KR101461804B1 - 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치 - Google Patents

고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 소자 분리 영역과, 피사체광의 일부 또는 전부를 차광하는 차광막을 형성하는 제조 공정을 간략화할 수 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 트렌치 형성 공정과, 오목부 형성 공정과, 피복 공정과, 매립 공정을 포함한다. 트렌치 형성 공정에서는, 복수의 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 위치에 트렌치를 형성한다. 오목부 형성 공정에서는, 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 오목부를 형성한다. 피복 공정에서는, 트렌치 및 오목부의 내주면을 절연막에 의해 피복한다. 매립 공정에서는, 절연막에 의해 내주면이 피복된 트렌치 및 오목부의 내부에 차광 부재를 매립한다.

Description

고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치{MANUFACTURING METHOD OF SOLID STATE IMAGE PICK-UP DEVICE AND SOLID STATE IMAGE PICK-UP DEVICE}
본 발명의 실시 형태는, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
종래, 화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와, 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 광전 변환 소자를 구비하는 고체 촬상 장치가 있다.
이러한 고체 촬상 장치에서는, 각 광전 변환 소자 사이에 DTI(Deep Trench Isolation)나 STI(Shallow Trench Isolation)가 형성되고, DTI나 STI에 의해 각 광전 변환 소자가 소자 분리된다. 또한, 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 피사체광이 입사하는 측에는, 입사하는 피사체광의 일부 또는 전부를 차광하는 차광막이 형성된다.
여기서, 피사체광의 전부를 차광하는 차광막이 형성되는 광전 변환 소자는, 옵티컬 블랙이라 불리고, 촬상 화상에 있어서의 흑색의 기준을 결정하기 위해서 사용된다. 또한, 피사체광의 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 광전 변환 소자는, 예를 들어 위상차 검출 방식에 의한 초점의 조정에 사용된다.
이들 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 DTI나 STI 등의 소자 분리 영역과, 피사체광의 일부 또는 전부를 차광하는 차광막은, 각각 개별의 제조 공정에 의해 형성되는 것이 일반적이어서, 그 제조 공정이 번잡하다는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 제2012-33583호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 소자 분리 영역과, 피사체광의 일부 또는 전부를 차광하는 차광막을 형성하는 제조 공정을 간략화하는 것이 가능한 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.
실시 형태의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 위치에 트렌치를 형성하고, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 오목부를 형성하고, 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내주면을 절연막에 의해 피복하고, 상기 절연막에 의해 내주면이 피복된 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내부에 차광 부재를 매립하는 것을 포함한다.
다른 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 광전 변환 소자와, 상기 복수의 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 위치에 형성되는 트렌치와, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 형성되는 오목부와, 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내주면을 피복하는 절연막과, 상기 절연막에 의해 내주면이 피복된 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내부에 매립된 차광 부재를 구비한다.
상기 구성의 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치에 의하면, 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 소자 분리 영역과, 피사체광의 일부 또는 전부를 차광하는 차광막을 형성하는 제조 공정을 간략화하는 것이 가능하다.
도 1은 실시 형태에 관한 CMOS 센서의 위에서 본 바에 따른 설명도.
도 2는 실시 형태에 관한 픽셀부의 일부를 도시하는 설명도.
도 3은 실시 형태에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 단면으로 본 바에 따른 설명도.
도 4는 실시 형태에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 단면으로 본 바에 따른 설명도.
도 5는 실시 형태에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 단면으로 본 바에 따른 설명도.
도 6은 실시 형태에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 단면으로 본 바에 따른 설명도.
도 7은 실시 형태의 변형예에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 설명도.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 고체 촬상 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태에서는, 고체 촬상 장치의 일례로서, 입사하는 피사체광을 광전 변환하는 광전 변환 소자의 피사체광이 입사하는 면과는 반대의 면측에 배선층이 형성되는 이면 조사형 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 예로 들어 설명한다.
또한, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치는, 이면 조사형 CMOS 이미지 센서에 한정하는 것은 아니고, 표면 조사형 CMOS 이미지 센서나, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 등의 임의의 이미지 센서이어도 된다.
도 1은 실시 형태에 관한 이면 조사형 CMOS 이미지 센서(이하, 「CMOS 센서(1)」라 기재함)의 위에서 본 바에 따른 설명도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, CMOS 센서(1)는 픽셀부(2)와, 로직부(3)를 구비한다.
픽셀부(2)는, 위에서 보아 매트릭스(행렬)형으로 설치되는 복수의 광전 변환 소자를 구비한다. 이러한 각 광전 변환 소자는, 입사하는 피사체광을 수광량(수광 강도)에 따른 양의 전하로 광전 변환하여 전하 축적 영역에 축적한다.
이들 복수의 광전 변환 소자에는, 화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자가 포함된다. 또한, 광전 변환 소자의 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
로직부(3)는, 타이밍 제너레이터(31), 수직 선택 회로(32), 샘플링 회로(33), 수평 선택 회로(34), 게인 컨트롤 회로(35), A/D(아날로그/디지털) 변환 회로(36), 증폭 회로(37) 등을 구비한다.
타이밍 제너레이터(31)는, 픽셀부(2), 수직 선택 회로(32), 샘플링 회로(33), 수평 선택 회로(34), 게인 컨트롤 회로(35), A/D 변환 회로(36), 증폭 회로(37) 등에 대하여 동작 타이밍의 기준으로 되는 펄스 신호를 출력하는 처리부이다.
수직 선택 회로(32)는, 매트릭스형으로 배치되는 복수의 광전 변환 소자 중에서 전하를 판독하는 광전 변환 소자를 행 단위로 순차적으로 선택하는 처리부이다. 이러한 수직 선택 회로(32)는, 행 단위로 선택한 각 광전 변환 소자에 축적된 전하를, 각 화소의 휘도를 나타내는 화소 신호로서 광전 변환 소자로부터 샘플링 회로(33)에 출력시킨다.
샘플링 회로(33)는, 수직 선택 회로(32)에 의해 행 단위로 선택된 각 광전 변환 소자로부터 입력되는 화소 신호로부터, CDS(Correlated Double Sampling : 상관 이중 샘플링)에 의해 노이즈를 제거하여 일시적으로 유지하는 처리부이다.
수평 선택 회로(34)는, 샘플링 회로(33)에 의해 유지되어 있는 화소 신호를 열마다 순차적으로 선택하여 판독하고, 게인 컨트롤 회로(35)에 출력하는 처리부이다. 게인 컨트롤 회로(35)는, 수평 선택 회로(34)로부터 입력되는 화소 신호의 게인을 조정하여 A/D 변환 회로(36)에 출력하는 처리부이다.
A/D 변환 회로(36)는, 게인 컨트롤 회로(35)로부터 입력되는 아날로그의 화소 신호를 디지털의 화소 신호로 변환하여 증폭 회로(37)에 출력하는 처리부이다. 증폭 회로(37)는, A/D 변환 회로(36)로부터 입력되는 디지털의 화소 신호를 증폭하여 소정의 DSP(Digital Signal Processor(도시 생략))에 출력하는 처리부이다.
이와 같이, CMOS 센서(1)에서는, 픽셀부(2)에 배치되는 복수의 광전 변환 소자가 입사하는 피사체광을 수광량에 따른 양의 전하로 광전 변환하여 축적하고, 로직부(3)가 각 광전 변환 소자에 축적된 전하를 화소 신호로서 판독함으로써 촬상을 행한다.
이어서, 도 2를 참조하여, 실시 형태에 관한 픽셀부(2)의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 실시 형태에 관한 픽셀부(2)의 일부를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 2의 (a)에는, 실시 형태에 관한 픽셀부(2)의 일부의 단면을 모식적으로 도시하고 있고, 도 2의 (b)에는, 도 2의 (a)에서 도시한 픽셀부(2)의 A-A'선에 의한 모식적인 단면을 도시하고 있다.
도 2의 (a)에서 도시한 바와 같이, 픽셀부(2)는, 예를 들어 Si(실리콘) 웨이퍼 등의 지지 기판(27) 상에 형성된다. 이러한 픽셀부(2)는, 입사하는 피사체광을 수광량에 따른 전하로 광전 변환하여 축적하는 복수의 광전 변환 소자(20a, 20b)를 구비한다.
각 광전 변환 소자(20a, 20b)는, 예를 들어 B(붕소) 등의 P형의 불순물이 도프된 P형 Si(실리콘) 영역(21)과, 예를 들어 P(인) 등의 N형의 불순물이 도프된 N형 Si 영역(22)의 PN 접합에 의해 형성되는 포토다이오드이다.
여기서, 광전 변환 소자(20a)는, 화상의 촬상에 사용되는 광전 변환 소자이다. 이러한 광전 변환 소자(20a)의 피사체광이 입사하는 측의 면(여기서는, 상면)에는, 반사 방지막으로 되는 SiN(질화실리콘)막(28)이 형성되고, SiN막(28)의 상면에는 TEOS(테트라에톡시실란) 산화막(29)이 형성된다.
한편, 광전 변환 소자(20b)는, 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 광전 변환 소자이며, 예를 들어 위상차 검출 방식에 의한 촬상 렌즈(도시 생략)의 초점의 조정에 사용된다. 이러한 광전 변환 소자(20b)의 피사체광이 입사하는 측의 면(여기서는, 상면)에도 반사 방지막으로 되는 SiN막(28)이 형성된다.
그리고 이러한 SiN막(28)의 상면에는, 광전 변환 소자(20b)에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 위치에, 둘레면이 절연막(42)에 의해 피복된 차광 부재(41)에 의해 형성되는 차광막(43)이 형성된다.
이러한 차광막(43)은, 도 2의 (b)에서 도시한 바와 같이, 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면의 경사 절반을 덮도록 형성된다. 또한, SiN막(28)의 상면에서 차광막(43)이 형성되지 않는 위치에는, TEOS 산화막(29)이 형성된다.
여기서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 픽셀부(2)에는, 수광면에 있어서의 한쪽의 경사 절반이 차광되는 조정용의 광전 변환 소자(20b)와, 수광면에 있어서의 다른 쪽의 경사 절반이 차광되는 조정용의 광전 변환 소자(20b)가 설치된다. 이에 의해, 한쪽의 경사 절반이 차광된 광전 변환 소자(20b)와, 다른 쪽의 경사 절반이 차광된 광전 변환 소자(20b)에는, 각각 상이한 경사 방향으로부터 위상이 상이한 피사체광이 입사한다.
이와 같이, 픽셀부(2)에서는, 각도가 상이한 경사 방향으로부터 입사하는 피사체광을 한쪽의 경사 절반이 차광된 광전 변환 소자(20b)와, 다른 쪽의 경사 절반이 차광된 광전 변환 소자(20b)에 의해 수광시킴으로써, 피사체광을 퓨필(pupil) 분할한다. 그리고, CMOS 센서(1)에서는, 퓨필 분할한 각 피사체광을 사용하여 한 쌍의 상을 형성하고, 형성한 한 쌍의 상의 간격에 기초하여 촬상 렌즈(도시 생략)의 포커스(초점)의 어긋남을 조정하는 제어를 행한다.
또한, TEOS 산화막(29) 및 차광막(43) 상에는, 각 광전 변환 소자(20a, 20b)와 대향하는 위치에, 각각, 컬러 필터 R, G, B 중 어느 하나가 설치되고, 컬러 필터 R, G, B의 상면에는 마이크로렌즈 L이 설치된다. 또한, 컬러 필터 R은 적색의 입사광을 선택적으로 투과시키고, 컬러 필터 G는 녹색의 입사광을 선택적으로 투과시키고, 컬러 필터 B는 청색의 입사광을 선택적으로 투과시키는 필터이다. 또한, 마이크로렌즈 L은, 입사하는 피사체광을 대응하는 광전 변환 소자(20a, 20b)에 집광하는 평볼록 렌즈이다.
이들 복수의 광전 변환 소자(20a, 20b)에 있어서의 각 N형 Si 영역(22)은, 광전 변환된 전하를 축적하는 전하 축적 영역이고, P형 Si 영역(21)의 내부에 위에서 보아 매트릭스형으로 형성된다. 이들 각 광전 변환 소자(20a, 20b)는, 소자 분리 영역(40)에 의해 전기적 및 광학적으로 소자 분리된다.
소자 분리 영역(40)은, 절연막(42)에 의해 둘레면이 피복된 차광 부재(41)이며, 도 2의 (b)에서 도시한 바와 같이, 각 광전 변환 소자(20a, 20b)의 주위를 둘러싸도록, 위에서 보아 격자형으로 형성된다. 이러한 소자 분리 영역(40)에 의하면, 차광 부재(41)의 둘레면을 피복하는 절연막(42)에 의해 각 광전 변환 소자(20a, 20b) 사이를 전기적으로 소자 분리할 수 있고, 차광 부재(41)에 의해 각 광전 변환 소자(20a, 20b) 사이를 광학적으로 소자 분리할 수 있다.
여기서, 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)은 듀얼 다마신(dual damascene)에 의해 동시에 형성된다. 이 때문에, 인접하여 형성되는 조정용의 광전 변환 소자(20b)의 사이를 소자 분리하는 소자 분리 영역(40) 및 차광막(43) 내부의 차광 부재(41)에는 경계가 없어, 차광 부재(41)의 둘레면이 이음매 없는 절연막(42)에 의해 피복된 상태로 되어 있다.
이와 같이, 실시 형태에 관한 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)은, 듀얼 다마신에 의한 동시 형성이 가능하므로, 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)을 형성하는 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 이러한 듀얼 다마신에 의해 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)을 동시에 형성하는 제조 공정에 대해서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
또한, 픽셀부(2)는, 광전 변환 소자(20a, 20b)에 있어서의 피사체광이 입사하는 측의 면(여기서는, 상면)과는 반대의 면(여기서는, 하면)측에, 각 N형 Si 영역(22)으로부터 전하를 판독하기 위한 판독 게이트(24)를 구비한다. 각 판독 게이트(24)의 둘레면에는, 측벽(25)이 형성된다. 이들 판독 게이트(24) 및 측벽(25)은 층간 절연막(23)의 내부에 매설된다.
이러한 층간 절연막(23)의 내부에는, 판독 게이트(24) 이외에 다층 배선(26) 등이 매설된다. 이러한 다층 배선(26)은, 예를 들어 광전 변환된 전하의 판독이나, CMOS 센서(1)가 구비하는 도시하지 않은 다른 회로 소자에의 구동 신호의 전송 등에 사용된다.
이어서, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 실시 형태에 관한 CMOS 센서(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, CMOS 센서(1)에 있어서의 로직부(3)의 제조 방법은, 종래의 일반적인 CMOS 센서와 마찬가지이다. 이 때문에, 이하에서는, CMOS 센서(1)에 있어서의 픽셀부(2)의 제조 방법에 대하여 설명하고, 로직부(3)의 제조 방법에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 3 내지 도 6은 실시 형태에 관한 CMOS 센서(1)의 제조 공정을 도시하는 단면으로 본 바에 따른 설명도이다. 또한, 도 3 내지 도 6에는, 픽셀부(2)에 있어서의 3화소 부분의 제조 공정을 모식적으로 도시하고 있다.
CMOS 센서(1)를 제조하는 경우에는, 우선, 도 3의 (a)에서 도시하는 구조체를 형성한다. 구체적으로는, 예를 들어 B 등의 P형의 불순물이 도프된 P형 Si 영역(21)이 형성된 Si 웨이퍼 등의 반도체 기판을 준비한다.
그리고, P형 Si 영역(21) 내부에 있어서의 소정 위치에, 예를 들어 P 등의 N형의 불순물을 확산시킴으로써 N형 Si 영역(22)을 복수 형성한다. 이때, N형 Si 영역(22)은, 촬상 화상의 각 화소에 대응하도록 위에서 보아 매트릭스형으로 복수 형성된다.
이에 의해, P형 Si 영역(21)과 N형 Si 영역(22)의 PN 접합이 형성되어 포토다이오드인 복수의 광전 변환 소자(20a, 20b)가 형성된다. 또한, N형 Si 영역(22)은, 광전 변환 소자(20a, 20b)에 의해 광전 변환되는 전하를 축적하는 전하 축적 영역으로 된다.
계속해서, P형 Si 영역(21)에 있어서의 피사체광이 입사하는 측과는 반대측의 면(여기서는, 하면)의 소정 위치에, 게이트 산화막(도시 생략)을 개재하여 판독 게이트(24) 및 측벽(25)을 형성한 후, 층간 절연막(23)을 형성한다.
계속해서, 층간 절연막(23)에 매설되는 다층 배선(26)을 형성한다. 이러한 다층 배선(26)은, 예를 들어 SiO막 등의 층간 절연막(23)을 성막하는 공정과, 층간 절연막(23)에 소정의 배선 패턴을 형성하는 공정과, 배선 패턴 내에 Cu 등을 매립하여 배선을 형성하는 공정을 반복함으로써 형성된다.
그 후, 층간 절연막(23)과 지지 기판(27)을 접합하고, 지지 기판(27)에 의해 반도체 기판을 지지한 상태에서 반도체 기판을 연삭함으로써, P형 Si 영역(21)에 있어서의 피사체광이 입사하는 면(여기서는, 상면)을 노출시킨다.
계속해서, P형 Si 영역(21)의 상면에 반사 방지막으로 되는 SiN막(28)을 성막한 후, SiN막(28)의 상면에, 후에 하드 마스크로서 사용하는 TEOS 산화막(29)을 성막한다. 이들 SiN막(28) 및 TEOS 산화막(29)은, 예를 들어 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 형성된다.
그 후, TEOS 산화막(29)의 상면에 레지스트(51)를 도포하고, 각 광전 변환 소자(20a, 20b)를 소자 분리하는 소자 분리 영역(40)(도 2의 (a) 참조)의 형성 위치 상에 있어서의 레지스트(51)를 포토리소그래피에 의해 선택적으로 제거한다. 이에 의해, 도 3의 (a)에서 도시하는 구조체가 형성된다.
계속해서, 레지스트(51)를 소프트 마스크로서 사용한 이방성 에칭을 행함으로써, 도 3의 (b)에서 도시한 바와 같이, 각 광전 변환 소자(20a, 20b)를 소자 분리하는 소자 분리 영역(40)의 형성 위치 상에 있어서의 TEOS 산화막(29) 및 SiN막(28)을 제거한다.
그 후, 도 4의 (a)에서 도시한 바와 같이, 레지스트(51)를 박리한 후, TEOS 산화막(29)을 하드 마스크로서 사용한 이방성 에칭을 행함으로써, 도 4의 (b)에서 도시한 바와 같이, 각 광전 변환 소자(20a, 20b)를 소자 분리하는 위치에 트렌치(61)를 형성한다.
이때, TEOS 산화막(29)은, 상면이 에칭되어 막 두께가 박화된다. 계속해서, 도 4의 (c)에서 도시한 바와 같이, 예를 들어 수지 등의 유기 부재(52)에 의해 트렌치(61)를 일단 다시 메움과 함께, 이러한 유기 부재(52)에 의해 TEOS 산화막(29)의 상면을 피복한다.
그 후, 유기 부재(52)의 상면에 레지스트(53)를 도포한다. 그리고, 도 5의 (a)에서 도시한 바와 같이, 조정용의 광전 변환 소자(20b)의 수광면(P형 Si 영역(21)의 상면)측에 형성되는 차광막(43)(도 2의 (a) 참조)의 형성 위치 상에 있어서의 레지스트(53)를 포토리소그래피에 의해 제거한다. 또한, 이때, 트렌치(61)(도 4의 (b) 참조)의 형성 위치 상에 있어서의 레지스트(53)에 대해서도 포토리소그래피에 의해 제거한다.
계속해서, 도 5의 (b)에서 도시한 바와 같이, 레지스트(53)를 소프트 마스크로서 사용한 이방성 에칭을 행함으로써, 차광막(43)(도 2의 (a) 참조)이 형성되는 위치에 오목부(62)를 형성한다.
구체적으로는, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면측에, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면의 적어도 일부와 겹치는 개구면을 갖는 오목부(62)를 형성한다. 이때, 오목부(62)는, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면에 대하여 개구면이 소정 방향으로 치우친 위치에 형성된다(도 2의 (b) 참조).
이와 같이, 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면에 대하여 개구면이 소정 방향으로 치우친 위치에 오목부(62)를 형성함으로써, 이러한 오목부(62)에 후에 차광 부재(41)를 매립함으로써 위상차 검출 방식에 의한 초점 조정용의 광전 변환 소자(20b)를 형성할 수 있다.
또한, 여기에서의 에칭에서는, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면보다도 피사체광이 입사하는 측에 오목부(62)의 저면이 위치하도록 오목부(62)를 형성한다. 이에 의해, 조정용의 광전 변환 소자(20b)의 일부가 에칭에 의해 제거되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이때의 에칭에 의해, 트렌치(61)(도 4의 (b) 참조)의 형성 위치 상에 있어서의 유기 부재(52)도 제거된다.
그 후, 레지스트(53) 및 유기 부재(52)를 애싱하고, 도 5의 (c)에서 도시한 바와 같이, 유기 부재(52)의 상면으로부터 레지스트(53)를 제거함과 함께, TEOS 산화막(29)의 상면 및 트렌치(61)의 내부로부터 유기 부재(52)를 제거한다.
계속해서, 도 6의 (a)에서 도시한 바와 같이, 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내주면을 절연막(42)에 의해 피복한다. 여기에서 형성되는 절연막(42)은, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)에 의해 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내주면에 성막되는 SiO막이다.
그 후, 도 6의 (b)에서 도시한 바와 같이, 절연막(42)에 의해 내주면이 피복된 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내부에 차광 부재(41)를 매립한다. 여기에서 매립되는 차광 부재(41)는, 예를 들어 Al(알루미늄), W(텅스텐), Cu(구리) 등의 차광성을 갖는 금속이다. 이러한 차광성을 갖는 금속은, 예를 들어 스퍼터링이나 전해 도금법을 사용하여 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내부에 매립된다.
계속해서, 웨트 에칭, 드라이 에칭 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해, 차광 부재(41)의 불필요한 부분을 제거하여, 도 6의 (c)에서 도시한 바와 같이, TEOS 산화막(29)의 상면을 노출시킨다. 이렇게 하여, 실시 형태에 관한 CMOS 센서(1)의 제조 방법에서는, 듀얼 다마신에 의해, 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)이 동시에 형성된다.
마지막으로, 이렇게 하여 형성된 구조체의 상면에 있어서의 소정 위치에, 컬러 필터 R, G, B 및 마이크로렌즈 L을 순차적으로 형성하여, 도 2의 (a)에서 도시한 픽셀부(2)를 구비한 CMOS 센서(1)가 제조된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 도 3의 (a)에서 도시한 공정 및 도 5의 (a)에서 도시한 공정에서 합계 2회의 포토리소그래피를 행하는 것만으로, 소자 분리 영역(40)의 형성 위치에 트렌치(61)를 형성하고, 차광막(43)의 형성 위치에 오목부(62)를 형성할 수 있다.
그리고, 본 실시 형태에서는, 이렇게 하여 형성한 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내주면을 절연막(42)에 의해 피복한 후, 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내부에 차광 부재(41)를 매립함으로써, 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)을 동시에 형성할 수 있다. 이러한 본 실시 형태에 의하면, 소자 분리 영역(40) 및 차광막(43)을 듀얼 다마신에 의해 동시 형성함으로써, 소자 분리 영역(40)과 차광막(43)을 형성하는 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 상술한 CMOS 센서(1) 및 CMOS 센서(1)의 제조 방법은 일례이며, 다양한 변형이 가능하다. 이하, 도 7을 참조하여, 변형예에 관한 CMOS 센서의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 실시 형태의 변형예에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하는 설명도이다. 여기서, 도 7의 (a)에는, 변형예 1에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하고 있고, 도 7의 (b)에는, 변형예 2에 관한 CMOS 센서의 제조 공정을 도시하고 있다.
또한, 도 7에서는, 컬러 필터 R, G, B 및 마이크로렌즈 L이 형성되기 전의 상태를 도시하고 있다. 이하에서는, 도 7에 도시한 구성 요소 중, 도 2 내지 도 6에 도시한 구성 요소와 동일 또는 마찬가지의 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 도 2 내지 도 6에 도시한 부호와 동일한 부호를 붙임으로써, 그 설명을 생략한다.
도 7의 (a)에서 도시한 바와 같이, 변형예 1에 관한 CMOS 센서를 제조하는 경우, 트렌치(61)를 형성하는 공정과 오목부(62)를 형성하는 공정은 동시에 실시된다. 이때, 오목부(62)는 트렌치(61)와 동일한 깊이로 되도록 형성된다.
구체적으로는, 변형예 1에 관한 제조 방법에서는, TEOS 산화막(29)을 형성한 후, TEOS 산화막(29)의 상면에, 소자 분리 영역(40)의 형성 위치 및 차광막(43)의 형성 위치가 선택적으로 제거된 레지스트(51)를 형성한다. 그리고 이러한 레지스트(51)를 마스크로서 사용한 이방성 에칭을 행한다.
이에 의해, 소자 분리 영역(40)의 형성 위치에 트렌치(61)가 형성되고, 동시에, 차광막(43)의 형성 위치에 트렌치(61)와 동일한 깊이의 오목부(62)가 형성된다. 계속해서, 동일한 깊이에 형성된 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내주면을 절연막(42)에 의해 피복한 후, 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내부에 차광 부재(41)를 매립함으로써, 소자 분리 영역(40)과 차광막(44)을 동시에 형성한다.
이러한 제조 방법에 의하면, 소자 분리 영역(40) 및 차광막(44)을 형성하기 위해서 필요한 포토리소그래피는, TEOS 산화막(29)의 상면에 형성하는 레지스트(51)를 패터닝할 때의 1회로 된다. 따라서, 변형예 1에 관한 제조 방법에 의하면, 소자 분리 영역(40) 및 차광막(44)을 형성하는 제조 공정을 더욱 간략화할 수 있다.
이어서, 도 7의 (b)에서 도시한 바와 같이, 변형예 2에 관한 제조 방법에서는, 차광막(45)의 저면과 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면(상면)이 절연막(42)을 개재하여 근접하도록, 차광막(45)을 형성한다.
이러한 차광막(45)을 형성하는 경우에는, 예를 들어 도 5의 (b)에서 도시한 공정에 있어서, 오목부(62)의 저면이 TEOS 산화막(29)의 저면에 도달할 때까지, 이방성 에칭을 계속한다. 계속해서, 트렌치(61) 내부의 유기 부재(52)를 애싱에 의해 제거한 후, 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내주면을 절연막(42)에 의해 피복하고, 그 후, 트렌치(61) 및 오목부(62)의 내부에 차광 부재(41)를 매립한다. 이에 의해, 도 7의 (b)에 도시한 소자 분리 영역(40)과 차광막(45)이 동시에 형성된다.
이러한 제조 방법에 의하면, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 있어서의 수광면의 바로 위에 차광막(45)을 형성할 수 있으므로, 조정용의 광전 변환 소자(20b)에 대한 차광성을 보다 향상시킨 차광막(45)을 형성할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 조정용의 광전 변환 소자(20b)가 위상차 검출 방식에 의한 촬상 렌즈의 초점 조정에 사용되는 경우에 대하여 설명하였지만, 옵티컬 블랙용으로서 사용되도록 구성되어도 된다.
예를 들어, 조정용의 광전 변환 소자(20b)의 수광면측에 형성되는 차광막(43, 44, 45)에 의한 차광 영역을, 광전 변환 소자(20b)의 수광면 전체에 확장시킴으로써, 조정용의 광전 변환 소자(20b)를 옵티컬 블랙용으로서 사용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서,
    화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 위치에 트렌치를 형성하고,
    상기 조정용의 광전 변환 소자에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 오목부를 형성하고,
    상기 트렌치 및 상기 오목부의 내주면을 절연막에 의해 피복하고,
    상기 절연막에 의해 내주면이 피복된 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내부에 차광 부재를 매립하는 것을 포함하고,
    상기 오목부는, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면보다 피사체광이 입사하는 측에 상기 오목부의 저면이 위치하도록 형성되는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 및 상기 오목부를 동시에 형성하여 동일한 깊이로 하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    위상차 검출 방식에 의한 초점의 조정에 사용되는 상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면에 대하여 개구면이 소정 방향으로 치우친 상기 오목부를 형성하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면의 경사 절반을 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 상기 오목부를 형성하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    ALD(Atomic Layer Deposition)법을 사용하여 상기 절연막을 성막하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차광 부재는, Al(알루미늄), W(텅스텐) 및 Cu(구리) 중 어느 하나인, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면에 상기 오목부의 저면이 도달하도록 상기 오목부를 형성하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    옵티컬 블랙용으로서 사용되는 상기 조정용의 광전 변환 소자의 수광면 전체를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 상기 오목부를 형성하는 것을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 이미지 센서인, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  11. 고체 촬상 장치로서,
    화상의 촬상에 사용되는 촬상용의 광전 변환 소자와 촬상 화상의 화질 조정에 사용되는 조정용의 광전 변환 소자를 포함하는 복수의 광전 변환 소자와,
    상기 복수의 광전 변환 소자 사이를 소자 분리하는 위치에 형성되는 트렌치와,
    상기 조정용의 광전 변환 소자에 입사하는 피사체광의 적어도 일부를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 형성되는 오목부와,
    상기 트렌치 및 상기 오목부의 내주면을 피복하는 절연막과,
    상기 절연막에 의해 내주면이 피복된 상기 트렌치 및 상기 오목부의 내부에 매립된 차광 부재를 구비하고,
    상기 오목부는, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면보다 피사체광이 입사하는 측에 저면이 위치하는, 고체 촬상 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 트렌치 및 상기 오목부는, 깊이가 동일한, 고체 촬상 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 조정용의 광전 변환 소자는, 위상차 검출 방식에 의한 초점의 조정에 사용되는 광전 변환 소자이며,
    상기 오목부는, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면에 대하여 개구면이 소정 방향으로 치우친 위치에 형성되는, 고체 촬상 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면의 경사 절반을 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 상기 오목부를 갖는, 고체 촬상 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    ALD(Atomic Layer Deposition)법을 사용하여 성막된 상기 절연막을 갖는, 고체 촬상 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    Al(알루미늄), W(텅스텐) 및 Cu(구리) 중 어느 하나에 의해 형성된 상기 차광 부재를 갖는, 고체 촬상 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 조정용의 광전 변환 소자에 있어서의 수광면에 저면이 도달하는, 고체 촬상 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    옵티컬 블랙용으로서 사용되는 상기 조정용의 광전 변환 소자의 수광면 전체를 차광하는 차광막이 형성되는 위치에 상기 오목부를 갖는, 고체 촬상 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 이미지 센서인, 고체 촬상 장치.
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