JP5450633B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態による固体撮像装置を図1に示す。本実施形態の固体撮像装置は、p+型の半導層(半導体基板)2の第1の面に設けられマトリクス状に配列された複数の画素を有し、各画素はフォトダイオード(光電変換素子)4を有している。フォトダイオード4は、p+型の半導層2の第1の面に設けられたn型の半導体領域6と、この半導体領域6の半導体層2とは反対側の表面に設けられたp型の半導体領域8とを有し、画素分離領域10によって互いに分離されている。画素分離領域10は、p+型の半導体層12と、シリコンの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率材料膜14とを備えているとともに、半導体層2から半導体領域6に向かうにつれて断面積が小さくなるテーパーの形状を有している。そして、半導体層12は半導体領域6に接するテーパーの側面と、底面とを覆うように設けられ、低屈折率材料膜14は半導体層12を覆うように設けられている。なお、半導体層12は、半導体領域6に接するテーパーの側面にのみ設けられていてもよい。また、低屈折率材料としては、例えば、酸化シリコン、または一般的なLow−k(低誘電率材料(例えば、ポーラスシリカ、高分子材料等)を用いることができる。
次に、本発明の第2実施形態による固体撮像装置の製造方法を図2(a)乃至図8(b)を参照して説明する。本実施形態の製造方法は、図1に示す第1実施形態の固体撮像装置の製造方法である。なお、図2(a)乃至図2(c)に示す工程においては、下側がプロセスの形成面となる
まず、図2(a)に示すように、第1導電型(p+型)のシリコン基板2の第1の面上に、フォトダイオード形成のためにエピタキシャル成長させた第2導電型(n型)の半導体層6を形成した半導体基板を用意する。なお、n型の半導体層6はp+型のシリコン基板2にイオン注入により形成しても良い。また、n型の半導体層6は3μm〜5μmの厚さであることが好ましい。
4 フォトダイオード
6 n型の半導体領域(n型の半導体層)
8 p型の半導体領域
10 画素分離領域
12 p+型の半導体層
14 低屈折率材料膜(絶縁膜)
16 転送トランジスタ
18 読み出し回路
20 配線層
22 絶縁層
24 支持基板
30 反射防止膜
32 カラーフィルタ
34 マイクロレンズ
Claims (8)
- 第1導電型の第1半導体層と、
前記第1半導体層の第1面にマトリクス状に配列された複数の画素であって、各画素は前記前記第1半導体層の第1面に設けられた第1導電型と異なる第2導電型の第1半導体領域と、前記第1半導体領域の表面に設けられる第1導電型の第2半導体領域とにより構成されるpn接合を有し、前記第1半導体層の前記第1面と反対側の第2面から入射する光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子を含む複数の画素と、
複数の画素間に設けられて複数の前記画素を互いに分離する画素分離領域であって、前記第1面と垂直な第1方向において前記第1半導体層側から前記第2半導体領域側に向かうにつれて前記第1方向に垂直な断面積が小さくなるテーパー形状を有しており、前記光電変換素子に接する面を覆う第1導電型の第2半導体層と、前記第2半導体層を覆い前記第2半導体層よりも屈折率が低い絶縁膜とを有する画素分離領域と、
各画素の前記第2半導体領域に設けられ、前記画素からの信号電荷を読み出すトランジスタと、
複数の前記画素、前記画素分離領域、および前記トランジスタを覆う絶縁層と、
前記絶縁層内に設けられ複数の前記画素を駆動する配線層と、
前記絶縁層の複数の前記画素と反対側の面に接合された支持基板と、
を備えている固体撮像装置。 - 前記画素分離領域の前記第2半導体層の前記第1方向に沿った最も薄い厚さが、前記第2半導体領域の前記第1方向に沿った厚さよりも小さい請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記画素分離領域の前記第2半導体層の前記第1方向に沿った最も薄い厚さが、前記第2半導体領域の前記第1方向に沿った厚さよりも大きい請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記第1半導体層は、第1導電型の不純物濃度が1×1017cm−3〜1×1019cm−3の範囲にある請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 第1導電型の第1半導体層の第1面上に前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層に第2導電型の第1半導体領域および第1導電型の第3半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体領域の表面に第1導電型の第2半導体領域を設けることによって前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間にpn接合を設け、前記第1半導体層の前記第1面と反対側の第2面から入射する光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子を含む複数の画素と前記画素からの信号電荷を読み出すトランジスタとを形成する工程と、
前記画素および前記トランジスタを覆う絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層内に配線層を形成する工程と、
前記絶縁層の前記画素と反対側の面に支持基板を貼り付ける工程と、
前記第1半導体層および前記第3半導体層を、前記第1半導体層の前記第2面側から、フッ酸、硝酸、酢酸の混合溶液を用いて選択的にエッチングし、前記第1半導体層を薄膜化するとともに、前記第3半導体層に前記第1面と垂直で前記第1半導体層側から前記第2半導体領域側に向かう向きにおいて断面積が小さくなるテーパー形状を有する凹部を形成する工程と、
前記凹部に、前記第3半導体層よりも屈折率の低い絶縁膜を埋め込む工程と、
を備えている固体撮像装置の製造方法。 - 前記第3半導体層は、前記第2半導体層に第1導電型の不純物をイオン注入することにより形成される請求項5記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記混合溶液は、前記フッ酸は濃度が49重量%でかつ前記硝酸は濃度が70重量%であり、フッ酸、硝酸、酢酸の体積比率が、1:3:8から2:3:8の範囲にある請求項5または6に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記第1半導体層は、第1導電型の不純物の濃度が1×1017cm−3〜1×1019cm−3の範囲にある請求項5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。
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