(57)【要約】【課題】フォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ信頼性の高く画質が良好な固体撮像装置を得る。【解決手段】フォトダイオード２の受光面９ａをゲート酸化膜１２で覆う。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口１５をゲート酸化膜１２に形成する。開口１５から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、フィールド酸化膜側端１６ａが開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れた位置まで達し、トランスファゲート側端１６ｂが開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３から所定の距離だけ離れた位置まで達するシリコン窒化膜からなる反射防止膜１６を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと上記フォトダイオードに隣接する回路素子と上記フォトダイオードに隣接する素子分離とを同一の半導体基板に備えた固体撮像装置において、
上記フォトダイオードの受光面の上側に、上記素子分離に接しない反射防止膜を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
反射防止膜の素子分離側端は、素子分離から所定の距離だけ離れてい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】
反射防止膜と素子分離との間に、上記素子分離を保護する素子分離保護膜を備えた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】
反射防止膜とフォトダイオードの受光面との間に、上記フォトダイオードの受光面を保護する受光面保護膜を備えたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
受光面保護膜はフォトダイオードの受光面を露出する開口を有し、反射防止膜が上記開口から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆うことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
フォトダイオードと上記フォトダイオードに隣接する回路素子と上記フォトダイオードに隣接する素子分離とを同一の半導体基板に備えた固体撮像装置において、
上記フォトダイオードの受光面の上側に、上記素子分離及び上記回路素子に接しない反射防止膜を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
反射防止膜の素子分離側端は、素子分離から所定の距離だけ離れ、上記反射防止膜の回路素子側端は、回路素子から所定の距離だけ離れていることを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
反射防止膜と素子分離との間に、上記素子分離を保護する素子分離保護膜を備え、上記反射防止膜と回路素子との間に、上記回路素子を保護する回路素子保護膜を備えたことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項９】
フォトダイオードの受光面の上側に、上記フォトダイオードの受光面を覆う複数の絶縁膜を備え、上記複数の絶縁膜は上記フォトダイオードの受光面を露出する貫通孔を有し、反射防止膜が上記貫通孔から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆うことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
反射防止膜とフォトダイオードの受光面との間に、上記フォトダイオードの受光面を保護する受光面保護膜を備えたことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
受光面保護膜はフォトダイオードの受光面を露出する開口を有し、反射防止膜が上記開口から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆うことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
フォトダイオードと上記フォトダイオードに隣接する回路素子と上記フォトダイオードに隣接する素子分離とを同一の半導体基板に備えた固体撮像装置において、
上記フォトダイオードの受光面の上側に、窒化酸化シリコン膜からなる反射防止膜を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１３】
半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記フォトダイオードの受光面を覆う上記ゲート酸化膜に、上記フォトダイオードの受光面の中央領域を露出する開口を形成する工程と、
上記開口から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆い、上記開口周囲の上記ゲート酸化膜上に乗り上る反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成するためのサイドウォール形成用膜を全面に堆積する工程と、
上記フォトダイオードの受光面を覆う上記ゲート酸化膜及び上記サイドウォール形成用膜に、上記フォトダイオードの受光面の中央領域を露出する開口を形成する工程と、
上記開口から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆い、上記開口周囲の上記サイドウォール形成用膜上に乗り上げる反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
開口を形成する工程は、
フォトダイオードの受光面の中央領域に対応する領域が開口したレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンをマスクとして上記フォトダイオードの受光面が露出する直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行う工程と
を有することを特徴とする請求項１４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成するためのサイドウォール形成用膜を全面に堆積する工程と、
層間絶縁膜を全面に堆積する工程と、
上記フォトダイオードの受光面を覆う上記ゲート酸化膜、上記サイドウォール形成用膜及び上記層間絶縁膜に、上記フォトダイオードの受光面の中央領域を露出する貫通孔を形成する工程と、
上記貫通孔から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆い、上記貫通孔の周壁上に乗り上げる反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
貫通孔を形成する工程は、
フォトダイオードの受光面の中央領域に対応する領域が開口したレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンをマスクとして上記フォトダイオードの受光面が露出する直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行う工程と
を有することを特徴とする請求項１６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
半導体基板の所定位置にフィールド酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記フォトダイオードに隣接する上記フィールド酸化膜を覆う保護膜を形成する工程と、
上記フォトダイオードの受光面を覆う上記ゲート酸化膜上に、フィールド酸化膜側端が上記保護膜上に乗り上げる反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
半導体基板の所定位置にフィールド酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板の表面に、フォトダイオード形成領域の中央領域が薄膜ゲート酸化膜でありその周辺領域が厚膜ゲート酸化膜であるゲート酸化膜を形成し、上記厚膜ゲート酸化膜の延長部である保護膜で上記フォトダイオード形成領域に隣接する上記フィールド酸化膜を覆う工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成予定領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記薄膜ゲート酸化膜を除去し、上記フォトダイオードの受光面の中央領域を露出する開口を形成する工程と、
上記開口から露出する上記フォトダイオードの受光面を覆い、上記開口周囲の上記厚膜ゲート酸化膜に乗り上げ、フィールド酸化膜側端が上記保護膜上に乗り上げる反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
半導体基板の所定位置にフィールド酸化膜を形成する工程と、
上記半導体基板の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
上記ゲート酸化膜上の所定位置にゲート電極を形成する工程と、
上記半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
反射防止膜を形成するための反射防止膜形成用膜を全面に堆積する工程と、
上記反射防止膜形成用膜を上記フォトダイオードに隣接する上記フィールド酸化膜上及び／又は上記ゲート電極上で除去し、上記フォトダイオードの受光面を覆う反射防止膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
半導体基板のフォトダイオード形成領域にフォトダイオードを形成する工程と、
上記フォトダイオードの受光面にシリコン酸化膜を堆積する工程と、
上記シリコン酸化膜を窒化し、窒化酸化シリコン膜を形成する工程と
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はフォトダイオードとそのフォトダイオードに隣接するＭＯＳトランジスタなどの回路素子とを備えた固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像装置では、シリコン基板に形成されたフォトダイオードの受光面上に、シリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜（サイドウォールを形成するために堆積した膜）や層間絶縁膜などが設けられていた。
【０００３】
この場合、シリコン基板の屈折率が３．５程度であり、シリコン酸化膜の屈折率が１．４６程度であるため、フォトダイオードへの入射光の約３０％がシリコン基板とシリコン酸化膜との界面で反射し、光電変換に寄与できなかった。
【０００４】
このため、近年、屈折率が２．１程度であり、シリコン基板とシリコン酸化膜の間の値を持つシリコン窒化膜を、フォトダイオードの受光面上に設け、フォトダイオードへの入射光の損失を小さくすることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−１４３４５７号公報（第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＯＳトランジスタや抵抗や容量などの回路素子にシリコン窒化膜が接するように残存すると、シリコン窒化膜の膜応力により、固体撮像装置の製造中の温度変化や固体撮像装置の経年変化によって回路素子にクラックが生じる。このため、回路素子が誤動作し、固体撮像装置の信頼性が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、ＬＯＣＯＳ分離やトレンチ分離やｐｎ接合分離などの素子分離にシリコン窒化膜が接するように残存すると、シリコン窒化膜の膜応力により、固体撮像装置の製造中の温度変化や固体撮像装置の経年変化によってその近辺での結晶欠陥が増加する。このため、接合リーク電流が増大し、固体撮像装置の暗時に撮像した画像の画質が劣化するという問題点があった。
【０００８】
また、シリコン窒化膜を熱リン酸を用いてウェットエッチングにより選択的に除去する場合、フォトダイオードの受光面が熱リン酸により損傷する。このため、フォトダイオードの受光面に損傷を与えずにシリコン窒化膜を選択的に除去することができないという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、フォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ信頼性の高い固体撮像装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
【００１０】
また、この発明はフォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ画質が良好な固体撮像装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
【００１１】
さらに、この発明はフォトダイオードの受光面に損傷を与えず、反射防止膜を形成可能な固体撮像装置の製造方法を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る固体撮像装置は、フォトダイオードの受光面の上側に、素子分離に接しない反射防止膜を備えたものである。
【００１３】
この発明に係る固体撮像装置は、フォトダイオードの受光面の上側に、素子分離及び回路素子に接しない反射防止膜を備えたものである。
【００１４】
この発明に係る固体撮像装置は、フォトダイオードの受光面の上側に、窒化酸化シリコン膜からなる反射防止膜を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図１はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００１６】
ＦＤ型構造の画素は、光電変換を行うフォトダイオード２と、光電変換により発生した電荷が転送されるフローティング・ディフュージョン３と、フォトダイオード２とフローティング・ディフュージョン３との間に位置するトランスファゲート（回路素子）４とを備える。フォトダイオード２、フローティング・ディフュージョン３及びトランスファゲート４は、シリコン基板５に形成されたＰ型ウェル６に形成されている。隣接する画素間は、Ｐ型ウェル６表面に形成されたシリコン酸化膜からなるフィールド酸化膜（素子分離）７により分離されている。
【００１７】
フォトダイオード２は、Ｐ型ウェル６内に形成されたＮ型拡散層８と、Ｐ型ウェル６表面に形成され、Ｎ型拡散層８に接するＰ型拡散層９とを有する。フォトダイオード２への入射光は、フォトダイオード２の受光面９ａであるＰ型拡散層９の表面から入射する。
【００１８】
フローティング・ディフュージョン３は、Ｐ型ウェル６表面に形成された低濃度Ｎ型拡散層１０及び高濃度Ｎ型拡散層１１を有する。
【００１９】
トランスファゲート４は、Ｐ型ウェル６表面上に形成されたゲート酸化膜１２と、ゲート酸化膜１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に形成されたサイドウォール１４とを有する。ゲート電極１３は、下側に位置するドープトポリシリコン膜と上側に位置するＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜との２層構造である。
【００２０】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがゲート酸化膜（受光面保護膜）１２で覆われている。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口１５がゲート酸化膜１２に形成されている。開口１５から露出するフォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜１６で覆われている。反射防止膜１６のフィールド酸化膜側端１６ａは開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れた位置まで達し、トランスファゲート側端１６ｂは開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３から所定の距離だけ離れた位置まで達している。反射防止膜１６上には、フォトダイオード２全体を覆うＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜１７が設けられている。サイドウォール形成用膜１７上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１８が設けられている。
【００２１】
なお、ゲート電極１３のフォトダイオード側側面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜１９が残存している。ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面にも反射防止膜形成用膜１９が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜１７が残存し、サイドウォール１４がシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【００２２】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図２及び図３は図１に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００２３】
先ず、シリコン基板５にＰ型不純物を注入して、Ｐ型ウェル６を形成する。その後、ＬＯＣＯＳ法により、Ｐ型ウェル６表面の所定位置にシリコン酸化膜からなるフィールド酸化膜７を形成する。その後、熱酸化により、Ｐ型ウェル６表面にシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１２を形成する。その後、全面にドープトポリシリコン膜とＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜を順に堆積する。その後、ゲート電極１３を形成する領域を覆うレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターンから露出するドープトポリシリコン膜及びシリコン酸化膜を除去し、ゲート電極１３を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。図２（ａ）参照。
【００２４】
その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、低濃度Ｎ型拡散層１０を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、フォトダイオード２を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入してＮ型拡散層８を形成し、続けてＰ型不純物を注入してＮ型拡散層８に接するＰ型拡散層９をＰ型ウェル６表面に形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。図２（ｂ）参照。
【００２５】
その後、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域に対応する領域が開口したレジストパターン１０１を形成する。その後、そのレジストパターン１０１をマスクとしてウェットエッチングを行い、そのレジストパターン１０１から露出するゲート酸化膜１２を除去し、ゲート酸化膜１２にフォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口１５を形成する。図２（ｃ）参照。
【００２６】
その後、そのレジストパターン１０１を除去する。その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜１９を堆積する。その後、反射防止膜１６を形成する領域を覆うレジストパターン１０２を形成する。図３（ａ）参照。
【００２７】
その後、そのレジストパターン１０２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１０２から露出する反射防止膜形成用膜１９を除去し、開口１５から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７及びゲート電極１３から所定の距離だけ離れた位置まで達する反射防止膜１６を形成する。このとき、ゲート電極１３のフォトダイオード側側面及びフローティング・ディフュージョン側側面に反射防止膜形成用膜１９が残存する。図３（ｂ）参照。
【００２８】
その後、そのレジストパターン１０２を除去する。その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜１７を堆積する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１０３を形成する。その後、そのレジストパターン１０３をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１０３から露出するサイドウォール形成用膜１７及びゲート酸化膜１２を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に残存した反射防止膜形成用膜１９の外側にサイドウォール形成用膜１７が残存し、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されるサイドウォール１４が形成される。図３（ｃ）参照。
【００２９】
その後、そのレジストパターン１０３を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１８を堆積し、図１に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜１８の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、反射防止膜１６のトランスファゲート側端１６ｂがフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３から所定の距離だけ離れており、反射防止膜１６がそのゲート電極１３及びそのゲート電極１３直下のゲート酸化膜１２に接していないので、反射防止膜１６に起因するトランスファゲート４の損傷を防止できる。このため、信頼性の高い個体撮像装置が得られる。
【００３１】
また、この実施の形態１によれば、反射防止膜１６のフィールド酸化膜側端１６ａがフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れており、反射防止膜１６がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜１６に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態１による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００３２】
また、この実施の形態１によれば、フォトダイオード２の受光面９ａを覆うゲート酸化膜１２に、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口１５を形成した後、開口１５から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口１５周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上る反射防止膜１６を形成するので、反射防止膜１６に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜１６を形成することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図４はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００３４】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがゲート酸化膜（受光面保護膜）１２で覆われている。フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７及びゲート電極１３がＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜（素子分離保護膜，回路素子保護膜）２１で保護されている。サイドウォール形成用膜２１は、フィールド酸化膜７側ではゲート酸化膜１２上からフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファゲート４側ではゲート酸化膜１２上からゲート電極１３上まで達している。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口２２がゲート酸化膜１２及びサイドウォール形成用膜２１に形成されている。開口２２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜２３で覆われている。反射防止膜２３は開口２２周囲のサイドウォール形成用膜２１上に乗り上げている。反射防止膜２３上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜ならなる層間絶縁膜１８が設けられている。
【００３５】
なお、ゲート電極１３上のサイドウォール形成用膜２１側面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜２５が残存している。ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面にサイドウォール形成用膜２１が残存し、その外側に反射防止膜形成用膜２５が残存し、サイドウォール１４がシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから構成されている。
【００３６】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図５及び図６は図４に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００３７】
図２（ｂ）までの工程を実施の形態１と同様に行う。
その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜２１を堆積する。その後、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域に対応する領域及びフローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１２１を形成する。図５（ａ）参照。
【００３８】
その後、そのレジストパターン１２１をマスクとしてフォトダイオード２の受光面９ａが現れる直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行って、そのレジストパターン１２１から露出するサイドウォール形成用膜２１及びゲート酸化膜１２を除去し、ゲート酸化膜１２及びサイドウォール形成用膜２１にフォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口２２を形成する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面にサイドウォール形成用膜２１が残存する。図５（ｂ）及び（ｃ）参照。
【００３９】
その後、そのレジストパターン１２１を除去する。その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜２５を堆積する。その後、反射防止膜２３を形成する領域を覆うレジストパターン１２２を形成する。図６（ａ）参照。
【００４０】
その後、そのレジストパターン１２２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１２２から露出する反射防止膜形成用膜２５を除去し、開口２２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口２２周囲のサイドウォール形成用膜２１上に乗り上げる反射防止膜２３を形成する。このとき、ゲート電極１３上のサイドウォール形成用膜２１側面に反射防止膜形成用膜２５が残存する。また、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に残存したサイドウォール形成用膜２１の外側に反射防止膜形成用膜２５が残存し、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから構成されるサイドウォール１４が形成される。図６（ｂ）参照。
【００４１】
その後、そのレジストパターン１２２を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２４を堆積し、図４に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜２４の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２によれば、反射防止膜２３とフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３との間にサイドウォール形成用膜２１が設けられており、反射防止膜２３がそのゲート電極１３及びそのゲート電極１３直下のゲート酸化膜１２に接していないので、反射防止膜２３に起因するトランスファゲート４の損傷を防止できる。このため、信頼性の高い個体撮像装置が得られる。
【００４３】
また、この実施の形態２によれば、反射防止膜２３とフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７との間にサイドウォール形成用膜２１が設けられており、反射防止膜２３がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜２３に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態２による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００４４】
また、この実施の形態２によれば、フォトダイオード２の受光面９ａを覆うゲート酸化膜１２及びサイドウォール形成用膜２１に、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口２２を形成した後、開口２２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口２２周囲のサイドウォール形成用膜２１上に乗り上げる反射防止膜２３を形成するので、反射防止膜２３に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜２３を形成することができる。
【００４５】
また、この実施の形態２によれば、フォトダイオード２の受光面９ａが現れる直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行って、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口２２を形成するので、異方性のドライエッチングに起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を防止することができる。
【００４６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図７はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００４７】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがゲート酸化膜（受光面保護膜）１２で覆われている。フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７及びゲート電極１３がＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜（素子分離保護膜，回路素子保護膜）３１で保護されている。サイドウォール形成用膜３１は、フィールド酸化膜７側ではゲート酸化膜１２上からフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファーゲート４側ではゲート酸化膜１２上からゲート電極１３上まで達している。サイドウォール形成用膜３１上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３２が設けられている。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する貫通孔３３がゲート酸化膜１２、サイドウォール形成用膜３１及び層間絶縁膜３２に形成されている。貫通孔３３から露出するフォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜３４で覆われている。反射防止膜３４は貫通孔３３の周壁に乗り上げ、層間絶縁膜３２上面まで達している。貫通孔３３がシリコン酸化膜からなる埋め込み層間膜３５で埋め込まれている。
【００４８】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図８及び９は図７に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００４９】
図２（ｂ）までの工程を実施の形態１と同様に行う。
その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜３１を堆積する。その後、フローティング・ディフージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１３１を形成する。その後、そのレジストパターン１３１をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１３１から露出するサイドウォール形成用膜１３１及びゲート酸化膜１２を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフージョン側側面にサイドウォール形成用膜３１が残存し、シリコン酸化膜から構成されるサイドウォール１４が形成される。図８（ａ）参照。
【００５０】
その後、そのレジストパターン１３１を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３２を堆積する。その後、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域に対応する領域が開口したレジストパターン１３２を形成する。図８（ｂ）参照。
【００５１】
その後、そのレジストパターン１３２をマスクとしてフォトダイオード２の受光面９ａが現れる直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行って、そのレジストパターン１３２から露出する層間絶縁膜３２、サイドウォール形成用膜３１及びゲート酸化膜１２を除去し、ゲート酸化膜１２、サイドウォール形成用膜３１及び層間絶縁膜３２にフォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する貫通孔３３を形成する。図８（ｃ）参照。
【００５２】
その後、そのレジストパターン１３２を除去する。その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜３６を堆積する。その後、反射防止膜３４を形成する領域を覆うレジストパターン１３３を形成する。図９（ａ）参照。
【００５３】
その後、そのレジストパターン１３３をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１３３から露出する反射防止膜形成用膜３６を除去し、貫通孔３３から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、貫通孔３３の周壁に乗り上げ、層間絶縁膜３２上面まで達する反射防止膜３４を形成する。図９（ｂ）参照。
【００５４】
その後、そのレジストパターン１３３を除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる埋め込み層間膜形成用膜に堆積する。その後、ＣＭＰ処理を行い、貫通孔３３に埋め込まれた埋め込み層間膜３５を形成し、図７に示す固体撮像装置が完成する。
【００５５】
以上のように、この実施の形態３によれば、反射防止膜３４とフォトダイオードに隣接するゲート電極１３との間にサイドウォール形成用膜３１が設けられており、反射防止膜３４がそのゲート電極１３及びそのゲート電極１３直下のゲート酸化膜１２に接していないので、反射防止膜３４に起因するトランスファゲート４の損傷を防止できる。このため、信頼性の高い個体撮像装置が得られる。
【００５６】
また、この実施の形態３によれば、反射防止膜３４とフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７との間にサイドウォール形成用膜３１が設けられており、反射防止膜３４がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜３４に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態３による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００５７】
また、この実施の形態３によれば、フォトダイオード２の受光面９ａを覆うゲート酸化膜１２、サイドウォール形成用膜３１及び層間絶縁膜３２に、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する貫通孔３３を形成した後、貫通孔３３から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、貫通孔３３の周壁上に乗り上げる反射防止膜３４を形成するので、反射防止膜３４に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜３４を形成することができる。
【００５８】
また、この実施の形態３によれば、フォトダイオード２の受光面９ａが現れる直前まで異方性のドライエッチングを行い、続けてウェットエッチングを行って、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する貫通孔３３を形成するので、異方性のドライエッチングに起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を防止することができる。
【００５９】
また、この実施の形態３によれば、ゲート酸化膜１２、サイドウォール形成用膜３１及び層間絶縁膜３２に形成された貫通孔３３に、フォトダイオード２の受光面９ａを覆い、貫通孔３３の周壁に乗り上げ、層間絶縁膜３２上面まで達する反射防止膜３４が設けられているので、斜め方向からのフォトダイオード２への入射光の一部を層間絶縁膜３２と反射防止膜３４との界面で反射させて、フォトダイオード２の受光面９ａから吸収することができる。
【００６０】
また、この実施の形態３によれば、層間絶縁膜３２を形成した後、反射防止膜３４を形成するので、段差低減リフロー処理等のような高温の熱処理が反射防止膜３４の形成後に行われることがなく、Ｐ−ＳｉＮ膜などの低温で形成可能な膜応力の小さい膜を反射防止膜として使用することができる。
【００６１】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図１０はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００６２】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがゲート酸化膜（受光面保護膜）１２で覆われている。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口４１がゲート酸化膜１２に形成されている。開口４１から露出するフォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜４２で覆われている。反射防止膜４２のフィールド酸化膜側端４２ａは開口４１周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れた位置まで達し、トランスファゲート側端４２ｂは開口４１周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達している。反射防止膜４２上には、フォトダイオード２全体を覆うＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜４３が設けられている。サイドウォール形成用膜４３上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４４が設けられている。
【００６３】
なお、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜４５が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜４３が残存し、サイドウォール１４がシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【００６４】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図１１は図１０に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００６５】
図２（ｃ）までの工程を実施の形態１と同様に行う。
その後、レジストパターン１０１を除去する。その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜４５を堆積する。その後、反射防止膜４２を形成する領域を覆うレジストパターン１４１を形成する。図１１（ａ）参照。
【００６６】
その後、そのレジストパターン１４１をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１４１から露出する反射防止膜形成用膜４５を除去し、開口４１から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、フィールド酸化膜側端４２ａが開口４１周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れた位置まで達し、トランスファゲート側端４２ｂが開口４１周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達する反射防止膜４２を形成する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に反射防止膜形成用膜４５が残存する。図１１（ｂ）参照。
【００６７】
その後、そのレジストパターン１４１を除去する。その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜４３を堆積する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１４２を形成する。その後、そのレジストパターン１４２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１４２から露出するサイドウォール形成用膜４３及びゲート酸化膜１２を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に残存した反射防止膜形成用膜４５の外側にサイドウォール形成用膜４３が残存し、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されるサイドウォール１４が形成される。図１１（ｃ）参照。
【００６８】
その後、そのレジストパターン１４２を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４４を堆積し、図１０に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜４４の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【００６９】
以上のように、この実施の形態４によれば、反射防止膜４２のフィールド酸化膜側端４２ａがフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７から所定の距離だけ離れており、反射防止膜４２がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜４２に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態４による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００７０】
また、この実施の形態４によれば、フォトダイオード２の受光面９ａを覆うゲート酸化膜１２に、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口４１を形成した後、開口４１から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口４１周囲のゲート酸化膜１２上に乗り上る反射防止膜４２を形成するので、反射防止膜４２に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜４２を形成することができる。
【００７１】
また、この実施の形態４によれば、反射防止膜４２の配置領域がゲート電極１３に接触する位置まで広がっているので、フォトダイオード２への入射光の損失を小さくすることができる。
【００７２】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図１２はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００７３】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがゲート酸化膜（受光面保護膜）１２で覆われている。フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７がＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなる保護膜（素子分離保護膜）５１で覆われている。フォトダイオード２の受光面９ａを覆うゲート酸化膜１２上にシリコン窒化膜からなる反射防止膜５２が設けられている。反射防止膜５２のフィールド酸化膜側端は保護膜５１上に乗り上げ、トランスファゲート側端５２ｂはフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達している。反射防止膜５２上には、フォトダイオード２全体を覆うＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜５３が設けられている。サイドウォール形成用膜５３上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜５４が設けられている。
【００７４】
なお、ゲート電極１３のフォトダイオード側側面にシリコン酸化膜からなる保護膜形成用膜５５が残存する。ゲート電極１３のフローティング・ディフージョン側側面にも保護膜形成用膜５５が残存し、その外側にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜５６が残存し、さらにその外側にサイドウォール形成用膜５３が残存し、サイドウォール１４がシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【００７５】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図１３及び図１４は図１２に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００７６】
図２（ｂ）までの工程を実施の形態１と同様に行う。
その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなる保護膜形成用膜５５を１００Å〜８００Å程度堆積する。その後、保護膜５１を形成する領域及びフローティング・ディフュージョン３を形成する領域を覆うレジストパターン１５１を形成する。図１３（ａ）参照。
【００７７】
その後、そのレジストパターン１５１をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１５１から露出する保護膜形成用膜５５を除去する。このとき、ゲート電極１３のフォトダイオード側側面に保護膜形成用膜５５が残存する。この段階で、保護膜５１の形状が定まる。保護膜５１は、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７を覆う。図１３（ｂ）参照。
【００７８】
その後、そのレジストパターン１５１を除去する。その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜５６とシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜５３を順に堆積する。その後、フローティング・ディフージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１５２を形成する。図１３（ｃ）参照。
【００７９】
その後、そのレジストパターン１５２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１５２から露出するサイドウォール形成用膜５３、反射防止膜形成用膜５６、保護膜形成用膜５５及びゲート酸化膜１２を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に保護膜形成用膜５５が残存し、その外側に反射防止膜形成用膜５６が残存し、さらにその外側にサイドウォール形成用膜５３が残存し、シリコン膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とからなるサイドウォール１４が形成される。この段階で、反射防止膜５２の形状が定まる。反射防止膜５２は、フォトダイオード２の受光面９ａの上側を覆い、フィールド酸化膜側端が保護膜５１上に乗り上げ、ゲート電極側端５２ｂがフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達する。図１４参照。
【００８０】
その後、そのレジストパターン１５２を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜５４を堆積し、図１２に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜５４の所定位置に、フォローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【００８１】
以上のように、この実施の形態５によれば、反射防止膜５２とフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７との間に保護膜５１が設けられており、反射防止膜５２がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜５２に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態５による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００８２】
また、この実施の形態５によれば、フォトダイオード２の受光面９ａが露出することがないので、反射防止膜５２に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜５２を形成することができる。
【００８３】
また、この実施の形態５によれば、反射防止膜５２の配置領域がゲート電極１３に接触する位置まで広がっているので、フォトダイオード２への入射光の損失を小さくすることができる。
【００８４】
また、この実施の形態５によれば、反射防止膜５２とフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７との間に設けられた保護膜５１が薄いので、保護膜５１上に入射する光の反射が抑制され、フォトダイオード２への入射光の損失を小さくすることができる。
【００８５】
また、この実施の形態５によれば、サイドウォール１４を形成する段階で反射防止膜５２の形状が定まるので、反射防止膜５２を形成するためのレジストパターンを別途設ける必要がない。
【００８６】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図１５はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【００８７】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがシリコン酸化膜からなる厚膜ゲート酸化膜（受光面保護膜）６１で覆われている。フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口６２が厚膜ゲート酸化膜６１に形成されている。フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７が厚膜ゲート酸化膜６１の延長部である保護膜（素子分離保護膜）６３で覆われている。開口６２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜６４で覆われている。反射防止膜６４のフィールド酸化膜側端は開口６２周囲の厚膜ゲート酸化膜６１上に乗り上げ、保護膜６３上まで達し、トランスファゲート側端６４ｂは開口６２周囲の厚膜ゲート酸化膜６１上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達している。反射防止膜６４上には、フォトダイオード２全体を覆うＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜６５が設けられている。サイドウォール形成用膜６５上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６６が設けられている。
【００８８】
なお、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン３側側面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜６７が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜６５が残存し、サイドウォール１４がシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【００８９】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図１６及び図１７は図１５に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【００９０】
先ず、シリコン基板５にＰ型不純物を注入して、Ｐ型ウェル６を形成する。その後、ＬＯＣＯＳ法により、Ｐ型ウェル６表面の所定位置にシリコン酸化膜からなるフィールド酸化膜７を形成する。その後、熱酸化を行い、Ｐ型ウェル６表面にシリコン酸化膜からなる未完成ゲート酸化膜６８を形成する。図１６（ａ）参照。
【００９１】
その後、フォトダイオード２を形成する領域の中央領域に対応する領域が開口したレジストパターン１６１を形成する。その後、そのレジストパターン１６１をマスクとしてウェットエッチングを行い、そのレジストパターン１６１から露出する未完成ゲート酸化膜６８を除去する。図１６（ｂ）参照。
【００９２】
その後、そのレジストパターン１６１を除去する。その後、再度、熱酸化を行い、Ｐ型ウェル６表面に、フォトダイオード２を形成する領域の中央領域がシリコン酸化膜からなる薄膜ゲート酸化膜６９でありその周辺領域がシリコン酸化膜からなる厚膜ゲート酸化膜６１であるゲート酸化膜７０を形成し、厚膜ゲート酸化膜６１の延長部である保護膜６３でフォトダイオード２を形成する領域に隣接するフィールド酸化膜７を覆う。図１６（ｃ）参照。
【００９３】
その後、全面にドープトポリシリコン膜とＴＥＯＳ酸化膜を順に堆積する。その後、ゲート電極１３を形成する領域を覆うレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターンから露出するＴＥＯＳ酸化膜及びドープトポリシリコン膜を除去し、ゲート電極１３を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、低濃度Ｎ型拡散層１０を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、フォトダイオード２を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入してＮ型拡散層８を形成し、続けてＰ型不純物を注入してＮ型拡散層８に接するＰ型拡散層９をＰ型ウェル６表面に形成する。その後、レジストパターンを除去する。図１７（ａ）参照。
【００９４】
その後、ウェットエッチングまたはＲＣＡ洗浄処理（ＮＨ４ＯＨ−Ｈ２Ｏ２−Ｈ２Ｏの混合液などを用いた洗浄）を行い、薄膜ゲート酸化膜６９を除去し、厚膜ゲート酸化膜６１にフォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口６２を形成する。図１７（ｂ）参照。
【００９５】
その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜６７とシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜６５を順に堆積する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１６２を形成する。その後、そのレジストパターン１６２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１６２から露出するサイドウォール形成用膜６５、反射防止膜形成用膜６７及び厚膜ゲート酸化膜６１を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に反射防止膜形成用膜６７が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜６５が残存し、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とからなるサイドウォール１４が形成される。この段階で、反射防止膜６４の形状が定まる。反射防止膜６４は、開口６２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、フィールド酸化膜側端が開口６２周囲の厚膜ゲート酸化膜６１上に乗り上げ、保護膜６３上まで達し、トランスファゲート側端６４ｂが開口６２周囲の厚膜ゲート酸化膜６１上に乗り上げ、フォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達する。図１７（ｃ）参照。
【００９６】
その後、そのレジストパターン１６２を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６６を堆積し、図１５に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜６６の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトが形成される。
【００９７】
以上のように、この実施の形態６によれば、反射防止膜６４とフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７との間に保護膜６３が設けられており、反射防止膜６４がそのフィールド酸化膜７に接していないので、反射防止膜６４に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制できる。このため、画質が良好な固体撮像装置が得られる。従って、この実施の形態６による固体撮像装置は、画質が優先される携帯端末などの分野で使用することができる。
【００９８】
また、この実施の形態６によれば、フォトダイオード２の受光面９ａを覆う厚膜ゲート酸化膜６１に、フォトダイオード２の受光面９ａの中央領域を露出する開口６２を形成した後、開口６２から露出するフォトダイオード２の受光面９ａを覆い、開口６２周囲の厚膜ゲート酸化膜６１上に乗り上げる反射防止膜１６を形成するので、反射防止膜６４に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜６４を形成することができる。
【００９９】
また、この実施の形態６によれば、反射防止膜６４の配置位置がゲート電極１３に接触する位置まで広がっているので、フォトダイオード２への入射光の損失を小さくすることができる。
【０１００】
また、この実施の形態６によれば、サイドウォール１４を形成する段階で反射防止膜６４の形状が定まるので、反射防止膜６４を形成するためのレジストパターンを別途設ける必要がない。
【０１０１】
また、この実施の形態６によれば、保護膜６３が厚膜ゲート酸化膜６１の延長部であり、ＴＥＯＳ酸化膜のようなウェットエッチングレートが速い膜ではないので、保護膜６３を制御性よく形成することができ、固体撮像装置を再現性よく製造することができる。
【０１０２】
この実施の形態６によれば、Ｐ型ウェル６表面に、薄膜ゲート酸化膜６９と厚膜ゲート酸化膜６１とから構成されるゲート酸化膜７０を形成するので、厚さの異なる２種類のゲート酸化膜を用いる固体撮像装置の製造に適している。
【０１０３】
実施の形態７．
図１８はこの発明の実施の形態７による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図１８はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【０１０４】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａがシリコン窒化膜からなる反射防止膜７１で覆われている。反射防止膜７１のフィールド酸化膜側端７１ａはフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファゲート側端７１ｂはフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達している。反射防止膜７１上には、フォトダイオード２全体を覆うＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜７２が設けられている。サイドウォール形成用膜７２上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜７３が設けられている。
【０１０５】
なお、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜７４が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜７２が残存し、サイドウォール１４がシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【０１０６】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図１９及び図２０は図１８に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【０１０７】
先ず、シリコン基板５にＰ型不純物を注入して、Ｐ型ウェル６を形成する。その後、ＬＯＣＯＳ法により、Ｐ型ウェル６表面の所定位置にシリコン酸化膜からなるフィールド酸化膜７を形成する。その後、熱酸化により、Ｐ型ウェル６表面にシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１２を形成する。その後、全面にドープトポリシリコン膜とＴＥＯＳ酸化膜を順に堆積する。その後、ゲート電極１３を形成する領域を覆うレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターンから露出するドープトポリシリコン膜及びＴＥＯＳ酸化膜を除去し、ゲート電極１３を形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングを行い、そのレジストパターンから露出するゲート酸化膜１２を除去し、Ｐ型ウェル６表面を露出させる。その後、そのレジストパターンを除去する。図１９（ａ）参照。
【０１０８】
その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、低濃度Ｎ型拡散層１０を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、フォトダイオード２を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入してＮ型拡散層８を形成し、続けてＰ型不純物を注入してＮ型拡散層８に接するＰ型拡散層９をＰ型ウェル６表面に形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。図１９（ｂ）参照。
【０１０９】
その後、全面にシリコン窒化膜からなる反射防止膜形成用膜７４を堆積する。その後、フォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上及びゲート電極１３上の反射防止膜形成用膜７４を除去する領域が開口したレジストパターン１７１を形成する。図１９（ｃ）参照。
【０１１０】
その後、そのレジストパターン１７１をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１７１から露出する反射防止膜形成用膜７４を除去する。この段階で、反射防止膜７１の形状が定まる。反射防止膜７１は、フォトダイオード２の受光面９ａを覆い、フィールド酸化膜側端７１ａがフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファゲート側端７１ｂがフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達する。図２０（ａ）参照。
【０１１１】
その後、そのレジストパターン１７１を除去する。その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜７２を堆積する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１７２を形成する。その後、そのレジストパターン１７２をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１７２から露出するサイドウォール形成用膜７２及び反射防止膜形成用膜７４を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に反射防止膜形成用膜７４が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜７２が残存し、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とからなるサイドウォール１４が形成される。図２０（ｂ）参照。
【０１１２】
その後、そのレジストパターン１７２を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜７３を堆積し、図１８に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜７３の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【０１１３】
以上のように、この実施の形態７によれば、全面に堆積した反射防止膜形成用膜７４をフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上及びゲート電極１３上で除去するので、反射防止膜７４に起因するフォトダイオード２の受光面９ａへの損傷を与えずに反射防止膜７４を形成することができる。
【０１１４】
実施の形態８．
図２１はこの発明の実施の形態８による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。具体的には、図２１はＣＭＯＳイメージセンサーのフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）型構造の画素の断面図を示す。
【０１１５】
この実施の形態では、フォトダイオード２の受光面９ａが窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜からなる反射防止膜８１で覆われている。窒化酸化シリコン膜の屈折率は１．６〜１．９である。窒化酸化シリコン膜の膜応力はシリコン窒化膜の膜応力より小さい。反射防止膜８１のフィールド酸化膜側端はフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファゲート側端８１ｂはフォトダイオードに隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達している。反射防止膜８１上には、フォトダイオード２全体を覆うシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜８２が設けられている。サイドウォール形成用膜８２上には、固体撮像装置全体を覆うシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜８３が設けられている。
【０１１６】
なお、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に窒化酸化シリコン膜からなる反射防止膜形成用膜８４が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜８２が残存し、サイドウォール１４が窒化酸化シリコン膜とシリコン酸化膜とから構成されている。
【０１１７】
次に固体撮像装置の製造方法について説明する。
図２２は図２１に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【０１１８】
図１９（ｂ）までの工程を実施の形態７と同様に行う。
その後、ＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜を全面に１００Å〜８００Å程度堆積する。その後、窒素ガス雰囲気中またはアンモニアガス雰囲気中でＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理またはＦＡ（Ｆｕｒｎａｃｅ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行い、シリコン酸化膜を窒化し、窒化酸化シリコン膜からなる反射防止膜形成用膜８４を形成する。図２２（ａ）参照。
【０１１９】
その後、全面にＴＥＯＳ酸化膜などのシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜８２を堆積する。その後、フローティング・ディフュージョン３を形成する領域が開口したレジストパターン１８１を形成する。その後、そのレジストパターン１８１をマスクとして異方性のドライエッチングを行い、そのレジストパターン１８１から露出するサイドウォール形成用膜８２及び反射防止膜形成用膜８４を除去する。このとき、ゲート電極１３のフローティング・ディフュージョン側側面に反射防止膜形成用膜８４が残存し、その外側にサイドウォール形成用膜８２が残存し、窒化酸化シリコン膜とシリコン酸化膜とからなるサイドウォール１４が形成される。この段階で、反射防止膜８１の形状が定まる。反射防止膜８１は、フォトダイオード２の受光面９ａを覆い、フィールド酸化膜側端がフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７上まで達し、トランスファゲート側端８１ｂがフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３側面を通ってそのゲート電極１３上面まで達する。図２２（ｂ）参照。
【０１２０】
その後、そのレジストパターン１８１を除去する。その後、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する領域が開口したレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをマスクとしてＰ型ウェル６にＮ型不純物を注入して、高濃度Ｎ型拡散層１１を形成する。その後、そのレジストパターンを除去する。その後、全面にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜８３を堆積し、図２１に示す固体撮像装置が完成する。その後、層間絶縁膜８３の所定位置に、フローティング・ディフュージョン３を露出するコンタクトホールが形成される。
【０１２１】
以上のように、この実施の形態８によれば、膜応力がシリコン窒化膜の膜応力より小さい窒化酸化シリコン膜を反射防止膜８１として使用しているので、反射防止膜８１がフォトダイオード２に隣接するゲート電極１３及びそのゲート電極１３直下のゲート酸化膜１２に接している場合でも、反射防止膜８１に起因するトランスファゲート４の損傷を抑制することができ、反射防止膜８１がフォトダイオード２に隣接するフィールド酸化膜７に接している場合でも、反射防止膜８１に起因するバーズビーク近辺での結晶欠陥を抑制することができる。
【０１２２】
なお、この実施の形態１から７では、反射防止膜としてシリコン窒化膜を用いる場合について説明したが、屈折率がシリコン基板とシリコン酸化膜の間の値の他の反射防止膜を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、この実施の形態１から８では、素子分離としてＬＯＣＯＳ分離を用いる場合について説明したが、トレンチ分離やｐｎ接合分離などの他の素子分離を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、フォトダイオードの受光面の上側に、素子分離に接しない反射防止膜を備えるように固体撮像装置を構成したので、フォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ信頼性の高い固体撮像装置が得られるという効果がある。
【０１２５】
この発明によれば、フォトダイオードの受光面の上側に、素子分離及び回路素子に接しない反射防止膜を備えるように固体撮像装置を構成したので、フォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ信頼性の高く画質が良好な固体撮像装置が得られるという効果がある。
【０１２６】
この発明によれば、フォトダイオードの受光面の上側に、窒化酸化シリコン膜からなる反射防止膜を備えるように固体撮像装置を構成したので、フォトダイオードへの入射光の損失が小さく、かつ信頼性の高く画質が良好な固体撮像装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図３】図２に続く、図１に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図５】図４に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図６】図５に続く、図４に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図８】図７に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図９】図８に続く、図７に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１４】図１２に続く、図１２に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１７】図１６に続く、図１５に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態７による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図２０】図１９に続く、図１８に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態８による固体撮像装置の主要部を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す固体撮像装置の製造工程を段階的に示す断面図である。
【符号の説明】
２  フォトダイオード、３  フローティング・ディフュージョン、４  トランスファゲート（回路素子）、５  シリコン基板、６  Ｐ型ウェル、７  フィールド酸化膜（素子分離）、８  Ｎ型拡散層、９  Ｐ型拡散層、９ａ  受光面、１０低濃度Ｎ型拡散層、１１  高濃度Ｎ型拡散層、１２，７０  ゲート酸化膜、１３  ゲート電極、１４  サイドウォール、１５，２２，４１，６２  開口、１６，２３，３４，４２，５２，６４，７１，８１  反射防止膜、１６ａ，４２ａ，７１ａ  フィールド酸化膜側端、１６ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６４ｂ，７１ｂ，８１ｂ  トランスファゲート側端、１７，２１，３１，４３，５３，６５，７２，８２  サイドウォール形成用膜、１８，２４，３２，４４，５４，６６，７３，８３  層間絶縁膜、１９，２５，３６，４５，５６，６７，７４，８４  反射防止膜形成用膜、３３  貫通孔、３５  埋め込み層間膜、５１，６３  保護膜、５５  保護膜形成用膜、６１  厚膜ゲート酸化膜、６８  未完成ゲート酸化膜、６９  薄膜ゲート酸化膜、１０１，１０２，１０３，１２１，１２２，１３１，１３２，１３３，１４１，１４２，１５１，１５２，１６１，１６２，１７１，１７２，１８１  レジストパターン。
【図１】
2004335588.tif 000003
【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】
2004335588.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2004335588.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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