(57)【要約】【課題】信号電荷をフローティング・デフュージョンに蓄積し、蓄積した信号電荷を検出部ゲートにより信号電圧として検出する電荷検出部を有する固体撮像装置において、電荷検出部を構成する検出部ゲートおよびこれにつながる配線と、該検出部ゲートおよび配線を覆うよう形成された保護膜との間での寄生容量を低減して、電荷検出部での信号電荷を信号電圧に変換する変換効率を向上させる。【解決手段】フローティング・デフュージョン１１１に蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する検出部ゲート１１２と、該検出部ゲート１１２と信号電圧を増幅するアンプとを接続する検出部ゲート−アンプ間配線１３１とを有し、検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を、保護膜１３４により、該保護膜と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙１３３が生ずるよう封止した。【選択図】図１
2011124392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電圧を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置であって、
該電荷検出部は、
該半導体基板の内部に形成され、各画素で得られた信号電荷を蓄積する拡散領域と、
該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう配置され、該拡散領域に蓄積された信号電荷を検出する検出部ゲートとを有し、
該検出部ゲートは、該半導体基板上に形成されたゲート出力部間配線により該出力部に接続されており、
該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線は、これらを覆うよう該半導体基板上に形成された保護部材により、該保護部材と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙が生ずるよう封止されている、固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
該保護部材は、エッチングレートが異なる２つの絶縁膜からなる２層構造を有する保護膜である固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
該保護部材は、前記半導体基板とは別の基板上に形成した蓋部材を、該半導体基板上に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう取り付けてなるものである、固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、
前記蓋部材は、前記半導体基板上にシール材を介して固着されている固体撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像装置において、
前記シール材は、樹脂あるいはメタルであり、
前記蓋部材は、前記半導体基板とは別の半導体基板であるシリコン基板上に形成した、シリコンからなる部材である、固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記ゲート出力部間配線は、その両端部以外の部分と前記半導体基板との間には配線下絶縁膜が介在するよう構成されている、固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記ゲート出力部間配線は、その両端部以外の部分と前記半導体基板との間には空隙が介在するよう構成されている、固体撮像装置。
【請求項８】
半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電荷を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置を製造する方法であって、
該半導体基板の内部に該電荷検出部を構成する拡散領域を形成し、該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう該電荷検出部を構成する検出部ゲートを形成するとともに、該検出部ゲートと該出力部とを接続するゲート出力部間配線を形成する工程と、
該半導体基板の全面に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層を、該半導体基板上の、該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線が配置されている領域およびその周辺に残るよう選択的に除去する工程と、
残った犠牲層を覆うよう全面に、該犠牲層に対するエッチング選択性を有する中間層を形成する工程と、
該中間層を該犠牲層が露出するよう選択的にエッチングして、該中間層に開口を形成する工程と、
該中間層の開口を介して該犠牲層を等方性エッチングして該犠牲層を除去する工程と、
該中間層上に、該中間層の開口が埋まるよう封止層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】
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記中間層上に前記封止層を形成する処理は、減圧されたチャンバー内で、あるいは所定の気体が充填されたチャンバー内で行う固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記半導体基板上に前記ゲート出力部間配線を形成する際、該ゲート出力部間配線を形成する前に、該ゲート出力部間配線を形成する領域の一部に配線下絶縁膜を形成し、その後、該ゲート出力部間配線を、その両端部以外の部分と該半導体基板との間には該配線下絶縁膜が介在するよう形成する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記配線下絶縁膜は、前記犠牲層に対するエッチング選択性を有する材料から構成されている固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記配線下絶縁膜は、所定のエッチャントに対するエッチングレートが前記犠牲層のエッチングレートと実質的に等しい材料から構成されている固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記配線下絶縁膜は、前記犠牲層と同一の材料から構成されている固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記犠牲層をエッチングにより除去する際、前記配線下絶縁膜をエッチングにより同時に除去して、前記ゲート出力部間配線の下側に空隙を形成する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電荷を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置を製造する方法において、
該半導体基板の内部に該電荷検出部を構成する拡散領域を形成し、該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう該電荷検出部を構成する検出部ゲートを形成するとともに、該検出部ゲートと該出力部とを接続するゲート出力部間配線を形成する工程と、
該半導体基板とは別の基板上に形成した蓋部材を、該半導体基板上に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう取り付ける工程とを含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記蓋部材を取り付ける工程は、
前記半導体基板上に前記検出部ゲートおよび前記ゲート出力部間配線を形成した後、該半導体基板の全面にシール層を形成する工程と、
該シール材を、該半導体基板の該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線の配置部分の周辺にのみ残るよう選択的にエッチングする工程と、
該シール材の選択的エッチングにより残ったシール材残部に該蓋部材を圧接した状態で熱処理あるいは紫外線照射を施して、該蓋部材を該半導体基板に固着する工程とを含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記蓋部材を取り付ける処理は、減圧されたチャンバー内で、あるいは所定の気体が充填されたチャンバー内で行う固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の固体撮像装置である電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器に関し、特に、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像デバイスとして用いられる固体撮像装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置を用いた電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラの高画質化が急速に進んでおり、ＩＳＯ１６００以上のＩＳＯ感度を持つ固体撮像素子、特にＣＣＤイメージセンサが広く使われるようになっている（例えば、特許文献１、２など）。
【０００３】
これらのＣＣＤイメージセンサは、画質を向上させるため、更なるＩＳＯ感度向上を求められており、集光効率や光電変換効率を高めたり、ノイズ低減を図ったり、さらには信号電荷の検出部での変換効率を向上させたりする必要がある。
【０００４】
ここで、上記検出部での変換効率は、アンプの性能のほか、検出部ゲートや検出部ゲート−アンプ間配線の寄生容量に大きく影響を受けるため、検出部での寄生容量を低減する必要がある。
【０００５】
従来技術として、検出部ゲートと信号蓄積層の間に絶縁膜を介在させない構造（特許文献２）、検出部と配線の下側の注入層を空乏化する構造（特許文献１）等、検出部ゲートおよび配線とその下層との間での寄生容量を低減する構成は提案されているが、検出部は、検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線の信頼性を確保するため、これらを覆うよう保護膜を形成した構造が一般的であるにも拘わらず、検出部ゲートや配線とその上側の保護膜との寄生容量を減らす構成は提案されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４１９８２号公報
【特許文献２】特開平１０−１０７２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の説明のように、従来の技術では、検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線の信頼性を確保するため保護膜を形成しており、この結果、検出部ゲートの寄生容量、また検出部ゲート−アンプ間配線の寄生容量が増加し、検出部で、信号電荷を信号電圧に変換する変換効率を低下させているという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、検出部ゲートやこれにつながる配線とその上側の保護膜との間での寄生容量を減し、該保護膜による検出部での変換効率の低下を防ぐことができる固体撮像装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置を用いた電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電圧を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置であって、該電荷検出部は、該半導体基板の内部に形成され、各画素で得られた信号電荷を蓄積する拡散領域と、該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう配置され、該拡散領域に蓄積された信号電荷を検出する検出部ゲートとを有し、該検出部ゲートは、該半導体基板上に形成されたゲート出力部間配線により該出力部に接続されており、該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線は、これらを覆うよう該半導体基板上に形成された保護部材により、該保護部材と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙が生ずるよう封止されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
本発明は、上記固体撮像装置において、該保護部材は、エッチングレートが異なる２つの絶縁膜からなる２層構造を有する保護膜であることが好ましい。
【００１１】
本発明は、上記固体撮像装置において、該保護部材は、前記半導体基板とは別の基板上に形成した蓋部材を、該半導体基板上に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう取り付けてなるものであることが好ましい。
【００１２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記蓋部材は、前記半導体基板上にシール材を介して固着されていることが好ましい。
【００１３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記シール材は、樹脂あるいはメタルであり、前記蓋部材は、前記半導体基板とは別の半導体基板であるシリコン基板上に形成した、シリコンからなる部材であることが好ましい。
【００１４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記ゲート出力部間配線は、その両端部以外の部分と前記半導体基板との間には配線下絶縁膜が介在するよう構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記ゲート出力部間配線は、その両端部以外の部分と前記半導体基板との間には空隙が介在するよう構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明は、半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電荷を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置を製造する方法であって、該半導体基板の内部に該電荷検出部を構成する拡散領域を形成し、該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう該電荷検出部を構成する検出部ゲートを形成するとともに、該検出部ゲートと該出力部とを接続するゲート出力部間配線を形成する工程と、該半導体基板の全面に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう犠牲層を形成する工程と、該犠牲層を、該半導体基板上の、該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線が配置されている領域およびその周辺に残るよう選択的に除去する工程と、残った犠牲層を覆うよう全面に、該犠牲層に対するエッチング選択性を有する中間層を形成する工程と、該中間層を該犠牲層が露出するよう選択的にエッチングして、該中間層に開口を形成する工程と、該中間層の開口を介して該犠牲層を等方性エッチングして該犠牲層を除去する工程と、該中間層上に、該中間層の開口が埋まるよう封止層を形成する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１７】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記中間層上に前記封止層を形成する処理は、減圧されたチャンバー内で、あるいは所定の気体が充填されたチャンバー内で行うことが好ましい。
【００１８】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記半導体基板上に前記ゲート出力部間配線を形成する際、該ゲート出力部間配線を形成する前に、該ゲート出力部間配線を形成する領域の一部に配線下絶縁膜を形成し、その後、該ゲート出力部間配線を、その両端部以外の部分と該半導体基板との間には該配線下絶縁膜が介在するよう形成することが好ましい。
【００１９】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記配線下絶縁膜は、前記犠牲層に対するエッチング選択性を有する材料から構成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記配線下絶縁膜は、所定のエッチャントに対するエッチングレートが前記犠牲層のエッチングレートと実質的に等しい材料から構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記配線下絶縁膜は、前記犠牲層と同一の材料から構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記犠牲層をエッチングにより除去する際、前記配線下絶縁膜をエッチングにより同時に除去して、前記ゲート出力部間配線の下側に空隙を形成することが好ましい。
【００２３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に複数の画素を配列してなり、各画素で光電変換を行う画素部と、該画素部で得られた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する電荷検出部と、該信号電荷を増幅して出力する出力部とを備えた固体撮像装置を製造する方法において、該半導体基板の内部に該電荷検出部を構成する拡散領域を形成し、該半導体基板上に該拡散領域に対向するよう該電荷検出部を構成する検出部ゲートを形成するとともに、該検出部ゲートと該出力部とを接続するゲート出力部間配線を形成する工程と、該半導体基板とは別の基板上に形成した蓋部材を、該半導体基板上に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう取り付ける工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記蓋部材を取り付ける工程は、前記半導体基板上に前記検出部ゲートおよび前記ゲート出力部間配線を形成した後、該半導体基板の全面にシール層を形成する工程と、該シール材を、該半導体基板の該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線の配置部分の周辺にのみ残るよう選択的にエッチングする工程と、該シール材の選択的エッチングにより残ったシール材残部に該蓋部材を圧接した状態で熱処理あるいは紫外線照射を施して、該蓋部材を該半導体基板に固着する工程とを含むことが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記蓋部材を取り付ける処理は、減圧されたチャンバー内で、あるいは所定の気体が充填されたチャンバー内で行うことが好ましい。
【００２６】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明の固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２８】
本発明においては、画素部から得られた信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を信号電圧として検出する固体撮像装置において、拡散領域に蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する検出部ゲートと、該検出部ゲートと信号電圧を増幅する出力部とを接続するゲート出力部間配線とを有し、検出部ゲートおよびゲート出力部配線を、保護部材により、該保護部材と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙が生ずるよう封止したので、検出部ゲートおよびゲート出力部配線と、該検出部ゲートおよび該配線を覆うよう形成された保護膜との間での寄生容量が低減して、電荷検出部での信号電荷を信号電圧に変換する変換効率を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明においては、前記保護部材を、前記半導体基板とは別の基板上に形成した蓋部材を、該半導体基板上に該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線を覆うよう取り付けてなるものとしたので、検出部ゲートおよびゲート出力部間配線を封止する構造を簡単な構造とすることできる。
【００３０】
また、本発明においては、前記ゲート出力部間配線を、その両端部以外の部分と半導体基板との間には空隙が介在するよう構成しているので、ゲート出力部間配線と半導体基板との間の寄生抵抗をさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、拡散領域に蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する検出部ゲートと、該検出部ゲートと信号電圧を増幅する出力部とを接続するゲート出力部間配線とを有し、検出部ゲートおよびゲート出力部配線を、保護部材により、該保護部材と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙が生ずるよう封止したので、検出部ゲートやゲート出力部間配線とその上層の保護部材との間での寄生容量を減し、保護部材による検出部での変換効率の低下を防ぐことができ、保護部材による信頼性を損なうことなく、検出部での変換率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、図１（ａ）は、その構成要素のレイアウトを示し、図１（ｂ）は、電荷検出部の断面構造を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、基板上に検出部ゲート、および検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、犠牲層およびその上の絶縁膜を形成するまでの工程（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、上記絶縁膜に選択的に開口を形成した後、犠牲層を除去し、該絶縁膜の開口を埋めるまでの工程（図（ａ）〜図（ｃ））を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態２による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、基板上に検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、該検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を覆うよう蓋を形成するまでの工程（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態３による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、基板上に検出部ゲート、および検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、犠牲層およびその上の絶縁膜を形成するまでの工程（図（ａ）〜図（ｄ））を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態３による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、上記絶縁膜に選択的に開口を形成した後、犠牲層を除去し、該絶縁膜の開口を埋めるまでの工程（図（ａ）〜図（ｃ））を示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態４として、実施形態１ないし３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、図１（ａ）は、その構成要素のレイアウトを示し、図１（ｂ）は、電荷検出部の断面構造を示している。
【００３５】
この実施形態１の固体撮像装置１０は、シリコン基板などの半導体基板１０１と、該半導体基板上に行列状画素アレイを構成するよう配列された複数の画素Ｐｘと、この画素アレイの画素列毎に設けられ、画素で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）１２ａと、該垂直電荷転送部の一端側に設けられ、該垂直電荷転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）１２ｂと、該水平電荷転送部の一端側に設けられ、該水平電荷転送部から転送されてきた信号電荷を蓄積し、蓄積された信号電荷を信号電圧として検出して出力する電荷検出部１１０と、該電荷検出部１１０で検出された信号電圧を増幅して出力する出力部１２ｃとを有している。
【００３６】
ここで、上記電荷検出部１１０は、半導体基板１０１内に形成された不純物拡散層１１１と、該不純物拡散層１１１上に形成された、ポリシリコンあるいはタングステンなどの金属材料からなる検出部ゲート１１２とを有している。この検出部ゲート１１２は、上記半導体基板１０１上に形成された配線１３１を介して、上記出力部１２ｃを構成するトランジスタ（図示せず）に接続されている。ここで、配線１３１は、アルミ層などの金属材料から構成されており、この配線１３１の両端部以外の下側部分には、配線１３１と基板１０１との間の寄生容量が低減されるよう、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁材料からなる絶縁膜１３２が形成されている。
【００３７】
また、この配線１３２および検出部ゲート１１２は、シリコン窒化膜１３４ａおよびシリコン酸化膜１３４ｂなどの２層構造の保護膜１３４により、空隙１３３を介して覆われて、減圧状態あるいは気体の充填状態で封止されている。
【００３８】
次に製造方法について説明する。
【００３９】
この実施形態１では、固体撮像装置は、上記電荷検出部１１０を構成する検出部ゲートと、この検出部ゲートと出力部１２ｃとを接続する配線（検出部ゲート−アンプ間配線）の形成工程以外は、一般的なプロセスで形成されるため、以下の説明では、検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線の形成工程、並びにこれらの検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を封止する封止構造の形成工程について説明する。
【００４０】
図２および図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の製造方法の特徴部分を説明する図であり、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、基板上に検出部ゲート、および検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、犠牲層およびその上の絶縁膜を形成するまでの工程を示し、図３（ａ）〜図３（ｃ）は、上記絶縁膜に選択的に開口を形成した後、犠牲層を除去し、該絶縁膜の開口を埋めるまでの工程を示している。
【００４１】
図２（ａ）は、固体撮像装置の製造プロセスの途中の段階を示しており、この段階では、シリコンなどの半導体基板の所定領域に、電荷検出部１１０を構成する不純物拡散層（Ｆ．Ｄ．）１１１が形成され、該半導体基板１０１の、拡散層１１１が形成された領域上に検出部ゲート１１２が形成され、また、基板１０１上には、検出部ゲート−アンプ間配線１３１が、その一端が検出部ゲート１１２に接続されるよう、シリコン窒化膜などの絶縁膜１３２を介して形成されている。
【００４２】
この状態で、基板１０１上に犠牲層１３３ａとして、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法などにより全面に形成し（図２（ｂ））、続いて、該犠牲層１３３ａを不要な部分を、レジストマスクなどを用いて異方性ドライエッチングにより選択的に除去する（図２（ｃ））。
【００４３】
その後、選択的にエッチングした犠牲層１３３ｂを覆うよう全面にシリコン窒化膜などの、シリコン酸化膜に対するエッチング選択性を有する絶縁膜１３４ａを形成し（図２（ｄ））、その後、該絶縁膜１３４ａを選択的にエッチングして、犠牲層１３３ｂを除去するためのエッチャントに犠牲層を晒すための犠牲層除去用穴（開口）１３４ａ１、１３４ａ２を絶縁膜１３４ａに形成する（図３（ａ））。
【００４４】
次に、ウエットエッチングあるいは等方性ドライエッチングにより、上側絶縁膜１３４ａの下側に形成されている犠牲層１３３ｂを除去し（図３（ｂ））、その後、スパッタ法あるいはＣＶＤ法により、例えばチャンバ内を減圧状態あるいは気体の充填状態として、該チャンバ内で全面にシリコン酸化膜などの絶縁膜を封止膜１３４ｂとして形成して、上記絶縁膜１３４ａに形成した犠牲層除去用穴１３４ａ１および１３４ａ２を埋める（図３（ｃ））。
【００４５】
これにより、基板１０１の、検出部ゲート１１２およびこれに接続された検出部ゲート−アンプ間配線１３１の配置部分が、絶縁膜１３４ａおよび封止膜１３４ｂからなる２層構造の保護膜１３４により気密封止され、しかもこの保護膜１３４と検出部ゲート１１２および配線１３１との間に空隙１３３が形成されることとなり、保護膜１３４と検出部ゲートおよび配線との間の寄生容量が低減されることとなる。
【００４６】
このように本実施形態１では、信号電荷をフローティング・デフュージョン（Ｆ．Ｄ．）１１１に蓄積し、蓄積した信号電荷を検出部ゲート１１２により信号電圧として検出する電荷検出部１１０を有する固体撮像装置１０において、フローティング・デフュージョン１１１に蓄積された信号電荷を検出して信号電圧を出力する検出部ゲート１１２と、該検出部ゲート１１２と信号電圧を増幅するアンプとを接続する検出部ゲート−アンプ間配線１３１とを有し、検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を、保護膜１３４により、該保護膜と該検出部ゲートおよび該ゲート出力部間配線との間に空隙１３３が生ずるよう封止したので、電荷検出部を構成する検出部ゲートおよびこれにつながる配線と、該検出部ゲートおよび配線を覆うよう形成された保護膜との間での寄生容量が低減して、電荷検出部での信号電荷を信号電圧に変換する変換効率を、保護膜による固体撮像装置の信頼性を保持しつつ向上させることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態１では、封止膜１３４ｂとしてシリコン酸化膜を用いたが、封止膜１３４ｂは樹脂からなる膜を用いてもよい。
【００４８】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、基板上に検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、該検出部ゲートおよび検出部ゲート−アンプ間配線を覆うよう蓋を形成するまでの工程を示している。
【００４９】
この実施形態２の固体撮像装置２０は、上記実施形態１の固体撮像装置１０における保護膜１３４に代わる蓋部材２３０により、基板１０１に形成された、検出部ゲート１１２およびこれに接続された検出部ゲート−アンプ間配線１３１を気密封止したものであり、その他の構成は、上記実施形態１の固体撮像装置１０におけるものと同一である。
【００５０】
次に製造方法について説明する。
【００５１】
図４（ａ）は、実施形態１の固体撮像装置の製造方法における図２（ａ）で示す工程と同様、固体撮像装置の製造プロセスの途中の段階を示しており、この段階では、シリコンなどの半導体基板の所定領域に、電荷検出部１１０を構成する不純物拡散層（Ｆ．Ｄ．）１１１が形成され、該半導体基板１０１の、拡散層１１１が形成された領域上に検出部ゲート１１２が形成され、また、基板１０１上には、検出部ゲート−アンプ間配線１３１が、その一端が検出部ゲート１１２に接続されるよう、シリコン窒化膜などの絶縁膜１３２を介して形成されている。
【００５２】
この状態で、基板１０１上にシール層２０１として、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の樹脂などのシール材料を塗布し（図４（ｂ））、その後、該シール層２０１の、検出部ゲート１１２、および検出部ゲート−アンプ間配線１３１上の部分を選択的に除去して、該検出部ゲート１１２および配線１３１の周囲にシール層残部２０１ａを残す（図４（ｃ））。なお、シール層２０１は、検出部ゲート１１２および配線１３１の周囲にのみ残してもよい。
【００５３】
最後に、固体撮像装置を形成するための半導体基板１０１とは別の基板上に形成したシリコンなどの基板材料から構成された蓋部材２３０を、チャンバ内で減圧雰囲気あるいは気体の充填状態で上記シール層残部２０１ａ上に密着させて熱処理あるいは紫外線照射（ＵＶ照射）を施して、該蓋部材２３０をシール層残部２０１ａに接着する。ここでは、例えば、別ウエハーに蓋を形成し、真空もしくは気体充填環境下で、ウエハーレベルパッケージ技術により、該蓋を、固体撮像装置を構成する半導体基板に貼り付ける。
【００５４】
これにより、基板１０１の、検出部ゲート１１２およびこれに接続された検出部ゲート−アンプ間配線１３１の配置部分が、蓋部材２３０により気密封止され、しかもこの蓋部材２３０と検出部ゲート１１２および配線１３１との間に空隙が形成されることとなり、保護部材としての蓋部材と検出部ゲートおよび配線との間の寄生容量が低減されることとなる。
【００５５】
なお、上記実施形態２では、シール層２０１を、樹脂などのシール材料を塗布して形成したが、シール層２０１は、例えば、アルミ、チタン、あるいはタングステンなどのメタル層を堆積して形成してもよい。この場合、蓋部側にもメタル層を形成しシール層２０１と密着させ熱融解にて接合すればよい。つまり、この実施形態２の固体撮像装置の製造方法では、上記半導体基板と上記蓋部材を接合するシール材は、半導体基板側もしくは蓋部材側、もしくはその両方に形成することができる。
【００５６】
（実施形態３）
図５および図６は、本発明の実施形態３による固体撮像装置およびその製造方法を説明する図であり、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、基板上に検出部ゲート、および検出部ゲート−アンプ間配線を形成した後、犠牲層およびその上の絶縁膜を形成するまでの工程を示し、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、上記絶縁膜に選択的に開口を形成した後、犠牲層を除去し、該絶縁膜の穴を埋めるまでの工程を示している。
【００５７】
この実施形態３の固体撮像装置３０は、上記実施形態１の固体撮像装置１０における、配線１３１下側の絶縁膜（シリコン窒化膜）１３２を、空隙２３２に置き換えたものであり、製造プロセスでは、配線１３１下側の絶縁膜として、犠牲層１３３ａと同じ材料であるシリコン酸化膜からなる絶縁膜２３２ａを形成し、犠牲層１３３ａをウエットエッチングなどの等方性エッチングにより除去する際、犠牲層１３３ａとともに、配線１３１下側の絶縁膜を除去するようにしたものである。なお、絶縁膜２３２ａは、犠牲層１３３ａと同じ材料である必要はなく、等方性エッチング処理で用いるエッチャントに対するエッチングレートが、該犠牲層１３３ａのものと等しいものであればよい。
【００５８】
なお、この実施形態３の固体撮像装置３０におけるその他の構成は、上記実施形態１の固体撮像装置１０におけるものと同一である。
【００５９】
次に製造方法について説明する。
【００６０】
図５（ａ）は、実施形態３の固体撮像装置の製造方法における図２（ａ）で示す工程と同様、固体撮像装置の製造プロセスの途中の段階を示しており、この段階では、シリコンなどの半導体基板の所定領域に、電荷検出部１１０を構成する不純物拡散層（Ｆ．Ｄ．）１１１が形成され、該半導体基板１０１の、拡散層１１１が形成された領域上に検出部ゲート１１２が形成され、また、基板１０１上には、検出部ゲート−アンプ間配線１３１が、その一端が検出部ゲート１１２に接続されるよう、シリコン酸化膜などの絶縁膜２３２ａを介して形成されている。つまり、この実施形態３の固体撮像装置の製造方法では、配線１３１下側に形成する絶縁膜は、犠牲層１３３ａと同じ材料であるシリコン酸化膜からなる犠牲層２３２ａとしている。
【００６１】
この状態で、基板１０１上に犠牲層１３３ａとして、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法などにより全面に形成し（図５（ｂ））、続いて、該犠牲層１３３ａを不要な部分を、レジストマスクなどを用いて異方性ドライエッチングにより選択的に除去する（図５（ｃ））。
【００６２】
その後、選択的にエッチングした犠牲層１３３ｂを覆うよう全面にシリコン窒化膜などの、シリコン酸化膜に対するエッチング選択性を有する絶縁膜１３４ａを形成し（図５（ｄ））、該絶縁膜１３４ａを選択的にエッチングして、犠牲膜を除去するためのエッチャントに犠牲層を晒すための犠牲層除去用穴（開口）１３４ａ１、１３４ａ２を形成する（図６（ａ））。
【００６３】
次に、ウエットエッチングあるいは等方性ドライエッチングにより、絶縁膜１３４ａの下側に形成されている犠牲層１３３ｂを、配線１３１の下側の犠牲層２３２ａとともに除去し（図６（ｂ））、その後、減圧状態あるいは気体の充填状態に保持したチャンバー内で、スパッタ法あるいはＣＶＤ法により、全面にシリコン酸化膜などの絶縁膜を封止膜１３４ｂとして形成して、上記絶縁膜１３４ａに形成した犠牲層除去用穴１３４ａ１および１３４ａ２を埋める（図６（ｃ））。
【００６４】
これにより、基板１０１の、検出部ゲート１１２およびこれに接続された検出部ゲート−アンプ間配線１３１の配置部分が、上記絶縁膜１３４ａおよび封止膜１３４ｂからなる保護膜１３４により気密封止され、しかもこの保護膜１３４と検出部ゲート１１２および配線１３１との間に空隙１３３が形成されることとなり、保護膜と検出部ゲートおよび配線との間の寄生容量が低減されることとなる。また、この実施形態３では、検出部ゲート−アンプ間配線１３１の下側にも、犠牲膜２３２ａを除去した後に空隙２３２が形成されているため、検出部ゲート−アンプ間配線１３１と基板１０１との間の寄生容量も低減することができる。
【００６５】
さらに、上記実施形態１ないし３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１ないし３の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態４）
図７は、本発明の実施形態４として、実施形態１ないし３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００６６】
図７に示す本発明の実施形態４による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１ないし３の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００６７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、および該固体撮像装置を用いた電子情報機器の分野において、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像デバイスとして用いられる固体撮像装置の信頼性を損なうことなく、検出部変換率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０、２０、３０  固体撮像装置
１２ａ  垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）
１２ｂ  水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）
１２ｃ  出力部
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力手段
１０１  半導体基板
１１０  電荷検出部
１１１  不純物拡散層（フローティング・デフュージョン）
１１２  検出部ゲート
１３１  検出部ゲート−アンプ間配線
１３２  絶縁膜
１３３  空隙
１３３ａ、１３３ｂ、２３２ａ  犠牲層
１３４  保護膜
１３４ａ  絶縁膜
１３４ａ１、１３４ａ２  犠牲層除去用穴
１３４ｂ  封止膜
２０１  シール層
２０１ａ  シール層残部
２３０  蓋部材
Ｐｘ  画素
【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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