(57)【要約】【課題】  素子の微細化に際しても、高感度で、低スミアの固体撮像素子を提供する。【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、前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部上を覆う遮光膜６と、前記遮光膜６の上層で、少なくとも前記光電変換部を覆うように形成された反射防止膜７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部上を覆う遮光膜と、
前記遮光膜の上層で、少なくとも前記光電変換部を覆うように形成された反射防止膜とを備えた固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜は、前記光電変換部から前記電荷転送部上を覆うように形成された固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜は前記光電変換部と電荷転送部上の全面にわたって形成された固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜は窒化シリコン膜である固体撮像素子。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像素子であって、
前記反射防止膜は前記電荷転送部上に開口を有する固体撮像素子。
【請求項６】
半導体基板上に、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してなる固体撮像素子の製造方法において、
前記光電変換部上を覆う反射防止膜の形成工程が、前記光電変換部上に開口を有し受光部を規定する遮光膜の形成工程の後で実行される固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記反射防止膜は窒化シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記遮光膜はタングステンである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関し、特に受光領域の増大に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでおり、画素領域の微細化も高まる一方である。このような状況の中で、フォトダイオードで構成される光電変換部上には反射防止用の高屈折率膜を形成する一方で、低スミア化のために、受光領域の周りはタングステン遮光膜で被覆した構造が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
従来の固体撮像素子は、図５に断面構造の要部の一例を示すように、シリコン基板１表面にゲート絶縁膜２を介して電荷転送電極３が形成されており、この上層に絶縁膜５を介して窒化シリコン膜などの反射防止膜７が形成され、この上層に受光領域に開口を有する遮光膜６が形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１６４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の固体撮像素子においては、反射防止膜７の上層に遮光膜６が形成されているが、この構造では、遮光膜６と反射防止膜７との間で多重反射が生じ、フォトダイオードから電荷転送路に飛び込んだ斜め入射光がスミアを悪化させるという問題があった。
【０００６】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、素子の微細化に際しても、高感度で、低スミアの固体撮像素子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】
【０００７】
そこで、本発明の固体撮像素子は、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、前記光電変換部に開口を有し、前記電荷転送部上を覆う遮光膜と、前記遮光膜の上層で、少なくとも前記光電変換部を覆うように形成された反射防止膜とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、遮光膜と反射防止膜との積層順序を入れ変えるのみで、容易に低スミア化をはかることができる。また、遮光膜の方が反射防止膜よりも下層にあるため、電荷転送電極と遮光膜との距離が短くなるため、受光領域を規定する開口面積を最大限に大きく取ることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記反射防止膜が、前記光電変換部から前記電荷転送部上を覆うように形成されたものを含む。
【００１０】
この構成により、高いパターン精度が不要となるため、反射防止膜のパターニングが容易となる。
【００１１】
また、本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記反射防止膜が、前記光電変換部と電荷転送部上の全面にわたって形成されたものを含む。
【００１２】
この構成により、遮光膜としてタングステンを用いた場合に必要となる酸化防止膜として、この反射防止膜を用いることができるため、構造が単純となり、より薄型化を図ることができる。ここでは全面とは、主要部の全面であって、一部に水素の通り道となる開口が形成されるような場合も含むものとする。
【００１３】
また、本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記反射防止膜が、窒化シリコン膜であるものを含む。
【００１４】
この構成により、反射防止膜をより薄型化することができる。
【００１５】
また、本発明の固体撮像素子は、上記方法において、前記反射防止膜が前記電荷転送部上に開口を有するものを含む。
【００１６】
この構成により、水素終端処理（水素アニール）効果が抑制されるのを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の方法は、半導体基板上に、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してなる固体撮像素子の製造方法において、前記光電変換部上を覆う反射防止膜の形成工程が、前記光電変換部上に開口を有し受光部を規定する遮光膜の形成工程の後で実行される。
【００１８】
この構成により、遮光膜と反射防止膜との形成順序を変えるのみでプロセスの変更を行うことなく容易に形成可能である。
【００１９】
また、本発明の方法は、上記方法において、前記反射防止膜が窒化シリコン膜であるものを含む。
【００２０】
この構成により、遮光膜上で遮光膜の酸化防止膜としても作用し、薄型で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の方法は、上記方法において、前記遮光膜がタングステンであるものを含む。
【００２２】
この構成により、信頼性の高い遮光構造を得ることができる。また、反射防止膜としての窒化シリコンとの組み合わせにより、安定で信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明してきたように、本発明の固体撮像素子によれば、遮光膜と反射防止膜との積層順序を入れ変えるのみで、容易に低スミア化をはかることができる。また、遮光膜の方が反射防止膜よりも下層にあるため、電荷転送電極と遮光膜との距離が短くなるため、受光領域を規定する開口面積を最大限に大きく取ることが可能となる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、新規設備や材料の導入を行うことなく、工程順序を変えるのみで工数を増大することなく、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は固体撮像素子の要部を示す断面図、図２は固体撮像素子の断面図、図３は平面図である。図２は図３のＡ−Ａ断面を示す図である。図１は図２の遮光膜と反射防止膜を説明するための拡大図である。この固体撮像素子は、図１に示すように、遮光膜６と反射防止膜７との順序を入れ替え、遮光膜６を反射防止膜よりも下層に形成したことを特徴とするものである。すなわち、シリコン基板１に形成された前記電荷転送部の電荷転送電極３が、多結晶シリコン層で構成された単層電極構造をなし、この電荷転送電極３下に形成されるゲート酸化膜２は、前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜２ａと、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜２ｂと、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜２ｃとを含む積層構造（ＯＮＯ）膜で構成され、これら電荷転送電極３の間は酸化シリコンからなる電極間絶縁膜４で構成されている。
【００２５】
この固体撮像素子は、図２に示すように、シリコン基板１の表面にはｐウェル層１Ｐが形成され、ｐウェル層１Ｐ内に、ｐｎ接合を形成するｎ領域３０ｂが形成されると共に表面にｐ領域３０ａが形成され、フォトダイオード３０を構成しており、このフォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。
【００２６】
そしてこのフォトダイオード３０の右方には、少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層１Ｐに電荷読み出し領域３４が形成され、電荷転送部４０を構成している。
【００２７】
このように、電荷転送部４０は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル３３と、電荷転送チャネル３３の上層に形成された電荷転送電極３と、フォトダイオード３０で発生した電荷を電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域３４とを含む。
【００２８】
シリコン基板１表面にはゲート酸化膜２が形成され、電荷読み出し領域３４と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜２を介して、電荷転送電極３が形成される。電荷転送電極３の間は電極間絶縁膜４が形成されている。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離がなされている。
【００２９】
電荷転送電極３の上層には酸化シリコン膜とプラズマ窒化シリコン膜との２層膜などで構成された絶縁膜５が形成され、この上層に受光領域に開口を有するタングステン膜からなる遮光膜６が形成される。そしてこの上層に電荷転送電極上に開口を有する窒化シリコン膜からなる反射防止層７が形成されている。
【００３０】
また、この上層には、中間層７０が形成される。中間層７０のうち、７２はＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）からなる平坦化膜（絶縁膜）、７３はＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）、７４は透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜である。遮光膜６は、フォトダイオード３０の開口部分を除いて設けられる。中間層７０上方には、カラーフィルタとマイクロレンズ６０が設けられる。カラーフィルタ５０とマイクロレンズ６０との間には、絶縁性の透明樹脂等からなるフィルタ上平坦化膜６１が形成される。５０Ｇは緑色フィルタ層、５０Ｂは青色フィルタ層、５０Ｆはフィルタ分離領域である。
【００３１】
本実施の形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０で発生した信号電荷がｎ領域３０ｂに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル３３によって列方向に転送され、転送された信号電荷が図示しない水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）によって行方向に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号が図示しないアンプから出力されるように構成されている。すなわちシリコン基板１上に、光電変換部、電荷転送部、ＨＣＣＤ、及びアンプを含む領域である固体撮像素子部と、固体撮像素子の周辺回路（ＰＡＤ部等）が形成される領域である周辺回路部とが形成されて固体撮像素子を構成している。
【００３２】
この固体撮像素子の製造に際しては、遮光膜６としてのタングステン膜を、反射防止膜７としての窒化シリコン膜の形成に先立ち実行するだけで、順序が変わるのみである。
このように、本発明によれば、順序を入れ替えるだけで工数の増大および特別な設備の導入なしに極めて容易に高感度で低スミアの固体撮像素子が製造可能となる。
【００３３】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、反射防止膜７は電荷転送電極上で開口を持つように形成したが、本実施の形態では図４に示すように、電荷転送電極上全体を覆うように形成されている。
【００３４】
この構成により、反射防止膜７は遮光膜上を覆っているため、酸化防止層として作用し、特別に酸化防止層を形成することなく、遮光膜の劣化を防止することができるため、平坦化膜として、ＢＰＳＧ膜などを用いた場合にも遮光膜の劣化が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明してきたように、本発明の固体撮像素子によれば、極めて容易に低スミア化及び高感度化をはかることができることから、微細な電荷転送電極を持つ固体撮像素子に有効であり高画素化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態２の固体撮像素子を示す図
【図５】従来例の固体撮像素子を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１        シリコン基板
２        ゲート絶縁膜
２ａ      酸化シリコン膜（ボトム酸化膜）
２ｂ      窒化シリコン膜
２ｃ      酸化シリコン膜（トップ酸化膜） 
３        ゲート電極
４        電極間絶縁膜
５        絶縁膜
６        遮光膜
７        反射防止膜
３０      フォトダイオード
４０      電荷転送部
５０      カラーフィルタ
６０      マイクロレンズ
７０      中間層
７２      ＢＰＳＧ膜
７３      Ｐ−ＳｉＮ膜（パッシベーション膜）
７４      フィルタ下平坦化膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007005486.tif 000005
【図４】
2007005486.tif 000006
【図５】
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