JP5644341B2 - 固体撮像素子、および、その製造方法、電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像素子、および、その製造方法、電子機器に関する。
デジタルカメラなどの電子機器は、固体撮像素子を含む。たとえば、固体撮像素子として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｃｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを含む。
固体撮像素子では、複数の画素がマトリクス状に配列された画素アレイ領域が、半導体基板の面に設けられている。複数の画素のそれぞれにおいては、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの光学系を介して入射する入射光を受光面で受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。
固体撮像素子のうち、ＣＭＯＳ型イメージセンサは、光電変換部のほかに、複数のトランジスタを含むように、画素が構成されている。複数のトランジスタは、光電変換部で生成された信号電荷を読み出して、信号線へ電気信号として出力するように構成されている。
固体撮像素子などの半導体装置においては、パッド電極が設けられている。パッド電極は、外部と電気的に接続するために設けられている。たとえば、ボード基板、半導体パッケージ、半導体チップなどの外部装置と、パッド電極を介在して電気的に接続される。
パッド電極は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）を用いて形成されている。この他に、パッド電極は、たとえば、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）を含有するアルミニウム合金を用いて形成されている。
そして、たとえば、金（Ａｕ）を主体としたワイヤーボンディングや、錫（Ｓｎ）を主体とした半田リフローなどの接続手段によって、固体撮像素子などの半導体装置が、パッド電極を介して、外部装置と電気的に接続される（たとえば、特許文献１，２参照）。
パッド電極の表面に異物が存在する場合には、両者の間において電気的な接続不良が発生する場合がある。そして、これに起因して、固体撮像素子が誤動作して、停止するなど、正常に動作しない場合がある。このため、パッド電極の表面を洗浄して、異物を除去することが実施されている。
たとえば、アルミニウムで形成されたパッド電極上に設けられた各層についてフッ素（Ｆ）系のエッチングガスを用いてドライエッチング処理を実施した場合には、そのフッ素（Ｆ）によって、パッド電極上に異物が生ずる場合がある。このため、パッド電極上に残留したフッ素（Ｆ）を除去するために、有機アミン系の薬液を用いて、パッド電極の表面を洗浄することが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
また、パッド電極においては、パッド金属が溶解する腐食が発生して、装置が正常に動作しない場合がある。このため、半導体装置と外部装置とをパッド電極を介して電気的に接続させた後に、半導体装置と外部装置と両者を接続する配線とを被覆するように、カーボン膜を形成することが提案されている（たとえば、特許文献３，４参照）。
特許３１５８４６６号 特許３９５９７１０号 特開平３−８３３６５号公報 特開昭６２−１２１６３号公報
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ "Ｆｌｏｗｅｒ−ｌｉｋｅ" Ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｂｏｎｄｐａｄｓ ｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ， ＩＣＳＥ２００６ Ｐｒｏｃ．２００６， ｐｐ６２６−６２９
図１７，図１８は、固体撮像素子の製造工程の要部を示す図である。ここでは、固体撮像素子においてパッド電極１１１Ｐの表面を露出する際の各工程について、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の順で示している。各図においては、固体撮像素子においてパッド電極１１１Ｐが形成された部分の断面を示している。
まず、図１７（ａ）に示すように、レジストパターンＲＰを形成する。
ここでは、図１７（ａ）に示すように、レジストパターンＲＰの形成前に、たとえば、アルミニウムでパッド電極１１１Ｐを形成する。その後、そのパッド電極１１１Ｐを被覆するように各部を設ける。具体的には、パッシベーション膜１２０、平坦化膜１３０、レンズ材膜１４０、反射防止膜１５０を、パッド電極１１１Ｐの上面に、順次、設ける。図示していないが、固体撮像素子において有効画素が配列された画素アレイ領域では、有効画素ごとにオンチップレンズ（図示なし）がレンズ材膜１４０を用いて形成されている。たとえば、樹脂などの有機材料をレンズ材膜１４０として用いて、オンチップレンズ（図示なし）が形成されている。その他、画素アレイ領域では、有効画素ごとにカラーフィルタ（図示なし）が形成されている（後述の図３を参照）。
上記のように、パッド電極１１１Ｐを被覆するように各部を設けた後に、反射防止膜１５０の上面に、レジストパターンＲＰを設ける。
ここでは、反射防止膜１５０の上面を被覆するようにフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜（図示なし）についてパターン加工することで、レジストパターンＲＰを形成する。具体的には、パッド電極１１１Ｐの上面のうち露出させる面の部分に開口ＫＫ１を設けることで、レジストパターンＲＰを形成する。
つぎに、図１７（ｂ）に示すように、パッド電極１１１Ｐの表面が露出するまで、パッド電極１１１Ｐの上面に設けられた各部について除去する。
ここでは、レジストパターンＲＰをマスクとして用いて、反射防止膜１５０とレンズ材膜１４０と平坦化膜１３０とパッシベーション膜１２０とについて、順次、ドライエッチング処理する。これにより、開口ＫＫ２を設けて、パッド電極１１１Ｐの表面を露出させる。
たとえば、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＣＨＦ３，ＳＦ６などのフッ素（Ｆ）系エッチングガスを用いて、各部についてドライエッチング処理を実施する。
このとき、パッド電極１１１Ｐの表面においては、ドライエッチング処理の実施によってダメージを受け、エッチングダメージ部ＤＭが形成される。
つぎに、図１８（ｃ）に示すように、レジストパターンＲＰを除去する。
ここでは、アッシング処理を実施することで、反射防止膜１５０の上面からレジストパターンＲＰを除去する。
つぎに、図１８（ｄ）に示すように、エッチングダメージ部ＤＭを除去する。
ここでは、パッド電極１１１Ｐの表面について洗浄する後処理を実施することで、エッチングダメージ部ＤＭを除去する。たとえば、有機アミン系の薬液を用いて、パッド電極１１１Ｐの表面を洗浄する
しかしながら、固体撮像素子においては、上記の洗浄によって、樹脂で形成されたオンチップレンズ（図示なし）が侵食され、レンズ性能が劣化する場合がある。たとえば、レンズの高さが低くなって焦点が移動することや、レンズ表面の改質によって入射光の量が低下することが生ずる場合がある。
このため、固体撮像素子においては、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。
また、上記の洗浄を適切に実施しない場合には、エッチングダメージ部ＤＭにおいて異物が存在することになる。
図１９は、適切に洗浄を実施しなかった場合におけるパッド電極の表面を示す図である。図１９において、（ａ）は、パッド電極１１１Ｐの上面を撮影した写真であり、（ｂ）と（ｃ）は、パッド電極１１１Ｐに形成された異物を拡大して撮影したＳＥＭ写真である。
図１９に示すように、パッド電極１１１Ｐの上面においては、円形の異物が、大気放置によって観察される。
ドライエッチング処理の実施（図１８（ｃ）を参照）の際には、フッ素（Ｆ）系エッチングガスが、プラズマ化されてイオンまたはラジカルになる。このため、その活性なフッ素（Ｆ）が、パッド電極１１１Ｐを構成するアルミニウムと反応して、アルミニウムとフッ素との化合物（ＡｌＦｘ）が生成される。このように、ドライエッチング処理によって、活性なフッ素（Ｆ）がパッド電極１１１Ｐ上に残留して、ＡｌＦｘが異物として生じると考えられる。
特に、ＳＦ６，ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いて、純ＡｌまたはＡｌＣｕ合金のパッド電極１１１Ｐ上の各層についてドライエッチング処理を実施する場合には、この異物の発生が顕著になる場合がある。
図２０は、パッド電極の表面の経時変化を示す図である。図２０では、光学顕微鏡でパッド電極１１１Ｐの上面を撮影した写真を示している。図２０において、（ａ）は、直後の上面を示している。そして、（ｂ）は、大気に放置して３日後の上面を示しており、（ｃ）は、６日後の上面を示している。
図２０に示すように、時間が経過するに伴って、異物は、大きく成長する。
図２１は、異物の成分を分析した結果を示す図である。図２１において、（ａ）は、異物の断面を示すＳＥＭ写真であり、（ｂ），（ｃ）は、異物の成分分析をした結果を示す図である。（ｂ）では、（ａ）に示すように、異物の中心部分であるＡ点の成分を分析した結果を示している。また、（ｃ）では、（ａ）に示すように、異物の下部であるＢ点の成分を分析した結果を示している
図２１に示すように、異物には、アルミニウム（Ａｌ）の他に、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）が含まれている。このため、この結果から異物の成長メカニズムは、下記のように推定される。
アルミニウム（Ａｌ）のパッド電極１１１Ｐに異物として生成されたＡｌＦｘが、大気中の水分と反応し、フッ化水素（ＨＦ）が生成される。その後、溶解したアルミニウムが、そのフッ化水素（ＨＦ）と反応して、新たに、ＡｌＦｘが生成される。このようなサイクルが繰り返されて、異物が大きく成長する。
つまり、下記の化学式（１），（２）の反応が繰り返されることによって、異物が成長すると推定される（ｘ＝３の場合）。
ＡｌＦ３＋３Ｈ２Ｏ → Ａｌ（ＯＨ）３＋３ＨＦ ・・・（１）
Ａｌ＋３Ｆ− → ＡｌＦ３＋３ｅ− ・・・（２）
このように、ＡｌＦｘが異物としてパッド電極１１１Ｐの上面に存在する場合には、ワイヤーボンディングなどの接続手段を構成する電気供給金属との接合が著しく劣化し、非オーミック接合や開放状態になる場合がある。
このため、洗浄を適切に実施しない場合には、パッド電極１１１Ｐの表面に存在する異物に起因して、固体撮像素子が正常に動作しない場合がある。
そして、上記においては、洗浄処理の実施が必要であることから、装置を効率的に製造することが困難な場合がある。
この他に、固体撮像素子においては、パッド電極１１１Ｐで入射光が反射して、いわゆるゴースト現象が発生する場合があり、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。また、パッド電極において、エレクトロマイグレーション現象や、ストレスマイグレーション現象が発生して、配線の信頼性が低下する場合がある。そして、発熱によって装置の信頼性が低下する場合がある。
上記のように、固体撮像素子においては、装置の信頼性の向上、および、製造効率の向上を実現することが困難な場合がある。
したがって、本発明は、装置の信頼性の向上、製造効率の向上を実現可能な、固体撮像素子、および、その製造方法、電子機器を提供する。
本発明の固体撮像素子の製造方法は、入射光を受光する画素を基板の画素アレイ領域に形成する画素形成工程と、前記基板において前記画素アレイ領域の周辺に位置する周辺領域に、パッド電極を形成するパッド電極形成工程と、前記パッド電極において外部に電気的に接続する接続面を含む上面にカーボン系無機膜を形成するカーボン系無機膜形成工程と、前記カーボン系無機膜の上面を被覆する被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、前記パッド電極の前記接続面上に開口を形成し、前記接続面を露出させる開口形成工程とを有しており、前記開口形成工程は、前記被覆膜の上面において、前記接続面の部分が開口し、前記接続面以外の部分を被覆するように、レジストパターンを形成するレジストパターン形成ステップと、前記レジストパターンをマスクとして用いると共に、前記カーボン系無機膜をエッチングストッパー膜として用いて、前記被覆膜についてエッチング処理を実施し、前記カーボン系無機膜の上面にて前記接続面に対応する面を露出させるエッチング処理ステップと、前記レジストパターンと前記カーボン系無機膜にて前記接続面に対応する部分とについてアッシング処理を実施し、両者を同時に除去するアッシング処理ステップとを含む。
本発明では、被覆膜の上面において、パッド電極の接続面の部分が開口し、その接続面以外の部分を被覆するように、レジストパターンを形成する。そして、そのレジストパターンをマスクとして用いると共に、カーボン系無機膜をエッチングストッパー膜として用いて、その被覆膜についてエッチング処理を実施し、カーボン系無機膜の上面にて接続面に対応する面を露出させる。そして、レジストパターンとカーボン系無機膜にて接続面に対応する部分とについてアッシング処理を実施し、両者を同時に除去する。このように、エッチング処理の際には、パッド電極において露出される接続面がカーボン系無機膜で被覆された状態である。このため、エッチング処理において、パッド電極の接続面にダメージが加えられない。
本発明によれば、装置の信頼性の向上、製造効率の向上を実現可能な、固体撮像素子、および、その製造方法、電子機器を提供することができる。
図１は、本発明にかかる実施形態において、カメラ４０の構成を示す構成図である。 図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の全体構成を示す図である。 図３は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の要部を示す図である。 図４は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の要部を示す図である。 図５は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の要部を示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の要部を示す図である。 図７は、アモルファス炭素膜の分類を示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、カーボン系無機膜３００に用いるカーボン系無機材料の構造を模式的に示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態において、カラーフィルタＣＦを示す図である。 図１０は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐから信号を読み出す際に、各部へ供給するパルス信号を示すタイミングチャートである。 図１１は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１を製造する方法の各工程で設けられた要部を示す図である。 図１２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１を製造する方法の各工程で設けられた要部を示す図である。 図１３は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１を製造する方法の各工程で設けられた要部を示す図である。 図１４は、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの表面に設けられていない固体撮像素子１Ｊの全体構成を示す図である。 図１５は、固体撮像素子に入射光Ｈが入射したときの様子を模式的に示す図である。 図１６は、本発明にかかる実施形態において、パッド電極１１１Ｐに電流が流れる様子を模式的に示した図である。 図１７は、固体撮像素子の製造工程の要部を示す図である。 図１８は、固体撮像素子の製造工程の要部を示す図である。 図１９は、適切に洗浄を実施しなかった場合におけるパッド電極の表面を示す図である。 図２０は、パッド電極の表面の経時変化を示す図である。 図２１は、異物の成分を分析した結果を示す図である。
以下より、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（Ａ）装置構成
（Ａ−１）カメラの要部構成
図１は、本発明にかかる実施形態において、カメラ４０の構成を示す構成図である。図１では、カメラ４０の全体構成を、模式的に示している。
カメラ４０は、電子機器であって、図１に示すように、固体撮像素子１と、光学系４２と、制御回路部４３と、信号処理回路部４４とを有する。
固体撮像素子１は、図１に示すように、基板５０１の上面に配置されている。固体撮像素子１は、ワイヤ５０２によって、基板５０１と電気的に接続されている。詳細については後述するが、固体撮像素子１においては、パッド電極（図示なし）が設けられており、このパッド電極（図示なし）と、基板５０１に設けられた配線（図示なし）とが、ワイヤ５０２を介して、電気的に接続されている。
そして、固体撮像素子１の上方には、蓋部５０３が配置されている。蓋部５０３の上面には開口が設けられており、その開口から被写体像として入射する入射光Ｈを、固体撮像素子１が受光する。ここでは、固体撮像素子１の上方に光学系４２が設けられており、その光学系４２を介して入射する入射光Ｈを、撮像面ＰＳで受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。また、固体撮像素子１は、制御回路部４３から出力される制御信号に基づいて駆動し、信号電荷を読み出して、ローデータとして出力する。
光学系４２は、図１に示すように、レンズ４２１ａ，４２１ｂと、ＩＲカットフィルタ４２３とを含む。光学系４２においては、レンズホルダ４２２の内部にレンズ４２１ａ，４２１ｂが配置されている。そして、レンズホルダ４２２の下面には、ＩＲカットフィルタ４２３が配置されている。光学系４２においては、入射光Ｈがレンズ４２１ａ，４２１ｂとＩＲカットフィルタ４２３とを順次介在して、固体撮像素子１の撮像面ＰＳへ出射する。
制御回路部４３は、各種の制御信号を固体撮像素子１と信号処理回路部４４部とに出力し、各部の動作を制御する。
信号処理回路部４４は、固体撮像素子１から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成する。
（Ａ−２）固体撮像素子の要部構成
固体撮像素子１の全体構成について説明する。
図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の全体構成を示す図である。図２では、上面を示している。
固体撮像素子１は、図２に示すように、基板１０１を含む。この基板１０１は、たとえば、シリコンからなる半導体基板であり、図２に示すように、基板１０１の面においては、画素アレイ領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。
画素アレイ領域ＰＡは、図２に示すように、四角形状であり、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。画素Ｐに詳細については、後述する。この画素アレイ領域ＰＡは、図１に示した撮像面ＰＳに相当する。
周辺領域ＳＡは、図２に示すように、画素アレイ領域ＰＡの周囲に位置している。周辺領域ＳＡにおいては、画素アレイ領域ＰＡの周囲を囲うように、複数のパッド電極１１１Ｐが設けられている。また、各パッド電極１１１Ｐにおいては、外部と電気的に接続する面（図２では正方形の部分）以外の部分に、カーボン系無機膜３００が設けられている。
図示を省略しているが、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
たとえば、垂直駆動回路と、カラム回路と、水平駆動回路と、外部出力回路と、タイミングジェネレータとが、周辺回路として設けられている。
具体的には、垂直駆動回路は、画素アレイ領域ＰＡの画素Ｐを行単位で選択して駆動させるように構成されている。また、カラム回路は、列単位で画素Ｐから出力される信号について信号処理を実施するように構成されている。ここでは、カラム回路は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。水平駆動回路は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路において画素Ｐの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路へ出力させるように構成されている。外部出力回路は、カラム回路から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力するように構成されている。たとえば、外部出力回路は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路ａとＡＤＣ回路とを含み、ＡＧＣ回路が信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路がアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。タイミングジェネレータは、各種のタイミング信号を各部に出力することで、各部について駆動制御を行うように構成されている。
本実施形態では、各周辺回路について固体撮像素子１に形成する場合を示しているが、他の外部素子に形成しても良い。
（Ａ−３）固体撮像素子の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像素子１の詳細内容について説明する。
図３〜図６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１の要部を示す図である。
図３は、画素アレイ領域ＰＡにおいて画素Ｐを設けた部分の上面を模式的に示している。そして、図４は、その画素Ｐの回路構成を示している。そして、図５は、その部分の断面を模式的に示している。具体的には、図５は、図２および図３に示すＸ１−Ｘ２部分の断面を示している。これに対して、図６は、周辺領域ＳＡにおいてパッド電極１１１Ｐを設けた部分の断面を示している。具体的には、図６は、図２に示すＸ１ｂ−Ｘ２ｂ部分の断面を示している。
図３，図４に示すように、画素アレイ領域ＰＡにおいて、画素Ｐは、フォトダイオード２１と、画素トランジスタＴｒとを有する。ここでは、画素トランジスタＴｒは、転送トランジスタ２２と増幅トランジスタ２３と選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出して電気信号として出力するように構成されている。
図５に示すように、画素Ｐにおいては、フォトダイオード２１が基板１０１の内部に設けられている。図５では図示していないが、基板１０１の表面（図５では、上面）には、図３，図４に示した画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、図５に示すように、その画素トランジスタＴｒを被覆するように多層配線層１１１が設けられている。そして、さらに、多層配線層１１１の上方には、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とカラーフィルタＣＦとオンチップレンズＭＬと反射防止膜１５０とが設けられている。
画素Ｐにおいては、上方から入射光Ｈが入射し、各部を介して、フォトダイオード２１が受光面ＪＳで受光する。
つまり、本実施形態の固体撮像素子１は、「表面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサであって、基板１０１の表面側から被写体像として入射する入射光Ｈを受光することでカラー画像を撮像するように構成されている。
図６に示すように、周辺領域ＳＡにおいては、多層配線層１１１を構成する最上層の配線が、パッド電極１１１Ｐとして設けられている。また、周辺領域ＳＡにおいては、カーボン系無機膜３００が設けられている。そして、このカーボン系無機膜３００を介在して、多層配線層１１１を被覆するように、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とが、画素アレイ領域ＰＡと同様に設けられている。周辺領域ＳＡでは、カラーフィルタＣＦとオンチップレンズＭＬ（図５参照）が設けられていない。周辺領域ＳＡでは、オンチップレンズＭＬ（図５参照）を構成したレンズ材膜１４０が、平坦化膜１３０の上面に設けられている。そして、レンズ材膜１４０の上面を被覆するように、反射防止膜１５０が設けられている。
固体撮像素子１を構成する各部の詳細について説明する。
（ａ）フォトダイオード２１について
フォトダイオード２１は、図２に示した複数の画素Ｐに対応するように複数が配置されている。つまり、撮像面（ｘｙ面）において、水平方向ｘと、この水平方向ｘに対して直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで設けられている。
図３に示すように、フォトダイオード２１は、隣接する部分に画素トランジスタＴｒが設けられている。
図４に示すように、フォトダイオード２１は、アノードが接地されており、蓄積した信号電荷（ここでは、電子）が、画素トランジスタＴｒによって読み出されて、電気信号として垂直信号線２７へ出力されるように構成されている。
フォトダイオード２１は、図５に示すように、被写体像として入射する入射光Ｈを受光し光電変換することによって信号電荷を生成し蓄積するように構成されている。
ここでは、図５に示すように、基板１０１の表面側から入射する入射光Ｈをフォトダイオード２１が受光面ＪＳで受光する。フォトダイオード２１の受光面ＪＳの上方には、図５に示すように、多層配線層１１１とパッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とカラーフィルタＣＦとオンチップレンズＭＬと反射防止膜１５０とが設けられている。このため、フォトダイオード２１は、これらの各部を順次介して入射した入射光Ｈを受光して光電変換が行われる。
図５に示すように、フォトダイオード２１は、たとえば、単結晶シリコン半導体である基板１０１内に設けられている。具体的には、フォトダイオード２１は、ｎ型の電荷蓄積領域を含む。そして、ｎ型の電荷蓄積領域の上面側と下面側との各界面において、暗電流が発生することを抑制するように、ホール蓄積領域（図示なし）が形成されている。つまり、フォトダイオード２１は、いわゆるＨＡＤ（Ｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）構造で形成されている。
また、図示を省略しているが、基板１０１には、複数の画素Ｐの間を分離する画素分離部（図示なし）が設けられており、この画素分離部で区画された領域に、フォトダイオード２１が設けられている。
（ｂ）画素トランジスタＴｒについて
画素トランジスタＴｒは、図２に示した複数の画素Ｐに対応するように複数が配置されている。
画素トランジスタＴｒは、図３，図４に示すように、転送トランジスタ２２と増幅トランジスタ２３と選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出して電気信号として出力するように構成されている。たとえば、画素トランジスタＴｒは、図３に示すように、撮像面（ｘｙ面）において、フォトダイオード２１の下方に位置するように設けられている。
画素トランジスタＴｒを構成する各トランジスタ２２〜２５は、図５では図示していないが、基板１０１の表面に設けられている。たとえば、各トランジスタ２２〜２５は、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタであって、各ゲートが、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。そして、各トランジスタ２２〜２５は、多層配線層１１１で被覆されている。
（ｂ−１）転送トランジスタ２２
画素トランジスタＴｒにおいて、転送トランジスタ２２は、図３，図４に示すように、フォトダイオード２１で生成された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送するように構成されている。
具体的には、転送トランジスタ２２は、図３，図４に示すように、フォトダイオード２１のカソードと、フローティング・ディフュージョンＦＤとの間に設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、ゲートに転送線２６が電気的に接続されている。転送トランジスタ２２では、転送線２６からゲートに転送信号ＴＧが与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送する。
（ｂ−２）増幅トランジスタ２３
画素トランジスタＴｒにおいて、増幅トランジスタ２３は、図３，図４に示すように、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号を増幅して出力するように構成されている。
具体的には、増幅トランジスタ２３は、図３に示すように、選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５の間に設けられている。ここでは、増幅トランジスタ２３は、図４に示すように、ゲートが、フローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースが選択トランジスタ２４に電気的に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態になるように選択されたときには、定電流源Ｉから定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、選択トランジスタ２４に選択信号が供給されることによって、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号が増幅される。
（ｂ−３）選択トランジスタ２４
画素トランジスタＴｒにおいて、選択トランジスタ２４は、図３，図４に示すように、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ２３によって出力された電気信号を、垂直信号線２７へ出力するように構成されている。
具体的には、選択トランジスタ２４は、図３に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。また、選択トランジスタ２４は、図４に示すように、選択信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。そして、選択トランジスタ２４は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。
（ｂ−４）リセットトランジスタ２５
画素トランジスタＴｒにおいて、リセットトランジスタ２５は、図３，図４に示すように、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。
具体的には、リセットトランジスタ２５は、図３に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。このリセットトランジスタ２５は、図４に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースがフローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号がゲートに供給された際に、フローティング・ディフュージョンＦＤを介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電圧にリセットする。
上記において、転送線２６、アドレス線２８、リセット線２９は、水平方向Ｈ（行方向）に並ぶ複数の画素Ｐの各トランジスタ２２，２４，２５のゲートに接続するように配線されている。このため、上記の各トランジスタ２２，２３，２４，２５の動作は、１行分の画素Ｐについて同時に行われる。
（ｃ）多層配線層１１１（パッド電極１１１Ｐを含む）について
多層配線層１１１は、図５および図６に示すように、基板１０１の表面に設けられている。
多層配線層１１１は、配線１１１ｈと絶縁層１１１ｚとを含み、絶縁層１１１ｚ内において、配線１１１ｈが各素子に電気的に接続するように形成されている。
ここでは、画素アレイ領域ＰＡにおいては、各配線１１１ｈは、図４で示した、転送線２６，アドレス線２８，垂直信号線２７，リセット線２９などの各配線として機能するように積層して形成されている。各配線１１１ｈは、たとえば、画素Ｐの境界部分に設けられており、適宜、ビアホール（図示なし）によって電気的に接続されている。
これに対して、周辺領域ＳＡにおいては、図６に示すように、多層配線層１１１の上部に、パッド電極１１１Ｐが設けられている。パッド電極１１１Ｐは、最上層の配線（図示なし）に電気的に接続されるように形成されている。パッド電極１１１Ｐは、図２に示したように、周辺領域ＳＡにおいて複数が画素アレイ領域ＰＡの周りを囲うように設けられている。
パッド電極１１１Ｐは、配線１１１ｈと同様に、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）を用いて形成されている。アルミニウム（Ａｌ）の他に、たとえば、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）を含有するアルミニウム合金を用いてパッド電極１１１Ｐを形成してもよい。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上下部に、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化タングステン（ＷＮ）などの高融点金属を、バリアメタルとして設けてもよい。
パッド電極１１１Ｐは、図６に示すように、上面に開口ＫＫが設けられている。開口ＫＫは、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面が露出されるように形成されている。つまり、パッド電極１１１Ｐの露出した表面には、図１に示すように、ワイヤ５０２が電気的に接続され、固体撮像素子１と基板５０１との間が電気的に接続される。
そして、図６に示すように、パッド電極１１１Ｐの一部を被覆するように、カーボン系無機膜３００が設けられている。
（ｄ）カーボン系無機膜３００について
カーボン系無機膜３００は、図６に示すように、パッド電極１１１Ｐの表面において、開口ＫＫが設けられた部分以外の部分に設けられている。すなわち、カーボン系無機膜３００は、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面に対応する部分に、開口ＫＫが形成されている。
本実施形態においては、カーボン系無機膜３００は、入射光Ｈがパッド電極１１１Ｐの表面で反射することを防止するように構成されている。つまり、カーボン系無機膜３００は、光学的干渉作用によって反射防止機能が発現されるように、材料および膜厚が、適宜、選択されて形成されている。
また、詳細については後述するが、カーボン系無機膜３００は、カーボン系無機膜３００の上部に設けられた各層についてドライエッチング処理を実施する際に、エッチングストッパー膜として用いられる。ここでは、フッ素（Ｆ）系ガスを用いたドライエッチング処理において、活性化されたフッ素（Ｆ）のイオンまたはラジカルに対して、反応しにくい材料で、カーボン系無機膜３００を形成し、エッチングストッパー膜として機能させている。
カーボン系無機膜３００は、カーボンを主体とする無機材料からなる膜であって、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン（アモルファスカーボン）のうちの少なくとも１つを用いて形成されている。
図７は、アモルファス炭素膜の分類を示す図である。
図８は、本発明にかかる実施形態において、カーボン系無機膜３００に用いるカーボン系無機材料の構造を模式的に示す図である。図８では、（ａ）が、グラファイト構造を示し、（ｂ）がダイヤモンドライクカーボンの構造を示している。図８においては、白い丸が炭素（Ｃ）元素を示しており、太い線が炭素元素間の結合を示している。
図７，図８（ａ）に示すように、グラファイトは、炭素元素の間がｓｐ２結合をしている結晶構造の層を含む。グラファイトは、この層が複数積層されており、その複数の層間がファンデルワールス力で結合して、導電性を有する。グラフェンは、炭素元素の間がｓｐ２結合をしている層が複数でなく、原子一個分しかない単一層で構成されており、優れた伝導特性を有する二次元な材料である。カーボンナノチューブは、グラフェンのシートが単層あるいは多層で同軸管状になった物質である。
図７，図８（ｂ）に示すように、ダイヤモンドライクカーボン（アモルファスカーボン）は、結晶化していない非晶質なカーボンであって、炭素元素の間がｓｐ３結合をしている部分と、ｓｐ２結合をしている部分とが混在している。
これをカーボン系無機膜３００の形成で用いる場合には、全ての炭素−炭素結合において、ｓｐ３結合が５％以上であるものを適用できる。
ここでは、特に、ｓｐ３結合が４０％以上（ｓｐ３結合＞ｓｐ２結合）であるものを用いて、カーボン系無機膜３００を形成することが最適である。
この理由は、ｓｐ３結合がｓｐ２結合よりも多い場合には、硬度が硬く、透明性が高く、導電性が低いからである。
また、カーボン系無機膜３００の形成においては、水素（Ｈ）元素が含有する割合が数％（たとえば、５％）以下のものを適用できる。
この理由は、カーボンを主体とする材料において水素（Ｈ）元素が多く含まれる場合には、有機系材料となり、ドライエッチング処理で反応して耐性が悪化するので、エッチングストッパー膜として用いることは、好適でないからである。
よって、図７に示すａ−Ｃ，ｔａ−Ｃを用いて、カーボン系無機膜３００を形成することが好適である。図７に示すａ−Ｃ：Ｈ，ｔａ−Ｃ：Ｈのそれぞれを用いて、カーボン系無機膜３００を形成することは、好適でない。
また、図７に示すカーボンを主体とする材料のうち、グラッシーカーボンは、バルク材料であり、パイローカーボンは、有機物を熱分解して得られる炭素前駆体であり、薄膜形成材料ではない。このため、グラッシーカーボン、パイローカーボンは、カーボン系無機膜３００の形成に用いない。
（ｅ）パッシベーション膜１２０について
パッシベーション膜１２０は、図５に示すように、画素アレイ領域ＰＡにおいて、多層配線層１１１の上方に設けられている。
図６に示すように、周辺領域ＳＡにおいては、パッシベーション膜１２０は、カーボン系無機膜３００を介在して多層配線層１１１の上方に設けられている。パッシベーション膜１２０は、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面に対応する部分に、開口ＫＫが形成されている。
たとえば、パッシベーション膜１２０は、窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ）を用いて、形成される。パッシベーション膜１２０は、窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ）の単層でも良いが、ストレス緩和のために、酸化シリコン（ＳｉＯ２）との積層でもよい。
（ｆ）平坦化膜１３０について
平坦化膜１３０は、図５，図６に示すように、画素アレイ領域ＰＡおよび周辺領域ＳＡにおいて、パッシベーション膜１２０を介して、多層配線層１１１の上方に設けられている。たとえば、平坦化膜１３０は、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。
平坦化膜１３０は、パッシベーション膜１２０が形成された凹凸面を平坦化するために設けられている。
平坦化膜１３０は、周辺領域ＳＡにおいては、図６に示すように、パッシベーション膜１２０と同様に、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面に対応する部分に、開口ＫＫが形成されている。
（ｇ）カラーフィルタＣＦについて
カラーフィルタＣＦは、図５に示すように、画素アレイ領域ＰＡにおいて、パッシベーション膜１２０および平坦化膜１３０を介して多層配線層１１１の上方に設けられている。カラーフィルタＣＦは、平坦化膜１３０によって平坦にされた面に設けられることで、フォトダイオード２１の受光面ＪＳと正確に対面するように形成される。また、カラーフィルタＣＦは、平坦化膜１３０によって密着性が向上される。
図６に示すように、周辺領域ＳＡにおいては、カラーフィルタＣＦは、設けられていない。
図９は、本発明にかかる実施形態において、カラーフィルタＣＦを示す図である。図９では、カラーフィルタＣＦの上面を示している。
図９に示すように、カラーフィルタＣＦは、複数の画素Ｐのそれぞれに設けられており、入射光Ｈを着色して受光面ＪＳへ透過するように構成されている。
カラーフィルタＣＦは、図９に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとを含む。
カラーフィルタＣＦにおいて、レッドフィルタ層ＣＦＲは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。グリーンフィルタ層ＣＦＧは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。ブルーフィルタ層ＣＦＢは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが青色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。
レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接しており、いずれかが、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して設けられている。
ここでは、図９に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、レッドフィルタ層ＣＦＲとブルーフィルタ層ＣＦＢとが、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
たとえば、各フィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
このように、カラーフィルタＣＦは、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて隣接して並ぶ画素Ｐの間で、異なる色の光を透過するように構成されている。
カラーフィルタＣＦは、ＲＢＧからなる原色フィルタのほか、イエロー，マゼンダ，シアンの補色フィルタで構成されていても良い。
（ｈ）オンチップレンズＭＬ、レンズ材膜１４０について
オンチップレンズＭＬは、図５に示すように、画素アレイ領域ＰＡにおいて、パッシベーション膜１２０、平坦化膜１３０およびカラーフィルタＣＦを介して多層配線層１１１の上方に設けられている。オンチップレンズＭＬは、画素アレイ領域ＰＡにおいて画素Ｐに対応して設けられており、レンズ材膜１４０を加工することで形成されている。
オンチップレンズＭＬは、上方へ凸状に突き出た凸型レンズであり、フォトダイオード２１へ入射光Ｈを集光するように構成されている。つまり、オンチップレンズＭＬは、受光面ＪＳに垂直な方向ｚにおいて中心が縁よりも厚くなるように形成されている。
図６に示すように、周辺領域ＳＡにおいては、オンチップレンズＭＬは、設けられておらず、オンチップレンズＭＬを構成するレンズ材膜１４０が、パッシベーション膜１２０および平坦化膜１３０を介して、多層配線層１１１の上方に設けられている。そして、レンズ材膜１４０は、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面に対応する部分に、開口ＫＫが形成されている。
たとえば、オンチップレンズＭＬおよびレンズ材膜１４０は、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。
上記においては、オンチップレンズＭＬは、カラーフィルタＣＦ上に直接形成しているが、これに限定されない。カラーフィルタＣＦによって大きな段差が生じる場合には、平坦化膜（図示なし）を更に設けて平坦化し、その平坦な面に、オンチップレンズＭＬを形成しても良い。また、上記においては、オンチップレンズＭＬの中心と受光面ＪＳの中心とが対応するように、オンチップレンズＭＬを形成したが、これに限定されない。
（ｉ）反射防止膜１５０について
反射防止膜１５０は、図５に示すように、画素アレイ領域ＰＡにおいて、オンチップレンズＭＬおよびレンズ材膜１４０の上面を被覆するように設けられている。
図６に示すように、周辺領域ＳＡにおいては、反射防止膜１５０は、レンズ材膜１４０の上面を被覆するように設けられている。そして、反射防止膜１５０は、パッド電極１１１Ｐにおいて外部と電気的に接続される面に対応する部分に、開口ＫＫが形成されている。
反射防止膜１５０は、図５，図６に示すように、入射光ＨがオンチップレンズＭＬおよびレンズ材膜１４０の表面で反射することを防止するように構成されている。つまり、反射防止膜１５０は、光学的干渉作用によって反射防止機能が発現されるように、材料および膜厚が、適宜、選択されて形成されている。
一般的には、オンチップレンズＭＬの屈折率より小さい材料を用いて、反射防止膜１５０が形成される。たとえば、シリコン酸化物（屈折率ｎ＝１．４）を用いて、反射防止膜１５０が形成される。この他に、屈折率の異なる複数の層を積層して、反射防止膜１５０を形成しても良い。適宜、所望な性能、コストなどの因子を考慮して形成できる。
（ｊ）その他
図１０は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐから信号を読み出す際に、各部へ供給するパルス信号を示すタイミングチャートである。図１０において、（ａ）は、選択トランジスタ２４のゲートへ入力する選択信号（ＳＥＬ）を示している。（ｂ）は、リセットトランジスタ２５のゲートへ入力するリセット信号（ＲＳＴ）を示している。そして、（ｃ）は、転送トランジスタ２２のゲートへ入力する転送信号（ＴＧ）を示している（図４参照）。
まず、図１０に示すように、第１の時点ｔ１において、選択信号（ＳＥＬ）をローレベルからハイレベルとして、選択トランジスタ２４（図４参照）をオン状態にする。そして、第２の時点ｔ２において、リセット信号（ＲＳＴ）をローレベルからハイレベルとして、リセットトランジスタ２５（図４参照）をオン状態にする。これにより、増幅トランジスタ２３（図４参照）のゲート電位をリセットする。
つぎに、第３の時点ｔ３において、リセット信号（ＲＳＴ）をハイレベルからローレベルとして、リセットトランジスタ２５をオフ状態にする。そして、この後、リセットレベルに対応した電圧を、出力信号として、カラム回路（図示なし）へ読み出す。
つぎに、第４の時点ｔ４において、転送信号（ＴＧ）をローレベルからハイレベルにして、転送トランジスタ２２をオン状態にする。これにより、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を増幅トランジスタ２３のゲートへ転送する。
つぎに、第５の時点ｔ５において、転送信号（ＴＧ）をハイレベルからローレベルにして、転送トランジスタ２２をオフ状態にする。そして、この後、蓄積された信号電荷の量に応じた信号レベルの電圧を、出力信号として、カラム回路（図示なし）へ読み出す。
カラム回路（図示なし）においては、先に読み出したリセットレベルと、後に読み出した信号レベルとを差分処理して、信号を蓄積する。これにより、画素Ｐごとに設けられた各トランジスタのＶｔｈのバラツキ等によって発生する固定的なパターンノイズが、キャンセルされる。
上記のように画素Ｐを駆動する動作は、各トランジスタ２２，２４，２５の各ゲートが、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐからなる行単位で接続されていることから、その行単位にて並ぶ複数の画素Ｐについて同時に行われる。つまり、画素Ｐが水平ライン（画素行）単位で垂直な方向に順次選択される。
そして、各種タイミング信号によって各画素Ｐのトランジスタが制御され、各画素Ｐにおける出力信号が垂直信号線２７を通して画素Ｐの列毎にカラム回路（図示なし）に読み出される。そして、カラム回路（図示なし）で蓄積された信号が、水平駆動回路（図示なし）によって選択されて、外部出力回路（図示なし）へ順次出力される。
（Ｂ）製造方法
以下より、上記の固体撮像素子１を製造する製造方法の要部について説明する。
図１１〜図１３は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像素子１を製造する方法の各工程で設けられた要部を示す図である。
図１１〜図１３では、固体撮像素子１においてパッド電極１１１Ｐの表面を露出する際の各工程について、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の順で示している。各図は、固体撮像素子１の周辺領域ＳＡにおいて、パッド電極１１１Ｐが形成された部分の断面を示している。つまり、各図は、図６と同様に、図２に示すＸ１ｂ−Ｘ２ｂ部分の断面を示している。また、各図は、図６において、パッド電極１１１Ｐが設けられた部分から上方の部分を選択的に示している。
（ａ）パッド電極１１１Ｐなどの各部の形成
まず、図１１（ａ）に示すように、パッド電極１１１Ｐなどの各部について形成する。
ここでは、図１１（ａ）に示すように、周辺領域ＳＡにパッド電極１１１Ｐを設ける。具体的には、金属膜を成膜後、その金属膜についてパターン加工することでパッド電極１１１Ｐを形成する。そして、パッド電極１１１Ｐの上面を被覆するように、カーボン系無機膜３００を設ける。そして、そのパッド電極１１１Ｐを被覆するように、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とレンズ材膜１４０と反射防止膜１５０とを、パッド電極１１１Ｐの上面に、順次、設ける。
たとえば、下記の条件で、各部を形成する。
［パッド電極１１１Ｐ］
・材料：アルミニウム、アルミニウム合金
・厚み：３００〜１２００ｎｍ（デバイス性能による）
［カーボン系無機膜３００］
・材料：グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン（アモルファスカーボン）
・厚み：１０〜５０ｎｍ（グラフェンの場合には、一の炭素元素の厚み）
［パッシベーション膜１２０］
・材料：窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ）など
・厚み：２００〜８００ｎｍ（組成による）
［平坦化膜１３０］
・材料：アクリル樹脂，エポキシ樹脂
・厚み：５０〜８００ｎｍ（組成，材質，形状による）
［レンズ材膜１４０］
・材料：アクリル樹脂，エポキシ樹脂
・厚み：２００〜２０００ｎｍ（組成，材質による）
［反射防止膜１５０］
・材料：酸化シリコン（ＳｉＯ２）など
・厚み：５０〜２５０ｎｍ（組成，材質による）
なお、図１１（ａ）では図示していないが、画素アレイ領域ＰＡでは、図５に示したように、パッド電極１１１Ｐの形成と共に、最上層の配線１１１ｈを形成する。そして、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とを形成後、その平坦化膜１３０の上面にカラーフィルタＣＦを形成する。そして、そのカラーフィルタＣＦを被覆するように、レンズ材膜１４０を成膜後、そのレンズ材膜１４０をオンチップレンズＭＬに加工する。オンチップレンズＭＬについては、たとえば、リフロー法、エッチバック法、インプリント法などの形成方法で形成する。この後、オンチップレンズＭＬおよびレンズ材膜１４０を被覆するように、反射防止膜１５０を設ける。
（ｂ）フォトレジスト膜ＰＲの形成
つぎに、図１１（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜ＰＲを形成する。
ここでは、図１１（ｂ）に示すように、反射防止膜１５０の上面を被覆するように、フォトレジスト材料をスピンコート法で塗布することで、フォトレジスト膜ＰＲを形成する。
（ｃ）レジストパターンＲＰの形成
つぎに、図１２（ｃ）に示すように、レジストパターンＲＰを形成する。
ここでは、フォトレジスト膜ＰＲ（図１１（ｂ）参照）についてパターン加工することで、レジストパターンＲＰを形成する。具体的には、パッド電極１１１Ｐの上面のうち露出させる面の部分（図４参照）に開口ＫＫ１を設けることで、レジストパターンＲＰを形成する
たとえば、図１２（ｃ）に示すように、開口ＫＫ１の側面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直になるように、レジストパターンＲＰを形成する。開口ＫＫ１の側面が、撮像面（ｘｙ面）に対して傾斜したテーパー形状になるように、レジストパターンＲＰを形成してもよい。被エッチング膜が複数層ある場合、テーパー形状のレジストパターンＲＰの方が、比較的サイドエッチが少ない形状になるため、好適である。
（ｄ）カーボン系無機膜３００の上面に設けられた各部についてのエッチング
つぎに、図１２（ｄ）に示すように、カーボン系無機膜３００の表面が露出するまで、カーボン系無機膜３００の上面に設けられた各部をエッチングする。
ここでは、レジストパターンＲＰをマスクとして用いて、反射防止膜１５０とレンズ材膜１４０と平坦化膜１３０とパッシベーション膜１２０とについて、ドライエッチング処理で除去し、カーボン系無機膜３００の表面を露出させる。
たとえば、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＣＨＦ３，ＳＦ６を少なくとも１種含むフッ素（Ｆ）系エッチングガスを用いて、各部についてドライエッチング処理を実施する。また、酸素（Ｏ）、アルゴン（Ａｒ）などのガスを、適宜、導入して、このドライエッチング処理を実施してもよい。これらのガスはプラズマ化され、活性なイオンまたはラジカルになり、反射防止膜１５０などの被エッチング膜と化学反応して、エッチングされる。
このドライエッチング処理の実施によって、反射防止膜１５０とレンズ材膜１４０と平坦化膜１３０とパッシベーション膜１２０とのそれぞれがエッチングされる。つまり、反射防止膜１５０とレンズ材膜１４０と平坦化膜１３０とパッシベーション膜１２０とのそれぞれにおいて、レジストパターンＲＰの開口ＫＫ１（図１２（ｃ）参照）の底面部分が除去され、各部材に開口ＫＫ２が形成される。
たとえば、ＩＣＰ型エッチャーを用いて、下記の条件によって、ドライエッチング処理を実施する。
・ガス圧力：０．３〜２．０Ｐａ
・ガス流量：
Ｏ２ ；５０〜５００ｓｃｃ
ＣＨＦ３ ；０〜５０ｓｃｃ
ＣＦ４ ；３０〜４００ｓｃｃ
Ａｒ ；０〜３０ｓｃｃ
・放電（プラズマ）パワー：５００〜２０００Ｗ
・バイアスパワー：２０〜５００Ｗ
パッシベーション膜１２０の下部にあるカーボン系無機膜３００は、このドライエッチング処理に対して、エッチングレートが極端に遅い。このため、カーボン系無機膜３００は、エッチングストッパーとして機能し、このドライエッチング処理が停止される。
上記のドライエッチング処理の実施では、複数の被エッチング膜を一括で除去してもよく、複数の被エッチング膜のそれぞれを個別に除去してもよい。
また、上記のドライエッチング処理の実施においては、エッチング精度を更に高めるために、エンドポイントディテクター（ＥＰＤ）を用いてエンドポイントを検知することが好適である。カーボン系無機膜３００の上部にある被エッチング膜は、無機系の窒化シリコン膜などである。このため、被エッチング膜に起因するシリコン系ガスの発光をモニタリングすることによって、正確にエンドポイントを検知して、ドライエッチング処理を終了させることができる。
（ｅ）レジストパターンＲＰとカーボン系無機膜３００の一部の除去
つぎに、図１３（ｅ）に示すように、レジストパターンＲＰとカーボン系無機膜３００の一部とを除去する。
ここでは、Ｏ２プラズマを用いたアッシング処理を実施することで、反射防止膜１５０の上面からレジストパターンＲＰを除去する。また、このレジストパターンＲＰの除去と共に、カーボン系無機膜３００の一部が同時に除去される。
具体的には、下記の反応式（３），（４）によって、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの表面の一部から除去されて、カーボン系無機膜３００に開口ＫＫが形成される。
Ｃ＋Ｏ＊→ＣＯ ・・・（３）
Ｃ＋２Ｏ＊→ＣＯ２ ・・・（４）
これにより、パッド電極１１１Ｐにおいては、開口ＫＫが設けられた部分の面が露出する。
この後、パッド電極１１１Ｐの露出した表面には、図１に示したように、ワイヤ５０２が電気的に接続され、固体撮像素子１と基板５０１との間が電気的に接続される。
（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態では、基板１０１の画素アレイ領域ＰＡに、入射光Ｈを受光する画素Ｐを形成する（画素形成工程）。また、基板１０１において画素アレイ領域ＰＡの周辺に位置する周辺領域ＳＡに、パッド電極１１１Ｐを形成する（パッド電極形成工程）。ここでは、アルミニウムまたはアルミニウム合金によってパッド電極１１１Ｐを形成する。そして、パッド電極１１１Ｐにおいて外部に電気的に接続する接続面を含む上面にカーボン系無機膜３００を形成する（カーボン系無機膜形成工程）。ここでは、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン（アモルファスカーボン）のうちの少なくとも１つを用いて、カーボン系無機膜３００を形成する。そして、そのカーボン系無機膜３００の上面を被覆するように、パッシベーション膜１２０、平坦化膜１３０、レンズ材膜１４０、反射防止膜１５０などの被覆膜を形成する（被覆膜形成工程）（図１１（ａ）参照）。この後、そのパッド電極１１１Ｐの接続面上に開口ＫＫを形成し、接続面を露出させる（開口形成工程）（図１１（ｂ）〜図１３（ｅ）参照）。
本実施形態にて開口ＫＫを形成する際には、まず、レジストパターンＲＰを形成する（レジストパターン形成ステップ）。ここでは、反射防止膜１５０の上面において、パッド電極１１１Ｐの接続面の部分が開口し、接続面以外の部分を被覆するパターンに、レジストパターンＲＰを形成する（図１１（ｂ），図１２（ｃ）参照）。つぎに、レジストパターンＲＰをマスクとして用いると共に、カーボン系無機膜３００をエッチングストッパー膜として用いて、反射防止膜１５０などの被覆膜についてエッチング処理を実施する。これにより、カーボン系無機膜３００の上面にて、パッド電極１１１Ｐの接続面に対応する面を露出させる（エッチング処理ステップ）（図１２（ｄ）参照）。ここでは、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＣＨＦ３，ＳＦ６を少なくとも１種含むフッ素（Ｆ）系エッチングガスを用いて、このエッチング処理を実施する。つぎに、レジストパターンＲＰと、カーボン系無機膜３００にてパッド電極１１１Ｐの接続面に対応する部分とについてアッシング処理を実施し、両者を同時に除去する（アッシング処理ステップ）（図１３（ｅ）参照）。
このように、本実施形態では、ドライエッチング処理の際には、パッド電極１１１Ｐにおいて露出される接続面がカーボン系無機膜３００で被覆された状態であり、フッ素（Ｆ）系エッチングガスが直接的に接触しない。このため、パッド電極１１１Ｐの接続面においては、アルミニウムとフッ素（Ｆ）との化合物（ＡｌＦｘ）が、生成されないので、そのパッド電極１１１Ｐの接続面に異物が発生することを防止できる。
したがって、本実施形態では、パッド電極１１１Ｐの接続面において、ワイヤーボンディングなどの接続手段を構成する電気供給金属と適正にオーミック接合するので、固体撮像素子を正常に動作させることができる。
また、本実施形態では、パッド電極１１１Ｐの接続面について洗浄処理を実施することが不要である。これと共に、本実施形態では、レジストパターンＲＰと、カーボン系無機膜３００にてパッド電極１１１Ｐの接続面に対応する部分との両者について、アッシング処理で同時に除去できる。また、本実施形態では、ドライエッチング処理の実施の際には、反射防止膜１５０などの被覆膜についてエッチング処理する際に生ずるガスをモニタリングすることで、このドライエッチング処理のエンドポイントを検知する。したがって、本実施形態では、装置を効率的に製造可能である。
また、本実施形態においては、パッド電極１１１Ｐにおいて外部に電気的に接続する接続面以外の上面にカーボン系無機膜３００が形成されている。このカーボン系無機膜３００は、入射光Ｈがパッド電極１１１Ｐの表面で反射することを防止するように設けられている。よって、本実施形態においては、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
この作用・効果について、図を用いて説明する。
図１４は、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの表面に設けられていない固体撮像素子１Ｊの全体構成を示す図である。図１４は、図２と同様に、上面を示している。
図１５は、固体撮像素子に入射光Ｈが入射したときの様子を模式的に示す図である。図１５において、（ａ）は、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの表面に設けられていない固体撮像素子１Ｊ（図１４に示したもの）に入射光Ｈが入射したときの様子を示している。これに対して、（ｂ）は、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの表面に設けた固体撮像素子１（図２に示した本実施形態のもの）に入射光Ｈが入射したときの様子を示している。
図１４に示すように、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐを被覆していない場合には、図１５（ａ）に示すように、パッド電極１１１Ｐで入射光Ｈが反射する。よって、この場合には、いわゆるゴースト現象が発生する場合があり、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。
しかし、本実施形態の固体撮像素子１のように、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐを被覆していない場合には、図１５（ｂ）に示すように、パッド電極１１１Ｐで入射光Ｈが反射することが防止される。
よって、本実施形態では、いわゆるゴースト現象が発生することを防止可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
カーボン系無機膜３００については、グラファイトのように導電性材料を用いて形成することが、好適である。この場合には、パッド電極１１１Ｐにおいて、「エレクトロマイグレーション現象」が発生することを防止し、配線の信頼性が向上させることができる。
この作用・効果について、図を用いて説明する。
図１６は、本発明にかかる実施形態において、パッド電極１１１Ｐに電流が流れる様子を模式的に示した図である。図１６は、固体撮像素子１の周辺領域ＳＡにおいて、パッド電極１１１Ｐが形成された部分であって、図６と同様に、図２に示すＸ１ｂ−Ｘ２ｂ部分の断面を示している。図１６は、図６において、パッド電極１１１Ｐが設けられた部分から上方の部分を選択的に示している。
図１６に示すように、パッド電極１１１Ｐにおいて開口ＫＫが設けられて露出した面には、ワイヤ５０２が接合されており、ワイヤ５０２から供給された電流が、パッド電極１１１Ｐを流れる。
このため、パッド電極１１１Ｐを構成するアルミニウムの原子と、電子とが衝突し、アルミニウムの原子が動いて断線する「エレクトロマイグレーション現象」が発生する場合がある。この「エレクトロマイグレーション現象」は、一般的に、絶縁物とパッド電極１１１Ｐとの界面で、発生しやすい。活性化エネルギーが低いからである。しかし、本実施形態においては、導電性のカーボン系無機膜３００が、パッド電極１１１Ｐと、絶縁体のパッシベーション膜１２０との間に設けられている。このため、電流が分配されると共に、パッド電極１１１Ｐと、絶縁体のパッシベーション膜１２０とが直接的に接してしない。したがって、本実施形態では、「エレクトロマイグレーション現象」の発生を抑制し、配線の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態においては、カーボン系無機膜３００がパッド電極１１１Ｐの上面に設けられているので、「ストレスマイグレーション現象」が発生することを防止し、配線の信頼性を向上させることができる。
アルミニウムなどの金属材料で形成されたパッド電極１１１Ｐにストレスが印加されると、せん断応力によって破断する場合がある（「ストレスマイグレーション現象」）。しかし、本実施形態においては、カーボン系無機膜３００が、パッド電極１１１Ｐの上面において、バッファ層として機能し、直接的に、パッド電極１１１Ｐへストレスが印加されない。したがって、本実施形態では、「ストレスマイグレーション現象」が発生することを防止し、配線の信頼性を向上させることができる。
この他に、ダイヤモンドライクカーボンのように、高い熱伝導率の材料でカーボン系無機膜３００を形成することによって、固体撮像素子１で発生する熱が、基板５０１（図１などを参照）へ効率的に伝熱される。よって、配線の信頼性を向上させることができる。
本実施形態において、パッド電極１１１Ｐの表面の一部からカーボン系無機膜３００を除去する際には、Ｏ２プラズマを用いたアッシング工程を実施している。Ｏ２プラズマは、半導体ウエハの表面を親水化状態にする。その後に行われる裏面研削工程では、表面を保護する表面保護テープを除去するが、ウエハ表面を親水化すると、表面保護テープの剥離性が向上し、表面保護テープの接着剤の残留を大幅に低減できる。そして、接着剤の残りが大幅に低減できるため、歩留まりを向上させることができる。
また、Ｏ２プラズマを用いたアッシング工程の実施によって、パッド電極（アルミニウムまたはアルミニウム合金）の表面が酸化される。その酸化により、アルミニウムの結晶粒上では、酸化が進まないが、結晶粒界で酸化が進む。結晶粒界での酸化促進は、結晶粒界を補強する。その後に行われるチップ個片化プロセスでは、長時間の間、比抵抗の低い純水に浸るため、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、シリコン（Ｓｉ）などの異種金属を含んだアルミニウム合金は電池効果により腐食する。つまり、卑な金属が溶解する。たとえば、銅とアルミニウムの場合、アルミニウムが卑な金属であるため、アルミニウムが溶解する。本実施形態では、Ｏ２プラズマを用いたアッシング工程の実施を、ウエハプロセスの最後に行っているため、結晶粒界に析出する過剰な異種金属または異種金属との合金は、厚い酸化皮膜を形成することになる。すなわち、厚い酸化皮膜が純水との接触を防止するので、電池効果を発現せず、腐食が発生しない。そのため、本実施形態では、電極との接合性は向上し、信頼性が向上する。
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
たとえば、フォトダイオード２１の受光面ＪＳとオンチップレンズＭＬとの間に、光導波路（図示なし）を設けることによって、オンチップレンズＭＬが集光した入射光Ｈを光導波路で受光面ＪＳへ導くように構成しても良い。このため、周辺領域ＳＡにおいては、この光導波路を構成する材料の膜を成膜し、開口ＫＫを形成する際には、その光導波路を構成する材料の膜について、ドライエッチング処理を実施してもよい。
また、上記の実施形態においては、画素トランジスタとして、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタの４種類を設ける場合について記載したが、これに限定されない。
また、上記の実施形態においては、固体撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサである場合について説明したが、これに限定されない。固体撮像素子がＣＣＤイメージセンサであっても良い。
また、上記の実施形態においては、カメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像素子を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
なお、上記の実施形態において、固体撮像素子１は、本発明の固体撮像素子に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、基板１０１は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、画素アレイ領域ＰＡは、本発明の画素アレイ領域に相当する。また、上記の実施形態において、周辺領域ＳＡは、本発明の周辺領域に相当する。また、上記の実施形態において、パッド電極１１１Ｐは、本発明のパッド電極に相当する。また、上記の実施形態において、カーボン系無機膜３００は、本発明のカーボン系無機膜に相当する。また、上記の実施形態において、パッシベーション膜１２０，平坦化膜１３０，レンズ材膜１４０，反射防止膜１５０は、本発明の被覆膜に相当する。また、上記の実施形態において、レジストパターンＲＰは、本発明のレジストパターンに相当する。また、上記の実施形態において、パッシベーション膜１２０は、本発明のパッシベーション膜に相当する。また、上記の実施形態において、平坦化膜１３０は、本発明の平坦化膜に相当する。また、上記の実施形態において、レンズ材膜１４０は、本発明のレンズ材膜に相当する。また、上記の実施形態において、オンチップレンズＭＬは、本発明のオンチップレンズに相当する。また、上記の実施形態において、反射防止膜１５０は、本発明の反射防止膜に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ４０は、本発明の電子機器に相当する。
１：固体撮像素子、２１：フォトダイオード、２２：転送トランジスタ、２３：増幅トランジスタ、２４：選択トランジスタ、２５：リセットトランジスタ、２６：転送線、２７：垂直信号線、２８：アドレス線、２９：リセット線、４０：カメラ、４２：光学系、４３：制御回路部、４４：信号処理回路部、１０１：基板、１１１：多層配線層、１１１Ｐ：パッド電極、１１１ｈ：配線、１１１ｚ：絶縁層、１２０：パッシベーション膜、１３０：平坦化膜、１４０：レンズ材膜、１５０：反射防止膜、３００：カーボン系無機膜、４２１ａ，４２１ｂ：レンズ、４２２：レンズホルダ、４２３：ＩＲカットフィルタ、５０１：基板、５０２：ワイヤ、５０３：蓋部、ＣＦ：カラーフィルタ、ＣＦＢ：ブルーフィルタ層、ＣＦＧ：グリーンフィルタ層、ＣＦＲ：レッドフィルタ層、ＭＬ：オンチップレンズ
Ｐ：画素、ＰＡ：画素アレイ領域、ＰＲ：フォトレジスト膜、ＰＳ：撮像面、ＲＰ：レジストパターン、ＳＡ：周辺領域、Ｔｒ：画素トランジスタ

Claims (7)

  1. 入射光を受光する画素を基板の画素アレイ領域に形成する画素形成工程と、
    前記基板において前記画素アレイ領域の周辺に位置する周辺領域に、パッド電極を形成するパッド電極形成工程と、
    前記パッド電極において外部に電気的に接続する接続面を含む上面にカーボン系無機膜を形成するカーボン系無機膜形成工程と、
    前記カーボン系無機膜の上面を被覆する被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、
    前記パッド電極の前記接続面上に開口を形成し、前記接続面を露出させる開口形成工程と
    を有しており、
    前記開口形成工程は、
    前記被覆膜の上面において、前記接続面の部分が開口し、前記接続面以外の部分を被覆するように、レジストパターンを形成するレジストパターン形成ステップと、
    前記レジストパターンをマスクとして用いると共に、前記カーボン系無機膜をエッチングストッパー膜として用いて、前記被覆膜についてエッチング処理を実施し、前記カーボン系無機膜の上面にて前記接続面に対応する面を露出させるエッチング処理ステップと、
    前記レジストパターンと前記カーボン系無機膜にて前記接続面に対応する部分とについてアッシング処理を実施し、両者を同時に除去するアッシング処理ステップと
    を含む、
    固体撮像素子の製造方法。
  2. 前記パッド電極形成工程では、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって前記パッド電極を形成し、
    前記カーボン系無機膜形成工程では、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン（アモルファスカーボン）のうちの少なくとも１つを用いて前記カーボン系無機膜を形成し、
    前記開口形成工程の前記エッチング処理ステップにおいては、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，ＣＨＦ3，ＳＦ6を少なくとも１種含むフッ素系エッチングガスを用いて、前記エッチング処理を実施する、
    請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
  3. 前記被覆膜形成工程は、
    前記カーボン系無機膜の上面を被覆するようにパッシベーション膜を前記被覆膜として形成するパッシベーション膜形成ステップ、
    を含む、
    請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法。
  4. 前記被覆膜形成工程は、
    前記パッシベーション膜の上面を被覆するように平坦化膜を前記被覆膜として形成する平坦化膜形成ステップ
    を含む、
    請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法。
  5. 前記被覆膜形成工程は、
    前記平坦化膜の上面にレンズ材膜を前記被覆膜として形成するレンズ材膜形成ステップ を含み、
    前記開口形成工程の実施よりも前に、前記画素アレイ領域において前記レンズ材膜をオンチップレンズに加工する、オンチップレンズ形成工程
    を有する、
    請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法。
  6. 前記被覆膜形成工程は、
    前記レンズ材膜の上面に反射防止膜を前記被覆膜として形成する反射防止膜形成ステップを含む、
    請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
  7. 前記開口形成工程の前記エッチング処理ステップでは、前記被覆膜についてエッチング処理する際に生ずるガスをモニタリングすることで、当該エッチング処理のエンドポイントを検知する、
    請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6108698B2 (ja) * 2012-06-15 2017-04-05 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
FR2993395A1 (fr) * 2012-07-12 2014-01-17 St Microelectronics Crolles 2 Procede de traitement d'un substrat, en particulier pour la protection de couches antireflets
TWI485457B (zh) * 2012-09-07 2015-05-21 晶片上支撐架之模組結構
CN103716513A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 宏翔光电股份有限公司 芯片上支撑架的模块结构
US9269658B2 (en) * 2013-03-11 2016-02-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Ball amount process in the manufacturing of integrated circuit
KR20140133288A (ko) * 2013-05-10 2014-11-19 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
JP2015115386A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 ソニー株式会社 固体撮像素子、電子機器、および固体撮像素子の製造方法
CN104881162B (zh) * 2014-02-28 2018-07-31 宸鸿科技(厦门)有限公司 一种复合基板结构及具有复合基板结构的触控面板
TW201545008A (zh) * 2014-05-26 2015-12-01 Wintek Corp 觸控面板
US9583358B2 (en) 2014-05-30 2017-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Hardmask composition and method of forming pattern by using the hardmask composition
KR102287343B1 (ko) 2014-07-04 2021-08-06 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
KR102287344B1 (ko) 2014-07-25 2021-08-06 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
KR102295525B1 (ko) 2015-01-16 2021-08-30 삼성전자 주식회사 스핀 코팅용 하드 마스크 조성물
KR102384226B1 (ko) * 2015-03-24 2022-04-07 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법
KR102463893B1 (ko) 2015-04-03 2022-11-04 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
JP2018011018A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
JP2018060921A (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 キヤノン株式会社 光電変換装置及びシステム
US11034847B2 (en) 2017-07-14 2021-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Hardmask composition, method of forming pattern using hardmask composition, and hardmask formed from hardmask composition
KR102433666B1 (ko) 2017-07-27 2022-08-18 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크
KR102486388B1 (ko) 2017-07-28 2023-01-09 삼성전자주식회사 그래핀 양자점의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 얻어진 그래핀 양자점을 포함한 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크
CN112585750A (zh) * 2018-08-31 2021-03-30 索尼半导体解决方案公司 半导体装置
CN111048536A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 松下知识产权经营株式会社 摄像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6212163A (ja) 1985-07-09 1987-01-21 Mitsubishi Electric Corp 光読み取り装置
US5438222A (en) 1989-08-28 1995-08-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device with plural pad connection of semiconductor chip to leads
JP2802650B2 (ja) 1989-08-28 1998-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 電子装置
JPH03158466A (ja) 1989-11-14 1991-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 連続製膜装置
JP3643580B2 (ja) * 2002-11-20 2005-04-27 株式会社東芝 プラズマ処理装置及び半導体製造装置
US8350466B2 (en) * 2004-09-17 2013-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and manufacturing method thereof
JP2008244032A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Sharp Corp 半導体装置及びその製造方法
JP4457142B2 (ja) * 2007-10-17 2010-04-28 シャープ株式会社 固体撮像素子、カメラモジュールおよび電子情報機器
JP5144213B2 (ja) * 2007-10-30 2013-02-13 シャープ株式会社 プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および固体撮像素子の製造方法
US8212328B2 (en) * 2007-12-05 2012-07-03 Intellectual Ventures Ii Llc Backside illuminated image sensor
US20090286402A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Applied Materials, Inc Method for critical dimension shrink using conformal pecvd films
JP5198150B2 (ja) * 2008-05-29 2013-05-15 株式会社東芝 固体撮像装置
ITRM20080610A1 (it) * 2008-11-13 2010-05-14 Aptina Imaging Corp Procedimento per passivazione in umido di piazzole di unione per protezione contro un trattamento successivo basato su tmah.
JP4873001B2 (ja) * 2008-12-10 2012-02-08 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、電子機器並びに半導体装置

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