JP2010263096A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止する。
【解決手段】固体撮像装置は、行列状に配置された受光部２、及び隣り合う受光部２の間に配置された電荷転送部３を有する半導体基板１と、電荷転送部３の上に形成された転送電極５と、転送電極５の側面及び上面を覆うように形成された層間絶縁膜６と、層間絶縁膜６の側面及び上面を覆うように形成された遮光膜７とを備えている。遮光膜７は、層間絶縁膜６の側面及び上面を覆うように形成された第１の遮光膜７ａと、第１の遮光膜７ａの角部を露出する一方、第１の遮光膜７ａの側面及び上面における角部以外の部分を覆うように形成された第２の遮光膜７ｂとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。

一般に、固体撮像装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された画素部を有する。各画素において、半導体基板には、受光量に応じた電気信号を出力するよう構成された受光部が設けられている。また、半導体基板の上には、半導体基板の上に設けられた転送電極を覆うように、遮光膜が設けられている。遮光膜により、転送電極に光が当たることを防止する。

しかしながら、従来の固体撮像装置では、セルが微細化すると、遮光膜における転送電極の角部に形成された部分によって、受光部に入射すべき入射光の一部が遮られるため、集光率が低下するという問題がある。

そこで、集光率を向上させるために、以下に示す従来技術の固体撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。従来技術の固体撮像装置について、図５(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図５(a) 〜(b) は、従来技術の固体撮像装置の構成を示す図である。具体的には、図５(a) は、平面図であり、図５(b) は、図５(a) に示すV-V線における断面図である。

図５(b) に示すように、半導体基板１００には、受光部１０１が形成されている。半導体基板１００の上には、ゲート絶縁膜１０２を介して、転送電極１０３が形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上には、転送電極１０３を覆うように、層間絶縁膜１０４を介して、遮光膜１０５が形成されている。

従来技術では、角部が除去された転送電極１０３を設け、転送電極１０３を覆うように遮光膜１０５を設ける。これにより、受光部１０１に対して斜め方向に入射する入射光Ｌを遮らないようにし、集光率を向上させる。

特開２００５−３４０２８７号公報

しかしながら、従来技術の固体撮像装置では、以下に示す問題がある。

従来技術では、角部が除去された転送電極１０３を、次のようにして形成する。半導体基板の上に、断面形状が四角形状の転送電極を覆うようにシリコン酸化膜を形成する。その後、シリコン酸化膜に対して異方性ドライエッチングを行う。これにより、転送電極の角部を露出する一方、転送電極の側面及び上面における角部以外の部分に、シリコン酸化膜を残存させる。その後、等方性エッチングにより、転送電極の角部を除去し、角部が除去された転送電極１０３を形成する。その後、ウェットエッチングにより、転送電極１０３の上に残存するシリコン酸化膜を除去する。

セルが微細化すると、複数の転送電極の各々における除去量を、均一に制御することが困難である。そのため、複数の転送電極の各々における除去量に、バラツキが生じ、複数の転送電極１０３の各々の形状に、バラツキが生じるため、転送不良が発生するという問題がある。

さらに、角部が除去された転送電極１０３を形成するために、複数回のエッチング（具体的には、異方性ドライエッチング、等方性エッチング及びウェットエッチング）を行う必要があるため、エッチング時に、受光部１０１がダメージを受ける。そのため、暗電流特性が劣化するという問題がある。

前記に鑑み、本発明の目的は、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することである。

前記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された受光部と、隣り合う受光部の間に配置された電荷転送部とを有する半導体基板と、電荷転送部の上に形成された転送電極と、転送電極の側面及び上面を覆うように形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成された遮光膜とを備え、遮光膜は、層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成された第１の遮光膜と、第１の遮光膜の角部を露出する一方、第１の遮光膜の側面及び上面における該角部以外の部分を覆うように形成された第２の遮光膜とを有していることを特徴とする。

本発明に係る固体撮像装置によると、遮光膜の角部領域の断面形状を、階段形状にすることができる。そのため、受光部に対して斜め方向に入射する入射光が遮られることを防止することができるため、集光率を向上させることができる。

加えて、従来技術のように複数回のエッチングを行って角部が除去された転送電極を設けることなく、集光率を向上させることができる。そのため、複数の転送電極の各々の形状を均一にすることができるため、転送不良の発生を防止することができる。それと共に、受光部がダメージを受けることはないため、暗電流特性の劣化を防止することができる。

従って、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することができる。

本発明に係る固体撮像装置において、第１の遮光膜は、第２の遮光膜よりも遮光性が高いことが好ましい。

このようにすると、遮光膜による遮光効果を安定して確保することができる。

本発明に係る固体撮像装置において、第１の遮光膜と第２の遮光膜とは、互いにエッチング特性が異なることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置において、第１の遮光膜は、タングステンからなり、第２の遮光膜は、酸化タングステンからなることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置において、第１の遮光膜は、タングステンからなる第１の膜と、該第１の膜上に形成されタングステンからなる第２の膜とからなり、第１の膜は、スパッタ法により形成され、第２の膜は、ＣＶＤ法により形成されていることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置において、第２の遮光膜は、スパッタ法により形成されていることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置において、半導体基板の上に遮光膜を覆うように形成された第１の透明膜と、第１の透明膜の上に形成され、第１の透明膜よりも屈折率が高い第２の透明膜とをさらに備え、第１の透明膜は、受光部の上方に形成された部分の断面形状が凹形状であり、第２の遮光膜は、受光部の上方に形成された部分の断面形状が凸形状であることが好ましい。

このようにすると、第１の透明膜における受光部の上方に形成された部分の断面形状が、下側に窪む凹形状であるため、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分の断面形状を、下側に突き出た凸形状にすることができる。そのため、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分を、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズとすることができるため、感度特性を向上させることができる。

加えて、遮光膜の角部領域の断面形状を、階段形状にすることにより、第１の透明膜によって遮光膜を容易に被覆することができる。そのため、第１の透明膜（特に、第１の透明膜における遮光膜の角部領域に形成された部分）が途切れて形成されて、遮光膜が露出することはない。そのため、遮光膜における露出した部分が酸化されて、パターン欠陥及び／又はダスト不良が発生することを防止することができる。

さらに、第１の透明膜によって遮光膜を容易に被覆することができるため、第１の透明膜を薄く形成することがあっても、第１の透明膜が途切れて形成されることはないので、第１の透明膜を薄膜化することができる。そのため、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分（即ち、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ）を、半導体基板に近付けて形成することができるため、感度特性及びスミア特性を向上させることができる。

本発明に係る固体撮像装置において、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分の上に形成され、断面形状が凸形状の集光レンズをさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分（即ち、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ）の上に、断面形状が上側に突き出た凸形状の集光レンズを設けることができる。

前記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、行列状に配置されるように受光部を形成すると共に、半導体基板に、隣り合う受光部の間に配置されるように電荷転送部を形成する工程（ａ）と、電荷転送部の上に、転送電極を形成する工程（ｂ）と、転送電極の側面及び上面を覆うように層間絶縁膜を形成する工程（ｃ）と、半導体基板の上に、層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように第１の遮光膜を形成した後、該第１の遮光膜の上に第２の遮光膜を形成する工程（ｄ）と、第２の遮光膜における第１の遮光膜の角部に形成された部分を除去する工程（ｅ）とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法によると、第２の遮光膜における第１の遮光膜の角部に形成された部分（即ち、第２の遮光膜の角部）を除去し、第１の遮光膜の角部を露出することにより、第１の遮光膜及び第２の遮光膜を有する遮光膜の角部領域の断面形状を、階段形状にすることができる。そのため、受光部に対して斜め方向に入射する入射光が遮られることを防止することができるため、集光率を向上させることができる。

加えて、従来技術のように複数回のエッチングを行って角部が除去された転送電極を設けることなく、集光率を向上させることができる。そのため、複数の転送電極の各々の形状を均一にすることができるため、転送不良の発生を防止することができる。それと共に、受光部がダメージを受けることはないため、暗電流特性の劣化を防止することができる。

従って、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することができる。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第１の遮光膜と第２の遮光膜とは、互いにエッチング特性が異なることが好ましい。

このようにすると、第２の遮光膜における第１の遮光膜の角部に形成された部分（即ち、第２の遮光膜の角部）の除去時に、第１の遮光膜を除去せずに、第２の遮光膜のみを除去することができる。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第１の遮光膜は、タングステンからなり、第２の遮光膜は、酸化タングステンからなり、工程（ｅ）は、エッチング液を用いて、第２の遮光膜における第１の遮光膜の角部に形成された部分を除去する工程であり、エッチング液は、フッ化アンモニウム、又はフッ化アンモニウム及び硝酸からなることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｄ）は、スパッタ法により、半導体基板の上に、層間絶縁膜の側面及び上面を覆うようにタングステンからなる第１の膜を形成する工程（ｄ１）と、ＣＶＤ法により、第１の膜の上に、タングステンからなる第２の膜を形成する工程（ｄ２）と、スパッタ法により、第１の膜と第２の膜とからなる第１の遮光膜の上に、酸化タングステンからなる第２の遮光膜を形成する工程（ｄ３）とを含むことが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｅ）の後に、第２の遮光膜及び第１の遮光膜における受光部の上方に形成された部分を順次除去する工程（ｆ）をさらに備え、第１の遮光膜は、層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成され、第２の遮光膜は、第１の遮光膜の角部を露出する一方、第１の遮光膜の側面及び上面における該角部以外の部分を覆うように形成されることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｆ）の後に、半導体基板の上に、第１の遮光膜及び第２の遮光膜を有する遮光膜を覆うように第１の透明膜を形成する工程（ｇ）と、第１の透明膜の上に、第１の透明膜よりも屈折率が高い第２の透明膜を形成する工程（ｈ）とをさらに備え、工程（ｇ）において、第１の透明膜は、受光部の上方に形成された部分の断面形状が凹形状となるように形成され、工程（ｈ）において、第２の透明膜は、受光部の上方に形成された部分の断面形状が凸形状となるように形成されることが好ましい。

このようにすると、第１の透明膜における受光部の上方に形成された部分の断面形状が、下側に窪む凹形状であるため、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分の断面形状を、下側に突き出た凸形状にすることができる。そのため、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分を、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズとすることができるため、感度特性を向上させることができる。

加えて、遮光膜の角部領域の断面形状を、階段形状にすることにより、第１の透明膜の形成時に、第１の透明膜によって遮光膜を容易に被覆することができる。そのため、第１の透明膜（特に、第１の透明膜における遮光膜の角部領域に形成された部分）が途切れて形成されて、遮光膜が露出することはない。そのため、遮光膜における露出した部分が酸化されて、パターン欠陥及び／又はダスト不良が発生することを防止することができる。

さらに、第１の透明膜の形成時に、第１の透明膜によって遮光膜を容易に被覆することができるため、第１の透明膜を薄く形成することがあっても、第１の透明膜が途切れて形成されることはないので、第１の透明膜を薄膜化することができる。そのため、第２の透明膜の形成時に、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分（即ち、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ）を、半導体基板に近付けて形成することができるため、感度特性及びスミア特性を向上させることができる。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、工程（ｈ）の後に、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分の上に、断面形状が凸形状の集光レンズを形成する工程（ｉ）をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、第２の透明膜における受光部の上方に形成された部分（即ち、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ）の上に、断面形状が上側に突き出た凸形状の集光レンズを設けることができる。

本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法によると、第２の遮光膜における第１の遮光膜の角部に形成された部分（即ち、第２の遮光膜の角部）を除去し、第１の遮光膜の角部を露出することにより、遮光膜の角部領域の断面形状を、階段形状にすることができる。そのため、受光部に対して斜め方向に入射する入射光が遮られることを防止することができるため、集光率を向上させることができる。

加えて、従来技術のように複数回のエッチングを行って角部が除去された転送電極を設けることなく、集光率を向上させることができる。そのため、複数の転送電極の各々の形状を均一にすることができるため、転送不良の発生を防止することができる。それと共に、受光部がダメージを受けることはないため、暗電流特性の劣化を防止することができる。

従って、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 (a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 (a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 (a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 (a) 〜(b) は、従来技術の固体撮像装置の構成を示す図である。

以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について、固体撮像装置としてＣＣＤ型の固体撮像装置を例に挙げて、図１、図２(a) 〜(d) 及び図３(a) 〜(d) を参照しながら説明する。ＣＣＤ型の固体撮像装置は、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる画素部と、その周囲に配置された周辺回路部とを有する。

本実施形態に係る固体撮像装置における画素部を構成する画素の構造について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、フォトダイオード（受光部）２及び電荷転送部３を有する半導体基板１、ゲート絶縁膜４、ゲート電極（転送電極）５、層間絶縁膜６、遮光膜７、平坦化膜（第１の透明膜）８、レンズ膜（第２の透明膜）９、及び集光レンズ１０を備えている。

半導体基板１は、例えば、Ｐ型シリコンからなる。Ｐ型ウェル領域を形成したＮ型シリコン基板を用いてもよい。

フォトダイオード２は、半導体基板１の内部に形成されている。図１には図示されないが、半導体基板１の内部には、複数のフォトダイオード２が、行列状に配置されている（なお、図１において、簡略的に図示する為に、１コのフォトダイオード２のみを図示する）。フォトダイオード２は、受光した光の強度に応じた電荷量を持つ信号電荷を発生し、発生した信号電荷を蓄積する。

電荷転送部３は、半導体基板１の上部に形成されている。図１には図示されないが、電荷転送部３は、水平方向に隣り合うフォトダイオード２の間に配置されている。電荷転送部３は、フォトダイオード２において発生した信号電荷を転送する。即ち、図１においては、紙面に対して垂直な方向に信号電荷を転送することとなる。

ゲート絶縁膜４は、半導体基板１の上に形成されている。ゲート絶縁膜４は、半導体基板１とゲート電極５とを絶縁する。

ゲート電極５は、電荷転送部３の上に、ゲート絶縁膜４を介して形成されている。ゲート電極５は、フォトダイオード２において発生した信号電荷を電荷転送部３に移動させるためのスイッチとしての役割を果たすと共に、電荷転送部３に移動した信号電荷を、垂直転送方向（紙面に対して垂直な方向）に順次転送していく役割を果たす。

層間絶縁膜６は、ゲート電極５の側面及び上面を覆うように形成されている。層間絶縁膜６は、ゲート電極５と遮光膜７とを絶縁する。

遮光膜７は、層間絶縁膜６の側面及び上面を覆うように形成されている。このように、遮光膜７は、ゲート電極５の上方に形成されている。これにより、ゲート電極５に光が当たることを防止する。一方、遮光膜７は、フォトダイオード２の上方には形成されていない。これにより、フォトダイオード２を受光可能にする。

遮光膜７は、図１に示すように、第１の膜７ａ１及び第２の膜７ａ２からなる第１の遮光膜７ａと、第２の遮光膜７ｂとからなる。第１の膜７ａ１、第２の膜７ａ２及び第２の遮光膜７ｂは、遮光性を有する金属膜からなる。第１の膜７ａ１、第２の膜７ａ２及び第２の遮光膜７ｂは、スパッタ法又はＣＶＤ法により形成されることが好ましい。第１の遮光膜７ａの膜厚は、例えば８０ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。第２の遮光膜７ｂの膜厚は、２０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。具体的には例えば、第１の膜７ａ１は、スパッタ法により形成された膜厚が１０ｎｍのタングステンからなる。第２の膜７ａ２は、ＣＶＤ法により形成された膜厚が８０ｎｍのタングステンからなる。第２の遮光膜７ｂは、スパッタ法により形成された膜厚が５０ｎｍの酸化タングステンからなる。

第１の遮光膜７ａは、層間絶縁膜６の側面及び上面を覆うように形成されている。第２の遮光膜７ｂは、第１の遮光膜７ａの角部を露出する一方、第１の遮光膜７ａの側面及び上面における角部以外の部分を覆うように形成されている。ここで、「第１の遮光膜７ａの角部」とは、第１の遮光膜７ａの側面と、第１の遮光膜７ａにおける層間絶縁膜６の上に形成された部分の上面とが成す角部である。

第１の遮光膜７ａは、第２の遮光膜７ｂよりも遮光性が高い。

第１の遮光膜７ａと第２の遮光膜７ｂとは、互いにエッチング特性が異なる。具体的には例えば、第１の遮光膜７ａがタングステンからなり、第２の遮光膜７ｂが酸化タングステンからなる。この場合、エッチング液が、例えば、フッ化水素酸、フッ化水素酸及びフッ化アンモニウム、又はフッ化水素酸、硝酸及び酢酸からなる場合、第１の遮光膜７ａに対する第２の遮光膜７ｂの選択比（即ち、第２の遮光膜７ｂのエッチング速度／第１の遮光膜７ａのエッチング速度）は、大きく、第２の遮光膜７ｂは、第１の遮光膜７ａよりも、エッチング速度が早い。

平坦化膜８は、例えばリン、又はリン及びボロンを含むシリコン酸化膜からなる。平坦化膜８は、半導体基板１の上に、遮光膜７を覆うように形成されている。平坦化膜８におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分８ａは、断面形状が下側に窪む凹形状である。

レンズ膜９は、例えば屈折率が約２．０のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなる。レンズ膜９は、平坦化膜８よりも屈折率が高い。レンズ膜９は、平坦化膜８の上に形成されている。レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａは、断面形状が下側に突き出た凸形状である。これにより、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａは、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ（以下、単に「下凸集光レンズ」と称す）となる。

断面形状が上側に突き出た凸形状の集光レンズ（以下、単に「上凸集光レンズ」と称す）１０は、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分（即ち、下凸集光レンズ）の上に形成されている。

図１には図示されないが、レンズ膜９の上方には、集光レンズ１０の他に、特定の波長の光（例えば赤色光、緑色光、又は青色光等）を透過させるカラーフィルタ、及び断面形状が上側に突き出た凸形状のレンズ、又はオンチップマイクロレンズ等が配置されている。

以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図２(a) 〜(d) 及び図３(a) 〜(d) を参照しながら説明する。図２(a) 〜図３(d) は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

まず、図２(a) に示すように、例えばイオン注入法により、例えばＰ型シリコンからなる半導体基板１に、Ｎ型不純物を注入し、Ｎ型不純物注入領域を形成する。その後、熱処理により、Ｎ型不純物注入領域に注入されたＮ型不純物を拡散する。これにより、半導体基板１に、行列状に配置され、且つＮ型不純物拡散領域からなる複数のフォトダイオード２（なお、図２(a) において、簡略的に図示する為に、１コのフォトダイオード２のみを図示する）を形成する。それと共に、半導体基板１に、互いに隣り合うフォトダイオード２の間に配置され、且つＮ型不純物拡散領域からなる複数の電荷転送部３を形成する。

次に、例えば熱酸化法又はＣＶＤ法により、半導体基板１の上に、例えば膜厚が４０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）からなるゲート絶縁膜４を形成する。

次に、例えばＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜４の上に、例えば膜厚が２００ｎｍのポリシリコン膜からなるゲート電極形成膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により、ゲート電極形成膜の上に、ゲートパターン形状を有するレジストパターン（図示せず）を形成する。その後、レジストパターンをマスクにして、ドライエッチングにより、ゲート電極形成膜におけるレジストパターンの下に形成された部分以外の部分を除去する。このようにして、電荷転送部３の上に、ゲート絶縁膜４を介して、ゲート電極５を形成する。その後、レジストパターンを除去する。

次に、例えばＣＶＤ法により、半導体基板１の上に、ゲート電極５を覆うように、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜を形成する。その後、エッチングにより、層間絶縁膜におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分を除去する。このようにして、ゲート電極５の側面及び上面を覆うように、層間絶縁膜６を形成する。

次に、例えばスパッタ法により、半導体基板１の上に、層間絶縁膜６を覆うように、例えば膜厚が１０ｎｍのタングステンからなる第１の膜７ａ１を形成する。その後、例えばＣＶＤ法により、第１の膜７ａ１の上に、例えば膜厚が８０ｎｍのタングステンからなる第２の膜７ａ２を形成する。このようにして、半導体基板１の上に、層間絶縁膜６を覆うように、第１の膜７ａ１及び第２の膜７ａ２からなる第１の遮光膜７ａを形成する。その後、例えばスパッタ法により、第１の遮光膜７ａの上に、例えば膜厚が５０ｎｍの酸化タングステンからなる第２の遮光膜７ｂを形成する。タングステンは遮光性に優れているため、第１の遮光膜７ａの材料として用いることが好ましい。同様に、酸化タングステンは遮光性に優れているため、第２の遮光膜７ｂの材料として用いることが好ましい。タングステンは、酸化タングステンよりも遮光性が高い。

次に、図２(b) に示すように、第２の遮光膜７ｂの上に、レジスト膜を形成した後、露光・現像により、第２の遮光膜７ｂの角部を露出する開口部１２を有するレジストパターン１１を形成する。

次に、図２(c) に示すように、レジストパターン１１をマスクにして、例えばＢＨＦ（Buffered Hydrofluoric acid，フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液）を用いたウェットエッチングにより、第２の遮光膜７ｂにおけるレジストパターン１１の開口部１２内に露出する部分（即ち、第２の遮光膜７ｂにおける第１の遮光膜７ａの角部に形成された部分）を除去する。これにより、第１の遮光膜７ａの角部を露出する。このとき、第２の遮光膜７ｂは、第１の遮光膜７ａとエッチング特性が異なる（具体的には、エッチング液がＢＨＦの場合、第２の遮光膜７ｂのエッチング速度は、第１の遮光膜７ａのエッチング速度よりも速く、第１の遮光膜７ａに対する第２の遮光膜７ｂの選択比は大きい）ため、第１の遮光膜７ａを除去せずに、第２の遮光膜７ｂのみを除去することができる。その後、プラズマアッシング処理により、レジストパターン１１を除去する。

このようにして、図２(c) に示すように、第１の遮光膜７ａ及び第２の遮光膜７ｂを有する遮光膜７Ｘを形成する。遮光膜７Ｘの角部領域Ｒには、３コの角が存在し、遮光膜７Ｘの角部領域Ｒは、断面形状が階段形状である。

次に、図２(d) に示すように、第２の遮光膜７ｂの上に、レジスト膜を形成した後、露光・現像により、第２の遮光膜７ｂにおけるフォトダイオード２の上方に形成された部分を露出する開口部１４を有するレジストパターン１３を形成する。

次に、図３(a) に示すように、レジストパターン１３をマスクにして、プラズマドライエッチングにより、第２の遮光膜７ｂ及び第１の遮光膜７ａにおけるレジストパターン１３の開口部１４内に露出する部分（即ち、第２の遮光膜７ｂ及び第１の遮光膜７ａにおけるフォトダイオード２の上方に形成された部分）を順次除去する。これにより、ゲート絶縁膜４におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分の上面を露出する。その後、プラズマアッシング処理により、レジストパターン１３を除去する。

このようにして、図３(a) に示すように、第１の遮光膜７ａ及び第２の遮光膜７ｂを有する遮光膜７を形成する。第１の遮光膜７ａは、層間絶縁膜６の側面及び上面を覆うように形成される。第２の遮光膜７ｂは、第１の遮光膜７ａの角部を露出する一方、第１の遮光膜７ａの側面及び上面における角部以外の部分を覆うように形成される。

次に、図３(b) に示すように、例えばＣＶＤ法により、例えば酸素、シリコン ボロン及びリン等の反応ガスを用いて、半導体基板１の上に、遮光膜７を覆うように、膜厚が５０ｎｍのボロン及びリンを含むシリコン酸化膜からなる平坦化膜８を形成する。このとき、遮光膜７の角部領域の断面形状は、階段形状であるため、平坦化膜８によって、遮光膜７の角部領域を容易に被覆することができる。その後、平坦化膜８に対し、８５０℃，６０分のリフロ−を施す。このとき、図３(b) に示すように、平坦化膜８は、フォトダイオード２の上方に形成された部分８ａの断面形状が凹形状となるように形成される。

次に、図３(c) に示すように、例えばプラズマＣＶＤ法により、平坦化膜８の上に、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなるレンズ膜９を形成する。このとき、図３(c) に示すように、レンズ膜９は、フォトダイオード２の上方に形成された部分９ａの断面形状が下側に突き出た凸形状となるように形成される。そのため、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａは、断面形状が下側に突き出た凸形状の集光レンズ（即ち、下凸集光レンズ）となる。

次に、図３(d) に示すように、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａ（即ち、下凸集光レンズ）の上に、断面形状が上側に突き出た凸形状の集光レンズ１０（即ち、上凸集光レンズ）を形成する。

以上のようにして、本実施形態に係る固体撮像装置を製造することができる。

本実施形態によると、図２(c) に示す工程において、第１の遮光膜７ａとエッチング特性が異なる第２の遮光膜７ｂの角部のみを除去し、第１の遮光膜７ａの角部を露出することにより、遮光膜７の角部領域の断面形状を、階段形状にすることができる。そのため、フォトダイオード２に対して斜め方向に入射する入射光が遮られることを防止することができるため、集光率を向上させることができる。

加えて、従来技術のように複数回のエッチングを行って角部が除去された転送電極（ゲート電極）を設けることなく、集光率を向上させることができる。そのため、複数のゲート電極５の各々の形状を均一にすることができるため、転送不良の発生を防止することができる。それと共に、フォトダイオード２がダメージを受けることはないため、暗電流特性の劣化を防止することができる。

従って、本実施形態では、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することができる。

さらに、第１の遮光膜７ａの遮光性を、第２の遮光膜７ｂよりも高くすることにより、遮光膜７による遮光効果を安定して確保することができる。

さらに、平坦化膜８におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分８ａの断面形状が、下側に窪む凹形状であるため、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａの断面形状を、下側に突き出た凸形状にすることができる。そのため、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａを、断面形状が下側に突き出た凸形状の下凸集光レンズとすることができるため、感度特性を向上させることができる。

さらに、遮光膜７の角部領域の断面形状を、階段形状にすることにより、図３(b) に示す工程におけるＣＶＤ法による平坦化膜の堆積時に、平坦化膜８によって遮光膜７を容易に被覆することができる。そのため、図３(b) に示す工程における平坦化膜のリフロー時に、平坦化膜８（特に、平坦化膜８における遮光膜７の角部領域に形成された部分）が途切れて形成されて、遮光膜７が露出することはない。そのため、遮光膜７における露出した部分が酸化されて、パターン欠陥及び／又はダスト不良が発生することを防止することができる。

さらに、図３(b) に示す工程におけるＣＶＤ法による平坦化膜の堆積時に、平坦化膜８によって遮光膜７を容易に被覆することができるため、平坦化膜８を薄く形成することがあっても、図３(b) に示す工程における平坦化膜のリフロー時に、平坦化膜８が途切れて形成されることはないので、平坦化膜８を薄膜化することができる。そのため、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａ（即ち、下凸集光レンズ）を、半導体基板１に近付けて形成することができるため、感度特性及びスミア特性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第１の遮光膜７ａの材料として、タングステンを用い、第２の遮光膜７ｂの材料として、酸化タングステンを用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、第１の遮光膜の材料及び第２の遮光膜の材料は、タングステン、モリブデン、タンタル、白金、銅、酸化タングステン、窒化タングステン、タングステンシリサイド、タングステン−チタン合金、及び窒化チタン等からなる材料群のうち、２種類の材料を選択し、２種類の材料のうち遮光性が高い材料を第１の遮光膜の材料として用い、遮光性が低い材料を第２の遮光膜の材料として用いてもよい。

また、本実施形態では、遮光膜７が、タングステンからなる第１の遮光膜７ａと、酸化タングステンからなる第２の遮光膜７ｂとからなる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本実施形態では、第１の遮光膜７ａが、スパッタ法により形成された第１の膜７ａ１と、ＣＶＤ法により形成された第２の膜７ａ２とからなる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本実施形態では、平坦化膜８としてシリコン酸化膜を、レンズ膜９としてシリコン窒化膜を用いているが、平坦化膜８の屈折率よりもレンズ膜９の屈折率の方が高ければ、レンズとしての効果（詳細には、レンズ膜９におけるフォトダイオード２の上方に形成された部分９ａが、下凸集光レンズとして機能する効果）を発揮することができるため、レンズ膜９には、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等を用いることも可能である。

また、本実施形態では、固体撮像装置として、ＣＣＤ型の固体撮像装置を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＭＯＳ型の固体撮像装置でもよい。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について、図４(a) 〜(c) を参照しながら説明する。

以下に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図４(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図４(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図４(a) 〜(c) において、第１の実施形態における構成要素と同一の構成要素には、図２(a) 〜図３(d) に示す符号と同一の符号を付す。従って、本実施形態では、第１の実施形態と同様の説明を適宜省略する。

まず、図２(a) に示す工程と同様の工程を行い、図２(a) に示す構成を得る。

次に、図４(a) に示すように、例えばＣＶＤ法により、第２の遮光膜７ｂの上に、例えば膜厚が４０ｎｍのＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜１５を形成する。その後、平坦化膜１５に対し、８５０℃，６０分のリフローを施す。このとき、平坦化膜１５における第２の遮光膜７ｂの角部に形成された部分は、薄く形成される。

次に、図４(b) に示すように、例えばＢＨＦを用いた全面エッチングを行う。これにより、図４(b) に示すように、第２の遮光膜７ｂの角部を露出させる。

次に、図４(c) に示すように、引き続き、全面エッチングを行い、第２の遮光膜７ｂの角部を除去し、第１の遮光膜７ａの角部を露出させる。次に、図２(d) 〜図３(d) に示す工程と同様の工程を順次行う。この場合、第２の遮光膜７ｂの側面及び上面における角部以外の部分に、平坦化膜１５が残存し、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様の構成要素に加えて、第２の遮光膜７ｂの上に形成された平坦化膜１５をさらに備えている。

本発明は、集光率を低下させることなく、転送不良の発生を防止すると共に、暗電流特性の劣化を防止することができるため、固体撮像装置及びその製造方法に有用である。

１ 半導体基板
２ フォトダイオード（受光部）
３ 電荷転送部
４ ゲート絶縁膜
５ ゲート電極（転送電極）
６ 層間絶縁膜
７，７Ｘ 遮光膜
７ａ 第１の遮光膜
７ａ１ 第１の膜
７ａ２ 第２の膜
７ｂ 第２の遮光膜
８ 平坦化膜（第１の透明膜）
９ レンズ膜（第２の透明膜）
１０ 集光レンズ
１１ レジストパターン
１２ 開口部
１３ レジストパターン
１４ 開口部
１５ 平坦化膜

Claims (15)

1. 行列状に配置された受光部と、隣り合う前記受光部の間に配置された電荷転送部とを有する半導体基板と、
   前記電荷転送部の上に形成された転送電極と、
   前記転送電極の側面及び上面を覆うように形成された層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成された遮光膜とを備え、
   前記遮光膜は、
   前記層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成された第１の遮光膜と、
   前記第１の遮光膜の角部を露出する一方、前記第１の遮光膜の側面及び上面における該角部以外の部分を覆うように形成された第２の遮光膜とを有していることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜よりも遮光性が高いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１の遮光膜と前記第２の遮光膜とは、互いにエッチング特性が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
4. 前記第１の遮光膜は、タングステンからなり、
   前記第２の遮光膜は、酸化タングステンからなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 前記第１の遮光膜は、タングステンからなる第１の膜と、該第１の膜上に形成されタングステンからなる第２の膜とからなり、
   前記第１の膜は、スパッタ法により形成され、
   前記第２の膜は、ＣＶＤ法により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記第２の遮光膜は、スパッタ法により形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の固体撮像装置。
7. 前記半導体基板の上に前記遮光膜を覆うように形成された第１の透明膜と、
   前記第１の透明膜の上に形成され、前記第１の透明膜よりも屈折率が高い第２の透明膜とをさらに備え、
   前記第１の透明膜は、前記受光部の上方に形成された部分の断面形状が凹形状であり、
   前記第２の透明膜は、前記受光部の上方に形成された部分の断面形状が凸形状であることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の固体撮像装置。
8. 前記第２の透明膜における前記受光部の上方に形成された部分の上に形成され、断面形状が凸形状の集光レンズをさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 半導体基板に、行列状に配置されるように受光部を形成すると共に、前記半導体基板に、隣り合う前記受光部の間に配置されるように電荷転送部を形成する工程（ａ）と、
   前記電荷転送部の上に、転送電極を形成する工程（ｂ）と、
   前記転送電極の側面及び上面を覆うように層間絶縁膜を形成する工程（ｃ）と、
   前記半導体基板の上に、前記層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように第１の遮光膜を形成した後、該第１の遮光膜の上に第２の遮光膜を形成する工程（ｄ）と、
   前記第２の遮光膜における前記第１の遮光膜の角部に形成された部分を除去する工程（ｅ）とを備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
10. 前記第１の遮光膜と前記第２の遮光膜とは、互いにエッチング特性が異なることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
11. 前記第１の遮光膜は、タングステンからなり、
    前記第２の遮光膜は、酸化タングステンからなり、
    前記工程（ｅ）は、エッチング液を用いて、前記第２の遮光膜における前記第１の遮光膜の角部に形成された部分を除去する工程であり、
    前記エッチング液は、フッ化アンモニウム、又はフッ化アンモニウム及び硝酸からなることを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
12. 前記工程（ｄ）は、
    スパッタ法により、前記半導体基板の上に、前記層間絶縁膜の側面及び上面を覆うようにタングステンからなる第１の膜を形成する工程（ｄ１）と、
    ＣＶＤ法により、前記第１の膜の上に、タングステンからなる第２の膜を形成する工程（ｄ２）と、
    スパッタ法により、前記第１の膜と前記第２の膜とからなる前記第１の遮光膜の上に、酸化タングステンからなる前記第２の遮光膜を形成する工程（ｄ３）とを含むことを特徴とする請求項９〜１１のうちいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
13. 前記工程（ｅ）の後に、前記第２の遮光膜及び前記第１の遮光膜における前記受光部の上方に形成された部分を順次除去する工程（ｆ）をさらに備え、
    前記第１の遮光膜は、前記層間絶縁膜の側面及び上面を覆うように形成され、
    前記第２の遮光膜は、前記第１の遮光膜の角部を露出する一方、前記第１の遮光膜の側面及び上面における該角部以外の部分を覆うように形成されることを特徴とする請求項９〜１２のうちいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
14. 前記工程（ｆ）の後に、前記半導体基板の上に、前記第１の遮光膜及び前記第２の遮光膜を有する遮光膜を覆うように第１の透明膜を形成する工程（ｇ）と、
    前記第１の透明膜の上に、前記第１の透明膜よりも屈折率が高い第２の透明膜を形成する工程（ｈ）とをさらに備え、
    前記工程（ｇ）において、前記第１の透明膜は、前記受光部の上方に形成された部分の断面形状が凹形状となるように形成され、
    前記工程（ｈ）において、前記第２の透明膜は、前記受光部の上方に形成された部分の断面形状が凸形状となるように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 前記工程（ｈ）の後に、前記第２の透明膜における前記受光部の上方に形成された部分の上に、断面形状が凸形状の集光レンズを形成する工程（ｉ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。

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