JP2006108693A5

JP2006108693A5 -

Info

Publication number: JP2006108693A5
Application number: JP2005306388A
Authority: JP
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-06-08

Claims

半導体基板に設けたフォトダイオードと、前記フォトダイオードに発生した電荷を読出すために設けたゲート電極と、前記ゲート電極に電圧を印加するために設けた配線と、前記配線および前記フォトダイオードの上を平坦化するために設けた絶縁膜と、前記配線の上の領域にあり前記半導体基板に対して上方から入射してくる光の一部を前記フォトダイオード方向に反射するように形成した反射壁と、前記絶縁膜の上にあり前記フォトダイオードに対応するように設けた層内レンズとを備え、
少なくとも前記フォトダイオードと前記ゲート電極と前記層内レンズと前記反射壁とにより画素が構成され、前記画素がマトリクス状に設けられた受光領域を備えた固体撮像装置であって、
前記絶縁膜は、前記フォトダイオードの上の領域を平坦化して前記絶縁膜の上に前記層内レンズを設けると共に、前記配線と前記反射壁との間に前記絶縁膜の一部を備えていることを特徴とする、固体撮像装置。
前記絶縁膜により、前記反射壁と前記配線は、電気的に絶縁していることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
前記反射壁および前記層内レンズの上の領域に前記フォトダイオードと対応するようにマイクロレンズとを設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記層内レンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記フォトダイオードに光を到達させる開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第１ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第１ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記マイクロレンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第２ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第２ずれ量が大きくなり、
同じ前記周辺画素に生じた前記第１ずれ量と前記第２ずれ量は、前記第１ずれ量が前記第２ずれ量よりも小さいことを特徴とする、請求項３に記載の固体撮像装置。
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記層内レンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記フォトダイオードに光を到達させる開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第１ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第１ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記マイクロレンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第２ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第２ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記開口部を挟んで対向する前記反射壁同士の中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第３ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第３ずれ量が大きくなり、
同じ前記周辺画素に生じた前記第１ずれ量と前記第２ずれ量と前記第３ずれ量は、前記第１ずれ量および前記第３ずれ量が前記第２ずれ量よりも小さいことを特徴とする、請求項３に記載の固体撮像装置。
前記反射壁は、鉛直方向の断面構造が上方から下方に向かって幅が狭くなる構造を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
前記反射壁の上にカラーフィルタを設けたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置。
前記反射壁は、金属であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。
前記反射壁の間には前記層内レンズにより生じた段差を平坦化する第２絶縁膜を備え、前記反射壁は、前記第２絶縁膜よりも低い屈折率を有する物質であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の固体撮像装置。
前記第２絶縁膜は、ＳＯＧ樹脂膜、ＳｉＯ２又はＳｉＯＮのいずれかにより形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の固体撮像装置。
前記固体撮像装置は、ＣＣＤ型固体撮像装置であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の固体撮像装置。
前記固体撮像装置は、ＭＯＳ型固体撮像装置であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の固体撮像装置。
半導体基板に設けたフォトダイオードと、前記フォトダイオードに発生した電荷を読出すために設けたゲート電極と、前記ゲート電極に電圧を印加するために設けた配線と、前記配線および前記フォトダイオードの上を平坦化するために設けた絶縁膜と、前記配線の上の領域にあり前記半導体基板に対して上方から入射してくる光の一部を前記フォトダイオード方向に反射するように形成した反射壁と、前記絶縁膜の上にあり前記フォトダイオードに対応して形成した層内レンズと、前記反射壁の間には前記層内レンズにより生じた段差を平坦化する第２絶縁膜とを備え、
少なくとも前記フォトダイオードと前記ゲート電極と前記層内レンズと前記反射壁とにより画素が構成され、前記画素がマトリクス状に設けられた受光領域を備え、
前記絶縁膜は前記フォトダイオードの上の領域を平坦化して前記絶縁膜の上に前記層内レンズを設けると共に、前記配線と前記反射壁との間に前記絶縁膜の一部を備えている固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板に規定した前記受光領域に前記フォトダイオードを形成する工程と、
前記半導体基板の上に前記ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の上に前記配線を形成する工程と、
前記フォトダイオードおよび前記配線の上を平坦化する前記絶縁膜を堆積する工程と、
前記絶縁膜の上に層内レンズを形成する工程と、
前記層内レンズおよび前記絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上に前記開口部を仕切る保護マスクを形成する工程と、
前記保護マスクを用いて前記第２絶縁膜および前記絶縁膜の一部をエッチング除去して前記反射壁を形成する工程とを備えたことを特徴とする、固体撮像装置の製造方法。
前記絶縁膜により、前記反射壁と前記配線は電気的に絶縁していることを特徴とする、請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記反射壁および前記層内レンズの上の領域に前記フォトダイオードと対応するようにマイクロレンズとを設けたことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記層内レンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記フォトダイオードに光を到達させる開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第１ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第１ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記マイクロレンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第２ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第２ずれ量が大きくなり、
同じ前記周辺画素に生じた前記第１ずれ量と前記第２ずれ量は、前記第１ずれ量が前記第２ずれ量よりも小さいことを特徴とする、請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記層内レンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記フォトダイオードに光を到達させる開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第１ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第１ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記マイクロレンズの中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第２ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第２ずれ量が大きくなり、
前記受光領域のなかの周辺画素に有する前記開口部を挟んで対向する前記反射壁同士の中点は、同じ前記周辺画素に有する前記開口部の中心に対して前記受光領域の中心方向に第３ずれ量を持つように形成され、さらに前記画素が前記受光領域の中心から前記受光領域の周辺に向って前記第３ずれ量が大きくなり、
同じ前記周辺画素に生じた前記第１ずれ量と前記第２ずれ量と前記第３ずれ量は、前記第１ずれ量および前記第３ずれ量が前記第２ずれ量よりも小さいことを特徴とする、請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
前記絶縁膜を堆積する工程は、
第１のエッチングレートを有する第１副の絶縁膜を堆積する工程と、
第１のエッチングレートよりも大きなエッチングレートを有する第２副の絶縁膜を前記第１副の絶縁膜上に堆積する工程とを含むことを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
前記反射壁に光を反射する物質を埋めこみ形成する工程をさらに備え、
第１の金属膜を前記反射壁に対してスパッタ法により堆積する工程と、
第２の金属膜を前記第１の金属膜が形成された前記反射壁に対してＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により埋めこむ工程とを含むことを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
前記反射壁に光を反射する物質を埋めこみ形成する工程は、前記反射壁からはみ出した前記第１の金属膜および第２の金属膜をＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により除去する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の固体撮像装置の製造方法。