JP2008117830A

JP2008117830A - 固体撮像装置およびその製造方法、および撮像装置

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Publication number: JP2008117830A
Application number: JP2006297427A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yamamoto; 雄一山本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】基板強度を確保しつつ、１枚の基板で裏面照射型の固体撮像装置を成すことを可能にする。
【解決手段】入射光量を電気信号に変換する光電変換部２２を有するもので半導体基板１１に形成された複数の画素部２１を備え、前記複数の画素部２１が形成された領域（第１領域１２）の前記半導体基板１１は、少なくとも前記画素部２１が形成された以外の領域（第２領域１３）の前記半導体基板１１より薄く形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、および撮像装置に関する。

現在の固体撮像装置は、図１６に示すように、光電変換部（例えば、フォトダイオード）２２２よりも上層に信号処理部２２９および配線層２２３が形成され、さらにカラーフィルター２２７、集光レンズ２２８が形成されていて、集光レンズ２２８で集光した光を配線層２２３側から光電変換部２２２に入射させる表面照射型固体撮像装置２０１が一般的である。しかし、微細化が進むにつれ配線ピッチも狭くなり多層化が進むため、集光レンズ２２８と光電変換部２２２との距離も広がり、斜め入射した光が光電変換部２２２に届きにくくなっている。このため、シェーディングなどの受光特性を劣化させる現象も発生する。

受光特性の劣化を改善する構造として、図１７に示すような、裏面照射型固体撮像装置１０１が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。裏面照射型固体撮像装置１０１では、光電変換部１２２上にカラーフィルター１２７、集光レンズ１２８が配線位置されているため、斜め光への実効開口率１００％を達成でき、感度を大幅に高めることができるとともに、シェーディングの発生を抑えることができる。

裏面照射型固体撮像装置の作製には、シリコン基板もしくはＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いる。シリコン基板を用いた場合の製造工程を図１８〜図１９の製造工程断面図によって説明する。

図１８（１）に示すように、シリコン基板１１１に光電変換部１２２を形成するとともに信号処理部（図示せず）を形成した後、シリコン基板１１１上に配線層１２３を形成する。次に、図１８（２）に示すように、上記配線層１２３上に酸化シリコン膜１２４を形成し、その表面を平坦化加工する。例えば、化学的機械研磨による鏡面加工を施す。そして、表面が平坦な酸化シリコン膜１５２が形成された支持基板１５１を用意する。この酸化シリコン膜１５２は、例えばＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）を成膜原料に用いた化学的気相成長法により形成する。次に、図１８（３）に示すように、酸化シリコン膜１２４、１５２の平坦化された面同士を張り合わせる。次に、図１８（４）に示すように、シリコン基板１１１を研磨して薄くする。このとき、光電変換部１２２上にシリコン基板１１１が残るようにしている。その後、図１９（５）に示すように、薄くしたシリコン基板１１１上に絶縁膜１２６を形成した後、カラーフィルター層１２７、集光レンズ１２８を形成する。

次に、ＳＯＩ基板を用いた場合の製造工程を図２０〜図２１の製造工程断面図によって説明する。
図２０（１）に示すように、シリコン基板１３２上に絶縁層１３３を介してシリコン層１３４が形成されたＳＯＩ基板１３１の上記シリコン層１３４に光電変換部１２２を形成するとともに信号処理部（図示せず）を形成する。次いでシリコン層１３４上に配線層１２３を形成する。次に、図２０（２）に示すように、上記配線層１２３上に酸化シリコン膜１２４を形成し、その表面を平坦化加工する。例えば、化学的機械研磨による鏡面加工を施す。そして、表面が平坦な酸化シリコン膜１５２が形成された支持基板１５１を用意する。この酸化シリコン膜１５２は、例えばＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）を成膜原料に用いた化学的気相成長法により形成する。次に、図２０（３）に示すように、酸化シリコン膜１２４、１５２の平坦化された面同士を張り合わせる。次に、図２０（４）に示すように、ＳＯＩ基板１３１のシリコン基板１３２〔前記図２０（１）参照〕を研磨して除去する。さらに、図２１（５）に示すように、ＳＯＩ基板１３１の絶縁層１３３〔前記図２０（１）参照〕を除去する。その後、図２１（６）に示すように、シリコン層１３４上に絶縁膜１２６を形成した後、カラーフィルター層１２７、集光レンズ１２８を形成する。

シリコン基板およびＳＯＩ基板とも配線層を形成した後、支持基板を貼り合せ、裏面より基板を薄膜化して固体撮像装置を作製している。しかし、この方法では基板が２枚必要となり、表面型固体撮像素子と比較してコスト面での不利益がある。

特開２００３−３１７８５号公報

解決しようとする問題点は、裏面照射型の固体撮像装置は、２枚の基板を用いる必要がある点である。また、１枚の基板を用いて、固体撮像装置の画素部における光入射側の基板の厚さを基板全面にわたって薄くすると、基板強度が不足することになる点である。

本発明は、基板強度を確保しつつ、１枚の基板で裏面照射型の固体撮像装置を成すことを可能にすることを課題とする。

請求項１に係る本発明は、入射光量を電気信号に変換する光電変換部を有するもので半導体基板に形成された複数の画素部を備え、前記複数の画素部が形成された領域の前記半導体基板は、少なくとも前記画素部が形成された以外の領域の前記半導体基板より薄く形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、複数の画素部が形成された領域の半導体基板が薄く形成されたことで、光電変換部に光が入射される領域の半導体基板の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された半導体基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の半導体基板で固体撮像装置が構成される。しかも、複数の画素部が形成された以外の領域の半導体基板は、複数の画素部が形成された領域の半導体基板よりも厚く形成されているので、すなわち、薄く加工する前の半導体基板の厚さが確保されているので、少なくとも必要最小限の半導体基板の強度を確保することができる。したがって、通常の基板搬送技術を適用することができる。

請求項４に係る本発明は、絶縁層上に半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部が形成された複数の画素部を備え、前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、少なくとも前記複数の画素が形成された以外の領域の前記基板より薄く形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、複数の画素部が形成された領域の基板が薄く形成されたことで、光電変換部に光が入射される領域の基板の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の基板で固体撮像装置が構成される。しかも、複数の画素部が形成された以外の領域の基板は、複数の画素部が形成された領域の基板よりも厚く形成されているので、すなわち、薄く加工する前の基板の厚さが確保されているので、少なくとも必要最小限の基板の強度を確保することができる。したがって、通常の基板搬送技術を適用することができる。

請求項９に係る本発明は、半導体基板に入射光量を電気信号に変換する光電変換部とともに該光電変換部から出力された電気信号を処理する信号処理部を形成した後、該半導体基板上に配線層を形成して、複数の画素部を形成する工程と、前記複数の画素部が形成された領域で、前記複数の画素部が形成された側とは反対側の前記半導体基板を、その他の領域の前記半導体基板より薄く形成する工程とを備えたことを特徴とする。

請求項９に係る本発明では、複数の画素部が形成された領域の半導体基板を薄く形成することで、光電変換部に光が入射される領域の半導体基板の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された半導体基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の半導体基板で固体撮像装置を形成することが可能になる。しかも、複数の画素部が形成された以外の領域の半導体基板は、複数の画素部が形成された領域の半導体基板よりも厚く形成されるので、すなわち、薄く加工する前の半導体基板の厚さが確保されるので、少なくとも必要最小限の半導体基板の強度が確保される。したがって、通常の基板搬送技術を適用することができる。

請求項１１に係る本発明は、支持基板上に絶縁層を介して半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部とともに該光電変換部から出力された電気信号を処理する信号処理部を形成した後、該半導体層上に配線層を形成して、複数の画素部を形成する工程と、前記複数の画素部が形成された領域で、前記複数の画素部が形成された側とは反対側の前記基板を、その他の領域の前記基板より薄くする工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１１に係る本発明では、複数の画素部が形成された領域の基板を薄く形成することで、光電変換部に光が入射される領域の基板の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の基板で固体撮像装置を形成することが可能になる。しかも、複数の画素部が形成された以外の領域の基板は、複数の画素部が形成された領域の基板よりも厚く形成されるので、すなわち、薄く加工する前の基板の厚さが確保されるので、少なくとも必要最小限の基板の強度が確保される。したがって、通常の基板搬送技術を適用することができる。

請求項１４に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記固体撮像装置は、入射光量を電気信号に変換する光電変換部を有するもので半導体基板に形成された複数の画素部を備え、前記複数の画素部が形成された領域の前記半導体基板は、少なくとも前記画素部が形成された以外の領域の前記半導体基板より薄く形成されていることを特徴とする。

請求項１４に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、上記説明したのと同様に、固体撮像装置が１枚の半導体基板で形成することができるので、チップコストが低減される。また基板の強度が確保される。

請求項１５に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記固体撮像装置は、絶縁層上に半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部が形成された複数の画素部を備え、前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、少なくとも前記複数の画素が形成された以外の領域の前記基板より薄く形成されていることを特徴とする。

請求項１５に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、上記説明したのと同様に、固体撮像装置が１枚の半導体基板で形成することができるので、チップコストが低減される。また基板の強度が確保される。

請求項１に係る本発明によれば、複数の画素部が形成された領域の半導体基板が薄く形成されているため、基板強度が確保できる。これによって、１枚の半導体基板で固体撮像装置が形成されるので、従来の基板を２枚用いる裏面照射型固体撮像装置よりも低コストの裏面照射型固体撮像装置を提供できるという利点がある。

請求項４に係る本発明によれば、複数の画素部が形成された領域の基板が薄く形成されているため、基板強度が確保できる。これによって、１枚の基板で固体撮像装置が形成されるので、従来の基板を２枚用いる裏面照射型固体撮像装置よりも低コストの裏面照射型固体撮像装置を提供できるという利点がある。

請求項９に係る本発明によれば、複数の画素部が形成された領域の半導体基板を薄く形成するため、基板強度が確保できる。これによって、１枚の半導体基板で固体撮像装置を形成することが可能になるので、従来の基板を２枚用いる裏面照射型固体撮像装置よりも低コストの裏面照射型固体撮像装置を提供できるという利点がある。

請求項１１に係る本発明によれば、複数の画素部が形成された領域の基板を薄く形成するため、基板強度が確保できる。これによって、１枚の基板で固体撮像装置を形成することが可能になるので、従来の基板を２枚用いる裏面照射型固体撮像装置よりも低コストの裏面照射型固体撮像装置を提供できるという利点がある。

請求項１４に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、上記説明したのと同様に、固体撮像装置が１枚の半導体基板で形成されるので、チップコストが低減され安価な撮像装置を提供できる。また基板の強度が確保されるので、信頼性を確保することができる。

請求項１５に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、上記説明したのと同様に、固体撮像装置が１枚の基板で形成されるので、チップコストが低減され安価な撮像装置を提供できる。また基板の強度が確保されるので、信頼性を確保することができる。

請求項１の発明に係る固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を、図１の概略構成断面図によって説明する。

図１に示すように、半導体基板１１には、入射光を電気信号に変換する光電変換部（例えばフォトダイオード）２２を有する複数の画素部２１が形成されている。上記各光電変換部２２に隣接して、各光電変換部２２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。この信号処理部は例えばトランジスタ群で構成されている。

上記光電変換部２２が形成された半導体基板１１の表面側（図面では半導体基板１１の下側）には配線層２３が形成されている。この配線層２３は、配線２４とこの配線２４を被覆する絶縁膜２５からなる。

一方、上記複数の画素部２１の光電変換部２２が形成された領域（以下、第１領域という）１２の半導体基板１１は、複数の画素部２１の光電変換部２２が形成された領域以外の領域（以下、第２領域という）１３の半導体基板１１よりも薄く形成されている。例えば、第１領域１２の半導体基板１１は、その裏面側（図面では半導体基板１１の上側）が削られている。また、第２領域１３には、例えば固体撮像装置間を区分する領域があり、例えばスクライブラインが形成されている。また、上記第２領域１３には、光電変換部２２から得た電気信号を処理する周辺回路部（図示せず）が形成された領域が含まれていてもよい。

さらに、上記固体撮像装置１には、第１領域１２の半導体基板１１裏面側に光透過性を有する平坦化膜２６が形成されている。さらにこの平坦化膜２６には、カラーフィルター層２７が形成されている。このカラーフィルター層２７は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルター、緑色（Ｇ）カラーフィルター、青色（Ｂ）カラーフィルターの３色のカラーフィルターからなる。また、各カラーフィルター層２７上には、各光電変換部２２に入射光を集光させる集光レンズ２８が形成されている。

上記固体撮像装置１では、複数の画素部２１が形成された第１領域１２の半導体基板１１が薄く形成されたことで、光電変換部２２に光が入射される領域の半導体基板１１の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された半導体基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の半導体基板１１で固体撮像装置１が構成される。しかも、複数の画素部２１が形成された以外の領域である第２領域１３の半導体基板１１は、複数の画素部２１が形成された第１領域１２の半導体基板１１よりも厚く形成されているので、すなわち、薄く加工する前の半導体基板１１の厚さが確保されているので、少なくとも必要最小限の半導体基板１１の強度を確保することができる。

また、第２領域１３の半導体基板１１は、第１領域１２の半導体基板１１を薄くする前の厚さが確保されている。さらに、通常、半導体基板１１面内においてスクライブラインは格子状に形成されるので、スクライブラインが形成される領域を第２領域１３としたことで、複数の画素部２１が形成された第１領域１２の半導体基板１１が薄くても、薄くなった半導体基板１１に対して第２領域１３が補強リブの機能を果たすので、半導体基板１１の強度を確保することができる。

また、周辺回路部（図示せず）は複数の画素部が形成された第１領域１２に隣接して形成されている。このため、第１領域１２の半導体基板１１を薄くしても、周辺回路部が形成された領域が第１領域１２よりも厚く形成されることで、第１領域１２の半導体基板１１の強度を補強することができる。

このように、半導体基板１１の基板強度が確保されるので、通常の基板搬送技術を適用することができる。例えば、基板裏面側全面を支持する形式の搬送もしくはエッジグリップ形式による搬送により、基板強度の低下が問題とならずに基板搬送が行える。

次に、請求項４の発明に係る固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を、図２の概略構成断面図によって説明する。

図２に示すように、支持基板３２上に絶縁層３３を介して半導体層３４を有する基板３１の半導体層３４には、入射光を電気信号に変換する光電変換部（例えばフォトダイオード）２２を有する複数の画素部２１が形成されている。この基板３１には、例えばＳＯＩ基板を用いることができる。また上記各光電変換部２２に隣接して、各光電変換部２２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。この信号処理部は例えばトランジスタ群で構成されている。

上記光電変換部２２が形成された半導体層３４の表面側（図面では半導体層３４の下側）には配線層２３が形成されている。この配線層２３は、配線２４とこの配線２４を被覆する絶縁膜２５からなる。

一方、上記複数の画素部２１の光電変換部２２が形成された領域（以下、第１領域という）３５の基板３１は、複数の画素部２１の光電変換部２２が形成された領域以外の領域（以下、第２領域という）３６の基板３１よりも薄く形成されている。例えば、第１領域３５の基板３１は、その裏面側（図面では基板３１の上側）の支持基板３２の部分と絶縁層３３の部分が除去されている。また、第２領域３６には、例えば固体撮像装置間を区分する領域があり、例えばスクライブラインが形成されている。また、上記第２領域３６には、光電変換部２２から得た電気信号を処理する周辺回路部（図示せず）が形成された領域が含まれていてもよい。

さらに、上記固体撮像装置２には、第１領域３５の基板３１裏面側に光透過性を有する平坦化膜２６が形成されている。この平坦化膜２６は、絶縁膜で形成されている。この絶縁膜としては、例えば酸化シリコン膜が用いられる。さらにこの平坦化膜２６には、カラーフィルター層２７が形成されている。このカラーフィルター層２７は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルター、緑色（Ｇ）カラーフィルター、青色（Ｂ）カラーフィルターの３色のカラーフィルターからなる。また、各カラーフィルター層２７上には、各光電変換部２２に入射光を集光させる集光レンズ２８が形成されている。

上記固体撮像装置２では、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１が薄く形成されたことで、光電変換部２２に光が入射される領域の基板３１の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された半導体基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の基板３１で固体撮像装置２が構成される。図面では、一例として複数の固体撮像装置２が形成されている基板３１を示している。しかも、複数の画素部２１が形成された以外の領域である第２領域３６の基板１１は、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１よりも厚く形成されているので、すなわち、薄く加工する前の基板３１の厚さが確保されているので、少なくとも必要最小限の半導体基板３１の強度を確保することができる。

また、第２領域３６の基板３１は、第１領域３５の基板３１を薄くする前の厚さが確保されている。さらに、通常、半導体基板３１面内においてスクライブラインは格子状に形成されるので、スクライブラインが形成される領域を第２領域３６としたことで、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１が薄くても、薄くなった基板３１に対して第２領域３６が補強リブの機能を果たすので、基板３１の強度を確保することができる。

また、周辺回路部（図示せず）は複数の画素部が形成された第１領域３５に隣接して形成されている。このため、第１領域３５の基板３１を薄くしても、周辺回路部が形成された領域が第１領域３５よりも厚く形成されることで、第１領域３５の基板３１の強度を補強することができる。

このように、基板３１の基板強度が確保されるので、通常の基板搬送技術を適用することができる。例えば、基板裏面側全面を支持する形式の搬送もしくはエッジグリップ形式による搬送により、基板強度の低下が問題とならずに基板搬送が行える。

上記説明では、第１領域３５の基板３１は、支持基板３２と絶縁層３３とを除去した状態を示したが、例えば絶縁層３３は残しておいてもよい。また、上記のようにＳＯＩ構造の基板３１を用いたことから、支持基板３２を除去する際に絶縁層３３をエッチングストッパとして用いることが可能になり、基板３１を薄化することが容易にできる。さらに、通常、ＳＯＩ基板の絶縁層３３（ＢＯＸ層ともいう）と半導体層３４（通常はシリコン層）とはエッチング選択比が５０以上と大きくとれるので、絶縁層３３を除去する際に半導体層３４をエッチングストッパとして用いることが可能になり、基板３１をさらに薄化することが容易にできる。

次に、請求項９の発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を、図３〜図７の製造工程断面図によって説明する。

図３（１）に示すように、半導体基板１１に入射光量を電気信号に変換する複数の光電変換部２２とともに各光電変換部２２から出力された電気信号を処理する信号処理部（図示せず）を形成して、複数の画素部２１を形成する。その後、半導体基板１１上に配線層２３を形成する。上記半導体基板１１には、例えばシリコン半導体基板を用いることができる。画素部２１が形成された第１領域１２以外の第２領域１３には、例えば周辺回路、スクライブライン等が形成される。図面では、半導体基板１１に３チップが並んだ状態が示されている。

次に、図３（２）に示すように、上記半導体基板１１を反転させ、半導体基板１１が露出している面を上側に、配線層２３側を下側にする。

次に、図４（３）に示すように、半導体基板１１上にエッチングマスクを形成するためのレジスト膜４１を形成する。

次に、図５（４）に示すように、リソグラフィー技術によって、第１領域１２上の上記レジスト膜４１に開口部４２を形成する。したがって、第２領域１３上にレジスト膜４１が残り、この部分がエッチングマスクとなる。

次に、図６（５）に示すように、上記レジスト膜４１をエッチングマスクにして、半導体基板１１をエッチングする。このエッチングには、例えば反応性イオンエッチングを用いることができる。このとき、光電変換部２２が半導体基板１１表面より露出しないように、例えばエッチング量をエッチング時間で制御する。例えば、光電変換部２２上に半導体基板１１を３μｍ〜５μｍ程度残すようにする。ただし、ここの厚さはデバイス特性により変化する。例えば、半導体基板１１の厚さが７２５μｍの場合、７２０μｍ〜７２２μｍまで掘り下げる。このようにして、複数の画素部２１が形成された第１領域１２の半導体基板１１を、第１領域１２以外の領域である第２領域１３の半導体基板１１よりも薄く形成することができる。その後、上記レジスト膜４１を除去する。

次に、図７（６）に示すように、上記第１領域１２の半導体基板１１上に光透過性の平坦化膜２６を形成する。この平坦化膜２６は、例えば塗布法により、絶縁膜で形成される。この絶縁膜としては、例えば酸化シリコン膜が用いられる。さらにこの平坦化膜２６上に、カラーフィルター層２７を形成する。このカラーフィルター層２７は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルター、緑色（Ｇ）カラーフィルター、青色（Ｂ）カラーフィルターの３色のカラーフィルターからなる。

さらに、各カラーフィルター層２７上には、各光電変換部２２に入射される光の集光効率を高めるための集光レンズ２８を形成する。このようにして、半導体基板１１に複数の固体撮像装置１が形成される。

上記製造方法により形成された固体撮像装置１は、図８の平面図に示すように、半導体基板１１に複数の固体撮像装置１が形成され、画素部２１が形成される第１領域１２の半導体基板１１が薄化されている。それ以外の領域である第２領域１３の部分の半導体基板１１は薄化する前の厚さが確保されている。この第２領域１３には、周辺回路部６１やスクライブライン６２が形成される。また、固体撮像装置１が形成されていない半導体基板１１の最外周部６３も第２領域１３とすることができる。このため、第２領域１３が格子状に形成され、薄化した半導体基板１１をリブ補強した状態になり、基板搬送、基板処理等に支障をきたさないという、少なくとも必要最小限の半導体基板１１の強度が確保される。したがって、従来のような支持基板を貼り合せるプロセスを省くことが可能となり、１枚の基板で固体撮像装置１を形成することが可能になる。

次に、請求項１１の発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を、図９〜図１３の製造工程断面図によって説明する。

図９（１）に示すように、支持基板３２上に絶縁層３３を介して半導体層３４を有する基板３１の半導体層３３に入射光量を電気信号に変換する複数の光電変換部２２とともに各光電変換部２２から出力された電気信号を処理する信号処理部（図示せず）を形成して、複数の画素部２１を形成する。その後、半導体層３４上に配線層２３を形成する。上記基板３１には、例えばＳＯＩ基板を用いることができる。画素部２１が形成された第１領域３５以外の第２領域３６には、例えば周辺回路、スクライブライン等が形成される。図面では、基板３１に３チップが並んだ状態が示されている。

次に、図９（２）に示すように、上記基板３１を反転させ、支持基板３２が露出している面を上側に、配線層２３側を下側にする。

次に、図１０（３）に示すように、基板３１の支持基板３２上にエッチングマスクを形成するためのレジスト膜４１を形成する。

次に、図１１（４）に示すように、リソグラフィー技術によって、第１領域３５上の上記レジスト膜４１に開口部４２を形成する。したがって、第２領域３６上にレジスト膜４１が残り、この部分がエッチングマスクとなる。

次に、図１２（５）に示すように、上記レジスト膜４１をエッチングマスクにして、支持基板３２をエッチングする。このエッチングには、例えば反応性イオンエッチングを用いることができる。このとき、絶縁層３３がエッチングストッパとなる。されに絶縁層３３をエッチングする。このとき、半導体層３４がエッチングストッパとなる。このようにして、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１を、第１領域３５以外の領域である第２領域３６の基板３１よりも薄く形成することができる。その後、上記レジスト膜４１を除去する。

次に、図１３（６）に示すように、上記第１領域３５の基板３１（半導体層３４）上に光透過性の平坦化膜２６を形成する。この平坦化膜２６は、例えば塗布法により、絶縁膜で形成される。この絶縁膜としては、例えば酸化シリコン膜が用いられる。さらにこの平坦化膜２６上に、カラーフィルター層２７を形成する。このカラーフィルター層２７は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば赤色（Ｒ）カラーフィルター、緑色（Ｇ）カラーフィルター、青色（Ｂ）カラーフィルターの３色のカラーフィルター層からなる。

さらに、各カラーフィルター層２７上には、各光電変換部２２に入射される光の集光効率を高めるための集光レンズ２８を形成する。このようにして、基板３１（半導体層３４）に複数の固体撮像装置２が形成される。

上記製造方法により形成された固体撮像装置２では、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１を薄く形成したことで、光電変換部２２に光が入射される側の基板３１の厚さを薄くすることができる。このため、従来は基板の張り合わせを利用して、光電変換部が形成された半導体基板全面を薄く加工していたが、本発明では基板の張り合わせを行わずに、１枚の基板３１で固体撮像装置２が形成される。しかも、複数の画素部２１が形成された以外の領域である第２領域３６の基板１１は、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１よりも厚く形成されているので、すなわち、薄く加工する前の基板３１の厚さが確保されているので、基板搬送、基板処理等に支障をきたさないという、少なくとも必要最小限の半導体基板３１の強度を確保することができる。

また、第２領域３６の基板３１は、第１領域３５の基板３１を薄くする前の厚さが確保される。さらに、通常、半導体基板３１面内においてスクライブラインを格子状に形成するので、スクライブラインを形成する領域を第２領域３６としたことで、複数の画素部２１が形成された第１領域３５の基板３１が薄くても、薄くなった基板３１に対して第２領域３６が補強リブの機能を果たす。よって、基板３１の強度を確保することができる。

また、周辺回路部（図示せず）は複数の画素部２１が形成された第１領域３５に隣接して形成されている。例えば、各画素部２１の周囲に形成されている。このため、第１領域３５の基板３１を薄くしても、例えば前記図６によって説明したのと同様に、周辺回路部が形成された領域が第２領域３６となって、第１領域３５よりも厚く形成されることで、第１領域３５の基板３１の強度を補強することができる。また、基板３１の固体撮像装置２が形成されていない最外周も第２領域３６とすることができる。これによっても、第１領域３５の基板３１の強度を補強することができる。

上記説明では、第１領域３５の基板３１は、支持基板３２と絶縁層３３とを除去する製造方法を示したが、例えば絶縁層３３を残してもよい。また、上記のようにＳＯＩ構造の基板３１を用いたことから、支持基板３２を除去する際に絶縁層３３をエッチングストッパとして用いることが可能になり、基板３１を薄化することが容易にできる。さらに、通常、ＳＯＩ基板の絶縁層３３（ＢＯＸ層ともいう）と半導体層３４（通常はシリコン層）とはエッチング選択比が５０以上と大きくとれるので、絶縁層３３を除去する際に半導体層３４をエッチングストッパとして用いることが可能になり、基板３１をさらに薄化することが容易にできる。

半導体基板１１もしくは基板３１を薄くした複数の画素部が形成された第１領域１２にカラーフィルター２７や集光レンズ２８を形成する際、塗布膜を用いる場合には、第１領域１２上のみに塗布膜を形成することで、半導体基板１１もしくは基板３１を薄く形成したことによる段差の影響を排除することができる。例えばインクジェット方式の塗布法を用いることで、第１領域１２上のみに塗布膜を形成することが可能になる。したがって、第１領域１２毎に塗布膜５１を形成することが可能になる。

ところで、図１４（１）の断面図に示すように、本発明の構造では、画素部２１が形成される第１領域１２は、第２領域１３よりも低い位置にあるため、図１４（２）のＡ部拡大断面図に示すように、第１領域１２と第２領域１３との間に生じる段差部分で、第１領域１２上に形成した塗布膜５１がその表面張力の影響によって第２領域１３の側壁部をせり上がる現象、いわゆる塗布班５２が生じる。このような塗布班５２が発生すると、その部分の膜厚が極端に厚く形成されるため、例えばカラーフィルターを形成する場合には、カラーフィルターの色が不均一になるという問題が生じる。また、集光レンズを形成する場合には、集光レンズを形成する塗布膜の膜厚が部分的に厚くなることによるレンズ形状にゆがみを生じるという問題が生じる。

そこで、図１４（３）のＢ部拡大断面図に示すように、第２領域１３の第１領域１２との間に形成される角部１４の第２領域１３側に窪み１５を形成する。この窪み１５は、第１領域１２周囲の第２領域１３に形成される。窪み１５の断面形状は、図示したような断面略鈍角三角形状、Ｕ字を横にしたような断面形状、Ｖ字を横にしたような断面形状、半円断面形状等が挙げられる。このように、窪み１５が形成されていると、第１領域１２上に塗布膜５１を形成した場合、塗布班５２の発生を抑制することができる。

これによって、段差部近傍のカラーフィルター２７の膜厚が極端に厚く形成され、カラーフィルター２７の色が不均一になるという問題が解消され、均一な色を有するカラーフィルター２７を形成することが可能になる。また集光レンズ２８を形成する際には、集光レンズを形成する塗布膜の膜厚が部分的に厚くなることが解消され、均一な厚さの集光レンズ用の塗布膜が形成されるので、その塗布膜を用いて形成される集光レンズ２８は、段差部近傍であっても、第１領域１２内において均一な形状に形成される。

次に、請求項１４および請求項１５の発明に係る撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を、図１５のブロック図によって説明する。

図１５に示すように、撮像装置８０は、撮像部８１に固体撮像装置（図示せず）を備えている。この撮像部８１の集光側には像を結像させる結像光学系８２が備えられ、また、撮像部８１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部８３が接続されている。また上記信号処理部によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置８０において、上記固体撮像素子には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることができる。

本発明の撮像装置８０では、本願発明の固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることから、上記説明したのと同様に、各画素の光電変換部の面積が十分に確保される。よって、画素特性、例えば高感度化が可能になるという利点がある。

なお、本発明の撮像装置８０は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。

上記固体撮像装置１、２はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。

本発明に係る固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を示した概略構成断面図である。本発明に係る固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を示した概略構成断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。複数の固体撮像装置が形成された半導体基板の平面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。塗布膜の形成方法を説明する図面を示した断面図、Ａ部拡大断面図およびＢ部拡大断面図である。本発明の撮像装置を示したブロック図である。従来の表面照射型固体撮像装置を示した概略構成斜視断面図である。従来の裏面照射型固体撮像装置を示した概略構成斜視断面図である。シリコン基板を用いた従来の裏面照射型固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。シリコン基板を用いた従来の裏面照射型固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。ＳＯＩ基板を用いた従来の裏面照射型固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。ＳＯＩ基板を用いた従来の裏面照射型固体撮像装置の製造方法を示した製造工程断面図である。

符号の説明

１…固体撮像装置、１１…半導体基板、２１…画素部、２２…光電変換部、１２…第１領域、１３…第２領域

Claims

入射光量を電気信号に変換する光電変換部を有するもので半導体基板に形成された複数の画素部を備え、
前記複数の画素部が形成された領域の前記半導体基板は、少なくとも前記画素部が形成された以外の領域の前記半導体基板より薄く形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記半導体基板は前記固体撮像装置が複数形成されたもので、
前記固体撮像装置の複数の画素部が形成された領域の前記半導体基板は、前記固体撮像装置間を区分する領域の前記半導体基板より薄く形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、前記光電変換部から得た電気信号を処理する周辺回路部が形成された領域の前記基板より薄く形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
絶縁層上に半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部が形成された複数の画素部を備え、
前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、少なくとも前記複数の画素が形成された以外の領域の前記基板より薄く形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記半導体層は前記固体撮像装置が複数形成されたもので、
前記固体撮像装置の複数の画素部が形成された領域の前記基板は、前記固体撮像装置間を区分する領域の前記基板より薄く形成されている
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、前記光電変換部から得た電気信号を処理する周辺回路部が形成された領域の前記基板より薄く形成されている
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
前記基板は支持基板上に形成された前記絶縁層上にシリコン層からなる前記半導体層が形成されたＳＯＩ基板からなり、
前記複数の画素部が形成された領域の前記ＳＯＩ基板は、少なくとも前記支持基板が除去されている
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
前記複数の画素部が形成された領域の前記ＳＯＩ基板は、前記支持基板および前記絶縁層が除去されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
半導体基板に入射光量を電気信号に変換する光電変換部とともに該光電変換部から出力された電気信号を処理する信号処理部を形成した後、該半導体基板上に配線層を形成して、複数の画素部を形成する工程と、
前記複数の画素部が形成された領域で、前記複数の画素部が形成された側とは反対側の前記半導体基板を、その他の領域の前記半導体基板より薄く形成する工程と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
前記配線層が形成されている側とは反対側で、前記半導体基板を薄くした領域にカラーフィルター層を形成する工程と、
前記カラーフィルター層上に前記各画素部に対応する集光レンズを形成する工程と
を備えたことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
支持基板上に絶縁層を介して半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部とともに該光電変換部から出力された電気信号を処理する信号処理部を形成した後、該半導体層上に配線層を形成して、複数の画素部を形成する工程と、
前記複数の画素部が形成された領域で、前記複数の画素部が形成された側とは反対側の前記基板を、その他の領域の前記基板より薄くする工程と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
前記配線層が形成されている側とは反対側で、前記基板を薄くした領域にカラーフィルター層を形成する工程と、
前記カラーフィルター層上に前記各画素部に対応する集光レンズを形成する工程と
を備えたことを特徴とする請求項１１記載の固体撮像装置の製造方法。
前記基板を薄く形成する工程で、前記絶縁層をエッチングストッパにして前記支持基板をエッチングする
ことを特徴とする請求項１１記載の固体撮像装置の製造方法。
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、
光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記固体撮像装置は、
入射光量を電気信号に変換する光電変換部を有するもので半導体基板に形成された複数の画素部を備え、
前記複数の画素部が形成された領域の前記半導体基板は、少なくとも前記画素部が形成された以外の領域の前記半導体基板より薄く形成されている
ことを特徴とする撮像装置。
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、
光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記固体撮像装置は、
絶縁層上に半導体層を有する基板の該半導体層に入射光量を電気信号に変換する光電変換部が形成された複数の画素部を備え、
前記複数の画素部が形成された領域の前記基板は、少なくとも前記複数の画素が形成された以外の領域の前記基板より薄く形成されている
ことを特徴とする撮像装置。