JP5568969B2 - 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
これらの固体撮像装置では、画素毎にフォトダイオードからなる受光部が形成されており、受光部では、受光部に入射した光による光電変換により信号電荷が生成される。CCD型の固体撮像装置では、受光部において生成された信号電荷はCCD構造を有する電荷転送部内を転送され、出力部において画素信号に変換されて出力される。一方、CMOS型の固体撮像装置では、受光部において生成された信号電荷は画素毎に増幅され、増幅された信号が画素信号として信号線により出力される。
1.固体撮像装置
1−1 固体撮像装置の全体構成
1−2 要部の断面構成
2.第1の実施形態:固体撮像装置の製造方法
3.第2の実施形態:固体撮像装置の製造方法
4.第3の実施形態:固体撮像装置の製造方法
5.第4の実施形態:固体撮像装置の製造方法
6.第5の実施形態:電子機器
まず、本発明の一実施の形態に係るCMOS型の固体撮像装置1について図1及び図2を用いて説明する。図1及び図2の構成は、下記に説明する第1〜第4の実施形態に係る固体撮像装置に共通の構成である。また、本実施形態例では、固体撮像装置を、裏面照射型のCMOS型固体撮像装置として説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るCMOS型の固体撮像装置1の全体を示す概略構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置1は、シリコンからなる基板11上に配列された複数の画素2から構成される画素領域3と、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8等を有して構成される。
図2は、本実施形態例の固体撮像装置の要部の概略断面構成である。図2に示すように、本実施形態例の固体撮像装置1は、画素領域3の周辺領域に、製造時において位置決めに用いられるアライメントマーク27と、外部配線との接続に用いられる電極パッド25が形成された電極パッド形成領域34とを有して構成されている。
図3〜図9を用いて、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について説明する。図3〜図5の製造工程は、アライメントマーク27を形成する工程であり、画素領域3における素子分離部の形成工程と、周辺回路領域における素子分離部の形成工程と並列に説明する。本実施形態例では、画素領域3における素子分離部として、半導体層に形成する不純物拡散層と、半導体層上部に所定の厚みに形成した絶縁膜(酸化膜)とからなる素子分離部(以下、EDI(Expanding photodiode area Designed for Isolation)という)を構成する例とする。また、周辺回路領域における素子分離部として、半導体層に形成した溝に絶縁膜を形成した素子分離部(以下、STI(Shallow Trench Isolation)という)を構成する例とする。EDIについては、EDIに関しては、参考文献「K.Itonaga,IEDM Tech,Dig,p33−1,2005」にその詳細が記載されている。また、以下の説明では、STIが形成される領域をSTI形成領域36とし、EDIが形成される領域をEDI形成領域37として説明する。
本実施形態例では、半導体層20上部にシリコン酸化膜43と絶縁層46が形成された状態で次の工程に移るが、半導体層20上部の絶縁層46及びシリコン酸化膜43を一度除去する例としてもよい。この場合には、絶縁層46及びシリコン酸化膜43が除去された半導体層20上部に、新たなシリコン酸化膜及び窒化シリコンからなる絶縁層を形成して、次の工程に進む。
図10〜図12を用いて、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について説明する。図10〜図12の製造工程は、第1の実施形態と同様、アライメントマーク27を形成する工程であり、画素領域における素子分離部(EDI)の形成工程と、周辺回路領域における素子分離部(STI)の形成工程と並列に説明する。また、図10〜12において、図3A〜図5I及び図8に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
図13〜図20を用いて、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。図13A〜図15Iの製造工程は、第1の実施形態と同様、アライメントマーク27を形成する工程であり、画素領域における素子分離部(EDI)の形成工程と、周辺回路領域における素子分離部(STI)の形成工程と並列に説明する。また、図13〜20において、図3〜図9に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
これにより、アライメントマーク形成領域35では開口部45に絶縁材料である窒化シリコンからなる第1の埋め込み膜60と、ポリシリコンからなる第2の埋め込み膜69からなる絶縁層29が形成され、この絶縁層29は、アライメントマーク27とされる。
図21〜図23を用いて、本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。図21〜図23の製造工程は、第1〜第3の実施形態と同様、アライメントマーク27を形成する工程であり、画素領域における素子分離部(EDI)の形成工程と、周辺回路領域における素子分離部(STI)の形成工程と並列に説明する。また、図21〜図23において、図13A〜図16Kに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
そして、電極パッド形成領域34においても、アライメントマーク27上部の保護膜30の形成方法と同様にして絶縁層28の上部に保護膜31を形成する。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
次に、本発明の第5の実施形態に係る電子機器について説明する。図24は、本発明の第5の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器200は、上述した本発明の第1の実施形態における固体撮像装置1を電子機器(カメラ)に用いた場合の実施形態を示す。
シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路212は、固体撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号転送を行なう。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
2・・・画素
3・・・画素領域
4・・・垂直駆動回路
5・・・カラム信号処理回路
6・・・水平駆動回路
7・・・出力回路
8・・・制御回路
10・・水平信号線
11・・基板
20・・半導体層
21・・多層配線層
22・・支持基板
23・・配線
24・・層間絶縁膜
25・・電極パッド
26・・開口部
27・・アライメントマーク
28・・絶縁層
29・・絶縁層
29・・アライメントマーク
30・・保護膜
31・・保護膜
32・・カラーフィルタ層
33・・オンチップレンズ
34・・電極パッド形成領域
35・・アライメントマーク形成領域
36・・STI形成領域
37・・EDI形成領域
38・・BOX層
39・・基板
40・・SOI基板
43・・シリコン酸化膜
44・・フォトレジスト膜
45・・開口部
46・・絶縁層
47・・フォトレジスト膜
48・・開口
49・・フォトレジスト膜
50a・・溝
50b・・溝
51・・絶縁膜
Claims (9)
- 受光した光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子を有する半導体層と、
前記半導体層に形成された開口部に絶縁材料が埋め込まれて形成されたアライメントマーク用の絶縁層と、
前記絶縁層を被覆するように、前記半導体層の表面側に形成された保護膜と、
半導体層の所望の領域に形成された素子分離部であって、半導体層に形成されたトレンチ部と前記トレンチ部に埋め込まれた絶縁膜とからなる素子分離部とを含んで構成され、
前記保護膜は、前記トレンチ部と同時に形成された溝であって、前記絶縁層の形成領域よりも広い領域を開口して設けられ、前記絶縁層の上部領域が露出するように設けられた溝に埋め込まれて形成され、前記素子分離部を構成する絶縁膜と同時に形成された絶縁膜で構成される
固体撮像装置。 - 前記半導体層の前記保護膜が設けられた表面側に形成された複数の配線層からなる多層配線層と、
前記多層配線層の所望の配線層で形成された電極パッドと、
前記電極パッドが臨むように前記半導体層の裏面側から形成された開口部とをさらに有し、
前記開口部は、前記絶縁層で囲まれた領域に形成されている
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記絶縁層は窒化シリコンで構成され、前記保護膜は酸化シリコンで構成されている
請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 - 前記絶縁層は、異なる材料からなる複数層の埋め込み膜で形成されている
請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 受光した光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子からなる複数の画素を含む画素領域が形成された半導体層を含む固体撮像装置の製造方法において、
前記半導体層に開口部を形成する工程と、
前記開口部に絶縁材料を埋め込み、アライメントマーク用の絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の形成領域よりも広い領域を開口して前記絶縁層の上部領域が露出するように前記半導体層の表面側に溝を形成すると同時に、前記半導体層の表面側の所望の領域にトレンチ部を形成する工程と、
前記溝及び前記トレンチ部に絶縁材料を埋め込むことにより、前記溝内に前記絶縁層を保護する保護膜を形成すると共に前記トレンチ部内に素子分離部を形成する工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。 - 前記半導体層の前記保護膜が設けられた表面側に複数の配線層からなる多層配線層を形成する工程と、
前記多層配線層の所望の配線層で電極パッドを形成する工程と、
前記電極パッドが臨むように前記半導体層の裏面側から開口部を形成する工程とをさらに有し、
前記半導体層に形成された前記開口部は、前記絶縁層で囲まれた領域に形成する
請求項5のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記絶縁層は窒化シリコンで形成し、前記保護膜は酸化シリコンで形成する
請求項5又は6に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記絶縁層は、異なる材料からなる複数層の埋め込み膜を埋め込んで形成する
請求項5〜7のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 - 光学レンズと、
前記光学レンズで集光された光が入射される固体撮像装置であって、
受光した光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子を有する半導体層と、
前記半導体層に形成された開口部に絶縁材料が埋め込まれて形成されたアライメントマーク用の絶縁層と、
前記絶縁層を被覆するように、前記半導体層の表面側に形成された保護膜と、
半導体層の所望の領域に形成された素子分離部であって、半導体層に形成されたトレンチ部と前記トレンチ部に埋め込まれた絶縁膜とからなる素子分離部とを含んで構成され、
前記保護膜は、前記トレンチ部と同時に形成された溝であって、前記絶縁層の形成領域よりも広い領域を開口して設けられ、前記絶縁層の上部領域が露出するように設けられた溝に埋め込まれて形成され、前記素子分離部を構成する絶縁膜と同時に形成された絶縁膜で構成される固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と、
を備える電子機器。
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