JP2005045141A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 撮像素子ウエハ1においては、シリコン基板2の表層部に受光部3と信号読出し部4とが形成されている。受光部3および信号読出し部4の上に絶縁膜5が設けられている。信号読出し部4の略直上位置において、絶縁膜5上に転送電極6が設けられている。転送電極6は遮光膜7によって覆われている。遮光膜7の上にはパッシベーション膜8と平坦化膜9とが設けられている。平坦化膜9の上には、撮像素子ウエハ内の残留応力を除去ないしは緩和する残留応力緩和層12が設けられ、残留応力緩和層12の上にカラーフィルタ層10が設けられている。受光部3の直上位置にはマイクロレンズ11が設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施態様にかかる固体撮像装置においては、撮像素子の湾曲実装のための薄肉化加工時の反りをなくすために、最終の残留応力がゼロになるように、撮像素子ウエハの撮像素子回路形成側(上面側)の部分に残留応力緩和層が形成されている。最終の残留応力は、まず全ての撮像回路およびマイクロレンズを形成した評価サンプルを、例えばX線による応力計測法により計測して求める。
以下、本発明の実施の形態1を具体的に説明する。
図1(a)、(b)は、本発明の実施の形態1にかかる固体撮像装置の撮像素子ウエハの立面断面図である。図1(a)、(b)に示すように、この撮像素子ウエハ1においては、シリコン基板2の表層部(上部)に、光電変換をなす受光部3と、この受光部3から出力された電気信号を読み出す信号読出し部4とが形成されている。そして、受光部3および信号読出し部4が形成されたシリコン基板2の上に、絶縁膜5が設けられている。
図3は、残留応力緩和層を有しない撮像素子ウエハ1(比較例)の立面断面図である。図3に示すように、この比較例にかかる撮像素子ウエハ1は、残留応力緩和層12を備えていない点を除けば、図1(a)、(b)に示す実施の形態1にかかる撮像素子ウエハ1と同様の構成のものである。
(1) 第1の問題点
撮像素子ウエハ1の厚みが厚い場合は、撮像回路13(受光部3、信号読出し部4、絶縁膜5、転送電極6、遮光膜7、パッシベーション膜8、平坦化膜9)や、カラーフィルタ層10や、マイクロレンズ11の形成時に発生する残留応力は、該撮像素子ウエハ1に反りを発生させるレベルにはない。したがって、従来の撮像素子ウエハ1の製造工程においては、残留応力はとくには考慮されていない。しかしながら、撮像素子ウエハ1を薄肉化すると、前記のとおり、厚さの3乗に反比例して撮像素子ウエハ1の剛性が低下する。
さらに、マイクロレンズ11が形成された撮像素子ウエハ1では、各素子の受光部3の上にのみマイクロレンズ11が形成されているので、ウエハ全体の大域的な凹凸の反りとは別に、局所的に配置されるマイクロレンズ11の形成時の残留応力が、各素子の受光部3上に局所的に発生する。
このため、図5に示すように、局所的な凹凸がウエハ上に発生するといった問題がある。
このような大域的な反りや局所的な凹凸が存在すると、撮像素子ウエハ1の薄肉化加工が困難となる。このため、撮像素子ウエハの薄肉化加工に際して、ダイシングテープへの張替え時や搬送時に撮像素子ウエハ1が割れることがあるといった問題がある。
以下、図7を参照しつつ、本発明の実施の形態2を具体的に説明する。なお、実施の形態2にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1の基本的な構成および機能は、実施の形態1にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1と共通である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態1と異なる点を説明する。
以下、図8、図9(a)〜(c)および図10(a)、(b)を参照しつつ、本発明の実施の形態3を具体的に説明する。なお、実施の形態3にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1の基本的な構成および機能は、実施の形態1、2にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1と共通である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態1、2と異なる点を説明する。
具体的には、図9(a)に示すように、このマイクロレンズ15の形成工程においては、まず、平坦化膜9(図1参照)を形成した後、カラーフィルタ層10の上に、プラズマCVD法等を用いて、残留応力がゼロであるSiO2膜15aを、画素ピッチのほぼ半分の厚みに成膜する。
そして、図9(c)に示すように、レジスト15bをマスクとして用いて、残留応力ゼロのSiO2膜15aをエッチングし、SiO2からなるマイクロレンズ15を形成する。
以下、図11を参照しつつ、本発明の実施の形態4を具体的に説明する。なお、実施の形態4にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1の基本的な構成および機能は、実施の形態1〜3にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1と共通である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態1〜3と異なる点を説明する。
以下、図12を参照しつつ、本発明の実施の形態5を具体的に説明する。なお、実施の形態5にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1の基本的な構成および機能は、実施の形態1〜4にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1と共通である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態1〜4と異なる点を説明する。
以下、図13を参照しつつ、本発明の実施の形態6を具体的に説明する。なお、実施の形態6にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1の基本的な構成および機能は、実施の形態1〜5にかかる固体撮像装置ないしは撮像素子ウエハ1と共通である。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態1〜5と異なる点を説明する。
Claims (6)
- シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置において、
撮像素子ウエハの評価サンプルウエハを用いてあらかじめ計測された残留応力とは逆の残留応力を有する残留応力緩和層が、前記撮像素子ウエハの撮像素子回路形成側の部分に形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置において、
撮像素子ウエハ裏面の研削およびストレスリリーフ処理後に計測された撮像素子ウエハの残留応力とは逆の残留応力を有する残留応力緩和層が、前記撮像素子ウエハの裏面に形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置において、
前記マイクロレンズの残留応力がゼロであることを特徴とする固体撮像装置。 - シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置において、
撮像素子ウエハの評価サンプルを用いてあらかじめ求められたマイクロレンズ形成時に発生する局所的な残留応力を緩和するように、撮像素子回路形成側においてマイクロレンズ直下の位置に局所的に残留応力緩和層が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置おいて、
撮像素子ウエハ裏面の研削およびストレスリリーフ処理後に計測されたマイクロレンズ形成時の残留応力とは逆の局所的な残留応力を有する2層構造の残留応力緩和層が、前記撮像素子ウエハの裏面に形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - シリコン基板の表層部に形成されて光電変換をなす受光部と、該受光部から出力された信号を読み出す信号読出し部と、該信号読出し部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆うように設けられた遮光膜と、該遮光膜の上に設けられたパッシベーション膜および平坦化膜と、該パッシベーション膜または平坦化膜の上に設けられたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上において前記受光部の直上に設けられたマイクロレンズとを有する撮像素子ウエハを備えている固体撮像装置において、
マイクロレンズ層の下に、マイクロレンズ形成時に発生する残留応力を緩和する剛性の低い応力緩衝層が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
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