JP2007305683A - Solid state image sensing element and method for manufacturing the same - Google Patents

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秀樹 郡山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image sensing element that is rather resistive to influence of displacement of a micro-lens or an intra-layer lens, and does not cause deterioration in fluctuation of sensitivity and smear. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a solid state image sensing element comprises the steps of forming a photoelectric converting unit on the front surface of a semiconductor substrate, and forming an optical system on the photoelectric converting unit. Moreover, the step of forming the optical system further includes the steps of forming a film of an optical system material on the front surface of substrate on which the photoelectric converting unit and a circuit connected to the photoelectric converting unit are formed, and patterning the optical system material by conducting exposure from the rear surface side of the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子にかかり、特に固体撮像素子の光学系のパターニングに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device manufacturing method and a solid-state imaging device, and more particularly to patterning of an optical system of a solid-state imaging device.

エリアセンサ等に用いられるCCDを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどからなる光電変換部と、この光電変換部からの信号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。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。   A solid-state imaging device using a CCD used for an area sensor or the like includes a photoelectric conversion unit including a photodiode and a charge transfer unit including a charge transfer electrode for transferring a signal charge from the photoelectric conversion unit. . A plurality of charge transfer electrodes are arranged adjacent to each other on a charge transfer path formed on the semiconductor substrate, and are sequentially driven.

近年、カメラの小型化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。   In recent years, with the miniaturization of cameras, demands for higher resolution and higher sensitivity are increasing in solid-state imaging devices, and the number of imaging pixels is increasing to more than gigapixels.

そこで、感度を向上させるために、画素表面にマイクロレンズを設け、フォトダイオードへの集光効率を高める構造が種々提案されている。   In order to improve the sensitivity, various structures have been proposed in which a microlens is provided on the pixel surface to increase the light collection efficiency to the photodiode.

そのひとつに例えば、図15に示すように光電変換部を構成するフォトダイオード部30の直上位置の平坦化層10上にパッシベーション膜を兼ねた層内レンズ20を形成し、さらにその上層に平坦化膜(透光性膜22)、カラーフィルタ50、平坦化膜61、オンチップレンズ60とを順次形成した構造が提案されている(電荷転送部40、フォトダイオード部30については実施の形態で後述する)。通常マイクロレンズや層内レンズなどの光学系は、光電変換部を形成した後この光電変換部に対してフォトリソグラフィにより位置あわせを行いパターニングがなされるが、例えば、破線に示すような本来の位置からわずかにずれた場合、集光すべき光が反射されてしまい、十分に集光がなされないことがあった。   For example, as shown in FIG. 15, an intra-layer lens 20 that also serves as a passivation film is formed on the planarizing layer 10 immediately above the photodiode unit 30 constituting the photoelectric conversion unit, and further planarized on the upper layer. A structure in which a film (translucent film 22), a color filter 50, a planarization film 61, and an on-chip lens 60 are sequentially formed has been proposed (the charge transfer unit 40 and the photodiode unit 30 will be described later in an embodiment). To do). Usually, an optical system such as a microlens or an in-layer lens is formed by patterning by forming a photoelectric conversion part and then aligning the photoelectric conversion part by photolithography. When slightly deviating from the above, the light to be collected is reflected, and the light may not be collected sufficiently.

すなわち、フォトリソグラフィにより、パターニングするためわずかな位置ずれにより、マイクロレンズや層内レンズの位置ずれで集光位置が変わり、ケラレによる感度のばらつきや、低下が発生するという問題がある。また、遮光膜の、光電変換部の開口に対する位置ずれはスミアの悪化の原因となる。スミアは、固体撮像素子に強い光が照射された場合、電荷転送部に光が到達し、そこで電荷が発生するため、画面上に帯状の撮像欠陥が現れる現象であり、高画素化に際して、電荷転送部を遮光膜で覆うとともに、光電変換部の開口部をしっかりと開口することは重要な課題となっている。   That is, there is a problem that a slight misalignment for patterning by photolithography causes a converging position to change due to a misalignment of the microlens or the in-layer lens, resulting in variations in sensitivity due to vignetting and a decrease. Further, the positional deviation of the light shielding film with respect to the opening of the photoelectric conversion part causes smear deterioration. Smear is a phenomenon in which when solid light is applied to a solid-state image sensor, light reaches the charge transfer section and charges are generated there. As a result, a band-shaped imaging defect appears on the screen. It is an important issue to cover the transfer part with a light shielding film and to firmly open the opening of the photoelectric conversion part.

そこで、スミアおよび感度ばらつきの少ない固体撮像素子を提供すること目的とし、電荷転送電極の側面にサイドウォールを設けて第1の遮光膜とし、さらに電荷転送電極上に絶縁膜を介して第2および第3の遮光膜を形成する構成が提案されている(特許文献1)。   Accordingly, an object is to provide a solid-state imaging device with less smear and sensitivity variation, and a side wall of the charge transfer electrode is provided as a first light-shielding film, and the second and A configuration for forming a third light-shielding film has been proposed (Patent Document 1).

この方法では電極側壁の遮光膜をセルフアラインで形成しているため位置ずれによる感度ばらつきやスミアの悪化はないが、マイクロレンズや層内レンズ、あるいは光導波路の位置ずれの影響でケラレによる感度のばらつきや低下が生じ易く、安定した感度を得るのが困難であるという問題があった。   In this method, the light shielding film on the electrode sidewall is formed by self-alignment, so there is no sensitivity variation or smear deterioration due to misalignment, but the sensitivity due to vignetting is affected by the misalignment of the microlens, in-layer lens, or optical waveguide. There was a problem that variations and reductions were likely to occur, and it was difficult to obtain stable sensitivity.

また、パターン精度の向上をはかるべくレーザ描画法を用いた露光方法も提案されている(特許文献2)。   An exposure method using a laser drawing method has also been proposed in order to improve pattern accuracy (Patent Document 2).

特開平6−260629号公報JP-A-6-260629 特開2003−7599号公報JP 2003-7599 A

このように、図15に示した従来の固体撮像素子では、本来破線で示す位置にあるべき層内レンズ20のわずかな位置ずれにより、感度のばらつきやスミアの悪化を生じることがあった。細部については実施の形態で詳述するが、同一部位には同一符合を付した。
また、特許文献1に示された技術では、スミアの悪化を生じることはないが、マイクロレンズや層内レンズを形成する場合、フォトリソグラフィを用いる必要があり、これらの位置ずれによる影響を受け易いという問題があった。
また特許文献2の方法によっても、パターン精度の向上をはかることはできるが、位置ずれは免れ得ないものとなっている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、マイクロレンズや層内レンズあるいは光導波路などの光学系の位置ずれによる影響を受けにくく、かつ感度のばらつきやスミアの悪化を生じることのない固体撮像素子を提供することを目的とする。
As described above, in the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 15, sensitivity variations and smear deterioration may occur due to a slight positional shift of the inner lens 20 that should originally be at the position indicated by the broken line. Although details will be described in detail in the embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals.
In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 does not cause smear deterioration, but when forming a microlens or an in-layer lens, it is necessary to use photolithography, which is easily affected by misalignment. There was a problem.
Also, the method of Patent Document 2 can improve the pattern accuracy, but it cannot avoid displacement.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is solid-state imaging that is not easily affected by a positional shift of an optical system such as a microlens, an in-layer lens, or an optical waveguide, and that does not cause sensitivity variations and smear deterioration. An object is to provide an element.

そこで本発明は、半導体基板表面に、光電変換部を形成する工程と、前記光電変換部上に光学系を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、前記光学系を形成する工程が、前記光電変換部および前記光電変換部に接続された回路部の形成された基板表面に光学系材料を成膜する工程と、前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、前記光学系材料をパターニングする工程とを含む。   Therefore, the present invention is a method of manufacturing a solid-state imaging device including a step of forming a photoelectric conversion unit on a surface of a semiconductor substrate and a step of forming an optical system on the photoelectric conversion unit, wherein the optical system is formed. The step includes forming an optical material on the surface of the substrate on which the photoelectric conversion unit and the circuit unit connected to the photoelectric conversion unit are formed, and performing exposure from the back surface side of the semiconductor substrate, whereby the optical Patterning the system material.

この構成によれば、マイクロレンズや層内レンズあるいは光導波路などの光学系のパターニングを、裏面からの露光により、電荷転送部を覆う遮光膜などの遮光部に対してセルフアラインでパターン形成がなされるため、位置ずれはなく、感度のばらつきやスミアの悪化を防ぐことができる。また、集光性が高められ、光導波路、マイクロレンズや層内レンズの位置ずれによる影響をうけることがなく、ケラレによる感度のばらつきがない、固体撮像素子を提供することが可能となる。   According to this configuration, patterning of an optical system such as a microlens, an in-layer lens, or an optical waveguide is performed in a self-aligned pattern with respect to a light shielding portion such as a light shielding film covering the charge transfer portion by exposure from the back surface. Therefore, there is no position shift, and variations in sensitivity and deterioration of smear can be prevented. In addition, it is possible to provide a solid-state imaging device that has improved light condensing performance, is not affected by the positional deviation of the optical waveguide, the microlens, and the in-layer lens, and does not vary in sensitivity due to vignetting.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記回路部として、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部を形成する工程を含む。   The present invention also includes a step of forming, as the circuit unit, a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, as the circuit unit.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料をパターニングする工程に先立ち、前記光電変換部に開口を有する遮光部を形成する工程を含む。
この構成により、なんら構造を変更することなく、そのまま裏面側すなわち半導体基板側から露光することにより、マスク合わせも不要で、自己整合的に光電変換部にあわせた光学系を効率よく形成することが可能となる。
The present invention also includes a step of forming a light shielding portion having an opening in the photoelectric conversion portion prior to the step of patterning the optical system material in the method of manufacturing the solid-state imaging device.
With this configuration, it is possible to efficiently form an optical system that is aligned with the photoelectric conversion unit in a self-aligning manner by exposing from the back side, i.e., the semiconductor substrate side, without changing the structure. It becomes possible.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記遮光部を形成する工程は、前記電荷転送電極上に絶縁膜を介して、遮光膜を形成する工程を含む。
この構成により、電荷転送電極への光の入射による誤動作を防止することができ、かつ確実に自己整合的に光学系を形成することが可能となる。
According to the present invention, in the method of manufacturing the solid-state imaging device, the step of forming the light shielding portion includes a step of forming a light shielding film on the charge transfer electrode via an insulating film.
With this configuration, it is possible to prevent malfunction due to light incident on the charge transfer electrode, and it is possible to reliably form the optical system in a self-aligning manner.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記遮光部を形成する工程は、前記電荷転送電極を遮光性の金属膜を含む導電性膜で構成し、前記電荷転送電極間の距離が、前記半導体基板の裏面からの光が前記電荷転送電極上に到達しない程度に小さくなるように、前記金属膜をパターニングする工程を含む。
この構成によれば、電荷転送電極を遮光性材料で構成することによって、別に遮光膜を形成することなく、電極間距離を前記半導体基板の裏面からの光が前記電荷転送電極上に到達しない程度に小さくなるように、形成することで、極めて容易に効率よく自己整合的に、光学系をパターニングすることが可能となる。
According to the present invention, in the method of manufacturing the solid-state imaging device, in the step of forming the light shielding portion, the charge transfer electrode is formed of a conductive film including a light shielding metal film, and the distance between the charge transfer electrodes is And a step of patterning the metal film so that light from the back surface of the semiconductor substrate becomes small enough not to reach the charge transfer electrode.
According to this configuration, the charge transfer electrode is made of a light-shielding material, so that the light from the back surface of the semiconductor substrate does not reach the charge transfer electrode without forming a separate light-shielding film. By forming so as to be small, the optical system can be patterned very easily and efficiently in a self-aligning manner.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記電荷転送電極を形成する工程は、金属膜と多結晶シリコン膜との積層膜を形成する工程を含む。   According to the present invention, in the method of manufacturing the solid-state imaging device, the step of forming the charge transfer electrode includes a step of forming a laminated film of a metal film and a polycrystalline silicon film.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料をパターニングする工程は、パターニングすべき光学系材料上に感光性樹脂を形成し、前記感光性樹脂に対し、前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンを前記光学系材料に転写する工程とを含む。
この構成によれば、容易に所望の光学系材料のパターニングを行うことが可能となる。
According to the present invention, in the method for manufacturing the solid-state imaging device, the step of patterning the optical system material includes forming a photosensitive resin on the optical system material to be patterned, and the semiconductor substrate with respect to the photosensitive resin. It includes a step of forming a photosensitive resin pattern by performing exposure from the back side, and a step of transferring the photosensitive resin pattern to the optical system material.
According to this configuration, it is possible to easily pattern a desired optical system material.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料をパターニングする工程は、感光性樹脂を形成し、前記感光性樹脂に対し、前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、感光性樹脂のパターンを形成する工程とを含む。
この構成によれば、感光性樹脂そのものでマイクロレンズなどの光学系を形成することができるため、極めて容易にパターン形成を行うことが可能となる。
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the step of patterning the optical material includes forming a photosensitive resin, and exposing the photosensitive resin from the back side of the semiconductor substrate. And a step of forming a pattern of the photosensitive resin.
According to this configuration, since an optical system such as a microlens can be formed with the photosensitive resin itself, pattern formation can be performed very easily.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料は、マイクロレンズである。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the optical system material is a microlens.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料は、層内レンズである。   According to the present invention, in the method for manufacturing the solid-state imaging device, the optical system material is an in-layer lens.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記光学系材料をパターニングする工程に先立ち、絶縁膜を形成する工程を含み、前記絶縁膜上に前記感光性樹脂のパターンを形成し、この感光性樹脂のパターンをマスクとしてエッチングを行い光導波路を形成すべき開口を形成する工程を含み、前記開口内に光導波路を構成する高屈折率材料を充填する工程を含む。
この構成により、光導波路を形成するための開口の形成が裏面露光により実現できるため、極めて容易に位置精度よく光導波路を形成することが可能となる。
The present invention further includes a step of forming an insulating film prior to the step of patterning the optical system material in the method of manufacturing the solid-state imaging device, and forming the pattern of the photosensitive resin on the insulating film. Etching with the pattern of the photosensitive resin as a mask to form an opening for forming an optical waveguide, and filling the opening with a high refractive index material constituting the optical waveguide.
With this configuration, since the opening for forming the optical waveguide can be formed by backside exposure, the optical waveguide can be formed very easily with high positional accuracy.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、BPSG膜を成膜し、加熱により平坦化する工程を含み、前記BPSG膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、前記半導体基板側からの露光により、前記感光性樹脂層をパターニングし、開口を形成する工程と、前記感光性樹脂層をマスクとして前記BPSG膜をエッチングし、光導波路を形成すべき開口を形成する工程と、前記開口内に光導波路としての窒化シリコン膜を形成する工程とを含む。   According to the present invention, in the method for manufacturing a solid-state imaging device, the step of forming the insulating film includes a step of forming a BPSG film and flattening by heating, and forming a photosensitive resin layer on the BPSG film And a step of patterning the photosensitive resin layer by exposure from the semiconductor substrate side to form an opening; and etching the BPSG film using the photosensitive resin layer as a mask to form an optical waveguide. Forming an opening; and forming a silicon nitride film as an optical waveguide in the opening.

また本発明は、前記固体撮像素子の製造方法を用いて形成された固体撮像素子である。   Moreover, this invention is a solid-state image sensor formed using the manufacturing method of the said solid-state image sensor.

また本発明は、前記固体撮像素子において、前記電荷転送電極は、遮光性の金属膜を含み、前記電荷転送電極の電極間距離は、0.1μm以下である。
この構成により、遮光膜を形成することなく、電荷転送電極をそのまま遮光部として使用できるため、信頼性の高い光学系の形成が可能となる。そして光軸をあわせることができ、上方から大量の光を取り込み、光のとじこめを行うことにより、集光効率の高い光導波路構造を形成することができる。
According to the present invention, in the solid-state imaging device, the charge transfer electrode includes a light-shielding metal film, and a distance between the charge transfer electrodes is 0.1 μm or less.
With this configuration, the charge transfer electrode can be used as it is as a light-shielding portion without forming a light-shielding film, so that a highly reliable optical system can be formed. Then, the optical axes can be aligned, and a large amount of light is taken in from above and light confinement is performed, whereby an optical waveguide structure with high light collection efficiency can be formed.

本発明によれば、マイクロレンズや層内レンズや光導波路などを自己整合的に形成することができるため、位置ずれによる影響を受けることなく、ケラレによる感度のばらつきや低下のない、高い信頼性を備えた固体撮像素子を提供することが可能となる。   According to the present invention, microlenses, in-layer lenses, optical waveguides, and the like can be formed in a self-aligned manner, so that they are not affected by misalignment, and are highly reliable with no sensitivity variation or deterioration due to vignetting. It is possible to provide a solid-state imaging device including

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
(第1の実施の形態)
この固体撮像素子は、図1および図2に示すように、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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た固体撮像素子において、層内レンズ20が、基板1の裏面からの露光によって自己整合的にパターニングされるようにしたことを特徴とするものである。本実施の形態では、前記電荷転送電極は、シリコン基板1表面に形成されたゲート絶縁膜2上に電極間絶縁膜4をはさんで並置して構成された、導電性膜からなる電荷転送電極3が上部絶縁膜5を介して、前記電荷転送電極の周りに形成され、タングステン薄膜からなる遮光膜7を具備し、前記電荷転送電極の上層に形成された、BPSG(borophospho silicate glass)膜からなる絶縁膜10上に、裏面露光によって前記遮光膜7に自己整合的に層内レンズ20が形成されている。そして、層内レンズ20の上層に平坦化膜22、カラーフィルタ50、フィルタ上平坦化膜61、レンズ60が順次積層されている。ここで図1は断面概要図、図2は平面概要図であり、図1は図2のA−A断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, this solid-state imaging device is a solid-state imaging device including a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit. The intra-layer lens 20 is patterned in a self-aligned manner by exposure from the back surface of the substrate 1. In the present embodiment, the charge transfer electrode is a charge transfer electrode made of a conductive film, which is configured by juxtaposing an interelectrode insulating film 4 on a gate insulating film 2 formed on the surface of a silicon substrate 1. 3 is formed around the charge transfer electrode via the upper insulating film 5 and includes a light-shielding film 7 made of a tungsten thin film, and from a BPSG (borophosphosilicate glass) film formed on the charge transfer electrode. An in-layer lens 20 is formed on the insulating film 10 to be self-aligned with the light shielding film 7 by backside exposure. The planarizing film 22, the color filter 50, the on-filter planarizing film 61, and the lens 60 are sequentially stacked on the upper layer of the intralayer lens 20. Here, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view, FIG. 2 is a schematic plan view, and FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

上記構成によれば、電荷転送電極3の周りを覆う遮光膜7をマスクとして裏面露光によりセルフアラインで層内レンズ20がパターニングされているため、位置ずれはなく、感度のばらつきやスミアの悪化を防ぐことができると共に、集光性が高められ、ケラレによる感度のばらつきがない、固体撮像素子を提供することが可能となる。   According to the above configuration, since the inner lens 20 is patterned by self-alignment by backside exposure using the light-shielding film 7 covering the periphery of the charge transfer electrode 3 as a mask, there is no positional shift, and sensitivity variations and smear deterioration occur. It is possible to provide a solid-state imaging device that can prevent the light and improve the light condensing performance and that does not cause variations in sensitivity due to vignetting.

他の構造は通例の固体撮像素子と同様であり、光電変換部30と、前記光電変換部30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40とを具備し、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜7の上層に、表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたBPSG膜からなる絶縁膜10が形成されており、絶縁膜10の上層は、層内レンズ20、透光性の有機系膜からなる平坦化膜22を形成し、さらにこの上に、カラーフィルタ50およびレンズ60が形成される。61はフィルタ上平坦化膜である。   Other structures are the same as those of a conventional solid-state imaging device, and include a photoelectric conversion unit 30 and a charge transfer unit 40 including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit 30. An insulating film 10 made of a BPSG film filled in the photoelectric conversion portion is formed on the light shielding film 7 formed so as to have an opening in the conversion portion so that the surface is substantially flat. The upper layer is formed with an in-layer lens 20 and a planarizing film 22 made of a light-transmitting organic film, and a color filter 50 and a lens 60 are further formed thereon. 61 is a planarizing film on the filter.

これにより、良好に表面の平坦化をはかることができる。   Thereby, it is possible to satisfactorily flatten the surface.

なおこのゲート酸化膜2は、酸化シリコン膜2aと窒化シリコン膜2bと酸化シリコン膜2cとの3層構造膜で構成される。   The gate oxide film 2 is composed of a three-layer structure film of a silicon oxide film 2a, a silicon nitride film 2b, and a silicon oxide film 2c.

また、シリコン基板1には、複数のフォトダイオード領域からなる光電変換部30が形成され、光電変換部30で検出した信号電荷を転送するための電荷転送部40が、光電変換部30の間に形成される。   Further, a photoelectric conversion unit 30 including a plurality of photodiode regions is formed on the silicon substrate 1, and a charge transfer unit 40 for transferring a signal charge detected by the photoelectric conversion unit 30 is provided between the photoelectric conversion units 30. It is formed.

電荷転送電極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2で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、形成される。   Although not shown in FIG. 2, the charge transfer channel through which the signal charge transferred by the charge transfer electrode moves is formed in a direction crossing the direction in which the charge transfer unit 40 extends.

なお、図2においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域30と電荷転送部40との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。   In FIG. 2, the description of the interelectrode insulating film formed near the boundary between the photodiode region 30 and the charge transfer portion 40 is omitted.

また図1に示すように、シリコン基板1内には、フォトダイオード領域30を構成する光電変換部(30a、30b)、電荷転送チャネル33、チャネルストップ領域32、電荷読み出し領域34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、電荷転送電極(第1層導電性膜からなる第1層電極、第2層導電性膜からなる第2層電極)が、電極間絶縁膜4をはさんで並置されるように形成され、単層電極構造を構成している。5は電荷転送電極上を覆う上部絶縁膜である。   As shown in FIG. 1, photoelectric conversion portions (30 a and 30 b), a charge transfer channel 33, a channel stop region 32, and a charge readout region 34 constituting the photodiode region 30 are formed in the silicon substrate 1. A gate oxide film 2 is formed on the surface of the substrate 1. On the surface of the gate oxide film 2, charge transfer electrodes (a first layer electrode made of a first layer conductive film and a second layer electrode made of a second layer conductive film) are juxtaposed across the interelectrode insulating film 4. Thus, a single-layer electrode structure is formed. Reference numeral 5 denotes an upper insulating film covering the charge transfer electrode.

また、この例では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。   In this example, a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device is shown, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a square lattice type solid-state imaging device.

次にこの固体撮像素子の製造工程について図3乃至図7を参照しつつ詳細に説明する。
まず、通例の方法で、シリコン基板1上に光電変換部と電荷転送部とを形成する。例えば電荷転送部は以下のように形成される。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15nmの酸化シリコン膜2aと、膜厚50nmの窒化シリコン膜2bと、膜厚10nmの酸化シリコン膜2cを形成し、3層構造のゲート酸化膜2を形成する。
Next, the manufacturing process of this solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIGS.
First, a photoelectric conversion unit and a charge transfer unit are formed on the silicon substrate 1 by a usual method. For example, the charge transfer unit is formed as follows. A silicon oxide film 2a having a film thickness of 15 nm, a silicon nitride film 2b having a film thickness of 50 nm, and a silicon oxide film 2c having a film thickness of 10 nm are formed on the surface of an n-type silicon substrate 1 having an impurity concentration of about 1.0 × 10 16 cm −3. And a gate oxide film 2 having a three-layer structure is formed.

続いて、このゲート酸化膜2上に、第1層多結晶シリコン膜と第2層多結晶シリコン膜とを酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜4を介して並置し、このまわりに酸化シリコン膜5を形成する(図3(a))。なお図示しないが光電変換部上に窒化シリコン膜からなる反射防止膜が形成される。   Subsequently, a first-layer polycrystalline silicon film and a second-layer polycrystalline silicon film are juxtaposed on the gate oxide film 2 via an interelectrode insulating film 4 made of a silicon oxide film. 5 is formed (FIG. 3A). Although not shown, an antireflection film made of a silicon nitride film is formed on the photoelectric conversion portion.

この後、CVD法によりタングステン薄膜7を形成する(図3(b))。   Thereafter, a tungsten thin film 7 is formed by CVD (FIG. 3B).

そして、フォトリソグラフィにより、フォトダイオード領域30に開口を有するレジストパターンR1を形成する(図3(c))。そしてこのフォトレジストR1をマスクとして異方性エッチング(反応性イオンエッチング)によりタングステン薄膜をパターニングする(図4(a))。   Then, a resist pattern R1 having an opening in the photodiode region 30 is formed by photolithography (FIG. 3C). Then, the tungsten thin film is patterned by anisotropic etching (reactive ion etching) using the photoresist R1 as a mask (FIG. 4A).

そしてフォトレジストR1を除去し(図4(b))、続いて、この上層にBPSG膜を形成し、加熱リフローすることにより、平坦化膜10を形成する(図4(c))。   Then, the photoresist R1 is removed (FIG. 4B), and then a BPSG film is formed on the upper layer and heated and reflowed to form the planarizing film 10 (FIG. 4C).

そしてこの上層にCVD法により層内レンズ材としての窒化シリコン膜20を形成する(図5(a))。   Then, a silicon nitride film 20 as an in-layer lens material is formed on this upper layer by CVD (FIG. 5A).

そしてこの上層にレジストR2を塗布する(図5(b))。
この状態でシリコン基板の裏面から露光することにより、遮光膜7に自己整合的に露光領域Rが形成される(図6(a))。
そして現像処理を行うことにより、フォトダイオード領域30上にのみレジストパターンR2が形成される(図6(b))。
さらにこの状態で加熱しレジストパターンR2を溶融し、表面張力により半球状に成形する(図7(a))。
そしてこの半球状に成形されたレジストパターンR3をマスクとしてエッチバックを行い(図7(b))、レジストパターンR3の形状を転写し、窒化シリコン膜からなる層内レンズ20を形成する(図7(c))。
Then, a resist R2 is applied to this upper layer (FIG. 5B).
By exposing from the back surface of the silicon substrate in this state, an exposure region RA is formed in the light shielding film 7 in a self-aligning manner (FIG. 6A).
Then, by performing development processing, a resist pattern R2 is formed only on the photodiode region 30 (FIG. 6B).
Further, the resist pattern R2 is melted by heating in this state, and formed into a hemisphere by surface tension (FIG. 7A).
Etchback is then performed using the resist pattern R3 formed in a hemispherical shape as a mask (FIG. 7B), and the shape of the resist pattern R3 is transferred to form an intralayer lens 20 made of a silicon nitride film (FIG. 7). (C)).

続いて、有機膜を塗布し平坦化膜22を形成した後、カラーフィルタ50、フィルタ上平坦化膜61を形成し、最後にマイクロレンズ60を形成して、図1に示した固体撮像素子が形成される。   Subsequently, after the organic film is applied to form the planarizing film 22, the color filter 50 and the on-filter planarizing film 61 are formed, and finally the microlens 60 is formed, so that the solid-state imaging device shown in FIG. It is formed.

この方法によれば、層内レンズ20は、電荷転送電極を覆う遮光膜7に自己整合的に形成されるため、位置ずれの低減をはかることができるとともに、集光性が良好で高精度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。   According to this method, since the inner lens 20 is formed in a self-aligned manner on the light-shielding film 7 that covers the charge transfer electrode, it is possible to reduce misalignment and to have a good light collecting property and high accuracy. A highly reliable solid-state imaging device can be formed.

(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2について説明する。
前記実施の形態1では、電荷転送電極3上を覆う遮光膜7を形成し、この遮光膜7に対して自己整合的に層内レンズ20のパターニングを行うようにしたが、本実施の形態では、図8に露光工程を示すように、電荷転送電極3そのものをマスクとして裏面露光により、層内レンズ形成のためのレジストR4をパターニングするようにしたことを特徴とする。すなわち、本実施の形態では、電荷転送電極3を多結晶シリコン層3S、遮光性のタングステン層3Mとの2層膜とすると共に、電極間距離を0.1μmとし、前記半導体基板の裏面からの光Lが前記電荷転送電極上に到達しない程度に小さくなるように形成し、遮光膜ではなく、電荷転送電極自体をマスクとして、裏面露光により、感光性樹脂すなわちフォトレジストをパターニングし、このフォトレジストのパターンをマスクとして窒化シリコン膜からなるレンズ基材をパターニングし、層内レンズ20を形成している。
このようにして形成された固体撮像素子を図9に示す。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the light shielding film 7 covering the charge transfer electrode 3 is formed, and the inner lens 20 is patterned in a self-aligned manner with respect to the light shielding film 7, but in the present embodiment, As shown in FIG. 8, the resist R4 for forming the inner lens is patterned by backside exposure using the charge transfer electrode 3 itself as a mask. That is, in the present embodiment, the charge transfer electrode 3 is a two-layer film of a polycrystalline silicon layer 3S and a light-shielding tungsten layer 3M, and the distance between the electrodes is 0.1 μm, and the distance from the back surface of the semiconductor substrate is The light L is formed so as to be small enough not to reach the charge transfer electrode, and a photosensitive resin, that is, a photoresist is patterned by backside exposure using the charge transfer electrode itself as a mask instead of the light shielding film. The lens substrate made of a silicon nitride film is patterned using the above pattern as a mask to form the in-layer lens 20.
FIG. 9 shows the solid-state imaging device thus formed.

この構成によれば、電荷転送電極3を、遮光性材料で構成することによって、別に遮光膜を形成することなく、電極間距離を前記半導体基板の裏面からの光が前記電荷転送電極上に到達しない程度に小さくなるように、形成することで、極めて容易に効率よく自己整合的に、光学系をパターニングすることが可能となる。ここで電荷転送電極の膜厚を200nm程度としたとき、電極間距離は0.1μm以下であると、半導体基板裏面からの光は電荷転送電極上にはほとんど到達しない。   According to this configuration, the charge transfer electrode 3 is made of a light-shielding material, so that light from the back surface of the semiconductor substrate reaches the charge transfer electrode without forming a separate light-shielding film. By forming the optical system so as to be small, the optical system can be patterned very easily and efficiently in a self-aligning manner. Here, when the thickness of the charge transfer electrode is about 200 nm, the light from the back surface of the semiconductor substrate hardly reaches the charge transfer electrode when the distance between the electrodes is 0.1 μm or less.

ここで、電極間距離については、使用する露光用光源の波長に応じて許容範囲が決定される。   Here, the allowable range of the inter-electrode distance is determined according to the wavelength of the exposure light source to be used.

(実施の形態3)
次に本発明の実施の形態3について説明する。
前記実施の形態1、2では、層内レンズ20の形成に際し、裏面露光を用いたが、本実施の形態では、光導波路の形成に裏面露光を用いた例について説明する。
本実施の形態では、前記実施の形態1の図4(c)の工程までを実施し、BPSG膜10を平坦化した後(図4(c))、層内レンズの形成に先立ち、ネガタイプのフォトレジストR5を塗布し(図10(a))、裏面露光を行うことにより、光導波路形成領域に開口をもつフォトレジストR5のパターンを形成し(図10(b))、これをマスクとしてBPSG膜10をパターニングし(図11(a))、光導波路形成用の開口を自己整合的に形成し、この開口に窒化シリコン膜などの高屈折率膜8を充填し、光導波路を構成する。
他は通例の方法で形成する。図12はこのようにして形成された固体撮像素子を示す断面図である。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the first and second embodiments, the back exposure is used in forming the intralayer lens 20, but in this embodiment, an example in which the back exposure is used for forming the optical waveguide will be described.
In the present embodiment, the process up to the step of FIG. 4C of the first embodiment is performed, and after the BPSG film 10 is planarized (FIG. 4C), the negative type is formed prior to the formation of the inner lens. Photoresist R5 is applied (FIG. 10A), and backside exposure is performed to form a pattern of photoresist R5 having an opening in the optical waveguide formation region (FIG. 10B). Using this as a mask, BPSG The film 10 is patterned (FIG. 11A), and an opening for forming an optical waveguide is formed in a self-aligned manner, and this opening is filled with a high refractive index film 8 such as a silicon nitride film to constitute an optical waveguide.
Others are formed by customary methods. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the solid-state imaging device formed as described above.

以下、本実施の形態3の光導波路構造の固体撮像素子の形成工程について詳述する。   Hereinafter, the process of forming the solid-state imaging device having the optical waveguide structure according to the third embodiment will be described in detail.

実施の形態1の図3(a)から図4(c)の工程までを実施し、遮光膜7のパターニングのなされた基板表面にBPSG膜を形成し、加熱リフローすることにより、平坦化膜10を形成する。
そして、層内レンズの形成に先立ち、平坦化膜10上にネガタイプのフォトレジストR5を塗布する(図10(a))。そして、裏面露光を行うことにより、光導波路形成領域に開口をもつフォトレジストR5のパターンを形成する(図10(b))。これをマスクとしてBPSG膜10をパターニングし(図11(a))、光導波路形成用の開口を自己整合的に形成する。
続いて、CVD法によりこの開口に窒化シリコン膜などの高屈折率膜20を充填するように成膜する。
そして、CMPにより平坦化し、光導波路を構成する(図11(b))。
3A to 4C of the first embodiment is performed, a BPSG film is formed on the surface of the substrate on which the light shielding film 7 has been patterned, and heated and reflowed, whereby the planarizing film 10 is formed. Form.
Prior to the formation of the inner lens, a negative type photoresist R5 is applied on the planarizing film 10 (FIG. 10A). Then, by performing backside exposure, a pattern of photoresist R5 having an opening in the optical waveguide formation region is formed (FIG. 10B). Using this as a mask, the BPSG film 10 is patterned (FIG. 11A), and an opening for forming an optical waveguide is formed in a self-aligning manner.
Subsequently, a film is formed by filling the opening with a high refractive index film 20 such as a silicon nitride film by a CVD method.
And it planarizes by CMP and comprises an optical waveguide (FIG.11 (b)).

そしてこの上層にレジストR6を塗布する。
この状態で実施の形態1と同様に、シリコン基板の裏面から露光することにより、遮光膜7に自己整合的に露光領域が形成される(図12(a))。
そして現像処理を行うことにより、フォトダイオード領域30上にのみレジストパターンR6が形成される(図12(b))。
さらにこの状態で加熱しレジストパターンR6を溶融し、表面張力により半球状に成形する(図13(a))。
そしてこの半球状に成形されたレジストパターンR3をマスクとしてエッチバックを行い(図13(b))、レジストパターンR3の形状を転写し、窒化シリコン膜からなる層内レンズ20を形成する(図13(c))。
Then, a resist R6 is applied to this upper layer.
In this state, as in the first embodiment, by exposing from the back surface of the silicon substrate, an exposure region is formed in the light shielding film 7 in a self-aligning manner (FIG. 12A).
Then, by performing development processing, a resist pattern R6 is formed only on the photodiode region 30 (FIG. 12B).
Furthermore, the resist pattern R6 is melted by heating in this state, and is shaped into a hemisphere by surface tension (FIG. 13A).
Etchback is performed using the resist pattern R3 formed in the hemispherical shape as a mask (FIG. 13B), and the shape of the resist pattern R3 is transferred to form an intralayer lens 20 made of a silicon nitride film (FIG. 13). (C)).

続いて、有機膜を塗布し平坦化膜22を形成した後、カラーフィルタ50、フィルタ上平坦化膜61を形成し、最後にマイクロレンズ60を形成して、図14に示すように固体撮像素子が形成される。   Subsequently, after applying the organic film to form the planarizing film 22, the color filter 50 and the planarizing film 61 on the filter are formed, and finally the microlens 60 is formed. As shown in FIG. Is formed.

この方法によれば、光導波路および層内レンズ20は、電荷転送電極を覆う遮光膜7に自己整合的に形成されるため、位置ずれの低減をはかることができるとともに、集光性が良好で高精度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。   According to this method, since the optical waveguide and the intralayer lens 20 are formed in a self-aligned manner on the light shielding film 7 covering the charge transfer electrode, it is possible to reduce misalignment and to have good light collecting properties. A highly accurate and reliable solid-state imaging device can be formed.

また本発明は、前記固体撮像素子において、光導波路が遮光膜に自己整合的に形成されているため、前記開口部に透光性材料が充填されるようにすれば、開口部に透光性材料が充填されているため、大量の光を取り込むことができ、集光効率の高い光導波路構造を形成することができる。   In the solid-state imaging device according to the present invention, since the optical waveguide is formed in the light-shielding film in a self-aligning manner, if the transparent portion is filled with the transparent portion, the transparent portion is transparent. Since the material is filled, a large amount of light can be taken in and an optical waveguide structure with high light collection efficiency can be formed.

また本発明は、前記固体撮像素子において、前記透光性材料は有機系材料とするのが望ましく、この構成によれば、低温形成が可能である。   According to the present invention, in the solid-state imaging device, the light-transmitting material is preferably an organic material, and according to this configuration, formation at a low temperature is possible.

また本発明は、前記固体撮像素子において、光導波路を構成する窒化シリコンに代えてBPSG膜の開口部にカラーフィルタ材料が充填され、カラーフィルタを構成してもよい。この構成によれば、別途フィルタ層を設ける必要がなく、より薄型化をはかることができ、集光部にのみフィルタが形成されているため、効率よく集光のなされた光を選択的に波長調整され、また遮光膜で囲まれているため、混色を防ぐことができる。   In the solid-state image pickup device according to the present invention, a color filter material may be filled in the opening of the BPSG film instead of silicon nitride constituting the optical waveguide. According to this configuration, it is not necessary to provide a separate filter layer, and the thickness can be further reduced. Since the filter is formed only at the light collecting portion, the light that is efficiently condensed is selectively wavelength-selected. Since it is adjusted and surrounded by a light shielding film, color mixing can be prevented.

また本発明は、前記固体撮像素子において、前記開口部に蛍光剤を充填するようにしてもよい。この構成によれば、別途蛍光体層を設ける必要がなく、より薄型化をはかることができ、集光部にのみ蛍光体が形成されているため、効率よく集光された光量に応じた蛍光を発光させることができ、高感度化をはかることができる。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the opening may be filled with a fluorescent agent. According to this configuration, it is not necessary to provide a separate phosphor layer, and the thickness can be further reduced. Since the phosphor is formed only in the light condensing part, the fluorescent light corresponding to the amount of light that has been efficiently collected. Can be made to emit light, and high sensitivity can be achieved.

また本発明は、前記固体撮像素子において、前記遮光膜はタングステンであってもよく、この構成によれば、CVD法により容易に形成可能でかつ遮光性の高い遮光膜を形成することが可能となる。また、電極などの配線取り出しと同一工程で形成可能となる。   Further, according to the present invention, in the solid-state imaging device, the light shielding film may be tungsten, and according to this configuration, a light shielding film that can be easily formed by a CVD method and has a high light shielding property can be formed. Become. In addition, it can be formed in the same process as the wiring extraction of electrodes and the like.

なお遮光性の金属膜としてはタングステンに限定されることなくチタン(Ti)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)など適宜変更可能である。
また、前記固体撮像素子において、遮光膜はアルミニウム薄膜またはアルミニウム合金薄膜を用いてもよい。この構成によれば、周辺回路の配線と同一工程で形成することができ、加工性も容易で、高精度で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。なお、この遮光膜はアルミニウム薄膜またはアルミニウム合金薄膜に限定されることなくWなどの遮光性を有する金属膜であればよい。
Note that the light-shielding metal film is not limited to tungsten, and may be appropriately changed such as titanium (Ti), cobalt (Co), nickel (Ni).
In the solid-state imaging device, the light shielding film may be an aluminum thin film or an aluminum alloy thin film. According to this configuration, it is possible to form an optical waveguide structure that can be formed in the same process as the wiring of the peripheral circuit, is easy to process, and has high accuracy and high reliability. The light shielding film is not limited to an aluminum thin film or an aluminum alloy thin film, and may be a metal film having a light shielding property such as W.

なお、製造方法については前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。   In addition, about a manufacturing method, it can change suitably, without being limited to the said embodiment.

以上説明してきたように、本発明によれば、マイクロレンズや光導波路、層内レンズの位置ずれによる影響を受けることなく、ケラレによる感度のばらつきや低下のない、固体撮像素子を提供することが可能となることから、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。また、光導波路内にカラーフィルタ材料や蛍光剤などを充填することにより、混色を防ぐと共に縦方向のシュリンクをはかることができ光入射角に対するマージンを減少することもできる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device that is not affected by the positional deviation of the microlens, the optical waveguide, and the in-layer lens, and that is free from variations and decreases in sensitivity due to vignetting. This makes it possible to form a fine and highly sensitive solid-state imaging device such as a small camera. Further, by filling the optical waveguide with a color filter material or a fluorescent agent, color mixture can be prevented and shrinking in the vertical direction can be achieved, and the margin for the light incident angle can be reduced.

本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子を示す上面図である。It is a top view which shows the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2の固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の固体撮像素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the solid-state image sensor of Embodiment 3 of this invention. 従来例の固体撮像素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the solid-state image sensor of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3a 第1層多結晶シリコン膜
3b 第2層多結晶シリコン膜
4 電極間絶縁膜
5 酸化シリコン膜(絶縁膜)
7 遮光膜
8 反射防止膜
10 平坦化膜(BPSG膜)
22 透光性膜
30 光電変換部
40 電荷転送部
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
61 平坦化膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate oxide film 3a 1st layer polycrystalline silicon film 3b 2nd layer polycrystalline silicon film 4 Interelectrode insulating film 5 Silicon oxide film (insulating film)
7 light shielding film 8 antireflection film 10 flattening film (BPSG film)
22 translucent film 30 photoelectric conversion unit 40 charge transfer unit 50 color filter 60 microlens 61 flattening film

Claims (14)

半導体基板表面に、光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部上に光学系を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系を形成する工程が、前記光電変換部および前記光電変換部に接続された回路部の形成された基板表面に光学系材料を成膜する工程と、
前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、前記光学系材料をパターニングする工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
Forming a photoelectric conversion part on a semiconductor substrate surface;
A method of manufacturing a solid-state imaging device including a step of forming an optical system on the photoelectric conversion unit,
The step of forming the optical system includes the step of forming an optical system material on the substrate surface on which the photoelectric conversion unit and the circuit unit connected to the photoelectric conversion unit are formed,
And a step of patterning the optical material by performing exposure from the back side of the semiconductor substrate.
請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記回路部として、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 1,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming a charge transfer portion including a charge transfer electrode for transferring a charge generated in the photoelectric conversion portion as the circuit portion.
請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料をパターニングする工程に先立ち、
前記光電変換部に開口を有するように遮光部を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 2,
Prior to patterning the optical material,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a light shielding portion so that an opening is formed in the photoelectric conversion portion.
請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記遮光部を形成する工程は、
前記電荷転送電極上に絶縁膜を介して、遮光膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 3,
The step of forming the light shielding portion includes:
A method of manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a light shielding film on the charge transfer electrode via an insulating film.
請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記遮光部を形成する工程は、
前記電荷転送電極を遮光性の金属膜を含む導電性膜で構成し、前記電荷転送電極間の距離が、前記半導体基板の裏面からの光が前記電荷転送電極上に到達しない程度に小さくなるように、前記金属膜をパターニングする工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 3,
The step of forming the light shielding portion includes:
The charge transfer electrodes are formed of a conductive film including a light-shielding metal film, and the distance between the charge transfer electrodes is reduced to such an extent that light from the back surface of the semiconductor substrate does not reach the charge transfer electrodes. And a method of manufacturing a solid-state imaging device, including a step of patterning the metal film.
請求項5に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電荷転送電極を形成する工程は、金属膜と多結晶シリコン膜との積層膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 5,
The step of forming the charge transfer electrode includes a step of forming a laminated film of a metal film and a polycrystalline silicon film.
請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料をパターニングする工程は、
パターニングすべき光学系材料上に感光性樹脂を形成し、
前記感光性樹脂に対し、前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、
感光性樹脂のパターンを形成する工程と、
前記感光性樹脂のパターンを前記光学系材料に転写する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The step of patterning the optical system material includes:
Form a photosensitive resin on the optical material to be patterned,
By exposing the photosensitive resin from the back side of the semiconductor substrate,
Forming a photosensitive resin pattern;
And a step of transferring the pattern of the photosensitive resin to the optical system material.
請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料をパターニングする工程は、
感光性樹脂を形成し、
前記感光性樹脂に対し、前記半導体基板の裏面側から露光を行うことにより、
感光性樹脂のパターンを形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The step of patterning the optical system material includes:
Forming a photosensitive resin,
By exposing the photosensitive resin from the back side of the semiconductor substrate,
And a step of forming a pattern of a photosensitive resin.
請求項7または8に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料は、マイクロレンズである固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7 or 8,
The optical system material is a manufacturing method of a solid-state imaging device which is a microlens.
請求項7または8に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料は、層内レンズである固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7 or 8,
The optical system material is a manufacturing method of a solid-state imaging device which is an in-layer lens.
請求項7に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記光学系材料をパターニングする工程に先立ち、
絶縁膜を形成する工程を含み、
前記絶縁膜上に前記感光性樹脂のパターンを形成し、
この感光性樹脂のパターンをマスクとしてエッチングを行い光導波路を形成すべき開口を形成する工程を含み、
前記開口内に光導波路を構成する高屈折率材料を充填する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 7,
Prior to patterning the optical material,
Including a step of forming an insulating film,
Forming a pattern of the photosensitive resin on the insulating film;
Etching with the photosensitive resin pattern as a mask to form an opening for forming an optical waveguide,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising a step of filling a high refractive index material constituting an optical waveguide in the opening.
請求項11に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を形成する工程は、BPSG膜を成膜し、加熱により平坦化する工程を含み、
前記BPSG膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記半導体基板側からの露光により、前記感光性樹脂層をパターニングし、開口を形成する工程と、
前記感光性樹脂層をマスクとして前記BPSG膜をエッチングし、光導波路を形成すべき開口を形成する工程と、
前記開口内に光導波路としての窒化シリコン膜を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 11,
The step of forming the insulating film includes a step of forming a BPSG film and flattening by heating,
Forming a photosensitive resin layer on the BPSG film;
Patterning the photosensitive resin layer by exposure from the semiconductor substrate side and forming an opening;
Etching the BPSG film using the photosensitive resin layer as a mask to form an opening for forming an optical waveguide;
Forming a silicon nitride film as an optical waveguide in the opening.
請求項1乃至12のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法を用いて形成された固体撮像素子。   A solid-state imaging device formed by using the method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1. 請求項13に記載の固体撮像素子であって、
前記電荷転送電極は、遮光性の金属膜を含み、前記電荷転送電極の電極間距離は、0.1μm以下である固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 13,
The charge transfer electrode includes a light-shielding metal film, and a distance between the charge transfer electrodes is 0.1 μm or less.
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