JP2009200324A - Manufacturing method of semiconductor device, and electronic information apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】画素サイズの微細化など素子構成要素の微細化が進んでも、光電変換部や電荷転送部などの隣接するイオン注入領域の相対位置の製造バラツキを小さく抑えることができ、これにより、高品質なCCDデバイスなどの半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】半導体装置の製造方法において、第1および第2のマスク開口11aおよび11bとを有する第1のイオン注入マスク11を形成し、該第1のイオン注入マスク11の第2のマスク開口11bを第2のイオン注入マスクでマスクして、第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口11aを通してイオン注入を行い、続いて第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口11aを第3のイオン注入マスクでマスクして、第1のイオン注入マスク11の第2のマスク開口11bを通してイオン注入を行う。
【選択図】図3Even when element components such as a pixel size are further miniaturized, it is possible to suppress a manufacturing variation in a relative position of adjacent ion implantation regions such as a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit. A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device such as a quality CCD device is obtained.
In a semiconductor device manufacturing method, a first ion implantation mask 11 having first and second mask openings 11a and 11b is formed, and a second mask opening of the first ion implantation mask 11 is formed. 11b is masked with a second ion implantation mask, and ion implantation is performed through the first mask opening 11a of the first ion implantation mask, and then the first mask opening 11a of the first ion implantation mask is made third. Then, ion implantation is performed through the second mask opening 11 b of the first ion implantation mask 11.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、半導体装置の製造方法および電子情報機器に関し、特に、半導体装置における各々のイオン注入領域を自己整合的に位置決めするためのイオン注入方法、およびこのようなイオン注入方法を用いて製造した固体撮像装置を備えた電子情報機器に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and an electronic information device, and in particular, an ion implantation method for positioning each ion implantation region in a semiconductor device in a self-aligned manner, and such an ion implantation method. The present invention relates to an electronic information device provided with a solid-state imaging device.
従来から固体撮像装置には、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサと呼ばれるものがあり、このタイプの固体撮像装置は、マトリックス状に配列され、光電変換を行う複数の受光部(フォトダイオード)と、受光部の各列に沿って配列され、該受光部で得られた信号電荷を転送する複数の垂直CCDと、該各垂直CCDからの信号電荷を水平方向に転送する水平CCDとを有している。 Conventionally, there is a solid-state imaging device called a CCD (Charge Coupled Device) image sensor. This type of solid-state imaging device is arranged in a matrix and has a plurality of light receiving units (photodiodes) that perform photoelectric conversion, A plurality of vertical CCDs that are arranged along each row of the light receiving units and transfer the signal charges obtained by the light receiving units, and a horizontal CCD that transfers the signal charges from the vertical CCDs in the horizontal direction. Yes.
図6および図7は従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図である。図6(a)および(b)は、半導体基板の垂直CCDおよび受光部となるべき領域へのイオン注入工程を示し、図7(a)および(b)は、垂直CCDと受光部との間の電荷読出ゲート部となるべき領域、および垂直CCD部と受光部との間の素子分離部(CS部)となるべき領域へのイオン注入工程を示している。 6 and 7 are diagrams for explaining a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device. 6 (a) and 6 (b) show an ion implantation process to a region to be a vertical CCD and a light receiving portion of a semiconductor substrate, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) are views between the vertical CCD and the light receiving portion. The ion implantation process into the region to be the charge read gate portion and the region to be the element isolation portion (CS portion) between the vertical CCD portion and the light receiving portion is shown.
図7(b)に示すように、従来の固体撮像装置を構成するP型半導体基板1の表面領域には、複数のイオン注入領域2〜5が形成されている。なお、イオン注入領域2は、光電変換部を構成する領域であり、以下説明の都合上、単に光電変換部2ともいう。また、イオン注入領域3は電荷転送部を構成する基板領域、イオン注入領域4は、電荷読出部(TG部)を構成する基板領域、イオン注入領域5は、素子分離部(CS部)を構成する基板領域であり、以下説明の都合上、イオン注入領域3、4、および5はそれぞれ、電荷転送部3、電荷読出部4、および素子分離部5ともいう。
As shown in FIG. 7B, a plurality of
ここで、光電変換部2と電荷転送部3とは所定の間隔を空けて配置されている。光電変換部2とその一方側の電荷転送部3との間には、これらを電気的に分離する素子分離部(CS部)5が配置されており、光電変換部2とその他方側の電荷転送部3との間には、光電変換部2から電荷転送部3に信号電荷を読み出すための電荷読出部(TG部)4が配置されている。
Here, the
なお、これらの光電変換部2、電荷転送部3、電荷読出部4、および素子分離部5の形成には、半導体基板1上に注入保護膜9を介して形成されたイオン注入マスク62〜65(図6(a)〜(b)、図7(a)〜(b)参照)を用いる。
The
次に従来の固体撮像装置の製造方法について説明する。 Next, a conventional method for manufacturing a solid-state imaging device will be described.
まず、P型半導体基板(例えばP型シリコン基板)1上に注入保護膜9を形成し、その後、レジスト膜の塗布および現像により、半導体基板1の電荷転送部3となるべき領域3aにマスク開口63aを形成したフォトマスク63を注入保護膜9上に形成する。続いて、このフォトマスク63をイオン注入マスクとしてN型不純物Xaをイオン注入して、電荷転送部(CCD)3としてのN型イオン注入領域を半導体基板1の表面領域に形成する(図6(a))。
First, an injection
次に、上記フォトマスク63を除去した後、上記と同様にフォトリソグラフィ技術を用いて、半導体基板1の光電変換部2となるべき領域2aにマスク開口62aを形成したフォトマスク62を形成する。続いて、このフォトマスク62をイオン注入マスクとしてN型不純物Xaをイオン注入して、光電変換部2としてのN型イオン注入領域を半導体基板1の表面領域に形成する(図6(b))。
Next, after the
次に、上記フォトマスク62を除去した後、上記と同様にフォトリソグラフィ技術を用いて、半導体基板1の電荷読出部4となるべき領域4aにマスク開口64aを形成したフォトマスク64を形成する。続いて、このフォトマスク64をイオン注入マスクとしてP型不純物Xbをイオン注入して、電荷読出部4としてのP型イオン注入領域を半導体基板1の表面領域に形成する。
Next, after the
その後、上記フォトマスク64を除去した後、上記と同様にフォトリソグラフィ技術を用いて、半導体基板1の素子分離部5となるべき領域5aにマスク開口65aを形成したフォトマスク65を形成する。続いて、このフォトマスク65をイオン注入マスクとしてP型不純物Xbをイオン注入して、素子分離部5としてのP型イオン注入領域を半導体基板1の表面領域に形成する。なお、ここでは、この素子分離部5を形成するためのイオン注入は、イオン注入エネルギーを変えて2回行っており、素子分離部5では、その表面側の浅い部分51のP型不純物濃度を深い部分52のP型不純物濃度に比べて高くしている。
Thereafter, after the
ところで、現状では、CCDタイプの固体撮像素子の微細化・高密度化のために、画素内の領域、つまり、1つの画素を構成する光電変換部2、電荷転送部3、電荷読出部4、および素子分離部5を含む領域でのアライメント合わせ精度をいかに小さくするか、各社しのぎを削っている。
By the way, at present, in order to miniaturize and increase the density of a CCD type solid-state imaging device, an area within a pixel, that is, a
例えば、特許文献1には、その対策として、1つの画素における素子分離部(この文献ではPI部とされている。)と画素読出部(TG部)とを自己整合的に形成する方法が開示されている。
ところが、上述した特許文献1に開示の方法では、1つの画素における素子分離部(この文献ではPI部とされている。)と画素読出部(TG部)とは、1つのレジストマスクのマスクパターンにより自己整合的に位置決めされることとなるが、このレジストマスクでは、光電変換部2と電荷転送部3との自己整合的な位置決めはできない。従って、特許文献1では、画素サイズの微細化が進むと、光電変換部(PD部)2と電荷転送部(CCD部)4との相対位置の製造バラツキ、特に、マスク合わせ精度に起因するばらつきが、デバイス特性に大きな影響を与えることとなる。
However, in the method disclosed in
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、画素サイズの微細化など半導体装置の構成要素の微細化が進んでも、光電変換部や電荷転送部などの隣接するイオン注入領域の相対位置の製造バラツキを小さく抑えることができ、これにより、高品質なCCDデバイスなどの半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法、およびこのような半導体装置の製造方法により得られた固体撮像装置を有する電子情報機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and even if the miniaturization of the constituent elements of the semiconductor device such as the miniaturization of the pixel size has progressed, the adjacent ion implantation of the photoelectric conversion unit, the charge transfer unit, etc. The manufacturing variation of the relative position of the region can be suppressed to be small, and thereby a semiconductor device manufacturing method capable of manufacturing a semiconductor device such as a high-quality CCD device, and such a semiconductor device manufacturing method can be obtained. Another object of the present invention is to provide an electronic information device having the solid-state imaging device.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、複数のイオン注入領域を有する半導体装置を製造する方法であって、第1のマスク開口と該第1のマスク開口の両側に位置する第2のマスク開口とを有する第1のイオン注入マスクを形成する工程と、第2のイオン注入マスクを、該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口がマスクされるよう形成する工程と、該第1および第2のイオン注入マスクを用いて、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口を通してイオン注入を行って、第1のイオン注入領域を形成する工程と、該第2のイオン注入マスクを除去した後、第3のイオン注入マスクを、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口がマスクされるよう形成する工程と、該第1および第3のイオン注入マスクを用いて該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を通してイオン注入を行って第2のイオン注入領域を形成する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a plurality of ion implantation regions, and includes a first mask opening and second mask openings located on both sides of the first mask opening. Forming a first ion implantation mask including: forming a second ion implantation mask so that a second mask opening of the first ion implantation mask is masked; and Using the second ion implantation mask to perform ion implantation through the first mask opening of the first ion implantation mask to form a first ion implantation region; and After removing, a step of forming a third ion implantation mask so that the first mask opening of the first ion implantation mask is masked, and using the first and third ion implantation masks, 1 ion Are those through a second mask opening for entering the mask and forming a second ion-implanted region by ion implantation, it said object is achieved.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、互いに異なるイオン注入条件でイオン注入された領域であることが好ましい。 The present invention provides the semiconductor device manufacturing method, wherein the first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type and are ion implanted under different ion implantation conditions. It is preferable.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされていることが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the first ion implantation region and the second ion implantation region are self-aligned by the first and second mask openings of the first ion implantation mask. Are preferably positioned.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入マスクは、1つのフォトマスクを用いて、絶縁膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクであることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first ion implantation mask is preferably an insulating hard mask formed by patterning an insulating film using one photomask.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入マスクは、シリコン酸化膜からなる絶縁性ハードマスクであり、前記第2および第3のイオン注入マスクは、フォトマスクであることが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the first ion implantation mask is an insulating hard mask made of a silicon oxide film, and the second and third ion implantation masks are photomasks. Is preferred.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第3のイオン注入マスクを除去した後、前記第1のイオン注入マスクを用いてそのマスクパターンを反転したマスクパターンを有する第4のイオン注入マスクを形成する工程を含み、該第4のイオン注入マスクは、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口とその一方側に位置する第2のマスク開口との間の部分に位置する一方側マスク開口と、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口とその他方側に位置する第2のマスク開口との間の部分に位置する他方側マスク開口とを有することが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, a fourth ion implantation mask having a mask pattern obtained by inverting the mask pattern using the first ion implantation mask after removing the third ion implantation mask. And the fourth ion implantation mask is located at a portion between the first mask opening of the first ion implantation mask and the second mask opening located on one side thereof. It is preferable to have a side mask opening and the other side mask opening located in a portion between the first mask opening of the first ion implantation mask and the second mask opening located on the other side.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、第5のイオン注入マスクを、前記第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口がマスクされるよう形成する工程と、該第4および第5のイオン注入マスクを用いて、該第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口と通してイオン注入を行って、第3のイオン注入領域を形成する工程とを含むことが好ましい。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a fifth ion implantation mask is formed so that one side mask opening of the fourth ion implantation mask is masked, and the fourth and fifth ions are formed. Preferably, the method includes a step of forming a third ion implantation region by performing ion implantation using the implantation mask through the other side mask opening of the fourth ion implantation mask.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、前記第3のイオン注入領域は、前記第1および第2のイオン注入領域とは異なる導電型を有することが好ましい。 The present invention provides the method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type, and the third ion implantation region includes the first and second ion implantation regions. It is preferable to have a conductivity type different from that of the second ion implantation region.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1ないし第3のイオン注入領域は互いに、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされていることが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the first to third ion implantation regions are positioned in a self-aligned manner by the first and second mask openings of the first ion implantation mask. It is preferable.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第5のイオン注入マスクを除去した後、第6のイオン注入マスクを、該第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口がマスクされるよう形成する工程と、該第5および第6のイオン注入マスクを用いて該第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口を通してイオン注入を行って、第4のイオン注入領域を形成する工程とを含むことが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, after the fifth ion implantation mask is removed, the sixth ion implantation mask is formed so that the other side mask opening of the fourth ion implantation mask is masked. And a step of performing ion implantation through one side mask opening of the fourth ion implantation mask using the fifth and sixth ion implantation masks to form a fourth ion implantation region. Is preferred.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、前記第3のイオン注入領域は、前記第1および第2のイオン注入領域とは異なる導電型を有することが好ましい。 The present invention provides the method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type, and the third ion implantation region includes the first and second ion implantation regions. It is preferable to have a conductivity type different from that of the second ion implantation region.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1ないし第4のイオン注入領域は互いに、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされていることが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the first to fourth ion implantation regions are positioned in a self-aligned manner by the first and second mask openings of the first ion implantation mask. It is preferable.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入マスクは、1つのフォトマスクを用いて、絶縁膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクであり、前記第4のイオン注入マスクは、該絶縁性ハードマスクを用いて、導電膜をパターニングしてなる導電性ハードマスクであることが好ましい。 According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning an insulating film using one photomask, and the fourth ion implantation mask. Is preferably a conductive hard mask obtained by patterning a conductive film using the insulating hard mask.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第4のイオン注入マスクを形成する工程は、前記第3のイオン注入マスクを除去した後、導電膜を、前記第1のイオン注入マスクである絶縁性ハードマスクの表面およびそのマスク開口内に露出する下地層の表面を覆うよう全面に形成する導電膜形成工程と、該導電膜を、該絶縁性ハードマスクが露出するようエッチングする導電膜エッチング工程と、該露出した絶縁性ハードマスクを、該エッチング後に残った導電膜をマスクとしてエッチングする絶縁膜エッチング工程とを含むことが好ましい。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the step of forming the fourth ion implantation mask includes removing the third ion implantation mask and then using a conductive film as the first ion implantation mask. A conductive film forming step for covering the entire surface of the insulating hard mask and the surface of the underlying layer exposed in the mask opening, and conductive film etching for etching the conductive film so that the insulating hard mask is exposed Preferably, the method includes a step and an insulating film etching step of etching the exposed insulating hard mask using the conductive film remaining after the etching as a mask.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記導電膜エッチング工程は、前記導電膜と、該導電膜に覆われている前記絶縁性ハードマスクとを、化学機械研磨法により所定の厚さになるようエッチング除去する工程であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the conductive film etching step, the conductive film and the insulating hard mask covered with the conductive film are formed to a predetermined thickness by a chemical mechanical polishing method. It is preferable that it is the process of removing by etching.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第1のイオン注入マスクは、シリコン酸化膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクであり、前記第2および第3のイオン注入マスクは、フォトマスクであり、前記第4のイオン注入マスクは、ポリシリコン膜をパターニングしてなる導電性ハードマスクであり、前記第5および第6のイオン注入マスクは、フォトマスクであることが好ましい。 The present invention provides the semiconductor device manufacturing method, wherein the first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning a silicon oxide film, and the second and third ion implantation masks are photomasks. Preferably, the fourth ion implantation mask is a conductive hard mask obtained by patterning a polysilicon film, and the fifth and sixth ion implantation masks are photomasks.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って隣接して配置され、該光電変換部で得られた信号電荷を転送する電荷転送部とを有する固体撮像装置であり、前記第1のイオン注入領域は、該固体撮像装置の電荷転送部を構成する領域であり、前記第2のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部を構成する領域であることが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, the semiconductor devices are arranged in a matrix, and a plurality of photoelectric conversion units that generate signal charges by photoelectric conversion of incident light, along each column of the photoelectric conversion units. And a charge transfer unit that transfers a signal charge obtained by the photoelectric conversion unit, and the first ion implantation region includes a charge transfer unit of the solid-state image pickup device. Preferably, the second ion implantation region is a region that constitutes a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って隣接して配置され、該光電変換部で得られた信号電荷を転送する電荷転送部とを有する固体撮像装置であり、前記第1のイオン注入領域は、該固体撮像装置の電荷転送部を構成する領域であり、前記第2のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部を構成する領域であり、前記第3のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部と、該光電変換部の一方側の電荷転送部との間に位置し、該光電変換部から該電荷転送部へ信号電荷を読み出す電荷読出部を構成する領域であり、前記第4のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部と、該光電変換部の他方側の電荷転送部との間に位置し、該光電変換部と該電荷転送部とを電気的に分離する素子分離部を構成する領域であることが好ましい。 According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, the semiconductor devices are arranged in a matrix, and a plurality of photoelectric conversion units that generate signal charges by photoelectric conversion of incident light, along each column of the photoelectric conversion units. And a charge transfer unit that transfers a signal charge obtained by the photoelectric conversion unit, and the first ion implantation region includes a charge transfer unit of the solid-state image pickup device. The second ion implantation region is a region constituting a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device, and the third ion implantation region is a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device; and The fourth ion implantation region is a region that constitutes a charge readout unit that is located between the charge transfer unit on one side of the photoelectric conversion unit and reads signal charges from the photoelectric conversion unit to the charge transfer unit, A photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device; Located between the charge transfer portion of the other side of the photoelectric conversion unit is preferably a region that constitutes the electrically isolated to the element isolation portion and a photoelectric conversion unit and the charge transfer portion.
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第2のイオン注入領域に対する前記第1のイオン注入領域の位置、および該第2のイオン注入領域に対する前記第3および第4のイオン注入領域の位置は、前記固体撮像装置における電荷転送の効率を決定することが好ましい。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the position of the first ion implantation region with respect to the second ion implantation region, and the third and fourth ion implantation regions with respect to the second ion implantation region. The position preferably determines the efficiency of charge transfer in the solid-state imaging device.
本発明に係る電子情報機器は、撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部として、請求項17または18に記載の半導体装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention is an electronic information device provided with an imaging unit, and uses the solid-state imaging device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17 or 18 as the imaging unit. Thus, the above object is achieved.
以下、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below.
本発明においては、第1のマスク開口と該第1のマスク開口の両側に位置する第2のマスク開口とを有する第1のイオン注入マスクを形成し、該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を第2のイオン注入マスクでマスクした後、第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口を通してイオン注入を行って第1のイオン注入領域を形成し、次に、第2のイオン注入マスクを除去した後、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口を第3のイオン注入マスクでマスクした後、第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を通してイオン注入を行って第2のイオン注入領域を形成するので、イオン注入条件の異なる第1および第2のイオン注入領域を、第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により位置決めして自己整合的に形成することができる。 In the present invention, a first ion implantation mask having a first mask opening and a second mask opening located on both sides of the first mask opening is formed, and the second ion implantation mask is formed by the second ion implantation mask. After masking the mask opening with a second ion implantation mask, ion implantation is performed through the first mask opening of the first ion implantation mask to form a first ion implantation region, and then the second ion implantation is performed. After removing the implantation mask, the first mask opening of the first ion implantation mask is masked with the third ion implantation mask, and then ion implantation is performed through the second mask opening of the first ion implantation mask. Since the second ion implantation region is formed, the first and second ion implantation regions having different ion implantation conditions are positioned by the first and second mask openings of the first ion implantation mask to be self-aligned. It can be formed.
また、本発明においては、前記第1のイオン注入マスクを、1つのフォトマスクを用いて、絶縁膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクとしているので、第2および第3のイオン注入マスクをフォトマスクとすることにより、第1のイオン注入マスクの開口パターンを崩すことなく、第2および第3のイオン注入マスクを簡単に形成することができる。 In the present invention, since the first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning an insulating film using a single photomask, the second and third ion implantation masks are formed as a photomask. By using the mask, the second and third ion implantation masks can be easily formed without breaking the opening pattern of the first ion implantation mask.
また、本発明においては、前記第3のイオン注入マスクを除去した後、前記第1のイオン注入マスクを用いてそのマスクパターンを反転したマスクパターンを有する第4のイオン注入マスクを形成するので、第4のイオン注入マスクを用いたイオン注入により、第1のイオン注入マスクのマスクパターンより位置決めされるイオン注入領域に隣接させて、さらなるイオン注入領域を、自己整合的に形成することができる。 In the present invention, after removing the third ion implantation mask, a fourth ion implantation mask having a mask pattern obtained by inverting the mask pattern using the first ion implantation mask is formed. By ion implantation using the fourth ion implantation mask, a further ion implantation region can be formed in a self-aligned manner adjacent to the ion implantation region positioned by the mask pattern of the first ion implantation mask.
また、本発明においては、前記第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口を第5のイオン注入マスクでマスクした後、第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口を通してイオン注入を行って第3のイオン注入領域を形成し、次に、第5のイオン注入マスクを除去した後、前記第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口を第6のイオン注入マスクでマスクした後、第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口を通してイオン注入を行って第4のイオン注入領域を形成するので、イオン注入条件の異なる第3および第4のイオン注入領域を、第4のイオン注入マスクの一方側および他方側マスク開口により位置決めして自己整合的に形成することができる。しかも、第4のイオン注入マスクは、第1のイオン注入マスクのマスクパターンを反転したマスクパターンを有するので、上記第3および第4のイオン注入領域を、第1および第2のイオン注入領域に対しても自己整合的に配置することができる。 In the present invention, after masking one side mask opening of the fourth ion implantation mask with the fifth ion implantation mask, ion implantation is performed through the other side mask opening of the fourth ion implantation mask. Next, after removing the fifth ion implantation mask and masking the other side mask opening of the fourth ion implantation mask with the sixth ion implantation mask, the fourth ion implantation region is formed. Since the fourth ion implantation region is formed by performing ion implantation through the one side mask opening of the implantation mask, the third and fourth ion implantation regions having different ion implantation conditions are arranged on one side of the fourth ion implantation mask and It can be positioned by the other side mask opening and formed in a self-aligning manner. Moreover, since the fourth ion implantation mask has a mask pattern obtained by inverting the mask pattern of the first ion implantation mask, the third and fourth ion implantation regions are changed to the first and second ion implantation regions. In contrast, they can be arranged in a self-aligning manner.
また、本発明においては、前記第1のイオン注入マスクを、絶縁膜のパターニングにより得られる絶縁性ハードマスクとし、しかも、前記第4のイオン注入マスクを、導電膜のパターニングにより得られる導電性ハードマスクとしているので、第4のイオン注入マスクを、絶縁性ハードマスクを用いた導電膜の選択的なエッチング処理により簡単に形成することができる。 In the present invention, the first ion implantation mask is an insulating hard mask obtained by patterning an insulating film, and the fourth ion implantation mask is a conductive hard mask obtained by patterning a conductive film. Since the mask is used, the fourth ion implantation mask can be easily formed by selective etching of the conductive film using the insulating hard mask.
また、本発明においては、前記第1のイオン注入領域を、固体撮像装置の電荷転送部を構成する領域とし、前記第2のイオン注入領域を、固体撮像装置の光電変換部を構成する領域とすることにより、固体撮像装置における光電変換部と電荷転送部との相対位置を、製造ばらつきの小さいものとでき、固体撮像装置の歩留まりを抑えて、その高性能化を図ることができる。さらに、前記第3のイオン注入領域を、光電変換部から電荷転送部へ信号電荷を読み出す電荷読出部を構成する領域とし、前記第4のイオン注入領域を、該光電変換部と該電荷転送部とを電気的に分離する素子分離部を構成する領域とすることにより、光電変換部および電荷転送部に対する電荷読出部および素子分離部の相対位置をも、製造ばらつきの小さいものとでき、これにより、固体撮像装置の歩留およびその性能をより一層向上することができる。 In the present invention, the first ion implantation region is a region constituting a charge transfer unit of a solid-state imaging device, and the second ion implantation region is a region constituting a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device. By doing so, the relative position between the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit in the solid-state imaging device can be reduced in manufacturing variation, and the yield of the solid-state imaging device can be suppressed and the performance can be improved. Further, the third ion implantation region is a region constituting a charge reading unit that reads signal charges from the photoelectric conversion unit to the charge transfer unit, and the fourth ion implantation region is the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit. By making the region that constitutes the element separation part that electrically separates the photoelectric conversion part and the charge transfer part from each other, the relative position of the charge reading part and the element separation part can also be reduced in manufacturing variation. Thus, the yield and performance of the solid-state imaging device can be further improved.
以上のように、本発明によれば、第1のマスク開口と該第1のマスク開口の両側に位置する第2のマスク開口とを有する第1のイオン注入マスクを形成し、該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を第2のイオン注入マスクでマスクした後、第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口を通してイオン注入を行って第1のイオン注入領域を形成し、次に、第2のイオン注入マスクを除去した後、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口が第3のイオン注入マスクでマスクした後、第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を通してイオン注入を行って第2のイオン注入領域を形成するので、イオン注入条件の異なる第1および第2のイオン注入領域を、第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により位置決めして自己整合的に形成することができる。 As described above, according to the present invention, the first ion implantation mask having the first mask opening and the second mask openings located on both sides of the first mask opening is formed, and the first After masking the second mask opening of the ion implantation mask with the second ion implantation mask, ion implantation is performed through the first mask opening of the first ion implantation mask to form a first ion implantation region. In addition, after removing the second ion implantation mask, the first mask opening of the first ion implantation mask is masked by the third ion implantation mask, and then the second mask opening of the first ion implantation mask. Since the second ion implantation region is formed by performing ion implantation through the first and second ion implantation regions, the first and second ion implantation regions having different ion implantation conditions are positioned by the first and second mask openings of the first ion implantation mask. Shi It can be self-aligned manner.
この結果、画素サイズの微細化など素子構成要素の微細化が進んでも、光電変換部や電荷転送部などの隣接するイオン注入領域の相対位置の製造バラツキを小さく抑えることができ、これにより、高品質なCCDデバイスなどの半導体装置を製造することができる効果がある。 As a result, even if the element components such as the pixel size are further miniaturized, it is possible to suppress the manufacturing variation in the relative position of the adjacent ion implantation regions such as the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit. There is an effect that a semiconductor device such as a quality CCD device can be manufactured.
また、本発明によれば、前記第1のイオン注入マスクを用いてそのマスクパターンを反転したマスクパターンを有する第4のイオン注入マスクを用いて、第3および第4のイオン注入領域を形成するので、上記第3および第4のイオン注入領域を、第1および第2のイオン注入領域に対しても自己整合的に配置することができる。 According to the present invention, the third and fourth ion implantation regions are formed using the fourth ion implantation mask having a mask pattern obtained by inverting the mask pattern using the first ion implantation mask. Therefore, the third and fourth ion implantation regions can be arranged in a self-aligned manner with respect to the first and second ion implantation regions.
この結果、CCDデバイスなどの半導体装置では、特性に大きな影響を与える、光電変換領域(PD部)に対する、電荷読出部(TG部)および素子分離部(CS部)の相対位置の製造バラツキ抑制することができる効果がある。 As a result, in a semiconductor device such as a CCD device, the manufacturing variation of the relative positions of the charge readout unit (TG unit) and the element isolation unit (CS unit) with respect to the photoelectric conversion region (PD unit), which greatly affects the characteristics, is suppressed. There is an effect that can.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による半導体装置の製造方法を説明する図であり、図1(a)は、この半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の一例としてCCD型固体撮像装置の概略構成を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to
この実施形態1のCCD型固体撮像装置100は、マトリクス状(二次元状)に配列され、光電変換を行う複数のフォトダイオード(光電変換部)PDと、各フォトダイオードPDの列に対応して設けられ、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCD部30と、この垂直CCD部30からの信号電荷を水平方向に転送する水平CCD部40と、この水平CCD部40の終端に接続され、水平方向に転送されてきた信号電荷を増幅して信号電圧として出力する出力部50とを有している。ここで、各フォトダイオードPDは、垂直CCD部30の対応する部分とともに、このCCD型固体撮像装置100における各画素Pxを構成している。
The CCD solid-
図1(b)は、CCD型固体撮像装置100のフォトダイオードPDおよび垂直CCD部30を構成するイオン注入領域のレイアウトを示す平面図である。
FIG. 1B is a plan view showing the layout of the ion implantation regions constituting the photodiode PD and the
図1(b)に示すように、例えば、P型シリコン基板などの半導体基板1の表面領域には、フォトダイオード(光電変換部)PDを構成するN型イオン注入領域2がマトリクス状に配列されており、垂直方向に並ぶ光電変換部2の列に沿って、対応する垂直CCD部(電荷転送部)30を構成するN型イオン注入領域3が配置されている。また、光電変換部2と、その一方側に位置する電荷転送部3との間には、電荷読出部(TG部)を構成するP型イオン注入領域4が配置されており、さらに、隣接する光電変換部2の間、および光電変換部2と電荷転送部3との間には、これらを電気的に分離する素子分離部を構成するP型イオン注入領域5が配置されている。
As shown in FIG. 1B, for example, N-type
なお、イオン注入領域2〜5は上述したとおりそれぞれ、光電変換部、電荷転送部、電荷読出部(TG部)、素子分離部(CS部)を構成する基板領域であるが、以下説明の簡略化のため、イオン注入領域2〜5はそれぞれ、光電変換部2、電荷転送部3、電荷読出部4、および素子分離部5ともいう。また、この半導体基板1上には、絶縁膜(図示せず)を介して、垂直CCD部30を構成するゲート電極が形成されているが、ここでは図示していない。
As described above, the
次に、本実施形態1の固体撮像装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described.
図2ないし図5は、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を工程順に説明する断面図であり、図1(b)のIb−Ib線断面の構造を示している。 2 to 5 are cross-sectional views illustrating the manufacturing method of the solid-state imaging device according to this embodiment in the order of steps, and show the structure of the cross section taken along line Ib-Ib in FIG.
まず、図2(a)に示すように、例えば、P型シリコン基板などのP型不純物を含む半導体基板1上に、厚さ数100オングストロームの注入保護膜9を形成する。ここで、この注入保護膜9は、一般的にはシリコン酸化膜を用いるが、この注入保護膜9は、シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を積層してなる2層構造とすることが望ましい。この場合、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の膜厚は、500オングストローム程度とする。
First, as shown in FIG. 2A, an implantation
続いて、上記注入保護膜9上に、注入阻止膜(第1のイオン注入マスク)11となるマスク材料層10を形成する。この注入阻止膜11は、次工程のイオン注入の際に、イオン注入阻止能を十二分に発揮できるような膜厚、例えば1μm程度の膜厚が必要であり、また、この注入阻止膜11は絶縁性ハードマスクであり、具体的には、一般的に使用されている、プラズマCVD(P−CVD)法あるいは減圧CVD(LP−CVD)法により形成されるシリコン酸化膜を用いるのが望ましい。
Subsequently, a
その後、注入阻止膜11上に、フォトリソグラフィー技術を用いたレジスト膜のパターニングによりフォトマスク(以下、レジストマスクという。)6を形成する。
Thereafter, a photomask (hereinafter referred to as a resist mask) 6 is formed on the
このレジストマスク6は、P型半導体基板1の表面の、電荷転送部3の配置領域3aおよび光電変換部2の配置領域2aに対応する部分に、第1および第2のレジスト開口6aおよび6bを形成したものであり、半導体基板1の表面の電荷読出部(TG部)および素子分離部(CS部)の配置領域4aおよび5aをマスクするものである。
The resist
次に、図2(b)に示すように、上記レジストマスク6を用いてマスク材料層10を、半導体基板1の光電変換部2および電荷転送部3の配置領域2aおよび3aにイオンを選択的に注入するためのマスクパターンが形成されるよう、ドライエッチングによりパターニングする。この際に、エッチング条件としては、注入阻止膜10の下地であるP型半導体基板1が、エッチングされるのを防ぐため、2層構造の注入保護膜9を構成する上側のシリコン窒化膜とのエッチング選択比が大きくとれるものを選ぶ。このマスク材料層10のエッチングにより、第1および第2のマスク開口11a及び11bを有する第1のイオン注入マスク11が形成される。この第1のイオン注入マスク11の第1のマスク開口11aは、その開口内に露出するP型半導体基板1の表面領域3aにイオンを注入して、電荷転送部(第1のイオン注入領域)3を形成するためのものであり、また、その第2のマスク開口11bは、その開口内に露出する半導体基板1の表面領域2aにイオンを注入して、光電変換部(第2のイオン注入領域)2を形成するためのものである。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the
次に、図3(a)に示すように、レジスト膜のパターニングにより、上記イオン注入マスク11の、第1のマスク開口11aの形成領域である電荷転送部3の配置領域3a以外をマスクする第2のイオン注入マスク12を形成する。その後、第1および第2のイオン注入マスク11および12を用いて、N型不純物であるリン(P)を、上記第1のイオン注入マスク11の第1のマスク開口11aを通して200KeV程度の注入エネルギーでイオン注入する。これにより、電荷転送部(垂直CCD部)3の配置領域3aにイオン注入が行われて、電荷転送部(CCD部)3としてのイオン注入領域が形成される。
Next, as shown in FIG. 3A, the resist film is patterned to mask the
続いて、上記第2のイオン注入マスク12を除去した後、図3(b)に示すように、レジスト膜のパターニングにより、上記第1のイオン注入マスク11の、第2のマスク開口11bの形成領域である光電変換部2の配置領域2a以外をマスクする第3のイオン注入マスク13を形成する。その後、第1および第3のイオン注入マスク11および13を用いて、N型不純物であるリン(P)を、上記第1のイオン注入マスク11の第2のマスク開口11bを通して750KeV程度の注入エネルギーでイオン注入する。これにより、光電変換部2の配置領域2aにイオン注入が行われて、光電変換部2としてのイオン注入領域が形成される。
Subsequently, after removing the second
次に、上記イオン注入後、第2のイオン注入マスク12を除去し、その後、図4(a)に示すように、第2のハードマスク(注入阻止膜)21を形成するためのマスク材料層20を、全面に成膜する。ここで、成膜種には、次工程でCMP(化学的機械研磨)を実施するので、CMP法による研磨で十分な選択比が得られる材料を使用する。ここでは、イオン注入マスク(注入阻止膜)21には多結晶シリコン膜が最適であり、これは、一般的に使用されており、シリコン酸化膜と十分な選択比があるためである。この成膜の際には、上記注入阻止膜21が、次工程での素子分離部(CS部)5および電荷読出部(TG部)4の配置領域5aおよび4aへのイオン注入のマスクになるので、あらかじめ最適な、厚さ及び膜質(粒径)を選んでおけばよい。
Next, after the ion implantation, the second
このようにCMP法にて、余分なマスク材料層20を除去した後、図4(b)に示すように、TG部あるいはCS部の配置領域4aあるいは5aに残っている第1のハードマスク(注入阻止膜)11を、ドライエッチング処理、もしくはウエットエッチング処理により完全に除去する。これにより第2のハードマスク21を形成する。このハードマスク21は、光電変換部2の一方側マスク開口21aとその他方側マスク開口21bを有している。このマスク21の第一方側マスク開口21aは、その開口内に露出するP型半導体基板1の表面領域にイオンを注入して、電荷読出部4としてのイオン注入領域を形成するためのものであり、また、その他方側マスク開口21bは、その開口内に露出する半導体基板1の表面領域にイオンを注入することにより、素子分離部5としてのイオン注入領域を形成するためのものである。
After the excess
次に、図5(a)に示すように、レジスト膜のパターニングにより、上記イオン注入マスク20の、一方側マスク開口21aの形成領域である電荷読出部4の配置領域4a以外をマスクする第5のイオン注入マスク16を形成する。その後、第4および第5のイオン注入マスク21および16を用いて、P型不純物であるボロン(B)を、上記第4のイオン注入マスク21の一方側マスク開口21aを通して100KeV程度の注入エネルギーでイオン注入する。これにより、TG部の配置領域4aにイオン注入が行われて、TG部4としてのイオン注入領域が形成される。
Next, as shown in FIG. 5A, the resist film is patterned to mask the regions other than the
続いて、上記第5のイオン注入マスク16を除去した後、図5(b)に示すように、レジスト膜のパターニングにより、上記イオン注入マスク20の、他方側マスク開口21bの形成領域である素子分離部5の配置領域5a以外をマスクする第6のイオン注入マスク26を形成する。
Subsequently, after the fifth
その後、第4および第6のイオン注入マスク21および26を用いて、P型不純物であるボロン(B)を、上記第4のイオン注入マスク21の他方側マスク開口21bを通してイオン注入する。このとき、ボロンのイオン注入は、注入エネルギーを変えて2回行い、1回目の注入エネルギーを100Kevとし、2回目の注入エネルギーを数百Kevとすることで、CS部5となる領域5aには、浅い部分51での純物濃度が深い部分52での不純物濃度より高いイオン注入領域が形成される。
Thereafter, boron (B), which is a P-type impurity, is ion-implanted through the other-
その後、固体撮像装置を構成する電極などの他の構成要素を順次形成して固体撮像装置を完成する。 Thereafter, other components such as electrodes constituting the solid-state imaging device are sequentially formed to complete the solid-state imaging device.
上記のような工程により、PD部とCCD部としてのイオン注入領域、さらにTG部およびCS部としてのイオン注入領域を自己整合的に形成することができる。従って、画素サイズの微細化にともなって特性への影響の増大するアライメント精度バラツキを抑制でき、これによりデバイス特性が均一で高品質なCCDデバイスを製造することができる。 Through the steps as described above, the ion implantation regions as the PD portion and the CCD portion, and the ion implantation regions as the TG portion and the CS portion can be formed in a self-aligned manner. Accordingly, it is possible to suppress the alignment accuracy variation that increases the influence on the characteristics as the pixel size is miniaturized. As a result, a high-quality CCD device having uniform device characteristics can be manufactured.
このように本実施形態1では、第1のマスク開口11aと該第1のマスク開口の両側に位置する第2のマスク開口11bとを有する第1のイオン注入マスク11を形成し、該第1のイオン注入マスク11の第2のマスク開口11bを第2のイオン注入マスク12でマスクした後、第1のイオン注入マスク11の第1のマスク開口11aを通してイオン注入を行って電荷転送部(第1のイオン注入領域)3を形成し、次に、第2のイオン注入マスク12を除去した後、該第1のイオン注入マスク11の第1のマスク開口11aを第3のイオン注入マスク13でマスクした後、第1のイオン注入マスク11の第2のマスク開口11bを通してイオン注入を行って光電変換部(第2のイオン注入領域)2を形成するので、イオン注入条件の異なる電荷転送部3および光電変換部2を、第1のイオン注入マスク11の第1および第2のマスク開口11aおよび11bにより位置決めして自己整合的に形成することができる。
As described above, in the first embodiment, the first
また、この実施形態1では、第1のイオン注入マスク11を、1つのフォトマスク6を用いて、絶縁膜(シリコン酸化膜)10をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクとしているので、第2および第3のイオン注入マスク11および12をフォトマスクとすることにより、第1のイオン注入マスク11の開口パターン11aおよび11bを崩すことなく、第2および第3のイオン注入マスク12および13を簡単に形成することができる。
In the first embodiment, the first
また、この実施形態1では、第4のイオン注入マスク21を、第1のイオン注入マスク11のマスクパターンを反転したマスクパターンを有するものとしているので、第4のイオン注入マスク12を用いたイオン注入により、第1のイオン注入マスク11のマスクパターンによって位置決めされたイオン注入領域2および3に対して、さらなるイオン注入領域(電荷読出部)4および(素子分離部)5を自己整合的に形成することができる。
In the first embodiment, since the fourth
また、この実施形態1では、第4のイオン注入マスク21の一方側マスク開口21aを第5のイオン注入マスク16でマスクした後、第4のイオン注入マスク21の他方側マスク開口21bを通してイオン注入を行って第3のイオン注入領域(電荷読出部)4を形成し、次に、第5のイオン注入マスク16を除去し、第4のイオン注入マスク21の他方側マスク開口21bを第6のイオン注入マスク26でマスクした後、第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口21aを通してイオン注入を行って第4のイオン注入領域(素子分離部)5を形成するので、イオン注入条件の異なる第3および第4のイオン注入領域(電荷読出部)4および(素子分離部)を、第4のイオン注入マスク21の一方側および他方側マスク開口21aおよび21bにより位置決めして自己整合的に形成することができる。しかも、第4のイオン注入マスク21は、第1のイオン注入マスク11のマスクパターンを反転したマスクパターンを有するので、上記第3および第4のイオン注入領域(電荷読出部)4および(素子分離部)5を、第1および第2のイオン注入領域(電荷転送部)3および(光電変換部)2に対しても自己整合的に配置することができる。
In the first embodiment, after masking one side mask opening 21 a of the fourth
また、この実施形態1では、第1のイオン注入マスク11を、絶縁膜(シリコン酸化膜)のパターニングにより得られる絶縁性ハードマスクとし、しかも、第4のイオン注入マスク21を、導電膜のパターニングにより得られる導電性ハードマスクとしているので、第4のイオン注入マスク21を、絶縁性ハードマスク11を用いた導電膜(ポリシリコン膜)の選択的なエッチング処理により簡単に形成することができる。
In the first embodiment, the first
このようにこの実施形態1では、固体撮像装置における光電変換部2と電荷転送部3との相対位置を、製造ばらつきの小さいものとでき、固体撮像装置の歩留まりを抑えて、その高性能化を図ることができる。さらに、光電変換部2および電荷転送部3に対する電荷読出部4および素子分離部5の相対位置をも、製造ばらつきの小さいものとでき、これにより、固体撮像装置の歩留およびその性能をより一層向上することができる。
As described above, in the first embodiment, the relative position between the
なお、上記実施形態1では、電荷転送部3としてのイオン注入領域を形成した後に、光電変換部2としてのイオン注入領域を形成しているが、これは、先に光電変換部2としてのイオン注入領域を形成し、その後、電荷転送部3としてのイオン注入領域を形成するようにしてもよい。
In the first embodiment, the ion implantation region as the
また、上記実施形態1では、電荷読出部4としてのイオン注入領域を形成した後に、素子分離部5としてのイオン注入領域を形成しているが、これは、先に素子分離部5としてのイオン注入領域を形成し、その後、電荷読出部4としてのイオン注入領域を形成するようにしてもよい。
In the first embodiment, the ion implantation region as the
さらに、上記実施形態1では、半導体装置としてCCD型の固体撮像装置を例にあげて、半導体装置の製造方法を説明したが、本発明の半導体装置の製造方法は、CCD型の固体撮像装置を対象とするものに限定されるものではなく、隣接して配置される複数のイオン注入領域を素子領域として有する半導体装置であれば、どのようなものでも、例えばCMOS型の固体撮像装置でも、本発明の半導体装置の製造方法を適用することができる。
(実施形態2)
なお、上記実施形態1では、特に説明しなかったが、上記実施形態1の固体撮像装置100を撮像部に用いた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、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の実施形態1の固体撮像装置100を撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データ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する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
Furthermore, in the first embodiment, the semiconductor device manufacturing method has been described by taking a CCD solid-state imaging device as an example of the semiconductor device. However, the semiconductor device manufacturing method of the present invention uses a CCD solid-state imaging device. The present invention is not limited to the target one, and any semiconductor device having a plurality of ion implantation regions arranged adjacent to each other as an element region, for example, a CMOS solid-state imaging device, The manufacturing method of the semiconductor device of the invention can be applied.
(Embodiment 2)
Although not specifically described in the first embodiment, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using the solid-
以上のように、本発明の好ましい実施形態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。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common general technical knowledge. It is understood that the patent documents cited in the present specification should be incorporated by reference into the present specification in the same manner as the content itself is specifically described in the present specification.
本発明は、半導体装置の製造方法、およびこの半導体装置の製造方法により製造した固体撮像装置を有する電子情報機器の分野において、半導体装置における各々のイオン注入領域を自己整合的に位置決めすることにより、画素サイズの微細化など素子構成要素の微細化が進んでも、光電変換部や電荷転送部などの隣接するイオン注入領域の相対位置の製造バラツキを小さく抑えることができ、これにより、高品質なCCDデバイスなどの半導体装置を製造することができるものである。 In the field of a semiconductor device manufacturing method and electronic information equipment having a solid-state imaging device manufactured by the semiconductor device manufacturing method, by positioning each ion implantation region in the semiconductor device in a self-aligning manner, Even if device components are miniaturized, such as pixel size, manufacturing variations in the relative positions of adjacent ion implantation regions such as photoelectric conversion units and charge transfer units can be kept small. A semiconductor device such as a device can be manufactured.
1 半導体基板
2 光電変換部(第2のイオン注入領域)
3 電荷転送部(第1のイオン注入領域)
4 電荷読出部(第3のイオン注入領域)
5 素子分離部(第4のイオン注入領域)
6 フォトマスク
6a、6b 第1および第2のレジスト開口
9 注入保護膜
10 シリコン酸化膜
11 第1のハードマスク(第1のイオン注入マスク)
11a、11b 第1および第2のマスク開口
12 フォトマスク(第2のイオン注入マスク)
13 フォトマスク(第3のイオン注入マスク)
16 フォトマスク(第5のイオン注入マスク)
20 多結晶シリコン膜
21 第2のハードマスク(第4のイオン注入マスク)
21a 一方側マスク開口
21b 他方側マスク開口
26 フォトマスク(第6のイオン注入マスク)
30 垂直CCD部
40 水平CCD部
50 出力部
100 CCD型固体撮像装置
PD フォトダイオード
Px 画素
DESCRIPTION OF
3 Charge transfer unit (first ion implantation region)
4 Charge readout section (third ion implantation region)
5 Device isolation part (fourth ion implantation region)
6
11a, 11b First and
13 Photomask (third ion implantation mask)
16 Photomask (5th ion implantation mask)
20
21a One
30
Claims (20)
第1のマスク開口と該第1のマスク開口の両側に位置する第2のマスク開口とを有する第1のイオン注入マスクを形成する工程と、
第2のイオン注入マスクを、該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口がマスクされるよう形成する工程と、
該第1および第2のイオン注入マスクを用いて、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口を通してイオン注入を行って、第1のイオン注入領域を形成する工程と、
該第2のイオン注入マスクを除去した後、第3のイオン注入マスクを、該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口がマスクされるよう形成する工程と、
該第1および第3のイオン注入マスクを用いて該第1のイオン注入マスクの第2のマスク開口を通してイオン注入を行って第2のイオン注入領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a plurality of ion implantation regions,
Forming a first ion implantation mask having a first mask opening and a second mask opening located on both sides of the first mask opening;
Forming a second ion implantation mask such that the second mask opening of the first ion implantation mask is masked;
Performing ion implantation through the first mask opening of the first ion implantation mask using the first and second ion implantation masks to form a first ion implantation region;
After removing the second ion implantation mask, forming a third ion implantation mask so that the first mask opening of the first ion implantation mask is masked;
Forming a second ion implantation region by performing ion implantation through the second mask opening of the first ion implantation mask using the first and third ion implantation masks. .
前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、互いに異なるイオン注入条件でイオン注入された領域である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type and are ion implanted under different ion implantation conditions.
前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされている半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first ion implantation region and the second ion implantation region are positioned in a self-aligned manner by first and second mask openings of the first ion implantation mask.
前記第1のイオン注入マスクは、1つのフォトマスクを用いて、絶縁膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクである半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning an insulating film using a single photomask.
前記第1のイオン注入マスクは、シリコン酸化膜からなる絶縁性ハードマスクであり、
前記第2および第3のイオン注入マスクは、フォトマスクである半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
The first ion implantation mask is an insulating hard mask made of a silicon oxide film,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second and third ion implantation masks are photomasks.
前記第3のイオン注入マスクを除去した後、前記第1のイオン注入マスクを用いてそのマスクパターンを反転したマスクパターンを有する第4のイオン注入マスクを形成する工程を含み、
該第4のイオン注入マスクは、
該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口とその一方側に位置する第2のマスク開口との間の部分に位置する一方側マスク開口と、
該第1のイオン注入マスクの第1のマスク開口とその他方側に位置する第2のマスク開口との間の部分に位置する他方側マスク開口とを有する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Forming a fourth ion implantation mask having a mask pattern obtained by inverting the mask pattern using the first ion implantation mask after removing the third ion implantation mask;
The fourth ion implantation mask includes:
A one-side mask opening located in a portion between the first mask opening of the first ion implantation mask and a second mask opening located on one side thereof;
A method of manufacturing a semiconductor device having a second mask opening located in a portion between a first mask opening of the first ion implantation mask and a second mask opening located on the other side.
第5のイオン注入マスクを、前記第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口がマスクされるよう形成する工程と、
該第4および第5のイオン注入マスクを用いて、該第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口と通してイオン注入を行って、第3のイオン注入領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
Forming a fifth ion implantation mask such that one side mask opening of the fourth ion implantation mask is masked;
A semiconductor device including a step of forming a third ion implantation region by performing ion implantation through the other side mask opening of the fourth ion implantation mask using the fourth and fifth ion implantation masks. Manufacturing method.
前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、
前記第3のイオン注入領域は、前記第1および第2のイオン注入領域とは異なる導電型を有する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7,
The first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third ion implantation region has a conductivity type different from that of the first and second ion implantation regions.
前記第1ないし第3のイオン注入領域は互いに、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされている半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 8,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first to third ion implantation regions are positioned in a self-aligned manner by the first and second mask openings of the first ion implantation mask.
前記第5のイオン注入マスクを除去した後、第6のイオン注入マスクを、該第4のイオン注入マスクの他方側マスク開口がマスクされるよう形成する工程と、
該第5および第6のイオン注入マスクを用いて該第4のイオン注入マスクの一方側マスク開口を通してイオン注入を行って、第4のイオン注入領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 7,
After removing the fifth ion implantation mask, forming a sixth ion implantation mask so that the other side mask opening of the fourth ion implantation mask is masked;
Forming a fourth ion implantation region by performing ion implantation through one side mask opening of the fourth ion implantation mask using the fifth and sixth ion implantation masks. .
前記第1のイオン注入領域と前記第2のイオン注入領域とは同一の導電型を有し、
前記第3のイオン注入領域は、前記第1および第2のイオン注入領域とは異なる導電型を有する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The first ion implantation region and the second ion implantation region have the same conductivity type,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third ion implantation region has a conductivity type different from that of the first and second ion implantation regions.
前記第1ないし第4のイオン注入領域は互いに、前記第1のイオン注入マスクの第1および第2のマスク開口により自己整合的に位置決めされている半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 11,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first to fourth ion implantation regions are positioned in a self-aligned manner by the first and second mask openings of the first ion implantation mask.
前記第1のイオン注入マスクは、1つのフォトマスクを用いて、絶縁膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクであり、
前記第4のイオン注入マスクは、該絶縁性ハードマスクを用いて、導電膜をパターニングしてなる導電性ハードマスクである半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
The first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning an insulating film using one photomask,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the fourth ion implantation mask is a conductive hard mask formed by patterning a conductive film using the insulating hard mask.
前記第4のイオン注入マスクを形成する工程は、
前記第3のイオン注入マスクを除去した後、導電膜を、前記第1のイオン注入マスクである絶縁性ハードマスクの表面およびそのマスク開口内に露出する下地層の表面を覆うよう全面に形成する導電膜形成工程と、
該導電膜を、該絶縁性ハードマスクが露出するようエッチングする導電膜エッチング工程と、
該露出した絶縁性ハードマスクを、該エッチング後に残った導電膜をマスクとしてエッチングする絶縁膜エッチング工程とを含む半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 13,
The step of forming the fourth ion implantation mask includes:
After removing the third ion implantation mask, a conductive film is formed on the entire surface so as to cover the surface of the insulating hard mask which is the first ion implantation mask and the surface of the underlayer exposed in the mask opening. A conductive film forming step;
A conductive film etching step of etching the conductive film so that the insulating hard mask is exposed;
An insulating film etching step of etching the exposed insulating hard mask using the conductive film remaining after the etching as a mask.
前記導電膜エッチング工程は、前記導電膜と、該導電膜に覆われている前記絶縁性ハードマスクとを、化学機械研磨法により所定の厚さになるようエッチング除去する工程である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 14,
The conductive film etching step is a step of etching and removing the conductive film and the insulating hard mask covered with the conductive film to a predetermined thickness by a chemical mechanical polishing method. Method.
前記第1のイオン注入マスクは、シリコン酸化膜をパターニングしてなる絶縁性ハードマスクであり、
前記第2および第3のイオン注入マスクは、フォトマスクであり、
前記第4のイオン注入マスクは、ポリシリコン膜をパターニングしてなる導電性ハードマスクであり、
前記第5および第6のイオン注入マスクは、フォトマスクである半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
The first ion implantation mask is an insulating hard mask formed by patterning a silicon oxide film,
The second and third ion implantation masks are photomasks;
The fourth ion implantation mask is a conductive hard mask formed by patterning a polysilicon film,
The semiconductor device manufacturing method, wherein the fifth and sixth ion implantation masks are photomasks.
前記半導体装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って隣接して配置され、該光電変換部で得られた信号電荷を転送する電荷転送部とを有する固体撮像装置であり、
前記第1のイオン注入領域は、該固体撮像装置の電荷転送部を構成する領域であり、
前記第2のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部を構成する領域である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor devices are arranged in a matrix, and are arranged adjacent to each other along each column of the photoelectric conversion units, and a plurality of photoelectric conversion units that generate signal charges by photoelectric conversion of incident light. A solid-state imaging device having a charge transfer unit for transferring the obtained signal charge,
The first ion implantation region is a region constituting a charge transfer unit of the solid-state imaging device,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second ion implantation region is a region constituting a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device.
前記半導体装置は、マトリクス状に配列され、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って隣接して配置され、該光電変換部で得られた信号電荷を転送する電荷転送部とを有する固体撮像装置であり、
前記第1のイオン注入領域は、該固体撮像装置の電荷転送部を構成する領域であり、
前記第2のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部を構成する領域であり、
前記第3のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部と、該光電変換部の一方側の電荷転送部との間に位置し、該光電変換部から該電荷転送部へ信号電荷を読み出す電荷読出部を構成する領域であり、
前記第4のイオン注入領域は、該固体撮像装置の光電変換部と、該光電変換部の他方側の電荷転送部との間に位置し、該光電変換部と該電荷転送部とを電気的に分離する素子分離部を構成する領域である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The semiconductor devices are arranged in a matrix, and are arranged adjacent to each other along each column of the photoelectric conversion units, and a plurality of photoelectric conversion units that generate signal charges by photoelectric conversion of incident light. A solid-state imaging device having a charge transfer unit for transferring the obtained signal charge,
The first ion implantation region is a region constituting a charge transfer unit of the solid-state imaging device,
The second ion implantation region is a region constituting a photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device,
The third ion implantation region is located between the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device and the charge transfer unit on one side of the photoelectric conversion unit, and transmits signal charges from the photoelectric conversion unit to the charge transfer unit. It is a region that constitutes a charge reading unit to be read,
The fourth ion implantation region is located between the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device and the charge transfer unit on the other side of the photoelectric conversion unit, and electrically connects the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit. A manufacturing method of a semiconductor device which is a region which constitutes an element separation part which is separated into two.
前記第2のイオン注入領域に対する前記第1のイオン注入領域の位置、および該第2のイオン注入領域に対する前記第3および第4のイオン注入領域の位置は、前記固体撮像装置における電荷転送の効率を決定する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 18,
The position of the first ion implantation region with respect to the second ion implantation region and the positions of the third and fourth ion implantation regions with respect to the second ion implantation region are the charge transfer efficiency in the solid-state imaging device. Semiconductor device manufacturing method for determining
該撮像部として、請求項17または18に記載の半導体装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものである電子情報機器。 An electronic information device including an imaging unit,
An electronic information device using the solid-state imaging device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17 or 18 as the imaging unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008041643A JP2009200324A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Manufacturing method of semiconductor device, and electronic information apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008041643A JP2009200324A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Manufacturing method of semiconductor device, and electronic information apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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| JP2008041643A Withdrawn JP2009200324A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Manufacturing method of semiconductor device, and electronic information apparatus |
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2008
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