JP2013229446A - Solid-state image sensor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサなどに代表される固体撮像素子や、その製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device represented by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor, a charge coupled device (CCD) image sensor, and the like, and a method for manufacturing the same.
近年、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサなどの固体撮像素子が、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置や、カメラ付き携帯電話機、スキャナ、ファクシミリなどの撮像機能を備えた様々な電子機器に搭載されている。固体撮像素子は、例えばフォトダイオードから成る光電変換部が光電変換によって電荷を生成し、当該電荷による電位を増幅することで、画像データを構成する信号を生成する。 In recent years, solid-state imaging devices such as CMOS image sensors and CCD image sensors have been installed in imaging devices such as digital video cameras and digital still cameras, and various electronic devices equipped with imaging functions such as camera-equipped mobile phones, scanners, and facsimiles. Has been. In the solid-state imaging device, for example, a photoelectric conversion unit including a photodiode generates a charge by photoelectric conversion, and a signal constituting the image data is generated by amplifying a potential due to the charge.
固体撮像素子は、所定の波長の光(例えば、赤色、緑色または青色の光)を透過させて対応する光電変換部に入射させるカラーフィルタ部を備えることで、カラーの画像データを生成する。しかし、このカラーフィルタ部を透過した光が、対応する光電変換部以外の光電変換部に入射すると、混色(クロストーク)が発生して、画像データの色の再現性が低下するという問題が生じる。 The solid-state imaging device includes a color filter unit that transmits light of a predetermined wavelength (for example, red, green, or blue light) and enters the corresponding photoelectric conversion unit, thereby generating color image data. However, when light that has passed through the color filter unit enters a photoelectric conversion unit other than the corresponding photoelectric conversion unit, color mixing (crosstalk) occurs, resulting in a problem that the color reproducibility of the image data decreases. .
特に、裏面照射型の固体撮像素子では、光電変換部とカラーフィルタ部との間に、金属配線等から成る回路部が設けられない。そのため、裏面照射型の固体撮像素子では、光電変換部とカラーフィルタ部との距離を短くして、感度を高くすることができる反面、回路部によって遮光をすることができず、混色が発生し易くなる。 In particular, in a back-illuminated solid-state imaging device, a circuit unit made of metal wiring or the like is not provided between the photoelectric conversion unit and the color filter unit. For this reason, in the back-illuminated solid-state imaging device, the distance between the photoelectric conversion unit and the color filter unit can be shortened to increase sensitivity, but the circuit unit cannot block light and color mixing occurs. It becomes easy.
そこで、例えば特許文献1及び2では、カラーフィルタ部と光電変換部との間に設けられている層に、混色を防止するための遮光部を備えた裏面照射型の固体撮像素子が提案されている。
Therefore, for example,
しかしながら、特許文献1及び2で提案されているような固体撮像素子では、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(その隣の画素)に光が漏れ出すことがある。即ち、混色の抑制が不十分に成り得るため、問題となる。
However, in the solid-state imaging device proposed in
そこで、本発明は、混色の発生を効果的に抑制することが可能な固体撮像素子と、当該固体撮像素子の製造方法と、を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of effectively suppressing the occurrence of color mixing and a method for manufacturing the solid-state imaging device.
上記目的を達成するため、本発明は、上面から入射する光を光電変換する光電変換部が内部に複数設けられた基板と、それぞれの前記光電変換部の直上に設けられ、所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部と、光の透過を遮る遮光部と、を備え、前記遮光部が、隣接する前記カラーフィルタ部の間に設けられることを特徴とする固体撮像素子を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate having a plurality of photoelectric conversion units for photoelectrically converting light incident from the upper surface, and a light having a predetermined wavelength provided immediately above each of the photoelectric conversion units. A solid-state imaging device comprising: a plurality of color filter portions that transmit light; and a light shielding portion that blocks light transmission, wherein the light shielding portion is provided between the adjacent color filter portions.
この固体撮像素子によれば、隣接するカラーフィルタ部の間に遮光部を設けることによって、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断することが可能になる。 According to this solid-state imaging device, by providing a light shielding portion between adjacent color filter portions, when light passes through the color filter portion, it is likely to leak into the adjacent color filter portion (adjacent pixel). It is possible to block the light that does.
さらに、上記特徴の固体撮像素子において、平面視で、前記遮光部が格子状であり、前記カラーフィルタ部の周囲が前記遮光部によって囲まれていると、好ましい。 Furthermore, in the solid-state imaging device having the above characteristics, it is preferable that the light-shielding portion has a lattice shape in plan view and the color filter portion is surrounded by the light-shielding portion.
この固体撮像素子によれば、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(隣の画素)に漏れ出そうとする光を、さらに効果的に遮断することが可能になる。 According to this solid-state imaging device, when light passes through the color filter unit, it is possible to more effectively block light that is about to leak into the adjacent color filter unit (adjacent pixel). .
さらに、上記特徴の固体撮像素子において、平面視における前記遮光部の格子の太さが、10nm以上かつ200nm以下であると、好ましい。 Furthermore, in the solid-state imaging device having the above characteristics, it is preferable that the thickness of the grid of the light shielding portion in a plan view is 10 nm or more and 200 nm or less.
この固体撮像素子によれば、遮光部を設計通りに形成することが容易になるとともに、カラーフィルタ部に入射しようとする光が遮光部にかかり、ケラレが生じて感度が低下することを、抑制することが可能になる。 According to this solid-state imaging device, it is easy to form the light shielding part as designed, and light that enters the color filter part is prevented from being applied to the light shielding part, causing vignetting and lowering the sensitivity. It becomes possible to do.
さらに、上記特徴の固体撮像素子において、前記遮光部の膜厚が、200nm以上かつ1000nm以下であると、好ましい。 Furthermore, in the solid-state imaging device having the above characteristics, it is preferable that the thickness of the light shielding portion is 200 nm or more and 1000 nm or less.
この固体撮像素子によれば、カラーフィルタ部の膜厚を好適な大きさにすることが可能になるため、カラーフィルタ部の分光特性と、感度とを好適なものにすることが可能になる。 According to this solid-state imaging device, since the film thickness of the color filter portion can be set to a suitable size, the spectral characteristics and sensitivity of the color filter portion can be made suitable.
さらに、上記特徴の固体撮像素子において、前記光電変換部の光電変換により生成される電荷を制御する回路部を、さらに備え、前記回路部が、前記基板の下面側に設けられていてもよい。 Furthermore, the solid-state imaging device having the above characteristics may further include a circuit unit that controls charges generated by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit, and the circuit unit may be provided on a lower surface side of the substrate.
このように、回路部が基板の下面側に形成されるため、回路部による遮光が期待できない裏面照射型の固体撮像素子であっても、隣接するカラーフィルタ部の間に遮光部を設けることによって、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断することが可能になる。 As described above, since the circuit portion is formed on the lower surface side of the substrate, even if it is a back-illuminated solid-state imaging device in which light shielding by the circuit portion cannot be expected, by providing a light shielding portion between adjacent color filter portions. When light passes through the color filter section, it is possible to block light that is about to leak into the adjacent color filter section (adjacent pixel).
さらに、上記特徴の固体撮像素子において、前記遮光部が、アルミニウム、銅、タングステン、チタン及び窒化チタンの少なくともいずれか1つから成ると、好ましい。 Furthermore, in the solid-state imaging device having the above characteristics, it is preferable that the light shielding portion is made of at least one of aluminum, copper, tungsten, titanium, and titanium nitride.
この固体撮像素子によれば、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(その隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断するだけでなく、反射させることが可能になる。したがって、カラーフィルタ部を透過する光のうち、その直下の光電変換部に入射する割合が大きくなるため、感度を高くすることが可能になる。 According to this solid-state imaging device, when light is transmitted through the color filter unit, it is possible not only to block but also reflect the light that leaks into the adjacent color filter unit (the adjacent pixel). It becomes possible. Accordingly, since the ratio of the light that passes through the color filter portion is incident on the photoelectric conversion portion immediately below the light is increased, the sensitivity can be increased.
また、本発明は、上面から入射する光を光電変換する光電変換部が内部に複数設けられた基板を備えるウエハの、前記上面側の表面に、光の透過を遮る材料から成る遮光膜を形成する遮光膜形成ステップと、前記遮光膜の、それぞれの前記光電変換部の直上となる部分を、下地が表出するまで選択的に除去することで、遮光部を形成する遮光部形成ステップと、所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部を、前記遮光部が間に挟まれるように隣接させて形成するカラーフィルタ部形成ステップと、を備えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法を提供する。 In the present invention, a light-shielding film made of a material that blocks light transmission is formed on a surface of a wafer including a substrate provided with a plurality of photoelectric conversion portions for photoelectrically converting light incident from the upper surface. A light shielding film forming step to form a light shielding part by selectively removing a portion of the light shielding film directly above each photoelectric conversion portion until a base is exposed; And a color filter portion forming step of forming a plurality of color filter portions that transmit light of a predetermined wavelength adjacent to each other so that the light shielding portion is sandwiched therebetween. I will provide a.
また、本発明は、上面から入射する光を光電変換する光電変換部が内部に複数設けられた基板を備えるウエハの、前記上面側の表面に、マスク膜を形成するマスク膜形成ステップと、前記マスク膜の、それぞれの前記光電変換部の直上となる部分を残して、他の部分を下地が表出するまで選択的に除去することで、マスク部を形成するマスク部形成ステップと、前記ウエハの前記上面側の表面に、光の透過を遮る材料から成る遮光膜を形成して、隣接する前記マスク部の間隙を埋め尽くす遮光膜形成ステップと、前記マスク部が表出するまで前記ウエハの前記上面側の表面を除去し、その後に前記マスク部を除去することで、遮光部を形成する遮光部形成ステップと、所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部を、前記遮光部が間に挟まれるように隣接させて形成するカラーフィルタ部形成ステップと、を備えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法を提供する。 Further, the present invention provides a mask film forming step of forming a mask film on a surface on the upper surface side of a wafer provided with a substrate in which a plurality of photoelectric conversion portions for photoelectrically converting light incident from the upper surface is provided, A mask portion forming step for forming a mask portion by selectively removing other portions of the mask film until the underlying surface is exposed, leaving a portion directly above each of the photoelectric conversion portions; and the wafer Forming a light-shielding film made of a material that blocks light transmission on the surface of the upper surface side of the wafer, and forming a light-shielding film that fills a gap between adjacent mask parts; and until the mask part is exposed The light shielding unit includes a light shielding part forming step of forming a light shielding part by removing the surface on the upper surface side and then removing the mask part, and a plurality of color filter parts that transmit light of a predetermined wavelength. while It and a color filter portion forming step of forming by adjacent so as to be interposed to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim.
これらの固体撮像素子の製造方法によれば、上述のような隣接するカラーフィルタ部の間に遮光部が設けられた構造の固体撮像素子を、容易に製造することが可能になる。 According to these solid-state imaging device manufacturing methods, it is possible to easily manufacture a solid-state imaging device having a structure in which a light shielding portion is provided between adjacent color filter portions as described above.
上記特徴の固体撮像素子によれば、カラーフィルタ部を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(その隣の画素)に漏れ出そうとする光を遮断することが可能になる。そのため、混色の発生を効果的に抑制することが可能になる。 According to the solid-state imaging device having the above characteristics, when light is transmitted through the color filter unit, it is possible to block light that is about to leak into the adjacent color filter unit (the adjacent pixel). Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of color mixing.
また、この固体撮像素子によれば、カラーフィルタ部が形成される層内に遮光部を設けるため、基板の上面側に、別途遮光を行うための層を追加する必要がない。そのため、カラーフィルタ部と光電変換部との間の距離を短くして、感度を高くすることが可能になる。 Further, according to this solid-state imaging device, since the light shielding portion is provided in the layer in which the color filter portion is formed, it is not necessary to add a layer for performing light shielding separately on the upper surface side of the substrate. Therefore, the distance between the color filter unit and the photoelectric conversion unit can be shortened to increase the sensitivity.
<<固体撮像素子>>
最初に、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構造例について、図1及び図2を参照して説明する。図1及び図2は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構造例を示す断面図である。なお、図2は、図1のA−A断面を示す断面図である。また、以下では説明の具体化のため、本発明の実施形態に係る固体撮像素子が、裏面照射型のCMOSイメージセンサである場合について例示する。
<< Solid-state imaging device >>
First, a structural example of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are cross-sectional views showing a structural example of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing an AA cross section of FIG. Further, in the following, for the sake of concrete description, a case where the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention is a backside illumination type CMOS image sensor will be exemplified.
図1に示すように、固体撮像素子1は、基板10と、基板10中に設けられるとともに基板10の上面101から入射される光を光電変換して電荷を生成する光電変換部11と、基板10の下面102(上面101の反対側の面)に設けられ光電変換部11の光電変換により生成される電荷を制御する回路部20と、基板10の上面101に設けられる第1絶縁膜31と、第1絶縁膜31の上面の一部に設けられ光の透過を遮る遮光部32と、第1絶縁膜31の上面及び遮光部32の上面及び側面を覆うように設けられる第2絶縁膜33と、遮光部32が間に挟まれるように隣接して設けられ所定の波長の光(例えば、赤色、緑色または青色の光)を透過させるカラーフィルタ部34と、カラーフィルタ部34及び第2絶縁膜33の上面に設けられ入射する光を集光してカラーフィルタ部34に通じるマイクロレンズ部35と、を備える。なお、基板10の上面101が、裏面照射型の固体撮像素子1の「裏面」に相当する。
As shown in FIG. 1, the solid-
固体撮像素子1において、マイクロレンズ部35、カラーフィルタ部34及び電荷蓄積部11は、基板10の上面101及び下面102に対して垂直な方向(図1中の上下方向)に対して一列に並んでおり、それぞれの列がそれぞれの画素を構成している。また、これらの画素は、例えば基板10の上面101及び下面102と平行な面内において、升目状に配置される。具体的に例えば、これらの画素は、カラーフィルタ部34が透過させる光の波長(色)に着目すると、ベイヤ配列で配置される。
In the solid-
基板10(または基板10のウエル)は、例えばp型またはn型のシリコンから成る。光電変換部11は、例えば基板10内で升目状に設けられており、それぞれの境界には、隣接する光電変換部11間における電荷の漏れ出しを防止する画素分離部12が設けられている。また、光電変換部11は、光電変換により生成した電荷を蓄積する電荷蓄積部111を備える。
The substrate 10 (or the well of the substrate 10) is made of, for example, p-type or n-type silicon. For example, the
画素分離部12は、基板10(または基板10のウエル)と同じ導電型であるが、これよりも不純物濃度が高い半導体から成る。また、電荷蓄積部111は、基板10(または基板10のウエル)と異なる導電型の半導体から成る。そして、それぞれの光電変換部11は、基板10(または基板10のウエル)と電荷蓄積部111とが構成するフォトダイオードから成る。なお、基板10(または基板10のウエル)がp型であり、電荷蓄積部111がn型である場合、光電変換部11が光電変換によって生成する電子が、電荷蓄積部111に蓄積される。また、基板10(または基板10のウエル)がn型であり、電荷蓄積部111がp型である場合、光電変換部11が光電変換によって生成する正孔が、電荷蓄積部111に蓄積される。
The
画素分離部12及び電荷蓄積部111は、例えば、基板10に対してp型不純物またはn型不純物をイオン注入することによって形成することができる。例えば、基板10がシリコンから成る場合、p型の不純物として、ホウ素などを用いることができる。またこの場合、n型の不純物として、リンやヒ素などを用いることができる。
The
回路部20は、光電変換部11の光電変換により生成される電荷を制御する(例えば、電荷蓄積部111に電荷を蓄積させる、電荷蓄積部111に蓄積させた電荷を移動させる)ためのゲート電極や配線などから成る回路部材21を、例えば酸化シリコンなどで埋め込んだ構造となっている。
The
第1絶縁膜31は、例えば、酸化シリコン(屈折率1.45)、酸窒化シリコン(屈折率1.8)及び窒化シリコン(屈折率2.0)の少なくともいずれか1つから成る。具体的に例えば、第1絶縁膜31を、膜厚20nmの酸化シリコンの上に膜厚50nmの窒化シリコンを形成した積層構造にすると、好ましい。第1絶縁膜31を、このような積層構造にすると、基板10に入射する光の反射を抑制して、感度を高くすることが可能になる。
The first insulating
図2に示すように、遮光部32は、平面視(基板10の上面101及び下面102に対して平行な面を視る場合、以下同じ。)で格子状になっている。そして、その格子が成す1つの升目の内側に、1つのカラーフィルタ部34が設けられている。即ち、平面視において、カラーフィルタ部34の周囲は、遮光部32によって囲まれている。さらに、図1に示すように、遮光部32は、図2に示す断面に対して垂直な方向(図1の上下方向)においても、カラーフィルタ部34の周囲を囲んでいる。したがって、遮光部32は、カラーフィルタ部34に対する3次元的な「仕切」となっている。
As shown in FIG. 2, the
固体撮像素子1では、この仕切となる遮光部32を備えることによって、カラーフィルタ部34を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部34(その隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断する。
In the solid-
遮光部32は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン及び窒化チタンの少なくともいずれか1つから成るものとすると、好ましい。この場合、カラーフィルタ部34を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部(その隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断するだけでなく、反射させることが可能になる。したがって、カラーフィルタ部34を透過する光のうち、その直下の光電変換部11に入射する割合が大きくなるため、感度を高くすることが可能になる。
The
さらに、光を好適に反射させる観点から、遮光部32を、タングステンや窒化シリコンから成るものとすると、好ましい。具体的に例えば、遮光部32を、窒化シリコンの上にタングステンを形成した積層構造にすると、好ましい。遮光部32を、このような積層構造にすると、第1絶縁膜31上にタングステンを直接的に形成する場合と比較して、タングステンを剥がれにくくすることが可能になる。
Furthermore, it is preferable that the
第2絶縁膜33は、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン及び窒化シリコンの少なくともいずれか1つから成る。第2絶縁膜33を備えることによって、遮光部32とカラーフィルタ部34との接触が防止されるため、カラーフィルタ部34による遮光部32の汚染(例えば、カラーフィルタ部34に含まれる塩素による、遮光部32を成す金属の腐食)を防止することができる。第2絶縁膜33の膜厚は薄いほど好ましく、例えば1nm以上50nm以下にすると、好ましい。具体的に例えば、第2絶縁膜33の膜厚を20nm程度にすると、好適な薄さを実現するとともに、遮光部32とカラーフィルタ部34との接触を効果的に防止することができるため、好ましい。
For example, the second insulating
カラーフィルタ部34は、例えば顔料を含んだ樹脂から成り、当該顔料が所定の波長の光を選択的に透過させる性質を有する。カラーフィルタ部34の分光特性は、顔料の濃度によってある程度は調整することが可能であるものの、カラーフィルタ部34の膜厚に依存する。具体的には、カラーフィルタ部34の膜厚を大きくするほど、分光特性を向上することができる。ただし、カラーフィルタ部34の膜厚を大きくするほど、透過率が減少するため感度が低下する。
The
カラーフィルタ部34は、上述のように遮光部34が成す格子の升目の内側に設けられる。そのため、カラーフィルタ部34の膜厚は、遮光部34の膜厚に依存する。そこで、カラーフィルタ部34の分光特性と感度とを好適なものにする観点から、遮光部34の膜厚を、200nm以上かつ1000nm以下にすると好ましい。また、遮光部34の膜厚を、300nm以上かつ800nm以下にすると、さらに好ましい。
The
マイクロレンズ部35は、例えば樹脂から成り、入射した光をカラーフィルタ部34に対して集光するために、凸形状になっている。ここで、図2に示す遮光部32の格子の太さDを小さくし過ぎると、遮光部32を設計通りに形成することが困難になる。また、遮光部32の格子の太さDを大きくし過ぎると、マイクロレンズ部35で集光した光が遮光部32にかかり、ケラレが生じて感度が低下する。したがって、これらの観点から、遮光部32の格子の太さDを、10nm以上かつ200nm以下にすると、好ましい。具体的に例えば、固体撮像素子1の画素のピッチが1000nm以上かつ2000nm以下の場合、光部32の格子の太さDを、10nm以上かつ120nm以下にすると、好ましい。
The
また、それぞれの画素において、マイクロレンズ部35の中心と、遮光部32が成す升目の中心(カラーフィルタ部34の中心)と、光電変換部11の中心と、が基板10の上面101及び下面102に対して垂直な方向(図1中の上下方向)に対して一列に並ぶようにすると、光電変換部11に対して効率良く光を入射させることができるため、好ましい。
In each pixel, the center of the
固体撮像素子1に入射する光は、マイクロレンズ部35で集光され、カラーフィルタ部34に通じられる。カラーフィルタ部34は、所定の波長の光を選択的に透過させる。このとき、その隣のカラーフィルタ部34(その隣の画素)に漏れ出そうとする光は、遮光部32によって遮断(及び反射)される。そして、カラーフィルタ部34を透過した光は、第2絶縁膜33及び第1絶縁膜31をそれぞれ透過して、上面101から基板10内の光電変換部11に入射する。光電変換部11では、入射した光の光電変換により電子及び正孔が生じ、その一方が電荷蓄積部11に蓄積される。
The light incident on the solid-
以上のように、固体撮像素子1では、隣接するカラーフィルタ部34の間に遮光部32を設けることによって、カラーフィルタ部34を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部34(隣の画素)に漏れ出そうとする光を遮断することが可能になる。そのため、混色の発生を効果的に抑制することが可能になる。
As described above, in the solid-
特に、遮光部32を、平面視で格子状となる形状にして、カラーフィルタ部34の周囲が遮光部32で囲まれるようにすると、カラーフィルタ部34を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部34(隣の画素)に漏れ出そうとする光を、さらに効果的に遮断することが可能になる。
In particular, when the light-shielding
また、回路部20が基板10の下面102側に形成されるため、回路部20による遮光が期待できない裏面照射型の固体撮像素子1であっても、カラーフィルタ部34を光が透過する際に、その隣のカラーフィルタ部34(隣の画素)に漏れ出そうとする光を、遮断することが可能になる。
In addition, since the
また、この固体撮像素子1では、カラーフィルタ部34が形成される層内に遮光部32を設けるため、基板10の上面101側に、別途遮光を行うための層を追加する必要がない。そのため、カラーフィルタ部34と光電変換部11との間の距離を短くすることが可能になり、感度を高くすることが可能になる。
Further, in the solid-
<<固体撮像素子の製造方法>>
<第1例>
次に、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法例について、図3〜図12を参照して説明する。最初に、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例について、図3〜図7を参照して説明する。図3〜図7は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例を示す断面図である。なお、図3〜図7に示す断面図は、図1に示した断面と同じ断面を示すものである。
<< Method for Manufacturing Solid-State Image Sensor >>
<First example>
Next, an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Initially, the 1st example of the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS. 3-7 is sectional drawing which shows the 1st example of the manufacturing method of the solid-state image sensor concerning embodiment of this invention. 3 to 7 show the same cross section as the cross section shown in FIG.
図3に示すように、本発明の実施形態に係る固体撮像素子1の製造方法の第1例では、最初に、基板10に対してイオン注入等を行うことにより、基板10内に光電変換部11と画素分離部12とをそれぞれ形成する。そして、基板10の下面102に回路部20を形成するとともに、基板10の上面101に第1絶縁膜31を形成する。
As shown in FIG. 3, in the first example of the method for manufacturing the solid-
次に、図4に示すように、第1絶縁膜31の上面に対して(ウエハの上側の表面全体に対して)、光の透過を遮る材料から成る遮光膜32aを形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、遮光膜32aの、それぞれの光電変換部11の直上となる部分を、下地の第1絶縁膜31が表出するまで選択的に除去することで、遮光部32を形成する。これにより、上述のような平面視で格子状となる遮光部32が、形成される。なお、遮光膜32aを選択的に除去する際に、例えばフォトリソグラフィなどの技術を用いたエッチングを行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 5, by selectively removing a portion of the
次に、図6に示すように、第1絶縁膜31の上面及び遮光部32の上面及び側面を覆うように(ウエハの上面の全体に対して)、第2絶縁膜33を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, the second insulating
次に、図7に示すように、遮光部32が間に挟まれるように、カラーフィルタ部34を隣接させて形成する。例えばこのとき、遮光部32が成す格子の升目の内側に、ある波長の光を透過させるカラーフィルタ部34を成す材料(例えば、感光性の樹脂)を充填して、当該ある波長の光を透過させるべき画素を選択的に露光し、さらに現像を行うことで、当該ある波長の光を透過させるカラーフィルタ部34を形成してもよい。なお、他の波長の光を透過するカラーフィルタ部34についても、これと同様の方法で形成することができる。
Next, as shown in FIG. 7, the
そして、カラーフィルタ部34及び第2絶縁膜33の上面に対して(ウエハの上側の表面全体に対して)、例えば感光性の樹脂を塗布し、さらに露光及び現像することによって、マイクロレンズ部35を形成する。また、その後、必要に応じてウエハを分割することによって、固体撮像素子1を製造する(図1参照)。
Then, for example, a photosensitive resin is applied to the upper surfaces of the
この第1例の製造方法によれば、上述のような隣接するカラーフィルタ部34の間に遮光部32が設けられた構造の固体撮像素子1を、容易に製造することが可能になる。
According to the manufacturing method of the first example, it is possible to easily manufacture the solid-
<第2例>
次に、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第2例について、図8〜図12を参照して説明する。図8〜図12は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第2例を示す断面図である。なお、図8〜図12に示す断面図は、図1に示した断面と同じ断面を示すものである。
<Second example>
Next, a second example of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8-12 is sectional drawing which shows the 2nd example of the manufacturing method of the solid-state image sensor concerning embodiment of this invention. 8 to 12 show the same cross section as the cross section shown in FIG.
上述の本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例と同様に、第2例も、最初に、基板10に対してイオン注入等を行うことにより、基板10内に光電変換部11と画素分離部12とをそれぞれ形成する。そして、基板10の下面102に回路部20を形成するとともに、基板10の上面101に第1絶縁膜31を形成する(図3参照)。
Similar to the first example of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention described above, the second example also performs photoelectric conversion in the
次に、図8に示すように、第1絶縁膜31の上面に対して(ウエハの上側の表面全体に対して)、例えば酸化シリコンから成るマスク膜40aを形成する。なお、このマスク膜40aの膜厚は、最終的に形成される遮光部34の膜厚と同様としてもよく、具体的に例えば200nm以上1000nm以下としてもよい。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、図9に示すように、マスク膜40aの、それぞれの光電変換部11の直上となる部分を残して、他の部分を下地の第1絶縁膜31が表出するまで選択的に除去する。これにより、升目状のマスク部40が形成される。なお、マスク膜40aを選択的に除去する際に、例えばフォトリソグラフィなどの技術を用いたエッチングを行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 9, the portions of the
次に、図10に示すように、マスク部40の上面及び側面に対して(ウエハの上側の表面全体に対して)、光の透過を遮る材料から成る遮光膜32bを形成して、隣接するマスク部40の間隙を埋め尽くす。
Next, as shown in FIG. 10, a
次に、図11に示すように、マスク部40の上面が表出するまで、遮光膜32bの上面(ウエハの上側の表面全体)を除去する。その後、図12に示すように、マスク部40を除去することで、遮光部32を形成する。なお、遮光膜32bの上面を除去する際に、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)などの研磨を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 11, the upper surface of the
この後は、上述の本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例と同様である。即ち、第2絶縁膜33、カラーフィルタ部34及びマイクロレンズ部35を、順番に形成するとともに、必要に応じてウエハを分割することによって、固体撮像素子1を製造する(図6、図7及び図1参照)。
The subsequent steps are the same as in the first example of the solid-state imaging device manufacturing method according to the above-described embodiment of the present invention. That is, the second insulating
この第2例の製造方法によれば、上述のような隣接するカラーフィルタ部34の間に遮光部32が設けられた構造の固体撮像素子1を、容易に製造することが可能になる。
According to the manufacturing method of the second example, it is possible to easily manufacture the solid-
<<変形等>>
固体撮像素子1が、第1絶縁膜31及び第2絶縁膜33の両方を備えるものとして説明したが、可能であれば第1絶縁膜31及び第2絶縁膜33の一方または両方を備えなくてもよいし、必要であれば第1絶縁膜31及び第2絶縁膜33以外の層をさらに備えてもよい。
<< Deformation, etc. >>
The solid-
本発明の実施形態に係る固体撮像素子1として、裏面照射型のCMOSイメージセンサを例示したが、本発明は、表面照射型のCMOSイメージセンサであっても、表面照射型及び裏面照射型のCCDイメージセンサであっても、CMOSイメージセンサ及びCCDイメージセンサ以外の固体撮像素子であっても、適用可能である。
The backside illumination type CMOS image sensor is exemplified as the solid-
本発明に係る固体撮像素子は、例えば撮像機能を有する各種電子機器に搭載されるCMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等に、好適に利用され得る。 The solid-state imaging device according to the present invention can be suitably used for, for example, a CMOS image sensor or a CCD image sensor mounted on various electronic devices having an imaging function.
1 : 固体撮像素子
10 : 基板
101 : 上面
102 ; 下面
11 : 光電変換部
111 : 電荷蓄積部
12 : 画素分離部
20 : 回路部
21 : 回路部材
31 : 第1絶縁膜
32 : 遮光部
32a,32b : 遮光膜
33 : 第2絶縁膜
34 : カラーフィルタ部
35 : マイクロレンズ部
40 : マスク部
40a : マスク膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Solid-state image sensor 10: Board | substrate 101:
Claims (8)
それぞれの前記光電変換部の直上に設けられ、所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部と、
光の透過を遮る遮光部と、を備え、
前記遮光部が、隣接する前記カラーフィルタ部の間に設けられることを特徴とする固体撮像素子。 A substrate provided with a plurality of photoelectric conversion parts for photoelectrically converting light incident from the upper surface;
A plurality of color filter portions that are provided immediately above each of the photoelectric conversion portions and transmit light of a predetermined wavelength;
A light blocking portion that blocks light transmission,
The solid-state imaging device, wherein the light shielding portion is provided between the adjacent color filter portions.
前記回路部が、前記基板の下面側に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 A circuit unit for controlling electric charges generated by photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit;
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the circuit unit is provided on a lower surface side of the substrate.
前記遮光膜の、それぞれの前記光電変換部の直上となる部分を、下地が表出するまで選択的に除去することで、遮光部を形成する遮光部形成ステップと、
所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部を、前記遮光部が間に挟まれるように隣接させて形成するカラーフィルタ部形成ステップと、を備えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 A light-shielding film forming step of forming a light-shielding film made of a material that blocks light transmission on a surface of a wafer including a substrate provided with a plurality of photoelectric conversion parts provided therein for photoelectrically converting light incident from the upper surface; ,
A light shielding part forming step of forming a light shielding part by selectively removing a portion of the light shielding film directly above each of the photoelectric conversion parts until a base is exposed;
And a color filter portion forming step of forming a plurality of color filter portions that transmit light of a predetermined wavelength adjacent to each other so that the light shielding portion is sandwiched therebetween. .
前記マスク膜の、それぞれの前記光電変換部の直上となる部分を残して、他の部分を下地が表出するまで選択的に除去することで、マスク部を形成するマスク部形成ステップと、
前記ウエハの前記上面側の表面に、光の透過を遮る材料から成る遮光膜を形成して、隣接する前記マスク部の間隙を埋め尽くす遮光膜形成ステップと、
前記マスク部が表出するまで前記ウエハの前記上面側の表面を除去し、その後に前記マスク部を除去することで、遮光部を形成する遮光部形成ステップと、
所定の波長の光を透過させる複数のカラーフィルタ部を、前記遮光部が間に挟まれるように隣接させて形成するカラーフィルタ部形成ステップと、を備えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 A mask film forming step of forming a mask film on the surface on the upper surface side of a wafer provided with a substrate provided with a plurality of photoelectric conversion portions for photoelectrically converting light incident from the upper surface;
A mask part forming step for forming a mask part by selectively removing the other part of the mask film until the underlying surface is exposed, leaving a part directly above each photoelectric conversion part;
A light-shielding film forming step of forming a light-shielding film made of a material that blocks light transmission on the surface on the upper surface side of the wafer, and filling a gap between adjacent mask portions;
Removing the surface on the upper surface side of the wafer until the mask portion is exposed, and then removing the mask portion, thereby forming a light shielding portion;
And a color filter portion forming step of forming a plurality of color filter portions that transmit light of a predetermined wavelength adjacent to each other so that the light shielding portion is sandwiched therebetween. .
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