JP6664353B2 - 光電変換装置、光電変換装置を備えた機器、光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Description
光電変換装置であって、光電変換部を有する半導体基板と、前記光電変換部の少なくとも一部に重ならないように前記半導体基板の上に設けられた金属含有部と、前記光電変換部の上に配された第1窒化シリコン層であって、前記光電変換部と前記第1窒化シリコン層との間の距離が、前記配線層と前記半導体基板との間の距離よりも小さい前記第1窒化シリコン層と、前記第1窒化シリコン層と前記光電変換部との間に配された部分、および、前記金属含有部の上に配された部分を有する酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜と前記金属含有部との間に配された第2窒化シリコン層と、前記酸化シリコン膜および前記第2窒化シリコン層を貫通し、前記配線層および前記金属含有部に接触するコンタクトプラグと、を備えることを特徴とする。
光電変換装置であって、光電変換部を有する半導体基板と、前記半導体基板の上に配された電極と、前記電極の側面を覆うサイドウォールスペーサと、前記電極および前記サイドウォールスペーサを覆うように前記半導体基板の上に配された層間絶縁膜と、前記光電変換部の上に配された第1窒化シリコン層と、前記第1窒化シリコン層と前記光電変換部との間に配された部分、および、前記層間絶縁膜と前記サイドウォールスペーサとの間に位置する酸化シリコン膜と、前記酸化シリコン膜と前記サイドウォールスペーサとの間に配された部分を有する第2窒化シリコン層と、前記層間絶縁膜、前記酸化シリコン膜および前記窒化シリコン層を貫通し、前記電極を含む素子に接続されたコンタクトプラグであって、前記光電変換部と前記第1窒化シリコン層との間の距離が、前記コンタクトプラグの長さよりも小さい前記コンタクトプラグと、を備えることを特徴とする。
図9は第2実施形態に係る光電変換装置APRの模式的断面図である。図9は図3の模式的断面図に相当する部分の断面である。図9では、図3に示した配線層51は省略している。
図10は第3実施形態に係る光電変換装置APRの模式的断面図である。図10は図3の模式的断面図に相当する部分の断面である。図9では、図3に示した配線層51は省略している。
図1(a)に示した機器EQPについて詳述する。光電変換装置APRは半導体基板10を有する半導体デバイスICの他に、半導体デバイスICを収容するパッケージPKGを含みうる。パッケージPKGは、半導体デバイスICが固定された基体と、半導体デバイスICに対向するガラス等の蓋体と、基体に設けられた端子と半導体デバイスICに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプ等の接続部材と、を含みうる。
11 光電変換部
40 層間絶縁膜
163、173 金属含有部
47 ゲート電極
48 サイドウォールスペーサ
31 窒化シリコン層
310 窒化シリコン膜
32 窒化シリコン層
320 窒化シリコン膜
21 酸化シリコン膜
503 コンタクトプラグ
Claims (20)
- 光電変換装置であって、
光電変換部を有する半導体基板と、
前記光電変換部の少なくとも一部に重ならないように前記半導体基板の上に設けられた金属含有部と、
前記金属含有部を覆うように前記半導体基板の上に配された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜と前記半導体基板との間に位置する部分を有するように前記光電変換部の上に配された第1窒化シリコン層と、
前記第1窒化シリコン層と前記光電変換部との間に配された部分、および、前記層間絶縁膜と前記金属含有部との間に配された部分を有する酸化シリコン膜と、
前記酸化シリコン膜と前記金属含有部との間に配された第2窒化シリコン層と、
前記層間絶縁膜、前記酸化シリコン膜および前記第2窒化シリコン層を貫通し、前記金属含有部に接触するコンタクトプラグと、
前記層間絶縁膜および前記酸化シリコン膜を貫通し、前記半導体基板に接触するコンタクトプラグと、
を備えることを特徴とする光電変換装置。 - 光電変換装置であって、
光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に配された配線層と、
前記光電変換部の少なくとも一部に重ならないように前記半導体基板の上に設けられた金属含有部と、
前記光電変換部の上に配された第1窒化シリコン層であって、前記光電変換部と前記第1窒化シリコン層との間の距離が、前記配線層と前記半導体基板との間の距離よりも小さい前記第1窒化シリコン層と、
前記第1窒化シリコン層と前記光電変換部との間に配された部分、および、前記金属含有部の上に配された部分を有する酸化シリコン膜と、
前記酸化シリコン膜と前記金属含有部との間に配された第2窒化シリコン層と、
前記酸化シリコン膜および前記第2窒化シリコン層を貫通し、前記配線層および前記金属含有部に接触するコンタクトプラグと、
を備えることを特徴とする光電変換装置。 - 光電変換装置であって、
光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に配された電極と、
前記電極の側面を覆うサイドウォールスペーサと、
前記電極および前記サイドウォールスペーサを覆うように前記半導体基板の上に配された層間絶縁膜と、
前記光電変換部の上に配された第1窒化シリコン層と、
前記第1窒化シリコン層と前記光電変換部との間に配された部分、および、前記層間絶縁膜と前記サイドウォールスペーサとの間に位置する部分を有する酸化シリコン膜と、
前記酸化シリコン膜と前記サイドウォールスペーサとの間に配された部分を有する第2窒化シリコン層と、
前記層間絶縁膜、前記酸化シリコン膜および前記第2窒化シリコン層を貫通し、前記電極を含む素子に接続されたコンタクトプラグであって、前記光電変換部と前記第1窒化シリコン層との間の距離が、前記コンタクトプラグの長さよりも小さい前記コンタクトプラグと、
を備えることを特徴とする光電変換装置。 - 前記酸化シリコン膜の前記半導体基板の前記層間絶縁膜の側の面が前記電極の形状に応じた凹凸を有する、請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記第1窒化シリコン層の厚さは前記第2窒化シリコン層の厚さよりも大きい、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換部の上に配され前記層間絶縁膜で囲まれた誘電体領域を備え、前記誘電体領域と前記光電変換部との間に前記第1窒化シリコン層が位置している、請求項1、3または4に記載の光電変換装置。
- 前記第1窒化シリコン層のうちで前記誘電体領域と前記光電変換部との間に位置する部分の厚さは、前記第1窒化シリコン層の他の部分の厚さよりも小さい、請求項6記載の光電変換装置。
- 前記酸化シリコン膜と前記光電変換部との間に配された第3窒化シリコン層を備える、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記半導体基板の上に設けられ、前記第2窒化シリコン層で覆われたシリサイド部と前記第2窒化シリコン層との間の距離は、前記第3窒化シリコン層と前記半導体基板との間の距離よりも小さい、請求項8に記載の光電変換装置。
- 前記半導体基板の上には、前記光電変換部の電荷を転送する転送ゲートのゲート電極が配されており、前記第1窒化シリコン層と前記半導体基板との間の距離と、前記第1窒化シリコン層の厚さとの和が、前記ゲート電極の厚さよりも大きい、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記半導体基板は前記光電変換部で生成された電荷を保持する電荷保持部を有し、前記酸化シリコン膜と前記電荷保持部との間にて前記電荷保持部を覆う遮光膜を更に備える、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光電変換装置を備える機器であって、
前記光電変換装置に結像する光学系、前記光電変換装置を制御する制御装置、前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置、前記光電変換装置で得られた情報に基づいて制御される機械装置、前記光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置、および前記光電変換装置で得られた情報を記憶する記憶装置の少なくともいずれか、をさらに備えることを特徴とする機器。 - 光電変換装置の製造方法であって、
半導体基板の上の金属含有部を覆うように第1窒化シリコン膜を形成する工程と、
第1窒化シリコン膜の上に、前記半導体基板に設けられた光電変換部を覆うように酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記光電変換部を覆うように第2窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記第1窒化シリコン膜のうちで前記金属含有部の上に位置する部分と、前記第2窒化シリコン膜のうちで前記光電変換部の上に位置する部分と、を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜および前記第1窒化シリコン膜に、前記金属含有部の上に位置する孔を形成する工程と、
前記孔の中に導電体を配置する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。 - 光電変換装置の製造方法であって、
半導体基板の上の金属含有部を覆うように第1窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記半導体基板に設けられた光電変換部および前記金属含有部を覆うように第2窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記第1窒化シリコン膜のうちで前記金属含有部の上に位置する部分と、前記第2窒化シリコン膜のうちで前記光電変換部の上に位置する部分と、を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜および前記第1窒化シリコン膜に、金属含有部の上に位置する孔を形成する工程と、
前記孔の中に導電体を配置する工程と、
を有し、前記第2窒化シリコン膜は前記第1窒化シリコン膜よりも厚いことを特徴とする製造方法。 - 前記第1窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第2窒化シリコン膜を形成する工程との間に、前記光電変換部および前記金属含有部を覆うように酸化シリコン膜を形成する工程を有する、請求項14に記載の製造方法。
- 前記第1窒化シリコン膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の上の電極を覆うように絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜から前記電極の側面を覆うサイドウォールスペーサを形成する工程と、
前記絶縁体膜のうちで前記光電変換部の上に位置する部分および前記半導体基板に接する金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を用いて前記半導体基板の上に前記金属含有部を形成する工程と、を有し、
前記絶縁体膜を形成する工程と前記酸化シリコン膜を形成する工程との間に、前記絶縁体膜の前記光電変換部の上に位置する部分を薄くする、
請求項13または15に記載の製造方法。 - 前記絶縁体膜は、酸化シリコン層および前記酸化シリコン層と前記半導体基板との間の窒化シリコン層を含む複層膜であり、
前記層間絶縁膜および前記窒化シリコン層をエッチングして前記層間絶縁膜および前記窒化シリコン層に孔を形成する工程と、
前記孔の中に導電体を配置する工程と、を有する、請求項16に記載の製造方法。 - 前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記光電変換部の上において前記第1窒化シリコン膜を除去する工程と、
前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記金属含有部の上において前記第2窒化シリコン膜を除去する工程と、を有する、
請求項13乃至17のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記第1窒化シリコン膜と前記層間絶縁膜との間に前記第2窒化シリコン膜の一部が位置する、請求項13乃至18のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記光電変換部の上において前記層間絶縁膜に開口を形成する工程と、
前記開口に誘電体を配置する工程と、
を有する、請求項13乃至19のいずれか1項に記載の製造方法。
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