KR20080053193A - 고체 촬상 장치와 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 카메라 - Google Patents
고체 촬상 장치와 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 카메라 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080053193A KR20080053193A KR1020070123033A KR20070123033A KR20080053193A KR 20080053193 A KR20080053193 A KR 20080053193A KR 1020070123033 A KR1020070123033 A KR 1020070123033A KR 20070123033 A KR20070123033 A KR 20070123033A KR 20080053193 A KR20080053193 A KR 20080053193A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solid
- imaging device
- insulating film
- state imaging
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 114
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 55
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 53
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 36
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 34
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 16
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 7
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 171
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 230000005571 horizontal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14632—Wafer-level processed structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명은, 광 도파로를 설치하여도 보다 간단한 공정으로 제조 가능한 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 카메라를 제공한다.
본 발명에 따르면, 반도체 기판(10)의 수광면로 되는 화소 영역(RPX)에서 화소마다 구분된 포토 다이오드(PD)와 포토 다이오드(PD)에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부가 형성되어 있고, 포토 다이오드를 피복하여 반도체 기판 상에 절연막(15~17, 20~22, 25~27, 30, 31, 33)이 형성되고, 포토 다이오드의 상부에서 절연막에 오목부(H)가 형성되어 있고, 패드 전극 영역(RPAD)에서 절연막의 상층에 패드 전극(32)이 형성되어 있고, 오목부의 내벽을 피복하여 패드 전극보다 상층에 고굴절률의 패시베이션막(36)이 형성되고, 패시베이션막의 상층에서 오목부에 매립되어 고굴절률의 매립층(37)이 형성되어 있다.
Description
본 발명은 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 카메라에 관한 것으로, 특히, 수광면에 포토 다이오드를 가지는 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있는 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 고체 촬상 장치를 포함한 카메라에 관한 것이다.
예를 들면, CMOS 센서 또는 CCD 소자 등의 고체 촬상 장치에서는, 반도체 기판의 표면에 형성된 포토 다이오드(photodiodes)(광전 변환부)에 광을 입사시켜, 상기 포토 다이오드에서 발생된 신호 전하에 의해 영상 신호를 얻는다.
CM0S 센서에서는, 예를 들면, 수광면에서 이차원 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소마다 포토 다이오드가 설치되고, 수광시에 각 포토 다이오드에 발생 및 축적되는 신호 전하를 CM0S 회로의 구동으로 플로팅 디퓨전(floating diffusion)에 전송하고, 신호 전하를 신호 전압으로 변환하여 판독한다.
또한, CCD 소자에서는, 예를 들면, CMOS 센서와 마찬가지로 수광면에서 이차 원 매트릭스 형태로 배열된 화소마다 포토 다이오드가 설치되고, 수광시에 각 포토 다이오드에 발생 및 축적되는 신호 전하를 CCD 수직 전송로 및 수평 전송로에 의해 전송하여 판독한다.
상기와 같은 CM0S 센서 등의 고체 촬상 장치는, 예를 들면, 반도체 기판의 표면에 전술한 포토 다이오드가 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드의 상층을 피복하여 산화 실리콘 등의 절연막이 형성되어 있고, 포토 다이오드로의 광의 입사를 방해하지 않도록 포토 다이오드 영역을 제외하는 영역에서 절연막 중에 배선층이 형성된다.
그러나, 상기와 같은 고체 촬상 장치에서, 소자의 미세화에 의해 수광면의 면적이 축소되어 있고, 이에 따라 입사광 비율이 저하되어 감도 특성이 악화된다고 하는 문제가 있다.
이 대책으로서, 온 칩 렌즈(on-chips lens)나 층간 렌즈(interlayer lens) 등을 사용하여 집광을 행하는 구조가 개발되어, 특히, 포토 다이오드의 상방에 위치되는 절연막 중에, 외부로부터 입사하는 광을 포토 다이오드에 도파하는 광 도파로를 설치한 고체 촬상 장치가 개발되었다.
일본 특허 공개 공보 2003-224249호 및 일본 특허 공개 공보 2003-324189호에는, 포토 다이오드의 상방에 위치되는 절연막에 대해서 오목부가 형성되고, 산화 실리콘보다 굴절률이 높은 물질(이후 "고굴절률 물질"이라고 함)인 질화 실리콘에 의해 오목부가 매립되고, 입사하는 광을 포토 다이오드에 도파하는 광 도파로가 설치된 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 2004-207433호에는, 포토 다이오드의 상방에 위치되는 절연막의 오목부에, 질화 실리콘막과 폴리이미드막(polyimide film)이 매립되어, 광 도파로가 설치된 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 2006-190891호에는, 층 중에 확산 방지층을 포함하는 절연막에 대해서, 포토 다이오드의 상방에 위치되는 부분에서, 확산 방지층이 제거되도록 해 오목부가 형성되고, 오목부에 산화 실리콘막이 매립되어 되는 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
한편, 일본 특허 공개 공보 2006-222270호에는, 포토 다이오드의 상방에 위치되는 절연막의 오목부에, TiO 분산형 폴리이미드 수지가 매립되어, 광 도파로가 설치된 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 포토 다이오드의 상방에 위치되는 절연막 중에, 입사하는 광을 포토 다이오드에 도파하는 광 도파로를 설치한 고체 촬상 장치는, 광 도파로를 설치함으로써 공정이 복잡화된다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 광 도파로를 구성하는 재료에 따라서는, 내열성이 저하된다는 문제점을 가지고 있다.
해결하고자 하는 문제점은, 광 도파로를 설치한 고체 촬상 장치에서, 광 도파로를 설치함으로써 제조 공정의 복잡화를 피할 수 없다고 하는 점이다.
또한, 고내열성과 고굴절률을 구비한 광 도파로를 얻는 것이 어렵다고 하는 점이다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서, 반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드; 상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부; 상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막; 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부; 패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 형성된 패드 전극(pad electrodes); 상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막(passivation film); 및 상기 패시베이션막의 상층으로서 상기 오목부에 매립되어 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서, 반도체 기판의 수광면으로 되는 화소 영역에서 화소마다 구분된 포토 다이오드, 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부가 형성되어 있고, 포토 다이오드를 피복하여 반도체 기판 상에 절연막이 형성되어 있다.
상기 포토 다이오드의 상부에서 절연막에 오목부가 형성되어 있고, 한편, 패드 전극 영역에서 절연막의 상층에 패드 전극이 형성되어 있고, 오목부의 내벽을 피복하고, 또한, 패드 전극보다 상층에 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막이 형성되어 있다. 또한, 패시베이션막의 상층으로서 오목부에 매립되어, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 장치는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서, 반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드; 상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부; 상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막; 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부; 및 상기 오목부에 매립되어 형성되고, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 무기 물과 금속 산화물을 포함하는 매립층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서, 반도체 기판의 수광면으로 되는 화소 영역에서 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부가 형성되어 있고, 포토 다이오드를 피복하여 반도체 기판 상에 절연막이 형성되어 있다.
상기 포토 다이오드의 상부에서 절연막에 오목부가 형성되어 있고, 오목부에 매립되어, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 무기물과 금속 산화물을 포함하는 매립층이 형성되어 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분된 포토 다이오드, 및 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성하는 공정; 상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정; 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 오목부를 형성하는 공정; 패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 패드 전극을 형성하는 공정; 상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막을 형성하는 공정; 및 상기 패시베이션막의 상층으로서, 상기 오목부에 매립되고 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 먼저, 반도체 기판의 수광면으로 되는 화소 영역에서 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성한다.
다음에, 포토 다이오드를 피복하여 반도체 기판 상에 절연막을 형성하고, 포토 다이오드의 상부에서 절연막에 오목부를 형성한다. 또한, 패드 전극 영역에서 절연막의 상층에 패드 전극을 형성한다.
다음에, 오목부의 내벽을 피복하고, 또한, 패드 전극보다 상층에 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막을 형성하고, 패시베이션막의 상층으로서 오목부에 매립되어, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 형성한다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성하는 공정; 상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정; 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 오목부를 형성하는 공정; 상기 오목부에 무기물을 매립하여, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 매립층을 형성하는 공정; 및 상기 매립층에 금속 산화물을 이온 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 먼저, 반도체 기판의 수광면으로 되는 화소 영역에서 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성한다.
다음에, 포토 다이오드를 피복하여 반도체 기판 상에 절연막을 형성하고, 포토 다이오드의 상부에서 절연막에 오목부를 형성한다.
다음에, 오목부에 무기물을 매립하고, 금속 산화물을 이온 주입하여, TiO 분산 유기 수지보다 고내열성 및 고굴절률을 가지는 매립층을 형성한다.
본 발명의 카메라는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치; 상기 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 안내하는 광학계; 및 상기 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 고체 촬상 장치는, 반도체 기판의 상기 수광면 로 되는 화소 영역에 있어서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드, 상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부, 상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막, 상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부, 패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 형성된 패드 전극, 상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막, 및 상기 패시베이션막의 상층에서 상기 오목부에 매립되어 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명의 카메라는, 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 안내하는 광학계, 및 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고, 고체 촬상 장치는 상기 구성의 고체 촬상 장치로 한다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 포토 다이오드의 상층에 형성된 절연막에 포토 다이오드의 상부에서 오목부가 형성되고, 오목부 내에 고굴절률 물질이 매립되어 광 도파로가 구성되어 있고, 패드 전극의 상층에 형성되는 패시베이션막이 오목부 내에 매립되는 고굴절률 물질로서도 이용된 구성으로 되어 있고, 광 도파로를 설치하여도, 보다 간단한 공정으로 제조 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 장치는 고내열성과 고굴절률을 구비한 광 도파로를 얻을 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 패드 전극의 상층에 형성하는 패시베이션막을 오목부 내에 매립하는 고굴절률 물질로서도 이용하고 있고, 광 도파로를 설치하여도, 보다 간단한 공정으로 제조하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 고내열성과 고굴절률을 구비한 광 도파로를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 카메라는, 카메라를 구성하는 고체 촬상 장치에서, 패드 전극의 상층에 형성된 패시베이션막이 오목부 내에 매립된 고굴절률 물질로서도 이용되고 있고, 광 도파로를 설치하여도, 보다 간단한 공정으로 제조 가능한 구성으로 되어 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 고체 촬상 장치를 구비한 카메라의 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 복수개의 화소가 집적되어 있고, 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치인 CM0S 센서의 개략적인 단면도이며, 화소 영역(RPX)과 패드 전극 영역(RPAD)을 나타내고 있다.
예를 들면, 수광면으로 되는 화소 영역(RPX)에서, 반도체 기판의 p웰 영역(p-well region)(10)에, 화소마다 n형 전하 축적층(11)과 그 표층의 p+형 표면층(12)이 형성되고, pn 접합에 의해 포토 다이오드(PD)가 구성되어 있고, 또한 포토 다이오드(PD)에 인접하여 반도체 기판 상에 게이트 절연막(gate insulating film)(13) 및 게이트 전극(14)이 형성되어 있다.
예를 들면, 반도체 기판에는, 플로팅 디퓨전 또는 CCD 전하 전송로 등, 포토 다이오드(PD)에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부가 형성되어 있고, 게이트 전극(14)에의 전압의 인가에 의해 신호 전하가 전송되도록 구성되어 있다.
또한, 포토 다이오드(PD)를 피복하여, 반도체 기판 상에, 각각 예를 들면 산 화 실리콘으로 이루어지는, 제1 절연막(15), 제2 절연막(16), 제3 절연막(17), 제4 절연막(21), 제5 절연막(22), 제6 절연막(26), 제7 절연막(27) 및 제8 절연막(31)과, 예를 들면 탄화 실리콘으로 이루어지는 제1 확산 방지막(20) 및 제2 확산 방지막(25), 및 예를 들면 질화 실리콘으로 이루어지는 제3 확산 방지막(30)이 적층되어, 절연막이 구성된다.
제3 절연막(17)에는 배선용 홈(17t)이 형성되고, 예를 들면 다마신 프로세스(damascene process)에서 형성된, 탄탈/질화 탄탈로 이루어지는 배리어 금속층(18)과 구리로 이루어지는 전도층(19)으로 이루어지는 제1 배선층이 매립되어 있다.
제5 절연막(22)에서도 마찬가지로, 배선용 홈(22t)에 배리어 금속층(23)과 전도층(24)으로 이루어지는 제2 배선층이 형성되고, 제7 절연막(27)에는 배선용 홈(27t)이 형성되고, 배리어 금속층(28)과 전도층(29)으로 이루어지는 제3 배선층이 형성되어 있다. 제1 내지 제3 확산 방지막은 전도층(19, 24, 29)을 구성하는 구리의 확산을 방지하기 위한 막이다. 상기와 같이 하여, 상기의 적층된 절연막 중에 배선층이 매립되어 있다. 제1 내지 제3 배선은 각각, 예를 들면 듀얼 다마신 프로세스에 의한, 배선용 홈의 저면으로부터 하층 배선에의 개구부 내에서 컨택트부(contact portion)와 일체로 형성된 배선 구조를 가질 수 있다.
또한, 패드 전극 영역(RPAD)에서 절연막의 상측에 패드 전극(32)이 형성되어 있고, 패드 전극(32)은, 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어지고, 제8 절연막(31) 등에 형성된 개구부(31c) 등을 통하여 제3 배선 등과 접속되어 형성되어 있고, 예를 들면 직경이 100 ㎛ 정도의 크기이다.
또한, 패드 전극(32)을 피복하여 전체면에 산화 실리콘으로 이루어지는 제9 절연막(33)이 형성되어 있다.
여기서, 예를 들면, 포토 다이오드(PD)의 상부에서, 상기와 같이 적층 하여 형성된 제4 내지 제9 절연막 및 제1 내지 제3 확산 방지막에 오목부(H)가 형성되어 있다.
상기와 같이, 포토 다이오드(PD) 상에 적층된 절연막이, 배선층의 확산 방지막을 포함하여 구성되어 있고, 예를 들면 최하층의 확산 방지막인 제1 확산 방지막(20)이 오목부(H)의 저면을 구성하고 있다.
오목부(H)는 포토 다이오드의 면적 또는 화소 사이즈, 프로세스 룰(process rules) 등에 따라, 예를 들면 개구 직경이 0.8 ㎛ 정도이며, 종횡비(aspect ratio)는 1~2 정도 또는 그 이상이다.
또한, 예를 들면, 오목부(H)의 내측의 벽면은 기판의 주면에 수직인 면으로 되어 있고, 또한 오목부(H)의 에지부로서 제9 절연막(33)의 일부는 상부로 갈수록 넓어지는 테이퍼형의 개구 형상부(33a)로 되어 있다.
상기의 오목부(H)의 내벽을 피복하고, 또한, 패드 전극(32)보다 상층에 산화 실리콘(굴절률 1.45)보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막(36)이 형성되어 있다. 패시베이션막(36)은, 예를 들면 질화 실리콘(굴절률 2.0) 등으로 이루어지고, 0.5 ㎛ 정도의 막두께를 가지고 있다.
예를 들면, 개구부의 에지부가 테이퍼 형상으로 되어 있지만, 퇴적시의 이방성에 의해 개구 에지부에서 두껍게 퇴적되고, 오목부(H) 저부 근처에서 얇게 되어 있는 형태(profile)이다.
또한, 예를 들면, 패시베이션막(36)의 상층에서 오목부(H)에 매립되어, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층(37)이 형성되어 있다. 매립층(37)은 오목부(H) 내부를 매립하고, 오목부(H)의 외부에서의 막두께가 0.5 ㎛ 정도로 되어 있다.
매립층(37)은, 예를 들면 실록산계 수지(굴절률 1.7), 또는 폴리이미드 등의 고굴절률 수지로 구성되며, 실록산계 수지가 특히 바람직하다.
또한, 상기의 수지 중에, 예를 들면 산화 티탄, 산화 탄탈, 산화 니오브, 산화 텅스텐, 산화 지르코늄, 산화 아연, 산화 인듐, 또는 산화 하프늄 등의 금속 산화물 미립자가 함유되어 있어, 굴절률을 높일 수 있다.
매립층(37)의 상층에, 예를 들면 접착층으로도 기능하는 평탄화 수지층(38)이 형성되고, 평탄화 수지층(38)의 상층에, 예를 들면 청색(B), 녹색(G), 적색(R)의 각 색의 컬러 필터(39a, 39b, 39c)가 화소마다 형성되고, 컬러 필터(39a, 39b, 39c)의 상층에 마이크로 렌즈(microlens)(40)가 형성되어 있다.
패드 전극 영역(RPAD)에서는 칼라 필터는 형성되어 있지 않고, 패드 전극(32)의 상층에는 제9 절연막(33), 패시베이션막(36), 매립층(32), 평탄화 수지층(38)과 마이크로렌즈를 구성하는 수지층(40a)이 적층되고, 패드 전극(32)의 상면을 노출시 키도록 개구부(P)가 형성되어 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 화소부의 개략적인 레이아웃 도면이다.
오목부(H) 내에 매립된 고굴절률 물질으로 이루어지는 패시베이션막(36)과 매립층(37)은, 외부로부터 입사되는 광을 포토 다이오드에 도파하는 광 도파로를 구성한다. 예를 들면, 광 도파로는 포토 다이오드(PD)의 영역보다 작은 영역에 형성되어 있다.
또한, 도 1에서의 제1 내지 제3 배선층 등의 배선층이, 절연막 중에서, 오목부(H)의 주위를 둘러싸도록 메쉬형으로 형성되어 있다. 메쉬형이란, 예를 들면 배선층과 절연막이 상하로 교대로 적층된 상태를 나타낸다. 예를 들면, 수직 방향으로 연장되는 배선층(W1, W2)과 수평 방향으로 연장되는 배선층(W3, W4)에 의해 둘러싸인 영역 내에, 오목부(H)의 영역이 형성되어 있다. 배선층(W1, W2, W3, W4)의 각각이, 예를 들면 메쉬형의 구조를 가지고 있다.
도 3은 본 실시예의 고체 촬상 장치의 포토 다이오드에의 광 입사 경로를 설명하는 개략적인 단면도이다.
예를 들면, 도 3에 나타낸 경로에서 입사된 광(L)은 경사지게 입사되고 있으므로, 입사된 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사되지 않고, 인접 화소에 침입하여 혼합색의 원인으로 된다.
그러나, 상기와 같이 광 도파로의 주위에 상기와 같은 메쉬형의 배선층이 형성되어 있는 경우, 인접 화소에 새는 광을 반사하여 인접 화소의 포토 다이오드에 의 침입을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 상기와 같이 배선층(W1, W2, W3, W4)으로 둘러싸인 영역에서 오목부(H)의 영역을 레이아웃하는 경우, 광의 입사 효율을 높이기 위해서는, 배선층(W1, W2, W3, W4)과 겹치지 않는 최대의 면적을 설정하는 것이 바람직하다.
그러나, 상기의 배선층(W1, W2, W3, W4)에는, 일반적으로 오목부(H)로 되는 영역 측에 돌출된 영역(W1a, W3a, W4a, W4b)이 존재하고, 오목부(H)의 영역은 돌출된 영역(W1a, W3a, W4a, W4b)들을 피할 필요가 있다.
본 실시예에서는, 상기와 같은 배선층의 돌출된 영역을 피한 영역에서, 반도체 기판의 주면과 평행한 단면에서의 오목부(H)의 형상이, 외측에 대하여 항상 볼록하게 되는 각 형상 및/또는 곡선만을 가지는 형상으로 되도록 레이아웃 한다.
여기서, 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 각 형상(角 形狀)이란, 각 형상의 내각이 180도를 초과하지 않는 각 형상이며, 이와 같은 각에서 선단이 둥근 각 형상도 포함된다.
또한, 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 곡선이란, 곡선상의 모든 점에서의 접선이 형상 내를 횡단하지 않고, 해당 접점을 제외하고 항상 형상 외부에 존재하도록 한 곡선으로서, 원형 또는 타원형 등이 포함된다.
또한, 상기의 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 각 형상만을 가지는 형상의 일부와, 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 곡선만을 가지는 형상의 일부를 조합한 형상도 가능하다.
본 실시예에서는, 오목부(H)는, 상기의 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 제약을 만족시킨 상태에서, 오목부의 주위를 둘러싸도록 절연막 중에 매립되어 있는 배선층과 겹치지 않는 최대의 면적을 설정하는 것이 바람직하다.
도 4(a) 내지 도 4(g)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 오목부(H)의 형상의 예를 나타낸 개략도이며, 각 형상의 내측을 사선으로 나타내고 있다.
도 4(a)는 내각이 180도를 초과하지 않는 45도 정도의 각 형상(A)이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 각 형상의 선단이 둥근 각 형상(B)이다.
도 4(c)는 내각이 180도를 초과하지 않는 90도 정도의 각 형상(C)이며, 도 4(d)는 도 4(c)의 각 형상의 선단이 둥근 각 형상(D)이다.
도 4(e)는 내각이 180도를 넘지 않는 135도 정도의 각 형상(E)이며, 도 4(f)는 도 4(e)의 각 형상의 선단이 둥근 각 형상(F)이다.
상기와 같은 외측에 대해서 항상 볼록하게 할 수 있다.
한편, 도 4(g)에 나타낸 각 형상(G)은, 내각이 180도를 초과하고 있다. 이와 같은 형상은, 외측에 대해서 항상 볼록하지 않고, 이와 같은 각 형상을 가지는 형상은 본 실시예에서는 채용되지 않는다.
예를 들면, 오목부(H) 내에 매립된 실록산계 수지 등의 고굴절률 수지는, 내측에 대해서 볼록하게 되는 각 형상이 존재하면, 그와 같은 점으로부터 크랙이 발생하기 쉽다.
따라서, 상기와 같이, 오목부(H)의 형상이, 외측에 대해서 항상 볼록하게 되 는 각 형상 및/또는 곡선만을 가지는 형상으로 됨으로써, 오목부(H) 내에 매립된 매립층(37)에 크랙이 형성되는 것을 억제하고, 감도의 저하나 노이즈의 발생을 저감하는 것이 가능해진다.
상기의 본 실시예의 고체 촬상 장치는, 포토 다이오드의 상층에 형성된 절연막에 포토 다이오드의 상방에서 오목부(H)가 형성되고, 오목부(H) 내에 고굴절률 물질이 매립되어 광 도파로가 구성되어 있고, 패드 전극의 상층에 형성되는 패시베이션막이 오목부 내에 매립되는 고굴절률 물질로서도 이용된 구성으로 되어 있고, 광 도파로를 설치하여도, 보다 간단한 공정으로 제조 가능한 구성으로 되어 있다.
본 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서는, 예를 들면 동일 칩 상에 로직 회로 등이 함께 장착된 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 상기의 광 도파로를 구성하는 패시베이션막은, 로직 등의 다른 영역에서도 패시베이션막으로서 사용되는 막으로 되어 있다.
본 실시예의 고체 촬상 장치에 따르면, 상기와 같이 광 도파로 구조를 취함으로써, 감도가 향상되고, 셰이딩(shading)을 저감할 수 있고, 또한 배선층을 인접 화소에의 차광막 패턴으로서 사용함으로써 혼합색 특성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 화소 영역(RPX)에서, 반도체 기판의 p웰 영역(10)에 n형 전하 축적층(11)과 그 표층의 P+ 형 표면층(12)을 형성 하여 pn 접합을 가지는 포토 다이오드(PD)를 형성하고, 포토 다이오드에 인접하여 게이트 절연막(13) 및 게이트 전극(14), 및 플로팅 디퓨전이나 CCD 전하 전송로 등, 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성한다.
다음에, 예를 들면, CVD(화학 기상 성장법) 등에 의해, 포토 다이오드(PD)를 피복하여 화소 영역(RPX)과 패드 전극 영역(RPAD)의 전체면에 산화 실리콘을 퇴적시켜, 제1 절연막(15)을 형성한다.
다음에, 예를 들면, 제1 절연막(15)의 상층에 산화 실리콘을 퇴적시켜 제2 절연막(16)을 형성하고, 또한 산화 실리콘을 퇴적시켜 제3 절연막(17)을 형성한다.
다음에, 예를 들면, 에칭 가공에 의해 제3 절연막(17)에 배선용 홈(17t)을 형성하고, 또한 스퍼터링에 의해 배선용 홈(17t)의 내벽을 피복하여 탄탈/산화 탄탈막을 형성하여 배리어 금속층(18)을 형성하고, 구리의 시드 층(seed layer)을 형성하고, 전해 도금 처리에 의해 전체면에 구리막을 형성하고, CMP(화학 기계 연마)법 등에 의해 배선용 홈(17t)의 외부에 형성된 구리를 제거하여 전도층(19)을 형성한다. 이 때, 배선용 홈(17t)의 외부에 형성된 배리어 금속층(18)도 제거된다. 이와 같이 하여, 배선용 홈(17t)에 매립된 배리어 금속층(18)과 전도층(19)으로 이루어지는 제1 배선층을 형성한다.
다음에, 예를 들면 제1 배선층의 상층에 CVD법에 의해 탄화 실리콘을 퇴적시켜, 제1 확산 방지막(20)을 형성한다.
다음에, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 상기의 제2 절연막(16), 제3 절연막(17), 배선용 홈(17t), 배리어 금속층(18)과 전도층(19)으로 이루어지는 제2 배선층, 제1 확산 방지막(20)을 형성하는 프로세스를 반복함으로써, 예를 들면, 제4 절연막(21), 제5 절연막(22), 배선용 홈(22t), 배리어 금속층(23), 전도층(24) 및 제2 확산 방지막(25)을 형성하고, 또한 제6 절연막(26), 제7 절연막(27), 배선용 홈(27t), 배리어 금속층(28)과 전도층(29)으로 이루어지는 제3 배선층을 형성한다. 또한, 예를 들면 CVD법에 의해 질화 실리콘을 적층하여 제3 확산 방지막(30)을 형성한다. 또한 제3 확산 방지막(30)의 상층에 제8 절연막(31)을 형성한다.
이와 같이 하여, 제1 절연막(15), 제2 절연막(16), 제3 절연막(17), 제4 절연막(21), 제5 절연막(22), 제6 절연막(26), 제7 절연막(27) 및 제8 절연막(31)과, 예를 들면 탄화 실리콘으로 이루어지는 제1 확산 방지막(20) 및 제2 확산 방지막(25), 및, 예를 들면 질화 실리콘으로 이루어지는 제3 확산 방지막(30)이 적층된 절연막과, 절연막 중에 매립되어 되는 제1 내지 제3 배선층을 형성한다.
여기서, 제3 배선층은, 예를 들면 패드 전극 영역(RPAD)까지 연장하도록 형성된다.
제1 내지 제3 배선으로서는 각각, 예를 들면 듀얼 다마신 프로세스에 의해, 배선용 홈의 저면으로부터 하층 배선으로의 개구부 내의 컨택트부와 일체로 형성된 배선 구조가 형성될 수 있다.
다음에, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 제8 절연막(31) 등에 제3 배선층에 이 르는 개구부(31c)를 형성하고, 예를 들면 막 형성 온도가 300℃ 정도의 스퍼터링법 등에 의해 알루미늄막을 형성하여 패턴 가공하고, 예를 들면 직경이 100 ㎛ 정도의 패드 전극(32)을 형성한다.
알루미늄의 패드 전극(32)을 형성한 후의 공정은, 모두 400℃ 이하의 프로세스로 한다.
다음에, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 화소 영역(RPX)과 패드 전극 영역(RPAD)의 전체면에 CVD법에 의해 패드 전극(32)을 피복하여 산화 실리콘을 퇴적시켜, 제9 절연막(33)을 형성한다.
다음에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의해 오목부(H)를 개구하는 패턴의 레지스트 막(resist film)(34)을 패턴 형성하여, 케미컬 드라이 에칭(chemical dry etching) 등의 등방성 에칭 또는 이방성 에칭 등의 에칭을 행하고, 제9 절연막(33)에 상부로 갈수록 넓어지는 테이퍼형의 개구 형상부(33a)를 형성한다.
다음에, 레지스트 막(34)을 제거하고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 레지스트 막(34)과 동일한 패턴의 레지스트 막(35)을 패턴 형성하여, 반응성 이온 에칭 등의 이방성 에칭을 행하고, 제4 내지 제9 절연막 및 제1 내지 제3 확산 방지막에 대해서 오목부(H)를 형성한다.
오목부(H)의 개구에서는, 예를 들면 산화 실리콘과 질화 실리콘이나 탄화 실리콘 등의 재료에 따라 조건을 변경하면서 에칭을 진행시키고, 개구 저부가 제1 확 산 방지막(20)에 도달한 시점에서 신속하게 에칭이 정지되도록 한다.
이에 따라, 제1 확산 방지막(20)에 오목부(H)의 저면을 구성할 수 있다.
상기와 같이 제1 확산 방지막(20)을 오목부(H)의 저면으로 함으로써, 오목부(H)의 깊이가 안정적으로 결정되므로, 포토 다이오드와 광 도파로의 거리가 일정하게 되고, 특성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 하여, 예를 들면 개구 직경이 0.8 ㎛ 정도이며, 종횡비는 1~2 정도 또는 그 이상이며, 오목부(H)의 에지부가 제9 절연막(33)의 부분에서 테이퍼형의 개구 형상부(33a)로 되어 있는 오목부(H)를 개구할 수 있다.
다음에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 막 형성 온도가 380℃ 정도의 플라즈마 CVD법에 의해, 오목부(H)의 내벽을 피복하고, 또한 패드 전극(32)보다도 상층에, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 질화 실리콘을 퇴적시켜, 패시베이션막(36)을 0.5 ㎛ 정도의 막 두께로 형성한다. 개구부의 에지부가 테이퍼 형상으로 되어 있지만, 퇴적시의 이방성에 의해 개구 에지부에서 두껍게 퇴적되고, 오목부(H) 저부 근처에서 얇게 되는 형태가 된다.
다음에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 막 형성 온도가 400℃ 정도의 스핀 코팅법(spin coating method)에 의해, 산화 티탄 등의 금속 산화물 미립자를 함유하는 실록산계 수지를 0.5 ㎛ 정도의 막 두께로 막 형성하고, 패시베이션막(36)의 상층에서 오목부(H)에 매립되어, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층(37)을 형성한다. 도포 후에, 필요에 따라 예를 들면 300℃ 정도의 포스트 베이크 처리(post bake treatment)를 행한다. 또한, 폴리이미드 수지의 경우에는, 예를 들면 350℃ 정도의 온도로 막을 형성할 수 있다.
다음에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 매립층(37)의 상층에, 예를 들면 접착층으로도 기능하는 평탄화 수지층(38)을 형성하고, 평탄화 수지층(38)의 상층에, 예를 들면 청색(B), 녹색(G), 적색(R)의 각 색의 컬러 필터(39a, 39b, 39c)를 화소마다 형성한다.
또한, 컬러 필터(39a, 39b, 39c)의 상층에 마이크로 렌즈(40)을 형성한다.
상기의 제조 방법에서, 예를 들면 패드 전극의 형성 공정의 이후, 수지의 매립층의 형성 공정의 이전까지의 어느 하나의 공정에서, 반도체 중의 댕글링 본드(dangling bonds)를 종결하기 위한 수소 처리(신터링(sintering))를 행할 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 패드 전극 영역(RPAD)에서 패드 전극(32)의 상면을 노출시키도록 개구부(P)를 형성한다.
상기와 같이, 도 1에 나타낸 구성의 고체 촬상 장치를 제조할 수 있다.
본 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 패드 전극의 상층에 형성되는 패시베이션막을 오목부(H) 내에 매립되는 고굴절률 물질로서도 이용하여, 광 도파로를 설치하여도, 보다 간단한 공정으로 제조하는 것이 가능하다.
(제2실시예)
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 촬상 장치인 CMOS 센서의 구성을 나타낸 개략적인 단면도이다.
예를 들면, 반도체 기판(100) 상에 광을 광전 교환하는 수광부(101)와, 수광부(101)를 덮는, 예를 들면, 산화 실리콘으로 이루어지는 제1 절연막(109)을 가지는 센서부(102)가 형성되고, 센서부(102) 상에, 예를 들면, 산화 실리콘으로 이루어지는 제2 절연막(120), 제3 절연막(121), 제4 절연막(123), 제5 절연막(125)이 형성되어 있다. 이들 제2 절연막(120), 제3 절연막(121), 제4 절연막(123), 제5 절연막(125) 내에는 각각, 예를 들면, 다마신 프로세스에 의해 형성된 탄탈/질화 탄탈으로 이루어지는 도시하지 않은 배리어 금속층과 구리로 이루어지는 제1 배선층(131), 제2 배선층(133), 제3 배선층(135)이 형성되어 있다. 또한, 제1 배선층(131)은, 수광부(101)에, 예를 들면, 다마신 프로세스에 의해 형성된 컨택트 플러그(130)에 의해 전기적으로 접속되고, 각 배선은, 예를 들면, 다마신 프로세스에 의해 형성된 제1 비아 플러그(via plug)(132) 및 제2 비아 플러그(134)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제3 절연막(121), 제4 절연막(123), 제5 절연막(125)의 사이에는, 예를 들면, 막 두께가 약 50 nm인 탄화 실리콘으로 이루어지는 제1 확산 방지막(122), 제2 확산 방지막(124)이 형성되고, 제5 절연막(125) 상에는, 예를 들면, 질화 실리콘으로 이루어지는 제3 확산 방지막(126)이 형성되고, 제1 배선층(131), 제2 배선층(133), 제3 배선층(135)을 형성하는 구리의 확산을 방지하고 있다.
제1 내지 제3 배선(131, 133, 135)은, 각각, 예를 들면 듀얼 다마신 프로세스에 의해 컨택트 플러그(130), 제1 비아 플러그(132), 제2 비아 플러그(1 34)와 일체로 형성된 배선 구조일 수 있다.
또한, 수광부(101)는, 예를 들면 산화 실리콘으로 이루어지는 게이트 절연막(103), 폴리 실리콘으로 이루어지는 게이트 전극(104), 및 질화 실리콘으로 이루어지는 절연막(105, 106, 107, 108)에 의해 형성되어 있다.
제3 확산 방지막(126) 상에는, 산화 실리콘으로 이루어지는 제6 절연막(127), 및 보호막인 제7 절연막(128)이 형성되어 있다.
여기서, 예를 들면, 수광부(101)의 상부에서, 상기와 같이 적층하여 형성된 제3 절연막(121), 제4 절연막(123), 제5 절연막(125), 제6 절연막(127), 제7 절연막(128) 및 이들 절연막의 사이에 있는 제1 확산 방지막(122), 제2 확산 방지막(124) 및 제3 확산 방지막(126)에 오목부(K)가 형성되어 있다.
오목부(K)는 수광부(101)의 면적이나 화소 사이즈, 프로세스 룰 등에 따르지만, 예를 들면, 개구 직경이 0.8 ㎛ 정도이며, 종횡비는 1~2 정도 또는 그 이상이다.
또한, 예를 들면, 오목부(K)에 매립되어, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 무기물, 및 금속 산화물로 이루어지는 매립층(140)이 형성되어 있고, 매립층(140)이 광 도파로로 되어 있다. 매립층(140)은 오목부(K) 내를 매립하고 있다.
매립층(140)은, 예를 들면 산화 실리콘 등의 산화물 등 높은 내열성을 가지는 무기물에, 예를 들면 산화 티탄, 산화 탄탈, 산화 니오브, 산화 텅스텐, 산화 지르코늄, 산화 아연, 산화 인듐, 또는 산화 하프늄 등의 금속 산화물의 미립자가 이온 주입에 의해 함유되어 구성되어 있다. 특히, 무기물로서는 산화 실리콘이 바 람직하고, 금속 산화물로서는 산화 티탄이 바람직하다.
매립층(140)의 상층에, 예를 들면 접착층으로도 기능하는 아크릴계 열경화 수지 등으로 되는 평탄화 수지층(160)이 형성되고, 평탄화 수지층(160)의 상층에, 컬러 필터(161)가 형성되고, 컬러 필터(161)의 상층에 입사광을 집광하는 광학 소자인 마이크로 렌즈(162)가 형성되어 있다.
상기와 같은 구성의 CMOS 센서에서는, 입사광은 마이크로 렌즈(162)에 의해 집광되고, 광 도파로인, 무기물 및 금속 산화물로 이루어지는 매립층(140)을 통하여 수광부(101)에 조사되고, 수광부(101)에 의해 광전 변환된다.
다음에 본 발명의 일 실시예에의 고체 촬상 장치의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 13에 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(100) 상에 수광부(101)로서, 산화 실리콘으로 이루어지는 게이트 절연막(103)과 폴리 실리콘으로 이루어지는 게이트 전극(104)을 형성하고, 그 위쪽에 질화 실리콘으로 이루어지는 절연막(105, 106, 107, 108)을 형성한다.
다음에, 수광부(101) 상에, 예를 들면 CVD 등에 의해 수광부(101)의 전체면에, 산화 실리콘을 퇴적시켜 제1 절연막(109)을 형성하고, 센서부(102)를 형성한다.
다음에, CVD 등에 의해 산화 실리콘을 퇴적시켜, 제2 절연막(120), 제3 절연막(121)을 형성하고, 에칭 가공에 의해 제2 절연막(120), 제3 절연막(121)에 컨택트 플러그(130)용 홈을 형성하고, 스퍼터링에 의해 컨택트 플러그(130)용 홈의 내 벽을 피복하여, 탄탈/산화 탄탈막을 형성하여 도시하지 않은 배리어 금속층을 형성하고, 구리의 시드 층을 형성하고, 전해 도금 처리에 의해 전체면에 구리막을 형성하고, 컨택트 플러그(130)를 형성한다.
다음에, 컨택트 플러그(130) 상에 제1 배선층(131)용 홈을 형성하고, 또한 스퍼터링에 의해 제1 배선층(131)용 홈의 내벽을 피복하여, 탄탈/산화 탄탈막을 형성하여 도시하지 않은 배리어 금속층을 형성하고, 구리의 시드 층을 형성하고, 전기 도금 처리에 의해 전체면에 구리막을 형성하고, CMP(화학 기계 연마)법 등에 의해 제1 배선층(131)용 홈의 외부에 형성된 구리를 제거하여 제1 배선층(131)을 형성한다. 이와 같이 하여, 컨택트 플러그(130) 및 제1 배선층(131)을 형성한다.
다음에, 제1 배선층(131)의 상층에, 예를 들면 CVD에 의해 탄화 실리콘을 퇴적시켜, 제1 확산 방지막(122)을 형성한다.
다음에, 산화 실리콘을 제1 확산 방지막(122)의 전체면에, 예를 들면, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)를 사용하여 CVD 등에 의해 퇴적시켜, 제4 절연막(123)을 형성한다.
다음에, 제2 절연막(120), 제3 절연막(121), 제4 절연막(123), 컨택트 플러그(130), 제1 배선층(131), 제1 확산 방지막(122)을 형성하는 프로세스를 반복하고, 제1 비아 플러그(132), 제2 배선층(133), 제2 확산 방지막(124)을 형성하고, 또한 제5 절연막(125), 제2 비아 플러그(134), 제3 배선층(135), 제3 확산 방지막(126), 제6 절연막(127)을 형성한다. 또한, 제6 절연막(127)의 위에, 예를 들면, CVD 등에 의해 산화 실리콘으로 이루어지는 제7 절연막(128)을 형성한다.
이상과 같이 하여, 제2 절연막(120), 제3 절연막(121), 제 4절연막(123), 제5 절연막(125), 제6 절연막(127), 및 제7 절연막(128)과, 절연막의 사이에, 예를 들면 탄화 실리콘으로 이루어지는 제1 확산 방지막(122), 제2 확산 방지막(124) 및, 예를 들면 질화 실리콘으로 이루어지는 제3 확산 방지막(126)과, 절연막 중에 매립되어 있는 제1 ~ 제3 배선층(131, 133, 135), 제1 비아 플러그(132), 및 제2 비아 플러그(134)를 형성한다.
제1 내지 제3 배선(131, 133, 135)으로서는, 각각, 예를 들면 듀얼 다마신 프로세스에 의해, 배선용 홈의 저면으로부터 하층 배선으로의 개구부 내의 컨택트 플러그(130), 제1 비아 플러그(132), 제2 비아 플러그(134)와 일체로 형성된 배선 구조를 형성하여도 된다.
다음에, 도 14에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 포토리소그래피 공정에 의해 오목부(K)를 개구되는 패턴의 레지스트 막(150)을 패턴 형성하여, 레지스트 막(150)을 마스크로 하여 반응성 이온 에칭 등의 이방성 에칭을 행하고, 제2 내지 제7 절연막(120, 121 , 123, 125, 127, 128) 및 제1 내지 제3 확산 방지막(131, 133, 135)에 오목부(K)를 형성한다. 그리고, 예를 들면, 산화 실리콘과 질화 실리콘이나 탄화 실리콘 등의 재료에 따라 조건을 변경하면서 에칭을 진행시킨다.
다음에, 도 15에 나타낸 바와 같이, 레지스트 막(150)을 제거하여, 예를 들면 막 형성 온도가 400℃ 정도의 스핀 코트법에 의해, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 무기물을 오목부(K)에 매립하고, 매립층(140)을 형성한다. 오목부(K)에 매립하는 무기물로서는, 예를 들면 산화 실리콘 등의 산화물 등을 들 수 있다. 그리고, 제7 절연막(128) 상에 퇴적된 무기물을 CMP(화학 기계 연마)법 등에 의해 연마하고, 평탄화한다.
다음에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 오목부(K)만이 노출되도록, 예를 들면, 포토리소그래피 공정에 의해 오목부(K)를 개구하는 패턴의 레지스트 막(151)을 패턴 형성하여, 레지스트 막(151)을 마스크로 하여, 금속 산화물을 이온 주입함으로써, 오목부(K)에 매립된 무기물에만 금속 산화물을 함유시킨다.
다음에, 매립층(140)의 상층에, 예를 들면 접착층으로도 기능하는 아크릴계 열경화 수지 등으로 이루어지는 평탄화 수지층(160)을 형성하고, 평탄화 수지층(160)의 상층에, 예를 들면 컬러 필터(161)를 형성하여, 도 12에 나타낸 구성의 고체 촬상 장치로 한다.
또한, 컬러 필터(161)의 상층에 마이크로 렌즈(162)를 형성한다.
그리고, 도시하고 있지는 않지만, 반도체 기판(100)상의 수광부(101)는 매트릭스형으로 다수 배치되어 있고, 컬러 필터(161)는 대응하는 수광부(101)에 따른 색(3 원색의 하나)으로 되어 있다.
(제3 실시예)
도 17은 본 실시예에 따른 카메라의 개략적인 구성도이다.
복수개의 화소가 집적되어 이루어지는 고체 촬상 장치(50), 광학계(51), 신호 처리 회로(53)를 구비하고 있다.
본 실시예에서, 고체 촬상 장치(50)는 제1 실시예 내지 제 3실시예 중 어느 하나의 실시예에 따른 고체 촬상 장치가 내장되어 이루어진다.
광학계(51)는 피사체로부터의 이미지 광(입사광)을 고체 촬상 장치(50)의 촬상면 상에 결상시킨다. 이에 따라, 고체 촬상 장치(50)의 촬상면 상의 각 화소를 구성하는 포토 다이오드에서 입사광량에 따라 신호 전하로 변환되고, 일정 기간, 해당하는 신호 전하가 축적된다. 축적된 신호 전하는, 예를 들면 CCD 전하 전송로를 거쳐, 출력 신호(Vout)로서 꺼내진다.
신호 처리 회로(53)는, 고체 촬상 장치(50)의 출력 신호(Vout)에 대해서 각종의 신호 처리를 가해 영상 신호로서 출력한다.
상기의 본 실시예에 따른 카메라에 따르면, 경사 입사광의 집광 비율 저하 및 감도 저하를 초래하지 않고, 색 셰이딩 특성이나 분광 특성을 개선할 수 있고, 또한 마이크로 렌즈를 간편한 방법, 공정에서 형성하는 것이 가능하다.
본 발명은 상기의 설명에 한정되지 않는다.
예를 들면, 실시예에서는 CMOS 센서와 CCD 소자의 어느 하나에도 적용할 수 있다. 그 외, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 각종의 변경이 가능하다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, CMOS 카메라 또는 CCD 카메라에 장착되는 고체 촬상 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 카메라는, CMOS 카메라 또는 CCD 카메라 등의 고체 촬상 장치를 장착한 카메라에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 화소부의 개략적인 레이아웃 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 포토 다이오드에의 광 입사 경로를 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(g)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 오목부의 형상의 예를 나타낸 개략도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라의 개략적인 구성도이다.
* 도면의 부호의 설명
10: p웰 영역(반도체 기판), 11: n형 전하 축적층
12: p+형 표면층, 13: 게이트 절연막
14: 게이트 전극, 15: 제1 절연막
16: 제2 절연막, 17: 제3 절연막
17t: 배선용 홈, 18: 배리어 금속층
19: 전도층, 20: 제1 확산 방지막
21: 제4 절연막, 22: 제5 절연막
22t: 배선용 홈, 23: 배리어 금속층
24: 전도층, 25: 제2 확산 방지막
26: 제6 절연막, 27: 제7 절연막
27t: 배선용 홈, 28: 배리어 금속층
29: 전도층, 30: 제3 확산 방지막
31: 제8 절연막, 31c: 개구부
32: 패드 전극, 33: 제9 절연막
33a: 개구 형상부, 34: 레지스트 막
35: 레지스트 막, 36: 패시베이션막
37: 매립층, 38: 평탄화 수지층
39a, 39b, 39c: 컬러 필터, 40: 마이크로 렌즈
40a: 수지층, 50: 고체 촬상 장치
51: 광학계, 53: 신호 처리 회로
100: 반도체 기판, 101: 수광부
102: 센서부, 103: 게이트 절연막
104: 게이트 전극, 105, 106, 107, 108: 절연막
109: 제1 절연막, 120: 제2 절연막
121: 제3 절연막, 122: 제1 확산 방지막
123: 제4 절연막, 124: 제2 확산 방지막
125: 제5 절연막, 126: 제3 확산 방지막
127: 제6 절연막, 128: 제7 절연막
130: 컨택트 플러그, 131: 제1 배선층
132: 제1 비아 플러그, 133: 제2 배선층
134: 제2 비아 플러그, 135: 제3 배선층
140: 매립층, 150: 레지스트 막
151: 레지스트 막, 160: 평탄화 수지층
161: 컬러 필터, 162: 마이크로 렌즈
H: 오목부, I: 이온 주입
K: 오목부, L: 광
P: 개구부, PD: 포토 다이오드
RPAD: 패드 전극 영역, RPX: 화소 영역
W1a, W3a, W4a, W4b: 돌출된 영역
Claims (25)
- 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서,반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드(photodiodes);상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부;상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막;상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부;패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 형성된 패드 전극(pad electrodes);상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막(passivation film); 및상기 패시베이션막의 상층으로서 상기 오목부에 매립되어 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 포함하는 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서,상기 절연막 중에 배선층이 매립되어 있는, 고체 촬상 장치.
- 제2항에 있어서,상기 절연막이 상기 배선층의 확산 방지막을 포함하여 형성되어 있고, 상기 확산 방지막이 상기 오목부의 저면을 형성하고 있는, 고체 촬상 장치.
- 제2항에 있어서,상기 배선층이 상기 절연막 중에서 상기 오목부의 주위를 둘러싸도록 메쉬(meah)형으로 형성되어 있는, 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 기판의 주면과 평행한 단면에서의 상기 오목부의 형상이, 상기 형상의 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 각(角) 형상 및/또는 곡선만을 가지는 형상인, 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서,상기 패시베이션막이 질화 실리콘막인, 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서,상기 매립층이 수지층인, 고체 촬상 장치.
- 제7항에 있어서,상기 매립층이 실록산계 수지(siloxane based resin)를 포함하는, 고체 촬상 장치.
- 제1항에 있어서,상기 오목부의 에지부가 위쪽으로 갈수록 넓어지는 테이퍼형의 개구 형상으로 되어 있는, 고체 촬상 장치.
- 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치로서,반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드;상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부;상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막;상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부; 및상기 오목부에 매립되어 형성되고, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 무기물과 금속 산화물을 포함하는 매립층을 포함한, 고체 촬상 장치.
- 제10항에 있어서,상기 무기물이 산화 실리콘인, 고체 촬상 장치.
- 제10항에 있어서,상기 금속 산화물이, 산화 티탄, 산화 탄탈, 산화 니오브(niboum), 산화 텅스텐, 산화 지르코늄, 산화 아연, 산화 인듐(indium), 또는 산화 하프늄(hafnium)인, 고체 촬상 장치.
- 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 이루어지는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서,반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성하는 공정;상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정;상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 오목부를 형성하는 공정;패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 패드 전극을 형성하는 공정;상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막을 형성하는 공정; 및상기 패시베이션막의 상층으로서, 상기 오목부에 매립되고 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 형성하는 공정을 포함하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 절연막을 형성하는 공정의 도중에 배선층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 절연막 중에 배선층을 매립하여 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 절연막을 형성하는 공정은 상기 배선층의 확산 방지막을 형성하는 공정을 포함하고,상기 오목부를 형성하는 공정에서, 상기 확산 방지막이 상기 오목부의 저면을 형성하도록 상기 오목부를 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 배선층을 형성하는 공정에서, 상기 절연막 중에서 상기 오목부의 주위를 둘러싸도록 메쉬형으로 상기 배선층을 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 오목부를 형성하는 공정에서, 상기 반도체 기판의 주면과 평행한 단면에서의 상기 오목부의 형상을, 상기 형상의 외측에 대해서 항상 볼록하게 되는 각 형상 및/또는 곡선만을 가지는 형상이 되도록 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 패시베이션막을 형성하는 공정에서 질화 실리콘막을 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 매립층을 형성하는 공정에서 수지층을 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제19항에 있어서,상기 매립층을 형성하는 공정에서 실록산계 수지를 포함하는 수지층을 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 오목부를 형성하는 공정에서, 상기 오목부의 에지부가 상부로 갈수록 넓어지는 테이퍼형의 개구 형상으로 되도록 형성하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서,반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분된 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부를 형성하는 공정;상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 공정;상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 오목부를 형성하는 공정;상기 오목부에 무기물을 매립하여, TiO 분산 유기 수지보다 높은 내열성을 가지는 매립층을 형성하는 공정; 및상기 매립층에 금속 산화물을 이온 주입하는 공정을 포함하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제22항에 있어서,상기 매립층을 형성하는 공정에서, 상기 무기물로서 산화 실리콘을 사용하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제22항에 있어서,상기 이온 주입하는 공정에서, 상기 금속 산화물로서 산화 티탄, 산화 탄탈, 산화 니오브, 산화 텅스텐, 산화 지르코늄, 산화 아연, 산화 인듐, 또는 산화 하프늄을 사용하는, 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 수광면에 복수개의 화소가 집적되어 있는 고체 촬상 장치; 상기 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 안내하는 광학계; 상기 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하는 카메라로서,상기 고체 촬상 장치는, 반도체 기판의 상기 수광면으로 되는 화소 영역에서 상기 화소마다 구분되어 형성된 포토 다이오드,상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 포토 다이오드에 생성 및 축적되는 신호 전하 또는 상기 신호 전하에 따른 전압을 판독하는 신호 판독부,상기 포토 다이오드를 피복하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막,상기 포토 다이오드의 상부에서 상기 절연막에 형성된 오목부,패드 전극 영역에서 상기 절연막의 상층에 형성된 패드 전극,상기 오목부의 내벽을 피복하고, 상기 패드 전극보다 상층에 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 패시베이션막, 및상기 패시베이션막의 상층으로서 상기 오목부에 매입되어 형성되고, 산화 실리콘보다 높은 굴절률을 가지는 매립층을 포함하는, 카메라.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2006-00332421 | 2006-12-08 | ||
| JP2006332421 | 2006-12-08 | ||
| JP2007106900A JP2008166677A (ja) | 2006-12-08 | 2007-04-16 | 固体撮像装置とその製造方法並びにカメラ |
| JPJP-P-2007-00106900 | 2007-04-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080053193A true KR20080053193A (ko) | 2008-06-12 |
| KR101496842B1 KR101496842B1 (ko) | 2015-02-27 |
Family
ID=39547642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20070123033A KR101496842B1 (ko) | 2006-12-08 | 2007-11-29 | 고체 촬상 장치와 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 카메라 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2008166677A (ko) |
| KR (1) | KR101496842B1 (ko) |
| CN (1) | CN100587961C (ko) |
| TW (1) | TW200834904A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100109406A (ko) * | 2009-03-31 | 2010-10-08 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 소자 및 촬상 장치 |
| KR101407909B1 (ko) * | 2011-02-09 | 2014-06-17 | 캐논 가부시끼가이샤 | 광전 변환 소자, 광전 변환 장치 및 촬상 시스템 |
| US11350051B2 (en) | 2017-10-04 | 2022-05-31 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state imaging element and electronic device |
Families Citing this family (54)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009272596A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-11-19 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| EP2109143B1 (en) | 2008-04-09 | 2013-05-29 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, production method thereof, and electronic device |
| JP4788742B2 (ja) * | 2008-06-27 | 2011-10-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
| JP5446484B2 (ja) * | 2008-07-10 | 2014-03-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置 |
| JP2010073902A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Sony Corp | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 |
| JP5521302B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2014-06-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| JP5402083B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2014-01-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| JP4873001B2 (ja) | 2008-12-10 | 2012-02-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法、電子機器並びに半導体装置 |
| JP2010182765A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Sony Corp | 固体撮像装置および電子機器 |
| JP5375141B2 (ja) * | 2009-02-05 | 2013-12-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
| JP5423042B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2014-02-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP4856204B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2012-01-18 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP5332822B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、撮像装置 |
| JP5332823B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-11-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、撮像装置 |
| JP2010283145A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法、電子機器 |
| JP5446485B2 (ja) * | 2009-06-10 | 2014-03-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置 |
| JP5564847B2 (ja) * | 2009-07-23 | 2014-08-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| KR101680899B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2016-11-29 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 |
| JP5974425B2 (ja) * | 2010-05-20 | 2016-08-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法並びに電子機器 |
| JP5656484B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-01-21 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5645513B2 (ja) | 2010-07-07 | 2014-12-24 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP5751766B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-07-22 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5885401B2 (ja) | 2010-07-07 | 2016-03-15 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5697371B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-04-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP5643555B2 (ja) | 2010-07-07 | 2014-12-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP2012038986A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器 |
| JP5709564B2 (ja) | 2011-02-09 | 2015-04-30 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5404732B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子およびこれを用いた光電変換装置、撮像システム |
| JP5839807B2 (ja) | 2011-02-09 | 2016-01-06 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP5372102B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2013-12-18 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置および撮像システム |
| JP5274678B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2013-08-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子、およびこれを用いた光電変換装置、撮像システム |
| JP5921129B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2016-05-24 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法 |
| JP5241902B2 (ja) | 2011-02-09 | 2013-07-17 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US8742525B2 (en) * | 2011-03-14 | 2014-06-03 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus |
| JP4866972B1 (ja) | 2011-04-20 | 2012-02-01 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP4846878B1 (ja) | 2011-04-22 | 2011-12-28 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP6053382B2 (ja) | 2012-08-07 | 2016-12-27 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の製造方法。 |
| JP6308717B2 (ja) * | 2012-10-16 | 2018-04-11 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および撮像システム |
| JP6190175B2 (ja) * | 2013-06-19 | 2017-08-30 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP2015029011A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器 |
| JP2016225324A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP6192598B2 (ja) * | 2014-06-19 | 2017-09-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 撮像装置およびその製造方法 |
| JP6577724B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2019-09-18 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| US10038026B2 (en) | 2015-06-25 | 2018-07-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Bond pad structure for bonding improvement |
| US20170170215A1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device structure with anti-acid layer and method for forming the same |
| TWI593093B (zh) * | 2015-12-22 | 2017-07-21 | 力晶科技股份有限公司 | 半導體元件及其製造方法 |
| US10319765B2 (en) * | 2016-07-01 | 2019-06-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging device having an effective pixel region, an optical black region and a dummy region each with pixels including a photoelectric converter |
| JP6895724B2 (ja) | 2016-09-06 | 2021-06-30 | キヤノン株式会社 | 撮像素子及び撮像装置 |
| US10256266B2 (en) * | 2017-04-05 | 2019-04-09 | Omnivision Technologies, Inc. | Chip-scale image sensor package and associated method of making |
| CN107195646B (zh) * | 2017-04-06 | 2020-06-09 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种图像传感器及其制造方法 |
| JP2018200955A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、および、移動体 |
| US11031358B2 (en) * | 2018-03-01 | 2021-06-08 | Marvell Asia Pte, Ltd. | Overhang model for reducing passivation stress and method for producing the same |
| CN111034400B (zh) * | 2019-12-23 | 2022-06-03 | 塔里木大学 | 一种圆盘钩齿耙式起膜装置 |
| CN117497551B (zh) * | 2023-12-25 | 2024-04-30 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 图像传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08139300A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-05-31 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| KR20000041461A (ko) * | 1998-12-22 | 2000-07-15 | 김영환 | 개선된 이미지센서 제조방법 |
| JP3959734B2 (ja) | 2001-12-28 | 2007-08-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2003282851A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-03 | Sony Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
| JP4117545B2 (ja) | 2002-12-25 | 2008-07-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP4120543B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2008-07-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| US6861686B2 (en) * | 2003-01-16 | 2005-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Structure of a CMOS image sensor and method for fabricating the same |
| KR100524200B1 (ko) * | 2003-01-16 | 2005-10-26 | 삼성전자주식회사 | 이미지 소자 및 그 제조 방법 |
| KR100504563B1 (ko) * | 2004-08-24 | 2005-08-01 | 동부아남반도체 주식회사 | 이미지 센서 제조 방법 |
| JP2006222270A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| KR100595329B1 (ko) * | 2005-02-17 | 2006-07-03 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
| US7666704B2 (en) * | 2005-04-22 | 2010-02-23 | Panasonic Corporation | Solid-state image pickup element, method for manufacturing such solid-state image pickup element and optical waveguide forming device |
-
2007
- 2007-04-16 JP JP2007106900A patent/JP2008166677A/ja active Pending
- 2007-11-13 TW TW096142893A patent/TW200834904A/zh not_active IP Right Cessation
- 2007-11-29 KR KR20070123033A patent/KR101496842B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2007-12-10 CN CN200710197170A patent/CN100587961C/zh active Active
-
2009
- 2009-06-01 JP JP2009132561A patent/JP5639748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100109406A (ko) * | 2009-03-31 | 2010-10-08 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 소자 및 촬상 장치 |
| KR101407909B1 (ko) * | 2011-02-09 | 2014-06-17 | 캐논 가부시끼가이샤 | 광전 변환 소자, 광전 변환 장치 및 촬상 시스템 |
| US11350051B2 (en) | 2017-10-04 | 2022-05-31 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state imaging element and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI362108B (ko) | 2012-04-11 |
| JP5639748B2 (ja) | 2014-12-10 |
| JP2008166677A (ja) | 2008-07-17 |
| KR101496842B1 (ko) | 2015-02-27 |
| CN101197386A (zh) | 2008-06-11 |
| JP2009194402A (ja) | 2009-08-27 |
| CN100587961C (zh) | 2010-02-03 |
| TW200834904A (en) | 2008-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5639748B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法 | |
| EP1930950B1 (en) | Solid-state image pickup device, method for manufacturing solid-state image pickup device, and camera | |
| KR101587898B1 (ko) | 고체 촬상 장치 및 전자 기기 | |
| JP5521302B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
| JP4939206B2 (ja) | イメージセンサ及びその製造方法 | |
| JP4923456B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ | |
| KR101640257B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 촬상 장치 | |
| WO2012149051A1 (en) | Dielectric barriers for pixel arrays | |
| KR20100122446A (ko) | 고체 촬상 장치, 전자기기 및 고체 촬상 장치의 제조 방법 | |
| CN112117287A (zh) | 图像传感器 | |
| JP5332822B2 (ja) | 固体撮像素子、撮像装置 | |
| JP5332823B2 (ja) | 固体撮像素子、撮像装置 | |
| JP2008066409A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| JP2013016702A (ja) | 固体撮像装置及びカメラモジュール | |
| JP4514576B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US20230402476A1 (en) | Image sensor | |
| JP2008283070A (ja) | 撮像素子 | |
| WO2013035258A1 (ja) | 固体撮像装置、及びその製造方法 | |
| JP4751717B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180219 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |