【手続補正書】
【提出日】平成16年4月28日(2004.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    固体撮像素子及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  青色可視光の波長以下の波長を有する光の透過を増大させる膜が感光部上に設けられていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】  前記光に対する反射防止膜が前記膜であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】  前記光を透過させるパッシベーション膜が前記膜であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】  前記光に対する反射防止膜と前記光を透過させるパッシベーション膜とが前記膜であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項５】  半導体基板に感光部を形成する工程と、
青色可視光の波長以下の波長を有する光に対する反射防止膜を前記感光部上に形成する工程と、
前記反射防止膜を含む前記半導体基板上に、前記光を透過させるパッシベーション膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、感光部に光を入射させて撮像を行う固体撮像素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子の感度を高めるために、半導体基板がＮ型の場合には感光部の表面からオーバフローバリアまでの深さを深くしたり、半導体基板がＰ型の場合には半導体基板の不純物濃度を低くして感光部からの空乏層を伸ばし易くしたりする構造が従来から知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの構造は、赤色可視光から近赤外光までの感度を高めることができても、青色可視光から近紫外光までの感度は殆ど高めることができず、可視光のカラーカメラ等に用いられる固体撮像素子の感度を高める構造としては適当ではなかった。
【０００４】
従って、本願の発明は、青色可視光から近紫外光までの感度が高くて、上述の従来から知られている構造と組み合わせれば、近紫外光から近赤外光までの全体の感度を高めることが可能な固体撮像素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る固体撮像素子では、青色可視光の波長以下の波長を有する光の透過を増大させる膜が感光部上に設けられているので、感光部への青色可視光や近紫外光の入射量が多い。
【０００６】
請求項２に係る固体撮像素子では、青色可視光の波長以下の波長を有する光の透過を増大させる膜が反射防止膜であるので、多層構造等の反射防止膜を用いることによって、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量を多くすることができる。
【０００７】
請求項３に係る固体撮像素子では、青色可視光の波長以下の波長を有する光の透過を増大させる膜がパッシベーション膜であり、パッシベーション膜は元々感光部上に設けられている膜であるので、製造工程が増加していないにも拘らず、感光部への青色可視光や近紫外光の入射量が多い。
【０００８】
請求項４に係る固体撮像素子では、青色可視光の波長以下の波長を有する光の透過を増大させる膜が反射防止膜とパッシベーション膜との両方であるので、製造工程の増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量を更に多くすることができる。
【０００９】
請求項５に係る固体撮像素子の製造方法では、青色可視光の波長以下の波長を有する光に対する反射防止膜を感光部上に形成し、反射防止膜を含む半導体基板上に、前記光を透過させるパッシベーション膜を形成するので、製造工程の増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量が多い固体撮像素子を製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、Ｎ型の半導体基板を用いるＣＣＤ固体撮像素子に適用した本願の発明の一実施形態を、図１〜３を参照しながら説明する。本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子を製造するためには、図１（ａ）に示す様に、Ｎ型のＳｉ基板１１の表面部にオーバフローバリアとしてのＰ-ウェル１２を形成した後、高抵抗で且つ厚さ３μｍ以上のＳｉエピタキシャル層１３をＳｉ基板１１上に形成する。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示す様に、ゲート酸化膜としてのＳｉＯ2膜１４をＳｉエピタキシャル層１３の表面に形成し、このＳｉＯ2膜１４上で多結晶Ｓｉ膜１５を転送電極等のパターンに加工する。そして、多結晶Ｓｉ膜１５をマスクにした不純物の導入で、感光部であるＮ+拡散層１６をＳｉエピタキシャル層１３に形成する。
【００１２】
次に、図１（ｃ）に示す様に、青色可視光の波長以下の波長を有する光の反射を低減させる反射防止膜１７をＮ+拡散層１６上に形成する。反射防止膜１７としては、例えば、ＳｉＯ2膜／ＳｉＮ膜／ＳｉＯ2膜である多層膜を用いることができるが、ＳｉＯ2膜及びＳｉＮ膜の他に多結晶Ｓｉ膜等を含んでいて光を多重干渉させるその他の多層膜を用いてもよい。
【００１３】
次に、図１（ｄ）に示す様に、パッシベーション膜としてのＳｉＮ膜１８をプラズマＣＶＤ法で全面に堆積させる。図２は、石英基板上に形成した厚さ２００ｎｍの膜に各種の波長の光を入射させた場合の透過率を示しており、ＳｉＮ膜１８はこの図２中の透過率Ａを有している。この透過率Ａから明らかな様に、波長Ｄのｉ線のみならず波長ＥのＫｒＦエキシマレーザ光に対しても、ＳｉＮ膜１８は高い透過率つまり低い吸収率を有している。
【００１４】
これに対して、パッシベーション膜として従来から用いられてきたＳｉＮ膜は透過率Ｃを有している。この透過率Ｃから明らかな様に、従来のＳｉＮ膜はｉ線に対しても低い透過率しか有しておらずＫｒＦエキシマレーザ光は全く透過させない。この様に、ＳｉＮ膜同士で透過率が異なるのは、ＳｉＮ膜中におけるＮの比率やＳｉＮ膜の密度等が異なるためであると考えられる。
【００１５】
なお、プラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＯＮ膜は透過率Ｂを有しており、このＳｉＯＮ膜でも従来のＳｉＮ膜よりは高い透過率を有しているので、このＳｉＯＮ膜をＳｉＮ膜１８の代わりに用いてもよい。その後、遮光膜としてのＡｌ膜１９等を形成して、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子を完成させる。
【００１６】
以上の様にして製造した本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子では、Ｓｉエピタキシャル層１３が高抵抗で且つ厚さ３μｍ以上であるので、Ｎ+拡散層１６からの空乏層が３μｍ以上に亘って延びて、赤色可視光から近赤外光までの感度が高い。
【００１７】
しかも、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子では、反射防止膜１７のために青色可視光の波長以下の波長を有する光の反射が少なく、ＳｉＮ膜１８のために青色可視光の波長以下の波長を有する光の吸収が少ない。このため、青色可視光から近紫外光までの感度も高い。
【００１８】
この結果、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子は図３に示す相対感度ａを有しており、この相対感度ａから明らかな様に、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子では近紫外光から近赤外光までの全体の感度が高い。従って、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子は、昼夜共用の監視カメラ等に応用することができる。
【００１９】
なお、図３において、相対感度ｂはＳｉＮ膜１８の代わりに従来のＳｉＮ膜が用いられている場合であり、相対感度ｃはＳｉＮ膜１８の代わりに従来のＳｉＮ膜が用いられ且つ反射防止膜１７が用いられていない場合であり、相対感度ｄはＳｉＮ膜１８の代わりに従来のＳｉＮ膜が用いられ、反射防止膜１７が用いられておらず、Ｎ+拡散層１６からの空乏層も３μｍ以上には延びていない場合である。
【００２０】
従って、以上の実施形態では反射防止膜１７とＳｉＮ膜１８との両方を用いているが、これらの一方のみを用いるだけでも、従来のＣＣＤ固体撮像素子よりは高い感度を有することができる。なお、以上の実施形態はＮ型の半導体基板を用いるＣＣＤ固体撮像素子に本願の発明を適用したものであるが、Ｐ型の半導体基板を用いるＣＣＤ固体撮像素子やＣＣＤ固体撮像素子以外の固体撮像素子にも本願の発明を適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る固体撮像素子では、感光部への青色可視光や近紫外光の入射量が多いので、青色可視光や近紫外光の感度が高い。
【００２２】
請求項２に係る固体撮像素子では、多層構造等の反射防止膜を用いることによって、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量を多くすることができるので、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の感度を高めることができる。
【００２３】
請求項３に係る固体撮像素子では、製造工程が増加していないにも拘らず、感光部への青色可視光や近紫外光の入射量が多いので、製造コストが増加していないにも拘らず、青色可視光や近紫外光の感度が高い。
【００２４】
請求項４に係る固体撮像素子では、製造工程の増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量を更に多くすることができるので、製造コストの増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の感度を更に高めることができる。
【００２５】
請求項５に係る固体撮像素子の製造方法では、製造工程の増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の入射量が多い固体撮像素子を製造することができるので、製造コストの増加を抑制しつつ、青色可視光から近紫外光までの広範囲の波長の光の感度が高い固体撮像素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本願の発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す側断面図である。
【図２】
一実施形態及び従来例で用いられているパッシベーション膜における波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図３】
一実施形態及び従来例を含む各種の固体撮像素子における波長と相対感度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１６…Ｎ+拡散層（感光部）、１７…反射防止膜、１８…ＳｉＮ膜（パッシベーション膜）