JPH11154741A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像素子およびその製造方法

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JPH11154741A
JPH11154741A JP9320129A JP32012997A JPH11154741A JP H11154741 A JPH11154741 A JP H11154741A JP 9320129 A JP9320129 A JP 9320129A JP 32012997 A JP32012997 A JP 32012997A JP H11154741 A JPH11154741 A JP H11154741A
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JP
Japan
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film
solid
light
substrate
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP9320129A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Kuriyama
俊寛 栗山
Koji Tanaka
浩司 田中
Shoji Tanaka
晶二 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗電流や白傷の発生を低減し、出力画像の画
質が良好な高感度の固体撮像素子およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 半導体基板11と、前記基板内に形成さ
れた受光部12と、前記基板および前記受光部の上に形
成された層間絶縁膜16と、前記層間絶縁膜16と前記
基板11との間に形成された電極14a、14bと、前
記層間絶縁膜16の上に形成され、前記受光部12の上
に少なくとも一つの開口部を有する遮光膜17と、前記
遮光膜17の上に形成された表面保護膜18とを備えた
固体撮像素子において、前記層間絶縁膜16と前記受光
部12との間に反射防止膜15を備え、前記反射防止膜
15を、前記電極14a、14bが形成された部分を除
く領域に平板状に形成することを特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に関
するものであり、更に詳しくは、出力画像の画質が良好
な、高感度の固体撮像素子およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】現在、固体撮像素子としては信号電荷の
読み出しにCCD(電荷結合素子)を使用したものが主
流となっている。そして、高解像度化と光学システム系
の小型化を図るため固体撮像素子の高画素化・小型化が
進むに伴い、感度の向上が課題となっている。
【0003】図4〜図6は、従来の固体撮像素子の構造
を示す図であり、図4は平面図、図5は図4のX−X´
での断面図、図6は図4のY−Y´での断面図である。
なお、図4においては遮光膜27などの図示を省略して
いる。その構成は、フォトダイオードである受光部22
が形成された半導体基板21上に、絶縁膜23を介して
転送電極24a、24bが形成され、その上に層間絶縁
膜26が形成されている。層間絶縁膜26上には、受光
部22の上方に当たる部分に開口部を有する金属遮光膜
27が形成されており、その開口部を含む遮光膜表面に
表面保護層28が形成されている。このような固体撮像
素子においては、開口部より入射した光がフォトダイオ
ードで光電変換されて信号電荷として集積され、この信
号電荷が図示していないCCDで読み出され、出力アン
プ部に転送される。
【0004】絶縁膜23には一般にはシリコン酸化膜が
使用されるが、このシリコン酸化膜と基板を構成するシ
リコンとの屈折率の差により、基板表面において入射光
が反射するためフォトダイオード22まで到達する光が
低減し、感度の低下を招くという問題があった。この問
題を解決するため、図中番号25で示すような反射防止
膜を設けることにより、多重干渉効果を利用して入射光
の損失を低減し、感度の向上を図ることが提案されてい
る(特開昭63−14466号公報、特開平4−152
674号公報)。反射防止膜としては、一般に、シリコ
ン窒化膜やシリコン窒化膜を含む多層膜が使用されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像素子に
おいて反射防止膜は、図4に示すように、複数のフォト
ダイオードがなす列に沿って走る帯状に形成されている
ため、図5から明らかなように、電極が形成されてなる
基板上の凸部において、反射防止膜に段差が生じる。そ
の結果、この反射防止膜の段差部分において、膜に内在
する応力が局在化し、その影響によって出力画像に「白
傷」とよばれる不良が生じ易くなるという問題があっ
た。特に、反射防止膜として一般に使用されているシリ
コン窒化膜は、膜に内在する応力が大きいため、この影
響を多大に受けていた。
【0006】本発明は、出力画像の画質が良好な、高感
度の固体撮像素子およびその製造方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像素子は、半導体基板と、前記基板
内に形成された受光部と、前記基板および前記受光部の
上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と前記基
板との間に形成された電極と、前記層間絶縁膜の上に形
成され、前記受光部の上に少なくとも一つの開口部を有
する遮光膜とを備えた固体撮像素子であって、前記層間
絶縁膜と前記受光部との間に反射防止膜を備え、前記反
射防止膜が、前記電極が形成された部分を除く領域に平
板状に形成されていることを特徴とする。
【0008】このような構成にしたことにより、反射防
止膜によって入射光の損失を低減して感度の向上を図る
ことができ、なおかつ、反射防止膜に段差が生じないた
め応力集中を回避することができ、白傷不良を低減する
ことができる。更に、反射防止膜が従来に比べ短寸で、
各々が独立して存在する形態となるため、受光部の周辺
において反射防止膜の存在しない領域を十分に確保する
ことができ、暗電流低減のために必要な基板への水素の
供給を有効に進めることができるという利点も有する。
【0009】また、前記固体撮像素子においては、反射
防止膜が2.0〜3.0の屈折率を有することが好まし
い。この好ましい例によれば、より確実に、基板と層間
絶縁膜との界面における反射を低減し、高感度の固体撮
像素子とすることができる。
【0010】また、前記固体撮像素子においては、反射
防止膜がシリコン窒化膜を含むことが好ましい。この好
ましい例によれば、確実に層間絶縁膜と基板との界面で
の光の反射を低減することができ、かつ、反射防止膜の
構成材料が半導体素子の作製に一般に使用される材料で
あるため、製造プロセスの構築が容易であるという利点
がある。
【0011】前記目的を達成するため、本発明の固体撮
像素子の製造方法は、半導体基板に受光部を形成する工
程と、前記基板の上に電極を形成する工程と、前記受光
部の上に反射防止膜を形成する工程と、前記基板、前記
反射防止膜および前記電極の上に層間絶縁膜を形成する
工程と、前記受光部の上に少なくとも一つの開口部を有
する遮光膜を、前記層間絶縁膜の上に形成する工程とを
含む固体撮像素子の製造方法であって、前記反射防止膜
を形成する工程が、前記反射防止膜を、前記電極が形成
された部分を除く領域に、平板状に形成する工程である
ことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】図1〜図3は、本発明の固体撮像
素子の一実施例の構造を示す図であり、図1は平面図、
図2は図1のX−X´での断面図、図3は図1のY−Y
´での断面図である。以下、これらの図面を用いて本発
明を説明する。なお、図1においては、本発明の特徴を
明確に表すため、遮光膜17などの図示を省略してい
る。
【0013】本発明の固体撮像素子の構造は、反射防止
膜の形状以外は、図4〜図6に示す従来の固体撮像素子
と実質的に同様である。具体的に説明すると、半導体基
板11には、フォトダイオードである受光部12が形成
されており、この受光部12は、受光部が複数配列して
なる列が図示していないCCD部と交互に並ぶように、
基板面において二次元的に配置されている。この基板1
1上に、絶縁膜13を介して、図1に示すような櫛形の
転送電極14a、14bが、受光部12上を避けるよう
に形成される。よって、基板上には、凸部として現れる
電極領域31と、この電極領域31に囲まれた形で、フ
ォトダイオードが形成された部分を含む受光部領域30
とが存在している。
【0014】本発明の固体撮像素子においては、この受
光部領域30上に反射防止膜15が形成される。この反
射防止膜の存在により、基板表面で生じていた入射光の
反射を大幅に低減することができ、感度特性を向上させ
ることができる。反射防止膜としては、屈折率が、基板
と絶縁膜の構成材料、すなわち、シリコンとシリコン酸
化膜の各々の屈折率の中間の値であるものを使用し、好
ましくは、屈折率が2.0〜3.0であるものを使用す
る。また、反射防止膜は、複数の膜を積層した多層膜と
しても構わない。
【0015】本発明の固体撮像素子において、この反射
防止膜15は、図1および図2に示すように、電極領域
31を除く領域に、平板状、つまり実質的に凹凸を有し
ない形状に形成され、反射防止膜は受光部領域と同等
か、好ましくは受光部領域よりも小さい寸法を有する。
つまり、反射防止膜は平坦な受光部領域のみに形成され
るため、従来型の固体撮像素子にみられた受光部領域と
電極領域との境界で生じていた段差、屈曲(図5)など
の膜構造の不連続状態を回避することができる。その結
果、反射防止膜における応力集中を回避することができ
るため、たとえ内部応力の大きなシリコン窒化膜を含む
反射防止膜を使用した場合においても、出力画像に発生
する白傷を低減することができる。
【0016】また、図1に示すように、電極領域は受光
部領域の周囲を囲むように存在するため、本発明におい
て電極領域を避けて形成される平板状の反射防止膜は、
必然的に、従来のような帯状の反射防止膜(図4)では
なく、短寸の反射防止膜が個々の受光領域上に各々独立
して配列した形態をとる。よって、従来型に比べ反射防
止膜の存在しない領域が広く確保できるため、暗電流の
低減に有効な基板への水素の供給を十分に進めることが
できる。
【0017】電極領域および反射防止膜が形成された部
分を含む受光領域上には層間絶縁膜16が形成される。
その上には、CCD部などの、受光部以外の領域に光が
入射することを防止するために金属遮光膜17が形成さ
れ、この金属遮光膜には、受光部への入射光を確保する
ため、受光部領域に当たる部分に開口が形成されてい
る。更に、その上には表面保護膜18が形成されてい
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明の具体的な一実施例を挙げて説
明する。なお、本実施例の固体撮像素子の構造は、先の
説明に用いた図1〜図3に示すものと同様である。
【0019】p型シリコン基板11にリン等のn型不純
物をイオン注入することによってフォトダイオード12
を形成し、この基板上に、熱酸化によって膜厚30nm
のシリコン酸化膜からなる絶縁膜13を成長させた。次
に、CVD(気相成長法)によって膜厚300nmのポ
リシリコン膜を成長させ、ドライエッチングにより電極
14a、14bを形成した。なお、このポリシリコン電
極14a、14bとシリコン酸化膜からなる絶縁膜13
との間には、シリコン窒化膜からなる絶縁膜19を形成
しておいた。更に、熱酸化によって基板全面をシリコン
酸化膜13で被覆した後、減圧CVDにより成長させた
膜厚30nmのシリコン窒化膜(屈折率2.0)をドラ
イエッチングすることによって反射防止膜15を形成し
た。反射防止膜15は図1〜図3に示すように、電極形
成部30を避け、膜が屈曲しないような形状に形成し
た。減圧CVDによりシリコン酸化膜を成長させ、膜厚
160nmの層間絶縁膜16とした後、スパッタにより
アルミニウムからなる膜厚400nmの遮光膜17を形
成し、ドライエッチングによりフォトダイオード形成部
の上方に当たる遮光膜17に開口を形成した。更に、プ
ラズマCVDによって基板全面を膜厚120nmのシリ
コン窒化膜からなる表面保護膜18で被覆した。その
後、450℃の水素雰囲気下で30分間の熱処理を行
い、固体撮像素子を得た。
【0020】上記のようにして得た固体撮像素子につい
て発生する暗電流を測定したところ、60℃の温度条件
下で0.5mVであった。反射防止膜を、図4〜図6に
示すような従来の固体撮像素子のように形成した場合に
発生する暗電流を、その他の条件を同一にして測定した
ところ1.0mVであり、本実施例の固体撮像素子によ
れば発生する暗電流を従来の約半分にまで低減できるこ
とが確認できた。また、同様に従来の固体撮像素子を使
用した撮像装置の出力画面においては、40万画素中の
10画素に白傷不良が発生したのに対し、本実施例の固
体撮像素子を使用した撮像装置においては白傷不良は認
められなかった。以上のことから、本実施例の固体撮像
素子が従来のものに比べ、良好な画質を得られることが
確認できた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子は、半導体基板と、前記基板内に形成された受光部
と、前記基板および前記受光部の上に形成された層間絶
縁膜と、前記層間絶縁膜と前記基板との間に形成された
電極と、前記層間絶縁膜の上に形成され、前記受光部の
上に少なくとも一つの開口部を有する遮光膜とを備えた
固体撮像素子であって、前記層間絶縁膜と前記受光部と
の間に反射防止膜を備え、前記反射防止膜を、前記電極
が形成された部分を除く領域に平板状に形成することに
より、反射防止膜によって受光部への入射光を十分に確
保して感度の向上を図りながら、かつ、反射防止膜の集
中応力の影響による白傷不良を低減し、出力画像の画質
向上を図ることができる。更に、受光部の周辺において
反射防止膜の存在しない領域を十分に確保することがで
き、暗電流低減のために必要な基板への水素の供給を有
効に進めることができ、この効果によっても出力画像の
画質向上が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の固体撮像素子の構成の一例を示す平
面図である。
【図2】 図1のX−X´における断面図である。
【図3】 図1のY−Y´における断面図である。
【図4】 従来の固体撮像素子の構成を示す平面図であ
る。
【図5】 図4のX−X´における断面図である。
【図6】 図4のY−Y´における断面図である。
【符号の説明】
11、21 半導体基板 12、22 フォトダイオード 13、19、23、29 絶縁膜 14a、14b、24a、24b 電極 15、25 反射防止膜 16、26 層間絶縁膜 17、27 金属遮光膜 18、28 表面保護膜 30、40 受光部領域 31、41 電極領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、前記基板内に形成された
    受光部と、前記基板および前記受光部の上に形成された
    層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と前記基板との間に形成
    された電極と、前記層間絶縁膜の上に形成され、前記受
    光部の上に少なくとも一つの開口部を有する遮光膜とを
    備えた固体撮像素子であって、前記層間絶縁膜と前記受
    光部との間に反射防止膜を備え、前記反射防止膜が、前
    記電極が形成された部分を除く領域に平板状に形成され
    ていることを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 前記反射防止膜が、2.0〜3.0の屈
    折率を有する請求項1に記載の固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 前記反射防止膜が、シリコン窒化膜を含
    む請求項1または2に記載の固体撮像素子。
  4. 【請求項4】 半導体基板に受光部を形成する工程と、
    前記基板の上に電極を形成する工程と、前記受光部の上
    に反射防止膜を形成する工程と、前記基板、前記反射防
    止膜および前記電極の上に層間絶縁膜を形成する工程
    と、前記受光部の上に少なくとも一つの開口部を有する
    遮光膜を、前記層間絶縁膜の上に形成する工程とを含む
    固体撮像素子の製造方法であって、前記反射防止膜を形
    成する工程が、前記反射防止膜を、前記電極が形成され
    た部分を除く領域に、平板状に形成する工程であること
    を特徴とする固体撮像素子の製造方法。
JP9320129A 1997-11-20 1997-11-20 固体撮像素子およびその製造方法 Pending JPH11154741A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001003192A1 (fr) * 1998-08-05 2001-01-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Capteur d'image a semiconducteurs et procede de fabrication
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