JPH11233750A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射防止膜の反射防止効果を向上させた固体
撮像素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 フォトセンサー部１１上方のシリコン酸
化膜１３ａをエッチングすることにより、ゲート電極１
４を酸化してシリコン酸化膜１３ｃを形成する際に膜厚
が増加したシリコン酸化膜の膜厚を減少させて１０〜４
０ｎｍ程度とする。その上に反射防止膜としてシリコン
窒化膜１５を３０〜８０ｎｍ程度の膜厚となるように成
膜する。さらにその上に、層間絶縁膜１７、金属遮光膜
１８およびパッシベーション膜１９等を適宜成膜して、
固体撮像素子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の製
造方法に関するものであり、さらに詳しくは、フォトセ
ンサー部上方に反射防止膜を設けることにより、反射光
を減少させて感度を向上させた固体撮像素子の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＣＤ（チャージ・カップルド・
デバイス；電荷結合素子）等を用いた固体撮像素子は、
シリコン基板内に形成された光電変換を実施するフォト
センサー部上方にシリコン酸化膜が形成され、さらにゲ
ート電極、層間絶縁膜、金属遮光膜、パッシベーション
膜等が順に形成されて構成されている。しかし、このよ
うな膜構成では、シリコン酸化膜とフォトセンサー部と
の屈折率の関係からフォトセンサー部表面での反射が大
きく入射光の多くが損失光となっていた。そこで、セン
サー部表面での反射を抑制するために、図７に示すよう
に、フォトセンサー部７１上部のシリコン酸化膜７３ａ
上に反射防止膜７５を形成して感度を向上させる試みが
為されている（この種の構造を有する固体撮像素子を開
示する文献としては、例えば、特開昭６０−１７７７７
８号公報）。反射防止膜７５としては、例えばシリコン
窒化膜が使用され、シリコン酸化膜７３ａとの干渉効果
により、さらには層間絶縁膜７７等も加えた干渉効果に
より、フォトセンサー部７１の感度向上が図られてい
る。

【０００３】また、図８に示すように、ゲート電極８４
とシリコン基板８０との絶縁を確保するためにこれらの
間に形成されるシリコン窒化膜８３ｂをフォトセンサー
部８１上方にも形成して、上記と同様の反射防止膜とす
る試みも為されている（例えば、特開平４−２０６７５
１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射防止膜は受光領域に入射する信号光の反射を十
分に抑制し得るとは言い難いものであった。

【０００５】例えば、図７に示したような膜構成におい
ては、ゲート電極７４を構成する多結晶シリコンを酸化
することにより絶縁膜としてシリコン酸化膜７３ｃを形
成する際に、フォトセンサー部７１上方のシリコン酸化
膜の膜厚が増加し、この膜厚の増加に伴って反射率も増
加してしまうという問題があった。これは、多結晶シリ
コンの酸化のために雰囲気中から供給される酸素がシリ
コン酸化膜７３ａを透過してシリコン基板７０にまで到
達し、基板中のシリコンが酸化されることに起因する。
このため、例えば、前述の特開昭６０−１７７７７８号
公報には、１００ｎｍよりも薄いシリコン酸化膜が製造
困難であることが述べられている。

【０００６】また、例えば、図８に示したような膜構成
においては、シリコン酸化膜８３ａとシリコン窒化膜８
３ｂとの積層構造を、ゲート電極とシリコン基板間の絶
縁のためと反射防止のためとに用いているため、反射防
止の目的に適合した膜厚とすることが必ずしも容易では
なく、反射防止効果を十分に得ることができないという
問題があった。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みて為されたも
のであって、フォトセンサー部に入射する信号光の反射
を効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像素子の製造方法は、フォトセンサ
ー部を有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成す
る工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコ
ン酸化膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を
形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝すこ
とにより前記ゲート電極上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセン
サー部への入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を
形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に
曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する工程の
前に、前記受光領域内のシリコン酸化膜の膜厚をエッチ
ングにより減ずる工程を実施することを特徴とする。

【０００９】このような製造方法とすることにより、フ
ォトセンサー上部のシリコン酸化膜の膜厚を薄くして反
射防止効果を向上させることが可能となる。シリコン酸
化膜は薄いほど反射防止効果が向上するため、この方法
によれば、感度が向上した固体撮像素子の構造を実現す
ることができる。また、上記のようにエッチングして
も、ゲート電極とシリコン基板との間のシリコン酸化膜
の膜厚は減少しないため、電極−基板間における絶縁膜
としての機能は担保されることになる。

【００１０】上記製造方法においては、エッチングによ
り、シリコン酸化膜の膜厚を１０ｎｍ〜４０ｎｍにまで
減ずることが好ましい。この好ましい例によれば、入射
光の反射をさらに効果的に抑制することができる。反射
防止の観点からは、フォトセンサー部上方のシリコン酸
化膜の膜厚は薄いほうが好ましい。しかし、シリコン酸
化膜の膜厚が１０ｎｍ未満となる程度にまで薄くする
と、シリコン基板が後の工程で行われるエッチング等の
影響を過度に受けていわゆる白傷等の画質の欠陥を発生
しやすくなる。

【００１１】また、上記製造方法においては、前記受光
領域内の前記シリコン酸化膜をエッチングにより除去
し、前記シリコン基板を酸化雰囲気に曝すことにより、
前記受光領域内の前記シリコン基板の表面に、再びシリ
コン酸化膜を形成することが好ましい。この好ましい例
によれば、シリコン酸化膜の膜厚のバラツキの影響が排
除され、よく制御された膜厚を有するシリコン酸化膜を
得ることができる。この場合も、再生されるシリコン酸
化膜の膜としては、上記と同様の理由により、１０ｎｍ
〜４０ｎｍが好ましい。

【００１２】もっとも、絶縁膜を一旦除去するのではな
く、絶縁膜の膜厚を直接エッチングにより好ましい範囲
にまで減少させる方法によれば、工程が削減される他、
画質の劣化を抑制し得るという利点（この点については
後述する。）もあるため、シリコン酸化膜の膜厚の調整
については、場合に応じて好ましい方法を採用すればよ
い。

【００１３】上記目的を達成し得る本発明の固体撮像素
子の製造方法の別の構成は、フォトセンサー部を有する
シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前
記シリコン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前
記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前
記反射防止膜とを介してゲート電極からなるゲート電極
を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工
程の後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する
受光領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形
成する工程を実施することを特徴とする。

【００１４】このような製造方法とすることにより、フ
ォトセンサー上部の反射防止膜の膜厚を増加させて反射
防止効果を向上させることが可能となる。シリコン酸化
膜と反射防止膜とはゲート電極とシリコン基板との間を
適度に絶縁する役割も果たすが、前記製造方法を実施し
ても電極−基板間を絶縁するこれら絶縁膜の適当な膜厚
は担保される。

【００１５】上記製造方法においては、前記反射防止膜
上にさらに反射防止膜を形成することにより、前記反射
防止膜の膜厚を３０ｎｍ〜８０ｎｍにまで増加させるこ
とが好ましい。この好ましい例によれば、入射光の反射
をさらに効果的に抑制することができる。

【００１６】上記目的を達成し得る本発明の固体撮像素
子の製造方法の更に別の構成は、フォトセンサー部を有
するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程
と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する
工程と、前記シリコン基板上に少なくとも前記シリコン
酸化膜および前記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコ
ンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
極を酸化雰囲気に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上で
あって前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光
領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲー
ト電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防
止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内の前記シリ
コン窒化膜をエッチングにより除去する工程を実施する
ことを特徴とする。

【００１７】このような製造方法とすることにより、多
結晶シリコンを酸化する際、シリコン窒化膜の存在によ
りフォトセンサー上部のシリコン酸化膜の膜厚が増加す
ることを抑制することができるため、このシリコン酸化
膜の膜厚を薄くして反射防止効果を向上させることが可
能となり、感度が向上した固体撮像素子の製造を実現す
ることができる。また、反射防止膜は１回の成膜工程に
より形成されるため、反射防止膜の膜厚のばらつきが小
さく、膜厚の制御が容易である。

【００１８】また、上記の各製造方法においては、反射
防止膜として、具体的にはシリコン窒化膜を用いること
が好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照しながら説明する。

【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明の製造
方法の例の概要を断面方向から示す工程図である。ま
ず、ｐ型シリコン基板１０内に、ｎ型不純物領域である
フォトセンサー部（受光部）１１が、垂直転送レジスタ
１２等とともにイオン注入法により形成され、次いで、
このシリコン基板１０上にシリコン酸化膜１３ａが熱酸
化によって形成される。このときのシリコン酸化膜１３
ａの膜厚ｔａは、４０ｎｍ〜８０ｎｍ程度とされる。シ
リコン酸化膜１３ａ上には、ＣＶＤ法により、シリコン
窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４が順に形成さ
れる。このとき、シリコン窒化膜１３ｂの膜厚は、２０
ｎｍ〜６０ｎｍ程度とされ、多結晶シリコン膜１４の膜
厚は、２００ｎｍ〜６００ｎｍ程度とされる。シリコン
窒化膜１３ｂおよび多結晶シリコン膜１４の一部は、エ
ッチングにより除去され、フォトセンサー部１１を含む
ように開口領域が形成される（図１（ａ））。このよう
なパターニングにより、多結晶シリコン膜１４はゲート
電極とされ、シリコン酸化膜１３ａおよびシリコン窒化
膜１３ｂは、ゲート電極とシリコン基板との間の絶縁膜
として機能する。

【００２１】次に、多結晶シリコン膜１４が熱酸化さ
れ、多結晶シリコン膜１４上にシリコン酸化膜１３ｃが
形成される。このとき、多結晶シリコン膜１４を酸化す
るために供給される雰囲気中の酸素が、シリコン酸化膜
１３ａを透過してシリコン基板１０にも到達するため、
前記開口領域のシリコン基板１０も同時に酸化され、シ
リコン酸化膜１３ａの膜厚が増加することになる（図１
（ｂ））。増加した膜厚ｔｂは、通常、６０ｎｍ〜１０
０ｎｍ程度となる。

【００２２】引き続いて、エッチングにより、シリコン
酸化膜１３ａ、１３ｃの膜厚を減少させる工程が実施さ
れる（図１（ｃ））。特に限定されるものではないが、
エッチングとしては、例えば、フッ酸（フッ化水素酸の
水溶液）系のエッチング液を用いたウェットエッチング
が適用され得る。エッチング時間は、フォトセンサー部
１１上方のシリコン酸化膜１３ａの膜厚ｔｃが１０ｎｍ
〜４０ｎｍ、さらに好ましくは、２０ｎｍ〜３０ｎｍと
なるように制御される。膜厚ｔｃの制御を容易にするた
めに、フッ酸系のエッチング液としては、いわゆるバッ
ファードフッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウム水
溶液の混合液）を用いることが好ましい。

【００２３】エッチングにより膜厚が減少したシリコン
酸化膜１３ａ、１３ｃ上に、減圧ＣＶＤによりシリコン
窒化膜１５が形成される。シリコン窒化膜１５の膜厚ｔ
ｄは、２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜８
０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍとされ
る。シリコン窒化膜１５は、レジスト１６形成およびエ
ッチング処理によりパターニングされ（図１（ｄ））、
その結果、フォトセンサー部１１上方に残存したシリコ
ン窒化膜１５ａが反射防止膜となる（図１（ｅ））。な
お、シリコン窒化膜のエッチングとしては、ドライエッ
チングが好ましい。

【００２４】この上に、さらに、層間絶縁膜１７、フォ
トセンサー部１１上方を開口領域１８ａとするようにパ
ターニングされた金属遮光膜１８、パッシベーション膜
１９が、順に形成される（図１（ｆ））。特に限定され
るものではないが、例えば、層間絶縁膜１７としては、
減圧ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜が、金属
遮光膜１８としてはスパッタリング法により形成された
アルミニウム膜が、パッシベーション膜１９としては、
プラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜が各
々適用され得る。また、層間絶縁膜１７の膜厚は、８０
ｎｍ〜４００ｎｍが好ましい。なお、金属遮光膜１８の
開口領域１８ａがフォトセンサー部１１への入射光が透
過する受光領域として機能することになる。

【００２５】以上に説明したような一連の工程に、適
宜、平坦化膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子
が製造される。上記工程中では、エッチングにより、シ
リコン酸化膜の膜厚を減少させることとしているため、
反射防止膜であるシリコン窒化膜を形成した後の反射防
止効果が向上することとなる。

【００２６】なお、上記工程中においては、反射防止膜
１５ａおよびパッシベーション膜１９としては、シリコ
ン窒化膜（屈折率２．０）を例示したが、これに限るも
のではなく、上記一連の工程に適合し得る工程により成
膜し得るものであって、シリコン酸化膜よりも屈折率が
高い物質により構成されていも構わない。例えば、シリ
コン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、セリウム酸化膜、チタン
酸化膜、タンタル酸化膜、ジルコニウム酸化膜、または
これらの混合物からなる膜等を使用しても本発明の目的
は達成することができる。同様に、層間絶縁膜１７とし
ては、ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜（屈折率
１．４５）を例示したが、これに限られるものではな
い。

【００２７】また、上記製造工程中における、熱酸化、
各種ＣＶＤ法等は、基本的に常法に従って実施すればよ
く、例えば、熱酸化は９００℃程度の温度で実施され得
る。

【００２８】（第２の実施形態）図２は、本発明の製造
方法の別の例の概要を断面方向から示す工程図である。
この製造方法も、フォトセンサー部２１が形成されたシ
リコン基板２０上に、シリコン酸化膜２３ａ、フォトセ
ンサー部上方を開口領域とするようにパターニングされ
たシリコン窒化膜２３ｂおよび多結晶シリコン膜２４を
順に形成し、さらに多結晶シリコン膜２４を熱酸化して
シリコン酸化膜２３ｃを形成する工程に至るまでは、第
１の実施形態で説明した工程と同様である（図２
（ａ）、（ｂ））。

【００２９】しかし、第２の実施形態は、引き続いて実
施されるシリコン酸化膜のエッチングを、フォトセンサ
ー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａのみを対象として
実施する点で第１の実施形態と相違する。すなわち、こ
の実施形態では、レジスト２６ａをフォトセンサー部２
１上方を除いた領域に塗布形成した後にエッチングが実
施され、多結晶シリコン２４の熱酸化により形成された
シリコン酸化膜２３ｃが保護されながら、フォトセンサ
ー部２１上方のシリコン酸化膜２３ａが除去される（図
２（ｃ））。続いて、一旦除去されたシリコン酸化膜
は、熱酸化により再び形成される。このときの膜厚ｔｃ
は、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜３０ｎ
ｍとされる（図２（ｄ））。

【００３０】その後の製造工程は、基本的に図１に示し
た形態と同様であって、シリコン窒化膜２５が形成さ
れ、この窒化膜のパターニングのためのレジスト２６ｂ
が塗布されて（図２（ｅ））、次いでシリコン窒化膜２
５がパターニングされて反射防止膜２５ａとされ（図２
（ｆ））、さらに層間絶縁膜２７、開口領域２８ａを有
する金属遮光膜２８、およびパッシベーション膜２９が
順に形成される（図２（ｇ））。

【００３１】なお、これら一連の工程において、使用し
得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。

【００３２】このような実施形態によっても、第１の実
施形態と同様、反射防止膜下のシリコン酸化膜の膜厚を
反射防止に好ましい範囲とすることができる。この方法
によれば、シリコン酸化膜を熱酸化により再生するた
め、シリコン酸化膜の膜厚のバラツキが、多結晶シリコ
ンの酸化工程等を経て形成されるために大きくなったシ
リコン酸化膜の膜厚ｔｂのバラツキ（ｔｂを１００ｎｍ
とする場合には１０ｎｍ前後にまで至る。）の影響を受
けずに済むため、シリコン酸化膜の膜厚の調整が比較的
容易であるという利点がある。

【００３３】しかし、この実施形態により固体撮像素子
を製造する場合は、いわゆるゲートバーズビークが固体
撮像素子の性能に影響を与えないように留意する必要が
ある。すなわち、熱酸化によりシリコン酸化膜を再生す
る際にシリコン基板が同時に酸化されることにより、シ
リコン酸化膜が膨張し、図６に示したように、ゲートバ
ーズビーク６９が顕著に発生すると、酸化シリコン膜６
３ａがゲート電極である多結晶シリコン膜６４の端部を
（あたかも鳥のくちばし（ビーク）のように）上方に押
し上げ、対応する位置にあるシリコン基板６０をも圧迫
することになる。このようなゲート電極やシリコン基板
の変形、圧迫は、信号の欠陥から生ずる暗電流（いわゆ
る白傷の原因となり画質を低下させる要因となる。）を
もたらすために好ましくない。したがって、このような
観点からは、第１の実施形態によりシリコン酸化膜の膜
厚を減少させることが好ましく、第２の実施形態により
シリコン酸化膜を再生する場合にも、ゲートバーズビー
クが画質に影響を与える程度にまで至らないように、熱
酸化の条件等を調整することが好ましい。

【００３４】（第３の実施形態）図３は、本発明の製造
方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図で
ある。まず、ｐ型シリコン基板３０内に、ｎ型不純物領
域であるフォトセンサー部３１が、垂直転送レジスタ３
２等とともにイオン注入法により形成され、次いでこの
基板３０上にシリコン酸化膜３３ａが熱酸化により形成
される。シリコン酸化膜３３ａの膜厚ｔｅは、２０ｎｍ
〜４０ｎｍ程度とされる。シリコン酸化膜３３ａ上に
は、ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜３３ｂおよび多結
晶シリコン膜３４が形成される。このとき、シリコン窒
化膜３３ｂの膜厚ｔｆは、２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度とさ
れ、多結晶シリコン膜３４の膜厚は、２００ｎｍ〜６０
０ｎｍ程度とされる。多結晶シリコン膜３４の一部は、
エッチングにより除去され、フォトセンサー部３１を含
むように開口領域が形成される（図３（ａ））。このエ
ッチングによるパターニングにより、多結晶シリコン膜
３４はゲート電極として機能し、シリコン酸化膜３３ａ
およびシリコン窒化膜３３ｂは、ゲート電極とシリコン
基板との間の絶縁膜として機能する。

【００３５】次に、多結晶シリコン３４が熱酸化され、
多結晶シリコン３４上にシリコン酸化膜３３ｃが形成さ
れる。さらに、シリコン酸化膜３３ｃ上にシリコン窒化
膜３５が減圧ＣＶＤにより形成される（図３（ｂ））。
このシリコン窒化膜の成膜により、フォトセンサー部３
１上方のシリコン窒化膜の厚さも増加する（ｔｇ）。こ
の膜厚ｔｇは２０ｎｍ〜１２０ｎｍ、好ましくは３０ｎ
ｍ〜８０ｎｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜７０ｎｍと
される。

【００３６】引き続いて、フォトセンサー部３１上方の
シリコン窒化膜３５上にレジスト３６が形成され（図３
（ｃ））、エッチングが施されて（好ましくはドライエ
ッチング）、レジストにより保護されていない部分のシ
リコン窒化膜の膜厚が減じられる（図３（ｄ））。この
実施形態では、エッチングは、追加して形成されたシリ
コン窒化膜３５の膜厚分だけが除去されるように時間を
調整して行われる。このようにして、フォトセンサー部
３１上方のレジスト３６により覆われていた領域におい
てのみ他の部分よりも膜厚が増加したシリコン窒化膜が
成膜される。

【００３７】その後は、第１の実施形態において説明し
たと同様の工程で、層間絶縁膜３７、開口領域３８ａを
有する金属遮光膜３８、およびパッシベーション膜３９
が順に形成され（図３（ｅ））、さらに、適宜、平坦化
膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造され
る。

【００３８】上記の工程によれば、反射防止膜として利
用されるシリコン窒化膜が、当初に形成された膜厚ｔｆ
よりも増加し、反射防止に効果的な膜厚ｔｇとされてい
るので、感度が向上した固体撮像素子を製造することが
可能となる。

【００３９】また、上記工程においては、反射防止膜を
ともにシリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、
上記に例示したような膜としてもよく、異種の膜を組み
合わせて用いて２層以上の積層構造を有するようにして
も構わない。

【００４０】なお、これら一連の工程において、使用し
得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様である。

【００４１】（第４の実施形態）図４は、本発明の製造
方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図で
ある。この工程も、フォトセンサー部４１が形成された
シリコン基板４０上に、シリコン酸化膜４３ａ、シリコ
ン窒化膜４３ｂ、およびフォトセンサー部４１上方を開
口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン
膜４４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜４４を熱
酸化してシリコン酸化膜４３ｃを形成し、さらにシリコ
ン窒化膜４５を形成してフォトセンサー部４１上方のシ
リコン窒化膜の膜厚を増加させ、フォトセンサー部４１
上方にのみレジスト４６を塗布する工程までは、第３の
実施形態で説明した工程と同様である（図４（ａ）〜図
４（ｄ））。

【００４２】しかし、この実施形態は、引き続いて実施
するシリコン窒化膜のエッチングを、レジスト４６によ
り保護された部分以外のシリコン窒化膜を除去するまで
実施する点で第３の実施形態と相違する（図４
（ｅ））。

【００４３】その後は、第１の実施形態において説明し
たと同様の工程で、層間絶縁膜４７、開口領域４８ａを
有する金属遮光膜４８およびパッシベーション膜４９が
順に形成される（図４（ｆ））。

【００４４】このような工程によっても、第３の実施形
態と同様、シリコン窒化膜の膜厚を反射防止膜として部
分的に最適化した固体撮像素子を製造することが可能と
なる。

【００４５】なお、これら一連の工程においても、使用
し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と同様であ
る。

【００４６】上記第３および第４の実施形態において
は、シリコン基板上に反射防止膜となるシリコン窒化膜
を形成しておいて、その上にゲート電極が形成され、そ
の後の酸化工程を経てもシリコン窒化膜があるためにシ
リコン基板が酸化されず、ゲートバーズビークが生じな
い。このために、画質を低下させる白傷の発生を確実に
防止することができる。

【００４７】また、第１の実施形態のように酸化膜をエ
ッチングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フ
ォトダイオード上のシリコン酸化膜の膜厚の同一ウェハ
ー内、あるいはウェハー間でのバラツキを抑制すること
ができ、光学特性の安定した素子を供給することができ
る。さらには、ウェットエッチング工程を必要としない
ために製造工程が簡略化できる。

【００４８】（第５の実施形態）図５は、本発明の製造
方法のさらに別の例の概要を各断面により示す工程図で
ある。この工程は、フォトセンサー部５１が形成された
シリコン基板５０上に、シリコン酸化膜５３ａ、シリコ
ン窒化膜５３ｂ、およびフォトセンサー部５１上方を開
口領域とするようにパターニングされた多結晶シリコン
膜５４を順に形成し、次いで多結晶シリコン膜５４を熱
酸化してシリコン酸化膜５３ｃを形成する工程までは、
第３の実施形態で説明した工程と同様である（図５
（ａ）〜図５（ｂ））。

【００４９】しかし、本実施形態においては、続いて、
エッチングによってフォトセンサー部５１上のシリコン
窒化膜５３ｂを除去する工程が実施される（図５
（ｃ））。このエッチングは、ドライエッチングである
ことが好ましい。

【００５０】次に、新たに、減圧ＣＶＤ法によりシリコ
ン窒化膜５５が形成される（図５（ｄ））。シリコン窒
化膜５５の膜厚は、２０〜１２０ｎｍ、好ましくは３０
〜８０ｎｍ、更に好ましくは５０〜７０ｎｍとされる。
シリコン窒化膜５５は、レジスト５６の形成およびエッ
チング処理によりパターニングされ（図５（ｅ））、そ
の結果、フォトセンサー部５１上方に残存したシリコン
窒化膜５５ａが反射防止膜となる（図５（ｆ））。な
お、シリコン窒化膜５５のエッチングは、ドライエッチ
ングであることが好ましい。

【００５１】その後は、第１の実施形態において説明し
たと同様の工程で、層間絶縁膜５７、開口領域５８ａを
有する金属遮光膜５８、およびパッシベーション膜５９
が順に形成され（図５（ｅ））、さらに、適宜、平坦化
膜の形成工程等が付加されて、固体撮像素子が製造され
る。

【００５２】また、上記工程においては、反射防止膜を
シリコン窒化膜としたが、これに限ることなく、上記に
例示したような膜が使用できる。また、一連の工程にお
いて、使用し得る物質、成膜方法等は第１の実施形態と
同様である。

【００５３】第５の実施形態によれば、上記第３および
第４の実施形態と同様に、シリコン基板上にシリコン窒
化膜を形成しておいて、その上にゲート電極が形成され
るため、その後の酸化工程を経てもシリコン基板が酸化
されず、受光領域上方のシリコン酸化膜の膜厚増加が生
じない。よって、第１の実施形態のように酸化膜をエッ
チングして酸化膜厚の調整をする必要がないので、フォ
トダイオード上におけるシリコン酸化膜の膜厚のバラツ
キを抑制することができ、光学特性の安定した素子を供
給することができる。また、ゲートバーズビークが生じ
ないため、画質を低下させる白傷の発生を確実に防止す
ることができるまた、第５の実施形態では、ゲート電極
を酸化する工程の後、受光領域上方のシリコン窒化膜を
一旦除去し、その後反射防止膜として新たにシリコン窒
化膜を形成する。よって、上記第３および第４の実施形
態のように反射防止膜を２回の成膜工程（多結晶シリコ
ン形成前に実施される反射防止膜の形成工程と、多結晶
シリコンの熱酸化後に実施される反射防止膜の膜厚増加
工程）により形成する場合に比べて、反射防止膜の膜厚
のばらつきが小さく、膜厚の調整が容易である。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、フォトセンサー部を有するシリコン基板上にシリ
コン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板上に少
なくとも前記シリコン酸化膜を介して多結晶シリコンか
らなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を
酸化雰囲気に曝すことにより前記ゲート電極上にシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上であ
って前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領
域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート
電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記反射防止
膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシリコン酸
化膜の膜厚をエッチングにより減ずる工程を実施するこ
とにより、フォトセンサー部に入射する信号光の反射を
効果的に抑制し得る構成を有する固体撮像素子を製造す
ることができる。

【００５５】また、フォトセンサー部を有するシリコン
基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコ
ン酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコ
ン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防
止膜とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形
成する工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の
後に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光
領域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成す
る工程を実施することにより、同じく、フォトセンサー
部に入射する信号光の反射を効果的に抑制し得る構成を
有する固体撮像素子を製造することができる。

【００５６】また、フォトセンサー部を有するシリコン
基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコ
ン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シ
リコン基板上に少なくとも前記シリコン酸化膜および前
記シリコン窒化膜を介して多結晶シリコンからなるゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気
に曝す工程と、前記シリコン酸化膜上であって前記フォ
トセンサー部への入射光が透過する受光領域内に反射防
止膜を形成する工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰
囲気に曝す工程の後であって前記反射防止膜を形成する
工程の前に、前記受光領域内のシリコン窒化膜をエッチ
ングにより除去する工程を実施することによっても、フ
ォトセンサー部に入射する信号光の反射を効果的に抑制
し得る構成を有する固体撮像素子を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法の例の工程を断面図により
順に示す工程図である。

【図２】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図に
より順に示す工程図である。

【図３】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図に
より順に示す工程図である。

【図４】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図に
より順に示す工程図である。

【図５】 本発明の製造方法の別の例の工程を断面図に
より順に示す工程図である。

【図６】 ゲートバーズビークについて説明するため
に、図２（ｄ）に相当する断面図の一部を拡大して示す
図である。

【図７】 従来の固体撮像素子の例を示す断面図であ
る。

【図８】 従来の固体撮像素子の別の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０
シリコン基板 １１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１
フォトセンサー部 １３a,２３a,３３a,４３a,５３a,６３a,７３a,８３a
シリコン酸化膜 １３b,２３b,３３b,４３b,５３b,６３b,７３b,８３b
シリコン窒化膜 １３c,２３c,３３c,４３c,５３c,６３c,７３c，８３c
シリコン酸化膜 １４，２４，３４，４４，５４，６４，７４，８４
多結晶シリコン膜 １５，２５，３５，４５，５５，６５，８５
シリコン窒化膜 １６，２６ａ，２６ｂ，３６，４６，５６
レジスト １７，２７，３７，４７，５７，６７，７７
層間絶縁膜 １８，２８，３８，４８，５８，６８，７８
金属遮光膜 １９，２９，３９，４９，５９，６９，７９
パッシベーション膜 ６９
ゲートバーズビーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 晶二 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトセンサー部を有するシリコン基板
   上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基
   板上に少なくとも前記シリコン酸化膜を介して多結晶シ
   リコンからなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲー
   ト電極を酸化雰囲気に曝すことにより前記ゲート電極上
   にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化
   膜上であって前記フォトセンサー部への入射光が透過す
   る受光領域内に反射防止膜を形成する工程とを含み、前
   記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程の後であって前記
   反射防止膜を形成する工程の前に、前記受光領域内のシ
   リコン酸化膜の膜厚をエッチングにより減ずる工程を実
   施することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記受光領域内の前記シリコン酸化膜を
   エッチングにより除去し、前記シリコン基板を酸化雰囲
   気に曝すことにより、前記受光領域内の前記シリコン基
   板の表面に、再びシリコン酸化膜を形成する請求項１に
   記載の固体撮像素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記反射防止膜が形成される前に、前記
   受光領域内のシリコン酸化膜の膜厚を１０ｎｍ〜４０ｎ
   ｍに調整する請求項１または２に記載の固体撮像素子の
   製造方法。
4. 【請求項４】 フォトセンサー部を有するシリコン基板
   上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸
   化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記シリコン基
   板上に少なくとも前記シリコン酸化膜と前記反射防止膜
   とを介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成す
   る工程とを含み、前記ゲート電極を形成する工程の後
   に、前記フォトセンサー部への入射光が透過する受光領
   域内の前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を形成する
   工程を実施することを特徴とする固体撮像素子の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記反射防止膜上にさらに反射防止膜を
   形成することにより、前記反射防止膜の膜厚を３０ｎｍ
   〜８０ｎｍにまで増加させる請求項４に記載の固体撮像
   素子の製造方法。
6. 【請求項６】 フォトセンサー部を有するシリコン基板
   上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸
   化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコ
   ン基板上に前記シリコン酸化膜および前記シリコン窒化
   膜を介して多結晶シリコンからなるゲート電極を形成す
   る工程と、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程と、
   前記シリコン酸化膜上であって前記フォトセンサー部へ
   の入射光が透過する受光領域内に反射防止膜を形成する
   工程とを含み、前記ゲート電極を酸化雰囲気に曝す工程
   の後であって前記反射防止膜を形成する工程の前に、前
   記受光領域内の前記シリコン窒化膜をエッチングにより
   除去する工程を実施することを特徴とする固体撮像素子
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記反射防止膜として、シリコン窒化膜
   を用いる請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像素子
   の製造方法。