JPWO2014103150A1 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体基板内にフォトダイオード(光電変換部)が設けられた固体撮像装置において、その感度を決める波長550nm近傍の緑色の光をほぼ完全に吸収し光電変換するには、約3.5μmの厚さの結晶シリコンが必要である。従って、半導体基板の内部に形成されるフォトダイオードの深さは、3.5μm程度とする必要がある。これに対し、平面的な画素サイズを1μmとした場合には、深さが3.5μm程度のフォトダイオードを形成することは非常に困難である。仮に、深さが3.5μm程度のフォトダイオードを形成できたとしても、斜め入射する光が、隣接する画素のフォトダイオードに入射する可能性が高い。通常のカラーイメージセンサでは、RGBに対応する画素が隣接して配置されているため、斜め入射する光が、隣接画素のフォトダイオードに入射すると、光学的な混色が生じ大きな問題となる。上記混色を防ぐためにフォトダイオードをより浅く形成すると、緑の光吸収効率が低下し、イメージセンサの感度が劣化する。画素の微細化では画素サイズが小さくなるので1画素あたりの感度が低下するため、これに加えて光吸収効率が低下するという問題も発生する。
[固体撮像装置の平面構成]
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る固体撮像装置の詳細を説明する。
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の理解を容易とするため、図2A、図2B及び図3を用いて、一般的な、光電変換膜を備える固体撮像装置の比較例を説明する。
次に、上記問題が解決された本開示の固体撮像装置の構成について詳細に説明する。
次に、本開示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。
101 画素領域
102 対向電極領域
103 周辺回路領域
104 周辺パッド領域
105、202、517 下部画素電極
106、204、801 周辺パッド
201 画素電極接続プラグ
203、526 グローバル配線
205、518、802 有機光電変換膜
206、519 上部画素電極
207 第1パッシベーション膜
208 第2パッシベーション膜
209 電荷蓄積部
210 層間絶縁膜
301、803 対向電極接続電極
302、303、530 端部
501 シリコン基板
502 電荷蓄積拡散層
503 第1絶縁膜
504 第1プラグ
505 第1Cu配線
506 第2絶縁膜
507 第3絶縁膜
508 第2プラグ
509 第2Cu配線
510 第4絶縁膜
511 第5絶縁膜
512 第3プラグ
513 第3Cu配線
514 第6絶縁膜
515 第7絶縁膜
516 画素プラグ
520 第8絶縁膜
521 第9絶縁膜
522 第10絶縁膜
523 遮光膜
524、804 対向電極
525 第1Alプラグ
527 第2Alプラグ
528 第1Alパッド
529 Alパターン
601 第2金属膜
602 第11絶縁膜
701 第3レジストパターン
702 酸素
805 画素電極
806 保護膜
Claims (15)
- 半導体基板上に複数の画素が行列状に配置された画素領域と、前記半導体基板を平面視した場合における当該画素領域の周辺であって前記複数の画素を駆動するための多層配線が配置された周辺領域とを含み、
前記画素領域には、
前記半導体基板に形成された電荷蓄積拡散層と、
前記電荷蓄積拡散層の上方であって、前記電荷蓄積拡散層と電気的に接続された、画素ごとに対応して形成された複数の画素プラグと、
前記複数の画素プラグの上であって前記複数の画素プラグのそれぞれと電気的に接続され、画素ごとに対応して形成された複数の下部画素電極と、
前記複数の下部画素電極の上であって前記複数の下部画素電極と電気的に接続された光電変換膜と、
前記光電変換膜の上であって前記光電変換膜と電気的に接続された上部画素電極とが配置され、
前記周辺領域に配置された前記多層配線のうち最上層に形成された配線の上面は、前記光電変換膜の底面よりも上方に位置する
固体撮像装置。 - 前記最上層に形成された配線は、回路に電源電圧を供給するための電源配線及びワイヤボンディング用のパッドを含む
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記電源配線、前記パッド、及び前記複数の画素の一部を遮光するための遮光膜の膜厚は等しい
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記電源配線、前記パッド、及び前記複数の画素の一部を遮光するための遮光膜は、同じ材料で構成されている
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記電源配線、前記パッド及び前記遮光膜を構成する材料は、Alを含む
請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記電源配線及び前記パッドの底面は、前記遮光膜の底面よりも低い
請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記多層配線は、Cuを含む
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の下部画素電極は、TiまたはTiの化合物で構成される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の画素プラグは、Cuを含む
請求項1に記載の固体撮像装置。 - さらに、前記上部画素電極の端部の上方であって、前記半導体基板を平面視した場合において当該画素領域を囲むように、リング状の配線が配置されている
請求項1に記載の固体撮像装置。 - さらに、前記上部画素電極の上であって前記上部画素電極及び前記光電変換膜を保護する保護膜が形成され、
前記上部画素電極の端部における断面と、前記保護膜の端部における断面とが同一面上にあり、前記上部画素電極の端部における断面及び前記保護膜の端部における断面と、前記半導体基板の表面とのなす角度は、45度以上である
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記光電変換膜の端部において、前記光電変換膜の膜厚は、外周に向けて連続的に薄くなっている
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記上部画素電極は、前記半導体基板を平面視した場合に、前記複数の下部画素電極を覆うように形成される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 半導体基板上の複数の画素が行列状に配置される画素領域内であって、前記半導体基板に電荷蓄積拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記電荷蓄積拡散層の上方であって前記電荷蓄積拡散層と電気的に接続された画素プラグを形成するプラグ形成工程と、
前記画素プラグの上であって前記画素プラグと電気的に接続された下部画素電極、光電変換膜及び上部画素電極を、この順で積層する光電変換膜形成工程と、
前記光電変換膜を積層した後で、前記半導体基板を平面視した場合における前記画素領域の周辺に配置された周辺領域内に、前記周辺領域に配置される多層配線のうち最上層の配線を、前記配線の上面が前記光電変換膜の底面よりも上方に位置するように形成する配線形成工程とを含む
固体撮像装置の製造方法。 - 前記光電変換膜形成工程では、前記光電変換膜をシャドーマスク法により形成し、
前記光電変換膜を積層する工程以降の各工程では、ドライエッチング及びアッシングを、基板温度200℃以下、かつ、プラズマ発光波長350nm以上の条件で実行する
請求項14に記載の固体撮像装置の製造方法。
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