(57)【要約】【課題】従来の半導体光センサでは、紫外光や可視光が回路素子に侵入することで、回路素子の誤動作が生じる恐れがあった。【解決手段】本発明の半導体光センサは、回路素子形成領域と回路素子形成領域とは離間して設けられたフォトダイオード形成領域とを備え、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成されたシリコン層とを有する基板と、フォトダイオード形成領域のシリコン層に形成されたフォトダイオードと、回路素子形成領域のシリコン層に形成された回路素子と、基板の前記シリコン層の上方に形成された第１層間絶縁膜と、回路素子形成領域の第１層間膜上に形成され、フォトダイオード形成領域に開口部を備えた第１遮光膜と、回路素子形成領域とフォトダイオード形成領域との間に配置され、シリコン基板と第１遮光膜とを接続する第１遮光プラグと、を有している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子形成領域と前記回路素子形成領域とは離間して設けられたフォトダイオード形成領域とを備え、シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成されたシリコン層とを有する基板と、
前記フォトダイオード形成領域の前記シリコン層に形成されたフォトダイオードと、
前記回路素子形成領域の前記シリコン層に形成された回路素子と、
前記基板の前記シリコン層の上方に形成された第１層間絶縁膜と、
前記回路素子形成領域の前記第１層間膜上に形成され、前記フォトダイオード形成領域に開口部を備えた第１遮光膜と、
前記回路素子形成領域と前記フォトダイオード形成領域との間に配置され、前記シリコン基板と前記第１遮光膜とを接続する第１遮光プラグと、を有することを特徴とする半導体光センサ。
【請求項２】
前記第１遮光プラグは、前記フォトダイオード形成領域の周囲を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体光センサ。
【請求項３】
前記第１遮光プラグの周囲を囲うように設けられ、前記シリコン基板と前記第１遮光膜とを接続する第２遮光プラグを有することを特徴とする請求項２記載の半導体光センサ。
【請求項４】
前記第１遮光プラグは、前記回路素子形成領域と前記フォトダイオード形成領域との間に、第２開口部を有しており、
前記第２遮光プラグは、前記回路素子形成領域と前記フォトダイオード形成領域との間に、第３開口部を有しており、
前記第２開口部と前記第３開口部とを介して、前記回路素子形成領域に形成された前記回路素子とフォトダイオード形成領域に形成された前記フォトダイオードとを電気的に接続する配線部を有することを特徴とする請求項３記載の半導体光センサ。
【請求項５】
前記第２開口部と前記第３開口部とは、前記回路素子形成領域と前記フォトダイオード形成領域とが配置される方向とは垂直の方向に所定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする請求項４記載の半導体光センサ。
【請求項６】
前記所定距離は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項５記載の半導体光センサ。
【請求項７】
前記配線部は、前記基板と前記第１層間絶縁膜との間に設けられた第２層間絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の半導体光センサ。
【請求項８】
前記第１遮光膜は、第４開口部を有しており、
前記第１層間絶縁膜の下層である第３層間絶縁膜上に形成された第２遮光膜と、
前記第４開口部の周囲を囲うように設けられ、前記第１遮光膜と第２遮光膜とを接続する第４遮光プラグとを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体光センサ。
【請求項９】
前記第４開口部は、長方形をなしており、４０μｍ以上の長辺を有し、４μｍ以上の短辺を有することを特徴とする請求項８記載の半導体光センサ。
【請求項１０】
前記絶縁層は、酸化シリコンにより構成されていること特徴とする請求項１〜９いずれか一項に記載の半導体光センサ。
【請求項１１】
前記第１遮光膜は、グランドに接続されていることを特徴とする請求項１〜１０いずれか一項に記載の半導体光センサ。
【請求項１２】
前記シリコン層の膜厚は、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１いずれか一項に記載の半導体光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光センサ、特に紫外線を検知する半導体光センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体光センサは、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を挟んで１５０ｎｍ程度の厚さのシリコン半導体層を形成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のＮ型不純物を低濃度に拡散したシリコン半導体層に、Ｎ型不純物を高濃度に拡散させ「Ｅ」字状の櫛型に形成したＮ＋拡散層と、Ｐ型不純物を高濃度に拡散させ「Π」字状の櫛型に形成したＰ＋拡散層との櫛歯部を噛合わせて横型に対向配置し、Ｎ＋拡散層およびＰ＋拡散層に電気的に接続する金属配線に所定の電圧を印加して紫外線の強度を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来のフォトダイオードは、フォトダイオードの開口部分を除いて、半導体チップのほぼ全面を被覆する遮光膜を有している。また、シリコン基板上に形成された回路素子とフォトダイオードとの間に、ダミーフォトダイオードやカソード電極を配置している。これらの構成により、外部からの光が回路素子に入射することを防止し、回路素子の誤動作を防止している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６２０２４公報
【特許文献２】特開平９−２９３８４７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳＯＩ基板を用いた半導体光センサでは、シリコン層が数十ｎｍと薄く紫外光や可視光があまり吸収されず、一部の紫外光や可視光が埋め込み酸化膜に達することとなる。ここで、紫外光とは、波長４００ｎｍ以下の光のことを言う。一方、埋め込み酸化膜では、紫外光や可視光はほとんど吸収されない。また、紫外光や可視光の一部は、埋め込み酸化膜とシリコン基板との界面や埋め込み酸化膜とシリコン層との界面で反射する。そうなると、紫外光や可視光の一部は、吸収されずに繰り返し反射しながら埋め込み酸化膜中を伝播することとなり、回路素子に達し回路素子の誤動作を引き起こす恐れがある。
【０００６】
このように、ＳＯＩ基板を用いた半導体光センサでは、埋め込み酸化膜中での紫外光や可視光の伝播についても考慮する必要があることから、特許文献２のように、層間絶縁膜上に設けられた遮光膜や、基板中に設けられたダミーフォトダイオード、基板上に形成されたカソード電極を配置するだけでは回路素子への入射光の侵入を防止するには十分ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の代表的な半導体光センサは、回路素子形成領域と前記回路素子形成領域とは離間して設けられたフォトダイオード形成領域とを備え、シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成されたシリコン層とを有する基板と、前記フォトダイオード形成領域の前記シリコン層に形成されたフォトダイオードと、前記回路素子形成領域の前記シリコン層に形成された回路素子と、前記基板の前記シリコン層の上方に形成された第１層間絶縁膜と、前記回路素子形成領域の前記第１層間膜上に形成され、前記フォトダイオード形成領域に開口部を備えた第１遮光膜と、前記回路素子形成領域と前記フォトダイオード形成領域との間に配置され、前記シリコン基板と前記第１遮光膜とを接続する第１遮光プラグと、を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遮光プラグがシリコン層の表面までではなくシリコン基板にまで達しているため、埋め込み酸化膜中を伝播する紫外光や可視光が回路素子領域に侵入することを防止することができ、回路素子の誤動作を防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１の半導体光センサ１００の上面図、図２は、図１のＡ−Ａ’切断線における断面図である。
【００１１】
半導体光センサ１００は、シリコン基板１１１、絶縁層１１２、シリコン層１１３から構成される基板１１０を有する。また、基板１１０には、フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２とが離間して設けられている。フォトダイオード形成領域１２１には、フォトダイオード１３０が形成されている。回路素子形成領域１２２には、回路素子が形成されている。
【００１２】
シリコン基板１１１上には、絶縁層１１２が形成されている。絶縁層１１２は、例えば酸化シリコンにより構成されている。また、絶縁層１１２の膜厚は、例えば１００〜２００ｎｍである。
【００１３】
絶縁層１１２上には、シリコン層１１３が形成されている。シリコン層１１３の膜厚は、例えば５０ｎｍ以下である。フォトダイオード形成領域１２１のシリコン層１１３には、フォトダイオード１３０が形成されている。フォトダイオード１３０の構成については、後述する。また、回路素子形成領域１２２のシリコン層１１３には、回路素子が形成されている。回路素子は、フォトダイオード１３０の制御用の素子であり、例えばトランジスタで構成されている。このトランジスタは、ソース・ドレイン領域１４１、図示しないがゲート酸化膜、ゲート電極１４２を有している。また、各トランジスタは、シリコン層１１３に形成された素子分離層１４３により絶縁分離されている。素子分離層１４３は、例えば酸化シリコンで構成されている。
【００１４】
シリコン層１１３上には、層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４が形成されている。層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４は、例えば、ＣＶＤ系のシリコン酸化膜、プラズマ酸化膜等で構成されている。
層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４の間には、配線１６１が形成されている。配線１６１は、例えばＡｌで構成されており、またはＡｌとＴｉ等の積層構造で構成されている。
層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４には、配線１６１の間やトランジスタのソース・ドレイン領域１４１と配線１６１を接続するプラグ１６２が形成されている。プラグ１６２は、例えばタングステンにより構成されている。
【００１５】
最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）上には、第１遮光膜１７０が形成されている。第１遮光膜１７０は例えばＡｌで構成されており、またはＡｌとＴｉ等の積層構造で構成されている。この第１遮光膜１７０は、第１層間絶縁膜１５４上のほぼ全面に形成されており、また、フォトダイオード形成領域１２１上には第１開口部１７１を有している。この第１遮光膜１７０により、半導体光センサ１００の表面側から垂直に入射される紫外光や可視光が回路素子形成領域１２２の回路素子に侵入することを防止している。
【００１６】
フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２との間には、第１遮光プラグ１８１が形成されている。第１遮光プラグ１８１は、例えばプラグと配線により構成されている。この第１遮光プラグ１８１は、層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４、シリコン層１１３、絶縁層１１２を貫通し、第１遮光膜１７０とシリコン基板１１１とを接続している。この第１遮光プラグ１８１がフォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２との間に配置されることにより、第１遮光膜１７０の第１開口部１７１を介して半導体光センサ１００の表面側から斜め入射された紫外光や可視光が回路素子領域１２２に侵入することを防止することができる。
【００１７】
さらに、第１遮光プラグ１８１は、フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２との間だけでなく、フォトダイオード形成領域１２１の周囲を囲むように形成されていることが望ましい。これにより、紫外光や可視光の回路素子領域１２２への侵入をさらに防止できる。
【００１８】
半導体光センサ１００の外周近傍には、フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２とを囲む第２遮光プラグ１８２が形成されている。第２遮光プラグ１８２は、例えばプラグと配線により構成されている。この第２遮光プラグ１８２は、層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４、シリコン層１１３、絶縁層１１２を貫通し、第１遮光膜１７０とシリコン基板１１１とを接続している。この第２遮光プラグ１８２が半導体光センサ１００の外周近傍に形成されることにより、半導体光センサ１００の側部から斜め入射された紫外光や可視光の侵入を防止することが可能となる。
【００１９】
次に、フォトダイオード１３０について説明する。図３は、半導体光センサ１００の表面側からみたフォトダイオード１３０である。なお、説明のため、層間絶縁膜は図示していない。図４は、図３のＢ−Ｂ’切断線における断面図である。
【００２０】
シリコン層１１３には、例えばボロン（Ｂ）等のＰ型不純物を比較的高濃度に拡散させることで設けられたＰ＋拡散層１３１が櫛型に形成されている。また、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）等のＮ型不純物を比較的高濃度に拡散させることで設けられたＮ＋拡散層１３２が櫛型に形成されている。シリコン層１１３のＰ＋拡散層１３１とＮ＋拡散層１３２の間には、低濃度拡散層としてＰ−拡散層１３３が形成されている。シリコン層１１３には、Ｐ＋拡散層１３１、Ｎ＋拡散層１３２、Ｐ−拡散層１３３を囲む素子分離層１３４が形成されている。フォトダイオード１３０は、Ｐ＋拡散層１３１、Ｎ＋拡散層１３２、Ｐ−拡散層１３３、素子分離層１３４とから構成されている。
【００２１】
フォトダイオード１３０に紫外線が入射されると、Ｐ−拡散層１３３に形成される空乏層に紫外光が吸収され電子―正孔対が発生する。この電子―正孔対が発生することにより、電流が生じ、この電流量に基づいて紫外光の光量を測定することができる。
【００２２】
ここで、本実施例のシリコン層１１３の膜厚は、波長４００ｎｍ以下の紫外光にのみ感度を有するフォトダイオード１３０とするために、５０ｎｍ以下に設定されている。この５０ｎｍの膜厚とは、本発明の受光部の材料であるシリコンにおいて、波長４００ｎｍ以上の光に対しては光吸収率が１０％以下になり、かつ、波長４００ｎｍ以下の紫外光に対しては光吸収率が１０％以上になる膜厚である。つまり、シリコン層１１３の膜厚を５０ｎｍ以下にすると、波長４００ｎｍ以上の光に対しては感度をあまり持たないため、波長４００ｎｍ以下の紫外光を選択的に検出することができる。
なお、シリコン層１１３の膜厚は２０ｎｍ以上であることが望ましい。２０ｎｍ以上とするのは、これより薄くするとシリコン基板１１１にシリコン層１１３を形成する場合における厚さのバラツキを吸収することが困難になるからである。
【００２３】
次に、本実施例の半導体光センサ１００において、紫外光や可視光による回路素子の誤動作を防止できる原理について説明する。図５は、第１遮光プラグ１８１近傍のシリコン基板１１１、絶縁層１１２、シリコン層１１３を拡大した図であり、図の矢印は絶縁層１１２に入射された紫外光や可視光を示している。
【００２４】
まず、第１遮光プラグ１８１により、第１遮光膜１７０の第１開口部１７１を介して半導体光センサ１００の表面側から斜め入射された紫外光や可視光が回路素子形成領域１２２に侵入することを防止できる。
【００２５】
次に、本発明の半導体光センサ１００では、シリコン層１１３は、５０ｎｍ以下と非常に薄く、紫外光や可視光はあまり吸収されない。また、本発明の半導体光センサ１００で採用しているＳＯＩ基板では、通常のバルク基板で存在する層間絶縁膜とシリコン基板との界面に加えて、シリコン層１１３と絶縁層１１２との界面、絶縁層１１２とシリコン基板１１１との界面が存在する。つまり、シリコン層１１３で吸収されない紫外光や可視光の一部は、絶縁層１１２にまで達し、かつ絶縁層１１２とシリコン基板１１１との界面で反射することとなる。このとき、絶縁層１１２とシリコン基板１１１との界面での紫外光、可視光の反射率は、シリコン層１１３と絶縁層１１２との界面でのそれよりも大きいため、絶縁層１１２を伝播する紫外光、可視光について無視できなくなる。
【００２６】
さらに、絶縁層１１２では、紫外光や可視光はほとんど吸収されないことから、紫外光や可視光の一部は、ほとんど減衰することなく、絶縁層１１２とシリコン層１１３との界面と絶縁層１１２とシリコン基板１１１との界面で反射を繰り返しながら、伝播することになる。そうなると、紫外光や可視光の一部が、回路素子形成領域にまで達することにより、回路素子の誤動作を引き起こす恐れがある。
【００２７】
しかしながら、本発明の半導体光センサ１００では、第１遮光プラグ１８１がシリコン層１１３まででなく絶縁層１１２を貫通しシリコン基板１１１の表面にまで達している。この構成により、本発明の半導体光センサ１００では、絶縁層１１２を介して、紫外光や可視光が回路素子形成領域１２２に伝播することを防止することができ、回路素子に誤動作が生じることを防止できる。
【００２８】
次に、本実施例の半導体光センサ１００の製造方法について、図６、７を用いて説明する。
【００２９】
まず、図６（ａ）に示すように、回路素子形成領域１２２のシリコン層１１３に回路素子が形成され、フォトダイオード形成領域１２１のシリコン層１１３にフォトダイオード１３０が形成された基板１００を準備する。この基板１００上に層間絶縁膜１５１を形成する。
【００３０】
次に、図６（ｂ）に示すように、フォトダイオード形成領域１２１を囲み、層間絶縁膜１５１、シリコン層１１３、絶縁層１１２とを貫通する第１溝１９１と、基板の外周近傍に、回路素子形成領域１２２とフォトダイオード形成領域１２１を囲み、層間絶縁膜１５１、シリコン層１１３、絶縁層１１２とを貫通する第２溝１９２をエッチングにより同時に形成する。また、ソース・ドレイン領域１４１上に層間絶縁膜１５１を貫通するスルーホール１９３を形成する。また、絶縁層１１２が薄い場合、例えば、絶縁層１１２の膜厚が２００ｎｍ以下の場合には、同時にエッチングすることが可能となるので、第１溝１９１、第２溝１９２、スルーホール１９３とをエッチングにより同時に形成することが望ましい。
【００３１】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１溝１９１、第２溝１９２、スルーホール１９３に、導電体、例えばタングステンを同時に埋め込むことで、第１遮光プラグ１８１となるプラグ１８３、第２遮光プラグ１８２となるプラグ１８４、プラグ１６２を形成する。
【００３２】
次に、図７（ａ）に示すように、プラグ１８３上、プラグ１８４上、プラグ１６２上に、第１遮光プラグ１８１となる配線１８５、第２遮光プラグ１８２となる配線１８６、配線１６１を同時に形成する。
【００３３】
次に、図７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜形成工程、プラグ１８３、１８４、１６２形成工程、配線１８５、１８６、１６１形成工程を繰り返すことで、層間絶縁膜１５２、１５３、１５４、第１遮光プラグ１８１、第２遮光プラグ１８２を形成する。
【００３４】
次に、図７（ｃ）に示すように、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）上に、第１遮光膜１７０となる導電膜を全面に形成する。その後、フォトダイオード形成領域１２１の導電膜をエッチングにより除去することで、第１開口部１７１を備える第１遮光膜１７０を形成する。
【００３５】
以上の工程により、本実施例の半導体光センサ１００を製造することができる。
【００３６】
なお、本実施例の第１遮光膜１７０、第１遮光プラグ１８１、第２遮光プラグ１８２は、グランドに接続されていることが望ましい。グランドに接続するために、少なくとも第１遮光膜１７０、第１遮光プラグ１８１、第２遮光プラグ１８２のいずれかがグランドに接続されたパッドもしくはグランド配線と接続していればよい。
【００３７】
また、本実施例の層間絶縁膜を１５１、１５２、１５３、１５４の４層としたが、少なくとも２層以上であればよい。
【実施例２】
【００３８】
本実施例の半導体光センサ２００は、実施例１の構成に加えて、第３遮光プラグ２２０、配線部２３０を有している。なお、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付与し説明を省略する。
図８は、実施例２の半導体光センサ２００の上面図、図９は、配線部２３０の説明のため、第１遮光膜１７０、層間絶縁膜１５３、１５４を除いた半導体光センサ２００の上面図である。図１０は、Ｃ−Ｃ’切断線における断面図、図１１は、Ｄ−Ｄ’切断線における断面図、図１２は、Ｅ−Ｅ’切断線における断面図である。
第１遮光プラグ２１０は、フォトダイオード形成領域１２１の周囲を囲むように形成されている。第１遮光プラグ２１０は、フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２との間に第２開口部２１１を有している。この第２開口部２１１は、図９に示すように、所定間隔だけ第１遮光プラグ２１０となる配線が形成されないことで設定されている。また、この開口部２１０は、図１２に示すように、層間絶縁膜５１２、５１３にプラグが形成されないことで設定されている。
【００３９】
第１遮光プラグ２１０の周囲には、第３遮光プラグ２２０が第１遮光プラグ２１０を囲むように形成されている。第３遮光プラグ２２０は、例えばプラグと配線により構成されている。この第３遮光プラグ２２０は、層間絶縁膜１５１、１５２、１５３、１５４、シリコン層１１３、絶縁層１１２を貫通し、第１遮光膜１７０とシリコン基板１１１とを接続している。また、第３遮光プラグ２２０は、フォトダイオード形成領域１２１と回路素子形成領域１２２との間に第３開口部２２１を有している。この第３開口部２２１は、図９に示すように、所定間隔だけ第３遮光プラグ２２０となる配線が形成されないことで設定されている。また、この開口部２２０は、図１０に示すように、層間絶縁膜５１２、５１３にプラグが形成されないことで設定されている。
【００４０】
層間絶縁膜５１２（第２層間絶縁膜）上には、配線部２３０が形成されている。配線部２３０は、第２開口部２１１、第３開口部２２１を介して、フォトダイオード形成領域１２１のフォトダイオード１３０と回路素子領域１２２の回路素子とを電気的に接続している。配線部２３０は、例えばＡｌで構成されており、またはＡｌとＴｉ等の積層構造で構成されている。この配線部２３０は、例えばフォトダイオード１３０のＰ＋拡散層１３１と電気的に接続している。また、この配線部２３０は、例えばトランジスタのソース・ドレイン領域１４１と電気的に接続している。
【００４１】
第１遮光プラグ２１０の第２開口部２１１と第３遮光プラグ２２０の第３開口部２２１とは、図９に示すように、回路素子形成領域１２２とフォトダイオード形成領域１２１とが配置される方向とは垂直の方向に所定距離だけ離れて配置されている。所定距離は、例えば１０μｍ以上が望ましい。
【００４２】
本実施例では、第２開口部２１１と第３開口部２２１とが所定距離だけ離れて配置されることにより、フォトダイオード形成領域１２１に入射された紫外線や可視光が、第２開口部２１１、第３開口部２２１を介して回路素子形成領域１２２に侵入することを防止することができる。
【００４３】
次に、実施例２の半導体光センサ２００の製造方法について説明する。なお、以下の製造方法は、図１０の断面図に基づいて説明している。
【００４４】
まず、図１３（ａ）に示すように、回路素子形成領域１２２のシリコン層１１３に回路素子が形成され、フォトダイオード形成領域１２１のシリコン層１１３にフォトダイオード１３０が形成された基板１００を準備する。この基板１００上に層間絶縁膜１５１を形成する。
【００４５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、フォトダイオード形成領域１２１を囲み、層間絶縁膜１５１、シリコン層１１３、絶縁層１１２とを貫通する第１溝２４１と、基板の外周近傍に、回路素子形成領域１２２とフォトダイオード形成領域１２１を囲み、層間絶縁膜１５１、シリコン層１１３、絶縁層１１２とを貫通する第２溝２４２と、第１溝２４１を囲み、層間絶縁膜１５１、シリコン層１１３、絶縁層１１２とを貫通する第３溝２４３とをエッチングにより同時に形成する。また、ソース・ドレイン領域１４１上に層間絶縁膜１５１を貫通するスルーホール２５１をエッチングにより形成する。このとき、Ｐ＋拡散層１３１上にもスルーホール２５２をスルーホール２５１と同時にエッチングにより形成する。絶縁層１１２が薄い場合、例えば、絶縁層の膜厚が２００ｎｍ以下の場合には、同時にエッチングすることが可能となるので、第１溝２４１、第２溝２４２、第３溝２４３、スルーホール２５１、スルーホール２５２とをエッチングにより同時に形成することが望ましい。
【００４６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、第１溝２４１、第２溝２４２、第３溝２４３、スルーホール２５１、スルーホール２５２に、導電体、例えばタングステンを同時に埋め込むことで、第１遮光プラグ２１０となるプラグ２１２、第２遮光プラグ１８２となるプラグ１８４、第３遮光プラグ２２０となるプラグ２２２、プラグ１６２、プラグ２６１を形成する。
【００４７】
次に、図１３（ａ）に示すように、プラグ２１２上、プラグ１８４上、プラグ２２２上、プラグ１６２上、プラグ２６１上に、第１遮光プラグ２１０となる配線２１３、第２遮光プラグ１８２となる配線１８６、第３遮光プラグ２２０となる配線２２３、配線１６１、配線２６２を同時に形成する。
【００４８】
次に、図１３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜形成工程、プラグ２１２、１８４、２２２、１６２、２６１形成工程、配線２１３、２２３形成工程を繰り返すことで、層間絶縁膜１５２、１５３、１５４、第１遮光プラグ２１０、第２遮光プラグ１８２、第３遮光プラグ２２０を形成する。このとき、層間絶縁膜５１２（第２層間絶縁膜）上に配線部２３０を配線２１３、２２３と同時に形成している。なお、第１遮光プラグ２１０の第２開口部２１１、第３遮光プラグ２２０の第３開口部２２１は、層間絶縁膜１５２（第２層間絶縁膜）上に形成する配線２１３、２２３をパターニングし、層間絶縁膜１５２、１５３にプラグ２１２、２２２を形成しないことにより設けることができる。
【００４９】
次に、図１３（ｆ）に示すように、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）上に、第１遮光膜１７０となる導電膜を全面に形成する。その後、フォトダイオード形成領域１２１の導電膜をエッチングにより除去することで、開口部１７１を備える第１遮光膜１７０を形成する。
【００５０】
以上の工程により、本実施例の半導体光センサ２００を製造することができる。
なお、本実施例では、配線部２３０は第２層間絶縁膜５１２上に形成された配線のみで構成されているが、配線部２３０が配線とプラグにより構成されていてもよい。また、本実施例では、第２開口部２１１、第３開口部２２１が同じ層間絶縁膜（層間絶縁膜５１２、５１３）に設定されているが、それぞれ異なる層に設定されていてもよい。
【００５１】
また、本実施例の第１遮光膜１７０、第１遮光プラグ２１０、第２遮光プラグ１８２、第３遮光プラグ２２０は、グランドに接続されていることが望ましい。グランドに接続するために、少なくとも第１遮光膜１７０、第１遮光プラグ２１０、第２遮光プラグ１８２、第３遮光プラグ２２０のいずれかがグランドに接続されたパッドもしくはグランド配線と接続していればよい。
【実施例３】
【００５２】
本実施例の半導体光センサ３００は、実施例１の構成に加えて、第２遮光膜３２０と第４遮光プラグ３３０を有している。なお、実施例１と同様の構成については、同様の符号を付与し説明を省略する。
【００５３】
図１５は、実施例３の半導体光センサ３００の上面図、図１６は、Ｆ−Ｆ’切断線における断面図である。
【００５４】
第１遮光膜３１０は、第１開口部３１１に加えて複数の第４開口部３１２を有している。第４開口部３１２は例えば長方形をなしており、その大きさは、例えば長辺方向は４０μｍ以上、短辺方向は４μｍ以上である。また、短辺方向において隣り合う第４開口部３１２の間隔は、１０〜２０μｍである。
【００５５】
最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）とその下層の層間絶縁膜１５３（第３層間絶縁膜）との間には、複数の第２遮光膜３２０が形成されている。複数の第２遮光膜３２０は、配線１６１と同様の材料で構成され、例えばＡｌで構成されており、またはＡｌとＴｉ等の積層構造で構成されている。で構成されている。
【００５６】
第１遮光膜３１０と第２遮光膜３２０との間には、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）を貫通する第４遮光プラグ３３０が形成されている。第４遮光プラグ３３０は、第４開口部３１２の周囲を囲うように形成されている。この第４遮光プラグ３３０は、プラグ１６２と同様の材料で構成され、例えばタングステンにより構成されている。
【００５７】
回路素子形成領域を遮光膜で覆う必要があるが、遮光膜の幅が３０μｍを超えるような幅広になると、遮光膜のエッジ部分で応力が発生することにより、層間絶縁膜にクラックが発生する恐れがある。そこで、本実施例では、第１遮光膜の幅が３０μｍを超えるような幅広になったとしても、第１遮光膜３１０に複数の第４開口部３１２を設けることにより、層間絶縁膜１５４に発生する可能性のあるクラックを未然に防止することができる。
【００５８】
次に、本実施例の半導体光センサ３００の製造方法について、図１７を用いて説明する。
【００５９】
まず、図１７（ａ）に示すように、基板１１０を準備する工程から層間絶縁膜１５１上に配線１６１、１８５、１８６を形成する工程、すなわち、図６（ａ）から図７（ａ）までは実施例１と同様である。
【００６０】
次に、図１７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜形成工程、プラグ１８３、１８４、プラグ１６１形成工程、配線１８５、１８６、１６１形成工程を繰り返すことで、層間絶縁膜１５２、１５３、１５４、第１遮光プラグ１８１、第２遮光プラグ１８２を形成する。このとき、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）を形成する前の工程である、その下層の層間絶縁膜１５３（第２層間絶縁膜）上に配線１８５、１８６を形成する工程と同時に第２遮光膜３２０を形成する。また、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）にスルーホールを形成する工程では、第１溝１９１、第２溝１９２、に加えて、後の工程で形成される第４開口部３１２の周囲を囲む第３溝をエッチングにより同時に形成する。その後、第１溝１９１、第２溝１９２、第３溝に、導電体、例えばタングステンを同時に埋め込むことで、第１遮光プラグ１８１となるプラグ１８３、第２遮光プラグ１８２となるプラグ１８４、第４遮光プラグ３３０、プラグ１６２を形成する。
【００６１】
次に、図１７（ｃ）に示すように、最上層の層間絶縁膜１５４（第１層間絶縁膜）上に、第１遮光膜３１０となる導電膜を全面に形成する。その後、所定の領域の導電膜をエッチングにより除去することで、第１開口部３１１、第４開口部３１２を備える第１遮光膜３１０を形成できる。
【００６２】
以上の工程により、本実施例の半導体光センサ３００を製造することができる。
なお、実施例１の第１遮光膜に複数の第４開口部を設けた構成について説明したが、実施例２の第１遮光膜に複数の第４開口部を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１の半導体光センサ１００の構造を説明する図である。
【図２】実施例１の半導体光センサ１００の構造を説明する図である。
【図３】実施例１のフォトダイオード１３０の構造を説明する図である。
【図４】実施例１のフォトダイオード１３０の構造を説明する図である。
【図５】実施例１の回路素子の誤動作を防止できる原理を説明する図である。
【図６】実施例１の半導体光センサ１００の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１の半導体光センサ１００の製造方法を説明する図である。
【図８】実施例２の半導体光センサ２００の構造を説明する図である。
【図９】実施例２の半導体光センサ２００の構造を説明する図である。
【図１０】実施例２の半導体光センサ２００の構造を説明する図である。
【図１１】実施例２の半導体光センサ２００の構造を説明する図である。
【図１２】実施例２の半導体光センサ２００の構造を説明する図である。
【図１３】実施例２の半導体光センサ２００の製造方法を説明する図である。
【図１４】実施例２の半導体光センサ２００の製造方法を説明する図である。
【図１５】実施例３の半導体光センサ３００の構造を説明する図である。
【図１６】実施例３の半導体光センサ３００の構造を説明する図である。
【図１７】実施例３の半導体光センサ３００の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  半導体光センサ
１１０  基板
１１１  シリコン基板
１１２  絶縁層
１１３  シリコン層
１２１  フォトダイオード形成領域
１２２  回路素子形成領域
１３０  フォトダイオード
１３１  Ｐ＋拡散層
１３２  Ｎ＋拡散層
１３３  Ｐ−拡散層
１３４  素子分離層
１４１  ソース・ドレイン領域
１４２  ゲート電極
１４３  素子分離層
１５１  層間絶縁膜
１５２  層間絶縁膜（第２層間絶縁膜）
１５３  層間絶縁膜（第３層間絶縁膜）
１５４  層間絶縁膜（第１層間絶縁膜）
１６１  配線
１６２  プラグ
１７０  第１遮光膜
１７１  第１開口部
１８１  第１遮光プラグ
１８２  第２遮光プラグ
【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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【図１７】
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