WO2014174894A1 - 回路内蔵光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents

回路内蔵光電変換装置およびその製造方法 Download PDF

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雅代 内田
夏秋　和弘
瀧本　貴博
信義 粟屋
数也 石原
貴司 中野
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シャープ株式会社
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    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device with a built-in circuit such as a color sensor and a manufacturing method thereof.
  • the human eye does not feel much color change even when the color temperature of the room lighting is different, and this characteristic is generally called chromatic adaptation. For example, when entering a yellowish (low color temperature) incandescent room from a bluish (high color temperature) fluorescent room, the white walls of the room initially appear yellowish. However, after a while, the wall that looked yellowish appears white.
  • the ambient lighting changes from moment to moment depending on the viewing location, so the color temperature is automatically adjusted like a color sensor. Sensors that detect the inequality are becoming more important.
  • This color sensor is configured by separately sensing R (red), G (green), and B (blue) spectra in the visible light region from the ambient light. (Hereinafter, the color sensor is referred to as an RGB sensor.)
  • a plurality of photoelectric conversion elements are used to sense ambient light, and a device that becomes the photoelectric conversion elements is generally constituted by a photodiode.
  • the photodiode itself cannot identify the color and can only detect the intensity of light (light quantity). Therefore, when an image is converted into an electrical signal, a color filter is placed on each photodiode to identify the color, and each of the three primary colors of light R (red), G (green), and B is applied to each photodiode. A color signal is acquired from the photodiode by detecting the amount of (blue) light.
  • RGB sensor in order to divide ambient light into light of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), only a specific wavelength is transmitted or blocked by light absorption or light interference. A reflective color filter is used. And the structure of the RGB sensor shown in FIG. 6 is common.
  • 100 is a semiconductor substrate made of, for example, silicon
  • 101 is provided corresponding to each of RGB, and is a first photodiode for detecting the amount of light of the three primary colors of RGB
  • 102 is a circuit unit
  • 1, 2, 3, 40 is an insulating layer made of, for example, SiO 2
  • 11, 12 and 13 are wiring layers made of, for example, metal
  • 43 is a shield metal portion provided in the same layer as the wiring layer 13
  • 51 and 52 are organic flattening made of acrylic resin
  • a layer 53 is an organic color resist as a color filter that separates ambient light into light of three primary colors of R, G, and B, and 20 is a via hole.
  • the optical wavelength selective filter having this structure uses an abnormal transmission phenomenon of light due to surface plasmon resonance excited by incident light.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-72607
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-72607
  • FIG. 7 a thin metal film 501 having a thickness of about 50 to 200 nm is formed, and holes finer than the transmission wavelength are formed in the metal film 501.
  • FIG. 7 a method of forming the filter layer 500 by patterning the arrays 502, 502, 502,.
  • a spectral waveform that is transmitted when light enters the filter layer 500 is shown in FIG.
  • the film and the insulating film have a single structure (uniformity of physical properties such as material and refractive index, uniformity of hole pitch and shape).
  • Au, Ag, Al or the like is used as the metal material.
  • Al is (I) Resonance phenomenon occurs to short wavelength due to high plasma frequency (ii) It is a material used in normal semiconductor processes, and no special equipment or materials are required in terms of process integration. Inexpensive (iv) The fabrication process is simple, and there are advantages such as that filters corresponding to each wavelength can be formed in a lump, and this is often adopted.
  • Non-Patent Document 1 (Focus 26 ⁇ 3rd> Development of a color filter using surface plasmon resonance, NIMS, Toyota Central R & D Labs.) To form an Al film that transmits blue light having a wavelength of about 400 nm As shown in FIG. 9, the pitch between the holes 502, 502, 502... Needs to be about 260 nm, and the diameter of the holes 502 needs to be about 80 to 180 nm. In order to form a metal film filter that transmits light of RGB wavelengths, a pitch between the holes 502, 502, 502... Of about 260 nm is necessary for blue light transmission as described above.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a photoelectric conversion device with a built-in circuit manufactured in the development process of the present invention.
  • the circuit built-in photoelectric conversion device of FIG. 10 is described for convenience for explaining the problem of the present invention, and is not a prior art (known technology).
  • 100 is a semiconductor substrate made of, for example, silicon, 101 is provided corresponding to each of RGB, and a first photodiode (not shown, but a plurality of RGB corresponding to RGB) that detects the light amounts of the three primary colors of RGB.
  • the first photodiode is arranged in the front-rear direction of the paper surface.
  • 102 is a circuit portion, 1, 2, 3, 4 and 50 are insulating layers made of, for example, SiO 2 , and 11, 12, and 13 are metal, for example.
  • a plasmonic filter portion made of a metal film that separates ambient light into RGB three primary colors, 43 a shield metal portion that is formed in the same layer as the wiring layer 13 and covers the circuit portion 102, 20 Is a via hole.
  • the plasmonic filter section 42 requires a pitch between holes 42a, 42a, 42a... Of about 260 nm for blue light transmission in the blue light transmission region. In order to realize this, it is difficult to achieve both photolithography exposure conditions for the hole arrays 42a, 42a, 42a... Of the plasmonic filter portion 42 made of a metal layer and the fine metal wiring layers 11, 12, 13;
  • the plasmonic filter portion 42 that is a metal film filter is formed as a different layer from the upper and lower layers of the metal layers of the wiring layers 11, 12, and 13.
  • the plasmonic filter unit 42 is more than the wiring layer 13 and the shield metal unit 43 as shown in FIG. It is formed above.
  • the CMP chemical mechanical polishing: before the flat insulating layer 4 in FIG. 10
  • the insulating layer 40 above the shield metal portion 43 has a wide protrusion 40a
  • the insulating layer 40 above the first photodiode 101 has The wide recessed part 40b is made and the level
  • the shield metal part 43 which is the cause of the large step, covers the circuit part 102 other than the first photodiode 101, and the light that is the source of the false signal or noise does not enter the first photodiode 101.
  • a photoelectric conversion device with a built-in circuit it is necessary for obtaining an accurate signal.
  • the insulating layer 40 having a large step and the wide convex portion 40a shown in FIG. 11 is subjected to CMP in the planarization process and processed into the insulating layer 4 as shown in FIG. 12, the first photodiode is obtained. Dishing 4d occurs above 101. (For the sake of clarity, the dishing 4d is exaggerated.)
  • the plasmonic filter portion is formed on the metal film on the insulating layer 4 which is an unplanarized base. Even if photolithography is performed to form a pattern of 42 fine openings 42a, 42a, 42a,..., The fine pattern is distorted and transferred, and the precise fineness required for the plasmonic filter section 42 is obtained. There is a problem that it cannot be processed.
  • a fine processing pattern is transferred to the metal film by performing photolithography using a nanoimprint or a stepper, but in order to form an accurate fine pattern, As shown in FIG. 13, the planarization of the insulating film 4 before photo processing is important.
  • an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device with a circuit and a method for manufacturing the same, in which dishing is unlikely to occur in the insulating layer under the plasmonic filter portion, and the plasmonic filter portion can be precisely processed. There is.
  • a photoelectric conversion device with a built-in circuit includes: In a circuit built-in photoelectric conversion device in which at least one first photoelectric conversion element and a circuit portion are formed on a substrate, and a wiring layer is formed on the substrate via an insulating layer, A plasmonic filter portion having an opening arranged periodically or aperiodically for guiding wavelength-selected light to the first photoelectric conversion element on the insulating layer above the wiring layer and having a predetermined wavelength The same metal layer having a shield metal portion for blocking light is provided.
  • the method for manufacturing a circuit built-in photoelectric conversion device of the present invention includes: Forming a first photoelectric conversion element and a circuit portion on the substrate; A plurality of wiring layers are sequentially laminated on the substrate via an insulating layer, Forming the same metal layer on the uppermost wiring layer of the plurality of wiring layers via an insulating layer, A part of the metal layer is formed with a plasmonic filter portion by periodically or aperiodically forming an opening for guiding the wavelength-selected light to the first photoelectric conversion element. Is defined as a shield metal portion that blocks light of a predetermined wavelength.
  • dishing is unlikely to occur in the insulating layer under the plasmonic filter section, and a photoelectric converter with a built-in circuit having a highly accurate plasmonic filter section can be obtained.
  • FIG. It is a perspective view which shows the filter layer which patterned the hole array of patent document 1.
  • FIG. It is a wave form diagram which shows the spectral waveform which permeate
  • FIG. It is a figure which shows an example of the hole array of a blue light transmissive filter.
  • FIG. 10 that are the same as or similar to the components in FIG. 10 are assigned the same reference numerals as those in FIG. 10, detailed descriptions of their configurations and operations are omitted, and only different components are described below. Explained.
  • a first photodiode 101 as an example of a first photoelectric conversion element that converts incident light into an electric signal at a predetermined position on a semiconductor substrate 100 made of silicon, for example, and the electric signal A circuit portion 202 for processing is formed.
  • an area for forming a PAD (pad) which is a terminal for outputting an electrical signal is also secured in addition to the circuit portion 202.
  • the circuit unit 202 includes an electrostatic protection element 202a.
  • the wiring layer made of through an insulating layer 1, 2 and 3 made of SiO 2 or the like such as metal 11 , 12 and 13 are laminated to form a multilayer wiring.
  • the shield metal portion 43 in the same layer as the wiring layer 13 as in the example of FIG. 10 is not formed.
  • the wiring layer 13 does not have a large-area plane portion that functions as a shield metal portion, and is used only as a wiring.
  • an insulating layer 70 made of, for example, SiO 2 is deposited on the insulating layer 3 and the wiring layer 13 by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method. At this time, narrow protrusions 70a, 70a, 70a corresponding to the wiring layer 13 are formed above the wiring layer 13.
  • the insulating layer 70 since the wide shield metal portion 43 of the same layer as the wiring layer 13 as shown in FIG. 10 does not exist, unlike the case of FIG. 10, the insulating layer 70 has only a narrow projecting convex portion 70a. Arise. Unlike the wide planar convex portion 40a shown in FIG.
  • the narrow projecting convex portion 70a is subjected to a relatively large polishing pressure locally in the CMP process. Planarization can be achieved, and CMP polishing time can be suppressed.
  • the insulating layer 70 has a shape in which the occurrence of dishing is suppressed and is easily flattened.
  • the insulating layer 70 is processed by CMP until it is completely flattened to form a flat insulating layer 7 with little dishing, as shown in FIG.
  • the planarization of the surface of the insulating layer 7 is extremely important when a metal plasmonic filter portion having a fine opening is formed later by fine pattern photolithography or the like.
  • a metal layer 30 as a filter material is formed on the planarized insulating layer 7 by sputtering to a thickness of, for example, 150 nm.
  • the metal of the filter material Al is most desirable than unity of material, but AlCu or AlSi more commonly used in semiconductor manufacturing may be used.
  • the thickness of the metal layer 30 is not limited to 150 nm, and may be about 50 to 200 nm.
  • the metal layer 30 is irradiated with light having a wavelength of 300 nm to 1200 nm as an example of a predetermined wavelength.
  • a layer thickness that can be blocked is required. This is because the wavelength of light that is well transmitted through silicon is not less than 300 nm and not more than 1200 nm.
  • the shield metal portion 33 has a layer thickness capable of blocking light having a wavelength of 300 nm to 1200 nm that is well transmitted through silicon, the insulating layers 1, 2, 3, 7, the first photodiode 101, the circuit Even when the portion 202, the substrate 100, and the like are formed of silicon, light that causes noise or a false signal can be prevented from entering the first photodiode 101 or the circuit portion 202.
  • the PAD (pad) region 45 that is an electrode extraction portion is not covered with the metal layer 30 and is exposed.
  • a photoresist 61 is applied on the metal layer 30, and opening patterns 61a, 61a, 61a... Are formed on the photoresist 61 by photolithography.
  • the opening patterns 61a, 61a, 61a,... Correspond to the plasmonic filter unit 32 functioning as the wavelength selection filter shown in FIG. 4 and are located above the light receiving opening of the first photodiode 101.
  • the metal layer 30 is etched using the photoresist 61 as a mask to form the metal layer 31 having the plasmonic filter portion 32 and the shield metal portion 33 shown in FIG. 4, and then the photoresist 61 is removed. To do.
  • the plasmonic filter portion 32 and the shield metal portion 33 are included in the same metal layer 31 and there is no shield metal portion having a large area equivalent to the shield metal portion 33 below the metal layer 31, the metal layer 31. As described above, dishing is unlikely to occur after CMP in the lower insulating layer 7, and therefore the opening 32 a that needs to be finely processed at the nano level of the plasmonic filter portion 32 has a uniform shape by, for example, photolithography. Can be processed with high accuracy and speed.
  • the plasmonic filter portion 32 and the shield metal portion 33 of the metal layer 31 are continuously reduced in the amount of deposits generated during etching.
  • the plasmonic filter portion and the shield metal portion are not continuous and may be separated.
  • the shield metal portion 33 covers the circuit portion 202, a region between the first photodiode 101 and the circuit portion 202, and a region outside the first photodiode 101. This prevents stray light from entering the first photodiode 101 and the circuit unit 202, prevents the generation of false signals, prevents malfunctions, and improves durability.
  • the metal layer 31 and thus the shield metal portion 33 are grounded via a wiring (not shown) and are set to the ground potential.
  • the metal layer 31 and the shield metal part 33 not only block light but also have a shielding effect against electrical noise.
  • the shield metal portion 33 functions as a shield that prevents the intrusion of light and protects the circuit portion 202 and the like from electrical noise.
  • the shield metal portion 33 covers an area of 1/2 or more of the surface of the substrate 100. Thereby, the area where the original metal layer 30 is etched can be reduced, and the occurrence of deposits or the like can be suppressed when the original metal layer 30 is etched with a metal etcher or the like.
  • the opening pattern of the openings 32a of the plasmonic filter portion 32 is two-dimensionally periodic.
  • the opening 32a is a through hole, but may be formed as a recess instead of the through hole.
  • the shape of these openings 32a is not limited to a circle but may be a quadrangle, a triangle, or the like.
  • openings 32a, 32a, 32a ... By forming openings 32a, 32a, 32a ... periodically arranged in a two-dimensional manner in the plasmonic filter portion 32 of the metal layer 31, the openings 32a, 32a arranged in a two-dimensional manner periodically.
  • 32a... Is incorporated with a surface plasmon dispersion relationship so that the surface plasmon can be excited by light, and the plasmonic filter portion 32 of the metal layer 31 can function as a wavelength selection filter (see Non-Patent Document 1).
  • electrons vibrate similarly in the adjacent openings 32a and behave as collective excitation over the entire surface. Therefore, an arrangement in which the hole pitch between the adjacent openings 32a and 32a takes the same distance is optimal. If the arrangement is such that the six openings surround one opening as described above, the hole pitch is constant and high color resolution can be obtained (see Non-Patent Document 1).
  • the openings 32a formed periodically on the plasmonic filter portion 32 of the metal layer 31 are not shown in order to transmit light of R (wavelength 660 nm), G (wavelength 540 nm), and B (wavelength 440 nm), Hole arrays with different periods are formed for R, G, and B, respectively.
  • the hole arrays for R, G, and B are arranged, for example, before and after the paper surface in FIG.
  • light to be transmitted can be selected by changing the period of the hole arrays 32a, 32a, 32a..., That is, the period of the arrangement of the openings 32a. It is possible to simultaneously form wavelength selective filters for R, G, and B light by one photolithography.
  • hole arrays 32 a, 32 a, 32 a... Are formed in the metal layer 31 to form the plasmonic filter portion 32, and then the metal layer 31 and the insulating layer 7 are made of SiO 2.
  • An insulating layer 5 that functions as a protective film is formed. This time, formed in the previous step an opening of plasmonic filter portion 32 of the metal layer 31 (through-hole or recess) 32a, insulating layer 5, that is, since it is necessary to fill in SiO 2, made of SiO 2 insulating Layer 5 is formed by high density plasma CVD.
  • the insulating layer 5 made of SiO 2 covering the PAD region 45 exposed from the metal layer 31 is removed to expose the PAD region 45.
  • a PAD portion made of a metal film thicker than the metal layer 31 is formed.
  • the PAD part is exposed from the metal layer 31 because the metal layer 31 for the plasmonic filter part 32 using plasmon resonance is formed thinner than the thickness of the metal film that becomes the PAD part. Therefore, if a part of the metal layer 30 is used as a metal film of the PAD part, there is a possibility that a problem may occur during a test or wire bonding.
  • the thickness of the metal film (not shown) of the PAD portion is appropriately set to prevent occurrence of problems. it can.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion device with a built-in circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those of the circuit-embedded photoelectric conversion device of the first embodiment shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those of FIG. Only different components will be described below.
  • a reference for the reference having the same configuration and characteristics as the first photodiode 101 is provided on the substrate 100 made of silicon.
  • a second photodiode 201 as a second photoelectric conversion element is formed.
  • this substrate 100 is provided with a circuit portion as in FIG.
  • the metal layer 31 has a shield metal portion 33 with a plasmonic filter portion 32.
  • the shield metal part 33 covers the circuit part, the second photodiode 201, and the region between the first photodiode 101 and the second photodiode 201.
  • the photoelectric conversion device with a built-in circuit includes the reference second photodiode 201 covered with the shield metal portion 33, the output of the first photodiode 101 and the shield metal portion 33 cover the output.
  • a difference from the output of the reference second photodiode 201 into which light does not enter can be obtained by, for example, a differential circuit (not shown), and the dark output can be corrected.
  • the shield metal portion 33 includes the circuit portion, the second photodiode 201, and the region between the first photodiode 101 and the second photodiode 201. Since they are covered, stray light and the like can be prevented from entering the first and second photodiodes 101 and 201, and generation of false signals can be prevented.
  • shield metal portion 33 of the metal layer 31 covers the second photodiode 201 in addition to the circuit portion, a portion (shield metal portion) for shielding the second photodiode 201 and a circuit portion are provided.
  • the portion to be shielded can be simultaneously formed at a low cost, and the circuit portion and the second photodiode 201 can be shielded at a low cost.
  • a photodiode is used as the photoelectric conversion element, but a phototransistor or a solid-state image sensor may be used.
  • the photoelectric conversion device with a built-in circuit of the present invention is At least one first photoelectric conversion element 101 and a circuit unit 202 are formed on a substrate 100, and wiring layers 11, 12, and 13 are formed on the substrate 100 with insulating layers 1, 2, and 3 interposed therebetween.
  • the conversion device On the insulating layer 7 above the wiring layers 11, 12, 13, openings 32 a, 32 a, which are periodically or aperiodically arranged to guide wavelength-selected light to the first photoelectric conversion element 101, The same metal layer 31 having the plasmonic filter part 32 having 32a... And the shield metal part 33 for blocking light of a predetermined wavelength is provided.
  • the light of the predetermined wavelength is light having a wavelength that becomes a generation source of a false signal or noise.
  • the plasmonic filter part 32 and the shield metal part 33 are included in the same metal layer 31, and below the insulating layer 7 below the metal layer 31, Since there is no shield metal part having a large area equivalent to that of the shield metal part 33, a wide protrusion is unlikely to occur in the insulating layer 70 before processing under the metal layer 31, and the step becomes small. Even if CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed on the layer 70 for planarization, dishing hardly occurs below the plasmonic filter portion 32 in the insulating layer 7 after processing.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the insulating layer 7 under the metal layer 31 can be flattened with high accuracy, the opening 32a of the plasmonic filter portion 32 that needs to be finely processed at the nano level can be processed with high accuracy, and the CMP processing time can be increased. Can be shortened. Further, the nano-level opening 32a of the plasmonic filter portion 32 can be easily formed in a uniform shape by, for example, photolithography.
  • the plasmonic filter portion 32 and the shield metal portion 33 are preferably continuous because the amount of deposits can be reduced. However, the plasmonic filter part and the shield metal part may be separated.
  • the shield metal part 33 covers at least the circuit part 202.
  • the shield metal portion 33 covers the circuit portion 202 and blocks light of a predetermined wavelength, malfunction caused by the light of the circuit portion 202 and the first photoelectric conversion element 101 is prevented. And durability can be improved.
  • the shield metal part 33 is set to the ground potential.
  • the shield metal part 33 covering the circuit part 202 is at ground potential, the shield metal part 33 not only blocks light but also shields against electrical noise. Can be obtained. For example, when the electrical noise jumps to the metal layer 31 or the shield metal portion 33, the electrical noise can escape to the grounded potential, so that the circuit portion 202 below the shield metal portion 33 has There is no adverse effect. That is, the shield metal portion 33 can prevent light from entering and electrical noise, and functions as a light and electricity shield.
  • the shield metal portion 33 covers a region between the first photoelectric conversion element 101 and the circuit portion 202.
  • the shield metal part 33 covers the region between the first photoelectric conversion element 101 and the circuit part 202, stray light enters the first photoelectric conversion element 101. Can be prevented and generation of a false signal can be prevented.
  • the shield metal portion 33 covers an area of 1 ⁇ 2 or more of the surface of the substrate 100.
  • the shield metal portion 33 covers an area of 1 ⁇ 2 or more of the surface of the substrate 100, the area where the original metal layer 30 of the metal layer 31 is etched can be reduced.
  • the original metal layer 30 is etched with a metal etcher or the like, generation of deposits or the like can be suppressed.
  • the shield metal portion 31 has an area that is 1/2 or more of the surface of the substrate 100. The amount of deposits generated can be reduced.
  • the shield metal portion 33 covers the second photoelectric conversion element 201.
  • the difference between the output of the first photoelectric conversion element 101 and the output of the reference second photoelectric conversion element 201 that is covered with the shield metal portion 33 and does not receive light is, for example, The dark output can be corrected by using a differential circuit.
  • the shield metal part 33 of the same metal layer 31 covers the second photoelectric conversion element 201 in addition to the circuit part 202, the second photoelectric conversion element 201 is A portion to be shielded (shield metal portion) and a portion to shield the circuit portion 202 can be simultaneously formed at low cost, and the circuit portion 202 and the second photoelectric conversion element 201 can be shielded at low cost.
  • the shield metal portion 33 covers a region between the first photoelectric conversion element 101 and the second photoelectric conversion element 201.
  • the shield metal portion 33 covers the region between the first photoelectric conversion element 101 and the second photoelectric conversion element 201, stray light is generated by the first and second photoelectric conversion elements. Intrusion into the conversion elements 101 and 201 can be prevented, and generation of false signals can be prevented.
  • the circuit unit 202 includes an electrostatic protection element 202a.
  • the shield metal portion 33 covers the electrostatic protection element 202a of the circuit portion 202, the electrostatic protection element 202a is protected from electrical noise. Therefore, malfunction of the electrostatic protection element 202a can be prevented.
  • a PAD portion is included, and the PAD portion is exposed from the metal layer 31.
  • the metal layer 31 having the plasmonic filter portion 32 utilizing plasmon resonance is formed thinner than the thickness of the metal film required for the PAD portion. For this reason, if a PAD part is formed in the metal layer 31, a problem may occur during a test or wire bonding.
  • the thickness of the PAD portion can be appropriately set to prevent the occurrence of trouble.
  • a plurality of the wiring layers 11, 12, and 13 are provided on the substrate 100 so as to form a multilayer wiring.
  • the metal layer 31 is provided on the uppermost wiring layer 13 among the plurality of wiring layers 11, 12, 13 via the insulating layer 7.
  • the metal layer 31 is provided on the uppermost wiring layer 13 of the plurality of wiring layers 11, 12, 13 via the insulating layer 7.
  • the metal layer 31 having the plasmonic filter portion 32 and the shield metal portion 33 can be formed in the same layer as an organic color resist used in an image sensor, a color sensor, etc. Therefore, the conventional organic color resist and the metal layer can be formed. The replacement with 31 can be easily performed.
  • the metal layer 31 is made of Al or AlCu.
  • a plasmon resonance phenomenon can be generated up to a short wavelength, and in the RGB color sensor, a plasmonic filter portion that transmits light having a wavelength of 440 nm which is a wavelength of B (blue) is formed. It is a material suitable for.
  • the metal layer 31 is made of Al or AlCu, it is possible to reliably form a plasmonic filter portion that transmits light having a wavelength of B.
  • the metal layer 31 has a thickness that prevents at least transmission of light having a predetermined wavelength.
  • the light of the predetermined wavelength is light having a wavelength that becomes a generation source of a false signal or noise.
  • the metal layer 31 since the metal layer 31 has a thickness that prevents at least transmission of light of a predetermined wavelength, generation of false signals and noise can be reliably prevented.
  • the metal layer 31 has a thickness that prevents transmission of light having a wavelength of 300 nm to 1200 nm.
  • the wavelength of light that is well transmitted through silicon is not less than 300 nm and not more than 1200 nm.
  • the metal layer 31 has a thickness that prevents transmission of light having a wavelength of 300 nm or more and 1200 nm or less. Therefore, the metal layer 31 transmits light transmitted through silicon having a wavelength of 300 nm or more and 1200 nm or less. Can be blocked.
  • the insulating layers 1, 2, 3, 7, 5, the first photoelectric conversion element 101, the circuit unit 202, the substrate 100, and the like are formed of silicon, light that causes noise and false signals is Intrusion into one photoelectric conversion element 101 or the circuit portion 202 can be prevented.
  • the plasmonic filter portion 32 of the metal layer 31 selects and transmits each of the three primary colors of light.
  • the plasmonic filter unit 32 selects and transmits each of the three primary colors of light, so that each of the three primary colors of light can be reliably detected.
  • the manufacturing method of the circuit built-in photoelectric conversion device of the present invention Forming a first photoelectric conversion element 101 and a circuit portion 202 on a substrate 100; On the substrate 100, a plurality of wiring layers 11, 12, and 13 are sequentially stacked via insulating layers 1, 2, and 3, The same metal layer 31 is formed on the uppermost wiring layer 13 among the plurality of wiring layers 11, 12, 13 via the insulating layer 7, A part of the metal layer 31 is formed with a plasmonic filter portion 32 by periodically or aperiodically forming an opening 32a for guiding wavelength-selected light to the first photoelectric conversion element 101. Another part of the metal layer 31 is defined as a shield metal portion 33 that blocks light of a predetermined wavelength.
  • the above-mentioned photoelectric conversion device with a built-in circuit having the advantage that the plasmonic filter portion 32 can be formed with high accuracy and speed can be manufactured reliably and inexpensively.

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Abstract

　プラズモニックフィルタ部の下の絶縁層にディッシングが生じ難くて、プラズモニックフィルタ部の微細加工を正確に行うことができる回路内蔵光電変換装置およびその製造方法を提供する。配線層（１１，１２，１３）よりも上方の絶縁層（７）上に、同一の金属層（３１）を設ける。この金属層（３１）は、第１の光電変換素子（１０１）に波長選択した光を導くための周期的な開口（３２ａ）を有するプラズモニックフィルタ部（３２）と、光を遮るシールドメタル部（３３）とを有する。

Description

回路内蔵光電変換装置およびその製造方法
　本発明は、カラーセンサ等の回路内蔵光電変換装置およびその製造方法に関する。
　人の目は部屋の照明の色温度が異なっても、色の変化をあまり感じないようになっており、一般的にこの特性は色順応と呼ばれている。例えば、青っぽい（色温度が高い）蛍光灯照明の部屋から、黄色っぽい（色温度が低い）白熱灯照明の部屋に入ると、部屋の白い壁が最初は黄色っぽく見える。しかし、しばらく経つと黄色っぽく見えていた壁が白く見えるようになる。
　このように人間の視覚に色順応という特性があるために、部屋の照明の色が異なると、テレビの画像の色が同じでも、その画像は異なった色に見えることになる。近年、液晶テレビの高画質化に伴い、部屋の照明の種類によって画像の色味を変えることにより、部屋の照明の色温度が変化しても、自然な画像に見えるようにする機能に対する要望が高まってきている。そのため、部屋の色温度を検出して、目の色順応に対応するように画像の色味を自動的にコントロールすることができるように、部屋の色温度を検出するカラーセンサの液晶テレビへの搭載が進んでいる。また、スマートフォンやタブレットＰＣ（パソコン）等のように持ち運びが可能な機器に搭載される液晶画面の場合、周囲の照明が視聴場所によって刻々と変化するため、カラーセンサのように自動的に色温度を検出するセンサはより重要となっている。
　このカラーセンサは、環境光から可視光領域におけるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の分光を別々センシングすることにより構成される。（以下、カラーセンサをＲＧＢセンサと言う。）
　このＲＧＢセンサでは、環境光をセンシングするために、複数の光電変換素子が用いられ、この光電変換素子となるデバイスは一般にフォトダイオードにより構成されている。このフォトダイオード自体は色を識別することができず、光の強さ（光量）しか検出することができない。そこで、画像を電気信号に変換する場合、色を識別するために、各フォトダイオード上にカラーフィルタを被せて、各フォトダイオードで光の３原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光の光量を検出することで、フォトダイオードから色信号を取得する。
　従来、ＲＧＢセンサにおいては、環境光をＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の三原色の光に分けるために、材料の吸収による遮光もしくは光の干渉により特定の波長のみを透過または反射させるカラーフィルタを用いている。そして、図６に示すＲＧＢセンサの構造が一般的である。
　図６において、１００は例えばシリコンからなる半導体基板、１０１はＲＧＢの夫々に対応して設けられ、ＲＧＢの三原色の光量を検出する第１のフォトダイオード、１０２は回路部、１，２，３，４０は例えばＳｉＯ２からなる絶縁層、１１，１２，１３は例えば金属等からなる配線層、４３は配線層１３と同層に設けたシールドメタル部、５１，５２はアクリル樹脂からなる有機平坦化層、５３は環境光をＲ、Ｇ、Ｂの三原色の光に分けるカラーフィルタとしての有機カラーレジスト、２０はビアホールである。
　しかしながら、上記従来のＲＧＢセンサにおいては、ＲＧＢの三原色の光を振り分ける有機カラーレジストからなるカラーフィルタ５３を形成するために、３種類のフォトマスクが必要であり、この３種類のフォトマスクが必要であることが、製造工程において時間とコストを引き上げる要因となっている。
　これらの時間とコストを引き下げるために、上述のカラーフィルタ５３に代わる光波長選択性フィルタとして、金属薄膜にナノスケールの微細加工を施した構造がある。この構造の光波長選択性フィルタは、入射された光によって、励起される表面プラズモン共鳴による光の異常透過現象を用いる。
　この表面プラズモン共鳴を用いた波長選択性フィルタについては、特許文献１（特開平１１－７２６０７号公報）に詳しく説明されている。この異常透過現象を発生させる手段として様々な方法があるが、例えば、図７に示すように、５０～２００ｎｍ程度の薄い金属膜５０１を形成し、この金属膜５０１に透過波長よりも微細なホールアレイ５０２，５０２，５０２，…をパターニングして、フィルタ層５００を形成する方法がある。このフィルタ層５００に光が入射した時に透過する分光波形が図８に示されている。但し、表面プラズモン効果は、ある金属膜および絶縁膜または空気との界面で生じる表面プラズモンと、入射光により生じるエバネッセント光との共鳴で生じるため、表面プラズモン効果を効率よく発生させるためには、金属膜や絶縁膜は単一構造（材料、屈折率などの物性の均一性、ホールピッチや形状の均一性）とすることが望ましい。例えば、金属材料としてはＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等が使用される。
　特に、Ａｌは、
　（i）プラズマ周波数が高いために短波長まで共鳴現象が生じる
　（ii）通常の半導体プロセスで使用される材料であり、プロセスインテグレーションの点でも特殊な装置や材料が不要である
　（iii）材料が安価である
　（iv）作製プロセスが単純であり、それぞれの波長に対応したフィルタを一括して形成可能である
等の利点があり、採用される場合が多い。
　但し、表面プラズモン効果を生じさせる金属膜を形成するにあたっては、デザインルールで６５ｎｍ～０.１３ｕｍレベルの開口の微細加工が必要となる。
　非特許文献１（フォーカス２６＜第３回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発　ＮＩＭＳ、豊田中央研究所）によれば、４００ｎｍ程度の波長を有する青色光を透過させるＡｌ膜を形成するためには、図９に示すように、ホール５０２，５０２，５０２…間ピッチを２６０ｎｍ程度にする必要があり、ホール５０２の径は８０～１８０ｎｍ程度とする必要がある。ＲＧＢの波長の光を透過させる金属膜フィルタを形成するためには、上述のように、青色光透過のために２６０ｎｍ程度のホール５０２，５０２，５０２…間ピッチが必要である。
特開平１１－７２６０７号公報
フォーカス２６＜第３回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発　ＮＩＭＳ、豊田中央研究所
　図１０は、本発明の開発過程で試作された回路内蔵光電変換装置の断面図である。この図１０の回路内蔵光電変換装置は、本件発明の課題を説明するための便宜上、記載するもので、従来技術（公知技術）ではない。
　図１０において、１００は例えばシリコンからなる半導体基板、１０１はＲＧＢの夫々に対応して設けられ、夫々ＲＧＢの三原色の光量を検出する第１のフォトダイオード（図示しないが、ＲＧＢに対応する複数の第１のフォトダイオードが紙面の前後方向に配置している。）、１０２は回路部、１，２，３，４，５０は例えばＳｉＯ２等からなる絶縁層、１１，１２，１３は例えば金属等からなる配線層、４２は環境光をＲＧＢの三原色の光に分ける金属膜からなるプラズモニックフィルタ部、４３は配線層１３と同時に同じ層に形成され、回路部１０２を覆うシールドメタル部、２０はビアホールである。
　上記プラズモニックフィルタ部４２は、青色光の透過領域において、青色光の透過のために例えば２６０ｎｍ程度のホール４２ａ，４２ａ，４２ａ…間ピッチが必要とする。これを実現するための金属層からなるプラズモニックフィルタ部４２のホールアレイ４２ａ，４２ａ，４２ａ…と、微細な金属の配線層１１，１２，１３とのフォトリソグラフィの露光条件の両立が難しいため、金属膜フィルタであるプラズモニックフィルタ部４２は、配線層１１，１２，１３の金属層とは上下異なる別層で形成している。また、従来の固体撮像素子やカラーセンサなどで用いられる有機のカラーレジストとの置き換えを考慮して、プラズモニックフィルタ部４２は、図１０に示すように、配線層１３およびシールドメタル部４３よりも上方に形成している。
　しかしながら、上記プラズモニックフィルタ部４２を配線層１３およびシールドメタル部４３よりも上方に形成した場合、図１１に示すように、図１０の平坦な絶縁層４になる前のＣＭＰ（化学機械研磨：Chemical Mechanical Polishing）加工する前の絶縁層４０を堆積すると、シールドメタル部４３の上方の絶縁層４０には幅広の凸部４０ａができる一方、第１のフォトダイオード１０１の上方の絶縁層４０には幅広の凹部４０ｂができて、凸部４０ａと凹部４０ｂとの段差が大きくなる。この大きな段差が生じる原因であるシールドメタル部４３は、第１のフォトダイオード１０１以外の回路部１０２等を覆って、偽信号やノイズの発生源となる光が第１のフォトダイオード１０１に入らないようにするためのもので、回路内蔵光電変換装置においては、正確な信号を得るために必要なものである。
　一方、図１１に示す大きな段差および幅広の凸部４０ａがある絶縁層４０に、平坦化工程でＣＭＰを行って、図１２に示すように、絶縁層４に加工した場合、第１のフォトダイオード１０１の上方にディッシング４ｄが発生する。（分かり易くするため、ディッシング４ｄは誇張して示されている。）
　このように、第１のフォトダイオード１０１の上方の絶縁層４に、ＣＭＰ後もディッシング４ｄによるたわみがあると、平坦化されていない下地である絶縁層４上の金属膜に、プラズモニックフィルタ部４２の微細な開口４２ａ，４２ａ，４２ａ，…のパターンを形成するために、フォトリソグラフィを行っても、微細なパターンがゆがんで転写されてしまい、プラズモニックフィルタ部４２に要求される正確な微細加工をすることができないという問題がある。
　なお、プラズモニックフィルタ部４２を形成するためには、金属膜に、ナノインプリントやステッパ等を用いてフォトリソグラフィを行って、微細加工パターンを転写するが、正確な微細パターンを形成させるためには、図１３に示すように、絶縁膜４のフォト加工前の平坦化が重要である。
　そこで、本発明の課題は、プラズモニックフィルタ部の下の絶縁層にディッシングが生じ難くて、プラズモニックフィルタ部の微細加工を正確に行うことができる回路内蔵光電変換装置およびその製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の回路内蔵光電変換装置は、
　基板上に少なくとも１つの第１の光電変換素子と回路部を形成し、上記基板上に絶縁層を介して配線層を形成した回路内蔵光電変換装置において、
　上記配線層よりも上方の絶縁層上に、上記第１の光電変換素子に波長選択した光を導くための周期的または非周期的に配置された開口を有するプラズモニックフィルタ部と所定の波長の光を遮るシールドメタル部とを有する同一の金属層を設けたことを特徴としている。
　また、本発明の回路内蔵光電変換装置の製造方法は、
　基板上に第１光電変換素子と回路部を形成し、
　上記基板上に、複数の配線層を、順次、絶縁層を介して積層し、
　上記複数の配線層のうちの最上層の配線層の上に、絶縁層を介して、同一の金属層を形成し、
　上記金属層の一部に、上記第１の光電変換素子に波長選択した光を導くための開口を周期的または非周期的に形成してプラズモニックフィルタ部を形成して、上記金属層の他の一部を、所定の波長の光を遮るシールドメタル部として定義することを特徴としている。
　本発明によれば、プラズモニックフィルタ部の下の絶縁層にディッシングが生じ難くて、精度の高いプラズモニックフィルタ部を有する回路内蔵光電変換装置を得ることができる。
本発明の第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。 上記第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。 上記第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。 上記第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の断面図である。 本発明の第２実施形態の回路内蔵光電変換装置の断面図である。 従来のカラーフィルタを使用した回路内蔵光電変換装置の断面図である。 特許文献１に記載のホールアレイをパターニングしたフィルタ層を示す斜視図である。 特許文献１に記載のフィルタ層を透過した分光波形を示す波形図である。 青色光透過フィルタのホールアレイの一例を示す図である。 本発明の開発過程で試作された回路内蔵光電変換装置の断面図である。 上記回路内蔵光電変換装置の製造過程で絶縁層を形成した状態を説明する断面図である。 上記回路内蔵光電変換装置の絶縁層をＣＭＰで研磨した状態を示す断面図である。 上記絶縁膜を理想的に平坦化した状態を示す断面図である。
　以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
　なお、図１０の構成要素と同一または類似の構成要素については、図１０の構成要素と同一参照番号を付して、それらの構成および作用の詳しい説明は省略し、異なる構成要素のみについて、以下に説明する。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の製造方法について、図１から図４を用いて説明する。
　図１に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板１００上の所定の位置に、入射光を電気信号に変換する第１の光電変換素子の一例としての第１のフォトダイオード１０１と、その電気信号を処理する回路部２０２を形成する。この際、回路部２０２以外に電気信号を出力するための端子であるＰＡＤ（パッド）を形成するための領域も同時に確保する。上記回路部２０２は、静電保護素子２０２ａを含んでいる。
　上記半導体基板１００の上方、かつ、第１のフォトダイオード１０１の周辺や回路部２０２の上方には、例えばＳｉＯ２等からなる絶縁層１，２，３を介して例えば金属等からなる配線層１１，１２，１３を積層して、多層配線を形成している。ここでは、図１０の例のような配線層１３と同層のシールドメタル部４３の形成は行わない。配線層１３には、シールドメタル部として機能する大面積の平面部がなくて、配線としてのみ使用する。
　次に、図１に示すように、上記絶縁層３および配線層１３の更に上方に、例えばＳｉＯ２等からなる絶縁層７０を例えばＣＶＤ（化学気相成長）法で堆積する。このとき、配線層１３の上方には、この配線層１３に対応して幅狭の突起状の凸部７０ａ，７０ａ，７０ａが生じる。図１では、図１０のような配線層１３と同層の幅広のシールドメタル部４３が存在しないから、図１０とは違って、絶縁層７０には幅狭の突起状の凸部７０ａのみが生じる。この幅狭の突起状の凸部７０ａは、図１０の幅広の平面状の凸部４０ａと異なり、ＣＭＰ工程で局所的に比較的大きな研磨圧力が付加されるから、研磨され易くて、容易に平坦化でき、しかも、ＣＭＰの研磨時間を抑制することができる。このように、絶縁層７０は、ディッシングの発生が抑制されて、平坦化されやすい形状となっている。
　上記絶縁層７０をＣＭＰにより完全に平坦になるまで加工を行って、図２に示すように、ディッシングの殆どない平坦な絶縁層７を形成する。この絶縁層７の表面の平坦化は、後に、微細開口を有する金属のプラズモニックフィルタ部を微細パターンのフォトリソグラフィ等で形成する上で、極めて重要である。
　次に、図３に示すように、平坦化された絶縁層７上に、フィルタ材料としての金属層３０をスパッタリングにて例えば１５０ｎｍの厚さに形成する。このフィルタ材料の金属は、Ａｌが材料の単一性より最も望ましいが、より一般的に半導体製造に使用されているＡｌＣｕやＡｌＳｉであってもよい。また、上記金属層３０の厚さは、１５０ｎｍに限らず、５０～２００ｎｍ程度であってもよい。
　また、上記同一の金属層３０に、後に、遮光するシールドメタル部３３（図４を参照）を定義するため、金属層３０には、所定の波長の例としての３００ｎｍ～１２００ｎｍの波長の光をブロックできる層厚が必要となる。これは、シリコンを良く透過する光の波長が、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であるからである。このように、上記シールドメタル部３３が、シリコンを良く透過する３００ｎｍ～１２００ｎｍの波長の光をブロックできる層厚を有すると、絶縁層１，２，３，７、第１のフォトダイオード１０１、回路部２０２および基板１００等をシリコンで形成した場合でも、ノイズや偽信号の原因となる光が、第１のフォトダイオード１０１や回路部２０２に侵入するのを防止することができる。
　図３に示すように、電極取り出し部であるＰＡＤ（パッド）領域４５は、金属層３０で覆われていなくて露出している。
　次に、図３に示すように、上記金属層３０の上にフォトレジスト６１を塗布し、このフォトレジスト６１にフォトリソグラフィで開口パターン６１ａ，６１ａ，６１ａ…を形成する。この開口パターン６１ａ，６１ａ，６１ａ…は、図４に示す波長選択フィルタとして機能するプラズモニックフィルタ部３２に対応するもので、第１のフォトダイオード１０１の受光用の開口の上方に位置する。そして、上記金属層３０を、フォトレジスト６１をマスクとして、エッチングして、図４に示すプラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３とを有する金属層３１を形成し、その後、フォトレジスト６１を除去する。
　上記プラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３とが同一金属層３１に含まれて、この金属層３１の下に、シールドメタル部３３と同等の大面積のシールドメタル部がないから、金属層３１の下の絶縁層７には、前述の如く、ＣＭＰ後にディッシングが起こり難く、したがって、プラズモニックフィルタ部３２のナノレベルで微細加工する必要がある開口３２ａを、例えば、フォトリソグラフィ等で均一な形状に精度高くかつ迅速に加工できる。
　図４に示すように、上記金属層３１のプラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３とは連続して、エッチング時のデポ物の発生量を少なくしている。尤も、図示しないが、プラズモニックフィルタ部とシールドメタル部とは連続していなくて、分離していてもよい。
　上記シールドメタル部３３は、回路部２０２、第１のフォトダイオード１０１と回路部２０２との間の領域、および、第１のフォトダイオード１０１の外側の領域を覆っている。これにより、迷光が第１のフォトダイオード１０１や回路部２０２に侵入するのを防止して、偽信号の発生を防止して、誤作動の防止、耐久性の向上をしている。
　また、上記金属層３１、ひいては、シールドメタル部３３は、図示しない配線を介して、接地されていて、接地電位とされている。これにより、金属層３１，シールドメタル部３３は、光の遮断だけでなく、電気的なノイズに対してもシールド効果を有する。例えば、電気的ノイズが金属層３１、あるいは、シールドメタル部３３に飛来した場合、この電気的ノイズは接地された電位に逃げることができるため、金属層３１、シールドメタル部３３よりも下の回路部２０２、静電保護素子２０２ａに電気的ノイズが悪影響することがない。つまり、シールドメタル部３３は、光の侵入を防ぐことと電気的ノイズから回路部２０２等を守るシールドとして機能する。
　また、上記シールドメタル部３３は、基板１００の表面の１／２以上の面積を覆っている。これにより、元の金属層３０のエッチングされる面積を減らすことができて、メタルエッチャー等で元の金属層３０をエッチングする際にデポ物等の発生を抑制することができる。
　一方、上記プラズモニックフィルタ部３２の開口３２ａの開口パターンは、二次元状に周期的なものである。この第１実施形態では、開口３２ａは貫通穴であるが、貫通穴に代えて凹部で形成されてもよい。これらの開口３２ａの形状は、円形に限らず、四角形、三角形などの形状であってもよい。
　上記金属層３１のプラズモニックフィルタ部３２に、二次元状に周期的に配列された開口３２ａ，３２ａ，３２ａ…を形成することによって、この二次元状に周期的に配列された開口３２ａ，３２ａ，３２ａ…に表面プラズモン分散関係が組み込まれて、光によって表面プラズモンが励起できて、この金属層３１のプラズモニックフィルタ部３２を波長選択フィルタとして機能させることがきる（非特許文献１を参照）。このとき、隣接する開口３２ａでも同様に電子が振動し、表面全体で集団励起として振る舞うので、隣接する開口３２ａと開口３２ａとのホールピッチは同じ距離をとるような配列が最適であり、図９のように６つの開口が１つの開口を囲むような千鳥上の配列ならばホールピッチが一定となり高い色分解能を得ることができる（非特許文献１を参照）。
　この金属層３１のプラズモニックフィルタ部３２上に周期的に形成する開口３２ａは、Ｒ（波長６６０ｎｍ）、Ｇ（波長５４０ｎｍ）、Ｂ（波長４４０ｎｍ）の光の透過させるために、図示しないが、Ｒ、Ｇ、Ｂ用にそれぞれ異なる周期のホールアレイを形成している。このＲ、Ｇ、Ｂ用の各ホールアレイは、図４において、例えば、紙面の前後に配置している。
　上記金属層３１の材料にＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉを使用し、この金属層３１のホールアレイ３２ａ，３２ａ，３２ａ…を、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層５で被膜する場合には、光の垂直入射により表面プラズモンを励起する条件は、規格化周波数ａ／λ＝０．６５（式１）となる（非特許文献１を参照）。ここで、ａはホールアレイ３２ａ，３２ａ，３２ａ…の周期である。この式１より、ＲＧＢのそれぞれの光を透過させるホールアレイの周期ａは、Ｒ用では４２０ｎｍ、Ｇ用では３４０ｎｍ、Ｂ用では２６０ｎｍと算出される。この式１より、ホールアレイ３２ａ，３２ａ，３２ａ…の周期、つまり、開口３２ａの配列の周期を変えることによって、透過させる光を選択できるので、１枚のフォトマスク上に異なった周期配列のパターンを形成することで、１回のフォトリソグラフィでＲ、Ｇ、Ｂの光の波長選択フィルタを同時に形成することが可能である。
　図４に示すように、上記金属層３１にホールアレイ３２ａ，３２ａ，３２ａ…を形成して、プラズモニックフィルタ部３２を形成した後、この金属層３１および絶縁層７上に、ＳｉＯ２からなる保護膜として機能する絶縁層５を形成する。この際、前工程にて形成された金属層３１のプラズモニックフィルタ部３２の開口（貫通穴または凹部）３２ａを、絶縁層５、つまり、ＳｉＯ２で埋める必要があるため、ＳｉＯ２からなる絶縁層５を高密度プラズマＣＶＤ法で形成する。
　最後に、金属層３１から露出しているＰＡＤ領域４５を被覆しているＳｉＯ２からなる絶縁層５を除去して、ＰＡＤ領域４５を露出させる。そして、このＰＡＤ領域４５に、図示しないが、金属層３１の厚さよりも厚い金属膜からなるＰＡＤ部を形成する。
　このように、金属層３１からＰＡＤ部が露出しているのは、プラズモン共鳴を利用するプラズモニックフィルタ部３２のための金属層３１は、ＰＡＤ部となる金属膜の膜厚よりも薄く形成されるから、もし、仮に、金属層３０の一部を、ＰＡＤ部の金属膜とすると、テストやワイヤーボンド時に不具合が発生する可能性があるからである。この第１実施形態では、ＰＡＤ領域４５に形成される図示しないＰＡＤ部が金属層３０から露出しているから、ＰＡＤ部の図示しない金属膜の厚さを適宜設定して、不具合の発生を防止できる。
　（第２実施形態）
　図５は、本発明の第２実施形態の回路内蔵光電変換装置の断面図である。図５において、図４に示す第１実施形態の回路内蔵光電変換装置の構成要素と同一構成要素については、図４の構成要素と同一参照番号を付して、作用、効果について詳しい説明は省略し、異なる構成要素のみについて以下に説明する。
　図５に示すように、シリコンからなる基板１００上に、第１の光電変換素子としての第１のフォトダイオード１０１の他に、この第１のフォトダイオード１０１と全く同じ構成、特性のリファレンス用の第２の光電変換素子としての第２のフォトダイオード２０１を形成している。この基板１００には、図示しないが、図１と同様に、回路部を設けている。
　金属層３１はプラズモニックフィルタ部３２とのシールドメタル部３３を有する。上記シールドメタル部３３は、上記回路部と、第２のフォトダイオード２０１と、第１のフォトダイオード１０１と第２のフォトダイオード２０１との間の領域とを覆っている。
　この第２実施形態の回路内蔵光電変換装置では、シールドメタル部３３に覆われたリファレンス用の第２のフォトダイオード２０１を有するから、第１のフォトダイオード１０１の出力と、シールドメタル部３３で覆われて光が入らないリファレンス用の第２のフォトダイオード２０１の出力との差分を、例えば、図示しない差動回路で求めて、暗出力についての補正を行うことができる。
　また、この第２の実施形態では、上記シールドメタル部３３が、上記回路部と、第２のフォトダイオード２０１と、第１のフォトダイオード１０１と第２のフォトダイオード２０１との間の領域とを覆っているから、迷光等が第１および第２のフォトダイオード１０１，２０１に侵入するのを防止して、偽信号の発生を防止できる。
　また、上記金属層３１のシールドメタル部３３は、回路部の他に、第２のフォトダイオード２０１を覆っているから、第２のフォトダイオード２０１をシールドする部分（シールドメタル部）と回路部をシールドする部分とを同時に安価に形成することができて、回路部および第２のフォトダイオード２０１を安価にシールドすることができる。
　上記第１および第２実施形態では、光電変換素子として、フォトダイオードを用いたが、フォトトランジスタや個体撮像素子を用いてもよい。
　本発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
　本発明の回路内蔵光電変換装置は、
　基板１００上に少なくとも１つの第１の光電変換素子１０１と回路部２０２を形成し、上記基板１００上に絶縁層１，２，３を介して配線層１１，１２，１３を形成した回路内蔵光電変換装置において、
　上記配線層１１，１２，１３よりも上方の絶縁層７上に、上記第１の光電変換素子１０１に波長選択した光を導くための周期的または非周期的に配置された開口３２ａ，３２ａ，３２ａ…を有するプラズモニックフィルタ部３２と所定の波長の光を遮るシールドメタル部３３とを有する同一の金属層３１を設けたことを特徴としている。
　ここで、上記所定の波長の光とは、偽信号やノイズの発生源となる波長を有する光である。
　上記構成の回路内蔵光電変換装置によれば、上記プラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３とが同一金属層３１に含まれて、この金属層３１の下の絶縁層７よりも下には、上記シールドメタル部３３と同等の大面積のシールドメタル部がないから、金属層３１の下の加工前の絶縁層７０には、幅広の凸部が生じ難くて、段差が小さくなって、この絶縁層７０に平坦化のためにＣＭＰ（化学機械研磨）をしても、加工後の絶縁層７におけるプラズモニックフィルタ部３２の下にはディッシングが起こり難い。
　したがって、上記金属層３１の下の絶縁層７を精度高く平坦化できて、上記プラズモニックフィルタ部３２のナノレベルで微細加工する必要がある開口３２ａを精度高く加工でき、かつ、ＣＭＰの加工時間を短縮できる。また、このプラズモニックフィルタ部３２のナノレベルの開口３２ａを、例えば、フォトリソグラフィ等で均一な形状に簡単に形成することができる。
　なお、上記プラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３とは、デポ物の発生量が少なくできるから、連続しているのが望ましい。尤も、上記プラズモニックフィルタ部とシールドメタル部とは分離していてもよい。
　１実施形態では、
　上記シールドメタル部３３は、少なくとも、上記回路部２０２を覆っている。
　上記実施形態によれば、上記シールドメタル部３３が回路部２０２を覆って、所定の波長の光を遮っているから、回路部２０２や第１の光電変換素子１０１の光に起因する誤動作を防止でき、耐久性を向上できる。
　１実施形態では、
　上記シールドメタル部３３は接地電位とされている。
　上記実施形態によれば、上記回路部２０２を覆うシールドメタル部３３が接地電位となっているから、上記シールドメタル部３３は、光の遮断だけでなく、電気的なノイズに対してもシールド効果を得ることができる。例えば、電気的ノイズが金属層３１、あるいは、シールドメタル部３３に飛来した場合、この電気的ノイズは接地された電位に逃げることができるため、シールドメタル部３３よりも下の回路部２０２には悪影響をすることがない。つまり、上記シールドメタル部３３は、光の侵入を防ぐことと電気的ノイズを防ぐことができ、光および電気のシールドとして機能する。
　１実施形態では、
　上記シールドメタル部３３は、上記第１の光電変換素子１０１と上記回路部２０２との間の領域を覆っている。
　上記実施形態によれば、上記シールドメタル部３３が、上記第１の光電変換素子１０１と上記回路部２０２との間の領域を覆っているから、迷光が第１の光電変換素子１０１に侵入するのを防止して、偽信号の発生を防止できる。
　１実施形態では、
　上記シールドメタル部３３は、上記基板１００の表面の１／２以上の面積を覆っている。
　上記実施形態によれば、上記シールドメタル部３３が、上記基板１００の表面の１／２以上の面積を覆うから、金属層３１の元の金属層３０のエッチングされる面積を減らすことができて、メタルエッチャー等で元の金属層３０をエッチングする際にデポ物等の発生を抑制することができる。
　元の金属層３０のエッチングされる面積が広すぎると、エッチングによるデポ物の発生が多くなるが、この実施形態では、上記シールドメタル部３１が、上記基板１００の表面の１／２以上の面積を覆うから、デポ物の発生量を少なくすることができる。
　１実施形態では、
　リファレンス用の第２の光電変換素子２０１を含み、
　上記シールドメタル部３３は、上記第２の光電変換素子２０１を覆っている。
　上記実施形態によれば、上記第１の光電変換素子１０１の出力と、上記シールドメタル部３３で覆われて光が入らないリファレンス用の第２の光電変換素子２０１の出力との差分を、例えば、差動回路を用いて求めて、暗出力の補正をすることができる。
　また、この実施形態によれば、上記同一の金属層３１のシールドメタル部３３は、回路部２０２の他に、第２の光電変換素子２０１を覆っているから、第２の光電変換素子２０１をシールドする部分（シールドメタル部）と回路部２０２をシールドする部分とを同時に安価に形成することができて、回路部２０２および第２の光電変換素子２０１を安価にシールドすることができる。
　１実施形態では、
　上記シールドメタル部３３は、上記第１の光電変換素子１０１と上記第２の光電変換素子２０１との間の領域を覆っている。
　上記実施形態によれば、上記シールドメタル部３３が、上記第１の光電変換素子１０１と第２の光電変換素子２０１との間の領域を覆っているから、迷光が第１および第２の光電変換素子１０１，２０１に侵入するのを防止して、偽信号の発生を防止できる。
　１実施形態では、
　上記回路部２０２は、静電保護素子２０２ａを含む。
　上記実施形態によれば、上記シールドメタル部３３は、回路部２０２の静電保護素子２０２ａを覆っているから、静電保護素子２０２ａは電気的ノイズから保護される。したがって、静電保護素子２０２ａの誤作動を防ぐことができる。
　１実施形態では、
　ＰＡＤ部を含み、このＰＡＤ部は、上記金属層３１から露出している。
　プラズモン共鳴を利用する上記プラズモニックフィルタ部３２を有する金属層３１は、ＰＡＤ部に求められる金属膜の膜厚よりも薄く形成される。このため、もし、仮に、上記金属層３１に、ＰＡＤ部を形成すると、テストやワイヤーボンド時に不具合が発生する可能性がある。
　この実施形態では、上記ＰＡＤ部が金属層３１に設けられていなくて、金属層３１から露出しているから、ＰＡＤ部の厚さを適宜設定して、不具合の発生を防止できる。
　１実施形態では、
　上記基板１００上に、多層配線を形成するように、複数の上記配線層１１，１２，１３を設け、
　上記金属層３１は、上記複数の配線層１１，１２，１３のうちの最も上方の配線層１３の上に絶縁層７を介して設けられている。
　上記実施形態によれば、上記金属層３１は、上記複数の配線層１１，１２，１３のうちの最も上方の配線層１３の上に絶縁層７を介して設けられているから、従来の固体撮像素子やカラーセンサなどで用いられる有機のカラーレジストと同層で、上記プラズモニックフィルタ部３２とシールドメタル部３３を有する金属層３１を形成でき、したがって、従来の有機のカラーレジストと上記金属層３１との置き換えを容易に行うことができる。
　１実施形態では、
　上記金属層３１はＡｌまたはＡｌＣｕで形成されている。
　Ａｌはプラズマ周波数が高いため、短波長までプラズモン共鳴現象を発生させることができ、ＲＧＢカラーセンサにおいて、Ｂ（ブルー）の波長である４４０ｎｍの波長の光を透過させるプラズモニックフィルタ部を形成するのに適した材料である。
　上記実施形態によれば、上記金属層３１はＡｌまたはＡｌＣｕで形成されているから、Ｂの波長の光を透過させるプラズモニックフィルタ部を確実に形成することができる。
　１実施形態では、
　上記金属層３１の厚さは少なくとも所定の波長の光の透過を防止する厚みを有する。
　ここで、上記所定の波長の光とは、偽信号やノイズの発生源となる波長を有する光である。
　上記実施形態によれば、上記金属層３１の厚さは少なくとも所定の波長の光の透過を防止する厚みを有するから、偽信号やノイズの発生を確実に防止できる。
　１実施形態では、
　上記金属層３１は、波長が３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の光の透過を防止する厚さを有する。
　シリコンを良く透過する光の波長は、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。
　上記実施形態によれば、上記金属層３１は、波長が３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の光の透過を防止する厚さを有するから、上記金属層３１で波長が３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下のシリコンを透過する光を遮ることができる。
　したがって、上記絶縁層１，２，３，７，５、第１の光電変換素子１０１、回路部２０２や基板１００等をシリコンで形成した場合でも、ノイズや偽信号の原因となる光が、第１の光電変換素子１０１や回路部２０２に侵入するのを防止することができる。
　１実施形態では、
　上記金属層３１の上記プラズモニックフィルタ部３２は、光の三原色の各々を選択して透過する。
　上記実施形態によれば、上記プラズモニックフィルタ部３２は、光の三原色の各々を選択して透過するから、光の三原色の各々を確実に検出することができる。
　本発明の回路内蔵光電変換装置の製造方法は、
　基板１００上に第１光電変換素子１０１と回路部２０２を形成し、
　上記基板１００上に、複数の配線層１１，１２，１３を、順次、絶縁層１，２，３を介して積層し、
　上記複数の配線層１１，１２，１３のうちの最上層の配線層１３の上に、絶縁層７を介して、同一の金属層３１を形成し、
　上記金属層３１の一部に、上記第１の光電変換素子１０１に波長選択した光を導くための開口３２ａを周期的または非周期的に形成してプラズモニックフィルタ部３２を形成して、上記金属層３１の他の一部を、所定の波長の光を遮るシールドメタル部３３として定義する
ことを特徴としている。
　本発明の回路内蔵光電変換装置の製造方法によれば、精度高くかつ迅速にプラズモニックフィルタ部３２を形成できるという利点を有する上述の回路内蔵光電変換装置を確実かつ安価に製造することができる。
　１，２，３，４，５，７，４０，７０　絶縁層
　１１，１２，１３　配線層
　３０，３１　金属層
　３２，４２　プラズモニックフィルタ部
　３２ａ，５０１　開口
　３３，４３　シールドメタル部
　４５　パッド領域
　１００　基板
　１０１　第１のフォトダイオード
　２０１　第２のフォトダイオード
　１０２，２０２　回路部
　２０２ａ　静電保護素子

Claims (5)

  1. 　基板(１００)上に少なくとも１つの第１の光電変換素子(１０１)と回路部(２０２)を形成し、上記基板(１００)上に絶縁層(１，２，３)を介して配線層(１１，１２，１３)を形成した回路内蔵光電変換装置において、
    　上記配線層(１１，１２，１３)よりも上方の絶縁層(７)上に、上記第１の光電変換素子(１０１)に波長選択した光を導くための周期的または非周期的に配置された開口(３２ａ，３２ａ，３２ａ…)を有するプラズモニックフィルタ部(３２)と所定の波長の光を遮るシールドメタル部(３３)とを有する同一の金属層(３１)を設けたことを特徴とする回路内蔵光電変換装置。
  2. 　請求項１に記載の回路内蔵光電変換装置において、
    　上記シールドメタル部（３３）は接地電位とされていることを特徴とする回路内蔵光電変換装置。
  3. 　請求項１または２に記載の回路内蔵光電変換装置において、
    　リファレンス用の第２の光電変換素子（２０１）を含み、
    　上記シールドメタル部（３３）は、上記第２の光電変換素子（２０１）を覆っていることを特徴とする回路内蔵光電変換装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１つに記載の回路内蔵光電変換装置において、
    　上記基板（１００）上に、多層配線を形成するように、複数の上記配線層（１１，１２，１３）を設け、
    　上記金属層（３１）は、上記複数の配線層（１１，１２，１３）のうちの最も上方の配線層（１３）の上に絶縁層（７）を介して設けられていることを特徴とする回路内蔵光電変換装置。
  5. 　基板（１００）上に第１光電変換素子（１０１）と回路部（２０２）を形成し、
    　上記基板（１００）上に、複数の配線層（１１，１２，１３）を、順次、絶縁層（１，２，３）を介して積層し、
    　上記複数の配線層（１１，１２，１３）のうちの最上層の配線層（１３）の上に、絶縁層（７）を介して、同一の金属層（３１）を形成し、
    　上記金属層（３１）の一部に、上記第１の光電変換素子（１０１）に波長選択した光を導くための開口（３２ａ）を周期的または非周期的に形成してプラズモニックフィルタ部（３２）を形成して、上記金属層（３１）の他の一部を、所定の波長の光を遮るシールドメタル部（３３）として定義する
    ことを特徴とする回路内蔵光電変換装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016174758A1 (ja) * 2015-04-30 2016-11-03 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JP2018182022A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
CN110024129A (zh) * 2016-12-13 2019-07-16 索尼半导体解决方案公司 摄像元件、其制造方法、金属薄膜滤光片和电子设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9806217B2 (en) * 2014-04-30 2017-10-31 William Marsh Rice University Fully integrated CMOS-compatible photodetector with color selectivity and intrinsic gain
FR3075463B1 (fr) * 2017-12-19 2019-12-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Capteur d'image, permettant d'obtenir une information relative a la phase d'une onde lumineuse.
FR3104321A1 (fr) 2019-12-10 2021-06-11 Stmicroelectronics Sa Capteur de lumière

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038352A (ja) * 2007-07-06 2009-02-19 Canon Inc 光検出素子及び撮像素子、光検出方法及び撮像方法
JP2009147326A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Samsung Electronics Co Ltd イメージセンシングデバイス及びそれを備えたｃｍｏｓイメージセンサー
JP2011176325A (ja) * 2011-03-22 2011-09-08 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
JP2012059865A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Sony Corp 撮像素子および撮像装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7223960B2 (en) * 2003-12-03 2007-05-29 Micron Technology, Inc. Image sensor, an image sensor pixel, and methods of forming the same
US7928538B2 (en) * 2006-10-04 2011-04-19 Texas Instruments Incorporated Package-level electromagnetic interference shielding
US7880253B2 (en) * 2006-11-28 2011-02-01 Stmicroelectronics Sa Integrated optical filter
JP2008177191A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびそれを用いたカメラ
US8009356B1 (en) * 2008-03-13 2011-08-30 Sandia Corporation Tunable surface plasmon devices
JP2009302096A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Canon Inc 固体撮像装置に用いられる光フィルタ、固体撮像装置
JP5428509B2 (ja) * 2009-05-11 2014-02-26 ソニー株式会社 ２次元固体撮像装置、及び、２次元固体撮像装置における偏光光データ処理方法
KR101058861B1 (ko) * 2009-05-11 2011-08-23 (주)실리콘화일 포토 리소그래피 공정이 가능한 금속 광학 필터 및 이를 포함하는 이미지 센서
KR101338117B1 (ko) * 2009-10-29 2013-12-06 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
JP5760811B2 (ja) * 2011-07-28 2015-08-12 ソニー株式会社 固体撮像素子および撮像システム
JP6029266B2 (ja) * 2011-08-09 2016-11-24 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
US8803271B2 (en) * 2012-03-23 2014-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structures for grounding metal shields in backside illumination image sensor chips

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038352A (ja) * 2007-07-06 2009-02-19 Canon Inc 光検出素子及び撮像素子、光検出方法及び撮像方法
JP2009147326A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Samsung Electronics Co Ltd イメージセンシングデバイス及びそれを備えたｃｍｏｓイメージセンサー
JP2012059865A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Sony Corp 撮像素子および撮像装置
JP2011176325A (ja) * 2011-03-22 2011-09-08 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016174758A1 (ja) * 2015-04-30 2016-11-03 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JPWO2016174758A1 (ja) * 2015-04-30 2018-02-22 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像システム
US10312282B2 (en) 2015-04-30 2019-06-04 Olympus Corporation Solid-state imaging device and imaging system
CN110024129A (zh) * 2016-12-13 2019-07-16 索尼半导体解决方案公司 摄像元件、其制造方法、金属薄膜滤光片和电子设备
US11616091B2 (en) 2016-12-13 2023-03-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, manufacturing method of imaging element, metal thin film filter, and electronic device
CN110024129B (zh) * 2016-12-13 2024-02-13 索尼半导体解决方案公司 摄像元件、其制造方法、金属薄膜滤光片和电子设备
JP2018182022A (ja) * 2017-04-11 2018-11-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
US11004884B2 (en) 2017-04-11 2021-05-11 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging apparatus

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