JP3070513B2 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子及び
その製造方法に関し、特に、固体撮像素子に入射する光
に対して半導体基板上での反射を抑えるための膜がセン
サ部上に形成されている固体撮像素子及びその製造方法
に関する。
その製造方法に関し、特に、固体撮像素子に入射する光
に対して半導体基板上での反射を抑えるための膜がセン
サ部上に形成されている固体撮像素子及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像素子では、特開平４−２
０６５７１号公報や特開平４−１５２６７４号公報に示
されるように、感度の向上を目的としてフォトダイオー
ドの、光が入射する表面に反射防止膜が形成されてい
る。
０６５７１号公報や特開平４−１５２６７４号公報に示
されるように、感度の向上を目的としてフォトダイオー
ドの、光が入射する表面に反射防止膜が形成されてい
る。
【０００３】図１４は、特開平４−２０６５７１号公報
に示される固体撮像素子の断面図である。特開平４−２
０６５７１号公報における固体撮像素子では、図１４に
示すように、シリコン基板５９の表面にセンサ部として
のフォトダイオード５５と、垂直ＣＣＤ部５６とが備え
られている。フォトダイオード５５及び垂直ＣＣＤ部５
６の上層には、絶縁膜としてのシリコン酸化膜４９が形
成され、シリコン酸化膜４９の表面に中間屈折率膜４８
が形成されている。シリコン酸化膜４９及び中間屈折率
膜４８は、フォトダイオード５５と垂直ＣＣＤ部５６の
共通の膜である。
に示される固体撮像素子の断面図である。特開平４−２
０６５７１号公報における固体撮像素子では、図１４に
示すように、シリコン基板５９の表面にセンサ部として
のフォトダイオード５５と、垂直ＣＣＤ部５６とが備え
られている。フォトダイオード５５及び垂直ＣＣＤ部５
６の上層には、絶縁膜としてのシリコン酸化膜４９が形
成され、シリコン酸化膜４９の表面に中間屈折率膜４８
が形成されている。シリコン酸化膜４９及び中間屈折率
膜４８は、フォトダイオード５５と垂直ＣＣＤ部５６の
共通の膜である。
【０００４】中間屈折率膜４８表面の、垂直ＣＣＤ部５
６に対応する部分には、ゲート電極４６が形成されてい
る。このゲート電極４６は、層間絶縁膜４５を介して、
ＡｌまたはＷの遮光膜４４で被覆されている。遮光膜４
４の表面及び、中間屈折率膜４８表面の、フォトダイオ
ード５５に対応する部分には、シリコン酸化膜などの保
護膜４３が形成されている。中間屈折率膜４８は、保護
膜４３に用いられるシリコン酸化膜とシリコン基板５９
とのほぼ中間の屈折率を有するシリコン窒化膜である。
保護膜４３の表面には、保護膜４３の凹凸をなくす平坦
化膜４２が形成されている。
６に対応する部分には、ゲート電極４６が形成されてい
る。このゲート電極４６は、層間絶縁膜４５を介して、
ＡｌまたはＷの遮光膜４４で被覆されている。遮光膜４
４の表面及び、中間屈折率膜４８表面の、フォトダイオ
ード５５に対応する部分には、シリコン酸化膜などの保
護膜４３が形成されている。中間屈折率膜４８は、保護
膜４３に用いられるシリコン酸化膜とシリコン基板５９
とのほぼ中間の屈折率を有するシリコン窒化膜である。
保護膜４３の表面には、保護膜４３の凹凸をなくす平坦
化膜４２が形成されている。
【０００５】図１５は、特開平４−１５２６７４号公報
に示される固体撮像素子の断面図である。図１５に示す
ように、特開平４−１５２６７４号公報における固体撮
像素子でも、図１４に示した固体撮像素子と同様にシリ
コン基板７９表面に、センサ部としてのフォトダイオー
ド７５と、垂直ＣＣＤ部７６とが備えられている。垂直
ＣＣＤ部７６の表面には、ゲート膜７０を介してゲート
電極６６が形成されている。ゲート電極６６端部の表面
及び側面と、フォトダイオード７５の表面とには絶縁膜
（不図示）を介して中間屈折率膜６８が形成されてい
る。
に示される固体撮像素子の断面図である。図１５に示す
ように、特開平４−１５２６７４号公報における固体撮
像素子でも、図１４に示した固体撮像素子と同様にシリ
コン基板７９表面に、センサ部としてのフォトダイオー
ド７５と、垂直ＣＣＤ部７６とが備えられている。垂直
ＣＣＤ部７６の表面には、ゲート膜７０を介してゲート
電極６６が形成されている。ゲート電極６６端部の表面
及び側面と、フォトダイオード７５の表面とには絶縁膜
（不図示）を介して中間屈折率膜６８が形成されてい
る。
【０００６】そして、ゲート電極６６表面と、中間屈折
率膜６８の、ゲート電極６６端部に重なった部分の表面
とには、少なくとも層間絶縁膜６５を介して遮光膜６４
が形成されている。この遮光膜６４の表面及び、層間絶
縁膜６５表面の、フォトダイオード７５に対応する部分
には保護膜６３が形成されている。中間屈折率膜６８
は、層間絶縁膜６５や保護膜６３などに用いられるシリ
コン酸化膜と、シリコン基板７９とのほぼ中間の屈折率
を有している。この固体撮像素子では、中間屈折率膜６
８の端部がゲート電極６６端部に重ねられると共に、ゲ
ート電極６６端部の側面と中間屈折率膜６８との間の膜
の厚みを、中間屈折率膜６８とフォトダイオード７５と
の間の膜の厚みよりも大きくすることにより、低スメア
化が図られている。
率膜６８の、ゲート電極６６端部に重なった部分の表面
とには、少なくとも層間絶縁膜６５を介して遮光膜６４
が形成されている。この遮光膜６４の表面及び、層間絶
縁膜６５表面の、フォトダイオード７５に対応する部分
には保護膜６３が形成されている。中間屈折率膜６８
は、層間絶縁膜６５や保護膜６３などに用いられるシリ
コン酸化膜と、シリコン基板７９とのほぼ中間の屈折率
を有している。この固体撮像素子では、中間屈折率膜６
８の端部がゲート電極６６端部に重ねられると共に、ゲ
ート電極６６端部の側面と中間屈折率膜６８との間の膜
の厚みを、中間屈折率膜６８とフォトダイオード７５と
の間の膜の厚みよりも大きくすることにより、低スメア
化が図られている。
【０００７】図１４及び１５で示した固体撮像素子では
両者とも、フォトダイオードを有するシリコン基板と、
フォトダイオード上に形成される薄膜との屈折率の差が
大きいことによる、前記シリコン基板と前記薄膜との境
界面での反射を抑えるために中間屈折率膜が反射防止膜
として形成されている。中間屈折率膜は、シリコン基板
上に形成されるシリコン酸化膜などの薄膜と、シリコン
基板とのほぼ中間の屈折率を有していて、この中間屈折
率膜を、シリコン基板の表面に絶縁膜を介してまたは直
接形成することにより、半導体基板上での光の反射率が
抑えられ、固体撮像素子の感度が向上されている。
両者とも、フォトダイオードを有するシリコン基板と、
フォトダイオード上に形成される薄膜との屈折率の差が
大きいことによる、前記シリコン基板と前記薄膜との境
界面での反射を抑えるために中間屈折率膜が反射防止膜
として形成されている。中間屈折率膜は、シリコン基板
上に形成されるシリコン酸化膜などの薄膜と、シリコン
基板とのほぼ中間の屈折率を有していて、この中間屈折
率膜を、シリコン基板の表面に絶縁膜を介してまたは直
接形成することにより、半導体基板上での光の反射率が
抑えられ、固体撮像素子の感度が向上されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−２０６５７１号公報における固体撮像素子のよう
に、半導体基板の一面全体を被覆する中間屈折率膜が、
水素透過性の低いシリコン窒化膜などである場合、半導
体基板内の酸素を還元して取り除くために行う、水素ア
ロイの工程時に、水素は半導体基板のフォトダイオード
側の面に到達することができない。水素アロイ時の水素
は、シリコン酸化膜やタングステンなどを透過するが、
水素がシリコン窒化膜などにより遮断されて半導体基板
に到達しないと水素アロイの効果が出ず、暗電流が増加
してしまうという問題点がある。
４−２０６５７１号公報における固体撮像素子のよう
に、半導体基板の一面全体を被覆する中間屈折率膜が、
水素透過性の低いシリコン窒化膜などである場合、半導
体基板内の酸素を還元して取り除くために行う、水素ア
ロイの工程時に、水素は半導体基板のフォトダイオード
側の面に到達することができない。水素アロイ時の水素
は、シリコン酸化膜やタングステンなどを透過するが、
水素がシリコン窒化膜などにより遮断されて半導体基板
に到達しないと水素アロイの効果が出ず、暗電流が増加
してしまうという問題点がある。
【０００９】また、特開平４−１５２６７４号公報にお
ける固体撮像素子のように、それぞれのフォトダイオー
ドごとに中間屈折率膜を配設する場合、中間屈折率膜を
半導体基板上の全面に形成した後に中間屈折率膜の不要
な部分をエッチングによって除去する必要がある。従っ
て、固体撮像素子を製造する際にエッチングの工程が１
つ増えてしまう。
ける固体撮像素子のように、それぞれのフォトダイオー
ドごとに中間屈折率膜を配設する場合、中間屈折率膜を
半導体基板上の全面に形成した後に中間屈折率膜の不要
な部分をエッチングによって除去する必要がある。従っ
て、固体撮像素子を製造する際にエッチングの工程が１
つ増えてしまう。
【００１０】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点に鑑み、フォトダイオードの上部に中間屈折率膜を形
成する際に、水素アロイの効果が損なわれることなく、
感度が高い固体撮像素子を提供することにある。
点に鑑み、フォトダイオードの上部に中間屈折率膜を形
成する際に、水素アロイの効果が損なわれることなく、
感度が高い固体撮像素子を提供することにある。
【００１１】また、上記に加え、水素アロイの効果が損
なわれなく、感度が高い固体撮像素子を簡略な工程で製
造するための、固体撮像素子の製造方法を提供すること
にある。
なわれなく、感度が高い固体撮像素子を簡略な工程で製
造するための、固体撮像素子の製造方法を提供すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、光が入射する側となる表面にセンサ部が存
在する半導体基板と、該半導体基板の入射側の表面全体
に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過性が
低い中間屈折率膜と、該中間屈折率膜の入射側の表面に
形成された水素透過可能な薄膜と、該薄膜の入射側の表
面における、前記センサ部に対応する部分と異なる部分
に形成されたゲート電極とを含み、前記中間屈折率膜は
前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有して
いる固体撮像素子において、前記中間屈折率膜の、前記
センサ部及び前記ゲート電極に対応する部分以外の部分
には、穴が形成されていることを特徴とする。
の本発明は、光が入射する側となる表面にセンサ部が存
在する半導体基板と、該半導体基板の入射側の表面全体
に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過性が
低い中間屈折率膜と、該中間屈折率膜の入射側の表面に
形成された水素透過可能な薄膜と、該薄膜の入射側の表
面における、前記センサ部に対応する部分と異なる部分
に形成されたゲート電極とを含み、前記中間屈折率膜は
前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有して
いる固体撮像素子において、前記中間屈折率膜の、前記
センサ部及び前記ゲート電極に対応する部分以外の部分
には、穴が形成されていることを特徴とする。
【００１３】また本発明は、光が入射する側となる表面
にセンサ部が存在する半導体基板と、前記半導体基板の
入射側の表面における、前記センサ部に対応する部分を
除く部分に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前
記半導体基板の入射側の表面および前記ゲート電極の表
面に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過性
が低い中間屈折率膜と、前記中間屈折率膜の入射側の表
面に形成された水素透過可能な薄膜と、前記薄膜の入射
側の表面における、少なくとも前記ゲート電極に対応す
る部分に層間絶縁膜を介して形成される遮光膜とを含
み、前記中間屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との
略中間の屈折率を有している固体撮像素子において、前
記中間屈折率膜には、前記遮光膜を用いて前記ゲート電
極を裏打ち配線する際に前記ゲート電極と前記遮光膜と
を電気的に接続するためのコンタクトホールが形成され
ていることを特徴とする。
にセンサ部が存在する半導体基板と、前記半導体基板の
入射側の表面における、前記センサ部に対応する部分を
除く部分に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前
記半導体基板の入射側の表面および前記ゲート電極の表
面に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過性
が低い中間屈折率膜と、前記中間屈折率膜の入射側の表
面に形成された水素透過可能な薄膜と、前記薄膜の入射
側の表面における、少なくとも前記ゲート電極に対応す
る部分に層間絶縁膜を介して形成される遮光膜とを含
み、前記中間屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との
略中間の屈折率を有している固体撮像素子において、前
記中間屈折率膜には、前記遮光膜を用いて前記ゲート電
極を裏打ち配線する際に前記ゲート電極と前記遮光膜と
を電気的に接続するためのコンタクトホールが形成され
ていることを特徴とする。
【００１４】さらに本発明は、半導体基板の、光が入射
する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板の
入射側の表面に絶縁膜を介してまたは直接、水素透過性
が低い中間屈折率膜を形成し、該中間屈折率膜の入射側
の表面に水素透過可能な薄膜を形成し、該薄膜の入射側
の表面における、前記センサ部に対応する部分と異なる
部分にゲート電極を形成し、前記中間屈折率膜は前記半
導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固
体撮像素子の製造方法において、前記中間屈折率膜の、
前記センサ部及び前記ゲート電極に対応する部分以外の
部分に、穴を形成することを特徴とする。
する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板の
入射側の表面に絶縁膜を介してまたは直接、水素透過性
が低い中間屈折率膜を形成し、該中間屈折率膜の入射側
の表面に水素透過可能な薄膜を形成し、該薄膜の入射側
の表面における、前記センサ部に対応する部分と異なる
部分にゲート電極を形成し、前記中間屈折率膜は前記半
導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固
体撮像素子の製造方法において、前記中間屈折率膜の、
前記センサ部及び前記ゲート電極に対応する部分以外の
部分に、穴を形成することを特徴とする。
【００１５】さらに本発明は、半導体基板の、光が入射
する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板の
入射側の表面における、センサ部に対応する部分を除く
部分に絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記半導体
基板の、前記ゲート電極を形成した表面に絶縁膜を介し
てまたは直接、水素透過性が低い中間屈折率膜を形成
し、該中間屈折率膜の入射側の表面に水素透過可能な薄
膜を形成し、前記薄膜の入射側の表面における、少なく
とも前記ゲート電極に対応する部分に層間絶縁膜を介し
て遮光膜を形成し、前記中間屈折率膜は前記半導体基板
と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固体撮像素
子の製造方法において、前記中間屈折率膜に、前記遮光
膜を用いて前記ゲート電極を裏打ち配線する際に前記ゲ
ート電極と前記遮光膜とを電気的に接続するためのコン
タクトホールを形成することを特徴とする。
する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板の
入射側の表面における、センサ部に対応する部分を除く
部分に絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記半導体
基板の、前記ゲート電極を形成した表面に絶縁膜を介し
てまたは直接、水素透過性が低い中間屈折率膜を形成
し、該中間屈折率膜の入射側の表面に水素透過可能な薄
膜を形成し、前記薄膜の入射側の表面における、少なく
とも前記ゲート電極に対応する部分に層間絶縁膜を介し
て遮光膜を形成し、前記中間屈折率膜は前記半導体基板
と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固体撮像素
子の製造方法において、前記中間屈折率膜に、前記遮光
膜を用いて前記ゲート電極を裏打ち配線する際に前記ゲ
ート電極と前記遮光膜とを電気的に接続するためのコン
タクトホールを形成することを特徴とする。
【００１６】前記中間屈折率膜の材質は窒化シリコンで
あり、前記薄膜の材質は酸化シリコンであることが好ま
しい。
あり、前記薄膜の材質は酸化シリコンであることが好ま
しい。
【００１７】上記のとおりの発明では、センサ部を有す
る半導体基板の、光が入射する側となる表面全体に、水
素透過性の低い中間屈折率膜が絶縁膜を介してまたは直
接形成され、前記中間屈折率膜の入射側の表面に水素透
過可能な薄膜が形成され、前記中間屈折率膜は前記半導
体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固体
撮像素子において、前記中間屈折率膜には、穴が形成さ
れた。この場合、中間屈折率膜が反射防止膜の役目を担
い、薄膜及び中間屈折率膜などを通してセンサ部に入射
する光に対して半導体基板上での反射が抑えられる。ま
た、中間屈折率膜に穴が形成されたことにより、例え
ば、中間屈折率膜上に薄膜を形成した後に水素アロイを
行う際、薄膜を透過した水素が中間屈折率膜の穴を通過
して半導体基板のセンサ側の面に到達することができ
る。従って、半導体基板内の酸素を水素によって除去す
ることができて水素アロイの効果が充分に得られるの
で、固体撮像素子の暗電流を小さくできる。その結果、
固体撮像素子に反射防止膜が備えられる上に水素アロイ
の効果が得られることによって、感度が高く、暗電流が
小さい固体撮像素子を実現できる。
る半導体基板の、光が入射する側となる表面全体に、水
素透過性の低い中間屈折率膜が絶縁膜を介してまたは直
接形成され、前記中間屈折率膜の入射側の表面に水素透
過可能な薄膜が形成され、前記中間屈折率膜は前記半導
体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固体
撮像素子において、前記中間屈折率膜には、穴が形成さ
れた。この場合、中間屈折率膜が反射防止膜の役目を担
い、薄膜及び中間屈折率膜などを通してセンサ部に入射
する光に対して半導体基板上での反射が抑えられる。ま
た、中間屈折率膜に穴が形成されたことにより、例え
ば、中間屈折率膜上に薄膜を形成した後に水素アロイを
行う際、薄膜を透過した水素が中間屈折率膜の穴を通過
して半導体基板のセンサ側の面に到達することができ
る。従って、半導体基板内の酸素を水素によって除去す
ることができて水素アロイの効果が充分に得られるの
で、固体撮像素子の暗電流を小さくできる。その結果、
固体撮像素子に反射防止膜が備えられる上に水素アロイ
の効果が得られることによって、感度が高く、暗電流が
小さい固体撮像素子を実現できる。
【００１８】また本発明では、センサ部を有する半導体
基板の、光が入射する側となる表面における、前記セン
サ部に対応する部分を除く部分にゲート電極が絶縁膜を
介して形成され、前記半導体基板の入射側の表面及び前
記ゲート電極の表面に水素透過性の低い中間屈折率膜が
絶縁膜を介してまたは直接形成され、前記中間屈折率膜
の入射側の表面に水素透過可能な薄膜が形成されてい
る。さらに、前記薄膜の入射側の表面で少なくとも前記
ゲート電極に対応する部分に層間絶縁膜を介して遮光膜
が形成されてなる固体撮像素子において、前記ゲート電
極が、前記遮光膜を用いて裏打ち配線される。中間屈折
率膜は、半導体基板と薄膜との略中間の屈折率を有して
いるので、前述のように、薄膜や中間屈折率膜を通して
センサ部に入射する光に対して半導体基板上での反射を
抑えることができる。また、ゲート電極の裏打ち配線に
おいては、ゲート電極と遮光膜とを電気的に接続するた
めにゲート電極と遮光膜との間に、ゲート電極の表面か
ら遮光膜の裏面につながるコンタクトホールが形成され
る。従って、コンタクトホールは、ゲート電極と遮光膜
との間に挟まれる、絶縁膜、中間屈折率膜、層間絶縁膜
を貫通することになる。このコンタクトホールに、例え
ばタングステンなどの配線部材が充填されることによっ
て、ゲート電極と遮光膜とが電気的に接続される。中間
屈折率膜には、コンタクトホールが形成されることで開
口部が形成され、この開口部が、水素アロイ時の水素が
透過するための水素アロイ用穴となる。例えば、上記の
固体撮像素子を製造する際に、半導体基板上に遮光膜が
形成された後に水素アロイを行うと、半導体基板表層の
遮光膜や薄膜などを透過した水素が、中間屈折率膜を貫
通するコンタクトホール内のタングステンを透過して、
半導体基板のセンサ部側の面に到達することができる。
従って、中間屈折率膜のコンタクトホールが、水素が透
過する穴となって水素アロイ時の効果が充分に得られ
る。その結果、固体撮像素子に反射防止膜が備えられる
上に水素アロイの効果が得られることで、感度が高く、
暗電流が小さい固体撮像素子を実現できる。また、この
ようにしてゲート電極を裏打ち配線する固体撮像素子で
は、コンタクトホールが、水素が通過する穴の役目にな
るので、特別に水素アロイ用の穴を形成する必要がな
い。さらに、中間屈折率膜の、センサ部に対応する部分
を除く、不要な部分をエッチングなどにより除去する必
要もないので、固体撮像素子を製造する際の工程数を減
らすことができる。
基板の、光が入射する側となる表面における、前記セン
サ部に対応する部分を除く部分にゲート電極が絶縁膜を
介して形成され、前記半導体基板の入射側の表面及び前
記ゲート電極の表面に水素透過性の低い中間屈折率膜が
絶縁膜を介してまたは直接形成され、前記中間屈折率膜
の入射側の表面に水素透過可能な薄膜が形成されてい
る。さらに、前記薄膜の入射側の表面で少なくとも前記
ゲート電極に対応する部分に層間絶縁膜を介して遮光膜
が形成されてなる固体撮像素子において、前記ゲート電
極が、前記遮光膜を用いて裏打ち配線される。中間屈折
率膜は、半導体基板と薄膜との略中間の屈折率を有して
いるので、前述のように、薄膜や中間屈折率膜を通して
センサ部に入射する光に対して半導体基板上での反射を
抑えることができる。また、ゲート電極の裏打ち配線に
おいては、ゲート電極と遮光膜とを電気的に接続するた
めにゲート電極と遮光膜との間に、ゲート電極の表面か
ら遮光膜の裏面につながるコンタクトホールが形成され
る。従って、コンタクトホールは、ゲート電極と遮光膜
との間に挟まれる、絶縁膜、中間屈折率膜、層間絶縁膜
を貫通することになる。このコンタクトホールに、例え
ばタングステンなどの配線部材が充填されることによっ
て、ゲート電極と遮光膜とが電気的に接続される。中間
屈折率膜には、コンタクトホールが形成されることで開
口部が形成され、この開口部が、水素アロイ時の水素が
透過するための水素アロイ用穴となる。例えば、上記の
固体撮像素子を製造する際に、半導体基板上に遮光膜が
形成された後に水素アロイを行うと、半導体基板表層の
遮光膜や薄膜などを透過した水素が、中間屈折率膜を貫
通するコンタクトホール内のタングステンを透過して、
半導体基板のセンサ部側の面に到達することができる。
従って、中間屈折率膜のコンタクトホールが、水素が透
過する穴となって水素アロイ時の効果が充分に得られ
る。その結果、固体撮像素子に反射防止膜が備えられる
上に水素アロイの効果が得られることで、感度が高く、
暗電流が小さい固体撮像素子を実現できる。また、この
ようにしてゲート電極を裏打ち配線する固体撮像素子で
は、コンタクトホールが、水素が通過する穴の役目にな
るので、特別に水素アロイ用の穴を形成する必要がな
い。さらに、中間屈折率膜の、センサ部に対応する部分
を除く、不要な部分をエッチングなどにより除去する必
要もないので、固体撮像素子を製造する際の工程数を減
らすことができる。
【００１９】さらに本発明では、半導体基板の、光が入
射する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板
の入射側の表面全体に絶縁膜を介してまたは直接、水素
透過性が低い中間屈折率膜を形成し、該中間屈折率膜の
入射側の表面に水素透過可能な薄膜を形成し、前記中間
屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折
率を有している固体撮像素子の製造方法において、前記
中間屈折率膜に穴を形成する。このような固体撮像素子
の製造方法では、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜の
穴を通して半導体基板のセンサ部側の面に到達すること
ができ、水素アロイの効果が充分に得られる。
射する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基板
の入射側の表面全体に絶縁膜を介してまたは直接、水素
透過性が低い中間屈折率膜を形成し、該中間屈折率膜の
入射側の表面に水素透過可能な薄膜を形成し、前記中間
屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折
率を有している固体撮像素子の製造方法において、前記
中間屈折率膜に穴を形成する。このような固体撮像素子
の製造方法では、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜の
穴を通して半導体基板のセンサ部側の面に到達すること
ができ、水素アロイの効果が充分に得られる。
【００２０】さらに本発明では、固体撮像素子の製造方
法において、センサ部の電荷を転送するためのゲート電
極が裏打ち配線される。この場合、半導体基板の、光が
入射する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基
板の入射側の表面における、センサ部に対応する部分を
除く部分に絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記半
導体基板の、前記ゲート電極を形成した表面に絶縁膜を
介してまたは直接、水素透過性が低い中間屈折率膜を形
成する。さらに、前記中間屈折率膜の入射側の表面に水
素透過可能な薄膜を形成し、前記薄膜の入射側の表面に
おける、少なくとも前記ゲート電極に対応する部分に層
間絶縁膜を介して遮光膜を形成する。前記中間屈折率膜
は前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有し
ている。また、前記中間屈折率膜には、前記遮光膜を用
いて前記ゲート電極を裏打ち配線する際に前記ゲート電
極と前記遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクト
ホールを形成する。このような固体撮像素子の製造方法
でも、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜のコンタクト
ホールを通して半導体基板のセンサ部側の面に到達する
ことができ、水素アロイの効果が充分に得られる。ま
た、コンタクトホールが、水素が通過する穴になるの
で、特別に水素アロイ用の穴を形成する必要がない。さ
らに、中間屈折率膜の、センサ部以外の部分をエッチン
グなどにより除去する必要がないので、固体撮像素子を
製造する際の工程数を減らすことができる。
法において、センサ部の電荷を転送するためのゲート電
極が裏打ち配線される。この場合、半導体基板の、光が
入射する側となる面にセンサ部を形成し、前記半導体基
板の入射側の表面における、センサ部に対応する部分を
除く部分に絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記半
導体基板の、前記ゲート電極を形成した表面に絶縁膜を
介してまたは直接、水素透過性が低い中間屈折率膜を形
成する。さらに、前記中間屈折率膜の入射側の表面に水
素透過可能な薄膜を形成し、前記薄膜の入射側の表面に
おける、少なくとも前記ゲート電極に対応する部分に層
間絶縁膜を介して遮光膜を形成する。前記中間屈折率膜
は前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有し
ている。また、前記中間屈折率膜には、前記遮光膜を用
いて前記ゲート電極を裏打ち配線する際に前記ゲート電
極と前記遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクト
ホールを形成する。このような固体撮像素子の製造方法
でも、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜のコンタクト
ホールを通して半導体基板のセンサ部側の面に到達する
ことができ、水素アロイの効果が充分に得られる。ま
た、コンタクトホールが、水素が通過する穴になるの
で、特別に水素アロイ用の穴を形成する必要がない。さ
らに、中間屈折率膜の、センサ部以外の部分をエッチン
グなどにより除去する必要がないので、固体撮像素子を
製造する際の工程数を減らすことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の固
体撮像素子の第１の実施形態を示す断面図である。本実
施形態の固体撮像素子では、図１に示すように、シリコ
ン（Ｎ−Ｓｕｂ）１４の一面にＰウェル１３が形成され
ている。Ｐウェル１３上にはセンサ部としてのフォトダ
イオード１５及び垂直ＣＣＤ部１６のそれぞれの領域に
対応するＮウェル１２と、Ｎウェル１２の周辺部のＰ+
領域１１とが形成されている。このようにシリコン１４
を基にして成るシリコン基板１９の、フォトダイオード
１５側の面が、光が入射する側となる。
体撮像素子の第１の実施形態を示す断面図である。本実
施形態の固体撮像素子では、図１に示すように、シリコ
ン（Ｎ−Ｓｕｂ）１４の一面にＰウェル１３が形成され
ている。Ｐウェル１３上にはセンサ部としてのフォトダ
イオード１５及び垂直ＣＣＤ部１６のそれぞれの領域に
対応するＮウェル１２と、Ｎウェル１２の周辺部のＰ+
領域１１とが形成されている。このようにシリコン１４
を基にして成るシリコン基板１９の、フォトダイオード
１５側の面が、光が入射する側となる。
【００２３】シリコン基板１９の入射側の表面には、シ
リコン酸化膜９、中間屈折率膜８及び、薄膜であるシリ
コン酸化膜７がこの順番で積層されている。シリコン酸
化膜７の入射側の表面における、垂直ＣＣＤ部１６に対
応する部分には、ゲート電極６が形成されている。シリ
コン酸化膜９、中間屈折率膜８及びシリコン酸化膜７
は、ゲート電極６とシリコン基板１９との絶縁膜であ
る、ゲートＯＮＯ膜１０を構成している。
リコン酸化膜９、中間屈折率膜８及び、薄膜であるシリ
コン酸化膜７がこの順番で積層されている。シリコン酸
化膜７の入射側の表面における、垂直ＣＣＤ部１６に対
応する部分には、ゲート電極６が形成されている。シリ
コン酸化膜９、中間屈折率膜８及びシリコン酸化膜７
は、ゲート電極６とシリコン基板１９との絶縁膜であ
る、ゲートＯＮＯ膜１０を構成している。
【００２４】シリコン酸化膜７上に形成されたゲート電
極６の入射側の部分には、層間絶縁膜５を介して遮光膜
４が備えられている。遮光膜４の端部はシリコン基板１
９に向かって延びていて、ゲート電極６に光が入射しな
いようになっている。遮光膜４の表面、及びシリコン酸
化膜７表面の、フォトダイオード１５と対応する部分に
は、保護膜３が形成されている。さらに、保護膜３の表
面には、保護膜３の凹凸をなくす平坦化膜２が形成され
ることで、シリコン基板１９上に積層された膜の表面が
平になっている。平となった平坦化膜２の表面には、そ
れぞれのフォトダイオード１５に対応するマイクロレン
ズ１が配置されている。
極６の入射側の部分には、層間絶縁膜５を介して遮光膜
４が備えられている。遮光膜４の端部はシリコン基板１
９に向かって延びていて、ゲート電極６に光が入射しな
いようになっている。遮光膜４の表面、及びシリコン酸
化膜７表面の、フォトダイオード１５と対応する部分に
は、保護膜３が形成されている。さらに、保護膜３の表
面には、保護膜３の凹凸をなくす平坦化膜２が形成され
ることで、シリコン基板１９上に積層された膜の表面が
平になっている。平となった平坦化膜２の表面には、そ
れぞれのフォトダイオード１５に対応するマイクロレン
ズ１が配置されている。
【００２５】シリコン基板１９の屈折率は波長５５０ｎ
ｍの光に対して約３．５である。また、中間屈折率膜８
として、波長５５０ｎｍの光に対して屈折率が２．０で
あるシリコン窒化膜を用いている。フォトダイオード１
５に対応する部分に形成された、中間反射率膜８以外の
膜は全て、波長５５０ｎｍの光に対して屈折率が約１．
５である。
ｍの光に対して約３．５である。また、中間屈折率膜８
として、波長５５０ｎｍの光に対して屈折率が２．０で
あるシリコン窒化膜を用いている。フォトダイオード１
５に対応する部分に形成された、中間反射率膜８以外の
膜は全て、波長５５０ｎｍの光に対して屈折率が約１．
５である。
【００２６】また、シリコン酸化膜９及び中間屈折率膜
８の膜厚は、両者の膜を通してフォトダイオード１５に
入射する光に対してシリコン基板１９上での反射率が低
くなるように設定され、フォトダイオード１５に入射す
る光の信号が大きくなるようになっている。すなわち、
シリコン酸化膜９及び中間屈折率膜８は、フォトダイオ
ード１５に対応する部分で反射防止膜の役目を担ってい
る。中間屈折率膜８としてシリコン窒化膜を用いたが、
シリコン窒化膜の代わりに、酸化タンタル、酸化チタン
またはチタン酸ストロンチウムなどを用いてもよく、シ
リコン窒化膜と同様に反射防止膜としての効果が得られ
る。また、中間屈折率膜とシリコン基板との間に挟まれ
るシリコン酸化膜９は、シリコン基板１９とシリコン酸
化膜９との界面のプロセスの整合性をよくするために形
成されているが、このシリコン酸化膜９がなくてもよ
い。本実施形態では、シリコン酸化膜９の膜厚を２０ｎ
ｍとし、中間屈折率膜８の膜厚を３０ｎｍとした。ま
た、中間屈折率膜８には、図１には示されていないが、
後述する、水素アロイ時の水素が通過するための水素ア
ロイ用の穴が形成されている。
８の膜厚は、両者の膜を通してフォトダイオード１５に
入射する光に対してシリコン基板１９上での反射率が低
くなるように設定され、フォトダイオード１５に入射す
る光の信号が大きくなるようになっている。すなわち、
シリコン酸化膜９及び中間屈折率膜８は、フォトダイオ
ード１５に対応する部分で反射防止膜の役目を担ってい
る。中間屈折率膜８としてシリコン窒化膜を用いたが、
シリコン窒化膜の代わりに、酸化タンタル、酸化チタン
またはチタン酸ストロンチウムなどを用いてもよく、シ
リコン窒化膜と同様に反射防止膜としての効果が得られ
る。また、中間屈折率膜とシリコン基板との間に挟まれ
るシリコン酸化膜９は、シリコン基板１９とシリコン酸
化膜９との界面のプロセスの整合性をよくするために形
成されているが、このシリコン酸化膜９がなくてもよ
い。本実施形態では、シリコン酸化膜９の膜厚を２０ｎ
ｍとし、中間屈折率膜８の膜厚を３０ｎｍとした。ま
た、中間屈折率膜８には、図１には示されていないが、
後述する、水素アロイ時の水素が通過するための水素ア
ロイ用の穴が形成されている。
【００２７】このような固体撮像素子では上述したよう
に、シリコン基板１９の屈折率が約３．５で、シリコン
酸化膜７及び９、並びに保護膜３及び平坦化膜２の屈折
率が約１．５である。このことにより、中間屈折率膜８
が形成されていない場合、シリコン基板１９上に、シリ
コン基板１９との屈折率の差が大きい膜が形成されてい
ることになる。この場合、フォトダイオード１５に入射
する光に対してシリコン基板１９と、シリコン基板１９
上の膜との境界面で反射される光が多くなり、その境界
面での光の透過率が減少してしまう。ところが、シリコ
ン基板１９の表面に、厚さ２０ｎｍのシリコン酸化膜９
を介して、厚さ３０ｎｍで屈折率が約２．０である中間
屈折率膜８が形成されたことにより、シリコン基板１９
とシリコン酸化膜９との境界面での光の反射が低減され
るので、フォトダイオード１５に入射する光の信号が増
加する。その結果、固体撮像素子の感度が向上されるこ
とになる。次では、シリコン基板上に中間屈折率膜を介
してシリコン酸化膜が形成された試料において、シリコ
ン基板上に形成された膜全体の反射率と、中間屈折率膜
の厚みとの関係について説明する。
に、シリコン基板１９の屈折率が約３．５で、シリコン
酸化膜７及び９、並びに保護膜３及び平坦化膜２の屈折
率が約１．５である。このことにより、中間屈折率膜８
が形成されていない場合、シリコン基板１９上に、シリ
コン基板１９との屈折率の差が大きい膜が形成されてい
ることになる。この場合、フォトダイオード１５に入射
する光に対してシリコン基板１９と、シリコン基板１９
上の膜との境界面で反射される光が多くなり、その境界
面での光の透過率が減少してしまう。ところが、シリコ
ン基板１９の表面に、厚さ２０ｎｍのシリコン酸化膜９
を介して、厚さ３０ｎｍで屈折率が約２．０である中間
屈折率膜８が形成されたことにより、シリコン基板１９
とシリコン酸化膜９との境界面での光の反射が低減され
るので、フォトダイオード１５に入射する光の信号が増
加する。その結果、固体撮像素子の感度が向上されるこ
とになる。次では、シリコン基板上に中間屈折率膜を介
してシリコン酸化膜が形成された試料において、シリコ
ン基板上に形成された膜全体の反射率と、中間屈折率膜
の厚みとの関係について説明する。
【００２８】図２、３及び４は、シリコン基板上に中間
屈折率膜を介してシリコン酸化膜が形成された試料にお
いて、シリコン基板に対して垂直な方向からシリコン酸
化膜に入射する光の波長に対する、中間屈折率膜の膜厚
と、膜全体の反射率との関係を示す図である。ここで膜
全体の反射率とは、空気層とシリコン基板との間に存在
する全ての膜の反射率の合計である。従って、膜での光
の吸収がない場合について考えると、固体撮像素子に入
射する光のうちの（１−膜全体の反射率）の割合の光が
膜を透過してシリコン基板の表面に到達する。中間屈折
率膜上のシリコン酸化膜の膜厚は４μｍ程度でありその
シリコン酸化膜では可視光が干渉しないと考えられるこ
とと、マイクロレンズの屈折率はシリコン酸化膜とほぼ
同じであることとから、シリコン酸化膜とマイクロレン
ズとを合わせた部分をシリコン酸化膜とおいて、中間屈
折率膜上に、膜厚が無限大のシリコン酸化膜が形成され
ているとしている。
屈折率膜を介してシリコン酸化膜が形成された試料にお
いて、シリコン基板に対して垂直な方向からシリコン酸
化膜に入射する光の波長に対する、中間屈折率膜の膜厚
と、膜全体の反射率との関係を示す図である。ここで膜
全体の反射率とは、空気層とシリコン基板との間に存在
する全ての膜の反射率の合計である。従って、膜での光
の吸収がない場合について考えると、固体撮像素子に入
射する光のうちの（１−膜全体の反射率）の割合の光が
膜を透過してシリコン基板の表面に到達する。中間屈折
率膜上のシリコン酸化膜の膜厚は４μｍ程度でありその
シリコン酸化膜では可視光が干渉しないと考えられるこ
とと、マイクロレンズの屈折率はシリコン酸化膜とほぼ
同じであることとから、シリコン酸化膜とマイクロレン
ズとを合わせた部分をシリコン酸化膜とおいて、中間屈
折率膜上に、膜厚が無限大のシリコン酸化膜が形成され
ているとしている。
【００２９】図２、３及び４では、横軸に光の波長（ｎ
ｍ）をとり、縦軸に膜全体の反射率をとっている。ま
た、図２、３及び４の全ての図中における波線は、試料
に中間屈折率膜が形成されていない場合の反射率の関係
を示している。図２、３及び４における、それぞれの図
（Ａ）の実線は、中間屈折率膜の膜厚を１０〜５０ｎｍ
の間で１０ｎｍごとにとった、それぞれの膜厚における
反射率の関係を示し、図２、３及び４の、それぞれの図
（Ｂ）における実線は、中間屈折率膜の膜厚を６０〜１
００ｎｍの間で１０ｎｍごとにとった、それぞれの膜厚
における反射率の関係を示している。
ｍ）をとり、縦軸に膜全体の反射率をとっている。ま
た、図２、３及び４の全ての図中における波線は、試料
に中間屈折率膜が形成されていない場合の反射率の関係
を示している。図２、３及び４における、それぞれの図
（Ａ）の実線は、中間屈折率膜の膜厚を１０〜５０ｎｍ
の間で１０ｎｍごとにとった、それぞれの膜厚における
反射率の関係を示し、図２、３及び４の、それぞれの図
（Ｂ）における実線は、中間屈折率膜の膜厚を６０〜１
００ｎｍの間で１０ｎｍごとにとった、それぞれの膜厚
における反射率の関係を示している。
【００３０】図２では、中間屈折率膜の材質として、屈
折率が約２．０で光の吸収がないものを用いており、そ
の材質には、例えばＳｉＯ、窒化シリコン、ＴａＯ2、
ＴｉＯ2などが挙げられる。図２の（Ａ）及び（Ｂ）に
示されるように、シリコン基板に入射させる光の波長に
応じて中間屈折率膜の膜厚を調整することにより、膜全
体の反射率を低減できることがわかる。
折率が約２．０で光の吸収がないものを用いており、そ
の材質には、例えばＳｉＯ、窒化シリコン、ＴａＯ2、
ＴｉＯ2などが挙げられる。図２の（Ａ）及び（Ｂ）に
示されるように、シリコン基板に入射させる光の波長に
応じて中間屈折率膜の膜厚を調整することにより、膜全
体の反射率を低減できることがわかる。
【００３１】図３では、中間屈折率膜の材質として、屈
折率が約３．０で光の吸収がないものを用いており、そ
の材質には、例えばＳｒＴｉＯ3が挙げられる。この場
合、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、中間屈
折率膜の膜厚を調整することにより、低波長域の光に対
して膜全体の反射率を低減できることがわかる。
折率が約３．０で光の吸収がないものを用いており、そ
の材質には、例えばＳｒＴｉＯ3が挙げられる。この場
合、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、中間屈
折率膜の膜厚を調整することにより、低波長域の光に対
して膜全体の反射率を低減できることがわかる。
【００３２】図４では、シリコン基板と、シリコン基板
上に形成する膜との界面状態を良好にするために、シリ
コン基板上に膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜を介して中
間屈折率膜を形成し、その中間屈折率膜の上にシリコン
酸化膜を形成した場合の反射率の関係を示している。ま
た、中間屈折率膜の材質としては、屈折率が約２．０で
光の吸収がないものである。この場合でも、図４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、中間屈折率膜の膜
厚を調整することにより膜全体の反射率を低減できるこ
とがわかる。
上に形成する膜との界面状態を良好にするために、シリ
コン基板上に膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜を介して中
間屈折率膜を形成し、その中間屈折率膜の上にシリコン
酸化膜を形成した場合の反射率の関係を示している。ま
た、中間屈折率膜の材質としては、屈折率が約２．０で
光の吸収がないものである。この場合でも、図４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、中間屈折率膜の膜
厚を調整することにより膜全体の反射率を低減できるこ
とがわかる。
【００３３】なお、シリコン基板上に形成される中間屈
折率膜が、上記のように単層である場合だけでなく、多
層の場合についても、中間屈折率膜の膜厚を調整して、
シリコン基板上に形成された膜全体の反射率を低減する
ことができると考えられる。
折率膜が、上記のように単層である場合だけでなく、多
層の場合についても、中間屈折率膜の膜厚を調整して、
シリコン基板上に形成された膜全体の反射率を低減する
ことができると考えられる。
【００３４】図２、３及び４に基づいて説明したよう
に、シリコン基板上に、シリコン基板との屈折率の差が
大きいシリコン酸化膜を形成する場合、シリコン基板と
シリコン酸化膜とのほぼ中間の屈折率を有する中間屈折
率膜をシリコン基板とシリコン酸化膜との間に形成し、
かつ、中間屈折率膜の、屈折率と膜厚とを調整すること
により、シリコン基板上のそれぞれの膜を透過してシリ
コン基板のフォトダイオードに入射する光に対して反射
率を抑えることができる。また、シリコン基板と中間屈
折率膜との間に、膜厚が調整されたシリコン酸化膜を形
成することによっても、フォトダイオードに入射する光
に対して反射率を抑えることができる。
に、シリコン基板上に、シリコン基板との屈折率の差が
大きいシリコン酸化膜を形成する場合、シリコン基板と
シリコン酸化膜とのほぼ中間の屈折率を有する中間屈折
率膜をシリコン基板とシリコン酸化膜との間に形成し、
かつ、中間屈折率膜の、屈折率と膜厚とを調整すること
により、シリコン基板上のそれぞれの膜を透過してシリ
コン基板のフォトダイオードに入射する光に対して反射
率を抑えることができる。また、シリコン基板と中間屈
折率膜との間に、膜厚が調整されたシリコン酸化膜を形
成することによっても、フォトダイオードに入射する光
に対して反射率を抑えることができる。
【００３５】図５は、図１で示した本実施形態の固体撮
像素子の感度を示す図である。図５では、横軸に、固体
撮像素子のフォトダイオードに入射する光の波長（ｎ
ｍ）をとり、縦軸に固体撮像素子の感度（Ａ）をとって
いる。図５に示されるの実線は、図１で示した本実施
形態の固体撮像素子における反射防止膜としての、中間
屈折率膜８及びシリコン酸化膜９が形成されていない場
合の感度を示している。の破線は、本実施形態の固体
撮像素子において、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎｍ
で、中間屈折率膜８の膜厚が２０ｎｍである場合を示し
ている。の破線は、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎ
ｍで、中間屈折率膜８の膜厚が３０ｎｍである場合を示
し、の一点鎖線は、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎ
ｍで、中間屈折率膜８の膜厚が４０ｎｍである場合を示
している。
像素子の感度を示す図である。図５では、横軸に、固体
撮像素子のフォトダイオードに入射する光の波長（ｎ
ｍ）をとり、縦軸に固体撮像素子の感度（Ａ）をとって
いる。図５に示されるの実線は、図１で示した本実施
形態の固体撮像素子における反射防止膜としての、中間
屈折率膜８及びシリコン酸化膜９が形成されていない場
合の感度を示している。の破線は、本実施形態の固体
撮像素子において、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎｍ
で、中間屈折率膜８の膜厚が２０ｎｍである場合を示し
ている。の破線は、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎ
ｍで、中間屈折率膜８の膜厚が３０ｎｍである場合を示
し、の一点鎖線は、シリコン酸化膜９の膜厚が２０ｎ
ｍで、中間屈折率膜８の膜厚が４０ｎｍである場合を示
している。
【００３６】図５に示すように、反射防止膜が形成され
ていない場合のの実線に比べて、反射防止膜が形成さ
れた場合は全て、固体撮像素子の感度が向上していて、
約１０％程度、感度が改善されている。次では、上述し
た固体撮像素子の製造方法について説明する。
ていない場合のの実線に比べて、反射防止膜が形成さ
れた場合は全て、固体撮像素子の感度が向上していて、
約１０％程度、感度が改善されている。次では、上述し
た固体撮像素子の製造方法について説明する。
【００３７】図６、７及び８は、本実施形態の固体撮像
素子の製造方法を説明するための図である。本実施形態
の固体撮像素子は、図６、７及び８で示す図（ａ）から
図（ｄ）の工程を経て製造される。
素子の製造方法を説明するための図である。本実施形態
の固体撮像素子は、図６、７及び８で示す図（ａ）から
図（ｄ）の工程を経て製造される。
【００３８】まず、図６の（ａ）において、シリコン１
４の一面に、Ｐウェル１３を形成する。Ｐウェル１３の
表面に、図１で示したフォトダイオード１５及び垂直Ｃ
ＣＤ部１６のそれぞれの領域に対応するＮウェル１２
と、Ｐ+領域１１とを形成する。このようにしてシリコ
ン１４を基にしてシリコン基板１９を構成する。
４の一面に、Ｐウェル１３を形成する。Ｐウェル１３の
表面に、図１で示したフォトダイオード１５及び垂直Ｃ
ＣＤ部１６のそれぞれの領域に対応するＮウェル１２
と、Ｐ+領域１１とを形成する。このようにしてシリコ
ン１４を基にしてシリコン基板１９を構成する。
【００３９】次に、図６の（ｂ）において、シリコン基
板１９の、Ｐウェル１２やＰ+領域１１が形成された表
面にシリコン酸化膜９を形成し、シリコン酸化膜９の表
面に、シリコン窒化膜である中間屈折率膜８を形成す
る。中間屈折率膜８には、図６の（ｂ）では示されてい
ないが、後述する図９に示される位置に水素アロイ用穴
が形成されている。中間屈折率膜８の表面に、さらにシ
リコン酸化膜７を形成する。
板１９の、Ｐウェル１２やＰ+領域１１が形成された表
面にシリコン酸化膜９を形成し、シリコン酸化膜９の表
面に、シリコン窒化膜である中間屈折率膜８を形成す
る。中間屈折率膜８には、図６の（ｂ）では示されてい
ないが、後述する図９に示される位置に水素アロイ用穴
が形成されている。中間屈折率膜８の表面に、さらにシ
リコン酸化膜７を形成する。
【００４０】次に、図７の（ｃ）において、シリコン酸
化膜７表面の、垂直ＣＣＤ部１６を構成するＮウェル１
２に対応する部分に、ゲート電極６を形成する。
化膜７表面の、垂直ＣＣＤ部１６を構成するＮウェル１
２に対応する部分に、ゲート電極６を形成する。
【００４１】次に、図８の（ｄ）において、ゲート電極
６の表面及びその周辺部に層間絶縁膜５介して遮光膜４
を形成する。このとき、シリコン酸化膜７表面の、フォ
トダイオード１５に対応する部分にも、層間絶縁膜５が
形成される。この層間絶縁膜５表面の、フォトダイオー
ド１５に対応する部分及び、遮光膜４の表面に保護膜３
を形成する。保護膜３の表面に、保護膜３の表面の凹凸
をなくすための平坦化膜２を形成する。
６の表面及びその周辺部に層間絶縁膜５介して遮光膜４
を形成する。このとき、シリコン酸化膜７表面の、フォ
トダイオード１５に対応する部分にも、層間絶縁膜５が
形成される。この層間絶縁膜５表面の、フォトダイオー
ド１５に対応する部分及び、遮光膜４の表面に保護膜３
を形成する。保護膜３の表面に、保護膜３の表面の凹凸
をなくすための平坦化膜２を形成する。
【００４２】保護膜３の表面に、それぞれのフォトダイ
オード１５に対応するマイクロレンズ１を形成して、図
１で示した固体撮像素子が作製される。
オード１５に対応するマイクロレンズ１を形成して、図
１で示した固体撮像素子が作製される。
【００４３】次に、中間屈折率膜８に形成される水素ア
ロイ用穴について説明する。図９は、図７の（ｃ）で示
した、ゲート電極６が形成された状態の上面図であり、
中間屈折率膜８に形成される水素アロイ用穴の配置が示
されている。
ロイ用穴について説明する。図９は、図７の（ｃ）で示
した、ゲート電極６が形成された状態の上面図であり、
中間屈折率膜８に形成される水素アロイ用穴の配置が示
されている。
【００４４】図９に示すように、それぞれのフォトダイ
オード１５の周囲には、ゲート電極渡し部１７によりつ
なげられるゲート電極６が配置されている。中間屈折率
膜８の、それぞれのゲート電極渡し部１７が重なった部
分には、長穴状の水素アロイ用穴１８が形成されてい
る。次では、この水素アロイ用穴１８の形成方法につい
て説明する。
オード１５の周囲には、ゲート電極渡し部１７によりつ
なげられるゲート電極６が配置されている。中間屈折率
膜８の、それぞれのゲート電極渡し部１７が重なった部
分には、長穴状の水素アロイ用穴１８が形成されてい
る。次では、この水素アロイ用穴１８の形成方法につい
て説明する。
【００４５】図１０及び１１は、水素アロイ用穴１８の
形成方法を説明するための断面図である。中間屈折率膜
８の、ゲート渡し部１８が重なった部分に位置する水素
アロイ用穴１８は、図１０及び１１で示す図（ｆ）から
図（ｉ）の工程を経て形成される。
形成方法を説明するための断面図である。中間屈折率膜
８の、ゲート渡し部１８が重なった部分に位置する水素
アロイ用穴１８は、図１０及び１１で示す図（ｆ）から
図（ｉ）の工程を経て形成される。
【００４６】まず、図１０の（ｆ）において、シリコン
基板１９の、図１で示したフォトダイオード１５などが
形成された表面にシリコン酸化膜９を形成する。さら
に、シリコン酸化膜９の表面に中間屈折率膜８を形成す
る。
基板１９の、図１で示したフォトダイオード１５などが
形成された表面にシリコン酸化膜９を形成する。さら
に、シリコン酸化膜９の表面に中間屈折率膜８を形成す
る。
【００４７】次に、図１０の（ｇ）において、中間屈折
率膜８の、図９に基づいて説明した、後に形成するゲー
ト渡し部１７に対応する部分の一部をエッチングなどに
より除去して、中間屈折率膜８に水素アロイ用穴１８を
形成する。
率膜８の、図９に基づいて説明した、後に形成するゲー
ト渡し部１７に対応する部分の一部をエッチングなどに
より除去して、中間屈折率膜８に水素アロイ用穴１８を
形成する。
【００４８】次に、図１１の（ｈ）において、水素アロ
イ用穴１８を含む中間屈折率膜８の表面にシリコン酸化
膜７を形成する。
イ用穴１８を含む中間屈折率膜８の表面にシリコン酸化
膜７を形成する。
【００４９】次に、図１１の（ｉ）において、シリコン
酸化膜７の表面を薄く酸化して、シリコン酸化膜７の穴
を塞ぐ。
酸化膜７の表面を薄く酸化して、シリコン酸化膜７の穴
を塞ぐ。
【００５０】このようにして、シリコン窒化膜である中
間屈折率膜８に水素アロイ用穴１８を形成することによ
り、水素アロイ時の水素が水素アロイ用穴１８を通過し
てシリコン基板１９に到達し、シリコン基板１９内部の
酸素を還元して取り除くことができる。従って、水素ア
ロイ時の効果が損なわれることないので、固体撮像素子
の暗電流を抑えることができる。水素アロイ用穴１８が
１０μｍ間隔で形成されていれば、水素アロイ時の効果
が充分に得られる。
間屈折率膜８に水素アロイ用穴１８を形成することによ
り、水素アロイ時の水素が水素アロイ用穴１８を通過し
てシリコン基板１９に到達し、シリコン基板１９内部の
酸素を還元して取り除くことができる。従って、水素ア
ロイ時の効果が損なわれることないので、固体撮像素子
の暗電流を抑えることができる。水素アロイ用穴１８が
１０μｍ間隔で形成されていれば、水素アロイ時の効果
が充分に得られる。
【００５１】（第２の実施の形態）図１２は、本発明の
固体撮像素子の第２の実施形態を示す断面図である。図
１２に示すように本実施形態の固体撮像素子では、第１
の実施形態と比較して、シリコン基板に形成された膜の
構成及び、ゲート電極が遮光膜を用いて裏打ち配線され
ていることが異なっている。また、本実施形態の固体撮
像素子におけるゲート電極渡し部には、第１の実施形態
において形成された水素アロイ用の穴が形成されていな
い。本実施形態では、第１の実施形態と同一の構成部品
に同一の符号を付してあり、以下では、第１の実施形態
と異なる点を中心に説明する。
固体撮像素子の第２の実施形態を示す断面図である。図
１２に示すように本実施形態の固体撮像素子では、第１
の実施形態と比較して、シリコン基板に形成された膜の
構成及び、ゲート電極が遮光膜を用いて裏打ち配線され
ていることが異なっている。また、本実施形態の固体撮
像素子におけるゲート電極渡し部には、第１の実施形態
において形成された水素アロイ用の穴が形成されていな
い。本実施形態では、第１の実施形態と同一の構成部品
に同一の符号を付してあり、以下では、第１の実施形態
と異なる点を中心に説明する。
【００５２】図１２に示すように、シリコン基板１９は
第１の実施形態と同様に、センサ部であるフォトダイオ
ード１５及び垂直ＣＣＤ部１６のそれぞれの領域に対応
するＮウェル１２を有している。シリコン基板１９表面
の、垂直ＣＣＤ部１６の領域には、ゲートＯＮＯ膜３０
を介してゲート電極２６が配置されている。ゲートＯＮ
Ｏ膜３０は、第１の実施形態と同様に、シリコン窒化膜
と、シリコン窒化膜の両面に形成されたシリコン酸化膜
とからなる３層構造の膜であるが、本実施形態では、シ
リコン基板１９表面の、フォトダイオード１５の領域に
はこのゲートＯＮＯ膜３０が形成されていない。
第１の実施形態と同様に、センサ部であるフォトダイオ
ード１５及び垂直ＣＣＤ部１６のそれぞれの領域に対応
するＮウェル１２を有している。シリコン基板１９表面
の、垂直ＣＣＤ部１６の領域には、ゲートＯＮＯ膜３０
を介してゲート電極２６が配置されている。ゲートＯＮ
Ｏ膜３０は、第１の実施形態と同様に、シリコン窒化膜
と、シリコン窒化膜の両面に形成されたシリコン酸化膜
とからなる３層構造の膜であるが、本実施形態では、シ
リコン基板１９表面の、フォトダイオード１５の領域に
はこのゲートＯＮＯ膜３０が形成されていない。
【００５３】シリコン基板１９上に、ゲート電極２６及
び、フォトダイオード１５の領域を覆うシリコン酸化膜
２９が形成され、シリコン酸化膜２９の表面に中間屈折
率膜２８が形成されている。この中間屈折率膜２８表面
の、ゲート電極２６に対応する部分及びその周辺部に
は、層間絶縁膜２５を介して遮光膜２４が配置されてい
る。遮光膜２４の端部は、シリコン基板１９に向かって
延びていて、ゲート電極２６に光が入射しないようにな
っている。
び、フォトダイオード１５の領域を覆うシリコン酸化膜
２９が形成され、シリコン酸化膜２９の表面に中間屈折
率膜２８が形成されている。この中間屈折率膜２８表面
の、ゲート電極２６に対応する部分及びその周辺部に
は、層間絶縁膜２５を介して遮光膜２４が配置されてい
る。遮光膜２４の端部は、シリコン基板１９に向かって
延びていて、ゲート電極２６に光が入射しないようにな
っている。
【００５４】また、この遮光膜２４は、ゲート電極２６
を裏打ち配線するための、低抵抗の膜配線として用いら
れている。すなわち、遮光膜２４をゲート電極２６の裏
打ち配線とするために、ゲート電極２６及び遮光膜２４
の間に挟まれる膜を貫通するコンタクトホール３８が形
成され、コンタクトホール３８内部に充填されたタング
ステンなどによって、ゲート電極２６と遮光膜２４とが
電気的に接続されている。
を裏打ち配線するための、低抵抗の膜配線として用いら
れている。すなわち、遮光膜２４をゲート電極２６の裏
打ち配線とするために、ゲート電極２６及び遮光膜２４
の間に挟まれる膜を貫通するコンタクトホール３８が形
成され、コンタクトホール３８内部に充填されたタング
ステンなどによって、ゲート電極２６と遮光膜２４とが
電気的に接続されている。
【００５５】そして、遮光膜２４の表面、及びシリコン
基板１９表面の、フォトダイオード１５と対応する部分
には、保護膜２３が形成されている。さらに、保護膜２
３の表面には、保護膜２３の凹凸をなくす平坦化膜２２
が形成されることによって、シリコン基板１９上に積層
された膜の表面が平になっている。平となった平坦化膜
２２の表面には、それぞれのフォトダイオード１５に対
応するマイクロレンズ２１が配置されている。
基板１９表面の、フォトダイオード１５と対応する部分
には、保護膜２３が形成されている。さらに、保護膜２
３の表面には、保護膜２３の凹凸をなくす平坦化膜２２
が形成されることによって、シリコン基板１９上に積層
された膜の表面が平になっている。平となった平坦化膜
２２の表面には、それぞれのフォトダイオード１５に対
応するマイクロレンズ２１が配置されている。
【００５６】第１の実施形態と同様に、シリコン基板１
９の屈折率は波長５５０ｎｍの光に対して約３．５であ
る。中間屈折率膜２８にも、波長５５０ｎｍの光に対し
て屈折率が２．０である、水素透過性が低いシリコン窒
化膜を用いている。フォトダイオード１５の領域に対応
する部分に形成された、中間反射率膜２８以外のシリコ
ン酸化膜などの膜は全て、波長５５０ｎｍの光に対して
屈折率が約１．５である。
９の屈折率は波長５５０ｎｍの光に対して約３．５であ
る。中間屈折率膜２８にも、波長５５０ｎｍの光に対し
て屈折率が２．０である、水素透過性が低いシリコン窒
化膜を用いている。フォトダイオード１５の領域に対応
する部分に形成された、中間反射率膜２８以外のシリコ
ン酸化膜などの膜は全て、波長５５０ｎｍの光に対して
屈折率が約１．５である。
【００５７】また、シリコン酸化膜２９及び中間屈折率
膜２８の膜厚は、両者の膜を通してフォトダイオード１
５に入射する光に対してシリコン基板１９表面での反射
率が低くなるように設定され、フォトダイオード１５に
入射する光の信号が大きくなるようになっている。本実
施形態では、シリコン酸化膜２９の膜厚を２０ｎｍと
し、中間屈折率膜２８の膜厚を３０ｎｍとした。次で
は、本実施形態の固体撮像素子における、フォトダイオ
ード１５の表面に形成される膜の製造方法を説明する。
膜２８の膜厚は、両者の膜を通してフォトダイオード１
５に入射する光に対してシリコン基板１９表面での反射
率が低くなるように設定され、フォトダイオード１５に
入射する光の信号が大きくなるようになっている。本実
施形態では、シリコン酸化膜２９の膜厚を２０ｎｍと
し、中間屈折率膜２８の膜厚を３０ｎｍとした。次で
は、本実施形態の固体撮像素子における、フォトダイオ
ード１５の表面に形成される膜の製造方法を説明する。
【００５８】図１３は、図１２で示したフォトダイオー
ド１５の表面に形成される膜の製造方法を説明するため
の図である。フォトダイオード１５の表面に形成される
膜は、図１３で示す（ａ）から（ｃ）の工程を経て形成
される。
ド１５の表面に形成される膜の製造方法を説明するため
の図である。フォトダイオード１５の表面に形成される
膜は、図１３で示す（ａ）から（ｃ）の工程を経て形成
される。
【００５９】まず、図１３の（ａ）において、シリコン
基板１９のフォトダイオード側の表面に、シリコン酸化
膜９ａ、シリコン窒化膜８ａ及びシリコン酸化膜７ａを
この順番で積層する。この３つの膜は、図１２で示した
垂直ＣＣＤ部１６の、Ｎウェル１２とゲート電極２６と
の間に挟まれるゲートＯＮＯ膜３０を構成している。
基板１９のフォトダイオード側の表面に、シリコン酸化
膜９ａ、シリコン窒化膜８ａ及びシリコン酸化膜７ａを
この順番で積層する。この３つの膜は、図１２で示した
垂直ＣＣＤ部１６の、Ｎウェル１２とゲート電極２６と
の間に挟まれるゲートＯＮＯ膜３０を構成している。
【００６０】次に、図１３の（ｂ）において、シリコン
酸化膜７ａの上に、ゲート電極２６となる層を形成す
る。上記の図１３の（ａ）で形成した３つの膜からなる
ゲートＯＮＯ膜３０及びゲート電極２６の、フォトダイ
オード１５に対応する部分をエッチングにより除去す
る。このとき、ドライエッチとリフレッシュでフォトダ
イオード１５表面に形成された膜を完全に除去するか、
または薄くシリコン酸化膜のみを残す。上記のエッチン
グで膜を除去して露出したフォトダイオード１５の表面
や、ゲート電極２６の表面にシリコン酸化膜２７をＣＶ
Ｄ（Chemical VaporDeposition）法により形成する。
酸化膜７ａの上に、ゲート電極２６となる層を形成す
る。上記の図１３の（ａ）で形成した３つの膜からなる
ゲートＯＮＯ膜３０及びゲート電極２６の、フォトダイ
オード１５に対応する部分をエッチングにより除去す
る。このとき、ドライエッチとリフレッシュでフォトダ
イオード１５表面に形成された膜を完全に除去するか、
または薄くシリコン酸化膜のみを残す。上記のエッチン
グで膜を除去して露出したフォトダイオード１５の表面
や、ゲート電極２６の表面にシリコン酸化膜２７をＣＶ
Ｄ（Chemical VaporDeposition）法により形成する。
【００６１】次に、図１３の（ｃ）において、シリコン
酸化膜２７の表面にシリコン窒化膜である中間屈折率膜
２８を形成する。なお、本実施形態のように、ゲート電
極２６とシリコン基板１９との絶縁膜が、シリコン窒化
膜及びシリコン酸化膜からなるゲートＯＮＯ膜３０であ
る場合、シリコン酸化膜２７をＣＶＤ法ではなく熱酸化
により形成すると、中間屈折率膜２８とシリコン窒化膜
８ａとの間に隙間がなくなり、水素アロイの効果がなく
なってしまう。ゲート電極２６とシリコン基板１９との
絶縁膜がゲートＯＮＯ膜３０でなく、水素透過可能なシ
リコン酸化膜などである場合には、シリコン酸化膜２９
を熱酸化により形成してもよく、また、シリコン酸化膜
２９を形成せずに、ゲート電極２６の表面、及びフォト
ダイオード１５の表面に中間屈折率膜２８を直接形成し
てもよい。次に、中間屈折率膜２８の表面に層間絶縁膜
２５を形成し、ゲート電極２６の表面に形成された、シ
リコン酸化膜２７、中間屈折率膜２８及び層間絶縁膜２
５にコンタクトホール３８を開ける。このコンタクトホ
ール３８が、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜２８を
通過してシリコン基板１９に到達するための水素アロイ
用穴となる。
酸化膜２７の表面にシリコン窒化膜である中間屈折率膜
２８を形成する。なお、本実施形態のように、ゲート電
極２６とシリコン基板１９との絶縁膜が、シリコン窒化
膜及びシリコン酸化膜からなるゲートＯＮＯ膜３０であ
る場合、シリコン酸化膜２７をＣＶＤ法ではなく熱酸化
により形成すると、中間屈折率膜２８とシリコン窒化膜
８ａとの間に隙間がなくなり、水素アロイの効果がなく
なってしまう。ゲート電極２６とシリコン基板１９との
絶縁膜がゲートＯＮＯ膜３０でなく、水素透過可能なシ
リコン酸化膜などである場合には、シリコン酸化膜２９
を熱酸化により形成してもよく、また、シリコン酸化膜
２９を形成せずに、ゲート電極２６の表面、及びフォト
ダイオード１５の表面に中間屈折率膜２８を直接形成し
てもよい。次に、中間屈折率膜２８の表面に層間絶縁膜
２５を形成し、ゲート電極２６の表面に形成された、シ
リコン酸化膜２７、中間屈折率膜２８及び層間絶縁膜２
５にコンタクトホール３８を開ける。このコンタクトホ
ール３８が、水素アロイ時の水素が中間屈折率膜２８を
通過してシリコン基板１９に到達するための水素アロイ
用穴となる。
【００６２】上述のようにして、ゲート電極２６を裏打
ち配線するためのコンタクトホール３８を形成した後、
層間絶縁膜２５表面の、ゲート電極２６に対応する部分
と、その周辺部とに、低抵抗の膜配線を兼ねた遮光膜２
４をタングステンより形成する。この遮光膜２４の形成
時に、コンタクトホール３８の内部にタングステンが充
填されてゲート電極２６と遮光膜２４とが電気的に接続
され、ゲート電極２６が裏打ち配線される。その後、図
１２で示したように、保護膜２３、平坦化膜２２及びマ
イクロレンズ２１をこの順番で積層して、固体撮像素子
が作製される。
ち配線するためのコンタクトホール３８を形成した後、
層間絶縁膜２５表面の、ゲート電極２６に対応する部分
と、その周辺部とに、低抵抗の膜配線を兼ねた遮光膜２
４をタングステンより形成する。この遮光膜２４の形成
時に、コンタクトホール３８の内部にタングステンが充
填されてゲート電極２６と遮光膜２４とが電気的に接続
され、ゲート電極２６が裏打ち配線される。その後、図
１２で示したように、保護膜２３、平坦化膜２２及びマ
イクロレンズ２１をこの順番で積層して、固体撮像素子
が作製される。
【００６３】このように、固体撮像素子を製造する途中
において、保護膜２３を形成した後、または平坦化膜２
２を形成した後にシリコン基板１９内の酸素を除去する
ために水素アロイが行われる。この水素アロイ時の水素
は、シリコン窒化膜である中間屈折率膜２８を透過する
ことができないが、コンタクトホール３８内部のタング
ステンを透過し、また、図１３の（ｃ）で示されるシリ
コン窒化膜８ａの端部と中間屈折率膜２８との間を透過
して、シリコン基板１９に到達することができる。従っ
て、水素アロイの効果が充分に得られ、暗電流を小さく
することができる。
において、保護膜２３を形成した後、または平坦化膜２
２を形成した後にシリコン基板１９内の酸素を除去する
ために水素アロイが行われる。この水素アロイ時の水素
は、シリコン窒化膜である中間屈折率膜２８を透過する
ことができないが、コンタクトホール３８内部のタング
ステンを透過し、また、図１３の（ｃ）で示されるシリ
コン窒化膜８ａの端部と中間屈折率膜２８との間を透過
して、シリコン基板１９に到達することができる。従っ
て、水素アロイの効果が充分に得られ、暗電流を小さく
することができる。
【００６４】上述したように、固体撮像素子において反
射防止膜を構成する、中間屈折率膜２８及びシリコン酸
化膜２９がフォトダイオード１５の表面に形成されたこ
とにより、フォトダイオード１５に入射する光に対して
反射率が低い固体撮像素子を得ることができる。
射防止膜を構成する、中間屈折率膜２８及びシリコン酸
化膜２９がフォトダイオード１５の表面に形成されたこ
とにより、フォトダイオード１５に入射する光に対して
反射率が低い固体撮像素子を得ることができる。
【００６５】また、ゲート電極２６裏打ち配線を、遮光
膜２４を用いて行う場合には、フォトダイオード１５に
対応する部分に形成する中間屈折率膜２８を、ゲート電
極２６と遮光膜２４との間にも形成することにより、裏
打ち配線をするときに中間屈折率膜２８に水素アロイ用
の穴が形成されることになる。従って、本実施形態の固
体撮像素子では、中間屈折率膜２８の、フォトダイオー
ド１５に対応する部分以外の不要な部分をエッチングな
どにより除去する必要もなく、エッチングの工程が増え
ることがない。
膜２４を用いて行う場合には、フォトダイオード１５に
対応する部分に形成する中間屈折率膜２８を、ゲート電
極２６と遮光膜２４との間にも形成することにより、裏
打ち配線をするときに中間屈折率膜２８に水素アロイ用
の穴が形成されることになる。従って、本実施形態の固
体撮像素子では、中間屈折率膜２８の、フォトダイオー
ド１５に対応する部分以外の不要な部分をエッチングな
どにより除去する必要もなく、エッチングの工程が増え
ることがない。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板の、センサ部が備えられた表面に、絶縁膜を介してま
たは直接、水素透過性の低い中間屈折率膜が形成され、
中間屈折率膜の表面に水素透過可能な薄膜が形成された
固体撮像素子において、中間屈折率膜は半導体基板と薄
膜とのほぼ中間の屈折率を有するので、センサ部の表面
で中間屈折率膜が反射防止膜の役目となる。その上、中
間屈折率膜に、水素アロイ時の水素が通過する穴が形成
されたことにより、水素アロイの効果が充分に得られ
る。従って、感度が高く、また暗電流が小さい固体撮像
素子を得られるという効果がある。
板の、センサ部が備えられた表面に、絶縁膜を介してま
たは直接、水素透過性の低い中間屈折率膜が形成され、
中間屈折率膜の表面に水素透過可能な薄膜が形成された
固体撮像素子において、中間屈折率膜は半導体基板と薄
膜とのほぼ中間の屈折率を有するので、センサ部の表面
で中間屈折率膜が反射防止膜の役目となる。その上、中
間屈折率膜に、水素アロイ時の水素が通過する穴が形成
されたことにより、水素アロイの効果が充分に得られ
る。従って、感度が高く、また暗電流が小さい固体撮像
素子を得られるという効果がある。
【００６７】また本発明は、センサ部が存在する半導体
基板に形成されたゲート電極が、ゲート電極の、半導体
基板と反対側に形成された遮光膜を用いて裏打ち配線さ
れる固体撮像素子においても、センサ部の表面に反射防
止膜として、水素透過性の低い中間屈折率膜が絶縁膜を
介してまたは直接形成される。この場合、中間屈折率膜
の、ゲート電極及び遮光膜に対応する部分は、ゲート電
極と遮光膜との間に形成されることにより、ゲート電極
と遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクトホール
が中間屈折率膜を貫通することになる。従って、中間屈
折率膜に形成されたコンタクトホールが、水素アロイ時
の水素が通過する穴となり、水素アロイの効果が充分に
得られる。従って、感度が高く、また暗電流が小さい固
体撮像素子を得られるという効果がある。また、水素ア
ロイ用の穴を特別に形成する必要もなく、中間屈折率膜
の一部を除去する必要もないので、固体撮像素子を製造
する際の工程数の増加が抑えられるという効果がある。
基板に形成されたゲート電極が、ゲート電極の、半導体
基板と反対側に形成された遮光膜を用いて裏打ち配線さ
れる固体撮像素子においても、センサ部の表面に反射防
止膜として、水素透過性の低い中間屈折率膜が絶縁膜を
介してまたは直接形成される。この場合、中間屈折率膜
の、ゲート電極及び遮光膜に対応する部分は、ゲート電
極と遮光膜との間に形成されることにより、ゲート電極
と遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクトホール
が中間屈折率膜を貫通することになる。従って、中間屈
折率膜に形成されたコンタクトホールが、水素アロイ時
の水素が通過する穴となり、水素アロイの効果が充分に
得られる。従って、感度が高く、また暗電流が小さい固
体撮像素子を得られるという効果がある。また、水素ア
ロイ用の穴を特別に形成する必要もなく、中間屈折率膜
の一部を除去する必要もないので、固体撮像素子を製造
する際の工程数の増加が抑えられるという効果がある。
【００６８】さらに本発明は、固体撮像素子の製造方法
において、水素透過性が低い中間屈折率膜に、水素アロ
イ時の水素が透過するための穴が形成されたことによ
り、水素アロイの効果が充分に得られ、固体撮像素子の
暗電流を抑えることができるという効果がある。
において、水素透過性が低い中間屈折率膜に、水素アロ
イ時の水素が透過するための穴が形成されたことによ
り、水素アロイの効果が充分に得られ、固体撮像素子の
暗電流を抑えることができるという効果がある。
【００６９】さらに本発明は、遮光膜を用いてゲート電
極を裏打ち配線する固体撮像素子の製造方法において、
半導体基板の、センサ部側の面にゲート電極を形成した
後、センサ部及びゲート電極の表面に水素透過性の低い
中間屈折率膜を、絶縁膜を介してまたは直接形成し、中
間屈折率膜をゲート電極と遮光膜との間に形成する。こ
の場合、ゲート電極と遮光膜との間に挟まれる中間屈折
率膜などの膜に、ゲート電極を裏打ち配線する際にゲー
ト電極と遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクト
ホールを形成する。従って、中間屈折率膜のコンタクト
ホールが、水素アロイ時の水素が透過するための穴とな
り水素アロイの効果が充分に得られる。従って、固体撮
像素子の暗電流を抑えることができるという効果があ
る。また、水素アロイ用の穴を特別に形成する必要もな
く、中間屈折率膜の一部を除去する必要もないので、固
体撮像素子を製造する際の工程数の増加が抑えられると
いう効果がある。
極を裏打ち配線する固体撮像素子の製造方法において、
半導体基板の、センサ部側の面にゲート電極を形成した
後、センサ部及びゲート電極の表面に水素透過性の低い
中間屈折率膜を、絶縁膜を介してまたは直接形成し、中
間屈折率膜をゲート電極と遮光膜との間に形成する。こ
の場合、ゲート電極と遮光膜との間に挟まれる中間屈折
率膜などの膜に、ゲート電極を裏打ち配線する際にゲー
ト電極と遮光膜とを電気的に接続するためのコンタクト
ホールを形成する。従って、中間屈折率膜のコンタクト
ホールが、水素アロイ時の水素が透過するための穴とな
り水素アロイの効果が充分に得られる。従って、固体撮
像素子の暗電流を抑えることができるという効果があ
る。また、水素アロイ用の穴を特別に形成する必要もな
く、中間屈折率膜の一部を除去する必要もないので、固
体撮像素子を製造する際の工程数の増加が抑えられると
いう効果がある。
【図１】本発明の固体撮像素子の第１の実施形態を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１で示した中間屈折率膜の厚み対する、膜全
体の反射率の関係を示す図である。
体の反射率の関係を示す図である。
【図３】図１で示した中間屈折率膜の厚み対する、膜全
体の反射率の関係を示す図である。
体の反射率の関係を示す図である。
【図４】図１で示した中間屈折率膜の厚み対する、膜全
体の反射率の関係を示す図である。
体の反射率の関係を示す図である。
【図５】図１で示した固体撮像素子の感度を示す図であ
る。
る。
【図６】図１で示した固体撮像素子の製造方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図７】図１で示した固体撮像素子の製造方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図８】図１で示した固体撮像素子の製造方法を説明す
るために図である。
るために図である。
【図９】図７で示したゲート電極が形成された状態の上
面図である。
面図である。
【図１０】図９で示した水素アロイ用穴の形成方法を説
明するための図である。
明するための図である。
【図１１】図９で示した水素アロイ用穴の形成方法を説
明するための図である。
明するための図である。
【図１２】本発明の固体撮像素子の第２の実施形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１３】図１２で示したシリコン基板表面の、フォト
ダイオードに対応する部分に形成される膜の製造方法を
説明するための図である。
ダイオードに対応する部分に形成される膜の製造方法を
説明するための図である。
【図１４】従来の技術による固体撮像素子を示す断面図
である。
である。
【図１５】従来の技術による固体撮像素子を示す断面図
である。
である。
１、２１ マイクロレンズ ２、２２、４２ 平坦化膜 ３、２３、４３、６３ 保護膜 ４、２４、４４、６４ 遮光膜 ５、２５、４５、６５ 層間絶縁膜 ６、２６、４６、６６ ゲート電極 ７、７ａ、９、９ａ、２７、４９ シリコン酸化膜 ８、２８、４８ 中間屈折率膜 ８ａ シリコン窒化膜 １０、３０ ゲートＯＮＯ膜 １１ Ｐ+領域 １２ Ｎウェル １３ Ｐウェル １４ シリコン １５、５５、７５ フォトダイオード １６、５６、７６ 垂直ＣＣＤ部 １７ ゲート電極渡し部 １８ 水素アロイ用穴 １９、５９、７９ シリコン基板 ３８ コンタクトホール ７０ ゲート膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 信彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−148665（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−152674（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−222722（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14466（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206571（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−198788（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−288490（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−209100（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−112532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14
Claims (6)
- 【請求項１】 光が入射する側となる表面にセンサ部が
存在する半導体基板と、該半導体基板の入射側の表面全
体に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過性
が低い中間屈折率膜と、該中間屈折率膜の入射側の表面
に形成された水素透過可能かつ絶縁性の薄膜と、該薄膜
の入射側の表面における、前記センサ部に対応する部分
と異なる部分に形成されたゲート電極とを含み、前記中
間屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との略中間の屈
折率を有している固体撮像素子において、 前記中間屈折率膜の、前記センサ部及び前記ゲート電極
に対応する部分以外の部分には、穴が形成されているこ
とを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 光が入射する側となる表面にセンサ部が
存在する半導体基板と、 前記半導体基板の入射側の表面における、前記センサ部
に対応する部分を除く部分に絶縁膜を介して形成された
ゲート電極と、 前記半導体基板の入射側の表面および前記ゲート電極の
表面に絶縁膜を介してまたは直接形成された、水素透過
性が低い中間屈折率膜と、 前記中間屈折率膜の入射側の表面に形成された水素透過
可能な薄膜と、 前記薄膜の入射側の表面における、少なくとも前記ゲー
ト電極に対応する部分に層間絶縁膜を介して形成される
遮光膜とを含み、 前記中間屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜との略中
間の屈折率を有している固体撮像素子において、 前記中間屈折率膜には、前記遮光膜を用いて前記ゲート
電極を裏打ち配線する際に前記ゲート電極と前記遮光膜
とを電気的に接続するためのコンタクトホールが形成さ
れていることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項３】 前記中間屈折率膜の材質は窒化シリコン
であり、前記薄膜の材質は酸化シリコンである請求項１
または２に記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 半導体基板の、光が入射する側となる面
にセンサ部を形成し、前記半導体基板の入射側の表面に
絶縁膜を介してまたは直接、水素透過性が低い中間屈折
率膜を形成し、該中間屈折率膜の入射側の表面に水素透
過可能かつ絶 縁性の薄膜を形成し、該薄膜の入射側の表
面における、前記センサ部に対応する部分と異なる部分
にゲート電極を形成し、前記中間屈折率膜は前記半導体
基板と前記薄膜との略中間の屈折率を有している固体撮
像素子の製造方法において、 前記中間屈折率膜の、前記センサ部及び前記ゲート電極
に対応する部分以外の部分に、穴を形成することを特徴
とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項５】 半導体基板の、光が入射する側となる面
にセンサ部を形成し、前記半導体基板の入射側の表面に
おける、前記センサ部に対応する部分を除く部分に絶縁
膜を介してゲート電極を形成し、前記半導体基板の、前
記ゲート電極を形成した表面に絶縁膜を介してまたは直
接、水素透過性が低い中間屈折率膜を形成し、該中間屈
折率膜の入射側の表面に水素透過可能な薄膜を形成し、
前記薄膜の入射側の表面における、少なくとも前記ゲー
ト電極に対応する部分に層間絶縁膜を介して遮光膜を形
成し、前記中間屈折率膜は前記半導体基板と前記薄膜と
の略中間の屈折率を有している固体撮像素子の製造方法
において、 前記中間屈折率膜に、前記遮光膜を用いて前記ゲート電
極を裏打ち配線する際に前記ゲート電極と前記遮光膜と
を電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記中間屈折率膜の材質は窒化シリコン
であり、前記薄膜の材質は酸化シリコンである請求項４
または５に記載の固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088320A JP3070513B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US09/052,306 US6147390A (en) | 1997-04-07 | 1998-03-31 | Solid-state imaging device with film of low hydrogen permeability including openings |
| KR1019980012109A KR100289265B1 (ko) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | 수소투과성이 낮은 막을 갖는 고체촬상소자와 그 제조방법 |
| US09/666,505 US6379993B1 (en) | 1997-04-07 | 2000-09-20 | Solid-state imaging device with a film of low hydrogen permeability and a method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088320A JP3070513B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284709A JPH10284709A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3070513B2 true JP3070513B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=13939636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088320A Expired - Fee Related JP3070513B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6147390A (ja) |
| JP (1) | JP3070513B2 (ja) |
| KR (1) | KR100289265B1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3204216B2 (ja) * | 1998-06-24 | 2001-09-04 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2001068658A (ja) * | 1999-08-27 | 2001-03-16 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP4929424B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2012-05-09 | テレダイン ダルサ インコーポレイテッド | 信号処理装置 |
| JP2002151729A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JP4691781B2 (ja) * | 2001-01-05 | 2011-06-01 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| KR20030002018A (ko) * | 2001-06-30 | 2003-01-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 |
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| TWI366916B (en) | 2006-12-19 | 2012-06-21 | Sony Corp | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
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| IT1392502B1 (it) * | 2008-12-31 | 2012-03-09 | St Microelectronics Srl | Sensore comprendente almeno un fotodiodo a doppia giunzione verticale integrato su substrato semiconduttore e relativo processo di integrazione |
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