JP2011249550A - 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表面側の受光センサと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度をより上げる。
【解決手段】裏面照射タイプにおいて、受光センサ４に対するアライメントマークと同一のアライメントマークを基準として基板表面に位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）形成する。裏面加工時に、素子分離膜７の表面上まで開口された開口部３Ａを通して透明な素子分離膜７下の位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）をよりはっきりと確認しつつ、位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）に基づいて、基板表面側フォトダイオードである受光センサ４に対して基板裏面側のマイクロレンズ６およびその下のカラーフィルタ５をアライメント精度をより上げて形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。

この種の従来の裏面照射型固体撮像素子では、表面加工時にシリコン層にアライメントマークとしてのトレンチを形成し、その中へ酸化膜の埋め込みを行っている。これを表面側と裏面側とのアライメントマークとして、裏面加工時に利用している。

図４は、特許文献１に開示されている従来の裏面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。

図４に示すように、従来の裏面照射型の固体撮像素子１００の中央側の撮像領域１０１Ａには、２次元状に複数の受光センサ１０１が形成されたシリコン層１０２の裏面側（上側）に平坦化膜１０３が形成され、その上に、カラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５が各受光センサ１０１にそれぞれ位置合わせして設けられている。撮像領域１０１Ａの周辺のシリコン層１０２にレンチ（溝）が形成され、このレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７が埋め込まれて形成されている。さらに、パッド部の電極層１０８と表面側の配線層１０９とを接続するコンタクト層１１０の周囲に絶縁層１０７が埋め込まれている。

また、前述したように、撮像領域１０１Ａの周辺側のパッド部において、シリコン層１０２にそれぞれレンチ（溝）を形成し、それぞれのレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７を埋め込み、レンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０７内に導電材料を埋め込んでコンタクト層１１０とし、これを介してパッド部の配線層１０９に接続している。撮像領域１０１Ａの周辺のレンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０６を位置合わせ用マークとして、シリコン層１０２の裏面側に各受光センサ１０１にそれぞれ対応させてカラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５を形成する。

一方、シリコン層１０２の表面側には、層間絶縁膜１１１を介して第１層目の配線層１１２が形成され、その上に層間絶縁膜１１１を介して第２層目の配線層１１２が形成され、さらに、その上に層間絶縁膜１１１を介して第３層目の配線層１１２が形成され、その上を層間絶縁膜１１１で平坦化されている。平坦化された層間絶縁膜１１１の上に接着層１１３、１１４を介して支持基板１１５が形成されている。

特開２００５−１５０４６３号公報

上記従来の裏面照射型固体撮像素子１００は、前述したように、シリコン基板の表面側に、層間絶縁膜１１１を介して第１〜第３の配線層１１２が積層され、さらに、その上に接着層１１３、１１４を介して支持基板１１５が形成された後に、シリコン基板の裏面側を研磨して薄板化してシリコン層１０２とし、その上に、受光センサ１０１に対して平坦化膜を介してカラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５を形成している。ところが、上記従来の裏面照射型の固体撮像素子１００では、その表面加工時の熱処理や研磨時のストレスなどの影響により、レンチ（溝）内の絶縁層１０６の位置合わせ用マークが変形して読めなくなる場合があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、裏面光照射タイプにおいて、基板表面に形成した位置合わせ用マークを裏面加工時にアライメントマークとして利用することにより、表面側の受光センサと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度をより上げることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像素子は、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、該受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは該第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとが形成され、該半導体基板の裏面側に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークを用いて、該複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズが形成された裏面光照射用の固体撮像素子において、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークの上方の半導体基板材料の一部または全部がエッチング除去されてマーク確認用の開口部が形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜がその境界部に設けられ、前記第２アライメントマークは該素子分離膜の上方位置に設けられ、該半導体基板の裏面側において、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層がエッチング除去されて前記開口部が形成されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜がその境界部に設けられ、前記第２アライメントマークは該素子分離膜の上方位置に設けられ、該半導体基板の裏面側において、該第２アライメントマークを含む所定の平面視領域で該素子分離膜上の半導体層および該素子分離膜の一部または全部がエッチング除去されて前記開口部が形成されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記第１アライメントマークの材料または前記第２アライメントマークの材料はポリシリコン材料またはメタル材料である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記第１アライメントマークの形状または前記第２アライメントマークの形状は矩形状または十字形状である。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記第１アライメントマークまたは前記第２アライメントマークの位置は、撮像領域内のスクライブラインに沿って配置されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記第１アライメントマークまたは／および前記第２アライメントマークの位置は、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する境界部に配置されているかまたは／および、該撮像領域内のスクライブラインに沿って配置されている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側に形成した前記第１アライメントマークまたは前記第２アライメントマークを裏面加工時のアライメントマークとして利用する。

本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、該受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは該第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとを形成する受光センサおよびマーク形成工程と、該半導体基板の裏面側に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークを用いて、該複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズを形成するフィルタおよびレンズ形成工程とを有する裏面光照射用の固体撮像素子の製造方法において、該フィルタおよびレンズ形成工程の前に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークの上方の半導体基板材料の一部または全部をエッチング除去してマーク確認用の開口部を形成する開口部形成工程が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記受光センサおよびマーク形成工程において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜をその境界部に形成し、前記第２アライメントマークを該素子分離膜の上方位置に形成し、前記開口部形成工程は、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層を、前記半導体基板の裏面側からエッチング除去して前記開口部を形成する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記受光センサおよびマーク形成工程において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜をその境界部に形成し、前記第２アライメントマークを該素子分離膜の上方位置に形成し、前記開口部形成工程は、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層および該素子分離膜の一部または全部を、前記半導体基板の裏面側からエッチング除去して前記開口部を形成する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における複数の受光センサおよび前記第１アライメントマーク、前記第２アライメントマーク上に、層間絶縁膜および配線層を複数層績層した後に支持基板を固定する支持基板固定工程を有する。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における支持基板固定工程の後に、前記半導体基板の裏面側を研磨して薄板化した後に前記フィルタおよびレンズ形成工程を行う。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、赤外光で前記第２アライメントマークを読み取った後に、前記開口部形成工程を実行して表面マーク認識用に半導体層を窓開けして、その窓開け部分に配置した酸化膜上の該第２アライメントマークを読み取って前記フィルタおよびレンズ形成工程を実行する。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとが形成され、半導体基板の裏面側に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマークを用いて、複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズが形成された裏面光照射用の固体撮像素子において、第１アライメントマークまたは第２アライメントマークの上方の半導体基板材料の一部または全部がエッチング除去されてマーク確認用の開口部が形成されている。この場合の固体撮像素子の製造方法としては、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとを形成する受光センサおよびマーク形成工程と、半導体基板の裏面側に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマークを用いて、複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズを形成するフィルタおよびレンズ形成工程とを有する裏面光照射用の固体撮像素子の製造方法において、フィルタおよびレンズ形成工程の前に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマークの上方の半導体基板材料を一部または全部エッチング除去してマーク確認用の開口部を形成する開口部形成工程が設けられている。

これによって、裏面光照射タイプにおいて、受光センサを形成した第１アライメントマークまたは第１アライメントマークから形成された第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）を、裏面加工時に、素子分離膜７の表面上まで開口された開口部または素子分離膜７をも貫通した開口部を通して位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）の位置をよりはっきりと確認することができて、このように、基板表面に形成した位置合わせ用マークを裏面加工時にアライメントマークとして利用することにより、表面側の受光センサと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度をより上げることが可能となる。

以上により、本発明によれば、裏面光照射タイプにおいて、基板表面に形成した位置合わせ用マーク（第１アライメントマークから形成された第２アライメントマーク）を裏面加工時にアライメントマークとして利用することにより、表面側の受光センサと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度をより高精度に上げることができる。

本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。 本発明の実施形態２における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。 本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１または２の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 特許文献１に開示されている従来の裏面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。

以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１，２および、この固体撮像素子の実施形態１または２を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。

図１において、本実施形態１の固体撮像素子１は、半導体チップ中央部の撮像領域２において、半導体基板としてのシリコン基板３の表面側に、被写体からの入射光を画素毎に光電変換して撮像するマトリクス状の複数の受光センサ４（フォトダイオード）が形成されている。シリコン基板３の裏面側には、図示しない平坦化膜を介してカラーフィルタ５さらにマイクロレンズ６が各受光センサ４の位置にそれぞれ対応して設けられている。

この撮像領域２の周辺部には、撮像領域２とその周辺部を分離するための素子分離膜７が設けられ、素子分離膜７上のシリコン層３は、後述する位置合わせ用マークを確認するために、シリコン基板３の裏面側からエッチングで取り除かれて開口部３Ａを形成している。

シリコン基板３の表面側には、絶縁層８を介して所定形状のポリシリコン層９が位置合わせ用マークとして素子分離膜７の下側に形成されている。このポリシリコン層９上を平坦化する層間絶縁膜１０が設けられている。さらに、その層間絶縁膜１０上に第１層目の配線層１１が設けられている。この第１層目の配線層１１上を平坦化する層間絶縁膜１２が設けられ、その上に第２層目の配線層１３が設けられている。この第２層目の配線層１３上を平坦化する層間絶縁膜１４が設けられ、その上に第３層目の配線層１５が設けられている。この第３層目の配線層１５上を平坦化する層間絶縁膜１６が設けられ、その上に支持基板１７が形成されている。これらの配線層１１、１３および１５により多層のＭＲ配線１８が構成されている。

上記構成の固体撮像素子１の製造方法について説明する。

まず、シリコン基板３の表面側の撮像領域２に、行列方向にマトリクス状に配列された受光センサ４（フォトダイオード）を形成し、その周辺部側に素子分離膜７や周辺駆動回路などの各種回路を形成する。

次に、その周辺部の広い素子分離膜７上に絶縁膜８を介して所定形状のポリシリコン層９で位置合わせ用マークを形成する。この所定形状のポリシリコン層９は、受光センサ４（フォトダイオード）を形成した時のアライメントマークに基づいて形成されているため、所定形状のポリシリコン層９の位置合わせ用マークは、受光センサ４（フォトダイオード）に対して正確な位置に形成することができる。

続いて、所定形状のポリシリコン層９の表面側に、層間絶縁膜１０を介して第１層目の配線層１１を形成し、その上に層間絶縁膜１２を介して第２層目の配線層１３を形成し、その上に層間絶縁膜１４を介して第３層目の配線層１５を形成し、さらにその上に層間絶縁膜１６を形成して、図示しない接着層を介して支持基板１７を形成する。必要に応じて、上下の配線層間や、各種回路を構成するトランジスタのゲート、ソースおよびドレイン領域と配線層間を電気的に接続するコンタクトを層間絶縁膜に形成する。

その後、シリコン基板３の裏面側を研磨して薄板化し、この位置合わせ用マーク下の素子分離膜７を裏面側からエッチングストッパとしてシリコン基板３に窓（開口部３Ａ）を開ける。この開口部３Ａのサイズおよび位置は、精度が要求されず、撮像領域２の周辺部（例えばダイシングラインや素子分離膜７）の上記位置合わせ用マークを内部に包含すればよい。開口部３Ａの形成は、赤外カメラにより基板表面側の位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）を目印に、シリコン基板３の窓開けを実施して、素子分離膜７上に基板裏面側から開口部３Ａを形成する。

さらに、窓開けして露出した素子分離膜７下の位置合わせ用マークをはっきり映し出してアライメントを取りつつ、ステッパによりフォトリソ工程でアライメント精度が要求されるカラーフィルタ５やその上のマイクロレンズ６を受光センサ４（フォトダイオード）に対して正確な位置に形成する。要するに、窓開けされた部分のポリシリコン層８の位置合わせ用マークを用いて受光センサ４（フォトダイオード）に対してカラーフィルタ５およびその上のマイクロレンズ６のアライメントを実施する。

即ち、本実施形態１の固体撮像素子１の製造方法は、裏面加工用に、精度をあまり要求されない撮像領域２の周辺部分に、赤外光で表面の位置合わせ用マーク（アライメントマーク）を読み取り、表面マーク認識用にシリコン基板３を窓開けして、その窓開け部分に露出した素子分離膜７の酸化膜上に配置した所定形状のポリシリコン層９を読み取って、精度の高い、シリコン基板３の表面と裏面のアライメントを取る構造とする。

以上により、本実施形態１によれば、裏面光照射タイプにおいて、受光センサ４を形成したアライメントマークと同一のアライメントマーク（第１アライメントマーク）を基準として基板表面に形成した位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９；第２アライメントマーク）を、裏面加工時に、素子分離膜７の表面上まで開口された開口部３Ａを通して透明な素子分離膜７下の位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）をよりはっきりと確認しつつ、位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）に基づいて、基板表面側フォトダイオードである受光センサ４に対して基板裏面側のマイクロレンズ６およびその下のカラーフィルタ５をアライメント精度をより上げて形成することができる。要するに、従来では、深いトレンチを形成するため、研磨ストレスや、熱処理でパターンが破損する危険性があったが、本実施形態１では、トレンチを使用しないため、破損はなく、且つ、精度の高いアライメントを行うことができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、素子分離膜７の表面上まで開口された開口部３Ａを用いて透明な素子分離膜７下の位置合わせ用マークを確認する構成としたが、本実施形態２では、素子分離膜７の表面上まで開口した後に、さらに素子分離膜７をも貫通して開口部を形成して位置合わせ用マークを直に（透明な素子分離膜７を通さずに）確認する場合について説明する。

図２は、本発明の実施形態２における固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図１の構成部材と作用効果が同一の構成部材には同一の部材番号を付してその説明を省略する。

図２において、本実施形態２の固体撮像素子１Ａは、半導体チップ中央部の撮像領域２において、半導体基板としてのシリコン基板３の表面側に、被写体からの入射光を画素毎に光電変換して撮像するマトリクス状の複数の受光センサ４（フォトダイオード）が形成されている。シリコン基板３の裏面側には、図示しない平坦化膜を介してカラーフィルタ５さらにマイクロレンズ６が各受光センサ４の位置にそれぞれ対応して設けられている。

この撮像領域２の周辺部には、撮像領域２とその周辺部を分離するための素子分離膜７が設けられている。また、シリコン基板３の表面側には、絶縁層８を介して所定形状のポリシリコン層９が位置合わせ用マークとして、取り除かれる前の素子分離膜７の下側に形成されている。

後述する位置合わせ用マークの確認をより正確にするために、素子分離膜７上のシリコン層３は素子分離膜７が離出するまで、シリコン基板３の裏面側からエッチングで取り除かれた後に、素子分離膜７をも貫通するようにエッチングで取り除かれて開口部３Ｂを形成している。

上記構成の固体撮像素子１の製造方法について簡説明する。

まず、アライメントマークに基づいて撮像領域２に複数の受光センサ４（フォトダイオード）およびその周辺部側に素子分離膜７を形成する。

次に、同じアライメントマークに基づいて、その周辺部の広い素子分離膜７上に絶縁膜８を介して所定形状のポリシリコン層９で位置合わせ用マークを形成する。

続いて、所定形状のポリシリコン層９の表面側に、層間絶縁膜および配線層を複数層績層した後に支持基板１７を形成する。

その後、シリコン基板３の裏面側を研磨して薄板化し、この位置合わせ用マーク下の素子分離膜７を裏面側からエッチングストッパとして素子分離膜７の表面が露出するまでシリコン基板３に窓を開けた後に、素子分離膜７をも貫通するようにエッチング除去して開口部３Ｂを形成する。

さらに、窓開けした開口部３Ｂから位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）をより正確にアライメントを取りつつ、ステッパによりフォトリソ工程でアライメント精度が要求されるカラーフィルタ５やその上のマイクロレンズ６を受光センサ４（フォトダイオード）に対して正確な位置に形成する。

以上により、本実施形態２によれば、素子分離膜７の表面上まで開口した後に、さらに素子分離膜７をも貫通して開口部を形成して位置合わせ用マークを透明な素子分離膜７を通さずに直に確認するようにしたため、位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）を、裏面加工時にアライメントマークとして利用する際に、位置合わせ用マーク（所定形状のポリシリコン層９）をよりはっきりと確認することができて、基板表面側フォトダイオードである受光センサ４と基板裏面側のマイクロレンズ６およびその下のカラーフィルタ５との各受光センサ４に対するアライメント精度をより上げることができる。要するに、従来では、深いトレンチを形成するため、研磨ストレスや、熱処理でパターンが破損する危険性があったが、本実施形態１では、トレンチを使用しないため、破損はなく、且つ、より精度の高いアライメントを行うことができる。

なお、上記実施形態２では、素子分離膜７の表面上まで開口した後に、さらに素子分離膜７をも貫通して開口部を形成して位置合わせ用マークを透明な素子分離膜７を通さずに確認する場合について説明したが、これに限らず、素子分離膜７の厚さの半分だけエッチング除去してもよい。要するに、素子分離膜７の厚さの途中までエッチング除去してもよく、素子分離膜７を介在させない分だけ、位置合わせ用マークをより明確に確認することができる。

なお、上記実施形態１、２では、位置合わせ用マーク（アライメントマーク）を所定形状（例えば十字形状または矩形状など）のポリシリコン層８で構成したが、これに限らず、光を反射させるアルミニュウムなどからなるメタル層のアライメントマークとすることもできる。

また、上記実施形態１、２では、シリコン基板３の表面において、位置合わせ用マーク（アライメントマーク）を構成する所定形状のポリシリコン層９を素子分離膜７上に形成したが、これに限らず、素子分離膜７上ではなく、別途、別の位置に、基板表面側からストッパー用酸化膜を加工形成し、その上に所定形状のポリシリコン層９を形成してもよい。例えば、位置合わせ用マーク（アライメントマーク）の位置は、素子分離膜７上に限らず、撮像領域２内のスクライブラインに沿って配置（例えばライン交差部に十字形状にアライメントマークを形成）されていてもよい。

要するに、受光センサ４の形成時に用いた第１アライメントマークまたは第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）とが形成され、第１アライメントマークまたは第２アライメントマークの位置は、複数の受光センサ４が設けられた撮像領域２とその周辺部とを分離する境界部に配置されているかまたは／および、撮像領域２内の複数のスクライブラインの一部に沿って配置されていてもよい。

また、第１アライメントマークや第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）がストッパー用酸化膜を介して半導体基板材料（シリコン層３）が基板裏面側から一部または全部がエッチング除去されてマーク確認用の開口部が形成されていてもよい。この場合にも、素子分離膜７上に第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）が形成されないが、本発明の目的を達成することができる。

（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２の固体撮像素子１または１Ａを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図３において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１または２の固体撮像素子１または１Ａからの撮像信号を所定信号処理をした後にカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。

この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。

したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。

なお、本実施形態１、２では、特に詳細には説明しなかったが、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサ４と、受光センサ４の形成時に用いた第１アライメントマークまたは第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）とが形成され、半導体基板の裏面側に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）を用いて、複数の受光センサ４のそれぞれに対応するようにカラーフィルタ５およびその上のマイクロレンズ６が形成された裏面光照射用の固体撮像素子１または１Ａにおいて、第１アライメントマークまたは第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）の上方の半導体基板材料（シリコン層３）の一部または全部がエッチング除去されてマーク確認用の開口部が形成されていてもよい。この場合であっても、半導体基板材料（シリコン層３）を少しでも介在しない方が第１アライメントマークまたは第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）がはっきり見えて精度が良くなる。要するに、基板表面に形成した位置合わせ用マークを裏面加工時にアライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）として利用することにより、表面側の受光センサ４と裏面側のマイクロレンズ６およびカラーフィルタ５とのアライメント精度をより上げることができる本発明の目的を達成することができる。この場合の固体撮像素子の製造方法としては、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサ４と、受光センサ４の形成時に用いた第１アライメントマークまたは第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）とを形成する受光センサおよびマーク形成工程と、半導体基板の裏面側に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）を用いて、複数の受光センサ４のそれぞれに対応するようにカラーフィルタ５およびその上のマイクロレンズ６を形成するフィルタおよびレンズ形成工程とを有している固体撮像素子の製造方法において、フィルタおよびレンズ形成工程の前に、第１アライメントマークまたは第２アライメントマーク（所定形状のポリシリコン層９）の上方の半導体基板材料（シリコン層３）を一部または全部をエッチング除去してマーク確認用の開口部を形成する開口部形成工程が設けられていてもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、裏面光照射タイプにおいて、基板表面に形成した位置合わせ用マークを裏面加工時にアライメントマークとして利用することにより、表面側フォトダイオードと裏面側レンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度をより上げることができる。

１、１Ａ 固体撮像素子
２ 撮像領域
３ シリコン基板
３Ａ、３Ｂ 開口部
４ 受光センサ（フォトダイオード）
５ カラーフィルタ
６ マイクロレンズ
７ 素子分離膜
８ 絶縁層
９ ポリシリコン層
１０、１２、１４ 層間絶縁膜
１１ 第１層目の配線層
１３ 第２層目の配線層
１５ 第３層目の配線層
１６ 層間絶縁膜
１７ 支持基板
１８ 多層のＭＲ配線
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部

Claims (15)

1. 半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、該受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは該第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとが形成され、
   該半導体基板の裏面側に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークを用いて、該複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズが形成された裏面光照射用の固体撮像素子において、
   該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークの上方の半導体基板材料の一部または全部がエッチング除去されてマーク確認用の開口部が形成されている固体撮像素子。
2. 前記半導体基板の表面側において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜がその境界部に設けられ、前記第２アライメントマークは該素子分離膜の上方位置に設けられ、該半導体基板の裏面側において、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層がエッチング除去されて前記開口部が形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 前記半導体基板の表面側において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜がその境界部に設けられ、前記第２アライメントマークは該素子分離膜の上方位置に設けられ、該半導体基板の裏面側において、該第２アライメントマークを含む所定の平面視領域で該素子分離膜上の半導体層および該素子分離膜の一部または全部がエッチング除去されて前記開口部が形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 前記第１アライメントマークの材料または前記第２アライメントマークの材料はポリシリコン材料またはメタル材料である請求項１に記載の固体撮像素子。
5. 前記第１アライメントマークの形状または前記第２アライメントマークの形状は矩形状または十字形状である請求項１に記載の固体撮像素子。
6. 前記第１アライメントマークまたは前記第２アライメントマークの位置は、撮像領域内のスクライブラインに沿って配置されている請求項１に記載の固体撮像素子。
7. 前記第１アライメントマークまたは／および前記第２アライメントマークの位置は、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する境界部に配置されているかまたは／および、該撮像領域内のスクライブラインに沿って配置されている請求項１に記載の固体撮像素子。
8. 前記半導体基板の表面側に形成した前記第１アライメントマークまたは前記第２アライメントマークを裏面加工時のアライメントマークとして利用する請求項１に記載の固体撮像素子。
9. 半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光センサと、該受光センサの形成時に用いた第１アライメントマークまたは該第１アライメントマークを用いて形成された別の第２アライメントマークとを形成する受光センサおよびマーク形成工程と、
   該半導体基板の裏面側に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークを用いて、該複数の受光センサのそれぞれに対応するようにカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズを形成するフィルタおよびレンズ形成工程とを有する裏面光照射用の固体撮像素子の製造方法において、
   該フィルタおよびレンズ形成工程の前に、該第１アライメントマークまたは該第２アライメントマークの上方の半導体基板材料の一部または全部をエッチング除去してマーク確認用の開口部を形成する開口部形成工程が設けられている固体撮像素子の製造方法。
10. 前記受光センサおよびマーク形成工程において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜をその境界部に形成し、前記第２アライメントマークを該素子分離膜の上方位置に形成し、
    前記開口部形成工程は、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層を、前記半導体基板の裏面側からエッチング除去して前記開口部を形成する請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
11. 前記受光センサおよびマーク形成工程において、前記複数の受光センサが設けられた撮像領域とその周辺部とを分離する素子分離膜をその境界部に形成し、前記第２アライメントマークを該素子分離膜の上方位置に形成し、
    前記開口部形成工程は、該第２アライメントマークを含む平面視領域で該素子分離膜上の半導体層および該素子分離膜の一部または全部を、前記半導体基板の裏面側からエッチング除去して前記開口部を形成する請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
12. 前記複数の受光センサおよび前記第１アライメントマーク、前記第２アライメントマーク上に、層間絶縁膜および配線層を複数層績層した後に支持基板を固定する支持基板固定工程を有する請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
13. 前記支持基板固定工程の後に、前記半導体基板の裏面側を研磨して薄板化した後に前記フィルタおよびレンズ形成工程を行う請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
14. 赤外光で前記第２アライメントマークを読み取った後に、前記開口部形成工程を実行して表面マーク認識用に半導体層を窓開けして、その窓開け部分に配置した酸化膜上の該第２アライメントマークを読み取って前記フィルタおよびレンズ形成工程を実行する請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
15. 請求項１〜８のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。