JPH0661463A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮光膜に反射防止膜を設けているにも拘ら
ず、反射防止膜を設けていない場合と同等のスミア特性
及び感度特性を実現する。 【構成】 遮光膜１５上に反射防止膜２７を積層させ、
反射防止膜２７に開口３２を形成した後、遮光膜１５に
開口１７を形成する。開口３２は開口１７よりも大きく
しているので、開口１７を形成する時に、反射防止膜２
７、及び反射防止膜２７と遮光膜１５との界面をレジス
ト３３で覆うことができ、遮光膜１５のアフターコロー
ジョンを回避することができる。このため、反射防止膜
２７によるオーバハング形状を防止することができ、表
面保護膜２１によるレンズ効果を低減させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮光膜に反射防止膜が
設けられている固体撮像素子及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ等の固体撮像素子では、感光部で
のみ受光するために、電荷転送部等の感光部以外の部分
は遮光膜で覆われており、感光部では遮光膜に受光用の
開口が設けられている。そして、この遮光膜としては、
Ａｌ膜が一般的に用いられている。ところが、このＡｌ
膜の表面で反射された光が撮像装置内で散乱されて再び
撮像素子内へ入射すると、フレアと称される疑似映像が
発生してしまう。

【０００３】そこで、この様な現象を抑制するための第
１従来例として、Ａｌ膜の表面から離間した上方に黒色
のフィルタを張り合わせることが行われていた。しか
し、フィルタの張り合わせは、合わせ精度が良くないの
で、固体撮像素子を微細化することができなかった。

【０００４】図２は、黒染色層をオンチップで形成し
て、この黒染色層の合わせ精度を第１従来例よりも改良
した第２従来例を示している。この第２従来例では、半
導体基板１１の表面のゲート絶縁膜１２上で垂直転送ゲ
ート１３がパターニングされており、この垂直転送ゲー
ト１３は絶縁膜１４に覆われている。絶縁膜１４上には
Ａｌ膜から成る遮光膜１５が設けられており、垂直転送
ゲート１３間の感光部１６の遮光膜１５に受光用の開口
１７が形成されている。

【０００５】遮光膜１５はプラズマＳｉＮ膜等から成る
表面保護膜２１に覆われており、この表面保護膜２１上
に平坦化膜２２が形成されている。平坦化膜２２上には
上述の黒染色層２３がパターニングされており、この黒
染色層２３を覆っている平坦化膜２４上にオンチップレ
ンズ２５が形成されている。

【０００６】ところが、平坦化膜２２の膜厚が薄いと平
坦化が難しいので、平坦化膜２２を所定以上の膜厚にす
る必要があり、黒染色層２３を開口１７からかなり高い
位置に形成する必要があった。このため、この第２従来
例では、黒染色層２３の合わせ精度は良いが、オンチッ
プレンズ２５で集められた光２６に対して黒染色層２３
が絞りとして作用し、受光光量が減少して、感度が低か
った。また、撮像装置のＦ値が小さいと、感度シェーデ
ィングが発生するので、固体撮像素子を更に微細化する
ことが困難であった。

【０００７】図３は、感度の低下を防止するために縦方
向の微細化を進めた第３従来例を示している。この第３
従来例は、黒染色層２３が用いられていない代わりに、
ＴｉＯＮ膜等から成る反射防止膜２７が遮光膜１５の表
面に直接に形成されており、反射防止膜２７と遮光膜１
５とをＲＩＥ等で同時にエッチングすることによって、
開口１７が形成されている。この様な第３従来例では、
反射防止膜２７が第２従来例の黒染色層２３よりも下層
に設けられており、反射防止膜２７が絞りとして作用す
ることはない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、開口１７を
形成するために、ＴｉＯＮ膜から成る反射防止膜２７と
Ａｌ膜から成る遮光膜１５とをＲＩＥで同時にエッチン
グすると、エッチングガス中の残留したＣｌにＴｉＯＮ
膜、及びＴｉＯＮ膜とＡｌ膜との界面が曝され、異種金
属の接触による電池効果のために所謂アフターコロージ
ョンが発生する。この結果、Ａｌ膜から成る遮光膜１５
が腐食され、図３に示した様に、ＴｉＯＮ膜から成る反
射防止膜２７によって、感光部１６にオーバハング形状
が形成される。

【０００９】反射防止膜２７によって感光部１６にオー
バハング形状が形成されると、表面保護膜２１によるレ
ンズ効果が増大する。このため、感光部１６の周縁部に
入射した光２６が垂直転送ゲート１３側へ屈折されて、
スミアが増大する。なお、図２に示した様に開口１７に
テーパ部１７ａを形成すると、表面保護膜２１によるレ
ンズ効果が低減するので、上述のスミアは低減する。し
かし、ＴｉＯＮ膜とＡｌ膜との２層構造では、図２に示
したテーパ部１７ａと同様な形状を得る方法が現状では
存在していない。

【００１０】また、図２に示した第２従来例の様なＡｌ
膜のみの単層構造に比べて、ＴｉＯＮ膜とＡｌ膜との２
層構造では、これらの膜の残渣を残さない様にするため
のオーバエッチング量を多く必要とし、Ａｌ膜の下地で
ある絶縁膜１４の膜減り量が多い。このため、絶縁膜１
４の膜厚を予め厚くしておく必要があり、このことによ
ってスミアが更に増大する。

【００１１】上述の様な保護膜２１によるレンズ効果と
絶縁膜１４の膜厚が厚いこととによって、反射防止膜２
７を使用しない場合に比べて、スミアが５〜１０ｄＢも
増加する。つまり、以上の何れの従来例においても、黒
染色層２３や反射防止膜２７によってフレアの発生を防
止しつつ、反射防止膜２７等を設けていない場合と同等
の感度特性及びスミア特性を実現することはできなかっ
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像素子
は、受光用の相対的に小さな開口１７を感光部１６に有
している遮光膜１５と、この遮光膜１５上に積層されて
おり、前記相対的に小さな開口１７を包含する相対的に
大きな開口３２を有している反射防止膜２７とを具備し
ている。

【００１３】請求項２の固体撮像素子は、請求項１の固
体撮像素子において、前記相対的に小さな開口１７のう
ちで前記遮光膜１５の厚さ方向の少なくとも一部にテー
パ部１７ａが形成されている。

【００１４】請求項３の固体撮像素子の製造方法は、遮
光膜１５と反射防止膜２７とを順次に全面に形成する工
程と、第１のマスク層３１を前記反射防止膜２７上に形
成し、この第１のマスク層３１をマスクにして、相対的
に大きな開口３２を感光部１６の前記反射防止膜２７に
形成する工程と、前記相対的に大きな開口２７を形成し
た後に、第２のマスク層３３を前記反射防止膜２７及び
前記遮光膜１５上に形成し、この第２のマスク層３３を
マスクにして、前記相対的に大きな開口３２に包含され
る受光用の相対的に小さな開口１７を前記遮光膜１５に
形成する工程とを有している。

【００１５】請求項４の固体撮像素子の製造方法は、請
求項３の固体撮像素子の製造方法において、前記相対的
に小さな開口１７を、少なくとも等方性エッチングと、
その後の異方性エッチングとで形成して、前記相対的に
小さな開口１７のうちで前記遮光膜１５の厚さ方向の少
なくとも一部にテーパ部１７ａを形成する。

【００１６】

【作用】本発明による固体撮像素子及びその製造方法で
は、遮光膜１５の受光用の開口１７よりも反射防止膜２
７の開口３２を大きくしているので、遮光膜１５の受光
用の開口１７をパターニングする際に、反射防止膜２
７、及び反射防止膜２７と遮光膜１５との界面をマスク
層３３で覆うことができる。このため、所謂アフターコ
ロージョンによって遮光膜１５が腐食されるのを回避す
ることができ、反射防止膜２７によって感光部１６にオ
ーバハング形状が形成されるのを防止することができ
る。

【００１７】また、遮光膜１５の受光用の開口１７のう
ちで遮光膜１５の厚さ方向の少なくとも一部にテーパ部
１７ａを形成すると、遮光膜１５の受光用の開口１７よ
りも反射防止膜２７の開口３２を大きくしていることと
相まって、反射防止膜２７によって感光部１６にオーバ
ハング形状が形成されるのを更に確実に防止することが
できる。

【００１８】また、反射防止膜２７の開口３２と遮光膜
１５の受光用の開口１７とを別個の工程で形成している
ので、遮光膜１５の残渣を残さない様にするためのオー
バエッチング量は反射防止膜２７がない場合と同じ量で
よく、遮光膜１５の下地絶縁膜１４の膜減り量を反射防
止膜２７がない場合と同じ量に保つことができる。この
ため、遮光膜１５の下地絶縁膜１４の膜厚を薄くするこ
とができる。

【００１９】また、反射防止膜２７は遮光膜１５上に積
層されているので、遮光膜１５から離間した上方に反射
防止膜２７が設けられている場合の様に、反射防止膜２
７が絞りとして作用することがなく、反射防止膜２７を
設けているために受光光量が減少することはない。

【００２０】

【実施例】以下、ＣＣＤ撮像素子に適用した本発明の一
実施例を、図１を参照しながら説明する。なお、図２、
３に示した第２及び第３従来例と対応する構成部分に
は、共通の符号を付してある。

【００２１】本実施例でも、図１（ａ）に示す様に、Ａ
ｌ膜から成る遮光膜１５を絶縁膜１４上の全面に形成す
るまでは、上述の第２及び第３従来例を製造する場合と
実質的に同様の従来公知の工程を実行する。本実施例で
は、その後、膜厚が１０〜数１００ｎｍのＴｉＯＮ膜か
ら成る反射防止膜２７をスパッタ法で遮光膜１５上の全
面に形成する。

【００２２】そして、レジスト３１を反射防止膜２７上
に塗布し、感光部１６上の開口３１ａ等を有するパター
ンにレジスト３１を加工する。但し、レジスト３１の開
口３１ａは、後に遮光膜１５に形成する受光用の開口１
７よりも大きくする。

【００２３】次に、レジスト３１をマスクにして反射防
止膜２７のみをプラズマエッチングして、図１（ｂ）に
示す様に、レジスト３１の開口３１ａに対応する開口３
２等を反射防止膜２７に形成する。この時、ＣＦ₄ 系の
プラズマを用いれば、Ａｌ膜から成る遮光膜１５のエッ
チング及び腐食を回避することができる。

【００２４】その後、レジスト３１を剥離してから再び
レジスト３３を塗布し、後に遮光膜１５に形成する受光
用の開口１７に対応する開口３３ａ等を有するパターン
にレジスト３３を加工する。従って、少なくとも開口３
３ａは、開口３１ａよりも小さく且つ開口３１ａに包含
される様にする。

【００２５】次に、レジスト３３をマスクにして遮光膜
１５の一部をまずウエットエッチングして、図１（ｃ）
に示す様に、遮光膜１５にテーパ部１７ａを形成する。
その後、更にレジスト３３をマスクにして遮光膜１５の
残部をＲＩＥで異方性エッチングして、反射防止膜２７
の開口３２よりも小さく且つ開口３２に包含されている
受光用の開口１７を遮光膜１５に形成する。この状態で
は、開口３２の端縁は開口１７の端縁から０．５μｍ程
度後退している。

【００２６】なお、テーパ部１７ａは必ずしも形成する
必要がないので、その場合は、ウエットエッチングを行
わずに、ＲＩＥによる異方性エッチングのみを行う。そ
の後、図３に示した第３従来例を製造する場合と実質的
に同様の従来公知の工程を実行し、オンチップレンズ２
５の形成までを行って、本実施例のＣＣＤ撮像素子を完
成させる。

【００２７】

【発明の効果】本発明による固体撮像素子及びその製造
方法では、反射防止膜によって感光部にオーバハング形
状が形成されるのを防止することができるので、反射防
止膜上に形成する表面保護膜によるレンズ効果が著しく
低減している。しかも、遮光膜の下地絶縁膜の膜厚を薄
くすることができる。従って、感光部から垂直転送ゲー
ト下へ洩れる光量が少なく、反射防止膜を設けているに
も拘らず、反射防止膜を設けていない場合と同等のスミ
ア特性を実現することができる。

【００２８】また、反射防止膜を設けているために受光
光量が減少することはないので、反射防止膜を設けてい
ない場合と同等の感度特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を工程順に示す側断面図であ
る。

【図２】本発明の第２従来例の側断面図である。

【図３】本発明の第３従来例の側断面図である。

【符号の説明】

１５ 遮光膜 １６ 感光部 １７ 開口 １７ａ テーパ部 ２７ 反射防止膜 ３１ レジスト ３２ 開口 ３３ レジスト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光用の相対的に小さな開口を感光部に
   有している遮光膜と、 この遮光膜上に積層されており、前記相対的に小さな開
   口を包含する相対的に大きな開口を有している反射防止
   膜とを具備する固体撮像素子。
2. 【請求項２】 前記相対的に小さな開口のうちで前記遮
   光膜の厚さ方向の少なくとも一部にテーパ部が形成され
   ている請求項１記載の固体撮像素子。
3. 【請求項３】 遮光膜と反射防止膜とを順次に全面に形
   成する工程と、 第１のマスク層を前記反射防止膜上に形成し、この第１
   のマスク層をマスクにして、相対的に大きな開口を感光
   部の前記反射防止膜に形成する工程と、 前記相対的に大きな開口を形成した後に、第２のマスク
   層を前記反射防止膜及び前記遮光膜上に形成し、この第
   ２のマスク層をマスクにして、前記相対的に大きな開口
   に包含される受光用の相対的に小さな開口を前記遮光膜
   に形成する工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記相対的に小さな開口を、少なくとも
   等方性エッチングと、その後の異方性エッチングとで形
   成して、前記相対的に小さな開口のうちで前記遮光膜の
   厚さ方向の少なくとも一部にテーパ部を形成する請求項
   ３記載の固体撮像素子の製造方法。