(57)【要約】【課題】  配線層に銅を用いた場合にも、配線レイアウトの自由度を低下させることなく、光電変換素子への光の入射効率を向上させる。【解決手段】  光電変換装置は、半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、多層配線構造と、を有し、半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜を有する。更に、半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数のＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは、活性領域とＭＯＳトランジスタのゲート電極とを電気的に接続する、第１の層間絶縁膜に配された単一のホールに配された第１のプラグと、第１の層間絶縁膜に配されたホールに配され、活性領域と電気的に接続された第２のプラグと、を有する。そして、第２のプラグと第２のプラグよりも上部に配された配線層とが電気的に接続されており、その配線層はデュアルダマシン構造の一部である。【選択図】図１
2008210870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、
層間絶縁膜を介して複数の配線層が積層された多層配線構造と、
を有する光電変換装置において、
前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、
前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された単一のホールに配された第１のプラグと、
前記第１の層間絶縁膜に配されたホールに配され、前記活性領域と電気的に接続された第２のプラグと、を有し、
前記第２のプラグと該第２のプラグよりも上部に配された配線層とが電気的に接続されており、該配線層はデュアルダマシン構造の一部であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２のプラグの上部面積は、前記第２のプラグと電気的に接続される前記デュアルダマシン構造の第３のプラグの底部面積よりも大き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】
前記第２のプラグはタングステンからなることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記多層配線構造を構成する配線層の少なくとも一部は銅配線であり、
前記銅配線の上面に拡散防止膜を有し、
前記拡散防止膜は前記光電変換素子に対応して開口を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１のプラグと前記第２のプラグはバリアメタルを有し、
前記バリアメタルは、Ｔｉ、ＴａおよびＷのいずれかを含む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】
前記デュアルダマシン構造は、ＴｉまたはＴａのいずれかを含むバリアメタルを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記デュアルダマシン構造の配線の下部には、エッチングストップ膜が配されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
請求項１から７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の出力信号を処理する信号処理回路と、を有する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に関するものであり、詳細には、多層配線構造を有する光電変換装置におけるコンタクト、ビア及び配線の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、ビデオカメラには、ＣＣＤ型やＭＯＳ型等の光電変換装置が用いられている。ＭＯＳ型光電変換装置は、ＭＯＳトランジスタとフォトダイオードとを有する光電変換領域と、光電変換領域の信号の出力や光電変換装置の駆動を行うＭＯＳトランジスタを含む周辺回路領域とを有している。この光電変換領域と周辺回路領域とは、ＣＭＯＳ製造プロセスによって共通の工程で製造することができる。
【０００３】
ＭＯＳ型光電変換装置は、ＣＣＤに比べて、それぞれのＭＯＳトランジスタを駆動する配線、信号を読み出す配線の本数が増える。したがって、複数の配線層が層間絶縁膜を介して積層された多層配線構造が用いられる。このような配線の材料においては従来アルミニウムが多く用いられてきた。これに対して、更に配線ピッチを微細化するため、もしくは配線の膜厚を薄くして光電変換装置を低背化するために配線材料として銅を用いることが特許文献１に記載されている。また、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラの更なる多画素化を達成するために光電変換装置の画素の微細化が検討されている。
【特許文献１】特開２００４−２２１５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているように、配線材料に銅を用いた場合には、アルミニウムに比べて、銅が層間絶縁膜内を拡散する度合いが大きい。拡散により銅が半導体基板に達すると、光電変換素子の性能が低下し、ノイズが増大してしまう場合がある。従って、ノイズを抑制するために、下部コンタクトを銅ではなくチタンやタングステンを用いることが望ましいと記載されている。
【０００５】
また、光電変換装置において、光電変換素子へ光が入射する開口は配線によって規定される。従って、光の入射効率を上げ、感度を向上させるためには、光電変換素子へ光が入射するための開口を広くする配線レイアウトが必要となる。ＭＯＳ型光電変換装置は、必要な配線層の数がＣＣＤ型光電変換装置に比べて多いので、配線レイアウトの自由度が低い。そして、画素の微細化がなされるにしたがい、ＭＯＳ型光電変換装置における配線レイアウトの自由度は更に低くなってしまう。
【０００６】
よって、本発明は、配線レイアウトの自由度を低下させることなく、光電変換素子への光の入射効率を向上させたＭＯＳ型光電変換装置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】
【０００７】
本発明は、半導体基板と、前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、層間絶縁膜を介して複数の配線層が積層された多層配線構造と、を有する光電変換装置において、前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された単一のホールに配された第１のプラグと、前記第１の層間絶縁膜に配されたホールに配され、前記活性領域と電気的に接続された第２のプラグと、を有し、前記第２のプラグと該第２のプラグよりも上部に配された配線層とが電気的に接続されており、該配線層はデュアルダマシン構造の一部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光電変換素子への光の入射効率を向上させたＭＯＳ型光電変換装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の光電変換装置は、単一のホールに配されたプラグを有する。このプラグにより、半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数のＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは活性領域とＭＯＳトランジスタのゲート電極とを電気的に接続する。これは電気的接続を行う複数の領域でプラグを共有しているともみなせるため、シェアードコンタクトと呼ぶ。つまり、従来であれば、電気的に接続を行う対象となる部材の数だけコンタクトホールを形成し、配線層を介して電気的に接続していた。しかし、シェアードコンタクトによって接続を行うことで、複数のコンタクトおよびそれらを接続するための配線層をなくすことが可能となる。これにより配線の数が減り、配線レイアウトの自由度を高めることが可能となる。
【００１０】
そして、活性領域と配線層もしくはゲート電極と配線層との電気的接続は、通常のコンタクトプラグと、デュアルダマシンとの積層構造（スタックコンタクト構造）としている。つまり、１層目の配線層はデュアルダマシンプロセスで形成され、デュアルダマシン構造の一部を構成している。このような構成によれば、配線レイアウトの自由度を確保しつつ、デバイスを低背化することが可能となり、光電変換素子への光の入射効率を向上させた光電変換装置を提供することが可能となる。
【００１１】
ここでスタックコンタクトとしては、タングステンのプラグを積層させた後に、配線をシングルダマシン構造で構成することも考えられる。しかしながら、積層した上部のタングステン及びタングステンプラグが配される層間絶縁膜の厚さを薄くすることが困難である。これは、ダマシン工程におけるエッチング工程に比べて、タングステンを成膜した後に行うＣＭＰ工程のプロセスマージンを大きく取る必要があるためである。したがって層間絶縁膜を厚膜化しなくてはならなくなる。これに対して、プラグとデュアルダマシン構造とがスタックされた構造とすることにより、低背化することが可能となる。
【００１２】
したがって、本発明は、活性領域、ゲート電極と直接接しているプラグを、プラグのみを形成するプロセスで形成した後、最下層配線層及びプラグをデュアルダマシンで形成している。このため、開口率を向上させるための配線のレイアウト自由度を向上させ，更に低背化が可能となる。
【００１３】
以後、材料基板である半導体基板を「基板」と表現するが、以下のような材料基板が処理された場合も含む。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、一連の製造工程を途中にある部材、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。活性領域とは、ＬＯＣＯＳ等の素子分離領域により区切られた半導体領域であり、種々の素子が形成される、もしくは素子の一部を構成する領域である。例えば、トランジスタにおけるドレイン領域やソース領域が含まれる。また、半導体基板の主表面から基板内部への方向を下方向とし、その逆を上方向とする。
【００１４】
また、コンタクトとは、活性領域と配線あるいはゲート電極と配線との電気的な接続部分であり、ビアはコンタクトと配線または配線どうしの電気的な接続部分である。コンタクトやビアは、コンタクトホールやビアホールに配されたプラグと、プラグと活性領域や配線などの他の導電体との接続部分と、バリアメタルと、を有する。バリアメタルは、プラグ材料と絶縁膜や基板等との合金反応や、プラグ材料の絶縁膜や基板への拡散反応を抑える目的で設けられる膜である。同様の目的で、配線においてもバリアメタルは設けられている。
【００１５】
そして、デュアルダマシン構造とはダマシンプロセスによって形成された配線およびプラグの構造であり、シングルダマシン構造はダマシンプロセスによって形成された配線の構造である。
【００１６】
さらに、光電変換素子の開口は、光電変換素子への光の入射開口のことであり、一般に配線や遮光膜によるパターンによって規定される。開口を規定するパターンは、光の、光電変換素子へ入射する領域の外縁を決めるためのものである。光電変換装置断面の光学シミュレーション等を行うことによりどのパターンが開口を決めているかが分かる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（光電変換装置の回路構成）
まず、本発明が適用されうるＭＯＳ型光電変換装置の回路について説明する。図５は、ＭＯＳ型光電変換装置の回路の一例を示したものである。１２４は画素部を示している。１０１ａおよび１０１ｂは光電変換素子であり、１０２ａおよび１０２ｂは光電変換素子の電荷を転送する転送用ＭＯＳトランジスタである。１０３は光電変換素子１０１ａおよび１０１ｂや、転送用ＭＯＳトランジスタのドレイン領域をリセットするためのリセット用ＭＯＳトランジスタである。また、１０４は電荷を増幅して信号線１０６へ出力する増幅用ＭＯＳトランジスタである。増幅用ＭＯＳトランジスタは、ソースフォロワ回路の一部を構成するものである。１０５は信号線への読み出しを制御する選択用ＭＯＳトランジスタである。これら転送用トランジスタ、リセット用トランジスタ、増幅用ＭＯＳトランジスタ、選択用ＭＯＳトランジスタを読み出しトランジスタとする。図５では、この読み出し用トランジスタに含まれる１０３、１０４、１０５を２つの光電変換素子１０１ａ、１０１ｂで共有している。
【００１９】
更に、信号線１０６ごとにクランプ容量１０８を含んで構成されるクランプ回路、アンプ１２０を含んで構成される列アンプ部、容量１１２ａおよび１１２ｂを含んで構成される信号保持部が設けられている。１２３および１１９は、走査回路である。光電変換素子１０１ａおよび１０１ｂにて生じた信号は、走査回路１２３および１１９によって駆動される読み出し用トランジスタによって、信号出力線１０６から読み出される。そして、信号は、クランプ回路や信号保持部にてノイズを除去されて、水平信号線１１６ａおよび１１６ｂに出力され、最終的に差動アンプ１１８から出力される。走査回路やクランプ回路といった画素部１２４以外の部分をまとめて周辺回路部と称する。
【００２０】
以下、実施例を挙げて本発明の構成を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を超えない範囲で適宜変更組み合わせすることができる。
【００２１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、半導体領域と増幅用トランジスタのゲート電極とを接続するシェアードコンタクト構造を有している。更に、プラグと電気的に接続されるデュアルダマシン構造の配線を有している。図１に本実施形態の光電変換装置の画素部分の断面模式図を示し、詳細に説明する。
【００２２】
図１の１は、基板の一主面に設けられた第１導電型の半導体領域である。この半導体領域１はウエルでも第１導電型の基板でもよい。２は第２導電型の半導体領域であり、３は第２導電型半導体領域２を覆う第１導電型の半導体領域である。光電変換素子は、第１導電型の半導体領域１及び３と第２導電型の半導体領域とを含んで構成される。４は第２導電型半導体領域２に蓄積された光電変換素子の電荷を転送するための転送用ＭＯＳトランジスタのゲート電極であり、５は光電変換素子の電荷が転送される第２導電型の半導体領域（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）である。６は素子分離領域であり、本実施形態ではＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を有している。７はソースフォロア回路を構成する増幅ＭＯＳトランジスタのゲート電極であり、８は画素内のある活性領域である。活性領域とは、例えば、光電変換素子やＭＯＳトランジスタのソース領域やドレイン領域やそれらが配されるウエルといった半導体領域である。また、ゲート電極は、ゲート電極へ電圧を供給する配線を兼ねている場合もある。さらに、９はＦＤ領域５と増幅用ＭＯＳトランジスタのゲート電極７とを接続するコンタクト（シェアードコンタクト）のプラグである。シェアードコンタクト構造とは、単一のコンタクトホールに配されたプラグによって活性領域とゲート電極とを接続するコンタクトである。１１は、活性領域８とデュアルダマシン構造のプラグ１３および配線１５とを電気的に接続するプラグである。その上方にデュアルダマシン構造１３、１４、１５が配されている。１３はプラグ、１４はバリアメタル、１５は配線である。このとき、プラグ１１とプラグ１３によって、スタックコンタクト構造を構成し、活性領域８と配線１５とが電気的に接続される。更に、配線１５の上方にデュアルダマシン構造２１、２２、２３が配されている。２１はプラグ、２２はバリアメタル、２３は配線である。ここで、１０、１２はプラグ９、１１のバリアメタルであり、１６、２４は配線の上面を覆う拡散防止膜である。拡散防止膜１６および２４は、配線材料の拡散を抑制する。１７、１８、１９、２５は配線やコンタクト等を絶縁するための第１、第２、第３、第４の層間絶縁膜である。第１の層間絶縁膜１７は半導体基板上に配されている。また、２０は転送用ＭＯＳトランジスタや増幅用ＭＯＳトランジスタのサイドウォールである。
【００２３】
プラグ９および１１は第１の層間絶縁膜１７に配されており、第１の層間絶縁膜１７上には第２の層間絶縁膜１８が配され、プラグ１１に対応して第２の層間絶縁膜１８にデュアルダマシン構造のプラグ１３と配線１５が配されている。本実施形態の構成によれば、積層コンタクト部の低背化が図れるため、配線の平面レイアウトの自由度を向上させつつ、光電変換素子への光の入射効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
次に本実施形態の光電変換装置の製造方法の一例を図２を用いて説明する。符号は図１と対応させている。
【００２５】
一般的な半導体プロセスを用いて、半導体領域１に素子分離領域６や第２導電型の半導体領域３やＦＤ領域５等を形成する。基板上に、例えばポリシリコンからなるゲート電極４および配線を含むゲート電極７を形成した後、シリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜１７を形成し、図２（ａ）の構成を形成する。
【００２６】
次に図２（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜１７上に塗布したフォトレジストをパターニングし、レジストパターン２０を形成する。レジストパターン２０をマスクとして、第１の層間絶縁膜１７にコンタクト用の開口（コンタクトホール）２１及び２２をエッチングにて形成する。コンタクトホール２１はシェアードコンタクト構造を形成するための開口である。
【００２７】
レジストパターン２０を除去した後、バリアメタル１０及び１２を形成するための膜を形成する。さらに上層に、プラグ９及び１１を形成するための金属膜（例えば、タングステン膜）を成膜する。タングステン膜は、例えばＷＦ６ガスを用いてＣＶＤにより形成される。プラグがタングステンの場合におけるバリアメタルには、ＴｉやＴｉＮからなる単層膜や積層膜が挙げられる。バリアメタルと金属膜とを同時にエッチングにて除去することによって、バリアメタル１０及び１２を有するプラグ９及び１１が形成され、図２（ｃ）の構成となる。金属膜とを除去する方法としてエッチングの他に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いてもよい。
【００２８】
シリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜１８を形成したのち、ダマシンプロセスにてデュアルダマシン構造を形成する。まず、配線１５を形成するための溝を形成し、プラグ１３を形成するための溝（ビアホール）を形成する。第２の層間絶縁膜１８上に塗布したフォトレジストをパターニングしてレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、配線１５のための溝２３を形成する。レジストパターンを剥離した後に、再度フォトレジストを塗布し、レジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクとし、ビアを構成するプラグ１３の溝２４を形成する。レジストパターンを剥離して、図３（ａ）の構造となる。本実施形態では、溝２３から形成しているが、プラグ１３用の溝２４を形成した後、溝２３を形成してもよい。
【００２９】
そのあと、バリアメタルを成膜したのち、溝２３及び溝２４に例えば、銅を形成する。銅を形成した後にＣＭＰなどの平坦化プロセスにより余剰の銅とバリアメタルを研磨し、プラグ１３及び配線１５を形成する。次いで、配線１５上に拡散防止膜となる膜を成膜し、所定の範囲に拡散防止膜１６をパターニングすることで、図３（ｂ）の構造となる。銅の配線のバリアメタル１４は、Ｔａ系、例えばＴａＮの単層膜である。拡散防止膜１６は、例えば、炭化シリコン、窒化シリコンである。これら拡散防止膜の材料が層間絶縁膜の材料（例えば、シリコン酸化膜）とは異なる屈折率の場合には、光電変換素子上部に拡散防止膜が配されていると反射が起こり、入射光量が低減してしまう。従って、光電変換素子の光路にかからなく、配線材料の拡散を抑制することが可能な範囲に形成されるとよい。
【００３０】
さらに上部は、例えば、層間絶縁膜の成膜とデュアルダマシンプロセスとを所望の回数を繰り返し、多層配線構造を有した光電変換装置が形成されるが、この形態に限定はされない。
【００３１】
ここで、プラグ１１とデュアルダマシン構造のプラグ１３とが電気的接続をしている部分に注目する。この部分のプラグ１１の上部面積はプラグ１３の底部面積よりも大きくすることが好ましい。これはプロセス上の位置ずれを考慮した場合においても、プラグ１３がプラグ１１を踏み外す（はみ出す）ことが低減できる。
【００３２】
また、プラグ１１のアスペクト比はプラグ１３に比べて高くなること多い。よって、プラグの金属材料の埋め込み工程での埋め込み性を向上させるために、プラグ１１のコンタクトホールの上部面積が大きいことが望ましい。また、プラグ１１にタングステン、プラグ１３に銅を用いた場合には、銅はタングステンに比べて埋め込み性が良いのでプラグ１３のホールの底部面積は小さくすることが可能である。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態の構造に加えて、デュアルダマシン構造の配線１５の下部にエッチングストップ膜を有している。
【００３４】
図２および図４を用いて製造方法を述べながら構成を説明する。図２（ｃ）の構造まで形成した後、図４（ａ）に示すように第２の層間絶縁膜１８を、所望の高さに形成する。更に第２の層間絶縁膜１８上に、エッチングストップ膜として機能する膜を成膜する。このエッチングストップ膜として機能する膜には、例えば炭化シリコン、窒化シリコンがある。次いで、レジストパターンをマスクとし、エッチングストップ膜として機能する膜のプラグ１３用の開口に対応する部分に開口を形成し、エッチングストップ膜３０を形成する。このとき光電変換素子の上部も開口を形成しておくことが望ましい。そして、図４（ａ）の構造となる。
【００３５】
その後、第３の層間絶縁膜３１を成膜し、レジストパターンをマスクとして配線のための溝２３を形成する、さらにレジストパターン剥離後に、再度レジストパターニングを形成し、レジストパターンをマスクとし、プラグ用の溝２４（ビアホール）を形成する。そして、レジストパターニングを剥離し、図４（ｂ）の構造となる。
【００３６】
バリアメタル１４を成膜したのち、溝２３及び溝２４に銅を形成する。銅を形成した後、ＣＭＰにより余剰の銅とバリアメタルを研磨することで、プラグ１３及び配線１５を形成する。次いで、配線１５を保護するための拡散防止膜を成膜し、レジストパターンをマスクとし、エッチングすることにより、所定範囲に拡散防止膜１６を形成し、図３（ｃ）の構造となる。バリアメタル１４や拡散防止膜１６は第１の実施形態にて述べた材料が挙げられる。この後の工程は第１の実施形態と同様である。
【００３７】
本実施形態においては、デュアルダマシンプロセスにてプラグ用の溝２４を形成する際に、エッチングストップ膜３０からなるハードマスクを用いている。このハードマスクを用いることにより、プラグ１３の高さを第２の層間絶縁膜１８の膜厚で決めることができる。そのため、配線１５とその下部に配されるプラグ９との距離が安定し、配線１５とプラグ９の間の電流リークが生じにくくなり、積層構造を有する光電変換装置の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３８】
以上、本発明によれば、より高品質な光電変換装置を提供することが可能となる。また、材料や製造方法は各実施形態に限られるものではなく、半導体基板の導電型や画素の構成、配線レイアウトなどは記載の構成に限られるものではない。例えば、スタックコンタクト構造のプラグの積層数は、適宜設定されるものである。
【００３９】
（撮像システムへの応用）
図６は、上述の実施形態にて説明した光電変換装置を、撮像システムの一例であるビデオカメラへ適用した場合のブロック図である。他の撮像システムとしてデジタルスチルカメラ等があげられる。以下、図６を元に詳細に説明する。
【００４０】
７０１は、撮影レンズで焦点調節を行うためのフォーカスレンズ７０１Ａ、ズーム動作を行うズームレンズ７０１Ｂ、結像用のレンズ７０１Ｃを備える光学系である。さらに光学系として、絞り及びシャッタ７０２を有する。７０３は撮像面に結像された被写体像を光電変換して電気的な撮像信号に変換する光電変換装置である。この光電変換装置７０３は、各実施形態にて説明した光電変換装置を用いている。７０４は光電変換装置７０３の出力信号である光電変換信号をサンプルホールドし、さらに、レベルをアンプするサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）であり、映像信号を出力する。
【００４１】
７０５は、サンプルホールド回路７０４から出力された映像信号にガンマ補正、色分離、ブランキング処理等の所定の処理を施すプロセス回路で、輝度信号Ｙおよびクロマ信号Ｃを出力するプロセス回路である。プロセス回路７０５から出力されたクロマ信号Ｃは、色信号補正回路７２１で、ホワイトバランス及び色バランスの補正がなされ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙとして出力される。また、プロセス回路７０５から出力された輝度信号Ｙと、色信号補正回路７２１から出力された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、エンコーダ回路（ＥＮＣ回路）７２４で変調され、標準テレビジョン信号として出力される。そして、図示しないビデオレコーダ、あるいはモニタ電子ビューファインダ（ＥＶＦ）等の電子ビューファインダへと供給される。  次いで、７０６はアイリス制御回路で有り、サンプルホールド回路７０４から供給される映像信号に基づいてアイリス駆動回路７０７を制御する。そして、映像信号のレベルが所定レベルの一定値となるように、絞り７０２の開口量を制御すべくｉｇメータ７０８を自動制御する。
【００４２】
７１３及び７１４は、サンプルホールド回路７０４から出力された映像信号中より合焦検出を行うために必要な高周波成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。それぞれ異なる帯域制限である第１のバンドパスフィルタ７１３（ＢＰＦ１）及び第２のバンドパスフィルタ７１４（ＢＰＦ２）から出力された信号は、ゲート回路７１５及びフォーカスゲート枠でゲートされる。ピーク検出回路７１６でピーク値が検出されてホールドされる。それと共に、論理制御回路７１７に入力される。この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。
【００４３】
また、７１８はフォーカスレンズ７０１Ａの移動位置を検出するフォーカスエンコーダ、７１９はズームレンズ７０１Ｂの合焦を検出するズームエンコーダ、７２０は絞り７０２の開口量を検出するアイリスエンコーダである。これらのエンコーダの検出値は、システムコントロールを行う論理制御回路７１７へと供給される。
【００４４】
その論理制御回路７１７は、設定された合焦検出領域内に相当する映像信号に基づいて、被写体に対する合焦検出を行い、焦点調節を行う。即ち、各々のバンドパスフィルタ７１３、７１４より供給された高周波成分のピーク値情報を取り込む。その後、高周波成分のピーク値が最大となる位置へとフォーカスレンズ７０１Ａを駆動する。そのために、フォーカス駆動回路７０９にフォーカスモーター７１０の回転方向、回転速度、回転もしくは停止等の制御信号を供給し、これを制御する。
【００４５】
ズーム駆動回路７１１は、ズームが指示されると、ズームモーター７１２を回転させる。ズームモーター７１２が回転すると、ズームレンズ７０１Ｂが移動し、ズームが行われる。このプロセス回路７０５や論理制御回路７１７等を信号処理回路と総称する場合もある。
【００４６】
このような撮像システムに、光電変換素子への入射光量が増加し、ノイズの少ない本発明の光電変換装置を用いることによって、ＳＮ比のよい撮像システムを提供することが可能となる。
【００４７】
以上、本発明によれば、より高品質な光電変換装置および撮像システムを提供することが可能となる。また、材料や製造方法は各実施形態に限られるものではなく、半導体基板の導電型や画素の構成、配線レイアウト等は記載の構成に限られるものではない。例えば、積層配線構造において銅配線とアルミニウム配線は混在していてもよく、適宜設定されるものである。また、本発明は必ずしも光電変換装置に限定されず、半導体集積回路、例えばＳＲＡＭ等にも適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施形態の光電変換装置の断面模式図
【図２】光電変換装置の製造工程を示す模式図
【図３】光電変換装置の製造工程を示す模式図
【図４】光電変換装置の製造工程を示す模式図
【図５】光電変換装置の回路の一例
【図６】撮像システムの一例のブロック図
【符号の説明】
【００４９】
１、３  第１導電型の半導体領域
２、５  第２導電型の半導体領域
４  転送用ＭＯＳトランジスタのゲート電極
６  素子分離領域
７  増幅用ＭＯＳトランジスタのゲート電極
８  ＭＯＳトランジスタのソースもしくはドレイン領域
９、１１  プラグ
１０、１２  プラグのバリアメタル
１４、２５  配線のバリアメタル
１３、１５、２６、２７  配線
１６、２８  拡散防止膜  
１７、１８、１９、２９  層間絶縁膜
３０  エッチングストップ膜
【図１】
2008210870.tif 000003
【図２】
2008210870.tif 000004
【図３】
2008210870.tif 000005
【図４】
2008210870.tif 000006
【図５】
2008210870.tif 000007
【図６】
2008210870.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月20日(2007.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、
層間絶縁膜を介して複数の配線を含む配線層が複数積層された多層配線構造と、
を有する光電変換装置において、
前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、
前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを前記配線層の配線を介さずに電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された第１のホールに配された第１のプラグと、
前記第１の層間絶縁膜に配された第２のホールに配され、前記活性領域と電気的に接続された第２のプラグと、を有し、
前記第２のプラグの上部で、前記第２のプラグに最も近接して配された配線と前記第２のプラグとが電気的に接続され、
前記第２のプラグと電気的に接続された配線はデュアルダマシン構造の一部であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２のプラグの上部面積は、前記第２のプラグと電気的に接続される前記デュアルダマシン構造の第３のプラグの底部面積よりも大き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】
前記第１のプラグ及び前記第２のプラグを形成する材料は、前記デュアルダマシン構造を形成する材料に比べて拡散係数が小さいことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第２のプラグはタングステンからなることを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記多層配線構造を構成する配線層の少なくとも一部は銅配線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記銅配線の上面に拡散防止膜を有し、前記拡散防止膜は前記光電変換素子に対応して開口を有することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１のプラグと前記第２のプラグはバリアメタルを有し、前記バリアメタルは、Ｔｉ、ＴａおよびＷのいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記デュアルダマシン構造は、ＴｉまたはＴａのいずれかを含むバリアメタルを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記デュアルダマシン構造の配線の下部には、エッチングストップ膜が配されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９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の出力信号を処理する信号処理回路と、を有することを特徴とする撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、半導体基板と、前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、層間絶縁膜を介して複数の配線を含む配線層が複数積層された多層配線構造と、を有する光電変換装置において、前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを前記配線層の配線を介さずに電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された第１のホールに配された第１のプラグと、前記第１の層間絶縁膜に配された第２のホールに配され、前記活性領域と電気的に接続された第２のプラグと、を有し、前記第２のプラグの上部で、前記第２のプラグに最も近接して配された配線と前記第２のプラグとが電気的に接続され、前記第２のプラグと電気的に接続された配線はデュアルダマシン構造の一部であることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月10日(2008.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、
層間絶縁膜を介して複数の配線を含む配線層が複数積層された多層配線構造と、
を有する光電変換装置において、
前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、
前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうし、あるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを前記配線層の配線を介さずに電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された第１のホールに配された第１のプラグと、
前記第１の層間絶縁膜に配された第２のホールに配され、前記半導体基板に配された複数の活性領域のいずれかと電気的に接続された第２のプラグと、
前記多層配線構造のうち最下層の配線層に含まれ、第３のプラグを介して前記第２のプラグと電気的に接続された配線と、を有し、
前記第３のプラグと前記第３のプラグを介して前記第２のプラグと電気的に接続された配線とが、デュアルダマシン構造を構成することを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２のプラグの上面の面積は、前記第３のプラグの底面の面積よりも大き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】
前記第１のプラグ及び前記第２のプラグを形成する材料は、前記デュアルダマシン構造を形成する材料に比べて拡散係数が小さいことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第２のプラグを形成する材料はＷを含むことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記多層配線構造を構成する配線層の少なくとも一部は銅配線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記銅配線の上面に拡散防止膜を有し、前記拡散防止膜は前記光電変換素子に対応して開口を有することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１のプラグと前記第２のプラグはバリアメタルを有し、前記バリアメタルは、Ｔｉ、ＴａおよびＷのいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記デュアルダマシン構造は、ＴｉまたはＴａのいずれかを含むバリアメタルを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記デュアルダマシン構造を構成する配線の下部には、エッチングストップ膜が配されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記最下層の配線層に含まれる配線が、前記第１のプラグ上部に配されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記光電変換素子にて生じた電荷を転送する転送用ＭＯＳトランジスタと、前記転送用ＭＯＳトランジスタによって電荷が転送される、活性領域であるフローティングディフュージョン領域と、前記フローティングディフュージョン領域の電位に基づく信号を出力する増幅用ＭＯＳトランジスタとを有し、
前記第１のプラグは、前記フローティングディフュージョン領域と前記増幅用ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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の出力信号を処理する信号処理回路と、を有することを特徴とする撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、半導体基板と、前記半導体基板に配された光電変換素子およびＭＯＳトランジスタと、層間絶縁膜を介して複数の配線を含む配線層が複数積層された多層配線構造と、を有する光電変換装置において、前記半導体基板上に配された第１の層間絶縁膜と、前記半導体基板に配された複数の活性領域どうし、複数の前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極どうしあるいは前記活性領域と前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極とを前記配線層の配線を介さずに電気的に接続する、前記第１の層間絶縁膜に配された第１のホールに配された第１のプラグと、前記第１の層間絶縁膜に配された第２のホールに配され、前記半導体基板に配された複数の活性領域のいずれかと電気的に接続された第２のプラグと、前記多層配線構造のうち最下層の配線層に含まれ、第３のプラグを介して前記第２のプラグと電気的に接続された配線と、を有し、前記第３のプラグと前記第３のプラグを介して前記第２のプラグと電気的に接続された配線とが、デュアルダマシン構造を構成することを特徴とする。