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JP2002141490A - Solid-state imaging device and method of manufacturing the same - Google Patents

Solid-state imaging device and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2002141490A
JP2002141490A JP2000336434A JP2000336434A JP2002141490A JP 2002141490 A JP2002141490 A JP 2002141490A JP 2000336434 A JP2000336434 A JP 2000336434A JP 2000336434 A JP2000336434 A JP 2000336434A JP 2002141490 A JP2002141490 A JP 2002141490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
section
solid
imaging device
state imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000336434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nakano
隆 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2000336434A priority Critical patent/JP2002141490A/en
Publication of JP2002141490A publication Critical patent/JP2002141490A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトダイオード部と垂直CCD部の両特性
を良好なものとし、かつ、デバイス形成時に反射防止膜
に注入された不確定量の電荷の影響を受けず、フォトダ
イオード部から垂直CCD部への信号電荷読出の特性を
向上させ、しかも固体撮像素子の感度を高める。 【解決手段】 半導体基板11に形成された光電変換素
子部としてのフォトダイオード部16の上層に固体撮像
素子の感度を高めるための反射防止膜6を形成し、かつ
垂直電荷転送部として垂直CCD部17を遮光膜4で覆
い、さらに遮光膜4の電位を半導体基板11の電位と同
電位とする。
(57) [Problem] To improve both characteristics of a photodiode part and a vertical CCD part, and to be unaffected by an uncertain amount of electric charge injected into an antireflection film at the time of device formation. The characteristics of the signal charge readout from the section to the vertical CCD section are improved, and the sensitivity of the solid-state imaging device is increased. SOLUTION: An anti-reflection film 6 for increasing the sensitivity of a solid-state imaging device is formed on a photodiode section 16 as a photoelectric conversion element section formed on a semiconductor substrate 11, and a vertical CCD section as a vertical charge transfer section. 17 is covered with the light shielding film 4, and the potential of the light shielding film 4 is set to be the same as the potential of the semiconductor substrate 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子、特に
固体撮像素子の光電変換素子部上層の膜構造及びその製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a film structure of a photoelectric conversion element on a solid-state imaging device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体撮像素子の光電変換素子部
(フォトダイオード部)の上層には、特開平4−206
571号公報や特開平4−152674号公報に示され
るように、感度向上を目的として反射防止膜が形成され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a layer above a photoelectric conversion element portion (photodiode portion) of a solid-state imaging device, Japanese Patent Laid-Open No. 4-206 is disclosed.
As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 571-571 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-152677, an antireflection film is formed for the purpose of improving sensitivity.

【0003】図8は、特開平4−206571号公報に
示される固体撮像素子の光電変換素子部(フォトダイオ
ード部)の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a photoelectric conversion element (photodiode) of a solid-state imaging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-206571.

【0004】図8に示されるように、シリコン半導体基
板41の表面に光電変換素子部としてのフォトダイオー
ド部42が形成され、そのフォトダイオード部42の上
層に、絶縁膜43とシリコン半導体基板41との中間の
屈折率を有する薄膜の中間屈折率膜44が絶縁膜43を
介して形成され、中間屈折率膜44の上層に保護膜45
と平坦化膜46とが形成されていた。
As shown in FIG. 8, a photodiode section 42 as a photoelectric conversion element section is formed on the surface of a silicon semiconductor substrate 41, and an insulating film 43 and a silicon semiconductor substrate 41 are formed above the photodiode section 42. A thin intermediate refractive index film 44 having an intermediate refractive index is formed via an insulating film 43, and a protective film 45 is formed on the intermediate refractive index film 44.
And the flattening film 46 were formed.

【0005】さらに中間屈折率膜44と絶縁膜43と
は、フォトダイオード部42と後述の垂直CCD部47
との形成領域に渡って共通に形成されている。
Further, the intermediate refractive index film 44 and the insulating film 43 are connected to the photodiode section 42 and a vertical CCD section 47 described later.
Are formed in common over the formation region of

【0006】一方、フォトダイオード部42に蓄積され
た信号電荷を図示しない水平CCD部に転送する垂直C
CD部47は上述したように、シリコン半導体基板41
上に絶縁膜43を介して中間屈折率膜44が形成され、
その中間屈折率膜44上に、ゲート電極(転送電極)4
8,層間絶縁膜49,Al又はWからなる遮光膜50,
保護膜45,平坦化膜46が順に積層形成されていた。
On the other hand, a vertical C for transferring the signal charges stored in the photodiode section 42 to a horizontal CCD section (not shown)
As described above, the CD portion 47 is formed on the silicon semiconductor substrate 41.
An intermediate refractive index film 44 is formed thereon via an insulating film 43,
A gate electrode (transfer electrode) 4 is formed on the intermediate refractive index film 44.
8, an interlayer insulating film 49, a light shielding film 50 made of Al or W,
The protective film 45 and the flattening film 46 were sequentially formed.

【0007】図9は、特開平4−152674号公報に
示される固体撮像素子の光電変換素子部(フォトダイオ
ード部)の構造を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing the structure of a photoelectric conversion element section (photodiode section) of a solid-state imaging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-152677.

【0008】図9に示される光電変換素子部としてのフ
ォトダイオード部42の上層構造は図8に示される構造
とほぼ同じであるが、図9に示される垂直CCD部47
の上層構造では、中間屈折率膜44の一部と絶縁膜49
の一部とがゲート電極(転送電極)48の一部に重合し
た状態で積層形成されている。
The upper layer structure of the photodiode section 42 as the photoelectric conversion element section shown in FIG. 9 is almost the same as the structure shown in FIG. 8, but the vertical CCD section 47 shown in FIG.
In the upper layer structure, a part of the intermediate refractive index film 44 and the insulating film 49 are formed.
And a part of the gate electrode (transfer electrode) 48 is formed in a state of being superimposed on a part of the gate electrode (transfer electrode) 48.

【0009】図8及び図9に示される固体撮像素子で
は、フォトダイオード部42が形成されたシリコン半導
体基板41と絶縁膜43との屈折率差が大きく、シリコ
ン半導体基板41と絶縁膜43との境界面での反射が大
きくなるため、シリコン半導体基板41と絶縁膜43と
の中間の屈折率をもつ中間屈折率膜44を反射防止膜と
して形成することにより、図の上方からフォトダイオー
ド部42に入射した光信号がシリコン半導体基板41と
絶縁膜43との境界面で反射することを抑制している。
In the solid-state imaging device shown in FIGS. 8 and 9, the refractive index difference between the silicon semiconductor substrate 41 on which the photodiode portion 42 is formed and the insulating film 43 is large, and the difference between the silicon semiconductor substrate 41 and the insulating film 43 is large. Since the reflection at the boundary surface increases, the intermediate refractive index film 44 having an intermediate refractive index between the silicon semiconductor substrate 41 and the insulating film 43 is formed as an antireflection film. The reflection of the incident optical signal on the boundary surface between the silicon semiconductor substrate 41 and the insulating film 43 is suppressed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図8に示される固体撮
像素子の構造では、絶縁膜43と中間屈折率膜44がフ
ォトダイオード部42と垂直CCD部47とに渡って共
通に形成されているが、絶縁膜43と中間屈折率膜44
とは、フォトダイオード部42の反射防止効果を高め、
垂直CCD部47の電荷転送効率を高めるために用いら
れるものである。
In the structure of the solid-state imaging device shown in FIG. 8, an insulating film 43 and an intermediate refractive index film 44 are formed in common over the photodiode section 42 and the vertical CCD section 47. Are the insulating film 43 and the intermediate refractive index film 44
Is to enhance the anti-reflection effect of the photodiode section 42,
This is used to increase the charge transfer efficiency of the vertical CCD unit 47.

【0011】しかしながら、フォトダイオード部42で
の反射防止効果を高めるための絶縁膜43と中間屈折率
膜44との膜厚と、垂直CCD部47での電荷転送効率
を高めるための絶縁膜43と中間屈折率膜44との膜厚
とは本来異なる寸法に設定する必要があるが、絶縁膜4
3と中間屈折率膜44がフォトダイオード部42と垂直
CCD部47とに渡って共通に形成されていると、フォ
トダイオード部42の反射防止効果と垂直CCD部47
の充分な転送電荷量や良好な転送効率等の特性を両立さ
せることは困難であるという問題があった。
However, the thickness of the insulating film 43 and the intermediate refractive index film 44 for enhancing the anti-reflection effect in the photodiode section 42 and the thickness of the insulating film 43 for increasing the charge transfer efficiency in the vertical CCD section 47 are different. Although it is necessary to set the dimensions to be different from the thickness of the intermediate refractive index film 44, the insulating film 4
3 and the intermediate refractive index film 44 are formed in common over the photodiode section 42 and the vertical CCD section 47, the anti-reflection effect of the photodiode section 42 and the vertical CCD section 47.
However, there is a problem that it is difficult to achieve characteristics such as sufficient transfer charge amount and good transfer efficiency.

【0012】また図9に示される固体撮像素子の構造で
は、垂直CCD部47を覆う遮光膜50はフォトダイオ
ード部42の部分に光入射用の開口を設ける必要があ
り、遮光膜50に光入射用開口を設けるために遮光膜5
0をエッチングした際に遮光膜50がチャージアップさ
れ高電位となって中間屈折率膜44にエッチング時の電
荷が注入されてしまい、フォトダイオード部42から垂
直CCD部47に信号電荷を読み出す信号電荷読出部の
電位が、デバイス形成時に中間屈折率膜44に注入され
た不確定量の電荷の影響を受けて、ばらついてしまうと
いう問題があった。
In the structure of the solid-state imaging device shown in FIG. 9, the light shielding film 50 covering the vertical CCD section 47 needs to have an opening for light incidence at the photodiode section 42. Light-shielding film 5
When the 0 is etched, the light-shielding film 50 is charged up and becomes a high potential, and the charge at the time of etching is injected into the intermediate refractive index film 44, and the signal charge for reading the signal charge from the photodiode portion 42 to the vertical CCD portion 47 is read. There has been a problem that the potential of the reading unit varies due to the influence of an uncertain amount of charges injected into the intermediate refractive index film 44 during device formation.

【0013】本発明の目的は、フォトダイオード部の反
射防止効果と垂直CCD部の転送効率等との両特性を良
好なものとし、かつ、フォトダイオード部から垂直CC
D部への電荷読出しの特性を改善した固体撮像素子及び
その製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to improve both the anti-reflection effect of the photodiode section and the transfer efficiency of the vertical CCD section, and to improve the vertical CCD section from the photodiode section.
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having improved characteristics of reading charges from a D section and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る固体撮像素子は、光電変換素子部と電
荷転送部とを半導体基板に有する固体撮像素子であっ
て、前記光電変換素子部上に固体撮像素子の感度を高め
るための反射防止膜を形成し、かつ前記電荷転送部を遮
光膜で覆い、前記遮光膜の電位を前記半導体基板の電位
と同電位としたものである。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element section and a charge transfer section on a semiconductor substrate, wherein the photoelectric conversion element An anti-reflection film for increasing the sensitivity of the solid-state imaging device is formed on the portion, and the charge transfer portion is covered with a light-shielding film, and the potential of the light-shielding film is set to be the same as the potential of the semiconductor substrate.

【0015】また前記反射防止膜は、絶縁膜を介して前
記半導体基板上に形成する、或いは前記反射防止膜は、
前記半導体基板上に直接形成する。
The anti-reflection film is formed on the semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween.
It is formed directly on the semiconductor substrate.

【0016】また前記光電変換素子部上に形成される前
記反射防止膜と、前記電荷転送部の転送電極の下層に設
けられる絶縁膜とは、別体として形成する。前記絶縁膜
は、前記半導体基板を構成する物質の酸化膜である。
Further, the antireflection film formed on the photoelectric conversion element portion and the insulating film provided below the transfer electrode of the charge transfer portion are formed separately. The insulating film is an oxide film of a material forming the semiconductor substrate.

【0017】また前記光電変換素子部に蓄積される信号
電荷を前記電荷転送部に読み出す信号電荷読出部は、第
1導電型半導体基板に形成された前記光電変換素子部を
覆う第2導電型半導体領域の一部の極性を置換してお
き、前記電荷転送部の転送電極に電圧を印加して、前記
極性が置換された第2導電型半導体領域の部分の電位を
浅くし、前記光電変換素子部から前記電荷転送部に信号
電荷を読出す構造である。
The signal charge reading section for reading the signal charges stored in the photoelectric conversion element section into the charge transfer section is a second conductive semiconductor covering the photoelectric conversion element section formed on the first conductive semiconductor substrate. A part of the polarity of the region is replaced, and a voltage is applied to the transfer electrode of the charge transfer portion to lower the potential of the portion of the second conductivity type semiconductor region in which the polarity has been replaced. And reading out signal charges from said portion to said charge transfer portion.

【0018】また本発明に係る固体撮像素子の製造方法
は、光電変換素子部と電荷転送部とを半導体基板に有す
る固体撮像素子の製造方法であって、前記光電変換素子
部上に固体撮像素子の感度を高めるための反射防止膜を
形成する工程と、前記電荷転送部を遮光膜で被覆する工
程と、前記遮光膜の電位を前記半導体基板の電位と同電
位にした状態で前記遮光膜をパターニングする工程とを
少なくとも含むものである。
Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element section and a charge transfer section on a semiconductor substrate, wherein the solid-state imaging element is provided on the photoelectric conversion element section. Forming an anti-reflection film for improving the sensitivity of the light-emitting device, covering the charge transfer portion with a light-shielding film, and setting the potential of the light-shielding film to the same potential as the potential of the semiconductor substrate. Patterning step.

【0019】また本発明に係る固体撮像素子の製造方法
は、光電変換素子部と電荷転送部とを半導体基板に有す
る固体撮像素子の製造方法であって、前記光電変換素子
部は光信号を信号電荷として蓄積し、前記電荷転送部は
前記光電変換素子部から読み出される信号電荷を転送す
るものであり、前記半導体基板に形成される前記電荷転
送部の絶縁膜上に転送電極を形成する工程と、前記転送
電極が形成された後、前記半導体基板に形成された前記
光電変換素子部上に反射防止膜を形成する工程と、前記
反射防止膜が形成された後、前記電荷転送部を覆って遮
光膜を形成する工程と、前記遮光膜が形成された後、前
記遮光膜の電位を前記半導体基板の電位と同電位にした
状態で前記遮光膜をパターニングする工程とを少なくと
も含むものである。
Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element section and a charge transfer section on a semiconductor substrate, wherein the photoelectric conversion element section outputs an optical signal. Accumulating as charges, the charge transfer unit transfers signal charges read from the photoelectric conversion element unit, and forming a transfer electrode on an insulating film of the charge transfer unit formed on the semiconductor substrate; Forming the anti-reflection film on the photoelectric conversion element portion formed on the semiconductor substrate after the transfer electrode is formed, and covering the charge transfer portion after the anti-reflection film is formed. Forming a light-shielding film; and, after forming the light-shielding film, patterning the light-shielding film in a state where the potential of the light-shielding film is the same as the potential of the semiconductor substrate.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明の一実施形態に係る固体撮像
素子を示す断面図、図2は本発明の一実施形態に係る固
体撮像素子を示す平面図である。また図3は本発明の一
実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を工程順に示す
断面図、図4,図5及び図6は反射防止膜の膜厚と反射
率との関係を示す特性図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing a method of manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, and FIGS. 4, 5 and 6 are characteristic diagrams showing the relationship between the thickness of the antireflection film and the reflectance. It is.

【0022】図1及び図2において、本発明に係る固体
撮像素子は、光電変換素子部と電荷転送部とを半導体基
板11に有している。
In FIGS. 1 and 2, the solid-state imaging device according to the present invention has a photoelectric conversion element portion and a charge transfer portion on a semiconductor substrate 11.

【0023】図1及び図2に示す固体撮像素子は、入射
する光信号を光電変換素子部に信号電荷として蓄積し、
光電変換素子部に蓄積される信号電荷を信号電荷読出部
で読み出し、その読出信号を電荷転送部で転送する方式
のものである。なお、電荷転送部は、信号電荷読出部か
らの読出信号を転送する垂直電荷転送部と、垂直電荷転
送部で転送された読出信号を受けて転送する水平電荷転
送部とを含んでいる。
The solid-state imaging device shown in FIGS. 1 and 2 accumulates an incident optical signal as a signal charge in a photoelectric conversion element portion.
In this method, a signal charge stored in a photoelectric conversion element unit is read by a signal charge reading unit, and the read signal is transferred by a charge transfer unit. The charge transfer unit includes a vertical charge transfer unit that transfers a read signal from the signal charge read unit, and a horizontal charge transfer unit that receives and transfers the read signal transferred by the vertical charge transfer unit.

【0024】図1及び図2に示す例では、光電変換素子
部としてフォトダイオード部16を用い、垂直電荷転送
部として垂直CCD部17を用い、水平電荷転送部とし
て水平CCD部24を用いている。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, a photodiode section 16 is used as a photoelectric conversion element section, a vertical CCD section 17 is used as a vertical charge transfer section, and a horizontal CCD section 24 is used as a horizontal charge transfer section. .

【0025】図1及び図2に示す本発明の一実施形態に
係る固体撮像素子は、半導体基板11に形成された光電
変換素子部としてのフォトダイオード部16の上層に固
体撮像素子の感度を高めるための反射防止膜6を形成
し、かつ垂直電荷転送部として垂直CCD部17を遮光
膜4で覆い、さらに遮光膜4の電位を半導体基板11の
電位と同電位としたことを特徴とするものである。
In the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the sensitivity of the solid-state imaging device is increased above the photodiode section 16 as the photoelectric conversion element section formed on the semiconductor substrate 11. A vertical CCD section 17 as a vertical charge transfer section is covered with a light shielding film 4, and the potential of the light shielding film 4 is set to be the same as the potential of the semiconductor substrate 11. It is.

【0026】また前記反射防止膜6は絶縁膜(シリコン
酸化膜)7を介して前記半導体基板11上に形成する、
或いは前記反射防止膜6は前記半導体基板11上に直接
形成する。前記絶縁膜7としては、前記半導体基板11
を構成する物質の酸化膜を用いてもよい。
The antireflection film 6 is formed on the semiconductor substrate 11 via an insulating film (silicon oxide film) 7.
Alternatively, the antireflection film 6 is formed directly on the semiconductor substrate 11. As the insulating film 7, the semiconductor substrate 11
May be used.

【0027】光信号は屈折率の異なる媒質に入射する際
に反射を伴うため、屈折率の異なる媒質の境界に反射防
止膜を形成することにより、透過率を高めることができ
る。一般の反射防止膜としては、λ/4膜,λ/4−λ
/4膜等が挙げられる。ここにλは光の波長を意味す
る。
Since an optical signal is reflected when entering a medium having a different refractive index, the transmittance can be increased by forming an antireflection film on a boundary between the media having different refractive indexes. As a general antireflection film, a λ / 4 film, λ / 4-λ
/ 4 film and the like. Here, λ means the wavelength of light.

【0028】例えば波長λが550nmの光に対する反
射を考えた場合、図1に示すシリコン酸化膜7の屈折率
が約1.5であり、シリコン基板(半導体基板)11の
屈折率が約3.5であるため、フォトダイオード部16
の形成領域におけるシリコン酸化膜7とシリコン基板1
1との境界での反射が大きい。
For example, considering reflection of light having a wavelength λ of 550 nm, the refractive index of the silicon oxide film 7 shown in FIG. 1 is about 1.5, and the refractive index of the silicon substrate (semiconductor substrate) 11 is about 3. 5, the photodiode section 16
Oxide film 7 and silicon substrate 1 in the formation region of silicon
The reflection at the boundary with 1 is large.

【0029】したがって、フォトダイオード部16の形
成領域におけるシリコン酸化膜7とシリコン基板11と
の境界に、シリコン基板11の表面での反射が低減し透
過率が増加するように反射防止膜6を形成することによ
り、固体撮像素子、特にフォトダイオード部16の感度
を向上させることができる。
Therefore, the anti-reflection film 6 is formed at the boundary between the silicon oxide film 7 and the silicon substrate 11 in the region where the photodiode portion 16 is formed so that the reflection on the surface of the silicon substrate 11 is reduced and the transmittance is increased. By doing so, the sensitivity of the solid-state imaging device, in particular, the sensitivity of the photodiode section 16 can be improved.

【0030】図4(A),(B)は、図1に示すシリコ
ン基板11上にシリコン酸化膜7を形成せずに、シリコ
ン基板11に反射防止膜6を直接形成した場合の垂直入
射光に対する反射率を示す図である。ここに、反射率と
は、空気層とシリコン基板11との間に存在する全ての
膜の反射率の合計を意味する。また図4では、反射防止
膜6として屈折率が2.0で光吸収のない膜を用いてい
る。
FIGS. 4A and 4B show the vertical incident light when the antireflection film 6 is directly formed on the silicon substrate 11 without forming the silicon oxide film 7 on the silicon substrate 11 shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the reflectance with respect to. Here, the reflectivity means the sum of the reflectivities of all the films existing between the air layer and the silicon substrate 11. In FIG. 4, a film having a refractive index of 2.0 and having no light absorption is used as the antireflection film 6.

【0031】図4において、反射防止膜6として屈折率
nが2.0で光吸収のない膜を用いることを前提として
いるため、(1−反射率n)分がシリコン基板11上に
到達する。反射防止膜6より上層の絶縁膜(層間絶縁膜
5,カバー膜3,平坦膜2)の合計膜厚は4μm程度で
あり、その部分では可視光は干渉しないと考えられるこ
と、またマイクロレンズ1の屈折率は前記絶縁膜とほぼ
同じであることから、前記絶縁膜(層間絶縁膜5,カバ
ー膜3,平坦膜2)の膜厚とマイクロレンズ1の膜厚と
を合計した膜厚は、薄膜としての反射防止膜6の膜厚に
比較して絶対的に大きいものであり、反射防止膜6上に
膜厚が無限大の絶縁膜が形成されているとして取扱うこ
とが可能である。
In FIG. 4, since it is assumed that a film having a refractive index n of 2.0 and no light absorption is used as the antireflection film 6, (1-reflectance n) reaches the silicon substrate 11. . The total thickness of the insulating films (the interlayer insulating film 5, the cover film 3, and the flat film 2) above the antireflection film 6 is about 4 μm, and it is considered that visible light does not interfere therewith. Is substantially the same as the insulating film, the total thickness of the insulating film (interlayer insulating film 5, cover film 3, flat film 2) and the microlens 1 is: It is absolutely larger than the thickness of the anti-reflection film 6 as a thin film, and can be handled as if an insulating film having an infinite thickness is formed on the anti-reflection film 6.

【0032】図4(A)及び(B)における波線は反射
防止膜6を形成していない場合、すなわち反射防止膜6
の膜厚dが0nmである場合の反射率を示すものであ
る。
The dashed lines in FIGS. 4A and 4B indicate the case where the anti-reflection film 6 is not formed, that is, the anti-reflection film 6.
3 shows the reflectance when the film thickness d is 0 nm.

【0033】一方、実線は屈折率が約2.0で吸収のな
い物質(例えばSiO,窒化シリコン,TaO2,Ti
2等)で反射防止膜6を形成した場合の反射率を示す
ものであり、適当な膜厚の反射防止膜6を形成にするこ
とにより、反射率を低減することを示している。すなわ
ち、図4(A)に示すように反射防止膜6の膜厚dを1
0nmから50nmに増やすと、反射率が小さくなり、
さらに図4(B)に示すように50nmから100nm
に増やすと、さらに反射率が小さくなる。
On the other hand, the solid line represents a substance having a refractive index of about 2.0 and having no absorption (eg, SiO, silicon nitride, TaO 2 , Ti).
O 2 ) shows the reflectance when the anti-reflection film 6 is formed, and shows that the reflectance is reduced by forming the anti-reflection film 6 having an appropriate thickness. That is, as shown in FIG.
When the wavelength is increased from 0 nm to 50 nm, the reflectance decreases,
Further, as shown in FIG.
, The reflectance is further reduced.

【0034】図5(A),(B)は、反射防止膜6とし
て屈折率nが3.0で吸収のない物質(例えばSrTi
3等)を用いた場合の反射率を示す図である。
FIGS. 5A and 5B show a substance (for example, SrTi) having a refractive index n of 3.0 and having no absorption as the anti-reflection film 6.
FIG. 9 is a diagram showing the reflectance when O 3 is used.

【0035】この場合、図5(A)と図5(B)とを比
較すると、図5(A)のように反射防止膜6の膜厚が薄
い場合(d=10〜50nm)に低波長域(400〜7
00nm)の反射率が特に軽減される。
In this case, comparing FIG. 5A and FIG. 5B, when the film thickness of the antireflection film 6 is small (d = 10 to 50 nm) as shown in FIG. Area (400-7
00 nm) is particularly reduced.

【0036】図6は、シリコン基板11と反射防止膜6
との界面状態を良好とするために、図1に示すようにシ
リコン基板11上にシリコン酸化膜7を100Åの膜厚
に形成し、そのシリコン酸化膜7上に反射防止膜6を形
成した場合の反射率を示す図である。図6は図4に対応
するものであり、図6では、反射防止膜6として屈折率
が2.0で光吸収のない膜を用いている。
FIG. 6 shows the silicon substrate 11 and the antireflection film 6.
As shown in FIG. 1, a silicon oxide film 7 is formed to a thickness of 100 ° on a silicon substrate 11 and an antireflection film 6 is formed on the silicon oxide film 7 in order to improve the interface state with the silicon oxide film 7. FIG. 4 is a diagram showing the reflectance of the present invention. FIG. 6 corresponds to FIG. 4. In FIG. 6, a film having a refractive index of 2.0 and having no light absorption is used as the antireflection film 6.

【0037】図6の場合にも、反射防止膜6の屈折率n
と膜厚dを調整することにより、反射率を低減できるこ
とがわかる。
FIG. 6 also shows the refractive index n of the anti-reflection film 6.
It can be understood that the reflectance can be reduced by adjusting the thickness d.

【0038】なお、図1では反射防止膜6を一層設けた
が、この反射防止層6を多層に形成しても、固体撮像素
子の感度を向上させることができるものである。また図
1に示すように固体撮像素子のフォトダイオード部16
が存在するシリコン基板11上に反射防止膜6を形成し
ているが、反射防止膜6は垂直CCD部17側に延長さ
せて垂直CCD部17のゲート電極8上に一部重なって
形成されている。これは、反射防止膜6のエッチング加
工を容易にするとともに、層間絶縁膜5を形成する際に
下地となる薄膜の反射防止膜6とゲート電極8との表面
段差を小さくして平坦化するためである。また反射防止
膜6としては、シリコン窒化膜,酸化タンタル,酸化チ
タン,チタン酸ストロンチウム等を用いることが可能で
ある。
Although one anti-reflection film 6 is provided in FIG. 1, even if the anti-reflection layer 6 is formed in multiple layers, the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved. In addition, as shown in FIG.
The anti-reflection film 6 is formed on the silicon substrate 11 in which is present, and the anti-reflection film 6 is formed so as to extend toward the vertical CCD unit 17 and partially overlap the gate electrode 8 of the vertical CCD unit 17. I have. This facilitates the etching of the anti-reflection film 6 and reduces the level difference between the surface of the anti-reflection film 6 of the base film and the gate electrode 8 when the interlayer insulating film 5 is formed and flattens the surface. It is. As the antireflection film 6, a silicon nitride film, tantalum oxide, titanium oxide, strontium titanate, or the like can be used.

【0039】ここで、電荷転送部としての垂直CCD部
17に関して、転送電荷量や転送効率等の特性に影響す
るパラメータの1つは、垂直CCD部17のゲート電極
(転送電極)8の下層に形成されるゲート絶縁膜9の膜
厚であることが知られている。
Here, with respect to the vertical CCD section 17 as a charge transfer section, one of the parameters affecting the characteristics such as the transfer charge amount and the transfer efficiency is located below the gate electrode (transfer electrode) 8 of the vertical CCD section 17. It is known that the thickness is the thickness of the gate insulating film 9 to be formed.

【0040】そこで本発明において、光電変換素子部と
してのフォトダイオード部16上に形成される反射防止
膜6と、電荷転送部としての垂直CCD部17のゲート
電極(転送電極)8の下層に設けられるゲート絶縁膜
(絶縁膜)9とは、別体として形成したものである。
Therefore, in the present invention, an antireflection film 6 formed on a photodiode section 16 as a photoelectric conversion element section and a gate electrode (transfer electrode) 8 of a vertical CCD section 17 as a charge transfer section are provided below the layer. The gate insulating film (insulating film) 9 to be formed is formed separately.

【0041】本発明では、フォトダイオード部16上に
形成される反射防止膜6と、垂直CCD部17のゲート
電極8の下層に設けられたゲート絶縁膜9とは、別体と
して形成されるため、反射防止膜6の屈折率,膜厚,設
置の段数(単層或いは多層)等をゲート絶縁膜9とは独
立させて最適化し、固体撮像素子の感度を向上させるこ
とができ、一方、ゲート絶縁膜9の膜厚を反射防止膜6
とは独立させて最適化し、垂直CCD部17の転送電荷
量や転送効率等の特性を向上させることができる。
In the present invention, the anti-reflection film 6 formed on the photodiode section 16 and the gate insulating film 9 provided below the gate electrode 8 of the vertical CCD section 17 are formed as separate bodies. In addition, the refractive index, the film thickness of the antireflection film 6, the number of steps (single layer or multilayer), etc. can be optimized independently of the gate insulating film 9 to improve the sensitivity of the solid-state imaging device. The thickness of the insulating film 9 is changed to the antireflection film 6
Independent of the above, the characteristics such as the amount of transfer charge and the transfer efficiency of the vertical CCD unit 17 can be improved.

【0042】また前記光電変換素子部(フォトダイオー
ド部16)に蓄積される信号電荷を前記電荷転送部(垂
直CCD部17)に読み出す信号電荷読出部18は、第
1導電型半導体基板(n型シリコン基板11)に形成さ
れた前記光電変換素子部(フォトダイオード部16)を
覆う第2導電型半導体領域(P+領域15)の一部の極
性を置換しておき(P-領域13)、前記電荷転送部
(垂直CCD部17)の転送電極(ゲート電極8)に電
圧を印加して、前記極性が置換された第2導電型半導体
領域の部分(P-領域13)の電位を浅くし、前記光電
変換素子部(フォトダイオード部16)から前記電荷転
送部(垂直CCD部17)に信号電荷を読出す構造であ
る。
The signal charge reading section 18 for reading the signal charges stored in the photoelectric conversion element section (photodiode section 16) to the charge transfer section (vertical CCD section 17) includes a first conductivity type semiconductor substrate (n-type). The polarity of a part of the second conductivity type semiconductor region (P + region 15) covering the photoelectric conversion element portion (photodiode portion 16) formed on the silicon substrate 11) is replaced (P region 13), A voltage is applied to the transfer electrode (gate electrode 8) of the charge transfer section (vertical CCD section 17) to lower the potential of the portion of the second conductivity type semiconductor region (P region 13) where the polarity has been replaced. The signal charges are read out from the photoelectric conversion element section (photodiode section 16) to the charge transfer section (vertical CCD section 17).

【0043】そのため、電荷転送部(垂直CCD部1
7)を覆う遮光膜4に光入射用開口部4aをエッチング
により開口形成する際の遮光膜エッチング時に遮光膜4
がチャージアップし、フォトダイオード部16が形成さ
れた半導体基板領域から反射防止膜6に電荷が注入され
ると、その電荷の影響を受けて信号電荷読出部18によ
る光電変換素子部からの信号電荷の読出時のP-領域1
3の電位がばらついてしまう。
Therefore, the charge transfer section (vertical CCD section 1)
7) The light-shielding film 4 is etched when the light-receiving opening 4a is formed in the light-shielding film 4 covering the light-shielding film 4 by etching.
Is charged up, and charges are injected into the antireflection film 6 from the semiconductor substrate region in which the photodiode section 16 is formed, under the influence of the charges, the signal charges from the photoelectric conversion element section by the signal charge reading section 18 are affected. P - region 1 when reading data
The potential of No. 3 varies.

【0044】これを避けるため、本発明においては、遮
光膜4の電位を半導体基板11の電位と同電位とする、
より具体的には図2及び図3に示すように遮光膜4をP
+領域20とコンタクトさせ遮光膜4とフォトダイオー
ド部16の半導体基板表面(P+領域20)とを同電位
にしたものである。
In order to avoid this, in the present invention, the potential of the light shielding film 4 is set to be the same as the potential of the semiconductor substrate 11.
More specifically, as shown in FIG. 2 and FIG.
The light shielding film 4 and the surface of the semiconductor substrate (P + region 20) of the photodiode section 16 are brought into contact with the + region 20 to have the same potential.

【0045】したがって、本発明では電荷転送部(垂直
CCD部17)を覆う遮光膜4に光入射用開口部4aを
エッチングにより開口形成する際に、図2及び図3に示
すように遮光膜4はP+領域20とコンタクトされ遮光
膜4とフォトダイオード部16の半導体基板表面(P+
領域20)とが同電位とされているため、遮光膜4のエ
ッチング時に遮光膜4がチャージアップすることがな
く、フォトダイオード部16が形成された半導体基板領
域から反射防止膜6に電荷が注入されることを回避する
ことができ、信号電荷読出部18による光電変換素子部
の信号電荷の読出時でのP-領域13の電位がばらつく
ことはなく、信号電荷読出部18は光電変換素子部の信
号電荷を正確に読み出して垂直CCD部17に授受する
ことができる。
Therefore, in the present invention, when the light incident opening 4a is formed in the light shielding film 4 covering the charge transfer portion (vertical CCD portion 17) by etching, as shown in FIGS. Is in contact with the P + region 20 and the light-shielding film 4 and the semiconductor substrate surface (P +
Since the region 20) is at the same potential, the light-shielding film 4 does not charge up when the light-shielding film 4 is etched, and charges are injected into the antireflection film 6 from the semiconductor substrate region where the photodiode portion 16 is formed. And the potential of the P region 13 does not vary when the signal charge reading unit 18 reads the signal charge of the photoelectric conversion element unit. Can be accurately read and transferred to the vertical CCD unit 17.

【0046】次に本発明の一実施形態に係る固体撮像素
子の製造方法を図3に基いて説明する。まず図3(A)
に示すように、シリコン基板11上のフォトダイオード
部形成領域と垂直CCD部形成領域に渡って絶縁膜30
を形成する。
Next, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 3, the insulating film 30 extends over the photodiode region and the vertical CCD region on the silicon substrate 11.
To form

【0047】次に図3(B)に示すように、垂直CCD
部形成領域ではシリコン基板11上に絶縁膜30を残
し、この絶縁膜30をゲート絶縁膜9として用い、この
ゲート絶縁膜9上に垂直CCD部17のゲート電極8を
形成する。
Next, as shown in FIG.
In the part forming region, the insulating film 30 is left on the silicon substrate 11, and the insulating film 30 is used as the gate insulating film 9, and the gate electrode 8 of the vertical CCD unit 17 is formed on the gate insulating film 9.

【0048】一方、フォトダイオード部形成領域では、
シリコン基板11上の絶縁膜30は、ゲート電極8のエ
ッチング時にドライエッチング処理とリフレッシュ処理
とで完全に除去する、或いは絶縁膜30が除去されたシ
リコン基板11の表面に薄く酸化膜を残す。
On the other hand, in the photodiode portion forming region,
The insulating film 30 on the silicon substrate 11 is completely removed by dry etching and refreshing when the gate electrode 8 is etched, or a thin oxide film is left on the surface of the silicon substrate 11 from which the insulating film 30 has been removed.

【0049】次に、フォトダイオード部16が形成され
たシリコン基板11上の絶縁膜30が完全に除去された
表面、或いは前記薄い酸化膜が残された面上に、所望膜
厚のシリコン酸化膜7を形成し、そのシリコン酸化膜7
上にシリコン窒化膜等により反射防止膜6を形成する。
これによりフォトダイオード部16の上層に反射防止膜
6が形成される。
Next, a silicon oxide film having a desired thickness is formed on the surface of the silicon substrate 11 on which the photodiode portion 16 is formed, on which the insulating film 30 is completely removed, or on the surface on which the thin oxide film is left. 7 and its silicon oxide film 7
An anti-reflection film 6 is formed thereon by a silicon nitride film or the like.
Thus, the antireflection film 6 is formed on the photodiode section 16.

【0050】なお、ゲート電極8のエッチング時に酸化
膜30を完全に除去した後に新たに酸化膜を形成せず、
シリコン基板11に反射防止膜6を直接形成するように
してもよいものである。
After the oxide film 30 is completely removed during the etching of the gate electrode 8, no new oxide film is formed.
The antireflection film 6 may be directly formed on the silicon substrate 11.

【0051】次に、フォトダイオード部形成領域及び垂
直CCD部形成領域のシリコン基板11上に層間絶縁膜
5を形成する。
Next, an interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 11 in the photodiode section forming area and the vertical CCD section forming area.

【0052】ここで、図1及び図2を用いて、イメージ
部23内に形成されるフォトダイオード部16と垂直C
CD部17との関係について説明する。イメージ部23
内はP+領域20とP-領域13と遮光膜4のみを示して
いる。図2中で右上がり斜線を付した領域はP+領域2
0であり、このP+領域20にはフォトダイオードP+
域19,チャネルストップP+領域15,イメージ部上
部P+領域27が含まれており、P+領域15,19はシ
リコン基板11の表層部分に形成され、これらのP+
域15,19,20,27は相互間が電気的に接続され
ている。■はP-領域13である。
Here, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the photodiode section 16 formed in the image section 23 and the vertical C
The relationship with the CD unit 17 will be described. Image part 23
The inside shows only the P + region 20, the P - region 13, and the light shielding film 4. In FIG. 2, the region with a diagonally upward slant is the P + region 2
0, and the photodiode P + region 19 in the P + region 20, channel stop P + region 15, which contains an image portion upper P + region 27, the surface layer of the P + regions 15, 19 are the silicon substrate 11 These P + regions 15, 19, 20, and 27 are electrically connected to each other. (2) is the P - region 13.

【0053】また図2に示すように、4列の垂直CCD
部17は遮光膜4によりそれぞれ覆われており、遮光膜
4はフォトダイオード部16に対応する箇所に開口部4
aがエッチング加工により開口形成され、遮光膜4の開
口部4aを通してフォトダイオード部16の各フォトダ
イオード16aに光入射がされる。なお、垂直CCD部
17の設置列及びフォトダイオード16aの設置個数は
図示のものに限定されるものではない。
Also, as shown in FIG.
The portions 17 are respectively covered with the light-shielding films 4, and the light-shielding films 4 are provided at openings corresponding to the photodiode portions 16.
An opening a is formed by etching, and light is incident on each photodiode 16a of the photodiode section 16 through the opening 4a of the light shielding film 4. The arrangement rows of the vertical CCD units 17 and the number of the photodiodes 16a are not limited to those shown in the figure.

【0054】図1におけるフォトダイオードP+領域1
9とNウェル14とのpn接合によりフォトダイオード
部16の各フォトダイオード16aが構成されており、
図2に示すようにフォトダイオードP+領域19とNウ
ェル14とのpn接合によるフォトダイオード16a
は、周囲がチャネルストップP+領域15で仕切られ、
隣接相互間が隔離されて図2の上下方向に8個配列さ
れ、8個のフォトダイオード16aに沿って垂直CCD
部17がそれぞれ隣接して形成される。フォトダイオー
ド16aの周囲がチャネルストップP+領域15で仕切
られることにより、界面準位にフォトダイオード16a
の電荷がトラップされて残像等の不具合が生じることを
防止している。また各フォトダイオード16aから垂直
CCD部17への電荷読出しのためにゲート電極8にバ
イアスを印加した際、フォトダイオード16aから垂直
CCD部17への電荷の通り道となるP-領域13が各
フォトダイオード16a毎に配置されている。
Photodiode P + region 1 in FIG.
Each photodiode 16a of the photodiode section 16 is constituted by a pn junction of the N well 9 and the N well 14,
As shown in FIG. 2, a photodiode 16a formed by a pn junction between the photodiode P + region 19 and the N well 14
Is surrounded by a channel stop P + region 15,
Eight are arranged vertically in FIG. 2 while being separated from each other, and a vertical CCD is arranged along eight photodiodes 16a.
The portions 17 are formed adjacent to each other. Since the periphery of the photodiode 16a is partitioned by the channel stop P + region 15, the photodiode 16a
Is prevented from being trapped to cause a problem such as an afterimage. Further, when a bias is applied to the gate electrode 8 for reading charges from the photodiodes 16a to the vertical CCD unit 17, the P region 13 which serves as a path for the charges from the photodiodes 16a to the vertical CCD unit 17 is formed in each photodiode. 16a.

【0055】フォトダイオード部16の各フォトダイオ
ード16aで光電変換された信号電荷は垂直CCD部1
7,水平CCD部24に転送され、出力アンプ25を介
して外部に取り出される。垂直CCD部17のバスライ
ン26は通常イメージ部23の側面に位置する。
The signal charge photoelectrically converted by each photodiode 16a of the photodiode section 16 is applied to the vertical CCD section 1
7. The data is transferred to the horizontal CCD unit 24 and taken out through the output amplifier 25. The bus line 26 of the vertical CCD section 17 is usually located on the side of the image section 23.

【0056】上述したように層間絶縁膜5を形成した
後、層間絶縁膜5に、P+領域20に達するコンタクト
ホール21を開口する。
After forming the interlayer insulating film 5 as described above, a contact hole 21 reaching the P + region 20 is opened in the interlayer insulating film 5.

【0057】次に層間絶縁膜5上に遮光膜4を形成し、
その一部を層間絶縁膜5のコンタクトホール21に充填
して遮光膜4をP+領域20に電気的に接続する。これ
により、遮光膜4はP+領域20とコンタクトし両者が
同電位となる。P+領域20はシリコン基板11の表層
に形成されているため、遮光膜4はP+領域20とコン
タクトしてシリコン基板11と同電位となる。
Next, the light shielding film 4 is formed on the interlayer insulating film 5,
A part thereof is filled in the contact hole 21 of the interlayer insulating film 5 to electrically connect the light shielding film 4 to the P + region 20. As a result, the light-shielding film 4 comes into contact with the P + region 20 and both have the same potential. Since the P + region 20 is formed on the surface layer of the silicon substrate 11, the light shielding film 4 comes into contact with the P + region 20 and has the same potential as the silicon substrate 11.

【0058】次に遮光膜4をシリコン基板11と同電位
とした状態で該遮光膜4をエッチングによりパターニン
グし、フォトダイオード部16に対応する箇所に光入射
用開口部4aをエッチング加工により開口形成する。
Next, the light-shielding film 4 is patterned by etching in a state where the light-shielding film 4 is set to the same potential as that of the silicon substrate 11, and a light incident opening 4a is formed by etching in a portion corresponding to the photodiode portion 16. I do.

【0059】最後に層間絶縁膜5上に、カバー膜3,平
坦化膜2を形成し、マイクロレンズ1を各フォトダイオ
ード16aに対応させて形成する。
Finally, a cover film 3 and a flattening film 2 are formed on the interlayer insulating film 5, and the microlenses 1 are formed corresponding to the respective photodiodes 16a.

【0060】以上のように本発明の製造方法によれば、
電荷転送部(垂直CCD部17)を覆う遮光膜4に光入
射用開口部4aをエッチングにより開口形成する際に、
図3に示すように遮光膜4はP+領域20とコンタクト
され遮光膜4とフォトダイオード部16のシリコン基板
表面(P+領域20)とが同電位とされているため、遮
光膜4のエッチング時に遮光膜4がチャージアップする
ことがなく、フォトダイオード部16が形成された半導
体基板領域から反射防止膜6に電荷が注入されることを
回避することができ、信号電荷読出部18による光電変
換素子部の信号電荷の読出時でのP-領域13の電位が
ばらつくことはなく、信号電荷読出部18は光電変換素
子部の信号電荷を正確に読み出して垂直CCD部17に
授受することができる。
As described above, according to the production method of the present invention,
When the light incident opening 4a is formed in the light shielding film 4 covering the charge transfer section (vertical CCD section 17) by etching,
As shown in FIG. 3, since the light shielding film 4 is in contact with the P + region 20 and the light shielding film 4 and the silicon substrate surface (P + region 20) of the photodiode section 16 have the same potential, the light shielding film 4 is etched. Sometimes, the light-shielding film 4 does not charge up, so that charges can be prevented from being injected into the antireflection film 6 from the semiconductor substrate region where the photodiode portion 16 is formed. There is no variation in the potential of the P region 13 when reading out the signal charges of the element section, and the signal charge reading section 18 can accurately read out the signal charges of the photoelectric conversion element section and transfer it to the vertical CCD section 17. .

【0061】(実施例)次に本発明の実施例を詳細に説
明する。シリコン基板11のNSub11a上にPウェ
ル10が形成され、Pウェル10上にフォトダイオード
部16のNウェル14と垂直CCD部17のNウェル1
2とフォトダイオード部16のP+領域19とチャネル
ストップP+領域15とP-領域13がそれぞれ形成され
ている。
(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail. A P well 10 is formed on an NSub 11 a of a silicon substrate 11, and an N well 14 of a photodiode unit 16 and an N well 1 of a vertical CCD unit 17 are formed on the P well 10.
2, a P + region 19 of the photodiode section 16, a channel stop P + region 15 and a P - region 13 are formed.

【0062】垂直CCD部17のシリコン基板表層上に
は、下から順にゲート絶縁膜9(例えば図3のシリコン
酸化膜29−シリコン窒化膜28−シリコン酸化膜27
のONO構造),ゲート電極8(nドープポリシリコ
ン),層間酸化膜5(SiO2)がそれぞれ形成され、
その上層に遮光膜4(タングステン又はアルミニウム)
とカバー膜3(SiO2)が垂直CCD部17を覆うよ
うに形成され、さらに上層には、平坦化膜2(SiO2
または樹脂)が形成されている。
The gate insulating film 9 (for example, silicon oxide film 29-silicon nitride film 28-silicon oxide film 27 in FIG.
ONO structure), a gate electrode 8 (n-doped polysilicon), and an interlayer oxide film 5 (SiO 2 ) are formed, respectively.
A light-shielding film 4 (tungsten or aluminum) is formed thereon.
And a cover film 3 (SiO 2 ) are formed so as to cover the vertical CCD section 17, and a flattening film 2 (SiO 2)
Or resin).

【0063】フォトダイオード部16のシリコン基板上
層には、シリコン酸化膜7とシリコン窒化膜(反射防止
膜)6が形成され、その上層には層間酸化膜5,カバー
膜3,平坦化膜2,マイクロレンズ1がそれぞれ形成さ
れている。
A silicon oxide film 7 and a silicon nitride film (anti-reflection film) 6 are formed on the silicon substrate of the photodiode portion 16 above the silicon substrate, and the interlayer oxide film 5, the cover film 3, the planarization film 2, Micro lenses 1 are respectively formed.

【0064】シリコン酸化膜7とシリコン窒化膜6の膜
厚はフォトダイオード部16の感度が高くなるように設
計されており、実施例では、シリコン酸化膜7の膜厚は
20nm、シリコン窒化膜6の膜厚は30nmにそれぞ
れ設定しているが、この数値に限定されるものではな
い。
The thicknesses of the silicon oxide film 7 and the silicon nitride film 6 are designed so that the sensitivity of the photodiode section 16 is high. In the embodiment, the thickness of the silicon oxide film 7 is Is set to 30 nm, but is not limited to this value.

【0065】垂直CCD部17では、シリコン窒化膜6
とその下地のシリコン酸化膜7がポリシリコンゲート電
極8の上層に一部重なっている。
In the vertical CCD section 17, the silicon nitride film 6
And the underlying silicon oxide film 7 partially overlaps the upper layer of the polysilicon gate electrode 8.

【0066】イメージ部23内はP+領域20とP-領域
13と遮光膜4のみを示している。フォトダイオード部
16領域で光電変換された信号電荷は垂直CCD部1
7、水平CCD部24に転送され、出力アンプ25を介
して外部に取り出される。垂直CCD部17のバスライ
ン26は通常イメージ部23の側面に位置する。
In the image portion 23, only the P + region 20, the P - region 13 and the light shielding film 4 are shown. The signal charges photoelectrically converted in the photodiode section 16 are transferred to the vertical CCD section 1
7. The data is transferred to the horizontal CCD unit 24 and taken out through the output amplifier 25 to the outside. The bus line 26 of the vertical CCD section 17 is usually located on the side of the image section 23.

【0067】本発明における特徴は、遮光膜4のパター
ニング時に遮光膜4がチャージアップし、不確定量の電
荷がフォトダイオード部16のシリコン基板11から反
射防止膜6に注入され、フォトダイオード部16から垂
直CCD部17への電荷読み出しのためにゲート電極8
にバイアスを印加した際、フォトダイオード部16から
垂直CCD部17への電荷の通り道となるP-領域13
の電位がばらついてしまう、即ち、信号電荷読出部18
の読出電圧がばらついてしまうことを避けるために、遮
光膜4の形成時にイメージ部23上部のP+領域27と
遮光膜4のコンタクトをとりP+領域20即ちフォトダ
イオード部16のシリコン基板表面と遮光膜4を同電位
とした後にパターニングを行うようになっている点にあ
る。
The feature of the present invention is that the light-shielding film 4 is charged up during the patterning of the light-shielding film 4, and an indefinite amount of charge is injected from the silicon substrate 11 of the photodiode portion 16 into the anti-reflection film 6. Gate electrode 8 for reading charges from the vertical CCD section 17
When a bias is applied to the P region 13, the charge passes from the photodiode unit 16 to the vertical CCD unit 17.
Of the signal charge readout unit 18
In order to prevent the read voltage from fluctuating, a contact is made between the P + region 27 above the image portion 23 and the light shielding film 4 when the light shielding film 4 is formed, and the P + region 20, ie, the silicon substrate surface of the photodiode portion 16 is contacted. The point is that patterning is performed after the light shielding film 4 is set to the same potential.

【0068】遮光膜4のパターニング時にP+領域20
と遮光膜4が同電位となっているため、遮光膜4がチャ
ージアップしても反射防止膜6に電荷が注入されること
がない。図2中では、遮光膜4はイメージ部23上部に
設けられたP+領域27とコンタクトされ、上部P+領域
27はチャネルストップP+領域15、フォトダイオー
ド部P+領域19と一連に繋がっており、同電位となっ
ている。上部P+領域27はコンタクトホール22を介
して配線28に接続され、配線28がグランドに接地さ
れている。
At the time of patterning the light shielding film 4, the P + region 20
Since the light-shielding film 4 and the light-shielding film 4 have the same potential, no charge is injected into the antireflection film 6 even if the light-shielding film 4 is charged up. In FIG. 2, the light-shielding film 4 is in contact with a P + region 27 provided above the image portion 23, and the upper P + region 27 is connected to the channel stop P + region 15 and the photodiode P + region 19 in series. And have the same potential. The upper P + region 27 is connected to the wiring 28 via the contact hole 22, and the wiring 28 is grounded.

【0069】次に本発明の製造方法を工程順に示す。ま
ず図3(A)に示すように、シリコン基板11のNsu
b11a上にPウェル10を形成し、Pウェル10上に
フォトダイオード部16部のNウェル14と垂直CCD
部17のNウェル12とフォトダイオード部P+領域1
9とチャネルストップP+領域15とP-領域13を形成
する。
Next, the manufacturing method of the present invention will be described in the order of steps. First, as shown in FIG.
A P well 10 is formed on b11a, and an N well 14 of a photodiode section 16 and a vertical CCD are formed on the P well 10.
N-well 12 of section 17 and photodiode section P + region 1
9, a channel stop P + region 15 and a P region 13 are formed.

【0070】次に図3(A)に示すようにシリコン基板
11上にゲート絶縁膜30を形成し、次に図3(B)に
示すようにゲート電極8を形成する。垂直CCD部17
にゲート電極8をエッチングして残す場合に、フォトダ
イオード部16上のゲート電極8は完全に除去する。ゲ
ート絶縁膜30は図1のゲート絶縁膜9に相当するもの
であり、シリコン酸化膜27,シリコン窒化膜28,シ
リコン酸化膜29のONO構造から構成されている。
Next, a gate insulating film 30 is formed on the silicon substrate 11 as shown in FIG. 3A, and a gate electrode 8 is formed as shown in FIG. 3B. Vertical CCD section 17
When the gate electrode 8 is etched and left, the gate electrode 8 on the photodiode portion 16 is completely removed. The gate insulating film 30 corresponds to the gate insulating film 9 shown in FIG. 1, and has an ONO structure of a silicon oxide film 27, a silicon nitride film 28, and a silicon oxide film 29.

【0071】さらに図3(B)に示すように、フォトダ
イオード部16のシリコン基板11上に膜厚20nmの
シリコン酸化膜7と膜厚30nmのシリコン窒化膜によ
る反射防止膜6を形成し、フォトダイオード部16を反
射防止膜6で被覆する。
Further, as shown in FIG. 3B, a 20 nm-thick silicon oxide film 7 and a 30 nm-thick silicon nitride film are formed on the silicon substrate 11 of the photodiode section 16 to form an antireflection film 6. The diode section 16 is covered with the antireflection film 6.

【0072】なお、シリコン酸化膜7はゲート絶縁膜3
0がONO膜の場合には熱酸化膜でなくCVD膜で形成
しないと、ゲート絶縁膜30のONO膜を構成するシリ
コン窒化膜とシリコン窒化膜6の間に隙間がなくなり、
水素アロイの効果が発揮できず暗電流が増加してしま
う。そこで、シリコン酸化膜7はゲート絶縁膜30がO
NO膜の場合にはCVD膜で形成する。
The silicon oxide film 7 is formed on the gate insulating film 3
When 0 is an ONO film, a gap is not formed between the silicon nitride film and the silicon nitride film 6 constituting the ONO film of the gate insulating film 30 unless the thermal oxide film is used to form the CVD film instead of the thermal oxide film.
The effect of the hydrogen alloy cannot be exerted, and the dark current increases. Therefore, the silicon oxide film 7 is made of O.sub.
In the case of an NO film, it is formed by a CVD film.

【0073】次に図3(C)に示すように、ゲート電極
8上で反射防止膜6を縦にストライプ状にエッチングす
る。この処理をせず反射防止膜6で全面覆っていると水
素アロイの効果が生じない。その後、層間酸化膜5を形
成し、固体撮像素子のイメージ部上部(図2に示される
位置)にP+領域27とのコンタクトホール21を層間
絶縁膜5に開ける。
Next, as shown in FIG. 3C, the antireflection film 6 is vertically etched on the gate electrode 8 in a stripe shape. If the entire surface is covered with the antireflection film 6 without performing this processing, the effect of the hydrogen alloy does not occur. Thereafter, an interlayer oxide film 5 is formed, and a contact hole 21 with the P + region 27 is opened in the interlayer insulating film 5 above the image portion of the solid-state imaging device (the position shown in FIG. 2).

【0074】次に図3(D)に示すように、タングステ
ンにより遮光膜4を形成し、コンタクトホール21を介
して遮光膜4とP+領域20とをコンタクトさせ同電位
とした後、遮光膜4をパターニングして光入射用開口部
4aを開口する。
Next, as shown in FIG. 3D, the light-shielding film 4 is formed of tungsten, and the light-shielding film 4 and the P + region 20 are brought into contact with each other through the contact hole 21 to have the same potential. 4 is patterned to open a light incident opening 4a.

【0075】その後、カバー膜3、平坦化膜2を形成
し、マイクロレンズ1を形成する(図1)。
Thereafter, a cover film 3 and a flattening film 2 are formed, and a microlens 1 is formed (FIG. 1).

【0076】図6は、図1に示す実施例の構造における
反射防止膜6の有無によるフォトダイオード部16の感
度を示すものである。図6において、は反射防止膜6
を設けない場合のフォトダイオード部16の感度を示し
ている。一方、下地のシリコン酸化膜7の膜厚は20n
mで、反射防止膜(シリコン窒化膜)6の膜厚は20
nm、30nm、40nmに設定した場合の感度を
,,として示している。,,のいずれの場
合にも、に対して約10%程度の感度の改善が認めら
れる。
FIG. 6 shows the sensitivity of the photodiode section 16 depending on the presence or absence of the antireflection film 6 in the structure of the embodiment shown in FIG. In FIG. 6, the antireflection film 6 is shown.
3 shows the sensitivity of the photodiode section 16 when no photodiode is provided. On the other hand, the thickness of the underlying silicon oxide film 7 is 20 n
m, the thickness of the antireflection film (silicon nitride film) 6 is 20
The sensitivities when set to nm, 30 nm, and 40 nm are shown as,. In each case, an improvement in sensitivity of about 10% is observed.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ォトダイオード部と垂直CCD部の両特性を良好なもの
とし、かつ、デバイス形成時に反射防止膜に注入された
不確定量の電荷の影響を受けることがなく、フォトダイ
オード部から垂直CCD部への信号電荷読出特性を向上
させることができ、しかも固体撮像素子のフォトダイオ
ード部の上層に反射防止膜を形成し、固体撮像素子の感
度を高めることができる。
As described above, according to the present invention, both the characteristics of the photodiode section and the vertical CCD section are improved, and the uncertain amount of electric charge injected into the antireflection film at the time of device formation is improved. The signal charge readout characteristics from the photodiode section to the vertical CCD section can be improved without being affected, and an anti-reflection film is formed on the upper layer of the photodiode section of the solid-state imaging device, thereby improving the sensitivity of the solid-state imaging device. Can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の製造
方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】反射防止膜の膜厚と反射率との関係を示す特性
図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between the thickness of the antireflection film and the reflectance.

【図5】反射防止膜の膜厚と反射率との関係を示す特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between the thickness of the antireflection film and the reflectance.

【図6】反射防止膜の膜厚と反射率との関係を示す特性
図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between the thickness of the antireflection film and the reflectance.

【図7】反射防止膜の有無によるフォトダイオード部の
感度を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating sensitivity of a photodiode unit depending on the presence or absence of an antireflection film.

【図8】従来例に係る固体撮像素子を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to a conventional example.

【図9】従来例に係る固体撮像素子を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロレンズ 2 平坦化膜 3 カバー膜 4 遮光膜 5 層間絶縁膜 6 反射防止膜 7 絶縁膜(シリコン酸化膜) 8 ゲート電極 9 ゲート絶縁膜 13 P-領域 16 フォトダイオード部 17 垂直CCD部 18 信号電荷読出部 20 P+領域 23 イメージ部 24 水平CCD部 25 出力アンプDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro lens 2 Flattening film 3 Cover film 4 Light shielding film 5 Interlayer insulating film 6 Antireflection film 7 Insulating film (silicon oxide film) 8 Gate electrode 9 Gate insulating film 13 P - region 16 Photodiode part 17 Vertical CCD part 18 Signal Charge readout section 20 P + area 23 Image section 24 Horizontal CCD section 25 Output amplifier

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換素子部と電荷転送部とを半導体
基板に有する固体撮像素子であって、 前記光電変換素子部上に固体撮像素子の感度を高めるた
めの反射防止膜を形成し、かつ前記電荷転送部を遮光膜
で覆い、 前記遮光膜の電位を前記半導体基板の電位と同電位とし
たことを特徴とする固体撮像素子。
1. A solid-state imaging device having a photoelectric conversion element portion and a charge transfer portion on a semiconductor substrate, wherein an anti-reflection film for increasing the sensitivity of the solid-state imaging device is formed on the photoelectric conversion element portion, and A solid-state imaging device, wherein the charge transfer unit is covered with a light-shielding film, and a potential of the light-shielding film is set to be the same as a potential of the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記反射防止膜は、酸化膜を介して前記
半導体基板上に形成することを特徴とする請求項1に記
載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the antireflection film is formed on the semiconductor substrate via an oxide film.
【請求項3】 前記反射防止膜は、前記半導体基板上に
直接形成することを特徴とする請求項1に記載の固体撮
像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the anti-reflection film is formed directly on the semiconductor substrate.
【請求項4】 前記光電変換素子部の上層に形成される
前記反射防止膜と、前記電荷転送部の転送電極の下層に
設けられる絶縁膜とは、別体として形成することを特徴
とする請求項1に記載の固体撮像素子。
4. The method according to claim 1, wherein the antireflection film formed on the upper layer of the photoelectric conversion element section and the insulating film formed on a lower layer of the transfer electrode of the charge transfer section are formed separately. Item 2. The solid-state imaging device according to Item 1.
【請求項5】 前記絶縁膜は、前記半導体基板を構成す
る物質の酸化膜であることを特徴とする請求項2又は4
に記載の固体撮像素子。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the insulating film is an oxide film of a material constituting the semiconductor substrate.
3. The solid-state imaging device according to item 1.
【請求項6】 前記光電変換素子部に蓄積される信号電
荷を前記電荷転送部に読み出す信号電荷読出部は、第1
導電型半導体基板に形成された前記光電変換素子部を覆
う第2導電型半導体領域の一部の極性を置換しておき、
前記電荷転送部の転送電極に電圧を印加して、前記極性
が置換された第2導電型半導体領域の部分の電位を浅く
し、前記光電変換素子部から前記電荷転送部に信号電荷
を読出す構造であることを特徴とする請求項1に記載の
固体撮像素子。
6. A signal charge reading section for reading a signal charge stored in the photoelectric conversion element section into the charge transfer section,
A part of the polarity of the second conductivity type semiconductor region covering the photoelectric conversion element portion formed on the conductivity type semiconductor substrate is replaced,
A voltage is applied to the transfer electrode of the charge transfer unit to lower the potential of the portion of the second conductivity type semiconductor region where the polarity has been replaced, and the signal charge is read from the photoelectric conversion element unit to the charge transfer unit. The solid-state imaging device according to claim 1, having a structure.
【請求項7】 光電変換素子部と電荷転送部とを半導体
基板に有する固体撮像素子の製造方法であって、 前記光電変換素子部上に固体撮像素子の感度を高めるた
めの反射防止膜を形成する工程と、前記電荷転送部を遮
光膜で被覆する工程と、前記遮光膜の電位を前記半導体
基板の電位と同電位にした状態で前記遮光膜をパターニ
ングする工程とを少なくとも含むことを特徴とする固体
撮像素子の製造方法。
7. A method for manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element portion and a charge transfer portion on a semiconductor substrate, wherein an anti-reflection film for increasing the sensitivity of the solid-state imaging device is formed on the photoelectric conversion element portion. And covering the charge transfer portion with a light-shielding film, and patterning the light-shielding film in a state where the potential of the light-shielding film is the same as the potential of the semiconductor substrate. Of manufacturing a solid-state imaging device.
【請求項8】 光電変換素子部と電荷転送部とを半導体
基板に有する固体撮像素子の製造方法であって、 前記光電変換素子部は光信号を信号電荷として蓄積し、
前記電荷転送部は前記光電変換素子部から読み出される
信号電荷を転送するものであり、 前記半導体基板に形成される前記電荷転送部の絶縁膜上
に転送電極を形成する工程と、 前記転送電極が形成された後、前記半導体基板に形成さ
れた前記光電変換素子部上に反射防止膜を形成する工程
と、 前記反射防止膜が形成された後、前記電荷転送部を覆っ
て遮光膜を形成する工程と、 前記遮光膜が形成された後、前記遮光膜の電位を前記半
導体基板の電位と同電位にした状態で前記遮光膜をパタ
ーニングする工程とを少なくとも含むことを特徴とする
固体撮像素子の製造方法。
8. A method for manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element unit and a charge transfer unit on a semiconductor substrate, wherein the photoelectric conversion element unit stores an optical signal as signal charge,
Forming a transfer electrode on an insulating film of the charge transfer unit formed on the semiconductor substrate, wherein the charge transfer unit transfers a signal charge read from the photoelectric conversion element unit; and After the formation, a step of forming an anti-reflection film on the photoelectric conversion element portion formed on the semiconductor substrate; After the anti-reflection film is formed, forming a light-shielding film covering the charge transfer portion And a step of patterning the light-shielding film in a state where the potential of the light-shielding film is the same as the potential of the semiconductor substrate after the light-shielding film is formed. Production method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003030270A1 (en) * 2001-09-13 2003-04-10 Sharp Kabushiki Kaisha Split light-receiving device and optical disc drive comprising it
JP2010267683A (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Sharp Corp Lens forming method, semiconductor device manufacturing method, and electronic information device
CN112838102A (en) * 2015-09-11 2021-05-25 佳能株式会社 Image pickup device and manufacturing method of image pickup device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003030270A1 (en) * 2001-09-13 2003-04-10 Sharp Kabushiki Kaisha Split light-receiving device and optical disc drive comprising it
JP2010267683A (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Sharp Corp Lens forming method, semiconductor device manufacturing method, and electronic information device
CN112838102A (en) * 2015-09-11 2021-05-25 佳能株式会社 Image pickup device and manufacturing method of image pickup device
US12261183B2 (en) 2015-09-11 2025-03-25 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup device and method for manufacturing image pickup device

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