JP4751865B2 - Back-illuminated solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法に係り、特に、画素間のクロストークや混色等を好適に回避することができる裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a back-illuminated solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a back-illuminated solid-state imaging device and a manufacturing method thereof that can suitably avoid crosstalk and color mixing between pixels.
CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等の固体撮像素子には、表面照射型と裏面照射型がある。イメージセンサの主要電子素子である信号読出回路(CMOSイメージセンサであればトランジスタ回路及び配線層,CCDイメージセンサであれば配線を含む電荷転送路)が形成された半導体基板の一面側(この面を「表面側」ということにする。)と同一面で、被写体からの入射光を受光する構造になっているものが表面照射型である。 Solid-state imaging devices such as a CMOS image sensor and a CCD image sensor include a front side illumination type and a back side illumination type. One side of a semiconductor substrate on which a signal readout circuit (a transistor circuit and wiring layer for a CMOS image sensor, a charge transfer path including wiring for a CCD image sensor), which is a main electronic element of an image sensor, is formed (this surface is The surface irradiation type is the same plane as “front side” and has a structure for receiving incident light from a subject.
これに対し、裏面照射型とは、例えば下記特許文献1に記載されている様に、信号読出回路が形成された半導体基板表面側と反対側の面(=裏面)で被写体からの入射光を受光する構造のものをいう。
On the other hand, the back-illuminated type, as described in, for example,
即ち、裏面照射型固体撮像素子は、半導体基板の表面側に多数のフォトダイオードが二次元アレイ状に形成されると共に各フォトダイオードが検出した撮像画像信号を読み出す信号読出回路が形成され、裏面側に、カラーフィルタやマイクロレンズが形成され、裏面側から半導体基板内に入射した光によって発生した光電荷を表面側のフォトダイオードで捕らえ、信号読出回路がこの光電荷を出力する構成になっている。 That is, the backside illumination type solid-state imaging device has a number of photodiodes formed in a two-dimensional array on the front side of the semiconductor substrate and a signal readout circuit that reads out the captured image signal detected by each photodiode. In addition, a color filter and a microlens are formed, and the photocharge generated by the light incident on the semiconductor substrate from the back side is captured by the photodiode on the front side, and the signal readout circuit outputs this photocharge. .
この裏面照射型は、信号読出回路を裏面側に設ける必要がないため開口率を大きくとることができ、また、半導体基板の厚さを厚くできるため入射光エネルギの殆ど全てを光電変換でき、高感度であるという利点がある。 This back-illuminated type can increase the aperture ratio because there is no need to provide a signal readout circuit on the back side, and can increase the thickness of the semiconductor substrate, so that almost all of the incident light energy can be photoelectrically converted. There is an advantage of sensitivity.
裏面照射型固体撮像素子は、裏面側から入射した被写界光を、表側のフォトダイオードが受光する構成のため、各フォトダイオード毎に設けられるカラーフィルタやマイクロレンズが当該フォトダイオードに整列して形成されていないと、斜め入射光が隣接画素(フォトダイオード)に入り、クロストークや混色等が発生してしまう。 The back-illuminated solid-state imaging device has a configuration in which the front-side photodiode receives the field light incident from the back side, so that color filters and microlenses provided for each photodiode are aligned with the photodiode. If not formed, obliquely incident light enters adjacent pixels (photodiodes), and crosstalk, color mixing, and the like occur.
しかし、カラーフィルタやマイクロレンズをフォトダイオードに整列させて形成しても、裏面照射型固体撮像素子では、光電変換効率を高めるために半導体基板が厚く光路長が長くなっているため、斜め入射光が隣接画素に入ってしまうという問題がある。 However, even if the color filters and microlenses are aligned with the photodiode, the back-illuminated solid-state image sensor has a thick semiconductor substrate and a long optical path length to increase the photoelectric conversion efficiency. There is a problem that enters the adjacent pixels.
特許文献1記載の従来技術では、半導体基板のマイクロレンズ直下を画素毎に広くエッチングで削ることで画素毎に凹所を形成し、この凹所の内周面に反射膜を形成することで、マイクロレンズで集光された光を全て該当のフォトダイオードに入射させる構成になっている。
In the prior art described in
しかし、この従来技術では、凹所の中を透明絶縁層で埋めているため、この凹所内が光電変換に寄与することがなく、裏面照射型の利点を犠牲にして混色防止を図っている。 However, in this prior art, since the inside of the recess is filled with a transparent insulating layer, the inside of the recess does not contribute to photoelectric conversion, and color mixing is prevented at the expense of the advantage of the backside illumination type.
本発明の目的は、斜め入射光の隣接画素への進入を好適に抑制することができしかも光電変換効率の高い裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a back-illuminated solid-state imaging device that can suitably suppress the entrance of obliquely incident light into adjacent pixels and has high photoelectric conversion efficiency, and a method for manufacturing the same.
本発明の裏面照射型固体撮像素子は、半導体基板と、該半導体基板の表面側に二次元アレイ状に形成され該半導体基板の裏面側から入射した光によって光電変換された信号電荷を蓄積する複数のフォトダイオードと、前記裏面側に形成され前記光電変換により前記信号電荷と対で発生する電荷を引き寄せる高濃度不純物層と、該高濃度不純物層が隣接フォトダイオード間で少なくとも一部が連続するように該高濃度不純物層に埋設され前記各フォトダイオードへの入射光を隣接する前記フォトダイオードから区画する遮光部材とを備えることを特徴とする。 A backside illumination type solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate and a plurality of signal charges formed in a two-dimensional array on the surface side of the semiconductor substrate and photoelectrically converted by light incident from the back side of the semiconductor substrate. A high-concentration impurity layer that is formed on the back surface side and attracts charges generated in pairs with the signal charges by the photoelectric conversion, and the high-concentration impurity layer is at least partially continuous between adjacent photodiodes. And a light shielding member that is embedded in the high-concentration impurity layer and partitions incident light on each photodiode from the adjacent photodiode.
本発明の裏面照射型固体撮像素子の製造方法は、表面側に複数のフォトダイオードが二次元アレイ状に形成され、裏面側から入射した光によって光電変換された信号電荷が前記フォトダイオードに蓄積される半導体基板の前記裏面側に、前記光電変換により前記信号電荷と対で発生する電荷を引き寄せる高濃度不純物層を形成し、該裏面のうち、前記各フォトダイオードへの入射光を隣接する前記フォトダイオードから区画する境界位置をエッチングにより削り、該境界位置の前記高濃度不純物層に、該高濃度不純物層が隣接フォトダイオード間で少なくとも一部が連続するように遮光材料を埋設することを特徴とする。 In the manufacturing method of the backside illumination type solid-state imaging device of the present invention, a plurality of photodiodes are formed in a two-dimensional array on the front side, and signal charges photoelectrically converted by light incident from the back side are accumulated in the photodiodes. Forming a high-concentration impurity layer on the back side of the semiconductor substrate that attracts the charge generated in pairs with the signal charge by the photoelectric conversion; A boundary position partitioned from the diode is cut by etching, and a light shielding material is embedded in the high concentration impurity layer at the boundary position so that the high concentration impurity layer is at least partially continuous between adjacent photodiodes. To do.
本発明の裏面照射型固体撮像素子の製造方法は、前記遮光部材が導電性材料で形成され、該遮光部材が前記高濃度不純物層内に絶縁膜を被覆した状態で埋設されることを特徴とする。 The method for manufacturing a backside illumination type solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the light shielding member is formed of a conductive material, and the light shielding member is embedded with an insulating film covered in the high concentration impurity layer. To do.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記遮光部材は導電性材料で形成され、前記高濃度不純物層に直接接触する前記遮光部材は該高濃度不純物層を突き抜けて形成されることを特徴とする。 Back-illuminated solid-state imaging device and its manufacturing method of the present invention, the light blocking member is formed of a conductive material, the light blocking member in direct contact with the high concentration impurity layer is formed by penetrating the said high concentration impurity layer It is characterized by that.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記遮光部材の埋め込み深さが前記高濃度不純物層を突き抜けて形成され、該遮光部材には、光の入射方向に該遮光部材の分断部が生じないようにして隣接画素間で前記高濃度不純物層を連続させる一部欠損部が設けられることを特徴とする。 The back-illuminated solid-state imaging device and the method of manufacturing the same according to the present invention are such that the light-shielding member is embedded in a depth of penetration through the high-concentration impurity layer, and the light-shielding member is divided in the light incident direction. It is characterized in that a partial deficient portion is provided in which the high-concentration impurity layer is continued between adjacent pixels so that no portion is generated .
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記遮光部材が、前記裏面側から突出して形成されることを特徴とする。 The backside illumination type solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that the light shielding member is formed to protrude from the backside.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記裏面側の表面に絶縁膜と反射防止膜とが形成されることを特徴とする。 The backside illuminated solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that an insulating film and an antireflection film are formed on the surface on the backside.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記反射防止膜が前記遮光部材によって分断されることを特徴とする。 The backside illumination type solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that the antireflection film is divided by the light shielding member.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記遮光部材の前記裏面側先端部が先細に形成されることを特徴とする。 The backside illumination type solid-state imaging device and the method of manufacturing the same according to the present invention are characterized in that the tip of the backside of the light shielding member is tapered.
本発明の裏面照射型固体撮像素子は、前記遮光部材に所定電圧が印加されることを特徴とする。 In the backside illumination type solid-state imaging device of the present invention, a predetermined voltage is applied to the light shielding member.
本発明の裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法は、前記所定電圧を印加する回路が前記半導体基板の周辺部に設けられることを特徴とする。 The back-illuminated solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that a circuit for applying the predetermined voltage is provided in a peripheral portion of the semiconductor substrate.
本発明によれば、裏面画素の画素区画部に設ける遮光部材を半導体基板に埋設することで形成するため、光入射方向に長さの長い遮光部材を形成することができ、遮光性能の向上を図ることが可能となる。また、本発明では、半導体基板の光電変換領域となる部分を厚さ方向に削ることはしないため、高い光電変換率を得ることができる。 According to the present invention, since the light shielding member provided in the pixel partition portion of the back surface pixel is embedded in the semiconductor substrate, the light shielding member having a long length in the light incident direction can be formed, and the light shielding performance is improved. It becomes possible to plan. Moreover, in this invention, since the part used as the photoelectric conversion area | region of a semiconductor substrate is not shaved in the thickness direction, a high photoelectric conversion rate can be obtained.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る裏面照射型固体撮像素子100の断面模式図である。本実施形態の固体撮像素子はインターライン型CCDであり、p型半導体基板1の表面側に垂直電荷転送路(VCCD)21とフォトダイオード(光電変換素子)22とが形成され、裏面側に、カラーフィルタ(赤(R),緑(G),青(B))層23及びマイクロレンズ24が積層される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a backside illumination type solid-
各色カラーフィルタ23は対応するフォトダイオード22に整列する位置に積層され、また、各マイクロレンズ24は、対応するフォトダイオード22の中心に焦点が合うようにフォトダイオード22に整列して形成される。
Each
尚、本実施形態の裏面照射型固体撮像素子100はCCDタイプであるが、特許文献1記載の様なCMOSタイプその他の形式の固体撮像素子にも本実施形態を同様に適用できる。
Although the backside illumination type solid-
半導体基板1の裏面側表面部には高濃度p層(p++層)25が形成され、このp層25が接地される。高濃度p層25の上には入射光に対して透明な絶縁層(例えば酸化膜)26が積層され、その上に、窒化シリコンやダイヤモンド構造炭素膜等の入射光に対して透明な高屈折率層27が反射防止膜として積層され、その上に、カラーフィルタ層23,マイクロレンズ(トップレンズ)層24が順に積層される。
A high-concentration p layer (p ++ layer) 25 is formed on the rear surface side surface portion of the
カラーフィルタ層23は画素(フォトダイオード)単位に区画され、カラーフィルタ層23の半導体基板1側の隣接区画間には、詳細は後述する遮光部材28が設けられる。この遮光部材28は、斜め入射光が隣接画素に進入するのを防止するために設けられ、タングステン膜やアルミニウム膜等で遮光部材への入射光を反射する構成のものや、遮光部材への入射光を吸収する材料で形成する(本実施形態では、タングステン膜とする。)。
The
図2は、遮光部材28を裏面側から見た状態を示す図であり、全体として網目状に形成され、各網目が1画素1画素を区画する。この遮光部材28を設けることにより、単板式カラー画像撮像用固体撮像素子では、異なる色を検出する隣接画素間の混色が抑制され、多板式カラー画像撮像用固体撮像素子では、同色の信号を検出する隣接画素間のクロストークが抑制される。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the
半導体基板1の表面側に形成される垂直電荷転送路(VCCD)21は、高濃度n層の埋め込みチャネル31と、半導体基板1の表面側最表面に形成されたシリコン酸化膜やONO(酸化膜―窒化膜―酸化膜)構造の絶縁膜でなるゲート絶縁層32を介して積層された転送電極膜33とで構成される。
A vertical charge transfer path (VCCD) 21 formed on the front surface side of the
垂直電荷転送路21は、図示しない水平電荷転送路(HCCD)が延びる方向に対して垂直方向に延びる様に形成され、且つ、複数本の垂直電荷転送路21が形成される。そして、隣接する垂直電荷転送路21間に、垂直電荷転送路21に沿う方向に複数のフォトダイオード22が所定ピッチで形成される。
The vertical
フォトダイオード22は、本実施形態では、p型半導体基板1の表面側に形成されたn層35とその下に形成されたn−層36とで構成される。そして、n層35の表面部に暗電流抑制用の薄いp型高濃度表面層38が形成され、表面層38の中央表面部に、コンタクト部としてn+層39が形成される。
In this embodiment, the
垂直電荷転送路21の埋め込みチャネル(n+層)31の下には基板1よりp濃度の高いp層41が形成されており、このn層31及びp層41と、図示の例では右隣のフォトダイオード22との間に、素子分離帯としてのp+領域42が形成される。各p層41の下には、半導体基板1より高濃度なp−領域42が設けられ、隣接するフォトダイオード22間の素子分離が図られる。各p−領域42は、上述した画素区画部分すなわち遮光部材28に対応する箇所に設けられる。
A
垂直電荷転送路21の埋め込みチャネル31の下に形成されたp層41は、図示の例では左隣のn層35の表面端部の上まで延び、この端部分のp+表面層38は、n層35の右端面位置より後退した位置になっている。そして、転送電極膜33の左端面は、p層41の左端面まで重なる様に延設され、n層35と、転送電極膜33及びp層41の表面端部とが若干オーバーラップする構成になっている。
The
この様なオーバーラップ構成が可能なのは、裏面照射型では半導体基板1の表面側に面積的な余裕があるためである。被写体からの入射光が、フォトダイオードや信号読出回路が設けられた側から入射する表面照射型では、面積的余裕がないため、転送電極膜の端部はフォトダイオードの端部に一致する位置までしか延設できず、間にp層を介在させることができない。
Such an overlap configuration is possible because the back-illuminated type has an area margin on the front surface side of the
本実施形態の様に、転送電極膜33とn層35との間にp層41を介在させると、転送電極膜(読出電極兼用)33に印加する読出電圧の低電圧化を図ることができ、CCD型固体撮像素子の低消費電力化を図ることが可能となる。
If the
半導体基板1の最表面に形成される絶縁層32の上に例えばポリシリコン膜でなる転送電極膜33が形成され、その上に、絶縁層45が積層される。そして、n+層39の上の絶縁層32,45に開口が開けられ、絶縁層45の上に金属電極46が積層されることで、n+層39と電極46とがコンタクトされる。電極46は、この裏面照射型固体撮像素子100のオーバーフロードレインとして機能する。
A
斯かる構成の裏面照射型固体撮像素子100で被写体画像を撮像する場合、被写界からの入射光は、半導体基板1の裏面側から入射する。この入射光はマイクロレンズ24で集光され、カラーフィルタ層23を通り、半導体基板1内に進入する。
When a subject image is picked up by the backside illumination type solid-
マイクロレンズ24で集光された光が半導体基板1内に入射すると、この入射光は当該マイクロレンズ24及びカラーフィルタ23に対応するフォトダイオード22の方向に集光しながら進み、半導体基板1に光吸収され、光電変換されて正孔電子対が発生する。
When the light condensed by the
裏面照射型固体撮像素子100では、半導体基板1の裏面からフォトダイオードを構成するn領域22までの距離を、9μm程度の厚さにしているため、入射光が半導体基板1の表面側に設けたn+領域すなわち電荷転送路21に達するまでに殆ど全て基板1に吸収され光電変換されてしまう。従って、垂直電荷転送路21を遮光する必要がない。
In the back-illuminated solid-
各画素の光電変換領域(p層25からn領域35までの領域)で発生した正孔は高濃度p層25に吸収され、アースに廃棄される。各画素の光電変換領域で発生した電子は、当該画素におけるn領域35に蓄積され、読出電極兼用の転送電極膜33に読出電圧が印加されると、n領域35から、図示する例では右隣の埋め込みチャネル31に読み出される。以後、垂直電荷転送路21に沿って水平電荷転送路(図示せず)まで転送され、水平電荷転送路に沿ってアンプまで転送され、アンプが信号電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力する。
Holes generated in the photoelectric conversion regions (regions from the
この様な動作を行う裏面照射型固体撮像素子100では、入射光は図示しない撮影レンズを通して入ってくるため、斜め入射光になっている。従って、遮光部材28が無いと、図1に示す例では、赤色(R)フィルタを通過した入射光が、青色(B)フィルタに対応するフォトダイオード22に入射し、混色が発生してしまう。
In the back-illuminated solid-
この混色を避けるために遮光部材28を設けるのであるが、本実施形態の遮光部材28は、単に、反射防止膜27の裏面側表面に積層するだけの薄い遮光膜とするのではなく、半導体基板1に埋め込まれるように、即ち、フォトダイオード22に近づけるようにして形成される。これにより、遮光部材28の遮光性能が向上する。
In order to avoid this color mixture, the
尚、図1に示す遮光部材28は導電性部材で形成されており、この遮光部材28に所定の電位(アース電位を含む。)を印加することで固体撮像素子の動作性能向上を図ってもよい。
The
図3は、図1に示す裏面照射型固体撮像素子100の遮光部材28の製造工程説明図である。先ず、高濃度p++層25が形成され裏面側表面に酸化膜26が形成されたp型半導体基板1にレジスト61を塗布し、レジスト61の遮光部材形成箇所のレジストを除去する。そして、裏面側をエッチングする(工程a)。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the
このエッチングにより、半導体基板1の裏面側に、各画素を区画する凹所62が境界線上に形成される(工程b)。この凹所62は、本実施形態では、高濃度p++層25を突き抜けない深さとする。
By this etching, a
次に、凹所62の内表面を酸化して酸化膜63を形成する。裏面表面の酸化膜63は、酸化膜26と一体化される(工程c)。
Next, the inner surface of the
次に、半導体基板1の裏面全面にタングステン膜28aをPVDまたはCVDにて形成し、凹所62内を埋める(工程d)。次に、裏面側表面を酸化膜26をストッパとしてCMP(ケミカルメカニカルポリッシング)にて削成する(工程e)。
Next, a
次に、酸化膜26の表面にタングステン膜28bを更にPVDまたはCVDにて積層し、その上にレジスト64を塗布する。そして、レジスト64のうち凹所62対応箇所のレジストを残し、裏面全体をエッチングする(工程f)。
Next, a
これにより、タングステンによる遮光部材28が、半導体基板1内に埋め込まれると共に、半導体基板1の裏面側に突出する形状となる(工程g)。
As a result, the
次に、半導体基板1の裏面側に、反射防止膜27を積層し、その上に、カラーフィルタ23を積層する(工程h)。
Next, the
以上が、図1に示す裏面照射型固体撮像素子100の遮光部材28側の製造工程である。この様に製造することで、遮光部材28を半導体基板1内に埋設状態で形成でき、更に、半導体基板1の裏面側に突出する形状で形成でき、遮光部材28の光入射方向の長さが長くなり、それだけ遮光性能が向上する。
The above is the manufacturing process on the
また、本実施形態では、反射防止膜27が画素毎に遮光部材28で区画されることになる。反射防止膜27は、透明部材であるため、斜め入射光が反射防止膜27内で多重反射して隣接画素内に進入してしまう虞がある。特に、画素の微細化が進むほど、これが無視できなくなる可能性がある。しかし、本実施形態では、反射防止膜27が画素毎に分断されるため、この虞が無い。
In the present embodiment, the
図4は、図1の裏面照射型固体撮像素子100における遮光部材28の裏面側先端部を、先細に形成する場合の製造工程説明図である。この様に、遮光部材28の裏面側先端部を先細にするには、図3の工程fで用いたレジスト64の代わりに、先細となるレジスト65を用いる(図4の工程f’)ことで、先細の遮光部材28’(図4の工程g’)を得ることができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process in a case where the back surface side tip of the
遮光部材28の裏面側先端部を先細形状とすることで、裏面側開口率が向上し、更なる高感度化を図ることが可能となる。
By forming the tip of the back side of the
図5は、別実施形態に係る遮光部材28”を示す図である。図1,図3の実施形態では、半導体基板1内に埋め込み形成した遮光部材28を、半導体基板1の裏面側にも突出させた形状としたが、本実施形態の遮光部材28”は、埋め込み部分のみの形状としている。この構成でも、遮光性能の向上を図ることができる。
FIG. 5 is a view showing a
尚、本実施形態では、反射防止膜27は、遮光部材28”で分断される構造にはならず、裏面側の受光面全面で連続する反射防止膜27となっている。このため、反射防止膜27内での多重反射による混色の可能性が生じるが、画素の微細化を図らないのであれば、この混色の可能性は低く、問題とはならない。
In the present embodiment, the
図1に示す実施形態では、半導体基板1内に埋め込み形成した遮光部材28が、高濃度p++層25を突き抜けない構造としている。これは、遮光部材28の外周面を酸化膜63で覆い絶縁しているためである。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
即ち、外周面が電気的に絶縁された遮光部材28をp++層25を突き抜けて形成すると、図2から分かるように、p++層25が遮光部材28によって分断され、同一電圧(図1に示す例ではアース電位)をp++層25の全体に印加することができなくなってしまう。つまり、光電変換により生じた正孔を外部に廃棄することができなくなってしまう。
That is, the
しかし、図6に示す様に、p++層25の厚さd1より遮光部材68の埋め込み深さ(酸化膜63を含む)d2を深くし、遮光部材68の光入射方向の長さを長くして遮光性能向上を図る必要が生じる場合がある。
However, as shown in FIG. 6, the embedding depth (including the oxide film 63) d <b> 2 of the
この様な場合には、遮光部材68の上面視の構造を、図2に示す様な画素毎に画素周囲全部を分断する構造ではなく、図7に示す様に、隣接する画素間で一部66で遮光部材68が遮断される構造にする。この一部66では、遮光部材が存在しないため、この部分66から光が若干漏れる虞がある。
In such a case, the structure of the
裏面照射型固体撮像素子100の受光面を、図8に示す様に、チップ上端側,チップ右端側,チップ左端側,チップ下端側に分けて考えた場合、図示しない撮影レンズを通して入射してくる光は、撮影レンズの中心光軸に対して広がる様に受光面に入ってくる。
As shown in FIG. 8, when the light receiving surface of the back-illuminated solid-
そこで、遮光部材68の全体形状を、図9に示す様に、光の入射方向に上記遮光部材の分断部(画素間の連続部)66が生じない様にして隣接画素間でp++層25が連続するようにする。これにより、光の漏れが極めて小さくなると共に、p++層25全体への所定電圧印加が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 9, the entire shape of the
図10は、本発明の別実施形態に係る裏面照射型固体撮像素子の遮光部材の製造工程説明図である。本実施形態では、p型半導体基板1の表面に形成された酸化膜26の上の全面に先ず反射防止膜27を積層し(工程(1))、次に、レジスト61を塗布すると共にレジスト61の遮光部材形成箇所のレジストを除去し、裏面側をエッチングする(工程(2))。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the light shielding member of the backside illumination type solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, an
このエッチングにより、半導体基板1の裏面側に、各画素を区画する凹所62が形成される(工程(3))。
By this etching, a
次に、図3の実施形態と異なり、凹所62の内表面を酸化することなく、半導体基板1の裏面全面にタングステン膜28aをPVDまたはCVDにて形成し、凹所62内を埋める(工程(4))。
Next, unlike the embodiment of FIG. 3, a
次に、裏面側表面を反射防止膜27までCMPにて削成する(工程(5))。そして、再び反射防止膜27の表面にタングステン膜28bをPVDまたはCVDにて積層し、その上にレジスト64を塗布し、レジスト64のうち凹所62対応箇所のレジストを残し、裏面全体をエッチングする(工程(6))。
Next, the back side surface is cut down to the
これにより、タングステンによる遮光部材28が、半導体基板1内に埋め込まれると共に、半導体基板1の裏面側に突出する形状となる(工程(7))。そして、半導体基板1の裏面側に、カラーフィルタ23を積層する(工程(8))。
As a result, the
この実施形態では、タングステンの半導体基板埋設部表面を酸化しないため、メタル金属が半導体基板1に直接接触することになる。従って、半導体基板1がメタル金属で汚染されない様にする処理が必要となる。しかし、図10ではp++層25は図示していないが、導電性遮光部材28に所定の負電圧を印加することでp++層25で吸収する正孔を遮光部材28を通して廃棄することが可能となる。
In this embodiment, since the surface of the buried semiconductor substrate of tungsten is not oxidized, the metal metal comes into direct contact with the
遮光部材28の材料としてメタル金属でない材料を用いることも可能である。この様な場合に図10の実施形態は最適である。また、図10の実施形態でも、図4で説明して様に、遮光部材28の先端部を先細形状にすることができる。
It is also possible to use a material that is not a metal metal as the material of the
図11は、図10の実施形態の変形例を示す図である。この図11では、図5と同様に、半導体基板1内に埋設形成した遮光部材28の裏面側先端部を突出させない形状としている。この場合、図5の実施形態と異なり、遮光部材28は、反射防止膜27を分断する構成になる。
FIG. 11 is a diagram showing a modification of the embodiment of FIG. In FIG. 11, similarly to FIG. 5, the rear end portion on the back surface side of the
本発明に係る裏面照射型固体撮像素子は、画素間を分離する遮光部材を半導体基板に埋設して設けたため、光電変換効率を犠牲にすることなく、画素間のクロストーク,混色等を好適に抑制することができ、高感度撮影を行うデジタルカメラ等に搭載する撮像素子として有用である。 The back-illuminated solid-state imaging device according to the present invention is provided with a light shielding member for separating pixels embedded in a semiconductor substrate, so that crosstalk between pixels, color mixing, and the like are suitably performed without sacrificing photoelectric conversion efficiency. It can be suppressed and is useful as an image sensor mounted on a digital camera or the like that performs high-sensitivity shooting.
1 p型半導体基板
22 フォトダイオード(n領域)
23 カラーフィルタ
24 マイクロレンズ(トップレンズ)
25 正孔引き抜き用の高濃度p++層
26 酸化膜
27 反射防止膜
28,28’,28”,68 遮光部材
66 遮光部材の分断部分
1 p-
23
25 High-concentration p ++ layer 26 for extracting
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