JP2003051585A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光センサーからオンチップレンズまでの距離
を短縮する。 【解決手段】 配線１２６の表面、および配線１２６側
部の層間絶縁膜１２４の表面に、層間絶縁膜１３０より
研磨選択比が高い絶縁材料によるバッファー層４が形成
されている。層間絶縁膜１３０の表面の高さは、配線１
２６上のバッファー層４の表面の高さに一致しており、
その上にパッシベーション膜１３２が形成されている。
層間絶縁膜１３０は、その材料を堆積させた後、研磨し
て表面を平坦化することにより形成でき、その際、バッ
ファー層４の材料は層間絶縁膜１３０の材料より研磨選
択比が高いので、研磨をバッファー層４の表面で停止す
ることができる。よって、配線１２６とパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとでき、また、パッシベーション膜１３２の上に平坦
化膜を形成する必要がない。
を短縮する。 【解決手段】 配線１２６の表面、および配線１２６側
部の層間絶縁膜１２４の表面に、層間絶縁膜１３０より
研磨選択比が高い絶縁材料によるバッファー層４が形成
されている。層間絶縁膜１３０の表面の高さは、配線１
２６上のバッファー層４の表面の高さに一致しており、
その上にパッシベーション膜１３２が形成されている。
層間絶縁膜１３０は、その材料を堆積させた後、研磨し
て表面を平坦化することにより形成でき、その際、バッ
ファー層４の材料は層間絶縁膜１３０の材料より研磨選
択比が高いので、研磨をバッファー層４の表面で停止す
ることができる。よって、配線１２６とパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとでき、また、パッシベーション膜１３２の上に平坦
化膜を形成する必要がない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子および
固体撮像素子の製造方法に関し、特にオンチップレンズ
を備えた固体撮像素子、およびオンチップレンズを備え
た固体撮像素子の製造方法に関するものである。
固体撮像素子の製造方法に関し、特にオンチップレンズ
を備えた固体撮像素子、およびオンチップレンズを備え
た固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子は、多数の光センサーを半
導体基板上にたとえばマトリクス状に配列して構成さ
れ、撮影手段としてデジタルスチルカメラや、デジタル
ビデオカメラに広く用いられている。図６は従来のカラ
ー固体撮像素子を示す部分断面側面図である。図６に示
した固体撮像素子１０２は具体的にはＣＭＯＳイメージ
センサーであり、シリコンによる半導体基板１０４の表
面部に光センサー１０６がマトリクス状に配列され（図
では１つの光センサーのみを示す）、各光センサー１０
６の近傍には電荷転送ゲート１０８およびフローティン
グディフュージョン部１１０が形成されている。各光セ
ンサー１０６が受光して生成した信号電荷は電荷転送ゲ
ート１０８によってフローティングディフュージョン部
１１０へ供給され、このフローティングディフュージョ
ン部１１０において電圧信号に変換される。光センサー
１０６およびフローティングディフュージョン部１１０
周辺の半導体基板表面部にはフィールド酸化膜１１１が
形成され、各素子が分離されている。
導体基板上にたとえばマトリクス状に配列して構成さ
れ、撮影手段としてデジタルスチルカメラや、デジタル
ビデオカメラに広く用いられている。図６は従来のカラ
ー固体撮像素子を示す部分断面側面図である。図６に示
した固体撮像素子１０２は具体的にはＣＭＯＳイメージ
センサーであり、シリコンによる半導体基板１０４の表
面部に光センサー１０６がマトリクス状に配列され（図
では１つの光センサーのみを示す）、各光センサー１０
６の近傍には電荷転送ゲート１０８およびフローティン
グディフュージョン部１１０が形成されている。各光セ
ンサー１０６が受光して生成した信号電荷は電荷転送ゲ
ート１０８によってフローティングディフュージョン部
１１０へ供給され、このフローティングディフュージョ
ン部１１０において電圧信号に変換される。光センサー
１０６およびフローティングディフュージョン部１１０
周辺の半導体基板表面部にはフィールド酸化膜１１１が
形成され、各素子が分離されている。
【０００３】これら光センサー１０６や電荷転送ゲート
１０８などの上には、表面が平坦化されたシリコンの酸
化物による１層目の層間絶縁膜１１４が形成され、その
上に、たとえばフローティングディフュージョン部１１
０にコンタクトプラグ１１６により接続された１層目の
配線１１８が形成されている。さらに、層間絶縁膜１１
４および配線１１８の上には、同じく表面が平坦化され
たシリコンの酸化物による２層目の層間絶縁膜１２０が
形成され、その上に２層目の配線１２２形成されてい
る。層間絶縁膜１２０および配線１２２の上にはさら
に、表面が平坦化された、たとえばシリコンの酸化物に
よる３層目の層間絶縁膜１２４が形成され、その上に最
上層の配線１２６が形成されている。各層の配線は、コ
ンタクトプラグにより適宜、接続され、本例では、配線
１１８、１２２はコンタクトプラグ１２８により相互に
接続されている。
１０８などの上には、表面が平坦化されたシリコンの酸
化物による１層目の層間絶縁膜１１４が形成され、その
上に、たとえばフローティングディフュージョン部１１
０にコンタクトプラグ１１６により接続された１層目の
配線１１８が形成されている。さらに、層間絶縁膜１１
４および配線１１８の上には、同じく表面が平坦化され
たシリコンの酸化物による２層目の層間絶縁膜１２０が
形成され、その上に２層目の配線１２２形成されてい
る。層間絶縁膜１２０および配線１２２の上にはさら
に、表面が平坦化された、たとえばシリコンの酸化物に
よる３層目の層間絶縁膜１２４が形成され、その上に最
上層の配線１２６が形成されている。各層の配線は、コ
ンタクトプラグにより適宜、接続され、本例では、配線
１１８、１２２はコンタクトプラグ１２８により相互に
接続されている。
【０００４】そして、最上層の配線１２６、および配線
１２６の側部に露出している層間絶縁膜１２４の表面に
は、層間絶縁膜１３０が形成され、その上にパッシベー
ション膜１３２が形成されている。パッシベーション膜
１３２は層間絶縁膜１３０を介さず直接、配線１２６な
どの表面に形成することも可能であるが、配線１２６が
パッシベーション膜１３２により確実に覆われるように
するため、通常、層間絶縁膜１３０がまず形成され、そ
の上にパッシベーション膜１３２が形成される。
１２６の側部に露出している層間絶縁膜１２４の表面に
は、層間絶縁膜１３０が形成され、その上にパッシベー
ション膜１３２が形成されている。パッシベーション膜
１３２は層間絶縁膜１３０を介さず直接、配線１２６な
どの表面に形成することも可能であるが、配線１２６が
パッシベーション膜１３２により確実に覆われるように
するため、通常、層間絶縁膜１３０がまず形成され、そ
の上にパッシベーション膜１３２が形成される。
【０００５】ＣＭＯＳイメージセンサーではＣＭＯＳプ
ロセスの特徴を活かして、単一のチップに、光センサー
１０６や電荷転送ゲート１０８などから成るセンサー部
とともに、増幅回路、サンプルホールド回路、タイミン
グジェネレーターなどが実装され、その結果、これらの
回路間を接続すべく上述のような多層配線構造が用いら
れる。
ロセスの特徴を活かして、単一のチップに、光センサー
１０６や電荷転送ゲート１０８などから成るセンサー部
とともに、増幅回路、サンプルホールド回路、タイミン
グジェネレーターなどが実装され、その結果、これらの
回路間を接続すべく上述のような多層配線構造が用いら
れる。
【０００６】パッシベーション膜１３２の上には平坦化
膜１３４が形成され、その上に各光センサー１０６ごと
にカラーフィルター１３６が、さらにその上にオンチッ
プレンズ１３８が形成されている。固体撮像素子１０２
に入射した光はこのオンチップレンズ１３８により収束
され、各光センサー１０６に入射する。このようなオン
チップレンズ１３８を設けることにより、受光領域は光
センサー１０６自体の受光部からオンチップレンズ１３
８の開口部に拡大するため、固体撮像素子１０２の感度
が大幅に向上する。
膜１３４が形成され、その上に各光センサー１０６ごと
にカラーフィルター１３６が、さらにその上にオンチッ
プレンズ１３８が形成されている。固体撮像素子１０２
に入射した光はこのオンチップレンズ１３８により収束
され、各光センサー１０６に入射する。このようなオン
チップレンズ１３８を設けることにより、受光領域は光
センサー１０６自体の受光部からオンチップレンズ１３
８の開口部に拡大するため、固体撮像素子１０２の感度
が大幅に向上する。
【０００７】オンチップレンズ１３８を効果的に作用さ
せるためには、オンチップレンズ１３８に入射した光が
光センサー１０６上に焦点を結ぶようにする必要があ
る。たとえば図６に示したようにオンチップレンズ１３
８に入射した光１４０が、光センサー１０６の手前の箇
所１４２に収束した場合には、光センサー１０６の受光
面では光１４０は拡散してしまい、固体撮像素子１０２
の感度が低下する。したがって、オンチップレンズ１３
８の焦点距離を、光センサー１０６からオンチップレン
ズ１３８までの距離に正しく一致させなければならな
い。
せるためには、オンチップレンズ１３８に入射した光が
光センサー１０６上に焦点を結ぶようにする必要があ
る。たとえば図６に示したようにオンチップレンズ１３
８に入射した光１４０が、光センサー１０６の手前の箇
所１４２に収束した場合には、光センサー１０６の受光
面では光１４０は拡散してしまい、固体撮像素子１０２
の感度が低下する。したがって、オンチップレンズ１３
８の焦点距離を、光センサー１０６からオンチップレン
ズ１３８までの距離に正しく一致させなければならな
い。
【０００８】レンズを形成している材料の屈折率をｎ、
レンズ表面の曲率半径をｒとすると、レンズの焦点距離
ｆは［数１］により表すことができる。したがって、オ
ンチップレンズ１３８の焦点距離ｆを光センサー１０６
からオンチップレンズ１３８までの距離に一致させるに
は、屈折率ｎおよび曲率半径ｒを適切に選定すればよ
い。
レンズ表面の曲率半径をｒとすると、レンズの焦点距離
ｆは［数１］により表すことができる。したがって、オ
ンチップレンズ１３８の焦点距離ｆを光センサー１０６
からオンチップレンズ１３８までの距離に一致させるに
は、屈折率ｎおよび曲率半径ｒを適切に選定すればよ
い。
【０００９】[数１]
ｆ ＝ ｎｒ／（ｎ−１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特にＣＭＯ
Ｓイメージセンサーの場合には、上述のように多層配線
構造を採用していることから、オンチップレンズ１３８
の位置が高く、光センサー１０６からオンチップレンズ
１３８までの距離が長くなっている。したがって、オン
チップレンズ１３８の焦点距離を長くすべくレンズ材料
の屈折率や曲率半径が選定される。
Ｓイメージセンサーの場合には、上述のように多層配線
構造を採用していることから、オンチップレンズ１３８
の位置が高く、光センサー１０６からオンチップレンズ
１３８までの距離が長くなっている。したがって、オン
チップレンズ１３８の焦点距離を長くすべくレンズ材料
の屈折率や曲率半径が選定される。
【００１１】しかし、屈折率を優先してオンチップレン
ズ１３８のレンズ材料を選定した場合には、レンズ性能
や加工のし易さなどが犠牲となる場合も起こり得る。ま
た、曲率半径を大きくすることにも問題がある。すなわ
ち、オンチップレンズ１３８は、薄膜をまず形成し、そ
れをパターン化した後、リフローして表面が湾曲した形
状を得るといった方法で作製される。そして、曲率半径
の大きなレンズは、最初に形成する上記薄膜の厚みを薄
くすることにより形成することができる。しかしなが
ら、膜厚を薄くし過ぎると膜厚にムラが生じやすくな
り、レンズ性能が低下するという問題が生じる。したが
って、光センサー１０６からオンチップレンズ１３８ま
での距離が長い構造に対し、オンチップレンズ１３８の
焦点距離を長くすることで対処するという方法は必ずし
も得策とは言えず、光センサー１０６からオンチップレ
ンズ１３８までの距離を短縮する方法が求められてい
た。
ズ１３８のレンズ材料を選定した場合には、レンズ性能
や加工のし易さなどが犠牲となる場合も起こり得る。ま
た、曲率半径を大きくすることにも問題がある。すなわ
ち、オンチップレンズ１３８は、薄膜をまず形成し、そ
れをパターン化した後、リフローして表面が湾曲した形
状を得るといった方法で作製される。そして、曲率半径
の大きなレンズは、最初に形成する上記薄膜の厚みを薄
くすることにより形成することができる。しかしなが
ら、膜厚を薄くし過ぎると膜厚にムラが生じやすくな
り、レンズ性能が低下するという問題が生じる。したが
って、光センサー１０６からオンチップレンズ１３８ま
での距離が長い構造に対し、オンチップレンズ１３８の
焦点距離を長くすることで対処するという方法は必ずし
も得策とは言えず、光センサー１０６からオンチップレ
ンズ１３８までの距離を短縮する方法が求められてい
た。
【００１２】さらに、固体撮像素子１０２に対して光が
斜めに入射し、したがってオンチップレンズ１３８に対
し光が斜めに入射した場合には、オンチップレンズ１３
８を通過した後、光が収束する位置は、横方向に移動す
ることになり、移動量が大きい場合には、光は光センサ
ー１０６の受光面から外れた位置に収束してしまう場合
も生じる。このような収束位置の移動は、光センサー１
０６からオンチップレンズ１３８までの距離が長いほど
大きく、そのため、斜め光に対しても充分な感度を備え
た固体撮像素子１０２を実現する上でも、光センサー１
０６からオンチップレンズ１３８までの距離をできるだ
け短くすることが望ましい。
斜めに入射し、したがってオンチップレンズ１３８に対
し光が斜めに入射した場合には、オンチップレンズ１３
８を通過した後、光が収束する位置は、横方向に移動す
ることになり、移動量が大きい場合には、光は光センサ
ー１０６の受光面から外れた位置に収束してしまう場合
も生じる。このような収束位置の移動は、光センサー１
０６からオンチップレンズ１３８までの距離が長いほど
大きく、そのため、斜め光に対しても充分な感度を備え
た固体撮像素子１０２を実現する上でも、光センサー１
０６からオンチップレンズ１３８までの距離をできるだ
け短くすることが望ましい。
【００１３】そこで本発明の目的は、光センサーからオ
ンチップレンズまでの距離を短縮してオンチップレンズ
に入射した光が光センサー上に正しく収束するように図
った固体撮像素子、および同固体撮像素子の製造方法を
提供することにある。
ンチップレンズまでの距離を短縮してオンチップレンズ
に入射した光が光センサー上に正しく収束するように図
った固体撮像素子、および同固体撮像素子の製造方法を
提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、半導体基板の表面部に形成されたフォトセン
サーに入射光を収束させるオンチップレンズと、前記半
導体基板の上に形成された表面が平坦な第１の層間絶縁
膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形成された最上層の配
線と、同配線の側部を埋めるべく前記第１の層間絶縁膜
の上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記配線と前記
オンチップレンズとの間に形成されたパッシベーション
膜とを備えた固体撮像素子であって、前記配線の表面に
形成された、前記第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択
比が高い絶縁材料から成るバッファー層を含み、前記第
２の層間絶縁膜の表面の高さは、前記配線上の前記バッ
ファー層の表面の高さに等しく、前記パッシベーション
膜は、前記配線上の前記バッファー層の表面および前記
第２の層間絶縁膜の表面に形成されていることを特徴と
する。
するため、半導体基板の表面部に形成されたフォトセン
サーに入射光を収束させるオンチップレンズと、前記半
導体基板の上に形成された表面が平坦な第１の層間絶縁
膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形成された最上層の配
線と、同配線の側部を埋めるべく前記第１の層間絶縁膜
の上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記配線と前記
オンチップレンズとの間に形成されたパッシベーション
膜とを備えた固体撮像素子であって、前記配線の表面に
形成された、前記第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択
比が高い絶縁材料から成るバッファー層を含み、前記第
２の層間絶縁膜の表面の高さは、前記配線上の前記バッ
ファー層の表面の高さに等しく、前記パッシベーション
膜は、前記配線上の前記バッファー層の表面および前記
第２の層間絶縁膜の表面に形成されていることを特徴と
する。
【００１５】本発明の固体撮像素子では、最上層の配線
の表面にバッファー層が設けられ、このバッファー層
は、第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高い材料
により形成されている。このような固体撮像素子は、バ
ッファー層を介して上記配線の上に第２の層間絶縁膜の
材料を堆積させた後、第２の層間絶縁膜の材料を研磨し
て表面を平坦化し、その上にパッシベーション膜を形成
することにより製造できる。そして、第２の層間絶縁膜
の材料を研磨する際、バッファー層の材料は第２の層間
絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研磨をバッフ
ァー層の表面で停止することができる。
の表面にバッファー層が設けられ、このバッファー層
は、第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高い材料
により形成されている。このような固体撮像素子は、バ
ッファー層を介して上記配線の上に第２の層間絶縁膜の
材料を堆積させた後、第２の層間絶縁膜の材料を研磨し
て表面を平坦化し、その上にパッシベーション膜を形成
することにより製造できる。そして、第２の層間絶縁膜
の材料を研磨する際、バッファー層の材料は第２の層間
絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研磨をバッフ
ァー層の表面で停止することができる。
【００１６】したがって、バッファー層を薄く形成して
も研磨により配線にダメージを与えるといったことがな
く、最上層の配線と、その上のパッシベーション膜との
間には薄いバッファー層が介在するのみとできる。ま
た、最上層の配線上のバッファー層の表面と第２の層間
絶縁膜の表面とは同じ高さであって平坦であり、それら
の上に形成されたパッシベーション膜の表面も平坦であ
るため、従来のようにパッシベーション膜の上に平坦化
膜を形成する必要がない。その結果、本発明の固体撮像
素子では、光センサーから対応するオンチップレンズま
での距離を従来より短縮することが可能となる。
も研磨により配線にダメージを与えるといったことがな
く、最上層の配線と、その上のパッシベーション膜との
間には薄いバッファー層が介在するのみとできる。ま
た、最上層の配線上のバッファー層の表面と第２の層間
絶縁膜の表面とは同じ高さであって平坦であり、それら
の上に形成されたパッシベーション膜の表面も平坦であ
るため、従来のようにパッシベーション膜の上に平坦化
膜を形成する必要がない。その結果、本発明の固体撮像
素子では、光センサーから対応するオンチップレンズま
での距離を従来より短縮することが可能となる。
【００１７】また、本発明は、半導体基板の表面部に形
成されたフォトセンサーに入射光を収束させるオンチッ
プレンズと、前記半導体基板の上に形成された表面が平
坦な第１の層間絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形
成された最上層の配線と、同配線の側部を埋めるべく前
記第１の層間絶縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜
と、前記配線と前記オンチップレンズとの間に形成され
たパッシベーション膜とを備えた固体撮像素子を製造す
る方法であって、前記配線を前記第１の層間絶縁膜の上
に形成した後、前記第２の層間絶縁膜の材料より研磨選
択比の高い絶縁材料を全体に被着させてバッファー層を
形成し、前記バッファー層の上に前記第２の層間絶縁膜
の材料を堆積させ、前記配線上で前記バッファー層の表
面が露出するまで前記第２の層間絶縁膜の材料を研磨し
表面を平坦化して前記第２の層間絶縁膜を形成し、つづ
いて、露出した前記バッファー層および前記第２の層間
絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成すること
を特徴とする。
成されたフォトセンサーに入射光を収束させるオンチッ
プレンズと、前記半導体基板の上に形成された表面が平
坦な第１の層間絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形
成された最上層の配線と、同配線の側部を埋めるべく前
記第１の層間絶縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜
と、前記配線と前記オンチップレンズとの間に形成され
たパッシベーション膜とを備えた固体撮像素子を製造す
る方法であって、前記配線を前記第１の層間絶縁膜の上
に形成した後、前記第２の層間絶縁膜の材料より研磨選
択比の高い絶縁材料を全体に被着させてバッファー層を
形成し、前記バッファー層の上に前記第２の層間絶縁膜
の材料を堆積させ、前記配線上で前記バッファー層の表
面が露出するまで前記第２の層間絶縁膜の材料を研磨し
表面を平坦化して前記第２の層間絶縁膜を形成し、つづ
いて、露出した前記バッファー層および前記第２の層間
絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成すること
を特徴とする。
【００１８】本発明の固体撮像素子の製造方法では、バ
ッファー層を形成し、その上に第２の層間絶縁膜の材料
を堆積させ同材料を研磨する際、バッファー層の材料は
第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研
磨をバッファー層の表面で停止することができる。した
がって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配線
にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配線
と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッフ
ァー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上でパ
ッシベーション膜を形成するので、パッシベーション膜
の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜
の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本発
明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから対
応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固体
撮像素子を製造することが可能となる。
ッファー層を形成し、その上に第２の層間絶縁膜の材料
を堆積させ同材料を研磨する際、バッファー層の材料は
第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研
磨をバッファー層の表面で停止することができる。した
がって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配線
にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配線
と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッフ
ァー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上でパ
ッシベーション膜を形成するので、パッシベーション膜
の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜
の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本発
明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから対
応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固体
撮像素子を製造することが可能となる。
【００１９】また、本発明は、半導体基板の表面部に形
成されたフォトセンサーに入射光を収束させるオンチッ
プレンズと、前記半導体基板の上に形成された表面が平
坦な第１の層間絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形
成された最上層の配線と、同配線の側部を埋めるべく前
記第１の層間絶縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜
と、前記配線と前記オンチップレンズとの間に形成され
たパッシベーション膜とを備えた固体撮像素子を製造す
る方法であって、前記配線の材料を前記第１の層間絶縁
膜の上に成膜し、成膜した配線材料の膜の表面に、前記
第２の層間絶縁膜より研磨選択比の高い絶縁材料を被着
させてバッファー層を形成し、前記配線材料の膜を前記
バッファー層とともにフォトリソグラフィーによりパタ
ーン化して前記最上層の配線を形成し、次に前記バッフ
ァー層および前記第１の層間絶縁膜の表面に前記第２の
層間絶縁膜の材料を堆積させ、前記配線上で前記バッフ
ァー層の表面が露出するまで前記第２の層間絶縁膜の材
料を研磨し平坦化して前記第２の層間絶縁膜を形成し、
つづいて、露出した前記バッファー層および前記第２の
層間絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする。
成されたフォトセンサーに入射光を収束させるオンチッ
プレンズと、前記半導体基板の上に形成された表面が平
坦な第１の層間絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形
成された最上層の配線と、同配線の側部を埋めるべく前
記第１の層間絶縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜
と、前記配線と前記オンチップレンズとの間に形成され
たパッシベーション膜とを備えた固体撮像素子を製造す
る方法であって、前記配線の材料を前記第１の層間絶縁
膜の上に成膜し、成膜した配線材料の膜の表面に、前記
第２の層間絶縁膜より研磨選択比の高い絶縁材料を被着
させてバッファー層を形成し、前記配線材料の膜を前記
バッファー層とともにフォトリソグラフィーによりパタ
ーン化して前記最上層の配線を形成し、次に前記バッフ
ァー層および前記第１の層間絶縁膜の表面に前記第２の
層間絶縁膜の材料を堆積させ、前記配線上で前記バッフ
ァー層の表面が露出するまで前記第２の層間絶縁膜の材
料を研磨し平坦化して前記第２の層間絶縁膜を形成し、
つづいて、露出した前記バッファー層および前記第２の
層間絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする。
【００２０】本発明の固体撮像素子の製造方法では、最
上層の配線をパターン化し、第２の層間絶縁膜の材料を
堆積させて、同材料を研磨する際、バッファー層の材料
は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、
研磨をバッファー層の表面で停止することができる。し
たがって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配
線にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配
線と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッ
ファー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶
縁膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上で
パッシベーション膜を形成するので、パッシベーション
膜の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション
膜の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本
発明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから
対応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固
体撮像素子を製造することが可能となる。
上層の配線をパターン化し、第２の層間絶縁膜の材料を
堆積させて、同材料を研磨する際、バッファー層の材料
は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、
研磨をバッファー層の表面で停止することができる。し
たがって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配
線にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配
線と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッ
ファー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶
縁膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上で
パッシベーション膜を形成するので、パッシベーション
膜の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション
膜の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本
発明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから
対応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固
体撮像素子を製造することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態例としての固体撮像素子を示す部分断面側面図で
ある。図中、図６と同一の要素には同一の符号が付され
ている。第１の実施の形態例の固体撮像素子２は、一例
としてＣＭＯＳイメージセンサーであり、最上層の配線
１２６以下では図６に示した従来の固体撮像素子と同一
の構造を有し、また固体撮像素子２のオンチップレンズ
１３８およびカラーフィルター１３６も従来の固体撮像
素子と基本的に同様に形成されている。すなわち、半導
体基板１０４の表面に光センサー１０６、電荷転送ゲー
ト１０８、フローティングディフュージョン部１１０な
どが形成され、その上に層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４を介して配線１１８、１２２、１２６が積層されて
いる。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態例としての固体撮像素子を示す部分断面側面図で
ある。図中、図６と同一の要素には同一の符号が付され
ている。第１の実施の形態例の固体撮像素子２は、一例
としてＣＭＯＳイメージセンサーであり、最上層の配線
１２６以下では図６に示した従来の固体撮像素子と同一
の構造を有し、また固体撮像素子２のオンチップレンズ
１３８およびカラーフィルター１３６も従来の固体撮像
素子と基本的に同様に形成されている。すなわち、半導
体基板１０４の表面に光センサー１０６、電荷転送ゲー
ト１０８、フローティングディフュージョン部１１０な
どが形成され、その上に層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４を介して配線１１８、１２２、１２６が積層されて
いる。
【００２２】本実施の形態例の固体撮像素子２では、配
線１２６の表面、側面、ならびに配線１２６側部の層間
絶縁膜１２４の表面に、層間絶縁膜１３０の材料より研
磨選択比が高い（すなわち研磨レートが低い）絶縁材料
から成るバッファー層４が形成されている。層間絶縁膜
１３０は例えばシリコンの酸化物により形成し、バッフ
ァー層４はシリコンの窒化物により形成することができ
る。
線１２６の表面、側面、ならびに配線１２６側部の層間
絶縁膜１２４の表面に、層間絶縁膜１３０の材料より研
磨選択比が高い（すなわち研磨レートが低い）絶縁材料
から成るバッファー層４が形成されている。層間絶縁膜
１３０は例えばシリコンの酸化物により形成し、バッフ
ァー層４はシリコンの窒化物により形成することができ
る。
【００２３】本実施の形態例では、配線１２６の側部に
おいてバッファー層４の上に形成された層間絶縁膜１３
０の表面の高さは、配線１２６上のバッファー層４の表
面の高さに一致しており、これら平坦化された配線１２
６上のバッファー層４の表面および層間絶縁膜１３０の
表面に、たとえばシリコンの窒化物から成るパッシベー
ション膜１３２が形成されている。
おいてバッファー層４の上に形成された層間絶縁膜１３
０の表面の高さは、配線１２６上のバッファー層４の表
面の高さに一致しており、これら平坦化された配線１２
６上のバッファー層４の表面および層間絶縁膜１３０の
表面に、たとえばシリコンの窒化物から成るパッシベー
ション膜１３２が形成されている。
【００２４】このような固体撮像素子２は、バッファー
層４を介して配線１２６の上に層間絶縁膜１３０の材料
を堆積させた後、層間絶縁膜１３０の材料を研磨して表
面を平坦化し、その上にパッシベーション膜１３２を形
成することにより製造できる。そして、層間絶縁膜１３
０の材料を研磨する際、バッファー層４の材料は層間絶
縁膜１３０の材料より研磨選択比が高いので、研磨をバ
ッファー層４の表面で停止することができる。
層４を介して配線１２６の上に層間絶縁膜１３０の材料
を堆積させた後、層間絶縁膜１３０の材料を研磨して表
面を平坦化し、その上にパッシベーション膜１３２を形
成することにより製造できる。そして、層間絶縁膜１３
０の材料を研磨する際、バッファー層４の材料は層間絶
縁膜１３０の材料より研磨選択比が高いので、研磨をバ
ッファー層４の表面で停止することができる。
【００２５】したがって、バッファー層４を薄く形成し
ても研磨により配線１２６にダメージを与えるといった
ことがなく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベ
ーション膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在
するのみとできる。また、最上層の配線１２６上のバッ
ファー層４の表面と層間絶縁膜１３０の表面とは同じ高
さであって平坦であり、それらの上に形成されたパッシ
ベーション膜１３２の表面も平坦であるため、従来のよ
うにパッシベーション膜１３２の上に平坦化膜１３４
（図６）を形成する必要がなく、パッシベーション膜１
３２の上に直接カラーフィルター１３６を形成すること
ができる。
ても研磨により配線１２６にダメージを与えるといった
ことがなく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベ
ーション膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在
するのみとできる。また、最上層の配線１２６上のバッ
ファー層４の表面と層間絶縁膜１３０の表面とは同じ高
さであって平坦であり、それらの上に形成されたパッシ
ベーション膜１３２の表面も平坦であるため、従来のよ
うにパッシベーション膜１３２の上に平坦化膜１３４
（図６）を形成する必要がなく、パッシベーション膜１
３２の上に直接カラーフィルター１３６を形成すること
ができる。
【００２６】その結果、本実施の形態例の固体撮像素子
２では、光センサー１０６から対応するオンチップレン
ズ１３８までの距離を従来より短縮することができる。
したがって、オンチップレンズ１３８の材料を選定する
際の自由度が高くなり、またオンチップレンズ１３８の
曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。さらに、斜
めに入射する光に対しても充分な感度を確保することが
可能となる。
２では、光センサー１０６から対応するオンチップレン
ズ１３８までの距離を従来より短縮することができる。
したがって、オンチップレンズ１３８の材料を選定する
際の自由度が高くなり、またオンチップレンズ１３８の
曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。さらに、斜
めに入射する光に対しても充分な感度を確保することが
可能となる。
【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態例につい
て説明する。図２は本発明の第２の実施の形態例を示す
部分断面側面図である。図中、図１と同一の要素には同
一の符号が付されている。図２に示した第２の実施の形
態例の固体撮像素子６が、上記固体撮像素子２と異なる
のは、配線１２６の側部、および配線１２６の側部にお
ける層間絶縁膜１２４の表面にはバッファー層４が形成
されておらず、層間絶縁膜１３０が層間絶縁膜１２４の
上に直接形成されている点である。
て説明する。図２は本発明の第２の実施の形態例を示す
部分断面側面図である。図中、図１と同一の要素には同
一の符号が付されている。図２に示した第２の実施の形
態例の固体撮像素子６が、上記固体撮像素子２と異なる
のは、配線１２６の側部、および配線１２６の側部にお
ける層間絶縁膜１２４の表面にはバッファー層４が形成
されておらず、層間絶縁膜１３０が層間絶縁膜１２４の
上に直接形成されている点である。
【００２８】この固体撮像素子６を製造する際にも、層
間絶縁膜１３０の材料を堆積させた後の研磨において、
研磨をバッファー層４の表面で停止することができるの
で、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーション
膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するのみ
とできる。
間絶縁膜１３０の材料を堆積させた後の研磨において、
研磨をバッファー層４の表面で停止することができるの
で、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーション
膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するのみ
とできる。
【００２９】また、最上層の配線１２６上のバッファー
層４の表面と層間絶縁膜１３０の表面とは同じ高さであ
って平坦であり、パッシベーション膜１３２の表面も平
坦となるので、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がなく、
パッシベーション膜１３２の上に直接カラーフィルター
１３６を形成することができる。
層４の表面と層間絶縁膜１３０の表面とは同じ高さであ
って平坦であり、パッシベーション膜１３２の表面も平
坦となるので、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がなく、
パッシベーション膜１３２の上に直接カラーフィルター
１３６を形成することができる。
【００３０】その結果、第２の実施の形態例の固体撮像
素子６においても、光センサー１０６から対応するオン
チップレンズ１３８までの距離を従来より短縮すること
ができる。したがって、オンチップレンズ１３８の材料
を選定する際の自由度が高くなり、またオンチップレン
ズ１３８の曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。
さらに、斜めに入射する光に対しても充分な感度を確保
することが可能となる。
素子６においても、光センサー１０６から対応するオン
チップレンズ１３８までの距離を従来より短縮すること
ができる。したがって、オンチップレンズ１３８の材料
を選定する際の自由度が高くなり、またオンチップレン
ズ１３８の曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。
さらに、斜めに入射する光に対しても充分な感度を確保
することが可能となる。
【００３１】次に、本発明の第３の実施の形態例につい
て説明する。図３の（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の第３
の実施の形態例としての固体撮像素子の製造方法による
工程を部分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面
図であり、一例として上記第１の実施の形態例における
層間絶縁膜１２４より上側の構造を形成する工程を示し
ている。
て説明する。図３の（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の第３
の実施の形態例としての固体撮像素子の製造方法による
工程を部分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面
図であり、一例として上記第１の実施の形態例における
層間絶縁膜１２４より上側の構造を形成する工程を示し
ている。
【００３２】図１に示したように、半導体基板１０４上
に配線１１８、１２２を層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４により分離して順次積層した後、図３の（Ａ）に示
したように、最上層の配線１２６を層間絶縁膜１２４の
上に形成し、つづいて、図３の（Ｂ）に示したように、
層間絶縁膜１３０（図１）の材料より研磨選択比の高い
絶縁材料、たとえばシリコンの窒化物を全体に被着させ
てバッファー層４を形成し、次に、図３の（Ｃ）に示し
たように、バッファー層４の上に層間絶縁膜１３０の材
料８を配線１２６の厚みより厚く堆積させる。
に配線１１８、１２２を層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４により分離して順次積層した後、図３の（Ａ）に示
したように、最上層の配線１２６を層間絶縁膜１２４の
上に形成し、つづいて、図３の（Ｂ）に示したように、
層間絶縁膜１３０（図１）の材料より研磨選択比の高い
絶縁材料、たとえばシリコンの窒化物を全体に被着させ
てバッファー層４を形成し、次に、図３の（Ｃ）に示し
たように、バッファー層４の上に層間絶縁膜１３０の材
料８を配線１２６の厚みより厚く堆積させる。
【００３３】その後、図３の（Ｄ）に示したように、配
線１２６上でバッファー層４の表面が露出するまで層間
絶縁膜１３０の材料８をたとえばＣＭＰ（Chemical Mec
hanical Polishing）により研磨し表面を平坦化して層
間絶縁膜１３０を形成する。そして、図３の（Ｅ）に示
したように、露出したバッファー層４および層間絶縁膜
１３０の表面にパッシベーション膜１３２を形成する。
線１２６上でバッファー層４の表面が露出するまで層間
絶縁膜１３０の材料８をたとえばＣＭＰ（Chemical Mec
hanical Polishing）により研磨し表面を平坦化して層
間絶縁膜１３０を形成する。そして、図３の（Ｅ）に示
したように、露出したバッファー層４および層間絶縁膜
１３０の表面にパッシベーション膜１３２を形成する。
【００３４】つづいて、図３の（Ｆ）に示したように、
従来通りの方法によりパッシベーション膜１３２の上に
カラーフィルター１３６を形成し、カラーフィルター１
３６の上にオンチップレンズ１３８を形成する。このよ
うな固体撮像素子の製造方法では、バッファー層４を形
成し、さらにその上に層間絶縁膜１３０の材料８を堆積
させ同材料を研磨する際、バッファー層４の材料は層間
絶縁膜１３０の材料８より研磨選択比が高いので、研磨
をバッファー層４の表面で停止することができる。
従来通りの方法によりパッシベーション膜１３２の上に
カラーフィルター１３６を形成し、カラーフィルター１
３６の上にオンチップレンズ１３８を形成する。このよ
うな固体撮像素子の製造方法では、バッファー層４を形
成し、さらにその上に層間絶縁膜１３０の材料８を堆積
させ同材料を研磨する際、バッファー層４の材料は層間
絶縁膜１３０の材料８より研磨選択比が高いので、研磨
をバッファー層４の表面で停止することができる。
【００３５】したがって、バッファー層４を薄く形成し
ても研磨により配線にダメージを与えるといったことが
なく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとできる。また、層間絶縁膜１３０の材料を堆積させ
た後、表面全体を平坦化した上でパッシベーション膜１
３２を形成するので、パッシベーション膜１３２の表面
も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がない。
ても研磨により配線にダメージを与えるといったことが
なく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとできる。また、層間絶縁膜１３０の材料を堆積させ
た後、表面全体を平坦化した上でパッシベーション膜１
３２を形成するので、パッシベーション膜１３２の表面
も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がない。
【００３６】その結果、第３の実施の形態例により、光
センサーから対応するオンチップレンズ１３８までの距
離が短い固体撮像素子を製造することができる。したが
って、オンチップレンズ１３８の材料を選定する際の自
由度が高くなり、またオンチップレンズ１３８の曲率半
径も特に大きくする必要がなくなる。さらに、斜めに入
射する光に対しても充分な感度を確保することが可能と
なる。
センサーから対応するオンチップレンズ１３８までの距
離が短い固体撮像素子を製造することができる。したが
って、オンチップレンズ１３８の材料を選定する際の自
由度が高くなり、またオンチップレンズ１３８の曲率半
径も特に大きくする必要がなくなる。さらに、斜めに入
射する光に対しても充分な感度を確保することが可能と
なる。
【００３７】次に、本発明の第４の実施の形態例につい
て説明する。図４の（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の第４
の実施の形態例としての固体撮像素子の製造方法による
工程を部分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面
図であり、一例として上記第２の実施の形態例における
層間絶縁膜１２４より上側の構造を形成する工程を示し
ている。
て説明する。図４の（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の第４
の実施の形態例としての固体撮像素子の製造方法による
工程を部分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面
図であり、一例として上記第２の実施の形態例における
層間絶縁膜１２４より上側の構造を形成する工程を示し
ている。
【００３８】図２に示したように、半導体基板１０４上
に配線１１８、１２２を層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４により分離して順次積層した後、図４の（Ａ）に示
したように、配線１２６の材料１０を層間絶縁膜１２４
の上に成膜し、つづいて、図４の（Ｂ）に示したよう
に、成膜した配線材料の膜１０の表面に、層間絶縁膜１
３０（図２）より研磨選択比の高い絶縁材料、たとえば
シリコンの窒化膜を被着させてバッファー層４を形成す
る。その後、図４の（Ｃ）に示したように、配線材料の
膜１０をバッファー層４とともに、パターン化したフォ
トレジスト層１２を用いたフォトリソグラフィーにより
パターン化して、図４の（Ｄ）に示したように最上層の
配線１２６を形成する。
に配線１１８、１２２を層間絶縁膜１１４、１２０、１
２４により分離して順次積層した後、図４の（Ａ）に示
したように、配線１２６の材料１０を層間絶縁膜１２４
の上に成膜し、つづいて、図４の（Ｂ）に示したよう
に、成膜した配線材料の膜１０の表面に、層間絶縁膜１
３０（図２）より研磨選択比の高い絶縁材料、たとえば
シリコンの窒化膜を被着させてバッファー層４を形成す
る。その後、図４の（Ｃ）に示したように、配線材料の
膜１０をバッファー層４とともに、パターン化したフォ
トレジスト層１２を用いたフォトリソグラフィーにより
パターン化して、図４の（Ｄ）に示したように最上層の
配線１２６を形成する。
【００３９】次に、図４の（Ｅ）に示したように、バッ
ファー層４および層間絶縁膜１２４の表面に層間絶縁膜
１３０の材料８を、配線１２６とバッファー層４の厚み
を加えた厚みより厚く堆積させ、そして、図４の（Ｆ）
に示したように、配線１２６上でバッファー層４の表面
が露出するまで層間絶縁膜１３０の材料８を、たとえば
ＣＭＰにより研磨し平坦化して層間絶縁膜１３０を形成
する。
ファー層４および層間絶縁膜１２４の表面に層間絶縁膜
１３０の材料８を、配線１２６とバッファー層４の厚み
を加えた厚みより厚く堆積させ、そして、図４の（Ｆ）
に示したように、配線１２６上でバッファー層４の表面
が露出するまで層間絶縁膜１３０の材料８を、たとえば
ＣＭＰにより研磨し平坦化して層間絶縁膜１３０を形成
する。
【００４０】その後、図４の（Ｇ）に示したように、露
出したバッファー層４および層間絶縁膜１３０の表面に
パッシベーション膜１３２を形成し、さらに図４の
（Ｈ）に示したように、従来の方法によりカラーフィル
ター１３６およびオンチップレンズ１３８を順次形成す
る。
出したバッファー層４および層間絶縁膜１３０の表面に
パッシベーション膜１３２を形成し、さらに図４の
（Ｈ）に示したように、従来の方法によりカラーフィル
ター１３６およびオンチップレンズ１３８を順次形成す
る。
【００４１】このような固体撮像素子の製造方法では、
最上層の配線１２６をパターン化し、層間絶縁膜１３０
の材料８を堆積させて同材料８を研磨する際、バッファ
ー層４の材料は層間絶縁膜１２４の材料より研磨選択比
が高いので、研磨をバッファー層４の表面で停止するこ
とができる。
最上層の配線１２６をパターン化し、層間絶縁膜１３０
の材料８を堆積させて同材料８を研磨する際、バッファ
ー層４の材料は層間絶縁膜１２４の材料より研磨選択比
が高いので、研磨をバッファー層４の表面で停止するこ
とができる。
【００４２】したがって、バッファー層４を薄く形成し
ても研磨により配線にダメージを与えるといったことが
なく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとできる。また、層間絶縁膜１３０の材料を堆積させ
た後、表面全体を平坦化した上でパッシベーション膜１
３２を形成するので、パッシベーション膜１３２の表面
も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がない。
ても研磨により配線にダメージを与えるといったことが
なく、最上層の配線１２６と、その上のパッシベーショ
ン膜１３２との間には薄いバッファー層４が介在するの
みとできる。また、層間絶縁膜１３０の材料を堆積させ
た後、表面全体を平坦化した上でパッシベーション膜１
３２を形成するので、パッシベーション膜１３２の表面
も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜１３２
の上に平坦化膜１３４（図６）を形成する必要がない。
【００４３】その結果、第４の実施の形態例の製造方法
により、光センサーから対応するオンチップレンズ１３
８までの距離が短い固体撮像素子を製造することができ
る。したがって、オンチップレンズ１３８の材料を選定
する際の自由度が高くなり、またオンチップレンズ１３
８の曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。さら
に、斜めに入射する光に対しても充分な感度を確保する
ことが可能となる。
により、光センサーから対応するオンチップレンズ１３
８までの距離が短い固体撮像素子を製造することができ
る。したがって、オンチップレンズ１３８の材料を選定
する際の自由度が高くなり、またオンチップレンズ１３
８の曲率半径も特に大きくする必要がなくなる。さら
に、斜めに入射する光に対しても充分な感度を確保する
ことが可能となる。
【００４４】また、この第４の実施の形態例の製造方法
は、バッファー層４の被覆性が悪い場合にも、その影響
を受けることなく層間絶縁膜１３０やバッファー層４を
良好に形成することができる。バッファー層４の被覆性
が悪い場合には、バッファー層４は図５に示したような
状態となり、正常な場合の図３の（Ｂ）に比べて分かる
ように、配線１２６の側面や、層間絶縁膜１２４の表面
において厚みが不均一となってしまう。このような状態
では、層間絶縁膜１３０の材料をバッファー層４上に堆
積させた際に、配線１２６の側部を層間絶縁膜１３０の
材料によって確実に埋めることができず、不具合が生じ
る。しかし、第４の実施の形態例では、バッファー層４
は、図４の（Ｂ）に示したように、平坦な配線材料の膜
１０の表面に形成すればよいため、バッファー層４の被
覆性が悪くても図５に示したような問題は生じない。
は、バッファー層４の被覆性が悪い場合にも、その影響
を受けることなく層間絶縁膜１３０やバッファー層４を
良好に形成することができる。バッファー層４の被覆性
が悪い場合には、バッファー層４は図５に示したような
状態となり、正常な場合の図３の（Ｂ）に比べて分かる
ように、配線１２６の側面や、層間絶縁膜１２４の表面
において厚みが不均一となってしまう。このような状態
では、層間絶縁膜１３０の材料をバッファー層４上に堆
積させた際に、配線１２６の側部を層間絶縁膜１３０の
材料によって確実に埋めることができず、不具合が生じ
る。しかし、第４の実施の形態例では、バッファー層４
は、図４の（Ｂ）に示したように、平坦な配線材料の膜
１０の表面に形成すればよいため、バッファー層４の被
覆性が悪くても図５に示したような問題は生じない。
【００４５】以上、本発明の実施の形態例について説明
したが、本発明は無論これらの例に限定されるものでは
なく、種々の形態で実施することができる。たとえば、
固体撮像素子としては、光センサーがたとえばマトリク
ス状に配列された２次元の固体撮像素子に限らず、光セ
ンサーが１列に配列されたリニアイメージセンサーであ
ってもよく、その場合にも本発明を適用して上述のよう
な効果を得ることができる。また、本実施の形態例では
配線は３層に積層されているとしたが、配線が１層や２
層である場合にも本発明は有効である。本発明はＣＭＯ
Ｓイメージセンサーに限らず、ＣＣＤ構造の固体撮像素
子に対しても無論有効である。バッファー層４、層間絶
縁膜１３０などの上記材料は一例であり、上記以外の材
料を用いて同様の効果を得ることも可能である。
したが、本発明は無論これらの例に限定されるものでは
なく、種々の形態で実施することができる。たとえば、
固体撮像素子としては、光センサーがたとえばマトリク
ス状に配列された２次元の固体撮像素子に限らず、光セ
ンサーが１列に配列されたリニアイメージセンサーであ
ってもよく、その場合にも本発明を適用して上述のよう
な効果を得ることができる。また、本実施の形態例では
配線は３層に積層されているとしたが、配線が１層や２
層である場合にも本発明は有効である。本発明はＣＭＯ
Ｓイメージセンサーに限らず、ＣＣＤ構造の固体撮像素
子に対しても無論有効である。バッファー層４、層間絶
縁膜１３０などの上記材料は一例であり、上記以外の材
料を用いて同様の効果を得ることも可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、最上層の配線の表面にバッファー層が設けら
れ、このバッファー層は、第２の層間絶縁膜の材料より
研磨選択比が高い材料により形成されている。このよう
な固体撮像素子は、バッファー層を介して上記配線の上
に第２の層間絶縁膜の材料を堆積させた後、第２の層間
絶縁膜の材料を研磨して表面を平坦化し、その上にパッ
シベーション膜を形成することにより製造できる。そし
て、第２の層間絶縁膜の材料を研磨する際、バッファー
層の材料は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高
いので、研磨をバッファー層の表面で停止することがで
きる。
子では、最上層の配線の表面にバッファー層が設けら
れ、このバッファー層は、第２の層間絶縁膜の材料より
研磨選択比が高い材料により形成されている。このよう
な固体撮像素子は、バッファー層を介して上記配線の上
に第２の層間絶縁膜の材料を堆積させた後、第２の層間
絶縁膜の材料を研磨して表面を平坦化し、その上にパッ
シベーション膜を形成することにより製造できる。そし
て、第２の層間絶縁膜の材料を研磨する際、バッファー
層の材料は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高
いので、研磨をバッファー層の表面で停止することがで
きる。
【００４７】したがって、バッファー層を薄く形成して
も研磨により配線にダメージを与えるといったことがな
く、最上層の配線と、その上のパッシベーション膜との
間には薄いバッファー層が介在するのみとできる。ま
た、最上層の配線上のバッファー層の表面と第２の層間
絶縁膜の表面とは同じ高さであって平坦であり、それら
の上に形成されたパッシベーション膜の表面も平坦であ
るため、従来のようにパッシベーション膜の上に平坦化
膜を形成する必要がない。その結果、本発明の固体撮像
素子では、光センサーから対応するオンチップレンズま
での距離を従来より短縮することが可能できる。したが
って、オンチップレンズの材料を選定する際の自由度が
高くなり、またオンチップレンズの曲率半径も特に大き
くする必要がなくなる。さらに、斜めに入射する光に対
しても充分な感度を確保することが可能となる。
も研磨により配線にダメージを与えるといったことがな
く、最上層の配線と、その上のパッシベーション膜との
間には薄いバッファー層が介在するのみとできる。ま
た、最上層の配線上のバッファー層の表面と第２の層間
絶縁膜の表面とは同じ高さであって平坦であり、それら
の上に形成されたパッシベーション膜の表面も平坦であ
るため、従来のようにパッシベーション膜の上に平坦化
膜を形成する必要がない。その結果、本発明の固体撮像
素子では、光センサーから対応するオンチップレンズま
での距離を従来より短縮することが可能できる。したが
って、オンチップレンズの材料を選定する際の自由度が
高くなり、またオンチップレンズの曲率半径も特に大き
くする必要がなくなる。さらに、斜めに入射する光に対
しても充分な感度を確保することが可能となる。
【００４８】そして、本発明の固体撮像素子の製造方法
では、バッファー層を形成し、その上に第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させ同材料を研磨する際、バッファー層
の材料は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高い
ので、研磨をバッファー層の表面で停止することができ
る。また、本発明の固体撮像素子の製造方法では、最上
層の配線をパターン化し、第２の層間絶縁膜の材料を堆
積させて、同材料を研磨する際、バッファー層の材料は
第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研
磨をバッファー層の表面で停止することができる。した
がって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配線
にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配線
と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッフ
ァー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上でパ
ッシベーション膜を形成するので、パッシベーション膜
の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜
の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本発
明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから対
応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固体
撮像素子を製造することができる。したがって、オンチ
ップレンズの材料を選定する際の自由度が高くなり、ま
たオンチップレンズの曲率半径も特に大きくする必要が
なくなる。さらに、斜めに入射する光に対しても充分な
感度を確保することが可能となる。
では、バッファー層を形成し、その上に第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させ同材料を研磨する際、バッファー層
の材料は第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高い
ので、研磨をバッファー層の表面で停止することができ
る。また、本発明の固体撮像素子の製造方法では、最上
層の配線をパターン化し、第２の層間絶縁膜の材料を堆
積させて、同材料を研磨する際、バッファー層の材料は
第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比が高いので、研
磨をバッファー層の表面で停止することができる。した
がって、バッファー層を薄く形成しても研磨により配線
にダメージを与えるといったことがなく、最上層の配線
と、その上のパッシベーション膜との間には薄いバッフ
ァー層が介在するのみとできる。また、第２の層間絶縁
膜の材料を堆積させた後、表面全体を平坦化した上でパ
ッシベーション膜を形成するので、パッシベーション膜
の表面も平坦であり、従来のようにパッシベーション膜
の上に平坦化膜を形成する必要がない。その結果、本発
明の固体撮像素子の製造方法により、光センサーから対
応するオンチップレンズまでの距離が従来より短い固体
撮像素子を製造することができる。したがって、オンチ
ップレンズの材料を選定する際の自由度が高くなり、ま
たオンチップレンズの曲率半径も特に大きくする必要が
なくなる。さらに、斜めに入射する光に対しても充分な
感度を確保することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態例としての固体撮像
素子を示す部分断面側面図である。
素子を示す部分断面側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例を示す部分断面側
面図である。
面図である。
【図３】（Ａ）から（Ｆ）は、本発明の第３の実施の形
態例としての固体撮像素子の製造工方法による工程を部
分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面図であ
る。
態例としての固体撮像素子の製造工方法による工程を部
分的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面図であ
る。
【図４】（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の第４の実施の形
態例としての固体撮像素子の製造方法による工程を部分
的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面図である。
態例としての固体撮像素子の製造方法による工程を部分
的に示す半導体基板上部構造の部分断面側面図である。
【図５】被覆性の悪いバッファー層を示す部分断面側面
図である。
図である。
【図６】従来のカラー固体撮像素子を示す部分断面側面
図である。
図である。
２……固体撮像素子、４……バッファー層、６……固体
撮像素子、８……材料、１０……膜、１２……フォトレ
ジスト層、１０２……固体撮像素子、１０４……半導体
基板、１０６……光センサー、１０８……電荷転送ゲー
ト、１１０……フローティングディフュージョン部、１
１２……周辺の半導体基板表面部にはフィールド酸化
膜、１１４……層間絶縁膜、１１６……コンタクトプラ
グ、１１８……配線、１２０……層間絶縁膜、１２２…
…配線、１２４……層間絶縁膜、１２６……配線、１２
８……コンタクトプラグ、１３０……層間絶縁膜、１３
２……パッシベーション膜、１３４……平坦化膜、１３
６……カラーフィルター、１３８……オンチップレン
ズ、１４０……光、１４２……箇所。
撮像素子、８……材料、１０……膜、１２……フォトレ
ジスト層、１０２……固体撮像素子、１０４……半導体
基板、１０６……光センサー、１０８……電荷転送ゲー
ト、１１０……フローティングディフュージョン部、１
１２……周辺の半導体基板表面部にはフィールド酸化
膜、１１４……層間絶縁膜、１１６……コンタクトプラ
グ、１１８……配線、１２０……層間絶縁膜、１２２…
…配線、１２４……層間絶縁膜、１２６……配線、１２
８……コンタクトプラグ、１３０……層間絶縁膜、１３
２……パッシベーション膜、１３４……平坦化膜、１３
６……カラーフィルター、１３８……オンチップレン
ズ、１４０……光、１４２……箇所。
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板の表面部に形成されたフォト
センサーに入射光を収束させるオンチップレンズと、前
記半導体基板の上に形成された表面が平坦な第１の層間
絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形成された最上層
の配線と、同配線の側部を埋めるべく前記第１の層間絶
縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記配線と
前記オンチップレンズとの間に形成されたパッシベーシ
ョン膜とを備えた固体撮像素子であって、 前記配線の表面に形成された、前記第２の層間絶縁膜の
材料より研磨選択比が高い絶縁材料から成るバッファー
層を含み、 前記第２の層間絶縁膜の表面の高さは、前記配線上の前
記バッファー層の表面の高さに等しく、 前記パッシベーション膜は、前記配線上の前記バッファ
ー層の表面および前記第２の層間絶縁膜の表面に形成さ
れていることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記第２の層間絶縁膜の材料はシリコン
の酸化物から成り、前記バッファー層はシリコンの窒化
物から成ることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素
子。 - 【請求項３】 前記バッファー層は、前記配線の表面と
ともに、前記配線側部における前記第１の層間絶縁膜の
表面に形成され、前記第２の層間絶縁膜は前記バッファ
ー層の上に形成されていることを特徴とする請求項１記
載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 前記第２の層間絶縁膜は前記第１の層間
絶縁膜の上に直接形成されていることを特徴とする請求
項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項５】 前記半導体基板表面と前記配線との間に
層間絶縁膜により分離して積層された１つまたは複数の
配線が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
固体撮像素子。 - 【請求項６】 半導体基板の表面部に形成されたフォト
センサーに入射光を収束させるオンチップレンズと、前
記半導体基板の上に形成された表面が平坦な第１の層間
絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形成された最上層
の配線と、同配線の側部を埋めるべく前記第１の層間絶
縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記配線と
前記オンチップレンズとの間に形成されたパッシベーシ
ョン膜とを備えた固体撮像素子を製造する方法であっ
て、 前記配線を前記第１の層間絶縁膜の上に形成した後、前
記第２の層間絶縁膜の材料より研磨選択比の高い絶縁材
料を全体に被着させてバッファー層を形成し、 前記バッファー層の上に前記第２の層間絶縁膜の材料を
堆積させ、 前記配線上で前記バッファー層の表面が露出するまで前
記第２の層間絶縁膜の材料を研磨し表面を平坦化して前
記第２の層間絶縁膜を形成し、 つづいて、露出した前記バッファー層および前記第２の
層間絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項７】 半導体基板の表面部に形成されたフォト
センサーに入射光を収束させるオンチップレンズと、前
記半導体基板の上に形成された表面が平坦な第１の層間
絶縁膜と、同第１の層間絶縁膜の上に形成された最上層
の配線と、同配線の側部を埋めるべく前記第１の層間絶
縁膜の上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記配線と
前記オンチップレンズとの間に形成されたパッシベーシ
ョン膜とを備えた固体撮像素子を製造する方法であっ
て、 前記配線の材料を前記第１の層間絶縁膜の上に成膜し、 成膜した配線材料の膜の表面に、前記第２の層間絶縁膜
より研磨選択比の高い絶縁材料を被着させてバッファー
層を形成し、 前記配線材料の膜を前記バッファー層とともにフォトリ
ソグラフィーによりパターン化して前記最上層の配線を
形成し、 次に前記バッファー層および前記第１の層間絶縁膜の表
面に前記第２の層間絶縁膜の材料を堆積させ、 前記配線上で前記バッファー層の表面が露出するまで前
記第２の層間絶縁膜の材料を研磨し平坦化して前記第２
の層間絶縁膜を形成し、 つづいて、露出した前記バッファー層および前記第２の
層間絶縁膜の表面に前記パッシベーション膜を形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記第２の層間絶縁膜はシリコンの酸化
物により形成し、前記バッファー層はシリコンの窒化物
により形成するることを特徴とする請求項６または７に
記載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記半導体基板の表面と前記配線との間
に１つまたは複数の配線を層間絶縁膜により分離して積
層することを特徴とする請求項６または７に記載の固体
撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235778A JP4774649B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235778A JP4774649B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003051585A true JP2003051585A (ja) | 2003-02-21 |
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ID=19067168
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001235778A Expired - Fee Related JP4774649B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
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|---|---|
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-
2001
- 2001-08-03 JP JP2001235778A patent/JP4774649B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4774649B2 (ja) | 2011-09-14 |
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