JP5538807B2 - 光電変換装置、光電変換装置の製造方法、および撮像システム - Google Patents
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Description
本発明は光電変換装置に関し、特に有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流の違いによる出力差を軽減するための技術に関する。
ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の光電変換装置は多くのデジタルスチルカメラやデジタルカムコーダに用いられている。特にＣＭＯＳ型の光電変換装置は消費電力や多機能化の面で優位性があり、近年応用範囲が拡大している。
近年、光電変換装置においては画素の微細化が求められており、微細化プロセスとしてプラグ形成時には化学的機械研磨処理（ＣＭＰ処理）が行われている。特許文献１の図１には、プラグ形成時にＣＭＰ処理を行った場合における、コンタクトの構成が記載されている。また、特許文献１では、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域とで暗電流の差が生じることを課題として、バリアメタル層を窒化チタン層および窒化チタン層を含む層によって形成している。
また、非特許文献１には、エッチングやＣＶＤ等のプラズマプロセスにおいて発生する２５０〜３５０ｎｍの紫外線がシリコンと酸化シリコン膜界面での界面準位を増加させ、暗電流の原因となっていることが記載されている。
沖川満著、「固体撮像素子のための低損傷プラズマプロセス」、社団法人映像情報メディア学会技術報告、Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．２３、第１９頁から第２２頁
本発明者らは、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域との暗電流の違いには、水素終端の影響だけではなく、エッチングやプラズマプロセスにおける２５０〜３５０ｎｍの紫外線によるダメージが影響を与えていることを見いだした。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、微細化プロセスがなされた場合においても、オプティカルブラック画素領域および有効画素領域との暗電流差を低減できる光電変換装置および撮像システムを提供することにある。
本発明の光電変換装置は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有し、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素は、絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成されたプラグと、前記プラグより上に形成されたアルミニウムを主成分とする層と、前記アルミニウムを主成分とする層より上、または前記アルミニウムを主成分とする層と前記プラグとの間のいずれか一方に形成されたチタン層とを有し、前記チタン層の膜厚は５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、かつ、前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層がパターニングされていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有し、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素は、絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成されたプラグと、前記プラグより上に形成されたアルミニウムを主成分とする層と、前記アルミニウムを主成分とする層より上と、前記アルミニウムを主成分とする層と前記プラグの間の両方に形成されたチタン層を有し、前記チタン層の膜厚は合計で５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、かつ、前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記チタン層がパターニングされていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上に、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、前記チタン層より上に、アルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴する。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、
前記アルミニウムを主成分とする層の上に５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上に、第一のチタン層を形成する工程と、前記第一のチタン層より上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする層より上に前記第一のチタン層との合計膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ以下になるような第二のチタン層を形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記第一のチタン層および前記第二のチタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする。
本発明の光電変換装置は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有し、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素は、絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成されたプラグと、前記プラグより上に形成されたアルミニウムを主成分とする層と、前記アルミニウムを主成分とする層より上と、前記アルミニウムを主成分とする層と前記プラグの間の両方に形成されたチタン層を有し、前記チタン層の膜厚は合計で５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、かつ、前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記チタン層がパターニングされていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上に、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、前記チタン層より上に、アルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴する。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素とを有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、
前記アルミニウムを主成分とする層の上に５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする。
本発明の光電変換装置の製造方法は、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置の製造方法において、前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、前記プラグの上に、第一のチタン層を形成する工程と、前記第一のチタン層より上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする層より上に前記第一のチタン層との合計膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ以下になるような第二のチタン層を形成する工程と、前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記第一のチタン層および前記第二のチタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、微細化プロセスがなされた場合においても、オプティカルブラック画素領域および有効画素領域との暗電流差を低減できる光電変換装置および撮像システムを提供することが可能となる。
本発明に係る光電変換装置は、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域とを有し、少なくともオプティカルブラック画素領域のプラグ上部に配される遮光膜の上部もしくは下部に、チタン膜が５〜１５ｎｍの厚みで配された光電変換装置である。このような構成によって、チタン膜の水素吸蔵効果による暗電流の増加とエッチングやプラズマプロセスによる暗電流の増加とを抑制することが可能となり、オプティカルブラック画素領域の暗電流を低減することが可能となる。
以下、実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。ここで、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、適宜変形が可能であり、複数の実施形態を組み合わせたものであってもよい。また、本明細書において、「上」、「下」とは、半導体基板においてデバイスが配される一主面を基準に、基板深部方向を「下」方向、これと逆方向を「上」方向とする。なお、材料基板である基板を「基板」と表現するが、このような材料基板が処理されて、例えば、１又は複数の半導体領域等が形成された状態の部材、又は、一連の製造工程の途中にある部材、又は、一連の製造工程を経た部材を基板と呼ぶこともできる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光電変換装置を、図１を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図である。
本発明の第１の実施形態に係る光電変換装置を、図１を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図である。
図１（Ａ）において、光電変換装置は、有効画素領域１とオプティカルブラック画素領域２とを備える。有効画素領域１は、光に応じた信号を発生するフォトダイオード（光電変換部）ＰＤとＰＤの信号を出力するためのトランジスタ（例えば図示しない増幅ＭＯＳトランジスタ）を含む画素（単位画素）が複数配置されている。オプティカルブラック画素領域２は、黒階調の基準信号（黒基準信号）を読み出すため、画素の上部に遮光膜が配置されている。
有効画素領域１の画素と、オプティカルブラック画素領域２の画素とは、その基本的な構成は同様である。すなわち、画素（単位画素）は、半導体領域１１、半導体領域１２、転送ＭＯＳトランジスタ１３、フローティングディフュージョン領域（以下、ＦＤ領域とする）１４およびコンタクトプラグ１５を備える。光電変換装置は、第１の配線層１６、第１のビアプラグ１７、第２の配線層１８、第２のビアプラグ１９、第３の配線層２０およびパッシベーション膜（上部層）２１を備える。更に、光電変換装置は、それぞれの配線および配線層を絶縁するための第１の絶縁膜２５、第２の絶縁膜２６、第３の絶縁膜２７を有する。
ここで、半導体領域１１は、第１導電型（例えば、Ｐ型）の半導体領域である。半導体領域１２および半導体領域２３は、第１導電型と反対導電型である第２導電型（例えば、Ｎ型）の半導体領域である。ここで、半導体領域１１と半導体領域１２とは、ＰＮ接合を形成し、光電変換部として機能するフォトダイオードＰＤを構成する。第２導電型の電荷がキャリアである場合、半導体領域１２が電荷を蓄積する。
転送ＭＯＳトランジスタ１３は、活性化させるための信号がゲートに供給された際に、フォトダイオードＰＤの半導体領域１２に蓄積されていた電荷をＦＤ領域１４へ転送する。オプティカルブラック画素領域においても、転送ＭＯＳトランジスタ１３は配されており、図１（Ａ）では転送ＭＯＳトランジスタのゲート電極２４が示されている。
ＦＤ領域１４は、第２導電型の半導体領域であり、フォトダイオードＰＤから転送ＭＯＳトランジスタ１３を介して電荷が転送される。ＦＤ領域１４は、転送ＭＯＳトランジスタ１３のドレイン領域としても機能する。コンタクトプラグ１５は、ＦＤ領域１４と第１の配線層１６とを接続する。第１の配線層１６は、第１のビアプラグ１７を介して第２の配線層１８に接続される。第２の配線層１８は、第２のビアプラグ１９を介して第３の配線層２０に接続される。ここで、第３の配線層２０（後述のコア層）は、遮光層として機能している。有効画素領域１では、フォトダイオードＰＤの上方の配線層２０が開口されている。それに対して、オプティカルブラック画素領域２では、フォトダイオードＰＤの上方も配線層２０に覆われている。この点で、有効画素領域１の画素とオプティカルブラック画素領域２の画素とが異なる。
パッシベーション膜２１は、第３の配線層２０の上面に沿って有効画素領域１およびオプティカルブラック画素領域２を延びている。パッシベーション膜２１は、例えば、窒化シリコンで形成される。パッシベーション膜２０は、水素を含むことが可能であり、熱処理時に水素を拡散して、シリコンとシリコン酸化膜界面の界面準位を低減することができる。すなわち、パッシベーション膜２１は、水素終端化処理における水素供給層として機能する。パッシベーション膜２１は、有効画素領域１とオプティカルブラック画素領域２との全面に形成されている。なお、パッシベーション膜２１は、水素終端化処理後に除去してもよい。パッシベーション膜２１を除去することにより、光路中の屈折率を合わせることが容易となり、光電変換部への光の入射率を向上させることが可能となる。
次に、第２のビアプラグ１９および第３の配線層２０の詳細構成を、図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ｂ）は、図１の破線領域２２の拡大断面図である。
第２のビアプラグ１９は、第１のバリアメタル層１９ａおよびコア層１９ｂを備え、第３の絶縁膜２７に配される。第１のバリアメタル層１９ａは、チタン層３１および窒化チタン層３２を含む。チタン層３１は、窒化チタン層３２を覆うように形成される。チタン層（第１の材料層）３１は、チタン（第１の材料）で形成される。窒化チタン層３２は、コア層１９ｂを覆うように形成される。窒化チタン層（第２の材料層）３２は、窒化チタン（第２の材料）で形成される。コア層１９ｂは、タングステン層３３を含む。タングステン層３３は、窒化チタン層３２の凹み部分に埋め込んで形成される。タングステン層３３は、タングステンで形成される。ここで、コア層１９ｂであるタングステン層３３の形成に際してＣＭＰ処理がなされる。よって、第２のビアプラグ１９は、第１のバリアメタル層１９ａおよびコア層１９ｂと第３の絶縁膜２７とが同時に露出し、同一面を形成する（面一となる）。
このような第２のビアプラグ上に第３の配線層２０が配される。第３の配線層２０は、チタン層２０ａおよび第２のバリアメタル層２０ｂおよびコア層２０ｃを備える。チタン層２０ａは、チタン層３４を含む。チタン層３４は、チタンで形成される。チタン層３４は窒化チタン層３５の下面に沿って延びている。また、チタン層３４は、第２のビアプラグ１９と窒化チタン層３５との間に形成される。チタン層３４は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有し、２５０〜３５０ｎｍの紫外線の吸収層として機能する。第２のバリアメタル層２０ｂおよび２０ｄは、窒化チタン層３５および窒化チタン層３７を含む。窒化チタン層３５は、コア層２０ｃの下面に沿って延びている。また、窒化チタン層３５は、チタン層３４とコア層２０ｃとの間に形成される。窒化チタン層３５は、窒化チタンで形成される。窒化チタン層３７は、コア層２０ｃの上に形成される。窒化チタン層３７は、窒化チタンで形成される。コア層２０ｃは、アルミニウム合金層３６を含む。アルミニウム合金層３６は、窒化チタン層３５と窒化チタン層３７の間に形成される。アルミニウム合金層３６は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金で形成される。
なお、有効画素領域１に配された第３の配線層２０の下部にもチタンで形成された層が配されているが、チタンで形成された層を部分的に配さないことも可能である。
第３の配線層２０を上記構造にすることで、オプティカルブラック画素領域にかかる２５０〜３５０ｎｍの紫外線を効果的に吸収することができ、オプティカルブラック画素領域の暗電流を低減させることができる。以下にこの内容について詳細に説明する。
特許文献１にあるように、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域の暗電流の差がチタン層の水素吸蔵効果に起因する場合には、オプティカルブラック画素領域のチタン層の膜厚を０にすればよい。しかし、本発明者らは、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域の暗電流の差がチタン層の水素吸蔵効果だけではなく、エッチングやプラズマダメージによる暗電流の増加の影響も無視できないことを見出した。
図２は、チタン層２０ａの膜厚を変化させたときのオプティカルブラック画素領域と有効画素領域の暗電流の差を示している。チタン層の膜厚が１０ｎｍ程度でオプティカルブラック画素領域と有効画素領域の暗電流差が極小値をとる。そして、５ｎｍから１５ｎｍ程度の間においては徐々に大きくなっていき、５ｎｍ以下もしくは１５ｎｍ以上の膜厚において傾きが大きくなり、オプティカルブラック画素領域と有効画素領域の暗電流差が大きくなる。
ここで、図３は、チタン層の上面から光を照射したときの光の消衰係数と光の透過光強度を示している。このチタン層は、図１にて示したチタン層２０ａと同様のチタンからなる１０ｎｍの膜厚のチタン層である。図３の消衰係数に示されるように、チタン層は３００ｎｍ程度の波長に対して光を吸収するピークを有し、対応する波長において透過光強度も最も小さな値を示す。つまり、透過光強度からチタン層は２５０ｎｍから３５０ｎｍの波長の光を通さないことが分かる。チタン層の上面から光を照射しても、２５０ｎｍから３５０ｎｍ程度の光はチタン層下部に透過しにくい。
つまり、図２のような現象が生じるのは、図３に示したように、チタン層２０ａが２５０ｎｍから３５０ｎｍの紫外線に対して吸収を持つこととチタン層が水素吸蔵効果を有することに起因する。オプティカルブラック画素領域２は、有効画素領域１と異なり、チタン層を含む遮光層２０にて覆われている。よって、チタン層２０ａ形成以後のプラズマプロセス工程において発生する２５０ｎｍから３５０ｎｍの紫外線をチタン層２０ａが吸収するため、オプティカルブラック画素領域２における画素の暗電流を低減することができる。また、チタン層の水素吸蔵効果によって、チタン層２０ａの膜厚が１５ｎｍ以上となると水素吸蔵効果の影響が大きくなり、チタン層２０ａ形成後に界面準位を低減させるために行う水素終端化処理を阻害してしまうため暗電流が増加してしまうためである。よって、紫外線を効果的に吸収しつつ、水素終端化処理を効果的に行うためには、チタン層の膜厚が５ｎｍ以上であり１５ｎｍ以下であることが望ましい。
なお、有効画素領域１においては遮光膜がないため、オプティカルブラック画素領域２と比べて２５０ｎｍから３５０ｎｍの紫外線による界面準位の増加が考えられる。しかし、チタン層の体積が少ないため、界面準位を低減させるために行う水素化処理の効果がオプティカルブラック画素領域よりも大きくなる。これにより、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減することが可能となり、良好な画質が得られる。
ここで、例えば、第２のビアプラグ１９の上部にチタン層２０ａが配されていない場合においては、第２のビアプラグ１９にチタン層が含まれていたとしても、ビアホールを埋め込むようにチタン層を形成する際に均一な膜厚で形成することが困難である。このような場合にはオプティカルブラック画素領域における暗電流にばらつきが生じてしまう可能性がある。従って、第３の配線層２０に沿った平面に少なくとも５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下の膜厚の範囲でチタン層２０ａを配することで、オプティカルブラック画素領域における暗電流の低減を均一に行うことが可能となる。また、本実施形態において、チタン層２０ａは第３の配線層２０のコア層ｃと同一のパターンを有する。同一のパターンとは、すなわち第３の配線層２０に沿った平面において、同一の平面レイアウトを有する構成である。このような構成によって、オプティカルブラック画素領域における暗電流の低減を均一にすることが容易となる。
以上述べてきたように、本実施形態の構成によれば、チタン層の水素吸蔵効果およびプラズマダメージの抑制効果をバランスよく得ることが可能となり、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる。
（第１の実施形態の変形例）
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の変形例を図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示す。図４（Ａ）から図４（Ｃ）は、図１（Ｂ）に対応する断面図であり、図１（Ｂ）と同様の機能を有するものは同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の変形例を図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示す。図４（Ａ）から図４（Ｃ）は、図１（Ｂ）に対応する断面図であり、図１（Ｂ）と同様の機能を有するものは同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
図１（Ｂ）ではチタン層３４を窒化チタン層３５の下面に設ける構成である。しかし、図４（Ａ）では、チタン層３４が窒化チタン層３５の上面に配されている。そして、図４（Ｂ）の構成においては、チタン層３４がアルミニウム合金層３６の上面に配され、図４（Ｃ）では、チタン層３４をアルミニウム合金層３６の下面に、チタン層３８をアルミニウム合金層３６の上面に配している。チタン層３４とチタン層３８は合わせて５〜１５ｎｍとし、その膜厚比率は問わない。
図４に示したように、第３の配線層２０の上面あるいは下面、あるいは両面にチタン層を合わせて５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚で配置することで、第１の実施形態と同様に有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減することが可能となる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
（撮像システムへの適用）
本発明の光電変換装置を撮像装置として撮像システムに適用した場合の一実施例について詳述する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダなどがあげられる。図５に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに光電変換装置を適用した場合のブロック図を示す。
本発明の光電変換装置を撮像装置として撮像システムに適用した場合の一実施例について詳述する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダなどがあげられる。図５に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに光電変換装置を適用した場合のブロック図を示す。
図５において、５０１はレンズの保護のためのバリア、５０２は被写体の光学像を撮像装置５０４に結像させるレンズ、５０３はレンズ２を通った光量を可変するための絞りである。５０４は上述の各実施例で説明した撮像装置であって、レンズ５０２により結像された光学像を画像データとして変換する。ここで、撮像装置５０４の基板にはＡＤ変換器が形成されているものとする。５０７は撮像装置５０４より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する信号処理部である。そして、図５において、５０８は撮像装置５０４および信号処理部５０７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、５０９は各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部である。５１０は画像データを一時的に記憶する為のメモリ部、５１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、５１２は撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。そして、５１３は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部である。ここで、タイミング信号などは撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置５０４と、撮像装置から出力された撮像信号を処理する信号処理部５０７とを有すればよい。本実施例では、撮像装置５０４とＡＤ変換器とが同一基板に形成されている形成を説明したが、撮像装置とＡＤ変換器とが別の基板に設けられている場合であってもよい。また、撮像装置５０４と信号処理部５０７とが同一の基板上に形成されていてもよい。以上のように、本発明の光電変換装置を撮像システムに適用することが可能である。本発明の光電変換装置を撮像システムに適用することにより、低ノイズな画像の撮影が可能となる。
１ 有効画素領域
２ オプティカルブラック画素領域
１１ 半導体基板
１２ 半導体領域
１３ 転送ＭＯＳトランジスタ
１４ ＦＤ領域
１５ コンタクトプラグ
１６ 第１の配線層
１７ 第１のビアプラグ
１８ 第２の配線層
１９ 第２のビアプラグ
２０ 第３の配線層
２１ パッシベーション層
２２ 配線層とビアプラグの接続領域
２ オプティカルブラック画素領域
１１ 半導体基板
１２ 半導体領域
１３ 転送ＭＯＳトランジスタ
１４ ＦＤ領域
１５ コンタクトプラグ
１６ 第１の配線層
１７ 第１のビアプラグ
１８ 第２の配線層
１９ 第２のビアプラグ
２０ 第３の配線層
２１ パッシベーション層
２２ 配線層とビアプラグの接続領域
Claims (11)
- チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、
チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置において、
前記有効画素および前記オプティカルブラック画素は、
絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成されたプラグと、
前記プラグより上に形成されたアルミニウムを主成分とする層と、
前記アルミニウムを主成分とする層より上、または前記アルミニウムを主成分とする層と前記プラグとの間のいずれか一方に形成されたチタン層とを有し、
前記チタン層の膜厚は５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、かつ、
前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層がパターニングされていることを特徴とする光電変換装置。 - チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、
チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置において、
前記有効画素および前記オプティカルブラック画素は、
絶縁膜と、前記絶縁膜中に形成されたプラグと、
前記プラグより上に形成されたアルミニウムを主成分とする層と、
前記アルミニウムを主成分とする層より上と、前記アルミニウムを主成分とする層と前記プラグの間の両方に形成されたチタン層を有し、
前記チタン層の膜厚は合計で５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、かつ、
前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記チタン層がパターニングされていることを特徴とする光電変換装置。 - 前記プラグと前記絶縁膜はＣＭＰ処理がなされたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
- 前記プラグは、バリアメタル層を有し、前記プラグのコア層とバリアメタル層と前記絶縁膜とは同一面を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
- 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力された撮像信号を処理する信号処理部とを有した撮像システム。 - チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、
チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置の製造方法において、
前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、
絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、
前記プラグの上に、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、前記チタン層より上に、アルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、
前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、
チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置の製造方法において、
前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、
絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、
前記プラグの上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、
前記アルミニウムを主成分とする層の上に５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の膜厚を有するチタン層を形成する工程と、
前記有効画素の前記チタン層の体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の体積より少なくなるように、前記チタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が、ともに光電変換部の上を覆っているオプティカルブラック画素と、
チタン層およびアルミニウムを主成分とする層が光電変換部の上を覆ってはいないが、それ以外の部分に存する有効画素と、を有する光電変換装置の製造方法において、
前記有効画素および前記オプティカルブラック画素を形成する領域に、
絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中にプラグを形成する工程と、
前記プラグの上に、第一のチタン層を形成する工程と、
前記第一のチタン層より上にアルミニウムを主成分とする層と形成する工程と、
前記アルミニウムを主成分とする層より上に前記第一のチタン層との合計膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ以下になるような第二のチタン層を形成する工程と、
前記有効画素の前記チタン層の合計体積が、前記オプティカルブラック画素の前記チタン層の合計体積より少なくなるように、前記第一のチタン層および前記第二のチタン層をパターニングする工程を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記チタン層を形成する工程の後に、前記有効画素と前記オプティカルブラック画素に対して水素終端化処理を行う工程を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記プラグを形成する工程は、前記プラグと前記絶縁膜に対してＣＭＰ処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記プラグは、バリアメタル層を有し、前記プラグのコア層とバリアメタル層と前記絶縁膜とは同一面を形成するように処理することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
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