(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成された基板と、
前記基板の表面側に形成された配線層と、
前記配線層に形成された表面電極パッド部と、
前記基板の裏面側に形成された遮光膜と、
前記遮光膜と同一の層に形成されたパッド部下地層と、
前記遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側に形成されたオンチップレンズ層と、
前記オンチップレンズ層上部に形成された裏面電極パッド部と、
前記オンチップレンズ層、前記パッド部下地層、及び前記基板を貫通し、前記表面電極パッド部が露出するように形成された貫通孔と、
前記貫通孔内に形成され、前記表面電極パッド部、及び前記裏面電極パッド部を接続する貫通電極層と、
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記貫通電極層は、前記表面電極パッド部及び裏面電極パッド部と、前記パッド部下地層を電気的に接続している
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
遮光膜は、隣接する画素間を遮光する画素間遮光膜と、前記複数の画素のうち、無効画素領域を遮光するための無効画素遮光膜とで構成されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素間遮光膜及び前記無効画素遮光膜は電気的に接続されている
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素間遮光膜、前記無効画素領域及び前記パッド部下地層は電気的に接続されている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記表面電極パッド部が光入射側に露出するように形成された第１の開口部と、前記第１の開口部よりも大きな径で形成され、前記パッド部下地層が光入射側に露出するように形成された第２の開口部とから構成されている
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記裏面電極パッド部は、前記無効画素遮光膜上部にまで延在して形成されている
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素を基板に形成する工程と、
前記基板の表面側に、複数層の配線と、表面電極パッド部とを有する配線層を形成する工程と、
前記配線層上の同一の層に、パッド部下地層及び遮光膜を形成する工程と、
前記パッド部下地層及び遮光膜の基板側とは反対側の上層の光入射側にオンチップレンズ層を形成する工程と、
前記オンチップレンズ層上から前記パッド部下地層を貫通して前記表面電極パッド部に達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内に貫通電極層を形成すると共に、前記表面電極パッド部と電気的に接続された裏面電極パッド部を、前記オンチップレンズ層上に形成する工程と、
前記画素上部のオンチップレンズ層表面を加工し、オンチップレンズを形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記遮光膜は、隣接する画素間を遮光する領域に形成された画素間遮光膜と、前記複数の画素の内、無効画素領域を遮光する領域に形成された無効画素遮光膜で構成される
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記画素間遮光膜及び前記無効画素遮光膜は、電気的に接続するように形成する
請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記画素間遮光膜、前記無効画素領域及び前記パッド部下地層は、電気的に接続して形成する
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記貫通孔を形成する工程は、前記表面電極パッド部が光入射側に露出するように第１の開口部を形成する工程と、前記パッド部下地層が光入射側に露出するように、前記第１の開口部よりも大きな径で第２の開口部を形成する工程と、
を含む請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記裏面電極パッド部は、前記無効画素遮光膜上部にまで延在して形成する
請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成された基板と、前記基板の表面側に形成された配線層と、前記基板の裏面側に形成された遮光膜と、前記遮光膜と同一の層に形成されたパッド部下地層と、前記遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側に形成されたオンチップレンズ層と、を備える上層部と、基板と、基板の表面側に形成され、表面電極パッド部を備えて形成された配線層とを備える下層部とを形成し、前記上層部及び下層部の配線層同士を接着する工程と、
前記オンチップレンズ層上から前記パッド部下地層を貫通して前記表面電極パッド部に達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内に貫通電極層を形成すると共に、前記表面電極パッド部と電気的に接続された裏面電極パッド部を、前記オンチップレンズ層上に形成する工程と、
前記画素上部のオンチップレンズ層表面に凸形状に加工し、オンチップレンズを形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記遮光膜は、隣接する画素間を遮光する領域に形成された画素間遮光膜と、前記複数の画素の内、無効画素領域を遮光する領域に形成された無効画素遮光膜で構成される
請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記画素間遮光膜及び前記無効画素遮光膜は、電気的に接続するように形成する
請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記画素間遮光膜、前記無効画素領域及び前記パッド部下地層は、電気的に接続して形
成する
請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記貫通孔の形成は、前記表面電極パッド部が光入射側に露出するように第１の開口部を形成する工程と、前記パッド部下地層が光入射側に露出するように、前記第１の開口部よりも大きな径で第２の開口部を形成する工程と、
を含む請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
光学レンズと、
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成された基板と、前記基板の表面側に形成された配線層と、前記配線層に形成された表面電極パッド部と、
前記基板の裏面側に形成された遮光膜と、前記遮光膜と同一の層に形成されたパッド部下地層と、前記遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側に形成されたオンチップレンズ層と、前記オンチップレンズ層上部に形成された裏面電極パッド部と、前記オンチップレンズ層、前記パッド部下地層、及び前記基板を貫通し、前記表面電極パッド部が露出するように形成された貫通孔と、前記貫通孔を介して前記表面電極パッド部と前記裏面電極パッド部とを接続する電極層と、を備える固体撮像装置であって、前記光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面照射型の固体撮像装置に関し、さらに、その製造方法、及びその固体撮像装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやビデオカメラに用いられる固体撮像装置として、ＣＣＤ型の固体撮像装置やＣＭＯＳ型の固体撮像装置が知られている。これらの固体撮像装置では、二次元マトリクス状に複数個形成された画素毎に受光部が形成されており、この受光部では、受光量に応じて信号電荷が生成される。そして、受光部で生成された信号電荷が転送され増幅されることにより画像信号が得られる。
【０００３】
また、近年、基板上の配線層が形成される側とは反対側から光を照射する、裏面照射型の固体撮像装置が提案されている。裏面照射型の固体撮像装置では、光照射側に配線層や回路素子等が構成されないため、基板に形成された受光部の開口率を高くできる他、入射光が配線層等に反射されることなく受光部に入射されるので、感度の向上が図られる。
【０００４】
ところで、裏面照射型の固体撮像装置では、基板の表面側に形成された配線層の電極パッドを、基板の光照射側である裏面側に引き出す為、基板の光照射面から基板を貫通し、電極パッドが露出する貫通孔が形成される。従来の固体撮像装置の製造方法では、このような貫通孔は、基板の光入射面側に形成されるオンチップレンズが形成された後、又はされる前に形成されていた。
【０００５】
特許文献１には、裏面照射型の固体撮像装置において、電極パッドが露出される貫通孔が形成された後オンチップレンズを形成する構成が記載されている。このように、貫通孔形成後に、オンチップレンズを形成する場合は、貫通孔の影響によりオンチップレンズ形成時のレジスト材料の塗布ムラが発生し、オンチップレンズ形状が面内でばらついてしまうという問題があった。オンチップレンズ形状がばらつく場合、チップ内において、集光特性のバラツキが発生するおそれがある。
【０００６】
また、オンチップレンズ形成後に基板の裏面側に電極層を形成する場合、電極層のパターニングによりオンチップレンズ形状が変わったり、電極層のエッチングの差異に飛散する粒子成分がオンチップレンズ上に付着したりする確率が高い。このため、オンチップ形成後に基板の裏面側に電極層を形成する場合には、粒子成分による欠陥が発生するおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献１のように、基板の表面側に形成された電極パッドに、基板の裏面側からボンディングワイヤを接続する場合、基板を貫通する貫通孔内にボンディングワイヤを挿入する必要がある。このため、ボンディングワイヤによる外部端子との接続が困難であり、組み立て時における歩留まりが低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２８５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の点に鑑み、本発明は、オンチップレンズが精度良く形成され、組み立て時における歩留まりの向上が図られた固体撮像装置を提供することを目的とする。さらに、その固体撮像装置を用いた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板と配線層と表面電極パッド部と、遮光膜と、パッド部下地層と、貫通孔と、裏面電極パッド部と、貫通電極層とを備える。基板には、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成されている。配線層は、基板の表面側に形成されている。表面電極パッド部は、配線層に形成されている。遮光膜は、基板の裏面側に形成されている。パッド部下地層は、遮光膜と同一の層に形成されている。オンチップレンズ層は、遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側に形成されている。裏面電極パッド部は、オンチップレンズ層上部に形成されている。貫通孔は、オンチップレンズ層、パッド部下地層、及び基板を貫通し、表面電極パッド部が露出するように形成されている。貫通電極層は、貫通孔を介して表面電極パッド部と裏面電極パッド部とを接続するように形成されている。
【００１１】
本発明の固体撮像装置では、基板の表面側の配線層に形成された表面電極パッド部は、貫通孔に形成された貫通電極層及び、基板の裏面側に形成された裏面電極パッド部により、基板の裏面側に引き出される。すなわち、基板の上層に裏面電極パッド部を形成することができるので、ボンディングを容易にすることができる。
【００１２】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素を基板に形成する工程と、基板の表面側に、複数層の配線と、表面電極パッド部とを有する配線層を形成する工程を有する。また、配線層上の同一の層に、パッド部下地層及び遮光膜を形成する工程と、パッド部下地層及び遮光膜の基板側とは反対側の上層の光入射側にオンチップレンズ層を形成する工程を有する。また、オンチップレンズ層上からパッド部下地層を貫通して表面電極パッド部に達する貫通孔を形成する工程と、貫通孔内に貫通電極層を形成すると共に、表面電極パッド部と電気的に接続された裏面電極パッド部を、オンチップレンズ層上に形成する工程を有する。また、画素上部のオンチップレンズ層表面に凸形状に加工し、オンチップレンズを形成する工程を有する。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板と配線層とから構成される上層部と、同じく基板と配線層とから構成される下層部とを、互いの配線層同士を接着して積層する工程を有する。上層部を構成する基板は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成されている。また、その基板の表面側には配線層が形成されている。さらに、基板の裏面側には遮光膜が形成されており、遮光膜と同一の層にはパッド部下地層が形成されている。また、遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側にはオンチップレンズ層が形成されている。また、下層部の配線層には、表面側電極パッド部が形成されている。そして、上層部及び下層部を積層した後、オンチップレンズ層上からパッド部下地層を貫通して表面電極パッド部に達する貫通孔を形成する工程を有する。また、貫通孔内に貫通電極層を形成すると共に、表面電極パッド部と電気的に接続された裏面電極パッド部を、オンチップレンズ層上に形成する工程と、画素上部のオンチップレンズ層表面を加工し、オンチップレンズを形成する工程を有する。
【００１４】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、オンチップレンズ層の形成後に、基板の光入射側から、配線層に形成された表面電極パッド部を露出する貫通孔が形成される。これにより、オンチップレンズ層は、貫通孔による凹凸に影響されずに形成されるので、塗布ムラが低減される。また、オンチップレンズの加工は、貫通電極層及び裏面電極パッド部の形成後になされる。これにより、貫通電極層及び裏面電極パッド部の形成時に発生する飛散メタルの滞留や、オンチップレンズの形状崩れの発生が抑制される。
【００１５】
本発明の電子機器は、光学レンズと、光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路とを含んで構成される。そして、固体撮像装置は、基板と配線層と表面電極パッド部と、遮光膜と、パッド部下地層と、貫通孔と、貫通電極層とを備える。基板には、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える複数の画素が形成されている。配線層は、基板の表面側に形成されている。表面電極パッド部は、配線層に形成されている。遮光膜は、基板の裏面側に形成されている。パッド部下地層は、遮光膜と同一の層に形成されている。オンチップレンズ層は、遮光膜及びパッド部下地層の基板側とは反対側の上層の光入射側に形成されている。裏面電極パッド部は、オンチップレンズ層上部に形成されている。貫通孔は、オンチップレンズ層、パッド部下地層、及び基板を貫通し、表面電極パッド部が露出するように形成されている。貫通電極層は、貫通孔を介して表面電極パッド部と裏面電極パッド部とを接続するように形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、オンチップレンズの集光特性が改善され、組み立て時における歩留まりの向上が図られた固体撮像装置が得られる。また、その固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その１）である。
【図４】Ａ，Ｂ  本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示した断面構成図（その２）と、そのパッド部下地層、無効画素遮光膜、及び画素間遮光膜の概略平面構成を示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その３）である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その４）である。
【図７】Ａ，Ｂ  本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その５）と、第１の開口部及び第２の開口部が形成された貫通孔部分における平面構成図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その６）である。
【図９】Ａ，Ｂ  本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図と、その裏面電極パッド部及び貫通電極層のみを図示した平面図である。
【図１０】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成図と、そのパッド部下地層、無効画素遮光膜、画素間遮光膜の平面構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示した断面構成図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図１４】Ａ，Ｂ  本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程図（その１、その２）である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る電子機器の概略断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置及び、電子機器の一例を、図１〜図１６を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
１−１  全体構成
１−２  要部の構成
１−３  製造方法
２．第２の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
３．第３の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
４．第４の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
５．第５の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
６．第６の実施形態：電子機器
【００１９】
〈１．第１の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例〉
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例は、ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置を例にしたものである。
【００２０】
［１−１  全体構成］
まず、要部の構成の説明に先立ち、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態例に係る固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
固体撮像装置１は、図１に示すように、シリコンからなる基板１１に、複数の画素２からなる撮像領域３と、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８等を備えて構成される。
【００２１】
画素２は、受光した光の光量に応じて信号電荷を生成するフォトダイオードからなる受光部と、その信号電荷を読み出し転送するための複数のＭＯＳトランジスタとから構成され、基板１１上に、２次元アレイ状に規則的に複数配列される。
【００２２】
撮像領域３は、２次元アレイ状に規則的に複数配列された画素２から構成される。撮像領域３は、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を蓄積することのできる有効画素領域と、有効画素領域の周囲に形成され黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための無効画素領域（以下、オプティカルブラック領域）とから構成される。
【００２３】
制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成する。そして、制御回路８で生成されたクロック信号や制御信号などは、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力される。
【００２４】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、撮像領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各画素２の光電変換素子において生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線９を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００２５】
カラム信号処理回路５は、例えば、画素２の列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にオプティカルブラック領域（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に設けられている。
【００２６】
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
【００２７】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して、順次に供給される画素信号に対し、信号処理を行って出力する。
【００２８】
［１−２  要部の構成］
図２に、本実施形態例の固体撮像装置１の要部の断面構成図を示す。本実施形態例の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置を例としたものであり、図２は、有効画素領域５０、オプティカルブラック領域５１、及びパッド領域５２の断面を示したものである。また、本実施形態例では、パッド領域５２は、特に、グランド配線または、負電位に接続される部分を図示した例である。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態例の固体撮像装置１は、基板１２と、基板１２の表面側に形成された配線層１３とを備える。また、基板１２の裏面側に形成された絶縁膜１８、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、画素間遮光膜１９ｃと、これらの上部に形成されたさカラーフィルタ層２７及びオンチップレンズ層２１とを備える。また、パッド領域５２では、表面電極パッド部１５と、貫通孔２２と、裏面電極パッド部２４と、貫通電極層２３が構成されている。さらに、配線層１３の基板１２側とは反対側の面には、支持基板１７が張り合わされている。
【００３０】
基板１２は、シリコン半導体により構成され、例えば、２０００ｎｍ〜６０００ｎｍの厚みに形成されている。図１に示したように、基板１２の撮像領域３には、光電変換部及び複数の画素トランジスタ（図示せず）からなる複数の画素２が形成されている。光電変換部は、フォトダイオードＰＤで構成され、基板１２の裏面側から入射した光の光量に応じた信号電荷を生成する。そして、フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷は、画素トランジスタにより読み出され、画素信号として出力される。また、図２では図示されないが、基板１２には、垂直駆動回路４や水平駆動回路６を含む周辺回路が形成されている。
【００３１】
配線層１３は、基板１２の光入射側とは反対側である表面側に形成されており、層間絶縁膜１４を介して複数層（図２では、４層）に積層された配線１Ｍ〜４Ｍによって構成されている。所望の配線間、又は配線１Ｍ〜４Ｍと図示しない画素トランジスタの間は、コンタクト部１６により接続されている。これにより、配線層１３から各画素２の画素トランジスタが駆動される。また、パッド領域５２では、最上層（図２では下層）である４層目の配線４Ｍにより、表面電極パッド部１５が形成されている。配線層１３を構成する配線１Ｍ〜４Ｍの構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。本実施形態例では、３層目までの配線１Ｍ〜３Ｍを銅で形成し、表面電極パッド部１５が形成される４層目の配線４Ｍは、アルミニウムで形成する。また、コンタクト部１６の構成材料としては、例えば、タングステンや銅等の金属材料を用いることができる。なお、図２では、４層目の配線４Ｍは、表面電極パッド部１５としてのみ図示するが、他の領域において、通常の配線として用いることができる。
【００３２】
絶縁膜１８は、基板１２の光入射側となる裏面側に形成されており、一層又は複数層で形成されている。複数層で形成する場合には、例えば、基板１２の裏面側に順に形成された酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜の３層構造で形成することができる。この場合、反射防止の効果が得られる。
【００３３】
また、絶縁膜１８として、負の固定電荷を有する膜を用いてもよい。この場合、絶縁膜１８は、基板１２より順にシリコン酸化膜、負電荷を有する高屈折率絶縁膜、及びシリコン酸化膜もしくは窒化シリコン膜の３層構造にて形成する。負電荷を有する高屈折率絶縁膜により、基板１２と絶縁膜１８との界面のホール蓄積状態が強化されるので、暗電流の発生を抑制する上で有利となる。
ここで高屈折率絶縁膜は、シリコンより屈折率が低い、もしくは同等程度でかつ、シリコン酸化膜より屈折率が高いことが望ましい。
【００３４】
負の固定電荷を持つ材料膜は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）膜、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜、もしくは酸化チタン（ＴｉＯ２）膜で形成される。成膜方法としては、例えば、化学気相成長法、スパッタリング法、原子層蒸着法等が挙げられる。原子層蒸着法を用いれば、成膜中に界面準位を低減するＳｉＯ２膜を同時に１ｎｍ程度形成することが好適である。また、上記以外の材料としては、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化プロメチウム（Ｐｍ２Ｏ３）等が挙げられる。さらに、上記材料としては、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）等が上げられる。さらに、上記材料としては、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等が挙げられる。さらに、上記負の固定電荷を有する膜は、窒化ハフニウム膜、窒化アルンミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜で形成することも可能である。
【００３５】
上記負の固定電荷を有する膜は、絶縁性を損なわない範囲で、膜中にシリコン（Ｓｉ）や窒素（Ｎ）が添加されていてもよい。その濃度は、膜の絶縁性が損なわれない範囲で適宜決定される。このように、シリコン（Ｓｉ）や窒素（Ｎ）が添加されることによって、膜の耐熱性やプロセスの中でイオン注入の阻止能力を上げることが可能になる。
絶縁膜１８の厚さは、材料によって異なるが、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００３６】
パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、画素間遮光膜１９ｃは、絶縁膜１８の基板１２に面する側とは反対側の絶縁膜１８上部に形成されており、同一の層に形成されている。
画素間遮光膜１９ｃは、隣接する画素２と画素２との間に形成されている。また、無効画素遮光膜１９ｂは、オプティカルブラック領域５１に形成されている。また、パッド部下地層１９ａは、パッド領域５２に形成されている。また、後述するが、本実施形態例では、画素間遮光膜１９ｃ、無効画素遮光膜１９ｂ、及びパッド部下地層１９ａは、電気的に接続された例とする。
【００３７】
パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、画素間遮光膜１９ｃの構成材料としては、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）を用いることができる。また、積層方向に順に形成したＴｉＮ及びＡｌの積層構造や、Ｔｉ及びＷの積層構造とすることができる。下地メタル層の膜厚は、遮光性を有するように決定すればよい。また、パッド部下地層１９ａは、組み立て工程において、ワイヤボンディングが成されるパッド領域５２に形成されるため、ボンディング圧力を考慮し、硬度が高い材料を選定するのが望ましい。硬度が高い材料としては、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮが代表的である。
【００３８】
カラーフィルタ層２７は、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ及び画素間遮光膜１９ｃを被覆して形成された有機材料又は無機材料からなる平坦化絶縁膜２０上部に形成され、有効画素領域５０の各画素２に対応して形成されている。カラーフィルタ層２７は、各画素２において、例えば、緑、赤、青、シアン、黄色、黒色などの光を選択的に透過するように構成されている。又は白色のような全ての光を透過し、赤外領域を透過させないように構成することもできる。画素２毎に、異なる色を透過するカラーフィルタ層２７を用いてもよく、また、全ての画素２において同じ色を透過するカラーフィルタ層２７を用いてもよい。カラーフィルタ層２７における色の組み合わせは、その仕様により種々の選択が可能である。
【００３９】
オンチップレンズ層２１は、カラーフィルタ層２７上部に形成されており、有効画素領域５０では、オンチップレンズ層２１の表面が画素２毎に凸形状とされ、オンチップレンズ２１ａが形成されている。入射する光は、オンチップレンズ２１ａにより集光され、各画素２のフォトダイオードＰＤに効率良く入射される。オンチップレンズ層２１の構成材料としては、例えば屈折率が１．０〜１．３の有機材料を用いることができる。
【００４０】
貫通孔２２は、表面電極パッド部１５が光入射側に露出するように形成された第１の開口部２２ａと、第１の開口部２２ａよりも大きな径で形成され、パッド部下地層１９ａが光入射側に露出するように形成された第２の開口部２２ｂとから構成されている。すなわち、貫通孔２２は、パッド領域５２において、オンチップレンズ層２１、パッド部下地層１９ａ、及び基板１２を貫通して形成されている。
【００４１】
裏面電極パッド部２４は、パッド領域５２のオンチップレンズ層２１上部に形成され、外部端子との接続が可能な形状に形成されており、本実施形態例では、オプティカルブラック領域５１にまで延在して形成されている。すなわち、裏面電極パッド部２４は、無効画素遮光膜１９ｂ直上にまで延在して形成されている。
【００４２】
貫通電極層２３は、貫通孔２２の内壁に沿って形成されており、表面電極パッド部１５と裏面電極パッド部２４とを電気的に接続する。これらの裏面電極パッド部２４と貫通電極層２３は同工程で形成されるものであり、同材料で形成されている。裏面電極パッド部及び貫通電極層の構成材料としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金を用いるのが望ましく、その他、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ、又はＡｌ−Ｓｉ−Ｗ系合金等を用いることもできる。膜厚は後のボンディング時での合金率等を加味し３００ｎｍ以上は必要である。
【００４３】
ところで、第２の開口部２２ｂは、パッド部下地層１９ａを露出するように形成されているので、貫通電極層２３はとパッド部下地層１９ａとは電気的に接続される。これにより、表面電極パッド部１５、パッド部下地層１９ａ、及び裏面電極パッド部２４は、電気的に接続されている。
【００４４】
また、本実施形態例では、図２に示すように、基板１２の貫通孔２２が形成された周りの領域には、不純物拡散領域によって形成された絶縁層２５が形成されている。例えば、基板１２をｎ型とし、電子を信号電荷として用いる場合には、絶縁層２５は、ｐ型の不純物拡散領域で形成することができる。これにより、基板１２に形成された撮像領域３や周辺回路領域は、貫通電極層２３とは電気的に接続されない構成とされている。
【００４５】
［１−３  製造方法］
次に、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法について説明する。図３〜図９は、図２の固体撮像装置１の製造工程を示した図である。
ここでは、基板１２表面に配線層１３を形成した後、配線層１３上部に支持基板１７を貼り合わせて反転させ、基板１２を所定の厚さに研磨した後の工程から説明する。したがって、図２の断面構成では、基板１２に、フォトダイオードＰＤや画素トランジスタが既に形成されている。また、基板１２のパッド領域５２に対応する領域には、所定の導電型（本実施形態例では、ｐ型）の不純物をイオン注入することにより絶縁層２５が形成されている。ここまでの製造方法は、従来の裏面照射型の固体撮像装置と同様の製造方法を用いて形成することができるので、詳述は省略する。
【００４６】
基板１２を所定の厚みに研磨した後、図３に示すように、基板１２の裏面側に、１層又は積層膜からなる絶縁膜１８を成膜する。絶縁膜１８を、積層膜とする場合には高屈折材料と他の絶縁材料との積層構造とすることができる。また、高屈折材料としては、暗電流抑制効果を増すために負電位を有する材料を用いる望ましい。その他、絶縁膜１８を構成する絶縁材料としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びシリコン酸窒化膜を用いることができ、それらは、プラズマＣＶＤ(化学気相成長)法で成膜することができる。また、絶縁膜１８を負の固定電荷を有する膜で形成する場合は、前述の通りであり、ＣＶＤ法、スパッタリング法、原子層蒸着法等を用いることができる。その後、絶縁膜１８上部に、下地メタル層１９を形成する。下地メタル層１９は、スパッタ法又はＣＶＤ法を用いて成膜することができる。
【００４７】
次に、図４Ａに示すように、下地メタル層１９上にレジスト層２６を形成し、露光・現像により、所定のマスクパターンに成形する。その後、レジスト層２６をマスクとしてエッチングすることにより、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、画素間遮光膜１９ｃを形成する。図４Ｂは、図４Ａにおけるパッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、及び画素間遮光膜１９ｃの概略平面構成を示した図である。図４Ｂに示すように、画素間遮光膜１９ｃは、基板１２のフォトダイオードＰＤ上部が開口されるように格子状に形成されており、無効画素遮光膜１９ｂはオプティカルブラック領域５１全面を遮光するように形成されている。また、パッド部下地層１９ａは、後の工程で形成される第２の開口部２２ｂよりも大きい径を有するように形成される。そして、本実施形態例では、これらのパッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、画素間遮光膜１９ｃが電気的に接続されて形成されている。
【００４８】
次に、図５に示すように、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、及び画素間遮光膜１９ｃを被覆するように平坦化絶縁膜２０を成膜する。平坦化絶縁膜２０を有機材料で形成する場合には、塗布により成膜することができ、無機材料で形成する場合には、ＣＶＤ法で形成することができる。その後、カラーフィルタ層２７、及びオンチップレンズ層２１を順に形成する。カラーフィルタ層２７は、所望の波長に対応した透過特性を有する有機材料を成膜し、パターニングすることで画素毎に形成する。また、オンチップレンズ層２１は、カラーフィルタ層２７を被覆して全体に有機材料を塗布することで形成する。
【００４９】
本実施形態例では、カラーフィルタ層２７及びオンチップレンズ層２１を形成する段階において貫通孔２２が形成されていないので、カラーフィルタ層２７やオンチップレンズ層２１の形成時における有機材料の塗布ムラを防ぐことができる。これにより、カラーフィルタ層２７やオンチップレンズ層２１を画素内で平坦に形成することができる。
なお、この段階においては、オンチップレンズ層２１の表面は平坦とされており、レンズ形状の加工はされていない。
【００５０】
次に、図６に示すように、パッド領域５２において、オンチップレンズ層２１、パッド部下地層１９ａ、及び基板１２を貫通し、配線層１３に形成された表面電極パッド部１５が露出する第１の開口部２２ａを、異方性エッチングにより形成する。異方性エッチングでは、ＣＦ４／Ｏ２、ＣＦ４、ＳＦ６／Ｏ２のガスを用いることができ、エッチングする材料毎にガスを変えて使用する。例えば、ＣＦ４系のガスは、配線層１３、絶縁膜１８、及びオンチップレンズ層２１等の有機材料層のエッチングに使用し、ＳＦ６系のガスは、シリコンからなる基板１２のエッチングに使用する。ここで、底部に表面電極パッド部１５が露出するように第１の開口部２２ａを形成するため、開口時の合わせズレなども考慮して、表面電極パッド部１５は、第１の開口部２２ａの径よりも１０μｍ程度大きく形成しておくことが好ましい。
【００５１】
ところで、従来の固体撮像装置のように、表面電極パッド部に直接ワイヤボンディングする場合には、表面電極パッド部が露出する開口部はワイヤボンディングができる径に形成される必要があり、表面電極パッド部の径を１００ｎｍ程度に形成する必要があった。一方、本実施形態例では、第１の開口部２２ａは、表面電極パッド部１５と、後述する裏面電極パッド部２４の電気的接続を取る為に形成されるため、開口内部（貫通孔２２内部）に貫通電極層２３を形成できればよく、少なくとも３μｍ以上の径であればよい。このため、表面電極パッド部１５の径は、第１の開口部２２ａの径に対して＋１０μｍ程度のマージンを取って形成したとしても、１５μｍ〜２０μｍで形成すればよい。
このように、本実施形態例では表面電極パッド部１５の径を、表面電極パッド部にワイヤボンディングがなされる場合よりも大幅に縮小して形成することが可能となる。すなわち、配線層１３における表面電極パッド部１５の面積を縮小することができる。
【００５２】
次に、図７Ａに示すように、第１の開口部２２ａを囲む領域のオンチップレンズ層２１及び平坦化絶縁膜２０を異方性エッチングにより除去し、パッド部下地層１９ａの一部の面（以下、テラス部２９という）が露出するように第２の開口部２２ｂを形成する。このエッチング工程では、平坦化絶縁膜２０、及びオンチップレンズ層２１をエッチング除去するため、例えば、ＣＦ４系のガスを使用する。
【００５３】
図７Ｂに、第１の開口部２２ａ及び第２の開口部２２ｂが形成された貫通孔２２部分における平面構成図を示す。図７Ｂに示すように、第２の開口部２２ｂは第１の開口部２２ａの径よりも大きく、パッド部下地層１９ａの径よりも小さく形成されるものである。そして、第２の開口部２２ｂが形成されることにより、第２の開口部２２ｂ底部に露出されるテラス部２９の幅Ｗ１は、第２の開口部２２ｂと第１の開口部２２ａの径の差により決まる。このテラス部２９は、後の工程で、裏面電極パッド部２４とパッド部下地層１９ａとの接続部となる部分である。そして、このテラス部２９において、裏面電極パッド部２４とパッド部下地層１９ａとの電気的接続が精度良くなされるため、テラス部２９の幅Ｗは、１μｍ以上１０μｍ以下で形成されるのが好ましい。
【００５４】
次に、図８に示すように、貫通孔２２内及びオンチップレンズ層２１上を含む全面に、スパッタ法又はＣＶＤ法を用いて、電極材料層２８を形成する。オンチップレンズ層２１上に成膜される電極材料層２８は、後の工程にて、裏面電極パッド部２４及び貫通電極層２３を構成するものである。このため、電極材料層２８の厚みは、ワイヤボンディングに必要十分な膜厚とする。ワイヤボンディングに必要な膜厚とは、ボンディングワイヤと裏面電極パッド部２４とが共晶反応するのに必要な膜厚であり、電極材料層２８を例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金で形成する場合には、５００ｎｍ以上であることが望ましい。本実施形態例では、電極材料層２８は、スパッタ法やＣＶＤ法で形成されるため、Ｃｕダマシン技術を用いて形成する場合に比較し、コンタミリスクが小さく、コストの削減や歩留まりの向上が図られる。
【００５５】
次に、図９Ａに示すように、電極材料層２８がパッド領域５２のみに残るようにパターニングする。これにより、貫通孔２２内に貫通電極層２３が形成される共に、パッド領域５２のオンチップレンズ層２１上部に裏面電極パッド部２４が形成される。図９Ｂは、裏面電極パッド部２４及び貫通電極層２３のみを図示した平面図である。裏面電極パッド部２４は、ワイヤボンディングに必要な面積に形成される。そして、本実施形態例では、裏面電極パッド部２４は、光入射側となる最上層に形成されるので、配線層１３の影響を受けずに自由に配置することができる。このため、チップ面積の削減が図られる。また、本実施形態例では、裏面電極パッド部２４は、オプティカルブラック領域５１にまで延在して配置される。このため、オプティカルブラック領域５１における遮光の効果をより向上させることができる。
【００５６】
また、この裏面電極パッド部２４のパターン加工時には飛散物が発生するが、本実施形態例では、有効画素領域５０において、未だオンチップレンズ層２１がレンズ形状に加工されていないため、レンズ形状が加工されている場合に比べ、その飛散物を除去しやすい。このため、裏面電極パッド部２４のパターン加工時において発生する飛散物による欠陥を低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態例では、貫通孔２２内においてパッド部下地層１９ａが露出して形成されたテラス部２９が形成されているので、テラス部２９において、貫通電極層２３とパッド部下地層１９ａとの電気的接続が良好になされる。
【００５８】
そして、裏面電極パッド部２４の形成後、有効画素領域５０におけるオンチップレンズ層２１の表面に凹凸形状を形成することにより、オンチップレンズ２１ａを形成する。このとき、パッド領域５２では、オンチップレンズ層２１上に電極材料層２８（裏面電極パッド部２４）が形成されており、その裏面電極パッド部２４がマスクとなるため、オンチップレンズ層２１は加工されない。
以上のようにして、図２に示した固体撮像装置が完成する。
【００５９】
本実施形態例では、オンチップレンズ２１ａの形状の加工は、裏面電極パッド部２４の形成や、貫通電極層２３の形成後になされるので、裏面電極パッド部２４などの加工条件に依存せず所定の形状に加工することができる。また、オンチップレンズ層２１は、貫通孔２２を形成する前に形成されるので、段差などの影響による塗布ムラが低減されるので、オンチップレンズ２１ａの面内ムラを低減することができる。さらに、裏面電極パッド部２４形成後にオンチップレンズ２１ａの加工をするため、裏面電極パッド部２４形成時に起こりうる、飛散メタルの滞留や、オンチップレンズ２１ａの形状崩れなどが発生しない。
【００６０】
本実施形態例では、裏面電極パッド部２４上にボンディングワイヤを接続することで、外部端子との接続をすることができる。本実施形態例では、裏面電極パッド部２４を最上層に配置することができるので、ボンディングを容易に行うことができ、組み立て歩留まりを向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態例では、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、及び画素間遮光膜１９ｃは電気的に接続されていると共に、パッド部下地層１９ａは裏面電極パッド部２４と電気的に接続される。これにより、裏面電極パッド部２４に例えばグランド配線を接続した場合には、表面電極パッド部１５にグランド電位が供給されると共に、無効画素遮光膜１９ｂ、及び画素間遮光膜１９ｃにもグランド電位が供給され、電位が安定に保持される。また、テラス部２９が形成されていることにより、貫通電極層２３とパッド部下地層１９ａとの電気的接続も良好になされる。
【００６２】
以上のように、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法では、オンチップレンズ層２１は、貫通孔２２の形成前に形成し、オンチップレンズ２１ａの形状の加工を、貫通孔２２、貫通電極層２３、及び裏面電極パッド部２４の形成後に行う。これにより、オンチップレンズ２１ａの上部への飛散物付着や、オンチップレンズ２１ａの形状崩れが低減され、集光特性のバラツキを低減することができる。そして、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法によれば、オンチップレンズ２１ａの形状を面内でバラツキ無く形成できると共に、表面電極パッド部１５を裏面電極パッド部２４に電気的に接続することができる。
【００６３】
本実施形態例の固体撮像装置１では、パッド部下地層１９ａ、無効画素遮光膜１９ｂ、及び画素間遮光膜１９ｂを電気的に接続して形成する例としたが、それぞれ分離して形成してもよく、その構成は、種々選択可能である。以下に、パッド部下地層１９ａが、無効画素遮光膜１９ｂと画素間遮光膜１９ｃと電気的に分離して形成する例を説明する。
【００６４】
〈２．第２の実施形態〉
図１０Ａに、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるので、重複説明を省略する。また、図１０Ａにおいて、図２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置６０は、図１０Ａに示すように、オプティカルブラック領域５１を構成する無効画素遮光膜４９ｂ上に、裏面電極パッド部２４とは別の、遮光膜用パッド部３２を設ける例である。
【００６５】
図１０Ｂは、本実施形態例の固体撮像装置６０におけるパッド部下地層４９ａ、無効画素遮光膜４９ｂ、画素間遮光膜４９ｃの平面構成図である。完成時において、パッド部下地層４９ａには、第１の開口部２２ａが形成されるが、図１０Ｂでは、第１の実施形態における図４Ｂに対応させて図示している。本実施形態例では、無効画素遮光膜４９ｂと画素間遮光膜４９ｃは電気的に接続されているが、パッド部下地層４９ａは、無効画素遮光膜４９ｂと画素間遮光膜４９ｃと電気的に接続されていない。このように、パッド部下地層４９ａと、無効画素遮光膜４９ｂ及び画素間遮光膜４９ｃとが電気的に接続されていない場合には、無効画素遮光膜４９ｂに別途、電圧を供給する必要がある。
【００６６】
本実施形態例の固体撮像装置６０では、図１０Ａに示すように、無効画素遮光膜４９ｂ上に、無効画素遮光膜４９ｂを露出する開口部３０が形成されている。そして、開口部３０の底部及び側壁には、電極層３１が形成されており、オンチップレンズ層２１上には、電極層３１と連続して形成された遮光膜用パッド部３２が形成されている。すなわち、本実施形態例では、無効画素遮光膜４９ｂは、電極層３１を介して遮光膜用パッド部３２と電気的に接続されている。また、この遮光膜用パッド部３２は、裏面電極パッド部２４とは分離して形成されるものであり、遮光膜用パッド部３２は、外部端子とのボンディングパッドとして用いられる。
【００６７】
図１０Ｂに示すように、パッド部下地層４９ａが、無効画素遮光膜４９ｂ及び画素間遮光膜４９ｃとは電気的に接続されていない場合、本実施形態例のように、無効画素遮光膜４９ｂに接続される遮光膜用パッド部３２を形成する。これにより、無効画素遮光膜４９ｂ及び画素間遮光膜４９ｃに、所定の電圧を供給することができ、無効画素遮光膜４９ｂ及び画素間遮光膜４９ｃの電位を安定に保持することができる。
【００６８】
図１１は、本実施形態例の固体撮像装置６０の製造工程図である。ここでは、第１の実施形態における製造工程と異なる工程についてのみ説明する。本実施形態例では、第１の実施形態例における図６の工程後、図１１に示すように、第２の開口部２２ｂの形成と同時に、無効画素遮光膜４９ｂを露出する開口部３０を形成する。その後、貫通電極層２３及び裏面電極パッド部２４の形成と同時に、電極層３１及び遮光膜用パッド部３２を形成する。その他の工程は、第１の実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
【００６９】
本実施形態例は、例えば、パッド部下地層４９ａをグランド配線として用い、かつ、無効画素遮光膜４９ｂを負の電位に固定する場合に適用できる。この場合は、バッド部下地層４９ａがガードリングの役割を果たすため、テラス部２９において表面電極パッド部１５と電気的に接続されている。
【００７０】
本実施形態例のように、遮光膜用パッド部３２を、裏面電極パッド部２４とは別に設ける場合にも、遮光膜用パッド部３２の形成後にオンチップレンズ２１ａの形状を加工することができる。このため、オンチップレンズ２１ａの集光特性のバラツキを低減することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
〈３．第３の実施形態〉
図１２に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す。本実施形態例の固体撮像装置６１の全体構成は、図１と同様であるので、重複説明を省略する。また、図１２において、図２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置６１は、貫通電極層２３と基板１２との絶縁を、基板１２に絶縁材料を埋め込んで形成した絶縁層３３で行う例である。
【００７２】
図１２に示すように、本実施形態例の固体撮像装置６１では、基板１２には、第１の開口部２２ａを囲むように、絶縁層３３が形成されている。この絶縁層３３は、絶縁膜１８の形成前に、基板１２を貫通するように開口を形成し、その開口を例えばシリコン酸化膜などの絶縁材料で埋め込むことにより形成することができる。
【００７３】
また、本実施形態例では、絶縁層３３は、テラス部２９の直下の位置に形成され、テラス部２９の面積内に収まる形状に形成されることが好ましい。これにより、絶縁層３３に必要な面積を最小限に抑えることができる。
【００７４】
本実施形態例では、貫通孔２２の周囲を囲むように形成された絶縁層により、貫通電極層２３と基板１２との絶縁が保持される。
そして、本実施形態例でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
〈４．第４の実施形態〉
図１３に、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す。本実施形態例の固体撮像装置６２の全体構成は、図１と同様であるので、重複説明を省略する。また、図１３において、図２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
本実施形態例の固体撮像装置６２は、貫通電極層２３と基板１２との絶縁を、貫通孔２２の側壁に形成された絶縁膜３４で行う例である。
【００７６】
図１３に示すように、本実施形態例の固体撮像装置６２では、第１の開口部２２ａ及び第２の開口部２２ｂの側壁にシリコン酸化膜からなる絶縁膜３４が形成されている。そして、その絶縁膜３４を含む第１の開口部２２ａ及び第２の開口部２２ｂ内に、貫通電極層２３が形成されている。
【００７７】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態例の固体撮像装置６２の製造工程を示す図である。ここでは、第１の実施形態における製造工程と異なる工程についてのみ説明する。本実施形態例では、第１の実施形態例における図７Ａのように貫通孔２２を形成した後、図１４Ａに示すように、貫通孔２２内を含むオンチップレンズ層２１上全面に、Ｐ−ＣＶＤ法、又は、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる絶縁膜３５を成膜する。Ｐ−ＣＶＤ法又はＣＶＤ法を用いることで、貫通孔２２内に絶縁膜３５をカバレッジ良く成膜することができる。
【００７８】
絶縁膜３５を成膜した後、エッチバックすることにより、図１４Ｂに示すように、第１の開口部２２ａ底部の絶縁膜３５や、第２の開口部２２ｂ底部（テラス部２９）の絶縁膜３５など不要な部分を除去する。その後、第１の実施形態と同様にして、本実施形態例の固体撮像装置６２を形成することができる。
【００７９】
本実施形態例では、第１の開口部２２ａにより露出された基板１２が絶縁膜３５で被覆されるので、第１の開口部２２ａ内に形成される貫通電極層２３と基板１２とが電気的に接続されるのを防ぐことができる。
そして、本実施形態例でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
〈５．第５の実施形態〉
図１５に、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す。本実施形態例の固体撮像装置６３は、撮像領域３と、周辺回路領域とが別の基板に形成され、それぞれの基板が積層された構成とされる。すなわち、本実施形態例の固体撮像装置６３は、図１の固体撮像装置１のうち、撮像領域３を光入射側となる上層部に形成し、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、制御回路８などの周辺回路を下層部に形成する例である。図１５において、図２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８１】
本実施形態例の固体撮像装置６２では、下層部３６ｂは、基板３７と、基板３７上に形成された配線層４１とで構成されている。下層部３６ｂには、周辺回路を駆動するためのトランジスタが複数形成されているが、これらの図示は省略する。また、下層部３６ｂの配線層４１には、層間絶縁膜３８を介して、複数層（図１５では４層）の配線１Ｍ〜４Ｍが形成されている。そして、パッド領域５２では、最上層の配線４Ｍにより、表面電極パッド部３９が形成さている。
【００８２】
また、上層部３６ａは、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成とされるが、本実施形態例においては、上層部３６ａの配線層１３には表面電極パッド部は形成されない。上層部３６ａと下層部３６ｂとは、互いの配線層１３、４１が接着層４４を介して貼り合わされて積層されている。そして、上層部３６ａ側から形成された貫通孔４２が、下層部３６ｂに形成された表面電極パッド部３９に達するように形成され、貫通孔４２内には、表面電極パッド部３９を裏面電極パッド部２４に電気的に接続する貫通電極層４３が形成されている。
【００８３】
本実施形態例の固体撮像装置６３の製造方法では、第１の実施形態例の図５の工程まで形成した上層部３６ａと、周辺回路を構成するトランジスタや配線層４１が形成された下層部３６ｂとを、その配線層１３、４１同士が着層するように接着層４４を介して接着する。その後、上層部３６ａの裏面側から、下層部３６ｂの表面電極パッド部３９に達する第１の開口部４２ａを形成する。その後、第１の実施形態と同様にして、第２の開口部４２ｂを形成して貫通孔４２を形成する。
【００８４】
そして、貫通孔４２が形成された後は、第１の実施形態の図８及び図９の工程と同様にして貫通電極層２３、裏面電極パッド部２４、及びオンチップレンズ２１ａを形成する。これにより本実施形態例の固体撮像装置６３が完成される。
【００８５】
このように、複数層（本実施形態例では２層）の基板が積層された構成を有する場合にも、貫通孔４２形成前にオンチップレンズ層２１を形成でき、貫通電極層２３の形成後にオンチップレンズ２１ａの形状を加工することができる。このため、オンチップレンズ２１ａの集光特性のバラツキを低減することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
本発明は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
【００８７】
さらに、本発明は、画素部の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【００８８】
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【００８９】
〈６．第６の実施形態：電子機器〉
次に、本発明の第６の実施形態に係る電子機器について説明する。図１６は、本発明の第６の実施形態に係る電子機器２００の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器２００は、上述した本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１を電子機器（カメラ）に用いた場合の実施形態を示す。
【００９０】
本実施形態に係る電子機器２００は、固体撮像装置１と、光学レンズ２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
【００９１】
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１の信号転送を行なう。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
【００９２】
本実施形態例の電子機器２００では、固体撮像装置１においてオンチップレンズの集光特性のバラツキが低減されるため、画質の向上が図られる。
【００９３】
固体撮像装置１を適用できる電子機器２００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置に適用可能である。
【００９４】
本実施形態例においては、固体撮像装置１を電子機器に用いる構成としたが、前述した第２〜第５の実施形態で製造した固体撮像装置を用いることもできる。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・固体撮像装置、２・・・画素、３・・・撮像領域、４・・・垂直駆動回路、５・・・カラム信号処理回路、６・・・水平駆動回路、７・・・出力回路、８・・・制御回路、９・・・垂直信号線、１０・・・水平信号線、１１・・・基板、１２・・・基板、１３・・・配線層、１４・・・層間絶縁膜、１５・・・表面電極パッド部、１６・・・コンタクト部、１７・・・支持基板、１８・・・絶縁膜、１９・・・下地メタル層、１９ａ・・・パッド部下地層、１９ｂ・・・無効画素遮光膜、１９ｃ・・・画素間遮光膜、２０・・・平坦化絶縁膜、２１・・・オンチップレンズ層、２１ａ・・・オンチップレンズ、２２・・・貫通孔、２２ａ・・・第１の開口部、２２ｂ・・・第２の開口部、２３・・・貫通電極層、２４・・・裏面電極パッド部、２５・・・絶縁層、２６・・・レジスト層、２７・・・カラーフィルタ層、２８・・・電極材料層、２９・・・テラス部、５０・・・有効画素領域、５１・・・オプティカルブラック領域、５２・・・パッド領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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