JP5511999B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置とその製造方法に関するものであって、特に、裏面照射ＣＩＳ装置およびその製造方法に関するものである。
携帯装置上の静止カメラとビデオカメラを含むデジタルカメラの使用は、イメージセンサーに対する需要を作り出した。携帯式および電池式装置、たとえば、タブレット型コンピューター、スマートフォン、ラップトップとビデオベースのプレーヤー上のカメラの使用も増加中である。
早期のデジタルカメラは、そもそも、イメージセンサーとして、電荷結合素子(“ＣＣＤ”)に頼っていた。近年、ＣＭＯＳイメージセンサー (“ＣＩＳ”) が次第に普及するようになった。ＣＣＩＳ技術は、アナログ装置とは異なるデジタル装置を提供し、ＣＩＳは、ＣＭＯＳトランジスタまたはダイオード技術を用いるので、追加のデジタル処理回路と論理回路は、撮像集積回路に組み込みやすい。集光効果(量子効率または“ＱＥ”)は、ＣＣＤ装置より大きくてもよい。
ＣＩＳ装置は感光性フォトダイオードに基づき、ダイオードまたはトランジスタの一部、“フォトトランジスタ”として形成される。フォトダイオードが光線に露出される時、光線に比例して、電子流を生成し、与えられた期間で受信される光量を示す電圧信号を形成する。この信号は、その後、デジタル信号に変換され、装置上の電気回路が信号を出力する。画素素子 (“画素”)のアレイが半導体装置上に形成される。追加回路がアレイの外側に形成されて、たとえば、フィルタリング、イメージ処理等のデジタル信号処理を提供し、システムにインターフェース回路を提供する。
最初、前面照射 (“ＦＳＩ”) アレイは、ＣＩＳ装置と用いられていた。しかし、ＦＳＩ ＣＩＳ中のフォトセンサー上で衝突する光線は、衝突した光線を吸収または散乱させる金属層と誘電体を通過しなければならず、よって、量子効率が減少する。低光線条件を使用する装置は、高ＱＥを必要とし、よって、裏面照射(“ＢＳＩ”) ＣＩＳ装置が発展している。半導体基板の背面から、入射光を受信することにより、光線経路は短くなり、金属層と誘電体を干渉することがない。ウェハ薄層化の使用とエピタキシャル半導体層の使用により、基板がさらに薄くされるかまたはほぼ除去され、その後、フォトセンサーは装置の背面表面に接近し、ＱＥを大幅に増加させる。ＢＳＩ ＣＩＳ装置が現在の製品中にますます広まっている。
本発明は、光学格子の反射性を増加することにより、信号対ノイズ比が改善され、吸収が減少し、画素干渉が減少し、もって、集光効果を向上させた半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の半導体装置は、画素アレイ領域を有すると共に複数の光検出器を有し、かつ、光検出器の一つが画素アレイ領域中の各画素に対応する半導体基板と、半導体基板の背面に光学格子を形成し、画素アレイ中の各画素を包囲し、光学格子が、純度が少なくとも９９％の純金属の基材上の純金属コーティング、および屈折率が２．０より大きい純金属コーティング上の高誘電材料を含む光学格子材料とを具備する。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の背面の画素アレイ領域上に材料層を形成する工程と、フォトリソグラフィー工程を用いて材料層をパターン化して、画素アレイ領域上方に位置し、且つ、画素アレイ領域の各セクション中の画素センサーを包囲する光学格子を形成する工程と、純度が少なくとも９９％の純金属を光学格子に蒸着して純金属コーティングを形成する工程と、２．０より大きい屈折率の誘電体層を純金属コーティングに形成する工程と、純金属コーティングおよび誘電体層をパターン化して、反射コーティングを、光学格子の各部分の頂部と側壁上に形成する工程と、光学格子上に屈折率が２．０より小さいパッシベーション層を形成する工程とを含む。
本発明により、光学格子の反射性を増加することにより、信号対ノイズ比が改善され、吸収が減少し、画素干渉が減少し、もって、集光効果を向上させた半導体装置とその製造方法を提供することができるものである。
具体例は、例示だけを目的としており、特許請求されている本発明の範囲の限定を意図するものではない。本発明の態様は、光学格子をＢＳＩ ＣＩＳ装置上に形成する方法と装置を含む。光学格子の反射性を増加することにより、信号対ノイズ比が改善され、吸収が減少し、画素干渉が減少し、よって、装置の集光効果ＱＥ（以下、ＱＥと記す。）が増加する。
一態様において、光学格子は、センサーアレイ上の金属または誘電体から形成される。純金属のコーティングは、格子ライン上に形成される。誘電体の第二コーティング、たとえば、高誘電率材料が形成される。誘電体の最終コーティングは、光学格子上のパッシベーション層として形成される。よって、従来の金属を光学格子とするのと比較すると、形成される光学格子は、高反射性と低減衰係数を有し、光線を吸収しない。この態様の光学格子材料の使用は、画素領域間の光学クロストークを防止し、信号対ノイズパフォーマンスを増加することができる。
これらの態様は、ＢＳＩ ＣＩＳ装置の高反射光学格子を形成する特定の関係にあるが、これらの態様は、その他の用途の金属上の反射コーティングを提供するのにも用いられる。たとえば、この態様による方法と構造は、前面照射ＣＩＳセンサー、ＣＣＤアレイ、または高反射性金属が必要なその他のアプリケーションに用いることができる。本態様による方法と装置は、この例のプロセスに制限されず、且つ、説明用の範例は、本発明を限定するものではない。
イメージセンサーを被覆する光学格子は、画素対画素の光学クロストークを防止し、信号対ノイズ比を改善することにより、追加性能を提供することができる。光学システムにおいて、それらの高い反射性能のために、アルミニウム (Ａｌ)および銀(Ａｇ)等の金属は従来の選択肢である。たとえば、波長が５５０ナノメートルの可視光の下、Ａｇは最高反射率（〜９８％）を示し、Ａｌはよい性能（〜９２％）を示す。このほか、Ａｌは、紫外領域で、よい反射率を示す(〜９３％)だけでなく、赤外領域でよい性能を有する。得られたＡｌは、幅広く、光学薄膜アプリケーションに用いられる。しかし、Ａｌは、低耐化学性（chemical resistance）で (たとえば、後続の化学プロセスにより損傷される) 、且つ、容易に酸化して、ＡｌＯｘ膜を形成する。別の材料により被覆される時、Ａｌの接着性は時に、要求を達成できない。同様に、Ａｇは空気中で容易に酸化して、ＡｇＯｘ膜（即ち、変色)を形成する。
さらに、これらの金属は、特定の波長の光を反射することができるが、特定の波長の光が吸収されるかもしれない（材料選択と厚さに基づく）。特定の波長に対する光吸収率は、３０〜１００％である。ＣＩＳ装置において、この特徴は、実質上、画素アレイの光の質／量を減少させることができる (ＱＥを低下させる)。
本発明の態様は、ＢＳＩ ＣＭＯＳ画像センサー装置の光学格子システム上の“ミラー（mirror）” コーティング概念を提供する。金属と高誘電率材料を含むコーティングが提供されて、光学格子の反射性を少なくとも９５％またはそれより大きく増加する。これは、大幅に、基板中の光検出器に供給されるＱＥ、光質と光量を大幅に増加することができる。格子は、画素対画素の光学クロストークを減少させ、信号対ノイズ性能を向上させる。
図１は、本発明の実施例のＢＳＩ ＣＩＳを形成する第一中間処理過程の装置１００の説明図である。すなわち、図１には、背面が上を向いた半導体基板１１が示されている。これは、説明のための任意配向である。装置は回転することもできる。注意すべきことは、基板１１はシリコン基板または別の半導体材料である。ガリウムヒ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素、ヒ化インジウムまたはリン化インジウムまたは合金半導体、たとえば、シリコンゲルマニウムカーバイド、ガリウムインジウムフォスファイド、インジウムガリウムヒ化物等が用いられる。基板は、通常、半導体材料のウェハである。ウェハレベルプロセス(“ＷＬＰ”) も、本具体例中に用いることができ、且つ、全具体例にとって必要ではないけれども、追加の実施例を提供することができる。その他の具体例中、基板１１は、絶縁層上のエピタキシャル層、たとえば、“ＳＯＩ”層である。半導体材料のウェハは、接合またはスタックされ、半導体基板は、これらの層のひとつである。基板１１は、通常、研削方法、たとえば、化学機会研磨 (“ＣＭＰ”)、機械ウェハ研削または半導体エッチングにより薄層化される。ある例において、薄層化の後、基板１１は、厚さが２．０ミクロン以上になるまで薄くなる。
図１において、画素アレイ領域３１、金属遮蔽領域３３および周辺領域３５が示される。基板１１のアレイ領域３１にセンサー１３を有する。この例において、３個の画素センサー１３が示される。これらは、たとえば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタのソース／ドレイン領域である。注意すべきことは、この説明図中、簡潔にするために、３個のセンサー１３だけが示されていることである。しかし、実用的装置中、数百、数千またはそれ以上の画素センサーのアレイが提供され、通常、列と行で配列される。センサー１３は、基板１１の“前側”に延伸する拡散またはドープ領域として示される。基板はエピタキシャル層を含み、センサー１３はエピタキシャル層中に形成される。基板１１は、ドープされるｐまたはｎ型ウェルを含み、センサー１３は、ウェル中に逆にドープされた拡散領域から形成される。センサー１３はフォトダイオードで、フォトダイオードはＰ−Ｎ接合を含み、センサー１３は“ピン（pinned）”フォトダイオードを含む。各種別の素子は、トランジスタ、たとえば、転換トランジスタ（transfer transistor）を含む各センサー１３に含まれ、サンプル期間で、フォトダイオードに集合する光子に対応する電圧を出力する。
金属遮蔽領域３３は、金属層により遮蔽されると共に、センサー１３の“ＢＬＣ（black level correlation）”を提供する。この領域は、いかなる光子も受信せず、よって、 感知操作に比較値を提供し、回路に、感知レベルから “ブラックノイズ（black noise）” を取り除き、画素の性能を向上させることができる。基板１１中の周辺領域３５は、画素アレイ領域３１の外の領域で、接続、および、アレイ領域外の追加ロジック回路機能に用いられる。図１において、隔離領域１５は、たとえば、基板１１中に形成されるシャロートレンチアイソレーション (“ＳＴＩ”)領域である。このほか、ロコス (“ＬＯＣＯＳ”) 隔離を含む。層間誘電体層１７、たとえば、酸化層が基板上に設けられる。第一金属層に、金属間誘電体１９および金属１領域２５を有する。これにより、アレイを、たとえば、外部パッドまたははんだコネクタに結合する導体を提供する。ビア２３は、金属１パッド２５を別の層（図示しない）に結合する。基板１１は、複数の層間誘電体および金属間誘電体層および金属層を含み、マッピング（mapping）を提供し、センサー１３、および、装置上の回路、外部コネクタに接続する。装置１００の照射は、背面または図１の頂部表面からなので、センサーは、図１の底部表面に位置し、基板１１前面のセンサー１３上で、各種の層を用いるのは問題ない。
図２は、装置１００の後続工程を示す説明図である。図２中、抗反射コーティング (“ＡＲＣ”) ４１などのコーティングが、基板１１の裏面（図２の上表面）に設けられ、このコーティングは、たとえば、有機材料である。誘電コーティング４３、たとえば、酸化物がＡＲＣ層４１上方を被覆する。
図３は、装置１００の後続工程を示す説明図である。図３中、光学格子４５を形成する材料層が基板１１上に設置される。層４５は、たとえば、電気化学めっき (“ＥＣＰ”)により形成される導体、たとえば、Ａｌまたは銅 (Ｃｕ)から選択される。シード層は、たとえば、基板上にスパッタされ、残りの層は、ＥＣＰにより形成される。金属材料に加え、別の材料、たとえば、吸光値 ｋ＞０の誘電材料が用いられる。一例において、アルミニウム (Ａｌ)が用いられる。
図４は、装置１００の後続工程を示す説明図である。図４中、フォトレジスト (“ＰＲ”) 層４７が格子層４５上方に形成される。ＰＲ４７が用いられて、光学格子層４５の基材をパターン化して、グリッドパターンを形成し、隣接する画素領域から各画素領域を分離する。
図５は、装置１００の後続工程を説明する説明図である。図５において、フォトリソグラフィーパターン化後のフォトレジスト層４７を示し、フォトリソグラフィーパターン化は、光学パターンマスクを用いて、層４７を光線またはエキシマーレーザーエネルギーに露出する工程、硬化工程およびフォトレジスト４７を露光して、パターンを形成する工程を含む。
図６は、装置１００の光学格子材料層４５のエッチング工程を説明する説明図である。図６において、層４５がパターン化され、セクション４５１、４５３、４５５および金属遮蔽セクション４８を有する光学格子を形成する。残りの材料が除去される。従来の金属エッチプロセスが用いられ、その後、残りのフォトレジストは、たとえば、ＰＲストリップまたは灰化工程（ashing step）により除去される。光学格子４５1、４５３、４５５の各部分がその他に接続され、画素領域を包囲する。
図７は、一態様における、装置１００が反射コーティングを製作する後続工程を説明する説明図である。図７中、光学格子セクション４５１、４５３、４５５のそれぞれは、第一金属コーティング５１、高誘電率材料コーティング５３、および、パッシベーション誘電体層５５が基板全体に提供されて、この装置の光学最適化と保護作用を提供する。
図８は、図７の光学格子４５３の部分構造を説明する断面と拡大図である。純金属コーティング５１、たとえば、ＡｌまたはＣｕが、光学格子セクション４５３の頂部と側壁上に提供される。この純金属コーティングは、純度が９９％より大きく、一例中では、９９．９％より多い純アルミニウムである。ＡｌまたはＣｕ金属厚さは、たとえば、２０ナノメートルから１００ナノメートルである。この層は、たとえば、プラズマ気相蒸着(“ＰＶＤ”)により形成される。 コーティングが形成された後、高誘電材料５３は、たとえば、２より大きい屈折率 nの純金属５１上に形成される。この高誘電率材料は、２より大きい屈折率のあらゆる高誘電材料、たとえば、これに限定されないが、タンタルベースの酸化物ＴａＯｘ、ＴｉＯｘを含むチタンベースの酸化物、酸化アルミニウム、たとえば、Ａｌ２０３および同類の別の誘電材料である。高誘電率材料は、二酸化ケイ素または３．８より大きい誘電率 k を有する。一態様中、高誘電率材料の誘電率 k はさらに高く、９．０より大きい。高誘電率材料は、１０ナノメートル〜１００ナノメートルの厚さで、ＣＶＤまたはＰＶＤプロセスにより蒸着される。純金属５１と誘電体層５３を形成する処理工程は、これらの層を別々または一緒にパターン化して、図８に示されるような構造を形成する。最後に、パッシベーション層５５が、光学格子部分、たとえば、４５３上に提供される。パッシベーション層は、たとえば、低屈折率、ｎ＜の酸化物、たとえば、シリコンリッチＳｉＯ２ である。層４５の光学格子部分４５１、４５３および４５５上のコーティングと異なり、この層は屈折または反射してはいけない。
純金属、高屈折率誘電体およびパッシベーション層のコーティングが用いられる時、光学格子材料４５の反射性が大幅に増加する。たとえば、純アルミニウムコーティングを有するアルミニウム金属格子の場合、反射率は、９５％より大きく、且つ、９８％より大きい可能性がある。よって、この態様では、ミラーコーティングの使用は反射性を増加し、ＢＳＩ ＣＩＳ装置のＱＥを増加させる。
図９は、本発明の好ましい態様の操作を説明する説明図である。図中に、画素領域を包囲する光学格子材料４５の二箇所が示される。これらは、たとえば、図７の４５３と４５５である。それぞれ、光学格子部分の側壁と頂部上に、純金属コーティングと高屈折誘電酸化物コーティングを有して、反射性を増加する。図示される態様中、光学格子部分４５３、４５５に衝突する赤色の波長光子Ｌ１、緑色の波長光子Ｌ２、青色の波長光子Ｌ３は、基板に反射進入して、吸収されず、効率を向上させる。光学格子材料４５が、画素センサーセクション中に配置されて、光線を最近のセンサー１３中に反射させ、隣接する画素領域に進入しないことにより、信号対ノイズ比を改善し、画素対画素の光学クロストークを減少させる。
図１０は、基板１１上の光学格子４５の平面図である。格子により定義される各部分は、画素領域１０２を包囲する。何千または何百万の画素が実用的装置に提供される。光学格子４５、金属コーティング５１、高誘電率材料５３およびパッシベーション層５５は全て、ウェハレベル工程で形成され、イメージ装置は、パッシベーション層完成後、単一化される。または、上述のように、ウェハ薄層化工程で、裏面照射の基板を薄層化した後、個別の装置として処理される。
上述の態様中、ミラーコーティングを有する光学格子は、前側照射装置、ＣＣＤ撮像装置およびその他の撮像装置に応用され、これらの態様と請求範囲も、開示される内容外にも応用することができる。
図１１は、本発明の態様のフローチャートである。図１１中、工程６１で、画素領域を定義する材料の光学格子が、基板の背面上に提供される。
工程６３で、純金属コーティングを光学格子材料上に蒸着する。工程 ６５で、屈折率が２より大きい高誘電率材料コーティングが、純金属コーティング上に蒸着される。工程６７で、コーティングがパターン化されて、各光学格子部分の頂部と側壁上に、高反射コーティングを有する光学格子を残す。
工程６３で、純金属コーティングを光学格子材料上に蒸着する。工程 ６５で、屈折率が２より大きい高誘電率材料コーティングが、純金属コーティング上に蒸着される。工程６７で、コーティングがパターン化されて、各光学格子部分の頂部と側壁上に、高反射コーティングを有する光学格子を残す。
工程６９で、シリコンリッチ誘電材料のパッシベーション層が、光学格子材料と反射コーティング上に形成される。
上述の例の構造に加え、上述の基板はその他の装置も含み、その他の装置は、基板の別の部分に形成されるアクティブトランジスタ、ダイオード、キャパシタ、インダクタ、レジスタ、双極およびＭＯＳＦＥＴ装置、メモリセル、アナログ装置、フィルター、トランシーバ等を含む。また、ここで記述される本態様の基板のエッチング工程後、層間絶縁膜、導体、上層中に形成された追加装置およびパッケージング材料が基板上に設置されて、完全なマイクロ電子部品、たとえば、集積回路、太陽電池、プロセッサ等を形成する。
本発明の態様は、高反射光学格子材料を提供する。これらの態様は、現有の半導体プロセスと互換性がある。本態様の方法は、現有の金属蒸着、パターン化、エッチングおよび除去プロセスを用いることができ、設備や使用する化学物質に変化を加える必要がない。
一例としての半導体装置の製造方法は、半導体基板の背面上の画素アレイ領域に、材料層を形成する工程と、フォトリソグラフィープロセスを用いて、材料層をパターン化して、光学格子を形成し、光学格子は画素アレイ領域上に位置して、画素アレイ領域の各セクション中の画素センサーを包囲する工程と、純度が少なくとも９９％の金属を含む純金属コーティングを光学格子上に蒸着する工程と、２．０より大きい屈折率の誘電体層を、純金属コーティングに蒸着する工程と、純金属コーティングと誘電体層をパターン化して、反射コーティングを、光学格子の各部分の頂部と側壁上に形成する工程と、屈折率が２．０より小さいパッシベーション層を、光学格子上に蒸着する工程と、を含む。
さらに別の具体例において、上述の方法は、さらに、銅とアルミニウムのどちらかの純金属を含む。さらに別の具体例において、材料層の形成工程は、導体の蒸着工程を含む。更なる具体例において、導体は、アルミニウムと銅のひとつである。さらに別の例において、本方法は、誘電率が３．８より大きい誘電体を蒸着することにより、２．０より大きい屈折率の誘電体層を、純金属コーティング上に蒸着する工程を含む。さらに別の具体例において、本製造方法は、タンタル酸化物、酸化チタンおよび酸化アルミニウムから選択される一つを蒸着することにより、２より大きい屈折率の誘電体層を、純金属コーティング上に蒸着する工程を含む。さらに別の例において、 上述の製造方法は、半導体基板の画素アレイ領域の背面上に材料層を形成する工程を含み、さらに、導体材料層を形成する工程を含む。
さらにまた別の態様において、本製造方法は、シリコンリッチ誘電体を蒸着することにより、屈折率が２．０より小さいパッシベーション層を、光学格子上に蒸着する工程を含む。さらに別の例において、パッシベーション層を光学格子上に蒸着し、屈折率が２．０より小さいパッシベーション層は、さらに、シリコンリッチ酸化ケイ素を蒸着する工程を含む。さらに別の態様において、形成された光学格子の反射性は９５％より大きい。さらに別の態様において、純金属コーティングを光学格子上に蒸着し、純度が少なくとも９９％の金属である純金属コーティングは、純度が少なくとも９９％のＡｌまたはＣｕを蒸着する工程を含む。
別の態様において、半導体装置は、基板中に設置された複数の光検出器を含む画素アレイ領域を有し、光検出器のひとつが、画素アレイ領域中の各画素に対応する半導体基板と、光学格子を半導体基板の背面上に形成し、画素アレイ中の各画素を包囲し、光学格子が、さらに、少なくとも９９％の純金属である基材上の純金属コーティングを含む光学格子材料、および、屈折率が２．０より大きい純金属コーティング上の高誘電材料を含む。さらに別の具体例において、純金属コーティングは、銅とアルミニウムのどちらかである。更なる具体例において、本装置において高誘電材料は、さらに、３．８より大きい誘電率 kの誘電材料を含む。さらに別の例において、半導体装置は、さらに、光学格子上のパッシベーション層を含み、パッシベーション層は、屈折率が２．０より小さい誘電層を含む。
さらに別の具体例において、裏面照射ＣＩＳ装置は、画素アレイ領域を有し、半導体基板の前側表面上に形成された複数の光検出器を含み、各光検出器が、画素アレイ領域中に画素を形成する半導体基板と、半導体基板の裏側表面上に設置され、パターン化されて、画素アレイ領域中の各画素を包囲し、半導体基板に延伸し、光学格子が側壁と頂部を有する光学格子材料、および、光学格子上に形成され、純度が少なくとも９９％の金属の純金属コーティングおよび２．０より大きい屈折率を有する純金属コーティング上の高誘電率材料コーティングを含む高反射コーティング、を含む。
さらに別の態様において、裏面照射ＣＩＳ装置は、光学格子と基板の背面を被覆し、屈折率が２．０より小さい誘電材料を含むパッシベーション層を含む。更なる具体例において、裏面照射ＣＩＳ装置は、純度が少なくとも９９％で、さらに、銅とアルミニウムのどちらかを含む金属コーティングを含む。ＣＩＳ装置のさらに別の態様において、純金属コーティング上の高誘電率材料コーティングは、さらに、タンタル酸化物、酸化チタンまたは酸化アルミニウムを含む。さらに別の例において、ＣＩＳ装置中、光学格子材料は、銅とアルミニウムから選択される導体を含む。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、本発明は決して上記の実施例に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動を加えることができる。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に明記した内容を基準とする。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、本発明は決して上記の実施例に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動を加えることができる。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に明記した内容を基準とする。
１１ 基板
１３ センサー
１５ 隔離領域
１７ 層間誘電体層
１９ 金属間誘電体
２３ ビア
２５ 金属１パッド
３１ 画素アレイ領域
３３ 金属遮蔽領域
３５ 周辺領域
４１ 抗反射コーティング (“ＡＲＣ”)
４３ 誘電コーティング
４５ 光学格子材料層
４５１、４５３、４５５ 光学格子セクション
４７ フォトレジスト層
４８、５８ 金属遮蔽セクション
５１ 純金属コーティング
５３ 高誘電材料層
５５ パッシベーション誘電体層
６１、６３、６５、６７、６９ 工程
１００ 裝置
１０２ 画素領域
Ｌ１ 赤色の光波長光子
Ｌ２ 緑色の光波長光子
Ｌ３ 青色の波長光子
１３ センサー
１５ 隔離領域
１７ 層間誘電体層
１９ 金属間誘電体
２３ ビア
２５ 金属１パッド
３１ 画素アレイ領域
３３ 金属遮蔽領域
３５ 周辺領域
４１ 抗反射コーティング (“ＡＲＣ”)
４３ 誘電コーティング
４５ 光学格子材料層
４５１、４５３、４５５ 光学格子セクション
４７ フォトレジスト層
４８、５８ 金属遮蔽セクション
５１ 純金属コーティング
５３ 高誘電材料層
５５ パッシベーション誘電体層
６１、６３、６５、６７、６９ 工程
１００ 裝置
１０２ 画素領域
Ｌ１ 赤色の光波長光子
Ｌ２ 緑色の光波長光子
Ｌ３ 青色の波長光子
Claims (10)
- 半導体基板の背面の画素アレイ領域上に材料層を形成する工程と、
フォトリソグラフィー工程を用いて前記材料層をパターン化して、前記画素アレイ領域上方に位置し、且つ、前記画素アレイ領域の各セクション中の画素センサーを包囲する光学格子を形成する工程と、
純度が少なくとも９９％の純金属を前記光学格子に蒸着して純金属コーティングを形成する工程と、
２．０より大きい屈折率の誘電体層を前記純金属コーティングに形成する工程と、
前記純金属コーティングおよび前記誘電体層をパターン化して、反射コーティングを、前記光学格子の各部分の頂部と側壁上に形成する工程と、
前記光学格子上に前記屈折率が２．０より小さいパッシベーション層を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 純金属は、銅とアルミニウムからなる群から選択される一つであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 材料層を形成する工程は導体を蒸着する工程を含み、 前記導体はアルミニウムと銅から構成される前記群から選択される一つであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- ２．０より大きい屈折率の誘電体層を、前記純金属コーティングに形成する工程は、３．８より大きい誘電率を有する誘電体を蒸着する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体基板の前記画素アレイ領域の背面上に前記材料層を形成する工程は、導体材料層の形成工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 屈折率が２．０より小さいパッシベーション層を前記光学格子に形成する工程は、シリコンリッチ誘電体の蒸着工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 画素アレイ領域を有すると共に複数の光検出器を有し、かつ、該光検出器の一つが前記画素アレイ領域中の各画素に対応する半導体基板と、
前記半導体基板の背面に光学格子を形成し、前記画素アレイ中の前記各画素を包囲し、前記光学格子が、純度が少なくとも９９％の純金属の基材上の純金属コーティング、および、屈折率が２．０より大きい純金属コーティング上の高誘電材料を含む光学格子材料とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 純金属コーティングは、銅とアルミニウムから構成される群から選択される一つであることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置,
- 高誘電材料は、３．８より大きい誘電率 k の誘電材料を含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
- 前記光学格子上のパッシベーション層を含み、前記パッシベーション層は、屈折率が２．０より小さい誘電層を含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
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