(57)【要約】【課題】画素アレイ領域内での遮光膜下絶縁膜への、製造工程中に受けるダメージを低減し、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造することを目的とする。【解決手段】シリコン基板１０１と遮光膜１０９間に存在する絶縁膜の膜厚を、画素アレイ領域内での膜厚に対して薄く形成した薄膜領域を、画素アレイ領域外に設け、あるいは、遮光膜１０９上へのコンタクト深さを、素子内で最も深く形成することにより、チャージアップ等によるダメージが画素アレイ外領域の絶縁膜に集中することになるため、製造工程で遮光膜１０９を通して受ける遮光膜１０９下絶縁膜へのチャージアップ等の製造工程でのダメージに関して、画素アレイ領域内の遮光膜１０９下絶縁膜が受けるダメージを低減すると共に、遮光膜１０９下絶縁膜の破壊を防止することができる。このため、白キズ等の特性が安定した固体撮像装置を、安定した歩留で製造できる。【選択図】図１
2009054740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記画素アレイ外領域上に形成される第１の絶縁膜と、
前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、
前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上に形成される第２の絶縁膜と、
前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜とを有し、遮光膜下に形成されている、前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜との合計膜厚より前記画素アレイ外領域の前記第１の絶縁膜の膜厚の方が薄いことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素アレイ外領域における前記半導体基板の最上層に第１導電型の第３の拡散層領域を形成す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】
前記画素アレイ領域内の前記第２の絶縁膜が、シリコン窒化膜を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜が、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／シリコン酸化膜の積層構造をもつＯＮＯ膜であることを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の拡散層領域上に形成された前記シリコン窒化膜を、光の集光性を向上させるための反射防止膜として用いることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、
前記半導体基板上の前記画素アレイ外領域に形成される第１導電型の第３の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記第３の拡散層領域上に形成される第１の絶縁膜と、
前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、
前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上ならびに前記画素アレイ外領域上を含む全面に形成される第２の絶縁膜と、
前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜と、
前記第２の絶縁膜上および前記遮光膜上に形成される層間絶縁膜と、
前記画素アレイ外領域の前記層間絶縁膜上に任意に形成される導電体膜と、
前記導電体膜と電気的に接続されて前記層間絶縁膜に形成されるコンタクトと
を有し、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜下の基板表面を他の領域の基板表面に比べて低くすることにより、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜上に形成されるコンタクトが他の領域に形成されるコンタクトより深くなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、
前記半導体基板上の前記画素アレイ外領域に形成される第１導電型の第３の拡散層領域と、
前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記第３の拡散層領域上に形成される第１の絶縁膜と、
前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、
前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上に形成される第２の絶縁膜と、
前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜と、
前記第２の絶縁膜上および前記遮光膜上に形成される層間絶縁膜と、
前記画素アレイ外領域の前記層間絶縁膜上に任意に形成される導電体膜と、
前記導電体膜と電気的に接続されて前記層間絶縁膜に形成されるコンタクトと
を有し、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜下の基板表面を他の領域の基板表面に比べて低くすることにより、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜上に形成されるコンタクトが他の領域に形成されるコンタクトより深くなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板の所定領域に電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域を形成する第１の工程と、
前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域を形成する第２の工程と、
前記半導体基板表面に第１の絶縁膜を形成する第３の工程と、
前記第１の絶縁膜表面に第１の導電膜を形成した後前記第１の導電膜をエッチングして所望の電極を形成する第４の工程と、
前記半導体基板表面及び前記電極を覆うように、第１の絶縁膜に比べてエッチング選択比の異なる第２の絶縁膜を形成する第５の工程と、
前記画素アレイ外領域の所望の領域における前記第２の絶縁膜表面を所定の深さまでエッチングして前記画素アレイ領域内の前記第２の絶縁膜の膜厚に比べて膜厚が薄い薄膜領域を形成する第６の工程と、
前記第２の絶縁膜表面に第２の導電膜を形成した後前記第２の導電膜をエッチングして所望のパターンの遮光膜を形成する第７の工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される光電変換部と、
前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、
前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、
前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、
前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールと、
前記遮光膜と前記半導体基板とを接続するコンタクトと
を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
前記コンタクトが、前記遮光膜と前記転送ゲート電極とを接続する第１のコンタクトと、前記転送ゲート電極と前記半導体基板とを接続する第２のコンタクトとで構成されることを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとの間の前記転送ゲート電極を切断する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】
受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される光電変換部と、
前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、
前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、
前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、
前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールと
を有し、前記コンタクトホールが前記受光画素部のみに形成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１３】
ＯＢ画素部を遮光する前記導電遮光膜と受光画素部を遮光する前記導電遮光膜が同一導電遮光膜で形成されることを特徴とする請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
ＯＢ画素部を遮光する前記導電遮光膜と受光画素部を遮光する前記導電遮光膜が独立分離して形成されることを特徴とする請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される光電変換部と、
前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、
前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、
前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、
前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールと
を有し、前記受光画素部および前記ＯＢ画素部に前記導電遮光膜を開口する受光領域を形成することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１６】
受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される光電変換部と、
前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、
前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、
前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、
前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールと
を有し、前記受光画素部の前記ゲート絶縁膜が前記ＯＢ画素部の前記ゲート絶縁膜より薄いことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性の遮光膜を有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等に用いられる固体撮像装置は、光検出素子がマトリクス状に配列され、光検出素子列の間に、この光検出素子列で発生した信号電荷を読み出す垂直転送部（垂直ＣＣＤ）を有している。固体撮像装置は更に、この垂直転送部からの信号電荷を転送する水平転送部（水平ＣＣＤ）と、水平転送部からの信号電荷を電荷−電圧変換して出力する出力部とを有する。このような固体撮像装置では、垂直転送部、水平転送部及び出力部は、アルミニウムやタングステン等の金属材料から成る遮光膜によって被覆されており、この遮光膜には各光検出素子上に開口部が形成されている。
【０００３】
一般に、固体撮像装置を製造する上で、次のような問題が生じる。つまり、半導体プロセスでは、蒸着法やＣＶＤ（化学気相成長）法によって成長した導電体膜が、フォトレジストによるパターニング処理の後、プラズマを用いたドライエッチングで、分離した電極として形成される。この際に、ドライエッチング時に生じる静電気によって、電極下の絶縁膜が帯電し、この帯電により、各ゲート電極に印加される電圧値が装置ごとにばらつく不具合が発生する。
【０００４】
このような問題に対して、帯電し易い部位の電極と、帯電した静電気を流すことができる部位との間に、該電極に所定の電圧が印加されたときに溶断するヒューズを配設する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、図２１を参照しながら、ヒューズを用いて電極下絶縁膜への帯電量を低減する従来技術の固体撮像装置について説明する。
図２１は従来のヒューズを備える固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【０００６】
図２１より、半導体基板１８上に、光信号が変換された電荷を蓄積する拡散層と、この拡散層を素子分離する反対導電型のｐ型拡散層２５と、絶縁層１２上に設けられた各種の電極２６、２８とを有し、ｐ型拡散層２５又はグランドと、電極２６、２８との間に、電極２６、２８に所定の電圧が印加されたときに溶断するヒューズ１３が配設されている。
【０００７】
このため、電極２６、２８下の絶縁膜１２に帯電した静電気は、ヒューズ１３を通して、ｐ型拡散層２５又はグランドに流されるため、電極２６、２８下の絶縁膜１２への帯電量を低減することができ、ゲート電極に印加される電圧値が素子ごとにばらつく不具合が生じ難くなる。固体撮像装置として使用する時には、電極２６、２８に所定の電圧を印加することで、ヒューズを切断できるため、以後、固体撮像装置として使用可能となる。
【０００８】
次に、従来技術における一般的な固体撮像装置及びその製造方法について図２２〜図２５を参照しながら説明する。
図２２は従来の固体撮像装置の構造を示す図であり、図２２（ａ）は一般的な固体撮像装置の平面からの概略図、図２２（ｂ）はその構造を示す断面図である。図２３は従来の固体撮像装置におけるｐ型拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図、図２４は従来の固体撮像装置におけるポリシリコン電極形成工程を説明するための工程断面図、図２５（ａ）〜（ｃ）は従来の固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【０００９】
図２２に示すように、一般的な固体撮像装置は、光検出素子と垂直転送部がマトリクスに配列された画素アレイ領域とそれ以外の領域（以後、画素アレイ外領域と呼ぶ）を備えている。
【００１０】
また、画素アレイ領域は、ｎ型のシリコン基板５１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域５２が形成され、その表面所定の領域に、光信号が変換された電荷を蓄積するｎ型の拡散層領域５３、ｎ型の拡散層領域５３を素子分離するｐ型の拡散層領域５４が形成されている。シリコン基板５１表面上には、絶縁膜５７を介して、所望のパターンに形成された電極５６が形成され、この電極５６及び絶縁膜５７を覆うように絶縁膜５８ａ，絶縁膜５８ｂ，および絶縁膜５８ｃよりなる絶縁膜５８が形成され、更に、導電性の遮光膜５９が少なくともｎ型拡散層領域５３上の絶縁膜５８の一部を開口し、かつそれ以外の画素アレイ領域全てを覆い、更に画素アレイ外領域に遮光膜オーバーラップ領域を設けたパターンに形成されている。
【００１１】
一方、遮光膜オーバーラップ領域を含む画素アレイ外領域は、ｎ型のシリコン基板５１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域５２が形成され、その表面所定の領域にｎ型の拡散層領域が形成されている。シリコン基板５１表面上には、絶縁膜５７及び絶縁膜５８の一部である絶縁膜５８ｃを介して、導電性の遮光膜５９が所望のパターンに形成されている。このように、遮光膜下の絶縁膜が画素アレイ領域と画素アレイ外領域で同一のため、遮光膜を介して絶縁膜及び基板が受けるチャージアップ等のダメージは、画素アレイ領域と画素アレイ外領域で同等である。
【００１２】
次に、図２３（ａ）〜（ｃ）、図２４（ａ）〜（ｃ）及び図２５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、一般的な固体撮像装置の製造方法について説明する。
まず、図２３（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板５１に、ボロンをイオン注入することで、ウエルとしてのｐ型の拡散層領域５２を形成し、所望の領域にフォトレジスト膜８０をマスクとして、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域５３を形成し、フォトレジスト膜８０を除去する。
【００１３】
次に、図２３（ｂ）に示すように、ｎ型の拡散層領域５３を合わせ基準にするためのマーク形成をおこなうために、フォトレジスト膜８１をマスクとして、合わせマーク部（図示せず）のみシリコン基板５１をエッチングし、フォトレジスト膜８１を除去する。
【００１４】
次に、図２３（ｃ）に示すように、所望の領域にフォトレジスト膜８２をマスクとして、ボロンをイオン注入することで、ｐ型の拡散層領域５４を形成し、フォトレジスト膜８２を除去する。
【００１５】
次に、図２４（ａ）に示すように、絶縁膜５７及び導電膜であるポリシリコン電極５６を順次形成する。
次に、図２４（ｂ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜８３をマスクとして、ポリシリコン電極５６のみを選択的にエッチングし、フォトレジスト膜８３を除去する。
【００１６】
次に、図２４（ｃ）に示すように、ポリシリコン電極５６を酸化することでシリコン酸化膜である絶縁膜５８ａを形成し、所望の領域にフォトレジスト膜８４をマスクとして、砒素をイオン注入することで、画素アレイ外領域におけるアンプ部のトランジスタや保護回路部のトランジスタ（図示せず）のソース／ドレインとなるｎ型の拡散層を形成し、フォトレジスト膜８４を除去する。
【００１７】
次に、図２５（ａ）に示すように、反射防止膜としてのシリコンナイトライド膜５８ｂをＣＶＤにより成膜し、その後、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜８５をマスクとして、シリコンナイトライド膜５８ｂのみを選択的にエッチングし、フォトレジスト膜８５を除去する。
【００１８】
次に、図２５（ｂ）に示すように、絶縁膜５８ｃをＣＶＤにより成膜し、更に導電膜である遮光膜５９をＣＶＤにより成膜する。
次に、図２５（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜８６をマスクとして、遮光膜５９のみを選択的にエッチングし、前記フォトレジスト膜８６を除去することで、図２２に示す構造を有する一般的な固体撮像装置が形成される。
【００１９】
さらに、遮光膜上にドライエッチングによりコンタクトが形成された固体撮像装置の構成について、図２６を用いて説明する。
図２６は従来の遮光膜上にコンタクトが形成された固体撮像装置の構造を示す断面図であり、図２６における右側部は、受光画素部に限定した画素アレイ領域を示し、左側部は、画素アレイ外領域を示す。また、（ａ）は受光画素部を、（ｂ）はＯＢ画素部を示す。
【００２０】
図２６において、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【００２１】
ここで、（ａ）受光画素部と（ｂ）ＯＢ画素部共に、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【００２２】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面にゲート絶縁膜５０９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上のゲート絶縁膜５０９上に第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、ｎ型シリコン基板５０１にコンタクト５２０を形成し、導電遮光膜５１３が直接ｎ型シリコン基板５０１と接地するように堆積する。その後、導電遮光膜５１３が選択的に形成され、更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、導電遮光膜５１３にコンタクト５１５を介して金属配線５１６が形成される。
【００２３】
なお、ＳｉＯ２膜からなるゲート絶縁膜５０９は、図１９に示すようにＳｉＯ２膜５０９、Ｓｉ３Ｎ４膜５１７及びＳｉＯ２膜５１８は３層構造の３層ゲート絶縁膜５１９で構成されるものであって構わない。
【００２４】
また、導電遮光膜５１３において、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５１３は、受光開口が存在せず、受光画素部を遮光する導電遮光膜５１３は、受光開口が存在して形成される。
【特許文献１】特開２０００−１３８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、図２１に示す従来技術では、電極下絶縁膜への帯電防止のみに限定されており、更に、それを実現するためにヒューズを配設するための領域が必要であるので、これによる装置面積の増大を招くという第１の課題がある。
【００２６】
また、図２２〜図２５に示す一般的な固体撮像装置では、固体撮像装置の大部分を占める画素アレイ領域全てを覆うように、導電性の遮光膜が使用される。このため、画素アレイ領域内での遮光膜下絶縁膜への、製造工程中ダメージが、固体撮像装置の白キズ等の特性劣化、信頼性の低下等を招くという第２の課題がある。
【００２７】
特に、図２６に示すように、遮光膜上にコンタクトホールをドライエッチングにより形成する時には、導電遮光膜５１３が選択的に形成された導電遮光膜に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成されている固体撮像装置において、導電遮光膜５１３にコンタクトホールをドライエッチングで形成すると、画素アレイ外領域における、（ａ）受光画素部と（ｂ）ＯＢ画素部共に、ドライエッチング装置内において、
ＣＨＦ３→ＣＨＦ２＋Ｆ＋  ｅ−（電荷）
のプラズマ反応により、電荷が発生する。
【００２８】
そして、プラズマ中の電荷は、導電遮光膜５１３に帯電する。導電遮光膜５１３に帯電した電荷が増加すると、導電遮光膜５１３下の絶縁膜を介して、ｎ型シリコン基板５０１との間で絶縁破壊が発生する問題を有する。また、上述したように遮光膜の面積が大きく形成されるため、その下の絶縁膜には非常に大きな電界が加わり、絶縁膜が破壊に至るような場合も生じ、この破壊によるパターン飛びは、固体撮像装置を製造する上で、歩留を大きく低下させる第３の課題となる。この現象は、今後微細化が進みコンタクト径が小さくなると、更に顕著に現れてくるため、固体撮像装置の特性安定化、歩留安定化においてより重要な課題となる。
【００２９】
上記課題に鑑み、本発明は、画素アレイ領域内での遮光膜下絶縁膜への、製造工程中に受けるダメージを低減し、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の固体撮像装置は、画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記画素アレイ外領域上に形成される第１の絶縁膜と、前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上に形成される第２の絶縁膜と、前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜とを有し、遮光膜下に形成されている、前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜との合計膜厚より前記画素アレイ外領域の前記第１の絶縁膜の膜厚の方が薄いことを特徴とする。
【００３１】
請求項２記載の固体撮像装置は、請求項１記載の固体撮像装置において、前記画素アレイ外領域における前記半導体基板の最上層に第１導電型の第３の拡散層領域を形成することを特徴とする。
【００３２】
請求項３記載の固体撮像装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記画素アレイ領域内の前記第２の絶縁膜が、シリコン窒化膜を含むことを特徴とする。
【００３３】
請求項４記載の固体撮像装置は、請求項３記載の固体撮像装置において、前記第２の絶縁膜が、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／シリコン酸化膜の積層構造をもつＯＮＯ膜であることを特徴とする。
【００３４】
請求項５記載の固体撮像装置は、請求項３または請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記第１の拡散層領域上に形成された前記シリコン窒化膜を、光の集光性を向上させるための反射防止膜として用いることを特徴とする。
【００３５】
請求項６記載の固体撮像装置は、画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、前記半導体基板上の前記画素アレイ外領域に形成される第１導電型の第３の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記第３の拡散層領域上に形成される第１の絶縁膜と、前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上ならびに前記画素アレイ外領域上を含む全面に形成される第２の絶縁膜と、前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜と、前記第２の絶縁膜上および前記遮光膜上に形成される層間絶縁膜と、前記画素アレイ外領域の前記層間絶縁膜上に任意に形成される導電体膜と、前記導電体膜と電気的に接続されて前記層間絶縁膜に形成されるコンタクトとを有し、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜下の基板表面を他の領域の基板表面に比べて低くすることにより、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜上に形成されるコンタクトが他の領域に形成されるコンタクトより深くなることを特徴とする。
【００３６】
請求項７記載の固体撮像装置は、画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、前記半導体基板の前記画素アレイ領域に形成されて光信号が変換された電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域と、前記半導体基板上の前記画素アレイ外領域に形成される第１導電型の第３の拡散層領域と、前記第１の拡散層領域および前記第２の拡散層領域ならびに前記第３の拡散層領域上に形成される第１の絶縁膜と、前記第２の拡散層領域上に前記第１の絶縁膜を介して形成される電極と、前記第１の拡散層領域上の前記第１の絶縁膜上および前記電極上に形成される第２の絶縁膜と、前記第１の拡散層領域上の一部を開口して前記画素アレイ領域を覆い、かつ前記画素アレイ外領域にオーバーラップして形成される遮光膜と、前記第２の絶縁膜上および前記遮光膜上に形成される層間絶縁膜と、前記画素アレイ外領域の前記層間絶縁膜上に任意に形成される導電体膜と、前記導電体膜と電気的に接続されて前記層間絶縁膜に形成されるコンタクトとを有し、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜下の基板表面を他の領域の基板表面に比べて低くすることにより、前記画素アレイ外領域の前記遮光膜上に形成されるコンタクトが他の領域に形成されるコンタクトより深くなることを特徴とする。
【００３７】
請求項８記載の固体撮像装置の製造方法は、画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板の所定領域に電荷を蓄積する第１導電型の第１の拡散層領域を形成する第１の工程と、前記第１の拡散層領域を素子分離する第２導電型の第２の拡散層領域を形成する第２の工程と、前記半導体基板表面に第１の絶縁膜を形成する第３の工程と、前記第１の絶縁膜表面に第１の導電膜を形成した後前記第１の導電膜をエッチングして所望の電極を形成する第４の工程と、前記半導体基板表面及び前記電極を覆うように、第１の絶縁膜に比べてエッチング選択比の異なる第２の絶縁膜を形成する第５の工程と、前記画素アレイ外領域の所望の領域における前記第２の絶縁膜表面を所定の深さまでエッチングして前記画素アレイ領域内の前記第２の絶縁膜の膜厚に比べて膜厚が薄い薄膜領域を形成する第６の工程と、前記第２の絶縁膜表面に第２の導電膜を形成した後前記第２の導電膜をエッチングして所望のパターンの遮光膜を形成する第７の工程とを有することを特徴とする。
【００３８】
請求項９記載の固体撮像装置は、受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、半導体基板と、前記半導体基板上に形成される光電変換部と、前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールと、前記遮光膜と前記半導体基板とを接続するコンタクトとを有することを特徴とする。
【００３９】
請求項１０記載の固体撮像装置は、請求項９記載の固体撮像装置において、前記コンタクトが、前記遮光膜と前記転送ゲート電極とを接続する第１のコンタクトと、前記転送ゲート電極と前記半導体基板とを接続する第２のコンタクトとで構成されることを特徴とする。
【００４０】
請求項１１記載の固体撮像装置は、請求項１０記載の固体撮像装置において、前記第１のコンタクトと前記第２のコンタクトとの間の前記転送ゲート電極を切断することを特徴とする。
【００４１】
請求項１２記載の固体撮像装置は、受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、半導体基板と、前記半導体基板上に形成される光電変換部と、前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールとを有し、前記コンタクトホールが前記受光画素部のみに形成されることを特徴とする。
【００４２】
請求項１３記載の固体撮像装置は、請求項１２記載の固体撮像装置において、ＯＢ画素部を遮光する前記導電遮光膜と受光画素部を遮光する前記導電遮光膜が同一導電遮光膜で形成されることを特徴とする。
【００４３】
請求項１４記載の固体撮像装置は、請求項１２記載の固体撮像装置において、ＯＢ画素部を遮光する前記導電遮光膜と受光画素部を遮光する前記導電遮光膜が独立分離して形成されることを特徴とする。
【００４４】
請求項１５記載の固体撮像装置は、受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、半導体基板と、前記半導体基板上に形成される光電変換部と、前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールとを有し、前記受光画素部および前記ＯＢ画素部に前記導電遮光膜を開口する受光領域を形成することを特徴とする。
【００４５】
請求項１６記載の固体撮像装置は、受光画素部およびＯＢ画素部からなる画素アレイ領域と画素アレイ外領域を備える素子が半導体基板に複数マトリクス状に配列されてなる固体撮像装置であって、半導体基板と、前記半導体基板上に形成される光電変換部と、前記光電変換部を覆い前記半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部の電荷を転送するための転送ゲート電極と、前記受光画素部の前記光電変換部を開口して全面に堆積された導電遮光膜と、前記導電遮光膜上全面に形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と、前記金属配線と前記導電遮光膜とを接続する１または複数のコンタクトホールとを有し、前記受光画素部の前記ゲート絶縁膜が前記ＯＢ画素部の前記ゲート絶縁膜より薄いことを特徴とする。
【００４６】
以上により、画素アレイ領域内での遮光膜下絶縁膜への、製造工程中に受けるダメージを低減し、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る固体撮像装置およびその製造方法によると、半導体基板と遮光膜間に存在する絶縁膜の膜厚を、画素アレイ領域内での膜厚に対して薄く形成した薄膜領域を、画素アレイ領域外に設け、あるいは、遮光膜上へのコンタクト深さを、素子内で最も深く形成することにより、チャージアップ等によるダメージが画素アレイ外領域の絶縁膜に集中することになるため、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等の製造工程でのダメージに関して、画素アレイ領域内の遮光膜下絶縁膜が受けるダメージを低減すると共に、遮光膜下絶縁膜の破壊を防止することができる。このため、白キズ等の特性が安定した固体撮像装置を、安定した歩留で製造できる。
【００４８】
また、遮光膜が半導体基板と導通するようにコンタクトを形成することにより、遮光膜に帯電した電荷を半導体基板に排出することができるため、遮光膜下絶縁膜の破壊を防止することができる。このため、白キズ等の特性が安定した固体撮像装置を、安定した歩留で製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、半導体基板と遮光膜間に存在する絶縁膜の膜厚を、画素アレイ領域内での膜厚に対して薄く形成した薄膜領域を、画素アレイ領域外に設けたもの、あるいは、遮光膜上へのコンタクト深さを、素子内で最も深く形成したものである。
【００５０】
以下、各実施形態にて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００５１】
図１は第１の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図であり、図１（ａ）は本実施形態に係る固体撮像装置の平面からの概略図、図１（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図２は第１の実施形態の固体撮像装置におけるポリシリコン電極形成工程を説明するための工程断面図であり、図３は第１の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【００５２】
図１に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、画素アレイ外領域を備えている。
また、画素アレイ領域は、ｎ型のシリコン基板１０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域１０２が形成され、その表面所定の領域に、光信号が変換された電荷を蓄積するｎ型の拡散層領域１０３、ｎ型の拡散層領域１０３を素子分離するｐ型の拡散層領域１０４が形成されている。シリコン基板１０１表面上には、絶縁膜１０７を介して、所望のパターンに形成された電極１０６が形成され、画素アレイ領域のこの電極１０６及び絶縁膜１０７を覆うように絶縁膜１０８が形成されている。更に、導電性の遮光膜１０９がｎ型拡散層領域１０３上の絶縁膜１０８の一部を開口し、かつ開口部以外の画素アレイ領域全てを覆い、更に画素アレイ外領域に遮光膜オーバーラップ領域を設けたパターンに形成されている。図１（ａ）においては、画素アレイ領域の中において、繰り返しパターンとして遮光膜１０９と絶縁膜１０８は存在しているが、図示は省略する。
【００５３】
一方、遮光膜オーバーラップ領域を含む画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域において、ｎ型のシリコン基板１０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域１０２が形成され、保護素子として機能させるためにその表面所定の領域にｎ型の拡散層領域１０５が形成されている。シリコン基板１０１表面上には、絶縁膜１０７を介して、導電性の遮光膜１０９が所望のパターンに形成されている。
【００５４】
すなわち、図１のように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置は、画素アレイ領域のシリコン基板１０１と遮光膜１０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ１に対して、画素アレイ外の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板１０１と遮光膜１０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ２の方が絶縁膜１０８の膜厚分だけ薄く形成されるという特徴を備えている。そのため、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜への帯電が画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中され、画素アレイ領域内の遮光膜下絶縁膜の受けるダメージが低減される。
【００５５】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｂ）を参照しながら、本発明の第１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。
まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板領域１０１に、ボロンをイオン注入することで、ウエルとしてのｐ型の拡散層領域１０２を形成し、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域１０３を形成する。フォトレジスト膜を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、ボロンをイオン注入することで、ｐ型の拡散層領域１０４を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【００５６】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１０７及び導電膜である電極１０６を順次形成する。
次に、図２（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、電極１０６のみを選択的にエッチングする。フォトレジスト膜を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域１０５を形成し、フォトレジスト膜を除去する。この時、従来技術の製造方法で説明した、図１８（ｃ）の工程となるトランジスタのソース／ドレイン形成を同時に行なうことにより、特別な工程の追加なしにｎ型の拡散層領域１０５を形成することが可能である。その後、絶縁膜１０８をＣＶＤにより成膜する。
【００５７】
次に、図３（ａ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜１５４をマスクとして、画像アレイ外領域の絶縁膜１０８のみを選択的にエッチングする。
この工程において、画素アレイ領域では以降の工程で、少なくとも遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜１０８はエッチングせず、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域では以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜１０８をエッチングする領域が少なくとも一部で存在することにより、画素アレイ外領域において、画素アレイ領域に比べて絶縁膜が絶縁膜１０８のぶんだけ薄くなる絶縁膜薄膜領域をもうけることが本実施形態の特徴である。ここで、絶縁膜１０８としてシリコンナイトライド膜を使用し、これを、光の集光性向上を目的に、固体撮像装置として一般的に使われている反射防止膜としてのシリコンナイトライド膜と同一の膜とし、前記絶縁膜１０８のエッチングを従来技術の製造方法で説明した、図１９（ａ）の工程となる反射防止膜形成のためのエッチングと共用することで、特別な工程の追加なしに絶縁膜１０８のエッチング形成をすることが可能である。また、この時に、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域で以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜１０７の膜厚を、電子がトンネリングする程度の膜厚になるようにエッチングしても良い。
【００５８】
次に、図３（ｂ）に示すように、前記フォトレジスト膜１５４を除去した後に、導電膜である遮光膜１０９をＣＶＤにより成膜する。
次に、図３（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、画素アレイ領域の電極が形成されていない領域に形成された遮光膜１０９のみを選択的にエッチングし、前記フォトレジスト膜を除去することで、図１に示す構造を有する固体撮像装置が形成される。
【００５９】
以上、図２、図３を用いて説明したように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ１に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ２を薄く形成することが、従来技術の固体撮像装置の製造方法に特別な工程の追加なしに可能となる。
【００６０】
このため、工程追加によるコスト的な負担も無く、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚を画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚より薄くすることにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜への帯電が画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中されて、画素アレイ領域内の遮光膜下絶縁膜の受けるダメージが低減され、信頼性の高い、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造できる。
【００６１】
以上、説明したことをまとめると、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、図１６（ａ）に示す、一般的な従来技術の固体撮像装置において存在する、画素アレイ外領域の遮光膜オーバーラップ領域を利用することにより、従来技術の固体撮像装置に対して特別な領域を追加する必要性がなく絶縁膜への帯電を抑制することができ、これにより、固体撮像装置の面積増加を防ぐことが出来る。
【００６２】
更に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚の方が薄いことにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージが画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中され、これにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージに関して、画素アレイ領域内の遮光膜下絶縁膜の受けるダメージを低減させることが出来る。
【００６３】
更に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚の方が薄く、この膜厚を電子がトンネリングする程度まで薄くすることにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージが、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中し、更にトンネリングさせ、これにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージを大幅に低減させることが出来る。
【００６４】
なお、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、遮光膜は接地電位で使用されるため、接地電位で使用する拡散層として、前記ｎ型の拡散層領域１０５を設けることにより、画素アレイ外の絶縁膜薄膜領域の遮光膜下絶縁膜１０７は存在していなくても良い。また、ここでは、前記ｎ型の拡散層領域１０５としたが、ｎ型拡散層でなくても良い。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。
【００６５】
図４は第２の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図であり、図４（ａ）は本実施形態に係る固体撮像装置の平面からの概略図、図４（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５は第２の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図、図６は第２の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図であり、図４に示す固体撮像装置の構造を実現するための製造工程を示す断面図である。
【００６６】
図４に示すように、画素アレイ領域は、ｎ型のシリコン基板２０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域２０２が形成され、その表面所定の領域に、光信号が変換された電荷を蓄積するｎ型の拡散層領域２０３、更にこれを素子分離するｐ型の拡散層領域２０４が形成されている。シリコン基板２０１表面上には、絶縁膜２０７を介して、所望のパターンに形成された電極２０６が形成され、この電極２０６の側壁及び表面上を覆うように絶縁膜２０８ａ、この絶縁膜２０８ａ及び絶縁膜２０７を覆うように絶縁膜２０８ｂ、この絶縁膜２０８ｂ上に絶縁膜２０８ｃが形成されている。更に、導電性の遮光膜２０９が所望のパターンに形成されている。
【００６７】
一方、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域は、ｎ型のシリコン基板２０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域２０２が形成され、保護素子として機能させるためにその表面所定の領域にｎ型の拡散層領域２０５が形成されている。シリコン基板２０１表面上には、絶縁膜２０８ｃを介して、導電性の遮光膜２０９が所望のパターンに形成されている。
【００６８】
すなわち、図４のように、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置は、画素アレイ領域のシリコン基板２０１と遮光膜２０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ３に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板２０１と遮光膜２０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ４の方が絶縁膜２０７および絶縁膜２０８ｂの分だけ薄く形成される、という装置構造上の特徴を備えている。
【００６９】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本発明の第２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。
まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板２０１に、ボロンをイオン注入することで、ウエルとしてのｐ型の拡散層領域２０２を形成し、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域２０３を形成する。フォトレジスト膜を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、ボロンをイオン注入することで、ｐ型の拡散層領域２０４を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【００７０】
次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜２０７及び導電膜であるポリシリコン電極２０６を順次形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、ポリシリコン電極２０６のみを選択的にエッチングする。フォトレジスト膜を除去した後に、ポリシリコン電極２０６を酸化することでシリコン酸化膜である絶縁膜２０８ａを形成し、更に所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域２０５を形成し、フォトレジスト膜を除去する。
【００７１】
この時、従来技術の製造方法で説明した、図１８（ｃ）の工程となるトランジスタのソース／ドレイン形成を同時に行なうことにより、特別な工程の追加なしにｎ型の拡散層領域２０５を形成することが出来る。
【００７２】
その後、シリコン窒化膜である絶縁膜２０８ｂをＣＶＤにより成膜する。
次に、図６（ａ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜２５４をマスクとして、画素アレイ外領域上の絶縁膜２０８ｂのみを選択的にエッチングする。
【００７３】
この工程で、画素アレイ領域では以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜２０８ｂはエッチングされず、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域で以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜２０８ｂの少なくとも一部をエッチングする領域が存在することが、本実施形態の特徴である。
【００７４】
ここで、絶縁膜２０８ｂとしてシリコンナイトライド膜を使用し、これを、光の集光性向上を目的に、固体撮像装置として一般的に使われている、反射防止膜としてのシリコンナイトライド膜と同一の膜とし、従来技術の製造方法で説明した、図１９（ａ）の工程となる反射防止膜形成のためのエッチングと共用することで、特別な工程の追加なしに前記絶縁膜２０８ｂを形成することが可能である。
【００７５】
次に、図６（ｂ）に示すように、前記フォトレジスト膜２５４を除去した後に、絶縁膜２０８ｂをマスクとして、画素アレイ外領域上の絶縁膜２０７をエッチングする。その後、シリコン酸化膜である絶縁膜２０８ｃ及び導電膜である遮光膜２０９を順次ＣＶＤにより成膜する。この時に、絶縁膜２０８ｃの膜厚を、電子がトンネリングする程度の膜厚になるよう成膜する。
【００７６】
次に、図６（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、画素アレイ領域の電極が形成されていない領域に形成された遮光膜２０９のみを選択的にエッチングし、前記フォトレジスト膜を除去することで、図４に示す構造を有する固体撮像装置が形成される。
【００７７】
以上、図５、図６を用いて説明したように、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ３に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ４を薄く形成することが、従来技術の固体撮像装置の製造方法に新規のマスク合わせ工程を追加することなく実現できる。
【００７８】
このため、工程追加によるコスト的な負担も無く、信頼性の高い、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造できる。
以上、説明したことをまとめると、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、図１６（ａ）に示す、一般的な従来技術の固体撮像装置において存在する、画素アレイ外領域の遮光膜オーバーラップ領域を利用することにより、従来技術の固体撮像装置に対して特別な領域を追加する必要性がなく絶縁膜への帯電を抑制することができ、これにより、固体撮像装置の面積増加を防ぐことが出来る。
【００７９】
更に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚の方が薄いことにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージが画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中され、これにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージに関して、画素アレイ領域内の遮光膜下絶縁膜の受けるダメージを低減させることが出来る。
【００８０】
更に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚に対して、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜の膜厚の方が薄く、この膜厚を電子がトンネリングする程度まで薄くすることにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージが、画素アレイ外領域の絶縁膜薄膜領域における遮光膜下絶縁膜に集中し、更にトンネリングさせ、これにより、製造工程で遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのチャージアップ等のダメージを大幅に低減させることが出来る。
【００８１】
更に、画素アレイ領域の電極と遮光膜間の絶縁膜がＯＮＯ構造（シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／シリコン酸化膜の積層構造）となるため、この絶縁膜をシリコン酸化膜のみで形成した場合に比べて、同じ物理膜厚で比較した場合には、電極と遮光膜間の耐圧を向上できる。このため、電極と遮光膜間の絶縁膜をＯＮＯ構造にすることで、シリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚を、シリコン酸化膜のみの絶縁膜構造のものに比べて薄く形成することが可能となり、遮光特性の良好な固体撮像装置をも実現できる。
【００８２】
なお、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、遮光膜は接地電位で使用されるため、前記拡散層２０５を接地電位で使用する拡散層とすれば、画素アレイ外の絶縁膜薄膜領域の遮光膜下絶縁膜２０８ｃは存在していなくても良い。また、この場合、前記拡散層２０５は、ｎ型拡散層でなくてもよい。
【００８３】
（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およびその製造方法について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００８４】
図７は第３の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図であり、図７（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の平面からの概略図、図７（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図８は第３の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図、図９は第３の実施形態の固体撮像装置における電極形成工程を説明するための工程断面図、図１０は第３の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図であり、図７に示す固体撮像装置の構造を実現するための製造工程を示す断面図である。
【００８５】
図７の画素アレイ領域において、ｎ型のシリコン基板３０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域３０２が形成され、その表面所定の領域に、光信号が変換された電荷を蓄積するｎ型の拡散層領域３０３、更にこれを素子分離するｐ型の拡散層領域３０４が形成されている。シリコン基板３０１表面上には、絶縁膜３０７を介して、所望のパターンに形成された電極３０６が形成され、この電極３０６及び絶縁膜３０７を覆うように絶縁膜３０８が形成されている。更に、導電性の遮光膜３０９が所望のパターンに形成されている。更に、この遮光膜３０９及び絶縁膜３０７を覆うように層間絶縁膜となる絶縁膜３１０が形成されている。
【００８６】
一方、図７の画素アレイ外領域に配置される遮光膜上コンタクト形成領域において、ｎ型のシリコン基板３０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域３０２が形成され、保護素子として機能させるためにその表面所定の領域にｎ型の拡散層領域３０５が形成されている。シリコン基板３０１表面上には、絶縁膜３０７とその表面上にある絶縁膜３０８を介して、導電性の遮光膜３０９が所望のパターンに形成されている。更に、遮光膜３０９表面上には絶縁膜３１０が形成され、その表面上には配線として導電性膜３１２が形成され、遮光膜３０９と導電性膜３１２を電気的に接続するコンタクト３１１が形成されている。
【００８７】
ここで、本実施形態の特徴として、遮光膜上に形成されたコンタクトのコンタクト深さＹ１が、１対の画素アレイ領域と画素アレイ外領域からなる素子内の遮光膜上に形成されたコンタクト以外のコンタクトにおける、最深コンタクトのコンタクト深さＹ２と少なくとも同じか、それ以上に深く形成されている。
【００８８】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）〜（ｃ）及び図１０（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、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。
まず、図８（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板３０１に、ボロンをイオン注入することで、ウエルとしてのｐ型の拡散層領域３０２を形成し、所望の領域にフォトレジスト膜３５０をマスクとして、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域３０３を形成する。
【００８９】
次に、図８（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３５０を除去した後に、遮光膜上コンタクト形成領域を開口するように、フォトレジスト膜３５１を形成し、これをマスクとして、シリコン基板３０１を所望の深さまでエッチングする。
【００９０】
ここで、一般的な固体撮像装置の製造方法では、従来技術の製造方法で説明したように、図１７（ｂ）に示すように、拡散層５３を合わせ基準にするためのマーク形成をおこなうために、シリコン基板をエッチングしている。このシリコン基板エッチングと、前記遮光膜上コンタクト形成領域のシリコン基板エッチングを同時に行なえば、特別な工程の追加なしに形成することが可能である。すなわち、この時に、遮光膜上のコンタクト深さが、素子内で最も深くなる深さになるようにシリコン基板をエッチングすることが、本実施形態の特徴である。
【００９１】
次に、図８（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３５１を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、ボロンをイオン注入することで、ｐ型の拡散層領域３０４を形成し、フォトレジスト膜を除去する。その後、シリコン基板３０１表面上に、絶縁膜３０７及び導電膜である電極３０６を順次形成する。
【００９２】
次に、図９（ａ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、電極３０６のみを選択的にエッチングする。フォトレジスト膜を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域３０５を形成し、フォトレジスト膜を除去する。この時、従来技術の製造方法で説明した、図１８（ｃ）の工程となるトランジスタのソース／ドレイン形成を同時に行なえば、特別な工程の追加なしにｎ型の拡散層領域３０５を形成することが可能である。その後、絶縁膜３０８をＣＶＤにより成膜する。
【００９３】
次に、図９（ｂ）に示すように、導電膜である遮光膜３０９をＣＶＤにより成膜する。
次に、図９（ｃ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜３５５をマスクとして、画素アレイ領域の電極が形成されていない領域に形成された遮光膜３０９のみを選択的にエッチングする。
【００９４】
次に、図１０（ａ）に示すように、フォトレジスト膜３５５を除去した後に、絶縁膜３１０をＣＶＤにより成膜する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜３５６をマスクとして、絶縁膜３１０のみを選択的にエッチングすることで、所望の場所に、コンタクト３１１を形成する。
【００９５】
次に、図１０（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３５６を除去した後に、コンタクト３１１内に導電膜を埋め込み、更に絶縁膜３１０表面にスパッタにより配線となる導電膜３１２を形成した後、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、画素アレイ領域の導電膜３１２のみを選択的にエッチングしてコンタクトと接続される配線層を形成し、前記フォトレジスト膜を除去することで、図７に示す構造を有する固体撮像装置が形成される。
【００９６】
このように第３の実施形態によると、遮光膜上コンタクトのコンタクト深さＹ１が、素子内の遮光膜上コンタクト以外における、最深コンタクトのコンタクト深さＹ２と少なくとも同じか、それ以上に深く形成される。
【００９７】
ここで、コンタクトドライエッチの条件は、同一基板上に形成される全ての素子内の最も深いコンタクトが形成されるまでエッチングするよう設定される。このため、浅いコンタクト部では、コンタクト形成完了し導電膜表面が剥き出しの状態で、エッチングされ続けることとなり、コンタクトドライエッチ時の電子シェーディング効果により、多数の電荷がこの導電膜に蓄積されることとなる。遮光膜上コンタクトの深さを同一基板上に形成される全ての素子内の最も深いコンタクトにすることで、遮光膜表面が剥き出しの状態で、エッチングされ続けることがないため、コンタクトドライエッチ時の電子シェーディング効果による遮光膜への電荷の蓄積量が必要最小限に抑えられる。
【００９８】
以上、図８〜図１０を用いて説明したように、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、画素アレイ外領域の遮光膜上コンタクトのコンタクト深さＹ１が、同一基板上に形成される全ての素子内の画素アレイ外領域の遮光膜上コンタクト以外における、最深コンタクトのコンタクト深さＹ２と少なくとも同じか、それ以上に深く形成することが、従来技術の固体撮像装置の製造方法に特別な工程を追加することなく実現できる。
【００９９】
このため、工程追加によるコスト的な負担も無く、信頼性の高い、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造できる。
以上、説明したことをまとめると、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、図１６（ａ）に示す、一般的な従来技術の固体撮像装置において存在する、画素アレイ外領域の遮光膜オーバーラップ領域を利用し、従来技術の固体撮像装置に対して特別な領域を追加する必要性がないという作用効果を得て、これにより、固体撮像装置の面積増加を防ぐことが出来る。
【０１００】
更に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、遮光膜上コンタクトのコンタクト深さが、素子内の遮光膜上コンタクト以外における、最深コンタクトのコンタクト深さと少なくとも同じか、それ以上に深いため、コンタクトドライエッチ時に遮光膜表面が剥き出しの状態で、エッチングされ続けることがなくなり、コンタクトドライエッチ時の電子シェーディング効果による、遮光膜への電荷の蓄積量が必要最小限に抑えられることができ、これにより、製造工程でコンタクトドライエッチ時の電子シェーディング効果により、遮光膜を通して受ける遮光膜下絶縁膜へのダメージを低減させることが出来る。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。
【０１０１】
図１１は第４の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図であり、図１１（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の平面からの概略図、図１１（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図１２は第４の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図、図１３は第４の実施形態の固体撮像装置における遮光膜形成工程を説明するための工程断面図、図１４は第４の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図であり、図１１に示す固体撮像装置の構造を実現するための製造工程を示す断面図である。
【０１０２】
図１１の画素アレイ領域において、ｎ型のシリコン基板４０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域４０２が形成され、その表面所定の領域に、光信号が変換された電荷を蓄積するｎ型の拡散層領域４０３、更にこれを素子分離するｐ型の拡散層領域４０４が形成されている。シリコン基板４０１表面上には、絶縁膜４０７を介して、所望のパターンに形成された電極４０６が形成され、この電極４０６及び絶縁膜４０７を覆うように絶縁膜４０８が形成されている。更に、導電性の遮光膜４０９が所望のパターンに形成されている。更に、この遮光膜４０９及び絶縁膜４０７を覆うように絶縁膜４１０が形成されている。
【０１０３】
一方、図１１の画素アレイ外領域に配置される遮光膜上コンタクト形成領域において、ｎ型のシリコン基板４０１に、ウエルとしてｐ型の拡散層領域４０２が形成され、その表面所定の領域にｎ型の拡散層領域４０５が形成されている。シリコン基板４０１表面上には、絶縁膜４０７が形成され、その表面上に導電性の遮光膜４０９が所望のパターンに形成されている。更に、遮光膜４０９表面上には絶縁膜４１０が形成され、その表面上には配線として導電性膜４１２が形成され、遮光膜４０９と導電性膜４１２を電気的に接続するコンタクト４１１が形成されている。
【０１０４】
ここで、本実施形態の特徴として、画素アレイ外領域において、遮光膜上コンタクトのコンタクト深さＹ３が、同一基板上に形成される全ての素子内の遮光膜上コンタクト以外における、最深コンタクトのコンタクト深さＹ４と少なくとも同じか、それ以上に深く形成されている。また、画素アレイ領域のシリコン基板４０１と遮光膜４０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ１に対して、画素アレイ外領域の遮光膜上コンタクト形成領域のシリコン基板４０１と遮光膜４０９間の絶縁膜の膜厚Ｘ２の方が絶縁膜４０８の厚さ分だけ薄く形成されている。
【０１０５】
次に、図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｃ）及び図１４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本発明の第４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。
まず、図１２（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板４０１に、ボロンをイオン注入することで、ウエルとしてのｐ型の拡散層４０２を形成し、所望の領域にフォトレジスト膜４５０をマスクとして、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層４０３を形成する。
【０１０６】
次に、図１２（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜４５０を除去した後に、遮光膜上コンタクト形成領域を開口するように、フォトレジスト膜４５１を形成し、これをマスクとして、シリコン基板４０１を所望の深さまでエッチングする。
【０１０７】
ここで、一般的な固体撮像装置の製造方法では、従来技術の製造方法で説明したように、図１７（ｂ）に示すように、拡散層５３を合わせ基準にするためのマーク形成をおこなうために、シリコン基板をエッチングしている。このシリコン基板エッチングと、前記遮光膜上コンタクト形成領域のシリコン基板エッチングを同時に行なえば、特別な工程の追加なしに形成することが可能である。
【０１０８】
すなわち、この時に、遮光膜上のコンタクト深さが、素子内で最も深くなる深さまでシリコン基板をエッチングすることが、本実施形態の一つ目の特徴である。
次に、図１２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜４５１を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、ボロンをイオン注入することで、ｐ型の拡散層４０４を形成し、フォトレジスト膜を除去する。その後、シリコン基板４０１表面上に、絶縁膜４０７及び導電膜である電極４０６を順次形成する。
【０１０９】
次に、図１３（ａ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、電極４０６のみを選択的にエッチングする。フォトレジスト膜を除去した後に、所望の領域にフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、砒素をイオン注入することで、ｎ型の拡散層領域４０５を形成し、フォトレジスト膜を除去する。この時、従来技術の製造方法で説明した、図１８（ｃ）の工程となるトランジスタのソース／ドレイン形成を同時に行なえば、特別な工程の追加なしにｎ型の拡散層領域４０５を形成することが可能である。その後、絶縁膜４０８をＣＶＤにより成膜する。
【０１１０】
次に、図１３（ｂ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜４５４をマスクとして、画素アレイ外領域の遮光膜上コンタクトが形成される領域の絶縁膜４０８のみを選択的にエッチングする。
【０１１１】
この工程で、画素アレイ領域では以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜４０８はエッチングせず、画素アレイ外領域の遮光膜上コンタクト形成領域で以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜４０８の少なくとも一部をエッチングする領域が存在することが、本実施形態の二つ目の特徴である。
【０１１２】
ここで、絶縁膜４０８としてシリコンナイトライド膜を使用し、これを、光の集光性向上を目的に、固体撮像装置として一般的に使われている、反射防止膜としてのシリコンナイトライド膜と同一の膜とし、前記絶縁膜４０８のエッチングを従来技術の製造方法で説明した、図１９（ａ）の工程となる反射防止膜形成のためのエッチングと共用することで、特別な工程の追加なしに形成することが可能である。またこの時に、画素アレイ外の絶縁膜薄膜領域で以降の工程で、遮光膜をエッチングしない領域の絶縁膜４０７の膜厚を、電子がトンネリングする程度の膜厚になるようにエッチングしても良い。
【０１１３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、前記フォトレジスト膜４５４を除去した後に、導電膜である遮光膜４０９をＣＶＤにより成膜し、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜４５５をマスクとして、遮光膜４０９のみを選択的にエッチングする。
【０１１４】
次に、図１４（ａ）に示すように、フォトレジスト膜４５５を除去した後に、絶縁膜４１０をＣＶＤにより成膜する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜４５６をマスクとして、絶縁膜４１０のみを選択的にエッチングすることで、所望の場所に、コンタクト４１１を形成する。
【０１１５】
次に、図１４（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜４５６を除去した後に、コンタクト４１１内に導電膜を埋め込み、更に絶縁膜４１０表面にスパッタにより配線となる導電膜４１２を形成した後、所望のパターンに形成したフォトレジスト膜をマスクとして（図示せず）、導電膜４１２のみを選択的にエッチングし、前記フォトレジスト膜を除去することで、図１１に示す構造を有する固体撮像装置が形成される。
【０１１６】
以上、図１２〜図１４を用いて説明したように、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、画素アレイ外領域において、遮光膜上コンタクトのコンタクト深さＹ３が、素子内の遮光膜上コンタクト以外における、最深コンタクトのコンタクト深さＹ４と少なくとも同じか、それ以上に深く形成されるため、コンタクトドライエッチ時に遮光膜表面が剥き出しの状態で、エッチングされ続けることがなくなり、コンタクトドライエッチ時の電子シェーディング効果による、遮光膜への電荷の蓄積量が必要最小限に抑えられる。これにより、遮光膜下の絶縁膜がこの電界により受けるダメージを大幅に低減することができ、このことは、固体撮像装置の白キズ等の特性安定化につながると共に、拡散製造工程中の絶縁膜破壊によるパターン不良を防止することで、歩留の安定化をも図ることができる。
【０１１７】
更に、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ１に対して、画素アレイ外の遮光膜上コンタクト形成領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜厚Ｘ２を薄く形成することが、素子面積の増加を伴わず、また特別な工程の追加なしに可能であり、画素アレイ領域のシリコン基板と遮光膜間の絶縁膜が工程中に受ける、前記電子シェーディング効果以外の様々な工程中ダメージについても、同時に低減することができる。
【０１１８】
このため、工程追加によるコスト的な負担も無く、信頼性の高い、特性の安定した固体撮像装置を安定した歩留で製造できる。
以上、説明したことをまとめると、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法では、上述した本発明の、第１、第２、第３の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法と同様の特徴と効果を備えているので、第１〜第３の課題をすべて解決することが出来る。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態である固体撮像装置について、図１５，図１６を参照しながら説明する。
【０１１９】
図１５は第５の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図、図１６は第５の実施形態における遮光膜と絶縁膜の間にゲート電極が形成された固体撮像装置の構造を示す図であり、右側部は、受光画素部に限定した画素アレイ領域を示し、左側部は、画素アレイ外領域を示す。また、それぞれ、（ａ）、（ｂ）は、画素アレイ領域と画素アレイ外領域の製造工程断面図である。
【０１２０】
図１５に示す受光画素部において、まず、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【０１２１】
ここで、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【０１２２】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面に３層ゲート絶縁膜５１９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上の３層ゲート絶縁膜５１９上に第１転送用ゲート電極５１０、第２転送用ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、ｎ型シリコン基板５０１にコンタクト５２０を形成し、導電遮光膜５１３が直接ｎ型シリコン基板５０１と接地するように堆積する。その後、導電遮光膜５１３が選択的に形成され（図１５（ａ））、更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、導電遮光膜５１３にコンタクト５１５を介して金属配線５１６が形成される（図１５（ｂ））。
【０１２３】
なお、図１６の受光画素部に示すように、まず、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１をｎ型シリコン基板５０１と接地するようにコンタクト５２１を形成し、更に、導電遮光膜５１３と第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１と接地するようにコンタクト５２２を形成し、導電遮光膜５１３を堆積し、その後、導電遮光膜５１３が選択的に形成され（図１６（ａ））、更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される構成にすることも可能である（図１６（ｂ））。
【０１２４】
図１６で、右側部は、受光画素部に限定した画素アレイ領域を示し、図１６（ａ）（ｂ）は、それぞれ、画素アレイ領域と画素アレイ外領域の製造工程断面図を示す。
図１６で図１５の相違点は、左側部の画素アレイ外領域で、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５を形成している点である。製造工程途中では、導電遮光膜５１３に帯電した電荷はコンタクト５２２を介してｎ型シリコン基板５０１へ直接アースされることで、導電遮光膜５１３に電荷の帯電は発生せず、電荷が帯電した導電遮光膜５１３と導電遮光膜５１３下の絶縁膜を介したｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。しかしながら、製造工程完了後に、導電遮光膜５１３に、コンタクト５１５を介して金属配線５１６から、任意の電圧印加ができない。この製造工程完了後に、導電遮光膜５１３に、コンタクト５１５を介して金属配線５１６から、任意の電圧印加を行なうための施策として、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１を形成して、製造工程完了後にレーザ照射にて第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１をヒューズカット５２３することで、導電遮光膜５１３とｎ型シリコン基板１と接地することを防止するものである。
【０１２５】
更に、導電遮光膜５１３にコンタクト５１５を介して金属配線５１６が形成される。
また、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１にレーザ照射してヒューズカット５２３し、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１をｎ型シリコン基板５０１と接地を切断しても良い。これにより、第１ゲート電極５１０や第２ゲート電極５１１がｎ型シリコン基板５０１とショートすることを防ぐことができる。
【０１２６】
以上により、導電遮光膜５１３にコンタクトホールをドライエッチングで形成しても、導電遮光膜５１３はｎ型シリコン基板５０１と接地しているため、導電遮光膜５１３に帯電した電荷は、ｎ型シリコン基板５０１へアースされる。したがって、電荷が帯電した導電遮光膜５１３と導電遮光膜５１３下の絶縁膜を介したｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態である固体撮像装置について、図１７を参照しながら説明する。
【０１２７】
図１７は第６の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図である。
図１７において、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【０１２８】
ここで、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【０１２９】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面にゲート絶縁膜５０９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上のゲート絶縁膜５０９上に第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２の上に導電遮光膜５１３が選択的に形成される。更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、受光画素部のみにコンタクト５１５を形成し、ＯＢ画素部には導電遮光膜５１３にコンタクトを形成しないで、金属配線５１６が形成される。
【０１３０】
これにより、ＯＢ画素部に導電遮光膜５１３はコンタクトホール形成が存在しないため、導電遮光膜５１３に電荷は帯電しない。したがって、電荷が帯電した導電遮光膜５１３と導電遮光膜５１３下の絶縁膜を介したｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
【０１３１】
なお、導電遮光膜５１３は、図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、
（１）  ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４と受光画素部を遮光する導電遮光膜５２５が独立分離形成される。（図１７（ｂ））
（２）  ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４と受光画素部を遮光する導電遮光膜５２５が同一に形成される。（図１７（ｃ））
のどちらでも良い。そして、少なくともＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４にはコンタクトは形成しない。
【０１３２】
つまり、導電遮光膜５１３は、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４と受光画素部を遮光する導電遮光膜５２５が独立分離形成されるか、或いは、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４と受光画素部を遮光する導電遮光膜５２５が同一に形成されており、更に、少なくともＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４にはコンタクト５１５は形成しないため、少なくとも、絶縁破壊の発生確率の高いＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５２４に電荷帯電せず、導電遮光膜５２４と導電遮光膜５２４下の絶縁膜を介したｎ型シリコン基板１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態である固体撮像装置について、図１８を参照しながら説明する。
【０１３３】
図１８は第７の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図である。
図１８において、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【０１３４】
ここで、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【０１３５】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面にゲート絶縁膜５０９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上のゲート絶縁膜５０９上に第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２の上に導電遮光膜５１３が選択的に形成される。更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、導電遮光膜５１３にコンタクト１５を介して金属配線５１６が形成される。
【０１３６】
なお、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５１３と受光画素部を遮光する導電遮光膜５１３は、共に、受光開口が存在して形成される。
つまり、導電遮光膜５１３は、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５１３も、受光画素部を遮光する導電遮光膜５１３も、共に、受光開口が存在することで、導電遮光膜１３下の絶縁膜は、第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２を介するため、絶縁膜の薄いところが存在しなくなり、ｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態である固体撮像装置について、図１９を参照しながら説明する。
【０１３７】
図１９は第８の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図である。
図１９は、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【０１３８】
ここで、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【０１３９】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面にゲート絶縁膜５０９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上のゲート絶縁膜５０９上に第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２の上に導電遮光膜５１３が選択的に形成される。更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、導電遮光膜５１３にコンタクト５１５を介して金属配線５１６が形成される。
【０１４０】
ここで、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５１３の下の絶縁膜５２６を、受光画素部を遮光する導電遮光膜５１３の下の絶縁膜５２７よりも厚く形成する。
つまり、ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜５１３の下の絶縁膜５２６を、受光画素部を遮光する導電遮光膜５１３の下の絶縁膜５２７よりも厚く形成することで、絶縁膜５２６の薄いところが存在しなくなり、ｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態である固体撮像装置について、図２０を参照しながら説明する。
【０１４１】
図２０は第９の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図である。
図２０において、ｎ型シリコン基板５０１上の第１のｐ型ウェル領域５０２内にｎ型不純物拡散領域５０３と垂直レジスタ５０４並びにｐ型チャンネルストッパ領域５０５が形成され、ｎ型不純物拡散領域５０３上にｐ型の正電荷蓄積領域５０６が、垂直レジスタ５０４の直下に第２のｐ型ウェル５０７が各々形成されている。
【０１４２】
ここで、ｎ型の不純物拡散領域５０３と第１のｐ型ウェル領域５０２とのＰＮ接合によるフォトダイオードによって、受光部（光電変換部）５０８が構成される。この受光部５０８は画素に対応して形成される。
【０１４３】
そして、第１のｐ型ウェル領域５０２の上記チャンネルストッパ領域５０５、垂直レジスタ５０４及び正電荷蓄積領域５０６を含む全面にゲート絶縁膜５０９を構成する。更に、第１のｐ型ウェル５０２上のゲート絶縁膜５０９上に第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２が形成される。その後、第１ゲート電極５１０、第２ゲート電極５１１、シリコン酸化膜５１２の上に導電遮光膜５１３が選択的に形成される。更に、減圧ＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置等でＢＰＳＧ膜５１４が形成される。更に、導電遮光膜５１３にコンタクト５１５を介して金属配線５１６が形成される。
【０１４４】
本実施形態では、導電遮光膜５１３上のコンタクト５１５の合計面積が１０００ｕｍ２以下とする。
つまり、導電遮光膜５１３上のコンタクト面積を１０００ｕｍ２以下にすることで、導電遮光膜５１３にコンタクトホールをドライエッチングで形成する際に、プラズマ中の電荷が、導電遮光膜５１３に帯電する量を抑制するため、コンタクトホールドライエッチングで帯電する電荷量を抑制でき、抑制できた電荷の帯電した導電遮光膜５１３と導電遮光膜５１３下の絶縁膜を介したｎ型シリコン基板５０１との間で発生する絶縁破壊を防止できる。
【０１４５】
例えば、導電遮光膜５１３が０．５〜１．０Ω/□のシート抵抗の材料の場合で、平行平板型プラズマドライエッチャーで上部パワー２７００Ｗ／下部パワー１３００Ｗ／圧力５．５Ｍｔｏｒｒ／Ｃ２Ｈ６  ５．５ｓｃｃｍ／Ｏ２  ２ｓｃｃｍ時にコンタクト総面積を１０００ｕｍ２以下で絶縁破壊確率が１０％以下に抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、白キズ等の特性を安定させると共に、安定した歩留で製造でき、導電性の遮光膜を有する固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】第１の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図２】第１の実施形態の固体撮像装置におけるポリシリコン電極形成工程を説明するための工程断面図
【図３】第１の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図
【図４】第２の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図５】第２の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図
【図６】第２の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図
【図７】第３の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図８】第３の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図
【図９】第３の実施形態の固体撮像装置における電極形成工程を説明するための工程断面図
【図１０】第３の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図
【図１１】第４の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図１２】第４の実施形態の固体撮像装置におけるｐ型の拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図
【図１３】第４の実施形態の固体撮像装置における遮光膜形成工程を説明するための工程断面図
【図１４】第４の実施形態における固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図
【図１５】第５の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図１６】第５の実施形態における遮光膜と絶縁膜の間にゲート電極が形成された固体撮像装置の構造を示す図
【図１７】第６の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図１８】第７の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図１９】第８の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図２０】第９の実施形態における固体撮像装置の構造を示す図
【図２１】従来のヒューズを備える固体撮像装置の構造を示す断面図
【図２２】従来の固体撮像装置の構造を示す図
【図２３】従来の固体撮像装置におけるｐ型拡散層領域形成工程を説明するための工程断面図
【図２４】従来の固体撮像装置におけるポリシリコン電極形成工程を説明するための工程断面図
【図２５】従来の固体撮像装置の製造工程を説明するための工程断面図
【図２６】従来の遮光膜上にコンタクトが形成された固体撮像装置の構造を示す断面図
【符号の説明】
【０１４８】
１２  絶縁膜
１８  半導体基板
２５  ｐ型拡散層
２６，２８  電極
１０１，２０１，３０１，４０１，５１  シリコン基板
１０２，２０２，３０２，４０２，５２  ｐ型の拡散層領域
１０３，２０３，３０３，４０３，５３  ｎ型の拡散層領域
１０４，２０４，３０４，４０４，５４  ｐ型の拡散層領域
１０５，２０５，３０５，４０５    ｎ型の拡散層領域
１０６，２０６，３０６，４０６，５６  電極
１０７，２０７，３０７，４０７，５７，５８  絶縁膜
１０８，３０８，４０８  絶縁膜
２０８ａ，５８ａ  絶縁膜
２０８ｂ，５８ｂ  絶縁膜
２０８ｃ，５８ｃ  絶縁膜
１０９，２０９，３０９，４０９，５９  遮光膜
３１０，４１０  絶縁膜
３１１，４１１  コンタクト部
３１２，４１２  導電膜
１５４  フォトレジスト膜
２５４  フォトレジスト膜
３５０，３５１，３５５  フォトレジスト膜
３５６  フォトレジスト膜
４５０，４５１，４５４，４５５  フォトレジスト膜
４５６，４５７  フォトレジスト膜
８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６  フォトレジスト膜
５０１  Ｎ型シリコン基板
５０２  第１のｐ型ウェル
５０３  Ｎ型不純物拡散領域
５０４  垂直レジスタ
５０５  ｐ型チャンネルストッパ領域
５０６  ｐ型の正電荷蓄積領域
５０７  第２のｐ型ウェル
５０８  受光部（光電変換部）
５０９  ゲート絶縁膜（ＳｉＯ２膜）
５１０  ゲート電極
５１１  ゲート電極
５１２  シリコン酸化膜
５１３  導電遮光膜
５１４  ＢＰＳＧ膜
５１５  コンタクト
５１６  金属配線
５１７  Ｓｉ３Ｎ４膜
５１８  ＳｉＯ２膜
５１９  ３層ゲート絶縁膜
５２０  コンタクト
５２１  コンタクト
５２２  コンタクト
５２３  ヒューズカット
５２４  ＯＢ画素部を遮光する導電遮光膜
５２５  受光画素部を遮光する導電遮光膜
５２６  絶縁膜
５２７  絶縁膜
【図１】
2009054740.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】
2009054740.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2009054740.tif 000018
【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】
2009054740.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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