(57)【要約】【課題】浮遊拡散部に結合される寄生容量を減らして出力信号に重畳するノイズを低減しうる光電変換装置を提供する。【解決手段】半導体基板に設けられ、光電変換部と、浮遊拡散部と、光電変換部から浮遊拡散部に電荷を転送する転送トランジスタと、を有する光電変換装置であって、比誘電率が５．０未満の絶縁材料により構成され、少なくとも前記転送トランジスタのゲート電極の前記浮遊拡散部の側の側面を覆うように設けられた第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の上に設けられた第２の絶縁膜と、を有し、光電変換装置は、少なくとも、ゲート電極の側面を含む面と半導体基板の表面との交線からの距離が、当該表面からのゲート電極の高さに相当する距離以下である範囲に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない。【選択図】図４
2020150152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に設けられ、光電変換部と、浮遊拡散部と、前記光電変換部から前記浮遊拡散部に電荷を転送する転送トランジスタと、を有する光電変換装置であって、
比誘電率が５．０未満の絶縁材料により構成され、少なくとも前記転送トランジスタのゲート電極の前記浮遊拡散部の側の側面を覆うように設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上に設けられた第２の絶縁膜と、
を有し、
前記光電変換装置は、少なくとも、前記ゲート電極の前記側面を含む面と前記半導体基板の表面との交線からの距離が、前記表面からの前記ゲート電極の高さに相当する距離以下である範囲に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換装置は、少なくとも、前記表面から前記ゲート電極の上面の高さまでの範囲であって、前記ゲート電極の前記側面からの距離が、前記表面からの前記ゲート電極の前記高さに相当する距離以下である範囲に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記光電変換装置は、少なくとも、前記表面から前記ゲート電極の上面の高さまでの範囲であって、平面視において前記浮遊拡散部と重なる領域に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記光電変換装置は、少なくとも、前記表面から前記ゲート電極の上面の高さの２倍までの範囲であって、平面視において前記浮遊拡散部と重なる領域に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜を構成する絶縁材料は、窒素濃度が１０ａｔｍ％未満である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜を構成する絶縁材料は、酸化シリコン、酸炭化シリコン及びポーラス絶縁材料のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜の誘電率は、前記第２の絶縁膜の誘電率よりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第２の絶縁膜は、酸化シリコンにより構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第２の絶縁膜のアルゴン濃度が、前記第１の絶縁膜のアルゴン濃度よりも高い
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１の絶縁膜の膜厚は、前記ゲート電極の高さに相当する厚さよりも薄い
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記第２の絶縁膜は、少なくとも一部において前記ゲート電極の上面よりも前記半導体基板に近い場所に位置している
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第１の絶縁膜は、前記ゲート電極が設けられた領域を除く領域に開口部を有し、
前記開口部の中に前記第２の絶縁膜が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜を貫通し前記半導体基板に接続されたコンタクトプラグを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記浮遊拡散部と前記第１の絶縁膜との間に、前記転送トランジスタのゲート絶縁膜が延在しており、
前記ゲート絶縁膜は、窒素を含有する絶縁材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記半導体基板の第１面の側に、前記光電変換部と、前記浮遊拡散部と、前記転送トランジスタと、を含む画素が設けられており、
前記半導体基板の前記第１面と対向する第２面の側から入射した光が前記光電変換部に入射するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記半導体基板に積層された第２の半導体基板を更に有し、
前記半導体基板に、複数の画素を含む画素領域が設けられており、
前記第２の半導体基板に、前記画素領域からの信号の読み出しを制御するための周辺回路の少なくとも一部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
少なくとも前記光電変換部を覆うように設けられ、前記半導体基板の前記表面における入射光の反射を抑制する第３の絶縁膜を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記光電変換装置は、前記表面から前記ゲート電極の上面の高さの２倍よりも離れた位置に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含む
ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理装置と
を有することを特徴とする機器。
【請求項２０】
移動体であって、
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置は、例えばデジタルスチルカメラやビデオカムコーダー等の２次元画像入力装置における撮像装置として広く用いられている。２次元画像入力装置の性能向上の要求に伴い、撮像装置にも画質の向上が求められており、出力信号のＳ／Ｎ（Signal/Noise）比を上げるための検討がなされている。撮像装置のＳ／Ｎ比を上げるための一手法として、浮遊拡散部の寄生容量を低減して光電変換効率を上げ、出力信号に重畳するランダムノイズを減らす方法がある。ここで、浮遊拡散部の寄生容量としては、拡散層のｐｎ接合容量、浮遊拡散部に接続される配線との間の層間容量、転送ゲート電極との間の容量などが挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、転送トランジスタのチャネル領域とドレイン領域との間のｐｎ接合で発生するホットキャリアに起因するノイズを低減する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０４１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の光電変換装置においては、画素領域上の全面に反射防止膜として機能する窒化シリコン膜を設けている。窒化シリコンは層間絶縁膜などに広く用いられている酸化シリコンと比較して比誘電率が高いため、この窒化シリコン膜を介して転送ゲート電極と浮遊拡散部との間に形成される寄生容量が増加し、ひいてはランダムノイズを増大する原因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、浮遊拡散部に結合される寄生容量を減らして出力信号に重畳するノイズを低減しうる光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、半導体基板に設けられ、光電変換部と、浮遊拡散部と、前記光電変換部から前記浮遊拡散部に電荷を転送する転送トランジスタと、を有する光電変換装置であって、比誘電率が５．０未満の絶縁材料により構成され、少なくとも前記転送トランジスタのゲート電極の前記浮遊拡散部の側の側面を覆うように設けられた第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に設けられた第２の絶縁膜と、を有し、前記光電変換装置は、少なくとも、前記ゲート電極の前記側面を含む面と前記半導体基板の表面との交線からの距離が、前記表面からの前記ゲート電極の高さに相当する距離以下である範囲に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含まない光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、浮遊拡散部に結合される寄生容量を減らし出力信号に重畳するノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態による光電変換装置における各ブロックの配置例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光電変換装置の画素の構造を示す概略断面図である。
【図５】浮遊拡散部に結合される寄生容量を説明する図である。
【図６】絶縁膜の比誘電率を規定する範囲の設定例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図８】本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図９】本発明の第２実施形態による光電変換装置の画素の構造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置及びその製造方法について、図１乃至図８を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す回路図である。図３は、本実施形態による光電変換装置における各ブロックの配置例を示す概略図である。図４は、本実施形態による光電変換装置の画素の構造を示す概略断面図である。図５は、浮遊拡散部に結合される寄生容量を説明する図である。図６は、絶縁膜の比誘電率を規定する範囲の設定例を示す図である。図７及び図８は、本実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１１】
本実施形態による光電変換装置１００は、図１に示すように、画素領域１０と、垂直走査回路２０と、読み出し回路３０と、水平走査回路４０と、出力回路５０と、制御回路６０と、を有する。
【００１２】
画素領域１０には、複数の行及び複数の列に渡ってマトリクス状に配された複数の画素１２が設けられている。各々の画素１２は、フォトダイオード等の光電変換素子からなる光電変換部を含み、入射光の光量に応じた画素信号を出力する。画素領域１０に配される画素アレイの行数及び列数は、特に限定されるものではない。また、画素領域１０には、入射光の光量に応じた画素信号を出力する有効画素のほか、光電変換部が遮光されたオプティカルブラック画素や、信号を出力しないダミー画素などが配置されていてもよい。
【００１３】
画素領域１０の画素アレイの各行には、第１の方向（図１において横方向）に延在して、制御線１４が配されている。制御線１４の各々は、第１の方向に並ぶ画素１２にそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。制御線１４の延在する第１の方向は、行方向或いは水平方向と呼ぶことがある。制御線１４は、垂直走査回路２０に接続されている。
【００１４】
画素領域１０の画素アレイの各列には、第１の方向と交差する第２の方向（図１において縦方向）に延在して、出力線１６が配されている。出力線１６の各々は、第２の方向に並ぶ画素１２にそれぞれ接続され、これら画素１２に共通の信号線をなしている。出力線１６の延在する第２の方向は、列方向或いは垂直方向と呼ぶことがある。出力線１６は、読み出し回路３０に接続されている。
【００１５】
垂直走査回路２０は、画素１２から信号を読み出す際に画素１２内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、画素アレイの各行に設けられた制御線１４を介して画素１２に供給する制御回路部である。垂直走査回路２０は、シフトレジスタやアドレスデコーダを用いて構成することができる。行単位で画素１２から読み出された信号は、画素アレイの各列に設けられた出力線１６を介して読み出し回路３０に入力される。
【００１６】
読み出し回路３０は、各列の画素１２から出力線１６を介して読み出された信号に対して所定の信号処理、例えば、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等の信号処理を実施する回路部である。読み出し回路３０は、信号保持部、列アンプ、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、加算回路、Ａ／Ｄ変換回路、列メモリ等を含み得る。
【００１７】
水平走査回路４０は、読み出し回路３０において処理された信号を列毎に順次、出力回路５０に転送するための制御信号を、読み出し回路３０に供給する回路部である。水平走査回路４０は、シフトレジスタやアドレスデコーダを用いて構成することができる。出力回路５０は、バッファアンプや差動増幅器などから構成され、水平走査回路４０によって選択された列の信号を増幅して出力するための回路部である。
【００１８】
制御回路６０は、垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に、それらの動作やタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に供給する制御信号の一部又は総ては、光電変換装置１００の外部から供給してもよい。
【００１９】
画素１２の各々は、例えば図２に示すように、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＭ１と、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とにより構成されうる。
【００２０】
光電変換部ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレインは、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレイン、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散（フローティングディフュージョン）部ＦＤである。浮遊拡散部ＦＤは、容量成分（浮遊拡散容量）を含み、電荷保持部としての機能を備える。
【００２１】
リセットトランジスタＭ２のドレイン及び増幅トランジスタＭ３のドレインは、電圧Ｖｄｄが供給される電源ノードに接続されている。増幅トランジスタＭ３のソースは、選択トランジスタＭ４のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ４のソースは、出力線１６に接続されている。出力線１６は、電流源１８に接続されている。
【００２２】
図２に示す画素構成の場合、画素領域１０に配された各行の制御線１４は、転送ゲート信号線ＴＸと、リセット信号線ＲＥＳと、選択信号線ＳＥＬと、を含む。転送ゲート信号線ＴＸは、対応する行に属する画素１２の転送トランジスタＭ１のゲートに接続される。リセット信号線ＲＥＳは、対応する行に属する画素１２のリセットトランジスタＭ２のゲートに接続される。選択信号線ＳＥＬは、対応する行に属する画素１２の選択トランジスタＭ４のゲートに接続される。
【００２３】
光電変換部ＰＤは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１は、オンになることにより光電変換部ＰＤが保持する電荷を浮遊拡散部ＦＤに転送する。浮遊拡散部ＦＤは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部ＰＤから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタＭ３は、ドレインに電圧Ｖｄｄが供給され、ソースに選択トランジスタＭ４を介して電流源１８からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ３は、浮遊拡散部ＦＤの電圧に基づく信号を、選択トランジスタＭ４を介して出力線１６に出力する。リセットトランジスタＭ２は、オンになることにより浮遊拡散部ＦＤを電圧Ｖｄｄに応じた電圧にリセットする。
【００２４】
本実施形態による光電変換装置１００は、例えば図３に示すように、図１に示す各ブロックを２つの基板１１０，１５０に作り分け、これら基板１１０，１５０を接合することより構成することが可能である。基板１１０と基板１５０とは、例えばバンプ電極や貫通電極等の導電部材を介して互いに電気的に接続されうる。
【００２５】
図３は、図１に示す各ブロックのうち、画素領域１０を上側の基板１１０に配し、垂直走査回路２０、読み出し回路３０、水平走査回路４０、出力回路５０及び制御回路６０を下側の基板１５０に配した場合の構成例である。垂直走査回路２０、読み出し回路３０、水平走査回路４０、出力回路５０及び制御回路６０は、画素領域１０からの信号の読み出しを制御するための周辺回路を構成している。
【００２６】
図３に示す構成例では、基板１５０にある垂直走査回路２０からの制御信号が基板１１０へと送られ、基板１１０にある画素領域１０の画素１２を駆動する。画素領域１０からの出力信号は、基板１５０へと送られ、基板１５０にある読み出し回路３０にて処理される。その後、同じく基板１５０にある水平走査回路４０にてアドレス指定された列のデジタル信号が、基板１５０にある出力回路５０にて信号処理され、光電変換装置１００の外部へと出力される。
【００２７】
なお、基板１１０には、必ずしも画素領域１０のみを配置する必要はない。例えば、基板１１０に、垂直走査回路２０、読み出し回路３０、水平走査回路４０、出力回路５０及び制御回路６０のうちのいずれか１つ以上を配置してもよいし、これら構成要素の一部分を配置するようにしてもよい。前者としては、例えば、基板１１０に、画素領域１０と垂直走査回路２０とを配置する例が挙げられる。後者の例としては、例えば、基板１１０に、画素領域１０と読み出し回路３０の一部とを配置する例が挙げられる。また、基板１５０には、図１に示す各ブロック以外の他の回路、例えば、出力回路５０から出力される信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路等を配置してもよい。
【００２８】
図４は、光電変換装置１００の基板１１０の構造を示す断面図である。図４には、基板１１０に設けられた画素１２の構成要素のうち、光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＭ１及び増幅トランジスタＭ３を示している。
【００２９】
第１導電型（例えばｎ型）のシリコン基板１１２の表面部には、ウェルを構成する第２導電型（例えばｐ型）の半導体領域１１４が設けられている。半導体領域１１４の表面部には、活性領域１１８，１２０を画定する素子分離領域１１６が設けられている。素子分離領域１１６は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法やＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon）法などにより形成された誘電体材料からなる構造体により構成される。
【００３０】
例えば、活性領域１１８には、画素１２の構成要素のうち、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＭ１と、が設けられる。また、活性領域１２０には、画素１２の構成要素のうち、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４と、が設けられる。図４には、活性領域１２０に配されるトランジスタのうち、増幅トランジスタＭ３のみを示している。
【００３１】
光電変換部ＰＤは、シリコン基板１１２の表面に接して設けられた第２導電型の半導体領域１２２と、半導体領域１２２の下部に設けられた第１導電型の半導体領域１２４と、を含む埋め込みフォトダイオードである。半導体領域１２４は、半導体領域１２２との間にｐｎ接合を形成している。半導体領域１２４は、光電変換部ＰＤで生じた信号電荷（電子）を蓄積するための電荷蓄積層としての役割を有する。半導体領域１２２は、表面リーク電流を抑制する表面保護層としての役割を有する。浮遊拡散部ＦＤの一部を構成する第１導電型の半導体領域１２６は、活性領域１１８の表面部に半導体領域１２４から離間して設けられている。
【００３２】
半導体領域１２４と半導体領域１２６との間のシリコン基板１１２の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ）や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等よりなるゲート絶縁膜１３２を介して、多結晶シリコン等の導電性材料よりなるゲート電極１３４が設けられている。これにより、半導体領域１２４をソース、半導体領域１２６をドレイン、ゲート電極１３４をゲートとする転送トランジスタＭ１が構成されている。
【００３３】
活性領域１２０の表面部には、第１導電型の半導体領域１２８と第１導電型の半導体領域１３０とが、互いに離間して設けられている。
【００３４】
半導体領域１２８と半導体領域１３０との間のシリコン基板１１２の上には、ＳｉＯやＳｉＯＮ等よりなるゲート絶縁膜１３２を介して、多結晶シリコン等の導電性材料よりなるゲート電極１３６が設けられている。これにより、半導体領域１２８をソース、半導体領域１３０をドレイン、ゲート電極１３６をゲートとする増幅トランジスタＭ３が構成されている。
【００３５】
光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＭ１、増幅トランジスタＭ３等が設けられたシリコン基板１１２の上には、絶縁膜１３８と、絶縁膜１４０と、が設けられている。絶縁膜１３８は、ゲート電極１３４，１３６によってシリコン基板１１２の表面上に形成される凹凸に沿うように形成されている。絶縁膜１３８の膜厚は、ゲート電極１３４，１３６の高さに相当する厚さよりも薄い。絶縁膜１３８は、ナノクラスタリングシリカ等のポーラス絶縁材料や酸炭化シリコン（ＳｉＯＣ）などの低誘電率材料、酸化シリコンなどにより構成されうる。絶縁膜１３８は、酸化シリコン膜と低誘電率膜との積層膜によって構成してもよい。絶縁膜１４０は、シリコン基板１１２の表面上の上記凹凸を埋めるに十分な膜厚で形成されており、表面が平坦化されている。別の言い方をすると、絶縁膜１４０は、少なくとも一部においてゲート電極１３４，１３６の上面よりもシリコン基板１１２に近い場所に位置している。絶縁膜１４０は、酸化シリコンにより構成されうる。絶縁膜１３８の誘電率は、絶縁膜１４０の誘電率よりも小さいことが望ましい。
【００３６】
なお、図４にはシリコン基板１１２と絶縁膜１３８との間にゲート絶縁膜１３２が延在している状態を示しているが、ゲート絶縁膜１３２は、少なくともゲート電極１３４，１３６とシリコン基板１１２との間に設けられていればよい。すなわち、ゲート電極１３４，１３６が設けられた領域を除く領域において、絶縁膜１３８は、その下部において、ゲート絶縁膜１３２とは別の膜やシリコン基板１１２に直に接していてもよい。
【００３７】
絶縁膜１４０，１３８及びゲート絶縁膜１３２には、これらを貫き半導体領域１２６，１２８，１３０に電気的に接続されたコンタクトプラグ１４２が設けられている。コンタクトプラグ１４２は、例えば窒化チタン等のバリアメタルとタングステンとにより構成されうる。
【００３８】
絶縁膜１４０の上には、絶縁膜１４４が設けられている。絶縁膜１４４の中には、コンタクトプラグ１４２を介して転送トランジスタＭ１、増幅トランジスタＭ３等に電気的に接続された配線層１４６が設けられている。配線層１４６は、例えばアルミニウムや銅により構成されうる。
【００３９】
なお、本実施形態の光電変換装置は、裏面照射型の光電変換装置である。すなわち、光電変換部ＰＤは、シリコン基板１１２の画素１２が設けられた側の面（図４において上側）と対向する面（図４において下側）から入射した光を受光する。したがって、シリコン基板１１２の画素１２が設けられた面側に反射防止膜は不要である。
【００４０】
図５は、浮遊拡散部ＦＤを構成する半導体領域１２６の近傍の拡大断面図である。半導体領域１２６に結合される代表的な寄生容量としては、図５に示すように、半導体領域１１４との間のｐｎ接合容量Ｃｄｉｆｆ、配線１４６との間の層間容量Ｃｉｎｔ、ゲート電極１３４との間の容量Ｃｆが挙げられる。
【００４１】
浮遊拡散部ＦＤの寄生容量は、ランダムノイズを低減してＳ／Ｎ比を向上する観点から低減することが望ましい。一方で、典型的な表面照射型の撮像装置においては、光電変換部上に配置する反射防止膜としてＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜が用いられており、容量Ｃｆや層間容量Ｃｉｎｔの増加を避けられなかった。すなわち、ＳｉＯの比誘電率３．８程度に対して、ＳｉＮの比誘電率は７．０程度、ＳｉＯＮの比誘電率は５．０〜７．０程度であり、比較的誘電率の高いこれら絶縁材料により絶縁膜１３８を構成することで、容量Ｃｆや層間容量Ｃｉｎｔが増加してしまう。
【００４２】
この点、本実施形態の光電変換装置においては、ＳｉＮやＳｉＯＮよりも誘電率の低い絶縁材料、具体的には、ＳｉＯＣやポーラス絶縁材料等の低誘電率材料やＳｉＯにより絶縁膜１３８を構成している。したがって、絶縁膜１３８をＳｉＮやＳｉＯＮにより構成する場合と比較して容量Ｃｆや層間容量Ｃｉｎｔを低減することができ、ＦＤ容量低減によるＳ／Ｎ比の向上が可能となる。容量Ｃｆを低減する観点からは、絶縁膜１３８は、少なくとも転送トランジスタＭ１のゲート電極１３４の浮遊拡散部ＦＤの側の側面を覆っていればよい。
【００４３】
また、ゲート絶縁膜１３２としては、トンネル電流の増加の抑制やゲート電極１３４中の不純物のシリコン基板１１２方向への突き抜けの抑制のために、ＳｉＯＮを用いることがある。しかしながら、ＳｉＯＮは窒素濃度が増加するほどに誘電率が大きくなるため、ゲート絶縁膜１３２が容量Ｃｆを増加する要因になることもある。
【００４４】
このような観点から、シリコン基板１１２の表面からゲート電極１３４の上面までの範囲１４８内に形成される絶縁膜（ゲート絶縁膜１３２、絶縁膜１３８，１４０）を構成する絶縁材料の比誘電率は、５．０未満であることが望ましい。なお、比誘電率が５．０程度のＳｉＯＮにおける窒素濃度は、１０ａｔｍ％程度である。
【００４５】
比誘電率５．０以上の絶縁材料を含まないように絶縁膜を構成すべき範囲は、絶縁膜の積層構造や他の構造体との関係に応じて変化する可能性があり必ずしも一様ではないが、例えば図６に示すような幾何学的な関係に基づいてその範囲を定めることができる。以下の第１乃至第４の範囲は、いずれも、ゲート電極１３４と浮遊拡散部ＦＤとの間の空間的な範囲の少なくとも一部を含む。
【００４６】
第１の範囲は、ゲート電極１３４の浮遊拡散部ＦＤ（半導体領域１２６）の側の側面を含む面とシリコン基板１１２の表面との交線からの距離が、ゲート電極１３４の高さに相当する距離以下である範囲（図６の領域Ａ）である。第２の範囲は、シリコン基板１１２の表面からゲート電極１３４の上面の高さまでの範囲であって、ゲート電極１３４の側面からの距離が、ゲート電極１３４の高さに相当する距離以下である範囲（図６の領域Ａ＋Ｂ）である。第３の範囲は、シリコン基板１１２の表面からゲート電極１３４の上面の高さまでの範囲であって、平面視において浮遊拡散部ＦＤと重なる領域（図６の領域Ａ＋Ｂ＋Ｃ）である。第４の範囲は、シリコン基板１１２の表面からゲート電極１３４の上面の高さの２倍までの範囲であって、平面視において浮遊拡散部Ｆと重なる領域（図６の領域Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）である。なお、ここで言う平面視は、シリコン基板１１２の法線方向から見た投影図に相当する。
【００４７】
絶縁材料の比誘電率を５．０未満に設定する範囲は、少なくとも上記第１の範囲を含むことが好ましく、上記第２の範囲を含むと更に好ましい。また、絶縁材料の比誘電率を５．０未満に設定する範囲は、上記第３の範囲を含むとより好ましく、上記第４の範囲を含むと更に好ましい。光電変換装置は、シリコン基板１１２の表面から、第１の範囲の外、好ましくは第２の範囲の外、より好ましくは第３の範囲の外、さらに好ましくは第４の範囲の外に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含んでよい。例えば、第４の範囲の外、つまり、ゲート電極の上面の高さの２倍よりも離れた位置に、比誘電率が５．０以上の絶縁材料を含んでもよい。比誘電率が５．０以上の絶縁材料は例えば窒化シリコンや炭化シリコンである。比誘電率が５．０以上の絶縁材料からなる部材は、例えばエッチングストップ部材や金属の拡散を抑制する部材、パッシベーション部材として用いられうる。
【００４８】
絶縁膜１４０は、ＳｉＯにより構成されうる。絶縁膜１４０は、ゲート電極１３４，１３６等の間のスペースの埋め込み性を向上する観点から、高密度プラズマ化学気相成長法（ＨＤＰ−ＣＶＤ法）により形成することが望ましい。ＨＤＰ−ＣＶＤ法により堆積したＳｉＯ膜は水素透過性が高く、また、膜自体の水素含有量も多いため、ノイズ低減の観点からも光電変換装置にとって有効である。高密度プラズマ化学気相成長法により形成されたＳｉＯ膜は、プラズマ中のアルゴンを含有しうるため、絶縁膜１３８や、熱ＣＶＤ法や通常のプラズマＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯ膜よりもアルゴン濃度が高くなりうる。
【００４９】
ただし、一般にＨＤＰ−ＣＶＤ法による成膜ではプラズマダメージが生じやすく、ゲート電極１３４，１３６の上に直に絶縁膜１４０を堆積することはゲート絶縁膜１３２の信頼性を低下する虞があるため好ましくない。ゲート電極１３４，１３６と絶縁膜１４０との間に配された絶縁膜１３８は、絶縁膜１４０の堆積時のプラズマダメージを低減するための保護膜としての役割をも有している。すなわち、少なくとも絶縁膜１４０の堆積時において、ゲート電極１３４，１３６の上面及び側面の全体は、絶縁膜１３８により覆われていることが望ましい。
【００５０】
ここでは転送トランジスタＭ１及び増幅トランジスタＭ３について記載しているが、プラズマダメージの影響はリセットトランジスタＭ２や選択トランジスタＭ４においても同様であり、これらトランジスタのゲート電極上にも絶縁膜１３８は形成される。
【００５１】
次に、本実施形態による光電変換装置の製造方法について、図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は、本実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００５２】
まず、第１導電型（ｎ型）のシリコン基板１１２の主表面に、ＳＴＩ法やＬＯＣＯＳ法等により、活性領域１１８，１２０を画定する素子分離領域１１６を形成する。
【００５３】
次いで、フォトリソグラフィ及びイオン注入を用い、活性領域１１８，１２０のシリコン基板１１２内に、ウェルとなる第２導電型（ｐ型）の半導体領域１１４を形成する。また、光電変換部ＰＤの形成領域に、光電変換部ＰＤの電荷蓄積領域となる第１導電型の半導体領域１２４を形成する（図７（ａ））。
【００５４】
次いで、シリコン基板１１２を熱酸化して酸化シリコン膜を形成した後、窒化処理を行い、シリコン基板１１２上に、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）よりなるゲート絶縁膜１３２を形成する（図７（ｂ））。酸化シリコン膜の窒化処理は、熱窒化法でもよいし、プラズマ窒化法でもよい。このような窒化処理により、ゲート絶縁膜１３２は窒素を含有する酸化シリコンとなりうる。この際、ゲート絶縁膜１３２中の窒素濃度が１０ａｔｍ％未満になるように、窒化処理条件を適宜設定する。
【００５５】
次いで、ゲート絶縁膜１３２上に、例えばＣＶＤ法により多結晶シリコン膜を堆積後、この多結晶シリコン膜をフォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングし、多結晶シリコンよりなるゲート電極１３４，１３６を形成する。ゲート電極１３４，１３６の形成後、ゲート電極１３４，１３６の直下を除く領域に設けられたゲート絶縁膜１３２の少なくとも一部を、ウェットエッチング等により除去してもよい。
【００５６】
次いで、フォトリソグラフィ及びイオン注入を用い、活性領域１１８に、光電変換部ＰＤの表面保護層となる第２導電型の半導体領域１２２と、浮遊拡散部ＦＤを構成する第１導電型の半導体領域１２６と、を形成する。また、活性領域１２０に、増幅トランジスタＭ３のソース／ドレイン領域となる第１導電型の半導体領域１２８，１３０を形成する（図７（ｃ））。
【００５７】
次いで、必要に応じて窒素雰囲気中で８００℃〜１１００℃の熱処理を行い、イオン注入によってシリコン基板１１２内に導入された結晶欠陥の回復処理を行う。
【００５８】
次いで、例えば減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法により、酸炭化シリコン（ＳｉＯＣ）やポーラス絶縁材料などの低誘電率材料や酸化シリコンよりなる絶縁膜１３８を形成する（図７（ｄ））。絶縁膜１３８の成膜には、ゲート絶縁膜１３２の信頼性低下を抑制する観点から、プラズマダメージの少ない成膜方法を適用することが望ましい。
【００５９】
次いで、例えばＨＤＰ−ＣＶＤ法により、酸化シリコンよりなる絶縁膜１４０を形成する（図７（ｅ））。前述のように、絶縁膜１４０は、ゲート電極１３４，１３６等の間のスペースの埋め込み性の向上や水素含有量の観点から、ＨＤＰ−ＣＶＤ法により形成することが望ましい。絶縁膜１４０は、必要に応じてＣＭＰ法等により平坦化してもよい。
【００６０】
次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、絶縁膜１４０，１３８及びゲート絶縁膜１３２を貫きシリコン基板１１２に達するコンタクトホールを形成する。次いで、例えばＣＶＤ法等により窒化チタン（ＴｉＮ）等のバリアメタル膜とタングステン（Ｗ）膜とを形成後、ＣＭＰ法等により絶縁膜１４０上のこれら導電膜を除去することにより、コンタクトホールに埋め込まれたコンタクトプラグ１４２を形成する。
【００６１】
次いで、コンタクトプラグ１４２が設けられた絶縁膜１４０の上に、公知の多層配線プロセスを用いて、絶縁膜１４４の中に設けられた配線層１４６を形成する。配線層１４６は、絶縁膜１４４を介して所定の総数が積層され、コンタクトプラグ１４２を介して転送トランジスタＭ１、増幅トランジスタＭ３等に電気的に接続される。絶縁膜１４４は、例えば酸化シリコンと酸炭化シリコンとの積層膜により構成されうる。また、配線層１４６は、例えばアルミニウムや銅により構成されうる。
【００６２】
このようにして、シリコン基板１１２に画素領域１０が設けられた基板１１０を形成する（図８（ａ））。
【００６３】
また、基板１１０とは別に、公知の半導体装置の製造プロセスを用いて、垂直走査回路２０、読み出し回路３０、水平走査回路４０、出力回路５０及び制御回路６０等が設けられた基板１５０を形成する。ここでは一例として、図８に示すように、ゲート電極１５４及びソース／ドレイン領域１５６，１５８を含むトランジスタが設けられたシリコン基板１５２の上に、その中に配線層１６２が配された絶縁膜１６０が設けられてなる基板１５０を想定する。
【００６４】
次いで、このように形成した基板１１０と基板１５０とを、公知の基板貼り合わせ技術を用い、絶縁膜１４４と絶縁膜１６０とが向き合うように貼り合わせる。これにより、基板１１０と基板１５０との間の物理的・電気的な接合を行う。
【００６５】
次いで、基板１５０の上に貼り合わせた基板１１０をシリコン基板１１２の側から研磨し、光電変換部ＰＤへの光の入射に好適な厚さまで基板１１０を薄化する（図８（ｂ））。基板１１０の薄化処理には、ＣＭＰ法等の公知の基板薄化技術を適用することができる。
【００６６】
次いで、薄化処理を行った基板１１０の表面上に、絶縁膜１７０，１７２，１７４を形成する（図８（ｃ））。絶縁膜１７０は、例えば酸化アルミニウムなどの負の固定電荷を有する絶縁材料により構成することが望ましい。絶縁膜１７２は、例えば酸化シリコン等の絶縁材料により構成されうる。絶縁膜１７４は、レンズ形状に成形して光電変換部ＰＤへ光を集光する構造とする。絶縁膜１７４は、例えば窒化シリコン等により構成されうる。
【００６７】
この後、必要に応じて、カラーフィルタやマイクロレンズ等を形成し、本実施形態による光電変換装置を完成する。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、浮遊拡散部に結合される寄生容量を減らし、出力信号に重畳するノイズを低減することができる。
【００６９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による光電変換装置及びその製造方法について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態による光電変換装置の画素の構造を示す概略断面図である。図１０は、本実施形態による光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。第１実施形態による光電変換装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００７０】
はじめに、本実施形態による光電変換装置の構造について、図９を用いて説明する。
本実施形態による光電変換装置１００は、絶縁膜１３８の配置が異なるほかは第１実施形態による光電変換装置と同様である。すなわち、本実施形態による光電変換装置において、絶縁膜１３８は、図９に示すように、ゲート電極１３４，１３６を選択的に覆うように設けられている。別の言い方をすると、絶縁膜１４０は、ゲート絶縁膜１３２と直に接する部分を有する。或いは、ゲート電極１３４，１３６の直下を除く領域のゲート絶縁膜１３２を除去する場合にあっては、絶縁膜１４０は、シリコン基板１１２と直に接する部分を有する。
【００７１】
第１実施形態において説明したように、浮遊拡散部ＦＤの寄生容量を低減する観点から絶縁膜１３８をＳｉＯＣやポーラス絶縁材料などの低誘電率材料や酸化シリコンにより構成した場合、絶縁膜１３８が水素拡散抑制膜として作用する懸念がある。すなわち、シリコン基板１１２上の広い領域に渡って絶縁膜１３８を配置すると、絶縁膜１４０や更に上層に形成されるパッシベーション膜からの水素の供給が絶縁膜１３８によって阻害され、水素による界面準位の低減効果を十分に得られなくなる虞がある。
【００７２】
一方、絶縁膜１３８は、絶縁膜１４０の形成時にゲート電極１３４，１３６を介して流入する電荷の影響によってゲート絶縁膜１３２がダメージを受けるのを抑制する役割を有するものである。すなわち、絶縁膜１３８は、少なくともゲート電極１３４，１３６を覆っていればよい。
【００７３】
このような観点から、本実施形態においては、ゲート電極１３４，１３６を選択的に覆うように絶縁膜１３８を形成し、絶縁膜１４０やパッシベーション膜からの水素の供給が絶縁膜１３８によって阻害されるのを抑制している。光電変換装置をこのように構成することで、絶縁膜１３８によって水素の供給が阻害されるのを抑制しつつ、第１実施形態と同様の浮遊拡散部ＦＤの寄生容量を低減する効果及び絶縁膜１４０の形成時のプラズマダメージを低減する効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態においてはゲート電極１３４，１３６を選択的に覆うように絶縁膜１３８を形成しているが、絶縁膜１３８に開口部を設け、この開口部を介して水素の供給を促進するようにしてもよい。絶縁膜１３８は、少なくともゲート電極１３４，１３６を覆っていればよく、開口部を設ける場所や開口部の面積は、水素供給の効果に応じて適宜設定することができる。
【００７５】
次に、本実施形態による光電変換装置の製造方法について、図１０を用いて説明する。
まず、第１実施形態による光電変換装置の製造方法と同様にして、シリコン基板１１２に、素子分離領域１１６、半導体領域１２４，１２２，１２６，１２８，１３０、ゲート絶縁膜１３２、ゲート電極１３４，１３６、絶縁膜１３８を形成する（図１０（ａ））。
【００７６】
次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて、ゲート電極１３４，１３６を選択的に覆うように絶縁膜１３８をパターニングする。或いは、ゲート電極１３４，１３６を露出しないように絶縁膜１３８に開口部を形成する（図１０（ｂ））。
【００７７】
次いで、第１実施形態による光電変換装置の製造方法と同様にして、絶縁膜１４０、コンタクトプラグ１４２、絶縁膜１４４、配線層１４６等を形成し、基板１１０を形成する（図１０（ｃ））。
【００７８】
この後、第１実施形態による光電変換装置の製造方法と同様にして、基板１１０と基板１５０とを接合した後、所定のバックエンドプロセスを経て、本実施形態の光電変換装置を完成する。
【００７９】
このように、本実施形態によれば、浮遊拡散部に結合される寄生容量を減らし、出力信号に重畳するノイズを低減することができる。
【００８０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像システムについて、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【００８１】
上記第１及び第２実施形態で述べた光電変換装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図１１には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【００８２】
図１１に例示した撮像システム２００は、撮像装置２０１、被写体の光学像を撮像装置２０１に結像させるレンズ２０２、レンズ２０２を通過する光量を可変にするための絞り２０４、レンズ２０２の保護のためのバリア２０６を有する。レンズ２０２及び絞り２０４は、撮像装置２０１に光を集光する光学系である。撮像装置２０１は、第１及び第２実施形態のいずれかで説明した光電変換装置１００であって、レンズ２０２により結像された光学像を画像データに変換する。
【００８３】
撮像システム２００は、また、撮像装置２０１より出力される出力信号の処理を行う信号処理部２０８を有する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部２０８はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部２０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置２０１が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置２０１とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置２０１と信号処理部２０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。
【００８４】
撮像システム２００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部２１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）２１２を有する。更に撮像システム２００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体２１４、記録媒体２１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）２１６を有する。なお、記録媒体２１４は、撮像システム２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【００８５】
更に撮像システム２００は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部２１８、撮像装置２０１と信号処理部２０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部２２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム２００は少なくとも撮像装置２０１と、撮像装置２０１から出力された出力信号を処理する信号処理部２０８とを有すればよい。
【００８６】
撮像装置２０１は、撮像信号を信号処理部２０８に出力する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部２０８は、撮像信号を用いて、画像を生成する。
【００８７】
このように、本実施形態によれば、第１又は第２実施形態による光電変換装置１００を適用した撮像システムを実現することができる。
【００８８】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【００８９】
図１２（ａ）は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記第１及び第２実施形態のいずれかに記載の光電変換装置１００である。撮像システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、撮像システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、撮像システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【００９０】
撮像システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【００９１】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム３００で撮像する。図１２（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置３２０が、撮像システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
【００９２】
また、本実施形態では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機或いは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。ここで言う機器の範疇には、電子機器、撮像機器、表示機器、医療機器、輸送機器（移動体）などが含まれる。
【００９３】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、画素領域と周辺回路領域とが別基板に配置された積層型の光電変換装置を示したが、本発明の適用例は積層型の光電変換装置に限定されるものではない。例えば、本発明を画素領域と周辺回路領域とが同一基板上に形成された光電変換装置に適用した場合においても、上記実施形態に説明した効果と同様の効果を実現することができる。光電変換装置は、表面照射型であってもよいし、裏面照射型であってもよい。
【００９５】
表面照射型の光電変換装置を構成する場合、光電変換部ＰＤ上にはＳｉＮ等よりなる反射防止膜を配置することが好ましい。この際、反射防止膜によってゲート電極１３４と半導体領域２２６との間の容量Ｃｆを増加しないように、光電変換部ＰＤ側にだけ反射防止膜を配置すればよい。
【００９６】
この反射防止膜は、絶縁膜１４０の堆積時のプラズマダメージを低減するための保護膜として用いることも可能である。すなわち、ゲート電極１３４の上面及び側面の全体を、絶縁膜１３８と反射防止膜とにより覆うように構成することができる。この場合、絶縁膜１３８は、少なくともゲート電極１３４の浮遊拡散部ＦＤの側の側面を覆っていればよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、光電変換部ＰＤが出力する信号電荷が電子の場合を例にして説明したが、光電変換部ＰＤが出力する信号電荷は正孔（ホール）であってもよい。この場合、上述の第１導電型はｐ型となり、第２導電型はｎ型となる。
【００９８】
また、上記第３及び第４実施形態に示した撮像システムは、本発明の光電変換装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の光電変換装置を適用可能な撮像システムは図１１及び図１２に示した構成に限定されるものではない。
【００９９】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１００】
ＰＤ…光電変換部
Ｍ１…転送トランジスタ
Ｍ３…増幅トランジスタ
１０…画素領域
１１０，１５０…基板
１１２，１５２…シリコン基板
１１４，１２２…第２導電型（ｐ型）の半導体領域
１２４，１２６，１２８，１３０…第１導電型（ｎ型）の半導体領域
１３２…ゲート絶縁膜
１３４，１３６…ゲート電極
１３８，１４０，１４４，１６０…絶縁膜
１４２…コンタクトプラグ
１４６，１６２…配線層
【図１】
2020150152.tif 000003
【図２】
2020150152.tif 000004
【図３】
2020150152.tif 000005
【図４】
2020150152.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020150152.tif 000010
【図９】
2020150152.tif 000011
【図１０】
2020150152.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020150152.tif 000014