JP2000349272A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその製造方法Info
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- JP2000349272A JP2000349272A JP11154869A JP15486999A JP2000349272A JP 2000349272 A JP2000349272 A JP 2000349272A JP 11154869 A JP11154869 A JP 11154869A JP 15486999 A JP15486999 A JP 15486999A JP 2000349272 A JP2000349272 A JP 2000349272A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スミア特性を従来と同等に維持したまま、転
送用電極と遮光膜との間の容量を削減し、消費電力を削
減する。 【解決手段】 半導体基板1の不純物拡散層内にフォト
ダイオード部と垂直転送レジスタ部を有する。また、半
導体基板1上には、受光面を構成するゲート酸化膜2が
形成され、また、垂直転送レジスタ部に対応して転送ゲ
ート電極3が設けられている。転送ゲート電極3上に
は、熱酸化膜4及びシリコンナイトライド膜5Aが設け
られ、その上には、全面に層間絶縁膜6が設けられてい
る。この層間絶縁膜6は、転送ゲート電極3の上面に位
置する領域6Aと、その他の領域6Bとで異なる積層工
程により形成され、転送ゲート電極3の上面に位置する
領域6Aの膜厚9だけが、その他の領域6Bの膜厚8よ
り大きく形成されている。その上に遮光金属膜7が設け
られている。
送用電極と遮光膜との間の容量を削減し、消費電力を削
減する。 【解決手段】 半導体基板1の不純物拡散層内にフォト
ダイオード部と垂直転送レジスタ部を有する。また、半
導体基板1上には、受光面を構成するゲート酸化膜2が
形成され、また、垂直転送レジスタ部に対応して転送ゲ
ート電極3が設けられている。転送ゲート電極3上に
は、熱酸化膜4及びシリコンナイトライド膜5Aが設け
られ、その上には、全面に層間絶縁膜6が設けられてい
る。この層間絶縁膜6は、転送ゲート電極3の上面に位
置する領域6Aと、その他の領域6Bとで異なる積層工
程により形成され、転送ゲート電極3の上面に位置する
領域6Aの膜厚9だけが、その他の領域6Bの膜厚8よ
り大きく形成されている。その上に遮光金属膜7が設け
られている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CCD等の固体撮
像素子及びその製造方法に関する。
像素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、固体撮像素子において転送用
電極を駆動するのに必要となる電力は、転送電圧、転送
周波数、電極容量によって決定されるものである。そし
て、近年の固体撮像素子では、多画素化、大面積化され
るのに伴い、電極容量も急速に増加してきており、駆動
時に消費される電力に大きな影響を与えるようになって
きている。固体撮像素子の電極容量は、主に隣接する転
送用電極間のオーバラップ容量、転送用電極と基板間の
容量、転送用電極と遮光膜間の容量の和によって表され
る。このうち、最も大きいものは、転送用電極ゲートと
遮光膜間の容量である。
電極を駆動するのに必要となる電力は、転送電圧、転送
周波数、電極容量によって決定されるものである。そし
て、近年の固体撮像素子では、多画素化、大面積化され
るのに伴い、電極容量も急速に増加してきており、駆動
時に消費される電力に大きな影響を与えるようになって
きている。固体撮像素子の電極容量は、主に隣接する転
送用電極間のオーバラップ容量、転送用電極と基板間の
容量、転送用電極と遮光膜間の容量の和によって表され
る。このうち、最も大きいものは、転送用電極ゲートと
遮光膜間の容量である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のCC
D固体撮像素子では、転送用電極と遮光膜の間の絶縁膜
としては、熱酸化膜とPSG膜またはBPSG膜とを組
み合わせて用いるようにしていた。しかしながら、転送
用電極と遮光膜の間の容量を減らすには、絶縁膜の膜厚
を厚くすることが必要であるが、熱酸化膜とPSG膜ま
たはBPSG膜とを組み合わせて用いた場合、どちらの
膜厚を厚くする場合にも、以下のような問題があった。
D固体撮像素子では、転送用電極と遮光膜の間の絶縁膜
としては、熱酸化膜とPSG膜またはBPSG膜とを組
み合わせて用いるようにしていた。しかしながら、転送
用電極と遮光膜の間の容量を減らすには、絶縁膜の膜厚
を厚くすることが必要であるが、熱酸化膜とPSG膜ま
たはBPSG膜とを組み合わせて用いた場合、どちらの
膜厚を厚くする場合にも、以下のような問題があった。
【0004】まず、熱酸化膜を厚くしようとすると、電
極として用いる多結晶シリコンの酸化量を多くすること
になるが、この場合には、電極を形成する部分の線幅が
細くなり、抵抗の増加や最悪の場合には断線が生じる。
抵抗が増加すると、実質的な転送電圧が小さくなり、駆
動電圧を大きくする必要が生じ、駆動電力が増加してし
まう。一方、PSG膜またはBPSG膜を厚くした場
合、容量の低減には効果があるが、受光部の遮光膜下の
膜厚が厚くなり、スミア特性が悪化する。
極として用いる多結晶シリコンの酸化量を多くすること
になるが、この場合には、電極を形成する部分の線幅が
細くなり、抵抗の増加や最悪の場合には断線が生じる。
抵抗が増加すると、実質的な転送電圧が小さくなり、駆
動電圧を大きくする必要が生じ、駆動電力が増加してし
まう。一方、PSG膜またはBPSG膜を厚くした場
合、容量の低減には効果があるが、受光部の遮光膜下の
膜厚が厚くなり、スミア特性が悪化する。
【0005】そこで本発明の目的は、スミア特性を従来
と同等に維持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容
量を削減し、消費電力を削減することができる固体撮像
素子及びその製造方法を提供することにある。
と同等に維持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容
量を削減し、消費電力を削減することができる固体撮像
素子及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板内に当該基板上に設けた受光面に
対する受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、前
記光電変換部に蓄積された電荷を転送する転送部とを設
けるとともに、前記半導体基板上の前記転送部に対応す
る領域に転送用電極を配置し、さらに前記光電変換部の
受光面から前記転送用電極にわたる領域を被覆する層間
絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上面に、前記受光面
より小さい開口部を有する遮光膜を装着した固体撮像素
子において、前記層間絶縁膜は、前記転送用電極の上面
に位置する領域と、その他の領域とで異なる積層工程に
より形成されることにより、前記転送用電極の上面に位
置する領域の膜厚が、その他の領域の膜厚より大きく形
成されていることを特徴とする。
するため、半導体基板内に当該基板上に設けた受光面に
対する受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、前
記光電変換部に蓄積された電荷を転送する転送部とを設
けるとともに、前記半導体基板上の前記転送部に対応す
る領域に転送用電極を配置し、さらに前記光電変換部の
受光面から前記転送用電極にわたる領域を被覆する層間
絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上面に、前記受光面
より小さい開口部を有する遮光膜を装着した固体撮像素
子において、前記層間絶縁膜は、前記転送用電極の上面
に位置する領域と、その他の領域とで異なる積層工程に
より形成されることにより、前記転送用電極の上面に位
置する領域の膜厚が、その他の領域の膜厚より大きく形
成されていることを特徴とする。
【0007】また本発明は、半導体基板内に当該基板上
に設けた受光面に対する受光量に応じた電荷を蓄積する
光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送
する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板上の前
記転送部に対応する領域に転送用電極を配置し、さらに
前記光電変換部の受光面から前記転送用電極にわたる領
域を被覆する層間絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上
面に、前記受光面より小さい開口部を有する遮光膜を装
着した固体撮像素子の製造方法において、前記転送用電
極の上面に個別の熱酸化膜で被覆した後、前記半導体基
板の上面に全体的に窒化膜を成膜し、その後、厚い層間
絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記転送用
電極の上面に位置する領域をマスクしたレジスト膜を設
け、前記窒化膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択
的に除去し、前記転送用電極の上面にだけ厚い層間絶縁
膜を残す工程と、前記窒化膜を、少なくとも前記転送用
電極の上面の領域を残して選択的にエッチングにより除
去する工程と、前記窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を
全体的に成膜する工程とを有し、前記層間絶縁膜の膜厚
を、前記転送用電極の上面に位置する領域で、その他の
領域より大きく形成することを特徴とする。
に設けた受光面に対する受光量に応じた電荷を蓄積する
光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送
する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板上の前
記転送部に対応する領域に転送用電極を配置し、さらに
前記光電変換部の受光面から前記転送用電極にわたる領
域を被覆する層間絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上
面に、前記受光面より小さい開口部を有する遮光膜を装
着した固体撮像素子の製造方法において、前記転送用電
極の上面に個別の熱酸化膜で被覆した後、前記半導体基
板の上面に全体的に窒化膜を成膜し、その後、厚い層間
絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記転送用
電極の上面に位置する領域をマスクしたレジスト膜を設
け、前記窒化膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択
的に除去し、前記転送用電極の上面にだけ厚い層間絶縁
膜を残す工程と、前記窒化膜を、少なくとも前記転送用
電極の上面の領域を残して選択的にエッチングにより除
去する工程と、前記窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を
全体的に成膜する工程とを有し、前記層間絶縁膜の膜厚
を、前記転送用電極の上面に位置する領域で、その他の
領域より大きく形成することを特徴とする。
【0008】本発明による固体撮像素子において、光電
変換部は、半導体基板上の受光面に対する受光量に応じ
た電荷を蓄積する。また、転送部は、転送用電極に供給
される転送クロックによって光電変換部に蓄積された電
荷を信号として転送する。そして、層間絶縁膜は、光電
変換部の受光面から転送用電極にわたる領域を被覆し、
この層間絶縁膜上に遮光膜が装着されている。この遮光
膜は、受光面より小さい開口部によって受光領域を決定
するものであり、遮光膜の開口部の周縁部は、受光面の
一部を覆う状態で配置されている。また、層間絶縁膜
は、転送用電極の上面に位置する領域と、その他の領域
とで異なる積層工程により形成されることにより、その
膜厚が、転送用電極の上面に位置する領域で、その他の
領域より大きく形成されている。
変換部は、半導体基板上の受光面に対する受光量に応じ
た電荷を蓄積する。また、転送部は、転送用電極に供給
される転送クロックによって光電変換部に蓄積された電
荷を信号として転送する。そして、層間絶縁膜は、光電
変換部の受光面から転送用電極にわたる領域を被覆し、
この層間絶縁膜上に遮光膜が装着されている。この遮光
膜は、受光面より小さい開口部によって受光領域を決定
するものであり、遮光膜の開口部の周縁部は、受光面の
一部を覆う状態で配置されている。また、層間絶縁膜
は、転送用電極の上面に位置する領域と、その他の領域
とで異なる積層工程により形成されることにより、その
膜厚が、転送用電極の上面に位置する領域で、その他の
領域より大きく形成されている。
【0009】これにより、転送用電極と遮光膜との間の
間隔だけが大きくなり、この領域の容量を減らすことが
できる。一方、受光部の遮光膜下における層間絶縁膜の
膜厚は小さいものとなり、スミア特性の悪化が回避され
る。また、層間絶縁膜は、転送用電極の上に新たに積層
されるものであるので、転送用電極の上面に熱酸化によ
って絶縁膜を設ける場合のように、膜厚の制御に制限が
なく、転送用電極の機能に影響を与えることなく層間絶
縁膜の膜厚を制御し、転送用電極と遮光膜との間の間隔
だけを大きくできる。したがって、スミア特性を従来と
同等に維持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量
を削減し、消費電力を削減することができる。
間隔だけが大きくなり、この領域の容量を減らすことが
できる。一方、受光部の遮光膜下における層間絶縁膜の
膜厚は小さいものとなり、スミア特性の悪化が回避され
る。また、層間絶縁膜は、転送用電極の上に新たに積層
されるものであるので、転送用電極の上面に熱酸化によ
って絶縁膜を設ける場合のように、膜厚の制御に制限が
なく、転送用電極の機能に影響を与えることなく層間絶
縁膜の膜厚を制御し、転送用電極と遮光膜との間の間隔
だけを大きくできる。したがって、スミア特性を従来と
同等に維持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量
を削減し、消費電力を削減することができる。
【0010】また本発明による固体撮像素子の製造方法
において、上述のような構造の固体撮像素子を製造する
際に、転送用電極の上面に個別の熱酸化膜で被覆した
後、前記半導体基板の上面に全体的に窒化膜を成膜し、
その後、厚い層間絶縁膜を形成する。次に、層間絶縁膜
に転送用電極の上面に位置する領域をマスクしたレジス
ト膜を設け、窒化膜をストッパとして層間絶縁膜を選択
的に除去し、転送用電極の上面にだけ厚い層間絶縁膜を
残す。次に、窒化膜を、少なくとも転送用電極の上面の
領域を残して選択的にエッチングにより除去し、さら
に、この窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を全体的に成
膜する。このような工程により、層間絶縁膜の膜厚を、
転送用電極の上面に位置する領域だけで大きく形成す
る。
において、上述のような構造の固体撮像素子を製造する
際に、転送用電極の上面に個別の熱酸化膜で被覆した
後、前記半導体基板の上面に全体的に窒化膜を成膜し、
その後、厚い層間絶縁膜を形成する。次に、層間絶縁膜
に転送用電極の上面に位置する領域をマスクしたレジス
ト膜を設け、窒化膜をストッパとして層間絶縁膜を選択
的に除去し、転送用電極の上面にだけ厚い層間絶縁膜を
残す。次に、窒化膜を、少なくとも転送用電極の上面の
領域を残して選択的にエッチングにより除去し、さら
に、この窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を全体的に成
膜する。このような工程により、層間絶縁膜の膜厚を、
転送用電極の上面に位置する領域だけで大きく形成す
る。
【0011】これにより、転送用電極と遮光膜との間の
間隔だけを大きくでき、この領域の容量を減らすことが
できる。一方、受光部の遮光膜下における層間絶縁膜の
膜厚は小さくでき、スミア特性の悪化が回避できる。ま
た、層間絶縁膜は、転送用電極の上に新たに積層するも
のであるので、転送用電極の上面に熱酸化によって絶縁
膜を設ける場合のように、膜厚の制御に制限がなく、転
送用電極の機能に影響を与えることなく層間絶縁膜の膜
厚を制御し、転送用電極と遮光膜との間の間隔だけを大
きくできる。したがって、スミア特性を従来と同等に維
持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量を削減
し、消費電力を削減することができる固体撮像素子を製
造することができる。
間隔だけを大きくでき、この領域の容量を減らすことが
できる。一方、受光部の遮光膜下における層間絶縁膜の
膜厚は小さくでき、スミア特性の悪化が回避できる。ま
た、層間絶縁膜は、転送用電極の上に新たに積層するも
のであるので、転送用電極の上面に熱酸化によって絶縁
膜を設ける場合のように、膜厚の制御に制限がなく、転
送用電極の機能に影響を与えることなく層間絶縁膜の膜
厚を制御し、転送用電極と遮光膜との間の間隔だけを大
きくできる。したがって、スミア特性を従来と同等に維
持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量を削減
し、消費電力を削減することができる固体撮像素子を製
造することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像素子
及びその製造方法の実施の形態について説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の構
造を示す断面図である。なお、図1では遮光金属膜7上
のパッシベーション膜やオンチップマイクロレンズ等の
上部構造と半導体基板1中の不純物プロファイルは省略
している。これらは、一般の固体撮像素子で用いられる
ものと同様であるものとする。
及びその製造方法の実施の形態について説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子の構
造を示す断面図である。なお、図1では遮光金属膜7上
のパッシベーション膜やオンチップマイクロレンズ等の
上部構造と半導体基板1中の不純物プロファイルは省略
している。これらは、一般の固体撮像素子で用いられる
ものと同様であるものとする。
【0013】この固体撮像素子は、半導体基板1の不純
物拡散層内に、光電変換部としてのフォトダイオード部
(図示略)と、転送部としての垂直転送レジスタ部(図
示略)とを互いに隣接して形成したものであり、半導体
基板1の上面には、受光面を構成するゲート酸化膜2が
形成されている。ゲート酸化膜2のフォトダイオードに
対応する領域は、実際に撮像光を受光する受光領域2A
となっており、その両側に位置する領域には、垂直転送
レジスタ部に対応する多結晶シリコンによる転送ゲート
電極(転送用電極)3が設けられている。すなわち、こ
の固体撮像素子では、受光領域2Aにおける受光量に応
じてフォトダイオードで信号電荷を蓄積し、この信号電
荷を転送ゲート電極3に供給される転送クロックによっ
て垂直転送レジスタで伝送し、水平転送レジスタに供給
する。
物拡散層内に、光電変換部としてのフォトダイオード部
(図示略)と、転送部としての垂直転送レジスタ部(図
示略)とを互いに隣接して形成したものであり、半導体
基板1の上面には、受光面を構成するゲート酸化膜2が
形成されている。ゲート酸化膜2のフォトダイオードに
対応する領域は、実際に撮像光を受光する受光領域2A
となっており、その両側に位置する領域には、垂直転送
レジスタ部に対応する多結晶シリコンによる転送ゲート
電極(転送用電極)3が設けられている。すなわち、こ
の固体撮像素子では、受光領域2Aにおける受光量に応
じてフォトダイオードで信号電荷を蓄積し、この信号電
荷を転送ゲート電極3に供給される転送クロックによっ
て垂直転送レジスタで伝送し、水平転送レジスタに供給
する。
【0014】また、転送ゲート電極3の上面には、多結
晶シリコンの熱酸化して形成した熱酸化膜4が転送ゲー
ト電極3を包囲する状態で形成されており、この熱酸化
膜4の上面には、シリコンナイトライド膜(シリコン窒
化膜;Si3N4等)5Aが設けられている。このシリコ
ンナイトライド膜5Aは、転送ゲート電極3の上面領域
より、やや小さい面積で設けられている。
晶シリコンの熱酸化して形成した熱酸化膜4が転送ゲー
ト電極3を包囲する状態で形成されており、この熱酸化
膜4の上面には、シリコンナイトライド膜(シリコン窒
化膜;Si3N4等)5Aが設けられている。このシリコ
ンナイトライド膜5Aは、転送ゲート電極3の上面領域
より、やや小さい面積で設けられている。
【0015】また、以上のような熱酸化膜4及びシリコ
ンナイトライド膜5Aから受光領域2Aにわたる全面
に、シリコン酸化膜(2酸化珪素;SiO2)よりなる
層間絶縁膜6が設けられている。この層間絶縁膜6は、
後述する製造方法の説明でも述べるように、転送ゲート
電極3の上面に位置する領域6Aと、その他の領域6B
とで異なる積層工程により形成されることにより、転送
ゲート電極3の上面に位置する領域6Aの膜厚9が、そ
の他の領域6Bの膜厚8より大きく形成されている。な
お、詳しくは、層間絶縁膜6の膜厚の大きい領域6A
は、転送ゲート電極3の上面領域より、やや小さい面積
で設けられており、層間絶縁膜6の膜厚の小さい領域6
Bは、転送ゲート電極3の周辺部に対応する領域から受
光領域2Aにかけて積層面の形状に沿って形成されてい
る。したがって、転送ゲート電極3の周辺部では、その
コーナ部の形状に沿って階段状に形成され、受光領域2
Aでは平坦な状態で形成されている。
ンナイトライド膜5Aから受光領域2Aにわたる全面
に、シリコン酸化膜(2酸化珪素;SiO2)よりなる
層間絶縁膜6が設けられている。この層間絶縁膜6は、
後述する製造方法の説明でも述べるように、転送ゲート
電極3の上面に位置する領域6Aと、その他の領域6B
とで異なる積層工程により形成されることにより、転送
ゲート電極3の上面に位置する領域6Aの膜厚9が、そ
の他の領域6Bの膜厚8より大きく形成されている。な
お、詳しくは、層間絶縁膜6の膜厚の大きい領域6A
は、転送ゲート電極3の上面領域より、やや小さい面積
で設けられており、層間絶縁膜6の膜厚の小さい領域6
Bは、転送ゲート電極3の周辺部に対応する領域から受
光領域2Aにかけて積層面の形状に沿って形成されてい
る。したがって、転送ゲート電極3の周辺部では、その
コーナ部の形状に沿って階段状に形成され、受光領域2
Aでは平坦な状態で形成されている。
【0016】また、このような層間絶縁膜6の上面に
は、遮光金属膜7が設けられている。この遮光金属膜7
は、受光領域2Aよりやや小さい開口部7Aを有するも
のであり、この開口部7A以外の領域への光の入射を遮
断するものである。この遮光金属膜7は、層間絶縁膜6
の上面形状に沿って形成されており、開口部7Aの周辺
に位置する縁部は、層間絶縁膜6の膜厚の小さい領域6
Bにはみ出した状態で延在している。
は、遮光金属膜7が設けられている。この遮光金属膜7
は、受光領域2Aよりやや小さい開口部7Aを有するも
のであり、この開口部7A以外の領域への光の入射を遮
断するものである。この遮光金属膜7は、層間絶縁膜6
の上面形状に沿って形成されており、開口部7Aの周辺
に位置する縁部は、層間絶縁膜6の膜厚の小さい領域6
Bにはみ出した状態で延在している。
【0017】本例において、層間絶縁膜6の膜厚の大き
い領域6Aは、転送ゲート電極3と遮光金属膜7との間
隔を大きくし、両者の間の容量を減らすことにより、消
費電力を削減する目的で設けられたものであり、転送ゲ
ート電極3の上面部分だけに設けられている。したがっ
て、転送ゲート電極3の上面部分以外の領域では、層間
絶縁膜6は膜厚の小さい領域6Aとして形成されてお
り、スミア特性の悪化を防止する。すなわち、スミア特
性は、受光面(受光領域2Aの周辺部)と遮光金属膜7
との間の層間絶縁膜6の膜厚が薄いほど、良好な特性と
なることが知られている。
い領域6Aは、転送ゲート電極3と遮光金属膜7との間
隔を大きくし、両者の間の容量を減らすことにより、消
費電力を削減する目的で設けられたものであり、転送ゲ
ート電極3の上面部分だけに設けられている。したがっ
て、転送ゲート電極3の上面部分以外の領域では、層間
絶縁膜6は膜厚の小さい領域6Aとして形成されてお
り、スミア特性の悪化を防止する。すなわち、スミア特
性は、受光面(受光領域2Aの周辺部)と遮光金属膜7
との間の層間絶縁膜6の膜厚が薄いほど、良好な特性と
なることが知られている。
【0018】図2は、本発明の第2の実施の形態による
固体撮像素子の構造を示す断面図である。この第2の形
態において、第1の形態と異なる点は、ゲート酸化膜2
の受光領域2Aの上面にもシリコンナイトライド膜5B
を設けた点である。このシリコンナイトライド膜5B
は、上述したシリコンナイトライド膜5Aと同時に形成
されたものである。各シリコンナイトライド膜5A、5
Bは、後述する製造方法の説明でも述べるように、層間
絶縁膜6の形成工程において、絶縁膜を選択的に除去す
る際のストッパとしての機能を得るためのものである
が、受光領域6Aの上に設けたシリコンナイトライド膜
5Bは、その膜厚を適宜選択することで、受光領域6A
における反射防止膜としての機能を得るものである。
固体撮像素子の構造を示す断面図である。この第2の形
態において、第1の形態と異なる点は、ゲート酸化膜2
の受光領域2Aの上面にもシリコンナイトライド膜5B
を設けた点である。このシリコンナイトライド膜5B
は、上述したシリコンナイトライド膜5Aと同時に形成
されたものである。各シリコンナイトライド膜5A、5
Bは、後述する製造方法の説明でも述べるように、層間
絶縁膜6の形成工程において、絶縁膜を選択的に除去す
る際のストッパとしての機能を得るためのものである
が、受光領域6Aの上に設けたシリコンナイトライド膜
5Bは、その膜厚を適宜選択することで、受光領域6A
における反射防止膜としての機能を得るものである。
【0019】図3〜図5は、上述した第2の形態による
固体撮像素子の製造方法を示す工程図である。なお、第
1の形態による固体撮像素子もほぼ同様の工程で製造で
きるものであるので、以下の説明において、適宜言及す
るものとする。図3(A)に示す構造は、半導体基板1
上にゲート酸化膜2を形成し、さらに転送ゲート電極3
を形成し、さらに、各転送ゲート電極3の表面に熱酸化
膜4を形成した段階を示している。ここまでの工程は、
従来と同様である。
固体撮像素子の製造方法を示す工程図である。なお、第
1の形態による固体撮像素子もほぼ同様の工程で製造で
きるものであるので、以下の説明において、適宜言及す
るものとする。図3(A)に示す構造は、半導体基板1
上にゲート酸化膜2を形成し、さらに転送ゲート電極3
を形成し、さらに、各転送ゲート電極3の表面に熱酸化
膜4を形成した段階を示している。ここまでの工程は、
従来と同様である。
【0020】次に、図3(B)に示すように、全面にシ
リコンナイトライド膜5を形成する。ここで、図2に示
すように、受光領域2A上にシリコンナイトライド膜5
Bを残す場合には、図3(B)に示す全面シリコンナイ
トライド膜5の膜厚を適正に選択することで、受光面の
シリコン基板からの反射を低減することができる。次
に、図4(A)に示すように、全面シリコンナイトライ
ド膜5の上面に層間絶縁膜60を形成する。この層間絶
縁膜60の膜厚は、転送ゲート電極3と、この後に形成
する遮光金属膜7との間の容量を減らすために、所望の
厚さまで厚くする。この層間絶縁膜60としては、例え
ば二酸化珪素系の材料をCVDによって成膜することに
より形成するものとする。
リコンナイトライド膜5を形成する。ここで、図2に示
すように、受光領域2A上にシリコンナイトライド膜5
Bを残す場合には、図3(B)に示す全面シリコンナイ
トライド膜5の膜厚を適正に選択することで、受光面の
シリコン基板からの反射を低減することができる。次
に、図4(A)に示すように、全面シリコンナイトライ
ド膜5の上面に層間絶縁膜60を形成する。この層間絶
縁膜60の膜厚は、転送ゲート電極3と、この後に形成
する遮光金属膜7との間の容量を減らすために、所望の
厚さまで厚くする。この層間絶縁膜60としては、例え
ば二酸化珪素系の材料をCVDによって成膜することに
より形成するものとする。
【0021】次に、図4(B)に示すように、レジスト
10のマスクによって転送ゲート電極3上の層間絶縁膜
60をマスクした状態で、層間絶縁膜60を選択的にエ
ッチングする。ここで、二酸化珪素系の材料を使用した
場合には、フッ素系の薬液でエッチングすると良い。フ
ッ素系の薬液は、シリコンナイトライド膜をほとんど削
らないので、シリコンナイトライド膜は、このエッチン
グでストッパとすることができる。次に、図5(A)に
示すように、受光領域2A上の一部あるいは全体のシリ
コンナイトライド膜をエッチングにより選択的に除去す
る。すなわち、図1に示す形態を得る場合には、受光領
域2A上の全体のシリコンナイトライド膜をエッチング
により除去し、図2に示す形態を得る場合には、受光領
域2A上にレジストマスクを設けて受光領域2Aの周辺
部のシリコンナイトライド膜をエッチングにより除去す
る。このエッチングには、CF4、O2ガス等を用いれば
良い。
10のマスクによって転送ゲート電極3上の層間絶縁膜
60をマスクした状態で、層間絶縁膜60を選択的にエ
ッチングする。ここで、二酸化珪素系の材料を使用した
場合には、フッ素系の薬液でエッチングすると良い。フ
ッ素系の薬液は、シリコンナイトライド膜をほとんど削
らないので、シリコンナイトライド膜は、このエッチン
グでストッパとすることができる。次に、図5(A)に
示すように、受光領域2A上の一部あるいは全体のシリ
コンナイトライド膜をエッチングにより選択的に除去す
る。すなわち、図1に示す形態を得る場合には、受光領
域2A上の全体のシリコンナイトライド膜をエッチング
により除去し、図2に示す形態を得る場合には、受光領
域2A上にレジストマスクを設けて受光領域2Aの周辺
部のシリコンナイトライド膜をエッチングにより除去す
る。このエッチングには、CF4、O2ガス等を用いれば
良い。
【0022】次に、図5(B)に示すように、全面に薄
い層間絶縁膜61を成膜する。この層間絶縁膜61にも
二酸化珪素系の材料を使用し、CVD等で形成する。こ
のようにして、2つの層間絶縁膜60、61を形成する
工程により、上述した層間絶縁膜6を形成する。以下、
従来と同様の方法により、遮光金属膜を形成し、さらに
上層のカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を
作成し、固体撮像素子を完成する。
い層間絶縁膜61を成膜する。この層間絶縁膜61にも
二酸化珪素系の材料を使用し、CVD等で形成する。こ
のようにして、2つの層間絶縁膜60、61を形成する
工程により、上述した層間絶縁膜6を形成する。以下、
従来と同様の方法により、遮光金属膜を形成し、さらに
上層のカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を
作成し、固体撮像素子を完成する。
【0023】以上のように本例の固体撮像素子及びその
製造方法では、転送ゲート電極3と遮光金属膜7との間
の層間絶縁膜6の厚さを、転送ゲート電極3の上面だけ
で厚くし、受光領域2A(遮光金属膜7の周縁部が延在
した受光領域2Aの周辺部を含む)の上面で薄くするこ
とにより、スミア特性を悪化させることなく、転送ゲー
ト電極3と遮光金属膜7との間隔を大きくし、この部分
における容量を抑えて消費電力を低減できる。また、層
間絶縁膜6をCVDにより形成することから、熱酸化膜
を厚くする場合のように転送ゲート電極の高抵抗化や断
線といった悪影響を回避することができる。また、図2
に示す第2の形態では、層間絶縁膜60のエッチング時
のストッパに用いたシリコンナイトライド膜5Bを受光
領域2A上に残すことにより、受光面における反射防止
膜として用いることができる。
製造方法では、転送ゲート電極3と遮光金属膜7との間
の層間絶縁膜6の厚さを、転送ゲート電極3の上面だけ
で厚くし、受光領域2A(遮光金属膜7の周縁部が延在
した受光領域2Aの周辺部を含む)の上面で薄くするこ
とにより、スミア特性を悪化させることなく、転送ゲー
ト電極3と遮光金属膜7との間隔を大きくし、この部分
における容量を抑えて消費電力を低減できる。また、層
間絶縁膜6をCVDにより形成することから、熱酸化膜
を厚くする場合のように転送ゲート電極の高抵抗化や断
線といった悪影響を回避することができる。また、図2
に示す第2の形態では、層間絶縁膜60のエッチング時
のストッパに用いたシリコンナイトライド膜5Bを受光
領域2A上に残すことにより、受光面における反射防止
膜として用いることができる。
【0024】なお、本発明の固体撮像素子と類似の先行
発明として、例えば特開平5−90546号公報、特開
平9−36349号公報、特開平6−151793号公
報、及び特開平9−232559号公報等に開示される
ものが知られています。しかし、特開平5−90546
号公報では、受光部と完全に分離した配線部で層間絶縁
膜の厚さを変えるものであり、本発明のように、受光部
内の受光領域と転送用電極との層間絶縁膜を変える構成
ではない。また、特開平9−36349号公報では、シ
ャント配線と遮光金属との間の絶縁膜厚に関するもので
あり、本発明のように、シャント配線をもたないものと
は基本的構造が異なるものである。さらに、特開平6−
151793号公報、及び特開平9−232559号公
報では、絶縁膜の膜厚を遮光膜の開口部の端部で薄くし
たものであり、本発明のように受光領域全体で薄くした
ものではない。すなわち、本発明は、その目的、構成、
作用効果において、以上のような先行発明とは異質のも
のであり、十分な特許性を有するものである。
発明として、例えば特開平5−90546号公報、特開
平9−36349号公報、特開平6−151793号公
報、及び特開平9−232559号公報等に開示される
ものが知られています。しかし、特開平5−90546
号公報では、受光部と完全に分離した配線部で層間絶縁
膜の厚さを変えるものであり、本発明のように、受光部
内の受光領域と転送用電極との層間絶縁膜を変える構成
ではない。また、特開平9−36349号公報では、シ
ャント配線と遮光金属との間の絶縁膜厚に関するもので
あり、本発明のように、シャント配線をもたないものと
は基本的構造が異なるものである。さらに、特開平6−
151793号公報、及び特開平9−232559号公
報では、絶縁膜の膜厚を遮光膜の開口部の端部で薄くし
たものであり、本発明のように受光領域全体で薄くした
ものではない。すなわち、本発明は、その目的、構成、
作用効果において、以上のような先行発明とは異質のも
のであり、十分な特許性を有するものである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、受光面及び転送用電極と遮光膜との間に配置さ
れる層間絶縁膜を、転送用電極の上面に位置する領域
と、その他の領域とで異なる積層工程により形成するこ
とにより、転送用電極の上面に位置する領域の膜厚を、
その他の領域の膜厚より大きく形成するようにした。こ
のため、転送用電極と遮光膜との間の間隔だけが大きく
なり、この領域の容量を減らすことができる一方、受光
部の遮光膜下における層間絶縁膜の膜厚は小さいものと
なり、スミア特性の悪化が回避されるとともに、転送用
電極の機能に影響を与えることもない。したがって、ス
ミア特性を従来と同等に維持したまま、転送用電極と遮
光膜との間の容量を削減し、消費電力を削減することが
できる。
子では、受光面及び転送用電極と遮光膜との間に配置さ
れる層間絶縁膜を、転送用電極の上面に位置する領域
と、その他の領域とで異なる積層工程により形成するこ
とにより、転送用電極の上面に位置する領域の膜厚を、
その他の領域の膜厚より大きく形成するようにした。こ
のため、転送用電極と遮光膜との間の間隔だけが大きく
なり、この領域の容量を減らすことができる一方、受光
部の遮光膜下における層間絶縁膜の膜厚は小さいものと
なり、スミア特性の悪化が回避されるとともに、転送用
電極の機能に影響を与えることもない。したがって、ス
ミア特性を従来と同等に維持したまま、転送用電極と遮
光膜との間の容量を削減し、消費電力を削減することが
できる。
【0026】また本発明は、転送用電極の上面に個別の
熱酸化膜で被覆した後、半導体基板の上面に全体的に窒
化膜を成膜し、その後、厚い層間絶縁膜を形成する工程
と、層間絶縁膜に転送用電極の上面に位置する領域をマ
スクしたレジスト膜を設け、窒化膜をストッパとして層
間絶縁膜を選択的に除去し、転送用電極の上面にだけ厚
い層間絶縁膜を残す工程と、窒化膜を、少なくとも転送
用電極の上面の領域を残して選択的にエッチングにより
除去する工程と、窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を全
体的に成膜する工程とを有し、層間絶縁膜の膜厚を、転
送用電極の上面に位置する領域で、その他の領域より大
きく形成するようにした。このため、転送用電極と遮光
膜との間の間隔だけが大きくなり、この領域の容量を減
らすことができる一方、受光部の遮光膜下における層間
絶縁膜の膜厚は小さいものとなり、スミア特性の悪化が
回避されるとともに、転送用電極の機能に影響を与える
こともない。したがって、スミア特性を従来と同等に維
持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量を削減
し、消費電力を削減することができる固体撮像素子を製
造することができる。
熱酸化膜で被覆した後、半導体基板の上面に全体的に窒
化膜を成膜し、その後、厚い層間絶縁膜を形成する工程
と、層間絶縁膜に転送用電極の上面に位置する領域をマ
スクしたレジスト膜を設け、窒化膜をストッパとして層
間絶縁膜を選択的に除去し、転送用電極の上面にだけ厚
い層間絶縁膜を残す工程と、窒化膜を、少なくとも転送
用電極の上面の領域を残して選択的にエッチングにより
除去する工程と、窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を全
体的に成膜する工程とを有し、層間絶縁膜の膜厚を、転
送用電極の上面に位置する領域で、その他の領域より大
きく形成するようにした。このため、転送用電極と遮光
膜との間の間隔だけが大きくなり、この領域の容量を減
らすことができる一方、受光部の遮光膜下における層間
絶縁膜の膜厚は小さいものとなり、スミア特性の悪化が
回避されるとともに、転送用電極の機能に影響を与える
こともない。したがって、スミア特性を従来と同等に維
持したまま、転送用電極と遮光膜との間の容量を削減
し、消費電力を削減することができる固体撮像素子を製
造することができる。
【図1】本発明の第1の実施の形態による固体撮像素子
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による固体撮像素子
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図3】図2に示す固体撮像素子の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図4】図2に示す固体撮像素子の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図5】図2に示す固体撮像素子の製造工程を示す断面
図である。
図である。
1……半導体基板、2……ゲート酸化膜、2A……受光
領域、3……転送ゲート電極、4……熱酸化膜、5、5
A、5B……シリコンナイトライド膜、6、6A、6
B、60、61……層間絶縁膜、7……遮光金属膜。
領域、3……転送ゲート電極、4……熱酸化膜、5、5
A、5B……シリコンナイトライド膜、6、6A、6
B、60、61……層間絶縁膜、7……遮光金属膜。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板内に当該基板上に設けた受光
面に対する受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部
と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する転送部
とを設けるとともに、前記半導体基板上の前記転送部に
対応する領域に転送用電極を配置し、さらに前記光電変
換部の受光面から前記転送用電極にわたる領域を被覆す
る層間絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上面に、前記
受光面より小さい開口部を有する遮光膜を装着した固体
撮像素子において、 前記層間絶縁膜は、前記転送用電極の上面に位置する領
域と、その他の領域とで異なる積層工程により形成され
ることにより、前記転送用電極の上面に位置する領域の
膜厚が、その他の領域の膜厚より大きく形成されてい
る、 ことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項2】 前記転送用電極は、個別の熱酸化膜で被
覆されるとともに、前記熱酸化膜の上面に、さらに窒化
膜が配置され、前記熱酸化膜及び窒化膜の上面から前記
層間絶縁膜で被覆されていることを特徴とする請求項1
記載の固体撮像素子。 - 【請求項3】 前記光電変換部の受光面は、その上面に
窒化膜が配置され、前記窒化膜の上面から前記層間絶縁
膜で被覆されていることを特徴とする請求項1記載の固
体撮像素子。 - 【請求項4】 前記層間絶縁膜の膜厚の大きい領域は、
前記転送用電極の上面の領域より小さいことを特徴とす
る請求項1記載の固体撮像素子。 - 【請求項5】 前記層間絶縁膜の膜厚の大きい領域は、
前記転送用電極の上面に設けた窒化膜の領域より小さい
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子。 - 【請求項6】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記光電変換部及び転送部は多結晶シリコン膜より構成
され、前記層間絶縁膜はシリコン酸化膜であり、前記窒
化膜はシリコンナイトライド膜であることを特徴とする
請求項1記載の固体撮像素子。 - 【請求項7】 半導体基板内に当該基板上に設けた受光
面に対する受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部
と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する転送部
とを設けるとともに、前記半導体基板上の前記転送部に
対応する領域に転送用電極を配置し、さらに前記光電変
換部の受光面から前記転送用電極にわたる領域を被覆す
る層間絶縁膜を積層し、前記層間絶縁膜の上面に、前記
受光面より小さい開口部を有する遮光膜を装着した固体
撮像素子の製造方法において、 前記転送用電極の上面に個別の熱酸化膜で被覆した後、
前記半導体基板の上面に全体的に窒化膜を成膜し、その
後、厚い層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に前記転送用電極の上面に位置する領域
をマスクしたレジスト膜を設け、前記窒化膜をストッパ
として前記層間絶縁膜を選択的に除去し、前記転送用電
極の上面にだけ厚い層間絶縁膜を残す工程と、 前記窒化膜を、少なくとも前記転送用電極の上面の領域
を残して選択的にエッチングにより除去する工程と、 前記窒化膜の除去後、薄い層間絶縁膜を全体的に成膜す
る工程とを有し、 前記層間絶縁膜の膜厚を、前記転送用電極の上面に位置
する領域で、その他の領域より大きく形成する、 ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項8】 前記窒化膜を選択的にエッチングにより
除去する工程において、前記光電変換部の受光面の上面
に窒化膜を残すことを特徴とする請求項7記載の固体撮
像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154869A JP2000349272A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154869A JP2000349272A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349272A true JP2000349272A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15593712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154869A Pending JP2000349272A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349272A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007194359A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| JP2011216970A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および、電子機器 |
-
1999
- 1999-06-02 JP JP11154869A patent/JP2000349272A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007194359A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| JP2011216970A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および、電子機器 |
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