JP2003249632A - 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
- Publication number
- JP2003249632A JP2003249632A JP2002046278A JP2002046278A JP2003249632A JP 2003249632 A JP2003249632 A JP 2003249632A JP 2002046278 A JP2002046278 A JP 2002046278A JP 2002046278 A JP2002046278 A JP 2002046278A JP 2003249632 A JP2003249632 A JP 2003249632A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- opening
- film
- shielding layer
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズで集光された入射光を、側壁
に反射膜が形成された開口部を介して受光部へと導く固
体撮像素子において、開口部の寸法を拡大して集光効率
増大および感度向上を実現し、かつ遮光層と開口部側壁
の反射膜との間隙からの光の漏れ込みをなくして乱反射
などによる混色を防止する。 【解決手段】 第３層間絶縁膜３３を覆う遮光層１７に
おいて、フォトダイオード１１に対応する位置には、光
を透過させるための窓１７Ａが設けられている。第１な
いし第３層間絶縁膜３１〜３３において、窓１７Ａに対
応する位置には、開口部（掘り込み穴）２４Ａが設けら
れている。開口部２４Ａの側壁に形成された反射膜２４
は、窓１７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７と隙間なく接合
され、受光部であるフォトダイオード１１以外の領域
は、反射膜２４および遮光層１７によって完全遮光され
ている。
に反射膜が形成された開口部を介して受光部へと導く固
体撮像素子において、開口部の寸法を拡大して集光効率
増大および感度向上を実現し、かつ遮光層と開口部側壁
の反射膜との間隙からの光の漏れ込みをなくして乱反射
などによる混色を防止する。 【解決手段】 第３層間絶縁膜３３を覆う遮光層１７に
おいて、フォトダイオード１１に対応する位置には、光
を透過させるための窓１７Ａが設けられている。第１な
いし第３層間絶縁膜３１〜３３において、窓１７Ａに対
応する位置には、開口部（掘り込み穴）２４Ａが設けら
れている。開口部２４Ａの側壁に形成された反射膜２４
は、窓１７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７と隙間なく接合
され、受光部であるフォトダイオード１１以外の領域
は、反射膜２４および遮光層１７によって完全遮光され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＯＳ（相補型
ＭＯＳ）イメージセンサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Dev
ice ；電荷結合素子) イメージセンサ等に好適な固体撮
像素子およびその製造方法に係り、特に、受光部の上方
にマイクロレンズを配置した構造の固体撮像素子および
その製造方法に関する。
ＭＯＳ）イメージセンサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Dev
ice ；電荷結合素子) イメージセンサ等に好適な固体撮
像素子およびその製造方法に係り、特に、受光部の上方
にマイクロレンズを配置した構造の固体撮像素子および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、民生用のデジタルスチルカメ
ラまたは携帯電話等に用いる固体撮像装置として、ＣＣ
Ｄを用いたＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳ型固体撮像装
置などが開発されている。ＣＣＤイメージセンサは、被
写体の光情報をフォトダイオードなどの光電変換素子に
電荷として蓄積し、所定の蓄積期間が経過すると、蓄積
された電荷をＣＣＤを介して一斉に読み出して転送し、
出力端から出力する。ＭＯＳ型固体撮像装置は、フォト
ダイオードなどの光電変換素子にスイッチング素子とし
てＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）を接続
したものであり、最近では特に、受光部と周辺回路とを
オンチップ化したＣＭＯＳイメージセンサが注目されて
いる。
ラまたは携帯電話等に用いる固体撮像装置として、ＣＣ
Ｄを用いたＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳ型固体撮像装
置などが開発されている。ＣＣＤイメージセンサは、被
写体の光情報をフォトダイオードなどの光電変換素子に
電荷として蓄積し、所定の蓄積期間が経過すると、蓄積
された電荷をＣＣＤを介して一斉に読み出して転送し、
出力端から出力する。ＭＯＳ型固体撮像装置は、フォト
ダイオードなどの光電変換素子にスイッチング素子とし
てＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）を接続
したものであり、最近では特に、受光部と周辺回路とを
オンチップ化したＣＭＯＳイメージセンサが注目されて
いる。
【０００３】ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメ
ージセンサでは、実効開口率および集光効率を向上させ
るため、光電変換素子すなわち受光部の上方にマイクロ
レンズが配置されている。図９は、このようなマイクロ
レンズを備えた従来のＣＭＯＳイメージセンサの断面構
成を表すものである。例えばシリコン（Ｓｉ）からなる
半導体基板１１０に、光電変換素子としてのフォトダイ
オード１１１と、このフォトダイオード１１１をソース
とするスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳＦＥＴ
（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）１３０が形成されてい
る。ＭＯＳＦＥＴ１３０は、不純物領域１１２，ゲート
絶縁膜１１４Ａおよびゲート電極１１４を備え、他のフ
ォトダイオードおよびＭＯＳＦＥＴ等とは素子分離領域
１１３によって隔てられている。
ージセンサでは、実効開口率および集光効率を向上させ
るため、光電変換素子すなわち受光部の上方にマイクロ
レンズが配置されている。図９は、このようなマイクロ
レンズを備えた従来のＣＭＯＳイメージセンサの断面構
成を表すものである。例えばシリコン（Ｓｉ）からなる
半導体基板１１０に、光電変換素子としてのフォトダイ
オード１１１と、このフォトダイオード１１１をソース
とするスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳＦＥＴ
（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）１３０が形成されてい
る。ＭＯＳＦＥＴ１３０は、不純物領域１１２，ゲート
絶縁膜１１４Ａおよびゲート電極１１４を備え、他のフ
ォトダイオードおよびＭＯＳＦＥＴ等とは素子分離領域
１１３によって隔てられている。
【０００４】フォトダイオード１１１およびＭＯＳＦＥ
Ｔ１３０の上には、第１層間絶縁膜１３１を介して第１
配線層１１５が形成されている。その上には、第２層間
絶縁膜１３２を介して第２配線層１１６が形成されてい
る。さらにその上には、第３層間絶縁膜１３３を介して
第３配線層、すなわち金属からなる遮光層１１７が形成
されている。ＭＯＳＦＥＴ１３０と第１配線層１１５と
はコンタクトホール１１８を介して接続され、第１配線
層１１５と第２配線層１１６とは第１ビアホール１１９
を介して接続され、第２配線層１１６と遮光層１１７と
は第２ビアホール１２５を介して接続されている。遮光
層１１７の上には、第４層間絶縁膜１３４を介してパッ
シベーション膜１２０，平坦化膜１２１およびマイクロ
レンズ１２３が順に配設されている。カラー撮像の場合
には、平坦化膜１２１およびマイクロレンズ１２３の間
に、カラーフィルター１２２が挿入される。
Ｔ１３０の上には、第１層間絶縁膜１３１を介して第１
配線層１１５が形成されている。その上には、第２層間
絶縁膜１３２を介して第２配線層１１６が形成されてい
る。さらにその上には、第３層間絶縁膜１３３を介して
第３配線層、すなわち金属からなる遮光層１１７が形成
されている。ＭＯＳＦＥＴ１３０と第１配線層１１５と
はコンタクトホール１１８を介して接続され、第１配線
層１１５と第２配線層１１６とは第１ビアホール１１９
を介して接続され、第２配線層１１６と遮光層１１７と
は第２ビアホール１２５を介して接続されている。遮光
層１１７の上には、第４層間絶縁膜１３４を介してパッ
シベーション膜１２０，平坦化膜１２１およびマイクロ
レンズ１２３が順に配設されている。カラー撮像の場合
には、平坦化膜１２１およびマイクロレンズ１２３の間
に、カラーフィルター１２２が挿入される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来構造で
は、マイクロレンズ１２３を介して入射した光が、フォ
トダイオード１１１表面近傍に焦点を結ぶようにして集
光している。しかし、この従来構成では、図９に実線の
矢印で示したように、フォトダイオード１１１のみなら
ず不純物領域１１２にも光が入射してしまうという問題
があった。また、撮像領域周縁のチップでは、光がマイ
クロレンズ１２３の光軸に対して斜めに入射するので、
マイクロレンズ１２３によって集光された光がフォトダ
イオード１１１からずれてしまう虞があった。
は、マイクロレンズ１２３を介して入射した光が、フォ
トダイオード１１１表面近傍に焦点を結ぶようにして集
光している。しかし、この従来構成では、図９に実線の
矢印で示したように、フォトダイオード１１１のみなら
ず不純物領域１１２にも光が入射してしまうという問題
があった。また、撮像領域周縁のチップでは、光がマイ
クロレンズ１２３の光軸に対して斜めに入射するので、
マイクロレンズ１２３によって集光された光がフォトダ
イオード１１１からずれてしまう虞があった。
【０００６】この問題に対処するため、本出願人は、先
に、図１０に示したように、第１ないし第４層間絶縁膜
１３１〜１３４において、フォトダイオード１１１に対
応する位置に開口部（掘り込み穴）１２４Ａを設け、開
口部１２４Ａの側壁に、金属からなる反射膜１２４を形
成した構成を案出した（特願２００１−４００５０
２）。この構成によれば、マイクロレンズ１２３を介し
て入射した光は、図１０に実線の矢印で示したように、
開口部１２４Ａの入口付近で焦点を結び、反射膜１２４
で反射しつつフォトダイオード１１１へと導かれるの
で、集光効率の向上が実現できる。
に、図１０に示したように、第１ないし第４層間絶縁膜
１３１〜１３４において、フォトダイオード１１１に対
応する位置に開口部（掘り込み穴）１２４Ａを設け、開
口部１２４Ａの側壁に、金属からなる反射膜１２４を形
成した構成を案出した（特願２００１−４００５０
２）。この構成によれば、マイクロレンズ１２３を介し
て入射した光は、図１０に実線の矢印で示したように、
開口部１２４Ａの入口付近で焦点を結び、反射膜１２４
で反射しつつフォトダイオード１１１へと導かれるの
で、集光効率の向上が実現できる。
【０００７】しかしながら、この提案では、開口部１２
４Ａを、第１配線層１１５，第２配線層１１６および第
３配線層である遮光層１１７を回避して形成する必要が
あるので、開口部１２４Ａの寸法が小さくなって、マイ
クロレンズ１２３によって集光された光を開口部１２４
Ａの入口付近に精度よく入射させることが困難となる虞
がある。
４Ａを、第１配線層１１５，第２配線層１１６および第
３配線層である遮光層１１７を回避して形成する必要が
あるので、開口部１２４Ａの寸法が小さくなって、マイ
クロレンズ１２３によって集光された光を開口部１２４
Ａの入口付近に精度よく入射させることが困難となる虞
がある。
【０００８】さらに、マイクロレンズ１２３によって集
光された光が、開口部１２４Ａからずれてしまった場合
には、図１０に破線の矢印１４０で示したように、最上
層のメタル遮光層１１７によって遮られる光もあるが、
破線の矢印１４１で示したように、遮光層１１７と反射
膜１２４との間の間隙を埋める光透過性のパッシベーシ
ョン膜１２０や層間絶縁膜１３４を介して、素子内部に
漏れ込み、乱反射する光もあり、このような漏れ込み光
や乱反射光が、隣接する別のフォトダイオードに入射し
て混色を生じる虞がある。
光された光が、開口部１２４Ａからずれてしまった場合
には、図１０に破線の矢印１４０で示したように、最上
層のメタル遮光層１１７によって遮られる光もあるが、
破線の矢印１４１で示したように、遮光層１１７と反射
膜１２４との間の間隙を埋める光透過性のパッシベーシ
ョン膜１２０や層間絶縁膜１３４を介して、素子内部に
漏れ込み、乱反射する光もあり、このような漏れ込み光
や乱反射光が、隣接する別のフォトダイオードに入射し
て混色を生じる虞がある。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、入射光を受光部へ導くための開口部
の寸法を拡大して集光効率増大および感度向上を実現
し、遮光層と開口部側壁の反射膜との間隙からの光の漏
れ込みをなくして乱反射などによる混色を防止すること
ができるようにした固体撮像素子およびその製造方法を
提供することにある。
ので、その目的は、入射光を受光部へ導くための開口部
の寸法を拡大して集光効率増大および感度向上を実現
し、遮光層と開口部側壁の反射膜との間隙からの光の漏
れ込みをなくして乱反射などによる混色を防止すること
ができるようにした固体撮像素子およびその製造方法を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子は、光電変換を行う受光部と、この受光部に対向して
配設されたマイクロレンズとを備えたものであって、受
光部とマイクロレンズとの間に設けられた層間絶縁膜
と、受光部に対応する位置に光を透過させるための窓を
有し、窓以外の層間絶縁膜の表面を覆う遮光層と、層間
絶縁膜の窓に対応する位置に、層間絶縁膜の厚さ方向に
穿設された開口部と、マイクロレンズによって外部から
集光された光を反射させつつ受光部へと導くように開口
部の側壁に設けられ、窓の端縁で遮光層に隙間なく接合
された反射膜とを備えている。
子は、光電変換を行う受光部と、この受光部に対向して
配設されたマイクロレンズとを備えたものであって、受
光部とマイクロレンズとの間に設けられた層間絶縁膜
と、受光部に対応する位置に光を透過させるための窓を
有し、窓以外の層間絶縁膜の表面を覆う遮光層と、層間
絶縁膜の窓に対応する位置に、層間絶縁膜の厚さ方向に
穿設された開口部と、マイクロレンズによって外部から
集光された光を反射させつつ受光部へと導くように開口
部の側壁に設けられ、窓の端縁で遮光層に隙間なく接合
された反射膜とを備えている。
【００１１】本発明による固体撮像素子の製造方法は、
半導体基板内に不純物領域を選択的に形成することによ
って受光部を形成する工程と、前記受光部が形成された
半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁
膜上に、受光部に対応する位置に光を透過させるための
窓を有する遮光層を形成する工程と、層間絶縁膜の窓に
対応する領域を受光部の表面近傍付近まで選択的に除去
して開口部を形成する工程と、開口部の側壁に、窓の端
縁で遮光層に隙間なく接合された反射膜を形成する工程
と、受光部に対向してマイクロレンズを設置する工程と
を含むものである。
半導体基板内に不純物領域を選択的に形成することによ
って受光部を形成する工程と、前記受光部が形成された
半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁
膜上に、受光部に対応する位置に光を透過させるための
窓を有する遮光層を形成する工程と、層間絶縁膜の窓に
対応する領域を受光部の表面近傍付近まで選択的に除去
して開口部を形成する工程と、開口部の側壁に、窓の端
縁で遮光層に隙間なく接合された反射膜を形成する工程
と、受光部に対向してマイクロレンズを設置する工程と
を含むものである。
【００１２】本発明による固体撮像素子では、開口部の
側壁に設けられる反射膜と遮光層とが、遮光層の窓の端
縁で隙間なく接合されているので、受光部以外の領域
が、反射膜と遮光層とによって完全遮光される。したが
って、遮光層よりも下層側へと光が漏れ込むことがな
く、乱反射に起因した混色は生じない。また、開口部の
寸法は遮光層の窓の寸法に一致するので、遮光層や配線
層などを回避するために開口部の寸法を小さくする必要
がなくなり、開口部の寸法を大きく取ることができる。
さらには、遮光層および反射膜が、電源電位またはグラ
ンド電位を供給するための共通配線を兼ねるようにして
もよい。このようにすることによって、電源電位または
グランド電位を供給するための専用配線を省略すること
ができ、その分開口部を拡大することができる。
側壁に設けられる反射膜と遮光層とが、遮光層の窓の端
縁で隙間なく接合されているので、受光部以外の領域
が、反射膜と遮光層とによって完全遮光される。したが
って、遮光層よりも下層側へと光が漏れ込むことがな
く、乱反射に起因した混色は生じない。また、開口部の
寸法は遮光層の窓の寸法に一致するので、遮光層や配線
層などを回避するために開口部の寸法を小さくする必要
がなくなり、開口部の寸法を大きく取ることができる。
さらには、遮光層および反射膜が、電源電位またはグラ
ンド電位を供給するための共通配線を兼ねるようにして
もよい。このようにすることによって、電源電位または
グランド電位を供給するための専用配線を省略すること
ができ、その分開口部を拡大することができる。
【００１３】本発明による固体撮像素子の製造方法で
は、層間絶縁膜を覆う遮光層の、受光部に対応する位置
に窓を設け、この窓に対応して層間絶縁膜に開口部を形
成するようにしたので、開口部形成用のマスクのための
重ね合わせマージンを考慮する必要がなくなり、開口部
の寸法を拡大することができる。したがって、集光効率
および感度を高める上で著しく有利となる。また、この
開口部の側壁に、窓の端縁で遮光層に隙間なく接合され
た反射膜を形成するので、受光部以外の領域が、反射膜
と遮光層とによって完全遮光される。したがって、遮光
層よりも下層側へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に
起因した混色は生じない。
は、層間絶縁膜を覆う遮光層の、受光部に対応する位置
に窓を設け、この窓に対応して層間絶縁膜に開口部を形
成するようにしたので、開口部形成用のマスクのための
重ね合わせマージンを考慮する必要がなくなり、開口部
の寸法を拡大することができる。したがって、集光効率
および感度を高める上で著しく有利となる。また、この
開口部の側壁に、窓の端縁で遮光層に隙間なく接合され
た反射膜を形成するので、受光部以外の領域が、反射膜
と遮光層とによって完全遮光される。したがって、遮光
層よりも下層側へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に
起因した混色は生じない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】〔第１の実施の形態〕図１および図２は本
発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子であるＣＭ
ＯＳイメージセンサの構成を表すものである。このＣＭ
ＯＳイメージセンサは、光電変換を行う受光部としての
フォトダイオード１１の上方に、マイクロレンズ２３が
対向配置された構成を有している。フォトダイオード１
１は、例えばシリコンからなる半導体基板１０に複数個
マトリクス状に形成されており、それぞれのフォトダイ
オード１１に対向してマイクロレンズ２３が配置されて
いる。フォトダイオード１１は、白黒撮像の場合には各
々１個の画素（ピクセル）を構成し、カラー撮像の場合
には隣接する３個のフォトダイオード１１によって１個
の画素を構成している。
発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子であるＣＭ
ＯＳイメージセンサの構成を表すものである。このＣＭ
ＯＳイメージセンサは、光電変換を行う受光部としての
フォトダイオード１１の上方に、マイクロレンズ２３が
対向配置された構成を有している。フォトダイオード１
１は、例えばシリコンからなる半導体基板１０に複数個
マトリクス状に形成されており、それぞれのフォトダイ
オード１１に対向してマイクロレンズ２３が配置されて
いる。フォトダイオード１１は、白黒撮像の場合には各
々１個の画素（ピクセル）を構成し、カラー撮像の場合
には隣接する３個のフォトダイオード１１によって１個
の画素を構成している。
【００１６】各フォトダイオード１１は、これをソース
とするスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳＦＥＴ
（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）３０に接続されてい
る。ＭＯＳＦＥＴ３０は、不純物領域１２，ゲート絶縁
膜１４Ａおよびゲート電極１４を備え、他のＭＯＳＦＥ
Ｔとは素子分離領域１３によって隔てられている。
とするスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳＦＥＴ
（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）３０に接続されてい
る。ＭＯＳＦＥＴ３０は、不純物領域１２，ゲート絶縁
膜１４Ａおよびゲート電極１４を備え、他のＭＯＳＦＥ
Ｔとは素子分離領域１３によって隔てられている。
【００１７】フォトダイオード１１およびＭＯＳＦＥＴ
３０の上には、第１層間絶縁膜３１を介して第１配線層
１５が形成されている。その上には、第２層間絶縁膜３
２を介して第２配線層１６が形成されている。さらにそ
の上には、第３層間絶縁膜３３を介して第３配線層、す
なわち金属からなる遮光層１７が形成されている。ＭＯ
ＳＦＥＴ３０と第１配線層１５とはコンタクトホール１
８を介して接続され、第１配線層１５と第２配線層１６
とは第１ビアホール１９を介して接続されている。第１
ないし第３層間絶縁膜３１〜３３は、例えばＮＳＧ（No
n-doped Silicate Glass），ＰＳＧ（Phospho Silicate
Glass），ＢＰＳＧ（Boron-Phospho Silicate Glass）
などの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）系の光透過性材料から
なるものである。
３０の上には、第１層間絶縁膜３１を介して第１配線層
１５が形成されている。その上には、第２層間絶縁膜３
２を介して第２配線層１６が形成されている。さらにそ
の上には、第３層間絶縁膜３３を介して第３配線層、す
なわち金属からなる遮光層１７が形成されている。ＭＯ
ＳＦＥＴ３０と第１配線層１５とはコンタクトホール１
８を介して接続され、第１配線層１５と第２配線層１６
とは第１ビアホール１９を介して接続されている。第１
ないし第３層間絶縁膜３１〜３３は、例えばＮＳＧ（No
n-doped Silicate Glass），ＰＳＧ（Phospho Silicate
Glass），ＢＰＳＧ（Boron-Phospho Silicate Glass）
などの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）系の光透過性材料から
なるものである。
【００１８】遮光層１７において、フォトダイオード１
１に対応する位置には、光を透過させるための窓１７Ａ
が設けられている。遮光層１７は、窓１７Ａ以外の第３
層間絶縁膜３３の表面をすべて覆っている。第１ないし
第３層間絶縁膜３１〜３３において、窓１７Ａに対応す
る位置には、開口部（掘り込み穴）２４Ａが、第１ない
し第３層間絶縁膜３１〜３３の厚さ方向に設けられてい
る。開口部２４Ａの側壁には、金属からなる反射膜２４
が形成されている。反射膜２４の材料としては、例えば
アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃ
ｒ），銅（Ｃｕ）あるいはタングステン（Ｗ）などの金
属膜、またはタングステン膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜
との積層膜などの反射性に優れた材料が好ましい。反射
膜２４は、窓１７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７と隙間な
く接合され、フォトダイオード１１以外の領域は、反射
膜２４および遮光層１７によって完全遮光されている。
１に対応する位置には、光を透過させるための窓１７Ａ
が設けられている。遮光層１７は、窓１７Ａ以外の第３
層間絶縁膜３３の表面をすべて覆っている。第１ないし
第３層間絶縁膜３１〜３３において、窓１７Ａに対応す
る位置には、開口部（掘り込み穴）２４Ａが、第１ない
し第３層間絶縁膜３１〜３３の厚さ方向に設けられてい
る。開口部２４Ａの側壁には、金属からなる反射膜２４
が形成されている。反射膜２４の材料としては、例えば
アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃ
ｒ），銅（Ｃｕ）あるいはタングステン（Ｗ）などの金
属膜、またはタングステン膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜
との積層膜などの反射性に優れた材料が好ましい。反射
膜２４は、窓１７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７と隙間な
く接合され、フォトダイオード１１以外の領域は、反射
膜２４および遮光層１７によって完全遮光されている。
【００１９】このように遮光層１７と反射膜２４とが隙
間なく接合されているので、反射膜２４および遮光層１
７は、回路構成によって、電源電位またはグランド電位
を供給するための共通配線としても用いることができ
る。例えば、図１では遮光層１７と第２配線層１６とが
第２ビアホール２５を介して接続されているが、遮光層
１７と第２配線層１６とを反射膜２４を介して接続し、
反射膜２４を深さ方向の共通配線として用いるようにし
てもよい。また、反射膜２４は、深さ方向だけでなく水
平方向の共通配線としても用いることができる。例え
ば、開口部２４Ａを隔てて互いに対向する位置に形成さ
れている遮光層１７どうし、あるいは同様に開口部２４
Ａを隔てて互いに対向する位置に形成されている第２配
線層１６どうしや第１配線層１５どうしを、反射膜２４
を介して電気的に接続するようにしてもよい。
間なく接合されているので、反射膜２４および遮光層１
７は、回路構成によって、電源電位またはグランド電位
を供給するための共通配線としても用いることができ
る。例えば、図１では遮光層１７と第２配線層１６とが
第２ビアホール２５を介して接続されているが、遮光層
１７と第２配線層１６とを反射膜２４を介して接続し、
反射膜２４を深さ方向の共通配線として用いるようにし
てもよい。また、反射膜２４は、深さ方向だけでなく水
平方向の共通配線としても用いることができる。例え
ば、開口部２４Ａを隔てて互いに対向する位置に形成さ
れている遮光層１７どうし、あるいは同様に開口部２４
Ａを隔てて互いに対向する位置に形成されている第２配
線層１６どうしや第１配線層１５どうしを、反射膜２４
を介して電気的に接続するようにしてもよい。
【００２０】図２は、このようなフォトダイオード１
１，開口部２４Ａ，遮光層１７および窓１７Ａの平面上
の位置関係を表すものである。なお、図１は、図２のＩ
−Ｉ線に沿った断面図に相当する。図２において、斜線
で示した領域はフォトダイオード１１を表し、網かけを
施した領域は遮光層１７を表し、太実線の正方形は窓１
７Ａ、すなわち開口部２４Ａを表している。図２におい
て窓１７Ａおよび開口部２４Ａは、フォトダイオード１
１に対応してマトリクス状に配置され、例えば正方形に
形成されている。しかし、遮光層１７と反射膜２４とが
窓１７Ａの端縁１７Ｂで隙間なく接合されている限り、
窓１７Ａおよび開口部２４Ａの形状は、円形または不規
則な多角形など他の任意の形状とすることができる。
１，開口部２４Ａ，遮光層１７および窓１７Ａの平面上
の位置関係を表すものである。なお、図１は、図２のＩ
−Ｉ線に沿った断面図に相当する。図２において、斜線
で示した領域はフォトダイオード１１を表し、網かけを
施した領域は遮光層１７を表し、太実線の正方形は窓１
７Ａ、すなわち開口部２４Ａを表している。図２におい
て窓１７Ａおよび開口部２４Ａは、フォトダイオード１
１に対応してマトリクス状に配置され、例えば正方形に
形成されている。しかし、遮光層１７と反射膜２４とが
窓１７Ａの端縁１７Ｂで隙間なく接合されている限り、
窓１７Ａおよび開口部２４Ａの形状は、円形または不規
則な多角形など他の任意の形状とすることができる。
【００２１】再び図１に戻ると、反射膜２４が形成され
た開口部２４Ａの内部および遮光層１７上には、例えば
窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるパッシベーション膜２
０が形成されている。パッシベーション膜２０は、フォ
トダイオード１１およびＭＯＳＦＥＴ３０を水分または
酸素の侵入から保護するための保護膜であり、その厚さ
は例えば１００〜５００ｎｍ程度であることが好まし
い。
た開口部２４Ａの内部および遮光層１７上には、例えば
窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるパッシベーション膜２
０が形成されている。パッシベーション膜２０は、フォ
トダイオード１１およびＭＯＳＦＥＴ３０を水分または
酸素の侵入から保護するための保護膜であり、その厚さ
は例えば１００〜５００ｎｍ程度であることが好まし
い。
【００２２】パッシベーション膜２０が形成された開口
部２４Ａ内の空間は、開口部２４Ａおよび遮光層１７を
覆う平坦化膜２１で埋め込まれている。平坦化膜２１
は、例えば平坦化処理を行ったシリコン酸化膜、または
スピン塗布された透明樹脂膜などからなる光透過性の絶
縁膜である。平坦化膜２１は、その膜厚によってマイク
ロレンズ２３の集光距離を調整するためのものであり、
その膜厚は、マイクロレンズ２３を透過した光が開口部
２４Ａの内部または開口部２４Ａ上に焦点を結ぶように
最適化されている。ここで、マイクロレンズ２３を透過
した光が開口部２４Ａ上で結ぶ焦点の位置は、当該位置
でいったん焦点を結んでから広がる光が、すべて開口部
２４Ａの内部に収まる、すなわち反射膜２４に入射する
ような位置である。
部２４Ａ内の空間は、開口部２４Ａおよび遮光層１７を
覆う平坦化膜２１で埋め込まれている。平坦化膜２１
は、例えば平坦化処理を行ったシリコン酸化膜、または
スピン塗布された透明樹脂膜などからなる光透過性の絶
縁膜である。平坦化膜２１は、その膜厚によってマイク
ロレンズ２３の集光距離を調整するためのものであり、
その膜厚は、マイクロレンズ２３を透過した光が開口部
２４Ａの内部または開口部２４Ａ上に焦点を結ぶように
最適化されている。ここで、マイクロレンズ２３を透過
した光が開口部２４Ａ上で結ぶ焦点の位置は、当該位置
でいったん焦点を結んでから広がる光が、すべて開口部
２４Ａの内部に収まる、すなわち反射膜２４に入射する
ような位置である。
【００２３】平坦化膜２１の上には、カラーフィルター
２２を介してマイクロレンズ２３が配設されている。た
だし、カラーフィルター２２は必ずしも必須ではなく、
カラー撮像の場合にのみ設ければよいことは言うまでも
ない。
２２を介してマイクロレンズ２３が配設されている。た
だし、カラーフィルター２２は必ずしも必須ではなく、
カラー撮像の場合にのみ設ければよいことは言うまでも
ない。
【００２４】この固体撮像素子は、例えば、次のように
して製造することができる。まず、図３（Ａ）に示した
ように、半導体基板１０にフォトダイオード１１を含む
ＭＯＳＦＥＴ３０を形成し、さらに、第１層間絶縁膜３
１，コンタクトホール１８，第１配線層１５，第２層間
絶縁膜３２，第１ビアホール１９，第２配線層１６，第
３層間絶縁膜３３，第２ビアホール２５を順次形成す
る。ここまでの製造プロセスは一般的な方法を用いるこ
とができるので、その詳細な説明は省略する。
して製造することができる。まず、図３（Ａ）に示した
ように、半導体基板１０にフォトダイオード１１を含む
ＭＯＳＦＥＴ３０を形成し、さらに、第１層間絶縁膜３
１，コンタクトホール１８，第１配線層１５，第２層間
絶縁膜３２，第１ビアホール１９，第２配線層１６，第
３層間絶縁膜３３，第２ビアホール２５を順次形成す
る。ここまでの製造プロセスは一般的な方法を用いるこ
とができるので、その詳細な説明は省略する。
【００２５】次に、第３層間絶縁膜の全面に、遮光層１
７を形成し、例えばフォトリソグラフィー技術およびエ
ッチングによって、図３（Ｂ）に示したように、フォト
ダイオード１１に対応する位置に窓１７Ａを設ける。
７を形成し、例えばフォトリソグラフィー技術およびエ
ッチングによって、図３（Ｂ）に示したように、フォト
ダイオード１１に対応する位置に窓１７Ａを設ける。
【００２６】続いて、窓１７Ａが設けられた遮光層１７
をマスクとしたセルフアラインメントによって、第１な
いし第３層間絶縁膜３１〜３３のエッチバックを行い、
図４（Ａ）に示したように、第１ないし第３層間絶縁膜
３１〜３３を、フォトダイオード１１近傍付近まで除去
して、開口部２４Ａを形成する。
をマスクとしたセルフアラインメントによって、第１な
いし第３層間絶縁膜３１〜３３のエッチバックを行い、
図４（Ａ）に示したように、第１ないし第３層間絶縁膜
３１〜３３を、フォトダイオード１１近傍付近まで除去
して、開口部２４Ａを形成する。
【００２７】さらに、開口部２４Ａの内部および遮光層
１７上に、例えばスパッタリング法またはＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ；化学気相成長）法によって、
例えば５０〜５００ｎｍの厚さの反射膜２４を成膜した
後、例えばエッチバック法によって、図４（Ｂ）に示し
たように、開口部２４Ａの側壁のみに反射膜２４を残
し、かつ窓１７Ａの端縁１７Ｂで反射膜２４と遮光層１
７とが隙間なく接合するようにする。
１７上に、例えばスパッタリング法またはＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ；化学気相成長）法によって、
例えば５０〜５００ｎｍの厚さの反射膜２４を成膜した
後、例えばエッチバック法によって、図４（Ｂ）に示し
たように、開口部２４Ａの側壁のみに反射膜２４を残
し、かつ窓１７Ａの端縁１７Ｂで反射膜２４と遮光層１
７とが隙間なく接合するようにする。
【００２８】反射膜２４を形成した後、図５に示したよ
うに、この反射膜２４が形成された開口部２４Ａ内およ
び遮光層１７をパッシベーション膜２０によって覆い、
さらに、平坦化膜２１を適切な膜厚にて成膜する。続い
て、カラーフィルター２２およびマイクロレンズ２３を
配設することによって、図１および図２に示した固体撮
像素子が完成する。
うに、この反射膜２４が形成された開口部２４Ａ内およ
び遮光層１７をパッシベーション膜２０によって覆い、
さらに、平坦化膜２１を適切な膜厚にて成膜する。続い
て、カラーフィルター２２およびマイクロレンズ２３を
配設することによって、図１および図２に示した固体撮
像素子が完成する。
【００２９】この固体撮像素子では、マイクロレンズ２
３を介して入射した光は、図１に実線の矢印で示したよ
うに、開口部２４Ａの入口付近で焦点を結び、反射膜２
４で反射しつつフォトダイオード１１へと効率よく導か
れる。反射膜２４と遮光層１７とは窓１７Ａで隙間なく
接合されているので、遮光層１７よりも下層側へと光が
漏れ込むことがない。
３を介して入射した光は、図１に実線の矢印で示したよ
うに、開口部２４Ａの入口付近で焦点を結び、反射膜２
４で反射しつつフォトダイオード１１へと効率よく導か
れる。反射膜２４と遮光層１７とは窓１７Ａで隙間なく
接合されているので、遮光層１７よりも下層側へと光が
漏れ込むことがない。
【００３０】このように、本実施の形態では、開口部２
４Ａの側壁に設けられる反射膜２４と遮光層１７とが、
遮光層１７の窓１７Ａの端縁１７Ｂで隙間なく接合され
ているので、フォトダイオード１１以外の領域が、反射
膜２４と遮光層１７とによって完全遮光される。したが
って、遮光層１７よりも下層側へと光が漏れ込むことが
なく、乱反射に起因した混色は生じない。また、開口部
２４Ａの寸法は、遮光層１７の窓１７Ａの寸法に一致す
るので、遮光層１７，第１配線層１５，第２配線層１６
などを回避するために開口部２４Ａの寸法を小さくする
必要がなくなり、開口部２４Ａの寸法を大きく取ること
ができる。
４Ａの側壁に設けられる反射膜２４と遮光層１７とが、
遮光層１７の窓１７Ａの端縁１７Ｂで隙間なく接合され
ているので、フォトダイオード１１以外の領域が、反射
膜２４と遮光層１７とによって完全遮光される。したが
って、遮光層１７よりも下層側へと光が漏れ込むことが
なく、乱反射に起因した混色は生じない。また、開口部
２４Ａの寸法は、遮光層１７の窓１７Ａの寸法に一致す
るので、遮光層１７，第１配線層１５，第２配線層１６
などを回避するために開口部２４Ａの寸法を小さくする
必要がなくなり、開口部２４Ａの寸法を大きく取ること
ができる。
【００３１】特に、本実施の形態では、反射膜２４と遮
光層１７とが隙間なく接合されているので、反射膜２４
および遮光層１７は、回路構成によって、電源電位また
はグランド電位を供給するための共用配線としても用い
ることができる。したがって、電源電位またはグランド
電位を供給するための専用配線を設ける必要がなくな
り、その分フォトダイオード１１の寸法も拡大すること
ができ、感度向上に有利な構造とすることができる。
光層１７とが隙間なく接合されているので、反射膜２４
および遮光層１７は、回路構成によって、電源電位また
はグランド電位を供給するための共用配線としても用い
ることができる。したがって、電源電位またはグランド
電位を供給するための専用配線を設ける必要がなくな
り、その分フォトダイオード１１の寸法も拡大すること
ができ、感度向上に有利な構造とすることができる。
【００３２】また、本実施の形態では、第３の層間絶縁
膜３３を覆う遮光層１７の、フォトダイオード１１に対
応する位置に窓１７Ａを設け、この窓１７Ａに対応して
開口部２４Ａを形成するようにしたので、開口部形成用
のマスクのための重ね合わせマージンを考慮する必要が
なくなり、開口部２４Ａの寸法を拡大することができ
る。したがって、集光効率および感度を高める上で著し
く有利となる。また、この開口部２４Ａの側壁に、窓１
７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７に隙間なく接合された反
射膜２４を形成するようにしたので、フォトダイオード
１１以外の領域が、反射膜２４と遮光層１７とによって
完全遮光される。したがって、遮光層１７よりも下層側
へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色は
生じない。
膜３３を覆う遮光層１７の、フォトダイオード１１に対
応する位置に窓１７Ａを設け、この窓１７Ａに対応して
開口部２４Ａを形成するようにしたので、開口部形成用
のマスクのための重ね合わせマージンを考慮する必要が
なくなり、開口部２４Ａの寸法を拡大することができ
る。したがって、集光効率および感度を高める上で著し
く有利となる。また、この開口部２４Ａの側壁に、窓１
７Ａの端縁１７Ｂで遮光層１７に隙間なく接合された反
射膜２４を形成するようにしたので、フォトダイオード
１１以外の領域が、反射膜２４と遮光層１７とによって
完全遮光される。したがって、遮光層１７よりも下層側
へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色は
生じない。
【００３３】特に、開口部２４Ａは、遮光層１７をマス
クとして用いるセルフアラインメントによって形成でき
るので、開口部形成用のマスクを別段に設けることは不
要であり、開口部２４Ａを形成するため遮光層１７上に
さらに層間絶縁膜を積層する必要もない。したがって、
工程数が削減され、製造コスト低減が期待できる。
クとして用いるセルフアラインメントによって形成でき
るので、開口部形成用のマスクを別段に設けることは不
要であり、開口部２４Ａを形成するため遮光層１７上に
さらに層間絶縁膜を積層する必要もない。したがって、
工程数が削減され、製造コスト低減が期待できる。
【００３４】〔変形例〕図６は第１の実施の形態に係る
固体撮像素子の変形例を表すものである。第１の実施の
形態では、開口部２４Ａの側壁にテーパ角がついている
が、この変形例は、開口部２４Ａを、側壁にテーパ角の
ない垂直な形状としている。この変形例の固体撮像素子
も、第１の実施の形態と同様の優れた効果を得ることが
できる。
固体撮像素子の変形例を表すものである。第１の実施の
形態では、開口部２４Ａの側壁にテーパ角がついている
が、この変形例は、開口部２４Ａを、側壁にテーパ角の
ない垂直な形状としている。この変形例の固体撮像素子
も、第１の実施の形態と同様の優れた効果を得ることが
できる。
【００３５】〔第２の実施の形態〕図７は本発明の第２
の実施の形態に係る固体撮像素子であるＣＭＯＳイメー
ジセンサの断面構造を表すものである。この固体撮像素
子は、反射膜２４が形成された開口部２４Ａ内の空間
が、例えば平坦化処理を行ったシリコン酸化膜、または
スピン塗布された透明樹脂膜などからなる光透過性の埋
め込み膜２６によって埋め込まれており、埋め込み膜２
６の上にパッシベーション膜２０が形成されており、パ
ッシベーション膜２０の上に平坦化膜２１が形成されて
いることを除いては、第１の実施の形態で説明した固体
撮像素子と同一である。したがって、同一の構成要素に
は同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
の実施の形態に係る固体撮像素子であるＣＭＯＳイメー
ジセンサの断面構造を表すものである。この固体撮像素
子は、反射膜２４が形成された開口部２４Ａ内の空間
が、例えば平坦化処理を行ったシリコン酸化膜、または
スピン塗布された透明樹脂膜などからなる光透過性の埋
め込み膜２６によって埋め込まれており、埋め込み膜２
６の上にパッシベーション膜２０が形成されており、パ
ッシベーション膜２０の上に平坦化膜２１が形成されて
いることを除いては、第１の実施の形態で説明した固体
撮像素子と同一である。したがって、同一の構成要素に
は同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３６】図８はこの固体撮像素子の製造方法を工程
順に表すものである。まず、第１の実施の形態において
図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）を参照し
て説明したのと同様にして、窓１７Ａが設けられた遮光
層１７をマスクとしたセルフアラインメントによって、
第１ないし第３層間絶縁膜３１〜３３のエッチバックを
行い、開口部２４Ａを形成し、続いて、開口部２４Ａの
側壁のみに反射膜２４を形成し、かつ窓１７Ａの端縁１
７Ｂで反射膜２４と遮光層１７とが隙間なく接合するよ
うにする。
順に表すものである。まず、第１の実施の形態において
図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）を参照し
て説明したのと同様にして、窓１７Ａが設けられた遮光
層１７をマスクとしたセルフアラインメントによって、
第１ないし第３層間絶縁膜３１〜３３のエッチバックを
行い、開口部２４Ａを形成し、続いて、開口部２４Ａの
側壁のみに反射膜２４を形成し、かつ窓１７Ａの端縁１
７Ｂで反射膜２４と遮光層１７とが隙間なく接合するよ
うにする。
【００３７】反射膜２４を形成した後、図８（Ａ）に示
したように、この反射膜２４が形成された開口部２４Ａ
内および遮光層１７を、埋め込み膜２６によって埋め込
む。埋め込み膜２６の表面は、たとえばＣＭＰ（Chemic
al Mechanical Polishing ；化学機械研磨）法によって
平坦化処理を施す。
したように、この反射膜２４が形成された開口部２４Ａ
内および遮光層１７を、埋め込み膜２６によって埋め込
む。埋め込み膜２６の表面は、たとえばＣＭＰ（Chemic
al Mechanical Polishing ；化学機械研磨）法によって
平坦化処理を施す。
【００３８】その後、図８（Ｂ）に示したように、埋め
込み膜２６の上にパッシベーション膜２０を形成し、さ
らに、平坦化膜２１を適切な膜厚にて成膜する。続い
て、カラーフィルター２２およびマイクロレンズ２３を
配設することによって、図７に示した固体撮像素子が完
成する。
込み膜２６の上にパッシベーション膜２０を形成し、さ
らに、平坦化膜２１を適切な膜厚にて成膜する。続い
て、カラーフィルター２２およびマイクロレンズ２３を
配設することによって、図７に示した固体撮像素子が完
成する。
【００３９】このように、本実施の形態によれば、開口
部２４Ａ内を埋め込み膜２６で埋め込んだ後に、平坦化
された埋め込み膜２６の表面にパッシベーション膜２０
を形成するようにしたので、パッシベーション膜２０の
下層に凹凸がほとんどなくなって、パッシベーション膜
２０のステップカバレッジ不良の発生を抑止することが
可能となり、また、ひいてはステップカバレッジ不良に
起因する不純物汚染の発生を防止することができる。そ
の結果、素子特性や信頼性のさらなる向上や、製造歩留
りの向上を達成する上で有利である。
部２４Ａ内を埋め込み膜２６で埋め込んだ後に、平坦化
された埋め込み膜２６の表面にパッシベーション膜２０
を形成するようにしたので、パッシベーション膜２０の
下層に凹凸がほとんどなくなって、パッシベーション膜
２０のステップカバレッジ不良の発生を抑止することが
可能となり、また、ひいてはステップカバレッジ不良に
起因する不純物汚染の発生を防止することができる。そ
の結果、素子特性や信頼性のさらなる向上や、製造歩留
りの向上を達成する上で有利である。
【００４０】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態のみに限定されるもので
はなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形
態において説明した各層の材料および厚み、または成膜
方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他
の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法お
よび成膜条件としてもよい。
たが、本発明は上記実施の形態のみに限定されるもので
はなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形
態において説明した各層の材料および厚み、または成膜
方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他
の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法お
よび成膜条件としてもよい。
【００４１】また、開口部２４Ａを垂直な形状とした変
形例は、第１の実施の形態のみならず、第２の実施の形
態についても同様に適用することができる。
形例は、第１の実施の形態のみならず、第２の実施の形
態についても同様に適用することができる。
【００４２】加えて、例えば第１の実施の形態では、遮
光層１７を反射膜２４の最頂部に形成するようにしてい
るが、遮光層１７を反射膜２４の最頂部よりも下側（開
口部２４Ａの途中の位置）に設けてもよいことは言うま
でもない。
光層１７を反射膜２４の最頂部に形成するようにしてい
るが、遮光層１７を反射膜２４の最頂部よりも下側（開
口部２４Ａの途中の位置）に設けてもよいことは言うま
でもない。
【００４３】さらに、例えば、上記実施の形態では固体
撮像素子の例として、本発明をＣＭＯＳイメージセンサ
に適用した場合について説明したが、本発明は、他の固
体撮像素子、例えばＣＣＤについても同様に適用するこ
とができ、かつ優れた効果を期待しうるものである。ま
た、固体撮像素子以外の他の素子であっても、受光部を
備えたマイクロレンズオンチップ型の半導体装置につい
ても適用可能であることは言うまでもない。
撮像素子の例として、本発明をＣＭＯＳイメージセンサ
に適用した場合について説明したが、本発明は、他の固
体撮像素子、例えばＣＣＤについても同様に適用するこ
とができ、かつ優れた効果を期待しうるものである。ま
た、固体撮像素子以外の他の素子であっても、受光部を
備えたマイクロレンズオンチップ型の半導体装置につい
ても適用可能であることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項９のいずれか１項に記載の固体撮像素子によれば、開
口部の側壁に設けられる反射膜と遮光層とが、遮光層の
窓の端縁で隙間なく接合されているので、フォトダイオ
ードすなわち受光部以外の領域が、反射膜と遮光層とに
よって完全遮光される。したがって、遮光層よりも下層
側へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色
は生じない。また、開口部の寸法は、遮光層の窓の寸法
に一致するので、遮光層や配線層などを回避するために
開口部の寸法を小さくする必要はなく、開口部の寸法を
大きく取ることができる。
項９のいずれか１項に記載の固体撮像素子によれば、開
口部の側壁に設けられる反射膜と遮光層とが、遮光層の
窓の端縁で隙間なく接合されているので、フォトダイオ
ードすなわち受光部以外の領域が、反射膜と遮光層とに
よって完全遮光される。したがって、遮光層よりも下層
側へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色
は生じない。また、開口部の寸法は、遮光層の窓の寸法
に一致するので、遮光層や配線層などを回避するために
開口部の寸法を小さくする必要はなく、開口部の寸法を
大きく取ることができる。
【００４５】特に、請求項２記載の固体撮像素子によれ
ば、反射膜および遮光層が、電源電位またはグランド電
位を供給するための共通配線を兼ねるので、電源電位ま
たはグランド電位を供給するための専用配線を設ける必
要がなくなり、その分受光部の寸法も拡大することがで
き、感度向上に有利な構造とすることができる。
ば、反射膜および遮光層が、電源電位またはグランド電
位を供給するための共通配線を兼ねるので、電源電位ま
たはグランド電位を供給するための専用配線を設ける必
要がなくなり、その分受光部の寸法も拡大することがで
き、感度向上に有利な構造とすることができる。
【００４６】また、特に、請求項７記載の固体撮像素子
によれば、開口部内が埋め込み膜で埋め込まれ、この埋
め込み膜の表面に保護膜が形成されているので、保護膜
の下層に凹凸がほとんどなくなって、保護膜のステップ
カバレッジ不良の発生を抑止することが可能となり、ま
た、ひいてはステップカバレッジ不良に起因する不純物
汚染の発生を防止することができる。その結果、素子特
性や信頼性のさらなる向上や、製造歩留りの向上を達成
する上で有利である。
によれば、開口部内が埋め込み膜で埋め込まれ、この埋
め込み膜の表面に保護膜が形成されているので、保護膜
の下層に凹凸がほとんどなくなって、保護膜のステップ
カバレッジ不良の発生を抑止することが可能となり、ま
た、ひいてはステップカバレッジ不良に起因する不純物
汚染の発生を防止することができる。その結果、素子特
性や信頼性のさらなる向上や、製造歩留りの向上を達成
する上で有利である。
【００４７】請求項１０ないし請求項１５のいずれか１
項に記載の固体撮像素子の製造方法によれば、層間絶縁
膜を覆う遮光層の、受光部に対応する位置に窓を設け、
この窓に対応して開口部を形成するようにしたので、開
口部形成用のマスクのための重ね合わせマージンを考慮
する必要がなくなり、開口部の寸法を拡大することがで
きる。したがって、集光効率および感度を高める上で著
しく有利となる。また、この開口部の側壁に、窓の端縁
で遮光層に隙間なく接合された反射膜を形成するように
したので、受光部以外の領域が、反射膜と遮光層とによ
って完全遮光される。したがって、遮光層よりも下層側
へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色は
生じない。
項に記載の固体撮像素子の製造方法によれば、層間絶縁
膜を覆う遮光層の、受光部に対応する位置に窓を設け、
この窓に対応して開口部を形成するようにしたので、開
口部形成用のマスクのための重ね合わせマージンを考慮
する必要がなくなり、開口部の寸法を拡大することがで
きる。したがって、集光効率および感度を高める上で著
しく有利となる。また、この開口部の側壁に、窓の端縁
で遮光層に隙間なく接合された反射膜を形成するように
したので、受光部以外の領域が、反射膜と遮光層とによ
って完全遮光される。したがって、遮光層よりも下層側
へと光が漏れ込むことがなく、乱反射に起因した混色は
生じない。
【００４８】特に、請求項１１記載の固体撮像素子の製
造方法によれば、開口部を、遮光層をマスクとして用い
るセルフアラインメントによって形成できるので、開口
部形成用のマスクを別段に設けることは不要であり、開
口部を形成するため遮光層の上にさらに層間絶縁膜を積
層する必要もない。したがって、工程数が削減され、製
造コスト低減が期待できる。
造方法によれば、開口部を、遮光層をマスクとして用い
るセルフアラインメントによって形成できるので、開口
部形成用のマスクを別段に設けることは不要であり、開
口部を形成するため遮光層の上にさらに層間絶縁膜を積
層する必要もない。したがって、工程数が削減され、製
造コスト低減が期待できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＣＭＯＳイメ
ージセンサの断面図である。
ージセンサの断面図である。
【図２】図１に示したフォトダイオード，開口部，遮光
層および窓の平面上の位置関係を表す平面図である。
層および窓の平面上の位置関係を表す平面図である。
【図３】図１に示したＣＭＯＳイメージセンサの工程毎
の断面図である。
の断面図である。
【図４】図３の工程に続く工程毎の断面図である。
【図５】図４の工程に続く工程毎の断面図である。
【図６】第１の実施の形態の構造の変形例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＣＭＯＳイメ
ージセンサの断面図である。
ージセンサの断面図である。
【図８】図７に示したＣＭＯＳイメージセンサの工程毎
の断面図である。
の断面図である。
【図９】従来のＣＭＯＳイメージセンサの構造を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図１０】本出願人と同一出願人が先に出願した提案に
係るＣＭＯＳイメージセンサの構造を説明するための断
面図である。
係るＣＭＯＳイメージセンサの構造を説明するための断
面図である。
１０…半導体基板、１１…フォトダイオード、１２…不
純物領域、１３…素子分離領域、１４…ゲート電極、１
４Ａ…ゲート絶縁膜、１５…第１配線層、１６…第２配
線層、１７…遮光層（第３配線層）、１８…コンタクト
ホール、１９…第１ビアホール、２０…パッシベーショ
ン膜、２１…平坦化膜、２２…カラーフィルター、２３
…マイクロレンズ、２４…反射膜、２４Ａ…開口部、２
５…第２ビアホール、２６…埋め込み膜
純物領域、１３…素子分離領域、１４…ゲート電極、１
４Ａ…ゲート絶縁膜、１５…第１配線層、１６…第２配
線層、１７…遮光層（第３配線層）、１８…コンタクト
ホール、１９…第１ビアホール、２０…パッシベーショ
ン膜、２１…平坦化膜、２２…カラーフィルター、２３
…マイクロレンズ、２４…反射膜、２４Ａ…開口部、２
５…第２ビアホール、２６…埋め込み膜
Claims (15)
- 【請求項１】 光電変換を行う受光部と、この受光部に
対向して配設されたマイクロレンズとを備えた固体撮像
素子であって、 前記受光部と前記マイクロレンズとの間に設けられた層
間絶縁膜と、 前記受光部に対応する位置に光を透過させるための窓を
有し、前記窓以外の前記層間絶縁膜の表面を覆う遮光層
と、 前記層間絶縁膜の前記窓に対応する位置に、前記層間絶
縁膜の厚さ方向に穿設された開口部と、 前記マイクロレンズによって外部から集光された光を反
射させつつ前記受光部へと導くように前記開口部の側壁
に設けられ、前記窓の端縁で前記遮光層に隙間なく接合
された反射膜とを備えたことを特徴とする固体撮像素
子。 - 【請求項２】 前記遮光層および前記反射膜が、電源電
位またはグランド電位を供給するための共通配線を兼ね
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】 前記反射膜が形成された開口部の内部お
よび前記遮光層上には保護膜が形成されており、 前記保護膜が形成された開口部内の空間が、前記開口部
および前記遮光層を覆う光透過性の平坦化絶縁膜によっ
て埋め込ま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】 前記保護膜が１００ｎｍ〜５００ｎｍの
範囲の膜厚を有することを特徴とする請求項３記載の固
体撮像素子。 - 【請求項５】 前記平坦化絶縁膜の厚さは、前記マイク
ロレンズを透過した光が前記開口部の内部または前記開
口部上に焦点を結ぶように設定されていることを特徴と
する請求項３記載の固体撮像素子。 - 【請求項６】 前記平坦化絶縁膜と前記マイクロレンズ
との間にカラーフィルタを有することを特徴とする請求
項３記載の固体撮像素子。 - 【請求項７】 前記反射膜が形成された開口部内の空間
が、前記開口部および前記遮光層を覆う光透過性の埋め
込み膜によって埋め込まれており、 前記埋め込み膜の上には保護膜が形成されており、 前記保護膜の上に光透過性の平坦化絶縁膜が形成されて
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８】 前記平坦化絶縁膜の厚さは、前記マイク
ロレンズを透過した光が前記開口部の内部または前記開
口部上に焦点を結ぶように設定されていることを特徴と
する請求項７記載の固体撮像素子。 - 【請求項９】 前記平坦化絶縁膜と前記マイクロレンズ
との間にカラーフィルタを有することを特徴とする請求
項７記載の固体撮像素子。 - 【請求項１０】 半導体基板内に不純物領域を選択的に
形成することによって受光部を形成する工程と、 前記受光部が形成された半導体基板上に層間絶縁膜を形
成する工程と、 前記層間絶縁膜上に、前記受光部に対応する位置に光を
透過させるための窓を有する遮光層を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の前記窓に対応する領域を前記受光部の
表面近傍付近まで選択的に除去して開口部を形成する工
程と、 前記開口部の側壁に、前記窓の端縁で前記遮光層に隙間
なく接合された反射膜を形成する工程と、前記受光部に
対向してマイクロレンズを設置する工程とを含むことを
特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記開口部を、前記遮光層の前記窓を
用いたセルフアラインメントによって形成することを特
徴とする請求項１０記載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記開口部を、エッチバック法によっ
て形成することを特徴とする請求項１０記載の固体撮像
素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記反射膜を、エッチバック法によっ
て形成することを特徴とする請求項１０記載の固体撮像
素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記反射膜を形成した後、前記マイク
ロレンズを設置する前に、 前記反射膜が形成された開口部の内部および前記遮光層
上に保護膜を形成し、 前記保護膜が形成された開口部内の空間を、前記開口部
および前記遮光層を覆う光透過性の平坦化絶縁膜によっ
て埋め込むことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像
素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記反射膜を形成した後、前記マイク
ロレンズを設置する前に、 前記反射膜が形成された開口部内の空間を、前記開口部
および前記遮光層を覆う光透過性の埋め込み膜によって
埋め込み、 前記埋め込み膜の上に保護膜を形成し、 前記保護膜の上に光透過性の平坦化絶縁膜を形成するこ
とを特徴とする請求項１０記載の固体撮像素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046278A JP2003249632A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046278A JP2003249632A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249632A true JP2003249632A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28659748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002046278A Pending JP2003249632A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249632A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005260242A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Samsung Electronics Co Ltd | 高い集光効率を有するｃｍｏｓイメージ素子及びその製造方法 |
| JP2005277284A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | 露光方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2005322888A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Magnachip Semiconductor Ltd | プリズムを備えたｃｍｏｓイメージセンサおよびその製造方法 |
| EP1705706A2 (en) | 2005-03-25 | 2006-09-27 | Fujitsu Limited | Solid-state imaging device |
| JP2006319037A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Canon Inc | 固体撮像素子 |
| KR100689885B1 (ko) | 2004-05-17 | 2007-03-09 | 삼성전자주식회사 | 광감도 및 주변광량비 개선을 위한 ｃｍｏｓ 이미지 센서및 그 제조방법 |
| JP2007173717A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法 |
| JP2007189085A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2007201269A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2007201091A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子の製造方法 |
| JP2008051522A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Nec Tokin Corp | 熱型赤外線検出装置およびその製造方法 |
| JP2008066409A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2008522408A (ja) * | 2004-11-30 | 2008-06-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | ダマシン銅配線の光学イメージ・センサ |
| JP2009016707A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| JP2010041034A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置 |
| JP2011003863A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toshiba Corp | 半導体装置およびカメラモジュール |
| JP2011238949A (ja) * | 2005-02-04 | 2011-11-24 | Canon Inc | 撮像装置 |
| US8405178B2 (en) | 2009-08-17 | 2013-03-26 | Hitachi, Ltd. | Solid-state image sensor device |
| US8878115B2 (en) | 2011-02-09 | 2014-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element, and photoelectric conversion apparatus and imaging system having a light guide |
| US9054243B2 (en) | 2010-04-06 | 2015-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor and imaging system |
| CN110841729A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-02-28 | 上海小海龟科技有限公司 | 一种检测装置制备方法及检测装置 |
| WO2023149284A1 (ja) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046278A patent/JP2003249632A/ja active Pending
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005260242A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Samsung Electronics Co Ltd | 高い集光効率を有するｃｍｏｓイメージ素子及びその製造方法 |
| JP2005277284A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | 露光方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2005322888A (ja) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Magnachip Semiconductor Ltd | プリズムを備えたｃｍｏｓイメージセンサおよびその製造方法 |
| KR100689885B1 (ko) | 2004-05-17 | 2007-03-09 | 삼성전자주식회사 | 광감도 및 주변광량비 개선을 위한 ｃｍｏｓ 이미지 센서및 그 제조방법 |
| JP2008522408A (ja) * | 2004-11-30 | 2008-06-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | ダマシン銅配線の光学イメージ・センサ |
| JP2011238949A (ja) * | 2005-02-04 | 2011-11-24 | Canon Inc | 撮像装置 |
| EP1705706A2 (en) | 2005-03-25 | 2006-09-27 | Fujitsu Limited | Solid-state imaging device |
| US8013370B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-09-06 | Fujitsu Semiconductor Limited | Solid-state imaging device |
| JP2006319037A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Canon Inc | 固体撮像素子 |
| JP2007173717A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法 |
| JP2007189085A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2007201091A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子の製造方法 |
| US8767109B2 (en) | 2006-01-27 | 2014-07-01 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device |
| US8355069B2 (en) | 2006-01-27 | 2013-01-15 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device |
| JP2007201269A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP4631723B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2011-02-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2008051522A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Nec Tokin Corp | 熱型赤外線検出装置およびその製造方法 |
| JP2008066409A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2009016707A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| JP2010041034A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置 |
| KR101573079B1 (ko) | 2008-07-10 | 2015-11-30 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 촬상 장치 |
| JP2011003863A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toshiba Corp | 半導体装置およびカメラモジュール |
| US8405178B2 (en) | 2009-08-17 | 2013-03-26 | Hitachi, Ltd. | Solid-state image sensor device |
| US9054243B2 (en) | 2010-04-06 | 2015-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor and imaging system |
| US8878115B2 (en) | 2011-02-09 | 2014-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element, and photoelectric conversion apparatus and imaging system having a light guide |
| CN110841729A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-02-28 | 上海小海龟科技有限公司 | 一种检测装置制备方法及检测装置 |
| CN110841729B (zh) * | 2019-10-11 | 2021-11-19 | 上海小海龟科技有限公司 | 一种检测装置制备方法及检测装置 |
| WO2023149284A1 (ja) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003249632A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| US8623690B2 (en) | X-Y address type solid state image pickup device and method of producing the same | |
| US8716055B2 (en) | Photoelectric conversion device and fabrication method therefor | |
| US7420236B2 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
| US7755122B2 (en) | Complementary metal oxide semiconductor image sensor | |
| US7531779B2 (en) | CMOS image device having high light collection efficiency and method of fabricating the same | |
| KR100280793B1 (ko) | 고체촬상소자 및 그 제조방법 | |
| JP2006128392A (ja) | 固体撮像素子とその製造方法、並びに半導体装置とその製造方法 | |
| JP2000124438A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3959734B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| JP2000164839A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2004071817A (ja) | 撮像センサ | |
| JP2014154834A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP5223883B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP4836409B2 (ja) | 光半導体集積回路装置 | |
| JP2010062437A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| KR20050105586A (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| US20220059596A1 (en) | Image sensor | |
| JP2002094038A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP2004140309A (ja) | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 | |
| JPH07169928A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| JP2005286094A (ja) | 光半導体集積回路装置 |