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JP2001168314A - Solid-state image pick-up device and its manufacturing method - Google Patents

Solid-state image pick-up device and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2001168314A
JP2001168314A JP35233499A JP35233499A JP2001168314A JP 2001168314 A JP2001168314 A JP 2001168314A JP 35233499 A JP35233499 A JP 35233499A JP 35233499 A JP35233499 A JP 35233499A JP 2001168314 A JP2001168314 A JP 2001168314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
nitride film
insulating film
oxynitride
nitride
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
JP35233499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Toyama
茂 遠山
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 JP35233499A priority Critical patent/JP2001168314A/en
Publication of JP2001168314A publication Critical patent/JP2001168314A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pick-up device which is capable of meeting requirements such as high sensitivity, high transfer performance, a low dark current and the like at the same time and a method of manufacturing the same. SOLUTION: A P-type well region 2 is formed on the surface of an N-type Si substrate 1. An N-type CCD channel region 3 is provided in the P-type well region 2 and divided in a vertical direction by P+-type channel blocking regions 12. An ONO gate insulating film G of three-layered structure composed of Si oxide film 6/Si nitride film 5/Si oxide film 4 is formed on the surface of an N-type CCD channel region 3, and a poly-Si transfer electrode 7 is provided on the ONO gate insulating film G. An anti-reflection film F of two-layered structure of Si nitride film 9/Si oxide film 8 is formed on the surface of the poly-Si transfer electrode 7. The upper Si oxide film and the Si nitride film 5 inside the ONO gate insulating film G are separated from the Si nitride film 9 inside the anti-reflection film F in a region over the P+-type channel blocking regions 12. The Si oxide film 6/Si nitride film 5 inside the ONO gate insulating film G and the anti-reflection film F are separated by a gap between the poly-Si transfer electrode 7 and the other poly-Si transfer electrode 7.

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、テレビカメラ、ビ
デオカメラ、あるいはスチルカメラなどに用いられる、
可視光領域で使用される固体撮像素子及びその製造方法
に関する。
The present invention relates to a television camera, a video camera, a still camera, and the like.
The present invention relates to a solid-state imaging device used in a visible light region and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の固体撮像素子は、フレー
ムトランスファー型固体撮像素子あるいはフルフレーム
型固体撮像素子と称されるものである。フレームトラン
スファー型固体撮像素子の従来例を、岡田他(テレビジ
ョン学会誌,第49巻,第2号, 第176-181頁,1995年)の報告
により以下に説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of solid-state image pickup device is called a frame transfer type solid-state image pickup device or a full frame type solid-state image pickup device. A conventional example of the frame transfer type solid-state imaging device will be described below based on a report by Okada et al. (Television Society Journal, Vol. 49, No. 2, pp. 176-181, 1995).

【0003】図3は、上記従来例のフレームトランスフ
ァー型固体撮像素子の全体構成を示す図である。この固
体撮像素子は、入射光の光電変換を行ない、かつ、発生
した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から形成さ
れる撮像領域15と、この撮像領域15で生成された信
号電荷を一時的に蓄え順次転送する垂直電荷結合素子列
から成る蓄積領域16と、電荷を一行ずつ走査する水平
電荷結合素子17と、電荷を電圧に変換する、複数のト
ランジスタにより構成された出力部18とから構成され
ている。
FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the above-mentioned conventional frame transfer type solid-state imaging device. This solid-state image sensor performs photoelectric conversion of incident light, and temporarily converts an image pickup region 15 formed from a vertical charge-coupled device array for reading out generated signal charges, and a signal charge generated in the image pickup region 15. It comprises a storage region 16 composed of a column of vertical charge-coupled devices for storing and sequentially transferring the charges, a horizontal charge-coupled device 17 for scanning the charges line by line, and an output unit 18 composed of a plurality of transistors for converting the charges into voltages. ing.

【0004】撮像領域15の画素平面構造を示す領域R
において、p+型チャネル阻止領域14により、図3の垂
直方向に垂直電荷結合素子列のチャネルが分離され、ポ
リSi(多結晶シリコン)転送電極13が二層ポリSiプロ
セスで形成されている。ポリSi転送電極13には開口部
が設けられておらず、ポリSi転送電極13を透過した光
を受光している。この従来例によれば、ポリSi転送電極
13下のゲート絶縁膜は、Si酸化膜であり、ポリSi転送
電極13の膜厚が70 nm程度、上記ゲート酸化膜の膜厚
が180 nm程度において、可視光領域に対する高い感度が
得られることが示されている。なお、フルフレーム型固
体撮像素子の構成は、フレームトランスファー型固体撮
像素子の全体構成から蓄積領域を取り除いたものであ
る。
[0006] A region R indicating the pixel plane structure of the imaging region 15
In FIG. 3, the channels of the vertical charge-coupled device row are separated in the vertical direction in FIG. 3 by the p + type channel blocking region 14, and the poly-Si (polycrystalline silicon) transfer electrode 13 is formed by a two-layer poly-Si process. The poly-Si transfer electrode 13 has no opening, and receives light transmitted through the poly-Si transfer electrode 13. According to this conventional example, the gate insulating film under the poly-Si transfer electrode 13 is a Si oxide film, and when the thickness of the poly-Si transfer electrode 13 is about 70 nm and the thickness of the gate oxide film is about 180 nm, It has been shown that high sensitivity to the visible light region can be obtained. The configuration of the full-frame solid-state imaging device is obtained by removing the accumulation region from the entire configuration of the frame transfer-type solid-state imaging device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のフレ
ームトランスファー型固体撮像素子において、ポリSi転
送電極13の膜厚が70 nm程度、ゲート酸化膜の膜厚が1
80 nm程度で高感度になる理由は、薄膜化によるポリSi
転送電極13の光吸収低減に加えて、低屈折率の物質に
挟まれた高屈折率物質(Si酸化膜に挟まれたポリSi転送
電極13)や、高屈折率の物質に挟まれた低屈折率物質
(ポリSi転送電極13とSi基板とに挟まれたゲート酸化
膜)の厚さの光学長が、波長の1/2程度になっているとき
に入射光の反射率の低減条件になるからである。
In the above-described conventional frame transfer type solid-state imaging device, the thickness of the poly-Si transfer electrode 13 is about 70 nm, and the thickness of the gate oxide film is about 1 nm.
The reason for the high sensitivity at about 80 nm is that poly-Si
In addition to reducing the light absorption of the transfer electrode 13, a high refractive index material (poly-Si transfer electrode 13 sandwiched between Si oxide films) sandwiched between low refractive index materials and a low refractive index material sandwiched between high refractive index materials Refractive index substance
When the optical length of the thickness of the (gate oxide film sandwiched between the poly-Si transfer electrode 13 and the Si substrate) is about の of the wavelength, it becomes a condition for reducing the reflectance of incident light. is there.

【0006】ところが、Si酸化膜の180 nmという膜厚
は、電荷結合素子におけるゲート絶縁膜としては極めて
厚いものである。電荷結合素子において、高い電荷転送
能力を持たせるためには、ゲート絶縁膜を薄くした方が
良く、Si酸化膜では厚くとも精々100 nm程度以下に留め
るのが好ましい。しかし、Si酸化膜100nmでは逆に感度
が低下してしまうことが、上記従来例に示されている。
この問題の解決方法としては、Si酸化膜以外にゲート絶
縁膜として頻繁に用いられるSi3N4(シリコンナイトラ
イド)/SiO2(二酸化シリコン)の二層膜、及びONO膜(S
iO2/Si3N4/SiO2)の三層膜等のように、Si窒化膜を含む
ゲート絶縁膜を用いることが考えられる。
However, the thickness of 180 nm of the Si oxide film is extremely large as a gate insulating film in a charge-coupled device. In the charge-coupled device, in order to have high charge transfer capability, it is better to make the gate insulating film thin, and it is preferable that the thickness of the silicon oxide film be at most 100 nm or less at most. However, it is shown in the above-mentioned conventional example that the sensitivity is reduced when the Si oxide film is 100 nm.
As a solution to this problem, a two-layer film of Si 3 N 4 (silicon nitride) / SiO 2 (silicon dioxide) frequently used as a gate insulating film other than the Si oxide film, and an ONO film (S
It is conceivable to use a gate insulating film including a Si nitride film, such as a three-layer film of iO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 ).

【0007】あるいは、Si酸化窒化膜もSi窒化膜に近い
特性を持つので、これを用いることも可能である。Si窒
化膜及びSi酸化窒化膜は、屈折率も誘電率もSi酸化膜よ
り大きい(Si窒化膜は屈折率2,比誘電率7、Si酸化窒化膜
は屈折率1.45〜2,比誘電率3.8〜7、Si酸化膜は屈折率1.
45,比誘電率3.8)ため、物理的な厚さが同じでも、光学
長を長くすることができ、Si酸化膜として電気的に換算
した膜厚を薄くすることが可能である。
[0007] Alternatively, the Si oxynitride film also has characteristics close to those of the Si nitride film, and thus can be used. The Si nitride film and the Si oxynitride film have higher refractive indices and dielectric constants than the Si oxide film. (Si nitride film has a refractive index of 2, relative dielectric constant of 7, and Si oxynitride film has a refractive index of 1.45 to 2, relative dielectric constant of 3.8.) ~ 7, Si oxide film has a refractive index of 1.
45, the relative dielectric constant of 3.8), the optical length can be increased even if the physical thickness is the same, and the electrically converted film thickness of the Si oxide film can be reduced.

【0008】しかしながら、ゲート絶縁膜がSi酸化膜と
Si窒化膜(またはSi酸化窒化膜)との組み合わせから形
成される場合、Si窒化膜(またはSi酸化窒化膜)の残留
応力が大きいため、ゲート絶縁膜とCCDチャネル領域と
の間の界面準位が増加してしまい、Si酸化膜のみの場合
より暗電流が多くなるという別の問題が起こる。従っ
て、従来の固体撮像素子においては、上述した理由によ
り高感度,高転送能力,低暗電流等の高性能を同時に満た
すことができないという問題があった。
[0008] However, the gate insulating film is made of a silicon oxide film.
When formed from a combination with a Si nitride film (or a Si oxynitride film), since the Si nitride film (or a Si oxynitride film) has a large residual stress, an interface state between the gate insulating film and the CCD channel region is formed. Is increased, and another problem that the dark current is increased as compared with the case of using only the Si oxide film occurs. Therefore, the conventional solid-state imaging device has a problem that high performances such as high sensitivity, high transfer capability, and low dark current cannot be satisfied at the same time for the reasons described above.

【0009】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、高感度,高転送能力,低暗電流等の高性能を同時に
満たすことが可能な固体撮像素子及びその製造方法を提
供する事にある。
The present invention has been made under such a background, and provides a solid-state imaging device capable of simultaneously satisfying high performance such as high sensitivity, high transfer capability, and low dark current, and a method of manufacturing the same. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
少なくとも、入射光の光電変換を行ない、光電変換によ
り発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から
成る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の前記信号電
荷を受け取り、順次転送する水平電荷結合素子と、前記
信号電荷を電荷-電圧変換し、電圧信号として出力する
出力部とを具備する固体撮像素子において、前記垂直電
荷結合素子のゲート絶縁膜(例えば、一実施形態のONO
ゲート絶縁膜G)が、Si窒化膜(例えば、一実施形態の
Si窒化膜5)またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方
(Si窒化膜及びSi酸化窒化膜)と、Si酸化膜(例えば、
一実施形態のSi酸化膜4及びSi酸化膜6)との組み合わ
せから成り、前記ゲート絶縁膜中の前記Si窒化膜または
前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si窒化膜及
び前記Si酸化窒化膜)が一電極下毎の微小部分に分割化
して形成されていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
At least, an imaging region that performs a photoelectric conversion of incident light and reads a signal charge generated by the photoelectric conversion, and an image pickup region including a vertical charge-coupled device row, and a horizontal charge-coupled device that receives the signal charges of the vertical charge-coupled device row and sequentially transfers the signal charges And a signal-to-voltage conversion of the signal charge and an output unit for outputting the signal charge as a voltage signal, wherein the gate insulating film (for example, ONO of one embodiment) of the vertical charge-coupled device is provided.
The gate insulating film G) is a Si nitride film (for example, of one embodiment)
Si nitride film 5) or Si oxynitride film or both (Si nitride film and Si oxynitride film) and Si oxide film (for example,
The Si nitride film and / or the Si oxynitride film in the gate insulating film, or both of them (the Si nitride film and the Si oxynitride film). ) Is divided into minute portions below each electrode.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の固
体撮像素子において、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜ある
いはそれら両方(Si窒化膜及びSi酸化窒化膜)と、Si酸
化膜との組み合わせから成るゲート絶縁膜の合成の光学
長が200 nm〜275 nmの間にあり、かつ、Si酸化膜として
電気的に換算した膜厚が100 nm以下であることを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the solid-state imaging device according to the first aspect, wherein the Si nitride film, the Si oxynitride film, or both of them (Si nitride film and Si oxynitride film) are combined with the Si oxide film. The synthetic optical length of the gate insulating film made of is between 200 nm and 275 nm, and the electrically converted film thickness of the Si oxide film is 100 nm or less.

【0012】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の固体撮像素子において、前記垂直電荷結合
素子を構成する転送電極(例えば、一実施形態のポリSi
転送電極7)上の絶縁膜(例えば、一実施形態の反射防
止膜F)が、Si窒化膜(例えば、一実施形態のSi窒化膜
9)またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方(Si窒化膜
及びSi酸化窒化膜)を含み、前記絶縁膜中の前記Si窒化
膜または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si
窒化膜及び前記Si酸化窒化膜)が一電極上毎の微小部分
に分割化して形成されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first or second aspect, a transfer electrode (for example, a poly-Si film according to an embodiment) constituting the vertical charge-coupled device is provided.
The insulating film (for example, the antireflection film F in one embodiment) on the transfer electrode 7) is a Si nitride film (for example, the Si nitride film 9 in one embodiment) or a Si oxynitride film or both (Si nitride film and Si nitride film). Si oxynitride film), the Si nitride film or the Si oxynitride film in the insulating film, or both of them (the Si oxynitride film).
The nitride film and the Si oxynitride film are divided into minute portions on each electrode.

【0013】請求項4記載の発明は、請求項1ないし請
求項3のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記
垂直電荷結合素子を構成する転送電極上の反射防止膜と
して機能する絶縁膜が、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あ
るいはそれら両方(Si窒化膜及びSi酸化窒化膜)を含
み、かつ、最外部の前記Si窒化膜または前記Si酸化窒化
膜から前記転送電極までの合成の光学長が、100 nm〜13
7.5 nmの間にあることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device according to any one of the first to third aspects, the insulating film functioning as an anti-reflection film on the transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device is provided. , A composite optical length from the outermost Si nitride film or Si oxynitride film to the transfer electrode, including Si nitride film or Si oxynitride film or both (Si nitride film and Si oxynitride film) But 100 nm to 13
It is characterized by being between 7.5 nm.

【0014】請求項5記載の発明は、請求項1ないし請
求項4のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記
垂直電荷結合素子を構成する転送電極が、一層の多結晶
Si膜をパターニングして形成されて成ることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to fourth aspects, the transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device is a single-layer polycrystalline structure.
It is characterized by being formed by patterning a Si film.

【0015】請求項6記載の発明は、少なくとも、光電
変換を行ない、かつ、発生した信号電荷を読み出す垂直
電荷結合素子列から成る撮像領域と、前記垂直電荷結合
素子列の信号電荷を受け取り転送する水平電荷結合素子
と、その信号電荷を電荷-電圧(電荷量を電圧へ)変換
して出力する出力部とを具備する固体撮像素子の製造方
法において、前記垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜とし
て、Si酸化膜を形成し、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あ
るいはそれら両方(前記Si窒化膜及び前記Si酸化窒化
膜)を堆積させる第1の工程と、堆積された前記Si窒化
膜または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si
窒化膜及び前記Si酸化窒化膜)をチャネル阻止領域上に
おいてエッチング除去して帯状にする第2の工程と、多
結晶Si膜を堆積させ、転送電極形状にパターニングする
と共に、転送電極間ギャップ部分の前記Si窒化膜または
前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si窒化膜及
び前記Si酸化窒化膜)をエッチング除去する第3の工程
とを有することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, at least an image pickup area comprising a vertical charge-coupled device array for performing photoelectric conversion and reading out generated signal charges, and receiving and transferring the signal charges of the vertical charge-coupled device sequence. In a method for manufacturing a solid-state imaging device including a horizontal charge-coupled device and an output unit that converts a signal charge into a charge-voltage (a charge amount is converted into a voltage) and outputs the converted charge, the gate insulating film of the vertical charge-coupled device includes: A first step of forming a Si oxide film and depositing a Si nitride film or a Si oxynitride film or both (the Si nitride film and the Si oxynitride film); and a deposited Si nitride film or the Si oxide film. Nitride film or both (Si
A second step of etching and removing the nitride film and the Si oxynitride film on the channel blocking region to form a band, a polycrystalline Si film being deposited and patterned into a shape of a transfer electrode, and a gap between the transfer electrodes is formed. A third step of etching and removing the Si nitride film, the Si oxynitride film, or both (the Si nitride film and the Si oxynitride film).

【0016】請求項7記載の発明は、請求項6記載の固
体撮像素子の製造方法において、前記第3の工程が、前
記多結晶Si膜を堆積させた後、該多結晶Si膜表面に、Si
窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si
窒化膜及び前記Si酸化窒化膜)を含む絶縁膜を堆積させ
る第4の工程と、該絶縁膜中の少なくとも前記Si窒化膜
または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si窒
化膜及び前記Si酸化窒化膜)をチャネル阻止領域上でエ
ッチング除去して帯状にする第5の工程とを有し、前記
多結晶Si膜を転送電極形状にパターニングする際に、転
送電極間ギャップ部分の該多結晶Si膜上の前記Si窒化膜
または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方(前記Si窒
化膜及び前記Si酸化窒化膜)を含む前記絶縁膜も同時に
エッチング除去することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the sixth aspect, the third step comprises: depositing the polycrystalline Si film, and then depositing the polycrystalline Si film on the surface of the polycrystalline Si film. Si
Nitride film and / or Si oxynitride film
A fourth step of depositing an insulating film including a nitride film and the Si oxynitride film, and at least the Si nitride film, the Si oxynitride film, or both (the Si nitride film and the Si oxide film) in the insulating film. Removing the nitride film) on the channel blocking region by etching to form a band-like shape. When the polycrystalline Si film is patterned into a transfer electrode shape, the The insulating film including the Si nitride film, the Si oxynitride film, or both of them (the Si nitride film and the Si oxynitride film) on the film is simultaneously removed by etching.

【0017】請求項8記載の発明は、請求項1ないし請
求項5のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記
垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜が、Si酸化膜上にSi窒
化膜またはSi酸化窒化膜を備えた二層膜から成り、前記
垂直電荷結合素子を構成する転送電極上の反射防止膜と
して機能する絶縁膜が、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜か
ら成る単独層であることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to fifth aspects, the gate insulating film of the vertical charge-coupled device has a Si nitride film or a Si nitride film on a Si oxide film. The insulating film, which is formed of a two-layer film including an oxynitride film and functions as an antireflection film on the transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device, is a single layer made of a Si nitride film or a Si oxynitride film. Features.

【0018】本発明の固体撮像素子では、光電変換を行
なう垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜が前記Si酸化膜と
前記Si窒化膜(またはSi酸化窒化膜、あるいはそれら両
方、すなわちSi窒化膜及びSi酸化窒化膜)との組み合わ
せから成っているので、ゲート絶縁膜は光学長が長く電
気的なSi酸化膜換算厚さが薄くできており、さらに、前
記ゲート絶縁膜中のSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜ある
いはそれら両方)が一電極下毎の微小部分に分割化され
ているので、従来のように多数の電極下に及ぶ一繋がり
のSi窒化膜あるいはSi酸化窒化膜に比べて、残留応力が
分散され、その影響を微少なものにできている。
In the solid-state imaging device of the present invention, the gate insulating film of the vertical charge-coupled device for performing photoelectric conversion is the Si oxide film and the Si nitride film (or the Si oxynitride film, or both, ie, the Si nitride film and the Si nitride film). Since the gate insulating film has a long optical length and a small electrical equivalent oxide thickness, the gate insulating film further includes a Si nitride film (or Si nitride film) in the gate insulating film. Oxynitride film or both) is divided into minute portions under each electrode, so that the residual stress is lower than that of a single Si nitride film or Si oxynitride film extending under many electrodes as in the past. Are dispersed, and the effect is made small.

【0019】前記Si酸化膜とSi窒化膜(またはSi酸化窒
化膜あるいはそれら両方)との組み合わせから成るゲー
ト絶縁膜(ONOゲート絶縁膜G等)の膜厚条件として、
合成の光学長が200 nm〜275 nmの間にあり、かつ、電気
的なSi酸化膜換算厚が100 nm以下であることが望まし
い。ここで、光学長200 nm〜275 nmは、波長400 nm〜55
0 nmのλ/2に相当しており、可視光領域の中心波長550
nmより短い波長に対して反射率を抑える膜厚条件である
ことを意味している。
The thickness condition of the gate insulating film (ONO gate insulating film G or the like) composed of a combination of the Si oxide film and the Si nitride film (or the Si oxynitride film or both) is as follows.
It is desirable that the combined optical length is between 200 nm and 275 nm, and the electrical equivalent Si oxide film thickness is 100 nm or less. Here, the optical length of 200 nm to 275 nm corresponds to the wavelength of 400 nm to 55 nm.
It is equivalent to λ / 2 of 0 nm and has a center wavelength of 550 in the visible light region.
This means that the film thickness condition is such that the reflectance is suppressed for wavelengths shorter than nm.

【0020】発明者の検討(シミュレーション及び実
験)結果によると、ゲート絶縁膜がSi窒化膜(またはSi
酸化窒化膜あるいはそれら両方)を含んでいる場合に
は、Si酸化膜のみの場合と異なり、反射率低減条件λ/2
となる波長から長波長側の広い波長帯において反射率が
低減されることが判明した。従って、可視光領域全体の
広い範囲で高感度にするには、中心波長550 nmより短い
波長に対してλ/2となる合成の光学長が有利となる。こ
こで、比誘電率はSi酸化膜の3.8程度に対して、Si窒化
膜は7程度であり、Si酸化窒化膜は酸素と窒素の割合に
より3.8〜7の間の値を取るので、Si酸化膜とSi窒化膜
(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)との組み合
わせから成るゲート絶縁膜であれば、合成の光学長が長
くとも電気的な膜厚を薄くすることが可能であり、電荷
結合素子に高い電荷転送能力を持たせ得るSi酸化膜換算
厚100 nm以下を実現できる。
According to the results of the study (simulation and experiment) by the inventor, the gate insulating film is made of Si nitride (or Si
Oxynitride film or both), the reflectance reduction condition λ / 2 is different from the case of only Si oxide film.
It has been found that the reflectance is reduced in a wide wavelength band on the long wavelength side from the wavelength to be obtained. Therefore, in order to increase the sensitivity in a wide range of the entire visible light region, a combined optical length of λ / 2 for a wavelength shorter than the center wavelength of 550 nm is advantageous. Here, the relative dielectric constant of the Si oxide film is about 7, while the relative dielectric constant of the Si oxide film is about 7, and the Si oxynitride film takes a value between 3.8 and 7 depending on the ratio of oxygen and nitrogen. A gate insulating film composed of a combination of a SiN film and a Si nitride film (or a Si oxynitride film or both) can reduce the electrical film thickness even if the synthesized optical length is long, and can reduce the charge coupling. It is possible to realize a silicon oxide film equivalent thickness of 100 nm or less that allows the device to have a high charge transfer capability.

【0021】通常、従来の固体撮像素子の画素上にはSi
酸化膜と同程度の低屈折率を示す表面平坦化膜やカラー
フィルタが積層され、干渉効果が消えてしまうほど分厚
い低屈折率絶縁膜層が形成されるため、表面平坦化膜形
成前に画素上にある最外部の高屈折率膜(Si窒化膜やSi
酸化窒化膜)までが干渉効果あるいは反射防止効果に寄
与する。
Normally, a pixel of a conventional solid-state image sensor is
Before the surface flattening film is formed, a low-refractive-index insulating film layer thick enough to eliminate the interference effect is formed by laminating a surface flattening film and a color filter exhibiting the same low refractive index as the oxide film. The outermost high refractive index film (Si nitride film or Si
Up to an oxynitride film) contributes to the interference effect or the antireflection effect.

【0022】本発明の固体撮像素子では、入射光に対す
る光電変換を行なう垂直電荷結合素子を構成する転送電
極(ポリSi転送電極7)上の絶縁膜中にSi窒化膜(また
はSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)を含み、これが反
射防止効果を示す。そのSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜
あるいはそれら両方)が一電極上毎の微小部分に分割化
して形成されているので、該Si窒化膜(またはSi酸化窒
化膜あるいはそれら両方)の残留応力も分散され、その
影響を微少なものにできている。
In the solid-state image pickup device of the present invention, the Si nitride film (or Si oxynitride film or Si oxynitride film or Both), which exhibit an anti-reflective effect. Since the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) is formed by being divided into minute portions on each electrode, the residual stress of the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) is also reduced. Decentralized, with minimal impact.

【0023】前記垂直電荷結合素子を構成する転送電極
上の反射防止膜として機能する絶縁膜中の最外部のSi窒
化膜(またはSi酸化窒化膜)から転送電極までの膜厚条
件として、合成の光学長が100 nm〜137.5 nmであること
が望ましい。光学長100 nm〜137.5 nmは、波長400 nm〜
550 nmのλ/4に相当しており、可視光領域の中心波長55
0 nmより短い波長に対して反射率を抑える膜厚条件であ
ることを意味している。
The thickness condition from the outermost Si nitride film (or Si oxynitride film) in the insulating film functioning as an antireflection film on the transfer electrode constituting the vertical charge coupled device to the transfer electrode is defined as It is desirable that the optical length is 100 nm to 137.5 nm. For optical lengths from 100 nm to 137.5 nm, wavelengths from 400 nm to
It is equivalent to λ / 4 of 550 nm, and has a center wavelength of 55 in the visible light region.
This means that the film thickness is such that the reflectance is suppressed for wavelengths shorter than 0 nm.

【0024】発明者の検討(シミュレーション及び実
験)結果によると、転送電極上のSi窒化膜(またはSi酸
化窒化膜あるいはそれら両方)を含む絶縁膜について
も、Si窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両
方)を含むゲート絶縁膜の場合と似ており、反射率低減
条件λ/4となる波長から長波長側の広い波長帯において
反射率が低減されることが解った。従って、可視光領域
全体の広い範囲で高感度にするには、中心波長550 nmよ
り短い波長に対してλ/4となる合成の光学長が有利とな
る。
According to the results of the study (simulation and experiment) by the inventor, the insulating film including the Si nitride film (or the Si oxynitride film or both) on the transfer electrode also has the Si nitride film (or the Si oxynitride film or It is similar to the case of the gate insulating film including both of them, and it has been found that the reflectance is reduced in a wide wavelength band on the long wavelength side from the wavelength satisfying the reflectance reduction condition λ / 4. Therefore, in order to increase the sensitivity in a wide range of the entire visible light region, a combined optical length of λ / 4 for a wavelength shorter than the center wavelength of 550 nm is advantageous.

【0025】さらに、垂直電荷結合素子を構成する転送
電極を一層のポリSi膜をパターニングして形成するなら
ば、二層以上のポリSi膜から転送電極を形成する場合に
できる転送電極同士の重なり部分が無くなり、その部分
での光損失を低減することができる。従って、本発明の
固体撮像素子では、高感度,高転送能力,低暗電流等の高
性能を同時に満たすことができる。
Furthermore, if the transfer electrodes constituting the vertical charge-coupled device are formed by patterning one layer of a poly-Si film, the transfer electrodes formed when the transfer electrodes are formed from two or more layers of the poly-Si film are overlapped. There is no portion, and light loss at that portion can be reduced. Therefore, the solid-state imaging device of the present invention can simultaneously satisfy high performance such as high sensitivity, high transfer capability, and low dark current.

【0026】本発明の固体撮像素子の製造方法では、上
述したように、垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜とし
て、Si酸化膜を形成し、Si窒化膜(またはSi酸化窒化膜
あるいはそれら両方)を堆積させる工程と、堆積させた
前記Si窒化膜(または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら
両方)をチャネル阻止領域上でエッチング除去して帯状
にする工程と、ポリSi膜を堆積させ転送電極形状にパタ
ーニングすると共に、転送電極間ギャップ部分の前記Si
窒化膜(または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方)
をエッチング除去する工程を含むので、ゲート絶縁膜中
のSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)
が一電極下毎の微小部分に分割化されると共に、光電変
換と電荷転送を行なう垂直電荷結合素子のCCDチャネル
上では、転送電極端とSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あ
るいはそれら両方)の端とを完全に一致させることがで
きる。
In the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, as described above, a Si oxide film is formed as a gate insulating film of a vertical charge coupled device, and a Si nitride film (or a Si oxynitride film or both) is formed. Depositing, etching and removing the deposited Si nitride film (or the Si oxynitride film or both) on a channel blocking region, and depositing a poly-Si film and patterning it into a transfer electrode shape And the Si in the gap between the transfer electrodes
Nitride film (or the above-mentioned Si oxynitride film or both)
Includes the step of etching and removing the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) in the gate insulating film
Is divided into minute parts under each electrode, and on the CCD channel of the vertical charge-coupled device that performs photoelectric conversion and charge transfer, the transfer electrode end and the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) The edges can be perfectly matched.

【0027】また、本発明の固体撮像素子の製造方法で
は、上述したようにポリSi膜を堆積させた後、前記ポリ
Si膜上にSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら
両方)を含む絶縁膜を堆積させる工程と、前記Si窒化膜
(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)を含む絶縁
膜中の少なくともSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるい
はそれら両方)をチャネル阻止領域上でエッチング除去
する工程を含み、前記ポリSi膜を転送電極形状にパター
ニングする際に、転送電極同士の間のギャップ部分の前
記ポリSi膜上のSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるいは
それら両方)を含む絶縁膜もエッチング除去するので、
ポリSi転送電極上のSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜ある
いはそれら両方)が一電極上毎の微小部分に分割化され
ると共に、光電変換を行なう垂直電荷結合素子のCCDチ
ャネル上では、転送電極端と反射防止のためのSi窒化膜
(またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)の端とを完
全に一致させることができる。
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, after depositing a poly-Si film as described above,
Depositing an insulating film including a Si nitride film (or a Si oxynitride film or both) on the Si film, and forming at least a Si nitride film in the insulating film including the Si nitride film (or the Si oxynitride film or both); Etching a film (or a Si oxynitride film or both) on a channel blocking region, and patterning the poly-Si film into a transfer electrode shape; Since the insulating film including the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) on the film is also removed by etching,
The Si nitride film (or Si oxynitride film or both) on the poly-Si transfer electrode is divided into minute portions on each electrode, and the transfer voltage is transferred on the CCD channel of the vertical charge-coupled device that performs photoelectric conversion. The extreme and the end of the Si nitride film (or Si oxynitride film or both) for antireflection can be completely matched.

【0028】前記垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜が、
Si酸化膜上にSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜)を備えた
二層膜、すなわち、Si3N4(シリコンナイトライド)/S
iO2(二酸化シリコン)の二層膜から成り、前記垂直電
荷結合素子を構成する転送電極上の反射防止膜として機
能する絶縁膜が、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜からなる
単独層である場合は、本発明の固体撮像素子において、
最も簡潔(単純)な積層構造となるので、製造工程を短
縮でき、より経済的である。ここで、ゲート絶縁膜をSi
窒化膜あるいはSi酸化窒化膜の単独層にできないのは、
Si窒化膜あるいはSi酸化窒化膜が垂直電荷結合素子のCC
Dチャネル上に直接接触する構造とした場合、CCDに発生
する暗電流成分が非常に多くなるためである。
The gate insulating film of the vertical charge coupled device is
A two-layer film having a Si nitride film (or Si oxynitride film) on a Si oxide film, that is, Si 3 N 4 (silicon nitride) / S
In the case where the insulating film composed of a two-layer film of iO 2 (silicon dioxide) and functioning as an antireflection film on the transfer electrode constituting the vertical charge coupled device is a single layer composed of a Si nitride film or a Si oxynitride film Is a solid-state imaging device of the present invention,
Since the simplest (simple) laminated structure is obtained, the manufacturing process can be shortened and the cost is more economical. Here, the gate insulating film is
What can not be a single layer of nitride film or Si oxynitride film
Si nitride film or Si oxynitride film is a vertical charge coupled device CC
This is because a dark current component generated in the CCD becomes extremely large when the structure is in direct contact with the D channel.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に
よる固体撮像素子の構成例を示す図である。ここで、図
1(a)は電荷転送方向に沿って切った場合の固体撮像素
子における撮像領域の縦断面構造であり、図1(b)は電
荷転送方向に対して垂直方向に切った場合の固体撮像素
子における撮像領域の縦断面構造である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 1A shows a vertical cross-sectional structure of an imaging region in the solid-state imaging device when cut along the charge transfer direction, and FIG. 3 is a vertical sectional structure of an imaging region in the solid-state imaging device of FIG.

【0030】以下説明する一実施形態の固体撮像素子
は、垂直電荷結合素子を構成する転送電極が一層のポリ
Si膜をパターニングして形成されている、いわゆる単層
電極CCD(Charge Coupled Device)型を採っている。n
型Si基板1の表面側に、p型ウェル領域2が形成されて
いる。この、p型ウェル領域2内には、n型CCDチャネル
領域3が設けられている。
In a solid-state imaging device according to an embodiment described below, a transfer electrode constituting a vertical charge-coupled device has a single-layer transfer electrode.
It employs a so-called single layer electrode CCD (Charge Coupled Device) type formed by patterning a Si film. n
A p-type well region 2 is formed on the surface side of a type Si substrate 1. An n-type CCD channel region 3 is provided in the p-type well region 2.

【0031】ここで、例えば、n型Si基板1は、不純物
としてのリン濃度が1013 cm-3〜1015cm-3程度である。
また、p型ウェル領域2は、深さが1μm〜5μmであり、
不純物としてのボロン濃度が1015 cm-3〜1017 cm-3程度
である。さらに、n型CCDチャネル領域3は、深さが0.1
μm〜2μmであり、不純物としてリンまたは砒素のいず
れかが用いられており、この濃度が1016 cm-3〜1017 cm
-3程度である。
Here, for example, the n-type Si substrate 1 has a phosphorus concentration as an impurity of about 10 13 cm −3 to 10 15 cm −3 .
The p-type well region 2 has a depth of 1 μm to 5 μm,
The concentration of boron as an impurity is about 10 15 cm −3 to 10 17 cm −3 . Further, the n-type CCD channel region 3 has a depth of 0.1
μm to 2 μm, and either phosphorus or arsenic is used as an impurity, and the concentration is 10 16 cm −3 to 10 17 cm.
It is about -3 .

【0032】n型CCDチャネル領域3は、p+型チャネル阻
止領域12によって垂直方向に分割されている。このp+
型チャネル阻止領域12は、例えば、深さが1μm〜4μm
であり、不純物としてのボロンの濃度が1017 cm-3〜10
19 cm-3程度である。また、n型CCDチャネル領域3の表
面側には、Si酸化膜6/Si窒化膜5/Si酸化膜4の3層か
ら構成される積層構造のONOゲート絶縁膜Gが形成され
ている。ここで、Si酸化膜4は熱酸化法により形成さ
れ、このSi酸化膜4表面のSi窒化膜5及びSi酸化膜6は
CVD法により形成される。
The n-type CCD channel region 3 is vertically divided by the p + -type channel blocking region 12. This p +
The channel blocking region 12 has a depth of 1 μm to 4 μm, for example.
And the concentration of boron as an impurity is 10 17 cm −3 to 10
It is about 19 cm -3 . On the surface side of the n-type CCD channel region 3, an ONO gate insulating film G having a laminated structure composed of three layers of a Si oxide film 6, a Si nitride film 5, and a Si oxide film 4 is formed. Here, the Si oxide film 4 is formed by a thermal oxidation method, and the Si nitride film 5 and the Si oxide film 6 on the surface of the Si oxide film 4 are
It is formed by a CVD method.

【0033】このONOゲート絶縁膜Gの表面側、すなわ
ちSi酸化膜6表面上に、ポリSi転送電極7が設けられて
いる。このポリSi転送電極7の表面には、Si窒化膜9/S
i酸化膜8の二層構造からなる反射防止膜Fが形成され
ている。また、図1(b)に示すように、ONOゲート絶縁膜
G内の上のSi酸化膜6及びSi窒化膜5をp+型チャネル阻
止領域12上の領域において切り離しており、反射防止
膜Fの内のSi窒化膜9を、同様にp+型チャネル阻止領域
12上の領域で切り離している。
On the surface side of the ONO gate insulating film G, that is, on the surface of the Si oxide film 6, a poly-Si transfer electrode 7 is provided. On the surface of the poly-Si transfer electrode 7, a Si nitride film 9 / S
An anti-reflection film F having a two-layer structure of the i-oxide film 8 is formed. Further, as shown in FIG. 1B, the Si oxide film 6 and the Si nitride film 5 in the ONO gate insulating film G are cut off in a region on the p + type channel blocking region 12, and the anti-reflection film F is formed. Are separated from each other by a region on the p + type channel blocking region 12 in the same manner.

【0034】電荷転送方向では、図1(a)に示すよう
に、ONOゲート絶縁膜G内の上のSi酸化膜6及びSi窒化
膜5、並びに二層構造の反射防止膜Fを、ポリSi転送電
極7と完全に一致したパターンとして切り離している。
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、Si酸化膜6
及びSi窒化膜5をポリSi膜堆積前にパターニングし、Si
窒化膜9をポリSi膜のパターニング前にパターニングす
る。これにより、Si酸化膜6,Si窒化膜5及びSi窒化膜
9をp+型チャネル阻止領域12上の領域で切り離し、垂
直電荷結合素子の転送方向に帯状にしておく。そして、
ポリSi転送電極7の形成における、それぞれのポリSi転
送電極7間のギャップ部Pのエッチング除去の工程にお
いて、Si窒化膜9からSi窒化膜5までの全ての層を一括
してパターニングするので、上記垂直電荷結合素子の構
造を実現することができる。
In the charge transfer direction, as shown in FIG. 1A, the Si oxide film 6 and the Si nitride film 5 on the ONO gate insulating film G and the antireflection film F having a two-layer structure are The transfer electrode 7 is cut off as a pattern completely coincident with the transfer electrode 7.
According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the Si oxide film 6
And the Si nitride film 5 is patterned before depositing the poly-Si film.
The nitride film 9 is patterned before patterning the poly-Si film. Thus, the Si oxide film 6, the Si nitride film 5, and the Si nitride film 9 are cut off in the region above the p + -type channel blocking region 12, and are band-shaped in the transfer direction of the vertical charge-coupled device. And
In the step of etching and removing the gap portions P between the respective poly-Si transfer electrodes 7 in the formation of the poly-Si transfer electrode 7, all the layers from the Si nitride film 9 to the Si nitride film 5 are collectively patterned. The structure of the vertical charge-coupled device can be realized.

【0035】ONOゲート絶縁膜Gの厚さは、合成の光学
長が可視光の反射を抑えたい波長、特に波長400 nm〜55
0 nmの1/2となり、電気的なSi酸化膜の厚さ換算で100 n
m以下とする。このとき、ONOゲート絶縁膜Gの合成の光
学長を、例えば、波長420 nm付近の1/2にしようとする
と、Si酸化膜6(厚さが15 nm)/Si窒化膜5(厚さが65 n
m)/Si酸化膜4(厚さが40 nm)の構成がその一例となる。
ここで、各層の屈折率は、Si酸化膜が1.45であり、Si窒
化膜が2であるので、合成の光学長は209.75 nmとなる。
比誘電率は、Si酸化膜が3.8程度であり、Si窒化膜が7程
度であるので、ONOゲート絶縁膜Gの電気的なSi酸化膜
換算の厚さは、90.29 nmである。
The thickness of the ONO gate insulating film G depends on the combined optical length of the wavelength at which the reflection of visible light is desired to be suppressed, particularly the wavelength of 400 nm to 55 nm.
1/2 of 0 nm, 100 n in terms of electrical Si oxide film thickness
m or less. At this time, if the synthetic optical length of the ONO gate insulating film G is to be reduced to, for example, half the wavelength around 420 nm, the Si oxide film 6 (thickness is 15 nm) / Si nitride film 5 (thickness is 65 n
m) / Si oxide film 4 (having a thickness of 40 nm) is one example.
Here, since the refractive index of each layer is 1.45 for the Si oxide film and 2 for the Si nitride film, the combined optical length is 209.75 nm.
Since the relative permittivity of the Si oxide film is about 3.8 and that of the Si nitride film is about 7, the ONO gate insulating film G has a thickness equivalent to an electrical Si oxide film of 90.29 nm.

【0036】ポリSi転送電極7上のSi窒化膜9/Si酸化
膜8の二層構造の反射防止膜Fの厚さは、反射防止膜F
の合成の光学長が可視光の反射を抑えたい波長、特に波
長400 nm〜550 nmの1/4になるようにする。例えば、反
射防止膜Fの合成の光学長を波長420 nm付近の1/4にし
ようとすると、Si窒化膜9(厚さが42 nm)/Si酸化膜8
(厚さが15 nm)の構成がその一例であり、反射防止膜F
の合成の光学長は105.75 nmとなる。
The thickness of the antireflection film F having a two-layer structure of the Si nitride film 9 / Si oxide film 8 on the poly-Si transfer electrode 7 is
The optical length of the composite is set to a wavelength at which the reflection of visible light is desired to be suppressed, in particular, 波長 of the wavelength of 400 to 550 nm. For example, if the synthetic optical length of the antireflection film F is to be reduced to 1/4 near the wavelength of 420 nm, the Si nitride film 9 (42 nm thick) / Si oxide film 8
(Thickness: 15 nm) is an example of such a structure.
Has an optical length of 105.75 nm.

【0037】ポリSi転送電極7は、高濃度(1018 cm-3
1021 cm-3)にリンまたは砒素が添加されており、厚さが
30 nm〜300 nm程度である。しかしながら、ポリSi転送
電極7は、入射光に対する光吸収損失を減らすため、な
るべく薄い膜厚とした方が好ましい。例えば、ポリSi転
送電極7を厚さ60 nmとすると、このときの光学特性
は、図2に示すようになる。図2は、上述の例のONOゲ
ート絶縁膜G及び反射防止膜Fを備え、ポリSi転送電極
7を厚さ60 nmとした場合の、透過率,反射率及び吸収
率と、入射光の波長との関係を示すグラフである。
The poly-Si transfer electrode 7 has a high concentration (10 18 cm −3 to
10 21 cm -3 ) is doped with phosphorus or arsenic,
It is about 30 nm to 300 nm. However, it is preferable that the poly Si transfer electrode 7 be as thin as possible in order to reduce light absorption loss with respect to incident light. For example, if the poly-Si transfer electrode 7 has a thickness of 60 nm, the optical characteristics at this time are as shown in FIG. FIG. 2 shows the transmittance, the reflectance and the absorptance, and the wavelength of the incident light when the ON-gate insulating film G and the antireflection film F of the above-described example are provided and the poly-Si transfer electrode 7 is 60 nm thick. 6 is a graph showing a relationship with the graph.

【0038】図2のグラフにおいて、透過率とは、外部
から入射した光のうち、上述の垂直電荷結合素子におけ
る多層構造(反射防止膜F,ポリSi転送電極7及びONO
ゲート絶縁膜G)を透過してn型CCDチャネル領域3, p
型ウェル領域2及びn型Si基板1内に入射する光の割合
である。反射率とは、外部から入射した光のうち、上述
の垂直電荷結合素子における多層構造及びSi基板から成
る受光部において反射される光の割合である。吸収率と
は、外部から入射した光のうち、ポリSi転送電極7が吸
収する光の割合である。
In the graph of FIG. 2, the transmittance refers to the multilayer structure (the antireflection film F, the poly-Si transfer electrode 7 and the ONO
N-type CCD channel region 3, p
This is the ratio of light incident on the mold well region 2 and the n-type Si substrate 1. The reflectance is a ratio of the light reflected from the light receiving portion composed of the multilayer structure and the Si substrate in the above-described vertical charge-coupled device to the light incident from the outside. The absorptance is a ratio of light absorbed by the poly-Si transfer electrode 7 to light incident from the outside.

【0039】図2のグラフにおいて、波長420 nm付近で
反射率が極小となり、透過率を高めるように作用し始め
ているが、その付近の波長から長波長側の広い波長帯に
渡って反射率が低く、透過率の高い状態が維持されてい
る。従って、可視光領域全体の広い範囲で高感度にする
には、短めの波長に対して反射低減条件とするのが効果
的である。
In the graph of FIG. 2, the reflectance is minimized near the wavelength of 420 nm, and starts to act to increase the transmittance. However, the reflectance increases over a wide wavelength band from the nearby wavelength to the long wavelength side. The state of low transmittance and high transmittance is maintained. Therefore, in order to increase the sensitivity in a wide range of the entire visible light region, it is effective to set the reflection reduction condition for a shorter wavelength.

【0040】ただし、これはゲート絶縁膜GがSi窒化膜
5またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方を,反射防止
膜FがSi窒化膜9またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両
方を含んでいる場合であり、また、両者が含むSi酸化窒
化膜としても、窒素含有率が高く屈折率が2に近いとき
に関してである。すなわち、上記のような受光部上にポ
リSiから成る転送電極(ポリSi転送電極7)を備えた構
造の固体撮像素子の場合、ゲート絶縁膜Gや反射防止膜
Fに屈折率が2程度の物質を織り交ぜることで、可視光
領域の広い範囲での整合性が高められる。
However, this is the case where the gate insulating film G includes the Si nitride film 5 and / or the Si oxynitride film, and the antireflection film F includes the Si nitride film 9 and / or the Si oxynitride film. This is also the case when the Si oxynitride film contained in both has a high nitrogen content and a refractive index close to 2. That is, in the case of a solid-state imaging device having a transfer electrode made of poly-Si (poly-Si transfer electrode 7) on the light receiving section as described above, the gate insulating film G and the antireflection film F have a refractive index of about 2 Interweaving the materials enhances consistency over a wide range of visible light.

【0041】ポリSi転送電極7と他のポリSi転送電極7
との間のギャップ部分Pのn型CCDチャネル領域3には、
ボロン添加領域10が形成されている。このボロン添加
領域10は、単層電極CCD型に特有の構造であり、ポリS
i転送電極7と他のポリSi転送電極7との間のギャップ
部分Pのチャネル領域に発生するポテンシャルバリアあ
るいはポテンシャルディップを減少させ、電荷(この場
合、電子)の転送効率を確保するための対策である。
The poly-Si transfer electrode 7 and another poly-Si transfer electrode 7
In the n-type CCD channel region 3 in the gap portion P between
A boron added region 10 is formed. The boron-added region 10 has a structure peculiar to the single-layer electrode CCD type.
Countermeasures for reducing the potential barrier or potential dip generated in the channel region of the gap portion P between the i transfer electrode 7 and another poly-Si transfer electrode 7 and ensuring the transfer efficiency of charges (in this case, electrons). It is.

【0042】ポリSi転送電極7(Si窒化膜5,Si酸化膜
6,Si酸化膜8及びSi窒化膜9も含む)をマスクの一部と
して用いたボロンイオン注入により、ボロン添加領域1
0はセルフアラインで形成される。このとき、ボロン添
加領域10に添加されるボロン濃度は、n型CCDチャネル
領域3のリン濃度(または砒素濃度)の半分程度とす
る。そして、撮像領域最外部は、低屈折率の厚い絶縁膜
11で保護されている。また、ポリSi転送電極7の厚さ
が薄いために抵抗が高く、駆動信号を伝搬し難い場合に
は、p+型チャネル阻止領域12上の位置に、裏打ち金属
配線を施して、この金属配線を介してポリSi転送電極7
に駆動信号を供給する。
Boron ion implantation using the poly-Si transfer electrode 7 (including the Si nitride film 5, the Si oxide film 6, the Si oxide film 8 and the Si nitride film 9) as a part of the mask allows the boron-added region 1 to be formed.
0 is formed by self-alignment. At this time, the concentration of boron added to the boron-added region 10 is set to about half of the phosphorus concentration (or arsenic concentration) of the n-type CCD channel region 3. The outermost part of the imaging region is protected by a thick insulating film 11 having a low refractive index. When the resistance is high due to the small thickness of the poly-Si transfer electrode 7 and it is difficult to transmit a drive signal, a backing metal wiring is provided at a position on the p + Through the poly-Si transfer electrode 7
To supply a drive signal.

【0043】以上のように、ゲート絶縁膜G及びポリSi
転送電極7上の絶縁膜(反射防止膜F)は、Si窒化膜(ま
たはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方)を含んでいる
が、これらSi窒化膜(またはSi酸化窒化膜あるいはそれ
ら両方)は、電荷結合素子の一電極毎の微小部分に分割
化して構成されているので、Si窒化膜(またはSi酸化窒
化膜あるいはそれら両方)の残留応力の影響は極めて小
さくなっている。このため、一実施形態の電荷結合素子
における暗電流レベルは、ゲート絶縁膜G及び反射防止
膜Fの全てをSi酸化膜により形成した場合と同程度に押
さえられている。
As described above, the gate insulating film G and the poly-Si
The insulating film (the antireflection film F) on the transfer electrode 7 includes a Si nitride film (or a Si oxynitride film or both), and these Si nitride films (or a Si oxynitride film or both) are Since the charge-coupled device is divided into minute portions for each electrode, the influence of the residual stress of the Si nitride film (or the Si oxynitride film or both) is extremely small. For this reason, the dark current level in the charge-coupled device of one embodiment is suppressed to about the same level as when all of the gate insulating film G and the antireflection film F are formed of a Si oxide film.

【0044】ゲート絶縁膜GにSi窒化膜5(またはSi酸
化窒化膜あるいはそれら両方)を含ませることで、可視
光領域で反射低減条件となるだけの光学長を持たせなが
ら、電荷結合素子に高い電荷転送能力を持たせることが
可能な電気的な厚さとして構成されている。従って、本
発明の一実施形態による固体撮像素子は、入射光に対し
て高感度であり、光電変換時や電荷転送時において低雑
音であり、かつ、飽和電荷量も大きくなるよう構成され
ている。
By including the Si nitride film 5 (or the Si oxynitride film or both) in the gate insulating film G, the charge-coupled device can be provided with an optical length sufficient to reduce the reflection in the visible light region. It is configured as an electrical thickness capable of having a high charge transfer capability. Therefore, the solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention is configured to have high sensitivity to incident light, low noise at the time of photoelectric conversion and charge transfer, and a large saturated charge amount. .

【0045】なお、上記一実施形態による固体撮像素子
は、単層電極CCD型であるが、本発明の固体撮像素子
は、従来例と同様の二層電極構成とすることも可能であ
る。ただし、その場合は、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜
あるいはそれら両方のCCDチャネル上の分断位置と、ポ
リSi転送電極と他のポリSi転送電極との間の電極間ギャ
ップ部の位置とが、目合わせ誤差程度のずれを生じるの
で注意を要する。
Although the solid-state imaging device according to the above embodiment is a single-layer electrode CCD type, the solid-state imaging device of the present invention may have a two-layer electrode configuration similar to the conventional example. However, in this case, the separation position on the CCD channel of the Si nitride film or the Si oxynitride film or both, and the position of the inter-electrode gap between the poly-Si transfer electrode and another poly-Si transfer electrode, Care must be taken because a deviation of the order of magnitude of the alignment error occurs.

【0046】また、上述した一実施形態においては、ゲ
ート絶縁膜Gが三層で構成され、反射防止膜Fが二層で
構成されている場合を説明したが、これより少ない層
数、または逆により多層の場合でも、本発明は上述して
きた効果を奏する。少ない層数の構造とは、図1におい
て、ゲート絶縁膜Gが最上層のSi酸化膜6を取り除いた
Si窒化膜5/Si酸化膜4から成る二層膜で、反射防止膜
Fが最下層のSi酸化膜8を取り除いたSi窒化膜9から成
る単独膜の場合であり、最も簡潔(単純)な積層構造と
なるので、製造工程を短縮できるため、より生産性を向
上させることが可能となり、製造コストを下げることが
でき、より経済的である。
In the above-described embodiment, the case where the gate insulating film G is composed of three layers and the antireflection film F is composed of two layers has been described. Accordingly, even in the case of a multi-layer structure, the present invention has the effects described above. The structure having a small number of layers means that the gate insulating film G in FIG. 1 has the uppermost Si oxide film 6 removed.
This is a two-layer film composed of the Si nitride film 5 / Si oxide film 4 and the antireflection film F is a single film composed of the Si nitride film 9 from which the lowermost Si oxide film 8 is removed. Since the laminated structure is used, the manufacturing process can be shortened, so that productivity can be further improved, the manufacturing cost can be reduced, and the cost is more economical.

【0047】さらに、上述した一実施形態において構成
する半導体材料の導電型において、p型とn型とを全て入
れ換えれば、すなわち、n型Si基板1をp型Si基板へ変更
し、p型ウェル領域2をn型ウェル領域とし、n型CCDチャ
ネル領域3をp型CCDチャネル領域へ変更し、ボロン添加
領域10をリン添加領域または砒素添加領域へ変更し、
p+型チャネル阻止領域12をn+型チャネル阻止領域へ変
更することにより、電子に代えて正孔を信号電荷とする
固体撮像素子の形態となる。
Further, in the conductivity type of the semiconductor material included in the above-described embodiment, if the p-type and the n-type are all exchanged, that is, the n-type Si substrate 1 is changed to the p-type Si substrate, The well region 2 is an n-type well region, the n-type CCD channel region 3 is changed to a p-type CCD channel region, the boron-doped region 10 is changed to a phosphorus-doped region or an arsenic-doped region,
By changing the p + -type channel blocking region 12 to the n + -type channel blocking region, a solid-state imaging device having holes as signal charges instead of electrons is obtained.

【0048】[0048]

【実施例】次に、一実施例について、図1を参照して説
明する。単層電極CCD型で4相駆動垂直CCD方式の有効640
(H)×480(V)画素で画素寸法が6μm□のフルフレーム型
固体撮像素子を製作した。リン濃度2×1014 cm-3程度
で、面方位(100)のn型Si基板表面に、同じリン濃度で、
厚さが20μm程度のエピタキシャルSi層を形成したエピ
タキシャルSi基板(n型Si基板1)を使用し、深さ3μm
程度でボロン濃度5×1015 cm-3程度のp型ウェル領域2
を形成した。
Next, an embodiment will be described with reference to FIG. Effective single-layer electrode CCD type with 4-phase drive vertical CCD method 640
A full-frame solid-state imaging device with (H) × 480 (V) pixels and a pixel size of 6 μm □ was manufactured. With a phosphorus concentration of about 2 × 10 14 cm -3 and an n-type Si substrate surface orientation (100), the same phosphorus concentration
Using an epitaxial Si substrate (n-type Si substrate 1) on which an epitaxial Si layer with a thickness of about 20 μm is formed, a depth of 3 μm
P-type well region 2 with boron concentration of about 5 × 10 15 cm -3
Was formed.

【0049】このp型ウェル領域2内に、深さが1μm程
度でリン濃度が5×1016 cm-3程度のn型CCDチャネル領域
3を形成した。n型CCDチャネル領域3は、6μmピッチで
設けられたp+型チャネル阻止領域12で垂直方向に分割
されている。このp+型チャネル阻止領域12は、幅が1
μm程度、 深さが2μm程度であり、不純物としてのボロ
ン濃度が8×1017 cm-3程度である。
In this p-type well region 2, an n-type CCD channel region 3 having a depth of about 1 μm and a phosphorus concentration of about 5 × 10 16 cm −3 was formed. The n-type CCD channel region 3 is vertically divided by p + -type channel blocking regions 12 provided at a pitch of 6 μm. This p + -type channel blocking region 12 has a width of 1
The depth is about 2 μm, and the concentration of boron as an impurity is about 8 × 10 17 cm −3 .

【0050】n型CCDチャネル領域3表面には、Si酸化膜
6(厚さが15 nm)/Si窒化膜5(厚さが65 nm)/Si酸化膜4
(厚さが40 nm)のONOゲート絶縁膜Gが設けられてい
る。そして、このONOゲート絶縁膜GのSi酸化膜6及びS
i窒化膜5は、p+型チャネル阻止領域12上で0.5μmの
ギャップが開けられ、分断されている。
On the surface of the n-type CCD channel region 3, a Si oxide film 6 (thickness: 15 nm) / Si nitride film 5 (thickness: 65 nm) / Si oxide film 4
An ONO gate insulating film G (having a thickness of 40 nm) is provided. Then, the Si oxide film 6 of this ONO gate insulating film G and S
The i-nitride film 5 is divided on the p + -type channel blocking region 12 with a gap of 0.5 μm.

【0051】ONOゲート絶縁膜G上に、60 nm厚のポリSi
転送電極7が、電極長1.2μm、ギャップ(電極間ギャッ
プ部P)0.3μmで形成されている。このポリSi転送電極
7には、不純物としてリンが5×1020 cm-3程度の濃度で
添加されている。また、ポリSi転送電極7表面には、Si
窒化膜9(厚さが42 nm)/Si酸化膜8(厚さが15 nm)の反
射防止膜Fが設けられており、Si窒化膜9がp+型チャネ
ル阻止領域12上で0.5μmのギャップを開けて分断され
ている。
On the ONO gate insulating film G, a 60 nm thick poly-Si
The transfer electrode 7 is formed with an electrode length of 1.2 μm and a gap (gap portion P between electrodes) of 0.3 μm. Phosphorus is added as an impurity to the poly-Si transfer electrode 7 at a concentration of about 5 × 10 20 cm −3 . Also, the surface of the poly-Si transfer electrode 7 has Si
An antireflection film F of a nitride film 9 (42 nm in thickness) / Si oxide film 8 (15 nm in thickness) is provided, and the Si nitride film 9 has a thickness of 0.5 μm on the p + type channel blocking region 12. It is divided by opening a gap.

【0052】ONOゲート絶縁膜GにおけるSi酸化膜6/Si
窒化膜5、及び反射防止膜Fのn型CCDチャネル領域3上
での分断は、ポリSi転送電極7のパターニングと同時に
行なっているので、ギャップ部の各層のエッジは完全に
一致している。従って、ONOゲート絶縁膜G中及び反射
防止膜F中における一片のSi窒化膜寸法は、縦1.2μm×
横5.5μmという極めて小さいものとなる。
The silicon oxide film 6 / Si in the ONO gate insulating film G
Since the separation of the nitride film 5 and the antireflection film F on the n-type CCD channel region 3 is performed at the same time as the patterning of the poly-Si transfer electrode 7, the edges of the layers in the gap portion completely match. Therefore, the size of one piece of the Si nitride film in the ONO gate insulating film G and the antireflection film F is 1.2 μm ×
It is extremely small, 5.5 μm in width.

【0053】電極間ギャップ部Pのボロン添加領域10
は、反射防止膜F, ポリSi転送電極7及びONOゲート絶
縁膜G中のSi酸化膜6/Si窒化膜5を注入マスクの一部
とするセルフアラインで、ボロンをイオン注入により添
加し、その後の熱処理等の後、n型CCDチャネル領域3の
表面近傍における電気的に活性なリン濃度が3×1016 cm
-3程度になるように形成されている。
Boron-added region 10 in gap P between electrodes
Are the antireflection film F, the poly-Si transfer electrode 7 and the ONO gate
Part of implantation mask using Si oxide film 6 / Si nitride film 5 in edge film G
Boron by ion implantation
After the subsequent heat treatment, the n-type CCD channel region 3
3 × 10 electrically active phosphorus concentration near the surface16 cm
-3It is formed so that it becomes about.

【0054】絶縁膜(低屈折率)11をCVD(化学気相
成長法)等により形成した後、金属内部配線や撮像部を
限定する金属光シールドを形成し、デバイス最外部を保
護膜(低屈折率)でカバーしている。上述したONOゲート
絶縁膜Gと電気的な厚さが等価のSi酸化膜のみのゲート
絶縁膜と、上述した反射防止膜Fと光学長が等価のSi酸
化膜のみの反射防止膜(この上に低屈折率の厚い絶縁膜
を形成すると反射防止効果が失われるので、それは設け
ていない)を備えた同型のフルフレーム型固体撮像素子
も製作し、これとの比較で本発明の効果を検証した。
After the insulating film (low refractive index) 11 is formed by CVD (chemical vapor deposition) or the like, a metal light shield for limiting the metal internal wiring and the image pickup portion is formed, and the outermost device is formed of a protective film (low). (Refractive index). The above-described ONO gate insulating film G has a gate insulating film consisting of only a Si oxide film equivalent in electrical thickness, and the above-described anti-reflection film F has an optical reflection length consisting of only a Si oxide film having an optical length equivalent to the gate insulating film. The antireflection effect is lost when a thick insulating film with a low refractive index is formed, so the antireflection effect is not provided.) A full-frame solid-state imaging device of the same type having the same type was also manufactured, and the effect of the present invention was verified by comparison with this. .

【0055】両者のゲート絶縁膜の電気的厚さが等価な
ので、電荷転送において取り扱い得る電荷量は同等であ
った。また、Si窒化膜を一電極毎の微小部分に分割化し
た効果として、ゲート絶縁膜をSi酸化膜のみで形成した
場合と、暗電流も同程度になっていることが確認され
た。さらに、入射光に対する光電変換における感度に関
しては、本発明のフルフレーム型固体撮像素子の方が極
めて優れており、ゲート絶縁膜及び反射防止膜ともSi酸
化膜のみのフルフレーム型固体撮像素子に比較して、青
(波長450 nm)が4.47倍、緑(波長550 nm)が1.45倍、赤
(波長650 nm)が2.77倍であった。
Since the electrical thicknesses of the two gate insulating films are equivalent, the amount of charge that can be handled in charge transfer was equal. Also, as an effect of dividing the Si nitride film into minute portions for each electrode, it was confirmed that the dark current was almost the same as when the gate insulating film was formed only of the Si oxide film. Furthermore, the sensitivity of the full-frame solid-state imaging device of the present invention is extremely superior with respect to the sensitivity in photoelectric conversion with respect to incident light, and both the gate insulating film and the antireflection film are compared with the full-frame solid-state imaging device having only the Si oxide film. And blue
(Wavelength 450 nm) 4.47 times, green (wavelength 550 nm) 1.45 times, red
(Wavelength 650 nm) was 2.77 times.

【0056】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and a design change or the like may be made without departing from the gist of the present invention. The present invention is also included in the present invention.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子によれば、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそ
れら両方を含むゲート絶縁膜で膜厚条件を光学的にも電
気的にも適正にでき、また、ポリSi転送電極上もSi窒化
膜またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方を含む絶縁膜
で反射防止効果が高く、しかもゲート絶縁膜及びポリSi
転送電極上絶縁膜が含むSi窒化膜またはSi酸化窒化膜あ
るいはそれら両方を一電極毎の微小部分に分割化して暗
電流増加を防いでいるので、高感度,高転送能力,低暗電
流等の高性能を同時に満足する固体撮像素子を提供する
ことができる効果がある。
As described above, according to the solid-state imaging device of the present invention, the thickness condition of the gate insulating film including the Si nitride film or the Si oxynitride film, or both, is controlled optically and electrically. In addition, the insulating film containing the Si nitride film or the Si oxynitride film or both has a high antireflection effect on the poly-Si transfer electrode, and the gate insulating film and the poly-Si
Since the Si nitride film or Si oxynitride film or both included in the insulating film on the transfer electrode is divided into small portions for each electrode to prevent dark current increase, high sensitivity, high transfer capability, low dark current, etc. There is an effect that a solid-state imaging device that simultaneously satisfies high performance can be provided.

【0058】また、本発明の固体撮像素子の製造方法で
は、ゲート絶縁膜中及び反射防止膜中のSi窒化膜または
Si酸化窒化膜あるいはそれら両方の垂直電荷結合素子チ
ャネル上でのギャップ部分(間隙)と、垂直電荷結合素
子転送電極間ギャップ部分とを完全に一致させることが
できるので、高性能の固体撮像素子を性能バラツキを極
めて少なく製造できる効果がある。
Further, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the Si nitride film or the silicon nitride film in the gate insulating film and the antireflection film may be used.
The gap portion (gap) on the vertical charge-coupled device channel of the Si oxynitride film or both can be completely matched with the gap portion between the vertical charge-coupled device transfer electrodes. There is an effect that it can be manufactured with extremely small performance variations.

【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よる固体撮像素子の構
成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 透過率,反射率及び吸収率と、入射光の波長
との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the transmittance, the reflectance, and the absorptance, and the wavelength of incident light.

【図3】 従来例によるフレームトランスファー型固体
撮像素子の全体構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a frame transfer type solid-state imaging device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型Si基板 2 p型ウェル領域 3 n型CCDチャネル領域 4 Si酸化膜 5 Si窒化膜 6 Si酸化膜 7 ポリSi転送電極 8 Si酸化膜 9 Si窒化膜 10 ボロン添加領域 11 絶縁膜(低屈折率) 12 p+型チャネル阻止領域 G ゲート絶縁膜 F 反射防止膜 P 電極間ギャップ部 13 ポリSi転送電極 14 p+型チャネル阻止領域 15 撮像領域 16 蓄積領域 17 水平電荷結合素子 18 出力部 R 画素平面構造を示す領域Reference Signs List 1 n-type Si substrate 2 p-type well region 3 n-type CCD channel region 4 Si oxide film 5 Si nitride film 6 Si oxide film 7 Poly Si transfer electrode 8 Si oxide film 9 Si nitride film 10 Boron added region 11 Insulating film (low (Refractive index) 12 p + channel blocking region G gate insulating film F antireflection film P gap between electrodes 13 poly-Si transfer electrode 14 p + channel blocking region 15 imaging region 16 storage region 17 horizontal charge-coupled device 18 output unit R Area showing the pixel plane structure

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、入射光の光電変換を行な
い、光電変換により発生した信号電荷を読み出す垂直電
荷結合素子列から成る撮像領域と、 前記垂直電荷結合素子列の前記信号電荷を受け取り、順
次転送する水平電荷結合素子と、 前記信号電荷を電荷-電圧変換し、電圧信号として出力
する出力部とを具備し、 前記垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜が、Si窒化膜また
はSi酸化窒化膜あるいはそれら両方と、Si酸化膜との組
み合わせから成り、前記ゲート絶縁膜中の前記Si窒化膜
または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方が一電極下
毎の微小部分に分割化して形成されていることを特徴と
する固体撮像素子。
1. An image pickup area comprising at least a vertical charge-coupled device array for performing photoelectric conversion of incident light and reading out signal charges generated by photoelectric conversion, and receiving and sequentially transferring the signal charges of the vertical charge-coupled device array A horizontal charge-coupled device, and an output unit for converting the signal charge into a voltage and outputting the signal charge as a voltage signal, wherein the gate insulating film of the vertical charge-coupled device is a Si nitride film or a Si oxynitride film or The gate insulating film is formed by dividing the silicon nitride film and / or the silicon oxynitride film or both into small portions under one electrode. Solid-state imaging device.
【請求項2】 Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそ
れら両方と、Si酸化膜との組み合わせから成るゲート絶
縁膜の合成の光学長が200 nm〜275 nmの間にあり、か
つ、Si酸化膜として電気的に換算した膜厚が100 nm以下
であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
2. The synthetic optical length of a gate insulating film composed of a combination of a Si nitride film or a Si oxynitride film or both and a Si oxide film is between 200 nm and 275 nm, and the Si oxide film 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a film thickness converted into an electric field is 100 nm or less.
【請求項3】 前記垂直電荷結合素子を構成する転送電
極上の絶縁膜が、反射防止膜として機能し、この絶縁膜
がSi窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方を含
み、前記絶縁膜中の前記Si窒化膜または前記Si酸化窒化
膜あるいはそれら両方が一電極上毎の微小部分に分割化
して形成されていることを特徴とする請求項1または請
求項2記載の固体撮像素子。
3. An insulating film on a transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device functions as an anti-reflection film, and the insulating film includes a Si nitride film, a Si oxynitride film, or both thereof. 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the Si nitride film or the Si oxynitride film or both are divided into minute portions on one electrode.
【請求項4】 前記垂直電荷結合素子を構成する転送電
極上の反射防止膜として機能する絶縁膜が、Si窒化膜ま
たはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方を含み、かつ、最
外部の前記Si窒化膜または前記Si酸化窒化膜から前記転
送電極までの合成の光学長が、100 nm〜137.5 nmの間に
あることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
かに記載の固体撮像素子。
4. An insulating film functioning as an anti-reflection film on a transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device includes a Si nitride film, a Si oxynitride film, or both, and the outermost Si nitride film. 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a combined optical length from the Si oxynitride film to the transfer electrode is between 100 nm and 137.5 nm. 5.
【請求項5】 前記垂直電荷結合素子を構成する転送電
極が、一層の多結晶Si膜をパターニングして形成されて
成ることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
かに記載の固体撮像素子。
5. The solid according to claim 1, wherein the transfer electrode forming the vertical charge-coupled device is formed by patterning a single-layer polycrystalline Si film. Imaging device.
【請求項6】 少なくとも、光電変換を行ない、かつ、
発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列から成
る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受
け取り転送する水平電荷結合素子と、その信号電荷を電
荷-電圧変換して出力する出力部とを具備する固体撮像
素子の製造方法において、 前記垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜として、Si酸化膜
を形成し、Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそれら
両方を堆積させる第1の工程と、 堆積された前記Si窒化膜または前記Si酸化窒化膜あるい
はそれら両方をチャネル阻止領域上においてエッチング
除去して帯状にする第2の工程と、 多結晶Si膜を堆積させ、転送電極形状にパターニングす
ると共に、転送電極間ギャップ部分の前記Si窒化膜また
は前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方をエッチング除
去する第3の工程とを有することを特徴とする固体撮像
素子の製造方法。
6. At least photoelectric conversion is performed, and
An imaging region including a vertical charge-coupled device array for reading out generated signal charges; a horizontal charge-coupled device for receiving and transferring the signal charges of the vertical charge-coupled device array; and an output unit for converting the signal charges into charge-voltage signals and outputting the converted signal charges A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming a Si oxide film as a gate insulating film of the vertical charge-coupled device, and depositing a Si nitride film or a Si oxynitride film or both; A second step of removing the deposited Si nitride film and / or the Si oxynitride film or both by etching on the channel blocking region to form a band; and depositing a polycrystalline Si film and patterning it into a transfer electrode shape. A third step of etching and removing the Si nitride film and / or the Si oxynitride film in the gap between the transfer electrodes. Method of manufacturing a solid-state imaging device according to.
【請求項7】 前記第3の工程が、 前記多結晶Si膜を堆積させた後、該多結晶Si膜表面に、
Si窒化膜またはSi酸化窒化膜あるいはそれら両方を含む
絶縁膜を堆積させる第4の工程と、 該絶縁膜中の少なくとも前記Si窒化膜または前記Si酸化
窒化膜あるいはそれら両方をチャネル阻止領域上で、エ
ッチング除去して帯状にする第5の工程とを有し、 前記多結晶Si膜を転送電極形状にパターニングする際
に、転送電極間ギャップ部分の該多結晶Si膜上の前記Si
窒化膜または前記Si酸化窒化膜あるいはそれら両方を含
む前記絶縁膜も同時にエッチング除去することを特徴と
する請求項6記載の固体撮像素子の製造方法。
7. The method according to claim 7, wherein, after depositing the polycrystalline Si film, the third step comprises:
A fourth step of depositing an insulating film including a Si nitride film or a Si oxynitride film or both; and forming at least the Si nitride film or the Si oxynitride film or both in the insulating film on a channel blocking region. A fifth step of forming the polycrystalline Si film into a band shape by etching and removing, when the polycrystalline Si film is patterned into a shape of a transfer electrode, the Si on the polycrystalline Si film in a gap portion between the transfer electrodes is formed.
7. The method according to claim 6, wherein the insulating film including the nitride film or the Si oxynitride film or both of them is simultaneously removed by etching.
【請求項8】 前記垂直電荷結合素子のゲート絶縁膜
が、Si酸化膜上にSi窒化膜またはSi酸化窒化膜を備えた
二層膜から成り、前記垂直電荷結合素子を構成する転送
電極上の反射防止膜として機能する絶縁膜が、Si窒化膜
またはSi酸化窒化膜から成る単独層であることを特徴と
する請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の固体撮
像素子。
8. The vertical charge-coupled device, wherein the gate insulating film is formed of a two-layer film including a Si nitride film or a Si oxynitride film on a Si oxide film, and is formed on a transfer electrode constituting the vertical charge-coupled device. 6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the insulating film functioning as an antireflection film is a single layer made of a Si nitride film or a Si oxynitride film.
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