(57)【要約】【課題】高融点金属シリサイドだけでなくＷ、Ｍｏなどの金属からなる金属系遮光膜であっても、工程を追加することなくその表面を酸化して反射防止膜を形成可能とした固体撮像素子の製造方法の提供。【解決手段】ウエハ１の表層部に形成した受光センサ部２および転送電極７上に金属系遮光膜９を形成し、受光センサ部２上の金属系遮光膜９をエッチングにより開口した後、層間膜１３を形成し、熱処理によりこの層間膜１３にレンズ形状を形成する固体撮像素子の製造方法において、層間膜１３を形成するチャンバ内に酸素ガス１０およびオゾンガス１１の雰囲気を構成し、層間膜１３の成膜前に金属系遮光膜９の表面を酸化させ、反射防止膜１２を形成する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの表層部に形成した受光センサ部および転送電極上に金属系遮光膜を形成し、前記受光センサ部上の金属系遮光膜をエッチングにより開口した後、層間膜を形成し、熱処理によりこの層間膜にレンズ形状を形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記層間膜を形成するチャンバ内に酸素ガスおよびオゾンガスのいずれかまたは両方の雰囲気を構成し、前記層間膜の成膜前に前記金属系遮光膜の表面を酸化させる
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記チャンバ内の温度を５００℃以下とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光センサ部以外への光の入射を防止するために金属系遮光膜を形成した固体撮像素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の固体撮像素子の製造工程を示している。
従来、固体撮像素子は、図４（ａ）に示すように、ウエハ１の表層部に、入射した光を受光し電荷として蓄える受光センサ部２や、蓄えられた電荷を転送する転送電極７等を形成後、受光センサ部２および転送電極７上に金属系遮光膜９を成膜する。
【０００３】
さらに、図４（ｂ）に示すように、この成膜した金属系遮光膜９の受光センサ部２上をエッチングにより開口し、同図（ｃ）に示すように、この上からＣＶＤ法にて層間膜１３を成膜して、受光センサ部２および転送電極７を埋め込む。そして、熱処理等によりリフローして同図（ｄ）に示すようにレンズ形状を形成し、レンズ材１４を埋め込んで層内レンズを形成する。
【０００４】
図５は上記製造方法により製造した固体撮像素子の断面図である。
従来の固体撮像素子では、層内レンズによって集められた光は、金属系遮光膜９の開口から受光センサ部２に入射することによって光電変換がなされるが、この入射光の中で、金属系遮光膜９上で反射して転送電極７に入射することによりスミアを発生させる成分（以下「スミア成分」と称す。）を抑えることはできない。
【０００５】
従来、この固体撮像素子に入射する光が層内レンズを構成する層間膜などで反射するのを防止するため、反射防止膜を形成したものがある（例えば、特許文献１を参照。）。この固体撮像素子は、従来の固体撮像素子の製造工程に対し、層間膜上に反射防止膜を形成する工程と、層内レンズ上に反射防止膜を形成する工程とを追加している。
【０００６】
また、層間絶縁膜の表面に、高融点金属シリサイド等からなる金属遮光膜を形成し、この金属遮光膜を形成したウエハを８００℃以上の高温で熱処理して金属遮光膜を多結晶化し、さらに８００℃以上の高温の酸化雰囲気中で熱処理して、この多結晶化された高融点金属シリサイド等からなる金属遮光膜の表面を酸化させることにより、金属遮光膜の反射率を低下させるものもある（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１０３０３７号公報
【特許文献２】
特開平８−７８６５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のように、層間膜上および層内レンズ上に反射防止膜を成膜する固体撮像素子では、従来の固体撮像素子の製造工程に対して新たに反射防止膜を成膜する工程を追加する必要がある。この反射防止膜の成膜工程はその前後の工程とは異なる装置で行われるため、各装置への出し入れの時間を要し、製品完成までの時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２には、金属遮光膜の表面を８００℃以上の高温で酸化させることが記載されているが、この８００℃以上の高温に耐えられるものは高融点金属の中でも高融点シリサイドだけであり、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属からなる遮光膜は、高融点であっても８００℃以上の高温の酸化雰囲気中で熱処理すると酸化が進行しすぎてしまうため、遮光膜として使用できなくなる。
【００１０】
そこで、本発明においては、高融点金属シリサイドだけでなくＷ、Ｍｏなどの金属からなる金属系遮光膜であっても、工程を追加することなくその表面を酸化して反射防止膜を形成可能とした固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、ウエハの表層部に形成した受光センサ部および転送電極上に金属系遮光膜を形成し、受光センサ部上の金属系遮光膜をエッチングにより開口した後、層間膜を形成し、熱処理によりこの層間膜にレンズ形状を形成する固体撮像素子の製造方法において、層間膜を形成するチャンバ内に酸素ガスおよびオゾンガスのいずれかまたは両方の雰囲気を構成し、層間膜の成膜前に金属系遮光膜の表面を酸化させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の製造方法によれば、固体撮像素子を製造する工程中の層間膜の形成工程において、この層間膜を形成するチャンバと同一チャンバ内で、層間膜の成膜前に酸素ガスまたはオゾンガスのいずれかまたは両方の雰囲気に晒すことで、金属系遮光膜の表面を酸化させて反射防止膜を形成することができる。
【００１３】
このとき、チャンバ内の温度は５００℃以下であっても金属系遮光膜の表面を酸化させることができるため、高融点シリサイドだけでなくＷ、Ｍｏなどの金属からなる金属系遮光膜であっても、金属系遮光膜の表面を損傷することなく酸化させて反射防止膜を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造工程を示す断面図、図２は図１の層間膜の形成工程において用いるチャンバの概略を示す断面図である。以下、図１に基づいて本実施形態における固体撮像素子の製造方法について説明する。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すように、ウエハ１の表層部に、光電変換をなす受光部（図示せず）を形成し、さらにこの受光部の上にホール蓄積部（図示せず）を形成することにより、これら受光部とホール蓄積部とからなるＨＡＤ（（Ｈｏｌｅ−Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｄｉｏｄｅ：登録商標）構造の受光センサ部２を形成する。
【００１６】
また、この受光センサ部２の一方の側に、電荷読み出し部３を介して電荷転送部４を形成し、他方の側には、隣りの電荷転送部４への電荷の流出を阻止するためのチャネルストップ部５を形成する。さらに、ウエハ１の表面部には、熱酸化法やＣＶＤ法等によって形成されたＳｉＯ２等からなる絶縁膜６を形成する。
【００１７】
絶縁膜６の上には、電荷転送部４のほぼ直上位置にポリシリコン等からなる転送電極７を形成し、さらに転送電極７とは一部が重なり合う状態でポリシリコン等からなる別の転送電極（図示せず）を形成する。これら転送電極７の表面上すなわちその上面および側面上には、転送電極７を覆い、さらに転送電極７，７間に臨む受光センサ部２上の絶縁膜６を覆ってＳｉＯ２等からなる層間絶縁膜８を形成する。
【００１８】
この層間絶縁膜８の上には、転送電極７を覆った状態で金属系遮光膜９を形成し、図１（ｂ）に示すようにエッチングによって受光センサ部２の直上部分の大部分を開口する。金属系遮光膜９としては、後述のように５００℃以下の酸化処理に耐えることができればよいため、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌなどの金属や高融点金属シリサイドであるＷＳｉなどを使用できる。
【００１９】
次に、層間膜１３（図１（ｄ）参照）を形成するが、この層間膜１３の形成は、図２に示すＣＶＤ装置を用いて行う。図２に示すＣＶＤ装置は、加熱ランプ２１によって５００℃以下、例えば３８０〜４００℃程度に加熱したチャンバ２２内に、ガスライン２３によって供給する原料ガスをシャワーヘッド２４から均等に導入し、このチャンバ２２内のステージ２５上に載置したウエハ１上に原料ガスによる反応生成物を堆積させるものである。
【００２０】
なお、本実施形態の製造方法においては、この層間膜１３形成のための原料ガスを導入する前、すなわち層間膜１３の成膜前に、ガスライン２３に酸素ガス１０やオゾンガス１１を導入する（図１（ｃ）参照）。これにより、チャンバ２２内には５００℃以下の酸素ガス１０やオゾンガス１１の雰囲気が構成され、ステージ２５上のウエハ１はこの雰囲気に晒される。そのため、ウエハ１上の金属系遮光膜９の表面は酸化され、反射防止膜１２が形成される。
【００２１】
そして、この反射防止膜１２の形成後、排気配管２６から酸素ガス１０やオゾンガス１１を排出し、次に層間膜１３形成のための原料（例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）等）のガスを導入する。これにより、反射防止膜１２および受光センサ部２の直上で露出した層間絶縁膜８上を覆ってＳｉＯ２等からなる層間膜１３が形成される。
【００２２】
その後、熱処理等によりリフローして図１（ｅ）に示すように層間膜１３によりレンズ形状を形成し、ＳｉＮ等のレンズ材１４を埋め込む。これにより、レンズ材１４と層間膜１３との間に層内レンズが構成され、固体撮像素子が完成する。
【００２３】
図３は上記製造方法により得られた固体撮像素子の断面図である。
この固体撮像素子では、層内レンズを通って入射した光が受光センサ部２で光電変換され、この光電変換によって得られた信号電荷が、電荷読み出し部３を介して電荷転送部４に読み出され、さらに転送電極７にて転送される。
【００２４】
このとき、層内レンズを通って入射した光のうち、転送電極７部分に到達した光は金属系遮光膜９上で反射するが、本実施形態における固体撮像素子ではこの金属系遮光膜９の表面が酸化されて反射防止膜１２が形成されているため、この金属系遮光膜９上で反射するスミア成分が干渉により打ち消し合って低減する。したがって、従来、金属系遮光膜９条で反射されて転送電極７に入射していたスミア成分も低減され、歩留まりが改善する。
【００２５】
また、本実施形態における固体撮像素子の製造方法では、層間膜１３の成膜前に、この層間膜１３を形成するのと同一のチャンバ２２内で酸素ガス１０やオゾンガス１１を用い、金属系遮光膜９の表面を酸化して反射防止膜１２を形成し、その後に連続して層間膜１３を形成するため、新たに別のチャンバ等を用いて工程を追加する必要がない。すなわち、工程数を増やすことなく、反射防止膜１２を形成することができる。
【００２６】
また、このように層間膜１３を形成するのと同一のチャンバ２２内で酸素ガス１０やオゾンガス１１による酸化を行うため、これら酸素ガス１０やオゾンガス１１のシャワーヘッド２４からの導入流量や排気配管２６からの排出までの時間を調整することによって、酸化反応時間を自由に制御することができる。したがって、金属系遮光膜９の表面の酸化レベルを制御して最適な厚さの反射防止膜１２を形成することが可能である。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、チャンバ２２内の温度を５００℃以下として酸素ガス１０やオゾンガス１１による酸化を行うことから、ＷＳｉなどの高融点シリサイドだけでなくＷ、Ｍｏなどの金属からなる金属系遮光膜９であっても、この金属系遮光膜９の表面を損傷することなく酸化させて反射防止膜１２を形成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態において、層間膜１３の成膜前にチャンバ２２内に導入するガスは、酸素ガス１０のみ、オゾンガス１１のみ、あるいは酸素ガス１０を含むオゾンガス１１とすることができるが、オゾンガス１１成分を多く導入する方が、より早く金属系遮光膜９の表面を酸化することができるため望ましい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【００３０】
（１）層間膜を形成するチャンバ内に酸素ガスおよびオゾンガスのいずれかまたは両方の雰囲気を構成し、層間膜の成膜前に金属系遮光膜の表面を酸化させることにより、層間膜の形成に用いるのと同一チャンバ内で酸素ガス、オゾンガスにより金属系遮光膜の表面を酸化させて反射防止膜を形成することができる。このため、新たに別のチャンバ等を用いて工程数を増やす必要がない。
【００３１】
（２）また、層間膜を形成するのと同一のチャンバ内で酸素ガス、オゾンガスによる酸化を行うため、これら酸素ガス、オゾンガスの導入流量や酸化反応時間等を自由に制御することができ、金属系遮光膜の表面の酸化レベルを制御して最適な厚さの反射防止膜を形成することが可能となる。
【００３２】
（３）チャンバ内の温度を５００℃以下として酸素ガス、オゾンガスによる酸化を行うことから、ＷＳｉなどの高融点シリサイドだけでなくＷ、Ｍｏなどの金属からなる金属系遮光膜であっても、この金属系遮光膜の表面を損傷することなく酸化させて反射防止膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。
【図２】図１の層間膜の形成工程において用いるチャンバの概略を示す断面図である。
【図３】本実施形態における製造方法により得られた固体撮像素子の断面図である。
【図４】従来の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】従来の固体撮像素子の断面図である。
【符号の説明】
１　ウエハ
２　受光センサ部
３　電荷読み出し部
４　電荷転送部
５　チャネルストップ部
６　絶縁膜
７　転送電極
８　層間絶縁膜
９　金属系遮光膜
１０　酸素ガス
１１　オゾンガス
１２　反射防止膜
１３　層間膜
１４　レンズ材
２１　加熱ランプ
２２　チャンバ
２３　ガスライン
２４　シャワーヘッド
２５　ステージ
２６　排気配管
【図１】
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【図２】
2004095895.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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