JP2001332713A

JP2001332713A - 光電変換装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001332713A
Application number: JP2000154772A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Ishida; 知久石田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換装置を製造するに当たって、光電変
換領域上に形成される積層膜の膜厚を高精度に制御す
る。【解決手段】半導体基板１０１に入射光に応じた信号
電荷を生成蓄積する光電変換領域１１０を形成する。光
電変換領域１１０の上面に積層膜１０５を膜厚Ｔｘまで
積層する。膜厚Ｔｘの積層膜１０５に対して、研磨加工
製造装置１０を用いて化学的機械的研磨を行う。研磨加
工製造装置１０に設けられた検出部１４、マイクロコン
ピュータ１７で積層膜１０５の膜厚Ｔの変化を計測（モ
ニタ）しながら所定の膜厚Ｔｐとなるまで、化学的機械
的研磨を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光電変換装置の製造
方法に関し、特に光電変換領域の上面に形成された積層
膜の平坦化に有用な光電変換装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ型固体撮像装置、増幅型イメージ
センサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の光電変換装置を製
造するに当たっては、入射した光を精度良く検知できる
ように、当該光電変換領域の上面に形成される積層膜の
膜厚を均一に、しかも、所定の膜厚にする必要がある。

【０００３】一般的な光電変換装置の断面図を図９に示
す。光電変換装置では、入射光に応じて信号電荷を生成
蓄積する光電変換領域２Ａは、図９に示すようにｐ型半
導体基板１にｎ型半導体領域２を拡散することにより形
成される。この光電変換領域２Ａでは入射光によって生
成された電子／正孔の対のうち信号電荷として電子がｎ
型半導体領域２に蓄積される。ここで、図中、符号３は
光電変換領域２Ａ以外のフィールド部を形成する酸化
膜、符号４は信号電荷を素子外部へ出力するための配線
をなす金属膜（導電膜）である。そして、これらの上に
積層膜５が形成される。

【０００４】積層膜５は、光電変換領域２Ａ、配線４を
保護して、光電変換装置の信頼性を向上させるための保
護膜であり、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により形成
されたリン、ボロン等を含む酸化膜／窒化膜、或いは、
これらを組み合わせた膜からなる。

【０００５】ところで光電変換装置全体としての光学的
応答特性は、光電変換領域２Ａの光学的応答特性と光電
変換領域２Ａの上面に形成された積層膜５の光学的応答
特性で決まる。例えば、光学的応答特性のうち、時間的
に一定な定常光に対する光電変換装置の分光感度特性
は、半導体基板１に形成された光電変換領域２Ａの分光
感度特性と、光電変換領域２Ａ上の積層膜５の分光透過
率とで決定される。

【０００６】ここで光電変換領域２Ａの分光感度特性は
半導体基板１を構成するシリコンの特性、ｎ型半導体領
域２の不純物拡散の深さに依存する。又、積層膜５の分
光透過率は、その光学的物質定数（屈折率）、光電変換
領域２Ａ上の積層膜５の膜厚Ｔに依存する。従って、光
電変換装置全体としての分光感度特性に所望の性能が要
求されている場合（例えば、所定波長で一定の感度が求
められている場合）、ｎ型半導体領域２の不純物拡散の
深さだけでなく、積層膜５の光電変換領域２Ａ上での膜
厚Ｔが所定の膜厚になるように制御しなければならな
い。

【０００７】積層膜５の光電変換領域２Ａ上の膜厚Ｔを
制御するに当り、従来より、ＣＶＤ法による積層膜５の
膜形成時間を調整して当該膜厚を制御する方法や、図１
０に示すように、積層膜５の上面に平坦化膜６（レジス
ト、ＳＯＧ等）を形成し、その後、ドライエッチングで
所定の膜厚までエッチングする方法（エッチバック法）
が知られている。

【０００８】このうちエッチバック法は、積層膜５の上
面にエッチングレートが等しい平坦化膜６を表面に凹凸
が現れないように形成し、この平坦化膜６の表面からエ
ッチングを行うことで、当該積層膜５を所定の膜厚まで
平坦化するものである。このエッチバック法は、エッチ
ングの条件を一定にし、エッチングされた膜厚とエッチ
ング時間との関係を用いて当該膜厚を制御するので、Ｃ
ＶＤ法による膜厚制御に比べて、再現性のよい制御が可
能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エッチングバック法による積層膜の膜厚の制御には、以
下のような課題がある。すなわち、上記したように光電
変換装置においては、一旦、積層膜５の表面を平坦化す
るための平坦化膜６を形成し（図１０）、その平坦化膜
６と積層膜５のエッチングレートが略同一となる条件
で、その平坦形状を保ちながらドライエッチングしなけ
ればならないため、工程数が多くなり、エッチング条件
のマージンが少ない。

【００１０】又、エッチバック法では、エッチングに先
立って、平坦化膜６の膜厚を予め計測し、その後、エッ
チング時間とエッチングされた膜厚の関係を求めて、積
層膜５のエッチングに反映させる必要がある。又、エッ
チング時間によって積層膜５の光電変換領域２Ａ上の膜
厚Ｔを制御するため、エッチングレートが変動した場
合、この変動が直接、膜厚Ｔに変化をもたらし、高精度
の膜厚制御が困難になる。又、膜厚制御時にエッチング
レートを常に管理する必要があり、工程管理の項目が多
くなる。

【００１１】このような不具合は、例えば、光電変換装
置に所定の光学的応答特性（特に、集光特性）を持たせ
る際に特に問題となる。例えば、入射面側にマイクロレ
ンズ等の光学部材が設けられた光電変換装置では、光電
変換領域の上面に形成される積層膜の膜厚を光学部材の
特性（例えば、マイクロレンズを設けるのであればその
焦点距離）に応じて、積層膜の膜厚を高い精度で制御し
なければならないが、上記エッチバック法では、エッチ
ングの条件を一定にし、エッチング時間を調整しても、
斯かる精度の高い積層膜の膜厚制御ができず、所望の光
学的応答特性の光電変換装置を製造することが困難であ
った。

【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、光電変換領域上に形成される積層膜の膜厚を高精
度に制御することで所定の光学的応答特性を達成するこ
とができる光電変換装置の製造方法を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、光電変換装置の製造方法であって、
半導体基板に入射光に応じた信号電荷を生成蓄積する光
電変換領域を形成する第１のステップと、前記光電変換
領域の上面に積層膜を形成する第２のステップと、前記
積層膜の膜厚を光学的手段で計測しながら当該積層膜が
所定の膜厚となるように化学的機械的研磨を行う第３の
ステップとを含んでなるものである。前記第３のステッ
プにおいて、実際に研磨されている積層膜の膜厚を光学
的に計測しながら化学的機械的研磨を行うので、エッチ
バック法のように研磨条件を一定にして再現性を高める
必要がなく、複数の半導体基板に対して化学的機械的研
磨を繰り返し行う場合でも、常に、精度良く積層膜の膜
厚制御が可能になる。

【００１４】又、請求項２の発明は、前記化学的機械的
研磨を、回転定盤と、該回転定盤に形成された窓部から
測定光を照射する光学的手段とを有する研磨装置によっ
て行い、前記第３のステップでの前記光学的手段による
膜厚の計測を、前記光電変換領域の上面と前記積層膜の
上面との相対的な距離、又は前記光電変換領域の周囲に
ある絶縁膜又は導電膜の上面と前記積層膜の上面との相
対的な距離を、前記測定光及びその反射光に基づいて計
測することにより行うものである。前記光学的手段から
の測定光及びその反射光によって、当該膜厚が精度良く
計測できるので、この計測結果に基づく積層膜の化学的
機械的研磨も精度良く行うことができる。

【００１５】又、請求項３の発明は、前記第３のステッ
プにおいて、前記光学的手段が、前記積層膜の膜厚の計
測を一定間隔ずつ、離散的に行い、離散的に求められた
計測値の前回値と今回値とに基づいて前記膜厚の時間変
化を求め、斯く求めた時間変化から所定の膜厚を得る研
磨時間を算出するものである。これにより、積層膜の膜
厚を連続的に求めることができ、この結果を用いて、化
学的機械的研磨を精度良く行うことができる。

【００１６】又、請求項４の発明は、前記積層膜の膜厚
が所定の膜厚（Ｔp）となるまでの研磨時間（ｔp）を、
前記積層膜が膜厚（Ｔ_n-1）となるまでの時間
（ｔ_n-1）、膜厚（Ｔ_n）となるまでの時間（ｔ_n）を用
いた次式ｔp＝ｔ_n＋（ｔ_n−ｔ_n-1）×（Ｔp−Ｔ_n）／（Ｔ_n−Ｔ
_n-1）により求めるものである。これにより、積層膜の膜厚を
簡易な演算にて外挿して求めることができる。

【００１７】又、請求項５の発明は、前記導電膜を、前
記光電変換領域の周囲に形成された入射光遮断膜とした
ものである。光電変換装置におていは、通常、光電変換
領域の周囲にアルミ膜等の導電膜が設けられ、この導電
膜からの反射光は、光電変換領域からの反射光と分光特
性が異なるため、この導電膜の上面にある積層膜の膜厚
を容易に求めることができる。

【００１８】又、請求項６の発明は、前記化学的機械的
研磨によって所定の膜厚に制御された前記積層膜の上面
に、入射光の光学特性を制御するための光学部材を形成
する第４のステップを含んでいるものである。この場
合、光学部材の下側に形成された積層膜の膜厚を、当該
光学部材の光学的応答特性（特に、集光特性）に応じて
精度良く制御することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態について、図１から図５を用いて
説明する。図１は第１の実施の形態の光電変換装置（Ｃ
ＣＤ型固体撮像装置、増幅型イメージセンサ、ＣＭＯＳ
イメージセンサ等）の製造方法に用いられる研磨加工製
造装置１０の概略を示す図である。

【００２０】研磨加工製造装置１０は、回転定盤１１、
回転定盤１１の上面に形成された研磨パッド１２、回転
定盤１１に対向するように設けられたヘッド１３、研磨
パッド１２の表面に研磨剤を供給するスラリー供給部１
８、回転定盤１１を回転させる第１の駆動部１５、ヘッ
ド１３を回転させると共に上下動させる第２の駆動部１
６、前記第１、第２の駆動部１５，１６の動作制御を行
うマイクロコンピュータ１７を備えている。

【００２１】研磨加工製造装置１０のヘッド１３には、
回転定盤１１と対向する位置にホルダ部１３Ａが形成さ
れており、このホルダ部１３ＡにウェハＷが吸着され
る。そして、ヘッド１３が回転軸１３Ｂを中心に所定の
速度で回転し、回転定盤１１が回転軸１１Ｂを中心に所
定の速度で回転し、かつ、ヘッド１３が回転定盤１１に
一定の力で押しつけられることで、ヘッド１３に吸着さ
れたウェハＷと研磨パッド１２とが摺り合わされ、ウェ
ハＷに化学的機械的研磨が施される。

【００２２】又、回転定盤１１及び研磨パッド１２に
は、アクリル等の透明な部材が充填された窓部２０が形
成されている。この窓部２０の下側には、測定光（白色
光やレーザ光等のプローブ光）を照射しその反射光を検
知する検出部１４が配置されている。この検出部１４か
らの測定光は、窓部２０に対向するウェハＷの領域（モ
ニタ領域Ｗ１）に照射される。ここで、測定光（プロー
ブ光）として白色光を使用した場合、反射光は、積層膜
１０５と光電変換領域１１０（ｎ型半導体領域１０２）
の表面の光学的物性に応じた分光特性となる。

【００２３】照射された測定光は、モニタ領域Ｗ１にて
反射され、この反射光が検出部１４にて検出される。検
出部１４にて検出された反射光は、マイクロコンピュー
タ１７にてそのスペクトルが解析される。モニタ領域Ｗ
１にある測定対象の層（例えば、図３の積層膜１０５）
の屈折率が既知であるならば、反射光の分光特性を検出
することで、当該膜厚を求めることができる。

【００２４】尚、化学的機械的研磨中に、測定光を被研
磨物の表面に照射し、その反射光から被研磨物の表面構
造の情報を取得する手段及びその方法については、「IN
-situ monitoring of CMP process utilizing O-order
spectroscopy」(Proceedingsof the CMP-MIC Conferenc
e(Feb.,1999)p.23-29)に報告されている。ところで、回
転定盤１１は上記したように回転軸１１Ｂを中心に、ヘ
ッド１３は回転軸１３Ｂを中心に各々回転しているの
で、ウェハＷのモニタ領域Ｗ１と回転定盤１１側の窓部
２０とが対向するのは、一定期間経過毎（一定間隔）で
ある。従って、検出部１４によるモニタ領域Ｗ１での膜
厚Ｔの検出は、一定間隔で離散的に行われる。

【００２５】研磨加工製造装置１０を実際に用いてウェ
ハＷを研磨するときの研磨時間ｔと、モニタ領域Ｗ１で
の測定対象の層の膜厚（例えば、図３の積層膜１０５の
膜厚Ｔ）の変化の様子を図２に示す。この図に示すよう
に、研磨開始後一定時間が経過すると（ｔ６；例えば、
５０sec）、研磨時間ｔと膜厚Ｔとが比例することが実
験によって確認されている。このときの傾きは、研磨条
件によって異なるが、研磨条件が一定であれば一定とな
る。このように、膜厚Ｔが、一定時間経過後に、研磨時
間に比例して変化するのは、研磨レートが被研磨物（ウ
ェハＷ）の表面温度の影響を受けることに起因するため
である。

【００２６】この実施の形態では、膜厚Ｔを高い精度で
制御するために、ウェハＷに化学的機械的研磨を行うに
当たって、一定期間毎に（窓部２０とモニタ領域Ｗ１と
が対向する毎に）、測定対象の層の膜厚（例えば、積層
膜１０５の膜厚Ｔ）を検出部１４からの信号に基づいて
マイクロコンピュータ１７が検知し、離散的に求められ
た膜厚Ｔに基づいて膜厚Ｔを所定の膜厚Ｔpに制御する
ようにしている。

【００２７】次に、研磨加工製造装置１０によるよる平
坦化処理（積層膜１０５の膜厚Ｔの制御）について、図
４の平坦化処理プログラムのフローチャート、図５の製
造フローチャートを示す断面図を用いて説明する。

【００２８】この平坦化処理に先立ち、ウェハＷ（ｐ型
半導体基板１０１）の表面にはｎ型半導体領域１０２
（光電変換領域１１０）が形成され、その周囲にフィー
ルド酸化膜（絶縁膜）１０３が形成され、その上面にｎ
型半導体領域１０２に電気的に接続される配線として用
いられるアルミ等の金属膜（導電膜）１０４、積層膜１
０５が形成される。この場合、積層膜１０５は、図５
（ａ）に示すように、ｐ型半導体基板１０１の表面から
の膜厚Ｔが、膜厚制御の目標値Ｔpより厚くなるまで積
層される（膜厚Ｔx）。ここで、金属膜１０４は、光電
変換領域１１０の周囲に形成されて入射光遮断膜として
も機能する。

【００２９】このように形成されたウェハＷは、研磨加
工製造装置１０のヘッド１３（図１）に吸着され、この
状態で図４に示す平坦化処理のプログラムが開始され
る。尚、この実施の形態では、モニタ領域Ｗ１にあるｎ
型半導体領域１０２の表面から積層膜１０５の上面まで
の距離（膜厚）Ｔを目標値Ｔpに制御するものとする。
この平坦化処理のプログラム（図４）が開始されると、
先ず、ステップＳ１でモニタ領域Ｗ１にあるｎ型半導体
領域１０２表面から積層膜１０５の表面までの距離（膜
厚Ｔ）の目標値Ｔpがメモリ（図示省略）の設計データ
から読み出される（目標値Ｔpの取得）。

【００３０】ステップＳ２では、この時点で既に回転し
ているヘッド１３が、同じく回転している回転定盤１１
側に一定の力で押し当てられて、ウェハＷに対する化学
的機械的研磨（研磨処理）が開始される（図５
（ｂ））。この時点より研磨時間用タイマがカウントを
開始する（図２のｔ１時点）。ステップＳ３では、前記
研磨時間用タイマのカウント値に基づいて、研磨開始か
ら所定時間ｔ６（図２）が経過したか否かが判別され
る。所定時間ｔ６が経過し、この判別結果が“Ｙｅｓ”
に転じた後、ステップＳ４に進む。

【００３１】ステップＳ４では、今回ループで検出部１
４により検出された膜厚（今回値）Ｔnと研磨処理の時
間（研磨時間）ｔn、更には、前回ループで検出された
膜厚（前回値）Ｔn-1と前回ループでの研磨時間ｔn-1が
取得され、続くステップＳ５では、膜厚Ｔの目標値Ｔp
と膜厚の今回値Ｔn、前回値Ｔn-1、研磨時間ｔn、ｔn-1
から、目標値Ｔpを得るために必要な研磨時間ｔpが算出
される。

【００３２】この演算は、次式(１)に基づいて行われ
る。ｔp＝ｔ_n＋（ｔ_n−ｔ_n-1）×（Ｔ−Ｔ_n）／（Ｔ_n−Ｔ_n-1） …（１）ステップＳ６では、前記タイマにてカウントされた経過
時間ｔが上記ステップＳ４で算出された研磨時間ｔp以
上となったか否かが判別される。この判別結果が“Ｎ
ｏ”であるうちは、ステップＳ４、ステップＳ５を繰り
返し実行する。

【００３３】積層膜１０５の膜厚Ｔが目標膜厚Ｔpとな
り（図５（ｃ））、ステップＳ６の判別結果が“Ｙｅ
ｓ”に転じると、ステップＳ７でヘッド１３が回転定盤
１１から引き離なされ（ヘッド１３を図１中、上方に引
き上げる）、本プログラムを終了する。以上説明したよ
うに、研磨加工製造装置１０によりウェハＷが研磨され
ているときに、積層膜１０５の膜厚Ｔが検出部１４によ
って検出（モニタ）され、膜厚Ｔが目標値Ｔpとなった
時点で研磨処理が停止されるので、光電変換装置に要求
される光学的応答特性（特に時間的に一定な定常光に対
する分光感度特性）が得られるように積層膜１０５の膜
厚Ｔを制御することができる。この結果、積層膜１０５
は、分光透過率が要求される仕様に適合できる。

【００３４】尚、上記した第１の実施の形態では、光電
変換領域１１０上の積層膜１０５の膜厚Ｔを検出しなが
ら研磨加工製造装置１０による研磨処理を行う例をあげ
て説明したが、これに限ることなく、例えば、フィール
ド酸化膜１０３、金属膜１０４の膜厚が共に既知であれ
ば、金属膜１０４上の積層膜１０５の膜厚Ｔ2を検出し
ながら研磨加工製造装置１０による研磨処理を行っても
よい。この場合、金属膜１０４からの反射光は、光電変
換領域１１０からの反射光と分光特性が異なるため、こ
の金属膜１０４の上面にある積層膜１０５の膜厚Ｔ２は
容易に求められる。又、フィールド酸化膜（絶縁膜）１
０３の上面での膜厚Ｔ3を求めて、研磨処理を行っても
よい。又、膜厚Ｔ、Ｔ2、Ｔ3を共に検出しながら研磨処
理を行ってもよい。

【００３５】又、第１の実施の形態では、積層膜１０５
の膜厚Ｔの検出が離散的に行われることに鑑み、所定の
膜厚Ｔpが得られる研磨時間ｔpを、経過時間ｔに対する
膜厚Ｔの時間変化を求め、この時間変化を用いて外挿し
て算出する例をあげて説明したが、膜厚Ｔが検出される
間隔は、十分に短い時間（例えば、回転定盤１１の回転
速度が４０ｒｐｍ）ため、膜厚Ｔが所定の膜厚Ｔp以上
となった時点で研磨処理を停止することでも、十分な膜
厚制御が可能である。

【００３６】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について、図６から図８を用いて説明す
る。この第２の実施の形態は、入射面側にマイクロレン
ズ２０７が形成された光電変換装置（例えば、ＣＣＤ型
固体撮像装置）２００において、積層膜２０３を一定の
膜厚Ｔpに制御するものである。

【００３７】このマイクロレンズ２０７を具えた光電変
換装置２００は、半導体基板２０１、フォトダイオード
２０２、平坦化のための積層膜（平坦化膜）２０３、色
フィルタ層２０４、マイクロレンズ固定層２０６、マイ
クロレンズ２０７、フィールド酸化膜（絶縁膜）２０
８、入射光遮断膜を構成する金属膜（導電膜）２０９等
から構成されている。尚、図には、フォトダイオード２
０２で生成された信号電荷を読み出すための手段（配
線、ＭＯＳトランジスタ等）は省略されている。

【００３８】ここで、積層膜（平坦化膜）２０３は、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（Ｐ
ＧＭＥＡ）とプロピレングリコールモノエチルエーテル
アセテート（ＰＧＥＥＡ）を主成分とするものである。
又、色フィルタ層２０４は、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）とプロピレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート（ＰＧＥＥ
Ａ）に、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応した顔料を分散させ
たものである。又、マイクロレンズ固定膜２０６は、３
−メトキシプロピオン酸メチル（ＭＭＰ）とアクリル系
樹脂を主成分とするものである。又、マイクロレンズ２
０７はＰＧＥＥＡと乳酸エチル（ＥＬ）とフェノール系
樹脂とを主成分とするものである。

【００３９】かかる構造の光電変換装置２００のマイク
ロレンズ２０７の下方に形成された積層膜（平坦化膜）
２０３は、研磨加工製造装置１０によりその膜厚Ｔが高
精度に所定の膜厚Ｔpに制御され、所定の光学的応答特
性（特に、集光特性）が得られるようになっている。
尚、研磨加工製造装置１０を用いた化学的機械的研磨の
手法は、上記した第１の実施の形態と同じであり、その
詳細な説明は省略する。

【００４０】以下、積層膜（平坦化膜）２０３を平坦
に、かつ、その膜厚Ｔを所定の膜厚Ｔpに高精度に制御
する手順について説明する。積層膜（平坦化膜）２０３
が所定の膜厚Ｔpに制御された光電変換装置２００を製
造するに当たっては、先ず、図８（ａ）に示すように、
積層膜（平坦化膜）２０３が所定の膜厚Ｔpより厚く形
成される（膜厚Ｔx）。

【００４１】膜厚Ｔxの積層膜（平坦化膜）２０３が形
成されたウェハＷは、ヘッド１３のホルダ部１３Ａ（図
１）に吸着される。その後、第１の実施の形態と同一手
順で、平坦化処理（図４）が開始されると、既に回転さ
れているヘッド１３が、これも回転されている回転定盤
１１に一定の力で押しつけられて、ウェハＷに対する化
学的機械的研磨が行われる（研磨処理の開始）。

【００４２】上記したように、研磨加工製造装置１０の
検出部１４によって時間経過ｔに対する積層膜４０３の
膜厚Ｔの時間変化が検出され、この時間変化に基づいて
所定の膜厚Ｔpが得られる研磨時間ｔpが算出される（式
（１））。そして、経過時間ｔが算出された研磨時間ｔ
p以上となった時点で、化学的機械的研磨が停止され、
積層膜（平坦化膜）２０３が所望の膜厚Ｔpとなる（図
８（ｂ））。

【００４３】その後、積層膜（平坦化膜）２０３の上面
に、色フィルタ層２０４、マイクロレンズ固定層２０６
が形成され（図８（ｃ））、更に、その上面にマイクロ
レンズ２０７が形成されて、図６に示す光電変換装置２
００が得られる。このようにマイクロレンズ２０７がそ
の表面に形成される光電変換装置２００にあっては、積
層膜（平坦化膜）２０３の膜厚Ｔを、マイクロレンズ２
０７の焦点距離に応じた値（目標値）Ｔpに高精度に制
御され、光電変換装置２００は、その光学的応答特性
（特に、集光特性）が向上する。又、積層膜（平坦化
膜）２０３は分光透過率も要求される仕様に適合するこ
とができる。

【００４４】尚、この第２の実施の形態でも、積層膜
（平坦化膜）２０３の膜厚Ｔを検出しながら研磨加工製
造装置１０による研磨処理を行う例をあげて説明した
が、これに限ることなく、例えば、フィールド酸化膜２
０８、金属膜２０９の膜厚が共に既知であれば、金属膜
２０９上の積層膜（平坦化膜）２０３の膜厚Ｔ2を検出
しながら研磨加工製造装置１０による研磨処理を行って
もよい。又、膜厚Ｔ、Ｔ2を共に検出しながら研磨処理
を行ってもよい。

【００４５】又、第２の実施の形態でも、膜厚Ｔが所定
の膜厚Ｔp以上となった時点で研磨処理を停止すること
で、積層膜（平坦化膜）２０３の精度の高い膜厚制御が
可能である。尚、本発明の第１、第２の実施の形態にお
いて、研磨加工製造装置１０は、ウェハＷを保持するヘ
ッド１３と研磨パッド１２を有する回転定盤１１を備
え、各々を回転させた状態でヘッド１３が回転定盤１１
に一定の力で押しつけられて化学的機械的研磨が行われ
ているが、本発明の光電変換装置の製造方法は、必ずし
も上記構成の研磨加工製造装置１０を用いた製造方法に
限られない。例えば、特開平７−８８７５９号公報に開
示されている構成の研磨加工製造装置（図１）を用いて
光電変換装置を製造する際にも、当然に本発明を適用す
ることができる。この研磨加工製造装置には、ウェハを
保持するウェハチャック２と、研磨クロス４を有するウ
ェハの直径よりも小さいサイズの研磨ヘッド３が備えら
れ、各々が回転された状態で研磨ヘッド３がウェハ表面
に押しつけられることによりウェハに対する化学的機械
的研磨が行われる。この研磨加工製造装置を用いた光電
変換装置の製造方法においては、ウェハ表面の一部が常
時剥き出しになっているので（研磨ヘッド３がウェハよ
り小さいため、該研磨ヘッド３と対向していない部分が
ある）、この剥き出しになった部分に測定光を上部から
直接入射させ、その反射光にて当該積層膜の膜厚を計測
することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明した請求項１の発明によれば、
実際に研磨されている積層膜の膜厚を光学的に計測しな
がら化学的機械的研磨を行うので、エッチバック法のよ
うに研磨条件を一定にして再現性を高める必要がなく、
複数の半導体基板に対して化学的機械的研磨を繰り返し
行う場合でも、常に、精度良く積層膜の膜厚制御が可能
になり、所望の光学的応答特性を有する光電変換装置が
提供できる。

【００４７】又、請求項２の発明によれば、光電変換領
域の上面と積層膜の上面との相対的な距離、又は光電変
換領域の周囲にある絶縁膜又は導電膜の上面と積層膜の
上面との相対的な距離を、光学的手段からの測定光及び
その反射光に基づいて計測しているので、積層膜の化学
的機械的研磨を精度良く行うことができ、所望の光学的
応答特性を有する光電変換装置が提供できる。

【００４８】又、請求項３の発明によれば、離散的に求
められた膜厚の前回値と今回値とに基づいて前記膜厚の
時間変化を求め、所定の膜厚を得るに必要な研磨時間を
算出するので、積層膜の膜厚を連続的に計測することが
でき、この計測結果を用いて、化学的機械的研磨を精度
良く行うことができ、所望の光学的応答特性を有する光
電変換装置が提供できる。

【００４９】又、請求項４の発明によれば、前記積層膜
の膜厚が所定の膜厚になるまでの研磨時間が、前記膜厚
の時間変化を用いた簡易な演算によって求めることがで
きる。又、請求項５の発明によれば、光電変換領域の周
囲にある導電膜からの反射光を用いて積層膜の膜厚を容
易に、かつ精度良く求めることができ、所望の光学的応
答特性を有する光電変換装置が提供できる。

【００５０】又、請求項６の発明によれば、前記積層膜
の上面に形成された入射光の光学特性を制御するための
光学部材の特性に応じて当該積層膜の膜厚を精度良く制
御され、光学部材の特性に応じた所望の光学的応答特性
を有する光電変換装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電変換装置の製造方法に用いられる
研磨加工製造装置１０の概略を示す全体構成図である。

【図２】研磨処理における研磨時間ｔと積層膜１０５の
膜厚Ｔとの関係を示すグラフである。

【図３】第１の実施の形態により積層膜１０５が所定の
膜厚Ｔpに研磨された状態を示す図である。

【図４】化学的機械的研磨によるウェハの平坦化処理の
具体的な手順をフローチャートである。

【図５】第１の実施の形態の製造方法において積層膜１
０５に化学的機械的研磨を行う状態を示す断面図であ
る。

【図６】第２の実施の形態の製造方法が適用された光電
変換装置２００の要部を示す断面図である。

【図７】第２の実施の形態により積層膜２０５が所定の
膜厚Ｔpに研磨された状態を示す図である。

【図８】第２の実施の形態の製造方法において積層膜２
０５に化学的機械的研磨を行う状態を示す断面図であ
る。

【図９】従来のエッチバック法により膜厚が制御された
積層膜５を示す断面図である。

【図１０】従来のエッチバック法を説明するための断面
図である。

【符号の説明】

１０研磨加工製造装置１１回転定盤１２研磨パッド１４検出部１７マイクロコンピュータ２０窓部１０１，２０１ｐ型半導体基板１０２ｎ型半導体領域１０３フィールド酸化膜（絶縁膜）１０４金属膜（導電膜）１０５，２０３積層膜１１０光電変換領域２０８フィールド酸化膜（絶縁膜）２０９金属膜（入射光遮断膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板に入射光に応じた信号電荷を
生成蓄積する光電変換領域を形成する第１のステップ
と、前記光電変換領域の上面に積層膜を形成する第２のステ
ップと、前記積層膜の膜厚を光学的手段で計測しながら当該積層
膜が所定の膜厚となるように化学的機械的研磨を行う第
３のステップとを含んでなることを特徴とする光電変換
装置の製造方法。
【請求項２】前記化学的機械的研磨は、回転定盤と、
該回転定盤に形成された窓部から測定光を照射する光学
的手段とを有する研磨装置によって行われ、前記第３のステップでの前記光学的手段による膜厚の計
測は、前記光電変換領域の上面と前記積層膜の上面との
相対的な距離、又は前記光電変換領域の周囲にある絶縁
膜又は導電膜の上面と前記積層膜の上面との相対的な距
離を、測定光及びその反射光に基づいて計測することに
より行われることを特徴とする請求項１に記載の光電変
換装置の製造方法。
【請求項３】前記第３のステップにおいて、前記光学的手段は、前記積層膜の膜厚の計測を一定間隔
ずつ、離散的に行い、離散的に求められた計測値の前回値と今回値とに基づい
て前記膜厚の時間変化を求め、斯く求めた時間変化から
所定の膜厚を得る研磨時間を算出することを特徴とする
請求項２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】前記積層膜の膜厚が所定の膜厚（Ｔp）
となるまでの研磨時間（ｔp）は、前記積層膜が膜厚
（Ｔ_n-1）となるまでの時間（ｔ_n-1）、膜厚（Ｔ_n）と
なるまでの時間（ｔ_n）を用いた次式ｔp＝ｔ_n＋（ｔ_n−ｔ_n-1）×（Ｔp−Ｔ_n）／（Ｔ_n−Ｔ
_n-1）により求められることを特徴とする請求項３に記載の光
電変換装置の製造方法。
【請求項５】前記導電膜は、前記光電変換領域の周囲
に形成された入射光遮断膜であることを特徴とする請求
項２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】前記化学的機械的研磨によって所定の膜
厚に形成された前記積層膜の上面に入射光の光学特性を
制御するための光学部材を形成する第４のステップを含
んでいることを特徴とする請求項１から請求項５の何れ
かに記載の光電変換装置の製造方法。