(57)【要約】【課題】光が入射することによって電荷を発生する受光部が形成された半導体基板上に表面保護膜を有する固体撮像装置において、表面保護膜にクラックなどが発生するのを抑制する。【解決手段】半導体基板のｐ型ウェル領域１０４中に、受光部を構成するｎ型蓄積領域１０６が形成されている。半導体基板上には、層間絶縁膜１０５ｂを介して表面保護膜として機能するシリコン窒化膜１０２が形成されている。シリコン窒化膜１０２は、膜厚の互いに異なる領域を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板に形成され、光が入射することによって電荷を発生する受光部とを有する固体撮像装置であって、
前記半導体基板上に水素供給膜を有し、該水素供給膜の、前記受光部に対応する領域の少なくとも一部は、その他の箇所よりも膜厚が厚いことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記水素供給膜が、入射光を受光部に集光させるための第１のレンズ構造を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１のレンズ構造の上方に第２のレンズ構造を有する、請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記水素供給膜はシリコン窒化膜からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記シリコン窒化膜の下方に窒酸化シリコン膜を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記シリコン窒化膜上に透明な水素拡散防止膜を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記受光部は、ゲート電極を含むトランジスタを構成しており、
少なくとも前記受光部上に、該受光部に入射する光の反射を低減させる膜が形成されており、
該反射を低減させる膜は、前記ゲート電極の少なくとも一部を覆わずに形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記反射を低減させる膜は、前記ゲート電極の、前記受光部側の端部上は少なくとも覆わないように形成されている、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記受光部はＬＯＣＯＳ部によって素子分離されており、
少なくとも前記受光部上に、該受光部に入射する光の反射を低減させる膜が形成されており、
該反射を低減させる膜は、前記ＬＯＣＯＳ部の端に存在するバーズビークの少なくとも一部を覆わないように形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記受光部で発生した電荷を増幅する増幅素子を、画素ごと、もしくは複数の画素ごとに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
光が入射することによって電荷を発生する受光部を半導体基板内に形成する工程と、
前記半導体基板上に少なくとも前記受光部への水素供給を行うための水素供給膜を形成する工程と、
前記水素供給膜の前記受光部に対応する領域の少なくとも一部の膜厚を厚くする工程と、
水素雰囲気中もしくは窒素雰囲気中で熱処理を行う工程と、を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
更に、前記水素供給膜をレンズ構造に加工する工程とを含む、請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記レンズ構造に加工する工程のあとに前記熱処理を行う、請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、該固体撮像装置の、入射光に応じた出力信号に応じて撮像画像データを生成する手段とを有するデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、該固体撮像装置の製造方法、および該固体撮像装置を利用したデジタルカメラに関するものであり、特に、画素ごと、もしくは複数の画素ごとに増幅素子を有する固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光を吸収して光信号を電気信号に変換する受光素子として、一般にフォトダイオードが用いられている。このフォトダイオードで光電変換された電荷を、画素ごと(もしくは複数の画素に共通)に設けられた増幅素子によって増幅して検出信号を生成するアクティブセンサがデジタルカメラなどにおける固体撮像装置として製品化されている。
【０００３】
このようなセンサにおいて、フォトダイオードで発生した電荷は転送トランジスタにより、転送される。この時、転送トランジスタのゲート下の酸化膜界面に格子欠陥が存在していると、フォトダイオードで発生した電荷はその欠陥にトラップされ、完全には転送できなくなってしまう。このため、このような欠陥が存在する状態では、特に低光量の光を検出する場合、相応の信号が検出されにくくなる。すなわち、このような欠陥は感度の低下を招き、また、暗電流やノイズが発生する要因にもなる。
【０００４】
この酸化膜界面の欠陥による種々の影響を抑えるには、欠陥密度を低減することによって界面準位密度を低減する必要がある。また、欠陥には様々なものがあるが、その中でも、酸化膜界面のダングリングボンドによる欠陥が、キャリアトラップを生じるものとして支配的である。そのため、このダングリングボンドを水素で終端化させるのが、欠陥による影響を低減するのに効果的である。ダングリングボンドの水素終端化は、水素を含んだ膜を受光部周辺に形成し、熱処理を行うことで可能となる。一般に、表面保護膜としてのプラズマシリコン窒化膜や受光部周辺のサイドウォール形状のプラズマシリコン窒化膜が、水素の供給源としての水素含有膜として機能する(特許文献１，２)。
【０００５】
またこの他に、受光部の感度を保ちつつ半導体基板に対して水素の供給を有効に進める方法が提案されている（特許文献３）。
【０００６】
この従来の方法について図１０を用いて説明する。図１０は、この従来技術における受光素子部分の断面図であり、シリコンから成る半導体基板表面のｐ型ウェル領域８０４中にｎ型の受光部８０６と、検出部としてのｎ型不純物拡散領域８０７が形成されている。また、半導体基板上には、受光部８０６とｎ型不純物拡散領域８０７の間の領域上に、熱酸化によって形成された酸化膜８０３を介して多結晶シリコンからなる転送電極８０９が形成されており、受光部８０６で発生した光電荷は転送電極８０９を介してｎ型不純物拡散領域８０７に転送される。さらに、受光部８０６の上方には、シリコン窒化膜からなる反射防止膜８１０が形成されている。この反射防止膜８１０は、受光部８０６の上方から転送電極８０９上にかけて形成されている。この従来技術では、反射防止膜８１０を、受光部８０６上を覆い、転送電極８０９の一部は覆わないように形成することによって、受光部８０６の感度を保ちつつ、転送電極８０９下の酸化膜界面への水素供給の阻害を低減している。
【０００７】
また、プラズマ窒化シリコン膜をレンズ形成膜として用いる構成が特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開平０６−１１２４５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２８５６号公報
【特許文献３】特開２０００−０１２８２２号公報
【特許文献４】特開平１０−２２９１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、表面保護膜などとして形成されたプラズマシリコン窒化膜などからの水素の供給量が増えるほど、ダングリングボンドの水素終端化の量も増やすことができる。そのために、このような水素供給源として働く膜の膜厚を厚くすることが、欠陥による影響を低減する上で効果的である。
【０００９】
しかし、表面保護膜の膜厚を増加させると、膜中の内部応力も増加しクラックなどの損傷部が発生しやすくなる。また、水素供給源として働く表面保護膜の形成後の熱処理の温度によっては、さらに、膜に膨張や引っ張りの応力が加わり、それによってもクラックが発生しやすくなることが考えられる。このため、単純に膜厚を増加させるのでは、素子の安定性や信頼性に問題を生じる危惧がある。
【００１０】
このような課題の解決のために、本発明の目的は、水素供給源として働く水素供給膜にクラックなどが発生するのを抑制することができる構造の固体撮像装置、およびそれを利用したデジタルカメラを提供することにある。また、本発明は、水素供給源として働く水素供給膜にクラックなどが発生するのを抑制しつつ、さらに、固体撮像装置の、受光部が形成される半導体基板に、水素供給膜から効果的に水素を供給し、欠陥の影響を低減することができる、固体撮像装置の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板内に形成され、光が入射することによって電荷を発生する受光部を有する固体撮像装置において、半導体基板上に水素供給膜を有し、水素供給膜の、受光部に対応する領域の少なくとも一部は、その他の箇所よりも膜厚が厚いことを特徴とする。
【００１２】
このように構成したことにより、水素供給膜の一部に、膜厚の薄い部分、したがって結晶性の良い部分を存在させることが可能となり、厚膜形成時でも応力を緩和することができ、歪を小さくできる。なお、膜の疲労劣化現象の主要な要因は、破壊因子である粒界準位（電気的に活性なエネルギー準位）の存在であると考えられている。そして、粒界準位は膜に対する外部応力とヤング率に依存し、ヤング率が小さいほど粒界歪が発生しにくくなる。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記のような固体撮像装置の製造方法であって、水素供給膜を形成した後、水素雰囲気中もしくは窒素雰囲気中で熱処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
この製造方法によれば、熱処理を行うことによって、水素供給膜を基板への水素供給源として用いることが可能となる。すなわち、水素供給膜中に含まれる水素が、熱処理により半導体基板に向けて拡散し、それによって、半導体基板に水素を供給することができる。この際、水素供給膜は比較的厚膜としてもクラックが発生するのを抑えることができ、水素供給膜を厚膜とすることによって、半導体基板への水素の供給を有効に進めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、膜厚の薄い部分、したがって結晶性の良い部分を水素供給膜の一部に存在させることによって、厚膜形成時でも応力を緩和することができ、膜の歪を小さくでき、水素供給膜のクラックなどの損傷の発生を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
（第１の実施例）
以下、本実施例を図１を用いて説明する。図１は本実施例の固体撮像装置の、２画素分の部分の断面図である。
【００１７】
この固体撮像装置には、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域１０４中にｎ型蓄積領域１０６が形成されている。ｎ型蓄積領域１０６の上方には、ｐ型ウェル領域１０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域１０８が形成されている。これらによって、光電荷を発生する受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。なお、受光部は特に埋め込み型に限定されるものではないが、表面欠陥の低減などの理由から埋め込み型であることが好ましい。
【００１８】
また、半導体基板上には、熱酸化によって酸化膜１０３が形成されており、この酸化膜１０３上に、多結晶シリコンからなる転送電極１０９が形成されている。また、ｐ型ウェル領域１０４には、ｎ型蓄積領域１０６に対して、転送電極１０９の形成領域を挟んでｎ型不純物拡散領域１０７がさらに形成されている。ｎ型蓄積領域１０６、転送電極１０９、およびｎ型不純物拡散領域１０７は、転送電極１０９をベース電極とするトランジスタを構成している。
【００１９】
転送電極１０９の両サイドには、シリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜１０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域１０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域１０７ａに隣接して、転送電極１０９近傍に、１０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域１０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。
【００２０】
半導体基板上には、さらに、層間絶縁膜１０５ｂを介して水素供給源として機能するシリコン窒化膜１０２が形成されている。またこのシリコン窒化膜１０２は表面保護膜としても機能しており、さらにその上にマイクロレンズ１０１が形成されている。ここで表面保護膜とは、外界の水分やＮａ等が素子中に侵入して素子特性を劣化させるのを防止するために設けられるものである。
【００２１】
このような構成の固体撮像装置において、入射した光は、マイクロレンズ１０１によって受光部に集光され、それによって、受光部において光電荷が発生する。発生した光電荷は、転送電極１０９を介してｎ型不純物拡散領域１０７に転送される。図示していないが、ｎ型不純物拡散領域１０７には検出回路が接続され、この検出回路を介して、入射した光に応じた検出信号が出力される。本実施例の固体撮像装置は、この検出回路に、画素ごと、あるいは複数の画素ごとに増幅素子が設けられたアクティブセンサとして構成されている。
【００２２】
本実施例において、シリコン窒化膜１０２は、膜厚方向に部分的に段差が付けられ、受光部に対応する領域の一部が、その他の箇所よりも膜厚が厚くなっており、互いに膜厚の異なる領域を有する(複数の膜厚を有する)構成となっている。この段差を生じさせる、シリコン窒化膜１０２の凹凸は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical vapor deposition）法で平坦膜を形成した後、凸部とする領域上にレジストを形成し、エッチングを行って凹部を形成することによって生じさせることができる。この際、エッチング時間を調節することによって、凹部の膜厚を制御し、所望の凹凸を形成することができる。なお、凸部と凹部の境目は、図示する例では真っ直ぐな形状になっているが、曲面を有する形状であってもよい。また、シリコン窒化膜１０２の成膜方法はＣＶＤ法に限られることはなく、部分的に成膜可能な方法など、その他の製造方法を用いることもできる。
【００２３】
また、このシリコン窒化膜１０２は、その形成後に、水素雰囲気中もしくは窒素雰囲気中で熱処理することによって、シリコン窒化膜１０２中に含まれる水素が半導体基板に向けて拡散され、半導体基板への水素の供給を進める機能を果たすようにすることができる。このような場合には、シリコン窒化膜１０２は、ガスとしてシランなどを用いたプラズマＣＶＤ法で形成し、膜中に水素原子を含んでいることが好ましい。
【００２４】
このように成膜することによって、シリコン窒化膜１０２は、凹部に、薄く結晶性のよい部分が存在するものとなるため、膜中の内部応力が緩和される。それによって、表面保護膜形成後の熱処理によって生じる場合がある、膜の膨張や引っ張りの応力を軽減することができる。よって、膜厚を比較的厚くしても、シリコン窒化膜１０２にクラックなどが発生するのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、製品の信頼性を保ちつつ、水素供給量を大幅に増加させることができ、それによって、酸化膜１０３の欠陥の影響を低減して、固体撮像装置のリニアリティの向上や暗電流の低減を図り、画質を向上させることができる。また受光部に対応する位置の膜厚がその他の箇所よりも膜厚が厚く形成されているために、受光部に効率的に水素を供給することが可能となる。
【００２５】
なお、図１に示す固体撮像装置において、プラズマＣＶＤ法で形成したシリコン窒化膜１０２の厚さは、薄い部分で０．０５μｍ〜１μｍ程度、厚い部分で１μｍ〜３μｍ程度とするのが適当である。また、シリコン窒化膜１０２が含有する水素の濃度は1×１０21atom/cm3以上であることが好ましい。本発明者は、これにより、酸化膜１０３界面の水素濃度が、６００ｎｍ程度の厚みの平坦なシリコン窒化膜を用いて水素供給処理をした場合と比べて１０倍以上に増加することを確認した。
（第２の実施例）
本実施例を図２を用いて説明する。図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。
【００２６】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域２０４中に形成されたｎ型蓄積領域２０６、およびｐ型ウェル領域２０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域２０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。なお、この受光部は特に埋め込み型に限定されるものではないが、埋め込み型であることが好ましい。
【００２７】
また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜２０３上に多結晶シリコンからなる転送電極２０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域２０６で発生した光電荷はこの転送電極２０９を介してｎ型不純物拡散領域２０７に転送される。転送電極２０９の両サイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜２０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域２０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域２０７ａに隣接して、転送電極２０９近傍に、２０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域２０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。
【００２８】
本実施例ではさらに、半導体基板上の層間絶縁膜２０５ｂ上にシリコン窒化膜２０２と層間絶縁膜２０５ｂとの界面で起こる反射を低減させるための反射防止膜として機能する窒酸化シリコン膜２１０が形成され、その上にシリコン窒化膜２０２が形成されている。シリコン窒化膜２０２上には、さらに、マイクロレンズ２０１が形成されている。
【００２９】
ここで反射防止膜とは、層の界面において、屈折率の違いによって生じる反射光の成分を低減させるための膜である。ここでは、反射防止膜としての窒酸化シリコン膜２１０は、シリコン窒化膜２０２と層間絶縁膜２０５ｂの界面での反射を低減させるために用いられている。すなわち、このシリコン窒化膜２０２の屈折率は２．０４で、反射防止膜である窒酸化シリコン膜２０９の屈折率は１．６８であり、両者は比較的近い値となっており、入射してきた光を、反射によって損失するのを抑えて効率的に受光部へ到達させることができる。
【００３０】
本実施例において、シリコン窒化膜２０２は、受光部上に集光する機能を有するように、図２（ｂ）に符号２１２で示す、凸形状になった部分を画素ごとに有し、それによって、表面保護膜としての機能に加えて、層内レンズとしての機能を有している。すなわち、この凸形状の部分を、所定の曲率を有する構成とすることによって、レンズとして機能させることができる。シリコン窒化膜２０２の、図２（ｂ）に符号２１１で示す、凸形状になった部分の周囲と画素間の部分は平坦になっている。このような構成によって、シリコン窒化膜２０２は、互いに膜厚の異なる領域を有しており、受光部に対応する領域の少なくとも一部は、他の箇所に比べて膜厚が厚い構成となっている。
【００３１】
また、本実施例におけるように、検出回路を含めて各画素に複数のトランジスタが形成され周辺回路も含めてＣＭＯＳプロセスで形成されている、一般にＣＭＯＳセンサ（アクティブセンサ）と呼ばれるセンサにおいては、配線層を多層構成とする必要がある。このため、このような固体撮像装置では、受光部とマイクロレンズの間の高さが高くなりがちである。本実施例においては、シリコン窒化膜２０２に層内レンズとしての機能を持たせることによって、受光部とマイクロレンズ２０１の間が比較的離れているにも拘わらず、特にマイクロレンズ２０１に斜めに入射した光であっても受光部以外へ損失するのを低減し、感度を向上させることができる。これによって、本実施例の固体撮像装置を備えるカメラでは、カメラ本体の光学設計の自由度を増すことができ、小型で高感度で輝度の面内均一性が良いデジタルカメラ、ビデオカメラを提供することができる。
【００３２】
また、シリコン窒化膜２０２は、凸形状の部分２１２によって集光機能を有するように、この部分に適当な幅と厚さを持たせて形成する必要があり、例えば幅５μm、厚さ１μm 程度とするのが適当である。上述のように、本実施形態の構成では、シリコン窒化膜２０２に、このように比較的厚い部分を設けても、クラックなどが発生するのを抑えることができる。また、同時に、このシリコン窒化膜２０２は水素を供給する機能も兼ね備えるものとすることができ、すなわち、マイクロレンズ２０１形成前の熱処理によって酸化膜２０３界面の欠陥の影響を低減する働きをさせることもできる。この際、シリコン窒化膜２０２は、上述のように比較的厚いものとすることができ、それによって、水素供給量を大幅に増加させ、欠陥の影響低減作用を高めることができる。
（第３の実施例）
本実施例を図３を用いて説明する。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。
【００３３】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域３０４中に形成されたｎ型蓄積領域３０６、およびｐ型ウェル領域３０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域３０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜３０３上に多結晶シリコンからなる転送電極３０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域３０６で発生した光電荷はこの転送電極３０９を介してｎ型不純物拡散領域３０７に転送される。転送電極３０９の両サイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜３０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域３０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域３０７ａに隣接して、転送電極３０９近傍に、３０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域３０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。
【００３４】
本実施例ではさらに、半導体基板上の層間絶縁膜３０５ｂ上に、第２の実施例と同様の機能を有する反射防止膜である窒酸化シリコン膜３１０が形成され、その上にシリコン窒化膜３０２が、受光部上に集光する機能するように凸形状に形成され、さらにその上にマイクロレンズ３０１が形成されている。本実施例では、シリコン窒化膜３０２は、層内レンズを形成する、図３（ｂ）に符号３１１で示す部分にのみ形成されており、言い換えれば、シリコン窒化膜３０２の下の窒酸化シリコン膜３１３を露出させる、図３（ｂ）に符号３１２で示す部分、すなわち開口部を備えている。前の実施例で説明したように、シリコン窒化膜３０２は表面保護膜としての機能も有しているが、シリコン窒化膜３０２から窒酸化シリコン膜３１３が露出している部分では、この窒酸化シリコン膜３１３が表面保護層としても機能する。
【００３５】
本実施例の構成では、シリコン窒化膜３０２は、レンズ状に形成されていることによって、互いに膜厚の異なる領域を有しているのに加え、開口部を有している。このように開口部を有することによって、内部応力をより低減することができ、膜厚を厚くしても、クラックなどの発生を抑制することができる。膜厚を厚くすることによって、水素供給を増加させることができるのは、前の実施例と同様である。また、シリコン窒化膜３０２の開口部は、酸化膜３０３界面の方向への水素供給の通り道として機能し、これによっても、水素供給量を大幅に増加させることができる。また、やはり、受光部に対応する領域の少なくとも一部は、他の箇所に比べて膜厚が厚い構成となっており効率的に受光部に水素供給することができる。このように水素供給を増加させることによって、酸化膜３０３における欠陥を効果的に低減し、固体撮像装置のリニアリティの向上や暗電流の低減を図り、画質を向上させることができる。
【００３６】
なお、シリコン窒化膜３０２に開口部を有する構成としては、図３（ａ），３（ｂ）に示した構成に限られることはなく、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示す構成であってもよい。
【００３７】
図３（ｃ）に示す構成では、シリコン窒化膜３０２は、符号３１１で示す、凸形状に形成された部分の周囲に、符号３１３で示す、表面が平坦になった部分を有している。符号３１１，３１３で示す領域は、画素ごとに独立して設けられており、各画素間には、符号３１２で示す、窒酸化シリコン膜３１０を露出させる開口部が形成されている。
【００３８】
図３（ｄ）に示す構成では、符号３１１で示す、凸形状に形成された部分の周囲の、符号３１３で示す、表面が平坦になった部分が、画素間で繋がっている。この際、符号３１３で示す、表面が平坦になった部分はリング状の形状を有しており、画素間には、４つのリングの縁を各辺とするほぼ菱形の形状の、符号３１２で示す開口部が形成されている
（第４の実施例）
本実施例を図４を用いて説明する。
【００３９】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域４０４中に形成されたｎ型蓄積領域４０６、およびｐ型ウェル領域４０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域４０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜４０３上に多結晶シリコンからなる転送電極４０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域４０６で発生した光電荷はこの転送電極４０９を介してｎ型不純物拡散領域４０７に転送される。転送電極４０９の両サイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜４０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域４０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域４０７ａに隣接して、転送電極４０９近傍で、４０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域４０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。
【００４０】
本実施例ではさらに、半導体基板上の層間絶縁膜４０５ｂ上に、受光部上に集光する機能を有するように下に凸の形状の部分を有するシリコン窒化膜４０２が形成されている。シリコン窒化膜４０２上には、マイクロレンズ４０１がさらに形成されている。このように下に凸形状のシリコン窒化膜４０２によっても、層間絶縁膜４０５ｂとの屈折率の関係から、受光部上に集光する機能を得ることができる。このような形状のシリコン窒化膜４０２は、例えば、転送電極４０５、受光部、およびｎ型不純物拡散領域４０７ａの上方に存在する不図示の配線層を利用してＣＶＤ法により形成することができる。
【００４１】
本実施例では、このようにシリコン窒化膜４０２が酸化膜４０３界面に向かう下方向に凸であることによって、シリコン窒化膜４０２の、この下方向に面する表面積が大きくなっており、その分、酸化膜４０３界面が存在する下方向に向けて供給される水素を増すことができる。これにより、水素供給量を大幅に増加させることができ、酸化膜４０３の欠陥の影響を低減して固体撮像装置のリニアリティの向上や暗電流の低減を図り、画質を向上させることができる。
（第５の実施例）
本実施例を図５を用いて説明する。
【００４２】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域５０４中に形成されたｎ型蓄積領域５０６、およびｐ型ウェル領域５０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域５０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜５０３上に多結晶シリコンからなる転送電極５０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域５０６で発生した光電荷はこの転送電極５０９を介してｎ型不純物拡散領域５０７に転送される。転送電極５０９の両サイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜５０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域５０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域５０７ａに隣接して、転送電極５０９近傍で、５０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域５０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。
【００４３】
本実施例ではさらに、半導体基板上の層間絶縁膜５０５ｂ上に、受光部上に集光する機能を有するように凸形状の部分を有するシリコン窒化膜５０２が形成されている。そして、このシリコン窒化膜５０２上には、透明な水素拡散防止膜５１０が形成され、さらに上方にマイクロレンズ５０１が形成されている。
【００４４】
本実施例では、このように水素拡散防止膜５１０を形成することによって、シリコン窒化膜５０２の上方に水素が拡散するのを抑制し、水素を酸化膜５１０界面方向へ効率的に供給することができる。なお、透明な水素拡散防止膜５１０としては、例えば、ＬＰＣＶＤ法で形成したシリコン窒化膜を用いることができるが、上方への水素の拡散を抑制することができるものであれば、他の膜であってもよい。このように水素供給量を大幅に増加させることによって、酸化膜５０３の欠陥の影響を低減して固体撮像装置のリニアリティの向上や暗電流の低減を図り、画質を向上させることができる。
（第６の実施例）
本実施例を図６を用いて説明する。
【００４５】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域６０４中に形成されたｎ型蓄積領域６０６、およびｐ型ウェル領域６０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域６０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜６０３上に多結晶シリコンからなる転送電極６０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域６０６で発生した光電荷はこの転送電極６０９を介してｎ型不純物拡散領域６０７に転送される。転送電極６０９のサイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜６０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域６０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域６０７ａに隣接して、転送電極６０９近傍に、６０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域６０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。さらに、半導体基板上の層間絶縁膜６０５ｂ上に、受光部上に集光する機能を有するように凸形状の部分を有するシリコン窒化膜６０２が形成され、さらに上方にマイクロレンズ６０１が形成されている。
【００４６】
本実施例ではさらに、受光部上に反射防止膜６１０が形成されている。ここで、反射防止膜６１０は、受光面とパッシベーション膜である酸化膜６０３との屈折率の差により生じる、受光部表面での反射を抑制する働きをするものである。反射防止膜６１０は、例えばＬＰＣＶＤ法で形成されたシリコン窒化膜とすることができる。ちなみに、反射防止膜６１０は、このようにシリコン窒化膜とすることができるが、この膜は、シリコン窒化膜６０２とは異なる膜質を有しており、シリコン窒化膜６０２は水素供給源として機能するのに対して、反射防止膜６１０を構成するシリコン窒化膜は水素を透過させない性質を有している。
【００４７】
本実施例では、このように反射防止膜６１０を設けることによって、受光部への入射光の反射を抑制し、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４８】
この際、反射防止膜６１０は、上述のように、シリコン窒化膜６０２から供給される水素を通さない。そこで、本実施例では、反射防止膜６１０は、転送電極６０９の一部を覆わないように形成しおり、それによって、酸化膜６０３の、特に転送電極６０９の下の部分に効果的に水素を供給可能とし、その欠陥の影響を低減可能としている。
【００４９】
また、固体撮像装置において、受光部はＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Sicon）部として素子分離されるのが一般的である。このＬＯＣＯＳ部の端部には、いわゆるバーズビークが形成され、この部分では、欠陥が多く生じやすいことが知られている。図１０に示す従来技術では、反射防止膜８１０は、受光部の全体およびその周囲の領域まで覆っており、このため、バーズビーク部もその全体が反射防止膜８１０で覆われている。そこで、この従来技術では、バーズビーク部に十分に水素を供給するのは困難であり、この部分での欠陥の影響を低減するのは困難である。これに対して、図６（ａ）に示す本実施例の構成では、反射防止膜６１０を、このバーズビーク部を覆わないように形成している。これによって、バーズビーク部に効果的に水素を供給可能とし、ダングリングボンドの水素終端効果を向上させて欠陥の影響を低減し、固体撮像装置の画質を向上させることができる。また、図６（ａ）に示す構成では、受光部上の、バーズビーク部付近の一部も反射防止膜６１０によって覆わない構成となっており、それによって、欠陥の低減効果を向上させることができる。また、図６（ｂ）に示すように、バーズビーク部に、反射防止膜６１０によって覆われない部分を部分的に生じさせる構成とすることによっても、従来技術におけるようにバーズビーク部の全体を反射防止膜８１０によって覆う構成に比べて、欠陥の低減効果を向上させることができる。
（第７の実施例）
本実施例を図７を用いて説明する。
【００５０】
本実施例においても、シリコンから成る半導体基板表面に形成されたｐ型ウェル領域７０４中に形成されたｎ型蓄積領域７０６、およびｐ型ウェル領域７０４と電気的に接続された濃い表面ｐ領域７０８によって、受光部としての埋め込みフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板上に熱酸化により形成された酸化膜７０３上に多結晶シリコンからなる転送電極７０９が形成されている。受光部のｎ型蓄積領域７０６で発生した光電荷はこの転送電極７０９を介してｎ型不純物拡散領域７０７に転送される。転送電極７０９の両サイドにはシリコン酸化膜エッチバック時の残留シリコン酸化膜からなる側壁膜７０５ａが形成されている。これに伴い、ｎ型不純物拡散領域７０７においては、濃いｎ型不純物拡散領域７０７ａに隣接して、転送電極７０９近傍に、７０７ａよりも低濃度で浅く形成されたｎ型不純物拡散領域７０７ｂ、すなわち「ＬＤＤ（lightly doped drain）構造」を備えることができる。さらに、半導体基板上の層間絶縁膜７０５ｂ上に、受光部上に集光する機能を有するように凸形状の部分を有するシリコン窒化膜７０２が形成され、さらに上方にマイクロレンズ７０１が形成されている。
【００５１】
また、本実施例でも、第６の実施例と同様に、受光部上に反射防止膜７１０が形成されている。第６の実施例では、反射防止膜６１０は転送電極７０９の受光部側の端部を覆っていたが、本実施例では、反射防止膜７１０は、転送電極７０９の受光部側の端部を覆わずに形成されている。このような構成にすることによって、酸化膜７０３の、転送電極７０９の下の部分での界面に水素がより到達しやすくなる。そのため、ダングリングボンドの水素終端化をより効果的に進め、転送電極７０９の下の部分の欠陥の低減効果を高めることができる。それによって、受光部からの転送時の電荷損失を低減し、固体撮像装置のリニアリティを改善することができる。
（第８の実施例）
本実施例の固体撮像装置の断面図を図８に示す。図８において、８０１はマイクロレンズ、８０２は第１の平坦化膜、８０３はカラーフィルタ、８０４は第２の平坦化膜、１００５は水素供給源としても機能する層内レンズ、８０６は第１の反射防止膜、８０７は層間絶縁膜、８０８は配線層、８０９は第２の反射防止膜、８１０は受光部となる。本実施例においては層内レンズ８０５がシリコン窒化膜からなり、水素供給膜として機能しており、やはり受光部に対応する領域の少なくとも一部の膜厚が厚くなっている。
【００５２】
層内レンズ８０５の製造プロセスは、ＲＩＥによってレンズ形状を形成した後、４００℃〜４７０℃及び３０分〜３時間で、水素雰囲気もしくは窒素雰囲気にて熱処理を行い、層内レンズ８０５から受光部への水素供給を促進させている。このように、レンズ形状に加工した後に熱処理にて水素を拡散させることにより、シリコン窒化膜が膜厚が均一な状態で熱処理を行う場合と比較して、効率良く水素供給を行うことができる。
（デジタルカメラの構成例）
図９は、本発明による固体撮像装置を応用した一例のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００５３】
このデジタルカメラは、固体撮像装置１００４の受光部へ光を取り込むための構成として、シャッター１００１、撮影レンズ１００２、絞り１００３を有している。シャッター１００１は撮影レンズ１００２の手前に配置され、固体撮像装置への露出を制御する。入射した光は、撮影レンズ１００２によって固体撮像装置１００４に結像され、この際、絞り１００３によって必要に応じて光量が制御される。
【００５４】
取り込まれた光に応じて固体撮像装置１００４から出力された信号は、撮像信号処理回路１００５で処理され、Ａ／Ｄ変換器１００６によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。出力されたデジタル信号はさらに信号処理部１００７で演算処理されて撮像画像データが生成される。撮像画像データは、ユーザーの動作モードの設定に応じて、デジタルカメラに搭載されたメモリ１０１０に蓄えたり、外部Ｉ／Ｆ１０１３を通してコンピュータなどの外部の機器に送ったりすることができる。また、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１を通して、デジタルカメラに着脱可能な記録媒体１０１２に撮像画像データを記録することもできる。
【００５５】
固体撮像装置１００４、撮像信号処理回路１００５、Ａ／Ｄ変換器１００６、信号処理部１００７はタイミング発生部１００８により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部１００９で制御される。
【００５６】
なお、上述の各実施例において、カラー画像を撮像するデジタルカメラを構成する場合、固体撮像装置はカラー型とすることができる。カラー型の固体撮像装置は、シリコン窒化膜とマイクロレンズの間にカラーフィルタを形成して構成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の固体撮像装置の模式図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）はシリコン窒化膜の部分の平面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の固体撮像装置の模式図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）はシリコン窒化膜の部分の平面図、図３（ｃ）、（ｄ）は、シリコン窒化膜の他の構成例を示す平面図である。
【図４】本発明の第４の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図６】本発明の第６の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図７】本発明の第７の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図８】本発明の第８の実施例の固体撮像装置の断面図である。
【図９】本発明の固体撮像装置を応用した一例のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図１０】従来例の固体撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２  シリコン窒化膜
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６  ｎ型蓄積領域（受光部の構成要素）
【図１】
2006073885.tif 000003
【図２】
2006073885.tif 000004
【図３】
2006073885.tif 000005
【図４】
2006073885.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006073885.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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