(57)【要約】【課題】浮遊容量から出力トランジスタのゲート電極に接続するためのアルミ配線の形成時におけるアルミ配線のエッチング後寸法の寸法太りを防ぎ、配線容量が増大することを防止する。【解決手段】レジスト現像して、アルミ膜２３上に、図３（ｂ）に示すようなアルミ配線用レジスト２１ａとダミーパターン用レジスト２１ｂを形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、ドライエッチ装置を用いてメイエッチングおよびオーバーエッチングを行う。この際、アルミ配線用レジスト２１ａとダミーパターン用レジスト２１ｂの存在により、アルミ配線パターン２４の近傍にダミーパターン２５が形成され、このダミーパターン２５により、エッチング時における生成物のアルミ配線パターン２４への側壁付着が防止され、よって、エッチングによるアルミ配線８における寸法太りを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース部と、ドレイン部と、前記ソース部および前記ドレイン部の間に形成されて両側がゲート電極で仕切られた電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された電圧を増幅する出力トランジスタと、前記電荷蓄積部と前記出力トランジスタのゲート部を接続するアルミ配線とを有する電荷検出装置を製造する製造方法であって、
アルミ膜上に前記アルミ配線に対応するアルミ配線用レジストと、該アルミ配線用レジストの周辺にダミーパターン用レジストとを形成するパターンマスクを用いて前記アルミ配線を形成することを特徴とする電荷検出装置の製造方法。
【請求項２】
前記出力トランジスタ上部に絶縁膜を介して成膜されたアルミ膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜に前記パターンマスクの各パターンを露光，現像により転写する工程と、形成されたアルミ配線用レジストと該アルミ配線用レジスト周辺のダミーパターン用レジストをマスクにして前記アルミ膜にドライエッチングを行い、形成されたアルミ配線周辺のダミーパターンのみ除去する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の電荷検出装置の製造方法。
【請求項３】
前記ダミーパターン用レジストの膜厚を、前記アルミ配線用レジストの膜厚より２０％以上薄くすることを特徴とする請求項１または２記載の電荷検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記ダミーパターンと前記アルミ配線との間隔を、０．２μｍ以上１μｍ以下にすることを特徴とする請求項１または２記載の電荷検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記パターンマスクにおける前記ダミーパターン用レジストを形成するパターン部分の幅を、前記露光に用いる光の波長をパターン投影レンズの開口数の逆数で乗じた値の０．４〜０．８倍にすることを特徴とする請求項１または２記載の電荷検出装置の製造方法。
【請求項６】
前記ダミーパターン用レジストを形成する前記パターンマスクの部分に、光透過率が低いパターンを形成することを特徴とする請求項１または２記載の電荷検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置などに用いられる電荷検出装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、固体撮像装置としては信号電荷の読み出しにＣＣＤ（電荷結合素子）を使用したものが主流となっている。そして、高解像度化と光学システム系の小型化を図るため固体撮像装置の多画素化および小型化が進むに伴い、感度の向上が課題となっている。
【０００３】
以下、インターライン型の２次元ＣＣＤ固体撮像装置の電荷検出装置を例にして説明する。図９は従来の電荷検出装置の構成を示す平面状態の模式図、図１０は図９の電荷検出装置の断面図である。
【０００４】
図９，図１０において、１はＮ型転送路、２ａ，２ｂは水平転送ゲート、３はアウトプットゲート、４は浮遊拡散層（浮遊容量）、５はリセットゲート、６はリセットドレイン、７，９はコンタクト部、８は浮遊拡散層４に接続されたアルミ配線、１０は出力トランジスタのゲート電極を示し、コンタクト部７は浮遊拡散層４とアルミ配線８とを接続し、コンタクト部９はアルミ配線８とゲート電極１０とを接続する。本例では水平転送ゲート２ａ，２ｂがソース部として、また浮遊拡散層４が電荷蓄積部として機能する。なお、図中の１１は絶縁膜、１２はＰウエル層を示す。
【０００５】
本例では水平転送ゲート２ａ，２ｂがソース部として、また浮遊拡散層４が電荷蓄積部として機能する。各部の機能を図９の上部に記載した。
【０００６】
前記電荷検出装置において、信号電荷を電子として動作説明する。
【０００７】
インターライン型の２次元ＣＣＤ固体撮像装置では、撮像部で発生した信号電荷を垂直走査で水平転送部に転送し、後に水平走査で電荷検出部へ転送する。電荷検出部に転出された電荷はアウトプットゲート３を通って浮遊拡散層４に蓄積される。浮遊拡散層４には静電容量があり、電荷を蓄積させる機能がある。この容量はセンス容量と呼ばれている。
【０００８】
浮遊拡散層４で蓄積された電荷量に応じて電圧変化が生ずる。電圧の大きさは浮遊拡散層４のセンス容量により、Ｖ＝Ｑ／Ｃを発生する。この電圧が、出力トランジスタのゲート電極１０に伝えられ、出力トランジスタの信号出力を生成する。
【０００９】
このような浮遊容量型出力回路における検出感度ηは１／Ｃで表され、検出感度を大きくするためには、センス容量を小さくしなければならない。センス容量は、浮遊拡散層と基板間の接合容量，浮遊拡散層と出力障壁電極間の静電容量，浮遊拡散層とリセット電極との静電容量，出力トランジスタのゲート電極と半導体基板拡散層間の静電容量である。これらの成分のうち、出力トランジスタのゲート電極における容量低減方法としては、電極の厚みを減少させることにより、電極側面が周辺領域と対向する面積を減少させて、ゲート電極の容量を低減させる方法が提案されているが（特許文献１参照）、水平転送ゲートとは別に形成する必要があり、工程が複雑になるという課題がある。
【００１０】
一方、ゲート電極とゲート電極間の静電容量を低減するために、浮遊拡散層の浮遊容量と出力トランジスタのゲート電極を分離して金属配線により接続する方法もあるが、この場合は金属配線と基板拡散層間の静電容量の低減が課題となる。
【特許文献１】特開２００４−７９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記従来の電荷検出装置において、金属配線と基板拡散層間における静電容量を低減するためには、浮遊拡散層４から出力トランジスタのゲート電極１０に接続するためのアルミ配線８の面積を縮小する必要がある。
【００１２】
図８（ａ）〜（ｃ）は図９，図１０に示す従来の電荷検出装置の製造方法の概略説明図であり、図８（ａ）において、１３は絶縁膜１１上に形成されたバリアメタル層、１４はアルミ膜、１５はアルミ配線８を形成するためのマスクとなるフォトレジストであり、この図８（ａ）に示す状態から、フォトレジスト１５をマスクとしてエッチング処理を行い、図８（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上にバリアメタル層１３を介してアルミ配線８を形成する。
【００１３】
しかし、アルミ配線８をドライエッチで形成するときには、図８（ｃ）に示すように、アルミ配線８のパターンが孤立したラインパターンである場合、アルミ・ドライエッチ中の反応生成物（塩素などのエッチングガス，ＢＣｌｘ＋などの正のイオン，Ｃ，Ｈ，Ｃｌ，Ｎ，Ｏなどの化合物等）が、エッチングされるパターン側面に付着するため、図８（ｂ）に示すように、あらかじめ設定されたレジスト寸法よりもエッチ後寸法において寸法太りを生じる。アルミ配線８は線幅の面積縮小には限界があるため、その結果、アルミ配線８の容量低減を図ることができないという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の技術の課題を解決し、浮遊蓄積部と出力トランジスタのゲートとを接続するためのアルミ配線のエッチ後寸法の寸法太りを防止することができる電荷検出装置の製造方法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】
【００１５】
前記課題を解決するため、ソース部と、ドレイン部と、前記ソース部および前記ドレイン部の間に形成されて両側がゲート電極で仕切られた電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された電圧を増幅する出力トランジスタと、前記電荷蓄積部と前記出力トランジスタのゲート部を接続するアルミ配線とを有する電荷検出装置を製造する製造方法であって、アルミ膜上に前記アルミ配線に対応するアルミ配線用レジストと、該アルミ配線用レジストの周辺にダミーパターン用レジストとを形成するパターンマスクを用いて前記アルミ配線を形成することを特徴とし、この方法によって、アルミ配線の形成時、アルミ配線パターンの周囲がダミーパターンにより囲まれることになり、従来のようにアルミ配線が孤立した状態にならないため、従来のようなアルミ配線形成後における寸法太りの発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電荷蓄積部に接続するアルミ配線周囲にダミーパターンを形成することにより、アルミ配線が孤立でないため、例えば、アルミエッチング時の反応生成物の付着が少なくなり、エッチング後の寸法太りがなくなり、あらかじめ設定された加工寸法の配線幅にすることが可能になり、寸法太りのない分、静電容量が低減する。その結果、電荷蓄積部の電荷の変換効率が高くなる。
【００１７】
さらに、エッチング後にダミーパターンを除去することにより、ダミーパターン自体で発生する浮遊容量を増大させないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図９，図１０にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００１９】
（実施形態１）
図１〜図３は本発明の実施形態を説明するための電荷検出装置の概略構成図であり、図１（ａ）は電荷検出装置の平面状態を示す模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）の電荷検出装置におけるアルミ配線部分の拡大図、図２は図１（ａ）の電荷検出装置の断面図、図３（ａ）〜（ｄ）は電荷検出装置の製造方法に係る実施形態１の工程を示す断面図である。
【００２０】
なお、以下の説明では、製造工程の説明を簡略にするため、図１（ｂ）の拡大図に示したアルミ配線８の製造工程のみを示して説明する。
【００２１】
図９，図１０にて説明した、図１，図２に示すソース部と、ドレイン部と、ソース部とドレイン部間に形成されて両側をゲート部で仕切られた電荷蓄積部と、この電荷蓄積部に蓄積された電圧を増幅する出力トランジスタとを備えた電荷検出装置において、図３（ａ）に示すように、出力トランジスタのＰウエル層１２上部に絶縁膜１１を介して成膜されたアルミ膜２３に対して、ＫｒＦエキシマレーザ用のフォトレジスト２１を１．５μｍ厚にスピンコートで塗布する。
【００２２】
また、図３（ａ）に示すように、パターンマスク２２には、アルミ膜２３上に、アルミ配線８に対応するアルミ配線用レジスト（後述する）を形成するためのアルミ配線用パターン２２ａと、アルミ膜２３上に、アルミ配線用レジストの周辺にダミーパターン用レジスト（後述する）を形成するダミーパターン用パターン２２ｂとを形成し、アルミ配線用パターン２２ａに対して０．３０μｍ間隔離れた位置に、０．２０μｍ幅のダミーパターン用パターン２２ｂが配設されている。
【００２３】
次に、ＫｒＦエキシマレーザ露光装置で露光する。その後、ＴＭＡＨ水溶液で現像を行い、さらにポストベークを行う。その際、アルミ配線用パターン２２ａの幅は０．３μｍに対して、ダミーパターン用パターン２２ｂの幅は０．２μｍにしてあるため、露光時の転写空間像のコントラストが、ダミーパターン用パターン２２ｂではアルミ配線用パターン２２ａより低下するため、現像後のレジストとして、図３（ｂ）に示すようなアルミ配線用レジスト２１ａとダミーパターン用レジスト２１ｂが形成されることになる。
【００２４】
次に、図３（ｃ）に示すように、誘導結合型ドライエッチ装置を用いてメインエッチングおよびオーバーエッチングを行う。この際、アルミ配線パターン２４の近傍にダミーパターン２５が存在し、このダミーパターン２５によりエッチング時に発生する生成物（図８（ｃ）参照）のアルミ配線パターン２４への側壁付着が防止され、よって、エッチングによるアルミ配線８における寸法太りの発生が抑制される。
【００２５】
また、ダミーパターン２５におけるレジスト膜厚は、アルミ配線パターン２４のレジスト膜厚より薄いために、オーバーエッチング中のフォトレジスト２１ｂが消失し、ダミーパターン２５に対応するアルミ膜がエッチングされて除去され、アルミ配線パターン２４のみ、すなわち、図３（ｄ）に示すように、アルミ配線８のみが残存することになる。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｂ）は、アルミのエッチング時間がアルミ膜２３のエッチング量の２倍の場合におけるダミーパターン２５とアルミ配線パターン２４におけるレジスト膜べり量の説明図であり、図３（ａ）〜（ｃ）にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。
【００２７】
図４（ａ）はエッチング前の状態を示し、図４（ｂ）はアルミ膜２３の厚さ分、エッチングされた状態、図４（ｃ）はアルミ膜２３のオーバーエッチング後の断面形状をそれぞれ示している。
【００２８】
アルミ膜２３とフォトレジスト２１とのエッチレートが略１：１であるため、アルミ膜２３の厚さの２００％エッチ時間では、アルミ配線パターン２４部分のフォトレジスト２１ａの膜厚はアルミ膜２３の２倍、またダミーパターン２５部分のフォトレジスト２１ｂの膜厚は、その半分以下がよいことになる。
【００２９】
しかしながら、ダミーパターン２５の寸法はアルミ配線パターン２４より狭いため、パターンマスク２２を合わせ後のフォトレジスト２１はテーパ形状になるため、ダミーパターン２５のレジストエッチレートは、アルミ配線パターン２４の１．６〜１．８倍近くになる。そのため、ダミーパターン２５の大きさがアルミ配線パターン２４より狭い場合には、ダミーパターン２５のレジスト残膜は、アルミ配線パターン２４の０．８倍以下であれば、アルミのオーバーエッチング後にアルミ配線８周辺に配置したダミーパターン２５のアルミ膜が消失することになる。
【００３０】
ダミーパターン２５のレジスト残膜をコントロールするために、ダミーパターン２５の幅は、露光に用いる光の波長をλとし、露光装置の投影レンズ（図示せず）の開口数をＮＡとすると、０．４・λ／ＮＡ〜０．８・λ／ＮＡの範囲が最適である。
【００３１】
例えば、光波長が２４８ｎｍ、投影レンズのＮＡが０．６の場合、ダミーパターン２５の幅は、１６５ｎｍ〜３３０ｎｍが最適となる。
【００３２】
また、アルミ配線パターン２４のドライエッチ後の寸法太りを発生させないためには、ダミーパターン２５とアルミ配線パターン２４との間隔は、０．２μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
（実施形態２）
実施形態１では、アルミ配線パターン２４の両側に、ダミーパターン２５をそれぞれ１つ設けた例を説明したが、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、アルミ配線パターン２４の周部にダミーパターン２５を平行に２つ配置してもよい。
【００３４】
図５（ａ）〜（ｄ）の製造工程は図３（ａ）〜（ｄ）にて説明した工程と同じであるので説明は省略するが、ダミーパターン２５を２つ配置することにより、露光により転写することができるダミーパターン２５寸法を縮小することができるために、ダミーパターン２５のフォトレジスト２１のエッチレートが上がり、ダミーパターン２５のドライエッチによる除去がより容易になる。
【００３５】
（実施形態３）
アルミ配線パターン２４と、該配線パターン２４の周辺に配置したダミーパターン２５のエッチングマスクとなるフォトレジスト２１の膜厚を制御する本発明の実施形態３の製造方法について図６（ａ）〜（ｄ）参照して説明する。
【００３６】
図１，図２に示すように、ソース部と、ドレイン部と、ソース部およびドレイン部間に形成されて両側をゲートで仕切られた電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された電圧を増幅する出力トランジスタを備えた電荷検出装置において、出力トランジスタのＰウエル層１２の上部に、絶縁膜１１を介して成膜されたアルミ膜２３に対して、ＫｒＦエキシマレーザ用のフォトレジスト２１を約１μｍの厚さにスピンコートで塗布する。
【００３７】
図６（ａ）に示すように、パターンマスク３１には、アルミ膜２３上にアルミ配線８に対応するアルミ配線用レジスト（後述する）を形成するためのアルミ配線用パターン３１ａと、アルミ配線用レジストの周辺にダミーパターン用レジスト（後述する）を形成するダミーパターン用パターン３１ｂとを形成し、アルミ配線用パターン３１ａに対して０．３０μｍ離れた位置に、アルミ配線用パターン３１ａと同じ幅である０．３０μｍ幅のダミーパターン用パターン３１ｂを配設する。また、パターンマスク３１におけるダミーパターン用パターン３１ｂ部分は、その光透過率がアルミ配線用パターン３１ａ部分の数％（５％程度）のハーフトーンとなるようにしてある。
【００３８】
そして、パターンマスク３１をＫｒＦエキシマ露光装置で露光する。その後、ＴＭＡＨ水溶液で現像し、ポストベークを行う。その際、ダミーパターン用パターン３１ｂの透過率は数％なので、露光時にフォトレジスト２１の表面部が露光され、現像された後のレジスト形状は、図６（ｂ）に示すようなアルミ配線用レジスト２１ａとダミーパターン用レジスト２１ｂが形成されることになる。
【００３９】
次に、高密度プラズマエッチング装置によりアルミ膜２３に対して、ドライエッチングを行うことにより、図６（ｃ）に示すように、アルミ配線パターン２４の近傍にダミーパターン２５が存在することになり、実施形態１と同様の効果を奏することができる。このとき、ダミーパターン用レジスト２１ｂはアルミ配線用レジスト２１ａよりレジスト膜厚が薄いために、アルミ膜２３のオーバーエッチング中のフォトレジスト２１が消失し、アルミ膜２３もエッチングされて、図６（ｄ）に示すように、アルミ配線８が残存することになる。
【００４０】
実施形態３の方法を用いることにより、ダミーパターン２５の幅を変更することなく、ダミーパターン２５のレジスト残膜を制御することが可能となり、エッチングでダミーパターン２５を除去することに関する制御性を向上させることができる。
【００４１】
図７は前記実施形態の方法においてアルミ配線用パターンの寸法をパラメータ（０．３μｍ，０．４μｍ，０．６μｍ）としたときの、アルミ配線面積（μｍ２）と電荷蓄積層の電荷の出力信号への変換効率（μＶ／ｅｌｅ）の関係を示す図である。
【００４２】
本実施形態の方法を用いることにより、浮遊拡散層４の浮遊容量と出力トランジスタのゲート部１０を接続しているアルミ配線８の幅、すなわち配線面積を縮小することが可能となり、アルミ配線８と基板拡散層間の静電容量が低減されて、より大きな信号出力を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、固体撮像装置の電荷検出装置に適用され、特に浮遊容量に蓄積された電荷の変換効率を高め、高感度化が要求される固体撮像素子の製造に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態を説明するための電荷検出装置の概略構成図であり、（ａ）は電荷検出装置の平面状態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）は電荷検出装置におけるアルミ配線部分の拡大図
【図２】図１（ａ）に示す電荷検出装置の断面図
【図３】（ａ）〜（ｄ）は電荷検出装置の製造方法に係る実施形態１の工程を示す断面図
【図４】（ａ）〜（ｂ）はダミーパターンとアルミ配線パターンにおけるレジスト膜べり量を示す説明図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は電荷検出装置の製造方法に係る実施形態２の工程を示す断面図
【図６】（ａ）〜（ｄ）は電荷検出装置の製造方法に係る実施形態３の工程を示す断面図
【図７】本実施形態の方法においてアルミ配線用パターンの寸法をパラメータとしたときのアルミ配線面積と電荷蓄積層の電荷の出力信号への変換効率の関係を示す図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は図９，図１０に示す従来の電荷検出装置の製造方法の概略説明
【図９】従来の電荷検出装置の構成を示す平面状態の模式図
【図１０】図９に示す従来の電荷検出装置の断面図
【符号の説明】
【００４５】
１  Ｎ型転送路
２ａ，２ｂ  水平転送ゲート
３  アウトプットゲート
４  浮遊拡散層
５  リセットゲート
６  リセットドレイン
７，９  コンタクト部
８  アルミ配線
１０  出力トランジスタのゲート部
１１  絶縁膜
１２  Ｐウエル
２１，３１  フォトレジスト
２１ａ，３１ａ  アルミ配線用レジスト
２１ｂ，３１ｂ  ダミーパターン用レジスト
２２  パターンマスク
２２ａ  アルミ配線用パターン
２２ｂ  ダミーパターン用パターン
２３  アルミ膜
２４  アルミ配線パターン
２５  ダミーパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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