技術 固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、及びそれを有する撮像システム

0001

本発明は、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、及びそれを有する撮像システムに関する。

0002

ＣＭＯＳイメージセンサに代表されるアクティブピクセル型固体像装置では、近年グローバル電子シャッタ機能を持たせた構成が提案されている。

0003

グローバル電子シャッタ機能を持つ固体撮像装置は、光電変換を行う受光部と、受光部で光電変換されて発生した電荷を保持する電荷保持部を持つ。この時、電荷保持部に光が入射し光電変換が起こると、ノイズ信号となってしまい画質が劣化する恐れがあるため、電荷保持部は遮光膜で覆い光の入射を防ぐ必要がある。

0004

遮光構造を有する固体撮像装置では、基板と遮光膜の間に光学的に透明な絶縁膜が存在するため、この絶縁膜から侵入する光を防ぐことにより遮光性能が向上する。

0005

特許文献１では、ゲート電極、サイドウォール形成後に遮光膜を形成する事でゲート電極側壁部の遮光膜被覆性を向上させている。

0006

特開２０１４−２２４２１号公報

0007

画素部において、遮光膜の下にサイドウォールが形成されたトランジスタを有する固体撮像装置において、ゲート電極形成後にサイドウォールを形成する際、エッチングにより露出している半導体領域にダメージが発生することがある。

0008

本発明の一様態は、
基板内に、光電変換部の第１の半導体領域と、電荷保持部の第２の半導体領域を形成し、
前記基板上に、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送する第１のトランジスタの第１のゲート電極、および前記電荷保持部から前記電荷を転送する第２のトランジスタの第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極および前記第２のゲート電極の形成後、前記基板上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜が前記第１の半導体領域および前記第２の半導体領域上に残るように、前記第２の絶縁膜をエッチングすることで、前記第１のゲート電極の側面および前記第２のゲート電極の側面に、前記第１の絶縁膜を介して、それぞれ、第１の構造体および第２の構造体を形成し、
前記第１の構造体および前記第２の構造体の形成後に膜を形成し、前記膜の一部をエッチングすることで、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極上に遮光膜を形成し、
前記第１の構造体の上部の側面は、前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記第２の構造体の上部の側面は、前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有し、
前記光電変換部と、平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい固体撮像装置の製造方法に関する。

0009

また、本発明の別の一様態は、
第１の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第２の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第２のトランジスタと、
前記第１の半導体領域、前記第１のトランジスタの第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第１の構造体と、
前記第２のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第２の構造体と、
前記第１の絶縁膜、前記第１の構造体、および前記第２の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、固体撮像装置に関する。

0010

また、本発明の一様態は、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力を処理する信号処理部と、
を有し、
前記固体撮像装置は、
第１の半導体領域を有する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を転送する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタにより転送された電荷を保持し、第２の半導体領域を有する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷を転送する第２のトランジスタと、
前記第１の半導体領域、前記第１のトランジスタの第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第１のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第１の構造体と、
前記第２のゲート電極の側面に前記第１の絶縁膜を介して設けられ、上部の側面が前記第２のゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する第２の構造体と、
前記第１の絶縁膜、前記第１の構造体、および前記第２の構造体の上に設けられた遮光膜と、
を有し、
平面視において、前記遮光膜は、前記第１のゲート電極、前記第２の半導体領域、および前記第２のゲート電極と重なり、
前記光電変換部と、前記平面視において前記光電変換部と重なる前記遮光膜の端部との距離が、前記第１のゲート電極の上面と前記基板との距離より小さい、撮像システムに関する。

0011

遮光膜の下に存在するトランジスタのゲート電極の側面に、上部がゲート電極と反対側に向かって凸の曲面形状を有する構造体を設けることで、遮光膜の下地の段差が緩やかになり、遮光膜の膜厚不均一化を抑制することができる。

0012

また、前記構造体の形成時に、半導体領域上に絶縁膜があることで、エッチングにより前記半導体領域にダメージが発生するのを低減することができる。

0013

実施の形態１、２、３に係る固体撮像装置の一部の等価回路図である。
実施の形態１、２、３に係る固体撮像装置の一部の平面模式図である。
実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態１に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態２に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態２に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態３に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態３に係る固体撮像装置の一部の断面模式図である。
実施の形態４に係る撮像システムの一例のブロック図である。

0014

本明細書で、ある層が他の層又は基板“上”にあると記述される場合、その層は他の層又は基板の直上にあってもよく、また、間に別の層が介在していてもよい。ある部材が他の部材の”直上”にあると記述されている場合、その部材は他の部材の上に、かつ他の部材に接して設けられている。

0015

本明細書で同一参照符号は、同一又は類似した部材であるか、或いは同一又は類似した機能を有する部材を示すものとする。

0016

（実施の形態１）
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

0017

図１Ａは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の等価回路図、図１Ｂは、本実施の形態の固体撮像装置の一部の平面模式図である。ここでは、画素部５０１の一部として、電荷保持部を有する画素４０１が３行３列で配列した構成を示している。

0018

画素部５０１は、遮光膜３０３、受光部である光電変換部４０２、電荷保持部４０３、フローティングディフュージョン部４０４（以下ＦＤ部）、電源部４０５、及び画素出力部４０６を有する。また、画素部５０１は、図１Ａに示すように、光電変換部４０２の電荷を転送する第１の転送用トランジスタ４、電荷保持部４０３から電荷を転送する第２の転送用トランジスタ５、ＦＤ部の電荷をリセットするリセット用トランジスタ９を有する。さらに、画素部５０１は、増幅用トランジスタ１０、選択用トランジスタ７、電荷の排出部となるオーバーフロードレイン（以下ＯＦＤ）用トランジスタ６を有する。

0019

図２Ａは、図１Ｂで示した固体撮像装置の一部の断面模式図であり、画素部の図１ＢにおいてＡ−Ｂで示した部分の断面、及び周辺回路部５０２の任意のトランジスタの断面部である。基板１００は半導体基板であり、ウェル１０１及び１０２と素子分離部１０３を有する。

0020

第１の転送用トランジスタ４はゲート電極６００を有し、第２の転送用トランジスタ５はゲート電極６０１を有し、リセット用トランジスタ９はゲート電極６０２を有する。また、増幅用トランジスタ１０はゲート電極６０３を有し、選択用トランジスタ８はゲート電極６０４を有し、ＯＦＤ用トランジスタ６はゲート電極４１５を有する。これらの平面図を図１Ｂに示す。画素部５０１のウェル１０１中には、光電変換部４０２を構成するＮ型の半導体領域４２０、電荷保持部４０３を構成するＮ型の半導体領域４２１、ＦＤ部４０４を構成するＮ型の半導体領域４２２が形成されている。また、Ｎ型の半導体領域４２０及び４２１の上部には、表面保護層として機能するＰ型の半導体領域４３０及び４３１が形成されている。画素部５０１のウェル１０１中には、他にも画素部トランジスタのソース・ドレインとして機能するＮ型の半導体領域４２３及び４２４、画素出力部４０６を構成するＮ型の半導体領域４２５が配されている。

0021

周辺回路部５０２のウェル１０２中には、周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインとして機能する半導体領域４２６、４２７、及び４２８が形成されている。周辺回路部のトランジスタのソース・ドレイン及びゲート電極の上部には、コンタクトプラグの接合部の抵抗を低くするため、シリサイド層４３２が形成されている。シリサイド層４３２としては、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、またはニッケルシリサイド等のシリサイド膜を用いることができる。

0022

平面視において、光電変換部４０２に隣り合うようにして第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３に隣り合うようにして第２の転送トランジスタのゲート電極６０１が、形成されている。また、リセット用トランジスタのゲート電極６０２、増幅用トランジスタのゲート電極６０３、及び選択用トランジスタのゲート電極６０４がウェル１０１上に配されている。周辺回路部のトランジスタのゲート電極６０５、６０６は、ウェル１０２上に配されている。

0023

ここで、ゲート電極６００及び６０１上に絶縁層を形成し、その上に遮光膜を形成した場合、ゲート電極６００及び６０１の端部で、遮光膜の膜厚が局所的に小さくなり、遮光性能が低下することがある。遮光性能が低下すると、例えば電荷保持部に照射された光により光電変換が起こり、ノイズ信号が生成される恐れがある。

0024

したがって、遮光膜の膜厚低下を抑制するため、ゲート電極６００の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極６００側にある構造体を設ける。同様に、ゲート電極６０１の側面に、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心がゲート電極６０１側にある構造体を設ける。これにより、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面（ここでは、ゲート電極６００、６０１の上面、及び構造体８１３及び８１４の側面をつなげた面）の起伏が緩やかになるため、遮光膜の膜厚低下を抑制することができる。

0025

このような構造体は、例えば、周辺回路部５０２におけるトランジスタのゲート電極の側面に設けられるサイドウォールスペーサ—と同様に、ゲート電極上に膜を形成し、該膜をドライエッチングすることで形成することができる。

0026

一方、構造体形成のために膜のエッチングを行うと、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域にダメージを与える可能性がある。したがって、エッチングによるダメージを低減するため、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体の形成前に、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域上に絶縁膜を形成する。これにより、構造体形成用のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域や電荷保持部４０３の半導体領域は絶縁膜で覆われているため、これらの半導体領域におけるダメージの発生を抑制することができる。

0027

上記特徴を有する撮像装置の構造の具体例を、図２Ａを用いて説明する。画素部５０１では、ゲート電極６００〜６０４を覆うように絶縁膜７０１が形成されている。ゲート電極６００、６０１、６０２、６０３及び６０４の側面には、絶縁膜７０１を挟んで、それぞれ、構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７が設けられている。

0028

構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。例えば、構造体８１３、８１４、８１５、８１６及び８１７は、それぞれ、上部が外側（対応するゲート電極と反対側）に向かって凸の曲面形状を有する。

0029

したがって、構造体８１３〜８１７がゲート電極６００〜６０４の側面に設けられていることで、ゲート電極と基板との段差を緩やかにすることができ、上に形成される遮光膜の局所的な膜厚低下を抑制することができる。

0030

ここでは、ゲート電極と構造体の間に絶縁膜７０１があるが、その場合でも、構造体が設けられることで段差は緩やかになるため、遮光膜の局所的な膜厚低下の低減の効果を得ることができる。

0031

また、光電変換部４０２上の絶縁膜７０１は、反射防止膜としても機能する。したがって、絶縁膜７０１の材料、膜厚を、基板１００や絶縁膜７０１上に形成される絶縁膜などの屈折率を考慮したものにすることが好ましい。ここでは、絶縁膜７０１は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層で形成することができ、例えば、窒化シリコンを主成分とする膜、または、酸化シリコンを主成分とする膜と窒化シリコンを主成分とする膜の積層で形成することができる。

0032

構造体８１３〜８１７は、絶縁膜７０２として、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜をゲート電極６００〜６０４を覆うように基板上に形成し、エッチングすることで形成することができる。

0033

周辺回路部５０２では、ゲート電極６０５、６０６側面に、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある構造体８０１及び８０２が設けられている。構造体８０１及び８０２は、絶縁膜７０１から形成されているため、構造体８０１及び８０２と絶縁膜７０１は、同じ主成分を有する。

0034

また、周辺回路部５０２では、ゲート電極６０５、６０６、及び構造体８０１、８０２を覆うように、基板上に絶縁膜７０３が形成されている。絶縁膜７０３は、窒化膜、または酸化膜と窒化膜の積層、例えば窒化シリコンを主成分とする膜、または酸化シリコンを主成分とする層と窒化シリコンを主成分とする層の積層で形成することができる。

0035

絶縁膜７０３は、シリサイド層４３２からコバルト、チタン、ニッケル等のシリサイドを形成する金属元素が拡散するのを防止する拡散防止層として機能する。よって、酸化シリコン膜よりも密度の高い窒化シリコン膜、または窒化シリコン膜を有する積層構造を用いることで、金属の拡散をより低減することができる。

0036

さらに、画素部５０１の絶縁膜７０１及び構造体８１３〜８１７と、周辺回路部５０２の絶縁膜７０３上に、絶縁膜３０１が設けられている。絶縁膜３０１を設けることによって、より段差を緩和することができる。絶縁膜３０１は、酸化膜、例えば酸化シリコンを主成分とする膜で形成することができる。なお、ここでは、絶縁膜３０１が設けられている例を示すが、構造体８１３及び８１４によってゲート電極と基板との間の段差が緩和されているため、固体撮像装置は、絶縁膜３０１が設けられていない構成としてもよい。

0037

絶縁膜３０１の上には、第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３の半導体領域、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆うように、遮光膜３０３が形成されている。遮光膜３０３は、遮光性の高い材料の膜、例えばタングステン膜を形成し、光電変換部４０２上に形成された部分やコンタクト形成部等、不要な部分をエッチングすることで形成することができる。

0038

すなわち、遮光膜３０３となる膜は、光入射の妨げとならないよう、少なくとも光電変換部４０２の上に形成された部分の一部がエッチングされる。また、電荷保持部４０３での光電変換を抑制するため、遮光膜３０３は、平面視において（ゲート絶縁膜１０４の膜厚方向から見て）、少なくとも、ゲート電極６００、前記電荷保持部４０３の半導体領域、及びゲート電極６０１と重なる領域に設けられている。

0039

電荷保持部４０３への不要な光の入射を抑制するため、電荷保持部４０３半導体領域から遮光膜３０３までの距離は小さいことが好ましい。よって、ゲート電極６００、６０１、及び構造体８１３、８１４と遮光膜３０３との間に絶縁膜３０１がある構造とする場合、絶縁膜３０１の膜厚は、これらを埋め込んで平らな上面を有する、所為平坦化膜より、小さくする。具体的には、絶縁膜３０１の膜厚は、ゲート電極６００及び６０１の膜厚より小さいことが好ましい。

0040

よって、遮光膜３０３は、ゲート電極６００及び６０１の側面の少なくとも一部を覆うように設けられる。つまり、遮光膜３０３は、ゲート電極６００及び６０１の上から、ゲート電極６００及び６０１の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜３０３の端部は、ゲート電極６００または６０１の側面と平行な方向（高さ方向）において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。

0041

例えば、固体撮像装置が絶縁膜３０１を有する場合、遮光膜３０３は、絶縁膜３０１を介して、ゲート電極６００及び６０１の側面の少なくとも一部を覆う。つまり、遮光膜３０３は、絶縁膜３０１を介して、ゲート電極６００及び６０１の上からゲート電極６００及び６０１の端部を越えて側面まで延在している。遮光性能の観点から、遮光膜３０３の端部は、ゲート電極６００または６０１の側面と平行な方向において、ゲート電極の上端部より基板に近い位置にあることが好ましい。

0042

すなわち、遮光膜３０３の端部（例えば、遮光膜３０３の光電変換部４０２上の端部）と基板との距離の方が、ゲート電極６００の上面と基板との距離より小さくなるよう、遮光膜３０３を形成する。遮光性の観点から、遮光膜３０３の端部（例えば、遮光膜３０３の光電変換部４０２上の端部）と基板との距離が、ゲート電極６００の上面と基板との距離の半分以下であることが、より好ましい。なお、ここで、２つの部材の距離とは、２つの部材の最短距離を指す。

0043

遮光膜３０３の下では、ゲート電極６００及び６０１の側面に、絶縁膜７０１を挟んで、それぞれ構造体８１３及び８１４が設けられているため、遮光膜３０３の膜厚の局所的な減少や、それによる遮光性の低下が抑制されている。

0044

遮光膜３０３の上に層間絶縁膜９０１、導電層９０２乃至９０４が形成された構成を図２（Ｂ）に示す。図２Ｂでは、画素部５０１の遮光膜３０３及び周辺回路部５０２の絶縁膜３０１の上には、層間絶縁膜９０１が設けられている。層間絶縁膜９０１に設けられた開口内及び層間絶縁膜９０１上には、半導体領域４２３と電源回路とを電気的に接続する導電層９０２が設けられていてもよい。同様に、層間絶縁膜９０１に設けられた開口内及び絶縁膜９０１上には、半導体領域４２５と信号出力線とを電気的に接続する導電９０３が形成されていてもよい。

0045

更に、画素部５０１において、配線９０４が層間絶縁膜９０１上に形成されていてもよい。また、周辺回路部５０２においても同様に、層間絶縁膜９０１に設けられた開口内の導電層によって、半導体領域４３２と配線を電気的に接続する構成としてもよい。

0046

なお、本実施の形態では、構造体８０１、８０２、８１３〜８１７がそれぞれ、ゲート電極６０５、６０６、６００〜６０４の上方には設けられていない構成とした。本実施の形態にかかる構造体はこの構成に限定されず、遮光膜の膜厚の局所的な減少を抑制できる構成であればよい。よって、例えば、構造体８０１、８０２、８１３〜８１７は、ゲート電極６０５、６０６、６００〜６０４の上まで延在していても、ゲート電極の端部付近において、曲率中心が対応するゲート電極側にある曲面形状を有する形状であればよい。

0047

次に図２Ａで示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図３を用いて説明する。

0048

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

0049

基板（半導体基板）１００に、ＳＴＩ法（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ法）やＬＯＣＯＳ法（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ法）で素子分離部１０３を形成する。次に、イオン注入法により基板内に、ウェル１０１、及び１０２を形成する。さらにイオン注入法により画素部５０１に、光電変換部４０２のＮ型半導体領域４２０及びＰ型半導体領域４３０と、電荷保持部４０３のＮ型半導体領域４２１及びＰ型半導体領域４３１と、を形成する。

0050

その後、ゲート絶縁膜１０４を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、及び６０６を形成する。その後イオン注入にて基板に不純物を導入し、Ｎ型半導体領域４２２、４２３、４２４、及び４２５を形成する（図３（ａ））。

0051

ここでゲート電極を形成する前に電荷保持部４０３のイオン注入を行っているが、ゲート電極を形成した後にイオン注入を行い、自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３の半導体領域４２０．４２１、４３０、及び４３１を形成してもよい。たとえば、第１及び第２の転送トランジスタのゲート電極６００及び６０１をマスクとしてイオン注入を行うことで、自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３の半導体領域４２０．４２１、４３０、及び４３１を形成することができる。

0052

その後、ゲート電極６００〜６０６を覆うように基板１００上に、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜７０１を形成する。画素部５０１にレジストを塗布し、周辺回路部５０２のみ絶縁膜７０１をエッチングしてサイドウォールスペーサ—として機能する構造体８０１及び８０２を形成する。

0053

絶縁膜７０１は、例えば、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部の反射防止膜として用いることができる。本実施の形態では、周辺回路部５０２の構造体８０１及び８０２を形成する絶縁膜７０１を、画素部では半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部５０２の構造体８０１及び８０２の形成時、構造体８０１及び８０２を形成する絶縁膜を画素部５０１においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。

0054

次に、図３（ｂ）に示すように、周辺回路部５０２において構造体８０１及び８０２をサイドウォールスペーサーとして利用してイオン注入を行い、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。次に絶縁膜７０２を画素部５０１及び周辺回路部５０２に成膜する。絶縁膜７０２は、例えば酸化シリコンで形成することができる。絶縁膜７０２の形成後、画素部にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜７０２をドライエッチングにより一部を取り除く。

0055

次に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部にシリサイド層４３２を形成する。この時、画素部における絶縁膜７０２は、保護膜として機能する。

0056

シリサイド層４３２の形成直後に、絶縁膜７０３を成膜する。絶縁膜７０３は、シリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部にレジストを塗布し、画素部に形成された絶縁膜７０３は、エッチングで除去する。絶縁膜７０３は、例えば窒化シリコンの膜、または酸化シリコンの膜と窒化シリコンの膜の積層で形成することができる。この時、絶縁膜７０２もエッチングし、画素部５０１に構造体８１３〜８１７を形成する（図３（ｃ））。

0057

構造体８１３〜８１７を形成する際、絶縁膜７０２のエッチングは、絶縁膜７０１が半導体領域４２０、４２１、４３０、及び４３０上に残るように、ドライエッチングで時間を調整して行う。なお、絶縁膜７０２から構造体８２３〜８１７を形成する工程は、絶縁膜７０３のエッチングと同時に行ってもよいし、エッチャントを変えて別で行ってもよい。

0058

次にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。絶縁膜３０１は、例えば酸化シリコンを用いて形成することができる。その上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか１つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタンまたはチタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。

0059

次に、遮光性を有する膜の、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングして、遮光膜３０３を形成する（図３（ｄ））。エッチングは、膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。

0060

上記固体撮像装置の製造方法において、ゲート電極６００及び６０１の側面に、それぞれ構造体８１３及び８１４設けることで、その上方に遮光膜３０３を成膜した場合の被覆性が向上する。

0061

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成用の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。

0062

さらに、遮光膜３０３が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜３０３をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。

0063

（実施の形態２）
図４は、実施の形態１と別の実施の形態の固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態１と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。

0064

画素部５０１では、実施の形態１（図２Ｂ）のゲート電極６００〜６０４の側面に絶縁膜７０１を介して、それぞれ構造体８１３〜８１７が形成されており、構造体８１３〜８１７の側面に、さらに構造体８２３〜８２７がそれぞれ設けられている。構造体８２３〜８２７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が曲面であり、曲面の曲率中心が対応するゲート電極側にある。構造体８２３〜８２７は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。

0065

また、本実施の形態の固体撮像装置では、実施の形態１（図２Ｂ）のゲート電極６０５の側面に、構造体８０１及び絶縁膜７０３を介して構造体８２１があり、また、ゲート電極６０６の側面に、構造体８０２及び絶縁膜７０３を介して構造体８２２がある。構造体８２１及び８２２の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状の側面を有する。構造体８０１及び８０２は、例えば、主成分として酸化シリコンを含む。

0066

絶縁膜７０１、構造体８２３〜８２７及び構造体８２１及び８２２を覆うように、基板上に絶縁膜３０１が形成されている。

0067

絶縁膜３０１の上には、第１の転送トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３の半導体領域、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆うように遮光膜３０３が形成されている。

0068

このように、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状を有する構造体をさらに設けることで、遮光膜３０３が形成される領域において、構造体と基板の段差をより緩やかなものとすることができる。よって、遮光膜３０３の局所的な膜厚の減少をより抑制することができ、遮光膜の膜厚低下に起因する遮光性能の低下をより抑制することができる。

0069

図４で示した実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図５を用いて説明する。

0070

図５（ａ）〜（ｃ）までは実施の形態１（図３（ａ）〜（ｃ））と同様である。

0071

次に絶縁膜７０４を成膜し、画素部５０１、周辺回路部５０２共に絶縁膜７０４をエッチバックして、構造体８１３〜８１７及び構造体８０１及び８０２上に更に、それぞれ構造体８２３〜８２７及び構造体８２１及び８２２を形成する（図５（ｄ））。構造体８２３〜８２７及び構造体８２１、８２２は、構造体８０１、８０２、及び構造体８１３〜８１７と同様の材料、方法で形成することができる。

0072

次にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とする。その上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくとも１つから成る膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。

0073

遮光膜３０３は、この膜を、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等に形成された部分をエッチングで取り除くことで、遮光膜３０３を形成する（図５（ｅ））。エッチングは、遮光性を有する膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。

0074

このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜３０３の被覆性がより向上する。

0075

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成用の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。

0076

さらに、遮光膜３０３が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜３０３をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣をより抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。

0077

（実施の形態３）
図６は、実施形態１及び２とは別の実施の形態にかかる固体撮像装置の一部の断面模式図である。ここでは、実施の形態１または２と同様な部分については説明を省略し、主に異なる部分について以下に説明する。

0078

本実施の形態では、実施の形態１（図２Ｂ）における、周辺回路部５０２に配置されたゲート電極６０５及び６０６の側壁に設けられる構造体８３１及び８４２が、絶縁膜７０１だけでなく、絶縁膜７０１と絶縁膜７０２から形成されている。構造体８３１及び８３２の上部は、それぞれ対応するゲート電極側に曲率中心を有する、曲面形状の側面を有する。

0079

本実施の形態の構造体８３１及び８３２は、ゲート電極の側面に設けられた、例えば窒化シリコンを主成分とする構造体８４１及び８４２と、その側面に設けられた、例えば酸化シリコンを主成分とする構造体８５１及び８５２と、を有する。また、絶縁膜７０１が酸化シリコンと窒化シリコンの積層の場合、構造体８３１及び８３２は、ゲート電極の側面側から、酸化シリコンと窒化シリコンの２層からなる構造体８４１及び８４２と、酸化シリコンからなる構造体８４１及び８４２を有することとなる。

0080

また、画素部５０１の構造体８１３〜８１７の側面に、さらに構造体８２３〜８２７がそれぞれ設けられている。構造体８２３〜８２７は、それぞれ、少なくとも上部の側面が、対応するゲート電極側に曲率中心を有する曲面形状となる構造を有する。

0081

周辺回路部５０２では、構造体８３１及び８３２を覆うように、基板上に絶縁膜７０３が設けられ、構造体８３１及び８３２の側面には、絶縁膜７０３を挟んでそれぞれ構造体８２１及び８２２が設けられている。

0082

次に図６で示したような本実施の形態の固体撮像装置の製造方法について、図７を用いて説明する。

0083

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

0084

半導体基板である基板１００に素子分離部１０３をＳＴＩ法やＬＯＣＯＳ法で形成する。次に、イオン注入法によりウェル１０１、１０２を形成する。次にイオン注入法により画素部５０１に光電変換部４０２のＮ型半導体領域４２０、Ｐ型半導体領域４３０、電荷保持部４０３のＮ型半導体領域４２１、及びＰ型半導体領域４３１を形成する。

0085

その後、ゲート絶縁膜１０４を成膜し、その上にポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてゲート電極６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、及び６０６を形成する。その後イオン注入にてＮ型半導体領域４２２、４２３、４２４、及び４２５を形成する（図７（ａ））。

0086

ここでは、ゲート電極を形成する前に光電変換部４０２、電荷保持部４０３のイオン注入を行っている。しかし、ゲート電極を形成した後に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３をイオン注入し、第１及び第２の転送トランジスタのゲート電極６００及び６０１を利用して自己整合的に光電変換部４０２及び電荷保持部４０３を形成することも可能である。

0087

その後、図７（ｂ）に示すように、ゲート電極の上にＣＶＤ法などを用いて絶縁膜７０１、絶縁膜７０２を成膜する。画素部５０１にレジストを塗布し、周辺回路部のみ絶縁膜７０１、絶縁膜７０２の一部をドライエッチングで除去することで構造体８３１及び８３２を形成する。構造体８３１は、絶縁膜７０１から形成される構造体８４１及び絶縁膜７０２から形成される構造体８５１を有する。また、構造体８３２は、絶縁膜７０１から形成される構造体８４１及び絶縁膜７０２から形成される構造体８５２を有する。

0088

ゲート電極６０５及び６０６、第１の構造体８３１、及び第２の構造体８３２をマスクとして周辺回路部５０２にイオン注入を行うことで、自己整合的に周辺回路部のトランジスタのソース・ドレインを形成する。絶縁膜７０１は、シリコン窒化膜または、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の積層とすることで、画素部５０１の反射防止膜として機能する。

0089

本実施の形態では、周辺回路部５０２の構造体８４１及び８４２を形成する絶縁膜７０１を、画素部では、半導体領域の保護膜及び反射防止膜として機能する絶縁膜として残している。よって、周辺回路部５０２の構造体８４１及び８４２の形成時、構造体８４１及び８４２を形成する絶縁膜を画素部５０１においてもエッチングし、画素部の保護膜や反射防止膜を別途形成する場合に比べ、工程数、コストを削減することができる。

0090

次に、実施の形態１及び２と同様に、コバルト金属膜を成膜しアニールすることで、露出した周辺回路部５０２にシリサイド層４３２を形成する。この時、絶縁膜７０２は周辺回路部５０２にシリサイド層４３２を形成する際の保護膜として機能する。

0091

シリサイド層４３２の形成直後に、絶縁膜７０３を成膜する。この絶縁膜はシリサイド層の拡散防止のためであり、周辺回路部５０２では絶縁膜７０３上にレジストを塗布し、画素部５０１ではエッチングで除去する。この時同時に絶縁膜７０２もエッチングすることで、画素部５０１に構造体８１３〜８１７を形成する（図７（ｃ））。

0092

次に絶縁膜７０４を成膜し、画素部５０１及び周辺回路部５０２共に絶縁膜７０４をエッチバックして、構造体８１３〜８１７、８３１、及び８３２の側面上に、更に構造体８２３〜８２７、８２１及び８２２を形成する（図７（ｄ））。

0093

次に、図７（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜３０１を成膜し、遮光膜成膜時の密着層とし、その上に遮光膜３０３を形成する。

0094

遮光膜の形成は、下記のようにして行う。絶縁膜３０１の上にＰＶＤ法などを用いて遮光性を有する膜、例えば、タングステン、タングステンシリサイド、及びアルミニウムの少なくともいずれか１つからなる膜を成膜する。更に密着性を向上させたい場合は、絶縁膜上にチタン、チタンナイトライドなどの金属膜を成膜しても良い。その膜の、光電変換部４０２の上方やコンタクト形成部等にある部分をエッチングすることで、遮光膜３０３を形成する（図７（ｅ））。エッチングは、膜の、第１の転送層トランジスタのゲート電極６００、電荷保持部４０３、及び第２の転送トランジスタのゲート電極６０１を覆う部分を残すように行う。

0095

ゲート電極６００及び６０１の側面に構造体８１３、８１４、及び構造体８２３及び８２４を形成する事で、その上に遮光膜３０３を成膜した場合の被覆性が向上する。構造体８１３、８１４に加え、構造体８２３及び８２４を設けることで、遮光膜が覆う対象の遮光膜に対向する面（ここでは、ゲート電極６００、６０１の上面、及び構造体８２３及び８２４の側面をつなげた面）の起伏が、より緩やかになる。よって、遮光膜の膜厚低下をさらに抑制することができ、遮光膜３０３による被覆性が、より向上する。

0096

つまり、このようにゲート電極の側面に構造体を複数形成する事で、その上に形成される遮光膜の被覆性がより向上する。

0097

また、絶縁膜７０１を、ゲート電極６００及び６０１形成後、構造体８１３及び８１４の形成前に、ゲート電極６００、６０１、光電変換部４０２の半導体領域４２０、４３０、及び電荷保持部４０３の半導体領域４２１及び４３１を覆うように形成する。これにより、構造体８１３及び８１４形成時の絶縁膜７０２のエッチング時、光電変換部４０２の半導体領域及び電荷保持部４０３の半導体領域に生じるダメージを低減する事が出来る。

0098

さらに、遮光膜が設けられる部分の平坦性が向上しているため、遮光膜をエッチングにより除去した場合も遮光膜残渣を抑制でき、リーク不良の発生を抑制することができる。

0099

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る撮像システムを説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカムコーダ、複写機、ファクシミリ、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図８に、第４実施形態に係る撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。

0100

図８において、撮像システムは、レンズの保護のためのバリア１００１、被写体の光学像を固体撮像装置１００４に結像させるレンズ１００２、レンズ１００２を通った光量を可変するための絞り１００３、メカニカルシャッタ１００５を備える。撮像システムは、さらに上述の実施の形態１乃至３のいずれかで説明した固体撮像装置１００４を備え、固体撮像装置１００４はレンズ１００２により結像された光学像を画像データとして変換する。ここで、固体撮像装置１００４の半導体基板にはＡＤ変換部が形成されているものとする。

0101

撮像システムはさらに信号処理部１００７、タイミング発生部１００８、全体制御・演算部１００９、メモリ部１０１０、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１、記録媒体１０１２、外部Ｉ／Ｆ部１０１３を備える。信号処理部１００７は、固体撮像装置１００４より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する。タイミング発生部１００８は、固体撮像装置１００４および信号処理部１００７に各種タイミング信号を出力する。

0102

全体制御・演算部１００９は、デジタルスチルカメラ全体を制御し、メモリ部１０１０は、画像データを一時的に記憶するためフレームメモリとして機能する。記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１は、記録媒体に記録または読み出しを行う。記録媒体１０１２は、着脱可能な半導体メモリ等から構成され、撮像データの記録または読み出しを行う。外部Ｉ／Ｆ部１０１３は、外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。

0103

ここで、タイミング信号などは、撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは、少なくとも固体撮像装置１００４と、固体撮像装置１００４から出力された撮像信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。

0104

（他の実施形態）
上述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲は限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

0105

例えば、本発明は、トランジスタのゲート電極による段差のみならず、遮光部において遮光膜の下に位置する部材に起因する段差が生じる可能性のある構造を有する固体撮像装置に用いることができる。また、上述した実施の形態では、信号電荷を電子とする固体撮像装置を例にして説明したが、本発明は、信号電荷を正孔とする固体撮像装置においても同様に適用することができる。なお、この場合、上述した半導体領域の導電型は、Ｐ型とＮ型とが逆になる。

0106

また、図１Ｂに示した固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、一例を示したものであり、本発明を適用しうる固体撮像装置の画素回路の平面レイアウトは、これに限定されるものではない。

0107

４０２光電変換部
４０３電荷保持部
４２０、４２１Ｎ型半導体領域
４３０、４３１Ｐ型半導体領域
６００、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６ゲート電極
７０１絶縁膜
８１３、８１４構造体
３０３ 遮光膜