(57)【要約】【課題】有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる光電変換装置及び撮像システムを提供する。【解決手段】本発明の第１側面に係る光電変換装置は、画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを有する光電変換装置であって、光電変換部と、前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる遮光層と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記遮光層の下面に沿って配置され、前記遮光層よりも反射率が低く前記遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第１の材料で形成された第１の材料層とを備え、前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さいことを特徴とする。【選択図】図１
2008218755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを有する光電変換装置であって、
光電変換部と、
前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる遮光層と、
前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記遮光層の下面に沿って配置され、前記遮光層よりも反射率が低く前記遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第１の材料で形成された第１の材料層と、
を備え、
前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の下面に沿って少なくとも一部が前記遮光層及び前記第１の材料層の間に配置され、前記第１の材料層よりも水素吸蔵能力が低い第２の材料で形成された第２の材料層をさらに備え、
前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記第２の材料層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記有効画素領域における前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域における前記第１の材料層の単位画素あたりの面積に等しい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記有効画素領域における前記第１の材料層のパターン形状は、前記オプティカルブラック画素領域における前記第１の材料層のパターン形状に等しい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記遮光層の上面に沿って前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とをそれぞれ延び、水素を含むことが可能な上部層
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを有する光電変換装置であって、
光電変換部と、
前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる第１遮光層と、
前記光電変換部と前記第１遮光層との間に配置される第２遮光層と、
前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記第２遮光層の下面に沿って配置され、前記第２遮光層よりも反射率が低く前記第２遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第１の材料で形成された第１の材料層と、
前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記第１遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さい
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画素（単位画素）を１次元あるいは２次元に配列した光電変換装置において、画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを設ける場合がある。オプティカルブラック画素領域は、遮光層で覆われていて、光が入らないような構造となっている。
【０００３】
遮光層の下において、配線層が、バリアメタル層を介して、ビアプラグやコンタクトプラグに接続されることがある。また、ビアプラグが、バリアメタル層を介して、配線層に接続されることがある。コンタクトプラグが、バリアメタル層を介して、基板の半導体領域に接続されることがある。
【０００４】
これらのバリアメタル層の主成分であるＴｉは、配線層の主成分であるＡｌに比べて反射率が小さい。そのため、バリアメタル層は、遮光層の下に形成されるので、遮光層の下に入射した光の多重反射を防止する低反射膜として機能する。これにより、光電変換装置のスミアを低減できる。
【０００５】
一方、バリアメタル層の主成分であるＴｉは、配線層の主成分であるＡｌに比べて水素吸蔵効果が高い。そのため、バリアメタル層は、水素アニール時に水素を吸蔵し、Ｓｉ−ＳｉＯ２界面近傍の水素終端効果（水素アニール効果）を弱めることがある。これにより、暗電流が増大するおそれがある。
【０００６】
それに対して、特許文献１に示された技術では、水素吸蔵効果の高い低反射膜が、暗電流が特に問題となる領域（ＣＣＤの垂直転送レジスタの上方の一部）で部分的に開口されている。これにより、暗電流が特に問題となる領域において、暗電流が増大することを低減している。
【０００７】
また、特許文献２に示された技術では、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層が形成されて、そのチタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層に水素が供給されて、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層が水素過飽和状態にされている。これにより、チタン系反射防止膜及びチタン系バリアメタル層の水素吸蔵効果を弱めて、暗電流が増大することを低減している。
【特許文献１】特開平０６−２６０６２８号公報
【特許文献２】特開平０７−０９４６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に示された技術では、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域とで、チタン層の単位画素あたりの面積が異なる傾向にある。これにより、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域とで、水素アニール効果が異なり、暗電流差が生じることがある。
【０００９】
本発明の目的は、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる光電変換装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、画素信号を出力するための有効画素領域と、黒基準信号を出力するためのオプティカルブラック画素領域とを有する光電変換装置であって、光電変換部と、前記光電変換部の上方に設けられ、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とで単位画素あたりの面積が異なる遮光層と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック画素領域とのそれぞれにおいて、前記遮光層の下面に沿って配置され、前記遮光層よりも反射率が低く前記遮光層よりも水素吸蔵能力が高い第１の材料で形成された第１の材料層とを備え、前記第１の材料層の単位画素あたりの面積は、前記オプティカルブラック画素領域において、前記遮光層の単位画素あたりの面積に比べて小さいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有効画素領域とオプティカルブラック画素領域との暗電流差を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書では、実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。しかし本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、適宜変形が可能であり、更に複数の実施形態を組み合わせたものであってもよい。また、本明細書において、“上”“下”とは、半導体基板においてデバイスが配される一主面を基準に、基板深部方向を“下”方向、これと逆方向を“上”方向とする。
【００１４】
なお、材料基板である基板を「基板」と表現するが、このような材料基板が処理されて、例えば、１又は複数の半導体領域等が形成された状態の部材、又は、一連の製造工程の途中にある部材、又は、一連の製造工程を経た部材を基板と呼ぶこともできる。
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置１を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図である。
【００１５】
光電変換装置１は、例えば、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどに用いられる。図１に示すように、光電変換装置１は、有効画素領域１１１と、オプティカルブラック画素領域（以下、ＯＢ画素領域とする）１１２とを備える。
【００１６】
有効画素領域１１１は、画像信号（画素信号）を水平走査回路（図示せず）に出力するための複数の画素（単位画素）を含む。有効画素領域１１１では、フォトダイオード（光電変換部）ＰＤへ光が入射されるとともに、トランジスタ（例えば図示しない増幅ＭＯＳトランジスタ）への光の入射を低減させるように配置されている。
【００１７】
ＯＢ画素領域１１２は、黒階調の基準信号（黒基準信号）を水平走査回路（図示せず）により出力するための複数の画素（単位画素）を含む。
【００１８】
有効画素領域１１１の画素と、ＯＢ画素領域１１２の画素とは、その基本的な構成は同様である。すなわち、画素（単位画素）は、半導体領域１０１、半導体領域１０２、転送ＭＯＳトランジスタ１０３、フローティングディフュージョン領域（以下、ＦＤ領域とする）１０４及びコンタクトプラグ１０５を備える。画素は、第１の配線層１０６、第１のビアプラグ１０７、第２の配線層１０８、第２のビアプラグ１０９、第３の配線層１１０及びパッシベーション膜（上部層）１１３を備える。
【００１９】
半導体領域１０１は、第１導電型（例えば、Ｐ型）の半導体領域である。
【００２０】
半導体領域１０２は、第１導電型と反対導電型である第２導電型（例えば、Ｎ型）の半導体領域である。ここで、半導体領域１０１と半導体領域１０２とは、その境界近傍にＰＮ接合を形成し、光電変換部として機能するフォトダイオードＰＤを構成する。第２導電型の電荷がキャリアである場合、半導体領域１０２が電荷を蓄積する。
【００２１】
転送ＭＯＳトランジスタ１０３は、活性化させるための信号がゲートに供給された際に、フォトダイオードＰＤの半導体領域１０２に蓄積されていた電荷をＦＤ領域１０４へ転送する。
【００２２】
ＦＤ領域１０４は、第２導電型の半導体領域であり、フォトダイオードＰＤから転送ＭＯＳトランジスタ１０３を介して電荷が転送される。ＦＤ領域１０４は、転送ＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン領域としても機能する。
【００２３】
コンタクトプラグ１０５は、ＦＤ領域１０４と第１の配線層１０６とを接続する。
【００２４】
第１の配線層１０６は、第１のビアプラグ１０７を介して第２の配線層１０８に接続される。
【００２５】
第２の配線層１０８は、第２のビアプラグ１０９を介して第３の配線層１１０に接続される。
【００２６】
ここで、第１の配線層１０６、第２の配線層１０８及び第３の配線層１１０（の後述のコア層）は、遮光層として機能している。有効画素領域１１１の画素では、フォトダイオードＰＤの上方の配線層１０６，１０８，１１０が開口されている。それに対して、ＯＢ画素領域１１２の画素では、フォトダイオードＰＤの上方も配線層１０６，１０８，１１０に覆われている。この点で、有効画素領域１１１の画素とＯＢ画素領域１１２の画素とが異なる。
【００２７】
パッシベーション膜１１３は、後述のコア層（遮光層）を含む第３の配線層１１０の上面に沿って有効画素領域１１１及びＯＢ画素領域１１２を延びている。パッシベーション膜１１３は、例えば、窒化シリコンで形成される。パッシベーション膜１１３は、水素を含むことが可能であり、熱処理時に水素を拡散して、Ｓｉ−ＳｉＯ酸化膜界面の欠陥を修復することができる。すなわち、パッシベーション膜１１３は、水素供給層として機能する。パッシベーション膜１１３は、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２との全面に形成されている。これにより、別途長時間のプラズマ処理を行わなくても、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２とで、チタン層及び窒化チタン層を一様に水素過飽和状態にすることができる。
【００２８】
なお、パッシベーション膜１１３は、水素アニール処理後に除去してもよい。パッシベーション膜１１３を除去することにより、光路中の屈折率を合わせることが容易となり、光電変換部への光の入射率を向上させることが可能となる。
【００２９】
次に、第２のビアプラグ１０９及び第３の配線層１１０の詳細構成を、図２を用いて説明する。図２は、図１の破線領域１１４の拡大断面図である。
【００３０】
第２のビアプラグ１０９は、第１のバリアメタル層１０９ａ及びコア層１０９ｂを備える。
【００３１】
第１のバリアメタル層１０９ａは、チタン層２０１及び窒化チタン層２０２を含む。チタン層２０１は、窒化チタン層２０２を覆うように形成される。チタン層（第１の材料層）２０１は、チタン（第１の材料）で形成される。窒化チタン層２０２は、コア層１０９ｂを覆うように形成される。窒化チタン層２０２は、窒化チタン（第２の材料）で形成される。
【００３２】
ここで、チタン層２０１は、後述のアルミニウム合金層（遮光層）２０５よりも反射率が低くアルミニウム合金層（遮光層）２０５よりも水素吸蔵能力が高いチタン（第１の材料）で形成されている。
【００３３】
コア層１０９ｂは、タングステン層２０３を含む。タングステン層２０３は、窒化チタン層２０２の凹み部分に埋め込んで形成される。タングステン層２０３は、タングステンで形成される。
【００３４】
一方、第３の配線層１１０は、第２のバリアメタル層１１０ａ及びコア層１１０ｂを備える。
【００３５】
第２のバリアメタル層１１０ａは、窒化チタン層２０４及び窒化チタン層２０６を含む。窒化チタン層２０４は、コア層１１０ｂの下面に沿って延びている。また、窒化チタン層２０４は、第２のビアプラグ１０９とコア層１１０ｂとの間にも形成される。窒化チタン層２０４は、窒化チタンで形成される。窒化チタン層２０６は、コア層１１０ｂの上に形成される。窒化チタン層２０６は、窒化チタンで形成される。
【００３６】
コア層１１０ｂは、遮光層として機能する。コア層１１０ｂは、アルミニウム合金層２０５を含む。アルミニウム合金層２０５は、窒化チタン層２０４の上に形成される。アルミニウム合金層２０５は、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金で形成される。
【００３７】
ここで、第２のビアプラグ１０９と第３の配線層１１０とを比較すると、コア層がバリアメタル層で挟まれた構造をしている点で共通している。しかし、第２のビアプラグ１０９がチタン層を含むのに対して、第３の配線層１１０は、チタン層を含まない点で異なる。つまり、水素吸蔵効果の高いチタン層は、プラグの接続領域のみに設けられており、遮光層下面の全面には設けられていない。
【００３８】
なお、有効画素領域１１１に配された第３の配線層１１０の下部にもチタンで形成された層が配されていないが、チタンで形成された層を部分的に配することも可能である。また、第１の配線層１０６及び第２の配線層１０８の構成は、第３の配線層１１０の構成と基本的に同様であるが、窒化チタン層の下面に沿ってチタン層が形成されている点で異なる。すなわち、第１の配線層１０６及び第２の配線層１０８では、チタン層がコア層の下面に沿って配置されている。また、窒化チタン層がコア層の下面に沿ってコア層とチタン層との間に配置されている。
【００３９】
このように、ＯＢ画素領域１１２において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積に比べて（相対的に）小さくなっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とＯＢ画素領域とで、略同一とすることが可能となる。このため、有効画素領域とＯＢ画素領域とで、水素アニール効果（水素シンタリング効果）の度合いの差を低減することが可能となり、暗電流差を低減することが可能となる。
【００４０】
次に、比較例に係る光電変換装置３００を、図３及び図４を用いて説明する。図３は、比較例に係る光電変換装置３００の構造を示す断面図である。図４は、図３の破線領域３０１の拡大断面図である。なお、図１及び図２と異なる部分を中心に説明し、同様の部分に関しては説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、比較例に係る光電変換装置３００の画素は、コンタクトプラグ３０５、第１の配線層３０６、第１のビアプラグ３０７、第２の配線層３０８、第２のビアプラグ３０９及び第３の配線層３１０の構成が図１及び図２と異なる。
【００４２】
例えば、図４に示すように、第２のビアプラグ３０９は、コア層３０９ｂを備える。コア層３０９ｂは、タングステン層４０３を含む。タングステン層４０３は、窒化チタン層２０２の凹み部分から第３の配線層３１０のコア層１１０ｂまで延びている。
【００４３】
一方、第３の配線層３１０は、第３のバリアメタル層３１０ｃを備える。第３のバリアメタル層３１０ｃは、チタン層４０４及び窒化チタン層４０５を含む。チタン層４０４は、第３の配線層３１０の下面のほぼ全面に渡って延びている。チタン層４０４は、チタンで形成される。
【００４４】
この場合、ＯＢ画素領域１１２において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積とほぼ同じになっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とＯＢ画素領域とで略同一とすることが困難になる。このため、有効画素領域とＯＢ画素領域とで、水素アニール効果（水素シンタリング効果）の度合いの差を低減することが困難となり、暗電流差を低減することが困難となる。これにより、実画像の黒とＯＢ画素領域の黒のレベルに差を生じさせ、色かぶり等の劣化した画像をもたらす。
【００４５】
このような現象が生じるのは、水素吸蔵効果が高いチタン層の単位画素あたりの面積が有効画素領域とＯＢ画素領域とで異なることに原因がある。チタン層の単位画素あたりの面積を概略同じにすることにより、有効画素領域とＯＢ画素領域との暗電流差を低減することが可能となり、良好な画質が得られる。
【００４６】
次に、図１に示した光電変換装置の製造方法について説明する。
【００４７】
まず、シリコンウエハ等からなる半導体基板１０１を用意して、ＬＯＣＯＳ法等により素子分離領域１１５を半導体基板１０１に形成する。次に、フォトレジストパターンを形成してイオン注入および熱処理を行い、例えばフォトダイオードを構成するための半導体領域１０２を半導体基板１０１に形成する。
【００４８】
そして、転送ＭＯＳトランジスタ１０３を含むトランジスタ形成のため、半導体基板１０１表面にＳｉＯ２膜１１６を形成し、このＳｉＯ２膜１１６上に多結晶シリコンからなる電極１１７を形成する。続いてフォトレジストパターンを形成してイオン注入および熱処理を行い、例えば転送ＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン領域となるＦＤ領域１０４を半導体基板１０１に形成する。
【００４９】
次にＣＶＤ法などにより、第１の絶縁膜１１８を有効画素領域１１１、ＯＢ画素領域１１２、これらを駆動するための周辺回路領域（図示せず）上に形成し、表面をＣＭＰ等により平坦化する。
【００５０】
次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第１の絶縁膜１１８のコンタクトプラグ１０５に対応する領域にコンタクトホールを形成する。
【００５１】
続いて、スパッタリング、ＣＶＤ法等によりチタン、窒化チタンをコンタクトホールおよび第１の絶縁膜１１８の表面に成膜する。次に、タングステンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。ＣＶＤ法等により第１の絶縁膜１１８の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、コンタクトプラグ１０５を形成する。
【００５２】
次に、第１の配線層１０６を形成するため、第１の絶縁膜１１８上に窒化チタンをスパッタリング、ＣＶＤ法等などにより成膜し、アルミニウムと銅とを含むアルミニウム合金をその上に成膜する。そして、窒化チタンを成膜し、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第１の配線層１０６を形成する。
【００５３】
次に、全面に第２の絶縁膜１１９を形成し、表面をＣＭＰ等により平坦化する。フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第２の絶縁膜の第１のビアプラグ１０７に対応する領域にビアホールを形成する。続いて、スパッタリング、ＣＶＤ法等によりチタン、続けて窒化チタンをビアホールおよび第２の絶縁膜１１９の表面に成膜する。タングステンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。
【００５４】
次に、ＣＭＰ法等により第２の絶縁膜１１９の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、第１のビアプラグ１０７を形成する。
【００５５】
次に、第２の配線層１０８を形成するため、第２の絶縁膜１１９上に窒化チタンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。第１の配線層と同様にアルミニウム合金を成膜する。続けて、窒化チタンを成膜し、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第２の配線層１０８を形成する。
【００５６】
次に、全面に第３の絶縁膜１２０を形成し、表面をＣＭＰ等により平坦化する。フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第３の絶縁膜１２０の第２のビアプラグ１０９に対応する領域にビアホールを形成する。
【００５７】
続いて、スパッタリング、ＣＶＤ法等によりチタン、窒化チタンをビアホールおよび第３の絶縁膜１２０の表面に成膜し、タングステンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。そして、ＣＭＰ法等により第３の絶縁膜１２０の表面が露出するまでタングステン、窒化チタン、チタンを研磨し、第２のビアプラグ１０９を形成する。
【００５８】
次に、第３の配線層１１０を形成するため、第３の絶縁膜１２０の上に窒化チタンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。第１、第２の配線層１０６，１０８と同様にアルミニウム合金を成膜し、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第３の配線層１１０を形成する。
【００５９】
次に、第３の配線層１１０の上部にＣＶＤ法等により窒化シリコン膜で水素供給層として機能するパッシベーション膜１１３を全面に形成する。これにより、図１に示す光電変換装置１が形成される。
【００６０】
以上のように、ＯＢ画素領域１１２において、チタン層の単位画素あたりの面積は、遮光層の単位画素あたりの面積に比べて（相対的に）小さくなっている。これにより、チタン層の単位画素あたりの面積を、遮光層の単位画素あたりの面積が異なる有効画素領域とＯＢ画素領域とで略同一とすることが可能となる。このため、有効画素領域とＯＢ画素領域とで、水素吸蔵効果の差を低減することができ、水素アニール効果（水素シンタリング効果）の度合いの差を低減することが可能となる。この結果、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２との暗電流差を低減することが可能となり、高いＳ／Ｎ比を有する光電変換装置を提供できる。
【００６１】
また、パッシベーション膜１１３は、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２との全面に形成される。これにより、特許文献２に示された技術のように別途長時間のプラズマ処理を行わなくても、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２とで、チタン層及び窒化チタン層を一様に水素過飽和状態にすることができる。この結果、有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２との暗電流差を低コストで低減することができる。
【００６２】
次に、第１実施形態に係る光電変換装置１を適用した撮像システムの一例を、図８を用いて説明する。図８は、第１実施形態に係る光電変換装置１を適用した撮像システムの構成図である。
【００６３】
撮像システム９０は、図８に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置１を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００６４】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００６５】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置１へ被写体の像を結像させる。
【００６６】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置１との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置１へ導かれる光の量を調節する。
【００６７】
撮像装置８６の光電変換装置１は、光電変換装置１に結像された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置１から読み出して出力する。
【００６８】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００６９】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００７０】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００７１】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００７２】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００７３】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００７４】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００７５】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００７６】
以上の構成により、光電変換装置１において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００７７】
次に、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置５００を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置５００の構造を示す断面図である。なお、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
【００７８】
光電変換装置５００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、第１の配線層５０６、第２の配線層５０８及び第３の配線層５１０の構造が第１実施形態と異なる。すなわち、遮光層（第１の配線層５０６、第２の配線層５０８及び第３の配線層５１０）の下面の一部にチタン層が形成されている。このチタン層は、有効画素領域とＯＢ画素領域とで略同一のパターンを有する。
【００７９】
なお、ＯＢ画素領域１１２において、チタン層の単位画素あたりの面積が遮光層の単位画素あたりの面積に比べて（相対的に）小さくなっている点は、第１実施形態と同様である。
【００８０】
また、光電変換装置５００の製造方法が次の点で第１実施形態と異なる。
【００８１】
第１の配線層５０６を形成するため、第１の絶縁膜１１８の上にチタン、窒化チタンをスパッタリング、ＣＶＤ法等などにより成膜する。次に、アルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第１の配線層５０６を形成する。
【００８２】
次に、第２の配線層５０８を形成するため、第２の絶縁膜１１９の上にチタン、窒化チタンをスパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜する。アルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第２の配線層５０８を形成する。
【００８３】
そして、第３の絶縁膜１２０の上にスパッタリング、ＣＶＤ法等によりチタンを成膜する。成膜したチタンが有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２とで同一の形状となるようにパターニングする。スパッタリング、ＣＶＤ法等などにより窒化チタンを成膜して、アルミニウム合金を成膜し、窒化チタンを成膜する。次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第３の配線層５１０を形成する。
【００８４】
次に、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置６００を、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置６００の構造を示す断面図である。なお、第２実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
【００８５】
光電変換装置６００は、基本的な構成は第２実施形態と同様であるが、第３の配線層６１０の構造が第２実施形態と異なる。すなわち、第３の配線層６１０（第１遮光層）の下面にチタン層が形成されていない。これにより、第２実施形態に比べて、第３の配線層６１０に対するチタン、窒化チタンの堆積工程を省略でき、製造コストを低減できる。
【００８６】
特に、第３の配線層６１０は、電源やグランドの電位を供給する配線に用いられることがあるため、その他の配線層（第２遮光層）５０６，５０８に比べ比較的微細なパターンを必要としない。従ってバリアメタル層を形成する工程を省略することが可能である。その他の配線層５０６，５０８は、微細なパターン精度が要求されるため、バリアメタル層が設けられている。これにより、微細なパターンを形成することが可能となる。
【００８７】
なお、ＯＢ画素領域１１２において、チタン層の単位画素あたりの面積が遮光層の単位画素あたりの面積に比べて（相対的に）小さくなっている点は、第２実施形態と同様である。
【００８８】
また、光電変換装置６００の製造方法が次の点で第２実施形態と異なる。
【００８９】
第２のビアプラグ１０９の形成後、第３の絶縁膜１２０の上にスパッタリング、ＣＶＤ法等などによりアルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第３の配線層６１０を形成する。
【００９０】
次に、本発明の第４実施形態に係る光電変換装置７００を、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第４実施形態に係る光電変換装置７００の構造を示す断面図である。なお、第３実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略する。
【００９１】
光電変換装置７００は、基本的な構成は第３実施形態と同様であるが、第２のビアプラグ７０９の構造が第３実施形態と異なる。すなわち、第２のビアプラグ７０９がバリアメタル層を含まない。これにより、チタン層の形状を有効画素領域１１１とＯＢ画素領域１１２とで同一の形状にすることができる。また、第２のビアプラグ７０９形成時のチタン／窒化チタン形成工程を省略でき、製造コストをさらに低減できる。
【００９２】
特に、第３の配線層６１０は、電源やグランドの電位を供給する配線に用いられることがあるため、その他の配線層５０６，５０８に比べ比較的微細な配線を必要としない。従って、第２のビアプラグ７０９は、その径を大きくすることが可能であるため、安価な工程で実現することができる。
【００９３】
また、光電変換装置７００の製造方法が次の点で第２実施形態と異なる。
【００９４】
第２の配線層５０８の形成後、全面に第３の絶縁膜１２０を形成し、表面をＣＭＰ等により平坦化する。次に、フォトレジストパターンを形成してエッチングを行い、第２の絶縁膜の第２のビアプラグ７０９に対応する領域にビアホールを形成する。続いて、スパッタリング、ＣＶＤ法等によりアルミニウム合金を成膜して、窒化チタンを成膜する。そして、フォトレジストパターンを形成してエッチングすることにより所望のパターンの第２のビアプラグ７０９および第３の配線層６１０を同時形成する。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図。
【図２】図１の破線領域１１４の拡大断面図。
【図３】比較例に係る光電変換装置の構造を示す断面図。
【図４】図３の破線領域３０１の拡大断面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る光電変換装置の構造を示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る光電変換装置１を適用した撮像システムの構成図。
【符号の説明】
【００９６】
１  バリア
２  レンズ
３  絞り
４  固体撮像素子
５  撮像信号処理回路
６  Ａ／Ｄ変換器
７  信号処理部
８  タイミング発生部
９  全体制御・演算部
１０  メモリ部
１１  記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
１２  記録媒体
１３  外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
１０１  半導体基板
１０２  フォトダイオード
１０３  転送ＭＯＳトランジスタ
１０４  ＦＤ領域
１０５  コンタクトプラグ
１０６  第１の配線層
１０７  第１のビアプラグ
１０８  第２の配線層
１０９  第２のビアプラグ
１１０  第３の配線層
１１１  有効画素領域
１１２  ＯＢ画素領域
１１３  水素供給層
１１４  配線層とビアプラグの接続領域
２０１  チタン
２０２  窒化チタン
２０３  タングステン
２０４  窒化チタン
２０５  アルミニウムを主成分とする合金
２０６  窒化チタン
３０１  配線層とビアプラグの接続領域
３０２  水素供給層
４０１  チタン
４０２  窒化チタン
４０３  タングステン
４０４  チタン
４０５  窒化チタン
４０６  アルミニウムを主成分とする合金
４０７  窒化チタン
５０１  有効画素領域に配されたチタン
５０２  オプティカルブラック領域に配されたチタン
７０１  有効画素領域のビアプラグ
７０２  オプティカルブラック領域のビアプラグ
【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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