膜８２のパターンを形成することができる。

従来ではウェハ内での堆積膜厚のばらつきやエツチング
の面内ばらつきが、遮光膜と吸収膜で異なり素子の信頼
性を低下させたり、さらには歩留り低下をもたらしてい
たが本発明によって信頼性の高い固体撮像装置が大量に
生産できるようになった。

第２の実施例で形成された固体撮像素子は、前記第１の
実施例で説明した効果と同じ効果すなオ）ち、光電変換
素子部５３のｎ型不純物層に斜めより入射した光が反射
され光電変換素子部５３以外の領域に入射される光を低
減でき、遮光膜を透過し転送電極に入射しようとする光
も低減されスミアの発生を防止できる。

さらに、第１の実施例で示したように周辺回路部のコン
タクト形成時の断切れを防止できる。ただし、第１の実
施例に比べるとチタニュウム膜８０の膜厚分厚くなるが
その値はたかだか約０．０２μｍで無視できる値になっ
ている。

最後に、従来の固体撮像装置と本実施例で製作した固体
撮像装置のスミアを測定したところ、スミアの発生量は
、従来のもので０．１％、本実施例では０．０１％と一
桁以上のスミアの低減が可能となった。

ここでスミアの発生量は次の式から求めた。

以上のことから、チタニュウム膜８０の膜厚が０．０２
μｍ程度にするとコンタクト抵抗が低く、膜の剥離が起
こりにくくなる。

なお、本実施例ではｎ型半導体基盤にｐ型ウェル層を形
成したが、ｎ型半導体基盤を用いても同様の事ができる
。

なお、本実施例では高融点金属膜としてチタニュウム膜
、高融点金属化合物膜として窒化チタニュウム膜を用い
たが、チタニュウム膜の代わりにタングステン膜、モリ
ブデン膜、クロム膜等の高融点金属膜を用いてもよく、
また、窒化チタニ、ウム膜の代わりにチタンタングステ
ン膜や窒化モリブデン膜等の高融点金属化合物を用いて
も上記実施例と同じ効果が得られるものである。

発明の効果本発明の目的は、上記課題を解決するもので、光電変換
素子部に斜めより入射する光や遮光膜を透過して入射す
る光が光電変換素子部以外の領域に入射することを防ぐ
と同時に、光吸収膜の形成工程が簡単で再現性がよく安
定した膜が形成でき、薄い膜厚でも十分な光吸収性能を
もち、さらにコンタク部のアスペクト比が小さくできる
ため断切れが生じない。また、コンタクト部での基盤と
のコンタクト抵抗を低くできる。すなわち、本発明によ
って信頼性の高い固体撮像装置が安定した工程で高歩留
りに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を説明するための固体撮
像装置の製造工程断面図、第２図は本発明の第２の実施
例を説明するための固体撮像装置の製造工程断面図、第
３図はチタニュウム膜の膜厚に対するコンタクト抵抗の
関係を示す図、第４図は従来の技術を説明するだめの図
、第５図は従来の技術を説明するための図である。１・・・・・・半導体基盤、２・・・・・・光電変換素
子部、３・・・・・・電荷転送部、４・・・・・・分離
拡散層、５・・・・・・ゲート酸化膜、６・・・・・・
転送電極膜、７・・・・・・酸化膜、９・・・・・・燐
拡散層、１０・・・・・・高融点金属層、１１・・・・
・・窓、１２・・・・・・酸化膜、１３・・・・・・燐
拡散層、１４・・・・・遮光膜パターン、１５・・・・
・・保護絶縁膜、２０・・・・・・ｐ型ウェル層、２１
・・・・・・半導体基盤、２２・・・・・・光電変換素
子部、２３・・・・・・電荷転送部、２４・・・・・・
分離拡散層、２５・・・・・・ゲート酸化膜、２６・・
・・・・転送電極膜、２７・・・・・・酸化膜、２８・
・・・・・酸化膜、２９・・・・・・光吸収膜、３０・
・・・・・遮光膜、３１・・・・・・酸化膜、５０・・
・・・・半導体基盤、５２・・・・・・ｐ型ウェル層、
５３・・・・・・光電変換素子部、５４・・・・・・電
荷転送部、５５・・・・・・不純物層、５６・・・・・
・ゲート酸化膜、５７・・・・・・転送電極膜、５８・
・・・・・酸化膜、５９・・・・・・ＣＶＤ絶縁模、６
０・・・・・・窒化チタニュウム膜、６１・・・・・・
遮光膜、６２・・・・・・表面保護膜、６３・・・・・
・斜めより入射した光、６４・・・・・・透過した光、
８０・・・・・・チタニュウム膜、８１・旧・・窒化チ
タニュウム膜、８２・・・・・・遮光膜、８３・・・・
・・表面保護膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基盤表面に光電変換素子部と電荷転送部を
形成する工程と、前記光電変換素子部と前記電荷転送部
を分離する拡散分離層を形成する工程と、前記半導体基
盤上にゲート絶縁膜と転送電極膜を形成する工程と、前
記転送電極膜の所定の位置をエッチング除去する工程と
、前記半導体基盤上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜の所定領域をエッチング除去して前記半導体基盤を
露呈させる工程と、前記半導体基盤上に高融点金属化合
物膜を形成する工程と、前記高融点金属化合物膜上に遮
光膜を形成する工程と、前記高融点金属化合物膜と遮光
膜の２層膜の所定領域をエッチングして底面に前記絶縁
膜面が露呈する開口を形成する工程を備えたことを特徴
とする固体撮像装置の製造方法。
（２）半導体基盤表面に光電変換素子部と電荷転送部を
形成する工程と、前記光電変換素子部と前記電荷転送部
を分離する拡散分離層を形成する工程と、前記半導体基
盤上にゲート絶縁膜と転送電極膜を形成する工程と、前
記転送電極膜の所定の位置をエッチング除去する工程と
、前記半導体基盤上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜の所定領域をエッチング除去して前記半導体基盤を
露呈させる工程と、前記半導体基盤上に高融点金属膜を
形成する工程と、前記高融点金属膜上に高融点金属化合
物膜を形成する工程と、前記高融点金属化合物膜上に遮
光膜を形成する工程と、前記高融点金属膜と高融点金属
化合物膜と遮光膜の３層膜の所定領域をエッチングして
底面に前記絶縁膜面が露呈する開口を形成する工程を備
えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
（３）半導体基盤表面に光電変換素子部と電荷転送部を
形成する工程と、前記光電変換素子部と前記電荷転送部
を分離する拡散分離層を形成する工程と、前記半導体基
盤上にゲート絶縁膜と転送電極膜を形成する工程と、前
記転送電極膜の所定の位置をエッチング除去する工程と
、前記半導体基盤上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜の所定の領域をエッチング除去して前記半導体基盤
を露呈させる工程と、前記半導体基盤上に高融点金属膜
と前記高融点金属膜上に高融点金属化合物膜と前記高融
点金属化合物膜上に遮光膜を外気にさらすことなく連続
的に形成する工程と、前記高融点金属膜と高融点金属化
合物膜と遮光膜の３層膜の所定領域をエッチングして底
面に前記絶縁膜面が露呈する開口を形成する工程を備え
たことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
（４）前記高融点金属膜にチタニュウム膜を、前記高融
点金属化合物膜に窒化チタニュウム膜を用いることを特
徴とする特許請求の範囲第１項と第２項に記載した固体
撮像装置の製造方法。