JP2006222366A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 平坦化膜に孔部を形成するに際し、遮光膜や絶縁膜のエッチングを防止し、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、光学特性にすぐれた固体撮像素子を提供する。
【解決手段】 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を具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有するものにおいて、前記光導波路は、前記固体撮像素子の表面を覆う平坦化膜の、前記光電変換部およびその周縁部上に相当する領域に形成された孔部に、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜を形成してなり、 前記平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜を囲むように、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜を具備している。
【選択図】 図1
【解決手段】 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を具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有するものにおいて、前記光導波路は、前記固体撮像素子の表面を覆う平坦化膜の、前記光電変換部およびその周縁部上に相当する領域に形成された孔部に、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜を形成してなり、 前記平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜を囲むように、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜を具備している。
【選択図】 図1
Description
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に係り、特に導波路微細構造をもつ固体撮像素子の信頼性の向上に関する。
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。
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。
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。
例えば、受光部の直上位置の平坦化膜に孔部を形成し、その後、高屈折率材料を孔部に埋め込むことにより、光導波路を形成し、光導波路となる高屈折率膜と平坦化膜との界面で光を全反射させて、受光部に取り込む技術が開示されている。また特許文献1では、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された層間膜内に、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記受光部へ導く光導波路を有するように構成された固体撮像装置において、光導波路と前記層間膜の間に、間隙を形成し、導光機能をさらに向上するようにした構造が提案されている(例えば特許文献1)
例えば、導波路構造の固体撮像装置の一例として図6に示す構造があるが、この構造では、表面にpウェル(図示せず)、およびn型半導体層(図示せず)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3(3a、3b)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4によって複数の電荷転送電極に分離形成されるとともに、光電変換部としてのフォトダイオード30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、光電変換部は、平坦化膜8にうめこまれた酸化シリコン膜などからなる柱状構造の高屈折率膜からなる第1の透光性膜10で覆われており、この酸化シリコン膜が導波路を構成している。
この第1の透光性膜10は、平坦化膜8に形成された孔部に充填される。すなわち、開口Oをもつようにパターニングされた遮光膜7の上層に形成されており、この上層にNSG膜とBPSG膜との2層膜からなる平坦化膜8が形成されて、導波路を形成するための孔部がこの平坦化膜のエッチングにより形成され、この孔部に埋め込まれるかたちで、第1の透光性膜が形成される。
この第1の透光性膜10の上層は、窒化シリコン膜からなり、表面が凸形状のレンズ21を構成し、その周辺は透光性の有機膜からなる平坦化膜22で被覆されている。
なお平面図は省略するが、40は電荷転送部であり、シリコン基板1表面にゲート酸化膜2を介して、第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aからなる第1の電極、第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bからなる第2の電極が酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜4を介して並置され、単層電極構造を構成している。
しかしながら、この導波路構造を形成するにあたって、平坦化膜形成後、導波路形成のために孔部を形成するが、このとき、この孔部に露呈する遮光膜や絶縁膜がエッチングされ、これにより、光電変換効率の劣化を生じたり、あるいは撮像画面の劣化が生じたりするという問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、平坦化膜に孔部を形成するに際し、遮光膜や絶縁膜のエッチングを防止し、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、光学特性にすぐれた固体撮像素子を提供することを目的とする。
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を具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有するものにおいて、前記光導波路は、前記光導波路は、前記固体撮像素子の表面を覆う平坦化膜の、前記光電変換部およびその周縁部上に相当する領域に形成された孔部に形成され、所定の屈折率を有し、導光機能を有する第1の透光性膜と、前記平坦化膜の下層側で前記第1の透光性膜を囲むとともに、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜とを具備している。
この構成により、平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜を囲むように、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜を具備しているため、平坦化膜のエッチング等により孔部を形成するに際し、下地は第2の透光性膜で覆われているため、光電変換部がダメージを受けることなく、良好に維持され、光電変換効率の劣化、撮像画面の劣化が防止され、信頼性の向上をはかることができる。
この構成により、平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜を囲むように、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜を具備しているため、平坦化膜のエッチング等により孔部を形成するに際し、下地は第2の透光性膜で覆われているため、光電変換部がダメージを受けることなく、良好に維持され、光電変換効率の劣化、撮像画面の劣化が防止され、信頼性の向上をはかることができる。
また本発明の固体撮像素子は、前記第2の透光性膜が前記第1の透光性膜よりも高屈折率の材料で構成されたものを含む。
この構成により、より集光率を高めることができる。
この構成により、より集光率を高めることができる。
また本発明の固体撮像素子は、前記第2の透光性膜が、窒化シリコン膜であり、前記第1の透光性膜が酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、第1の透光性膜としての酸化シリコン膜が、高屈折率材料である窒化シリコンで覆われており、集光率を高めることができる。
この構成により、第1の透光性膜としての酸化シリコン膜が、高屈折率材料である窒化シリコンで覆われており、集光率を高めることができる。
また本発明の固体撮像素子は、前記第2の透光性膜が前記光電変換部に開口する遮光膜の上層を覆うように形成されているものを含む。
この構成により、遮光膜はこの第1の透光性膜により良好に保護される。
この構成により、遮光膜はこの第1の透光性膜により良好に保護される。
また本発明の固体撮像素子は、前記第1の透光性膜が、上面が凸レンズ形状をなすように形状加工されているものを含む。
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、薄型をはかることができ、より集光性の高い固体撮像素子を形成することができる。
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、薄型をはかることができ、より集光性の高い固体撮像素子を形成することができる。
また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する遮光膜を形成する工程と、前記開口の形成された遮光膜上に、第2の透光性膜を形成する工程と、平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜を、前記第2の透光性膜に対してエッチング選択性を持つようなエッチング条件でエッチングし、孔部を形成する工程と、前記孔部に、第1の透光性膜を充填する工程とを含む。
この構成により、平坦化膜を、前記第2の透光性膜に対してエッチング選択性を持つようなエッチング条件でエッチングし、孔部を形成するようにしているため、平坦化膜のエッチングに際し、第2の透光性膜によって下地が保護されることになり、光電変換効率の劣化、撮像画面の劣化を防止することができる。
この構成により、平坦化膜を、前記第2の透光性膜に対してエッチング選択性を持つようなエッチング条件でエッチングし、孔部を形成するようにしているため、平坦化膜のエッチングに際し、第2の透光性膜によって下地が保護されることになり、光電変換効率の劣化、撮像画面の劣化を防止することができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第2の透光性膜が、窒化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、窒化シリコンは平坦化膜に用いられるBPSG膜などに対するエッチング選択性が高く、高屈折率材料である上、緻密でタングステンなどの遮光膜との密着性も良好である。
この構成により、窒化シリコンは平坦化膜に用いられるBPSG膜などに対するエッチング選択性が高く、高屈折率材料である上、緻密でタングステンなどの遮光膜との密着性も良好である。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第1の透光性膜は、酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、第2の透光性膜に対する屈折率差からより集光性を高めることができる。
この構成により、第2の透光性膜に対する屈折率差からより集光性を高めることができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化膜が、BPSG膜を含むものを含む。
この構成により、平坦化膜がBPSGで構成されることにより、窒化シリコンはBPSG膜に対するエッチング選択性が高いため、より保護効果が高く、信頼性の向上を図ることができる。
この構成により、平坦化膜がBPSGで構成されることにより、窒化シリコンはBPSG膜に対するエッチング選択性が高いため、より保護効果が高く、信頼性の向上を図ることができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化膜は、NSG膜とBPSG膜とで構成されるものを含む。
この構成により、NSG膜がBPSG膜からのボロンの拡散防止膜として作用するため、第2の透光性膜(窒化シリコン膜など)の劣化が防止され、より信頼性が向上する。
この構成により、NSG膜がBPSG膜からのボロンの拡散防止膜として作用するため、第2の透光性膜(窒化シリコン膜など)の劣化が防止され、より信頼性が向上する。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記孔部を形成する工程が、前記第2の透光性膜に対するエッチング選択比が30以上となるようにエッチングされる工程であるものを含む。
この構成により、下地の保護効果が確実となる。
この構成により、下地の保護効果が確実となる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記孔部を形成する工程が、C4F6/Ar/O2ガスを用いたドライエッチング工程を含む。
この構成により、高精度のパターニングが可能となる上、BPSGの窒化シリコンに対するエッチング選択比を十分に大きくとることができる。
この構成により、高精度のパターニングが可能となる上、BPSGの窒化シリコンに対するエッチング選択比を十分に大きくとることができる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記孔部を形成する工程が、C4F6/O2ガス比が1以上であって、圧力が20mmTorr以上となる条件で実施されるドライエッチング工程であるものを含む。
この構成により、より高精度のパターニングが可能となる上、BPSGの窒化シリコンに対するエッチング選択比を十分に大きくとることができる。
この構成により、より高精度のパターニングが可能となる上、BPSGの窒化シリコンに対するエッチング選択比を十分に大きくとることができる。
また第1の透光性膜上にカラーフィルタおよびマイクロレンズを形成することにより、効率よく光学系を積層することができる。
また第2の透光性膜として、プラズマCVD法で形成された窒化シリコン膜を用いることにより、屈折率1.9以上の高屈折率膜を得ることができる。
また遮光膜としてはタングステン膜を用いるのが望ましく、この構成により周辺回路部の局所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。
以上説明したように本発明では、平坦化膜の下層を覆う第2の透光性膜が介在しているため、平坦化膜のエッチングにより、光導波路となる第1の透光性膜を充填するための孔部を形成するに際し、下地を確実に保護することができ、良好に導波路内に導かれた入射光の大半をフォトダイオード上に集光することができる。したがって感度および撮像画像の劣化を防止することができ、信頼性の向上をはかることが可能となる。また形状も簡単であり、小型化が可能となる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
(実施の形態1)
この固体撮像素子は、図1に、断面図を示すように、表面にpウェル(図示せず)、およびn型半導体層(図示せず)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3(3a、3b)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4によって複数の電荷転送電極に分離形成されるとともに、光電変換部としてのフォトダイオード30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、前記開口部全体を覆うように全面に形成された、窒化シリコンからなる第2の透光性膜9と、この上層に形成された酸化シリコン膜からなる柱状構造の高屈折率膜からなる第1の透光性膜10で覆われており、この第1の透光性膜10の周りは、平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜10よりも屈折率が低い、窒化シリコン膜からなる第2の透光性膜9で被覆されていることを特徴とする。
この固体撮像素子は、図1に、断面図を示すように、表面にpウェル(図示せず)、およびn型半導体層(図示せず)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3(3a、3b)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4によって複数の電荷転送電極に分離形成されるとともに、光電変換部としてのフォトダイオード30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、前記開口部全体を覆うように全面に形成された、窒化シリコンからなる第2の透光性膜9と、この上層に形成された酸化シリコン膜からなる柱状構造の高屈折率膜からなる第1の透光性膜10で覆われており、この第1の透光性膜10の周りは、平坦化膜の下層側で、前記第1の透光性膜10よりも屈折率が低い、窒化シリコン膜からなる第2の透光性膜9で被覆されていることを特徴とする。
この窒化シリコン膜からなる第2の透光性膜9は、開口Oをもつようにパターニングされた遮光膜7の上層に形成されており、この上層にNSG膜とBPSG膜との2層膜からなる平坦化膜8が形成されて、導波路を形成するための孔部がこの平坦化膜のエッチングにより形成される際に、保護膜として作用するようにし、下地を保護している。
他の領域については、通例の固体撮像素子と同様に形成される。
他の領域については、通例の固体撮像素子と同様に形成される。
この第1の透光性膜10の上層は、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り、表面が凸形状のレンズ21を構成しており、その周辺は透光性の有機膜からなる平坦化膜22で被覆されている。
なお平面図は省略するが、シリコン基板1には、複数のフォトダイオード13からなるフォトダイオード部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部40が、フォトダイオード部30の間に蛇行形状を呈するように形成される。電荷転送部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、電荷転送部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、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15、チャネルストップ領域16、電荷読み出し領域14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3(電荷転送部40)が形成される。ここでゲート酸化膜2は熱酸化によって形成された酸化シリコン膜と減圧CVD法によって形成された窒化シリコン膜と、熱酸化法によって形成されたHTO膜との3層膜で構成される。
また、電荷転送電部40においては、シリコン基板1表面には、ゲート酸化膜2が形成され、このゲート酸化膜2表面に、電荷転送電極を構成する第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aからなる第1の電極、第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bからなる第2の電極が酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜4を介して並置され、単層電極構造を構成している。
そしてこの第2の電極の上層に酸化シリコン膜5を介して膜厚30nmの窒化シリコン膜6が形成され、この上層に膜厚50nmのHTO膜6Sが形成されている。このHTO薄膜6Sはシンター時にフォトダイオード(部)13に水素を供給する経路を形成するための膜である。そしてこの上層はスパッタリング法により形成された膜厚50nmのチタンナイトライド層(図示せず)を介して遮光層として、膜厚200nmのタングステン薄膜7が形成されている。
このように固体撮像素子の上方には、フォトダイオード13に相当する領域に開口Oを形成した遮光膜7が設けられており、窒化シリコン膜からなる第2の透光性膜9を介して、フォトダイオード領域には高屈折率膜である第1の透光性膜10が柱状に形成されている。そして上層は、平坦化膜21を介してカラーフィルタ22、マイクロレンズ23が設けられる。これらについては通例のものと同様であるので説明を省略する。
なおここで第1の透光性膜は酸化シリコン膜で構成したが、窒化シリコンとBPSG膜の2層膜で構成し、エッチバック工程あるいはCMP工程によって平坦化してもよい。
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、通常の方法で単層電極構造の電荷転送電極を形成する。すなわち不純物濃度1.0×1016cm−3程度のn型のシリコン基板1表面に、膜厚25nmの酸化シリコン膜と、膜厚50nmの窒化シリコン膜と、膜厚10nmの酸化シリコン膜を形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。
まず、通常の方法で単層電極構造の電荷転送電極を形成する。すなわち不純物濃度1.0×1016cm−3程度のn型のシリコン基板1表面に、膜厚25nmの酸化シリコン膜と、膜厚50nmの窒化シリコン膜と、膜厚10nmの酸化シリコン膜を形成し、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、PH3とN2とSiH4を用いた減圧CVD法により、膜厚0.25μmのリンドープの第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aを形成する。このときの基板温度は500〜600℃とする。
この後、フォトリソグラフィにより第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aをパターニングし、第1の電極を形成し、この第1の電極表面を熱酸化することにより膜厚80〜90nmの酸化シリコン膜4を形成する。このパターニングに際してはHBrとO2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第1の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではECR (電子サイクロトロン共鳴:Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはICP(誘導結合Inductively Coupled Plasma)方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。
そしてこの上層に同様にしてPH3とN2とSiH4を用いた減圧CVD法により、膜厚0.6μmのリンドープの第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bを形成し、CMP(化学的機械研磨)法を用いて平坦化を行い、ゲート酸化膜2上に第1および第2の電極が並置された第2の電極を形成する。そして、更にこの上層に熱酸化後膜厚80〜90nmの酸化シリコン膜5を形成する(図2(a))。このとき、第1層ドープトアモルファスシリコン膜3a上が過度に酸化されないように窒化シリコン膜で被覆しておくようにするのが望ましい。
そして、フォトダイオード上の窒化シリコン膜を除去した後、この上層にHTO薄膜10nmを減圧CVD法により成膜し、さらにCVD法により膜厚30nmの窒化シリコン膜からなる反射防止膜6を形成する(図2(b))。
続いて、密着性層(7S)としてのチタンナイトライド層、遮光層7としてのタングステン膜を形成する(図2(c))。
そして図3(a)に示すように、ポジレジストR1を厚さ0.5〜1.4μm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、レジストパターンR1を形成する。
この後、このレジストパターンR1をマスクとして遮光膜7および密着性層7Sのパターニングを行う。
そしてレジストパターンR1を酸素プラズマを用いてアッシングする(図3(b))。
そしてレジストパターンR1を酸素プラズマを用いてアッシングする(図3(b))。
この後、図4(a)に示すように、遮光膜の常圧CVD法によりボロンの拡散防止層として膜厚100nmのNSG膜(酸化シリコン膜)8aを形成する。ここではNSG膜に代えてSiH4ガスを用いたPECVD法により、膜厚100nmの酸化シリコン膜を形成してもよい。
さらに、図4(b)に示すように、常圧熱CVD法により、膜厚300nmのBPSG膜8bを形成し、炉アニールにより800〜850℃に加熱し、表面を平坦化する。
さらに、図4(b)に示すように、常圧熱CVD法により、膜厚300nmのBPSG膜8bを形成し、炉アニールにより800〜850℃に加熱し、表面を平坦化する。
この後、図5(a)に示すように、フォトリソグラフィによりこの平坦化膜としてのBPSG膜8bを、エッジが電荷転送電極上に位置するようにパターニングしたのち、さらにNSG膜8aなどをエッチングする。このとき、フォトダイオード表面では第2の透光性膜9が保護膜として作用し、遮光膜7は保護される。このときエッチングはC4F6/Ar/O2を用いた高密度プラズマによりエッチングを行なう。ここでは、C4F6/O2ガス比が1以上であって、圧力が20mmTorr以上となる条件で実施される。
そして、図5(b)に示すように、プラズマCVD法により酸化シリコン膜からなる第1の透光性膜10を成膜後エッチバックあるいはCMPにより平坦化し、フォトダイオード上の開口部に充填する。また、プラズマCVD法により窒化シリコンを形成した後塗布膜を形成してもよい。
このようにして、固体撮像素子を形成した後、カラーフィルタ、マイクロレンズなどを形成して、固体撮像素子が完成する。
この方法によれば、平坦化膜のパターニングに際し、下地表面が第2の透光性膜で被覆されているため、遮光膜7がエッチングされるなどのダメージを受けることなく、導波路を構成する第1の透光性膜の形成される孔部が形成される。そしてこの第2の透光性膜は第1の透光性膜よりも屈折率が小さい透光性膜で構成されているため、良好に集光を行い高感度の固体撮像素子を形成することが可能となる。
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。
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。
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。
なお、第2の透光性膜の形成は、常圧CVD、プラズマCVDに限定されることなく、スパッタリング法を用いて酸窒化シリコン膜を形成するなどの方法をとるようにしてもよい。また窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜以外にも、酸化アルミニウムなどを用いるようにしてもよい。
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。
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、高感度で撮像画像の劣化を防止しつつ、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。
1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極
3a 第1層アモルファスシリコン膜
3b 第2層アモルファスシリコン膜
4 電極間絶縁膜
5 絶縁膜
6 反射防止膜
7 遮光膜
9 第2の透光性膜
10 第1の透光性膜(高屈折率膜)
R1 レジストパターン
13 フォトダイオード
30 フォトダイオード部
40 電荷転送部
21 平坦化層
22 カラーフィルタ
23 マイクロレンズ
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極
3a 第1層アモルファスシリコン膜
3b 第2層アモルファスシリコン膜
4 電極間絶縁膜
5 絶縁膜
6 反射防止膜
7 遮光膜
9 第2の透光性膜
10 第1の透光性膜(高屈折率膜)
R1 レジストパターン
13 フォトダイオード
30 フォトダイオード部
40 電荷転送部
21 平坦化層
22 カラーフィルタ
23 マイクロレンズ
Claims (12)
- 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、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有する固体撮像素子であって、
前記光導波路は、
前記固体撮像素子の表面を覆う平坦化膜の、前記光電変換部およびその周縁部上に相当する領域に形成された孔部に形成され、
所定の屈折率を有し、導光機能を有する第1の透光性膜と、
前記平坦化膜の下層側で前記第1の透光性膜を囲むとともに、少なくとも前記光電変換部全体を覆うように形成された、第2の透光性膜とを具備した固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記第2の透光性膜は前記第1の透光性膜よりも高屈折率の材料で構成された固体撮像素子。 - 請求項1または2に記載の固体撮像素子であって、
前記第2の透光性膜は、窒化シリコン膜であり、前記第1の透光性膜は酸化シリコン膜である固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記第2の透光性膜は前記光電変換部に開口する遮光膜の上層を覆うように形成されている固体撮像素子。 - 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する遮光膜を形成する工程と、
前記開口の形成された遮光膜上に、第2の透光性膜を形成する工程と、
平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜を、前記第2の透光性膜に対してエッチング選択性を持つようなエッチング条件でエッチングし、孔部を形成する工程と、
前記孔部に、第1の透光性膜を充填する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項5に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第2の透光性膜は、窒化シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項6に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第1の透光性膜は、酸化シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項7に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化膜は、BPSG膜を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項8に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化膜は、NSG膜とBPSG膜とで構成される固体撮像素子の製造方法。 - 請求項5乃至9のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記孔部を形成する工程は、前記第2の透光性膜に対するエッチング選択比が30以上となるようにエッチングされる工程である固体撮像素子の製造方法。 - 請求項10に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記孔部を形成する工程は、C4F6/Ar/O2ガスを用いたドライエッチング工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項11に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記孔部を形成する工程は、C4F6/O2ガス比が1以上であって、圧力が20mmTorr以上となる条件で実施されるドライエッチング工程である固体撮像素子の製造方法。
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2005
- 2005-02-14 JP JP2005036112A patent/JP2006222366A/ja active Pending
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