JP2020167323A - Photoelectric conversion device and manufacturing method therefor - Google Patents

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Yoshiyuki Nakagawa
善之 中川
崇史 三木
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崇史 三木
章 大谷
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章 大谷
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Abstract

To provide a photoelectric conversion device and manufacturing method therefor, capable of suppressing characteristic deterioration by light irradiation.SOLUTION: The photoelectric conversion device includes: a photoelectric conversion section formed on a substrate; a transfer transistor formed on the substrate, including a gate electrode and transferring charges generated at the photoelectric conversion section; and a silicon nitride film formed on a region including at least the photoelectric conversion section of the substrate. The silicon nitride film has an end part on the side closer to the photoelectric conversion section than a side face of the side of the photoelectric conversion section of the gate electrode.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、光電変換装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device and a method for manufacturing the same.

特許文献１には、光電変換素子の受光面と絶縁体を有する素子分離領域とコンタクトが形成された活性領域との上部に、反射防止膜が配されている光電変換装置が記載されている。また、特許文献１には、反射防止膜が、コンタクトを形成する際のエッチングにおけるエッチングストップ膜であることが記載されている。 Patent Document 1 describes a photoelectric conversion device in which an antireflection film is arranged above a light receiving surface of a photoelectric conversion element, an element separation region having an insulator, and an active region in which a contact is formed. Further, Patent Document 1 describes that the antireflection film is an etching stop film in etching when forming a contact.

特開２００７−１６５８６４号公報JP-A-2007-165864

光電変換素子を含む光電変換装置においては、特性劣化を低減することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載された光電変換装置では、光電変換素子に非常に強い光が照射された際に、当該画素の暗出力が光の照射の前後で変化し、その結果、特性劣化が生じることがある。 In a photoelectric conversion device including a photoelectric conversion element, it is required to reduce characteristic deterioration. However, in the photoelectric conversion device described in Patent Document 1, when the photoelectric conversion element is irradiated with very strong light, the dark output of the pixel changes before and after the irradiation of light, and as a result, the characteristics deteriorate. May occur.

本発明の目的は、光の照射による特性劣化を低減することができる光電変換装置及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device capable of reducing characteristic deterioration due to light irradiation and a method for manufacturing the same.

本発明の一観点によれば、基板に設けられた光電変換部と、前記基板に設けられ、ゲート電極を含み、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送トランジスタと、前記基板の少なくとも前記光電変換部を含む領域上に設けられたシリコン窒化膜とを有し、前記シリコン窒化膜は、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側に端部を有することを特徴とする光電変換装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a photoelectric conversion unit provided on the substrate, a transfer transistor provided on the substrate, including a gate electrode, and transferring charges generated in the photoelectric conversion unit, and at least the said substrate. It has a silicon nitride film provided on a region including a photoelectric conversion part, and the silicon nitride film has an end portion closer to the photoelectric conversion part than a side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion part. A photoelectric conversion device characterized by this is provided.

本発明の他の観点によれば、光電変換部と、ゲート電極を含み、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送トランジスタとが設けられて基板の少なくとも前記光電変換部を含む領域上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化膜を、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側において不連続にする工程とを有することを特徴とする光電変換装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a photoelectric conversion unit and a transfer transistor including a gate electrode and transferring charges generated in the photoelectric conversion unit are provided on a region of the substrate including at least the photoelectric conversion unit. It is characterized by having a step of forming a silicon nitride film and a step of discontinuing the silicon nitride film on the side of the photoelectric conversion part with respect to the side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion part. A method of manufacturing a converter is provided.

本発明によれば、光の照射による特性劣化を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the deterioration of characteristics due to irradiation with light.

本発明の第１実施形態による光電変換装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置の画素を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pixel of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of the pixel in the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素のレイアウトの例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the layout of the pixel in the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置について光の照射後の暗出力の増加量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the increase amount of the dark output after irradiation of light about the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 比較例による光電変換装置における画素の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of the pixel in the photoelectric conversion apparatus by the comparative example. 本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光電変換装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態による光電変換装置における画素の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of the pixel in the photoelectric conversion apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the imaging system according to 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image pickup system and the moving body by 4th Embodiment of this invention.

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置及びその製造方法について図１乃至１０を用いて説明する。 [First Embodiment]
The photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

まず、本実施形態による光電変換装置の構造について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態における光電変換装置の構成を示す平面図である。図２は、本実施形態による光電変換装置における画素を示す回路図である。図３は、本実施形態による光電変換装置における画素の一部を示す図である。図４は、本実施形態による光電変換装置における画素のレイアウトの例を示す平面図である。 First, the structure of the photoelectric conversion device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a part of pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment. FIG. 4 is a plan view showing an example of pixel layout in the photoelectric conversion device according to the present embodiment.

図１に示すように、本実施形態による光電変換装置１００は、画像を撮影するための撮像装置であり、画素領域１００１と、周辺回路領域１００２とを有している。画素領域１００１には、マトリクス状に配列された複数の画素Ｐが設けられている。周辺回路領域１００２には、画素領域１００１における各画素から出力された信号に対する信号処理等を行う回路が設けられている。周辺回路領域１００２に設けられた回路は、例えば、垂直走査回路、読み出し回路、水平走査回路、出力回路、制御回路等である。画素領域１００１と周辺回路領域１００２とは、同じ基板上に形成されている。 As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment is an image pickup device for capturing an image, and has a pixel region 1001 and a peripheral circuit region 1002. A plurality of pixels P arranged in a matrix are provided in the pixel region 1001. The peripheral circuit area 1002 is provided with a circuit that performs signal processing or the like on the signal output from each pixel in the pixel area 1001. The circuit provided in the peripheral circuit area 1002 is, for example, a vertical scanning circuit, a readout circuit, a horizontal scanning circuit, an output circuit, a control circuit, and the like. The pixel region 1001 and the peripheral circuit region 1002 are formed on the same substrate.

なお、複数の画素Ｐの配列は、マトリクス状に限定されるものではない。例えば、複数の画素Ｐの配列は、１次元状であってもよい。また、画素領域１００１に含まれる画素Ｐは、複数であるのみならず、単一であってもよい。 The arrangement of the plurality of pixels P is not limited to the matrix shape. For example, the arrangement of the plurality of pixels P may be one-dimensional. Further, the number of pixels P included in the pixel region 1001 is not limited to a plurality, but may be a single pixel.

画素領域１００１における各画素Ｐは、例えば、図２に示すように、光電変換部ＰＤと、転送トランジスタＭ１と、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とを有している。各トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）電界効果トランジスタにより構成されている。 As shown in FIG. 2, each pixel P in the pixel region 1001 has, for example, a photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor M1, a reset transistor M2, an amplification transistor M3, and a selection transistor M4. Each transistor M1, M2, M3, M4 is composed of, for example, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) field effect transistor.

光電変換部ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレインは、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ１のドレイン、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートの接続ノードは、いわゆる浮遊拡散（フローティングディフュージョン）部ＦＤである。浮遊拡散部ＦＤは、配線容量、接合容量等の寄生容量からなる容量成分（浮遊拡散容量Ｃｆｄ）を含み、電荷保持部としての機能を備える。リセットトランジスタＭ２のドレイン及び増幅トランジスタＭ３のドレインは、電圧ＶＤＤが供給される電源ノードに接続されている。増幅トランジスタＭ３のソースは、選択トランジスタＭ４のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ４のソースは、出力線Ｌに接続されている。出力線Ｌは、電流源ＩＳに接続されている。 The photoelectric conversion unit PD is, for example, a photodiode, the anode is connected to the ground node, and the cathode is connected to the source of the transfer transistor M1. The drain of the transfer transistor M1 is connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. The connection node of the drain of the transfer transistor M1, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 is a so-called floating diffusion (floating diffusion) portion FD. The stray diffusion unit FD includes a capacitance component (stray diffusion capacitance Cfd) composed of parasitic capacitances such as wiring capacitance and junction capacitance, and has a function as a charge holding unit. The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to the power supply node to which the voltage VDD is supplied. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the output line L. The output line L is connected to the current source IS.

光電変換部ＰＤは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１は、オンになることにより光電変換部ＰＤが保持する電荷を浮遊拡散部ＦＤに転送する。浮遊拡散部ＦＤは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部ＰＤから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタＭ３は、ドレインに電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタＭ４を介して電流源ＩＳからバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ３は、浮遊拡散部ＦＤの電圧に基づく信号を、選択トランジスタＭ４を介して出力線Ｌに出力する。リセットトランジスタＭ２は、オンになることにより浮遊拡散部ＦＤを電圧ＶＤＤに応じた電圧にリセットする。 The photoelectric conversion unit PD converts the incident light into an amount of electric charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion), and accumulates the generated electric charge. When the transfer transistor M1 is turned on, the electric charge held by the photoelectric conversion unit PD is transferred to the floating diffusion unit FD. The floating diffusion unit FD has a voltage corresponding to the amount of electric charge transferred from the photoelectric conversion unit PD by charge-voltage conversion according to its capacitance. The amplification transistor M3 has a configuration in which a voltage VDD is supplied to the drain and a bias current is supplied from the current source IS to the source via the selection transistor M4, and an amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node. To configure. As a result, the amplification transistor M3 outputs a signal based on the voltage of the floating diffusion unit FD to the output line L via the selection transistor M4. When the reset transistor M2 is turned on, the floating diffusion unit FD is reset to a voltage corresponding to the voltage VDD.

図３は、図１に示す画素領域１００１に配される１つの画素Ｐのうち、基板１０に形成された光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＭ１及び浮遊拡散部ＦＤを抜き出して示している。図３（ａ）は、本実施形態による光電変換装置１００における画素Ｐの一部を示す平面図であり、光が入射する上面側から画素を見た平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ′線に沿った断面図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す破線で囲まれた矩形領域Ｂを拡大して示す断面図である。 FIG. 3 shows the photoelectric conversion unit PD, the transfer transistor M1 and the floating diffusion unit FD formed on the substrate 10 extracted from one pixel P arranged in the pixel region 1001 shown in FIG. FIG. 3A is a plan view showing a part of the pixel P in the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment, and is a plan view of the pixel viewed from the upper surface side where light is incident. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA'shown in FIG. 3A. FIG. 3 (c) is an enlarged cross-sectional view showing a rectangular region B surrounded by a broken line shown in FIG. 3 (b).

基板１０は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。基板１０には、その基板１０における領域間を電気的に分離して活性領域１２を画定する素子分離領域１４が設けられている。素子分離領域１４は、例えば、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation Of Silicon）、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）等により例えばシリコン酸化膜で形成された絶縁分離領域である。 The substrate 10 is a semiconductor substrate such as a silicon substrate. The substrate 10 is provided with an element separation region 14 that electrically separates the regions on the substrate 10 to define the active region 12. The element separation region 14 is, for example, an insulation separation region formed of, for example, a silicon oxide film by LOCOS (Local Oxidation Of Silicon), STI (Shallow Trench Isolation), or the like.

活性領域１２には、光電変換部ＰＤを構成するフォトダイオードと、転送トランジスタＭ１と、光電変換部ＰＤから転送される電荷を保持する電荷保持部としての浮遊拡散部ＦＤとが配されている。活性領域１２に配された光電変換部ＰＤ及び浮遊拡散部ＦＤは、混色を防ぐために隣接する画素Ｐ間で素子分離領域１４により分離されている。ただし、隣接する画素Ｐ間の分離は、この限りではない。画素Ｐ間の分離は、画素Ｐ間に不純物領域を設けた拡散層による分離であってもよいし、素子分離領域１４による分離と拡散層による分離とを併用してもよい。拡散層による分離を使用する場合は、不純物領域１６の導電型とは反対の導電型からなる不純物領域を画素Ｐ間に設けることができる。 In the active region 12, a photodiode constituting the photoelectric conversion unit PD, a transfer transistor M1, and a floating diffusion unit FD as a charge holding unit for holding the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit PD are arranged. The photoelectric conversion unit PD and the floating diffusion unit FD arranged in the active region 12 are separated by an element separation region 14 between adjacent pixels P in order to prevent color mixing. However, the separation between adjacent pixels P is not limited to this. The separation between the pixels P may be a separation by a diffusion layer provided with an impurity region between the pixels P, or a separation by the element separation region 14 and a separation by the diffusion layer may be used in combination. When the separation by the diffusion layer is used, an impurity region made of a conductive type opposite to the conductive type of the impurity region 16 can be provided between the pixels P.

光電変換部ＰＤは、基板１０の活性領域１２の表面に設けられた第１導電型の不純物領域１６と、不純物領域１６の下部に接して設けられた第２導電型の不純物領域１８とを含む埋め込みフォトダイオードである。第２導電型は、第１導電型と反対の導電型である。例えば、第１導電型はＰ型、第２導電型はＮ型である。不純物領域１６は、光電変換部ＰＤを埋め込みフォトダイオード構造とするためのものであり、基板１０の表面部の界面準位の影響により生じる暗電流の影響を抑制する役割を有する。不純物領域１８は、光電変換部ＰＤで信号電荷を蓄積するための電荷蓄積層である。なお、不純物領域１６が設けられていない構成であってもよい。なお、基板１０は第１導電型であるか、活性領域１２内に図示しない第１導電型のウェルが設けられている。 The photoelectric conversion unit PD includes a first conductive type impurity region 16 provided on the surface of the active region 12 of the substrate 10 and a second conductive type impurity region 18 provided in contact with the lower portion of the impurity region 16. It is an embedded photodiode. The second conductive type is a conductive type opposite to the first conductive type. For example, the first conductive type is P type and the second conductive type is N type. The impurity region 16 is for embedding the photoelectric conversion unit PD into an embedded photodiode structure, and has a role of suppressing the influence of dark current caused by the influence of the interface state of the surface portion of the substrate 10. The impurity region 18 is a charge storage layer for accumulating signal charges in the photoelectric conversion unit PD. The configuration may be such that the impurity region 16 is not provided. The substrate 10 is a first conductive type, or a first conductive type well (not shown) is provided in the active region 12.

浮遊拡散部ＦＤは、基板１０の活性領域１２の表面部に不純物領域１８から離間して設けられた第２導電型の不純物領域２０により構成されている。 The floating diffusion portion FD is composed of a second conductive type impurity region 20 provided on the surface portion of the active region 12 of the substrate 10 at a distance from the impurity region 18.

転送トランジスタＭ１は、不純物領域１８と不純物領域２０との間の基板１０上にゲート絶縁膜２２を介して設けられたゲート電極２４を含む。ゲート絶縁膜２２は、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜により形成されている。ゲート電極２４は、例えばポリシリコン等により形成されている。 The transfer transistor M1 includes a gate electrode 24 provided on the substrate 10 between the impurity region 18 and the impurity region 20 via a gate insulating film 22. The gate insulating film 22 is formed of, for example, an insulating film such as a silicon oxide film. The gate electrode 24 is formed of, for example, polysilicon.

光電変換部ＰＤを構成するフォトダイオードでは、ｐｎ接合によってできた空乏層により、光電変換が行われる。光電変換部ＰＤに光が入射することにより、信号電荷となるキャリアが発生する。発生したキャリアは、転送トランジスタＭ１を通じて、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０に移動させることができる。転送トランジスタＭ１は、ゲート電極２４に接続された後述のコンタクトプラグ３２に不図示の配線を通じて電圧を印加することによりオンオフを切り替えることができる。これにより、光電変換部ＰＤにおける電荷の蓄積時間等が調整される。 In the photodiode that constitutes the photoelectric conversion unit PD, photoelectric conversion is performed by the depletion layer formed by the pn junction. When light is incident on the photoelectric conversion unit PD, carriers that become signal charges are generated. The generated carriers can be moved to the impurity region 20 constituting the floating diffusion unit FD through the transfer transistor M1. The transfer transistor M1 can be switched on and off by applying a voltage to the contact plug 32, which will be described later, connected to the gate electrode 24 through a wiring (not shown). As a result, the charge accumulation time and the like in the photoelectric conversion unit PD are adjusted.

また、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０は、光電変換部ＰＤの不純物領域１８と同じ導電型であり、光電変換部ＰＤの不純物領域１８をソースと見た場合、ドレインとしての役割を担っている。不純物領域２０に移動したキャリアは、不純物領域２０に接続された後述のコンタクトプラグ３４を介して、不図示の配線や不図示のトランジスタに移動される。これにより、不純物領域２０に蓄積されたキャリアの量に応じた信号を、周辺回路領域１００２に読み出すことができる。なお、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０は、複数の画素Ｐで共用されてもよい。 Further, the impurity region 20 constituting the floating diffusion unit FD is the same conductive type as the impurity region 18 of the photoelectric conversion unit PD, and plays a role as a drain when the impurity region 18 of the photoelectric conversion unit PD is viewed as a source. ing. The carrier that has moved to the impurity region 20 is moved to a wiring (not shown) or a transistor (not shown) via a contact plug 34 (described later) connected to the impurity region 20. As a result, a signal corresponding to the amount of carriers accumulated in the impurity region 20 can be read out to the peripheral circuit region 1002. The impurity region 20 constituting the floating diffusion unit FD may be shared by a plurality of pixels P.

不純物領域１６、１８、２０が設けられた基板１０上、並びにゲート電極２４上及びゲート電極２４の側面には、絶縁膜であるシリコン酸化膜２６が設けられている。なお、シリコン酸化膜２６に代えて、他の絶縁膜が設けられていてもよい。 A silicon oxide film 26, which is an insulating film, is provided on the substrate 10 on which the impurity regions 16, 18 and 20 are provided, and on the gate electrode 24 and on the side surface of the gate electrode 24. In addition, another insulating film may be provided instead of the silicon oxide film 26.

シリコン酸化膜２６上には、後述するように反射防止膜及びエッチングストップ膜として機能しうるシリコン窒化膜２８が設けられている。シリコン窒化膜２８は、例えば、基板１０に設けられた光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＭ１及び浮遊拡散部ＦＤの上にわたって設けられている。なお、シリコン窒化膜２８は、基板１０の少なくとも光電変換部ＰＤを含む領域上に設けられていればよい。 On the silicon oxide film 26, a silicon nitride film 28 that can function as an antireflection film and an etching stop film is provided as described later. The silicon nitride film 28 is provided, for example, over the photoelectric conversion unit PD, the transfer transistor M1 and the floating diffusion unit FD provided on the substrate 10. The silicon nitride film 28 may be provided on the region of the substrate 10 including at least the photoelectric conversion unit PD.

シリコン窒化膜２８上には、層間絶縁膜３０が設けられている。層間絶縁膜３０は、例えばシリコン酸化膜等により形成されている。順次積層されたシリコン酸化膜２６、シリコン窒化膜２８及び層間絶縁膜３０内には、ゲート電極２４に接続されたコンタクトプラグ３２と、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０に接続されたコンタクトプラグ３４とが設けられている。コンタクトプラグ３２、３４は、例えば、チタン、タングステン、アルミ、銅等を含む金属又はこれらを含む合金からなる導電部材により形成されている。 An interlayer insulating film 30 is provided on the silicon nitride film 28. The interlayer insulating film 30 is formed of, for example, a silicon oxide film or the like. In the silicon oxide film 26, the silicon nitride film 28, and the interlayer insulating film 30 that are sequentially laminated, the contact plug 32 connected to the gate electrode 24 and the contact plug connected to the impurity region 20 constituting the floating diffusion portion FD 34 and are provided. The contact plugs 32 and 34 are formed of, for example, a conductive member made of a metal containing titanium, tungsten, aluminum, copper and the like or an alloy containing these.

ゲート電極２４に接続されたコンタクトプラグ３２は、ゲート電極２４上に設けられたシリコン窒化膜２８に側部で接触している。また、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０に接続されたコンタクトプラグ３４は、浮遊拡散部ＦＤ上に形成されたシリコン窒化膜２８に側部で接触している。 The contact plug 32 connected to the gate electrode 24 is in side contact with the silicon nitride film 28 provided on the gate electrode 24. Further, the contact plug 34 connected to the impurity region 20 constituting the floating diffusion portion FD is in contact with the silicon nitride film 28 formed on the floating diffusion portion FD on the side portion.

なお、シリコン窒化膜２８は、基板１０の表面の近くに設けられた膜になっている。具体的には、シリコン窒化膜２８は、基板１０のシリコン酸化膜２６との界面である基板１０の表面からシリコン窒化膜２８までのその膜厚方向の距離ｄが、シリコン窒化膜２８の膜厚ｔよりも小さくなるように設けられていることが好ましい。すなわち、シリコン窒化膜２８の膜厚ｔは、距離ｄよりも大きくなっていることが好ましい。距離ｄは、例えばシリコン酸化膜２６の膜厚に相当する５〜２５ｎｍである。膜厚ｔは、例えば２５〜１００ｎｍである。また、シリコン窒化膜２８の上面の高さは、ゲート電極２４の高さよりも低いことが好ましい。基板１０の表面からゲート電極２４の上面までのゲート電極２４の高さは、例えば１００〜３００ｎｍである。 The silicon nitride film 28 is a film provided near the surface of the substrate 10. Specifically, in the silicon nitride film 28, the distance d in the film thickness direction from the surface of the substrate 10 which is the interface of the substrate 10 with the silicon oxide film 26 to the silicon nitride film 28 is the film thickness of the silicon nitride film 28. It is preferable that it is provided so as to be smaller than t. That is, the film thickness t of the silicon nitride film 28 is preferably larger than the distance d. The distance d is, for example, 5 to 25 nm, which corresponds to the film thickness of the silicon oxide film 26. The film thickness t is, for example, 25 to 100 nm. Further, the height of the upper surface of the silicon nitride film 28 is preferably lower than the height of the gate electrode 24. The height of the gate electrode 24 from the surface of the substrate 10 to the upper surface of the gate electrode 24 is, for example, 100 to 300 nm.

シリコン窒化膜２８は、光電変換部ＰＤの受光表面での反射を防止する反射防止膜として機能することができる。つまり、シリコン窒化膜２８は、光電変換部ＰＤに入射する光が、基板１０の表面で反射するのを低減するための膜である。反射防止膜として機能するシリコン窒化膜２８は、層間絶縁膜３０の屈折率と基板１０の屈折率との間の屈折率を有している。 The silicon nitride film 28 can function as an antireflection film that prevents reflection on the light receiving surface of the photoelectric conversion unit PD. That is, the silicon nitride film 28 is a film for reducing the reflection of light incident on the photoelectric conversion unit PD on the surface of the substrate 10. The silicon nitride film 28 that functions as an antireflection film has a refractive index between the refractive index of the interlayer insulating film 30 and the refractive index of the substrate 10.

さらに、シリコン窒化膜２８は、反射防止膜として機能しうるとともに、コンタクトプラグ３２、３４が埋め込まれるコンタクト孔を層間絶縁膜３０に開口する際のエッチングストップ膜としても機能しうる。つまり、シリコン窒化膜２８は、コンタクトプラグ３２、３４が埋め込まれるコンタクト孔を形成するエッチングの際に、層間絶縁膜３０よりもエッチングされにくい膜になっている。 Further, the silicon nitride film 28 can function as an antireflection film and also as an etching stop film when the contact holes in which the contact plugs 32 and 34 are embedded are opened in the interlayer insulating film 30. That is, the silicon nitride film 28 is a film that is less likely to be etched than the interlayer insulating film 30 when etching to form the contact holes in which the contact plugs 32 and 34 are embedded.

シリコン窒化膜２８は、例えば、後述するようにＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン、Ｓｉ２Ｃｌ６）を原料ガスに用いた熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されたものである。ＨＣＤを原料ガスに用いて成膜されたシリコン窒化膜２８は、一定量の塩素を含んでいる。具体的には、ＨＣＤを原料ガスに用いて成膜されたシリコン窒化膜２８の塩素濃度は、例えば０．５〜５原子％である。 The silicon nitride film 28 is formed, for example, by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method using HCD (hexachlorodisilane, Si 2 Cl 6 ) as a raw material gas, as will be described later. The silicon nitride film 28 formed by using HCD as a raw material gas contains a certain amount of chlorine. Specifically, the chlorine concentration of the silicon nitride film 28 formed by using HCD as a raw material gas is, for example, 0.5 to 5 atomic%.

シリコン窒化膜２８は、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤの側の側面よりも光電変換部ＰＤの側に端部を有する。これにより、シリコン窒化膜２８のうちの光電変換部ＰＤ上の部分からゲート電極２４に向かう、シリコン窒化膜２８を介したキャリアの経路を不連続にしている。シリコン窒化膜２８の端部が開口部３６を画定する。シリコン窒化膜２８の端部は、少なくともシリコン窒化膜２８の上面に続く、シリコン窒化膜２８の端面の一部または全部を含む。本例では、シリコン窒化膜２８には、光電変換部ＰＤ上とゲート電極２４との間の領域において、シリコン窒化膜２８における不連続部を構成する開口部３６が設けられている。開口部３６は、シリコン窒化膜２８の、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤの側の側面よりも光電変換部ＰＤの側の領域に設けられている。そのため、光電変換部ＰＤの上に位置するシリコン窒化膜２８のゲート電極２４の側の端部が、ゲート電極２４よりも光電変換部ＰＤの側に位置する。シリコン窒化膜２８のうちの光電変換部ＰＤを覆う部分は、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤの側の側面よりも光電変換部ＰＤの側において、開口部３６により途切れて、シリコン窒化膜２８のうちのゲート電極２４を覆う部分から不連続になっている。 The silicon nitride film 28 has an end portion closer to the photoelectric conversion unit PD than the side surface of the gate electrode 24 on the side of the photoelectric conversion unit PD. As a result, the path of the carrier via the silicon nitride film 28 from the portion on the photoelectric conversion unit PD of the silicon nitride film 28 to the gate electrode 24 is discontinuous. The end of the silicon nitride film 28 defines the opening 36. The end portion of the silicon nitride film 28 includes at least a part or all of the end face of the silicon nitride film 28 following the upper surface of the silicon nitride film 28. In this example, the silicon nitride film 28 is provided with an opening 36 forming a discontinuity in the silicon nitride film 28 in the region between the photoelectric conversion unit PD and the gate electrode 24. The opening 36 is provided in the region of the silicon nitride film 28 on the side of the photoelectric conversion unit PD with respect to the side surface of the gate electrode 24 on the side of the photoelectric conversion unit PD. Therefore, the end of the silicon nitride film 28 located above the photoelectric conversion unit PD on the gate electrode 24 side is located closer to the photoelectric conversion unit PD than the gate electrode 24. The portion of the silicon nitride film 28 that covers the photoelectric conversion unit PD is interrupted by the opening 36 on the photoelectric conversion unit PD side rather than the side surface of the gate electrode 24 on the photoelectric conversion unit PD side, and the silicon nitride film 28 It is discontinuous from the portion that covers the gate electrode 24.

シリコン窒化膜２８を不連続にする開口部３６は、シリコン窒化膜２８の下地の層であるシリコン酸化膜２６に達していてもよいし、シリコン酸化膜２６の側の端である底にシリコン窒化膜２８が所定の膜厚で一部残存する穴又は凹みであってもよい。開口部３６がシリコン酸化膜２６に達する場合には、シリコン窒化膜２８の端面は、シリコン窒化膜２８の下面に続く。なお、シリコン窒化膜２８は、開口部３６によってのみならず、ゲート電極２４までのキャリアの経路が不連続になっていればよい。例えば、シリコン窒化膜２８は、そのゲート電極２４の側の端部が、ゲート電極２４よりも光電変換部ＰＤの側に位置することにより、ゲート電極２４までのキャリアの経路が不連続になっていてもよい。その場合、シリコン窒化膜２８はゲート電極２４を覆わなくてもよい。シリコン窒化膜２８がゲート電極２４を覆わない場合、或る光電変換部ＰＤを覆うシリコン窒化膜２８が、別の光電変換部ＰＤを覆うシリコン窒化膜２８と不連続であってもよい。 The opening 36 that discontinues the silicon nitride film 28 may reach the silicon oxide film 26 that is the underlying layer of the silicon nitride film 28, or silicon nitride at the bottom that is the side end of the silicon oxide film 26. The film 28 may be a hole or a dent that partially remains with a predetermined film thickness. When the opening 36 reaches the silicon oxide film 26, the end face of the silicon nitride film 28 continues to the lower surface of the silicon nitride film 28. In the silicon nitride film 28, not only the opening 36 but also the carrier path to the gate electrode 24 may be discontinuous. For example, in the silicon nitride film 28, the end portion on the side of the gate electrode 24 is located closer to the photoelectric conversion unit PD than the gate electrode 24, so that the carrier path to the gate electrode 24 is discontinuous. You may. In that case, the silicon nitride film 28 does not have to cover the gate electrode 24. When the silicon nitride film 28 does not cover the gate electrode 24, the silicon nitride film 28 covering one photoelectric conversion unit PD may be discontinuous with the silicon nitride film 28 covering another photoelectric conversion unit PD.

開口部３６は、基板１０に垂直な方向から見て、例えば、転送トランジスタＭ１のゲート電極２４のゲート幅方向に細長い矩形状の平面形状を有している。なお、開口部３６の平面形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。 The opening 36 has a rectangular planar shape elongated in the gate width direction of the gate electrode 24 of the transfer transistor M1 when viewed from a direction perpendicular to the substrate 10. The planar shape of the opening 36 is not particularly limited, and various shapes can be adopted.

開口部３６は、例えば、基板１０に垂直な方向から見て、光電変換部ＰＤの不純物領域１６の一部又は全部と重なるように設けられていてもよい。また、開口部３６は、例えば、ゲート電極２４と光電変換部ＰＤの不純物領域１６との間において光電変換部ＰＤの不純物領域１６とは重ならないように設けられていてもよい。 The opening 36 may be provided, for example, so as to overlap a part or all of the impurity region 16 of the photoelectric conversion unit PD when viewed from a direction perpendicular to the substrate 10. Further, the opening 36 may be provided, for example, between the gate electrode 24 and the impurity region 16 of the photoelectric conversion unit PD so as not to overlap the impurity region 16 of the photoelectric conversion unit PD.

なお、シリコン窒化膜２８が反射防止膜としての機能を有する場合、開口部３６で光の反射が大きくなり、その結果、感度の低下が起こりうる。このため、開口部３６は、光電変換部ＰＤとの重なりがより小さくなるように又は光電変換部ＰＤとの重なりがないように設けられていることが好ましい。 When the silicon nitride film 28 has a function as an antireflection film, the reflection of light at the opening 36 becomes large, and as a result, the sensitivity may decrease. Therefore, it is preferable that the opening 36 is provided so that the overlap with the photoelectric conversion unit PD is smaller or does not overlap with the photoelectric conversion unit PD.

開口部３６には、層間絶縁膜３０が埋め込まれている。なお、開口部３６は、層間絶縁膜３０が埋め込まれているのみならず、例えば、一部又は全部が空隙であってもよいし、他の絶縁物質が埋め込まれていてもよい。 An interlayer insulating film 30 is embedded in the opening 36. The opening 36 is not only embedded with the interlayer insulating film 30, but may be partially or completely void, or may be embedded with another insulating material.

図４は、画素領域１００１における画素Ｐのレイアウトの例を示している。図４は、図２に示す画素Ｐの構成に加えて、光電変換部ＰＤから溢れた電荷を蓄積する保持容量として機能する容量部ＣＳが、スイッチトランジスタＭ５を介して浮遊拡散部ＦＤに接続された構成を示している。容量部ＣＳは、例えば、ＭＯＳキャパシタにより構成されている。スイッチトランジスタＭ５は、例えば、ＭＯＳ電界効果トランジスタにより構成されている。スイッチトランジスタＭ５は、浮遊拡散部ＦＤと容量部ＣＳとの接続を制御するスイッチとして機能する。なお、画素Ｐは、図４に示すレイアウトのほか、種々のレイアウトを採用することができる。 FIG. 4 shows an example of the layout of the pixel P in the pixel region 1001. In FIG. 4, in addition to the configuration of the pixel P shown in FIG. 2, a capacitance unit CS that functions as a holding capacitance for accumulating the electric charge overflowing from the photoelectric conversion unit PD is connected to the floating diffusion unit FD via the switch transistor M5. The configuration is shown. The capacitance part CS is composed of, for example, a MOS capacitor. The switch transistor M5 is composed of, for example, a MOS field effect transistor. The switch transistor M5 functions as a switch that controls the connection between the floating diffusion unit FD and the capacitance unit CS. In addition to the layout shown in FIG. 4, the pixel P can adopt various layouts.

図４に示すように、画素領域１００１には、複数の行及び複数の列にわたってマトリクス状に画素Ｐの光電変換部ＰＤが配置されている。光電変換部ＰＤの列の間には、２列ごとに領域Ｒ１が設けられている。領域Ｒ１には、転送トランジスタＭ１及び増幅トランジスタＭ３が光電変換部ＰＤの列に沿って設けられている。転送トランジスタＭ１及び増幅トランジスタＭ３は、それぞれゲート幅方向が光電変換部ＰＤの列に沿うように配置されている。転送トランジスタＭ１は、光電変換部ＰＤに対応して列状に配置されている。また、光電変換部ＰＤの行の間には、２行ごとに領域Ｒ２が設けられている。領域Ｒ２には、容量部ＣＳ、スイッチトランジスタＭ５、リセットトランジスタＭ２及び選択トランジスタＭ４が光電変換部ＰＤの行に沿って設けられている。スイッチトランジスタＭ５、リセットトランジスタＭ２及び選択トランジスタＭ４は、それぞれゲート長方向が光電変換部ＰＤの行に沿うように配置されている。 As shown in FIG. 4, in the pixel region 1001, the photoelectric conversion unit PD of the pixel P is arranged in a matrix over a plurality of rows and a plurality of columns. Regions R1 are provided every two rows between the rows of the photoelectric conversion unit PD. In the region R1, a transfer transistor M1 and an amplification transistor M3 are provided along the row of the photoelectric conversion unit PD. The transfer transistor M1 and the amplification transistor M3 are arranged so that the gate width direction is along the row of the photoelectric conversion unit PD. The transfer transistors M1 are arranged in a row corresponding to the photoelectric conversion unit PD. Further, a region R2 is provided every two rows between the rows of the photoelectric conversion unit PD. In the region R2, a capacitance unit CS, a switch transistor M5, a reset transistor M2, and a selection transistor M4 are provided along the line of the photoelectric conversion unit PD. The switch transistor M5, the reset transistor M2, and the selection transistor M4 are arranged so that the gate length direction is along the line of the photoelectric conversion unit PD.

転送トランジスタＭ１等が設けられた領域Ｒ１の光電変換部ＰＤの列の側、すなわち、トランジスタＭ１のゲート電極の光電変換部ＰＤの側の側面の光電変換部ＰＤの側には、シリコン窒化膜２８に設けられた開口部３６が配置されている。開口部３６は、光電変換部ＰＤの列における複数の光電変換部ＰＤに沿った帯状に連続的に形成されている。なお、光電変換部ＰＤの列における複数の光電変換部ＰＤに対して、互いに分離された複数の開口部３６が配置されていてもよい。 The silicon nitride film 28 is on the side of the row of the photoelectric conversion part PD of the region R1 in which the transfer transistor M1 or the like is provided, that is, on the side of the photoelectric conversion part PD on the side surface of the gate electrode of the transistor M1. The opening 36 provided in the above is arranged. The openings 36 are continuously formed in a band shape along a plurality of photoelectric conversion units PD in a row of photoelectric conversion units PD. A plurality of openings 36 separated from each other may be arranged with respect to the plurality of photoelectric conversion units PD in the row of photoelectric conversion units PD.

本実施形態による光電変換装置１００では、光電変換部ＰＤ及びゲート電極２４の上に形成されたシリコン窒化膜２８において、ゲート電極２４の側面よりも光電変換部ＰＤの側に開口部３６が設けられている。これにより、シリコン窒化膜２８は、ゲート電極２４の側面よりも光電変換部ＰＤの側で開口部３６により不連続になっている。このようにシリコン窒化膜２８が不連続であることにより、本実施形態による光電変換装置１００では、光電変換部ＰＤへの光の照射後における画素Ｐの暗出力の増加が低減され、よって光電変換部ＰＤへの光の照射による特性劣化が低減されている。以下、この点についてさらに図５及び図６を用いて説明する。 In the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment, in the silicon nitride film 28 formed on the photoelectric conversion unit PD and the gate electrode 24, an opening 36 is provided on the side of the photoelectric conversion unit PD with respect to the side surface of the gate electrode 24. ing. As a result, the silicon nitride film 28 is discontinuous due to the opening 36 on the photoelectric conversion unit PD side of the side surface of the gate electrode 24. Due to the discontinuity of the silicon nitride film 28 in this way, in the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment, the increase in the dark output of the pixel P after irradiation of the photoelectric conversion unit PD with light is reduced, and thus the photoelectric conversion Deterioration of characteristics due to irradiation of light on the PD is reduced. Hereinafter, this point will be further described with reference to FIGS. 5 and 6.

図５は、光電変換装置のサンプル１、２のそれぞれについて、光を１時間照射した後、光照射前後の暗出力の差分（増加量）を測定した結果を示すグラフである。サンプル１は、図６に示す比較例による光電変換装置のサンプルである。サンプル２は、本実施形態による光電変換装置１００のサンプルである。なお、図５では、サンプル１について測定された暗出力の差分を１として、サンプル２について測定された暗出力の差分を示している。 FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the difference (increase amount) of the dark output before and after the light irradiation after irradiating each of the samples 1 and 2 of the photoelectric conversion device with light for 1 hour. Sample 1 is a sample of the photoelectric conversion device according to the comparative example shown in FIG. Sample 2 is a sample of the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment. Note that FIG. 5 shows the difference in dark output measured for sample 2, where 1 is the difference in dark output measured for sample 1.

図６（ａ）は、比較例による光電変換装置における画素の一部を示す平面図であり、光が入射する上面側から画素を見た平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＣ−Ｃ′線に沿った断面図である。図６に示す比較例による光電変換装置は、シリコン窒化膜２８に開口部３６が設けられていない点を除き、図３等に示す本実施形態による光電変換装置１００と不図示の箇所を含めて同等の構成を有している。 FIG. 6A is a plan view showing a part of the pixels in the photoelectric conversion device according to the comparative example, and is a plan view of the pixels viewed from the upper surface side where light is incident. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC'shown in FIG. 6A. The photoelectric conversion device according to the comparative example shown in FIG. 6 includes the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment shown in FIG. 3 and the like and a portion (not shown), except that the silicon nitride film 28 is not provided with the opening 36. It has an equivalent configuration.

図５に示すように、サンプル１、２のそれぞれについて光照射後の暗出力が増加したが、サンプル２では、サンプル１と比較して暗出力の増加量が低減されている。サンプル２の暗出力の増加量は、サンプル１の暗出力の増加量の６割程度である。 As shown in FIG. 5, the dark output after light irradiation increased for each of Samples 1 and 2, but in Sample 2, the amount of increase in dark output was reduced as compared with Sample 1. The increase in the dark output of the sample 2 is about 60% of the increase in the dark output of the sample 1.

光電変換装置に光が照射された場合、特に強い光が照射された場合には、光が入射する光電変換部ＰＤ上のシリコン窒化膜２８に存在する欠陥等で光励起されたキャリアが発生する場合がある。こうして発生したキャリアは、転送ゲートであるゲート電極２４に電圧が印加されることでゲート電極２４近傍に引き寄せられ、基板界面に電界がかかる。そこで電荷がトラップされたり、暗電流が発生したりして、光電変換部ＰＤからの出力変動に寄与しうる。特に、ＨＣＤを原料ガスに用いた熱ＣＶＤ法により成膜されたシリコン窒化膜２８の場合には、出力変動に寄与しうるキャリアが発生しやすい。上述のように、シリコン窒化膜２８が基板１０の表面の近くに設けられた膜であると、光電変換部ＰＤからの出力が大きく変動しうる。開口部３６は、このようなキャリアのゲート電極２４に向かう移動経路を遮断することができるとともに、キャリアの滞留領域を低減することができる。このため、本実施形態による光電変換装置１００では、光照射後の暗出力の増加を低減することができ、よって特性劣化を低減することができたと考えられる。 When the photoelectric conversion device is irradiated with light, particularly when strong light is irradiated, carriers photoexcited due to defects existing in the silicon nitride film 28 on the photoelectric conversion unit PD on which the light is incident are generated. There is. The carriers generated in this way are attracted to the vicinity of the gate electrode 24 by applying a voltage to the gate electrode 24, which is a transfer gate, and an electric field is applied to the substrate interface. Therefore, the electric charge may be trapped or a dark current may be generated, which may contribute to the output fluctuation from the photoelectric conversion unit PD. In particular, in the case of the silicon nitride film 28 formed by the thermal CVD method using HCD as the raw material gas, carriers that can contribute to the output fluctuation are likely to be generated. As described above, when the silicon nitride film 28 is a film provided near the surface of the substrate 10, the output from the photoelectric conversion unit PD can fluctuate greatly. The opening 36 can block the movement path of the carrier toward the gate electrode 24, and can reduce the carrier retention region. Therefore, it is considered that the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment can reduce the increase in dark output after light irradiation, and thus reduce the deterioration of characteristics.

ここで、開口部３６は、転送トランジスタＭ１のゲート電極２４のゲート幅方向において、光電変換部ＰＤの長さＬ１よりも短い長さで設けられていてもよいし、長さＬ１と同じ長さで設けられていてもよいし、長さＬ１よりも長い長さで設けられていてもよい。ただし、開口部３６は、長さＬ１よりも長い方がキャリアの移動経路を遮断する効果がより高まる。したがって、開口部３６は、ゲート電極２４のゲート幅方向において、光電変換部ＰＤの長さＬ１よりも長い長さで設けられていることが好ましい。 Here, the opening 36 may be provided with a length shorter than the length L1 of the photoelectric conversion unit PD in the gate width direction of the gate electrode 24 of the transfer transistor M1, or the same length as the length L1. It may be provided with a length longer than the length L1. However, when the opening 36 is longer than the length L1, the effect of blocking the movement path of the carrier is further enhanced. Therefore, it is preferable that the opening 36 is provided with a length longer than the length L1 of the photoelectric conversion unit PD in the gate width direction of the gate electrode 24.

また、開口部３６は、上述のように、一部又は全部が空隙であってもよいし、開口部３６の一部又は全部に絶縁物質が埋め込まれていてもよい。開口部３６に埋め込まれる絶縁物質は、シリコン窒化膜２８より絶縁性が高い物質、つまり、シリコン窒化膜２８より高抵抗な物質である方が、キャリアの移動をより低減することができる。したがって、開口部３６に埋め込まれる絶縁物質は、シリコン窒化膜２８より高抵抗な物質であることが好ましい。 Further, as described above, the opening 36 may be partially or wholly a void, or a part or all of the opening 36 may be embedded with an insulating substance. When the insulating substance embedded in the opening 36 has a higher insulating property than the silicon nitride film 28, that is, a substance having a higher resistance than the silicon nitride film 28, the movement of carriers can be further reduced. Therefore, the insulating material embedded in the opening 36 is preferably a material having a higher resistance than the silicon nitride film 28.

また、開口部３６は、転送トランジスタＭ１のゲート電極２４のゲート長方向において、十分な絶縁効果が得られる幅、例えば５０ｎｍ以上の幅で開口されていることが好ましい。 Further, the opening 36 is preferably opened with a width in which a sufficient insulating effect can be obtained, for example, a width of 50 nm or more in the gate length direction of the gate electrode 24 of the transfer transistor M1.

このように、本実施形態による光電変換装置１００では、光電変換部ＰＤ上のシリコン窒化膜２８の、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤ側の側面よりも光電変換部ＰＤ側の領域に開口部３６が設けられている。このため、本実施形態による光電変換装置１００によれば、光の照射による特性劣化を低減することができる。 As described above, in the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment, the opening 36 of the silicon nitride film 28 on the photoelectric conversion unit PD is located in the region on the photoelectric conversion unit PD side rather than the side surface of the gate electrode 24 on the photoelectric conversion unit PD side. Is provided. Therefore, according to the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment, it is possible to reduce the deterioration of the characteristics due to the irradiation of light.

本実施形態による光電変換装置１００は、例えば、パッケージに収容され、このパッケージを組み込んだカメラや情報端末等の撮像システムを構築することができる。撮像システムについては、第３及び第４実施形態において説明する。 The photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment is housed in a package, for example, and an imaging system such as a camera or an information terminal incorporating this package can be constructed. The imaging system will be described in the third and fourth embodiments.

次に、本実施形態による光電変換装置１００の製造方法について図７乃至図１０を用いて説明する。図７乃至図１０は、本実施形態による光電変換装置１００の製造方法を示す断面図である。図７乃至図１０の各図において、領域１０１は図３（ｂ）に示す断面に対応する工程断面を示し、領域１０２は図１に示す周辺回路領域１００２における１つのトランジスタの断面に対応する工程断面を示している。以下では、周辺回路領域１００２におけるトランジスタを周辺トランジスタと適宜称する。 Next, a method of manufacturing the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10. 7 to 10 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment. In each of the drawings of FIGS. 7 to 10, the region 101 shows the process cross section corresponding to the cross section shown in FIG. 3 (b), and the region 102 is the step corresponding to the cross section of one transistor in the peripheral circuit region 1002 shown in FIG. The cross section is shown. Hereinafter, the transistor in the peripheral circuit region 1002 is appropriately referred to as a peripheral transistor.

まず、シリコン基板等の半導体基板である基板１０にトレンチを形成する。次いで、トレンチ内にシリコン酸化物等の絶縁体を埋め込んで素子分離領域１４を形成する（図７（ａ））。 First, a trench is formed in the substrate 10 which is a semiconductor substrate such as a silicon substrate. Next, an insulator such as silicon oxide is embedded in the trench to form the device separation region 14 (FIG. 7A).

次いで、基板１０内に、不純物が導入された不純物領域１８や不純物領域２０２を形成する（図７（ｂ））。不純物領域１８は、光電変換部ＰＤの電荷蓄積層である。不純物領域２０２は、周辺トランジスタのチャネル部に相当する。不純物領域１８や不純物領域２０２は、例えば、フォトリソグラフィ等でパターニングされたレジストをマスクとするイオン注入等の方法により、それぞれ所定の深さ及び不純物濃度で不純物を基板１０内に導入して形成することができる。 Next, an impurity region 18 and an impurity region 202 into which impurities have been introduced are formed in the substrate 10 (FIG. 7 (b)). The impurity region 18 is a charge storage layer of the photoelectric conversion unit PD. The impurity region 202 corresponds to the channel portion of the peripheral transistor. The impurity region 18 and the impurity region 202 are formed by introducing impurities into the substrate 10 at a predetermined depth and impurity concentration, respectively, by a method such as ion implantation using a resist patterned by photolithography or the like as a mask. be able to.

次いで、例えば熱酸化法、ＣＶＤ法等を用いて、画素領域１００１の基板１０の表面にゲート絶縁膜２２を形成し、周辺回路領域１００２の基板１０の表面にゲート絶縁膜２２２を形成する。 Next, the gate insulating film 22 is formed on the surface of the substrate 10 of the pixel region 1001 and the gate insulating film 222 is formed on the surface of the substrate 10 of the peripheral circuit region 1002 by using, for example, a thermal oxidation method or a CVD method.

次いで、例えばＣＶＤ法により多結晶シリコン膜等の導電膜を堆積した後、この導電膜及びゲート絶縁膜２２、２２２をパターニングし、ゲート電極２４、２２４を形成する（図７（ｃ））。導電膜等のパターニングには、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いることができる。ゲート電極２４は、転送トランジスタＭ１のゲート電極である。ゲート電極２２４は、周辺トランジスタのゲート電極である。 Next, after depositing a conductive film such as a polycrystalline silicon film by, for example, a CVD method, the conductive film and the gate insulating films 22 and 222 are patterned to form gate electrodes 24 and 224 (FIG. 7 (c)). For patterning of the conductive film and the like, for example, photolithography and dry etching can be used. The gate electrode 24 is a gate electrode of the transfer transistor M1. The gate electrode 224 is a gate electrode of a peripheral transistor.

次いで、基板１０内に、不純物が導入された不純物領域１６や不純物領域２０、不純物領域２２６を形成する（図８（ａ））。不純物領域１６は、光電変換部ＰＤを埋め込みフォトダイオード構造とする。不純物領域２０は、浮遊拡散部ＦＤを構成する。不純物領域２２６は、周辺トランジスタのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）として機能しうる。これらの不純物領域は、イオン注入等の方法により、それぞれ所定の深さ及び不純物濃度で不純物を基板１０内に導入して形成することができる。イオン注入を行う際には、フォトリソグラフィ等の方法によりパターニングされたレジストをシャドウマスクとしても使用することができるが、ゲート電極２４やゲート電極２２４をシャドウマスクの一部として利用することができる。そうした場合、ゲート電極２４やゲート電極２２４からの距離を他の画素や他のトランジスタでそろえることができるため、画素特性やトランジスタ特性のバラつきを低減することができる。 Next, an impurity region 16, an impurity region 20, and an impurity region 226 into which impurities have been introduced are formed in the substrate 10 (FIG. 8A). The impurity region 16 has a photodiode structure in which the photoelectric conversion unit PD is embedded. The impurity region 20 constitutes the floating diffusion portion FD. The impurity region 226 can function as an LDD (Lightly Doped Drain) of a peripheral transistor. These impurity regions can be formed by introducing impurities into the substrate 10 at a predetermined depth and impurity concentration by a method such as ion implantation. When ion implantation is performed, a resist patterned by a method such as photolithography can be used as a shadow mask, but the gate electrode 24 and the gate electrode 224 can be used as a part of the shadow mask. In such a case, since the distance from the gate electrode 24 and the gate electrode 224 can be made uniform by other pixels or other transistors, it is possible to reduce variations in pixel characteristics and transistor characteristics.

次いで、基板１０上に、シリコン酸化膜２６、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜３８を順次成膜する（図８（ｂ））。シリコン酸化膜２６、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜３８は、例えばＣＶＤ法を用いて成膜することができる。シリコン酸化膜２６及びシリコン酸化膜３８は、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等のプロセスガスを含む熱ＣＶＤ法である減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて成膜することができる。これらの成膜時の成長温度（基板温度）は、例えば５００℃から８００℃の範囲とすることができる。また、シリコン窒化膜２８は、例えば、成長温度５００℃から８００℃、プロセスガスにアンモニア及びＨＣＤを用い、圧力２０Ｐａ〜２００Ｐａ等の条件を用いた熱ＣＶＤ法であるＬＰＣＶＤ法で成膜することができる。 Next, a silicon oxide film 26, a silicon nitride film 28, and a silicon oxide film 38 are sequentially formed on the substrate 10 (FIG. 8 (b)). The silicon oxide film 26, the silicon nitride film 28, and the silicon oxide film 38 can be formed by, for example, a CVD method. The silicon oxide film 26 and the silicon oxide film 38 can be formed by, for example, a reduced pressure CVD (LPCVD) method which is a thermal CVD method containing a process gas such as tetraethoxysilane (TEOS). The growth temperature (substrate temperature) at the time of forming these films can be, for example, in the range of 500 ° C. to 800 ° C. Further, the silicon nitride film 28 can be formed by the LPCVD method, which is a thermal CVD method using conditions such as a growth temperature of 500 ° C. to 800 ° C., ammonia and HCD as the process gas, and a pressure of 20 Pa to 200 Pa. it can.

次いで、周辺トランジスタ等のサイドウォール２２８を形成する（図８（ｃ））。例えば、周辺回路領域１００２の所定の箇所においてのみエッチバックを行って、シリコン酸化膜２６、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜３８の３種類の膜からなるサイドウォール２２８を形成することができる。また、一旦、周辺回路領域１００２のシリコン酸化膜２６、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜３８の全部又は一部をウェットエッチング等の手法で除去した後に、別途、絶縁膜の成膜を行なった後にエッチバックを行って形成することもできる。 Next, a sidewall 228 such as a peripheral transistor is formed (FIG. 8 (c)). For example, sidewall 228 composed of three types of films, a silicon oxide film 26, a silicon nitride film 28, and a silicon oxide film 38, can be formed by etching back only at a predetermined portion of the peripheral circuit region 1002. Further, once all or part of the silicon oxide film 26, the silicon nitride film 28, and the silicon oxide film 38 in the peripheral circuit region 1002 are removed by a method such as wet etching, an insulating film is separately formed. It can also be formed by etching back.

次いで、基板１０内に、不純物が導入された不純物領域２３０を形成する（図９（ａ））。不純物領域２３０は、周辺トランジスタのソース及びドレインとして機能しうる。不純物領域２３０も、所定の深さ及び不純物濃度で不純物を基板１０内に導入して形成することができる。イオン注入を行う際には、フォトリソグラフィ等によりパターニングされたレジストをシャドウマスクとしても使用することができるが、ゲート電極２２４やサイドウォール２２８をシャドウマスクの一部として利用することができる。 Next, an impurity region 230 in which impurities are introduced is formed in the substrate 10 (FIG. 9A). The impurity region 230 can function as a source and drain for peripheral transistors. The impurity region 230 can also be formed by introducing impurities into the substrate 10 at a predetermined depth and impurity concentration. When ion implantation is performed, a resist patterned by photolithography or the like can be used as a shadow mask, but the gate electrode 224 and sidewall 228 can be used as a part of the shadow mask.

次いで、ゲート電極２２４の上面及び不純物領域２２６の上面を含む基板１０上の活性領域にシリサイド２１０を形成する（図９（ｂ））。シリサイド２１０は、例えば、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイドである。シリサイド２１０を形成する際には、例えば、コバルト、ニッケル等の金属を成膜し、アニールを行うことにより、酸化膜等の絶縁体で覆われていない活性領域をシリサイド化することができる。シリサイド化の完了後、余分な金属をウェットエッチング等で除去する。活性領域をシリサイド化することにより、抵抗を低減することができる。 Next, the silicide 210 is formed in the active region on the substrate 10 including the upper surface of the gate electrode 224 and the upper surface of the impurity region 226 (FIG. 9 (b)). The silicide 210 is, for example, cobalt silicide or nickel silicide. When forming the silicide 210, for example, a metal such as cobalt or nickel is formed into a film and annealed to form the active region not covered with an insulator such as an oxide film. After the silicidization is completed, excess metal is removed by wet etching or the like. Resistance can be reduced by silicidizing the active region.

次いで、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜３８に、開口部３６をパターニングして形成する（図９（ｃ））。開口部３６のパターニングには、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いることができる。こうしてシリコン窒化膜２８に開口部３６を形成することにより、シリコン窒化膜２８を、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤの側の側面よりも光電変換部ＰＤの側において不連続にする。開口部３６の形成は、シリサイド２１０を形成する活性領域のシリサイド化の後に行うことが好ましい。シリサイド２１０の形成時に開口部３６が既に形成されていると、拡散した金属が光電変換部ＰＤに侵入して暗出力を増大させることがあるためである。 Next, the openings 36 are patterned and formed on the silicon nitride film 28 and the silicon oxide film 38 (FIG. 9 (c)). For patterning of the opening 36, for example, photolithography and dry etching can be used. By forming the opening 36 in the silicon nitride film 28 in this way, the silicon nitride film 28 is discontinuous on the side of the photoelectric conversion unit PD rather than on the side surface of the gate electrode 24 on the side of the photoelectric conversion unit PD. The opening 36 is preferably formed after silicidization of the active region forming silicide 210. This is because if the opening 36 is already formed when the silicide 210 is formed, the diffused metal may invade the photoelectric conversion unit PD and increase the dark output.

次いで、全面にシリコン窒化膜２３４を形成した後、シリコン窒化膜２３４をパターニングして、画素領域１００１におけるシリコン窒化膜２３４を除去する。シリコン窒化膜２３４は、ＬＰＣＶＤ法等により成膜することができる。次いで、全面に層間絶縁膜３０を成膜する（図１０（ａ））。層間絶縁膜３０としては、例えば、ＨＤＰ（High Density Plasma）ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜等の絶縁体を形成する。開口部３６は、層間絶縁膜３０により埋め込まれる。開口部３６を隙間なく埋めるためには、ＬＰＣＶＤ法よりもＨＤＰＣＶＤ法の方が優位である。 Next, after forming the silicon nitride film 234 on the entire surface, the silicon nitride film 234 is patterned to remove the silicon nitride film 234 in the pixel region 1001. The silicon nitride film 234 can be formed by the LPCVD method or the like. Next, an interlayer insulating film 30 is formed on the entire surface (FIG. 10 (a)). As the interlayer insulating film 30, for example, an insulator such as a silicon oxide film is formed by an HDP (High Density Plasma) CVD method, an LPCVD method, or the like. The opening 36 is embedded by the interlayer insulating film 30. In order to fill the opening 36 without a gap, the HDPCVD method is superior to the LPCVD method.

次いで、画素領域１００１における層間絶縁膜３０、シリコン窒化膜２８及びシリコン酸化膜２６中にコンタクトプラグ３２、３４を形成する。これとともに、周辺回路領域１００２における層間絶縁膜３０及びシリコン窒化膜２３４中にコンタクトプラグ２３６、２３８、２４０を形成する（図１０（ｂ））。なお、画素領域１００１における層間絶縁膜３０はシリコン酸化膜３８を含む。コンタクトプラグ３２は、転送トランジスタＭ１のゲート電極２４に接続される。コンタクトプラグ３４は、浮遊拡散部ＦＤに接続される。コンタクトプラグ２３８は、周辺トランジスタＭ６のゲート電極２２４にシリサイド２１０を介して接続される。コンタクトプラグ２３６、２４０は、不純物領域２２６、２３０により構成される周辺トランジスタＭ６のソース及びドレインにシリサイド２１０を介して接続される。これらのコンタクトプラグが埋め込まれるコンタクト孔を形成する際、シリコン窒化膜２８やシリコン窒化膜２３４は、エッチングストップ膜として機能しうる。すなわち、一旦、シリコン窒化膜２８やシリコン窒化膜２３４をエッチングストップ膜として層間絶縁膜３０をパターニングによりエッチングし、その後、セルフアライメントで、シリコン窒化膜２８及びシリコン窒化膜２３４をエッチングすることができる。コンタクト孔の形成後、チタン、窒化チタン等のバリアメタル、及びタングステン等の導電体を成膜してコンタクト孔に形成し、エッチバック法、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等の方法で不要な金属を除去する。これにより、コンタクト孔内に形成されたバリアメタル及び導電体からなるコンタクトプラグ３２、３４、２３６、２３８、２４０を形成する。 Next, the contact plugs 32 and 34 are formed in the interlayer insulating film 30, the silicon nitride film 28 and the silicon oxide film 26 in the pixel region 1001. At the same time, contact plugs 236, 238, and 240 are formed in the interlayer insulating film 30 and the silicon nitride film 234 in the peripheral circuit region 1002 (FIG. 10 (b)). The interlayer insulating film 30 in the pixel region 1001 includes a silicon oxide film 38. The contact plug 32 is connected to the gate electrode 24 of the transfer transistor M1. The contact plug 34 is connected to the floating diffusion portion FD. The contact plug 238 is connected to the gate electrode 224 of the peripheral transistor M6 via SiO210. The contact plugs 236 and 240 are connected to the source and drain of the peripheral transistor M6 composed of the impurity regions 226 and 230 via the silicide 210. When forming the contact hole into which these contact plugs are embedded, the silicon nitride film 28 and the silicon nitride film 234 can function as an etching stop film. That is, the interlayer insulating film 30 can be once etched by patterning the silicon nitride film 28 and the silicon nitride film 234 as an etching stop film, and then the silicon nitride film 28 and the silicon nitride film 234 can be etched by self-alignment. After forming the contact holes, a barrier metal such as titanium or titanium nitride and a conductor such as tungsten are formed into the contact holes, and an unnecessary metal is formed by a method such as an etchback method or a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. To remove. As a result, contact plugs 32, 34, 236, 238, 240 made of a barrier metal and a conductor formed in the contact holes are formed.

次いで、不図示の配線層、ライトガイド、インナーレンズ、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を形成して、本実施形態による光電変換装置１００を完成させることができる。 Next, a wiring layer (not shown), a light guide, an inner lens, a color filter, a microlens, and the like can be formed to complete the photoelectric conversion device 100 according to the present embodiment.

このように、本実施形態によれば、光電変換部ＰＤ上のシリコン窒化膜２８の、ゲート電極２４の光電変換部ＰＤ側の側面よりも光電変換部ＰＤ側の領域に開口部３６を設けるので、光の照射による特性劣化を低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, the opening 36 is provided in the region of the silicon nitride film 28 on the photoelectric conversion unit PD on the photoelectric conversion unit PD side of the gate electrode 24 on the photoelectric conversion unit PD side. , It is possible to reduce the deterioration of characteristics due to light irradiation.

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による光電変換装置及びその製造方法について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態による光電変換装置における画素の一部を示す概略図である。なお、第１実施形態による光電変換装置及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。 [Second Embodiment]
A photoelectric conversion device according to a second embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic view showing a part of pixels in the photoelectric conversion device according to the present embodiment. The same reference numerals are given to the photoelectric conversion device according to the first embodiment and the components similar to the manufacturing method thereof, and the description thereof will be omitted or simplified.

第１実施形態では、基板１０に垂直な方向から見て矩形状の平面形状を有する開口部３６がシリコン窒化膜２８に設けられている場合について説明したが、開口部３６の平面形状は、矩形状に限定されるものではない。本実施形態では、矩形状の平面形状を有する開口部３６に代えて、光電変換部ＰＤを囲む枠状の平面形状を有する開口部３３６がシリコン窒化膜２８に設けられている場合について説明する。 In the first embodiment, the case where the silicon nitride film 28 is provided with the opening 36 having a rectangular planar shape when viewed from the direction perpendicular to the substrate 10, but the planar shape of the opening 36 is rectangular. It is not limited to the shape. In the present embodiment, a case where the silicon nitride film 28 is provided with the opening 336 having a frame-shaped planar shape surrounding the photoelectric conversion unit PD instead of the opening 36 having a rectangular planar shape will be described.

図１１（ａ）は、本実施形態による光電変換装置における画素Ｐの一部を示す平面図であり、光が入射する上面側から画素を見た平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＤ−Ｄ′線に沿った断面図である。 FIG. 11A is a plan view showing a part of the pixel P in the photoelectric conversion device according to the present embodiment, and is a plan view of the pixel viewed from the upper surface side where light is incident. 11 (b) is a cross-sectional view taken along the line DD'shown in FIG. 11 (a).

本実施形態による光電変換装置では、シリコン窒化膜２８の、ゲート電極２４の側面よりも光電変換部ＰＤの側の領域に、光電変換部ＰＤを囲むように開口部３３６が設けられている。開口部３３６は、基板１０に垂直な方向から見て、光電変換部ＰＤを囲む枠状の平面形状を有している。開口部３３６は、第１実施形態による開口部３６と同様に、シリコン窒化膜２８における不連続部を構成する。シリコン窒化膜２８は、開口部３３６で途切れて不連続になっている。 In the photoelectric conversion device according to the present embodiment, an opening 336 is provided in the region of the silicon nitride film 28 on the side of the photoelectric conversion unit PD with respect to the side surface of the gate electrode 24 so as to surround the photoelectric conversion unit PD. The opening 336 has a frame-shaped planar shape surrounding the photoelectric conversion unit PD when viewed from a direction perpendicular to the substrate 10. The opening 336 constitutes a discontinuous portion in the silicon nitride film 28, similarly to the opening 36 according to the first embodiment. The silicon nitride film 28 is interrupted and discontinuous at the opening 336.

開口部３３６は、例えば、基板１０に垂直な方向から見て、光電変換部ＰＤの一部と重なるように設けられていてもよいし、光電変換部ＰＤとは重ならないように光電変換部ＰＤの外側に設けられていてもよい。 The opening 336 may be provided so as to overlap a part of the photoelectric conversion unit PD when viewed from a direction perpendicular to the substrate 10, or the photoelectric conversion unit PD may be provided so as not to overlap the photoelectric conversion unit PD. It may be provided on the outside of the.

本実施形態では、上述のように、シリコン窒化膜２８に光電変換部ＰＤを囲むように開口部３３６が設けられている。このような開口部３３６により、光電変換装置に光が照射された際に光電変換部ＰＤ上のシリコン窒化膜２８でキャリアが発生しても、キャリアがゲート電極２４に向かう移動経路が存在しないことになる。したがって、本実施形態によれば、光照射後の暗出力の増加をさらに低減することができ、よって特性劣化をさらに低減することができる。 In the present embodiment, as described above, the silicon nitride film 28 is provided with an opening 336 so as to surround the photoelectric conversion unit PD. Even if carriers are generated in the silicon nitride film 28 on the photoelectric conversion unit PD when the photoelectric conversion device is irradiated with light by such an opening 336, there is no movement path for the carriers toward the gate electrode 24. become. Therefore, according to the present embodiment, the increase in dark output after light irradiation can be further reduced, and thus the deterioration of characteristics can be further reduced.

枠状の開口部３３６のうち、少なくとも転送トランジスタＭ１のゲート電極２４側の部分は、第１実施形態による開口部３６と同様のゲート幅方向における長さ及びゲート長方向における幅で設けることができる。 Of the frame-shaped opening 336, at least the portion of the transfer transistor M1 on the gate electrode 24 side can be provided with the same length in the gate width direction and width in the gate length direction as the opening 36 according to the first embodiment. ..

また、第１実施形態による開口部３６と同様に、開口部３３６は、一部又は全部が空隙であってもよいし、開口部３３６の一部又は全部に絶縁物質が埋め込まれていてもよい。
なお、本実施形態による光電変換装置は、第１実施形態と同様に製造することができる。 Further, similarly to the opening 36 according to the first embodiment, the opening 336 may be partially or wholly a void, or an insulating substance may be embedded in a part or all of the opening 336. ..
The photoelectric conversion device according to the present embodiment can be manufactured in the same manner as in the first embodiment.

このように、本実施形態によれば、シリコン窒化膜２８に光電変換部ＰＤを囲むように開口部３３６が設けられているので、光の照射による特性劣化をさらに低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the silicon nitride film 28 is provided with the opening 336 so as to surround the photoelectric conversion unit PD, it is possible to further reduce the deterioration of the characteristics due to the irradiation of light.

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像システムについて、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。 [Third Embodiment]
The imaging system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging system according to the present embodiment.

上記第１及び第２実施形態で述べた光電変換装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機やファックスなどの画像読み取り装置、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図１２には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。 The photoelectric conversion device 100 described in the first and second embodiments is applicable to various imaging systems. Examples of applicable imaging systems include digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, image readers such as copiers and fax machines, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites, and the like. A camera module including an optical system such as a lens and an imaging device is also included in the imaging system. FIG. 12 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.

図１２に例示した撮像システム４００は、撮像装置４０１、被写体の光学像を撮像装置４０１に結像させるレンズ４０２、レンズ４０２を通過する光量を可変にするための絞り４０４、レンズ４０２の保護のためのバリア４０６を有する。レンズ４０２及び絞り４０４は、撮像装置４０１に光を集光する光学系である。撮像装置４０１は、第１及び第２実施形態のいずれかで説明した光電変換装置１００であって、レンズ４０２により結像された光学像を画像データに変換する。 The imaging system 400 illustrated in FIG. 12 includes an imaging device 401, a lens 402 for forming an optical image of a subject on the imaging device 401, an aperture 404 for varying the amount of light passing through the lens 402, and a lens 402 for protection. Has a barrier 406. The lens 402 and the aperture 404 are optical systems that collect light on the image pickup apparatus 401. The image pickup apparatus 401 is the photoelectric conversion apparatus 100 described in any of the first and second embodiments, and converts the optical image formed by the lens 402 into image data.

撮像システム４００は、また、撮像装置４０１より出力される出力信号の処理を行う信号処理部４０８を有する。信号処理部４０８は、撮像装置４０１が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部４０８はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部４０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置４０１が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置４０１とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置４０１と信号処理部４０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。 The imaging system 400 also has a signal processing unit 408 that processes the output signal output from the imaging device 401. The signal processing unit 408 performs AD conversion that converts the analog signal output by the image pickup apparatus 401 into a digital signal. In addition, the signal processing unit 408 also performs various corrections and compressions as necessary to output image data. The AD conversion unit, which is a part of the signal processing unit 408, may be formed on a semiconductor substrate provided with the image pickup device 401, or may be formed on a semiconductor substrate different from the image pickup device 401. Further, the image pickup apparatus 401 and the signal processing unit 408 may be formed on the same semiconductor substrate.

撮像システム４００は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部４１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）４１２を有する。さらに撮像システム４００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体４１４、記録媒体４１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）４１６を有する。なお、記録媒体４１４は、撮像システム４００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。 The image pickup system 400 further includes a memory unit 410 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I / F unit) 412 for communicating with an external computer or the like. Further, the imaging system 400 includes a recording medium 414 such as a semiconductor memory for recording or reading imaging data, and a recording medium control interface unit (recording medium control I / F unit) 416 for recording or reading on the recording medium 414. Has. The recording medium 414 may be built in the imaging system 400 or may be detachable.

さらに撮像システム４００は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部４１８、撮像装置４０１と信号処理部４０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部４２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム４００は少なくとも撮像装置４０１と、撮像装置４０１から出力された出力信号を処理する信号処理部４０８とを有すればよい。 Further, the image pickup system 400 includes an overall control / calculation unit 418 that controls various calculations and the entire digital still camera, and a timing generation unit 420 that outputs various timing signals to the image pickup device 401 and the signal processing unit 408. Here, a timing signal or the like may be input from the outside, and the imaging system 400 may have at least an imaging device 401 and a signal processing unit 408 that processes an output signal output from the imaging device 401.

撮像装置４０１は、撮像信号を信号処理部４０８に出力する。信号処理部４０８は、撮像装置４０１から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部４０８は、撮像信号を用いて、画像を生成する。 The image pickup apparatus 401 outputs the image pickup signal to the signal processing unit 408. The signal processing unit 408 performs predetermined signal processing on the image pickup signal output from the image pickup apparatus 401, and outputs image data. The signal processing unit 408 uses the imaging signal to generate an image.

このように、本実施形態によれば、第１及び第２実施形態による光電変換装置１００を適用した撮像システムを実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize an imaging system to which the photoelectric conversion device 100 according to the first and second embodiments is applied.

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像システム及び移動体について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。 [Fourth Embodiment]
The imaging system and the moving body according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an imaging system and a moving body according to the present embodiment.

図１３（ａ）は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム５００は、撮像装置５１０を有する。撮像装置５１０は、上記第１及び第２実施形態のいずれかに記載の光電変換装置１００である。撮像システム５００は、撮像装置５１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部５１２と、撮像システム５００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部５１４を有する。また、撮像システム５００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部５１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部５１８と、を有する。ここで、視差取得部５１４や距離取得部５１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部５１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。 FIG. 13A shows an example of an imaging system related to an in-vehicle camera. The imaging system 500 includes an imaging device 510. The imaging device 510 is the photoelectric conversion device 100 according to any one of the first and second embodiments. The image pickup system 500 has an image processing unit 512 that performs image processing on a plurality of image data acquired by the image pickup device 510, and a parallax (phase difference of the parallax image) from the plurality of image data acquired by the image pickup system 500. It has a parallax acquisition unit 514 that performs calculation. Further, the imaging system 500 includes a distance acquisition unit 516 that calculates the distance to the object based on the calculated parallax, and a collision determination unit 518 that determines whether or not there is a possibility of collision based on the calculated distance. And have. Here, the parallax acquisition unit 514 and the distance acquisition unit 516 are examples of distance information acquisition means for acquiring distance information to an object. That is, the distance information is information on parallax, defocus amount, distance to an object, and the like. The collision determination unit 518 may determine the possibility of collision by using any of these distance information. The distance information acquisition means may be realized by specially designed hardware or may be realized by a software module. Further, it may be realized by FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like, or may be realized by a combination thereof.

撮像システム５００は車両情報取得装置５２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム５００は、衝突判定部５１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ５３０が接続されている。また、撮像システム５００は、衝突判定部５１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置５４０とも接続されている。例えば、衝突判定部５１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ５３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置５４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。 The imaging system 500 is connected to the vehicle information acquisition device 520, and can acquire vehicle information such as vehicle speed, yaw rate, and steering angle. Further, the image pickup system 500 is connected to a control ECU 530, which is a control device that outputs a control signal for generating a braking force to the vehicle based on the determination result of the collision determination unit 518. The imaging system 500 is also connected to an alarm device 540 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination unit 518. For example, when there is a high possibility of a collision as a result of the collision determination unit 518, the control ECU 530 controls the vehicle to avoid the collision and reduce the damage by applying the brake, returning the accelerator, suppressing the engine output, and the like. The alarm device 540 warns the user by sounding an alarm such as a sound, displaying alarm information on the screen of a car navigation system or the like, or giving vibration to the seat belt or steering wheel.

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム５００で撮像する。図１３（ｂ）に、車両前方（撮像範囲５５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置５２０が、撮像システム５００ないしは撮像装置５１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。 In the present embodiment, the periphery of the vehicle, for example, the front or the rear, is imaged by the imaging system 500. FIG. 13B shows an imaging system for imaging the front of the vehicle (imaging range 550). The vehicle information acquisition device 520 sends an instruction to the image pickup system 500 or the image pickup device 510. With such a configuration, the accuracy of distance measurement can be further improved.

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。 In the above, an example of controlling so as not to collide with another vehicle has been described, but it can also be applied to control for automatically driving following other vehicles and control for automatically driving so as not to go out of the lane. .. Further, the imaging system can be applied not only to a vehicle such as a own vehicle but also to a moving body (moving device) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, it can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。 [Modification Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, an example in which a part of the configuration of any of the embodiments is added to another embodiment or an example in which a part of the configuration of another embodiment is replaced with another embodiment is also an embodiment of the present invention.

例えば、上記実施形態では、シリコン窒化膜２８が光電変換部ＰＤ、転送トランジスタＭ１及び浮遊拡散部ＦＤの上にわたって設けられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シリコン窒化膜２８は、光電変換部ＰＤ及び転送トランジスタＭ１の上には設けられている一方で、浮遊拡散部ＦＤの一部又は全部の上には設けられていなくてもよい。この場合、浮遊拡散部ＦＤを構成する不純物領域２０に接続されたコンタクトプラグ３４は、シリコン窒化膜２８と接触しないように形成することができる。 For example, in the above embodiment, the case where the silicon nitride film 28 is provided over the photoelectric conversion unit PD, the transfer transistor M1 and the floating diffusion unit FD has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, the silicon nitride film 28 may be provided on the photoelectric conversion unit PD and the transfer transistor M1, but may not be provided on a part or all of the floating diffusion unit FD. In this case, the contact plug 34 connected to the impurity region 20 constituting the floating diffusion portion FD can be formed so as not to come into contact with the silicon nitride film 28.

また、上記実施形態に示した不純物領域の導電型は変更可能であり、例えば、すべての導電型が逆であってもよい。また、図２に示した画素内の回路構成、図４に示した画素のレイアウト等は一例であり、これらと異なっていてもよい。 Further, the conductive type of the impurity region shown in the above embodiment can be changed, and for example, all the conductive types may be reversed. Further, the circuit configuration in the pixels shown in FIG. 2, the layout of the pixels shown in FIG. 4, and the like are examples, and may be different from these.

また、上記実施形態に示した光電変換装置は、画像の取得を目的とした装置、すなわち撮像装置として用いることができる。また、上記実施形態に示した光電変換装置の適用例は必ずしも撮像装置に限定されるものではなく、例えば上記第４実施形態で説明したような測距を目的とする装置に適用する場合にあっては、必ずしも画像を出力する必要はない。このような場合、当該装置は、光情報を所定の電気信号に変換する光電変換装置と言うことができる。撮像装置は、光電変換装置の１つである。 Further, the photoelectric conversion device shown in the above embodiment can be used as a device for acquiring an image, that is, an imaging device. Further, the application example of the photoelectric conversion device shown in the above embodiment is not necessarily limited to the image pickup device, and may be applied to, for example, a device for the purpose of distance measurement as described in the fourth embodiment. Therefore, it is not always necessary to output the image. In such a case, the device can be said to be a photoelectric conversion device that converts optical information into a predetermined electric signal. The image pickup device is one of the photoelectric conversion devices.

また、上記第３及び第４実施形態に示した撮像システムは、本発明の光電変換装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の光電変換装置を適用可能な撮像システムは図１２及び図１３に示した構成に限定されるものではない。 Further, the imaging system shown in the third and fourth embodiments shows an example of an imaging system to which the photoelectric conversion device of the present invention can be applied, and an imaging system to which the photoelectric conversion device of the present invention can be applied is The configuration is not limited to the configuration shown in FIGS. 12 and 13.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that all of the above embodiments merely show examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

１０ 基板
１６ 不純物領域
１８ 不純物領域
２４ ゲート電極
２８ シリコン窒化膜
３６、３３６ 開口部
１００ 光電変換装置
Ｍ１ 転送トランジスタ
ＰＤ 光電変換部 10 Substrate 16 Impurity region 18 Impurity region 24 Gate electrode 28 Silicon nitride film 36, 336 Opening 100 Photoelectric conversion device M1 Transfer transistor PD Photoelectric conversion unit

Claims (19)

基板に設けられた光電変換部と、
前記基板に設けられ、ゲート電極を含み、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送トランジスタと、
前記基板の少なくとも前記光電変換部を含む領域上に設けられたシリコン窒化膜と
を有し、
前記シリコン窒化膜は、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側に端部を有する
ことを特徴とする光電変換装置。 The photoelectric conversion unit provided on the board and
A transfer transistor provided on the substrate, including a gate electrode, and transferring charges generated in the photoelectric conversion unit,
It has a silicon nitride film provided on at least a region including the photoelectric conversion part of the substrate, and has.
The silicon nitride film is a photoelectric conversion device having an end portion closer to the photoelectric conversion portion than the side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion portion. 前記基板の表面から前記シリコン窒化膜までの距離は、前記シリコン窒化膜の膜厚よりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the distance from the surface of the substrate to the silicon nitride film is smaller than the film thickness of the silicon nitride film. 前記シリコン窒化膜には、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側の領域において、前記シリコン窒化膜を不連続にする開口部が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。 The silicon nitride film is characterized in that the silicon nitride film is provided with an opening that discontinues the silicon nitride film in a region on the side of the photoelectric conversion part with respect to the side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion part. The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2. 前記開口部は、前記ゲート電極のゲート幅方向において、前記光電変換部の長さよりも長い長さで設けられている
ことを特徴とする請求項３記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the opening is provided with a length longer than the length of the photoelectric conversion portion in the gate width direction of the gate electrode. 前記開口部は、前記ゲート電極のゲート長方向において５０ｎｍ以上の幅で設けられている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 3 or 4, wherein the opening is provided with a width of 50 nm or more in the gate length direction of the gate electrode. 前記開口部の一部又は全部に絶縁物質が埋め込まれている
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 3 to 5, wherein an insulating substance is embedded in a part or all of the opening. 前記絶縁物質は、前記シリコン窒化膜より高抵抗な物質である
ことを特徴とする請求項６記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 6, wherein the insulating material is a substance having a higher resistance than the silicon nitride film. 前記開口部は、前記基板に垂直な方向から見て、前記光電変換部の少なくとも一部と重なるように設けられている
ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。 The photoelectric device according to any one of claims 3 to 7, wherein the opening is provided so as to overlap at least a part of the photoelectric conversion unit when viewed from a direction perpendicular to the substrate. Conversion device. 前記開口部は、前記光電変換部を囲むように設けられている
ことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 3 to 8, wherein the opening is provided so as to surround the photoelectric conversion unit. 前記シリコン窒化膜は、前記ゲート電極の上にも設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 9, wherein the silicon nitride film is also provided on the gate electrode. 前記ゲート電極に接続された第１のコンタクトプラグを有し、
前記第１のコンタクトプラグは、前記シリコン窒化膜に接触する
ことを特徴とする請求項１０記載の光電変換装置。 Having a first contact plug connected to the gate electrode
The photoelectric conversion device according to claim 10, wherein the first contact plug comes into contact with the silicon nitride film. 前記基板に形成され、前記転送トランジスタにより前記電荷が転送される電荷保持部と、
前記電荷保持部に接続された第２のコンタクトプラグとを有し、
前記シリコン窒化膜は、前記電荷保持部の上にも設けられ、
前記第２のコンタクトプラグは、前記シリコン窒化膜に接触する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。 A charge holding portion formed on the substrate and to which the charge is transferred by the transfer transistor,
It has a second contact plug connected to the charge holding portion and has.
The silicon nitride film is also provided on the charge holding portion and is provided.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 11, wherein the second contact plug comes into contact with the silicon nitride film. 前記シリコン窒化膜の塩素濃度が０．５〜５原子％である
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 12, wherein the chlorine concentration of the silicon nitride film is 0.5 to 5 atomic%. 光電変換部と、ゲート電極を含み、前記光電変換部で生じた電荷を転送する転送トランジスタとが設けられて基板の少なくとも前記光電変換部を含む領域上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜を、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側において不連続にする工程と
を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 A step of forming a silicon nitride film on a region including at least the photoelectric conversion part of the substrate by providing a photoelectric conversion part and a transfer transistor including a gate electrode and transferring charges generated in the photoelectric conversion part.
A method for manufacturing a photoelectric conversion device, which comprises a step of discontinuing the silicon nitride film on the side of the photoelectric conversion portion with respect to the side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion portion. 前記シリコン窒化膜を不連続にする工程では、前記シリコン窒化膜の、前記ゲート電極の前記光電変換部の側の側面よりも前記光電変換部の側の領域に開口部を形成する
ことを特徴とする請求項１４記載の光電変換装置の製造方法。 The step of discontinuing the silicon nitride film is characterized in that an opening is formed in a region of the silicon nitride film on the side of the photoelectric conversion portion rather than the side surface of the gate electrode on the side of the photoelectric conversion portion. 14. The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 14. 前記シリコン窒化膜の上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングストップ膜として前記層間絶縁膜をエッチングする工程と
を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光電変換装置の製造方法。 The step of forming an interlayer insulating film on the silicon nitride film and
The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 14 or 15, further comprising a step of etching the interlayer insulating film using the silicon nitride film as an etching stop film. 前記シリコン窒化膜を不連続にする工程の前に、前記基板の上の活性領域をシリサイド化する工程を有する
ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 14 to 16, further comprising a step of silicidizing an active region on the substrate before the step of discontinuing the silicon nitride film. Production method. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 13.
An imaging system characterized by having a signal processing unit that processes a signal output from the photoelectric conversion device. 移動体であって、
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。 It ’s a mobile body,
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 13.
A distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on a signal from the photoelectric conversion device, and
A moving body having a control means for controlling the moving body based on the distance information.
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