JP2014138066A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014138066A
JP2014138066A JP2013005601A JP2013005601A JP2014138066A JP 2014138066 A JP2014138066 A JP 2014138066A JP 2013005601 A JP2013005601 A JP 2013005601A JP 2013005601 A JP2013005601 A JP 2013005601A JP 2014138066 A JP2014138066 A JP 2014138066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color filter
layer
light receiving
photoresist
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013005601A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6161295B2 (ja
JP2014138066A5 (ja
Inventor
Masaki Kurihara
政樹 栗原
Daisuke Shimoyama
大輔 下山
Masataka Ito
正孝 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2013005601A priority Critical patent/JP6161295B2/ja
Priority to US14/154,883 priority patent/US9252183B2/en
Priority to CN201410020040.2A priority patent/CN103928480B/zh
Publication of JP2014138066A publication Critical patent/JP2014138066A/ja
Priority to US14/983,062 priority patent/US9806124B2/en
Publication of JP2014138066A5 publication Critical patent/JP2014138066A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6161295B2 publication Critical patent/JP6161295B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

【課題】各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する際に、より狭い幅の中空部の形成を実現する。
【解決手段】半導体基板SBの上面に複数の受光部1を形成し、半導体基板SBの上方に、各受光部1に対応した複数のカラーフィルタ層5〜7を形成する(図1(A))。次いで、各カラーフィルタ層5〜7の上方に、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト9を形成し(図1(B))、続いて、フォトレジスト9の側面に、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォール11を形成する(図1(D))。その後、少なくともサイドウォール11をマスクとしたエッチングにより、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分を除去し、各カラーフィルタ層5〜7の間に中空部12を形成する(図1(E))。
【選択図】図1

Description

本発明は、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像装置(固体撮像素子)及びその製造方法に関する。
固体撮像装置には、受光部への集光効率を高めるための技術、特に入射角度が急峻な光をより効率よく集光させる技術が望まれている。例えば、近年、受光部の周囲に相当する領域に中空部を形成し、中空部界面の反射を利用して、受光部への集光効率を高める構造を有する固体撮像装置が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。
具体的に、下記の特許文献1には、各受光部の上方に当該各受光部に対応して設けられた各カラーフィルタ層の間に、上述した中空部を形成する技術が開示されている。
より詳細に、下記の特許文献1では、上述した中空部の形成に関して、まず、カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、当該感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、感光性樹脂層からなるフォトレジストを形成する。その後、当該フォトレジストをマスクとしたエッチングを行うことによってカラーフィルタ形成用膜に溝を形成して、複数のカラーフィルタ層を形成するとともに各カラーフィルタ層の間に中空部を形成している。
特開2006−295125号公報
しかしながら、フォトレジストの露光限界(即ちフォトレジストを現像する際の最小パターンによる制約)により、フォトレジストの開口幅を狭くするのにも限度があり、上述した特許文献1の手法では、各カラーフィルタ層の間に形成する中空部の幅を狭くするのにも限界があった。例えば、上述した特許文献1の手法では、幅が0.1μm程度の中空部を形成することは困難である。このように、各カラーフィルタ層の間に形成する中空部の幅を狭くすることが困難であると、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積が小さくなって、受光部による光検出感度の低下が懸念される。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する際に、より狭い幅の中空部の形成を実現する固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストの側面に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォールを形成する工程と、少なくとも前記サイドウォールをマスクとしたエッチングにより、前記各カラーフィルタ層の境界部分を除去し、前記各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する工程とを含む。
本発明の固体撮像装置は、半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置であって、前記半導体基板の上方に形成され、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に形成されたフォトレジストと、前記フォトレジストの側面に、一方側の端が接して形成されたサイドウォールとを含み、前記各カラーフィルタ層の間には中空部が形成されており、前記中空部は、前記サイドウォールにおける前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。
本発明によれば、各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する際に、より狭い幅の中空部の形成を実現することができる。これにより、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部による光検出感度を向上させることが可能となる。
本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。 本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。 本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。
まず、図1(A)について説明する。
始めに、半導体基板SBの表面(上面)に、例えば2次元行列状に複数の受光部1を形成する。ここで、半導体基板SBは、例えばシリコン基板であり、受光部1は、例えば光電変換素子(フォトダイオード)である。
次いで、半導体基板SBの上面上に、多層配線構造MIを形成する。この多層配線構造MIは、例えば、半導体基板SBの上面上に、第1の層間絶縁層3a、第1の配線層2a、第2の層間絶縁層3b、第2の配線層2b、第3の層間絶縁層3c、第3の配線層2c、及び、第4の層間絶縁層3dを順次形成することで作製される。また、図1(A)に示す例では、第4の層間絶縁層3dの上面は平坦化されているが、平坦化されていなくてもよい。即ち、第4の層間絶縁層3dの上面は凸凹でもかまわない。ここで、第1の層間絶縁層3a〜第4の層間絶縁層3dをまとめて「層間絶縁層3」とし、第1の配線層2a〜第3の配線層2cをまとめて「配線層2」とする。また、配線層2は、いわゆるダマシン法(下地の層間絶縁層3に溝を形成し、当該溝に配線層2となる金属層を埋め込む方法)によって形成されても、いわゆるエッチング法(下地の層間絶縁層3上に金属層を形成した後、当該金属層をエッチングによりパターン形成する手法)によって形成されてもよい。また、層間絶縁層3は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物或いはシリコン酸窒化物の無機材料で形成されている。本実施形態においては、層間絶縁層3は、シリコン酸化物で形成されているものとする。
次いで、多層配線構造MI上に、第1の平坦化層4を形成する。この第1の平坦化層4は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、第1の平坦化層4の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第1のカラーフィルタ層5、第2のカラーフィルタ層6、及び、第3のカラーフィルタ層7を形成する。ここで、各カラーフィルタ層5〜7は、各受光部1の上方に各受光部1に対応して設けられており、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。ここでは、各カラーフィルタ層5〜7は、図1(A)に示すように、接して形成される。また、図1(A)に示す例では、各カラーフィルタ層5〜7は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ層の種類に関しては、いわゆる原色系のカラーフィルタ層であってもよいし、いわゆる補色系のカラーフィルタ層であってもよい。また、カラーフィルタ層の配列に関しては、図1に示す態様に限定されるものではなく、例えばベイヤー配列等の配列であってもよい。
次いで、各カラーフィルタ層5〜7の上面上に、第2の平坦化層8を形成する。この第2の平坦化層8は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
続いて、図1(B)に示すように、第2の平坦化層8の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト9を形成する。ここで、フォトレジスト9は、例えば、200℃以上の耐熱材料からなる。また、フォトレジスト9は、例えば、波長が400nm〜700nmの光の透過率が80%以上の材料からなる。
続いて、図1(C)に示すように、フォトレジスト9の上面及び側面を含む全面に、例えばCVD法を用いて、酸化膜層10を成膜する。この酸化膜層10は、例えばシリコン酸化物で形成されており、また、その成膜温度は、200℃程度である。
続いて、図1(D)に示すように、酸化膜層10に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、当該酸化膜層をフォトレジスト9の側面(側壁)に残して当該酸化膜層からなるサイドウォール11を形成する。この際、サイドウォール11は、図1(D)に示すように、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域を覆わないように形成される。また、酸化膜層10をエッチバックする際に用いるガスは、例えばCF4とArであり、その流量は、それぞれ、例えば12[sccm]と400[sccm]である。なお、図1に示す例では、酸化膜層10をフォトレジスト9の側面(側壁)にのみ残してサイドウォール11を形成する例が示されているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、酸化膜層10をフォトレジスト9の側面(側壁)に残してサイドウォール11を形成するとともに、酸化膜層10をフォトレジスト9の上面にも残すようにしてもよい。このように酸化膜層10をフォトレジスト9の上面にも残すことで、後工程である図1(E)に示すエッチング工程において、エッチングレートの選択比から、各カラーフィルタ層5〜7の間のみに確実に中空部(エアーギャップ)12を形成することが可能となる。
続いて、図1(E)に示すように、フォトレジスト9及びサイドウォール11(或いはフォトレジスト9の上面に残された酸化膜層10及びサイドウォール11)をマスクとしたエッチングにより、当該マスクで覆われていない部分における、第2の平坦化層8、各カラーフィルタ層5〜7及び第1の平坦化層4を除去する。即ち、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分等を除去する。これにより、各カラーフィルタ層5〜7の間に中空部(エアーギャップ)12が形成される。本実施形態では、図1(E)に示すエッチングとしては、ドライエッチングを用いる。このドライエッチングは、指向性が高い方法が好ましく、また、そのエッチング条件は、サイドウォール11と各カラーフィルタ層5〜7のエッチングレートの選択比が大きいことが好ましい。また、ドライエッチングに用いるガスは、例えばO2とCOとN2であり、その流量は、それぞれ、例えば5[sccm]と80[sccm]と40[sccm]である。
なお、酸化膜層10の膜厚は、形成する中空部12の幅に応じて、適宜設定することが可能である。
続いて、図1(F)に示すように、サイドウォール11を除去する(図1(D)の工程においてフォトレジスト9の上面に酸化膜層10を残した場合には、サイドウォール11とともに当該酸化膜層10も除去する)。
続いて、図1(G)に示すように、フォトレジスト9の上面及び第2の平坦化層8の上面を含む全面に、第3の平坦化層13を形成する。この第3の平坦化層13は、中空部12の開口領域を封止する封止層として機能するものである。また、第3の平坦化層13としては、例えばシリコン酸化物或いはシリコン窒化物等の無機材料や、例えばアクリル樹脂系等の有機材料を用いることができるが、本実施形態においては、第3の平坦化層13は、有機材料で形成されているものとする。
続いて、図1(H)に示すように、第3の平坦化層13の上面上であって各受光部1の上方領域に、各受光部1に対応したマイクロレンズ14を形成する。このマイクロレンズ14は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
以上の図1(A)〜図1(H)の工程を経ることにより、各受光部1を有する画素が例えば2次元行列状に複数配設された固体撮像装置(固体撮像素子)100−1が作製される。なお、本実施形態においては、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層5〜7を形成するようにしているが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。
第1の実施形態では、まず、各カラーフィルタ層5〜7の上方に、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト9を形成する。続いて、フォトレジスト9の側面に、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォール11を形成する。その後、少なくともサイドウォール11をマスクとしたエッチングにより、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分を除去し、各カラーフィルタ層5〜7の間に中空部12を形成するようにしている。
かかる構成によれば、フォトレジスト9の側面に形成されたサイドウォール11をマスクとしてエッチングを行い、中空部12を形成しているため、より狭い幅(例えば0.1μm程度)の中空部12を形成することができる。これにより、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部1による光検出感度を向上させることが可能となる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図2において、図1に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
第1の実施形態における図1(A)と同様であるが、まず、図2(A)について説明する。
始めに、半導体基板SBの表面(上面)に、例えば2次元行列状に複数の受光部1を形成する。ここで、半導体基板SBは、例えばシリコン基板であり、受光部1は、例えば光電変換素子(フォトダイオード)である。
次いで、半導体基板SBの上面上に、多層配線構造MIを形成する。この多層配線構造MIは、例えば、半導体基板SBの上面上に、第1の層間絶縁層3a、第1の配線層2a、第2の層間絶縁層3b、第2の配線層2b、第3の層間絶縁層3c、第3の配線層2c、及び、第4の層間絶縁層3dを順次形成することで作製される。また、図2(A)に示す例では、第4の層間絶縁層3dの上面は平坦化されているが、平坦化されていなくてもよい。即ち、第4の層間絶縁層3dの上面は凸凹でもかまわない。ここで、第1の層間絶縁層3a〜第4の層間絶縁層3dをまとめて「層間絶縁層3」とし、第1の配線層2a〜第3の配線層2cをまとめて「配線層2」とする。また、配線層2は、いわゆるダマシン法(下地の層間絶縁層3に溝を形成し、当該溝に配線層2となる金属層を埋め込む方法)によって形成されても、いわゆるエッチング法(下地の層間絶縁層3上に金属層を形成した後、当該金属層をエッチングによりパターン形成する手法)によって形成されてもよい。また、層間絶縁層3は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物或いはシリコン酸窒化物の無機材料で形成されている。本実施形態においては、層間絶縁層3は、シリコン酸化物で形成されているものとする。
次いで、多層配線構造MI上に、第1の平坦化層4を形成する。この第1の平坦化層4は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、第1の平坦化層4の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第1のカラーフィルタ層5、第2のカラーフィルタ層6、及び、第3のカラーフィルタ層7を形成する。ここで、各カラーフィルタ層5〜7は、各受光部1の上方に各受光部1に対応して設けられており、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。ここでは、各カラーフィルタ層5〜7は、図2(A)に示すように、接して形成される。また、図2(A)に示す例では、各カラーフィルタ層5〜7は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ層の種類に関しては、いわゆる原色系のカラーフィルタ層であってもよいし、いわゆる補色系のカラーフィルタ層であってもよい。また、カラーフィルタ層の配列に関しては、図2に示す態様に限定されるものではなく、例えばベイヤー配列等の配列であってもよい。
次いで、各カラーフィルタ層5〜7の上面上に、第2の平坦化層8を形成する。この第2の平坦化層8は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
続いて、第1の実施形態における図1(B)と同様に、図2(B)に示すように、第2の平坦化層8の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト9を形成する。ここで、フォトレジスト9は、例えば、200℃以上の耐熱材料からなる。また、フォトレジスト9は、例えば、波長が400nm〜700nmの光の透過率が80%以上の材料からなる。
続いて、第1の実施形態における図1(C)と同様に、図2(C)に示すように、フォトレジスト9の上面及び側面を含む全面に、例えばCVD法を用いて、酸化膜層10を成膜する。この酸化膜層10は、例えばシリコン酸化物で形成されており、また、その成膜温度は、200℃程度である。
続いて、第1の実施形態における図1(D)と同様に、図2(D)に示すように、酸化膜層10に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、当該酸化膜層をフォトレジスト9の側面(側壁)に残して当該酸化膜層からなるサイドウォール11を形成する。この際、サイドウォール11は、図2(D)に示すように、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分の上方領域を覆わないように形成される。また、酸化膜層10をエッチバックする際に用いるガスは、例えばCF4とArであり、その流量は、それぞれ、例えば12[sccm]と400[sccm]である。なお、図2に示す例では、酸化膜層10をフォトレジスト9の側面(側壁)にのみ残してサイドウォール11を形成する例が示されているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、酸化膜層10をフォトレジスト9の側面(側壁)に残してサイドウォール11を形成するとともに、酸化膜層10をフォトレジスト9の上面にも残すようにしてもよい。このように酸化膜層10をフォトレジスト9の上面にも残すことで、後工程である図2(E)に示すエッチング工程において、エッチングレートの選択比から、各カラーフィルタ層5〜7の間のみに確実に中空部12を形成することが可能となる。
続いて、第1の実施形態における図1(E)と同様に、図2(E)に示すように、フォトレジスト9及びサイドウォール11(或いはフォトレジスト9の上面に残された酸化膜層10及びサイドウォール11)をマスクとしたエッチングにより、当該マスクで覆われていない部分における、第2の平坦化層8、各カラーフィルタ層5〜7及び第1の平坦化層4を除去する。即ち、各カラーフィルタ層5〜7の境界部分等を除去する。これにより、各カラーフィルタ層5〜7の間に中空部12が形成される。本実施形態では、図2(E)に示すエッチングとしては、ドライエッチングを用いる。このドライエッチングは、指向性が高い方法が好ましく、また、そのエッチング条件は、サイドウォール11と各カラーフィルタ層5〜7のエッチングレートの選択比が大きいことが好ましい。また、ドライエッチングに用いるガスは、例えばO2とCOとN2であり、その流量は、それぞれ、例えば5[sccm]と80[sccm]と40[sccm]である。
なお、酸化膜層10の膜厚は、形成する中空部12の幅に応じて、適宜設定することが可能である。
続いて、図2(F)に示すように、フォトレジスト9の上面(或いは図2(D)の工程においてフォトレジスト9の上面に酸化膜層10を残した場合には、当該酸化膜層10の上面)及びサイドウォール11の上面(表面)を含む全面に、第3の平坦化層13を形成する。この第3の平坦化層13は、中空部12の開口領域を封止する封止層として機能するものである。また、第3の平坦化層13としては、例えばシリコン酸化物或いはシリコン窒化物等の無機材料や、例えばアクリル樹脂系等の有機材料を用いることができるが、本実施形態においては、第3の平坦化層13は、有機材料で形成されているものとする。
続いて、図2(G)に示すように、第3の平坦化層13の上面上であって各受光部1の上方領域に、各受光部1に対応したマイクロレンズ14を形成する。このマイクロレンズ14は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
以上の図2(A)〜図2(G)の工程を経ることにより、各受光部1を有する画素が例えば2次元行列状に複数配設された固体撮像装置(固体撮像素子)100−2が作製される。なお、本実施形態においては、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層5〜7を形成するようにしているが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、フォトレジスト9の側面に形成されたサイドウォール11をマスクとしてエッチングを行い、中空部12を形成しているため、より狭い幅(例えば0.1μm程度)の中空部12を形成することができる。これにより、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部1による光検出感度を向上させることが可能となる。
また、第2の実施形態では、第1の実施形態における図1(F)に示すサイドウォール11の除去工程を行っていないため、第2の実施形態に係る固体撮像装置100−2には、サイドウォール11が形成されている。即ち、第2の実施形態に係る固体撮像装置100−2では、サイドウォール11は、フォトレジスト9の側面に一方側の端が接して形成されており、中空部12は、サイドウォール11における前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図3において、図1に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
図3(A)について説明する。
図3(A)において、半導体基板SB以下の構成は、第1の実施形態における図1(A)と同様であるため、説明を省略する。
半導体基板SBの表面(上面)に複数の受光部1を形成した後、図3(A)に示すように、半導体基板SBの上面上に、多層配線構造MI'を形成する。この図3(A)に示す多層配線構造MI'は、図1(A)に示す多層配線構造MIに対して、層間絶縁層3に、各受光部1に対応した導波路(光導波路)15を各受光部1の上方に形成したものである。この導波路15は、一例として、例えばシリコン窒化物で形成されている。なお、図3に示す例では、各受光部1と導波路15との間に層間絶縁層3(第1の層間絶縁層3a)が存在しているが、本実施形態においては、この態様の限定されるものではない。例えば、層間絶縁層3に、当該層間絶縁層3を貫通し各受光部1と接する導波路15を設けるようにしてもよい。このように、導波路15を設けることにより、各受光部1への集光効率を向上させることができる。
次いで、多層配線構造MI'上(層間絶縁層3及び導波路15の上面上)に、第1の平坦化層4を形成する。
次いで、第1の平坦化層4の上面上に、例えばフォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第1のカラーフィルタ層5、第2のカラーフィルタ層6、及び、第3のカラーフィルタ層7を形成する。ここで、各カラーフィルタ層5〜7は、各受光部1の上方に各受光部1に対応して設けられている。ここでは、各カラーフィルタ層5〜7は、図3(A)に示すように、接して形成される。また、図3(A)に示す例では、各カラーフィルタ層5〜7は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
次いで、各カラーフィルタ層5〜7の上面上に、第2の平坦化層8を形成する。
その後、第1の実施形態における図1(B)〜図1(H)の各工程を経ることにより、図3(B)に示す固体撮像装置(固体撮像素子)100−3が作製される。
第3の実施形態によれば、第1の実施形態における図1(B)〜図1(E)の各工程を行うため、第1の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、より狭い幅(例えば0.1μm程度)の中空部12を形成することができ、これにより、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部1による光検出感度を向上させることが可能となる。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図4において、図2に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
図4(A)について説明する。
図4(A)において、半導体基板SB以下の構成は、第2の実施形態における図2(A)と同様であるため、説明を省略する。
半導体基板SBの表面(上面)に複数の受光部1を形成した後、図4(A)に示すように、半導体基板SBの上面上に、多層配線構造MI'を形成する。この図4(A)に示す多層配線構造MI'は、図2(A)に示す多層配線構造MIに対して、層間絶縁層3に、各受光部1に対応した導波路(光導波路)15を各受光部1の上方に形成したものである。この導波路15は、一例として、例えばシリコン窒化物で形成されている。なお、図4に示す例では、各受光部1と導波路15との間に層間絶縁層3(第1の層間絶縁層3a)が存在しているが、本実施形態においては、この態様の限定されるものではない。例えば、層間絶縁層3に、当該層間絶縁層3を貫通し各受光部1と接する導波路15を設けるようにしてもよい。このように、導波路15を設けることにより、各受光部1への集光効率を向上させることができる。
次いで、多層配線構造MI'上(層間絶縁層3及び導波路15の上面上)に、第1の平坦化層4を形成する。
次いで、第1の平坦化層4の上面上に、例えばフォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第1のカラーフィルタ層5、第2のカラーフィルタ層6、及び、第3のカラーフィルタ層7を形成する。ここで、各カラーフィルタ層5〜7は、各受光部1の上方に各受光部1に対応して設けられている。ここでは、各カラーフィルタ層5〜7は、図4(A)に示すように、接して形成される。また、図4(A)に示す例では、各カラーフィルタ層5〜7は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
次いで、各カラーフィルタ層5〜7の上面上に、第2の平坦化層8を形成する。
その後、第2の実施形態における図2(B)〜図2(G)の各工程を経ることにより、図4(B)に示す固体撮像装置(固体撮像素子)100−4が作製される。
第4の実施形態によれば、第2の実施形態における図2(B)〜図2(E)の各工程を行うため、第2の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、より狭い幅(例えば0.1μm程度)の中空部12を形成することができ、これにより、1画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部1による光検出感度を向上させることが可能となる。
また、第4の実施形態では、第1の実施形態における図1(F)に示すサイドウォール11の除去工程を行っていないため、第4の実施形態に係る固体撮像装置100−4には、サイドウォール11が形成されている。即ち、第4の実施形態に係る固体撮像装置100−4では、サイドウォール11は、フォトレジスト9の側面に一方側の端が接して形成されており、中空部12は、サイドウォール11における前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。
(その他の実施形態)
また、上述した第1〜第4の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)100において、例えば、多層配線構造(層間絶縁層3)と第1の平坦化層4との間に、各受光部1に対応したインナーレンズ(層内レンズ)を設けるようにしてもよい。一例として、例えばシリコン窒化物からなる上に凸のインナーレンズを設ける。このように、インナーレンズを設けることにより、当該インナーレンズとマイクロレンズ14とを組み合わせることで、各受光部1への集光効率を向上させることができる。
また、上述した第1〜第4の実施形態に係る固体撮像装置(固体撮像素子)100では、各カラーフィルタ層5〜7の上面上に第2の平坦化層8を形成するようにしているが、この第2の平坦化層8を非形成としてもよい。
なお、上述した本発明の各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
1 受光部、2 配線層、2a 第1の配線層、2b 第2の配線層、2c 第3の配線層、3 層間絶縁層、3a 第1の層間絶縁層、3b 第2の層間絶縁層、3c 第3の層間絶縁層、3d 第4の層間絶縁層、4 第1の平坦化層、5 第1のカラーフィルタ層、6 第2のカラーフィルタ層、7 第3のカラーフィルタ層、8 第2の平坦化層8、9 フォトレジスト、10 酸化膜層、11 サイドウォール、12 中空部(エアーギャップ)、13 第3の平坦化層、14 マイクロレンズ、100−1 固体撮像装置(固体撮像素子)、SB 半導体基板、MI 多層配線構造

Claims (10)

  1. 半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、
    前記半導体基板の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、
    前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジストを形成する工程と、
    前記フォトレジストの側面に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォールを形成する工程と、
    少なくとも前記サイドウォールをマスクとしたエッチングにより、前記各カラーフィルタ層の境界部分を除去し、前記各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する工程と
    を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  2. 前記中空部の開口領域を封止する封止層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の製造方法。
  3. 前記フォトレジストは、200℃以上の耐熱材料からなるものであることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置の製造方法。
  4. 前記フォトレジストは、波長が400nm〜700nmの光の透過率が80%以上の材料からなるものであ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の製造方法。
  5. 前記サイドウォールを形成する工程では、前記フォトレジストの上面および側面を含む全面に、酸化膜層を成膜し、その後、前記酸化膜層に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、前記酸化膜層を前記フォトレジストの側面に残して、前記酸化膜層からなる前記サイドウォールを形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。
  6. 前記酸化膜層を、前記フォトレジストの上面にも残すことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置の製造方法。
  7. 前記中空部を形成する際のエッチングに用いるガスは、O2とCOとN2であり、
    前記酸化膜層をエッチバックする際に用いるガスは、CF4とArであることを特徴とする請求項5または6に記載の固体撮像装置の製造方法。
  8. 前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応したマイクロレンズを形成する工程を更に含む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の製造方法。
  9. 前記半導体基板と前記複数のカラーフィルタ層との間に、前記複数の受光部における各受光部に対応した導波路を形成する工程を更に含む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の製造方法。
  10. 半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置であって、
    前記半導体基板の上方に形成され、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層と、
    前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に形成されたフォトレジストと、
    前記フォトレジストの側面に、一方側の端が接して形成されたサイドウォールと
    を含み、
    前記各カラーフィルタ層の間には中空部が形成されており、
    前記中空部は、前記サイドウォールにおける前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
JP2013005601A 2013-01-16 2013-01-16 固体撮像装置及びその製造方法 Expired - Fee Related JP6161295B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013005601A JP6161295B2 (ja) 2013-01-16 2013-01-16 固体撮像装置及びその製造方法
US14/154,883 US9252183B2 (en) 2013-01-16 2014-01-14 Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same
CN201410020040.2A CN103928480B (zh) 2013-01-16 2014-01-16 固态图像拾取设备及其制造方法
US14/983,062 US9806124B2 (en) 2013-01-16 2015-12-29 Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013005601A JP6161295B2 (ja) 2013-01-16 2013-01-16 固体撮像装置及びその製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2014138066A true JP2014138066A (ja) 2014-07-28
JP2014138066A5 JP2014138066A5 (ja) 2016-02-18
JP6161295B2 JP6161295B2 (ja) 2017-07-12

Family

ID=51415420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013005601A Expired - Fee Related JP6161295B2 (ja) 2013-01-16 2013-01-16 固体撮像装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6161295B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186240A (ja) * 2017-04-27 2018-11-22 株式会社東芝 半導体装置の製造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116430A (ja) * 1986-10-28 1988-05-20 インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション マスク形成方法
JPH05183142A (ja) * 1991-06-17 1993-07-23 Eastman Kodak Co カラーフィルタ付カラーイメージセンサの製造方法
JPH0774337A (ja) * 1993-06-30 1995-03-17 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2006351775A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Fujifilm Holdings Corp カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法およびこれを用いた固体撮像素子
JP2007095792A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Canon Inc 撮像装置
JP2009267112A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Tokyo Electron Ltd エッチングマスク形成方法、エッチング方法、および半導体デバイスの製造方法
JP2010085756A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Fujifilm Corp カラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置
JP2010232537A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fujifilm Corp 撮像素子
JP2011134788A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Canon Inc 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116430A (ja) * 1986-10-28 1988-05-20 インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション マスク形成方法
JPH05183142A (ja) * 1991-06-17 1993-07-23 Eastman Kodak Co カラーフィルタ付カラーイメージセンサの製造方法
JPH0774337A (ja) * 1993-06-30 1995-03-17 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2006351775A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Fujifilm Holdings Corp カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法およびこれを用いた固体撮像素子
JP2007095792A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Canon Inc 撮像装置
JP2009267112A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Tokyo Electron Ltd エッチングマスク形成方法、エッチング方法、および半導体デバイスの製造方法
JP2010085756A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Fujifilm Corp カラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置
JP2010232537A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fujifilm Corp 撮像素子
JP2011134788A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Canon Inc 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186240A (ja) * 2017-04-27 2018-11-22 株式会社東芝 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6161295B2 (ja) 2017-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014154662A (ja) 固体撮像素子、電子機器、および製造方法
CN109037251B (zh) 固态成像装置及其制造方法
JP2011134788A (ja) 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法
JP2016036004A (ja) ダブルレンズ構造とその製造方法
US9806124B2 (en) Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same
JP6103947B2 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
KR101023074B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2008135551A (ja) 固体撮像装置
JP2013251292A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
JP6057728B2 (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2008160114A (ja) イメージセンサの製造方法
US10957728B2 (en) CMOS image sensor structure with crosstalk improvement
JP6161295B2 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP6120579B2 (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2006060250A (ja) 固体撮像装置とその製造方法
JP2014207273A (ja) 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
JP2005109445A (ja) 固体撮像装置
JP2009043899A (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2010206009A (ja) 撮像装置及びその製造方法、並びに撮像方法
JP2008218563A (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2014175411A (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP2011049203A (ja) 固体撮像素子の製造方法
JP2010225986A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法
KR20070036529A (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2005109451A (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170613

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6161295

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees