JP2015092521A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】隣り合う画素同士の間の領域であって、各画素のカラーフィルタCFを形成する領域を分離する領域に、カラーフィルタCFよりも屈折率が小さい絶縁膜S1と、絶縁膜S1の側壁を覆うように形成された、カラーフィルタCFよりも屈折率が大きい絶縁膜S2とにより、隔壁SW1を構成する。これにより、隔壁SW1の上面に入射した光が、隣接する画素に浸入することを防ぐ。
【選択図】図1
Description
本実施の形態の半導体装置およびその製造方法は、特に撮像素子におけるカラーフィルタ間の隔壁の構造およびその製造工程に特徴を有するものであり、画素における混色の発生を防ぎ、画素の受光精度を高めるものである。
以下に、隔壁の一部を金属膜により構成することで、隔壁内を透過する光に起因する混色の発生を防ぐことについて、図14〜図22を用いて説明する。図14〜図21は本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。図22は、本実施の形態の半導体装置の一部を拡大して示す断面図である。
本実施の形態は、前記実施の形態2と異なり、膜の開口部に金属膜を埋め込み、当該金属膜を含む隔壁を形成することで、アスペクト比が高い隔壁の形成を容易にするものである。以下では、本実施の形態の半導体装置およびその製造方法について、図28〜図40を用いて説明する。図28〜図39は本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。図40は、本実施の形態の半導体装置の一部を拡大して示す断面図である。
本実施の形態は、上記比較例と同様に、カラーフィルタよりも屈折率が小さい膜を用いて隔壁を構成するものであるが、当該膜をエッチングにより加工して形成する際にメタルマスクを用い、当該メタルマスクを隔壁の一部として残す点で、上記比較例とは異なる。以下では、本実施の形態の半導体装置およびその製造工程について、図41〜図45を用いて説明する。図41〜図44は、本実施の形態である半導体装置の製造方法を示す断面図である。また、図45は、本実施の形態の半導体装置の変形例である撮像素子を示す断面図である。
前記半導体基板に形成された、受光により信号電荷を生成する光電変換素子と、
前記光電変換素子上に形成された複数の隔壁と、
を有し、
前記半導体基板の主面に沿う方向において隣り合う前記複数の隔壁同士の間の領域は、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する第1領域であり、
前記複数の隔壁のそれぞれは、第2膜と、前記第2膜の上面を覆う金属膜とを含み、
前記第1膜は前記第2膜よりも屈折率が大きい、半導体装置。
前記第1領域に、前記第1膜が形成されている、半導体装置。
前記第1膜は、カラーフィルタである、半導体装置。
(b1)前記光電変換素子上を覆う金属膜を形成する工程、
(c1)前記光電変換素子の直上で、かつ、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する予定の第1領域の前記金属膜を選択的に除去することで、前記金属膜から前記光電変換素子を露出させる工程、
を有し、
前記第1領域を挟む前記金属膜のそれぞれは、隔壁を構成している、半導体装置の製造方法。
(d1)前記(c1)工程の後、前記第1領域に前記第1膜を形成する工程をさらに有する、半導体装置の製造方法。
(e1)前記(c1)工程の後、前記第1領域を挟む前記金属膜のそれぞれを覆うように、前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、
(f1)前記金属膜を覆う前記第1絶縁膜を薄膜化する工程、
をさらに有し、
前記隔壁は、前記金属膜と、前記金属膜の上面および側壁を覆う前記第1絶縁膜を含む、半導体装置の製造方法。
前記半導体基板は、前記半導体基板の主面に沿って並ぶ第2領域および第3領域を有しており、
前記(a1)工程では、前記第2領域の前記半導体基板に前記光電変換素子を形成し、
前記(c1)工程では、前記第1領域の前記金属膜と、前記第3領域の前記金属膜の一部を除去することで、前記第3領域に前記金属膜からなるパッドを形成し、
(e2)前記(c1)工程の後、前記第1領域を挟む前記金属膜と、前記パッドとをそれぞれ覆うように、前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、
(f2)前記第2領域の前記第1絶縁膜と、前記第3領域の一部の前記第1絶縁膜とを除去することで、前記第2領域の前記金属膜と、前記パッドの上面とを露出させる工程、
(g1)前記金属膜および前記パッドのそれぞれの表面の一部を不動態化処理することで、前記金属膜の上面および側壁を覆う第2絶縁膜と、前記パッドの上面を覆う第3絶縁膜とを形成する工程、
をさらに有し、
前記隔壁は、前記第2領域の前記金属膜と、前記第2領域の前記金属膜を覆う前記第2絶縁膜を含む、半導体装置の製造方法。
(b1)前記光電変換素子上を覆う第2膜を形成する工程、
(c1)前記半導体基板の主面に沿う方向において、前記光電変換素子の直上で、かつ、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する予定の第1領域を挟む領域の、それぞれの前記第2膜を貫通する溝を形成する工程、
(d1)前記溝内に金属膜を埋め込んで形成した後、前記金属膜の上面および前記第2膜のそれぞれの上面を平坦化する工程、
(e1)前記金属膜の上面を覆う第3膜を形成する工程、
(f1)前記第1領域の前記第3膜および前記第2膜を除去することで、前記金属膜、前記金属膜の側壁を覆う前記第2膜、および、前記金属膜の上面を覆う前記第3膜を含む隔壁を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。
(g1)前記(f1)工程の後、前記第1領域に前記第1膜を形成する工程をさらに有する、半導体装置の製造方法。
(b1)前記光電変換素子上を覆う第2膜を形成する工程、
(c1)前記光電変換素子の直上で、かつ、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する予定の第1領域を、前記半導体基板の主面に沿う方向において挟むように、金属膜からなるパターンを前記第2膜上に形成する工程、
(d1)前記パターンをマスクとして前記第2膜を加工することで、第1領域の前記第2膜を除去し、これにより、前記第2膜と、前記第2膜の上面を覆う前記パターンとを含む隔壁を形成する工程、
を有し、
前記第1膜は前記第2膜よりも屈折率が大きい、半導体装置の製造方法。
(e1)前記(d1)工程の後、前記第1領域に前記第1膜を形成する工程をさらに有する、半導体装置の製造方法。
1B 周辺回路領域
BM 金属膜
CF カラーフィルタ
GE ゲート電極
IF1〜IF3 絶縁膜
IL、IL1〜IL4 層間絶縁膜
L1〜L3 入射光
LF1〜LF3 ライナー膜
M1〜M3 配線
MF 金属膜
ML マイクロレンズ
MM 金属膜
PD フォトダイオード
PF パッド
PS 金属酸化膜
RP1〜RP4 レジストパターン
S1、S2 絶縁膜
SB 半導体基板
SW1〜SW5、SWa 隔壁
WG 光導波路
Claims (13)
- 半導体基板と、
前記半導体基板に形成された、受光により信号電荷を生成する光電変換素子と、
前記光電変換素子上に形成された複数の隔壁と、
を有し、
前記半導体基板の主面に沿う方向において隣り合う前記複数の隔壁同士の間の領域は、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する第1領域であり、
前記複数の隔壁のそれぞれは、第2膜と、前記第2膜の側壁および前記第1領域の間に形成された第3膜とを含んでおり、
前記第3膜は前記第1膜よりも屈折率が大きく、
前記第1膜は前記第2膜よりも屈折率が大きい、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1領域に、前記第1膜が形成されている、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1膜は、カラーフィルタである、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2膜は酸化シリコン膜からなり、
前記第3膜は窒化シリコン膜からなる、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1領域と前記光電変換素子との間には、光導波路が形成されている、半導体装置。 - 請求項5記載の半導体装置において、
前記第1領域と前記光導波路との間には、前記第3膜が形成されており、
前記第2膜の上面は、前記第3膜に覆われている、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記光電変換素子と前記隔壁とは、平面視において重なっていない、半導体装置。 - (a1)半導体基板に、受光により信号電荷を生成する光電変換素子を形成する工程、
(b1)前記光電変換素子の直上で、かつ、前記光電変換素子に照射される光が透過する第1膜を形成する予定の第1領域を、前記半導体基板の主面に沿う方向において挟むように、複数の第2膜を形成する工程、
(c1)互いに隣接する前記第2膜と前記第1領域との間に、前記第2膜の側壁を覆う第3膜を形成することで、
前記第2膜と、前記第2膜の側壁に接する前記第3膜とを含む隔壁を形成する工程、
を有し、
前記第3膜は前記第1膜よりも屈折率が大きく、
前記第1膜は前記第2膜よりも屈折率が大きい、半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
(d1)前記(c1)工程の後、前記第1領域に前記第1膜を形成する工程をさらに有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1膜は、カラーフィルタである、半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2膜は酸化シリコン膜からなり、
前記第3膜は窒化シリコン膜からなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
(a2)前記(b1)工程の前に、前記光電変換素子と前記第1領域との間に、光導波路を形成する工程をさらに有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c1)工程では、前記第2膜の上面、側壁、および前記光導波路の上面を覆う前記第3膜を形成し、
前記第1領域と前記光導波路との間には、前記第3膜が形成されており、
前記第2膜の上面は、前記第3膜に覆われている、半導体装置の製造方法。
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