JP5077309B2 - Solid-state imaging device, solid-state imaging device, and method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子と固体撮像装置、固体撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
従来、固体撮像素子では、半導体基体の表面側に、光電変換素子、読み出し電極等の電極層、さらにはカラーフィルタ又はオンチップレンズ等が形成され、この表面側より光を入射させて撮像を行う構成となっている。 Conventionally, in a solid-state imaging device, an electrode layer such as a photoelectric conversion device and a readout electrode, and a color filter or an on-chip lens are formed on the surface side of a semiconductor substrate, and imaging is performed by entering light from the surface side. It has a configuration.
このような構成の固体撮像素子においては、例えば、光電変換素子の周囲に形成された半導体ウェル領域の電位を、半導体基体(単結晶シリコン層)の表面側、すなわち半導体ウェル領域の表面側から配線を通じて接地させることにより、光電変換素子内において発生した少数キャリアを、半導体ウェル領域を通じて引き抜くようにしている。
なお、光電変換素子にはポテンシャル勾配がつけられており、光電変換素子内で発生した小数キャリアは半導体ウェル領域に自然に流れ出るようになっている。
In the solid-state imaging device having such a configuration, for example, the potential of the semiconductor well region formed around the photoelectric conversion element is wired from the surface side of the semiconductor substrate (single crystal silicon layer), that is, from the surface side of the semiconductor well region. The minority carriers generated in the photoelectric conversion element are extracted through the semiconductor well region.
Note that the photoelectric conversion element has a potential gradient, and the fractional carriers generated in the photoelectric conversion element naturally flow out to the semiconductor well region.
ところで、このような構成(いわゆる表面照射型)の固体撮像素子の場合、表面側に形成された電極層等で入射光が吸収、あるいは反射されてしまい、入射光に対する光電変換効率が低く、感度の低下が問題となっている。 By the way, in the case of a solid-state imaging device having such a configuration (so-called surface irradiation type), incident light is absorbed or reflected by an electrode layer or the like formed on the surface side, and the photoelectric conversion efficiency with respect to the incident light is low, and the sensitivity Is a problem.
そこで、近年、このような問題を解決する構成として、半導体基体の表面側に読み出し電極等の電極層を形成し、半導体基体の裏面側にカラーフィルタ又はオンチップレンズ等を形成し、半導体基体の裏面側より光を入射させて撮像できるようにすることで、受光のための開口率を高くし、また、入射光の吸収、あるいは反射を抑えるようにした、いわゆる裏面照射型の固体撮像素子が用いられてきている(例えば特許文献1参照)。 Therefore, in recent years, as a configuration for solving such a problem, an electrode layer such as a readout electrode is formed on the front surface side of the semiconductor substrate, and a color filter or an on-chip lens is formed on the back surface side of the semiconductor substrate. A so-called back-illuminated solid-state image sensor that increases the aperture ratio for receiving light by suppressing light absorption or reflection by allowing light to enter from the back side. It has been used (see, for example, Patent Document 1).
ところで、このような構成の裏面照射型の固体撮像素子は、表面照射型と比較して、半導体基体(単結晶シリコン層)の厚さを数μ(例えば5μ)程度と薄くしているために、単結晶シリコン層内の抵抗値が高くなっている。 By the way, the back-illuminated solid-state imaging device having such a configuration has a thickness of a semiconductor substrate (single crystal silicon layer) as thin as several μ (for example, 5 μ) as compared with the front-illuminated type. The resistance value in the single crystal silicon layer is high.
しかし、裏面照射型の固体撮像素子において、上述した表面照射型の固体撮像素子と同様の構成によって、光電変換素子内で発生した少数キャリアを引き抜くようにした場合、すなわち、上述したように、光電変換素子の周囲に形成された半導体ウェル領域の電位を、単結晶シリコン層の表面側から配線を通じて接地させた場合には、以下に示すような問題が生じる。 However, in the back-illuminated solid-state image sensor, when the minority carriers generated in the photoelectric conversion element are extracted by the same configuration as the above-described front-illuminated solid-state image sensor, that is, as described above, When the potential of the semiconductor well region formed around the conversion element is grounded through the wiring from the surface side of the single crystal silicon layer, the following problems occur.
単結晶シリコン層の裏面側から光電変換素子内に入射した光のうち、例えば、光電変換素子の深い領域(表面側)にまで到達するような長波長の光(赤外光)により発生した正孔は、半導体ウェル領域へと流れ、単結晶シリコン層の表面側から配線を通じて容易に引き抜かれることになる。
一方、例えば、光電変換素子の裏面側までしか到達しない短波長の光(紫外光)により発生した正孔の場合、半導体ウェル領域へと流れた後に、半導体ウェル領域の裏面側から表面側へと移動させる必要があるため、半導体ウェル領域の高い抵抗値の影響を受けて引き抜かれ難くなる。
この場合、半導体ウェル領域内に正孔が徐々に蓄積されてきてしまい、半導体ウェル領域内において正孔の滞留時間が長くなってしまうことから、光電変換素子から半導体ウェル領域へ正孔が流れ難くなり、光電変換素子内に正孔が蓄積され易くなってしまう。このため、光電変換素子に加えられている電界が影響を受けて弱くなるため、光電変換素子に蓄積された多数キャリア、すなわち電子(信号電荷)を正しく読み出すことができない。
Of the light that has entered the photoelectric conversion element from the back side of the single crystal silicon layer, for example, positive light generated by long-wavelength light (infrared light) that reaches a deep region (front side) of the photoelectric conversion element The holes flow to the semiconductor well region and are easily extracted from the surface side of the single crystal silicon layer through the wiring.
On the other hand, for example, in the case of holes generated by short wavelength light (ultraviolet light) that reaches only the back side of the photoelectric conversion element, after flowing into the semiconductor well region, from the back side to the front side of the semiconductor well region Since it is necessary to move, it becomes difficult to be pulled out under the influence of the high resistance value of the semiconductor well region.
In this case, holes are gradually accumulated in the semiconductor well region, and the residence time of the holes in the semiconductor well region becomes long. Therefore, it is difficult for holes to flow from the photoelectric conversion element to the semiconductor well region. Therefore, holes are likely to be accumulated in the photoelectric conversion element. For this reason, since the electric field applied to the photoelectric conversion element is affected and becomes weak, majority carriers accumulated in the photoelectric conversion element, that is, electrons (signal charges) cannot be read out correctly.
これにより、光電変換素子内の飽和電荷量(Qs)が一定にならず、例えば、時間に応じて特性が変化したり、感度が低下したりする過渡現象が生じる。 As a result, the saturation charge amount (Qs) in the photoelectric conversion element does not become constant, and for example, a transient phenomenon occurs in which characteristics change or sensitivity decreases with time.
上述した点に鑑み、本発明は、光電変換素子において発生した少数キャリアが、外部に容易に抜けるような構成の固体撮像素子と固体撮像装置、固体撮像素子の製造方法を提供するものである。 In view of the above, the present invention provides a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and a method for manufacturing the solid-state imaging device that are configured so that minority carriers generated in the photoelectric conversion element can easily escape to the outside.
本発明に係る固体撮像素子は、半導体基体内に形成されている光電変換素子と、半導体基体の表面側に設けられている絶縁層と、絶縁層内に形成されている複数の配線層と、光電変換素子の周囲の半導体基体内に形成されている半導体領域とを備える。また、半導体領域内の少なくとも一部に接して形成されている導電材料層と、絶縁層内に形成されている外部配線との接続用の電極層と、半導体基体の裏面側から電極層を露出する開口部とを備える。そして、電極層が、最も光電変換素子側に形成されている配線層と同じ層に形成され、光電変換素子に、半導体基体の裏面側より光が照射される構成を備える。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion element formed in a semiconductor substrate, an insulating layer provided on the surface side of the semiconductor substrate, a plurality of wiring layers formed in the insulating layer, And a semiconductor region formed in a semiconductor substrate around the photoelectric conversion element. In addition, the conductive material layer formed in contact with at least part of the semiconductor region, the electrode layer for connection to the external wiring formed in the insulating layer, and the electrode layer exposed from the back side of the semiconductor substrate Opening . And an electrode layer is formed in the same layer as the wiring layer currently formed in the most photoelectric conversion element side, and the photoelectric conversion element is equipped with the structure by which light is irradiated from the back surface side of a semiconductor substrate.
上述した本発明に係る固体撮像素子によれば、光電変換素子の周囲の半導体基体内に半導体領域が形成され、半導体基体の裏面側より、半導体領域(例えば半導体ウェル領域もしくは素子分離領域)内の少なくとも一部に導電材料層が形成されているので、光電変換素子の裏面側で発生した少数キャリアを半導体領域内に形成された導電材料層を通じて引き抜くことが可能になる。そして、例えば、外部に設けられた電圧印加手段により、導電材料層に接地電位や少数キャリアが引き抜かれるような正電位或いは負電位を印加する構成とすれば、容易に少数キャリアを引き抜くことが可能になる。 According to the above-described solid-state imaging device according to the present invention, the semiconductor region is formed in the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element, and the semiconductor region (for example, the semiconductor well region or the element isolation region) is formed from the back side of the semiconductor substrate. Since the conductive material layer is formed at least in part, minority carriers generated on the back surface side of the photoelectric conversion element can be extracted through the conductive material layer formed in the semiconductor region. And, for example, if the configuration is such that a positive potential or a negative potential is applied to the conductive material layer so that the ground potential or minority carriers are extracted by the voltage application means provided outside, the minority carriers can be easily extracted. become.
本発明に係る固体撮像装置は、上記本発明の固体撮像素子と、固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、この電圧印加手段から、導電材料層に接地電位が印加される構成を備える。 A solid-state imaging device according to the present invention includes the solid-state imaging device of the present invention and a unit that applies a voltage to the solid-state imaging device, and a ground potential is applied to the conductive material layer from the voltage applying unit. Is provided.
上述した本発明に係る固体撮像装置によれば、光電変換素子の周囲の半導体基体内に半導体領域が形成され、半導体基体の裏面側より、半導体領域内の少なくとも一部に導電材料層が形成されている固体撮像素子と、この固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、この手段から、導電材料層に接地電位が印加される構成とされているので、光電変換素子の裏面側で発生した少数キャリアを半導体領域内に形成された導電材料層を通じて容易に引く抜くことができる。これにより、光電変換素子に少数キャリアが蓄積されることを防ぐことができる。また、接地電位が印加される構成であるので、簡易な構成で少数キャリアを引き抜くことが可能になる。 In the solid-state imaging device according to the present invention described above, the semiconductor region is formed in the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element, and the conductive material layer is formed in at least a part of the semiconductor region from the back surface side of the semiconductor substrate. A solid-state imaging device and means for applying a voltage to the solid-state imaging device, and a ground potential is applied to the conductive material layer from this means. The minority carriers generated in the step can be easily extracted through the conductive material layer formed in the semiconductor region. Thereby, it is possible to prevent minority carriers from being accumulated in the photoelectric conversion element. In addition, since the ground potential is applied, minority carriers can be extracted with a simple configuration.
本発明に係る固体撮像装置は、上記本発明の固体撮像素子と、固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、この電圧印加手段から、導電材料層に、少数キャリアを引き抜くことができるような正電位或いは負電位が印加される構成を有する。 A solid-state image pickup device according to the present invention includes the solid-state image pickup device of the present invention described above and means for applying a voltage to the solid-state image pickup device. Minority carriers can be extracted from the voltage application means to the conductive material layer. It has a configuration in which a positive potential or a negative potential is applied.
本発明に係る固体撮像装置によれば、光電変換素子の周囲の半導体基体内に半導体領域が形成され、半導体基体の裏面側より、半導体領域内の少なくとも一部に導電材料層が形成されている固体撮像素子と、固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、この手段から、導電材料層に、少数キャリアを引き抜くことができるような正電位或いは負電位が印加される構成とされているので、光電変換素子の裏面側で発生した少数キャリアを半導体領域内に形成された導電材料層を通じて容易に引く抜くことができる。これにより、光電変換素子に少数キャリアが蓄積されることを防ぐことができる。また、少数キャリアが引き抜かれるような電圧が印加される構成であるので、電圧を制御することにより、効率的に少数キャリアを引き抜くことが可能になる。 According to the solid-state imaging device of the present invention, the semiconductor region is formed in the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element, and the conductive material layer is formed in at least a part of the semiconductor region from the back side of the semiconductor substrate. A solid-state imaging device; and means for applying a voltage to the solid-state imaging device. From this means, a positive potential or a negative potential is applied to the conductive material layer so that minority carriers can be extracted. Therefore, minority carriers generated on the back side of the photoelectric conversion element can be easily extracted through the conductive material layer formed in the semiconductor region. Thereby, it is possible to prevent minority carriers from being accumulated in the photoelectric conversion element. In addition, since a voltage is applied so that minority carriers are extracted, it is possible to efficiently extract minority carriers by controlling the voltage.
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、埋め込み酸化膜が形成されている半導体基体の一方主面側の半導体層に、素子分離領域及び光電変換領域を形成する工程と、半導体層上にゲート電極を形成し、半導体層にソース領域とドレイン領域とを形成し、トランジスタを形成する工程とを有する。そして、半導体層上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に配線層及び外部接続用の電極層を形成する工程と、配線層及び電極層上に、絶縁層及び配線層を形成して多層配線層を形成する工程と、多層配線層上に支持基板を貼り付ける工程とを有する。さらに、半導体基体の他方主面側の半導体層を除去する工程と、電極層上の絶縁層及び半導体層を除去し、電極層が露出する開口部を形成する工程を有する。また、半導体層及び絶縁層に配線層を露出する開口を形成し、開口内を導電材料で埋め込むことにより、導電材料層を形成する工程と、半導体層上に光電変換領域の一部を覆う遮光膜を形成する工程とを有する。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of forming an element isolation region and a photoelectric conversion region in a semiconductor layer on one main surface side of a semiconductor substrate on which a buried oxide film is formed, and a gate on the semiconductor layer. Forming an electrode, forming a source region and a drain region in the semiconductor layer, and forming a transistor. Forming an insulating layer on the semiconductor layer; forming a wiring layer and an electrode layer for external connection on the insulating layer; forming an insulating layer and a wiring layer on the wiring layer and the electrode layer; A step of forming a multilayer wiring layer; and a step of attaching a support substrate on the multilayer wiring layer. Furthermore, the method includes a step of removing the semiconductor layer on the other main surface side of the semiconductor substrate, and a step of removing the insulating layer and the semiconductor layer on the electrode layer to form an opening from which the electrode layer is exposed. In addition, a step of forming a conductive material layer by forming an opening exposing the wiring layer in the semiconductor layer and the insulating layer and filling the opening with a conductive material, and a light shielding covering a part of the photoelectric conversion region on the semiconductor layer Forming a film.
本発明に係る固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基体内に半導体領域を形成する工程と、半導体領域内に光電変換素子を形成する工程と、配線層と配線層を覆う絶縁層とを形成すると共に、パッド領域において、電極層を形成し、絶縁層で覆う工程と、パッド領域において、電極層に達する開口を形成すると同時に、半導体領域内を貫通して、配線層に達する穴を形成する工程と、穴内に金属材料膜を埋め込む工程とを有するので、パッド領域において、電極層に達する開口を形成すると同時に、半導体領域において穴を形成する工程を行うことにより、パッド領域の開口と導電材料層を埋め込む穴を同時に形成することができる。これにより、開口形成用のレジストマスクを形成する工程と穴形成用のレジストマスクを形成する工程とを1回の工程で行うことができる。 According to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a step of forming a semiconductor region in a semiconductor substrate, a step of forming a photoelectric conversion device in the semiconductor region, and a wiring layer and an insulating layer covering the wiring layer are provided. In addition to forming, an electrode layer is formed in the pad region and covered with an insulating layer, and an opening reaching the electrode layer is formed in the pad region, and at the same time, a hole reaching the wiring layer through the semiconductor region is formed. And a step of forming a hole in the semiconductor region at the same time as forming the opening reaching the electrode layer in the pad region, and performing the step of forming the hole in the semiconductor region. A hole for embedding the material layer can be formed at the same time. Thereby, the process of forming the resist mask for opening formation, and the process of forming the resist mask for hole formation can be performed by one process.
本発明に係る固体撮像素子及び固体撮像装置によれば、光電変換素子に小数キャリアが蓄積されることを防ぐことができ、光電変換素子内の飽和信号量を常に一定とすることができる。
これにより、過渡現象が生じることを抑えることができるために、感度の低下が抑制され、例えば長時間の動画等にも対応することができる固体撮像素子及び固体撮像装置を得ることができる。
したがって、高性能で、高信頼性を有する固体撮像素子及び固体撮像装置を実現することができる。
According to the solid-state imaging device and the solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to prevent the fractional carriers from being accumulated in the photoelectric conversion element, and it is possible to always keep the saturation signal amount in the photoelectric conversion element constant.
Thereby, since it can suppress that a transient phenomenon arises, the fall of a sensitivity is suppressed and the solid-state image sensor and solid-state imaging device which can respond, for example to a long-time moving image etc. can be obtained.
Therefore, a solid-state imaging device and a solid-state imaging device having high performance and high reliability can be realized.
本発明に係る固体撮像素子の製造方法によれば、レジストマスクを形成する工程を簡略化させることができるため、固体撮像素子の製造工程を削減することが可能になる。 According to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the process of forming the resist mask can be simplified, and therefore the manufacturing process of the solid-state imaging device can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施の形態として、裏面照射型の固体撮像素子、例えば、CMOS型の固体撮像素子の構成を、図1及び図2を参照して説明する。
なお、図1は、裏面照射型の固体撮像素子、例えば、CMOS型の固体撮像素子の概略平面図を示している。また、図2は、図1のX−X線の拡大断面図を示している。
First, as an embodiment of the present invention, the configuration of a back-illuminated solid-state image sensor, for example, a CMOS solid-state image sensor will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic plan view of a back-illuminated solid-state image sensor, for example, a CMOS solid-state image sensor. FIG. 2 shows an enlarged sectional view taken along line XX of FIG.
CMOS型の固体撮像素子1は、画素がマトリクス状に配列された撮像領域41と、この撮像領域41の周囲に形成されたオプティカルブラック領域42と、このオプティカルブラック領域42の周囲に形成されたパッド領域43等から構成されている。
オプティカルブラック領域42は、暗電流補正用の画素が撮像領域41の画素の周囲に配列された構成であり、画素の一方の主面側が遮光膜により覆われている。そして、オプティカルブラック領域42から出力された信号を基準として、撮像領域41から出力された信号を補正することにより暗電流等のノイズを除去するようにしている。また、パッド領域43は、例えば、外部の配線と接続されるパッドが設けられる領域である。なお、撮像領域41及びオプティカルブラック領域42の外には、図示しないトランジスタ等からなる周辺回路領域が形成されている。
The CMOS solid-
The optical
撮像領域41では、図2に示すように、半導体基体(例えば単結晶シリコン層)4内に形成された素子分離領域5により区切られた単位画素領域内に、N型の半導体領域よりなる光電変換素子7が形成されている。この光電変換素子7は、N型の半導体領域からなる電荷蓄積領域8と、高濃度のP型の半導体領域からなる正電荷蓄積領域9とから形成されている。
In the
単結晶シリコン層4の一方の主面側、すなわち裏面側(図中上側)には、反射防止膜(酸化膜及び窒化膜)10を介してカラーフィルタ11が形成され、このカラーフィルタ11上の光電変換素子7に対応する位置にオンチップレンズ12が形成されている。
単結晶シリコン層4の他方の主面側、すなわち表面側(図中下側)には、光電変換素子7に対応して、例えばMOS型のトランジスタTr1等が形成され、このトランジスタTr1上には、多層の配線層13が形成されている。
A
On the other main surface side of the single
なお、撮像領域41では、図示しないが、光電変換素子で蓄積された信号電荷を電圧に変換するフローティングディフュージョン部が形成されている。また、フローティングディフュージョン部で変換された電圧を出力する出力部(出力アンプ)や、フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷を掃き捨てるリセットゲート部等が形成されている。これらフローティングディフュージョン部、出力部、リセットゲート部は、個々の光電変換素子毎に形成されている。
In the
MOS型のトランジスタTr1は、単結晶シリコン層4中に形成された対のソース領域及びドレイン領域間の表面側にゲート絶縁膜を介してゲート電極14が形成された構成である。なお、トランジスタTr1のソース領域及びドレイン領域、またチャネル領域は、図示しないが、単結晶シリコン層14中の所定の位置に形成されている。
The MOS transistor Tr1 has a configuration in which a
配線層13は、4層の配線を有している。
具体的には、単結晶シリコン層4の表面側に形成された絶縁層15中において、1層目の配線131と、この1層目の配線131上に絶縁層15を介して形成された2層目の配線132と、この2層目の配線132上に絶縁層15を介して形成された3層目の配線133と、この3層目の配線133上に絶縁層15を介して形成された4層目の配線134とから形成されている。
The
Specifically, in the insulating
なお、絶縁層15上には平坦化膜16が形成され、この平坦化膜16上に接着剤層17を介して支持基板18が貼り合わされている。
A
オプティカルブラック領域42では、単結晶シリコン層4の裏面側に反射防止膜10を介して遮光膜19が形成されている。このオプティカルブラック領域42においても、撮像領域41と同様に光電変換素子7、トランジスタTr1、配線層26が形成されている。
なお、遮光膜19は、オプティカルブラック領域42の光電変換素子の全てを覆って形成されている。
In the optical
The
このオプティカルブラック領域42の周辺部では、P型の半導体領域からなる半導体ウェル領域6が形成されている。この半導体ウェル領域6は、少なくとも、撮像領域41とオプティカルブラック領域42の全体に形成されている。
In the periphery of the optical
パッド領域43では、単結晶シリコン層4の表面側の絶縁層15内に、撮像領域41やオプティカルブラック領域42の配線131、配線26と同一の面上に電極層20が形成され、この電極層20に達する開口21が単結晶シリコン層4の裏面側より形成されている。開口21内の側壁には図示しないが絶縁膜が形成されている。
In the
なお、光電変換素子7にはポテンシャル勾配がつけられており、光電変換素子7内において発生した少数キャリアが自然と半導体ウェル領域6へと流れ出すようになっている。
The
このような構成のCMOS型の固体撮像素子1においては、単結晶シリコン層3の裏面側から画像光が入射される。
In the CMOS solid-
そして、本実施の形態においては、特に、オプティカルブラック領域42の周辺部の半導体ウェル領域6内に導電材料層25が形成されている。そして、この導電材料層25は、半導体ウェル領域6内の裏面側から表面側へと貫通し、半導体ウェル領域6の表面側の絶縁層15内に形成された配線26まで達する穴27内に埋め込まれて形成されている。
In the present embodiment, in particular, the
この導電材料層25は、導電性を有する材料、例えば、AlCu、Al、AlSi、W等の金属材料を用いることができる。このような金属材料を用いた場合、導電材料層25の抵抗値が半導体ウェル領域6内の抵抗値よりも低くなる。
The
導電材料層25は、図示しない外部に設けられた電圧印加手段により、電圧が印加される構成となっている。すなわち、上述した構成の固体撮像素子1と、固体撮像素子1の外部に設けられた電圧印加手段とを備えて固体撮像装置を構成する。
この電圧印加手段としては、例えば、固体撮像素子1の外部又は内部に設けられ、電源からの電圧から導電材料層25に印加する電圧を生成する電圧制御回路と、電圧制御回路で生成された電圧を導電材料層25へ導く配線(ワイヤや固体撮像素子1内の配線層)とを備え構成する。
The
As this voltage application means, for example, a voltage control circuit that is provided outside or inside the solid-
このような構成の固体撮像装置として、本実施の形態では、単結晶シリコン層4の表面側の絶縁層15内に形成された配線26と、この配線26と接続されたパッド領域43の電極層20を用いて、導電材料層25に対して電圧を印加する手段を構成している。そして、この電極層20を通じて、導電材料層25に電圧が印加されるようになっている。なお、配線26及び電極層20は、図示しない領域において接続されている。
As a solid-state imaging device having such a configuration, in the present embodiment, the
そして、上述の固体撮像装置の一実施の形態として、電圧印加手段から導電材料層25に対して、接地電圧(0V)を印加するように構成する。
As an embodiment of the above-described solid-state imaging device, a ground voltage (0 V) is applied to the
このように導電材料層25に接地電圧を印加するようにして固体撮像装置を構成した場合は、固体撮像素子1において、光電変換素子7内で発生した少数キャリア(正孔)を、半導体ウェル領域6内の導電材料層25を通じて容易に引き抜くことができる。
この際、導電材料層25が、半導体ウェル領域6の裏面側から表面側まで貫通して形成されており、金属材料で形成されていることから、前述したように、特に、短波長の入射光により光電変換素子の裏面側で発生した正孔が引き抜き難くなるようなことはなく、半導体ウェル領域6よりも抵抗値の低い導電材料層26によって正孔を容易に引き抜くことができる。
When the solid-state imaging device is configured such that the ground voltage is applied to the
At this time, the
このため、固体撮像素子1において、光電変換素子7内に正孔が蓄積され易くなることを防ぐことができ、光電変換素子7内の飽和信号量を常に一定とすることができる。
これにより、光電変換素子7内の飽和電荷量(Qs)が変動することを抑えて、飽和電荷量(Qs)を一定とすることができるため、例えば、時間の経過によって色が変化してしまうといった時間依存性の問題を解決することができる。また、感度の低下を防ぐことができる。
For this reason, in the solid-
As a result, the saturation charge amount (Qs) in the
また、導電材料層25が接地されている構成であるので、簡易な構成で正孔を引き抜くことが可能になる。
Further, since the
なお、オプティカルブラック領域に形成された遮光膜も接地させるようにすることが考えられているが、この場合、例えば、遮光膜を形成した後に、遮光膜に対し外部より接地用の配線を接続している。
これに対して、本実施の形態の固体撮像素子1においては、導電材料層25が、絶縁層15内に形成された接地用の配線26まで達して形成されているため、遮光膜19も、導電材料層25及び配線26を通じて接地される。これにより、接地用の配線を遮光膜19に接続させる必要がない。
Although it is considered that the light shielding film formed in the optical black region is also grounded, in this case, for example, after forming the light shielding film, a grounding wiring is connected to the light shielding film from the outside. ing.
On the other hand, in the solid-
また、上述の固体撮像装置の他の形態として、電圧印加手段から導電材料層25に対して、少数キャリアを引く抜くことができるような正電圧或いは負電圧を印加するように構成することもできる。
Further, as another form of the above-described solid-state imaging device, a positive voltage or a negative voltage that can draw minority carriers from the voltage applying unit to the
すなわち、図1及び図2に示した固体撮像素子1においては、光電変換素子7が、N型の半導体領域から形成され、半導体ウェル領域6がP型の半導体領域で形成されている。したがって、電圧印加手段からは、導電材料層25に対して負電圧を印加する。この負電圧は、固体撮像素子1の特性に影響を与えないような電圧、例えば読み出し電圧よりも低い電圧とする。
That is, in the solid-
このように導電材料層25に負電圧を印加するようにして固体撮像装置を構成した場合は、接地電圧を印加する場合と同様の作用に加えて、電圧を制御させることにより、効率的に少数キャリアを引き抜くことができる。
When the solid-state imaging device is configured such that a negative voltage is applied to the
なお、光電変換素子がP型の半導体領域から形成され、半導体ウェル領域がN型の半導体領域から形成されている固体撮像素子を用いた場合は、半導体ウェル領域内に形成された導電材料層25に対して正電圧を印加することにより、上述した負電圧を印加した場合と同様の作用を得ることができる。なお、この場合も、固体撮像素子1の特性に影響を与えないような正電圧を印加することはいうまでもない。
In the case of using a solid-state imaging device in which the photoelectric conversion element is formed from a P-type semiconductor region and the semiconductor well region is formed from an N-type semiconductor region, the
また、上述した固体撮像装置のさらに他の形態として、単結晶シリコン層4の裏面側(図1の上側)から、導電材料層25に接地電圧や負電圧を印加するように構成することもできる。
具体的には、例えば、オプティカルブラック領域42の遮光膜19にワイヤ等を接続して、遮光膜19を通じて導電材料層25に電圧を印加する。
このように単結晶シリコン層4の裏面側から導電材料層25に接地電圧や負電圧を印加するようにして固体撮像装置を構成した場合にも、単結晶シリコン層4の表面側(図1の下側)から接地電圧や負電圧を印加する場合と同様の作用効果が得られる。
As still another form of the solid-state imaging device described above, a ground voltage or a negative voltage can be applied to the
Specifically, for example, a wire or the like is connected to the
Even when the solid-state imaging device is configured such that the ground voltage or the negative voltage is applied to the
このように単結晶シリコン層4の裏面側から電圧を印加する構成は、後述するように、オプティカルブラック領域において、素子分離領域内に導電材料層が形成された構成の固体撮像素子や、半導体ウェル領域内の裏面側の界面から途中まで導電材料層が形成された構成の固体撮像素子の場合にも適用することができる。すなわち、撮像領域41のように、単結晶シリコン層4の裏面側にカラーフィルタ11やオンチップレンズ12が形成されており、単結晶シリコン層4の裏面側に電圧印加用の配線や電極等を形成することが困難な部分に導電材料層25が形成された構成以外の固体撮像素子を用いる場合に適用することができる。
As described later, the configuration in which the voltage is applied from the back side of the single
このように、本実施の形態の固体撮像装置では、オプティカルブラック領域42の周辺部の半導体ウェル領域6内に導電材料層25を形成し、この導電材料層25に対して、単結晶シリコン層の表面側或いは裏面側より、電圧印加手段から、接地電圧や少数キャリアを引き抜くことができるような電圧(正電圧或いは負電圧)を印加するようにしたので、光電変換素子7内に少数キャリアが蓄積されることを防止することができ、光電変換素子内の飽和信号量を常に一定とすることができる。
As described above, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the
なお、単結晶シリコン層4の裏面側から導電材料層25に電圧を印加するように固体撮像装置を構成した場合には、必ずしも図2に示したように、導電材料層25を表面側の配線26に接続させなくても構わない。例えば、導電材料層25を単結晶シリコン層4の裏面側の界面から表面側の界面まで形成した構成としても良い。この構成としても、正孔を半導体ウェル領域6の表面側及び裏面側から、導電材料層25及び遮光膜19を通じて引き抜くことができる。
When the solid-state imaging device is configured so that a voltage is applied to the
次に、図1及び図2に示した固体撮像素子1を製造する方法を、図3〜図6を参照して説明する。なお、図3〜図6は、図1に示す固体撮像素子1の、撮像領域41及びオプティカルブラック領域42、さらにはオプティカルブラック領域42の周辺の概略断面図である。また、図1及び図2と対応する部分には同一符号を付している。
なお、以下に示す製造工程は、後述する単結晶シリコン層の所定の位置に貫通して形成された、図示しないアライメントマークを基準として用いて行う。
Next, a method for manufacturing the solid-
Note that the manufacturing process shown below is performed using as a reference an alignment mark (not shown) formed through a predetermined position of a single crystal silicon layer described later.
先ず、図3Aに示すように、例えばシリコン基板2上に、埋め込み酸化膜(所謂BOX層)3を介して、単結晶シリコン層4が形成されたSOI基板30を用意する。
なお、埋め込み酸化膜3や単結晶シリコン層4の膜厚は任意に設定することができる。
First, as shown in FIG. 3A, for example, an
Note that the thickness of the buried
次に、撮像領域41からオプティカルブラック領域42において、単結晶シリコン層4内に、公知の技術によりP型の半導体ウェル領域6を形成した後、半導体ウェル領域6内の所定の位置に、公知の技術により素子分離領域5を形成する。そして、素子分離領域5により区切られた素子形成領域内の所定の位置に、公知の技術により光電変換素子を形成するN型の半導体領域(電荷蓄積領域)8を形成する(以上、図3B参照)。
Next, in the optical
次に、図3Cに示すように、撮像領域41及びオプティカルブラック領域42において、単結晶シリコン層4上に、絶縁層を介してそれぞれゲート電極14と対のソース領域及びドレイン領域からなるMOS型のトランジスタTr1を形成する。
なお、トランジスタTr1の、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域は、図示しないが、単結晶シリコン層4内の所定の位置に形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, in the
Note that a channel region, a source region, and a drain region of the transistor Tr1 are formed at predetermined positions in the single
次に、図4Dに示すように、単結晶シリコン層4上に絶縁層15を介して多層の配線層13を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, a
具体的には、先ず、単結晶シリコン層4上に絶縁層15を形成して平坦化処理を行った後、1層目となる配線131を所定のパターンに形成する。
次に、1層目の配線131を含んで全面に再び絶縁層15を形成して平坦化処理を行った後、2層目となる配線132を所定のパターンに形成する。
これ以降は、所定の層数となるまで、このような工程が繰り返される。
なお、図4Dに示す場合では配線層13が4層の場合を示したが、4層以上の場合はこのような工程が繰り返される。
また、絶縁層15上には、例えばSiN膜やSiON膜等からなる平坦化膜が形成される。
Specifically, first, after the insulating
Next, the insulating
Thereafter, such a process is repeated until the predetermined number of layers is reached.
In the case shown in FIG. 4D, the case where the
Further, a planarizing film made of, for example, a SiN film or a SiON film is formed on the insulating
この配線13の形成工程では、撮像領域41やオプティカルブラック領域42の1層目の配線131を形成する際に、オプティカルブラック領域42の周辺部においては、配線131と同一の面上に接地用の配線26を所定のパターンに形成する。また、図示しないが、パッド領域においては、配線131や配線26と同一の面上に電極層を所定のパターンに形成する。
In the formation process of the
次に、図4Eに示すように、平坦化膜上に接着材層17を塗布し、支持基板18を貼り合わせる。このように、SOI基板30の表面側に支持基板18を貼り合わせるのは、後述する工程において、SOI基板30を薄膜化させる際に機械的な強度を確保するためである。
Next, as shown in FIG. 4E, an
次に、上下を反転させることにより、SOI基板30のシリコン基板2が上面となった状態にする。そして、シリコン基板2及び埋め込み酸化膜3を順次除去して、図4Fに示すように、SOI基板30の単結晶シリコン層4が露出された状態にする。
そして、電荷蓄積領域8の裏面側に、公知の技術(例えば、単結晶シリコン層4の上面に薄く酸化膜を成膜した後に、レジストマスクを形成し、イオン注入を行う)により高濃度のP型の半導体領域からなる正電荷蓄積領域9を形成する。これにより光電変換素子7が形成される。なお、正電荷蓄積領域9を形成する工程は、この図4Fに示す状態で行う場合に限らず、電荷蓄積領域8と同様に単結晶シリコン層4の表面側から形成する等、その他様々なやり方が可能である。
Next, the
Then, a high concentration of P is formed on the back surface side of the
次に、図5Gに示すように、パッド領域43において、絶縁層15内に埋め込まれた電極層20に外部よりコンタクト配線を接続するために、裏面側より、単結晶シリコン層4、絶縁層15を順にエッチング除去して、電極層20に達する開口21を形成する。
この際、本実施の形態においては、半導体ウェル領域6内において、配線26に達する穴27を同時に形成する。
すなわち、パッド領域43の電極層20は、上述したように、撮像領域41やオプティカルブラック領域42の配線131や配線26と同一の面上で形成されている。したがって、パッド領域43において、電極層20に達する開口21を形成する際に、オプティカルブラック領域42において、配線26に達する穴27を同時に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5G, in order to connect the contact wiring from the outside to the
At this time, in the present embodiment, a
That is, the
具体的には、SOI基板30の単結晶シリコン層4が露出している状態(図4F参照)において、単結晶シリコン層上に反射防止膜を形成した後、この反射防止膜上にフォトレジスト膜を成膜し、公知のリソグラフィ技術を用いて開口と穴形成用のパターンのレジストマスクを形成する。
次に、このレジストマスクをマスクとして単結晶シリコン層をエッチング除去することにより、図5Gに示したように、オプティカルブラック領域42及びパッド領域43において、単結晶シリコン層4内の所定の位置に穴27と開口21とをそれぞれ形成することができる。
Specifically, in a state where the single
Next, by etching away the single crystal silicon layer using this resist mask as a mask, holes are formed at predetermined positions in the single
次に、穴27を含んで、単結晶シリコン層4上に導電材料層25を形成する。そして、単結晶シリコン層4の表面上の導電材料層25のみを除去することにより、図5Hに示すように、穴27内に導電材料層25を埋め込む。
Next, the
次に、図6Iに示すように、オプティカルブラック領域42において、単結晶シリコン層4上に遮光膜19を形成する。この際、撮像領域41においては、単結晶シリコン層4上をマスクで覆うようにする。なお、遮光膜19はオプティカルブラック領域42の周辺部までを覆って形成する。
Next, as shown in FIG. 6I, a
この後は、図6Jに示すように、撮像領域41において、単結晶シリコン層4の裏面側の光電変換素子7に対応する部分に、カラーフィルタ11を介してオンチップマイクロレンズ12を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6J, the on-
このようにして、図1及び図2に示した構成の裏面照射型のCMOS型固体撮像素子1を製造することができる。
In this way, the back-illuminated CMOS solid-
上述した製造方法によれば、パッド領域43において、電極層20に外部よりコンタクト配線を接続するための開口21を形成する際に、オプティカルブラック領域42の周辺部において、導電材料層25を埋め込むための穴27を同時に形成するようにしたので、穴27形成用のレジストマスクを形成する工程と、開口21形成用のレジストマスクを形成する工程とを1回の工程で行うことができる。これにより、レジストマスク形成工程と簡略化することができる。
According to the manufacturing method described above, the
また、上述した製造方法では、本発明を、シリコン基板2上に埋め込み酸化膜3を介して単結晶シリコン層4が積層された、複数の層からなるSOI基板30から固体撮像素子1を製造する場合に適用して説明した。しかし、例えば、層の厚さが薄い単層の半導体基体(単結晶シリコン層)から、上述したような構成の固体撮像素子を製造する場合においても本発明を適用することが可能である。
In the manufacturing method described above, the solid-
なお、上述した製造方法では、図4E〜図4Fに示す工程において、シリコン基板2、埋め込み酸化膜3を除去して、SOI基板30の単結晶シリコン層4を露出する場合を示したが、シリコン基板2のみを除去して、埋め込み酸化膜3を残すことも可能である。
In the manufacturing method described above, the
次に、本発明の固体撮像素子の他の実施の形態を説明する。
上述した実施の形態の固体撮像素子1では、図2に示したように、オプティカルブラック領域42の周辺部に形成された半導体ウェル領域6内に導電材料層25を形成したが、本実施の形態の固体撮像素子31では、図7に示すように、撮像領域41において、隣接する光電変換素子7間を分離するP型の半導体領域からなる素子分離領域5内に導電材料層25を形成する。
導電材料層25に用いられる材料等、その他の構成は、上述した実施の形態の固体撮像素子1の構成と同様であるので、重複説明は省略する。
Next, another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention will be described.
In the solid-
Since other configurations such as a material used for the
このような、撮像領域41の素子分離領域5内に導電材料層25が形成された構成の固体撮像素子31を用いて固体撮像装置を構成する場合には、撮像領域41の単結晶シリコン層4の裏面側に、カラーフィルタ11やオンチップレンズ12等が形成されているため、単結晶シリコン層4の表面側から導電材料層25に対して電圧を印加するように電圧印加手段を構成する。そして、上述したように、この電圧印加手段から、接地電圧や少数キャリアを取り除くことができるような電圧が印加されるように構成する。
すなわち、上述したように、例えば、配線26及びパッド領域43の電極層20を介して、外部に設けられた電圧印加手段により、導電材料層25に電圧が印加される構成とする。
When a solid-state imaging device is configured using such a solid-
That is, as described above, for example, a voltage is applied to the
このように撮像領域41の素子分離領域5内に導電材料層25が形成された構成の固体撮像素子31を用いて固体撮像装置を構成した場合は、上述したように、固体撮像素子31において、光電変換素子7内に正孔が蓄積され易くなることを防ぐことができ、光電変換素子7内の飽和信号量を常に一定とすることができる。これにより、光電変換素子7内の飽和電荷量(Qs)が変動することを抑えて、飽和電荷量(Qs)を一定とすることができるため、例えば、時間の経過によって色が変化してしまうといった時間依存性の問題を解決することができる。また、感度の低下を防ぐことができる。
When the solid-state imaging device is configured using the solid-
次に、本発明の固体撮像素子のさらに他の実施の形態を説明する。
本実施の形態の固体撮像素子32では、オプティカルブラック領域42において、隣接する光電変換素子7間を分離するP型の半導体領域からなる素子分離領域5内に、導電材料層25を形成する。
導電材料層25に用いられる材料等、その他の構成は、上述した実施の形態の固体撮像素子1の構成と同様であるので、重複説明は省略する。
Next, still another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention will be described.
In the solid-
Since other configurations such as a material used for the
このような、オプティカルブラック領域42の素子分離領域5内に導電材料層25が形成された構成の固体撮像素子32を用いて固体撮像装置を構成する場合には、単結晶シリコン層4の表面側から導電材料層25に対して電圧を印加するように電圧印加手段を構成する。そして、上述したように、この電圧印加手段から、接地電圧や少数キャリアを取り除くことができるような電圧が印加されるように構成する。
すなわち、上述したように、例えば、配線26及びパッド領域43の電極層20を介して、外部に設けられた電圧印加手段により、導電材料層25に電圧が印加される構成とする。
なお、このような構成の固体撮像装置の場合、単結晶シリコン層4の表面側からではなく、単結晶シリコン層4の裏面側から導電材料層25に対して電圧が印加されるように電圧印加手段を構成することもできる。この場合、上述したように、例えば、オプティカルブラック領域42の遮光膜19にワイヤ等を接続して、遮光膜19を通じて導電材料層25に電圧が印加されるように構成する。
When the solid-state imaging device is configured using the solid-
That is, as described above, for example, a voltage is applied to the
In the case of the solid-state imaging device having such a configuration, voltage application is performed so that a voltage is applied to the
このようにオプティカルブラック領域42の素子分離領域5内に導電材料層25が形成された構成の固体撮像素子を用いて固体撮像装置を構成した場合においても、固体撮像素子32において、光電変換素子7内に正孔が蓄積され易くなることを防ぐことができ、光電変換素子7内の飽和信号量を常に一定とすることができる。これにより、光電変換素子7内の飽和電荷量(Qs)が変動することを抑えて、飽和電荷量(Qs)を一定とすることができるため、例えば、時間の経過によって色が変化してしまうといった時間依存性の問題を解決することができる。また、感度の低下を防ぐことができる。
Even when the solid-state imaging device is configured using the solid-state imaging device having the configuration in which the
なお、図7及び図8に示したように、導電材料層25を素子分離領域5内に形成する構成では、各光電変換素子7を分離する複数の素子分離領域5のそれぞれに形成することも可能である。
7 and 8, in the configuration in which the
上述した各実施の形態(さらに他の実施の形態)においては、導電材料層25が、半導体ウェル領域6の裏面側から表面側へと貫通して形成された構成を示したが、例えば、図9に示すように、導電材料層25が半導体ウェル領域6の裏面側の界面から途中まで形成された構成とすることもできる。なお、図9は、導電材料層25の周辺の拡大断面図を示している。
このような構成の導電材料層25を形成する場合は、図5Gに示した穴27形成工程において、単結晶シリコン層4の表面側まで貫通しないような条件で、穴27を形成すればよい。
In each of the above-described embodiments (and other embodiments), the
In the case of forming the
このような構成の固体撮像素子を用いて固体撮像装置を構成する場合には、導電材料層25が単結晶シリコン層4の表面側まで達していないので、単結晶シリコン層4の表面側に電圧が印加されるように構成することができない。したがって、単結晶シリコン層4の裏面側に電圧が印加されるように構成する。
When the solid-state imaging device is configured using the solid-state imaging device having such a configuration, since the
このように、導電材料層25が半導体ウェル領域6の裏面側の界面から途中まで形成された構成の固体撮像素子を用いて固体撮像装置を構成した場合においても、上述したように、固体撮像素子において、光電変換素子7内に正孔が蓄積され易くなることを防ぐことができ、光電変換素子7内の飽和信号量を常に一定とすることができる。これにより、光電変換素子7内の飽和電荷量(Qs)が変動することを抑えて、飽和電荷量(Qs)を一定とすることができるため、例えば、時間の経過によって色が変化してしまうといった時間依存性の問題を解決することができる。また、感度の低下を防ぐことができる。
As described above, even when the solid-state imaging device is configured using the solid-state imaging device having the configuration in which the
また、上述した実施の形態においては、接地可能な領域において半導体ウェル領域6や素子分離領域5等が形成されている場合を前提に説明したが、例えば、接地されては困るような領域において半導体ウェル領域6や素子分離領域5等が形成されている場合は、当該領域5,6と導電材料層25との境界に、例えば、絶縁膜を形成したり、PN接合の領域を形成することにより絶縁を図るようにする。
これにより、例えば、撮像領域41やオプティカルブラック領域42の外周に形成された周辺回路部等の特性に影響を与えることを防ぐことができる。
In the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the
Thereby, for example, it is possible to prevent the influence of the characteristics of the peripheral circuit portion formed on the outer periphery of the
また、上述した実施の形態においては、導電材料層25として金属材料を用いたが、導電材料層25に用いられる材料は、導電性が高い材料であれば、上述した種類の金属材料に限定されない。なお、金属材料を用いた場合は、上述したように低抵抗であるため、少数キャリアを引き抜き易い。
なお、このように金属材料を用いた場合、例えば、穴27内に埋め込まれた金属材料が単結晶シリコン層4中に拡散する場合が考えられる。このため、図10に示すように、穴27の側壁にバリアメタル膜33を形成して、金属の拡散を防ぐ構成とすることも可能である。
In the above-described embodiment, a metal material is used as the
Note that, when a metal material is used in this way, for example, a case where the metal material embedded in the
また、上述した実施の形態においては、半導体ウェル領域6や素子分離領域5内に導電材料層25をそれぞれ1つ形成した構成としたが、導電材料層25は複数形成しても構わない。
In the above-described embodiment, one
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
1,31,32・・・固体撮像素子、2・・・シリコン基板、3・・・埋め込み酸化膜、4・・・単結晶シリコン層(半導体基体)、5・・・素子分離領域、6・・・P型の半導体ウェル領域、7・・・光電変換素子、8・・・電荷蓄積領域、9・・・正電荷蓄積領域、10・・・反射防止膜、11・・・カラーフィルタ、12・・・オンチップレンズ、13(131,132,133)・・・配線層、14・・・ゲート電極、15・・・絶縁層、16・・・平坦化膜、17接着材層、18・・・支持基板、19・・・遮光膜、20・・・電極層、21・・・開口、25・・・導電材料層、26・・・配線、27・・・穴、33・・・バリアメタル膜、41・・・撮像領域、42・・・オプティカルブラック領域、43・・・パッド領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記半導体基体の表面側に設けられている絶縁層と、
前記絶縁層内に形成されている複数の配線層と、
前記光電変換素子の周囲の前記半導体基体内に形成されている半導体領域と、
前記半導体領域内の少なくとも一部に接して形成されている導電材料層と、
前記絶縁層内に形成されている外部配線との接続用の電極層と、
前記半導体基体の裏面側から前記電極層を露出する開口部と、を備え、
前記電極層が、最も前記光電変換素子側に形成されている前記配線層と同じ層に形成され、
前記光電変換素子に、前記半導体基体の裏面側より光が照射される
固体撮像素子。 A photoelectric conversion element formed in the semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A plurality of wiring layers formed in the insulating layer;
A semiconductor region formed in the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element;
A conductive material layer formed in contact with at least part of the semiconductor region;
An electrode layer for connection to external wiring formed in the insulating layer;
An opening that exposes the electrode layer from the back side of the semiconductor substrate ,
The electrode layer is formed in the same layer as the wiring layer that is formed closest to the photoelectric conversion element side,
A solid-state imaging device in which the photoelectric conversion element is irradiated with light from the back side of the semiconductor substrate.
前記電極層が、最も前記光電変換素子側に形成されている前記配線層と同じ層に形成され、
前記光電変換素子に、前記半導体基体の裏面側より光が照射される固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、
前記手段から、前記導電材料層に接地電位が印加される
固体撮像装置。 A photoelectric conversion element formed in a semiconductor substrate, an insulating layer provided on the surface side of the semiconductor substrate, a wiring layer formed in the insulating layer, and the semiconductor around the photoelectric conversion element A semiconductor region formed in the substrate, a conductive material layer formed in contact with at least a part of the semiconductor region, and an electrode layer for connection to external wiring formed in the insulating layer; And an opening that exposes the electrode layer from the back side of the semiconductor substrate ,
The electrode layer is formed in the same layer as the wiring layer that is formed closest to the photoelectric conversion element side,
A solid-state imaging device in which light is irradiated to the photoelectric conversion element from the back side of the semiconductor substrate;
Means for applying a voltage to the solid-state imaging device,
A ground potential is applied to the conductive material layer from the means.
前記固体撮像素子に対して電圧を印加する手段とを備え、
前記手段から、前記導電材料層に、少数キャリアを引き抜くことができるような正電位或いは負電位が印加される
固体撮像装置。 A photoelectric conversion element formed in a semiconductor substrate, an insulating layer provided on the surface side of the semiconductor substrate, a wiring layer formed in the insulating layer, and the semiconductor around the photoelectric conversion element A semiconductor region formed in the substrate, a conductive material layer formed in contact with at least a part of the semiconductor region, and an electrode layer for connection to external wiring formed in the insulating layer; An opening that exposes the electrode layer from the back surface side of the semiconductor substrate, and the electrode layer is formed in the same layer as the wiring layer that is formed closest to the photoelectric conversion element side, and the photoelectric conversion A solid-state imaging device that is irradiated with light from the back side of the semiconductor substrate;
Means for applying a voltage to the solid-state imaging device,
A solid-state imaging device in which a positive potential or a negative potential capable of extracting minority carriers is applied from the means to the conductive material layer.
前記半導体層上にゲート電極を形成し、前記半導体層にソース領域とドレイン領域とを形成し、トランジスタを形成する工程と、
前記半導体層上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に配線層及び外部接続用の電極層を形成する工程と、
前記配線層及び前記電極層上に、絶縁層及び配線層を形成して多層配線層を形成する工程と、
前記多層配線層上に支持基板を貼り付ける工程と、
前記半導体基体の他方主面側の半導体層を除去する工程と、
前記電極層上の前記絶縁層及び前記半導体層を除去し、前記電極層が露出する開口部を形成する工程と、
前記半導体層及び前記絶縁層に配線層を露出する開口を形成し、前記開口内を導電材料で埋め込むことにより、導電材料層を形成する工程と、
前記半導体層上に前記光電変換領域の一部を覆う遮光膜を形成する工程と、を有する
固体撮像素子の製造方法。 Forming an element isolation region and a photoelectric conversion region in a semiconductor layer on one main surface side of the semiconductor substrate on which the buried oxide film is formed;
Forming a gate electrode on the semiconductor layer, forming a source region and a drain region in the semiconductor layer, and forming a transistor;
Forming an insulating layer on the semiconductor layer;
Forming a wiring layer and an external connection electrode layer on the insulating layer;
Forming a multilayer wiring layer by forming an insulating layer and a wiring layer on the wiring layer and the electrode layer;
Attaching a support substrate on the multilayer wiring layer;
Removing the semiconductor layer on the other main surface side of the semiconductor substrate;
Removing the insulating layer and the semiconductor layer on the electrode layer and forming an opening from which the electrode layer is exposed;
Forming a conductive material layer by forming an opening exposing a wiring layer in the semiconductor layer and the insulating layer and filling the opening with a conductive material;
Forming a light-shielding film that covers a part of the photoelectric conversion region on the semiconductor layer. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
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