專利名稱：固體攝像裝置、固體攝像裝置制造方法以及照相機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背側(cè)照射型固體攝像裝置、背側(cè)照射型固體攝像裝置制 造方法以及照相機。
背景技術(shù)：
在CMOS型固體攝像裝置中，已經(jīng)公開了一種可改善對于入射光的 光電轉(zhuǎn)換效率及靈敏度的背側(cè)照射型固體攝像裝置。在該背側(cè)照射型固 體攝像裝置中，光從固體攝像裝置的背側(cè)入射。該背側(cè)照射型固體攝像 裝置被構(gòu)造成包括半導(dǎo)體基板，在該半導(dǎo)體基板上形成有作為光電轉(zhuǎn)換 器的光電二極管、像素晶體管以及用于形成信號電路的多層布線層等(參 見日本專利申請公開公報No. 2005-347707和日本專利申請公開公報No. 2005-353631)。
背側(cè)照射型固體攝像裝置包括形成于半導(dǎo)體基板的背側(cè)上的焊盤 部，該焊盤部可將預(yù)定電位提供給形成于半導(dǎo)體基板的前表面?zhèn)壬系亩?層配線。
圖1是圖示了現(xiàn)有技術(shù)的背側(cè)照射型固體攝像裝置的示意性截面結(jié) 構(gòu)圖。圖1中的截面結(jié)構(gòu)圖具體地圖示了包括形成于背側(cè)照射型固體攝 像裝置背側(cè)上的周邊區(qū)域中的焊盤部60的區(qū)域。
背側(cè)照射型固體攝像裝置70包括在半導(dǎo)體Si層53上形成的攝像區(qū) 域和周邊電路，在該攝像區(qū)域中，形成有用作光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管 54和包括像素晶體管(MOS晶體管)的多個像素，在背側(cè)照射型固體攝像 裝置70背側(cè)的周邊區(qū)域中形成有焊盤部60。盡管未在該圖中示出，用于
4形成像素的各像素晶體管被形成在Si層53的前表面?zhèn)壬?。此外，包?多層配線52 (例如，Cu配線)以及引線接合用的Al配線52a的多層布線 層51通過層間絕緣膜61形成于Si層53的前表面?zhèn)壬?。由硅基板形?的支撐基板50形成于多層布線層51的前表面?zhèn)壬稀?br> 相比之下，在Si層53的背側(cè)上依次層疊有作為防反射膜的絕緣膜 55、遮光膜56以及鈍化膜57。此外，在對應(yīng)于攝像區(qū)域的鈍化膜57上 形成有片上濾色器(on-chip color filter),并且在鈍化膜57上形成有片上 微透鏡(on-chipmicrolense)。上述攝像區(qū)域包括在有效像素區(qū)域外側(cè)形成 的用于確定圖像黑電平的光學(xué)黑區(qū)。在該光學(xué)黑區(qū)中形成有與有效像素 區(qū)域中的像素相似的像素和濾色器。遮光膜56形成于包括除了有效像素 區(qū)域中的光接收部即光電二極管54和焊盤部60之外的其它像素晶體管 和周邊電路的整個表面上。
焊盤部60包括開口 62，從而使得與多層布線層51的預(yù)定配線52 連接的Al配線52a暴露出來。具體地，在形成片上微透鏡之后，形成開 口 62，使所需的Al配線52a從背側(cè)照射型固體攝像裝置70的背面到固 體攝像裝置70的形成有多層布線層51的前表面暴露出來，從而形成用 于引出電極的悍盤部60。在此過程中，通過對形成有光電二極管54的 Si層53、形成于Si層53的光入射表面上的絕緣膜55以及多層布線層 51的層間絕緣膜61等進行蝕刻來形成焊盤部60。在以這種方式形成的 焊盤部60中，例如，Au細線(所謂的接合引線)63與從開口 62暴露出來 的Al配線52a連接(引線接合)。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)的背側(cè)照射型固體攝像裝置中，由于Si層53從 焊盤部60的內(nèi)部側(cè)壁暴露出來，因此當(dāng)Au細線63與焊盤部60中的Al 配線52a進行引線接合時，Si層53會與Au細線63接觸。因此，電流可 能會在具有地電位(groundpotential)的Au細線63的阱區(qū)域(例如，p型阱 區(qū)域)與具有不同電位的區(qū)域之間流動。也就是說，漏電流從Au細線63 流向Si層53。
多層布線層51的層間絕緣膜61從用于形成焊盤部60的開口 62的 內(nèi)部側(cè)壁暴露出來。層間絕緣膜61中包括作為用于形成信號電路的配線 52的金屬。因此，僅由于從開口 62暴露出來的層間絕緣膜61，就不足以防止配線52吸收濕氣。也就是說，在高濕度環(huán)境下，配線52可能會 劣化。在最先進的CMOS工藝中，使用具有小介電常數(shù)的絕緣膜(低k 絕緣膜)作為多層布線層51的層間絕緣膜61，然而，在如此高濕度環(huán)境 下，低k絕緣膜的膜特性也可能劣化，從而導(dǎo)致層間絕緣膜61不具有耐 濕性。
日本專利申請公開公報No. 2005-347707公開了一種焊盤部結(jié)構(gòu)，該 結(jié)構(gòu)包括形成于該焊盤部側(cè)壁上的絕緣膜。然而，在此結(jié)構(gòu)中，由于僅 形成了用于焊盤部的絕緣膜，因此可能會增加背側(cè)照射型固體攝像裝置 的制造步驟的數(shù)量。此外，焊盤部可被有機膜覆蓋著，然而，該有機膜 可能不能充分地覆蓋焊盤部(未充分覆蓋)，從而顯得可靠性不夠。
此外，由于在現(xiàn)有技術(shù)的背側(cè)照射型固體攝像裝置中所使用的遮光 膜在電氣方面是浮動的，因此電位不穩(wěn)定。結(jié)果，遮光膜的電位可能對 固體攝像裝置的像素產(chǎn)生不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的是提供具有極好的可靠性的固體攝像裝置、固 體攝像裝置制造方法以及照相機。
本發(fā)明一個實施例的目的是提供一種從背側(cè)接收入射光的固體攝像 裝置。所述攝像裝置包括半導(dǎo)體層，在所述半導(dǎo)體層上形成有包括光 電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像素；形成于所述半導(dǎo)體層的第一表面上 的多層布線層；形成于所述半導(dǎo)體層的第二表面上的焊盤部；被形成為 到達所述多層布線層中的導(dǎo)電層的開口；以及被形成為從所述半導(dǎo)體層 的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將所述半導(dǎo)體層絕緣的絕緣 膜。
本發(fā)明的一個實施例還提供了一種固體攝像裝置制造方法。所述固 體攝像裝置制造方法包括在形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多 個像素的半導(dǎo)體層的第一表面上形成多層布線層；形成與所述半導(dǎo)體層 的第二表面的焊盤部對應(yīng)的開口，使該開口到達所述多層布線層中的導(dǎo) 電層；以及形成絕緣膜，該絕緣膜被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面 向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將所述半導(dǎo)體層絕緣。本發(fā)明的一個實施例還提供了一種包括固體攝像裝置、光學(xué)透鏡和 信號處理器的照相機。在所述照相機中，所述固體攝像裝置包括半導(dǎo) 體層，在所述半導(dǎo)體層上形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像 素；形成于所述半導(dǎo)體層的第一表面上的多層布線層；形成于所述半導(dǎo) 體層的第二表面上的焊盤部；被形成為到達所述多層布線層中的導(dǎo)電層 的開口；以及被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè) 壁延伸從而覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜。
在本發(fā)明的實施例中，所述絕緣膜被形成為從所述半導(dǎo)體層的表面 向在所述固體攝像裝置上形成的焊盤部的開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸，從而將 所述半導(dǎo)體層絕緣，因此可防止對所述半導(dǎo)體層和所述多層布線層的不 利影響。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于所述絕緣膜被形成為從所述半導(dǎo)體層的 表面向所述焊盤部的開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸，從而可防止對所述半導(dǎo)體層 和所述多層布線層的不利影響，因此提高了所述固體攝像裝置的產(chǎn)品可 靠性。


圖1是圖示了現(xiàn)有技術(shù)的固體攝像裝置的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖示了本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的示意圖。
圖3是圖示了本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的主要部分的示意 性截面結(jié)構(gòu)圖。
圖4是圖示了在本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置中所使用的焊盤 部的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖示了在本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置中所使用的接地 焊盤部的示意性截面結(jié)構(gòu)圖。
圖6A、圖6B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線A-A 的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分一)。
圖7A和圖7B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線A-A 的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分二)。圖8A和圖8B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線A-A 的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分三)。
圖9A和圖9B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線A-A 的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分四)。
圖10A和圖10B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分五)。
圖11A和圖11B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分六)。
圖12A和圖12B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分七)。
圖13A和圖13B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分八)。
圖14A和圖14B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分九)。
圖15A和圖15B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分十)。
圖16A和圖16B分別是本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖(部分十一)。
圖17A和圖17B分別是本發(fā)明第二實施例的固體攝像裝置的沿線 A-A的截面結(jié)構(gòu)圖和沿線B-B的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖18是圖示了本發(fā)明實施例的照相機的示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖2是圖示了本發(fā)明第一實施例的固體攝像裝置的示意圖。本發(fā)明 實施例的固體攝像裝置是背側(cè)照射型CMOS固體攝像裝置。
本發(fā)明實施例的固體攝像裝置1被構(gòu)造成包括攝像區(qū)域3，周邊 電路6、 7以及焊盤部5。攝像區(qū)域3包括多個單位像素的矩陣、以行配置的地址線和以列配
置的信號線。攝像區(qū)域3包括有效像素區(qū)域3a和確定各個像素的黑電平 的光學(xué)黑區(qū)3b。
光學(xué)黑區(qū)3b也包括與有效像素區(qū)域3a中的像素相類似的像素。光 學(xué)黑區(qū)3b中的像素被配置在有效像素區(qū)域3a的外側(cè)。除了有效像素區(qū) 域3a的光電轉(zhuǎn)換器(光接收部)和各焊盤部5之外，固體攝像裝置的整個 區(qū)域都被遮光膜覆蓋著。
攝像區(qū)域3中的各個像素包括諸如光電二極管等光電轉(zhuǎn)換器以及多 個像素晶體管(MOS晶體管)。各個像素晶體管可包括四個晶體管，例如 包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管以及選擇晶體管?？蛇x擇地， 各個像素晶體管可簡單地包括三個晶體管，例如包括傳輸晶體管、復(fù)位 晶體管以及放大晶體管?；蛘?，各個像素晶體管可包括其它晶體管。
圖3示出了單位像素的截面結(jié)構(gòu)的示例。在此示例中，通過將第二 導(dǎo)電型即p型像素分離區(qū)域32、作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管(PD) 11 以及多個像素晶體管Trl、 Tr2形成于第一導(dǎo)電型即n型硅半導(dǎo)體層10 上，由此形成單位像素31。光電二極管11包括被如下各部分包圍的n 型半導(dǎo)體層10: p型像素分離區(qū)域32，形成有像素晶體管Trl和Tr2且 被相對較深地形成的p型半導(dǎo)體阱區(qū)域35，以及用于控制固體攝像裝置 的前表面?zhèn)群捅潮砻鎮(zhèn)壬系陌惦娏鞯膒+積累層33、 34。用于形成光電二 極管11的上述n型半導(dǎo)體層10包括用于形成該n型半導(dǎo)體層IO的高濃 度n+電荷存儲區(qū)域10a和低濃度n型區(qū)域10b。 n型半導(dǎo)體層10的n型 區(qū)域10b被形成為延伸到形成有像素晶體管Trl、 Tr2的p型半導(dǎo)體阱區(qū) 域35的下面。
各個像素晶體管Trl、 Tr2例如包括前面說明的四個晶體管。在附圖 中，Trl表示傳輸晶體管，Tr2表示諸如復(fù)位晶體管、放大晶體管或選擇 晶體管等其它晶體管。像素晶體管Trl包括浮動擴散的n+源極漏極區(qū)域 37、光電二極管11的n+電荷存儲區(qū)域10a以及通過柵極絕緣膜形成的柵 極電極41。像素晶體管Tr2包括成對的源極漏極區(qū)域38、 39和柵極電極 42。具有通過層間絕緣膜14進行層疊的配線M1 M4的多層布線層9被 形成于半導(dǎo)體層10的前表面上，并且由諸如硅基板等材料形成的支撐基 板8與多層布線層9結(jié)合。第一層 第三層中的配線M1 M3通過鑲嵌 (damascene)方法形成由Cu配線形成的信號電路，第四層中的配線M4是 包括利用引線接合方法與Au細線連接的Al配線的導(dǎo)電層。
作為防反射膜45的絕緣膜被設(shè)置在半導(dǎo)體層10的背側(cè)。防反射膜 45由具有在半導(dǎo)體層10上依次層疊的氮化物膜(SiN) 12和氧化硅(Si02) 膜17的層疊膜形成。遮光膜18形成于除了光電二極管的光接收部之外 的防反射膜45上，并且在遮光膜18上面還形成有鈍化膜19。鈍化膜19 可由平坦化膜形成。遮光膜18由金屬膜形成。此外，在對應(yīng)于攝像區(qū)域 的鈍化膜19上形成有紅(R)、綠(G)、藍(B)各原色的片上濾色器CF，在 該片上濾色器CF上形成有片上微透鏡25。
相比之下，盡管未在附圖中示出，但各個周邊電路6、 7被構(gòu)造成包 括垂直驅(qū)動電路、列信號處理電路、水平驅(qū)動電路、輸出電路和控制電 路等。所述控制電路產(chǎn)生時鐘信號或控制信號以控制基于垂直同步信號、 水平同步信號和主時鐘的垂直驅(qū)動電路、列信號處理電路以及水平驅(qū)動 電路的基本操作，并將所產(chǎn)生的信號輸入至垂直驅(qū)動電路、列信號處理 電路和水平驅(qū)動電路等。垂直驅(qū)動電路可由移位寄存器形成，其在垂直 方向上依次選擇并掃描攝像區(qū)域3中的每一列像素，并通過垂直信號線 將基于由各個像素的光電轉(zhuǎn)換器接收的光量所產(chǎn)生的信號電荷提供給列 信號處理電路。列信號處理電路被配置為用于各列像素，并且利用由光 學(xué)黑區(qū)中的黑基準像素輸出的信號對由每行像素輸出的信號進行諸如噪
聲消除或信號放大等每個像素列的信號處理。水平選擇開關(guān)連接在列信 號處理電路的輸出級中的水平信號線之間。水平驅(qū)動電路可由移位寄存 器形成，其通過依次地輸出水平脈沖來順序選擇列信號電路的每列像素， 然后使得各個列信號處理電路將像素信號輸出至水平信號線。輸出電路 對通過水平信號線從各個列信號處理電路順序提供的信號進行信號處 理，并輸出最終信號。
由于本實施例的固體攝像裝置1為背側(cè)照射型，因而在固體攝像裝 置1的攝像區(qū)域的周圍形成有多個焊盤部5，從而可將形成于固體攝像裝置1的前表面上的配線從各焊盤部5中引出。
將各焊盤部5中的一個焊盤部用作地配線(下文稱"接地焊盤部")
5g。在接地焊盤部5g中，地配線與后面說明的遮光膜18連接。接地焊 盤部5g包括開口，該開口是在與用于在焊盤部5中形成開口的步驟相同 的步驟中形成的。
圖4圖示了沿圖2的A-A線的焊盤部5的截面結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實施例 的固體攝像裝置l，如圖4所示，在焊盤部5中可靠地形成了絕緣，從而 將跟焊盤部5進行引線接合的諸如Au細線等接合引線與半導(dǎo)體層10分 開。圖5圖示了沿圖2的B-B線的接地焊盤部5g的截面結(jié)構(gòu)。如圖5 所示，在接地焊盤部5g中，將地電位提供給遮光膜18,并可靠地形成了 絕緣，從而將帶有地電位的遮光膜18與半導(dǎo)體層IO分開。
如圖4所示，在多層布線層9中，連接有適當(dāng)?shù)腃u配線Ml、 M2 和M3。在本實施例中，連接有配線M1 M3，并且配線M3與M4(導(dǎo)電 層)連接。配線M4延伸至對應(yīng)于焊盤部5的位置。焊盤部5包括開口 16， 因此Al配線M4從形成有片上微透鏡25的片上微透鏡膜21的表面暴露 出來。在開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置用于形成防反射膜的氧化硅膜17、鈍 化膜19和片上微透鏡膜21，從而作為絕緣膜以覆蓋半導(dǎo)體層10。 Al配 線M4從開口 16的底部暴露出來。在對應(yīng)于開口 16的區(qū)域中未形成遮 光膜18。
諸如Au細線24等接合引線與從焊盤部5的底面暴露出來的Al配 線M4進行引線接合。在焊盤部5中，延伸地形成有包括氧化硅膜17、 鈍化膜19和片上微透鏡膜21的絕緣膜，從而在開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上使 半導(dǎo)體層10絕緣，因此防止可能出現(xiàn)的電流泄漏。可防止多層布線層9 的配線M1 M4和層間絕緣膜14吸收濕氣。因此，可提高固體攝像裝置 的可靠性。
如圖5所示，在多層布線層9內(nèi)的各配線M1 M4(未圖示)之中，與 被供給地電位的預(yù)定配線相連接的地配線(導(dǎo)電層)15延伸至對應(yīng)于接地 焊盤部5g的位置。地配線15由Al細線形成，并與配線M4同時形成在 同一層中。接地焊盤部5g包括開口 16、氧化硅膜17以及遮光膜18的延
11伸部18a，開口 16被形成為從片上微透鏡膜21的表面到地配線15，氧 化硅膜17被用作攝像區(qū)域的防反射膜并且在開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上將半 導(dǎo)體層IO絕緣，遮光膜18的延伸部18a被形成為從開口 16的內(nèi)部側(cè)壁 到開口 16的底部，因此遮光膜18與地配線15電連接。此外，鈍化膜19 和微透鏡膜21也被形成為延伸到開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上。盡管未圖示， 地配線15與被供給地電位的焊盤部5電連接。被供給地電位的焊盤部5 的結(jié)構(gòu)與圖4中焊盤部5的結(jié)構(gòu)基本相同。
在具有這種結(jié)構(gòu)的接地焊盤部5g中，由于遮光膜18的延伸部18a 與延伸至開口 16的地配線15電連接，因而遮光膜18被設(shè)為地電位并被 電氣穩(wěn)定化。此外，由于氧化硅膜17形成了防反射膜并被形成為延伸到 上述開口的內(nèi)部側(cè)壁上，且該氧化硅膜17為半導(dǎo)體層IO與遮光膜18之 間提供了絕緣，因此半導(dǎo)體層10與遮光膜18可靠地絕緣。由于鈍化膜 19和微透鏡膜21被形成為延伸到開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上，因此可防止多 層布線層9中的配線M1 M4和層間絕緣膜14吸收濕氣。由此，可提高 固體攝像裝置的可靠性。
接下來，參照圖6A、圖6B 圖17來說明上述固體攝像裝置1的制 造方法，具體地，說明具有沿圖2中A-A線和B-B線的截面結(jié)構(gòu)的焊盤 部的制造方法。A-A截面結(jié)構(gòu)表示焊盤部5和光學(xué)黑區(qū)3b的截面結(jié)構(gòu)， 而B-B截面結(jié)構(gòu)表示遮光膜的接地焊盤部5g的截面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖6A、圖6B所示，提供了一種包括Si半導(dǎo)體層10、形 成于Si半導(dǎo)體層10的前表面上的多層布線層9以及設(shè)置在多層布線層9 的前表面上的支撐基板8的結(jié)構(gòu)。Si半導(dǎo)體層10的攝像區(qū)域包括二維配 置的像素，像素是由用作光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管11以及多個像素晶體 管形成的。
該結(jié)構(gòu)的制造方法包括在單獨的基板上形成半導(dǎo)體層IO和多層布 線層9;將支撐基板8結(jié)合在多層布線層9的表面上；以及將已形成有半 導(dǎo)體層IO的上述基板除去。
在多層布線層9中，通過層間絕緣膜14形成包括用于信號電路及其 他構(gòu)件的配線的多個配線，該層間絕緣膜14使用了氧化硅膜(Si02)的材料。圖6A是包括四層配線M1、 M2、 M3和M4的多層布線層9的一個 示例，各層配線通過接觸柱(contact hall) 13與預(yù)定配線之一相連接。在 此實施例中，配線M4與后面說明的焊盤部5中的外部連接進行引線接 合。配線M4由鋁(A1)制成，從而與Au接合引線極好地連接。第一配線 Ml 第三配線M3可由Al或Cu中的任一種制成。如果配線M1 M3由 Cu制成，則配線M1 M3將顯示出極好的導(dǎo)電性。圖6B中的多層布線 層9也包括預(yù)定配線，然而，在圖6B中僅圖示了地配線15。地配線15 被設(shè)置為與后面說明的接地焊盤部5g中的遮光膜接觸，因此該遮光膜的 電位被設(shè)為與地電位一致。
由于沿圖2中固體攝像裝置1的線B-B的截面結(jié)構(gòu)不包括有效像素 區(qū)域3a和光學(xué)黑區(qū)3b,因此在該Si半導(dǎo)體層10中未形成光電二極管 11。
再參照圖6B，用于形成防反射膜45的氮化物膜(SiN) 12形成于Si 半導(dǎo)體層10的整個表面上。在此實施例中，將氮化物膜用作防反射膜45， 然而，防反射膜45也可被構(gòu)造成包括氮化物膜和層疊在其上的氧化鉿 (Hf02)膜。
在此實施例中，從形成有光電二極管11的Si半導(dǎo)體層IO來看，固 體攝像裝置的前表面被限定為用于形成多層布線層9的這一側(cè)，而固體 攝像裝置的背表面被限定為用于形成防反射膜的那一側(cè)。
接下來，如圖7A、圖7B所示，對與焊盤部5和接地焊盤部5g對應(yīng) 的結(jié)構(gòu)部分進行蝕刻從而形成開口 16。在圖7A中，開口 16被形成為使 配線M4暴露出來，而在圖7B中，開口 16被形成為使地配線15暴露出 來。
接下來，如圖8A、圖8B所示，在氮化物膜12的表面上沉積氧化硅 (Si02)膜17。該氧化硅膜也沉積在開口 16的側(cè)壁和底部上。在此實施例 中，防反射膜45由包括氮化物膜12和該氧化硅膜的兩層膜形成。
如圖9A、圖9B所示，利用蝕刻方法選擇性地除去在開口 16的底部 上形成的氧化硅膜17。例如，在已用抗蝕劑膜掩蓋住除了開口 16的底部 之外的部分之后，可利用干式蝕刻來除去氧化硅膜17。以此方式，配線M4和地配線15從開口 16的底部再次暴露出來。在選擇性地除去了氧化 硅膜17之后，在開口 16的整個內(nèi)部側(cè)壁上沉積遮光膜18。作為具有遮 光性能的遮光膜18的材料的示例，可以有鎢(W)、鋁(A1)、鉬(Mo)、釕 (Ru)、銥(Ir)等?？衫脼R射方法或CVD (化學(xué)氣相沉積)方法將遮光 膜18沉積在開口 16的整個內(nèi)部側(cè)壁上。利用濺射方法沉積的遮光膜可 顯示出比利用CVD方法形成的遮光膜更高的附著性。當(dāng)利用濺射方法沉 積遮光膜時，材料的粒度(grain size)相對較大；然而，當(dāng)利用CVD方法 沉積遮光膜時，材料的粒度相對較小。因此與利用濺射方法所沉積的材 料相比，提高了利用CVD方法所沉積的材料的遮光性能?？蛇x擇地，也 可利用濺射方法與CVD方法的結(jié)合來沉積遮光膜。在此實施例中，將鎢 (W)用作遮光膜18的材料。
隨后，如圖10A、圖10B所示，利用抗蝕劑掩模將位于有效像素區(qū) 域3a和焊盤部5 (參見圖2)上部上的遮光膜18除去。遮光膜18被選擇 性地沉積在除了圖2所示有效像素區(qū)域3a中的光電二極管ll(光接收部) 和焊盤部5的部分之外的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上。
例如，如圖IOA所示，在焊盤部5的開口 16上未沉積遮光膜18， 而在光學(xué)黑區(qū)3b上沉積了遮光膜18。如圖10B所示，在接地焊盤部5g 的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁及底部上沉積了遮光膜18。在接地焊盤部5g的開 口 16的底部處，遮光膜18與地配線15連接。因此，所形成的遮光膜18 的電位被固定為與地電位相同。在此實施例中，在用于沉積氧化硅膜17 的步驟之前的步驟中形成了開口 16。由于各開口 16中的一個開口被形成 為讓地配線暴露出來的接地焊盤部5g，并且在遮光膜18的沉積步驟中將 遮光膜18沉積在接地焊盤部5g的該開口 16的內(nèi)部側(cè)壁及底部上，因此 遮光膜18的電位被固定為與地電位相同的電位。由于在開口 16的內(nèi)部 側(cè)壁上沉積有氧化硅膜17，因此遮光膜18不會直接與Si半導(dǎo)體10及多 層布線層9接觸。
如圖11A、圖11B所示，在預(yù)定位置已形成遮光膜18之后，在遮光 膜18上沉積用于平坦化的鈍化膜19。該鈍化膜被沉積在包括開口 16的 內(nèi)部側(cè)壁及底部的整個表面上。作為鈍化膜19，可使用硅氮化物(SiN) 膜，更優(yōu)選地可使用等離子體氮化物膜。
14接下來，如圖12A、圖12B所示，將第一抗蝕劑層20置于形成了焊 盤部5及接地焊盤部5g的各開口 16中。
如圖13A、圖13B所示，對應(yīng)于有效像素區(qū)域3a中的光電二極管 11和光學(xué)黑區(qū)3b(參見圖2)，形成片上濾色器CF。在此實施例中，形成 了分別與R(紅)、G(綠)、B(藍)各顏色中的一種顏色對應(yīng)的片上濾色器CF， 從而對應(yīng)于各自的光電二極管11的位置。片上濾色器CF通過涂敷用于 各種顏色的抗蝕劑、對抗蝕劑進行曝光并對抗蝕劑進行顯影而被形成。 由于圖13B的截面結(jié)構(gòu)未示出有效像素區(qū)域3a和光學(xué)黑區(qū)3b，因此圖 13B中未圖示該片上濾色器CF。
如圖14A、圖14B所示，在包括片上濾色器CF的表面的鈍化膜19 的整個表面上涂敷片上微透鏡膜21。片上透鏡膜21是有機材料，該有機 材料例如包括酚醛樹脂。在隨后的步驟中將該材料制造成片上微透鏡。
接下來，如圖15A所示，在對應(yīng)于各個片上濾色器CF的位置上， 在已經(jīng)涂敷好的片上微透鏡膜21上形成第二抗蝕劑層26，然后對該第二 抗蝕劑層進行曝光、顯影、回流(reflow)，從而形成片上微透鏡的結(jié)構(gòu)。
最后，如圖16A、圖16B所示，對第二抗蝕劑層26的整個表面進行 蝕刻。如圖16A所示，將片上微透鏡膜21的形狀改變成如圖15A所示 第二抗蝕劑層26的形狀，從而在有效像素區(qū)域3a和光學(xué)黑區(qū)3b內(nèi)形成 片上微透鏡25。此外，利用蝕刻方法，將置于焊盤部5和接地焊盤部5g 的開口 16中的第一抗蝕劑層20除去，從而再次形成開口 16。如圖16A 所示，對置于開口 16中的第一抗蝕劑層20進行蝕刻從而使配線M4暴 露出來，而如圖16B所示，對第一抗蝕劑層20進行蝕刻但并不蝕刻遮光 膜18。雖然在圖16B所示的示例中遮光膜18是被暴露出來的，然而， 由于地配線15已與遮光膜18接觸，因此少量鈍化膜19或其它膜可留在 遮光膜18上。此外，如圖16B所示，由于鈍化膜19、片上微透鏡膜21 和第一抗蝕劑層20依次形成于開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上的遮光膜18上，因 此可提高在開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上的遮光膜18的耐濕性，從而防止遮光 膜18的劣化。
在以此方式形成的焊盤部5中，將接合引線24與從開口 16的底部暴露出來的配線M4進行引線接合，從而可將電極引出到外部。在此實
施例中，可以使用Au細線作為接合引線24。
在此實施例中，由于包括氧化硅膜17、鈍化膜19和片上微透鏡膜 21的層被形成在開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上，因此電流不會由于Si半導(dǎo)體層 10中各區(qū)域之間的電位差而通過Si半導(dǎo)體層10從接合引線24泄漏。此 外，由于可以防止多層布線層9的層間絕緣膜14從開口 16的內(nèi)部側(cè)壁 暴露出來，因此可防止多層布線層9中的各配線和層間絕緣膜14吸收濕 氣。因此，隨著多層布線層9的耐濕性的提高，固體攝像裝置的產(chǎn)品可 靠性也有所提高。
此外，在此實施例中，由于遮光膜18與接地焊盤部5g中的地配線 15連接，因此遮光膜18的電位被固定為與地電位相同的電位。
在此實施例中，固體攝像裝置的制造方法包括在沉積均用于形成 防反射膜45的絕緣膜和氧化硅膜17之前，形成包括焊盤部5和接地焊 盤部5g的開口 16。因此，可將用于形成部分防反射膜45的氧化硅膜17 均勻地形成于開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上。利用此方法，在遮光膜18和接合 引線24被形成于開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上的情況下，遮光膜18和接合引線 24不會與Si半導(dǎo)體層10接觸。在將遮光膜18形成于防反射膜45上的 情況下，如果開口 16已設(shè)置有接地配線15，則可在進行遮光膜18的沉 積步驟的同時進行將遮光膜18接地的步驟。由于接地焊盤部5g的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上的遮光膜18被鈍化膜19和片上微透鏡膜21覆蓋著，因 此可提高遮光膜18的耐濕性，從而防止遮光膜18的劣化。
本實施例的固體攝像裝置中，使用鎢(W)作為遮光膜18的材料，然 而，也可使用諸如鋁(A1)、鉬(Mo)、釕(Ru)和銥(Ir)等其它材料。
接下來，圖17是圖示了本發(fā)明第二實施例的固體攝像裝置的示意 圖。本實施例的固體攝像裝置中，使用鋁作為遮光膜的材料，并且圖17A 和圖17B中與圖4和圖5中對應(yīng)的部件用相同的附圖標記表示，并省略 重復(fù)的說明。
第二實施例的固體攝像裝置包括與圖2所示結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。圖17A 示出了圖2中的A-A截面結(jié)構(gòu)，而圖17B示出了圖2中的B-B截面結(jié)構(gòu)。第二實施例的固體攝像裝置依據(jù)第一實施例的制造步驟來制造，然 而，第二實施例中遮光膜22的沉積位置不同于第一實施例所示的沉積位 置。
在第二實施例中，按照與第一實施例相似的方式對與有效像素區(qū)域
3a對應(yīng)的遮光膜22區(qū)域迸行蝕刻，但是不蝕刻與焊盤部5的開口 16對 應(yīng)的遮光膜22區(qū)域。部分地除去遮光膜22從而形成絕緣部23，因此， 對應(yīng)于焊盤部5的開口 16的遮光膜22區(qū)域與包括對應(yīng)于接地焊盤部5g 的開口的區(qū)域的其它遮光膜22區(qū)域電氣絕緣。以此方式，通過在遮光膜 中形成絕緣部23，將對應(yīng)于焯盤部5的開口 16的遮光膜22區(qū)域與形成 于接地焊盤部5g上的其它遮光膜22區(qū)域電氣斷開。因此，本實施例由 于設(shè)有絕緣部23，因此將對應(yīng)于焊盤部5的開口 16的遮光膜22區(qū)域與 對應(yīng)于接地焊盤部5g的遮光膜22區(qū)域電氣絕緣。
以此方式選擇性地形成遮光膜22之后，按照與第一實施例相似的操 步驟形成鈍化膜19、片上濾色器CF和片上微透鏡25。然而，如圖17A 所示，在用于形成片上微透鏡25的蝕刻步驟中，對焊盤部5的開口 16 的底部進行蝕刻，從而使遮光膜暴露出來。對接地焊盤部5g的開口 16 的底部進行蝕刻但并不蝕刻遮光膜22。圖17A、圖17B所示的示例中遮 光膜22是被暴露出來的，然而，由于遮光膜22已與配線接觸，因此少 量鈍化膜19或其它膜可留在遮光膜22上。
與第一實施例相似，由于由鋁(A1)制成的遮光膜22與從接地焊盤部 5g的開口 16暴露出來的接地配線15接觸，因此可將對應(yīng)于接地焊盤部 5g的遮光膜22區(qū)域的電位固定為與地電位相同的電位。由金(Au)制成的 接合引線24通過焊盤部5的開口 16中的遮光膜22與外部電極和配線 M4連接。在此實施例中，把由鋁(A1)制成的遮光膜22與由Au制成的接 合引線24合金化。
在此實施例中，通過由氧化硅膜17形成的絕緣膜，用由金屬層形成 的遮光膜22覆蓋對應(yīng)于悍盤部5的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁。由于以此方式 在焊盤部5的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上形成了一層金屬層(遮光膜22)，因此 可減少對形成在進行引線接合的焊盤部5的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上的絕緣 膜(氧化硅膜17)的損壞。
17此外，可防止漏電流在由金(Au)制成的接合引線24與用于形成半導(dǎo) 體層的硅層10之間流動。此外，可防止多層布線層9的層間絕緣膜14 從開口 16暴露出來，并且可防止多層布線層9中所使用的金屬配線和層 間絕緣膜14吸收濕氣。此外，通過在焊盤部5的開口 16的內(nèi)部側(cè)壁上 形成金屬層(遮光膜22)，可提高絕緣膜(氧化硅膜17)的鈍化性能。
如第二實施例所述，如果用作遮光膜的材料可以與用作接合引線的
材料進行合金化，那么可將遮光膜留在焊盤部的開口的內(nèi)部側(cè)壁和底部 上。在具有前述結(jié)構(gòu)的各實施例中，可提高焊盤部的可靠性。
照相機可由上述第一或第二實施例的固體攝像裝置l來形成。圖18 示出了包括上述實施例的固體攝像裝置的照相機。圖18所示的照相機 110被構(gòu)造成包括背側(cè)照射型固體攝像裝置1、光學(xué)透鏡系統(tǒng)lll、輸入 輸出單元112、信號處理器113和用于控制光學(xué)透鏡系統(tǒng)的中央處理單元 114作為一體。作為一種選擇，背側(cè)照射型固體攝像裝置l可被構(gòu)造成包 括光學(xué)透鏡系統(tǒng)lll、輸入輸出單元112和信號處理器113。此外，作為 另一個示例，照相機115被構(gòu)造成僅包括固體攝像裝置1、光學(xué)透鏡系統(tǒng) 111和輸入輸出單元112。作為又一個示例，照相機116被構(gòu)造成包括固 體攝像裝置1、光學(xué)透鏡系統(tǒng)111、輸入輸出單元112和信號處理器113。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以在本發(fā) 明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合以 及改變。
權(quán)利要求
1.一種從背側(cè)接收入射光的固體攝像裝置，所述固體攝像裝置包括半導(dǎo)體層，在所述半導(dǎo)體層上形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像素；形成于所述半導(dǎo)體層的第一表面上的布線層；形成于所述半導(dǎo)體層的第二表面上的焊盤部；被形成為到達所述布線層中的導(dǎo)電層的開口；以及被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將所述半導(dǎo)體層絕緣的絕緣膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，還包括形成于所述絕緣膜 上的遮光膜，其中，所述遮光膜的延伸部與所述導(dǎo)電層電連接，將地電位提供給 所述導(dǎo)電層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，還包括與從所述開口的底 部暴露出來的所述導(dǎo)電層連接的接合引線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，其中，所述絕緣膜包括防 反射膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，其中，所述絕緣膜包括防 反射膜、鈍化膜以及片上微透鏡膜。
6. —種固體攝像裝置制造方法，其包括以下步驟 在形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像素的半導(dǎo)體層的第一表面上，形成布線層；形成與所述半導(dǎo)體層的第二表面的焊盤部對應(yīng)的開口，使該開口到 達所述布線層中的導(dǎo)電層；以及形成絕緣膜，該絕緣膜被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將所述半導(dǎo)體層絕緣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置制造方法，還包括以下步驟 在所述絕緣膜上形成遮光膜，該遮光膜被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的底部中的所述導(dǎo)電層延伸，其中，在形成所述開口的步驟中，所述導(dǎo)電層被形成為將地電位提 供給所述導(dǎo)電層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置制造方法，還包括以下步驟 將接合引線與從所述開口的底部暴露出來的所述導(dǎo)電層連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置制造方法，其中，在形成所述絕緣膜的步驟中，使用防反射膜作為所述絕緣膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置制造方法，其中，在形成所述絕緣膜的步驟中，使用具有防反射膜、鈍化膜以及片上微透鏡膜的 層疊膜作為所述絕緣膜。
11. 一種包括固體攝像裝置、光學(xué)透鏡和信號處理器的照相機，其 中，所述固體攝像裝置包括-半導(dǎo)體層，在所述半導(dǎo)體層上形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像素；形成于所述半導(dǎo)體層的第一表面上的布線層； 形成于所述半導(dǎo)體層的第二表面上的焊盤部； 被形成為到達所述布線層中的導(dǎo)電層的開口；以及 被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了從背側(cè)接收入射光的固體攝像裝置、固體攝像裝置制造方法以及照相機。所述固體攝像裝置包括半導(dǎo)體層，在所述半導(dǎo)體層上形成有包括光電轉(zhuǎn)換器和像素晶體管的多個像素；形成于所述半導(dǎo)體層的第一表面上的布線層；形成于所述半導(dǎo)體層的第二表面上的焊盤部；被形成為到達所述布線層中的導(dǎo)電層的開口；以及被形成為從所述半導(dǎo)體層的第二表面向所述開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將所述半導(dǎo)體層絕緣的絕緣膜。由于絕緣膜被形成為從半導(dǎo)體層的表面向焊盤部的開口的內(nèi)部側(cè)壁延伸從而將半導(dǎo)體層絕緣，因此可防止對半導(dǎo)體層和布線層的不利影響，并可提高固體攝像裝置的產(chǎn)品可靠性。
文檔編號H04N5/335GK101494234SQ20091000108
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者秋山健太郎 申請人:索尼株式會社