固体撮像装置
【課題】ダングリングボンドに起因する暗電流を抑制しつつ、光電変換部の損傷に起因する暗電流を抑制できる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】固体撮像装置１００は、半導体基板１０と、フォトダイオード１２と、電荷転送部１４と、ゲート絶縁膜２０と、ゲート絶縁膜２０上の前記電荷転送部１４に上方に形成された電荷転送電極２２と、電荷転送電極２２に沿って形成されフォトダイオード１２上方まで拡がる第１シリコン窒化膜３０と、フォトダイオード１２上方以外の領域における第１シリコン窒化膜３０の上面に沿って形成され電荷転送電極２２のを覆う遮光膜４０と、遮光膜４０の上面及び側面に沿って形成されると共に、フォトダイオード１２上方で第１シリコン窒化膜３０に接触している第２シリコン窒化膜５０とを備える。
【解決手段】固体撮像装置１００は、半導体基板１０と、フォトダイオード１２と、電荷転送部１４と、ゲート絶縁膜２０と、ゲート絶縁膜２０上の前記電荷転送部１４に上方に形成された電荷転送電極２２と、電荷転送電極２２に沿って形成されフォトダイオード１２上方まで拡がる第１シリコン窒化膜３０と、フォトダイオード１２上方以外の領域における第１シリコン窒化膜３０の上面に沿って形成され電荷転送電極２２のを覆う遮光膜４０と、遮光膜４０の上面及び側面に沿って形成されると共に、フォトダイオード１２上方で第１シリコン窒化膜３０に接触している第２シリコン窒化膜５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、半導体基板の光電変換部に対応する領域に設けられ、光電変換部に向けて入射する光の反射を防止する反射防止膜等に利用されるシリコン窒化膜の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置として、例えば、図９に示すような固体撮像装置９００がある。固体撮像装置９００は、シリコンからなる半導体基板９１０、半導体基板９１０内に形成された光電変換部であるフォトダイオード９１２、半導体基板９１０内に形成されフォトダイオード９１２で発生した信号電荷を転送する電荷転送部９１４、フォトダイオード９１２上に形成されたＰ型領域９２０、及びＰ型領域９２０上の電荷転送部９１４に対応する領域に形成された電荷転送電極９２２を備える。また、固体撮像装置９００は、さらに、シリコン酸化膜９６２を介して電荷転送電極９２２上を覆い、且つ、フォトダイオード９１２に対応する領域に開口を有する第１シリコン窒化膜９３０、第１シリコン窒化膜９３０上に形成され電荷転送電極９２２の上面及び側面を覆い、且つ、フォトダイオード９１２に対応する領域に開口を有する金属からなる遮光膜９４０、及びゲート絶縁膜９２５上のフォトダイオード９１２に対応する領域に形成された反射防止膜として機能する第２シリコン窒化膜９５０を備える。さらに、固体撮像装置９００は、第３シリコン窒化膜９３２、酸化シリコンからなる層間絶縁膜９６０、第２シリコン窒化膜９５０上に形成された層間絶縁膜９７０、層間絶縁膜９７０上に形成された平坦化膜９７２、平坦化膜９７２上に形成されたカラーフィルター９８０、及びカラーフィルター９８０上に形成されたマイクロレンズ９９０を備える。
【０００３】
ところで、ＣＣＤ型固体撮像装置の画像ノイズのひとつにスミアがある。スミアは、半導体基板と遮光膜との隙間を介して、入射光の一部が電荷転送部に漏れ込むことにより生じる。スミアは、一般に微小なノイズ（−８０ｄＢ〜−８７ｄＢ）であるが、極めて強い光が入射された場合に顕在化する。電荷転送部への光の漏れ込みは、半導体基板に対して斜めに入射した光が、半導体基板と遮光膜との隙間に入り込むことや、遮光膜の開口を通過した光が回折により曲げられて当該隙間に入り込むことにより起きる。特に、近年、画素サイズ微細化が進み、遮光膜の開口幅が小さくなっているため、回折によるスミアの影響が大きくなり、１．４μｍよりも小さな画素サイズでは、改善要求がますます強くなっている。
【０００４】
ここで、上記の斜め入射光に起因するスミアを抑制するには、半導体基板と遮光膜との隙間を狭くすれば良い。しかしながら、単に隙間を狭くしてしまうと、遮光膜と半導体基板との間の耐圧が低下してしまう。よって、隙間を狭くする場合には、耐圧特性の高い材質を隙間に設けることが望ましい。一方、回折に起因するスミアを抑制するには、半導体基板と遮光膜との隙間に、屈折率の高い材質を設けることが望ましい。これら高耐圧特性と高屈折率とを両立する材質として、酸化シリコンよりも耐圧特性が高く、且つ、屈折率が高い、窒化シリコンが挙げられる。
【０００５】
固体撮像装置９００では、半導体基板９１０と遮光膜９４０との隙間に、第１シリコン窒化膜９３０が設けられているため、耐圧を低下させずにスミアを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、固体撮像装置の画像ノイズとして、暗電流が挙げられる。暗電流は、半導体基板の結晶構造の損傷などに起因して、熱的な励起により半導体基板内に電荷が生成され、当該電荷がフォトダイオードに入り込んで生じる。
上記従来の固体撮像装置では、水素遮蔽性の第１シリコン窒化膜の光電変換部に対応する領域に開口が形成され、当該開口を埋めるように反射防止膜として第２シリコン窒化膜が形成されている。当該開口を形成する際にプラズマエッチング法を用いると、プラズマの衝撃により、光電変換部付近の結晶構造が損傷する恐れがある。また、プラズマＣＶＤ法により、第２シリコン窒化膜を形成する際にも、同様に、プラズマにより光電変換部付近の結晶構造が損傷する恐れがある。光電変換部付近の結晶構造が損傷すると、結晶構造の損傷に起因する暗電流が生じる恐れがあり、撮像画像の画質低下につながる。
【０００８】
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制しつつ、且つ、光電変換部上における光の反射を防止し、半導体基板の光電変換部付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる、固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部が形成されてなる半導体基板と半導体基板内に形成され、光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部と、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上の電荷転送部に対応する領域に形成された電荷転送電極と、電荷転送電極の上面及び側面に沿って形成され、さらに、ゲート絶縁膜上の光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜と、光電変換部に対応する領域以外の領域における第１シリコン窒化膜の上面に沿って形成され、電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜と、遮光膜の上面及び側面に沿って形成されると共に、光電変換部に対応する領域上で第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る固体撮像装置では、第１シリコン窒化膜が遮光膜と半導体基板との間に存在するため、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制できる。
また、光電変換部に対応する領域では、第１及び第２シリコン窒化膜が積層されているため、光電変換部上における光の反射を防止することができる。
第１シリコン窒化膜の光電変換部に対応する領域に、開口を形成する必要が無いので、プラズマエッチングの衝撃により半導体基板の光電変換部付近の結晶構造が損傷することを回避できる。第２シリコン窒化膜を形成する際、光電変換部に対応する領域に第１シリコン窒化膜が存在するため、第２シリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法で形成したとしても、ダメージが光電変換部に伝播しにくく、光電変換部の損傷を抑制できる。
【００１１】
従って、本発明に係る固体撮像装置では、光電変換部上における光の反射を防止し、且つ、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制しつつ、半導体基板の光電変換部付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置における電極と第１遮光膜との形状及び位置関係を説明するためのレイアウト図である。
【図３】図２に示した固体撮像装置を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２に示した固体撮像装置を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図８】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図９】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
１．固体撮像装置１００の構成
図１は、実施の形態１に係る固体撮像装置１００の平面図である。固体撮像装置１００は、複数の画素が二次元配列されてなる撮像エリア１１０、水平転送部１１２、出力部１１４を備える。
【００１４】
図２は、図１に示した固体撮像装置１００における、電荷転送電極２２と第１遮光膜４０との形状、及び位置関係を説明するためのレイアウト図である。固体撮像装置１００には、画素毎に光電変換部である長方形状のフォトダイオード１２が形成されている。また、水平方向に隣り合うフォトダイオード１２の間には電荷転送電極２２が形成され、電荷転送電極２２上面の少なくとも一部を覆うように、金属からなる第１遮光膜４０が形成されている。第１遮光膜４０は、フォトダイオード１２に対応する領域に開口を有する。電荷転送電極２２と第１遮光膜４０とは、コンタクトを介して電気的に接続されている。すなわち、第１遮光膜４０はシャント配線としても機能する。
【００１５】
図３は、図２に示した固体撮像装置１００のＡ−Ａ線での断面図であり、図４は、図２に示した固体撮像装置１００のＢ−Ｂ線での断面図である。
固体撮像装置１００は、半導体基板１０、半導体基板１０内に形成されたフォトダイオード１２、半導体基板１０内に形成された電荷転送部１４、半導体基板１０上に形成されたゲート絶縁膜２０、ゲート絶縁膜２０上の電荷転送部１４に対応する領域に形成された電荷転送電極２２、及び電荷転送電極２２上に形成されたシリコン酸化膜２４を備える。
【００１６】
さらに、固体撮像装置１００は、電荷転送電極２２の上面及び側面に沿って形成され、ゲート絶縁膜２０上のフォトダイオード１２に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜３０、フォトダイオード１２に対応する領域以外の領域における第１シリコン窒化膜３０の上面に沿って形成され、電荷転送電極２２の上面の少なくとも一部及び側面を覆う第１遮光膜４０、電荷転送電極２２に対応する領域における第１遮光膜４０上及びフォトダイオード１２に対応する領域における第１シリコン窒化膜３０上に形成された第２シリコン窒化膜５０を備える。第２シリコン窒化膜５０は、第１遮光膜４０の上面及び側面に沿って形成されると共に、フォトダイオード１２に対応する領域上で、第１シリコン窒化膜３０と接触している。図４に示すように、第１シリコン窒化膜３０、第１遮光膜４０、及び第２シリコン窒化膜５０は、それぞれ電荷転送電極２２上において開口を有し、これが水素供給路５５となっている。第１シリコン窒化膜３０はスミア抑制及び耐圧特性向上のため、第２シリコン窒化膜５０はフォトダイオード１２上面での光の反射防止のために形成されているが、これについては後に詳細に説明する。
【００１７】
また、固体撮像装置１００は、第２シリコン窒化膜５０上に形成された第２層間絶縁膜６０、第２層間絶縁膜６０内に埋め込まれた第２遮光膜６２、及び第２層間絶縁膜６０上に形成された保護膜７０を備える。また、第１シリコン窒化膜３０と第１遮光膜４０との間には、第１層間絶縁膜２６が形成される。
上方から入射した光は、フォトダイオード１２で光電変換される。フォトダイオード１２で発生し蓄積された信号電荷は、電荷転送電極２２に読み出しパルスが印加されると、電荷転送部１４に読み出される。さらに、電荷転送電極２２に電荷転送駆動パルスが印加されると、信号電荷は垂直方向に順次転送され、水平転送部１１２から出力部１１４を通り外部へ出力される。
２．固体撮像装置１００の寸法と材料
固体撮像装置１００の画素サイズは、例えば、１．４μｍであり、ゲート絶縁膜２０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜６０ｎｍである。電荷転送電極２２の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜２５０ｎｍであり、第１シリコン窒化膜３０の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍである。第１層間絶縁膜２６の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜３０ｎｍであり、第１遮光膜４０の膜厚は、例えば、６０ｎｍ〜１５０ｎｍである。第２シリコン窒化膜５０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０の合計の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。第１シリコン窒化膜３０の半導体基板１０と第１遮光膜４０との間に挟まれた部分の膜厚は、例えば、１０〜６０ｎｍである。第２層間絶縁膜６０の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍであり、保護膜７０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【００１８】
半導体基板１０は、例えば、シリコンからなり、ゲート絶縁膜２０は、例えば、酸化シリコンからなり、電荷転送電極２２は、例えば、ポリシリコンからなる。第１遮光膜４０及び第２遮光膜６２は、例えば、Ｗ（タングステン）からなる。第１層間絶縁膜２６は、例えば、ＨＴＯ（Ｈｉｇｈｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）からなり、第２層間絶縁膜６０は、例えば、ＮＳＧ（Ｎｏｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｎｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）からなる。保護膜７０は、例えば、シリコン窒化膜からなる。
【００１９】
第１遮光膜４０の屈折率は、例えば、２．７６であり、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０の屈折率は、例えば、２．０であり、第２層間絶縁膜６０の屈折率は、例えば、１．４６５である。第２層間絶縁膜６０と半導体基板１０との間に、屈折率が第２層間絶縁膜６０と半導体基板１０との間である第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０を形成することで、第１遮光膜４０端部で発生する回折光を抑制できる。
【００２０】
第１シリコン窒化膜３０の半導体基板１０と第１遮光膜４０との間に挟まれた部分の膜厚はスミア抑制効果がある程度に狭くなっているが、半導体基板１０と遮光膜４０との耐圧特性を向上できる。これは、半導体基板１０と遮光膜４０との間に第１シリコン窒化膜３０が拡がっているためである。第１シリコン窒化膜３０の絶縁破壊電界強度は、第１層間絶縁膜２６よりも大きく、例えば、１０ＭＶ／ｃｍである。
３．固体撮像装置１００の製造方法
本発明の実施の形態１における、固体撮像装置１００の製造方法について、図５〜８を用いて要部となる工程を説明する。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、不純物イオン注入により、半導体基板１０内にフォトダイオード１２及び電荷転送部１４を形成する。図示していないが、同時に、電荷読み出し部、チャネルストップ部も形成する。また、半導体基板１０上にゲート絶縁膜２０を形成し、ゲート絶縁膜２０上の電荷転送部１４に対応する領域に電荷転送電極２２を形成し、電荷転送電極２２上にシリコン酸化膜材料２４ａを堆積する。その後、図示しないが、ＬＰＣＶＤ法により、隣接する電荷転送電極２２の間にシリコン窒化膜を埋め込む。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜２０上のフォトダイオード１２に対応する領域及びシリコン酸化膜材料２４ａ上に、ＬＰＣＶＤ法により、第１シリコン窒化膜材料３０ａ、第１層間絶縁膜材料２６ａを順に堆積する。
図６（ａ）に示すように、第１遮光膜材料４０ａを、電荷転送電極２２の上面及び側面から、フォトダイオード１２上面を覆うように堆積する。具体的には、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、電荷転送電極２２上の一部における、シリコン酸化膜材料２４ａ、シリコン窒化膜材料３０ａ、及び第１層間絶縁膜材料２６ａを除去し、電荷転送電極２２上にコンタクト２３を形成する。その後、コンタクト２３上からコンタクト２３に対応する領域を除く第１層間絶縁膜材料２６ａ上に亘って、第１遮光膜材料４０ａを堆積する。
【００２３】
図６（ｂ）に示すように、フォトダイオード１２に対応する領域を除く領域に、第１層間絶縁膜２６及び第１遮光膜４０を形成する。具体的には、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、フォトダイオード１２に対応する領域に、第１層間絶縁膜材料２６ａ及び第１遮光膜材料４０ａの開口を形成する。このドライエッチングの条件は、フォトダイオード１２が損傷することによる暗電流を抑制できるよう、低ダメージの条件とする。
【００２４】
図７（ａ）に示すように、電荷転送電極２２に対応する領域の第１遮光膜４０及びフォトダイオード１２に対応する領域の第１シリコン窒化膜３０上に、プラズマＣＶＤ法により、第２シリコン窒化膜材料５０ａを堆積する。
一方、Ｂ−Ｂ断面では、第２シリコン窒化膜材料５０ａを堆積した後、図７（ｂ）に示すような水素供給路５５を形成し、水素アニールを行う。具体的には、シリコン酸化膜２４上の一部における、シリコン窒化膜材料３０ａ、第１層間絶縁膜材料２６ａ、第１遮光膜材料４０ａ、及び第２シリコン窒化膜材料５０ａを除去し、水素供給路５５とする。その後に行う水素アニールにより、半導体基板１０とゲート絶縁膜２０との間で生じるシリコンのダングリングボンドを水素原子が終端し、ダングリングボンドによる暗電流を抑制できる。
【００２５】
次に、Ａ−Ａ断面では、図８（ａ）に示すように、第２シリコン窒化膜５０上に第２層間絶縁膜材料６０ａを堆積し、電荷転送電極２２に対応する領域の第２層間絶縁膜材料６０ａ上に、第２遮光膜６２を形成する。具体的には、第２層間絶縁膜材料６０ａ上に第２遮光膜６２の材料を堆積し、その後、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、電荷転送電極２２に対応する領域以外の部分を除去し、第２遮光膜６２を形成する。
【００２６】
図８（ｂ）に示すように、第２遮光膜６２及び第２層間絶縁膜材料６０ａ上に、さらに第２層間絶縁膜材料６０ｂを堆積する。
この後、フォトダイオード１２上方において、半導体基板１０から第２層間絶縁膜６０の最上面までの高さが、例えば、８０ｎｍ〜２００ｎｍになるよう、第２層間絶縁膜材料６０ａ，６０ｂを除去する。具体的には、サイドウォールエッチング法により、フォトダイオード１２に対応する領域の第２層間絶縁膜材料６０ａ，６０ｂを除去する。その後、既存技術により、保護膜７０、層内レンズ、カラーフィルター、及びマイクロレンズを形成する。
４．効果
本発明に係る固体撮像装置では、第１シリコン窒化膜３０のフォトダイオード１２に対応する領域に、開口を形成する必要が無いので、プラズマエッチングの衝撃により半導体基板１０のフォトダイオード１２付近の結晶構造が損傷することを回避できる。第２シリコン窒化膜５０を形成する際、フォトダイオード１２に対応する領域に第１シリコン窒化膜３０が存在するため、第２シリコン窒化膜５０をプラズマＣＶＤ法で形成する際、ダメージがフォトダイオード１２に伝播しにくく、フォトダイオード１２の損傷を抑制できる。すなわち、半導体基板１０のフォトダイオード１２付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる。
【００２７】
また、フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０が積層されており、フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０に水素供給路５５が形成されている。これにより、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０を形成した後の工程で水素アニールを行った場合でも、水素原子が水素供給路５５を介して半導体基板１０に導入される。そのため、ダングリングボンドを水素原子で終端し、ダングリングボンドに起因する暗電流を抑制できる。その結果、撮像画像の画質が低下することを抑制できる。
【００２８】
さらに、フォトダイオード１２に対応する領域の第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０が反射防止膜として働くので、フォトダイオード１２に向かった光が半導体基板１０表面で反射しにくく、固体撮像装置１００の感度を向上できる。また、別途フォトダイオード１２上に反射防止膜を形成する必要がないので、製造工程を減らすことができる。
［変形例］
１．半導体基板とゲート絶縁膜との界面準位の低減
実施の形態等では、電荷転送電極に対応する領域の一部に、第１シリコン窒化膜、第１遮光膜、及び第２シリコン窒化膜の開口を形成し水素供給路とし、水素原子をフォトダイオードに侵入させ、ダングリングボンドを水素原子で終端していた。しかしながら、水素供給路は、実施の形態等で示した画素を水平に区切るようなライン状に限らず、フォトダイオードに対応する領域以外の領域であれば、任意の形状及び配置で形成できる。例えば、平面視したときにフォトダイオードに対応する領域を囲むような格子状になるように、水素供給路を形成しても良い。
【００２９】
また、第２シリコン窒化膜として、プラズマＣＶＤ法により形成された水素原子を含むシリコン窒化膜を用いた場合、第２シリコン窒化膜には開口を形成しなくても良い。これは、プラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜が、水素原子を通す水素透過性を有するためである。この場合、水素供給路は、第１シリコン窒化膜の有する開口と、第１遮光膜の有する開口と、第２シリコン窒化膜の第１シリコン窒化膜の開口に対応する部分とからなることとなる。
２．その他
実施の形態等では、画素サイズを１．４μｍとしたが、これに限らず、１．４μｍ以下であれば良い。また、フォトダイオードを長方形状としたが、これに限らず、例えば、正方形状や他の多角形状であっても良い。
【００３０】
また、実施の形態等では、第１遮光膜をシャント配線として機能させたが、必ずしもその必要はない。第２層間絶縁膜をサイドウォール法によりエッチングしたが、必ずしもその必要はない。
なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなどに搭載される撮像デバイスとしての固体撮像装置を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１０，９１０ 半導体基板
１２ フォトダイオード
１４ 電荷転送部
２０，９２０ ゲート絶縁膜
２２ 電荷転送電極
２４ 第１層間絶縁膜
３０ 第１シリコン窒化膜
４０ 第１遮光膜
５０ 第２シリコン窒化膜
６０ 第２層間絶縁膜
６２ 第２遮光膜
７０ 保護膜
１００，９００ 固体撮像装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、半導体基板の光電変換部に対応する領域に設けられ、光電変換部に向けて入射する光の反射を防止する反射防止膜等に利用されるシリコン窒化膜の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置として、例えば、図９に示すような固体撮像装置９００がある。固体撮像装置９００は、シリコンからなる半導体基板９１０、半導体基板９１０内に形成された光電変換部であるフォトダイオード９１２、半導体基板９１０内に形成されフォトダイオード９１２で発生した信号電荷を転送する電荷転送部９１４、フォトダイオード９１２上に形成されたＰ型領域９２０、及びＰ型領域９２０上の電荷転送部９１４に対応する領域に形成された電荷転送電極９２２を備える。また、固体撮像装置９００は、さらに、シリコン酸化膜９６２を介して電荷転送電極９２２上を覆い、且つ、フォトダイオード９１２に対応する領域に開口を有する第１シリコン窒化膜９３０、第１シリコン窒化膜９３０上に形成され電荷転送電極９２２の上面及び側面を覆い、且つ、フォトダイオード９１２に対応する領域に開口を有する金属からなる遮光膜９４０、及びゲート絶縁膜９２５上のフォトダイオード９１２に対応する領域に形成された反射防止膜として機能する第２シリコン窒化膜９５０を備える。さらに、固体撮像装置９００は、第３シリコン窒化膜９３２、酸化シリコンからなる層間絶縁膜９６０、第２シリコン窒化膜９５０上に形成された層間絶縁膜９７０、層間絶縁膜９７０上に形成された平坦化膜９７２、平坦化膜９７２上に形成されたカラーフィルター９８０、及びカラーフィルター９８０上に形成されたマイクロレンズ９９０を備える。
【０００３】
ところで、ＣＣＤ型固体撮像装置の画像ノイズのひとつにスミアがある。スミアは、半導体基板と遮光膜との隙間を介して、入射光の一部が電荷転送部に漏れ込むことにより生じる。スミアは、一般に微小なノイズ（−８０ｄＢ〜−８７ｄＢ）であるが、極めて強い光が入射された場合に顕在化する。電荷転送部への光の漏れ込みは、半導体基板に対して斜めに入射した光が、半導体基板と遮光膜との隙間に入り込むことや、遮光膜の開口を通過した光が回折により曲げられて当該隙間に入り込むことにより起きる。特に、近年、画素サイズ微細化が進み、遮光膜の開口幅が小さくなっているため、回折によるスミアの影響が大きくなり、１．４μｍよりも小さな画素サイズでは、改善要求がますます強くなっている。
【０００４】
ここで、上記の斜め入射光に起因するスミアを抑制するには、半導体基板と遮光膜との隙間を狭くすれば良い。しかしながら、単に隙間を狭くしてしまうと、遮光膜と半導体基板との間の耐圧が低下してしまう。よって、隙間を狭くする場合には、耐圧特性の高い材質を隙間に設けることが望ましい。一方、回折に起因するスミアを抑制するには、半導体基板と遮光膜との隙間に、屈折率の高い材質を設けることが望ましい。これら高耐圧特性と高屈折率とを両立する材質として、酸化シリコンよりも耐圧特性が高く、且つ、屈折率が高い、窒化シリコンが挙げられる。
【０００５】
固体撮像装置９００では、半導体基板９１０と遮光膜９４０との隙間に、第１シリコン窒化膜９３０が設けられているため、耐圧を低下させずにスミアを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、固体撮像装置の画像ノイズとして、暗電流が挙げられる。暗電流は、半導体基板の結晶構造の損傷などに起因して、熱的な励起により半導体基板内に電荷が生成され、当該電荷がフォトダイオードに入り込んで生じる。
上記従来の固体撮像装置では、水素遮蔽性の第１シリコン窒化膜の光電変換部に対応する領域に開口が形成され、当該開口を埋めるように反射防止膜として第２シリコン窒化膜が形成されている。当該開口を形成する際にプラズマエッチング法を用いると、プラズマの衝撃により、光電変換部付近の結晶構造が損傷する恐れがある。また、プラズマＣＶＤ法により、第２シリコン窒化膜を形成する際にも、同様に、プラズマにより光電変換部付近の結晶構造が損傷する恐れがある。光電変換部付近の結晶構造が損傷すると、結晶構造の損傷に起因する暗電流が生じる恐れがあり、撮像画像の画質低下につながる。
【０００８】
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制しつつ、且つ、光電変換部上における光の反射を防止し、半導体基板の光電変換部付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる、固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部が形成されてなる半導体基板と半導体基板内に形成され、光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部と、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上の電荷転送部に対応する領域に形成された電荷転送電極と、電荷転送電極の上面及び側面に沿って形成され、さらに、ゲート絶縁膜上の光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜と、光電変換部に対応する領域以外の領域における第１シリコン窒化膜の上面に沿って形成され、電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜と、遮光膜の上面及び側面に沿って形成されると共に、光電変換部に対応する領域上で第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る固体撮像装置では、第１シリコン窒化膜が遮光膜と半導体基板との間に存在するため、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制できる。
また、光電変換部に対応する領域では、第１及び第２シリコン窒化膜が積層されているため、光電変換部上における光の反射を防止することができる。
第１シリコン窒化膜の光電変換部に対応する領域に、開口を形成する必要が無いので、プラズマエッチングの衝撃により半導体基板の光電変換部付近の結晶構造が損傷することを回避できる。第２シリコン窒化膜を形成する際、光電変換部に対応する領域に第１シリコン窒化膜が存在するため、第２シリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法で形成したとしても、ダメージが光電変換部に伝播しにくく、光電変換部の損傷を抑制できる。
【００１１】
従って、本発明に係る固体撮像装置では、光電変換部上における光の反射を防止し、且つ、遮光膜と半導体基板との隙間の耐圧特性低下を抑制しつつ、半導体基板の光電変換部付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置における電極と第１遮光膜との形状及び位置関係を説明するためのレイアウト図である。
【図３】図２に示した固体撮像装置を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２に示した固体撮像装置を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図８】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図９】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
１．固体撮像装置１００の構成
図１は、実施の形態１に係る固体撮像装置１００の平面図である。固体撮像装置１００は、複数の画素が二次元配列されてなる撮像エリア１１０、水平転送部１１２、出力部１１４を備える。
【００１４】
図２は、図１に示した固体撮像装置１００における、電荷転送電極２２と第１遮光膜４０との形状、及び位置関係を説明するためのレイアウト図である。固体撮像装置１００には、画素毎に光電変換部である長方形状のフォトダイオード１２が形成されている。また、水平方向に隣り合うフォトダイオード１２の間には電荷転送電極２２が形成され、電荷転送電極２２上面の少なくとも一部を覆うように、金属からなる第１遮光膜４０が形成されている。第１遮光膜４０は、フォトダイオード１２に対応する領域に開口を有する。電荷転送電極２２と第１遮光膜４０とは、コンタクトを介して電気的に接続されている。すなわち、第１遮光膜４０はシャント配線としても機能する。
【００１５】
図３は、図２に示した固体撮像装置１００のＡ−Ａ線での断面図であり、図４は、図２に示した固体撮像装置１００のＢ−Ｂ線での断面図である。
固体撮像装置１００は、半導体基板１０、半導体基板１０内に形成されたフォトダイオード１２、半導体基板１０内に形成された電荷転送部１４、半導体基板１０上に形成されたゲート絶縁膜２０、ゲート絶縁膜２０上の電荷転送部１４に対応する領域に形成された電荷転送電極２２、及び電荷転送電極２２上に形成されたシリコン酸化膜２４を備える。
【００１６】
さらに、固体撮像装置１００は、電荷転送電極２２の上面及び側面に沿って形成され、ゲート絶縁膜２０上のフォトダイオード１２に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜３０、フォトダイオード１２に対応する領域以外の領域における第１シリコン窒化膜３０の上面に沿って形成され、電荷転送電極２２の上面の少なくとも一部及び側面を覆う第１遮光膜４０、電荷転送電極２２に対応する領域における第１遮光膜４０上及びフォトダイオード１２に対応する領域における第１シリコン窒化膜３０上に形成された第２シリコン窒化膜５０を備える。第２シリコン窒化膜５０は、第１遮光膜４０の上面及び側面に沿って形成されると共に、フォトダイオード１２に対応する領域上で、第１シリコン窒化膜３０と接触している。図４に示すように、第１シリコン窒化膜３０、第１遮光膜４０、及び第２シリコン窒化膜５０は、それぞれ電荷転送電極２２上において開口を有し、これが水素供給路５５となっている。第１シリコン窒化膜３０はスミア抑制及び耐圧特性向上のため、第２シリコン窒化膜５０はフォトダイオード１２上面での光の反射防止のために形成されているが、これについては後に詳細に説明する。
【００１７】
また、固体撮像装置１００は、第２シリコン窒化膜５０上に形成された第２層間絶縁膜６０、第２層間絶縁膜６０内に埋め込まれた第２遮光膜６２、及び第２層間絶縁膜６０上に形成された保護膜７０を備える。また、第１シリコン窒化膜３０と第１遮光膜４０との間には、第１層間絶縁膜２６が形成される。
上方から入射した光は、フォトダイオード１２で光電変換される。フォトダイオード１２で発生し蓄積された信号電荷は、電荷転送電極２２に読み出しパルスが印加されると、電荷転送部１４に読み出される。さらに、電荷転送電極２２に電荷転送駆動パルスが印加されると、信号電荷は垂直方向に順次転送され、水平転送部１１２から出力部１１４を通り外部へ出力される。
２．固体撮像装置１００の寸法と材料
固体撮像装置１００の画素サイズは、例えば、１．４μｍであり、ゲート絶縁膜２０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜６０ｎｍである。電荷転送電極２２の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜２５０ｎｍであり、第１シリコン窒化膜３０の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜５０ｎｍである。第１層間絶縁膜２６の膜厚は、例えば、５ｎｍ〜３０ｎｍであり、第１遮光膜４０の膜厚は、例えば、６０ｎｍ〜１５０ｎｍである。第２シリコン窒化膜５０の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０の合計の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。第１シリコン窒化膜３０の半導体基板１０と第１遮光膜４０との間に挟まれた部分の膜厚は、例えば、１０〜６０ｎｍである。第２層間絶縁膜６０の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍであり、保護膜７０の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【００１８】
半導体基板１０は、例えば、シリコンからなり、ゲート絶縁膜２０は、例えば、酸化シリコンからなり、電荷転送電極２２は、例えば、ポリシリコンからなる。第１遮光膜４０及び第２遮光膜６２は、例えば、Ｗ（タングステン）からなる。第１層間絶縁膜２６は、例えば、ＨＴＯ（Ｈｉｇｈｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）からなり、第２層間絶縁膜６０は、例えば、ＮＳＧ（Ｎｏｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｎｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）からなる。保護膜７０は、例えば、シリコン窒化膜からなる。
【００１９】
第１遮光膜４０の屈折率は、例えば、２．７６であり、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０の屈折率は、例えば、２．０であり、第２層間絶縁膜６０の屈折率は、例えば、１．４６５である。第２層間絶縁膜６０と半導体基板１０との間に、屈折率が第２層間絶縁膜６０と半導体基板１０との間である第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０を形成することで、第１遮光膜４０端部で発生する回折光を抑制できる。
【００２０】
第１シリコン窒化膜３０の半導体基板１０と第１遮光膜４０との間に挟まれた部分の膜厚はスミア抑制効果がある程度に狭くなっているが、半導体基板１０と遮光膜４０との耐圧特性を向上できる。これは、半導体基板１０と遮光膜４０との間に第１シリコン窒化膜３０が拡がっているためである。第１シリコン窒化膜３０の絶縁破壊電界強度は、第１層間絶縁膜２６よりも大きく、例えば、１０ＭＶ／ｃｍである。
３．固体撮像装置１００の製造方法
本発明の実施の形態１における、固体撮像装置１００の製造方法について、図５〜８を用いて要部となる工程を説明する。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、不純物イオン注入により、半導体基板１０内にフォトダイオード１２及び電荷転送部１４を形成する。図示していないが、同時に、電荷読み出し部、チャネルストップ部も形成する。また、半導体基板１０上にゲート絶縁膜２０を形成し、ゲート絶縁膜２０上の電荷転送部１４に対応する領域に電荷転送電極２２を形成し、電荷転送電極２２上にシリコン酸化膜材料２４ａを堆積する。その後、図示しないが、ＬＰＣＶＤ法により、隣接する電荷転送電極２２の間にシリコン窒化膜を埋め込む。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜２０上のフォトダイオード１２に対応する領域及びシリコン酸化膜材料２４ａ上に、ＬＰＣＶＤ法により、第１シリコン窒化膜材料３０ａ、第１層間絶縁膜材料２６ａを順に堆積する。
図６（ａ）に示すように、第１遮光膜材料４０ａを、電荷転送電極２２の上面及び側面から、フォトダイオード１２上面を覆うように堆積する。具体的には、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、電荷転送電極２２上の一部における、シリコン酸化膜材料２４ａ、シリコン窒化膜材料３０ａ、及び第１層間絶縁膜材料２６ａを除去し、電荷転送電極２２上にコンタクト２３を形成する。その後、コンタクト２３上からコンタクト２３に対応する領域を除く第１層間絶縁膜材料２６ａ上に亘って、第１遮光膜材料４０ａを堆積する。
【００２３】
図６（ｂ）に示すように、フォトダイオード１２に対応する領域を除く領域に、第１層間絶縁膜２６及び第１遮光膜４０を形成する。具体的には、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、フォトダイオード１２に対応する領域に、第１層間絶縁膜材料２６ａ及び第１遮光膜材料４０ａの開口を形成する。このドライエッチングの条件は、フォトダイオード１２が損傷することによる暗電流を抑制できるよう、低ダメージの条件とする。
【００２４】
図７（ａ）に示すように、電荷転送電極２２に対応する領域の第１遮光膜４０及びフォトダイオード１２に対応する領域の第１シリコン窒化膜３０上に、プラズマＣＶＤ法により、第２シリコン窒化膜材料５０ａを堆積する。
一方、Ｂ−Ｂ断面では、第２シリコン窒化膜材料５０ａを堆積した後、図７（ｂ）に示すような水素供給路５５を形成し、水素アニールを行う。具体的には、シリコン酸化膜２４上の一部における、シリコン窒化膜材料３０ａ、第１層間絶縁膜材料２６ａ、第１遮光膜材料４０ａ、及び第２シリコン窒化膜材料５０ａを除去し、水素供給路５５とする。その後に行う水素アニールにより、半導体基板１０とゲート絶縁膜２０との間で生じるシリコンのダングリングボンドを水素原子が終端し、ダングリングボンドによる暗電流を抑制できる。
【００２５】
次に、Ａ−Ａ断面では、図８（ａ）に示すように、第２シリコン窒化膜５０上に第２層間絶縁膜材料６０ａを堆積し、電荷転送電極２２に対応する領域の第２層間絶縁膜材料６０ａ上に、第２遮光膜６２を形成する。具体的には、第２層間絶縁膜材料６０ａ上に第２遮光膜６２の材料を堆積し、その後、フォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、電荷転送電極２２に対応する領域以外の部分を除去し、第２遮光膜６２を形成する。
【００２６】
図８（ｂ）に示すように、第２遮光膜６２及び第２層間絶縁膜材料６０ａ上に、さらに第２層間絶縁膜材料６０ｂを堆積する。
この後、フォトダイオード１２上方において、半導体基板１０から第２層間絶縁膜６０の最上面までの高さが、例えば、８０ｎｍ〜２００ｎｍになるよう、第２層間絶縁膜材料６０ａ，６０ｂを除去する。具体的には、サイドウォールエッチング法により、フォトダイオード１２に対応する領域の第２層間絶縁膜材料６０ａ，６０ｂを除去する。その後、既存技術により、保護膜７０、層内レンズ、カラーフィルター、及びマイクロレンズを形成する。
４．効果
本発明に係る固体撮像装置では、第１シリコン窒化膜３０のフォトダイオード１２に対応する領域に、開口を形成する必要が無いので、プラズマエッチングの衝撃により半導体基板１０のフォトダイオード１２付近の結晶構造が損傷することを回避できる。第２シリコン窒化膜５０を形成する際、フォトダイオード１２に対応する領域に第１シリコン窒化膜３０が存在するため、第２シリコン窒化膜５０をプラズマＣＶＤ法で形成する際、ダメージがフォトダイオード１２に伝播しにくく、フォトダイオード１２の損傷を抑制できる。すなわち、半導体基板１０のフォトダイオード１２付近の結晶構造の損傷に起因する暗電流を抑制できる。
【００２７】
また、フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０が積層されており、フォトダイオード１２に対応する領域では、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０に水素供給路５５が形成されている。これにより、第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０を形成した後の工程で水素アニールを行った場合でも、水素原子が水素供給路５５を介して半導体基板１０に導入される。そのため、ダングリングボンドを水素原子で終端し、ダングリングボンドに起因する暗電流を抑制できる。その結果、撮像画像の画質が低下することを抑制できる。
【００２８】
さらに、フォトダイオード１２に対応する領域の第１シリコン窒化膜３０及び第２シリコン窒化膜５０が反射防止膜として働くので、フォトダイオード１２に向かった光が半導体基板１０表面で反射しにくく、固体撮像装置１００の感度を向上できる。また、別途フォトダイオード１２上に反射防止膜を形成する必要がないので、製造工程を減らすことができる。
［変形例］
１．半導体基板とゲート絶縁膜との界面準位の低減
実施の形態等では、電荷転送電極に対応する領域の一部に、第１シリコン窒化膜、第１遮光膜、及び第２シリコン窒化膜の開口を形成し水素供給路とし、水素原子をフォトダイオードに侵入させ、ダングリングボンドを水素原子で終端していた。しかしながら、水素供給路は、実施の形態等で示した画素を水平に区切るようなライン状に限らず、フォトダイオードに対応する領域以外の領域であれば、任意の形状及び配置で形成できる。例えば、平面視したときにフォトダイオードに対応する領域を囲むような格子状になるように、水素供給路を形成しても良い。
【００２９】
また、第２シリコン窒化膜として、プラズマＣＶＤ法により形成された水素原子を含むシリコン窒化膜を用いた場合、第２シリコン窒化膜には開口を形成しなくても良い。これは、プラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜が、水素原子を通す水素透過性を有するためである。この場合、水素供給路は、第１シリコン窒化膜の有する開口と、第１遮光膜の有する開口と、第２シリコン窒化膜の第１シリコン窒化膜の開口に対応する部分とからなることとなる。
２．その他
実施の形態等では、画素サイズを１．４μｍとしたが、これに限らず、１．４μｍ以下であれば良い。また、フォトダイオードを長方形状としたが、これに限らず、例えば、正方形状や他の多角形状であっても良い。
【００３０】
また、実施の形態等では、第１遮光膜をシャント配線として機能させたが、必ずしもその必要はない。第２層間絶縁膜をサイドウォール法によりエッチングしたが、必ずしもその必要はない。
なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなどに搭載される撮像デバイスとしての固体撮像装置を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１０，９１０ 半導体基板
１２ フォトダイオード
１４ 電荷転送部
２０，９２０ ゲート絶縁膜
２２ 電荷転送電極
２４ 第１層間絶縁膜
３０ 第１シリコン窒化膜
４０ 第１遮光膜
５０ 第２シリコン窒化膜
６０ 第２層間絶縁膜
６２ 第２遮光膜
７０ 保護膜
１００，９００ 固体撮像装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部が形成されてなる半導体基板と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部と、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送部に対応する領域に形成された電荷転送電極と、
前記電荷転送電極の上面及び側面に沿って形成され、さらに、前記ゲート絶縁膜上の前記光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜と、
前記光電変換部に対応する領域以外の領域における前記第１シリコン窒化膜の上面に沿って形成され、前記電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜と、
前記遮光膜の上面及び側面に沿って形成されると共に、前記光電変換部に対応する領域上で前記第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜と
を備えている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記遮光膜と前記第１及び第２シリコン窒化膜とは、前記光電変換部に対応する領域以外の領域に、水素原子を通す水素供給路をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光膜と前記第１及び第２シリコン窒化膜とは、それぞれ前記光電変換部に対応する領域以外の領域に開口を有し、
前記水素供給路は、
前記第１及び第２シリコン窒化膜の有する開口と、前記遮光膜の有する開口とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記遮光膜と前記第１シリコン窒化膜とは、それぞれ前記光電変換部に対応する領域以外の領域に開口を有し、
前記第２シリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法で形成された水素原子を含む窒化シリコン膜であり、
前記水素供給路は、
前記第１シリコン窒化膜の有する開口と、前記遮光膜の有する開口と、前記第２シリコン窒化膜の前記第１シリコン窒化膜の開口に対応する部分とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光膜と前記遮光膜の下方にある前記電荷転送電極とは、電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換部に対応する領域において、前記第１及び第２シリコン窒化膜の合計の膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１シリコン窒化膜の前記半導体基板と前記遮光膜との間に挟まれた部分の膜厚は、１０ｎｍ〜６０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光電変換部が形成されてなる半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板内に、前記光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送部に対応する領域に電荷転送電極を形成する工程と、
前記電荷転送電極の上面及び側面に沿って、前記ゲート絶縁膜上の前記光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜を形成する工程と、
前記光電変換部に対応する領域以外の領域における前記第１シリコン窒化膜の上面に沿って、前記電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜の上面及び側面に沿っていると共に、前記光電変換部に対応する領域上で前記第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜を形成する工程と
を含む
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１シリコン窒化膜を形成する工程の後に、
前記第１シリコン窒化膜の前記垂直転送電極に対応する領域に、開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記半導体基板に水素を導入する工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１】
光電変換部が形成されてなる半導体基板と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部と、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送部に対応する領域に形成された電荷転送電極と、
前記電荷転送電極の上面及び側面に沿って形成され、さらに、前記ゲート絶縁膜上の前記光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜と、
前記光電変換部に対応する領域以外の領域における前記第１シリコン窒化膜の上面に沿って形成され、前記電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜と、
前記遮光膜の上面及び側面に沿って形成されると共に、前記光電変換部に対応する領域上で前記第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜と
を備えている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記遮光膜と前記第１及び第２シリコン窒化膜とは、前記光電変換部に対応する領域以外の領域に、水素原子を通す水素供給路をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光膜と前記第１及び第２シリコン窒化膜とは、それぞれ前記光電変換部に対応する領域以外の領域に開口を有し、
前記水素供給路は、
前記第１及び第２シリコン窒化膜の有する開口と、前記遮光膜の有する開口とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記遮光膜と前記第１シリコン窒化膜とは、それぞれ前記光電変換部に対応する領域以外の領域に開口を有し、
前記第２シリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法で形成された水素原子を含む窒化シリコン膜であり、
前記水素供給路は、
前記第１シリコン窒化膜の有する開口と、前記遮光膜の有する開口と、前記第２シリコン窒化膜の前記第１シリコン窒化膜の開口に対応する部分とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光膜と前記遮光膜の下方にある前記電荷転送電極とは、電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換部に対応する領域において、前記第１及び第２シリコン窒化膜の合計の膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１シリコン窒化膜の前記半導体基板と前記遮光膜との間に挟まれた部分の膜厚は、１０ｎｍ〜６０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光電変換部が形成されてなる半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板内に、前記光電変換部で発生した信号電荷を転送する電荷転送部を形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記電荷転送部に対応する領域に電荷転送電極を形成する工程と、
前記電荷転送電極の上面及び側面に沿って、前記ゲート絶縁膜上の前記光電変換部に対応する領域まで拡がる第１シリコン窒化膜を形成する工程と、
前記光電変換部に対応する領域以外の領域における前記第１シリコン窒化膜の上面に沿って、前記電荷転送電極の上面の少なくとも一部及び側面を覆う遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜の上面及び側面に沿っていると共に、前記光電変換部に対応する領域上で前記第１シリコン窒化膜に接触している第２シリコン窒化膜を形成する工程と
を含む
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１シリコン窒化膜を形成する工程の後に、
前記第１シリコン窒化膜の前記垂直転送電極に対応する領域に、開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記半導体基板に水素を導入する工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１２６１８（Ｐ２０１３−１２６１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５１０８（Ｐ２０１１−１４５１０８）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]