(57)【要約】【課題】  微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、小型で信頼性の高い固体撮像素子を提供する。また、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】  光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記光電変換部の受光領域に開口を有する遮光膜で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜で覆われており、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された絶縁膜で被覆されていることを特徴とする。【選択図】  図２
2005191396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記光電変換部の受光領域に開口を有する遮光膜で被覆した固体撮像素子であって、
前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜で覆われており、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された絶縁膜で被覆されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記高屈折率膜と前記絶縁膜との界面は、前記開口の端縁よりも若干外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記高屈折率膜は、上面が凸レンズ形状をなすように形状加工されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記高屈折率膜は、プラズマＣＶＤ法で形成された窒化シリコン膜である請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記遮光膜はタングステン膜を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記絶縁膜は不純物を含む酸化シリコン膜からなる塗布膜である請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記絶縁膜はＢＰＳＧ膜である請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
半導体基板に、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを形成する工程と、
前記光電変換部の受光領域に相当する領域に開口を有する遮光膜で被覆する遮光膜形成工程と、
前記開口部を、柱状単層構造の高屈折率膜で被覆するとともに、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い絶縁膜で被覆する工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記被覆する工程に先立ち、前記開口部周辺に反射防止膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
前記被覆する工程は、基板表面に高屈折率膜を形成する工程と、
前記開口部に対応する位置に半球状のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンと前記高屈折率膜とのエッチング速度が等しくなるエッチング条件でエッチバックすることにより、前記開口部に柱状部と前記柱状部上に半球部とを含む高屈折率膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記レジストパターンを形成する工程は、フォトリソグラフィにより円柱状のレジストパターンを形成するパターニング工程と、
前記レジストパターンを加熱し半溶融状態を経て、半球状に成形する工程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記遮光膜形成工程は、遮光膜を形成する工程と、レジストパターンをマスクとして開口を形成する工程とを含み、
前記被覆する工程は、
前記レジストパターンを、収縮させ、前記開口部の開口径を増大する工程と、
前記レジストパターン上に高屈折率膜を形成し、リフトオフ法により、前記開口径の増大された開口部に高屈折率膜を残留させる工程と、
前記高屈折率膜の周りに塗布法により絶縁膜を形成する工程とを含む請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に係り、特に微細な単層電極ＣＣＤ（電荷結合素子）構造をもつ固体撮像素子の信頼性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサ等の撮像デバイスであるＣＣＤを用いた固体撮像素子は、基本構造として、フォトダイオードなどの光電変換部と、この光電変換部からの電荷読み出し部と、読み出し電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。この電荷転送電極は、半導体基板表面に形成された電荷転送チャネル上に複数個隣接して配置され、クロック信号で順次に駆動される。
【０００３】
近年、固体撮像素子においては、撮像画素数の増加により、画素の微細化が進んでいる。それに伴い光電変換部の微細化も進み高感度を維持することが、困難になっている。
【０００４】
そこで、開口部周辺に到達した光を効率よく光電変換部に集光するための種々の方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、固体撮像素子を構成する半導体チップの上にオンチップレンズを装着して、光電変換部への集光効率を向上する方法が提案されている。しかしながら、オンチップレンズによる集光効率はほぼ限界に近づいており、オンチップレンズとは別の新たな技術として層内レンズが提案されている。
例えば特許文献１に示すように、平坦化膜で囲まれた凹部を形成し、この内部に高屈折率膜を形成したものが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年セルの微細化は進む一方であり、理想的な層内レンズの形成が困難になってきており、また凹凸のある表面構造ではメタル配線の加工が難しく配線の短絡が生じたり、周辺部の段差による塗布むらに起因する光学特性の劣化が問題となっていた。特にセルピッチが２μｍ以下となるような微細なものも提案されており、この場合には、光電変換部を構成するフォトダイオード部の開口径もセルピッチの半分以下と極めて小さくなってきており、波長６００〜８００ｎｍの長波長領域の光はこの開口部から光電変換部に到達しにくいという問題がある。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、小型で信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
また本発明では、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明では、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記光電変換部の受光領域に開口を有する遮光膜で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜で覆われており、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された絶縁膜で被覆されていることを特徴とする。
この構成により、開口部が単層構造の高屈折率膜で覆われているため、長波長領域の光も効率よく受光領域に集光することができ、低照度時の感度低下が少ない上、斜め入射光の場合にも、絶縁膜と高屈折率膜との界面で全反射が生じ、入射光の大半がフォトダイオード上に集光される。また形状も簡単であり、小型化をはかることができる。更には絶縁膜表面が平坦化されているため、この上層に配線が形成される場合にもパターン精度の低下を招くことなく形成することができる。
【０００９】
また本発明の固体撮像素子は、前記高屈折率膜と前記絶縁膜との界面が、前記開口の端縁よりも若干外側に位置していることを特徴とする。
この構成により、より効率よく集光することができる。
【００１０】
また本発明の固体撮像素子は、前記高屈折率膜が、上面が凸レンズ形状をなすように形状加工されていることを特徴とする。
この構成により、チップオンレンズが不要となり、さらなる小型化をはかることができる。
【００１１】
また本発明の固体撮像素子は、前記高屈折率膜が、プラズマＣＶＤ法で形成された窒化シリコン膜である。
この構成により、屈折率１．９以上の高屈折率膜を得ることができる。
【００１２】
また本発明の固体撮像素子は、前記遮光膜がタングステン膜を含む。
この構成により、周辺回路部の配線パターンを兼ねることもでき、遮光性が高く低抵抗の配線パターンを同一工程で形成することができる。
【００１３】
また本発明の固体撮像素子は、前記絶縁膜が不純物を含む酸化シリコン膜からなる塗布膜である。
この構成により、リフロー工程で平坦化が容易となり、高屈折率の周りを優れた平坦性をもつ絶縁膜で被覆することができる。
【００１４】
また本発明の固体撮像素子は、前記絶縁膜がＰＳＧ膜である。
【００１５】
また本発明の固体撮像素子は、前記絶縁膜がＢＰＳＧ膜である。
【００１６】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板に、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを形成する工程と、前記光電変換部の受光領域に相当する領域に開口を有する遮光膜で被覆する遮光膜形成工程と、前記開口部を、柱状単層構造の高屈折率膜で被覆するとともに、前記高屈折率膜の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い絶縁膜で被覆する工程とを含む。
この構成により、開口部が単層構造の高屈折率膜で、長波長領域の光も効率よく受光領
域に集光することができ、小型の固体撮像素子を容易に形成することができる。
【００１７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記被覆する工程に先立ち、前記開口部周辺に反射防止膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
この構成により、開口部周辺に反射防止膜が形成されているため、より効率よく光電変換部への集光を実現することができる。
【００１８】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記被覆する工程が、基板表面に高屈折率膜を形成する工程と、前記開口部に対応する位置に半球状のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンと前記高屈折率膜とのエッチング速度が等しくなるエッチング条件でエッチバックすることにより、前記開口部に柱状部と前記柱状部上に半球部とを含む高屈折率膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
この方法により、チップオンレンズを兼ねた高屈折率膜がエッチバック工程で極めて容易に形成可能である。また層内レンズとチップオンレンズを一体形成することができるため製造が極めて容易となる。
【００１９】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記レジストパターンを形成する工程が、フォトリソグラフィにより円柱状のレジストパターンを形成するパターニング工程と、前記レジストパターンを加熱し半溶融状態を経て、半球状に成形する工程とを含むことを特徴とする。
この方法によりレジストパターンを溶融するのみで極めて容易に半球状のレンズを形成することができる。
【００２０】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記遮光膜形成工程が、遮光膜を形成する工程と、レジストパターンをマスクとして開口を形成する工程とを含み、前記被覆する工程は、前記レジストパターンを、収縮させ、前記開口部の開口径を増大する工程と、前記レジストパターン上に高屈折率膜を形成し、リフトオフ法により、前記開口径の増大された開口部に高屈折率膜を残留させる工程と、前記高屈折率膜の周りに塗布法により絶縁膜を形成する工程とを含むことができ、電荷転送効率を向上することができる。
【００２１】
この方法によれば、遮光膜の開口部と自己整合的に高屈折率膜を形成することができ、製造が容易でかつ高効率のレンズを形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明では、開口部が単層構造の高屈折率膜で覆われているため、長波長領域の光も効率よく受光領域に集光することができ、低照度時あるいは斜め入射光である場合にも、入射光の大半がフォトダイオード上に集光される。また形状も簡単であり、小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明の実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。図１および２は、本実施の形態の固体撮像素子の断面図および平面図、図３乃至図９はその製造工程図である。なお、以下の実施の形態では、本発明の特徴となる、光電変換部のフォトダイオードと電荷転送部とを備えた半導体基板上の光学系の形成方法を工程順に説明する。
【００２４】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（第1の実施の形態）
この固体撮像素子は、図１および図２に、平面図およびそのＡ−Ａ断面図を示すように、表面にｐウェル、およびｎ型半導体層が形成されたシリコン基板１表面に、ゲート酸化膜２を介して配列形成される複数の電荷転送電極４０（４ａ、４ｂ）が、ゲート酸化膜２上に所定の間隔で形成された電極間絶縁膜３によって複数の電荷転送電極に分離形成されるようにし、光電変換部ＰＤの受光領域に開口を有する遮光膜７で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、柱状単層構造の高屈折率膜１０からなるレンズで覆われており、前記高屈折率膜１０の周りは、前記高屈折率膜よりも屈折率が低く、表面を平坦化された酸化シリコン膜からなる絶縁膜８および９で被覆されていることを特徴とするたことを特徴とする。他の領域については、通例の固体撮像素子と同様である。
【００２５】
この高屈折率膜１０はプラズマＣＶＤ法によって形成された窒化シリコン膜からなリ、表面が凸形状のレンズを構成しており、その周辺はＢＰＳＧ膜９で被覆されている。
【００２６】
なお図１に示すように、シリコン基板１には、複数のフォトダイオード３０が形成され、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極４０が、フォトダイオード３０の間に蛇行形状を呈するように形成される。電荷転送電極４０によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図示していないが、電荷転送電極４０が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈するように形成される。なお、図１においては、電極間絶縁膜３の内、フォトダイオード領域と電荷転送電極４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
【００２７】
なお、ｐウェルの形成されたシリコン基板１内には、ｐｎ接合を備えたフォトダイオード３０、電荷転送チャネル、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域が形成され、シリコン基板１表面には、ゲート酸化膜２が形成される。ゲート酸化膜２表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜３と電荷転送電極４０が形成される。
なお、図示しないがフォトダイオード部３０の表面には薄いｐ型領域が形成されている。
【００２８】
電荷転送電極４０は、上述したとおりであるが、電荷転送電極４０の上面には層間絶縁膜としての、酸化シリコン膜５が形成される。
【００２９】
固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０部分に開口ｏを形成した遮光膜７が設けられ、さらに必要に応じてカラーフィルタ（図示せず）が設けられる。電荷転送電極４０および電極間絶縁膜３を除いて通例のものと同様であるので説明を省略する。また、図１では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、インターライン型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
そしてこの電荷転送電極は、高濃度ドープされたアモルファスシリコンからなる第１層導電性膜のパターン４ａと、電極間絶縁膜３を介してこの間に充填され、高濃度ドープされたアモルファスシリコンからなる第２層導電性膜のパターン４ｂとを、アニールにより多結晶シリコン膜とされたパターン４Ｓで構成されている。
【００３０】
次にこの固体撮像素子の製造工程について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、例えば不純物濃度１０１６原子／ｃｍ３程度のｐ型のウエルを形成したシリコン基板１表面に、電荷転送チャネルとなるｎ−型のＣＣＤ埋め込みチャネルが形成されるとともに素子分離部となるｐ＋型のチャネルストッパを基板表面の所定の領域に形成されたシリコン基板を用意する。そしてこのｐウェルの形成されたｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚２５〜５０ｎｍ（望ましくは３５ｎｍ）の酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。続いてこのゲート酸化膜２上に、ＳｉＨ４（１００％）１０００ＳＣＣＭとＰＨ３（１％：Ｎ２希釈）９０ＳＣＣＭとの混合ガスを反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．３μｍの高濃度ドープのアモルファスシリコン膜を形成する。このときの基板温度は５３０℃、成膜圧力は０．６０Ｔｏｒｒとする。続いて、減圧ＣＶＤ法により例えば膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜５ａと膜厚１５０ｎｍの窒化シリコン膜５ｂとからなる上部絶縁膜５を形成する。
【００３１】
そして、図３（ｂ）に示すように、この上層にレジストパターン（ＧＫＲ（登録商標））Ｒ１を厚さ０．６〜１．２μｍとなるように塗布し、フォトリソグラフィにより、所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、図３（ｂ）に示すように、パターン幅０．３５μｍのレジストパターンＲ１を形成する。
【００３２】
この後、図３（ｃ）に示すように、ＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒとの混合ガス（またはＣＨＦ３，Ｃ２Ｆ６，Ｏ２との混合ガス）を用いた反応性イオンエッチングによりレジストパターンＲ１をマスクとし、上部絶縁膜５をパターニングする。
さらに、図３（ｄ）に示すように、レジストパターンＲ１を除去する。この後、図３（ｅ）に示すように、この上部絶縁膜５をマスクとして、ゲート酸化膜２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして第1層導電性膜４ａ（アモルファスシリコン膜）をパターニングする。ここではＥＣＲあるいはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。
【００３３】
この後、ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスを用いた減圧ＣＶＤ法により膜厚３０ｎｍの酸化シリコン膜（ＨＴＯ）からなる電極間絶縁膜３を形成する。なおここでは、Ｏ３  とＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を反応ガスとしたＡＰＣＶＤ（常圧ＣＶＤ）法、減圧ＣＶＤ法などを用いてもよい。そして図４（ａ）に示すように、異方性エッチングにより、垂直方向にのみエッチングを進行させ、電極となる領域の側壁にのみ酸化シリコン膜を残すように、残膜の膜厚が２５から５０ｎｍ程度となるまでエッチングを行う。ウェットエッチングにより表面に残留している酸化シリコン膜をエッチング除去し側壁絶縁膜からなる電極間絶縁膜３を形成する。（ここで電極間絶縁膜としては第１層導電性膜の酸化による酸化シリコン膜を用いてもよいし、酸化による膜と堆積による膜との組み合わせでもよい。）
【００３４】
この方法によれば、電極間絶縁膜としての絶縁膜のパターンを形成する際に異方性エッチングを用いた側壁残しにより、微細でかつ緻密で高品質の電極間絶縁膜が容易に形成される。従って、解像限界よりも小さな、微細な電極間絶縁膜を有する固体撮像素子を形成することが可能となる。
【００３５】
そして、図４（ｂ）に示すように、再度、ＳｉＨ４（１００％）１０００ＳＣＣＭとＰＨ３（１％：Ｎ２希釈）９０ＳＣＣＭとの混合ガスを反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．８μｍの高濃度ドープのアモルファスシリコン膜からなる第２層導電性膜４ｂを形成する。このときも基板温度は５３０℃、成膜圧力は０．６０Ｔｏｒｒとする。
【００３６】
この後、６００℃３０分または７００℃、３０秒のＲＴＡ熱処理の熱処理を行い、図４（ｃ）に示すように、アモルファスシリコン層をアニールしてドープト多結晶シリコン層４Ｓを形成する。ここでは第１層の膜厚４００ｎｍ以上（第１層導電性膜（多結晶シリコン膜）＋上部絶縁膜（窒化シリコン膜）＝４００ｎｍ＋１５０ｎｍ＝５５０ｎｍ）であった。
【００３７】
さらに図４（ｄ）に示すように、ＣＭＰにより、表面の平坦化を行なう。エッチング液としては有機アミンベースのコロイダルシリカ粒を用い、温度で平坦化を行なった。
【００３８】
この後図５（ａ）に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、ＰＤ開口のパターンをもつ第２のレジストマスクＲ２を形成する。この、第２のレジストマスクＲ２には、光電変換部のフォトダイオード領域になる多数のフォトダイオード部形成用開口（ＰＤ開口）が一定間隔で２次元的に配列される。
【００３９】
続いて、図５（ｂ）に示すように、第２のレジストマスクＲ２をエッチングマスクにして、ＰＤ形成領域を覆う第２層導電性膜４Ｓ、酸化シリコン膜２ｃを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で順次にドライエッチングする。ここで、酸化シリコン膜２ｃのエッチングガスとしては、例えばＣ４Ｆ８を用い、第２層導電性膜を構成するポリシリコンのエッチングガスとしては上述したＨＢｒとＯ２の混合ガスを用いる。この第２のレジストマスクＲ２をエッチングマスクにしたＰＤ開口下の第２層導電性膜４Ｓのエッチング除去で初めて、単層構造の電荷転送電極となる第１層導電性膜４Ｓ、第２層導電性膜４Ｓが所定のピッチで形成されることになる。
【００４０】
続いて、図５（ｃ）に示すように、周知のアッシング法で第２のレジストマスクＲ２を除去し、窒素ガス雰囲気で９００℃のアニール処理を施す。このアニール処理で、シリコン基板１中のリン不純物の活性化と注入損傷の回復を行う。
【００４１】
このようにして、シリコン基板１のｐウェルとｎ型拡散層（図示せず）とでフォトダイオードが形成される。
【００４２】
このようにして、電荷転送電極をもつ固体撮像素子本体部が形成される。
【００４３】
この後、ＰＤ開口の形成されたシリコン基板１に、順次酸化シリコン膜６ａ、反射防止膜としての窒化シリコン膜６ｂを形成し、これをパターニングした後、更に絶縁膜としての酸化シリコン膜６ｃを形成する。この後密着性膜としてのチタンナイトライド（図示せず）を介して図６（ａ）に示すように、遮光膜として膜厚２００ｎｍのタングステン膜７を形成する。
【００４４】
さらに、図６（ｂ）に示すように、この上層に遮光膜に開口を形成するためのレジストパターンＲ４を形成する。
この後、図６（ｃ）に示すように、ＣＦ４またはＳＦ６を用いたＲＩＥ法によりタングステン膜および酸化シリコン膜６ｃをエッチングし、受光領域ｏを形成する。
【００４５】
そして、図６（ｄ）に示すように、アッシングによりレジストＲ４を除去する。
【００４６】
この後、表面に酸化シリコン膜８を形成した後、図７（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により屈折率１．９程度の窒化シリコン膜を膜厚１．０〜１．２μｍ程度に成膜し、高屈折率膜１０を形成する。
【００４７】
さらに、図７（ｂ）に示すように、高屈折率膜を柱状体に成形するためのレジストパターンＲ５をこの上層に形成する。
【００４８】
そしてさらに、図７（ｃ）に示すように、このレジストパターンＲ５をマスクとして高屈折率膜を柱状体に成形する。
【００４９】
この後図８（ａ）に示すように、アッシングによりレジストパターンＲ５を除去する。
そして図８（ｂ）に示すように、膜厚１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜からなる絶縁膜１１を形成した後、膜厚１．０μｍ程度のＢＰＳＧ膜９を形成する。
【００５０】
この後図８（ｃ）に示すように、ＣＭＰにより表面の平坦化をはかる。
【００５１】
さらに図９（ａ）に示すように、再度プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜１０を形成する。
そして図９（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィにより円形状にレジストパターンを形成し、この後１７０℃程度に加熱し、このレジストパターンＲ６を半球状に成形して硬化させる。
最後にこのレジストパターンＲ６と窒化シリコン膜とが同一のエッチング速度となるようなエッチング条件でエッチバックを行い、半球状の凸部をもつ高屈折率膜を形成する。
このようにしてレンズが一体化された柱状の高屈折率膜を形成する。
【００５２】
また、以後の工程において、更に、カラーフィルタ、集光用のマイクロレンズ等を形成しても良い。
【００５３】
なお本実施の形態では、高屈折率膜表面を凸状に形成しチップオンレンズを兼ねるようにしたが、図８（ｃ）に示したように表面の平坦化を行なった状態で、上部に絶縁膜およびカラーフィルタ、マイクロレンズを形成するようにしてもよい。
【００５４】
このようにして高屈折率膜が受光部に形成され、集光効率の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
また表面が平坦で、配線の形成も容易であり、製造が容易で信頼性の高いものとなっている。
また、一連の製造工程が効率化され製造コストの低減が容易になる。
【００５５】
(第２の実施の形態)
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
前記第１の実施の形態において図６（ｃ）に示した遮光膜としてのタングステン膜７のエッチング後、この工程でマスクとして用いたレジストパターンＲ４を酸素プラズマまたは酸素ラジカルによるアッシングにより収縮させ、若干大きめの開口Ｏを有するレジストパターンＲ５‘を形成する（図１０（ａ））。
そしてこのレジストパターンＲ５‘を残したまま同様にスピンコート法により窒化シリコン膜１０を形成する（図１０（ｂ））。
この後レジストパターンＲ５‘を除去することにより、開口部にのみ高屈折率膜のパターンを形成する（図１１（ａ））。
【００５６】
この後図１１（ｂ）に示すように、高屈折率膜のパターンの周囲に塗布法によりＳＯＧ膜１２を形成し、表面の平坦化を行なう。また、エッチバックによって平坦化してもよい。
この方法は、受光領域を規定するために遮光膜への開口部の形成に用いられるレジストパターンを残した状態でそのまま自己整合的に高屈折率膜のパターンを形成しているため、パターンのあわせずれを生じることなく形成することができる上、工数が簡略化され、高精度で信頼性の高い実装構造を得ることができる。また、ＢＰＳＧ膜を用いることにより、平坦化のための熱処理温度をより低温化することができる。
【００５７】
以上の実施の形態では、光電変換で発生する電荷が電子の場合について説明しているが、電荷が正孔の場合でも本発明は同様に適用できる。但し、この場合には、上述した不純物の導電型を全て逆にすればよい。また、上記の実施の形態ではゲート酸化膜はＯＮＯ構造の場合について説明しているが、酸化シリコン膜のみで構成してもよい。
また前記実施の形態では、電極を形成する導電性膜としてドープトアモルファスシリコン層をアニールすることによって形成したドープトポリシリコン膜を用いたが、ノンドープのアモルファスシリコン層を成膜し、成膜後ドーピングを行なうようにしてもよい。
また、スピンコート法によるＳＯＧだけでなく、高密度プラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成し、ＣＭＰにより平坦化してもよい。
【００５８】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内において、適宜可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上、説明したように本発明の固体撮像素子は、微細化に際しても集光効率を高めることができ、小型化が可能でかつ、製造が容易であることから、デジタルカメラ、携帯電話などに用いられる小型の撮像素子として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を説明する固体撮像素子の製造工程の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    シリコン基板
２    ゲート酸化膜
３    電極間絶縁膜
４ａ  第１層導電性膜
４ｂ  第２層導電性膜
５    絶縁膜
６    遮光膜
Ｒ１    レジストパターン
Ｒ２    レジストパターン
Ｒ３    レジストパターン
Ｒ４    レジストパターン
Ｒ５    レジストパターン
Ｒ６    レジストパターン
１０    高屈折率膜
【図１】
2005191396.tif 000003
【図２】
2005191396.tif 000004
【図３】
2005191396.tif 000005
【図４】
2005191396.tif 000006
【図５】
2005191396.tif 000007
【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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