JP3399484B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子、特にス
ミアの低減を図ることのできる固体撮像素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensor, and more particularly to a solid-state image sensor capable of reducing smear.
【0002】[0002]
【従来の技術】CCD型の固体撮像素子は、一般に図3
に示す断面構造を有している。図面においては、1はシ
リコン半導体基板、2は垂直転送レジスタ、3は光電変
換をするフォトセンサ、4は該フォトセンサ3と垂直転
送レジスタ2との間に介在する読み出しゲート部、5は
ポリシリコンからなる転送電極、6は層間膜、7は例え
ばアルミニウムからなる遮光膜で、撮像領域においてフ
ォトセンサ3以外の部分を遮光する。8は遮光膜7の転
送電極5上方からフォトセンサ3側へ張り出した張出部
である。2. Description of the Related Art Generally, a CCD type solid-state image pickup device is shown in FIG.
It has a sectional structure shown in. In the drawings, 1 is a silicon semiconductor substrate, 2 is a vertical transfer register, 3 is a photosensor for photoelectric conversion, 4 is a read gate portion interposed between the photosensor 3 and the vertical transfer register 2, and 5 is polysilicon. Is a transfer electrode, 6 is an interlayer film, and 7 is a light-shielding film made of, for example, aluminum, which shields a portion other than the photosensor 3 in the imaging region. Reference numeral 8 denotes an overhang portion that overhangs the light shielding film 7 from above the transfer electrode 5 toward the photosensor 3 side.
【0003】ところで、層間膜6はSiO2のみにより
形成する場合が多かったが、遮光膜7を成すアルミニウ
ムとSiO2とは反応するので層間膜6の下地のフォト
センサ3に白傷の発生という問題が生じた。そこで、層
間膜6を成すSiO2が直接アルミニウムからなる遮光
膜7と接しないようにするために、層間膜6を厚さ例え
ば100nmのポリシリコンあるいはチタンオキシナイ
トライドと、厚さ例えば200nmのSiO2膜により
二層構造とすることが試みられたのである。二層構造の
層間膜6の上層をポリシリコンあるいはチタンオキシナ
イトライドが成し、下層をSiO2膜が成す。図4はそ
のような固体撮像素子の層間膜6を拡大して示す拡大断
面図である。Meanwhile, the interlayer film 6 is case were often formed by only SiO 2, and aluminum and SiO 2 forming the light-shielding film 7 that generation of white in the underlying photosensor third interlayer film 6 so that the reaction There was a problem. Therefore, in order to prevent the SiO 2 forming the interlayer film 6 from directly contacting the light shielding film 7 made of aluminum, the interlayer film 6 is made of polysilicon or titanium oxynitride having a thickness of 100 nm and SiO 2 having a thickness of 200 nm, for example. An attempt was made to form a two-layer structure with two films. The upper layer of the double-layered interlayer film 6 is made of polysilicon or titanium oxynitride, and the lower layer is made of a SiO 2 film. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the interlayer film 6 of such a solid-state image pickup device in an enlarged manner.
【0004】また、図5は固体撮像素子の別の従来例を
示す断面図である。この固体撮像素子も図3、図4に示
した固体撮像素子と基本的に相違しないが、層間膜6の
上層6aがPSGからなり、また、ポリシリコンからな
る転送電極5と半導体基板1(のレジスタ)との間を絶
縁するゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜(SiO2)、
シリコンナイトライド膜(Si3 N4 )、シリコン酸化
膜(SiO2)によって三層構造に形成されている点で
相違している。6dはそのシリコンナイトライド膜を示
している。FIG. 5 is a sectional view showing another conventional solid-state image pickup device. This solid-state image sensor is basically the same as the solid-state image sensor shown in FIGS. 3 and 4, but the upper layer 6a of the interlayer film 6 is made of PSG, and the transfer electrode 5 made of polysilicon and the semiconductor substrate 1 (of The gate insulating film for insulating between the resistor) is a silicon oxide film (SiO 2 ),
The difference is that a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) and a silicon oxide film (SiO 2 ) are formed in a three-layer structure. 6d shows the silicon nitride film.
【0005】尚、図5において、1はn型半導体基板、
1aは第1のp型ウェル、1bはn型の受光素子、1c
は上記第1のp型ウェルよりも浅い第2のp型ウェル
で、垂直転送レジスタ2の下側に形成されている。1d
はp++型のホールアキュムレート領域、1eはp+ 型の
チャンネルストッパ、12はパシベーション膜であり、
Sesorはセンサ、ROGは読み出しゲート部、V−
regは垂直転送レジスタ、CSはチャンネルストッパ
である。In FIG. 5, 1 is an n-type semiconductor substrate,
1a is a first p-type well, 1b is an n-type light receiving element, 1c
Is a second p-type well shallower than the first p-type well and is formed below the vertical transfer register 2. 1d
Is a p + + type hole accumulated region, 1e is a p + type channel stopper, 12 is a passivation film,
Sensor is a sensor, ROG is a read gate unit, V-
reg is a vertical transfer register, and CS is a channel stopper.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した層
間膜6の上層6aをポリシリコンあるいはチタンオキシ
ナイトライドにより、下層6bをSiO2により形成し
た図3、図4に示す固体撮像素子には、層間膜6の端面
に斜めに入射した光9が層間膜6と半導体基板1の端面
との界面10で反射し、更に下層6bと上層6aとの界
面11でも反射し、かかる反射を多数回繰返しながら、
即ち多重反射しながら進行して垂直転送レジスタ2内に
入ってスミアとなるという問題があった。By the way, in the solid-state imaging device shown in FIGS. 3 and 4 in which the upper layer 6a of the interlayer film 6 is formed of polysilicon or titanium oxynitride and the lower layer 6b is formed of SiO2, the interlayer The light 9 obliquely incident on the end face of the film 6 is reflected at the interface 10 between the interlayer film 6 and the end face of the semiconductor substrate 1, and is also reflected at the interface 11 between the lower layer 6b and the upper layer 6a. ,
That is, there is a problem in that the light travels while undergoing multiple reflections, enters the vertical transfer register 2, and becomes a smear.
【0007】即ち、斜めに下層6b内に入射した光9
は、界面10で約数十%(例えば50%)反射し、残り
は半導体基板1に吸収される。従って、その界面で1回
反射される毎にその斜めの光は吸収により例えば2分の
1減衰するが、結局斜めに層間膜6内に入射した光の数
分の1乃至約数十分の1は垂直転送レジスタ2内にまで
入り込みスミアとなるのである。また、図5に示す固体
撮像素子においては、斜めに入射した光9はシリコン半
導体表面とアルミニウムからなる遮光膜7の下面との間
で多重反射を繰返して垂直転送レジスタ2に入り、スミ
アとなるのである。That is, the light 9 obliquely incident on the lower layer 6b
Is reflected by the interface 10 at about several tens of percent (for example, 50%), and the rest is absorbed by the semiconductor substrate 1. Therefore, each time the light is reflected once at the interface, the oblique light is attenuated by, for example, one half, but in the end, it is a fraction to a few tens of minutes of the light obliquely incident on the interlayer film 6. 1 enters the vertical transfer register 2 and becomes a smear. Further, in the solid-state imaging device shown in FIG. 5, the obliquely incident light 9 repeats multiple reflection between the silicon semiconductor surface and the lower surface of the light shielding film 7 made of aluminum, enters the vertical transfer register 2, and becomes a smear. Of.
【0008】このようなスミアは、高輝度被写体を撮像
した場合には、モニター画面上で上下に白く尾を引くよ
うな像をつくるので好ましくない。従って、その低減を
図る必要があるが、それには、先ず遮光膜7の張出部8
の長さbを長くしてスミアとなる光のセンサ部と遮光部
との境界から垂直転送レジスタ2に至る光路の長さを長
くすることが考えられる。なぜならば、その光路長が長
い程スミアとなる光の反射回数が多くなり、その反射回
数が多くなる程スミアとなる光がより多く減衰するから
である。しかしながら、遮光膜7の張出部8を長くする
ことはセンサの開口率を小さくすることにつながり、感
度が低下するので好ましくはない。Such a smear is not preferable because it produces an image with a white tail on the monitor screen when a high-luminance object is imaged. Therefore, it is necessary to reduce it. First, the overhanging portion 8 of the light shielding film 7 is
It is conceivable to increase the length b of the optical path to the vertical transfer register 2 from the boundary between the light-sensitive sensor section and the light-shielding section that becomes smear. This is because the longer the optical path length is, the more the number of times the smeared light is reflected, and the greater the number of reflections, the more the smeared light is attenuated. However, lengthening the overhanging portion 8 of the light shielding film 7 leads to a reduction in the aperture ratio of the sensor and lowers the sensitivity, which is not preferable.
【0009】また、斜めに入射した光9が多重反射を繰
返す部分の厚さa(図3、図4に示す固体撮像素子の場
合には層間膜6の下層6bの厚さ、図5に示す固体撮像
素子の場合には層間膜6の厚さ)を薄くすることも考え
られる。なぜならば、その厚さaを薄くする程斜めに下
層6に入射した光が転送レジスタ2に至るまでに反射す
る回数が多くなり、レジスタ2に入射するまでにスミア
となる光がより多く減衰するからである。Further, the thickness a of the portion where the obliquely incident light 9 repeats multiple reflections (the thickness of the lower layer 6b of the interlayer film 6 in the case of the solid-state image pickup device shown in FIGS. 3 and 4 is shown in FIG. 5). In the case of a solid-state image sensor, it may be possible to reduce the thickness of the interlayer film 6). This is because as the thickness a is reduced, the number of times that the light obliquely incident on the lower layer 6 is reflected before reaching the transfer register 2, and the light that becomes a smear before entering the register 2 is attenuated more. Because.
【0010】しかしながら、図3、4に示す固体撮像素
子においては、層間膜6の下層6bを薄くすることには
制約があった。それは、遮光膜7を成すアルミニウム
と、層間膜6の上層6aを成すポリシリコンあるいはチ
タンオキシナイトライドとのエッチングレートの差が小
さく、遮光膜7をマスクとして層間膜6を選択的にエッ
チングする場合、層間膜6の上層6aは電気的導電性を
有するのでショート防止のためには完全に選択的エッチ
ングしきることが必要であり、且つ白傷防止や暗電流発
生防止のためには半導体基板1表面が絶対にエッチング
されないようにすることが必要であり、それには層間膜
6の下層6bをエッチング厚さのバラツキに対応できる
ように例えば200nmというように厚くすることが必
要となるためである。また、層間膜6を薄くするとナト
リウム等の不要な不純物の侵入を防止する効果が弱くな
り、白傷が発生し易くなることも層間膜6を薄くするこ
との制約となる。また、図5に示す固体撮像素子におい
てもやはり層間膜6を薄くするとナトリウム等の不要な
不純物の侵入を防止する効果が弱くなり、白傷が発生し
易くなるので、これを薄くすることには限界がある。そ
して、高画素化に伴う画素サイズの縮小もスミアの防止
をより難しくする。However, in the solid-state image pickup device shown in FIGS. 3 and 4, there is a limitation in thinning the lower layer 6b of the interlayer film 6. The difference in etching rate between the aluminum forming the light-shielding film 7 and the polysilicon or titanium oxynitride forming the upper layer 6a of the interlayer film 6 is small, and the interlayer film 6 is selectively etched using the light-shielding film 7 as a mask. Since the upper layer 6a of the interlayer film 6 has electrical conductivity, it must be completely selectively etched in order to prevent short circuits, and the surface of the semiconductor substrate 1 must be prevented in order to prevent white scratches and dark current. However, it is necessary to make the lower layer 6b of the interlayer film 6 thicker, for example, to 200 nm so as to cope with variations in etching thickness. Further, when the thickness of the interlayer film 6 is reduced, the effect of preventing the invasion of unnecessary impurities such as sodium is weakened, and white scratches are easily generated, which is also a constraint on the thickness reduction of the interlayer film 6. Further, also in the solid-state imaging device shown in FIG. 5, if the interlayer film 6 is made thin, the effect of preventing the invasion of unnecessary impurities such as sodium becomes weak and white scratches easily occur. There is a limit. The reduction of the pixel size accompanying the increase in the number of pixels also makes it more difficult to prevent smear.
【0011】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、白傷の発生、暗電流の発生、遮光膜
間の電気的ショートの虞れを伴うことなくスミアの低減
を図ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and smear can be reduced without causing white scratches, dark currents, and electrical shorts between light-shielding films. The purpose is to plan.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の固体撮像素子
は、遮光膜の少なくとも張出部と半導体基板との間の層
間膜が、三層構造を有し、該層間膜はその中間層がその
下層及び上層よりも大きな屈折率を有し、該中間層は、
シリコン膜、チタンオキシナイトライド、タンタラムオ
キサイド、アルミニウムオキサイド又は及びチタンナイ
トライドであることを特徴とする。請求項2の固体撮像
素子は、請求項1記載の固体撮像素子において、上記シ
リコン膜がポリシリコン膜であることを特徴とする。A solid-state image pickup device according to claim 1, wherein an interlayer film between at least the overhanging portion of the light-shielding film and the semiconductor substrate has a three-layer structure, and the interlayer film is an intermediate layer thereof. Has a higher refractive index than its lower and upper layers, and the intermediate layer is
It is characterized in that it is a silicon film, titanium oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide or titanium nitride. A solid-state image pickup device according to a second aspect is the solid-state image pickup device according to the first aspect, wherein the silicon film is a polysilicon film.
【0013】請求項3の固体撮像素子は、請求項1の固
体撮像素子において、層間膜の下層及び上層が酸化膜で
あることを特徴とする。請求項4の固体撮像素子は、転
送電極上に三層構造の層間膜を介して形成された遮光膜
を有し、上記層間膜は上記遮光膜の張出部下まで延在
し、その中間層がその下層及び上層よりも大きな屈折率
を有し、その下層が上層よりも薄く形成されたことを特
徴とする。請求項5の固体撮像素子は、半導体基板の表
面に絶縁層を介して形成された転送電極上に三層構造の
層間膜を介して形成された遮光膜を有し、上記層間膜は
上記遮光膜の張出部下まで延在し、その中間層がその下
層及び上層よりも大きな屈折率を有し、下層が上記半導
体基板の表面の上記絶縁層よりも薄くされてなることを
特徴とする。A solid-state image pickup device according to a third aspect of the present invention is the solid-state image pickup device according to the first aspect, characterized in that the lower and upper layers of the interlayer film are oxide films. The solid-state imaging device according to claim 4 has a light-shielding film formed on a transfer electrode via an interlayer film having a three-layer structure, the interlayer film extending to a portion below the overhang portion of the light-shielding film, and an intermediate layer thereof. Has a higher refractive index than the lower layer and the upper layer, and the lower layer is formed thinner than the upper layer. The solid-state imaging device according to claim 5 has a light-shielding film formed on a transfer electrode formed on the surface of a semiconductor substrate via an insulating layer via an interlayer film having a three-layer structure, and the interlayer film is the light-shielding film. The intermediate layer has a refractive index larger than those of the lower layer and the upper layer, and the lower layer is thinner than the insulating layer on the surface of the semiconductor substrate.
【0014】[0014]
【作用】請求項1の固体撮像素子によれば、層間膜が三
層構造を有するので、上層として遮光膜との間でエッチ
ング選択比のとれる材料を用いることにより、遮光膜の
選択的エッチングの際に上層にエッチングストッパとし
ての役割を担わせることができる。そして、遮光膜と中
間層との間には上層が介在しており、遮光膜間が中間層
によりショートされる虞れはないのでその選択的エッチ
ングは中間層を完全に除去するようなエッチングである
必要はなく、中間層内でとまるエッチングで十分であ
る。According to the solid-state imaging device of the first aspect, since the interlayer film has a three-layer structure, a material having an etching selection ratio with the light-shielding film can be used as the upper layer to selectively etch the light-shielding film. At this time, the upper layer can serve as an etching stopper. Since the upper layer is interposed between the light-shielding film and the intermediate layer and there is no risk of short-circuiting between the light-shielding films by the intermediate layer, the selective etching is an etching that completely removes the intermediate layer. It does not have to be, and etching that stops in the interlayer is sufficient.
【0015】従って、下層はエッチング深さのバラツキ
を考慮して厚く形成しなくても上記選択的エッチングに
より半導体基板の表面がエッチングされて白傷が発生し
たり、暗電流が発生することを防止することができる。
依って、下層を厚くする必要がなくなり、薄く形成する
ことが許容される。そして、シリコン膜、チタンオキシ
ナイトライド、タンタラムオキサイド、アルミニウムオ
キサイド及びチタンナイトライドのうちの一つの材料か
らなる中間層の方が下層、上層よりも大きな屈折率を有
するので、斜めに下層に入射した光は半導体基板と下層
との界面での反射と下層と中間層との界面での反射を何
回も繰り返して減衰してスミアとなるので、スミアの低
減を図ることができる。Therefore, even if the lower layer is not formed thick in consideration of variations in etching depth, the selective etching prevents the surface of the semiconductor substrate from being etched to cause white scratches and dark current. can do.
Therefore, it is not necessary to make the lower layer thick, and it is possible to make it thin. Since the intermediate layer made of one of the silicon film, titanium oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide and titanium nitride has a higher refractive index than the lower layer and the upper layer, it is obliquely incident on the lower layer. The reflected light is repeatedly reflected at the interface between the semiconductor substrate and the lower layer and at the interface between the lower layer and the intermediate layer many times to be attenuated to form a smear, so that the smear can be reduced.
【0016】請求項2の固体撮像素子によれば、上記シ
リコン膜がポリシリコン膜なので、半導体基板の表面に
白傷を与えるおそれをなくすることが可能になる。とい
うのは、元来、ポリシリコンはアルミニウムとシリコン
酸化膜との反応を阻む性質を有し、遮光膜は一般にアル
ミニウムからなるので、層間膜の下層をシリコン酸化膜
で形成した場合には、中間層としてポリシリコン膜を用
いることによりそのポリシリコン膜が遮光膜を成すアル
ミニウムと下層のシリコン酸化膜との反応を抑止するこ
とができる。従って、半導体基板の表面に白傷が生じる
のを防止することができるのである。According to the solid-state image pickup device of the second aspect, since the silicon film is a polysilicon film, it is possible to eliminate the risk of white scratches on the surface of the semiconductor substrate. This is because, since polysilicon originally has a property of blocking the reaction between aluminum and a silicon oxide film, and the light-shielding film is generally made of aluminum, when the lower layer of the interlayer film is formed of a silicon oxide film, the intermediate By using the polysilicon film as the layer, the polysilicon film can suppress the reaction between the aluminum forming the light-shielding film and the underlying silicon oxide film. Therefore, it is possible to prevent white scratches from occurring on the surface of the semiconductor substrate.
【0017】請求項3の固体撮像素子によれば、層間膜
の上層と下層が遮光膜とのエッチング選択比を大きく取
れる酸化膜からなり、該酸化膜が元来中間層を成すシリ
コン膜、チタンオキシナイトライド、タンタラムオキサ
イド、アルミニウムオキサイド又はチタンナイトライド
よりも屈折率が大きいので、遮光膜をマスクとする層間
膜のエッチングの際に上層がエッチングストッパとして
の役割を果たし、中間層や下層が侵蝕されて半導体基板
にまで傷がつくことを防止することができると共に、遮
光膜と酸化膜とが反応してその影響が半導体基板まで及
んで白傷が生じることを上記シリコン膜、チタンオキシ
ナイトライド、タンタラムオキサイド、アルミニウムオ
キサイド又はチタンナイトライドからなる中間層により
防止することができる。そして、上層に入射した光は上
層内で反射を繰り返すので、ほとんどがレジスタ内に入
り得ずスミアとならないし、下層に入射した光は下層内
で反射を繰り返してそのたび毎に減衰してごく一部のみ
がスミアとなる。従って、スミアの低減を図ることがで
きる。According to the third aspect of the solid-state image pickup device, the upper layer and the lower layer of the interlayer film are made of an oxide film capable of obtaining a large etching selection ratio with respect to the light-shielding film, and the oxide film is a silicon film or titanium which originally forms an intermediate layer. Since the refractive index is higher than that of oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide, or titanium nitride, the upper layer functions as an etching stopper when etching the interlayer film using the light shielding film as a mask, and the intermediate layer and the lower layer are It is possible to prevent the semiconductor substrate from being damaged by being corroded, and the fact that the light-shielding film and the oxide film react with each other to affect the semiconductor substrate to cause white damage. It can be prevented by an intermediate layer composed of a nitride, tantalum oxide, aluminum oxide or titanium nitride. That. Since the light incident on the upper layer is repeatedly reflected in the upper layer, most of the light cannot enter the register and does not smear. The light incident on the lower layer is repeatedly reflected in the lower layer and is attenuated each time. Only a part becomes smear. Therefore, smear can be reduced.
【0018】請求項4の固体撮像素子によれば、転送電
極と遮光膜との間の三層構造の層間膜は該遮光膜の張出
部下まで延在し、その中間層がその下層及び上層よりも
大きい屈折率を有するので、遮光膜張出部端面下部に斜
めに入射した光は、少なくとも一部が下層と中間層との
界面及び下層と半導体基板との界面で多重反射され、残
りの一部が、上層と中間層との界面及び上層と遮光膜と
の界面で多重反射され、減衰する。従って、遮光膜張出
部端面下部に斜めに入射した光の大部分がレジスタに入
射し得ずスミアとなり得なくなる。従って、スミアの著
しい低減を図ることができる。更に、層間膜の下層より
上層が薄いので、下層に斜めに入射した光が進行して転
送レジスタに入ってスミアとなる迄に下層内で繰り返す
反射の回数をより多くすることができ、スミアとなる光
をより多く減衰させることができるので、その点からも
スミアの低減を図ることができる。また、上層に入射し
た光は上層とその上側の遮光膜との界面と、中間層とそ
の上層との界面との間にて反射を繰り返すので、下層に
はほとんど侵入し得ず、スミアにはならない。According to the solid-state image pickup device of the fourth aspect, the interlayer film having a three-layer structure between the transfer electrode and the light-shielding film extends below the overhang portion of the light-shielding film, and the intermediate layer thereof is the lower layer and the upper layer thereof. Since it has a higher refractive index than the above, at least a part of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion is multiply reflected at the interface between the lower layer and the intermediate layer and the interface between the lower layer and the semiconductor substrate, and the remaining A part is multiply reflected at the interface between the upper layer and the intermediate layer and the interface between the upper layer and the light shielding film, and attenuates. Therefore, most of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion cannot enter the register and cannot become a smear. Therefore, smear can be significantly reduced. Further, since the upper layer is thinner than the lower layer of the interlayer film, the number of reflections repeated in the lower layer can be increased until the light obliquely incident on the lower layer travels and enters the transfer register to become a smear. Since more light can be attenuated, smear can be reduced from that point as well. Further, the light incident on the upper layer is repeatedly reflected between the interface between the upper layer and the light-shielding film on the upper side thereof and the interface between the intermediate layer and the upper layer thereof, so that it hardly penetrates into the lower layer, and smear does not occur. I won't.
【0019】請求項5の固体撮像素子によれば、転送電
極と遮光膜との間の三層構造の層間膜は該遮光膜の張出
部下まで延在し、その中間層がその下層及び上層よりも
大きい屈折率を有するので、遮光膜張出部端面下部に斜
めに入射した光は、少なくとも一部が下層と中間層との
界面及び下層と半導体基板との界面で多重反射され、残
りの一部が、上層と中間層との界面及び上層と遮光膜と
の界面で多重反射され、減衰する。従って、遮光膜張出
部端面下部に斜めに入射した光の大部分がレジスタに入
射し得ずスミアとなり得なくなる。従って、スミアの著
しい低減を図ることができる。更に、上記層間膜の下層
が転送電極下の絶縁膜よりも薄くされているので、その
下層を進行する光の反射の繰り返し回数を増やすことが
でき、延いては減衰を大きくすることができるので、そ
の点からもスミアの著しい低減を図ることができる。According to the solid-state image pickup device of the fifth aspect, the interlayer film having a three-layer structure between the transfer electrode and the light-shielding film extends to below the overhanging portion of the light-shielding film, and the intermediate layer is the lower layer and the upper layer. Since it has a higher refractive index than the above, at least a part of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion is multiply reflected at the interface between the lower layer and the intermediate layer and the interface between the lower layer and the semiconductor substrate, and the remaining A part is multiply reflected at the interface between the upper layer and the intermediate layer and the interface between the upper layer and the light shielding film, and attenuates. Therefore, most of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion cannot enter the register and cannot become a smear. Therefore, smear can be significantly reduced. Further, since the lower layer of the interlayer film is thinner than the insulating film below the transfer electrode, the number of times of reflection of light traveling in the lower layer can be increased, and the attenuation can be increased. From that point, the smear can be remarkably reduced.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明固体撮像素子を図示実施例に従
って詳細に説明する。図1(A)、(B)は本発明固体
撮像素子の第1の実施例を示すもので、(A)は断面
図、(B)は(A)の一部を拡大して示す拡大断面図で
ある。本固体撮像素子は、図3、4に示した従来の固体
撮像素子とは層間膜6の構造において大きく相違する
が、それ以外の点では共通し、共通する点については既
に説明済みなので説明を省略し、相違する点についての
み説明する。また、全図を通して、共通する部分には共
通の符号を付した。The solid-state image pickup device of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments. 1A and 1B show a first embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention. FIG. 1A is a sectional view, and FIG. 1B is an enlarged sectional view showing a part of FIG. It is a figure. The present solid-state image sensor is substantially different from the conventional solid-state image sensor shown in FIGS. 3 and 4 in the structure of the interlayer film 6, but is common in other points, and the common points have already been described. It will be omitted and only the differences will be described. Further, common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.
【0021】本固体撮像素子は、層間膜6が三層構造を
有し、上層6aがSiO2からなり、例えば200nm
程度の厚さを有する。そして、中間層6bは例えばポリ
シリコンからなり例えば100nmの厚さを有する。下
層6cはSiO2からなり、例えば10nmの厚さを有
する。In this solid-state imaging device, the interlayer film 6 has a three-layer structure, and the upper layer 6a is made of SiO 2 , and has a thickness of, for example, 200 nm.
It has a certain thickness. The intermediate layer 6b is made of, for example, polysilicon and has a thickness of 100 nm, for example. The lower layer 6c is made of SiO2 and has a thickness of 10 nm, for example.
【0022】このような固体撮像素子によれば、有効に
スミアの低減を図ることができる。というのは、上層6
aと下層6cがSiO2からなり、中間層6cを成すポ
リシリコンよりも屈折率が小さい(ポリシリコンの屈折
率は3.9、SiO2の屈折率は1.45)ので、図1
(B)に示すように、層間膜6の厚い上層6aに入射し
た光は、先ず上層6aと中間層6bの界面で約50%が
反射し、残りの約50%が中間層6b内に入る。上層6
aと中間層6bの界面で反射した光は上層6aとアルミ
ニウムからなる遮光膜8との界面で反射し、そして、上
層6aと中間層6bの界面で約50%が反射し、残りの
約50%が中間層6b内に入る。According to such a solid-state image pickup device, smear can be effectively reduced. Because the upper layer 6
Since a and the lower layer 6c are made of SiO 2 and have a smaller refractive index than the polysilicon forming the intermediate layer 6c (polysilicon has a refractive index of 3.9, SiO 2 has a refractive index of 1.45).
As shown in (B), light incident on the thick upper layer 6a of the interlayer film 6 is first reflected by about 50% at the interface between the upper layer 6a and the intermediate layer 6b, and the remaining about 50% enters the intermediate layer 6b. . Upper layer 6
The light reflected at the interface between a and the intermediate layer 6b is reflected at the interface between the upper layer 6a and the light shielding film 8 made of aluminum, and about 50% is reflected at the interface between the upper layer 6a and the intermediate layer 6b, and the remaining about 50%. % Enters the middle layer 6b.
【0023】このようにして上層6aの中に入った光は
反射を繰返しながら上層6a内を進行して行き、スミア
にはならない。また、上層6aから中間層6b内に入っ
た光のみが下層6c内に入り、下層6cと半導体基板1
との界面で略50%が反射し、残りが半導体基板1内に
吸収される。その界面で反射した光は、下層6cと中間
層6bとの界面で反射し、以後反射を繰返しながら下層
6c内を進行し、やがて垂直転送レジスタ2内に入って
スミアとなる。しかし、スミアとなる光は上記界面で反
射する毎に略50%ずつ減衰し、しかも下層6cが10
nmと薄いので垂直転送レジスタ2に至るまで繰返す反
射回数が多い。従って、スミアとなる光の量はきわめて
少なくなる。The light thus entering the upper layer 6a travels in the upper layer 6a while repeating reflection, and does not become smear. Further, only the light that has entered the intermediate layer 6b from the upper layer 6a enters the lower layer 6c, and the lower layer 6c and the semiconductor substrate 1
About 50% is reflected at the interface with and the rest is absorbed in the semiconductor substrate 1. The light reflected at the interface is reflected at the interface between the lower layer 6c and the intermediate layer 6b, travels in the lower layer 6c while repeating reflection thereafter, and eventually enters the vertical transfer register 2 to become a smear. However, the light that becomes smear is attenuated by about 50% each time it is reflected by the above interface, and the lower layer 6c has 10
Since it is as thin as nm, the number of reflections repeated until reaching the vertical transfer register 2 is large. Therefore, the amount of light that causes smear is extremely small.
【0024】勿論、直接下層6c内に斜めに入射した
光、あるいは直接中間層6b内に斜めに入射した光も先
ず下層6cと半導体基板1との界面で反射し、次に下層
6cと中間層6bとの界面で反射し以後この反射を交互
に繰返して下層6c内を進行し、反射の度に減衰し、下
層6cが10nmと薄いためレジスタ2に達するまでに
繰返す反射回数が多くなるので必然的に減衰回数が多く
なり、延いてはスミアとなる光の減衰量も多くなる。依
って、スミアの低減を図ることができる。Of course, light obliquely incident directly into the lower layer 6c or light obliquely incident directly into the intermediate layer 6b is first reflected at the interface between the lower layer 6c and the semiconductor substrate 1, and then the lower layer 6c and the intermediate layer. After reflection at the interface with 6b, this reflection is alternately repeated to proceed in the lower layer 6c, and is attenuated at each reflection. Since the lower layer 6c is as thin as 10 nm, the number of reflections repeated until reaching the register 2 is inevitably increased. As a result, the number of times of attenuation increases, and the amount of attenuation of light that causes smear also increases. Therefore, smear can be reduced.
【0025】図2(A)、(B)は図1に示した固体撮
像素子の製造方法を工程順に示した断面図である。先
ず、図2(A)に示すように、転送電極5、5、…が形
成されたCCD型固体撮像素子の基板1の表面に、三層
構造の層間膜6を例えば連続的スパッタリングにより形
成する。次に、層間膜6上にアルミニウム膜7を全面的
に形成し、図2(B)に示すように該アルミニウム膜7
を選択的にエッチングしてパターニングして遮光膜とす
る。2A and 2B are cross-sectional views showing a method of manufacturing the solid-state image pickup device shown in FIG. 1 in the order of steps. First, as shown in FIG. 2A, an interlayer film 6 having a three-layer structure is formed by, for example, continuous sputtering on the surface of the substrate 1 of the CCD type solid-state imaging device on which the transfer electrodes 5, 5, ... Are formed. . Next, an aluminum film 7 is entirely formed on the interlayer film 6, and the aluminum film 7 is formed as shown in FIG.
Is selectively etched and patterned to form a light shielding film.
【0026】その後、遮光膜7をマスクとしてエッチン
グ深さが少なくとも層間膜6の中間層6bに達するまで
選択的エッチングを続けることによりセンサ開口を形成
すると図1に示す固体撮像素子ができる。中間層6b
は、ポリシリコンからなり導電性を有するが、遮光膜5
との間には絶縁性を有するSiO2からなる上層6aが
介在しているので、中間層6bは完全に除去しなくても
遮光膜7・7間のショートの問題は生じ得ない。従っ
て、層間膜6の中間層6bに達する深さまでエッチング
すれば良いのである。依って、下層6cは10nmとい
うように非常に薄く形成することが許容されるのであ
る。これは白傷の発生の虞れを伴うことなくスミアの低
減を図ることができることにほかならない。After that, when the sensor opening is formed by continuing the selective etching until the etching depth reaches at least the intermediate layer 6b of the interlayer film 6 using the light shielding film 7 as a mask, the solid-state imaging device shown in FIG. 1 is obtained. Middle layer 6b
Is made of polysilicon and has conductivity, but the light-shielding film 5
Since the upper layer 6a made of SiO 2 having an insulating property is interposed between and, the problem of short circuit between the light shielding films 7 and 7 cannot occur even if the intermediate layer 6b is not completely removed. Therefore, it suffices to etch the interlayer film 6 to a depth reaching the intermediate layer 6b. Therefore, the lower layer 6c is allowed to be formed as thin as 10 nm. This is nothing but the reduction of smear without fear of the occurrence of white scratches.
【0027】また、下層6cの上にはポリシリコンから
なる中間層6bが存在し、そして、ポリシリコンは遮光
膜7を成すアルミニウムとSiO2との反応を阻む役割
を果すので、下層6cが遮光膜7と反応して半導体基板
1の表面に白傷を与える虞れはない。尚、ポリシリコン
はセンサ開口に存在すると光学的に問題となるので除去
した方が良いが、それはCF系のプラズマ種又はラジカ
ル種によるエッチングにより行うと下地にほとんど損傷
を与えることなく行うことができる。Further, the intermediate layer 6b made of polysilicon is present on the lower layer 6c, and since the polysilicon plays a role of blocking the reaction between aluminum and SiO 2 forming the light shielding film 7, the lower layer 6c shields the light. There is no risk of reacting with the film 7 and causing white scratches on the surface of the semiconductor substrate 1. If polysilicon is present in the sensor opening, it causes an optical problem, so it is better to remove it. However, if it is carried out by etching with CF type plasma species or radical species, it can be done with almost no damage to the base. .
【0028】尚、上記実施例において層間膜6の上層6
aの厚さが200nm、中間層6bの厚さが100nm
であったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
例えば上層6aの厚さが50nm、中間層6bの厚さも
50nmというようにしても良い。下層6cの厚さは、
前述の通り薄い程スミアの低減という面で好ましく、し
かもセンサ表面の電位はグランドレベルに近く、遮光膜
7はグランドレベルなので電界強度は強くなることがな
く、従って、10nmというように膜厚が薄くて済むの
である。In the above embodiment, the upper layer 6 of the interlayer film 6 is
The thickness of a is 200 nm, and the thickness of the intermediate layer 6b is 100 nm.
However, it is not limited to this,
For example, the thickness of the upper layer 6a may be 50 nm, and the thickness of the intermediate layer 6b may be 50 nm. The thickness of the lower layer 6c is
As described above, the thinner the thickness, the better in terms of reducing smear. Further, the electric potential of the sensor surface is close to the ground level, and the light-shielding film 7 is at the ground level, so the electric field strength does not become strong. Therefore, the thickness is as thin as 10 nm. It's done.
【0029】層間膜6の中間層6bを成すポリシリコン
はn型あるいはp型の不純物を拡散したものであっても
良いし、なくても良い。また、n型あるいはp型の不純
物を拡散した場合において、そのポリシリコンを電気的
にフローティングさせても、あるいはある電位を与えて
もスミアに関して特に問題はない。そして、層間膜6の
三層構造は、層間膜6のセンサへの張出部において有し
ておれば良く、層間膜6の全域において有している必要
はない。即ち、張出部8以外のところでは層間膜6は下
層6cのみからなる単層構造を有していても良い。ま
た、上記実施例においては、遮光膜6の中間層6bはポ
リシリコンにより形成されていたが必ずしもそれに限定
されず、上層6a、下層6cより屈折率が大きいもので
あれば良い。例えば、TiON(チタンオキシナイトラ
イド)、TaO2 、SiN、Al2 O3 、TiN等によ
り中間層6bを形成しても良い。The polysilicon forming the intermediate layer 6b of the interlayer film 6 may or may not be one in which n-type or p-type impurities are diffused. Further, when n-type or p-type impurities are diffused, there is no particular problem regarding smear even if the polysilicon is electrically floated or a certain potential is applied. The three-layer structure of the interlayer film 6 may be provided in the protruding portion of the interlayer film 6 to the sensor, and need not be provided in the entire area of the interlayer film 6. That is, except for the overhang portion 8, the interlayer film 6 may have a single-layer structure composed of only the lower layer 6c. Further, in the above embodiment, the intermediate layer 6b of the light-shielding film 6 is formed of polysilicon, but the invention is not limited to this, and any material having a higher refractive index than the upper layer 6a and the lower layer 6c may be used. For example, the intermediate layer 6b may be formed of TiON (titanium oxynitride), TaO 2 , SiN, Al 2 O 3 , TiN or the like.
【0030】[0030]
【発明の効果】請求項1の固体撮像素子は、遮光膜の少
なくとも張出部と半導体基板との間の層間膜が、三層構
造を有し、該層間膜はその中間層がその下層及び上層よ
りも大きな屈折率を有し、該中間層は、シリコン膜、チ
タンオキシナイトライド、タンタラムオキサイド、アル
ミニウムオキサイド又は及びチタンナイトライドである
ことを特徴とする。According to the solid-state imaging device of the first aspect, the interlayer film between at least the overhanging portion of the light-shielding film and the semiconductor substrate has a three-layer structure, and the interlayer film includes the intermediate layer as the lower layer and the intermediate layer as the lower layer. It has a larger refractive index than the upper layer, and the intermediate layer is characterized by being a silicon film, titanium oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide or titanium nitride.
【0031】従って、請求項1の固体撮像素子によれ
ば、層間膜が三層構造を有するので、上層として遮光膜
との間でエッチング選択比のとれる材料を用いることに
より、遮光膜の選択的エッチングの際に上層にエッチン
グストッパとしての役割を担わせることができる。そし
て、遮光膜と中間層との間には上層が介在しており、遮
光膜間が中間層によりショートされる虞れはないのでそ
の選択的エッチングは中間層を完全に除去するようなエ
ッチングである必要はなく、中間層内でとまるエッチン
グで十分である。Therefore, according to the solid-state imaging device of the first aspect, since the interlayer film has a three-layer structure, by using a material having an etching selection ratio with the light-shielding film as an upper layer, the light-shielding film can be selectively selected. The upper layer can serve as an etching stopper during etching. Since the upper layer is interposed between the light-shielding film and the intermediate layer and there is no risk of short-circuiting between the light-shielding films by the intermediate layer, the selective etching is an etching that completely removes the intermediate layer. It does not have to be, and etching that stops in the interlayer is sufficient.
【0032】従って、下層はエッチング深さのバラツキ
を考慮して厚く形成しなくても上記選択的エッチングに
より半導体基板の表面がエッチングされて白傷が発生し
たり、暗電流が発生することを防止することができる。
依って、下層を厚くする必要がなくなり、薄く形成する
ことが許容される。そして、シリコン膜、チタンオキシ
ナイトライド、タンタラムオキサイド、アルミニウムオ
キサイド及びチタンナイトライドのうちの一つの材料か
らなる中間層の方が下層、上層よりも大きな屈折率を有
するので、斜めに下層に入射した光は半導体基板と下層
との界面での反射と下層と中間層との界面での反射を何
回も繰り返して減衰してスミアとなるので、スミアの低
減を図ることができる。Therefore, even if the lower layer is not formed thick in consideration of the variation in etching depth, the selective etching prevents the surface of the semiconductor substrate from being etched to cause white scratches and dark current. can do.
Therefore, it is not necessary to make the lower layer thick, and it is possible to make it thin. Since the intermediate layer made of one of the silicon film, titanium oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide and titanium nitride has a higher refractive index than the lower layer and the upper layer, it is obliquely incident on the lower layer. The reflected light is repeatedly reflected at the interface between the semiconductor substrate and the lower layer and at the interface between the lower layer and the intermediate layer many times to be attenuated to form a smear, so that the smear can be reduced.
【0033】請求項2の固体撮像素子は、請求項1記載
の固体撮像素子において、上記シリコン膜がポリシリコ
ン膜であることを特徴とする。従って、請求項2の固体
撮像素子によれば、上記シリコン膜がポリシリコン膜な
ので、半導体基板の表面に白傷を与えるおそれをなくす
ることが可能になる。というのは、元来、ポリシリコン
はアルミニウムとシリコン酸化膜との反応を阻む性質を
有し、遮光膜は一般にアルミニウムからなるので、層間
膜の下層をシリコン酸化膜で形成した場合には、中間層
としてポリシリコン膜を用いることによりそのポリシリ
コン膜が遮光膜を成すアルミニウムと下層のシリコン酸
化膜との反応を抑止することができる。従って、半導体
基板の表面に白傷が生じるのを防止することができるの
である。A solid-state image pickup device according to a second aspect is the solid-state image pickup device according to the first aspect, characterized in that the silicon film is a polysilicon film. Therefore, according to the solid-state imaging device of the second aspect, since the silicon film is a polysilicon film, it is possible to eliminate the possibility of causing white scratches on the surface of the semiconductor substrate. This is because, since polysilicon originally has a property of blocking the reaction between aluminum and a silicon oxide film, and the light-shielding film is generally made of aluminum, when the lower layer of the interlayer film is formed of a silicon oxide film, the intermediate By using the polysilicon film as the layer, the polysilicon film can suppress the reaction between the aluminum forming the light-shielding film and the underlying silicon oxide film. Therefore, it is possible to prevent white scratches from occurring on the surface of the semiconductor substrate.
【0034】請求項3の固体撮像素子は、請求項1の固
体撮像素子において、層間膜の下層及び上層が酸化膜で
あることを特徴とする。従って、請求項3の固体撮像素
子によれば、層間膜の上層と下層が遮光膜とのエッチン
グ選択比を大きく取れる酸化膜からなり、該酸化膜が元
来中間層を成すシリコン膜、チタンオキシナイトライ
ド、タンタラムオキサイド、アルミニウムオキサイド又
はチタンナイトライドよりも屈折率が大きいので、遮光
膜をマスクとする層間膜のエッチングの際に上層がエッ
チングストッパとしての役割を果たし、中間層や下層が
侵蝕されて半導体基板にまで傷がつくことを防止するこ
とができると共に、遮光膜と酸化膜とが反応してその影
響が半導体基板まで及んで白傷が生じることを上記シリ
コン膜、チタンオキシナイトライド、タンタラムオキサ
イド、アルミニウムオキサイド又はチタンナイトライド
からなる中間層により防止することができる。そして、
上層に入射した光は上層内で反射を繰り返すので、ほと
んどがレジスタ内に入り得ずスミアとならないし、下層
に入射した光は下層内で反射を繰り返してそのたび毎に
減衰してごく一部のみがスミアとなる。従って、スミア
の低減を図ることができる。A solid-state image pickup device according to a third aspect is the solid-state image pickup device according to the first aspect, characterized in that the lower and upper layers of the interlayer film are oxide films. Therefore, according to the solid-state imaging device of the third aspect, the upper layer and the lower layer of the interlayer film are made of an oxide film capable of obtaining a large etching selection ratio with respect to the light-shielding film, and the oxide film is a silicon film or titanium oxide which originally forms an intermediate layer. Since it has a higher refractive index than nitride, tantalum oxide, aluminum oxide, or titanium nitride, the upper layer acts as an etching stopper when etching the interlayer film using the light-shielding film as a mask, and the intermediate layer and lower layer are eroded. The silicon film and the titanium oxynitride can be prevented from being scratched even on the semiconductor substrate, and the light-shielding film and the oxide film react with each other to affect the semiconductor substrate to cause white scratches. , Tantalum oxide, aluminum oxide or titanium nitride can be prevented. And
Since the light incident on the upper layer is repeatedly reflected in the upper layer, most of the light cannot enter the register and does not become a smear. The light incident on the lower layer is repeatedly reflected in the lower layer and attenuates each time, and only a small part is generated. Only smear. Therefore, smear can be reduced.
【0035】請求項4の固体撮像素子は、転送電極上に
三層構造の層間膜を介して形成された遮光膜を有し、上
記層間膜は上記遮光膜の張出部下まで延在し、その中間
層がその下層及び上層よりも大きな屈折率を有し、その
下層が上層よりも薄く形成されたことを特徴とする。A solid-state image pickup device according to a fourth aspect of the present invention has a light-shielding film formed on the transfer electrode via an interlayer film having a three-layer structure, the interlayer film extending below a protruding portion of the light-shielding film, The intermediate layer has a larger refractive index than the lower layer and the upper layer, and the lower layer is formed thinner than the upper layer.
【0036】従って、請求項4の固体撮像素子によれ
ば、転送電極と遮光膜との間の三層構造の層間膜は該遮
光膜の張出部下まで延在し、その中間層がその下層及び
上層よりも大きい屈折率を有するので、遮光膜張出部端
面下部に斜めに入射した光は、少なくとも一部が下層と
中間層との界面及び下層と半導体基板との界面で多重反
射され、残りの一部が、上層と中間層との界面及び上層
と遮光膜との界面で多重反射され、減衰する。従って、
遮光膜張出部端面下部に斜めに入射した光の大部分がレ
ジスタに入射し得ずスミアとなり得なくなる。従って、
スミアの著しい低減を図ることができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the fourth aspect, the interlayer film of the three-layer structure between the transfer electrode and the light-shielding film extends to below the overhang portion of the light-shielding film, and the intermediate layer is the lower layer. And, since it has a larger refractive index than the upper layer, at least a part of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion is multiply reflected at the interface between the lower layer and the intermediate layer and the interface between the lower layer and the semiconductor substrate, The remaining part is multiply reflected at the interface between the upper layer and the intermediate layer and the interface between the upper layer and the light shielding film, and attenuates. Therefore,
Most of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion cannot enter the register and cannot become a smear. Therefore,
Smear can be significantly reduced.
【0037】更に、層間膜の下層より上層が薄いので、
下層に斜めに入射した光が進行して転送レジスタに入っ
てスミアとなる迄に下層内で繰り返す反射の回数をより
多くすることができ、スミアとなる光をより多く減衰さ
せることができるので、その点からもスミアの低減を図
ることができる。また、上層に入射した光は上層とその
上側の遮光膜との界面と、中間層とその上層との界面と
の間にて反射を繰り返すので、下層にはほとんど侵入し
得ず、スミアにはならない。Furthermore, since the upper layer is thinner than the lower layer of the interlayer film,
Since the number of reflections repeated in the lower layer can be increased until the light obliquely incident on the lower layer travels into the transfer register and becomes a smear, it is possible to further attenuate the light that becomes a smear. From that point as well, smear can be reduced. Further, the light incident on the upper layer is repeatedly reflected between the interface between the upper layer and the light-shielding film on the upper side thereof and the interface between the intermediate layer and the upper layer thereof, so that it hardly penetrates into the lower layer, and smear does not occur. I won't.
【0038】請求項5の固体撮像素子は、半導体基板の
表面に絶縁層を介して形成された転送電極上に三層構造
の層間膜を介して形成された遮光膜を有し、上記層間膜
は上記遮光膜の張出部下まで延在し、その中間層がその
下層及び上層よりも大きな屈折率を有し、下層が上記半
導体基板の表面の上記絶縁層よりも薄くされてなること
を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, a solid-state imaging device has a light-shielding film formed on a transfer electrode formed on a surface of a semiconductor substrate via an insulating layer via an interlayer film having a three-layer structure. Is extended to below the overhanging portion of the light-shielding film, the intermediate layer has a higher refractive index than the lower layer and the upper layer, and the lower layer is thinner than the insulating layer on the surface of the semiconductor substrate. And
【0039】従って、請求項5の固体撮像素子によれ
ば、転送電極と遮光膜との間の三層構造の層間膜は該遮
光膜の張出部下まで延在し、その中間層がその下層及び
上層よりも大きい屈折率を有するので、遮光膜張出部端
面下部に斜めに入射した光は、少なくとも一部が下層と
中間層との界面及び下層と半導体基板との界面で多重反
射され、残りの一部が、上層と中間層との界面及び上層
と遮光膜との界面で多重反射され、減衰する。従って、
遮光膜張出部端面下部に斜めに入射した光の大部分がレ
ジスタに入射し得ずスミアとなり得なくなる。従って、
スミアの著しい低減を図ることができる。更に、上記層
間膜の下層が転送電極下の絶縁膜よりも薄くされている
ので、その下層を進行する光の反射の繰り返し回数を増
やすことができ、延いては減衰を大きくすることができ
るので、その点からもスミアの著しい低減を図ることが
できる。Therefore, according to the solid-state imaging device of the fifth aspect, the interlayer film of the three-layer structure between the transfer electrode and the light-shielding film extends to below the overhang portion of the light-shielding film, and the intermediate layer thereof is the lower layer. And, since it has a larger refractive index than the upper layer, at least a part of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion is multiply reflected at the interface between the lower layer and the intermediate layer and the interface between the lower layer and the semiconductor substrate, The remaining part is multiply reflected at the interface between the upper layer and the intermediate layer and the interface between the upper layer and the light shielding film, and attenuates. Therefore,
Most of the light obliquely incident on the lower end surface of the light-shielding film overhang portion cannot enter the register and cannot become a smear. Therefore,
Smear can be significantly reduced. Further, since the lower layer of the interlayer film is thinner than the insulating film below the transfer electrode, the number of times of reflection of light traveling in the lower layer can be increased, and the attenuation can be increased. From that point, the smear can be remarkably reduced.
【図1】(A)は断面図、(B)は(A)の一部を拡大
して示す拡大断面図である。1A is a sectional view, and FIG. 1B is an enlarged sectional view showing a part of FIG.
【図2】(A)、(B)は図1の示した固体撮像素子の
製造方法を工程順に示す断面図である。2A and 2B are cross-sectional views showing a method of manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 1 in order of steps.
【図3】一つの従来例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing one conventional example.
【図4】図3の一部(要部)を拡大して示す断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part (main part) of FIG. 3 in an enlarged manner.
【図5】別の従来例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another conventional example.
1 半導体基板 2 転送レジスタ 5 垂直転送レジスタ 6 層間膜 6a 層間膜の上層 6b 層間膜の中間層 6c 層間膜の下層 7 遮光膜 7a、7b 多層化された遮光膜 8 遮光膜の張出部 13 低反射膜 1 Semiconductor substrate 2 Transfer register 5 Vertical transfer register 6 Interlayer film 6a Upper layer of interlayer film 6b Intermediate layer of interlayer film 6c Lower layer of interlayer film 7 Light-shielding film 7a, 7b Multi-layered light-shielding film 8 Overhanging part of light-shielding film 13 Low reflective film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−67767(JP,A) 特開 平5−167052(JP,A) 特開 平3−108761(JP,A) 特開 平3−190272(JP,A) 特開 平5−152557(JP,A) 特開 平3−194969(JP,A) 特開 平4−280675(JP,A) 特開 平4−137763(JP,A) 特開 平4−225565(JP,A) 特開 平6−151793(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/148 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-67767 (JP, A) JP-A-5-167052 (JP, A) JP-A-3-108761 (JP, A) JP-A-3- 190272 (JP, A) JP 5-152557 (JP, A) JP 3-194969 (JP, A) JP 4-280675 (JP, A) JP 4-137763 (JP, A) JP-A-4-225565 (JP, A) JP-A-6-151793 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/148
Claims (5)
との間の層間膜が、三層構造を有し、 上記層間膜はその中間層がその下層及び上層よりも大き
な屈折率を有し、 上記中間層は、シリコン膜、チタンオキシナイトライ
ド、タンタラムオキサイド、アルミニウムオキサイド及
びチタンナイトライドのうちの一つであることを特徴と
する固体撮像素子。1. An interlayer film between at least an overhang portion of a light-shielding film and a semiconductor substrate has a three-layer structure, and the interlayer film has an intermediate layer having a larger refractive index than its lower and upper layers. The solid-state imaging device, wherein the intermediate layer is one of a silicon film, titanium oxynitride, tantalum oxide, aluminum oxide, and titanium nitride.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。2. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the silicon film is a polysilicon film.
ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。3. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the lower layer and the upper layer of the interlayer film are oxide films.
形成された遮光膜を有し、 上記層間膜は上記遮光膜の張出部下まで延在し、 上記層間膜はその中間層がその下層及び上層よりも大き
な屈折率を有し、 上記層間膜の下層が上層よりも薄く形成された ことを特
徴とする固体撮像素子。4. A light-shielding film formed on a transfer electrode via an interlayer film having a three-layer structure, wherein the interlayer film extends below a protruding portion of the light-shielding film, and the interlayer film is an intermediate layer thereof. There the solid-state imaging device characterized by the lower layer and have a higher refractive index than the upper, lower of the interlayer film is formed thinner than the upper layer.
された転送電極上に三層構造の層間膜を介して形成され
た遮光膜を有し、 上記層間膜は上記遮光膜の張出部下まで延在し、 上記層間膜はその中間層がその下層及び上層よりも大き
な屈折率を有し、 上記 層間膜の下層は上記半導体基板の表面の上記絶縁層
よりも薄くされてなることを特徴とする固体撮像素子。5. Formed on the surface of a semiconductor substrate via an insulating layer
Is formed on the transferred electrode via a three-layered interlayer film.
A light-shielding film, the interlayer film extends below the overhang portion of the light-shielding film, and the interlayer film has an intermediate layer larger than the lower layer and the upper layer.
Has a Do refractive index, the insulating layer of the lower layer of the interlayer film is the semiconductor substrate of the surface
A solid-state image sensor characterized by being made thinner .
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Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-261954 | 1993-09-25 | ||
| JP26195493 | 1993-09-25 | ||
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Publications (2)
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| JPH07142695A JPH07142695A (en) | 1995-06-02 |
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1994
- 1994-02-25 JP JP05286894A patent/JP3399484B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07142695A (en) | 1995-06-02 |
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