(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に前記複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第１の金属遮光膜からなり、前記複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して形成された複数の垂直転送電極と、
前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に形成された透明絶縁膜と、
前記複数の垂直転送電極及び前記透明絶縁膜の上に、少なくとも前記複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第１の層間絶縁膜を介して形成された第２の金属遮光膜とを備えており、
前記複数の垂直転送電極は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域上を含んで水平方向に延伸する第１の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域上に島状に形成された読み出し電極を兼ねる第２の垂直転送電極とを複数備えてなり、
前記第２の垂直転送電極のみが、前記第２の金属遮光膜と電気的に接続されており、
前記第２の金属遮光膜の下部には、前記第１の垂直転送電極が形成されており、前記
第２の金属遮光膜は、前期垂直転送チャネル領域上の前記第１の金属遮光膜の隙間を完全
に覆うように形成されている、固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記透明絶縁膜は、前記複数の光電変換領域の各々に露出している前記複数の垂直転送電極の側壁部の各々にさらに形成されている、固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体撮像装置において、
前記第２の金属遮光膜は、垂直方向に並ぶ前記複数の光電変換領域間における領域の各々の上にさらに形成されている、固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記第１の垂直転送電極と前記第２の垂直転送電極との隙間は、水平方向に並ぶ前記光
電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置している、固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記第２の金属遮光膜は、垂直方向に分割された複数の部分からなり、
前記第２の金属遮光膜における前記複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、形成されている、固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記第２の垂直転送電極の各々は、島状に独立して形成されている、固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記透明絶縁膜は、シリコン窒化膜よりなる、固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上に、前記第２の金属遮光膜を覆うように形成され、前記複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第２の層間絶縁膜と、
前記第２の層間絶縁膜の上に形成され、前記第２の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜とをさらに備えている、固体撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の固体撮像装置において、
前記高屈折率膜の上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に形成されたトップレンズとをさらに備えている、固体撮像装置。
【請求項１０】
半導体基板の表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に前記複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを形成する工程（ａ）と、
前記半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第１の金属遮光膜からなり、前記複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して複数の垂直転送電極を形成する工程（ｂ）と、
前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に透明絶縁膜を形成する工程（ｃ）と、
前記複数の垂直転送電極及び前記透明絶縁膜の上に、少なくとも前記複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第１の層間絶縁膜を介して第２の金属遮光膜を形成する工程（ｄ）とを備え、
前記工程（ｂ）は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域上を含んで水平方向に延伸する第１の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域上に島状に形成された読み出し電極を兼ねる第２の垂直転送電極とを複数備えてなる、前記複数の垂直転送電極を形成する工程を含み、
前記工程（ｄ）は、前記第２の垂直転送電極上の前記第１の層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して前記第２の垂直転送電極のみが前記第２の金属遮光膜と電気的に接続されると共に、前記第１の垂直転送電極を覆い、前記第２の金属遮光膜は、前期垂直転送チャネル領域上の前記第１の金属遮光膜の隙間を完全に覆うように、前記第２の金属遮光膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前期工程（ｃ）は、前記半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、前記透明絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行うことにより、前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に前記透明絶縁膜材
料を残存させてなる前記透明絶縁膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程（ｃ）は、前記半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、前記透明絶縁膜材料に対して等方性エッチングを行うことにより、前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に前記透明絶縁膜材料を残存させると共に、前記複数の光電変換領域の各々に露出している前記複数の垂直転送電極の側壁部の各々に残存させてなる、前記透明絶縁膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）は、垂直方向に並ぶ前記複数の光電変換領域間における領域の各々の上に前記第２の金属遮光膜をさらに形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、前記第１の垂直転送電極と前記第２の垂直転送電極との隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置するように行われる、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）は、垂直方向に分割された複数の部分からなる前記第２の金属遮光膜を形成する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記第１の垂直転送電極及び前記第２の垂直転送電極の各々が、前記第２の金属遮光膜における前記複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、行われる、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のうちのいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）の後に、前記半導体基板の上に、前記第２の金属遮光膜を覆うように、前記複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第２の層間絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、
前記第２の層間絶縁膜の上に、前記第２の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜を形成する工程（ｆ）とをさらに備える、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記高屈折率絶縁膜の上にカラーフィルタを形成する工程（ｇ）と、
前記カラーフィルタの上にトップレンズを形成する工程（ｈ）とをさらに備える、固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、特にはＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやデジタルムービーカメラ、更にはカメラ付携帯電話の急速な普及により、固体撮像装置の需要が急速に伸びている。特に最近では、多画素化や動画対応の要求により、固体撮像装置の画素微細化と高速駆動化との両立が強く要求されている。その要求に対する一つの解決策として、転送電極がポリシリコンなどの高抵抗電極膜とアルミニウム、タングステン、又はシリサイドなどの低抵抗電極膜との積層膜で構成される低抵抗転送電極構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
まず、従来の固体撮像装置の基本的な構造について説明する。
【０００４】
図９は、従来の固体撮像装置の全体構成を概略的に示す構成図である。
【０００５】
図９に示す従来の固体撮像装置では、ｎ型シリコン基板からなる半導体基板１にマトリクス状（行列状：水平方向及び垂直方向）に間隔を置いて配置された複数の画素２が設けられており、該複数の画素２が配置されている領域が結像領域３となる。
【０００６】
複数の画素２の各々は、垂直方向（列方向）に延伸する複数の垂直転送チャネル４と、該複数の垂直転送チャネル４の各々に隣り合うと共にマトリクス状に配置された複数のフォトダイオード５（Ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）とを備えている。また、半導体基板１には、複数の垂直転送チャネル４の各々の転送方向（垂直方向）の先に、水平方向（行方向）に延伸する水平転送チャネル６が形成されており、該水平転送チャネル６の出力端には出力アンプ７が設けられている。なお、図９上における矢印ａ〜ｃは電荷の転送方向を示している。
【０００７】
結像領域３の周辺領域には、該結像領域３の外縁に沿って複数の垂直バスライン配線８が設けられており、複数の垂直バスライン配線８の各々には、互いに異なる転送パルスΦＶ１〜ΦＶ４が外部から供給される。また、水平転送チャネル６に沿って、複数の水平バスライン配線９が設けられており、複数の水平バスライン配線９の各々には、互いに異なる転送パルスΦＨ１及びΦＨ２が外部から供給される。
【０００８】
複数の垂直転送チャネル４の上には、水平方向に延伸する複数の垂直転送電極１０が形成されており、該複数の垂直転送電極１０の各々の両端において、垂直バスライン配線８のいずれかと接続されている。同様に、水平転送チャネル６の上には、複数の水平転送電極１１が形成されており、該複数の水平転送電極１１の各々の端部において、水平バスライン配線９のいずれかと接続されている。
【０００９】
次に、上記図９に示した固体撮像装置における画素の構成について具体的に説明する。
【００１０】
図１０は、上記図９に示した画素の垂直方向における断面図である。
【００１１】
図１０に示すように、半導体基板２１の表面近傍には、列方向に延伸する複数の垂直転送チャネル２２と、マトリクス状に間隔を置いて配置された複数のフォトダイオード（ＰＤ）２３とが形成されている。半導体基板２１上の全面に、複数の垂直転送チャネル２２及び複数のフォトダイオード２３を覆うように、ゲート絶縁膜２４が形成されている。ゲート絶縁膜２４の上には、複数の垂直転送チャネル２２を覆う一方で複数のフォトダイオード２３の各々の一部を露出させるように、ゲート電極２５及び金属遮光膜２６からなる複数の垂直転送電極２７が形成されている。ゲート絶縁膜２４の上には、複数の垂直転送電極２７を覆うように、複数のフォトダイオード２３の各々の上で凹部を有する層間絶縁膜２８が形成されており、該層間絶縁膜２８の上には、高屈折率膜２９が形成されている。なお、層間絶縁膜２８及び高屈折率膜２９によって層内レンズ３０が構成される。また、層間絶縁膜２８の上には、平坦化膜３１が形成されており、該平坦化膜３１の上には、カラーフィルタ３２が形成されている。カラーフィルタ３２の上には、平坦化膜３３が形成されており、該平坦化膜３３の上には、トップレンズ３４が形成されている。以上のように構成された画素構造において、トップレンズ３４で集光した光Ｌが層内レンズ３０を介して各フォトダイオード２３上の開口部に入射される。
【００１２】
次に、上記特許文献１に記載された従来例１に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
【００１３】
図１１（ａ）〜（ｅ）は、従来例１に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）〜（ｅ）の各々は、平面図（ａ）におけるXIb-XIb線、XIc-XIc線、XId-XId線、XIe-XIe線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。
【００１４】
図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、従来例１の固体撮像装置の画素構造では、半導体基板４１の表面近傍には、垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル４２と、マトリクス状に配置された複数のフォトダイオード（ＰＤ）４３とが形成されている。半導体基板４１上の全面に、複数の垂直転送チャネル４２及び複数のフォトダイオード４３を覆うように、ゲート絶縁膜４４が形成されている。ゲート絶縁膜４４の上には、複数の垂直転送チャネル４２を覆う一方で複数のフォトダイオード４３の各々の一部を露出させるように、ゲート電極４５、並びにタングステン、アルミニウム、シリサイド、又はサリサイドなどの金属遮光膜４６からなる第１及び第２の垂直転送電極４７ａ及び４７ｂが垂直方向に交互に複数形成されている。さらに、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの隙間と、複数のフォトダイオード４３を露出させる開口部４３Ｒ（（ａ）参照）に露出する第１及び第２の垂直転送電極４７ａ及び４７ｂの側壁部とに、遮光性樹脂４８が形成されている。
【００１５】
また、ゲート絶縁膜４４の上には、複数の第１及び第２の垂直転送電極４７ａ及び４７ｂを覆うように、複数のフォトダイオード４３の各々の上で凹部を有する層間絶縁膜４９が形成されており、該層間絶縁膜４９の上には、この層間絶縁膜４９の屈折率よりも高い屈折率を持つ高屈折率膜５０が形成されている。なお、層間絶縁膜４９及び高屈折率膜５０によって層内レンズ５１が構成される。また、図示しないが、高屈折率膜５０の上には、上記図１０と同様に、平坦化膜、カラーフィルタ、平坦化膜、及びトップレンズがこの順で形成される。
【００１６】
次に、上記特許文献１に記載された従来例２に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
【００１７】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、従来例２に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｂ）及び（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）及び（ｃ）は、平面図（ａ）におけるXIIb-XIIb線、XIIc-XIIc線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、図１１（ｂ）及び（ｃ）で示した垂直断面図は、この従来例２に係る固体撮像装置の場合も同様である。
【００１８】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示す従来例２に係る固体撮像装置は、上記従来例１に係る固体撮像装置の画素構造と比較すると、遮光性樹脂４８の形成されている領域が異なり、その他の構造は同様である。すなわち、従来例２に係る固体撮像装置における遮光性樹脂４８は、開口部４３Ｒに露出する第１及び第２の垂直転送電極４７ａ及び４７ｂの側壁部には形成されておらず（（ａ）及び（ｂ）参照）、さらに、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの間の隙間に形成されている遮光性樹脂４８は、開口部４３Ｒに露出する部分が内側に後退して形成されている（（ａ）及び（ｃ）参照）。
【特許文献１】特許第３２５５１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来例１に係る固体撮像装置の画素構造では、以下の１）〜３）に説明する問題点が生じる。すなわち、１）図１１（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、開口部４３Ｒに露出する第１の垂直転送電極４７ａ及び第２の垂直転送電極４７ｂの側壁部には、遮光性樹脂４８が形成されているため、開口部４３Ｒの領域が狭く、感度が低下する。また、２）図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、第１の垂直転送電極４７ａ及び第２の垂直転送電極４７ｂの開口部４３Ｒの底部に対する段差が低いため、層内レンズの曲率が小さい。このため、層内レンズ５１の集光力が弱く、入射光が広がるため、垂直転送チャネル４２に漏れ込み、スミアが悪化する。さらに、３）図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの間の隙間に埋め込まれる遮光性樹脂４８は、金属遮光膜に比べて一般的に遮光性が低いため、太陽光などの強い光を透過してしまい、垂直転送チャネル４２に漏れ込み、スミアが悪化する。
【００２０】
一方、上記従来例２に係る固体撮像装置の画素構造では、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、遮光性樹脂４８は、開口部４３Ｒに露出する第１及び第２の垂直転送電極４７ａ及び４７ｂの側壁部には形成されていないため、開口部４３Ｒの領域は、上記従来例１に係る固体撮像装置の場合に比べて広く、領域１２ｂに示すように、感度が向上する。このように、上記従来例２に係る固体撮像装置によると、上記従来例１に係る固体撮像装置に対する問題点１）は解消できるものの、問題点２）及び３）を解消することはできない。その上、上記従来例２に係る固体撮像装置の画素構造では、図１２（ｃ）に示すように、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの間の隙間に形成されている遮光性樹脂４８は、その開口部４３Ｒに露出する部分が内側に後退して形成されるため、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの間の隙間の端部から入射光が、領域１２ｃにおいて垂直転送チャネル４２に入りやすくなり、スミアが悪化するという新たな問題が生じる。
【００２１】
前記に鑑み、本発明の目的は、感度を高めると共にスミアを低減することにより、撮像画像の画質に優れ、高速動作を可能とする構造を有する固体撮像装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記の目的を達成するために、本発明の一形態に係る固体撮像装置は、表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを有する半導体基板と、半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第１の金属遮光膜からなり、複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して形成された複数の垂直転送電極と、複数の垂直転送チャネル領域上における複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に形成された透明絶縁膜と、複数の垂直転送電極及び透明絶縁膜の上に、少なくとも複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第１の層間絶縁膜を介して形成された第２の金属遮光膜とを備えている。
【００２３】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、透明絶縁膜は、複数の光電変換領域の各々に露出している複数の垂直転送電極の側壁部の各々にさらに形成されている。
【００２４】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、第２の金属遮光膜は、垂直方向に並ぶ複数の光電変換領域間における領域の各々の上にさらに形成されている。
【００２５】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、複数の垂直転送電極は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ光電変換領域間における領域上を含んで水平方向に延伸する第１の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ光電変換領域間における領域上に形成された読み出し電極を兼ねる第２の垂直転送電極とを複数備えてなり、第２の垂直転送電極は、第２の金属遮光膜と電気的に接続されており、第２の金属遮光膜の下部には、第１の垂直転送電極が形成されている。
【００２６】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、第１の垂直転送電極と第２の垂直転送電極との隙間は、水平方向に並ぶ光電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置している。
【００２７】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、第２の金属遮光膜は、垂直方向に分割された複数の部分からなり、第１の垂直転送電極及び第２の垂直転送電極の各々は、第２の金属遮光膜における複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、形成されている。
【００２８】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、第２の垂直転送電極の各々は、島状に独立して形成されている。
【００２９】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、透明絶縁膜は、シリコン窒化膜よりなる。
【００３０】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、半導体基板の上に、第２の金属遮光膜を覆うように形成され、複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第２の層間絶縁膜と、第２の層間絶縁膜の上に形成され、第２の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜とをさらに備えている。
【００３１】
本発明の一形態に係る固体撮像装置において、屈折率膜の上に形成されたカラーフィルタと、カラーフィルタの上に形成されたトップレンズとをさらに備えている。
【００３２】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを形成する工程（ａ）と、半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第１の金属遮光膜からなり、複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して複数の垂直転送電極を形成する工程（ｂ）と、複数の垂直転送チャネル領域上における複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に透明絶縁膜を形成する工程（ｃ）と、複数の垂直転送電極及び透明絶縁膜の上に、少なくとも複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第１の層間絶縁膜を介して第２の金属遮光膜を形成する工程（ｄ）とを備える。
【００３３】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、前期工程（ｃ）は、半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、透明絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行うことにより、複数の垂直転送チャネル領域上における複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に透明絶縁膜材料を残存させてなる透明絶縁膜を形成する工程を含む。
【００３４】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｃ）は、半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、透明絶縁膜材料に対して等方性エッチングを行うことにより、複数の垂直転送チャネル領域上における複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に透明絶縁膜材料を残存させると共に、複数の光電変換領域の各々に露出している複数の垂直転送電極の側壁部の各々に残存させてなる、透明絶縁膜を形成する工程を含む。
【００３５】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｄ）は、垂直方向に並ぶ複数の光電変換領域間における領域の各々の上に第２の金属遮光膜をさらに形成する工程を含む。
【００３６】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｂ）は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ光電変換領域間の領域上を含んで水平方向に延伸する第１の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ光電変換領域間の領域上に形成された読み出し電極を兼ねる第２の垂直転送電極とを複数備えてなる、複数の垂直転送電極を形成する工程を含み、工程（ｄ）は、第１の層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して第２の金属遮光膜と電気的に接続されると共に、第１の垂直転送電極を覆うように、第２の金属遮光膜を形成する工程を含む。
【００３７】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｂ）は、第１の垂直転送電極と第２の垂直転送電極との隙間が、水平方向に並ぶ光電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置するように行われる。
【００３８】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｄ）は、垂直方向に分割された複数の部分からなる第２の金属遮光膜を形成する工程を含み、工程（ｂ）は、第１の垂直転送電極及び第２の垂直転送電極の各々が、第２の金属遮光膜における複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、行われる。
【００３９】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｄ）の後に、半導体基板の上に、第２の金属遮光膜を覆うように、複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第２の層間絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、第２の層間絶縁膜の上に、第２の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜を形成する工程（ｆ）とをさらに備える。
【００４０】
本発明の一形態に係る固体撮像装置の製造方法において、高屈折率絶縁膜の上にカラーフィルタを形成する工程（ｇ）と、カラーフィルタの上にトップレンズを形成する工程（ｈ）とをさらに備える。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によると、感度を高めると共にスミアを低減し、撮像画像の画質に優れ、高速動作を可能とする固体撮像装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）〜（ｅ）の各々は、平面図（ａ）におけるIb-Ib線、Ic-Ic線、Id-Id線、Ie-Ie線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、固体撮像装置の基本的な構成は、上述した図９を用いた説明と同様であって、ここではその説明は省略する。
【００４４】
図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の画素構造では、半導体基板１０１の表面近傍には、垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル１０２と、マトリクス状に配置された複数のフォトダイオード（ＰＤ：光電変換領域）１０３とが形成されている。半導体基板１０１上の全面に、複数の垂直転送チャネル１０２及び複数のフォトダイオード１０３を覆うように、ゲート絶縁膜１０４が形成されている。ゲート絶縁膜１０４の上には、複数の垂直転送チャネル１０２を覆う一方で複数のフォトダイオード１０３の各々の一部を露出させるように、ゲート電極１０５、並びにタングステン、アルミニウム、シリサイド、又はサリサイドなどの金属遮光膜１０６からなる第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂが垂直方向に交互に複数形成されている。さらに、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの隙間と、複数のフォトダイオード１０３を露出させる開口部１０３Ｒ（（ａ）参照）に露出する第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁部とに、酸化膜（例えばシリコン酸化膜）又は窒化膜（例えばシリコン窒化膜）からなる透明絶縁膜１０８が形成されている。ここで、透明絶縁膜１０８の形成方法として異方性エッチングを用いている。
【００４５】
また、ゲート絶縁膜１０４の上には、複数の第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂを覆うように、層間絶縁膜１０９が形成されており、該層間絶縁膜１０９の上には、垂直転送チャネル１０２上を覆うように、金属遮光膜１１１が形成されている。層間絶縁膜１０９の上には、金属遮光膜１１１を覆うように、複数のフォトダイオード１０３の各々の上で凹部を有する層間絶縁膜１１２が形成されており、該層間絶縁膜１１２の上には、この層間絶縁膜１１２の屈折率よりも高い屈折率を持つ高屈折率膜１１３が形成されている。なお、層間絶縁膜１１２及び高屈折率膜１１３によって層内レンズ１１４が構成される。また、図示しないが、高屈折率膜１１３の上には、平坦化膜、カラーフィルタ、平坦化膜、及びトップレンズがこの順で形成される（例えば上述した図１０参照）。
【００４６】
以上の画素構造を有する本実施形態に係る固体撮像装置によると、図１（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）に示すように、複数のフォトダイオード１０３を露出させる開口部１０３Ｒに露出する第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁部には、上記従来例１の遮光性樹脂とは異なり、酸化膜（例えばシリコン酸化膜）又は窒化膜（例えばシリコン窒化膜）からなる透明絶縁膜１０８が形成されているため、フォトダイオード１０３の開口部１０３Ｒの大きさは、実質的に第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂと金属遮性遮光膜１１１とで決まり、上記従来例１と比べて実質的に広くなるので、感度が上記従来例１に比べて向上する。
【００４７】
また、図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂ上には、金属遮光膜１１１が形成されているため、金属遮光膜１１１の上面からフォトダイオード１０３までの段差は上記従来例１の場合に比べて大きくなる。このため、層内レンズ１１４を構成する層間絶縁膜１１２には、フォトダイオード１０３上に、従来例１の場合に比べて深さが深い凹部が形成される。このため、層間絶縁膜１１２及び高屈折率膜１１３からなる層内レンズ１１４の曲率が大きくなる。その結果、例えば図１（ｄ）の領域１ｄＲに示すように、層内レンズ１１４の集光力が強まり、入射光Ｌの広がりが抑制され、従来例１の場合に比べてスミアが改善される。
【００４８】
また、図１（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）に示すように、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間上には、上記従来例１の場合の遮光性樹脂よりも遮光性の高い金属遮光膜１１１が形成されているため、太陽光などの強い光が入射しても透過が抑制される。このように、例えば図１（ｅ）の領域１ｅＲに透過する光が上記従来例１の場合に比べて抑制されるため、本実施形態では上記従来例１の場合に比べてスミアが改善される。
【００４９】
さらに、透明絶縁膜１０８を構成する材料として、例えばシリコン窒化膜などの誘電率の高い窒化膜を用いた場合には、図１（ｂ）に示す断面において、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の電気的な隙間が狭まるため、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間に起因する転送効率の劣化を抑制することができる。
【００５０】
−第１の実施形態の変形例１−
次に、本実施形態の変形例１に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
【００５１】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の変形例１に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｂ）及び（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）及び（ｃ）は、平面図（ａ）におけるIIb-IIb線、IIc-IIc線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、図１（ｂ）で示した垂直断面図は、本変形例１に係る固体撮像装置の場合も同様であり、図１（ｃ）に示した垂直断面図における第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁に位置する透明絶縁膜が存在しない構造が、本変形例１に係る固体撮像装置の対応する断面構造に相当する。
【００５２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示す本変形例１に係る固体撮像装置は、図１（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の画素構造と比較すると、透明絶縁膜１０８の形成されている領域が異なり、その他の構造は同様である。すなわち、本変形例１に係る固体撮像装置における透明絶縁膜１０８は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、開口部１０３Ｒに露出する第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁部には形成されておらず、さらに、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間に形成されている透明絶縁膜１０８は、開口部１０３Ｒに露出する部分が内側に後退して形成されている（図２（ｃ）参照）。ここで、透明絶縁膜１０８の形成方法として等方性エッチングを用いている。
【００５３】
以上の画素構造を有する本変形例１に係る固体撮像装置によると、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間に形成されている透明絶縁膜１０８は、開口部１０３Ｒに露出する部分が内側に後退して形成されているが、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間上は金属遮光膜１１１で遮光されるため、入射光が、第１の垂直転送電極４７ａと第２の垂直転送電極４７ｂとの間の隙間の端部から、例えば領域２ｃＲにおいて垂直転送チャネル４２に入りやすいということが抑制され、上記従来例２の場合に比べてスミアが改善される。
【００５４】
また、図２（ｂ）に示すように、透明絶縁膜１０８は、等方性エッチングにより、開口部１０３Ｒに露出する第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁部には形成されないため、転送効率を向上させるために透明絶縁膜１０８として窒化膜（例えばシリコン窒化膜）などの誘電率の高い材料を用いた場合であっても、透明絶縁膜１０８のエッジに入射した光が屈折して半導体基板１０１内で広がる（図１（ｄ）及び（ｅ）参照）ことなく、例えば領域２ｂＲに示すように垂直に入射する。このため、図１（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置において誘電率の高い材料からなる透明絶縁膜１０８を用いた場合に比べてスミアが更に改善される。
【００５５】
−第１の実施形態の変形例２−
次に、本実施形態の変形例２に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
【００５６】
図３（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）は、本実施形態の変形例２に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、垂直断面図（（ｃ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））を示しており、該断面図（ｃ）〜（ｅ）は、平面図（ａ）におけるIIIc-IIIc線、IIId-IIId線、IIIe-IIIe線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、図１（ｂ）で示した垂直断面図は、本変形例２に係る固体撮像装置における対応する断面も同様である。また、図３（ｄ）及び（ｅ）に示す水平断面図は、上記図１（ｄ）及び（ｅ）に示した垂直断面図と同じである。さらに、図３（ｂ）に示した垂直断面図は、本変形例２に対する比較例として上記図１（ｃ）の垂直断面図に入射光Ｌをさらに示した図である。
【００５７】
図３（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）に示す本変形例２に係る固体撮像装置は、図１（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の画素構造と比較すると、金属遮光膜１１１の形成されている領域が異なり、その他の構造は同様である。すなわち、本変形例２に係る固体撮像装置における金属遮光膜１１１は、垂直転送チャネル１０２の上に形成されているのみならず、垂直画素分離部上、すなわち、垂直方向に並ぶ隣り合うフォトダイオード１０３間の領域上にも形成されている。
【００５８】
以上の画素構造を有する本変形例２に係る固体撮像装置によると、図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、金属遮光膜１１１は、垂直画素分離部上にも形成されているため、垂直分離部上における第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間は遮光される。このため、上記図１（ｃ）に示す構造のように垂直画素分離部上に金属遮光膜１１１が形成されていないと、図３（ｂ）に示すように、入射光の周辺の斜め光が、垂直分離部上における第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間や、垂直画素分離部上の第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂ上を通過して隣り合うフォトダイード１０３に入り込んでクロストークの原因となるが、本変形例２によるとこのクロストークが抑制される。
【００５９】
また、図３（ｃ）に示すように、金属遮光膜１１１は、垂直転送チャネル１０２の上に形成されているのみならず、垂直画素分離部上にも形成されているため、開口部１０３Ｒにおける垂直画素分離部に隣接する部分のフォトダイオード１０３に対する段差が大きくなる。このため、層内レンズ１１４の曲率もより大きくなる結果、層内レンズ１１４の集光力が強まり、入射光Ｌの蹴られが抑制されるため、上記図１（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の場合よりも感度及び光の入射角特性が向上する。
【００６０】
なお、本変形例２では、上記図１（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の構造に対して金属遮光膜１１１の形状が変更された構造である場合について説明したが、同様に、上記図２（ａ）〜（ｃ）に示した変形例１に対しても適用できる構造であって、クロストーク低減及び感度向上という効果を得ることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）〜（ｅ）の各々は、平面図（ａ）におけるIVb-IVb線、IVc-IVc線、IVd-IVd線、IVe-IVe線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、固体撮像装置の基本的な構成は、上述した図９を用いた説明と同様であって、ここではその説明は省略する。
【００６２】
図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の画素構造では、半導体基板１０１の表面近傍には、垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル１０２と、マトリクス状に配置された複数のフォトダイオード（ＰＤ）１０３とが形成されている。半導体基板１０１上の全面に、複数の垂直転送チャネル１０２及び複数のフォトダイオード１０３を覆うように、ゲート絶縁膜１０４が形成されている。ゲート絶縁膜１０４の上には、複数の垂直転送チャネル１０２を覆う一方で複数のフォトダイオード１０３の各々の一部を露出させるように、ゲート電極１０５、並びにタングステン、アルミニウム、シリサイド、又はサリサイドなどの金属遮光膜１０６からなる第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂが垂直方向に交互に複数形成されている。ここで、第１の垂直転送電極１０７ａは、垂直方向に並ぶフォトダイオード１０３間の領域に存在する垂直画素分離部上を水平方向に延伸するように形成されている。また、第２の垂直転送電極１０７ｂは、水平方向に並ぶフォトダイオード１０３間の領域に島状に独立して形成されている。
【００６３】
さらに、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの隙間には、酸化膜（例えばシリコン酸化膜）又は窒化膜（例えばシリコン窒化膜）からなる透明絶縁膜１０８が形成されている。ここで、透明絶縁膜１０８の形成方法として異方性エッチングを用いることで、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの隙間に形成された透明絶縁膜１０８は、開口部１４３に露出する部分が内側に後退して形成されている。
【００６４】
また、ゲート絶縁膜１０４の上には、複数の第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂを覆うように、層間絶縁膜１０９が形成されており、該層間絶縁膜１０９にはコンタクトホールが形成されており、該コンタクトホールには金属膜が埋め込まれてなるコンタクト１４０が形成されている。層間絶縁膜１０９の上には、垂直転送チャネル１０２上を覆うように、コンタクト１４０を介して第２の垂直転送電極１０７ｂと接続する金属遮光膜１１１が形成されている。層間絶縁膜１０９の上には、金属遮光膜１１１を覆うように、複数のフォトダイオード１０３の各々の上で凹部を有する層間絶縁膜１１２が形成されており、該層間絶縁膜１１２の上には、この層間絶縁膜１１２の屈折率よりも高い屈折率を持つ高屈折率膜１１３が形成されている。なお、層間絶縁膜１１２及び高屈折率膜１１３によって層内レンズ１１４が構成される。また、図示しないが、高屈折率膜１１３の上には、平坦化膜、カラーフィルタ、平坦化膜、及びトップレンズがこの順で形成される（例えば上述した図１０参照）。
【００６５】
以上のように、図４（ａ）〜（ｅ）に示した本実施形態に係る固体撮像装置の画素構造では、金属遮光膜１１１が、コンタクト１４０を介して第２の垂直転送電極１０７ｂと接続されており、金属遮光膜１１１を介して転送パルスが供給される構造となっている。また、第２の垂直転送電極１０７ｂが、島状の独立した形状を有し、フォトダイオード１０３に隣り合うように形成されているため、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間が、水平方向に並ぶフォトダイード１０３間の領域であって、その上流側及び下流側に位置している。
【００６６】
以上の画素構造を有する本実施形態に係る固体撮像装置によると、図４（ａ）に示すように、第２の垂直転送電極１０７ｂが、フォトダイオード１０３の中央部に隣り合うように形成されているため、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの間の隙間が、水平方向に並ぶフォトダイード１０３間の領域における上流端及び下流端付近に形成される。このため、例えば図４（ｅ）に示すように、この隙間には、層内レンズ１１４で集められた光の周辺の光Ｌｅであるためにほとんど入射することがない。その結果、本実施形態では、上記第１の実施形態の場合に比べて、この隙間部分における領域４ｅＲへの光の漏れ込みによるスミアが大幅に改善される。
【００６７】
また、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、第２の垂直転送電極１０７ｂに転送パルスを供給する金属遮光膜１１１は、第１の垂直転送電極１０７ａ上に重なるように形成されるため、垂直方向に並ぶフォトダイード１０３間の領域である垂直画素分離部の配線幅を狭めることができる。その結果、開口部１４３の垂直方向における開口幅を大幅に広げることができるため、感度が更に向上する。
【００６８】
さらに、第２の垂直転送電極１０７ｂに高電圧（１２Ｖ）の読み出しパルスを印加しても、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、垂直画素分離部上では、金属遮光膜１１１の下部には第１の垂直転送電極１０７ａが形成されているため、第１の垂直転送電極１０７ａがシールド電極として働くので、垂直画素分離部の基板部分に対して読み出しパルスの電界が加わらず、フォトダイオード１０３から信号電荷を安定して読み出すことが可能となる。
【００６９】
−第２の実施形態の変形例−
次に、本実施形態の変形例に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
【００７０】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の変形例に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、垂直断面図（（ｂ））、水平断面図（（ｃ））を示しており、該断面図（ｂ）及び（ｃ）は、平面図（ａ）におけるVb-Vb線、Vc-Vc線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図（ａ）では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、図４（ｃ）で示した垂直断面図は、本変形例に係る固体撮像装置の対応する断面構造に相当する。
【００７１】
図５（ａ）〜（ｃ）に示す本変形例に係る固体撮像装置は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の画素構造と比較すると、第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの形成位置が異なり、その他の構造は同様である。すなわち、第１の垂直転送電極１０７ａにおける垂直転送チャネル１０２上の部分と垂直画素分離部上の部分とが垂直方向に互いに異なる方向にその上下位置をずらして配置することにより、第２の垂直転送電極１０７ｂの上下位置も垂直方向にずらして配置することができる。このため、本実施形態では、コンタクト１４０を介して第２の垂直転送電極１０７ｂに接続する金属遮光膜１１１の垂直転送チャネル１０２上の隙間の位置が、水平方向に並ぶフォトダイオード１０３間の領域であって且つフォトダイード１０３の中央部付近になるように構成されている。
【００７２】
以上の画素構造を有する本実施形態に係る固体撮像装置によると、金属遮光膜１１１の垂直転送チャネル１０２上の隙間の位置が、水平方向に並ぶフォトダイオード１０３間の領域であって且つフォトダイード１０３の中央部付近に位置しているため、層内レンズ１１４の集光スポットＳは、画素の中心に形成されるようになるため、入射光のけられが抑制され、感度がより一層向上する。すなわち、上記図４（ａ）〜（ｅ）に示した固体撮像装置の画素構造では、図４（ｃ）に示すように、集光スポットＳの中心Ｓａは、画素の中心Ｃよりも距離ｗ分ずれた構造であるが、本変形例に係る固体撮像装置の画素構造では、図５（ｃ）に示すように、集光スポットＳの中心Ｓａと画素の中心Ｃとが一致するため、上記のように、感度がより一層向上する。
【００７３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００７４】
図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図であって、本実施形態では、上記第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置のうち、図４（ａ）〜（ｅ）に示した画素構造を有する固体撮像装置の製造方法を例にして説明する。また、図６及び図７の（ａ）〜（ｄ）の各図では、紙面に向かって左側に図４（ｂ）に対応する垂直断面を示しており、紙面に向かって右側に図４（ｄ）に対応する水平断面図を示している。なお、上記第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置のうちの他の画素構造を有する固体撮像装置の一連の製造方法については特に説明しないが、以下に説明する製造方法から容易に想定できるものである。
【００７５】
まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０１の表面部分に、垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル１０２、及びマトリクス状に配置された複数のフォトダイオード（ＰＤ）１０３を形成した後、半導体基板１０１上の全面に、複数の垂直転送チャネル１０２及び複数のフォトダイオード１０３を覆うように、ゲート絶縁膜１０４を形成する。続いて、ゲート絶縁膜１０４の上に、ゲート電極膜１０５、並びにタングステン、アルミニウム、シリサイド、又はサリサイドなどの金属遮光膜１０６を形成する。
【００７６】
次に、図６（ｂ）に示すように、金属遮光膜１０６の上に、所望の形状を有するようにレジストパターン１５０を形成した後に、該レジストパターン１５０を用いたエッチングにより、複数の垂直転送チャネル１０２を覆う一方で複数のフォトダイオード１０３の各々の一部を露出させるように、パターン化されたゲート電極膜１０５であるゲート電極１０５及び金属遮光膜１０６からなる第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂを垂直方向に交互に複数形成する。ここでは、１つのレジストパターン１５０を用いて、ゲート電極膜１０５及び金属遮光膜１０６を単一の工程でエッチングする場合について説明したが、ゲート電極膜１０５及び金属遮光膜１０６の各々のエッチング工程をそれぞれ別の工程として行ってもよい。また、以上の（ａ）及び（ｂ）に示した工程の変形例については後述する。
【００７７】
次に、図６（ｃ）に示すように、半導体基板１０１の全面上に、第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂを覆うように、酸化膜（例えばシリコン酸化膜）又は窒化膜（シリコン窒化膜）からなる透明絶縁膜材料１０８を形成する。
【００７８】
次に、図６（ｄ）に示すように、透明絶縁膜材料１０８を等方性エッチングすることにより、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの隙間に、透明絶縁膜材料１０８が残存してなる透明絶縁膜１０８を形成する。なお、ここでは、等方性エッチングを用いる場合について説明したが、透明絶縁膜材料１０８を異方性エッチングすることにより、第１の実施形態の変形例１及び変形例３のように、第１の垂直転送電極１０７ａと第２の垂直転送電極１０７ｂとの隙間のみならず、複数のフォトダイオード１０３を露出させる開口部１０３Ｒ（例えば図１参照）に露出する第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂの側壁部に、透明絶縁膜材料１０８を残存させてなる透明絶縁膜１０８を形成してもよい。
【００７９】
次に、図７（ａ）に示すように、半導体基板１０１の全面上に、第１及び第２の垂直転送電極１０７ａ及び１０７ｂ、並びに透明絶縁膜１０８を覆うように、層間絶縁膜１０９を形成する。続いて、層間絶縁膜１０９上に、所望のパターンを有するレジストパターン１５１を形成した後、該レジストパターン１５１を用いたエッチングにより、第２の垂直転送電極１０７ｂを露出するコンタクトホール１５２を形成する。なお、ここでは、コンタクトホール１５２を形成する工程について説明したが、上記第１の実施形態の各固体撮像装置を製造する場合にはその工程は不要である。
【００８０】
次に、図７（ｂ）に示すように、コンタクトホール１５２の内部を含む層間絶縁膜１０９上に、金属膜を形成した後、該金属膜の上に所望のパターンを有するレジストパターン１５３を形成する。続いて、レジストパターン１５３を用いて、金属膜をエッチングすることにより、金属膜がコンタクトホールに埋め込まれてなるコンタクト１４０を介して第２の垂直転送電極１０７ｂと接続する金属遮光膜１１１を形成する。
【００８１】
次に、図７（ｃ）に示すように、金属遮光膜１１１を覆うように、例えばＢＰＳＧ膜などからなる層間絶縁膜１１２を形成した後、熱フローや等方性エッチングにより、層間絶縁膜１１２における各フォトダイオード１０３の上の部分を凹ませる。続いて、層間絶縁膜１１２の上に、層間絶縁膜１１２よりも屈折率の高い高屈折率膜１１３を形成し、該高屈折率膜１１３の上にフォトレジスト１５４を形成する。
【００８２】
次に、図７（ｄ）に示すように、フォトレジスト１５４及び高屈折率膜１１３をエッチバックすることにより、高屈折率膜１１３及び層間絶縁膜１１２からなる層内レンズ１１４を形成する。
【００８３】
なお、以降の工程としては、図示していないが、公知の方法により、平坦化膜、カラーフィルタ、平坦化膜、及びトップレンズをこの順に形成する（例えば上述した図１０参照）。
【００８４】
また、以上の第５の実施形態において、上記図６（ａ）及び（ｂ）に示した工程の代わりとして、以下で説明する図８（ａ）〜（ｃ）に示す工程を採用することもできる。
【００８５】
すなわち、図８（ａ）に示すように、半導体基板１０１の表面部分に、図６（ａ）と同様に複数の垂直転送チャネル１０２及び複数のフォトダイオード１０３を形成した後、半導体基板１０１上の全面にゲート絶縁膜１０４を形成する。続いて、ゲート絶縁膜の上にゲート電極膜１０５を形成した後、図示しないレジストパターンを用いたエッチングにより、該ゲート電極膜１０５を所望の形状にパターニングする。続いて、半導体基板１０１の全面上に、ゲート電極膜１０５がパターニングされてなるゲート電極１０５を覆うように、絶縁膜１６０を形成する。
【００８６】
次に、図８（ｂ）に示すように、図示しないレジストパターンを用いたエッチングにより、ゲート電極１０５を露出する開口部を絶縁膜１６０に形成した後、該開口部を含む絶縁膜１６０の上に、タングステン、アルミニウム、シリサイド、又はサリサイドなどの金属遮光膜材料１０６を形成する。
【００８７】
次に、図８（ｃ）に示すように、例えば図６（ｂ）のレジストパターン１５０を用いたエッチングにより、金属遮光膜材料１０６がパターニングされてなる金属遮光膜１０６を形成する。なお、その後の工程は、上記図６（ｃ）及び（ｄ）並びに図７（ａ）〜（ｄ）と同様である。
【００８８】
以上のように、図８（ａ）〜（ｃ）に示した工程を採用すると、上記図６（ａ）及び（ｂ）に示した工程におけるゲート電極膜１０５及び金属遮光性膜材料１０６のエッチングによって生じ得る金属が半導体基板を汚染し、暗電流や画素欠陥などの画質不良を引き起こすことを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、固体撮像装置、特にはＣＣＤ型の固体撮像装置、及びその製造方法にとって有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の変形例１に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｂ）及び（ｃ））である。
【図３】（ａ）、（ｃ）〜（ｅ）は、本実施形態の変形例２に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、垂直断面図（（ｃ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））であり、（ｂ）は、本変形例２に対する比較例としての垂直断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の変形例に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、垂直断面図（（ｂ））、水平断面図（（ｃ））である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一部の工程の変形例を示す断面図である。
【図９】従来の固体撮像装置の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図１０】従来の固体撮像装置の画素の垂直方向における断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、従来例１に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｄ）及び（ｅ））、垂直断面図（（ｂ）及び（ｃ））である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、従来例２に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図（（ａ））、水平断面図（（ｂ）及び（ｃ））である。
【符号の説明】
【００９１】
１０１  半導体基板
１０２  垂直転送チャネル
１０３  フォトダイオード
１０３Ｒ  開口部
１０４  ゲート絶縁膜
１０５  ゲート電極（ゲート電極膜）
１０６  金属遮光膜
１０７ａ  第１の垂直転送電極
１０７ｂ  第２の垂直転送電極
１０８  透明絶縁膜
１０９  層間絶縁膜
１１１  金属遮光膜（金属遮光膜材料）
１１２  層間絶縁膜
１１３  高屈折率膜
１１４  層内レンズ
１１５  
Ｌ  入射光
Ｌｅ  入射光の周辺の光
１ｅＲ、２ｂＲ、２ｃＲ、４ｅＲ、
Ｓ  スポット
Ｓａ  スポットの中心
Ｃ  フォトダイオードの中心
ｗ  距離
１４０  コンタクト
１４３  開口部
１５０、１５１、１５３  レジストパターン
１５２  コンタクトホール
１６０  絶縁膜
【図１】
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【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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