(57)【要約】【課題】  遮光膜表面における入射光の反射率が均一であることから感度ムラを抑えることができ、しかも遮光膜の薄膜化が図れるため画素の微細化が実現できる固体撮像装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  遮光膜７の上に形成する平坦化膜を、遮光膜が酸化する温度よりも低い温度で形成された第１の平坦化膜９と、この第１の平坦化膜９の成膜温度よりも高い温度で形成された第２の平坦化膜１０とで構成する。これにより、遮光膜７の表面における入射光の散乱率を全ての画素において均一に保つことができ、感度ムラが抑制された固体撮像装置を実現できる。また、遮光膜７の表面は酸化されないため、遮光膜７の薄膜化が図れ、画素の微細化に対応できる。さらに、第２の平坦化膜を遮光膜７が酸化される温度よりも高い温度で成膜すれば、生産性の向上が図れる。【選択図】  図１
2006108201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部への入射光量に応じた電気信号を出力する固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板の主面に受光部を形成する工程と、
前記受光部の上部に開口部が形成された遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を含めて前記半導体基板の全面を覆う平坦化膜を形成する工程とを備え、
前記平坦化膜を形成する工程は、前記遮光膜が酸化される温度よりも低い温度で成膜する第１の平坦化膜形成工程と、前記第１の平坦化膜形成工程よりも高い温度で成膜する第２の平坦化膜形成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２】
前記第２の平坦化膜形成工程は、前記遮光膜が酸化される温度よりも高い温度で成膜することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２の平坦化膜形成工程は、化学気相成長法にて行い、前記第１の平坦化膜形成工程では反応性ガスとしてオゾン又は酸素、およびテトラエトキシシランを用い、前記第２の平坦化膜形成工程では反応性ガスとしてテトラエトキシシランを用いることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の平坦化膜形成工程は、膜厚が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下となるように成膜することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記遮光膜を形成する工程では、タングステン膜を形成し、
前記第１および第２の平坦化膜形成工程では、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
受光部への入射光量に応じた電気信号を出力する固体撮像装置であって、
半導体基板の主面に形成された受光部と、
前記受光部の上部に開口部が形成された遮光膜と、
前記遮光膜を含めて前記半導体基板の全面を覆う平坦化膜とを備え、
前記平坦化膜は、前記遮光膜に当接するとともに前記遮光膜の酸化温度よりも低い温度にて成膜された第１の平坦化膜と、前記第１の平坦化膜の上に形成され、当該第１の平坦化膜の成膜温度よりも高い温度にて成膜された第２の平坦化膜とを有することを特長とする、固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関し、より特定的には、遮光膜を含めて基板の全面を覆う平坦化膜を有する固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された複数の画素部を有し、各画素においては、半導体基板の主面に、入射光量に応じた電気信号を出力するよう構成された受光部が設けられている。また、半導体基板の表面には、受光部以外の部分に光が当たることを防止するための遮光膜が設けられており、各受光部の上部にある遮光膜には、受光部に光を取り込むための開口部が形成されている。このような遮光膜には、例えば、タングステン膜のように遮光性の良い金属膜が用いられるが、金属膜はその表面において入射光を散乱しやすく、また、その表面粗さの違いから、画素毎に光の散乱率が異なるため、受光部での集光バラツキ、すなわち固体撮像装置の感度ムラが生じる傾向にある。
【０００３】
そこで、従来より、遮光膜の表面に各種の加工処理を施して、固体撮像装置の感度ムラを改善する手法が提案されている。例えば、特許文献１および２には、遮光膜を覆う平坦化膜を形成する時に同時に遮光膜の表面を酸化させる方法が、特許文献３には、遮光膜の表面に反射防止膜を形成する方法が、それぞれ開示されている。
【０００４】
以下に、遮光膜の表面を酸化させた固体撮像装置を例に挙げ、その構造について図４および図５を参照しながら説明する。図４は、固体撮像装置の一種であるＣＣＤ（Charge Coupled Device ）の画素の断面図である。この固体撮像装置は、図５に示す各工程を経て製造される。
【０００５】
図５は、図４に示す固体撮像装置を製造する過程における各段階での断面図を示す。図５（ａ）は、半導体基板１の上に遮光膜７となるべきタングステン膜７ａを形成した仕掛状態を示す。このような仕掛状態の半導体基板１を得るためには、まず、イオン注入法などの方法を用いて、半導体基板１の主面にフォトダイオード２および電荷転送部３を形成する。次に、半導体基板１の表面に、熱酸化やＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ：化学気相成長法）によりゲート絶縁膜４を堆積する。ゲート絶縁膜４の堆積が完了すると、ＣＶＤ法によりポリシリコン膜を堆積し、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理等により、必要なパターン（図示せず）を形成し、ゲート電極５を形成する。次に、ゲート電極５およびゲート絶縁膜４を覆うように、酸化／ＣＶＤ法により酸化シリコンからなる層間絶縁膜６を堆積する。このように構成された基板に、遮光膜を構成するためのタングステン膜７ａをスパッタ法もしくはＣＶＤ法により堆積する。
【０００６】
図５（ｂ）は、所望の形状を有する遮光膜７を得るために、レジストパターン１１を形成した様子を示す。レジストパターン１１は、以下の手順にて形成される。まず、タングステン膜７ａの上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に、露光・現像を行って、フォトダイオード２の上部に開口部８が形成されるようにパターニングする。これにより、レジストパターン１１が形成される。
【０００７】
図５（ｃ）は、タングステン膜７ａをパターニングした状態を示す断面図である。レジストパターン１１をマスクとして、タングステン膜７ａをドライエッチング処理する。これにより所望の形状にパターニングされた遮光膜７が得られる。その後、レジストパターン１１を除去する。
【０００８】
次に、遮光膜７の上にＣＶＤ法により平坦化膜２１を形成するのであるが、これに先立って、遮光膜７の表面に、酸化処理を施す。図５（ｄ）は、遮光膜７の表面を酸化した状態を示す断面図である。遮光膜７の酸化は、反応ガスとしてオゾン（Ｏ3 ）あるいは酸素（Ｏ2 ）を用いたＣＶＤ法により行う。これにより遮光膜７は、表面側から徐々に酸化され、タングステン酸化膜２０が形成される。タングステン酸化膜２０は、反射率の低い物質であることから、遮光膜７の表面における入射光の散乱を低減できる。
【０００９】
図５（ｅ）は、平坦化膜２１を形成した状態を示す断面図である。平坦化膜２１は、図５（ｄ）におけるＣＶＤ法を引き続き行うことで形成される。すなわち、反応ガスとして用いたオゾン（Ｏ3 ）あるいは酸素（Ｏ2 ）雰囲気中に、さらにテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスを導入することにより形成される。得られた平坦化膜２１には、受光部に入射光を集光するためのレンズ（図示せず）を形成するために、平坦化処理が施される。これにより、図４に示す固体撮像装置４００が得られる。
【特許文献１】特開平９−２３２５５２号公報
【特許文献２】特開２００４−９５８９５号公報
【特許文献３】特開平１０−４１４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のように構成された固体撮像装置では、タングステン酸化膜２０が光を透過しやすいという性質を有することから、遮光膜７（タングステン膜）を表面側から酸化させてタングステン酸化膜２０を形成すると、遮光膜７（タングステン膜）の膜厚が薄くなり、実遮光率が変わるという問題がある。したがって、実遮光率を維持するためには、あらかじめタングステン酸化膜２０の膜厚を見込んでタングステン膜７ａの膜厚を厚めにする必要が生じるが、実効膜厚の予測は実際には困難であり、また、遮光膜７の膜厚を厚くすることは、画素の微細化を妨げることとなる。
【００１１】
さらに、上記のようなＣＶＤ法において、特許文献２に記載のように５００℃程度の酸化温度で遮光膜７の表面を酸化させたところ、タングステン酸化膜２０の膜厚を均一にすることが困難であることが明らかとなった。これは、タングステン膜の酸化温度に起因するものと思われる。一般に、タングステン膜７ａは酸化されやすい物質であることから、常温でも微量な酸化は生じるが、４００℃付近で酸化が始まり、７００℃付近で急激な酸化が進行すると言われている。そのため、５００℃程度の酸化温度では、酸化膜の形成が十分に行われず、均一な膜厚が得られないものと思われる。このように不均一な膜厚を有するタングステン酸化膜２０が遮光膜７の表面に形成されると、タングステン酸化膜２０の膜厚が厚い所では入射光の反射率が低くなり、タングステン酸化膜２０の膜厚が薄い所では入射光の反射率が高くなる。
【００１２】
また、酸化が不均一で、タングステン膜７ａ上にタングステン酸化物が形成されている部分とタングステン酸化物が形成されていない部分とが混在しているような場合において、タングステン酸化物とタングステン膜７ａとでは表面の凹凸差に違いが存在する。タングステン酸化物およびタングステン膜７ａの表面での凹凸差は、それぞれタングステン酸化物が１３ｎｍ程度、タングステン膜が５５ｎｍ程度あり、この表面の凹凸差に起因して、タングステン酸化物とタングステン膜７ａとでは、光の散乱に差が発生する。
【００１３】
そのため、固体撮像装置４００には、開口部８付近での反射率のムラによる受光部での集光バラツキ、すなわち感度ムラが生じることとなる。また、各画素において、受光部での集光バラツキが生じても、このバラツキが、複数配置された各画素おいて均一なバラツキを有するものであれば、画素部全体として見たときには、感度ムラが小さくなるため問題はないが、上記のように構成された固体撮像装置４００では、各画素における遮光膜７の表面での光の散乱率が異なるため、画素部全体では、感度ムラの大きな固体撮像装置となる。なお、均一な膜厚のタングステン酸化膜２０を得るためには、７００℃といった高温での酸化処理を行うことが考えられるが、このような処理を行うことは、酸化が急速に進行するため、酸化量（酸化膜厚）を制御することが困難であり、更に受光部の特性劣化などを生じるため好ましくない。
【００１４】
また、上記した特許文献３では、遮光膜７として形成したタングステン膜の上に、これとは異なる材質にて形成された金属遮光膜（例えば、アルミニウム膜）を積層することで、タングステン膜の酸化を防止することが記載されているが、この遮光膜には、さらに反射防止層が設けられているため、遮光膜自体の膜厚が厚くなり、上記と同様に画素の微細化に対応できるものではない。
【００１５】
それ故に、本発明は、遮光膜表面における入射光の反射率が均一であることから感度ムラを抑制でき、しかも、遮光膜の薄膜化が図れることから画素の微細化が実現できる固体撮像装置およびその製造方法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】
【００１６】
上記課題を解決する発明は、受光部への入射光量に応じた電気信号を出力する固体撮像装置の製造方法に向けられている。この製造方法では、まず、半導体基板の主面に受光部を形成する。次に、受光部の上部に開口部が形成された遮光膜を形成する。次に、遮光膜を含めて半導体基板の全面を覆う平坦化膜を形成する。ここで、本発明の特徴部分である平坦化膜を形成するときには、まず、遮光膜が酸化される温度よりも低い温度で第１の平坦化膜を成膜する。次いで、第１の平坦化膜を成膜する温度よりも高い温度で第２の平坦化膜を成膜する。
【００１７】
このように遮光膜の表面を第１の平坦化膜で覆うことで、遮光膜の表面における平滑性が高まり、入射光の反射率のムラが低減するため、受光部での集光バラツキをなくして感度ムラを抑えた固体撮像装置を得ることができる。また、第１の平坦化膜の成膜温度は酸化膜の酸化温度よりも低い温度であるため、遮光膜は、その表面を酸化されることなく第１の平坦化膜にて覆われることとなり、遮光膜の膜厚を実際に成膜した厚みに保つことができる。したがって、実効膜厚を考慮してあらかじめ遮光膜を厚めに成膜する必要がなくなり、遮光膜の薄膜化が図れ、画素の微細化が実現できる。
【００１８】
本発明において第２の平坦化膜を形成するときには、遮光膜が酸化される温度よりも高い温度で成膜することが好ましい。これにより、平坦化膜の成膜速度が速くなり、生産性の向上が図れる。
【００１９】
また、第１および第２の平坦化膜を形成するときには、化学気相成長法にて成膜を行い、第１の平坦化膜形成工程では反応性ガスとしてオゾン又は酸素、およびテトラエトキシシランを用い、第２の平坦化膜形成工程では反応ガスとしてテトラエトキシシランを用いることが好ましい。これにより、より効率良く第１および第２の平坦化膜を成膜することができる。
【００２０】
また、第１の平坦化膜を形成するときの膜厚は、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。このような範囲の膜厚であると、遮光膜を完全に覆うことができ、遮光膜表面の酸化を抑えながら平滑にすることができ、さらに平坦化膜全体の形成にかかる時間を低減できる。
【００２１】
また、遮光膜を形成するときには、タングステン膜を形成し、第１および第２の平坦化膜を形成するときには、シリコン酸化膜を形成するのが好適である。このような組み合わせとすることで、感度ムラを抑えた固体撮像装置を安価に製造することができる。
【００２２】
また、本発明は、受光部への入射光量に応じた電気信号を出力する固体撮像装置にも向けられている。この固体撮像装置は、半導体基板の主面に形成された受光部、受光部の上部に開口部が形成された遮光膜、および遮光膜を含めて半導体基板の全面を覆う平坦化膜を備える。ここで本発明の固体撮像装置の特徴部分である平坦化膜は、遮光膜に当接するとともに遮光膜の酸化温度よりも低い温度にて成膜された第１の平坦化膜と、この第１の平坦化膜の上に形成されるとともに、第１の平坦化膜の成膜温度よりも高い温度にて成膜された第２の平坦化膜とを有する。
【００２３】
このような構成を有することにより、本発明の固体撮像装置は、遮光膜の表面が酸化されることがなくなり、実効膜厚を変えることなく、遮光膜表面の光の散乱率を一定に近づけることができ、感度ムラを抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、遮光膜を含めて半導体基板の全面を覆う平坦化膜を、遮光膜が酸化される温度よりも低い温度で成膜された第１の平坦化膜と、この成膜温度よりも高い温度で成膜された第２の平坦化膜とで構成することで、遮光膜表面での入射光の反射率を一定に近づけることができ、受光部での集光バラツキを抑えて感度ムラが抑制された固体撮像装置を得ることができる。また、遮光膜の薄膜化が図れ、画素の微細化にも対応できる。さらに、第２の平坦化膜の成膜温度を第２の平坦化膜の成膜温度よりも高くすることで、固体撮像装置の製造歩留まりを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本実施形態に係る固体撮像装置として、ＣＣＤを例に挙げてその詳細を説明する。ＣＣＤは、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる画素部と、その周囲に配置された周辺回路部とで構成される。図１は、本実施形態に係るＣＣＤの画素部を構成する画素の構造を示す断面図である。図１において、固体撮像装置１００は、半導体基板１、フォトダイオード２、電荷転送部３、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５、層間絶縁膜６、遮光膜７、第１の平坦化膜９、および第２の平坦化膜１０を備える。
【００２６】
半導体基板１は、固体撮像装置１００を形成するためのベースとなるシリコン基板であり、例えば、Ｐ型半導体層で構成される。フォトダイオード２は、半導体基板１の主面に、半導体基板１と反対導電型の不純物（例えば、Ｎ型不純物）を導入し、これを熱拡散することにより形成された拡散層であり、受光した光の強度に応じた電荷量を持つ信号電荷を発生させ、発生させた信号電荷を蓄積する。
【００２７】
電荷転送部３は、半導体基板１の主面に形成され、フォトダイオード２で発生した電荷を搬送する。ゲート絶縁膜４は、半導体基板１の主面を覆うように形成され、半導体基板１とゲート電極５とを絶縁する。ゲート電極５は、ゲート絶縁膜４を介した半導体基板１上において、各フォトダイオード２に隣接して配置され、フォトダイオード２で発生した電荷を電荷転送部３に移動させるためのスイッチとしての役割を果たす。層間絶縁膜６は、ゲート絶縁膜４およびゲート電極５を覆うように形成され、ゲート電極５と遮光膜７とを絶縁する。
【００２８】
遮光膜７は、ゲート電極５に光が当たることを防止するために、ゲート電極５の全体を覆うように形成される。ただし、フォトダイオード２の上部には、フォトダイオード２を受光可能とするために、その一部が除去されて開口部８が形成されている。遮光膜７は、遮光性を有する金属膜にて形成された膜であり、スパッタ法やＣＶＤ法により形成可能な金属膜が好適に使用できる。金属膜は特に限定されるものではなく、遮光性を有するものであれば適用できる。このような金属膜としては、高融点金属膜、高融点金属化合物膜、あるいはこれらの積層膜等が挙げられ、さらには、これらの膜の一部にアルミニウムやその合金などのような低融点金属膜を含むものであっても良い。具体的には、タングステン膜、モリブデン膜、タンタル膜、白金膜、銅膜、タングステンシリサイド膜、タングステン−チタン合金膜、窒化チタン膜、窒化タングステン膜などが挙げられ、中でも特に、遮光性に優れていることから、タングステン膜が好適に使用できる。タングステン膜としては、スパッタ法により形成されたタングステンスパッタ膜や、ＣＶＤ法により形成されたタングステンＣＶＤ膜等が挙げられるが、これらは単独で使用しても良く、あるいは積層して使用しても良い。
【００２９】
第１の平坦化膜９は、遮光膜７と直に接するとともに半導体基板１の全面を覆うように形成されている。第２の平坦化膜１０は、第１の平坦化膜９の上に形成されており、その表面には平坦化処理が施されている。第２の平坦化膜１０の上には、ここでは図示されていないが、特定の波長の光（赤、緑、青など）を透過させるカラーフィルタや、上凸レンズあるいはオンチップマイクロレンズといった各種のレンズが配置される。入射光は、これらのレンズによってフォトダイオード２の表面付近に集光される。
【００３０】
ここで、本実施形態の特徴部分である第１の平坦化膜９および第２の平坦化膜１０について詳しく説明する。平坦化膜自体の材質は、特に限定されるものではなく、従来公知の酸化シリコンが好適に使用できる。ただし、本実施形態に係る平坦化膜は、それぞれ異なった温度にて成膜された第１の平坦化膜９および第２の平坦化膜１０で構成された２層構造となっている。遮光膜７と直に接する第１の平坦化膜９は、遮光膜７の酸化温度よりも低い温度にて成膜される。これにより、遮光膜７はその表面を酸化されることがなくなる。したがって、遮光膜の膜厚は実際に成膜した厚みに保つことができるため、上記従来例のように実効膜厚を考慮してあらかじめ遮光膜を厚めに成膜する必要がなくなり、遮光膜の薄膜化が図れ、画素の微細化が実現できる。
【００３１】
また、遮光膜の表面を第１の平坦化膜９で覆うことで、平坦化膜を形成した後の遮光膜７の表面における表面の凹凸が均一となって平滑性が高まり、入射光の散乱のムラが低減する。これにより、受光部での集光バラツキが抑制され、感度ムラが抑制された固体撮像装置となる。この点について、より詳細に説明する。第１の平坦化膜９は、例えば、酸化シリコンであるため、入射光を透過する。したがって、遮光膜７の表面に第１の平坦化膜９を覆っても、完全に遮光膜７の表面で生じる入射光の散乱を解消することはできない。しかしながら、遮光膜７の表面凹凸は、タングステン膜の表面凹凸でのみ決まるため、複数配列された各々の画素において均一な散乱率とすることができる。これにより、画素部全体でみたときに、光の散乱により生じる感度ムラを低減できることとなる。
【００３２】
第２の平坦化膜１０は、第１の平坦化膜９の成膜温度よりも高い温度にて成膜する。これは以下の理由による。第１の平坦化膜９は、遮光膜７の表面が酸化されない温度、すなわち低温にて成膜されるため、その成膜時間は長くなる。したがって、必要とされるだけの膜厚を有する平坦化膜を第１の平坦化膜９のみで構成すれば、固体撮像装置の生産速度は遅くなる。そこで、第２の平坦化膜１０は、第１の平坦化膜９の成膜温度よりも高い温度にて成膜することで成膜速度は速くなり、固体撮像装置の生産性を低下させることがなくなる。また、生産効率を考慮すると、第２の平坦化膜１０の成膜温度は、遮光膜７の酸化温度よりも高くすることがより好ましい。このような温度で第２の平坦化膜１０を成膜しても、遮光膜７は第１の平坦化膜９で覆われていることから、その表面は酸化されることはなく、また、フォトダイオード２等の劣化を生じることもない。
【００３３】
本実施形態において遮光膜７の表面を酸化させない温度とは、遮光膜７を構成する金属膜の酸化温度や、第１の平坦化膜９を形成するときの装置や供給されるガス条件などにより変化する。例えば、遮光膜７がタングステン膜であり、半導体基板１をチャンバー内に保持して化学気相法により形成する場合であれば、チャンバー内をタングステン膜の酸化温度である４６０℃以下に保つことで、基板温度は４００℃程度となり、遮光膜７としてのタングステン膜の表面が酸化されない温度となる。
【００３４】
上記のように構成された固体撮像装置において、第１の平坦化膜９の膜厚は、２０ｎｍ以上２００ｎｍあることが好ましい。第１の平坦化膜９の膜厚が２０ｎｍ未満であると、遮光膜７の全面を均一に被覆することが困難となる。第１の平坦化膜９の膜厚は２００ｎｍを超えても良いが、上述のように成膜時間がかかるため、製造効率が低下してしまう。したがって、第１の平坦化膜９の膜厚は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、具体例を挙げて説明する。図２は、図１に示す固体撮像装置を製造する過程における各段階での基板およびその上面の断面図である。
【００３６】
図２（ａ）は、半導体基板１の主面に遮光膜７を形成するための仕掛状態を示す。このような仕掛状態の半導体基板１を得るためには、まず、イオン注入法などの方法を用いて、半導体基板１の主面に、フォトダイオード２および電荷転送部３を形成する。次に、半導体基板１の主面に、熱酸化やＣＶＤ法により、厚み２０ｎｍとなるようにシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）を堆積し、ゲート絶縁膜４を形成する。次に、ゲート絶縁膜４の上にＣＶＤ法により、厚み２５０ｎｍとなるようにポリシリコン膜を堆積する。そして、ポリシリコン膜にフォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理等を施して必要なパターン（図示せず）を形成することによりゲート電極５を形成する。次に、ゲート電極５およびゲート絶縁膜４を覆うように、熱酸化およびＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜６を堆積する。
【００３７】
上記のように構成された基板に、タングステン膜７ａを形成する。具体的には、スパッタ法により、厚み２０ｎｍのタングステン膜を形成した後、ＣＶＤ法により、厚み１５０ｎｍのタングステン膜７ａを堆積する。
【００３８】
図２（ｂ）は、所望の形状を有する遮光膜７を得るために、レジストパターン１１を形成した様子を示す。レジストパターン１１は、以下の手順にて形成される。まず、タングステン膜７ａの上に、レジストを塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に、露光・現像を行うことにより、フォトダイオード２の上部に開口部８が形成されたレジストパターン１１を形成する。
【００３９】
図２（ｃ）は、遮光膜７をパターニングした様子を示す断面図である。レジストパターン１１をマスクとして、タングステン膜７ａをプラズマエッチング装置によりドライエッチングする。これにより、受光部の上部に開口部８が形成された遮光膜７が形成される。レジスト膜は、プラズマアッシング装置を用いたアッシング処理により除去する。なお、ここでのアッシング処理とは、レジストパターン１１を完全に除去することを意味しており、処理上可能であれば、例えば、レジストパターン１１をアッシング処理した後、表面を清浄にするためにウェット洗浄を加えても良い。
【００４０】
図２（ｄ）は、遮光膜７を第１の平坦化膜９で覆った状態を示す。第１の平坦化膜９は、ＣＶＤ法により形成する。具体的には、反応ガスとして、Ｏ3 を４５００ｓｃｃｍとテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を５００mgmとを用い、この反応ガスを、４６０℃、１０Ｔｏｒｒに制御したチャンバー内に導入して、厚み２０ｎｍの酸化シリコン膜を形成する。このようなチャンバー温度とすることで、基板温度は４００℃以下となり、タングステン膜７ａは、この表面が酸化する温度よりも低い温度雰囲気下に曝されることとなる。これにより、タングステン膜７ａの表面を酸化することなく、第１の平坦化膜９が形成される。
【００４１】
図２（ｅ）は、第１の平坦化膜９の上に第２の平坦化膜１０を形成した状態を示す断面図である。第２の平坦化膜１０は、上記した第１の平坦化膜９を形成する際のＣＶＤ法に引き続き行われる。この第２の平坦化膜１０の成膜時には、反応ガスをＴＥＯＳのみとしてシリコン酸化膜の成膜を行う。また、チャンバー温度は、第１の平坦化膜９の成膜温度よりも高い４８０℃に設定し、膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜を成膜する。得られた第２の平坦化膜１０の表面には、集光レンズやマイクロレンズなどのレンズ類やカラーフィルタを配置するために、リフローもしくは、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical   Polishing）処理などの表面平坦化処理を施す。
【００４２】
上記のように製造された固体撮像装置１００は、遮光膜７の表面が酸化されることなく第１の平坦化膜９で覆われているため、各画素における入射光の反射率を均一に保つことができ、固体撮像装置の感度ムラを抑制できる。ここで、第１の平坦化膜９と固体撮像装置の感度ムラとの関係を調べるために、次のような実験を行った。上記図２を用いて説明した固体撮像装置の製造方法において、図２（ｄ）に示す第１の平坦化膜９の成膜温度を、３８０℃〜５００℃まで２０℃刻みで変化させて、得られた固体撮像装置の良品率を求めた。ここで言う第１の平坦化膜９の成膜温度とは、半導体基板１をセットするチャンバー内の設定温度である。また、良品率は、基準入射光量での１チップ内の感度出力バラツキが５％以下であるものを良品として判断し、製品を１００個作製したときに含まれる良品の割合とした。
【００４３】
図３は、第１の平坦化膜９の成膜温度（℃）と固体撮像装置の良品率（％）との関係を示すグラフである。図３におけるグラフから明らかなように、第１の平坦化膜９の成膜温度が４６０℃以下のときには、良品率が１００％であった。成膜温度が４８０℃では良品率が５７％まで低下し、成膜温度が５００℃のときには良品率は３５％と低いものであった。ここで、成膜温度、すなわちチャンバー内の設定温度が４６０℃であるときの基板温度を測定したところ、基板温度は約４００℃であり、タングステン膜が酸化されない温度であった。また、実際にタングステン膜の表面を調べたところ、その表面は酸化されておらず、タングステン酸化膜は形成されていなかった。したがって、成膜温度が４６０℃以下であるときには、遮光膜７が酸化される温度よりも低い温度であると言え、このような温度設定で第１の平坦化膜を成膜することで、感度ムラのない固体撮像装置が得られることが確認された。
【００４４】
一方、成膜温度が４８０℃である時の基板温度は約４３０℃であり、タングステン膜が酸化される温度であった。また、実際にタングステン膜の表面は酸化されており、不均一な厚みのタングステン酸化膜が形成されていた。このように、第１の平坦化膜９の成膜温度が４８０℃以上となることで、遮光膜７の表面にはタングステン酸化膜が形成されることから、上記のように良品率が著しく低下していることが確認された。
【００４５】
なお、上記実施形態では、遮光膜および平坦化膜を形成する際の成膜条件の一例を示したが、成膜条件は、上記各実施形態で示したものに限定されるものではない。また、固体撮像装置の平坦化膜以外の構造は、図１に示されたものに限らない。
【００４６】
また、上記実施形態では、平坦化膜の構成を２層構造とした例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、遮光膜７の表面が酸化されないように成膜するのであれば、平坦化膜は３層以上の構成であっても良い。
【００４７】
また、第１の平坦化膜９および第２の平坦化膜１０には、フッ素、ホウ素、リンなどの不純物が含まれていても良い。ホウ素やリンなどの不純物が含まれていると、平坦化膜の平坦性がより向上することとなる。
【００４８】
また、上記実施形態に係る固体撮像装置は、ＣＣＤを例にあげて説明したが、ＭＯＳ型固体撮像装置などに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、遮光膜における入射光の散乱を抑制して感度ムラが抑制された画像特性の良い固体撮像装置であるとともに、遮光膜の薄膜化が実現でき、素子の微細化に有効であるという特徴を有するので、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどに使用できる。具体的には、カメラ付き携帯電話、ビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどに使用される固体撮像装置や、プリンタなどに使用されるラインセンサなどに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図
【図２】図１に示す固体撮像装置の製造方法を説明する図
【図３】本実施形態に係る実験結果を示すグラフ
【図４】従来の固体撮像装置の構成を示す断面図
【図５】図４に示す固体撮像装置の製造工程を説明する図
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体基板
２  フォトダイオード
３  電荷転送部
４  ゲート絶縁膜
５  ゲート電極
６  層間絶縁膜
７  遮光膜
８  開口部
９  第１の平坦化膜
１０  第２の平坦化膜
１１  レジストパターン
【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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