(57)【要約】【課題】入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子を得る。【解決手段】屈折率の高いシリコン界面での反射を低減するために、高屈折率（組成によるが一般的には約２．６５）のシリコンカーバイド膜８をシリコン基板のＰウェル層２の裏面上に絶縁膜７を介して形成し、その膜厚を多重干渉効果が最適にするため、シリコンカーバイド膜８の反射率が、入射光の特定波長の、膜厚に応じた周期の極小値となる膜厚にて形成する。シリコンカーバイド膜８の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さに形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配設された固体撮像素子であって、該複数の受光部のそれぞれの上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜が第１透明絶縁膜として形成されている固体撮像素子。
【請求項２】
前記シリコンカーバイド膜は、その反射率が、入射光の特定波長の、膜厚に応じた周期の極小値と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３】
前記シリコンカーバイド膜の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍまたは２００ｎｍ以下の厚さに形成されている請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記シリコンカーバイド膜と半導体基板との間に０を超え３０ｎｍ以下の膜厚で酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量が多い酸窒化シリコン膜が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】
前記シリコンカーバイド膜のＩＩＩ族の不純物はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度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６】
前記シリコンカーバイド膜のＶ族の窒素を除く該Ｖ族の不純物はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度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７】
前記シリコンカーバイド膜の不純物の窒素はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度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８】
前記シリコンカーバイド膜上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜が形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記シリコンカーバイド膜とその上の前記窒化シリコン膜または前記酸窒化シリコン膜の合計の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍまたは２００ｎｍ以下の厚さ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１０】
前記シリコンカーバイド膜が形成されるかまたは、該シリコンカーバイド膜およびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を合わせた膜が形成され、
その形成された膜上に酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコンの第２透明絶縁膜が形成され、
該第２透明絶縁膜上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第３透明絶縁膜が形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第２透明絶縁膜および前記第３透明絶縁膜は、半導体基板の応力を緩和して暗電流または白点欠陥を最適化する膜厚に形成されている請求項１０に記載の固体撮像素子
【請求項１２】
前記第２透明絶縁膜の膜厚は３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である請求項１１に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記第３透明絶縁膜の膜厚は３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１１に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記シリコンカーバイド膜上または、該シリコンカーバイド膜およびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜上、または、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第２透明絶縁膜上、または、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第３透明絶縁膜上、または該第２透明絶縁膜および該第３透明絶縁膜の間に、遮光用または混色低減用の金属層が形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
半導体基板の第１面側に前記受光部から信号電荷を読み出すための配線回路を有し、該半導体基板の第２面側から入射された光を光電変換する裏面照射型固体撮像素子である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
ＣＭＯＳ型固体撮像素子またはＣＣＤ型固体撮像素子である請求項１または１５に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
請求項１〜１６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複数の半導体素子で構成されたＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子および、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】
近年、高感度の固体撮像素子として、裏面照射型の固体撮像素子の開発が進められている。この裏面照射型の固体撮像素子は、シリコン基板の表面側に回路素子や配線回路などを形成し、シリコン基板の裏面側より光を入射させて撮像を行うよう構成したものである。
【０００３】
このような従来の固体撮像素子では、マイクロレンズから光電変換素子までの距離を近くでき、かつ、配線などの制約がなくなる。このため、光が光電変換領域により多く入射できるようになる。また、この従来の構成では、裏面側のマイクロレンズやカラーフィルタから光電変換領域まで膜構成を比較的自由に設計できるため、様々な裏面の膜構成の技術が公開されている。
【０００４】
特許文献１では、裏面側に負の固定電荷を有する膜を形成して暗電流を抑制する技術が公開されている。このとき、負の固定電荷を有する膜は屈折率が高いＨｆＯ２（屈折率２．０５）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１６）、ＴｉＯ２（屈折率２．２０）にするとシリコン界面での反射防止効果があることが示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、ｐ型アモルファスシリコンの化合物にｐ型不純物をドープすることにより暗電流を抑制する技術が公開されている。
【０００６】
図９は、特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【０００７】
図９に示すように、裏面照射型の固体撮像素子１００は、素子分離領域１０１で素子分離された状態で光電変換が行われる複数のフォトダイオード１０２および正電荷蓄積領域１０３がマトリクス状に形成された半導体層１０４と、少なくともフォトダイオード１０２および正電荷蓄積領域１０３が形成された領域の半導体層１０４上に形成された負の固定電荷を有する第１の膜１０５と、この負の固定電荷を有する第１の膜１０５上に形成された、負の固定電荷を有する第１の膜１０５とは異なる材料からなる、負の固定電荷を有する第２の膜１０６とを有している。
【０００８】
フォトダイオード部１０７に外周側に隣接して周辺回路部１０８が設けられ、第２の膜１０６上に絶縁膜１０９を介して遮光膜１１０が周辺回路部１０８の上方を覆うように形成されている。これらの絶縁膜１０９および遮光膜１１０上を平坦化する平坦化膜１１１が形成され、その上に、各フォトダイオード１０２にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ１１２およびその上の集光用のマイクロレンズ１１３がそれぞれ形成されている。
【０００９】
これらのマイクロレンズ１１３の反対面側には、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲート電極１１４が形成され、さらに下方に金属配線による配線層１１５が形成されている。ここでは、３層の配線層１１５を示している。ゲート電極１１４および各層の配線層１１５の間は層間絶縁層１１６によって絶縁されている。この絶縁層１１６は、図示しない支持基板によって支持されている。
【００１０】
このフォトダイオード１０２上の正電荷蓄積領域１０３上に設けられた第１の膜１０５およびこの上の第２の膜１０６によって、暗電流を抑制すると共に、負の固定電荷を有する膜１０５，１０６の特性の制約を緩和することができる。
【００１１】
図１０は、特許文献２に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００１２】
図１０に示すように、裏面照射型の固体撮像素子２００は、半導体基板２０１上に光電変換部２０２および信号走査回路部２０３を含む複数の画素２０４が配置される撮像領域を備えている。この撮像領域では、複数の光電変換部２０２が画素分離用のｐ型半導体層２０５によって画素分離されている。
【００１３】
信号走査回路部２０３の基板表面側には、信号走査回路形成面側の半導体基板２０１上に設けられる層間絶縁膜２０６中に形成される増幅トランジスタ（図示せず）および配線層２０７を有している。
【００１４】
この信号走査回路部２０３が形成される半導体基板２０１の表面とは反対側の基板裏面側には、基板表面部のホール蓄積層２０８が形成されている。この基板裏面の光照射面側の半導体基板２０１上には、シリコン酸化膜２０９と、シリコン酸化膜２０９上に設けられるｐ型アモルファスシリコン化合物層２１０（ａ−ＳｉＣ（ｐ）層）と、その上の平坦化層２１１（ＳｉＯ２膜）と、平坦化層２１１上に設けられた層間絶縁膜２１２中の色フィルタＣＦと、層間絶縁膜２１２上のマイクロレンズ２１３とを有している。
【００１５】
光照射面側の半導体基板２０１とシリコン酸化膜２０９との界面ＢＦ近傍に、ｐ型アモルファスシリコン化合物層２１０によりホール蓄積層２０８が形成されている。これによって、光照射面側の空乏化を防止して、暗電流を低減することができる。
【００１６】
特許文献１、２では、暗電流の抑制のための裏面膜構成について説明したが、裏面側の反射防止機能について説明する。
【００１７】
図１１は、従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００１８】
図１１に示すように、従来の裏面照射型の固体撮像素子３００は、マイクロレンズ３０１からカラーフィルタ３０２を通過して集光された入射光が層間絶縁膜３０３から反射防止膜として作用するＳｉＮ膜３０４さらに絶縁膜３０５を通してＰウェル層３０６の裏面側から入射する。Ｐウェル層３０６の裏面側からの入射光は、Ｐウェル層３０６内の表面側にあるフォトダイオード３０６に集光する。
【００１９】
Ｐウェル層３０５内のフォトダイオード３０６間の表面上には絶縁膜を介して電荷読み出用の配線回路３０９が配設されている。
【００２０】
層間絶縁膜３０３はその屈折率が１．３〜１．６で、ＳｉＮ膜３０４はその屈折率が２．０であり、Ｐウェル層３０６のＳｉ層の屈折率は４．０である。層間絶縁膜３０３とＰウェル層３０６との間の屈折率差からそれらの間にＳｉＮ膜３０４の屈折率が２．０を介在させることにより入射光の反射防止機能をＳｉＮ膜３０４に発揮させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−８６８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１、２に開示されている上記従来の裏面照射型の固体撮像素子１００，２００では、暗電流の抑制のために、裏面照射型の光入射側の膜が構成され、光の入射効率もそれに合わせて調整されている。しかし、市場からは感度の向上が強く求められている。
【００２３】
特許文献２に開示されている上記従来の裏面照射型の固体撮像素子２００では、ｐ型アモルファスシリコン化合物層２１０（ａ−ＳｉＣ（ｐ）層）が半導体基板２０１の照射面上に設けられているが、ここではｐ型不純物ドープされている。ｐ型不純物ドープの代わりにｎ型不純物ドープであっても不純物をドープすると、光の吸収が激しくなる。ここでは、入射光の吸収による光量を犠牲にして暗電流を抑えている。これでは受光感度に問題が生じる。
【００２４】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子および、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】
【００２５】
本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配設された固体撮像素子であって、該複数の受光部のそれぞれの上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜が第１透明絶縁膜として形成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。
【００２６】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜は、その反射率が、入射光の特定波長の、膜厚に応じた周期の極小値となる膜厚に形成されている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍまたは２００ｎｍ以下の厚さに形成されている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜と半導体基板との間に０を超え３０ｎｍ以下の膜厚で酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量が多い酸窒化シリコン膜が形成されている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜のＩＩＩ族の不純物はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度に形成されている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜のＶ族の窒素を除く該Ｖ族の不純物はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度に形成されている。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜の不純物の窒素はノンドープであるかまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満の不純物濃度に形成されている。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜が形成されている。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜とその上の前記窒化シリコン膜または前記酸窒化シリコン膜の合計の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍまたは２００ｎｍ以下の厚さに形成されている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記シリコンカーバイド膜が形成されるかまたは、該シリコンカーバイド膜およびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を合わせた膜が形成され、その形成された膜上に酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコンの第２透明絶縁膜が形成され、該第２透明絶縁膜上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第３透明絶縁膜が形成されている。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２透明絶縁膜および前記第３透明絶縁膜は、半導体基板の歪または応力を緩和して暗電流または白点欠陥を最適化する膜厚に形成されている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２透明絶縁膜の膜厚は３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第３透明絶縁膜の膜厚は３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるシリコンカーバイド膜上または、該シリコンカーバイド膜およびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜上、または、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第２透明絶縁膜上、または、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第３透明絶縁膜上、または該第２透明絶縁膜および該第３透明絶縁膜の間に、遮光用または混色低減用の金属層が形成されている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、半導体基板の第１面側に前記受光部から信号電荷を読み出すための配線回路を有し、該半導体基板の第２面側から入射された光を光電変換する裏面照射型固体撮像素子である。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子またはＣＣＤ型固体撮像素子である。
【００４１】
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。
【００４２】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４３】
本発明においては、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配設された固体撮像素子であって、複数の受光部のそれぞれの上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜が第１透明絶縁膜として形成されている。
【００４４】
これによって、複数の受光部のそれぞれの直上を含む上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜が形成され、反射防止用の高屈折率（組成によるが一般的には約２．６５）のシリコンカーバイド膜により入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
以上により、本発明によれば、複数の受光部のそれぞれの直上を含む上方に、反射防止用の高屈折率（２．６５）のシリコンカーバイド膜が設けられていることにより入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態２における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態３における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は、図３の固体撮像素子における中央の受光画素領域とその周辺の遮光画素領域の境界部分の縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の境界部分における変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態３における固体撮像素子の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態４における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図７】図６の金属層のエッチングによる形状形成時にその直下の応力緩和用の第２透明絶縁膜が削られて薄い第２透明絶縁膜になっている場合を示す本実施形態４の固体撮像素子の変形例の縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態５として、本発明の実施形態１〜４の固体撮像素子のいずれか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９】特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】特許文献２に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１、２および、この固体撮像装置の実施形態１、２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３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４８】
（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要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００４９】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子１は、半導体基板としてのシリコン基板のＰウェル層２の表面側に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の受光部３（複数のフォトダイオード）が２次元状でマトリクス状に配設されている。各受光部３間のＰウェル層２の表面上には、絶縁膜４を介して各画素の電荷読出用の回路素子を含む配線回路５が配設されている。各配線回路５上を埋め込むように層間絶縁膜６が配設されている。
【００５０】
このＰウェル層２の裏面側には、絶縁膜７を介して反射防止用のシリコンカーバイド膜８（ＳｉＣ膜）が配設され、シリコンカーバイド膜８上に平坦化膜９を介して所定色配列（例えばベイヤ配列）のカラーフィルタ１０が配設されている。さらに、カラーフィルタ１０上を埋め込んで表面を平坦化する平坦化膜１１を介して、各受光部３に対して入射光を集光させるマイクロレンズ１２が配設されている。これらのカラーフィルタ１０およびマイクロレンズ１２はそれぞれ各受光部３毎に対応して配置されている。
【００５１】
シリコンカーバイド膜８（ＳｉＣ膜）は、その厚さを反射防止用に調整して形成されている。シリコンカーバイド膜８は、組成などで変化するが、その屈折率は大体２．６５付近で屈折率が高い。従来からよく用いられている窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）の２．０や酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の１．９５程度と比べて圧倒的に屈折率が高い。
【００５２】
これだけではなく、シリコンカーバイド膜８（ＳｉＣ膜）は、屈折率が高いために入射光の反射を抑えるとされているＨｆＯ２（屈折率２．０５）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１６）、ＴｉＯ２（屈折率２．２０）に比べてもさらに屈折率が高い。このため、半導体基板を形成するシリコン層（Ｓｉ層）は、高屈折率の約４．０に近いため (可視光領域では波長によって屈折率が変化する)、平坦化膜９の屈折率１．６とシリコン層（Ｓｉ層）の屈折率４．０との間に 従来のように屈折率２．０の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）を反射防止用に設けるよりも、これよりも高い屈折率２．６５のシリコンカーバイド膜８（ＳｉＣ膜）を反射防止用に設ける方がシリコンカーバイド膜８（ＳｉＣ膜）の界面での反射を抑えることができる。
【００５３】
シリコンカーバイド膜８は多重干渉効果によって膜厚に応じて周期的に反射率が変化する。そこで、入射光の特定波長の、膜厚に応じた周期の極小値となる膜厚に形成する。特定波長は可視光の波長で考えればよく、それで計算すると、シリコンカーバイド膜８の膜厚は、３０ｎｍ以上１００ｎｍ（λ／４、λは波長）または２００ｎｍ（３λ／４のとき、λは波長）以下の厚さに形成することが望ましい。シリコンカーバイド膜８の膜厚が３０ｎｍよりも薄い場合には反射防止効果が大幅になくなる。シリコンカーバイド膜８の膜厚が１００ｎｍよりも厚い場合には膜厚による光吸収が大きくなり過ぎる。通常は、シリコンカーバイド膜８は、輝度に最も寄与する緑色の反射率が極小値となる膜厚に形成する。この場合、赤色や青色に対しては反射率が最適にはならない。ここで波長λとは該膜内での波長を意味し、真空中の波長に対して該膜の屈折率で割ったものを意味する。
【００５４】
一方、青色光の反射率が最小となる膜厚で形成すると、本来の受光感度を上げることが困難な青色感度を高めることができる。さらに、赤色光の受光感度、さらには、赤外光の受光感度が必要となる場合があり、そのときは、赤色光または赤外光の反射率が極小値となる膜厚で形成すればよい。
【００５５】
シリコンカーバイド膜８の反射率は、各色光が４分の１波長かまたは４分の３波長のときに周期的に極小値となる。各色光の４分の１波長のときは、各色光の４分の１波長のときに比べるとシリコンカーバイド膜８の膜厚が厚くなってその分だけ光透過性が損なわれるので、各色光の４分の１波長のときが最適値になる。赤色光の半波長が５５ｎｍ、緑色光の半波長が４５ｎｍ、青色光の半波長が３５ｎｍである。ここでは、緑色光に合わせているため、シリコンカーバイド膜８の膜厚は４５ｎｍに設定して形成される。
【００５６】
反射防止膜として機能するシリコンカーバイド膜８を、半導体基板のＰウェル層２内の受光部３（電荷蓄積領域）や画素を駆動する配線回路５などが光の入射側の反対側に設けられている裏面照射型の固体撮像素子１に適用することができる。受光部３の電荷蓄積領域としては、一般的な電子を蓄えるｎ型で説明しているが、正孔を蓄えるｐ型であっても利用できる。
【００５７】
このとき、シリコンカーバイド膜８のＩＩＩ族（ホウ素ＢやアルミニュウムＡｌなど）やＶ族（隣Ｐや窒素Ｎ、砒素Ａｓ）の不純物ドープ量を抑え、不純物ドープ量が０以上１×１０１７ｃｍ−３未満または以下とすることにより、光の吸収を抑制することができる。特に、シリコンカーバイド膜８に１×１０１７ｃｍ−３未満または以下の不純物ドープ量があってもよいが、より望ましくは、ノンドープ、即ち不純物ドープ量が０である。
【００５８】
要するに、シリコンカーバイド膜８のＩＩＩ族の不純物はノンドープまたは不純物濃度が０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満または以下に形成する。また、シリコンカーバイド膜８のＶ族の窒素Ｎを除くＶ族の不純物はノンドープまたは不純物濃度が０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満または以下に形成する。さらに、シリコンカーバイド膜８の窒素Ｎの濃度はノンドープまたは０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満または以下に形成する。
【００５９】
特に、ＩＩＩ族のホウ素ＢはアルミニュウムＡｌに比べて帯電するので暗電流を抑制できるものの、その分、光を吸収してしまう。アルミニュウムＡｌはＳｉの半導体基板に達すると暗電流の原因になってしまう。また、Ｖ族の隣Ｐ、窒素Ｎおよび砒素Ａｓはいずれも暗電流抑制に効果はあるものの、光を吸収してしまう。Ｖ族の窒素Ｎは、シリコンカーバイドと親溶性がよく容易に不純物ドープされる。これによって、窒素Ｎによって光を吸収してしまう。要するに、不純物ドープによって暗電流は抑制できるが、光透過性は悪化するため、ここでは、不純物はノンドープとするが、不純物例えばＩＩＩ族のホウ素ＢまたはＶ族の隣Ｐをシリコンカーバイド膜８にドープしたとしても最小限度の不純物濃度が１×１０１７ｃｍ−３未満または以下としている。
【００６０】
半導体基板のＰウェル層２上の裏面側には絶縁膜７が設けられている。即ち、シリコンカーバイド膜８とシリコン基板との間に３０ｎｍ以下の膜厚で絶縁膜７として酸化膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量が多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）が形成されている。
【００６１】
要するに、Ｐウェル層２上に３０ｎｍ以下の酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）を絶縁膜７として形成することにより、シリコン界面に生じる界面準位の密度を下げている。膜形成方法は熱酸化が最も望ましいが、酸化シリコン膜を堆積する方法を用いてもよい。また、ＳＯＩ基板を用いる方法により形成してもよい。なお、光の反射を最小限にするためにはこの膜は薄いほうが望ましく、暗電流や白点欠陥が抑えられるなら、絶縁膜７は除去した方がよい。
【００６２】
シリコンカーバイド膜８上には平坦化または密着性を上げる平坦化層９を形成する。これはアクリル系などの材料をスピンコートにて形成してもよいし、平坦化層９として酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）などを堆積させるようにしてもよい。
【００６３】
以上の説明をさらに整理して説明する。
【００６４】
本実施形態１の固体撮像素子１では、屈折率の高いシリコン界面での反射を低減するために、高屈折率（２．６５）のシリコンカーバイド膜８をシリコン基板のＰウェル層２の裏面上に形成し、膜厚を多重干渉効果が最適にするため、シリコンカーバイド膜８の反射率が、入射光の特定波長の、膜厚に応じた周期の極小値となる膜厚にて形成する。そのとき望ましくは、シリコンカーバイド膜８のＩＩＩ族またはＶ族の不純物のドープを抑え、不純物濃度を０を超え１×１０１７ｃｍ−３未満または以下とする。ＩＩＩ族（１３族）の元素で代表的なものはホウ素ＢやアルミニュウムＡｌなどである。Ｖ族（１５族）の元素で代表的なものは窒素ＮやリンＰなどである。これらの元素がシリコンカーバイド膜８内に入ると不純物準位が形成され、光が吸収されてしまう。このため可能ならノンドープが望ましい。特に、混入しやすい窒素Ｎの濃度のコントロールが重要である。この結果、本実施形態１によって反射率を低減し、シリコンカーバイド膜８での光吸収を抑えて受光感度の高い固体撮像素子１を得ることができる。
【００６５】
また、好ましくは、反射率を低減し光吸収を抑えるために、シリコンカーバイド膜８の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さに形成することにより反射率が極小となる。また、好ましくは第１透明絶縁膜としてのシリコンカーバイド膜８と半導体基板の間に０を超え３０ｎｍ以下の酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜からなる絶縁膜７を形成することにより、シリコン界面に生じる界面準位の密度を下げ、暗電流の発生が抑制でき、受光感度向上と両立できる。
【００６６】
以上により、本実施形態１によれば、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部３が２次元状に配設された固体撮像素子１において、複数の受光部３のそれぞれの直上を含む上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜８が第１透明絶縁膜として形成されている。これによって、反射防止用の高屈折率（２．６５）のシリコンカーバイド膜８により入射光の反射と光吸収が抑えられて各受光部３に至る光量が増加することから高受光感度とすることができる。
【００６７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、各受光部３の上方に反射防止用の高屈折率のシリコンカーバイド膜８が設けられた場合について説明したが、本実施形態２では、シリコンカーバイド膜８の代わりに、後述のシリコンカーバイド膜８Ａおよびその上の窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３を設けて屈折率を順次変化させて反射防止を図る場合について説明する。
【００６８】
図２は、本発明の実施形態２における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図２では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
【００６９】
図２において、本実施形態２の固体撮像素子１Ａは、シリコン基板のＰウェル層２の表面側に、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオードとしての複数の受光部３が２次元状でマトリクス状に配設されている。隣接する各受光部３間のＰウェル層２の表面上には、絶縁膜４を介して各画素の電荷読出用の回路素子を含む配線回路５が配設されている。各配線回路５上を埋め込むように層間絶縁膜６が配設されている。
【００７０】
Ｐウェル層２の裏面側には、絶縁膜７を介して反射防止および光透過用のシリコンカーバイド膜８Ａ（ＳｉＣ膜）が形成され、その上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３が形成されている。シリコンカーバイド膜８Ａと窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３との合計の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さに形成される。したがって、本実施形態２のシリコンカーバイド膜８Ａの膜厚は、上記実施形態１のシリコンカーバイド膜８の膜厚に比べて薄く構成することができる。要するに、上記実施形態１のシリコンカーバイド膜８の膜厚の３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さのうちの一部を窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３に充てることができる。シリコンカーバイド膜８Ａと窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３との合計膜厚は、上記実施形態１のシリコンカーバイド膜８の膜厚に比べて厚くなることはない。
【００７１】
その上に平坦化膜９を介して所定色配列（例えばベイヤ配列）のカラーフィルタ１０、さらに、その上に平坦化膜１１を介して、各受光部３に対して入射光を集光させるマイクロレンズ１２を各受光部３毎に対応して形成している。
【００７２】
シリコンカーバイド膜８Ａ（ＳｉＣ膜）は、屈折率が２．６５で、その厚さを反射防止用に調整して形成されている。シリコンカーバイド膜８Ａの屈折率２．６５は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）の２．０や酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）の１．９５程度と比べて圧倒的に屈折率が高い。
【００７３】
シリコンカーバイド膜８Ａ上でシリコンカーバイド膜８Ａに接する状態で窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）または酸窒化シリコン膜１３（ＳｉＯＮ膜）が形成されている。これによって、下から上に、屈折率の高いシリコン、シリコンカーバイド、窒化シリコン膜または酸窒化シリコンの各膜材料の順番に形成されている。これによって、窒化シリコン膜の屈折率２．０または酸窒化シリコン膜の屈折率１．９５からシリコンカーバイド膜８Ａの屈折率２．６５を介してシリコン基板の屈折率４．０に屈折率が順次軽減されて変化する。この屈折率変化が急峻なところで起こる界面反射を抑えることができて、シリコンカーバイド膜８Ａおよび窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３によってシリコン基板への光透過性を向上させることができる。要するに、上下の各層で屈折率変化が大きいほど反射光が増えて光透過性が悪化することになる。
【００７４】
以上により、本実施形態２によれば、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部３が２次元状に配設された固体撮像素子１Ａにおいて、複数の受光部３のそれぞれの直上を含む上方に、反射防止用のシリコンカーバイド膜８Ａが第１透明絶縁膜として形成され  シリコンカーバイド膜８Ａ上に接触するように窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成し、シリコンカーバイド膜８Ａと、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の合計の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さに形成されている。これによって、シリコン基板までの屈折率をさらに細かく段階的に変えることができて、より反射を抑制して高受光感度とすることができる。
【００７５】
（実施形態３）
上記実施形態１では、各受光部３の上方に反射防止用の高屈折率のシリコンカーバイド膜８が設けられた場合について説明し、上記実施形態２では、各受光部３の上方にシリコンカーバイド膜８Ａおよびその上の窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３を設けて屈折率を順次変化させて反射防止を図る場合について説明し、本実施形態３では、各受光部３の上方にシリコンカーバイド膜８Ｂまたは、シリコンカーバイド膜８Ｂおよびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を合わせた膜を形成し、その形成された膜上に酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜の後述の第２透明絶縁膜１４を応力緩和用に形成し、第２透明絶縁膜１４上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の後述の第３透明絶縁膜１３を形成する場合について説明する。
【００７６】
図３は、本発明の実施形態３における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。図４（ａ）は、図３の固体撮像素子における中央の受光画素領域とその周辺の遮光画素領域の境界部分の縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の境界部分における変形例を示す縦断面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）では、遮光金属膜にて遮光画素を形成する際の膜構成の事例を示している。図４（ｂ）では遮光膜である金属層１５のエッチングによる形状形成時にその直下の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４が削られて第２透明絶縁膜１４Ａに薄くなっている。なお、図３および図４では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
【００７７】
図３および図４（ａ）において、本実施形態３の固体撮像素子１Ｂは、シリコン基板のＰウェル層２の表面側に、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオードとしての複数の受光部３が２次元状でマトリクス状に配設されている。隣接する各受光部３間のＰウェル層２の表面上には、絶縁膜４を介して各画素の電荷読出用の回路素子を含む配線回路５が配設されている。各配線回路５上を埋め込むように層間絶縁膜６が配設されている。
【００７８】
Ｐウェル層２の裏面側には、絶縁膜７を介して反射防止用のシリコンカーバイド膜８Ｂ（ＳｉＣ膜）を第１透明絶縁膜として形成し、その上に、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の応力緩和層としての第２透明絶縁膜１４を形成し、さらにその上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を第３透明絶縁膜として形成し、シリコンカーバイド膜８Ｂと窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜１３との合計の膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さに形成する。
【００７９】
その上に平坦化膜９を介して所定色配列（例えばベイヤ配列）のカラーフィルタ１０、さらに、その上に平坦化膜１１を介して、各受光部３に対して入射光を集光させるマイクロレンズ１２を各受光部３毎に対応して形成している。
【００８０】
上記の通り、シリコンカーバイド膜８Ｂと窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３は光反射防止機能を最適化して光透過性を最適化し、これによって受光感度を最適化する膜厚で形成される。
【００８１】
ところが、その膜厚では、シリコン（Ｓｉ）の持つ引張応力を緩和し、シリコン基板への金属コンタミネーションを抑制することができない可能性がある。特に、図４（ａ）に示す受光画素領域の周辺の遮光画素領域に金属層１５を形成することからシリコン基板に引張応力が発生する。そこで、本実施形態３では、それらを解決するために応力緩和層として、シリコンカーバイド膜８Ｂと窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の間に、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の第２透明絶縁膜１４を形成している。
【００８２】
このように、第１透明絶縁膜としてのシリコンカーバイド膜８Ｂ上に酸化シリコン膜または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜の第２透明絶縁膜１４を積層している。その上に第３透明絶縁膜として窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成している。これによって、第１透明絶縁膜であるシリコンカーバイド膜８Ｂの多重反射の最適化の効果を確実に維持し、かつマイクロレンズ１２と半導体基板のＰウェル層２間の距離を必要以上に延ばすことを防ぎ、受光感度の劣化や混色を防ぐことができる。このとき、応力緩衝用の第２透明絶縁膜１４の膜厚は十分な膜厚が必要であり、その膜厚が２０ｎｍではシリコンカーバイド膜８Ｂと窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の間の距離が近すぎて反射が起こるのと応力緩和効果も少ないことから、その膜厚を３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とし、ここでは７０ｎｍにて応力緩衝用の第２透明絶縁膜１４を形成している。応力緩衝用の第２透明絶縁膜１４が５００ｎｍを超えると、応力緩衝効果はあるものの、膜厚が厚い分だけ光透過性が悪化する。要するに、金属層１５，１６の反る方向に対して、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の第２透明絶縁膜１４は逆方向に反るので互いに相殺される方向に作用する。また、金属層１５，１６の反る方向に対して、第１透明絶縁膜としてのシリコンカーバイド膜８Ｂも逆方向に反るので互いに相殺される方向に作用する。
【００８３】
さらに、応力緩衝用の第２透明絶縁膜１４上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の第３透明絶縁膜を積層する。これによって、シリコン基板の持つ引張応力を緩和し、シリコン基板への金属コンタミネーションを抑制することが可能になる。ここで、引張応力の最適化のために、固体撮像素子１Ｂ毎に調整する必要がある。このとき、多重干渉効果が第２透明絶縁膜１４を介することにより上下の膜の半導体基板への影響が弱まるため、第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の膜厚を自由に設定しても、受光感度への影響を抑えることができる。なお、好ましくは第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の膜厚を３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下にすることにより、引張応力の緩和や金属コンタミネーションの抑制効果が得られ、かつマイクロレンズ１２とシリコン基板間の距離を必要以上に延ばすことを防ぎ、受光感度や混色の劣化を防ぐことができる。第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の膜厚が３０ｎｍよりも小さければ歪防止効果が期待できない。ここでは２００ｎｍにて第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成している。この２００ｎｍの場合、引張応力の緩和や金属コンタミネーションの抑制効果は十分である。第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３の膜厚が５００ｎｍを超えるとそれ以上の膜厚は必要がない。要するに、金属層１５，１６の反りの方向に対して、第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３は逆方向に反るので互いに相殺される。
【００８４】
なお、本実施形態３では、、シリコンカーバイド膜８Ｂ上に第２透明絶縁膜１４を形成し、第２透明絶縁膜１４上に第３透明絶縁膜として窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成したが、これに限らず、各受光部３の上方にシリコンカーバイド膜８Ａを形成し、シリコンカーバイド膜８Ａ上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成し、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３上に応力緩和用の第２透明絶縁膜１４を形成し、第２透明絶縁膜１４上に第３透明絶縁膜として窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を形成してもよい。これによっても、シリコン基板の持つ引張応力を第２透明絶縁膜１４により緩和し、シリコン基板への金属コンタミネーションを抑制することが可能になる。これを次の図５に示している。
【００８５】
図５は、本発明の実施形態３における固体撮像素子の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【００８６】
図５において、本実施形態３の固体撮像素子１Ｃは、各受光部３の上方にシリコンカーバイド膜８Ｃを形成している。このシリコンカーバイド膜８Ｃ上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３ａが形成されている。この窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３ａ上に応力緩和用の第２透明絶縁膜１４が形成されている。さらに、第２透明絶縁膜１４上に第３透明絶縁膜１３ｂとして窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜が形成されている。
【００８７】
以上により、本実施形態３のように、反射と吸収の感度のロスが最小になるように、シリコンカーバイド膜８Ｂまたは、シリコンカーバイド膜８Ｃとその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３ａを合わせた膜の厚みを最適化し光入射効率を高め、かつその上に応力緩和用の第２透明絶縁膜１４を積層することにより、第１透明絶縁膜（シリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｃ）の多重反射の最適化の効果を維持することができる。さらにその上に第３透明絶縁膜１３ｂを積層し、膜厚を調整することで、シリコン基板の持つ引張応力を緩和し、シリコン基板への金属コンタミネーションを抑制することを可能とする。この結果、本実施形態３の固体撮像素子１Ｂまたは１Ｃは、入射光の反射と吸収を更に抑えて受光感度を高めつつ、暗電流や白点欠陥の発生を防止することができる。
【００８８】
この場合にも、第２透明絶縁膜１４の膜厚を３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下にすることで、第１透明絶縁膜（シリコンカーバイド膜８Ｃ）の多重反射の最適化の効果を確実に維持し、かつマイクロレンズ１２とシリコン基板間の距離を必要以上に延ばすことを防ぎ、受光感度や混色の劣化を防ぐことができる。
【００８９】
また、第３透明絶縁膜１３ｂの膜厚を３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下にすることで、シリコン基板の持つ引張応力を緩和し、シリコン基板への金属コンタミネーションを抑制することを可能とする。ここで、引張応力の最適化のために、膜は固体撮像素子１Ｂまたは１Ｃ毎に適切な膜厚があるが、第２透明絶縁膜１４があるため、第３透明絶縁膜１３ｂの膜厚を自由に設定しても、受光感度への影響を抑えることができる。
【００９０】
ここで、第３透明絶縁膜１３ｂは膜厚を調整するとき、暗電流または白点欠陥を最小化するように膜厚を調整するが、他の膜、例えば第１透明絶縁膜（シリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｃ）や第２透明絶縁膜１４、カラーフィルタ１０やマイクロレンズ１２などの応力も当然考慮しなければならない。
【００９１】
（実施形態４）
上記実施形態３では、図４（ａ）のように受光画素領域の周辺の遮光画素領域に遮光用の金属層１５を形成することからシリコン基板に引張応力が発生するが、それを応力緩和層として酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の第２透明絶縁膜１４を形成する場合について説明したが、本実施形態４では、混色防止用の金属膜にて金属層を形成する際の応力緩和の膜構成の場合について説明する。
【００９２】
図６は、本発明の実施形態４における固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図６では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
【００９３】
図６において、本実施形態４の固体撮像素子１Ｅは、Ｐウェル２の裏面上に絶縁膜７を介して反射防止用のシリコンカーバイド膜８Ｅ（ＳｉＣ膜）を第１透明絶縁膜として形成し、その上に、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）または窒素より酸素の含有量の多い酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の応力緩和層としての第２透明絶縁膜１４を形成し、さらにその上の画素境界部に混色低減用の金属層１６が形成されている。第２透明絶縁膜１４および金属層１６上に窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３が形成されている。
【００９４】
その上に平坦化膜９を介して所定色配列（例えばベイヤ配列）のカラーフィルタ１０、さらに、その上に平坦化膜１１を介して、各受光部３に対して入射光を集光させるマイクロレンズ１２を各受光部３毎に対応して形成している。
【００９５】
なお、本実施形態４では、特に説明していないが、シリコンカーバイド膜８Ｅとこの上の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）または酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）１３の透明絶縁膜の上またはその間に、応力緩和用の第２透明絶縁膜１４を介して混色低減用の金属層１６が形成されていればよい。前述した図４（ａ）では遮光用の金属層１５が応力緩和用の第２透明絶縁膜１４と窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）または酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）１３間に形成されている。そうすることで、シリコンカーバイド膜８Ｅまたは、シリコンカーバイド膜８Ｅとその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３、または、透明絶縁膜により、金属層からのコンタミネーションを抑えることができる。このとき、第２透明絶縁膜１４上の光の入射側に遮光用の金属層１５または混色低減用の金属層１６を形成すると、第２透明絶縁膜１４で遮光用の金属層１５または金属層１６によるシリコン基板側のストレスを緩和することができる。
【００９６】
第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３を遮光画素の暗電流もしくは白点欠陥を最適化する膜厚で形成する。金属層は大きな応力を持つ膜であることが知られているが、金属層で生じる大きな応力をこの第３透明絶縁膜を重ねて形成することにより調整することもでき、応力起因の暗電流または白点欠陥を最適化することができる。
【００９７】
また、好ましくは、遮光用の金属層１５または混色低減用の金属層１６のある領域のシリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｅ、または、シリコンカーバイド膜８Ｅと窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を合わせた膜、または、応力緩和用の第２透明絶縁膜１４またはその上の第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３となる領域の膜厚を、それ以外の遮光用の金属層１５または混色低減用の金属層１６のない領域の膜厚に対して変えることもできる。例えば、金属膜によるストレスをより緩和したり、混色低減用の金属層１６からのコンタミネーションを適切に抑制するためには、応力緩和用の第２透明絶縁膜１４を金属層１６がある領域にて、それ以外の光が入射する領域よりも厚く形成するように調整することもできる。これを図７に示している。また同様に、図４（ｂ）では、遮光用の金属層１５のエッチングによる形状形成時にその直下の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４が削られて第２透明絶縁膜１４Ａに薄くなっている。
【００９８】
図７は、図６の金属層１６のエッチングによる形状形成時にその直下の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４が削られて薄い第２透明絶縁膜１４Ｆになっている場合を示す本実施形態４の固体撮像素子の変形例の縦断面図である。
【００９９】
図７において、本実施形態４の変形例の固体撮像素子は、混色低減用の金属層１６のある領域の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４Ｆの膜厚と、それ以外の光入射用の領域の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４Ｆの膜厚とが異なっている。混色低減用の金属層１６のある領域の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４Ｆの膜厚の方が、それ以外の光入射用の領域の応力緩和用の第２透明絶縁膜１４Ｆの膜厚よりも厚く構成されている。要するに、金属層１６のエッチングによる形状形成時にその直下の応力緩和用の第２透明絶縁膜が削られて薄い第２透明絶縁膜１４Ｆになっている。
【０１００】
光の侵入を防止するために、遮光金属膜として、遮光用の金属層１５や混色低減用の金属層１６は半導体基板に近いほうが望ましい。しかし、少なくともシリコンカーバイド膜８Ｅまたは８Ｆ上、またはシリコンカーバイド膜８Ｅまたは８Ｆとその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜とを合わせた膜上に応力緩和用の第２透明絶縁膜１４または１４Ｆを形成することで、応力緩和用の第２透明絶縁膜１４または１４Ｆによってシリコン基板の引張応力の緩和や金属コンタミネーションを抑えることができ、暗電流や白点欠陥をより抑制できる。さらに、第２透明絶縁膜１４または１４Ｆ上に第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を形成すると、遮光用の金属層１５や金属膜１６のストレスを更に緩和し、暗電流や白点欠陥をより抑制できる。さらに、本実施形態４の第３透明絶縁膜上に、応力緩和用の第２透明絶縁膜１４または１４Ｆを形成してもよい。図６および図７には第２透明絶縁膜１４または１４Ｆ上に第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を形成してもよい。
【０１０１】
以上により、本実施形態４によれば、入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子１Ｅまたは１Ｆを得ることができる。
【０１０２】
なお、本実施形態４で前述したが、上記実施形態１に加えて遮光用の金属層１５または混色低減用の金属層１６のある領域のシリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｅ、またはシリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｅとその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を合わせた膜、または第２透明絶縁膜１４、または第３透明絶縁膜の膜厚となる領域の膜厚を変えた事例を図７に示している。受光感度を最適にしつつより引張応力の緩和や金属コンタミネーションを抑えるためには、図７に示したように第１透明絶縁膜（シリコンカーバイド膜８Ｂまたは８Ｅ）または第２透明絶縁膜１４、または第３透明絶縁膜としての窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の膜厚を変え、遮光用の金属層１５や金属層１６がある場所により厚く形成することが望ましい。一方、混色防止の観点からは金属層１６がある場所をより薄く形成することが望ましいので調整が必要である。
【０１０３】
なお、本実施形態１〜４では、半導体基板の第１面（表面）側に受光部３から信号電荷を読み出すための配線回路５を有し、半導体基板の第２面（裏面）側から入射された光を光電変換する裏面照射型固体撮像素子について説明したが、本発明の上記実施形態１〜４の反射防止機能は表面照射型固体撮像素子であっても適用でき、また、本発明の上記実施形態１〜４の反射防止機能はＣＭＯＳ型固体撮像素子であってもＣＣＤ型固体撮像素子であっても適用することができる。
【０１０４】
ＣＭＯＳ型固体撮像素子は、複数の画素部のそれぞれに、画素部毎に光電変換部として受光部が設けられ、受光部に隣接して、受光部からの信号電荷が電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、受光部毎に電荷転送トランジスタにより電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路とを有している。
【０１０５】
ＣＣＤ型固体撮像素子は、複数の画素部のそれぞれに、画素部毎に光電変換部として受光部が設けられ、受光部に隣接して、受光部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上の金属遮光膜が配置されている。
【０１０６】
なお、上記実施形態３，４では特に詳細には説明しなかったが、シリコンカーバイド膜上または、シリコンカーバイド膜およびその上の窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３または１３ａ上、または、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の第２透明絶縁膜１４上、または、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜１３または１３ｂの第３透明絶縁膜上、または第２透明絶縁膜１４および第３透明絶縁膜の間に、遮光用または混色低減用の金属層１５，１６が形成されていればよい。これらの各膜は、金属層１５，１６の反りの方向に対して逆方向に反るのでシリコン基板に対する応力が緩和される方向に作用する。
【０１０７】
なお、入射時の反射と吸収を抑えた高感度な固体撮像素子１Ｅまたは１Ｆ、並びにこのような固体撮像素子１Ｅまたは１Ｆを搭載した電子情報機器を得ることができる。これを次の実施形態５にて説明する。
【０１０８】
（実施形態５）
図８は、本発明の実施形態５として、本発明の実施形態１〜４の固体撮像素子１、１Ａ〜１Ｃ、１Ｅまたは１Ｆ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。
【０１０９】
図８において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜４の固体撮像素子１、１Ａ〜１Ｃ、１Ｅまたは１Ｆからの撮像信号に対して所定の信号処理を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部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部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部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、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
したがって、本実施形態３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部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。
【０１１２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜５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１〜５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１〜５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】
【０１１３】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の半導体素子で構成されたＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子および、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、複数の受光部のそれぞれの直上を含む上方に、反射防止用の高屈折率（２．６５）のシリコンカーバイド膜が設けられていることにより入射光の反射と吸収を更に抑えた高感度な固体撮像素子を得ることができる。このように、光の入射時の反射と吸収を抑えた高感度な固体撮像素子およびこのような固体撮像素子を搭載した電子情報機器が提供できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１、１Ａ〜１Ｃ、１Ｅ、１Ｆ  固体撮像素子
２  シリコン基板のＰウェル層
３  受光部３（フォトダイオード）
４  絶縁膜
５  配線回路
６  層間絶縁膜
７  絶縁膜
８、８Ａ〜８Ｃ、８Ｅ、８Ｆ  反射防止用のシリコンカーバイド膜（ＳｉＣ膜）
９  平坦化膜
１０  カラーフィルタ
１１  平坦化膜
１２  マイクロレンズ
１３、１３ａ  窒化シリコンまたは酸窒化シリコン膜
１３ｂ  第３透明絶縁膜（窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜）
１４、１４Ｆ  第２透明絶縁膜（酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜）
１５  遮光用の金属層
１６  混色低減用の金属層
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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