JP2011119497A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スミア特性を向上させ、混色を抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】行列の同行の第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、絶縁膜を介して第１の転送電極および第２の転送電極上に形成されて遮光膜を兼ねる第１の配線と、行列の同行の第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線とを備え、行列の隣接する行に形成された第１の配線間の間隙に、絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域を形成することとした。
【選択図】図３
【解決手段】行列の同行の第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、絶縁膜を介して第１の転送電極および第２の転送電極上に形成されて遮光膜を兼ねる第１の配線と、行列の同行の第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線とを備え、行列の隣接する行に形成された第１の配線間の間隙に、絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域を形成することとした。
【選択図】図３
Description
本発明は、被写体を撮像しこの被写体像に応じた画像信号を出力する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
近年、エリアセンサやデジタルスチルカメラなど、ＣＣＤ型の固体撮像装置を用いて画像を撮像し、この撮像情報の出力や保存を行う撮像機器が普及している。
ＣＣＤ型の固体撮像装置は、半導体基板上に、水平方向及び垂直方向に行列状に配置された複数の受光部と、この受光部にそれぞれ隣接させた複数本の垂直転送部と、各垂直転送部の一端に隣接させた水平転送部とを設けている。そして、各受光部で光電変換された信号電荷を垂直転送部と水平転送部とにより半導体基板上に設けた出力部へ転送し、この出力部で信号電荷を電圧に変換して画素信号として出力する。
垂直転送部は、垂直方向に形成される転送チャネル上に交互に連続して配置された第１及び第２の転送電極を有している。この垂直転送部では、第１の転送電極と第２の転送電極とに位相の異なる制御電圧を印可することで、受光部から信号電荷を読み出して転送チャネルにより垂直方向に転送する。
このようなＣＣＤ型の固体撮像装置において、大画角化や高速レート転送を可能にするために、転送電極の低抵抗化が求められている。また同時に、画素数の増加に伴い、画素の微細化が求められている。
そこで、転送電極の低抵抗化、配線層の配線面積の低減などを目的として、転送電極と接続され、制御用配線を兼ねる遮光膜を備える構成が提案されている（下記特許文献１，２参照）。
しかし、制御用配線を兼ねる遮光膜構造においては、同一行の転送電極を連結し、水平方向に延在する制御用配線を行毎に配置し、これらを電気的に分離する必要があるため、遮光膜で覆われていない箇所が存在することになる。そのため、制御用配線間の間隙部分を通過する光によってスミア特性が劣化する恐れがある。また、画素間においては、混色の恐れもある。
例えば、上記特許文献１に記載の構成のように、制御用配線間の間隙部分が転送電極上にある場合（図１１参照）、この間隙部分１０１を通過する光によってスミア特性の劣化や混色の恐れがある。すなわち、遮光膜を兼ねる制御用配線１０２と他の転送電極１０３との間での短絡を抑制するために、絶縁膜を十分な厚みにする必要がある。そのため、間隙部分１０１を通過した光が、制御用配線１０２と他の転送電極１０３との間の絶縁膜を介して転送チャネル内に入射し、スミア特性の劣化や混色の恐れがある。このことは特許文献２に記載の構成についても同様である。
そこで、特許文献１において、制御用配線間の間隙部分上を絶縁膜を介して第２の遮光膜を形成することが提案されている。しかし、この場合も、遮光膜を兼ねる制御用配線と第２の遮光膜との間での短絡を抑制するために、絶縁膜を十分な厚みにする必要がある。そのため、遮光膜を兼ねる制御用配線と第２の遮光膜との間を回り込んで光が間隙部分１０１を通過して転送チャネル内に入射し、この場合もまた、スミア特性の劣化や混色の恐れがある。
そこで、本発明は、遮光膜を兼ねる制御用配線間の間隙部分を通過する光を抑制して、スミア特性の向上や混色の抑制を図ることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
そこで、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、固体撮像装置において、水平方向及び垂直方向に行列状に配置された複数の受光部と、前記受光部に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための複数列の転送チャネルと、前記転送チャネル上に設けられ、前記受光部に蓄積された信号電荷を読み出して垂直方向に転送するための第１の転送電極と、前記転送チャネル上に設けられ、前記第１の転送電極により転送された信号電荷を垂直方向に転送するための第２の転送電極と、前記行列の同行の前記第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、絶縁膜を介して前記第１の転送電極および前記第２の転送電極上に形成される遮光膜を兼ねた第１の配線と、前記行列の同行の前記第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線と、前記行列の隣接する行に形成された前記第１の配線間の間隙に、前記絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域と、を備えることとした。
また、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、前記低屈折率領域は、前記第１の配線間の間隙から当該間隙下方にある前記第２の配線までの領域に形成することとした。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記絶縁膜の屈折率は１．４５以上であり、前記低屈折領域は、屈折率が１．４５未満であることとした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記低屈折率領域は、空洞であることとした。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記第２の配線は、遮光性を有するメタル配線であることとした。
また、請求項６に記載の発明は、固体撮像装置の製造方法において、水平方向及び垂直方向に行列状に配置された複数の受光部にそれぞれ蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための複数列の転送チャネル上に、前記受光部に蓄積された信号電荷を読み出して垂直方向に転送するための第１の転送電極と、前記第１の転送電極により転送された信号電荷を垂直方向に転送するための第２の転送電極とを同時に形成する第１工程と、前記行列の同行の前記第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線を形成する第２工程と、前記第１及び第２の転送電極と前記第２の配線を覆うように絶縁膜を形成する第３工程と、前記行列の同行の前記第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、前記絶縁膜を介して前記第１の転送電極および前記第２の転送電極上に形成される遮光膜を兼ねる第１の配線を形成する第４工程と、前記行列の隣接する行に形成された前記第１の配線間の間隙に、前記絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域を形成する第５工程と、を有する。
本発明によれば、遮光膜を兼ねる制御用配線間の間隙部分に低屈折率領域を設けることにより、間隙部分を通過する光を抑制することができ、これにより、スミア特性の向上や混色の抑制を行うことができる。
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照して説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付してある。なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像装置の構成
２．固体撮像装置の製造方法
３．その他の固体撮像装置の構成及び製造方法
１．固体撮像装置の構成
２．固体撮像装置の製造方法
３．その他の固体撮像装置の構成及び製造方法
〔１．固体撮像装置の構成〕
まず、本実施形態に係る固体撮像装置１の構成を図１〜図３を参照して説明する。なお、図１の上下方向を垂直方向と定義し、左右方向を水平方向と定義する。
まず、本実施形態に係る固体撮像装置１の構成を図１〜図３を参照して説明する。なお、図１の上下方向を垂直方向と定義し、左右方向を水平方向と定義する。
図１に示すように、固体撮像装置１は、撮像部２、水平転送部３及び出力部４などを有する。なお、図示しないが、固体撮像装置１には、垂直駆動回路、水平駆動回路、信号処理回路及びタイミングジェネレータ等も有する。
撮像部２は、被写体から入射する像光に応じた信号電荷を出力する。この撮像部２には、複数の受光部５が水平方向及び垂直方向に行列状に配置されており、各受光部５に蓄積された信号電荷は、読み出しゲート部７を介して読み出され、垂直転送部６により垂直方向に転送される。
受光部５は、例えば埋め込みフォトダイオードからなり、入射する光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。
読み出しゲート部７は、受光部５と垂直転送部６との間に配置されており、受光部５に蓄積された信号電荷を垂直転送部６に読み出す。
垂直転送部６は、行列の列毎に垂直方向に沿って配置されており、制御電圧により駆動されて、受光部５から読み出しゲート部７を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する。
この垂直転送部６は、後述する図２及び図３に示すように、垂直方向に沿って配置された転送チャネル１１上に、垂直方向に沿って第１の転送電極９と第２の転送電極１０とが交互に連続して配置されて構成される。
このように垂直方向に沿って配置された転送電極９，１０には、４相の転送パルスφＶ１〜φＶ４が垂直駆動回路により印加される。これにより、各受光部５から読み出しゲート部７を介して転送チャネル１１に信号電荷が読み出され、この信号電荷が転送チャネル１１に沿って水平転送部３へ転送される。
同一行の第１の転送電極９は、後述する図２及び図３に示すように、同一の制御用配線（以下、「第１の配線」とする）１２で連結され、垂直駆動回路に接続される。また、同様に、同一行の第２の転送電極１０は、同一の制御用配線（以下、「第２の配線」とする）１３で連結され、垂直駆動回路に接続される。
水平転送部３は、水平駆動回路から出力される制御電圧（例えば、２相の転送パルス）により駆動され、垂直転送部６から転送された信号電荷を、水平方向に転送する。
出力部４は、水平転送部３により水平転送された信号電荷を電圧に変換して画素信号として出力する。
次に、図２及び図３を参照し、第１の配線１２の配置について説明する。図２は、図１に示す撮像部２の一部の領域を平面視したときの各要素の配置を模式的に示す図である。また、図３は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿った模式的断面図である。
図２（ａ）に示すように、垂直方向に沿って配置された転送チャネル１１上に、垂直方向に沿って第１の転送電極９と第２の転送電極１０とが交互に連続して配置される。また、第１の転送電極９は、読み出しゲート部７を介して受光部５に隣接して配置される。
第１の転送電極９及び第２の転送電極１０上には、図２（ｂ）に示すように、受光部５に対応する開口１５を有して遮光膜を兼ねる第１の配線１２が配置される。第１の配線１２は、遮光膜として機能させるために、遮光性の高いタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの金属を含む合金で形成されている。この第１の配線１２は、同一行の第１の転送電極９を水平方向に連結するものであり、隣接する第１の配線１２間は、電気的に分離するために所定の間隙１２ｃを有して配置される。
従来の固体撮像装置では、この間隙１２ｃを通過する光によってスミア特性の劣化や混色の恐れがあった。そこで、本実施形態に係る固体撮像装置１では、図３に示すように、間隙１２ｃに低屈折率領域１６を設けることとしている。
この低屈折率領域１６は、第１の配線１２で覆われた絶縁膜１８ｄよりも屈折率が低い材料により形成されている。この低屈折率領域１６は、屈折率が１．４５未満の材料が用いられ、例えば、ポーラスＳｉＯ2膜、ＳｉＯ2中にＣ又はＦを含有している膜、有機ポリマー材料が用いられる。なお、これらの材料を組み合わせた膜を低屈折率領域１６として用いるようにしてもよい。
低屈折率領域１６の屈折率は、絶縁膜１８ｄの屈折率より低いため、低屈折率領域１６と絶縁膜１８ｄの界面で間隙１２ｃに入射する光の一部は反射することになり、間隙１２ｃを介して入射する光の量が低減する。
また、第１の配線１２及び低屈折率領域１６上には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる絶縁膜１８ｅが形成されており、低屈折率領域１６の屈折率は、絶縁膜１８の屈折率より低い。そのため、低屈折率領域１６と絶縁膜１８ｄの界面と同様に、低屈折率領域１６と絶縁膜１８ｅの界面で間隙１２ｃに入射する光の一部は反射することになり、間隙１２ｃを介して入射する光の量が低減する。
このように、間隙１２ｃに低屈折率領域１６を形成することにより、第１及び第２の配線１２，１３間の間隙部分（絶縁膜１８ｃ，１８ｄ）を光が通過することを抑制することができる。
また、第２の配線１３は、第１の配線１２と同様に、遮光性の高いタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの金属を含む合金で形成されている。この第２の配線１３は間隙１２ｃの下方に配置されており、間隙１２ｃで反射されずに通過した光が第２の配線１３に入射するようにしている。そのため、第２の配線１３に入射した光は、その一部が第２の配線１３に吸収される。一方、第２の配線１３に入射した光の一部は反射光となり、回り込みの光となって、第１の配線１２の内壁に当たって一部が第１の配線１２に吸収される。従って、これによってもスミア特性の向上を図ることができる。
図４は、低屈折率領域１６の屈折率の値を変化させた場合における、スミア特性の特性値を示す図である。図４において、横軸に低屈折率領域１６の屈折率を示し、縦軸にスミア特性を示す。同図に示すように、低屈折率領域１６の屈折率を下げることにより、スミア特性値を下げる、すなわち、スミア特性を向上させることが分かる。
なお、第１の配線１２間の間隙１２ｃの上部に絶縁膜１８ｅを介して補助用の遮光膜を設け、間隙１２ｃに入射する光を低減させることによって、さらにスミア特性の劣化や混色の抑制を図ることが可能となる。補助用の遮光膜は、第１及び第２の配線１２，１３と同様に、例えば、遮光性の高いタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの金属を含む合金で形成することができる。
〔２．固体撮像装置の製造方法〕
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法について、図５Ａ〜図５Ｋを参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｋは、固体撮像装置１の製造工程を説明するための断面図である。なお、各図において、（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法について、図５Ａ〜図５Ｋを参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｋは、固体撮像装置１の製造工程を説明するための断面図である。なお、各図において、（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
図５Ａに示すように、半導体基板１７内に各不純物領域を形成した後、半導体基板１７上に絶縁膜１８ａを形成し、この絶縁膜１８ａ上に第１及び第２の転送電極９，１０と、反射防止膜１９とを形成する。
具体的には、例えば、イオン注入法を用いて、半導体基板１７内に各不純物領域として受光部５、転送チャネル１１及び読み出しゲート部７を形成する。続いて、例えば、熱酸化法を用いて半導体基板１７上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜からなる絶縁膜１８ａを形成する。続いて、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、絶縁膜１８ａ上にポリシリコン膜を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、ポリシリコン膜を選択的に除去して第１及び第２の転送電極９，１０を同時に形成する。続いて、例えば、ＣＶＤ法を用いて、第１の転送電極９と第２の転送電極１０との間に絶縁膜１８ｂを形成する。続いて、例えば、ＣＶＤ法を用いて、絶縁膜１８ａ上に窒化膜（ＳｉＮ）を堆積させる。続いて、例えば、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、受光部５上に垂直方向に沿った帯状のパターンを有する反射防止膜１９を形成する。
次に、図５Ｂに示すように、第１及び第２の転送電極９，１０と、反射防止膜１９との上に層間絶縁膜として絶縁膜１８ｃを形成する。具体的には、例えば、熱酸化法を用いて、第１及び第２の転送電極９，１０と、反射防止膜１９とを含む絶縁膜１８ａ上に、酸化膜を堆積する。続いて、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて、堆積した酸化膜表面の平坦化を行い、絶縁膜１８ｃを形成する。
次に、図５Ｃに示すように、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第１及び第２の転送電極９，１０上に形成された絶縁膜１８ｃに、それぞれコンタクトホール１４ａ，１４ｂを形成する。
次に、図５Ｄに示すように、コンタクトホール１４ａ内に第１の配線１２の基部１２ａを形成し、コンタクトホール１４ｂ内に第２の配線１３を形成する。具体的には、例えば、ＣＶＤ法を用いて、コンタクトホール１４ａ，１４ｂを含む絶縁膜１８ｃ上に、金属膜を成膜する。続いて、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、コンタクトホール１４ａ，１４ｂの上部以外の金属膜を除去し、第１の配線１２の基部１２ａ及び第２の配線１３を形成する。第１の配線１２の基部１２ａは第１の転送電極９上に形成され、第２の配線１３は第２の転送電極１０上に形成される。第２の配線１３は、各行毎に形成され、同一行の第２の転送電極１０を連結する。
次に、図５Ｅに示すように、例えば、ＣＶＤ法を用いて、第１の配線１２の基部１２ａ及び第２の配線１３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる絶縁膜１８ｄを層間絶縁膜として形成する。図５Ｂ〜図５Ｅに示す工程により、第１及び第２の転送電極９，１０と、第２の配線１３とを覆うように絶縁膜１８ｃ，１８ｄが形成される。
次に、図５Ｆに示すように、例えば、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、受光部５上の絶縁膜１８ｃ，１８ｄの一部を除去し、受光部５上に開口１５ａを形成する。さらに、図５Ｇに示すように、例えば、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第１の配線１２の基部１２ａ上にコンタクトホール１４ｃを形成する。
次に、図５Ｈに示すように、第１及び第２の転送電極９，１０と、第２の配線１３とを被覆するように第１の配線１２の先端部１２ｂを形成する。具体的には、例えば、ＣＶＤ法を用いて、コンタクトホール１４ｃを含む絶縁膜１８ｄ上に、タングステン（Ｗ）等の高融点金属膜を堆積する。その後、例えば、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、受光部５及び第２の配線１３上の高融点金属膜を除去する。これにより、撮像部２全体を覆いつつ、受光部５上に開口１５ａを有する遮光膜として機能する第１の配線１２が形成される。この第１の配線１２は、各行毎に形成され、同一行の第１の転送電極９を連結する。また、隣接する第２の配線１３間には、所定の間隙１２ｃが設けられて、電気的に分離される。
次に、図５Ｉに示すように、隣接する行に形成された第１の配線１２間の間隙１２ｃに、絶縁膜１８ｄよりも屈折率が低い低屈折率領域１６を形成する。具体的には、例えば、低屈折率領域１６の形成を屈折率：１．３〜１．４の炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ）により行う場合、下記の成膜条件により、第１の配線１２上及び間隙１２ｃを介して絶縁膜１８ｄ上に、低屈折率膜を成膜する。
［低屈折率膜成膜条件］
使用ガス：トリメチルシラン＝９００ｓｃｃｍ，Ｏ2＝６００ｓｃｃｍ
圧力：７Ｔｏｒｒ
成膜温度：３５０℃
パワー：５００Ｗ
［低屈折率膜成膜条件］
使用ガス：トリメチルシラン＝９００ｓｃｃｍ，Ｏ2＝６００ｓｃｃｍ
圧力：７Ｔｏｒｒ
成膜温度：３５０℃
パワー：５００Ｗ
続いて、下記のエッチバック条件によりエッチバックを行い、第２の配線１３上における第１の配線１２間の間隙１２ｃに、低屈折率領域１６を形成する。
［エッチバック条件］
使用ガス：ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ｏ2＝３０／２０／２０ｓｃｃｍ
圧力：５０ｍＴｏｒｒ
パワー：１０００Ｗ
［エッチバック条件］
使用ガス：ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ｏ2＝３０／２０／２０ｓｃｃｍ
圧力：５０ｍＴｏｒｒ
パワー：１０００Ｗ
なお、このエッチバックの際に、第１の配線１２の外壁には、サイドウォール２５が形成される。このサイドウォール２５は、低屈折率材料から形成されるため、絶縁膜１８ｅ（図３参照）との界面により、絶縁膜１８ｅを通過した光が反射する。従って、より効率よく光を受光部５に入射する導波路２０が構成されることになる。
次に、図５Ｊに示すように、例えば、ＣＶＤ法を用いて、第１の配線１２及び低屈折率領域１６上に、絶縁膜１８ｅを形成する。続いて、図５Ｋに示すように、受光部５上の絶縁膜１８ｅの表面に導波路２０を形成する。
以上の工程により、図３に示す断面構造を有する固体撮像装置１が形成される。なお、説明を省略するが、通常のプロセスと同様に、層間膜、配線、集光レンズ、カラーフィルタ、オンチップレンズ等を形成してもよい。
本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法では、第１の配線１２間の間隙１２ｃに低屈折率領域１６を形成して、屈折率を下げるほど、スミア特性の向上させることができる。
〔３．その他の固体撮像装置の構成及び製造方法〕
以下、固体撮像装置の変形例について説明する。
以下、固体撮像装置の変形例について説明する。
（変形例１）
まず、第１変形例に係る固体撮像装置１Ａについて図６を参照して説明する。図６は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図３に示した固体撮像装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。また、図６では、低屈折率領域を符号１６ａで示している。
まず、第１変形例に係る固体撮像装置１Ａについて図６を参照して説明する。図６は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図３に示した固体撮像装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。また、図６では、低屈折率領域を符号１６ａで示している。
図６に示すように、固体撮像装置１Ａは、低屈折率領域及び絶縁膜以外の構成については、図３に示した固体撮像装置１と同様である。
固体撮像装置１Ａでは、第１の配線１２間の間隙１２ｃと当該間隙１２ｃ下方の第２の配線１３との間の領域には、絶縁膜１８ｄを設けずに、低屈折率領域１６ａを設けている。すなわち、低屈折率領域１６ａを、第１の配線１２間の間隙１２ｃから当該間隙１２ｃ下方にある第２の配線１３までの領域に形成している。この低屈折率領域１６ａは、上述した低屈折率領域１６と同様の材料により形成されている。
このように低屈折率領域１６ａを設けているため、低屈折率領域１６ａと絶縁膜１８ｄの界面での反射による効果に加え、次のような効果を有することになる。
低屈折率領域１６ａと絶縁膜１８ｅの界面は、図６に示すように、図面視で上下方向にある。従って、絶縁膜１８ｄとの界面で反射されずに低屈折率領域１６ａに入射した光は、固体撮像装置１の場合に比べ、絶縁膜１８ｄとの界面で反射される光が多くなる。そのため、絶縁膜１８ｄ内に入射する光の量が低減し、第２の配線１３で吸収されずに反射した光は、再度絶縁膜１８ｄとの界面で反射され、間隙１２ｃから出射したり、再度絶縁膜１８ｅとの界面で反射して第２の配線１３に入射し吸収したりする。
このように、固体撮像装置１Ａでは、固体撮像装置１に比べ、絶縁膜１８ｄ内に入射する光の量がさらに低減し、スミア特性の向上を図ることができる。
低減する。
低減する。
さらに、固体撮像装置１と同様に、絶縁膜１８ｄに入射した光は、第１の配線１２の内壁に当たって一部が第１の配線１２に吸収される。従って、これによってもスミア特性の向上を図ることができる。
なお、第１の配線１２間の間隙１２ｃの上部を絶縁膜１８ｅを介して補助用の遮光膜を設け、間隙１２ｃに入射する光を低減させることによって、さらにスミア特性の劣化や混色の抑制を図ることが可能となる。補助用の遮光膜は、第１及び第２の配線１２，１３と同様に、例えば、遮光性の高いタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの金属を含む合金で形成することができる。
次に、図７Ａ〜図７Ｃを参照して上記固体撮像装置１Ａの製造方法について説明する。
まず、上述した図５Ａ〜図５Ｈに示す工程により、絶縁膜１８ｄ上に第１の配線１２を形成し、続いて、図７Ａに示すように、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第２の配線１３上における第１の配線１２及び絶縁膜１８ｄを除去することによりコンタクトホール１４ｄを形成する。
次に、上述した固体撮像装置１の工程と同様の工程により、低屈折率領域１６ａを形成し(図７Ｂ参照)、酸化膜などの絶縁膜１８ｅを成膜した後（図７Ｃ参照）、導波路２０を形成する。これにより、図６に示す固体撮像装置１Ａが形成される。
（変形例２）
次に、第２変形例の固体撮像装置１Ｂについて説明する。図８は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図６に示した固体撮像装置１Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。また、図８では、低屈折率領域を符号１６ｂで示している。
次に、第２変形例の固体撮像装置１Ｂについて説明する。図８は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図６に示した固体撮像装置１Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。また、図８では、低屈折率領域を符号１６ｂで示している。
図８に示すように、第２変形例に係る固体撮像装置１Ｂは、低屈折率領域１６ｂ以外の構成については、図６に示した固体撮像装置１Ａと同様であるため、ここでは、その説明を省略し、低屈折率領域１６ｂの構成についてのみ説明する。
低屈折率領域１６ｂは、第１の配線１２間の間隙１２ｃから当該間隙１２ｃ下方にある第２の配線１３までの領域に形成されている。また、この低屈折率領域１６ｂ上には、絶縁膜１８ｆが形成されている。
低屈折率領域１６ｂは、その内部が空洞となっている。低屈折率領域１６ｂは、その内部を空洞とし、空洞を屈折率１の空気で満たすことにより、上述した低屈折率領域１６，１６ａと比較して、さらに低屈折率化している。
絶縁膜１８ｆ、例えば、酸化膜や、酸化膜より低屈折率の膜により形成されるが、これらに限定されるものではない。
このように、固体撮像装置１Ｂでは、上述した低屈折率領域１６ａよりも屈折率の低い低屈折率領域１６ｂを形成するようにしたので、固体撮像装置１Ａに比べ、さらにスミア特性を改善できる。
次に、図７Ａ及び図９等を参照して上記固体撮像装置１Ｂの製造方法について説明する。
まず、上述した図５Ａ〜図５Ｈに示す工程により、絶縁膜１８ｄ上に第１の配線１２を形成し、続いて、図７Ａに示すように、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第２の配線１３上における第１の配線１２及び絶縁膜１８ｄを除去することによりコンタクトホール１４ｄを形成する。
次に、図９に示すように、例えば、ＣＶＤ法を用いて、第１及び第２の配線１２，１３上に絶縁膜１８ｆを形成する。このとき形成される絶縁膜１８ｆは、埋め込み性が悪く第１の配線１２間の間隙１２ｃから当該間隙１２ｃ下方にある第２の配線１３までの領域に空洞が形成される。この空洞には空気(屈折率＝１)で満たされ、この領域が低屈折率領域１６ｂとなる。
次に、上述した工程と同様の工程により、絶縁膜１８ｆを成膜した後、導波路２０を形成する。これにより、図８に示す固体撮像装置１Ｂが形成される。
なお、本変形例では、低屈折率領域１６ｂを、第１の配線１２間の間隙１２ｃから当該間隙１２ｃ下方にある第２の配線１３までの領域に形成したが、これには限定されず、例えば、低屈折率領域１６ｂを、第１の配線１２間の間隙１２ｃ或いは、第１の配線１２間の間隙１２ｃと第２の配線１３との間にのみ形成してもよい。
（変形例３）
次に、本実施形態の固体撮像装置１の他の変形例について図１０を参照して説明する。図１０は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図３に示した固体撮像装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
次に、本実施形態の固体撮像装置１の他の変形例について図１０を参照して説明する。図１０は、図３と同様に、図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、図３に示した固体撮像装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
図１０に示すように、第３変形例に係る固体撮像装置１Ｃは、第１及び第２の転送電極９，１０より下層の構成については、図３に示した固体撮像装置１と同様であるため、ここでは、その説明を省略し、第１及び第２の転送電極９，１０より上層の構成についてのみ説明する。
固体撮像装置１Ｃでは、第２の配線２３は、第２の転送電極１０上に、第１の配線１２間の間隙を通るように設けられており、その先端部２３ａは該間隙を覆っている。そして、低屈折率領域１６ｃは、第１の配線１２間の間隙のうち、第２の配線２３を除く部分に設けられている。
第２の配線２３は、上述した第２の配線１３と同様に遮光性の高い材料により形成されている。また、低屈折率領域１６ｃは、上述した低屈折率領域１６，１６ａと同様の材料により形成されている。
このように、第２の配線２３の先端部２３ａにより第１の配線１２間の間隙を覆い、該間隙の上部を遮光することで、該間隙を通過して絶縁膜１８ｄ内に入射する光の量を低減している。加えて、第１の配線１２間の間隙のうち、第２の配線２３を除く部分に低屈折率領域１６ｃを設けることで、低屈折率領域１６ｃと絶縁膜１８ｄの界面での反射の効果により、該部分を通過して絶縁膜１８ｄ内に入射する光の量をさらに低減している。
このように、固体撮像装置１Ｃでは、固体撮像装置１に比べ、絶縁膜１８ｄ内に入射する光の量がさらに低減し、スミア特性の向上を図ることができる。
低減する。
低減する。
次に、上記固体撮像装置１Ｃの製造方法について説明する。まず、上述した図５Ａ〜図５Ｋに示す工程により、図３に示す固体撮像装置を形成する。
次に、例えば、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第２の配線１３上における絶縁膜及び低屈折率領域を除去することによりコンタクトホールを形成する。続いて、例えば、ＣＶＤ法、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、上記コンタクトホールの内部及び絶縁膜上の一部に、金属膜を成膜して第２の配線の先端部を形成する。これにより、図１０に示す固体撮像装置１Ｃが形成される。
以上、本実施形態といくつかの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 固体撮像装置
２ 撮像部
３ 水平転送部
４ 出力部
５ 受光部
６ 垂直転送部
７ 読み出しゲート部
９ 第１の転送電極
１０ 第２の転送電極
１１ 転送チャネル
１２，２２ 第１の配線
１２ａ 第１の配線の基部
１２ｂ 第１の配線の先端部
１２ｃ 第１の配線間の間隙
１３，２３ 第２の配線
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ コンタクトホール
１５，１５ａ 開口
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 低屈折率領域
１７ 半導体基板
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ 絶縁膜
１９ 反射防止膜
２０ 導波路
２３ａ 第２の配線の先端部
２３ｂ，２３ｃ 第２の配線の枝葉部
２５ サイドウォール
２ 撮像部
３ 水平転送部
４ 出力部
５ 受光部
６ 垂直転送部
７ 読み出しゲート部
９ 第１の転送電極
１０ 第２の転送電極
１１ 転送チャネル
１２，２２ 第１の配線
１２ａ 第１の配線の基部
１２ｂ 第１の配線の先端部
１２ｃ 第１の配線間の間隙
１３，２３ 第２の配線
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ コンタクトホール
１５，１５ａ 開口
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 低屈折率領域
１７ 半導体基板
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ 絶縁膜
１９ 反射防止膜
２０ 導波路
２３ａ 第２の配線の先端部
２３ｂ，２３ｃ 第２の配線の枝葉部
２５ サイドウォール
Claims (6)
- 水平方向及び垂直方向に行列状に配置された複数の受光部と、
前記受光部に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための複数列の転送チャネルと、
前記転送チャネル上に設けられ、前記受光部に蓄積された信号電荷を読み出して垂直方向に転送するための第１の転送電極と、
前記転送チャネル上に設けられ、前記第１の転送電極により転送された信号電荷を垂直方向に転送するための第２の転送電極と、
前記行列の同行の前記第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、絶縁膜を介して前記第１の転送電極および前記第２の転送電極上に形成される遮光膜を兼ねた第１の配線と、
前記行列の同行の前記第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線と、
前記行列の隣接する行に形成された前記第１の配線間の間隙に、前記絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域と、を備えた固体撮像装置。 - 前記低屈折率領域は、前記第１の配線間の間隙から当該間隙下方にある前記第２の配線までの領域に形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
- 前記絶縁膜の屈折率は１．４５以上であり、前記低屈折領域は、屈折率が１．４５未満である請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
- 前記低屈折率領域は、空洞である請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
- 前記第２の配線は、遮光性を有するメタル配線である請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
- 水平方向及び垂直方向に行列状に配置された複数の受光部にそれぞれ蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための複数列の転送チャネル上に、前記受光部に蓄積された信号電荷を読み出して垂直方向に転送するための第１の転送電極と、前記第１の転送電極により転送された信号電荷を垂直方向に転送するための第２の転送電極とを同時に形成する第１工程と、
前記行列の同行の前記第２の転送電極を水平方向に連結する第２の配線を形成する第２工程と、
前記第１及び第２の転送電極と前記第２の配線を覆うように絶縁膜を形成する第３工程と、
前記行列の同行の前記第１の転送電極を水平方向に連結し、かつ、前記絶縁膜を介して前記第１の転送電極および前記第２の転送電極上に形成される遮光膜を兼ねる第１の配線を形成する第４工程と、
前記行列の隣接する行に形成された前記第１の配線間の間隙に、前記絶縁膜よりも屈折率が低い低屈折率領域を形成する第５工程と、を有する固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009276219A JP2011119497A (ja) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009276219A JP2011119497A (ja) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011119497A true JP2011119497A (ja) | 2011-06-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2009276219A Pending JP2011119497A (ja) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011119497A (ja) |
-
2009
- 2009-12-04 JP JP2009276219A patent/JP2011119497A/ja active Pending
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