JP2006344914A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、転送電極間の埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同時に形成することができる固体撮像装置の製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、転送電極間の耐圧の確保および受光部の感度向上を図ることができる単層電極構造の固体撮像装置およびカメラを提供することにある。
【解決手段】基板上に転送電極１２を形成した後、転送電極１２間を埋め込むように開口部１２ａ内および転送電極１２上に、ゲート絶縁膜１１よりも屈折率の高い絶縁膜を形成し、開口部１２ａ内の絶縁膜が所定の膜厚になるまで絶縁膜をエッチバックして、転送電極１２間に埋め込み絶縁膜１５ｂを残した状態で、開口部１２ａ内に反射防止膜１５ａを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラに関し、特に、単層構造の転送電極をもつ固体撮像装置およびその製造方法、並びに当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）からなる固体撮像装置においては、転送電極が２層の電極層より形成された構成が主流となっている。しかし、このような２層の電極層からなる転送電極は、低抵抗化や微細化等の要求を十分に満たすことは困難となっている。そこで、転送電極を１層の電極層のみで形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

一方で、受光部における反射光の発生を抑制し、反射光の再入射による画質の乱れを防止するため、受光部上に反射防止膜（低反射膜）を設けることが好ましい。特許文献２には、受光部上に反射防止膜を形成する技術が開示されている。反射防止膜としては、例えば窒化シリコン膜が形成される。
特開２００３−７９９７号公報 特開２００４−１４０３０９号公報

ところで、単層電極構造の固体撮像装置では、耐圧を確保する観点から転送電極間を埋め込む必要がある。この埋め込み絶縁膜として例えば窒化シリコン膜が用いられるが、埋め込み絶縁膜に必要な膜厚と反射防止膜に必要な膜厚が異なることから、埋め込み絶縁膜と反射防止膜とを別々の工程で作製する必要があった。

すなわち、転送電極間の埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜の膜種が同じであるにも係わらず、それぞれ別々の工程で形成する必要が生じ、工程数が増えてしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転送電極間の埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同時に形成することができる固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、転送電極間の耐圧の確保および受光部の感度向上を図ることができる単層電極構造の固体撮像装置およびカメラを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、基板上に転送電極層を形成する工程と、転送電極間となる領域および受光部における前記転送電極層を除去して、前記受光部を露出させる開口部を有する転送電極を形成する工程と、前記転送電極間を埋め込むように前記開口部内および前記転送電極上に、前記ゲート絶縁膜よりも屈折率の高い絶縁膜を形成する工程と、前記開口部内の前記絶縁膜が所定の膜厚になるまで前記絶縁膜をエッチバックして、前記転送電極間に埋め込み絶縁膜を残した状態で、前記開口部内に反射防止膜を形成する工程と、前記転送電極を被覆し、前記受光部を露出させる遮光膜を形成する工程とを有する。

上記の本発明の固体撮像装置の製造方法では、転送電極を形成した後、転送電極間を埋め込むように開口部内および転送電極上に、ゲート絶縁膜よりも屈折率の高い絶縁膜を形成する。このときの絶縁膜の膜厚は、転送電極間を埋め込める膜厚とする。
その後、開口部内の絶縁膜が所定の膜厚になるまで絶縁膜をエッチバックする。これにより、転送電極間に埋め込み絶縁膜を残した状態で、開口部内に反射防止膜が形成される。以上のように、埋め込み絶縁膜および反射防止膜が同時に形成される。

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に形成された受光部および垂直転送部と、前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記垂直転送部に対応する領域に形成された単層の転送電極と、前記垂直転送部に対応する領域における前記転送電極間に埋め込まれて形成された埋め込み絶縁膜と、前記基板の前記受光部上に形成された反射防止膜とを有し、前記埋め込み絶縁膜と前記反射防止膜は、前記ゲート絶縁膜よりも高い屈折率をもつ同層の絶縁膜により形成されたものである。

上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に形成された受光部および垂直転送部と、前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記垂直転送部に対応する領域に形成された単層の転送電極と、前記垂直転送部に対応する領域における前記転送電極間に埋め込まれて形成された埋め込み絶縁膜と、前記基板の前記受光部上に形成された反射防止膜とを有し、前記埋め込み絶縁膜と前記反射防止膜は、前記ゲート絶縁膜よりも高い屈折率をもつ同層の絶縁膜により形成されたものである。

上記の本発明では、転送電極間に埋め込み絶縁膜が形成されていることにより耐圧が確保される。また、基板の受光部上に反射防止膜が形成されていることにより、受光部に入射する光の反射が低減されて、入射光の強度が向上する。上記の埋め込み絶縁膜と、反射防止膜は、ゲート絶縁膜よりも高い屈折率をもつ同層の絶縁膜により形成される。

本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、転送電極間の埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同時に形成することができる。
本発明の固体撮像装置およびカメラによれば、転送電極間の耐圧の確保および受光部の感度向上を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明をインターライントランスファ方式の固体撮像装置に適用した例について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。

本実施形態に係る固体撮像装置１は、撮像部２と、水平転送部３と、出力部４とを有する。

撮像部２には、行列状に配置された複数の受光部５と、受光部５の垂直列ごとに配置された複数本の垂直転送部７とを有する。受光部５と垂直転送部７との間には、読み出しゲート部６が設けられている。

受光部５は、例えばフォトダイオードからなり、被写体から入射する像光（入射光）をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。

垂直転送部７は、４相のクロック信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４によって駆動され、受光部５から読み出された信号電荷を垂直方向（図中、下方）に転送する。なお、クロック信号としては、４相に限定されるものではない。

水平転送部３は、２相のクロック信号φＨ１，φＨ２によって駆動され、垂直転送部７から垂直転送された信号電荷を、水平方向（図中、左方向）に転送する。

垂直転送部７および水平転送部３上には、絶縁膜を介在させた状態で、転送方向に並べて形成された複数の転送電極が形成されている。転送電極に電圧を印加すると、垂直転送部７あるいは水平転送部３に電位井戸が形成される。この電位井戸を形成するためのクロック信号が、転送方向に並べられた各転送電極に対して位相をずらして印加されることで、電位井戸の分布が順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に沿って転送される。

出力部４は、例えば、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部４ａを有し、水平転送部３により水平転送された信号電荷を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。

図２は、図１の撮像部２における要部平面図である。なお、図２では、遮光膜と、その上層の構成は省略している。

垂直方向に伸びる垂直転送部７上には、垂直方向に複数の転送電極１２が配列されている。図２に示すように、垂直方向に配列した転送電極１２は互いに重なる部分がなく、単層の転送電極構造となっている。各転送電極１２間にはギャップ部１２ｂが設けられており、垂直方向に転送電極１２は分離されている。水平方向における転送電極１２は互いに接続されている。

転送電極１２には、受光部５に対応する位置に開口部１２ａが形成されている。後述するように、転送電極１２の上層には、転送電極１２を被覆する遮光膜が形成され、この遮光膜にも開口部が形成される。入射光は、この開口部を通過して受光部５に入射する。

図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線における断面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線における断面図である。

ｎ型のシリコンからなる半導体基板に形成されたｐ型ウェル、あるいはｐ型のシリコンからなる半導体基板（以下、基板１０と称する）に、受光部（光電変換部）５が形成されている。受光部５は、例えばｎ型の半導体領域である。ｎ型の受光部５と基板１０のｐ型領域との間でフォトダイオードが形成される。なお、図示はしないが、受光部５の表面には、正電荷蓄積領域として薄いｐ型半導体領域が形成される。

受光部５の両側には、ｎ型半導体領域からなる垂直転送部７が形成されている。受光部５と一方側（図中、左側）の垂直転送部７との間に、ｐ型半導体領域からなる読み出しゲート部６が形成されている。受光部５に蓄積された信号電荷は、読み出しゲート部６を介して垂直転送部７に読み出される。

受光部５と他方側（図中、右側）の垂直転送部７との間には、高濃度のｐ型半導体領域からなるチャネルストップ部８が形成されている。チャネルストップ部８は、信号電荷の流出入を防止するために設けられている。

基板１０上には、例えば酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１１が形成されている。垂直転送部７および読み出しゲート部６上には、ゲート絶縁膜１１を介して転送電極１２が形成されている。転送電極１２は、例えばポリシリコンにより形成される。転送電極１２には受光部５に対応する位置に開口部１２ａが形成されている。また、垂直方向における転送電極１２の間には、ギャップ部１２ｂが形成されている（図３（ｂ）参照）。

開口部１２ａおよびギャップ部１２ｂを被覆するように転送電極１２上には、例えば酸化シリコンからなる被覆絶縁膜１４が形成されている。酸化シリコン膜としては、例えばＨＴＯ（High Temperature Oxide）を形成する。

開口部１２ａにおける被覆絶縁膜１４上には、窒化シリコンからなる反射防止膜１５ａが形成されており、ギャップ部１２ｂにおける被覆絶縁膜１４上には窒化シリコンからなる埋め込み絶縁膜１５ｂが形成されている。反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂは、同層の絶縁膜、すなわち同一の窒化シリコン膜を加工して形成される。反射防止膜１５ａの膜厚は、例えば３０〜４０ｎｍである。反射防止膜１５ａは、例えば開口部１２ａ内のみに矩形状に設けてもよいし、例えば垂直方向に配列した複数の開口部１２ａ上を被覆するようにストライプ状に設けてもよい。

転送電極１２上には、被覆絶縁膜１４を介して転送電極１２を被覆する遮光膜１７が形成されている。遮光膜１７は、例えば、アルミニウムや、タングステンからなる。遮光膜１７には、受光部５に対応する位置に開口部１７ａが形成されている。

遮光膜１７の上層には、全面を覆って例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１８が形成されている。層間絶縁膜１８上には、例えば窒化シリコンからなるパッシベーション膜１９が形成されている。図示はしないが、パッシベーション膜１９上には、カラーフィルタが形成され、このカラーフィルタ上において受光部５に対応する位置にオンチップレンズが形成されている。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、開口部１２ａにおける被覆絶縁膜１４上に窒化シリコンからなる反射防止膜１５ａが形成されており、ギャップ部１２ｂ内が窒化シリコンからなる埋め込み絶縁膜１５ｂにより埋め込まれている。

反射防止膜１５ａに要求される特性としては、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１１や被覆絶縁膜１４の屈折率（約１．４６）よりも高い屈折率をもつことである。このため、反射防止膜１５ａとして、屈折率が約２．０５の窒化シリコン膜が使用される。相対的に低屈折率のゲート絶縁膜１１および被覆絶縁膜１４上に、高屈折率の反射防止膜１５ａを積層させることにより、膜界面での反射光を干渉により減衰させる機能を果たす。また、ゲート絶縁膜１１と基板１０との界面で反射された光は、相対的に屈折率が高い反射防止膜１５ａと、相対的に屈折率の低い層間絶縁膜１８との界面で反射されて、受光部５に再入射する。例えば、波長が５５０ｎｍの緑色光の反射防止を考慮した場合には、反射防止膜１５ａの膜厚は、３０〜４０ｎｍに設定される。ただし、他の色光の反射防止を考慮して膜厚を設定する場合には、上記の膜厚以外であってもよい。このように反射防止膜１５ａを形成することにより、受光部５に入射する光強度を向上させることができるため、受光部５の感度を向上させることができる。

また、転送電極１２間における耐圧を確保するための埋め込み絶縁膜１５ｂに要求される特性としては、酸化シリコンからなる被覆絶縁膜１４の誘電率（約３．９）よりも高い誘電率をもつことである。このため、埋め込み絶縁膜１５ｂとして、誘電率が約７．５の窒化シリコン膜が使用される。なお、被覆絶縁膜１４を介在させているのは、不揮発性メモリの電荷蓄積層として用いられている窒化シリコン膜を転送電極１２上に直接形成すると、窒化シリコン膜の電荷保持特性により、転送効率等に支障をきたす恐れがあるためである。なお、このような恐れがない場合には、被覆絶縁膜１４を設けなくてもよい。

さらに、本実施形態では、開口部１２ａ内における遮光膜１７と基板１０との間の領域Ｃでは、反射防止膜１５ａは除去されている。このため、領域Ｃにおける遮光膜１７と基板１０との隙間を小さくすることができ、入射光がこの領域Ｃ内を通って直接に垂直転送部７に入射することによるスミアの発生を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、感度の向上および耐圧の確保を図った固体撮像装置を実現することができる。また、スミアの発生を抑制した固体撮像装置を実現することができる。本実施形態では、反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂは単層で形成されているため、製造工程を増加させることもない。

次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例について、図４〜図１１を参照して説明する。図４〜図１１において、各図の（ａ）は図３（ａ）に相当する工程断面図であり、各図の（ｂ）は図３（ｂ）に相当する断面図である。

まず、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０にｎ型不純物あるいはｐ型不純物をイオン注入することにより、受光部５、読み出しゲート部６、垂直転送部７およびチャネルストップ部８を形成する。続いて、熱酸化法により、基板１０の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１１を形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１１上の全面に、例えばポリシリコンからなる転送電極層１２０を形成する。転送電極層１２０の膜厚は、例えば２００〜３００ｎｍである。

次に、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、転送電極層１２０上に不図示のレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより、受光部５上およびギャップ部１２ｂに対応する位置の転送電極層１２０を除去する。その後、アッシング処理あるいは薬液処理によりレジストパターンを除去する。これにより、ギャップ部１２ｂを介して互いに分離し、かつ受光部５を露出させる開口部１２ａを備えた転送電極１２が形成される。

次に、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、転送電極１２を被覆するようにゲート絶縁膜１１上に被覆絶縁膜１４を形成する。続いて、転送電極１２間のギャップ部１２ｂを埋め込むように開口部１２ａ内および転送電極１２上に、絶縁膜１５を形成する。被覆絶縁膜１４としては、例えばＨＴＯ膜からなる酸化シリコン膜を形成する。絶縁膜１５としては、例えばＣＶＤ法によって窒化シリコン膜を形成する。膜厚が２００〜３００ｎｍの転送電極１２間を埋め込むためには、例えば２５０〜３５０ｎｍ程度の膜厚の絶縁膜１５を形成する。

次に、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、受光部５上の絶縁膜１５が反射防止膜１５ａを構成するのに必要な膜厚まで、絶縁膜１５をエッチバックする。これにより、例えば３０〜４０ｎｍの膜厚をもつ絶縁膜１５となる。なお、絶縁膜１５のエッチバックの前に、受光部５上の被覆絶縁膜１４をエッチバックする工程を追加してもよい。

次に、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、絶縁膜１５上に、リソグラフィ技術によりレジスト膜２０を形成する。

次に、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、レジスト膜２０をマスクとして、絶縁膜１５をドライエッチングする。これにより、受光部５上に反射防止膜１５ａが形成され、ギャップ部１２ｂ内に埋め込み絶縁膜１５ｂが形成される。

次に、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、全面に遮光膜材料を堆積させ、受光部５上の遮光膜材料を除去することにより、開口部１７ａをもち、転送電極１２を被覆する遮光膜１７を形成する。

次に、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、全面に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコンからなる層間絶縁膜１８を形成する。その後、層間絶縁膜１８上に、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコンからなるパッシベーション膜１９を形成した後に、熱処理（水素化処理）を行う（図３参照）。

この水素化処理により、パッシベーション膜１９中に含まれる水素が基板１０のシリコンダングリングボンドへ供給されて、シリコンダングリングボンドが低減する。この結果、受光部５および垂直転送部７における暗電流の発生が抑制される。この水素化処理により供給される水素は、窒化シリコンにより形成された反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂにより捕獲されてしまう。本実施形態では、反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂを分離していることにより、反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂ以外の領域を通って水素が基板１０に到達できるため、基板１０の表面のシリコンダングリングボンドを低減することができる。

以降の工程としては、パッシベーション膜１９上にカラーフィルタを形成し、このカラーフィルタ上において各受光部５に対応する位置にオンチップレンズを形成する。以上により、本実施形態に係る固体撮像装置が製造される。

上記した本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、転送電極１２間のギャップ部１２ｂを埋め込むように、開口部１２ａ内および転送電極１２上に被覆絶縁膜１４および絶縁膜１５を形成した後に、開口部１２ａ内の絶縁膜１５が反射防止膜として必要な膜厚になるまで絶縁膜１５をエッチバックする。これにより、ギャップ部１２ｂを埋め込む埋め込み絶縁膜１５ｂと、受光部５上の反射防止膜１５ａとを同時に形成することができる。

これにより、製造工程を増加させることなく、転送電極間の耐圧の確保および受光部の感度向上を図った固体撮像装置を製造することができる。さらに、上記したように、本実施形態では、スミアおよび暗電流の低減化を図った固体撮像装置を製造することができる。

上記の固体撮像装置は、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、あるいは電子内視鏡用カメラなどのカメラに用いられる。

図１２は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。

カメラ３０は、固体撮像装置（ＣＣＤ）１と、光学系３１と、駆動回路３２と、信号処理回路３３とを有する。

光学系３１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１の各受光部５において、入射光量に応じた信号電荷に変換され、受光部５において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。

駆動回路３２は、上述した４相のクロック信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４および２相のクロック信号φＨ１，φＨ２などの各種のタイミング信号を固体撮像装置１に与える。これにより、固体撮像装置１の信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの各種の駆動が行われる。また、この駆動により、固体撮像装置１の出力部４からアナログ画像信号が出力される。

信号処理回路３３は、固体撮像装置１から出力されたアナログ画像信号に対して、ノイズ除去や、ディジタル信号に変換するといった各種の信号処理を行う。信号処理回路３３による信号処理が行われた後に、メモリなどの記憶媒体に記憶される。

このように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのカメラ３０において、画素サイズが小さくても感度低下が抑制された上記の固体撮像装置１を用いることにより、カメラ３０の高画質化を図ることができる。

（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。図１３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線における断面図に相当し、図１３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線における断面図に相当する。

本実施形態に係る固体撮像装置では、第１実施形態とは、反射防止膜１５ａおよび埋め込み絶縁膜１５ｂの形状が異なる。反射防止膜１５ａは、開口部１２ａの全面および転送電極１２の一部を被覆するように形成されている。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、特に電界が集中しやすい転送電極１２の角部Ｄを被覆して反射防止膜１５ａが形成されていることから、角部Ｄにおける絶縁膜厚を大きくすることができるため、第１実施形態よりも耐圧を向上させることができる。その他、第１実施形態と同様に感度の向上を図った固体撮像装置を実現できる。なお、スミアの抑制の効果は、第２実施形態よりも第１実施形態の方が大きい。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置は、第１実施形態におけるレジスト膜２０のパターンを変えることにより（図８参照）、製造することができる。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、開口部１２ａの周囲の転送電極１２上にも反射防止膜１５ａを残している。このため、例えばレジスト膜２０のパターンがずれた場合であっても、常に全ての開口部１２ａが反射防止膜１５ａで覆われることになる。この結果、第２実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、反射防止膜１５ａがずれることにより光学特性に与える影響が、第１実施形態に比べて小さい。

（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。図１４（ａ）は図２のＡ−Ａ’線における断面図に相当し、図１４（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線における断面図に相当する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

本実施形態に係る固体撮像装置では、転送電極１２上に例えば酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜１３が形成されている。開口部１２ａおよびギャップ部１２ｂを被覆するようにオフセット絶縁膜１３上には、例えば酸化シリコンからなる被覆絶縁膜１４が形成されている。

開口部１２ａにおける被覆絶縁膜１４上には、窒化シリコンからなる反射防止膜１５ａが形成されており、ギャップ部１２ｂにおける被覆絶縁膜１４上には窒化シリコンからなる埋め込み絶縁膜１５ｂが形成されている。

転送電極１２上には、オフセット絶縁膜１３および被覆絶縁膜１４を介して転送電極１２を被覆する遮光膜１７が形成されている。遮光膜１７は、例えば、アルミニウムや、タングステンからなる。遮光膜１７には、受光部５に対応する位置に開口部１７ａが形成されている。

本実施形態に係る固体撮像装置では、転送電極１２と遮光膜１７の間にオフセット絶縁膜１３を設けることにより、転送電極１２と遮光膜１７との間の絶縁膜の膜厚が、第１実施形態に比べて厚くなり、転送電極１２と遮光膜１７間の耐圧をより向上させることができる。

また、例えば第２実施形態において、転送電極１２の角部Ｄ（図１３参照）における絶縁膜（例えば被覆絶縁膜１４および反射防止膜１５ａ）は削れやすく、転送電極１２の角部Ｄにおける絶縁膜の膜厚を確保できない場合が生じる。このことは、第１実施形態についても同様である。これに対して、本実施形態では、転送電極１２の角部は、転送電極１２とオフセット絶縁膜１３の積層体の側面に相当するため、制御良く一定膜厚で絶縁膜を被覆することができる。このため、転送電極１２間の耐圧をより確保することができる。

次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例について、図１５〜図１７を参照して説明する。図１５〜図１７において、各図の（ａ）は図１４（ａ）に相当する工程断面図であり、各図の（ｂ）は図１４（ｂ）に相当する断面図である。

まず、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０にｎ型不純物あるいはｐ型不純物をイオン注入することにより、受光部５、読み出しゲート部６、垂直転送部７およびチャネルストップ部８を形成する。続いて、熱酸化法により、基板１０の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１１を形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１１上の全面に、例えばポリシリコンからなる転送電極層１２０を形成する。さらに、転送電極層１２０上に例えばＣＶＤ法により酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜１３を形成する。

次に、図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、リソグラフィ技術によりオフセット絶縁膜１３上に不図示のレジスト膜を形成し、当該レジスト膜をマスクとしたドライエッチングにより、受光部５上およびギャップ部１２ｂに対応する位置のオフセット絶縁膜１３および転送電極層１２０を除去する。

このとき、レジスト膜をマスクとしてオフセット絶縁膜１３をドライエッチングにより加工し、加工後のオフセット絶縁膜１３をマスクとして転送電極層１２０をエッチングする。または、レジスト膜をマスクとして、オフセット絶縁膜１３および転送電極層１２０をエッチングしてもよい。

その後、アッシング処理あるいは薬液処理によりレジストパターンを除去する。これにより、ギャップ部１２ｂを介して互いに分離し、かつ受光部５を露出させる開口部１２ａを備えた転送電極１２が形成される。

次に、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、転送電極１２のギャップ部１２ｂを埋め込むように、オフセット絶縁膜１３およびゲート絶縁膜１１上に、例えば酸化シリコン膜からなる被覆絶縁膜１４と、例えば窒化シリコン膜からなる絶縁膜１５とを順に堆積させる。

以降の工程としては、第１実施形態と同様に、絶縁膜１５のエッチバック工程（図７）、絶縁膜１５のパターニング工程（図８，９）、遮光膜１７の形成工程（図１０）、層間絶縁膜１８の形成工程（図１１）、パッシベーション膜１９の形成工程を行う。その後、パッシベーション膜上にカラーフィルタを形成し、このカラーフィルタ上において各受光部５に対応する位置にオンチップレンズを形成する。

以上により、本実施形態に係る固体撮像装置が製造される。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、第１実施形態の効果に加えて、転送電極間および転送電極と遮光膜間の耐圧をより向上させた固体撮像装置を製造することができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本発明の固体撮像装置は、フレームインターライントランスファ方式の固体撮像装置にも適用可能である。また、受光部５は、転送電極１２を加工した後に、転送電極１２をマスクとしたイオン注入により自己整合的に形成してもよい。また、層間絶縁膜１８とパッシベーション膜１９の界面に、層内レンズを形成してもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

第１〜第３実施形態に係る固体撮像装置の一例を示す概略構成図である。 第１〜第３実施形態に係る固体撮像装置の撮像部の平面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の断面図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 本実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラの概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置の断面図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置の断面図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。

符号の説明

１…固体撮像装置、２…撮像部、３…水平転送部、４…出力部、４ａ…電荷―電圧変換部、５…受光部、６…読み出しゲート部、７…垂直転送部、８…チャネルストップ部、１０…基板、１１…ゲート絶縁膜、１２…転送電極、１２ａ…開口部、１２ｂ…ギャップ部、１３…オフセット絶縁膜、１４…被覆絶縁膜、１５…絶縁膜、１５ａ…反射防止膜、１５ｂ…埋め込み絶縁膜、１７…遮光膜、１７ａ…開口部、１８…層間絶縁膜、１９…パッシベーション膜、２０…レジスト膜、３０…カメラ、３１…光学系、３２…駆動回路、３３…信号処理回路、１２０…転送電極層

Claims (6)

1. 基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
   基板上に転送電極層を形成する工程と、
   転送電極間となる領域および受光部における前記転送電極層を除去して、前記受光部を露出させる開口部を有する転送電極を形成する工程と、
   前記転送電極間を埋め込むように前記開口部内および前記転送電極上に、前記ゲート絶縁膜よりも屈折率の高い絶縁膜を形成する工程と、
   前記開口部内の前記絶縁膜が所定の膜厚になるまで前記絶縁膜をエッチバックして、前記転送電極間に埋め込み絶縁膜を残した状態で、前記開口部内に反射防止膜を形成する工程と、
   前記転送電極を被覆し、前記受光部を露出させる遮光膜を形成する工程と
   を有する固体撮像装置の製造方法。
2. 前記転送電極を形成する工程の後、絶縁膜を形成する工程の前に、
   前記転送電極を被覆するように、前記ゲート絶縁膜上に被覆絶縁膜を形成する工程をさらに有する
   請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記絶縁膜をエッチバックする工程の後、前記遮光膜を形成する工程の前に、
   前記埋め込み絶縁膜および前記反射防止膜として残す領域以外の絶縁膜を除去する工程をさらに有する
   請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記転送電極層を形成する工程の後、前記転送電極層上にオフセット絶縁膜を形成する工程をさらに有し、
   前記転送電極層を除去する工程において、前記転送電極間となる領域および前記受光部における前記オフセット絶縁膜および前記転送電極層を除去し、
   前記絶縁膜を形成する工程において、前記転送電極間を埋め込むように前記開口部内および前記オフセット絶縁膜上に絶縁膜を形成する
   請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 基板に形成された受光部および垂直転送部と、
   前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上の前記垂直転送部に対応する領域に形成された単層の転送電極と、
   前記垂直転送部に対応する領域における前記転送電極間に埋め込まれて形成された埋め込み絶縁膜と、
   前記基板の前記受光部上に形成された反射防止膜とを有し、
   前記埋め込み絶縁膜と前記反射防止膜は、前記ゲート絶縁膜よりも高い屈折率をもつ同層の絶縁膜により形成された
   固体撮像装置。
6. 固体撮像装置と、
   前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、
   前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と
   を有し、
   前記固体撮像装置は、
   基板に形成された受光部および垂直転送部と、
   前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上の前記垂直転送部に対応する領域に形成された単層の転送電極と、
   前記垂直転送部に対応する領域における前記転送電極間に埋め込まれて形成された埋め込み絶縁膜と、
   前記基板の前記受光部上に形成された反射防止膜とを有し、
   前記埋め込み絶縁膜と前記反射防止膜は、前記ゲート絶縁膜よりも高い屈折率をもつ同層の絶縁膜により形成された
   カメラ。
   

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