(57)【要約】【課題】スミアが低減でき、良好な画像品質を得ることができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】複数の画素領域２３及び転送領域２４が互いに隣接するよう配置された半導体基板２２と、この半導体基板２２上面に形成された絶縁膜２５と、転送領域２４の半導体基板２２上部に設けられた垂直転送路２６と、転送領域２４の半導体基板２２上に絶縁膜２５をゲート絶縁膜２７として設けられた積層転送電極部２８と、この積層転送電極部２８及び絶縁膜２５が形成された半導体基板２２上を覆うエッチング保護膜３３と、このエッチング保護膜３３上に画素領域２３に対応する第１の受光開口３５を形成して設けられた第１の遮光膜３４と、この第１の遮光膜３４上を第１の受光開口３５を埋め込み覆う層間絶縁膜３７と、この層間絶縁膜３７上に画素領域２３に対応する第２の受光開口３９を形成して設けられた第２の遮光膜３８を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域及び転送領域が互いに隣接するよう配置された半導体基板と、この半導体基板上面に形成された絶縁膜と、前記転送領域の半導体基板上部に設けられた垂直転送路と、前記転送領域の半導体基板上に前記絶縁膜をゲート絶縁膜として設けられた転送電極部と、この転送電極部及び前記絶縁膜が形成された半導体基板上を覆うエッチング保護膜と、このエッチング保護膜上に前記画素領域に対応する第１の受光開口を形成して設けられた第１の遮光膜と、この第１の遮光膜上を前記第１の受光開口を埋め込み覆う層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に前記画素領域に対応する第２の受光開口を形成して設けられた第２の遮光膜を備えてなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記エッチング保護膜の厚さが、前記層間絶縁膜の厚さより薄厚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の遮光膜の厚さが、前記第２の遮光膜の厚さより薄厚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４】
前記第１の遮光膜がＴｉ膜あるいはＴｉＮ膜あるいはその複合膜あるいはＷ膜あるいはＷＳｉ膜であり、前記エッチング保護膜がＳｉＮ膜であることを特徴とする請求項１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、電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、カメラシステムの撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像装置が多用されており、それによって得られる画像についても、より良好なものが求められている。こうした状況のなか、画像品質を劣化させてしまう問題の１つとして、高輝度の被写体を撮影した際に、取り込まれた不要な光が垂直転送路内で光電変換されて画像信号に重畳し、モニター画面に映し出された高輝度の被写体画像から発して垂直に光（白線、白帯）を引くという現象のスミアがある。
【０００３】
以下、従来の固体撮像装置について、図２に示す要部の縦断面図及び図３に示す部分断面図を参照して説明する。
【０００４】
図２及び図３において、１は固体撮像装置で、半導体シリコンでなる半導体基板２の上部に、図示しないフォトダイオードを画素として設けてなる複数の画素領域３と、垂直転送路４、その上方に、例えば膜厚が８０ｎｍ程度の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜５をゲート絶縁膜とし、これを介して積層転送電極部６を設けてなる複数の転送領域７とを配置するようにして構成されている。そして積層転送電極部６は、絶縁膜５上にポリシリコンからなる第１転送電極８、二酸化シリコンからなる電極間絶縁膜９、ポリシリコンからなる第２転送電極１０を順次積層した構成で、さらに、これらを覆うようシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）１１を形成した構成となっている。
【０００５】
また、半導体基板２上には、加工上の保護膜として二酸化シリコンの所定膜厚、例えば３００ｎｍ程度の膜厚を有する層間絶縁膜１２が、画素領域３の絶縁膜５と積層転送電極部６の上を所定厚で覆うよう積層されている。さらに、層間絶縁膜１２の上には、例えば膜厚が４００ｎｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）膜で形成された遮光膜１３が成膜されており、遮光膜１３には、画素領域３の画素が設けられた位置の上方部分に、該領域に対応して内底部に所定膜厚、例えば約１００ｎｍだけ層間絶縁膜１２の一部を残して露出させるようにした受光開口１４が、エッチング加工により形成され、遮光膜１３の張出し部分１３ａの側端面が受光開口１４の側壁となっている。
【０００６】
またさらに、遮光膜１３上には、受光開口１４を埋め尽くすようにして、窒化シリコン（ＳｉＮ）系あるいは二酸化シリコン系の材料でなるパッシベーション膜１５が全面に成膜され、さらにパッシベーション膜１５の上面には、平坦化膜１６が積層されている。そして、受光開口１４上方の平坦化膜１６上には、マイクロレンズ１７が各画素領域３の画素に対応して設けられている。なお、要すれば平坦化膜１６とマイクロレンズ１７との間に、図示しないが所要とするカラーフィルタ層が設けられる。
【０００７】
しかしながら上記の従来技術においては、受光開口１４の側壁を遮光膜１３の張出し部分１３ａの側端面により形成しているが、張出し部分１３ａの下端と画素のフォトダイオードが上部に形成されている半導体基板２の上面との間に、光が入り込む開き寸法Ｙ＝３８０ｎｍ程度の開部１８が、加工上避けることができないために、比較的大きく形成されてしまう。
【０００８】
このため、撮影を行った場合に被写体からの光Ｌは、マイクロレンズ１７で集光され、画素上に被写体画像を形成するが、集光しきれなかった光Ｌ１、あるいは遮光膜１３の張出し部分１３ａの側端面で反射した光Ｌ２等の不要な光は、図３に示すように開部１８を通過し、さらに張出し部分１３ａ下方における層間絶縁膜１２の下面と半導体基板２の上面との間で反射を繰り返して垂直転送路４内に入り込み、垂直転送路４で光電変換され、光電変換により得られた不要な光の信号が本来の画像信号に重畳してしまう。
【０００９】
その結果、高輝度の被写体を撮影した際には、集光しきれなかった光Ｌ１や受光開口１４の側壁で反射した光Ｌ２等の不要な光が光電変換され、モニター画面に映し出された被写体画像にスミアとして現われ、画像品質を劣化させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところはスミアの低減を図り、良好な画像品質を得ることができる固体撮像装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、複数の画素領域及び転送領域が互いに隣接するよう配置された半導体基板と、この半導体基板上面に形成された絶縁膜と、前記転送領域の半導体基板上部に設けられた垂直転送路と、前記転送領域の半導体基板上に前記絶縁膜をゲート絶縁膜として設けられた転送電極部と、この転送電極部及び前記絶縁膜が形成された半導体基板上を覆うエッチング保護膜と、このエッチング保護膜上に前記画素領域に対応する第１の受光開口を形成して設けられた第１の遮光膜と、この第１の遮光膜上を前記第１の受光開口を埋め込み覆う層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に前記画素領域に対応する第２の受光開口を形成して設けられた第２の遮光膜を備えてなることを特徴とするものであり、
さらに、前記エッチング保護膜の厚さが、前記層間絶縁膜の厚さより薄厚であることを特徴とするものであり、
さらに、前記第１の遮光膜の厚さが、前記第２の遮光膜の厚さより薄厚であることを特徴とするものであり、
さらに、前記第１の遮光膜がＴｉ膜あるいはＴｉＮ膜あるいはその複合膜あるいはＷ膜あるいはＷＳｉ膜であり、前記エッチング保護膜がＳｉＮ膜であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図１の要部の縦断面図を参照して説明する。
【００１３】
図１において、２１は固体撮像装置で、例えば第１導電型のＮ型シリコン基板の上に第２導電型のＰ型シリコン層を成層してなる半導体基板２２によって構成されており、半導体基板２２には、複数の画素領域２３と転送領域２４が互いに隣接するように配置されている。そして、半導体基板２２上部のＰ型シリコン層には、上面に熱酸化等で形成した薄厚、例えば膜厚が８０ｎｍ程度の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）でなる絶縁膜２５が設けられており、また画素領域２３のＰ型シリコン層には、図示しないが画素を構成するＰＮ接合によるフォトダイオードがＮ型不純物拡散領域を設けることにより形成されており、またＮ型不純物拡散領域の上にはＰ型正電荷電蓄積領域が設けられている。
【００１４】
一方、転送領域２４の半導体基板２２上部のＰ型シリコン層には、Ｎ型不純物を拡散することにより垂直転送路２６が形成されている。なお、図示しないが垂直転送路２６の直下にＰ型ウェル、垂直転送路２６の一方側の側部にＰ型チャネルストッパが形成されている。
【００１５】
また、垂直転送路２６の上方の半導体基板２２上には、薄厚の二酸化シリコン膜の絶縁膜２５だけで、あるいはこの上に図示しないシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜するなどして形成したゲート絶縁膜２７を設け、さらに、このゲート絶縁膜２７を介して積層転送電極部２８が設けられている。積層転送電極部２８は、ゲート絶縁膜２７上にポリシリコンからなる第１転送電極２９、二酸化シリコンからなる電極間絶縁膜３０、ポリシリコンからなる第２転送電極３１を順次積層した二層電極構成となっており、さらに、これらを覆うようシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）３２を形成した構成となっている。
【００１６】
また、半導体基板２２上には、画素領域２３の二酸化シリコンの絶縁膜２５上と転送領域２４の積層転送電極部２８上に、プラズマＣＶＤ法によって形成された、例えば膜厚が５０ｎｍ程度の薄厚のＳｉＮ膜でなるエッチング保護膜３３が成層されている。さらに、エッチング保護膜３３の上には、例えば膜厚が１００ｎｍ程度のＴｉ膜あるいはＴｉＮ膜あるいはその複合膜あるいはＷ膜あるいはＷＳｉ膜で形成された第１の遮光膜３４が成膜されており、第１の遮光膜３４には、画素領域２３の画素が設けられた位置の上方部分に、該領域に対応して第１の受光開口３５が形成されている。これによって、第１の受光開口３５の周縁部下方には、第１の遮光膜３４の張出し部分３４ａの下端と画素のフォトダイオードが上部に形成されている半導体基板２２の上面との間に、膜厚８０ｎｍの絶縁膜２５と膜厚５０ｎｍのエッチング保護膜３３による開き寸法Ｘ＝１３０ｎｍ程度の開部３６が形成される。
【００１７】
さらに、第１の遮光膜３４の上には、第１の受光開口３５内に露出するエッチング保護膜３３上面も覆うようにして、二酸化シリコンの層間絶縁膜３７が、上記の従来技術における層間絶縁膜の膜厚３００ｎｍよりも薄い、例えば２００ｎｍ程度の膜厚となるように積層されている。またさらに、層間絶縁膜３７の上には、例えば膜厚が４００ｎｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）膜で形成された第２の遮光膜３８が成膜されており、第２の遮光膜３８には、画素領域２３の画素が設けられた位置の上方部分に、内底部に所定膜厚、例えば約１００ｎｍだけ層間絶縁膜３７の一部を残して露出させるようにした第２の受光開口３９が、第１の受光開口３５と同一の開口中心を持ち、また第１の受光開口３５の開口寸法以下の開口寸法を有するように形成され、第２の遮光膜３８の張出し部分３８ａの側端面が第２の受光開口３９の側壁となっている。
【００１８】
また、第２の遮光膜３８上には、第２の受光開口３９を埋め尽くすようにして、窒化シリコン（ＳｉＮ）系あるいは二酸化シリコン（ＳｉＯ２）系からなるパッシベーション膜４０が全面に成膜され、さらにパッシベーション膜４０の上面には、平坦化膜４１が積層されている。そして、第１、第２の受光開口３５，３９上方の平坦化膜４１上には、マイクロレンズ４２が各画素領域２３の画素に対応して設けられている。なお、要すれば平坦化膜４１とマイクロレンズ４２との間に、図示しないが所要とするカラーフィルタ層が設けられる。
【００１９】
以上の通り構成することで、第１、第２の受光開口３５，３９部分から垂直転送路２６方向へ不要な光が入り込む開部３６の開き寸法Ｘは、従来３８０ｎｍ程度であったものが、１３０ｎｍ程度と小さなものとなる。これによって、開部３６を介して垂直転送路２６に入り込む不要な光、すなわち、マイクロレンズ４２で集光しきれなかった光、あるいは第２の受光開口３９の側壁である第２の遮光膜３８の張出し部分３８ａの側端面で反射した光等を、大幅に減らすことができる。その結果、狭くなった開き寸法Ｘの開部３６を通過して垂直転送路２６内に入り込み、光電変換して本来の画像信号に重畳する不要な光の信号も小さく、被写体画像に現われるスミア成分も従来の３４％と大幅に低減し、画像品質の劣化を抑制することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、垂直転送路で光電変換される不要な光が減少し、スミアを低減することができ、良好な画像品質を得ることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図２】従来技術を示す要部の縦断面図である。
【図３】従来技術を説明するために示す部分断面図である。
【符号の説明】
２２…半導体基板
２３…画素領域
２４…転送領域
２５…絶縁膜
２６…垂直転送路
２７…ゲート絶縁膜
２８…積層転送電極部
３３…エッチング保護膜
３４…第１の遮光膜
３５…第１の受光開口
３７…層間絶縁膜
３８…第２の遮光膜
３９…第２の受光開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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