JP2013182941A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体層104および多層配線層102を有する固体撮像装置は、前記半導体層104を貫通し、かつ前記多層配線層102の中の導電層103に至る開口108と、前記導電層103に接続されるように前記開口108の中に配置された導電体110と、前記開口108を取り囲み、かつ前記半導体層104を貫通した溝109とを備える。前記半導体層104は、前記導電体110を取り囲むように前記開口108の側面と前記溝109の内側側面との間に配置された壁部WPを含む。
【選択図】図1
Description
図3を参照しながら以下の各実施形態に共通に適用されうる固体撮像装置の回路構成を例示的に説明する。ここでは、一例として、信号電荷が電子である場合について説明する。固体撮像装置は、複数の光電変換部303が配列された画素部301と、画素部301から信号を読み出すための制御回路および読み出された信号を処理する信号処理回路を含む周辺回路部302とを有する。
図6を参照しながら本発明の第2実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図6は、第2実施形態において援用される図2のX−X’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1実施形態に従いうる。第2実施形態では、開口108、溝109および金属電極110は、光電変換部105が形成された半導体層(第2半導体層)104の第1面S1および第2面S2のうち第1面の側に配置された支持基板101としての半導体層に形成される。つまり、第2実施形態では、開口108、溝109および金属電極110は、光入射面とは反対側の面に形成される。第2実施形態の固体撮像装置もまた、半導体層104の第1面S1および第2面(裏面)S2のうち第2面の側に配置されたオンチップレンズ107を通して光電変換部105に光が入射する裏面照射型の固体撮像装置である。
図7を参照しながら本発明の第3実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図7は、第3実施形態において援用される図2のX−X’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1実施形態に従いうる。第3実施形態の固体撮像装置は、第1部材308と第2部材309とを結合して構成される。第1部材308は、光電変換部105が形成された半導体層104と、多層配線層102とを有する。第2部材309は、支持基板101としての半導体層と、多層配線層122とを有する。第1部材308の多層配線層102と第2部材309の多層配線層122とで1つの多層配線層が形成される。支持基板101としての半導体層には、周辺回路部302のトランジスタを構成する半導体領域120が配置され、該半導体層の上には、該トランジスタのゲート電極121が形成されている。半導体層104および支持基板101としては、SOI基板を利用してもよい。
図8を参照しながら本発明の第4実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図8は、第4実施形態において援用される図2のX−X’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1〜第3実施形態に従いうる。第4実施形態では、開口108、溝109および金属電極110は、光電変換部105が形成された半導体層(第2半導体層)104の第1面S1の側に配置された支持基板101としての半導体層に形成される。つまり、第4実施形態では、開口108、溝109および金属電極110は、光入射面とは反対側の面に形成される。第4実施形態の固体撮像装置もまた、半導体層104の第2面(裏面)S2の側に配置されたオンチップレンズ107を通して光電変換部105に光が入射する裏面照射型の固体撮像装置である。
図9を参照しながら本発明の第5実施形態を説明する。第5実施形態は、開口108と溝109との関係の変形例であり、第5実施形態は、他の全ての実施形態に適用可能である。図9は、固体撮像装置の平面レイアウトを例示する図である。第5実施形態では、符号200で示されるように、複数の開口108a、108bを取り囲んだ溝109を有する。つまり、開口108aと開口108bとの間には溝109が設けられていない。
このような構成は、開口108a、108bに配置された金属電極110に共通の電圧(例えば、電源電圧、接地電圧)が印加される場合や、開口108a、108bに配置された金属電極110から同一信号が出力される場合に有用である。ここで、電源電圧は、例えば、3.3Vでありうる。
図10を参照しながら本発明の第6実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図10は、第6実施形態において援用される図2のY−Y’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1〜第5実施形態に従いうる。第6実施形態は、2つの部材を結合して形成される固体撮像装置に適用されうる。
図11を参照しながら本発明の第7実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図11は、第7実施形態において援用される図2のY−Y’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1〜第6実施形態に従いうる。第7実施形態は、2つの部材を結合して形成される固体撮像装置に適用されうる。
図12を参照しながら本発明の第8実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図12は、第8実施形態において援用される図2のX−X’線の断面構造を模式的に示す断面図である。ここで言及しない事項は、第1〜第7実施形態に従いうる。第8実施形態の固体撮像装置は、開口108および溝109の形成によって露出した半導体層104の面を保護する保護層131を有する。
図13〜図15を参照しながら第9実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。ここで言及しない事項は、第1〜第8実施形態に従いうる。図13(a)は、固体撮像装置が形成されるウエハを示す平面図、図13(b)は、図13(a)のウエハにおける1つのチップ111およびその周辺を模式的に示す図、図14は、チップ111の平面レイアウトを模式的に示す図である。図15は、図14(c)のZ−Z’線の断面構造を模式的に示す断面図である。
図16および図17を参照しながら第10実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。ここで言及しない事項は、第1〜第9実施形態に従いうる。図17は、固体撮像装置(チップ)の平面レイアウトを模式的に示す図である。図16は、図17のV−V’線の断面構造を模式的に示す断面図である。
以下、上記の各実施形態に係る固定撮像装置の応用例として、該固定撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固定撮像装置と、該固定撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、A/D変換器、および、該A/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
Claims (27)
- 半導体層および多層配線層を有する固体撮像装置であって、
前記半導体層を貫通し、かつ前記多層配線層の中の導電層に至る開口と、
前記導電層に接続されるように前記開口の中に配置された導電体と、
前記開口を取り囲み、かつ前記半導体層を貫通した溝と、を備え、
前記半導体層は、前記導電体を取り囲むように前記開口の側面と前記溝の内側側面との間に配置された壁部を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記半導体層に光電変換部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体層は、互いに反対側の面である第1面および第2面を有し、前記多層配線層は、前記半導体層の前記第1面の側に配置され、前記固体撮像装置は、前記第2面の側から前記光電変換部に光が入射するように構成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 支持基板を更に備え、前記支持基板と前記半導体層との間に前記多層配線層が配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記支持基板は、回路素子が形成された半導体層を含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記溝を取り囲むように前記多層配線層に配置されたシール部、
前記多層配線層における前記開口と前記溝との間に配置されたシール部、および、
前記多層配線層の外縁に沿って前記多層配線層に配置されたシール部、
の少なくとも1つを更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記開口の前記側面を覆う保護層を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝を覆う保護層を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝の深さが前記開口の深さと同一であるか、前記開口の深さよりも深い、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 1つの前記溝は、複数の前記開口を取り囲んでいる、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記導電体は、ボンディングワイヤによって形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝の中に、固体が存在しない空間が存在する、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体層の外縁に沿って該外縁の内側に配置され、かつ前記半導体層を貫通した第2の溝を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 光電変換部が形成された第2半導体層を更に備え、
前記半導体層と前記第2半導体層との間に前記多層配線層が配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第2半導体層は、互いに反対側の面である第1面および第2面を有し、前記多層配線層は、前記第2半導体層の前記第1面の側に配置され、前記固体撮像装置は、前記第2面の側から前記光電変換部に光が入射するように構成されている、
ことを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体層に回路素子が形成されている、
ことを特徴とする請求項14又は15に記載の固体撮像装置。 - 前記溝を取り囲むように前記多層配線層に配置されたシール部、
前記多層配線層における前記開口と前記溝との間に配置されたシール部、および、
前記多層配線層の外縁に沿って前記多層配線層に配置されたシール部、
の少なくとも1つを更に備える、
ことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記開口の前記側面を覆う保護層を更に備える、
ことを特徴とする請求項14乃至17のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝を覆う保護層を更に備える、
ことを特徴とする請求項14乃至18いずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝の深さは、前記開口の深さと同じであるか、前記開口の深さよりも深い、
ことを特徴とする請求項14乃至19のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 1つの前記溝は、複数の前記開口を取り囲んでいる、
ことを特徴とする請求項14乃至20のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記導電体は、ボンディングワイヤによって形成されている、
ことを特徴とする請求項14乃至21のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記溝の中に、固体が存在しない空間が存在する、
ことを特徴とする請求項14乃至22のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 半導体層および多層配線層を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体層を貫通し、かつ前記多層配線層の中の導電層に至る開口を形成する工程と、
前記開口を取り囲み、かつ前記半導体層を貫通した溝を形成する工程と、
前記導電層に接続されるように前記開口の中に導電体を形成する工程と、を含み、
前記開口および前記溝が形成された後において、前記半導体層は、前記導電体を取り囲むように前記開口の側面と前記溝の内側側面との間に配置された壁部を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記半導体層に光電変換部を形成する工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項24に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記開口を形成する工程、前記溝を形成する工程および前記導電体を形成する工程の前に、
前記多層配線層および前記半導体層を有する第1部材を形成する工程と、
光電変換部が形成された第2半導体層を有する第2部材を形成する工程と、
前記第1部材と前記第2部材とを結合する工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項24に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 請求項1乃至23のいずれか1項に記載の固定撮像装置と、
前記固定撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
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