KR102270950B1 - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 화소와, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며, 상기 분리 구조는, 상기 경계선에 배치되고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지 마련된 홈과, 상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과, 상기 제1 분리층 보다 위에 마련되고 상기 경계선과 일치하며, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGE PICKUP DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시는, 반도체 기판의 이면측에서 광전 변환부에 광을 입사시키는 이면 조사형에 알맞은 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 이 고체 촬상 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
이면 조사형의 고체 촬상 장치에서는, 예를 들면 특허 문헌 1에서 지적되고 있는 바와 같이, 경사 입사광이 인접 화소에 들어가 버려, 혼색이 생긴다는 문제가 있다. 그 때문에, 특허 문헌 1에서는, 컬러 필터 사이를 구획하는 차광 부재를, 반도체 기판의 이면의 고농도 p+층 내까지 매입하도록 한 구성이 기재되어 있다.
일본 특개2009-65098호 공보
0004]
그러나, 특허 문헌 1에서는 차광 부재의 반도체 기판에의 매입 깊이가 얕고, 혼색을 억제하는 것은 어려웠다.
본 개시는 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 혼색을 억제하는 것이 가능한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 이 고체 촬상 장치를 구비한 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 개시의 실시의 형태에 있어서, 복수의 화소와, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며, 상기 분리 구조는, 상기 경계선에 배치되고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지 마련된 홈과, 상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과, 상기 제1 분리층 보다 위에 마련되고 상기 경계선과 일치하며, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 구비하는 고체 촬상 장치를 제공한다.
또한, 실시의 형태는, 복수의 화소를 마련하고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고, 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에, 상기 홈과 일치하는 개구를 갖는 피복층을 형성하고, 제1 분리층을 형성하고, 상기 홈, 상기 개구 및 상기 피복층의 적어도 일부에 매입막을 매입함에 의해, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하고, 상기 피복층의 상기 일부 상에 형성된 매입막을 제거하고, 상기 피복층을 제거하는 고체 촬상 장치의 제조 방법을 포함한다.
또한, 실시의 형태는, 복수의 화소를 마련하고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고, 상기 홈에 매입막을 매입하고, 상기 반도체 기판의 상기 이면을 상기 매입막으로 피복하고, 상기 매입막의 윗면 상에 마스크 재료층을 형성하고, 상기 매입막의 상기 윗면 상의 상기 홈에 대향하는 위치에 마스크층을 형성하도록 상기 마스크 재료층을 연마하고, 상기 매입막을 애치백함에 의해, 상기 홈 내에 제1 분리층을 형성하고, 상기 홈과 상기 마스크층과의 사이에 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법을 더 포함한다.
또한, 실시의 형태는, 여기서 설명한 상기 고체 촬상 장치를 포함하는 전자 기기를 포함한다.
도 1은 본 개시된 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 평면도.
도 3은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 예를 공정 순으로 도시하는 단면도.
도 4는 도 3에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 5는 도 4에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 6은 도 5에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 7은 도 6에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 8은 도 7에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 9는 도 8에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 10은 도 9에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 11은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 작용례를 설명한 단면도.
도 12는 본 개시된 제2의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 단면도.
도 13은 도 12에 도시한 고체 촬상 장치의 제조 방법의 예를 공정 순으로 도시하는 단면도.
도 14는 도 13에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 15는 도 14에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 16은 도 15에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 17은 도 16에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 18은 도 17에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 19는 도 18에 계속된 공정을 도시하는 단면도.
도 20은 도 1 또는 도 12에 도시한 고체 촬상 장치의 전체 구성례를 도시하는 기능 블록도.
도 21은 적용례에 관한 전자 기기의 도식적인 구성례를 도시하는 기능 블록도.
이하, 본 개시된 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1의 실시의 형태(반도체 기판의 이면측에 피복층을 형성함과 함께, 피복층에, 홈에 연통하는 개구를 마련하고, 홈 및 개구에 매입막을 매입함에 의해, 제1 분리층 및 제2 분리층을 일체 형성하는 예.)
2. 제2의 실시의 형태(매입막의 에치백에 의해 제1 분리층 및 제2 분리층을 일체 형성하는 예)
3. 고체 촬상 장치의 전체 구성례
4. 적용례(전자 기기의 예)
(제1의 실시의 형태)
도 1은, 본 개시된 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(1)의 구성례를 도시하는 단면도이다. 이 고체 촬상 장치(1)는, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등의 전자 기기에 이용되는 CMOS 이미지 센서이고, 촬상 화소 영역(후술하는 화소부(110))에, 복수의 화소(10)가 2차원 배치된 것이다. 화소(10)의 경계선에는, 분리 구조(20)가 마련되어 있다. 고체 촬상 장치(1)는, 이면 조사형 또는 표면 조사형의 어느 것이라도 좋지만, 여기서는 이면 조사형의 구조를 예로 하여 설명한다.
화소(10)는, 예를 들면, 포토 다이오드로 이루어지는 광전 변환 소자(11)의 광 입사측에 컬러 필터(12) 및 마이크로 렌즈(13)를 갖고 있다. 화소(10)는, 예를 들면, 적(R)의 파장을 검출하는 적색 화소(10R)와, 녹(G)의 파장을 검출하는 녹색 화소(10G)와, 청(B)의 파장을 검출하는 청색 화소(10B)를 포함하고 있다. 또한, 적(R)은, 예를 들면 약 620㎚ 내지 약 750㎚의 파장역, 녹(G)은, 예를 들면 약 495㎚ 내지 약 570㎚의 파장역, 청(B)은, 예를 들면 약 450㎚ 내지 약 495㎚의 파장역에 각각 대응하는 색이다.
적색 화소(10R), 녹색 화소(10G) 및 청색 화소(10B)는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 베이어 배열된 정방 화소이다. 즉, 2개의 녹색 화소(10G)와, 하나의 적색 화소(10R)와, 하나의 청색 화소(10B)가, 2행×2열의 단위배열(U1)을 구성하고 있다. 녹색 화소(10G)는, 단위배열(U1)의 일방의 대각선에 따라, 좌상 및 우하에 배치되어 있다. 적색 화소(10R) 및 청색 화소(10B)는, 단위배열(U1)의 타방의 대각선에 따라, 우상 및 좌하에 배치되어 있다. 분리 구조(20)는, 화소(10)의 경계선에, 격자형상으로 마련되어 있다.
도 1에 도시한 광전 변환 소자(11)(포토 다이오드)는, 실리콘(Si)으로 이루어지는 반도체 기판(14)의 이면(14A)측에, 예를 들면 수㎛ 정도의 두께로 마련되어 있다. 광전 변환 소자(11)는, 반도체 기판(14)의 이면(14A)에 수광면(11A)을 갖고 있다.
도 1에 도시한 반도체 기판(14)의 표면(14B)측에는, 도시하지 않지만, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 변조 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, FD(플로팅 디퓨전 ; 부유 확산 층), 다층 배선 등이 마련되어 있다. 전송 트랜지스터는, 광전 변환 소자(11)에 축적된 전하를 FD에 전송하기 위한 스위칭 소자이다. FD는, 다층 배선을 통하여 신호 처리부(도시 생략)에 접속되어 있다. FD는, 복수 화소(예를 들면 4화소)에 공유되어 있어도 좋다. 다층 배선은, 광전 변환 소자(11)의 구동, 신호 전달, 각 부분에의 전압 인가 등을 행하는 것이다. 또한, 반도체 기판(14)의 표면(14B)측에는, 지지 기판(도시 생략)이 접합되어 있어도 좋다.
도 1에 도시한 컬러 필터(12)는, 예를 들면, 적필터(12R)와, 녹필터(12G)와, 청필터(12B)를 갖고 있다. 적필터(12R)는, 광전 변환 소자(11)로부터 적색의 파장역에 대응하는 신호를 취득하기 위한 것이다. 녹필터(12G)는, 광전 변환 소자(11)로부터 녹색의 파장역에 대응하는 신호를 취득하기 위한 것이다. 청필터(12B)는, 광전 변환 소자(11)로부터 청색의 파장역에 대응하는 신호를 취득하기 위한 것이다. 컬러 필터(12)는, 예를 들면, 안료를 혼입한 수지에 의해 각각 구성되어 있고, 안료를 선택함에 의해 목적으로 하는 적색, 녹색 또는 청색의 파장역에서의 광투과율이 높고, 다른 파장역에서의 광투과율이 낮아지도록 조정되어 있다.
도 1에 도시한 온 칩 렌즈(13)는, 컬러 필터(12)의 광 입사측에 마련되고, 상방에서 입사한 광을, 광전 변환 소자(11)의 수광면(11A)에 집광시키는 것이다.
도 1에 도시한 분리 구조(20)는, 홈(또는 트랜치)(21)과, 제1 분리층(22)과, 제2 분리층(23)을 갖고 있다. 홈(21)은, 광전 변환 소자(11)의 경계선에, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련되어 있다. 제1 분리층(22)은, 홈(21) 내에 마련되어 있다. 제2 분리층(23)은, 컬러 필터(12)의 경계선에 마련되고, 제1 분리층(22)과 일체를 이룸과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 이 고체 촬상 장치(1)에서는, 혼색을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.
제1 분리층(22)은, 반도체 기판(14) 내부에서 생기는 혼색(벌크 내 혼색)을 억제하는 것이고, 홈(21) 내에 매입되어 있다. 또한, 홈(21)의 폭은 예를 들면 100㎚이다.
여기서 "특정 색광"이란, 예를 들면, 적색광 또는 녹색광인 것이 바람직하고, 그 중에서도 녹색광이 바람직하다. 녹색광은 예를 들면 약 2.8㎛ 내지 약 2.9㎛의 깊이에서 거의 99% 흡수되기 때문에, 홈(21)을 녹색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련함에 의해, 반도체 기판(14) 내부에서 생기는 혼색(벌크 내 혼색)을 거의 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
제2 분리층(23)은, 반도체 기판(14)의 이면(14A)보다도 상층측(컬러 필터(12)측)에서 생기는 혼색(상층 혼색)을 억제하는 것이다. 제2 분리층(23)은, 테이퍼(taper) 및 뾰족한 형상을 가지며, 폭은 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 서서히 좁아질 수 있다. 여기에서 사용되는 테이퍼 형상은, 예를 들면, 일단을 향하여 더 작아지거나 좁아지거나 또는 얇아지는 형상을 포함할 수 있다. 테이퍼는 가변 길이일 수 있으며, 기판에 수직인 방향으로 다양한 거리에서 시작되고 끝날 수 있다. 또한, 테이퍼 형상은 여기서 설명하는 실시의 형태의 다양한 구성 요소 및 층 내에서 시작되거나 끝나거나 또는 변화할 수 있다. 다른 구성 요소 및 막도 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 테이퍼의 정확한 형상을 여기서 실례로 설명하지만, 설명에 의하여 제한되는 것은 아니다. 이에 의해, 제2 분리층(23)의 측면의 테이퍼 구조가 도파로(導波路)적인 기능을 가져서, 온 칩 렌즈(13)의 눈동자(瞳) 보정(pupil correction)을 불필요하게 하는 것이 가능해진다.
제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)은, 예를 들면, 금속에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 금속으로서는, 예를 들면, 텅스텐(W), 은(Ag), 알루미늄(Al), Rh(로듐) 등을 들 수 있다. 또한, 반사율이 높은 금속이 바람직하다.
또는, 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)은, 컬러 필터(12)보다도 저굴절율의 재료에 의해 구성되어 있는 것도 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들면, Low-k(저유전율)막 등의 절연막을 들 수 있다.
홈(21)의 내면(홈(21)과 제1 분리층(22)과의 사이)에는, 예를 들면, 피닝막(부의 고정 전하를 갖는 막)(24) 및 절연막(25)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 피닝막(24)은, 예를 들면, Ta2O5, HfO2, Al2O3, TiO2 등에 의해 구성되어 있다. 절연막(25)은, 예를 들면, SiO2 등에 의해 구성되어 있다.
제2 분리층(23)의 표면에는, 반사 방지막(26)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 반사 방지막(26)의 재료로서는, TiN 등의 배리어 메탈, SiN, SiON 등을 들 수 있다.
제2 분리층(23)의 윗면(23A)은, 컬러 필터(12)의 광입사면(12A)과 같은 높이(같은면) 또는 컬러 필터(12)의 광입사면(12A)보다도 높은 위치(컬러 필터(12)의 광입사면(12A)보다도 돌출한 위치)에 있는 것이 바람직하다. 혼색을 보다 확실하게 억제하는 것이 가능해지기 때문이다.
제2 분리층(23)의 윗면(23A)이 컬러 필터(12)의 광입사면(12A)보다도 높은 위치에 있는 경우에는, 반사 방지막(26)이 제2 분리층(23)의 윗면(23A)까지 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 외광이 제2 분리층(23)의 윗면(23A)에서 반사되어, 반사광이 카메라의 렌즈 등에 입사하여 버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
이 고체 촬상 장치(1)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
도 3 내지 도 10은, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 실례가 되는 예를 공정 순으로 도시한 것이다. 우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(14) 내에 광전 변환 소자(11)를 마련하고, 반도체 기판(14)의 이면(14A)을 연마하여 광전 변환 소자(11)의 수광면(11A)을 형성한다.
뒤이어, 마찬가지로 도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(14)의 이면(14A)에, 트랜치 가공용의 하드 마스크(31)를 형성한다.
계속해서, 도 4에 도시한 바와 같이, 이 하드 마스크(31)를 이용하여 반도체 기판(14)을 트랜치형상으로 가공하고, 홈(21)을 형성한다. 홈(21)은, 광전 변환 소자(11)의 경계선에, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 특정 색광, 예를 들면 녹색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련한다. 홈(21)을 마련한 후, 하드 마스크(31)를 제거한다.
그 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 홈(21)의 내면 및 반도체 기판(14)의 이면(14A)에, Ta2O5, HfO2, Al2O3, TiO2 등으로 이루어지는 피닝막(24)을 얇게 성막한다. 계속해서, SiO2 등의 절연막(25)을 형성한다.
계속해서, 마찬가지로 도 5에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(14)의 이면(14A)측에 피복층(32)을 형성한다. 이때, 피복층(32)은 홈(21)을 타고넘어 이어지는 일 없이, 홈(21)상에서 단절(斷絶)하다. 따라서, 피복층(32)에는, 홈(21)에 연통하는 개구(33)가 형성된다. 피복층(32)의 재료로서는, 예를 들면, SiO2, 및 Ta2O5 등의 다른 산화막을 이용한다.
피복층(32)을 형성하는 공정에서는, 피복층(32)의 단부에, 개구(33)의 입구(33A)를 좁히는 오버행부(32A)를 형성하여 두는 것이 바람직하다. 오버행부(32A)는, 개구(33)의 입구(33A) 내로 수하(垂下)되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 개구(33)는, 입구(33A)로부터 속(33B)을 향하여 지름이 넓어지는 형상으로 되어 있다. 그 이유는 후술한다.
피복층(32)을 형성한 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면 CVD(Chemical Vapor Deposition ; 화학 기상 성장) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition ; 원자층 퇴적)에 의해, 홈(21) 및 개구(33)에 매입막(34)을 매입한다. 이에 의해, 홈(21) 내에 제1 분리층(22)을 형성함과 함께, 개구(33) 내에 제2 분리층(23)을 형성한다. 이와 같이 하여, 제2 분리층(23)이, 제1 분리층(22)과 일체로 형성됨과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료로 구성된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 피복층(32)을 형성하는 공정에서, 피복층(32)의 단부에, 개구(33)의 입구(33A)를 좁히는 오버행부(32A)를 형성하여 두는 것이 바람직하다. 이에 의해, 홈(21) 및 개구(33)에 매입막(34)을 매입하는 공정에서, 제2 분리층(23)을, 오버행부(32A)의 형상을 모방하여, 용이하게, 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성하는 것이 가능해진다.
매입막(34)의 재료로서는, 상술한 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)과 마찬가지로, 예를 들면, 텅스텐(W), 은(Ag), 알루미늄(Al), Rh(로듐) 등의 금속을 이용한다. 또한, 매입막(34)을, 상술한 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)과 마찬가지로, Low-k막 등의 컬러 필터(12)보다도 저굴절율의 재료에 의해 구성하는 것도 가능하다. 어느 경우도, 성막 공정은 상술한 바와 마찬가지이다.
매입막(34)을 형성한 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 예를 들면 에치백 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing ; 화학 기계 연마)에 의해, 매입막(34) 중 피복층(32)의 위에 형성된 부분을 제거한다.
그 후, 도 8에 도시한 바와 같이, 불화수소(HF) 등을 이용한 웨트 처리에 의해, 피복층(32) 및 하드 마스크(31)를 제거한다. 이에 의해, 제2 분리층(23)이 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 돌출한 상태로 된다. 이때, 피닝막(24)은 반도체 기판(14)의 이면(14A)에 잔존한다.
계속해서, 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 분리층(23)이 노출한 표면에 반사 방지막(26)을 형성한다.
반사 방지막(26)을 형성한 후, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 분리층(23)으로 구획된 영역 내에 컬러 필터(12)를 형성한다. 최후에, 컬러 필터(12)의 위에 온 칩 렌즈(13)를 마련한다. 이상에 의해, 도 1에 도시한 고체 촬상 장치(1)가 완성된다.
이 고체 촬상 장치(1)에서는, 광전 변환 소자(11)에, 온 칩 렌즈(13)를 통하여 광이 입사하면, 이 광은, 광전 변환 소자(11)를 통과하고, 그 통과 과정에서 적, 녹, 청의 색광마다 광전 변환된다. 여기서는, 화소(10)의 경계선에 분리 구조(20)가 마련되어 있다. 분리 구조(20)의 제1 분리층(22)은, 광전 변환 소자(11)의 경계선에 따른 홈(21) 내에 마련되어 있다. 이 홈(21)은, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 특정 색광, 예를 들면 녹색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련되어 있다. 따라서, 광전 변환 소자(11)에서 생긴 전자(e-)가 인접하는 화소(10)에 흘러들어가는 것이 억제되고, 반도체 기판(14) 내부에서 생기는 혼색(벌크 내 혼색)이 억제된다. 또한, 분리 구조(20)의 제2 분리층(23)은, 컬러 필터(12)의 경계선에 마련되고, 제1 분리층(22)과 일체를 이룸과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료에 의해 구성되어 있다. 따라서, 경사 입사광(L)은 제2 분리층(23)에서 반사되어 인접하는 화소(10)에의 혼입이 억제되고, 반도체 기판(14)의 이면(14A)(수광면(11A))보다도 상층측(컬러 필터(12)측)에서 생기는 혼색(상층 혼색)이 억제된다.
이와 같이 본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(1)에서는, 분리 구조(20)의 제1 분리층(22)을, 광전 변환 소자(11)의 경계선에 따른 홈(21) 내에 마련하고, 이 홈(21)을, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련하도록 하고 있다. 또한, 분리 구조(20)의 제2 분리층(23)을, 컬러 필터(12)의 경계선에, 제1 분리층(22)과 일체로 마련함과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료에 의해 구성하도록 하고 있다. 따라서, 반도체 기판(14) 내부에서 생기는 혼색(벌크 내 혼색)을 제1 분리층(22)에 의해 억제함과 함께, 반도체 기판(14)의 이면(14A)(수광면(11A))보다도 상층측(컬러 필터(12)측)에서 생기는 혼색(상층 혼색)을 제2 분리층(23)에 의해 억제하여, 혼색을 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 분리층(23)을, 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 뾰족한 테이퍼 형상으로 하였기 때문에, 제2 분리층(23)의 측면의 테이퍼 구조가 도파로적인 기능을 가져서, 온 칩 렌즈(13)의 눈동자 보정을 불필요하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 홈(21)을 마련한 후, 반도체 기판(14)의 이면(14A)측에, 홈(21)에 연통하는 개구(33)를 갖는 피복층(32)을 형성하고, 홈(21) 및 개구(33)에 매입막(34)을 매입함에 의해, 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)을 형성하도록 하고 있다. 따라서, 제2 분리층(23)을, 제1 분리층(22)과 일체로 형성함과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료로 구성하는 것이 용이해진다. 또한, 셀프 얼라인에 의해 제2 분리층(23)을 높은 위치 정밀도로 형성하는 것이 가능해져서, 제조 편차에 좌우되지 않는 특성을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 피복층(32)을 형성하는 공정에서는, 피복층(32)의 단부에 오버행부(32A)를 형성하여, 개구(33)의 입구(33A)를 좁혀 두도록 하고 있다. 따라서, 홈(21) 및 개구(33)에 매입막(34)을 매입하는 공정에서, 제2 분리층(23)을, 오버행부(32A)의 형상을 모방하여, 용이하게, 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성하는 것이 가능해진다.
(제2의 실시의 형태)
도 12는, 본 개시된 제2의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(1A)의 단면 구성을 도시한 것이다. 본 실시의 형태는, 제2 분리층(23)의 윗면(23A)에, 반사 방지막(26)을 씌움에 의해, 외광이 제2 분리층(23)의 윗면(23A)에서 반사되어, 반사광이 카메라의 렌즈 등에 입사하여 버리는 것을 억제하도록 하는 것이다. 이것을 제외하고는, 이 고체 촬상 장치(1A)는, 상기 제1의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(1)와 동일한 구성, 작용 및 효과를 갖고 있다.
이 고체 촬상 장치(1A)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
도 13 내지 도 19는, 고체 촬상 장치(1A)의 제조 방법의 예를 공정 순으로 도시한 것이다. 우선, 도 13에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(14) 내에 광전 변환 소자(11)를 마련하고, 반도체 기판(14)의 이면(14A)을 연마하여 광전 변환 소자(11)의 수광면(11A)을 형성한다.
뒤이어, 마찬가지로 도 13에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(14)의 이면(14A)에, 트랜치 가공용의 하드 마스크(31)를 형성한다.
계속해서, 도 14에 도시한 바와 같이, 이 하드 마스크(31)를 이용하여 반도체 기판(14)을 트랜치형상으로 가공하고, 홈(21)을 형성한다. 홈(21)은, 광전 변환 소자(11)의 경계선에, 반도체 기판(14)의 이면(14A)부터 특정 색광, 예를 들면 녹색광의 광전 변환이 일어나는 깊이(D21)까지 마련한다.
그 후, 마찬가지로 도 14에 도시한 바와 같이, 하드 마스크(31)를 제거하고, 홈(21)의 내면 및 반도체 기판(14)의 이면(14A)에, Ta2O5, HfO2, Al2O3, TiO2 등으로 이루어지는 피닝막(24)을 얇게 성막한다. 계속해서, SiO2 등의 절연막(25)을 예를 들면 10㎚의 두께로 형성한다.
계속해서, 도 15에 도시한 바와 같이, 예를 들면 CVD 또는 ALD에 의해, 홈(21)에 매입막(34)을 매입함과 함께, 반도체 기판(14)의 이면(14A)측(절연막(25)의 표면)을 매입막(34)으로 피복한다. 이때, 매입막(34)의 윗면(34A)의 홈(21)에 대향하는 위치에는, 안만한 패임부(34B)가 형성된다. 패임부(34B)는, 예를 들면, 직경이 약 50㎚ 내지 약 100㎚, 깊이가 약 60㎚ 내지 약 70㎚이다.
매입막(34)의 재료로서는, 상술한 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)과 마찬가지로, 예를 들면, 텅스텐(W), 은(Ag), 알루미늄(Al), Rh(로듐) 등의 금속을 이용한다. 또한, 매입막(34)을, 상술한 제1 분리층(22) 및 제2 분리층(23)과 마찬가지로, Low-k막 등의 컬러 필터(12)보다도 저굴절율의 재료에 의해 구성하는 것도 가능하다. 어느 경우도, 성막 공정은 상술한 바와 마찬가지이다.
매입막(34)을 형성한 후, 도 16에 도시한 바와 같이, 매입막(34)의 윗면(34A)에 마스크 재료층(35A)을 형성한다. 마스크 재료층(35A)의 재료로서는, 반사 방지막(26)의 재료와 마찬가지로, 예를 들면, TiN 등의 배리어 메탈, SiN, SiON 등을 이용한다.
마스크 재료층(35A)을 형성한 후, 매입막(34)의 CMP 연마를 행하면, 매입막(34)의 윗면(34A)의 패임부(34B)에 마스크 재료층(35A)이 잔존한다. 이와 같이 하여, 도 17에 도시한 바와 같이, 매입막(34)의 윗면(34A)의 홈(21)에 대향하는 위치(패임부(34B))에, 마스크층(35)을 형성한다.
마스크층(35)을 형성한 후, 매입막(34)을 에치백하면, 매입막(34)중 마스크층(35)으로부터 노출되지 않은 부분이 제거되고 간다. 이에 의해, 도 18에 도시한 바와 같이, 홈(21) 내에 제1 분리층(22)을 형성함과 함께, 홈(21)과 마스크층(35)의 사이에 제2 분리층(23)을 형성한다. 제2 분리층(23)은, 제1 분리층(22)과 일체로 형성됨과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료로 구성된다. 마스크층(35)은, 제2 분리층(23)의 윗면(23A)에 잔존한다.
매입막(34)의 에치백 공정에서는, 매입막(34)의 윗면(34A)에 가까운 부분(얕은 부분)일수록 처리시간이 길어지고, 삭제되는 양이 보다 많아진다. 그 때문에, 제2 분리층(23)은, 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성된다.
마스크층(35)은, 제2 분리층(23)의 윗면(23A)을 피복한다. 따라서, 마스크층(35)의 재료로서, 반사 방지막(26)의 재료와 마찬가지로, 예를 들면, TiN 등의 배리어 메탈, SiN, SiON 등을 이용함에 의해, 마스크층(35)에 반사 방지막(26)을 겸하게 하는 것이 가능해진다.
그 후, 도 19에 도시한 바와 같이, 제2 분리층(23)으로 구획된 영역 내에 컬러 필터(12)를 형성한다. 최후에, 컬러 필터(12)의 위에 온 칩 렌즈(13)를 마련한다. 이상에 의해, 도 12에 도시한 고체 촬상 장치(1A)가 완성된다.
이와 같이 본 실시의 형태에서는, 반도체 기판(14)의 이면(14A)으로부터 홈(21)을 마련한 후, 홈(21)에 매입막(34)을 매입함과 함께, 반도체 기판(14)의 이면(14A)측을 매입막(34)으로 피복하고, 이 매입막(34)의 윗면(34A)의 홈(21)에 대향하는 위치에 마스크층(35)을 형성한다. 그 후, 매입막(34)을 에치백함에 의해 홈(21) 내에 제1 분리층(22)을 형성함과 함께, 홈(21)과 마스크층(35)과의 사이에 제2 분리층(23)을 형성하도록 하고 있다. 따라서, 제2 분리층(23)을, 제1 분리층(22)과 일체로 형성함과 함께 제1 분리층(22)과 동일재료로 구성하는 것이 용이해진다. 또한, 셀프 얼라인에 의해 제2 분리층(23)을 높은 위치 정밀도로 형성하는 것이 가능해저서, 제조 편차에 좌우되지 않는 특성을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 매입막(34)을 에치백하는 공정에서, 마스크층(35)으로, 제2 분리층(23)의 윗면(23A)을 피복시키도록 하였기 때문에, 마스크층(35)에, 반사 방지막(26)을 겸하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 매입막(34)을 에치백하는 공정에서, 제2 분리층(23)을, 제1 분리층(22)으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성하도록 하였기 때문에, 제2 분리층(23)의 측면의 테이퍼 구조가 도파로적인 기능을 가져서, 온 칩 렌즈(13)의 눈동자 보정을 불필요하게 하는 것이 가능해진다.
(고체 촬상 장치의 전체 구성)
도 20은, 상기 실시의 형태에서 설명한 고체 촬상 장치(1)(1A)의 전체 구성례를 도시하는 기능 블록도이다. 이 고체 촬상 장치(1)(1A)는, 촬상 화소 영역으로서의 화소부(110)를 가짐과 함께, 예를 들면 행 주사부(31), 수평 선택부(133), 열 주사부(134) 및 시스템 제어부(132)로 이루어지는 회로부(130)를 갖고 있다. 회로부(130)는, 화소부(110)의 주변 영역에 마련되어 있어도 좋고, 화소부(110)와 적층되어(화소부(110)에 대향하는 영역에) 마련되어 있어도 좋다.
화소부(110)는, 예를 들면 행렬형상으로 2차원 배치된 복수의 화소(10) 를 갖고 있다. 이 화소(10)에는, 예를 들면 화소행마다 화소 구동선(Lread)(구체적으로는 행 선택선 및 리셋 제어선)이 배선되고, 화소열마다 수직 신호선(Lsig)이 배선되어 있다. 화소 구동선(Lread)은, 화소로부터의 신호 판독을 위한 구동 신호를 전송하는 것이다. 화소 구동선(Lread)의 일단은, 행 주사부(31)의 각 행에 대응한 출력단에 접속되어 있다.
행 주사부(31)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소부(1a)의 각 화소(10)를, 예를 들면 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 행 주사부(31)에 의해 선택 주사된 화소행의 각 화소(10)로부터 출력된 신호는, 수직 신호선(Lsig)의 각각을 통하여 수평 선택부(133)에 공급된다. 수평 선택부(133)는, 수직 신호선(Lsig)마다 마련된 앰프나 수평 선택 스위치 등에 의해 구성되어 있다.
열 주사부(134)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 수평 선택부(133)의 각 수평 선택 스위치를 주사하면서 순번대로 구동하는 것이다. 이 열 주사부(134)에 의한 선택 주사에 의해, 수직 신호선(Lsig)의 각각을 통하여 전송된 각 화소의 신호가 순번대로 수평 신호선(135)에 전송되고, 당해 수평 신호선(135)을 통하여 출력된다.
시스템 제어부(132)는, 외부로부터 주어지는 클록이나, 동작 모드를 지령하는 데이터 등을 수취하고, 또한, 고체 촬상 장치(1)(1A)의 내부 정보 등의 데이터를 출력하는 것이다. 시스템 제어부(132)는 또한, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 가지며, 당해 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로 행 주사부(31), 수평 선택부(133) 및 열 주사부(134) 등의 구동 제어를 행한다.
(적용례)
상기 실시의 형태 등의 고체 촬상 장치(1)(1A)는, 예를 들면 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 카메라 시스템이나, 촬상 기능을 갖는 휴대 전화 등, 촬상 기능을 구비한 모든 타입의 전자 기기에 적용할 수 있다. 도 21에, 그 한 예로서, 전자 기기(2)(카메라)의 개략 구성을 도시한다. 이 전자 기기(2)는, 예를 들면 정지화 또는 동화를 촬영 가능한 비디오 카메라이고, 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)(1A)와, 광학계(촬상 렌즈)(310)와, 셔터 장치(311)와, 고체 촬상 장치(1)(1A) 및 셔터 장치(311)를 구동하는 구동부(313)(상기 회로부(130)를 포함한다)와, 신호 처리부(312)와, 유저 인터페이스(314)와, 모니터(315)를 갖는다.
광학계(310)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(1)(1A)의 화소부(110)에 유도하는 것이다. 이 광학계(310)는, 복수의 광학 렌즈로 구성되어 있어도 좋다. 셔터 장치(311)는, 고체 촬상 장치(1)(1A)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어하는 것이다. 구동부(313)는, 고체 촬상 장치(1)(1A)의 전송 동작 및 셔터 장치(311)의 셔터 동작을 제어하는 것이다. 신호 처리부(312)는, 고체 촬상 장치(1)(1A)로부터 출력된 신호에 대해, 각종의 신호 처리를 행하는 것이다. 신호 처리 후의 영상 신호(Dout)는, 모니터(315)에 출력된다. 또는, 영상 신호(Dout)는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되어도 좋다. 유저 인터페이스(314)에서는, 촬영 신의 지정(다이내믹 레인지의 지정, 파장(테라헬츠선, 가시선, 적외선, 자외선, X선 등)의 지정 등)이 가능하고, 이 지정(유저 인터페이스(314)로부터의 입력 신호)는, 구동부(313)에 보내지고, 이에 의거하여 고체 촬상 장치(1)(1A)에서 소망하는 촬상이 이루어진다.
이상, 실시의 형태를 들어 본 개시를 설명하였지만, 본 개시는 상기 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시의 형태에서는, 고체 촬상 장치(1, 1A)의 구성을 구체적으로 들어서 설명하였지만, 모든 구성 요소를 구비할 필요는 없고, 또한, 다른 구성 요소를 또한 구비하고 있어도 좋다.
또한, 상기 실시의 형태에서 설명한 각 층의 재료 및 두께, 또는 성막 방법 및 성막 조건 등은 한정되는 것이 아니고, 다른 재료 및 두께로 하여도 좋고, 또는 다른 성막 방법 및 성막 조건으로 하여도 좋다.
본 개시의 상기 설명한 실시의 형태로부터 적어도 이하 실례가 되는 구성을 달성하는 것이 가능하다.
[1] 복수의 화소와, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며, 상기 분리 구조는, 상기 경계선에 배치되고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지 마련된 홈과, 상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과, 상기 제1 분리층 보다 위에 마련되고 상기 경계선과 일치하며, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 구비하는 고체 촬상 장치.
[2] 1에 있어서, 상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 제2 분리층의 폭이 감소하도록 테이퍼 형상을 갖는 고체 촬상 장치.
[3] 2에 있어서, 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 측면은 광을 반사하여, 상기 광이 상기 화소에서 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 상기 측면에 인접한 광전 변환 소자의 수광면에 접촉하기 전에, 상기 광을 집광하는 고체 촬상 장치.
[4] 2에 있어서, 상기 반도체 기판의 상기 이면에 마련되고, 상기 홈으로 연장되어 상기 제1 분리층의 측면 및 저면에 접속되는 반사 방지막을 더 구비하는 고체 촬상 장치.
[5] 4에 있어서, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 측면과 접속되는 고체 촬상 장치.
[6] 5에 있어서, 상기 각각의 화소는 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에 상기 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 분리 구조는 상기 컬러 필터에 인접하여 구비된 고체 촬상 장치.
[7] 6에 있어서, 상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면과 같은 높이에 있는 고체 촬상 장치.
[8] 6에 있어서, 상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면보다도 높은 고체 촬상 장치.
[9] 6에 있어서, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 윗면으로 연장되고, 상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면보다도 높은 고체 촬상 장치.
[10] 2에 있어서, 상기 제2 분리층은 상기 제1 분리층과 동일재료에 의해 구성되어 있는 고체 촬상 장치.
[11] 6에 있어서, 상기 제2 분리층의 굴절률은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 굴절률보다 낮은 고체 촬상 장치.
[12] 1에 있어서, 부의 고정 전하를 갖는 막과, 상기 홈과 상기 제1 분리층 사이에 마련된 절연막을 더 구비하는 고체 촬상 장치.
[13] 복수의 화소를 마련하고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고, 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에, 상기 홈과 일치하는 개구를 갖는 피복층을 형성하고, 제1 분리층을 형성하고, 상기 홈, 상기 개구 및 상기 피복층의 적어도 일부에 매입막을 매입함에 의해, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하고, 상기 피복층의 상기 일부 상에 형성된 매입막을 제거하고, 상기 피복층을 제거하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[14] 13에 있어서, 상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 제2 분리층의 폭이 감소하도록 테이퍼 형상을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[15] 14에 있어서, 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 측면은 광을 반사하여, 상기 광이 상기 화소에서 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 상기 측면에 인접한 광전 변환 소자의 수광면에 접촉하기 전에, 상기 광을 집광하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[16] 14에 있어서, 상기 반도체 기판의 상기 이면에 마련되고, 상기 홈으로 연장되어 상기 제1 분리층의 측면 및 저면에 접속되는 반사 방지막을 더 구비하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[17] 16에 있어서, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 측면과 접속되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[18] 17에 있어서, 상기 각각의 화소는 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 분리 구조는 상기 컬러 필터에 인접하여 구비된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[19] 복수의 화소를 마련하고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고, 상기 홈에 매입막을 매입하고, 상기 반도체 기판의 상기 이면을 상기 매입막으로 피복하고, 상기 매입막의 윗면 상에 마스크 재료층을 형성하고, 상기 매입막의 상기 윗면 상의 상기 홈에 대향하는 위치에 마스크층을 형성하도록 상기 마스크 재료층을 연마하고, 상기 매입막을 애치백함에 의해, 상기 홈 내에 제1 분리층을 형성하고, 상기 홈과 상기 마스크층과의 사이에 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
[20] 1에 관한 고체 촬상 장치를 포함하는 전자 기기.
또한, 본 기술은 적어도 이하와 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.
(1)
화소와,
상기 화소의 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며,
상기 화소 각각은,
반도체 기판 내에 마련된 광전 변환 소자와,
상기 반도체 기판의 이면측에, 상기 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 분리 구조는,
상기 광전 변환 소자의 경계선에, 상기 반도체 기판의 이면부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이까지 마련된 홈과,
상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과,
상기 컬러 필터의 경계선에 마련되고, 상기 제1 분리층과 일체를 이룸과 함께 상기 제1 분리층과 동일재료로 이루어지는 제2 분리층을 구비한 고체 촬상 장치.
(2)
상기 특정 색광은, 녹색광인 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3)
상기 제1 분리층 및 상기 제2 분리층은, 금속에 의해 구성되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4)
상기 제1 분리층 및 상기 제2 분리층은, 상기 컬러 필터보다도 저굴절율의 재료에 의해 구성되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5)
상기 제2 분리층의 윗면은, 상기 컬러 필터의 광입사면과 동일한 높이 또는 상기 컬러 필터의 광입사면보다도 높은 위치에 있는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(6)
상기 제2 분리층의 윗면에, 반사 방지막이 마련되어 있는 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(7)
상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 폭을 갖는 뾰족한 테이퍼 형상을 갖는 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(8)
상기 홈의 내면에, 피닝막이 마련되어 있는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(9)
반도체 기판 내에 광전 변환 소자를 마련하고, 상기 광전 변환 소자의 경계선에, 상기 반도체 기판의 이면부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이까지 홈을 마련하는 공정과,
상기 반도체 기판의 이면측에 피복층을 형성함과 함께, 상기 피복층에, 상기 홈에 연통하는 개구를 마련하는 공정과,
상기 홈 및 상기 개구에 매입막을 매입함에 의해, 상기 홈 내에 제1 분리층을 형성함과 함께 상기 개구내에 제2 분리층을 형성하고, 상기 제2 분리층을, 상기 제1 분리층과 일체로 형성함과 함께 상기 제1 분리층과 동일재료로 구성하는 공정과,
상기 매입막 중 상기 피복층의 위에 형성된 부분을 제거하는 공정과,
상기 피복층을 제거하는 공정과,
상기 제2 분리층으로 구획된 영역 내에 컬러 필터를 형성하는 공정을 포함하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(10)
상기 피복층을 형성하는 공정에서, 상기 피복층의 단부에, 상기 개구의 입구를 좁히는 오버행부를 형성하고,
상기 홈 및 상기 개구에 매입막을 매입하는 공정에서, 상기 제2 분리층을, 상기 오버행부의 형상을 모방하여, 상기 제1 분리층으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 폭을 갖는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성하는 상기 (9)에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(11)
반도체 기판 내에 광전 변환 소자를 마련하고, 상기 광전 변환 소자의 경계선에, 상기 반도체 기판의 이면부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이까지 홈을 마련하는 공정과,
상기 홈에 매입막을 매입함과 함께, 상기 반도체 기판의 이면측을 상기 매입막으로 피복하는 공정과,
상기 매입막의 윗면에 마스크 재료층을 형성하고, 상기 마스크 재료층을 연마함에 의해, 상기 매입막의 윗면의 상기 홈에 대향하는 위치에 마스크층을 형성하는 공정과,
상기 매입막을 에치백함에 의해 상기 홈 내에 제1 분리층을 형성함과 함께, 상기 홈과 상기 마스크층과의 사이에 제2 분리층을 형성하고, 상기 제2 분리층을, 상기 제1 분리층과 일체로 형성함과 함께 상기 제1 분리층과 동일재료로 구성하는 공정과,
상기 제2 분리층으로 구획된 영역 내에 컬러 필터를 형성하는 공정을 포함하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(12)
상기 매입막을 에치백하는 공정에서, 상기 마스크층에, 상기 제2 분리층의 윗면을 피복시키는 상기 (11)에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(13)
상기 마스크층이, 반사 방지막을 겸하게 하는 상기 (12)에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(14)
상기 매입막을 에치백하는 공정에서, 상기 제2 분리층을, 상기 제1 분리층으로부터의 거리에 따라 폭이 서서히 좁아지는 폭을 갖는 뾰족한 테이퍼 형상으로 형성하는 상기 (11) 내지 (13)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치의 제조 방법.
(15)
고체 촬상 장치를 가지며,
상기 고체 촬상 장치는,
화소와,
상기 화소의 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며,
상기 화소는,
반도체 기판 내에 마련된 광전 변환 소자와,
상기 반도체 기판의 이면측에, 상기 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 구비하고,
상기 분리 구조는,
상기 광전 변환 소자의 경계선에, 상기 반도체 기판의 이면부터 특정 색광의 광전 변환이 일어나는 깊이까지 마련된 홈과,
상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과,
상기 컬러 필터의 경계선에 마련되고, 상기 제1 분리층과 일체를 이룸과 함께 상기 제1 분리층과 동일재료로 이루어지는 제2 분리층을 구비한 전자 기기.
당업자에 의하여 첨부된 청구항 및 균등물의 범위 안에서 다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경이 설계 요구 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있음을 이해하여야 한다.
1, 1A : 고체 촬상 장치
2 : 전자 기기
10 : 화소
11 : 광전 변환 소자
11A : 수광면
12 : 컬러 필터
13 : 온 칩 렌즈
14 : 반도체 기판
14A : 이면
20 : 분리 구조
21 : 홈
22 : 제1 분리층
23 : 제2 분리층
24 : 피닝막
25 : 절연막
26 : 반사 방지막

Claims (20)

  1. 복수의 화소와,
    상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 마련된 분리 구조를 가지며,
    상기 분리 구조는,
    상기 경계선에 배치되고, 반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지 마련된 홈과,
    상기 홈 내에 마련된 제1 분리층과,
    상기 제1 분리층 보다 위에 마련되고 상기 경계선과 일치하며, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 구비하고,
    상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 제2 분리층의 폭이 감소하도록 테이퍼 형상을 갖고,
    상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 측면은 광을 반사하여, 상기 광이 상기 화소에서 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 상기 측면에 인접한 광전 변환 소자의 수광면에 접촉하기 전에, 상기 광을 집광하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 이면에 마련되고, 상기 홈으로 연장되어 상기 제1 분리층의 측면 및 저면에 접속되는 반사 방지막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 측면과 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 화소는 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에 상기 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 분리 구조는 상기 컬러 필터에 인접하여 구비된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면과 같은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면보다도 높은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 윗면으로 연장되고, 상기 제2 분리층의 윗면은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 광입사면보다도 높은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 분리층은 상기 제1 분리층과 동일재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 분리층의 굴절률은 상기 제2 분리층에 인접한 상기 컬러 필터의 굴절률보다 낮은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    부의 고정 전하를 갖는 막과, 상기 홈과 상기 제1 분리층 사이에 마련된 절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 복수의 화소를 마련하고,
    반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고,
    상기 반도체 기판의 상기 이면 상에, 상기 홈과 일치하는 개구를 갖는 피복층을 형성하고,
    제1 분리층을 형성하고, 상기 홈, 상기 개구 및 상기 피복층의 적어도 일부에 매입막을 매입함에 의해, 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하고,
    상기 피복층의 상기 일부 상에 형성된 매입막을 제거하고,
    상기 피복층을 제거하고,
    상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 제2 분리층의 폭이 감소하도록 테이퍼 형상을 갖고,
    상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 측면은 광을 반사하여, 상기 광이 상기 화소에서 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 상기 측면에 인접한 광전 변환 소자의 수광면에 접촉하기 전에, 상기 광을 집광하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 이면에 마련되고, 상기 홈으로 연장되어 상기 제1 분리층의 측면 및 저면에 접속되는 반사 방지막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 제2 분리층의 측면과 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각각의 화소는 상기 반도체 기판의 상기 이면 상에 광전 변환 소자에 대향하여 배치된 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 분리 구조는 상기 컬러 필터에 인접하여 구비된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  15. 복수의 화소를 마련하고,
    반도체 기판의 이면부터 파장에 상응하는 깊이까지, 상기 복수의 화소에 인접한 경계선에 배치되는 홈을 마련하고,
    상기 홈에 매입막을 매입하고, 상기 반도체 기판의 상기 이면을 상기 매입막으로 피복하고,
    상기 매입막의 윗면 상에 마스크 재료층을 형성하고,
    상기 매입막의 상기 윗면 상의 상기 홈에 대향하는 위치에 마스크층을 형성하도록 상기 마스크 재료층을 연마하고,
    상기 매입막을 애치백함에 의해, 상기 홈 내에 제1 분리층을 형성하고, 상기 홈과 상기 마스크층과의 사이에 상기 제1 분리층과 접속되는 제2 분리층을 형성하는 하고,
    상기 제2 분리층은, 상기 제1 분리층으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 제2 분리층의 폭이 감소하도록 테이퍼 형상을 갖고,
    상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 측면은 광을 반사하여, 상기 광이 상기 화소에서 상기 제2 분리층의 상기 테이퍼 형상의 상기 측면에 인접한 광전 변환 소자의 수광면에 접촉하기 전에, 상기 광을 집광하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 기재된 고체 촬상 장치를 구비하는 전자 기기.
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