(57)【要約】【課題】  光電変換膜積層型固体撮像素子の縦配線の製造を容易に行う。【解決手段】  共通電極膜と画素対応の画素電極膜とによって挟まれた光電変換膜が絶縁膜を介して半導体基板１の上に複数積層される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法において、半導体基板１の表面部に形成されている信号読出回路に接続される縦配線３７，４０であって下層の光電変換膜及び該光電変換膜を挟む共通電極膜並びに絶縁膜を貫通し上層の光電変換膜を挟む画素電極膜に接続される縦配線３７，４０を先に製造して絶縁材６５で被覆し、その後に、下層の光電変換膜、該光電変換膜を挟む共通電極膜、絶縁膜を積層する。これにより、断線無く縦配線を製造でき、光電変換膜等の積層も容易となる。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通電極膜と画素対応の画素電極膜とによって挟まれた光電変換膜が半導体基板の上に積層される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板の表面部に形成されている信号読出回路に接続され対応の前記画素電極膜の位置まで先端部が達する縦配線を形成し、次に該縦配線が埋設される層の構成物を形成し、その後、該層の表面に前記先端部が接続される前記画素電極膜を形成することを特徴とする光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記光電変換膜は緑色の入射光量を検出する光電変換膜であり、前記層の構成物は前記半導体基板の表面部に設けられた赤色検出用フォトダイオード及び青色検出用フォトダイオードの夫々の上に設けられる赤色光透過用及び青色光透過用のカラーフィルタと該カラーフィルタを埋設する絶縁層であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換膜積層型固体撮像素子。
【請求項３】
共通電極膜と画素対応の画素電極膜とによって挟まれた光電変換膜が絶縁膜を介して半導体基板の上に複数積層される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板の表面部に形成されている信号読出回路に接続される縦配線であって下層の前記光電変換膜及び該光電変換膜を挟む前記共通電極膜並びに前記絶縁膜を貫通し上層の前記光電変換膜を挟む前記画素電極膜に接続される縦配線を先に製造して絶縁材で被覆し、その後に、前記下層の光電変換膜、該光電変換膜を挟む前記共通電極膜、前記絶縁膜を積層することを特徴とする光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
赤色検出用，緑色検出用，青色検出用の３つ光電変換膜を検出波長の短い順に上から順に備え、３つの光電変換膜のうち２つの光電変換膜に設ける前記共通電極膜を共用したことを特徴とする請求項３に記載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
赤色検出用，緑色検出用，青色検出用，エメラルド色検出用の４つの光電変換膜を検出波長の短い順に上から備え、４つの光電変換膜のうちの隣接する２つの光電変換膜に設ける前記共通電極膜を共用したことを特徴とする請求項３に記載の光電変換膜積層型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、信号読出回路が表面に形成された半導体基板の上に光電変換膜を積層して構成される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換膜積層型固体撮像素子の原型的な素子として、例えば下記特許文献１記載のものがある。この固体撮像素子は、半導体基板の上に感光層を３層積層し、各感光層で検出された赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の夫々の電気信号を、半導体基板表面に形成されているＭＯＳ回路で読み出すという構成になっている。
【０００３】
斯かる構成の固体撮像素子が過去に提案されたが、その後、半導体基板表面部に多数の受光部（フォトダイオード）を集積すると共に各受光部上に赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色カラーフィルタを積層したＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサが著しく進歩し、現在では、数百万もの受光部（画素）を１チップ上に集積したイメージセンサがデジタルスチルカメラに搭載される様になっている。
【０００４】
しかしながら、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサは、その技術進歩が限界近くまで進み、１つの受光部の開口の大きさが２μｍ程度と、入射光の波長オーダに近づいており、製造歩留まりが悪いという問題に直面している。
【０００５】
また、微細化された１つの受光部に蓄積される光電荷量の上限は、電子３０００個程度と少なく、これで２５６階調を奇麗に表現するのが困難にもなってきている。このため、画質や感度の点で今以上のイメージセンサをＣＣＤ型やＣＭＯＳ型で期待するのは困難になっている。
【０００６】
そこで、これらの問題を解決する固体撮像素子として、特許文献１で提案された固体撮像素子が注目を集めるようになり、特許文献２や特許文献３、特許文献４に記載されているイメージセンサが新たに提案される様になってきている。
【０００７】
特許文献２に記載されたイメージセンサは、シリコンの超微粒子を媒質内に分散して光電変換層とし、超微粒子の粒径を変えた複数の光電変換層を半導体基板の上に３層積層し、夫々の光電変換層で、赤色，緑色，青色の夫々の受光量に応じた電気信号を発生させる様になっている。
【０００８】
特許文献３に記載されたイメージセンサも同様であり、粒径の異なるナノシリコン層を半導体基板の上に３層積層し、夫々のナノシリコン層で検出された赤色，緑色，青色の各電気信号を、半導体基板の表面部に形成されている蓄積ダイオードに読み出すようになっている。
【０００９】
特許文献４に記載されたイメージセンサは、半導体基板の表面部に赤色検出用のフォトダイオードと青色検出用のフォトダイオードとを従来のＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサと同様に設け、緑色検出用のフォトダイオードの代わりに緑色検出用の光電変換層を半導体基板の上部に一層だけ設けている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５８―１０３１６５号公報
【特許文献２】特許第３４０５０９９号公報
【特許文献３】特開２００２―８３９４６号公報
【特許文献４】特開２００３―３３２５５１号公報の図５，図６（ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
光電変換膜積層型固体撮像素子を製造する場合、半導体基板側の製造は、従来のＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサと同じであり、半導体装置の製造技術をそのまま利用することができる。また、半導体基板の上に積層する光電変換膜や光電変換膜を挟む電極膜及び絶縁膜も、印刷技術を用いた成膜方法やスプレー法、真空蒸着法，スパッタ法，ＣＶＤ法等を利用することで製造することができる。
【００１２】
しかし、半導体基板に製造された信号読出回路と、その上に積層した光電変換膜の電極とを接続する配線を製造するのは容易でない。電極膜の膜平面に対して垂直方向の縦配線にする必要があるからである。
【００１３】
例えば、Ｒ用，Ｇ用，Ｂ用の３層の光電変換膜を積層した固体撮像素子では、１画素で赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｇ）の３色の色信号を読み出す構成のため、１画素当たり３本の縦配線を設ける必要があり、しかも、３本の縦配線は高さが異なる。
【００１４】
半導体基板の上に例えば絶縁膜を成膜した後、縦配線を施す部分をエッチングで削って導体を埋め込み、光電変換膜を成膜した後、縦配線を施す部分をエッチングで削って導体を埋め込むという作業を何回も繰り返し行うことで、縦配線を製造することはできる。
【００１５】
しかし、この作業は、位置合わせが困難であり、位置ずれが生じると縦配線が断線状態となって光電変換信号の読み出しが不可能になってしまうという問題がある。しかも、１個の固体撮像素子に数百万もの画素を製造するには、その３倍の縦配線が必要となり、更に、上層の光電変換膜で発生された光電変換信号を半導体基板上の信号読出回路に接続する縦配線は、中間部分にある光電変換膜や電極膜と電気的に接触しないように絶縁しながら製造する必要があり、製造が困難で製造コストが嵩んでしまうという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、製造コストを削減することができ、光電変換膜で発生した光電変換信号を断線無く信号読出回路に接続できる縦配線を施した光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、共通電極膜と画素対応の画素電極膜とによって挟まれた光電変換膜が半導体基板の上に積層される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板の表面部に形成されている信号読出回路に接続され対応の前記画素電極膜の位置まで先端部が達する縦配線を形成し、次に該縦配線が埋設される層の構成物を形成し、その後、該層の表面に前記先端部が接続される前記画素電極膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
この構成により、縦配線は断線無く信号読出回路と対応画素電極膜とを接続することができる。
【００１９】
本発明の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法の前記光電変換膜は緑色の入射光量を検出する光電変換膜であり、前記層の構成物は前記半導体基板の表面部に設けられた赤色検出用フォトダイオード及び青色検出用フォトダイオードの夫々の上に設けられる赤色光透過用及び青色光透過用のカラーフィルタと該カラーフィルタを埋設する絶縁層であることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、製造が容易な光電変換膜積層型固体撮像素子を提供できる。
【００２１】
本発明の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、共通電極膜と画素対応の画素電極膜とによって挟まれた光電変換膜が絶縁膜を介して半導体基板の上に複数積層される光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板の表面部に形成されている信号読出回路に接続される縦配線であって下層の前記光電変換膜及び該光電変換膜を挟む前記共通電極膜並びに前記絶縁膜を貫通し上層の前記光電変換膜を挟む前記画素電極膜に接続される縦配線を先に製造して絶縁材で被覆し、その後に、前記下層の光電変換膜、該光電変換膜を挟む前記共通電極膜、前記絶縁膜を積層することを特徴とする。
【００２２】
この構成により、断線無く縦配線の製造ができ、各層の積層も容易となるため、光電変換膜積層型固体撮像素子の製造コストの低減と製造歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【００２３】
本発明の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、赤色検出用，緑色検出用，青色検出用の３つ光電変換膜を検出波長の短い順に上から順に備え、３つの光電変換膜のうち２つの光電変換膜に設ける前記共通電極膜を共用したことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、３原色によるカラー撮像が可能な光電変換膜積層型固体撮像素子の製造を容易に行うことが可能となる。
【００２５】
本発明の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、赤色検出用，緑色検出用，青色検出用，エメラルド色検出用の４つの光電変換膜を検出波長の短い順に上から備え、４つの光電変換膜のうちの隣接する２つの光電変換膜に設ける前記共通電極膜を共用したことを特徴とする。
【００２６】
この構成により、人間の視感度に応じたカラー画像の撮像が可能な光電変換膜積層型固体撮像素子を容易に製造可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、光電変換膜積層型固体撮像素子で重要な縦配線を容易且つ断線無く製造できるため、製造コストの低廉化と、製造歩留まりの向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換膜積層型固体撮像素子の２画素分の断面模式図である。本実施形態に係る縦配線（以下、柱状の電極ともいう。）の製造方法を述べる前に、この図１を用いて光電変換膜積層型固体撮像素子の構成について説明する。
【００３０】
光電変換膜積層型固体撮像素子の下地となる半導体基板１には、この例ではＣＭＯＳ型の信号読出回路が表面部に形成されている。即ち、ｎ型シリコン基板に形成されたＰウェル層１の表面部には、赤色信号蓄積用の高濃度不純物領域２と、赤色信号読出用のＭＯＳ回路３と、緑色信号蓄積用の高濃度不純物領域４と、緑色信号読出用のＭＯＳ回路５と、青色信号蓄積用の高濃度不純物領域６と、青色信号読出用のＭＯＳ回路７とが形成されている。
【００３１】
各ＭＯＳ回路３，５，６は、半導体基板表面に形成されたソース用，ドレイン用の不純物領域と、ゲート絶縁膜８を介して形成されたゲート電極とから成る。これらのゲート絶縁膜８及びゲート電極の上部には絶縁膜９が積層されて平坦化され、その上に、遮光膜１０が積層される。遮光膜は、多くの場合、金属薄膜で形成されるため、更にその上に絶縁膜１１が形成される。
【００３２】
斯かる構成の半導体基板上に、受光部となる光電変換膜を積層する。先ず、絶縁膜１１の上に、画素毎に区分けした画素電極膜３１を形成する。この画素電極膜３１を、柱状の電極３２によって、対応画素の高濃度不純物領域２と導通させる。この柱状の電極３２は、画素電極膜３１及び高濃度不純物領域２以外とは電気的に絶縁される。
【００３３】
画素電極膜３１の上に、赤色検出用の光電変換膜３３を画素毎に区分けすることなく全面に１枚構成で積層し、更にその上部に、同様に１枚構成の透明の共通電極膜３４を積層する。
【００３４】
本実施形態では、この共通電極膜３４の上に、画素毎に区分けせずに１枚構成の緑色検出用の光電変換膜３５を積層し、その上部に、画素毎に区分けした透明の画素電極膜３６を積層する。この画素電極膜３６は、柱状の電極３７によって、対応画素の高濃度不純物領域４に導通される。この柱状の電極３７は、画素電極膜３６及び高濃度不純物領域４以外とは電気的に絶縁される。
【００３５】
画素電極膜３６の上には、透明の絶縁膜３８が積層され、その上に、画素毎に区分けされた透明の画素電極膜３９が積層される。各画素電極膜３９は、夫々柱状の電極４０によって、対応画素の高濃度不純物領域６に導通される。この柱状の電極４０は、画素電極膜３９及び高濃度不純物領域６以外とは電気的に絶縁される。
【００３６】
画素電極膜３９の上には、画素毎に区分けせずに１枚構成の青色検出用の光電変換膜４１が積層され、その上に、同様に１枚構成の透明の共通電極膜４２が積層され、最上層に透明の保護膜４３が積層される。
【００３７】
斯かる構成の光電変換膜積層型固体撮像素子では、被写体からの光が入射すると、青色光の入射光量に応じた光電荷が光電変換膜４１で発生し、共通電極膜４２と画素電極膜３９との間に電圧が印加されると青色光の光電荷が高濃度不純物領域６に流れる。
【００３８】
同様に、入射光のうちの緑色光の光量に応じた光電荷が光電変換膜３５で発生し、共通電極膜３４と画素電極膜３６との間に電圧が印加されると緑色光の光電荷が高濃度不純物領域４に流れる。
【００３９】
同様に、入射光のうちの赤色光の光量に応じた光電荷が光電変換膜３３で発生し、共通電極膜３４と画素電極膜３１との間に電圧が印加されると緑色光の光電荷が高濃度不純物領域２に流れる。そして、各高濃度不純物領域２，４，６の信号電荷に応じた信号が、ＭＯＳ回路３，５，７によって外部に読み出される。
【００４０】
尚、この実施形態は、半導体基板に形成したＭＯＳ回路で信号を読み出す構成としたが、色信号蓄積用の高濃度不純物領域２，４，６の蓄積電荷を、従来のＣＣＤ型イメージセンサと同様に、垂直転送路に沿って移動させ、水平転送路に沿って外部に読み出す構成とすることもできる。
【００４１】
図１に示した実施形態は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３原色を検出する光電変換膜積層型固体撮像素子の例であるが、４色を検出できる構成にすることも可能である。図２は、４色を検出する光電変換膜積層型固体撮像素子の２画素分の断面模式図であり、図１の構成に対し、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の中間色（ＧＢ：エメラルド色）を検出する光電変換膜５０及び電極膜を積層している点が異なる。
【００４２】
例えば、波長４８０〜５２０ｎｍのエメラルド（ＧＢ）色を検出する利点は、人間の視感度に応じて赤色を補正するためである。人間の視感度は、図３にα，β，γとして示す様に、緑色（Ｇ），赤色（Ｒ），青色（Ｂ）で負の感度を持っている。このため、固体撮像素子でＲ，Ｇ，Ｂの正の感度のみ検出して色再現を行っても、人間の見た画像を再現することはできない。そこで、負感度の一番大きいβすなわち赤の負感度を光電変換膜５０によって検出し、光電変換膜３１で検出した赤の感度から、この負感度分を差し引くことで、人間の赤色に対する感度を再現することができる。
【００４３】
図２において、絶縁膜３８を形成するまでは、図１の実施形態と同じである。この実施形態では、絶縁膜３８の上に、エメラルド色検出用の画素毎に区分けされた透明の画素電極膜４９が形成される。各画素電極膜４９は、夫々柱状の電極５１によって、各画素対応に半導体基板表面に設けられたＧＢ色用の高濃度不純物領域５２に導通される。この柱状の電極５２は、画素電極膜４９及び高濃度不純物領域５２以外とは電気的に絶縁され、また、高濃度不純物領域５２の信号電荷量は、領域５２に隣接して設けられたＭＯＳ回路５３によって読み出される。
【００４４】
各画素電極膜４９の上には、エメラルド（ＧＢ）色検出用の光電変換膜５０が画素毎に区分けせずに１枚構成で積層され、その上に、透明の共通電極膜４２が１枚構成で形成される。
【００４５】
共通電極膜４２の上には、青色（Ｂ）検出用の光電変換膜４１が積層され、その上に、画素毎に区分けされた透明の画素電極膜３９が積層される。各画素電極膜３９は、夫々柱状の電極４０によって、対応画素の高濃度不純物領域６に導通される。この柱状の電極４０は、画素電極膜３９及び高濃度不純物領域６以外とは電気的に絶縁される。最上層には、透明の保護膜４３が形成される。
【００４６】
次に、図４以下を用い、図１に示す実施形態における縦配線（柱状の電極３２，３７，４０）の製造手順を詳細に説明する。各図（ａ）は半導体基板（のＰウェル層）１及びその上の積層物の縦配線部分の断面図であり、各図（ｂ）はその製造工程における最上層の上面図である。各図（ａ）は、各図（ｂ）のＡ―Ａ線断面に相当する。
【００４７】
先ず、図４に示す様に、半導体基板１を用意する。この基板１には、図１で説明したＭＯＳ回路３，５，７や高濃度不純物領域２，４，６が既に形成されており、最上層には遮光膜１０が積層された状態になっている。
【００４８】
この半導体基板１の上に、図５に示す様に、絶縁膜１１を積層する。例えば、ＳｉＯ２膜を低温ＣＶＤ等で積層する。
【００４９】
次に、図６に示す様に、レジスト膜６０を積層し、このレジスト膜６０をパターニングして柱状電極用の穴６１ｒ，６１ｇ，６１ｂを開ける。尚、ｒ，ｇ，ｂの添え字は、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）に対応する。図６に示す例では、３画素分の柱状電極が設けられるため、計９個の穴が設けられる。
【００５０】
次に、エッチングを行い、図７に示す様に、レジスト膜６０の穴６１ｒ，６１ｇ，６１ｂの箇所の絶縁膜１１に、夫々、図１で説明した高濃度不純物領域２，４，６に達する穴６２ｒ，６２ｇ，６２ｂを穿設し、その後、レジスト膜６０を除去する。
【００５１】
次に、図８に示す様に、透明な電極膜６３を積層すると共に、穴６２ｒ，６２ｇ，６２ｂを電極膜材料で埋めて高濃度不純物領域２，４，６に電気的に接触させる。電極膜の材料としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化インジウム（ＩｎＯ２）、酸化インジウム−錫（ＩＴＯ）薄膜を用いるが、これに限るものではない。例えば、高濃度不純物を注入したポリシリコンを柱状電極や電極膜材料としてもよい。電極膜の形成方法としては、レーザアブレーション法やスパッタ法など、従来の成膜技術を使用して製造する。
【００５２】
次に、レジスト膜６４を積層し、図９に示す様に、このレジスト膜６４をパターニングして、赤色用画素電極膜３１の箇所と、柱状の電極３２，３７，４０の箇所以外のレジスト膜６４を除去する。
【００５３】
次に、エッチングを行い、レジスト膜６４が残った箇所以外の電極膜６３を除去する。  これにより、図１０に示す様に、赤色用画素電極膜３１と、柱状の電極３２，３７，４０の下層部分が製造される。
【００５４】
次に、例えば、絶縁膜を積層した後にこの絶縁膜を削るなどして、赤色用画素電極膜３１や柱状の電極３２，３７，４０の周りを絶縁材料１１で埋め尽くす。この後、図１１に示す様に、柱状の電極３７，４０を高く形成する。高さは、緑色用電極膜３６に達する高さにする。
【００５５】
例えば、その高さまで、上記の酸化錫等の電極材料を積層し、レジストを用い、柱状の電極３７，４０の箇所を残して電極材料をエッチングして形成する。あるいは、厚手にレジスト膜を形成した後、柱状電極３７，４０の箇所のレジスト膜に穴を開け、電極材料で穴を埋めることで形成する。柱状の電極３７，４０の高さが高い場合には、例えば２回に分け、高さ１／２づつ積み上げて形成してもよい。
【００５６】
次に、図１２に示す様に、突出した柱状の電極３７，４０の周りを、低温ＣＶＤ等によってＳｉＯ２膜等の絶縁皮膜６５で被覆する。
【００５７】
次に、図１３に示す様に、赤色検出用の光電変換膜３３を積層する。積層方法は特に限定するものではなく、スパッタ法やレーザアブレーション法，印刷技術，スプレー法等で積層する。材料としては、無機材料でも有機材料でよく、無機材料の場合は、例えば、ＧａＡｌＡｓ，Ｓｉを用いる。有機材料の場合には、例えば、ＺｎＰｃ（亜鉛フタロシアニン）／Ａｌｑ３（キノリノールアルミ錯体）を用いる。
【００５８】
次に、図１４に示す様に、ＩＴＯ等の透明な共通電極膜３４を積層し、次に、図１５に示す様に、緑色検出用の光電変換膜３５を積層する。材料としては、無機材料の場合には、例えば、ＡｎＧａＡｌＰやＧａＰＡｓを用い、有機材料の場合には、例えば、Ｒ６Ｇ／ＰＭＰＳ（rhodamine 6G (R6G)-doped polymethylphenylsilane）を用いる。
【００５９】
次に、図１６に示す様に、最上層にレジスト膜６６を形成する。柱３７，４０の周りには、図１３，図１４，図１５の工程により、光電変換膜材料や電極膜材料等が付着しているが、これらは、このレジスト膜６６中に溶ける。そして、エッチングを行い、レジスト膜６６から上に飛び出している柱状電極３７，４０の周りの絶縁皮膜６５を落とし、その後に、レジスト膜６６を除去する（図１７）。
【００６０】
次に、図１８に示す様に、透明の電極膜６７を積層する。そして、赤色用画素電極膜を形成したと同様の手順により、レジスト膜を用いて、緑色用画素電極膜３６と、柱状の電極４０の箇所を残す（図１９）。
【００６１】
次に、図２０に示す様に、緑色用画素電極膜３６周りを透明の絶縁膜３８で埋め尽くし、更に、その上に透明絶縁膜３８を積層する。そして、図２１に示す様に、柱状の電極４０の箇所に穴３８ｂをレジスト膜を用いて穿設する。その後、透明の電極膜材料で穴３８ｂを埋め柱状の電極４０を高くすると共に、電極膜を一面に積層する。
【００６２】
そして、図２２に示す様に、この電極膜をレジストを用いてパターニングして青色画素電極膜３９を形成する。そして、図２３に示す様に、青色画素電極膜３９の周りを透明の絶縁膜３８で埋め尽くし、青色画素電極膜３９の上に、青色検出用の光電変換膜４１を積層する。青色検出用光電変換膜４１の材料としては、無機材料であれば、例えばＩｎＡｌＰを使用し、有機材料であれば、例えば、Ｃ６／ＰＨＰＰＳ（coumarin 6 (C6)-doped poly(m-hexoxyphenyl)phenylsilane）を用いる。
【００６３】
最後に、図２４に示す様に、透明の共通電極膜４２を積層し、更に最上層に保護膜４３を形成して、光電変換膜積層型固体撮像素子の製造を終了する。
【００６４】
以上は、図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順であるが、図２に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造も同様に行うことができる。また、図４以下では、柱状の電極の立設場所を各色の画素電極膜３１，３６，３９を避けた位置に設けたが、画素電極膜の本体部分を突き抜けるように柱状の電極を立設することでもよい。
【００６５】
図２５は、緑色検出用の光電変換膜を一層だけ半導体基板の上層に積層し、赤色と青色とは従来のイメージセンサと同様に半導体基板表面部に設けたフォトダイオードで検出する構成とした光電変換膜積層型固体撮像素子の断面模式図である。
【００６６】
この光電変換膜積層型固体撮像素子のｎ型半導体基板７１の表面部にはｐウェル層８１が形成され、ｐウェル層８１の表面部の赤色（Ｒ）画素領域にはｎ領域８２が形成され、同様に、ｐウェル層８１の表面部の青色（Ｂ）画素領域にはｎ領域８４が形成され、ｐウェル層８１とｎ領域８２との間、ｐウェル層８１とｎ領域８４との間に、夫々光電変換素子としてのフォトダイオードが形成され、発生した信号電荷は、ｎ領域８２，８４に蓄積される。
【００６７】
図示の例では、ｎ領域８２とｎ領域８４との間のｐウェル層８１の表面部にｎ領域８３が形成され、このｎ領域８３が、緑色の信号電荷蓄積部となる。各ｎ領域８２，８３，８４の右側には、夫々少し離間してｎ領域８６が設けられ、夫々のｎ領域８６が、垂直転送路を構成する。ｎ領域８６の表面部には各信号蓄積部８２，８３，８４まで達する読み出し電極９２を兼用する転送電極が形成され、各転送電極９２の上には、遮光膜９３が設けられている。
【００６８】
各ｎ領域８２，８３，８４の左側面部及び表面部にはｐ＋領域９４が設けられ、隣接垂直転送路８６との分離が図られると共に、表面部の欠陥準位低減が図られる。半導体基板７１の最表面には、図示しない酸化シリコン膜が形成され、その上に、上記の転送電極９２が形成される。
【００６９】
ｎ領域８２の上方の遮光膜９３の開口位置の上部には、赤色光を透過するカラーフィルタ９５が設けられ、ｎ領域８４の上方の遮光膜９３の開口位置の上部には、青色光を透過するカラーフィルタ９６が設けられる。カラーフィルタ９５，９６及び遮光膜９３，転送電極９２は透明の絶縁層８７内に埋設される。
【００７０】
絶縁層８７の表面には、画素毎に区分けされた透明の画素電極膜７５が形成され、各画素電極膜７５とｎ領域８３とは、縦配線７８によって接続される。この縦配線７８は、対応画素電極膜７５及びｎ領域８３以外とは電気的に絶縁される。各画素電極膜７５の上には、半導体基板７１の表面全面にわたる光電変換膜７９が積層され、その上に、透明の共通電極膜８０が形成される。緑色を検出する光電変換膜７９は、例えば、２．９‐ジメチルキナクリドン等のキナクリドン化合物で構成する。
【００７１】
斯かる構成の光電変換膜積層型固体撮像装置に光が入射すると、入射光の内の緑色の波長領域の光は光電変換膜７９に吸収され、光電荷が光電変換膜７９内に発生するが、この光電荷は、縦配線７８を通ってｎ領域８３に流れ込み、保持される。共通電極膜８０にバイアス電位を印加することで、光電荷のｎ領域８３への流れが促進される。
【００７２】
入射光のうちの赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の波長領域の光は光電変換膜７９を透過し、赤色光はカラーフィルタ９５を透過してｎ領域８２に入射する。これにより、赤色光の光量に応じた信号電荷が発生しｎ領域８２に蓄積される。同様に、青色光はカラーフィルタ９６を透過してｎ領域８４に入射し、青色光の光量に応じた信号電荷がｎ領域８４に蓄積される。
【００７３】
各ｎ領域８２，８３，８４に蓄積された赤色，緑色，青色の各信号電荷は、垂直転送路８６に読み出され、垂直転送路８６を図示しない水平転送路まで転送され、その後、水平転送路を転送されて半導体基板７１から出力される。
【００７４】
尚、上述した実施形態は、信号読出回路をＣＣＤセンサと同様に電荷転送路で構成したが、各ｎ領域８２，８３，８４の脇に信号読出用のＭＯＳトランジスタを形成し、第１，第２の実施形態と同様に各ｎ領域８２，８３，８４から蓄積電荷に応じた色信号を読み出す構成としてもよい。
【００７５】
本実施形態では、ｎ領域８２（Ｒ画素）によって赤色信号が検出され、ｎ領域８４（Ｂ画素）によって青色信号が検出されると共に、ｎ領域８２，８３の上部の２画素分、またはｎ領域８３，８４の上部の２画素分の面積によって緑色信号が検出されるため、輝度信号として使用することができる緑色の感度が向上する。
【００７６】
図２６，図２７は、図２５で示した光電変換膜積層型固体撮像素子の製造工程を示す図である。半導体基板７１の表面部に赤色検出用のフォトダイオードや青色検出用のフォトダイオードを形成する工程までは従来のＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサの製造工程と同じである。図２５に示す遮光膜９３までが形成された後は、図２６（ａ）に示す様に、透明の絶縁膜８７、例えばボロンリンドープ酸化膜（ＢＰＳＧ）を製膜し、ＣＭＰ等で絶縁膜８７の表面を平滑化する。
【００７７】
そして、図２６（ｂ）に示す様に、絶縁膜８７に、ｎ領域８３まで貫通する孔７２をエッチングにより開け、次に、図２６（ｃ）に示す様に、孔７２が埋まるまで金属例えばタングステン（Ｗ）７３を絶縁膜８７上に製膜する。
【００７８】
次に、図２６（ｄ）に示す様に、タングステンの縦配線７８が残る様に不要なタングステン層７３をフォトリソグラフィ及びエッチングにより削り、今度は、図２６（ｅ）に示す様に、絶縁膜８７の上に、Ｂ用カラーフィルタ９６やＲ用カラーフィルタ９５（図２６，図２７には図示せず）を形成する。
【００７９】
次に、図２７（ａ）に示す様に、カラーフィルタ９６，９５が絶縁膜８７内に埋設されるまで透明の絶縁膜８７を更に積層し、ＣＭＰ等で絶縁膜８７表面を平滑化する。このとき、縦配線７８の先端表面の金属面が露出するまで平滑化する。
【００８０】
次に、図２７（ｂ）に示す様に、ＩＴＯ等の透明な金属膜を製膜し、フォトリソグラフィ及びエッチングにより金属膜を画素毎に区分けして画素電極膜７５を形成する。
【００８１】
次に、図２７（ｃ）に示す様に、画素電極膜７５の上に光電変換膜７９を製膜し、図２７（ｄ）に示す様に、光電変換膜７９の上に共通電極膜８０を製膜する。以上の工程で縦配線７８を形成することで、断線無く画素電極膜７５をｎ領域８３に接続することが可能となる。
【００８２】
以上述べた各実施形態によれば、縦配線を先に形成し、その後に縦配線を埋設する層の構成物を形成するため、光電変換膜製膜後に縦配線用の孔を穿設したとき孔内に光電変換膜材料が流れ込んでしまう虞がなくなり、製造が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る柱状の電極の製造方法を用いることで、光電変換膜積層型固体撮像素子を低コスト，高製造歩留まりで製造可能となるため、従来のＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサの代わりに光電変換膜積層型固体撮像素子を使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る３層構造の光電変換膜積層型固体撮像素子の２画素分の断面模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る４層構造の光電変換膜積層型固体撮像素子の２画素分の断面模式図である。
【図３】人間の視感度を示すグラフである。
【図４】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順の説明図である。
【図５】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図４の次の手順説明図である。
【図６】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図５の次の手順説明図である。
【図７】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図６の次の手順説明図である。
【図８】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図７の次の手順説明図である。
【図９】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図８の次の手順説明図である。
【図１０】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図９の次の手順説明図である。
【図１１】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１０の次の手順説明図である。
【図１２】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１１の次の手順説明図である。
【図１３】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１２の次の手順説明図である。
【図１４】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１３の次の手順説明図である。
【図１５】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１４の次の手順説明図である。
【図１６】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１５の次の手順説明図である。
【図１７】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１６の次の手順説明図である。
【図１８】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１７の次の手順説明図である。
【図１９】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１８の次の手順説明図である。
【図２０】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図１９の次の手順説明図である。
【図２１】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図２０の次の手順説明図である。
【図２２】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図２１の次の手順説明図である。
【図２３】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図２２の次の手順説明図である。
【図２４】図１に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造手順のうち図２３の次の手順説明図である。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る光電変換膜積層型固体撮像素子の要部断面模式図である。
【図２６】図２５に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図２７】図２５に示す光電変換膜積層型固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，８１  Ｐウェル層（半導体基板）
２，４，６，５２  高濃度不純物領域
３，５，７，５３  ＭＯＳ回路
８    ゲート絶縁膜
９，１１，３８，８７    絶縁膜
３１，３６，３９，７５  画素電極膜
３２，３７，４０，７８  縦配線
３４，４２，８０  共通電極膜
３３，３５，４１，５０，７９  光電変換膜
４３  保護膜
８２，８３，８４  ｎ領域
【図１】
2005303263.tif 000003
【図２】
2005303263.tif 000004
【図３】
2005303263.tif 000005
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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