JP2007287987A - 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007287987A JP2007287987A JP2006114715A JP2006114715A JP2007287987A JP 2007287987 A JP2007287987 A JP 2007287987A JP 2006114715 A JP2006114715 A JP 2006114715A JP 2006114715 A JP2006114715 A JP 2006114715A JP 2007287987 A JP2007287987 A JP 2007287987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- state imaging
- solid
- imaging device
- aspect ratio
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 35
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14632—Wafer-level processed structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
【課題】
アスペクト比が大きくなったとしても、ボイドの発生が無く、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を安価に製造する固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】
ＳｉＮ膜１１ａを形成する第１の工程と、ＳｉＮ膜１１ａをエッチバックする、またはスパッタエッチングすることによりＳｉＮ膜１１ａのアスペクト比を小さくする第２の工程と、アスペクト比が小さくされたＳｉＮ膜１１ａの上へＳｉＮ膜１１ｂを形成する第３の工程とにより、ボイドを発生させずに層内レンズが形成され、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を製造することが可能となる。
【選択図】図２
アスペクト比が大きくなったとしても、ボイドの発生が無く、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を安価に製造する固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】
ＳｉＮ膜１１ａを形成する第１の工程と、ＳｉＮ膜１１ａをエッチバックする、またはスパッタエッチングすることによりＳｉＮ膜１１ａのアスペクト比を小さくする第２の工程と、アスペクト比が小さくされたＳｉＮ膜１１ａの上へＳｉＮ膜１１ｂを形成する第３の工程とにより、ボイドを発生させずに層内レンズが形成され、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を製造することが可能となる。
【選択図】図２
Description
本発明は、層間レンズが形成される固体撮像素子の製造方法及び層間レンズが形成された固体撮像装置に関するものである。
デジタルカメラ等に使用されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）は、半導体基板に多数のフォトダイオード、転送電極等を形成し、その上へ層内レンズ、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を形成して製造される。
図１に固体撮像装置の構成を示す。図１は、固体撮像装置の画素の一部を拡大した断面図である。固体撮像装置１は、シリコン等の半導体基板２の表面にフォトダイオード３、転送チャネル４が形成され、転送チャネル４の上方にはタングステン等の遮光膜により覆われた転送電極５が形成されている。
転送電極５の上には、層間絶縁膜であるＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜６が形成される。ＢＰＳＧ膜６の上には、ＳｉＮ（窒化シリコン）による層内レンズ７が形成され、その上方にカラーフィルタ８、マイクロレンズ９が形成されている。
このような構成の固体撮像装置１の製造過程では、図５（ａ）に示すように、ＢＰＳＧ膜６が常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜される。ＢＰＳＧ膜６の成膜後はリフローが行われ、図５（ｂ）に示すように、下凸レンズの形状が形成される。下凸レンズ形状が形成された後、図５（ｃ）に示すように、高屈折率で透過性が高いＳｉＮが層内レンズ材料として成膜されていく。
しかし、ＳｉＮの成膜においては、低温（５００℃以下）で行う必要性から、通常プラズマＣＶＤ法が用いられ、カバレッジ（被覆性）が悪い。また、近年固体撮像装置の画素サイズの微細化に伴い、図６に示す、下地凹部アスペクト比が大きくなっている。
これらの影響により、層内レンズ７の中央部には、図５（ｄ）に示すように、ボイドＢが発生しやすく、このボイドによる乱反射で受光部への集光効率が悪くなり、感度が低下する問題があった。
このような問題に対して、光導波路部を埋め込む光透過性材料を溶解させた溶液のミストを、成膜面に供給して液膜を形成し、液膜を焼成することによりボイドを生じることなく光導波路部を埋め込む固体撮像装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
そのほか、開口部を多段形状に加工し、光導波路部への透明膜の埋め込み性を改善した固体撮像装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−２８２８５１号公報
特開２００３−２２４２４９号公報
しかし、特許文献１に記載されたような固体撮像装置の製造方法では、光透過性材料を溶解させ、溶液をミストにするための製造装置など、新たに高価な装置が必要となる。また、複数回に分けて成膜する必要があり、焼成の熱処理工程も追加されるため、工程が多くなり時間がかかる。更に、所望の光学特性（屈折率、消衰係数等）が得られ難いという問題もある。
特許文献２に記載された固体撮像装置の製造方法では、開口部を多段にするため工程が増えてスループットが低下する。また、多段形状では十分な集光特性が得られない問題も生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、下地凹部のアスペクト比が大きくなったとしても、ボイドの発生を無くし、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を安価に製造する固体撮像装置の製造方法及び集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を提供することを目的としている。
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、層内レンズ形成材料により膜を形成する第１の工程と、前記膜に対してレジストを塗布した後エッチバックする、またはスパッタエッチングすることにより前記膜の凸部間の距離と凹部の深さとのアスペクト比を小さくする第２の工程と、前記アスペクト比が小さくされた前記膜の上へ前記層内レンズ形成材料により新たな膜を形成する第３の工程と、により固体撮像素子上に層内レンズを形成することを特徴としている。
請求項１の発明によれば、半導体基板の表面にフォトダイオード、転送チャネル、転送電極等が形成され、その上よりＢＰＳＧ膜が形成されてリフローされる。リフローを行い下凸レンズ形状が形成されたＢＰＳＧ膜上には、第１の工程として高屈折率で透過性の高い層内レンズ形成材料により膜が形成される。
層内レンズ形成材料により形成された膜は、第２の工程として、レジストを塗布してエッチバックを行い平坦化してアスペクト比が小さくされる、またはＡｒ（アルゴン）によるスパッタエッチングにより角部を選択的にエッチングしてアスペクト比が小さくされる。アスペクト比が小さくされた膜の上には、第３の工程として、層内レンズ形成材料により新たな膜が形成される。
これにより、アスペクト比が小さくなった膜の上に形成される新たな膜にはボイドが発生せず、入射光の乱反射がなくなり集光効率が向上した高感度の固体撮像装置が、新たな装置を導入せず、且つ簡単な工程を加えるだけで製造可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記第１の工程は、半導体基板の表面に固体撮像装置用部品が形成され、その上よりＢＰＳＧ膜を形成した後、前記ＢＰＳＧ膜がリフローされることにより形成された凹部の深さを、凸部間の距離で除したアスペクト比が０．３以上の凹凸を有する前記ＢＰＳＧ膜上へ、前記層内レンズ形成材料により前記膜を形成することを特徴としている。
請求項２の発明によれば、固体撮像装置用部品としてのフォトダイオード、転送チャネル、転送電極等が半導体基板の表面に形成され、その上よりＢＰＳＧ膜が形成されてリフローされる。層内レンズ形成材料により膜を形成する第１の工程は、リフローされることにより形成された凹部の深さを、凸部間の距離で除したアスペクト比が０．３以上であるＢＰＳＧ膜へ行われる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記層内レンズ形成材料は、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミ、又は酸化タンタルであり、可視光域の屈折率が１．６以上であることを特徴としている。
請求項３の発明によれば、高屈折率で透過性の高い層内レンズ形成材料により固体撮像素子上に層内レンズが形成され、高感度の固体撮像装置を製造することが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３のいずれか１項の発明において、前記第２の工程後の前記アスペクト比は、凹部の深さを凸部間の距離で除した値が０．３未満であることを特徴としている。
請求項４の発明によれば、第３の工程で新たに形成される層内レンズ材料による膜にはボイドが発生せず、入射光の乱反射がない集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を製造可能となる。
請求項５に記載の発明は、請求項１、２、３又は４のいずれか１項の発明において、前記第１の工程から第３の工程までを行った後、前記第２の工程と前記第３の工程とを複数回行い、複数の前記膜を形成することを特徴としている。
請求項５の発明によれば、第２の工程と第３の工程を繰り返すことにより、下地のアスペクト比が大きいために１度では抑制することが出来なかったボイドを、確実に抑制することが可能となる。
また、ボイドの無い多層構造の層内レンズが形成され、それぞれの膜は屈折率が異なる為、形成された層内レンズは屈折率分布型レンズとして働き、集光効率が高い高感度の固体撮像装置が製造される。
請求項６に記載の発明は、請求項５の発明において、複数の前記膜は、先に行われた工程により形成された前記膜よりも次の工程で形成された前記膜の屈折率の方が０．０５から０．５大きいことを特徴としている。
請求項６の発明によれば、膜を複数重ねることにより形成された多層構造の層内レンズが、屈折率分布型レンズとなり、集光効率が高い高感度の固体撮像装置を製造することが可能となる。
請求項７に記載の発明は、層内レンズ形成材料により膜を形成し、前記膜に対してレジストを塗布した後エッチバックする、またはスパッタエッチングすることにより、形成された前記膜の凹部の深さを凸部間の距離で除したアスペクト比を小さくしたのち、前記アスペクト比が小さくされた前記膜の上へ前記層内レンズ形成材料により新たな膜を形成することを繰り返すことにより、固体撮像素子上に複数の前記膜で層内レンズを形成したことを特徴としている。
請求項７の発明によれば、フォトダイオード等が形成された半導体基板上にＢＰＳＧ膜が形成されてリフローされ、下凸レンズ形状が形成されたＢＰＳＧ膜上に層内レンズ形成材料により新たな膜が形成される。
形成された膜は、レジストを塗布してエッチバックを行い平坦化してアスペクト比が小さくされる、またはＡｒ（アルゴン）によるスパッタエッチングにより角部を選択的にエッチングしてアスペクト比が小さくされる。アスペクト比が小さくされた後、層内レンズ形成材料により形成された新たな膜の上に更に新たな膜が形成される。
これにより、アスペクト比が小さくなった膜の上に形成される新たな膜にはボイドが発生せず、入射光の乱反射がなくなり集光効率が向上した高感度の固体撮像装置となる。
以上説明したように、本発明の固体撮像素子の製造方法及び固体撮像装置によれば、アスペクト比が小さくなった膜の上に新たな膜が形成され、ボイドが発生せず、入射光の乱反射がなくなり集光効率が向上した高感度の固体撮像装置となり、新たな装置を導入せず、且つ簡単な工程を加えるだけで製造可能となる。
以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像素子の製造方法及び固体撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。
まず初めに、本発明に係わる固体撮像装置の構成について説明する。図１に示す固体撮像装置１は、ｎ型の基板の上にｐ型のウエル層が形成された半導体基板２の表面に、固体撮像装置用部品としてのｎ型のフォトダイオード３、ｎ型の転送チャネル４が形成されている。転送チャネル４の上方には、酸化シリコン等からなる絶縁膜を介して転送電極５が形成されている。
転送電極５は、ポリシリコン等により形成され、フォトダイオード３上方に開口部を有するＷ（タングステン）製遮光膜により覆われている。遮光膜により覆われた転送電極５の上には、常圧ＣＶＤ法により成膜され、リフローされたＢＰＳＧ膜６が形成されている。
ＢＰＳＧ膜６には、下凸レンズの形状が形成されており、下凸レンズ形状部分には、層内レンズ７が高屈折率で透過性の高いＳｉＮをプラズマＣＶＤすることにより形成されている。
層内レンズ７の上方には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色で構成されるカラーフィルタ８が形成される。カラーフィルタ８の上には、ホトレジスト材料によりマイクロレンズ９が形成されている。
次に、本発明に係わる固体撮像装置の製造方法について説明する。図２は、固体撮像装置の層内レンズの製造方法を示した断面図である。
本発明にかかわる固体撮像装置の製造方法では、まず図１に示す半導体基板２に形成された転送電極５の上に、常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜６が成膜される（ステップＳ１）。ＢＰＳＧ膜６は、膜厚１００から７００ｎｍ、好ましくは２００から３００ｎｍで成膜される。
ＢＰＳＧ膜６は、成膜された後リフローされて下凸層内レンズ形状Ｔが形成される（ステップＳ２）。このとき、下凸層内レンズ形状Ｔ部分のアスペクト比は０．４程度となる。
下凸層内レンズ形状Ｔが形成されたＢＰＳＧ膜６の上には、第１の工程として、枚葉式プラズマＣＶＤ装置を使用して、層内レンズ材料として好適なＳｉＮ膜１１ａが成膜される（ステップＳ３）。
ＳｉＮ膜１１ａは、膜厚２００から７００ｎｍ、好ましくは４００から５００ｎｍで成膜される。枚葉式プラズマＣＶＤ装置の動作条件は、圧力が３９９から７９８Ｐａ、好ましくは５３２から６６５Ｐａ。ＲＦパワーが、４００から１０００Ｗ、好ましくは５００から６００Ｗ。ＲＦ周波数が１３．５６ＭＨｚ。電極間距離が、１０から１５．３ｍｍ、好ましくは１１．４から１２．７ｍｍ。サセプター温度が、３００から４００℃、好ましくは３５０から４００℃。ガス種が、ＳｉＨ４では６０から２００ｓｃｃｍ、好ましくは１２０から１５０ｓｃｃｍ、ＮＨ３では１５０から３００ｓｃｃｍ、好ましくは１８０から２５０ｓｃｃｍ、Ｎ２では３０００から６０００ｓｃｃｍ、好ましくは４０００から５０００ｓｃｃｍとなる。
ＳｉＮ膜１１ａが成膜された後、ＳｉＮ膜１１ａ上にはレジスト膜１２が形成される（ステップＳ４１）。
レジスト膜１２の形成は、スピンコーターによりアクリル系のネガレジストを塗布、乾燥することにより行われる。レジスト膜１２は、乾燥後、ｉ線ステッパで全面露光、現像、ポストベークが行われる。
レジスト膜１２形成後は、第２の工程として、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によりエッチバックが行われる（ステップＳ５１）。
エッチバックでは、ガス流量によりエッチング比を調整し、転送電極５上方のＳｉＮ膜１１ａの最薄部ｎが２００ｎｍとなるまでエッチングを行い、アスペクト比が０．３以下になるようにする。本実施の形態においては、０．２５以下になるようにエッチングされている。
ＲＩＥ装置の動作条件は、圧力が１３．３から２６６Ｐａ、好ましくは５３．２から９３．１Ｐａ。ＲＦパワーが、７００から１０００Ｗ、好ましくは８００から９００Ｗ。ＲＦ周波数が３８０ＫＨｚ。ガス種が、ＣＦ４では６０から１００ｓｃｃｍ、好ましくは７０から８０ｓｃｃｍ、Ａｒでは１００から１４０ｓｃｃｍ、好ましくは１２０から１３０ｓｃｃｍ、Ｏ２では６０から１００ｓｃｃｍ、好ましくは８０から９０ｓｃｃｍ。ＳｉＮに対するレジストのエッチング選択比が、１から４、好ましくは１．５から２となる。
エッチバック後、残ったレジストをアッシャーで除去し、第３の工程として、再び枚葉式プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＮ膜１１ｂが成膜される（ステップＳ６１）。
これにより、アスペクト比が小さくなったＳｉＮ膜１１ａの上に形成される新たなＳｉＮ膜１１ｂにはボイドが発生せず、ボイドによる入射光の乱反射がなくなり集光効率が向上した高感度の固体撮像装が製造される。
なお、本実施例による固体撮像装置は、従来のプロセスにより製造したものに比べ、固体撮像素子への集光効率（感度）が、およそ１５％上がることが実験により確認されている。
次に、本発明に係わる固体撮像装置の製造方法において、別の実施形態を説明する。図３は、別の実施の形態における固体撮像装置の製造方法を示した断面図である。
まず、別の実施の形態においても、転送電極５の上に常圧ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜６が成膜される（ステップＳ１）。
ＢＰＳＧ膜６は、成膜された後リフローされて下凸層内レンズ形状Ｔが形成される（ステップＳ２）。
下凸層内レンズ形状Ｔが形成されたＢＰＳＧ膜６の上には、第１の工程として、枚葉式プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＮ膜１１ａが成膜される（ステップＳ３）。
このとき、ＳｉＮ膜１１ａが形成される下凸層内レンズ形状Ｔ部分のアスペクト比は、先に説明した実施の形態と同様に０．４程度であり、ＢＰＳＧ膜６の膜厚、ＳｉＮ膜１１ａの膜厚、枚葉式プラズマＣＶＤ装置の動作条件等も先に説明した実施の形態と同様となる。
ＳｉＮ膜１１ａが成膜された後、第２の工程として、ＳｉＮ膜１１ａをＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置により、Ａｒのスパッタエッチングを行う（ステップＳ４２）。
スパッタエッチングでは、ＢＰＳＧ膜６上のＳｉＮ膜１１ａの最薄部ｋが２００ｎｍとなるまで角部のみを選択的にエッチングし、アスペクト比が０．３以下になるようにする。本実施の形態においては、０．２３以下になるようにエッチングされている。
ＥＣＲ装置の動作条件は、圧力が０．１３３から１．３３Ｐａ、好ましくは０．３９９から０．７９８Ｐａ。マイクロ波パワーが、１０００から２０００Ｗ、好ましくは１４００から１５００Ｗ。マイクロ波パワー周波数が、２．４５ＧＨｚ。バイアスＲＦパワー７００から１５００Ｗ、好ましくは９００から１０００Ｗ。バイアスＲＦ周波数が、４００ＫＨｚ。Ａｒガス流量が、３００から７００ｓｃｃｍ、好ましくは４００から５００ｓｃｃｍとなる。
スパッタエッチング後、第３の工程として、再び枚葉式プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＮ膜１１ｂが成膜される（ステップＳ５２）。
これにより、アスペクト比が小さくなったＳｉＮ膜１１ａの上に形成される新たなＳｉＮ膜１１ｂにはボイドが発生せず、ボイドによる入射光の乱反射がなくなり集光効率が向上した高感度の固体撮像装が製造される。
なお、本実施例による固体撮像装置は、従来のプロセスにより製造したものに比べ、固体撮像素子への集光効率（感度）が、およそ１８％上がることが実験により確認されている。
以上説明したように、本発明に係る固体撮像素子の製造方法及び固体撮像装置によれば、アスペクト比を小さくした層内レンズ用の膜の上に、新たな膜が形成され、層内レンズの中央部にはボイドは発生しない。また、新たな装置を導入せず、且つ簡単な工程を加えるだけで製造可能となるため、集光効率が向上した高感度の固体撮像装置を安価に製造することが可能になる。
なお、本実施の形態では、ＳｉＮ膜はＳｉＮ膜１１ａとＳｉＮ膜１１ｂの２枚だけであるが、本発明はこれに限らず、図４に示すように、ＳｉＮ膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・１１ｎのように複数枚重ねて形成しても好適に利用可能である。
このとき、形成されたＳｉＮ膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・１１ｎは、先に形成されたＳｉＮ膜よりも、その上に形成されたＳｉＮ膜の屈折率の方が０．０５から０．５大きく形成される。これにより、ボイドの無い屈折率が変化していく多層構造の層内レンズが形成され、形成された層内レンズは屈折率分布型レンズとして働き、集光効率が高い高感度の固体撮像装置が製造される。
また、本実施の形態では、層内レンズ形成材料は、ＳｉＮ（窒化シリコン）としているが、本発明はそれに限らず、可視光域の屈折率が１．６以上であるＴｉＯ２（酸化チタン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミ）、又はＴａ２Ｏ５（酸化タンタル）であっても好適に利用可能である。
１…固体撮像装置，２…半導体基板，３…フォトダイオード，４…転送チャネル，５…転送電極，６…ＢＰＳＧ膜，７…層内レンズ，８…カラーフィルタ，９…マイクロレンズ，１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｎ…ＳｉＮ膜，１２…レジスト膜，ｋ、ｎ…最薄部
Claims (7)
- 層内レンズ形成材料により膜を形成する第１の工程と、
前記膜に対してレジストを塗布した後エッチバックする、またはスパッタエッチングすることにより前記第１の工程後の凹部の深さを凸部間の距離で除したアスペクト比を小さくする第２の工程と、
前記アスペクト比が小さくされた前記膜の上へ前記層内レンズ形成材料により新たな膜を形成する第３の工程と、により固体撮像素子上に層内レンズを形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記第１の工程は、半導体基板の表面に固体撮像装置用部品が形成され、その上よりＢＰＳＧ膜を形成した後、前記ＢＰＳＧ膜がリフローされることにより形成された凹部の深さを、凸部間の距離で除したアスペクト比が０．３以上の凹凸を有する前記ＢＰＳＧ膜上へ、前記層内レンズ形成材料により前記膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記層内レンズ形成材料は、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミ、又は酸化タンタルであり、可視光域の屈折率が１．６以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記第２の工程後の前記アスペクト比は、凹部の深さを凸部間の距離で除した値が０．３未満であることを特徴とする請求項１、２または３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記第１の工程から第３の工程までを行った後、前記第２の工程と前記第３の工程とを複数回行い、複数の前記膜を形成することを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 複数の前記膜は、先に行われた工程により形成された前記膜よりも次の工程で形成された前記膜の屈折率の方が０．０５から０．５大きいことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 層内レンズ形成材料により膜を形成し、前記膜に対してレジストを塗布した後エッチバックする、またはスパッタエッチングすることにより、形成された前記膜の凹部の深さを凸部間の距離で除したアスペクト比を小さくしたのち、前記アスペクト比が小さくされた前記膜の上へ前記層内レンズ形成材料により新たな膜を形成することを繰り返すことにより、固体撮像素子上に複数の前記膜で層内レンズを形成したことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114715A JP2007287987A (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
| US11/785,480 US20070243669A1 (en) | 2006-04-18 | 2007-04-18 | Method for manufacturing solid-state image pickup element and solid-state image pickup element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114715A JP2007287987A (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007287987A true JP2007287987A (ja) | 2007-11-01 |
Family
ID=38605310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006114715A Withdrawn JP2007287987A (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070243669A1 (ja) |
| JP (1) | JP2007287987A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8395686B2 (en) * | 2007-12-06 | 2013-03-12 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera |
| JP5086877B2 (ja) * | 2008-04-11 | 2012-11-28 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
| WO2011050179A2 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optoelectronic semiconductor device and method of fabrication |
| US8284293B2 (en) * | 2010-07-07 | 2012-10-09 | Aptina Imaging Corporation | Image sensors with graded refractive index microlenses |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100350055B1 (ko) * | 1999-12-24 | 2002-08-24 | 삼성전자 주식회사 | 다중 게이트 절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법 |
| JP2003229553A (ja) * | 2002-02-05 | 2003-08-15 | Sharp Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2004221487A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2004319784A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及びその製造方法 |
-
2006
- 2006-04-18 JP JP2006114715A patent/JP2007287987A/ja not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-04-18 US US11/785,480 patent/US20070243669A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20070243669A1 (en) | 2007-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9478581B2 (en) | Grids in backside illumination image sensor chips and methods for forming the same | |
| US8203196B2 (en) | Image sensor | |
| US20090101947A1 (en) | Image sensor device and fabrication method thereof | |
| US8698217B2 (en) | Metal shield structures in backside illumination image sensor chips | |
| US8163590B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| US7973347B2 (en) | Complementary metal oxide silicon image sensor and method of fabricating the same | |
| US9806124B2 (en) | Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same | |
| JP2018207089A (ja) | 平坦なマイクロレンズを有する固体撮像素子の製造方法 | |
| US7713777B2 (en) | Method for manufacturing image sensor | |
| US8101452B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| US8222068B2 (en) | Method for manufacturing image sensor | |
| JP2000164837A (ja) | 層内レンズの形成方法 | |
| TW202109858A (zh) | 固態攝影元件及固態攝影元件的製造方法 | |
| JP2007287987A (ja) | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 | |
| US7863073B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| US20080286897A1 (en) | Method for Manufacturing Image Sensor | |
| KR100835434B1 (ko) | 시모스 이미지 센서의 마이크로 렌즈의 제조방법 | |
| KR100831257B1 (ko) | 시모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| TW472391B (en) | Method to avoid the residual photoresist of color filter array | |
| JP2008166773A (ja) | イメージセンサの製造方法 | |
| KR100720479B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 | |
| KR100824232B1 (ko) | 이미지 센서의 제조방법 | |
| JP2008171856A (ja) | 半導体素子及び半導体素子の製造方法 | |
| KR20090072317A (ko) | 시모스 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR20070030455A (ko) | 이미지 센서 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090130 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110607 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110610 |