(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層構造体上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜とその下の下層構造体の絶縁膜とをフォトレジストをマスクとして湿式食刻でパターニングした後、パターンエッジを覆って層間絶縁膜上と下層構造体上に遮光層である金属層を形成するようにした半導体素子の製造方法において、
湿式食刻時に、下層構造体の絶縁膜との界面より層間絶縁膜の表面での食刻速度がより速くなるように層間絶縁膜を下層構造体上に形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体素子の製造方法において、下層構造体の絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を形成し、このＢＰＳＧ膜上に層間絶縁膜としてＰＳＧを形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体素子の製造方法において、下層構造体の絶縁膜としてＢＰＳＧ膜を形成し、このＢＰＳＧ膜上に層間絶縁膜として約４００℃以下の温度でＰＥＣＶＤ方式によってＴＥＯＳ−ＵＳＧまたはＰ−ＳｉＯを形成した後、前記ＢＰＳＧ膜との界面における食刻速度より表面における食刻速度がより速くなるようにＰイオンを前記層間絶縁膜に注入することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体素子の製造方法において、層間絶縁膜として約４００℃以下の温度でＰＥＣＶＤ方式によってＰ−ＳｉＯを形成した後、下部のＢＰＳＧ膜との界面における食刻速度より表面における食刻速度がより速くなるように、約８０keV でＰイオンを２Ｅ１５Atom／cm2 濃度に層間絶縁膜に注入することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の半導体素子の製造方法において、層間絶縁膜を厚く蒸着した後、この層間絶縁膜をプラズマ乾式食刻でエッチバックして厚さ約０．２μｍ程度とすることにより、下層構造体の絶縁膜との界面における食刻速度より表面における食刻速度がより速くなるようにしたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の半導体素子の製造方法において、下層構造体がＣＣＤ撮像素子構造を有し、金属層はＣＣＤ撮像素子の遮光層であることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)撮像素子の製造方法に適用して遮光層の形成を確実にすることができる半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なＣＣＤ撮像素子は、図３に示すようなレイアウトを有する。すなわち、多数のフォトダイオードと、多数の縦方向ＣＣＤ（VERTICAL CCD：以下ＶＣＣＤと称す）からなる受光部１０と、ＶＣＣＤのゲートに必要なタイミングで制御信号を供給し、かつその他の制御信号を授受するための周辺回路部２０と、ＶＣＣＤから伝送されてくる映像信号を並列に受けて連続的に伝送する横方向ＣＣＤ（HORIZONTAL CCD：以下ＨＣＣＤと称す）３０と、このＨＣＣＤ３０の出力信号を増幅して映像信号として出力するための増幅部４０とを有している。
【０００３】
このようなＣＣＤ撮像素子の従来の製造方法を図４ないし図８を参照して説明する。図４ないし図８（ＸＡ）は図３のＸ−Ｘ線に沿って切断したピクセル部（ＶＣＣＤ部分）の一部断面図、図４ないし図７（ＸＢ）は図３のＸ−Ｘ線に沿って切断した周辺回路部２０の一部断面図、図７および図８（ＹＡ）は図３のＹ−Ｙ線に沿って切断したＶＣＣＤ１０とＨＣＣＤ３０の境界部分の一部断面図である。
【０００４】
従来の製造方法では、まず、図４に示すように、Ｎ型基板（図示されていない）にＰ型ウェル２１とフィールドオキサイド２３を形成した後、ＶＣＣＤとＨＣＣＤ３０のチャンネルとしての埋込みＣＣＤチャンネル２４を形成する。同時にフォトダイオード２５も形成する。その後、主に酸化膜からなるゲート絶縁膜２２をデポジションする。その後、全面にポリシリコンをデポジションしパターニングして、ＣＣＤの第１のゲート電極２６を形成する。そしてこの第１のゲート電極２６を上部及び側部と絶縁するために第１絶縁膜２８ａをデポジションする。
【０００５】
次に、図７（ＹＡ）及び図８（ＹＡ）に示すように、全面にポリシリコンをデポジションしパターニングして第２のゲート電極２７を形成する。そして、この第２のゲート電極２７を覆うように第２絶縁膜２８ｂをデポジションする。次いで、図４に示すように、低温化学気相蒸着法等を利用して高密度の絶縁膜２９、具体的にはシリコン窒化膜を形成し、周辺回路部２０においてはゲート電極２６，２７と配線を接続するためにフォトレジスト３０を利用した第１フォトリソ工程によってコンタクト部位の絶縁膜２９を除去する。
【０００６】
次に、図５に示すように、フォトレジスト３０を除去した上で全体の表面に厚い絶縁膜３１、具体的にはＬＴＤ（LOW TEMP OXIDE）、ＨＬＤ（HIGH PRESSURE LOW TEMP DIELECTRIC)、ＴＥＯＳ−ＵＳＧ（TETRA ETHYL ORTHO-SILICATE UNDOPED SILICA GLASS)またはＢＰＳＧを形成する。その後、写真食刻工程によってコンタクト部位の絶縁膜３１，２８ｂ，２８ａを除去した後、メタルをデポジションしパターニングして、ゲート電極２６，２７と接続されるメタル配線３２を形成する。その後、図６に示すように、メタル配線３２の絶縁のために層間絶縁膜３３をデポジションし、層間絶縁膜３３上には第２フォトリソ工程によって受光部のフォトダイオード２５部位を露出させるためにフォトレジストマスク３５を形成する。
【０００７】
次に、図７に示すように、フォトレジストマスク３５を食刻マスクとして湿式食刻によって受光部の層間絶縁膜３３と絶縁膜３１を除去する。この際、絶縁膜２９はシリコン窒化膜であって、食刻停止層の役割を行って、下部にある絶縁膜２８ｂ，２８ａ（酸化膜）及びゲート電極２６，２７を保護する。また、この食刻工程は、ＢＯＥ（BUFFERED OXIDE ETCHANT）等による湿式食刻であり、充分な密度を有する蒸着膜である絶縁膜２９は、食刻剤の浸透を防いで素子を保護する。その後は、絶縁膜２９の露出部分を湿式食刻または化学乾式食刻方式のＣＤＥ（CHEMICAL DRY ETCHING）等によって受光部領域への損傷を最少化して除去する。さらに、図８に示すように、遮光用の金属層を蒸着し、受光部は光が通過するように金属層を除去して遮光層３６を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記のような従来の製造方法では、図７に示すようにフォトレジストマスク３５を用いて層間絶縁膜３３と絶縁膜３１を湿式食刻でパターニングした際、図７（ＸＢ）のＡおよび図７（ＹＡ）のＢで示すように層間絶縁膜３３のエッジがネガティブスロープ（内側に傾斜した斜面）になる問題点があった。そして、このようになると、図８で示すように金属層を蒸着して遮光層３６を形成した際に、図８（ＹＡ）で示すように層間絶縁膜３３のエッジで遮光層３６が切れ、その部分の隙間から光Ｌが直接ＣＣＤチャンネル２４に入り込んでノイズ電荷が発生する問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、下層構造体上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜とその下の下層構造体の絶縁膜とをフォトレジストをマスクとして湿式食刻でパターニングした後、パターンエッジを覆って層間絶縁膜上と下層構造体上に金属層を形成するようにした半導体素子の製造方法において、湿式食刻時に、下層構造体の絶縁膜との界面より層間絶縁膜の表面での食刻速度がより速くなるように層間絶縁膜を下層構造体上に形成することを特徴とする半導体素子の製造方法とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による半導体素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態は、本発明をＣＣＤ撮像素子の製造方法に適用した場合である。勿論、本発明は他の素子の製造方法にも適用できる。
図１および図２は、本発明の実施の形態を示す図で、図４ないし図８と同様に、（ＸＡ）は図３のＸ−Ｘ線に沿って切断したピクセル部の一部断面図、（ＸＢ）は図３のＸ−Ｘ線に沿って切断した周辺回路部２０の一部断面図、（ＹＡ）は図３のＹ−Ｙ線に沿って切断したＶＣＣＤとＨＣＣＤ３０の境界部分の一部断面図である。
【００１１】
本発明の実施の形態では、図４から図５に示された工程までは従来の方法と同様の工程を進める。すなわち、図１に示すように、Ｎ型基板にＰ型ウェル２１とフィールドオキサイド２３を形成した後、埋込みＣＣＤチャンネル２４を形成し、フォトダイオード２５も形成する。その後、ゲート絶縁膜２２を形成した後、ポリシリコンでＶＣＣＤ及びＨＣＣＤのゲート電極２６，２７を形成し、それらを覆う絶縁膜２８ａ，２８ｂも形成する。次いで、食刻時、食刻停止層となる絶縁膜２９をシリコン窒化膜で形成し、コンタクト部位の絶縁膜２９を除去する。その後、ＬＴＤ（LOW TEMP OXIDE）、ＨＬＤ（HIGH PRESSURE LOW TEMP DIELECTRIC)、ＴＥＯＳ−ＵＳＧ（TETRA ETHYL ORTHO-SILICATE UNDOPED SILICA GLASS)、ＢＰＳＧまたはＰＳＧによって厚い絶縁膜３１を形成した後、ゲート電極２６，２７と配線を接続するためにコンタクト部位の絶縁膜３１，２８ｂ，２８ａを除去する。その後、メタルをデポジションしパターニングして、ゲート電極２６，２７と接続されるメタル配線３２を形成する。
【００１２】
これまでは従来の方法と同様であり、以上で下層構造体が完成する。その後、この下層構造体上の全面に、メタル配線３２の絶縁のために図１で示す層間絶縁膜３３ａを形成する。このとき、層間絶縁膜３３ａは、湿式食刻時に下部の絶縁膜３１との界面における食刻速度より、層間絶縁膜３３ａの表面における食刻速度がより速くなるように形成する。そのための一例としては、絶縁膜３１としてＢＰＳＧ膜を形成する一方、これより食刻速度が速いＰＳＧを層間絶縁膜３３ａとしてデポジションする。あるいは、よりよい方法として、約４００℃以下の温度でＰＥＣＶＤ方式によってＴＥＯＳ−ＵＳＧまたはＰ−ＳｉＯを層間絶縁膜３３ａとしてデポジションした後、下部のＢＰＳＧ膜（絶縁膜３１）との界面における食刻速度より、表面における食刻速度がより速くなるようにするために、約８０keV でＰイオンを２Ｅ１５Atom／cm2 濃度に層間絶縁膜３３ａに注入する。または、この層間絶縁膜３３ａを厚く蒸着した後、この層間絶縁膜３３ａをプラズマ乾式食刻によってエッチバックして厚さ約０．２μｍ程度にすることにより、下部のＢＰＳＧ膜（絶縁膜３１）との界面における食刻速度より、表面における食刻速度がより速くなるようにする。
【００１３】
このようにして層間絶縁膜３３ａを形成したら、次に図１に示すように、受光部のフォトダイオード２５部位を露出させるために層間絶縁膜３３ａ上にフォトレジストマスク３５ａを形成する。そして、このフォトレジストマスク３５ａを食刻マスクとして湿式食刻によって図１に示すように受光部の層間絶縁膜３３ａと絶縁膜３１を除去する。このとき、層間絶縁膜３３ａは、絶縁膜３１との界面より表面の食刻速度の方がより速いので、図１に示すように層間絶縁膜３３ａのパターンエッジはポジティブスロープ（外側に傾斜した斜面）となる。したがって、次に絶縁膜２９の露出部分を除去し、フォトレジストマスク３５ａを除去した後、図２に示すように遮光用の金属層と蒸着し、受光部は光が通過するように金属層を除去して遮光層３６ａを形成するが、この遮光層３６ａは、層間絶縁膜３３ａのパターンエッジがポジティブスロープであるためにこのエッジ部分で段切れが発生せず、受光部以外を完全に覆うことになる。したがって、光は受光部以外からは全く入らず、ノイズ電荷が発生することはなくなる。
【００１４】
【発明の効果】
このように本発明の半導体素子の製造方法によれば、層間絶縁膜のエッジが外側に傾斜した斜面となるので、この部分を覆って形成される金属層に段切れが発生することがなくなる。したがって、ＣＣＤ撮像素子の製造方法に適用すれば、遮光層に段切れが発生することを防止できて、受光部以外から光が入ることを防止できるので、ノイズ電荷が発生することがなくなり、高性能なＣＣＤ撮像素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体素子の製造方法の実施の形態の一部を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態であり、図１に続く工程を示す断面図。
【図３】一般的なＣＣＤ撮像素子の平面図。
【図４】ＣＣＤ撮像素子の従来の製造方法の一部を示す断面図。
【図５】従来の製造方法であり、図４に続く工程を示す断面図。
【図６】従来の製造方法であり、図５に続く工程を示す断面図。
【図７】従来の製造方法であり、図６に続く工程を示す断面図。
【図８】従来の製造方法であり、図７に続く工程を示す断面図。
【符号の説明】
３１    絶縁膜
３３ａ  層間絶縁膜
３５ａ  フォトレジストマスク
３６ａ  遮光層
【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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