(57)【要約】【課題】従来のようなコンタクト部を形成しないことにより、製造工程が簡略化すると共に、集光効率のよい凹部形状を形状ばらつきなく形成する。【解決手段】１層目の転送電極４が行方向に連結した複数のＴ字型に形成され、２層目の転送電極５が行方向に連結した複数の逆Ｔ字型に形成されており、１層目の転送電極４と２層目の転送電極５が行方向に重なって、行間に突出した１層目の転送電極４の端部と、行間に突出した２層目の転送電極５の端部とが重なって配置されている。この２層目の転送電極５が１層目の転送電極４に重なってない２層目の転送電極５上に、２層目の転送電極５よりも小さい領域（狭い幅）に柱状で島状のダミー構造部６（ダミー膜）が配置されている。【選択図】図１
2010114227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に設けられ、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が設けられ、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が配設された固体撮像素子において、
該転送電極として、端部が絶縁膜を介して重なるように１層目の転送電極と２層目の転送電極とが交互に配置され、該２層目の転送電極が該１層目の転送電極と重なっていない部分の該２層目の転送電極上にダミー膜が配設されている固体撮像素子。
【請求項２】
前記１層目の転送電極が行方向に連結した複数のＴ字型に形成され、前記２層目の転送電極が行方向に連結した複数の逆Ｔ字型に形成されており、該１層目の転送電極と該２層目の転送電極が行方向に重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と、該行間に突出した該２層目の転送電極の端部とが重なっている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記ダミー膜は、前記２層目の転送電極の前記行方向の幅よりも小さくする構成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記ダミー膜は、その材質が酸化膜、窒化膜またはポリシリコン膜で形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記ダミー膜は、その高さが、前記１層目の転送電極と前記２層目の転送電極が重なっている部分の高さと同じになる膜厚に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記ダミー膜を含む全面に酸化膜が形成されて、前記受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に形成され、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が形成され、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が形成された固体撮像素子の製造方法において、
該垂直電荷転送部路上に絶縁膜を介して、行方向に連結した複数のＴ字型の１層目の転送電極を形成する１層目転送電極形成工程と、
該１層目の転送電極と行方向に沿って重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と２層目の転送電極の端部とが重なるように、行方向に連結した複数の逆Ｔ字型の該２層目の転送電極を形成する２層目転送電極形成工程と、
該２層目転送電極が該１層目の転送電極と重なっていない部分の２層目の転送電極上にダミー膜を形成するダミー膜形成工程と、
該ダミー膜を含む全面に酸化膜を形成して、該受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成する凹形状形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に形成され、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が形成され、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が形成された固体撮像素子の製造方法において、
該垂直電荷転送部路上に絶縁膜を介して、行方向に連結した複数のＴ字型の１層目の転送電極を形成する１層目転送電極形成工程と、
該１層目の転送電極を含む全面に、２層目転送電極材料を成膜し、その上にダミー膜材料を成膜する２層目転送電極材料・ダミー膜材料成膜工程と、
２層目の転送電極が該１層目の転送電極と重ならない部分の２層目の転送電極上にダミー膜を形成するダミー膜形成工程と、
該１層目の転送電極と行方向に沿って重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と該２層目の転送電極の端部とが重なるように、行方向に連結した複数の逆Ｔ字型の該２層目の転送電極を形成する２層目転送電極形成工程と、
該ダミー膜を含む全面に酸化膜を形成して、該受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成する凹形状形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記１層目転送電極形成工程の前工程として、
一導電型半導体基板または一導電型半導体層に他導電型不純物をイオン注入して他導電型半導体領域を形成する第１イオン注入工程と、
該他導電型半導体領域に一導電型不純物をイオン注入して、前記受光部およびこれに隣接する前記垂直電荷転送部路を形成する第２イオン注入工程とを有する請求項７または８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＣＤ型固体撮像素子では、受光面にマトリクス状に配置された複数の受光部からなる複数の光電変換素子と、この光電変換素子の少なくとも一方側に配置された垂直ＣＣＤとを有し、この垂直ＣＣＤに駆動パルスを印加して信号電荷を垂直方向に電荷転送するための転送電極が配置されている。さらに、行方向に隣り合う受光部間上の転送電極に電極材を配線として使用している。この上部に、層間絶縁膜、遮光用の遮蔽膜さらに層間絶縁膜がこの順に配置され、その層間絶縁膜の表面は、受光部の上方で凹形状を有している。この凹形状部が、平面視でＸ方向、Ｙ方向において、縦断面でその表面が同一角度に傾斜することにより、安定したレンズ効果を得て集光率が高くなり、受光部での受光感度が高い固体撮像素子を得ることが可能となっている。
【０００３】
なお、列方向の各受光部に隣接する垂直方向の垂直ＣＣＤに１層目の転送電極と２層目の転送電極との一部を重ねて形成すると、この部分の高さが、重なりの無い２層目転送電極の単層構造部の高さと異なる。また、横方向に隣合う転送電極への配線は、１層目、２層目の転送電極が重なる配線構造となる。このため、受光部上部に配置された層間絶縁膜の凹形状の表面傾斜が、Ｘ方向とＹ方向で角度が異なり、安定したレンズ効果を得ることができず、画素部への入射光の集光効率が低下する。このため、高画素化で各受光部を縮小する場合、更に受光感度の低下をまねくことになる。
【０００４】
この画素部への入射光の集光効率を向上させる方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
図１０は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の撮像領域の要部およびその電極パターンを示す平面図である。これは、受光部で受光した信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ上の転送電極パターンを示している。
【０００６】
図１０に示すように、従来の固体撮像素子１００において、垂直転送レジスタ１０１の電荷転送路に沿う垂直方向部分は、転送電極１０２と、読み出し電極を兼ねた転送電極１０３とが互いに近接して交互に配置されている。多結晶シリコン層からなる転送電極１０２と、読み出し電極を兼ねた転送電極１０３とが、電荷転送方向、即ち、垂直方向に交互に繰り返えすように掛け渡されて配列されている。
【０００７】
転送電極１０２は、垂直転送レジスタ１０１内で、電荷転送路に沿って隣接する読み出し電極を兼ねた転送電極１０３と近接するように設けられた縁部１０２ａと、受光部１０４を避けるように設けられた縁部１０２ｂと、これらの縁部１０２ａ、１０２ｂと反対側に設けられた縁部１０２ｃとを有するように形成されている。即ち、転送電極１０２は、垂直方向に隣り合う受光部１０４（画素）間に延長して設けられ、各垂直転送レジスタ１０１内に配置された各ライン（行）毎の各転送電極１０２同士が一体的に連結されるように、櫛歯状に形成されている。
【０００８】
一方、読み出し電極を兼ねた転送電極１０３は、左右に隣接する各受光部１０４間の垂直転送レジスタ１０１上に配置するように形成されており、電荷転送方向に沿って隣接する転送電極１０２と近接するように設けられた一方端の縁部１０３ａと他方端の縁部１０３ｂを有するように形成されている。縁部１０３ａは、転送電極１０２の縁部１０２ａと対向して近接するように形成されており、縁部１０３ｂは、転送電極１０２の縁部１０２ｃと対向して近接するように形成されている。縁部１０３ａと縁部１０２ａ、縁部１０３ｂと縁部１０２ｃとの間は、互いに所定の間隔を有するように形成されている。即ち、読み出し電極を兼ねた転送電極１０３は、図１１（ｃ）のＹ２方向断面図に示すように、いずれの電極に連結されることなく分離された状態で形成されており、いわゆる浮島状の電極として形成されている。
【０００９】
垂直転送レジスタ１０１内の転送電極１０２には、転送電極１０３に対向するように延長部が形成されている。この延長部の水平方向の幅Ｗ１は、対向する転送電極１０３の水平方向の幅Ｗ２と同じ幅になるように形成されている。同一の垂直転送レジスタ１０１上に存在する転送電極１０２、１０３の水平方向の幅Ｗ１，Ｗ２は、同じ幅になるように形成されている。このように、同一の垂直転送レジスタ１０１上に配置された転送電極１０２，１０３の水平方向の幅をそろえたことにより、垂直転送レジスタ１０１内の信号電荷の電荷転送をより効率よく行うことができる。
【００１０】
また、同一の垂直転送レジスタ１０１上における転送電極１０３の形状は、他の転送電極１０３の形状と同じ形状となるように形成されている。このように、垂直転送レジスタ１０１上の転送電極１０２，１０３の形状をそろえることにより、垂直転送レジスタ１０１内の信号電荷の電荷転送をより効率よく行うことができる。
【００１１】
垂直方向に隣り合う受光部１０４間に設けられた転送電極１０２上には、その水平方向に渡って、抵抗の小さい材質で作られた、例えば、多結晶シリコンからなるシャント配線１０５が形成されている。このシャント配線１０５は、その一部が垂直方向に延長され、読み出し電極を兼ねた各転送電極１０３上に延びるように延長部１０５ａが形成されている。その延長部１０５ａにはコンタクト部１０６が形成されている。このコンタクト部１０６において、シャント配線１０５が、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して、転送電極１０３に接続されている。
【００１２】
また、シャント配線１０５の垂直方向の幅Ｗ３は、転送電極１０２の垂直方向の幅Ｗ１よりも狭くなるように形成されている。また、転送電極１０３上に延びるシャント配線１０５の延長部１０５ａは、その水平方向の幅Ｗ３が転送電極１０３の水平方向の幅Ｗ２よりも狭くなるように形成される。
【００１３】
受光部１０４に蓄積された信号電荷が垂直転送レジスタ１０１に読み出されると、垂直転送レジスタ１０１に読み出された信号電荷は、転送電極１０２、１０３に印加される４相の駆動パルスφ１〜φ４によって垂直転送レジスタ１０１内を電荷転送される。
【００１４】
このように、上記特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子１００は、図１１（ａ）のＸ方向断面図に示すように、１層目の転送電極１０３上に酸化膜を配置し、さらにコンタクト部１０６を形成し、２層目のポリシリコン膜のシャント配線１０５としてシャント配線材を形成し、これらを１層目の転送電極１０３上に配置している。この積層形状とすることにより、上部に配置された層間絶縁膜１０７の凹形状部１０７ａが、図１１（ａ）の画素部のＸ方向断面および図１１（ｂ）の画素部のＹ１方向断面図に示すように、平面視でＸ、Ｙ１方向共に同じ表面傾斜角度となる形状になっている。これによって、安定したレンズ効果を得て集光率が高くなり、各受光部での受光感度が高い固体撮像素子１００を得ることができる。
【００１５】
次に、特許文献２では、プラズマＣＶＤ法を使用し、平面視で転送電極上から受光部上側に向かって断面構造が順次低くなる凹状（または、受光部上から転送電極上側に向かって順次高くなる山状）の酸化膜を形成し、その酸化膜に溝を形成後、溝部を含む領域に遮光用の遮蔽膜を配置している。この遮蔽膜によって各受光部に対して導波管が形成されて、凹状部の底にある受光部に入射光を導くことにより、各受光部に対して集光効率を向上させている。
【特許文献１】特開２００６−１４０４１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１５４８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子１００では、コンタクト部１０６を画素数分均等に形成しなければならず、製造工程が複雑になることと、コンタクト抵抗もばらつき、しかも抵抗の高いコンタクト部１０６を介してシャント配線１０５から１層目の転送電極１０３に駆動信号を伝達するため、駆動信号の電圧降下と共に、コンタクト部１０６の形成ずれによる形成ばらつきが発生する。これによって、画素部の受光感度特性のばらつきも発生する。
【００１７】
上記特許文献２に開示されている従来の固体撮像素子では、受光部上から転送電極上側に向かって順次高くなる山状の酸化膜を形成しているため、レンズ／基板間距離が遠くなり、入射光のケラレにより、集光効率の低下が起こる。また、このように、基板上の積層膜の高さ方向が高くなるため、受光部の縮小が困難となる他、製造工程も複雑なものとなっている。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、従来のようなコンタクト部を形成しないことにより、製造工程が簡略化すると共に、形状ばらつきなく集光効率のよい凹部形状を形成することができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に設けられ、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が設けられ、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が配設された固体撮像素子において、該転送電極として、端部が絶縁膜を介して重なるように１層目の転送電極と２層目の転送電極とが交互に配置され、該２層目の転送電極が該１層目の転送電極と重なっていない部分の該２層目の転送電極上にダミー膜が配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記１層目の転送電極が行方向に連結した複数のＴ字型に形成され、前記２層目の転送電極が行方向に連結した複数の逆Ｔ字型に形成されており、該１層目の転送電極と該２層目の転送電極が行方向に重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と、該行間に突出した該２層目の転送電極の端部とが重なっている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるダミー膜は、前記２層目の転送電極の前記行方向の幅よりも小さくする構成されている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるダミー膜は、その材質が酸化膜、窒化膜またはポリシリコン膜で形成されている。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるダミー膜は、その高さが、前記１層目の転送電極と前記２層目の転送電極が重なっている部分の高さと同じになる膜厚に形成されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるダミー膜を含む全面に酸化膜が形成されて、前記受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成されている。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に形成され、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が形成され、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が形成された固体撮像素子の製造方法において、該垂直電荷転送部路上に絶縁膜を介して、行方向に連結した複数のＴ字型の１層目の転送電極を形成する１層目転送電極形成工程と、該１層目の転送電極と行方向に沿って重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と２層目の転送電極の端部とが重なるように、行方向に連結した複数の逆Ｔ字型の該２層目の転送電極を形成する２層目転送電極形成工程と、該２層目転送電極が該１層目の転送電極と重なっていない部分の２層目の転送電極上にダミー膜を形成するダミー膜形成工程と、該ダミー膜を含む全面に酸化膜を形成して、該受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成する凹形状形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部が二次元状に形成され、該複数の受光部のうちの列方向の複数の受光部の少なくとも一方側に垂直電荷転送路が形成され、該垂直電荷転送路上に駆動パルスを印加するための転送電極が形成された固体撮像素子の製造方法において、該垂直電荷転送部路上に絶縁膜を介して、行方向に連結した複数のＴ字型の１層目の転送電極を形成する１層目転送電極形成工程と、該１層目の転送電極を含む全面に、２層目転送電極材料を成膜し、その上にダミー膜材料を成膜する２層目転送電極材料・ダミー膜材料成膜工程と、２層目の転送電極が該１層目の転送電極と重ならない部分の２層目の転送電極上にダミー膜を形成するダミー膜形成工程と、該１層目の転送電極と行方向に沿って重なって、行間に突出した該１層目の転送電極の端部と該２層目の転送電極の端部とが重なるように、行方向に連結した複数の逆Ｔ字型の該２層目の転送電極を形成する２層目転送電極形成工程と、該ダミー膜を含む全面に酸化膜を形成して、該受光部の周囲の平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向に対してその断面構造が均等の酸化膜表面傾斜を持つ凹形状に形成する凹形状形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における１層目転送電極形成工程の前工程として、一導電型半導体基板または一導電型半導体層に他導電型不純物をイオン注入して他導電型半導体領域を形成する第１イオン注入工程と、該他導電型半導体領域に一導電型不純物をイオン注入して、前記受光部およびこれに隣接する前記垂直電荷転送部路を形成する第２イオン注入工程とを有する。
【００２８】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明においては、端部が絶縁膜を介して重なるように１層目の転送電極と２層目の転送電極とが交互に配置され、２層目の転送電極が１層目の転送電極と重なっていない部分の２層目の転送電極上にダミー膜が配設されている。このように、ダミー膜を設けることにより受光部の周囲の基板上の高さを同一にして均一なレンズ効果を得ることが可能となる。１層目の転送電極と２層目の転送電極とが重なっているため、転送電極の作成が容易であると共に、電荷転送劣化が抑制可能となる。
【００３１】
また、１層目の転送電極が行方向に連結したＴ字型に形成され、２層目の転送電極が行方向に連結した逆Ｔ字型に形成されて、１層目の転送電極と２層目の転送電極が行方向に重なって、行間に突出した１層目の転送電極の端部と、行間に突出した２層目の転送電極の端部とが重なっている。これによって、１層目の転送電極と２層目の転送電極にそれぞれ駆動パルスを供給すればよく、従来のように、島状の１層目の転送電極にシャント配線からコンタクト部を介して駆動パルスを供給する必要がなくなり、従来のようなコンタクト部を不要とすることが可能となる。したがって、画素部毎のコンタクト部の形成ずれによる形成ばらつきがなく、画素部の受光感度特性のばらつきも発生しない。よって、製造工程が簡略化すると共に、集光効率のよい凹部形状を形状ばらつきなく形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
以上により、本発明によれば、１層目の転送電極が行方向に連結した複数のＴ字型に形成され、２層目の転送電極が行方向に連結した複数の逆Ｔ字型に形成されており、１層目の転送電極と２層目の転送電極が行方向に重なって、行間に突出した１層目の転送電極の端部と、行間に突出した２層目の転送電極の端部とが重なって配置されている。この２層目の転送電極が１層目の転送電極に重なってない２層目の転送電極上に、２層目の転送電極よりも小さい領域（狭い幅）に柱状で島状のダミー膜が配置されている。このため、従来のようなコンタクト部を形成しないことにより、製造工程が簡略化すると共に、形状ばらつきなく集光効率のよい凹部形状を形成することができる。また、本発明の製造方法による構造を有する固体撮像素子では、転送電極上の酸化膜のメルト角がＸ方向およびＹ方向で同等の表面傾斜となって、集光効率が高く、受光感度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１、この固体撮像素子の実施形態１を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体撮像素子の撮像領域の要部およびその電極パターンを示す平面図である。図２（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、図２（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、図２（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【００３５】
図１および図２（ａ）〜図２（ｃ）において、本実施形態１の固体撮像素子１は、半導体基板または半導体層上に、被写体からの画像光を光電変換する複数の受光部（開口部２）が二次元状に設けられ、複数の受光部（開口部２）の一方側（左側）に垂直電荷転送路３としての垂直ＣＣＤ３が設けられ、この垂直電荷転送路３としての垂直ＣＣＤ３上に駆動パルスを印加するための１層目の転送電極４と２層目の転送電極５とが交互に繰り返し配設されている。この場合、１層目の転送電極４が行方向に連結した複数のＴ字型に形成され、２層目の転送電極５が行方向に連結した複数の逆Ｔ字型に形成されており、１層目の転送電極４と２層目の転送電極５が行方向に上下に重なって、行間に突出した１層目の転送電極４の端部と、行間に突出した２層目の転送電極５の端部とが重なって配置されている。２層目の転送電極５の端部が絶縁膜を介して１層目の転送電極４の端部上に重なっている。
【００３６】
２層目の転送電極５が１層目の転送電極４に重なってない２層目の転送電極５上に、２層目の転送電極５よりも小さい領域（狭い幅）に柱状で島状のダミー構造部６（ダミー膜）が配置されている。
【００３７】
このダミー構造部６（ダミー膜）は、酸化膜または窒化膜、ポリシリコン膜などにより形成され、受光部（開口部２）の周囲の高さを揃えるための凸部として形成されている。このダミー構造部６の形成後に、一般的な方法を用いて、基板全面に層間絶縁膜となる酸化膜、およびパターニングされた遮蔽膜（遮光膜）が配置される。さらに、その上に層間絶縁膜７が配置されてメルト処理が行われ、各画素部の断面構造において、平面視Ｘ方向およびＹ１方向で同じ表面角度となる凹形状部７ａが形成される。本実施形態１の固体撮像素子１では、転送電極５上の層間酸化膜７の表面のメルト角およびその高さが、平面視Ｘ方向およびＹ１方向で同等となり、集光効率が高く、しかも受光感度の高い固体撮像素子１を得ることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態１の固体撮像素子１では、従来のようなコンタクト部を形成しないため、コンタクト部を画素数分均等に形成する必要がないことから、製造工程を簡略化すると共に、形状ばらつきなく集光効率のよい凹形状部７ａを形成することができて、コンタクト部の形成ばらつき（コンタクト部の形成ずれ）による画素部の受光感度特性のばらつきも発生しない。
【００３９】
以下、従来のようなコンタクト部を形成しない本実施形態１の固体撮像素子１の製造方法について説明する。
【００４０】
図３〜図８は、図１の固体撮像素子１の製造方法における各工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【００４１】
まず、図３（ａ）〜図３（ｃ）のイオン注入工程に示すように、Ｎ型半導体基板であるシリコン基板１０上に、イオン注入による表面荒れを防ぐための犠牲酸化膜としての熱酸化膜１１を１００オングストローム〜１０００オングストローム程度の膜厚に形成し、その上からＰ型不純物のイオン注入（一般的にはイオン種にはボロンを使用）を行って、Ｐウェル部１２を形成する。
【００４２】
この後、Ｎ型不純物のイオン注入（一般的にはイオン種にはリンを使用）を行って、垂直電荷転送路としてのＮ型拡散層の垂直ＣＣＤ３およびその横にＮ型拡散層の受光部１４をそれぞれ交互に形成する。なお、この場合、これらの垂直ＣＣＤ３および受光部１４の表面部には砒素がイオン注入されている。
【００４３】
次に、図４（ａ）〜図４（ｃ）の１層目転送電極形成工程に示すように、熱酸化膜１１を剥離した後に、基板上に、ＳｉＮ膜を含むＯＮＯ膜などからなるゲート絶縁膜１５を形成する。その上に１層目の転送電極４の材料膜を成膜する。この場合、１層目の転送電極４の材料膜としてポリシリコン膜を使用する。１層目の転送電極４の材料膜を、列方向の垂直電荷転送路に直交し行方向に連結するＴ字状の所定形状にパターニングして１層目の転送電極４を形成する。これに対して、熱酸化処理を行う。
【００４４】
続いて、図５（ａ）〜図５（ｃ）のポリシリコン膜・酸化膜成膜工程に示すように、基板上に、ゲート絶縁膜１７となるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、酸化膜を配置する。その後、２層目の転送電極５となる材料膜のポリシリコン膜５ａを配置する。このポリシリコン膜５ａは、Ｎ型不純物を、１Ｅ２０〜１Ｅ２１（ａｔｍｓ／ｃｍ−３）含んでいるものを使用する。このＮ型不純物としては、一般的に、燐（Ｐ）であるが、ポリシリコン堆積中ガス添加法や、ポリシリコン膜５ａの配置後のイオン注入と熱拡散による方法を使用すればよい。
【００４５】
さらに、このポリシリコン膜５ａ上に、ダミー構造部６（ダミー膜）となる酸化膜または窒化膜６ａ（シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜）を配置する。この酸化膜または窒化膜６ａの膜厚は、単層で形成される２層目の転送電極５の部分上の酸化膜または窒化膜６ａの高さが、１層目の転送電極４および２層目の転送電極５が重なり合う部分の２層目の転送電極５の上面高さと等しくなる膜厚に調整する。さらに、２層目の転送電極５を形成するために、単層で形成される部分上にフォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストマスク１６を残す。
【００４６】
さらに、図６（ａ）〜図６（ｃ）のダミー構造部形成工程に示すように、所定形状にパターニングされたフォトレジストマスク１６をマスクとして、ドライエッチ法による酸化膜または窒化膜除去を行って、島状のダミー構造部６（ダミー膜）として、フォトレジストマスク１６下の酸化膜または窒化膜６ａを残す。このときのエッチング方法は、ウエット法を用いてもよい。
【００４７】
その後、図７（ａ）〜図７（ｃ）の２層目転送電極形成工程に示すように、ポリシリコン膜５ａ上にフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜を所定のパターンに形成して２層目の転送電極５を形成する。ダミー構造部６の酸化膜または窒化膜６ａは、２層目の転送電極５の幅よりも小さく形成する。
【００４８】
さらに、図８（ａ）〜図８（ｃ）の酸化膜凹形状形成工程に示すように、このダミー構造部６を含む基板全面に不図示の絶縁膜を配置し、その後、垂直ＣＣＤ３の上方を遮光するための不図示の遮蔽膜（遮光膜）を成膜し、受光部１４上を開口した遮蔽膜上に酸化膜７を形成してリフロー処理を行うことにより、受光部１４に対してＸ方向およびＹ１方向に均等の表面傾斜を持つ凹形状７ａを形成することができる。
【００４９】
ここでは、特に、絶縁膜および遮蔽膜を図示していないが、受光部１４の周囲が同一高さになるように、絶縁膜および遮蔽膜を受光部１４の周囲に設ければよい。このリフロー処理を行う酸化膜７は、ボロンおよびリンを添加した酸化膜を使用してリフロー特性を上げることができる。
【００５０】
この後、図示しないが、酸化膜７上に、図２（ａ）および図２（ｂ）に点線で示すようなインナーレンズを形成したり、これに代えて屈折率の高い透明膜を形成したりしてレンズ効果を持たせたることができる。さらに、必要に応じて、その上に平坦化膜を形成した後に、カラーフィルタおよびその上にオンチップマイクロレンズなどを形成することができる。
【００５１】
以上により、本実施形態１によれば、１層目の転送電極４が行方向に連結したＴ字型に形成され、２層目の転送電極５が行方向に連結した逆Ｔ字型に形成されており、１層目の転送電極４と２層目の転送電極５が行方向に重なって、行間に突出した１層目の転送電極４の端部と、行間に突出した２層目の転送電極５の端部とが重なって配置されている。このため、特許文献１のようなコンタクト部を形成する必要がなく、したがって、コンタクト抵抗のばらつきもなく、製造工程が簡略化すると共に、特許文献２に比べて基板高さが低いことからも、集光効率のよい凹部形状を形状ばらつきなく形成することができる。この場合、２層目の転送電極５が１層目の転送電極４に重なってない２層目の転送電極５上に、２層目の転送電極５よりも小さい領域（狭い幅）に柱状で島状のダミー構造部６（ダミー膜）が配置されているため、凹形状部７ａにおいて、転送電極５上の層間酸化膜のメルト角がＸ方向およびＹ１方向で同等となることからも、集光効率が高く、受光感度の高い固体撮像素子１を得ることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態１の場合の他に、ポリシリコン膜を配置し、このポリシリコン膜から２層目の転送電極５を形成し、その上に絶縁膜を配置した後に、絶縁膜上にポリシリコン膜を配置し、この絶縁膜上のポリシリコン膜を用いて所定形状のダミー構造部６を形成するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施形態１の固体撮像素子１では、複数の受光部はマトリクス状に行列方向に配列して撮像部を形成するようにしたが、これに限らず、複数の受光部はライン毎に千鳥状に配置してもよい。垂直電荷転送方向も同一方向に電荷転送するように構成したが、互いに逆方向であってもよい。
【００５４】
なお、本実施形態１の固体撮像素子１の製造方法では、垂直電荷転送部路である垂直ＣＣＤ３上に絶縁膜を介して、行方向に連結したＴ字型の１層目の転送電極４を形成する１層目転送電極形成工程と、１層目の転送電極４を含む全面に、２層目転送電極材料であるポリシリコン膜５ａを成膜し、その上にダミー膜材料である酸化膜または窒化膜６ａを成膜する２層目転送電極材料・ダミー膜材料成膜工程と、２層目転送電極５が１層目の転送電極４と重ならない部分の２層目の転送電極５上にダミー膜６を形成するダミー膜形成工程と、１層目の転送電極４と行方向に沿って重なって、行間に突出した１層目の転送電極４の端部と２層目の転送電極５の端部とが重なるように、行方向に連結した逆Ｔ字型の２層目の転送電極５を形成する２層目転送電極形成工程と、ダミー膜６を含む全面に酸化膜７を形成して、受光部１４に対して平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向にその断面構造が均等の表面傾斜を持つ凹形状７ａに形成する凹形状形成工程とを有するように構成したが、これに限らず、本実施形態１の他の事例の固体撮像素子１の製造方法として、垂直電荷転送部路である垂直ＣＣＤ３上に絶縁膜を介して、行方向に連結したＴ字型の１層目の転送電極４を形成する１層目転送電極形成工程と、１層目の転送電極４と行方向に沿って重なって、行間に突出した１層目の転送電極４の端部と２層目の転送電極５の端部とが重なるように、行方向に連結した逆Ｔ字型の２層目の転送電極５を形成する２層目転送電極形成工程と、２層目の転送電極５が１層目の転送電極４と重なっていない部分の２層目の転送電極５上にダミー膜６を形成するダミー膜形成工程と、ダミー膜６を含む全面に酸化膜７を形成して、受光部１４に対して平面視Ｘ方向およびこれに直交するＹ方向にその断面構造が均等の表面傾斜を持つ凹形状７ａに形成する凹形状形成工程とを有するように構成することもできる。
【００５５】
また、本実施形態１の固体撮像素子１の製造方法では、１層目転送電極形成工程の前工程として、Ｎ型半導体基板１０またはＮ型半導体層にＰ型不純物をイオン注入してＰ型半導体領域としてのＰウェル１２を形成する第１イオン注入工程と、Ｎ型とＰ型は逆であってもよく、要するに、一導電型半導体基板または一導電型半導体層に他導電型不純物をイオン注入して他導電型半導体領域を形成する第１イオン注入工程と、他導電型半導体領域に一導電型不純物をイオン注入して、受光部１４およびこれに隣接する垂直電荷転送部路としての垂直ＣＣＤ３を形成する第２イオン注入工程とを有するように構成することができる。
【００５６】
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子１を含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００５７】
図９において、本実施形態２の電子情報機器９０は、上記実施形態１の固体撮像素子１からの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号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可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力手段９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力手段９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００５８】
この電子情報機器９０としては、前述したように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、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００５９】
したがって、本実施形態２によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力装置９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態１では、端部が絶縁膜を介して重なるように１層目の転送電極４と２層目の転送電極５とが交互に配置され、２層目の転送電極５が１層目の転送電極４と重なっていない中央部分の２層目の転送電極５上にダミー膜６が配設されていることにより、従来のようなコンタクト部を形成する必要がなくなり、製造工程が簡略化すると共に、集光効率のよい凹部形状を形状ばらつきなく形成することができる本発明の目的を達成することができる。
【００６１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１，２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１，２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１，２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、特許出願および文献は、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。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、従来のようなコンタクト部を形成しないことにより、製造工程が簡略化すると共に、集光効率のよい凹部形状を形状ばらつきなく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像素子の撮像領域の要部およびその電極パターンを示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図３】図１の固体撮像素子１の製造方法におけるイオン注入工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図４】図１の固体撮像素子１の製造方法における１層目転送電極形成工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図５】図１の固体撮像素子１の製造方法におけるポリシリコン膜・酸化膜成膜工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図６】図１の固体撮像素子１の製造方法におけるダミー構造部形成工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図７】図１の固体撮像素子１の製造方法における２層目転送電極形成工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図８】図１の固体撮像素子１の製造方法における酸化膜凹形状形成工程を説明するための要部縦断面図であって、（ａ）は、図１のＸ方向縦断面図、（ｂ）は、図１のＹ１方向縦断面図、（ｃ）は、図１のＹ２方向縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子を含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図１０】特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の撮像領域の要部およびその電極パターンを示す平面図である。
【図１１】（ａ）は図１０のＸ方向断面図、（ｂ）は図１０のＹ１方向断面図、（ｃ）は図１０のＹ２方向断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  固体撮像素子
２  開口部
３  垂直ＣＣＤ
４  １層目の転送電極
５  ２層目の転送電極
５ａ  ポリシリコン膜
６  ダミー構造部（ダミー膜）
６ａ  酸化膜または窒化膜
７  層間酸化膜
７ａ  凹形状部
１０  シリコン基板
１１  熱酸化膜
１２  Ｐウェル部
１４  受光部
１５  第１ゲート絶縁膜
１６  フォトレジストマスク
１７  第２ゲート絶縁膜
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力手段
【図１】
2010114227.tif 000003
【図２】
2010114227.tif 000004
【図３】
2010114227.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010114227.tif 000009
【図８】
2010114227.tif 000010
【図９】
2010114227.tif 000011
【図１０】
2010114227.tif 000012
【図１１】
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