(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に窒化膜を形成する窒化膜形成工程と、
画素分離領域を開口したレジスト膜をマスクとして該窒化膜をパターニングする工程と、
該レジスト膜および該窒化膜の開口部を通して一導電型不純物イオン注入により該半導体基板に一導電型画素分離拡散層を形成する一導電型画素分離拡散層形成工程と、
該レジスト膜を除去し、第１酸化膜を堆積およびエッチングすることにより該窒化膜の開口部の側壁に酸化膜サイドウォールを形成する酸化膜サイドウォール形成工程と、
該窒化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして該半導体基板をエッチングしてトレンチ溝を形成するトレンチ溝形成工程と、
該トレンチ溝および該酸化膜サイドウォール内に第２酸化膜の埋め込みを行う酸化膜埋め込み工程と、
該窒化膜を除去して残った埋め込み酸化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして他導電型不純物イオン注入により該半導体基板に該受光部の他導電型拡散層を形成する受光部形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記一導電型画素分離拡散層と前記受光部の他導電型拡散層との各境界が一致する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記トレンチ溝の前記受光部側の端と前記一導電型画素分離拡散層の境界の距離と、該トレンチ溝の該受光部側の端と該受光部の他導電型拡散層の境界の距離とが一致する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜埋め込み工程の前段に、前記トレンチ溝の内壁面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程を有し、前記酸化膜埋め込み工程は、該酸化膜が形成されたトレンチ溝内および前記酸化膜サイドウォール内に前記第２酸化膜を埋め込む請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜埋め込み工程の後でかつ前記受光部形成工程の前に、前記第２酸化膜の上面を研磨して前記窒化膜の表面を露出させる研磨工程を有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子であって、前記埋め込み酸化膜および前記酸化膜サイドウォールにより、断面がＴ字状のＳＴＩ部が形成され、該ＳＴＩ部の断面Ｔ字状のつば部端面位置が、前記受光部の他導電型拡散層の境界とこれに隣接する前記一導電型画素分離拡散層の境界との両方に一致している固体撮像素子。
【請求項７】
入射光を光電変換して撮像する受光部が他導電型拡散層により複数設けられ、該受光部の周りに画素分離部が設けられ、該画素分離部は、トレンチ溝に絶縁材料が埋め込まれた前記ＳＴＩ部と、該ＳＴＩ部を覆うように形成された前記一導電型画素分離拡散層とから構成されている固体撮像素子において、
該ＳＴＩ部は、下部が該トレンチ溝内に埋め込まれ上部がつば状に突出した断面Ｔ字状である請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記一導電型画素分離拡散層と前記受光部の他導電型拡散層との各境界間の距離は０μｍである請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記ＳＴＩ部を構成するトレンチ溝の前記受光部側の端と前記一導電型画素分離拡散層の境界との距離と、該トレンチ溝の該受光部側の端と該受光部の他導電型拡散層の境界との距離とが一致している請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された例えばＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像用の複数の受光部において各受光部の周囲に画素分離部が形成された従来の固体撮像素子について特許文献１に開示されている。この従来の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部との関係について、図７〜図１０を参照して詳細に説明する。
【０００３】
図７は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【０００４】
図７に示すように、従来の固体撮像素子１００には、半導体基板上に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部１０１が行列方向にマトリクス状に配置されている。この各受光部１０１のＮ形拡散層に隣接して、ここでは図示していないが、図７の左側に、ゲート電極直下の信号読み出し部を介して電荷電圧変換部としてのＮ形拡散層で構成されたフローティングディフュージョンＦＤが配置されている。この受光部１０１の右側に画素分離部１０２が配置され、フローティングディフュージョンＦＤの左側にも、ここでは図示しないが、同様の画素分離部１０２が配置されて、平面視で、受光部１０１の周りおよび、信号読み出し部およびフローティングディフュージョンＦＤの周りに画素分離部１０２が配置されている。この画素分離部１０２は、トレンチ溝１０２ｃ内に絶縁材料を埋め込んだＳＴＩ１０２ａと、ＳＴＩ１０２ａの両側面および底面を覆う高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂとから構成されている。図７では、受光部１０１の右側の画素分離部１０２のみが記載されている。
【０００５】
これによって、各受光部１０１からの信号電荷は、図示しないゲート電極直下の信号読み出し部を介して電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョンＦＤに読み出されて電圧に変換され、その変換電圧に応じて、信号電荷に対応した変換電圧が増幅されて撮像信号として信号線に出力される。
【０００６】
図８〜図１０はそれぞれ、図７の従来の固体撮像素子１００における受光部１０１とその周囲の画素分離部１０２の製造方法の各工程を示す断面図である。
【０００７】
まず、図８のＳＴＩ形成工程に示すように、受光部１０１の周りおよび、信号読み出し部およびフローティングディフュージョンＦＤの周りに画素分離部１０２の幅方向の中央位置にトレンチ溝１０２ｃを形成する。このトレンチ溝１０２ｃ内にＳｉＯ２などの絶縁材料１０２ｄを埋め込んでＳＴＩ１０２ａを形成する。
【０００８】
次に、図９の画素分離部形成工程に示すように、ＳＴＩ１０２ａを形成した後に、画素分離領域を選択的に開口したレジストマスク１０３を用いて、画素分離用の高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂを、ＳＴＩ１０２ａの上からＰ型不純物のイオン注入により形成する。これによって、この高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂとＳＴＩ１０２ａから構成される画素分離部１０２を形成することができる。
【０００９】
続いて、図１０の受光部形成工程に示すように、画素分離用の高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂを形成した後に、画素分離領域上に設けられ、フォトダイオードを構成する受光部１０１となる領域上を選択的に開口したレジストマスク１０４を用いて、フォトダイオードを構成する受光部１０１の高濃度Ｎ形拡散層をＮ型不純物のイオン注入により形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−３８３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示されている上記従来の固体撮像素子１００では、フォトダイオードを構成する受光部１０１の周囲の画素注入分離層である高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂと受光部１０１との境界がレジストマスク１０３、１０４の各パターニング精度によって決定されるため、図７に示すように、トレンチ溝１０２ｃの受光部１０１側の端ｅｎｄとこれらの層の境界との距離ＡおよびＢ、および、画素注入分離層である高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂと、フォトダイオードを構成する受光部１０１との境界の距離Ｃが、露光時の線幅ばらつきおよびアライメントばらつきの影響を受けて、画素毎にこれらの距離Ａ〜Ｃがばらついてしまう。その結果、トレンチ溝１０２ｃの端ｅｎｄと、画素注入分離層である高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂおよびフォトダイオードを構成する受光部１０１との境界との距離ＡおよびＢが影響する暗電流や、画素注入分離層である高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂと、フォトダイオードを構成する受光部１０１との境界の重なった距離Ｃが影響する飽和感度が、画素毎にばらついてしまうという問題を有していた。
【００１２】
この高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂと受光部１０１との境界の重なった距離Ｃが大きいほど受光部１０１の受光面積が小さくなって飽和電荷量が稼げなくなる。また、トレンチ溝１０２ｃと受光部１０１との距離Ｂが小さくなるほど、トレンチ溝１０２ｃのシリコン壁面で発生した暗電流は受光部１０１側に入る確率が高くなる。また、暗電流が受光部１０１側に流れるのを阻止するための高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂとトレンチ溝１０２ｃとの距離Ａが小さくなるほど、トレンチ溝１０２ｃのシリコン壁面で発生した暗電流が高濃度Ｐ型拡散層１０２ｂでキャンセルされずに受光部１０１側に流れ込む確率が高くなる。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、トレンチ溝の端と画素注入分離層およびフォトダイオード形成層の境界との各距離ＡおよびＢ、画素注入分離層とフォトダイオード形成層の境界の距離Ｃの各ばらつきを低減することにより、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきを低減することができて良好な画像を得ることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に窒化膜を形成する窒化膜形成工程と、画素分離領域を開口したレジスト膜をマスクとして該窒化膜をパターニングする工程と、該レジスト膜および該窒化膜の開口部を通して一導電型不純物イオン注入により該半導体基板に一導電型画素分離拡散層を形成する一導電型画素分離拡散層形成工程と、該レジスト膜を除去し、第１酸化膜を堆積およびエッチングすることにより該窒化膜の開口部の側壁に酸化膜サイドウォールを形成する酸化膜サイドウォール形成工程と、該窒化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして該半導体基板をエッチングしてトレンチ溝を形成するトレンチ溝形成工程と、該トレンチ溝および該酸化膜サイドウォール内に第２酸化膜の埋め込みを行う酸化膜埋め込み工程と、該窒化膜を除去して残った埋め込み酸化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして他導電型不純物イオン注入により該半導体基板に該受光部の他導電型拡散層を形成する受光部形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記一導電型画素分離拡散層と前記受光部の他導電型拡散層との各境界が一致する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記トレンチ溝の前記受光部側の端と前記一導電型画素分離拡散層の境界の距離と、該トレンチ溝の該受光部側の端と該受光部の他導電型拡散層の境界の距離とが一致する。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記酸化膜埋め込み工程の前段に、前記トレンチ溝の内壁面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程を有し、前記酸化膜埋め込み工程は、該酸化膜が形成されたトレンチ溝内および前記酸化膜サイドウォール内に前記第２酸化膜を埋め込む。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記酸化膜埋め込み工程の後でかつ前記受光部形成工程の前に、前記第２酸化膜の上面を研磨して前記窒化膜の表面を露出させる研磨工程を有する。
【００１９】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子であって、前記埋め込み酸化膜および前記酸化膜サイドウォールにより、断面がＴ字状のＳＴＩ部が形成され、該ＳＴＩ部の断面Ｔ字状のつば部端面位置が、前記受光部の他導電型拡散層の境界とこれに隣接する前記一導電型画素分離拡散層の境界との両方に一致しているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して撮像する受光部が他導電型拡散層により複数設けられ、該受光部の周りに画素分離部が設けられ、該画素分離部は、トレンチ溝に絶縁材料が埋め込まれたＳＴＩ部と、該ＳＴＩ部を覆うように形成された一導電型画素分離拡散層とから構成されている固体撮像素子において、該ＳＴＩ部は、下部が該トレンチ溝内に埋め込まれ上部がつば状に突出した断面Ｔ字状であり、該断面Ｔ字状のつば部端面位置が、該受光部の他導電型拡散層の境界とこれに隣接する該一導電型画素分離拡散層の境界とにそれぞれ一致しているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記一導電型画素分離拡散層と前記受光部の他導電型拡散層との各境界間の距離は０μｍである。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記ＳＴＩ部を構成するトレンチ溝の前記受光部側の端と前記一導電型画素分離拡散層の境界との距離と、該トレンチ溝の該受光部側の端と該受光部の他導電型拡散層の境界との距離とが一致している。
【００２３】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の製造方法においては、半導体基板上に窒化膜を形成する窒化膜形成工程と、画素分離領域を開口したレジスト膜をマスクとして該窒化膜をパターニングする工程と、該レジスト膜および該窒化膜の開口部を通して一導電型不純物イオン注入により該半導体基板に一導電型画素分離拡散層を形成する一導電型画素分離拡散層形成工程と、レジスト膜を除去し、第１酸化膜を堆積およびエッチングすることにより該窒化膜の開口部の側壁に酸化膜サイドウォールを形成する酸化膜サイドウォール形成工程と、該窒化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして該半導体基板をエッチングしてトレンチ溝を形成するトレンチ溝形成工程と、該トレンチ溝および該酸化膜サイドウォール内に第２酸化膜の埋め込みを行う酸化膜埋め込み工程と、該窒化膜を除去して残った埋め込み酸化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして他導電型不純物イオン注入により該半導体基板に該受光部の他導電型拡散層を形成する受光部形成工程とを有している。
【００２６】
これによって、トレンチ溝の端と一導電型画素分離拡散層の境界との距離Ａがサイドウォール幅（酸化膜サイドウォールの膜厚）で決定され、また、トレンチ溝の端とフォトダイオード形成層である受光部の他導電型拡散層の境界との距離Ｂも、フォトダイオード形成層である受光部の他導電型拡散層と一導電型画素分離拡散層と境界が同一になるため、その距離もサイドウォール幅（酸化膜サイドウォールの膜厚）で決定される。したがって、一導電型画素分離拡散層と受光部の他導電型拡散層の各境界の距離Ｃは、各境界が同一となるためゼロとなって、ばらつきは発生しないかまたは大幅に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上により、本発明によれば、埋め込み酸化膜および酸化膜サイドウォールにより、断面がＴ字状のＳＴＩ部が形成され、ＳＴＩ部の断面Ｔ字状のつば部端面位置が、受光部の他導電型拡散層の境界とこれに隣接する一導電型画素分離拡散層の境界との両方に一致しているため、固体撮像素子において、画素領域のトレンチ溝端と画素分離拡散層端および受光部端との距離ばらつき、および画素分離拡散層端と受光部端の距離ばらつきを低減することができて、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきを低減することができて良好な画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の画素分離拡散層形成工程を説明するための縦断面図である。
【図３】図１の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の酸化膜サイドウォール形成工程およびトレンチ溝形成工程を説明するための縦断面図である。
【図４】図１の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の酸化膜埋め込み工程を説明するための縦断面図である。
【図５】図１の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の工程を説明するための縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図７】特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図８】図７の従来の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法のＳＴＩ形成工程を説明するための縦断面図である。
【図９】図７の従来の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の画素分離部形成工程を説明するための縦断面図である。
【図１０】図７の従来の固体撮像素子における受光部とその周囲の画素分離部の製造方法の受光部形成工程を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１および、この固体撮像素子の実施形態１を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【００３１】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子１は、半導体基板の上部にＰウェル２が形成されており、Ｐウェル２内の表面部に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部３が行列方向に２次元状でマトリクス状に配置されている。この各受光部３のＮ形拡散層に隣接して、ここでは図示していないが、図１の左側に、ゲート電極直下の信号読み出し部を介して電荷電圧変換部としてのＮ形拡散層で構成されたフローティングディフュージョンＦＤが配置されている。この受光部３の右側には画素分離部４が配置され、フローティングディフュージョンＦＤの左側にも、ここでは図示しないが、同様の画素分離部４が配置されている。平面視で、各受光部３の周りおよび、信号読み出し部およびフローティングディフュージョンＦＤの周りに画素分離部４が配置されている。
【００３２】
この画素分離部４において、トレンチ溝４１の内壁面にライナー酸化膜４２が形成され、ライナー酸化膜４２で囲まれた内部およびその上部に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの埋め込み酸化膜４３が形成され、埋め込み酸化膜４３の周囲にシリコン酸化膜サイドウォール４４が形成されてＳＴＩ部４５を構成されている。画素分離部４は、このＳＴＩ部４５と、ＳＴＩ部４５の両側面および底面を覆う画素分離拡散層としての高濃度Ｐ型拡散層４６とから構成されている。図１では、受光部３の右側の画素分離部４のみを記載している。
【００３３】
これによって、各受光部３によって光電変換された信号電荷は、図示しないゲート電極直下の信号読み出し部を介して電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョンＦＤに読み出されて電圧に変換され、その変換電圧に応じて信号電荷に対応した変換電圧が増幅されて各画素毎の撮像信号として信号線に出力される。
【００３４】
以上のように、入射光を光電変換して撮像する受光部３が他導電型のＮ型拡散層により複数設けられ、受光部３の周りに画素分離部４が設けられ、画素分離部４は、トレンチ溝４１に絶縁材料が埋め込まれたＳＴＩ部４５と、ＳＴＩ部４５を覆うように形成された一導電型のＰ型画素分離拡散層としての高濃度Ｐ型拡散層４６から構成されている。ここで、本実施形態１の特徴構成は、ＳＴＩ部４５が断面Ｔ字状、つまり、下部がトレンチ溝４１内に埋め込まれ、上部がつば状に突出した断面Ｔ字状であることと、この断面Ｔ字状のつば部端面位置が、受光部３のＮ型拡散層の境界とこれに隣接するＰ型画素分離拡散層としての高濃度Ｐ型拡散層４６の境界とに一致していることである。このことから、高濃度Ｐ型拡散層４６と受光部３との各境界の距離Ｃは０μｍになる。また、トレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と高濃度Ｐ型拡散層４６の境界（ＩＳＯ端）との距離Ａと、トレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と受光部３の境界（ＰＤ端）との距離Ｂとが一致している。これらの距離ＡおよびＢは、ばらつきの小さいサイドウォール幅で決定される。このように、本実施形態１の固体撮像素子１では、距離Ａ〜Ｃのばらつきを抑制することができる。したがって、これらの距離Ａ〜Ｃのばらつきが抑制されることにより、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきも低減して良好な画像を得ることができる。
【００３５】
一方、この高濃度Ｐ型拡散層４６と受光部３との境界の重なった距離Ｃが大きいほど受光部３の受光面積が小さくなって飽和電荷量が稼げなくなる。また、トレンチ溝４１と受光部３との距離Ｂが小さくなるほど、トレンチ溝４１のシリコン壁面で発生した暗電流が受光部３側に入る確率が高くなる。また、暗電流が受光部３側に流れるのを阻止するための高濃度Ｐ型拡散層４６とトレンチ溝４１との距離Ａが小さくなるほど、トレンチ溝４１のシリコン壁面で発生した暗電流が高濃度Ｐ型拡散層４６でキャンセルされずに受光部３側に流れ込む確率が高くなる。
【００３６】
図２〜図５はそれぞれ、図１の本実施形態１の固体撮像素子１における受光部３とその周囲の画素分離部４の製造方法の各工程を示す縦断面図である。
【００３７】
まず、図２の画素分離拡散層形成工程に示すように、半導体基板の上部のＰウェル２内の表面部に、シリコン酸化膜５および、その上にシリコン窒化膜６を形成する。続いて、このシリコン酸化膜５およびシリコン窒化膜６の積層膜を、画素分離領域が開口されたレジスト膜７をマスクとしてパターニングする。このレジスト膜７を除去しないままで、画素分離領域に対応した開口部を通してＰ型不純物のイオン注入により、画素分離領域として、受光部３となる領域の周りおよび、信号読み出し部およびフローティングディフュージョンＦＤとなる領域の周りに画素分離拡散層（Ｐ＋）としての高濃度Ｐ型拡散層４６を形成する。なお、高濃度P型拡散層４６を形成するためのイオン注入は、注入時の重金属等のコンタミがシリコン中に注入されるのを防ぐために、シリコン酸化膜５を除去せずにシリコン窒化膜６のみを除去し、シリコン酸化膜５を介してイオン注入を行い、その後にシリコン酸化膜５を除去するようにしてもよい。
【００３８】
このように、画素分離拡散層形成工程は、半導体基板上に窒化膜（シリコン窒化膜６）を形成する窒化膜形成工程と、画素分離領域を開口したレジスト膜７をマスクとして窒化膜（シリコン窒化膜６）をパターニングする工程と、レジスト膜７の開口部を通してＰ型不純物イオン注入によりＰ型画素分離拡散層としての高濃度Ｐ型拡散層４６を形成するＰ型不純物イオン注入工程とを有している。
【００３９】
次に、図３の酸化膜サイドウォール形成工程に示すように、上記レジスト膜７を除去し、シリコン酸化膜５およびシリコン窒化膜６の積層膜上にシリコン酸化膜材料を堆積およびエッチングすることにより、シリコン酸化膜５およびシリコン窒化膜６の積層膜の側壁にシリコン酸化膜サイドウォール４４を形成する。シリコン酸化膜サイドウォール４４は、画素分離領域に対応したシリコン酸化膜５およびシリコン窒化膜６の積層膜の開口部の幅方向中央部を残して開口するように形成される。
【００４０】
このように、酸化膜サイドウォール形成工程は、レジスト膜７を除去し、第１酸化膜（シリコン酸化膜材料）を堆積およびエッチングすることにより窒化膜（シリコン窒化膜６）の開口部の側壁に酸化膜サイドウォール（シリコン酸化膜サイドウォール４４）を形成する。
【００４１】
続いて、図３のトレンチ溝形成工程に示すように、このシリコン窒化膜６およびシリコン酸化膜サイドウォール４４をマスクとして自己整合的に半導体基板のＰウェル２をその表面側からエッチングしてトレンチ溝４１を形成する。これによって、図１に示すようにトレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と高濃度Ｐ型拡散層４６の境界（ＩＳＯ端）との距離Ａの画素毎のばらつきを抑えることができる。要するに、トレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と高濃度Ｐ型拡散層４６の境界（ＩＳＯ端）との距離Ａはシリコン酸化膜サイドウォール４４の膜厚（サイドウォール幅）に対応しており、距離Ａのばらつきはシリコン酸化膜サイドウォール４４の膜厚のばらつきに対応することになる。シリコン酸化膜サイドウォール４４の膜厚のばらつきは数ｎｍオーダなので、距離Ａのばらつきも数ｎｍオーダとなる。
【００４２】
このように、トレンチ溝形成工程は、窒化膜（シリコン窒化膜６）および酸化膜サイドウォール（シリコン酸化膜サイドウォール４４）をマスクとして半導体基板の表面をエッチングしてトレンチ溝４１を形成する。
【００４３】
その後、図４の酸化膜埋め込み工程に示すように、トレンチ溝４１の表面（内壁面）にライナー酸化膜４２を形成し、内壁表面にライナー酸化膜４２が形成されたトレンチ溝４１内および、シリコン酸化膜サイドウォール４４内にシリコン酸化膜材料を埋め込む。さらに、ＣＭＰによって、埋め込んだシリコン酸化膜材料の上端面を研磨してシリコン窒化膜表面を露出させる。これによって、内壁表面にライナー酸化膜４２が形成されたトレンチ溝４１内および、シリコン酸化膜サイドウォール４４内に埋め込み酸化膜４３が設けられたＳＴＩ部４５が形成される。これによって、ＳＴＩ部４５と高濃度Ｐ型拡散層４６からなる画素分離部４を形成することができる。
【００４４】
このように、酸化膜埋め込み工程は、トレンチ溝４１のライナー酸化膜４２内およびシリコン酸化膜サイドウォール４４内に第２酸化膜の埋め込みを行う。
【００４５】
さらに、図５の受光部形成工程に示すように、シリコン窒化膜６およびシリコン酸化膜５を除去した後に、残ったシリコン酸化膜として、埋め込み酸化膜４３およびシリコン酸化膜サイドウォール４４をマスクとして自己整合的に、埋め込み酸化膜４３およびシリコン酸化膜サイドウォール４４を含む開口部を通してＮ型不純物のイオン注入により、フォトダイオード形成層（Ｎ＋）である各受光部３をそれぞれ形成する。なお、フォトダイオード形成層（Ｎ＋）を形成するためのイオン注入は、注入時の重金属等のコンタミがシリコン中に注入されるのを防ぐために、シリコン酸化膜５を除去せずにシリコン窒化膜６のみを除去し、シリコン酸化膜５を介してイオン注入を行い、その後にシリコン酸化膜５を除去するようにしてもよい。
【００４６】
このように、受光部形成工程は、窒化膜を除去して残った埋め込み酸化膜４３および酸化膜サイドウォール４４のＳＴＩ部４５をマスクとしてＮ型不純物イオン注入により受光部３のＮ型拡散層を形成する。
【００４７】
これによって、図１に示すように、ＳＴＩ部４５の断面Ｔ字状のつば部両端面の位置で、高濃度Ｐ型拡散層４６の境界のＩＳＯ端と、フォトダイオードを構成する受光部３の境界のＰＤ端が一致することから、高濃度Ｐ型拡散層４６と受光部３との各境界の距離Ｃは０μｍになる。したがって、前述した通り、図１に示すように、トレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と高濃度Ｐ型拡散層４６の境界（ＩＳＯ端）との距離Ａの画素毎のばらつきを抑えることができることから、トレンチ溝４１の受光部３側のＳＴＩ端と受光部３の境界（ＰＤ端）との距離Ｂの画素毎のばらつきを抑えることができる。
【００４８】
要するに、本実施形態１の固体撮像素子１の製造方法は、画素形成領域において、半導体基板上にＰウェル層２を形成し、Ｐウェル層２上にシリコン酸化膜５を形成し、その上にシリコン窒化膜６を形成し、これらのシリコン酸化膜５およびシリコン窒化膜６をレジスト膜７でパターニングした後、レジスト膜７を除去せずに、そのレジスト膜７を用いてイオン注入により画素分離拡散層（Ｐ＋）である高濃度Ｐ型拡散層４６を形成する。このイオン注入後、レジスト膜７を除去し、シリコン酸化膜を堆積およびエッチングすることによりシリコン酸化膜サイドウォール４４を形成する。シリコン窒化膜６およびシリコン酸化膜サイドウォール４４をマスクとして、半導体基板の上部のＰウェル２をその表面からエッチングしてトレンチ溝４１を形成する。続いて、トレンチ溝４１の内壁のライナー酸化、トレンチ溝４１およびシリコン酸化膜サイドウォール４４内へのシリコン酸化膜の埋め込みを行い、ＣＭＰにてシリコン窒化膜の表面が露出するまでシリコン酸化膜を研磨する。その後、残ったシリコン窒化膜６およびシリコン酸化膜５を除去し、シリコン酸化膜である埋め込み酸化膜４３およびシリコン酸化膜サイドウォール４４をマスクとしてイオン注入によりフォトダイオード形成層（Ｎ＋）である各受光部３を形成する。
【００４９】
以上により、本実施形態１によれば、トレンチ溝４１の端と高濃度Ｐ型拡散層４６の境界との距離Ａがサイドウォール幅（サイドウォールの膜厚）で決定され、そのばらつきはサイドウォール幅（サイドウォールの膜厚）のばらつきのみで決定される。また、トレンチ溝４１の端とフォトダイオード形成層である受光部３の境界との距離Ｂも、フォトダイオード形成層である受光部３と高濃度Ｐ型拡散層４６と境界が同一になるため、その距離もサイドウォール幅（サイドウォールの膜厚）で決定され、そのばらつきはサイドウォール幅（サイドウォールの膜厚）のばらつきのみで決定される。したがって、高濃度Ｐ型拡散層４６と受光部３の各境界の距離Ｃは、各境界が同一となるためゼロとなって、ばらつきは発生しないかまたは大幅に抑制することができる。
【００５０】
したがって、サイドウォール幅（サイドウォールの膜厚）のばらつき（数ｎｍオーダ）は、露光時の線幅のばらつきおよびアライメントのばらつき（数十ｎｍオーダ）に比べて１／１０と十分小さいため、トレンチ溝４１の端と高濃度Ｐ型拡散層４６および受光部３の各境界との距離ＡおよびＢ、高濃度Ｐ型拡散層４６および受光部３の各境界の距離Ｃのばらつきを低減することができ、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきも低減して良好な画像を得ることができる。
【００５１】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００５２】
図６において、本実施形態２の電子情報機器９０は、上記実施形態１の固体撮像素子１からの撮像信号に所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００５３】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００５４】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００５５】
なお、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、固体撮像素子の製造方法として、半導体基板上に窒化膜を形成する窒化膜形成工程と、画素分離領域を開口したレジスト膜をマスクとして該窒化膜をパターニングする工程と、該レジスト膜および該窒化膜の開口部を通して一導電型不純物イオン注入により該半導体基板に一導電型画素分離拡散層を形成する一導電型画素分離拡散層形成工程と、該レジスト膜を除去し、第１酸化膜を堆積およびエッチングすることにより該窒化膜の開口部の側壁に酸化膜サイドウォールを形成する酸化膜サイドウォール形成工程と、該窒化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして該半導体基板をエッチングしてトレンチ溝を形成するトレンチ溝形成工程と、該トレンチ溝および該酸化膜サイドウォール内に第２酸化膜の埋め込みを行う酸化膜埋め込み工程と、該窒化膜を除去して残った埋め込み酸化膜および該酸化膜サイドウォールをマスクとして他導電型不純物イオン注入により該半導体基板に該受光部の他導電型拡散層を形成する受光部形成工程とを有するだけで、トレンチ溝の端と画素注入分離層およびフォトダイオード形成層の境界との各距離ＡおよびＢ、画素注入分離層とフォトダイオード形成層の境界の距離Ｃの各ばらつきを低減することにより、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきを低減することができて良好な画像を得ることができる本発明の目的を達成することができる。また、この本発明の固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子は、入射光を光電変換して撮像する受光部が他導電型拡散層により複数設けられ、該受光部の周りに画素分離部が設けられ、該画素分離部は、トレンチ溝に絶縁材料が埋め込まれたＳＴＩ部と、該ＳＴＩ部を覆うように形成された一導電型画素分離拡散層とから構成されている固体撮像素子において、該ＳＴＩ部は、下部が該トレンチ溝内に埋め込まれ上部がつば状に突出した断面Ｔ字状であり、該断面Ｔ字状のつば部端面位置が、該受光部の他導電型拡散層の境界とこれに隣接する該一導電型画素分離拡散層の境界とにそれぞれ一致しているという痕跡を有している。これによっても、トレンチ溝の端と画素注入分離層およびフォトダイオード形成層の境界との各距離ＡおよびＢ、画素注入分離層とフォトダイオード形成層の境界の距離Ｃの各ばらつきを低減することにより、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきを低減することができて良好な画像を得ることができる本発明の目的を達成することができる。
【００５６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された例えばＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、トレンチ溝の端と高濃度Ｐ型拡散層および受光部の各境界との距離ＡおよびＢ、高濃度Ｐ型拡散層および受光部の各境界の距離Ｃのばらつきを低減することができ、画素毎の暗電流および飽和感度のばらつきも低減して良好な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  固体撮像素子
２  Ｐウェル
３  受光部
４  画素分離部
４１  トレンチ溝
４２  ライナー酸化膜
４３  埋め込み酸化膜
４４  シリコン酸化膜サイドウォール
４５  ＳＴＩ部
４６  高濃度Ｐ型拡散層
５  シリコン酸化膜
６  シリコン窒化膜
７  レジスト膜
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【図１】
0005697961.tif 000002
【図２】
0005697961.tif 000003
【図３】
0005697961.tif 000004
【図４】
0005697961.tif 000005
【図５】
0005697961.tif 000006
【図６】
0005697961.tif 000007
【図７】
0005697961.tif 000008
【図８】
0005697961.tif 000009
【図９】
0005697961.tif 000010
【図１０】
0005697961.tif 000011