JP2698293B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光信号を検知する固体撮
像装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体撮像装置の断面構造を図６に
示す。同図において、３１はＰ型半導体基板、３２，３
２は光電変換を行なうＮ型のフォトダイオード、３３，
３３は他画素への電荷の流入を防ぐＰ型のチャンネルス
トッパー、３４，３４は電荷転送のためのＮ型の埋め込
みチャンネルである。３５は電荷を転送するためのポリ
シリコン電極、３６はポリシリコン電極３５を覆う絶縁
膜、３７はＮ型埋め込みチャンネル３４へ光が混入する
のを防止するＡｌ膜よりなる遮光膜、３８は遮光膜３７
及び絶縁膜３６における露出している部分を覆う保護膜
である。

【０００３】以上のように構成された固体撮像装置の作
動について説明する。

【０００４】受光部としてのフォトダイオード３２に光
が入射すると、入射した光の光量に応じてＰ−Ｎ接合部
から電荷が発生する。電荷転送部としてのＮ型の埋め込
みチャンネル３４への電荷の読み出しは、ポリシリコン
電極３５の電圧を変化させ、Ｎ型の埋め込みチャンネル
３４のポテンシャルを下げることにより行われる。電荷
の転送はポリシリコン電極３５にクロック信号を加える
ことで行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
構造では、強い光が入射した場合には、入射光がポリシ
リコン電極３５を透過してＮ型の埋め込みチャンネル３
４に侵入する第１の現象（図中において矢印アで示
す。）や、入射光がフォトダイオード３２の遮光膜３７
の開口部の側壁で反射してフォトダイオード３２に侵入
する第２の現象（図中において矢印イで示す。）、もし
くは入射光が半導体基板３１と遮光膜３７との間で乱反
射を繰り返してフォトダイオード３２に侵入する第３の
現象（図中においてウで示す。）などが起こる。このよ
うな受光部及び電荷転送部への光の漏れ込みにより発生
する電荷が偽信号となり、画面上では縦スジが発生（ス
ミア不良）し画質の劣化を生じる。

【０００６】上記の第１の現象を抑制するには遮光膜３
７の膜厚を厚くすれば良いが、従来の構造では、遮光膜
３７を厚くすると遮光膜３７の開口部の側壁も厚くなる
ため、該側壁での反射による上記の第２の現象が増大す
るという問題、及び加工のバラツキが大きくなる等の問
題があった。

【０００７】上記に鑑み、本発明は、上記従来の問題を
解消し、受光部及び電荷転送部への光の漏れ込みにより
発生する偽信号を防止し、微細化にも十分対応できる固
体撮像装置を提供すること、及びこのような固体撮像装
置を簡易なプロセスにより確実に製造できるようにする
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、電荷転送部の上側を覆う遮光膜の膜厚を
厚くする一方、受光部の周縁部を覆う遮光膜の膜厚を薄
くするものである。

【０００９】具体的に本発明に係る固体撮像装置は、半
導体基板上に形成された受光部及び電荷転送部を有する
固体撮像装置を対象とし、上記受光部の周縁部及び上記
電荷転送部の上には第１の遮光膜が形成されており、該
第１の遮光膜における上記電荷転送部の上側部分には第
２の遮光膜が形成されており、上記第１の遮光膜及び第
２の遮光膜の上には第３の遮光膜が形成されている。

【００１０】また、本発明の固体撮像装置において、遮
光膜を透過して電荷転送部に侵入する光を一層低減する
ため、上記第２の遮光膜の膜厚は、上記第１の遮光膜の
膜厚と上記第３の遮光膜の膜厚との合計よりも厚く設定
されていることが好ましい。

【００１１】また、本発明の固体撮像装置において、遮
光膜と半導体基板との間における光の乱反射を防止する
ため、上記第１の遮光膜は低反射率の材料によって形成
されていることが好ましい。

【００１２】本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、
半導体基板上に形成された受光部及び電荷転送部の上に
全面に亘って第１の遮光膜を形成した後、該第１の遮光
膜の上における上記電荷転送部の上側部分に第２の遮光
膜を選択的に形成し、その後、上記第１の遮光膜及び第
２の遮光膜の上に全面に亘って第３の遮光膜を形成し、
しかる後、上記第１及び第３の遮光膜における上記受光
部の中央部の上側部分を選択的に除去する。

【００１３】

【作用】本発明の固体撮像装置によると、電荷転送部の
上には第１、第２及び第３の遮光膜からなる厚い遮光膜
が形成されているため、入射光は上記第１〜第３の遮光
膜によって阻止されるので、電荷転送部に侵入すること
がなくなる。

【００１４】受光部の周縁部には第１及び第３の遮光膜
からなる薄い遮光膜が形成されているため、入射光が第
１及び第３の遮光膜の開口部の側壁によって反射され難
くなるので、上記側壁により反射された入射光が受光部
に侵入し難くなる。

【００１５】本発明の固体撮像装置において、第２の遮
光膜の膜厚が、第１の遮光膜の膜厚と第３の遮光膜の膜
厚との合計よりも厚く設定されていると、入射光が電荷
転送部に侵入する現象、及び入射光が第１及び第３の遮
光膜の開口部の側壁によって反射されて受光部に侵入す
る現象は一層低減する。

【００１６】本発明の固体撮像装置において、第１の遮
光膜は低反射率の材料によって形成されていると、遮光
膜と半導体基板との間における光の乱反射が防止される
ので、遮光膜と半導体基板との間で乱反射した光が受光
部に侵入する現象が防止できる。

【００１７】本発明の固体撮像装置の製造方法による
と、半導体基板上に形成された電荷転送部の上には、第
１〜第３の遮光膜が形成される。

【００１８】半導体基板上に形成された受光部の上には
第２の遮光膜が形成されておらず、また、受光部の上側
に第１及び第３の遮光膜を形成した後、受光部の中央部
の上側の第１及び第３の遮光膜を選択的に除去するの
で、受光部の中央部の上側には遮光膜が形成されていな
い一方、受光部の周縁部の上側には第１及び第３の遮光
膜が形成されている。

【００１９】

【実施例】以下、図１に基づいて、本発明の一実施例に
係る固体撮像装置の構造を説明する。

【００２０】同図において、１１はＰ型半導体基板、１
２，１２は光電変換を行なう受光部としてのＮ型のフォ
トダイオード、１３，１３は他画素への電荷の流入を防
止するＰ型のチャンネルストッパー、１４，１４は電荷
転送部としてのＮ型埋め込みチャンネル、１５，１５は
電荷を転送するためのポリシリコン電極、１６はポリシ
リコン電極１５を覆う絶縁膜、１７はフォトダイオード
１２の周縁部及びＮ型埋め込みチャネル１４の上を覆う
第１の遮光膜としてのＷＳｉ膜、１８はＷＳｉ膜１７の
上に形成されＮ型埋め込みチャネル１４の上を覆う第２
の遮光膜としてのＡｌ膜、１９はＷＳｉ膜１７及びＡｌ
膜１８の上に形成されフォトダイオード１２の周縁部及
びＮ型埋め込みチャネル１４の上を覆う第３の遮光膜と
してのＴｉＮ膜、２０はＴｉＮ膜１９及び絶縁膜１６に
おける露出している部分を覆う保護膜である。

【００２１】以下、図２〜図５を参照しながら、上記実
施例に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。

【００２２】まず、Ｐ型半導体基板１１上に、Ｎ型のフ
ォトダイオード１２、Ｐ型チャンネルストッパー１３、
Ｎ型埋め込みチャンネル１４、ポリシリコン電極１５及
び絶縁膜１６をそれぞれ形成した後、図２に示すよう
に、絶縁膜１６の上に全面に亘ってＷＳｉ膜１７を１０
０ｍμの膜厚に形成し、その後、ＷＳｉ膜１７の上に全
面に亘ってＡｌ膜１８を８００ｍμの膜厚に形成する。

【００２３】次に、図３に示すように、ポリシリコン電
極１５の上側部分のＡｌ膜１８のみを残すため、該ポリ
シリコン電極１５の上側部分のＡｌ膜１８の周辺部分の
Ａｌ膜１８に対して選択的にエッチング処理を施す。

【００２４】次に、図４に示すように、ポリシリコン電
極１５の上側部分のＡｌ膜１８及びＷＳｉ膜１７の上に
全面に亘ってＴｉＮ１９膜を２００ｍμ形成する。

【００２５】次に、図５に示すように、ＴｉＮ膜１９と
ＷＳｉ膜１７とを同時にエッチングしてポリシリコン電
極１５同士の間にフオトダイオード開口部２１を形成し
た後、絶縁膜１６及びＴｉＮ１９膜の上に全面に亘って
保護膜２０を形成する。

【００２６】以上のように多層遮光膜を選択的に形成し
た結果、ポリシリコン電極１５の上側に、１００ｍμの
ＷＳｉ膜１７、８００ｍμのＡｌ膜１８及び２００ｍμ
のＴｉＮ膜１９よりなる膜厚１１００ｍμの遮光膜が形
成されるので、光がポリシリコン電極１５を透過してＮ
型埋め込みチャネル１４に侵入することを十分に防ぐこ
とができる。

【００２７】また、フォトダイオード１２の上側には１
００ｍμのＷＳｉ膜１７と２００ｍμのＴｉＮ膜１９よ
りなる３００ｍμの遮光膜が形成されているのみであ
り、光がフォトダイオード１２の遮光膜の開口部の側壁
で反射してフォトダイオード１２に侵入する事態が低減
する。

【００２８】さらに、フォトダイオード１２の周縁部を
覆う遮光膜の下層には、低反射率のＷＳｉ膜１７が形成
されているため、半導体基板１１と遮光膜の間での光の
乱反射が防止されるので、乱反射した光がフォトダイオ
ードへ侵入する事態が阻止される。

【００２９】加えて、１００ｍμのＷＳｉ膜１７と、８
００ｍμのＡｌ膜１８と、２００ｍμのＴｉＮ膜１９と
の組み合わせにより、Ａｌ膜１８中におけるシリコンノ
ジュールの発生が防止されるので、光の遮光性を向上さ
せることができる。また、最上層に低反射率のＴｉＮ膜
１９を用いているため、オンチップフィルターを形成す
る際のハレーションを低減できる。

【００３０】なお、本発明では遮光膜の下層にＷＳｉ膜
１７を用い、上層にＴｉＮ膜１８を用いたが、これらに
代えて他の高融点金属を用いても同様の効果があること
は明白である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像装置によると、電荷転送部の上には第１、第２及び
第３の遮光膜からなる厚い遮光膜が形成されており、受
光部の周縁部の上には第１及び第３の遮光膜からなる薄
い遮光膜が形成されているため、入射光は上記第１〜第
３の遮光膜からなる厚い遮光膜によって阻止されるので
電荷転送部に侵入し難くなると共に、第１及び第３の遮
光膜の開口部の側壁が薄くなり該側壁によって反射され
難くなるので、該側壁により反射された入射光が受光部
に侵入し難くなる。

【００３２】このため、本発明の固体撮像装置による
と、受光部及び電荷転送部への光の漏れ込みにより発生
する偽信号が防止されるのでスミア不良を防止できると
共に、微細化にも十分対応できる。

【００３３】本発明の固体撮像装置において、第２の遮
光膜の膜厚が第１の遮光膜の膜厚と第３の遮光膜の膜厚
との合計よりも厚く設定されていると、遮光膜を透過し
て電荷転送部に侵入する光が一層低減するので、スミア
不良を一層確実に防止できる。

【００３４】本発明の固体撮像装置において、第１の遮
光膜が低反射率の材料によって形成されていると、遮光
膜と半導体基板との間における光の乱反射が防止され、
遮光膜と半導体基板との間で乱反射し受光部に侵入する
光が低減するので、スミア不良を一層確実に防止でき
る。

【００３５】本発明に係る固体撮像装置の製造方法によ
ると、受光部及び電荷転送部の上に全面に亘って第１の
遮光膜を形成し、第１の遮光膜の上における電荷転送部
の上側部分に第２の遮光膜を選択的に形成し、第１及び
第２の遮光膜の上に全面に亘って第３の遮光膜を形成
し、第１及び第３の遮光膜における受光部の中央部の上
側部分を選択的に除去するため、電荷転送部の上には第
１〜第３の遮光膜からなる厚い遮光部が形成され、受光
部の周縁部の上には第１及び第３の遮光膜からなる薄い
遮光部が形成されるので、本発明に係る固体撮像装置を
簡易なプロセスにより確実に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る固体撮像装置の断面図
である。

【図２】上記固体撮像装置を製造方法の工程を示す断面
図である。

【図３】上記固体撮像装置を製造方法の工程を示す断面
図である。

【図４】上記固体撮像装置を製造方法の工程を示す断面
図である。

【図５】上記固体撮像装置を製造方法の工程を示す断面
図である。

【図６】従来の固体撮像装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ Ｐ型の半導体基板 １２ フォトダイオード（受光部） １３ Ｐ型のチャンネルストッパー １４ Ｎ型埋め込みチャンネル（電荷転送部） １５ ポリシリコン電極 １６ 絶縁膜 １７ ＷＳｉ膜（第１の遮光膜） １８ Ａｌ膜（第２の遮光膜） １９ ＴｉＮ膜（第３の遮光膜） ２０ 保護膜 ２１ フオトダイオード開口部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された受光部及び電
   荷転送部の上に全面に亘って第１の遮光膜を形成した
   後、該第１の遮光膜の上における上記電荷転送部の上側
   部分に第２の遮光膜を選択的に形成し、その後、上記第
   １の遮光膜及び第２の遮光膜の上に全面に亘って第３の
   遮光膜を形成し、しかる後、上記第１及び第３の遮光膜
   における上記受光部の中央部の上側部分を選択的に除去
   することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。