(57)【要約】【課題】固体撮像装置において、受光部となる光電変換部の開口部に入射した光の回折効果で光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱め、感度向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制する。【解決手段】光電変換部４と、光電変換部４からの電荷が転送される電荷受容部７と、光電変換部４上に形成されて断面逆テーパー形状の開口部１９を有し光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱めるための光規制膜２１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部と、
前記光電変換部上に形成されて断面逆テーパー形状の開口部を有し前記光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜と
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記光規制膜が遮光膜である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光電変換部の上方に形成された光導波路を有し、
前記光導波路の下端に前記光規制膜が形成されている
請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光規制膜における逆テーパー形状の開口部が、複数段形状で形成されている
請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
カラーフィルタで分光される各色に対応する画素毎に、前記光規制膜の逆テーパー角度が異なる
請求項１乃至４記載のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記光規制膜の下端開口面積が前記光電変換部の面積より小さい
請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
半導体基板に光電変換と前記光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部を形成する工程と、
前記光電変換部上に、断面逆テーパー形状の開口を有し前記光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜を形成する工程
を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記光規制膜を遮光膜で形成する
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記光規制膜上に光導波路を形成する工程を有する
請求項７又は８記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記光規制膜を形成する工程では、
光規制膜となる第１材料膜の上面に該材料膜とエッチング特性が異なる第２材料膜を形成する工程と、
前記第２材料膜から前記第１材料膜の途中まで異方性エッチングして開口を形成する工程と、
前記第２材料膜をマスクに前記第１材料膜を等方性エッチングして、前記第１材料膜に断面逆テーパー形状の開口部を形成する工程と
を有する請求項７乃至９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光規制膜を形成する工程では、
断面開口幅が異なる複数の膜を積層して逆テーパー形状の開口部を形成する工程を有する
を有する請求項７乃至９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記光規制膜を形成する工程では、
カラーフィルタで分光される各色に対応する画素毎に、逆テーパー角度が異なる光規制膜を形成する
請求項７乃至１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記固体撮像装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置で構成される
電子機器。
【請求項１４】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記固体撮像装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置で構成される
カメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置とその製造方法、並びにこの固体撮像装置を備えたカメラなどの電子機器及びカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置（イメージセンサ）として、信号電荷の読み出しにＣＣＤ（電荷結合素子）を使用したＣＣＤ固体撮像装置、あるいは１つの光電変換部と複数の画素トランジスタで画素を形成したＣＭＯＳ固体撮像装置等が知られている。これら固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、さらにカメラ付き携帯電話などの各種携帯端末機器等に用いられている。
【０００３】
ＣＣＤ固体撮像装置は、入力した光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換部（フォトダイオード）である受光部を２次元配置し、蓄積された信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタ部及び水平ＣＣＤレジスタ部を通して取り出すように構成される。このような固体撮像装置では、ゲート絶縁膜、表面保護膜や平坦化膜として用いられるシリコン酸化膜系材料とシリコン基板の屈折率の差により、シリコン基板表面で入射光が反射し、受光部まで到達する光が損失し、感度の低下を招く。このため、固体撮像装置では、受光部の上方にシリコン窒化膜からなる反射防止膜を設け、多重反射効果を利用することによって、入射光の反射を低減し、感度の向上を図っている。
【０００４】
また、近年、固体撮像装置の高画素化に伴い、受光面積が小さくなり遮光膜の開口幅が受光部であるフォトダイオードへの入射光の波長以下になってきており、回折効果により受光部以外へ入射光の広がり、これが感度低下、スミア発生の原因となる。
【０００５】
遮光膜の開口幅が入射光の波長より小さくなると、フレネル回折により受光部以外の領域へも入射光が広がるため、受光部以外で発生した電荷が垂直ＣＣＤレジスタ部に流れ込むため、スミアが発生しこれがノイズとなる。さらに、入射光が受光部以外に流出するために感度が低下する。
【０００６】
上記の現象は、ＣＣＤ固体撮像装置だけでなく、ＣＭＯＳ固体撮像装置、特にグローバルシャッタ機能を目的に受光部の横に電荷蓄積部を有するＣＭＯＳ固体撮像素子でも同様に発生する。グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ固体撮像装置では、一時電荷を保持する上記電荷蓄積部を、フローティングディフージョン部で構成するもの、あるいは受光部とフローティングディフージョン部間に配置したメモリ部で構成するものがある。このようなＣＭＯＳ固体撮像装置では、受光部の開口幅が入射光の波長以下になると、上記したように回折効果により受光部以外へ入射光の広がり、これが感度低下、ノイズ発生の原因となる。
【０００７】
入射光の回折効果を抑制するＣＣＤ固体撮像装置として、受光部開口端の入射光の位相を反転させることにより、回折効果を抑制する構成が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００８】
ＣＭＯＳ固体撮像装置において、導波路構造のシリコン基板近傍を順テーパーから逆テーパーの形状に変化させて、導波路下端からシリコン基板の受光部に入射した際の光を逆テーパー形状で全反射させて、集光効率をよくする構成も知られている（特許文献３参照）。また、ＣＭＯＳ固体撮像装置において、受光部である光電変換部を有する半導体基板の上方に形成する配線として、ダマシン法により銅配線とその上の幅広の拡散防止膜からなる金属配線を形成した構成が提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−２０６４２５号公報
【特許文献２】特開２００８−４１８４７号公報
【特許文献３】特開２００７−９５７９２号公報
【特許文献４】特開２００９−２５２９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１，２は、共に受光部のシリコン基板表面に形成する反射防止膜を受光部開口端のみ除去することにより、入射光の光路差をつけている。このような構造を形成するためには、パターニングのためのレジストマスク形成プロセス、反射防止膜除去のためのウェットエッチングプロセスあるいはドライエッチングプロセスの追加が必要となり、その工程数増は製造コストを増加させる。
【００１１】
また、近年、固体撮像装置の高画素化に伴う画素の微細化により、反射防止膜の除去にはドライエッチングプロセスが主流となっているが、プラズマプロセスによるプラズマダメージは固体撮像装置の特性を劣化させることが広く知られている。
【００１２】
特許文献３では、シリコン基板上部に屈折率の高い高屈折率領域を形成し、高屈折率領域と絶縁膜との界面における反射によって集光する構造において、高屈折率領域を受光部に向けて逆テーパー状にして、界面の全反射による感度向上を実現している。逆テーパー形状の高屈折率領域は、オンチップレンズからの入射光に対し、テーパー形状の切り替わる高さが必要となるため、シリコン基板に入射する回折光を抑制する効果はほとんどない。
【００１３】
特許文献４に提案の構成では、ダマシン法による金属配線が示されている。この銅配線とその上の幅広の拡散防止膜は、隣り合う配線間で、あたかも逆テーパー形状の開口部を形成している。しかし、配線により形成された逆テーパー形状と受光されるシリコン基板との距離は、層間絶縁膜で離されているために、この逆テーパー形状の開口部ではシリコン基板に入射する回折光を抑制することはできない。
【００１４】
一方、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置では、隣接画素への回折光の広がりで混色を発生させる懸念がある。
【００１５】
本発明は、上述の点に鑑み、画素の微細化に伴う入射光の回折効果によって光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱め、感度向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制できるようにした固体撮像装置とその製造方法を提供する。
また、本発明は、上記固体撮像装置を備えたカメラなどの電子機器、及びカメラモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部と、光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部と、光電変換部上に形成されて断面逆テーパー形状の開口部を有し光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜とを有する。
【００１７】
本発明の固体撮像装置では、光電変換部上に開口部が断面逆テーパー形状の光規制膜を有するので、光が開口部に入射したとき、直進する光波と、開口端で生じ逆テーパーに沿う回折光との光路差で、光電変換部以外に広がる回折光の強度が弱められる。
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に光電変換部と該光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部を形成する工程を有する。さらに、光電変換部上に、断面逆テーパー形状の開口を有し光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜を形成する工程を有する。
【００１９】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、光電変換部上に、断面逆テーパー形状の開口部を有した光規制膜を形成する工程を有する。この光規制膜の形成により、光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱めることができる。
【００２０】
本発明に係る電子機器は、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備える。固体撮像装置は、光電変換部と、光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部と、光電変換部上に形成されて断面逆テーパー形状の開口部を有し光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜とを有して構成される。
【００２１】
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、光電変換部上に開口部が断面逆テーパー形状の光規制膜が形成される。この光規制膜により、光が開口部に入射したとき、直進する光波と、開口端で生じ逆テーパーに沿う回折光との光路差で、光電変換部以外に広がる回折光の強度が弱められる。
【００２２】
本発明に係るカメラモジュールは、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備える。固体撮像装置は、光電変換部と、光電変換部からの電荷が転送される電荷受容部と、光電変換部上に形成されて断面逆テーパー形状の開口部を有し光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱める光規制膜とを有して構成される。
【００２３】
本発明のカメラモジュールでは、固体撮像装置において、光電変換部上に開口部が断面逆テーパー形状の光規制膜が形成される。この光規制膜により、光が開口部に入射したとき、直進する光波と、開口端で生じ逆テーパーに沿う回折光との光路差で、光電変換部以外に広がる回折光の強度が弱められる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る固体撮像装置によれば、光電変換部以外に広がる回折光の強度が弱められるので、感度の向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、感度の向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制した固体撮像装置を製造することができる。
【００２６】
本発明に係る電子機器によれば、固体撮像装置における感度の向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制することができる。
【００２７】
本発明に係るカメラモジュールによれば、固体撮像装置における感度の向上を図り、スミアあるいは混色などのノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す要部の概略断面図である。
【図２】本発明の説明に供する断面図である。
【図３】数１を求める際の試料の断面図である。
【図４】Ａ〜Ｃ  逆テーパー形状の開口部の構成例を示す概略断面である。
【図５】Ａ〜Ｃ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。
【図６】Ｄ〜Ｅ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。
【図７】Ａ〜Ｃ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の他の例を示す要部の製造工程図である。
【図８】反射防止膜の他の形成法を示す工程図である。
【図９】本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す要部の概略断面図である。
【図１０】Ａ〜Ｂ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。
【図１１】Ｃ〜Ｄ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。
【図１２】本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す要部の概略断面図である。
【図１３】本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す要部の概略断面図である。
【図１４】本発明に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す要部の概略断面図である。
【図１５】本発明の第６実施の形態に係る電子機器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
２．第２実施の形態（固体撮像装置の構成例及びその製造方法例）
３．第３実施の形態（固体撮像装置の構成例）
４．第４実施の形態（固体撮像装置の構成例）
５．第５実施の形態（固体撮像装置の構成例）
６．第６実施の形態（固体撮像装置の構成例）
７．第７実施の形態（電子機器の構成例）
８．第８実施の形態（カメラモジュールの構成例）
【００３０】
＜１．第１実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
第１実施の形態に係る固体撮像装置は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。ＣＣＤ固体撮像装置は、詳細説明を省略するも、通常のように、複数の受光部となる光電変換部と、各光電変換部列ごとに配置したＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ部と、出力部とを有して構成される。
【００３１】
図１に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の第１実施の形態を示す。図１は複数の画素が２次元アレイ状（いわゆるマトリックス状）に配列された撮像領域の１画素分に相当する概略断面構造を示す。
【００３２】
第１実施の形態に係る固体撮像装置１は、第１導電型のシリコン半導体基板２に第２導電型の半導体ウェル領域３が形成され、半導体ウェル領域３に受光部となる光電変換部４を有して構成される。光電変換部４は、光電変換及び電荷蓄積が行われる第１導電型の半導体領域５とその表面の暗電流抑制用の高不純物濃度の第２導電型の半導体領域６を有して形成される。光電変換部４は、いわゆるフォトダイオードで形成される。
【００３３】
本例では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としている。従って、本例では、ｎ型の半導体基板２にｐ型の半導体ウェル領域３が形成され、この半導体ウェル領域３に光電変換部４が形成される。
【００３４】
また、ｐ型の半導体ウェル領域３には光電変換部４に近接してｎ型の埋め込みチャネル領域７及び光電変換部４を囲うｐ型のチャネルストップ領域８が形成される。この埋め込みチャネル領域７は、後述するように、光電変換部４からの電荷を受け入れ、垂直方向に転送する領域であり、いわば電荷受容領域に相当する。埋め込みチャネル領域７の直下には第２のｐ型半導体ウェル領域９が形成される。光電変換部４と埋め込みチャネル領域７間の領域は、光電変換部４の電荷を埋め込みチャネル領域７へ読み出すための読み出し領域１１となる。半導体基板２の表面にはゲート絶縁膜１２を介して、読み出し領域１１、埋め込みチャネル領域７及びチャネルストップ領域８上を被覆する垂直転送ゲート電極１３が形成される。垂直転送ゲート電極１３は、電荷転送方向に沿って複数配列される。
【００３５】
埋め込みチャネル７とその上の複数の垂直転送ゲート電極１３とにより、ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１５が形成され、読み出し領域１１とその上の読み出しゲート電極とにより、読み出しゲート部１６が形成される。読み出しゲート電極は垂直転送ゲート電極１５を兼ねて形成される。１つの光電変換部４とこれに対応する領域の垂直転送レジスタ部１５で単位画素が構成される。複数の単位画素が規則的に２次元アレイ状（いわゆるマトリックス状）に配列されて撮像領域が構成される。
【００３６】
そして、本実施の形態では、垂直転送ゲート電極１３を被覆するように全面に形成した層間絶縁膜１８を介して、逆テーパー形状の開口部１９を有する光規制膜となる遮光膜２１が形成される。層間絶縁膜１８は、光電変換部４上において反射防止膜を兼ねており、例えばシリコン窒化膜等で形成することができる。遮光膜２１は、光電変換部４に開口部１９が対応するように、つまり光電変換部４を除く他の領域上に形成される。遮光膜２１は、一部光電変換部４側に張出されて形成されるので、開口部１９の下端側の面積が光電変換部４の面積より小さくなるように形成される。
【００３７】
開口部１９内を含めて遮光膜２１の全面上に層間絶縁膜２２が形成され、層間絶縁膜２２上の光電変換部４に対応する領域に周囲の表面保護膜２４とは屈折率を異にした絶縁膜による層内レンズ２３が形成される。さらに、平坦化膜２５を介してカラーフィルタ２６及びオンチップマイクロレンズ２７が形成される。
【００３８】
本実施の形態の固体撮像装置１では、入射光がオンチップマイクロレンズ２７、カラーフィルタ２６、平坦化膜２５、表面保護膜２４を通り、層内レンズ２３でされに集光されて、遮光膜２１の開口部１９を通り光電変換部４に入射される。光電変換部４で光電変換されて電荷（信号電荷となる電子）が得られ、この電子が半導体領域５に蓄積される。垂直転送ゲート電極１３で兼用される読み出しゲート電極に読み出しゲートパルスが印加されると、半導体領域５の電荷が垂直転送レジスタ部１５に読み出される。垂直転送レジスタ部１５に読み出された電荷は、垂直転送ゲート電極１３に印加される垂直駆動パスル電圧により、垂直方向に沿って図示しないがＣＣＤ構造の水平転送レジスタ部に転送される。さらに、水平転送レジスタ部の電荷は、水平駆動パルスで水平方向に転送され、出力部で電荷電圧変換されて画素信号として出力される。
【００３９】
ここで、遮光膜２１の開口部１９を通って入射した光が光電変換部以外に広がり、垂直転送レジスタ部へ入射して光電変換することは、半導体領域５で蓄積された電荷に対してノイズとなる。つまり光電変換部以外に広がった光により発生したスミア成分は、ノイズとなる。従って、光電変換部以外の領域への光入射を抑制することは、ＣＣＤ固体撮像装置の特性改善に非常に重要である。
【００４０】
第１実施の形態では、逆テーパー形状の開口部１９が形成された遮光膜２１に特徴を有する。遮光膜の開口部１９への入射光の状態を図２に示す。図２に示すように、開口部１９を直進する光波Ｌａの光路ａと、開口部端で回折した回折光Ｌｂの逆テーパー面に沿う光路ｂの差（光路差）により、光電変換部以外を含む領域ｃで位相差が生じ、この領域ｃでの回折光Ｌｂの強度が弱まる。従って、光電変換部へ入射した光の横方向への広がりが抑えられる。
【００４１】
開口部１９における逆テーパーの形状は、数１の式により求めることができる。この式は、図３に示す遮光膜２１の逆テーパー形状の開口部１９に入射した光Ｌの、上端部（ｘ面）での回折光が下端部（ｙ面）で位相が丁度反転する条件の式である。図３において、遮光膜の膜厚、すなわち逆テーパー部の高さをｄ［ｎｍ］、上部開口径をｘ［ｎｍ］、下部開口径をｙ［ｎｍ］、開口部の材料、すなわち層間絶縁膜２２の屈折率をｎ、入射光Ｌの波長をλ［ｎｍ］とする。
【００４２】
【数１】
2011216826.tif 000003
【００４３】
遮光膜２１としては、固体撮像装置で使用する光に対して十分な遮光特性を持つことが望ましく、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）などが用いられる。
［００００］
遮光膜２１の膜厚は、開口部１９で生じた回折光がそのまま開口部内を進行する厚さに設定される。また。遮光膜２１の膜厚は、必要とされる遮光特性より決まるが、タングステン（Ｗ）であれば１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度が望ましい。１００ｎｍより薄いと必要な遮光特性が得られず、３００ｎｍより厚いと段差が大きくなり上層膜の平坦化が得られない。
【００４４】
入射光の波長を５５０ｎｍ、層間絶縁膜２２の屈折率を１．４５、遮光膜２１の膜厚をｄ＝２００ｎｍとすると、回折光が最も低減できる逆テーパー角θは、上記数１の式より４８°である。
【００４５】
オンチップマイクロレンズ２７、層内レンズ２３の形状により光の入射角分布が異なることから、上記数１の式により求められる最適な形状に対し、逆テーパー角θが±１０°の範囲（ただし逆テーパー角θは０°以下にならない）で有効な効果が得られる。
【００４６】
遮光膜２１は、後述するように、遮光膜２１の加工方法によりエッチング特性の異なる２層以上の多層膜構成であることが望ましい。その際の遮光膜２１の断面形状は、逆テーパー形状、あるいは遮光膜の膜構成に相当する複数段形状（多段形状）になることが望ましい。複数段形状の場合、遮光膜の最上部の開口端と最下部の開口端を結ぶ傾斜した線と底面とのなす角度が逆テーパー角θに相当し、この角度は上記数１の式により求められる逆テーパー角となる。
【００４７】
遮光膜２１の開口部１９の逆テーパー形状は、長波長の回折光の強度を弱めるのに有効である。従って、本実施の形態では、赤画素、緑画素及び青画素に対して、同一の逆テーパー形状の開口部１９、すなわち赤の波長光に対応した逆テーパー形状の開口部１９を形成する。その際、遮光膜２１の膜厚を変えずに、逆テーパー角θをコントロールすることで、赤の波長光に対応した開口部１９を形成することができる。
【００４８】
図４Ａ〜Ｃに遮光膜２１の逆テーパー形状の開口部を有する断面形状を示す。図４Ａの開口部の断面形状は、断面台形状とした例である。図４Ｂの開口部の断面形状は、側壁が凹状をなして上部開口端と下部開口端を結ぶ傾斜線と底面とのなす角θが逆テーパー角とした例である。図４Ｃの開口部の断面形状は、複数の膜２０からなり階段状をなして上部開口端と下部開口端を結ぶ傾斜線と底面とのなす角θが逆テーパー角とした例である。図４Cの開口部の断面形状は、次のようにして形成することができる。被エッチング特性の異なる多層膜を形成する。具体的にはエッチングレートの高い膜を下側に、エッチングレートの低い膜を上側にして形成した後、上側からドライエチングあるいはウェットエッチングして、下側に行くほど開口径（幅）が大きくなる複数段形状の開口部を形成する。例えば、下層にＷ、上層にＡｌを用いた場合、塩素ガスでＡｌを加工した後、フッ素系ガスでＷを加工することにより所望の形状を得ることができる。
【００４９】
第１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１によれば、遮光膜２１の開口部１９を断面逆テーパー形状にすることにより、光電変換部４への入射光の広がり、すなわち回折光の光電変換部４以外への広がりを抑制することができる。従って、ＣＣＤ固体撮像装置の感度を向上することができる。また、垂直転送レジスタ部に回折光が入射することが抑制され、スミアを改善することができる。本実施の形態は、画素の微細化で高画素化された固体撮像装置において特に顕著な効果が得られ、光電変換部以外に広がる回折光強度が弱められるので、高感度化、低スミア化を図ることができる。
【００５０】
［固体撮像装置の製造方法例］
図５〜図６に、第１実施の形態に係る固体撮像装置１、すなわちＣＣＤ固体撮像装置の製造方法の一例を示す。先ず、図５Ａに示すように、ｎ型シリコン半導体基板２にｐ型半導体ウェル領域３を形成する。このｐ型半導体ウェル領域３にｎ型不純物とｐ型不純物をイオン注入して、ｎ型半導体領域５及びｐ型半導体領域６からなる受光部となる光電変換部（フォトダイオード）４を形成する。さらに、ｐ型半導体ウェル領域３にｎ型の埋め込みチャネル領域７、ｐ型チャネルストップ領域８、埋め込みチャネル領域７直下の第２のｐ型半導体ウェル領域９を形成する。半導体基板２の表面に熱酸化によって膜厚５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜１２を形成する。
【００５１】
次に、ゲート絶縁膜１２上に、ＣＶＤ（化学気相成長）法によりポリシリコン膜を成膜し、さらにタングステンシリサイド（ＷＳｉ）を例えばスパッタ法により積層して形成する。そして、リソグラフィ工程により電極形成領域上にポジ型レジストマスクを形成し、ＷＳｉ膜及びポリシリコン膜を選択エッチングして、図５Ｂに示すように、垂直転送ゲート電極１３を形成する。垂直転送ゲート電極１３は、一部読み出し電極を兼ねており、読み出し領域１１、埋め込みチャネル領域７及びｐ型チャネルストップ領域８にわたって形成される。
【００５２】
次に、図５Ｃに示すように、熱酸化とＣＶＤ法により垂直転送ゲート電極１３を被覆するように全面にシリコン酸化膜（図示せず）を形成し、次いで減圧ＣＶＤ法により光電変換部４を覆うように反射防止膜１８を成膜する。反射防止膜１８は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ）あるいはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）で形成することができる。反射防止膜１８は光電変換部４を覆う全面に成膜される。さらに、反射防止膜１８上の全面にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（図示せず）を成膜する。引き続きスパッタ法により遮光膜材料である例えばタングステン（Ｗ）膜を成膜し、連続してＣＶＤ法により全面にタングステン（Ｗ）膜を成膜し、遮光膜となる所要の膜厚の材料膜２１Ａを形成する。スパッタ法によるタングステン膜を形成することにより、下層との密着性が良好になる。
【００５３】
次に、図６Ｄに示すように、リソグラフィ工程により遮光膜となる材料膜２１上にポジ型レジストマスクを形成する。このレジストマスクを介して、光電変換部４上の遮光膜となる材料膜２１Ａを選択エッチングにより除去して、光電変換部４に対応する部分に光規制膜となる断面逆テーパー形状の開口部１９を有する遮光膜２１を形成する。
【００５４】
断面逆テーパー形状の開口部１９の形成では、例えば図７に示すエッチング工程で形成することができる。すなわち、遮光膜となる第１の材料膜２１Ａ上に該第１の材料膜２１Ａとエッチング特性の異なる第２の材料膜３１を形成する。第２の材料膜３１としては、例えばシリコン酸窒化膜を用いることができる（図７Ａ参照）。
【００５５】
次いで、レジストマスクを介して、ドライエッチングによる異方性エッチングにより、第２の材料膜３１から第２の材料膜２１Ａの途中まで選択的に除去する（図７Ｂ参照）。
【００５６】
次いで、上記レジストマスクを介して、等方性エッチングにより、残りの膜厚の第２の材料膜３１を選択エッチングする。等方性エッチングは、ドライエッチングもしくはウェットエッチングで行うことができる。このように、第２の材料膜３１を成膜して選択エッチングすることにより、逆テーパー形状の開口部１９を形成することができる（図７Ｃ参照）。
【００５７】
反射防止膜１８は、図６Ｄでは遮光膜２１を形成する前に形成したが、例えば図８に示すように、遮光膜２１を形成した後に形成することもできる。
【００５８】
次に、図６Ｅに示すように、ＣＶＤ法により例えばＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）膜による層間絶縁膜２２を成膜し、その後、８００℃程度の高温でリフローする。さらに、層間絶縁膜２２上に周知の技術を用いて例えばシリコン窒化膜からなる層内レンズ２３を形成する。その後、図示しないが、表面保護膜２４、平坦化膜２５、カラーフィルタ２６及びオンチップマイクロレンズ２７を順次形成して、目的の固体撮像装置１を得る。
【００５９】
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、断面逆テーパー形状の開口部１９を有する遮光膜２１を形成することができる。よって、垂直転送レジスタ部に回折光が入射することを抑制してスミアを低減し、かつ感度を向上させたＣＣＤ固体撮像装置１を製造することができる。
【００６０】
＜２．第２実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置は、ＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。ＣＭＯＳ固体撮像装置は、詳細説明は省略するも、通常のように、受光部となる光電変換部を含む複数の画素からなる撮像領域と、周辺回路部とを有して構成される。画素としては、１つの光電変換部と複数の画素トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）からなる単位画素を適用することができる。また、画素としては、複数の光電変換部が転送トランジスタ、フローティングディフージョン部を除く他の画素トランジスタを共有したいわゆる画素共有の構造を適用することができる。複数の画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの４トランジスタ、あるいは選択トランジスタを省略した３トランジスタなどで構成することができる。
【００６１】
図９に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＭＯＳ固体撮像装置の第２実施の形態を示す。図９は複数の画素が２次元アレイ状（いわゆるマトリックス状）に配列された撮像領域の１画素分に相当する概略断面構造を示す。
【００６２】
第２実施の形態に係る固体撮像装置４１は、第１導電型のシリコン半導体基板４２に第２導電型の半導体ウェル領域４３が形成され、半導体ウェル領域４３に受光部となる光電変換部４４と複数の画素トランジスタからなる画素が形成されて成る。複数の画素が規則的に２次元アレイ状、例えばマトリックス状に配列されて撮像領域が形成される。本例では、ｎ型の半導体基板４２にｐ型の半導体ウェル領域４３が形成され、この半導体ウェル４３に複数の画素が形成されて撮像領域が形成される。
【００６３】
光電変換部４４は、光電変換及び電荷蓄積を行うｎ型半導体領域４５と、その表面の暗電流抑制用の高不純物濃度のｐ型半導体領域４６を有して構成される。光電変換部４４は、いわゆるフォトダイオードで形成される。複数の画素トランジスタは、本例では転送トランジスタＴｒ１と、図示せざるも、リセットトランジスタＴｒ２と、増幅トランジスタＴｒ３と、選択トランジスタＴｒ４の４トランジスタで構成される。転送トランジスタＴｒ１は、光電変換部４４に近接して配置される。
【００６４】
ｐ型半導体ウェル４３には、画素間分離及び画素内分離をするための素子分離領域４８が形成される。素子分離領域４８としては、ＳＴＩ構造、ＬＯＣＯ酸化膜、あるいは高不純物濃度のｐ型半導体領域上に絶縁膜を形成した構造、あるいは高不純物濃度のｐ型半導体領域等により形成される。本例では素子分離素子４８がＬＯＣＯ酸化膜で形成される。この素子分離領域４８を囲むようにｐ型半導体ウェル領域４３内にｐ型半導体領域４３より高不純物濃度のｐ型半導体領域４９が形成される。
【００６５】
転送トランジスタＴｒ１は、光電変換部４４をソースとし、ｎ型半導体領域によるフローティングディフージョン部５１をドレインとし、ゲート絶縁膜５２を介して形成された転送ゲート電極５３を有して形成される。フローティングディフージョン部５２は、光電変換部４４からの電荷が転送される領域であり、いわば電荷受容領域に相当する。
【００６６】
そして、本実施の形態では、光電変換部４４の上方に光導波路５５が形成される。光導波路５５は、転送ゲート電極５３及び他の画素トランジスタのゲート電極を被覆するように全面の形成した反射防止膜５４を介して形成される。光導波路５５は、後述の第２層間絶縁膜５８を介して複数層の配線６３を配置した多層配線層６４内に形成される。配線６３は、光電変換部４４及び光導波路５５に対応する領域を除いて形成される。光導波路５５は、その下端に逆テーパー形状の開口部５７を有する光規制膜となる第１の材料膜となる第１層間絶縁膜５６が形成される。
【００６７】
即ち、光導波路５５は、逆テーパー形状の開口部５７を有する第１層間絶縁膜５６、順テーパー形状の開口部５９を有する第２層間絶縁膜５８及び開口部５９、５７内に埋め込まれ第２層間絶縁膜５８及び第１層間絶縁膜５６より高屈折率の絶縁膜６１で形成される。第２層間絶縁膜５８は、第２の材料膜に相当する。第１層間絶縁膜５６の開口部５７の下端側の面積が光電変換部４４の面積より小さくなるように形成する。
【００６８】
光導波路５５において、第２層間絶縁膜５８と開口部５９内に埋め込まれた絶縁膜６１との界面は、光導波路５５に入射した光が全反射される全反射面として形成される。また、光導波路５５の下端の光規制膜となる第１層間絶縁膜５６の開口部５７の逆テーパー形状は、光電変換部４４以外に広がる回折光を弱める条件を有するもので、前記の数１の式により求めることができる。逆テーパー形状を有する第１層間絶縁膜に係わるその他の構成については、第１実施の形態の遮光膜２１で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【００６９】
光導波路５５を有する第２層間絶縁膜５８上には、表面保護膜及び平坦化膜（図示せず）を介してカラーフィルタ６６及びオンチップマイクロレンズ６７が形成される。
【００７０】
本実施の形態の固体撮像装置４１では、光は基板表面側からオンチップマイクロレンズ６７を通して光導波路５５に入射される。光導波路５５は、下端側の第１層間絶縁膜５６の上面位置で最も径が小さくなり、その後反射防止膜５４まで径が広がる構造を有する。光導波路５５に入射した光は、光導波路５５内を導波して反射防止膜５４を通して光電変換部４４に入り、光電変換がなされ電荷（本例では電子）を発生する。光電変換部４４に蓄積された電荷は、転送トランジスタの転送ゲート電極５３に印加される転送ゲートパルスにより、フローティングディフージョン部５１に転送され電荷電圧変換されて増幅トランジスタ、選択トランジスタを通じて電気信号として出力される。
【００７１】
第２実施の形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置４１によれば、光導波路５５の下端側の第１層間絶縁膜５６の開口部５７を断面逆テーパー形状にすることにより、光電変換部４４への入射光の広がりが抑制される。すなわち光電変換部４４以外に広がる回折光の強度を弱めることができる。従って、ＣＭＯＳ固体撮像装置の感度を向上することができる。また、フローティングディフージョン部５１への回折光による光ノイズが抑制され、画素信号に対するノイズを改善することができる。
【００７２】
［固体撮像装置の製造方法例］
図１０〜図１１に、第２実施の形態に係る固体撮像装置４１、すなわちＣＭＯＳ固体撮像装置の製造方法の一例を示す。図１０Ａに示すように、ｎ型シリコン半導体基板４２にｐ型半導体ウェル領域４３を形成する。このｐ型半導体ウェル領域４３に例えばＬＯＣＯＳ酸化膜による素子分離領域４８、受光部となる光電変換部４４を形成する。素子分離領域４８を囲うｐ型半導体領域４９を形成する。転送トランジスタを構成するフローティングディフージョン部５１、その他の画素トランジスタを構成するソース・ドレインとなるｎ型半導体領域を形成する。ゲート絶縁膜５２を介して転送ゲート電極５３を含めて画素トランジスタのゲート電極を形成し、転送トランジスタＴｒ１を含む複数の画素トランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４を形成する。
【００７３】
次いで、転送ゲート電極５３及び他のゲート電極上を被覆するように、全面に例えばシリコン窒化膜による反射防止膜５４を形成し、反射防止膜５４上に第１材料膜となる第１層間絶縁膜５６を成膜する。さらに第２材料膜となる第２層間絶縁膜５８を介して複数層の配線６３を配置した多層配線層６４を形成する。第１層間絶縁膜５６は、光導波路加工において第２層間絶縁膜５８及び反射防止膜５４とエッチング特性が異なる、すなわちエッチング選択性を確保できる膜質であることが望ましい。
【００７４】
例えば、第１層間絶縁膜５６はＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）膜を用い、第２層間絶縁膜５８は、不純物添加のないプラズマシリコン酸化膜を用い、反射防止膜５４は減圧シリコン窒化（ＳｉＮ）膜を用いることができる。また、第１材料膜として、第１層間絶縁膜５６に変えて絶縁膜でないタングステン（Ｗ）膜を用いることもできる。
【００７５】
第１材料膜である第１層間絶縁膜５６あるいはタングステン膜の膜厚は、前述の数１の式より求めることができる。第２層間絶縁膜５８は、成膜後にＣＭＰ（化学機械研磨）法により平坦性を確保することが望ましい。
【００７６】
次に、図１０Ｂに示すように、多層配線層６４を構成する第２層間絶縁膜５８上にリソグラフィ工程によりポジ型レジストマスクを形成し、第２層間絶縁膜５８を選択エッチングして断面順テーパー形状の開口部５９を形成する。この開口部５９は光電変換部４４に対応した位置に形成される。
【００７７】
次に、図１１Ｃに示すように、引き続いて第１材料膜の例えば第１層間絶縁膜５６を選択エッチングして断面逆テーパー形状の開口部５７を形成する。第１層間絶縁膜５６に対する選択エッチングは、前述したように等方性エッチングを行うことで、第２層間絶縁膜５８と第１層間絶縁膜５６との界面の開口径より、第１層間絶縁膜５６と反射防止膜５４との界面の開口径が大きくなる断面逆テーパー形状の開口部５７が得られる。等方性エッチングは、ドライエッチングあるいは薬液によるウェットエッチングで行うことができる。第１層間膜５８が光規制膜となる。
【００７８】
なお、レジストマスクを剥離するアッシング処理は、第２層間絶縁膜５８の選択エッチングの後に行うこともでき、あるいは第１層間絶縁膜５６の選択エッチングの後に行うこともできる。
【００７９】
次に、図１１Ｄに示すように、開口部５７及び５９内に第１層間絶縁膜５６及び第２層間絶縁膜５８より屈折率の高い膜６１を埋め込むように堆積し、光導波路５５を形成する。膜６１は、ＣＶＤ法で堆積することができる。また、膜６１は、例えばＡＬＤ（原子層堆積）法とＣＶＤ法を併用することで、光導波路５５に光学的な特性を悪化させるボイドなどの形成を抑制することができる。
【００８０】
膜６１は、ＣＶＤ法、あるいはＡＬＤ法とＣＶＤ法の併用だけでなく、例えば有機膜を塗布し、熱処理して高屈折率材料として開口部５７及び５９内に埋め込む、あるいは、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法と有機膜の塗布を組み合わせることも可能である。
【００８１】
次いで、図示しないが、通常の工程で、光導波路５５及び多層配線層６４を含む表面上に、表面保護膜及び平坦化膜（図示せず）、カラーフィルタ６６、オンチップマイクロレンズ６７を順次形成して目的のＣＭＯＳ固体撮像装置４１を得る。
【００８２】
本実施の形態の固体撮像装置の製造方法によれば、光導波路５５の下端側に断面逆テーパー形状の開口部５７を有する光規制膜となる第１層間絶縁膜５６を形成することができる。これによって、フローティングディフージョン部５１に回折光が入射することを抑制してノイズを低減し、かつ感度を向上させたＣＭＯＳ固体撮像装置４１を製造することができる。
【００８３】
＜３．第３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１２に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＭＯＳ固体撮像装置の第３実施の形態を示す。本実施の形態は、グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置に適用した場合である。第３実施の形態に係る固体撮像装置７１は、基本構成は前述の第２実施の形態に係る固体撮像装置４１と同様である。よって、図１２において、図９と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第３実施の形態の固体撮像装置７１は、図１０〜図１１に示す第２実施の形態の固体撮像装置４１の製造方法を援用して製造することができる。
【００８４】
本実施の形態に係る固体撮像装置７１は、全画素一様の露光期間を経た後、フローティングディフージョン部５１へ光電変換部４４からの信号電荷を全画素同時に転送し、各フローティングディフージョン部５１に信号電荷を所要の期間保持するように構成れる。すなわち、固体撮像装置７１では、全画素の光電変換部４４に蓄積された信号電荷を同時に対応するフローティングディフージョ部５１に転送して、ここに保持し、その後、一ライン毎の画素の信号電荷を順次電荷電圧変換して出力するように構成される。つまり、フローティングディフージョン部５１は、メモリ機能を有する保持部として構成され、いわば電荷受容領域に相当する。グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置７１では、フローティングディフージョン部５１に電荷を保持する期間が長いので、フローティングディフージョン部５１への回折光の入射によるノイズ発生の影響が大きい。
【００８５】
第３実施の形態に係る固体撮像装置７１によれば、光導波路５５の下端側に断面逆テーパー形状の開口部５７を有する第１層間絶縁膜５６が形成されるので、開口部５７で発生した回折光の光電変換部４４以外への広がりを抑制することができる。グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置７１では、電荷保持期間が長いフローティングディフージョン部５１への回折光の入射が抑制され、画素信号に対するノイズの低減効果が特に有効となる。また、回折光の光電変換部４４以外への広がりが抑制されるので、感度を向上することができる。
【００８６】
＜４．第４実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１３に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＭＯＳ固体撮像装置の第４実施の形態を示す。本実施の形態は、グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置に適用した場合である。第４実施の形態に係る固体撮像装置７３は、光電変換部４４とフローティングディフージョン部５１との間に、光電変換部４４の信号電荷を一旦保持する電荷保持部（いわゆるメモリ部）７４を設けて構成される。電荷保持部７４は、光電変換部４４に隣り合うように、ｐ型半導体ウェル領域４３に形成したｎ型半導体領域７５と、その上にゲート絶縁膜３１を介して形成されたゲート電極７６とを有して形成される。ｎ型半導体領域７４は、例えばフローティングディフージョン部５１となるｎ型半導体領域と同じ工程で形成することができる。
【００８７】
電荷保持部７４のｎ型半導体領域７４は、光電変換部４４から信号電荷が転送されて保持するする領域であり、いわば電荷受容領域に相当する。光電変換部４４の上方に光導波路５５が形成され、光導波路５５の下端に光規制膜となる断面逆テーパー形状の開口部５７を有する第１材料膜、本例では第１層間絶縁膜５６が形成される。
【００８８】
その他の構成は、前述の第２、第３実施の形態に係る固体撮像装置で説明したと同様であるので、図１３において、図９、図１２と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。第４実施の形態の固体撮像装置７３は、図１０〜図１１に示す第２実施の形態の固体撮像装置４１の製造方法を援用して製造することができる。
【００８９】
第４実施の形態の固体撮像装置７３では、全画素一様の露光期間を経た後、電荷保持部７４のゲート電極７６に読み出しゲートパルスが印加され、全画素の光電変換部４４の信号電荷が一旦電荷保持部７４のｎ型半導体領域７５に読み出され保持される。その後、通常のように、転送ゲート電極５３に転送ゲートパルスが印加され、画素一行ずつ電荷保持部７４に保持された信号電荷がフローティングディフージョン部５１へ転送され、選択トランジスタがオンして画素信号の読み出しが行われる。
【００９０】
第４実施の形態に係る固体撮像装置７３によれば、光導波路５５の下端側に断面逆テーパー形状の開口部５７を有する第１層間絶縁膜５６が形成されるので、開口部５７で発生した回折光の光電変換部４４以外への広がりを抑制することができる。グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置７３では、電荷保持期間が長い電荷保持部７４のｎ型半導体領域７５への回折光の入射が抑制され、画素信号に対するノイズの低減効果が特に有効となる。また、回折光の光電変換部４４以外への広がりが抑制されるので、感度を向上することができる。
【００９１】
上述の第２〜第４実施の形態に係る固体撮像装置では、光導波路５５の上方に層内レンズを設けた構成とすることもできる。この層内レンズは、多層配線層の第３層間絶縁膜６３内に形成することができる。層内レンズを有することにより、さらに集光効率を向上し、感度を向上することができる。
【００９２】
＜５．第５実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１４に、本発明に係る固体撮像装置、すなわちＣＭＯＳ固体撮像装置の第５実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。図１４は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置の２画素分に相当する要部を示す。
【００９３】
第５実施の形態に係る固体撮像装置８１は、シリコンによる半導体基板８２に複数の画素が配列された撮像領域８３と、図示しないが撮像領域８３の周辺に配置された周辺回路部を形成して構成される。単位画素８４は、受光部となる光電変換部（以下フォトダイオードという）ＰＤと複数の画素トランジスタＴｒとから構成される。フォトダイオードＰＤは、半導体基板８２の厚み方向の全域にわたるように形成され、第１導電型、本例ではｎ型半導体領域８５と基板の表裏両面に臨むように第２導電型、本例ではｐ型半導体領域８６とによるｐｎ接合型のフォトダイオードとして構成される。基板の表裏両面に臨むｐ型半導体領域８６は、暗電流抑制のための正孔電荷蓄積領域を兼ねている。
【００９４】
フォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタＴｒからなる各画素８４は、素子分離領域８７により分離される。素子分離領域８７は、ｐ型半導体領域で形成され、例えば接地される。画素トランジスタＴｒは、半導体基板８２の表面８２Ａ側に形成したｐ型半導体ウェル領域８８に、図示しないがｎ型のソース領域及びドレイン領域を形成し、両領域間の基板表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極８９を形成して構成される。同図においては、複数の画素トランジスタを１つの画素トランジスタＴｒで代表して示すとともに、ゲート電極８９で模式的に表している。なお、図示の画素トランジスタＴｒは、フローティングディフージョン部を有する転送トランジスタに相当する。
【００９５】
半導体基板８２の表面８２Ａ上には、層間絶縁膜９１を介して複数層の配線９２を配置してなる、いわゆる多層配線層９３が形成される。多層配線層９３側は光Ｌが入射されないので、配線９２のレイアウトは自由の設定することができる。
【００９６】
フォトダイオードＰＤの受光面９４となる基板裏面８２Ｂ上には、絶縁層が形成される。この絶縁層は、本例では反射防止膜９６で形成される。反射防止膜９６は、屈折率の異なる複数層膜で形成され、本例では負の固定電荷を有する膜９８とシリコン酸化膜９７の２層膜で形成される。上記負の固定電荷を有する膜９８は、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）膜、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5）膜、もしくは酸化チタン（ＴｉＯ2 ）膜で形成される。上記あげた種類の膜は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜等に用いられている実績があり、そのため、成膜方法が確立されているので容易に成膜することができる。成膜方法としては、例えば、化学気相成長法、スパッタリング法、原子層蒸着法等が挙げられるが、原子層蒸着法を用いれば、成膜中に界面準位を低減するＳｉＯ2 層を同時に１ｎｍ程度形成することができるので好適である。また、上記以外の材料としては、酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化プラセオジム（Ｐｒ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）、酸化ネオジム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）、酸化プロメチウム（Ｐｍ2 Ｏ3 ）、酸化サマリウム（Ｓｍ2 Ｏ3 ）酸化ユウロピウム（Ｅｕ2 Ｏ3）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ）、酸化テルビウム（Ｔｂ2 Ｏ3 ）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ2 Ｏ3 ）、酸化ホルミウム（Ｈｏ2 Ｏ3 ）、酸化エルビウム（Ｅｒ2 Ｏ3 ）、酸化ツリウム（Ｔｍ2 Ｏ3 ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2 Ｏ3 ）、酸化ルテチウム（Ｌｕ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）等があげられる。さらに、上記負の固定電荷を有する膜９８は、窒化ハフニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜で形成することも可能である。
【００９７】
そして、本実施の形態においては、この反射防止膜９６上の画素境界に、すなわち画素境界に対応する部分に断面逆テーパー形状の開口部１００を有する遮光膜９９が形成される。遮光膜９９の開口部１００の断面逆テーパー形状は、フォトダイオードＰＤ以外に広がる回折光を弱める条件を有するもので、前記の数１の式により求めることができる。断面逆テーパー形状の開口部１００を有する遮光膜９９に係わるその他の構成については、第１実施の形態の遮光膜２１で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【００９８】
この遮光膜９９は、光を遮光する材料であれば良いが、遮光性が強く、かつ微細加工、例えばエッチングで精度よく加工できる材料として、金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、あるいはタングステン（Ｗ）、あるいは銅（Ｃｕ）の膜で形成することが好ましい。
【００９９】
遮光膜９９を含む反射防止膜９６上に、平坦化膜１０１が形成され、この平坦化膜１０１上に順次オンチップカラーフィルタ１０２及びその上のオンチップマイクロレンズ１０３が形成される。オンチップマイクロレンズ１０３は、例えば、樹脂などの有機材料で形成される。平坦化膜１０１は、例えば、樹脂などの有機材料で形成することができる。オンチップカラーフルタとしては、例えばベイヤー配列のカラーフィルタが用いられる。光Ｌは、基板裏面８２Ｂ側から入射され、オンチップマイクロレンズ１０３で集光されて各フォトダイオードＰＤに受光される。
【０１００】
第５実施の形態に係る固体撮像装置８１によれば、受光面９４に極めて近い画素境界に遮光膜９９が形成されるので、オンチップマイクロレンズ１０３で集光しきれないで隣接画素側へ向かう光が遮光される。すなわち、画素境界の遮光膜９９により、隣接画素への光入射を防ぐことができ、光学混色を低減することができる。さらに、遮光膜９９の断面逆テーパー形状の開口部１００が上記数１の条件を有するので、開口部１００で発生した回折光のフォトダイオードＰＤ以外への広がりを抑制することができる。従って、画素の微細化で高画素化された固体撮像装置において、より光学混色を低減することができる。回折光の光電変換部４４以外への広がりが抑制されるので、感度を向上することができる。
【０１０１】
＜６．第６実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を説明する。上述の第１〜第５実施の形態では、光規制膜の開口部の断面逆テーパー形状を、赤画素、緑画素及び青画素に対して同一、すなわち赤の波長光に対応した逆テーパー形状に統一した。これに対して、第６実施の形態に係る固体撮像装置は、カラーフルタで分光される各色に対応する画素毎に光規制膜の開口部の逆テーパー角度を異ならして構成さされる。
【０１０２】
即ち、第６実施の形態では、上述した第１〜第５実施の形態に係る固体撮像装置の夫々において、赤画素、緑画素及び青画素に対する光規制膜の開口部の形状を、赤の波長光、緑の波長光及び青の波長光に対応した逆テーパー角を有する断面逆テーパー形状とする。光規制膜の膜厚を一定として、赤、緑及び青の光に対応する逆テーパー角θＲ、θＧ及びθＢの大小関係は、θＲ＞θＧ＞θＢである。
【０１０３】
第６実施の形態に係る固体撮像装置によれば、各赤画素、緑画素及び青画素の光規制膜の開口部を、数１の式で求めた夫々の波長光に応じた断面逆テーパー形状とするので、赤、緑及び青の波長光による光電変換部以外に広がる回折光の強度を弱めることができる。つまり、赤、緑及び青の各波長光に対して最適化することができる。従って、画素の微細化で高画素化された固体撮像装置において、感度の向上を図ると共に、スミアあるいはノイズあるいは光学混色を低減することができる。
【０１０４】
上述の実施の形態に係るＣＭＯＳ固体撮像装置の画素は、１つのフォトダイオードと複数の画素トランジスタ、例えば４トランジスタ、３トランジスタからなる単位画素（非共有タイプ）を適用できる。あるいは複数の光電変換部に１つのフローティングディフージョン部、１つの画素トランジスタ部を共有させた共有画素（共有タイプ）を適用できる。
【０１０５】
上述の各実施の形態に係る固体撮像装置では、信号電荷を電子とし、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として構成したが、信号電荷を正孔とする固体撮像装置にも適用できる。この場合ｎ型が第２導電型，ｐ型が第１導電型となる。
【０１０６】
＜７．第７実施の形態＞
［電子機器の構成例］
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
【０１０７】
図１５に、本発明に係る電子機器の一例としてカメラに適用した第７実施の形態を示す。本実施の形態に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。本実施も形態のカメラ１１１は、固体撮像装置１１２と、固体撮像装置１１２の光電変換部に入射光を導く光学系１１３と、シャッタ装置１１４を有する。さらに、カメラ１１１は、固体撮像装置１１２を駆動する駆動回路１１５と、固体撮像装置１１２の出力信号を処理する信号処理回路１１６とを有する。
【０１０８】
固体撮像装置１１１は、上述した各実施の形態の固体撮像装置のいずれかが適用される。光学系（光学レンズ）１１３は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１１２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１１２内に、一定期間信号電荷が蓄積される。光学系１１３は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置１１４は、固体撮像装置１１２への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路１１５は、固体撮像装置１１２の転送動作及びシャッタ装置１１４のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路１１５から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１１２の信号転送を行う。信号処理回路１１６は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【０１０９】
第７実施の形態に係るカメラなどの電子機器によれば、固体撮像装置１１２において、光電変換部上に断面逆テーパー形状の開口部を有する光規制膜が形成されるので、光電変換部に隣接す電荷受容部への回折光の入射が抑制される。従って、スミアあるいは混色などのノイズを低減し、感度の向上が図れるので、高画質、高品質の電子機器を提供することができる。
【０１１０】
＜８．第８実施の形態＞
［カメラモジュールの構成例］
本発明の第８実施の形態に係るカメラモジュールは、前述の図１５に示す光学系１１２、固体撮像装置１１３、信号処理回路１１４を含んで構成することもできる。このカメラモジュールにはレンズ系を組み込んだ鏡筒を備えた構成とすることもできる。カメラモジュールは、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器の構成要素として用いられる。
【０１１１】
第８実施の形態に係るカメラモジュールによれば、固体撮像装置におけるスミアあるいは混色などのノイズの抑制が図られ、高感度化が図れるので、高画質、高品質の電子機器を構成することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１・・ＣＣＤ固体撮像装置、２・・半導体基板、３・・半導体ウェル領域、４・・光電変換部、５・・ｎ型半導体領域、６・・ｐ型半導体領域、７・・埋め込みチャネル領域、８・・チャネルストップ領域、１２・・ゲート絶縁膜、１３・・垂直転送電極、１９・・開口部、２１・・遮光膜（光規制膜）、２２・・・層間絶縁膜、２３・・層内レンズ、２６・・カラーフィルタ、２７・・オンチップマイクロレンズ、４１・・ＣＭＯＳ固体撮像装置、４２・・半導体基板、４３・・半導体ウェル領域、４４・・光電変換部、４５・・ｎ型半導体領域、４６・・ｐ型半導体領域、５２・・ゲート絶縁膜、５３・・転送ゲート電極、Ｔｒ１・・転送トランジスタ、５４・・反射防止膜、５５・・光導波路、５６・・第１層間絶縁膜（光規制膜）、５７・・開口部、５８・・第２層間絶縁膜、５９・・界面、６１・・高屈折率膜、６３・・第３層間絶縁膜、６４・・配線、６５・・多層配線層、６６・・カラーフィルタ、６７・・オンチップマイクロレンズ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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