JP2005005540A

JP2005005540A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP2005005540A
Application number: JP2003168427A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Miura; 公大三浦
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】スミアの発生を抑制する。
【解決手段】フォトダイオード素子１１と信号検出用トランジスタ１２および１３を設けた半導体基板１０上に絶縁膜１４を介して反射防止膜、金属層、反射防止膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って第４の反射防止膜２３ａ、金属配線層１５および第５の反射防止膜２３ｂを形成する。その後、再度，反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、金属配線層１５の側面に第３の反射防止膜２３ｃを形成する。その上に絶縁膜１６を介して反射防止膜、遮光膜、反射防止膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って第１の反射防止膜２４ａ、遮光膜１７および第２の反射防止膜２４ｂを形成する。その後、再度，反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、遮光膜１７の側面に第３の反射防止膜２４ｃを形成する。
【選択図】図１To suppress the occurrence of smear.
An antireflection film, a metal layer, and an antireflection film are formed in this order on an insulating film 14 on a semiconductor substrate 10 on which a photodiode element 11 and signal detection transistors 12 and 13 are provided, and are patterned thereon. Etching is performed to form the fourth antireflection film 23a, the metal wiring layer 15, and the fifth antireflection film 23b. Thereafter, an antireflection film is formed again and etched back to form a third antireflection film 23 c on the side surface of the metal wiring layer 15. An antireflection film, a light shielding film, and an antireflection film are formed in this order on the insulating film 16 in this order, and patterning and etching are performed on these in order, and the first antireflection film 24a, the light shielding film 17, and the second reflection film The prevention film 24b is formed. Thereafter, an antireflection film is formed again and etched back to form a third antireflection film 24 c on the side surface of the light shielding film 17.
[Selection] Figure 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体基板上に光電変換素子を設けたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の固体撮像装置として、例えばＣＣＤ型イメージセンサなどのＣＣＤ型固体撮像装置では、半導体基板上に、フォトダイオードなどの光電変換素子と、電荷転送路とが設けられている。このＣＣＤ型固体撮像装置において、光電変換素子に照射された光が信号電荷に変換され、その信号電荷が電荷転送路によって転送されて出力部から出力される。
【０００３】
また、ＣＭＯＳ型イメージセンサなどのＣＭＯＳ型固体撮像装置では、半導体基板上に、フォトダイオードなどの光電変換素子と、トランジスタなどの信号検出素子とが設けられている。このＣＭＯＳ型固体撮像装置において、光電変換素子に照射された光が信号電荷に変換され、その変換された信号電荷の電荷量に応じた信号が信号検出素子から読み出される。
【０００４】
以下に、上記従来のＣＣＤ型固体撮像装置として、例えば特許文献１に開示されている固体撮像装置について図５を用いて説明する。
【０００５】
図５は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置における要部構成を示す断面図である。
【０００６】
図５において、このＣＣＤ型固体撮像装置４０は、基本単位部として、Ｐ型半導体基板４０Ａ上に、フォトダイオード素子４１、電荷転送路４２およびチャネルストッパー層４３が配設（レイアウト）され、その上にゲート酸化膜４４、電極４５、絶縁膜４６、第１の反射防止膜４７、遮光膜４８、第２の反射防止膜４９および表面保護膜５０の積層構造のうち、少なくともゲート酸化膜４４、絶縁膜４６および表面保護膜５０の積層構造が設けられている。
【０００７】
フォトダイオード素子４１は光電変換素子として機能する。光電変換素子として、Ｐ型半導体基板４０Ａの表層側にＮ型（Ｎ−）領域４１ａが設けられ、このＮ−領域４１ａに照射された光Ｌの光量に応じて信号電荷を生成する。
【０００８】
電荷転送路４２は、Ｐ型半導体基板４０Ａ上の表層側にＮ型領域として設けられている。この電荷転送路４２は、Ｐ型半導体基板４０Ａに複数本並列に設けられており、複数のフォトダイオード素子４１からの各信号電荷がそれぞれ、各電荷転送路４２に沿ってそれぞれ転送されるようになっている。さらに、電荷転送路４２と直交する方向にも、電荷転送路（図示せず）が設けられており、各電荷転送路４２によって転送された信号電荷は、この直交した電荷転送路を通って出力部（図示せず）から転送されるようになっている。
【０００９】
チャネルストッパー層４３は、フォトダイオード素子４１と、このフォトダイオード素子４１に隣接するフォトダイオード素子（図示せず）の信号電荷を転送するための電荷転送路４２ａとの間に設けられており、このチャネルストッパー層４３によって素子間が電気的に分離されている。
【００１０】
ゲート酸化膜４４は、Ｐ型半導体基板４０Ａ、フォトダイオード素子４１、電荷転送路４２およびチャネルストッパー層４３上を覆うように設けられている。
【００１１】
電極４５は、ゲート酸化膜４４を介してフォトダイオード素子４１上の端部から電荷転送路４２（４１ａ）上にわたって設けられており、フォトダイオード素子４１上には電極４５が設けられておらず、フォトダイオード素子４１上は光学的に開口している。この電極４５に印加される電圧を制御することによって、フォトダイオード素子４１で光電変換された信号お電荷が電荷転送路４２を介して転送されるようになっている。
【００１２】
絶縁膜４６は、層間絶縁膜として、この電極４５上およびゲート酸化膜４４上を覆うように設けられている。
【００１３】
第１の反射防止膜４７は絶縁膜４６を介して電極４５上方に設けられ、かつ、その第１の反射防止膜４７の端部４７ａは、平面視的に、電極４５の端部４５ａよりもフォトダイオード素子４１の周辺部上に所定量だけ掛かるように設けられている。
【００１４】
遮光膜４８は、第１の反射防止膜４７上に設けられており、電荷転送路４２に光が入射されてスミアが発生することを防止する。遮光膜４８の端部４８ａは、第１の反射防止膜４７の端部４７ａと揃えられている。
【００１５】
第２の反射防止膜４９は、遮光膜４８上部を覆うように設けられている。これらの第１の反射防止膜４７および第２の反射防止膜４９により遮光膜４８全体（側面部も含む）が包み込まれている。また、第２の反射防止膜４９は、平面視的に、遮光膜４８の端部よりもフォトダイオード４１に掛かる（重なる）ように配置（レイアウト）されている。
【００１６】
表面保護膜５０は、第２の反射防止膜４９上および、この第２の反射防止膜４９が設けられていない絶縁膜４６上に設けられている。
【００１７】
ここで、上記従来のＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法（特許文献１）について説明する。
【００１８】
図５に示すように、まず、Ｐ型半導体基板４０Ａ上に、イオン打ち込みなどによってフォトダイオード素子４１を構成するＮ−領域４１ａ、フォトダイオード素子４１で光電変換された信号電荷を転送するための電荷転送路４２としてのＮ型領域、およびチャネルストッパー層４３などを形成する。
【００１９】
その後、Ｐ型半導体基板４０Ａ、Ｎ−領域４１ａ、フォトダイオード素子４１、電荷転送路４２（Ｎ型領域）およびチャネルストッパー層４３上にゲート酸化膜４４を形成し、その上に多結晶シリコンなどからなる電極４５を、フォトダイオード素子４１の上方が開口するように平面視所定形状に形成する。
【００２０】
さらに、ゲート酸化膜４４および電極４５上に層間絶縁膜としての絶縁膜４６を形成した後に、ＣＶＤ法などによって、その上に、第１の反射防止膜４７を構成するＳｉ、ＴｉＮ、Ｗなどの膜と、遮光膜４８を構成するＡｌなどの膜を順次成膜する。フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングおよびエッチングを行って、第１の反射防止膜４７および遮光膜４８を平面視が所定の形状に形成する。
【００２１】
さらに、その上から、ＣＶＤ法などによって第２の反射防止膜４９を構成するＳｉ、ＴｉＮ、Ｓｉなどの膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングおよびエッチングを行って、第２の反射防止膜４９を平面視が所定の形状に形成する。これによって、Ｐ型半導体基板４０Ａ上に層間絶縁膜４６を介して、電極４５の上方に位置するように、第１の反射防止膜４７、遮光膜４８および第２の反射防止膜４９が形成される。
【００２２】
さらに、第２の反射防止膜４９および絶縁膜４６上に表面保護膜５０を形成することによって、従来の固体撮像装置４０が完成する。
【００２３】
この従来の固体撮像装置４０では、側端面を含む遮光膜４８全体を上下から挟み込んで包むように、第１の反射防止膜４７および第２の反射防止膜４９が設けられている。よって、図５に矢印で示すように、Ａｌなどからなる遮光膜４８の端部に入射光Ｌ１が入射しても、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗなどからなる第２の反射防止膜４９によって光が減衰されて乱反射が防止されるため、電荷転送路４２に光が入射されてスミアが発生することを抑制することができる。
【００２４】
また、Ｐ型半導体基板４０Ａと第１の反射防止膜４７との間から光が入射されても、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗなどからなる第１の反射防止膜４７によって光が減衰されて乱反射が防止されるため、電荷転送路４２に光が入射されてスミアが発生することを抑制することができる。
【００２５】
一方、従来のＣＭＯＳ型イメージセンサなどのＣＭＯＳ型固体撮像装置についても、上記従来のＣＣＤ型固体撮像装置４０の場合と同様、スミアが発生することを抑制するために、光電変換素子および信号検出素子が設けられた半導体基板上に、絶縁膜を介して遮光膜が設けられている。よって、上記特許文献１に開示されている従来技術を適用して、遮光膜の全体を上下から挟むように第１の反射防止膜および第２の反射防止膜を設けることによって、遮光膜の端部に入射される光や、半導体基板と反射防止膜との間から入射される光を第１の反射防止膜および第２の反射防止膜によって減衰させることができる。これによって、このような入射光が異なる種類の膜間で屈折・乱反射され、それが信号検出素子に入射して、従来のようにスミアが発生することを抑制することができる。
【００２６】
さらに、従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換素子および信号検出用素子が設けられた半導体基板上に、絶縁膜を介して、光電変換素子で変換された信号を読み出すために信号検出素子に接続された金属配線層が形成されている。この金属配線層は、遮光膜よりも下に形成されている。したがって、上記特許文献１に開示されている従来技術を適用して、金属配線層の全体を上下から挟むように第１の反射防止膜および第２の反射防止膜を設けることによって、金属配線層の端部に入射される光や、半導体基板と反射防止膜との間から入射される光を第１の反射防止膜および第２の反射防止膜によって減衰させることができる。これによって、このような入射光が異なる種類の膜の間で屈折・乱反射され、それが信号検出素子に入射してスミアが発生することを抑制することができる。
【００２７】
【特許文献１】
特開平４−２４５４７４号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来（特許文献１）のＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、フォトダイオード素子４１および電荷転送路４２を有する半導体基板４０Ａ上にゲート酸化膜４４を介して設けられた電極４５上に、絶縁膜４６を介して反射防止膜および遮光膜を成膜し、これらをパターニングおよびエッチングによって第１の反射防止膜４７および遮光膜４８を所定形状に形成した後、反射防止膜を成膜してパターニングおよびエッチングを行うことによって第２の反射防止膜４９を所定形状に形成することにより、遮光膜４８を上下から挟んで包む反射防止膜４７および４９を設けている。
【００２９】
第２の反射防止膜４９の不要部分を除去するためのパターニングにおいて、リソグラフィパターンが位置ずれを起こした場合に、図６に示すように、遮光膜４８を覆っている第２の反射防止膜４９の一部がエッチングされ、遮光膜８が露出する。このような場合に、露出した遮光膜４８の端部に入射光Ｌ２が入射されると、遮光膜４８の露出端部によって入射光Ｌ２が乱反射され、その乱反射した入射光Ｌ２が電荷転送路４２に入射して、スミアを発生させるという問題が生じる。
【００３０】
このこと（スミア）は、この従来技術をＣＭＯＳ型固体撮像装置に適用した場合についても、ＣＣＤ型固体撮像装置の場合と同様に発生する。
【００３１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、リソグラフィーパターンの位置ずれによる遮光膜や金属配線層の露出を生じさせることなく、遮光膜や金属配線層を反射防止膜で確実に覆ってスミアの発生を抑制できる固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、照射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換素子が設けられた半導体基板上に、絶縁膜を介して、該光電変換素子に対向する対向位置以外の位置に遮光膜が設けられた固体撮像装置において、該遮光膜の下部に第１の反射防止膜が設けられ、該遮光膜の上部に第２の反射防止膜が設けられ、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜が設けられて、該遮光膜全体を反射防止膜で覆っており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
本発明の固体撮像装置は、照射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換素子が設けられた半導体基板上に、絶縁膜を介して、該光電変換素子に対向する対向位置以外の位置に金属配線層が設けられた固体撮像装置において、該金属配線層の下部に第４の反射防止膜が設けられ、該金属配線層の上部に第５の反射防止膜が設けられ、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜が設けられて、該金属配線層全体を反射防止膜で覆っており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】
本発明の固体撮像装置は、照射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換素子が設けられた半導体基板上に、絶縁膜を介して、該光電変換素子に対向する対向位置以外の位置に金属配線層が設けられ、該金属配線層上方に絶縁膜を介して、該対向位置以外の位置に遮光膜が設けられた固体撮像装置において、該遮光膜の下部に第１の反射防止膜が設けられ、該遮光膜の上部に第２の反射防止膜が設けられ、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜が設けられて、該遮光膜全体を反射防止膜で覆っており、該金属配線層の下部に第４の反射防止膜が設けられ、該金属配線層の上部に第５の反射防止膜が設けられ、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜が設けられて、該金属配線層全体を反射防止膜で覆っているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置における半導体基板上に、前記光電変換素子で光電変換した信号電荷を検出する信号検出素子が設けられている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における半導体基板上に、前記光電変換素子で光電変換した信号電荷を転送する電荷転送路が設けられている。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における第３の反射防止膜および第６の反射防止膜の少なくとも何れかは、エッチバックによって形成された反射防止膜である。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における第１および第２の反射防止膜と、第４および第５の反射防止膜とのうち少なくとも何れかは、平面視同一形状である。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における第１〜第３の反射防止膜がＴｉＮ、シリコンまたはそれらの組み合せによって構成されている。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における第４〜第６の反射防止膜がＴｉＮ、シリコンまたはそれらの組み合せによって構成されている。
【００４１】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を検出する信号検出素子とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜となる各膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜を形成した基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜を形成する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を転送する電荷転送路とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜となる各膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜を形成する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を検出する信号検出素子とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第４の反射防止膜、金属配線層および第５反射防止膜となる各膜および層をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜を形成する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を転送する電荷転送路とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第４の反射防止膜、金属配線層および第５反射防止膜となる各膜および層をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜を形成する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を検出する信号検出素子とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜となる各膜および層をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜を形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層、第５の反射防止膜および第６の反射防止膜が形成された基板上に絶縁膜を形成し、その上に第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜となる各膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜を形成する工程とを有する含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換した信号電荷を転送する電荷転送路とを形成し、その上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に、第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜となる各膜および層をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層および第５の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該金属配線層の側面に第６の反射防止膜を形成する工程と、該第４の反射防止膜、金属配線層、第５の反射防止膜および第６の反射防止膜が形成された基板上に絶縁膜を形成し、その上に第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜となる各膜をこの順に成膜し、これらにパターニングおよびエッチングを行って、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜を、同一所定形状に形成する工程と、該第１の反射防止膜、遮光膜および第２の反射防止膜が形成された基板上に、再度、反射防止膜を成膜し、これにエッチバックを行って、該遮光膜の側面に第３の反射防止膜を形成する工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４７】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４８】
本発明にあっては、光電変換素子と、その光電変換素子によって変換された信号電荷を読み出すための信号検出素子とが半導体基板に設けられたＣＭＯＳ型固体撮像装置において、または、光電変換素子と、その光電変換素子によって変換された信号電荷を転送するための電荷転送路とが半導体基板に設けられたＣＣＤ型固体撮像装置において、遮光膜の下部に第１の反射防止膜が設けられ、遮光膜の上部に第２の反射防止膜が設けられ、遮光膜の側面に第３の反射防止膜が設けられて、該遮光膜全体を反射防止膜で覆い、または／および、金属配線層の下部に第４の反射防止膜が設けられ、金属配線層の上部に第５の反射防止膜が設けられ、金属配線層の側面に第６の反射防止膜が設けられて、金属配線層全体を反射防止膜で覆っている。
【００４９】
これによって、ＣＭＯＳ型イメージセンサやＣＣＤ型イメージセンサなどの固体撮像装置において、側面への第３の反射防止膜および第６の反射防止膜の形成にはエッチバック処理が用いられ、従来のようにパターニングする必要がないことから、パターン位置ずれによる遮光膜の露出がなくなり、遮光膜や金属配線層の全面を反射防止膜で確実に覆うことが可能となって、スミアの発生が抑制可能となる。
【００５０】
また、第１および第２の反射防止膜と、第４および第５の反射防止膜とはそれぞれ、遮光膜や金属配線層と同時にパターニングおよびエッチングが行われるので平面視同一形状となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１として、光電変換素子の上部に１層の金属配線層と１層の遮光膜を有するＣＭＯＳ型イメージセンサに適用した場合について、また、本発明の固体撮像装置の実施形態２としてＣＣＤ型イメージセンサに適用した場合について、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
（実施形態１）
図１は、本発明の固体撮像装置の実施形態１における要部構成を示す断面図である。
【００５３】
図１において、このＣＭＯＳ型固体撮像装置１０は、半導体基板１０Ａ上に、光電変換素子としてのフォトダイオード素子１１と、光電変換素子によって変換された信号電荷を読み出すための信号検出素子としてのトランジスタ１２、１３とが互いに隣接して２次元的に配置されており、その上に絶縁膜１４を介して、フォトダイオード素子１１の上方を開口（光学的な開口であって透明状態）するように、信号検出素子から信号を読み出すための金属配線層１５が設けられ、その上に絶縁膜１６を介して、フォトダイオード素子１１の上方を開口するように遮光膜１７が設けられ、その上にさらに絶縁膜の表面保護膜１８を介して、フォトダイオード素子１１に光を集めるためのレンズ部材としてのマイクロレンズ１９が、フォトダイオード素子１１に対向した対向位置（光学的な開口部）に設けられている。
【００５４】
フォトダイオード素子１１は、Ｐ型半導体基板１０Ａの表面側にＮ＋領域１１ａとして設けられており、このＮ＋領域１１ａに照射される光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子として機能する。
【００５５】
トランジスタ１２は、ソース領域１２ａ、ドレイン領域１２ｂおよびゲート電極１２ｃとを有している。ソース領域１２ａおよびドレイン領域１２ｂはそれぞれ、Ｐ型半導体基板１０Ａの表面側に各Ｎ＋領域としてそれぞれ設けられており、これらは所定の間隔を開けてそれぞれ配置されている。ソース領域１２ａとドレイン領域１２ｂとの間のＰ型半導体基板１０Ａの表面上にはゲート酸化膜２０を介してゲート電極１２ｃが形成されている。このドレイン領域１２ｂのＮ＋領域は、フォトダイオード素子１１のＮ＋領域１１ａと一体化して共通に設けられている。
【００５６】
トランジスタ１３は、ソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびゲート電極１３ｃとを有している。ソース領域１３ａおよびドレイン領域１３ｂはそれぞれ、Ｐ型半導体基板１０Ａの表面側に各Ｎ＋領域としてそれぞれ設けられており、これらは所定の間隔を開けてそれぞれ配置されている。ソース領域１３ａとドレイン領域１３ｂとの間のＰ型半導体基板１０Ａの表面上にはゲート酸化膜２０を介してゲート電極１３ｃが形成されている。以上のゲート電極１２ｃおよび１３ｃの側面にはそれぞれ、酸化膜１２ｄ、１３ｄがそれぞれ形成されている。
【００５７】
トランジスタ１２のソース領域１２ａ、ドレイン領域１２ｂおよびゲート電極１２ｃに印加される各電圧を制御することによって、フォトダイオード素子１１のＮ＋領域で光電変換された信号電荷がソース領域１２ａを介して読み出されるようになっている。
【００５８】
また、トランジスタ１３のソース領域１３ａ、ドレイン領域１３ｂおよびゲート電極１３ｃに印加される各電圧を制御することによって、ドレイン領域１３ｂのＮ＋領域で光電変換された信号電荷は、フォトダイオードに光が照射されない暗時の信号として、ソース領域１３ａを介して読み出されるようになっている。
【００５９】
各素子間には素子を分離するためのフィールド酸化膜２１が設けられている。フィールド酸化膜２１は、例えばフォトダイオード素子１１とトランジスタ１３との各領域間、トランジスタ１２と左側に隣接する素子領域（図示せず）との間、およびトランジスタ１３と右側に隣接する素子領域（図示せず）との間などに設けられている。
【００６０】
このように、フォトダイオード素子１１、トランジスタ１２および１３が形成された半導体基板１０Ａ上を覆うように絶縁膜１４が設けられている。金属配線層１５は、その絶縁膜１４を介して、トランジスタ１２および１３の各ソース領域１２ａおよび１３ａと平面視で重なるように設けられている。
【００６１】
絶縁膜１４には、トランジスタ１２および１３のソース領域１２ａおよび１３ａと、各金属配線層１５とを電気的にそれぞれ接続するための各コンタクトホール２２がそれぞれ設けられており、この各コンタクトホール２２をそれぞれ介して、各金属配線層１５とソース領域１２ａおよび１３ａとが電気的にそれぞれ接続されて、各信号電荷がそれぞれトランジスタ１２および１３から各金属配線層２０をそれぞれ介して読み出される。
【００６２】
金属配線層１５には、その下部に第４の反射防止膜２３ａ、その上部に第５の反射防止膜２３ｂ、その側面に第６の反射防止膜２３ｃがそれぞれ設けられており、金属配線層１５全体（全面）が反射防止膜によって覆われている。
【００６３】
さらに、これらの絶縁膜１４および反射防止膜２３ｂ，２３ｃ上を覆うように絶縁膜１６が設けられている。この絶縁膜１６上に、遮光膜１７は、金属配線層１５およびトランジスタ１３上を覆い、フォトダイオード素子１１上を開口させるように設けられている。遮光膜１７は、その下部に第１の反射防止膜２４ａ、その上部に第２の反射防止膜２４ｂ、その側面に第３の反射防止膜２４ｃが設けられており、遮光膜１７全体（全面）が反射防止膜２４ａ〜２４ｃによって覆われている。固体撮像装置１０に入射された光は、この遮光膜１７および反射防止膜２４ａ〜２４ｃによって、信号を読み出すためのトランジスタ１２および１３のソース領域１２ａおよび１３ａや金属配線層１５に照射されないようになっている。
【００６４】
さらに、これらの絶縁膜１６および反射防止膜２４ｂ，２４ｃ上を覆うように表面保護膜１８が設けられている。その表面保護膜１８上にフォトダイオード素子１１と対向する開口部にマイクロレンズ１９が設けられている。図１に矢印で示すように、このマイクロレンズ１９によって、固体撮像装置１０に照射される光Ｌがフォトダイオード素子１１のＮ＋領域１１ａに集光されるようになっている。
【００６５】
ここで、このように構成された本実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法について説明する。
【００６６】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１の固体撮像装置１０の製造方法（その１）について説明するための要部断面図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１の固体撮像装置１０の製造方法（その２）について説明するための要部断面図である。
【００６７】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板としてのＰ型Ｓｉ基板１０Ａ上に、素子間を分離するフィールド酸化膜２１を形成し、フォトダイオード素子１１とトランジスタ１２および１３とを所定位置に２次元的に形成する。本実施形態１では、半導体基板としてＰ型Ｓｉ基板１０Ａを用いたが、通常、半導体装置が製造される半導体基板であれば、特に限定されるものではない。
【００６８】
これらの素子上に、層間絶縁膜として、厚み５００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度の絶縁膜１４を形成する。この絶縁膜１４に、トランジスタ１２および１３のソース領域１２ａおよび１３ａにそれぞれ達するように各コンタクトホール２２を形成する。ここまでの工程は、従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置の製造方法と同様に行うことができるので、その詳しい説明はここでは省略する。
【００６９】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１４上に、第４の反射防止膜２３ａとなる層として、例えばＴｉＮ層をスパッタリングにより厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍ堆積し、その上に、金属配線層１５となる層として、例えばアルミ系合金層１５ａを厚み３００ｎｍ〜９００ｎｍで堆積させた後、再度、スパッタリングにより第５の反射防止膜２３ｂとなる層として、ＴｉＮ層を厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍで堆積させる。
【００７０】
さらに、図２（ｃ）に示すように、これらのＴｉＮ層、金属アルミ系合金層１５ａおよびＴｉＮ層からなる積層構造をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、それらをエッチングすることによって、同一の所定形状の第４の反射防止膜２３ａ、金属配線層１５および第５の反射防止膜２３ｂを形成する。
【００７１】
その後、図３（ａ）に示すように、第６の反射防止膜２３ｃとして、アモルファスＳｉ層をＣＶＤ法により厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍで堆積した後、エッチバックを行って、金属配線層１５の側面にアモルファスＳｉ（シリコン）からなる第６の反射防止膜２３ｃを形成する。なお、第４〜第６の反射防止膜２３ａ〜２３ｃは、反射防止膜として機能する膜であれば、その種類および膜厚ともに、特に限定されるものではない。第４および第５の反射防止膜２３ａ，２３ｂとしてアモルファスＳｉ膜を用いてもよく、第６の反射防止膜２３ｃとしてＴｉＮを用いてもよい。さらに、ＴｉＮやアモルファスＳｉ以外に、ＳｉＯＮ膜などであっても用いることができる。
【００７２】
さらに、図３（ｂ）に示すように、金属配線層１５を覆う反射防止膜２３ａ〜２３ｃおよび層間絶縁膜１４上を覆うように、層間絶縁膜１６を厚み５００ｎｍ〜１５００ｎｍで堆積させる。この層間絶縁膜１６上に、第１の反射防止膜２４ａとなる層として、例えばＴｉＮ層をスパッタリングにより厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍで堆積し、その上に、遮光膜１７となる膜として、例えばアルミ系合金層を厚み３００ｎｍ〜９００ｎｍで堆積させた後、再度、スパッタリングにより第５の反射防止膜２４ｂとなる層として、ＴｉＮ層を厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍで堆積させる。
【００７３】
次いで、ＴｉＮ層、金属アルミ系合金層およびＴｉＮ層をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、これらをエッチングすることによって、同一所定形状の第１の反射防止膜２４ａ、遮光膜１７および第２の反射防止膜２４ｂを形成する。
【００７４】
その後、第３の反射防止膜２４ｃとして、アモルファスＳｉ層を公知の技術であるＣＶＤ法により厚み１０ｎｍ〜２００ｎｍ堆積した後、エッチバックを行って、遮光膜１７の側面にアモルファスＳｉ（シリコン）からなる第３の反射防止膜２４ｃを形成する。なお、第１〜第３の反射防止膜２４ａ〜２４ｃについても、反射防止膜として機能する膜であれば、その種類および膜厚ともに、特に限定されるものではない。例えば第１および第２の反射防止膜２４ａ，２４ｂとしてアモルファスＳｉ膜を用いてもよく、第３の反射防止膜２４ｃとしてＴｉＮを用いてもよい。さらに、ＴｉＮやアモルファスＳｉ以外に、ＳｉＯＮ膜などであっても用いることができる。
【００７５】
さらに、図１に示すように、遮光膜１７を覆う第１〜第３の反射防止膜２４ａ〜２４ｃおよび層間絶縁膜１６上を覆うように、表面保護膜１８を所定の厚みで堆積する。この表面保護膜１８上のフォトダイオード素子開口部にマイクロレンズ１９を形成することにより、本実施形態１のＣＭＯＳ型固体撮像装置１０を作製することができる。
【００７６】
このようにして作製された本実施形態１のＣＭＯＳ型固体撮像装置１０は、金属配線層１５全体および遮光膜１７全体が反射防止膜によって覆われているために、金属配線層１５および遮光膜１７に入射される入射光があっても、上下の反射防止膜２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃで減衰されて乱反射が抑制される。このため、信号検出素子であるトランジスタ１２および１３の各ソース領域１２ａおよび１３ａに光が照射されてスミアが発生することを抑制することができる。
【００７７】
また、第４の反射防止膜２３ａおよび第５の反射防止膜２３ｂは金属配線層１５と共にパターニングおよびエッチングされて所定形状に形成され、第６の反射防止膜２３ｃはエッチバックによって形成されているため、リソグラフィーパターンの位置ずれによって金属配線層１５が露出することはない。
【００７８】
さらに、第１の反射防止膜２４ａおよび第２の反射防止膜２４ｂも遮光膜１７と共にパターニングおよびエッチングされて所定形状に形成され、第３の反射防止膜２４ｃはエッチバックによって形成されているため、従来のようにリソグラフィーパターンの位置ずれによって遮光膜１７が露出するようなことはない。
【００７９】
なお、本実施形態１では、金属配線層１５および遮光膜１７の両方を反射防止膜で覆っているが、金属配線層１５および遮光膜１７の一方を反射防止膜で覆った構成であっても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、金属配線層１５の上下面および側面を第４〜第６の反射防止膜２３ａ〜２３ｃで覆うことによって、金属配線層１５で入射光Ｌが乱反射してスミアが発生することを抑制することができる。また、遮光膜１７の上下面および側面を第１〜第３の反射防止膜２４ａ〜２４ｃで覆うことによって、遮光膜１７で入射光Ｌが乱反射してスミアが発生することを抑制することができる。但し、本実施形態１のように、金属配線層１５および遮光膜１７の両方を覆うように反射防止膜２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃを設けることによって、金属配線層１５および遮光膜１７で入射光Ｌが乱反射してスミアが発生することを抑制することができる。
【００８０】
（実施形態２）
上記実施形態１では、ＣＭＯＳ型固体撮像装置に本発明の固体撮像装置を適用した場合について説明したが、本実施形態２ではＣＣＤ型固体撮像装置に本発明の固体撮像装置を適用した場合について説明する。この場合について図４を用いて説明する。
【００８１】
図４は、本発明の固体撮像装置の実施形態２をＣＣＤ型イメージセンサに適用した場合の一例を示す要部断面図である。
【００８２】
図４において、このＣＣＤ型固体撮像装置３０は、Ｐ型半導体基板４０Ａ上に、フォトダイオード素子４１、電荷転送路４２、およびチャネルストッパー層４３が設けられ、そのＰ型半導体基板４０Ａ上にゲート酸化膜４４、電極４５、絶縁膜４６、第１の反射防止膜５１、遮光膜４８、第２の反射防止膜５２、第３の反射防止膜５３および表面保護膜５０が設けられている。
【００８３】
この図４に示すＣＣＤ型固体撮像装置３０と、図５に示す従来のＣＣＤ型固体撮像装置４０との違いは、遮光膜４８の下部（絶縁膜４６側）に第１の反射防止膜５１が設けられ、遮光膜４８の上部に第２の反射防止膜５２が設けられており、さらに遮光膜４８の側面に第３の反射防止膜５４が設けられている点である。
【００８４】
これらの第１の反射防止膜５１、遮光膜４８および第２の反射防止膜５２は、上記実施形態１の場合と同様に、絶縁膜４６上に反射防止膜、遮光膜および反射防止膜をこの順に成膜（積層）し、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングおよびエッチングを行うことによって所定形状に形成する。また、第３の反射防止膜５３は、反射防止膜を成膜し、それに対してエッチバックを行うことによって形成される。
【００８５】
このようにして作製された本実施形態２のＣＣＤ型固体撮像装置３０は、遮光膜４８の全体が反射防止膜によって包まれて（覆われて）いるため、遮光膜４８に入射される入射光Ｌがあっても、この反射防止膜で減衰されて乱反射が抑制されるため、電荷転送路４２に光が入射されてスミアが発生することを抑制することができる。
【００８６】
また、第１の反射防止膜５１および第２の反射防止膜５２は遮光膜４８と共にパターニングおよびエッチングされて形成され、第３の反射防止膜５３はエッチバックによって形成されているため、従来のようにリソグラフィーパターンの位置ずれによって遮光膜４８が露出することはない。
【００８７】
以上により、本実施形態１，２によれば、光電変換素子としてのフォトダイオード素子１１と、そのフォトダイオード素子１１によって変換された信号電荷を読み出すための信号検出素子としてのトランジスタ１２，１３とが半導体基板１０Ａ上に設けられたＣＭＯＳ型固体撮像装置１０において、または、フォトダイオード素子４１と、そのフォトダイオード素子４１によって変換された信号電荷を転送するための電荷転送路４２とが半導体基板４０Ａ上に設けられたＣＣＤ型固体撮像装置４０において、遮光膜１７または４８の下部に第１の反射防止膜が設けられ、遮光膜１７または４８の上部に第２の反射防止膜が設けられ、遮光膜１７または４８の側面に、エッチバックよって形成された第３の反射防止膜が設けられて、遮光膜１７または４８全体を反射防止膜で覆い、または／および、金属配線層１５の下部に第４の反射防止膜が設けられ、金属配線層１５の上部に第５の反射防止膜が設けられ、金属配線層１５の側面に、エッチバックよって形成された第６の反射防止膜が設けられて、金属配線層１５全体を反射防止膜で覆っている。これによって、リソグラフィーパターンの位置ずれによる遮光膜１７または４８や金属配線層１５の露出を防ぎ、遮光膜１７または４８や金属配線層１５を反射防止膜で確実に覆うことによりスミアの発生を抑制することができる。
【００８８】
なお、上記実施形態１では、光電変換素子の上部に１層の金属配線層と１層の遮光膜を有し、それらを反射防止膜で覆ったＣＭＯＳ型イメージセンサについて本発明を適用する場合について説明し、上記実施形態２では光電変換素子の上部に１層の遮光膜を有し、それを反射防止膜で覆ったＣＣＤ型イメージセンサについて本発明を適用する場合について説明したが、これに限らず、光電変換素子の上部に１層の金属配線層または１層の遮光膜を有し、それを反射防止膜で覆ったＣＭＯＳ型イメージセンサ（ＣＭＯＳ型固体撮像装置）についても本発明を適用することができ、また、ＣＣＤ型イメージセンサ（ＣＣＤ型固体撮像装置）において、光電変換素子の上部に１層の金属配線層と１層の遮光膜を有し、それらを反射防止膜で覆った場合や、光電変換素子の上部に１層の金属配線層を有し、それを反射防止膜で覆った場合についても本発明を適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、遮光膜や金属配線層を覆うように反射防止膜を形成する際に、従来のような反射防止膜専用のリソグラフィパターンを用いず、遮光膜や金属配線層の上部および下部に設けられる反射防止膜を遮光膜や金属配線層と共にパターニングおよびエッチングを行って形成し、遮光膜や金属配線層の側面に設けられる反射防止膜をエッチバックによって形成しているため、従来のようにパターンずれにより遮光膜や金属配線層の露出部が生じることはない。これによって、遮光膜や金属配線層の露出部に光が入射されてスミアが発生することはなくなり、確実に金属配線層や遮光膜を反射防止膜で覆って、スミア発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＭＯＳ型固体撮像装置の実施形態１における要部構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１のＣＭＯＳ型固体撮像装置の製造工程（その１）を説明するための要部断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図１のＣＭＯＳ型固体撮像装置の製造工程（その２）を説明するための要部断面図である。
【図４】本発明のＣＣＤ型固体撮像装置の実施形態２における要部構成を示す断面図である。
【図５】従来のＣＣＤ型固体撮像装置における要部構成を示す断面図である。
【図６】従来のＣＣＤ型固体撮像装置の問題点を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１０ＣＭＯＳ型固体撮像装置
１０ＡＰ型半導体基板
１１フォトダイオード素子
１１ａＮ＋領域
１２、１３トランジスタ
１２ａ、１３ａＮ＋領域（ソース領域）
１２ｂ、１３ｂＮ＋領域（ドレイン領域）
１２ｃ、１３ｃゲート電極
１２ｄ、１３ｄ酸化膜
１４、１６絶縁膜（層間絶縁膜）
１５金属配線層
１７遮光膜
１８表面保護膜
１９マイクロレンズ
２０ゲート酸化膜
２１フィールド絶縁膜
２２コンタクトホール
２３ａ第４の反射防止膜
２３ｂ第５の反射防止膜
２３ｃ第６の反射防止膜
２４ａ第１の反射防止膜
２４ｂ第２の反射防止膜
２４ｃ第３の反射防止膜
３０ＣＣＤ型固体撮像装置
４０ＡＰ型半導体基板
４１フォトダイオード素子
４１ａＮ＋領域
４２電荷転送路
４３チャネルストッパー層
４４ゲート酸化膜
４５電極
４６絶縁膜（層間絶縁膜）
４８遮光膜
５０表面保護膜
５１第１の反射防止膜
５２第２の反射防止膜
５３第３の反射防止膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor in which a photoelectric conversion element is provided on a semiconductor substrate, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
As this type of solid-state imaging device, for example, in a CCD solid-state imaging device such as a CCD image sensor, a photoelectric conversion element such as a photodiode and a charge transfer path are provided on a semiconductor substrate. In this CCD type solid-state imaging device, light applied to the photoelectric conversion element is converted into a signal charge, and the signal charge is transferred through the charge transfer path and output from the output unit.
[0003]
In a CMOS solid-state imaging device such as a CMOS image sensor, a photoelectric conversion element such as a photodiode and a signal detection element such as a transistor are provided on a semiconductor substrate. In this CMOS type solid-state imaging device, light applied to the photoelectric conversion element is converted into a signal charge, and a signal corresponding to the charge amount of the converted signal charge is read from the signal detection element.
[0004]
Hereinafter, as the conventional CCD solid-state imaging device, for example, a solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
[0005]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main configuration of a conventional CCD solid-state imaging device.
[0006]
In FIG. 5, the CCD solid-state imaging device 40 has a photodiode unit 41, a charge transfer path 42, and a channel stopper layer 43 disposed (layout) on a P-type semiconductor substrate 40A as a basic unit portion. Of the laminated structure of the gate oxide film 44, the electrode 45, the insulating film 46, the first antireflection film 47, the light shielding film 48, the second antireflection film 49, and the surface protective film 50, at least the gate oxide film 44, the insulation. A laminated structure of the film 46 and the surface protective film 50 is provided.
[0007]
The photodiode element 41 functions as a photoelectric conversion element. As a photoelectric conversion element, an N-type (N−) region 41a is provided on the surface layer side of the P-type semiconductor substrate 40A, and a signal charge is generated according to the amount of light L irradiated to the N− region 41a.
[0008]
The charge transfer path 42 is provided as an N-type region on the surface layer side on the P-type semiconductor substrate 40A. A plurality of charge transfer paths 42 are provided in parallel on the P-type semiconductor substrate 40A so that signal charges from the plurality of photodiode elements 41 are transferred along the charge transfer paths 42, respectively. It has become. Furthermore, charge transfer paths (not shown) are also provided in the direction orthogonal to the charge transfer paths 42, and the signal charges transferred by the charge transfer paths 42 are output through the orthogonal charge transfer paths. Part (not shown) is transferred.
[0009]
The channel stopper layer 43 is provided between the photodiode element 41 and a charge transfer path 42a for transferring signal charges of a photodiode element (not shown) adjacent to the photodiode element 41. The elements are electrically separated by the channel stopper layer 43.
[0010]
The gate oxide film 44 is provided so as to cover the P-type semiconductor substrate 40A, the photodiode element 41, the charge transfer path 42, and the channel stopper layer 43.
[0011]
The electrode 45 is provided from the end on the photodiode element 41 via the gate oxide film 44 to the charge transfer path 42 (41a), and the electrode 45 is not provided on the photodiode element 41. An optical opening is formed on the photodiode element 41. By controlling the voltage applied to the electrode 45, the signal charge photoelectrically converted by the photodiode element 41 is transferred via the charge transfer path.
[0012]
The insulating film 46 is provided as an interlayer insulating film so as to cover the electrode 45 and the gate oxide film 44.
[0013]
The first antireflection film 47 is provided above the electrode 45 through the insulating film 46, and the end portion 47 a of the first antireflection film 47 is more planar than the end portion 45 a of the electrode 45 in plan view. A predetermined amount is provided on the periphery of the photodiode element 41.
[0014]
The light shielding film 48 is provided on the first antireflection film 47, and prevents light from entering the charge transfer path 42 and generating smear. The end portion 48 a of the light shielding film 48 is aligned with the end portion 47 a of the first antireflection film 47.
[0015]
The second antireflection film 49 is provided so as to cover the upper part of the light shielding film 48. The first antireflection film 47 and the second antireflection film 49 wrap the entire light shielding film 48 (including side portions). Further, the second antireflection film 49 is arranged (layed out) so as to be placed on (overlap with) the photodiode 41 rather than the end of the light shielding film 48 in plan view.
[0016]
The surface protective film 50 is provided on the second antireflection film 49 and on the insulating film 46 on which the second antireflection film 49 is not provided.
[0017]
Here, a manufacturing method (Patent Document 1) of the conventional CCD solid-state imaging device will be described.
[0018]
As shown in FIG. 5, first, on the P-type semiconductor substrate 40A, an N− region 41a constituting the photodiode element 41 by ion implantation or the like, and a charge for transferring the signal charge photoelectrically converted by the photodiode element 41. An N-type region as the transfer path 42, a channel stopper layer 43, and the like are formed.
[0019]
Thereafter, a gate oxide film 44 is formed on the P-type semiconductor substrate 40A, the N− region 41a, the photodiode element 41, the charge transfer path 42 (N-type region) and the channel stopper layer 43, and polycrystalline silicon or the like is formed thereon. The electrode 45 is formed in a predetermined shape in plan view so that the upper side of the photodiode element 41 is opened.
[0020]
Further, after an insulating film 46 as an interlayer insulating film is formed on the gate oxide film 44 and the electrode 45, Si, TiN, W, etc. constituting the first antireflection film 47 are formed thereon by a CVD method or the like. A film and a film made of Al or the like constituting the light shielding film 48 are sequentially formed. Patterning and etching using a photolithography technique are performed to form the first antireflection film 47 and the light shielding film 48 in a predetermined shape in plan view.
[0021]
Further, a film made of Si, TiN, Si or the like constituting the second antireflection film 49 is formed thereon by CVD or the like. Thereafter, patterning and etching using a photolithography technique are performed to form the second antireflection film 49 in a predetermined shape in plan view. Thus, the first antireflection film 47, the light shielding film 48, and the second antireflection film 49 are formed on the P-type semiconductor substrate 40A via the interlayer insulating film 46 so as to be positioned above the electrode 45. The
[0022]
Further, by forming the surface protective film 50 on the second antireflection film 49 and the insulating film 46, the conventional solid-state imaging device 40 is completed.
[0023]
In the conventional solid-state imaging device 40, a first antireflection film 47 and a second antireflection film 49 are provided so as to sandwich and wrap the entire light shielding film 48 including the side end surfaces from above and below. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 5, even if the incident light L1 is incident on the end portion of the light shielding film 48 made of Al or the like, the light is attenuated by the second antireflection film 49 made of Si, Ti, W or the like. Thus, since irregular reflection is prevented, it is possible to suppress the occurrence of smear due to light entering the charge transfer path 42.
[0024]
Even if light is incident between the P-type semiconductor substrate 40A and the first antireflection film 47, the light is attenuated by the first antireflection film 47 made of Si, Ti, W, etc., thereby preventing irregular reflection. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of smear due to light entering the charge transfer path 42.
[0025]
On the other hand, in the CMOS type solid-state imaging device such as the conventional CMOS type image sensor, as in the case of the conventional CCD type solid-state imaging device 40, in order to suppress the occurrence of smear, the photoelectric conversion element and the signal detection element A light-shielding film is provided over the semiconductor substrate provided with an insulating film. Therefore, by applying the conventional technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the first antireflection film and the second antireflection film are provided so as to sandwich the entire light shielding film from above and below. The light incident on the part and the light incident between the semiconductor substrate and the antireflection film can be attenuated by the first antireflection film and the second antireflection film. As a result, it is possible to prevent such incident light from being refracted and diffusely reflected between different types of films and entering the signal detection element to cause smearing as in the prior art.
[0026]
Furthermore, in a conventional CMOS solid-state imaging device, a signal detection element is used to read out a signal converted by the photoelectric conversion element via an insulating film on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element and a signal detection element. A connected metal wiring layer is formed. This metal wiring layer is formed below the light shielding film. Therefore, by applying the prior art disclosed in Patent Document 1, the metal wiring layer is provided by providing the first antireflection film and the second antireflection film so as to sandwich the entire metal wiring layer from above and below. The light incident on the end portion of the light and the light incident from between the semiconductor substrate and the antireflection film can be attenuated by the first antireflection film and the second antireflection film. Accordingly, it is possible to prevent such incident light from being refracted and irregularly reflected between different types of films and entering the signal detection element to generate smear.
[0027]
[Patent Document 1]
JP-A-4-245474
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method for manufacturing a CCD solid-state imaging device (Patent Document 1), insulation is performed on an electrode 45 provided on a semiconductor substrate 40A having a photodiode element 41 and a charge transfer path 42 via a gate oxide film 44. An antireflection film and a light shielding film are formed through the film 46, and after the first antireflection film 47 and the light shielding film 48 are formed into a predetermined shape by patterning and etching, an antireflection film is formed and patterned. Then, the second antireflection film 49 is formed in a predetermined shape by performing etching, thereby providing antireflection films 47 and 49 that wrap the light shielding film 48 from above and below.
[0029]
In the patterning for removing unnecessary portions of the second antireflection film 49, when the lithography pattern is displaced, the second antireflection film 49 covering the light shielding film 48 is formed as shown in FIG. Is partially etched, and the light shielding film 8 is exposed. In such a case, when the incident light L2 is incident on the exposed end portion of the light shielding film 48, the incident light L2 is irregularly reflected by the exposed end portion of the light shielding film 48, and the irregularly reflected incident light L2 is the charge transfer path 42. This causes the problem of smearing.
[0030]
This (smear) occurs when the conventional technology is applied to a CMOS solid-state image pickup device, as in the case of a CCD solid-state image pickup device.
[0031]
The present invention solves the above-described conventional problems. The light shielding film and the metal wiring layer are reliably covered with the antireflection film without causing the exposure of the light shielding film and the metal wiring layer due to the displacement of the lithography pattern. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same that can suppress the occurrence of the above.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
The solid-state imaging device of the present invention is provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, and a position other than a facing position that faces the photoelectric conversion element via an insulating film. In the solid-state imaging device in which the light shielding film is provided, the first antireflection film is provided below the light shielding film, the second antireflection film is provided above the light shielding film, and the side surface of the light shielding film is provided. A third anti-reflection film is provided, and the entire light-shielding film is covered with the anti-reflection film, thereby achieving the above object.
[0033]
The solid-state imaging device of the present invention is provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, and a position other than a facing position that faces the photoelectric conversion element via an insulating film. In the solid-state imaging device provided with the metal wiring layer, a fourth antireflection film is provided below the metal wiring layer, and a fifth antireflection film is provided above the metal wiring layer. A sixth antireflection film is provided on the side surface of the layer, and the entire metal wiring layer is covered with the antireflection film, whereby the above object is achieved.
[0034]
The solid-state imaging device of the present invention is provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, and a position other than a facing position that faces the photoelectric conversion element via an insulating film. In a solid-state imaging device in which a metal wiring layer is provided, and a light shielding film is provided at a position other than the opposing position via an insulating film above the metal wiring layer, a first antireflection film is provided below the light shielding film. The second antireflection film is provided on the light shielding film, the third antireflection film is provided on the side surface of the light shielding film, and the entire light shielding film is covered with the antireflection film, A fourth antireflection film is provided below the metal wiring layer, a fifth antireflection film is provided above the metal wiring layer, and a sixth antireflection film is provided on the side surface of the metal wiring layer. The entire metal wiring layer is covered with an antireflection film. The purpose is achieved.
[0035]
Preferably, a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element is provided on the semiconductor substrate in the solid-state imaging device of the present invention.
[0036]
Furthermore, it is preferable that a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element is provided on the semiconductor substrate in the solid-state imaging device of the present invention.
[0037]
Further preferably, at least one of the third antireflection film and the sixth antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is an antireflection film formed by etch back.
[0038]
Further preferably, at least one of the first and second antireflection films and the fourth and fifth antireflection films in the solid-state imaging device of the present invention has the same shape in plan view.
[0039]
Further preferably, the first to third antireflection films in the solid-state imaging device of the present invention are made of TiN, silicon, or a combination thereof.
[0040]
Further preferably, the fourth to sixth antireflection films in the solid-state imaging device of the present invention are made of TiN, silicon, or a combination thereof.
[0041]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. And a first antireflection film, a light shielding film, and a second antireflection film are formed in this order on the insulating film, and patterned and etched to form the first reflection film. The step of forming the anti-reflection film, the light-shielding film and the second anti-reflection film in the same predetermined shape, and the reflection again on the substrate on which the first anti-reflection film, the light-shielding film and the second anti-reflection film are formed Forming a third antireflection film on the side surface of the light shielding film by forming an antireflection film and performing etch back on the film, thereby achieving the above object.
[0042]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. And a first antireflection film, a light shielding film, and a second antireflection film are formed in this order on the insulating film, and patterned and etched to form the first reflection film. The step of forming the anti-reflection film, the light-shielding film and the second anti-reflection film in the same predetermined shape, and again on the substrate on which the first anti-reflection film, the light-shielding film and the second anti-reflection film are formed, Forming a third antireflection film on the side surface of the light shielding film by forming an antireflection film and performing etch back on the antireflection film, thereby achieving the above object.
[0043]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. Forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in this order on the insulating film, and patterning and etching them to form the fourth antireflection film; Forming the antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film in the same predetermined shape, and on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed. And forming a sixth antireflection film on the side surface of the metal wiring layer by forming an antireflection film again and performing etch back on the antireflection film. Achieved.
[0044]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. Forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in this order on the insulating film, and patterning and etching them to form the fourth antireflection film; Forming the antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film in the same predetermined shape, and on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed. And forming a sixth antireflection film on the side surface of the metal wiring layer by forming an antireflection film again and performing etch back on the antireflection film. Achieved.
[0045]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. Forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer and a fifth antireflection film in this order on the insulating film, and performing patterning and etching on the films and layers; And forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in the same predetermined shape, and a substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed. Forming a sixth antireflection film on the side surface of the metal wiring layer by forming an antireflection film again and performing etch back thereon; and the fourth antireflection film and metal wiring Layer, a fifth antireflection film, and a base on which a sixth antireflection film is formed An insulating film is formed thereon, and a first antireflection film, a light shielding film, and a second antireflection film are formed in this order on the insulating film. The step of forming the antireflection film, the light shielding film and the second antireflection film in the same predetermined shape, and on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film and the second antireflection film are formed, And forming a third antireflection film on the side surface of the light shielding film by forming an antireflection film again and performing etch back on the antireflection film, thereby achieving the above object.
[0046]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element are formed on a semiconductor substrate, and an insulating film is formed thereon. Forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer and a fifth antireflection film in this order on the insulating film, and performing patterning and etching on the films and layers; And forming a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in the same predetermined shape, and a substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed. Forming a sixth antireflection film on the side surface of the metal wiring layer by forming an antireflection film again and performing etch back thereon; and the fourth antireflection film and metal wiring Layer, fifth antireflection film and sixth antireflection film An insulating film is formed on the first film, and a first anti-reflection film, a light-shielding film, and a second anti-reflection film are formed in this order on the insulating film. The step of forming the antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film in the same predetermined shape, and again on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed Forming a third antireflection film on the side surface of the light shielding film by forming an antireflection film and performing etch back on the antireflection film, thereby achieving the above object.
[0047]
The operation of the present invention will be described below with the above configuration.
[0048]
In the present invention, in a CMOS type solid-state imaging device in which a photoelectric conversion element and a signal detection element for reading a signal charge converted by the photoelectric conversion element are provided on a semiconductor substrate, or In the CCD type solid-state imaging device in which the charge transfer path for transferring the signal charge converted by the photoelectric conversion element is provided on the semiconductor substrate, the first antireflection film is provided below the light shielding film, and the light shielding A second antireflection film is provided on the top of the film, a third antireflection film is provided on the side surface of the light shielding film, and the entire light shielding film is covered with the antireflection film, and / or below the metal wiring layer. Is provided with a fourth antireflection film, a fifth antireflection film is provided on the upper part of the metal wiring layer, and a sixth antireflection film is provided on the side surface of the metal wiring layer to reflect the entire metal wiring layer. Covered with a protective film.
[0049]
As a result, in a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor, an etch-back process is used to form the third antireflection film and the sixth antireflection film on the side surfaces, as in the conventional case. Since there is no need for patterning, there is no exposure of the light shielding film due to misalignment of the pattern, and the entire surface of the light shielding film and the metal wiring layer can be reliably covered with the antireflection film, so that the occurrence of smear can be suppressed. .
[0050]
The first and second antireflection films and the fourth and fifth antireflection films have the same shape in plan view because they are patterned and etched simultaneously with the light shielding film and the metal wiring layer.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as a first embodiment of the solid-state imaging device of the present invention, a case where the present invention is applied to a CMOS image sensor having one metal wiring layer and one light-shielding film on the photoelectric conversion element will be described. A case where the solid-state imaging device is applied to a CCD image sensor as a second embodiment will be described with reference to the drawings.
[0052]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0053]
In FIG. 1, a CMOS solid-state imaging device 10 includes a photodiode element 11 as a photoelectric conversion element and a transistor 12 as a signal detection element for reading out signal charges converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate 10A. , 13 are two-dimensionally arranged adjacent to each other, and an upper portion of the photodiode element 11 is opened (optical opening in a transparent state) via an insulating film 14 thereon. A metal wiring layer 15 for reading a signal from the signal detecting element is provided, and a light shielding film 17 is provided on the metal wiring layer 15 via the insulating film 16 so as to open above the photodiode element 11, and further insulated thereon. A microlens 19 as a lens member for collecting light on the photodiode element 11 through the surface protective film 18 of the film is a photodiode. It is provided on the opposite position facing the element 11 (optical aperture).
[0054]
The photodiode element 11 is provided as an N + region 11a on the surface side of the P-type semiconductor substrate 10A, and functions as a photoelectric conversion element that generates signal charges corresponding to the amount of light irradiated to the N + region 11a.
[0055]
The transistor 12 has a source region 12a, a drain region 12b, and a gate electrode 12c. Each of the source region 12a and the drain region 12b is provided as each N + region on the surface side of the P-type semiconductor substrate 10A, and these are respectively arranged at a predetermined interval. A gate electrode 12c is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 10A between the source region 12a and the drain region 12b via a gate oxide film 20. The N + region of the drain region 12b is integrated with the N + region 11a of the photodiode element 11 and provided in common.
[0056]
The transistor 13 has a source region 13a, a drain region 13b, and a gate electrode 13c. Each of the source region 13a and the drain region 13b is provided as each N + region on the surface side of the P-type semiconductor substrate 10A, and these are respectively arranged at a predetermined interval. A gate electrode 13c is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 10A between the source region 13a and the drain region 13b via a gate oxide film 20. Oxide films 12d and 13d are formed on the side surfaces of the gate electrodes 12c and 13c, respectively.
[0057]
By controlling each voltage applied to the source region 12a, the drain region 12b, and the gate electrode 12c of the transistor 12, the signal charge photoelectrically converted in the N + region of the photodiode element 11 is read out through the source region 12a. It has become.
[0058]
Further, by controlling each voltage applied to the source region 13a, the drain region 13b, and the gate electrode 13c of the transistor 13, the signal charges photoelectrically converted in the N + region of the drain region 13b are not irradiated with light to the photodiode. A dark signal is read out via the source region 13a.
[0059]
A field oxide film 21 for separating the elements is provided between the elements. The field oxide film 21 is, for example, between each region of the photodiode element 11 and the transistor 13, between the transistor 12 and an element region (not shown) adjacent to the left side, and an element region adjacent to the transistor 13 on the right side (see FIG. (Not shown).
[0060]
Thus, the insulating film 14 is provided so as to cover the semiconductor substrate 10A on which the photodiode element 11 and the transistors 12 and 13 are formed. The metal wiring layer 15 is provided so as to overlap the source regions 12a and 13a of the transistors 12 and 13 through the insulating film 14 in plan view.
[0061]
The insulating film 14 is provided with respective contact holes 22 for electrically connecting the source regions 12a and 13a of the transistors 12 and 13 and the respective metal wiring layers 15, respectively. The respective metal wiring layers 15 and the source regions 12a and 13a are electrically connected to each other, and the respective signal charges are read from the transistors 12 and 13 through the respective metal wiring layers 20, respectively.
[0062]
The metal wiring layer 15 is provided with a fourth antireflection film 23a in the lower part thereof, a fifth antireflection film 23b in the upper part thereof, and a sixth antireflection film 23c on the side face thereof. The whole (the entire surface) is covered with an antireflection film.
[0063]
Further, an insulating film 16 is provided so as to cover the insulating film 14 and the antireflection films 23b and 23c. On the insulating film 16, the light shielding film 17 is provided so as to cover the metal wiring layer 15 and the transistor 13 and to open the photodiode element 11. The light shielding film 17 is provided with a first antireflection film 24a at the bottom, a second antireflection film 24b at the top, and a third antireflection film 24c on the side surface. The entire light shielding film 17 (entire surface). Is covered with antireflection films 24a to 24c. The light incident on the solid-state imaging device 10 is prevented from being irradiated to the source regions 12a and 13a of the transistors 12 and 13 for reading signals and the metal wiring layer 15 by the light shielding film 17 and the antireflection films 24a to 24c. ing.
[0064]
Further, a surface protective film 18 is provided so as to cover the insulating film 16 and the antireflection films 24b and 24c. A microlens 19 is provided on the surface protective film 18 at an opening facing the photodiode element 11. As indicated by an arrow in FIG. 1, the light L irradiated to the solid-state imaging device 10 is condensed on the N + region 11 a of the photodiode element 11 by the microlens 19.
[0065]
Here, a manufacturing method of the solid-state imaging device 10 of the first embodiment configured as described above will be described.
[0066]
2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of a main part for explaining the manufacturing method (part 1) of the solid-state imaging device 10 of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b). These are principal part sectional drawings for demonstrating the manufacturing method (the 2) of the solid-state imaging device 10 of FIG.
[0067]
First, as shown in FIG. 2A, a field oxide film 21 for separating elements is formed on a P-type Si substrate 10A as a semiconductor substrate, and the photodiode element 11 and the transistors 12 and 13 are placed at predetermined positions. Two-dimensionally. In the first embodiment, the P-type Si substrate 10A is used as the semiconductor substrate. However, the semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is a semiconductor substrate on which a semiconductor device is normally manufactured.
[0068]
On these elements, an insulating film 14 having a thickness of about 500 nm to 1500 nm is formed as an interlayer insulating film. Contact holes 22 are formed in insulating film 14 so as to reach source regions 12a and 13a of transistors 12 and 13, respectively. Since the steps up to here can be performed in the same manner as in the conventional method for manufacturing a CMOS solid-state imaging device, detailed description thereof is omitted here.
[0069]
Next, as shown in FIG. 2B, a TiN layer, for example, is deposited on the insulating film 14 as a fourth antireflection film 23a by sputtering to a thickness of 10 nm to 200 nm, and a metal wiring is formed thereon. As a layer to be the layer 15, for example, an aluminum alloy layer 15a is deposited with a thickness of 300 nm to 900 nm, and then a TiN layer is again deposited with a thickness of 10 nm to 200 nm as a layer to be the fifth antireflection film 23b by sputtering. .
[0070]
Further, as shown in FIG. 2 (c), the laminated structure composed of the TiN layer, the metal-aluminum alloy layer 15a and the TiN layer is patterned using a photolithography technique and etched to obtain the same predetermined A fourth antireflection film 23a, a metal wiring layer 15, and a fifth antireflection film 23b having a shape are formed.
[0071]
Thereafter, as shown in FIG. 3A, as a sixth antireflection film 23c, an amorphous Si layer is deposited with a thickness of 10 nm to 200 nm by the CVD method, and then etched back to form a side surface of the metal wiring layer 15. A sixth antireflection film 23c made of amorphous Si (silicon) is formed. In addition, if the 4th-6th antireflection film 23a-23c is a film | membrane which functions as an antireflection film, the kind and film thickness will not be specifically limited. An amorphous Si film may be used as the fourth and fifth antireflection films 23a and 23b, and TiN may be used as the sixth antireflection film 23c. Further, in addition to TiN and amorphous Si, a SiON film can also be used.
[0072]
Further, as shown in FIG. 3B, an interlayer insulating film 16 is deposited with a thickness of 500 nm to 1500 nm so as to cover the antireflection films 23 a to 23 c and the interlayer insulating film 14 covering the metal wiring layer 15. On this interlayer insulating film 16, a TiN layer, for example, is deposited by sputtering to a thickness of 10 nm to 200 nm as a layer that becomes the first antireflection film 24a, and a film that becomes the light-shielding film 17 thereon, for example, an aluminum alloy After the layer is deposited with a thickness of 300 nm to 900 nm, a TiN layer is again deposited with a thickness of 10 nm to 200 nm as a layer that becomes the fifth antireflection film 24b by sputtering.
[0073]
Next, the TiN layer, the metal-aluminum alloy layer, and the TiN layer are patterned using a photolithography technique, and etched to thereby form the first antireflection film 24a, the light shielding film 17, and the second reflection film having the same predetermined shape. The prevention film 24b is formed.
[0074]
Thereafter, as the third antireflection film 24c, an amorphous Si layer is deposited by a CVD method which is a known technique to a thickness of 10 nm to 200 nm, and then etched back to form a side surface of the light shielding film 17 made of amorphous Si (silicon). A third antireflection film 24c is formed. Note that the first and third antireflection films 24a to 24c are not particularly limited in both type and film thickness as long as they function as antireflection films. For example, amorphous Si films may be used as the first and second antireflection films 24a and 24b, and TiN may be used as the third antireflection film 24c. Further, in addition to TiN and amorphous Si, a SiON film can also be used.
[0075]
Further, as shown in FIG. 1, a surface protective film 18 is deposited with a predetermined thickness so as to cover the first to third antireflection films 24 a to 24 c covering the light shielding film 17 and the interlayer insulating film 16. By forming the microlens 19 in the photodiode element opening on the surface protective film 18, the CMOS solid-state imaging device 10 of the first embodiment can be manufactured.
[0076]
In the CMOS type solid-state imaging device 10 of the first embodiment manufactured as described above, the entire metal wiring layer 15 and the entire light shielding film 17 are covered with the antireflection film. Even if there is incident light that is incident on the light, it is attenuated by the upper and lower antireflection films 23a-23c, 24a-24c, and irregular reflection is suppressed. For this reason, it can suppress that light is irradiated to each source region 12a and 13a of the transistors 12 and 13 which are signal detection elements, and a smear generate | occur | produces.
[0077]
In addition, the fourth antireflection film 23a and the fifth antireflection film 23b are patterned and etched together with the metal wiring layer 15 to have a predetermined shape, and the sixth antireflection film 23c is formed by etch back. The metal wiring layer 15 is not exposed due to the displacement of the lithography pattern.
[0078]
Further, the first antireflection film 24a and the second antireflection film 24b are also patterned and etched together with the light shielding film 17 to have a predetermined shape, and the third antireflection film 24c is formed by etch back. The light shielding film 17 is not exposed by the displacement of the lithography pattern as in the prior art.
[0079]
In the first embodiment, both the metal wiring layer 15 and the light shielding film 17 are covered with the antireflection film. However, one of the metal wiring layer 15 and the light shielding film 17 may be covered with the antireflection film. It is included in the technical scope of the present invention. For example, by covering the upper and lower surfaces and side surfaces of the metal wiring layer 15 with the fourth to sixth antireflection films 23a to 23c, it is possible to suppress the occurrence of smear due to the irregular reflection of the incident light L on the metal wiring layer 15. Can do. Further, by covering the upper and lower surfaces and side surfaces of the light shielding film 17 with the first to third antireflection films 24a to 24c, it is possible to suppress the incident light L from being irregularly reflected by the light shielding film 17 and generating smear. . However, as in the first embodiment, by providing the antireflection films 23 a to 23 c and 24 a to 24 c so as to cover both the metal wiring layer 15 and the light shielding film 17, incident light is incident on the metal wiring layer 15 and the light shielding film 17. It is possible to suppress the occurrence of smear due to L being irregularly reflected.
[0080]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the case where the solid-state imaging device of the present invention is applied to a CMOS solid-state imaging device has been described. In the second embodiment, the case where the solid-state imaging device of the present invention is applied to a CCD solid-state imaging device is described. To do. This case will be described with reference to FIG.
[0081]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of an example in which the second embodiment of the solid-state imaging device of the present invention is applied to a CCD image sensor.
[0082]
In FIG. 4, the CCD solid-state imaging device 30 is provided with a photodiode element 41, a charge transfer path 42, and a channel stopper layer 43 on a P-type semiconductor substrate 40A, and gate oxidation is performed on the P-type semiconductor substrate 40A. A film 44, an electrode 45, an insulating film 46, a first antireflection film 51, a light shielding film 48, a second antireflection film 52, a third antireflection film 53, and a surface protective film 50 are provided.
[0083]
The difference between the CCD solid-state imaging device 30 shown in FIG. 4 and the conventional CCD solid-state imaging device 40 shown in FIG. 5 is that the first antireflection film 51 is provided below the light shielding film 48 (on the insulating film 46 side). The second antireflection film 52 is provided on the light shielding film 48, and the third antireflection film 54 is provided on the side surface of the light shielding film 48.
[0084]
The first antireflection film 51, the light shielding film 48, and the second antireflection film 52 are formed by providing an antireflection film, a light shielding film, and an antireflection film on the insulating film 46, as in the case of the first embodiment. Films are formed (stacked) in order, and are formed into a predetermined shape by patterning and etching using a photolithography technique. The third antireflection film 53 is formed by forming an antireflection film and performing etch back on the antireflection film.
[0085]
In the CCD type solid-state imaging device 30 according to the second embodiment manufactured as described above, the entire light shielding film 48 is wrapped (covered) by the antireflection film, and therefore incident light incident on the light shielding film 48. Even if L is present, the reflection is attenuated by the antireflection film and the irregular reflection is suppressed, so that it is possible to suppress the incidence of light on the charge transfer path 42 and the occurrence of smear.
[0086]
Further, the first antireflection film 51 and the second antireflection film 52 are formed by patterning and etching together with the light shielding film 48, and the third antireflection film 53 is formed by etch back, so that it is conventional. Further, the light shielding film 48 is not exposed due to the displacement of the lithography pattern.
[0087]
As described above, according to the first and second embodiments, the photodiode element 11 as the photoelectric conversion element and the transistors 12 and 13 as the signal detection elements for reading the signal charges converted by the photodiode element 11 are provided. In the CMOS type solid-state imaging device 10 provided on the semiconductor substrate 10A, or the photodiode element 41 and the charge transfer path 42 for transferring the signal charge converted by the photodiode element 41 are provided on the semiconductor substrate 40A. In the CCD type solid-state imaging device 40 provided in FIG. 1, a first antireflection film is provided below the light shielding film 17 or 48, and a second antireflection film is provided above the light shielding film 17 or 48. A third antireflection film formed by etch back is provided on a side surface of 17 or 48 to provide a light shielding film 17. Alternatively, the entire 48 is covered with an antireflection film or / and a fourth antireflection film is provided below the metal wiring layer 15 and a fifth antireflection film is provided above the metal wiring layer 15. A sixth antireflection film formed by etch back is provided on the side surface of the wiring layer 15 to cover the entire metal wiring layer 15 with the antireflection film. This prevents the exposure of the light shielding film 17 or 48 or the metal wiring layer 15 due to the displacement of the lithography pattern, and suppresses the occurrence of smear by reliably covering the light shielding film 17 or 48 or the metal wiring layer 15 with the antireflection film. be able to.
[0088]
In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a CMOS image sensor having a single metal wiring layer and a single light-shielding film on an upper portion of a photoelectric conversion element and covering them with an antireflection film. In the second embodiment, the case where the present invention is applied to a CCD type image sensor having a light-shielding film on a photoelectric conversion element and covered with an antireflection film has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applied to a CMOS image sensor (CMOS solid-state imaging device) having a single metal wiring layer or a light shielding film on the photoelectric conversion element and covered with an antireflection film. In addition, in a CCD image sensor (CCD solid-state imaging device), when a photoelectric conversion element has a single metal wiring layer and a single light-shielding film, these are covered with an antireflection film. And has a metal wiring layer of one layer on top of the photoelectric conversion element, it is also possible to apply the present invention for the case of covering it with an anti-reflective film.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the antireflection film is formed so as to cover the light shielding film and the metal wiring layer, a conventional lithography pattern dedicated to the antireflection film is not used, and the light shielding film and the metal wiring layer are not formed. Since the antireflection film provided on the upper and lower parts is formed by patterning and etching together with the light shielding film and the metal wiring layer, and the antireflection film provided on the side surface of the light shielding film and the metal wiring layer is formed by etch back, The exposed portion of the light shielding film or the metal wiring layer does not occur due to the pattern shift as in the conventional case. As a result, light is not incident on the exposed portion of the light shielding film or the metal wiring layer and smear does not occur, and the metal wiring layer or light shielding film can be reliably covered with the antireflection film to suppress smear generation. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a CMOS solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are main part sectional views for explaining a manufacturing process (No. 1) of the CMOS type solid-state imaging device of FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are main part cross-sectional views for explaining a manufacturing process (No. 2) of the CMOS type solid-state imaging device of FIG. 1; FIGS.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main configuration of a CCD solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main configuration of a conventional CCD solid-state imaging device.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part for explaining problems of a conventional CCD solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
10 CMOS solid-state imaging device
10A P-type semiconductor substrate
11 Photodiode element
11a N + region
12, 13 transistor
12a, 13a N + region (source region)
12b, 13b N + region (drain region)
12c, 13c Gate electrode
12d, 13d oxide film
14, 16 Insulating film (interlayer insulating film)
15 Metal wiring layer
17 Shading film
18 Surface protective film
19 Microlens
20 Gate oxide film
21 Field insulating film
22 Contact hole
23a Fourth antireflection film
23b Fifth antireflection film
23c Sixth antireflection film
24a First antireflection film
24b Second antireflection film
24c Third antireflection film
30 CCD solid-state imaging device
40A P-type semiconductor substrate
41 Photodiode element
41a N + region
42 Charge transfer path
43 Channel stopper layer
44 Gate oxide film
45 electrodes
46 Insulating film (interlayer insulating film)
48 Shading film
50 Surface protective film
51 First antireflection film
52 Second antireflection film
53 Third antireflection film

Claims

A solid state in which a light-shielding film is provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, at a position other than a facing position facing the photoelectric conversion element via an insulating film In the imaging device,
A first antireflection film is provided below the light shielding film, a second antireflection film is provided above the light shielding film, a third antireflection film is provided on a side surface of the light shielding film, and A solid-state imaging device in which the entire light shielding film is covered with an antireflection film.

A metal wiring layer was provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, at a position other than a facing position facing the photoelectric conversion element via an insulating film. In a solid-state imaging device,
A fourth antireflection film is provided below the metal wiring layer, a fifth antireflection film is provided above the metal wiring layer, and a sixth antireflection film is provided on the side surface of the metal wiring layer. A solid-state imaging device in which the entire metal wiring layer is covered with an antireflection film.

A metal wiring layer is provided on a semiconductor substrate provided with a photoelectric conversion element that photoelectrically converts irradiation light to generate a signal charge, at a position other than a facing position facing the photoelectric conversion element via an insulating film, In the solid-state imaging device in which a light shielding film is provided at a position other than the facing position via an insulating film above the metal wiring layer,
A first antireflection film is provided below the light shielding film, a second antireflection film is provided above the light shielding film, a third antireflection film is provided on a side surface of the light shielding film, and The entire light shielding film is covered with an antireflection film,
A fourth antireflection film is provided below the metal wiring layer, a fifth antireflection film is provided above the metal wiring layer, and a sixth antireflection film is provided on the side surface of the metal wiring layer. A solid-state imaging device in which the entire metal wiring layer is covered with an antireflection film.

The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a signal detection element that detects a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element is provided on the semiconductor substrate.

The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element is provided on the semiconductor substrate.

The solid-state imaging device according to claim 1, wherein at least one of the third antireflection film and the sixth antireflection film is an antireflection film formed by etch back.

4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein at least one of the first and second antireflection films and the fourth and fifth antireflection films has the same shape in plan view.

The solid-state imaging device according to claim 1 or 3, wherein the first to third antireflection films are made of TiN, silicon, or a combination thereof.

The solid-state imaging device according to claim 2 or 3, wherein the fourth to sixth antireflection films are made of TiN, silicon, or a combination thereof.

Forming a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
The first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed in this order on the insulating film, and patterned and etched to form the first antireflection film, Forming the light shielding film and the second antireflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed, and etched back to form a third on the side surface of the light shielding film. Forming a solid anti-reflection film.

Forming a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
The first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed in this order on the insulating film, and patterned and etched to form the first antireflection film, Forming the light shielding film and the second antireflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed, and etched back to form a first antireflection film on the side surface of the light shielding film. And a step of forming a third antireflection film.

Forming a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
On the insulating film, a film and a layer to be a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film are formed in this order, and patterned and etched to form the fourth antireflection film. Forming a film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed, and etched back to form a side surface of the metal wiring layer. And a step of forming a sixth antireflection film.

Forming a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
On the insulating film, a film and a layer to be a fourth antireflection film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film are formed in this order, and patterned and etched to form the fourth antireflection film. Forming a film, a metal wiring layer, and a fifth antireflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed, and etched back to form a side surface of the metal wiring layer. And a step of forming a sixth antireflection film.

Forming a photoelectric conversion element and a signal detection element for detecting a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
On the insulating film, the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the films and layers to be the fifth antireflection film are formed in this order, and patterned and etched to form the fourth antireflection film. Forming the anti-reflection film, the metal wiring layer and the fifth anti-reflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed, and etched back to form a side surface of the metal wiring layer. Forming a sixth antireflection film on the substrate,
An insulating film is formed on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, the fifth antireflection film, and the sixth antireflection film are formed, and the first antireflection film and the light shielding film are formed thereon. And the second antireflection film are formed in this order and patterned and etched to form the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film in the same predetermined shape. Forming, and
An antireflection film is formed again on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed, and etched back to form a first antireflection film on the side surface of the light shielding film. And a step of forming a third antireflection film.

Forming a photoelectric conversion element and a charge transfer path for transferring a signal charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, and forming an insulating film thereon;
On the insulating film, the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the films and layers to be the fifth antireflection film are formed in this order, and patterned and etched to form the fourth antireflection film. Forming the anti-reflection film, the metal wiring layer and the fifth anti-reflection film in the same predetermined shape;
An antireflection film is formed again on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, and the fifth antireflection film are formed, and etched back to form a side surface of the metal wiring layer. Forming a sixth antireflection film on the substrate,
An insulating film is formed on the substrate on which the fourth antireflection film, the metal wiring layer, the fifth antireflection film, and the sixth antireflection film are formed, and the first antireflection film and the light shielding film are formed thereon. And the second antireflection film are formed in this order and patterned and etched to form the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film in the same predetermined shape. Forming, and
An antireflection film is formed again on the substrate on which the first antireflection film, the light shielding film, and the second antireflection film are formed, and etched back to form a first antireflection film on the side surface of the light shielding film. And a step of forming a third antireflection film.