JP2012164944A5 - - Google Patents

Description

本発明の一つの側面に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に前記半導体基板の主面に沿って配された第１光電変換部及び第２光電変換部と、前記半導体基板の上に配された絶縁体と、前記半導体基板の上であって、前記第１光電変換部と重なり、前記主面に沿った方向において前記絶縁体に囲まれるか挟まれる位置に配された第１導波路部材と、前記半導体基板の上であって、前記第２光電変換部と重なり、前記主面に沿った方向において前記絶縁体に囲まれるか挟まれる位置に配された第２導波路部材と、前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、前記第２導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配され、前記第２光電変換部に入射する光の少なくとも一部を遮る遮光部材と、を有する固体撮像装置において、前記半導体基板の前記主面から前記第１導波路部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第１の距離、及び前記半導体基板の前記主面から前記第２導波路部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第２の距離が、前記半導体基板の前記主面から前記遮光部材の前記半導体基板の側の面までの第３の距離より小さく、前記第１の距離及び前記第２の距離が、前記半導体基板の前記主面から前記多層配線構造のうち前記半導体基板に最も近い配線層に含まれる導電部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第４の距離よりも大きいことを特徴とする。

本発明の別の側面に係る固体撮像装置の製造方法は、第１光電変換部及び第２光電変換部が配された半導体基板の上に、前記第１光電変換部に重なるように第１エッチストップ部材を形成し、前記第２光電変換部に重なるように第２エッチストップ部材を形成する工程と、前記第１エッチストップ部材、及び第２エッチストップ部材の上に、前記第１エッチストップ部材と重なって配された第１部分と、前記第２エッチストップ部材と重なって配された、前記第１部分とは別の第２部分と、を含む絶縁体を形成する工程と、前記第１部分及び前記第２部分を同時にエッチングする工程と、前記第１部分が前記エッチングによって除去された領域に導波路部材を形成すると同時に、前記第２部分が前記エッチングによって除去された領域に導波路部材を形成する工程と、前記導波路部材の形成の後に、前記第２光電変換部に入射する光の少なくとも一部を遮る遮光部材を形成する工程と、を含み、前記エッチングする工程において、前記第１エッチストップ部材のエッチングレート及び第２エッチストップ部材のエッチングレートが、前記絶縁体のエッチングレートよりも小さいエッチング条件で、少なくとも前記第１エッチストップ部材及び第２エッチストップ部材が露出するまで前記絶縁体をエッチングすることを特徴とする。

Claims (23)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板に前記半導体基板の主面に沿って配された第１光電変換部及び第２光電変換部と、
   前記半導体基板の上に配された絶縁体と、
   前記半導体基板の上であって、前記第１光電変換部と重なり、前記主面に沿った方向において前記絶縁体に囲まれるか挟まれる位置に配された第１導波路部材と、
   前記半導体基板の上であって、前記第２光電変換部と重なり、前記主面に沿った方向において前記絶縁体に囲まれるか挟まれる位置に配された第２導波路部材と、
   前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、
   前記第２導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配され、前記第２光電変換部に入射する光の少なくとも一部を遮る遮光部材と、を有する固体撮像装置において、
   前記半導体基板の前記主面から前記第１導波路部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第１の距離、及び前記半導体基板の前記主面から前記第２導波路部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第２の距離が、前記半導体基板の前記主面から前記遮光部材の前記半導体基板の側の面までの第３の距離より小さく、
   前記第１の距離及び前記第２の距離が、前記半導体基板の前記主面から前記多層配線構造のうち前記半導体基板に最も近い配線層に含まれる導電部材の前記半導体基板とは反対側の面までの第４の距離よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１導波路部材及び前記第２導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配され、前記遮光部材と前記第２導波路部材の間に位置する膜をさらに有することを特徴とする固体撮像装置。
3. 前記膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記膜の前記半導体基板とは反対側の面は平坦であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記第１光電変換部に対応して、前記第１導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配されたレンズをさらに有し、
   前記膜は、前記レンズと前記第１導波路部材の間に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
6. 前記膜を構成する材料の屈折率は前記レンズを構成する材料の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
7. 前記遮光部材及び前記レンズが前記膜に接することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 前記第１導波路部材及び前記第２導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配された第１膜と、
   前記第１膜に対して前記半導体基板とは反対側に配された第２膜と、
   前記第１光電変換部に対応して、前記第１導波路部材に対して前記半導体基板とは反対側に配されたレンズと、をさらに有し、
   前記遮光部材及び前記レンズが、前記第１膜と前記第２膜の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
9. 前記第１光電変換部に対応して、前記レンズに対して前記半導体基板とは反対側に配されたカラーフィルターをさらに有することを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
10. 前記レンズは、前記半導体基板側とは反対側に向かって凸の形状のレンズであることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
11. 前記レンズと前記第１導波路部材との間に配され、前記レンズを構成する材料及び前記第１導波路部材よりも屈折率の低い部材をさらに有することを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
12. 前記レンズは、前記半導体基板に向かって凸の形状のレンズであることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
13. 前記第１光電変換部に隣接して配された別の光電変換部と、
    前記別の光電変換部と重なった領域に、前記第１導波路部材と並んで配され、前記絶縁体とは異なる材料で構成された第３導波路部材と、
    前記遮光部材と同一の層で構成された遮光部材が、前記第１導波路部材と前記第３導波路部材との間に位置する前記絶縁体の部分の上に配されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
14. 前記多層配線構造は、前記半導体基板に最も近い前記配線層を第１配線層として、前記第１配線層よりも前記半導体基板から遠い位置に配された第２配線層とを含み、
    前記絶縁体は、前記半導体基板と前記第１配線層との間に位置する第１絶縁膜を含み、
    前記絶縁体は、前記第１配線層と前記第２配線層との間に位置する第２絶縁膜を含み、
    前記第１導波路部材及び前記第２導波路部材は、前記主面に沿った方向において前記第２絶縁膜で囲まれており、
    前記第１導波路部材を構成する材料及び前記第２導波路部材を構成する材料は、前記第２絶縁膜を構成する材料と異なることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
15. 前記第１導波路部材と前記第１光電変換部との間に配され、前記第１絶縁膜とは異なる材料で形成された第１部材と、
    前記第２導波路部材と前記第２光電変換部との間に配され、前記第１絶縁膜とは異なる材料で形成された第２部材と、をさらに有し、
    前記第１部材の前記半導体基板とは反対側の面の面積は前記第１導波路部材の前記半導体基板側の面の面積よりも大きく、前記第２部材の前記半導体基板とは反対側の面の面積は前記第２導波路部材の前記半導体基板側の面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
16. 前記第１部材及び前記第２部材と前記半導体基板との間に配された保護層をさらに有し、
    前記保護層は前記第１絶縁膜に接していることを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置。
17. 前記第１導波路部材及び前記第２導波路部材は、前記主面に沿った方向において前記第１絶縁膜で囲まれていることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
18. 前記第１導波路部材を構成する材料及び前記第２導波路部材を構成する材料は、前記絶縁体を構成する材料よりも誘電率及び屈折率の少なくとも一方が高いことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
19. 前記第１導波路部材及び前記第２導波路部材が水素を含んだシリコン窒化膜で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
20. 第１光電変換部及び第２光電変換部が配された半導体基板の上に、前記第１光電変換部に重なるように第１エッチストップ部材を形成し、前記第２光電変換部に重なるように第２エッチストップ部材を形成する工程と、
    前記第１エッチストップ部材、及び第２エッチストップ部材の上に、前記第１エッチストップ部材と重なって配された第１部分と、前記第２エッチストップ部材と重なって配された、前記第１部分とは別の第２部分と、を含む絶縁体を形成する工程と、
    前記第１部分及び前記第２部分を同時にエッチングする工程と、
    前記第１部分が前記エッチングによって除去された領域に導波路部材を形成すると同時に、前記第２部分が前記エッチングによって除去された領域に導波路部材を形成する工程と、
    前記導波路部材の形成の後に、前記第２光電変換部に入射する光の少なくとも一部を遮る遮光部材を形成する工程と、
    を含み、
    前記エッチングする工程において、前記第１エッチストップ部材のエッチングレート及び第２エッチストップ部材のエッチングレートが、前記絶縁体のエッチングレートよりも小さいエッチング条件で、少なくとも前記第１エッチストップ部材及び第２エッチストップ部材が露出するまで前記絶縁体をエッチングすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
21. 前記導波路部材の形成の後であって、前記遮光部材の形成の前に、前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部の上に膜を形成する工程を有し、
    前記遮光部材を前記膜の上に形成することを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
22. 前記遮光部材の形成の後に、前記第１光電変換部に対応した第３部分と、前記第２光電変換部に対応した、前記第３部分とは別の第４部分と、を含む絶縁体を形成する工程と、を有し、
    前記第３部分及び前記第４部分のいずれか一方のみを除去する工程を行わないことを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の固体撮像装置の製造方法。
23. 前記固体撮像装置は、前記第１光電変換部及び第２光電変換部が配された第１領域と、前記第１光電変換部及び第２光電変換部からの信号を処理する信号処理回路が配された第２領域と、前記半導体基板の上に配された配線層と、前記半導体基板と前記配線層に含まれる導電部材とを接続するための複数のプラグと、を有し、
    前記第１領域における前記複数のプラグの密度は、前記第２領域における前記複数のプラグの密度と異なることを特徴とする請求項２０乃至請求項２２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。