JP2007150087A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、入射光のしみだしを低減し、光学特性にすぐれた固体撮像素子を提供する。
【解決手段】光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有する固体撮像素子であって、前記光導波路が、前記光電変換部上に形成され、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜で構成されたコア部と、前記透光性膜を囲むように前記形成され、エアギャップ層(間隙)からなるクラッド部とを具備し、前記エアギャップ層の上面が、STP(Spin Coating film Transfer and hot-Pressing)法で形成された平坦化膜で被覆される。
【選択図】図1
【解決手段】光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有する固体撮像素子であって、前記光導波路が、前記光電変換部上に形成され、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜で構成されたコア部と、前記透光性膜を囲むように前記形成され、エアギャップ層(間隙)からなるクラッド部とを具備し、前記エアギャップ層の上面が、STP(Spin Coating film Transfer and hot-Pressing)法で形成された平坦化膜で被覆される。
【選択図】図1
Description
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に係り、特に光導波路構造をもつ固体撮像素子の光のしみだし防止に関する。
エリアセンサ等の撮像デバイスであるCCDを用いた固体撮像素子は、基本構造として、フォトダイオードなどの光電変換部と、この光電変換部からの電荷読み出し部と、読み出し電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。この電荷転送電極は、半導体基板表面に形成された電荷転送チャネル上に複数個隣接して配置され、クロック信号で順次に駆動される。
近年、固体撮像素子においては、撮像画素数の増加により、画素の微細化が進んでいる。それに伴い光電変換部の微細化も進み高感度を維持することが、困難になっている。
そこで、開口部周辺に到達した光を効率よく光電変換部に集光するための種々の方法が提案されている。
例えば、受光部の直上位置の平坦化膜に孔部を形成し、その後、高屈折率材料を孔部に埋め込むことにより、光導波路を形成し、光導波路となる高屈折率膜と平坦化膜との界面で光を全反射させて、受光部に取り込む技術が開示されている。また特許文献1では、基板に形成された受光部と、前記基板上に形成された層間膜内に、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記受光部へ導く光導波路を有するように構成された固体撮像装置において、光導波路と前記層間膜の間に、間隙を形成し、導光機能をさらに向上するようにした構造が提案されている(例えば特許文献1)
例えば図12に一例を示すように、光導波路を構成するフォトダイオード30上の領域に、高屈折率材料、例えばフィルタ材料からなる柱状体50Tを形成し、そのまわりにエアギャップ層Gを形成することにより、光導波路構造を構成している(他の構成については後述する)。
このような固体撮像素子においては光導波路上に平坦化膜71を介してマイクロレンズ60を形成するが、このマイクロレンズの形成は、有機材料をスピンコート法で形成するかあるいはCVD法を用いて成膜するかの方法が用いられる。
このような固体撮像素子においては光導波路上に平坦化膜71を介してマイクロレンズ60を形成するが、このマイクロレンズの形成は、有機材料をスピンコート法で形成するかあるいはCVD法を用いて成膜するかの方法が用いられる。
しかしながら、この方法では、上層のレンズなどを形成する際に、エアギャップを広く形成した場合、エアギャップを構成すべき溝の内部にパッシベーション膜や平坦化膜の材料が入り込み、クラッドとして十分に機能しなくなってしまう。その結果クラッド効果が低減し、層間絶縁膜への光のしみだしが問題となる。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、入射光のしみだしを低減し、光学特性にすぐれた固体撮像素子を提供することを目的とする。
また本発明では、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、微細化に際しても更なる集光効率の向上をはかり、入射光のしみだしを低減し、光学特性にすぐれた固体撮像素子を提供することを目的とする。
また本発明では、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
そこで本発明では、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有する固体撮像素子であって、前記光導波路が、前記光電変換部上に形成され、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜で構成されたコア部と、前記透光性膜を囲むように前記形成され、エアギャップ層(間隙)からなるクラッド部とを具備し、前記エアギャップ層の上面が、STP(Spin Coating film Transfer and hot-Pressing)法で形成された平坦化膜で被覆されたことを特徴とする。
この構成により、エアギャップ層がSTP法で形成された平坦化膜で被覆されているため、幅広のエアギャップ層を形成した場合についても、機械的強度を維持するとともに、埋まることもなく確実にエアギャップ層を確保することができる。従って光のしみだしを防止し、信頼性の高い光導波路を形成することが可能となる。
この構成により、エアギャップ層がSTP法で形成された平坦化膜で被覆されているため、幅広のエアギャップ層を形成した場合についても、機械的強度を維持するとともに、埋まることもなく確実にエアギャップ層を確保することができる。従って光のしみだしを防止し、信頼性の高い光導波路を形成することが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記コア部は、前記エアギャップ層で構成されたクラッド部との屈折率差が0.55以上であるものを含む。
この構成により、光閉じ込め効果を高めることができ、より集光率を高めることができる。
この構成により、光閉じ込め効果を高めることができ、より集光率を高めることができる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記エアギャップ層の幅が300nmを越えるものを含む。
この構成により、従来形成し得なかった大きなエアギャップ幅を形成することが可能となる。望ましくは400nmがよく、これにより、より確実に光導波路への光の閉じ込めを達成することができる。
この構成により、従来形成し得なかった大きなエアギャップ幅を形成することが可能となる。望ましくは400nmがよく、これにより、より確実に光導波路への光の閉じ込めを達成することができる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記コア部は、窒化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、製造が容易でかつエアギャップ層との屈折率差を大きくすることができる。
この構成により、製造が容易でかつエアギャップ層との屈折率差を大きくすることができる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記コア部は、カラーフィルタ層であるものを含む。
この構成により、光導波路にカラーフィルタを機能をもたせることができ、表面にカラーフィルタを形成する必要がなくなるため、より薄型化をはかることができ、光量の損失も低減することができる。
この構成により、光導波路にカラーフィルタを機能をもたせることができ、表面にカラーフィルタを形成する必要がなくなるため、より薄型化をはかることができ、光量の損失も低減することができる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記コア部は、塗布系の高屈折率材料であるものを含む。
この構成により、製造が容易で、安価な固体撮像素子を提供可能となる。
この構成により、製造が容易で、安価な固体撮像素子を提供可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記コア部は、TiO2分散型材料で構成されたものを含む。
この構成により、製造が容易でかつ透光性の高い光導波路を形成することが可能となる。
この構成により、製造が容易でかつ透光性の高い光導波路を形成することが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記光導波路は、前記電荷転送部に形成された遮光膜の開口に形成されているものを含む。
この構成により、より確実に電荷転送部への光の漏れを防ぐことができる。
この構成により、より確実に電荷転送部への光の漏れを防ぐことができる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記光導波路は、前記電荷転送電極を覆う透光性絶縁膜上に直接形成されているものを含む。
この構成により、確実な光導波路を形成することができるため、遮光膜が不要となり、より簡単な構造で小型かつ薄型の固体撮像素子を形成することが可能となる。
この構成により、確実な光導波路を形成することができるため、遮光膜が不要となり、より簡単な構造で小型かつ薄型の固体撮像素子を形成することが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、前記STP膜上にレンズが直接形成されたものを含む。
この構成により、平坦化膜を要することなくSTP膜上に直接レンズを形成することにより、さらなる薄型化を図ることが可能となる。
この構成により、平坦化膜を要することなくSTP膜上に直接レンズを形成することにより、さらなる薄型化を図ることが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子において、半導体基板に、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを形成する工程と、前記光電変換部の受光領域に相当する領域に柱状のコア部を形成する工程と、前記コア部の周りに犠牲層を形成する工程と、この上層にSTP層を形成する工程と、前記犠牲層を選択的に除去しエアギャップ層を形成する工程とを含む。
この構成により、STP層でエアギャップを覆うようにしているため、エアギャップが埋まることなく、確実にエアギャップ層を維持することができ、信頼性の高い光導波路構造を形成することが可能となる。
この構成により、STP層でエアギャップを覆うようにしているため、エアギャップが埋まることなく、確実にエアギャップ層を維持することができ、信頼性の高い光導波路構造を形成することが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記STP層上にマイクロレンズを形成する工程を含む。
この構成により、平坦化膜やカラーフィルタを介することなく直接マイクロレンズが形成されるため、より製造が容易で薄型の固体撮像素子を提供することが可能となる。
この構成により、平坦化膜やカラーフィルタを介することなく直接マイクロレンズが形成されるため、より製造が容易で薄型の固体撮像素子を提供することが可能となる。
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記STP層上にカラーフィルタを形成する工程を含む。
この構成により、平坦化膜を介することなく直接カラーフィルタが形成されるため、より製造が容易で薄型の固体撮像素子を提供することが可能となる。
この構成により、平坦化膜を介することなく直接カラーフィルタが形成されるため、より製造が容易で薄型の固体撮像素子を提供することが可能となる。
また遮光膜としてはタングステン膜を用いるのが望ましく、この構成により周辺回路部の局所配線パターンを兼ねることもでき、遮光性が高く低抵抗の配線パターンを同一工程で形成することができる。
以上説明したように本発明では、導波路内に導かれた入射光が、エアギャップ層とコア部との界面で全反射し、しみだしを抑制することにより、集光率が向上し、長波長領域の光も効率よく受光領域に集光することができ、低照度時あるいは斜め入射光である場合にも、入射光の大半がフォトダイオード上に集光される。また形状も簡単であり、小型化、薄型化が可能となる。従って、集光効率を高めることができることから、高速シャッターを用いることが可能となり、手ぶれ、被写体ぶれの少ない画像を得ることができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
(実施の形態1)
この固体撮像素子は、図1および図2に、断面図および平面図(図1は図2のA−A断面図である)を示すように、表面にpウェル(図示せず)、およびn型半導体層(図示せず)が形成されたシリコン基板1表面に、ゲート酸化膜2を介して配列形成される複数の電荷転送電極3(3a、3b)が、ゲート酸化膜2上に所定の間隔で形成された電極間絶縁膜4によって複数の電荷転送電極に分離形成されるとともに、光電変換部としてのフォトダイオード30の受光領域に開口を有する遮光膜8で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、反射防止膜6とこの上層に形成されたカラーフィルタ材料からなる柱状構造の高屈折率カラー膜50で覆われており、この高屈折率カラー膜50の周りは、幅wが350nmのエアギャップ層Gを介して絶縁膜9が形成されており、このエアギャップ層Gの上面をSTP膜11で被覆したことを特徴とする。
この固体撮像素子は、図1および図2に、断面図および平面図(図1は図2のA−A断面図である)を示すように、表面にpウェル(図示せず)、およびn型半導体層(図示せず)が形成されたシリコン基板1表面に、ゲート酸化膜2を介して配列形成される複数の電荷転送電極3(3a、3b)が、ゲート酸化膜2上に所定の間隔で形成された電極間絶縁膜4によって複数の電荷転送電極に分離形成されるとともに、光電変換部としてのフォトダイオード30の受光領域に開口を有する遮光膜8で被覆した固体撮像素子であって、前記開口部が、反射防止膜6とこの上層に形成されたカラーフィルタ材料からなる柱状構造の高屈折率カラー膜50で覆われており、この高屈折率カラー膜50の周りは、幅wが350nmのエアギャップ層Gを介して絶縁膜9が形成されており、このエアギャップ層Gの上面をSTP膜11で被覆したことを特徴とする。
このSTP膜11は、シリコン基板表面にシートフィルム上に形成した塗布膜を重ねあわせ、真空雰囲気で加熱・加圧することにより、この塗布膜を半導体基板表面に転写した後、シートフィルムを剥離することによって形成されるもので、自立可能な膜であるため、幅広のエアギャップ層を形成した場合にも、エアギャップ層を埋めることなく形成される。
このエアギャップ層G上を覆うSTP膜11の上層は、透光性の有機膜からなる平坦化膜71を介してレンズ60が形成されている。
なお、シリコン基板1には、複数のフォトダイオード30が形成され、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送部40が、フォトダイオード30の間に蛇行形状を呈するように形成される。電荷転送部40によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図示していないが、電荷転送部40が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈するように形成される。
また、pウェルの形成されたシリコン基板1内には、pn接合を備えたフォトダイオード30、電荷転送チャネル、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域が形成され、シリコン基板1表面には、ゲート酸化膜2が形成される。ゲート酸化膜2表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜5と電荷転送電極3(電荷転送部40)が形成される。ここでゲート酸化膜2は熱酸化によって形成された酸化シリコン膜と減圧CVD法によって形成された窒化シリコン膜と、熱酸化法によって形成された酸化シリコン膜との3層膜で構成される。
また、電荷転送部40は、シリコン基板1表面に、ゲート酸化膜2を介して形成された、第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aからなる第1の電極と、第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bからなる第2の電極とが酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜4を介して並置され、単層電極構造を構成している。
そしてこの第1および第2の電極の上層は、酸化シリコン膜5で被覆されており、フォトダイオード30の表面から、電荷転送部40の酸化シリコン膜5の一部にのりあげるようにを介して膜厚30nmの窒化シリコン膜からなる反射防止膜6が形成されている。そしてフォトダイオード30上は、柱状の高屈折率カラー膜50が形成され、この高屈折率カラー膜50のまわりに幅350nmのエアギャップ層Gを隔てて、電荷転送部の上層に、遮光膜8、BPSG膜からなる層間絶縁膜9、窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜10が形成される。
次にこの固体撮像素子の製造工程について説明する。
図3乃至図8はこの固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。各図において左側はフォトダイオード領域30からなる光電変換部と、電荷転送部40とを備えた素子部、右側は周辺回路部を示す。
まず、通常の方法で単層電極構造の電荷転送電極を形成する。すなわち不純物濃度1.0×1016cm−3程度のn型のシリコン基板1表面に、膜厚25nmの酸化シリコン膜と、膜厚50nmの窒化シリコン膜と、膜厚10nmの酸化シリコン膜を形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。ここで1Sは素子分離のためのフィールド酸化膜である。
図3乃至図8はこの固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。各図において左側はフォトダイオード領域30からなる光電変換部と、電荷転送部40とを備えた素子部、右側は周辺回路部を示す。
まず、通常の方法で単層電極構造の電荷転送電極を形成する。すなわち不純物濃度1.0×1016cm−3程度のn型のシリコン基板1表面に、膜厚25nmの酸化シリコン膜と、膜厚50nmの窒化シリコン膜と、膜厚10nmの酸化シリコン膜を形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。ここで1Sは素子分離のためのフィールド酸化膜である。
続いて、このゲート酸化膜2上に、PH3とN2とSiH4を用いた減圧CVD法により、膜厚0.25μmのリンドープの第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aを形成する。このときの基板温度は500〜600℃とする。
この後、フォトリソグラフィにより第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aをパターニングし、第1の電極を形成し、この第1の電極表面を熱酸化することにより膜厚80〜90nmの酸化シリコン膜4を形成する。このパターニングに際してはHBrとO2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第1の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではECR (電子サイクロトロン共鳴:Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはICP(誘導結合Inductively Coupled Plasma)方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。
そしてこの上層に同様にしてPH3とN2とSiH4を用いた減圧CVD法により、膜厚0.6μmのリンドープの第2層ドープトアモルファスシリコン膜3bを形成し、CMP(化学的機械研磨)法を用いて平坦化を行い、ゲート酸化膜2上に第1および第2の電極が並置された第2の電極を形成する。そして、更にこの上層に熱酸化後膜厚80〜90nmの酸化シリコン膜5を形成する。このとき、第1層ドープトアモルファスシリコン膜3a上が過度に酸化されないように窒化シリコン膜で被覆しておくようにするのが望ましい。なお、第1層ドープトアモルファスシリコン膜または後述する第2層ドープトアモルファスシリコン膜と同一工程で周辺回路を構成する配線3Sを形成しておく。
そして、フォトダイオード上の窒化シリコン膜を除去した後、この上層にHTO薄膜10nmを減圧CVD法により成膜し、さらにCVD法により膜厚30nmの窒化シリコン膜からなる反射防止膜6を形成する(図3(a))。
この後、スパッタリング法により密着性層(図示せず)としてのチタンナイトライド層を形成した後、CVD法により遮光膜8としてのタングステン膜を形成する。そして、フォトリソグラフィにより、フォトダイオード部および周辺回路部の遮光膜8をエッチング除去することにより、パターニングする。そして膜厚300nmのBPSG膜を形成し、炉アニールにより800〜850℃に加熱して、平坦化し、層間絶縁膜9を形成する(図3(b))。
そして、周辺回路部のコンタクト形成用のトレンチ形成のためのレジストパターンR1を形成し(図3(c))、これをマスクとしてトレンチを形成する。そしてレジストパターンR1を、酸素プラズマを用いてアッシングする。
この後、図4(a)に示すように、レジストパターンR2を形成し、トレンチ内コンタクトを形成すべく反射防止膜6および酸化シリコン膜5をエッチング除去する。
そしてこの上層にCVD法により配線層12としてのアルミニウム層を形成し(図4(b))、CMPにより表面を平坦化することにより、配線層の埋め込みを行う。(図4(c))。
この後、図5(a)に示すように、プラズマCVD法により、膜厚数00nmの窒化シリコン膜10を形成する。そして水素を含む不活性ガス雰囲気中でシンター処理を行う。
この後、図5(b)に示すように、レジスト塗布後、フォトダイオードより広い面積の開口パターンをもつレジストパターンR3を形成し、これをマスクとして窒化シリコン膜10をパターニングし、フォトダイオード領域および周辺回路のパッド部の開口を形成する。このとき酸化シリコンに対する窒化シリコン膜のエッチング選択比の高いエッチング条件でエッチングを行う。そしてこのレジストパターンR3を除去する。
この後、フォトリソグラフィを行い図5(c)に示すように、レジストパターンR4を形成しこれをマスクとして、フォトダイオード領域よりも大面積の層間絶縁膜(BPSG膜)9を除去し開口Tを形成する。
この後、フォトリソグラフィを行い図5(c)に示すように、レジストパターンR4を形成しこれをマスクとして、フォトダイオード領域よりも大面積の層間絶縁膜(BPSG膜)9を除去し開口Tを形成する。
この後、再度フォトリソグラフィを行い図6(a)に示すように、フォトダイオード領域のみを開口し、エアギャップ層形成のための犠牲層となるレジストパターンR5を形成する。
この後、図6(b)に示すように、このレジストパターンR5の開口に、各色のカラーフィルタ材料を充填し、高屈折率カラー膜50を形成する。このとき順次各色のカラーフィルタ材料を充填するが、カラーフィルタ材料の非充填部を2流体洗浄法により、洗浄し、残渣を確実に除去する。
そして、図6(c)に示すように、CMPを行い、平坦化を行う。このとき窒化シリコン膜10を研磨抑制層としてCMPを行うことにより、良好な平坦面を得ることができる。
こののち、図7(a)に示すように高屈折率カラー膜50に対するエッチング選択性を有する条件で犠牲層としてのレジストパターンR5をエッチング除去し、エアギャップ層Gを形成する。
そして、図7(b)に示すように、STP法により、可視光に対する透光性を有するSTP膜11を形成する。
この後、図7(c)に示すように、フォトリソグラフィを行いレジストパターンR6を形成し、これをマスクとして、ボンディングワイヤ接続箇所のSTP膜を選択的に除去する。
最後に、図8に示すように、平坦化膜71を塗布形成後、レンズ60を形成するためのレジストパターンを形成し、これをリフローすることにより、所望の曲率を形成するように成形し、レンズを形成する。
このようにして、固体撮像素子が完成する。
このようにして、固体撮像素子が完成する。
この方法によれば、STP膜11を用いることにより、幅広のエアギャップ層に対しても上層膜が埋まることなく、良好にクラッド層として維持することができ、コア部を構成する高屈折率カラー膜50によって光損失が少なく伝送効率の良好な光導波路を形成することができる。また、機械的強度も高い。
このようにして周囲に幅広のエアギャップ層Gをもつ高屈折率カラー膜が受光部に形成され、集光効率の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
また表面が平坦で、配線の形成も容易であり、製造が容易で信頼性の高いものとなっている。
また、一連の製造工程が効率化され製造コストの低減が容易になる。
また、光導波路に高屈折率カラー膜を用いているため、別にカラーフィルタ層を設ける必要がなく、より薄型化を図ることが可能となる。
また表面が平坦で、配線の形成も容易であり、製造が容易で信頼性の高いものとなっている。
また、一連の製造工程が効率化され製造コストの低減が容易になる。
また、光導波路に高屈折率カラー膜を用いているため、別にカラーフィルタ層を設ける必要がなく、より薄型化を図ることが可能となる。
また前記実施の形態では、電極を形成する導電性膜としてドープトアモルファスシリコン層を用いたが、これをアニールすることによって形成したドープトポリシリコン膜を用いてもよく、またノンドープのアモルファスシリコン層を成膜し、成膜後ドーピングを行なうようにしてもよい。
なお、コア部としては、高屈折率カラー膜に限定されることなく、窒化シリコン膜などの高屈折率の透光性材料であってもよく、また、成膜についても塗布法に限定されることなく、常圧CVD、プラズマCVD、スパッタリング法など、適宜選択可能である。
また、遮光膜8は、電荷転送電極の上層だけでなく側部も覆うように形成されているため、確実に電荷転送部への光を遮断することができる。
また、遮光膜8は、電荷転送電極の上層だけでなく側部も覆うように形成されているため、確実に電荷転送部への光を遮断することができる。
(実施の形態2)
また、前記実施の形態では遮光膜は、電荷転送電極の上層だけでなく側部も覆うように形成したが、エアギャップ層が確実に形成され、光閉じ込め効果の高い光導波路を形成することができることから、上方からの光のみを遮蔽することができれば良い。
本実施の形態では図9に示すように、遮光膜8を反射防止膜の上層に形成し、さらにこの上層に形成される層間絶縁膜9およびパッシベーション膜10と同一のパターニング工程で一括してパターニングすればよい。これにより、製造が極めて容易となる上、表面の平坦化をはかることができ、また、より小型化、薄型化をはかることができる。
他は図1に示した実施の形態1の固体撮像素子と同様である。
また、前記実施の形態では遮光膜は、電荷転送電極の上層だけでなく側部も覆うように形成したが、エアギャップ層が確実に形成され、光閉じ込め効果の高い光導波路を形成することができることから、上方からの光のみを遮蔽することができれば良い。
本実施の形態では図9に示すように、遮光膜8を反射防止膜の上層に形成し、さらにこの上層に形成される層間絶縁膜9およびパッシベーション膜10と同一のパターニング工程で一括してパターニングすればよい。これにより、製造が極めて容易となる上、表面の平坦化をはかることができ、また、より小型化、薄型化をはかることができる。
他は図1に示した実施の形態1の固体撮像素子と同様である。
(実施の形態3)
また、前記実施の形態では、遮光膜は、電荷転送電極の上層のみに形成したが、本実施の形態では、図10に示すように、電荷転送電極となる電極膜3Mを遮光性のタングステンシリサイド膜で構成したことを特徴とするもので、これにより、遮光膜8が不要となるため、より微細化、薄型化が可能となる。
他は図1および図9に示した実施の形態1、2の固体撮像素子と同様である。
また、前記実施の形態では、遮光膜は、電荷転送電極の上層のみに形成したが、本実施の形態では、図10に示すように、電荷転送電極となる電極膜3Mを遮光性のタングステンシリサイド膜で構成したことを特徴とするもので、これにより、遮光膜8が不要となるため、より微細化、薄型化が可能となる。
他は図1および図9に示した実施の形態1、2の固体撮像素子と同様である。
(実施の形態4)
また、前記実施の形態1乃至3では光導波路のコア部は高屈折率カラー膜50で構成したが、本実施の形態では、図11に示すように、窒化シリコン膜20で構成し、光導波路上にカラーフィルタ層50G、50Bを形成したもので、他は、図10に示した固体撮像素子と同様に形成される。71,72は平坦化膜である。
なお、高屈折率膜として窒化シリコンに代えて、TiO2分散型材料などを塗布形成するようにしてもよい。
また、高屈折率カラー膜としては、TiO2分散型材料のほか、Ta2O5、ZrO2、TiOなども適用可能である。
また、前記実施の形態1乃至3では光導波路のコア部は高屈折率カラー膜50で構成したが、本実施の形態では、図11に示すように、窒化シリコン膜20で構成し、光導波路上にカラーフィルタ層50G、50Bを形成したもので、他は、図10に示した固体撮像素子と同様に形成される。71,72は平坦化膜である。
なお、高屈折率膜として窒化シリコンに代えて、TiO2分散型材料などを塗布形成するようにしてもよい。
また、高屈折率カラー膜としては、TiO2分散型材料のほか、Ta2O5、ZrO2、TiOなども適用可能である。
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内において、適宜可能である。
以上、説明したように本発明の固体撮像素子は、微細化に際しても集光効率を高めることができ、小型化が可能でかつ、製造が容易であることから、デジタルカメラ、携帯電話などに用いられる小型の撮像素子として極めて有効である。
1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極
3a 第1層アモルファスシリコン膜
3b 第2層アモルファスシリコン膜
3M 電極膜(タングステンシリサイド)
4 電極間絶縁膜
5 絶縁膜
6 反射防止膜
8 遮光膜
9 層間絶縁膜
10 パッシベーション膜
11 STP膜
20 窒化シリコン膜(高屈折率膜:コア部)
G エアギャップ層(クラッド部)
50G、50B 高屈折率カラー膜
50 カラーフィルタ層
60 レンズ層
71 平坦化膜
R1・・・R5 レジストパターン
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極
3a 第1層アモルファスシリコン膜
3b 第2層アモルファスシリコン膜
3M 電極膜(タングステンシリサイド)
4 電極間絶縁膜
5 絶縁膜
6 反射防止膜
8 遮光膜
9 層間絶縁膜
10 パッシベーション膜
11 STP膜
20 窒化シリコン膜(高屈折率膜:コア部)
G エアギャップ層(クラッド部)
50G、50B 高屈折率カラー膜
50 カラーフィルタ層
60 レンズ層
71 平坦化膜
R1・・・R5 レジストパターン
Claims (13)
- 光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、入射した光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路を有する固体撮像素子であって、
前記光導波路は、
前記光電変換部上に形成され、所定の屈折率を有し、導光機能を有する透光性膜で構成されたコア部と、
前記透光性膜を囲むように前記形成され、エアギャップ層(間隙)からなるクラッド部とを具備し、
前記エアギャップ層の上面が、STP(Spin Coating film Transfer and hot-Pressing)法で形成された平坦化膜で被覆された固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記コア部は、前記エアギャップ層で構成されたクラッド部との屈折率差が0.55以上である固体撮像素子。 - 請求項1または2に記載の固体撮像素子であって、
前記エアギャップ層の幅が300nmを越える固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記コア部は、窒化シリコン膜である固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記コア部は、カラーフィルタ層である固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記コア部は、塗布系の高屈折率材料である固体撮像素子。 - 請求項6記載の固体撮像素子であって、
前記コア部は、TiO2分散型材料で構成された固体撮像素子。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記光導波路は、前記電荷転送部を覆うように形成された遮光膜の開口に形成されている固体撮像素子。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記光導波路は、前記電荷転送電極を覆う透光性絶縁膜上に形成されている固体撮像素子。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記STP膜上にレンズが直接形成された固体撮像素子。 - 半導体基板に、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを形成する工程と、
前記光電変換部の受光領域に相当する領域に柱状のコア部を形成する工程と、
前記コア部の周りに犠牲層を形成する工程と、
この上層にSTP層を形成する工程と、
前記犠牲層を選択的に除去しエアギャップ層を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項11に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記STP層上にマイクロレンズを形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項11または12に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記STP層上にカラーフィルタを形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
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---|---|---|---|
JP2005344274A JP2007150087A (ja) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009088415A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ |
JP2009252983A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Canon Inc | 撮像センサー、及び撮像センサーの製造方法 |
JP2010199258A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
US7816641B2 (en) | 2007-12-28 | 2010-10-19 | Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. | Light guide array for an image sensor |
WO2011001196A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Candela Microsystems (S) Pte., Ltd. | Light guide array for an image sensor |
CN102280460A (zh) * | 2010-06-08 | 2011-12-14 | 夏普株式会社 | 固体摄像元件和电子信息设备 |
US8502130B2 (en) | 2008-12-22 | 2013-08-06 | Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. | Light guide array for an image sensor |
US9129877B2 (en) | 2011-02-09 | 2015-09-08 | Canon Kabushiki Kaishi | Method of manufacturing a semiconductor device including a plurality of photoelectric conversion portions |
US9431291B2 (en) | 2014-08-28 | 2016-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of making openings in a semiconductor device with reduced residue by transferring layers |
CN106469776A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-01 | 友达光电股份有限公司 | 电子装置与其制造方法 |
CN109560092A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 力晶科技股份有限公司 | 光管结构、其制造方法及影像感测元件 |
-
2005
- 2005-11-29 JP JP2005344274A patent/JP2007150087A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009088415A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ |
US7816641B2 (en) | 2007-12-28 | 2010-10-19 | Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. | Light guide array for an image sensor |
JP2009252983A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Canon Inc | 撮像センサー、及び撮像センサーの製造方法 |
US8502130B2 (en) | 2008-12-22 | 2013-08-06 | Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. | Light guide array for an image sensor |
JP2010199258A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
CN102484116B (zh) * | 2009-07-02 | 2014-12-31 | 坎德拉微系统(S)私人有限公司 | 用于图像传感器的光导阵列 |
CN102484116A (zh) * | 2009-07-02 | 2012-05-30 | 坎德拉微系统(S)私人有限公司 | 用于图像传感器的光导阵列 |
WO2011001196A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Candela Microsystems (S) Pte., Ltd. | Light guide array for an image sensor |
JP2011258728A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Sharp Corp | 固体撮像素子および電子情報機器 |
CN102280460A (zh) * | 2010-06-08 | 2011-12-14 | 夏普株式会社 | 固体摄像元件和电子信息设备 |
US9129877B2 (en) | 2011-02-09 | 2015-09-08 | Canon Kabushiki Kaishi | Method of manufacturing a semiconductor device including a plurality of photoelectric conversion portions |
US9431291B2 (en) | 2014-08-28 | 2016-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of making openings in a semiconductor device with reduced residue by transferring layers |
CN106469776A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-01 | 友达光电股份有限公司 | 电子装置与其制造方法 |
CN109560092A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 力晶科技股份有限公司 | 光管结构、其制造方法及影像感测元件 |
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