JPH07273302A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電荷転送部への光の侵入を防止した構造の固体
撮像装置を製造する方法を提供する。 【構成】受光素子とするフォトダイオード部Ａと電荷転
送部ＢとするＭＯＳ型トランジスタ部とが形成された半
導体基板の主面に、第１の絶縁膜として二酸化珪素膜１
０を形成する工程と、その二酸化珪素膜１０表面に第１
の金属膜としてＷＳｉ膜１１を形成してからその上にフ
ォトレジストパターンを形成して、その第１の金属膜の
ＷＳｉ膜１１を所定のパターンにエッチングする工程
と、そのパターン形成された第１の金属膜のＷＳｉ膜１
１を覆って第２の絶縁膜である二酸化珪素膜１２を形成
してから、フォトダイオード部の表面にのみその第２の
絶縁膜の二酸化珪素膜１２が残るようにパターン形成す
る工程と、第２の金属膜としてＡｌ−Ｓｉ膜５を形成す
る工程と、その第２の金属膜のＡｌ−Ｓｉ膜５を所定の
パターンに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置の製造方法
で、特に受光素子以外の部分に入射する光を防止すると
ともに、遮光膜のドライエッチング時にフォトダイオー
ドにダメージを与えない高性能の遮光膜の形成方法を提
供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置は電子式カメラに広
く使用され、その使いやすさからさらに使用環境が広が
り、小型・高性能であるものが要求されている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
固体撮像装置の製造方法の一例について説明する。図２
（ａ）および（ｂ）は従来の固体撮像装置の製造方法の
概略を示す断面図である。

【０００４】図示のように固体撮像装置は、受光素子と
するフォトダイオード部Ａと電荷転送部とするＭＯＳ型
トランジスタ部Ｂとが形成されたシリコン基板１、ゲー
ト酸化膜２、ゲート電極３からなる半導体基板の主面
に、化学気相蒸着方法で二酸化珪素膜４を約４００ｎｍ
厚さに形成した後、２ｗｔ％の珪素を含むアルミニゥム
合金（以下Ａ１−Ｓｉ膜と記載）５を０．８μｍ厚さに
形成して、フォトレジストパターン６を形成する（図２
（ａ））。次にそのフォトレジストパターン６をマスク
にして、Ａ１−Ｓｉ膜５をエッチングしてからフォトレ
ジスト６を除去する（図２（ｂ））ことにより形成され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、固体撮像装置の表面から入射する光のう
ち、電荷転送部Ｂへの入射量を減らすためには金属遮光
膜であるＡ１−Ｓｉ膜５の下層の二酸化珪素膜４の厚さ
を薄く形成することが必要であるが、この二酸化珪素膜
４を薄くすると、Ａ１−Ｓｉ膜５のパターン形成に用い
るドライエッチング処理時のダメージを防止する効果が
無くなり、フォトダイオード特性が著しく劣化する。ま
た、熱処理によりＡｌ−Ｓｉ膜５が結晶化して粒界を作
るため、固体撮像装置の表面から入射する光のうち、電
荷転送部Ｂへの入射を防止するための膜であるＡｌ−Ｓ
ｉ膜５の粒界にそって、光が透過してしまうという問題
点を有していた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、金属遮光膜の
下層の絶縁膜の薄膜化による電荷転送部への入射量の低
減とドライエッチング時のフォトダイオードへのダメー
ジ防止、ならびに金属遮光膜の粒界にそって透過する光
を防止することができる固体撮像装置の製造方法を提供
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、受光素子とするフォトダイオード部とこ
のフォトダイオード部に隣接するＭＯＳ型電荷転送部と
が形成された半導体基板の主面に、第１の絶縁膜を形成
する工程と、その第１の絶縁膜の表面に薄い第１の金属
膜を形成してからフォトレジストパターンを形成して、
その第１の金属膜を所定のパターンにエッチングする工
程と、そのパターン形成された第１の金属膜を覆う第２
の絶縁膜を形成してから、フォトダイオード部の表面に
のみその第２の絶縁膜が残るようにパターン形成する工
程と、前記第１の金属膜と粒界の大きさの異なる第２の
金属膜を形成する工程と、その第２の金属膜を所定のパ
ターンに形成する製造方法とする。

【０００８】

【作用】本発明は上記した製造方法において、第１の金
属膜はタングステンシリサイド等の第１の金属遮光膜と
してこれを薄く形成するため、ダメージの無いウェット
エッチングでもパターン形成精度は高く、またドライエ
ッチングでパターン形成してもエッチング時間が短いた
めダメージを少なくできるので、前記第１の金属遮光膜
の下の絶縁膜を薄く設定でき、その結果、電荷転送部へ
の光の入射を低減できる。さらに第２の金属膜、すなわ
ち第２の遮光膜の下には厚い中間層である絶縁膜を形成
できるために、膜厚の厚いアルミニュウム合金等のドラ
イエッチング処理でもダメージは入らない。さらに、熱
処理により形成される第１の金属遮光膜の粒界と第２の
金属遮光膜の粒界の大きさが選択された金属により異な
るため、固体撮像装置の表面から入射する光のうち、第
２の金属遮光膜の粒界にそって光が透過しても、その下
層の第１の金属遮光膜の粒界の位置がずれているため
に、第２から第１の金属遮光膜の粒界にそって光が半導
体基板まで透過してしまうという不都合をなくすことが
できる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例の固体撮像装置の製造
方法について、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例にお
ける固体撮像装置の製造方法の概略を示す断面図であ
る。受光素子とするフォトダイオード部Ａと電荷転送部
とするＭＯＳ型トランジスタ部Ｂとが形成されたシリコ
ン基板１、ゲート酸化膜２、ゲート電極３よりなる半導
体基板の主面に、第１の絶縁膜として化学気相蒸着方法
で二酸化珪素膜１０を約２００ｎｍ厚さに形成し（図１
（ａ））、ついでその二酸化珪素膜１０の表面に第１の
金属遮光膜としてタングステンシリサイド膜１１（以下
ＷＳｉ膜と記載）を薄く、すなわち約０．３μｍ厚に形
成してからフォトレジストパターンを形成して、そのＷ
Ｓｉ膜１１をフォトダイオード部表面のみに残るように
エッチングしてからフォトレジストを除去する。つい
で、そのパターン形成されたＷＳｉ膜１１を覆って第２
の絶縁膜として化学気相蒸着方法で二酸化珪素膜１２を
約０．３μｍ厚に形成してから、フォトダイオード部の
表面にのみその第２の絶縁膜とする二酸化珪素膜１２が
残るようにパターン形成する（図１（ｂ））。しかるの
ち、第２の金属遮光膜として２ｗｔ％のＳｉを含む、か
つ、前記第１の金属遮光膜と粒界の大きさが異なるアル
ミニウム合金膜５（以下Ａｌ−Ｓｉ膜と記載）を約０．
８μｍ厚さに形成してから、フォトレジストパターンを
形成することにより、第２の金属膜であるＡｌ−Ｓｉ膜
５を所定のパターンにエッチング形成する（図１
（ｃ））。以上のように構成された固体撮像装置につい
て、その動作を説明する。

【００１１】まず図１（ｃ）は本発明の方法により形成
された固体撮像装置の概略の断面を示すものであって、
上記した方法によって、タングステンシリサイド膜１１
等の第１の金属遮光膜は薄く形成するため、ダメージの
無いウェットエッチングでもパターン形成精度は高く、
またドライエッチングでパターン形成してもエッチング
時間が短いためダメージを少なくできるので、第１の金
属遮光膜、すなわちＷＳｉ膜１１の下の絶縁膜である二
酸化珪素膜１０を薄く設定でき、その結果、電荷転送部
Ｂへの光の入射を低減できる。さらにＡｌ−Ｓｉ膜５よ
りなる第２の金属遮光膜の下には厚い二酸化珪素膜１２
等の中間層を形成しているために、膜厚の厚いアルミニ
ウム合金等のドライエッチング処理でもダメージは入ら
ない。さらに、熱処理により形成される第１の金属遮光
膜の粒界と第２の金属遮光膜は、その粒界の大きさが選
択された金属により異なるため、固体撮像装置の表面か
ら入射する光のうち、第２の金属遮光膜であるＡｌ−Ｓ
ｉ膜５の粒界にそって光が透過しても、その下層の第１
の金属遮光膜であるＷＳｉ膜１０の粒界の位置がずれて
いるために、第２から第１の金属遮光膜の粒界にそって
光がシリコン基板１まで透過してしまうという不都合を
なくすことができる。

【００１２】なお、実施例において、第１の金属遮光膜
はＷＳｉ膜としたが、これに限定されるものではなく、
Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属もしくはそれらのシリサイドで
あっても良く、膜厚も限定されない。また、第２の金属
遮光膜もＡｌ−Ｓｉ膜に限定されるものではなく、純Ａ
１あるいはＣｕ、Ｔｉ等とのアルミニウム合金であって
も良く、さらに合金膜中の濃度比も膜厚も限定されるも
のではない。さらには、電荷転送部への光の侵入を抑え
る目的で、第１の金属遮光膜下の絶縁膜厚を薄くするた
めに、第１の絶縁膜の形成を化学気相成長方法で行わず
高温の酸化雰囲気中で処理して、多結晶シリコン等のゲ
ート絶縁膜を酸化することによって形成しても良いこと
は明かである。

【００１３】前述した発明は理解を明瞭にするために図
解および例示の方法によって詳細に説明されたけれど
も、ある変化およびある変形は添付した特許請求の範囲
で行なわれ得ることは明らかである。

【００１４】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明は受光素子とするフォトダイオード部とこの
フォトダイオード部に隣接するＭＯＳ型電荷転送部とが
形成された半導体基板の主面に、第１の絶縁膜を形成す
る工程と、その絶縁膜の表面に薄い第１の金属膜を形成
してからフォトレジストパターンを形成して、その第１
の金属膜を所定のパターンにエッチングする工程と、そ
のパターン形成された第１の金属膜を覆って第２の絶縁
膜を形成してから、フォトダイオード部の表面にのみそ
の第２の絶縁膜が残るようにパターン形成する工程と、
第２の金属膜を形成する工程と、その第２の金属膜を所
定のパターンに形成するという構成を備えたことによっ
て、タングステンシリサイド等の第１の金属膜は薄く形
成するため、ダメージの無いウェットエッチングでもパ
ターン形成精度は高く、またドライエッチングでパター
ン形成してもエッチング時間が短いためダメージを少な
くできるので、第１の金属膜の下の絶縁膜を薄く設定で
き、その結果、電荷転送部への光の入射を低減できる。
さらに第２の金属膜の下には厚い中間層を形成でき、膜
厚の厚いアルミニューム合金等のドライエッチング処理
でもダメージは入らない。さらに、熱処理により形成さ
れる第１の金属膜の粒界と第２の金属膜の粒界の大きさ
が選択された金属により異なるため、固体撮像装置の表
面から入射する光のうち、第２の金属膜の粒界にそって
光が透過してもその下層の第１の金属膜の粒界の位置が
ずれているために、第２から第１の金属膜の粒界にそっ
て光がシリコン基板まで透過してしまうという不都合を
なくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の固体撮像装置の概略の
構造を示す断面図

【図２】従来の固体撮像装置の構造を示す概略図

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ ゲート酸化膜 ３ ゲート電極 ５ Ａｌ−Ｓｉ膜 １０，１２ 二酸化珪素膜 １１ ＷＳｉ膜 Ａ フォトダイオード部 Ｂ 電荷転送部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光素子とするフォトダイオード部と前
   記フォトダイオード部に隣接するＭＯＳ型電荷転送部と
   が形成された半導体基板の主面に、第１の絶縁膜を形成
   する工程と、その絶縁膜の表面に薄い第１の金属膜を形
   成してからフォトレジストパターンを形成して、その第
   １の金属膜を所定のパターンにエッチングする工程と、
   そのパターン形成された第１の金属膜を覆って第２の絶
   縁膜を形成してから、フォトダイオード部の表面にのみ
   その第２の絶縁膜が残るようにパターン形成する工程
   と、第２の金属膜を形成する工程と、その第２の金属膜
   を所定のパターンに形成する工程とを備えたことを特徴
   とする固体撮像装置の製造方法。
2. 【請求項２】 第１の金属膜と第２の金属膜の粒界の大
   きさを異らせてなる請求項１記載の固体撮像装置の製造
   方法。
3. 【請求項３】 第１の金属膜が高融点金属あるいはその
   シリサイドで、第２の金属膜がアルミニウムもしくはア
   ルミニウム合金であることを特徴とする請求項１記載の
   固体撮像装置の製造方法。
4. 【請求項４】 第１の絶縁膜の形成が半導体基板を高温
   酸化雰囲気中で処理して形成することを特徴とする請求
   項１記載の固体撮像装置の製造方法。