JP5207777B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1(a)〜(e)は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図((a))、水平断面図((d)及び(e))、垂直断面図((b)及び(c))を示しており、該断面図(b)〜(e)の各々は、平面図(a)におけるIb-Ib線、Ic-Ic線、Id-Id線、Ie-Ie線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図(a)では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、固体撮像装置の基本的な構成は、上述した図9を用いた説明と同様であって、ここではその説明は省略する。
次に、本実施形態の変形例1に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
次に、本実施形態の変形例2に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
図4(a)〜(e)は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の画素構造を示す平面図((a))、水平断面図((d)及び(e))、垂直断面図((b)及び(c))を示しており、該断面図(b)〜(e)の各々は、平面図(a)におけるIVb-IVb線、IVc-IVc線、IVd-IVd線、IVe-IVe線の断面にそれぞれ対応している。なお、平面図(a)では、便宜上、断面図に示される構成部分の一部の図示を省略している。また、固体撮像装置の基本的な構成は、上述した図9を用いた説明と同様であって、ここではその説明は省略する。
次に、本実施形態の変形例に係る固体撮像装置の画素構造について説明する。
以下、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。
102 垂直転送チャネル
103 フォトダイオード
103R 開口部
104 ゲート絶縁膜
105 ゲート電極(ゲート電極膜)
106 金属遮光膜
107a 第1の垂直転送電極
107b 第2の垂直転送電極
108 透明絶縁膜
109 層間絶縁膜
111 金属遮光膜(金属遮光膜材料)
112 層間絶縁膜
113 高屈折率膜
114 層内レンズ
115
L 入射光
Le 入射光の周辺の光
1eR、2bR、2cR、4eR、
S スポット
Sa スポットの中心
C フォトダイオードの中心
w 距離
140 コンタクト
143 開口部
150、151、153 レジストパターン
152 コンタクトホール
160 絶縁膜
Claims (17)
- 表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に前記複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第1の金属遮光膜からなり、前記複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して形成された複数の垂直転送電極と、
前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に形成された透明絶縁膜と、
前記複数の垂直転送電極及び前記透明絶縁膜の上に、少なくとも前記複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第1の層間絶縁膜を介して形成された第2の金属遮光膜とを備えており、
前記複数の垂直転送電極は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域上を含んで水平方向に延伸する第1の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域上に島状に形成された読み出し電極を兼ねる第2の垂直転送電極とを複数備えてなり、
前記第2の垂直転送電極のみが、前記第2の金属遮光膜と電気的に接続されており、
前記第2の金属遮光膜の下部には、前記第1の垂直転送電極が形成されており、前記
第2の金属遮光膜は、前期垂直転送チャネル領域上の前記第1の金属遮光膜の隙間を完全
に覆うように形成されている、固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記透明絶縁膜は、前記複数の光電変換領域の各々に露出している前記複数の垂直転送電極の側壁部の各々にさらに形成されている、固体撮像装置。 - 請求項1又は2に記載の固体撮像装置において、
前記第2の金属遮光膜は、垂直方向に並ぶ前記複数の光電変換領域間における領域の各々の上にさらに形成されている、固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記第1の垂直転送電極と前記第2の垂直転送電極との隙間は、水平方向に並ぶ前記光
電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置している、固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記第2の金属遮光膜は、垂直方向に分割された複数の部分からなり、
前記第2の金属遮光膜における前記複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、形成されている、固体撮像装置。 - 請求項5に記載の固体撮像装置において、
前記第2の垂直転送電極の各々は、島状に独立して形成されている、固体撮像装置。 - 請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記透明絶縁膜は、シリコン窒化膜よりなる、固体撮像装置。 - 請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上に、前記第2の金属遮光膜を覆うように形成され、前記複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜の上に形成され、前記第2の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜とをさらに備えている、固体撮像装置。 - 請求項8に記載の固体撮像装置において、
前記高屈折率膜の上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に形成されたトップレンズとをさらに備えている、固体撮像装置。 - 半導体基板の表面近傍に、各々が垂直方向に延伸する複数の垂直転送チャネル領域と、マトリクス状に互いに間隔を置いて設けられると共に前記複数の垂直転送チャネル領域の各々と隣り合って設けられた複数の光電変換領域とを形成する工程(a)と、
前記半導体基板の上に、各々がゲート電極及び第1の金属遮光膜からなり、前記複数の光電変換領域の各々を露出させると共に互いに間隔を置いて水平方向に延伸するように、ゲート絶縁膜を介して複数の垂直転送電極を形成する工程(b)と、
前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に透明絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記複数の垂直転送電極及び前記透明絶縁膜の上に、少なくとも前記複数の垂直転送チャネル領域の各々を覆うように第1の層間絶縁膜を介して第2の金属遮光膜を形成する工程(d)とを備え、
前記工程(b)は、互いに隣り合う、垂直方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域上を含んで水平方向に延伸する第1の垂直転送電極と、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域上に島状に形成された読み出し電極を兼ねる第2の垂直転送電極とを複数備えてなる、前記複数の垂直転送電極を形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記第2の垂直転送電極上の前記第1の層間絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して前記第2の垂直転送電極のみが前記第2の金属遮光膜と電気的に接続されると共に、前記第1の垂直転送電極を覆い、前記第2の金属遮光膜は、前期垂直転送チャネル領域上の前記第1の金属遮光膜の隙間を完全に覆うように、前記第2の金属遮光膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前期工程(c)は、前記半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、前記透明絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行うことにより、前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に前記透明絶縁膜材
料を残存させてなる前記透明絶縁膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(c)は、前記半導体基板の全面上に、透明絶縁膜材料を堆積した後に、前記透明絶縁膜材料に対して等方性エッチングを行うことにより、前記複数の垂直転送チャネル領域上における前記複数の垂直転送電極の各々の間に存在する隙間に前記透明絶縁膜材料を残存させると共に、前記複数の光電変換領域の各々に露出している前記複数の垂直転送電極の側壁部の各々に残存させてなる、前記透明絶縁膜を形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項10〜12に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(d)は、垂直方向に並ぶ前記複数の光電変換領域間における領域の各々の上に前記第2の金属遮光膜をさらに形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(b)は、前記第1の垂直転送電極と前記第2の垂直転送電極との隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間の領域における垂直方向の上流側及び下流側に位置するように行われる、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項14に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(d)は、垂直方向に分割された複数の部分からなる前記第2の金属遮光膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、前記第1の垂直転送電極及び前記第2の垂直転送電極の各々が、前記第2の金属遮光膜における前記複数の部分間の隙間が、水平方向に並ぶ前記光電変換領域間における領域の中央部に位置するように、行われる、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項10〜15のうちのいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(d)の後に、前記半導体基板の上に、前記第2の金属遮光膜を覆うように、前記複数の光電変換領域の各々の上に凹部を有する第2の層間絶縁膜を形成する工程(e)と、
前記第2の層間絶縁膜の上に、前記第2の層間絶縁膜の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率膜を形成する工程(f)とをさらに備える、固体撮像装置の製造方法。 - 請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記高屈折率絶縁膜の上にカラーフィルタを形成する工程(g)と、
前記カラーフィルタの上にトップレンズを形成する工程(h)とをさらに備える、固体撮像装置の製造方法。
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