TW201519425A - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於防止於構成攝像元件之像素中產生混色，藉此提高半導體裝置之性能。 本發明係於相鄰之像素彼此間之區域，且將各像素之形成彩色濾光片CF之區域分離之區域中，藉由折射率小於彩色濾光片CF之絕緣膜S1、及以覆蓋絕緣膜S1之側壁之方式形成之、折射率大於彩色濾光片CF之絕緣膜S2，來構成隔板SW1。藉此，防止入射於隔板SW1之上表面之光侵入鄰接之像素。

Description

半導體裝置及其製造方法
本發明係關於半導體裝置及其製造方法，尤其關於應用於包含攝像元件之半導體裝置及其製造方法且有效之技術。
數位相機等所使用之攝像元件(圖像元件)係具有複數個排列成矩陣狀之像素，於各像素形成有檢測光且產生電荷之光電二極體等之光電轉換元件。已知有於複數個光電二極體之各者上，設置用以將紅、藍或綠等特定顏色之光送至光電二極體之彩色濾光片之情形。又，已知有對特定之像素，採用防止因光自鄰接之像素侵入而引起混色之構造，且於相鄰之彩色濾光片彼此間，形成包含折射率小於彩色濾光片之材料之隔板之情形。
於專利文獻1(日本特開2011-258728號公報)中，記述有於鄰接之彩色濾光片彼此之間設置有使用不透射光之Al(鋁)等金屬之遮光壁之構造。另，於專利文獻1中，未記述遮光壁之具體製造方法。
於專利文獻2(日本特開2007-220832號公報)中，記述有使沿著半導體基板之主表面之方向排列之複數層之膜重疊構成遮光壁，而防止混色之情形。此處，作為構成遮光壁之膜之材料之例，雖例示有氧化矽、氮化矽及其他材料，但針對其位置關係或折射率之關係，未言及。
[先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]
日本特開2011-258728號公報
[專利文獻2]
日本特開2007-220832號公報
近年來，在行動電話等所使用之攝像元件中，像素之細微化發展，隔板之大小亦有縮小傾向，與此相對，彩色濾光片之薄膜化係較困難。因此，期望使隔板之高度配合彩色濾光片之膜厚且縮小隔板之寬度，然而可認為形成具有此種高縱橫比之隔板並不容易，隔板之寬度必須為某種程度之大小。
又，光係在自折射率較大之介質朝折射率較小之介質前進之情形時，具有於該等介質之邊界全反射之性質。與此相對，在光自折射率較小之介質朝折射率較大之介質前進之情形時，不易發生全反射。
此處，利用與彩色濾光片相比折射率小之氧化矽膜等形成分離彩色濾光片彼此之隔板、即遮光壁之情形時，當相對於彩色濾光片自上方傾斜侵入之光到達隔板時，根據該折射關係，光進行全反射，而可防止於鄰接之像素間之混色。然而，於該情形時，自隔板之上表面入射於氧化矽膜內之光在到達隔板與彩色濾光片之邊界時，根據上述折射率之關係不進行全反射，而侵入於彩色濾光片內。
該情形時，因光自特定像素之正上方區域之外側侵入於該像素，故引起混色，且無法自該像素進行正確之輸出，而產生半導體裝置性能降低之問題。
其他目的與新穎之特徵係根據本說明書之記述及附加圖式加以 明確。
於本申請案揭示之實施形態中，若簡單說明代表性者之概要，則如下所述。
一實施形態之半導體裝置具有：光電轉換元件，其形成於半導體基板；及複數個隔板，其係以夾著形成該光電轉換元件之正上方之彩色濾光片之區域之方式形成；且複數個隔板之各者係包含折射率小於彩色濾光片之第1膜、及覆蓋第1膜之側壁且折射率大於彩色濾光片之第2膜。
又，一實施形態之半導體裝置之製造方法係在以夾著像素中形成彩色濾光片之區域之方式，形成折射率小於彩色濾光片之第1膜後，覆蓋該第1膜之側壁，形成折射率大於彩色濾光片之第2膜，藉此形成包含第1膜及第2膜之隔板。
根據本申請案揭示之一實施形態，可提高半導體裝置之性能。尤其，可防止於像素中產生混色。
1A‧‧‧像素區域
1B‧‧‧周邊電路區域
BM‧‧‧金屬膜
CF‧‧‧彩色濾光片
GE‧‧‧閘極電極
IF1~IF3‧‧‧絕緣膜
IL‧‧‧層間絕緣膜
IL1~IL4‧‧‧層間絕緣膜
L1~L3‧‧‧入射光
LF1~LF3‧‧‧襯墊膜
M1~M3‧‧‧配線
MF‧‧‧金屬膜
ML‧‧‧微透鏡
MM‧‧‧金屬膜
PD‧‧‧光電二極體
PF‧‧‧焊墊
PS‧‧‧金屬氧化膜
RP1~RP4‧‧‧抗蝕劑圖案
S1‧‧‧絕緣膜
S2‧‧‧絕緣膜
SB‧‧‧半導體基板
SW1~SW5‧‧‧隔板
SWa‧‧‧隔板
WG‧‧‧光波導管
圖1係顯示本發明之實施形態1之半導體裝置之剖面圖。
圖2係顯示本發明之實施形態1之半導體裝置之剖面圖。
圖3係顯示本發明之實施形態1之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖4係顯示緊接著圖3之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖5係顯示緊接著圖4之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖6係顯示緊接著圖5之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖7係顯示緊接著圖6之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖8係顯示緊接著圖7之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖9係顯示緊接著圖8之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖10係顯示緊接著圖9之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖11係顯示緊接著圖10之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖12係顯示緊接著圖11之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖13係顯示本發明之實施形態1之變化例之半導體裝置之剖面圖。
圖14係顯示本發明之實施形態2之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖15係顯示緊接著圖14之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖16係顯示緊接著圖15之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖17係顯示緊接著圖16之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖18係顯示緊接著圖17之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖19係顯示緊接著圖18之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖20係顯示緊接著圖19之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖21係顯示緊接著圖20之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖22係顯示本發明之實施形態2之半導體裝置之剖面圖。
圖23係顯示本發明之實施形態2之變化例之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖24係顯示緊接著圖23之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖25係顯示緊接著圖24之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖26係顯示緊接著圖25之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖27係顯示本發明之實施形態2之變化例之半導體裝置之剖面圖。
圖28係顯示本發明之實施形態3之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖29係顯示緊接著圖28之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖30係顯示緊接著圖29之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖31係顯示緊接著圖30之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖32係顯示緊接著圖31之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖33係顯示緊接著圖32之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖34係顯示緊接著圖33之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖35係顯示緊接著圖34之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖36係顯示緊接著圖35之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖37係顯示緊接著圖36之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖38係顯示緊接著圖37之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖39係顯示緊接著圖38之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖40係顯示本發明之實施形態3之半導體裝置之剖面圖。
圖41係顯示本發明之實施形態4之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖42係顯示緊接著圖41之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖43係顯示緊接著圖42之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖44係顯示緊接著圖43之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
圖45係顯示本發明之實施形態4之半導體裝置之剖面圖。
圖46係顯示比較例之半導體裝置之剖面圖。
以下，基於圖式詳細說明實施形態。另，在用以說明實施形態之全圖中，對具有相同功能之構件標註相同符號，且省略其重複說明。又，於以下之實施形態中，特別必要時以外，原則上不重複說明相同或同樣之部分。
另，於本申請案中將構成攝像元件之複數個受光部中之一個單位稱為像素。像素係複數個排列成陣列狀且構成像素區域者。
又，因本申請案之特徵主要在於構成複數個像素各者之彩色濾 光片彼此之間之隔板之構造及其製造方法，故於以下實施形態中，省略構成像素之光電二極體、周邊電路等之構造及製造步驟之詳細說明。
(實施形態1)
本實施形態之半導體裝置及其製造方法係尤其在攝像元件之彩色濾光片間之隔板之構造及其製造步驟具有特徵者，且係防止於像素產生混色，而提高像素之受光精度者。
以下，使用圖1說明本實施形態之半導體裝置。圖1係顯示本實施形態之半導體裝置即攝像元件之剖面圖。
如圖1所示，本實施形態之攝像元件係具有包含例如單結晶矽等之半導體基板SB。半導體基板SB係於其主表面具有像素區域1A與周邊電路區域1B。即，像素區域1A及周邊電路區域1B係沿半導體基板SB之主表面排列。像素區域1A係包含攝像元件之受光部即複數個像素之區域。與此相對，周邊電路區域1B係設置有並非受光部、例如開關等所使用之元件且追求高速動作之低耐壓之電晶體(未圖示)及其上之配線層等之區域。
於像素區域1A中之各像素之半導體基板SB之上表面，形成有注入有p型之雜質(例如B(硼))之p型半導體層、及注入有n型之雜質(例如P(磷)或As(砷))之n型半導體層。p型半導體層係以較n型半導體層要淺之深度形成於半導體基板之上表面，n型半導體層係形成於p型半導體層之正下方。p型半導體層及n型半導體層係pn接合，且構成光電二極體PD。
光電二極體PD係形成於半導體基板SB之主表面之半導體元件，於俯視時具有矩形之形狀。光電二極體PD係產生與入射光之光量相應之信號電荷之光電轉換元件。另，於圖1中省略p型半導體區域之形狀之圖示。具有光電二極體PD之像素係於沿著半導體基板SB之上表 面之縱向(y方向)及橫向(x方向)排列有複數個。即，像素係於像素區域1A中以陣列狀排列配置。此處所言之像素係除半導體基板SB之上表面之光電二極體PD外，包含該光電二極體PD之正上方之區域，且亦包含形成下述之彩色濾光片之區域的區域。
於半導體基板SB上，介隔包含例如氧化矽膜之閘極絕緣膜，形成有包含例如多晶矽膜之閘極電極GE。閘極電極GE係構成與於像素區域1A中複數個形成之光電二極體PD之各者鄰接而形成之傳送用電晶體之閘極。構成光電二極體PD之n型半導體區域係作為傳送用電晶體之源極區域發揮功能之區域。
另，此處省略傳送用電晶體之汲極區域之圖示。又，光電二極體PD係經由傳送用電晶體連接於對光電二極體PD中輸出之信號進行放大之放大用電晶體等之電晶體，此處僅圖示有傳送用電晶體。又，於周邊電路區域1B中，形成有構成周邊電路之複數個電晶體等之半導體元件，此處省略該等半導體元件之圖示。
於半導體基板SB上，以覆蓋閘極電極GE之方式形成有層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL係包含例如氧化矽膜。將層間絕緣膜IL之上表面平坦化，且於像素區域1A及周邊電路區域1B之層間絕緣膜IL上形成有複數個配線M1。配線M1係例如主要包含Cu(銅)，且於像素區域1A中，形成於相鄰之像素彼此之間，並經由接點插塞(未圖示)電性連接於光電二極體PD或傳送用電晶體等之半導體元件。又，於周邊電路區域1B中，排列配置複數個配線M1，各配線M1係經由接點插塞(未圖示)電性連接於例如形成於周邊電路區域1B之半導體基板SB上之電晶體。
配線M1係嵌入於形成於層間絕緣膜IL上且於層間絕緣膜IL1開口之配線槽內，且層間絕緣膜IL1及配線M1構成第1配線層。配線M1之上表面及層間絕緣膜IL1之上表面係以相同高度平坦化。於第1配線層 上形成有層間絕緣膜IL2。層間絕緣膜IL1及IL2係任一者皆包含例如氧化矽膜。於層間絕緣膜IL2與配線M1之間，形成有包含例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮碳化矽)膜之襯墊膜LF1。
於像素區域1A及周邊電路區域1B之層間絕緣膜IL2之上表面，形成有複數個到達至層間絕緣膜IL2之中途深度之配線槽，於該配線槽內，形成有例如主要包含Cu(銅)之配線M2。像素區域1A之配線M2形成於相鄰之像素彼此間，且經由通道(未圖示)電性連接於正下方之配線M1。又，周邊電路區域1B之配線M2係經由通道(未圖示)電性連接於正下方之配線M1。上述通道係與配線M2一體形成之主要包含Cu(銅)之導體，且貫通層間絕緣膜IL2及襯墊膜LF1，自配線M2之下表面到達配線M1之上表面。配線M2、層間絕緣膜IL2、襯墊膜LF1及上述通道構成第2配線層。
配線M2之上表面及層間絕緣膜IL2之上表面係以相同高度平坦化。於周邊電路區域1B中，於第2配線層上介隔襯墊膜LF2形成有層間絕緣膜IL3。襯墊膜LF2係包含例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮碳化矽)膜，層間絕緣膜IL3係包含例如氧化矽膜。周邊電路區域1B之層間絕緣膜IL3係與層間絕緣膜IL2相同，具有嵌入於上表面之複數個配線槽之各者之配線M3，且該等配線M3係經由通道(未圖示)電性連接於配線M2。於周邊電路區域1B中，配線M3、層間絕緣膜IL3、襯墊膜LF2及通道構成第3配線層。配線M3之上表面及層間絕緣膜IL3之上表面係以相同高度平坦化。
此處，層間絕緣膜IL3未形成於像素區域1A。於周邊電路區域1B之第3配線層上，介隔襯墊膜LF3形成有層間絕緣膜IL4。又，於像素區域1A之第2配線層上，介隔襯墊膜LF2形成有層間絕緣膜IL4。層間絕緣膜IL4係包含例如氧化矽膜，於像素區域1A中，形成於複數個排列之像素彼此之間。襯墊膜LF3係包含例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮 碳化矽)膜。
於周邊電路區域1B中，於層間絕緣膜IL4上形成有例如主要包含Al(鋁)之焊墊PF。焊墊PF係經由貫通層間絕緣膜IL4及襯墊膜LF3之通道(未圖示)電性連接於配線M3。
於層間絕緣膜IL4上，形成有覆蓋層間絕緣膜IL4之上表面與焊墊PF之一部分之絕緣膜IF1。絕緣膜IF1係包含與層間絕緣膜IL4相同之材料，包含例如氧化矽膜。於周邊電路區域1B中，焊墊PF之上表面之一部分係於絕緣膜IF1之開口部露出，且於自絕緣膜IF1露出之區域之焊墊PF之上表面，形成有金屬氧化膜PS。金屬氧化膜PS係進行故意使構成焊墊PF之金屬(例如Al(鋁))氧化之步驟、即鈍化處理而形成之膜。
於像素區域1A中，具有包含層間絕緣膜IL4及絕緣膜IF1之積層構造之絕緣膜S1係於各像素中開口，且具有壁狀之形狀。絕緣膜S1配置於相鄰之像素間，於絕緣膜S1之開口部之正下方配置有光電二極體PD。絕緣膜S1係包含例如氧化矽膜。包含層間絕緣膜IL4及絕緣膜IF1之積層膜之側壁，即像素區域1A之絕緣膜S1之側壁係由絕緣膜S2覆蓋。換言之，絕緣膜S2係於像素區域1A中，覆蓋包含層間絕緣膜IL4及絕緣膜IF1之積層膜之、開口部內之側壁。
絕緣膜S1之側壁與絕緣膜S2係直接連接，絕緣膜S2係包含折射率大於絕緣膜S1之膜。例如，在絕緣膜S1包含氧化矽膜之情形時，絕緣膜S2係包含折射率大於氧化矽膜之氮化矽膜。絕緣膜S1及絕緣膜S2構成遮光壁即隔板SW1。隔板SW1具有壁狀之形狀，且配置於相鄰之像素間。於相鄰之隔板SW1彼此之間之開口部之正下方配置有光電二極體PD。即，光電二極體PD與隔板SW1係於俯視時不重合。換言之，以夾著包含光電二極體PD之正上方之區域之像素之方式，形成有隔板SW1。
以間隔各像素間之方式配置之隔板SW1係為防止相對於半導體基板SB之主表面傾斜侵入之光自特定像素侵入於其他像素而設置。於本實施形態中，因藉由設置隔板SW1，可對特定的像素，防止光自鄰接之像素侵入，故可防止攝像時產生混色。
本實施形態之半導體裝置具有上述構成。此處，於像素之上部相鄰之隔板間之區域係形成彩色濾光片CF之區域。即，於形成彩色濾光片CF之區域之正下方配置有光電二極體PD。彩色濾光片CF係透射例如紅、藍或綠等之光，並防止其他顏色之光透射之膜。換言之，彩色濾光片CF係不透射特定範圍之波長之光，而使其他特定波長之光透射之膜。
例如，形成於特定像素之彩色濾光片CF係透射與形成於其相鄰之像素之彩色濾光片CF不同顏色之光之膜。即，例如，介隔隔板SW1相鄰之彩色濾光片CF彼此係透射不同顏色之光者。於圖1中，於沿著半導體基板SB之主表面之方向上相鄰之隔板SW1彼此之間之區域，形成有彩色濾光片CF。
又，如圖1所示，於各像素之上部且彩色濾光片CF上，亦可形成有上表面具有凸狀之曲面之微透鏡ML。即，微透鏡ML係具有光之透射性之凸透鏡，且具有將自本實施形態之半導體裝置即攝像元件之上側、即半導體基板SB之主表面側照射於各像素之光，經由彩色濾光片CF聚光於光電二極體PD之作用。
本實施形態之半導體裝置即攝像元件係將自半導體基板SB之主表面側照射於像素區域1A之各像素之光，藉由光電二極體PD轉換成電荷資訊而讀取，並獲得圖像資料等者。該光係入射於彩色濾光片CF之上表面，且透射彩色濾光片CF、層間絕緣膜IL2、IL1、及IL到達光電二極體PD。
此時，為於攝像元件中獲得正確圖像，較為重要的是對特定之 像素(以下稱為第1像素)，防止照射於其他像素(以下稱為第2像素)之光侵入於第1像素。又，為於攝像元件中獲得正確之圖像，較為重要的是防止照射於第1像素與第2像素之間之光侵入於第1像素或第2像素。
這是因為：根據自各光電二極體PD進行正確輸出之觀點，於第1像素中應藉由光電二極體PD讀取之光係僅照射於該像素之上部之彩色濾光片CF之上表面之光，照射於包含隔板SW1之上表面之其他區域之光不應照射於第1像素之光電二極體PD。即，入射於第1像素之彩色濾光片CF之上表面之光以外之光照射於第1像素之光電二極體PD之情形時，無法自第1像素之光電二極體PD進行正確輸出。
於本申請案中，將因光自相對於第1像素鄰接之隔板或第2像素侵入於第1像素，而如上所述般光電二極體PD進行錯誤之輸出之情形稱為混色。由於當引起混色時，對特定之像素入射較原本應入射之光更多之光，故該像素之視覺上之感度提高，並以錯誤之感度輸出電荷資訊。因此，容易於圖像資料產生雜訊，無法使用攝像元件獲得正確之圖像資料，故而產生半導體裝置之性能降低之問題。
此處，作為比較例，於圖46顯示一個像素之彩色濾光片CF、與以夾著該彩色濾光片之方式配置之隔板SWa之剖面。即，圖46係作為比較例顯示之半導體裝置之剖面圖，且係放大顯示與圖1之彩色濾光片CF及隔板SW1對應之部位之構造者。於圖46中，省略彩色濾光片CF上之微透鏡之圖示。又，於圖46中，以箭頭符號表示對彩色濾光片CF之上表面照射之入射光L1、L2、及照射於隔板SWa之上表面之入射光L3。又，於圖46中，顯示一個像素之彩色濾光片CF，且省略其他像素之彩色濾光片之圖示。
比較例之半導體裝置係除了隔板SWa之構造以外，具有與圖1所示之半導體裝置相同之構造。此處，隔板SWa係例如與圖1相同，包 含氧化矽膜，且係為防止光自相對於特定之像素相鄰之像素侵入且產生混色而設置。比較例之隔板SWa與圖1所示之本實施形態之隔板SW1不同之點在於未形成如圖1所示覆蓋絕緣膜S1之側壁之絕緣膜S2。即，隔板SWa係僅包含包含折射率小於鄰接之彩色濾光片CF之材料之絕緣膜，且於隔板SWa與彩色濾光片CF之間，未形成折射率大於隔板SWa及彩色濾光片CF之膜。即，折射率小於彩色濾光片CF之隔板SWa、與彩色濾光片CF係直接連接。
圖46所示之入射光L1係相對於半導體基板(未圖示)之主表面垂直入射之光。入射光L1係相對於圖46所示之一個像素之彩色濾光片CF之上表面垂直入射，且透射彩色濾光片CF到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體(未圖示)。
又，入射光L2及入射光L3係相對於半導體基板之主表面傾斜入射之光。入射光L2係相對於一個像素之彩色濾光片CF之上表面傾斜入射，且通過彩色濾光片CF內，到達彩色濾光片CF與隔板SWa之邊界之光。此處，若比較彩色濾光片CF、與包含氧化矽膜之隔板SWa，則彩色濾光片CF其折射率較大。
光係在自折射率較大之介質向折射率較小之介質前進之情形時，具有於該等介質之邊界進行全反射之性質。與此相對，光在自折射率較小之介質向折射率較大之介質前進之情形時，不易發生全反射。
根據上述性質，入射光L2係於該邊界朝彩色濾光片CF側全反射。如上述般反射之入射光L2係通過彩色濾光片CF內，到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。如此，藉由設置折射率小於彩色濾光片CF之隔板SWa，可防止朝特定像素之入射光L2侵入於其他像素而引起混色。
入射光L3係相對於半導體基板之主表面傾斜入射，且照射於隔 板SWa之上表面之光。自隔板SWa之上表面入射於隔板SWa內之入射光L3，係通過隔板SWa內，到達彩色濾光片CF與隔板SWa之邊界。此時，因隔板SWa係折射率小於彩色濾光片CF，故入射光L3不進行全反射，而通過該邊界侵入彩色濾光片CF內。因此，入射光L3係自隔板SWa內進入彩色濾光片CF內後，到達該彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。
此處，入射光L3係並非照射於彩色濾光片CF之上表面，而是照射於隔板SWa之上表面之光，並非上述像素本來應接收之光。因此，當入射光L3通過隔板SWa內且侵入像素內而產生混色時，由於該像素接收較本來接收之光更多之光，故視覺上之感度上升。因此，自該像素輸出之信號係以因多餘之光而造成之錯誤感度進行輸出，故無法以本來之感度獲得圖像資料。此外，因上述混色而使感度上升之情形，會導致於圖像資料中產生雜訊。
上述問題係因照射於隔板SWa之上表面之入射光L3於鄰接於該隔板SWa之像素中被接收而引起。因此，若隔板SWa之寬度變寬，且隔板SWa之上表面之面積變大，則入射隔板SWa之上表面之光量增加，因而會顯著地引起上述混色，視覺上之感度亦顯著上升。
此處，雖然期望在藉由半導體裝置之細微化縮小彩色濾光片CF之寬度時，亦縮小彩色濾光片CF之膜厚，但彩色濾光片CF為自入射光僅使特定顏色之光透射而需要足夠之膜厚，難以縮小其膜厚。又，因隔板SWa係分離彩色濾光片CF彼此者，故若不使彩色濾光片CF之膜厚縮小，便無法降低隔板SWa之高度。因此，即便使半導體裝置細微化，仍難以降低隔板SWa之高度，因而若要縮小隔板SWa之寬度，則必須藉由寬度較窄且高度較高之膜，即縱橫比較高之膜來形成隔板SWa。
然而，若要形成縱橫比較高之膜，則該膜於製造步驟中崩潰之 可能性會變高，因而存在成品率降低，且半導體裝置之可靠性降低之虞。因此，由於難以形成縱橫比較高之隔板SWa，故而在縮小半導體裝置之情形時，即使縮小像素之面積，亦必須以某種程度確保較寬之隔板SWa之寬度。
如上述般難以形成縱橫比較高之膜之情形時，若縮小像素面積，則因相對於俯視時之像素面積，俯視時之隔板面積變大，故會顯著引起因上述混色造成之感度之上升。因此，由於難以藉由攝像元件輸出正確之圖像資料，因而會產生半導體裝置之性能降低之問題。
對此，於本實施形態中，如圖1所示，隔板SW1係由包含氧化矽膜之絕緣膜S1、及覆蓋絕緣膜S1之側壁之絕緣膜S2構成。此處，於圖2中顯示與圖46所示之區域對應之部位之本實施形態之半導體裝置之剖面圖。即，圖2係本實施形態之半導體裝置之剖面圖，且係放大顯示彩色濾光片及其旁邊之隔板之剖面者。於圖2中，以箭頭符號表示與圖46同樣入射於彩色濾光片CF之上表面之入射光L1、L2、及入射於隔板SW1之上表面之入射光L3。於圖2中顯示有襯墊膜LF2上之彩色濾光片CF、及以夾著該彩色濾光片CF之方式設置之一對隔板SW1，且省略其他彩色濾光片及微透鏡等之圖示。
如圖2所示，相對於半導體基板SB(參照圖1)之主表面垂直入射之入射光L1係在入射於彩色濾光片CF之上表面後，透射彩色濾光片CF內，並到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體PD(參照圖1)。
其次，相對於半導體基板SB之主表面傾斜入射之入射光L2係在對彩色濾光片CF之上表面傾斜入射後，透射彩色濾光片CF內，並到達彩色濾光片CF與絕緣膜S2之邊界。此處，因包含氮化矽膜之絕緣膜S2係折射率大於彩色濾光片CF，故入射光L2不於該邊界發生全反射，而侵入於絕緣膜S2內。
其後，入射光L2係通過絕緣膜S2內，到達絕緣膜S2與絕緣膜S1 之邊界。由於包含氧化矽膜之絕緣膜S1係折射率小於包含氮化矽膜之絕緣膜S2，故入射光L2全反射，且通過絕緣膜S1內及彩色濾光片CF內，到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體PD。如此，藉由設置隔板SW1，可防止傾斜入射於光電二極體PD之上表面之入射光L2侵入於鄰接之像素。
其次，相對於半導體基板SB之主表面傾斜入射之入射光L3係在對構成隔板SW1之絕緣膜S1之上表面傾斜入射後，透射絕緣膜S1內，到達絕緣膜S1與絕緣膜S2之邊界。此處，因包含氮化矽膜之絕緣膜S2係折射率大於包含氧化矽膜之絕緣膜S1，故入射光L3不於該邊界進行全反射，而侵入於絕緣膜S2內。
其後，入射光L3係通過絕緣膜S2內，到達絕緣膜S2與彩色濾光片CF之邊界。因彩色濾光片CF係折射率小於包含氮化矽膜之絕緣膜S2，故在入射光L3於該邊界全反射後，入射光L3通過絕緣膜S1內及彩色濾光片CF內，到達隔板SW1之正下方之區域。
由於隔板SW1之正下方之區域係相鄰之像素彼此間之區域，故而未形成光電二極體PD(參照圖1)。又，於隔板SW1之正下方之區域，形成有例如圖1所示之構成第2配線層之配線M2、及構成第1配線層之配線M1，該等配線係包含不透射光之金屬材料。因此，通過隔板SW1內侵入於隔板SW1之正下方之區域之入射光L3到達鄰接之像素之光電二極體PD之可能性較低。
如上所述，於本實施形態中，於折射率小於彩色濾光片CF之絕緣膜S1之側壁與彩色濾光片CF之側壁之間，形成有折射率大於彩色濾光片CF之絕緣膜S2。藉此，可防止通過隔板SW1之上表面照射於隔板SW1內之入射光L3自隔板SW1內侵入於鄰接於該隔板SW1之像素之彩色濾光片CF內而引起混色。藉此，與使用圖46說明之比較例相比，可防止引起混色。
即，可防止照射於像素之彩色濾光片CF之上表面以外之區域之光侵入於該像素，使該像素之光電二極體接收多餘之光。因此，於各像素中，可以本來應獲得之感度獲得電荷信號，而可提高半導體裝置之性能。
又，即使於隔板SW1之寬度較寬，且俯視時面積較寬之情形時，亦可防止入射光L3侵入於像素而產生混色。因此，於縮小俯視時之像素面積之情形時，即使為避免隔板SW1之縱橫比變高而使隔板SW1之寬度相對較寬，亦可防止混色之產生。藉此，由於即使以半導體裝置之細微化等為目的而縮小像素，亦可自攝像元件獲得正確之輸出，故而可提高半導體裝置之性能。
其次，使用圖3~圖12，說明本實施形態之半導體裝置之製造方法。圖3~圖12係顯示本實施形態之半導體裝置之製造方法之剖面圖。
首先，如圖3所示，於主表面準備具有像素區域1A及周邊電路區域1B之半導體基板SB。其次，於像素區域1A之半導體基板SB之主表面側形成光電二極體PD、傳送用電晶體、及放大用電晶體等。另，於圖3中示意性顯示光電二極體PD，又，顯示有傳送用電晶體之閘極電極GE，未顯示傳送用電晶體之汲極區域，且未顯示放大電晶體等元件。又，於該步驟中，於周邊電路區域1B之半導體基板SB之主表面側形成構成周邊電路之電晶體等(未圖示)。
像素區域1A係具有於沿著半導體基板SB之主表面之第1方向、及沿著半導體基板SB之主表面之方向且與第1方向正交之第2方向上矩陣狀地排列之複數個像素。光電二極體PD係於該等複數個像素之各者逐一形成。
其次，以藉由上述之步驟嵌入形成於半導體基板SB之上表面附近之半導體元件之方式，於半導體基板SB上，藉由例如CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)法形成包含例如氧化 矽膜之層間絕緣膜IL。繼而，將層間絕緣膜IL，在使用光微影技術及蝕刻法圖案化而形成複數個接點孔後，藉由金屬膜嵌入該等接點孔內，藉此形成複數個包含該金屬膜之接點插塞(未圖示)。此時，接點插塞之上表面及層間絕緣膜IL之上表面係藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)法等平坦化。
其次，於層間絕緣膜IL上，使用例如CVD法，形成包含氧化矽膜等之層間絕緣膜IL1。繼而，將層間絕緣膜IL1使用光微影技術及蝕刻法圖案化，而形成複數個貫通層間絕緣膜IL1之配線槽。其後，使用所謂之單金屬鑲嵌法，於複數個配線槽之各者之內部，形成包含例如Cu(銅)之配線M1。配線M1係包含光不透射之金屬膜。配線M1係經由上述接點插塞，電性連接於半導體基板SB之主表面上之半導體元件。層間絕緣膜IL1及配線M1構成第1配線層。
此處，於像素區域1A中，配線M1形成於相鄰之像素彼此之間之區域。其係為了在對各像素之光電二極體PD自半導體基板SB之上方照射光時，防止配線M1遮蔽該光。另，配線M1及層間絕緣膜IL1之各者之上表面係藉由CMP法等平坦化。
其次，於層間絕緣膜IL1上，藉由CVD法等形成包含例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮碳化矽)膜之絕緣膜後，將該絕緣膜圖案化，藉此形成襯墊膜LF1。其後，於襯墊膜LF1上，藉由CVD法等形成包含例如氧化矽膜之層間絕緣膜IL2。襯墊膜LF1係具有防止配線M1內之金屬原子擴散至層間絕緣膜IL2等之內部之作用者。因此，於像素區域1A中，在連接於配線M1之上表面之區域形成襯墊膜LF1，未於光電二極體PD之正上方形成襯墊膜LF1。
其次，使用所謂之雙金屬鑲嵌法，形成嵌入於層間絕緣膜IL2之上表面之配線槽之配線M2、及於配線M2之正下方連接配線M2及M1之通道(未圖示)。即，使用光微影技術及蝕刻法於層間絕緣膜IL2之 上表面形成複數個配線槽，又，於該等配線槽之底面，形成貫通層間絕緣膜IL2之複數個通道孔。其後，於複數個配線槽及複數個通道孔內嵌入例如Cu(銅)膜，藉此形成各配線槽內之配線M2、與各通道孔內之通道。另，配線M2及層間絕緣膜IL2之各者之上表面係藉由CMP法等平坦化。層間絕緣膜IL2、襯墊膜LF1、上述通道及配線M2構成第2配線層。
於像素區域1A中，配線M2形成於相鄰之像素間，未形成於光電二極體PD之正上方。藉此，防止照射於各像素之光電二極體PD之光被配線M2遮蔽。
其次，於層間絕緣膜IL2上，藉由CVD法等形成例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮碳化矽)膜，藉此形成襯墊膜LF2。其後，於襯墊膜LF2上，藉由CVD法等形成包含例如氧化矽膜之層間絕緣膜IL3。其次，使用所謂之雙金屬鑲嵌法，於周邊電路區域1B中，形成嵌入於層間絕緣膜IL3之上表面之配線槽之配線M3、及於配線M3之正下方連接配線M3及M2之通道(未圖示)。層間絕緣膜IL3、襯墊膜LF2、上述通道及配線M3構成第3配線層。配線M3及該通道係可與構成第2配線層之配線M2及通道同樣地形成。
其次，於層間絕緣膜IL3上，藉由CVD法等形成例如SiC(碳化矽)膜或SiCN(氮碳化矽)膜，藉此形成襯墊膜LF3。繼而，使用光微影技術及蝕刻法，去除像素區域1A之襯墊膜LF3及層間絕緣膜IL3。此時，不去除周邊電路區域1B之層間絕緣膜IL3、襯墊膜LF3及配線M3等。藉由上述蝕刻步驟，露出像素區域1A之襯墊膜LF2之上表面。藉此，獲得圖3所示之構造。
其次，如圖4所示，使用例如CVD法，而於半導體基板SB上之整面，形成包含例如氧化矽膜之層間絕緣膜IL4。層間絕緣膜IL4連接於像素區域1A之襯墊膜LF2之上表面，又，連接於周邊電路區域1B之襯 墊膜LF3之上表面，且覆蓋周邊電路區域1B之第3配線層。
其次，如圖5所示，使用例如濺鍍法，於半導體基板SB上形成膜厚大於配線M3之金屬膜。該金屬膜係包含例如Al(鋁)。其後，使用光微影技術及蝕刻法將該金屬膜圖案化，藉此去除像素區域1A之該金屬膜，又，於周邊電路區域1B之第3配線層上，形成包含該金屬膜之焊墊PF。另，此處將焊墊PF作為鋁膜加以圖示，亦可應用將氮化鈦、鋁及氮化鈦依序積層之金屬膜。
其次，如圖6所示，使用例如CVD法，於半導體基板SB上之整面，形成包含例如氧化矽膜之絕緣膜IF1。絕緣膜IF1係連接於像素區域1A之層間絕緣膜IL4之上表面，且覆蓋周邊電路區域1B之焊墊PF之鈍化膜。此處，絕緣膜IF1與層間絕緣膜IL4係彼此藉由相同之材料形成。
其次，如圖7所示，於絕緣膜IF1上形成抗蝕劑圖案RP1。抗蝕劑圖案RP1係露出像素區域1A之各像素，且覆蓋相鄰之像素間之區域之膜。又，抗蝕劑圖案RP1覆蓋周邊電路區域1B之整體。
其次，如圖8所示，將抗蝕劑圖案RP1設為遮罩進行乾蝕刻，藉此去除像素區域1A之各像素之絕緣膜IF1與層間絕緣膜IL4。藉此，在露出各像素之襯墊膜LF2之上表面後，去除抗蝕劑圖案RP1。即，藉由該步驟而選擇性去除絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4，藉此各像素之光電二極體PD係自絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4露出。此時，相鄰之像素間之絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4未被去除，以壁狀之形狀殘留於襯墊膜LF2上。又，周邊電路區域1B之絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4亦未被去除而得以殘留。
包含藉由該步驟而殘留於像素間之絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4之積層膜構成包含氧化矽膜之絕緣膜S1。絕緣膜S1係以於沿著半導體基板SB之主表面之方向夾著於後續步驟中形成彩色濾光片之區域之方 式形成。
其次，如圖9所示，使用例如CVD法，於半導體基板SB上之整面形成包含例如氮化矽膜之絕緣膜S2。絕緣膜S2覆蓋像素區域1A之絕緣膜S1之側壁及上表面、以及各像素之襯墊膜LF2之上表面。又，絕緣膜S2覆蓋周邊電路區域1B之絕緣膜IF1之上表面。另，絕緣膜S2係以20~30nm之膜厚形成，且未完全嵌入像素區域1A中相鄰之絕緣膜S1間之區域。絕緣膜S2係包含折射率大於絕緣膜S1之膜。
其次，如圖10所示，藉由進行乾蝕刻而去除絕緣膜S2之一部分。藉此，分別露出各像素之襯墊膜LF2之上表面、絕緣膜S1之上表面、及周邊電路區域1B之絕緣膜IF1之表面。此處，因不去除連接於絕緣膜S1之側壁之絕緣膜S2，故壁狀之絕緣膜S1之兩側之側壁之各者係由絕緣膜S2覆蓋。即，絕緣膜S2係以側壁狀殘留於絕緣膜S1之側壁。換言之，絕緣膜S2形成於後續步驟中形成彩色濾光片之區域、與鄰接於該區域之絕緣膜S1之間。
絕緣膜S1及連接於該絕緣膜S1之兩側之側壁之絕緣膜S2構成隔板SW1。隔板SW1係以壁狀形成於像素區域1A中相鄰之像素彼此之間。由於藉由上述蝕刻步驟，各像素之襯墊膜LF2之上表面露出，故而於各隔板SW1間未形成絕緣膜S2。像素區域1A之襯墊膜LF2上之區域，且相鄰之隔板SW1間之區域係後述之形成彩色濾光片之區域。即，於形成彩色濾光片之區域之正下方配置有光電二極體PD。換言之，構成複數個隔板SW1之絕緣膜S1及S2係以夾著光電二極體PD之正上方之區域，且於後續步驟中形成彩色濾光片之區域之方式形成。
其後，使用光微影技術及蝕刻法，去除一部分之周邊電路區域1B之絕緣膜IF1，藉此露出焊墊PF之上表面。此處，於構成焊墊PF之鋁膜上積層有氮化鈦膜之情形時，藉由蝕刻去除氮化鈦膜，而露出鋁膜。
繼而，藉由進行鈍化處理，於自絕緣膜IF1露出之焊墊PF之上表面形成金屬氧化膜PS。金屬氧化膜PS係包含例如氧化鋁(Al2O3)。如此般藉由對焊墊PF之表面有意地進行鈍化處理，可防止焊墊PF氧化而使焊墊PF之膜質不穩定。於鈍化處理時，例如可使用以硝酸等強氧化劑進行處理之方法、或於含氧之氛圍中進行加熱之方法等。
其次，如圖11所示，於各像素中，於相鄰之隔板SW1間之區域形成彩色濾光片CF。在形成因鄰接之像素之各者而異之種類、即不同顏色之彩色濾光片CF之情形時，藉由微影技術分開不同種類之彩色濾光片CF。例如，此處，於特定之像素形成紅色之彩色濾光片CF，且於鄰接於該像素之像素中，形成藍、綠、或無色之彩色濾光片CF。紅、藍、綠等之彩色濾光片CF係包含特定光透射之膜。
各像素之彩色濾光片CF之底面連接於襯墊膜LF2之上表面，側壁連接於絕緣膜S2之側壁。彩色濾光片CF係以與例如隔板SW1之上表面大致相同之上表面高度形成。彩色濾光片CF之折射率大於絕緣膜S1，且小於絕緣膜S2。本實施形態之特徵在於：如此於折射率小於彩色濾光片CF之絕緣膜S1、與彩色濾光片CF之間，形成折射率大於彩色濾光片CF之絕緣膜S2。
其次，如圖12所示，於複數個彩色濾光片CF之各者之正上方，形成微透鏡ML。微透鏡ML其上表面係彎曲之凸透鏡，包含光透射之膜。微透鏡ML係於像素區域1A中形成於各像素之各者。微透鏡ML係在於例如像素區域1A之彩色濾光片CF上形成膜後，加熱該膜使其熔融，並使該膜之上表面之形狀變圓而形成。
根據以上，完成本實施形態之半導體裝置。以下，對本實施形態之半導體裝置之製造方法之效果進行說明。
於本實施形態中，如使用圖9~圖11說明，於絕緣膜S1之側壁形成有絕緣膜S2。與此相對，如使用圖46說明，僅以折射率小於彩色濾 光片CF之絕緣膜形成隔板SWa之情形，及入射光L3自隔板SWa之上表面入射於隔板SWa內之情形時，會引起因入射光L3侵入於像素之彩色濾光片CF內，而產生混色之問題。
尤其，在欲縮小俯視時像素之面積，使半導體裝置細微化之情形，且難以降低彩色濾光片及隔板之高度之情形時，為防止隔板於例如使用圖8說明之絕緣膜之加工步驟、或其後之洗淨步驟等中崩潰，必須以某程度較寬之寬度形成隔板。
即，根據防止隔板崩潰之觀點，因較難以高縱橫比形成隔板，故於縮小俯視時之像素面積時，難以縮小俯視時之隔板面積。該情形時，於圖46所示之比較例中，由於相對於入射於彩色濾光片CF之上表面且光電二極體PD受光之入射光L1、L2，入射於隔板SWa之上表面且光電二極體PD受光之入射光L3之量相對較大，故而顯著產生混色。因此，若要抑制於具有比較例之構造之半導體裝置中產生混色，則存在難以使半導體裝置細微化之問題。
於本實施形態中，如使用圖2進行說明，於折射率小於彩色濾光片CF之絕緣膜S1、與彩色濾光片CF之間，形成有折射率大於彩色濾光片CF之絕緣膜S2。藉此，防止入射於隔板SW1之上表面之入射光L3侵入於鄰接於隔板SW1之彩色濾光片CF，而防止引起混色。
因此，即使在隔板SW1之寬度較寬，且俯視時面積較寬之情形時，亦可防止入射光L3侵入於像素而產生混色。因此，於縮小俯視時之像素面積之情形時，即使為避免使隔板SW1之縱橫比較高而將隔板SW1以相對較寬之寬度形成，亦可防止混色之產生。藉此，即使縮小像素，亦可自攝像元件獲得正確之輸出，因而可提高半導體裝置之性能。
以下，使用圖13顯示本實施形態之半導體裝置之變化例。圖13係顯示本實施形態之半導體裝置之變化例之攝像元件之剖面圖。
如圖13所示，本實施形態之變化例之攝像元件係除了形成有光波導管WG之方面以外，具有與使用圖1說明之攝像元件大致相同之構造。光波導管WG係包含光透射之材料，包含例如氮化矽膜。光波導管WG係於各像素中，形成於形成彩色濾光片CF之區域、與光電二極體PD之間。
光波導管WG係於使用圖3說明之步驟、與使用圖4說明之步驟之間形成。即，在使用圖3說明之步驟後，使用光微影技術及蝕刻法，去除像素區域1A之各像素之襯墊膜LF2、層間絕緣膜IL2、IL1及IL之各者之一部分。藉此，於各像素中，形成自襯墊膜LF2之上表面到達層間絕緣膜IL之中途深度之凹部。
其次，使用例如CVD法於半導體基板SB上形成氮化矽膜，且藉由氮化矽膜嵌入上述凹部。藉此，形成包含該氮化矽膜之光波導管WG。其後，藉由進行使用圖4~圖12說明之步驟，完成圖13所示之變化例之半導體裝置。如圖13所示，隔板SW1及彩色濾光片CF之各者之底面連接於光波導管WG之上表面，於各像素中彩色濾光片CF與光電二極體PD之間之上述凹部內，形成有光波導管WG。此處，藉由微透鏡ML聚光，且透射彩色濾光片CF之光係經由光波導管WG及層間絕緣膜IL到達光電二極體PD。
於本變化例中，光波導管WG之折射率係例如相對較高之1.97左右。在使用圖1~圖12說明之攝像元件中，藉由使用圖10說明之步驟去除絕緣膜S2之一部分，在如本變化例設置光波導管WG之情形時，亦可不進行使用圖10說明之絕緣膜S2之去除步驟。即，亦可於相鄰之隔板SW1間之區域之底部、及隔板SW1上殘留絕緣膜S2(參照圖9)。換言之，亦可於各像素中，於形成彩色濾光片CF之區域與光波導管WG之間形成絕緣膜S2。另，此處，未圖示如此不去除絕緣膜S2而殘留之情形之攝像元件之構造。
在不進行如上所述使用圖10說明之絕緣膜S2之去除步驟之情形時，只要藉由與光波導管WG同等折射率之材料形成絕緣膜S2，即可防止於攝像元件中輸出之資料內產生雜訊。
此外，由於只要藉由絕緣膜S2覆蓋隔板SW1之上表面，即使如圖2所示之入射光L3對隔板SW1之上表面照射光，入射光亦於隔板SW1上之絕緣膜S2(未圖示)與絕緣膜S1之邊界全反射，故而可防止入射光通過絕緣膜S1內且到達光電二極體PD。因此，可防止產生混色，故而可提高半導體裝置之性能。
又，因不必進行使用圖10說明之絕緣膜S2之去除步驟，故可省略半導體裝置之製造步驟。因此，可降低半導體裝置之製造成本。
(實施形態2)
以下，對於藉由利用金屬膜構成隔板之一部分而防止因透射隔板內之光引起之混色之產生之情形，使用圖14~圖22進行說明。圖14~圖21係說明本實施形態之半導體裝置之製造方法之剖面圖。圖22係放大顯示本實施形態之半導體裝置之一部分之剖面圖。
於本實施形態之半導體裝置之製造步驟中，首先，進行與使用圖3及圖4說明之步驟相同之步驟。其次，如圖14所示，使用光微影技術及蝕刻法，完全去除像素區域1A之層間絕緣膜IL4，僅於第3配線層之正上方殘留層間絕緣膜IL4。因此，於像素區域1A中，露出襯墊膜LF2之上表面。
其次，如圖15所示，於半導體基板SB上，使用例如濺鍍法形成金屬膜MF。金屬膜MF係包含例如鋁膜。
其次，如圖16所示，使用光微影技術，於金屬膜MF上形成抗蝕劑圖案RP2。抗蝕劑圖案RP2係露出像素區域1A之各像素，且覆蓋相鄰之像素間之區域之膜。又，抗蝕劑圖案RP2覆蓋層間絕緣膜IL4之正上方之金屬膜MF之上表面之一部分。
其次，如圖17所示，將抗蝕劑圖案RP2設為遮罩進行蝕刻，而露出像素區域1A之各像素之襯墊膜LF2之上表面後，去除抗蝕劑圖案RP2。此時，相鄰之像素間之金屬膜MF未被去除，以壁狀之形狀殘留於襯墊膜LF2上。即，形成於沿著半導體基板SB之主表面之方向夾著於後續步驟中形成彩色濾光片之區域之金屬膜MF。又，周邊電路區域1B之層間絕緣膜IL4之正上方之金屬膜MF之一部分亦未被去除而得以殘留。藉此，形成包含殘留於周邊電路區域1B之金屬膜MF之焊墊PF。
其次，如圖18所示，使用例如CVD法，於半導體基板SB上，形成包含例如氧化矽膜或氮化矽膜之絕緣膜IF2。絕緣膜IF2係以覆蓋像素區域1A之金屬膜MF及周邊電路區域1B之焊墊PF之方式形成。
其次，如圖19所示，使用光微影技術及蝕刻法，將像素區域1A之絕緣膜IF2回蝕而薄膜化。此處，以使絕緣膜IF2以不露出像素區域1A之金屬膜MF之程度之膜厚殘留之方式進行上述蝕刻。因此，像素區域1A之絕緣膜IF2之膜厚，小於周邊電路區域1B之絕緣膜IF2之膜厚。絕緣膜IF2係藉由覆蓋金屬膜MF，而用於防止金屬膜MF氧化成不穩定膜所設置之膜。
藉由該步驟而薄膜化之絕緣膜IF2、及該絕緣膜IF2所覆蓋之金屬膜MF構成隔板SW2。意即，於像素區域1A中，於相鄰之像素彼此間形成壁狀之隔板SW2。形成於像素區域1A之複數個隔板SW2之各者，係由金屬膜MF、與覆蓋該金屬膜MF之側壁及上表面之絕緣膜IF2所構成。沿著半導體基板SB之主表面之方向上相鄰之隔板SW2彼此間之區域，係於後續步驟中形成彩色濾光片之區域。此處，將絕緣膜IF2薄膜化，係為增大相鄰之隔板SW2彼此間之區域即形成彩色濾光片之空間。
其次，如圖20所示，藉由進行使用圖10說明過之絕緣膜IF1之開 口步驟及鈍化處理步驟，而於自絕緣膜IF2露出之焊墊PF之上表面形成金屬氧化膜PS。
其次，如圖21所示，藉由進行與使用圖11及圖12說明過之步驟相同之步驟，而於相鄰之隔板SW2間形成彩色濾光片CF，其後，在各彩色濾光片CF上形成微透鏡ML。藉此，完成本實施形態之半導體裝置。
此處，於圖22顯示放大彩色濾光片CF及其兩側之隔板SW2之剖面圖。於圖22中，與圖2同樣顯示有入射光L1~L3。入射光L1係入射彩色濾光片CF之上表面，且不入射隔板SW2而到達光電二極體之光。入射光L2係入射彩色濾光片CF之上表面，且於構成隔板SW2之金屬膜MF之側壁反射並到達光電二極體之光。意即，由於構成隔板SW2之金屬膜MF係光不透射之膜，因此入射光L2係於金屬膜MF之側壁全反射，且到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。
又，入射光L3係入射於隔板SW2之上表面之光。此處，由於入射光L3係於構成隔板SW2之金屬膜MF之上表面全反射，故不會透射金屬膜MF內。因此，與上述實施形態1相比，可進而降低照射於隔板SW2之上表面之光被像素之光電二極體PD受光之可能性。因此，可防止混色之產生，而可提高半導體裝置之性能。
以下，使用圖23~圖27說明本實施形態之半導體裝置之變化例。圖23~圖26係顯示本實施形態之變化例之半導體裝置之製造方法之剖面圖。圖27係放大顯示本實施形態之變化例之半導體裝置之一部分之剖面圖。
於本變化例中，首先，在進行圖3、圖4、及圖14~圖18所示之步驟後，如圖23所示，使用光微影技術及乾蝕刻法，去除像素區域1A之絕緣膜IF2。藉此，露出像素區域1A之金屬膜MF之側壁及上表面、與襯墊膜LF2之上表面之一部分。
其次，如圖24所示，使用光微影技術及乾蝕刻法，使周邊電路區域1B之絕緣膜IF2開口，且露出焊墊PF之上表面之一部分。
其次，如圖25所示，藉由進行鈍化處理，而使像素區域1A之金屬膜MF之表面、及周邊電路區域1B中自絕緣膜IF2露出之焊墊PF之上表面氧化。藉此，像素區域1A之金屬膜MF之側壁及上表面、以及自絕緣膜IF2露出之焊墊PF之上表面係由金屬氧化膜PS覆蓋。像素區域1A之金屬膜MF、與覆蓋該金屬膜MF之金屬氧化膜PS構成隔板SW3。
其次，如圖26所示，藉由進行與使用圖11及圖12說明之步驟相同之步驟，而於相鄰之隔板SW3間形成彩色濾光片CF，其後，於各彩色濾光片CF上形成微透鏡ML。藉此，完成本實施形態之變化例之半導體裝置。
此處，於圖27中顯示放大彩色濾光片CF及其兩側之隔板SW3之剖面圖。於圖27中，與圖2及圖22同樣顯示有入射光L1~L3。入射光L1係入射於彩色濾光片CF之上表面，且不入射於隔板SW3而到達光電二極體之光。入射光L2係入射於彩色濾光片CF之上表面，並由隔板SW3之側壁反射且到達光電二極體之光。即，因構成隔板SW3之金屬膜MF及金屬氧化膜PS對光進行全反射，故入射光L2係於金屬氧化膜PS之側壁全反射，並到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。
又，入射光L3係入射於隔板SW3之上表面之光。此處，由於入射光L3係於構成隔板SW3之金屬氧化膜PS之上表面全反射，因此不透射隔板SW3內。因此，與上述實施形態1相比，可進而降低照射於隔板SW3之上表面之光被像素之光電二極體PD受光之可能性。因此，可防止混色之產生，而可提高半導體裝置之性能。
於本變化例中，雖與使用圖14~圖22說明之攝像元件不同，未藉由絕緣膜IF2(參照圖19)覆蓋像素區域1A之金屬膜MF，但因將金屬膜MF之表面進行鈍化處理而形成有金屬氧化膜PS，故可防止隔板SW3 成為不穩定之氧化膜。因此，可防止因隔板SW3成為不穩定之氧化膜引起攝像資料中產生雜訊。
又，於本變化例中，因像素區域1A中未殘留絕緣膜IF2，故與使用圖14~圖22說明之攝像元件相比，可縮小隔板SW3之寬度。
又，由於未於像素區域1A殘留絕緣膜IF2，因此相鄰之隔板SW3間之底部之襯墊膜LF2未被絕緣膜IF2覆蓋。因此，由於可降低彩色濾光片CF與光電二極體PD間之膜之積層數，故可防止入射於像素之光在到達光電二極體PD之前之過程中衰減。即，由於可提高光之透射性，故可提高半導體裝置之性能。
此處，若比較本變化例之攝像元件之製造步驟、與使用圖14~圖22說明之攝像元件之製造步驟，則將金屬膜進行鈍化處理之步驟係如使用圖20及圖25說明，於任一攝像元件之製造步驟中皆可進行之步驟。因此，於本變化例中，由於與使用圖14~圖22說明之攝像元件之製造步驟相比，無需增加製造步驟，而可獲得上述效果，故可防止半導體裝置之製造成本增大。
(實施形態3)
本實施形態與上述實施形態2不同，係藉由於膜之開口部嵌入金屬膜，且形成包含該金屬膜之隔板，而簡單形成縱橫比較高之隔板者。以下，關於本實施形態之半導體裝置及其製造方法，使用圖28~圖40進行說明。圖28~圖39係說明本實施形態之半導體裝置之製造方法之剖面圖。圖40係放大顯示本實施形態之半導體裝置之一部分之剖面圖。
於本實施形態之半導體裝置之製造步驟中，首先，藉由進行使用圖3及圖4說明之步驟，獲得圖28所示之構造。另，此處以較第3配線層更大之膜厚形成層間絕緣膜IL4。
其次，如圖29所示，使用例如CMP法使層間絕緣膜IL4之上表面 平坦化。此時，不使襯墊膜LF3自層間絕緣膜IL4露出。
其次，如圖30所示，使用光微影技術，於層間絕緣膜IL4上形成抗蝕劑圖案RP3。抗蝕劑圖案RP3係覆蓋周邊電路區域1B，且覆蓋像素區域1A之複數個像素之圖案。於像素區域1A中，相鄰之像素彼此間之區域係自抗蝕劑圖案RP3露出。
其次，如圖31所示，藉由將抗蝕劑圖案RP3設為遮罩進行乾蝕刻，而去除像素區域1A之層間絕緣膜IL4之一部分。藉此，使相鄰之像素彼此間之區域之襯墊膜LF2之上表面露出。即，形成於沿著半導體基板SB之主表面之方向夾著光電二極體PD之正上方之區域，即於後續步驟中形成彩色濾光片之區域之區域之、各個貫通層間絕緣膜IF4之槽。其後，去除抗蝕劑圖案RP3。藉由該步驟，於像素區域1A之層間絕緣膜IL4，形成於像素彼此間之區域開口之複數個槽。
其次，如圖32所示，使用例如濺鍍法及電解鍍敷法等，於半導體基板SB上形成金屬膜BM。金屬膜BM係例如主要包含W(鎢)或Cu(銅)，且光不透射之膜。金屬膜BM形成於層間絕緣膜IL4上，且，係以完全嵌入開口於層間絕緣膜IL4之上述複數個槽內之方式形成。
其次，如圖33所示，藉由使用例如CMP法研磨金屬膜BM之上表面，而露出層間絕緣膜IL4之上表面。藉此，金屬膜BM係僅殘留於像素彼此間之區域中開口於層間絕緣膜IL4之複數個槽之各者之內部。藉此，金屬膜BM成為壁狀之形狀。另，雖於圖33顯示有分離配置有複數個金屬膜BM之構造，但於俯視時，金屬膜BM具有格柵狀之形狀，且圖33所示之金屬膜BM係彼此連接成為一體。
其次，如圖34所示，進行與使用圖5說明之步驟相同之步驟，藉此於周邊電路區域1B形成焊墊PF。其後，使用例如CVD法，於半導體基板SB上形成絕緣膜IF3。絕緣膜IF3係包含例如氧化矽膜或氮化矽膜等，且覆蓋金屬膜BM及層間絕緣膜IL4之各者之上表面及焊墊PF。
其次，如圖35所示，使用光微影技術及蝕刻法將像素區域1A之絕緣膜IF3回蝕而薄膜化。此時，金屬膜BM係不自絕緣膜IF3露出。
其次，如圖36所示，使用光微影技術，於絕緣膜IF3上形成抗蝕劑圖案RP4。抗蝕劑圖案RP4係覆蓋周邊電路區域1B，且露出像素區域1A之複數個像素之圖案。於像素區域1A中，相鄰之像素彼此間之區域係由抗蝕劑圖案RP4覆蓋。此處，於相鄰之像素間抗蝕劑圖案RP4所覆蓋之區域之寬度係大於圖30所示之步驟中，相鄰之像素彼此間自抗蝕劑圖案RP3露出之區域之寬度。
即，如圖36所示，形成於金屬膜BM之正上方之抗蝕劑圖案RP4之寬度亦大於該金屬膜BM之寬度。即，俯視時，抗蝕劑圖案RP4之側壁係相對於金屬膜BM，位於較金屬膜BM之側壁更外側。
其次，如圖37所示，藉由將抗蝕劑圖案RP4設為遮罩進行乾蝕刻，而去除像素區域1A之絕緣膜IF3之一部分及層間絕緣膜IL4之一部分。即，去除於後續步驟中形成彩色濾光片之區域之絕緣膜IF3及層間絕緣膜LL4。藉此，露出各像素之襯墊膜LF2之上表面。其後，去除抗蝕劑圖案RP4。於像素區域1A中，藉由該步驟，殘留覆蓋金屬膜BM之上表面之絕緣膜IF3、與覆蓋金屬膜BM之側壁之層間絕緣膜IL4。金屬膜BM、連接於該金屬膜BM之上表面之絕緣膜IF3、及連接於該金屬膜BM之側壁之層間絕緣膜IL4構成隔板SW4。
相鄰之隔板SW4彼此間之區域係形成彩色濾光片之區域，於該區域中未形成絕緣膜IF3及層間絕緣膜IL4。藉由以上步驟，而於像素區域1A中相鄰之像素彼此間形成隔板SW4。由於金屬膜BM係由襯墊膜LF2、絕緣膜IF3及層間絕緣膜IL4覆蓋，因而可防止金屬膜BM氧化成為不穩定之膜。相鄰之隔板SW4彼此間之區域係後續形成彩色濾光片之區域。
其次，如圖38所示，使用光微影技術及蝕刻法，去除周邊電路 區域1B之絕緣膜IF3之一部分，藉此露出焊墊PF之上表面。繼而，藉由進行鈍化處理，於自絕緣膜IF3露出之焊墊PF之上表面形成金屬氧化膜PS。
其次，如圖39所示，藉由進行與使用圖11及圖12說明之步驟相同之步驟，而於相鄰之隔板SW4間形成彩色濾光片CF，其後，於各彩色濾光片CF上形成微透鏡ML。藉此，完成本實施形態之變化例之半導體裝置。
此處，於圖40顯示放大彩色濾光片CF及其兩側之隔板SW4之剖面圖。於圖40中，與圖2相同，顯示有入射光L1~L3。入射光L1係入射於彩色濾光片CF之上表面，且不入射於隔板SW4而到達光電二極體之光。入射光L2係入射於彩色濾光片CF之上表面，以構成隔板SW4之金屬膜BM之側壁反射而到達光電二極體之光。即，因構成隔板SW4之金屬膜BM係對光進行全反射，故入射光L2係於金屬膜BM之側壁全反射，並到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。
又，入射光L3係入射於隔板SW4之上表面之光。此處，由於入射光L3係於構成隔板SW4之金屬膜BM之上表面全反射，故不透射金屬膜BM內。因此，與上述實施形態1相比，可進而降低照射於隔板SW4之上表面之光被像素之光電二極體PD受光之可能性。因此，可防止混色之產生，而可提高半導體裝置之性能。
又，於本實施形態中，與使用光微影技術及蝕刻法使金屬膜MF(參照圖17)圖案化之上述實施形態2不同，如使用圖30~圖33說明，藉由嵌入於開口於層間絕緣膜IL4之槽內而形成有金屬膜BM。在使用光微影技術及蝕刻法加工金屬膜之情形時，較難以高縱橫比形成壁狀之金屬膜，且若縮小金屬膜之寬度，則有金屬膜崩潰之虞。
與此相對，於本實施形態中，由於藉由將金屬膜BM嵌入於槽而形成有金屬膜BM之圖案，因此與上述方法相比，可簡單形成縱橫比 較高之金屬膜BM。因此，由於容易使隔板SW4細微化，故可擴大像素之受光面，而可提高半導體裝置之性能。
又，於本實施形態中，與使用圖14~圖21說明之攝像元件不同，於隔板間之形成彩色濾光片之區域之底部，未殘留絕緣膜IF2(參照圖21)。即，如圖39所示，相鄰之隔板SW4間之底部之襯墊膜LF2未被絕緣膜IF2覆蓋。因此，由於可降低彩色濾光片CF與光電二極體PD間之膜之積層數，故可防止入射於像素之光在到達光電二極體PD之前之過程中衰減。即，因可提高光之透射性，故可提高半導體裝置之性能。
(實施形態4)
本實施形態係與上述比較例同樣使用折射率小於彩色濾光片之膜構成隔板者，但在藉由蝕刻加工形成該膜時使用金屬遮罩，且將該金屬遮罩作為隔板之一部分殘留之方面，與上述比較例不同。以下，對本實施形態之半導體裝置及其製造步驟，使用圖41~圖45進行說明。圖41~圖44係顯示本實施形態之半導體裝置之製造方法之剖面圖。又，圖45係顯示本實施形態之半導體裝置之變化例之攝像元件之剖面圖。
於本實施形態之半導體裝置之製造步驟中，首先，在進行使用圖3~圖6說明之步驟後，如圖41所示，使用例如濺鍍法，於絕緣膜IF1上形成金屬膜MM。金屬膜MM係包含例如TiN(氮化鈦)。
其次，如圖42所示，使用光微影技術及蝕刻法，使金屬膜MM圖案化。藉此，去除周邊電路區域1B之金屬膜MM，且於像素區域1A中相鄰之像素彼此間之區域，殘留包含金屬膜MM之圖案。即，在周邊電路區域1B及像素中，露出絕緣膜IF1之上表面。
其次，如圖43所示，藉由將金屬膜MM作為硬遮罩進行乾蝕刻，而去除絕緣膜IF1及層間絕緣膜IL4之一部分。於該蝕刻步驟中，藉由 抗蝕劑圖案(未圖示)覆蓋周邊電路區域1B，該抗蝕劑圖案亦作為遮罩使用。其後，去除該抗蝕劑圖案。
藉由該步驟，露出各像素之襯墊膜LF2之上表面。藉此，於相鄰之像素彼此間，形成包含依序形成於襯墊膜LF2上之層間絕緣膜IL4、絕緣膜IF1及金屬膜MM之隔板SW5。此處，包含例如氧化矽膜之層間絕緣膜IL4、與積層於層間絕緣膜IL4上且包含例如氧化矽膜之絕緣膜IF1構成絕緣膜S1。隔板SW5係由絕緣膜S1、與積層於絕緣膜S1上之金屬膜MM構成。
其次，藉由進行使用圖10~圖12說明之步驟，完成圖44所示之本實施形態之半導體裝置。
此處，於圖45中顯示放大彩色濾光片CF及其兩側之隔板SW5之剖面圖。於圖45中，與圖2同樣圖示有入射光L1~L3。入射光L1係入射於彩色濾光片CF之上表面，且不入射於隔板SW5而到達光電二極體之光。入射光L2係入射於彩色濾光片CF之上表面，且以隔板SW5之側壁反射而到達光電二極體之光。即，因構成隔板SW5之絕緣膜S1係由折射率小於彩色濾光片CF之材料構成，故入射光L2係於絕緣膜S1之側壁全反射，而到達彩色濾光片CF之正下方之光電二極體。又，由於金屬膜MM係不透射光之膜，因此入射於金屬膜MM之側壁之光全反射而到達光電二極體。
又，入射光L3係入射於隔板SW5之上表面之光。此處，由於入射光L3係於構成隔板SW5之金屬膜MM之上表面全反射，故而不透射隔板SW5內。因此，與上述實施形態1相比，可進而降低照射於隔板SW5之上表面之光被像素之光電二極體PD受光之可能性。因此，可防止混色之產生，而可提高半導體裝置之性能。
又，在進行圖案化時，藉由將例如TiN(氮化鈦)膜等金屬膜作為金屬遮罩進行利用，可以高精度形成細微之圖案。即，在使半導體裝 置細微化之情形時，如本實施形態，可考慮將包含金屬膜之圖案作為硬遮罩進行蝕刻。
於使用金屬遮罩進行圖案化之情形時，可考慮在使用金屬遮罩之蝕刻步驟後，去除該金屬遮罩。此處，本實施形態之隔板SW5係以遮蔽光為目的之一而設置者。因此，在藉由圖案化形成絕緣膜S1後，不必去除絕緣膜S1上之金屬遮罩即金屬膜MM。
此處，因於隔板SW5之上部殘留金屬膜MM，故不必於圖43之步驟後進行去除金屬膜MM之步驟。因此，可使半導體裝置之製造步驟簡略化。再者，藉由於隔板SW5之上部殘留金屬膜MM，如使用圖45上述般，可防止入射於隔板SW5之上表面之光侵入於隔板SW5內及像素中。
以上，雖已基於實施形態對由本發明者完成之發明進行具體說明，但毋庸多言，本發明並非限定於上述實施形態，在不脫離其主旨之範圍內可進行多種變更。
此外，於以下記述實施形態所記述之內容之一部分。
[附記1]一種半導體裝置，其具有：半導體基板；光電轉換元件，其形成於上述半導體基板，且藉由受光而產生信號電荷；及複數個隔板，其等形成於上述光電轉換元件上；且於沿著上述半導體基板之主表面之方向上相鄰之上述複數個隔板彼此間之區域係形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜之第1區域；上述複數個隔板之各者係包含第2膜、及覆蓋上述第2膜之上表面之金屬膜；上述第1膜係折射率大於上述第2膜。
[附記2]如附記1之半導體裝置，其中於上述第1區域形成有上述第1膜。
[附記3]如附記1之半導體裝置，其中上述第1膜係彩色濾光片。
[附記4]一種半導體裝置之製造方法，該製造方法具有如下步驟：(a1)於半導體基板，形成藉由受光而產生信號電荷之光電轉換元件；(b1)形成覆蓋上述光電轉換元件上之金屬膜；及(c1)藉由選擇性去除上述光電轉換元件之正上方，且形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜之預定之第1區域之上述金屬膜，而使上述光電轉換元件自上述金屬膜露出；且夾著上述第1區域之上述金屬膜之各者構成隔板。
[附記5]如附記4之半導體裝置之製造方法，其中進而具有如下步驟：(d1)於上述(c1)步驟後，於上述第1區域形成上述第1膜。
[附記6]如附記4之半導體裝置之製造方法，其中進而具有如下步驟：(e1)於上述(c1)步驟後，以覆蓋夾著上述第1區域之上述金屬膜之各者之方式，於上述半導體基板上形成第1絕緣膜；及(f1)使覆蓋上述金屬膜之上述第1絕緣膜薄膜化；且上述隔板係包含上述金屬膜、以及覆蓋上述金屬膜之上表面及側壁之上述第1絕緣膜。
[附記7]如附記4之半導體裝置之製造方法，其中上述半導體基板具有沿上述半導體基板之主表面排列之第2區域及第3區域；且 於上述(a1)步驟中，於上述第2區域之上述半導體基板形成上述光電轉換元件；於上述(c1)步驟中，藉由去除上述第1區域之上述金屬膜、與上述第3區域之上述金屬膜之一部分，而於上述第3區域形成包含上述金屬膜之焊墊；並進而具備如下步驟：(e2)於上述(c1)步驟後，以分別覆蓋夾著上述第1區域之上述金屬膜、與上述焊墊之方式，於上述半導體基板上形成第1絕緣膜；(f2)藉由去除上述第2區域之上述第1絕緣膜、與上述第3區域之一部分之上述第1絕緣膜，而使上述第2區域之上述金屬膜、與上述焊墊之上表面露出；(g1)藉由對上述金屬膜及上述焊墊之各者之表面之一部分進行鈍化處理，而形成覆蓋上述金屬膜之上表面及側壁之第2絕緣膜、與覆蓋上述焊墊之上表面之第3絕緣膜；上述隔板係包含上述第2區域之上述金屬膜、及覆蓋上述第2區域之上述金屬膜之上述第2絕緣膜。
[附記8]一種半導體裝置之製造方法，其具有如下步驟：(a1)於半導體基板，形成藉由受光而產生信號電荷之光電轉換元件；(b1)形成覆蓋上述光電轉換元件上之第2膜；(c1)形成於沿著上述半導體基板之主表面之方向，夾著上述光電轉換元件之正上方，且形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜之預定之第1區域之區域之、各個貫通上述第2膜之槽；(d1)於上述槽內嵌入形成金屬膜後，使上述金屬膜之上表面及上述第2膜之各者之上表面平坦化；(e1)形成覆蓋上述金屬膜之上表面之第3膜；及(f1)藉由去除上述第1區域之上述第3膜及上述第2膜，而形成包 含上述金屬膜、覆蓋上述金屬膜之側壁之上述第2膜、及覆蓋上述金屬膜之上表面之上述第3膜之隔板。
[附記9]如附記8之半導體裝置之製造方法，其中進而具有如下步驟：(g1)於上述(f1)步驟後，於上述第1區域形成上述第1膜。
[附記10]一種半導體裝置之製造方法，該製造方法具有如下步驟：(a1)於半導體基板，形成藉由受光而產生信號電荷之光電轉換元件；(b1)形成覆蓋上述光電轉換元件上之第2膜；(c1)以於沿著上述半導體基板之主表面之方向，夾著上述光電轉換元件之正上方，且形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜之預定之第1區域之方式，於上述第2膜上形成包含金屬膜之圖案；及(d1)藉由將上述圖案作為遮罩加工上述第2膜，而去除第1區域之上述第2膜，藉此，形成包含上述第2膜、與覆蓋上述第2膜之上表面之上述圖案之隔板；且上述第1膜係折射率大於上述第2膜。
[附記11]如附記10之半導體裝置之製造方法，其中進而具有如下步驟：(e1)於上述(d1)步驟後，於上述第1區域形成上述第1膜。
1A‧‧‧像素區域
1B‧‧‧周邊電路區域
CF‧‧‧彩色濾光片
GE‧‧‧閘極電極
IF1‧‧‧絕緣膜
IL‧‧‧層間絕緣膜
IL1~IL4‧‧‧層間絕緣膜
LF1~LF3‧‧‧襯墊膜
M1~M3‧‧‧配線
ML‧‧‧微透鏡
PD‧‧‧光電二極體
PF‧‧‧焊墊
PS‧‧‧金屬氧化膜
S1‧‧‧絕緣膜
S2‧‧‧絕緣膜
SB‧‧‧半導體基板
SW1‧‧‧隔板

Claims (13)

  1. 一種半導體裝置，其包含：半導體基板；光電轉換元件，其形成於上述半導體基板，且藉由受光而產生信號電荷；及複數個隔板，其等形成於上述光電轉換元件上；且於沿著上述半導體基板之主表面之方向上相鄰之上述複數個隔板彼此間之區域，係形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜之第1區域；上述複數個隔板之各者係包含第2膜、及形成於上述第2膜之側壁及上述第1區域之間之第3膜；上述第3膜係折射率大於上述第1膜；上述第1膜係折射率大於上述第2膜。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中於上述第1區域，形成有上述第1膜。
  3. 如請求項1之半導體裝置，其中上述第1膜為彩色濾光片。
  4. 如請求項1之半導體裝置，其中上述第2膜係包含氧化矽膜；且上述第3膜係包含氮化矽膜。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中於上述第1區域與上述光電轉換元件之間，形成有光波導管。
  6. 如請求項5之半導體裝置，其中於上述第1區域與上述光波導管之間，形成有上述第3膜；且上述第2膜之上表面係由上述第3膜覆蓋。
  7. 如請求項1之半導體裝置，其中上述光電轉換元件與上述隔板係於俯視時未重疊。
  8. 一種半導體裝置之製造方法，該製造方法包含如下步驟：(a1)於半導體基板，形成藉由受光而產生信號電荷之光電轉換元件；(b1)以於沿著上述半導體基板之主表面之方向夾著第1區域之方式，形成複數個第2膜，該第1區域係上述光電轉換元件之正上方，且預定形成照射於上述光電轉換元件之光透射之第1膜；(c1)藉由於彼此鄰接之上述第2膜與上述第1區域之間，形成覆蓋上述第2膜之側壁之第3膜，來形成隔板，該隔板包含上述第2膜、與連接於上述第2膜之側壁之上述第3膜；且上述第3膜係折射率大於上述第1膜；上述第1膜係折射率大於上述第2膜。
  9. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中進而包含如下步驟：(d1)於上述(c1)步驟後，於上述第1區域形成上述第1膜。
  10. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中上述第1膜為彩色濾光片。
  11. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中上述第2膜係包含氧化矽膜；上述第3膜係包含氮化矽膜。
  12. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中進而包含如下步驟：(a2)於上述(b1)步驟之前，於上述光電轉換元件與上述第1區域之間，形成光波導管。
  13. 如請求項12之半導體裝置之製造方法，其中於上述(c1)步驟中，形成覆蓋上述第2膜之上表面、側壁、及 上述光波導管之上表面之上述第3膜；且於上述第1區域與上述光波導管之間，形成有上述第3膜；上述第2膜之上表面係由上述第3膜覆蓋。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6422991B2 (ja) * 2014-03-21 2018-11-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Ｃｍｕｔデバイス及び製造方法
JP6214691B2 (ja) * 2014-05-01 2017-10-18 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ 固体撮像装置
US9281333B2 (en) 2014-05-01 2016-03-08 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices having light shielding partitions with variable dimensions
EP3024029B1 (en) * 2014-11-19 2020-04-22 ams AG Method of producing a semiconductor device comprising an aperture array
TWI600125B (zh) * 2015-05-01 2017-09-21 精材科技股份有限公司 晶片封裝體及其製造方法
US10319760B2 (en) 2015-07-20 2019-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
US9837455B2 (en) * 2016-01-20 2017-12-05 Visera Technologies Company Limited Image sensor
JP2017139286A (ja) * 2016-02-02 2017-08-10 ソニー株式会社 撮像素子、及び、カメラシステム
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
US10103194B2 (en) * 2016-09-26 2018-10-16 Omnivision Technologies, Inc. Self-aligned optical grid on image sensor
KR102628201B1 (ko) 2016-10-05 2024-01-23 티씨엘 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 액정 표시 장치
US9991302B1 (en) * 2016-11-17 2018-06-05 Visera Technologies Company Limited Optical sensor with color filters having inclined sidewalls
TWI756388B (zh) * 2017-03-24 2022-03-01 日商富士軟片股份有限公司 結構體、近紅外線透射濾波層形成用組成物及光感測器
CN111149021A (zh) * 2017-09-29 2020-05-12 富士胶片株式会社 滤光器的制造方法
US10535698B2 (en) * 2017-11-28 2020-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with pad structure
KR102606735B1 (ko) 2018-06-19 2023-11-28 에스케이하이닉스 주식회사 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서
KR102602673B1 (ko) * 2018-10-12 2023-11-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법
JP7310130B2 (ja) * 2018-12-17 2023-07-19 凸版印刷株式会社 固体撮像素子及びその製造方法
JP7398215B2 (ja) * 2019-06-25 2023-12-14 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
US11245823B2 (en) * 2019-08-13 2022-02-08 Omnivision Technologies, Inc. Fully buried color filter array of image sensor
JP2021086931A (ja) * 2019-11-28 2021-06-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び電子機器
US11581349B2 (en) 2019-12-16 2023-02-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Backside refraction layer for backside illuminated image sensor and methods of forming the same
CN112133734B (zh) * 2020-09-29 2022-08-30 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 显示面板及显示装置
US20240006438A1 (en) * 2020-12-01 2024-01-04 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device
JP2023003522A (ja) * 2021-06-24 2023-01-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
TW202333488A (zh) * 2022-02-03 2023-08-16 日商索尼半導體解決方案公司 固態攝像元件及電子機器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3677970B2 (ja) * 1997-10-16 2005-08-03 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法
JP2005294647A (ja) * 2004-04-01 2005-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびその製造方法
US8319301B2 (en) * 2008-02-11 2012-11-27 Omnivision Technologies, Inc. Self-aligned filter for an image sensor
JP2010067926A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法並びに電子機器
KR101688084B1 (ko) * 2010-06-30 2016-12-20 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 패키지
JP5736755B2 (ja) * 2010-12-09 2015-06-17 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
JP4846878B1 (ja) * 2011-04-22 2011-12-28 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP4872024B1 (ja) * 2011-04-22 2012-02-08 パナソニック株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JPWO2013021541A1 (ja) * 2011-08-10 2015-03-05 パナソニック株式会社 固体撮像装置
US9219092B2 (en) * 2012-02-14 2015-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grids in backside illumination image sensor chips and methods for forming the same
US9349769B2 (en) * 2012-08-22 2016-05-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor comprising reflective guide layer and method of forming the same

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Publication number Publication date
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