JP2006191108A - Cmosイメージセンサー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォトダイオード領域及びトランジスタ領域とを有するアクティブ領域と、該アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域とが区画された透明基板と、前記フォトダイオード領域を除く残りのアクティブ領域とフィールド領域の透明基板に形成されるブラックマトリクス層と、前記フォトダイオード領域の透明基板に形成されるカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層及びブラックマトリクス層を含む前記透明基板上に形成されるp型半導体層と、前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層に形成されるフォトダイオードと、前記トランジスタ領域の前記p型半導体層に形成される複数個のトランジスタと、を備える。
【選択図】図6
Description
第1層間絶縁膜14上には単位画素を構成する複数個の金属配線M1,M2,M3が、フォトダイオード12に入射される光を遮らないように配置されている。
第一、透明基板上にフォトダイオードを形成し、この透明基板側に光を受光するため、受光表面からフォトダイオードまでの距離が短くなり、優れた受光特性が得られる。
第二、別にマイクロレンズを形成する必要がない。
第三、金属配線にかかわらずにフォトダイオードを形成できるので、フォトダイオードの受光面積を大きくすることができる。
第四、金属配線をフォトダイオードの上側部分に形成できるので、金属配線の設計に制限がない。
まず、本発明の第1実施形態によるCMOSイメージセンサーも、図2での説明と同様に、アクティブ領域とフィールド領域が区画され、アクティブ領域はフォトダイオード領域と各トランジスタ形成領域が区画される。
このアクティブ領域の絶縁膜47上にp型半導体層34が形成される。
図7A乃至図7Dは、本発明の第1実施形態によるCMOSイメージセンサーの工程断面図である。
本発明の第2実施形態によるCMOSイメージセンサーは、図8に示すように、R,G,Bカラーフィルタ層33を透明基板31の背面のフォトダイオード領域に相当する部分に形成することが第1実施形態と異なり、それ以外の構成は同様なのでその説明を省略する。
本発明の第3実施形態によるCMOSイメージセンサーは、図9に示すように、ブラックマトリクス層32を、透明基板31の背面のフォトダイオード領域以外の領域に相当する部分に形成することが上記の本発明の第1実施形態と異なり、それ以外の構成は同様なので、その説明を省略する。
本発明の第4実施形態によるCMOSイメージセンサーは、図10に示すように、R,G,Bカラーフィルタ層33とブラックマトリクス層32の双方を、透明基板31の背面に形成したことが上記の本発明の第1実施形態と異なる。すなわち、透明基板31の背面のフォトダイオード領域以外の領域に相当する部分にブラックマトリクス層32を形成し、フォトダイオード領域にR,G,Bカラーフィルタ層33を形成する。それ以外の構成は本発明の第1実施形態と同様なので、その説明を省略する。
Claims (27)
- フォトダイオード領域及びトランジスタ領域を有するアクティブ領域と、該アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域とが区画された透明基板と、
前記透明基板上に形成されるp型半導体層と、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層に形成されるフォトダイオードと、
前記トランジスタ領域の前記p型半導体層に形成される複数個のトランジスタと、
含むことを特徴とするCMOSイメージセンサー。 - 前記フォトダイオード領域を除く残りのアクティブ領域とフィールド領域の透明基板に形成されるブラックマトリクス層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオード領域の前記ブラックマトリクス層と同じ面に形成されるカラーフィルタ層をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記ブラックマトリクス層及びカラーフィルタ層を含む透明基板と前記p型半導体層との間に形成される絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオード領域を除く残りのアクティブ領域とフィールド領域の透明基板の背面に形成されるブラックマトリクス層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオード領域の前記透明基板の背面に形成されるカラーフィルタ層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記透明基板は、ガラス基板または石英基板からなることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記ブラックマトリクス層は、光を遮る金属またはブラックレジンからなることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記p型半導体層は、前記アクティブ領域にのみ形成されることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記p型半導体層は、p型不純物のドープされたポリシリコンまたはp型不純物のドープされた非晶質シリコン層から形成されることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオードは、
前記p型半導体層にn型不純物イオンが注入されたn型不純物領域と、
前記n型不純物領域の表面に形成されるp型不純物領域とを含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記複数個のトランジスタは、
前記トランジスタ領域のp型半導体層上にゲート絶縁膜を介在して形成される複数個のゲート電極と、
前記各ゲート電極間の前記p型半導体層に形成されるソース/ドレイン領域と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記複数個のトランジスタ及びフォトダイオードを含む基板全面に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成される金属配線と
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - フォトダイオード領域及びトランジスタ領域を有するアクティブ領域と、アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域とが区画された透明基板を準備する段階と、
前記フォトダイオード領域を除く前記透明基板上にブラックマトリクス層を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の透明基板にカラーフィルタ層を形成する段階と、
前記カラーフィルタ層及びブラックマトリクス層を含む前記透明基板上のアクティブ領域にp型半導体層を形成する段階と、
前記トランジスタ領域のp型半導体層上に複数個のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層にn型不純物領域とp型不純物領域を形成してフォトダイオードを形成する段階と、
前記各ゲート電極間の前記p型半導体層にn型不純物イオンを注入してソース/ドレイン領域を形成する段階と、
備えることを特徴とするCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記p型半導体層を形成する前に、前記ブラックマトリクス層及びカラーフィルタ層を含む透明基板に絶縁膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記ブラックマトリクス層を形成する段階は、
前記透明基板の全面に遮光金属またはブラックレジンを形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記遮光金属またはブラックレジンを選択的に除去する段階と
を備えることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記p型半導体層を形成する段階は、
前記ブラックマトリクス層及びカラーフィルタ層を含む基板全面に、p型不純物のドープされたポリシリコンまたはp型不純物のドープされた非晶質シリコン層を堆積する段階と、
前記アクティブ領域にのみ残るように前記p型不純物のドープされたポリシリコンまたはp型不純物のドープされた非晶質シリコン層を選択的に除去する段階と
を備えることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記フォトダイオードを形成する段階は、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層にn型不純物イオンを注入して前記n型不純物領域を形成する段階と、
前記n型不純物領域の表面にp型不純物イオンを注入して前記p型不純物領域を形成する段階と
を備えることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記ゲート電極、フォトダイオード及びソース/ドレイン領域を含む基板全面に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記フォトダイオード及びソース/ドレイン領域にコンタクトホールを形成する段階と、
前記フォトダイオード及びソース/ドレイン領域に電気的に接続されるように前記層間絶縁膜上に金属配線を形成する段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。 - フォトダイオード領域及びトランジスタ領域を有するアクティブ領域と、該アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域とが区画された透明基板を準備する段階と、
前記透明基板上のアクティブ領域にp型半導体層を形成する段階と、
前記トランジスタ領域のp型半導体層上に複数個のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層にn型不純物領域とp型不純物領域を形成してフォトダイオードを形成する段階と、
前記各ゲート電極間の前記p型半導体層にn型不純物イオンを注入してソース/ドレイン領域を形成する段階と
備えることを特徴とするCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記フォトダイオード領域を除く前記透明基板の背面に、ブラックマトリクス層を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記透明基板の背面に、カラーフィルタ層を形成する段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項20に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。 - フォトダイオード領域及びトランジスタ領域を有するアクティブ領域と、該アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域が区画された透明基板を準備する段階と、
前記フォトダイオード領域を除く前記透明基板上にブラックマトリクス層を形成する段階と、
前記ブラックマトリクス層を含む前記透明基板上のアクティブ領域にp型半導体層を形成する段階と、
前記トランジスタ領域のp型半導体層上に複数個のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層にn型不純物領域とp型不純物領域を形成してフォトダイオードを形成する段階と、
前記各ゲート電極間の前記p型半導体層にn型不純物イオンを注入してソース/ドレイン領域を形成する段階と
を備えることを特徴とするCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記フォトダイオード領域の前記透明基板の背面にカラーフィルタ層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項22に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記p型半導体層を形成する前に、前記ブラックマトリクス層を含む透明基板に絶縁膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項22に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- フォトダイオード領域及びトランジスタ領域を有するアクティブ領域と、該アクティブ領域を隔離するためのフィールド領域とが区画された透明基板を準備する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記透明基板の背面にカラーフィルタ層を形成する段階と、
前記カラーフィルタ層を含む前記透明基板上のアクティブ領域にp型半導体層を形成する段階と、
前記トランジスタ領域のp型半導体層上に複数個のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する段階と、
前記フォトダイオード領域の前記p型半導体層にn型不純物領域とp型不純物領域を形成してフォトダイオードを形成する段階と、
前記各ゲート電極間の前記p型半導体層にn型不純物イオンを注入してソース/ドレイン領域を形成する段階と、
備えることを特徴とするCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記フォトダイオード領域を除く前記透明基板の背面に、ブラックマトリクス層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項25に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記p型半導体層を形成する前に、前記カラーフィルタ層を含む透明基板に絶縁膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項25に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
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