JP2010232284A - Solid state imaging apparatus, method of manufacturing the same, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器に関する。特に、本発明は、複数の画素が配置されている画素領域の周辺に位置する周辺領域に周辺回路素子が設けられており、その画素領域および周辺領域の上方に多層配線層が設けられている固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus. In particular, according to the present invention, peripheral circuit elements are provided in a peripheral region located around a pixel region where a plurality of pixels are arranged, and a multilayer wiring layer is provided above the pixel region and the peripheral region. The present invention relates to a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an electronic device.
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、CMOS(Complementary Metal Oxicide Semiconductor)型イメージセンサを含む。また、固体撮像装置として、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサを有する。 Electronic devices such as digital video cameras and digital still cameras include solid-state imaging devices. For example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor is included as a solid-state imaging device. Moreover, it has a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor as a solid-state imaging device.
固体撮像装置においては、撮像面の画素領域に複数の画素が設けられている。複数の画素のそれぞれにおいては、入射する光を受光して光電変換することによって信号電荷を生成するように、光電変換部が設けられている。たとえば、フォトダイオードが、この光電変換部として形成されている。 In the solid-state imaging device, a plurality of pixels are provided in the pixel region on the imaging surface. In each of the plurality of pixels, a photoelectric conversion unit is provided so as to generate signal charges by receiving incident light and performing photoelectric conversion. For example, a photodiode is formed as the photoelectric conversion unit.
CMOS型イメージセンサなどの固体撮像装置では、撮像面において画素領域の周辺に位置している周辺領域に、周辺回路素子が設けられている。そして、画素領域および周辺領域の上方においては、多層配線層が設けられている。多層配線層においては、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が、その複数の絶縁膜の間に設けられている。この多層配線層においては、金属配線を構成する金属材料の拡散を防止する拡散防止層が形成されている(たとえば、特許文献1参照)。 In a solid-state imaging device such as a CMOS type image sensor, peripheral circuit elements are provided in a peripheral region located around the pixel region on the imaging surface. A multilayer wiring layer is provided above the pixel region and the peripheral region. In the multilayer wiring layer, a plurality of insulating films are laminated, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films. In this multilayer wiring layer, a diffusion preventing layer for preventing diffusion of the metal material constituting the metal wiring is formed (for example, see Patent Document 1).
また、上記の画素領域においては、複数の画素のうち、入射光が受光面へ透過する有効画素が、中央部分に位置する有効画素領域に設けられている。これと共に、画素領域においては、入射光が受光面の上方で遮光される遮光画素が、有効画素領域の周辺部分に位置するオプティカルブラック(OPB)画素領域に設けられている。この遮光画素から得られる画素信号は、黒レベルの基準信号として用いられる。たとえば、有効画素から得られる画素信号は、遮光画素から得られる画素信号との間で差分処理がされて、暗電流によるノイズ成分が除去される(たとえば、特許文献2参照)。 Further, in the above pixel region, among the plurality of pixels, an effective pixel through which incident light is transmitted to the light receiving surface is provided in the effective pixel region located in the central portion. At the same time, in the pixel region, a light-shielding pixel that shields incident light from above the light receiving surface is provided in an optical black (OPB) pixel region located in the peripheral portion of the effective pixel region. The pixel signal obtained from the light-shielded pixel is used as a black level reference signal. For example, the pixel signal obtained from the effective pixel is subjected to differential processing with the pixel signal obtained from the light-shielded pixel, and noise components due to dark current are removed (see, for example, Patent Document 2).
この他に、固体撮像装置では、暗電流によるノイズ成分の発生を抑制するために、水素化処理が実施されている(たとえば、特許文献3,特許文献4参照)。 In addition, in the solid-state imaging device, hydrogenation processing is performed in order to suppress generation of noise components due to dark current (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4).
多層配線層に含まれる金属配線は、画素領域と周辺領域との間において異なる密度で形成される場合がある。一般的には、金属配線は、画素領域よりも周辺領域の方が、高い密度で形成される。特に、デジタル一眼レフカメラに使用されるCMOS型イメージセンサにおいては、画素領域の信号線量が多く、周辺領域にて信号線を束ねる部分の金属配線は、その幅が太い。このため、金属配線は、画素領域と周辺領域との間における密度の差が、大きくなる。 The metal wiring included in the multilayer wiring layer may be formed at different densities between the pixel region and the peripheral region. In general, the metal wiring is formed at a higher density in the peripheral region than in the pixel region. In particular, in a CMOS image sensor used in a digital single-lens reflex camera, the signal dose in the pixel area is large, and the width of the metal wiring in a portion where signal lines are bundled in the peripheral area is wide. For this reason, the metal wiring has a large density difference between the pixel region and the peripheral region.
多層配線層において、金属配線を構成するメタル材料は、絶縁膜を構成する絶縁材料と比較して、ストレス(応力)が大きい。このため、画素領域に配置された複数の画素のうち、周辺領域に近い部分の画素においては、周辺領域の金属配線によるストレスに起因して、暗電流の発生が顕著になる場合がある。 In the multilayer wiring layer, the metal material constituting the metal wiring has a larger stress (stress) than the insulating material constituting the insulating film. For this reason, among the plurality of pixels arranged in the pixel region, in a portion of the pixel close to the peripheral region, dark current may be noticeably generated due to stress due to the metal wiring in the peripheral region.
また、この他に、上述した水素化処理において、金属配線が水素の透過を阻害するために、暗電流によるノイズ成分の発生を、効果的に防止することが困難な場合がある。 In addition, in the above-described hydrogenation treatment, it may be difficult to effectively prevent the generation of noise components due to dark current because the metal wiring inhibits hydrogen permeation.
よって、固体撮像装置においては、暗電流によるノイズ成分の発生によって、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。 Therefore, in the solid-state imaging device, the image quality of the captured image may deteriorate due to the generation of noise components due to dark current.
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供する。 Therefore, the present invention provides a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an electronic device that can improve the image quality of a captured image.
本発明の固体撮像装置は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素が画素領域に複数設けられていると共に、前記画素領域の周辺に位置する周辺領域に周辺回路素子が設けられている半導体基板と、前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層とを具備し、前記絶縁膜は、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている。 In the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on the light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region. A semiconductor substrate, and a wiring layer in which a plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films, The insulating film is provided with a stress relieving layer for relieving stress due to the metal wiring in a portion located between the pixel region and the peripheral region.
本発明の固体撮像装置は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素が画素領域に複数設けられていると共に、前記画素領域の周辺に位置している周辺領域に周辺回路素子が設けられている半導体基板と、前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層とを具備し、前記複数の画素は、前記入射光が透過するように前記受光面の上方が形成されている有効画素と、前記入射光が遮光されるように前記受光面の上方が形成されている遮光画素とを含み、前記画素領域は、前記画素領域の中央部分に位置しており、前記有効画素が設けられている有効画素領域と、前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置しており、前記遮光画素が設けられているオプティカルブラック画素領域とを含み、前記絶縁膜は、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている。 In the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region. A semiconductor substrate provided; and a wiring layer in which a plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films. The plurality of pixels include an effective pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is transmitted, and a light shielding pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is blocked. The pixel region is located in a central portion of the pixel region, and is located in an effective pixel region in which the effective pixel is provided, and in the peripheral region of the effective pixel region in the pixel region. The shading picture The insulating film is provided with a stress relieving layer for relieving stress caused by the plurality of metal wirings in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region. It has been.
本発明の電子機器は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素が画素領域に複数設けられていると共に、前記画素領域の周辺に位置している周辺領域に周辺回路素子が設けられている半導体基板と、前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層とを具備し、前記絶縁膜は、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている。 In the electronic device of the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region. A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films. The insulating film is provided with a stress relieving layer for relieving stress due to the metal wiring at a portion located between the pixel region and the peripheral region.
本発明の電子機器は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素が画素領域に複数設けられていると共に、前記画素領域の周辺に位置している周辺領域に周辺回路素子が設けられている半導体基板と、前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層とを具備し、前記複数の画素は、前記入射光が透過するように前記受光面の上方が形成されている有効画素と、前記入射光が遮光されるように前記受光面の上方が形成されている遮光画素とを含み、前記画素領域は、前記画素領域の中央部分に位置しており、前記有効画素が設けられている有効画素領域と、前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置しており、前記遮光画素が設けられているオプティカルブラック画素領域とを含み、前記絶縁膜は、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている。 In the electronic device of the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region. A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films. The plurality of pixels include an effective pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is transmitted, and a light shielding pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is blocked. The pixel region is located in a central portion of the pixel region, the effective pixel region in which the effective pixel is provided, and the pixel region is located in a peripheral portion of the effective pixel region, The shading pixel is The insulating film is provided with a stress relieving layer for relieving stress caused by the plurality of metal wirings in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region. ing.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素を半導体基板の画素領域に複数設けられると共に、前記半導体基板において前記画素領域の周辺に位置している周辺領域に周辺回路素子を設ける素子形成工程と、積層された複数の絶縁膜の間に金属配線が介在する配線層を、前記画素領域および前記周辺領域の上方に形成する配線層形成工程とを具備し、前記配線層形成工程では、前記絶縁膜において、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層を形成する。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region of a semiconductor substrate, and are positioned around the pixel region in the semiconductor substrate. Forming a peripheral circuit element in a peripheral region, and forming a wiring layer in which a metal wiring is interposed between a plurality of stacked insulating films above the pixel region and the peripheral region; In the wiring layer forming step, a stress relaxation layer that relaxes stress due to the plurality of metal wirings is formed in a portion of the insulating film located between the pixel region and the peripheral region.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成する画素を半導体基板の画素領域に複数設けられると共に、前記半導体基板において前記画素領域の周辺に位置する周辺領域に周辺回路素子を設ける素子形成工程と、積層された複数の絶縁膜の間に金属配線が介在する配線層を、前記画素領域および前記周辺領域の上方に形成する配線層形成工程とを具備し、前記素子形成工程は、前記入射光が前記受光面へ透過する有効画素と、前記入射光が前記受光面の上方で遮光される遮光画素とを、前記複数の画素として形成する画素形成ステップを含み、当該画素形成ステップにおいては、前記画素領域の中央部分に位置する有効画素領域に前記有効画素を形成すると共に、前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置するオプティカルブラック画素領域に前記遮光画素を形成し、前記配線層形成工程では、前記絶縁膜において、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層を設ける。 According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate a signal charge are provided in a pixel region of a semiconductor substrate, and a periphery that is positioned around the pixel region in the semiconductor substrate An element forming step of providing a peripheral circuit element in the region; and a wiring layer forming step of forming a wiring layer in which metal wiring is interposed between the plurality of stacked insulating films above the pixel region and the peripheral region. The element forming step forms, as the plurality of pixels, an effective pixel that transmits the incident light to the light receiving surface and a light-shielded pixel that blocks the incident light above the light receiving surface. In the pixel forming step, the effective pixel is formed in the effective pixel region located in the central portion of the pixel region, and the effective pixel region is surrounded by the pixel region. The light-shielding pixel is formed in an optical black pixel region located in a portion, and in the wiring layer forming step, a stress caused by the metal wiring in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region in the insulating film. A stress relieving layer is provided to relieve stress.
本発明においては、絶縁膜において、画素領域または有効画素領域と、周辺領域との間に位置する部分にストレス緩和層を形成して、複数の金属配線によるストレスを緩和する。 In the present invention, in the insulating film, a stress relaxation layer is formed in a portion located between the pixel region or the effective pixel region and the peripheral region to relieve stress due to the plurality of metal wirings.
本発明によれば、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state imaging device which can improve the image quality of a captured image, its manufacturing method, and an electronic device can be provided.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、説明は、下記の順序で行う。
1.実施形態1(複数のストレス緩和層である場合)
2.実施形態2(ストレス緩和層がエアギャップ構造である場合)
3.実施形態3(ストレス緩和層が単一である場合)
4.実施形態4(有効画素領域とOPB画素領域との間にストレス緩和層がある場合)
5.実施形態5(複数のストレス緩和層の幅が互いに異なる場合)
6.実施形態6(複数のストレス緩和層の幅が互いに異なる場合)
7.その他
The description will be given in the following order.
1. Embodiment 1 (in the case of a plurality of stress relieving layers)
2. Embodiment 2 (when the stress relaxation layer has an air gap structure)
3. Embodiment 3 (when there is a single stress relieving layer)
4). Embodiment 4 (when there is a stress relaxation layer between the effective pixel region and the OPB pixel region)
5). Embodiment 5 (when the widths of the plurality of stress relaxation layers are different from each other)
6). Embodiment 6 (when the widths of the plurality of stress relaxation layers are different from each other)
7). Other
<1.実施形態1>
[A]装置構成
(1)カメラの要部構成
図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
<1.
[A] Device Configuration (1) Main Configuration of Camera FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the
図1に示すように、カメラ40は、固体撮像装置1と、光学系42と、制御部43と、信号処理回路44とを有する。各部について、順次、説明する。
As shown in FIG. 1, the
固体撮像装置1は、光学系42を介して入射する入射光(被写体像)Hを撮像面PSで受光し光電変換することによって、信号電荷を生成後、ローデータを出力する。ここでは、固体撮像装置1は、制御部43から出力される制御信号に基づいて駆動する。
The solid-
光学系42は、入射する被写体像による入射光Hを、固体撮像装置1の撮像面PSへ集光するように配置されている。
The
制御部43は、各種の制御信号を固体撮像装置1と信号処理回路44とに出力し、固体撮像装置1と信号処理回路44との動作を制御する。
The
信号処理回路44は、固体撮像装置1から出力されたデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
(2)固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置1の全体構成について説明する。
The
(2) Main Configuration of Solid-State Imaging Device The overall configuration of the solid-
図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の構成の概略を示す図である。図2は、固体撮像装置1の概略平面図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the solid-
本実施形態の固体撮像装置1は、CMOS型カラーイメージセンサであり、図2に示すように、基板101の撮像面PSにおいては、画素領域PAと、周辺領域SAとが設けられている。この基板101は、たとえば、シリコンからなる半導体基板である。
The solid-
(2−1)画素領域
画素領域PAについて説明する。
(2-1) Pixel Area The pixel area PA will be described.
画素領域PAは、図2に示すように、矩形形状であって、画素Pと、行制御線VLと、列信号線HLとが設けられている。 As shown in FIG. 2, the pixel area PA has a rectangular shape, and is provided with pixels P, row control lines VL, and column signal lines HL.
画素領域PAにおいて、画素Pは、図2に示すように、複数が水平方向xと垂直方向yとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Pがマトリクス状に並んでいる。 In the pixel area PA, as shown in FIG. 2, a plurality of pixels P are arranged in each of the horizontal direction x and the vertical direction y. That is, the pixels P are arranged in a matrix.
図3は、本発明にかかる実施形態において、画素領域PAにおいて設けられた画素Pの要部を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing the main part of the pixel P provided in the pixel area PA in the embodiment according to the present invention.
画素領域PAにおいて設けられた画素Pは、図3に示すように、フォトダイオード21と、転送トランジスタ22と、増幅トランジスタ23と、選択トランジスタ24と、リセットトランジスタ25とを含む。すなわち、画素Pは、受光面で入射光を受光し信号電荷を生成するフォトダイオード21と、このフォトダイオード21から信号電荷を読み出す動作を実施する画素トランジスタとによって構成されている。
As shown in FIG. 3, the pixel P provided in the pixel area PA includes a
画素Pにおいて、フォトダイオード21は、入射光を受光面で受光し光電変換することによって信号電荷を生成し蓄積する。フォトダイオード21は、図3に示すように、転送トランジスタ22を介して、フローティングディフュージョンFDに接続されており、その蓄積した信号電荷が、転送トランジスタ22によって出力信号として転送される。
In the pixel P, the
画素Pにおいて、転送トランジスタ22は、図3に示すように、フォトダイオード21とフローティングディフュージョンFDとの間において介在するように設けられている。そして、転送トランジスタ22は、転送パルスTRGがゲートに与えられることによって、フォトダイオード21において蓄積された信号電荷を、フローティングディフュージョンFDに出力信号として転送する。
In the pixel P, as shown in FIG. 3, the
画素Pにおいて、増幅トランジスタ23は、図3に示すように、ゲートがフローティングディフュージョンFDに接続されており、フローティングディフュージョンFDを介して出力される出力信号を増幅するように構成されている。ここでは、増幅トランジスタ23は、選択トランジスタ24を介して列信号線HLに接続されており、選択トランジスタ24がオン状態になったときには、列信号線HLに接続されている定電流源Iとの間でソースフォロアを構成する。
In the pixel P, as shown in FIG. 3, the
画素Pにおいて、選択トランジスタ24は、図3に示すように、ゲートに選択パルスSELが供給されるように構成されている。選択トランジスタ24は、信号を読み出す画素を行単位で選択するものであり、選択パルスSELが供給された際にはオン状態になる。そして、オン状態のときには、上述したように、増幅トランジスタ23と定電流源Iとがソースフォロアを構成し、フローティングディフュージョンFDの電圧に連動する電圧が列信号線HLに出力される。
In the pixel P, the
画素Pにおいて、リセットトランジスタ25は、図3に示すように、ゲートにリセットパルスRSTが供給されるように構成されている。また、電源VddとフローティングディフュージョンFDとの間において介在するように接続されている。そして、リセットトランジスタ25は、リセットパルスRSTがゲートに供給された際に、フローティングディフュージョンFDの電位を、電源Vddの電位にリセットする。
In the pixel P, the
画素Pは、周辺領域SAに設けられた周辺回路から行制御線VLを介して各種パルス信号が供給されることによって、水平ライン(画素行)単位で、順次、選択されて駆動される。 The pixels P are sequentially selected and driven in units of horizontal lines (pixel rows) by supplying various pulse signals from the peripheral circuits provided in the peripheral area SA via the row control lines VL.
画素領域PAにおいて、行制御線VLは、図2に示すように、画素領域PAにて水平方向xに並ぶ複数の画素Pのそれぞれに電気的に接続されている。行制御線VLは、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように、複数が垂直方向yに並んで設けられている。すなわち、行制御線VLは、画素領域PAに設けられた画素Pの行ごとに配置されている。 In the pixel area PA, the row control line VL is electrically connected to each of a plurality of pixels P arranged in the horizontal direction x in the pixel area PA, as shown in FIG. A plurality of row control lines VL are arranged in the vertical direction y so as to correspond to the plurality of pixels P arranged in the vertical direction y. That is, the row control line VL is arranged for each row of the pixels P provided in the pixel area PA.
画素領域PAにおいて、列信号線HLは、図2に示すように、画素領域PAにて垂直方向yに並ぶ複数の画素Pのそれぞれに電気的に接続されている。列信号線HLは、水平方向xに並ぶ複数の画素Pに対応するように、複数が水平方向xに並んで設けられている。すなわち、列信号線HLは、画素領域PAに設けられた画素Pの列ごとに配置されている。 In the pixel area PA, the column signal line HL is electrically connected to each of a plurality of pixels P arranged in the vertical direction y in the pixel area PA, as shown in FIG. A plurality of column signal lines HL are arranged in the horizontal direction x so as to correspond to the plurality of pixels P arranged in the horizontal direction x. That is, the column signal line HL is arranged for each column of the pixels P provided in the pixel area PA.
本実施形態の画素領域PAは、図2に示すように、有効画素領域YAと、オプティカルブラック画素領域BAとを含む。 As shown in FIG. 2, the pixel area PA of the present embodiment includes an effective pixel area YA and an optical black pixel area BA.
有効画素領域YAは、図2に示すように、画素領域PAの中央部分に位置している。有効画素領域YAでは、有効画素YPが、画素Pとして設けられている。詳細については後述するが、複数の画素Pのうち、有効画素YPは、基板101の撮像面PSに入射する入射光が受光面へ透過するように、受光面の上方が形成されている。
As shown in FIG. 2, the effective pixel area YA is located at the center of the pixel area PA. In the effective pixel area YA, the effective pixel YP is provided as the pixel P. Although details will be described later, among the plurality of pixels P, the effective pixel YP is formed above the light receiving surface so that incident light incident on the imaging surface PS of the
オプティカルブラック画素領域BAは、図2に示すように、画素領域PAにおいて有効画素領域YAの周辺部分に位置している。オプティカルブラック画素領域BAでは、画素Pとして、遮光画素BPが設けられている。詳細については後述するが、遮光画素BPは、基板101の撮像面PSに入射する入射光が、受光面の上方にて遮光されるように形成されている。
As shown in FIG. 2, the optical black pixel area BA is located in the peripheral portion of the effective pixel area YA in the pixel area PA. In the optical black pixel area BA, a light shielding pixel BP is provided as the pixel P. Although details will be described later, the light-shielding pixel BP is formed so that incident light incident on the imaging surface PS of the
また、図2に示すように、オプティカルブラック画素領域BAは、その周囲の周辺領域SAとの間に位置する境界部分に、ストレス緩和層600が設けられている。ストレス緩和層600は、図2に示すように、画素領域PAの周囲において矩形を描くように形成されている。詳細については後述するが、画素領域PAおよび周辺領域SAの上方には、絶縁膜の間に金属配線が介在する多層配線層(図示なし)が設けられており、ストレス緩和層600は、この金属配線によるストレスを緩和するために設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the optical black pixel area BA is provided with a
(2−2)周辺領域
周辺領域SAについて説明する。
(2-2) Peripheral Area The peripheral area SA will be described.
周辺領域SAは、図2に示すように、画素領域PAの周辺に位置している。 As shown in FIG. 2, the peripheral area SA is located around the pixel area PA.
この周辺領域SAにおいては、画素Pにおいて生成された信号電荷を処理する周辺回路が設けられている。ここでは、たとえば、周辺回路として、行走査回路13と、カラム回路14と、列走査回路15と、出力回路17と、タイミング制御回路18とが設けられている。
In the peripheral area SA, a peripheral circuit for processing the signal charge generated in the pixel P is provided. Here, for example, a
行走査回路13は、シフトレジスタ(図示なし)を含み、画素Pを行単位で選択駆動するように構成されている。ここでは、行走査回路13は、図2に示すように、複数の行制御線VLのそれぞれの一端が、電気的に接続されており、行制御線VLのそれぞれを介して、画素領域PAに配置された複数の画素Pについて行単位で走査を行う。具体的には、行走査回路13は、リセットパルス信号,転送パルス信号などの各種パルス信号を、行制御線VLを介して、各画素Pに行単位で出力し、画素Pを駆動する。
The
カラム回路14は、複数の列信号線HLのそれぞれの一端が電気的に接続されており、列単位で画素Pから読み出した信号について信号処理を実施するように構成されている。ここでは、カラム回路14は、ADC(アナログ−デジタル変換回路)400を有しており、画素Pから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換動作を実施する。具体的には、ADC400は、画素領域PAにて水平方向xに並ぶ複数の画素Pの列に対応するように、複数が水平方向xに並んで設けられている。そして、複数のADC400は、画素Pの列ごとに設けられた複数の列信号線HLに電気的に接続されており、画素Pの列ごとに出力される信号について、A/D変換動作を実施する。
The
列走査回路15は、シフトレジスタ(図示なし)を含み、画素Pの列を選択し、カラム回路14から水平出力線16へデジタル信号を出力するように構成されている。列走査回路15は、図2に示すように、カラム回路14を構成する複数のADC400に電気的に接続されており、カラム回路14を介して各画素Pから読み出した信号が、水平方向xにおいて、順次、水平出力線16へ出力される。
The
出力回路17は、たとえば、アンプ(図示なし)を含み、列走査回路15によって出力されたデジタル信号について、増幅処理などの信号処理を実施後、ローデータとして外部へ出力する。
The
タイミング制御回路18は、各種のタイミング信号を生成し、行走査回路13、カラム回路14、列走査回路15に出力することで、各部について駆動制御を行う。
The
なお、上記のようにして得たローデータは、図1に示した信号処理回路44によって処理され、デジタル画像が生成される。本実施形態においては、有効画素YPから得られたデータと、遮光画素BPから得られたデータの間で差分処理を実施して、暗電流によるノイズ成分が除去されたデータを生成する。そして、その後、その暗電流によるノイズ成分が除去されたデータ用いて、デジタル画像が生成される。
The raw data obtained as described above is processed by the
(3)固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置1の詳細内容について説明する。
(3) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device Detailed contents of the solid-
図4と図5は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の詳細構成を示す図である。ここで、図4は、固体撮像装置1において、画素領域PAの有効画素領域YAにおける主要部分の断面を示している。また、図5は、固体撮像装置1において、画素領域PAのオプティカルブラック画素領域BAと、周辺領域SAとの主要部分の断面を示している。図4と図5においては、画素領域PAの画素Pを構成する素子と、周辺領域SAの周辺回路を構成する素子との一部を示している。つまり、画素領域PAと周辺領域SAとにおいては、図2,図3に示した複数の部材が設けられているが、図4および図5では、その一部を図示しており、他の部分の図示を省略している。
4 and 5 are diagrams illustrating a detailed configuration of the solid-
図4に示すように、有効画素領域YAにおいては、有効画素YPが画素P(図2参照)として設けられている。 As shown in FIG. 4, the effective pixel YP is provided as a pixel P (see FIG. 2) in the effective pixel area YA.
図5に示すように、オプティカルブラック画素領域BAにおいては、遮光画素BPが画素P(図2参照)として設けられている。また、周辺領域SAにおいては、図5に示すように、周辺回路素子SKが設けられている。 As shown in FIG. 5, in the optical black pixel area BA, a light-shielding pixel BP is provided as a pixel P (see FIG. 2). In the peripheral area SA, peripheral circuit elements SK are provided as shown in FIG.
そして、図4および図5に示すように、有効画素領域YA、オプティカルブラック画素領域BA、および、周辺領域SAの各領域には、多層配線層500が基板101の上面に設けられている。多層配線層500は、図4と図5とに示すように、絶縁膜511〜519と、コンタクトプラグCPと、金属配線HWと、ストレス緩和層600とを含む。多層配線層500では、複数の絶縁膜511〜519が積層されており、金属配線HWが、この複数の絶縁膜511〜519の間に設けられている。
4 and FIG. 5, a
各部について順次説明する。 Each part will be described sequentially.
(3−1)有効画素について
有効画素YPにおいては、図4に示すように、フォトダイオード21と転送トランジスタ22とが、有効画素YPを構成する素子の一部として、基板101に設けられている。
(3-1) Effective Pixel In the effective pixel YP, as shown in FIG. 4, the
有効画素YPにおいて、フォトダイオード21は、入射光が透過するように受光面JSの上方が形成されている。具体的には、図4に示すように、フォトダイオード21において受光面JSの上方には、多層配線層500を構成する絶縁膜511〜519が積層されており、この絶縁膜511〜519が、光を透過する絶縁材料によって形成されている。
In the effective pixel YP, the
そして、有効画素YPにおいて、転送トランジスタ22は、図4に示すように、フォトダイオード21に隣接して、基板101に設けられている。
In the effective pixel YP, the
(3−2)遮光画素について
遮光画素BPにおいては、図5に示すように、有効画素YPと同様に、フォトダイオード21と転送トランジスタ22とが、遮光画素BPを構成する素子の一部として、基板101に設けられている。
(3-2) Light-shielding pixel In the light-shielding pixel BP, as shown in FIG. 5, the
遮光画素BPにおいて、フォトダイオード21は、受光面JSの上方において、入射光が遮光されるように形成されている。具体的には、図5に示すように、フォトダイオード21において受光面JSの上方には、多層配線層500を構成する絶縁膜511〜519の他に、金属配線HWが積層されており、この金属配線HWが、光を遮光する金属材料によって形成されている。
In the light shielding pixel BP, the
そして、遮光画素BPにおいて、転送トランジスタ22は、図5に示すように、フォトダイオード21に隣接して、基板101に設けられている。
In the light-shielding pixel BP, the
(3−3)周辺回路素子について
周辺回路素子SKにおいては、図5に示すように、トランジスタ311とキャパシタ312とが、周辺回路素子SKの一部として、基板101に設けられている。たとえば、トランジスタ311とキャパシタ312は、カラム回路14構成する半導体素子として、基板101に設けられている。
(3-3) Peripheral Circuit Element In the peripheral circuit element SK, as shown in FIG. 5, a
(3−4)多層配線層について
多層配線層500において、絶縁膜511〜519は、図4と図5に示すように、有効画素YPと遮光画素BPと周辺回路素子SKとを被覆するように、形成されている。
(3-4) Multilayer Wiring Layer In the
複数の絶縁膜511〜519において、第1の絶縁膜511は、図4と図5に示すように、基板101において、有効画素YPと遮光画素BPと周辺回路素子SKとの各素子が設けられた上面を被覆している。
Among the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第2の絶縁膜512は、図4と図5に示すように、第1の絶縁膜511の上面に積層されている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第3の絶縁膜513は、図4と図5に示すように、第2の絶縁膜512の上面に積層されている。第3の絶縁膜513は、第2の絶縁膜512が設けられた基板101の表面を平坦化するように形成されている。そして、第3の絶縁膜513においては、複数のコンタクトプラグCPが、第3の絶縁膜513と共に、第1および第2の絶縁膜511,512を貫通するように設けられている。また、第3の絶縁膜513の上面においては、金属配線HWが設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第4の絶縁膜514は、図4と図5に示すように、第3の絶縁膜513の上面に積層されている。第4の絶縁膜514は、第3の絶縁膜513の上面に設けられた金属配線HWを被覆するように設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第5の絶縁膜515は、図4と図5に示すように、第4の絶縁膜514の上面に積層されている。第5の絶縁膜515は、第4の絶縁膜514が設けられた基板101の表面を平坦化するように形成されている。そして、第5の絶縁膜515においては、複数のコンタクトプラグCPが、第5の絶縁膜515と共に、第4の絶縁膜514を貫通するように設けられている。また、第5の絶縁膜515の上面においては、金属配線HWが設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第6の絶縁膜516は、図4と図5に示すように、第5の絶縁膜515の上面に積層されている。第6の絶縁膜516は、第5の絶縁膜515の上面に設けられた金属配線HWを被覆するように設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第7の絶縁膜517は、図4と図5に示すように、第6の絶縁膜516の上面に積層されている。第7の絶縁膜517は、第6の絶縁膜516が設けられた基板101の表面を平坦化するように形成されている。そして、第7の絶縁膜517においては、複数のコンタクトプラグCPが、第7の絶縁膜517と共に、第6の絶縁膜516を貫通するように設けられている。また、第7の絶縁膜517の上面においては、金属配線HWが設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第8の絶縁膜518は、図4と図5に示すように、第7の絶縁膜517の上面に積層されている。第8の絶縁膜518は、第7の絶縁膜517の上面に設けられた金属配線HWを被覆するように設けられている。
In the plurality of insulating
複数の絶縁膜511〜519において、第9の絶縁膜519は、図4と図5に示すように、第8の絶縁膜518の上面に積層されている。第9の絶縁膜519は、第8の絶縁膜518が設けられた基板101の表面を平坦化するように形成されている。
Among the plurality of insulating
多層配線層500において、コンタクトプラグCPは、図4と図5に示すように、有効画素YP、遮光画素BP、または、周辺回路素子SKの上方に設けられており、各素子に電気的に接続するように形成されている。ここでは、コンタクトプラグCPは、多層配線層500を構成する絶縁膜511〜519のいずれかを貫通するように形成されたコンタクトホールCHに、埋め込まれて形成されている。
In the
具体的には、コンタクトプラグCPは、図4と図5に示すように、第1〜第3の絶縁膜511〜513を貫通して形成されており、有効画素YP、遮光画素BP、または、周辺回路素子SKに接続する部分を含む。
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the contact plug CP is formed so as to penetrate the first to third insulating
また、コンタクトプラグCPは、図4と図5に示すように、第4と第5の絶縁膜514,515を貫通して形成されており、第1〜第3の絶縁膜511〜513を貫通する下層のコンタクトプラグCPに、金属配線HWを介して、電気的に接続する部分を含む。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the contact plug CP is formed so as to penetrate the fourth and fifth insulating
また、コンタクトプラグCPは、図4と図5に示すように、第6と第7の絶縁膜516,517を貫通して形成されており、第4と第5の絶縁膜514,515を貫通する下層のコンタクトプラグCPに、金属配線HWを介して、電気的に接続する部分を含む。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the contact plug CP is formed so as to penetrate the sixth and seventh insulating
上記のコンタクトプラグCPは、図4と図5に示すように、底面と側面とにバリアメタルBMが設けられている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the contact plug CP is provided with a barrier metal BM on the bottom surface and side surfaces.
多層配線層500において、金属配線HWは、図4と図5に示すように、複数の絶縁膜511〜519のいずれかの間に介在するように形成されており、コンタクトプラグCPに電気的に接続されている。
In the
具体的には、金属配線HWは、図4と図5に示すように、第3の絶縁膜513上に設けられており、第4の絶縁膜514によって被覆されている。この第3の絶縁膜513上の金属配線HWは、第1〜第3の絶縁膜511〜513を貫通するコンタクトプラグCPと、第4と第5の絶縁膜514,515を貫通するコンタクトプラグCPとの間に介在しており、両者を電気的に接続する部分を含む。また、図示していないが、遮光画素BPと周辺回路素子SKとを電気的に接続する部分においては、たとえば、この第3の絶縁膜513上に設けた金属配線HWが両素子間で延在されており、両者を電気的に接続させている。
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the metal wiring HW is provided on the third
また、金属配線HWは、図4と図5に示すように、第5の絶縁膜515上に設けられており、第6の絶縁膜516によって被覆されている。この第5の絶縁膜515上の金属配線HWは、第4と第5の絶縁膜514,515を貫通するコンタクトプラグCPと、第6と第7の絶縁膜516,517を貫通するコンタクトプラグCPとの間に介在しており、両者を電気的に接続する部分を含む。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the metal wiring HW is provided on the fifth insulating
また、金属配線HWは、図4と図5に示すように、第7の絶縁膜517上に設けられており、第8の絶縁膜518によって被覆されている。この第7の絶縁膜517上の金属配線HWは、第6と第7の絶縁膜516,517を貫通するコンタクトプラグCPに電気的に接続する部分を含む。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the metal wiring HW is provided on the seventh insulating
上記の各金属配線HWは、図4と図5に示すように、上面と下面とにバリアメタルBMが設けられている。 As shown in FIGS. 4 and 5, each metal wiring HW is provided with a barrier metal BM on the upper surface and the lower surface.
そして、本実施形態においては、金属配線HWは、有効画素領域YAおよびオプティカルブラック画素領域BAを含む画素領域PAよりも、周辺領域SAにおいて、高い密度になる部分を含むように、複数が設けられている。たとえば、有効画素領域YAおよびオプティカルブラック画素領域BAを含む画素領域PAにおける金属配線HWの密度は、10%〜40%である。これに対して、周辺領域SAにおける金属配線HWの密度は、たとえば、10%〜80%である。 In the present embodiment, a plurality of metal wirings HW are provided so as to include a portion having a higher density in the peripheral area SA than in the pixel area PA including the effective pixel area YA and the optical black pixel area BA. ing. For example, the density of the metal wiring HW in the pixel area PA including the effective pixel area YA and the optical black pixel area BA is 10% to 40%. On the other hand, the density of the metal wiring HW in the peripheral region SA is, for example, 10% to 80%.
多層配線層500において、ストレス緩和層600は、図5に示すように、複数の絶縁膜511〜519において、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの間に位置する部分に設けられている。ストレス緩和層600は、たとえば、空気層を含み、複数の金属配線HWにおいて周辺領域SAに設けられた金属配線HWによって、オプティカルブラック画素領域BAへ伝播するストレスを緩和する。
In the
本実施形態において、ストレス緩和層600は、図5に示すように、第1のストレス緩和層601と、第2のストレス緩和層602と、第3のストレス緩和層603とを含む。
In the present embodiment, the
第1のストレス緩和層601は、空気層であって、図5に示すように、第4の絶縁膜514を貫通するように設けられている。つまり、第1のストレス緩和層601は、複数の金属配線HWにおいて、第3の絶縁膜513上に設けられた金属配線HWと同じ高さになるように設けられている。第1のストレス緩和層601は、有効画素領域YAおよびオプティカルブラック画素領域BAを含む画素領域PAと、周辺領域SAとの間であって、金属配線HWおよびコンタクトプラグCPが設けられていない境界領域KAに設けられている。この第1のストレス緩和層601は、図2にてストレス緩和層600として示しているように、画素領域PAの周囲において矩形を描くように形成されている。
The first
第2のストレス緩和層602は、第1のストレス緩和層601と同様に、空気層であって、図5に示すように、第6の絶縁膜516を貫通するように設けられている。つまり、第2のストレス緩和層602は、複数の金属配線HWにおいて、第5の絶縁膜515上に設けられた金属配線HWと同じ高さになるように、設けられている。第2のストレス緩和層602は、第1のストレス緩和層601と同様に、境界領域KAに設けられている。この第2のストレス緩和層602は、図2にてストレス緩和層600として示しているように、画素領域PAの周囲において矩形を描くように形成されている。
Similar to the first
第3のストレス緩和層603は、第1および第2のストレス緩和層601,602と同様に、空気層であって、図5に示すように、第8の絶縁膜518を貫通するように設けられている。つまり、第3のストレス緩和層603は、複数の金属配線HWにおいて、第7の絶縁膜517上に設けられた金属配線HWと同じ高さになるように、設けられている。第3のストレス緩和層603は、第1および第2のストレス緩和層601,602と同様に、境界領域KAに設けられている。この第3のストレス緩和層603は、図2にてストレス緩和層600として示しているように、画素領域PAの周囲において矩形を描くように形成されている。
The third
[B]製造方法
上記の固体撮像装置1を製造する製造方法の要部について説明する。
[B] Manufacturing Method The main part of the manufacturing method for manufacturing the solid-
図6から図11は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。ここで、図6から図11は、図5と同様に、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの主要部分の断面を示している。有効画素領域YAについては、オプティカルブラック画素領域BAと同様な工程を経て形成されるため、図示を省略している。
FIGS. 6 to 11 are diagrams showing the main part provided in each step of the method of manufacturing the solid-
(1)素子,第1から第3の絶縁膜の形成
まず、図6に示すように、基板101の上面に、遮光画素BP,周辺回路素子SKを含む素子と、第1から第3の絶縁膜511〜513とを、基板101に設ける。
(1) Formation of Elements and First to Third Insulating Films First, as shown in FIG. 6, on the upper surface of the
ここでは、オプティカルブラック画素領域BAにおいては、図6に示すように、フォトダイオード21と転送トランジスタ22とを、画素P(図2参照)を構成する半導体素子の一部として、基板101に設ける。
Here, in the optical black pixel area BA, as shown in FIG. 6, the
この他に、画素領域PAにおいては、図2,図3において示した部材を設けるが、ここでは、図示を省略している。そして、有効画素領域YA(図4参照)についても、オプティカルブラック画素領域BAと同様にして、フォトダイオード21と転送トランジスタ22とを、画素Pを構成する半導体素子の一部として、基板101に設ける。
In addition, in the pixel area PA, the members shown in FIGS. 2 and 3 are provided, but the illustration is omitted here. Also in the effective pixel area YA (see FIG. 4), the
また、周辺領域SAにおいては、トランジスタ311とキャパシタ312とを、周辺回路素子SKの一部として設ける。この他に、周辺領域SAにおいては、図2,図3において示した部材を設けるが、ここでは図示を省略している。
In the peripheral region SA, the
そして、図6に示すように、第1の絶縁膜511を設ける。
Then, as shown in FIG. 6, a first
ここでは、基板101において、上記のように各素子が形成された上面全体を被覆するように、第1の絶縁膜511を形成する。たとえば、SiO2膜であって、膜厚が、数十nmになるように、第1の絶縁膜511を形成する。
Here, the first insulating
そして、図6に示すように、第2の絶縁膜512を設ける。
Then, as shown in FIG. 6, a second
ここでは、第1の絶縁膜511の上面全体を被覆し、第1の絶縁膜511に積層するように、第2の絶縁膜512を設ける。
Here, the second
本実施形態においては、後述する第3の絶縁膜513についてのエッチング処理にて第2の絶縁膜512がエッチングストッパー層として機能するように、この第2の絶縁膜512を形成する。つまり、第3の絶縁膜513との間においてエッチング選択比が大きくなるように、第2の絶縁膜512を形成する。
In the present embodiment, the second
たとえば、LP−SiN膜であって、膜厚が、数十nmになるように、第2の絶縁膜512を形成する。すなわち、減圧CVD法によって、シリコン窒化物を成膜させることによって、第2の絶縁膜512を形成する。
For example, the second
そして、図6に示すように、第3の絶縁膜513を形成する。
Then, as shown in FIG. 6, a third
ここでは、第2の絶縁膜512の上面を被覆するように、第3の絶縁膜513を形成する。
Here, the third
たとえば、プラズマCVD法でSiO2等の絶縁材料を、膜厚が500nmになるように成膜する。そして、その表面について平坦化処理を実施することによって、第3の絶縁膜513を形成する。たとえば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理の実施によって、その表面を平坦化する。
For example, an insulating material such as SiO 2 is formed by plasma CVD so that the film thickness becomes 500 nm. Then, a third
(2)第3の絶縁膜513へのコンタクトホールCHの形成
つぎに、図7に示すように、第3の絶縁膜513にコンタクトホールCHを形成する。
(2) Formation of Contact Hole CH in
ここでは、第3の絶縁膜513においてコンタクトプラグCP(図5参照)を形成する部分に、コンタクトホールCHを形成する。
Here, a contact hole CH is formed in a portion of the third
具体的には、フォトリソグラフィ技術によってフォトレジストマスク(図示なし)を形成後、そのフォトレジストマスクを用いて、第3の絶縁膜513について異方性のドライエッチング処理を実施することで、コンタクトホールCHを形成する。これにより、基板101の面に垂直な方向zに、コンタクトホールCHの側面が沿うように、コンタクトホールCHが形成される。
Specifically, after a photoresist mask (not shown) is formed by photolithography, an anisotropic dry etching process is performed on the third
本実施形態においては、第3の絶縁膜513の下層に位置する第2の絶縁膜512が、エッチングストッパー層として機能するように、上記のドライエッチング処理を実施する。つまり、第2の絶縁膜512であるSiN膜と、第3の絶縁膜513であるSiO2膜との間で、エッチング選択比が十分に確保できるように、上記のドライエッチング処理を実施する。
In the present embodiment, the dry etching process is performed so that the second
(3)第1,2の絶縁膜511,512へのコンタクトホールCHの形成
つぎに、図8に示すように、第1の絶縁膜511と第2の絶縁膜512とのそれぞれにコンタクトホールCHを形成する。
(3) Formation of Contact Hole CH in First and
ここでは、第3の絶縁膜513に形成されたコンタクトホールCHが下方に延在するように、第1および第2の絶縁膜511,512にコンタクトホールCHを形成する。
Here, the contact holes CH are formed in the first and second insulating
具体的には、上記と同様にして、第1および第2の絶縁膜511,512について異方性のドライエッチング処理を実施することで、コンタクトホールCHを形成する。これにより、下層の素子を構成する電極や拡散層の表面が露出されて、コンタクトホールCHが形成される。
Specifically, the contact hole CH is formed by performing anisotropic dry etching processing on the first and second insulating
本実施形態においては、下層の素子を構成する電極(ポリシリコンなど)や拡散層(Si)と、第1および第2の絶縁膜511,512との間で、エッチング選択比が十分に確保できるように、上記のドライエッチング処理を実施する。
In the present embodiment, a sufficient etching selectivity can be ensured between an electrode (polysilicon or the like) or a diffusion layer (Si) constituting a lower element and the first and second insulating
そして、この後、水素化処理を実施する。 Thereafter, a hydrogenation process is performed.
(4)コンタクトプラグCPの形成
つぎに、図9に示すように、コンタクトホールCHにコンタクトプラグCPを形成する。
(4) Formation of Contact Plug CP Next, as shown in FIG. 9, a contact plug CP is formed in the contact hole CH.
ここでは、コンタクトホールCHの底面と側面とを被覆するように、バリアメタルBMを形成後、金属材料をコンタクトホールCHの内部に埋め込むことによって、コンタクトプラグCPを形成する。たとえば、タングステンを用いて、コンタクトプラグCPを形成する。これにより、各素子に電気的に接続するように、コンタクトプラグCPが形成される。 Here, after forming the barrier metal BM so as to cover the bottom and side surfaces of the contact hole CH, a contact plug CP is formed by embedding a metal material in the contact hole CH. For example, the contact plug CP is formed using tungsten. Thereby, the contact plug CP is formed so as to be electrically connected to each element.
(5)金属配線HWと第4の絶縁膜514との形成
つぎに、図10に示すように、金属配線HWと、第4の絶縁膜514とを形成する。
(5) Formation of Metal Wiring HW and
ここでは、第3の絶縁膜513上において、第1〜第3の絶縁膜511〜513を貫通するコンタクトプラグCPに電気的に接続するように、金属配線HWを形成する。本実施形態においては、金属配線HWの上面と下面とにバリアメタルBMが介在するように、金属配線HWを形成する。たとえば、アルミニウムを用いて金属配線HWを形成する。
Here, the metal wiring HW is formed on the third
そして、第3の絶縁膜513の上面に設けられた金属配線HWを被覆するように、第4の絶縁膜514を形成する。
たとえば、プラズマCVD法でSiO2等の絶縁材料を、膜厚が500nmになるように成膜して、第4の絶縁膜514を形成する。
Then, a fourth
For example, an insulating material such as SiO 2 is formed by a plasma CVD method so that the film thickness becomes 500 nm, and the fourth insulating
(6)第1のストレス緩和層601の形成
つぎに、図11に示すように、第1のストレス緩和層601を形成する。
(6) Formation of First
ここでは、図11に示すように、オプティカルブラック画素領域BAと、周辺領域SAとの間であって、金属配線HWおよびコンタクトプラグCPを形成しない境界領域KAに、第1のストレス緩和層601を設ける。
Here, as shown in FIG. 11, the first
本実施形態においては、第4の絶縁膜514の一部を除去することによって、空気層として、第1のストレス緩和層601を設ける。
In the present embodiment, the first
具体的には、第4の絶縁膜514上に、フォトレジスト膜(図示なし)を成膜後、フォトリソグラフィ技術によって、このフォトレジスト膜をパターン加工し、レジストマスク(図示なし)を形成する。ここでは、第4の絶縁膜514において第1のストレス緩和層601を設ける表面が露出し、他の部分の表面が被覆されているように、レジストマスク(図示なし)を形成する。そして、このレジストマスクを用いて、第4の絶縁膜514について異方性のエッチング処理を実施して、第4の絶縁膜514の一部を除去することによって、第1のストレス緩和層601を形成する。
Specifically, after a photoresist film (not shown) is formed on the fourth insulating
たとえば、第1のストレス緩和層601の幅が、たとえば、100nmになるように、第1のストレス緩和層601を形成する。
For example, the first
(7)その他の部材の形成
つぎに、図5に示したように、その他の部材について形成する。
(7) Formation of other members Next, other members are formed as shown in FIG.
ここでは、図5に示したように、第4の絶縁膜514が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第5の絶縁膜515を形成する。たとえば、第3の絶縁膜513と同様にして、第5の絶縁膜515を形成する。
Here, as illustrated in FIG. 5, the fifth insulating
そして、上記と同様にして、コンタクトプラグCPと金属配線HWとを形成する。その後、第4の絶縁膜514と同様にして、第6の絶縁膜516を形成する。そして、第1のストレス緩和層601の場合と同様にして、第6の絶縁膜516の一部を除去することによって、空気層として、第2のストレス緩和層602を設ける。
Then, in the same manner as described above, the contact plug CP and the metal wiring HW are formed. Thereafter, a sixth
また、第6の絶縁膜516が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第7の絶縁膜517を形成する。たとえば、第3および第5の絶縁膜513,515と同様にして、第7の絶縁膜517を形成する。
In addition, a seventh
そして、上記と同様にして、コンタクトプラグCPと金属配線HWとを形成する。ここでは、オプティカルブラック画素領域BAに設けられたフォトダイオード21の受光面JSへ向かう入射光を遮光するように、金属配線HWを平面方向へ延在させて形成する。その後、第4および第6の絶縁膜514,516と同様にして、第8の絶縁膜518を形成する。そして、第1および第2のストレス緩和層601,602の場合と同様にして、第8の絶縁膜518の一部を除去することによって、空気層として、第3のストレス緩和層602を設ける。
Then, in the same manner as described above, the contact plug CP and the metal wiring HW are formed. Here, the metal wiring HW is formed to extend in the plane direction so as to block incident light directed to the light receiving surface JS of the
これに次いで、第8の絶縁膜518が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第9の絶縁膜519を形成する。たとえば、第3および第5の絶縁膜513,515と同様にして、第9の絶縁膜519を形成する。
Next, a ninth
その後、各部を形成した後に、水素化処理を実施する。 Then, after forming each part, a hydrogenation process is implemented.
このようにすることで、固体撮像装置1が完成される。
By doing so, the solid-
[C]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの間に位置する部分に、第1から第3のストレス緩和層601〜603が、ストレス緩和層600として設けられている。ストレス緩和層600は、空気層を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。
[C] Summary As described above, in the
上述したように、多層配線層500において、金属配線HWを構成する金属材料は、各絶縁膜511〜519を構成する絶縁材料と比較して、ストレス(応力)が大きい。このため、金属配線HWによるストレスに起因して、暗電流の発生が顕著になる場合がある。しかし、本実施形態では、ストレス緩和層600が、その金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、暗電流の発生を抑制することができる。
As described above, in the
また、上述したように、水素化処理の実施の際には、金属配線HWが水素の透過を阻害する場合があるために、暗電流によるノイズ成分の発生を、効果的に防止することが困難な場合がある。しかし、本実施形態では、ストレス緩和層600は、空気層を含むので、この空気層を介して、基板101に水素が容易に供給される。よって、本実施形態においては、基板101について水素化処理を効果的に実施することができる。
Further, as described above, when the hydrogenation process is performed, it is difficult to effectively prevent the generation of noise components due to dark current because the metal wiring HW may inhibit hydrogen permeation. There are cases. However, in this embodiment, since the
<2.実施形態2>
[A]装置構成
図12は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置1bの要部を示す図である。図12は、図5の場合と同様な部分の断面を示している。
<2. Second Embodiment>
[A] Device Configuration FIG. 12 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1b according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a cross section of the same portion as in FIG.
図12に示すように、本実施形態において、固体撮像装置1bは、ストレス緩和層600bが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。 As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1b is different from the first embodiment in the stress relaxation layer 600b. Except for this point, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
図12に示すように、本実施形態のストレス緩和層600bは、実施形態1と同様に、境界領域KAに設けられている。また、ストレス緩和層600bは、図12に示すように、第1のストレス緩和層601bと、第2のストレス緩和層602bと、第3のストレス緩和層603bとを含む。
As shown in FIG. 12, the stress relaxation layer 600b of the present embodiment is provided in the boundary region KA as in the first embodiment. Further, as shown in FIG. 12, the stress relaxation layer 600b includes a first
しかし、本実施形態においては、第1から第3のストレス緩和層601b,602b,603bは、実施形態1と異なり、図12に示すように、金属層611が空気層612を挟んだ「エアギャップ構造」で形成されている。
However, in the present embodiment, the first to third stress relaxation layers 601b, 602b, and 603b are different from the first embodiment, as shown in FIG. 12, the “air gap” in which the
[B]製造方法
上記の固体撮像装置1bを製造する製造方法の要部について説明する。
[B] Manufacturing Method The main part of the manufacturing method for manufacturing the solid-state imaging device 1b will be described.
図13と図14は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置1bを製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。ここで、図13,図14は、図12と同様に、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの主要部分の断面を示している。 FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams showing the main part provided in each step of the method of manufacturing the solid-state imaging device 1b in the second embodiment according to the present invention. Here, FIG. 13 and FIG. 14 show cross sections of the main parts of the optical black pixel area BA and the peripheral area SA, as in FIG.
(1)金属配線HWと金属層611との形成
まず、図13に示すように、金属配線HWと金属層611とを形成する。
(1) Formation of Metal Wiring HW and
ここでは、金属配線HWと金属層611との形成に先立って、実施形態1の場合と同様に、図9にて示したように、コンタクトホールCHにコンタクトプラグCPを形成する。
Here, prior to the formation of the metal wiring HW and the
この後、図13に示すように、第3の絶縁膜513上において、第1〜第3の絶縁膜511〜513を貫通するコンタクトプラグCPに電気的に接続するように、金属配線HWを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13, a metal wiring HW is formed on the third
そして、これと共に、図13に示すように、第3の絶縁膜513上に金属層611を形成する。ここでは、第3の絶縁膜513上において、複数の金属層611が空気層612を隔てて対面するように、金属層611を形成する。たとえば、複数の金属層611の間における空気層612の幅が、100nmになるように、金属層611を形成する。たとえば、金属配線HWと同様に、アルミニウムを用いて金属層611を形成する。
Along with this, a
なお、第3の絶縁膜513上に設けた金属膜を金属配線HWへパターン加工する際に、その金属膜を金属層611へパターン加工しても良い。つまり、同一の金属膜について同一のパターン加工処理(フォトリソグラフィなど)を実施することによって、金属配線HWと金属層611との両者を同時に形成しても良い。
Note that when the metal film provided over the third
(2)第4の絶縁膜514の形成
つぎに、図14に示すように、第4の絶縁膜514を形成する。
(2) Formation of
ここでは、第3の絶縁膜513の上面に設けられた金属配線HWを被覆するように、第4の絶縁膜514を形成する。たとえば、プラズマCVD法でSiO2等の絶縁材料を、膜厚が500nmになるように成膜することによって、第4の絶縁膜514を形成する。
Here, the fourth insulating
このとき、複数の金属層611の間においては、第4の絶縁膜514を構成する絶縁材料が、埋め込まれない。このため、複数の金属層611の間に空気層612が挟まれた状態が保持されるので、「エアギャップ構造」で第1のストレス緩和層601bが形成される。
At this time, the insulating material forming the fourth insulating
(3)その他の部材の形成
つぎに、図12に示したように、その他の部材について形成する。
(3) Formation of other members Next, other members are formed as shown in FIG.
ここでは、図12に示したように、第4の絶縁膜514が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第5の絶縁膜515を形成する。たとえば、第3の絶縁膜513と同様にして、第5の絶縁膜515を形成する。
Here, as illustrated in FIG. 12, the fifth insulating
そして、コンタクトプラグCPを形成した後に、金属配線HWと第2のストレス緩和層601bと第6の絶縁膜516とを形成する。第2のストレス緩和層601bについては、第1のストレス緩和層601aの場合と同様な工程を経て形成する。
Then, after forming the contact plug CP, the metal wiring HW, the second
そして、第6の絶縁膜516が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第7の絶縁膜517を形成する。たとえば、第3および第5の絶縁膜513,515と同様にして、第7の絶縁膜517を形成する。
Then, a seventh
そして、上記と同様にして、コンタクトプラグCPを形成した後に、金属配線HWと第3のストレス緩和層601cと第8の絶縁膜518とを形成する。第3のストレス緩和層601cについては、第1および第2のストレス緩和層601a,601bの場合と同様な工程を経て形成する。
In the same manner as described above, after forming the contact plug CP, the metal wiring HW, the third stress relaxation layer 601c, and the eighth insulating
これに次いで、第8の絶縁膜518が設けられた基板101の表面を平坦化するように、第9の絶縁膜519を形成する。たとえば、第3および第5の絶縁膜513,515と同様にして、第9の絶縁膜519を形成する。
Next, a ninth
その後、各部を形成した後に、水素化処理を実施する。 Then, after forming each part, a hydrogenation process is implemented.
このようにすることで、固体撮像装置1bが完成される。 By doing so, the solid-state imaging device 1b is completed.
[C]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの間の境界領域KAに、第1から第3のストレス緩和層601b〜603bが、ストレス緩和層600bとして設けられている。ストレス緩和層600bは、空気層612を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、本実施形態は、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。
[C] Summary As described above, in the
また、本実施形態では、ストレス緩和層600bは、空気層612を含むので、この空気層612を介して、基板101に水素が容易に供給される。よって、本実施形態においては、実施形態1の場合と同様に、基板101について水素化処理を効果的に実施することができる。
In this embodiment, since the stress relaxation layer 600b includes the
<3.実施形態3>
[A]装置構成など
図15は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置1cの要部を示す図である。図15は、図5の場合と同様な部分の断面を示している。
<3. Embodiment 3>
[A] Device Configuration, etc. FIG. 15 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1c in the third embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a cross section of the same part as in FIG.
図15に示すように、本実施形態において、固体撮像装置1cは、ストレス緩和層600cが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。 As shown in FIG. 15, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1c is different from the first embodiment in the stress relaxation layer 600c. Except for this point, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
図15に示すように、本実施形態のストレス緩和層600cは、実施形態1と同様に、空気層を含んで、境界領域KAに設けられている。 As shown in FIG. 15, the stress relieving layer 600c according to the present embodiment is provided in the boundary region KA including the air layer as in the first embodiment.
しかし、ストレス緩和層600cは、第3の絶縁膜513から第6の絶縁膜516を貫通するように形成されている。
However, the stress relieving layer 600 c is formed so as to penetrate the third
ストレス緩和層600cは、第3の絶縁膜513から第6の絶縁膜516について、異方性のエッチング処理を実施して、その一部を除去することによって、形成される。
The stress relaxation layer 600c is formed by performing anisotropic etching on the third
このストレス緩和層600cの平面構造については、図示を省略しているが、実施形態1において図2にてストレス緩和層600として示しているように、画素領域PAの周囲において矩形を描くように形成されている。
Although the illustration of the planar structure of the stress relaxation layer 600c is omitted, the stress relaxation layer 600c is formed so as to draw a rectangle around the pixel region PA as shown as the
図16は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置1cの要部を示す図である。図16は、図15と異なり、固体撮像装置1cにおいて、オプティカルブラック画素領域BAに設けられた遮光画素BPと、周辺領域SAに設けられた周辺回路素子SKとが、電気的に接続される部分を示している。 FIG. 16 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1c according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is different from FIG. 15 in the solid-state imaging device 1c in which the light-shielding pixel BP provided in the optical black pixel area BA and the peripheral circuit element SK provided in the peripheral area SA are electrically connected. Is shown.
実施形態1においては、図示しなかったが、遮光画素BPと周辺回路素子SKとを電気的に接続する部分は、たとえば、第3の絶縁膜513上に設けた金属配線HWが、両素子間で延在され、両者を電気的に接続させている。
Although not shown in the first embodiment, a portion where the light shielding pixel BP and the peripheral circuit element SK are electrically connected is, for example, a metal wiring HW provided on the third
しかし、本実施形態では、ストレス緩和層600cは、第3から第6の絶縁膜513〜516を貫通している(図15参照)と共に、オプティカルブラック画素領域BAの周辺を囲うように一体的に形成されている(図2参照)。このため、本実施形態では、第3の絶縁膜513上に金属配線HWを設けることで、遮光画素BPと周辺回路素子SKとを電気的に接続させていない。
However, in the present embodiment, the stress relaxation layer 600c penetrates the third to sixth insulating
本実施形態では、図16に示すように、ストレス緩和層600cの上方である第7の絶縁膜517上に金属配線HWを延在させて、遮光画素BPと周辺回路素子SKとの両者を電気的に接続させている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the metal wiring HW is extended on the seventh insulating
たとえば、図2に示したように、画素領域PAと周辺領域SAとの間において、列信号線HL(金属配線HW)を介して、画素領域PAの画素Pと、カラム回路14とを電気的に接続させる部分が、図16に示すように構成されている。
For example, as shown in FIG. 2, between the pixel area PA and the peripheral area SA, the pixel P in the pixel area PA and the
なお、実施形態1の場合と同様に、たとえば、第3の絶縁膜513上に設けた金属配線HWによって、遮光画素BPと周辺回路素子SKとを電気的に接続するように構成してもよい。
As in the case of the first embodiment, for example, the light shielding pixel BP and the peripheral circuit element SK may be electrically connected by the metal wiring HW provided on the third
図17は、本発明にかかる実施形態3の変形例を示す図である。図17では、実施形態1の場合と同様に、たとえば、第3の絶縁膜513上に設けた金属配線HWによって、遮光画素BPと周辺回路素子SKとを電気的に接続する場合の例を示している。
FIG. 17 is a view showing a modification of the third embodiment according to the present invention. FIG. 17 shows an example in which the light-shielding pixel BP and the peripheral circuit element SK are electrically connected by, for example, the metal wiring HW provided on the third
図17に示すように、画素領域PAと周辺領域SAとの間において、列信号線HLを介して、画素領域PAの画素Pと、カラム回路14とを電気的に接続させる部分については、ストレス緩和層600dを設けなくてもよい。
As shown in FIG. 17, between the pixel area PA and the peripheral area SA, a portion where the pixel P of the pixel area PA and the
たとえば、図17に示すように、画素領域PAの下端部において、列信号線HL(金属配線HW)が垂直方向yに沿った部分については、破線を描くように、ストレス緩和層600dを形成しても良い。 For example, as shown in FIG. 17, at the lower end portion of the pixel area PA, a stress relaxation layer 600d is formed so as to draw a broken line in a portion where the column signal line HL (metal wiring HW) is along the vertical direction y. May be.
[B]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、オプティカルブラック画素領域BAと周辺領域SAとの間の境界領域KAに、ストレス緩和層600dが設けられている。ストレス緩和層600dは、空気層612を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、本実施形態は、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。
[B] Summary As described above, in the
また、本実施形態では、ストレス緩和層600dは、空気層を含むので、この空気層を介して、基板101に水素が容易に供給される。よって、本実施形態においては、実施形態1の場合と同様に、基板101について水素化処理を効果的に実施することができる。
In the present embodiment, since the stress relaxation layer 600d includes an air layer, hydrogen is easily supplied to the
また、本実施形態では、単一のストレス緩和層600dを形成するため、上記の実施形態に比べて、工程数を削減することが可能である。このため、本実施形態は、製造効率を、さらに向上させることができる。 In this embodiment, since the single stress relaxation layer 600d is formed, the number of steps can be reduced as compared with the above-described embodiment. For this reason, this embodiment can further improve manufacturing efficiency.
<4.実施形態4>
[A]装置構成など
図18と図19は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置1dの要部を示す図である。ここで、図18は、図2と同様に、固体撮像装置1dの概略平面図である。また、図19は、固体撮像装置1dにおいて、有効画素領域YAおよびオプティカルブラック画素領域BAが設けられた部分の断面を示している。
<4. Embodiment 4>
[A] Device Configuration, etc. FIGS. 18 and 19 are diagrams showing a main part of a solid-state imaging device 1d in Embodiment 4 according to the present invention. Here, FIG. 18 is a schematic plan view of the solid-state imaging device 1d, similarly to FIG. FIG. 19 shows a cross section of a portion where the effective pixel area YA and the optical black pixel area BA are provided in the solid-state imaging device 1d.
図18および図19に示すように、本実施形態において、固体撮像装置1dは、ストレス緩和層600dが設けられた位置が、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。 As shown in FIGS. 18 and 19, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1d is different from the first embodiment in the position where the stress relaxation layer 600d is provided. Except for this point, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
ストレス緩和層600dは、図18に示すように、実施形態1の場合と異なり、画素領域PAの内部において矩形を描くように形成されている。 As shown in FIG. 18, the stress relaxation layer 600d is formed so as to draw a rectangle inside the pixel area PA, unlike the case of the first embodiment.
ここでは、ストレス緩和層600dは、図19に示すように、画素領域PAにおいて、有効画素領域YAとオプティカルブラック画素領域BAとの間に位置する境界領域KAdに設けられている。そして、ストレス緩和層600dは、たとえば、空気層を含み、多層配線層500を構成する金属配線HWによるストレスを緩和するように設けられている。
Here, as shown in FIG. 19, the stress relieving layer 600d is provided in the boundary region KAd located between the effective pixel region YA and the optical black pixel region BA in the pixel region PA. The stress relieving layer 600d includes an air layer, for example, and is provided so as to relieve stress due to the metal wiring HW constituting the
本実施形態においては、ストレス緩和層600dは、図19に示すように、第1のストレス緩和層601dと、第2のストレス緩和層602dと、第3のストレス緩和層603dとを含む。 In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the stress relaxation layer 600d includes a first stress relaxation layer 601d, a second stress relaxation layer 602d, and a third stress relaxation layer 603d.
第1のストレス緩和層601dは、図19に示すように、空気層であって、実施形態1の場合と同様に、第4の絶縁膜514を貫通するように設けられている。
As shown in FIG. 19, the first stress relieving layer 601d is an air layer, and is provided so as to penetrate the fourth insulating
第2のストレス緩和層602dは、図19に示すように、空気層であって、実施形態1の場合と同様に、第6の絶縁膜516を貫通するように設けられている。
As shown in FIG. 19, the second stress relaxation layer 602 d is an air layer and is provided so as to penetrate the sixth
第3のストレス緩和層603dは、図19に示すように、空気層であって、実施形態1の場合と同様に、第8の絶縁膜518を貫通するように設けられている。
As shown in FIG. 19, the third stress relieving layer 603d is an air layer, and is provided so as to penetrate the eighth insulating
[B]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、有効画素領域YAとオプティカルブラック画素領域BAとの間に位置する部分に、第1から第3のストレス緩和層601d〜603dが、ストレス緩和層600dとして設けられている。ストレス緩和層600dは、空気層を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、本実施形態は、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。
[B] Summary As described above, in the
また、本実施形態では、ストレス緩和層600dは、空気層を含むので、この空気層を介して、基板101に水素が容易に供給される。よって、本実施形態においては、実施形態1の場合と同様に、基板101について水素化処理を効果的に実施することができる。
In the present embodiment, since the stress relaxation layer 600d includes an air layer, hydrogen is easily supplied to the
<5.実施形態5>
[A]装置構成など
図20は、本発明にかかる実施形態5において、固体撮像装置1eの要部を示す図である。図20は、図5の場合と同様な部分の断面を示している。
<5. Embodiment 5>
[A] Device Configuration, etc. FIG. 20 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1e according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 20 shows a cross section of the same portion as in FIG.
図20に示すように、本実施形態において、固体撮像装置1eは、ストレス緩和層600eが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。 As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1 e is different from the first embodiment in the stress relaxation layer 600 e. Except for this point, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
図20に示すように、本実施形態のストレス緩和層600eは、実施形態1と同様に、空気層を含んで、境界領域KAに設けられている。また、ストレス緩和層600eは、図20に示すように、第1のストレス緩和層601eと、第2のストレス緩和層602eと、第3のストレス緩和層603eとを含む。 As shown in FIG. 20, the stress relaxation layer 600e of this embodiment includes an air layer and is provided in the boundary region KA, as in the first embodiment. In addition, as shown in FIG. 20, the stress relaxation layer 600e includes a first stress relaxation layer 601e, a second stress relaxation layer 602e, and a third stress relaxation layer 603e.
しかし、本実施形態においては、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eは、図20に示すように、実施形態1の場合と幅が異なる部分を含む。 However, in the present embodiment, the first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e include portions having a width different from that in the first embodiment, as shown in FIG.
複数の金属配線HWのうち、周辺領域SAにおいて画素領域PA(図20では、オプティカルブラック画素領域BA)に近接する画素近傍領域の上方には、第1の金属配線HW1eと、第2の金属配線HW2eと、第3の金属配線HW3eとが設けられている。 Among the plurality of metal wirings HW, the first metal wiring HW1e and the second metal wiring are disposed above the pixel vicinity region adjacent to the pixel region PA (optical black pixel region BA in FIG. 20) in the peripheral region SA. An HW2e and a third metal wiring HW3e are provided.
ここでは、第1の金属配線HW1eは、図20に示すように、第3の絶縁膜513上において、第2の金属配線HW2eよりも、幅が狭くなるように形成されている。
Here, as shown in FIG. 20, the first metal wiring HW1e is formed on the third
また、第2の金属配線HW2eは、図20に示すように、第1の金属配線HW1eの上方であって、第5の絶縁膜515上に設けられている。そして、第2の金属配線HW2eは、第3の金属配線HW3eよりも、幅が狭くなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 20, the second metal wiring HW2e is provided above the first metal wiring HW1e and on the fifth insulating
また、第3の金属配線HW3eは、図20に示すように、第2の金属配線HW2eの上方であって、第7の絶縁膜517上に設けられている。そして、第3の金属配線HW3eは、第1および第2の金属配線HW1e,HW2eよりも、幅が広くなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 20, the third metal wiring HW3e is provided above the second metal wiring HW2e and on the seventh insulating
つまり、第1から第3の金属配線HW1e,HW2e,HW3eの順で、幅が広くなるように形成されている。 That is, the first to third metal wirings HW1e, HW2e, and HW3e are formed so as to increase in width in this order.
そして、図20に示すように、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eは、それぞれに幅が、第1から第3の金属配線HW1e,HW2e,HW3eの幅に対応するように、形成されている。 As shown in FIG. 20, the first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e each have a width corresponding to the widths of the first to third metal wirings HW1e, HW2e, and HW3e. Is formed.
具体的には、第1のストレス緩和層601eは、図20に示すように、第3の絶縁膜513上において、第2のストレス緩和層602eよりも、幅が狭くなるように形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 20, the first stress relaxation layer 601e is formed on the third
また、第2のストレス緩和層602eは、図20に示すように、第5の絶縁膜515上において、第3のストレス緩和層603eよりも、幅が狭くなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 20, the second stress relaxation layer 602e is formed on the fifth insulating
また、第3のストレス緩和層603eは、図20に示すように、第1および第2のストレス緩和層602e,603eよりも、幅が広くなるように形成されている。 Further, as shown in FIG. 20, the third stress relieving layer 603e is formed to be wider than the first and second stress relieving layers 602e and 603e.
つまり、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eの順で、幅が広くなるように形成されている。 That is, the first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e are formed so as to increase in width in this order.
[B]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、有効画素領域YAとオプティカルブラック画素領域BAとの間に位置する部分に、第1から第3のストレス緩和層601e〜603eが、ストレス緩和層600eとして設けられている。ストレス緩和層600eは、空気層を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、本実施形態は、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。
[B] Summary As described above, in the
本実施形態においては、周辺領域SAにて画素領域PAに近い部分に設けられた第1から第3の金属配線HW1e,HW2e,HW3eの幅に対応するように、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eの幅が形成されている。このため、上記の効果を、より効果的に奏することができる。 In the present embodiment, the first to third stress relaxations are performed so as to correspond to the widths of the first to third metal wirings HW1e, HW2e, and HW3e provided in the vicinity of the pixel area PA in the peripheral area SA. The widths of the layers 601e, 602e, and 603e are formed. For this reason, said effect can be show | played more effectively.
なお、上記においては、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eを、1つずつ設けたが、複数を設けても良い。この場合には、第1から第3の金属配線HW1e,HW2e,HW3eの幅に対応するように、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eの数を多くすることが好適である。 In the above description, the first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e are provided one by one, but a plurality may be provided. In this case, it is preferable to increase the number of first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e so as to correspond to the widths of the first to third metal wirings HW1e, HW2e, and HW3e. .
<6.実施形態6>
[A]装置構成など
図21は、本発明にかかる実施形態6において、固体撮像装置1fの要部を示す図である。図21は、図5の場合と同様な部分の断面を示している。
<6. Embodiment 6>
[A] Device Configuration, etc. FIG. 21 is a diagram illustrating a main part of the solid-
図21に示すように、本実施形態において、固体撮像装置1fは、ストレス緩和層600fが、実施形態1と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
As shown in FIG. 21, in the present embodiment, the solid-
図21に示すように、本実施形態のストレス緩和層600fは、実施形態1と同様に、空気層を含んで、境界領域KAに設けられている。また、ストレス緩和層600fは、図21に示すように、第1のストレス緩和層601fと、第2のストレス緩和層602fと、第3のストレス緩和層603fとを含む。 As shown in FIG. 21, the stress relieving layer 600f of this embodiment includes an air layer and is provided in the boundary region KA, as in the first embodiment. Further, as shown in FIG. 21, the stress relaxation layer 600f includes a first stress relaxation layer 601f, a second stress relaxation layer 602f, and a third stress relaxation layer 603f.
しかし、本実施形態においては、第1から第3のストレス緩和層601f,602f,603fは、図21に示すように、実施形態1の場合と幅が異なっている。 However, in the present embodiment, the first to third stress relaxation layers 601f, 602f, and 603f are different in width from those in the first embodiment, as shown in FIG.
複数の金属配線HWのうち、周辺領域SAにおいて画素領域PA(図21では、オプティカルブラック画素領域BA)に近接する画素近傍領域の上方には、第1の金属配線HW1fと、第2の金属配線HW2fと、第3の金属配線HW3fとが設けられている。 Among the plurality of metal wirings HW, the first metal wiring HW1f and the second metal wiring are disposed above the pixel vicinity region adjacent to the pixel region PA (optical black pixel region BA in FIG. 21) in the peripheral region SA. HW2f and third metal wiring HW3f are provided.
ここでは、第1の金属配線HW1fは、図21に示すように、第3の絶縁膜513上に形成されている。また、第2の金属配線HW2fは、図21に示すように、第1の金属配線HW1eの上方であって、第5の絶縁膜515上に設けられている。また、第3の金属配線HW3fは、図21に示すように、第2の金属配線HW2fの上方であって、第7の絶縁膜517上に設けられている。
Here, the first metal wiring HW1f is formed on the third
そして、第1から第3の金属配線HW1f,HW2f,HW3fは、幅が同じになるように形成されている。 The first to third metal wirings HW1f, HW2f, and HW3f are formed to have the same width.
そして、図21に示すように、第1から第3のストレス緩和層601f,602f,603fは、それぞれに幅が、それぞれの高さに応じて広くなるように形成されている。 As shown in FIG. 21, the first to third stress relieving layers 601f, 602f, and 603f are formed so that the widths thereof are increased according to the respective heights.
具体的には、第1のストレス緩和層601fは、図21に示すように、第3の絶縁膜513上において、第2のストレス緩和層602fよりも、幅が広くなるように形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 21, the first stress relaxation layer 601f is formed on the third
また、第2のストレス緩和層602fは、図21に示すように、第5の絶縁膜515上において、第3のストレス緩和層603fよりも、幅が広くなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 21, the second stress relaxation layer 602f is formed on the fifth insulating
また、第3のストレス緩和層603fは、図21に示すように、第1および第2のストレス緩和層602f,603fよりも、幅が狭くなるように形成されている。 Further, as shown in FIG. 21, the third stress relaxation layer 603f is formed to be narrower than the first and second stress relaxation layers 602f and 603f.
つまり、第1から第3のストレス緩和層601f,602f,603fの順で、幅が狭くなるように形成されている。 That is, the first to third stress relieving layers 601f, 602f, and 603f are formed so as to be narrower in this order.
[B]まとめ
以上のように、多層配線層500においては、有効画素領域YAとオプティカルブラック画素領域BAとの間に位置する部分に、第1から第3のストレス緩和層601f〜603fが、ストレス緩和層600fとして設けられている。ストレス緩和層600fは、空気層を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、本実施形態は、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。
[B] Summary As described above, in the
一般に、基板101の面に近い部分(高さが低い部分)の方が遠い部分(高さが高い部分)よりも金属配線HWのストレスが大きくなる。しかし、本実施形態においては、第1から第3のストレス緩和層601f,602f,603fは、それぞれに幅が、それぞれの高さに応じて広くなるように形成されている。このため、上記の効果を、より効果的に奏することができる。 In general, the stress on the metal wiring HW is greater in a portion closer to the surface of the substrate 101 (a portion having a lower height) than in a portion farther (a portion having a higher height). However, in the present embodiment, the first to third stress relaxation layers 601f, 602f, and 603f are formed so that the widths thereof are increased according to the respective heights. For this reason, said effect can be show | played more effectively.
なお、上記においては、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eを、1つずつ設けたが、複数を設けても良い。この場合には、第1から第3の金属配線HW1e,HW2e,HW3eの高さ位置に対応するように、第1から第3のストレス緩和層601e,602e,603eの数を調整することが好適である。 In the above description, the first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e are provided one by one, but a plurality may be provided. In this case, it is preferable to adjust the number of first to third stress relaxation layers 601e, 602e, and 603e so as to correspond to the height positions of the first to third metal wirings HW1e, HW2e, and HW3e. It is.
<7.その他>
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
<7. Other>
In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed.
上記の実施形態においては、ストレス緩和層が空気層を含む場合について説明したが、これに限定されない。本発明の実施に際しては、ストレス緩和層は、空気層以外の層であってもよい。この場合には、ストレス緩和層は、多層配線層を構成する絶縁膜および金属配線よりも、低い応力を備えていればよい。たとえば、ストレス緩和層としては、リフローガラス素材を用いた層や、ポーラスなLow−K膜として、形成してもよい。 In the above embodiment, the case where the stress relieving layer includes an air layer has been described, but the present invention is not limited to this. In carrying out the present invention, the stress relieving layer may be a layer other than the air layer. In this case, the stress alleviating layer only needs to have a lower stress than the insulating film and the metal wiring constituting the multilayer wiring layer. For example, the stress relieving layer may be formed as a layer using a reflow glass material or a porous Low-K film.
上記の実施形態においては、画素領域(または、有効画素領域)の周囲を、全体的に、囲うように、ストレス緩和層を設ける場合について説明したが、これに限定されない。本発明の実施に際しては、画素領域(または、有効画素領域)の周囲の一部分に、ストレス緩和層を設けても良い。この場合には、たとえば、周辺領域においてカラム回路が設けられた部分に、ストレス緩和層を設けることが好適である。この部分は、レイアウト的に大きな制約を受けるが、細かな金属配線が多く配置されているので、その金属配線のストレスが大きいので、ストレス緩和層を設置した効果が大きいからである。この他に、金属配線が高密度に設置された部分(画素電源,DAC回路,負荷MOSなど)に、ストレス緩和層を設けることが好適である。 In the above embodiment, the case where the stress relaxation layer is provided so as to entirely surround the periphery of the pixel region (or effective pixel region) has been described, but the present invention is not limited to this. In carrying out the present invention, a stress relaxation layer may be provided in a part of the periphery of the pixel region (or effective pixel region). In this case, for example, it is preferable to provide a stress relaxation layer in a portion where the column circuit is provided in the peripheral region. This portion is greatly restricted in terms of layout, but since many fine metal wirings are arranged, the stress of the metal wiring is large, and thus the effect of installing a stress relaxation layer is great. In addition to this, it is preferable to provide a stress relieving layer in a portion (pixel power source, DAC circuit, load MOS, etc.) where metal wirings are installed at high density.
また、本発明の実施に際しては、たとえば、4つの画素Pを、共通画素として構成しても良い。 In implementing the present invention, for example, the four pixels P may be configured as common pixels.
図22は、本発明にかかる実施形態において、画素Pの構成を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing a configuration of the pixel P in the embodiment according to the invention.
図22に示すように、たとえば、4つの画素Pを一組として共通画素を構成してもよい。この場合には、フォトダイオード21の受光面JSを、水平方向xと垂直方向yとに2個ずつ並べられる。そして、この4つの画素Pの全体の中心に、フローティングディフュージョンFDを設ける。そして、4つの画素Pの受光面JSにおいて、フローティングディフュージョンFDとの間に、転送トランジスタ22を設ける。そして、この転送トランジスタ22以外の画素トランジスタについては、4つの画素Pにおいて共通して利用可能なように設ける。
As shown in FIG. 22, for example, a common pixel may be configured by combining four pixels P. In this case, two light receiving surfaces JS of the
具体的には、各転送トランジスタ22は、ソースが各フォトダイオード21に電気的に接続されており、ドレインが、一つのリセットトランジスタ25のソースに電気的に接続されている。そして、フローティングディフュージョンFDは、1つの増幅トランジスタ23に電気的に接続されている。そして、増幅トランジスタ23のソースは、1つのアドレストランジスタ24のドレインに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ25および増幅トランジスタ23のそれぞれは、ドレインにおいて電源電圧が印加されるように構成されている。そして、選択トランジスタ24においては、ソースが、垂直信号線に電気的に接続されている。
Specifically, each
各転送トランジスタ22においては、行転送信号がゲートに印加される。そして、リセットトランジスタ25においては、行リセット信号がゲートに印加される。また、アドレストランジスタ24においては、行選択信号がゲートに印加される。このように、各信号が印加されることで、信号電荷の読み出し動作が、各画素Pごとに、順次、実行される。
In each
そして、図22に示すように、画素領域PAと周辺領域SAとの間に位置する境界領域KAに、ストレス緩和層600gを設ける。ストレス緩和層600gは、空気層を含み、金属配線HWによるストレスを吸収して緩和している。このため、実施形態1の場合と同様に、暗電流の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、ストレス緩和層600gは、空気層を含むので、この空気層を介して、基板101に水素が容易に供給される。よって、実施形態1の場合と同様に、基板について水素化処理を効果的に実施することができる。特に、増幅トランジスタ23の近傍に、ストレス緩和層600gを設けることで、この効果を顕在化させることができる。
Then, as shown in FIG. 22, a
上記の実施形態においては、CMOSイメージセンサに適用する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、CCDイメージセンサについて、適用可能である。 In the above embodiment, the case of applying to a CMOS image sensor has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it can be applied to a CCD image sensor.
また、本発明の実施の際には、金属配線を銅などの金属材料を用いて形成しても良く、そして、銅などの金属材料の拡散を防止する拡散防止層を、絶縁膜の間に形成してもよい。 In the practice of the present invention, the metal wiring may be formed using a metal material such as copper, and a diffusion prevention layer for preventing diffusion of the metal material such as copper is provided between the insulating films. It may be formed.
また、上記の実施形態においては、画素領域にオプティカルブラック領域を設ける場合について説明したが、これに限定されない。画素領域にオプティカルブラック領域を設けない場合においても、適用可能である。 In the above embodiment, the case where the optical black area is provided in the pixel area has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied even when an optical black region is not provided in the pixel region.
また、上記の実施形態においては、カメラ40に本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーや、コピー機などのように、固体撮像装置を備える、他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置1,1b,1c,1d,1e,1fは、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、受光面JSは、本発明の受光面に相当する。また、上記の実施形態において、画素Pは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域PAは、本発明の画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、周辺領域SAは、本発明の周辺領域に相当する。また、上記の実施形態において、周辺回路素子SKは、本発明の周辺回路素子に相当する。また、上記の実施形態において、基板101は、本発明の半導体基板に相当する。また、上記の実施形態において、絶縁膜511〜519は、本発明の絶縁膜に相当する。また、上記の実施形態において、金属配線HWは、本発明の金属配線に相当する。また、上記の実施形態において、多層配線層500は、本発明の配線層に相当する。また、上記の実施形態において、ストレス緩和層600,600b,600c,600d,600e,600f,600gは、本発明のストレス緩和層に相当する。また、上記の実施形態において、有効画素YPは、本発明の有効画素に相当する。また、上記の実施形態において、遮光画素BPは、本発明の遮光画素に相当する。また、上記の実施形態において、有効画素領域YAは、本発明の有効画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、オプティカルブラック画素領域BAは、本発明のオプティカルブラック画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、第1の金属配線HW1e,HW1fは、本発明の第1の金属配線に相当する。また、上記の実施形態において、第2の金属配線HW2e,HW2fは、本発明の第2の金属配線に相当する。また、上記の実施形態において、第1のストレス緩和層601,601a,601b,601d,601e,601fは、本発明の第1のストレス緩和層に相当する。また、上記の実施形態において、第2のストレス緩和層602,602a,602b,602d,602e,602fは、本発明の第2のストレス緩和層に相当する。また、上記の実施形態において、カラム回路14は、本発明のカラム回路に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ40は、本発明の電子機器に相当する。
In the above embodiment, the solid-
1,1b,1c,1d,1e,1f:固体撮像装置、13:行走査回路、14:カラム回路、15:列走査回路、16:水平出力線、17:出力回路、18:タイミング制御回路、21:フォトダイオード、22:転送トランジスタ、23:増幅トランジスタ、24:選択トランジスタ、25:リセットトランジスタ、40:カメラ、42:光学系、43:制御部、44:信号処理回路、101:基板、311:トランジスタ、312:キャパシタ、400:ADC、500:多層配線層、511:第1の絶縁膜、512:第2の絶縁膜、513:第3の絶縁膜、514:第4の絶縁膜、515:第5の絶縁膜、516:第6の絶縁膜、517:第7の絶縁膜、518:第8の絶縁膜、519:第9の絶縁膜、600,600b,600c,600d,600e,600f,600g:ストレス緩和層、601,601a,601b,601d,601e,601f:第1のストレス緩和層、602,602a,602b,602d,602e,602f:第2のストレス緩和層、603,603a,603b,603d,603e,603f:第3のストレス緩和層、611:金属層、612:空気層、BA:オプティカルブラック画素領域、BM:バリアメタル、BP:遮光画素、CH:コンタクトホール、CP:コンタクトプラグ、FD:フローティングディフュージョン、HL:列信号線、HW:金属配線、HW1e,HW1f:第1の金属配線、HW2e,HW2f:第2の金属配線、HW3e,HW3f:第3の金属配線、JS:受光面、KA,KAd:境界領域v、P:画素、PA:画素領域、PS:撮像面、SA:周辺領域、SK:周辺回路素子、VL:行制御線、YA:有効画素領域、YP:有効画素 1, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f: solid-state imaging device, 13: row scanning circuit, 14: column circuit, 15: column scanning circuit, 16: horizontal output line, 17: output circuit, 18: timing control circuit, 21: photodiode, 22: transfer transistor, 23: amplification transistor, 24: selection transistor, 25: reset transistor, 40: camera, 42: optical system, 43: control unit, 44: signal processing circuit, 101: substrate, 311 : Transistor, 312: capacitor, 400: ADC, 500: multilayer wiring layer, 511: first insulating film, 512: second insulating film, 513: third insulating film, 514: fourth insulating film, 515 : Fifth insulating film, 516: sixth insulating film, 517: seventh insulating film, 518: eighth insulating film, 519: ninth insulating film, 600, 600b, 600c, 00d, 600e, 600f, 600g: stress relaxation layer, 601, 601a, 601b, 601d, 601e, 601f: first stress relaxation layer, 602, 602a, 602b, 602d, 602e, 602f: second stress relaxation layer, 603, 603a, 603b, 603d, 603e, 603f: third stress relieving layer, 611: metal layer, 612: air layer, BA: optical black pixel region, BM: barrier metal, BP: light shielding pixel, CH: contact hole CP: contact plug, FD: floating diffusion, HL: column signal line, HW: metal wiring, HW1e, HW1f: first metal wiring, HW2e, HW2f: second metal wiring, HW3e, HW3f: third metal Wiring, JS: light receiving surface, KA, KAd: boundary region v, : Pixel, PA: pixel regions, PS: imaging surface, SA: peripheral region, SK: peripheral circuit elements, VL: row control lines, YA: effective pixel regions, YP: effective pixels
Claims (18)
前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層と
を具備し、
前記絶縁膜は、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている
固体撮像装置。 A plurality of pixels in the pixel region that receive incident light on the light receiving surface and generate signal charges, and a semiconductor substrate in which peripheral circuit elements are provided in a peripheral region located around the pixel region;
A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films, and a wiring layer is provided.
The solid-state imaging device, wherein the insulating film is provided with a stress relieving layer that relieves stress due to the metal wiring in a portion located between the pixel region and the peripheral region.
請求項1に記載の固体撮像装置。 The stress relieving layer includes an air layer,
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記入射光が透過するように前記受光面の上方が形成されている有効画素と、
前記入射光が遮光されるように前記受光面の上方が形成されている遮光画素と
を含み、
前記画素領域は、
当該画素領域の中央部分に位置しており、前記有効画素が設けられている有効画素領域と、
当該画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置しており、前記遮光画素が設けられているオプティカルブラック画素領域と
を含み、
前記絶縁膜は、前記オプティカルブラック画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記ストレス緩和層が設けられている、
請求項2に記載の固体撮像装置。 The plurality of pixels are:
An effective pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is transmitted;
A light shielding pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is shielded, and
The pixel region is
An effective pixel region located in a central portion of the pixel region and provided with the effective pixels;
An optical black pixel region located in a peripheral portion of the effective pixel region in the pixel region and provided with the light-shielding pixel;
The insulating film is provided with the stress relieving layer in a portion located between the optical black pixel region and the peripheral region.
The solid-state imaging device according to claim 2.
前記ストレス緩和層は、前記複数の金属配線において前記周辺領域に設けられた金属配線によって、前記画素領域へ伝播するストレスを緩和する、
請求項3に記載の固体撮像装置。 A plurality of the metal wirings are provided so as to have a higher density in the peripheral region than the pixel region,
The stress relieving layer relieves stress propagating to the pixel region by the metal wiring provided in the peripheral region in the plurality of metal wirings.
The solid-state imaging device according to claim 3.
前記周辺領域において前記画素領域に近接する画素近傍領域の上方にて、第1の高さに配置された第1の金属配線と、
前記画素近接領域の上方において、前記第1の高さと異なる第2の高さに配置された第2の金属配線と
を少なくとも有し、
前記ストレス緩和層は、
前記第1の高さに配置された第1のストレス緩和層と、
前記第2の高さに配置された第2のストレス緩和層と
を少なくとも有し、
前記第1の金属配線の幅が、前記第2の金属配線の幅よりも広く形成されており、
前記第1のストレス緩和層の幅が、前記第2のストレス緩和層の幅よりも広く形成されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。 The plurality of metal wirings are:
A first metal wiring disposed at a first height above a pixel vicinity region adjacent to the pixel region in the peripheral region;
At least a second metal wiring disposed at a second height different from the first height above the pixel proximity region;
The stress relieving layer is
A first stress relieving layer disposed at the first height;
And at least a second stress relieving layer disposed at the second height,
The width of the first metal wiring is formed wider than the width of the second metal wiring;
A width of the first stress relieving layer is formed wider than a width of the second stress relieving layer;
The solid-state imaging device according to claim 4.
請求項5に記載の固体撮像装置。 The first stress relieving layer is provided in a larger number than the second stress relieving layer.
The solid-state imaging device according to claim 5.
前記周辺領域にて前記画素領域に近接する画素近傍領域の上方において、第1の高さに配置された第1の金属配線と、
前記画素近接領域の上方において、前記第1の高さよりも高い第2の高さに配置された第2の金属配線と
を少なくとも有し、
前記ストレス緩和層は、
前記第1の高さに配置された第1のストレス緩和層と、
前記第2の高さに配置された第2のストレス緩和層と
を少なくとも有し、
前記第1のストレス緩和層の幅が、前記第2のストレス緩和層の幅よりも広く形成されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。 The plurality of metal wirings are:
A first metal wiring disposed at a first height above the pixel vicinity region adjacent to the pixel region in the peripheral region;
And at least a second metal wiring disposed at a second height higher than the first height above the pixel proximity region;
The stress relieving layer is
A first stress relieving layer disposed at the first height;
And at least a second stress relieving layer disposed at the second height,
A width of the first stress relieving layer is formed wider than a width of the second stress relieving layer;
The solid-state imaging device according to claim 4.
請求項7に記載の固体撮像装置。 The first stress relieving layer is provided in a larger number than the second stress relieving layer.
The solid-state imaging device according to claim 7.
前記ストレス緩和層は、少なくとも、前記周辺領域において前記カラム回路が形成された部分と、前記画素領域との間に介在するように形成されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。 The peripheral circuit element includes a column circuit,
The stress relieving layer is formed so as to be interposed between at least the portion where the column circuit is formed in the peripheral region and the pixel region.
The solid-state imaging device according to claim 4.
前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層と
を具備し、
前記複数の画素は、
前記入射光が透過するように前記受光面の上方が形成されている有効画素と、
前記入射光が遮光されるように前記受光面の上方が形成されている遮光画素と
を含み、
前記画素領域は、
前記画素領域の中央部分に位置しており、前記有効画素が設けられている有効画素領域と、
前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置しており、前記遮光画素が設けられているオプティカルブラック画素領域と
を含み、
前記絶縁膜は、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている
固体撮像装置。 A plurality of pixels that receive incident light on the light receiving surface and generate signal charges are provided in the pixel region, and a semiconductor substrate in which a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region;
A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films, and a wiring layer is provided.
The plurality of pixels are:
An effective pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is transmitted;
A light shielding pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is shielded, and
The pixel region is
An effective pixel region located in a central portion of the pixel region and provided with the effective pixels;
An optical black pixel region located in a peripheral portion of the effective pixel region in the pixel region and provided with the light-shielding pixel;
The solid-state imaging device, wherein the insulating film is provided with a stress relieving layer that relieves stress due to the plurality of metal wirings in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region.
請求項10に記載の固体撮像装置。 The stress relieving layer is provided in a portion located between the effective pixel region and the optical black pixel region.
The solid-state imaging device according to claim 10.
請求項11に記載の固体撮像装置。 The stress relieving layer includes an air layer,
The solid-state imaging device according to claim 11.
前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層と
を具備し、
前記絶縁膜は、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている
電子機器。 A plurality of pixels that receive incident light on the light receiving surface and generate signal charges are provided in the pixel region, and a semiconductor substrate in which a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region;
A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films, and a wiring layer is provided.
The electronic device is provided with a stress relieving layer for relieving stress due to the metal wiring in a portion located between the pixel region and the peripheral region.
前記画素領域および前記周辺領域の上方において、複数の絶縁膜が積層されており、金属配線が当該複数の絶縁膜の間に設けられている配線層と
を具備し、
前記複数の画素は、
前記入射光が透過するように前記受光面の上方が形成されている有効画素と、
前記入射光が遮光されるように前記受光面の上方が形成されている遮光画素と
を含み、
前記画素領域は、
前記画素領域の中央部分に位置しており、前記有効画素が設けられている有効画素領域と、
前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置しており、前記遮光画素が設けられているオプティカルブラック画素領域と
を含み、
前記絶縁膜は、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層が設けられている
電子機器。 A plurality of pixels that receive incident light on the light receiving surface and generate signal charges are provided in the pixel region, and a semiconductor substrate in which a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region;
A plurality of insulating films are stacked above the pixel region and the peripheral region, and a metal wiring is provided between the plurality of insulating films, and a wiring layer is provided.
The plurality of pixels are:
An effective pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is transmitted;
A light shielding pixel formed above the light receiving surface so that the incident light is shielded, and
The pixel region is
An effective pixel region located in a central portion of the pixel region and provided with the effective pixels;
An optical black pixel region located in a peripheral portion of the effective pixel region in the pixel region and provided with the light-shielding pixel;
The electronic device is provided with a stress relieving layer for relieving stress caused by the plurality of metal wirings in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region.
積層された複数の絶縁膜の間に金属配線が介在する配線層を、前記画素領域および前記周辺領域の上方に形成する配線層形成工程と
を具備し、
前記配線層形成工程では、前記絶縁膜において、前記画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記複数の金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層を形成する、
固体撮像装置の製造方法。 Element formation in which a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region of a semiconductor substrate, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region in the semiconductor substrate Process,
A wiring layer forming step of forming a wiring layer in which metal wiring is interposed between a plurality of laminated insulating films above the pixel region and the peripheral region, and
In the wiring layer forming step, in the insulating film, a stress relieving layer that relieves stress due to the plurality of metal wirings is formed in a portion located between the pixel region and the peripheral region.
Manufacturing method of solid-state imaging device.
をさらに具備しており、
前記配線層形成工程においては、空気層を含むように、前記ストレス緩和層を形成し、
前記水素化処理工程においては、前記空気層を含むストレス緩和層を介して、半導体基板について前記水素化処理が実施される、
請求項15に記載の固体撮像装置の製造方法。 A hydrogenation treatment step of performing a hydrogenation treatment on the semiconductor substrate on which the wiring layer is formed;
In the wiring layer forming step, the stress relaxation layer is formed so as to include an air layer,
In the hydrogenation treatment step, the hydrogenation treatment is performed on the semiconductor substrate via the stress relaxation layer including the air layer.
The manufacturing method of the solid-state imaging device of Claim 15.
積層された複数の絶縁膜の間に金属配線が介在する配線層を、前記画素領域および前記周辺領域の上方に形成する配線層形成工程と
を具備し、
前記素子形成工程は、
前記入射光が前記受光面へ透過する有効画素と、前記入射光が前記受光面の上方で遮光される遮光画素とを、前記複数の画素として形成する画素形成ステップ
を含み、当該画素形成ステップにおいては、前記画素領域の中央部分に位置する有効画素領域に前記有効画素を形成すると共に、前記画素領域において前記有効画素領域の周辺部分に位置するオプティカルブラック画素領域に前記遮光画素を形成し、
前記配線層形成工程では、前記絶縁膜において、前記有効画素領域と前記周辺領域との間に位置する部分に、前記金属配線によるストレスを緩和するストレス緩和層を設ける、
固体撮像装置の製造方法。 An element forming step in which a plurality of pixels that receive incident light on a light receiving surface and generate signal charges are provided in a pixel region of a semiconductor substrate, and a peripheral circuit element is provided in a peripheral region located around the pixel region in the semiconductor substrate; ,
A wiring layer forming step of forming a wiring layer in which metal wiring is interposed between a plurality of laminated insulating films above the pixel region and the peripheral region, and
The element forming step includes
A pixel forming step of forming, as the plurality of pixels, an effective pixel through which the incident light is transmitted to the light receiving surface and a light shielding pixel in which the incident light is shielded above the light receiving surface; Forming the effective pixel in the effective pixel region located in the central portion of the pixel region, and forming the light-shielded pixel in the optical black pixel region located in the peripheral portion of the effective pixel region in the pixel region,
In the wiring layer forming step, a stress relieving layer that relieves stress due to the metal wiring is provided in a portion located between the effective pixel region and the peripheral region in the insulating film.
Manufacturing method of solid-state imaging device.
をさらに具備しており、
前記配線層形成工程では、空気層を含むように、前記ストレス緩和層を形成し、
前記水素化処理工程においては、前記空気層を含むストレス緩和層を介して、半導体基板について前記水素化処理が実施される、
請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。 A hydrogenation treatment step of performing a hydrogenation treatment on the semiconductor substrate on which the wiring layer is formed;
In the wiring layer forming step, the stress relaxation layer is formed so as to include an air layer,
In the hydrogenation treatment step, the hydrogenation treatment is performed on the semiconductor substrate via the stress relaxation layer including the air layer.
The manufacturing method of the solid-state imaging device of Claim 17.
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