JP6185287B2 - シリコン貫通ビアの構造物およびその形成方法 - Google Patents
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Description
<シリコン貫通ビアの構造物の構成>
図1は、実施形態1に係るシリコン貫通ビアの構造物の断面図である。
図2〜図5は、図1のシリコン貫通ビアの構造物の形成方法を示す断面図である。
図6は、実施形態1に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図7〜図16は、図6の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。図17〜図19は、図6の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す平面図である。
<裏面照射型イメージセンサの構成>
図20は、実施形態1の変形例1に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図21及び図22は、図20の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。
<裏面照射型イメージセンサの構成>
図23は、実施形態1の変形例2に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図24は、図23の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。図25は、図23の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す平面図である。
図26は、実施形態1の変形例3に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
<裏面照射型イメージセンサの構成>
図27は、実施形態1の変形例4に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図28〜図30は、図27の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。
<シリコン貫通ビアの構造物の構成>
図31は、実施形態2に係るシリコン貫通ビアの構造物の断面図である。
図32は、図31のシリコン貫通ビアの構造物の形成方法を示す断面図である。
以下では、図31のシリコン貫通ビアの構造物を含む裏面照射型イメージセンサについて説明する。
図34及び図35は、図33の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。
図36は、実施形態2の変形例1に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図37は、実施形態2の変形例2に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図38は、実施形態2の変形例3に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
<シリコン貫通ビアの構造物の構成>
図39は、実施形態3に係るシリコン貫通ビアの構造物の断面図である。
図40は、図39のシリコン貫通ビアの構造物の形成方法を示す断面図である。
以下では、図39のシリコン貫通ビアの構造物を含む裏面照射型イメージセンサについて説明する。
図42は、図41の裏面照射型イメージセンサの製造方法を示す断面図である。
図43は、実施形態3の変形例1に係る裏面照射型イメージセンサの断面図である。
図44は、実施形態3の変形例2に係る裏面照射型イメージセンサの断面の一例を示す図である。
図45は、実施形態3の変形例3に係る裏面照射型イメージセンサの断面の一例を示す図である。
図46は、本発明の実施形態1、2およびその変形例に係るイメージセンサを含む電子システムの構成を示すブロック図である。
10a、100a アウター半導体パターン、
10b、100b インナー半導体パターン、
100a、100b 半導体層、
12a〜12d、110 層間絶縁膜、
14a〜14c、108 内部配線、
16、111 層間絶縁膜構造物、
18、114 分離用トレンチ、ビア分離用トレンチ、
20、120、20b、20c 絶縁パターン、
22a 第1導電膜、
22b 第2導電膜、
23 導電膜、
24、126 シリコン貫通ビアコンタクト、
26、128 パッドパターン、
28 ボイド、エアーギャップ、
29 導電パターン、
30、136 ビアホール、
101 予備半導体層、
102 素子分離膜パターン、
104 トランジスタ、
106a 第1フォトダイオード、
106b 第2フォトダイオード、
112 支持基板、
115a クラック防止用トレンチ、
115b 回路ブロック分離用トレンチ、
115c ピクセル分離用トレンチ、
116 反射防止膜、
118、118a 絶縁膜、
120b クラック防止用パターン、
120c 回路ブロック分離用パターン、
120d ピクセル分離用パターン、
122、122a 第1金属膜、
122a 予備パッドパターン、
123、123a 遮光パターン
123b 混色防止パターン、
124、124a 第2金属膜、
124a 予備パッドパターン、
130 保護膜、
130a 保護膜パターン、
132 カラーフィルタ、
134 マイクロレンズ、
400 電子システム、
410 プロセッサ、
420 メモリ装置、
439 記憶装置、
440 イメージセンサ、
450 入出力装置、
460 電源装置。
Claims (21)
- 半導体層の第1領域及び第2領域内に、それぞれアクティブピクセル用第1フォトダイオード及びオプティカルブラックピクセル用第2フォトダイオードを形成する段階と、
前記半導体層の第1面の上に、層間絶縁膜及び前記層間絶縁膜内に位置する内部配線を含む層間絶縁膜構造物を形成する段階と、
前記半導体層を貫通する分離用トレンチを形成して、アウター半導体パターン及び前記アウター半導体パターンと分離するインナー半導体パターンを形成し、前記分離用トレンチは前記インナー半導体パターンを囲みながら前記層間絶縁膜を露出させるように形成する段階と、
前記半導体層の第1面と対向する前記半導体層の第2面の上面及び前記分離用トレンチの表面上にコンフォーマルに絶縁パターンを形成する段階と、
前記分離用トレンチと離隔しながら前記インナー半導体パターンを貫通するビアホールを形成する段階と、
前記分離用トレンチ内の絶縁パターン上に前記分離用トレンチを詰める導電パターンを形成し、前記ビアホール内にはシリコン貫通ビアコンタクトを形成し、前記シリコン貫通ビアコンタクトの上部は前記半導体層の第2面を覆う絶縁パターンによって囲まれていて、前記シリコン貫通ビアコンタクトの下部は前記内部配線と接触するように形成する段階と、
前記半導体層の第2面を覆う絶縁パターンの上にパッドパターンを形成する段階と、
前記半導体層の第2面を覆う絶縁パターン上にカラーフィルタ及び前記カラーフィルタの上にマイクロレンズを形成する段階と、
を含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。 - 前記導電パターン、シリコン貫通ビアコンタクト及びパッドパターンを形成する段階は、
前記ビアホールの内部、分離用トレンチの内部、及び前記半導体層の第2面を覆う絶縁パターンの上に導電膜を形成する段階と、
前記導電膜の物質を含むシリコン貫通ビアコンタクト及び導電パターンを形成する段階と、
前記導電膜をパターニングして前記導電膜の物質を含むパッドパターンを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサの製造方法。 - 前記導電膜をパターニングして、前記半導体層の第2領域内で前記絶縁パターンの上に前記導電膜の物質を含む遮光パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサの製造方法。
- 前記導電膜を形成する段階は、第1金属膜及び前記第1金属膜とエッチング選択比を有する第2金属膜が積層される積層構造物を形成する段階を含むことを特徴とする請求項3に記載のイメージセンサの製造方法。
- 前記シリコン貫通ビアコンタクトは前記第1及び第2金属膜が積層される積層構造物が含まれるように形成し、前記パッドパターンは前記積層構造物が含まれるように形成し、前記遮光パターンは前記第1金属膜で形成することを特徴とする請求項4に記載のイメージセンサの製造方法。
- 基板の第1面の上に層間絶縁膜及び内部配線を含む層間絶縁膜構造物を形成する段階と、
前記基板を貫通する分離用トレンチを形成し、前記分離用トレンチによって囲まれるインナー基板を形成する段階と、
前記分離用トレンチの内部及び前記基板の第1面の反対面である第2面にコンフォーマルに絶縁膜を形成する段階と、
前記分離用トレンチと離隔し、前記基板の第2面の上に形成された絶縁膜部位と前記インナー基板を貫通し、前記内部配線を露出させるホールを形成する段階と、
前記ホールの内部及び前記絶縁膜の上に前記分離用トレンチの内部を詰めるように導電膜を形成する段階と、
前記導電膜をパターニングして、前記分離用トレンチの絶縁膜上に導電パターンと前記ホール内にシリコン貫通ビアコンタクトを形成する段階と、
を含むことを特徴とする集積回路素子の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成する段階は、前記基板の第2面と前記基板の第2面の上に形成された導電膜間に延びる前記絶縁膜の部分を形成する段階を含むことを特徴とする請求項6に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記導電膜を形成する段階は、前記ホール内で前記インナー基板と直接接触する導電膜部位を形成する段階を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記導電膜を形成した後、パッドパターンを形成する段階をさらに含み、前記パッドパターンは前記導電膜を含み、前記基板の第2面の上に形成された前記絶縁膜と接触するように形成することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記インナー基板の外側に備わる前記基板の第1領域内に、アクティブピクセル用第1フォトダイオードを形成する段階と、
前記基板の第2領域の上に形成された前記絶縁膜の上にパッドパターンを形成する段階と、
前記第1フォトダイオードの上に形成された前記絶縁膜の上にカラーフィルタと前記カラーフィルタの上にマイクロレンズを形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載の集積回路素子の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成する段階は、
反射防止膜を形成する段階と、
前記反射防止膜の上に上部絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項6〜10のいずれか一項に記載の集積回路素子の製造方法。 - 前記パッドパターンを形成する段階は、前記導電膜の上に前記導電膜とエッチング選択比を有する上部導電膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項10に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記上部導電膜を形成する段階は、前記導電膜より低抵抗を有する物質の前記上部導電膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記インナー基板の外側の基板の第2領域内にオプティカルブラックピクセル用第2フォトダイオードを形成する段階と、
前記第2フォトダイオードの上に形成された前記絶縁膜の上に第2カラーフィルタと前記第2カラーフィルタの上に第2マイクロレンズを形成する段階と、
前記第2フォトダイオードの上に形成された第2カラーフィルタ及び前記絶縁膜間に光遮断パターンを形成する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の集積回路素子の製造方法。 - 前記光遮断パターンを形成する段階は、前記導電膜をパターニングする工程を含み、前記光遮断パターンは前記導電膜に含まれることを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記光遮断パターンを形成する段階において、前記光遮断パターンは前記パッドパターンよりもさらに薄く形成することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記第1フォトダイオードは、複数の第1フォトダイオードのうちの1つであり、前記絶縁膜の上に、互いに直接的に隣接する複数の第1フォトダイオードの間に延びる混色防止パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記混色防止パターンを形成する段階は、前記導電膜をパターニングする段階を含み、前記混色防止パターンは前記導電膜に含まれることを特徴とする請求項17に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記基板は周辺回路領域を含み、前記周辺回路領域は複数のトランジスタ及び前記インナー基板を含むパッド領域を含み、
前記基板の第2領域内にオプティカルブラックピクセル用第2フォトダイオードを形成する段階と、
前記第1及び第2領域間の基板の第1部分、前記周辺回路領域の基板の第2部分、前記インナー基板の外側に位置する前記パッド領域内の基板の第3部分のうちいずれか1つにトレンチを形成する段階と、
前記トレンチ内にトレンチ絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項6〜18のいずれか一項に記載の集積回路素子の製造方法。 - 前記トレンチを形成する段階において、前記トレンチは前記基板を貫通するように形成することを特徴とする請求項19に記載の集積回路素子の製造方法。
- 前記トレンチ絶縁膜を形成する段階で、前記絶縁膜を含む前記トレンチ絶縁膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項19または20に記載の集積回路素子の製造方法。
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