【手続補正書】
【提出日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】固体撮像素子の製造方法及びレンズの製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を情報電荷に変換する複数の画素領域が形成された半導体基板上に第１の透光性膜を所定の膜厚で積層する第１の工程と、前記第１の透光性膜を異方的にエッチングし、前記画素領域の位置に対応した所定の領域を薄くする第２の工程と、前記異方的なエッチング処理が施された前記第１の透光性膜を等方的にエッチングし、前記第１の透光性膜の膜厚を前記画素領域の上方にて前記画素領域の中心から前記画素領域の外部へ向かって連続的に厚くする第３の工程と、前記第１の透光性膜よりも屈折率の高い第２の透光性膜を、前記半導体基板上に残った前記第１の透光性膜の上に積層する第４の工程と、を有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
半導体基板の一主面に複数のチャネル領域を互いに一定の距離を隔てて平行に配列すると共に、前記複数のチャネル領域の間隙に複数の分離領域を形成する第１の工程と、前記半導体基板上に複数の転送電極を前記複数のチャネル領域と交差する方向に延在して形成すると共に、前記複数の転送電極の上に複数の電力供給線を前記分離領域を覆って形成する第２の工程と、透光性の絶縁膜を所定の膜厚で前記複数の転送電極上に積層する第３の工程と、前記複数の電力供給線を覆って前記複数のチャネル領域に沿って延在するマスクパターンを前記絶縁膜上に形成する第４の工程と、前記マスクパターンに沿って前記絶縁膜を異方的にエッチングし、前記絶縁膜の膜厚を前記複数のチャネル領域に沿って薄くする第５の工程と、前記異方的なエッチング処理が施された前記絶縁膜を等方的にエッチングし、前記絶縁膜の膜厚を前記チャネル領域上の前記分離領域側で前記分離領域へ向かって連続的に厚くする第６の工程と、前記絶縁膜よりも屈折率の高い透光性の保護膜を前記半導体基板上に残った前記絶縁膜上に積層する第７の工程と、を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法において、前記第６の工程は、前記絶縁膜の膜厚を前記分離領域上で前記チャネル領域へ向かって連続的に薄くすることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上に第１の透光性膜を所定の膜厚で積層する第１の工程と、前記第１の透光性膜を異方的にエッチングし、所定の領域を薄くする第２の工程と、前記異方的なエッチング処理が施された前記第１の透光性膜を等方的にエッチングし、前記第１の透光性膜の膜厚を前記所定の領域内から前記所定の領域外へ向かって連続的に厚くする第３の工程と、前記第１の透光性膜よりも屈折率の高い第２の透光性膜を、前記半導体基板上に残った前記第１の透光性膜の上に積層する第４の工程と、を有するレンズの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図１１は、撮像部１ｉの一部構成を示す平面図であり、図１２は、図１１のＸ−Ｘ断面図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
Ｎ型のシリコン基板２の一主面上に素子領域となるＰ型の拡散層３が形成される。このＰ型の拡散層３の表面領域に、Ｐ型の不純物が高濃度に注入された複数の分離領域４が互いに一定距離を隔てて平行に配置される。これらの分離領域４の間には、Ｎ型の拡散層が形成され、情報電荷の転送経路となる複数のチャネル領域５が形成される。複数のチャネル領域５の上には、薄い酸化シリコンからなるゲート絶縁膜６を介して、多結晶シリコンの複数の転送電極７が、複数のチャネル領域５と交差する方向に延在して互いに平行に配置される。これらの転送電極７には、例えば、３相のフレーム転送クロックφｆ1〜φｆ3が印加され、これらのクロックパルスによってチャネル領域５のポテンシャルの状態が制御される。複数の転送電極７の上には、ゲート絶縁膜６と同一材料の層間絶縁膜が形成され、この層間絶縁膜上で分離領域４を覆うように、例えば、アルミニウムからなる複数の電力供給線８が配置される。これら複数の電力供給線８は、分離領域４と転送電極７の交点で層間絶縁膜に所定の間隔で形成されるコンタクトホール１１を介して転送電極７に接続される。例えば、３相駆動の場合、転送電極７の２本おきにコンタクトホール１１が設けられ、各電力供給線８が転送電極に２本おきに接続される。これら複数の電力供給線８を覆うように更に層間絶縁膜９が形成され、更に、この層間絶縁膜９の上に窒化シリコンからなる表面保護膜１０が形成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上述の課題に鑑みて為されたものであり、その特徴とするところは、固体撮像素子の製造方法であって、入射光を情報電荷に変換する複数の画素領域が形成された半導体基板上に第１の透光性膜を所定の膜厚で積層する第１の工程と、前記第１の透光性膜を異方的にエッチングし、前記画素領域の位置に対応した所定の領域を薄くする第２の工程と、前記異方的なエッチング処理が施された前記第１の透光性膜を等方的にエッチングし、前記第１の透光性膜の膜厚を前記画素領域の上方にて前記画素領域の中心から前記画素領域の外部へ向かって連続的に厚くする第３の工程と、前記第１の透光性膜よりも屈折率の高い第２の透光性膜を、前記半導体基板上に残った前記第１の透光性膜の上に積層する第４の工程と、を有することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、半導体基板の一主面に複数のチャネル領域を互いに一定の距離を隔てて平行に配列すると共に、前記複数のチャネル領域の間隙に複数の分離領域を形成する第１の工程と、前記半導体基板上に複数の転送電極を前記複数のチャネル領域と交差する方向に延在して形成すると共に、前記複数の転送電極の上に複数の電力供給線を前記分離領域を覆って形成する第２の工程と、透光性の絶縁膜を所定の膜厚で前記複数の転送電極上に積層する第３の工程と、前記複数の電力供給線を覆って前記複数のチャネル領域に沿って延在するマスクパターンを前記絶縁膜上に形成する第４の工程と、前記マスクパターンに沿って前記絶縁膜を異方的にエッチングし、前記絶縁膜の膜厚を前記複数のチャネル領域に沿って薄くする第５の工程と、前記異方的なエッチング処理が施された前記絶縁膜を等方的にエッチングし、前記絶縁膜の膜厚を前記チャネル領域上の前記分離領域側で前記分離領域へ向かって連続的に厚くする第６の工程と、前記絶縁膜よりも屈折率の高い透光性の保護膜を前記半導体基板上に残った前記絶縁膜上に積層する第７の工程と、を有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の固体撮像素子の実施形態を示す構成であり、図１２と同一部分を示している。尚、この図において、Ｎ型シリコン基板２、Ｐ型拡散層３、分離領域４、チャネル領域５、ゲート絶縁膜６、転送電極７及び電力供給線８は、図１２に示すものと同一である。本願発明の特徴とするところは、複数の転送電極７の上に、電力供給線８を覆いつつチャネル領域５側から分離領域４の中心に向かって連続的に膜厚が厚くなる透光性の絶縁膜２２を形成すると共に、その絶縁膜２２上に絶縁膜２２よりも高い屈折率を有する透光性の保護膜２３を形成することにある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
絶縁膜２２は、光学的に透明性を有する絶縁材料からなり、屈折率が、例えば、１．４〜１．５程度の酸化シリコン及びＢＰＳＧ(Boron Phosphorous Silicate Glass)膜からなる。この絶縁膜２２は、転送電極７の上に形成され、複数の電力供給線８を形成するための第１層目の酸化シリコンと、第１層目上に電力供給線８が形成された後に、電力供給線８の上に積層される第２層目のＢＰＳＧ膜との少なくとも２層構造からなる。絶縁膜２２は、チャネル領域５上の分離領域４側で分離領域４へ向かって連続的に膜厚が厚くなる形状を有している。本実施形態の場合は、保護膜２３との界面が、分離領域４上の中心付近からチャネル領域５上の一部にかけてなだらかな曲面形状をなし、その曲面形状の一端からチャネル領域５上の中心に向かって平面形状をなしている。尚、分離領域４（電力供給線８）の幅が十分に広い場合、曲面形状が分離領域４上のみで形成され、チャネル領域５上では、平面形状だけが形成される構造となっても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
このように、透光性を有し、且つ、その膜厚がチャネル領域５側から分離領域４の中心に向かって連続的に厚くなる絶縁膜２２の上に絶縁膜２２よりも屈折率の高い透光性の保護膜２３を積層することで、絶縁膜２２が電力供給線８上でプリズムとして機能し、電力供給線８に入射される光をチャネル領域５へ導くことができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、絶縁膜２２について、保護膜２３との界面が分離領域４とチャネル領域５との境界付近で曲面形状をなしており、特に、絶縁膜２２及び保護膜２３の界面とＮ型シリコン基板２の表面とでなす角度が、電力供給線８の中心部に近づくほど大きくなるように設定されている。これにより、Ｎ型シリコン基板２の表面に対して垂直に入射される光は、電力供給線８の中心部分に近づくほど大きく屈折され、より多くの光を効率的にチャネル領域５内へ導くことができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２は、本実施形態を採用した場合の光線追跡のシミュレーション結果を示す図である。この図２によれば、電力供給線８上に入射される光が効率良くチャネル領域５側へ集光されるのを確認することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第７工程：図９
絶縁膜２２を形成したシリコン基板２上に、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコンを積層し、絶縁膜２２表面の全体を覆って保護膜２３を形成する。そして、保護膜２３の表面をエッチバック処理、又は、ＣＭＰ法（Chemical Mechanical Polish：化学的機械的研磨法）により平坦化する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【発明の効果】
本願発明によれば、透光性を有し、且つ、その膜厚がチャネル領域上の分離領域側で分離領域に向かって連続的に厚くなる絶縁膜の上に、絶縁膜よりも屈折率の高い透光性の保護膜を積層することで、絶縁膜が電力供給線上でプリズムとして機能し、電力供給線上に照射される光をチャネル領域へ導くことができる。これにより、半導体基板へ照射される光を効率的に光電変換することができ、受光感度を向上させることができる。