JP4779320B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また本発明によれば、半導体基板の第1面側に画素回路が形成され、当該半導体基板の第2面側から光が入射される裏面照射型固体撮像装置の製造方法であって、前記基板の第1面側に受光部および画素回路を形成する工程と、前記基板の第2面側を研削して、前記基板を薄膜化する工程と、前記基板の第2面上に透明性の第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜に接して、前記第1絶縁膜の屈折率と異なる屈折率の透明性の第2絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との界面あるいは前記第2絶縁膜中に前記信号電荷と同じ極性の電荷を注入する工程とを有し、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を形成する工程において、前記透明性の第1絶縁膜と前記透明性の第2絶縁膜の多重干渉効果により、前記前記透明性の第1絶縁膜単独で用いた場合より入射光に対して高い透過率が得られるように、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜の膜厚を調整して、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を形成したことを特徴とする、裏面照射型固体撮像装置の製造方法が提供される。
また、第1絶縁膜上には第2絶縁膜が形成され、両者の膜厚が調整されていることから、第1絶縁膜のみを用いた場合と比べて、光の多重干渉効果により入射光に対して高い透過率が得られる。
本実施形態では、例えばp型シリコンからなる半導体基板1を用いる。半導体基板1の厚さは、固体撮像装置の仕様にもよるが、可視光用の場合には4〜6μmであり、近赤外線用では6〜10μmとなる。
図5(a)は、窒化シリコン膜9がない場合における半導体基板1の裏面付近のエネルギーバンドを示す図である。図5(a)に示すように、通常、半導体基板1上に酸化シリコン8を堆積させると、酸化シリコン膜8中、あるいは半導体基板1と酸化シリコン膜8との界面にはプラスの電荷が生じやすい。これは、酸化シリコンのみならず、他の絶縁膜にも当てはまる。この結果、半導体基板1の裏面付近のポテンシャルが引き上げられ、電位の井戸が生じる。半導体基板1の裏面付近に、電位の井戸が形成されてしまうと、光電変換によって生じた電子がこの裏面付近にも蓄積されてしまって感度に寄与しないことや、界面からの少数キャリア(p型半導体基板1の場合には電子)の熱的発生が増加し暗電流が増加し、その結果撮像素子としてのS/N比が減少してしまう。
図6(a)に示すように、比較例として半導体基板1の第2面側に2μmの膜厚の酸化シリコン膜8のみを形成した。図6(a)に示す構造において、入射光Lに対する透過光TLの割合(透過率)と、反射光RLの割合(反射率)を測定した結果を図6(b)に示す。図6(b)では、T1が透過率を示すグラフであり、R1が反射率を示すグラフである。
信号電荷として正孔を用いる場合には、酸化シリコン膜8と窒化シリコン膜9との界面および窒化シリコン膜9の膜中に正孔を蓄積させ、半導体基板1の裏面に電子蓄積層を誘起させればよい。また、信号電荷として正孔を用いる場合には、各種の半導体領域の極性を逆にすればよい。さらに、本実施形態では、第1絶縁膜として酸化シリコン膜8を用い、第2絶縁膜として窒化シリコン膜9を用いる例について説明したが、他の絶縁膜を使用したり、不純物を注入してもよい。他の絶縁膜を採用する場合には、相対的に、第2絶縁膜の方が、第1絶縁膜に比べて屈折率の高くなるようにすればよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
Claims (12)
- 半導体基板の第1面側に画素回路が形成され、当該半導体基板の第2面側から光が入射される裏面照射型固体撮像装置であって、
前記基板の前記第1面側に形成され、前記基板の第2面に入射された光の入射光量に応じて信号電荷を生成して当該信号電荷を蓄積する受光部と、
前記基板の前記第2面上に形成された透明性の第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜に接して形成され、前記第1絶縁膜の屈折率と異なる屈折率を有し、前記第1絶縁膜との界面あるいは膜中に前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する透明性の第2絶縁膜と
を有し、
前記透明性の第1絶縁膜の膜厚と前記透明性の第2絶縁性との膜厚を、前記透明性の第1絶縁膜の膜厚と前記透明性の第2絶縁性との多重干渉効果により、前記透明性の第1絶縁膜単独で用いた場合より入射光に対して高い透過率が得られるように、調整してある、
裏面照射型固体撮像装置。 - 前記第2絶縁膜上に、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との界面あるいは前記第2絶縁膜中に保持された電荷が外部へ拡散することを防止する保護膜が形成された、
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1絶縁膜は酸化シリコンを含む、
請求項1または2に記載の固体撮像装置。 - 前記第2絶縁膜は窒化シリコンを含む、
請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第1絶縁膜は酸化シリコンを含み、
前記第2絶縁膜は窒化シリコンを含む、
請求項1または2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1絶縁膜は酸化シリコンからなり、膜厚が15nm以上40nm以下の範囲であり、
前記第2絶縁膜は窒化シリコンからなり、膜厚が20nm以上50nm以下の範囲である、
請求項5に記載の固体撮像装置。 - 半導体基板の第1面側に画素回路が形成され、当該半導体基板の第2面側から光が入射される裏面照射型固体撮像装置の製造方法であって、
前記基板の第1面側に受光部および画素回路を形成する工程と、
前記基板の第2面側を研削して、前記基板を薄膜化する工程と、
前記基板の第2面上に透明性の第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜に接して、前記第1絶縁膜の屈折率と異なる屈折率の透明性の第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との界面あるいは前記第2絶縁膜中に前記信号電荷と同じ極性の電荷を注入する工程と
を有し、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を形成する工程において、前記透明性の第1絶縁膜と前記透明性の第2絶縁膜の多重干渉効果により、前記透明性の第1絶縁膜単独で用いた場合より入射光に対して高い透過率が得られるように、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜の膜厚を調整して、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜を形成したことを特徴とする、
裏面照射型固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2絶縁膜を形成する工程の後に、前記第2絶縁膜上に、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との界面あるいは前記第2絶縁膜中に保持された電荷が外部へ拡散することを防止する保護膜を形成する工程をさらに有する、
請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記電荷を注入する工程において、前記基板の第2面側に帯電した電極を対向させる、 請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記電荷を注入する工程において、前記基板の第2面側から光を照射する、
請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜を形成する工程において、前記第1絶縁膜として酸化シリコン膜を形成する、
請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2絶縁膜を形成する工程において、前記第2絶縁膜として窒化シリコン膜を形成する、
請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。
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