JP2000196051A - Solid-state image sensor and manufacture thereof - Google Patents

Solid-state image sensor and manufacture thereof

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JP2000196051A
JP2000196051A JP10371271A JP37127198A JP2000196051A JP 2000196051 A JP2000196051 A JP 2000196051A JP 10371271 A JP10371271 A JP 10371271A JP 37127198 A JP37127198 A JP 37127198A JP 2000196051 A JP2000196051 A JP 2000196051A
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JP
Japan
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refractive index
film
index layer
solid
imaging device
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Application number
JP10371271A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Uchida
真司 内田
Toshihiro Kuriyama
俊寛 栗山
Yuji Matsuda
祐二 松田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an incident light of specific wavelengths to be sufficiently lessened in loss, by a method wherein a photodetective part is provided inside a semiconductor substrate, and an anti-reflection film composed of multilayered films that include two high refractive index layers whose refractive indexes are larger than specified is provided over the photodetective part. SOLUTION: A photodiode is formed as a photodetective part 12 inside a silicon substrate, and an anti-reflection multilayered film 20 is formed on a silicon oxide film 13 over the photodetective part 12. The anti-reflection multilayered film 20 is composed of a first high-refractive index layer 21, a first low-refractive index layer 22, a second high-refractive index layer 23, and a second low-refractive index layer 24 which are successively laminated in this sequence. Metal compound films whose refractive indexes each larger than 1.9 are used as the high-refractive index layers 21 and 23, and on the other hand, metal compound films whose refractive indexes are smaller than those of the high-refractive index layers 21 and 23 are used as the low-refractive idex layers 22 and 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
するものであり、さらに詳しくは、出力画像の画質およ
び感度を改善した固体撮像素子およびその製造方法に関
するものである。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device having improved image quality and sensitivity of an output image and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、固体撮像素子としては、信号電荷
の読み出しにCCD(電荷結合素子)を使用した素子が
主流となっている。そして、高解像度化と光学システム
系の小型化とを図るために固体撮像素子の高画素化・小
型化が進行するにつれて、感度の向上が課題となってい
る。
2. Description of the Related Art At present, as a solid-state imaging device, a device using a CCD (Charge Coupled Device) for reading out signal charges is mainly used. Then, as the number of pixels and the size of the solid-state imaging device increase in order to achieve higher resolution and downsizing of the optical system, improvement in sensitivity has become an issue.

【0003】固体撮像素子は、一般に、受光部としてフ
ォトダイオードを形成した半導体基板(シリコン基板)
上に、絶縁膜を介して転送電極が形成され、さらに層間
絶縁膜、受光部上方に開口を有する遮光膜、表面保護膜
が順に積層された構造を有している。このような固体撮
像素子においては、受光部へと入射する光線に対し、シ
リコン基板の表面や薄膜の界面で多重反射光が生じるた
めに、フォトダイオードにまで到達する光が低減し、感
度が低下するという問題があった。
In general, a solid-state image sensor has a semiconductor substrate (silicon substrate) on which a photodiode is formed as a light receiving portion.
On top of this, a transfer electrode is formed via an insulating film, and further, an interlayer insulating film, a light shielding film having an opening above the light receiving section, and a surface protective film are sequentially laminated. In such a solid-state imaging device, multiple rays of reflected light are generated at the surface of the silicon substrate or at the interface of the thin film with respect to the light incident on the light receiving unit, so that the light reaching the photodiode is reduced and the sensitivity is reduced. There was a problem of doing.

【0004】この問題を解決するため、受光部上にシリ
コン窒化膜などの反射防止膜を形成することにより、入
射光の損失を低減し、感度の向上を図ることが提案され
ている(特開昭63−14466号公報、特開平4−1
52674号公報)。
In order to solve this problem, it has been proposed that an anti-reflection film such as a silicon nitride film is formed on a light receiving portion to reduce the loss of incident light and improve the sensitivity (Japanese Patent Laid-Open Publication No. H11-163873). JP-A-63-14466, JP-A-4-14-1
No. 52,674).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射防止膜では、反射光を十分に低減し、かつ視感
度が高い波長550nm付近の入射光の損失を十分に低
減することは困難であった。
However, it is difficult for the above-described conventional antireflection film to sufficiently reduce the reflected light and sufficiently reduce the loss of the incident light near the wavelength of 550 nm having high visibility. Was.

【0006】そこで、本発明は、特に波長550nm付
近の入射光の損失を十分に低減させた固体撮像素子およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device in which the loss of incident light having a wavelength of about 550 nm is sufficiently reduced, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【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は、半導体基板と、前記半導
体基板内に形成された受光部と、前記受光部の上方に形
成された反射防止膜とを備えた固体撮像素子であって、
前記反射防止膜が、屈折率が1.9以上の高屈折率層を
少なくとも2層含む多層膜であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a light receiving portion formed in the semiconductor substrate, and a light receiving portion formed above the light receiving portion. A solid-state imaging device comprising an antireflection film,
The antireflection film is a multilayer film including at least two high refractive index layers having a refractive index of 1.9 or more.

【0008】本発明によれば、固体撮像素子の感度をさ
らに向上することができる。また、可視光全域にわたっ
て入射光の損失を低減させ、特に波長550nm付近の
入射光の損失を十分に低減することができる。
According to the present invention, the sensitivity of the solid-state imaging device can be further improved. Further, the loss of incident light can be reduced over the entire visible light range, and in particular, the loss of incident light near a wavelength of 550 nm can be sufficiently reduced.

【0009】本発明の固体撮像素子においては、反射防
止膜が、高屈折率層の間に、前記高屈折率層よりも屈折
率が低い低屈折率層を含むことが好ましい。低屈折率層
の屈折率は、例えば1.9未満とされる。また、本発明
の固体撮像素子は、反射防止膜と半導体基板との間に、
シリコン酸化膜を備えていることが好ましい。
In the solid-state imaging device according to the present invention, the antireflection film preferably includes a low refractive index layer having a lower refractive index than the high refractive index layer between the high refractive index layers. The refractive index of the low refractive index layer is, for example, less than 1.9. Further, the solid-state imaging device of the present invention, between the antireflection film and the semiconductor substrate,
Preferably, a silicon oxide film is provided.

【0010】このように、本発明の固体撮像素子は、好
ましくは、半導体基板と、前記半導体基板内に形成され
た受光部とを含み、前記受光部上に形成されたシリコン
酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成された反射防止
膜と備え、前記反射防止膜が、第1の高屈折率層と、前
記第1の高屈折率層上に形成された第1の低屈折率層
と、前記第1の低屈折率層上に形成された第2の高屈折
率層と、前記第2の高屈折率層上に形成された第2の低
屈折率層とを含んでいる。ただし、第1および第2の高
屈折率層の屈折率は1.9以上であり、第1および第2
の低屈折率層の屈折率は、それぞれの低屈折率層が隣接
する高屈折率層のいずれの屈折率よりも低い値を有す
る。
As described above, the solid-state imaging device of the present invention preferably includes a semiconductor substrate, and a light receiving portion formed in the semiconductor substrate, wherein the silicon oxide film formed on the light receiving portion, An antireflection film formed on a silicon oxide film, wherein the antireflection film has a first high refractive index layer, and a first low refractive index layer formed on the first high refractive index layer. , A second high refractive index layer formed on the first low refractive index layer, and a second low refractive index layer formed on the second high refractive index layer. However, the first and second high refractive index layers have a refractive index of 1.9 or more, and the first and second high refractive index layers have a refractive index of 1.9 or more.
The low refractive index layer has a lower refractive index than each of the adjacent high refractive index layers.

【0011】以下、反射防止膜を構成する各層の好まし
い膜厚を例示する。第1の高屈折率層の膜厚は30nm
〜60nm、第1の低屈折率膜の膜厚は80nm〜10
0nm、第2の高屈折率層の膜厚は90nm〜130n
m、第2の低屈折率層の膜厚は130nm〜700nm
が好ましい。なお、第2の低屈折率層の膜厚は、130
nm〜170nmまたは500nm〜700nmがさら
に好ましい。
Hereinafter, preferred thicknesses of the respective layers constituting the antireflection film will be exemplified. The thickness of the first high refractive index layer is 30 nm
6060 nm, the thickness of the first low refractive index film is 80 nm〜1010
0 nm, and the thickness of the second high refractive index layer is 90 nm to 130 n.
m, the thickness of the second low refractive index layer is 130 nm to 700 nm
Is preferred. The thickness of the second low refractive index layer is 130
nm-170 nm or 500-700 nm is more preferred.

【0012】また、本発明の固体撮像素子においては、
反射防止膜の上方にさらに表面保護膜を備えていること
が好ましい。この表面保護膜は、表面保護層がない場合
と比較して反射防止効果がさらに向上するような屈折率
と膜厚とを有することが好ましい。なお、膜厚としては
110nm〜140nmが好ましい。
Further, in the solid-state imaging device of the present invention,
It is preferable that a surface protective film is further provided above the antireflection film. This surface protective film preferably has a refractive index and a film thickness so that the antireflection effect is further improved as compared with the case where no surface protective layer is provided. Note that the thickness is preferably 110 nm to 140 nm.

【0013】本発明の固体撮像素子では、第1および第
2の高屈折率層が、チタン、ジルコニウム、タンタル、
インジウムおよびニオブから選ばれる少なくとも1つの
金属の酸化物、またはシリコンの窒化物を主たる成分と
することが好ましい。
In the solid-state imaging device according to the present invention, the first and second high refractive index layers are made of titanium, zirconium, tantalum,
It is preferable that the main component be an oxide of at least one metal selected from indium and niobium, or a nitride of silicon.

【0014】本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導
体基板内に受光部を形成する工程と、前記受光部の上方
に、屈折率が1.9以上である高屈折率層を少なくとも
2層含む多層膜である反射防止膜を形成する工程とを含
むことを特徴とする。
According to the method of manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a step of forming a light receiving portion in a semiconductor substrate and at least two high refractive index layers having a refractive index of 1.9 or more above the light receiving portion are provided. Forming an anti-reflection film that is a multilayer film including the same.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の固体撮像素子とその製造
方法の好ましい形態を図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a solid-state imaging device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明の固体撮像素子の一形態の
断面図である。シリコン基板11の内部には、受光部1
2としてフォトダイオードが形成されている。シリコン
基板11上には、シリコン酸化膜13が絶縁膜として形
成されている。このシリコン酸化膜13上には、転送電
極14が所定のパターンで形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. The light receiving unit 1 is provided inside the silicon substrate 11.
2, a photodiode is formed. On the silicon substrate 11, a silicon oxide film 13 is formed as an insulating film. On the silicon oxide film 13, a transfer electrode 14 is formed in a predetermined pattern.

【0017】転送電極14上には、層間絶縁膜16、遮
光膜17および表面保護膜18がこの順に形成されてい
る。層間絶縁膜16および表面保護膜18は、受光部1
2の上方にも形成されているが、遮光膜17は、受光部
12の上方が開口領域となるようにパターニングされて
いる。
On the transfer electrode 14, an interlayer insulating film 16, a light shielding film 17, and a surface protection film 18 are formed in this order. The interlayer insulating film 16 and the surface protection film 18 are
2, the light-shielding film 17 is patterned so that the opening above the light-receiving portion 12 is an opening region.

【0018】この固体撮像素子には、受光部12の上方
のシリコン酸化膜13上に、反射防止多層膜20が形成
されている。反射防止多層膜20は、図2に示すよう
に、第1の高屈折率層21、第1の低屈折率層22、第
2の高屈折率層23、第2の低屈折率層24がこの順に
積層された構造を有している。もっとも、少なくとも2
層の高屈折率層(屈折率1.9以上)を含む限り、反射
防止多層膜の膜構成は特に限定されない。
In this solid-state imaging device, an antireflection multilayer film 20 is formed on the silicon oxide film 13 above the light receiving section 12. As shown in FIG. 2, the antireflection multilayer film 20 includes a first high refractive index layer 21, a first low refractive index layer 22, a second high refractive index layer 23, and a second low refractive index layer 24. It has a structure laminated in this order. But at least 2
The film configuration of the antireflection multilayer film is not particularly limited as long as the layer includes a high refractive index layer (refractive index: 1.9 or more).

【0019】第1および第2の高屈折率層21,23と
しては、屈折率が1.9以上の金属化合物(例えば、酸
化物、窒化物または酸窒化物)からなる膜を好適に用い
ることができる。高屈折率層の材料としては、例えば、
チタン酸化物(屈折率2.2〜2.7;以下、括弧内に
屈折率を表示)、ジルコニウム酸化物(2.0〜2.
1)、タンタル酸化物(1.9〜2.2)、インジウム
酸化物(1.9〜2.1)、ニオブ酸化物(2.1〜
2.3)、シリコン窒化物(2.0)が好ましい。
As the first and second high refractive index layers 21 and 23, a film made of a metal compound having a refractive index of 1.9 or more (for example, an oxide, a nitride or an oxynitride) is preferably used. Can be. As a material of the high refractive index layer, for example,
Titanium oxide (refractive index 2.2 to 2.7; hereinafter, the refractive index is indicated in parentheses), zirconium oxide (2.0 to 2.
1), tantalum oxide (1.9 to 2.2), indium oxide (1.9 to 2.1), niobium oxide (2.1 to 2.2)
2.3), silicon nitride (2.0) is preferred.

【0020】酸化物は窒化物と比較して水素の透過性に
優れているから、暗電流処理を有効に実施することがで
きる。また、上記各酸化物膜はシリコン窒化膜よりも膜
の内部応力が小さく、出力画像のいわゆる「白傷」が生
じにくい。このような観点からは、高屈折率層の材料と
して酸化物を用いることが好ましい。
Oxides are superior in permeability to hydrogen as compared with nitrides, so that dark current treatment can be effectively performed. In addition, each of the oxide films has a smaller internal stress than the silicon nitride film, so that the output image is less likely to cause so-called “white scratches”. From such a viewpoint, it is preferable to use an oxide as a material for the high refractive index layer.

【0021】一方、第1および第2の低屈折率層22,
24としては、第1および第2の高屈折率層21,23
よりも屈折率が低い金属化合物(特に酸化物または酸窒
化物)からなる膜を用いることができる。低屈折率層の
材料としては、シリコン酸化物(屈折率1.46)や各
種フッ化物が好ましい。
On the other hand, the first and second low refractive index layers 22,
The first and second high refractive index layers 21 and 23
A film made of a metal compound having a lower refractive index (particularly, oxide or oxynitride) can be used. As a material of the low refractive index layer, silicon oxide (refractive index: 1.46) and various fluorides are preferable.

【0022】なお、図1および図2に示した形態では、
第2の低屈折率層24が層間絶縁膜16を含んでいる。
この形態では、層間絶縁膜16と低屈折率膜25とが同
一の低屈折率材料(例えばシリコン酸化膜)により構成
されているため、この2層が1つの低屈折率層24とし
て機能する。このように、反射防止多層膜20を構成す
る層の一部または全部を、固体撮像素子の形成に必要と
される他の薄膜により構成してもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2,
The second low-refractive-index layer 24 includes the interlayer insulating film 16.
In this embodiment, since the interlayer insulating film 16 and the low-refractive-index film 25 are made of the same low-refractive-index material (for example, a silicon oxide film), these two layers function as one low-refractive-index layer 24. As described above, some or all of the layers constituting the antireflection multilayer film 20 may be formed of other thin films required for forming the solid-state imaging device.

【0023】もっとも、反射防止多層膜20の高屈折率
層または低屈折率層を、異なる物質からなる2以上の層
が積層することにより構成しても構わない。反射防止多
層膜20は、2以上の高屈折率層を備えている限り、例
えばアルミニウム酸化物のような上記以外の金属化合物
からなる層を含んでいても構わない。
The high refractive index layer or the low refractive index layer of the antireflection multilayer film 20 may be formed by laminating two or more layers made of different substances. The antireflection multilayer film 20 may include a layer made of a metal compound other than the above, such as aluminum oxide, as long as it has two or more high refractive index layers.

【0024】上記形態では、反射防止多層膜20上に、
表面保護膜18が形成されている。表面保護膜18は、
シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜またはシリコン酸化
膜から構成することが好ましい。また、反射防止効果を
さらに向上させるために、第2の低屈折率層24よりも
高い屈折率を有する膜により形成することが好ましい。
In the above embodiment, on the antireflection multilayer film 20,
A surface protection film 18 is formed. The surface protection film 18
It is preferable to use a silicon nitride film, a silicon oxynitride film or a silicon oxide film. Further, in order to further improve the antireflection effect, it is preferable to form the film with a higher refractive index than the second low refractive index layer 24.

【0025】反射多層防止膜20の各層の好ましい膜厚
は上記のとおりである。ただし、第2の低屈折率層24
を構成する2層については、層間絶縁膜16の膜厚を3
0nm〜600nm、低屈折率膜25の膜厚を20nm
〜100nmとすることが好ましい。また、シリコン酸
化膜13の膜厚は、50nm以下が好ましく、表面保護
膜18の膜厚は110nm〜140nmが好ましい。
The preferred thickness of each layer of the reflective multilayer anti-reflective coating 20 is as described above. However, the second low refractive index layer 24
For the two layers constituting the above, the thickness of the interlayer insulating film 16 is 3
0 nm to 600 nm, and the thickness of the low refractive index film 25 is set to 20 nm.
It is preferable to set it to 100 nm. The thickness of the silicon oxide film 13 is preferably 50 nm or less, and the thickness of the surface protection film 18 is preferably 110 nm to 140 nm.

【0026】なお、上記以外の膜は、従来から用いられ
てきた物質を用いることができる。例えば、遮光膜17
としては、アルミニウム、タングステンなどの金属膜が
使用される。
For the other films, substances conventionally used can be used. For example, the light shielding film 17
For example, a metal film such as aluminum or tungsten is used.

【0027】以下、図3により、上記固体撮像素子の製
造方法の一例を説明する。受光部12、シリコン酸化膜
13の形成は、従来から実施されてきたように、それぞ
れイオン注入法、熱酸化法により行うことができる。ま
た、転送電極14も、CVD法(化学気相成長法)によ
り成膜した多結晶シリコン膜をドライエッチングにより
パターニングすることにより形成することができる。な
お、転送電極14の表面は、さらに熱酸化法を適用する
ことにより、シリコン酸化膜で覆われる(図3
(a))。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the solid-state imaging device will be described with reference to FIG. The light receiving section 12 and the silicon oxide film 13 can be formed by an ion implantation method and a thermal oxidation method, respectively, as conventionally performed. The transfer electrode 14 can also be formed by patterning a polycrystalline silicon film formed by a CVD method (chemical vapor deposition) by dry etching. The surface of the transfer electrode 14 is covered with a silicon oxide film by further applying a thermal oxidation method (FIG. 3).
(A)).

【0028】続いて、反射防止多層膜として、第1の高
屈折率層21、第1の低屈折率層22、第2の高屈折率
層23がこの順に形成され、さらに、第2の低屈折率層
24の一部を構成する低屈折率膜25が形成される(図
3(b))。各層の成膜法は、特に限定されないが、例
えば減圧CVD法、プラズマCVD法を用いることがで
きる。
Subsequently, a first high refractive index layer 21, a first low refractive index layer 22, and a second high refractive index layer 23 are formed in this order as an anti-reflection multilayer film. A low refractive index film 25 constituting a part of the refractive index layer 24 is formed (FIG. 3B). The method for forming each layer is not particularly limited, and for example, a low pressure CVD method or a plasma CVD method can be used.

【0029】さらに、受光部12上方の反射防止多層膜
20を形成する部分にレジスト30が形成される(図3
(c))。このレジスト30を利用して順次エッチング
が行われる。
Further, a resist 30 is formed in a portion above the light receiving section 12 where the antireflection multilayer film 20 is to be formed.
(C)). Etching is performed sequentially using the resist 30.

【0030】エッチングは、反応性イオンエッチングな
どのドライエッチング、ウェットエッチングのいずれを
使用してもよい。また、両者を併用し、例えば低屈折率
層(膜)として形成したシリコン酸化膜はウェットエッ
チングにより、高屈折率層として形成したシリコン窒化
膜は反応性イオンエッチングによりパターニングしても
よい。
The etching may be either dry etching such as reactive ion etching or wet etching. Further, both may be used in combination. For example, a silicon oxide film formed as a low refractive index layer (film) may be patterned by wet etching, and a silicon nitride film formed as a high refractive index layer may be patterned by reactive ion etching.

【0031】例えばシリコン酸化膜(低屈折率層)とシ
リコン窒化膜(高屈折率層)とを積層した多層膜を、シ
リコン酸化膜をウェットエッチングにより、シリコン窒
化膜をドライエッチングにより除去すると、シリコン窒
化膜がシリコン酸化膜の側壁に残存する現象が観察され
る(図3(d))。しかし、側壁に残存した膜31は、
次の工程で適用するシリコン酸化膜のウェットエッチン
グにより、除去(リフトオフ)することができる。
For example, when a silicon oxide film (low-refractive index layer) and a silicon nitride film (high-refractive index layer) are laminated on a multilayer film, the silicon oxide film is removed by wet etching and the silicon nitride film is removed by dry etching. A phenomenon in which the nitride film remains on the side wall of the silicon oxide film is observed (FIG. 3D). However, the film 31 remaining on the side wall is
The silicon oxide film can be removed (lifted off) by wet etching applied in the next step.

【0032】エッチングにより高屈折率層および低屈折
率層がパターニングされた後(図3(e))、層間絶縁
膜16が形成される(図3(f))。本実施形態では、
層間絶縁膜16は、上記のように反射防止多層膜20の
一部を構成する。図1に示したように、層間絶縁膜16
上には、さらに表面保護膜11が形成される。層間絶縁
膜16および表面保護膜11の形成にも、減圧CVD
法、プラズマCVD法などを適用することができる。
After the high refractive index layer and the low refractive index layer are patterned by etching (FIG. 3E), an interlayer insulating film 16 is formed (FIG. 3F). In this embodiment,
The interlayer insulating film 16 forms a part of the antireflection multilayer film 20 as described above. As shown in FIG. 1, the interlayer insulating film 16
A surface protective film 11 is further formed thereon. Low pressure CVD is also used for forming the interlayer insulating film 16 and the surface protection film 11.
Method, a plasma CVD method, or the like can be applied.

【0033】なお、層間絶縁膜16は、転送電極14
と、高屈折率層および低屈折率層の積層体との間の凹部
に沿って形成される。この凹部の幅(図3(f)におけ
るd)は、0.2μm〜0.4μmが好ましい。
The interlayer insulating film 16 is formed on the transfer electrode 14
And a concave portion between the high refractive index layer and the low refractive index layer laminate. The width of the concave portion (d in FIG. 3F) is preferably 0.2 μm to 0.4 μm.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるも
のではない。以下に説明するように、本実施例では、図
1〜図3に示したと同様の構成を有する固体撮像素子を
作製し、反射防止多層膜による反射防止効果を確認し
た。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. As described below, in this example, a solid-state imaging device having the same configuration as that shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured, and the antireflection effect of the antireflection multilayer film was confirmed.

【0035】まず、p型シリコン基板にリンなどのn型
不純物をイオン注入することによってフォトダイオード
を形成し、この基板上に、熱酸化によって膜厚20nm
のシリコン酸化膜からなる絶縁膜を成長させた。次に、
CVD(気相成長法)によって膜厚300nmのポリシ
リコン膜を成長させ、ドライエッチングにより所定のパ
ターンを有する転送電極を形成した。
First, a photodiode is formed by ion-implanting an n-type impurity such as phosphorus into a p-type silicon substrate, and a 20 nm-thick film is formed on this substrate by thermal oxidation.
An insulating film made of a silicon oxide film was grown. next,
A 300-nm-thick polysilicon film was grown by CVD (vapor phase deposition), and a transfer electrode having a predetermined pattern was formed by dry etching.

【0036】次に、熱酸化によって電極をシリコン酸化
膜で被覆した。さらにフォトダイオード上の絶縁膜上
に、減圧CVD法により、膜厚40nmのシリコン窒化
膜を第1の高屈折率層として、膜厚84nmのシリコン
酸化膜を第1の低屈折率層として、膜厚109nmのシ
リコン窒化膜を第2の高屈折率層として、膜厚20nm
のシリコン酸化膜を第2の低屈折率層の一部を構成する
低屈折率膜として成膜した。
Next, the electrodes were covered with a silicon oxide film by thermal oxidation. Further, on the insulating film on the photodiode, a 40-nm-thick silicon nitride film as a first high-refractive-index layer and an 84-nm-thick silicon oxide film as a first low-refractive-index layer by a low-pressure CVD method. A silicon nitride film having a thickness of 109 nm is used as a second high-refractive-index layer to form a
Was formed as a low refractive index film constituting a part of the second low refractive index layer.

【0037】このシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との
積層体の上方に、レジストを形成した。このレジストを
利用して、シリコン酸化膜についてはウェットエッチン
グ、シリコン窒化膜についてはドライエッチングを適用
して順次積層体をエッチングした。
A resist was formed above the stacked body of the silicon oxide film and the silicon nitride film. Using this resist, the laminated body was sequentially etched by applying wet etching for the silicon oxide film and dry etching for the silicon nitride film.

【0038】さらに、シリコン酸化膜を層間絶縁膜とし
て形成した。層間絶縁膜の膜厚は、110nmとした。
層間絶縁膜は、受光部の上方においては、先に形成した
シリコン酸化膜と併せて、膜厚130nmの第2の低屈
折率層となる。このようにして受光部上方に反射防止多
層膜を形成した。なお、図3(f)のdに相当する層間
絶縁膜の凹部の幅は0.3μmとした。
Further, a silicon oxide film was formed as an interlayer insulating film. The thickness of the interlayer insulating film was 110 nm.
The interlayer insulating film becomes a second low refractive index layer having a thickness of 130 nm together with the previously formed silicon oxide film above the light receiving section. Thus, an antireflection multilayer film was formed above the light receiving section. Note that the width of the concave portion of the interlayer insulating film corresponding to d in FIG.

【0039】その後、スパッタリング法により、膜厚4
00nmのアルミニウム膜を形成し、ドライエッチング
によって受光部の上方が開口となるようにパターニング
して遮光膜を形成した。さらに、プラズマCVD法によ
り、膜厚120nmのシリコン窒化膜を形成し、表面保
護膜とした。
Thereafter, a film thickness of 4
An aluminum film having a thickness of 00 nm was formed, and patterning was performed by dry etching so that an opening was formed above the light receiving portion to form a light shielding film. Further, a silicon nitride film having a thickness of 120 nm was formed by a plasma CVD method to form a surface protective film.

【0040】こうして形成した固体撮像素子についての
分光反射率曲線を図4に示す。図4に示したように、こ
の固体撮像素子では、良好な反射防止効果を得ながら
も、視感度の高い波長550nmの領域においてより確
実に反射光の低減を図ることができた。
FIG. 4 shows a spectral reflectance curve of the solid-state imaging device thus formed. As shown in FIG. 4, in the solid-state imaging device, it was possible to more reliably reduce the reflected light in a region having a high luminosity of 550 nm while obtaining a good antireflection effect.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
屈折率が1.9以上の高屈折率層を少なくとも2層含む
多層膜である反射防止膜を形成することにより、可視光
領域の全域にわたって入射光の損失が低減され、特に視
感度が高い波長550nm付近の入射光の損失を十分に
低減した固体撮像素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By forming an antireflection film which is a multilayer film including at least two high refractive index layers having a refractive index of 1.9 or more, loss of incident light is reduced over the entire visible light region, and wavelengths with particularly high luminosity are provided. It is possible to provide a solid-state imaging device in which the loss of incident light near 550 nm is sufficiently reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の固体撮像素子の一形態を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a solid-state imaging device of the present invention.

【図2】 図1に示した固体撮像素子の受光部上方の膜
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a film configuration above a light receiving unit of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 1;

【図3】 本発明の固体撮像素子の製造方法の一形態を
示す工程図である。
FIG. 3 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図4】 本発明の固体撮像素子の一形態の受光部への
入射光の分光反射率曲線である。
FIG. 4 is a spectral reflectance curve of light incident on a light receiving section of one embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 12 受光部 13 シリコン酸化膜 14 転送電極 16 層間絶縁膜 17 遮光膜 18 表面保護膜 20 反射防止多層膜 21 第1の高屈折率層 22 第1の低屈折率層 23 第2の高屈折率層 24 第2の低屈折率層 25 低屈折率膜 Reference Signs List 11 silicon substrate 12 light receiving portion 13 silicon oxide film 14 transfer electrode 16 interlayer insulating film 17 light shielding film 18 surface protection film 20 antireflection multilayer film 21 first high refractive index layer 22 first low refractive index layer 23 second high Refractive index layer 24 Second low refractive index layer 25 Low refractive index film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 祐二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA10 CA03 CA34 FA06 GB03 GB07 GB11 5C024 AA01 CA31 EA08 FA01 FA11 GA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuji Matsuda 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd. 4M118 AA10 AB01 BA10 CA03 CA34 FA06 GB03 GB07 GB11 5C024 AA01 CA31 EA08 FA01 FA11 GA11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板内に形成
された受光部と、前記受光部の上方に形成された反射防
止膜とを備えた固体撮像素子であって、前記反射防止膜
が、屈折率が1.9以上の高屈折率層を少なくとも2層
含む多層膜であることを特徴とする固体撮像素子。
1. A solid-state imaging device comprising: a semiconductor substrate; a light receiving portion formed in the semiconductor substrate; and an antireflection film formed above the light receiving portion, wherein the antireflection film comprises: A solid-state imaging device comprising a multilayer film including at least two high refractive index layers having a refractive index of 1.9 or more.
【請求項2】 反射防止膜が、高屈折率層の間に、前記
高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層を含む請求項
1に記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film includes a low refractive index layer having a lower refractive index than the high refractive index layer between the high refractive index layers.
【請求項3】 反射防止膜の上方に、さらに表面保護膜
を備えた請求項1または2に記載の固体撮像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a surface protection film above the antireflection film.
【請求項4】 反射防止膜と半導体基板との間に、シリ
コン酸化膜を備えた請求項1〜3のいずれかに記載の固
体撮像素子。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a silicon oxide film between the antireflection film and the semiconductor substrate.
【請求項5】 半導体基板と、前記半導体基板内に形成
された受光部とを含み、前記受光部上に形成されたシリ
コン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成された反射
防止膜とを備え、前記反射防止膜が、第1の高屈折率層
と、前記第1の高屈折率層上に形成された第1の低屈折
率層と、前記第1の低屈折率層上に形成された第2の高
屈折率層と、前記第2の高屈折率層上に形成された第2
の低屈折率層とを含む固体撮像素子。ただし、第1およ
び第2の高屈折率層の屈折率は1.9以上であり、第1
および第2の低屈折率層の屈折率は、各低屈折率層が隣
接する高屈折率層のいずれの屈折率よりも低い値であ
る。
5. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; a light receiving portion formed in the semiconductor substrate; a silicon oxide film formed on the light receiving portion; and an anti-reflection film formed on the silicon oxide film. Wherein the antireflection film is formed on a first high refractive index layer, a first low refractive index layer formed on the first high refractive index layer, and on the first low refractive index layer. A second high refractive index layer formed on the second high refractive index layer and a second high refractive index layer formed on the second high refractive index layer.
Solid-state imaging device comprising: a low-refractive-index layer. However, the refractive index of the first and second high refractive index layers is 1.9 or more,
The refractive index of the second low-refractive-index layer is lower than that of any of the high-refractive-index layers adjacent to each other.
【請求項6】 第1の高屈折率層の膜厚を30nm〜6
0nm、第1の低屈折率層の膜厚を80nm〜100n
m、第2の高屈折率層の膜厚を90nm〜130nm、
第2の低屈折率層の膜厚を130nm〜700nmとし
た請求項5に記載の固体撮像素子。
6. The thickness of the first high refractive index layer is 30 nm to 6 nm.
0 nm, and the thickness of the first low refractive index layer is 80 nm to 100 n.
m, the thickness of the second high refractive index layer is 90 nm to 130 nm,
The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the thickness of the second low refractive index layer is 130 nm to 700 nm.
【請求項7】 反射防止膜の上方にさらに表面保護膜を
備えた請求項6に記載の固体撮像素子。
7. The solid-state imaging device according to claim 6, further comprising a surface protective film above the antireflection film.
【請求項8】 表面保護層の膜厚を110nm〜140
nmとした請求項3または7に記載の固体撮像素子。
8. The surface protective layer has a thickness of 110 nm to 140 nm.
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the thickness is set to nm.
【請求項9】 第1および第2の高屈折率層が、チタ
ン、ジルコニウム、タンタル、インジウムおよびニオブ
から選ばれる少なくとも1つの金属の酸化物、またはシ
リコンの窒化物を主たる成分とする請求項1〜8のいず
れかに記載の固体撮像素子。
9. The method according to claim 1, wherein the first and second high-refractive-index layers are mainly composed of an oxide of at least one metal selected from titanium, zirconium, tantalum, indium and niobium, or a nitride of silicon. 9. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 半導体基板内に受光部を形成する工程
と、前記受光部の上方に、屈折率が1.9以上である高
屈折率層を少なくとも2層含む多層膜である反射防止膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする固体撮像素子
の製造方法。
10. A step of forming a light receiving portion in a semiconductor substrate, and forming an antireflection film, which is a multilayer film including at least two high refractive index layers having a refractive index of 1.9 or more, above the light receiving portion. Forming a solid-state imaging device.
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