JP2007335694A - Solid-state image pickup device, method of manufacturing same, and electronic information equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体光をそれぞれ受光して各信号電荷をそれぞれ発生する複数の受光部が2次元状に配列された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of light-receiving units that receive subject light and generate respective signal charges are two-dimensionally arranged, a manufacturing method thereof, and an imaging unit using the solid-state imaging device as an image input device. The present invention relates to an electronic information device such as a digital video camera and a digital still camera, and an image input camera, a scanner, a facsimile, a camera-equipped mobile phone device, and the like.
この種の従来の固体撮像素子では、複数の画素部として複数の受光部が2次元状に配列されており、各マイクロレンズをそれぞれ介して入射された被写体からの被写体光が各受光部である各光電変換部(フォトダイオード)によりそれぞれ受光されて各信号電荷にそれぞれ変換され、この各信号電荷を順次検出することによって各撮像信号が出力されるようになっている。例えば、電荷結合素子(Charge Coupled Device、以下「CCD」という)が配列された固体撮像素子では、被写体光が各光電変換部でそれぞれ光電変換された各信号電荷を各読み出し部を介して垂直電荷転送部にそれぞれ読み出し、この垂直電荷転送部の電荷転送パルスによる電荷転送駆動によって、この各信号電荷が垂直電荷転送部から水平電荷転送部へ電荷転送されて水平電荷転送部の端部にある電荷検出部から各撮像信号として外部に出力される。 In this type of conventional solid-state imaging device, a plurality of light receiving portions are arranged in a two-dimensional manner as a plurality of pixel portions, and subject light from a subject incident through each microlens is each light receiving portion. Each photoelectric conversion unit (photodiode) receives the light and converts it to each signal charge, and each image charge is output by sequentially detecting each signal charge. For example, in a solid-state imaging device in which a charge coupled device (Charge Coupled Device, hereinafter referred to as “CCD”) is arranged, each signal charge obtained by photoelectrically converting subject light in each photoelectric conversion unit is converted into a vertical charge via each readout unit. Each signal charge is read out from the vertical charge transfer unit to the horizontal charge transfer unit by the charge transfer driving by the charge transfer pulse of the vertical charge transfer unit. The detection unit outputs the image pickup signals to the outside.
このような固体撮像素子の信号電荷の検出感度を向上させる方法として、例えば特許文献1および特許文献2には、各光電変換部に入射されてきた被写体光が基板表面によって反射されることを抑制するために、以下のような固体撮像素子が提案されている。
As a method for improving the signal charge detection sensitivity of such a solid-state imaging device, for example,
まず、特許文献1および特許文献2のうち、特許文献1に開示されている従来の固体撮像素子について図4を用いて詳細に説明する。
First, a conventional solid-state imaging device disclosed in
図4は、特許文献1に開示されている従来の固体撮像素子の要部縦断面図である。なお、図4では、光電変換部および垂直転送部を含む各画素部毎の縦断面構成を示している。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part of a conventional solid-state imaging device disclosed in
図4において、従来の固体撮像素子20は、半導体基板上21に、入射光を信号電荷に変換する受光部としての画素部を構成する光電変換部22と、この光電変換部22からの信号電荷を読み出すための電荷読み出し部23と、この電荷読み出し部23により読み出された信号電荷を垂直方向に電荷転送するための垂直電荷転送領域24と、隣接する画素部と電気的に分離するためのチャネルストップ部25とを有している。
In FIG. 4, a conventional solid-
また、この固体撮像素子20では、垂直電荷転送領域24上に、ゲート絶縁膜26を介して電荷転送電極27が形成されており、この電荷転送電極27を電荷転送駆動パルスで駆動することによって、電荷読み出し部23を介して光電変換部22から垂直電荷転送領域24に読み出された信号電荷が垂直方向に順次電荷転送されるようになっている。
In the solid-
さらに、固体撮像素子20では、電荷転送電極27上および光電変換部22上には、熱酸化処理により第1シリコン酸化膜28aおよび28bが形成されており、光電変換部22の受光部分上の第1シリコン酸化膜28b上に反射防止膜29が形成されている。この基板部上を覆うように第2シリコン酸化膜31および遮光膜32がこの順にそれぞれ形成されている。この遮光膜32には、各光電変換部22の上方をそれぞれ露出させるように受光用の開口部32aが形成されている。なお、上記反射防止膜29上の第2シリコン酸化膜31は、遮光膜32が形成されて受光用の開口部32aがドライエッチング法により形成される際に、反射防止膜29が露出して膜減りすることを防止したり、電荷転送電極27と遮光膜32との間の絶縁性を保つために設けられている。
Further, in the solid-
以下に、特許文献1に提案されている従来の固体撮像素子20の製造方法について説明する。
Below, the manufacturing method of the conventional solid-
図5(a)〜図5(c)および図6(d)〜図6(f)は、図4の固体撮像素子20の製造方法の各工程をそれぞれ説明するための要部縦断面図である。
5 (a) to 5 (c) and FIGS. 6 (d) to 6 (f) are main part longitudinal sectional views for explaining each step of the method of manufacturing the solid-
まず、図5(a)に示すように、半導体基板21への不純物イオン注入処理により、光電変換部22、電荷読み出し部23、電荷転送領域24およびチャネルストップ部25をそれぞれ横方向にこの順に形成する。この基板部上にONO膜などからなるゲート絶縁膜26を形成する。さらに、この電荷転送領域24上にゲート絶縁膜26を介して電荷転送電極27を形成する。これらの電荷転送電極27上および光電変換部22上に、熱酸化工程によりイオン注入の保護膜として第1シリコン酸化膜28aおよび28bを形成する。
First, as shown in FIG. 5A, the
次に、図5(b)の反射防止膜形成用のレジストパターン形成工程に示すように、この基板部上に、反射防止膜29となる膜材料のシリコン窒化膜29a(SiN膜)をLPCVD法またはプラズマCVD法により堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いて、光電変換部22の受光部分上に対応するシリコン窒化膜(SiN膜)上に、反射防止膜29を形成するためのレジストパターン30をパターニングする。
Next, as shown in the resist pattern forming step for forming the antireflection film in FIG. 5B, a
その後、図5(c)の反射防止膜形成工程に示すように、ドライエッチング法により、レジストパターン30が覆われていないシリコン窒化膜29a(SiN膜)がエッチング除去されて、各光電変換部22の受光部分上に対応する位置に反射防止膜29が形成される。
Thereafter, as shown in the antireflection film forming step of FIG. 5C, the
さらに、図6(d)の遮光膜材料堆積工程に示すように、基板部全面に、LPCVD法により第2シリコン酸化膜31を堆積し、続いて、この第2シリコン酸化膜31上にタングステン(W)などからなる遮光膜材料32bを堆積する。
Further, as shown in the light shielding film material deposition step of FIG. 6D, a second
続いて、図6(e)の遮光膜形成用のレジストパターン形成工程に示すように、タングステン(W)などからなる遮光膜材料32b上にレジストパターン材料を堆積し、フォトリソグラフィー技術を用いて、各光電変換部22の受光部分上方が開口した開口部33aを有するようにレジストパターン33をパターニングする。
Subsequently, as shown in the resist pattern forming step for forming the light shielding film in FIG. 6E, a resist pattern material is deposited on the light
さらに、図6(f)の遮光膜形成工程に示すように、レジストパターン33の開口部33aに対応した遮光膜材料32bがドライエッチング法によりエッチング除去されて、遮光膜材料32bに受光用の開口部32aを形成する。これにより、各光電変換部22の受光部分上方が開口した遮光膜32を形成する。その後で遮光膜32上のレジストパターン33が除去される。
Further, as shown in the light shielding film forming step of FIG. 6F, the light
その後の工程は、図示を省略するが、一般的な手法および工程に準じた製造方法により、固体撮像素子20が作製される。
Although the illustration of subsequent steps is omitted, the solid-
上記特許文献1に提案されているような構造の固体撮像素子20では、半導体基板21上の受光用開口部32aにおける膜の積層構造が、第1シリコン酸化膜28b、反射防止膜29および第2シリコン酸化膜31となっている。この反射防止膜29は、低反射性を有し、マイクロレンズで集光されて入射されてきた被写体光が半導体基板21の表面(光電変換部22)から反射されることを抑制することができるため、光電変換部22における受光感度を向上させることができるという利点がある。
In the solid-
次に、特許文献2に開示されている従来の固体撮像素子について図7を用いて詳細に説明する。
Next, a conventional solid-state imaging device disclosed in
図7は、特許文献2に開示されている従来の固体撮像素子の要部縦断面図である。なお、図7でも、光電変換部および垂直転送部を含む各画素部毎の縦断面構成を示している。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an essential part of a conventional solid-state imaging device disclosed in
図7において、従来の固体撮像素子40は、半導体基板上41に、入射光を信号電荷に変換する受光部としての画素部を構成する光電変換部42と、この光電変換部42からの信号電荷を読み出すための電荷読み出し部43と、この電荷読み出し部43により読み出された信号電荷を垂直方向に電荷転送するための垂直電荷転送領域44と、隣接する画素部と電気的に分離するためのチャネルストップ部45とを有している。
In FIG. 7, a conventional solid-
また、この固体撮像素子40では、垂直電荷転送領域44上に、ゲート絶縁膜46を介して電荷転送電極47が形成されており、この電荷転送電極47を電荷転送駆動パルスで駆動することによって、電荷読み出し部43を介して光電変換部42から垂直電荷転送領域44に読み出された信号電荷が垂直方向に順次電荷転送されるようになっている。
In the solid-
さらに、固体撮像素子40では、電荷転送電極47上および光電変換部42上には、熱酸化処理により第1シリコン酸化膜48aおよび48bが形成されている。この基板部全面を覆うように第2シリコン酸化膜51および遮光膜52がこの順にそれぞれ形成されている。これらの第2シリコン酸化膜51および遮光膜52には、各光電変換部42の上方をそれぞれ露出させるように受光用の開口部53が形成されている。なお、上記第2シリコン酸化膜51は、電荷転送電極47とその上層の遮光膜52との層間配線間を絶縁するために設けられている。さらに、上記受光用の開口部53を含む基板部全面には反射防止膜54が設けられている。
Further, in the solid-
以下に、特許文献2に提案されている従来の固体撮像素子40の製造方法について説明する。
Below, the manufacturing method of the conventional solid-
図8(a)〜図8(d)は、図7の固体撮像素子40の製造方法の各工程をそれぞれ説明するための要部縦断面図である。
FIG. 8A to FIG. 8D are vertical cross-sectional views of relevant parts for explaining the respective steps of the method for manufacturing the solid-
まず、図8(a)に示すように、半導体基板41上の不純物イオン注入処理により、光電変換部42、電荷読み出し部43、電荷転送領域44およびチャネルストップ部45をそれぞれ横方向にこの順に形成する。この基板部上にONO膜などからなるゲート絶縁膜46を形成する。さらに、この電荷転送領域44上にゲート絶縁膜46を介して電荷転送電極47を形成する。これらの電荷転送電極47上および光電変換部42上に、熱酸化工程によりイオン注入の保護膜として第1シリコン酸化膜28aおよび28bを形成する。
First, as shown in FIG. 8A, the
次に、図8(b)の遮光膜形成用のレジストパターン形成工程に示すように、この基板部全面に、LPCVD法により例えば40nm〜50nmの膜厚で第2シリコン酸化膜51を堆積する。続いて、この第2シリコン酸化膜51上にタングステン(W)などからなる遮光膜材料52aを例えば100nm〜150nmの膜厚で堆積する。フォトリソグラフィー技術を用いて、各光電変換部42の受光部分上に対応する遮光膜材料52a上に受光用の開口部50aを有するようにレジストパターン50をパターニングする。
Next, as shown in the resist pattern forming step for forming the light shielding film in FIG. 8B, a second
さらに、図8(c)の遮光膜形成工程に示すように、レジストパターン50の開口部50aに対応した第2シリコン酸化膜51および遮光膜材料52aがドライエッチング法によりエッチング除去されて、第2シリコン酸化膜51および遮光膜材料52aに受光用の開口部53を形成する。これにより、光電変換部42の受光部分上が開口された遮光膜52を所定パターンに形成する。その後で遮光膜52上のレジストパターン50が除去される。
Further, as shown in the light shielding film forming step of FIG. 8C, the second
続いて、図8(d)の反射防止膜形成工程に示すように、上記受光用の開口部53を含む基板部全面に、反射防止膜54として、LPCVD法またはプラズマCVD法により、例えば30nm〜50nmの膜厚のシリコン窒化膜を堆積する。
Subsequently, as shown in the antireflection film forming step in FIG. 8D, the
その後の工程は、図示を省略するが、一般的な手法および工程に準じた製造方法により、固体撮像素子40が作製される。
Although the illustration of subsequent steps is omitted, the solid-
上記特許文献2に提案されているような従来構造の固体撮像素子40では、光電変換部42上の受光用の開口部53における膜の積層構造が、第1シリコン酸化膜48bおよび反射防止膜54の2層構造になっている。この反射防止膜54は、低反射性を有し、マイクロレンズで集光されて入射されてきた被写体光が半導体基板41(光電変換部42)の表面から反射されることを抑制することができるため、光電変換部42における受光感度を向上させることができるという利点がある。
上記従来の固体撮像素子20では、図4に示すように、光電変換部22への受光感度を向上させるために、光電変換部22上に第1シリコン酸化膜28b、反射防止膜29および第2シリコン酸化膜31からなる積層構造が設けられて、半導体基板21(光電変換部22)からの被写体光の反射が抑制されている。
In the conventional solid-
しかしながら、この積層構造における膜の厚さや反射防止膜29のパターニング時のアライメントずれによる遮光膜32の受光用の開口部32aの内周縁部下への潜り込みなどによって、光電変換部22と遮光膜32との隙間が大きくなる。このため、光量が大きい光が入射された場合には、光電変換部22と遮光膜32の間に入射された光がその間で反射して、垂直電荷転送部24側へ漏れる現象が生じるという問題があった。この現象は、スミア(smear)と呼ばれ、固体撮像素子20の特性における重要項目であって、このスミアを抑制することが要請されている。さらに、フォトリソグラフィー技術による反射防止膜29のパターニングにおいて、隣接する電荷転送電極27間の段差底部へレジストパターン33を形成する際に、電荷転送電極27の側面部からの反射によってレジストパターン33の形成に支障をきたすという問題もある。
However, the
また、上記従来の固体撮像素子40では、上記従来の固体撮像素子20の問題は解消されているものの、受光用の開口部53を含む基板部上全面に反射防止膜54としてシリコン窒化膜を形成する場合に、このシリコン窒化膜には水素透過性がないことから、その基板部全面がシリコン窒化膜に覆われていると、各光電変換部42への水素アニールの効果を発揮することができないという問題がある。
In the conventional solid-
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、各光電変換部への水素アニール効果を阻害することなく、遮光膜の受光用開口部において反射防止膜により受光感度特性を向上させ、かつ、スミアの低減および抑制を図ることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, improves the light receiving sensitivity characteristics by the antireflection film in the light receiving opening of the light shielding film without hindering the hydrogen annealing effect on each photoelectric conversion unit, and A solid-state imaging device capable of reducing and suppressing smear, a manufacturing method thereof, a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera using the solid-state imaging device as an image input device in an imaging unit, and an image input camera An object of the present invention is to provide electronic information equipment such as a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone.
本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に、入射光を信号電荷に変換する各画素部毎の光電変換部と、該光電変換部からの信号電荷を読み出して電荷転送する電荷転送領域とが隣接して設けられ、該電荷転送領域上にゲート絶縁膜を介して電荷転送電極が設けられた固体撮像素子において、該光電変換部上および該電荷転送電極上に、第2絶縁膜を介して、該光電変換部上を開口する受光用開口部を有する遮光膜が設けられ、該遮光膜および該受光用開口部上にパターニングされた反射防止膜が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。 In the solid-state imaging device of the present invention, a photoelectric conversion unit for each pixel unit that converts incident light into a signal charge on a semiconductor substrate, and a charge transfer region that reads the signal charge from the photoelectric conversion unit and transfers the charge. In a solid-state imaging device which is provided adjacently and has a charge transfer electrode provided on the charge transfer region via a gate insulating film, on the photoelectric conversion unit and on the charge transfer electrode via a second insulating film A light-shielding film having a light-receiving opening that opens on the photoelectric conversion part is provided, and a patterned antireflection film is provided on the light-shielding film and the light-receiving opening. The above objective is achieved.
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における反射防止膜は、水素アニール用の所定パターンにパターニングされている。 Preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is patterned into a predetermined pattern for hydrogen annealing.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における反射防止膜は、前記光電変換部上の受光用開口部から前記電荷転送電極の一部上を覆いかつそれ以外の部分の少なくとも一部に開口部を有するようにパターニングされている。 Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention covers an opening on at least a part of the charge transfer electrode from the light receiving opening on the photoelectric conversion part and covers a part of the charge transfer electrode. It is patterned to have
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における反射防止膜は、少なくとも前記電荷転送電極上の一部を開口するようにパターニングされている。 Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is patterned so as to open at least a part on the charge transfer electrode.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における反射防止膜は、シリコン窒化膜である。 Further preferably, the antireflection film in the solid-state imaging device of the present invention is a silicon nitride film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記光電変換部と前記遮光膜間には、該光電変換部上に形成された第1絶縁膜と、前記第2絶縁膜とが設けられている。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, a first insulating film and the second insulating film formed on the photoelectric conversion unit are provided between the photoelectric conversion unit and the light shielding film. Yes.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第1絶縁膜は、シリコン酸化膜である。 Further preferably, the first insulating film in the solid-state imaging device of the present invention is a silicon oxide film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記電荷転送電極と前記遮光膜間に、前記第2絶縁膜としてシリコン酸化膜が設けられている。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, a silicon oxide film is provided as the second insulating film between the charge transfer electrode and the light shielding film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記遮光膜と前記反射防止膜間に第3絶縁膜が設けられている。 Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, a third insulating film is provided between the light shielding film and the antireflection film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第3絶縁膜は、シリコン酸化膜である。 Further preferably, the third insulating film in the solid-state imaging device of the present invention is a silicon oxide film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光電変換部上の受光用開口部は、少なくとも前記第3絶縁膜および前記遮光膜を貫通して設けられている。 More preferably, the light receiving opening on the photoelectric conversion unit in the solid-state imaging device of the present invention is provided so as to penetrate at least the third insulating film and the light shielding film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光用開口部における光電変換部上の前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜のうちの少なくとも該第1絶縁膜の膜厚は10nm以上40nm以下である。 Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, a film thickness of at least the first insulating film of the first insulating film and the second insulating film on the photoelectric conversion unit in the light receiving opening is 10 nm or more. 40 nm or less.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に、入射光を信号電荷に変換する各画素部毎の光電変換部と、該光電変換部からの信号電荷を読み出して電荷転送する電荷転送領域とを隣接して形成し、該電荷転送領域上にゲート絶縁膜を介して電荷転送電極を形成した固体撮像素子の製造方法において、該光電変換部上および該電荷転送電極上に第2絶縁膜を介して遮光膜となる材料を堆積し、該遮光膜となる材料に該光電変換部上を開口する受光用開口部を形成する遮光膜形成工程と、該遮光膜形成工程後の基板部上に反射防止膜となる材料を堆積し、該反射防止膜となる材料を所定パターンにパターニングして反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion unit for each pixel unit that converts incident light into a signal charge on a semiconductor substrate, and a charge transfer that reads the signal charge from the photoelectric conversion unit and transfers the charge. In the method for manufacturing a solid-state imaging device in which a region is formed adjacent to each other and a charge transfer electrode is formed on the charge transfer region via a gate insulating film, a second insulation is formed on the photoelectric conversion unit and the charge transfer electrode. A light-shielding film forming step of depositing a material to be a light-shielding film through the film and forming a light-receiving opening that opens on the photoelectric conversion portion in the material to be the light-shielding film; and a substrate portion after the light-shielding film forming step An antireflection film forming step of depositing a material to be an antireflection film thereon and patterning the material to be the antireflection film into a predetermined pattern to form an antireflection film. Achieved.
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜形成工程は、その後工程で水素アニールを行うための所定パターンに、前記反射防止膜となる材料をパターニングする。 Preferably, in the antireflection film forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the material to be the antireflection film is patterned into a predetermined pattern for performing hydrogen annealing in the subsequent step.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜形成工程は、前記光電変換部上の受光用開口部から前記電荷転送電極の一部上を覆い、かつ、それ以外の部分の少なくとも一部に開口部を有するように前記反射防止膜となる材料をパターニングする。 Further preferably, the antireflection film forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention covers a part of the charge transfer electrode from the light receiving opening on the photoelectric conversion unit, and the other part. The material to be the antireflection film is patterned so as to have an opening in at least a part of the film.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜形成工程は、少なくとも前記電荷転送電極上の一部を開口するように前記反射防止膜となる材料をパターニングする。 Further preferably, in the antireflection film forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the material to be the antireflection film is patterned so as to open at least a part on the charge transfer electrode.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜形成工程は、前記反射防止膜として、LPCVD法またはプラズマCVD法によりシリコン窒化膜を形成する。 Further preferably, in the antireflection film forming step in the method for producing a solid-state imaging device of the present invention, a silicon nitride film is formed as the antireflection film by LPCVD or plasma CVD.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における遮光膜形成工程の前工程として、前記光電変換部上および前記電荷転送電極上に、熱酸化工程により第1絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成する第1絶縁膜形成工程を有する。 Further preferably, as a pre-process of the light-shielding film forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a silicon oxide film is formed as a first insulating film on the photoelectric conversion unit and the charge transfer electrode by a thermal oxidation process. A first insulating film forming step to be formed;
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、LPCVD法またはプラズマCVD法により前記第1絶縁膜上に前記第2絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成する。 Further preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a silicon oxide film is formed as the second insulating film on the first insulating film by LPCVD or plasma CVD.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜のパターニング時に前記遮光膜が削られることを防止するために、前記遮光膜上に第3絶縁膜を形成する。 Further preferably, a third insulating film is formed on the light shielding film in order to prevent the light shielding film from being scraped during patterning of the antireflection film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第3絶縁膜として、LPCVD法またはプラズマCVD法によりシリコン酸化膜を形成する。 More preferably, a silicon oxide film is formed by LPCVD or plasma CVD as the third insulating film in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における遮光膜形成工程は、前記受光用開口部を形成する際に、一括して少なくとも前記第3絶縁膜および前記遮光膜に開口部を形成する。 Further preferably, in the solid-state imaging device manufacturing method according to the present invention, in the light shielding film forming step, when the light receiving opening is formed, the openings are collectively formed in at least the third insulating film and the light shielding film. To do.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における遮光膜形成工程は、前記受光用開口部を形成する際に、前記光電変換部上の前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜のうちの少なくとも該第1絶縁膜の残膜を10nm以上40nm以下まで減ずる。 Still preferably, in a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the light shielding film forming step includes the steps of forming the first insulating film and the second insulating film on the photoelectric conversion unit when forming the light receiving opening. At least the remaining film of the first insulating film is reduced to 10 nm or more and 40 nm or less.
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における反射防止膜形成工程の後工程に、前記光電変換部の水素アニール処理を行う水素アニール処理工程をさらに有する。 Furthermore, it is preferable that the method further includes a hydrogen annealing treatment step for performing a hydrogen annealing treatment of the photoelectric conversion portion after the antireflection film forming step in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The solid-state imaging device of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, and thereby the above object is achieved.
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention uses the solid-state imaging device according to the present invention for an imaging unit, and thereby achieves the object.
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below with the above configuration.
本発明にあっては、半導体基板上に光電変換部および電荷転送領域とが隣接して形成され、電荷転送領域上にゲート絶縁膜を介して電荷転送電極が選択的に形成された固体撮像素子において、電荷転送電極上および光電変換部上に、例えば、イオン注入防止膜の熱酸化工程などにより形成される第1絶縁膜としてのシリコン酸化膜、および電荷転送電極と遮光膜との間を絶縁するためにLPCVD法やプラズマCVD法などにより形成される第2絶縁膜としてのシリコン酸化膜などの絶縁膜を形成し、その絶縁膜上に遮光膜を形成する。 In the present invention, a solid-state imaging device in which a photoelectric conversion portion and a charge transfer region are formed adjacent to each other on a semiconductor substrate, and a charge transfer electrode is selectively formed on the charge transfer region via a gate insulating film In this case, for example, a silicon oxide film as a first insulating film formed by, for example, a thermal oxidation process of an ion implantation prevention film on the charge transfer electrode and the photoelectric conversion unit, and insulation between the charge transfer electrode and the light shielding film For this purpose, an insulating film such as a silicon oxide film is formed as a second insulating film formed by the LPCVD method or the plasma CVD method, and a light shielding film is formed on the insulating film.
光電変換部上の受光用開口部近傍において、光電変換部と遮光膜間には、第1絶縁膜と第2絶縁膜が設けられており、従来のように第1絶縁膜と第2絶縁膜間に反射防止膜が設けられていないため、その分だけ段差を軽減することが可能となる。また、受光用開口部の形成時に、エッチングによる反射防止膜の露出を防止する必要がなく、第2絶縁膜の薄膜化を図ることが可能となる。これによって、光電変換部と遮光膜との間隔をより狭くして、スミアをより抑制することが可能となる。 In the vicinity of the light receiving opening on the photoelectric conversion unit, a first insulating film and a second insulating film are provided between the photoelectric conversion unit and the light-shielding film. Since no antireflection film is provided between them, the step can be reduced accordingly. In addition, when the light receiving opening is formed, it is not necessary to prevent the antireflection film from being exposed by etching, and the second insulating film can be made thinner. Accordingly, it is possible to further reduce smear by narrowing the interval between the photoelectric conversion unit and the light shielding film.
その遮光膜上に、反射防止膜のパターニング時に遮光膜が削れることを防止するために、LPCVD法またはプラズマCVD法などにより第3絶縁膜を形成し、その第3絶縁膜および遮光膜を一括加工して受光用開口部を形成する。このとき、光電変換部上のシリコン酸化膜を例えば10nm以上40nm以下まで減ずることによって、さらに遮光膜と半導体基板(光電変換部)との間隔を狭くして、スミアをより抑制することが可能となる。 A third insulating film is formed on the light shielding film by LPCVD or plasma CVD in order to prevent the light shielding film from being scraped during patterning of the antireflection film, and the third insulating film and the light shielding film are collectively processed. Thus, a light receiving opening is formed. At this time, by reducing the silicon oxide film on the photoelectric conversion portion to, for example, 10 nm or more and 40 nm or less, the interval between the light shielding film and the semiconductor substrate (photoelectric conversion portion) can be further reduced, and smear can be further suppressed. Become.
その基板部上にLPCVD法またはプラズマCVD法などによりシリコン窒化膜などの反射防止膜となる材料を堆積し、所定のパターンで反射防止膜となる材料をパターニングする。この所定のパターンとは、水素アニール用の所定パターンである。即ち、反射防止膜は、光電変換部上の受光用開口部から電荷転送電極の一部上を覆いかつそれ以外の部分の少なくとも一部に開口部を有するようにパターニングされている。さらに、反射防止膜は、少なくとも電荷転送電極上の一部を開口するようにパターニングされている。 A material to be an antireflection film such as a silicon nitride film is deposited on the substrate portion by LPCVD or plasma CVD, and the material to be the antireflection film is patterned with a predetermined pattern. This predetermined pattern is a predetermined pattern for hydrogen annealing. That is, the antireflection film is patterned so as to cover a part of the charge transfer electrode from the light receiving opening on the photoelectric conversion part and to have an opening in at least a part of the other part. Further, the antireflection film is patterned so as to open at least a part on the charge transfer electrode.
光電変換部上に薄膜化されたシリコン酸化膜と反射防止膜としてのシリコン窒化膜とが設けられているため、マイクロレンズで集光されて入射されてきた被写体光が半導体基板(光電変換部)の表面から反射されることが抑制されて、光電変換部における受光感度を向上させることが可能となる。また、従来のように、受光用開口部を含む基板部全面に反射防止膜としてのシリコン窒化膜が形成されているのではなく、反射防止膜がパターニングされて画素毎に開口部が形成されているため、そのパターニングされた各開口部を介して、各光電変換部への水素アニールの効果を十分に発揮させることが可能となる。 Since the thinned silicon oxide film and the silicon nitride film as the antireflection film are provided on the photoelectric conversion unit, the subject light collected and incident by the microlens is incident on the semiconductor substrate (photoelectric conversion unit). It is possible to improve the light receiving sensitivity in the photoelectric conversion unit. In addition, a silicon nitride film as an antireflection film is not formed on the entire surface of the substrate including the light receiving opening as in the prior art, but the antireflection film is patterned to form an opening for each pixel. Therefore, the effect of hydrogen annealing on each photoelectric conversion unit can be sufficiently exerted through each patterned opening.
以上により、本発明によれば、従来のように第1絶縁膜と第2絶縁膜間に反射防止膜が設けられているのではなく、遮光膜上方に、パターニングされた反射防止膜が設けられているため、受光用開口部から反射防止膜を通して、光電変換部へ入射されてくる被写体光に対して、光電変換部上の受光用開口部近傍で光電変換部と遮光膜との間隔を狭くすることによってスミアをより抑制することができる。また、光電変換部上の反射防止膜によって半導体基板(光電変換部)の表面での反射を抑制し、受光感度の向上を図ることができる。さらに、反射防止膜をパターニングして開口部を設けているため、この各開口部を通して各光電変換部の水素アニール効果を十分に発揮させることもできる。 As described above, according to the present invention, the antireflection film is not provided between the first insulating film and the second insulating film as in the prior art, but the patterned antireflection film is provided above the light shielding film. Therefore, the distance between the photoelectric conversion unit and the light shielding film is narrow in the vicinity of the light receiving opening on the photoelectric conversion unit with respect to the subject light incident on the photoelectric conversion unit through the antireflection film from the light receiving opening. By doing so, smear can be further suppressed. In addition, reflection on the surface of the semiconductor substrate (photoelectric conversion unit) can be suppressed by the antireflection film on the photoelectric conversion unit, and the light receiving sensitivity can be improved. Furthermore, since the opening is provided by patterning the antireflection film, the hydrogen annealing effect of each photoelectric conversion part can be sufficiently exhibited through each opening.
以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Embodiments of a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の要部縦断面図であり、光電変換部および垂直転送部を含む各画素部毎の縦断面構成を示している。 FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, and shows a vertical cross-sectional configuration for each pixel unit including a photoelectric conversion unit and a vertical transfer unit.
図1において、本実施形態の固体撮像素子10は、半導体基板上1に、入射光を信号電荷に変換する受光部としての画素部を構成する光電変換部2と、この光電変換部2からの信号電荷を読み出すための電荷読み出し部3と、この電荷読み出し部3により読み出された信号電荷を一方向としての垂直方向に電荷転送するための垂直電荷転送領域4と、隣接する画素部と電気的に分離するためのチャネルストップ部5とを有している。
In FIG. 1, a solid-
また、この固体撮像素子10では、垂直電荷転送領域4上に、ゲート絶縁膜6を介して電荷転送電極7が形成されており、この電荷転送電極7を電荷転送駆動パルスで駆動することによって、電荷読み出し部3を介して光電変換部2から垂直電荷転送領域4に読み出された信号電荷が垂直方向に順次電荷転送されるようになっている。
In the solid-
さらに、固体撮像素子10では、電荷転送電極7上および光電変換部2上には、第1絶縁膜としての第1シリコン酸化膜8aおよび8bが形成されている。この基板部上を覆うように第2絶縁膜としての第2シリコン酸化膜11および遮光膜12がこの順にそれぞれ形成されている。
Further, in the solid-
この遮光膜12上には、第3絶縁膜としての第3シリコン酸化膜13が形成されている。これらの第2シリコン酸化膜11、遮光膜12および第3シリコンシリコン膜13には、各光電変換部2の受光部分上を露出させるように受光用の開口部14が形成されている。
A third
第3シリコン酸化膜13上には反射防止膜15が所定パターンで設けられている。この反射防止膜15は、その後工程で光電変換部2の水素アニール効果を十分発揮させるために、水素アニール用の所定パターンでパターニングされている。例えば、反射防止膜15は、光電変換部2上の受光用開口部14上から電荷転送電極7の一部上を覆いかつそれ以外の部分の少なくとも一部に開口部15aを有するようにパターニングされている。この場合、反射防止膜15は、少なくとも電荷転送電極7上の一部(中央部分)を開口部15aで開口するようにパターニングされている。
An
なお、第2シリコン酸化膜11は、電荷転送電極7とその上層の遮光膜12との層間配線間を絶縁するために設けられている。また、第3シリコン酸化膜13は、後工程で反射防止膜15がパターニングされる際に遮光膜12が削れるのを防止するために遮光膜12上に設けられている。
The second
以下に、本実施形態の固体撮像素子10の製造方法について詳細に説明する。
Below, the manufacturing method of the solid-
図2(a)〜図2(c)および図3(d)〜図3(f)は、図1の固体撮像素子10の製造方法の各工程をそれぞれ説明するための要部縦断面図である。
2 (a) to 2 (c) and FIGS. 3 (d) to 3 (f) are main part longitudinal cross-sectional views for explaining each step of the manufacturing method of the solid-
まず、図2(a)に示すように、半導体基板1上への不純物イオン注入処理により、光電変換部2、電荷読み出し部3、電荷転送領域4およびチャネルストップ部5の各半導体領域をそれぞれ横方向にこの順に形成する。この基板部上に例えば50nm〜70nm程度の膜厚でONO膜などからなるゲート絶縁膜6を形成する。さらに、この電荷転送領域4上に、ONO膜などからなるゲート絶縁膜6を介して、例えば150nm〜250nmの膜厚でポリシリコン膜などからなる電荷転送電極7を形成する。これらの電荷転送電極7上および光電変換部2上に、熱酸化工程によりイオン注入の保護膜として例えば25nm〜45nmの膜厚で第1シリコン酸化膜8aおよび8bを形成する。
First, as shown in FIG. 2A, the semiconductor regions of the
次に、図2(b)の遮光膜形成用のレジストパターン形成工程に示すように、この基板部上に、LPCVD法により例えば40nm〜50nmの膜厚で第2シリコン酸化膜11が堆積され、これに続いて、この第2シリコン酸化膜11上にタングステン(W)などからなる遮光膜材料12aを例えば100nm〜150nmの膜厚で堆積する。さらに、その遮光膜材料12a上に、LPCVD法により例えば40nm〜50nmの膜厚で第3シリコン酸化膜13を堆積する。フォトリソグラフィー技術を用いて、各光電変換部2上方に受光用の開口部16aを有するレジストパターン16をパターニングする。
Next, as shown in the resist pattern forming process for forming the light shielding film in FIG. 2B, the second
さらに、図2(c)の遮光膜形成工程に示すように、レジストパターン16の開口部16aに対応した第2シリコン酸化膜11、遮光膜材料12aおよび第3シリコン酸化膜13がドライエッチング法によりエッチング除去されて、第2シリコン酸化膜11、遮光膜材料12aおよび第3シリコン酸化膜13に受光用の開口部14を形成する。このとき、受光用開口部14における光電変換部2上のシリコン酸化膜(第1シリコン酸化膜8bと第2シリコン酸化膜11)14aのエッチング残膜は、例えば10nm〜40nmの厚みとされている(40nm〜50nmの膜厚の第2シリコン酸化膜11と、25nm〜45nmの膜厚の第1シリコン酸化膜8bとから減膜)。即ち、この遮光膜形成工程は、受光用開口部14を形成する際に、光電変換部2上の第1絶縁膜としての第1シリコン酸化膜8bおよび第2絶縁膜としての第2シリコン酸化膜11のうちの少なくとも第1シリコン酸化膜8bの残膜(シリコン酸化膜14a)を10nm以上40nm以下まで減ずる。反射防止により受光感度を向上させるという観点からは、光電変換部2上方のエッチング残膜であるシリコン酸化膜14aの膜厚を薄くして、反射防止効果を向上させる方が好ましい。このようにして、光電変換部2上の受光部分上が開口された少なくとも第2シリコン酸化膜11、遮光膜12および第3シリコン酸化膜13を所定パターンに形成する。その後で第3シリコン酸化膜13上のレジストパターン16が除去される。
2C, the second
その後、図3(d)の反射防止膜材料堆積工程に示すように、各光電変換部2毎の各受光用開口部14を含む基板部全面に、反射防止膜15として、LPCVD法またはプラズマCVD法により、例えば30nm〜50nmの膜厚でシリコン窒化膜(SiN膜)を堆積する。
Thereafter, as shown in the antireflection film material deposition step in FIG. 3D, an LPCVD method or plasma CVD is performed as an
さらに、図3(e)の反射防止膜形成用のレジストパターン形成工程に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、各受光用開口部14を含む反射防止膜15上から、電荷転送電極7の上方の一部を覆い他の一部(電荷転送電極7上の中央部分)を開口した開口部17aを有するレジストパターン17をパターニングする。
Further, as shown in the resist pattern forming step for forming the antireflection film in FIG. 3E, the
さらに、図3(f)の反射防止膜形成工程に示すように、レジストパターン17の開口部17aに対応した反射防止膜15の開口部15aとなる部分がドライエッチング法によりエッチング除去されて、受光用開口部14上から電荷転送電極7上の一部を覆うように開口部15aを有した反射防止膜15が所定のパターンにてパターニングされる。この反射防止膜15のパターニングについては、シリコン窒化膜に水素透過性がなく、基板部全面が覆われていると水素アニールの効果が発揮できないために行われる。その後で反射防止膜15上のレジストパターン17が除去される。
Further, as shown in the antireflection film forming step in FIG. 3 (f), the portion that becomes the
その後の工程は、図示を省略するが、一般的な手法および工程に準じた製造方法により、本実施形態の固体撮像素子10が作製される。
Although the subsequent steps are not shown, the solid-
以上のようにして作製される本実施形態の固体撮像素子10は、受光用開口部14の近傍において、光電変換部2と遮光膜12との間に第1シリコン酸化膜8aと第2シリコン酸化膜11などの絶縁膜が設けられており、図4に示した従来の固体撮像素子20のように第1シリコン酸化膜と第2シリコン酸化膜の間に反射防止膜が設けられていないため、段差を軽減することができる。また、受光用開口部14の形成時に、エッチングによる反射防止膜の露出を防止する必要がなく、第2シリコン酸化膜11の薄膜化を図ることができる。これによって、光電変換部2と遮光膜12との間隔を狭くして、スミアを抑制することができる。
The solid-
また、光電変換部2上に薄膜化されたシリコン酸化膜14aと反射防止膜15としてのシリコン窒化膜とが設けられているため、マイクロレンズで集光されて入射されてきた被写体光が光電変換部2の表面で反射することが抑制されて、光電変換部2における受光感度を向上させることができる。また、図7に示した固体撮像素子40のように、受光用開口部を含む基板全面にシリコン窒化膜が形成されているのではなく、反射防止膜15が開口部15aを有するようにパターニングされているため、光電変換部2に対する水素アニールの効果を十分に発揮させることができる。
Further, since the thinned
以上のように、本実施形態によれば、光電変換部2上および電荷転送電極7上に第1シリコン酸化膜8aおよび第2シリコン酸化膜11を介して遮光膜12を形成し、さらにその上に第3シリコン酸化膜13を形成し、その遮光膜12と第3シリコン酸化膜13に一括して受光用開口部14を形成する。遮光膜12と光電変換部2の間には、受光用開口部14の形成後の残膜であるシリコン酸化膜14aがあるだけであるため、従来に比べて反射防止膜の分だけ段差が軽減されてスミアを低減することができる。その上に反射防止膜15となる材料を堆積して、光電変換部2上の受光用開口部14から電荷転送電極7上の一部を覆いかつそれ以外の部分の少なくとも一部(ここでは、電荷転送電極7上の中央部分)に開口部15aを有するようにパターニングする。光電変換部2上のシリコン酸化膜14aと反射防止膜15としてのシリコン窒化膜により光電変換部2上での反射が抑制され、反射防止膜15がパターニングされているために、パターニングされた開口部15aを通して光電変換部2への水素アニール効果を十分に発揮させることができる。したがって、従来のように光電変換部2への水素アニール効果を阻害することなく、遮光膜12の受光用開口部14において受光感度特性を向上させ、スミアの低減および抑制を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、反射防止膜15は、光電変換部2上の受光用開口部14から電荷転送電極7上の一部を覆いかつそれ以外の電荷転送電極7上の中央部分に開口部15aを有するようにパターニングしたが、これに限らず、光電変換部2上の受光用開口部14から電荷転送電極7の一部上を覆いかつそれ以外の部分の少なくとも一部に開口部を有するようにパターニングされていてもよい。また、電荷転送電極7上の中央部に限らず、少なくとも電荷転送電極7上の一部を開口するようにパターニングされていてもよい。要は、反射防止膜15は、水素アニール用の所定パターンにパターニングされていればよく、遮光膜12および受光用開口部14上に所定パターンでパターニングされた反射防止膜が設けられていればよい。
In the above-described embodiment, the
また、本発明の固体撮像素子は、上記実施形態の固体撮像素子10の構成に限らず、光電変換部2上および電荷転送電極7上に、第2絶縁膜を介して、光電変換部2上を開口する受光用開口部14を有する遮光膜12が設けられ、この遮光膜12および受光用開口部14上にパターニングされた反射防止膜15が設けられていればよい。これによって、各光電変換部2への水素アニール効果を阻害することなく、遮光膜12の受光用開口部14において反射防止膜15により受光感度特性を向上させ、かつ、スミアの低減および抑制を図ることができる。
Further, the solid-state imaging device of the present invention is not limited to the configuration of the solid-
これと同様に、本発明の固体撮像素子の製造方法は、上記実施形態の固体撮像素子10の製造方法の構成に限らず、光電変換部2上および電荷転送電極7上に第2絶縁膜を介して遮光膜12となる材料を堆積し、この遮光膜12となる材料に光電変換部2上を開口する受光用開口部14を形成する遮光膜形成工程と、この遮光膜形成工程後の基板部上に反射防止膜15となる材料を堆積し、この反射防止膜15となる材料を所定パターンにパターニングして反射防止膜15を形成する反射防止膜形成工程とを有していればよい。これによって、各光電変換部2への水素アニール効果を阻害することなく、遮光膜12の受光用開口部14において反射防止膜15により受光感度特性を向上させ、かつ、スミアの低減および抑制を図ることができる。
Similarly, the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention is not limited to the configuration of the manufacturing method of the solid-
なお、上記実施形態では、特に説明しなかったが、上記実施形態の固体撮像素子10を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態の固体撮像装置10を撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
Although not specifically described in the above embodiment, for example, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using the solid-
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同ようにその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference as if the contents themselves were specifically described in the present specification. Is understood.
本発明は、被写体光をそれぞれ受光して各信号電荷をそれぞれ発生する複数の受光部が2次元状に配列された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、従来のように第1絶縁膜と第2絶縁膜間に反射防止膜が設けられているのではなく、遮光膜上方に、パターニングされた反射防止膜が設けられているため、受光用開口部から反射防止膜を通して、光電変換部へ入射されてくる被写体光に対して、光電変換部上の受光用開口部近傍で光電変換部と遮光膜との間隔を狭くすることによってスミアをより抑制することができる。また、光電変換部上の反射防止膜によって半導体基板(光電変換部)の表面での反射を抑制し、受光感度の向上を図ることができる。さらに、反射防止膜をパターニングして開口部を設けているため、この各開口部を通して各光電変換部の水素アニール効果を十分に発揮させることもできる。 The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of light-receiving units that receive subject light and generate respective signal charges are two-dimensionally arranged, a manufacturing method thereof, and an imaging unit using the solid-state imaging device as an image input device. For example, in the field of digital information cameras such as digital video cameras and digital still cameras, and electronic information equipment such as image input cameras, scanners, facsimiles, and camera-equipped mobile phone devices, the first insulating film and the second film are used as in the past. Since the antireflection film is not provided between the insulating films, but a patterned antireflection film is provided above the light shielding film, it enters the photoelectric conversion section from the light receiving opening through the antireflection film. Smear is reduced by narrowing the distance between the photoelectric conversion unit and the light shielding film in the vicinity of the light receiving opening on the photoelectric conversion unit for incoming subject light. Ri can be suppressed. In addition, reflection on the surface of the semiconductor substrate (photoelectric conversion unit) can be suppressed by the antireflection film on the photoelectric conversion unit, and the light receiving sensitivity can be improved. Furthermore, since the opening is provided by patterning the antireflection film, the hydrogen annealing effect of each photoelectric conversion part can be sufficiently exhibited through each opening.
1 半導体基板
2 光電変換部
3 電荷読み出し部
4 電荷転送領域、
5 チャネルストップ部、
6 ゲート絶縁膜(ONO膜)
7 電荷転送電極
8a、8b 第1シリコン酸化膜(第1絶縁膜)
10 固体撮像素子
11 第2シリコン酸化膜(第2絶縁膜)
12 遮光膜
12a 遮光膜となる材料(材料層)
13 第3シリコン酸化膜(第3絶縁膜)
14 受光用開口部(受光領域)
14a 受光用開口部エッチング時に残されたシリコン酸化膜(残膜)
15 反射防止膜
15a 反射防止膜の開口部
16,17 レジストパターン
16a レジストパターン16の開口部
17a レジストパターン17の開口部
DESCRIPTION OF
5 Channel stop section,
6 Gate insulation film (ONO film)
7
10 Solid-
12 Light-shielding
13 Third silicon oxide film (third insulating film)
14 Light receiving opening (light receiving area)
14a Silicon oxide film (residual film) left during etching of light receiving opening
DESCRIPTION OF
Claims (26)
該光電変換部上および該電荷転送電極上に、第2絶縁膜を介して、該光電変換部上を開口する受光用開口部を有する遮光膜が設けられ、該遮光膜および該受光用開口部上にパターニングされた反射防止膜が設けられている固体撮像素子。 A photoelectric conversion unit for each pixel unit that converts incident light into signal charges and a charge transfer region that reads signal charges from the photoelectric conversion units and transfers charges are provided adjacent to each other on the semiconductor substrate. In the solid-state imaging device in which the charge transfer electrode is provided on the transfer region via the gate insulating film,
A light-shielding film having a light-receiving opening that opens on the photoelectric conversion part is provided on the photoelectric conversion part and the charge transfer electrode via a second insulating film, and the light-shielding film and the light-receiving opening part A solid-state imaging device having an antireflection film patterned thereon.
該光電変換部上および該電荷転送電極上に第2絶縁膜を介して遮光膜となる材料を堆積し、該遮光膜となる材料に該光電変換部上を開口する受光用開口部を形成する遮光膜形成工程と、
該遮光膜形成工程後の基板部上に反射防止膜となる材料を堆積し、該反射防止膜となる材料を所定パターンにパターニングして反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。 A photoelectric conversion unit for each pixel unit that converts incident light into signal charges and a charge transfer region that reads out signal charges from the photoelectric conversion units and transfers charges are formed adjacent to each other on the semiconductor substrate. In a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a charge transfer electrode is formed on a transfer region via a gate insulating film,
A material that becomes a light shielding film is deposited on the photoelectric conversion portion and the charge transfer electrode via a second insulating film, and a light receiving opening that opens on the photoelectric conversion portion is formed in the material that becomes the light shielding film. A light shielding film forming step;
A solid having an antireflection film forming step of depositing a material to be an antireflection film on the substrate portion after the light shielding film forming step and patterning the material to be the antireflection film into a predetermined pattern to form an antireflection film; Manufacturing method of imaging device.
Priority Applications (1)
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