JP5955005B2 - 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法に関する。

特許文献１には、受光部の上を覆う反射防止膜を設けたＣＭＯＳ型の固体撮像装置が開示されている。反射防止膜は、受光部から転送用のゲート電極の上まで延在し、その端面は転送用のゲート電極の上に位置している。そして、転送用のゲート電極の検出部側、すなわちフローティングディフュージョン領域（以下、ＦＤ領域）側の側壁にはサイドスペーサーが設けられている。
特許文献２には、フォトダイオードの上から転送トランジスタのゲート電極を覆い、ＦＤ領域まで延在した部材を有するＣＭＯＳ型の固体撮像装置が開示されている。

特開２０００−１２８２２号公報 特開２００９−３８３０９号公報

特許文献１に記載の固体撮像装置においては、サイドスペーサーを形成する時に、転送用のゲート電極がエッチングによりダメージを受け得る。

更に、ＦＤ領域に接続するコンタクトプラグのためのコンタクトホールを層間膜に形成する際に、位置合わせの誤差が生じ得る。この時、転送用のゲート電極に接する位置、あるいは転送用のゲート電極の上にコンタクトホールが配置されてしまう場合がある。特許文献１に記載の固体撮像装置においては、転送用のゲート電極のＦＤ領域側が層間膜と直接接しているために、この時、転送用のゲート電極がエッチングによりダメージを受け得る。更には、ＦＤ領域に接続すべきコンタクトプラグがＦＤ領域ではなく転送用のゲート電極と接続してしまう可能性がある。

特許文献２に記載の部材は、材料等については検討されていない。その材料によっては、エッチングダメージを抑制することが出来ず、また、その材料の誘電率によっては、ＦＤ領域の容量が増大し、画質を低下させてしまう可能性がある。

本発明では、画質が向上した固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一様態は、光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記フローティングディフュージョン領域と増幅部の入力ノードとを電気的に接続するコンタクトプラグと、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の電気的導通を制御するゲート電極と、前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上まで、連続的に延在する第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に設けられ、前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して、前記フローティングディフュージョン領域の上まで、連続的に延在する第２の絶縁膜と、を有する固体撮像装置において、前記第１の絶縁膜は、前記第２の絶縁膜よりも誘電率が高く、前記ゲート電極の上から前記フローティングディフュージョン領域の上に延在する前記第１の絶縁膜の端部は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から０．２５μｍ以下の範囲に位置する固体撮像装置に関する。

本発明の一様態は、光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の導通を制御するゲート電極と、を有する固体撮像装置の製造方法において、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域との上に絶縁膜を形成する工程と、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上を連続的に覆い、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上に開口を有するレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜の上に、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域とを覆い、前記第１の絶縁膜よりも誘電率が低い第２の絶縁膜を形成する工程と、を有し、前記レジストパターンの開口の側面は、前記ゲート電極の端部から前記フローティングディフュージョン領域の方向に０．２５μｍ以下の範囲に位置する固体撮像装置の製造方法に関する。

本発明によれば、画質が向上した固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法が提供可能である。

第１実施形態の固体撮像装置を説明するための平面模式図。 第１実施形態の固体撮像装置を説明するための断面模式図。 第１実施形態の説明をするためのグラフ。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。 第１実施形態の固体撮像装置の変形例を説明するための平面模式図。 第１実施形態の固体撮像装置の変形例を説明するための平面模式図。

本発明の固体撮像装置は、光電変換素子から、ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の上まで連続的に延在する第１の絶縁膜を有する。そして、固体撮像装置は、第１の絶縁膜の上に設けられた、フローティングディフュージョン領域の一部の上まで連続的に延在した第２の絶縁膜を有する。ここで、第１の絶縁膜は、第２の絶縁膜よりも誘電率が高い。そして、第１の絶縁膜のゲート電極の上からフローティングディフュージョン領域の上に延在する部分は、ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から０．２５μｍ以下の範囲に位置する。このような固体撮像装置によれば、ＦＤ領域の容量の増大の抑制が可能である。

具体例は、以下の実施形態において詳細に説明する。以下の実施形態では、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を例に、信号電荷を電子とした場合について説明する。しかしながら、本発明は、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置に限定されない。また、例えば、導電型、電圧等を逆極性にすることによって、信号電荷を正孔とすることも可能である。

（第１実施形態）
本実施形態の固体撮像装置を図１及び図２を用いて説明する。

図１（ａ）は、本実施形態の固体撮像装置を説明するための平面模式図である。図１（ａ）には、２つのフォトダイオード１０３（光電変換素子）と、光電変換素子の信号電荷を読み出すための複数のトランジスタとが示されている。複数のトランジスタは、例えば、フォトダイオード１０３の信号電荷を転送する転送トランジスタ１０６と、信号電荷に基づく電圧を増幅し信号として読み出すための増幅トランジスタ１０７と、を含む。そして、複数のトランジスタは、増幅トランジスタからの信号を信号線に選択的に出力するための選択トランジスタ１０８と、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするためのリセットトランジスタ１０９と、を含む。転送トランジスタ１０６のドレインとなるＦＤ領域１０４は、増幅トランジスタ１０７の入力ノードであるゲート電極と、リセットトランジスタ１０９のソースと、電気的に接続される。ここで、回路構成はこの形式に限定されず、例えば、増幅トランジスタは複数のトランジスタからなる増幅部でもよい。

これらの素子は、半導体基板１００の素子分離１０１で区切られた活性領域１０２に設けられている。フォトダイオード１０３と、転送トランジスタ１０６のドレインとなるＦＤ領域１０４が活性領域１０２に設けられている。そして、転送トランジスタのゲート電極である転送ゲート電極１０５がフォトダイオード１０３とＦＤ領域１０４との間に設けられ、それらの電気的導通を制御している。ＦＤ領域１０４には信号電荷が転送される。そのＦＤ領域１０４の電位に基づく信号を増幅トランジスタ１０７が増幅して出力する。そして、任意の素子の上には、絶縁部材１１０が設けられる。ここで、図面においては、絶縁部材１１０が設けられている場合の位置を点線で示している。絶縁部材１１０は、各フォトダイオード１０３の上から、転送ゲート電極１０５の上と、ＦＤ領域１０４の一部の上まで連続して設けられる。ここで、２つのフォトダイオード１０３が、１つの増幅トランジスタと、１つの選択トランジスタと、１つのリセットトランジスタを共有する構成を示しているが、この形式に限定されるものではない。なお、図１（ａ）には、ＦＤ領域１０４に設けられるコンタクト１１３と、転送ゲート電極１０５と連続する配線部に設けられるコンタクト１１４と、その他のコンタクト（符号なし）が示されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の１つのフォトダイオードを拡大した平面模式図である。図１（ｂ）において、絶縁部材１１０のＦＤ領域１０４側の端部１１２は、転送ゲート電極１０５のＦＤ領域１０４側の端部１１１よりも、長さＸＸだけＦＤ領域１０４側に位置している。ここで、長さＸＸは、半導体基板の表面に平行な面でみた場合、いわゆる平面レイアウトにおいて、転送ゲート電極１０５のＦＤ領域１０４側の端部１１１からＦＤ領域１０４の上に設けられた絶縁部材１１０の長さともいえる。ここで、長さは転送トランジスタのチャネル長方向（ｙ軸方向）に沿った長さである。また、長さＸＸは、絶縁部材１１０の転送ゲート電極１０５からＦＤ領域１０４側への突き出し量ともいえる。つまり、絶縁部材１１０が転送ゲート電極１０５からＦＤ領域１０４へ長さＸＸだけ突き出して（延在して）いる。また、端部１１１は転送ゲート電極１０５の側面であり、端部１１２は絶縁部材１１０の側面である。

図２は、図１のＡ−Ｂ線における断面模式図である。つまり、図２は、１つのフォトダイオード１０３と、１つの転送ゲート電極１０５と、１つのＦＤ領域１０４を含む領域の断面模式図である。図２において、図１と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図２において、半導体基板１００は、例えば、Ｎ型のシリコン基板であって、Ｎ型の半導体領域２０１と、Ｐ型の半導体領域２０２とを有する。Ｐ型の半導体領域２０２はいわゆるＰ型のウエルとして機能しうる。半導体基板１００の上に、例えばシリコン酸化膜からなる素子分離１０１が設けられている。半導体領域２０２の中であって素子分離１０１で区切られた活性領域１０２の中に、フォトダイオード１０３を構成するＰ型の半導体領域２０３とＮ型の半導体領域２０４とＮ型の半導体領域２０５とが設けられている。ここで、半導体領域２０３は、フォトダイオード１０３を埋め込みフォトダイオードとするための半導体領域である。半導体領域２０４と半導体領域２０５は、信号電荷の蓄積領域として機能しうる。フォトダイオード１０３から離間してＦＤ領域１０４が設けられている。ＦＤ領域１０４はＮ型の半導体領域からなる。フォトダイオード１０３とＦＤ領域１０４との間であって、ゲート絶縁膜２０６の上に、転送ゲート電極１０５が設けられている。ゲート絶縁膜２０６は、転送ゲート電極１０５の下からフォトダイオード１０３の上やＦＤ領域１０４の上にまで延在している。ここで、絶縁部材１１０は、フォトダイオード１０３に隣接する素子分離１０１の上から、フォトダイオード１０３を覆う。そして、絶縁部材１１０は、転送ゲート電極１０５のフォトダイオード１０３側の側面と上面とＦＤ領域１０４側の側面２１２とを覆って、ＦＤ領域１０４の上に延在している。つまり、絶縁部材１１０は、ｙ軸方向において、フォトダイオード１０３の上からＦＤ領域１０４の上まで連続的に延在している。そして、ｙ軸方向において、フォトダイオード１０３の上からＦＤ領域１０４の上まで連続的に延在し、絶縁部材１１０を覆う絶縁膜２０９が設けられている。絶縁膜２０９は、シリコン酸化膜系の膜からなり、絶縁膜２０９の開口にコンタクトプラグ２１０が設けられている。コンタクトプラグ２１０はＦＤ領域１０４と電気的に接続するプラグであり、絶縁膜２０９の上に設けられた配線２１１と電気的に接続している。配線２１１は増幅部の入力ノードと電気的に接続している。配線２１１の上には、絶縁膜、他の配線等が形成されているが、ここでは省略する。

ここで、絶縁部材１１０は、絶縁膜２０９よりも誘電率が高い絶縁膜２０７を含む。本実施形態では、シリコン窒化膜である絶縁膜２０７と、絶縁膜２０７の上に設けられたシリコン酸化膜である絶縁膜２０８との積層構造であり、一様な厚さｄを有しているものとする。例えば、絶縁膜２０７は３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下、絶縁膜２０８は１４０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下の範囲の厚みを有する。本実施形形態では、絶縁膜２０７は５０ｎｍ、絶縁膜２０８は１６０ｎｍ、厚さｄは２１０ｎｍとした。そして、長さＸＸは厚さｄと等しい長さとなっている。つまり、この長さＸＸは、０．２５μｍ以下である。なお、絶縁部材１１０は、積層構造でなくてもよく、またその材料等は限定されるものではない。更に、積層構造の場合において、その積層順番も任意である。

ここで、長さＸＸについて説明する。まず、絶縁部材１１０は、絶縁膜２０９よりも高い誘電率を有するため、ＦＤ領域１０４の上に伸びる長さＸＸが長くなると、ＦＤ領域１０４の寄生容量が増加してしまう。ここで、信号電圧Ｖ、信号電荷Ｑ、ＦＤ領域１０４の容量Ｃとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃであるため、ＦＤ領域１０４の容量Ｃが大きくなると、信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換する際の効率が低下してしまう。効率が低下することは、すなわち信号が小さくなることである。よって、最終的な信号を出力するにあたって、後段のアンプを用いて増幅し、信号を大きくする必要が出てくる。しかし、信号を増幅すると同時にノイズが増えるため、固体撮像装置の性能が低下してしまう。そこで、長さＸＸは０．２５μｍ以下とする。このような構成によって、ＦＤ領域１０４の容量が増大することを抑制することが可能となる。

図３に、ＦＤ領域１０４の上に伸びている絶縁部材１１０の長さＸＸとダークノイズの関係を説明する。縦軸のダークノイズは、特許文献１のように転送ゲート電極１０５にサイドスペーサーが形成される構造におけるノイズ量が１となるように規格化している。ここで、ダークノイズは、固体撮像装置から最終的に出力される信号からフォトダイオードにおける信号／ノイズ比を求めたものである。つまり、最終的に出力される信号を増幅率で割った状態での信号／ノイズ比である。図３のグラフの横軸は絶縁部材１１０の長さＸＸ（μｍ）である。図３に示すように、長さＸＸが大きくなるとダークノイズが増加するが、長さＸＸを０．２５μｍ以下にした場合には、ほぼ１となる。よって、長さＸＸが０．２５μｍ以下となるように絶縁部材１１０を設けることで、ＦＤ領域１０４の容量の増大を抑えることができ、固体撮像装置のダークノイズを抑えることが可能となる。

次に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を図４〜図６を用いて説明する。他の図面と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。また、一般の半導体の製造技術によって製造可能な場合についても、説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、半導体基板１００を準備する。半導体基板１００には、素子分離１０１が形成されている。本実施形態において、素子分離１０１は、ＬＯＣＯＳ法（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ法）によって形成されている。しかし、ＳＴＩ法（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ法）によって形成された素子分離でもよく、信号電荷に対してポテンシャルバリアとなるような半導体領域による素子分離でもよい。更に、半導体基板１００は、Ｎ型の半導体領域２０１とＰ型の半導体領域２０２を含む。これは、例えばＮ型の半導体基板にＰ型の半導体領域を形成するためのイオン注入を行うことで、Ｎ型の半導体基板が残ったＮ型の半導体領域２０１とＰ型の半導体領域２０２とが形成される。ここで、イオン注入は１回でも複数回でもよく、複数回のイオン注入を行う場合には、注入エネルギー及びイオンのドーズ量を変化させて行うことが可能である。素子分離１０１が設けられた後、半導体基板１００の上には、ゲート絶縁膜２０６となる絶縁膜４０１と、転送ゲート電極１０５と、が形成される（図４（ｂ））。ゲート絶縁膜２０６は、例えば、シリコンの半導体基板を熱酸化することによって形成されたシリコン酸化膜であり、プラズマ窒化等の処理を施してもよい。転送ゲート電極１０５は、ポリシリコン等の導電体からなる。ゲート電極は、活性領域１０２の上に設けられ、トランジスタのゲートとして機能する部分である。本実施形態では、ゲート電極に電圧を供給するための配線部もゲート電極と連続して形成している。

図４（ｃ）に示すように、レジストパターン４０２を形成する。レジストパターン４０２は、フォトダイオード１０３が形成されるべき領域を露出する開口４０３を有する。ここで、レジストパターン４０２は転送ゲート電極１０５を覆うように設けられうる。そして、レジストパターン４０２をマスクとして、半導体基板１００へイオン注入４０４を行う（図４（ｄ））。イオン注入４０４によって、フォトダイオード１０３を構成するＮ型の半導体領域２０５が形成される。ここで、イオン注入４０４は、例えば、砒素あるいは燐を用いて、ほぼ垂直のイオン注入角度で行われる。次に、図５（ａ）に示すように、イオン注入５０１を行い、フォトダイオード１０３を構成するＮ型の半導体領域２０４を形成する。イオン注入５０１は、例えば、砒素あるいは燐を用いて、転送ゲート電極１０５の下にもぐり込むような方向と角度θ_１で行われる。角度θ_１は、１５〜５０度である。ここで、イオン注入５０１はイオン注入４０４よりも低いイオン注入エネルギー、小さいドーズ量で行われる。以上によって、フォトダイオード１０３のＮ型の半導体領域２０４と半導体領域２０５とが形成される。

次に、図５（ｂ）に示すＰ型の半導体領域２０３を形成する工程を行う。まず、レジストパターン５０２を形成する。レジストパターン５０２は、フォトダイオード１０３が形成されるべき領域を露出する開口５０３を有する。ここで、開口５０３は、転送ゲート電極１０５のフォトダイオード１０３が形成されるべき領域側の一部を露出する。そして、レジストパターン５０２と転送ゲート電極１０５をマスクとして、イオン注入５０４を行い、半導体領域２０３を形成する。イオン注入５０４は、例えば、ボロンを用いて、転送ゲート電極１０５から遠ざかるような方向と角度θ_２で行われる。角度θ_２は、１５〜５０度である。なお、各イオン注入４０４、５０１、５０４は、熱処理を伴ってもよい。

そして、ＦＤ領域１０４を形成する。ます、図５（ｃ）に示すようなレジストパターン５０５を形成する。レジストパターン５０５は、ＦＤ領域１０４が形成されるべき領域を露出する開口５０６を有する。レジストパターン５０５は、素子分離１０１からＦＤ領域１０４が形成されるべき領域が設けられた活性領域１０２の一部に延在している。開口５０６は、転送ゲート電極１０５のフォトダイオード１０３とは反対側の一部を露出する。そして、例えば、リンや砒素のイオン注入を行い、Ｎ型の半導体領域であるＦＤ領域１０４を形成する。ここで、ＦＤ領域１０４は、容量の増大を抑制するために、その不純物濃度が１×１０^１９個／ｃｍ^３以下となるように形成されることが望ましい。このような素子が形成された半導体基板１００を用いて以下の工程を進める。ここで、不純物濃度は、ｎ型の不純物濃度とｐ型の不純物濃度との差分の、いわゆるＮＥＴ濃度である。

図６（ａ）に示すように、半導体基板１００の上面に、シリコン窒化膜６０１とシリコン酸化膜６０２の積層体を形成する。積層体は、フォトダイオード１０３の上と、転送ゲート電極１０５の側面、及び上面と、ＦＤ領域１０４の上と、を覆う。そして、図６（ｂ）に示すレジストパターン６０３を形成する。レジストパターン６０３は、転送ゲート電極１０５のＦＤ領域１０４側の端部１１１からｙ軸方向に長さＸＸだけオフセットして設けられた端部を有する。そして、レジストパターン６０３は、ＦＤ領域１０４の一部に設けられた積層体を露出させる開口６０４を有する。このレジストパターン６０３においても、その開口６０４の側面の１つが、転送ゲート電極１０５の端部１１１からＦＤ領域１０４の上に向かって、長さＸＸの範囲に位置していることが好ましい。レジストパターン６０３をマスクとして、積層体をエッチングし、除去することで、図６（ｃ）に示す絶縁部材１１０を形成する。このようなレジストパターン６０３を設けることで、サイドスペーサーを形成することなく、絶縁部材１１０を形成することが可能である。絶縁部材１１０の端部１１２は、転送ゲート電極１０５の端部１１１からＦＤ領域１０４の上に向かって、長さＸＸの範囲に位置している。本実施形態において、絶縁部材１１０のＦＤ領域１０４と反対側の端部６０５は、素子分離１０１の上に位置しているが、この位置については適宜設定可能である。

この後、絶縁部材１１０等を覆うシリコン酸化膜系、例えばＢＰＳＧ等からなる絶縁膜２０９が設けられる。この絶縁膜２０９はシリコン窒化膜である絶縁膜２０７よりも誘電率が低い。そして、エッチング等の技術を用いて、この絶縁膜２０９にコンタクトのためのホールが形成される。この時、絶縁部材１１０の絶縁膜２０７は、絶縁膜２０９とは異なる材料からなるため、ホール形成時のエッチングにおけるエッチングストップ膜として機能可能である。絶縁膜２０７は転送ゲート電極１０５の上面及び側面を覆っているため、ホール形成時に位置ずれが生じた場合にも、転送ゲート電極１０５をエッチングから守ることが可能となる。その後、ホールにプラグを形成し、配線を形成することで図２に示す構成が製造可能である。その後も、配線と、ビアと、カラーフィルタ及びマイクロレンズ等の光学部材と、を形成することで、固体撮像装置が完成する。ここで、シリコン窒化膜からなる絶縁膜２０７を含む絶縁部材１１０は、絶縁膜２０９にコンタクトホールを形成するためのエッチングを行う際のエッチングストップ膜として機能しうる。この絶縁部材１１０が転送ゲート電極１０５の側面及び上面を覆っていることで、コンタクトホール形成時に転送ゲート電極１０５が露出してしまうことを抑制することができ、短絡の発生を抑制することが可能となる。

また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように絶縁部材１１０は転送ゲート電極１０５と連続した配線部のコンタクト１１４が設けられる領域の上や、ＦＤ領域１０４のコンタクト１１３が設けられる領域の上には設けられていない。更に、絶縁部材１１０は、その他のトランジスタにおけるコンタクトが設けられる領域の上にも設けられていない。このような構成によって、コンタクトホールを形成する際の、全てのコンタクトホールに対してエッチングを同一条件で行うことが可能となり、よりコンタクトホールを精度良く形成することが可能となる。

以上のように、本実施形態に記載の固体撮像装置の構成によって、ＦＤ領域の容量の増大の抑制が可能となる。また、本実施形態に記載の固体撮像装置の製造方法によって、ＦＤ領域の容量の増大を抑制しつつ、コンタクトホールの転送ゲート電極への短絡を抑制することが可能となる。

以上のような構成及び製造方法によって、転送ゲート電極１０５とＦＤ領域１０４との短絡や転送ゲート電極１０５へのダメージを防ぐことが可能となる。それは、ＦＤ領域１０４と接続するコンタクトのコンタクトホールが製造誤差により転送ゲート電極１０５の上に乗り上げてしまっても、絶縁膜２０８でコンタクトホールのエッチングが止まるためである。また、絶縁膜２０８のＦＤ領域１０４の上への突き出し量（ＸＸ）を規定することで、ＦＤ領域１０４の容量の増加の抑制が可能となる。

（変形例）
第１の実施形態の変形例について、図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は、図１（ａ）に対応する固体撮像装置の平面模式図であり、第１実施形態のフォトダイオード等や絶縁部材１１０の配置の変形例を示している。図７及び図８では、図１（ａ）に示した選択トランジスタ等については省略している。図１（ａ）と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。以下、１つのフォトダイオード１０３と、１つの転送ゲート電極１０５と、１つのＦＤ領域１０４を１つの組として説明を行う。

まず、図７（ａ）は、ｙ軸方向に２つの組が配列した図１（ａ）と異なり、ｘ軸方向に２つの組が配列している。図７（ｂ）は、２つの組が並進対称に配置された図１（ａ）と異なり、仮想線７０１を基準に、２つの組を線対称に配置している。また、図７（ｃ）は、点７０２を基準に、９０度ずつずらして４つの組を配置している。いわゆる、４つの組は回転対称の関係となっている。このような図７（ａ）〜図７（ｃ）のいずれの構成においても、絶縁部材１１０は図１（ａ）と同様に設けることができる。つまり、絶縁部材１１０は、フォトダイオード１０３の上から連続的に転送ゲート電極１０５の側面及び上面を覆い、ＦＤ領域１０４の上まで延在し、転送ゲート電極１０５の端部から延在する長さは０．２５μｍ以下で設けることが出来る。

次に、図８（ａ）〜図８（ｄ）では、複数のフォトダイオード１０３を同一の絶縁部材１１０で覆う構成を説明する。

図１（ａ）では、１つの活性領域に１つのフォトダイオード１０３を構成するＮ型の半導体領域２０４及び半導体領域２０５が配置されていた。図８（ａ）では、１つの活性領域１０２にＮ型の半導体領域２０４及び半導体領域２０５が設けられた領域８０１が２つ位置されている。つまり、フォトダイオード１０３が２つ設けられている。ここで、Ｐ型の半導体領域２０３は２つの領域８０１に共通して設けられており、２つの領域８０１はＰ型の半導体領域で分離されている。図８（ｂ）では、２つの活性領域１０２にそれぞれ１つずつフォトダイオード１０３が配置されており、１つの絶縁部材１１０が２つのフォトダイオード１０３を覆うように配置されている。図８（ｃ）では、図８（ａ）の領域８０１が２つから増加し、１つの活性領域１０２に４つの領域８０１が設けられている。図８（ｄ）は、４つの活性領域１０２のそれぞれに４つのフォトダイオード１０３が１つずつ対応して設けられている。このような図８（ａ）〜図８（ｄ）において、複数のフォトダイオード１０３を連続して覆うように１つの絶縁部材１１０が設けられている。このような構成においても、絶縁部材１１０は、フォトダイオード１０３の上から連続的に転送ゲート電極１０５の側面及び上面を覆い、ＦＤ領域１０４の上まで延在し、転送ゲート電極１０５の端部から延在する長さは０．２５μｍ以下で設けることが出来る。このような構成によって、更なる微細化が可能となる。

なお、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示す構成において、複数のフォトダイオード１０３は同一の１つのマイクロレンズで覆われる構造が形成される場合がある。このような構成によって、焦点検出用の信号を得ることが可能となる。また、図８（ａ）〜図８（ｄ）に限らず、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示した構成に、複数のフォトダイオード１０３を同一の絶縁部材１１０で覆う構成を適用してもよい。

以下、説明してきた固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。

本発明の固体撮像装置によって、固体撮像装置の画質の向上が可能となる。また、実施例や変形例は適宜変更可能であり、それらの組み合わせも可能である。

Claims (14)

1. 光電変換素子と、
   フローティングディフュージョン領域と、
   前記フローティングディフュージョン領域と増幅部の入力ノードとを電気的に接続するコンタクトプラグと、
   前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の電気的導通を制御するゲート電極と、
   前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上まで、連続的に延在する第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜の上に設けられ、前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して前記フローティングディフュージョン領域の上まで、連続的に延在する第２の絶縁膜と、
   を有する固体撮像装置において、
   前記第１の絶縁膜は、前記第２の絶縁膜よりも誘電率が高く、
   前記フローティングディフュージョン領域の一部の上にある、前記第１の絶縁膜の端部は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から０．２５μｍ以下の範囲に位置することを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１の絶縁膜はシリコン窒化膜を含み、
   前記第２の絶縁膜はシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記フローティングディフュージョン領域と入力ノードが接続した増幅部を有することを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の固体撮像装置。
4. 前記フローティングディフュージョン領域は半導体領域であり、
   前記半導体領域の不純物濃度は、１×１０^１９個／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 前記固体撮像装置は、
   前記光電変換素子とは別の光電変換素子と、前記フローティングディフュージョン領域とは別のフローティングディフュージョン領域と、前記ゲート電極とは別のゲート電極と、前記第２の絶縁膜の上に設けられたマイクロレンズと、
   を有し、
   前記マイクロレンズは、前記光電変換素子と前記別の光電変換素子とを覆う
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
6. 光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の導通を制御するゲート電極と、を有する固体撮像装置の製造方法であって、
   前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域との上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上を連続的に覆い、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上に開口を有するレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、第１の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第１の絶縁膜の上に、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域とを覆い、前記第１の絶縁膜よりも誘電率が低い第２の絶縁膜を形成する工程と、
   を有し、
   前記レジストパターンの開口の側面は、前記ゲート電極の端部から前記フローティングディフュージョン領域の方向に０．２５μｍ以下の範囲に位置することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
7. 前記第１の絶縁膜がシリコン窒化膜を含み、前記第２の絶縁膜がシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 前記第１の絶縁膜の前記ゲート電極の上からフローティングディフュージョン領域の上に延在する部分は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から０．２５μｍ以下の範囲に位置することを特徴とする請求項６または７に記載の固体撮像装置の製造方法。
9. 前記フローティングディフュージョン領域と接続するプラグを形成する工程を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
10. 固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、を有し、
    前記固体撮像素子は、
    光電変換素子と、
    フローティングディフュージョン領域と、
    前記フローティングディフュージョン領域と増幅部の入力ノードとを電気的に接続するコンタクトプラグと、
    前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の電気的導通を制御するゲート電極と、
    前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上まで、連続的に延在する第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜の上に設けられ、前記光電変換素子の上から、前記ゲート電極の上を介して前記フローティングディフュージョン領域の上まで、連続的に延在する第２の絶縁膜と、
    を有し、
    前記第１の絶縁膜は、前記第２の絶縁膜よりも誘電率が高く、
    前記フローティングディフュージョン領域の一部の上にある、前記第１の絶縁膜の端部は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から０．２５μｍ以下の範囲に位置することを特徴とするカメラ。
11. 前記第１の絶縁膜はシリコン窒化膜を含み、
    前記第２の絶縁膜はシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項１０記載のカメラ。
12. 前記フローティングディフュージョン領域と入力ノードが接続した増幅部を有することを特徴とする請求項１０あるいは１１のいずれかに記載のカメラ。
13. 前記フローティングディフュージョン領域は半導体領域であり、
    前記半導体領域の不純物濃度は、１×１０^１９個／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のカメラ。
14. 前記固体撮像装置は、
    前記光電変換素子とは別の光電変換素子と、前記フローティングディフュージョン領域とは別のフローティングディフュージョン領域と、前記ゲート電極とは別のゲート電極と、前記第２の絶縁膜の上に設けられたマイクロレンズと、
    を有し、
    前記マイクロレンズは、前記光電変換素子と前記別の光電変換素子とを覆う
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のカメラ。

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