KR101783560B1 - 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 신호 처리 방법, 및, 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 신호 처리 방법, 및, 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고체 촬상 장치는 복수의 포토다이오드를 포함하는 반도체층과, 상기 반도체층의 제1의 면(surface)상에 위치하는 제1의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막상에 위치하는 제2의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 중의 적어도 하나에 인접하는 측면을 갖는 차광층을 포함한다.

Description

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 신호 처리 방법, 및, 전자 기기{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은, 고체 촬상 장치, 및, 그 제조 방법, 전자 기기에 관한 것이다.
디지털 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 전자 기기는, 고체 촬상 장치를 포함한다. 예를 들면, 고체 촬상 장치로서, CMOS(Complementary Metal Oxicide Semiconductor)형 이미지 센서, CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서를 포함한다.
고체 촬상 장치는, 기판의 면에 복수의 화소가 배열되어 있다. 각 화소에서는, 광전변환부가 마련되어 있다. 광전변환부는, 예를 들면, 포토다이오드이고, 입사광을 수광면에서 수광하고 광전변환함에 의해, 신호 전하를 생성한다.
고체 촬상 장치 중, CMOS형 이미지 센서는, 광전변환부 외에, 화소 트랜지스터를 포함하도록, 화소가 구성되어 있다. 화소 트랜지스터는, 광전변환부에서 생성된 신호 전하를 판독하여, 신호선에 전기 신호로서 출력하도록 구성되어 있다.
고체 촬상 장치에서는, 일반적으로, 기판에 회로 소자나 배선 등이 마련된 표면측부터 입사하는 광을, 광전변환부가 수광한다. 이 경우에는, 회로 소자나 배선 등이 입사하는 광을 차광 또는 반사하기 때문에, 감도를 향상시키는 것이 곤란한 경우가 있다.
이 때문에, 기판에서 회로 소자나 배선 등이 마련된 표면과는 반대측의 이면측부터 입사하는 광을, 광전변환부가 수광하는 「이면 조사형」이 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특개2003-31785호 공보, 특개2005-347707호 공보, 특개2005-353631호 공보, 및 특개2005-353955호 공보 참조).
그런데, 광전변환부가 마련된 반도체의 계면 준위에 기인하여 암전류가 발생하는 것을 억제하기 위해, 광전변환부를 HAD(Hole Accumulation Diode) 구조로 하는 것이 알려져 있다. HAD 구조에서는, n형의 전하 축적 영역의 수광면상에 정전하 축적 (홀) 축적 영역을 형성함으로써, 암전류의 발생을 억제하고 있다.
이 정전하 축적 영역을 광전변환부의 계면 부분에 형성하기 위해, 「부의 고정 전하를 갖는 막」을, n형의 전하 축적 영역의 수광면상에 마련하여, 필링함으로써, 암전류의 발생을 억제하는 것이 제안되어 있다. 여기서는, 산화 하프늄막(HfO2막)과 같이 굴절율이 높은 고유전체막을, 「부의 고정 전하를 갖는 막」으로서 이용하여 암전류의 발생을 억제함과 함께, 그 산화 하프늄막을 반사 방지막으로서 이용함으로써, 고감도화를 실현하고 있다(예를 들면, 일본국 특개2007-258684호 공보(단락 0163 내지 0168), 특개2008-306154호 공보(단락 0044 등) 등을 참조).
도 17은, 「이면 조사형」의 CMOS 이미지 센서의 화소(P)의 주요부를 도시하는 단면도이다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 「이면 조사형」의 CMOS 이미지 센서는, 반도체층(101)의 내부에서 화소 분리부(101pb)로 구획된 부분에, 포토다이오드(21)가 마련되어 있다.
도 17에서는 도시하지 않지만, 이 반도체층(101)의 표면(도 17에서는, 하면)에는, 화소 트랜지스터가 마련되어 있고, 도 17에 도시하는 바와 같이, 그 화소 트랜지스터를 피복하도록 배선층(111)이 마련되어 있다. 그리고, 배선층(111)의 표면에는 지지 기판(SS)가 마련되어 있다.
이에 대해, 반도체층(101)의 이면(rear face)(도 17에서는 윗면)에는, 반사 방지막(50J), 차광막(60J), 컬러 필터(CF), 마이크로 렌즈(ML)가 마련되어 있고, 이 각 부분을 통하여 입사하는 입사광(H)을, 포토다이오드(21)가 수광하도록 구성되어 있다.
여기서는, 반사 방지막(50J)은, 도 17에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하고 있다. 이 반사 방지막(50J)은, 포토다이오드(21)의 수광면(JS)에 정전하 축적 (홀) 축적 영역이 형성됨으로써 암전류의 발생이 억제되도록, 부의 고정 전하를 갖는 고유전체를 사용하여 형성되어 있다. 예를 들면, 하프늄 산화막(HfO2막)이 반사 방지막(50J)으로서 마련되어 있다.
차광막(60J)은, 도 17에 도시하는 바와 같이, 층간 절연막(SZ)을 통하여, 반사 방지막(50J)의 윗면에 형성되어 있다. 여기서는, 차광막(60J)은, 반도체층(101)의 내부에 마련된 화소 분리부(101pb)의 상방에 마련되어 있다.
그리고, 차광막(60J)은, 평탄화막(HT)에 의해, 윗면이 피복되어 있고, 그 평탄화막(HT)의 윗면에는, 컬러 필터(CF)와, 마이크로 렌즈(ML)가 마련되어 있다. 컬러 필터(CF)는, 예를 들면, 3원색의 각 필터층이 베이어 배열로 화소(P)마다 배열되어 있다.
상술한 구조의 경우에는, 하나의 화소(P)에 입사한 입사광(H)이, 그 하나의 화소(P)의 포토다이오드(21)에 입사하지 않고, 차광막(60J)의 하방을 투과하기 때문에, 인접하는 다른 화소(P)의 포토다이오드(21)에 입사하는 경우가 있다. 즉, 입사광(H)이, 그 수광면(JS)에 수직한 방향에 대해 크게 경사하여 입사한 경우에는, 그 바로 아래의 수광면(JS)에 입사하지 않고, 본래, 다른 색의 광을 수광하는 다른 화소(P)의 수광면(JS)에 입사하는 경우가 있다. 이 때문에, 이른바 혼색이 발생하여, 촬상한 컬러 화상에서 색 재현성이 저하되고, 화상 품질이 저하되는 경우가 있다.
이와 같이, 상기한 구성의 경우에는, 경사광의 누설되어 들어옴에 의해, 혼색 등의 이상이 발생하기 때문에, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시키는 것이 곤란하였다.
따라서 본 발명은, 촬상 화상의 화상 품질 등을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 및, 그 제조 방법, 전자 기기를 제공한다.
본 발명의 한 실시 형태의 고체 촬상 장치는, 복수의 포토다이오드를 포함하는 반도체층과, 상기 반도체층의 제1의 면(surface)상에 위치하는 제1의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막상에 위치하는 제2의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 중의 적어도 하나에 인접하는 측면을 갖는 차광층을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층은 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 사이에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막과 상기 차광층 사이에 위치하는 중간층을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층은 상기 제2의 반사 방지막에 매입된다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 복수의 포토다이오드 각각의 사이의 분리 영역을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층은 상기 분리 영역상에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 분리 영역의 각각에 위치하는 트렌치를 포함하고, 상기 차광층은 상기 트렌치 내측에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 포토다이오드는 광을 수광하는 제1의 면을 갖는다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막 및 상기 제2의 반사 방지막은 상기 포토다이오드의 상기 제1의 면상에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막의 두께는 상기 제2의 반사 방지막의 두께보다 더 얇다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층은 실질적으로 볼록 형상이다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막은, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 또는 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제2의 반사 방지막은, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 또는 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막은 굴절율이 1.5 이상이다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제2의 반사 방지막은 굴절율이 1.5 이상이다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막 및 상기 제2의 반사 방지막과 반대측의 상기 반도체층의 제2의 면상에 위치하는 배선층을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 반도체층의 상기 제2의 면상에 위치하는 트랜지스터를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 트랜지스터는 상기 포토다이오드로부터 전송선에 전하를 전송한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 복수의 포토다이오드를 포함하는 반도체층을 형성하는 스텝과, 상기 반도체층의 제1의 면(surface)상에 제1의 반사 방지막을 형성하는 스텝과, 상기 제1의 반사 방지막상에 제2의 반사 방지막을 형성하는 스텝과, 측면을 갖는 차광층을 형성하는 스텝을 포함하고, 상기 측면은 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 중의 적어도 하나에 인접한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제2의 반사 방지막은 상기 차광층의 형성 이후에 형성된다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 차광층은 상기 제 2의 반사 방지막의 형성 이후에 형성된다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 차광층은 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 사이에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막과 상기 차광층 사이에 위치하는 중간층을 형성하는 스텝을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 차광층은 상기 제2의 반사 방지막에 매입된다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 포토다이오드 각각의 사이의 분리 영역을 형성하는 스텝을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 차광층은 상기 분리 영역상에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 분리 영역의 각각에 위치하는 트렌치를 포함하고, 상기 차광층은 상기 트렌치 내측에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 포토다이오드는 광을 수광하는 제1의 면을 갖는다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막 및 상기 제2의 반사 방지막은 상기 포토다이오드의 상기 제1의 면상에 위치한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막의 두께는 상기 제2의 반사 방지막의 두께보다 더 얇다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 차광층은 실질적으로 볼록 형상이다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1의 반사 방지막은, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 또는 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2의 반사 방지막은, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 또는 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1의 반사 방지막은 굴절율이 1.5 이상이다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2의 반사 방지막은 굴절율이 1.5 이상이다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1의 반사 방지막 및 상기 제2의 반사 방지막과 반대측의 상기 반도체층의 제2의 면상에 배선층을 형성한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체층의 상기 제2의 면상에 트랜지스터를 형성한다.
상기 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 트랜지스터는 상기 포토다이오드로부터 전송선에 전하를 전송한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 전자 기기는, 복수의 포토다이오드를 포함하는 반도체층과, 상기 반도체층의 제1의 면(surface)상에 위치하는 제1의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막상에 위치하는 제2의 반사 방지막과, 상기 제1의 반사 방지막과 상기 제2의 반사 방지막 중의 적어도 하나에 인접하는 측면을 갖는 차광층과, 적어도 상기 제2의 반사 방지막에 인접한 측면을 갖는 포토다이오트층을 포함한다.
본 발명에 의하면, 촬상 화상의 화상 품질 등을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 및, 그 제조 방법, 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 카메라(40)의 구성을 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 주요부를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 주요부를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 주요부를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면.
도 12는, 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법을 도시하는 도면.
도 15는, 본 발명에 관한 실시 형태 3에 있어서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면.
도 16은, 본 발명에 관한 실시 형태 4에 있어서, 고체 촬상 장치(1d)의 주요부를 도시하는 도면.
도 17은 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서의 화소(P)의 주요부를 도시하는 단면도.
본 발명의 실시 형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은, 하기한 순서로 행한다.
1. 실시 형태 1(차광막의 윗면을 피복하는 경우)
2.실시 형태 2(차광막의 윗면을 피복하는 경우에 있어서, 중간층을 마련한 경우)
3. 실시 형태 3(차광막의 윗면을 피복하지 않는 경우)
4. 실시 형태 4(차광막 매입형)
5. 기타
<1. 실시 형태 1>
(1) 장치 구성
(1-1) 카메라의 주요부 구성
도 1은, 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 카메라(40)의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 카메라(40)는, 고체 촬상 장치(1)와, 광학계(42)와, 제어부(43)와, 신호 처리 회로(44)를 갖는다. 각 부분에 관해, 순차적으로, 설명한다.
고체 촬상 장치(1)는, 광학계(42)를 통하여 입사하는 광(H)을 촬상면(PS)에서 수광하여 광전변환함에 의해 신호 전하를 생성한다. 여기서는, 고체 촬상 장치(1)는, 제어부(43)로부터 출력되는 제어 신호에 의거하여 구동하고, 신호 전하를 판독하여 로(raw) 데이터로서 출력한다.
광학계(42)는, 결상 렌즈나 조리개 등의 광학 부재를 포함하고, 입사하는 피사체상에 의한 광(H)을, 고체 촬상 장치(1)의 촬상면(PS)에 집광하도록 배치되어 있다.
제어부(43)는, 각종의 제어 신호를 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)에 출력하고, 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(44)를 제어하여 구동시킨다.
신호 처리 회로(44)는, 고체 촬상 장치(1)로부터 출력된 전기 신호에 관해 신호 처리를 실시함에 의해, 피사체상에 관해 디지털 화상을 생성하도록 구성되어 있다.
(1-2) 고체 촬상 장치의 주요부 구성
고체 촬상 장치(1)의 전체 구성에 관해 설명한다.
도 2는, 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)는, CMOS형 이미지 센서이고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 판형상의 반도체층(101)을 포함한다. 이 반도체층(101)은, 예를 들면, 단결정 실리콘 반도체이고, 화소 영역(PA)과, 주변 영역(SA)이 마련되어 있다.
화소 영역(PA)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 사각형 형상이고, 복수의 화소(P)가 수평 방향(x)과 수직 방향(y)의 각각에 배치되어 있다. 즉, 화소(P)가 매트릭스형상으로 나열하여 있다.
화소 영역(PA)에서, 화소(P)는, 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다. 그리고, 그 생성한 신호 전하가, 화소 트랜지스터(도시 생략)에 의해 판독되어 전기 신호로서 출력된다. 화소(P)의 상세한 구성에 관해서는, 후술한다.
주변 영역(SA)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 화소 영역(PA)의 주위에 위치하고 있다. 그리고, 이 주변 영역(SA)에서는, 주변 회로가 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수직 구동 회로(13)와, 칼럼 회로(14)와, 수평 구동 회로(15)와, 외부 출력 회로(17)와, 타이밍 제너레이터(TG)(18)와, 셔터 구동 회로(19)가, 주변 회로로서 마련되어 있다.
수직 구동 회로(13)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 주변 영역(SA)에서, 화소 영역(PA)의 측부에 마련되어 있고, 화소 영역(PA)의 화소(P)를 행 단위로 선택하여 구동시키도록 구성되어 있다.
칼럼 회로(14)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 주변 영역(SA)에서, 화소 영역(PA)의 하단부에 마련되어 있고, 열 단위로 화소(P)로부터 출력되는 신호에 관해 신호 처리를 실시한다. 여기서는, 칼럼 회로(14)는, CDS(Correlated Double Sampling ; 상관 이중 샘플링) 회로(도시 생략)를 포함하고, 고정 패턴 노이즈를 제거하는 신호 처리를 실시한다.
수평 구동 회로(15)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 칼럼 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 수평 구동 회로(15)는, 예를 들면, 시프트 레지스터를 포함하고, 칼럼 회로(14)에서 화소(P)의 열마다 보존되어 있는 신호를, 순차적으로, 외부 출력 회로(17)에 출력시킨다.
외부 출력 회로(17)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 칼럼 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있고, 칼럼 회로(14)로부터 출력된 신호에 관해 신호 처리를 실시 후, 외부에 출력한다. 외부 출력 회로(17)는, AGC(Automatic Gain Control) 회로(17a)와 ADC 회로(17b)를 포함한다. 외부 출력 회로(17)에서는, AGC 회로(17a)가 신호에 게인을 걸은 후에, ADC 회로(17b)가 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하여, 외부에 출력한다.
타이밍 제너레이터(18)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수직 구동 회로(13), 칼럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17), 셔터 구동 회로(19)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 타이밍 제너레이터(18)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하고, 수직 구동 회로(13), 칼럼 회로(14), 수평 구동 회로(15), 외부 출력 회로(17), 셔터 구동 회로(19)에 출력함으로써, 각 부분에 관해 구동 제어를 행한다.
셔터 구동 회로(19)는, 화소(P)를 행 단위로 선택하여, 화소(P)에서의 노광 시간을 조정하도록 구성되어 있다.
(1-3) 고체 촬상 장치의 상세 구성
본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 상세 내용에 관해 설명한다.
도 3 내지 도 5는, 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 주요부를 도시하는 도면이다.
도 3은, 화소(P)의 단면도이다. 그리고, 도 4는, 반도체 기판에 형성된 화소(P)의 상면도이다. 또한, 도 5는, 화소(P)의 회로 구성을 도시하고 있다. 또한, 도 3은, 도 4에 도시하는 X1-X2 부분의 단면을 도시하고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)는, 반도체층(101)의 내부에 포토다이오드(21)가 마련되어 있다. 예를 들면, 10 내지 20㎛ 정도의 두께로 박막화된 반도체 기판에 마련되어 있다.
상기 반도체층(101)의 표면(도 3에서는, 하면)에는, 도 3에서는 도시하지 않지만, 도 4, 도 5에 도시하는 화소 트랜지스터(Tr)가 마련되어 있다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 화소 트랜지스터(Tr)를 피복하도록 배선층(111)이 마련되어 있고, 배선층(111)에서, 반도체층(101)의 측에 대해 반대측의 면에는, 지지 기판(SS)이 마련되어 있다.
이에 대해, 반도체층(101)의 이면(도 3에서는 윗면)에는, 반사 방지막(50), 차광막(60), 컬러 필터(CF), 마이크로 렌즈(ML)가 마련되어 있고, 이 이면측부터 입사하는 입사광(H)을, 포토다이오드(21)가 수광하도록 구성되어 있다.
즉, 본 실시 형태의 고체 촬상 장치(1)는, 「이면 조사형 CMOS 이미지 센서」로서, 표면(도 3에서는 하면)측과는 반대측의 이면(도 3에서는 윗면)측에서, 입사광(H)을 수광하도록 형성되어 있다.
(a) 포토다이오드(21)에 관해
고체 촬상 장치(1)에서, 포토다이오드(21)는, 도 2에 도시한 복수의 화소(P)에 대응하도록 복수가 배치되어 있다. 즉, 촬상면(xy면)에서, 수평 방향(x)과, 이 수평 방향(x)에 대해 직교하는 수직 방향(y)의 각각에 나열하여 마련되어 있다.
포토다이오드(21)는, 입사광(H)(피사체상)을 수광하고 광전변환함에 의해 신호 전하를 생성하여 축적하도록 구성되어 있다.
여기서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면(도 3에서는 윗면)측부터 입사하는 입사광을 포토다이오드(21)가 수광한다. 포토다이오드(21)의 상방에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반사 방지막(50), 평탄화막(HT), 컬러 필터(CF), 마이크로 렌즈(ML)가 마련되어 있고, 각 부분을 순차적으로 통하여 입사한 입사광(H)을, 포토다이오드(21)가 수광하여 광전변환이 행하여진다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)는, 예를 들면, 단결정 실리콘 반도체인 반도체층(101) 내에 마련되어 있다. 구체적으로는, 포토다이오드(21)는, n형의 전하 축적 영역(도시 생략)을 포함한다. 그리고, n형의 전하 축적 영역의 윗면측과 하면측의 각 계면에서, 암전류가 발생하는 것을 억제하도록, 홀 축적 영역(도시 생략)이 형성되어 있다.
반도체층(101)의 내부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 화소(P)의 사이를 전기적으로 분리하도록 p형의 불순물이 확산된 화소 분리부(101pb)가 마련되어 있고, 이 화소 분리부(101pb)로 구획된 영역에, 포토다이오드(21)가 마련되어 있다.
예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 화소 분리부(101pb)가 복수의 화소(P) 사이에 개재하도록 형성되어 있다. 즉, 평면 형상이 격자형상이 되도록 화소 분리부(101pb)가 형성되어 있고, 포토다이오드(21)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이 화소 분리부(101pb)로 구획된 영역 내에 형성되어 있다.
그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 포토다이오드(21)는, 애노드가 접지되어 있고, 축적한 신호 전하(여기서는, 전자)가, 화소 트랜지스터(Tr)에 의해 판독되고, 전기 신호로서 수직 신호선(27)에 출력되도록 구성되어 있다.
(b)화소 트랜지스터(Tr)에 관해
고체 촬상 장치(1)에서, 화소 트랜지스터(Tr)는, 도 2에 도시한 복수의 화소(P)에 대응하도록 복수가 배치되어 있다.
화소 트랜지스터(Tr)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전송 트랜지스터(22)와 증폭 트랜지스터(23)와 선택 트랜지스터(24)와 리셋 트랜지스터(25)를 포함하고, 포토다이오드(21)로부터 신호 전하를 판독하여 전기 신호로서 출력하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 화소 트랜지스터(Tr)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 촬상면(xy면)에서, 포토다이오드(21)의 하방에 위치하도록 마련되어 있다.
화소 트랜지스터(Tr)를 구성하는 각 트랜지스터(22 내지 25)는, 도 3에서는 도시하지 않지만, 반도체층(101)에서 배선층(111)이 마련되는 표면에 마련되어 있다. 예를 들면, 각 트랜지스터(22 내지 25)는, 반도체층(101)에서 화소(P)의 사이를 분리한 화소 분리부(101pb)에 형성되어 있다. 예를 들면, 각 트랜지스터(22 내지 25)는, N채널의 MOS 트랜지스터로서, 각 게이트가, 예를 들면, 폴리실리콘을 이용하여 형성되어 있다. 그리고, 각 트랜지스터(22 내지 25)는, 배선층(111)으로 피복되어 있다.
화소 트랜지스터(Tr)에서, 전송 트랜지스터(22)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)에서 생성된 신호 전하를, 플로팅·디퓨전(FD)에 전송하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 전송 트랜지스터(22)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)의 캐소드와, 플로팅·디퓨전(FD) 사이에 마련되어 있다. 그리고, 전송 트랜지스터(22)는, 게이트에 전송선(26)이 전기적으로 접속되어 있다. 전송 트랜지스터(22)에서는, 전송선(26)으로부터 게이트에 전송 신호(TG)가 주어짐에 의해, 포토다이오드(21)에서 축적된 신호 전하를, 플로팅·디퓨전(FD)에 전송한다.
화소 트랜지스터(Tr)에서, 증폭 트랜지스터(23)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 플로팅·디퓨전(FD)에서, 전하로부터 전압으로 변환된 전기 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 증폭 트랜지스터(23)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 선택 트랜지스터(24)와 리셋 트랜지스터(25)의 사이에 마련되어 있다. 여기서는, 증폭 트랜지스터(23)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 게이트가, 플로팅·디퓨전(FD)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 증폭 트랜지스터(23)는, 드레인이 전원 공급선(Vdd)에 전기적으로 접속되고, 소스가 선택 트랜지스터(24)에 전기적으로 접속되어 있다. 증폭 트랜지스터(23)는, 선택 트랜지스터(24)가 온 상태가 되도록 선택된 때에는, 정전류원(I)으로부터 정전류가 공급되어, 소스 폴로워로서 동작한다. 이 때문에, 증폭 트랜지스터(23)에서는, 선택 트랜지스터(24)에 선택 신호가 공급됨에 의해, 플로팅·디퓨전(FD)에서, 전하로부터 전압으로 변환된 전기 신호가 증폭된다.
화소 트랜지스터(Tr)에서, 선택 트랜지스터(24)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 선택 신호가 입력된 때에, 증폭 트랜지스터(23)에 의해 출력된 전기 신호를, 수직 신호선(27)에 출력하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 선택 트랜지스터(24)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 증폭 트랜지스터(23)에 인접하도록 마련되어 있다. 또한, 선택 트랜지스터(24)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 선택 신호가 공급되는 어드레스선(28)에 게이트가 접속되어 있다. 그리고, 선택 트랜지스터(24)는, 선택 신호가 공급된 때에는 온 상태가 되고, 상기한 바와 같이 증폭 트랜지스터(23)에 의해 증폭된 출력 신호를, 수직 신호선(27)에 출력한다.
화소 트랜지스터(Tr)에서, 리셋 트랜지스터(25)는, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 리셋 트랜지스터(25)는, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를 리셋하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 리셋 트랜지스터(25)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 증폭 트랜지스터(23)에 인접하도록 마련되어 있다. 이 리셋 트랜지스터(25)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 리셋 신호가 공급된 리셋선(29)에 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 리셋 트랜지스터(25)는, 드레인이 전원 공급선(Vdd)에 전기적으로 접속되고, 소스가 플로팅·디퓨전(FD)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 리셋 트랜지스터(25)는, 리셋선(29)으로부터 리셋 신호가 게이트에 공급된 때에, 플로팅·디퓨전(FD)을 통하여, 증폭 트랜지스터(23)의 게이트 전위를, 전원 전압에 리셋한다.
상기에 있어서, 전송선(26), 어드레스선(28), 리셋선(29)은, 수평 방향(H)(행방향)으로 나열하는 복수의 화소(P)의 각 트랜지스터(22, 24, 25)의 게이트에 접속하도록 배선되어 있다. 이 때문에, 상기한 각 트랜지스터(22, 23, 24, 25)의 동작은, 1행분의 화소(P)에 관해 동시에 행하여진다.
(c) 배선층(111)에 관해
고체 촬상 장치(1)에서, 배선층(111)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)에서, 반사 방지막(50) 등의 각 부분이 마련된 이면(도 3에서는 윗면)과는 반대측의 표면(도 3에서는 하면)에 마련되어 있다.
배선층(111)은, 배선(111h)과 절연층(111z)을 포함하고, 절연층(111z) 내에서, 배선(111h)이 각 소자에 전기적으로 접속하도록 형성되어 있다. 여기서는, 각 배선(111h)은, 도 5에 도시한, 전송선(26), 어드레스선(28), 수직 신호선(27), 리셋선(29) 등의 각 배선으로서 기능하도록, 절연층(111z) 내에 적층하여 형성되어 있다.
그리고, 배선층(111)에서, 반도체층(101)이 위치하는 측에 대해 반대측의 면에는, 지지 기판(SS)이 마련되어 있다. 예를 들면, 두께가 수백㎛의 실리콘 반도체로 이루어지는 기판이, 지지 기판(SS)으로서 마련되어 있다.
(d) 반사 방지막(50)에 관해
고체 촬상 장치(1)에서, 반사 방지막(50)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)에서, 배선층(111) 등의 각 부분이 마련된 표면(도 3에서는 하면)과는 반대측의 이면(도 3에서는 윗면)에 마련되어 있다.
반사 방지막(50)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반사 방지막(501)과, 제 2의 반사 방지막(502)을 포함하고, 반도체층(101)의 이면측부터 입사하는 광(H)이 반도체층(101)의 이면에서 반사하는 것을 방지하도록 구성되어 있다. 즉, 반사 방지막(50)은, 광학적 간섭 작용에 의해 반사 방지 기능이 발현되도록, 재료 및 막두께가, 적절히, 선택되어 형성되어 있다. 여기서는, 굴절율이 높은 재료를 사용하여 형성하는 것이 알맞다. 특히, 굴절율이 1.5 이상의 재료를 사용하여 형성하는 것이 알맞다.
반사 방지막(50)에서, 제 1의 반사 방지막(501)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하도록 형성되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면에서, 포토다이오드(21)가 형성된 부분, 및, 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분을 피복하도록, 제 1의 반사 방지막(501)이 마련되어 있다. 여기서는, 제 1의 반사 방지막(501)은, 반도체층(101)의 평탄한 이면에 따라, 일정한 두께가 되도록 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제 1의 반사 방지막(501)은, 제 2의 반사 방지막(502)보다도 막두께가 얇아지도록 형성되어 있다.
또한, 제 1의 반사 방지막(501)은, 포토다이오드(21)의 수광면(JS)에 정전하 축적 (홀) 축적 영역이 형성됨으로써 암전류의 발생이 억제되도록, 부의 고정 전하를 갖는 고유전체를 사용하여 형성되어 있다. 예를 들면, 제 1의 반사 방지막(501)은, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 원소 등의 산화물의 적어도 하나를 포함하도록 형성되어 있다. 제 1의 반사 방지막(501)이 부의 고정 전하를 갖도록 형성함으로써, 그 부의 고정 전하에 의해, 포토다이오드(21)와의 계면에 전계가 가해지기 때문에, 정전하 축적 (홀) 축적 영역이 형성된다.
예를 들면, 1 내지 20㎚의 막두께가 되도록 성막된 하프늄 산화막(HfO2막)을, 제 1의 반사 방지막(501)으로서 마련하고 있다.
반사 방지막(50)에서, 제 2의 반사 방지막(502)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60)의 적어도 한쪽을 개재하여, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하도록 형성되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면에서 포토다이오드(21)가 형성된 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)이 반도체층(101)과의 사이에 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502)이 마련되어 있다.
또한, 반도체층(101)의 이면에서 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60)의 양자가 반도체층(101)과의 사이에 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502)이 마련되어 있다. 여기서는, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면중, 반도체층(101)에서 화소 분리부(101pb)가 마련된 부분에 차광막(60)이 마련되어 있고, 이 차광막(60)을 피복하도록, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에 제 2의 반사 방지막(502)이 마련되어 있다. 즉, 제 1의 반사 방지막(501)의 평탄한 면에 볼록형상의 차광막(60)이 마련되여, 요철면이 마련되어 있고, 이 요철면에 따르도록, 제 2의 반사 방지막(502)이 일정한 두께로 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제 2의 반사 방지막(502)은, 제 1의 반사 방지막(501)보다도 막두께가 두껍게 되도록 형성되어 있다.
예를 들면, 제 1의 반사 방지막(501)과 합계한 막두께가 40 내지 80㎚가 되도록 성막된 하프늄 산화막(HfO2막)이, 제 2의 반사 방지막(502)으로서 형성되어 있다.
제 1의 반사 방지막(501), 제 2의 반사 방지막(502)에 관해서는, 상기한 하프늄 산화막(HfO2막) 외에, 여러가지의 재료를 사용하는 것이 가능하다.
여기서는, 실리콘 산화막(SiO2막)보다도 플랫 밴드 전압이 큰 재료를 사용하여, 제 1의 반사 방지막(501)을 형성하는 것이 알맞다.
예를 들면, 하기한 고유전체(High-k) 재료를 사용하여, 제 1의 반사 방지막(501)을 형성하는 것이 알맞다. 또한, 하기에서, △Vfb는, High-k 재료의 플랫 밴드 전압(Vfb)(High-k)으로부터 SiO2의 플랫 밴드 전압(Vfb)(SiO2)을 차분(差分)한 값을 나타내고 있다(즉, △Vfb=Vfb(High-k)-Vfb(SiO2)).
·Al2O3 (△Vfb=4 내지 6V)
·HfO2 (△Vfb=2 내지 3V)
·ZrO2 (△Vfb=2 내지 3V)
·TiO2 (△Vfb=3 내지 4V)
·Ta2O5 (△Vfb=3 내지 4V)
·MgO2 (△Vfb=1.5 내지 2.5V)
또한, 상기한 재료 외에, 하기한 재료를 사용하여, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성하는 것이 알맞다.
·SiN
·SiON
상기에서는, 제 1의 반사 방지막(501), 제 2의 반사 방지막(502)의 양자에 관해, 하프늄 산화막(HfO2막)을 사용하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 상기한 바와 같은 여러가지의 재료를, 적절히, 조합시켜서 사용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 하기한 재료의 조합으로, 제 1의 반사 방지막(501), 제 2의 반사 방지막(502)을 형성하는 것이 알맞다. 또한, 하기에서는, 좌측이, 제 1의 반사 방지막(501)을 형성할 때에 사용하는 재료를 나타내고 있고, 우측이, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성할 때에 사용하는 재료를 나타내고 있다.
(제 1의 반사 방지막(501)의 재료, 제 2의 반사 방지막(502)의 재료)=
(HfO2, HfO2)
(HfO2, Ta2O5)
(HfO2, Al2O3)
(HfO2, ZrO2)
(HfO2, TiO2)
(MgO2, HfO2)
(Al2O3, SiN)
(HfO2, SiON)
(e) 차광막(60)에 관해
고체 촬상 장치(1)에서, 차광막(60)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면(도 3에서는 윗면)의 측에 마련되어 있다.
차광막(60)은, 반도체층(101)의 상방부터 반도체층(101)의 이면을 향하는 입사광(H)의 일부를, 차광하도록 구성되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 차광막(60)은, 반도체층(101)의 내부에 마련된 화소 분리부(101pb)의 상방에 마련되어 있다. 이에 대해, 반도체층(101)의 내부에 마련된 포토다이오드(21)의 상방에서는, 포토다이오드(21)에 입사광(H)이 입사하도록, 차광막(60)은, 마련되어 있지 않고, 개구하고 있다.
즉, 도 4에서는 도시를 하고 있지 않지만, 차광막(60)은, 화소 분리부(101pb)와 마찬가지로, 평면 형상이 격자형상이 되도록 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 차광막(60)은, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에서, 볼록형상으로 돌출하도록 마련되어 있다. 그리고, 차광막(60)은, 제 2의 반사 방지막(502)에 의해, 윗면이 피복되어 있음과 함께, 볼록형상의 측부가, 제 2의 반사 방지막(502)으로 접촉되도록 마련되어 있다.
차광막(60)은, 광을 차광하는 차광 재료로 형성되어 있다. 예를 들면, 막두께가 100 내지 400㎚가 되도록 성막된 텅스텐(W)막이, 차광막(60)으로서 형성되어 있다. 이 밖에, 질화 티타늄(TiN)막과, 텅스텐(W)막을 적층함으로써, 차광막(60)을 형성하여도 알맞다.
(f) 기타
이 밖에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면측에서는, 반사 방지막(50)의 윗면에 평탄화막(HT)이 마련되어 있다. 그리고, 그 평탄화막(HT)의 윗면에는, 컬러 필터(CF)와, 마이크로 렌즈(ML)가 마련되어 있다.
컬러 필터(CF)는, 예를 들면, 적색 필터층(도시 생략), 녹색 필터층(도시 생략), 청색 필터층(도시 생략)을 포함하고, 베이어 배열로, 그 3원색의 각 필터층이, 각 화소(P)에 대응하도록 배치되어 있다. 즉, 컬러 필터(CF)는, 수평 방향(x)과 수직 방향(y)에서 인접하여 나열하는 화소(P)의 사이에서, 다른 색의 광을 투과하도록, 컬러 필터(CF)가 구성되어 있다.
마이크로 렌즈(ML)는, 각 화소(P)에 대응하도록 복수가 배치되어 있다. 마이크로 렌즈(ML)는, 반도체층(101)의 이면측에서 볼록형상으로 돌출한 볼록 렌즈이고, 각 화소(P)의 포토다이오드(21)에 입사광(H)을 집광하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 마이크로 렌즈(ML)는, 수지 등의 유기 재료를 사용하여 형성되어 있다.
(2) 제조방법
상기한 고체 촬상 장치(1)을 제조하는 제조 방법의 주요부에 관해 설명한다.
도 6 내지 도 10은, 본 발명에 관한 실시 형태 1에 있어서, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 6 내지 도 10은, 도 3과 마찬가지로, 단면을 도시하고 있고, 각 도면에 도시하는 공정을 순차적으로 경유하여, 도 3 등에 도시한 고체 촬상 장치(1)에 관해 제조를 한다.
(2-1) 포토다이오드(21) 등의 형성
우선, 도 6에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21) 등의 형성을 실시한다.
여기서는, 단결정 실리콘 반도체로 이루어지는 반도체 기판의 표면부터 불순물을 이온 주입함으로써, 포토다이오드(21), 화소 분리부(101pb)을 형성한다. 그리고, 그 반도체 기판의 표면에, 화소 트랜지스터(Tr)(도 6에서는 도시 생략)를 형성 후, 그 화소 트랜지스터(Tr)를 피복하도록, 배선층(111)을 형성한다. 그리고, 배선층(111)의 표면에 지지 기판(SS)을 맞붙인다.
이 후, 반도체 기판을, 예를 들면, 10 내지 20㎛ 정도의 두께가 되도록 박막화함으로써, 상술한 반도체층(101)이 형성된다. 예를 들면, CMP법에 의해 연마함으로써 박막화를 실시한다.
(2-2) 제 1의 반사 방지막(501)의 형성
다음에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반사 방지막(501)을 형성한다.
여기서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하도록, 제 1의 반사 방지막(501)을 형성한다.
구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면에서, 포토다이오드(21)가 형성된 부분, 및, 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분을 피복하도록, 제 1의 반사 방지막(501)을 마련한다.
예를 들면, ALD(Atomic Layer Deposition)법에 의해, 200 내지 300℃의 성막 온도의 조건하에서, 1 내지 20㎚의 막두께가 되도록 하프늄 산화막(HfO2막)을 성막함으로써, 제 1의 반사 방지막(501)을 마련한다.
(2-3) 차광막(60)의 형성
다음에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 차광막(60)을 형성한다.
여기서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 내부에 마련된 화소 분리부(101pb)의 상방에 위치하도록, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에, 차광막(60)을 형성한다.
예를 들면, 스퍼터링법으로, 막두께가 100 내지 400㎚가 되도록, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에 텅스텐(W)막(도시 생략)을 성막 후, 그 텅스텐막에 관해 패턴 가공함으로써, 차광막(60)을 형성한다. 구체적으로는, 드라이 에칭 처리를 실시함으로써, 텅스텐막으로부터 차광막(60)을 형성한다.
(2-4) 제 2의 반사 방지막(502)의 형성
다음에, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
여기서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제 2의 반사 방지막(502)이 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60)의 적어도 한쪽을 개재하여, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하도록, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
구체적으로는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)의 형성 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)만이 개재하고, 화소 분리부(101pb)의 형성 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60)의 양자가 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
예를 들면, 제 1의 반사 방지막(501)과고 합계한 막두께가 40 내지 80㎚가 되도록 물리적 기상 성장(PVD)법으로 하프늄 산화막(HfO2막)을 성막함으로써, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다. PVD법에 의한 성막은, ALD법의 경우와 비교하여, 성막 속도가 빠르기 때문에, 단시간에 두꺼운 막을 형성하는 것이 가능해진다.
(2-5) 평탄화막(HT)의 형성
다음에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT)을 형성한다.
여기서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제 2의 반사 방지막(502)상에서, 윗면이 평탄하게 되도록, 평탄화막(HT)을 형성한다.
예를 들면, 수지 등의 유기 재료를, 스핀 코트법으로 도포함으로써, 이 평탄화막(HT)을 형성한다.
이 후, 도 3에서 도시한 바와 같이, 반도체층(101)의 이면측에, 컬러 필터(CF), 마이크로 렌즈(ML)를 마련한다. 이와 같이 함으로써, 이면 조사형의 CMOS형 이미지 센서를 완성시킨다.
(3) 정리
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 입사광(H)을 수광면(JS)에서 수광하는 복수의 포토다이오드(21)가, 복수의 화소(P)에 대응하도록, 반도체층(101)의 내부에 마련되어 있다. 그리고, 반도체층(101)에 입사광(H)이 입사하는 이면(윗면)의 측에는, 입사광(H)의 반사를 방지하는 반사 방지막(50)이 마련되어 있다. 또한, 반도체층(101)의 이면의 측에는, 입사광(H)이 수광면(JS)에 통과하는 개구가 형성되어 있는 차광막(60)이 마련되어 있다.
여기서, 반사 방지막(50)은, 제 1의 반사 방지막(501)과 제 2의 반사 방지막(502)의 복수의 막을 포함하고, 제 1의 반사 방지막(501)이, 이면에서 수광면(JS) 및 차광막(60)이 마련된 부분을 피복하도록 마련되어 있다. 이와 함께, 반사 방지막(50)에서는, 제 2의 반사 방지막(502)이, 이면에서 수광면(JS)이 마련된 부분을 피복하도록 제 1의 반사 방지막(501)의 위에 형성되어 있다. 제 1의 반사 방지막(501)은, 제 2의 반사 방지막(502)보다도 막두께가 얇다. 그리고, 차광막(60)은, 제 2의 반사 방지막(502)의 위에 마련되어 있지 않고, 제 1의 반사 방지막(501)의 위에 마련되어 있다(도 3 참조).
이와 같이 본 실시 형태에서는, 반도체층(101)과 차광막(60) 사이에는, 얇은 제 1의 반사 방지막(501)만이 형성되어 있다. 이 때문에, 차광막(60)의 하방을 입사광(H)이 투과하는 것을 억제 가능하기 때문에, 그 화소(P)에 입사하는 입사광(H)이, 인접하는 다른 화소(P)의 포토다이오드(21)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 입사광(H)이 바로 아래의 수광면(JS)에 입사하고, 다른 색의 광을 수광한 다른 화소(P)의 수광면(JS)에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 혼색이 발생하는 것을 방지하고, 촬상한 컬러 화상에서 색 재현성을 향상 가능하다,
따라서 본 실시 형태는, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 부의 고정 전하를 갖는 고유전체를 사용하여 제 1의 반사 방지막(501)을 형성하고 있다. 이 때문에, 포토다이오드(21)의 수광면(JS)에 정전하 축적 (홀) 축적 영역이 형성되기 때문에, 암전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 굴절율이 1.5 이상의 재료를 사용하여 반사 방지막(50)을 형성하고 있다. 이 때문에, 실리콘(Si)과의 굴절율 차가 작아지기 때문에, 그 실리콘의 수광면에서의 반사 방지가 효과를 이룰 수 있다. 특히, 하층의 Si의 굴절율(3.6)과 상층의 SiO2의 굴절율(1.45)의 중간의 굴절율의 재료를 사용하는 것이 알맞다. 구체적으로는, SiN막(굴절율이 2 정도)을, 반사 방지막(50)을 형성하는 것이 알맞다. 기타, TiO2와 같은 고굴절율막(굴절율 2.5 정도)을 사용하여도 좋다. 따라서, 굴절율이 1.5 이상이고, 2.6 이하의 재료를 사용하여, 반사 방지막(50)을 형성하는 것이 알맞다.
또한, 본 실시 형태에서는, ALD법으로 제 1의 반사 방지막(501)을 성막하고 있다. 이 때문에, 계면 준위가 적은 양호한 실리콘 계면을 형성할 수 있기 때문에, 암전류 저감이 효과를 이룰 수 있다.
<2.실시 형태 2>
(1) 장치 구성 등
도 11은, 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 3과 마찬가지로, 화소(P)의 단면을 도시하고 있다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 절연막(Z1)이 마련되어 있다. 이와 함께, 차광막(60b)의 재료가 실시 형태 1의 경우와 다르다. 이들의 점을 제외하고, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
본 실시 형태에서는, 차광막(60b)은, 실시 형태 1과 달리, 티타늄(Ti)막이 사용되어 형성되어 있다.
티타늄막은, 밀착성에 우수하다. 그러나, 티타늄막은, 환원 작용이 강하다.
제 1의 반사 방지막(501)으로서 형성된 하프늄 산화막(HfO2막)상에, 직접, 차광막(60b)으로서 티타늄막을 형성한 경우에는, 양자의 막의 사이에서 반응이 생긴다. 이 때문에, 이 경우에는, 계면 준위에 기인한 암전류의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 곤란한 경우가 있다.
이와 같은 이상의 발생을 방지하기 위해, 본 실시 형태에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반사 방지막(501)으로서 형성된 하프늄 산화막(HfO2막)과, 차광막(60b)으로서 형성된 티타늄막 사이에, 절연막(Z1)을 중간층으로서 마련하고 있다.
즉, 본 실시 형태에서는, 절연막(Z1)은, 차광막(60b)보다도 제 1의 반사 방지막(501)과의 사이의 반응이 생기기 어려운 재료를 사용하여 형성되어 있다.
예를 들면, 절연막(Z1)은, 실리콘 산화막이고, 막두께가, 10㎚ 내지 50㎚가 되도록 형성되어 있다.
(2) 제조방법
상기한 고체 촬상 장치를 제조하는 제조 방법의 주요부에 관해 설명한다.
도 12 내지 도 14는, 본 발명에 관한 실시 형태 2에 있어서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 12 내지 도 14는, 도 11과 마찬가지로, 단면을 도시하고 있고, 도 12 내지 도 14에 도시하는 각 공정을 순차적으로 경유하여, 도 11에 도시한 고체 촬상 장치에 관해 제조를 한다.
본 실시 형태의 경우에도, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21) 등의 형성, 제 1의 반사 방지막(501)의 형성을 실시한다.
(2-1) 절연막(Z1), 차광막(60b)의 형성
다음에, 도 12에 도시하는 바와 같이, 절연막(Z1), 차광막(60b)을 형성한다.
여기서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 내부에 마련된 화소 분리부(101pb)의 상방에 위치하도록, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에, 절연막(Z1)과 차광막(60)을 형성한다.
예를 들면, 플라즈마 CVD법으로, 막두께가 10㎚ 내지 50㎚가 되도록, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에 실리콘 산화막을 형성한다. 그 후, 예를 들면, 스퍼터링법으로, 막두께가 10 내지 50㎚가 되도록, 그 실리콘 산화막의 윗면에 밀착층으로서 티타늄(Ti)막을 성막한다. 그 후, 차광막으로서 텅스텐(W)막을 100 내지 400㎚의 두께가 되도록 성막한다.
그리고, 실리콘 산화막과 텅스텐·티타늄막과의 각각에 관해 패턴 가공함으로써, 절연막(Z1), 차광막(60b)을 형성한다. 구체적으로는, 실리콘 산화막에 관해 드라이 에칭 처리를 실시함으로써, 절연막(Z1)에 패턴 가공한다. 또한, 텅스텐·티타늄막에 관해 드라이 에칭 처리를 실시함으로써, 차광막(60b)에 패턴 가공한다.
(2-2) 제 2의 반사 방지막(502)의 형성
다음에, 도 13에 도시하는 바와 같이, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
여기서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 절연막(Z1)과 차광막(60b)이 형성된 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면을 피복하도록, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
예를 들면, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 물리적 기상 성장(PVD)법으로 하프늄 산화막(HfO2막)을 성막함으로써, 제 2의 반사 방지막(502)을 형성한다.
이것에 의해, 포토다이오드(21)의 형성 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)만이 개재하고, 화소 분리부(101pb)의 형성 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501)과 절연막(Z1)과 차광막(60b)이 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502)이 형성된다.
(2-3) 평탄화막(HT)의 형성
다음에, 도 14에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT)을 형성한다.
여기서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 제 2의 반사 방지막(502)상에서, 윗면이 평탄하게 되도록, 평탄화막(HT)을 형성한다.
이 후, 도 11에서 도시한 바와 같이, 반도체층(101)의 이면측에, 컬러 필터(CF), 마이크로 렌즈(ML)를 마련한다. 이와 같이 함으로써, 이면 조사형의 CMOS형 이미지 센서를 완성시킨다.
(3) 정리
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 반도체층(101)과 차광막(60b) 사이에는, 얇은 제 1의 반사 방지막(501)만이 형성되어 있다(도 11 참조).
따라서, 혼색이 발생한 것을 방지하고, 촬상한 컬러 화상에 있어서 색 재현성을 향상 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1과 달리, 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60b) 사이에 절연막(Z1)이 마련되어 있다(도 11 참조).
이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60b) 사이의 반응이 방지된다. 따라서, 밀착성의 향상을 위해, 환원 작용이 강한 티타늄 등의 재료를 차광막(60b)에 사용한 경우에도, 제 1의 반사 방지막(501)에 포함되는 부의 고정 전하의 작용에 의해, 계면 준위에 기인한 암전류의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
따라서 본 실시 형태는, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 외에, 하기에 나타내는 재료의 조합으로 제 1의 반사 방지막(501)과 차광막(60b)을 형성하는 경우에는, 본 실시 형태와 같이, 절연막(Z1)을 중간층으로서 마련하는 것이 알맞다.
(제 1의 반사 방지막(501)의 재료, 차광막(60b)의 재료)=
(HfO2, Ti), (Al2O3, Ti), (ZrO2, Ti)
<3. 실시 형태 3>
(1) 장치 구성 등
도 15는, 본 발명에 관한 실시 형태 3에 있어서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면이다.
도 15는, 도 3과 마찬가지로, 화소(P)의 단면을 도시하고 있다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반사 방지막(50c)과 차광막(60c)의 구성이, 실시 형태 1과 다르다. 이 점을 제외하고, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
(a) 반사 방지막(50c)에 관해
반사 방지막(50c)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1의 반사 방지막(501)과, 제 2의 반사 방지막(502c)과의 복수의 막을 포함한다.
반사 방지막(50c)에서, 제 1의 반사 방지막(501)은, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 반도체층(101)의 이면(도 15에서는 윗면)상에 마련되어 있다. 그리고, 제 2의 반사 방지막(502c)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면에서, 포토다이오드(21)가 형성된 부분에서 제 1의 반사 방지막(501)이 개재하도록 마련되어 있다.
그러나, 반도체층(101)의 이면에서, 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분에서는, 실시 형태 1의 경우와 달리, 제 2의 반사 방지막(502c)이 마련되어 있지 않는다.
(b) 차광막(60c)에 관해
도 15에 도시하는 바와 같이, 차광막(60c)은, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면중, 반도체층(101)에 화소 분리부(101pb)가 마련된 부분에 형성되어 있다. 그러나, 이 차광막(60c)을 피복하도록, 제 2의 반사 방지막(502c)이 마련되어 있지 않다.
(c) 기타(제조 방법 등)
본 실시 형태에서는, 제 1의 반사 방지막(501)을 성막 후, 차광막(60c)의 형성 전에, 제 2의 반사 방지막(502c)을 형성한다. 여기서는, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면에, 제 2의 반사 방지막(502c)을 형성하기 위한 재료막을 성막한 후에, 그 재료막을 패턴 가공함으로써, 제 2의 반사 방지막(502c)을 형성한다. 즉, 제 1의 반사 방지막(501)의 윗면중, 차광막(60c)이 형성된 부분의 표면이 노출하도록, 제 2의 반사 방지막(502c)을 형성하기 위한 재료막을 에칭하고, 홈(TR)을 형성함에 의해, 제 2의 반사 방지막(502c)을 형성한다.
다음에, 그 홈(TR)의 내부를 매입하도록, 차광막(60c)을 형성하기 위한 재료막을, 제 2의 반사 방지막(502c)상에 성막한다. 그리고, 제 2의 반사 방지막(502c)의 윗면이 노출하도록, 평탄화 처리를 함으로써, 차광막(60c)을 형성한다.
상기한 바와 같이 각 부분을 형성하여, 고체 촬상 장치(1c)를 완성시킨다.
본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 각 부분을 형성하기 때문에, 제 1의 반사 방지막(501)과, 제 2의 반사 방지막(502c)에 대해서는, 양자 사이의 에칭 선택비가 커지는 재료로 형성하는 것이 알맞다. 또한, 차광막(60c)에 관해서는, 홈(TR)에 용이하게 매입하는 것이 가능한 재료로 형성하는 것이 알맞다.
(2) 정리
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 반도체층(101)과 차광막(60c) 사이에는, 얇은 제 1의 반사 방지막(501)만이 형성되어 있다(도 15 참조).
따라서, 혼색이 발생하는 것을 방지하고, 촬상한 컬러 화상에 있어서 색 재현성을 향상 가능하다.
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1의 경우와 달리, 제 2의 반사 방지막(502)은, 차광막(60c)의 윗면을 피복하도록 형성되어 있지 않다. 차광막(60c)은, 제 2의 반사 방지막(502)에 마련된 홈(TR)의 내부에 매입되도록 형성되어 있다(도 15 참조).
이 때문에, 본 실시 형태에서는, 차광막(60c)과 제 2의 반사 방지막(502)과의 표면이 평탄하게 되어 있다(도 15 참조). 따라서, 그 상층에 적층한 평탄화막(HT)을 박막화 가능하여, 수광면(JS)에 입사하는 광(H)의 강도를 향상 가능하기 때문에, 고감도화를 실현할 수 있다.
따라서 본 실시 형태는, 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
<4. 실시 형태 4>
(1) 장치 구성 등
도 16은, 본 발명에 관한 실시 형태 4에 있어서, 고체 촬상 장치(1d)의 주요부를 도시하는 도면이다.
도 16은, 도 3과 마찬가지로, 화소(P)의 단면을 도시하고 있다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반사 방지막(50d)과 차광막(60d)의 구성이, 실시 형태 1과 다르다. 이 점을 제외하고, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
(a) 반사 방지막(50d)에 관해
반사 방지막(50d)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1의 반사 방지막(501d)과, 제 2의 반사 방지막(502d)과의 복수의 막을 포함한다.
반사 방지막(50d)에서, 제 1의 반사 방지막(501d)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지로, 반도체층(101)의 이면(윗면)측을 피복하도록 형성되어 있다. 즉, 제 1의 반사 방지막(501d)은, 반도체층(101)의 이면측에서, 포토다이오드(21)가 형성된 부분, 및, 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분을 피복하도록 마련되어 있다.
그러나, 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1과 달리, 반도체층(101)의 이면측은, 평탄하지가 않고, 홈(TRd)이 마련되어 요철면으로 되어 있고, 제 1의 반사 방지막(501d)은, 이 요철면을 피복하도록 일정한 두께로 형성되어 있다.
반사 방지막(50d)에서, 제 2의 반사 방지막(502d)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반사 방지막(501d)과 차광막(60d)의 적어도 한쪽을 개재하여, 반도체층(101)의 이면(윗면)을 피복하도록 형성되어 있다.
구체적으로는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면에서 포토다이오드(21)가 형성된 부분에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제 1의 반사 방지막(501d)이 반도체층(101)과의 사이에 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502d)이 마련되어 있다.
또한, 반도체층(101)의 이면에서 화소 분리부(101pb)가 형성된 부분에서는, 제 1의 반사 방지막(501d)과 차광막(60d)의 양자가 반도체층(101)과의 사이에 개재하도록, 제 2의 반사 방지막(502)이 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1과 달리, 반도체층(101)의 이면측은, 홈(TRd)이 마련되어 있고, 제 1의 반사 방지막(501d)이 홈(TRd)의 면을 피복함과 함께, 그 홈(TRd)의 내부에 차광막(60d)이 마련되어 있다. 이 때문에, 이와 같이 형성된 차광막(60d)을 개재하도록, 제 1의 반사 방지막(501d)의 윗면에, 제 2의 반사 방지막(502d)이 마련되어 있다. 즉, 제 1의 반사 방지막(501d)과 차광막(60d)이 마련된 평탄한 면에 따르도록, 제 2의 반사 방지막(502d)이 일정한 두께로 마련되어 있다.
(b)차광막(60d)에 관해
차광막(60d)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 내부에 마련된 화소 분리부(101pb)의 상방에 마련되어 있다.
본 실시 형태에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 반도체층(101)의 이면측에 있어서 화소 분리부(101pb)가 마련된 부분에는, 홈(TRd)이 마련되어 있고, 그 홈(TRd)의 면을 피복하도록, 제 1의 반사 방지막(501d)이 마련되어 있다. 그리고, 차광막(60d)은, 그 제 1의 반사 방지막(501d)이 피복된 홈(TRd)의 내부에 매입되도록 마련되어 있다.
그리고, 차광막(60d)은, 제 2의 반사 방지막(502d)에 의해, 윗면이 피복되어 있다.
(c) 기타(제조 방법 등)
본 실시 형태에서는, 제 1의 반사 방지막(501)의 성막 전에, 반도체층(101)의 이면측에서, 화소 분리부(101pb)가 마련된 부분에, 홈(TRd)을 형성한다. 그리고, 그 홈(TRd)을 피복하도록, 반도체층(101)의 이면에 제 1의 반사 방지막(501)을 성막한다.
다음에, 그 홈(TR)의 내부를 매입하도록, 차광막(60d)을 형성하기 위한 재료막을, 제 1의 반사 방지막(501d) 위에 성막한다. 그리고, 제 1의 반사 방지막(501d)의 윗면이 노출하도록, 평탄화 처리를 함으로써, 차광막(60d)을 형성한다.
그리고, 제 1의 반사 방지막(501d) 및 차광막(60d)을 피복하도록, 제 2의 반사 방지막(502d)을 형성한다.
상기한 바와 같이 각 부분을 형성하여, 고체 촬상 장치(1d)를 완성시킨다.
(2) 정리
본 실시 형태에서는, 화소 분리부(101pb)의 형성 부분에 마련된 홈(TRd)의 내부에, 차광막(60d)이 마련되어 있다(도 16 참조).
이 때문에, 그 화소(P)로부터 인접하는 다른 화소(P)의 포토다이오드(21)에 입사하는 광을, 차광막(60d)이 차단하는 것이 가능하다. 따라서, 혼색이 발생한 것을 방지하고, 촬상한 컬러 화상에서 색 재현성을 향상 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 반도체층(101)의 표면이 평탄하게 되어 있기 때문에, 그 위쪽에 적층하는 평탄화막(HT)을 박막화하는 것이 가능하고, 수광면(JS)에 입사하는 광(H)의 강도를 향상 가능하다. 따라서, 고감도화를 실현할 수 있다.
<5. 기타>
본 발명의 실시에 즈음하여서는, 상기한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변형례를 채용할 수 있다.
예를 들면, 상기한 실시 형태에서는, 반사 방지막(50)을, 2개의 막으로 구성하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 입사광이 입사하는 면중, 수광면과 차광막의 형성 부분을 피복하는 제 1의 반사 방지부와, 그 제 1의 반사 방지부의 위에서, 수광면(JS)의 형성 부분을 피복하는 제 2의 반사 방지부를 반사 방지막(50)이 포함하도록 구성하면, 막의 수는, 한정되지 않는다.
상기한 실시 형태에서는, 「이면 조사형」의 경우에 관해 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 「표면 조사형」의 경우에, 본 발명을 적용하여도 좋다.
상기한 실시 형태에서는, 전송 트랜지스터와 증폭 트랜지스터와 선택 트랜지스터와 리셋 트랜지스터의 4종을, 화소 트랜지스터로서 마련하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 전송 트랜지스터와 증폭 트랜지스터와 리셋 트랜지스터의 3종을, 화소 트랜지스터로서 마련하는 경우에 적용하여도 좋다.
상기한 실시 형태에서는, 하나의 포토다이오드에 대해, 전송 트랜지스터와 증폭 트랜지스터와 선택 트랜지스터와 리셋 트랜지스터의 각각을 하나씩 마련하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 포토다이오드에 대해, 증폭 트랜지스터와 선택 트랜지스터와 리셋 트랜지스터의 각각을 하나씩 마련하는 경우에 적용하여도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 카메라에 본 발명을 적용하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 스캐너나 카피기 등과 같이, 고체 촬상 장치를 구비하는 다른 전자 기기에, 본 발명을 적용하여도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 고체 촬상 장치(1, 1b, 1c, 1d)는, 본 발명의 고체 촬상 장치에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 포토다이오드(21)는, 본 발명의 광전변환부에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 카메라(40)는, 본 발명의 전자 기기에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 반도체층(101)은, 본 발명의 반도체층에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 반사 방지막(50, 50c, 50d)은, 본 발명의 반사 방지막에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 제 1의 반사 방지막(501, 501d)은, 본 발명의 제 1의 반사 방지부에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 제 2의 반사 방지막(502, 502c, 502d)은, 본 발명의 제 2의 반사 방지부에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 차광막(60, 60b, 60c, 60d)은, 본 발명의 차광막에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 수광면(JS)은, 본 발명의 수광면에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 화소(P)는, 본 발명의 화소에 상당한다. 또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 절연층(Z1)은, 본 발명의 중간층에 상당한다.

Claims (29)

  1. 입사광측으로서의 제1의 측(side) 및 상기 제1의 측에 대해 반대측인 제2의 측을 갖고 광전 변환부를 포함하는 반도체층과,
    상기 반도체층의 상기 제1의 측에 마련된 제1의 막과,
    상기 제1의 막상에 배치된 절연막과,
    상기 절연막상에 위치한 차광층과,
    질화물 재료를 포함하며 상기 제1의 막 및 상기 차광층상에 위치하는 제2의 막과,
    상기 반도체층의 상기 제2의 측에 마련된 배선층을 포함하고,
    상기 절연막 및 상기 차광층은 단면으로 보아 상기 제1의 막 및 상기 제2의 막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층의 내부에서 화소 분리부로 구획된 부분에 상기 광전변환부가 마련되고,
    상기 차광층은 상기 화소 분리 영역에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 화소 분리부상에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반도체층은 상기 화소 분리부에 배치된 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 제2막에 매입되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광전 변환부는 광을 수광하는 제1의 측을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1의 막 및 상기 제2의 막은 상기 광전변환부의 상기 제1의 측상에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막의 두께는 상기 제2의 막의 두께보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막으로부터 가장 멀리 있는 상기 제2의 막의 표면은 단면으로 보아 상기 차광층과 대응하는 오목 형상인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막은 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 및 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 막은 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티타늄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 및 실리콘 원소의 산화물 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막은 굴절율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 막은 굴절율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층의 상기 제2의 측에 인접하여 위치한 복수의 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 트랜지스터는 상기 광전 변환부로부터 플로팅 디퓨전에 전하를 전송하는 전송 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 트랜지스터는 상기 플로팅 디퓨전에 결합된 게이트 단말을 갖는 증폭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 트랜지스터는 상기 플로팅 디퓨전에 결합된 제1의 단말 및 소정의 전압원에 결합된 제2의 단말을 갖는 리셋 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 트랜지스터는 신호선에 결합딘 선택 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 신호선은 컬럼 회로에 결합되고,
    상기 칼럼 회로는 적어도 하나의 CDS 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층은 상기 화소 분리부에 배치된 트렌치를 포함하고, 상기 제1의 막은 상기 트렌치에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 차광층은 질화 텅스텐 및 질화 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 차광층의 두께는 100nm 내지 400㎚인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막은 산화 하프늄이고,
    상기 차광층은 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  24. 제1항에 있어서,
    마이크로 렌즈가 상기 반도체층의 상기 제1의 측에 인접하여 배치되고, 컬러 필터가 상기 마이크로 렌즈와 상기 반도체층의 상기 제1의 측 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 차광층 및 상기 절연막은 단면으로 보아 상기 제1의 막 및 상기 제2의 막 내에 완전히 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 배선층은 상기 반도체층의 상기 제2의 측과 지지기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 막의 두께는 80nm인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  28. 제1항에 있어서,
    단면으로 보아 볼록부 형상이 형성되어 있고, 상기 볼록부 형상의 내부는 상기 차광층을 포함하고, 상기 볼록부 형상의 모든 외부는 단면으로 보아 상기 제1의 막 및 상기 절연막으로만 접촉하는 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  29. 입사광측으로서의 제1의 측(side) 및 상기 제1의 측에 대해 반대측인 제2의 측을 갖고 광전 변환부를 포함하는 반도체층과,
    상기 반도체층의 상기 제1의 측에 마련된 제1의 막과,
    상기 제1의 막상에 배치된 절연막과,
    상기 절연막상에 위치한 차광층과,
    질화물 재료를 포함하며 상기 제1의 막 및 상기 차광층상에 위치하는 제2의 막과,
    상기 반도체층의 상기 제2의 측에 마련된 배선층을 포함하고,
    상기 절연막 및 상기 차광층은 단면으로 보아 상기 제1의 막 및 상기 제2의 막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 촬상 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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