攝像裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種攝像裝置及其制造方法。一種可防止因波導(dǎo)與光電二極管的距離偏差、以及因射入光的反射抑制引起的光衰減而造成像素部的感光度劣化的攝像裝置和制造方法。在像素區(qū)域PE中，形成有貫穿第四層間絕緣膜IF4等并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的波導(dǎo)WG。側(cè)壁絕緣膜SWI為氧化硅膜與氮化硅膜的層疊結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)WG以貫穿側(cè)壁絕緣膜的氮化硅膜并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜的氧化硅膜SWO的方式形成，或者以到達(dá)側(cè)壁絕緣膜的氮化硅膜的方式形成。
【專利說明】攝像裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像裝置及其制造方法，特別是適用于具有波導(dǎo)的攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)碼相機(jī)等使用了如具有CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的攝像裝置。此類攝像裝置具備形成有將射入的光轉(zhuǎn)換成電荷的光電二極管的像素部以及對(duì)將像素部轉(zhuǎn)換后的電荷作為電信號(hào)進(jìn)行處理的外圍電路部。
[0003]近年來，為了應(yīng)對(duì)數(shù)碼相機(jī)的小型化要求，攝像裝置中像素部的像素尺寸也要求越來越小。隨著像素尺寸變小，硅(Si)內(nèi)部的量子效率也有變低的傾向。所謂量子效率，是指每個(gè)光子的輸出電子數(shù)，這意味著硅(Si)內(nèi)部的量子效率越高，則像素部的感光度就越聞。
[0004]為了盡量改善硅(Si)內(nèi)部的量子效率，提出了在攝像裝置中設(shè)置將光引向像素部的光電二極管的方案。在此類攝像裝置中，通過對(duì)覆蓋光電二極管的層間絕緣膜進(jìn)行蝕刻并形成開口部，并且將指定的埋入材料填埋于開口部而形成波導(dǎo)。在專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2中，公開了設(shè)置有波導(dǎo)的攝像裝置的技術(shù)。
[0005]專利文獻(xiàn)I日本特開2006-351759號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2日本特開2006-310825號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在以往的攝像裝置中，存在以下問題點(diǎn)。為了有效地將射入的光引向光電二極管，必須控制波導(dǎo)與光電二極管的距離(殘膜的膜厚)。
[0008]為了控制該距離，
【發(fā)明者】制作了在形成層間絕緣膜的中途插入了蝕刻阻擋膜的攝像裝置并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果獲知了如下情況:即在光電二極管上形成包括蝕刻阻擋膜的多層反射防止膜而引起了光衰減，所以為了提高光在硅(Si)基板的透射率，必須形成穿透蝕刻阻擋膜的開口部(波導(dǎo))。因此，在插入了上述蝕刻阻擋膜的結(jié)構(gòu)中，波導(dǎo)與光電二極管的距離依然存在晶片面內(nèi)的偏差以及批次間的偏差。
[0009]在以往的攝像裝置中，存在上述波導(dǎo)與光電二極管的距離的偏差、因射入光的反射防止膜引起的光衰減，從而造成像素部的感光度劣化的情況。
[0010]本發(fā)明的所述內(nèi)容及所述內(nèi)容以外的目的和新特征在本說明書的描述及附圖說
明中寫明。
[0011]根據(jù)一實(shí)施方式所涉及的攝像裝置，具有:側(cè)壁(side wall)絕緣膜，所述側(cè)壁絕緣膜覆蓋傳輸用晶體管的柵極電極的側(cè)壁面并且包含從覆蓋側(cè)壁面的部分延伸并覆蓋光電轉(zhuǎn)換部的表面的部分；波導(dǎo)，所述波導(dǎo)以貫穿層間絕緣膜且到達(dá)側(cè)壁絕緣膜的方式形成，并將光引向光電轉(zhuǎn)換部。
[0012]根據(jù)其他實(shí)施方式所涉及的攝像裝置的制造方法，包括如下工序:以覆蓋傳輸用晶體管的柵極電極以及光電轉(zhuǎn)換部的方式形成指定的絕緣膜，并且通過對(duì)指定的絕緣膜進(jìn)行加工，例如形成下側(cè)壁絕緣膜的工序，其中，所述側(cè)壁絕緣膜覆蓋柵極電極的側(cè)壁面并且包括從覆蓋側(cè)壁面的部分延伸并覆蓋光電轉(zhuǎn)換部的表面的部分；以及在層間絕緣膜形成到達(dá)側(cè)壁絕緣膜的開口部，并在所述開口部形成將光引向電轉(zhuǎn)換部的波導(dǎo)的工序。
[0013]根據(jù)一實(shí)施方式所涉及的攝像裝置，能夠提高像素部的感光度，并可抑制因波導(dǎo)與光電二極管的距離偏差而引起的各像素的晶片面內(nèi)的感光度的偏差、批次間的感光度的偏差等。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施方式所涉及的攝像裝置的制造方法，能夠制造出提高像素部的感光度的攝像裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1所示的是實(shí)施方式所涉及的攝像裝置的剖面圖。
[0016]圖2所示的是同一實(shí)施方式中，像素區(qū)域的第一局部放大剖面圖。
[0017]圖3所示的是同一實(shí)施方式中，像素區(qū)域的第二局部放大剖面圖。
[0018]圖4所示的是同一實(shí)施方式中攝像裝置制造方法的一工序的剖面圖。
[0019]圖5所示的是同一實(shí)施方式中在圖4所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0020]圖6所示的是同一實(shí)施方式中在圖5所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0021]圖7所示的是同一實(shí)施方式中在圖6所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0022]圖8所示的是同一實(shí)施方式中在圖7所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0023]圖9所示的是同一實(shí)施方式中在圖8所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0024]圖10所示的是同一實(shí)施方式中在圖9所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0025]圖11所示的是同一實(shí)施方式中在圖10所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0026]圖12所示的是同一實(shí)施方式中在圖11所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0027]圖13所示的是同一實(shí)施方式中在圖12所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0028]圖14所示的是同一實(shí)施方式中在圖13所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0029]圖15所示的是同一實(shí)施方式中在圖14所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0030]圖16所示的是同一實(shí)施方式中在圖15所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0031]圖17所示的是同一實(shí)施方式中在圖16所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0032]圖18所示的是同一實(shí)施方式中在圖17所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0033]圖19所示的是同一實(shí)施方式中在圖18所示的工序后進(jìn)行的工序的剖面圖。
[0034]圖20所示的是同一實(shí)施方式中在圖19所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0035]圖21所示的是同一實(shí)施方式中在圖20所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0036]圖22所示的是同一實(shí)施方式中在圖21所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0037]圖23所示的是同一實(shí)施方式中在圖22所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0038]圖24所示的是同一實(shí)施方式中在圖23所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0039]圖25所示的是同一實(shí)施方式中在圖24所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0040]圖26所示的是同一實(shí)施方式中在圖25所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0041]圖27所示的是比較例所涉及的攝像裝置的剖面圖。
[0042]圖28所示的是比較例所涉及的攝像裝置制造方法的一工序的剖面圖。[0043]圖29所示的是同一實(shí)施方式中變形例所涉及的攝像裝置制造方法的一工序的局部剖面圖。
[0044]圖30所示的是同一實(shí)施方式中在圖29所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0045]圖31所示的是同一實(shí)施方式中在圖30所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0046]圖32所示的是同一實(shí)施方式中在圖31所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0047]圖33所示的是同一實(shí)施方式中在圖32所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0048]圖34所示的是同一實(shí)施方式中在圖33所示的工序后進(jìn)行的工序的局部剖面圖。
[0049]符號(hào)說明
[0050]IS攝像裝置
[0051]SUB半導(dǎo)體襯底
[0052]EI元件隔離絕緣膜
[0053]PE像素區(qū)域
[0054]PPffP 型阱
[0055]PD光電二極管
[0056]NRη型區(qū)域
[0057]PRP型區(qū)域
[0058]TT傳輸用晶體管
[0059]TGI柵極絕緣膜
[0060]TGE柵極電極
[0061]SffI側(cè)壁絕緣膜
[0062]SffN側(cè)壁氮化膜
[0063]SffO側(cè)壁氧化膜
[0064]CESL接觸蝕刻應(yīng)力襯膜
[0065]WG波導(dǎo)
[0066]PF保護(hù)膜
[0067]FI埋入部件
[0068]PDE墊片
[0069]CF濾色器
[0070]ML微透鏡
[0071]PC外圍電路區(qū)域
[0072]INTη溝道型MOS晶體管
[0073]IPffP 型阱
[0074]IPTP溝道型MOS晶體管
`[0075]INWη 型阱
[0076]IGI柵極絕緣膜
[0077]ING柵極電極
[0078]IPG柵極電極
[0079]SffF側(cè)壁絕緣膜
[0080]INSD源極/漏極區(qū)域[0081]IPSD源極/漏極區(qū)域
[0082]MS金屬硅化物膜
[0083]LNTη溝道型MOS晶體管
[0084]LPffP 型阱
[0085]LPTP溝道型MOS晶體管
[0086]LNWη 型阱
[0087]LGI柵極絕緣膜
[0088]LNG柵極電極
[0089]LPG柵極電極
[0090]SffF側(cè)壁絕緣膜
[0091]LNSD源極/漏極區(qū)域
[0092]LPSD源極/漏極區(qū)域
[0093]MS金屬硅化物膜
[0094]IFl第一層間絕緣膜
[0095]CP接觸插塞
[0096]Ml第一布線
[0097]IF2第二層間絕緣膜
[0098]Vl第一過孔
[0099]M2第二布線
[0100]IF3第三層間絕緣膜
[0101]V2第二過孔
[0102]M3第三布線
[0103]IF4第四層間絕緣膜
[0104]PAF鈍化膜
[0105]RP1、RP2、RP3、
[0106]RP4、RP5、RP6、
[0107]RP7、RP8、RP9、
[0108]RP10、RP11、RP12 光致抗蝕劑圖形
[0109]WGH, PDEH波導(dǎo)開口部
[0110]CH接觸孔
[0111]VHU VH2 導(dǎo)通孔
[0112]CES波導(dǎo)蝕刻阻擋膜
【具體實(shí)施方式】
[0113]下面說明實(shí)施方式所涉及的攝像裝置及其制造方法。如圖1所示，在攝像裝置IS中，通過在半導(dǎo)體襯底SUB上形成元件隔離絕緣膜EI，以此規(guī)定像素區(qū)域PE和外圍電路區(qū)域PC。在像素區(qū)域PE中，從半導(dǎo)體襯底SUB的表面以指定的深度形成P型阱PPW。在P型講PPW中，形成有將從外部射入的光轉(zhuǎn)換成電荷的光電二極管F1D和傳輸所述電荷的傳輸用晶體管TT。[0114]光電二極管H)具有在距離P型阱PPW的表面以指定的深度形成的η型區(qū)域NR以及P型區(qū)域PR。傳輸用晶體管TT具有在P型阱PPW的表面上使柵極絕緣膜TGI介隔而形成的傳輸用晶體管TT的柵極電極TGE。并形成有覆蓋柵極電極TGE的側(cè)壁面的側(cè)壁絕緣膜Sff1所述側(cè)壁絕緣膜SWI包含從覆蓋側(cè)壁面的部分延伸并覆蓋光電二極管ro的部分。形成于所述像素區(qū)域PE上的側(cè)壁絕緣膜SWI除了包括覆蓋柵極電極TGE的側(cè)壁面的部分之夕卜，還包括從該部分延伸并覆蓋光電二極管ro的部分。以覆蓋側(cè)壁絕緣膜SWI的方式，形成接觸蝕刻應(yīng)力襯膜(Contact Etch Stress Liner) CESL。
[0115]另一方面，在外圍電路區(qū)域PC中，具有:像素晶體管區(qū)域，形成有將從電荷轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行處理的像素晶體管；和邏輯區(qū)域，形成有交換各種信號(hào)的邏輯電路用的晶體管。
[0116]在像素晶體管區(qū)域中，從半導(dǎo)體襯底SUB的表面以指定的深度分別形成P型阱IPW和η型阱INW。在P型阱IPW中形成有η溝道型MOS晶體管ΙΝΤ，在η型阱INW中形成有ρ溝道型MOS晶體管IPT。
[0117]N溝道型MOS晶體管INT具有柵極電極ING以及η型源極/漏極區(qū)域INSD。柵極電極ING介隔著柵極絕緣膜IGI形成于ρ型阱IPW的表面上。ρ溝道型MOS晶體管IPT具有柵極電極IPG以及ρ型源極/漏極區(qū)域IPSD。柵極電極IPG介隔著柵極絕緣膜IGI形成于η型阱INW的表面上。
[0118]在邏輯區(qū)域中，從半導(dǎo)體襯底SUB的表面至指定的深度，分別形成P型阱LPW和η型阱LNW。在ρ型阱LPW中，形成有η溝道型MOS晶體管LNT，并且在η型阱LNW中形成有P溝道型MOS晶體管LPT。
[0119]N溝道型MOS晶體管LNT具有柵極電極LNG以及η型源極/漏極區(qū)域LNSD。柵極電極LNG介隔著柵極絕緣膜LGI形成于ρ型阱LPW的表面上。ρ溝道型MOS晶體管LPT具有柵極電極LPG以及ρ型源極/漏極區(qū)域LPSD。柵極電極LPG介隔著柵極絕緣膜LGI形成于η型阱LNW的表面上。
[0120]在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的各自的側(cè)壁面上形成有側(cè)壁絕緣膜SWF。在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的各自的表面(上表面)上、η型源極/漏極區(qū)域INSD及LNSD的各自的表面上、P型源極/漏極區(qū)域IPSD及LPSD的各自的表面上形成有金屬硅化物膜MS。以覆蓋柵極電極ING、IPG、LNG、LPG等方式形成有接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL膜。
[0121]以覆蓋光電二極管PD、傳輸用晶體管ΤΤ、η溝道型MOS晶體管INT及LNT、ρ溝道型MOS晶體管IPT及LPT等方式形成有第一層間絕緣膜IFl作為接觸層間絕緣膜。在第一層間絕緣膜IFl的表面形成有第一布線Ml。第一布線Ml通過接觸插塞CP分別與對(duì)應(yīng)的η型源極/漏極區(qū)域INSD及LNSD、ρ型源極/漏極區(qū)域IPSD及LPSD電連接。接觸插塞CP以貫穿第一層間絕緣膜IFl的方式形成。
[0122]以覆蓋第一布線Ml的方式在第一層間絕緣膜IFl上形成有第二層間絕緣膜IF2。在第二層間絕緣膜IF2的表面形成有第二布線M2。第二布線M2通過第一過孔(via)Vl分別與對(duì)應(yīng)的第一布線Ml電連接。第一過孔Vl以貫穿第二層間絕緣膜IF2的方式形成。
[0123]以覆蓋第二布線M2的方式在第二層間絕緣膜IF2上形成有第三層間絕緣膜IF3。在第三層間絕緣膜IF3的表面形成有第三布線M3和墊片TOE。第三布線M3通過第二過孔V2分別與對(duì)應(yīng)的第二布線M2電連接。第二過孔V2以貫穿第三層間絕緣膜IF3的方式形成。[0124]以覆蓋第三布線M3以及墊片I3DE的方式在第三層間絕緣膜IF3上形成有第四層間絕緣膜IF4。在外圍電路區(qū)域PC中，以覆蓋第四層間絕緣膜IF4的方式形成有鈍化(passivation)膜 PAF0
[0125]在像素區(qū)域PE中形成有貫穿第四層間絕緣膜IF4、第三層間絕緣膜IF3、第二層間絕緣膜IF2、第一層間絕緣膜IFl以及接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL膜并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的波導(dǎo)WG。波導(dǎo)WG具有:保護(hù)膜PF，形成于以貫穿第四層間絕緣膜IF4等方式形成的波導(dǎo)開口部WGH的表面上；以及埋入部件FI，填埋由保護(hù)膜PF覆蓋的波導(dǎo)開口部WGH。保護(hù)膜PF例如可為硅氮化膜，埋入部件FI可使用涂敷類的材料，如硅氧烷(siloxane)類的材料。在波導(dǎo)WG之上形成有濾色器(color filter) CF及微透鏡ML。
[0126]在本實(shí)施方式所涉及的攝像裝置IS中，側(cè)壁絕緣膜SWI為氧化硅膜SWO與氮化硅膜SWN的層疊結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D2以及圖3)，而且，在氧化硅膜之上形成有氮化硅膜。側(cè)壁絕緣膜SWI包含覆蓋柵極電極TGE的側(cè)壁面的部分和從覆蓋所述側(cè)壁面的部分延伸并覆蓋光電二極管ro的部分。相對(duì)于所述側(cè)壁絕緣膜SWI (覆蓋光電二極管ro的部分)，波導(dǎo)WG的形成方式有第一形成方式和第二形成方式兩種形成方式。
[0127]即，第一形成方式如圖2所示，波導(dǎo)WG以同時(shí)貫穿側(cè)壁絕緣膜SWI的氮化硅膜SWN并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的氧化硅膜SWO的方式形成。第二形成方式如圖3所示，波導(dǎo)WG以到達(dá)側(cè)壁的氮化硅膜SWN的方式形成。如后所述，通過第一形成方式或第二形成方式形成波導(dǎo)WG，便可抑制像素部的感光度的劣化。
[0128]下面對(duì)上述攝像裝置的制造方法的一例進(jìn)行說明。首先，如圖4所示，通過在半導(dǎo)體襯底SUB上形成元件隔離絕緣膜EI來規(guī)定像素區(qū)域PE和外圍電路區(qū)域PC。
[0129]接著，在像素區(qū)域PE形成柵極電極TGE和光電二極管H)。在外圍電路區(qū)域PC上形成柵極電極ING、IPG、LNG、LPG。接著，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，露出形成有柵極電極IPG的η型阱INW，并形成覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP2。接著，以抗蝕劑圖形RP2作為掩模，通過注入P型雜質(zhì)形成延長區(qū)域(圖中未示出)。之后，除去抗蝕劑圖形RP2。
[0130]接著如圖5所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，使形成有柵極電極ING的ρ型阱IPW露出，并形成覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP3。接著，以抗蝕劑圖形RP3作為掩模，通過注入η型雜質(zhì)形成延長區(qū)域(圖中未示出)。之后，除去抗蝕劑圖形RP3。
[0131]接下來，根據(jù)需要在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的側(cè)壁面形成偏移隔離層膜。首先，以覆蓋柵極電極TGE及柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的方式，形成作為偏移隔離層膜的絕緣膜(圖中未示出)。接著如圖6所示，以覆蓋光電二極管H)并使其他區(qū)域露出的抗蝕劑圖形RP4作為掩模進(jìn)行蝕刻處理。通過所述蝕刻處理，在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的側(cè)壁面形成偏移隔離層膜(圖中未示出)。
[0132]接著如圖7所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成使P型阱LPW露出并覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP5。接著以抗蝕劑圖形RP5作為掩模，通過注入η型雜質(zhì)形成延長區(qū)域(圖中未示出)。之后，除去抗蝕劑圖形RP5。
[0133]接著如圖8所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成使η型阱LNW露出并覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP6。接著以抗蝕劑圖形RP6作為掩模，通過注入ρ型雜質(zhì)形成延長區(qū)域(圖中未示出)。之后，除去抗蝕劑圖形RP6。
[0134]接著形成覆蓋光電二極管H)和柵極電極TGE的側(cè)壁絕緣膜。首先，以覆蓋柵極電極TGE及柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的方式，形成在氧化硅膜之上層疊氮化硅膜的層疊結(jié)構(gòu)的指定的絕緣膜(圖中未示出)。接著如圖9所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成覆蓋光電二極管H)和柵極電極TGE并使其他區(qū)域露出的抗蝕劑圖形RP7。
[0135]接著以抗蝕劑圖形RP7作為掩模，對(duì)指定的絕緣膜進(jìn)行蝕刻處理。由此，在像素區(qū)域PE中，剩余的絕緣膜作為覆蓋光電二極管ro和柵極電極TGE的側(cè)壁絕緣膜SWI而形成。側(cè)壁絕緣膜SWI包含覆蓋柵極電極TGE的側(cè)壁面的部分和從覆蓋側(cè)面的部分延伸并覆蓋光電二極管ro的部分。在外圍電路區(qū)域PC中，在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的側(cè)壁面上形成側(cè)壁絕緣膜SWF。之后，除去抗蝕劑圖形RP7。
[0136]接著如圖10所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成露出η型阱INW、LNW并覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP8。接著，以抗蝕劑圖形RP8作為掩模，通過注入ρ型雜質(zhì)，在η型阱INW中形成源極/漏極區(qū)域IPSD，并在η型阱LNW中形成源極/漏極LPSD。之后，除去抗蝕劑圖形RP8。
[0137]接著如圖11所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成使P型阱IPW及LPW露出并覆蓋其他區(qū)域的抗蝕劑圖形RP9。接著以抗蝕劑圖形RP9作為掩模，通過注入η型雜質(zhì)在P型阱IPW中形成源極/漏極區(qū)域INSD，并在ρ型阱LPW中形成源極/漏極區(qū)域LNSD。之后，除去抗蝕劑圖形RP9。
[0138]接下來，在覆蓋像素區(qū)域PE并使外圍電路區(qū)域PC露出的方式中，形成阻止金屬硅化物化的硅化物阻滯膜(圖中未示出)。以覆蓋所述硅化物阻滯膜以及柵極電極ING、IPG、LNG、LPG等方式，例如形成鈷等的金屬膜(圖中未示出)。接著，基于指定的溫度和環(huán)境進(jìn)行熱處理，進(jìn)行使金屬與硅發(fā)生反應(yīng)的金屬硅化物化。之后，除去未反應(yīng)的金屬膜。由此，便可如圖12所示，在柵極電極ING、IPG、LNG、LPG的上表面形成金屬硅化物膜MS，在源極/漏極區(qū)域INSD、IPSD、LNSD、LPSD的表面形成金屬硅化物膜MS。接著，以覆蓋柵極電極TGE及柵極電極ING、IPG、LNG、LPG等方式，例如形成由氮化硅膜構(gòu)成的接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL。
[0139]接著如圖13所示，以覆蓋接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL的方式，例如形成第一層間絕緣膜IFl，以作為基于TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate:四乙基正硅酸鹽)系的氧化膜的接觸層間絕緣膜。接著，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成用于形成接觸孔的抗蝕劑圖形(圖中未示出)。接著，以所述抗蝕劑圖形作為掩模，對(duì)第一層間絕緣膜IFl進(jìn)行蝕刻處理，之后，除去抗蝕劑圖形。由此，便可如圖13所示，形成分別使源極/漏極區(qū)域INSD、IPSD、LNSD, LPSD (金屬硅化物膜MS)露出的接觸孔CH。
[0140]接著如圖14所示，在接觸孔CH內(nèi)形成接觸插塞PG。接觸插塞PG包括阻隔金屬(barrier metal)。接下來以覆蓋第一層間絕緣膜IFl的方式,例如形成招等的金屬膜。接著，對(duì)于金屬膜，通過進(jìn)行指定的照相制版處理以及蝕刻處理，形成由鋁構(gòu)成的第一布線Ml0
[0141]接著如圖15所示，以覆蓋第一布線Ml的方式形成第二層間絕緣膜IF2。接著，通過進(jìn)行指定的照相制版處理，形成用于形成導(dǎo)通孔的抗蝕劑圖形(圖中未示出)。接著，以所述抗蝕劑圖形作為掩模，對(duì)第二層間絕緣膜IF2進(jìn)行蝕刻處理，之后，除去抗蝕劑圖形。由此，便可如圖15所示，形成使第一布線Ml露出的第一導(dǎo)通孔VHl。
[0142]接著如圖16所示，在第一導(dǎo)通孔VHl中形成第一過孔VI。接著，以覆蓋第二層間絕緣膜IF2的方式形成如鋁等的金屬膜。接著，對(duì)于金屬膜，通過進(jìn)行指定的照相制版處理以及蝕刻處理，形成基于鋁的第二布線M2。
[0143]接下來如圖17所示，以覆蓋第二布線M2的方式形成第三層間絕緣膜IF3。接著，通過進(jìn)行指定的照相制版處理形成用于形成導(dǎo)通孔的抗蝕劑圖形(圖中未示出)。接著，以所述抗蝕劑圖形作為掩模，對(duì)第三層間絕緣膜IF3進(jìn)行蝕刻處理后除去抗蝕劑圖形。由此，便可如圖17所示，形成使第二布線M2露出的第二導(dǎo)通孔VH2。
[0144]接下來如圖18所示，在第二導(dǎo)通孔VH2中形成第二過孔V2。接著，以覆蓋第三層間絕緣膜IF3的方式形成如鋁等的金屬膜。接著，對(duì)于金屬膜，通過進(jìn)行指定的照相制版處理以及蝕刻處理，在像素區(qū)域PE形成墊片TOE，并在外圍電路區(qū)域形成由鋁構(gòu)成的第三布線M3。接著如圖19所示，以覆蓋墊片PDE及第三布線M3的方式形成第四層間絕緣膜IF4。
[0145]接著在像素區(qū)域PE形成波導(dǎo)。如圖20所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理形成抗蝕劑圖形RP10，其中，所述抗蝕劑圖形RPlO用于形成作為波導(dǎo)的波導(dǎo)開口部。接著，以抗蝕劑圖形RPlO作為掩模，通過對(duì)第四層間絕緣膜IF4等進(jìn)行蝕刻處理，如圖21所示，形成貫穿第四層間絕緣膜IF4至第一層間絕緣膜IFl以及接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL并使側(cè)壁絕緣膜SWI露出的波導(dǎo)開口部WGH。
[0146]本實(shí)施方式中，如上所述，波導(dǎo)開口部WGH的形成方式有兩種。在第一形成方式中，波導(dǎo)開口部WGH以貫穿側(cè)壁絕緣膜SWI的氮化硅膜SWN并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的氧化硅膜SWO的方式形成。在第二形成方式中，波導(dǎo)開口部WGH以到達(dá)側(cè)壁的氮化硅膜SWN的方式形成。之后，除去抗蝕劑圖形RP10。
[0147]接著如圖22所示，例如以覆蓋波導(dǎo)開口部WGH的表面的方式形成由氮化硅膜構(gòu)成的保護(hù)膜PF。接著如圖23所示，作為涂覆系的材料，例如可將硅氧烷的埋入部件FI填埋于波導(dǎo)開口部WGH。接著如圖24所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理形成抗蝕劑圖形RP11，所述抗蝕劑圖形RPll用于形成使墊片PDE露出的開口部。接著以抗蝕劑圖形RPll作為掩模，通過對(duì)埋入部件FI進(jìn)行蝕刻處理，如圖25所示，形成使墊片PDE露出的開口部I3DHL
[0148]接下來如圖26所示，除去抗蝕劑圖形RP11，形成波導(dǎo)WG。之后如圖1所示，在外圍電路區(qū)域PC中，形成由氮化硅膜等構(gòu)成的鈍化膜PAF。在像素區(qū)域PE中形成濾色器CF以及微透鏡ML。由此便可形成攝像裝置的主要部分。
[0149]在上述攝像裝置中，以到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的方式形成波導(dǎo)WG，由此可抑制像素部的感光度的劣化。對(duì)此，將結(jié)合與比較例相關(guān)的攝像裝置進(jìn)行說明。
[0150]如圖27所示，與比較例相關(guān)的攝像裝置的像素區(qū)域CPE中，形成有包括η型區(qū)域CNR和ρ型區(qū)域CPR的光電二極管CPD以及傳輸用晶體管CTT。在外圍電路區(qū)域CPC中，形成有η溝道型MOS晶體管CINT和ρ溝道型MOS晶體管CIPT，以作為對(duì)從電荷轉(zhuǎn)換而來的電信號(hào)進(jìn)行處理的像素晶體管。另外，作為交換各種信號(hào)的邏輯電路用的晶體管，形成有η溝道型MOS晶體管CLNT和ρ溝道型MOS晶體管CLPT。
[0151]以覆蓋所述MOS晶體管CINT、CIPT、CLNT、CLPT以及傳輸用晶體管CTT的方式，形成有由氮化硅膜構(gòu)成的接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CCESL，并以覆蓋所述接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CCESL的方式形成有第一下層的層間絕緣膜CIF11。介隔著由氮化硅膜構(gòu)成的蝕刻阻擋膜CES，在所述第一下層的層間絕緣膜CIFll之上形成有第一上層的層間絕緣膜CIF12。且在第一上層的層間絕緣膜CIF12的表面形成有第一布線CMl。
[0152]以覆蓋所述第一布線CMl的方式形成有第二層間絕緣膜CIF2，且在第二層間絕緣膜CIF2的表面形成有第二布線CM2。以覆蓋所述第二布線M2的方式形成有第三層間絕緣膜CIF3，且在第三層間絕緣膜CIF3的表面形成有第三布線CM3。以覆蓋第三布線CM3的方式形成有第四層間絕緣膜CIF4。
[0153]在比較例所涉及的攝像裝置中，為了控制波導(dǎo)與到光電二極管CPD的距離，在作為接觸層間膜的第一下層的層間絕緣膜CIFll與第一上層的層間絕緣膜CIF12之間，介隔有蝕刻阻擋膜CES。但是，為了避免由氮化硅膜構(gòu)成的蝕刻阻擋膜CES引起的反射防止效果所導(dǎo)致的光衰減，波導(dǎo)CWG以貫穿蝕刻阻擋膜CES并到達(dá)第一下層的層間絕緣膜CIFll的方式形成。即，如圖28所示，作為波導(dǎo)的波導(dǎo)開口部CWGH以到達(dá)第一下層的層間絕緣膜CIFll的方式形成。
[0154]因此，在比較例所涉及的攝像裝置中，波導(dǎo)CWG與光電二極管CPD的距離(參照?qǐng)D27中的箭頭所示)依然存在偏差，該距離偏差成為造成光電二極管CPD的感光度偏差的原因。另外，覆蓋傳輸用晶體管CTT的接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CCESL具有反射防止膜的作用而導(dǎo)致光衰減。因此，也將造成光電二極管CPD的感光度劣化。
[0155]另外，由氮化硅膜構(gòu)成的蝕刻阻擋膜CES形成于半導(dǎo)體襯底的整個(gè)面上。因此，在外圍電路區(qū)域中，在MOS晶體管CINT、CIPT、CLNT, CLPT與蝕刻阻擋膜CES之間的層間電容增加，從而導(dǎo)致運(yùn)行速度下降。
[0156]并且，由于在第一下層的層間絕緣膜CIFll與第一上層的層間絕緣膜CIF12之間介隔有蝕刻特性不同的蝕刻阻擋膜CES，所以在形成接觸孔時(shí)，第一下層的層間絕緣膜CIFll及第一上層的層間絕緣膜CIF12的蝕刻速度與蝕刻阻擋膜CES的蝕刻速度不同。因此，接觸孔的開口直徑有可能產(chǎn)生偏差而導(dǎo)致MOS晶體管CINT、CIPT、CLNT、CLPT與第一布線CMl不能良好地進(jìn)行導(dǎo)通。并且，還有可能存在形成于接觸孔內(nèi)的接觸插塞的阻隔金屬的阻隔性劣化的情況。
[0157]相對(duì)于比較例，在實(shí)施方式所涉及的攝像裝置中，在作為接觸層間絕緣膜的第一層間絕緣膜IFl中，未介隔有蝕刻特性不同的蝕刻阻擋膜。波導(dǎo)WG以貫穿第四層間絕緣膜IF4、第三層間絕緣膜IF3、第二層間絕緣膜IF2、第一層間絕緣膜IFl以及接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的方式形成。
[0158]側(cè)壁絕緣膜SWI從覆蓋傳輸用晶體管TT的柵極電極TGE的側(cè)壁面的部分延伸，并覆蓋光電二極管ro。因此，側(cè)壁絕緣膜swi位于光電二極管ro的表面的附近。由此，能夠縮短波導(dǎo)WG(以到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的方式形成)與光電二極管ro之間的距離，并能夠提高光電二極管ro的感光度。另外，波導(dǎo)WG越接近光電二極管ro，與該距離對(duì)應(yīng)的光電二極管ro的感光度的偏差(相對(duì)于波導(dǎo)WG與光電二極管ro的殘膜膜厚的偏差)也相應(yīng)變小。
[0159]并且，由氮化硅膜構(gòu)成的蝕刻阻擋膜未形成于半導(dǎo)體襯底的整個(gè)面上。因此，不存在如比較例中所涉及的攝像裝置的層間電容，且在外圍電路區(qū)域PC中，MOS晶體管INT、IPT、LNT、LPT的運(yùn)行速度也不會(huì)下降。另外，不存在如比較例所涉及的攝像裝置那樣接觸孔的開口直徑產(chǎn)生偏差的情況，所以，MOS晶體管CINT、CIPT、CLNT、CLPT與第一布線CMl將可進(jìn)行很好地導(dǎo)通。并且，在形成于接觸孔CH內(nèi)的接觸插塞CP的阻隔金屬(圖中未示出)的阻隔性也不會(huì)劣化。另外，通過提高光電二極管的感光度，還可減緩波導(dǎo)WG的波導(dǎo)開口部WGH的傾斜角度(錐形角度)，從而提高蝕刻的工藝余量。
[0160](變形例)[0161]在上述攝像裝置中，對(duì)使用涂敷類的材料形成波導(dǎo)WG的情況進(jìn)行說明。波導(dǎo)除了可使用涂敷類的材料之外，例如還可為CVD(Chemical Vapor Deposition)系的膜。下面對(duì)該制造方法進(jìn)行說明。經(jīng)過與上述圖4至圖18所示的工序相同的工序，如圖29所示，在像素區(qū)域PE中，在第三層間絕緣膜IF3的表面上形成墊片TOE。
[0162]接下來如圖30所示，通過進(jìn)行指定的照相制版處理形成抗蝕劑圖形RP12，所述抗蝕劑圖形RP12用于形成作為波導(dǎo)的波導(dǎo)開口部。接著，以抗蝕劑圖形RP12作為掩模，通過對(duì)第三層間絕緣膜IF3等進(jìn)行蝕刻處理，如圖31所示，形成貫穿第三層間絕緣膜IF3至第一層間絕緣膜IFl以及接觸蝕刻應(yīng)力襯膜CESL并使側(cè)壁絕緣膜SWI露出的波導(dǎo)開口部WGH。之后如圖32所示，除去抗蝕劑圖形RP12。
[0163]接著如圖33所示，在通過化學(xué)氣相生長法填埋波導(dǎo)開口部WGH的方式中，例如形成氮化硅膜等埋入膜FF。接著，通過對(duì)埋入膜FF進(jìn)行蝕刻處理，如圖34所示，除去位于第三層間絕緣膜IF3的上表面上的埋入膜FF。由此，使殘留在波導(dǎo)開口部WGH的埋入膜FF形成為波導(dǎo)WG。之后，經(jīng)過與前述制造工序相同的工序，形成攝像裝置的主要部分。
[0164]在變形例所涉及的攝像裝置中，由埋入膜FF構(gòu)成的波導(dǎo)WG也以貫穿第三層間絕緣膜IF3等并到達(dá)側(cè)壁絕緣膜SWI的方式形成。由此便可與前述攝像裝置相同，能夠提高光電二極管ro的感光度。
[0165]在上述攝像裝置中，以鋁為例對(duì)第一布線Ml至第三布線M3的布線材料進(jìn)行了說明。但是布線材料并不限于鋁，也可將銅(布線)用于上述波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)中。
[0166]以上根據(jù)實(shí)施方式具體地說明了本案發(fā)明人所作的發(fā)明，但是本發(fā)明并不受到所述實(shí)施方式的限定，在不超出其要旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行種種變更，在此無需贅言。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像裝置，其特征在于，具有:
具有主表面的半導(dǎo)體襯底； 光電轉(zhuǎn)換部，其形成于所述半導(dǎo)體襯底的預(yù)定區(qū)域并將射入的光轉(zhuǎn)換成電荷； 傳輸用晶體管的柵極電極，其形成于所述半導(dǎo)體襯底的表面上并傳輸在所述光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的電荷； 側(cè)壁絕緣膜，其覆蓋所述柵極電極的側(cè)壁面，并且包括從覆蓋所述側(cè)壁面的部分延伸并覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部的表面的部分； 層間絕緣膜，其以覆蓋所述側(cè)壁絕緣膜的方式形成；以及 波導(dǎo)，其以貫穿所述層間絕緣膜并到達(dá)所述側(cè)壁絕緣膜的方式形成，并且將光導(dǎo)向所述光電轉(zhuǎn)換部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述側(cè)壁絕緣膜具有: 氧化硅膜；以及 以接觸所述氧化硅膜的表面的方式形成的氮化硅膜； 其中，所述波導(dǎo)以貫穿所述層間絕緣膜及所述氮化硅膜并到達(dá)所述氧化硅膜的方式形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述側(cè)壁絕緣膜具有: 氧化硅膜；以及 以接觸所述氧化硅膜的上表面的方式形成的氮化娃膜； 所述波導(dǎo)以貫穿所述層間絕緣膜并到達(dá)所述氮化硅膜的方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述波導(dǎo)包括: 保護(hù)膜，所述保護(hù)膜覆蓋貫穿所述層間絕緣膜的開口部的表面；以及 埋入部件，所述埋入部件填埋于由所述保護(hù)膜覆蓋的所述開口部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于， 所述保護(hù)膜為氮化硅膜，所述埋入部件為涂敷類的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述波導(dǎo)包括填埋于貫穿所述層間絕緣膜的開口部的預(yù)定的膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于， 所述預(yù)定的膜是氮化硅膜。
8.一種攝像裝置的制造方法，其特征在于，包括: 形成柵極電極的工序，即在具有主表面的半導(dǎo)體襯底的表面上形成傳輸電荷的傳輸用晶體管的柵極電極； 形成光電轉(zhuǎn)換部的工序，即在夾著所述柵極電極而定位的所述半導(dǎo)體襯底的一側(cè)區(qū)域，通過注入預(yù)定導(dǎo)電型的雜質(zhì)，形成將射入的光轉(zhuǎn)換成電荷的光電轉(zhuǎn)換部； 形成側(cè)壁絕緣膜的工序，即以覆蓋所述柵極電極及所述光電轉(zhuǎn)換部的方式形成預(yù)定的絕緣膜，并通過對(duì)所述預(yù)定的絕緣膜進(jìn)行加工，形成側(cè)壁絕緣膜，所述側(cè)壁絕緣膜覆蓋所述柵極電極的側(cè)壁面，并且包括從覆蓋所述側(cè)壁面的部分開始延伸并覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換部的表面的部分； 以覆蓋所述側(cè)壁絕緣膜的方式形成層間絕緣膜的工序； 在所述層間絕緣膜形成到達(dá)所述側(cè)壁絕緣膜的開口部的工序；以及 形成波導(dǎo)的工序，即以填埋所述開口部的方式形成將光導(dǎo)向所述光電轉(zhuǎn)換部的波導(dǎo)的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述側(cè)壁絕緣膜的工序包括為了形成所述預(yù)定的絕緣膜而進(jìn)行的以下工序: 形成氧化硅膜的工序；以及 以接觸所述氧化硅膜的表面的方式形成氮化硅膜的工序； 其中，在形成所述開口部的工序中，以貫穿所述層間絕緣膜并使所述氮化硅膜露出的方式形成所述開口部， 在形成所述波導(dǎo)的工序中，以到達(dá)所述氮化硅膜的方式形成所述波導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述側(cè)壁絕緣膜的工序包括為了形成所述預(yù)定的絕緣膜而進(jìn)行的以下工序: 形成氧化硅膜的工序；以及 以接觸所述氧化硅膜的表面的方式形成氮化硅膜的工序； 其中，在形成所述開口部的工序中，以貫穿所述層間絕緣膜及所述氮化硅膜并使所述氧化娃膜露出的方式形成所述開口部， 在形成所述波導(dǎo)的工序中，以到達(dá)所述氧化硅膜的方式形成所述波導(dǎo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述波導(dǎo)的工序包括: 以覆蓋所述開口部的表面的方式形成保護(hù)膜的工序；以及 將涂敷類的材料填埋于由所述保護(hù)膜覆蓋的所述開口部的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 在形成所述波導(dǎo)的工序中，作為所述涂敷類的材料使用硅氧烷。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述波導(dǎo)的工序包括以埋入所述開口部的方式形成預(yù)定的膜的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的攝像裝置的制造方法，其特征在于， 在形成所述波導(dǎo)的工序中，作為所述預(yù)定的膜使用氮化硅膜。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103681714SQ201310404801
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】富松孝宏, 神野健, 川村武志 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社