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JP4972924B2 - Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera - Google Patents

Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera Download PDF

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JP4972924B2 JP2005364174A JP2005364174A JP4972924B2 JP 4972924 B2 JP4972924 B2 JP 4972924B2 JP 2005364174 A JP2005364174 A JP 2005364174A JP 2005364174 A JP2005364174 A JP 2005364174A JP 4972924 B2 JP4972924 B2 JP 4972924B2
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Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラに関し、特に、光導波路を有する固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and a camera, and more particularly to a solid-state imaging device having an optical waveguide, a manufacturing method thereof, and a camera.

固体撮像素子において、集光効率を上げる手段として導波路構造が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。導波路は、オンチップレンズと受光部(フォトダイオード部)を光学的に接続するものである。導波路内部のコア材となる透明膜がクラッド部となる周囲の絶縁膜に比して屈折率が高いことを利用し、透明膜と絶縁膜の界面にて臨界角より大きい入射角をもつ入射光を全反射させ、受光部への集光効率を高めるものである。   In a solid-state imaging device, a waveguide structure is known as means for increasing the light collection efficiency (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The waveguide optically connects the on-chip lens and the light receiving part (photodiode part). Utilizing the fact that the transparent film, which is the core material inside the waveguide, has a higher refractive index than the surrounding insulating film, which is the cladding, it has an incident angle greater than the critical angle at the interface between the transparent film and the insulating film. The light is totally reflected, and the light collection efficiency to the light receiving part is increased.

導波路の形成では、層間絶縁膜に導波路の開口部を形成した後に、当該開口部内が透明膜で埋め込まれる。MOS型の固体撮像装置の場合には、全ての配線層を形成した後に、層間絶縁膜内に導波路の開口部が形成される。
特開平11−121725号公報 特開平10−326885号公報
In the formation of the waveguide, after the opening of the waveguide is formed in the interlayer insulating film, the inside of the opening is filled with a transparent film. In the case of a MOS type solid-state imaging device, after all wiring layers are formed, an opening of a waveguide is formed in the interlayer insulating film.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-121725 Japanese Patent Laid-Open No. 10-326885

しかしながら、撮像素子の多画素化に向けて画素面積が小さくなり、それに伴い導波路の開口面積が縮小される。特に、多層配線構造を有するCMOSセンサにおいては、微細化にともない配線密度が高くなるため、配線との接触を防止するためにはマージンを設ける必要がある。この結果、開口径縮小が必要となり、集光感度が低下してしまう問題があった。   However, the pixel area is reduced toward an increase in the number of pixels of the image sensor, and accordingly, the opening area of the waveguide is reduced. In particular, in a CMOS sensor having a multilayer wiring structure, the wiring density increases with miniaturization, and therefore it is necessary to provide a margin to prevent contact with the wiring. As a result, there is a problem that the aperture diameter needs to be reduced and the light collection sensitivity is lowered.

さらに、例えば、多層配線構造を有する固体撮像装置においては、形成すべき導波路の開口部が深くなる。この結果、開口部のアスペクト比が高くなり、導波路開口部へのコア材料となる透明膜の埋込み性が悪くなる。これによる集光性の悪化、ばらつきが懸念される。   Further, for example, in a solid-state imaging device having a multilayer wiring structure, the opening of the waveguide to be formed becomes deep. As a result, the aspect ratio of the opening is increased, and the embedding property of the transparent film serving as the core material into the waveguide opening is deteriorated. There is a concern about the deterioration and dispersion of the light collecting property.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、集光性を改善した固体撮像装置およびカメラを提供することにある。
本発明の他の目的は、導波路の開口部への透明膜の埋め込み性を改善することができる固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device and a camera with improved light collecting properties.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device capable of improving the embedding property of a transparent film in an opening of a waveguide.

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板の上層に形成された導電層と、前記導電層および前記基板を被覆し、前記受光部上に導波路の開口部を有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の前記開口部に埋め込まれて形成された透明膜とを有し、少なくとも前記受光部の周囲の前記導電層の表面の一部にエッチングストッパ膜が形成されている。   In order to achieve the above object, a solid-state imaging device of the present invention includes a light receiving unit formed on a substrate, a conductive layer formed on an upper layer of the substrate, the conductive layer and the substrate, and the light receiving unit. An interlayer insulating film having a waveguide opening thereon, and a transparent film formed by being embedded in the opening of the interlayer insulating film, and at least one surface of the conductive layer around the light receiving portion. An etching stopper film is formed on the portion.

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に受光部を形成する工程と、前記基板上に層間絶縁膜および導電層を形成する工程と、前記受光部上の前記層間絶縁膜を除去して、導波路の開口部を形成する工程と、前記開口部内に透明膜を埋め込む工程とを有し、前記層間絶縁膜および前記導電層を形成する工程において、少なくとも前記受光部の周囲の前記導電層の表面の一部にエッチングストッパ膜を形成する。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of forming a light receiving portion on a substrate, a step of forming an interlayer insulating film and a conductive layer on the substrate, and a step on the light receiving portion. Removing the interlayer insulating film to form a waveguide opening; and embedding a transparent film in the opening; and forming the interlayer insulating film and the conductive layer, An etching stopper film is formed on a part of the surface of the conductive layer around the light receiving portion.

上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、前記基板の上層に形成された導電層と、前記導電層および前記基板を被覆し、前記受光部上に導波路の開口部を有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の前記開口部に埋め込まれて形成された透明膜とを有し、少なくとも前記受光部の周囲の前記導電層の表面の一部にエッチングストッパ膜が形成されている。   In order to achieve the above object, a camera of the present invention includes a solid-state imaging device, an optical system that guides incident light to an imaging unit of the solid-state imaging device, and a signal processing circuit that processes an output signal of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device includes a light receiving portion formed on a substrate, a conductive layer formed on an upper layer of the substrate, the conductive layer and the substrate, and an opening portion of a waveguide on the light receiving portion. And an etching stopper film formed on at least a part of the surface of the conductive layer around the light receiving portion. The interlayer insulating film has a transparent film formed in the opening of the interlayer insulating film. Has been.

上記の本発明では、受光部の周囲の導電層の表面の一部にエッチングストッパ膜が形成されている。これにより、導波路の開口部の形成の際に導電層が露出することが防止される。この結果、周囲の導電層と、導波路の開口部との間にスペースを設けなくてもよいため、開口部の径を大きくすることができる。   In the present invention, the etching stopper film is formed on a part of the surface of the conductive layer around the light receiving portion. This prevents the conductive layer from being exposed when the opening of the waveguide is formed. As a result, since it is not necessary to provide a space between the surrounding conductive layer and the opening of the waveguide, the diameter of the opening can be increased.

本発明によれば、集光性を改善した固体撮像装置およびカメラを実現することができる。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、導波路の開口部への透明膜の埋め込み性を改善することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state imaging device and camera which improved condensing property are realizable.
According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the embedding property of the transparent film into the opening of the waveguide can be improved.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る増幅型固体撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態では、例えばMOS型イメージセンサを例に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an amplification type solid-state imaging device according to the present embodiment. In the present embodiment, for example, a MOS image sensor will be described as an example.

固体撮像装置10は、光電変換素子である例えばフォトダイオードを含む単位画素11と、当該画素11が行列状に2次元配列されてなる画素アレイ部(撮像部)12と、垂直選択回路13と、信号処理回路であるカラム回路14と、水平選択回路15と、水平信号線16と、出力回路17と、タイミングジェネレータ(TG)18とを有する。   The solid-state imaging device 10 includes a unit pixel 11 including a photodiode that is a photoelectric conversion element, a pixel array unit (imaging unit) 12 in which the pixels 11 are two-dimensionally arranged in a matrix, a vertical selection circuit 13, It has a column circuit 14 that is a signal processing circuit, a horizontal selection circuit 15, a horizontal signal line 16, an output circuit 17, and a timing generator (TG) 18.

画素アレイ部12には、行列状の画素配列に対して列ごとに垂直信号線121が配置されている。単位画素11の具体的な回路構成については後述する。   In the pixel array unit 12, a vertical signal line 121 is arranged for each column with respect to a matrix-like pixel arrangement. A specific circuit configuration of the unit pixel 11 will be described later.

垂直選択回路13は、シフトレジスタなどによって構成される。垂直選択回路13は、画素11の転送トランジスタを駆動する転送信号や、リセットトランジスタを駆動するリセット信号などの制御信号を行単位で順次出力することによって画素アレイ部12の各画素11を行単位で選択駆動する。   The vertical selection circuit 13 is configured by a shift register or the like. The vertical selection circuit 13 sequentially outputs control signals such as a transfer signal for driving the transfer transistor of the pixel 11 and a reset signal for driving the reset transistor in units of rows, thereby causing each pixel 11 in the pixel array unit 12 to be in units of rows. Select drive.

カラム回路14は、画素アレイ部12の列方向の画素ごと、即ち垂直信号線121ごとに配される信号処理回路である。カラム回路14は、例えばS/H(サンプルホールド)回路およびCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路などによって構成される。   The column circuit 14 is a signal processing circuit arranged for each pixel in the column direction of the pixel array unit 12, that is, for each vertical signal line 121. The column circuit 14 includes, for example, an S / H (sample hold) circuit and a CDS (Correlated Double Sampling) circuit.

水平選択回路15は、シフトレジスタなどによって構成され、カラム回路14を通して出力される各画素11の信号を順次選択して水平信号線16に出力させる。なお、図1では、図面の簡略化のため、水平選択スイッチについては図示を省略している。この水平選択スイッチは、水平選択回路15によって列単位で順次オン/オフ駆動される。   The horizontal selection circuit 15 is configured by a shift register or the like, and sequentially selects the signal of each pixel 11 output through the column circuit 14 and outputs it to the horizontal signal line 16. In FIG. 1, the horizontal selection switch is not shown for simplification of the drawing. The horizontal selection switch is sequentially turned on / off by the horizontal selection circuit 15 in units of columns.

水平選択回路15による選択駆動により、カラム回路14から列ごとに順次出力される単位画素11の信号は、水平信号線16を通して出力回路17に供給され、当該出力回路17で増幅などの信号処理が施された後、デバイス外部へ出力される。   The signals of the unit pixels 11 that are sequentially output from the column circuit 14 for each column by the selection drive by the horizontal selection circuit 15 are supplied to the output circuit 17 through the horizontal signal line 16, and the output circuit 17 performs signal processing such as amplification. After being applied, it is output outside the device.

タイミングジェネレータ18は、各種のタイミング信号を生成し、これら各種のタイミング信号を基に垂直選択回路13、カラム回路14および水平選択回路15などの駆動制御を行う。   The timing generator 18 generates various timing signals, and performs drive control of the vertical selection circuit 13, the column circuit 14, the horizontal selection circuit 15 and the like based on these various timing signals.

(画素回路)
図2は、単位画素11の回路構成の一例として、単位画素11Aの回路図を示すものである。
(Pixel circuit)
FIG. 2 shows a circuit diagram of the unit pixel 11A as an example of the circuit configuration of the unit pixel 11. As shown in FIG.

単位画素11Aは、光電変換素子、例えばフォトダイオード111に加えて、例えば転送トランジスタ112、リセットトランジスタ113および増幅トランジスタ114の3つのトランジスタ(能動素子)を有する。ここでは、トランジスタ112〜114として、例えばnチャネルのMOSトランジスタを用いている。   The unit pixel 11A includes three transistors (active elements), for example, a transfer transistor 112, a reset transistor 113, and an amplification transistor 114 in addition to a photoelectric conversion element, for example, a photodiode 111. Here, for example, n-channel MOS transistors are used as the transistors 112 to 114.

転送トランジスタ112は、フォトダイオード111のカソードとFD(フローティングディフュージョン)部116との間に接続されている。転送トランジスタ112のゲートに転送パルスφTRGが与えられることによって、フォトダイオード111で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷(ここでは、電子)がFD部116に転送される。   The transfer transistor 112 is connected between the cathode of the photodiode 111 and an FD (floating diffusion) portion 116. By applying a transfer pulse φTRG to the gate of the transfer transistor 112, photoelectric conversion is performed by the photodiode 111, and signal charges (here, electrons) accumulated therein are transferred to the FD unit 116.

リセットトランジスタ113は、選択電源SELVDDにドレインが、FD部116にソースがそれぞれ接続されている。フォトダイオード111からFD部116への信号電荷の転送に先立って、ゲートにリセットパルスφRSTが与えられることによってFD部116の電位がリセットされる。選択電源SELVDDは、電源電圧としてVDDレベルとGNDレベルとを選択的にとる電源である。   The reset transistor 113 has a drain connected to the selected power supply SELVDD and a source connected to the FD unit 116. Prior to the transfer of signal charges from the photodiode 111 to the FD unit 116, the potential of the FD unit 116 is reset by applying a reset pulse φRST to the gate. The selected power supply SELVDD is a power supply that selectively takes a VDD level and a GND level as a power supply voltage.

増幅トランジスタ114は、FD部116にゲートが、選択電源SELVDDにドレインが、垂直信号線121にソースがそれぞれ接続されたソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタ114は、リセットトランジスタ113によってリセットした後のFD部116の電位をリセットレベルとして垂直信号線121に出力し、さらに転送トランジスタ112によって信号電荷を転送した後のFD部116の電位を信号レベルとして垂直信号線121に出力する。   The amplification transistor 114 constitutes a source follower circuit in which a gate is connected to the FD unit 116, a drain is connected to the selection power supply SELVDD, and a source is connected to the vertical signal line 121. The amplification transistor 114 outputs the potential of the FD unit 116 after resetting by the reset transistor 113 to the vertical signal line 121 as a reset level, and further, the potential of the FD unit 116 after transferring the signal charge by the transfer transistor 112 is set to the signal level. To the vertical signal line 121.

図3は、単位画素11の回路構成の他の例として、単位画素11Bの回路図を示すものである。   FIG. 3 shows a circuit diagram of the unit pixel 11B as another example of the circuit configuration of the unit pixel 11. As shown in FIG.

単位画素11Bは、光電変換素子、例えばフォトダイオード111に加えて、例えば転送トランジスタ112、リセットトランジスタ113、増幅トランジスタ114および選択トランジスタ115の4つのトランジスタを有する画素回路となっている。ここでは、トランジスタ112〜115として、例えばnチャネルのMOSトランジスタを用いている。   The unit pixel 11B is a pixel circuit having four transistors, for example, a transfer transistor 112, a reset transistor 113, an amplification transistor 114, and a selection transistor 115 in addition to a photoelectric conversion element, for example, a photodiode 111. Here, for example, n-channel MOS transistors are used as the transistors 112 to 115.

転送トランジスタ112は、フォトダイオード111のカソードとFD(フローティングディフュージョン)部116との間に接続されている。転送トランジスタ112のゲートに転送パルスφTRGが与えられることによって、フォトダイオード111で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷(ここでは、電子)がFD部116に転送される。   The transfer transistor 112 is connected between the cathode of the photodiode 111 and an FD (floating diffusion) portion 116. By applying a transfer pulse φTRG to the gate of the transfer transistor 112, photoelectric conversion is performed by the photodiode 111, and signal charges (here, electrons) accumulated therein are transferred to the FD unit 116.

リセットトランジスタ113は、電源VDDにドレインが、FD部116にソースがそれぞれ接続されている。フォトダイオード111からFD部116への信号電荷の転送に先立って、リセットトランジスタ113のゲートにリセットパルスφRSTが与えられることによってFD部116の電位がリセットされる。   The reset transistor 113 has a drain connected to the power supply VDD and a source connected to the FD unit 116. Prior to the transfer of the signal charge from the photodiode 111 to the FD unit 116, the potential of the FD unit 116 is reset by applying a reset pulse φRST to the gate of the reset transistor 113.

選択トランジスタ115は、例えば、電源VDDにドレインが、増幅トランジスタ114のドレインにソースがそれぞれ接続されている。選択トランジスタ115は、そのゲートに選択パルスφSELが与えられることによってオン状態となり、増幅トランジスタ114に対して電源VDDを供給することによって画素11Bの選択をする。なお、この選択トランジスタ115については、増幅トランジスタ114のソースと垂直信号線121との間に接続した構成を採ることも可能である。   The selection transistor 115 has, for example, a drain connected to the power supply VDD and a source connected to the drain of the amplification transistor 114. The selection transistor 115 is turned on when a selection pulse φSEL is applied to its gate, and the pixel 11B is selected by supplying the power supply VDD to the amplification transistor 114. The selection transistor 115 may be configured to be connected between the source of the amplification transistor 114 and the vertical signal line 121.

増幅トランジスタ114は、FD部116にゲートが、選択トランジスタ115のソースにドレインが、垂直信号線121にソースがそれぞれ接続されたソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタ114は、リセットトランジスタ113によってリセットした後のFD部116の電位をリセットレベルとして垂直信号線121に出力し、さらに転送トランジスタ112によって信号電荷を転送した後のFD部116の電位を信号レベルとして垂直信号線121に出力する。   The amplification transistor 114 forms a source follower circuit in which a gate is connected to the FD unit 116, a drain is connected to the source of the selection transistor 115, and a source is connected to the vertical signal line 121. The amplification transistor 114 outputs the potential of the FD unit 116 after resetting by the reset transistor 113 to the vertical signal line 121 as a reset level, and further, the potential of the FD unit 116 after transferring the signal charge by the transfer transistor 112 is set to the signal level. To the vertical signal line 121.

上述した3トランジスタ構成の単位画素11Aや、4トランジスタ構成の単位画素11Bでは、フォトダイオード111で光電変換して得られる信号電荷を転送トランジスタ112によってFD部116に転送し、当該FD部116の信号電荷に応じた電位を増幅トランジスタ114によって増幅して垂直信号線121に出力するアナログ的な動作が行われる。   In the unit transistor 11A having the three-transistor configuration and the unit pixel 11B having the four-transistor configuration, the signal charge obtained by photoelectric conversion by the photodiode 111 is transferred to the FD unit 116 by the transfer transistor 112, and the signal of the FD unit 116 is transmitted. An analog operation is performed in which a potential corresponding to the electric charge is amplified by the amplification transistor 114 and output to the vertical signal line 121.

図4は、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the present embodiment.

シリコンからなる半導体基板20には、活性領域を区画する素子分離絶縁膜21が形成されている。半導体基板20の活性領域にはp型ウェルが形成されており、p型ウェル内に、主としてn型領域からなる受光部22が形成されている。受光部22は、図2および図3のフォトダイオード111に相当する。受光部22の表層には図示しないp型領域が形成されている。図示はしないが、半導体基板20内には、各種のトランジスタ112〜115のソース領域およびドレイン領域が形成されている。   An element isolation insulating film 21 that partitions an active region is formed on a semiconductor substrate 20 made of silicon. A p-type well is formed in the active region of the semiconductor substrate 20, and a light receiving portion 22 mainly composed of an n-type region is formed in the p-type well. The light receiving unit 22 corresponds to the photodiode 111 in FIGS. 2 and 3. A p-type region (not shown) is formed on the surface layer of the light receiving unit 22. Although not shown, the source region and the drain region of various transistors 112 to 115 are formed in the semiconductor substrate 20.

半導体基板20上には、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜23を介してゲート電極24が形成されている。ゲート電極24は、転送トランジスタ112のゲートである。なお、図示しない領域において、他のトランジスタ113,114,115(図2および図3参照)のゲート電極が形成されている。ゲート電極は、例えばポリシリコンからなる。   A gate electrode 24 is formed on the semiconductor substrate 20 via a gate insulating film 23 made of, for example, silicon oxide. The gate electrode 24 is the gate of the transfer transistor 112. Note that gate electrodes of other transistors 113, 114, and 115 (see FIGS. 2 and 3) are formed in a region not shown. The gate electrode is made of polysilicon, for example.

ゲート電極24およびゲート絶縁膜23上には、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜25が形成されている。受光部22における絶縁膜25上には、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜26が形成されている。エッチングストッパ膜26および各種のトランジスタを被覆して第1層間絶縁膜31が形成されている。第1層間絶縁膜31は、例えば酸化シリコンからなる。   An insulating film 25 made of, for example, silicon oxide is formed on the gate electrode 24 and the gate insulating film 23. An etching stopper film 26 made of, for example, silicon nitride is formed on the insulating film 25 in the light receiving unit 22. A first interlayer insulating film 31 is formed so as to cover the etching stopper film 26 and various transistors. The first interlayer insulating film 31 is made of, for example, silicon oxide.

第1層間絶縁膜31内には、トランジスタのソース領域あるいはドレイン領域に接続する第1プラグP1が形成されている。第1プラグP1は、例えばタングステンからなる。第1層間絶縁膜31上には、第1プラグP1に接続する第1配線層M1が形成されている。第1配線層M1は、例えばアルミニウム配線である。第1配線層M1の表面には、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜40が形成されている。   In the first interlayer insulating film 31, a first plug P1 connected to the source region or drain region of the transistor is formed. The first plug P1 is made of, for example, tungsten. On the first interlayer insulating film 31, a first wiring layer M1 connected to the first plug P1 is formed. The first wiring layer M1 is, for example, an aluminum wiring. An etching stopper film 40 made of, for example, silicon nitride is formed on the surface of the first wiring layer M1.

第1配線層M1上には、例えば酸化シリコンからなる第2層間絶縁膜32が形成されている。第2層間絶縁膜32内には、第1配線層M1に接続する第2プラグP2が形成されている。   On the first wiring layer M1, a second interlayer insulating film 32 made of, for example, silicon oxide is formed. In the second interlayer insulating film 32, a second plug P2 connected to the first wiring layer M1 is formed.

第2層間絶縁膜32上には、第2配線層M2が形成されている。第2配線層M2は、例えばアルミニウム配線である。第2配線層M2上には、例えば酸化シリコンからなる第3層間絶縁膜33が形成されている。   On the second interlayer insulating film 32, a second wiring layer M2 is formed. The second wiring layer M2 is, for example, an aluminum wiring. A third interlayer insulating film 33 made of, for example, silicon oxide is formed on the second wiring layer M2.

受光部22上に位置する層間絶縁膜31〜33が除去されることにより、導波路の開口部50が形成されている。開口部50内のエッチングストッパ膜26は除去されている。開口部50内には、透明膜51が埋め込まれている。透明膜51は、周囲の層間絶縁膜(酸化シリコンの場合、屈折率n=1.43)31〜33よりも高屈折率材料からなる。透明膜51は、窒化シリコン(プラズマCVD法により形成した窒化シリコン膜の場合、屈折率n=2.0)あるいはポリイミド樹脂(屈折率n=1.7)からなる。なお、透明膜51は単一材料である必要はなく、例えば窒化シリコン膜とポリイミド樹脂の積層膜であってもよい。   By removing the interlayer insulating films 31 to 33 located on the light receiving portion 22, an opening 50 of the waveguide is formed. The etching stopper film 26 in the opening 50 is removed. A transparent film 51 is embedded in the opening 50. The transparent film 51 is made of a material having a higher refractive index than the surrounding interlayer insulating films (refractive index n = 1.43 in the case of silicon oxide) 31-33. The transparent film 51 is made of silicon nitride (refractive index n = 2.0 in the case of a silicon nitride film formed by a plasma CVD method) or polyimide resin (refractive index n = 1.7). The transparent film 51 does not have to be a single material, and may be a laminated film of a silicon nitride film and a polyimide resin, for example.

第3層間絶縁膜33上には、例えば窒化シリコンからなるパッシベーション膜61と、平坦化膜62と、カラーフィルタ63と、オンチップレンズ64が順に形成されている。上記した例では、2層配線の例を説明したが、3層以上の配線であってもよい。   On the third interlayer insulating film 33, a passivation film 61 made of, for example, silicon nitride, a planarizing film 62, a color filter 63, and an on-chip lens 64 are sequentially formed. In the above-described example, the example of the two-layer wiring has been described, but the wiring of three or more layers may be used.

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、いずれかの配線層の表面、特に配線層の側面および上面にエッチングストッパ膜40が形成されている。例えば、図5の平面図に示すように、受光部22に最も近接している配線層が第1配線層M1である場合には、第1配線層M1の側面および上面にエッチングストッパ膜40が形成される。図4では、第1配線層M1の表面のみにエッチングストッパ膜40が形成されている例を示す。あるいは、図6の平面図に示すように、第1配線層M1および第2配線層M2の双方が受光部22に近接している場合には、第1配線層M1および第2配線層M2の表面にエッチングストッパ膜40が形成される。   In the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, the etching stopper film 40 is formed on the surface of one of the wiring layers, particularly on the side surface and the upper surface of the wiring layer. For example, as shown in the plan view of FIG. 5, when the wiring layer closest to the light receiving unit 22 is the first wiring layer M1, the etching stopper film 40 is formed on the side surface and the upper surface of the first wiring layer M1. It is formed. FIG. 4 shows an example in which the etching stopper film 40 is formed only on the surface of the first wiring layer M1. Alternatively, as shown in the plan view of FIG. 6, when both the first wiring layer M1 and the second wiring layer M2 are close to the light receiving unit 22, the first wiring layer M1 and the second wiring layer M2 An etching stopper film 40 is formed on the surface.

次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図7〜図12を参照して説明する。本実施形態では、第1配線層M1が最も配線密度が高く、受光部22に近接して配置される例について説明する。   Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an example in which the first wiring layer M1 has the highest wiring density and is disposed close to the light receiving unit 22 will be described.

図7(a)に示すように、半導体基板20に例えばSTI技術により素子分離絶縁膜21を形成した後、半導体基板20にn型不純物をイオン注入して受光部22を形成する。続いて、熱酸化法により半導体基板20上に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜23を形成する。続いて、ゲート絶縁膜23上にCVD法によりポリシリコンを堆積し、レジストマスクを用いてポリシリコン膜をエッチングしてゲート電極24を形成する。   As shown in FIG. 7A, after the element isolation insulating film 21 is formed on the semiconductor substrate 20 by, for example, the STI technique, n-type impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate 20 to form the light receiving portion 22. Subsequently, a gate insulating film 23 made of silicon oxide is formed on the semiconductor substrate 20 by a thermal oxidation method. Subsequently, polysilicon is deposited on the gate insulating film 23 by CVD, and the polysilicon film is etched using a resist mask to form the gate electrode 24.

次に、図7(b)に示すように、半導体基板20の全面にCVD法により酸化シリコンを堆積させて、絶縁膜25を形成する。続いて、絶縁膜25上にCVD法により窒化シリコン膜を堆積させて、当該窒化シリコン膜をパターニングして、受光部22上にのみエッチングストッパ膜26を形成する。エッチングストッパ膜26の膜厚は、例えば20nmである。   Next, as shown in FIG. 7B, silicon oxide is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 20 by a CVD method to form an insulating film 25. Subsequently, a silicon nitride film is deposited on the insulating film 25 by a CVD method, and the silicon nitride film is patterned to form an etching stopper film 26 only on the light receiving portion 22. The film thickness of the etching stopper film 26 is, for example, 20 nm.

次に、図8(a)に示すように、半導体基板20の全面に例えば酸化シリコンからなる第1層間絶縁膜31を形成する。   Next, as shown in FIG. 8A, a first interlayer insulating film 31 made of, for example, silicon oxide is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 20.

次に、図8(b)に示すように、レジストマスクを用いたエッチングにより第1層間絶縁膜31にコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホール内に導電性材料を埋め込むことにより第1プラグP1を形成する。導電性材料は、例えばタングステンである。   Next, as shown in FIG. 8B, a contact hole is formed in the first interlayer insulating film 31 by etching using a resist mask, and a conductive material is buried in the contact hole, whereby the first plug P1 is formed. Form. The conductive material is, for example, tungsten.

次に、図9(a)に示すように、第1層間絶縁膜31上にスパッタリング法によりアルミニウム膜を堆積し、当該アルミニウム膜をパターニングすることにより、第1配線層M1を形成する。   Next, as shown in FIG. 9A, an aluminum film is deposited on the first interlayer insulating film 31 by sputtering, and the aluminum film is patterned to form the first wiring layer M1.

次に、図9(b)に示すように、第1配線層M1および第1層間絶縁膜31上に、プラズマCVD法により窒化シリコン膜を堆積し、当該窒化シリコン膜をパターニングして、エッチングストッパ膜40を形成する。このパターニングにより、受光部22上であって、第1配線層M1の表面以外の窒化シリコン膜が除去される。エッチングストッパ膜40の膜厚は、例えば50nmである。   Next, as shown in FIG. 9B, a silicon nitride film is deposited on the first wiring layer M1 and the first interlayer insulating film 31 by a plasma CVD method, and the silicon nitride film is patterned to form an etching stopper. A film 40 is formed. By this patterning, the silicon nitride film on the light receiving portion 22 and other than the surface of the first wiring layer M1 is removed. The film thickness of the etching stopper film 40 is, for example, 50 nm.

次に、図10(a)に示すように、第1配線層M1および第1層間絶縁膜31上に例えば酸化シリコンからなる第2層間絶縁膜32を形成する。   Next, as shown in FIG. 10A, a second interlayer insulating film 32 made of, for example, silicon oxide is formed on the first wiring layer M <b> 1 and the first interlayer insulating film 31.

次に、図10(b)に示すように、レジストマスクを用いたエッチングにより第2層間絶縁膜32にコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホール内に導電性材料を埋め込むことにより第2プラグP2を形成する。導電性材料は、例えばタングステンである。   Next, as shown in FIG. 10B, a contact hole is formed in the second interlayer insulating film 32 by etching using a resist mask, and a conductive material is buried in the contact hole, whereby the second plug P2 is formed. Form. The conductive material is, for example, tungsten.

次に、図11(a)に示すように、第2配線層M2および第2層間絶縁膜32上に、例えば酸化シリコンからなる第3層間絶縁膜33を形成する。   Next, as shown in FIG. 11A, on the second wiring layer M2 and the second interlayer insulating film 32, a third interlayer insulating film 33 made of, for example, silicon oxide is formed.

次に、図11(b)に示すように、リソグラフィ技術により、導波路の開口部のパターンをもつレジストマスク70を第3層間絶縁膜33上に形成する。続いて、レジストマスク70を用いて層間絶縁膜31〜33をエッチングして、導波路の開口部50を形成する。このとき、受光部22に最も近接する第1配線層M1は、エッチングストッパ膜40により保護されているため、第1配線層M1が露出あるいはエッチングされることが防止される。エッチングは、受光部22上のエッチングストッパ膜26でストップさせる。   Next, as shown in FIG. 11B, a resist mask 70 having a pattern of the opening of the waveguide is formed on the third interlayer insulating film 33 by lithography. Subsequently, the interlayer insulating films 31 to 33 are etched using the resist mask 70 to form the opening 50 of the waveguide. At this time, since the first wiring layer M1 closest to the light receiving unit 22 is protected by the etching stopper film 40, the first wiring layer M1 is prevented from being exposed or etched. Etching is stopped by the etching stopper film 26 on the light receiving portion 22.

次に、図12(a)に示すように、開口部50内に露出したエッチングストッパ膜26を除去する。エッチングストッパ膜26よりもエッチングストッパ膜40の膜厚を厚くしているため、第1配線層M1が露出することはない。なお、このエッチングストッパ膜26は残しておいても良い。その後、レジストマスク70を除去する。   Next, as shown in FIG. 12A, the etching stopper film 26 exposed in the opening 50 is removed. Since the thickness of the etching stopper film 40 is larger than that of the etching stopper film 26, the first wiring layer M1 is not exposed. The etching stopper film 26 may be left. Thereafter, the resist mask 70 is removed.

次に、図12(b)に示すように、開口部50内および第3層間絶縁膜33上に透明膜51を堆積して、CMP法やエッチバック法により第3層間絶縁膜33上の不要な透明膜を除去する。透明膜51としては、層間絶縁膜31〜33よりも高屈折率材料を用いる。透明膜51の堆積では、例えばポリイミド樹脂を堆積させる、あるいはプラズマCVD法により窒化シリコン膜を堆積させる。あるいは、プラズマCVD法により開口部50の内壁を被覆する窒化シリコン膜を堆積させた後に、ポリイミド樹脂を埋め込んでもよい。   Next, as shown in FIG. 12B, a transparent film 51 is deposited in the opening 50 and on the third interlayer insulating film 33, and unnecessary on the third interlayer insulating film 33 by the CMP method or the etch back method. Remove the transparent film. As the transparent film 51, a material having a higher refractive index than that of the interlayer insulating films 31 to 33 is used. In the deposition of the transparent film 51, for example, a polyimide resin is deposited or a silicon nitride film is deposited by a plasma CVD method. Alternatively, after depositing a silicon nitride film covering the inner wall of the opening 50 by plasma CVD, polyimide resin may be embedded.

以降の工程としては、第3層間絶縁膜33および透明膜51上に、パッシベーション膜61、平坦化膜62、カラーフィルタ63およびオンチップレンズ64を形成することにより、固体撮像装置が完成する。   As the subsequent steps, the passivation film 61, the planarization film 62, the color filter 63, and the on-chip lens 64 are formed on the third interlayer insulating film 33 and the transparent film 51, thereby completing the solid-state imaging device.

本実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法の効果について説明する。   The effects of the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.

本実施形態では、受光部22に最も近接する配線層の表面にエッチングストッパ膜40を形成している。これにより、導波路の開口部50の形成の際に配線層が露出することを防止することができる。従来、開口部50の形成のためのレジストマスク70のリソグラフィ精度、配線の寸法ばらつきを考慮して、最近接する配線に対して所定量のマージンを確保する必要があった。この結果、開口部50の径を縮小する必要があった。これに対して、本実施形態では、配線層はエッチングストッパ膜40で保護されているため、マージンを無くすあるいは小さくすることができる。また、図4に示すように、配線層とオーバーラップさせた開口部50を形成した場合には、開口部50の径を従来よりも大きくすることができる。   In this embodiment, the etching stopper film 40 is formed on the surface of the wiring layer closest to the light receiving unit 22. As a result, the wiring layer can be prevented from being exposed when the opening 50 of the waveguide is formed. Conventionally, in consideration of lithography accuracy of the resist mask 70 for forming the opening 50 and variations in wiring dimensions, it has been necessary to secure a predetermined amount of margin with respect to the closest wiring. As a result, it is necessary to reduce the diameter of the opening 50. On the other hand, in this embodiment, since the wiring layer is protected by the etching stopper film 40, the margin can be eliminated or reduced. In addition, as shown in FIG. 4, when the opening 50 overlapped with the wiring layer is formed, the diameter of the opening 50 can be made larger than the conventional one.

開口部50の径を大きくする、すなわち透明膜51により構成される導波路の径を大きくできるため、集光感度を向上させることができる。また、開口部50の径を大きくできるため、開口部50のアスペクト比を低くすることができ、開口部50への透明膜51の埋め込み性を向上させることができる。   Since the diameter of the opening 50 can be increased, that is, the diameter of the waveguide constituted by the transparent film 51 can be increased, the light collection sensitivity can be improved. Moreover, since the diameter of the opening part 50 can be enlarged, the aspect ratio of the opening part 50 can be made low and the embedding property of the transparent film 51 in the opening part 50 can be improved.

図13は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a camera in which the above-described solid-state imaging device is used.

カメラ100は、上記した固体撮像装置10と、光学系101と、信号処理回路102とを有する。本発明のカメラは、固体撮像装置10、光学系101および信号処理回路102がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。   The camera 100 includes the solid-state imaging device 10 described above, an optical system 101, and a signal processing circuit 102. The camera of the present invention includes a camera module in which the solid-state imaging device 10, the optical system 101, and the signal processing circuit 102 are modularized.

光学系101は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置10の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置10の受光部22において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、受光部22において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。   The optical system 101 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 10. Thereby, in the light receiving unit 22 of the solid-state imaging device 10, incident light is converted into a signal charge corresponding to the amount of incident light.

信号処理回路102は、固体撮像装置10の出力信号に対して種々の信号処理を施して映像信号として出力する。   The signal processing circuit 102 performs various signal processing on the output signal of the solid-state imaging device 10 and outputs it as a video signal.

上記の本実施形態に係る固体撮像装置を備えたカメラによれば、感度を向上させたカメラを実現することができる。   According to the camera including the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, it is possible to realize a camera with improved sensitivity.

(第2実施形態)
図14は、第2実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。本実施形態では、ダマシンプロセスにより配線層が形成されている例について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the second embodiment. In this embodiment, an example in which a wiring layer is formed by a damascene process will be described.

半導体基板20から第1層間絶縁膜31までの構造については、第1実施形態と同様である。第1層間絶縁膜31上には、例えば酸化シリコンからなる第2層間絶縁膜32が形成されている。第2層間絶縁膜32に形成された配線溝内に導電性材料が埋め込まれることにより、第1プラグP1に接続する第1配線層M1が形成されている。第1配線層M1は、例えば銅配線である。第1配線層M1の表面には、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜40が形成されている。   The structure from the semiconductor substrate 20 to the first interlayer insulating film 31 is the same as in the first embodiment. On the first interlayer insulating film 31, a second interlayer insulating film 32 made of, for example, silicon oxide is formed. A conductive material is embedded in the wiring groove formed in the second interlayer insulating film 32, whereby the first wiring layer M1 connected to the first plug P1 is formed. The first wiring layer M1 is, for example, a copper wiring. An etching stopper film 40 made of, for example, silicon nitride is formed on the surface of the first wiring layer M1.

第1配線層M1および第2層間絶縁膜32上には、第3層間絶縁膜33が形成されている。第3層間絶縁膜33内には、第1配線層M1に接続する第2プラグP2が形成されている。   A third interlayer insulating film 33 is formed on the first wiring layer M 1 and the second interlayer insulating film 32. In the third interlayer insulating film 33, a second plug P2 connected to the first wiring layer M1 is formed.

第3層間絶縁膜33上には、第4層間絶縁膜34が形成されている。第4層間絶縁膜34に形成された配線溝内に導電性材料が埋め込まれることにより、第2プラグP2に接続する第2配線層M2が形成されている。第2配線層M2は例えば銅配線である。なお、本実施形態では、第2プラグP2と第2配線層M2が同時に形成されるデュアルダマシン構造の例を示す。   A fourth interlayer insulating film 34 is formed on the third interlayer insulating film 33. By burying a conductive material in the wiring groove formed in the fourth interlayer insulating film 34, the second wiring layer M2 connected to the second plug P2 is formed. The second wiring layer M2 is, for example, a copper wiring. In the present embodiment, an example of a dual damascene structure in which the second plug P2 and the second wiring layer M2 are simultaneously formed is shown.

受光部22上に位置する層間絶縁膜31〜34が除去されることにより、導波路の開口部50が形成されている。開口部50内のエッチングストッパ膜26は除去されている。開口部50内には、透明膜51が埋め込まれている。透明膜51は、周囲の層間絶縁膜(酸化シリコンの場合、屈折率n=1.43)31〜34よりも高屈折率材料からなる。透明膜51は、窒化シリコン(プラズマCVD法により形成した窒化シリコン膜の場合、屈折率n=2.0)あるいはポリイミド樹脂(屈折率n=1.7)からなる。なお、透明膜51は単一材料である必要はなく、例えば窒化シリコン膜とポリイミド樹脂の積層膜であってもよい。   By removing the interlayer insulating films 31 to 34 located on the light receiving portion 22, an opening 50 of the waveguide is formed. The etching stopper film 26 in the opening 50 is removed. A transparent film 51 is embedded in the opening 50. The transparent film 51 is made of a material having a higher refractive index than the surrounding interlayer insulating films (refractive index n = 1.43 in the case of silicon oxide) 31-34. The transparent film 51 is made of silicon nitride (refractive index n = 2.0 in the case of a silicon nitride film formed by a plasma CVD method) or polyimide resin (refractive index n = 1.7). The transparent film 51 does not have to be a single material, and may be a laminated film of a silicon nitride film and a polyimide resin, for example.

第4層間絶縁膜34上には、例えば窒化シリコンからなるパッシベーション膜61と、平坦化膜62と、カラーフィルタ63と、オンチップレンズ64が順に形成されている。上記した例では、2層配線の例を説明したが、3層以上の配線であってもよい。   On the fourth interlayer insulating film 34, a passivation film 61 made of, for example, silicon nitride, a planarizing film 62, a color filter 63, and an on-chip lens 64 are sequentially formed. In the above-described example, the example of the two-layer wiring has been described, but the wiring of three or more layers may be used.

上記の本実施形態に係る固体撮像装置では、いずれかの配線層の表面にエッチングストッパ膜40が形成されている。本実施形態では、ダマシンプロセスにより配線層が形成されるため、配線層を保護するエッチングストッパ膜40は配線層の全表面を覆っている。なお、第1実施形態で説明したように、第2配線層M2の表面にエッチングストッパ膜40が形成されていてもよい。   In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the etching stopper film 40 is formed on the surface of one of the wiring layers. In this embodiment, since the wiring layer is formed by the damascene process, the etching stopper film 40 that protects the wiring layer covers the entire surface of the wiring layer. As described in the first embodiment, the etching stopper film 40 may be formed on the surface of the second wiring layer M2.

次に、上記の固体撮像装置の製造方法について、図15〜図18を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device will be described with reference to FIGS.

第1実施形態と同様に、図7〜図8に示す工程を経ることにより、図15(a)に示す構造に至る。   Similarly to the first embodiment, the structure shown in FIG. 15A is reached through the steps shown in FIGS.

次に、図15(b)に示すように、第1層間絶縁膜31上に、例えば酸化シリコンからなる第2層間絶縁膜32を形成する。   Next, as shown in FIG. 15B, a second interlayer insulating film 32 made of, for example, silicon oxide is formed on the first interlayer insulating film 31.

次に、図16(a)に示すように、第2層間絶縁膜32上にレジストマスクを形成し、第2層間絶縁膜32をエッチングして、第2層間絶縁膜32に配線溝32aを形成する。その後、レジストマスクを除去する。   Next, as shown in FIG. 16A, a resist mask is formed on the second interlayer insulating film 32, the second interlayer insulating film 32 is etched, and a wiring groove 32 a is formed in the second interlayer insulating film 32. To do. Thereafter, the resist mask is removed.

次に、図16(b)に示すように、配線溝32aの内壁に第1エッチングストッパ膜40aを形成し、配線溝32aに第1配線層M1を埋め込む。例えば、全面にプラズマCVD法により窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜をパターニングした後に、メッキ法により銅膜を形成し、CMP法により第2層間絶縁膜32上の余分な銅膜を除去する。窒化シリコン膜のパターニングでは、第1プラグP1の箇所および第2層間絶縁膜32上の窒化シリコン膜を除去する。なお、第1エッチングストッパ膜40aは第1配線層M1の少なくとも側壁に形成されればよい。このため、例えば窒化シリコン膜を堆積した後に、全面エッチバックして、配線溝32aの側壁のみに第1エッチングストッパ膜40aを形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 16B, a first etching stopper film 40a is formed on the inner wall of the wiring groove 32a, and the first wiring layer M1 is embedded in the wiring groove 32a. For example, a silicon nitride film is formed on the entire surface by plasma CVD, and after patterning the silicon nitride film, a copper film is formed by plating, and an excess copper film on the second interlayer insulating film 32 is removed by CMP. . In patterning the silicon nitride film, the portion of the first plug P1 and the silicon nitride film on the second interlayer insulating film 32 are removed. The first etching stopper film 40a may be formed on at least the side wall of the first wiring layer M1. For this reason, for example, after depositing a silicon nitride film, the entire surface may be etched back to form the first etching stopper film 40a only on the side wall of the wiring trench 32a.

次に、図17(a)に示すように、プラズマCVD法により全面に窒化シリコン膜を堆積し、当該窒化シリコン膜をパターニングして、第1配線層M1上に第2エッチングストッパ膜40bを形成する。これにより、第1配線層M1の表面に第1エッチングストッパ膜40aおよび第2エッチングストッパ膜40bからなるエッチングストッパ膜40が形成される。   Next, as shown in FIG. 17A, a silicon nitride film is deposited on the entire surface by plasma CVD, and the silicon nitride film is patterned to form a second etching stopper film 40b on the first wiring layer M1. To do. As a result, the etching stopper film 40 including the first etching stopper film 40a and the second etching stopper film 40b is formed on the surface of the first wiring layer M1.

次に、図17(b)に示すように、第1配線層M1および第2層間絶縁膜32上に、第3層間絶縁膜33を形成および第4層間絶縁膜34を形成する。なお、第3層間絶縁膜33および第4層間絶縁膜34は単一の酸化シリコン膜により形成してもよい。あるいは第3層間絶縁膜33および第4層間絶縁膜34とで材料を変えても良い。   Next, as shown in FIG. 17B, a third interlayer insulating film 33 and a fourth interlayer insulating film 34 are formed on the first wiring layer M <b> 1 and the second interlayer insulating film 32. The third interlayer insulating film 33 and the fourth interlayer insulating film 34 may be formed of a single silicon oxide film. Alternatively, the material may be changed between the third interlayer insulating film 33 and the fourth interlayer insulating film 34.

次に、図18(a)に示すように、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、第4層間絶縁膜34に配線溝34aを形成し、第3層間絶縁膜33に接続孔33aを形成する。接続孔33aは、第1配線層M1を露出するように形成される。   Next, as shown in FIG. 18A, a wiring groove 34 a is formed in the fourth interlayer insulating film 34 and a connection hole 33 a is formed in the third interlayer insulating film 33 by using a lithography technique and an etching technique. The connection hole 33a is formed so as to expose the first wiring layer M1.

次に、図18(b)に示すように、全面に銅等の導電性材料を堆積し、CMP法により第4層間絶縁膜34上の不要な導電性材料を除去する。これにより、接続孔33a内に第2プラグP2が形成され、配線溝34a内に第2配線層M2が形成される。   Next, as shown in FIG. 18B, a conductive material such as copper is deposited on the entire surface, and unnecessary conductive material on the fourth interlayer insulating film 34 is removed by CMP. As a result, the second plug P2 is formed in the connection hole 33a, and the second wiring layer M2 is formed in the wiring groove 34a.

以降の工程としては、第1実施形態と同様に、層間絶縁膜31〜34をエッチングして、導波路の開口部50を形成し、開口部50内に露出したエッチングストッパ膜26を除去する。続いて、開口部50内を透明膜51で埋め込み、パッシベーション膜61、平坦化膜62、カラーフィルタ63およびオンチップレンズ64を形成することにより、固体撮像装置が完成する。   In subsequent steps, similar to the first embodiment, the interlayer insulating films 31 to 34 are etched to form the opening 50 of the waveguide, and the etching stopper film 26 exposed in the opening 50 is removed. Subsequently, the opening 50 is filled with the transparent film 51, and the passivation film 61, the planarizing film 62, the color filter 63, and the on-chip lens 64 are formed, thereby completing the solid-state imaging device.

第2実施形態では、ダマシンプロセスにより形成される配線層のうち、受光部22に最も近接する配線層の表面にエッチングストッパ膜40を形成している。これにより、導波路の開口部50の形成の際に配線層が露出することを防止することができる。この結果、第1実施形態と同様の理由により、透明膜51により構成される導波路の径を大きくできるため、集光感度を向上させることができる。また、開口部50の径を大きくできるため、開口部50のアスペクト比を低くすることができ、開口部50への透明膜51の埋め込み性を向上させることができる。   In the second embodiment, the etching stopper film 40 is formed on the surface of the wiring layer closest to the light receiving unit 22 among the wiring layers formed by the damascene process. As a result, the wiring layer can be prevented from being exposed when the opening 50 of the waveguide is formed. As a result, for the same reason as in the first embodiment, the diameter of the waveguide constituted by the transparent film 51 can be increased, so that the light collection sensitivity can be improved. Moreover, since the diameter of the opening part 50 can be enlarged, the aspect ratio of the opening part 50 can be made low and the embedding property of the transparent film 51 in the opening part 50 can be improved.

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、同一のレイヤの配線層のうち、受光部22の周囲の配線にのみエッチングストッパ膜を形成してもよい。複数のレイヤの配線層にエッチングストッパ膜を形成してもよい。また、エッチングストッパ膜40は、エッチングストッパ膜26と異なる材料であってもよい。また、本実施形態では、MOS型の固体撮像装置を例に説明したが、本発明は、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像装置であってもよい。この場合には、本発明の導電層は、CCD固体撮像装置の遮光膜に相当する。このCCD固体撮像装置の遮光膜の表面にエッチングストッパ膜を形成することにより、本発明の効果を奏することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, the etching stopper film may be formed only on the wiring around the light receiving unit 22 in the wiring layer of the same layer. An etching stopper film may be formed on a plurality of wiring layers. The etching stopper film 40 may be made of a material different from that of the etching stopper film 26. In the present embodiment, the MOS type solid-state imaging device has been described as an example. However, the present invention may be a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device. In this case, the conductive layer of the present invention corresponds to the light shielding film of the CCD solid-state imaging device. The effect of the present invention can be achieved by forming an etching stopper film on the surface of the light shielding film of the CCD solid-state imaging device.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

第1および第2実施形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the solid-state imaging device which concerns on 1st and 2nd embodiment. 単位画素の回路構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit structure of a unit pixel. 単位画素の回路構成の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the circuit structure of a unit pixel. 第1実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 配線層のパターンの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the pattern of a wiring layer. 配線層のパターンの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the pattern of a wiring layer. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 1st Embodiment. 第1および第2実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the camera with which the solid-state imaging device which concerns on 1st and 2nd embodiment is applied. 第2実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。It is process sectional drawing in manufacture of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…固体撮像装置、11,11A,11B…単位画素、12…画素アレイ部、13…垂直選択回路、14…カラム回路、15…水平選択回路、16…水平信号線、17…出力回路、18…タイミングジェネレータ(TG)、20…半導体基板、21…素子分離絶縁膜、22…受光部、23…ゲート絶縁膜、24…ゲート電極、25…絶縁膜、26…エッチングストッパ膜、31…第1層間絶縁膜、32…第2層間絶縁膜、32a…配線溝、33…第3層間絶縁膜、33a…接続孔、34…第4層間絶縁膜、34a…配線溝、40…エッチングストッパ膜、40a…第1エッチングストッパ膜、40b…第2エッチングストッパ膜、50…開口部、51…透明膜、61…パッシベーション膜、62…平坦化膜、63…カラーフィルタ、64…オンチップレンズ、70…レジストマスク、100…カメラ、101…光学系、102…信号処理回路、M1…第1配線層、M2…第2配線層、M3…第3配線層、P1…第1プラグ、P2…第2プラグ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solid-state imaging device 11, 11A, 11B ... Unit pixel, 12 ... Pixel array part, 13 ... Vertical selection circuit, 14 ... Column circuit, 15 ... Horizontal selection circuit, 16 ... Horizontal signal line, 17 ... Output circuit, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Timing generator (TG), 20 ... Semiconductor substrate, 21 ... Element isolation insulating film, 22 ... Light receiving part, 23 ... Gate insulating film, 24 ... Gate electrode, 25 ... Insulating film, 26 ... Etching stopper film, 31 ... 1st Interlayer insulating film 32 ... second interlayer insulating film 32a ... wiring groove 33 ... third interlayer insulating film 33a ... connection hole 34 ... fourth interlayer insulating film 34a ... wiring groove 40 ... etching stopper film 40a ... first etching stopper film, 40b ... second etching stopper film, 50 ... opening, 51 ... transparent film, 61 ... passivation film, 62 ... flattening film, 63 ... color filter, 64 ... 70: resist mask, 100 ... camera, 101 ... optical system, 102 ... signal processing circuit, M1 ... first wiring layer, M2 ... second wiring layer, M3 ... third wiring layer, P1 ... first plug , P2 ... Second plug

Claims (5)

基板に形成された受光部と、
前記基板の上層に形成された導電層と、
前記導電層および前記基板を被覆し、前記受光部上に導波路の開口部を有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の前記開口部に埋め込まれて形成された透明膜と
を有し、
前記開口部の周囲の前記導電層の側面および上面にエッチングストッパ膜が形成されており、
前記導波路の開口部は、前記エッチングストッパ膜が形成された前記導電層にオーバーラップしている
固体撮像装置。
A light receiving portion formed on the substrate;
A conductive layer formed on an upper layer of the substrate;
An interlayer insulating film that covers the conductive layer and the substrate and has a waveguide opening on the light receiving portion;
A transparent film embedded in the opening of the interlayer insulating film,
An etching stopper film is formed on the side surface and upper surface of the conductive layer around the opening ,
The opening of the waveguide overlaps the conductive layer on which the etching stopper film is formed . Solid-state imaging device.
前記導電層は、複数の層からなる配線であり、
前記受光部の周囲の配線の表面の一部に前記エッチングストッパ膜が形成されている
請求項1記載の固体撮像装置。
The conductive layer is a wiring composed of a plurality of layers,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the etching stopper film is formed on a part of the surface of the wiring around the light receiving portion.
前記透明膜は、前記層間絶縁膜よりも高い屈折率を有する
請求項1または2に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent film has a higher refractive index than the interlayer insulating film.
基板に受光部を形成する工程と、
前記基板上に層間絶縁膜および導電層を形成する工程と、
前記受光部上の前記層間絶縁膜を除去して、導波路の開口部を形成する工程と、
前記開口部内に透明膜を埋め込む工程と
を有し、
前記層間絶縁膜および前記導電層を形成する工程において、前記開口部の周囲の前記導電層の側面および上面にエッチングストッパ膜を形成し、
前記導波路の開口部を形成する工程において、前記エッチングストッパ膜が形成された前記導電層にオーバーラップするように開口部を形成する
固体撮像装置の製造方法。
Forming a light receiving portion on the substrate;
Forming an interlayer insulating film and a conductive layer on the substrate;
Removing the interlayer insulating film on the light receiving portion to form an opening of the waveguide;
Embedding a transparent film in the opening, and
In the step of forming the interlayer insulating film and the conductive layer, an etching stopper film is formed on a side surface and an upper surface of the conductive layer around the opening ,
In the step of forming the opening of the waveguide, the opening is formed so as to overlap the conductive layer on which the etching stopper film is formed .
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
基板に形成された受光部と、
前記基板の上層に形成された導電層と、
前記導電層および前記基板を被覆し、前記受光部上に導波路の開口部を有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の前記開口部に埋め込まれて形成された透明膜と
を有し、
前記開口部の周囲の前記導電層の側面および上面にエッチングストッパ膜が形成されており、
前記導波路の開口部は、前記エッチングストッパ膜が形成された前記導電層にオーバーラップしている
カメラ。
A solid-state imaging device;
An optical system for guiding incident light to the imaging unit of the solid-state imaging device;
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A light receiving portion formed on the substrate;
A conductive layer formed on an upper layer of the substrate;
An interlayer insulating film that covers the conductive layer and the substrate and has a waveguide opening on the light receiving portion;
A transparent film embedded in the opening of the interlayer insulating film,
An etching stopper film is formed on the side surface and upper surface of the conductive layer around the opening ,
The opening of the waveguide overlaps the conductive layer on which the etching stopper film is formed .
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