JP2006253299A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

本実施形態に係る固体撮像装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置における撮像部の要部断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 本実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラの概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置における撮像部の要部断面図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 従来の固体撮像装置の製造における工程断面図である。 従来の固体撮像装置の製造における工程断面図である。 従来の固体撮像装置の製造における工程断面図である。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
   

Images