WO2012070164A1 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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solid
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光雄 安平
晴久 横山
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stacked solid-state imaging device in which photoelectric conversion films are stacked on a substrate.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of a conventional solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device 900 includes a sensor unit 910 having a plurality of pixels, and a wiring unit 920 that is provided around the sensor unit 910 and is provided with a metal wiring 922, a bonding pad 930, and a flare prevention film 924.
  • the flare prevention film 924 is made of a material containing a dye that absorbs light, and is formed so as to cover the metal wiring 922.
  • Flare also called scattered light, is noise that occurs when a part of the light enters the sensor section while the light is multiply reflected between the back of the lens and the metal wiring of the solid-state imaging device in the camera housing. It is. When flare occurs, for example, the contrast of the captured image is lowered, the captured image is partially whitened, or the color is blurred.
  • the metal wiring 922 is covered with a light absorbing flare prevention film 924. Therefore, since the light incident toward the metal wiring 922 is absorbed by the flare prevention film 924, reflection on the metal wiring 922 can be prevented, and as a result, occurrence of flare can be prevented.
  • a solid-state imaging device includes a substrate, an insulating film formed on the substrate, and a plurality of lower electrodes formed for each pixel in a first region on the insulating film.
  • a photoelectric conversion film formed so as to cover the plurality of lower electrodes in the first region on the insulating film, and a translucent upper electrode formed on the photoelectric conversion film, and in the insulating film,
  • wiring for reading out the signal of each pixel is embedded in a location corresponding to the second region adjacent to the first region, and the photoelectric conversion film formed in the first region is further provided in the insulating film. It is characterized by spreading over the second region on the insulating film so as to cover the buried wiring.
  • the insulating film in which the wiring for reading the signal charge of each pixel is embedded in the portion corresponding to the second region corresponds to the first region and the second region.
  • a step of forming a photoelectric conversion film so as to cover the wiring embedded in the insulating film at a location corresponding to the second region on the insulating film, and a translucent upper electrode on the photoelectric conversion film Forming the step.
  • the photoelectric conversion film formed in the first region on the insulating film is further spread so as to cover the wiring embedded in the insulating film in the second region on the insulating film.
  • the photoelectric conversion film has a characteristic of generating charges by absorbing incident light.
  • the photoelectric conversion film functions to generate a signal from the incident light of each pixel at a position corresponding to the first region, and absorbs light incident on the wiring at a position corresponding to the second region. It functions as a flare prevention film that reduces reflection of light.
  • the photoelectric conversion film extending to the second region can be formed at the same time when the photoelectric conversion film is formed in the first region. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of flare while eliminating the step of forming the flare prevention film.
  • the manufacturing method of the present invention it is possible to manufacture a solid-state imaging device that can suppress the generation of flare while eliminating the step of forming the flare prevention film.
  • FIG. 11 is a process cross-sectional view schematically illustrating a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device illustrated in FIG.
  • FIG. 11 is a process cross-sectional view schematically illustrating a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 10. It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 5 of this invention. It is a schematic diagram for demonstrating the solid-state imaging device shown in FIG. It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device which concerns on the modification of this invention. It is a figure which shows the shape of the metal wiring of a solid-state imaging device. It is a perspective view of the conventional solid-state imaging device.
  • FIG. 1 is a diagram showing each region when the solid-state imaging device 100 according to Embodiment 1 of the present invention is viewed from above.
  • the solid-state imaging device 100 includes a pixel region 115 as a first region, a peripheral region 130 as a second region adjacent to the pixel region 115, and a pad region 140 surrounding the periphery.
  • the pixel area 115 is an area having a plurality of pixels, and includes an effective pixel area 110 and an optical black area 120 around it.
  • the peripheral area 130 is an area where wiring for reading signals from each pixel is provided.
  • the pad area 140 is an area in which a bonding pad 39 for externally connecting the wiring provided in the peripheral area 130 is provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device 100 shown in FIG.
  • an STI (Shallow Trench Isolation) 11 that insulates pixels is formed, and a storage diode 13, a floating diffusion 15, and a reset transistor drain 19 are formed for each pixel.
  • a gate oxide film 20 is formed on the semiconductor substrate 10.
  • a reset gate 21, a transfer gate 23, and an amplification transistor gate 25 are formed, and an interlayer insulating film 22 is formed so as to cover these gates.
  • Copper wirings 31 and 37 and W (tungsten) plugs 27 are formed in the interlayer insulating film 22.
  • Interlayer insulating films 30 and 32 are formed on the interlayer insulating film 22.
  • interlayer insulating film 30 copper wirings 33 and 37 and a copper plug 35 are formed.
  • aluminum wirings 37a, 37b, 37c, 37d and bonding pads 39 are formed, and a protective oxide film 40 is formed so as to cover the wirings 37b, 37c, 37d.
  • a protective oxide film 40 is formed so as to cover the wirings 37b, 37c, 37d.
  • a lower electrode 41 is formed for each pixel on the protective oxide film 40, and a photoelectric conversion film 42 is formed so as to cover the lower electrode 41.
  • An upper electrode 44 having translucency is formed on the photoelectric conversion film 42. The upper electrode 44 is electrically connected to the wiring 37 a through the opening 40 a provided in the protective oxide film 40.
  • a metal film 51 made of a metal material is formed on the upper electrode 44 and at a position corresponding to the optical black region 120, and a planarizing film 50 is formed so as to cover the metal film 51.
  • a color filter 52, a planarization film 54, and a microlens 56 are formed for each pixel.
  • the insulating film including the gate oxide film 20, the interlayer insulating films 22, 30, 32, and the protective oxide film 40 is formed on the semiconductor substrate 10, and photoelectric conversion is performed on the insulating film.
  • a film 42 is formed, and a structure of a so-called stacked solid-state imaging device in which wirings 37 for reading signals of each pixel are embedded in the insulating film.
  • the photoelectric conversion film 42 is formed of, for example, an inorganic photoconductive film such as an ⁇ -Si film, and continuously extends to both the pixel region 115 and the portion corresponding to the peripheral region 130, and in particular, the peripheral region 130. Is expanded so as to cover the wiring 37 except the wiring 37a.
  • the photoelectric conversion film 42 has sensitivity in the visible light region, and creates electrons and holes from incident light. In a portion corresponding to the pixel region 115, the photoelectric conversion film 42 functions to absorb light and generate a signal charge of each pixel. On the other hand, in the peripheral region 130, the photoelectric conversion film 42 absorbs light incident toward the wiring 37, thereby reducing reflection on the wiring 37 and serving as a flare prevention film.
  • Electrons generated in the photoelectric conversion film 42 at locations corresponding to the peripheral region 130 are recombined with holes in the photoelectric conversion film 42 and disappear after a certain period of time. For this reason, the possibility that the electrons enter the part corresponding to the pixel region 115 is unlikely to affect the image quality of the captured image. If there is a possibility that the electrons enter a portion corresponding to the optical black region 120, a specification that does not use a signal extracted from a pixel in a portion corresponding to the portion closest to the peripheral region 130 in the optical black region 120 is used. You can take measures such as
  • the upper electrode 44 is formed of, for example, ITO (Indium Tin Oxide) or ZnO (Zinc Oxide), and extends to both the pixel region 115 and the portion corresponding to the peripheral region 130.
  • the wiring 37a is in the opening 40a, which is an opening of the protective oxide film 40, and is connected to the upper electrode 44 through the opening 40a.
  • the upper electrode 44 is connected to the negative electrode of the power source, for example, the ground.
  • the lower electrode 41 is also connected to the positive electrode of the power supply via the storage diode 13, the floating diffusion 15, and the reset transistor drain 19. Therefore, a bias voltage is generated between the upper electrode 44 and the lower electrode 41 in the photoelectric conversion film 42 in the pixel region 115. Electrons generated in the photoelectric conversion film 42 are attracted to the lower electrode 41 by the bias voltage. Thereafter, the electrons are extracted outside as signal charges through the lower electrode 41 of each pixel.
  • the metal film 51 is made of a metal material having a lower electrical resistivity than the material of the upper electrode 44, has a property of reflecting light, and functions as a light shielding film. Therefore, most of the light incident on the portion corresponding to the optical black region 120 is reflected by the metal film 51, and the incident light to the photoelectric conversion film 42 is reduced.
  • the effective pixel region 110 width 110a, the optical black region 120 width 120a, and the peripheral region 130 width 130a are approximately 100: 5: 50. Is smaller than the area of the effective pixel region 110. Therefore, there is little multi-reflection light due to the light reflected by the metal film 51 at the location corresponding to the optical black region 120, and the multi-reflection light may cause flare due to entering the location corresponding to the effective pixel region 110. Is low.
  • the optical black area 120 is used to detect the offset amount of the solid-state imaging device 100.
  • signal charge not caused by incident light is present in the photoelectric conversion film 42 at a location corresponding to the optical black region 120, the signal charge is transferred to the storage diode 13 and then extracted outside. This current caused by signal charges not caused by incident light is called dark current.
  • dark current By subtracting the signal charge amount measured at the location corresponding to the optical black region 120 from the signal charge amount measured in the effective pixel region 110, an appropriate signal charge amount in the effective pixel region 110 can be measured.
  • a lower electrode 41 is formed for each pixel at a location corresponding to the effective pixel region 110 and the optical black region 120.
  • a metal film made of Al, W, Mo (molybdenum), TiN (titanium nitride) or the like is deposited on the protective oxide film 40 to a thickness of 100 to 300 nm, and is formed by a general photolithography technique and an etching technique.
  • the lower electrode 41 is separated for each pixel, and this area determines the effective aperture ratio of the pixel. For example, if the separation width between the pixels is 1/10 to 2/10 of the pixel size of 1.0 ⁇ m to 1.4 ⁇ m, the aperture ratio is estimated to be about 64% to about 81%.
  • a material 42a of the photoelectric conversion film 42 is deposited on the protective oxide film 40 on which the lower electrode 41 is formed by plasma CVD or sputtering. Specifically, an ⁇ -Si film is deposited to 100 nm to 1 ⁇ m on one surface.
  • a resist pattern 70 is formed on the material 42a of the photoelectric conversion film 42 by a general photolithography technique.
  • the resist pattern 70 is formed so as to cover the wirings 37 excluding the wirings 37 a at locations corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130.
  • the photoelectric conversion film 42 is formed so as to extend to locations corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130. Specifically, the material 42a of the photoelectric conversion film 42 other than the masked portion is removed by etching the material 42a of the photoelectric conversion film 42 by a general etching technique using the resist pattern 70 as a mask. Thereafter, the resist pattern 70 is removed.
  • the upper electrode 44 is formed on the photoelectric conversion film 42 at locations corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130. More specifically, sputtering or CVD is performed on the photoelectric conversion film 42 in locations corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130, and on the protective oxide film 40 in locations corresponding to the pad region 140. Then, a material of the upper electrode 44 made of ITO or ZnO is deposited on one surface to several tens nm to several hundreds nm. A resist pattern is formed on the material of the upper electrode 44 by a general photolithography technique.
  • the resist pattern is formed on portions corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130.
  • the material of the upper electrode 44 other than the masked portion is removed by etching the material of the upper electrode 44 by a general etching technique using the resist pattern as a mask. Thereafter, the resist pattern is removed.
  • a metal film 51 is selectively formed on the upper electrode 44 at a location corresponding to the optical black region 120. Specifically, sputtering or CVD is performed on the upper electrode 44 in a portion corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130 and on the protective oxide film 40 in a portion corresponding to the pad region 140.
  • the material of the metal film 51 is deposited to 100 nm to 300 nm.
  • a resist pattern is formed in the peripheral region 120 on the material of the metal film 51 by a general photolithography technique. By using the resist pattern as a mask, the material of the metal film 51 is etched by a general etching technique, so that the material of the metal film 51 other than the portion corresponding to the optical black region 120 is removed. Thereafter, the resist pattern is removed.
  • a planarizing film 50 made of an organic material and a color filter are formed on the upper electrode 44 on which the metal film 51 is formed at locations corresponding to the effective pixel region 110 and the optical black region 120. 52, a planarizing film 54, and a microlens 56 are sequentially formed. 4).
  • the photoelectric conversion film 42 spreading in a portion corresponding to the peripheral region 130 has a characteristic of generating charges by absorbing incident light. Therefore, the photoelectric conversion film 42 functions as a flare prevention film that reduces reflection on the wiring 37 by absorbing light incident on the wiring 37 made of metal at a location corresponding to the peripheral region 130. Fulfill. As shown in FIGS.
  • the step of forming the flare prevention film is performed.
  • the solid-state imaging device 100 that can suppress the occurrence of flare while making it unnecessary is possible.
  • the material corresponding to the anti-flare film is once applied to the entire surface of the solid-state imaging device, and then the portion corresponding to the upper surface of the pixel region is removed by dry etching. At this time, a portion corresponding to the pixel region may be damaged by etching, and a dark current or an image defect may occur.
  • the photoelectric conversion film 42 that functions as a flare prevention film is also formed on a portion corresponding to the pixel region 115, so that a step of forming a flare prevention film is not necessary. Therefore, dark current and image defects due to etching damage can be suppressed. [Example 2] FIG.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 200 according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 7B is a partially enlarged view of FIG. 7A. Since the configuration other than the following is the same as that of the solid-state imaging device 100, the description thereof is omitted.
  • an upper electrode 44 is formed extending from a portion corresponding to the pixel region 115.
  • the wirings 37c and 37d are embedded in the protective oxide film 40, and the wirings 37a and 37b are formed in the openings 40a and 40b, which are portions where the protective oxide film 40 is opened, respectively. , Exposed.
  • the wiring 37a exposed through the opening 40a is electrically connected to the upper electrode 44, and the voltage of the upper electrode 44 is supplied from the wiring 37a.
  • the wiring 37 b exposed through the opening 40 b is in contact with and electrically connected to the photoelectric conversion film 42 covering the wiring 37 b, and is connected to a higher voltage than the upper electrode 44. That is, although not shown, the wiring 37b is connected to the positive electrode of the power source, and the upper electrode 44 is also connected to the negative electrode of the power source, for example, ground, not shown, and photoelectric conversion in the peripheral region 130 is performed. An electric field having the wiring 37b as a positive electrode is generated in the film.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the shape of the upper electrode 44 when viewed from above the solid-state imaging device 300 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the upper electrode 44 includes an upper electrode 44 a provided at a location corresponding to the effective pixel region 110 and the optical black region 120 and an upper electrode 44 b provided at a location corresponding to the peripheral region 130.
  • the upper electrode 44b is formed as a peripheral electrode made of the same material as the upper electrode 44a.
  • the upper electrode 44 has a groove 150 at a location corresponding to the boundary between the peripheral region 130 and the optical black region 120, and is electrically and physically disconnected at the groove 150. That is, there is a gap between the upper electrode 44 a at a location corresponding to the pixel region 115 and the upper electrode 44 b at a location corresponding to the peripheral region 130.
  • the voltage supply unit 160 of the upper electrode 44 a is electrically connected to the bonding pad 39 in the pad region 140, so that a voltage is applied to the upper electrode 44 a at a location corresponding to the pixel region 115.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 300. Since the configuration other than the following is the same as that of the solid-state imaging device 100, the description thereof is omitted.
  • the upper electrode 44 extends on the photoelectric conversion film 42 at locations corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130.
  • the wirings 37b and 37c are covered with a protective oxide film 40.
  • the wiring 37a is formed and exposed in the opening of the protective oxide film 40, the opening 40a, and is in contact with the upper electrode 44b. Therefore, a voltage is applied to the upper electrode 44b from the wiring 37a, and an electric field having the upper electrode 44b as a positive electrode is generated in the photoelectric conversion film 42 at a location corresponding to the peripheral region 130.
  • the upper electrode 44 is electrically and physically disconnected between portions corresponding to the pixel region 115 and the peripheral region 130. Electrons generated in the photoelectric conversion film 42 at locations corresponding to the peripheral region 130 are attracted to the upper electrode 44b and discharged to the outside. Therefore, it is possible to suppress the electrons generated in the peripheral region 130 from being mixed into the electrons in the portion corresponding to the optical black region 120 and affecting the magnitude of the current. As a result, the accuracy of measuring the offset amount at the location corresponding to the optical black region 120 is further improved. Note that when a certain number or more of holes are present in the photoelectric conversion film 42 at a location corresponding to the peripheral region 130, recombination of electrons and holes occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing the shapes of the metal film 51 and the metal wiring 53 when viewed from above the solid-state imaging device 400 in Embodiment 4 of the present invention.
  • the metal wiring 53 is formed in a mesh shape passing between adjacent pixels at locations corresponding to the effective pixel region 110.
  • the metal wiring 53 is formed continuously with the metal film 51, and the end thereof is connected to the bonding pad 39 at a location corresponding to the pad region 140.
  • the metal wiring 53 is made of the same material as that of the metal film 51 formed at a location corresponding to the optical black region 120, and the material of the metal film 51 and the metal wiring 53 has a lower electrical resistivity than that of the upper electrode 44.
  • FIG 11 is a cross-sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device 400 shown in FIG. Since the configuration other than the following is the same as that of the solid-state imaging device 100, the description thereof is omitted.
  • the metal wiring 53 is formed so as to cover a part of the upper surface of the upper electrode 44.
  • the metal wiring 53 is formed on the gap between the adjacent lower electrodes 41. 2. Manufacturing Method With respect to the manufacturing method of the solid-state imaging device 400 according to the fourth embodiment of the present invention, the main steps will be described with reference to FIGS. 12 and 13, focusing on the differences from the first embodiment of the present invention. .
  • the interlayer insulating films 22, 30, 32 which are insulating films in which the wirings 31, 33, 37 are embedded, the photoelectric conversion film 42, and the upper part
  • a metal is formed by sputtering or CVD on the upper electrode 44 in a portion corresponding to the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130, and on the protective oxide film 40 and the bonding pad 39 in a portion corresponding to the pad region 140.
  • the material 51a of the film 51 and the metal wiring 53 is deposited to 100 nm to 300 nm.
  • a resist pattern 71 is formed at a location corresponding to the optical black region 120.
  • a metal wiring 53 is formed. Specifically, the material 51a of the metal film 51 and the metal wiring 53 other than the masked portion is etched by etching the material 51a of the metal film 51 and the metal wiring 53 by a general etching technique using the resist pattern 71 as a mask. Remove. Thereafter, the resist pattern 71 is removed.
  • a planarizing film 50 made of an organic material, a color filter 52, a planarizing film 54, and a microlens 56 are sequentially formed on 44. 3.
  • the metal wiring 53 is formed in a mesh shape on the upper electrode 44 above the gap between the adjacent lower electrodes 41. Therefore, the combined resistance of the upper electrode 44 and the metal wiring 53 can be significantly reduced without reducing the aperture ratio beyond the width of the gap between the adjacent lower electrodes 41.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of solid-state imaging device 500 in Embodiment 5 of the present invention. Since the configuration other than the following is the same as that of the solid-state imaging device 100, the description thereof is omitted.
  • planarization films 50 and 54 and a color filter 52 are formed on the upper electrode 44 covering the photoelectric conversion film 42 so as to cover the entire upper electrode 44.
  • the planarization films 50 and 54 and the color filter 52 are each made of the same material as that in the pixel region 115.
  • the color filter 52 when the color filter 52 is formed only in the portions corresponding to the effective pixel region 110 and the optical black region 120, the planarization film 54 is formed in the peripheral portions 55a of both ends of the optical black portion 120.
  • the film thickness becomes uneven. Therefore, the color filter structure has a level difference corresponding to the pixel region 115 that generates a signal by photoelectric conversion.
  • an optical interference fringe caused by a step is likely to occur at a location corresponding to the effective pixel region 110, and noise of a captured image may be caused.
  • the color filter 52 when the color filter 52 is formed at a position corresponding to the effective pixel area 110, the optical black area 120, and the peripheral area 130, The color filter 52 has a non-uniform film thickness.
  • the part corresponding to the peripheral region 130 is separated from the light receiving unit, and even if a step of the color filter structure is formed in the part corresponding to the peripheral region 130, the captured image is not affected.
  • the step of the color filter structure around the pixel can be alleviated, and image quality degradation due to optical interference fringes caused by the step is reduced. It becomes possible to suppress.
  • any one of the red, green, and blue color filters 52 is formed in the effective pixel region 110, the optical black region 120, and the peripheral region 130, a predetermined color filter 52 is formed at a location corresponding to the pixel region 115; At the same time, since the color filter 52 can be formed at a location corresponding to the peripheral region 130, the manufacturing method is simple. When a resin mixed with a black pigment is formed instead of the color filter 52 at a location corresponding to the peripheral region 130, the light shielding effect is higher than when a blue color filter is formed, but the manufacturing process is simple. The property will be inferior.
  • the blue color filter has a better light shielding effect than the green and red color filters, it is desirable to use a color filter that blocks blue light as a color filter in the peripheral region.
  • the photoelectric conversion film 42 is continuously formed without being separated for each pixel at a location corresponding to the pixel region 115.
  • the solid-state imaging device 600 using the photoelectric conversion film 42 separated into two may be used.
  • the insulating film 45 is embedded in the gap for each pixel of the photoelectric conversion film 42.
  • the spectral sensitivity of the photoelectric conversion film 42 separated for each pixel is varied, the spectral sensitivity for each pixel is varied without using a color filter having a different spectral sensitivity for each pixel.
  • the solid-state imaging device 700 may be used. If this structure is taken, the process of manufacturing a color filter can be reduced. 2. Scanning circuit As the scanning circuit, for example, an arbitrary scanning circuit such as a MOS scanning circuit or a CCD may be used. 3. Metal Wiring The shape of the metal wiring 53 shown in the third embodiment on the effective pixel region 110 may take other shapes such as a stripe shape in addition to the mesh shape as described above.
  • the metal wiring 53 in the portion corresponding to the effective pixel area 110 is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 17B, the metal wiring 53 is formed only in a part corresponding to the effective pixel region 110, and four ends of the metal wiring 53 are connected to the bonding pad 39. As shown in FIG. The metal wiring 53 may be formed at a location corresponding to only a part of the region 110, and a shape in which two locations at the end thereof are connected to the bonding pad 39 may be adopted. A metal film 51 is formed at a location corresponding to the optical black region 120. 4).
  • the configuration of the solid-state imaging device according to the present invention is not limited to the configuration of the solid-state imaging device according to the above-described embodiments and modifications, and various modifications and changes can be made within the scope of the effects of the present invention. Application is possible. In addition, the processes used in the above steps can be replaced with other equivalent processes without departing from the technical idea. Moreover, it is also possible to change a process order and to change a material kind.
  • the present invention can be used for a digital camera or the like, and is useful for realizing a solid-state imaging device that does not require a step of forming a flare prevention film, yet suppresses the occurrence of flare and suppresses deterioration of image quality.

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Abstract

　基板と、基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上の第１領域に、画素毎に形成された複数の下部電極と、絶縁膜上の第１領域において、複数の下部電極を覆うように形成された光電変換膜と、光電変換膜上に形成された透光性を有する上部電極とを備え、絶縁膜内で、且つ、第１領域に隣接する第２領域に対応する箇所に、各画素の信号を読み出すための配線が埋設されており、第１領域に形成された光電変換膜が、さらに、絶縁膜内に埋設された配線を覆うように、絶縁膜上の第２領域に拡がっていることを特徴とする固体撮像装置。

Description

固体撮像装置及びその製造方法
　本発明は、光電変換膜が基板上に積層された積層型の固体撮像装置に関する。
　図１８は、従来の固体撮像装置の構成を示す斜視図である。固体撮像装置９００は、複数の画素があるセンサ部９１０と、その周辺にあり、金属配線９２２、ボンディングパッド９３０、及びフレア防止膜９２４が設けられた配線部９２０とを有する。フレア防止膜９２４は、光を吸収する色素を含む材料からなり、金属配線９２２を覆うように形成されている。
　フレアは散乱光とも呼ばれ、カメラの筺体内でレンズの背面と固体撮像装置の金属配線との間で光が多重反射しているうちに、そのうちの一部がセンサ部に入ることで起こるノイズである。フレアが起きると、例えば、撮像画像のコントラストが低下したり、撮像画像が部分的に白くなったり色がにじむ等して、画質が低下してしまう。
　図１８に示す固体撮像装置９００では、金属配線９２２が光吸収性のフレア防止膜９２４で覆われている。そのため、金属配線９２２に向かって入射された光はフレア防止膜９２４で吸収されるので、金属配線９２２での反射を防止することができ、その結果、フレアの発生を防止することができる。
特開２００３－２３４４５６号公報
　しかしながら、上記固体撮像装置の製造では、フレア防止膜を形成する工程を別途実施しなければならないため、その分、製造コストが高くなるという課題がある。
　本発明は、フレア防止膜を形成する工程を不要としつつ、それでいてフレアの発生を抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、基板と、基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上の第１領域に、画素毎に形成された複数の下部電極と、絶縁膜上の第１領域において、複数の下部電極を覆うように形成された光電変換膜と、光電変換膜上に形成された透光性を有する上部電極とを備え、絶縁膜内で、且つ、第１領域に隣接する第２領域に対応する箇所に、各画素の信号を読み出すための配線が埋設されており、第１領域に形成された光電変換膜が、さらに、絶縁膜内に埋設された配線を覆うように、絶縁膜上の第２領域に拡がっていることを特徴とする。
　また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、各画素の信号電荷を読み出すための配線が第２領域に対応する箇所に埋設された絶縁膜を、第１領域及び第２領域に対応する箇所における基板上に形成する工程と、絶縁膜上の第１領域に、画素毎に複数の下部電極を形成する工程と、絶縁膜上の第１領域に対応する箇所において複数の下部電極を覆い、且つ、絶縁膜上の第２領域に対応する箇所において絶縁膜内に埋設された配線を覆うように、光電変換膜を形成する工程と、光電変換膜上に、透光性を有する上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
　上記構成では、絶縁膜上の第１領域に形成されている光電変換膜が、さらに、絶縁膜上の第２領域において、絶縁膜内に埋設された配線を覆うように拡がっている。ここで、光電変換膜は入射光を吸収して電荷を生成する特性を有する。そのため、光電変換膜は、第１領域に対応する箇所では各画素の入射光から信号を生成する機能を果たし、第２領域に対応する箇所では配線に向かい入射した光を吸収することにより配線での反射を低減させるフレア防止膜としての機能を果たす。また、第２領域に拡がる光電変換膜は、第１領域に光電変換膜を形成する際についでに形成することができる。したがって、フレア防止膜を形成する工程を不要としつつ、それでいてフレアの発生を抑制することができる。
　また、本発明の製造方法では、フレア防止膜を形成する工程を不要としつつ、それでいてフレアの発生を抑制することができる固体撮像装置を製造することができる。
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置を上方から見たときの各領域を示す図である。 図１に示した固体撮像装置の画素部の断面図である。 図１に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 図１に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 図１に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 図１に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の上方から見たときの上部電極の形状を示す図である。 図８に示した固体撮像装置の画素部の断面図である。 本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の上方から見たときの金属膜及び金属配線の形状を示す図である。 図１０に示した固体撮像装置の画素部の断面図である。 図１０に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 図１０に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。 本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。 図１４に示した固体撮像装置を説明するための模式図である。 本発明の変形例に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。 固体撮像装置の金属配線の形状を示す図である。 従来の固体撮像装置の斜視図である。
[実施の形態１]
１．固体撮像装置１００の構成の概略
　図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００を上方から見たときの各領域を示す図である。
　固体撮像装置１００には、第１領域として画素領域１１５、それに隣接し周辺を囲む第２領域として周辺領域１３０、さらにその周辺を囲むパッド領域１４０がある。
　画素領域１１５は、複数の画素がある領域であり、有効画素領域１１０とその周辺のオプティカルブラック領域１２０とからなる。
　周辺領域１３０は、各画素から信号を読み出すための配線が設けられた領域である。
　パッド領域１４０は、周辺領域１３０に設けられた配線を外部接続するためのボンディングパッド３９が設けられた領域である。
　図２は、図１に示した固体撮像装置１００のＡ－Ａ線での断面図である。
　半導体基板１０内に、画素間を絶縁するＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）１１が形成され、画素毎に蓄積ダイオード１３、フローティングディフュージョン１５、リセットトランジスタドレイン１９が形成されている。半導体基板１０上には、ゲート酸化膜２０が形成されている。ゲート酸化膜２０上には、リセットゲート２１、転送ゲート２３、増幅トランジスタゲート２５が形成され、さらに、これらのゲートを覆うように層間絶縁膜２２が形成されている。層間絶縁膜２２内には、銅製の配線３１，３７とＷ（タングステン）製のプラグ２７とが形成されている。
　層間絶縁膜２２上には、層間絶縁膜３０，３２が形成されている。層間絶縁膜３０内には、銅製の配線３３，３７と銅製のプラグ３５とが形成されている。層間絶縁膜３２上には、アルミニウム製の配線３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ、ボンディングパッド３９が形成され、配線３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを覆うように保護酸化膜４０が形成されている。配線３７ａが形成されている位置には、保護酸化膜４０が開口されてなる開口４０ａがある。保護酸化膜４０上には、画素毎に下部電極４１が形成され、下部電極４１を覆うように、光電変換膜４２が形成されている。光電変換膜４２上には、透光性を有する上部電極４４が形成されている。上部電極４４は、保護酸化膜４０に設けられた開口４０ａを介して、配線３７ａと電気的に接続されている。
　上部電極４４上で、且つ、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所には、金属材料からなる金属膜５１が形成され、さらに金属膜５１を覆うように平坦化膜５０が形成されている。平坦化膜５０上には、カラーフィルター５２、平坦化膜５４、画素毎にマイクロレンズ５６がそれぞれ形成されている。
　このように、固体撮像装置１００は、半導体基板１０上に、ゲート酸化膜２０、層間絶縁膜２２，３０，３２、及び保護酸化膜４０からなる絶縁膜が形成され、当該絶縁膜上に光電変換膜４２が形成され、当該絶縁膜内に各画素の信号を読み出すための配線３７等が埋設された、いわゆる積層型の固体撮像装置の構造を有している。
２．固体撮像装置１００の詳細な説明
　図２を用いて、固体撮像装置１００の要部について、構成を詳細に説明する。
　光電変換膜４２は、例えば、α―Ｓｉ膜のような無機光導電膜等により形成され、画素領域１１５及び周辺領域１３０に対応する箇所の両方に連続的に拡がっており、特に、周辺領域１３０に対応する箇所において、配線３７ａを除く配線３７を覆うよう拡がっている。
　光電変換膜４２は、可視光域に感度を有し、入射光から電子と正孔を作り出す。画素領域１１５に対応する箇所において、光電変換膜４２は光を吸収し、各画素の信号電荷を生成する機能を果たす。一方、周辺領域１３０において、光電変換膜４２は、配線３７に向かって入射された光を吸収することにより、配線３７での反射を低減させ、フレア防止膜としての機能を果たす。
　周辺領域1３０に対応する箇所における光電変換膜４２内で発生した電子は、一定時間が経過すると、光電変換膜４２内で正孔と再結合して消滅する。そのため、当該電子が画素領域１１５に対応する箇所に入り込むことにより、撮像画像の画質に影響を与える可能性は低い。仮に、当該電子がオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所に入り込む可能性がある場合には、オプティカルブラック領域１２０における最も周辺領域１３０に近い部分に対応する箇所にある画素から取り出される信号を使わない仕様にする等の対策を採ることができる。
　上部電極４４は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）やＺｎＯ（Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）により形成され、画素領域１１５及び周辺領域１３０に対応する箇所の両方に拡がっている。配線３７ａは保護酸化膜４０の開口された部分である開口４０ａにあり、開口４０ａを介して上部電極４４と接続されている。上部電極４４は、図示はしていないが、電源の負極、例えば、グラウンドに接続される。下部電極４１も、図示はしていないが、蓄積ダイオード１３、フローティングディフュージョン１５、リセットトランジスタドレイン１９を介して電源の正極に接続されている。そのため、画素領域１１５における光電変換膜４２では、上部電極４４と下部電極４１との間に、バイアス電圧が発生する。光電変換膜４２内で発生した電子は、当該バイアス電圧により、下部電極４１に引き寄せられる。その後、当該電子は各画素の下部電極４１を介して、信号電荷として外部に取り出される。
　金属膜５１は、上部電極４４の材料よりも電気抵抗率の小さい金属材料からなっており、光を反射する性質を持ち遮光膜として働く。よって、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所に入射した光は、その多くが金属膜５１で反射され、光電変換膜４２への入射光が低減される。
　また、図１に示すように、有効画素領域１１０の幅１１０ａ、オプティカルブラック領域１２０の幅１２０ａ、周辺領域１３０の幅の１３０ａ、それぞれの比は約１００：５：５０であり、オプティカルブラック領域１２０の面積は有効画素領域１１０の面積と比べて小さい。そのため、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における金属膜５１で反射された光に起因する多重反射光は少なく、当該多重反射光が有効画素領域１１０に対応する箇所に入り込むことによるフレアを引き起こす可能性は低い。
　なお、オプティカルブラック領域１２０は、固体撮像装置１００のオフセット量を検出するために用いられる。入射光に起因しない信号電荷が、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における光電変換膜４２に存在する場合、当該信号電荷は蓄積ダイオード１３へ転送され、その後外部に取り出される。この入射光に起因しない信号電荷に起因する電流は、暗電流と呼ばれる。有効画素領域１１０で測定される信号電荷量から、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所で測定される信号電荷量を差し引くことで、有効画素領域１１０における適正な信号電荷量を測定することができる。
３．固体撮像装置１００の製造方法
　本発明の実施の形態１における固体撮像装置１００の製造方法について、図３～８を用いて、要部となる工程である絶縁膜形成工程以降の工程を中心に説明する。
　図３（ａ）では、ゲート酸化膜２０、配線３１，３３，３７が埋設された層間絶縁膜２２，３０，３２、及び保護酸化膜４０の形成が終了している。
　次に、図３（ｂ）に示すように、有効画素領域１１０とオプティカルブラック領域１２０とに対応する箇所において、画素毎に下部電極４１を形成する。具体的には、保護酸化膜４０上に、ＡｌやＷ、Ｍｏ（モリブデン）、ＴｉＮ（窒化チタン）等からなる金属膜を１００ｎｍ～３００ｎｍ堆積し、一般的なフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって形成される。下部電極４１は画素毎に分離されており、この面積が画素の実効的な開口率を決定している。例えば、１．０ｕｍ～１．４ｕｍの画素サイズにおいて画素間の分離幅が画素サイズの１／１０～２／１０とすれば、開口率は約６４％～約８１％と見積もられる。
　図４（ａ）に示すように、下部電極４１が形成された保護酸化膜４０上に、プラズマＣＶＤやスパッタで、光電変換膜４２の材料４２ａを堆積する。具体的には、α―Ｓｉ膜を一面に１００ｎｍ～１ｕｍ堆積する。
　光電変換膜４２の材料４２ａの上に、図４（ｂ）に示すように、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、レジストパターン７０を形成する。レジストパターン７０は、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所における配線３７ａを除く配線３７を覆うように形成されている。
　次に、図５（ａ）に示すように、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所に拡がるように、光電変換膜４２を形成する。具体的には、レジストパターン７０をマスクに、一般的なエッチング技術によって光電変換膜４２の材料４２ａをエッチングすることにより、マスクされた部分以外の光電変換膜４２の材料４２ａを除去する。その後、レジストパターン７０を除去する。
　有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所の光電変換膜４２の上に、図５（ｂ）に示すように、上部電極４４を形成する。具体的には、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所における光電変換膜４２上と、パッド領域１４０に対応する箇所における保護酸化膜４０上とに、スパッタやＣＶＤで、ＩＴＯやＺｎＯよりなる上部電極４４の材料を一面に数１０ｎｍ～数１００ｎｍ堆積する。上部電極４４の材料の上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、レジストパターンを形成する。レジストパターンは、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所上に形成される。レジストパターンをマスクに、一般的なエッチング技術によって上部電極４４の材料をエッチングすることにより、マスクされた部分以外の上部電極４４の材料を除去する。その後、レジストパターンを除去する。
　図６（ａ）に示すように、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における上部電極４４上に選択的に、金属膜５１を形成する。具体的には、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所における上部電極４４上と、パッド領域１４０に対応する箇所における保護酸化膜４０上とに、スパッタやＣＶＤで金属膜５１の材料を１００ｎｍ～３００ｎｍ堆積する。金属膜５１の材料上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、周辺領域１２０にレジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクに、一般的なエッチング技術によって金属膜５１の材料をエッチングすることにより、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所以外の金属膜５１の材料を除去する。その後、レジストパターンを除去する。
　前記有効画素領域１１０及びオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における金属膜５１が形成された上部電極４４の上に、図６（ｂ）に示すように、有機材料からなる平坦化膜５０、カラーフィルター５２、平坦化膜５４、及びマイクロレンズ５６を順次、形成する。
４．効果
　本実施の形態によれば、周辺領域１３０に対応する箇所に拡がっている光電変換膜４２は、入射光を吸収して電荷を生成する特性を有する。そのため、光電変換膜４２は、周辺領域１３０に対応する箇所では、金属からなる配線３７に向かって入射された光を吸収することにより、配線３７での反射を低減させるフレア防止膜としての機能を果たす。図４（ａ）から図５（ｂ）に示したように、光電変換膜４２は、有効画素領域１１０及び周辺領域１３０に対応する箇所で同時に形成されるので、フレア防止膜を形成する工程を不要としつつ、それでいてフレアの発生を抑制することができる固体撮像装置１００が可能になる。
　また、従来のフレア防止膜を形成する工程では、一旦、固体撮像装置の表面全体にフレア防止膜の材料を塗布した後、画素領域上面に対応する箇所をドライエッチングして除去する。この際、画素領域に対応する箇所がエッチングにより損傷し、暗電流や画像欠陥が発生してしまうことがある。しかしながら、本実施形態の製造方法では、フレア防止膜として働く光電変換膜４２が、画素領域１１５に対応する箇所上にも形成されるので、別途フレア防止膜を形成する工程は不要となる。そのため、エッチングダメージによる、暗電流や画像欠陥を抑制することができる。
[実施例２]
　図７（ａ）は、本発明の実施の形態２における、固体撮像装置２００の断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の一部拡大図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。
　周辺領域１３０における光電変換膜４２上には、上部電極４４が画素領域１１５に対応する箇所から延出して形成されている。また、周辺領域１３０に対応する箇所において、配線３７ｃ，３７ｄは保護酸化膜４０に埋設されており、配線３７ａ，３７ｂは保護酸化膜４０の開口された部分である開口４０ａ，４０ｂにそれぞれ形成され、露出している。
　開口４０ａを通じて露出した配線３７ａは、上部電極４４と電気的に接続され、上部電極４４の電圧は配線３７ａから供給されている。開口４０ｂを通じて露出した配線３７ｂは、配線３７ｂの上を覆っている光電変換膜４２と接触していると共に電気的に接続され、上部電極４４より高い電圧に接続されている。すなわち、配線３７ｂが、図示はしていないが、電源の正極に接続されており、上部電極４４も、図示はしていないが、電源の負極、例えばグラウンドに接続され、周辺領域１３０における光電変換膜４２には、配線３７ｂを正極とする電界が発生する。
　周辺領域１３０では、入射光が光電変換膜４２内で電子に変換され、この電子は電界により、露出している配線３７ｂに引き寄せられ、配線３７ｂを介して外部に排出される。そのため、周辺領域１３０に対応する箇所で発生した電子が、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所へ入り込み、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における電子に混入し、電流の大きさに影響を与えることを抑制できる。すなわち、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所のオフセット量測定の精度がより高められる。
［実施例３］
　図８は、本発明の実施の形態３における、固体撮像装置３００の上方から見たときの上部電極４４の形状を示す図である。上部電極４４は、有効画素領域１１０及びオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所に設けられた上部電極４４ａと、周辺領域１３０に対応する箇所に設けられた上部電極４４ｂとからなる。上部電極４４ｂは、上部電極４４ａと同じ材料からなる周辺電極として形成されている。上部電極４４は、周辺領域１３０とオプティカルブラック領域１２０との境界に対応する箇所に溝１５０を有し、溝１５０で電気的、物理的に断絶されている。すなわち、画素領域１１５に対応する箇所における上部電極４４ａと、周辺領域１３０に対応する箇所における上部電極４４ｂとの間に隙間が存在している。
　画素領域１１５に対応する箇所における上部電極４４ａと、周辺領域１３０に対応する箇所における上部電極４４ｂとには、それぞれ異なる電圧が印加されている。上部電極４４ａの電圧供給部１６０が、パッド領域１４０のボンディングパッド３９と電気的に接続されることで、画素領域１１５に対応する箇所における上部電極４４ａに電圧が印加される。
　図９（ａ）は固体撮像装置３００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。上部電極４４は、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所において、光電変換膜４２上に拡がっている。配線３７ｂ，３７ｃは保護酸化膜４０で覆われている。配線３７ａは保護酸化膜４０の開口された部分、開口４０ａに形成され露出し、上部電極４４ｂと接触している。よって、上部電極４４ｂには配線３７ａから電圧が付加され、周辺領域１３０に対応する箇所における光電変換膜４２には、上部電極４４ｂを正極とする電界が発生する。
　上部電極４４は、画素領域１１５と周辺領域１３０とに対応する箇所の間において、電気的、物理的に断絶されている。周辺領域１３０に対応する箇所における光電変換膜４２で発生した電子は、上部電極４４ｂに引き寄せられ外部に排出される。そのため、周辺領域１３０で発生した電子が、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所における電子に混入し、電流の大きさに影響を与えることを抑制できる。その結果、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所のオフセット量測定の精度がより高められる。なお、周辺領域１３０に対応する箇所における光電変換膜４２に正孔が一定数以上存在すると、電子と正孔との再結合が起こる。
　また、画素領域１１５全面に対応する箇所で、上部電極４４の印加電圧が均一になるように、電圧供給部１６０は図８で示したような一方向だけでなく、複数方向、例えば、四辺から供給されてもよい（図示せず）。
[実施例４]
１．固体撮像装置４００の構成
　図１０は、本発明の実施の形態４における、固体撮像装置４００の上方から見たときの金属膜５１及び金属配線５３の形状を示す図である。金属配線５３は、有効画素領域１１０に対応する箇所の隣り合う画素間を通るメッシュ状に形成されている。金属配線５３は、金属膜５１と連続的に形成され、その端部はパッド領域１４０に対応する箇所におけるボンディングパッド３９に接続されている。金属配線５３はオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所に形成された金属膜５１と同一の材料からなり、金属膜５１及び金属配線５３の材料は、上部電極４４と比べて電気抵抗率が低い。
　図１１は、図１０に示した固体撮像装置４００のＡ－Ａ線での断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。有効画素領域１１０において、上部電極４４の上面の一部を覆うように金属配線５３が形成されている。また、金属配線５３は、隣接する下部電極４１の隙間上に形成されている。
２．製造方法
　本発明の実施の形態４における固体撮像装置４００の製造方法について、本発明の実施の形態１との差異を中心に、要部となる工程を、図１２及び図１３を用いて説明する。
　図１２（ａ）に示すように、半導体基板１０上に、配線３１，３３，３７が埋設されている絶縁膜である層間絶縁膜２２，３０，３２下部電極４１、光電変換膜４２、及び上部電極４４の形成が終了している。有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所における上部電極４４上と、パッド領域１４０に対応する箇所における保護酸化膜４０及びボンディングパッド３９上とに、スパッタやＣＶＤで金属膜５１及び金属配線５３の材料５１ａを１００ｎｍ～３００ｎｍ堆積する。
　図１２（ｂ）に示すように、金属膜５１及び金属配線５３の材料５１ａ上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、有効画素領域１１０に対応する箇所における隣接する下部電極４１の隙間上と、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所とに、レジストパターン７１を形成する。
　次に、図１３（ａ）に示すようにオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所において上部電極４４上を覆うような金属膜５１と、有効画素領域１１０に対応する箇所において隣接する画素間を通るメッシュ状の金属配線５３とを、形成する。具体的には、レジストパターン７１をマスクに、一般的なエッチング技術によって金属膜５１及び金属配線５３の材料５１ａをエッチングすることにより、マスクされた部分以外の金属膜５１及び金属配線５３の材料５１ａを除去する。その後、レジストパターン７１を除去する。
　図１３（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態１と同様に、有効画素領域１１０及びオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所において、金属膜５１と金属配線５３とが形成された上部電極４４の上に、有機材料からなる平坦化膜５０、カラーフィルター５２、平坦化膜５４、及びマイクロレンズ５６を順次、形成する。
３．効果
　有効画素領域１１０に対応する箇所において、隣接する下部電極４１の隙間上における上部電極４４上に、メッシュ状に金属配線５３が形成される。そのため、隣接する下部電極４１の隙間の幅以上に開口率を低下させることなく、上部電極４４と金属配線５３との合成抵抗を大幅に低下することが可能となる。その結果、従来の上部電極４４の高い配線抵抗が原因で問題となった、撮像画素領域の中央部と周辺部とにおいて電圧降下が大きくなり画像が劣化することを、抑制することができる。
[実施例５] 
　図１４は、本発明の実施の形態５における、固体撮像装置５００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。
　周辺領域１３０において、光電変換膜４２を覆う上部電極４４の上に、上部電極４４全体を覆うように平坦化膜５０，５４及びカラーフィルター５２が形成されている。平坦化膜５０，５４とカラーフィルター５２とは、画素領域１１５におけるものとそれぞれ同一の材料によって、構成されている。
　図１５（ａ）に示すように、有効画素領域１１０及びオプティカルブラック領域１２０に対応する箇所にのみ、カラーフィルター５２を形成した場合、オプティカルブラック部の１２０の両端周辺部５５ａにおいて、平坦化膜５４の膜厚が不均一になってしまう。そのため、カラーフィルター構造の段差が、光電変換により信号を生成する画素領域１１５に対応する箇所にできる。この構成を採ると、段差が原因の光学的な干渉縞が有効画素領域１１０に対応する箇所に発生しやすくなり、撮像画像のノイズを引き起こすことがある。
　一方、図１５（ｂ）に示すよう、有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に対応する箇所にカラーフィルター５２を形成すると、周辺領域１３０に対応する箇所の両端周辺部５５ｂに、カラーフィルター５２の膜厚が不均一な部分ができる。周辺領域１３０に対応する箇所は受光部からは離れており、周辺領域１３０に対応する箇所にカラーフィルター構造の段差ができたとしても、撮像画像には影響が無い。このように、周辺領域１３０に対応する箇所にカラーフィルター５２を形成することにより、画素周辺のカラーフィルター構造の段差を緩和することができ、段差が原因の光学的な干渉縞による画質の低下を抑えることが可能となる。
　また、赤色、緑色、青色いずれかのカラーフィルター５２を有効画素領域１１０、オプティカルブラック領域１２０、及び周辺領域１３０に形成すると、画素領域１１５に対応する箇所に所定のカラーフィルター５２を形成する工程と同時に、周辺領域１３０に対応する箇所にもカラーフィルター５２を形成できるため、製造方法が簡便である。なお、周辺領域１３０に対応する箇所において、カラーフィルター５２の代わりに黒色の顔料を混ぜた樹脂等を形成すると、青色カラーフィルターを形成する場合と比べ、遮光効果はより高くなるが製造工程の簡便性は劣ることとなる。また、緑色、赤色のカラーフィルターと比べ、青色のカラーフィルターは遮光効果に優れているので、周辺領域におけるカラーフィルターとして青色の光を遮光するカラーフィルターを用いることが望ましい。
［変形例］
１．光電変換膜
　実施の形態では、画素領域１１５に対応する箇所において、光電変換膜４２は、画素毎に分離されておらず連続的に形成されるが、図１６（ａ）で示すよう、画素毎に分離された光電変換膜４２を用いた固体撮像装置６００としても良い。固体撮像装置６００では、光電変換膜４２の画素ごとの隙間に、絶縁膜４５を埋め込んでいる。この構成を採れば、各画素における電荷が別の画素に入り込むことを防ぎ、斜め入射光によるクロストークに起因する撮像画像の劣化を低減することができる。
　また、図１６（ｂ）に示すよう、画素毎に分離された光電変換膜４２の分光感度を異ならせれば、画素毎に分光感度の異なるカラーフィルターを用いず、画素毎の分光感度を異ならせた固体撮像装置７００としても良い。この構成を採れば、カラーフィルターを製造する工程を減らすことができる。
２．走査回路
　走査回路として、例えば、ＭＯＳ走査回路、ＣＣＤ等、任意の走査回路を用いても良い。
３．金属配線
　実施の形態３で示した金属配線５３の有効画素領域１１０上における形状は、前述のようなメッシュ状の他にも、例えば、ストライプ状等他の形状を採っても良い。
　また、有効画素領域１１０に対応する箇所における金属配線５３は、実施の形態及び変形例で示すように、金属配線を有効画素領域全体に亘って形成する他にも、例えば、図１７（ａ）のように、有効画素領域１１０に対応する箇所の一部にのみ金属配線５３を形成し、その端部の４箇所をボンディングパッド３９に接続する形状、図１７（ｂ）のように、有効画素領域１１０の一部にのみ対応する箇所に金属配線５３を形成し、その端部の２箇所をボンディングパッド３９に接続する形状等を採っても良い。なお、オプティカルブラック領域１２０に対応する箇所には、金属膜５１が形成されている。
４．その他
　なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
　本発明は、デジタルカメラ等に利用でき、フレア防止膜を形成する工程を不要としつつ、それでいてフレアの発生を抑制し画質の劣化が抑制された固体撮像装置を実現するのに有用である。
１０　半導体基板
３７　配線
４１　下部電極
４２　光電変換膜
４４　上部電極
５１　金属膜
５２　カラーフィルター
５３　金属配線
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，９００　固体撮像装置
１１０　有効画素領域
１１５　画素領域
１２０　オプティカルブラック領域
１３０　周辺領域
１４０　パッド領域

Claims (10)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に形成された絶縁膜と、
    　前記絶縁膜上の第１領域に、画素毎に形成された複数の下部電極と、
    　前記絶縁膜上の第１領域において、前記複数の下部電極を覆うように形成された光電変換膜と、
    　前記光電変換膜上に形成された透光性を有する上部電極と
    　を備え、
    　前記絶縁膜内で、且つ、前記第１領域に隣接する第２領域に対応する箇所に、各画素の信号を読み出すための配線が埋設されており、
    　前記第１領域に形成された光電変換膜が、さらに、前記絶縁膜内に埋設された配線を覆うように、前記絶縁膜上の第２領域に拡がっている
    　ことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 　前記絶縁膜の前記第２領域に対応する箇所の一部が開口され、当該開口を通じて露出した配線が、その上に存在する前記光電変換膜と接触していると共に、電源の正極に接続されており、
    　一方、前記光電変換膜上で、且つ、前記第２領域に対応する箇所に、前記上部電極が、前記第１領域から延出して形成されると共に、電源の負極と接続されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記光電変換膜上で、且つ、前記第２領域に対応する箇所に、前記上部電極と同じ材料からなる周辺電極が、前記上部電極とは離間して形成されており、
    　前記第１領域に対応する箇所における前記上部電極と、前記周辺電極とには、それぞれ異なる電圧が印加されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記光電変換膜は、前記絶縁膜全体を覆うことにより、前記第１領域に対応する箇所では前記複数の下部電極を覆い、前記第２領域に対応する箇所では前記配線を覆うように形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記第１領域は、有効画素領域と、当該有効画素領域の周辺にあるオプティカルブラック領域とからなり、
    　前記上部電極上で、且つ、前記オプティカルブラック領域に対応する箇所に、遮光膜が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記遮光膜は、前記上部電極よりも電気抵抗率が小さい金属材料で形成されている
    　ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記上部電極上で、且つ、前記有効画素領域の少なくとも一部に対応する箇所に、前記遮光膜と同じ材料からなる配線が、隣接する画素の間を通るよう形成されている
    　ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記上部電極は前記光電変換膜全体を覆っており、
    　前記上部電極全体を覆うようにカラーフィルターが形成されている
    　ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
  9. 　前記第２領域に対応する箇所における前記カラーフィルターの部分は、青色の光を透過するカラーフィルターである
    　ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
  10. 　各画素の信号電荷を読み出すための配線が第２領域に対応する箇所に埋設された絶縁膜を、第１領域及び前記第２領域に対応する箇所における基板上に形成する工程と、
    　前記絶縁膜上の第１領域に、画素毎に複数の下部電極を形成する工程と、
    　前記絶縁膜上の第１領域に対応する箇所において前記複数の下部電極を覆い、且つ、前記絶縁膜上の第２領域に対応する箇所において前記絶縁膜内に埋設された配線を覆うように、光電変換膜を形成する工程と、
    　前記光電変換膜上に、透光性を有する上部電極を形成する工程と
    　を含む
    　ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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