(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基体にセンサが形成されており、
前記センサに対応する開口を有する遮光膜が前記Ｓｉ基体の上層に設けられており、
第１のＳｉＯ２  膜、第１のＳｉＮ膜、第２のＳｉＯ２  膜及び第２のＳｉＮ膜が前記センサ上に順次に設けられており、
前記開口の中央部における前記第１のＳｉＮ膜の厚さが４０ｎｍ以下であり、前記中央部における前記第２のＳｉＮ膜の厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記中央部における前記第１のＳｉＮ膜の厚さが３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【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、センサに可視光を入射させて撮像を行う固体撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、本願の発明の一従来例としてのＣＣＤ固体撮像素子を示している。この一従来例では、Ｓｉ基体１１中にｐウェル１２が形成されており、ｐウェル１２よりもＳｉ基体１１の表面に近い正孔蓄積領域としてのｐ領域１３とｎ領域１４とでセンサ１５が構成されている。
【０００３】
センサ１５の側方のｐ領域１６が読出部になっており、ｐ領域１６の側方のｎ領域１７が垂直転送部になっている。ｎ領域１７の下部にｐウェル２１が形成されており、ｎ領域１７の側方のｐ領域２２が画素分離部になっている。Ｓｉ基体１１の表面にはゲート絶縁膜としてのＳｉＯ２  膜２３が形成されており、Ｓｉ基体１１上の多結晶Ｓｉ膜２４で転送電極が形成されている。
【０００４】
多結晶Ｓｉ膜２４は絶縁膜としてのＳｉＯ２  膜２５等に覆われており、Ｓｉ基体１１及びＳｉＯ２  膜２５はパッシベーション膜であるＳｉＯ２  膜２６に覆われている。Ａｌ膜やＷ膜等である遮光膜２７がＳｉＯ２  膜２６上に形成されており、センサ１５に対応する開口３１が遮光膜２７に設けられている。
【０００５】
遮光膜２７等はパッシベーション膜である厚さ１５０〜５００ｎｍ程度のＳｉＮ膜３２に覆われており、ＳｉＮ膜３２上には平坦化膜３３が形成されている。平坦化膜３３上にはオンチップカラーフィルタ３４と平坦化膜３５とが順次に形成されており、平坦化膜３５上にオンチップレンズ３６が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６中の細線は、開口３１の中央部においてＳｉＮ膜３２の厚さが２５０ｎｍである一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示している。しかし、図７に示した一従来例では、図６中の細線からも明らかな様に、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しており、感度出力の極大値自体もあまり高くなくて、感度が全般に低かった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の発明による固体撮像素子は、Ｓｉ基体にセンサが形成されており、前記センサに対応する開口を有する遮光膜が前記Ｓｉ基体の上層に設けられており、第１のＳｉＯ２  膜、第１のＳｉＮ膜、第２のＳｉＯ２  膜及び第２のＳｉＮ膜が前記センサ上に順次に設けられており、前記開口の中央部における前記第１のＳｉＮ膜の厚さが４０ｎｍ以下であり、前記中央部における前記第２のＳｉＮ膜の厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
本願の発明による固体撮像素子は、前記中央部における前記第１のＳｉＮ膜の厚さが３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
本願の発明による固体撮像素子では、第１及び第２のＳｉＯ２  膜の間にＳｉＯ２  膜よりも屈折率の高い第１のＳｉＮ膜が設けられているので、Ｓｉ基体の表面等で反射された光が第１のＳｉＮ膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、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１〜６を参照しながら説明する。本実施形態の固体撮像素子の製造に際しても、図２（ａ）に示す様に、ＳｉＯ２  膜２５の形成までは、図７に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【００１１】
しかし、本実施形態の場合は、その後、ＳｉＣｌ２  Ｈ２  ／ＮＨ３  を原料ガスとして、圧力０．０５〜５Ｔｏｒｒ、温度７００〜８５０℃の減圧ＣＶＤ法等で厚さ４０ｎｍ以下のＳｉＮ膜４１を堆積させる。ＳｉＮ膜４１の屈折率は、２程度であり、ＳｉＮ膜４１下のＳｉＯ２  膜２３及び後にＳｉＮ膜４１上に形成するＳｉＯ２  膜２６の夫々の屈折率１．４〜１．５程度に比べて高い。
【００１２】
なお、減圧ＣＶＤ法は、堆積させる膜の厚さの制御性がプラズマＣＶＤ法よりも一般的に優れており、厚さ４０ｎｍ程度以下の膜でも高い均一性で堆積させることができる。
【００１３】
次に、図２（ｂ）に示す様に、後に遮光膜２７に形成する開口３１と略同一のパターンにフォトリソグラフィでレジスト４２を加工し、このレジスト４２をマスクにしてＳｉＮ膜４１をエッチングする。そして、図３（ａ）に示す様に、レジスト４２を除去した後、０．５〜１０重量％のリンやボロンを添加したＳｉＯ２  膜２６を常圧ＣＶＤ法等で堆積させる。
【００１４】
次に、図３（ｂ）に示す様に、Ａｌ膜やＷ膜等である遮光膜２７をスパッタ法やＣＶＤ法等で堆積させる。そして、図３（ｃ）に示す様に、フォトリソグラフィでレジスト４３を加工し、このレジスト４３をマスクにしたエッチングで、センサ１５に対応する開口３１を遮光膜２７に形成する。
【００１５】
次に、図３（ｄ）に示す様に、プラズマＣＶＤ法等でＳｉＮ膜３２を堆積させる。プラズマＣＶＤ法では良好な段差被覆性を得ることが一般に困難であり、センサ１５上、特に開口３１上のＳｉＮ膜３２の厚さは、多結晶Ｓｉ膜２４上の遮光膜２７上におけるＳｉＮ膜３２の厚さの２／３程度になる。本実施形態では、開口３１の中央部におけるＳｉＮ膜３２の厚さを１００ｎｍ以下にする。
【００１６】
次に、図１に示す様に、平坦化膜３３を形成するが、この平坦化膜３３の形成以降については、再び、図７に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【００１７】
図４は、以上の様にして製造した本実施形態に波長５５０ｎｍの可視光を入射させた場合の、ＳｉＮ膜４１の厚さと感度出力との関係を示している。図７に示した一従来例の様にＳｉＮ膜４１が存在していなければ、入射光の透過率は７５％程度である。しかし、ＳｉＮ膜４１の厚さが５０ｎｍ以下になると透過率が９０％を超えて反射防止効果が高まり、ＳｉＮ膜４１の厚さが３０ｎｍの場合の感度はＳｉＮ膜４１が存在していない場合に比べて２５％程度向上している。
【００１８】
ＳｉＮ膜４１による反射防止効果を十分に得るためには、開口３１のできるだけ多くの面積にＳｉＮ膜４１が存在している必要がある。しかし、オンチップレンズ３６の位置を低くすることによる感度の向上や遮光膜２７等の段差被覆性の向上等のために膜全体を厚くしないこと、多結晶Ｓｉ膜２４の側部における膜が厚くなり遮光膜２７が広がって入射角度の大きな光の入射を阻害しないこと、水素化処理の効果を十分に発揮させること等のために、多結晶Ｓｉ膜２４の上部及び側部にはＳｉＮ膜４１が存在しない様にパターニングする。
【００１９】
図５は、本実施形態に波長５５０ｎｍの可視光を入射させた場合の、ＳｉＮ膜３２の厚さと感度出力との関係を示している。この図５から、ＳｉＮ膜３２の厚さが１００ｎｍ以下の場合に感度が高いことが分かる。
【００２０】
図６中の太線は、開口３１の中央部においてＳｉＮ膜４１の厚さが３０ｎｍで且つＳｉＮ膜３２の厚さが１００ｎｍである本実施形態における入射光の波長と感度出力との関係を示している。この図６中の太線から、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しておらず、感度出力の極大値も高くて、感度が全般に高いことが分かる。
【００２１】
【発明の効果】
本願の発明による固体撮像素子では、Ｓｉ基体の表面等で反射された光が第１のＳｉＮ膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高いので、感度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の発明の一実施形態の側断面図である。
【図２】一実施形態を製造するための前半の工程を順次に示す側断面図である。
【図３】一実施形態を製造するための後半の工程を順次に示す側断面図である。
【図４】一実施形態における第１のＳｉＮ膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図５】一実施形態における第２のＳｉＮ膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図６】一実施形態及び一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示すグラフである。
【図７】本願の発明の一従来例の側断面図である。
【符号の説明】
１１  Ｓｉ基体                      １５  センサ
２３  ＳｉＯ２  膜（第１のＳｉＯ２  膜）
２６  ＳｉＯ２  膜（第２のＳｉＯ２  膜）
２７  遮光膜                        ３１  開口
３２  ＳｉＮ膜（第２のＳｉＮ膜）    ４１  ＳｉＮ膜（第１のＳｉＮ膜）
【図１】
0003601050.tif 000002
【図２】
0003601050.tif 000003
【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】
0003601050.tif 000008