(57)【要約】【課題】固体撮像素子において、フォトダイオード上の反射防止膜の形成場所を工夫することで、スミアおよび暗電流を劣化させることなく感度向上を図る。【解決手段】光電変換領域２と、読み出し領域３と、転送領域４と、非読み出し領域９とを備え、転送領域上に転送電極６が形成され、転送電極上に遮光膜７が光電変換領域上に開口部１０を有するように形成され、光電変換領域上に反射防止膜８が形成されており、反射防止膜の読み出し領域側の端部は遮光膜下にまで延在し、非読み出し側の端部は開口部下にある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、複数の光電変換領域と、前記光電変換領域からの電荷を読み出す読み出し領域と、読み出された前記電荷を転送する転送領域と、前記光電変換領域に関して前記読み出し領域と反対側にある非読み出し領域とを備え、
前記転送領域上に転送電極が形成され、前記転送電極上に遮光膜が形成され、前記遮光膜は前記光電変換領域上に開口部を有し、
前記光電変換領域上の前記開口部に反射防止膜が形成されており、前記反射防止膜の前記読み出し領域側の端部は前記遮光膜下にまで延在し、前記非読み出し側の端部は遮光膜下にまで延在していないことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記読み出し側の遮光膜と前記基板との距離は、前記非読み出し領域側の遮光膜と前記基板との距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラなどに用いられる固体撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の固体撮像素子の第１例を示すものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２において、フォトダイオード（光電変換領域）２２がＳｉ基板２１に形成されている。Ｓｉ基板２１上にはゲート絶縁膜２５を介してゲート電極２６が形成されている。ゲート電極２６を覆うように遮光膜２７が形成されている。このように、遮光膜２７が形成された固体撮像素子において、フォトダイオード２２上の遮光膜２７の開口部３０内に、遮光膜２７とは明らかに離間して反射防止膜２８が設けられていた。
【０００４】
また、図３は、従来の固体撮像素子の第２例を示すものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図３において、シリコン基板３１上には、フォトダイオード３２が形成されている。Ｓｉ基板３１上にはゲート絶縁膜３５を介して転送電極３６が形成されている。転送電極３６を覆うように遮光膜３７が形成されている。このように、遮光膜３７が形成された固体撮像素子において、感度向上のために反射防止膜３８をフォトダイオード３２を完全に覆うように形成し、転送領域では、転送電極３６の駆動特性などに影響を与えることがないように転送電極３６上部に形成している。そして、暗電流の低減のために転送電極３６上部の反射防止膜３８の一部を取り除き、その後に水素を外部から送り込むシンター処理が行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２９４４４６号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１２８１７号公報（第４−５頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体撮像素子の第１例の構成では、今後のさらなる微細化に伴い画素寸法が小さくなると、遮光膜の開口部内に遮光膜と離間して反射防止膜を形成することが加工上困難になるという課題を有していた。さらに、フォトダイオード上に反射防止膜が形成されない領域の比率が大きくなるため、感度向上効果も上がらないという課題も有していた。
【０００８】
また、従来の固体撮像素子の第２例の構成では、今後のさらなる微細化に伴い画素寸法が小さくなって、転送電極上部の反射防止膜の一部を取り除くことが加工上困難になるという課題を有していた。また、遮光膜下の膜厚が厚くなるためスミアが増加するという課題もあった。さらに、微細化に伴い薄膜化も行われると、シンター処理によって外部から転送電極上の反射防止膜が取り除かれた部分を通して水素を送り込んでもフォトダイオードへの到達が困難になるため暗電流が増大するという課題も有していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に、複数の光電変換領域と、光電変換領域からの電荷を読み出す読み出し領域と、読み出された電荷を転送する転送領域と、光電変換領域に関して読み出し領域と反対側にある非読み出し領域とを備え、転送領域上に転送電極が形成され、転送電極上に遮光膜が形成され、遮光膜は光電変換領域上に開口部を有し、光電変換領域上の開口部に反射防止膜が形成されており、反射防止膜の読み出し領域側の端部は遮光膜下にまで延在し、非読み出し側の端部は遮光膜下にまで延在しないことを特徴とする。
【００１０】
この構成によって、今後のさらなる微細化に対応でき、スミアを劣化させることなく反射防止膜を形成することを容易にし、暗電流を増大させることなく感度を向上でき、その実用的効果は大なるものがある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態における固体撮像素子の概略構成図である。
【００１２】
図１において、フォトダイオード２がＳｉ基板１に形成されている。Ｓｉ基板１内の垂直転送部（転送領域）４上にはゲート絶縁膜５を介してゲート電極６が形成されている。ゲート電極６を覆うように遮光膜７が形成されている。反射防止膜８は、Ｓｉ基板１−遮光膜７間の層間膜に入射した光によるスミアの影響が少ないフォトダイオード２の読み出し領域３側は遮光膜７の下部にまで形成されて、スミアの影響の多い非読み出し領域９側は遮光膜７の開口部１０下にとどまるように形成されている。これにより、非読み出し領域９側の遮光膜下の合計膜厚は、読み出し領域３側の遮光膜下の合計膜厚より小さくなっている。
【００１３】
上記構成がスミアに対する効果を有する理由は以下による。
【００１４】
読み出し領域は、読み出し時には完全転送モードでの読み出し状態であり、それ以外の期間はチャネルが閉じられていなければならず、そのため読み出し領域のチャネル長（＝フォトダイオードとＶＣＣＤチャネルとの間隔）は所定の長さを要する。これに対し、非読み出し側は常に閉じていればよいので、もっと短い距離でよい。したがって非読み出し側はフォトダイオードからＶＣＣＤチャネルの距離が短いため遮光が不足するとスミアは急激に増加する。
【００１５】
読み出し側の反射防止膜は遮光膜の下まで形成されているので遮光膜下の膜厚は厚くなるが、スミアの影響の多い非読み出し側の反射防止膜を遮光膜の開口部にとどめて形成し、遮光膜下にまでは延在しないことで遮光膜下の膜厚は変わらないのでスミアが劣化することはない。
【００１６】
また、非読み出し側の反射防止膜は開口部内に隙間を持って形成されているため、外部よりシンター処理によって送り込まれた水素がフォトダイオードに容易に到達するので暗電流を低減することができる。
【００１７】
また、本発明の構成によれば、フォトダイオードの読み出し領域側は遮光膜の下部にまで反射防止膜を形成することにより、微細化により画素寸法が小さくなっても加工が容易であり、かつ非読み出し側領域側は遮光膜の開口部で遮光膜と隙間を持って反射防止膜を形成することによりスミアを劣化させず、また暗電流を低減しながら感度を向上することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の固体撮像素子によれば、今後のさらなる微細化に対応でき、スミアを劣化させず、かつ、暗電流を低減させながら反射防止膜を形成することを容易にし、感度を向上し得る優れた固体撮像素子を実現できるものであり、その実用的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の概略構成図
【図２】従来の固体撮像素子の第１例の概略構成図
【図３】従来の固体撮像素子の第２例の概略構成図
【符号の説明】
１  Ｓｉ基板
２  フォトダイオード
３  読み出し領域
４  垂直転送部
５  ゲート絶縁膜
６  ゲート電極
７  遮光膜
８  反射防止膜
９  非読み出し領域
１０  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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