JP2005277404A - 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板表面に対して斜め方向から入射した光に起因する光像の再現性の低下についてこれを好適に抑制することのできる固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ＣＣＤイメージセンサは、半導体基板１０と、この半導体基板１０の一主面に形成された複数の受光画素と、その複数の受光画素上方に配置され、互いに異なる波長の光を透過する複数のフィルタ２４ａが規則的に配列されたカラーフィルタ２４を備えている。そして、上記受光画素の各々の境界に対応する位置には、前記カラーフィルタ２４を透過した光を遮光するダミー配線５０がクロック配線と電気的に分離されたかたちで形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法に関するものである。

周知のように、ディジタルカメラやその他の機器の撮像素子としてＣＣＤイメージセンサが広く用いられている。そして、このＣＣＤイメージセンサとしては、例えばフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサが知られている。

図１３に示すように、フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサは、光電変換を行う撮像部１００Ｐと、この光電変換された電荷を一時的に蓄えておく蓄積部１００Ｃと、同蓄積部１００Ｃに蓄えられた電荷を出力部１００Ｓに出力するための水平転送部１００Ｈとを有して構成されている。

ここで、撮像部１００Ｐは、照射された光像に対応した光電変換を行う部分である。そして、この撮像部１００Ｐにおいて画素毎に光電変換された情報電荷は、蓄積部１００Ｃに対し１フレーム毎に高速転送（フレームシフト）される。一方、この蓄積部１００Ｃに取り込まれた１フレーム分の情報電荷は水平転送部１００Ｈへ１ライン毎に転送される。そして、水平転送部１００Ｈに取り込まれた情報電荷は、順次１画素毎に出力部１００Ｓに転送され、この出力部１００Ｓに転送された情報電荷が電圧値に変換され、当該ＣＣＤイメージセンサの撮像信号として信号処理系（図示略）に出力される。

こうした情報電荷の転送動作は、ＣＣＤイメージセンサの各部のゲート電極（転送電極）に電圧を印加することで行われる。詳しくは、撮像部１００Ｐ及び蓄積部１００Ｃにおいては、例えば３相の異なる転送クロック（駆動電圧）（φＰ１〜φＰ３、φＣ１〜φＣ３）を所定のゲート電極に印加することで情報電荷の転送を行う。これに対し、水平転送部１００Ｈにおいては、例えば２相の異なる転送クロック（駆動電圧）（φＨ１、φＨ２）を所定のゲート電極に印加することで情報電荷の転送を行う。

図１４は、同ＣＣＤイメージセンサの撮像部の平面図を示したものである。この図１４に示すように、シリコン基板１１０上には図示しないゲート絶縁膜を介して、３原色であるレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各画素に対応したゲート電極１２１が配置されている。このゲート電極１２１上には層間絶縁膜が形成されており、この層間絶縁膜上には、上記撮像部１００Ｐ（図１３）から蓄積部１００Ｃ（図１３）への情報電荷の転送方向に沿ってクロック配線１４０が形成されている。これら各クロック配線１４０は、上記情報電荷の転送方向にそれぞれ位相をずらして、上記各ゲート電極１２１の隣接する２つおきのものと接続孔１４１によって電気的に接続されている。そして、これら各クロック配線１４０に上記３相の異なる転送クロックφＰ１〜φＰ３のいずれかを印加することで、上記電荷の転送方向に隣接するゲート電極１２１の２つおき毎に、同一の電圧が印加されるようになる。

また、図１５は、同ＣＣＤイメージセンサの撮像部の断面図を示したものである。この図１５に示すように、このＣＣＤイメージセンサにおいては、ｎ型のシリコン基板１１０にｐ型の不純物が注入されてｐウェル１１１が形成されている。そして、このｐウェル１１１には、上記レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各画素に対応してｎ型の不純物が注入されたチャネル領域１１２が形成されている。更に、このシリコン基板１１０上には、ゲート絶縁膜１２０を介して上記ゲート電極１２１が形成されている。

ここで、各画素に対応するチャネル領域１１２の各々は、ｐウェル１１１と協働して、光を受光して光電変換する受光画素を構成する。そして、受光画素に蓄積された情報電荷は、クロック配線１４０から接続孔１４１（図１４）を介してゲート電極１２１に電圧が印加されることで、上記蓄積部１００Ｃ（図１３）に向かう方向に順次転送されていく。

一方、上記シリコン基板１１０上には、ゲート電極１２１を覆うようにして層間絶縁膜１２２が形成されている。そして、この層間絶縁膜１２２上には、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各フィルタが規則的に配列されたカラーフィルタ１２４が各画素に対応するかたちで形成されている。更に、このカラーフィルタ１２４上には例えばアクリルからなる平坦化膜１２５が形成されている。

このような断面構造からなるＣＣＤイメージセンサに入射する光は、図示しないマイクロレンズによって受光画素を構成するチャネル領域１１２の中心部に集光され、ここで光電変換される。この際、これらチャネル領域１１２への光の入射に先立ち、まず、カラーフィルタ１２４によって各々所定の原色に対応した光が選択的に透過され、それ以外の光がカットされる。このため、上記各チャネル領域１１２では、各対応するカラーフィルタ１２４によって選択的に透過された原色の光に対応して光電変換が行われることとなる。

ところで、このようなＣＣＤイメージセンサでは、隣接するフィルタを透過した斜め方向からの入射光が本来入射すべき受光画素とは異なる受光画素に入射することがある。すなわち、図１５に併せて示すように、例えばブルー（Ｂ）のフィルタに入射した斜め入射光Ｌ１がグリーン（Ｇ）のフィルタに対応した受光画素へ入射することがある。そして、このような場合には、本来ブルー（Ｂ）に対応した受光画素にて光電変換されるべき信号がグリーン（Ｇ）に対応した受光画素にてグリーン成分として加算されてしまうために混色を引き起こし、色の再現性を低下させてしまう。

また近年、固体撮像素子においては解像度の向上等のため画素数の増加が進む一方、その固体撮像素子自体の大きさについては小型化が要求されているため、画素については極小化や高集積化が進んでいる。したがって、上記斜め入射光による混色の問題はいっそう顕著なものとなっている。

なお、上記フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに限らず、カラーフィルタを備える固体撮像素子にあっても、上述したような斜め方向からの入射光に起因して色の再現性が低下するこうした実情は概ね共通したものとなっている。

また、カラーフィルタを備える固体撮像素子に限らず、いわゆるモノクロＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子にあっても、こうして斜め方向から入射した光が隣接する画素に受光される場合には、撮像される光像の再現性は低下する。その意味では、このような固体撮像素子にあっても、斜め方向からの光の入射に起因して光像の再現性の低下を招く上記実情は共通しているといえる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その目的は、半導体基板表面に対して斜め方向から入射した光に起因する光像の再現性の低下についてこれを好適に抑制することのできる固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通
じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子において、前記複数の受光画素上方に形成される絶縁層の前記受光画素の各々の境界に対応する位置に、前記クロック配線とは電気的に分離されたダミー配線が設けられてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、上記クロック配線とダミー配線とにより各受光画素を囲む態様でいわゆる遮光壁が形成される。このため、斜め方向からの入射光が本来入射すべき受光画素とは異なる受光画素に入射することを上記クロック配線及びダミー配線によって抑止することができ、それに起因する光像の再現性の低下についても好適に抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に前記絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを更に備えてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、カラーフィルタを備える固体撮像素子であれ、隣接するカラーフィルタから入射する光を上記ダミー配線及びクロック配線により遮光することができるため、斜め方向から入射する光に起因する混色の発生を好適に抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の固体撮像素子において、前記クロック配線と前記ダミー配線とが同一の配線層に形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、上記クロック配線とダミー配線とが同一の配線層に形成されるため、両者を同じ工程で形成することが可能となる。したがって、製造工数の増加等を招くことなく、上記遮光壁の形成が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の固体撮像素子において、前記クロック配線及び前記ダミー配線が形成された配線層と異なる層には、それらクロック配線及びダミー配線が形成された位置にそれぞれ対応して遮光性を有する壁がさらに形成されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、上記壁を形成するため製造工数は増えるものの、上記遮光壁の壁高がより高められることとなり、ひいては斜め方向からの入射光に対するより確実な遮光が可能となる。

請求項５に記載の発明は、半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子を製造する方法であって、配線材料膜を成膜する工程と、この成膜した配線材料膜の上面の前記受光画素の各々の境界に対応する位置に前記クロック配線に対応する第１のレジストパターンと該第１のレジストパターンから物理的に離間される第２のレジストパターンとを形成する工程と、前記第１のレジストパターンに対応して残存する前記クロック配線及び前記第２のレジストパターンに対応して残存するダミー配線を一括形成する工程とを備えることをその要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法において、前記固体撮像素子は、互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを備えるものであることをその要旨とする。

また、請求項７に記載の発明は、半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子を製造する方法であって、前記受光画素の各々の境界に対応する位置に、適宜の層間絶縁膜を介して、前記情報電荷の転送のための接続孔、及び前記クロック配線に対応する第１の溝、及び該第１の溝から物理的に離間する第２の溝を形成する工程と、前記接続孔及び前記第１及び第２の溝が埋まる態様で配線材料膜を成膜する工程と、前記接続孔及び前記第１及び第２の溝に埋設された配線材料のみが残る態様で前記配線材料膜を除去する工程とを備えることをその要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記固体撮像素子は、互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを備えるものであることをその要旨とする。

上述した製造方法によれば、上記請求項３に記載の固体撮像素子を容易且つ的確に製造することができる。

この発明によれば、半導体基板表面に対して斜め方向から入射した光に起因する光像の再現性の低下を好適に抑制することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる固体撮像素子をフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに具体化した第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施の形態に係るＣＣＤイメージセンサも基本的には先の図１３〜図１５に示したものと同様であるため、その同様の構成についての詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態のＣＣＤイメージセンサは、上述したようにｎ型の半導体基板１０にｐ型の不純物が注入されてｐウェル１１が形成されており、そのｐウェル１１にはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各画素に対応してｎ型の不純物の注入されたチャネル領域１２が形成されている。そして、各画素に対応するチャネル領域１２の各々は、ｐウェル１１と協働して受光した光を光電変換する受光画素を形成する。これらチャネル領域１２間には、隣接するチャネル領域１２間を分離すべく、ｐ型の不純物が注入されたチャネル分離領域１３が形成されている。

この半導体基板１０上にはゲート絶縁膜２０を介してゲート電極２１が形成されている。このゲート電極２１上には絶縁層を構成する第１の層間絶縁膜２２（例えばシリコン酸化膜）が形成されており、この第１の層間絶縁膜２２上にはゲート電極２１に転送クロック（駆動電圧）を供給するためのクロック配線４０（図２）が形成されている。そして、このクロック配線４０から接続孔４１（図２）を介してゲート電極２１に順次転送クロックが印加されることにより、各受光画素に蓄積された情報電荷が、先に述べた撮像部から蓄積部へと順次転送される。

また、クロック配線４０及び第１の層間絶縁膜２２の上に形成されて絶縁層を構成する第２の層間絶縁膜２３（例えばシリコン酸化膜）の上には、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）といった複数のフィルタ２４ａが各受光画素に対応して規則的に配列されたカラーフィルタ２４が形成されている。また、このカラーフィルタ２４の上にはこれ
らカラーフィルタ２４を平坦化する例えばアクリルからなる平坦化膜２５が積層されている。

ところで、本実施の形態では上記クロック配線４０と同一の配線層にダミー配線５０（図１）が形成されている。このクロック配線４０及びダミー配線５０は、共に、上記カラーフィルタ２４を構成する各フィルタ２４ａよりも低い透過率で且つ、光に対する反射率の高い材料（例えばアルミニウム合金）で構成されている。なお、この材料としては、アルミニウム合金の他にも例えば、チタン、タングステン及びこれらの合金等を用いることもできる。

図３にも示すように、このダミー配線５０は、上記受光画素（同図３にて破線で区画された領域）の各々の境界に対応して同境界に沿うようなかたちで形成されており、上記クロック配線４０とともに各受光画素を囲むようなかたちとなっている。また、同図３に示されるように、このダミー配線５０は電気的に分離されたかたちで形成されている。

そして、このような構造からなる本実施の形態のＣＣＤイメージセンサにおいては、隣接するフィルタ２４ａを透過した斜め方向からの入射光Ｌ１，Ｌ２（図１）や入射光Ｌ３，Ｌ４（図２）は、上述した態様からなるクロック配線４０及びダミー配線５０により遮光されることとなる。また、クロック配線４０及びダミー配線５０は、上記のごとく反射率の高い材料で構成されているため、クロック配線４０及びダミー配線５０で反射された斜め入射光Ｌ１〜Ｌ４は本来入射すべき受光画素へ導かれることとなる。

次に、本実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサの製造方法について図４を参照して説明する。

同ＣＣＤイメージセンサの製造に際してはまず、図４（ａ）に示されるように、ｎ型の半導体基板１０の一主面にｐウェル１１を形成するとともに、このｐウェル１１の表面領域にチャネル領域１２及びチャネル分離領域１３を形成する。続いて、チャネル領域１２及びチャネル分離領域１３の表面上にゲート絶縁膜２０を介してゲート電極２１を形成し、このゲート電極２１上に第１の層間絶縁膜２２を形成する。そして、ゲート電極２１にコンタクトする上記接続孔４１（図示略）を形成する。なお、この一連の工程は周知の半導体プロセスを用いて行われる。

そして、接続孔４１が形成された第１の層間絶縁膜２２の上に、上記クロック配線４０及びダミー配線５０の材料となる配線材料膜６０（例えばアルミニウム合金からなる膜）を例えば蒸着やスパッタリングにより形成する。

次いで、図４（ｂ）に示されるように、第１の層間絶縁膜２２にレジスト６１を塗布し、周知のフォトリソグラフィによって所望とする上記クロック配線４０に対応する第１のレジストパターン６１ａ、及び第１のレジストパターン６１ａと物理的に離間してダミー配線５０に対応する第２のレジストパターン６１ｂを形成する。

次いで、図４（ｃ）に示されるように、前の工程で形成された第１及び第２のレジストパターン６１ａ，６１ｂの形状をマスクとして上記配線材料膜６０をエッチングすることにより、上記クロック配線４０及びダミー配線５０を一括形成する。そして、クロック配線４０及びダミー配線５０が形成された第１の層間絶縁膜２２を覆うように第２の層間絶縁膜２３を形成する。

そして、図４（ｄ）に示されるように、上記第２の層間絶縁膜２３を例えばＣＭＰやエッチバックにより平坦化処理を行った後、カラーフィルタ２４を各受光画素に対応したか
たちで形成する。さらに、そのカラーフィルタ２４上に例えばアクリルからなる平坦化膜２５及び図示しないマイクロレンズ等を配置する。これにより本実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサが製造される。

以上説明した実施の形態によれば、以下に列記する効果が得られるようになる。

（１）上記受光画素の各々の境界に対応する位置に、上記クロック配線４０とは電気的に分離されたダミー配線５０が形成される構成とした。このため、上記クロック配線４０とダミー配線５０とにより各受光画素を囲む態様でいわゆる遮光壁が形成される。したがって、斜め方向からの入射光が本来入射すべき受光画素とは異なる受光画素に入射することが上記クロック配線４０及びダミー配線５０によって抑止され、それに起因する混色についてこれを好適に抑えることができる。

（２）クロック配線４０とダミー配線５０とが同一の配線層に形成されるため、両者を同じ工程で同時に形成することが可能となる。したがって、ダミー配線５０のみを形成する独立した工程を必要とせず、製造工程の増加を招くようなこともない。

（３）カラーフィルタ２４を構成する各フィルタ２４ａよりも低い透過率を有する材料によって上記クロック配線４０及びダミー配線５０を形成することとした。このため、十分な遮光特性を確保することができる。

（４）反射率の高い材料でクロック配線４０及びダミー配線５０を構成することとした。このため、混色の問題となる斜め方向からの入射光がクロック配線４０及びダミー配線５０による反射によって本来受光されるべき受光画素に導かれることとなる。したがって、光量の低下が避けられ、ＣＣＤイメージセンサとしての集光特性が向上されることとなる。

なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施の形態では、クロック配線４０と同一の配線層にダミー配線５０を形成することとしたが、クロック配線４０と異なる配線層にダミー配線５０を形成してもよい。この場合、製造工程数は増えることとなるが、斜め入射光を好適に抑制することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる固体撮像素子を上記第１の実施の形態と同じくフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに具体化した第２の実施の形態について図５及び図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明し、その他の同様な部分についての説明は省略する。

図５及び図６は、上記第１の実施の形態における図１及び図２と同様な部分における撮像部の断面図を示すものである。この図５及び図６に示されるように、本実施の形態のＣＣＤイメージセンサでは、クロック配線４０及びダミー配線５０が第１の層間絶縁膜２２に形成された溝２２ａ及び溝２２ｂに埋め込まれたかたちで形成されている。そして、クロック配線４０及びダミー配線５０が形成された第１の層間絶縁膜２２の上に第２の層間絶縁膜２３等が積層されている。

次に、本実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサの製造方法について図７を参照して説明する。なお、本実施の形態では、クロック配線４０、上記接続孔４１及びダミー配線５０を埋め込みプロセスで形成する、いわゆるデュアルダマシン法を用いてＣＣＤイメージセンサを製造することとしている。また、ゲート電極２１を形成する工程までは上記第
１の実施の形態と同様に周知の半導体プロセスにより製造されたものとして以下説明する。

図７（ａ）に示されるように、ゲート電極２１の上に、例えばプラズマＣＶＤ法等により第１の層間絶縁膜２２を成膜する。続いて、その第１の層間絶縁膜２２の上に図示しないレジストを塗布し、このレジストを周知のフォトリソグラフィによって接続孔４１に対応した開口部を有する形状にするとともに、このレジストをマスクとして例えばドライエッチング等によるエッチングを行う。これにより、同図７（ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜２２を貫通してゲート電極２１に達する接続孔４１が形成される。

次いで、図７（ｂ）に示されるように、上記エッチングに続けて例えばドライエッチング等によるエッチングを第１の層間絶縁膜２２に対して同様に行い、接続孔４１の上方に上記クロック配線４０に対応する溝２２ａを形成するとともに、この溝２２ａから物理的に離間して上記ダミー配線５０に対応する溝２２ｂを併せて形成する。

次に、図７（ｃ）に示されるように、接続孔４１及び溝２２ａ，２２ｂの内壁面を含めた第１の層間絶縁膜２２の表面に、例えば蒸着やスパッタリング等によって配線材料膜（例えばアルミニウム合金からなる膜）６２を成膜する。続いて、図７（ｄ）に示されるように、その配線材料膜６２を例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）等による研磨処理（平坦化処理）を施すことで配線材料膜６２を除去して第１の層間絶縁膜２２を露出させる。これにより、溝２２ａ，２２ｂに埋め込まれたかたちでクロック配線４０及びダミー配線５０が一括形成される。

そして、図７（ｅ）に示されるように、クロック配線４０及びダミー配線５０が形成された第１の層間絶縁膜２２の上に例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により、第２の層間絶縁膜２３を成膜する。そして、第２の層間絶縁膜２３を例えばＣＭＰ等による平坦化処理を行った後、カラーフィルタ２４を受光画素に対応して形成する。さらに、そのカラーフィルタ２４上に、例えばアクリルからなる平坦化膜２５及び図示しないマイクロレンズ等を配置することで本実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサが製造される。

以上説明した実施の形態によれば、上記第１の実施の形態の効果（１）〜（４）に加えて以下に列記する効果が得られるようになる。

（５）第１の層間絶縁膜２２に接続孔４１及び溝２２ａ，２２ｂを形成し、これらを埋め込むかたちでクロック配線４０及びダミー配線５０を形成することとした。このため、エッチング工程によりダミー配線５０を形成する上記第１の実施の形態に比べて、より細く、高い壁状にダミー配線５０を形成することが可能となる。したがって、ダミー配線５０に起因する光量の低下が避けられ、同ダミー配線５０についてこれをより望ましいかたちで実現することができる。

なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施の形態では、クロック配線４０と同一の配線層にダミー配線５０を形成することとしたが、クロック配線４０と異なる層にダミー配線５０を形成してもよい。例えば、第２の層間絶縁膜２３といった他の絶縁膜に埋め込むかたちでダミー配線５０を形成してもよい。この場合、製造工程数は増えることとなるが、斜め入射光については同様にこれを好適に抑制することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明にかかる固体撮像素子を上記第１の実施の形態と同じくフレームトランス
ファ型のＣＣＤイメージセンサに具体化した第２の実施の形態について図８〜図１０を参照して説明する。なお、上記第１及び第２の実施の形態と異なる点を中心に説明し、その他の同様な部分についての説明は省略する。

図８及び図９は、上記第１の実施の形態における図１及び図２と同様な部分における撮像部の断面図を示すものである。

この図８及び図９に示されるように、本実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサは、上記第１の層間絶縁膜２２上の同一の配線層に形成される上記クロック配線４０及びダミー配線５０を備えるほか、そのクロック配線４０及びダミー配線５０が形成される配線層と下地絶縁膜２６を介して隣接する層に遮光壁７０を備えている。この遮光壁７０は、第１の層間絶縁膜２２に形成された溝２２ｃに埋め込まれたかたちで形成されており、クロック配線４０及びダミー配線５０が形成された位置に対応して形成されている（図１０参照）。なお、クロック配線４０は、上記下地絶縁膜２６及び第１の層間絶縁膜２２を貫通する接続孔４１（図９）を介してゲート電極２１と接続されている。

次に、本実施の形態のＣＣＤイメージセンサの製造方法について図１１を参照して説明する。なお、本実施の形態では、遮光壁７０を埋め込みプロセスで形成する、いわゆるダマシン法を用いてＣＣＤイメージセンサを製造することとしている。また、ゲート電極２１までは上記第１の実施の形態と同じく周知の半導体プロセスにより製造されたものとして以下説明する。

図１１（ａ）に示されるように、上記ゲート電極２１の上に第１の層間絶縁膜２２を形成する。そして、この第１の層間絶縁膜２２の上に、レジスト６３を塗布し、周知のフォトリソグラフィによってレジスト６３に上記遮光壁７０の形状に対応した開口部６４を形成する。そして、上記開口部６４が形成されたレジスト６３の形状をマスクとして上記第１の層間絶縁膜２２をエッチングする。

次いで、図１１（ｂ）に示されるように、上記エッチングにより第１の層間絶縁膜２２に形成された溝２２ｃの内壁面を含めた表面に、例えば蒸着やスパッタリングによって遮光材料膜６５（例えばアルミニウム合金からなる膜）を成膜する。

そして、図１１（ｃ）に示されるように、上記工程により成膜された遮光材料膜６５を例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）等によって、上記溝２２ｃに埋設された遮光材料のみが残る態様で研磨処理（平坦化処理）を施して遮光材料膜６５を除去することで、遮光壁７０を溝２２ｃ内に形成する。そして、この遮光壁７０及び第１の層間絶縁膜２２の上に下地絶縁膜２６を成膜する。

次に、図１１（ｄ）に示されるように、下地絶縁膜２６及び第１の層間絶縁膜２２を介してゲート電極２１に貫通する上記接続孔４１（図示略）を形成する。なお、この接続孔４１は上記遮光壁７０と干渉しない位置に形成する必要がある。そして、上記第１の実施の形態と同様のプロセスによりクロック配線４０及びダミー配線５０を形成する。すなわち、上記下地絶縁膜２６の上に配線材料膜（例えばアルミニウム合金からなる膜）を成膜するとともに、その配線材料膜上にレジストを塗布し、例えばフォトリソグラフィにより所望とする上記クロック配線４０及びダミー配線５０の形状のパターンを形成する。そして、このレジスト形状をマスクとして例えばエッチング等を行うことで下地絶縁膜２６上にクロック配線４０及びダミー配線５０を形成する。

そして、図１１（ｅ）に示されるように、上記下地絶縁膜２６、クロック配線４０及びダミー配線５０の上に例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により、第２の層間絶縁
膜２３を成膜する。そして、第２の層間絶縁膜２３を例えばＣＭＰによる平坦化処理を行った後、カラーフィルタ２４を受光画素に対応して形成する。さらに、そのカラーフィルタ２４上に例えばアクリルからなる平坦化膜２５及び図示しないマイクロレンズ等を配置する。これにより、ＣＣＤイメージセンサが製造される。

以上説明した実施の形態によれば、上記第１の実施の形態の効果（１）〜（４）及び上記第２の実施の形態の効果（５）に加えて以下に列記する効果が得られるようになる。

（６）クロック配線４０及びダミー配線５０が形成される配線層に隣接する層に、これらクロック配線４０及びダミー配線５０に対応した遮光壁７０を備える構成とした。これにより、遮光壁７０を形成するため製造工数は増えるものの、ダミー配線５０のみで構成される上記第１及び第２の実施の形態に比べて遮光可能な壁高がより高められることとなり、ひいては斜め方向からの入射光に対するより好適な遮光を実現することができる。

（７）クロック配線４０と異なる層に遮光壁７０を形成することとした。このため、遮光壁７０を形成するに際してクロック配線４０によって制約を受けることがなくなり、遮光壁７０の設計の自由度が増すこととなる。したがって、本実施の形態のように遮光壁７０によって受光画素を囲むような形状を採用することも可能となり、斜め方向からの入射光の侵入をより抑えることができるようになる。

なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施の形態では、遮光壁７０をクロック配線４０及びダミー配線５０が形成される配線層と下地絶縁膜２６を介して隣接する層に形成することとしたが、この遮光壁７０が形成される層の数、位置は特に限定されない。例えば、上記配線層よりもカラーフィルタ２４に近い側にさらなる遮光壁を備えるような構成とすることもできる。

その他、上記各実施の形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。

・上記各実施の形態では、カラーフィルタ２４と受光画素との間にダミー配線５０や遮光壁７０を形成して斜め方向からの入射光を遮光することとしたが、例えば第１の実施の形態の断面構造を例とした図１２に示すように、カラーフィルタ２４の境界部分にも遮光壁８０を設けるようにしてもよい。この場合、クロック配線４０及びダミー配線５０と遮光壁８０との協働によって、より好適に斜め方向からの入射光が遮光されることとなる。

・上記各実施の形態では、光の反射率の高い材料でクロック配線４０及びダミー配線５０を構成することとしたが、カラーフィルタ２４よりも透過率が低く、混色の問題とならない程度に斜め入射光を遮光可能であれば、他の材料を用いることもできる。例えば、ブラックカーボンのように光を吸収する性質の材料を用いてもよい。

・上記各実施の形態では、カラーフィルタが装着されるＣＣＤイメージセンサについて示したが、カラーフィルタのないモノクロのＣＣＤイメージセンサに本発明を適用することもできる。この場合も同様に上記クロック配線４０及びダミー配線５０により斜め方向からの入射光が遮光されるため、その斜め方向からの入射光に起因して光像の再現性が低下してしまうことを好適に抑えることができる。

・上記各実施の形態では、フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用する場合について示したが、インターライン・トランスファ型等の他のＣＣＤイメージセンサについても同様に本発明を適用することができる。また、ＣＣＤイメージセンサに限らず、斜め入射光による光像の再現性の低下といった問題は固体撮像素子分野におい
て共通の実情となっているため、他にＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子についても本発明を適用することは可能である。

この発明にかかる固体撮像素子の第１の実施の形態についてその断面構造を示す図３におけるＡ−Ａ線断面図。 上記第１の実施の形態の断面構造を示す図３におけるＢ−Ｂ線断面図。 この発明にかかる固体撮像素子の実施の形態の撮像部の構成を示す平面図。 （ａ）〜（ｄ）は、上記第１の実施の形態にかかる固体撮像素子についてその製造工程を示す断面図。 この発明にかかる固体撮像素子の第２の実施の形態についてその断面構造を示す図３におけるＡ−Ａ線断面図。 上記第２の実施の形態についてその断面構造を示す図３におけるＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）〜（ｅ）は、上記第２の実施の形態にかかる固体撮像素子についてその製造工程を示す断面図。 この発明にかかる固体撮像素子の第３の実施の形態についてその断面構造を示す図３におけるＡ−Ａ線断面図。 上記第３の実施の形態についてその断面構造を示す図３におけるＢ−Ｂ線断面図。 上記第３の実施の形態における遮光壁についてその形態を示す斜視図。 （ａ）〜（ｅ）は、上記第３の実施の形態にかかる固体撮像素子についてその製造工程を示す断面図。 別の実施の形態についてその断面構造を示す断面図。 従来の固体撮像素子についてその全体構成を示すブロック図。 従来の固体撮像素子についてその撮像部の構成を示す平面図。 従来の固体撮像素子についてその撮像部の構成を示す図１４におけるＡ−Ａ線断面図。

符号の説明

１０…半導体基板、１１…ｐウェル、１２…チャネル領域、１３…チャネル分離領域、２０…ゲート絶縁膜、２１…ゲート電極、２２…第１の層間絶縁膜、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…溝、２３…第２の層間絶縁膜、２４…カラーフィルタ、２４ａ…フィルタ、２５…平坦化膜、４０…クロック配線、４１…接続孔、５０…ダミー配線、６０，６２…配線材料膜、６１…レジスト、６１ａ…第１のレジストパターン、６１ｂ…第２のレジストパターン、６３…レジスト、６４…開口部、６５…遮光材料膜、７０…遮光壁、８０…遮光壁。

Claims (8)

1. 半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子において、
   前記複数の受光画素上方に形成される絶縁層の前記受光画素の各々の境界に対応する位置に、前記クロック配線とは電気的に分離されたダミー配線が設けられてなる
   ことを特徴とする固体撮像素子。
2. 請求項１に記載の固体撮像素子において、
   互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に前記絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを更に備えてなる
   ことを特徴とする固体撮像素子。
3. 前記クロック配線と前記ダミー配線とが同一の配線層に形成されてなる
   請求項１または２に記載の固体撮像素子。
4. 請求項３に記載の固体撮像素子において、
   前記クロック配線及び前記ダミー配線が形成された配線層と異なる層には、それらクロック配線及びダミー配線が形成された位置にそれぞれ対応して遮光性を有する壁がさらに形成されてなる
   ことを特徴とする固体撮像素子。
5. 半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子を製造する方法であって、
   配線材料膜を成膜する工程と、この成膜した配線材料膜の上面の前記受光画素の各々の境界に対応する位置に前記クロック配線に対応する第１のレジストパターンと該第１のレジストパターンから物理的に離間される第２のレジストパターンとを形成する工程と、前記第１のレジストパターンに対応して残存する前記クロック配線及び前記第２のレジストパターンに対応して残存するダミー配線を一括形成する工程とを備える
   ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
6. 前記固体撮像素子は、互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを備えるものである
   請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
7. 半導体基板の一主面に形成されて撮像される光像に対応した光電変換を行う複数の受光画素と、該受光画素の各々を通じて光電変換される電荷を情報電荷として転送するための転送クロックが印加されるクロック配線とを備える固体撮像素子を製造する方法であって、
   前記受光画素の各々の境界に対応する位置に、適宜の層間絶縁膜を介して、前記情報電荷の転送のための接続孔、及び前記クロック配線に対応する第１の溝、及び該第１の溝から物理的に離間する第２の溝を形成する工程と、前記接続孔及び前記第１及び第２の溝が埋まる態様で配線材料膜を成膜する工程と、前記接続孔及び前記第１及び第２の溝に埋設された配線材料のみが残る態様で前記配線材料膜を除去する工程とを備える
   ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
8. 前記固体撮像素子は、互いに波長の異なる光を選択的に透過する複数のフィルタが前記複
   数の受光画素の各々に対応するかたちでそれら複数の受光画素及び前記クロック配線の上方に絶縁層を介して規則的に配列されたカラーフィルタを備えるものである
   請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。

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