(57)【要約】【課題】感度低下や画素間の感度ばらつきの発生を抑制した光電変換装置を提供する。【解決手段】基板に設けられた複数の受光部と、受光部よりも上層に設けられた層間膜と、受光部に対応して設けられ、層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、受光部と高屈折領域の間に設けられ、層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、を有しており、そのエッチング速度比の低い層は、少なくとも受光部の表面全体を覆って形成された構成である。また、エッチング速度比の低い層は、高屈折率領域と基板との間の屈折率である。【選択図】図１
2006191000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられた複数の受光部と、該受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、を有する光電変換装置であって、
前記エッチング速度比の低い層の屈折率は、前記高屈折率領域と前記基板の屈折率の間であり、
前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体を覆って形成されている光電変換装置。
【請求項２】
基板に設けられた複数の受光部と、前記受光部の信号電荷を転送するための転送トランジスタと、前記受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、を有する光電変換装置であって、
前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体を覆い、前記トランジスタのゲート電極の少なくとも一部を覆って配される光電変換装置。
【請求項３】
前記エッチング速度比の低い層の屈折率は、前記高屈折率領域と前記基板の屈折率の間である請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記エッチング速度比の低い層及び前記高屈折率領域が、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜である請求項１から３のいずれか１項記載の光電変換装置。
【請求項５】
各受光部において前記エッチング速度比の低い層は前記高屈折率領域よりも形成面積が広い請求項１から４のいずれか１項記載の光電変換装置。
【請求項６】
接続を取るためのコンタクト部が配され、前記コンタクト部には前記エッチング速度比の低い層が配されていないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域は、プラズマＣＶＤによって形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域は、前記高屈折率領域を形成する高屈折率材料を埋め込んだ後、平坦化されている請求項１から７のいずれか１項記載の光電変換装置。
【請求項９】
基板に設けられた複数の受光部と、前記受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、前記複数の受光部間に配された素子分離領域と、を有する光電変換装置であって、
前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体と、前記素子分離領域の少なくとも一部と、を覆って配される光電変換装置。
【請求項１０】
前記受光部の信号電荷を転送するための転送トランジスタを有し、
前記エッチング速度比の低い層は、前記トランジスタのゲート電極の少なくとも一部を覆って前記基板の表面全体に配される請求項９記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を電荷に変換して撮像を行うデジタルカメラなどに用いられる光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、ビデオカメラ、及びイメージリーダー等の画像入力装置には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、バイポーラトランジスタ型イメージセンサ、電界効果トランジスタ型イメージセンサ及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の非ＣＣＤ型のイメージセンサが光電変換装置として用いられている。光電変換装置が光学的画像情報を電気信号に変換し、画像入力装置がこの変換された電気信号に各種の信号処理を施して表示器に表示したり、記憶媒体に記録したりしている。
【０００３】
高性能な光電変換装置を得るには、光電変換素子の受光面の面積（画素面積）を小さくして、配置される光電変換素子の数を多くするとともに光電変換装置のチップサイズを小さくすることが望まれている。このような光電変換装置においては、フォトダイオード上にマイクロレンズを設けている。そして、その焦点位置は、フォトダイオードの受光部近傍にくるように構造設計される。
【０００４】
しかし、画素の高密度化や小チップ化を推し進めると、マイクロレンズで集光された光が、受光部に入る割合が小さくなっていく。そして、結果として、感度の低下を招く。特に、小Ｆ値(絞りを開放したとき)、あるいは、カメラ等でレンズと受光部間の焦点距離が小さく設計されたとき、画素領域の中の周辺領域において、この問題は顕著になる。
【０００５】
近年、このような問題を解決するための方法として、特許文献１にて、光導波路を有する光電変換装置が提案されている。図５は従来の光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。図５を参照しながら、従来の構成について簡単に説明する。
【０００６】
図５に示す構成では、受光部2の直上に井戸構造21を設けた層間絶縁層7が形成されている。そして、井戸構造21は、層間絶縁層7よりも高屈折率の材料より成る高屈折率層8を有し、オンチップマイクロレンズ11を経た入射光15を高屈折率層8と層間絶縁膜7の界面で反射させる。このことにより集光効率を高め、高感度化を図っている。ここでは、井戸構造21を形成する際、受光部2にダメージを与えることなく、また、エッチング掘り込み量の均一性を向上させる目的で、エッチングストッパ膜12を設けている。
【特許文献１】特開２０００−１５０８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上部からの入射光が高屈折率層8とエッチングストッパ膜12の屈折率差によって、それらの界面で反射を起こすことがある。その界面での反射は、感度の低下やばらつきを生ずる。また、特許文献１においては、受光部上の一部にパターニングしたエッチングストッパ膜12が設けられている。このような構成であると、受光部上のエッチングストッパ膜12が設けられている領域と設けられていない領域とで、屈折率が異なるため、反射率が異なってしまう。特に、高屈折率層8と層間絶縁膜7の界面で反射されない光は、エッチングストッパ膜端部22で反射して集光効率が下がってしまう。
【０００８】
上述の問題を解決するために、本発明は、感度低下や感度ばらつきの発生を抑制した光電変換装置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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の光電変換装置は、基板に設けられた複数の受光部と、該受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、を有する光電変換装置であって、前記エッチング速度比の低い層の屈折率は、前記高屈折率領域と前記基板の屈折率の間であり、前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体を覆って形成されている構成である。
【００１０】
上記構成によれば、受光部上に高屈折率領域を設けることで集光効率を高めることが可能になるとともに、そのようなエッチング速度比の低い層を設けることで受光部表面における入射光の反射を低減させることが可能になる。
【００１１】
また、基板に設けられた複数の受光部と、前記受光部の信号電荷を転送するための転送トランジスタと、前記受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、を有する光電変換装置であって、前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体を覆い、前記トランジスタのゲート電極の少なくとも一部を覆って配される構成を有する。
【００１２】
このような構成によれば、受光部上に高屈折率領域を設けることで集光効率を高めることが可能になるとともに、その製造過程での受光部へのダメージを低減することが可能になる。また、製造過程でのゲート電極へのダメージが低減し、光電変換装置の暗電流の低減等に対してより好ましい。
【００１３】
また、基板に設けられた複数の受光部と、前記受光部よりも上層に設けられた層間膜と、前記受光部に対応して設けられ、前記層間膜よりも屈折率の高い高屈折率領域と、前記受光部と前記高屈折領域の間に設けられ、前記層間膜に対してエッチング速度比が低い層と、前記複数の受光部間に配された素子分離領域と、を有する光電変換装置であって、前記エッチング速度比の低い層は、少なくとも前記受光部の表面全体と、前記素子分離領域の少なくとも一部と、を覆って配される構成を有する。
【００１４】
このような構成によれば、受光部上に高屈折率領域を設けることで集光効率を高めることが可能になる。また、その製造過程での受光部へのダメージや、素子分離領域へのダメージを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受光部上に高屈折率領域を設けることで集光効率を高めることが可能になるとともに、受光部表面における入射光の反射を低減させることが可能になる。また、その製造過程での受光部へのダメージや、形状のばらつき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】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  図１は第１の実施形態による光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。
【００１７】
図１に示すように、光電変換装置は、半導体基板101の表面から所定の深さにかけて形成された受光部102が複数配置され、隣接する受光部間に素子分離領域103が設けられている。上層に対してエッチング速度比の低い層となるエッチングストップ層（以下、エッチストップ層とする）120が、受光部102の表面全体を覆って、半導体基板101の表面上に形成されている。エッチストップ層120の上には、第１の絶縁膜104が設けられている。図に示されていないが、電荷転送用のトランジスタが半導体基板101表面近傍に形成されている。ここで、エッチストップ層120が、それらの上部に配されていても良い。
【００１８】
第１の絶縁膜104よりも上層に、受光部102からの電気信号を外部に伝達するための配線となる第１のパターン105及び第２のパターン107が設けられている。図１に示すように、第１のパターン105が第１の絶縁膜104上に形成されている。第２のパターン107は、第１のパターン105上に形成された第２の絶縁膜106を介して、第１のパターン105と重なる位置に形成されている。第２のパターン107は保護膜108で覆われている。第１のパターン105及び第２のパターン107は、隣接する受光部102間の領域の上層に設けられ、各受光部102に入射すべき光が他の受光部102に入射することを防ぐ遮光膜としても機能する。第１の絶縁膜104及び第２の絶縁膜106は、配線層間を絶縁するための層間絶縁膜となる。
【００１９】
また、第１の絶縁膜104、第２の絶縁膜106及び保護膜108には、保護膜108側から受光部102に向かってエッチストップ層120の表面まで井戸状の開口が形成されている。この開口内部には保護膜108及び層間絶縁膜と比較して屈折率の高い材料の高屈折率層が埋め込まれている。この井戸状の開口に埋め込まれた高屈折率層が平坦化され、高屈折率領域110となる。
【００２０】
また、保護膜108上に第１の平坦化層111を介してカラーフィルタ層112が設けられ、さらに、カラーフィルタ層112上には第２の平坦化層113を介してマイクロレンズ114が設けられている。
【００２１】
本実施例の光電変換装置は、高屈折率領域110と半導体基板101との間の屈折率を有するエッチストップ層120が受光部102の表面全体を覆っている。そのため、受光部表面の一部にエッチストップ層102が形成されていた従来の場合にエッチストップ層120端部で反射していた光を、受光部102に取り入れることが可能となり、集光効率が向上し、感度ばらつきが抑制される。つまり、このような屈折率のエッチストップ層120によれば、それら界面での反射率を低減することが可能となる。合わせて、高屈折率領域に入射したものの、高屈折率領域と層間絶縁膜との界面において全反射角を越えて外に入射した光をとりこむことが可能となる。また高屈折率領域に直接入射しなかった光もとりこむことが可能となる。
【００２２】
また、高屈折率領域110は保護膜108及び層間絶縁膜と比較して屈折率が高いため、マイクロレンズ114を介して外部から入った光（図１に示す入射光115）が高屈折率領域の側壁で反射し、受光部102に導かれる。このようにして、井戸状開口の内部の高屈折率領域110が光導波路の役割を果たして、マイクロレンズ114により集光された光を効率良く受光部102に導くことができる。その結果、小Ｆ値、あるいは、レンズと受光部間の焦点距離が小さい場合においても、高い感度が得られる。
【００２３】
次に、図１に示した光電変換装置の製造方法について、図２ａ〜図２ｉを用いて説明する。
【００２４】
まず、図２ａに示すように、シリコンウエハ等からなる半導体基板101を用意して、ＳＴＩ（浅溝分離）による素子分離領域103を半導体基板101の表面近傍の内部に形成する。続いて、フォトレジストパターンを形成して、イオン注入及び熱処理を行い、フォトダイオードの受光部102となる拡散層や、図に示さないトランジスタのソース及びドレインの拡散層を半導体基板101表面から基板内部にかけて形成する。その後、図に示さないトランジスタのゲート絶縁膜およびゲート電極を従来と同様にして形成する。ここで、図に示していないが、半導体基板101の表面には自然酸化膜や、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の一部が形成されていてもよい。しかし、その厚みは光の波長に比べ十分に薄く、その界面での反射の影響は殆どない。
【００２５】
次に、ＣＶＤ(気相成長)法などによりエッチストップ層120を形成する。ここでは、エッチストップ層120として、SiNをＬＰ（減圧）-ＣＶＤ法で形成する。その際に、少なくとも受光部表面よりも大きい面積にSiNを形成する。続いて、ＣＶＤ法などにより、第１の絶縁膜104をエッチストップ層120上に形成する。なお、第１の絶縁膜104の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法などにより平坦化させておくと、次工程におけるパターニング精度を向上させることができる。
【００２６】
次に、Al、Mo、W、Ta、Ti、若しくはCu、又はこれらを主成分とする合金からなる金属膜をスパッタリング、ＣＶＤ法、又は、電解メッキ法などにより第１の絶縁膜104上に形成する。その後、リソグラフィ工程及びエッチング工程により所望の形状の第１のパターン105を形成することで、受光部102の上方に位置する部分の金属膜を除去する。
【００２７】
続いて、SiO、又はこれを主成分とする材料からなる第２の絶縁膜106を、ＣＶＤ法により第１の絶縁膜104及び第１のパターン105の上に形成し、ＣＭＰ法により第２の絶縁膜106上面を平坦化する。次に、第１のパターン105と同様に、Al、Mo、W、Ta、Ti、若しくはCu、又はこれらを主成分とする合金からなる金属膜をスパッタリング、ＣＶＤ法、又は、電解メッキ法などにより第２の絶縁膜106上に形成する。そして、リソグラフィ工程及びエッチング工程により所望の形状の第２のパターン107を形成することで、受光部102の上方に位置する部分を除去する。
【００２８】
次に、図２ｂに示すように、SiN膜、SiON膜、又はSiO膜等の絶縁膜を有する保護膜108を第２のパターン107及び第２の絶縁膜106上にＣＶＤ法により形成する。続いて、図２ｃに示すように、受光部102の直上を開口するためのエッチングマスクとなるフォトレジストパターン109を保護膜108上に形成する。
【００２９】
そして、図２ｄに示すように、フォトレジストパターン109をエッチングマスクにし、受光部102に向かって異方性のエッチングを行う。エッチングが進むとエッチストップ層120でエッチング速度が低下するので、エッチングを停止させる。このようにして、保護膜108、第２の絶縁膜106及び第１の絶縁膜104の積層絶縁膜に井戸状開口130を設ける。このエッチング工程では、積層絶縁膜の各絶縁膜を除去するために最適なエッチング条件でそれぞれエッチングを行う。そして、少なくともエッチストップ層120にエッチングが到達する時点でのエッチング条件は、エッチストップ層120と第１の絶縁膜104とのエッチング選択比（＝第１の絶縁膜104のエッチング速度／エッチストップ層120のエッチング速度）が十分に大きいことが必要である。つまり、エッチストップ層120は第１の絶縁膜104に対してエッチング速度比が低い層となる。
【００３０】
なお、エッチストップ層120は少なくとも受光部表面全体を覆って形成されていればよく、その他の場所は必要に応じて形成されなくてもよい。ただし、電荷転送用のトランジスタ（不図示）のゲート電極の少なくとも一部を覆うようにしてエッチストップ層120を形成しておけば、その後の製造工程でゲート電極へのダメージが低減し、光電変換装置の暗電流の低減等に対してより好ましい。エッチストップ層120の必要のない箇所としては、例えば、ゲート電極を上層の配線と接続するためにゲート電極上に開口するコンタクト部である。
【００３１】
ゲート電極と同様に、ＳＴＩなどの素子分離領域103上の少なくとも一部にエッチストップ層120を形成しておけば、ホール形成といった製造工程でのダメージからＳＴＩを保護することが可能となる。
【００３２】
次に、図２ｅに示すように、酸素プラズマ及び有機剥離液等の少なくともいずれかの処理を行ってフォトレジストパターン109を保護膜108上から除去する。その後、後の高屈折率領域110である高屈折率層117を、図２ｆに示すように、井戸状開口130にＨＤＰ(高密度プラズマ)-ＣＶＤ法などにより形成する。
【００３３】
ここで、このエッチストップ層120の屈折率は、高屈折率領域110の屈折率と同程度、若しくは半導体基板101と高屈折率領域110の間の値に設定する。このことによって、受光部表面における入射光の反射を低減させることが可能となる。
【００３４】
また、半導体基板101の受光部表面上に入射光の受光部表面での反射を低減させる反射防止膜が形成されている場合には、エッチストップ層120の屈折率をその反射防止膜と高屈折率領域110の間の値に設定することが好ましい。さらに、エッチストップ層120の屈折率を高屈折率領域110および反射防止膜と同一の屈折率としてもよい。
【００３５】
ここで、高屈折率層117の形成方法の具体例について説明する。エッチストップ層120にSiN(屈折率ｎ＝1.95)を用い、高密度プラズマＣＶＤ法を用いて開口径2μｍ、開口深さ3.5μｍの凹部にエッチストップ層120と同種のSiNを埋め込む場合とする。
【００３６】
一般的に、受光部102に対するドライエッチングによるプラズマダメージによって、光電変換装置の暗電流や画素欠陥の増大が生じる場合がある。特に、本実施形態のように、受光部102に近接した領域までエッチングを進めると、プラズマから被る影響が増大する。そこで、最初に、ダメージを緩和する成膜条件として、RFバイアスを0〜400Wと低く抑えた条件1［ガス流量  Ar:200sccm、N2:135sccm、SiH4:19sccm、圧力  8mTorr、RFパワー:3000W、RFバイアスパワー:300W、成膜時間:5min］で5000Å相当のSiN膜を成膜する。
【００３７】
続いて、埋め込み成膜条件2［ガス流量  Ar:126sccm、N2:360sccm、SiH4:84sccm、圧力  8mTorr、RFパワー:3000W、RFバイアスパワー:3500W、成膜時間:5min］で2μｍ相当のSiN膜を成膜して井戸状の開口部を埋める。
【００３８】
さらに、開口部上部の平坦化を促進するための成膜条件3［ガス流量  Ar:126sccm、N2:360sccm、SiH4:84sccm、圧力  8mTorr、RFパワー:3000W、RFバイアスパワー:5000W、成膜時間:2.5min］で1μｍ相当のSiN膜を成膜する。この条件で、RFバイアスパワーを5000Wに増大させたことにより、凸部が凹部に対して相対的にエッチングが進み、受光部直上の平坦化が進む。結果として、後続の平坦化のための処理工程において、エッチングによる除去量又はＣＭＰ処理での研磨量が減少する、または、それらが不要になるという利点がある。
【００３９】
このようにして、高密度プラズマＣＶＤ法を用いることで、アスペクト比（＝開口部深さ／開口直径）の大きい井戸状開口にも膜を埋め込むことが可能である。また、基板に印加するＲＦバイアスパワーを変化させることで、受光部102へのダメージの低減や形成する膜の上面の平坦化が可能となる。
【００４０】
なお、エッチストップ層120及び高屈折率領域110としてSiN膜を用いた例を挙げたが、第１の絶縁膜104及び第２の絶縁膜106よりも屈折率が高く、かつ所望の集光効率が得られる材料であればよい。前述のように、好ましくは、このエッチストップ層120の屈折率が、高屈折率領域110の屈折率と同程度、若しくは半導体基板101と高屈折率領域110の間の値であるとよい。従って、SiN膜に限らず、例えば、SiON膜(屈折率1.45〜2.0で調整可能)などを用いてもよい。
【００４１】
また、製造方法を変えることによって、屈折率の異なる材料を得ることも可能である。例えば、エッチストップ層120と高屈折率層117として、SiN膜を用いる際に、エッチストップ層は減圧ＣＶＤによって、高屈折率層117はＨＤＰ−ＣＶＤを用いてもよい。ここで、ＨＤＰ−ＣＶＤによって形成されるSiN膜は、減圧ＣＶＤによるものに比べ、その密度が疎になり、屈折率が低下する傾向がある。このような製造方法の違いによって、所望の屈折率を得ることが可能となる。
【００４２】
また、主に３つの異なる成膜条件でSiNの埋め込みを完成させたが、所望の集光効率とセンサとしての基本性能が得られるのであれば、適宜、複数の成膜条件から選択すればよい。
【００４３】
次に、高屈折率層117の表面をＣＭＰ法により研磨して平坦化し、図２ｇに示すように、高屈折率領域110を形成する。ここでは、平坦化処理にＣＭＰ法を用いたが、プラズマエッチングを用いたエッチバック法を用いてもよい。また、平坦化処理を保護膜108の上面まで行ったが、高屈折率層117の膜中で停止させてもよい。この場合、高屈折率層117に保護膜108の機能も備えるようにすることで、図２ｂで説明した保護膜108形成の工程を省略することが可能となる。この高屈折率領域110が平坦であることで、後に形成される層の形成ばらつきや、その層との界面における反射を低減することが可能となる。
【００４４】
その後、図２ｈに示すように、第１の平坦化層111を塗布法により形成する。続いて、第１の平坦化層111の上にカラーフィルタ層112の元になる材料を塗布した後、露光及び現像処理によりカラーフィルタ層112(原色の場合は、Red層、Green層、Blue層)を形成する。
【００４５】
さらに、図２ｉに示すように、カラーフィルタ層112の上に第２の平坦化層113を塗布法により形成し、続いて、第２の平坦化層113の上にマイクロレンズ114の元になる材料を塗布する。そして、その材料に露光及び現像処理を行って所定のパターンを形成した後、リフロー処理を行ってマイクロレンズ114を形成する。以上で、光電変換装置が作製される。
【００４６】
本実施形態の光電変換装置の製造方法によると、少なくとも受光部表面全体を覆うようにエッチストップ層120を形成するようにしている。そのため、高屈折率領域110のための井戸状開口を形成する際、受光部表面の面積により近い開口を形成できるだけでなく、その開口が受光部表面まで突き抜けることを防止できる。
【００４７】
また、各受光部102の表面を覆うエッチストップ層120の面積が、高屈折率領域110とエッチストップ層120との界面の面積よりも広いことが好ましい。高屈折率領域110を屈折する光が受光部102から外に漏れ出るのをより防止し、集光効率が向上する。
【００４８】
なお、上記実施形態では、素子分離領域103をＳＴＩ（浅溝分離）の場合で説明したが、ＬＯＣＯＳ法（シリコン局所酸化法）により形成してもよい。いずれの素子分離領域においても、図１から図２の各図において示したように、それらの上部にエッチストップ層120が配されていてもよい。全体を覆っていても良いが、少なくともその一部を覆っていればよい。
【００４９】
次に、第２の実施形態として、エッチストップ層120を設けない場合について説明する。
【００５０】
図３は第２の実施形態の光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。なお、図１に示した光電変換装置と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、素子分離領域及び電荷転送用トランジスタについては従来と同様なため、図に示すことを省略している。
【００５１】
図３に示す光電変換装置では、受光部102が形成された半導体基板101の上に第１の絶縁膜125が形成されている。そして、第１の絶縁膜125の屈折率を高屈折率領域110と同等にしている。なお、この場合においても、第１の絶縁膜125の屈折率を半導体基板101と高屈折率領域110の間の値に設定してもよい。
【００５２】
図３に示す光電変換装置の製造方法について簡単に説明する。
【００５３】
図２ａに示したように半導体基板101に受光部102およびトランジスタ（不図示）を形成した後、第１の絶縁膜125を形成する。続いて、第１のパターン105、第２の絶縁膜106および第２のパターン107を形成する。その後、図２ｂ、図２ｃと同様に処理を行い、保護膜108の上にフォトレジストパターン109を形成する。そして、保護膜108及び第２の絶縁膜106に開口を形成する際、保護膜108及び第２の絶縁膜106の合計の膜厚をエッチング速度で割った時間であるエッチング時間でエッチング処理を制御し、井戸状開口を形成する。エッチング量にばらつきがあっても、第１の絶縁膜125があるため、開口が受光部102まで達することを防止できる。その後は、図２ｅ以降と同様に処理を行って、図３に示した光電変換装置を作製する。
【００５４】
この第２の実施形態では、感度低下や画素間の感度ばらつきの発生が抑制されるだけでなく、第１の絶縁膜125と第２の絶縁膜106のエッチング選択比を必ずしも確保する必要がないため、エッチング条件の自由度が拡大する。
【００５５】
ここで、第３の実施形態として、エッチストップ層120が、電荷転送用のトランジスタのゲート電極の一部を覆うように配されている場合について、図４ａおよび図４ｂを用いて、簡単に説明する。
【００５６】
図４ａおよび図４ｂは、それぞれ光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図であり、その製造工程を示している。なお、図１に示した光電変換装置と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
図４ａにおいて、電荷転送用のトランジスタの拡散領域150が形成されている半導体基板101の表面近傍に、そのトランジスタのゲート電極140が配されている。また、別のトランジスタのゲート電極141上には、導電のためのコンタクト部145が形成されている。ここで、それぞれゲート電極は、サイドウォール143を有している。
【００５８】
そして、エッチストップ層120は、受光部102上に配されている。その範囲は、受光部102よりも大きく形成されており、更に、本実施形態では、エッチストップ層120は電荷転送用トランジスタのゲート電極140の一部を覆うように配されている。ここで、先のサイドウォール143とこのエッチストップ層120は、同一の層からエッチングを行うことによって形成される。同一の層を用いるため、容易に形成が可能となる。
【００５９】
そして、図４ｂは、図４ａの保護膜108上にレジストマスク135をパターニングし、井戸状開口130を得るためのエッチングを行った後の本実施例における光電変換装置の模式的断面図である。この後、第１の絶縁層104および第２の絶縁層106よりも屈折率が高く、かつ所望の集光効率が得られる材料を埋め込み、平坦化することで、高屈折率領域110が形成される。
【００６０】
ここで、電荷転送用ゲート電極140の一部を覆うようにエッチストップ層120が形成されている場合においては、その後の工程によって与えられるゲート電極140へのダメージが、低減される。ダメージを与える工程としては、例えば、井戸状開口130に高屈折率材料を埋めるためのＨＤＰ−ＣＶＤの工程や、周辺の拡散領域を形成する際のイオン注入の工程などがあげられる。それらの工程によるダメージが低減され、結果として、光電変換装置の暗電流の低減が可能となる。
【００６１】
既に述べているが、このエッチストップ層120は、電荷転送用ゲート電極140の一部を覆っていればよく、また、全てを覆っていてもよい。必要に応じて、例えばコンタクト部145の部分を除いていてもよい。
【００６２】
更に、このエッチストップ層120が、素子分離領域の少なくとも一部を覆っていればよく、全体を覆っていてもよい。素子分離領域への製造工程におけるダメージを抑制することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態では規定していないが、本実施形態のエッチストップ層120の屈折率を、高屈折率領域110の屈折率と同程度、若しくは半導体基板101と高屈折率領域110の間の値にしてもよい。このような屈折率を有すれば、更に、受光部上における、それらの界面での反射を抑制することも可能となる。
【００６４】
以上、本発明に関して詳細に述べた。しかし、例えば、光電変換素子の種類、エッチングストップ層の屈折率やその配置、高屈折率領域の形状など、本発明は上記の実施形態に限定されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態による光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。
【図２ａ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｂ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｃ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｄ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｅ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｆ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｇ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｈ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図２ｉ】図１に示した光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。
【図４ａ】本発明の第３の実施形態による光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図４ｂ】本発明の第３の実施形態による光電変換装置の製造工程を説明するための図である。
【図５】従来の光電変換装置の一構成例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０２    受光部
１０４、１２５    第１の絶縁膜
１０６    第２の絶縁膜
１０８    保護膜
１１０    高屈折率領域
１１７    高屈折率層
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
2006191000.tif 000008
【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図２ｈ】
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【図２ｉ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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