JP3324581B2 - 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Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズを
有する固体撮像装置の構造と製造方法に関する。
有する固体撮像装置の構造と製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光電変換された信号電荷を転送する転送
層方式の従来の固体撮像置はＭＯＳ型とＣＣＤ型に大別
されていた。このような固体撮像装置、特に、ＣＣＤ型
の固体撮像装置は、近年、カメラー体型ＶＴＲ、ディジ
タルカメラ、ファクシミリな等に使用されており、現在
もなお特性向上のための技術開発が図られている。
層方式の従来の固体撮像置はＭＯＳ型とＣＣＤ型に大別
されていた。このような固体撮像装置、特に、ＣＣＤ型
の固体撮像装置は、近年、カメラー体型ＶＴＲ、ディジ
タルカメラ、ファクシミリな等に使用されており、現在
もなお特性向上のための技術開発が図られている。
【０００３】ＣＣＤ型固体撮像装置は、画素対応の光電
変換素子を２次元配列させた光電変換部を有し、この光
電変換部によって電荷となった信号を垂直転送ＣＣＤと
水平転送ＣＣＤで各画素の信号を順次読み出していくタ
イプである。
変換素子を２次元配列させた光電変換部を有し、この光
電変換部によって電荷となった信号を垂直転送ＣＣＤと
水平転送ＣＣＤで各画素の信号を順次読み出していくタ
イプである。
【０００４】ＣＭＯＳ型固体撮像装置は、垂直および水
平転送にＣＣＤを使用せず、メモリデバイスのようにア
ルミ線などで構成される選択線によって選択された画素
を読み出すものである。
平転送にＣＣＤを使用せず、メモリデバイスのようにア
ルミ線などで構成される選択線によって選択された画素
を読み出すものである。
【０００５】ここで、ＣＣＤ型固体撮像装置は、正負の
複数の電源電位を必要とするのに比べ、ＣＭＯＳ型固体
撮像装置は、単一電源で駆動が可能であり、ＣＣＤ型固
体撮像装置に比べで低消費電力・低電圧化が可能であ
る。
複数の電源電位を必要とするのに比べ、ＣＭＯＳ型固体
撮像装置は、単一電源で駆動が可能であり、ＣＣＤ型固
体撮像装置に比べで低消費電力・低電圧化が可能であ
る。
【０００６】さらに、ＣＣＤ型固体撮像装置は固有の製
造プロセスを用いているために、ＣＭＯＳ回路製造プロ
セスをそのまま適用することが難しいのに対して、ＣＭ
ＯＳ型固体撮像装置は、ＣＭＯＳ回路製造プロセスを用
いているために、プロセッサ、ＤＲＡＭ等の半導体メモ
リ、論理回路等で多用されているＣＭＯＳプロセスによ
り、論理回路やアナログ回路、アナログデジタル変換回
路などを同時に形成してしまうことができる。つまり、
ＣＭＯＳ型固体撮像装置は、半導体メモリやプロセッサ
と同一の半導体チップ上に形成したり、半導体メモリや
プロセッサと生産ラインを共有することが可能である。
造プロセスを用いているために、ＣＭＯＳ回路製造プロ
セスをそのまま適用することが難しいのに対して、ＣＭ
ＯＳ型固体撮像装置は、ＣＭＯＳ回路製造プロセスを用
いているために、プロセッサ、ＤＲＡＭ等の半導体メモ
リ、論理回路等で多用されているＣＭＯＳプロセスによ
り、論理回路やアナログ回路、アナログデジタル変換回
路などを同時に形成してしまうことができる。つまり、
ＣＭＯＳ型固体撮像装置は、半導体メモリやプロセッサ
と同一の半導体チップ上に形成したり、半導体メモリや
プロセッサと生産ラインを共有することが可能である。
【０００７】このようなＣＭＯＳ型固体撮像装置のイメ
ージセンサ部における従来の基本セルおよび論理回路部
の一部を第１の従来例として図４（ｂ）に示す。
ージセンサ部における従来の基本セルおよび論理回路部
の一部を第１の従来例として図４（ｂ）に示す。
【０００８】図４（ｂ）において、符号１はＰ型シリコ
ン基板、２はイメージ部の第１Ｐウェル、３はＣＭＯＳ
回路部の第２Ｐウエル、４はＣＭＯＳ回路部のＮウエ
ル、５はイメージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散
層、６はＰ+型拡散層、７はＮ+型拡散層、８はゲート電
極、９は第１金属配線、１０は第２金属配線、３１は光
が入射する開口部を規定する遮光膜となる第３金属配
線、３３は絶縁膜、３４は透明樹脂からなる平坦化層、
３５はマイクロレンズ層である。
ン基板、２はイメージ部の第１Ｐウェル、３はＣＭＯＳ
回路部の第２Ｐウエル、４はＣＭＯＳ回路部のＮウエ
ル、５はイメージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散
層、６はＰ+型拡散層、７はＮ+型拡散層、８はゲート電
極、９は第１金属配線、１０は第２金属配線、３１は光
が入射する開口部を規定する遮光膜となる第３金属配
線、３３は絶縁膜、３４は透明樹脂からなる平坦化層、
３５はマイクロレンズ層である。
【０００９】ＣＭＯＳ型固体撮像装置のイメージ部の基
本セルを図６に示す。図６において、符号５１は制御用
ＭＯＳＦＥＴ、５２はソースフォロワアンプＭＯＳＦＥ
Ｔ、５３は水平選択スイッチＭＯＳＦＥＴ、５４はソー
スフォロワアンプの負荷ＭＯＳＦＥＴである。その他は
前述の図４（ｂ）と同じである。
本セルを図６に示す。図６において、符号５１は制御用
ＭＯＳＦＥＴ、５２はソースフォロワアンプＭＯＳＦＥ
Ｔ、５３は水平選択スイッチＭＯＳＦＥＴ、５４はソー
スフォロワアンプの負荷ＭＯＳＦＥＴである。その他は
前述の図４（ｂ）と同じである。
【００１０】このような構成のＣＭＯＳ型固体撮像装置
は次のように動作する。
は次のように動作する。
【００１１】まず、図６（ａ）に示すように、制御用Ｍ
ＯＳＦＥＴ５１にハイパルスΦＲを印加することによ
り、イメージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５
の電位を電源電圧ＶＤＤにセットして、このＮ型拡散層
５の信号電荷をリセットする。
ＯＳＦＥＴ５１にハイパルスΦＲを印加することによ
り、イメージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５
の電位を電源電圧ＶＤＤにセットして、このＮ型拡散層
５の信号電荷をリセットする。
【００１２】次に、図６（ｂ）に示すように、ブルーミ
ング防止のため制御用ＭＯＳＦＥＴ５１にローパルスΦ
Ｒ を印加する。
ング防止のため制御用ＭＯＳＦＥＴ５１にローパルスΦ
Ｒ を印加する。
【００１３】信号電荷蓄積中、入射した光によりイメー
ジ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５下側の領域
において電子・正孔対が発生すると、Ｎ型拡散層５の空
乏層中に電子が蓄積されていき、正孔は第１Ｐウェル２
を通して排出される。ここで、図６（ｂ）において、電
源電圧ＶＤＤより深い電位の格子状のハッチングで示す
領域は、この領域が空乏化していないことを示してい
る。このＮ型拡散層５下側の第１Ｐウェル２に形成され
る空乏層と、電源電圧ＶＤＤが印加されているＮ +型拡
散層７との間には、制御用ＭＯＳＦＥＴ５１による電位
障壁が形成されているため、光電荷蓄積中においては、
図６（ｂ）に示すように、電子はＮ型拡散層５下に存在
している。
ジ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５下側の領域
において電子・正孔対が発生すると、Ｎ型拡散層５の空
乏層中に電子が蓄積されていき、正孔は第１Ｐウェル２
を通して排出される。ここで、図６（ｂ）において、電
源電圧ＶＤＤより深い電位の格子状のハッチングで示す
領域は、この領域が空乏化していないことを示してい
る。このＮ型拡散層５下側の第１Ｐウェル２に形成され
る空乏層と、電源電圧ＶＤＤが印加されているＮ +型拡
散層７との間には、制御用ＭＯＳＦＥＴ５１による電位
障壁が形成されているため、光電荷蓄積中においては、
図６（ｂ）に示すように、電子はＮ型拡散層５下に存在
している。
【００１４】続いて、蓄積された電子数に応じてＮ型拡
散層５の電位が変動し、この電位変化をソースフォロワ
動作でソースフォロワアンプＭＯＳＦＥＴ５２のソース
を介して水平選択スイッチＭＯＳＦＥＴ５３のドレイン
へ出力し、ソースフォロワアンプの出力端子ＶＯＵＴか
ら出力することにより、線型性の良い光電変換特性を得
ることができる。
散層５の電位が変動し、この電位変化をソースフォロワ
動作でソースフォロワアンプＭＯＳＦＥＴ５２のソース
を介して水平選択スイッチＭＯＳＦＥＴ５３のドレイン
へ出力し、ソースフォロワアンプの出力端子ＶＯＵＴか
ら出力することにより、線型性の良い光電変換特性を得
ることができる。
【００１５】このようなＣＭＯＳ型固体撮像装置の製造
方法を、図３〜４を参照して説明する。
方法を、図３〜４を参照して説明する。
【００１６】まず、Ｐ型シリコン基板１表面に選択的に
第１Ｐウェル２、第２Ｐウエル３、Ｎウエル４、を形成
する。続いて、イメージ部のフォトダイオードとなるＮ
型拡散層５、Ｐ+型拡散層６、Ｎ+型拡散層７、ゲート電
極８をそれぞれ周知の写真食刻法、ドライエッチング法
及びイオン注入法を用いて形成する。
第１Ｐウェル２、第２Ｐウエル３、Ｎウエル４、を形成
する。続いて、イメージ部のフォトダイオードとなるＮ
型拡散層５、Ｐ+型拡散層６、Ｎ+型拡散層７、ゲート電
極８をそれぞれ周知の写真食刻法、ドライエッチング法
及びイオン注入法を用いて形成する。
【００１７】次に、イメージ部のフォトダイオードとな
るＮ型拡散層５、Ｐ+型拡散層６、Ｎ+型拡散層７、ゲー
ト電極８にパルスあるいは電位を供給し、また出力する
ための第１金属配線９、さらに第２金属配線１０を絶縁
膜３３を介して形成する。次に、Ｎ型拡散層５上部に開
口を有する遮光膜及びボンディングパッドとなる第３金
属配線３１を形成する。ここでは、遮光膜となる第３金
属配線３１を最上層配線として形成しているが、この構
成に限定されることはなく、絶縁膜３３を構成する層間
絶縁膜のうち、下方に位置する層間絶縁膜の上に形成し
ても良い。
るＮ型拡散層５、Ｐ+型拡散層６、Ｎ+型拡散層７、ゲー
ト電極８にパルスあるいは電位を供給し、また出力する
ための第１金属配線９、さらに第２金属配線１０を絶縁
膜３３を介して形成する。次に、Ｎ型拡散層５上部に開
口を有する遮光膜及びボンディングパッドとなる第３金
属配線３１を形成する。ここでは、遮光膜となる第３金
属配線３１を最上層配線として形成しているが、この構
成に限定されることはなく、絶縁膜３３を構成する層間
絶縁膜のうち、下方に位置する層間絶縁膜の上に形成し
ても良い。
【００１８】その後、金属配線の腐食防止のため、ＣＶ
Ｄ法により酸化膜を２００ｎｍ程度堆積させることによ
り、絶縁膜４３を形成する。
Ｄ法により酸化膜を２００ｎｍ程度堆積させることによ
り、絶縁膜４３を形成する。
【００１９】次に、金属配線と拡散層、ゲート電極の接
続部の活性化と、イメージ部のフォトダイオードとなる
Ｎ型拡散層５のシリコン−酸化膜界面の界面準位を低減
させることを目的として、４５０℃程度の温度でシンタ
リング処理する。続いて、金属配線端部のボンディング
パッド部上の絶縁膜４３をウェットエッチング技術によ
り選択除去する（図３（ａ））。
続部の活性化と、イメージ部のフォトダイオードとなる
Ｎ型拡散層５のシリコン−酸化膜界面の界面準位を低減
させることを目的として、４５０℃程度の温度でシンタ
リング処理する。続いて、金属配線端部のボンディング
パッド部上の絶縁膜４３をウェットエッチング技術によ
り選択除去する（図３（ａ））。
【００２０】さらに、透明樹脂をスピンコート法により
塗布し、熱硬化させることにより、最終的に４μｍ程度
の厚い透明樹脂からなる平坦化層３４を形成する（図３
（ｂ））。
塗布し、熱硬化させることにより、最終的に４μｍ程度
の厚い透明樹脂からなる平坦化層３４を形成する（図３
（ｂ））。
【００２１】次に、感光性樹脂を同じくスピンコート法
により平坦化層３４上に２μｍ程度の膜厚で塗布し、写
真食刻法を用いてパターニングし、熱処理することで軟
化させ、マイクロレンズ層３５を形成する（図４
（ａ））。
により平坦化層３４上に２μｍ程度の膜厚で塗布し、写
真食刻法を用いてパターニングし、熱処理することで軟
化させ、マイクロレンズ層３５を形成する（図４
（ａ））。
【００２２】最後に、ボンディングパッド部上の平坦化
層３４を感光性レジストをマスクにしてドライエッチン
グ法により除去することにより第１の従来例の固体撮像
装置が得られる（図４（ｂ））。
層３４を感光性レジストをマスクにしてドライエッチン
グ法により除去することにより第１の従来例の固体撮像
装置が得られる（図４（ｂ））。
【００２３】しかし、このような固体撮像装置では、ボ
ンディングパッド部で行われるドライエッチングによ
り、光電変換部に行ったシンタリング処理により低減し
た界面準位が再度増加し、暗時ノイズレベルや白欠陥が
増加するという欠点があった。
ンディングパッド部で行われるドライエッチングによ
り、光電変換部に行ったシンタリング処理により低減し
た界面準位が再度増加し、暗時ノイズレベルや白欠陥が
増加するという欠点があった。
【００２４】この対策として、下記のような構造が特開
平８−３３０５５７公報に提案されているので、その製
造方法を第２の従来例として、図５を用いて説明する。
平８−３３０５５７公報に提案されているので、その製
造方法を第２の従来例として、図５を用いて説明する。
【００２５】図４（ａ）のＮ型拡散層５上部に開口を有
する遮光膜及びボンディングパッド３６となる第３金属
配線３１を形成する工程までは第１の従来例と同じであ
るので、同部位には同じ番号を付している。この工程終
了後、全面にＣＶＤ法により酸化膜を４．５μｍ程度堆
積させる。続いて、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）により
酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨することによ
り表面を平坦化し、平坦化層４４を形成する。その後、
金属配線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イ
メージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリ
コン−酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的と
して、４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図
５（ａ））。
する遮光膜及びボンディングパッド３６となる第３金属
配線３１を形成する工程までは第１の従来例と同じであ
るので、同部位には同じ番号を付している。この工程終
了後、全面にＣＶＤ法により酸化膜を４．５μｍ程度堆
積させる。続いて、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）により
酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨することによ
り表面を平坦化し、平坦化層４４を形成する。その後、
金属配線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イ
メージ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリ
コン−酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的と
して、４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図
５（ａ））。
【００２６】次に、平坦化層４４の表面に感光性高分子
樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層４
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成する（図５
（ｂ））。
樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層４
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成する（図５
（ｂ））。
【００２７】最後に、レジストをパターニングしウェッ
トエッチング法を用いて、ボンディングパッド部の平坦
化層４４の酸化膜を選択除去して、第３金属配線３１を
露出させ、第２の従来例の固体撮像装置が得られる（図
５（ｃ））。
トエッチング法を用いて、ボンディングパッド部の平坦
化層４４の酸化膜を選択除去して、第３金属配線３１を
露出させ、第２の従来例の固体撮像装置が得られる（図
５（ｃ））。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た固体撮像装置では、マイクロレンズを形成後、写真食
刻法を用いてボンディングパッド上の材料を取り除き、
その後マスクとして用いたフォトレジストを溶剤を用い
て除去しているため、この溶剤により下部に形成されて
いるマイクロレンズが溶解したり、変形したり、剥がれ
たりすると言う問題点があった。
た固体撮像装置では、マイクロレンズを形成後、写真食
刻法を用いてボンディングパッド上の材料を取り除き、
その後マスクとして用いたフォトレジストを溶剤を用い
て除去しているため、この溶剤により下部に形成されて
いるマイクロレンズが溶解したり、変形したり、剥がれ
たりすると言う問題点があった。
【００２９】本発明の目的は、マイクロレンズの溶解、
変形、剥がれ、の低減を図る固体撮像装置及びその製造
方法を提供することにある。
変形、剥がれ、の低減を図る固体撮像装置及びその製造
方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の固体撮像
装置は、光電変換部を含む素子が形成された基板と、前
記素子を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜表面上から前記絶縁
膜中の範囲の高さの内の所定の高さに設けられ、少なく
とも前記光電変換部の上方に対応する領域に開口部を有
する遮光膜と、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦
化膜と、前記平坦化膜の所定領域に掘られた溝と、前記
溝に充填され、前記平坦化膜の表面と共に平坦化された
表面を構成するボンディング用埋込電極と、前記平坦化
膜上にあって、前記光電変換部の上方に対応する領域に
形成されたマイクロレンズとから成ることを特徴とす
る。
装置は、光電変換部を含む素子が形成された基板と、前
記素子を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜表面上から前記絶縁
膜中の範囲の高さの内の所定の高さに設けられ、少なく
とも前記光電変換部の上方に対応する領域に開口部を有
する遮光膜と、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦
化膜と、前記平坦化膜の所定領域に掘られた溝と、前記
溝に充填され、前記平坦化膜の表面と共に平坦化された
表面を構成するボンディング用埋込電極と、前記平坦化
膜上にあって、前記光電変換部の上方に対応する領域に
形成されたマイクロレンズとから成ることを特徴とす
る。
【００３１】本発明の第２の固体撮像装置は、光電変換
部を含む素子が形成された基板と、前記素子を覆う絶縁
膜と、前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さ
の内の所定の高さに設けられ、少なくとも前記光電変換
部の上方に対応する領域に開口部を有する遮光膜と、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜と、前記平坦
化膜の上に設けられたボンディング用金属電極と、前記
平坦化膜上にあって、前記光電変換部の上方に対応する
領域に形成されたマイクロレンズとから成ることを特徴
とする。
部を含む素子が形成された基板と、前記素子を覆う絶縁
膜と、前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さ
の内の所定の高さに設けられ、少なくとも前記光電変換
部の上方に対応する領域に開口部を有する遮光膜と、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜と、前記平坦
化膜の上に設けられたボンディング用金属電極と、前記
平坦化膜上にあって、前記光電変換部の上方に対応する
領域に形成されたマイクロレンズとから成ることを特徴
とする。
【００３２】又、上記第１、２の固体撮像装置におい
て、前記平坦化膜は、無機膜からなることを特徴とす
る。
て、前記平坦化膜は、無機膜からなることを特徴とす
る。
【００３３】次に、本発明の第１の固体撮像装置の製造
方法は、光電変換部を含む素子が形成された基板を用意
し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮光膜が
前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さの内の
所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電変換部
の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成し、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成し、前
記平坦化膜の所定領域に溝を掘り、前記溝をボンディン
グ用金属電極で充填して、前記平坦化膜の表面全体を平
坦化し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記光電変
換部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形成する
ことを特徴とし、前記溝をボンディング用金属電極で充
填して、前記平坦化膜の表面全体を平坦化する工程は、
前記溝を含む前記平坦化膜にボンディング用金属を被着
し、前記平坦化膜上の前記ボンディング用金属が除去さ
れるまで前記ボンディング用金属を上方から研磨するこ
とにより行われる、というものである。
方法は、光電変換部を含む素子が形成された基板を用意
し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮光膜が
前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さの内の
所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電変換部
の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成し、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成し、前
記平坦化膜の所定領域に溝を掘り、前記溝をボンディン
グ用金属電極で充填して、前記平坦化膜の表面全体を平
坦化し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記光電変
換部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形成する
ことを特徴とし、前記溝をボンディング用金属電極で充
填して、前記平坦化膜の表面全体を平坦化する工程は、
前記溝を含む前記平坦化膜にボンディング用金属を被着
し、前記平坦化膜上の前記ボンディング用金属が除去さ
れるまで前記ボンディング用金属を上方から研磨するこ
とにより行われる、というものである。
【００３４】次に、本発明の第２の固体撮像装置の製造
方法は、光電変換部を含む素子が形成された基板を用意
し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮光膜が
前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さの内の
所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電変換部
の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成し、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成し、前
記平坦化膜上の所定領域にボンディング用金属電極を形
成し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記光電変換
部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形成するこ
とを特徴とする。
方法は、光電変換部を含む素子が形成された基板を用意
し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮光膜が
前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さの内の
所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電変換部
の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成し、前
記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成し、前
記平坦化膜上の所定領域にボンディング用金属電極を形
成し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記光電変換
部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形成するこ
とを特徴とする。
【００３５】又、上記第１、２の固体撮像装置の製造方
法において、前記ボンディング用金属電極を形成する工
程と前記マイクロレンズを形成する工程との間にシンタ
リング処理を挿入する、というものである。
法において、前記ボンディング用金属電極を形成する工
程と前記マイクロレンズを形成する工程との間にシンタ
リング処理を挿入する、というものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図１を参照
しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
【００３７】ここで、ゲート電極、配線等の保護絶縁膜
或いは層間絶縁膜となる絶縁膜１３の、表面より下の部
分は従来例の構造と同じであるので、同じものには同じ
符号を付している。第１の従来例の図３（ａ）に示す絶
縁膜１３を形成した後、Ｎ型拡散層５上部に開口を有す
る遮光膜を兼ねる第３金属配線１１を形成する（この
時、ボンディングパッドを形成しない点で第１の従来例
と異なる）。この後、全面にＣＶＤ法により酸化膜を
４．５μｍ程度堆積させる。
或いは層間絶縁膜となる絶縁膜１３の、表面より下の部
分は従来例の構造と同じであるので、同じものには同じ
符号を付している。第１の従来例の図３（ａ）に示す絶
縁膜１３を形成した後、Ｎ型拡散層５上部に開口を有す
る遮光膜を兼ねる第３金属配線１１を形成する（この
時、ボンディングパッドを形成しない点で第１の従来例
と異なる）。この後、全面にＣＶＤ法により酸化膜を
４．５μｍ程度堆積させる。
【００３８】続いて、酸化膜に配線溝１７を形成し、ス
パッタ法でアルミニウム膜を埋め込んだ後、化学機械研
磨法（ＣＭＰ）を施し（一般に、ダマシン法と呼ばれて
いる。）、酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨
し、表面を平坦化するこよにより平坦化層１４を形成す
ると共に、ボンディングパッドとなる第４金属配線１２
を形成する。これにより、酸化膜からなる平坦化層１４
の上部と、ボンディングパッド部となる第４金属配線１
２の上部が同一の高さに形成される。その後、金属膜配
線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イメージ
部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリコン−
酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的として、
４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図１
（ａ））。
パッタ法でアルミニウム膜を埋め込んだ後、化学機械研
磨法（ＣＭＰ）を施し（一般に、ダマシン法と呼ばれて
いる。）、酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨
し、表面を平坦化するこよにより平坦化層１４を形成す
ると共に、ボンディングパッドとなる第４金属配線１２
を形成する。これにより、酸化膜からなる平坦化層１４
の上部と、ボンディングパッド部となる第４金属配線１
２の上部が同一の高さに形成される。その後、金属膜配
線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イメージ
部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリコン−
酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的として、
４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図１
（ａ））。
【００３９】最後に、平坦化層１４の表面に感光性高分
子樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層１
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成することによ
り本発明の第１の実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像装置を
得る（図１（ｂ））。
子樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層１
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成することによ
り本発明の第１の実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像装置を
得る（図１（ｂ））。
【００４０】本発明の第１の実施形態では、平坦化層１
４の上部と、ボンディングパッド部となる第４金属配線
１２の上部が同一の高さにあるため、従来例に比べマイ
クロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディング
パッド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マ
イクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの
低下を抑制することができる。
４の上部と、ボンディングパッド部となる第４金属配線
１２の上部が同一の高さにあるため、従来例に比べマイ
クロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディング
パッド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マ
イクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの
低下を抑制することができる。
【００４１】次に、本発明の第２の実施形態に係る固体
撮像装置の製造方法を、図２の断面図を参照して工程順
に説明する。
撮像装置の製造方法を、図２の断面図を参照して工程順
に説明する。
【００４２】ここで、遮光膜を兼ねる第３金属配線１１
の形成までは第１の実施形態と同じであるので、同じも
のには同じ符号を付している。
の形成までは第１の実施形態と同じであるので、同じも
のには同じ符号を付している。
【００４３】第１の実施形態で示したように、図１
（ａ）のＮ型拡散層５上部に開口を有する遮光膜を兼ね
る第３金属配線１１を形成した後、全面にＣＶＤ法によ
り酸化膜を４．５μｍ程度堆積させる。
（ａ）のＮ型拡散層５上部に開口を有する遮光膜を兼ね
る第３金属配線１１を形成した後、全面にＣＶＤ法によ
り酸化膜を４．５μｍ程度堆積させる。
【００４４】続いて、化学機械研磨法（ＣＭＰ）を施
し、酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨し、表面
を平坦化するこよにより平坦化層２４を形成する。さら
に、下部配線との接続のためのスルーホール（図示せ
ず）を開口した後、スパッタ法でアルミニウム膜を形成
し、写真食刻法、エッチング法を用いてボンディングパ
ッドとなる第４金属配線２２を形成する。その後、金属
配線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イメー
ジ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリコン
−酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的とし
て、４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図２
（ａ））。
し、酸化膜の表面を４μｍ程度の厚さまで研磨し、表面
を平坦化するこよにより平坦化層２４を形成する。さら
に、下部配線との接続のためのスルーホール（図示せ
ず）を開口した後、スパッタ法でアルミニウム膜を形成
し、写真食刻法、エッチング法を用いてボンディングパ
ッドとなる第４金属配線２２を形成する。その後、金属
配線と拡散層、ゲート電極の接続部の活性化と、イメー
ジ部のフォトダイオードとなるＮ型拡散層５のシリコン
−酸化膜界面の界面準位を低減させることを目的とし
て、４５０℃程度の温度でシンタリング処理する（図２
（ａ））。
【００４５】最後に、平坦化層２４の表面に感光性高分
子樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層２
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成する（図２
（ｂ））。
子樹脂をスピンコート法により２μｍ程度の膜厚で塗布
し、写真食刻法を用いてパターニングし、熱処理するこ
とで軟化させ、高分子樹脂からなるマイクロレンズ層２
５をＮ型拡散層５の上方に対応させて形成する（図２
（ｂ））。
【００４６】本発明の第２の実施形態では、平坦化層の
上部より、ボンディングパッド部となる第４金属配線２
２の上部が高く形成されているため、従来例に比べマイ
クロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディング
パッド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マ
イクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの
低下を抑制することができる。
上部より、ボンディングパッド部となる第４金属配線２
２の上部が高く形成されているため、従来例に比べマイ
クロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディング
パッド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マ
イクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの
低下を抑制することができる。
【００４７】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
ず、例えば、遮光膜は上記各実施形態においては、平坦
化膜の直下に形成されたが、絶縁膜を構成する層間絶縁
膜のうちのいずれかの層の上に形成されていても良く、
本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜
変更され得ることは明らかである。
ず、例えば、遮光膜は上記各実施形態においては、平坦
化膜の直下に形成されたが、絶縁膜を構成する層間絶縁
膜のうちのいずれかの層の上に形成されていても良く、
本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜
変更され得ることは明らかである。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の実施
形態によれば、平坦化層の上部と、ボンディングパッド
部となる金属膜の上部が同一の高さにあるため、従来例
に比べマイクロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボ
ンディングパッド上の材料を取り除く工程を必要としな
いため、マイクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による
歩留まりの低下を抑制することができるという効果があ
る。
形態によれば、平坦化層の上部と、ボンディングパッド
部となる金属膜の上部が同一の高さにあるため、従来例
に比べマイクロレンズを形成後、写真食刻法を用いてボ
ンディングパッド上の材料を取り除く工程を必要としな
いため、マイクロレンズの溶解、変形、剥がれ、による
歩留まりの低下を抑制することができるという効果があ
る。
【００４９】また、本発明の第２の実施形態では、平坦
化層の上部より、ボンディングパッド部となる金属膜の
上部が高く形成されているため、従来例に比べマイクロ
レンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディングパッ
ド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マイク
ロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの低下
を抑制することができるという効果がある。
化層の上部より、ボンディングパッド部となる金属膜の
上部が高く形成されているため、従来例に比べマイクロ
レンズを形成後、写真食刻法を用いてボンディングパッ
ド上の材料を取り除く工程を必要としないため、マイク
ロレンズの溶解、変形、剥がれ、による歩留まりの低下
を抑制することができるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像素子の製造
方法を、製造工程順に示す製造フローである。
方法を、製造工程順に示す製造フローである。
【図２】本発明の第２の実施形態の固体撮像素子の製造
方法を、製造工程順に示す製造フローである。
方法を、製造工程順に示す製造フローである。
【図３】第１の従来例の固体撮像素子の製造方法を、製
造工程順に示す製造フローである。
造工程順に示す製造フローである。
【図４】図３に続く工程を示す断面図である。
【図５】第２の従来例の固体撮像素子の製造方法を、製
造工程順に示す製造フローである。
造工程順に示す製造フローである。
【図６】ＣＭＯＳ型固体撮像素子の回路構成及び回路動
作を説明するための模式図である。
作を説明するための模式図である。
１ Ｐ型シリコン基板 ２ 第１Ｐウェル ３ 第２Ｐウェル ４ Ｎウェル ５ Ｎ型拡散層 ６ Ｐ+型拡散層 ７ Ｎ+型拡散層 ８ ゲート電極 ９ 第１金属配線 １０ 第２金属配線 １１、３１ 第３金属配線 １２、２２ 第４金属配線 １３、４３ 絶縁膜 １４、２４、３４、４４ 平坦化層 １５、２５、３５、４５ マイクロレンズ層 １７ 配線溝 ３６ ボンディングパッド ５１ 制御用ＭＯＳＦＥＴ ５２ ソースフォロワアンプＭＯＳＦＥＴ ５３ 水平選択スイッチＭＯＳＦＥＴ ５４ ソースフォロワアンプの負荷ＭＯＳＦＥＴ
Claims (7)
- 【請求項１】 光電変換部を含む素子が形成された基板
と、前記素子を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜表面上から前
記絶縁膜中の範囲の高さの内の所定の高さに設けられ、
少なくとも前記光電変換部の上方に対応する領域に開口
部を有する遮光膜と、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆
う平坦化膜と、前記平坦化膜の所定領域に掘られた溝
と、前記溝に充填され、前記平坦化膜の表面と共に平坦
化された表面を構成するボンディング用埋込電極と、前
記平坦化膜上にあって、前記光電変換部の上方に対応す
る領域に形成されたマイクロレンズとから成ることを特
徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 光電変換部を含む素子が形成された基板
と、前記素子を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜表面上から前
記絶縁膜中の範囲の高さの内の所定の高さに設けられ、
少なくとも前記光電変換部の上方に対応する領域に開口
部を有する遮光膜と、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆
う平坦化膜と、前記平坦化膜の上に設けられたボンディ
ング用金属電極と、前記平坦化膜上にあって、前記光電
変換部の上方に対応する領域に形成されたマイクロレン
ズとから成ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記平坦化膜は、無機膜からなる請求項
１又は２記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 光電変換部を含む素子が形成された基板
を用意し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮
光膜が前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さ
の内の所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電
変換部の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成
し、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成
し、前記平坦化膜の所定領域に溝を掘り、前記溝をボン
ディング用金属電極で充填して、前記平坦化膜の表面全
体を平坦化し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記
光電変換部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形
成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記溝をボンディング用金属電極で充填
して、前記平坦化膜の表面全体を平坦化する工程は、前
記溝を含む前記平坦化膜にボンディング用金属を被着
し、前記平坦化膜上の前記ボンディング用金属が除去さ
れるまで前記ボンディング用金属を上方から研磨するこ
とにより行われる請求項４記載の固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項６】 光電変換部を含む素子が形成された基板
を用意し、前記素子を覆う絶縁膜及び遮光膜を、前記遮
光膜が前記絶縁膜表面上から前記絶縁膜中の範囲の高さ
の内の所定の高さに位置し、かつ、少なくとも前記光電
変換部の上方に対応する領域に開口部を有するべく形成
し、前記遮光膜を含む前記絶縁膜を覆う平坦化膜を形成
し、前記平坦化膜上の所定領域にボンディング用金属電
極を形成し、その後、前記平坦化膜上にあって、前記光
電変換部の上方に対応する領域にマイクロレンズを形成
することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記ボンディング用金属電極を形成する
工程と前記マイクロレンズを形成する工程との間にシン
タリング処理を挿入する請求項４、５又は６記載の固体
撮像装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26733899A JP3324581B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US09/665,903 US6472698B1 (en) | 1999-09-21 | 2000-09-20 | Solid state image sensor and method for fabricating the same |
| KR1020000055469A KR100347401B1 (ko) | 1999-09-21 | 2000-09-21 | 고체촬상장치 및 그 제조방법 |
| TW089119552A TW461104B (en) | 1999-09-21 | 2000-09-21 | Solid state imaging device and fabrication method thereof |
| US10/246,688 US6872584B2 (en) | 1999-09-21 | 2002-09-19 | Solid state image sensor and method for fabricating the same |
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| JP26733899A JP3324581B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
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|---|---|
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