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WO2016039046A1 - 裏面入射型固体撮像装置 - Google Patents

裏面入射型固体撮像装置 Download PDF

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Publication number
WO2016039046A1
WO2016039046A1 PCT/JP2015/072096 JP2015072096W WO2016039046A1 WO 2016039046 A1 WO2016039046 A1 WO 2016039046A1 JP 2015072096 W JP2015072096 W JP 2015072096W WO 2016039046 A1 WO2016039046 A1 WO 2016039046A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
insulating film
imaging device
state imaging
shielding film
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎一郎 ▲高▼木
堅太郎 前田
康人 米田
久則 鈴木
村松　雅治
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
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 浜松ホトニクス株式会社 filed Critical 浜松ホトニクス株式会社
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Priority to EP15839949.3A priority patent/EP3193367B1/en
Priority to KR1020177009095A priority patent/KR102388174B1/ko
Priority to US15/505,993 priority patent/US10811459B2/en
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    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors

Definitions

  • the present invention relates to a back-illuminated solid-state imaging device.
  • a semiconductor substrate having a light incident surface on the back side and a light receiving portion that generates charges in response to light incidence, and a charge transfer portion provided on the light detection surface side opposite to the light incident surface of the semiconductor substrate There is known a back-illuminated solid-state imaging device including a light shielding film provided on the light detection surface side of a semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • the light shielding film is configured such that light reflected or scattered at a place other than the back-illuminated solid-state imaging device (for example, a substrate on which the back-illuminated solid-state imaging device is mounted) The incident is suppressed.
  • Interference occurs between the light incident on the back-illuminated solid-state imaging device (semiconductor substrate) from the light incident surface side and the light that has passed through the semiconductor substrate and reflected by the light shielding film and directed toward the light incident surface side.
  • the spectral sensitivity characteristic is waved, that is, an etaloning phenomenon occurs, and the sensitivity is difficult to stabilize.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a back-illuminated solid-state imaging device capable of suppressing the occurrence of an etaloning phenomenon while suppressing re-incidence of light from a light detection surface side to a semiconductor substrate. To do.
  • One embodiment of the present invention is a back-illuminated solid-state imaging device having a light incident surface on the back surface side and a light receiving portion that generates a charge in response to light incidence, and a light incident surface of the semiconductor substrate A charge transfer portion provided on the side of the light detection surface opposite to the light-receiving surface, and a light shielding film provided on the side of the light detection surface of the semiconductor substrate.
  • the light shielding film has an uneven surface facing the light detection surface.
  • the light shielding film is provided on the light detection surface side of the semiconductor substrate, light re-incident on the semiconductor substrate from the light detection surface side is suppressed. Since the light shielding film has an uneven surface facing the light detection surface, the light reflected from the uneven surface has a dispersed phase difference with respect to the phase of the light incident on the semiconductor substrate from the light incident surface side. Have. Thereby, these lights cancel each other and the etaloning phenomenon is suppressed.
  • An insulating film is provided between the semiconductor substrate and the light-shielding film and provided with the light-shielding film.
  • the insulating film has irregularities, and the irregular surface of the light-shielding film has irregularities formed in the insulating film. It may correspond to. In this case, a light shielding film having an uneven surface can be easily realized.
  • a plurality of conductors positioned in the insulating film and arranged along the light detection surface may be further provided, and the unevenness of the insulating film may be formed corresponding to the plurality of conductors. In this case, it is possible to easily realize an insulating film in which unevenness is formed.
  • the light shielding film is made of a conductive metal material, and a conductor other than a conductor to which a predetermined signal is input among the plurality of conductors may be electrically connected to the light shielding film. In this case, the potentials of the electrodes other than the electrode to which the predetermined signal is input are stabilized without hindering the function of the electrode to which the predetermined signal is input.
  • the plurality of conductors include a plurality of first and second conductors arranged alternately so that the respective end portions overlap, and the unevenness of the insulating film corresponds to the step between the first conductor and the second conductor. It may be formed. In this case, it is possible to easily realize an insulating film in which unevenness is formed.
  • the light receiving portion includes a plurality of pixels, the insulating film is formed so as to be separated at least for each of the plurality of pixels, and the light shielding film may be provided between the separated portions of the insulating film. Good. In this case, occurrence of crosstalk of light (light reflected by the uneven surface) between the pixels can be suppressed.
  • the light receiving unit has a plurality of photosensitive regions arranged in the first direction, and a potential gradient increased along the second direction intersecting the first direction is provided on the light detection surface side of the semiconductor substrate.
  • a plurality of potential gradient forming units formed for the sensitive region are provided, the charge transfer unit transfers charges acquired from the plurality of photosensitive regions in the first direction, and the light shielding film includes the plurality of potential gradient forming units and It may be provided so as to cover the charge transfer portion.
  • the charge generated in the photosensitive region moves along the potential gradient caused by the potential gradient formed by the potential gradient forming unit. For this reason, it is not necessary to provide a transfer electrode group to which charge transfer signals having different phases are provided in order to move charges in the photosensitive region.
  • the transfer electrode group as described above does not exist between the light shielding film and the light detection surface, the etaloning phenomenon tends to occur remarkably. Therefore, the light-shielding film having the uneven surface is effective even in a configuration in which the charge in the photosensitive region is moved by the potential gradient formed by the potential gradient forming portion.
  • each photosensitive region may be a rectangular shape having the second direction as the long side direction, and the uneven surface of the light shielding film may be a surface in which the unevenness is repeated along the second direction. In this case, the etaloning phenomenon can be reliably suppressed over the long side direction of the photosensitive region.
  • a back-illuminated solid-state imaging device capable of suppressing the occurrence of an etaloning phenomenon while suppressing re-incidence of light from the light detection surface side to the semiconductor substrate. Can do.
  • FIG. 1 is a perspective view of a back-illuminated solid-state imaging device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a cross-sectional configuration along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a back-illuminated solid-state imaging device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between wavelength (nm) and output (A) in Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a modification of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a modification of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a further modification of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a further modification of the present embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between a pixel and a light shielding film.
  • FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the modification shown in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the modification shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a cross-sectional configuration along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI is a BT (Back-Thinned) -CCD linear image sensor in which the semiconductor substrate 1 is thinned from the back side as shown in FIG.
  • the semiconductor substrate 1 is thinned by etching with, for example, a KOH aqueous solution.
  • a recess 3 is formed in the central region of the semiconductor substrate 1, and a thick frame exists around the recess 3.
  • the side surface of the recess 3 is inclined at an obtuse angle with respect to the bottom surface 5.
  • the thinned central region of the semiconductor substrate 1 is an imaging region (light receiving unit), and light L enters the imaging region.
  • the bottom surface 5 of the recess 3 of the semiconductor substrate 1 constitutes a light incident surface.
  • the back surface of the semiconductor substrate 1, that is, the surface opposite to the light incident surface constitutes the light detection surface 7 (see FIGS. 2, 4, and 5).
  • the frame portion may be removed by etching.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI is a back-illuminated solid-state imaging device whose entire area is thinned.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI includes a light receiving unit 13, a plurality of storage units 15, a plurality of transfer units 17, and a shift register 19 as a charge transfer unit. 7 side.
  • the light receiving unit 13 includes a plurality of photosensitive regions 21 and a plurality of potential gradient forming units 23.
  • the light sensitive area 21 is sensitive to the incidence of light and generates a charge corresponding to the intensity of the incident light.
  • the planar shape of the photosensitive region 21 has a rectangular shape formed by two long sides and two short sides.
  • the plurality of photosensitive regions 21 are arranged in the first direction D1.
  • the first direction D ⁇ b> 1 is a direction along the short side direction of the photosensitive region 21.
  • the plurality of photosensitive regions 21 are arranged in an array in the one-dimensional direction with the first direction D1 as a one-dimensional direction.
  • One photosensitive region 21 constitutes one pixel in the light receiving unit 13.
  • Each potential gradient forming part 23 is arranged corresponding to each of the photosensitive regions 21.
  • the potential gradient forming unit 23 forms a potential gradient that is increased along the second direction D2 intersecting the first direction D1 with respect to the corresponding photosensitive region 21.
  • the first direction D1 and the second direction D2 are orthogonal to each other, and the second direction D2 is a direction along the long side direction of the photosensitive region 21.
  • the electric charge generated in the photosensitive region 21 by the potential gradient forming unit 23 is discharged from the other short side of the photosensitive region 21. That is, the potential gradient forming unit 23 forms a potential gradient in which the other short side of the photosensitive region 21 is higher than the one short side of the photosensitive region 21.
  • Each storage unit 15 corresponds to the light sensitive area 21 and is disposed on the other short side of the light sensitive area 21. That is, the plurality of storage units 15 are arranged on the other short side of the photosensitive region 21 so as to be aligned with the photosensitive region 21 in the second direction D2.
  • the storage unit 15 is located between the photosensitive region 21 and the transfer unit 17.
  • the charges discharged from the photosensitive region 21 by the potential gradient forming unit 23 are accumulated in the storage unit 15.
  • the charges accumulated in the storage unit 15 are sent to the corresponding transfer unit 17.
  • Each transfer unit 17 corresponds to the storage unit 15 and is disposed between the corresponding storage unit 15 and the shift register 19. That is, the plurality of transfer units 17 are arranged on the other short side of the photosensitive region 21 so as to be aligned with the storage unit 15 in the second direction D2.
  • the transfer unit 17 is located between the storage unit 15 and the shift register 19.
  • the transfer unit 17 acquires the charge accumulated in the storage unit 15 and transfers the acquired charge toward the shift register 19.
  • the shift register 19 is arranged so that each transfer unit 17 is sandwiched between each storage unit 15. That is, the shift register 19 is disposed on the other short side of the photosensitive region 21.
  • the shift register 19 acquires the charge transferred from each transfer unit 17.
  • the shift register 19 transfers the acquired charges in the first direction D1 and sequentially outputs them to the output unit 25.
  • the electric charge output from the shift register 19 is converted into a voltage by the output unit 25 and output to the outside of the back-illuminated solid-state imaging device SI as a voltage for each photosensitive region 21.
  • the output unit 25 is composed of, for example, a floating diffusion amplifier (FDA).
  • Isolation regions are arranged between the adjacent photosensitive regions 21, between the adjacent storage units 15, and between the adjacent transfer units 17.
  • the isolation regions realize electrical separation between the photosensitive regions 21, between the storage units 15, and between the transfer units 17.
  • the semiconductor substrate 1 includes a p-type semiconductor layer 31 serving as a base of the semiconductor substrate 1 and n-type semiconductor layers 32 and 34 formed on one side of the p-type semiconductor layer 31 (on the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1). , 36, 38, n ⁇ type semiconductor layers 33, 35, 37, and p + type semiconductor layer 39.
  • a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1.
  • “+” Attached to the conductivity type indicates a high impurity concentration.
  • the high impurity concentration is, for example, an impurity concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more.
  • a “ ⁇ ” attached to the conductivity type indicates a low impurity concentration.
  • the low impurity concentration is, for example, an impurity concentration of 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or less.
  • n-type impurities include N, P, and As.
  • p-type impurities include B and Al.
  • the p-type semiconductor layer 31 and the n-type semiconductor layer 32 form a pn junction, and the n-type semiconductor layer 32 constitutes a photosensitive region 21 that generates a charge when light enters.
  • the n-type semiconductor layer 32 has a rectangular shape formed by two long sides and two short sides in plan view.
  • the n-type semiconductor layers 32 are arranged along the first direction D1, and are positioned in an array in the one-dimensional direction. That is, the n-type semiconductor layers 32 are arranged in a direction along the short side direction of the n-type semiconductor layer 32.
  • the plurality of n-type semiconductor layers 32 are located in the thinned central region of the semiconductor substrate 1.
  • the isolation region described above can be configured by a p + type semiconductor layer.
  • the electrode 41 is disposed with respect to the n-type semiconductor layer 32.
  • the electrode 41 is formed on the n-type semiconductor layer 32 via an insulating layer (not shown in FIG. 3).
  • the electrode 41 forms the potential gradient forming unit 23.
  • the electrode 41 constitutes a so-called resistive gate electrode and is formed so as to extend in the second direction D2.
  • the electrode 41 forms a potential gradient corresponding to the electrical resistance component of the electrode 41 in the second direction D2 by applying a potential difference to both ends (REGL, REGH) in the second direction D2. That is, the electrode 41 forms a potential gradient that is increased along the second direction D ⁇ b> 2 from one short side of the photosensitive region 21 toward the other short side. Due to this potential gradient, a potential gradient is formed in the region immediately below the electrode 41 in the n-type semiconductor layer 32. The charges generated in the n-type semiconductor layer 32 in response to the light incidence move in the second direction D2 along the potential gradient in the region immediately below the electrode 41.
  • the electrode 42 is disposed with respect to the n-type semiconductor layer 32.
  • the electrode 42 is adjacent to the electrode 41 in the second direction D2.
  • the electrode 42 is formed on the n-type semiconductor layer 32 via an insulating layer (not shown in FIG. 3).
  • a voltage (STG) higher than the voltage applied to both ends of the electrode 41 is applied to the electrode 42. Therefore, the potential of the region immediately below the electrode 42 in the n-type semiconductor layer 32 is lower than the potential of the region immediately below the electrode 41 in the n-type semiconductor layer 32. For this reason, the charges that have moved along the potential gradient in the region immediately below the electrode 41 flow into the potential well formed in the region immediately below the electrode 42 and are accumulated in the potential well.
  • the storage unit 15 is configured by the electrode 42 and the n-type semiconductor layer 32.
  • a pair of transfer electrodes 43 and 44 are arranged adjacent to the electrode 42 in the second direction D2.
  • the transfer electrodes 43 and 44 are respectively formed on the n ⁇ type semiconductor layer 33 and the n type semiconductor layer 34 via insulating layers (not shown in FIG. 3).
  • the n ⁇ type semiconductor layer 33 and the n type semiconductor layer 34 are disposed so as to be adjacent to the n type semiconductor layer 32 in the second direction D2.
  • the transfer electrodes 43 and 44 are given a signal TG from a control circuit (not shown).
  • the depth of potential of the n ⁇ type semiconductor layer 33 and the n type semiconductor layer 34 changes according to the signal TG applied to the transfer electrodes 43 and 44.
  • the charges accumulated in the region immediately below the electrode 42 are sent to the shift register 19.
  • the transfer electrodes 17 and 44, and the n ⁇ type semiconductor layer 33 and the n type semiconductor layer 34 below the transfer electrodes 43 and 44 constitute the transfer unit 17.
  • Two pairs of transfer electrodes 45, 46, 47, and 48 are arranged adjacent to the transfer electrode 44 in the second direction D2.
  • the transfer electrodes 45, 46, 47, and 48 are formed on the n ⁇ type semiconductor layers 35 and 37 and the n type semiconductor layers 36 and 38, respectively, via an insulating layer (not shown in FIG. 3).
  • the n ⁇ type semiconductor layers 35 and 37 and the n type semiconductor layers 36 and 38 are disposed so as to be adjacent to the n type semiconductor layer 34 in the second direction D2.
  • the transfer electrodes 45 and 46 are supplied with a signal P1H from a control circuit (not shown), and the transfer electrodes 47 and 48 are supplied with a signal P2H from a control circuit (not shown).
  • the signal P1H and the signal P2H are in antiphase.
  • the potential depths of the n ⁇ type semiconductor layers 35 and 37 and the n type semiconductor layers 36 and 38 vary according to the signal P1H and the signal P2H applied to the transfer electrodes 45, 46, 47, and 48.
  • the transfer electrode 45, 46, 47, 48, the n ⁇ type semiconductor layers 35, 37 and the n type semiconductor layers 36, 38 below the transfer electrodes 45, 46, 47, 48 constitute the shift register 19.
  • the p + type semiconductor layer 39 electrically isolates the n type semiconductor layers 32, 34, 36, and 38 and the n ⁇ type semiconductor layers 33, 35, and 37 from other parts of the semiconductor substrate 1.
  • the electrodes 41, 42 and the transfer electrodes 43, 44, 45, 46, 47, 48 are made of a material that transmits light, for example, a polysilicon film.
  • the insulating layer described above is made of, for example, a silicon oxide film.
  • n-type semiconductor layers 32, 34, 36, and 38 and n ⁇ -type semiconductor layers 33, 35, and 37 (a plurality of storage units 15, a plurality of transfer units 17, and a shift register 19) excluding the n-type semiconductor layer 32;
  • P + type semiconductor layer 39 is located in the frame portion of semiconductor substrate 1.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI includes an insulating film 51, a plurality of first conductors 53 and second conductors 55, and a light shielding film 57, respectively.
  • the insulating film 51, the plurality of first conductors 53, the plurality of second conductors 55, and the light shielding film 57 are disposed on the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1.
  • the insulating film 51 includes the electrodes 41 and 42 and the transfer. It is provided on these electrodes 41 to 48 so as to cover the electrodes 43, 44, 45, 46, 47, 48 and the like.
  • the insulating film 51 is formed so as to cover the entire light detection surface 7 when viewed from the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1.
  • the insulating film 51 is made of a material that transmits light, for example, BPSG (Boron Phosphor Silicate Glass).
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 are located in the insulating film 51 and are arranged along the light detection surface 7.
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 are located on the electrode 41 (n-type semiconductor layer 32), that is, on the light receiving unit 13 (the plurality of photosensitive regions 21).
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 extend along the first direction D1 across the ends of the light receiving unit 13 in the first direction D1.
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 are made of a material that transmits light, for example, a polysilicon film.
  • the first conductors 53 and the second conductors 55 are alternately arranged along the second direction D2 so that the ends in the second direction D2 overlap each other.
  • the area where the first conductor 53 and the second conductor 55 are overlapped is equal to the thickness of one of the conductors 53 and 55 compared to the area where only the first conductor 53 or the second conductor 55 is present. Correspondingly, it is thicker.
  • a region where the first conductor 53 and the second conductor 55 are overlapped is convex, and a region where only the first conductor 53 or the second conductor 55 is present is concave. That is, a step is formed in the second direction D2 by the region where the first conductor 53 and the second conductor 55 overlap and the region where only the first conductor 53 or the second conductor 55 is located.
  • the light shielding film 57 is provided on the insulating film 51 so as to cover the entire insulating film 51. That is, the light shielding film 57 is also formed so as to cover the entire light detection surface 7 when viewed from the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1.
  • the insulating film 51 is located between the semiconductor substrate 1 and the light shielding film 57.
  • the light-shielding film 57 allows light reflected or scattered at locations other than the back-illuminated solid-state imaging device SI (for example, a substrate on which the back-illuminated solid-state imaging device SI is mounted) to the semiconductor substrate 1 from the light detection surface 7 side. Suppresses incidence.
  • the light shielding film 57 is made of, for example, a conductive metal material (Al, AlSiTi, or the like). When the light shielding film 57 is made of a conductive metal material, the light shielding film 57 functions as a reflective film.
  • a conductive metal material Al, AlSiTi, or the like.
  • Irregularities are formed in the insulating film 51.
  • the unevenness of the insulating film 51 is formed corresponding to the step formed by the first conductor 53 and the second conductor 55.
  • the insulating film 51 becomes a “mountain” at a position corresponding to a region where the first conductor 53 and the second conductor 55 overlap, and in a region where only the first conductor 53 or the second conductor 55 exists. It becomes a “valley” at the corresponding position.
  • the unevenness of the insulating film 51 is repeated and continuous along the second direction D2.
  • the transfer electrodes 45, 46, 47, and 48 are alternately arranged along the first direction D1 so that the ends in the first direction D1 overlap, the transfer electrodes 45, 46, 47, and 48 A step is formed in the first direction D1. Accordingly, the insulating film 51 is also provided with irregularities corresponding to the steps formed by the transfer electrodes 45, 46, 47 and 48.
  • the light shielding film 57 has a concavo-convex surface 57 a facing the light detection surface 7.
  • the uneven surface 57 a corresponds to the unevenness formed in the insulating film 51. Therefore, the uneven surface 57a is a surface in which the unevenness is repeated along the second direction.
  • the cross section of the concavo-convex surface 57a parallel to the thickness direction of the semiconductor substrate 1 (insulating film 51) has a wave shape in which concave curves and convex curves are alternately continued.
  • the uneven surface 57a has a wave shape in a cross section parallel to the second direction D2 and parallel to the thickness direction. Therefore, the peaks and valleys of the uneven surface 57a extend in the first direction D1.
  • the uneven pattern of the uneven surface 57 a is the same in each photosensitive region 21.
  • “identical” means not mathematically exact identical, but substantially identical. Therefore, if the shape dimensional error or height (depth) error is within ⁇ 10%, the patterns are considered to be the same.
  • the distance from the light detection surface 7 to the uneven surface 57a in the direction orthogonal to the light detection surface 7 changes continuously and periodically along the second direction D2. That is, the optical path length from the light incident surface (bottom surface 5) of the semiconductor substrate 1 to the uneven surface 57a in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 (the direction in which the light incident surface and the light detection surface 7 of the semiconductor substrate 1 face each other) is Various values are set corresponding to the uneven surface 57a (unevenness formed on the insulating film 51).
  • contact holes are formed at desired positions corresponding to the first conductor 53 and the second conductor 55.
  • the light shielding film 57 is electrically and physically connected to the first conductor 53 and the second conductor 55 through a contact hole formed in the insulating film 51.
  • the transfer electrodes 45, 46, 47, and 48 are not connected to the light shielding film 57 because the signals P1H and P2H for transferring charges are input. That is, conductors (first conductor 53 and second conductor 55) other than conductors (for example, transfer electrodes 45, 46, 47, and 48) to which a predetermined signal is input are electrically connected to light shielding film 57. Yes.
  • FIGS. 6 to 8 are diagrams showing a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • the semiconductor substrate 1 including the p-type semiconductor layer 31, the n-type semiconductor layers 32, 34, 36, and 38, the n ⁇ -type semiconductor layers 33, 35, and 37, and the p + -type semiconductor layer 39 is prepared.
  • Each semiconductor layer is formed by adding a corresponding conductivity type impurity to the semiconductor substrate 1. Impurities are added by ion implantation or the like.
  • a polysilicon film 63 is formed on the light detection surface 7 side of the prepared semiconductor substrate 1 via an oxide film 61 (see (a) in FIG. 6).
  • the oxide film 61 can be formed by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate 1 (light detection surface 7). In this case, the oxide film 61 is a silicon oxide film.
  • the polysilicon film 63 is removed by etching except for the portion corresponding to the photosensitive region 21 (light receiving portion 13) (see (b) in FIG. 6).
  • the polysilicon film 63 remaining without being removed constitutes the electrode 41 and the like.
  • an insulating film 65 is formed on the remaining polysilicon film 63 without being removed (see (c) in FIG. 6).
  • the insulating film 65 is made of, for example, BPSG.
  • the insulating film 65 constitutes a part of the insulating film 51 described above.
  • a polysilicon film 67 is formed on the portion of the oxide film 61 exposed from the polysilicon film 63 (insulating film 65) and on the insulating film 65 (see (d) in FIG. 6). .
  • the polysilicon film 67 is patterned (see (a) in FIG. 7).
  • the patterning can be performed by etching, for example.
  • the portions of the polysilicon film 67 located on the oxide film 61 constitute transfer electrodes 46 and 48.
  • a portion of the polysilicon film 67 located on the insulating film 65 constitutes the second conductor 55.
  • an insulating film 69 is formed on the patterned polysilicon film 67 (see (b) in FIG. 7).
  • the insulating film 69 is also made of, for example, BPSG and constitutes a part of the insulating film 51 described above.
  • a polysilicon film 71 is formed on the insulating film 69 (see (c) in FIG. 7), and the formed polysilicon film 71 is patterned (see (d) in FIG. 7).
  • the patterning can be performed by etching, for example. Portions of the polysilicon film 71 located on the oxide film 61 and the insulating film 69 constitute transfer electrodes 45 and 47. A portion of the polysilicon film 71 located on the insulating film 65 and the insulating film 69 constitutes the first conductor 53.
  • the patterned polysilicon films 63 and polysilicon films 71 are alternately arranged so that the end portions thereof overlap each other. Therefore, a step is formed by the polysilicon film 63 and the polysilicon film 71.
  • an insulating film 73 is formed on the polysilicon film 71 and the insulating film 69 (polysilicon film 63) (see (a) in FIG. 8).
  • the insulating film 73 is also made of, for example, BPSG and constitutes a part of the insulating film 51 described above.
  • the insulating film 73 is provided with irregularities corresponding to the steps formed by the patterned polysilicon film 63 and polysilicon film 71, respectively. Thereafter, the shape of the unevenness formed in the insulating film 73 is changed by reflow (heat treatment) (see (b) in FIG. 8). When the insulating film 73 is melted, the uneven shape of the insulating film 73 becomes smooth.
  • a contact hole is formed at a desired position of the insulating film 73.
  • the contact hole can be formed by etching, for example.
  • a light shielding film 57 is formed on the insulating film 73 (see FIG. 8D).
  • the light shielding film 57 can be formed by sputtering, for example.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI is obtained.
  • the light shielding film 57 is provided on the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1, the light from the outside of the back-illuminated solid-state imaging device SI is reflected on the light detection surface 7 side. From being incident on the semiconductor substrate 1 again. Since the light shielding film 57 has the uneven surface 57a facing the light detection surface 7, it is reflected by the uneven surface 57a with respect to the phase of the light incident on the semiconductor substrate 1 from the bottom surface 5 (light incident surface) side. Light having a dispersed phase difference. Thereby, these lights cancel each other and the etaloning phenomenon is suppressed.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI includes an insulating film 51 that is located between the semiconductor substrate 1 and the light shielding film 57 and on which the light shielding film 57 is provided. Concavities and convexities are formed in the insulating film 51, and the concavity and convexity surface 57 a of the light shielding film 57 corresponds to the concavities and convexities formed in the insulating film 51. Thereby, the light shielding film 57 having the uneven surface 57a can be easily realized.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI includes a plurality of first conductors 53 and second conductors 55 that are located in the insulating film 51 and arranged along the light detection surface 7.
  • the unevenness of the insulating film 51 is formed corresponding to the first conductor 53 and the second conductor 55. Thereby, it is possible to easily realize the insulating film 51 in which the unevenness is formed.
  • the light shielding film 57 is made of a conductive metal material, and the first conductor 53 and the second conductor 55 are electrically connected to the light shielding film 57. Thereby, the electric potential of the 1st conductor 53 and the 2nd conductor 55 is stabilized. Electrodes (for example, transfer electrodes 45, 46, 47, 48, etc.) to which a predetermined signal is input are not electrically connected to the light shielding film 57. Therefore, the function of the electrode to which a predetermined signal is input is not hindered.
  • the first conductors 53 and the second conductors 55 are alternately arranged so that their end portions overlap each other, and the unevenness of the insulating film 51 corresponds to the step between the first conductor 53 and the second conductor 55. Is formed. Thereby, it is possible to easily realize the insulating film 51 in which the unevenness is formed.
  • the light receiving unit 13 has a plurality of photosensitive regions 21 arranged in the first direction D1.
  • a plurality of potential gradient forming portions 23 are provided on the light detection surface 7 side of the semiconductor substrate 1.
  • the shift register 19 transfers the charges acquired from the plurality of photosensitive regions 21 in the first direction D1.
  • the light shielding film 57 is provided so as to cover the plurality of potential gradient forming units 23 and the shift register 19. As a result, the charges generated in the photosensitive region 21 move along the potential gradient caused by the potential gradient formed by the potential gradient forming unit 23. For this reason, it is not necessary to provide a transfer electrode group to which a charge transfer signal having a different phase is applied in order to move charges in the photosensitive region 21.
  • the transfer electrode group as described above does not exist between the light shielding film 57 and the light detection surface 7, the etaloning phenomenon tends to occur remarkably. Therefore, the light-shielding film 57 having the uneven surface 57a is effective even in a configuration in which charges in the photosensitive region 21 are moved by the potential gradient formed by the potential gradient forming unit 23.
  • each photosensitive region 21 is a rectangular shape having the second direction D2 as the long side direction.
  • the uneven surface 57a of the light shielding film 57 is a surface in which the unevenness is repeated along the second direction D2.
  • the etaloning phenomenon can be reliably suppressed over the long side direction (second direction D2) of the photosensitive region 21.
  • the effect that the etaloning phenomenon can be suppressed in the back-illuminated solid-state imaging device SI will be described based on a comparison result with Comparative Example 1.
  • Example 1 the back-illuminated solid-state imaging device SI of the above-described embodiment was used.
  • Comparative Example 1 a back-illuminated solid-state imaging device that does not include the first conductor 53 and the second conductor 55 was manufactured.
  • the insulating film 51 is flat, and the surface of the light shielding film 57 that faces the light detection surface 7 is flat.
  • the back-illuminated solid-state imaging device according to Comparative Example 1 does not include the first conductor 53 and the second conductor 55, the insulating film 51 is flat, and the surface of the light shielding film 57 that faces the light detection surface 7.
  • the configuration is the same as that of the back-illuminated solid-state imaging device SI except that is flat.
  • the distance from the light detection surface 7 in the direction orthogonal to the light detection surface 7 to the top of the peak portion of the concavo-convex surface 57a is set to 100 nm to 10000 nm.
  • the distance from the light detection surface 7 in the direction orthogonal to the light detection surface 7 to the deepest point of the valley of the uneven surface 57a is set to 100 nm to 10000 nm. That is, the height of the unevenness of the uneven surface 57a is 100 nm to 5000 nm.
  • the interval between the peaks of the concavo-convex surface 57a is set to 100 nm to 10000 nm.
  • Example 1 and Comparative Example 1 were measured.
  • the output wavelength characteristics of the back-illuminated solid-state imaging device SI of Example 1 and the back-illuminated solid-state imaging device of Comparative Example 1 were measured.
  • the measurement results are shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the relationship between wavelength (nm) and output (A) in Example 1 and Comparative Example 1. As can be understood from FIG. 9, the etaloning phenomenon is suppressed in Example 1 compared to Comparative Example 1.
  • FIGS. 10 and 11 are views for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a modification of the present embodiment.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI includes a plurality of conductors 81 instead of the first conductor 53 and the second conductor 55.
  • the plurality of conductors 81 are located in the insulating film 51 and are arranged along the light detection surface 7 of the semiconductor substrate 1. Similar to the first conductor 53 and the second conductor 55, the plurality of conductors 81 are located on the light receiving unit 13 (the plurality of photosensitive regions 21). Each conductor 81 extends along the first direction D1 across the end portions of the light receiving unit 13 in the first direction D1.
  • the conductor 81 is also made of a material that transmits light, such as a polysilicon film.
  • the plurality of conductors 81 are separated from each other along the second direction D2.
  • the unevenness of the insulating film 51 is formed corresponding to the conductor 81.
  • the insulating film 51 becomes a “mountain” at a position corresponding to a region where the conductor 81 exists, and a “valley” at a position corresponding to a region where the conductor 81 does not exist. Therefore, also in this modification, the unevenness of the insulating film 51 is repeated and continuous along the second direction D2.
  • the conductor 81 is not electrically connected to the light shielding film 57.
  • the conductor 81 is electrically connected to the light shielding film 57.
  • the potential of each conductor 81 is stabilized.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining a cross-sectional configuration of a back-illuminated solid-state imaging device according to a further modification of the present embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between a pixel and a light shielding film.
  • the back-illuminated solid-state imaging device SI does not include a plurality of conductors 53, 55, and 81 located in the insulating film 51. That is, unevenness is formed in the insulating film 51 without arranging the plurality of conductors 53, 55, 81.
  • the insulating film 51 is formed so as to be spaced apart from each other on the uneven peak. That is, the insulating film 51 includes a plurality of film portions 52 positioned so as to be separated from each other.
  • the light shielding film 57 is provided not only on the concave and convex peaks of the insulating film 51 but also between the adjacent film portions 52. That is, the light shielding film 57 has a film part 58 a located on the insulating film 51 and a film part 58 b located between the film parts 52.
  • the film part 58 b extends in a direction orthogonal to the light detection surface 7.
  • the light shielding film 57 is formed on the electrode 41 through the insulating film 83.
  • the insulating film 51 is formed so as to be separated for each of the plurality of pixels P (photosensitive regions 21). Therefore, the film part 58b is located for each pixel pitch as shown in FIG. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk of light (light reflected by the uneven surface 57a) between the photosensitive regions 21.
  • the film portion 58b includes pixels Located at every pitch. The pixel P is surrounded by the film part 58b in plan view.
  • FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the modification shown in FIG.
  • the polysilicon film 63 (electrode 41 etc.) is formed on the photodetection surface 7 side of the prepared semiconductor substrate 1 in the same manner as shown in FIGS. 6A to 6C.
  • An insulating film 65 is formed on the polysilicon film 63 (see (a) in FIG. 15).
  • the insulating film 65 is patterned (see (b) in FIG. 15). Patterning can be performed by etching. For the etching, for example, a mask in which an opening is formed at a position corresponding to an uneven valley formed in the insulating film 51 is used. The portion of the insulating film 51 that is exposed from the opening is removed by etching so that a position corresponding to the uneven peak formed in the insulating film 51 remains.
  • an insulating film 91 is formed on the patterned insulating film 65 (see (c) in FIG. 15). At this time, the insulating film 91 is also formed on the polysilicon film 63 exposed by removing the insulating film 65. Accordingly, irregularities are formed by the insulating film 65 and the insulating film 91.
  • the insulating film 65 and the insulating film 91 exist at the position where the insulating film 65 remains, that is, at the position corresponding to the ridges and depressions formed on the insulating film 51.
  • the insulating film 91 is also made of, for example, BPSG and constitutes a part of the insulating film 51 described above.
  • the shape of the unevenness formed in the insulating film 65 and the insulating film 91 changes by reflow (heat treatment) (see (d) in FIG. 15).
  • the insulating film 65 and the insulating film 91 are melted, the insulating film 51 having a smooth uneven shape is formed.
  • the light shielding film 57 is formed on the insulating film 51, whereby the configuration of the modification shown in FIG. 12A is obtained.
  • FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the back-illuminated solid-state imaging device according to the modification shown in FIG.
  • the process up to the formation of the insulating film 51 having the smooth unevenness is the same as the process shown in FIGS. 15A to 15D, and the description thereof is omitted.
  • a portion of the insulating film 51 corresponding to the concave and convex valleys is removed (see (a) in FIG. 16).
  • the polysilicon film 63 (electrode 41 etc.) is partially exposed.
  • the removal of the insulating film 51 can be performed by etching.
  • an insulating film 83 is formed on the exposed portion of the polysilicon film 63 (see (b) in FIG. 16). At this time, the insulating film 83 is also formed on the insulating film 51 at the same time, but the insulating film 83 located on the insulating film 51 is not necessarily required.
  • the insulating film 83 is made of, for example, a silicon oxide film.
  • a light shielding film 57 is formed on the insulating film 83, whereby the configuration of the modification shown in FIG. 12B is obtained.
  • the light shielding film 57 may be made of, for example, a light absorbing material (carbon black or the like). In this case, the light shielding film 57 functions as a light absorption film. Even when the light shielding film 57 functions as a light absorption film, light may be reflected at the interface between the light shielding film 57 and the insulating film 51. For this reason, even if it is the light shielding film 57 which functions as a light absorption film, an etaloning phenomenon can be suppressed by having the uneven surface 57a.
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 and the conductor 81 extend along the first direction D1, but are not limited thereto.
  • the first conductor 53, the second conductor 55, and the conductor 81 may extend along the second direction D2.
  • the planar shape of the photosensitive region 21 is a rectangle having the second direction D2 as the long side direction, as described above, the first conductor 53, the second conductor 55, and the conductor 81 are in the first direction. It preferably extends along D1.
  • the first conductor 53 and the second conductor 55 and the conductor 81 extend along the first direction D1 across the end portions of the light receiving unit 13 in the first direction D1, but are not limited thereto.
  • the first conductor 53, the second conductor 55, and the conductor 81 may be composed of a plurality of conductor portions arranged so as to be separated from each other along the first direction D1.
  • the present invention can be used for a back-illuminated solid-state imaging device such as a BT-CCD linear image sensor.
  • SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 5 ... Bottom surface, 7 ... Light detection surface, 13 ... Light-receiving part, 15 ... Storage part, 17 ... Transfer part, 19 ... Shift register, 21 ... Photosensitive area

Landscapes

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Abstract

　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、半導体基板１と、シフトレジスタ１９と、遮光膜５７と、を備えている。半導体基板１は、裏面側に光入射面を有すると共に、光入射に応じて電荷が発生する受光部１３を有している。シフトレジスタ１９は、半導体基板１の光入射面とは反対側の光検出面７側に設けられている。遮光膜５７は、半導体基板１の光検出面７側に設けられている。遮光膜５７は、光検出面７に対向する凹凸面５７ａを有している。

Description

裏面入射型固体撮像装置
　本発明は、裏面入射型固体撮像装置に関する。
　裏面側に光入射面を有すると共に、光入射に応じて電荷が発生する受光部を有する半導体基板と、半導体基板の光入射面とは反対側の光検出面側に設けられている電荷転送部と、半導体基板の光検出面側に設けられている遮光膜と、を備えている裏面入射型固体撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、遮光膜は、裏面入射型固体撮像装置以外の箇所（たとえば、裏面入射型固体撮像装置が実装される基板など）で反射又は散乱した光が光検出面側から半導体基板に再入射するのを抑制している。
特開２００２－３３４７３号公報
　裏面入射型固体撮像装置（半導体基板）に光入射面側から入射した光と、半導体基板を通った光のうち、遮光膜で反射して光入射面側に向かう光との間で干渉が生じることがある。上記光の干渉が生じると、分光感度特性が波打ち、すなわち、エタロニング現象が生じ、感度が安定し難い。
　本発明の一態様は、光検出面側からの半導体基板への光の再入射を抑制しつつ、エタロニング現象の発生を抑制することが可能な裏面入射型固体撮像装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、裏面入射型固体撮像装置であって、裏面側に光入射面を有すると共に、光入射に応じて電荷が発生する受光部を有する半導体基板と、半導体基板の光入射面とは反対側の光検出面側に設けられている電荷転送部と、半導体基板の光検出面側に設けられている遮光膜と、を備えている。遮光膜は、光検出面に対向する凹凸面を有している。
　本態様では、遮光膜が、半導体基板の光検出面側に設けられているので、光検出面側からの半導体基板への光の再入射が抑制される。遮光膜が、光検出面に対向する凹凸面を有しているので、半導体基板に光入射面側から入射した光の位相に対して、凹凸面で反射される光が、分散した位相差を有する。これにより、これらの光同士が相殺され、エタロニング現象が抑制される。
　半導体基板と遮光膜との間に位置し、遮光膜が設けられる絶縁膜を更に備え、絶縁膜には、凹凸が形成されており、遮光膜の凹凸面は、絶縁膜に形成されている凹凸に対応していてもよい。この場合、凹凸面を有する遮光膜を簡易に実現することができる。
　絶縁膜内に位置し、光検出面に沿うように並んでいる複数の導体を更に備え、絶縁膜の凹凸が、複数の導体に対応して形成されていてもよい。この場合、凹凸が形成されている絶縁膜を簡易に実現することができる。
　遮光膜は、導電性金属材料からなり、複数の導体のうち、所定の信号が入力される導体以外の導体は、遮光膜と電気的に接続されていてもよい。この場合、所定の信号が入力される電極の機能を阻害することなく、所定の信号が入力される電極以外の電極の電位が安定する。
　複数の導体は、それぞれの端部が重なるように交互に配置されている複数の第一及び第二導体を含み、絶縁膜の凹凸は、第一導体と第二導体との段差に対応して形成されていてもよい。この場合、凹凸が形成されている絶縁膜を簡易に実現することができる。
　受光部は、複数の画素を含み、絶縁膜は、少なくとも複数の画素毎で離間するように形成されており、遮光膜は、絶縁膜における離間している部分の間にも設けられていてもよい。この場合、画素間における光（凹凸面で反射される光）のクロストークの発生を抑制することができる。
　受光部は、第一方向に並んでいる複数の光感応領域を有し、半導体基板の光検出面側には、第一方向に交差する第二方向に沿って高くされた電位勾配を各光感応領域に対して形成する複数の電位勾配形成部が設けられ、電荷転送部は、複数の光感応領域から取得した電荷を第一方向に転送し、遮光膜は、複数の電位勾配形成部及び電荷転送部を覆うように設けられていてもよい。この場合、光感応領域にて発生した電荷は、電位勾配形成部により形成される電位勾配によるポテンシャルの傾斜に沿って移動する。このため、光感応領域での電荷の移動には、異なる位相の電荷転送信号が与えられる転送電極群が設けられている必要はない。すなわち、遮光膜と光検出面との間には、上述したような転送電極群が存在しないため、エタロニング現象が、顕著に生じ易い。したがって、凹凸面を有している遮光膜は、光感応領域での電荷が電位勾配形成部により形成される電位勾配によって移動する構成においても、効果を奏する。
　各光感応領域の平面形状は、第二方向を長辺方向とする矩形状であり、遮光膜の凹凸面は、第二方向に沿って凹凸が繰り返して連続する面であってもよい。この場合、光感応領域の長辺方向にわたって、エタロニング現象を確実に抑制することができる。
　本発明の上記一態様によれば、光検出面側からの半導体基板への光の再入射を抑制しつつ、エタロニング現象の発生を抑制することが可能な裏面入射型固体撮像装置を提供することができる。
図１は、一実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の斜視図である。 図２は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の構成を説明するための概念図である。 図３は、図２におけるIII－III線に沿った断面構成を説明するための概念図である。 図４は、図２におけるIV－IV線に沿った断面図である。 図５は、図２におけるV－V線に沿った断面図である。 図６は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。 図７は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。 図８は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。 図９は、実施例１及び比較例１における、波長（ｎｍ）と出力（Ａ）との関係を示すグラフである。 図１０は、本実施形態の変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。 図１１は、本実施形態の変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。 図１２は、本実施形態の更なる変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。 図１３は、本実施形態の更なる変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。 図１４は、画素と遮光膜との位置関係を説明するための模式図である。 図１５は、図１２中の（ａ）に示された変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。 図１６は、図１２中の（ｂ）に示された変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
　図１～図５を参照して、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置ＳＩの構成を説明する。図１は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の斜視図である。図２は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の構成を説明するための概念図である。図３は、図２におけるIII－III線に沿った断面構成を説明するための概念図である。図４は、図２におけるIV－IV線に沿った断面図である。図５は、図２におけるV－V線に沿った断面図である。
　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、図１に示されるように、半導体基板１が裏面側から薄化されたＢＴ（Back-Thinned）－ＣＣＤリニアイメージセンサである。半導体基板１は、たとえば、ＫＯＨ水溶液などでエッチングすることにより、薄化される。半導体基板１の中央領域には凹部３が形成され、凹部３の周囲には厚い枠部が存在している。凹部３の側面は、底面５に対して鈍角を成して傾斜している。
　半導体基板１の薄化された中央領域は撮像領域（受光部）であり、この撮像領域に光Ｌが入射する。半導体基板１の凹部３の底面５は、光入射面を構成している。半導体基板１の裏面、すなわち光入射面とは反対側の面が、光検出面７（図２、図４及び図５を参照）を構成している。上記枠部は、エッチングによって除去されていてもよい。この場合、裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、全領域が薄化された裏面入射型固体撮像装置である。
　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、図２に示されるように、受光部１３と、複数のストレージ部１５と、複数の転送部１７と、電荷転送部としてのシフトレジスタ１９と、を光検出面７側に備えている。
　受光部１３は、複数の光感応領域２１と、複数の電位勾配形成部２３と、を有している。光感応領域２１は、光の入射に感応して、入射光の強度に応じた電荷を発生する。光感応領域２１の平面形状は、二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる矩形状を呈している。複数の光感応領域２１は、第一方向Ｄ１に並んでいる。本実施形態では、第一方向Ｄ１は、光感応領域２１の短辺方向に沿う方向である。複数の光感応領域２１は、第一方向Ｄ１を一次元方向として、当該一次元方向にアレイ状に配置されている。一つの光感応領域２１は、受光部１３における一画素を構成する。
　各電位勾配形成部２３は、光感応領域２１にそれぞれ対応して配置されている。電位勾配形成部２３は、対応する光感応領域２１に対して、第一方向Ｄ１と交差する第二方向Ｄ２に沿って高くされた電位勾配を形成する。本実施形態では、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２とは直交しており、第二方向Ｄ２は、光感応領域２１の長辺方向に沿う方向である。電位勾配形成部２３により、光感応領域２１に発生した電荷は、光感応領域２１の他方の短辺側から排出される。すなわち、電位勾配形成部２３は、光感応領域２１の一方の短辺側よりも光感応領域２１の他方の短辺側が高くされた電位勾配を形成する。
　各ストレージ部１５は、光感応領域２１にそれぞれ対応し、かつ、光感応領域２１の他方の短辺側に配置されている。すなわち、複数のストレージ部１５は、光感応領域２１の他方の短辺側に、第二方向Ｄ２で光感応領域２１と並ぶように配置されている。ストレージ部１５は、光感応領域２１と転送部１７との間に位置する。本実施形態では、電位勾配形成部２３によって光感応領域２１から排出された電荷が、ストレージ部１５に蓄積される。ストレージ部１５に蓄積された電荷は、対応する転送部１７に送られる。
　各転送部１７は、ストレージ部１５にそれぞれ対応し、かつ、対応するストレージ部１５とシフトレジスタ１９との間に配置されている。すなわち、複数の転送部１７は、光感応領域２１の他方の短辺側に、第二方向Ｄ２でストレージ部１５と並ぶように配置されている。転送部１７は、ストレージ部１５とシフトレジスタ１９との間に位置する。転送部１７は、ストレージ部１５に蓄積されている電荷を取得し、取得した電荷をシフトレジスタ１９に向けて転送する。
　シフトレジスタ１９は、各ストレージ部１５とで各転送部１７を挟むように配置されている。すなわち、シフトレジスタ１９は、光感応領域２１の他方の短辺側に配置されている。シフトレジスタ１９は、各転送部１７から転送された電荷を取得する。シフトレジスタ１９は、取得した電荷を第一方向Ｄ１に転送して、出力部２５に順次出力する。シフトレジスタ１９から出力された電荷は、出力部２５によって電圧に変換され、光感応領域２１毎の電圧として裏面入射型固体撮像装置ＳＩの外部に出力される。出力部２５は、たとえば、フローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）などから構成される。
　隣り合う光感応領域２１の間、隣り合うストレージ部１５の間、及び隣り合う転送部１７の間には、アイソレーション領域が配置されている。アイソレーション領域は、光感応領域２１の間、ストレージ部１５の間、及び転送部１７の間それぞれにおける電気的な分離を実現している。
　受光部１３、複数のストレージ部１５、複数の転送部１７、及びシフトレジスタ１９は、図３にも示されるように、半導体基板１に形成されている。半導体基板１は、半導体基板１の基体となるｐ型半導体層３１と、ｐ型半導体層３１の一方面側（半導体基板１の光検出面７側）に形成されたｎ型半導体層３２，３４，３６，３８、ｎ－型半導体層３３，３５，３７、及びｐ＋型半導体層３９と、を含んでいる。本実施形態では、半導体基板１としてシリコン基板が用いられている。導電型に付された「＋」は、高不純物濃度を示す。高不純物濃度とは、不純物濃度がたとえば１×１０１７ｃｍ－３以上である。導電型に付された「－」は、低不純物濃度を示す。低不純物濃度とは、不純物濃度がたとえば１×１０１５ｃｍ－３以下である。ｎ型の不純物としては、Ｎ、Ｐ又はＡｓなどがある。ｐ型の不純物としては、Ｂ又はＡｌなどがある。
　ｐ型半導体層３１とｎ型半導体層３２とはｐｎ接合を形成しており、ｎ型半導体層３２により、光の入射により電荷を発生する光感応領域２１が構成される。ｎ型半導体層３２は、平面視で、二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる矩形状を呈している。ｎ型半導体層３２は、第一方向Ｄ１に沿って並んでおり、一次元方向にアレイ状に位置している。すなわち、各ｎ型半導体層３２は、ｎ型半導体層３２の短辺方向に沿う方向に並んでいる。複数のｎ型半導体層３２は、半導体基板１の薄化された中央領域に位置している。上述したアイソレーション領域は、ｐ＋型半導体層により構成できる。
　ｎ型半導体層３２に対して、電極４１が配置されている。電極４１は、絶縁層（図３では図示せず）を介してｎ型半導体層３２上に形成されている。電極４１により、電位勾配形成部２３が構成される。電極４１は、いわゆるレジスティブゲート電極を構成しており、第二方向Ｄ２に延びるように形成されている。
　電極４１は、第二方向Ｄ２での両端（ＲＥＧＬ，ＲＥＧＨ）に電位差が与えられることにより、電極４１の第二方向Ｄ２での電気抵抗成分に応じた電位勾配を形成する。すなわち、電極４１は、光感応領域２１の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて第二方向Ｄ２に沿って高くされた電位勾配を形成する。この電位勾配により、ｎ型半導体層３２における電極４１の直下の領域には、ポテンシャルの傾斜が形成される。光入射に応じてｎ型半導体層３２にて発生した電荷は、電極４１の直下の領域におけるポテンシャルの傾斜に沿って第二方向Ｄ２に移動する。
　ｎ型半導体層３２に対して、電極４２が配置されている。電極４２は、電極４１と第二方向Ｄ２で隣接している。電極４２は、絶縁層（図３では図示せず）を介して、ｎ型半導体層３２上に形成されている。
　電極４２には、電極４１の両端に印加される電圧よりも高い電圧（ＳＴＧ）が印加される。したがって、ｎ型半導体層３２における電極４２の直下の領域のポテンシャルが、ｎ型半導体層３２における電極４１の直下の領域のポテンシャルよりも低い。このため、電極４１の直下の領域におけるポテンシャルの傾斜に沿って移動してきた電荷は、電極４２の直下の領域に形成されるポテンシャル井戸内に流れ込み、当該ポテンシャル井戸に蓄積される。電極４２及びｎ型半導体層３２によって、ストレージ部１５が構成される。
　電極４２と第二方向Ｄ２に隣接して、一対の転送電極４３，４４が配置されている。転送電極４３，４４は、絶縁層（図３では図示せず）を介して、ｎ－型半導体層３３及びｎ型半導体層３４上にそれぞれ形成されている。ｎ－型半導体層３３及びｎ型半導体層３４は、ｎ型半導体層３２と第二方向Ｄ２で隣接するように配置されている。
　転送電極４３，４４には、制御回路（図示せず）から信号ＴＧが与えられる。ｎ－型半導体層３３及びｎ型半導体層３４のポテンシャルの深さは、転送電極４３，４４に与えられる信号ＴＧに応じて変わる。これにより、電極４２の直下の領域に蓄積されている電荷が、シフトレジスタ１９に送り出される。転送電極４３，４４と、転送電極４３，４４下のｎ－型半導体層３３及びｎ型半導体層３４とによって、転送部１７が構成される。
　転送電極４４と第二方向Ｄ２に隣接して、二対の転送電極４５，４６，４７，４８が配置されている。転送電極４５，４６，４７，４８は、絶縁層（図３では図示せず）を介して、ｎ－型半導体層３５，３７及びｎ型半導体層３６，３８上にそれぞれ形成されている。ｎ－型半導体層３５，３７及びｎ型半導体層３６，３８は、ｎ型半導体層３４と第二方向Ｄ２で隣接するように配置されている。
　転送電極４５，４６には、制御回路（図示せず）から信号Ｐ１Ｈが与えられ、転送電極４７，４８には、制御回路（図示せず）から信号Ｐ２Ｈが与えられる。信号Ｐ１Ｈと信号Ｐ２Ｈとは、逆位相である。ｎ－型半導体層３５，３７及びｎ型半導体層３６，３８のポテンシャルの深さは、転送電極４５，４６，４７，４８に与えられる信号Ｐ１Ｈ及び信号Ｐ２Ｈに応じて変わる。これにより、転送部１７から取得した電荷が、出力部２５に転送される。転送電極４５，４６，４７，４８と、転送電極４５，４６，４７，４８下のｎ－型半導体層３５，３７及びｎ型半導体層３６，３８とによって、シフトレジスタ１９が構成される。
　ｐ＋型半導体層３９は、ｎ型半導体層３２，３４，３６，３８及びｎ－型半導体層３３，３５，３７を、半導体基板１の他の部分から電気的に分離している。電極４１，４２及び転送電極４３，４４，４５，４６，４７，４８は、光を透過する材料、たとえばポリシリコン膜からなる。上述した絶縁層は、たとえばシリコン酸化膜からなる。ｎ型半導体層３２を除く、ｎ型半導体層３２，３４，３６，３８及びｎ－型半導体層３３，３５，３７（複数のストレージ部１５と、複数の転送部１７と、シフトレジスタ１９）と、ｐ＋型半導体層３９とは、半導体基板１の枠部に位置している。
　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、図４及び図５に示されるように、絶縁膜５１と、それぞれ複数の第一導体５３及び第二導体５５と、遮光膜５７とを備えている。絶縁膜５１、複数の第一導体５３、複数の第二導体５５、及び遮光膜５７は、半導体基板１の光検出面７側に配置されている、絶縁膜５１は、電極４１，４２及び転送電極４３，４４，４５，４６，４７，４８などを覆うように、これらの電極４１～４８上に設けられている。絶縁膜５１は、半導体基板１の光検出面７側から見て、光検出面７全体を覆うように形成されている。絶縁膜５１は、光を透過する材料、たとえばＢＰＳＧ（Boron　Phosphor　Silicate　Glass）からなる。
　第一導体５３及び第二導体５５は、絶縁膜５１内に位置し、光検出面７に沿うように並んでいる。第一導体５３及び第二導体５５は、電極４１（ｎ型半導体層３２）上、すなわち受光部１３（複数の光感応領域２１）上に位置している。第一導体５３及び第二導体５５は、受光部１３の第一方向Ｄ１での端部間にわたって、第一方向Ｄ１に沿って延びている。第一導体５３及び第二導体５５は、光を透過する材料、たとえばポリシリコン膜からなる。
　第一導体５３と第二導体５５とは、それぞれの第二方向Ｄ２での端部が重なるように、第二方向Ｄ２に沿って交互に配置されている。第一導体５３と第二導体５５とが重なって存在している領域は、第一導体５３又は第二導体５５のみが存在している領域に比して、一方の導体５３，５５の厚みに対応して、厚くなっている。第一導体５３と第二導体５５とが重なって存在している領域が凸となり、第一導体５３又は第二導体５５のみが存在している領域が凹となる。すなわち、第一導体５３と第二導体５５とが重なって存在している領域と、第一導体５３又は第二導体５５のみが位置している領域とにより、第二方向Ｄ２において段差が形成される。
　遮光膜５７は、絶縁膜５１上に、絶縁膜５１全体を覆うように設けられている。すなわち、遮光膜５７も、半導体基板１の光検出面７側から見て、光検出面７全体を覆うように形成されている。絶縁膜５１は、半導体基板１と遮光膜５７との間に位置している。遮光膜５７は、裏面入射型固体撮像装置ＳＩ以外の箇所（たとえば、裏面入射型固体撮像装置ＳＩが実装される基板など）で反射又は散乱した光が光検出面７側から半導体基板１に再入射するのを抑制する。遮光膜５７は、たとえば導電性金属材料（Ａｌ又はＡｌＳｉＴｉなど）からなる。遮光膜５７が導電性金属材料からなる場合、遮光膜５７は反射膜として機能する。
　絶縁膜５１には、凹凸が形成されている。絶縁膜５１の凹凸は、第一導体５３と第二導体５５とにより形成されている段差に対応して形成されている。絶縁膜５１は、第一導体５３と第二導体５５とが重なって存在している領域に対応する位置で「山」となり、第一導体５３又は第二導体５５のみが存在している領域に対応する位置で「谷」となる。絶縁膜５１の凹凸は、第二方向Ｄ２に沿って繰り返されて連続している。
　転送電極４５，４６，４７，４８それぞれは、第一方向Ｄ１での端部が重なるように、第一方向Ｄ１に沿って交互に配置されているため、転送電極４５，４６，４７，４８により、第一方向Ｄ１において段差が形成される。したがって、絶縁膜５１には、転送電極４５，４６，４７，４８により形成されている段差に対応した凹凸も形成されている。
　遮光膜５７は、光検出面７に対向する凹凸面５７ａを有している。凹凸面５７ａは、絶縁膜５１に形成されている凹凸に対応している。したがって、凹凸面５７ａは、第二方向に沿って凹凸が繰り返されて連続する面である。凹凸面５７ａの半導体基板１（絶縁膜５１）の厚み方向に平行な断面は、凹状曲線と凸状曲線とが交互に連続してなる波形状である。本実施形態では、第二方向Ｄ２に平行で、かつ、上記厚み方向に平行な断面において、凹凸面５７ａは波形状である。したがって、凹凸面５７ａの山部及び谷部は、第一方向Ｄ１に伸びている。凹凸面５７ａの凹凸パターンは、各光感応領域２１において同一である。ここで同一とは、数学的に厳密な同一ではなく、実質的な同一を意味する。したがって、形状の寸法誤差又は高さ（深さ）の誤差などが±１０％以内であれば、パターンが同一であるとされる。
　光検出面７に直交する方向における光検出面７から凹凸面５７ａまでの距離は、第二方向Ｄ２に沿って、連続的に且つ周期的に変化している。すなわち、半導体基板１の厚み方向（半導体基板１での光入射面と光検出面７とが対向する方向）における、半導体基板１の光入射面（底面５）から凹凸面５７ａまでの光路長は、凹凸面５７ａ（絶縁膜５１に形成されている凹凸）に対応して、様々な値とされる。
　絶縁膜５１には、第一導体５３と第二導体５５とに対応する所望の位置にコンタクトホールが形成されている。遮光膜５７は、絶縁膜５１に形成されたコンタクトホールを通して、第一導体５３と第二導体５５とに電気的かつ物理的に接続されている。転送電極４５，４６，４７，４８には、電荷を転送するための信号Ｐ１Ｈ，Ｐ２Ｈが入力されるため、遮光膜５７に接続されていない。すなわち、所定の信号が入力される導体（たとえば、転送電極４５，４６，４７，４８など）以外の導体（第一導体５３及び第二導体５５）は、遮光膜５７と電気的に接続されている。
　続いて、図６～図８を参照して、上述した裏面入射型固体撮像装置ＳＩの製造過程を説明する。図６～図８は、本実施形態に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。
　まず、ｐ型半導体層３１、ｎ型半導体層３２，３４，３６，３８、ｎ－型半導体層３３，３５，３７、及びｐ＋型半導体層３９を備える半導体基板１が準備される。各半導体層は、対応する導電型の不純物を半導体基板１に添加することにより形成される。不純物の添加は、イオン注入法などが用いられる。次に、準備した半導体基板１の光検出面７側に、酸化膜６１を介して、ポリシリコン膜６３が形成される（図６中の（ａ）参照）。酸化膜６１は、半導体基板１の表面（光検出面７）を熱酸化することにより、形成できる。この場合、酸化膜６１は、シリコン酸化膜である。
　次に、ポリシリコン膜６３が、光感応領域２１（受光部１３）に対応する部分を除いて、エッチングにより除去される（図６中の（ｂ）参照）。除去されずに残ったポリシリコン膜６３は、電極４１などを構成する。次に、除去されずに残ったポリシリコン膜６３上に、絶縁膜６５が形成される（図６中の（ｃ）参照）。絶縁膜６５は、たとえばＢＰＳＧからなる。絶縁膜６５は、上述した絶縁膜５１の一部を構成する。その後、酸化膜６１における、ポリシリコン膜６３（絶縁膜６５）から露出している部分上と、絶縁膜６５上とに、ポリシリコン膜６７が形成される（図６中の（ｄ）参照）。
　次に、ポリシリコン膜６７がパターニングされる（図７中の（ａ）参照）。パターニングは、たとえばエッチングにより実施することができる。ポリシリコン膜６７における酸化膜６１上に位置する部分は、転送電極４６，４８を構成する。ポリシリコン膜６７における絶縁膜６５上に位置する部分は、第二導体５５を構成する。その後、パターニングされたポリシリコン膜６７上に、絶縁膜６９が形成される（図７中の（ｂ）参照）。絶縁膜６９も、たとえばＢＰＳＧからなり、上述した絶縁膜５１の一部を構成する。
　次に、絶縁膜６９上にポリシリコン膜７１が形成され（図７中の（ｃ）参照）、形成されたポリシリコン膜７１がパターニングされる（図７中の（ｄ）参照）。パターニングは、たとえばエッチングにより実施することができる。ポリシリコン膜７１における酸化膜６１及び絶縁膜６９上に位置する部分は、転送電極４５，４７を構成する。ポリシリコン膜７１における絶縁膜６５及び絶縁膜６９上に位置する部分は、第一導体５３を構成する。それぞれパターニングされたポリシリコン膜６３とポリシリコン膜７１とは、それぞれの端部が重なるように、交互に配置される。このため、ポリシリコン膜６３とポリシリコン膜７１とにより、段差が形成される。
　次に、ポリシリコン膜７１上及び絶縁膜６９（ポリシリコン膜６３）上に、絶縁膜７３が形成される（図８中の（ａ）参照）。絶縁膜７３も、たとえばＢＰＳＧからなり、上述した絶縁膜５１の一部を構成する。絶縁膜７３には、それぞれパターニングされたポリシリコン膜６３とポリシリコン膜７１とにより形成される段差に対応した凹凸が形成されている。その後、リフロー（熱処理）により、絶縁膜７３に形成されている凹凸の形状が変化する（図８中の（ｂ）参照）。絶縁膜７３が溶融することにより、絶縁膜７３の凹凸の形状が滑らかになる。
　次に、絶縁膜７３の所望の位置に、コンタクトホールが形成される。これにより、所定のポリシリコン膜６３及びポリシリコン膜７１の一部が露出する（図８中の（ｃ）参照）。コンタクトホールは、たとえばエッチングなどにより形成することができる。その後、絶縁膜７３上に、遮光膜５７が形成される（図８の（ｄ）参照）。遮光膜５７は、たとえばスパッタ法などにより形成することができる。
　これらの過程により、裏面入射型固体撮像装置ＳＩが得られる。
　以上のように、本実施形態では、遮光膜５７が、半導体基板１の光検出面７側に設けられているので、裏面入射型固体撮像装置ＳＩの外部からの光が、光検出面７側から半導体基板１に再入射するのが抑制される。遮光膜５７が、光検出面７に対向する凹凸面５７ａを有しているので、半導体基板１に底面５（光入射面）側から入射した光の位相に対して、凹凸面５７ａで反射される光が、分散した位相差を有する。これにより、これらの光同士が相殺され、エタロニング現象が抑制される。
　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、半導体基板１と遮光膜５７との間に位置し、遮光膜５７が設けられる絶縁膜５１を備えている。絶縁膜５１には、凹凸が形成されており、遮光膜５７の凹凸面５７ａは、絶縁膜５１に形成されている凹凸に対応している。これにより、凹凸面５７ａを有する遮光膜５７を簡易に実現することができる。
　裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、絶縁膜５１内に位置し、光検出面７に沿うように並んでいるそれぞれ複数の第一導体５３及び第二導体５５を備えている。絶縁膜５１の凹凸は、第一導体５３及び第二導体５５に対応して形成されている。これにより、凹凸が形成されている絶縁膜５１を簡易に実現することができる。
　遮光膜５７は、導電性金属材料からなり、第一導体５３及び第二導体５５は、遮光膜５７と電気的に接続されている。これにより、第一導体５３及び第二導体５５の電位が安定する。所定の信号が入力される電極（たとえば、転送電極４５，４６，４７，４８など）は、遮光膜５７と電気的に接続されていない。したがって、所定の信号が入力される電極の機能を阻害することはない。
　第一導体５３と第二導体５５とは、それぞれの端部が重なるように交互に配置されており、絶縁膜５１の凹凸は、第一導体５３と第二導体５５との段差に対応して形成されていている。これにより、凹凸が形成されている絶縁膜５１を簡易に実現することができる。
　受光部１３は、第一方向Ｄ１に並んでいる複数の光感応領域２１を有している。半導体基板１の光検出面７側には、複数の電位勾配形成部２３が設けられている。シフトレジスタ１９は、複数の光感応領域２１から取得した電荷を第一方向Ｄ１に転送する。遮光膜５７は、複数の電位勾配形成部２３及びシフトレジスタ１９を覆うように設けられている。これらにより、光感応領域２１にて発生した電荷は、電位勾配形成部２３により形成される電位勾配によるポテンシャルの傾斜に沿って移動する。このため、光感応領域２１での電荷の移動には、異なる位相の電荷転送信号が与えられる転送電極群が設けられている必要はない。すなわち、遮光膜５７と光検出面７との間には、上述したような転送電極群が存在しないため、エタロニング現象が、顕著に生じ易い。したがって、凹凸面５７ａを有している遮光膜５７は、光感応領域２１での電荷が電位勾配形成部２３により形成される電位勾配によって移動する構成においても、効果を奏する。
　各光感応領域２１の平面形状は、第二方向Ｄ２を長辺方向とする矩形状である。遮光膜５７の凹凸面５７ａは、第二方向Ｄ２に沿って凹凸が繰り返して連続する面である。これらにより、光感応領域２１の長辺方向（第二方向Ｄ２）にわたって、エタロニング現象を確実に抑制することができる。
　ここで、裏面入射型固体撮像装置ＳＩにおいて、エタロニング現象を抑制し得る効果を、比較例１との比較結果に基づいて説明する。実施例１として、上述した実施形態の裏面入射型固体撮像装置ＳＩが用いられた。比較例１として、第一導体５３及び第二導体５５を備えていない裏面入射型固体撮像装置が作製された。比較例１に係る裏面入射型固体撮像装置では、絶縁膜５１が平坦であり、かつ、遮光膜５７における光検出面７に対向する面が平坦である。比較例１に係る裏面入射型固体撮像装置は、第一導体５３及び第二導体５５を備えていない点、絶縁膜５１が平坦である点、及び遮光膜５７における光検出面７に対向する面が平坦である点を除いて、裏面入射型固体撮像装置ＳＩと同じ構成である。
　実施例１として用いた裏面入射型固体撮像装置ＳＩでは、光検出面７に直交する方向での光検出面７から凹凸面５７ａの山部の頂点までの距離は、１００ｎｍ～１００００ｎｍに設定され、光検出面７に直交する方向での光検出面７から凹凸面５７ａの谷部の最深点までの距離は、１００ｎｍ～１００００ｎｍに設定されている。すなわち、凹凸面５７ａの凹凸の高さは、１００ｎｍ～５０００ｎｍである。凹凸面５７ａの山部の頂点の間隔は、１００ｎｍ～１００００ｎｍに設定されている。
　実施例１及び比較例１の感度特性を測定した。ここでは、実施例１の裏面入射型固体撮像装置ＳＩと比較例１の裏面入射型固体撮像装置との出力の波長特性をそれぞれ測定した。測定結果を、図９に示す。図９は、実施例１及び比較例１における、波長（ｎｍ）と出力（Ａ）との関係を示すグラフである。図９から理解できるように、実施例１は、比較例１に比して、エタロニング現象が抑制されている。
　次に、図１０及び図１１を参照して、本実施形態の変形例に係る裏面入射型固体撮像装置ＳＩの構成を説明する。図１０及び図１１は、本実施形態の変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。
　図１０に示された変形例では、第一導体５３及び第二導体５５は、遮光膜５７と電気的に接続されていない。図１１に示された変形例では、裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、第一導体５３及び第二導体５５の代わりに、複数の導体８１を備えている。
　複数の導体８１は、絶縁膜５１内に位置し、半導体基板１の光検出面７に沿うように並んでいる。複数の導体８１は、第一導体５３及び第二導体５５と同様に、受光部１３（複数の光感応領域２１）上に位置している。各導体８１は、受光部１３の第一方向Ｄ１での端部間にわたって、第一方向Ｄ１に沿って延びている。導体８１も、光を透過する材料、たとえばポリシリコン膜からなる。
　複数の導体８１は、第二方向Ｄ２に沿って、互いに離間している。絶縁膜５１の凹凸は、導体８１に対応して形成されている。絶縁膜５１は、導体８１が存在している領域に対応する位置で「山」となり、導体８１が存在していない領域に対応する位置で「谷」となる。したがって、本変形例でも、絶縁膜５１の凹凸は、第二方向Ｄ２に沿って繰り返されて連続している。
　図１１中の（ａ）に示されている変形例では、導体８１は、遮光膜５７と電気的に接続されていない。図１１の（ｂ）に示されている変形例では、導体８１は、遮光膜５７と電気的に接続されている。導体８１が遮光膜５７と電気的に接続されている場合、各導体８１の電位が安定する。
　次に、図１２～図１４を参照して、本実施形態の更なる変形例に係る裏面入射型固体撮像装置ＳＩの構成を説明する。図１２及び図１３は、本実施形態の更なる変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の断面構成を説明するための図である。図１４は、画素と遮光膜との位置関係を説明するための模式図である。
　図１２に示された変形例では、裏面入射型固体撮像装置ＳＩは、絶縁膜５１内に位置する複数の導体５３，５５，８１を備えていない。すなわち、絶縁膜５１には、複数の導体５３，５５，８１を配置することなく、凹凸が形成されている。
　図１２中の（ｂ）に示された変形例では、絶縁膜５１は、凹凸の山部毎に離間するように形成されている。すなわち、絶縁膜５１は、互いに離間するように位置している複数の膜部分５２からなる。遮光膜５７は、絶縁膜５１の凹凸の山部上だけでなく、隣り合う膜部分５２の間にも設けられている。すなわち、遮光膜５７は、絶縁膜５１上に位置する膜部分５８ａと、膜部分５２の間に位置する膜部分５８ｂと、を有する。膜部分５８ｂは、光検出面７と直交する方向に延びている。遮光膜５７と電極４１とのショートを防ぐために、遮光膜５７は、絶縁膜８３を介して、電極４１上に形成されている。
　図１３に示された変形例では、絶縁膜５１は、複数の画素Ｐ（光感応領域２１）毎で離間するように形成されている。したがって、膜部分５８ｂは、図１４中の（ａ）に示されるように、画素ピッチ毎に位置する。これにより、光感応領域２１間における光（凹凸面５７ａで反射される光）のクロストークが発生するのを抑制できる。図１４中の（ｂ）に示されるように、裏面入射型固体撮像装置ＳＩが、複数の画素Ｐが二次元に配置されたＢＴ－ＣＣＤエリアイメージセンサである場合でも、膜部分５８ｂは、画素ピッチ毎に位置する。画素Ｐは、平面視で、膜部分５８ｂに囲まれている。
　続いて、図１５を参照して、図１２中の（ａ）に示された変形例の製造過程を説明する。図１５は、図１２中の（ａ）に示された変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。
　まず、図６中の（ａ）～（ｃ）に示された過程と同様に、準備された半導体基板１の光検出面７側に、ポリシリコン膜６３（電極４１など）が形成された後、ポリシリコン膜６３上に、絶縁膜６５が形成される（図１５中の（ａ）参照）。次に、絶縁膜６５がパターニングされる（図１５中の（ｂ）参照）。パターニングは、エッチングにより実施することができる。エッチングには、たとえば、絶縁膜５１に形成される凹凸の谷部に対応する位置に開口が形成されたマスクが用いられる。絶縁膜５１に形成される凹凸の山部に対応する位置が残るように、絶縁膜５１における上記開口から露出する部分をエッチングにより除去する。
　次に、パターニングされた絶縁膜６５上に、絶縁膜９１が形成される（図１５中の（ｃ）参照）。このとき、絶縁膜６５が除去されることにより露出しているポリシリコン膜６３上にも、絶縁膜９１が形成される。したがって、絶縁膜６５と絶縁膜９１とにより、凹凸が形成される。絶縁膜６５が残っている位置では、すなわち絶縁膜５１に形成される凹凸の山部に対応する位置では、絶縁膜６５と絶縁膜９１とが存在する。絶縁膜６５が除去されている位置では、すなわち絶縁膜５１に形成される凹凸の谷部に対応する位置では、絶縁膜６５が存在せず、絶縁膜９１が存在する。絶縁膜９１も、たとえばＢＰＳＧからなり、上述した絶縁膜５１の一部を構成する。
　次に、リフロー（熱処理）により、絶縁膜６５と絶縁膜９１とに形成されている凹凸の形状が変化する（図１５中の（ｄ）参照）。絶縁膜６５と絶縁膜９１とが溶融することにより、凹凸の形状が滑らかとされた絶縁膜５１が形成される。その後、絶縁膜５１上に、遮光膜５７が形成されることにより、図１２中の（ａ）に示された変形例の構成が得られる。
　次に、図１６を参照して、図１２中の（ｂ）に示された変形例の製造過程を説明する。図１６は、図１２中の（ｂ）に示された変形例に係る裏面入射型固体撮像装置の製造過程を示す図である。
　凹凸の形状が滑らかとされた絶縁膜５１が形成される過程までは、図１５中の（ａ）～（ｄ）に示された過程と同じであり、説明を省略する。リフローの後、絶縁膜５１における凹凸の谷部に対応する部分が除去される（図１６中の（ａ）参照）。これにより、ポリシリコン膜６３（電極４１など）が部分的に露出する。絶縁膜５１の除去は、エッチングにより実施することができる。
　次に、ポリシリコン膜６３における露出した部分上に、絶縁膜８３が形成される（図１６中の（ｂ）参照）。このとき、同時に、絶縁膜５１上にも絶縁膜８３が形成されるが、絶縁膜５１上に位置する絶縁膜８３は、必ずしも必要ではない。絶縁膜８３は、たとえばシリコン酸化膜などからなる。その後、絶縁膜８３上に、遮光膜５７が形成されることにより、図１２中の（ｂ）に示された変形例の構成が得られる。
　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　遮光膜５７は、たとえば光吸収材料（カーボンブラックなど）からなっていてもよい。この場合、遮光膜５７は、光吸収膜として機能する。遮光膜５７が光吸収膜として機能する場合でも、遮光膜５７と絶縁膜５１との界面で光の反射が生じるおそれがある。このため、光吸収膜として機能する遮光膜５７であっても、凹凸面５７ａを有することにより、エタロニング現象を抑制することができる。
　第一導体５３及び第二導体５５と導体８１とは、第一方向Ｄ１に沿って延びているが、これに限られない。第一導体５３及び第二導体５５と導体８１とは、第二方向Ｄ２に沿って延びていてもよい。光感応領域２１の平面形状が、第二方向Ｄ２を長辺方向とする矩形状である場合には、上述したように、第一導体５３及び第二導体５５と導体８１とは、第一方向Ｄ１に沿って延びていることが好ましい。
　第一導体５３及び第二導体５５と導体８１とは、受光部１３の第一方向Ｄ１での端部間にわたって、第一方向Ｄ１に沿って延びているが、これに限られない。第一導体５３及び第二導体５５と導体８１とは、第一方向Ｄ１に沿って、互いに離間するように配置された複数の導体部分から構成されていてもよい。
　本発明は、ＢＴ－ＣＣＤリニアイメージセンサなどの裏面入射型固体撮像装置に利用できる。
　１…半導体基板、５…底面、７…光検出面、１３…受光部、１５…ストレージ部、１７…転送部、１９…シフトレジスタ、２１…光感応領域、２３…電位勾配形成部、５１…絶縁膜、５３…第一導体、５５…第二導体、５７…遮光膜、５７ａ…凹凸面、８１…導体、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向、ＳＩ…裏面入射型固体撮像装置。

Claims (8)

  1. 　裏面入射型固体撮像装置であって、
    　裏面側に光入射面を有すると共に、光入射に応じて電荷が発生する受光部を有する半導体基板と、
    　前記半導体基板の前記光入射面とは反対側の光検出面側に設けられている電荷転送部と、
    　前記半導体基板の前記光検出面側に設けられている遮光膜と、を備え、
    　前記遮光膜は、前記光検出面に対向する凹凸面を有している。
  2. 　請求項１に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　前記半導体基板と前記遮光膜との間に位置し、前記遮光膜が設けられる絶縁膜を更に備え、
    　前記絶縁膜には、凹凸が形成されており、
    　前記遮光膜の前記凹凸面は、前記絶縁膜に形成されている前記凹凸に対応している。
  3. 　請求項２に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　前記絶縁膜内に位置し、前記光検出面に沿うように並んでいる複数の導体を更に備え、
    　前記絶縁膜の前記凹凸が、前記複数の導体に対応して形成されている。
  4. 　請求項３に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　　前記遮光膜は、導電性金属材料からなり、
    　前記複数の導体のうち、所定の信号が入力される導体以外の導体は、前記遮光膜と電気的に接続されている。
  5. 　請求項３又は４に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　前記複数の導体は、それぞれの端部が重なるように交互に配置されている複数の第一及び第二導体を含み、
    　前記絶縁膜の前記凹凸は、前記第一導体と前記第二導体との段差に対応して形成されている。
  6. 　請求項２に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　前記受光部は、複数の画素を含み、
    　前記絶縁膜は、少なくとも前記複数の画素毎で離間するように形成されており、
    　前記遮光膜は、前記絶縁膜における離間している部分の間にも設けられている。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　前記受光部は、第一方向に並んでいる複数の光感応領域を有し、
    　前記半導体基板の前記光検出面側には、前記第一方向に交差する第二方向に沿って高くされた電位勾配を各前記光感応領域に対して形成する複数の電位勾配形成部が設けられ、
    　前記電荷転送部は、前記複数の光感応領域から取得した電荷を前記第一方向に転送し、
    　前記遮光膜は、前記複数の電位勾配形成部及び前記電荷転送部を覆うように設けられている。
  8. 　請求項７に記載の裏面入射型固体撮像装置であって、
    　各前記光感応領域の平面形状は、前記第二方向を長辺方向とする矩形状であり、
    　前記遮光膜の前記凹凸面は、前記第二方向に沿って凹凸が繰り返して連続する面である。
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