(57)【要約】【課題】  受光画素領域と黒レベル基準画素部との間の段差をなくすことができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  受光画素部２２及び黒レベル基準画素部２３を含む半導体基板２１上に多層配線部２４が設けられている。多層配線部２４は、半導体基板２１上において複数重ねて形成された複数のメタル配線２４１と、各メタル配線２４１の間を絶縁する層間絶縁膜２４２と、最上位のメタル配線２４１ａを覆う層間絶縁膜２４３を有している。そして、光黒レベル基準画素部２３のフォトダイオード領域への光の入射を遮断する遮光膜２５は、最上位に位置するメタル配線２４１ａ上の層間絶縁膜２４３内に埋め込まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された受光画素部及び黒レベル基準画素部と、
それら受光画素部及び黒レベル基準画素部を含む前記半導体基板上に設けられた多層配線部とを有し、
前記多層配線部は、前記半導体基板上において複数重ねて形成された複数のメタル配線と、各メタル配線の間を絶縁すると共に最上位に位置する前記メタル配線の上を覆う層間絶縁膜とを有し、
前記最上位に位置する前記メタル配線上の前記層間絶縁膜内に、前記黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜が埋め込まれている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記最上位に位置するメタル配線の層間絶縁膜上に前記最上位のメタル配線と接続されるパッドが設けられ、前記最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜及び前記遮光膜と前記パッドは前記層間絶縁膜とは別の層間絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記メタル配線は銅製であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記メタル配線は銅製で、かつ前記遮光膜及び前記パッドはアルミニウム製であることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板上に受光画素部及び黒レベル基準画素部を設ける工程と、
前記受光画素部及び黒レベル基準画素部を含む前記半導体基板上に、複数のメタル配線とそれらメタル配線の間を絶縁すると共に最上位に位置する前記メタル配線の上を覆う層間絶縁膜とを有する多層配線部を設ける工程と、
前記最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜内に、前記黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜を埋め込む遮光膜形成工程と、
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記最上位に位置するメタル配線の層間絶縁膜上にパッド及び該パッドと前記最上位に位置するメタル配線との間を接続するコンタクトプラグを形成するパッド形成工程と、前記最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜及び前記遮光膜と前記パッドを前記層間絶縁膜とは別の層間絶縁膜で覆う成膜工程とを含み、前記パッド形成工程は前記遮光膜形成工程を兼ねていることを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記メタル配線は銅製であることを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記メタル配線は銅製であり、かつ前記遮光膜、前記パッド及びコンタクトプラグはアルミニウム製であることを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサのような固体撮像装置及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、黒レベル基準画素部にアルミパッド工程を利用してアルミ遮光を形成する時、受光画素領域と黒レベル基準画素部との間の段差をなくすようにした固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサの１つであるＣＭＯＳ型の固体撮像装置において、光を入射したくない領域、例えば黒レベル基準画素部や周辺回路の領域では、通常メタル配線や光学フィルタを用いて遮光を行う。特にメタル配線工程時に遮光を行う場合、ＣＭＯＳロジックプロセスをそのまま適用するため、光を入射したくない領域の遮光膜は配線層と同じ高さのところに形成される。
【０００３】
図５は、黒レベル基準画素部の遮光膜を多層配線部へのＡｌ−パッド工程で形成した場合の例を示す従来のＣＭＯＳイメージセンサの概略断面図である。
図５において、ＣＭＯＳイメージセンサは、半導体基板１上に形成されたフォトダイオードＰＤからなる受光画素部２及び黒レベル基準画素部３と、これら受光画素部２及び黒レベル基準画素部３の上面に形成された多層配線部４とを備える。
【０００４】
多層配線部４は、半導体基板１側から多層配線部４の厚さ方向に複数重ねて形成された複数のメタル配線４１と、各メタル配線４１の間を絶縁する層間絶縁膜４２とを有している。また、最上位に位置するメタル配線４１ａ上面を覆うように形成された層間絶縁膜４２ａの上面には、周辺回路（図示せず）などとの電気的接続を行うアルミニウム（Ａｌ）製のパッド４３が形成されている。また、このパッド４３とその直下に位置するメタル配線４１ａとの間は層間絶縁膜４２ａを貫通するアルミニウム（Ａｌ）製のコンタクトプラグ４４により接続されている。また、黒レベル基準画素部３のフォトダイオードＰＤと相対向する層間絶縁膜４２ａの上面箇所には、黒レベル基準画素部３のフォトダイオード領域への光の入射を遮断する遮光膜５が形成されている。この遮光膜５は、上記パッド４３の成形工程で同時に形成される。また、パッド４３と遮光膜５及び層間絶縁膜４２ａの上面は層間絶縁膜４５により覆われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２１７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来のＣＭＯＳイメージセンサにおける黒レベル基準画素部３の遮光膜５は層間絶縁膜４２ａの上面に形成されているため、受光画素部２と黒レベル基準画素部３の間の層間絶縁膜４５に、図５に示すような段差４５ａが生じ、この段差４５ａが影響してイメージセンサの出力画像にムラが出るという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、受光画素領域と黒レベル基準画素部との間の段差をなくすことができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成された受光画素部及び黒レベル基準画素部と、それら受光画素部及び黒レベル基準画素部を含む前記半導体基板上に設けられた多層配線部とを有し、前記多層配線部は、前記半導体基板上において複数重ねて形成された複数のメタル配線と、各メタル配線の間を絶縁すると共に最上位に位置する前記メタル配線の上を覆う層間絶縁膜とを有し、前記最上位に位置する前記メタル配線上の前記層間絶縁膜内に、前記黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜が埋め込まれていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に受光画素部及び黒レベル基準画素部を設ける工程と、前記受光画素部及び黒レベル基準画素部を含む前記半導体基板上に、複数のメタル配線とそれらメタル配線の間を絶縁すると共に最上位に位置する前記メタル配線の上を覆う層間絶縁膜とを有する多層配線部を設ける工程と、前記最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜内に、前記黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜を埋め込む遮光膜形成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる固体撮像装置及びその製造方法によれば、黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜を最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜内に埋め込む構造にしたので、受光画素領域と黒レベル基準画素部との間の段差をなくすことができ、出力画像のムラを改善できる。また、遮光膜を層間絶縁膜内に埋め込む構造にすることにより、黒レベル基準画素領域の遮光能力を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本実施の形態による固体撮像装置及び製造方法の特徴は、黒レベル基準画素部の光電変換領域への光の入射を遮断する遮光膜を最上位に位置するメタル配線上の層間絶縁膜内に埋め込む構造にした。
この構成により、受光画素領域と黒レベル基準画素部との間の段差をなくすことができ、出力画像のムラを改善できる。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の固体撮像装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。
図１は本実施例１における固体撮像装置の概略構成を示す断面図、図２〜図４は本実施例１における固体撮像装置の製造過程を示す要部の断面図である。
【００１２】
実施例１にかかる固体撮像装置２０は、図１に示すように、シリコン等の半導体基板２１上に形成されたフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２からなる受光画素部２２及び黒レベル基準画素部２３と、これら受光画素部２２及び黒レベル基準画素部２３の上面に形成された多層配線部２４とを備える。
【００１３】
多層配線部２４は、半導体基板２１上において多層配線部４の厚さ方向に所定の間隔離して複数の重ねて形成された複数の銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）等からなるメタル配線２４１と、各メタル配線２４１の間を絶縁するＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２４２と、最上位のメタル配線２４１ａの上面を覆うＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２４３を有している。
また、最上位のメタル配線２４１ａの上面を覆う層間絶縁膜２４３の上面には、周辺回路（図示せず）などとの電気的接続を行うアルミニウム（Ａｌ）製のパッド２４４が形成されている。
また、このパッド２４４とその直下に位置するメタル配線２４１ａとの間は層間絶縁膜２４３を貫通するアルミニウム（Ａｌ）製のコンタクトプラグ２４５により接続されている。
また、黒レベル基準画素部２３のフォトダイオードＰＤ２と相対向する層間絶縁膜２４３内には、黒レベル基準画素部２３のフォトダイオード領域への光の入射を遮断するアルミニウム（Ａｌ）製の遮光膜２５が形成されている。この遮光膜２５は、上記パッド２４４の成形工程で同時に形成される。また、パッド２４４と遮光膜２５及び層間絶縁膜２４３の上面は該層間絶縁膜２４３とは別のＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２４６により覆われている。
【００１４】
次に、固体撮像装置２０の製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板２１上に形成された多層配線部２４の最上位におけるメタル配線２４１ａの上面に層間絶縁膜２４３を形成する。その後、図２（Ｂ）に示すように層間絶縁膜２４３の上面にポジタイプのレジスト３１を塗布する。次いで、遮光膜２５及びコンタクトプラグ２４５を形成するためのフォトマスクを用いてレジスト３１を露光し、現像し、かつエッチングして、遮光膜２５（図１及び図４参照）及びコンタクトプラグ２４５（図１及び図４参照）を形成するための開口３１ａ，３１ｂをレジスト３１に形成する（図２（Ｃ）参照）。
次に、図２（Ｄ）に示すように、開口３１ａ，３１ｂに対応する部分の層間絶縁膜２４３をエッチング処理して、最上位のメタル配線２４１ａに達する遮光膜埋め込み領域２４３ａとコンタクトプラグ形成領域２４３ｂを層間絶縁膜２４３に形成する。
【００１５】
次に、図２（Ｄ）に示す層間絶縁膜２４３上に残留するレジスト３１を気相中でアッシングして、図３（Ａ）に示すように除去する。しかる後、図３（Ｂ）に示すように層間絶縁膜２４３の上面と上記遮光膜埋め込み領域２４３ａ及びコンタクトプラグ形成領域２４３ｂにアルミニウム（Ａｌ）膜３２を生成する。次いで、図３（Ｃ）に示すようにアルミニウム（Ａｌ）膜３２の上面にネガタイプのレジスト３３を塗布する。次に、パッド２４４を形成するためのフォトマスクを用いてレジスト３３を露光し、現像し、かつエッチングして、パッド２４４を形成するためのレジストのパッドパターン３３ａを形成する（図３（Ｄ）参照）。
【００１６】
次に、図４（Ａ）に示すように、パッドパターン３３ａに対応する部分以外のアルミニウム（Ａｌ）膜３２をエッチングにより除去する。これにより、遮光膜２５を層間絶縁膜２４３に埋め込まれた状態に形成し、さらに、パッドパターン３３ａの直下に位置する領域にパッド２４４及びコンタクトプラグ２４５を形成する。しかる後、図４（Ａ）に示すパッドパターン３３ａを気相中でアッシング処理して、図４（Ｂ）に示すようにパッド２４４が露出された状態にする。その後、図１に示すように、上記パッド２４４と層間絶縁膜２４３及び遮光膜２５の上面に層間絶縁膜２４３とは別の層間絶縁膜２４６を形成して全体を覆う。
【００１７】
このような記実施例１にかかる固体撮像装置２０及びその製造方法によれば、光黒レベル基準画素部２３のフォトダイオード領域への光の入射を遮断する遮光膜２５を最上位に位置するメタル配線２４１ａ上の層間絶縁膜２４３内に埋め込む構造にしたので、受光画素領域２２と黒レベル基準画素部２３との間の段差がなくなり、平坦化することができる。これにより、出力画像のムラを改善できる。また、遮光膜２５が絶縁膜２４３内に埋め込まれた構造にすることにより、遮光膜２５を黒レベル基準画素のフォトダイオード領域に接近させ得るため、フォトダイオード領域の遮光能力を向上できる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。上記実施の形態では主にＣＭＯＳイメージセンサを想定して本発明を適用した例について説明したが、本発明をＣＣＤ撮像素子などのその他の撮像素子に適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本実施例１における固体撮像装置の製造過程を示す要部の断面図である。
【図３】本実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の断面図である。
【図４】本実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の断面図である。
【図５】黒レベル基準画素部の遮光膜を多層配線部へのＡｌ−パッド工程で形成した場合の例を示す従来のＣＭＯＳイメージセンサの概略断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
２０……固体撮像装置、２１……半導体基板、ＰＤ１，ＰＤ２……フォトダイオード、２２……受光画素部、２３……黒レベル基準画素部、２４……多層配線部、２４１……メタル配線、２４１ａ……最上層のメタル配線、２４３……層間絶縁膜、２４４……パッド、２４５……コンタクトプラグ、２４６……層間絶縁膜、２５……遮光。
【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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