JPH098262A - 撮像素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感度の低下を招くことなくスミア特性をさら
に改善した撮像素子と、その製造方法を提供する。 【構成】 受光部３と、これの一方の側に設けられたチ
ャネルストップ２１と、他方の側に設けられた読み出し
部５と、チャネルストップ２１および読み出し部５の外
側に設けられた電荷転送部６と、電荷転送部６の略直上
位置に設けられた転送電極２２ａ、２２ｂと、これを覆
いかつ受光部３の直上位置の少なくとも一部を開口した
状態で設けられた低反射膜２３と、低反射膜２３の上に
設けられた遮光膜２４とを備えてなる撮像素子２０であ
る。チャネルストップ２１側に位置する転送電極２２ａ
の、チャネルストップ２１側の端縁が、チャネルストッ
プ２１の直上部に位置している。また、この撮像素子を
製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換を行う受光部
を有した撮像素子に係り、詳しくはスミア特性を改善し
た撮像素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device
）型の撮像素子としては、例えば図５に示す構造のも
のが知られている。図５において符号１は撮像素子であ
り、この撮像素子１は、シリコン基板２の表層部にオー
バーフローバリア（図示略）を形成し、これの上に受光
部３を形成し、さらにこの受光部３の上にホール蓄積部
４を形成したものである。受光部３の一方の側方には読
み出し部５を介して電荷転送部６が配設されている。ま
た、受光部３の他方の側方にはチャネルストップ７が配
設され、該チャネルストップの側方には別の電荷転送部
６が配設され、さらに該電荷転送部６の側方には読み出
し部（図示略）、受光部（図示略）が順次配設されてい
る。

【０００３】シリコン基板２の表面には絶縁膜８が形成
され、この絶縁膜８の上には、前記電荷転送部６の直上
位置を覆って転送電極９が形成されている。ここで、転
送電極９のうちのチャネルストップ７側に位置する転送
電極９の、チャネルストップ７側の端縁は、チャネルス
トップ７の直上位置を越えて受光部３の直上位置にまで
延びて形成配置されたものとなっている。また、前記絶
縁膜８上には、転送電極９を覆った状態で絶縁膜１０が
形成されている。この絶縁膜１０上には、前記転送電極
９を覆いかつ前記受光部３の直上位置の一部を開口した
状態で低反射膜１１が形成され、該低反射膜１１上には
これを覆って遮光膜１２が形成されている。さらに、シ
リコン基板２上には、該遮光膜１２等を覆って透明層
（図示略）が形成されている。

【０００４】そして、このような構成により撮像素子１
は、透明層を透過してきた入射光を受光部３で受け、光
電変換を行って電荷とする。すると、得られた電荷は読
み出し部５を経て電荷転送部６に送られ、さらに転送電
極９の駆動によって電荷転送部６中を移動し、水平転送
部（図示略）を経て信号として出力される。また、この
撮像素子１が搭載される光学カメラのレンズの絞り値な
どにより、撮像素子１に光が斜めに入射し、この入射光
が図５中矢印Ａで示すようにシリコン基板２表面と遮光
膜１２との間に入った場合には、この入射光がシリコン
基板２表面と、遮光膜１２の下に形成された低反射膜１
１の、転送電極９の外側に張り出した部分（張り出し部
１１ａ）との間で数回反射し、特に低反射膜１１で反射
したときに入射光が減衰する。したがって、この撮像素
子１では、このような斜め入射光を減衰させる構造とな
っていることにより、斜め入射光がチャネルストップ７
を越えて電荷転送部６あるいはその近傍に到達し、ここ
で光電変換されて発生した電荷の一部が電荷転送部６に
取り込まれ、スミア信号電荷となってスミア特性が低下
してしまうことが防止されているのである。

【０００５】このような構成の撮像素子１を製造するに
は、まず、図６に示すようにシリコン基板２の表層部の
所定位置にｐ型の不純物を注入し、読み出し部５とチャ
ネルストップ７とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、ま
た、これとは別に、これらチャネルストップ７および読
み出し部５のそれぞれの外側にｎ型の不純物を注入して
電荷転送部６を形成する。

【０００６】次に、シリコン基板２の表面に、熱酸化法
によって絶縁膜８を形成し、続いて該絶縁膜８上にポリ
シリコン膜（図示略）を形成する。そして、このポリシ
リコン膜を公知のリソグラフィ技術、エッチング技術に
よってパターンニングし、図６に示すように前記電荷転
送部６の略直上の位置にポリシリコンからなる転送電極
９を形成する。このとき、転送電極９のパターニングに
ついては、そのチャネルストップ７側に位置する転送電
極９のチャネルストップ７側の端縁を、図６に示すよう
にチャネルストップ７における読み出し部５側の端縁近
傍の直上位置にまで延ばして形成する。

【０００７】次いで、形成した転送電極９をマスクとし
たセルフアラインによってシリコン基板２表層部の比較
的深い位置にｎ型の不純物を注入し、図７に示すように
読み出し部５とチャネルストップ７との間に受光部３を
形成する。さらに、同様に転送電極９をマスクとしてシ
リコン基板２表層部の比較的浅い位置にｐ型の不純物を
注入し、受光部３の直上にホール蓄積部４を形成する。
続いて、ＣＶＤ法等により、形成した転送電極９を覆っ
て前記絶縁膜８上に絶縁膜１０を形成する。

【０００８】次いで、転送電極９を覆って前記絶縁膜１
０上に低反射層（図示略）、遮光層（図示略）を順次形
成し、さらにこれら各層の上にレジスト層（図示略）を
形成し、公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によ
ってこれをパターニングしてレジストパターン（図示
略）を形成する。そして、得られたレジストパターンを
マスクとして前記低反射層、遮光層を同時にエッチング
し、図５に示したように、転送電極９を覆い、かつ前記
受光部３の直上位置の一部を開口した状態に低反射膜１
１、遮光膜１２をを形成する。その後、遮光膜１２を覆
ってシリコン基板２上に窒化シリコン層等からなる透明
層を形成し、図５に示した撮像素子１を得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記構成の
撮像素子１には以下に述べる不都合がある。この撮像素
子１では、前述したように受光部３に対して光が斜めに
入射し、この入射光に起因してスミア特性が低下するの
を、特に低反射膜１１の、転送電極９の外側に張り出し
てなる部分によって防いでいる。したがって、受光部３
上に張り出してなる低反射膜１１の長さが長いほど、前
記斜め入射光の低反射膜１１での反射回数が多くなるこ
とから、その強度の減衰がより大となり、スミア特性を
より向上させることができるようになるのである。しか
しながら、単に低反射膜１１の張り出し部１１ａを長く
するのでは、当然その上の遮光膜１２の張り出し部も長
くなり、受光部３の有効開口面積が小になってしまって
感度の低下を招いてしまう。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、感度の低下を招くことなくスミア特性をさらに改善
した撮像素子と、その製造方法を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像素子では、
基体の表層部に設けられて光電変換を行う受光部と、該
受光部の一方の側に設けられたチャネルストップと、該
受光部の他方の側に設けられた読み出し部と、前記チャ
ネルストップおよび読み出し部の、前記受光部と反対の
側にそれぞれ設けられた電荷転送部と、前記基体上の、
前記電荷転送部の略直上位置に設けられた転送電極と、
該転送電極の上にこれを覆い、かつ前記受光部の直上位
置の少なくとも一部を開口した状態で設けられた低反射
膜と、該低反射膜の上に設けられた遮光膜とを備えてな
る撮像素子において、前記転送電極のうちのチャネルス
トップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の
端縁が、該チャネルストップの直上部に位置せしめられ
てなることを前記課題の解決手段とした。

【００１２】本発明の撮像素子の製造方法では、基体の
表層部に不純物を注入してチャネルストップと読み出し
部とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、かつこれらチャ
ネルストップおよび読み出し部のそれぞれの外側に電荷
転送部を形成する工程と、前記基体上の、前記電荷転送
部の略直上の位置に転送電極を形成し、かつ該転送電極
のうちの前記チャネルストップ側に位置する転送電極
の、チャネルストップ側の端縁を、該チャネルストップ
の直上位置にまで延ばして形成する工程と、前記基体上
に前記転送電極の少なくとも一部を覆い、かつ前記チャ
ネルストップと読み出し部との間を覆わない状態にレジ
ストパターンを形成する工程と、該レジストパターンお
よび前記転送電極をマスクにして前記基体表層部に不純
物を注入し、該基体表層部に受光部を形成する工程と、
前記基体上に前記転送電極を覆って絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜上に、前記転送電極を覆いかつ前記受
光部の直上位置の一部を開口した状態で低反射膜および
遮光膜を積層形成する工程とを備えてなり、前記レジス
トパターンを形成する工程では、転送電極のうちのチャ
ネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストッ
プ側の端縁より外側に延ばして該チャネルストップの直
上を直接覆うようにレジストパターンを形成することを
前記課題の解決手段とした。

【００１３】

【作用】本発明の撮像素子によれば、チャネルストップ
側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁
を、従来では受光部の直上にまで延びていたのをチャネ
ルストップの直上部にまで後退させたので、受光部を挟
んで配置された転送電極間の間隔を広くすることが可能
になり、したがって受光部の実効的な開口面積を小さく
することなく、低反射膜の、転送電極から受光部側に張
り出す部分を長くすることが可能になる。

【００１４】本発明の撮像素子の製造方法によれば、転
送電極をそのままマスクとして不純物を注入し、受光部
を形成するのでなく、該受光部のチャネルストップ側に
ついては、レジストパターンをマスクとすることによっ
て該受光部の端縁の位置を決めている。したがって、チ
ャネルストップ側の転送電極については、そのチャネル
ストップ側の端縁の位置が受光部の形成配置に寄与しな
いことから、該端縁を電荷転送部側に後退させて形成し
ておくことができる。したがって、このようにして得ら
れた撮像素子は、チャネルストップ側に位置する転送電
極の、チャネルストップ側の端縁が、チャネルストップ
の直上部にまで後退したものとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。図１は本発明の撮像素子の一実施例を示す図であ
り、図１において符号２０は撮像素子である。なお、図
１に示した撮像素子１において図５に示した撮像素子１
と同一の構成要素については、同一の符号を付してその
説明を省略する。図１に示した撮像素子２０が図５に示
した撮像素子１と異なるところは、主にチャネルストッ
プ２１側の転送電極２２ａの位置と、転送電極２２ａ、
２２ｂ上に形成された低反射膜２３および遮光膜２４の
張り出し部２３ａの長さである。

【００１６】すなわち、本実施例の撮像素子２０では、
チャネルストップ２１側の転送電極の、チャネルストッ
プ２１側の端縁が、該チャネルストップ２１の直上部に
位置されている。一方、受光部３については、その幅
（読み出し部５とチャネルストップ２１との間の幅）が
図５に示した撮像素子１と同じに形成されており、した
がって本実施例の撮像素子２１では、受光部３を挟んで
配置された転送電極２２ａ、２２ｂ間の間隔が図５に示
した従来の撮像素子１に比べ広くなっている。

【００１７】また、転送電極２２ａ、２２ｂ上に、絶縁
膜１０を介して形成された低反射膜２３、遮光膜２４
は、その受光部３側に張り出してなる張り出し部２３
ａ、２４ａの長さが、図５の撮像素子１に比べ長くなっ
ている。すなわち、前述したようにこの撮像素子２０で
は、、転送電極２２ａ、２２ｂ間が広くなっているた
め、受光部３の実効開口面積を撮像素子１と同一にする
と必然的に該張り出し部２３ａ、２４ａの張り出し長さ
が長くなるのである。ここで、低反射膜２３は、ＴｉＯ
ＮやＷＳｉなどの低反射率の材料から形成されたもので
あり、遮光膜２４はＡｌ等の材料から形成されたもので
ある。

【００１８】次に、このような撮像素子２０の製造方法
に基づいて本発明の製造方法の一実施例を説明する。ま
ず、従来と同様にして、図２に示すようにシリコン基板
（基体）２の表層部の所定位置にｐ型の不純物を注入
し、読み出し部５とチャネルストップ７とを所定間隔あ
けてそれぞれ形成し、また、これとは別に、これらチャ
ネルストップ７および読み出し部５のそれぞれの外側に
ｎ型の不純物を注入して電荷転送部６を形成する。

【００１９】次に、シリコン基板２の表面に、熱酸化法
によって絶縁膜８を形成し、続いて該絶縁膜８上にポリ
シリコン膜（図示略）を形成する。そして、このポリシ
リコン膜を公知のリソグラフィ技術、エッチング技術に
よってパターンニングし、図２に示すように前記電荷転
送部６の略直上の位置にポリシリコンからなる転送電極
２２ａ、２２ｂを形成する。このとき、特にチャネルス
トップ２１側の転送電極２２ａのパターニングについて
は、図６に示した例と異なり、そのチャネルストップ２
１側の端縁を、図２に示したようにチャネルストップ２
１の、中央部よりやや電荷転送部６側となる位置の直上
にまで延ばして形成する。すなわち、図６に示した従来
例に比べて本実施例では、該転送電極２２ａの端縁位置
を、電荷転送部６側に後退させて形成するのである。

【００２０】次いで、転送電極２２ａ、２２ｂを覆って
シリコン基板２上にレジスト層（図示略）を形成し、公
知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってこれを
パターニングし、レジストパターン２５ａ、２５ｂを形
成する。これらレジストパターン２５ａ、２５ｂについ
ては、転送電極２２ａ、２２ｂのほぼ全面を覆うととも
に、先に形成したチャネルストップ２１と読み出し部５
との間を覆わない状態に形成する。また、特に転送電極
２２ａ側では、レジストパターン２５ａの端縁を、転送
電極２２ａのチャネルストップ２１側の端縁より延ばし
て形成し、これによりチャネルストップ２１の直上位置
の、転送電極２２ａに覆われない箇所のほとんど全面を
絶縁膜８を介してレジストパターン２５ａで直接覆うよ
うにする。すなわち、該レジストパターン２５ａの端縁
の位置を、図５に示した従来の撮像素子１の、チャネル
ストップ７側の転送電極９の端縁位置にほぼ一致させる
のである。なお、転送電極２２ｂ側では、レジストッパ
ターン２５ｂの読み出し部５側の端面を、転送電極２２
ｂの端面より延ばして形成する必要がなく、したがって
読み出し部５側においては、転送電極２２ｂの上面全体
を覆ってレジストパターン２５ｂを形成する必要がな
い。

【００２１】次いで、形成したレジストパターン２５
ａ、２５ｂおよび前記転送電極２２ａ、２２ｂをマスク
にしてシリコン基板２表層部の比較的深い位置にｎ型の
不純物を注入し、図３に示すように読み出し部５とチャ
ネルストップ２１との間に受光部３を形成する。ここ
で、受光部３形成のためのｎ型不純物の注入濃度につい
ては、先にチャネルストップ２１を形成した際のｐ型不
純物の注入濃度より十分に高くしておく。すると、この
ようなｎ型不純物の注入によりチャネルストップ２１
は、図２に示した状態でのチャンルストップ２１の端縁
位置が、図３に示したように電荷転送部６側に後退す
る。

【００２２】続いて、レジストパターン２５ａ、２５ｂ
を適宜な方法によって除去し、その状態で転送電極２２
ａ、２２ｂをマスクとしてシリコン基板２表層部の比較
的浅い位置にｐ型の不純物を注入し、図４に示すように
受光部３の直上からチャネルストップ２１側にかけてホ
ール蓄積部２６を形成する。さらに、ＣＶＤ法等によ
り、形成した転送電極２２ａ、２２ｂを覆って前記絶縁
膜８上に絶縁膜１０を形成する。

【００２３】次いで、転送電極２２ａ、２２ｂを覆って
前記絶縁膜１０上に低反射率材料からなる低反射層（図
示略）、Ａｌ等からなる遮光層（図示略）を順次形成
し、さらにこれら各層の上にレジスト層（図示略）を形
成し、公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によっ
てこれをパターニングしてレジストパターン（図示略）
を形成する。そして、得られたレジストパターンをマス
クとして前記低反射層、遮光層を同時にエッチングし、
図１に示したように、転送電極２２ａ、２２ｂを覆い、
かつ前記受光部３の直上位置の一部を開口した状態に低
反射膜２３、遮光膜２４を形成する。

【００２４】ここで、低反射層、遮光層のエッチングに
よるパターニングに際しては、マスクとするレジストパ
ターンとして、従来の撮像素子１製造における低反射
層、遮光層のパターニングに用いたレジストパターンと
同一のパターン形状のものが形成される。すなわち、受
光部３上に開口する開口面の形状・大きさついては、図
５に示した撮像素子１に比べ変えることなくエッチング
を行う。すると、転送電極２２ａ、２２ｂ間が図５に示
した撮像素子１における転送電極９、９間より広いこと
から、低反射膜２３、遮光膜２４に形成される張り出し
部２３ａ、２４ａは、図５に示した撮像素子１における
各張り出し部に比べ長いものとなる。その後、遮光膜２
４を覆ってシリコン基板２上に窒化シリコン層等からな
る透明層を形成し、図１に示した撮像素子２０を得る。

【００２５】このようにして得られた撮像素子２０にあ
っては、受光部３の実効的な開口面積を小さくすること
なく、低反射膜２３の、転送電極２２ａから受光部３側
に張り出してなる張り出し部２３ａが、従来の撮像素子
１の張り出し部１１ａに比べて長いことから、この撮像
素子２０に斜めに光が入射し、この入射光が図１中矢印
Ｂで示すようにシリコン基板２表面と遮光膜２４との間
に入った場合に、この斜め入射光が、シリコン基板２表
面と低反射膜２３の張り出した部２３ａとの間で数回反
射して減衰する。しかして、本実施例の撮像素子２０に
あっては、前述したように低反射膜２３の張り出し部２
３ａの長さが図５に示した撮像素子１の張り出し部１１
ａの長さより長く形成されていることから、前記斜め入
射光が低反射膜２３の張り出し部２３ａにて反射する回
数が多くなり、これによってその減衰の度合いが大きく
なる。よって、この撮像素子２０にあっては、図５に示
した撮像素子１に比べそのスミア特性を一層改善したも
のとなる。

【００２６】また、このような撮像素子２０の製造方法
にあっては、転送電極２２ａ、２２ｂをそのままマスク
として不純物を注入し、受光部３を形成するのでなく、
該受光部３のチャネルストップ２１側については、レジ
ストパターン２５ａをマスクとすることによって該受光
部３の端縁の位置を決めているので、チャネルストップ
２１側の転送電極２２ａの、チャネルストップ２１側の
端縁をチャネルストップ２１の直上部にまで後退させて
形成することができ、したがって前記撮像素子１を容易
に形成することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の撮像素子
は、チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネ
ルストップ側の端縁を、従来では受光部の直上にまで延
びていたのをチャネルストップの直上部にまで後退させ
たものであるから、受光部を挟んで配置された転送電極
間の間隔が広くなり、受光部の実効的な開口面積が小さ
くなることなく、低反射膜の、転送電極から受光部側に
張り出す部分が長くなる。したがって、例えば基体表面
と前記張り出し部分との間に光が斜めに入射した場合
に、この斜め入射光を低反射膜の張り出し部分にて大き
く減衰させることができ、これによりスミア特性が大き
く改善されたものとなる。

【００２８】本発明の撮像素子の製造方法は、転送電極
をそのままマスクとして不純物を注入し、受光部を形成
するのでなく、該受光部のチャネルストップ側について
は、レジストパターンをマスクとすることによって該受
光部の端縁の位置を決める方法である。よって、チャネ
ルストップ側の転送電極については、そのチャネルスト
ップ側の端縁の位置が受光部の形成配置に寄与しないこ
とから、該端縁を電荷転送部側に後退させて形成してお
くことができる。したがって、この製造方法によれば、
前記の撮像素子を容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像素子の一実施例の概略構成を示す
要部側断面図である。

【図２】図１に示した撮像素子の製造方法を説明するた
めの要部側断面図である。

【図３】図１に示した撮像素子の製造方法を説明するた
めの図であり、図２に示した工程に続く工程を説明する
ための要部側断面図である。

【図４】図１に示した撮像素子の製造方法を説明するた
めの図であり、図３に示した工程に続く工程を説明する
ための要部側断面図である。

【図５】従来の撮像素子の一例を示す要部側断面図であ
る。

【図６】図５に示した撮像素子の製造方法を説明するた
めの要部側断面図である。

【図７】図５に示した撮像素子の製造方法を説明するた
めの図であり、図６に示した工程に続く工程を説明する
ための要部側断面図である。

【符号の説明】

２ シリコン基板（基体） ３ 受光部 ５ 読み出し部 ６ 電荷転送部 １０ 絶縁膜 ２０ 撮像素子 ２１ チャネルストップ ２２ａ、２２ｂ 転送電極 ２３ 低反射膜 ２３ａ 張り出し部 ２４ 遮光膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体の表層部に設けられて光電変換を行
   う受光部と、 該受光部の一方の側に設けられたチャネルストップと、 該受光部の他方の側に設けられた読み出し部と、 前記チャネルストップおよび読み出し部の、前記受光部
   と反対の側にそれぞれ設けられた電荷転送部と、 前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に設けられ
   た転送電極と、 該転送電極の上にこれを覆い、かつ前記受光部の直上位
   置の少なくとも一部を開口した状態で設けられた低反射
   膜と、 該低反射膜の上に設けられた遮光膜とを備えてなる撮像
   素子において、 前記転送電極のうちのチャネルストップ側に位置する転
   送電極の、チャネルストップ側の端縁が、該チャネルス
   トップの直上部に位置せしめられてなることを特徴とす
   る撮像素子。
2. 【請求項２】 基体の表層部に不純物を注入してチャネ
   ルストップと読み出し部とを所定間隔あけてそれぞれ形
   成し、かつこれらチャネルストップおよび読み出し部の
   それぞれの外側に電荷転送部を形成する工程と、 前記基体上の、前記電荷転送部の略直上の位置に転送電
   極を形成し、かつ該転送電極のうちの前記チャネルスト
   ップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端
   縁を、該チャネルストップの直上位置にまで延ばして形
   成する工程と、 前記基体上に前記転送電極の少なくとも一部を覆い、か
   つ前記チャネルストップと読み出し部との間を覆わない
   状態にレジストパターンを形成する工程と、 該レジストパターンおよび前記転送電極をマスクにして
   前記基体表層部に不純物を注入し、該基体表層部に受光
   部を形成する工程と、 前記基体上に前記転送電極を覆って絶縁膜を形成する工
   程と、 前記絶縁膜上に、前記転送電極を覆いかつ前記受光部の
   直上位置の一部を開口した状態で低反射膜および遮光膜
   を積層形成する工程とを備えてなり、 前記レジストパターンを形成する工程では、転送電極の
   うちのチャネルストップ側に位置する転送電極の、チャ
   ネルストップ側の端縁より外側に延ばして該チャネルス
   トップの直上を直接覆うようにレジストパターンを形成
   することを特徴とする撮像素子の製造方法。