JP2006253299A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】受光部の開口面積を広げて、感度を向上させた固体撮像装置およびその製造方法法、並びにカメラを提供する。
【解決手段】基板10には、転送チャネル領域14および受光部5となる信号電荷蓄積領域12が形成されている。転送チャネル領域14上には、ゲート絶縁膜20を介して転送電極21が形成されている。転送電極21の側壁には、第1の絶縁膜23を介してサイドウォール状の第1の遮光膜24が形成されている。転送電極21の上部には、絶縁膜22を介して第2の遮光膜25が形成されている。第1の遮光膜24と第2の遮光膜25は繋がっており、第1の遮光膜24の横方向膜厚は、第2の遮光膜25の縦方向膜厚よりも小さい。
【選択図】図2
【解決手段】基板10には、転送チャネル領域14および受光部5となる信号電荷蓄積領域12が形成されている。転送チャネル領域14上には、ゲート絶縁膜20を介して転送電極21が形成されている。転送電極21の側壁には、第1の絶縁膜23を介してサイドウォール状の第1の遮光膜24が形成されている。転送電極21の上部には、絶縁膜22を介して第2の遮光膜25が形成されている。第1の遮光膜24と第2の遮光膜25は繋がっており、第1の遮光膜24の横方向膜厚は、第2の遮光膜25の縦方向膜厚よりも小さい。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えばCCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラに関する。
近年、ビデオカメラの小型高性能化への要求を満たすため、固体撮像装置のスミアの改善が重要となっている。スミアとは、固体撮像装置に強い光が照射された場合に、転送チャネルに光が到達し、そこで電荷が発生することにより、画面上に現れる帯状の撮像欠陥である。従来、スミアを低減する方法として、金属からなる遮光膜を全面に形成してから、リソグラフィ技術およびエッチング技術により転送電極を覆うように遮光膜をパターン加工していた(例えば、特許文献1参照)。
従来の固体撮像装置の製造方法について、図12〜図13を参照して説明する。
まず、図12(a)に示すように、n型のシリコンからなる基板110に、イオン注入法により、p型ウェル111、n型の信号電荷蓄積領域112、n型の転送チャネル領域114、p型領域115、p型のチャネルストップ領域117を形成する。信号電荷蓄積領域112と転送チャネル領域114の間のp型ウェル111が、読み出しゲート領域116となる。
次に、図12(b)に示すように、ゲート絶縁膜120を形成した後に、転送電極121を形成し、その後、全面に酸化シリコンからなる絶縁膜123を形成する。
次に、図12(c)に示すように、転送電極121を被覆して全面に、遮光膜124を形成する。遮光膜124の膜厚は、例えば160〜170nm程度である。
次に、図13(a)に示すように、リソグラフィ技術により、遮光膜124上にレジストマスク125を形成する。
次に、図13(b)に示すように、レジストマスク125をエッチングマスクとして、遮光膜124を異方性エッチングすることにより、遮光膜124に信号電荷蓄積領域112を露出させる開口部Cを形成する。
以上のようにして、固体撮像装置の遮光膜124が形成され、遮光膜124の開口部Cに入射した光が、光電変換されるため、固体撮像装置の感度は、開口部Cの大きさに左右される。しかしながら、リソグラフィ技術における合わせ精度の問題から、遮光膜124に開口部Cを形成するためのレジストマスク125がずれる場合がある。
すなわち、図14(a)に示すように、転送電極121に対してレジストマスク125がずれて形成されると、図14(b)に示す遮光膜124のエッチングでは、レジストマスク125だけでなく、転送電極121の側壁における遮光膜124もエッチングマスクとなるため、開口部Cが狭まってしまう。この結果、固体撮像装置の感度低下に繋がるという問題があった。
また、遮光膜124のうち、転送電極121の側壁部は、転送チャネル領域114への斜め入射光のみを防止すれば良いため、転送電極121の上部に位置する遮光膜124に対して薄くしても構わない。このようにすることで、開口部Cを大きくすることができ、感度を向上させることができるが、転送電極121の側壁部のみ薄い遮光膜124を形することができないという問題があった。
また、特許文献1では、転送電極121の側壁における遮光膜と、転送電極121の上部の遮光膜とを別々に形成する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、2つの遮光膜が繋がっていないため、光が遮光膜により遮られずに転送電極121を介して、転送チャネル領域114に入射してしまう恐れがある。
特開平6−260629号公報
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光部の開口面積を広げて、感度を向上させた固体撮像装置およびカメラを提供することにある。
本発明の他の目的は、受光部の開口面積を広げて感度を向上させることができ、かつ、リソグラフィの合わせ精度による感度低下の影響の少ない固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された転送電極と、前記転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、前記転送電極の上部に形成され、前記第1の遮光膜と繋がり、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜とを有する。
上記の本発明の固体撮像装置では、転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、転送電極の上部に形成され、第1の遮光膜と繋がる第2の遮光膜により転送電極が被覆されている。第1の遮光膜から露出した受光部の面積が、受光部の開口面積となる。第2の遮光膜が第1の遮光膜よりも厚い、すなわち、第1の遮光膜が第2の遮光膜よりも薄く形成されている。これにより、転送電極の側部に形成される第2の遮光膜は、必要以上に厚くなることはなく、受光部の開口面積が広がる。
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された転送電極と、前記基板および前記転送電極を覆って形成された第1の絶縁膜と、前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記受光部上に形成された第2の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、前記転送電極上に形成された遮光膜とを有し、前記遮光膜は、前記間隙に埋め込まれた前記転送電極の側部における膜厚が、前記転送電極上の膜厚に比べて薄く形成されたものである。
上記の本発明の固体撮像装置では、転送電極の側壁を覆う第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、受光部上に第2の絶縁膜が形成されており、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、転送電極上に遮光膜が形成されている。遮光膜は、間隙に埋め込まれた転送電極の側部における膜厚が、転送電極上の膜厚に比べて薄く形成されており、これにより受光面積が確保される。
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に受光部を形成し、当該基板上に転送電極を形成する工程と、前記転送電極を被覆するように前記基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の遮光膜を形成する工程と、前記第1の遮光膜をエッチバックして、前記転送電極の側壁にサイドウォール状の第1の遮光膜を形成する工程と、前記転送電極の上部に、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜を形成する工程とを有する。
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法では、エッチバックによりサイドウォール状の第1の遮光膜を形成した後に、転送電極の上部に、第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜を形成する。受光部の開口面積は、サイドウォール状の第1の遮光膜により規定される。このため、リソグラフィ技術の精度に左右されることなく、受光部の開口面積を広げることができる。
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に受光部を形成し、当該基板上に転送電極を形成する工程と、前記転送電極および前記基板を被覆する第1の絶縁膜を形成する工程と、前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記間隙を埋め込むように前記転送電極上に遮光膜を形成する工程とを有する。
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法では、転送電極の側部を覆う第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、基板上に第2の絶縁膜を形成し、間隙を埋め込むように、転送電極上に遮光膜を形成する。遮光膜の形成膜厚を間隙の幅よりも大きくすることにより、転送電極の側部における膜厚よりも、転送電極の上部における膜厚の方が厚い遮光膜が形成される。
上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された転送電極と、前記転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、前記転送電極の上部に形成され、前記第1の遮光膜と繋がり、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜とを有する。
上記の本発明のカメラに備えられた固体撮像装置では、転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、転送電極の上部に形成され、第1の遮光膜と繋がる第2の遮光膜により転送電極が被覆されている。第1の遮光膜から露出した受光部の面積が、受光部の開口面積となる。第2の遮光膜が第1の遮光膜よりも厚い、すなわち、第1の遮光膜が第2の遮光膜よりも薄く形成されている。これにより、転送電極の側部に形成される第2の遮光膜は、必要以上に厚くなることはなく、受光部の開口面積が広がる。
上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された転送電極と、前記基板および前記転送電極を覆って形成された第1の絶縁膜と、前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記受光部上に形成された第2の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、前記転送電極上に形成された遮光膜とを有し、前記遮光膜は、前記間隙に埋め込まれた前記転送電極の側部における膜厚が、前記転送電極上の膜厚に比べて薄く形成されたものである。
上記の本発明のカメラに備えられた固体撮像装置では、転送電極の側壁を覆う第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、受光部上に第2の絶縁膜が形成されており、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、転送電極上に遮光膜が形成されている。遮光膜は、間隙に埋め込まれた転送電極の側部における膜厚が、転送電極上の膜厚に比べて薄く形成されており、これにより受光面積が確保される。
本発明の固体撮像装置およびカメラによれば、受光部の開口面積を広げて、感度の向上を図ることができる。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、受光部の開口面積を広げて感度を向上させることができ、かつ、リソグラフィの合わせ精度による感度低下の影響の少ない固体撮像装置を製造することができる。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、受光部の開口面積を広げて感度を向上させることができ、かつ、リソグラフィの合わせ精度による感度低下の影響の少ない固体撮像装置を製造することができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明をインターライントランスファ方式の固体撮像装置に適用した例について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。
図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。
本実施形態に係る固体撮像装置1は、撮像部2と、水平転送部3と、出力部4とを有する。
撮像部2には、行列状に配置された複数の受光部5と、受光部5の垂直列ごとに配置された複数本の垂直転送部7と、受光部5と垂直転送部7との間に配置された読み出しゲート部6とを有する。
受光部5は、例えばフォトダイオードからなり、被写体から入射する像光(入射光)をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。読み出しゲート部6は、受光部5に蓄積された信号電荷を垂直転送部7に読み出す。垂直転送部7は、4相のクロック信号φV1,φV2,φV3,φV4によって駆動され、受光部5から読み出された信号電荷を垂直方向(図中、下方向)に転送する。なお、クロック信号としては、4相に限定されるものではない。
水平転送部3は、2相のクロック信号φH1,φH2によって駆動され、垂直転送部7から垂直転送された信号電荷を、水平方向(図中、左方向)に転送する。
垂直転送部7および水平転送部3は、基板に形成された転送方向に伸びる転送チャネルと、転送チャネル上に絶縁膜を介在させた状態で、転送方向に並べて形成された複数の転送電極とを有する。
転送電極に電圧を印加すると、転送チャネルに電位井戸が形成される。この電位井戸を形成するためのクロック信号が、転送方向に並べられた各転送電極に対して位相をずらして印加されることで、電位井戸の分布が順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に沿って転送される。
出力部4は、例えば、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部4aを有し、水平転送部3により水平転送された信号電荷を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。
図2は、図1の撮像部2における要部断面図である。なお、図2では、遮光膜よりも上層の構成は省略している。
例えば、n型のシリコンからなる基板10に、p型ウェル11が形成されている。p型ウェル11は、オーバーフローバリアを形成する。
受光部5は、p型ウェル11に形成されたn型の信号電荷蓄積領域12によって構成されている。なお、図示はしないが、信号電荷蓄積領域12の表層には、p+の正孔蓄積領域が形成されている。
受光部5には、信号電荷蓄積領域12、p型ウェル11および基板10により、npn構造が作製されている。このnpn構造は、受光部5に強い光が入射して過剰に発生した信号電荷がp型ウェル11により形成されるオーバーフローバリアを超えると、当該信号電荷を基板10側に排出する縦型オーバーフロードレイン構造を構成する。
垂直転送部7は、信号電荷蓄積領域12と所定間隔を隔ててp型ウェル11に形成されたn型の転送チャネル領域14と、転送チャネル領域14上に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜20を介して形成された例えばポリシリコンからなる転送電極21により構成されている。転送電極21は、例えば2層構造である。転送電極21は、受光部5を包囲するように配置されている。スミアを抑制するために、転送チャネル領域14の下には、比較的高濃度のp型領域15が形成されている。
読み出しゲート部6は、信号電荷蓄積領域12と転送チャネル領域14との間のp型ウェル(読み出しゲート領域16)と、読み出しゲート領域16上にゲート絶縁膜20を介して形成された転送電極21により構成されている。読み出しゲート領域16は、n型の信号電荷蓄積領域12と転送チャネル領域14との間に、電位障壁を形成する。読み出し時には、転送電極21に正の読み出し電圧が印加されて、読み出しゲート領域16の電位障壁が引き下げられて、信号電荷は信号電荷蓄積領域12から転送チャネル領域14へと移される。
信号電荷蓄積領域12に対して読み出し側とは反対側には、p型のチャネルストップ領域17が形成されている。チャネルストップ領域17は、信号電荷に対して電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。
転送電極21上には、転送電極21を加工する際に用いた例えば酸化シリコンからなる絶縁膜22が形成されている。転送電極21および絶縁膜22の側壁および基板10上には、例えば酸化シリコンからなる第1の絶縁膜23が形成されている。
転送電極21および絶縁膜22の側壁には、第1の絶縁膜23を介して、サイドウォール状の第1の遮光膜24が形成されている。第1の遮光膜24は、例えば、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイドからなる。第1の遮光膜24の横方向の厚さは、例えば、70〜100nm程度である。第1の遮光膜24の間の領域が、受光部5の開口面積を規定する開口部Cとなる。
転送電極21の上部には、絶縁膜22を介して第2の遮光膜25が形成されている。第2の遮光膜25は、端部において第1の遮光膜24と繋がっている。第2の遮光膜25は、例えば、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイドからなる。第2の遮光膜25の厚さは、例えば、180〜250nm程度である。
図示はしないが、第2の遮光膜25の上層には、パッシベーション膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなどが形成されている。
上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、遮光膜は、転送電極21の側壁に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜24と、転送電極21の上部に形成され、第1の遮光膜24と繋がり、第1の遮光膜24よりも厚い第2の遮光膜25とにより形成されている。
遮光膜を2層構成にしたことにより、第1の遮光膜24を第2の遮光膜25よりも薄くできることから、開口部Cを広げて感度を向上させることができる。また、第1の遮光膜24と第2の遮光膜25とが繋がっていることにより、垂直転送部7に対する良好な遮光性能を確保することができる。
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図3〜図6を参照して説明する。
まず、図3(a)に示すように、n型のシリコンからなる基板10に、イオン注入法により、p型ウェル11と、n型の信号電荷蓄積領域12と、n型の転送チャネル領域14と、p型領域15と、p型のチャネルストップ領域17を形成する。信号電荷蓄積領域12と、転送チャネル領域14の間のp型ウェル11が、読み出しゲート領域16となる。
次に、図3(b)に示すように、熱酸化法により、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜20を形成し、ゲート絶縁膜20上に例えばポリシリコンからなる転送電極21および酸化シリコンからなる絶縁膜22を形成する。転送電極21の形成では、ゲート絶縁膜20上に、例えばポリシリコン膜を200nm程度堆積させた後、ポリシリコン膜上にCVD法により100nm程度の酸化シリコン膜を堆積する。リソグラフィ技術およびエッチング技術により酸化シリコン膜を絶縁膜22に加工した後に、絶縁膜22をエッチングマスクとして、ポリシリコン膜をエッチングすることにより、ポリシリコンからなる転送電極21を形成する。その後、転送電極21および絶縁膜22を被覆するように基板10上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、100nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を堆積させて、第1の絶縁膜23を形成する。
次に、図3(c)に示すように、第1の絶縁膜23上に、第1の遮光膜24を形成する。第1の遮光膜24の形成では、例えば、第1の絶縁膜23上に、スパッタリング法により50nm程度の膜厚のタングステン膜を形成した後、CVD法により50nm程度の膜厚のタングステン膜を形成する。
次に、図4(a)に示すように、異方性エッチングにより第1の遮光膜24をエッチバックすることにより、転送電極21および絶縁膜22の側壁のみにサイドウォール状の第1の遮光膜24を残す。第1の遮光膜24の間の領域が、受光部5の開口面積を規定する開口部Cとなる。
次に、図4(b)に示すように、基板10上に、第1の遮光膜24を埋め込む高さの第2の絶縁膜26を形成する。第2の絶縁膜26の形成では、CVD法により、500nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を形成する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により第2の絶縁膜26の平坦化を行う。
次に、図5(a)に示すように、異方性エッチングにより、サイドウォール状の第1の遮光膜24を露出させるまで第2の絶縁膜26を除去する。
次に、図5(b)に示すように、第2の絶縁膜26および絶縁膜22上に、第2の遮光膜25を形成する。第2の遮光膜25の形成では、例えば、CVD法により、180nm〜250nm程度の厚さのタングステン膜を形成する。
次に、図6(a)に示すように、第2の遮光膜25上に、リソグラフィ技術によりレジストマスク27を形成する。
次に、図6(b)に示すように、レジストマスク27をエッチングマスクとして、第2の遮光膜25を異方性エッチングすることにより、第1の遮光膜24と繋がり、かつ、転送電極21の上部を覆う第2の遮光膜25を形成する。
以降の工程としては、第2の遮光膜25の上層に、パッシベーション膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなどを形成することにより、固体撮像装置が完成する。なお、第2の絶縁膜26を除去しても、そのまま利用してもよい。
上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、エッチバックによりサイドウォール状の第1の遮光膜24を形成しており、この第1の遮光膜24により、開口部Cが形成される。サイドウォール状の第1の遮光膜24の横方向膜厚を、第2の遮光膜25よりも薄くすることにより、開口部Cを広げて感度を向上させることができる。この第1の遮光膜24の横方向膜厚は、当初の第1の遮光膜24の堆積膜厚(図3(c)参照)により、高精度に制御可能である。また、開口部Cを規定する第1の遮光膜24は、リソグラフィ技術により形成していないため、リソグラフィ技術の合わせ精度により開口部Cの大きさが変動することもない。
また、本実施形態では、転送電極21の側壁を遮光する第1の遮光膜24と、転送電極21の上部を遮光する第2の遮光膜25とを繋げて形成している。このため、垂直転送部7に対する良好な遮光性を得ることができる。
また、エッチバックにより形成したサイドウォール状の第1の遮光膜24は、上部の膜厚が薄くなる(図4(a)参照)。従って、第1の遮光膜24の上部の遮光性能が低下する恐れがある。これを防止するため、本実施形態では、サイドウォール状の第1の遮光膜24を形成した後に、第2の絶縁膜26を形成して、平坦化および全面エッチバックすることにより、この第1の遮光膜24の上部を露出させた後に、第2の遮光膜25を形成する。これにより、最終的には、第1の遮光膜24のうち上部の薄い部分は第2の遮光膜25により補償することができ、良好な遮光性を確保することができる。
また、上層の第2の遮光膜25は、リソグラフィ技術を用いて加工されるが、仮にリソグラフィ技術の合わせずれが発生したとしても、基板10の直上ではないため、感度への影響は少ない。また、開口部C内に第2の遮光膜25が貼り出した場合にも、光の回折効果により、信号電荷蓄積領域12への光の入射が可能である。
上記の固体撮像装置は、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、あるいは電子内視鏡用カメラなどのカメラに用いられる。
図7は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。
カメラ40は、固体撮像装置(CCD)1と、光学系42と、駆動回路43と、信号処理回路44とを有する。
光学系42は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置1の各受光部5において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、受光部5の信号電荷蓄積領域12において、一定期間信号電荷が蓄積される。
駆動回路43は、上述した4相のクロック信号φV1,φV2,φV3,φV4および2相のクロック信号φH1,φH2などの各種のタイミング信号を固体撮像装置1に与える。これにより、固体撮像装置1の信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの各種の駆動が行われる。また、この駆動により、固体撮像装置1の出力部4からアナログ画像信号が出力される。
信号処理回路44は、固体撮像装置1から出力されたアナログ画像信号に対して、ノイズ除去を行ったり、ディジタル信号に変換するといった各種の信号処理を行う。信号処理回路44による信号処理が行われた後に、メモリなどの記憶媒体に記憶される。
このように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのカメラ40において、感度を向上させた上記の固体撮像装置1を用いることにより、感度を向上させたカメラ40を実現することができる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係る固体撮像装置における撮像部2の要部断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
図8は、第2実施形態に係る固体撮像装置における撮像部2の要部断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
転送チャネル領域14および読み出しゲート領域16が形成された部位における基板10上には、例えば酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜30を介して転送電極31および絶縁膜32が形成されている。転送電極31は、例えばポリシリコンからなり、絶縁膜32は例えば酸化シリコンからなる。絶縁膜32は、転送電極31を加工する際に用いたものである。
垂直転送部7は、n型の転送チャネル領域14と、転送チャネル領域14上にゲート絶縁膜30を介して形成された転送電極31により構成される。読み出しゲート部6は、読み出しゲート領域16と、読み出しゲート領域16上にゲート絶縁膜30を介して形成された転送電極31により構成される。
転送電極31および絶縁膜32を被覆して、ゲート絶縁膜30上には、例えば窒化シリコンからなる第1の絶縁膜33が形成されている。転送電極31の側壁を覆う第1の絶縁膜33との間に間隙を設けた状態で、受光部5の開口部Cに対応する位置に、例えば酸化シリコンからなる第2の絶縁膜34が形成されている。
第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙を埋め込むように、転送電極31上には第1の絶縁膜33を介して遮光膜35が形成されている。遮光膜35は、例えば、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイドからなる。遮光膜35のうち、転送電極31および絶縁膜32の側壁を覆う部分の厚さは、70〜100nm程度であり、転送電極31の上部を覆う部分の厚さは、180〜250nm程度である。
図示はしないが、遮光膜35および第2の絶縁膜34の上層には、パッシベーション膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなどが形成されている。
上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、遮光膜35は、第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙を埋め込むように、第1の絶縁膜33上に形成されている。この第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙よりも、大きい膜厚の遮光膜35を形成することにより、遮光膜35のうち、転送電極21の側壁に形成された部分の厚さを、転送電極21の上部に形成された部分の厚さよりも薄くすることができる。これにより、開口部Cを広げて感度を向上させた固体撮像装置を実現することができる。
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図9〜図11を参照して説明する。
まず、図9(a)に示すように、n型のシリコンからなる基板10に、イオン注入法により、p型ウェル11と、n型の信号電荷蓄積領域12と、n型の転送チャネル領域14と、p型領域15と、p型のチャネルストップ領域17を形成する。信号電荷蓄積領域12と、転送チャネル領域14の間のp型ウェル11が、読み出しゲート領域16となる。
次に、図9(b)に示すように、熱酸化法により、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜30を形成し、ゲート絶縁膜30上に例えばポリシリコンからなる転送電極31および酸化シリコンからなる絶縁膜32を形成する。転送電極31の形成では、ゲート絶縁膜30上に、例えばポリシリコン膜を200nm程度堆積させた後、ポリシリコン膜上にCVD法により100nm程度の酸化シリコン膜を堆積する。リソグラフィ技術およびエッチング技術により酸化シリコン膜を絶縁膜32に加工した後に、絶縁膜32をエッチングマスクとして、ポリシリコン膜をエッチングすることにより、ポリシリコンからなる転送電極31を形成する。その後、転送電極31および絶縁膜32を被覆するように基板10上に、CVD法により、100nm程度の膜厚の窒化シリコン膜を堆積させて、第1の絶縁膜33を形成する。
次に、図9(c)に示すように、基板10上に、転送電極31間の領域を埋め込む第2の絶縁膜34を形成する。第2の絶縁膜34の形成では、例えば、CVD法により全面に100nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を形成した後、CMP法により、第1の絶縁膜33を露出させるまで第2の絶縁膜34の平坦化を行う。
次に、図10(a)に示すように、第1の絶縁膜33および第2の絶縁膜34上に、ハードマスク36を形成する。ハードマスク36の形成では、例えばCVD法により、100nm程度の窒化シリコン膜を形成する。
次に、図10(b)に示すように、リソグラフィ技術により、ハードマスク36上にレジストマスク37を形成し、当該レジストマスク37をエッチングマスクとして、ハードマスク36をエッチングする。これにより、後に開口部Cとなる領域を覆うパターンのハードマスク36に加工する。
次に、図11(a)に示すように、レジストマスク37およびハードマスク36をエッチングマスクとした異方性エッチングにより、第2の絶縁膜34を加工する。これにより、転送電極31の側壁における第1の絶縁膜33とは間隙を設けた第2の絶縁膜34となる。当該エッチングでは、窒化シリコン膜(第1の絶縁膜33)に対する酸化シリコン膜(第2の絶縁膜34)のエッチング選択比が高い条件でエッチングを行う。その後、レジストマスク37を除去する。
次に、図11(b)に示すように、第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙を埋め込むように、第1の絶縁膜33上に遮光膜35を形成する。遮光膜35の形成では、例えば、CVD法により200nm程度の膜厚のタングステン膜を形成した後に、CMP法によりハードマスク36が露出するまでタングステン膜の平坦化を行う。
以降の工程としては、ハードマスク36を除去した後に、パッシベーション膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなどを形成することにより、固体撮像装置が完成する。なお、ハードマスク36を残しておいてもよい。
上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、第1の絶縁膜33との間に間隙を設けた状態で、受光部5の開口部Cとなる位置に第2の絶縁膜34を形成し、第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙を埋め込むように、第1の絶縁膜33上に、遮光膜35を形成している。
第1の絶縁膜33と第2の絶縁膜34の間隙の幅よりも大きい膜厚の遮光膜35を形成することにより、転送電極31の側壁における部分の厚さが、転送電極31の上部を被覆する部分の厚さよりも薄い遮光膜35を形成することができる。このため、開口部Cの大きさを広げることができ、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
開口部Cは第2の絶縁膜34により規定されるが、リソグラフィ技術の合わせ精度が生じた場合であっても、第2の絶縁膜34の位置が左右にずれるのみで、開口部Cの大きさが変化することはない。
上記の本実施形態に係る固体撮像装置を備えたカメラによれば(図7参照)、感度を向上させたカメラを実現することができる。
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本実施形態では、インターライントランスファ方式の固体撮像装置について説明したが、フレームインターライントランスファ方式の固体撮像装置であってもよい。本実施形態では、2層構造の転送電極を例に説明したが、単層構造であっても3層以上の構造であってもよい。また、本実施形態では、信号電荷蓄積領域12を形成した後に、転送電極21,31を形成する例について説明したが、転送電極21,31を形成した後に、当該転送電極をイオン注入マスクとしたイオン注入により、信号電荷蓄積領域12を形成してもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
本実施形態では、インターライントランスファ方式の固体撮像装置について説明したが、フレームインターライントランスファ方式の固体撮像装置であってもよい。本実施形態では、2層構造の転送電極を例に説明したが、単層構造であっても3層以上の構造であってもよい。また、本実施形態では、信号電荷蓄積領域12を形成した後に、転送電極21,31を形成する例について説明したが、転送電極21,31を形成した後に、当該転送電極をイオン注入マスクとしたイオン注入により、信号電荷蓄積領域12を形成してもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
1…固体撮像装置、2…撮像部、3…水平転送部、4…出力部、4a…電荷−電圧変換部、5…受光部、6…読み出しゲート部、7…垂直転送部、10…基板、11…p型ウェル、12…信号電荷蓄積領域、14…転送チャネル領域、15…p型領域、16…読み出しゲート領域、17…チャネルストップ領域、20…ゲート絶縁膜、21…転送電極、22…絶縁膜、23…第1の絶縁膜、24…第1の遮光膜、25…第2の遮光膜、26…第2の絶縁膜、27…レジストマスク、30…ゲート絶縁膜、31…転送電極、32…絶縁膜、33…第1の絶縁膜、34…第2の絶縁膜、35…遮光膜、36…ハードマスク、37…レジストマスク、40…カメラ、42…光学系、43…駆動回路、44…信号処理回路、110…基板、111…p型ウェル、112…信号電荷蓄積領域、114…転送チャネル領域、115…p型領域、116…読み出しゲート領域、117…チャネルストップ領域、120…ゲート絶縁膜、121…転送電極、123…絶縁膜、124…遮光膜、125…レジストマスク、C…開口部
Claims (8)
- 基板に形成された受光部と、
前記基板上に形成された転送電極と、
前記転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、
前記転送電極の上部に形成され、前記第1の遮光膜と繋がり、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜と
を有する固体撮像装置。 - 基板に形成された受光部と、
前記基板上に形成された転送電極と、
前記基板および前記転送電極を覆って形成された第1の絶縁膜と、
前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記受光部上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、前記転送電極上に形成された遮光膜とを有し、
前記遮光膜は、前記間隙に埋め込まれた前記転送電極の側部における膜厚が、前記転送電極上の膜厚に比べて薄く形成された
固体撮像装置。 - 基板に受光部を形成し、当該基板上に転送電極を形成する工程と、
前記転送電極を被覆するように前記基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に第1の遮光膜を形成する工程と、
前記第1の遮光膜をエッチバックして、前記転送電極の側壁にサイドウォール状の第1の遮光膜を形成する工程と、
前記転送電極の上部に、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜を形成する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2の遮光膜を形成する工程は、
前記転送電極および前記第1の遮光膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の遮光膜が露出するまで前記第2の絶縁膜を除去する工程と、
前記第2の絶縁膜上に、前記第2の遮光膜を形成する工程と
を有する請求項3記載の固体撮像装置の製造方法。 - 基板に受光部を形成し、当該基板上に転送電極を形成する工程と、
前記転送電極および前記基板を被覆する第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記間隙を埋め込むように前記転送電極上に遮光膜を形成する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2の絶縁膜を形成する工程において、
前記転送電極および前記基板を埋め込む第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をエッチングマスクとして、前記第2の絶縁膜をエッチングして前記間隙を形成する工程と
を有する請求項5記載の固体撮像装置の製造方法。 - 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
基板に形成された受光部と、
前記基板上に形成された転送電極と、
前記転送電極の側部に形成されたサイドウォール状の第1の遮光膜と、
前記転送電極の上部に形成され、前記第1の遮光膜と繋がり、前記第1の遮光膜よりも厚い第2の遮光膜と
を有するカメラ。 - 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
基板に形成された受光部と、
前記基板上に形成された転送電極と、
前記基板および前記転送電極を覆って形成された第1の絶縁膜と、
前記転送電極の側部を覆う前記第1の絶縁膜との間に間隙を設けた状態で、前記受光部上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の間隙を埋め込むように、前記転送電極上に形成された遮光膜とを有し、
前記遮光膜は、前記間隙に埋め込まれた前記転送電極の側部における膜厚が、前記転送電極上の膜厚に比べて薄く形成された
カメラ。
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