(57)【要約】【課題】隣接したフォトダイオードへの入射光の侵入を低減し、クロストーク現象の低減を実現する。【解決手段】半導体基板１表面に、行、列の配列された信号電荷を蓄積するためのフォトダイオードＤとフォトダイオードＤの信号電荷を読み出すための読み出し回路部１９とを有する単位セルＣと、半導体基板１上に形成され、内部に配線層が設けられた層間膜と、層間膜上に形成され、且つ単位セルＣのフォトダイオードＤ上方に開口部１３を有する水平方向遮光膜とを備えた固体撮像装置において、列方向の隣接する単位セルＣ間に配置された第１の垂直方向遮光障壁１５と、行方向の隣接する単位セルＣ間に配置された第２の垂直方向遮光障壁１６とを具備し、第１および第２の垂直方向遮光障壁１５，１６は、半導体基板１表面と水平方向遮光膜との間に埋め込まれている。【選択図】　図１
2004104203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に、行、列に配列された信号電荷を蓄積するためのフォトダイオードと前記フォトダイオードの信号電荷を読み出すための読み出し回路部とを有する単位セルと、前記半導体基板上に形成され、内部に配線層が設けられた層間膜と、前記層間膜上に形成され、且つ前記単位セルのフォトダイオード上方に開口部を有する水平方向遮光膜とを備えた固体撮像装置において、列方向の隣接する前記単位セル間に配置された第１の垂直方向遮光障壁と、
行方向の隣接する前記単位セル間に配置された第２の垂直方向遮光障壁と
を具備し、
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、前記半導体基板表面と前記水平方向遮光膜との間の前記層間膜内に埋め込まれていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は細長い長方形状であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、複数の垂直方向遮光障壁部を千鳥状に配列することにより構成されてなることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、前記半導体基板表面から前記水平方向遮光膜に達していることを特徴とする請求項２または３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、ダミーゲート酸化膜、ダミーゲート、ダミーコンタクト、ダミー配線層およびダミープラグのうちいずれかを組み合わせて構成してなることを特徴とする請求項２または３記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、前記フォトダイオードの対向辺とほぼ同じ長さを有することを特徴とする請求項２または３記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、金属からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁の側壁面は、反射防止膜で被覆されていることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、ダミーゲート酸化膜、ダミーゲート、ダミーコンタクト、ダミー配線層およびダミープラグのうちのいずれかとメタル配線層との組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項２または３記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置に係り、迷光によるクロストーク現象を低減することのできる固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置、特にＭＯＳ型固体撮像装置（通称ＣＭＯＳイメージセンサー装置）は、低電圧、単一電源、低コストという利点があり、注目されている。
【０００３】
このＭＯＳ型固体撮像装置は、一般に、図３３に示すような回路構成になっている。図３３に示すように信号電荷を蓄積するフォトダイオードＤと、その信号を読み出す読み出しトランジスタＴ１と、読み出した信号を増幅する増幅トランジスタＴ２と、信号を読み出す行を選択する行選択トランジスタＴ３と、信号電荷をリセットするリセットトランジスタＴ４とからなる単位セルＣが行、列に二次元にマトリックス状に配列されている。
【０００４】
なお、読み出しトランジスタＴ１のゲートに読み出し信号線Ｓｍが結線され、増幅トランジスタＴ２のソースに垂直信号線Ｓｖが結線され、行選択トランジスタＴ３のゲートに水平アドレス信号線Ｓｈが結線され、リセットトランジスタＴ４のゲートにリセット信号線Ｓｒが結線されている。
【０００５】
そして、読み出し回路部１９は、読み出しトランジスタＴ１、増幅トランジスタＴ２、行選択トランジスタＴ３、リセットトランジスタＴ４で構成されている。
【０００６】
そして、このようなＭＯＳ型固体撮像装置は、従来、一般に図３４乃至図３６に示すような構造になっている。
【０００７】
図３４は従来のＭＯＳ型固体撮像装置を示す概略平面図である。図３５は図３４のＣ−ｃに沿った単位セルＣ部分の概略断面図である。図３６は図３４のＤ−ｄに沿った単位セルＣ部分の概略断面図である。
【０００８】
図３４に示すように、単位セルＣが半導体基板１上に行、列の二次元マトリックス状に配列され、その周囲を素子分離で取り囲んだセル形成領域に組み込まれている。
【０００９】
そして、単位セルＣの行方向に隣接するセル形成領域の一方にはリセット信号線Ｓｒおよび読み出し信号線Ｓｍのためのメタル配線層１１ｂおよび１１ｃがそれぞれ水平方向に配設され、他方には水平アドレス信号線Ｓｈのためのメタル配線層１１ｄが水平方向に配設されている。
【００１０】
一方、単位セルＣの列方向に隣接するセル形成領域には垂直信号線Ｓｖのためのメタル配線層１１ａが垂直方向に配設されている。
【００１１】
各単位セルＣでは、図３５および図３６に示すように、例えば、Ｐ型半導体基板１の表面の素子分離領域２で囲まれたセル形成領域にＮ型ドレイン層３とフォトダイオードＤのＮ型電荷蓄積層４が形成されている。このＮ型電荷蓄積層４の表面には、Ｐ＋型の表面シールド層５が形成されている。これにより、入射光６ａの量に応じた信号電荷を蓄積するＰ＋ＮＰ型の埋め込みフォトダイオードＤが形成されている。また、このＮ型電荷蓄積層４とＮ型ドレイン層３との間には、ゲート酸化膜を介してゲート７が形成され，これにより読み出しトランジスタＴ１が形成されている。
【００１２】
また、この読み出しトランジスタＴ１に隣接してＰ型半導体基板１表面にはＮ型ソース層、Ｎ型ドレイン・ソース共通層、Ｎ型ドレイン層が形成され、Ｎ型ソース層とＮ型ドレイン・ソース共通層間およびＮ型ドレイン・ソース共通層とＮ型ドレイン層間の各々にゲート酸化膜を介してゲートが形成され、これにより、増幅トランジスタＴ２および行選択トランジスタＴ３が形成されている。さらに、この読み出しトタンジスタＴ１に隣接してＰ型半導体基板１表面にはＮ型ソース層、Ｎ型ドレイン層が形成され、Ｎ型ソース層とＮ型ドレイン層間にゲート酸化膜を介してゲートが形成され、これによりリセットトランジスタＴ４が形成されている。
【００１３】
そして、Ｐ型半導体基板１上には、全面に第１層間膜８、第２層間膜９、第３層間膜１０が順次形成され、この第１層間膜８上には垂直信号線Ｓｖのメタル配線層１１ａが、第２層間膜９上にはリセット信号線Ｓｒ、読み出し信号線Ｓｍ、水平アドレス信号線Ｓｈの各メタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが選択的に形成されている。第３層間膜１０上には水平方向遮光膜１２が形成されている。この水平方向遮光膜１２にはフォトダイオードＤに光を入射させるための開口部１３が設けられている。また、水平方向遮光膜１２を含む第３層間膜１０上にはシリコン窒化膜等の表面保護層１４が形成されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような、従来のＭＯＳ型固体撮像装置では、水平方向遮光膜１２およびメタル配線層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは金属、例えばアルミニウムや銅の光反射率の高い材料で作られているため、フォトダイオードＤに入射した入射光６ａの一部が半導体基板１の表面で反射された後、メタル配線層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び水平方向遮光膜１２において乱反射され隣接したフォトダイオードＤに侵入してしまう。
【００１５】
また、斜めからの入射光６ｂは隣接したフォトダイオードＤに直接侵入してしまう。そのため、いわゆるクロストーク現象が発生し混色等の色再現性が劣化するという問題があった。
【００１６】
本発明では上記問題を解決するためになされたもので、クロストーク現象を低減することができるＭＯＳ型固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＭＯＳ型固体撮像装置は、半導体基板表面に、行、列の配列された信号電荷を蓄積するためのフォトダイオードと前記フォトダイオードの信号電荷を読み出すための読み出し回路部とを有する単位セルと、前記半導体基板上に形成され、内部に配線層が設けられた層間膜と、前記層間膜上に形成され、且つ前記単位セルのフォトダイオード上方に開口部を有する水平方向遮光膜とを備えた固体撮像装置において、列方向の隣接する前記単位セル間に配置された第１の垂直方向遮光障壁と、行方向の隣接する前記単位セル間に配置された第２の垂直方向遮光障壁とを具備し、前記第１および第２の垂直方向遮光障壁は、前記半導体基板表面と前記水平方向遮光膜との間の前記層間膜内に埋め込まれていることを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、前記第１の垂直方向遮光障壁および前記第２の垂直方向遮光障壁を行方向の隣接する前記単位セル間および列方向の隣接する前記単位セル間の各々に設けている。そのため前記水平方向遮光膜の前記開口部からの斜め方向からの入射光および乱反射による迷光が発生しても隣接したフォトダイオードへの侵入を低減できるので、いわゆる、クロスト−ク現象は低減し、混色等が改善された色再現性の良いＭＯＳ型固体撮像装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のＭＯＳ型固体撮像装置を示す概略平面図である。図２は図１のＡ−ａに沿った単位セルＣの概略断面図、図３は図１のＢ−ｂに沿った単位セルＣの概略断面図である。図において従来と同一部分には同一符号を付している。
【００２１】
本第１の実施の形態のＭＯＳ型固体撮像装置の回路構成は従来のＭＯＳ型固体撮像装置の回路構成と同じである。すなわち、図３３に示すような回路構成になっている。図３３に示すように信号電荷を蓄積するフォトダイオードＤと、その信号を読み出す読み出しトランジスタＴ１と、読み出した信号を増幅する増幅トタンジスタＴ２と、信号を読み出す行を選択する行選択トランジスタＴ３と、信号電荷をリセットするリセットトランジスタＴ４とからなる単位セルＣが行、列に二次元マトリックス状に配列されている。
【００２２】
なお、読み出しトランジスタＴ１のゲートに読み出し信号線Ｓｍが結線され、増幅トランジスタＴ２のソースに垂直信号線Ｓｖが結線され、行選択トランジスタＴ３のゲートに水平アドレス信号線Ｓｈが結線され、リセットトランジスタＴ４のゲートにリセット信号線Ｓｒが結線されている。
【００２３】
そして、読み出し回路部１９は、読み出しトランジスタＴ１、増幅トランジスタＴ２、行選択トランジスタＴ３、リセットトランジスタＴ４で構成されている。
【００２４】
そして、本実施の形態のＭＯＳ型固体撮像装置は、図１乃至図３に示すような構造になっている。
【００２５】
図１に示すように、単位セルＣが半導体基板１上に行、列の二次元マトリックス状に配列され、その周囲を素子分離で取り囲んだセル形成領域に組み込まれている。
【００２６】
そして、単位セルＣの行方向に隣接するセル形成領域の一方にはリセット信号線Ｓｒおよび読み出し信号線Ｓｍのためのメタル配線層１１ｂおよび１１ｃがそれぞれ水平方向に配設され、他方には水平アドレス信号線Ｓｈのためのメタル配線層１１ｄが配設されている。
【００２７】
また、行方向の隣接するフォトダイオードＤ間には、隣接するフォトダイオードＤへの入射光の侵入を防ぐための第１の垂直方向遮光障壁１５が隣接する単位セルＣ間を仕切るように行方向に沿って配設されている。この第１の垂直方向遮光障壁１５は１本の細長直方形状をしており、単位セルＣ間に配設すれば入射光をある程度遮光できるが、ほぼ完全に遮光するには行方向のフォトダイオードＤおよびトランジスタ側面を遮る長さに形成することが好ましい。
【００２８】
一方、単位セルＣの列方向に隣接するセル形成領域の一方、すなわちトランジスタ側には垂直信号線Ｓｖのためのメタル配線層１１ａが垂直方向に配設され、他方、すなわちフォトダイオード側には入射光の隣接フォトダイオードＤへの入射光の侵入を防ぐための第２の垂直方向遮光障壁１６が隣接する単位セルＣ間を仕切るように列方向に沿って配設されている。
【００２９】
この第２の垂直方向遮光障壁１６は、１本の細長直方形状をしており、単位セルＣ間に配設すれば入射光はある程度遮光できるが、ほぼ完全に遮光するためには、列方向のフォトダイオードＤを遮る長さに形成することが好ましい。
【００３０】
また、フォトダイオードＤに対し対角線方向に入射する入射光を遮るために、この第１の垂直方向遮光障壁１５と第２の垂直方向遮光障壁１６の端部が重なるように形成することが好ましい。
【００３１】
また、各単位セルＣでは、図２および図３に示すように、例えば、Ｐ型半導体基板１の表面の素子分離２で囲まれたセル形成領域にＮ型ドレイン層３とフォトダイオードＤのＮ型電荷蓄積層４が形成されている。このＮ型電荷蓄積層４の表面には、Ｐ＋型の表面シールド層５が形成されている。これにより、入射光６ａの量に応じた信号電荷を蓄積するＰ＋ＮＰ型の埋め込みフォトダイオードＤが形成されている。また、このＮ型電荷蓄積層４とＮ型ドレイン層３との間には、ゲート酸化膜を介してゲート７が形成され，これにより読み出しトランジスタＴ１が形成されている。
【００３２】
また、この読み出しトランジスタＴ１に隣接してＰ型半導体基板１表面はＮ型ソース層、Ｎ型ドレイン・ソース共通層、Ｎ型ドレイン層が形成され、Ｎ型ソース層とＮ型ドレイン・ソース層間およびＮ型ドレイン・ソース共通層とＮ型ドレイン層間の各々にゲート酸化膜を介してゲートが形成され、これにより増幅トランジスタＴ２および行選択トランジスタＴ３がそれぞれ形成されている。さらに、この読み出しトランジスタＴ１に隣接してＰ型半導体基板１表面にはＮ型ソース層、Ｎ型ドレイン層が形成され，Ｎ型ソース層とＮ型ドレイン層間にゲート酸化膜を介してゲートが形成され、これによりリセットトランジスタＴ４が形成されている。
【００３３】
そして、Ｐ型半導体基板１上には、全面に第１層間膜８、第２層間膜９、第３層間膜１０が順次形成され、この第１層間膜８上には垂直信号線Ｓｖのメタル配線層１１ａ、第２層間膜９上にはリセット信号線Ｓｒ、読み出し信号線Ｓｍ、水平アドレス信号線Ｓｖの各メタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが選択的に形成されている。
【００３４】
また、第３層間膜１０上には水平方向遮光膜１２が形成されている。この水平方向遮光膜１２にはフォトダイオードＤに光を入射させるための開口部１３が設けられている。また、この水平方向遮光膜１２を含む第３層間膜１０上にはシリコン窒化膜等の表面保護層１４が形成されている。
【００３５】
そして、上記第１の垂直方向遮光障壁１５および第２の垂直方向遮光障壁１６が、第１層間膜８、第２層間膜９および第３層間膜１０を貫いてＰ型半導体基板１上の素子分離領域２表面から水平方向遮光膜１２下面まで達するように形成されている。
【００３６】
この第１の垂直方向遮光障壁１５および第２の垂直方向遮光障壁１６は、第１層間膜８中に設けたダミーゲート２１およびダミーコンタクト２２と、第２層間膜中９に設けたダミーメタル配線層２３ａおよびダミープラグ２４ａと、第３層間膜１０中に設けたダミーメタル配線層２３ｂおよびダミープラグ２４ｂとの積層構造によって構成されている。
【００３７】
そして、ダミーコンタクト２２、ダミープラグ２４ａ、２４ｂの側面は、バリアメタルを兼ねた反射防止膜３０で覆われている。
【００３８】
次に上記ＭＯＳ型固体撮像装置の製造方法について、図４乃至図１２を参照して説明する。図４乃至図１２は、ＭＯＳ型固体撮像装置の単位セル部分の製造工程断面図である。
【００３９】
先ず、図４に示すように、Ｐ型半導体基板１上にゲート酸化膜を成膜した後、ゲート電極材料を成膜し、このゲート電極材料を通常のフォトエッチング技術によりパターニングしてゲート酸化膜上にトランジスタＴ１乃至Ｔ４の各ゲートを形成する際に、ダミーゲート２１をダミーゲート酸化膜２０上に同時に形成する。
【００４０】
次に、このＰ型半導体基板１上に第１層間膜８を形成した後、通常のフォトエッチング技術によりゲート上の第１層間膜８にコンタクト孔をあけると同時にダミーゲート２１上にダミーコンタクト孔をあけ、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００４１】
次に、図５に示すように、コンタクト孔およびダミーコンタクト孔を含む第１層間膜８上にＴｉ／ＴｉＮ積層膜などのバリアメタルを兼ねた反射防止膜３０を成膜した後、この反射防止膜３０上にタングステンなどのコンタクト材料を成膜する。コンタクト材料と反射防止膜３０を通常の平坦化技術により第１層間膜８が露出するまで平坦化し、コンタクト材料をコンタクト孔内に埋め込みコンタクトを形成すると同時にダミーコンタクト孔内にもコンタクト材料を埋め込みダミーコンタクト２２を形成する。次に、コンタクトおよびダミーコンタクトの上面を含む第１層間膜８上に、反射防止膜３０を成膜し、この反射防止膜３０上に配線のためのアルミ、銅などのメタル２３を成膜した後、そのメタル２３上に、さらに反射防止膜３０を成膜する。
【００４２】
次に、図６に示すように、メタル２３と反射防止膜３０を通常のフォトエッチング技術およびＲＩＥ技術によりパターニングしてメタル配線層１１ａを形成すると同時にダミーコンタクト２２上にダミーメタル配線層２３ａを形成する。
【００４３】
次に、図７に示すように、メタル配線層１１ａとダミーメタル配線層２３ａを含む第１層間膜８上に第２層間膜９を形成した後、通常のフォトエッチング技術によりメタル配線層１１ａ上の第２層間膜９にビア孔（図示せず）をあける際に、同時にダミーメタル配線層２３ａ上にダミービア孔をあけ、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００４４】
次に、図８に示すように、ビア孔およびダミービア孔を含む第２層間膜９上に反射防止膜３０を成膜した後、この反射防止膜３０上に配線間を接続するためタングステンなどのプラグ材料を成膜する。プラグ材料と反射防止膜３０を通常の平坦化技術により第２層間膜９が露出するまで平坦化し、プラグ材料をビア孔内に埋め込みプラグを形成すると同時にダミービア孔内にもプラグ材料を埋め込みダミープラグ２４ａを形成する。
【００４５】
次に、プラグおよびダミープラグ２４ａの表面を含む第２層間膜９上に反射防止膜３０を成膜し、この反射防止膜３０上に配線のためのメタル２３を成膜した後、このメタル２３上に、さらに反射防止膜３０を形成する。
【００４６】
次に、図９に示すように、メタル２３と反射防止膜３０を通常のフォトエッチング技術およびＲＩＥ技術によりパターニングしてメタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）を形成すると同時にダミーメタル配線層２３ｂを形成する。
【００４７】
次に、図１０に示すように、メタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）とダミーメタル配線層２３ｂを含む第２層間膜９上に第３層間膜１０を形成した後、通常のＰＥＰ技術によりメタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）上の第３層間膜１０にビア孔をあけると同時にダミーメタル配線層２３ｂ上にダミービア孔をあけ、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト２０を剥離する。
【００４８】
次に、図１１に示すように、ビア孔およびダミービア孔を含む第３層間膜１０上に反射防止膜３０を成膜した後、この反射防止膜３０上に配線間を接続するためタングステンなどのプラグ材料を成膜する。プラグ材料と反射防止膜３０を通常の平坦化技術により第３層間膜１０が露出するまで平坦化し、ビア孔内にプラグ材料を埋め込みプラグを形成すると同時にダミービア孔内にもプラグ材料を埋め込みダミープラグ２４ｂを形成する。次に、プラグおよびダミープラグ２４ｂの表面を含む第３層間膜１０上に反射防止膜３０を成膜し、この反射防止膜３０上に水平方向遮光膜のためのメタル２３を成膜した後、このメタル２３上に、さらに反射防止膜３０を形成する。
【００４９】
次に、図１２に示すように、メタル２３と反射防止膜３０を通常のＰＥＰ技術およびＲＩＥ技術によりパターニングして水平方向遮光膜１２と開口部１３を形成する。
【００５０】
最後に、図示はしないが表面保護層１４を形成することにより、ＭＯＳ型固体撮像装置を作成する。
【００５１】
上記第１の実施の形態によれば、行方向の隣接する単位セルＣ間および列方向単位セルＣ間の各々に第１の垂直方向遮光障壁１５および第２の垂直方向遮光障壁１６をそれぞれ単位セルＣを仕切るように配置している。そのため、単位セルＣの開口部１３からフォトダイオードＤに入射した入射光６ａの一部が半導体基板１の表面で反射された後、水平方向遮光膜１２やメタル配線層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄで乱反射し迷光が発生しても隣接した単位セルＣのフォトダイオードＤへの侵入を低減することができる。また、開口部１３から入射した斜め方向からの入射光６ｂに対しても隣接したフォトダイオードＤへの侵入を低減することができる。そのため、クロストーク現象が低減し混色等の色再現性を改善したＭＯＳ型固体撮像装置を提供することができる。
【００５２】
また、上記製造方法によれば、通常のプロセスでゲート酸化膜、ゲート、コンタクト、メタル配線層、プラグを形成すると同時に第１および第２の垂直方向遮光障壁１５、１６を構成するためのダミーゲート酸化膜２０、ダミーゲート２１、ダミーコンタクト２２、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂ、ダミープラグ２４ａ、２４ｂを形成することができるので、付加的なプロセスの工程が不要であり簡単に上記ＭＯＳ型固体撮像装置を提供することができる。
【００５３】
（変形例１）
上記第１の実施の形態では、メタル配線層１１ａ、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂおよび水平方向遮光膜１２の側面は反射防止膜３０で覆われていない。そのため、この部分で乱反射した迷光が、自身のフォトダイオードＤに侵入し色再現性が劣化する恐れがある。
【００５４】
従って、この部分を反射防止膜３０で覆うことが望ましい。この場合には、工程は増えるが、図１３に示すように、上述の製造方法による図６の工程後に反射防止膜３０をメタル配線層１１ａおよびダミーメタル配線層２３ａを含む第１層間膜８上に成膜し、通常のＲＩＥ等による異方性エッチングでメタル配線層１１ａおよびダミーメタル配線層２３ａの上面および側面の反射防止膜３０を除いた第１層間膜８上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加する。
【００５５】
同様に、図９の工程後に図１４に示すように、反射防止膜３０をメタル配線１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）およびダミーメタル配線層２３ｂを含む第２層間膜９上に成膜し、通常のＲＩＥ等による異方性エッチングでメタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄおよびダミーメタル配線層２３ｂの上面および側面の反射防止膜３０を除いた第２層間膜９上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加する。
【００５６】
また、同様に、図１２の工程後に図１５に示すように水平方向遮光膜１２を含む第３層間膜１０上に反射防止膜３０を成膜した後、通常のＲＩＥ等による異方性エッチングで水平方向遮光膜１２の上面および側面を除く第３層間膜１０上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加すればよい。
【００５７】
（変形例２）
次に、上記ＭＯＳ型固体撮像装置の他の製造方法について、図１６乃至図２３を参照して説明する。図１６乃至図２３は、ＭＯＳ型固体撮像装置の単位セル部分の他の製造工程断面図である。
【００５８】
先ず、図１６に示すように、Ｐ型半導体基板１上にゲート酸化膜を成膜した後、
ゲート電極材料を成膜し、このゲート電極材料を通常のフォトエッチング技術によりパターニングしてゲート酸化膜上にトランジスタＴ１乃至Ｔ４の各ゲートを形成すると同時にダミーゲート２１を形成する。
【００５９】
次に、このＰ型半導体基板１上に第１層間膜８を形成した後、通常のフォトエッチング技術によりゲート上の第１層間膜８にコンタクト孔をあけると同時にダミーゲート２１上にダミーコンタクト孔をあけ、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００６０】
次に、図１７に示すように、コンタクト孔およびダミーコンタクト孔を含む第１層間膜８上にＴｉ／ＴｉＮ積層膜などのバリアメタルを兼ねた反射防止膜３０の材料を成膜した後、この反射防止膜３０上にタングステンなどのコンタクト材料を成膜する。コンタクト材料と反射防止膜３０を通常の平坦化技術により第１層間膜８が露出するまで平坦化し、コンタクト材料をコンタクト孔内に埋め込みコンタクトを形成すると同時にダミーコンタクト孔内にもコンタクト材料を埋め込みダミーコンタクト２２を形成する。
【００６１】
次に、コンタクトおよびダミーコンタクト２２を含む第１層間膜８上に第２層間膜９を形成した後、通常のフォトエッチング技術により第２層間膜９にメタル配線層の孔をあけると同時にダミーコンタクト２２上にダミーメタル配線層の孔をあける。次に、メタル配線層の孔およびダミーメタル配線層の孔を含む第２層間膜上に反射防止膜３０を成膜後、この反射防止膜３０上にメタル配線材料を成膜し、メタル配線材料を通常の平坦化技術により第２層間膜９が露出するまで平坦化し、メタル配線材料をメタル配線層の孔内に埋め込みメタル配線層１１ａを形成すると同時にメタル配線材料をダミーメタル配線層の孔内にも埋め込みダミーメタル配線層２３ａを形成する。
【００６２】
次に、図１８に示すように、メタル配線層１１ａおよびダミーメタル配線層２３ａを含む第２層間膜９上に第３層間膜１０を形成した後、通常のフォトエッチング技術によりメタル配線１１ａ上の第３層間膜１０にビア孔（図示せず）をあけると同時にダミーメタル配線２３ａ上にダミービア孔をあけ、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００６３】
次に、図１９に示すように、第３層間膜１０に通常のフォトエッチング技術によりメタル配線溝を形成すると同時にダミービア孔上にダミーメタル配線溝を形成し、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００６４】
次に、図２０に示すように、ビア孔およびメタル配線溝とダミービア孔およびダミーメタル配線層溝を含む第３層間膜１０上に、反射防止膜３０を成膜した後、この反射防止膜３０上にビア孔内のプラグを兼ねるメタル配線材料を成膜する。プラグを兼ねるメタル配線材料を通常の平坦化技術により、第３層間膜１０が露出するまで平坦化し、プラグを兼ねるメタル配線材料をビア孔内およびメタル配線層溝内に埋め込みプラグを兼ねるメタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）を形成すると同時にプラグを兼ねるメタル配線材料をダミービア孔内およびダミーメタル配線層溝内にも埋め込みダミープラグを兼ねるダミーメタル配線層２３ｂを形成する。
【００６５】
次に、図２１に示すように、メタル配線層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）およびダミーメタル配線層２３ｂを含む第３層間膜上に第４層間膜２６を形成した後、通常のフォトエッチング技術によりメタル配線１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（図示せず）上の第４層間膜２６にビア孔を形成すると同時にダミーメタル配線２３ｂ上にダミービア孔を空け、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５を剥離する。
【００６６】
次に、図２２に示すように、通常のフォトエッチング技術によりダミービア孔上の第４層間膜２６に水平方向遮光膜１２の溝を形成し、その後、フォトエッチング技術で用いたレジスト３５は剥離する。
【００６７】
次に、図２３に示すように、ビア孔およびダミービア孔と水平方向遮光膜１２の溝を含む第４層間膜２６上に反射防止膜３０の材料を成膜した後、この反射防止膜３０上にプラグを兼ねる水平方向遮光膜材料を成膜する。プラグを兼ねる水平方向遮光膜材料を通常の平坦化技術により、第４層間膜２６露出するまで平坦化し、プラグを兼ねる水平方向遮光膜材料をビア孔内に埋め込みプラグを形成すると同時にプラグを兼ねる水平方向遮光膜材料をダミービア孔内および水平方向遮光膜１２の溝にも埋め込みダミープラグを兼ねる水平方向遮光膜１２を形成する。
【００６８】
最後に、図示はしないが表面保護層１４を形成することによりＭＯＳ型固体撮像装置を作成する。
【００６９】
（変形例３）
上述の製造工程では、メタル配線層１１ａの上面と、ダミ−メタル配線層２３ａ、２３ｂ上面の周辺および水平方向遮光膜１２上面は反射防止膜３０で覆われていない。そのため、この部分から反射した迷光が隣接した自身のフォトダイオードＤに侵入し色再現が劣化する恐れがある。
【００７０】
従って、この部分を反射防止膜３０で覆うことが望ましい。この場合には、工程は増えるが、図２４に示すように、上述の製造方法による図１７の工程後に反射防止膜３０をメタル配線層１１ａおよびダミーメタル配線層２３ａを含む第２層間膜９上に成膜し、通常のフォトエッチング技術とＲＩＥ等による異方性エッチング技術でメタル配線層１１ａおよびダミーメタル配線層２３ａ上を除いた第２層間膜９上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加する。
【００７１】
同様に、図２０の工程後に図２５に示すように、反射防止膜３０をダミーメタル配線層２３ｂを含む第３層間膜１０上に成膜し、通常のフォトエッチング技術とＲＩＥ等のよる異方性エッチング技術でダミーメタル配線層２３ｂ上を除いた第３層間膜１０上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加する。
【００７２】
また、同様に、図２３の工程後に図２６に示すように反射防止膜３０を水平方向遮光膜１２を含む第４層間膜２６上に成膜した後、通常のフォトエッチング技術とＲＩＥ等による異方性エッチング技術で水平方向遮光膜１２上を除いた第４層間膜２６上の反射防止膜３０をエッチング除去する工程を追加してもよい。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図２７は本発明の第２の実施の形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略平面図である。この第２の実施の形態の各部について図１の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
【００７４】
この第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、図１乃至図３のダミーゲート２１、ダミーコンタクト２２、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂ、ダミ−プラグ２４ａ、２４ｂで構成される長方形状の第１の垂直方向遮光障壁１５および第２の垂直方向遮光障壁１６に代えて図２７に示すように、第１の垂直方向遮光障壁４０および第２の垂直方向遮光障壁４１の各々が複数の垂直方向遮光障壁部４０ａおよび４１ａをそれぞれ千鳥状に配列してなることである。そして、各垂直方向遮光障壁部４０ａ、４１ａはダミーゲート２１、ダミーコンタクト２２、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂ、ダミープラグ２４ａ、２４ｂで構成されてなることは、上記第１の実施の形態と同じである。
【００７５】
上記のＭＯＳ型固体撮像装置は、第１の実施の形態と基本的に同様な製造方法によって得られる。すなわち、ダミーゲート酸化膜２０上にダミ−ゲート２１と、ダミーコンタクト２２と、ダミーメタル配線層２３ａと、ダミープラグ２４ａと、ダミーメタル配線層２３ｂと、ダミープラグ２４ｂを、千鳥状に形成することにより実現できる。
【００７６】
上記第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、行方向の隣接する単位セルＣ間および列方向の隣接する単位セルＣ間の各々に、第１の垂直方向遮光障壁４０および第２の垂直方向遮光障壁４１をそれぞれ単位セルＣを仕切るように配置しているため、単位セルＣの開口部１３からフォトダイオードＤに入射した入射光６ａの一部が半導体基板１の表面で反射された後、水平方向遮光膜１２やメタル配線層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄで乱反射し迷光が発生しても隣接した単位セルＣのフォトダイオードＤへの侵入を低減することができる。また、斜め方向からの入射光６ｂに対しても隣接したフォトダイオードＤへの侵入を低減することができる。
【００７７】
そのため、クロストーク現象が低減し混色等の色再現性を改善した固体撮像装置を提供することができる。
【００７８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できることはもちろんである。例えば、第１および第２の実施の実施の形態において、第１の垂直方向遮光障壁１５、４０および第２の垂直方向遮光障壁１６、４１の各々を、図２８に示すように、ダミーゲート２１を省略し、その代わりにダミーコンタクト２２を素子分離上に達するようにしてもよい。
【００７９】
また、図２９に示すように、ダミーゲート２１を省略して、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂおよびダミープラグ２４ａ、２４ｂとで構成してもよい。しかし、この場合には、斜めからの入射光６ａが隣接する単位セルＣのフォトダイオードＤに侵入しないように、垂直方向遮光障壁１５、１６、４０、４１の下端と開口部１３とを結ぶ仮想線上に単位セルＣのフォトダイオードＤが存在しないようにする。
【００８０】
さらに、図３０に示すように、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂのみで構成してもよい。しかし、この場合は開口部１３とダミーメタル配線層２３ａ上端とダミーメタル配線層２３ｂ下端とを結ぶ仮想線上に隣接する単位セルＣのフォトダイオードＤが存在しないようにする。
【００８１】
さらに、図３１および図３２に示すように、メタル配線層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとダミーゲート２１、ダミーコンタクト２２、ダミーメタル配線層２３ａ、２３ｂおよびダミープラグ２４ａとを組み合わせて構成してもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、隣接したフォトダイオードへの入射光の侵入を低減することができるので、クロストーク現象を低減でき、混色等が改善された色再現性の良いＭＯＳ型固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置を示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−ａに沿った単位セルＣの概略断面図。
【図３】図１のＢ−ｂに沿った単位セルＣの概略断面図。
【図４】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図５】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図６】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図７】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図８】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図９】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１０】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１１】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１２】本発明の第一の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１３】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１４】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１５】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１６】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１７】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１８】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図１９】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２０】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２１】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２２】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２３】本発明の他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の他の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２４】本発明のさらに他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２５】本発明のさらに他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法を示す製造工程断面図。
【図２６】本発明のさらに他の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣ部分の製造方法の変形例を示す製造工程断面図。
【図２７】本発明の第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の概略平面図。
【図２８】本発明の第１および第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の変形例の断面図。
【図２９】本発明の第１および第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の変形例の断面図。
【図３０】本発明の第１および第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の変形例の断面図。
【図３１】本発明の第１および第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の変形例の断面図。
【図３２】本発明の第１および第２の実施の形態によるＭＯＳ型固体撮像装置の変形例の断面図。
【図３３】従来のＭＯＳ型固体撮像装置の単位セルＣを示す回路図。
【図３４】従来のＭＯＳ型固体撮像装置を示す概略断面図。
【図３５】図３４のＣ−ｃに沿った単位セルＣの概略断面図。
【図３６】図３４のＤ−ｄに沿った単位セルＣの概略断面図。
【符号の説明】
１　半導体基板
２　素子分離領域
３　Ｎ型ドレイン層
４　Ｎ型電荷蓄積層
５　Ｐ＋型表面シールド層
６ａ　入射光
６ｂ　斜めからの入射光
７　ゲート
８　第１層間膜
９　第２層間膜
１０　第３層間膜
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ　メタル配線層
１２　水平方向遮光膜
１３　開口部
１４　表面保護層
１５、４０、４７　第１の垂直方向遮光障壁
１６、４１、４３、４４、４５、４６　第２の垂直方向遮光障壁
１９　読み出し回路部
２１　ダミーゲート
２２　ダミーコンタクト
２３　メタル
２３ａ、２３ｂ　ダミーメタル配線層
２４ａ、２４ｂ　ダミープラグ
２６　第４層間膜
３０　反射防止膜
３５　レジスト
４０ａ、４１ａ　垂直方向遮光障壁部
Ｃ　単位セル
Ｄ　フォトダイオード
Ｔ１　読み出しトランジスタ
Ｔ２　増幅トランジスタ
Ｔ３　行選択トランジスタ
Ｔ４　リセットトランジスタ
Ｓｍ　読み出し信号線
Ｓｖ　垂直信号線
Ｓｈ　水平アドレス信号線
Ｓｒ　リセット信号線
【図１】
2004104203.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004104203.tif 000005
【図４】
2004104203.tif 000006
【図５】
2004104203.tif 000007
【図６】
2004104203.tif 000008
【図７】
2004104203.tif 000009
【図８】
2004104203.tif 000010
【図９】
2004104203.tif 000011
【図１０】
2004104203.tif 000012
【図１１】
2004104203.tif 000013
【図１２】
2004104203.tif 000014
【図１３】
2004104203.tif 000015
【図１４】
2004104203.tif 000016
【図１５】
2004104203.tif 000017
【図１６】
2004104203.tif 000018
【図１７】
2004104203.tif 000019
【図１８】
2004104203.tif 000020
【図１９】
2004104203.tif 000021
【図２０】
2004104203.tif 000022
【図２１】
2004104203.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2004104203.tif 000026
【図２５】
2004104203.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2004104203.tif 000029
【図２８】
2004104203.tif 000030
【図２９】
2004104203.tif 000031
【図３０】
2004104203.tif 000032
【図３１】
2004104203.tif 000033
【図３２】
2004104203.tif 000034
【図３３】
2004104203.tif 000035
【図３４】
2004104203.tif 000036
【図３５】
2004104203.tif 000037
【図３６】
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