JPH07169933A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像装置の画質品質の低下を招くことな
く、撮像特性の大幅な改善が可能な固体撮像装置の製造
方法を提供することにある。 【構成】 （ａ）撮像領域１の遮光膜形成前に、光電変
換素子列２上に薄い層間絶縁膜１０が形成される。
（ｂ）遮光膜用、駆動配線用の遮光膜１１が形成され、
ドライプロセスのためのレジスト膜１２が塗られる。
（ｃ）撮像領域１の光電変換素子列２上の遮光膜のみが
必要な開口１３に取り除かれる。（ｄ）レジスト膜１２
を除去後、周辺駆動配線領域１′の駆動配線形成用のレ
ジスト膜１４を塗布しなおし、撮像領域１をレジスト膜
１４で保護した状態で、（ｅ）周辺駆動配線領域１′の
加工を行う。（ｆ）レジスト膜１４を取り除いて遮光膜
形成と駆動配線形成が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、固体撮像装置は、図２に示すよう
に、光信号を信号電荷に変換する光電変換素子列とこの
光電変換素子列で光電変換された信号電荷を転送する電
荷転送素子列とを持つ撮像領域１と、撮像領域１以外の
周辺駆動配線領域１′よりなっている。周辺駆動配線領
域１′には撮像領域１の信号電荷を順次水平方向に転送
する水平転送部、水平転送部からの信号電荷を電気信号
に変えて出力する出力回路部、および撮像領域１を含め
駆動に必要な駆動配線領域よりなっている。

【０００３】撮像領域１は、光電変換素子列以外は光入
射の影響を受けないよう遮光膜（例えばアルミ膜）で遮
光されている。このため、撮像領域１は遮光膜を形成
後、光電変換素子列に必要な開口形状に遮光膜を加工す
る工程（遮光膜形成工程）を必要としている。この遮光
膜形成工程では、通常加工気体をプラズマ状態にして遮
光膜を必要な開口形状に加工するドライプロセスが用い
られる。

【０００４】ドライプロセスは、加工に使用するガス
（気体）をプラズマ状態までエネルギーを高め、これに
より必要な形状に加工するプロセスで、微細パターンま
で形成ができる。しかし、この工程は固体撮像装置の画
質品質にかかわる白キズに敏感である。特に光電変換素
子列はプラズマ気体による加工時、プラズマダメージを
受け、これがために固体撮像装置の撮像画像に白キズを
発生させる。このため白キズが発生しないようにする工
夫が必要である。しかしながら、従来技術では開口形状
を決める遮光膜は金属膜（例えばアルミ膜）が使われ、
同時に周辺駆動配線領域１′も形成する。周辺駆動配線
領域１′の駆動配線は配線間の短絡を避けるため、プラ
ズマ気体による十分なドライプロセスを必要としてい
る。しかし十分なドライプロセスは撮像領域１の光電変
換素子列にプラズマダメージを与えるので、撮像領域１
上の絶縁膜を厚く形成し、周辺駆動配線領域１′での駆
動配線間短絡をおこさせない条件でドライプロセスが行
えるようにし、さらに白キズも発生しないようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】撮像領域１の光電変換
素子列の遮光膜形成工程と周辺駆動配線領域１′の駆動
配線形成工程を同一工程にできるようにするには光電変
換素子列上の絶縁膜（層間絶縁膜）を厚く形成しないと
両者の工程を満足させられない。しかし光電変換素子列
上の層間絶縁膜の厚さにより撮像特性が変わってくる。
図３は撮像領域１の光電変換素子列２の周辺の断面図で
ある。遮光膜３と半導体基板４との表面間に設けられた
層間絶縁膜５を厚くして白キズ発生を抑えている。しか
し撮像特性的には、遮光膜３とＳｉ４表面間を通ってＣ
ＣＤ転送段６に入射する光が偽信号電荷７を発生させ、
画質（特にスミア）を劣化させる。このため遮光膜３と
Ｓｉ基板４表面との間隔８をできるだけ薄くする必要が
ある。しかし、この間隔８を薄くするとプラズマ気体に
よるダメージを強く受け、白キズの原因になる。白キズ
を発生させないようプロセスダメージの少ない条件で加
工すると、周辺駆動配線領域１′の駆動配線加工が十分
に行われず、駆動配線間短絡を発生する。また周辺駆動
配線領域１′を十分にエッチングすると撮像領域１のパ
ターンがレジストパターンより拡がるという欠点もあっ
た。

【０００６】この発明の目的は、白キズの発生および駆
動配線間短絡の発生を回避し、撮像領域のパターンの広
がりを抑制することができる固体撮像装置の製造方法を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の固体撮像装置
の製造方法は、撮像領域のパターンを形成する工程と、
周辺駆動配線領域のパターンを形成する工程とを別々に
行い、周辺駆動配線領域のパターンを形成する工程は、
撮像領域の上面に保護膜を形成した状態で行うことを特
徴とする。

【０００８】従来、撮像領域の遮光膜材料と、周辺駆動
配線領域の駆動配線材料とが同じ材料であることから同
じ工程を用いてきたが、本来２つの領域は機能的に別の
機能を担うものであり、両者を同時に加工することに無
理がある。両領域は別の機能を持つものであるから別々
の形成工程で加工することにより背反性は完全になくな
り、自由な加工・形成ができることになる。

【０００９】

【作用】撮像領域と周辺駆動配線領域を別々に扱うこと
により、撮像領域は撮像領域に要求される特性を最大限
出せるよう形成条件が選ぶことができ、周辺駆動配線領
域も最適の条件で加工できる。すなわち、撮像領域につ
いては、遮光膜下を通って紛れ込む光を抑えるため、遮
光膜下の層間絶縁膜を極端に薄くでき、このような形状
にしても、白キズが発生しない加工条件が使える。ま
た、周辺駆動配線領域については、駆動配線間短絡を起
こさないよう、撮像領域での白キズ発生やパターン拡が
りを考慮することなく、十分な加工条件が選べる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明を２／３インチ（１６．９
ｍｍ）光学系の垂直５０３画素・水平１２００画素の固
体撮像素子に適用した一実施例の製造工程図である。撮
像領域１の遮光膜形成前に、光電変換素子列２上に２０
０ｎｍの薄い層間絶縁膜１０が形成される（図１
（ａ））。引き続き遮光膜用、駆動配線用の遮光膜１１
が形成され、ドライプロセスのためのレジスト膜１２が
塗られる（図１（ｂ））。この後、撮像領域１の光電変
換素子列２上の遮光膜のみが必要な開口１３に取り除か
れる（図１（ｃ））。このとき加工条件は必要な開口形
状のみ形成されれば良く、白キズの発生しない条件を設
定すればよい。この実施例では撮像領域１にダメージを
与えないプラズマパワー条件２００Ｗで２０秒で加工し
た。つぎにレジスト１２を除去後、周辺駆動配線領域
１′の駆動配線形成用のレジスト膜１４を塗布しなおし
（図１（ｄ））、撮像領域１を保護した状態で周辺駆動
配線領域１′の加工を行う（図１（ｅ））。この時の加
工条件はプラズマパワー３００Ｗで４０秒間加工した。
この条件は異なった働きをする転送電極９，１５，１
６，１７間の（遮光膜を介した）短絡を起こさない条件
である。

【００１１】上記の加工条件の場合、従来の形成方法で
は層間絶縁膜として４００ｎｍ以上を形成しておかない
とプラズマダメージによる白キズが発生する。しかし、
この実施例では、撮像領域１は保護膜であるレジスト膜
１４で覆われているため、３００Ｗ４０秒で周辺駆動配
線領域１′を加工しても、プラズマダメージを受けず白
キズを発生することがない。

【００１２】この後、レジスト膜を取り除いて遮光膜形
成と駆動配線形成が完了する（図１（ｆ））。従来の製
造方法の場合、白キズが発生しないようにするためには
保護絶縁膜の厚さが４００ｎｍが必要で、この時遮光膜
下に紛れ込む光による偽信号が信号電荷の０．０２％に
もなり、画質的に使えないレベルであった。従来の製造
方法で偽信号を抑えるため保護絶縁膜２００ｎｍにした
時、画面上白キズが無数（１００個以上）発生してしま
った。白キズが発生しないよう低パワーで加工した場
合、周辺駆動配線領域１′での駆動配線間の短絡を発生
し、動作素子は全く得られなかった（試作チップ２００
個中良品なし）。しかし、この実施例では、偽信号の紛
れ込みが０．００２％と１／１０に抑制でき、かつ周辺
駆動配線領域１′の配線駆動間短絡は作成チップ２００
個中３個であった。

【００１３】なお、この実施例では、撮像領域１の形成
後に周辺駆動配線領域１′を形成する場合を示したが、
形成の順序を入れ換えても効果は同じである。また、転
送電極９と配線電極１５，１６，１７（例えば多結晶シ
リコン膜）を形成する場合にもこの発明思想は同様に使
用でき、同様の効果がある。すなわち、上記一実施例で
は、遮光および配線のための金属膜に対して、撮像領域
を低ダメージエッチングすることで白キズの発生が少な
く、偽信号の紛れ込みが少ない効果を示したが、他方多
結晶シリコン配線で撮像領域のパターン形成を本発明で
実施すれば、信号の読み出しや転送特性が安定するとい
う効果もある。

【００１４】さらに、遮光膜の開口１３または転送電極
９のパターン拡がりを極小に抑えて、スミア等の撮像特
性を良くするために、撮像領域１のエッチングを横拡が
りが少ないエッチングで行い、周辺駆動配線領域１′を
短絡を起こさない条件でエッチングすることも同様の効
果がある。すなわち、撮像領域は遮光のための開口１３
を設けることだけが目的であるので、エッチングガス圧
の調整等で異方性エッチングとすること、エッチングの
オーバーエッチ時間を極小とすることが有効である。他
方、周辺駆動配線部は、短絡を回避するために等方性エ
ッチングとすること、エッチングのオーバーエッチを十
分に行うことが有効である。

【００１５】

【発明の効果】この発明の固体撮像装置の製造方法によ
れば、白キズの発生および駆動配線間短絡の発生を回避
することができ、撮像領域のパターンの広がりを抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の固体撮像装置の製造方法の一実施例
の製造工程断面図である。

【図２】通常の固体撮像装置の平面図である。

【図３】従来の固体撮像装置の画素の断面構造図であ
る。

【符号の説明】

１ 撮像領域 １′周辺駆動配線領域 ２ 光電変換素子列 ３ 遮光膜 ４ 半導体基板 ５ 厚い層間絶縁膜 ６ ＣＣＤ転送段 ７ 偽信号電荷 ８ 遮光膜とＳｉ基板表面間距離 ９ 転送電極 １０ 薄い層間絶縁膜 １１ 遮光膜 １２ 撮像領域加工用レジスト １３ 撮像に必要な開口 １４ 周辺駆動配線領域加工用レジスト（保護膜） １５，１６，１７ 周辺配線電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 良章 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 門田 徳三 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号を信号電荷に変換・転送する撮像
   領域と、この撮像領域を駆動するために設けられる周辺
   駆動配線領域とを同一半導体基板上に有する固体撮像装
   置の製造方法であって、前記撮像領域のパターンを形成
   する工程と、前記周辺駆動配線領域のパターンを形成す
   る工程とを別々に行い、前記周辺駆動配線領域のパター
   ンを形成する工程は、前記撮像領域の上面に保護膜を形
   成した状態で行うことを特徴とする固体撮像装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】 撮像領域のパターンおよび周辺駆動配線
   領域のパターンが遮光および配線のための金属膜であ
   り、前記撮像領域のパターン形成を低ダメージ金属膜エ
   ッチングで行う請求項１記載の固体撮像装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 撮像領域のパターン形成を、レジストパ
   ターンよりの横拡がりが少ないエッチングで行う請求項
   １記載の固体撮像装置の製造方法。