JP2014086515A

JP2014086515A - 撮像装置、その製造方法及びカメラ

Info

Publication number: JP2014086515A
Application number: JP2012233301A
Authority: JP
Inventors: Hideomi Kumano; 秀臣熊野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-05-12

Abstract

【課題】層間絶縁層のエッチングによる光電変換部へのダメージを軽減する撮像装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光電変換部及びトランジスタが形成された裏面照射型の撮像装置の製造方法において、半導体基板のおもて面の上に第１絶縁層１１６を形成し、第１絶縁層１１６の上に層間絶縁層１１７を形成する工程と、層間絶縁層１１７の一部及び第１絶縁層１１６の一部をエッチングにより除去して、コンタクトプラグ１２１、１２２を形成するための第１開口を形成する工程と、層間絶縁層１１７の他の一部をエッチングにより除去して、遮断部１２３を形成するための第２開口を形成する工程とを有し、第１開口はトランジスタに到達するが、第１絶縁層１１６がエッチング停止層として機能することによって、第２開口と半導体基板との間に第１絶縁層１１６の少なくとも一部が残される。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、その製造方法及びカメラに関する。

裏面照射型の撮像装置は一般に光電変換部の厚さが表面照射型の撮像装置よりも薄いので、撮像装置への入射光が光電変換部において十分に吸収されず、その一部が光電変換部を透過しうる。光電変換部を透過した光が配線層などで反射して他の画素の光電変換部へ到達した場合には、画素間で混色が発生しうる。このような混色を防止するために、特許文献１では、光電変換部の上にゲート絶縁膜を介して筒状の金属層を配置する構造を提案する。光電変換部を透過し、筒状の金属層の内側に進入した光は金属層の側面で反射する。このように金属層は隣接画素へ向かう光の遮断層として機能するので、画素間の混色が低減される。

特開２０１０−１７７７０４号公報

特許文献１には、上述の構造を形成するために、ゲート絶縁膜の上に配された層間絶縁層に開口を形成し、当該開口に金属層を埋め込むことが開示されている。しかし、特許文献１において、層間絶縁層に開口を形成する具体的な方法については検討されていない。

本発明者はエッチングにより層間絶縁層に開口を形成しうることを見出した。さらに、本発明者は、エッチングにより開口を形成する際に、次のような課題が生じうることを見出した。撮像装置の小型化に伴い、ゲート絶縁膜の薄膜化が進んでいる。そのため、ゲート絶縁膜はエッチング停止層として機能せず、このような開口を形成するためのエッチングによりゲート絶縁膜の下にある光電変換部が露出してしまう恐れがある。光電変換部が露出した結果、金属層の金属が光電変換部に混入し、暗電流発生の原因となる。特に、層間絶縁層とゲート絶縁膜とが同じ材料で形成される場合など、両者のエッチングレートに差がないか、あるいは差が小さい場合には、このような課題が顕著となりうる。そこで本発明は、層間絶縁層のエッチングによる光電変換部へのダメージを軽減するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の第１側面は、裏面照射型の撮像装置の製造方法であって、前記撮像装置は、入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、前記製造方法は、前記半導体基板の前記第２面の上に第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層の上に層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層の一部及び前記第１絶縁層の一部をエッチングにより除去して、前記コンタクトプラグを形成するための第１開口を形成する工程と、前記層間絶縁層の他の一部をエッチングにより除去して、前記遮断部を形成するための第２開口を形成する工程とを有し、前記第１開口を形成する工程において、前記第１開口が前記トランジスタに到達し、前記第２開口を形成する工程において、前記第１絶縁層がエッチング停止層として機能することによって、前記第２開口と前記半導体基板との間に前記第１絶縁層の少なくとも一部が残されることを特徴とする製造方法を提供する。
本発明の第２側面は、裏面照射型の撮像装置の製造方法であって、前記撮像装置は、入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、前記製造方法は、前記半導体基板の前記第２面の上に第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層の上に層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層の一部をエッチングにより除去して、前記コンタクトプラグを形成するための第１開口、および前記遮断部を形成するための第２開口を形成する工程とを有し、前記エッチングにおいて、前記層間絶縁層のエッチングレートが、前記第１絶縁層のエッチングレートよりも高いことを特徴とする製造方法を提供する。
本発明の第３側面は、裏面照射型の撮像装置であって、入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、前記半導体基板の前記第２面の上に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に形成された層間絶縁層と、前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、前記遮断部は前記層間絶縁層の少なくとも一部を貫通し、前記遮断部と前記半導体基板との間に前記第１絶縁層が配されたことを特徴とする撮像装置を提供する。

上記手段により、層間絶縁層のエッチングによる光電変換部へのダメージを軽減するための技術が提供される。

本発明の第１実施形態の撮像装置の構造例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の製造方法例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の製造方法例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の変形例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の変形例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の変形例を説明する図。本発明の第１実施形態の撮像装置の変形例を説明する図。本発明の第２実施形態の撮像装置の構造例を説明する図。本発明の第２実施形態の撮像装置の製造方法例を説明する図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

図１を参照して本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の構造を説明する。図１（ａ）は撮像装置１００の一部分の平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。図１（ａ）の平面図では、説明を明確にするために、一部の構成要素を省略している。撮像装置１００は図１（ｂ）に示されるように裏面照射型の撮像装置１００であり、撮像装置１００は図面下側からの入射光を受光して信号に変換しうる。本発明は、図１に示す撮像装置の構成に限られず、裏面照射型の撮像装置であればどのような構成であっても適用可能である。

撮像装置１００はアレイ状に配置された複数の画素を有し、図１（ａ）にはそのうちの４つの画素ＰＸが示される。画素ＰＸのそれぞれは、半導体基板ＳＵＢに形成されたＮ型の半導体領域１０１と、半導体領域１０１よりも不純物濃度が高いＮ型の半導体領域１０２と、半導体基板ＳＵＢの表面に形成されたＰ型の半導体領域１０３とを含みうる。また、半導体基板ＳＵＢは光入射側の表面にＰ型の半導体領域１０４を有しており、半導体領域１０１〜１０４が光電変換部として機能しうる。例えば、半導体領域１０１〜１０４がフォトダイオードを構成しうる。半導体領域１０２は光電変換部で生成された電子を蓄積する蓄積領域として機能しうる。

半導体基板ＳＵＢは４つの画素ＰＸの中央に、Ｎ型の半導体領域であるフローティングディフュージョンＦＤを有する。このフローティングディフュージョンＦＤは、これらの４つの画素ＰＸで共有される。画素ＰＸは、フローティングディフュージョンＦＤと半導体領域１０２との間の領域を覆う位置に転送ゲート１０６を有し、転送ゲート１０６の下にＰ型のバリア領域１０５を有する。転送ゲート１０６は例えばポリシリコンで形成され、電荷を転送する転送トランジスタの一部を構成する。

画素ＰＸは光電変換部のほかに複数のトランジスタを有し、図１（ｂ）の右側の１つのトランジスタの断面構造が示される。このトランジスタは光電変換部をリセットするためのリセットトランジスタや、フローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅する増幅トランジスタ、画素の信号を信号線に読み出すための読出しトランジスタなどでありうる。トランジスタは、半導体基板ＳＵＢに形成されたＰ型の半導体領域１０７、１０８と、半導体領域１０７、１０８の間の領域を覆う位置に形成されたゲート１０９とを有しうる。図示していないが、転送ゲート１０６及びゲート１０９の下にはゲート絶縁膜が配される。半導体基板ＳＵＢは、トランジスタや光電変換部の周囲に、ＳＴＩ（shallow trench isolation）などの素子分離領域ＩＳＯ、Ｐ型のチャネルストップ領域１１０及びＰ型の分離領域１１１を有しうる。図１（ａ）の実線ＢＤは画素ＰＸの光電変換部と、その周囲に配置された素子分離領域ＩＳＯとの間の境界を示す。

撮像装置１００はさらに、半導体基板ＳＵＢの光の入射側（図１（ｂ）の下側）に、反射防止層１１２、層間絶縁層１１３、平坦化層１１４、カラーフィルタＣＦ及びマイクロレンズＭＬを順に有しうる。平坦化層１１４には遮光層１１５が形成されている。遮光層１１５は、隣接する画素ＰＸの境界を覆うような格子形状を有しうる。

撮像装置１００はさらに、半導体基板ＳＵＢの光の入射側とは反対側（図１（ｂ）の上側）に、絶縁層１１６（第１絶縁層）、層間絶縁層１１７及び支持基板１１８を順に有しうる。絶縁層１１６は層間絶縁層１１７とは異なる材料を含んでいてもよい。絶縁層１１６は例えばシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造を有しうる。層間絶縁層１１７は例えば酸化シリコンで形成されうる。後述するように、絶縁層１１６は層間絶縁層１１７をエッチングする際のエッチング停止層として機能する。撮像装置１００は、層間絶縁層１１７内に、複数の配線層を有しうる。つまり、層間絶縁層１１７は配線層と半導体基板ＳＵＢとの間に配される絶縁層である。配線層は、アルミニウムや銅などで形成された配線パターン１１９と、ＴｉＮ／Ｔｉなどで形成されたバリアメタル１２０とを含みうる。トランジスタの一部を構成する半導体領域１０７、１０８は、タングステンなどで形成されたコンタクトプラグ１２１によって配線層に接続される。また、転送ゲート１０６やゲート１０９はタングステンなどで形成されたコンタクトプラグ１２２によって配線層に接続される。コンタクトプラグ１２１、１２２は層間絶縁層１１７及び絶縁層１１６を貫通している。

撮像装置１００は、層間絶縁層１１７内に、遮断部１２３及び反射層１２４をさらに備えうる。遮断部１２３はタングステンや銅などの金属で形成され、光電変換部を透過した光を遮断して、他の画素の光電変換部へ到達することを防ぐ。この実施例では、遮断部１２３は、層間絶縁層１１７よりも透過率が低い材料で構成される。必ずしもすべての光が遮断部１２３により遮断されなくてもよい。反射層１２４はアルミニウムや銅などの金属で形成され、光電変換部を透過した光を反射して光電変換部へ戻す。本実施形態では、遮断部１２３は筒状であり、反射層１２４は筒状の遮断部１２３の蓋となる形状・位置に形成される。すなわち、反射層１２４は柱状であり、遮断部１２３の上面は反射層１２４の底面に接している。反射層１２４は配線パターン１１９の一部を構成してもよい。すなわち、撮像装置１００の動作時に、反射層１２４に電流が流れたり、又は電圧が印加されたりする構成であってもよい。遮断部１２３は層間絶縁層１１７を貫通するものの、絶縁層１１６を貫通していない。つまり、遮断部１２３と半導体基板ＳＵＢとの間に絶縁層１１６が配されている。層間絶縁層１１７は複数の絶縁層を含んでもよい。このとき、遮断部１２３は図１（ｂ）のように層間絶縁層１１７の一部の絶縁層を貫通していてもよいし、又は層間絶縁層１１７の全体を貫通していてもよい。また、遮断部１２３は筒状に限定されない。例えば１つの光電変換部を取り囲むように間欠的に複数の遮断部１２３が配置されてもよい。

図２および図３を参照して、図１の撮像装置１００の製造方法の一例を説明する。図２および図３の各図は、図１（ｂ）に対応する位置における断面図を示す。まず、図２（ａ）に示されるように、図１で説明した構造が形成された半導体基板ＳＵＢを準備する。この半導体基板ＳＵＢは既存の方法で形成できるので、その説明を省略する。半導体基板ＳＵＢは表（おもて）面ＦＳ（第１面）と、その反対側（第１面の反対側）にある裏面ＢＳ（第２面）とを有する。撮像装置１００への入射光は半導体基板ＳＵＢの裏面ＢＳから光電変換部へ入射する。

次に、図２（ｂ）に示されるように、ポリシリコンなどを用いて転送ゲート１０６及びゲート１０９を形成する。図示していないが、転送ゲート１０６及びゲート１０９の下にはゲート絶縁膜が形成される。その後、転送ゲート１０６およびゲート１０９の上から半導体基板ＳＵＢの表面ＦＳの上（第２面の上）に絶縁層１１６をプラズマＣＶＤで成膜する。絶縁層１１６は例えばシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造を有しうる。絶縁層１１６は反射防止層として機能しうる厚さになるように形成されてもよい。その後、絶縁層１１６の上に酸化シリコンをプラズマＣＶＤで堆積して層間絶縁層１１７を成膜し、ＣＭＰで層間絶縁層１１７の上面を平坦化する。

次に、図２（ｃ）に示されるように、層間絶縁層１１７の上にマスクパターン２０１を形成する。マスクパターン２０１は、コンタクトプラグ１２１、１２２のような半導体基板ＳＵＢに形成された回路素子に接続されるコンタクトプラグが形成されるべき位置を露出させ、その他の部分を被覆する。このマスクパターン２０１を用いてエッチングを行い、層間絶縁層１１７の一部及び絶縁層１１６の一部を除去して開口２０２、２０３を形成する。開口２０２は半導体領域１０８に到達し、開口２０２によって半導体領域１０８の表面の一部が露出する。開口２０３（第１開口）は転送ゲート１０６に到達し、開口２０３によって転送ゲート１０６の上面の一部が露出する。第１ステップとして、絶縁層１１６に対する層間絶縁層１１７の選択性が高い（つまり、層間絶縁層１１７のエッチレートが高い）方法でエッチングを行い、その後、第２ステップとして、条件を変えてエッチングしてもよい。

次に、図２（ｄ）に示されるように、マスクパターン２０１を除去した後に、層間絶縁層１１７の上にマスクパターン２０４を形成する。マスクパターン２０４は、図１の遮断部１２３が形成されるべき位置を露出させ、他の部分を被覆する。このマスクパターン２０４を用いてエッチングを行い、層間絶縁層１１７の一部を除去して開口２０５を形成する。開口２０５（第２開口）は絶縁層１１６まで到達するが、このエッチングにおいて絶縁層１１６がエッチング停止層として機能するので、開口２０５は半導体基板ＳＵＢまでは到達しない。例えば、ここで行われるエッチングにおいて、絶縁層１１６のエッチングレートが層間絶縁層１１７のエッチングレートより高ければ、絶縁層１１６がエッチング停止層として機能しうる。したがって、このエッチングレートの関係を満たすエッチングの方法と、層間絶縁層１１７および絶縁層１１６材料との組み合わせを適宜選択すればよい。または、ゲート絶縁膜よりも厚い絶縁膜を絶縁層１１６として用いることで、エッチング停止層として機能しうる。この場合、エッチングの方法やエッチングレートについては特に限定されない。

次に、図３（ａ）に示されるように、マスクパターン２０４を除去した後に、開口２０２、２０３、２０５にタングステンを埋め込む。これによって、開口２０２にコンタクトプラグ１２１が形成され、開口２０３にコンタクトプラグ１２２が形成され、開口２０５に遮断部１２３が形成される。

次に、図３（ｂ）に示されるように、層間絶縁層１１７、コンタクトプラグ１２１、１２２及び遮断部１２３の上にバリアメタル１２０を成膜し、反射層１２４を形成すべき位置にあるバリアメタル１２０をエッチングによって除去する。次に、図３（ｃ）に示されるように、バリアメタル１２０の上およびバリアメタル１２０が除去された領域の上にアルミニウムなどの金属層３０１を形成する。次に、図３（ｄ）に示されるように、金属層３０１およびバリアメタル１２０をエッチングして、第１層の配線パターン１１９及び反射層１２４を形成する。このように、配線パターン１１９のパターニング工程において反射層１２４を並行してパターニングすることによって形成することで、工数を低減できる。その後、既存の方法を用いて他の構成要素を形成して、図１の撮像装置１００を完成する。

本実施形態に係る撮像装置１００の製造方法では、絶縁層１１６をエッチング停止層として用いて層間絶縁層１１７のエッチングを行うので、撮像装置１００の製造中に光電変換部が受けるダメージを軽減できる。絶縁層１１６はゲート絶縁膜とは異なる層である。または、絶縁層１１６は、層間絶縁層１１７とは異なる材料を含む。また、本実施形態に係る撮像装置１００は、ゲート絶縁膜とは異なる絶縁層１１６をエッチング停止層として有するので、光電変換部が受けるダメージを軽減する方法で製造することが可能である。上記の製造方法では、コンタクトプラグ１２１、１２２と遮断部１２３とを生成するために、開口２０２、２０３、２０５に金属を同時に埋め込んだ。この方法では、金属の埋め込みを一工程で行えるので、工数を低減できる。しかし、図２（ｃ）の状態において、開口２０２、２０３に金属を埋め込んでコンタクトプラグ１２１、１２２を埋め込んだ後に、図２（ｄ）に進んで開口２０５を形成してもよい。この方法では、半導体基板ＳＵＢへのダメージをさらに低減できる。また、本実施形態に係る撮像装置１００では、遮断部１２３の一部は、転送ゲート１０６の上に配され、遮断部１２３の別の一部は、光電変換部の上に配される。このような構成によれば、転送ゲート１０６付近に透過した光による混色を低減することができる。また、このような構成においては、絶縁層１１６が、光電変換部の上から転送ゲート１０６の上にまで連続して形成されることで、光電変換部へのダメージをさらに低減することができる。

続いて、図４から図７を参照して、第１実施形態に係る撮像装置１００の変形例を説明する。図４の撮像装置４００は、光電変換部と遮断部１２３の位置関係が図１の撮像装置１００とは異なる。撮像装置１００では、実線ＢＤに示されるように、遮断部１２３は光電変換部の上に配置される。この配置によって、隣接する光電変換部の間隔を狭くすることができる。一方、撮像装置４００では、実線ＢＤで示されるように、遮断部１２３の一部が素子分離領域ＩＳＯの上に配置される。この配置によって、光電変換部を透過した光を広い範囲で遮断できる。撮像装置４００は、上述の撮像装置１００の製造方法において、図２（ｄ）で説明したマスクパターン２０４の開口の位置を変更することによって製造できる。

図５の撮像装置５００は、遮断部１２３の形状が図１の撮像装置１００とは異なる。撮像装置１００の遮断部１２３は半導体基板ＳＵＢの表面ＦＳから遠ざかる方向に延びる筒状の形状である。一方、撮像装置５００の遮断部１２３は半導体基板ＳＵＢの表面ＦＳから遠ざかる方向に延びる柱状の形状である。この形状により、遮断部１２３が反射層としても機能し、光電変換部を透過した光は光電変換部に近い位置で反射して光電変換部へ戻される。撮像装置５００は、上述の撮像装置１００の製造方法において、図２（ｄ）で説明したマスクパターン２０４の開口の形状を変更することによって製造できる。撮像装置５００の遮断部１２３の形状は、撮像装置４００と組み合わせることが可能である。

図６の撮像装置６００は、反射層１２４を有していない点で図１の撮像装置１００とは異なる。撮像装置１００は反射層１２４を有することにより、光電変換部を透過した光を光電変換部へ戻すことができ、光電変換部の感度が向上する。一方、撮像装置６００は第１層の配線層に反射層を有しないので、第１層の配線層に形成される配線パターン１１９の自由度が高まる。撮像装置６００であっても、遮断部１２３を有するので、光電変換部を透過した光が他の画素の光電変換部へ到達することを軽減できる。撮像装置６００は、上述の撮像装置１００の製造方法において、図３（ｄ）で説明した金属層３０１のエッチングで反射層１２４を除去することによって製造できる。撮像装置６００の反射層１２４を有しない構成は、撮像装置４００および撮像装置５００のいずれとも組み合わせることが可能である。

図７の撮像装置７００は、タングステンなどの金属で形成された遮断部１２３の代わりに、エアギャップで形成された遮断部７０１を有する点で図１の撮像装置１００とは異なる。遮断部７０１も筒状をしており、遮断部７０１の内側には層間絶縁層１１７を形成する酸化シリコンが存在する。酸化シリコンの屈折率はエアギャップ（大気又は大気に製造中にガスが混入した気体）の屈折率よりも高いので、遮断部７０１の内側に進入した光は遮断部７０１と層間絶縁層１１７との境界で反射する。したがって、この変形例では、遮断部７０１の透過率と層間絶縁層１１７の透過率とはどのような関係であってもよい。撮像装置７００は、上述の撮像装置１００の製造方法において、図３（ａ）で開口２０５にタングステンなどの金属を埋め込まず、開口のままにすることによって製造できる。撮像装置７００の遮断部７０１は、撮像装置４００および撮像装置５００のいずれとも組み合わせることが可能である。

続いて、図８を参照して本発明の第２実施形態に係る撮像装置８００の構造を説明する。図８（ａ）は撮像装置８００の一部分の平面図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。図８（ａ）の平面図では、説明を明確にするために、一部の構成要素を省略している。第２実施形態に係る撮像装置８００は、エッチング停止層として機能する絶縁層８０１（第２絶縁層）を更に有する点で図１の撮像装置１００とは異なる。そのため、第１実施形態と重複する説明は繰り返さない。絶縁層８０１は遮断部１２３が形成されるべき位置に配置され、コンタクトプラグ１２１、１２２が形成されるべき位置には配置されない。

図９を参照して、図８の撮像装置８００の製造方法の一例を説明する。図９の各図は、図８（ｂ）に対応する位置における断面図を示す。まず、第１実施形態で説明した製造方法と同様にして、図９（ａ）に示される半導体基板ＳＵＢを準備する。次に、図９（ｂ）に示されるように、第１実施形態で説明した製造方法と同様にして転送ゲート１０６、ゲート１０９及び絶縁層１１６を形成する。その後、絶縁層１１６の上に、絶縁層８０１をプラズマＣＶＤで成膜する。絶縁層８０１は例えばシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造を有しうる。

次に、図９（ｃ）に示されるように、絶縁層８０１の一部を、遮断部１２３が形成されるべき位置には残り、コンタクトプラグ１２１、１２２が形成されるべき位置には残らないように除去する。その後、絶縁層１１６、８０１の上に酸化シリコンをプラズマＣＶＤで堆積して層間絶縁層１１７を成膜し、ＣＭＰで上面を平坦化する。

次に、図９（ｄ）に示されるように、コンタクトプラグ１２１、１２２及び遮断部１２３が形成されるべき位置を露出させ、その他の部分を被覆するマスクパターン９０１を層間絶縁層１１７の上に形成する。その後、マスクパターン９０１を用いてエッチングを行い、層間絶縁層１１７の一部を除去する。このエッチングでは、層間絶縁層１１７を構成する酸化シリコンを除去するためのエッチングガスを用いる。コンタクトプラグ１２１、１２２が形成されるべき位置では、このエッチングは絶縁層１１６に含まれるシリコン窒化膜で停止する。すなわち、この位置において、絶縁層１１６がエッチング停止層として機能する。遮断部１２３が形成されるべき位置では、このエッチングは絶縁層８０１に含まれるシリコン窒化膜で停止する。すなわち、この位置において、絶縁層８０１がエッチング停止層として機能する。

その後、同じマスクパターン９０１を用いてエッチングを行い、絶縁層８０１、１１６に含まれるシリコン窒化膜の一部を除去する。これにより、コンタクトプラグ１２１、１２２が形成されるべき位置に、半導体領域１０８および転送ゲート１０６を露出させる開口２０２、２０３が形成される。一方、遮断部１２３が形成されるべき位置では、絶縁層１１６に含まれるシリコン酸化膜でエッチングが停止する。従って、本実施形態においても、遮断部１２３が形成されるべき位置において絶縁層１１６がエッチング停止層として機能し、エッチングによる光電変換部へのダメージが軽減される。これ以降の工程は第１実施形態の図３（ａ）以降で説明した工程と同様であるため、重複する説明を省略する。

上述のように、第２実施形態の撮像装置８００も第１実施形態で説明した効果が得られる。また、第２実施形態の撮像装置８００に対しても、第１実施形態で説明した各種の変形例を適用可能である。

以下、上記の各実施形態に係る撮像装置の応用例として、この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有する装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末等）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撮像装置と、この撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器と、この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とを含みうる。

Claims

裏面照射型の撮像装置の製造方法であって、
前記撮像装置は、
入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、
前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、
前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、
前記製造方法は、
前記半導体基板の前記第２面の上に第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層の上に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層の一部及び前記第１絶縁層の一部をエッチングにより除去して、前記コンタクトプラグを形成するための第１開口を形成する工程と、
前記層間絶縁層の他の一部をエッチングにより除去して、前記遮断部を形成するための第２開口を形成する工程とを有し、
前記第１開口を形成する工程において、前記第１開口が前記トランジスタに到達し、
前記第２開口を形成する工程において、前記第１絶縁層がエッチング停止層として機能することによって、前記第２開口と前記半導体基板との間に前記第１絶縁層の少なくとも一部が残されることを特徴とする製造方法。
前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を形成し、前記第２絶縁層のうち前記コンタクトプラグを形成すべき位置にある部分を除去し、その後に前記層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層の上に、前記コンタクトプラグ及び前記遮断部が形成されるべき位置を露出させるマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを用いてエッチングを行って、前記層間絶縁層のうち、前記コンタクトプラグが形成されるべき位置にある部分と前記遮断部が形成されるべき位置にある部分とを同時に除去する工程であって、前記コンタクトプラグが形成されるべき位置のエッチングにおいて前記第１絶縁層がエッチング停止層として機能し、前記遮断部が形成されるべき位置のエッチングにおいて前記第２絶縁層がエッチング停止層として機能する、工程と、
前記マスクパターンを用いてエッチングを行って、前記第１絶縁層のうち前記コンタクトプラグが形成されるべき位置にある部分と、前記第２絶縁層のうち前記遮断部が形成されるべき位置にある部分とを同時に除去する工程であって、前記遮断部が形成されるべき位置のエッチングにおいて前記第１絶縁層がエッチング停止層として機能する、工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層はそれぞれ、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造を有することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
前記半導体基板は、前記光電変換部の周囲に素子分離領域をさらに有し、
前記遮断部の少なくとも一部は、前記素子分離領域の上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
前記遮断部は、前記第２開口に埋め込まれた金属層であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
前記遮断部は、前記第２開口に形成されたエアギャップであることで形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
前記遮断部を覆う位置に反射層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
前記反射層は、前記コンタクトプラグに接続される配線パターンのパターニング工程において並行してパターニングされることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
前記反射層は、前記コンタクトプラグに接続される配線パターンの一部であることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
前記遮断部は、前記半導体基板の前記第２面から遠ざかる方向に延びた筒状の形状を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
前記遮断部は、前記半導体基板の前記第２面から遠ざかる方向に延びた柱状の形状を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
裏面照射型の撮像装置の製造方法であって、
前記撮像装置は、
入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、
前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、
前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、
前記製造方法は、
前記半導体基板の前記第２面の上に第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層の上に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層の一部をエッチングにより除去して、前記コンタクトプラグを形成するための第１開口、および前記遮断部を形成するための第２開口を形成する工程とを有し、
前記エッチングにおいて、前記層間絶縁層のエッチングレートが、前記第１絶縁層のエッチングレートよりも高いことを特徴とする製造方法。
前記第１開口と前記第２開口とが並行して形成されることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
裏面照射型の撮像装置であって、
入射光を受ける第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有し、光電変換部及びトランジスタが形成された半導体基板と、
前記半導体基板の前記第２面の上に形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に形成された層間絶縁層と、
前記トランジスタに接続されたコンタクトプラグと、
前記入射光のうち前記光電変換部を透過した光を遮断する遮断部とを備え、
前記遮断部は前記層間絶縁層の少なくとも一部を貫通し、前記遮断部と前記半導体基板との間に前記第１絶縁層が配されたことを特徴とする撮像装置。
前記第１絶縁層と前記層間絶縁層の間に、前記遮断部により貫通された第２絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
前記トランジスタは前記光電変換部の電荷を転送する転送トランジスタであり、
前記コンタクトプラグは前記転送トランジスタの転送ゲートに接続され、
前記遮断部の一部は前記転送ゲートの上に配され、
前記第１絶縁層は、前記遮断部の前記一部と前記転送ゲートとの間に配置されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の撮像装置。
前記第１絶縁層は、前記トランジスタのゲート絶縁膜とは異なる材料を含むことを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか１項に記載の撮像装置。
請求項１４乃至１７の何れか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理装置とを備えたことを特徴とするカメラ。