(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元的に配列された複数の画素と、
前記複数の画素を分離する複数の画素分離溝と、
前記複数の画素の全てを接続するように表面側に形成された金属配線とを備え、
前記金属配線は、前記画素分離溝の表面においては前記画素分離溝の側面及び底面の一部分のみに形成されていることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記底面の一部分に形成された前記金属配線は、前記複数の画素のうち隣接する画素を相互に接続するように形成されていることを特徴とする、請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記底面の一部分は、前記複数の画素分離溝が交差する交差部であることを特徴とする、請求項１又は２記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記画素は、下部コンタクト層、一の波長帯域の光を吸収する第１吸収層、共通コンタクト層、他の波長帯域の光を吸収する第２吸収層、上部コンタクト層を順に積層した構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記複数の画素の表面側に前記各画素に一つずつ形成されたバンプと、
前記バンプと前記共通コンタクト層とを接続するバンプ接続用金属配線とを備え、
前記金属配線は、前記画素分離溝の側面に形成された部分と、前記交差部の底面に形成された部分と、前記上部コンタクト層と前記画素分離溝の側面に形成された部分とを接続する部分とを有することを特徴とする、請求項４記載のイメージセンサ。
【請求項６】
基板上に、半導体積層構造を形成し、
二次元的に配列された複数の画素が形成されるように前記半導体積層構造に複数の画素分離溝を形成し、
表面上に配線金属を形成し、
前記画素分離溝においては前記画素分離溝の底面に形成された前記配線金属の一部分のみを覆うようにマスクを形成し、
前記画素分離溝の側面に形成された前記配線金属が残るように異方性エッチングによって前記配線金属を除去して金属配線を形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素が分離溝で分離されて二次元的に配列されているイメージセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画素が分離溝で分離されて二次元的に配列されているイメージセンサとしては、例えば量子井戸型赤外線フォトディテクタ（ＱＷＩＰ；Quantum Well Infrared Photodetector）によって各画素を構成した赤外線イメージセンサがある。
特に、赤外線イメージセンサにおいては複数の波長において動作可能なものが求められており、２つの波長帯域に感度を有する構造を持つ２波長ＱＷＩＰによって各画素を構成した赤外線イメージセンサが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような赤外線イメージセンサの各画素を構成する２波長ＱＷＩＰは、図７に示すように、下部コンタクト層、一の波長帯域に対して感度を持つ第１多重量子井戸（ＭＱＷ；Multi Quantum Well）層、共通コンタクト層、他の波長帯域に対して感度を持つ第２多重量子井戸（ＭＱＷ）層、上部コンタクト層を順に積層させた構造になっている。
そして、これらの３つのコンタクト層のそれぞれに接続されるように、１つの画素上に３つのバンプ（金属バンプ）が形成されており、共通コンタクト層に接続されたバンプを介してバイアスをかけ、下部コンタクト層に接続されたバンプから第１ＭＱＷ層からの信号電流を取り出し、上部コンタクト層に接続されたバンプから第２ＭＱＷ層からの信号電流を取り出すようになっている。
【特許文献１】特開２０００−３２３７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の２波長ＱＷＩＰによって各画素を構成した赤外線イメージセンサのように、一画素につき３つのバンプを形成する場合、狭ピッチ化（微細化）が難しく、多画素化による高解像度化の要求を満たすのが困難である。バンプは例えばＩｎ等の金属によって形成され、その微細化には限界があり、また、バンプの微細化によってバンプの高さが低下すると耐熱サイクル性の劣化につながるからである。
【０００５】
このため、多画素化による高解像度化を図るためには、バンプサイズを小さくするのではなく、一画素あたりのバンプの数を減らすために、バンプに代えて、表面側に金属配線（表面配線）を形成することが考えられる。
例えば、図８に示すように、各画素と各画素を分離する分離溝を横切るように金属配線を形成することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、分離溝の深さは例えば５μｍ程度であり、分離溝部分の凹凸が激しいため、金属配線のパターンを形成するのが難しい。
この場合、例えば、表面に形成されるパッシベーション膜を厚くして分離溝を埋め込み、さらに表面を研磨等によって平坦化してから、金属配線を形成することが考えられる。
しかしながら、この場合、平坦化のための研磨工程が必要になり、プロセスが煩雑になってしまう。また、例えばＱＷＩＰのように７０Ｋ程度まで冷却して使用するような素子の場合、分離溝を埋め込むのは耐熱サイクル性を劣化させる可能性が高く、好ましくない。
【０００７】
また、例えば、図９に示すように、各画素を分離する分離溝の底面に表面配線を形成することが考えられる。
しかしながら、実際に分離溝の底面にパターニングする場合、分離溝の幅をかなり広くする必要がある。このため、各画素の面積を小さくすることになり、この結果、感度が落ちてしまうため、実用的ではない。また、分離溝の底面に表面配線を形成するために、図１０に示すように、分離溝の底面の一部を覆うようにレジストを形成し、不要な配線金属を除去すると、削られた金属のカスがレジストの表面に付着し、レジストを除去した後に、図１１に示すように、分離溝の底面に形成された金属配線上にバリとなって残ってしまうことになる。このようなバリが残っていると、後の製造工程で剥がれるなどして、プロセスに悪影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない。通常、分離溝の底面に表面配線を形成するためのレジストパターンに沿って発生したバリは、直線状で長いため、剥がれて再付着すると、例えば画素間でショートが発生する等の不良の原因となりかねない。
【０００８】
そこで、例えば耐熱サイクル性や感度などの特性を劣化させることなく、バリができるだけ発生しないようにしながら、表面配線を容易に形成できるようにし、バンプの数を減らして、多画素化による高解像度化を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本イメージセンサは、二次元的に配列された複数の画素と、複数の画素を分離する複数の画素分離溝と、複数の画素の全てを接続するように表面側に形成された金属配線とを備え、金属配線は、画素分離溝の表面においては画素分離溝の側面及び底面の一部分のみに形成されていることを要件とする。
本イメージセンサの製造方法は、基板上に、半導体積層構造を形成し、二次元的に配列された複数の画素が形成されるように半導体積層構造に複数の画素分離溝を形成し、表面上に配線金属を形成し、画素分離溝においては画素分離溝の底面に形成された配線金属の一部分のみを覆うようにマスクを形成し、画素分離溝の側面に形成された配線金属が残るように異方性エッチングによって配線金属を除去して金属配線を形成することを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、本イメージセンサ及びその製造方法によれば、例えば耐熱サイクル性や感度などの特性を劣化させることなく、バリができるだけ発生しないようにしながら、表面配線を容易に形成できるようになり、バンプの数を減らして、多画素化による高解像度化を実現することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面により、本実施形態にかかるイメージセンサ及びその製造方法について、図１〜図６を参照しながら説明する。
以下、本発明を、例えば、複数の画素が分離溝で分離されて二次元的に配列されており、赤外線の入射量に応じて光電流を発生しうる赤外線イメージセンサであって、異なる波長帯域に対して感度を有する２つの多重量子井戸（ＭＱＷ；Multi Quantum Well）層を赤外線吸収層として用いた量子井戸型赤外線フォトディテクタ（ＱＷＩＰ；Quantum Well Infrared Photodetector；２波長ＱＷＩＰ；赤外線検知素子；フォトセンサ）によって各画素を構成した量子井戸型赤外線イメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１２】
本実施形態にかかる量子井戸型赤外線イメージセンサ（イメージセンサ素子）は、例えば図１に示すように、二次元的に配列される複数の画素（素子）１と、複数の画素１を分離する複数の画素分離溝（素子分離溝）２と、複数の画素１の全てが接続されるように表面側に形成された金属配線（表面配線；配線金属；コンタクト金属）３とを備える。
そして、金属配線３は、図１に示すように、画素分離溝２の表面（側面及び底面）においては画素分離溝２の側面（基板に対して垂直な面；画素１の側面）及び複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面のみに形成されている。
【００１３】
ここでは、交差部４の底面に形成された金属配線３は、図１に示すように、複数の画素１のうち隣接する画素１を相互に接続するように形成されている。なお、交差部４の底面に形成された金属配線３の具体的な構成例については後述する。
本量子井戸型赤外線イメージセンサは、半導体基板上に、異なる波長帯域に対して感度を有する２つのＭＱＷ層の上下をコンタクト層で挟み込んだ構造の半導体結晶からなり［図２（Ａ）参照］、縦横に延びる画素分離溝２によって分離されて複数の画素１が形成されている（図１参照）。
【００１４】
本実施形態では、各画素１は、２つの感度波長を持つ構造の２波長ＱＷＩＰによって構成されている。
具体的には、各画素１の構造、即ち、２波長ＱＷＩＰの構造（素子構造）は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）１０上に、下部コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１１、一の波長帯域の光（ここでは赤外線）を吸収する第１ＭＱＷ層（吸収層；感光層）１２、共通コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１３、他の波長帯域の光（ここでは赤外線）を吸収する第２ＭＱＷ層（吸収層；感光層）１４、上部コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１５を順に積層した構造（半導体積層構造）になっている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）では、説明を分かり易くするために、金属配線３を覆うように設けられるパッシベーション膜は図示していない。
【００１５】
なお、下部コンタクト層１１は、図２（Ａ）に示すように、画素分離溝２によって画素毎に分離されていない。つまり、下部コンタクト層１１は、全画素でつながっている。
本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、共通コンタクト層１４の表面が露出するように、各画素１のそれぞれに一つずつコンタクト溝５が形成されている。
また、本実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、本量子井戸型赤外線イメージセンサを構成する半導体積層構造（半導体結晶）の表面全体を覆うようにパッシベーション膜（絶縁膜；例えばＳｉＮ膜等）６が形成されている。
【００１６】
また、本実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜６のコンタクト溝５の底面に形成された部分に、共通コンタクト層１３の表面が露出するように第１コンタクト穴７が形成されている。
また、本実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜６の各画素１の上面に形成された部分に、上部コンタクト層１５の表面が露出するように、各画素１のそれぞれに一つずつ第２コンタクト穴８が形成されている。
【００１７】
また、本実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、各画素１の表面側に、パッシベーション膜６を介して、各画素１に一つずつバンプ（金属バンプ；バンプ電極；ここではＩｎバンプ）９が形成されている。つまり、本２波長ＱＷＩＰは、一画素あたり１つのバンプで駆動しうる一画素一バンプの２波長ＱＷＩＰである。
さらに、本量子井戸型赤外線イメージセンサでは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、画素分離溝２の側面（画素１の側面）、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面、画素分離溝２の側面（画素１の側面）から上部コンタクト層１５の表面を露出させた第２コンタクト穴８までの領域、及び、バンプ形成領域から共通コンタクト層１３の表面を露出させたコンタクト溝５（内部にコンタクト穴７がある）までの領域に、金属配線３が形成されている。つまり、金属配線３は、画素分離溝２の側面（画素１の側面）に形成された部分３Ａと、交差部４の底面に形成された部分３Ｂと、バンプ９と共通コンタクト層１３とを接続する部分３Ｃと、上部コンタクト層１５と画素分離溝２の側面に形成された部分３Ａとを接続する部分３Ｄとを有する。
【００１８】
なお、金属配線３の一部分３Ｃは、共通コンタクト層１３に接続される引出電極及びバンプ下地層からなり、全画素１を接続するように形成されていない。このため、全画素１を接続するように形成された金属配線３Ａ，３Ｂ，３Ｄと区別するために、バンプ接続用金属配線と呼ぶ。
そして、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、金属配線３Ｃによって、第１コンタクト穴７を介して、バンプ９と共通コンタクト層１３とが接続されている。ここでは、バンプ９と共通コンタクト層１３とを接続する金属配線３Ｃが、パッシベーション膜６の第１コンタクト穴７を介して露出している共通コンタクト層１３の表面からバンプ９の下側まで延びるように、パッシベーション膜６の表面上に形成されている。
【００１９】
また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、金属配線３Ｄによって、第２コンタクト穴８を介して、全画素１を接続するように形成された金属配線３Ａ，３Ｂと上部コンタクト層１５とが接続されている。ここでは、全画素１を接続するように形成された金属配線３Ａ，３Ｂ、即ち、画素分離溝２の側面（画素１の側面）及び複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面に形成された金属配線３Ａ，３Ｂと、上部コンタクト層１５とを接続する金属配線３Ｄが、パッシベーション膜６の第２コンタクト穴８を介して露出している上部コンタクト層１５の表面から画素分離溝２の側面（画素１の側面）まで延びるように、パッシベーション膜６の表面上に形成されている。
【００２０】
ここでは、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面に形成される金属配線３Ｂ、即ち、各画素１の側面に形成された金属配線３Ａを接続するための金属配線（接続用金属配線）３Ｂは、図２（Ｂ）に示すように、隣接する４つの画素１の間に形成される四角形状の領域の対角線上に形成している。
また、本実施形態では、全画素１を接続するように形成された金属配線３Ａ，３Ｂ，３Ｄ、及び、全画素１でつながっている下部コンタクト層１１は、それぞれ、例えば素子外周部に設けられた信号処理回路チップのバイアス供給部に接続されている。つまり、本実施形態では、素子外周部に信号処理回路を設けているため、これらの金属配線３Ａ，３Ｂ，３Ｄ及び下部コンタクト層１１は各画素１から素子外周部まで延びている。これにより、各画素１の上側に設けられている第２ＭＱＷ層１４に金属配線３Ａ，３Ｂ，３Ｄを介してバイアス電圧が印加される一方、各画素１の下側に設けられている第１ＭＱＷ層１２に下部コンタクト層１１を介してバイアス電圧が印加されるようになっている。
【００２１】
なお、全画素１を接続するように形成された金属配線（即ち、画素分離溝２の側面及び複数の画素分離溝２が交差する交差部３の底面に形成された金属配線３Ａ，３Ｂ、並びに、画素分離溝２の側面に形成された金属配線３Ａと上部コンタクト層１５とを接続する金属配線３Ｄ）を、バイアス用金属配線と呼び、上部コンタクト層１５及び下部コンタクト層１１を、バイアス用コンタクト層と呼ぶ。
【００２２】
一方、各画素１のそれぞれに一つずつ形成され、金属配線３Ｃによって共通コンタクト層１３に接続されているバンプ９は、例えばフリップチップボンディングなどによって、各画素が対応する信号処理回路チップ中の各セルに別個に電気的に接続されている。これにより、第１ＭＱＷ層１２及び第２ＭＱＷ層１４からの信号電流は、共通コンタクト層１３、金属配線３Ｃ及びバンプ９を介して、取り出され、信号処理回路チップ中の各セルへ送られるようになっている。この場合、上下に設けられた各ＭＱＷ層１２，１４によって構成される２つのＱＷＩＰを同時に駆動することはできないが、これらの２つのＱＷＩＰを時分割で動作させるようにすれば良い。
【００２３】
なお、バンプ９と共通コンタクト層１３とを接続する金属配線３Ｃを、信号取出用金属配線と呼び、共通コンタクト層１３を、信号取出用コンタクト層と呼ぶ。
次に、本実施形態にかかるイメージセンサ（量子井戸型赤外線イメージセンサ；イメージセンサ素子）の製造方法について、図３，図４を参照しながら説明する。
以下、本量子井戸型赤外線イメージセンサを構成する一つの画素（１画素１バンプの２波長ＱＷＩＰ；ＱＷＩＰ素子）及びその周辺に形成される金属配線の形成プロセスを中心に説明する。
【００２４】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）１０上に、下部コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１１、一の波長帯域の光（ここでは赤外線）を吸収する第１ＭＱＷ層（吸収層；感光層）１２、共通コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１３、他の波長帯域の光（ここでは赤外線）を吸収する第２ＭＱＷ層（吸収層；感光層）１４、上部コンタクト層（例えばＧａＡｓコンタクト層）１５を順に積層した半導体積層構造（ウェハ）を形成する。
【００２５】
次に、図３（Ａ），（ａ）に示すように、上部コンタクト層１５及び第２ＭＱＷ層１４を除去して、共通コンタクト層１３まで達するコンタクト溝５を形成するとともに、下部コンタクト層１１の直上までの深さの複数の画素分離溝２を形成する。これにより、二次元的に配列された複数の画素１が形成される。また、複数の画素１のそれぞれに一つずつコンタクト溝５が形成される。
【００２６】
次いで、図３（Ａ），（ａ）に示すように、ウェハの表面上（表面全体）にパッシベーション膜（絶縁膜）６を形成する。
次に、図３（Ａ），（ａ）に示すように、パッシベーション膜６の所望の位置にコンタクト穴７，８を形成する。つまり、パッシベーション膜６のコンタクト溝５の底面に形成された部分に、共通コンタクト層１３の表面が露出するように第１コンタクト穴７を形成するとともに、パッシベーション膜６の画素１の上面に形成された部分に、上部コンタクト層１５の表面が露出するように第２コンタクト穴８を形成する。
【００２７】
このようにして、ウェハの表面全体にパッシベーション膜６を形成し、コンタクト穴７，８を開けた後、図３（Ｂ），（ｂ）に示すように、その表面上（表面全体）に、例えばスパッタ等によって配線金属３Ｘを堆積させて形成する。
続いて、所望の金属配線３［図３（Ｄ），（ｄ）参照］を形成するために、配線金属３Ｘ上に、図３（Ｃ），（ｃ）に示すように、所望のパターンを有するマスク２０を形成する。ここでは、配線金属３Ｘの表面上（表面全体）に、レジストを塗布し、これを所望の形状にパターニングしてマスク（レジストマスク；レジストパターン）２０を形成する。
【００２８】
本実施形態では、図３（Ｃ），（ｃ）に示すように、画素分離溝２においては複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面のみに、複数の画素１のそれぞれの表面上においては、画素分離溝２の側面（画素１の側面）から上部コンタクト層１５の表面を露出させた第２コンタクト穴８までの領域、及び、バンプ形成領域から共通コンタクト層１３の表面を露出させた第１コンタクト穴７（コンタクト溝５）までの領域のみに、レジストパターン２０を形成する。
【００２９】
特に、図３（Ｃ），（ｃ）に示すように、画素分離溝２においては、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面に形成された配線金属３Ｘのみを覆うようにレジストパターン２０を形成する。ここでは、交差部４の底面に形成された配線金属３Ｘを覆うように形成するレジストパターン２０は、複数の画素１のうち隣接する４つの画素１の間に形成される四角形状の領域の対角線上に形成する。
【００３０】
このようにして形成されたレジストパターン（マスク）２０を用いて、イオンミリングによって配線金属３Ｘの不要な部分を除去して、所望の金属配線３（３Ａ〜３Ｄ）を形成する。
この場合、イオンミリングによって配線金属３Ｘを除去した後に、レジストパターン２０を形成した領域以外に、画素分離溝２の側面、即ち、各画素１の側面（周辺）にも配線金属３Ｘが残ることになる。つまり、所望の金属配線３として、画素分離溝２の側面（画素１の側面）、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面、画素分離溝２の側面（画素１の側面）から上部コンタクト層１５の表面を露出させた第２コンタクト穴８までの領域、及び、バンプ形成領域から共通コンタクト層１３の表面を露出させた第１コンタクト穴７（コンタクト溝５）までの領域に、金属配線３（３Ａ〜３Ｄ）が一括形成されることになる。
【００３１】
本実施形態では、交差部４の底面に形成される金属配線３Ｂは、隣接する４つの画素１の間に形成される四角形状の領域の対角線上に形成される。
なお、本実施形態では、異方性の高い除去方法としてイオンミリングを用いているが、これに限られるものではなく、画素分離溝２の側面に形成された配線金属３Ｘが残るように異方性エッチングを行なえば良く、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）などのドライエッチングを用いることもできる。
【００３２】
このように、本実施形態では、イオンミリングなどの異方性の高い除去方法を用いた場合に、除去されないで残ってしまう配線金属３Ｘ、即ち、画素分離溝２の側面（画素１の側面）に形成された配線金属３Ｘを、金属配線３（３Ａ）として用いるようにしている。
つまり、本実施形態では、交差部４を除く画素分離溝２に金属配線３を形成するのにレジストパターン（マスク）２０を形成することなく、イオンミリングなどの異方性の高い除去方法では垂直面又はそれに近い面に形成されている配線金属３Ｘは除去されないで残ってしまうという性質を利用して、画素分離溝２の側面（画素１の側面）に除去されないで残ってしまう配線金属３Ｘを、金属配線３（３Ａ）として用いるようにしている。
【００３３】
このため、画素分離溝の底部に金属配線を形成する場合（図９，図１０参照）のように、画素分離溝の幅を広くする必要がなく、したがって、有効画素面積が小さくなり、感度が低下することもない。逆に、画素１の側面に金属配線３（３Ａ）が形成されるため、これが反射板として機能し、入射した赤外線が外部へ逃げないようにすることができ、感度向上に寄与することになる。
【００３４】
但し、この場合、画素周辺部（画素１の側面）にしか金属配線３Ａが形成されないため、各画素１の側面に形成された金属配線３Ａを相互に接続する必要がある。そこで、上述のように、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面にレジストパターン２０を形成し、交差部４の底面に金属配線３Ｂを形成することで、各画素１の側面に形成された金属配線３Ａを相互に接続するようにしている。なお、交差部４は比較的開口が大きいため、パターニングは容易である。
【００３５】
以下、このような方法によって金属配線３を形成している理由を説明する。
まず、表面側に金属配線を形成する場合、画素分離溝の底面に金属配線を形成することが考えられる（図９参照）。
しかしながら、実際に画素分離溝の底面にパターニングする場合、画素分離溝の幅をかなり広くする必要があるため、各画素の面積を小さくすることになり、この結果、感度が落ちてしまうため、実用的ではない。
【００３６】
また、画素分離溝の底面に表面配線を形成するために、画素分離溝の底面を覆うようにレジストを形成し（図１０参照）、不要な配線金属を除去すると、削られた金属のカスがレジストの表面に付着し、レジストを除去した後に、画素分離溝の底面に形成された表面配線上にバリとなって残ってしまうことになる（図１１参照）。
このようなバリが残っていると、後の製造工程で剥がれるなどして、プロセスに悪影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない。通常、画素分離溝の底面に表面配線を形成するためのレジストパターンに沿って発生したバリは、直線状で長いため、剥がれて再付着すると、例えば画素間でショートが発生する等の不良の原因となりかねない。
【００３７】
また、図５（Ａ），（ａ）に示すように、画素分離溝内の全面（側面及び底面）に金属配線を形成することも考えられる。
この場合、図５（Ｂ），（ｂ）に示すように、画素分離溝の幅よりも若干幅を広くしてレジストパターンを形成することになる。これは、画素分離溝内のレジストの厚さが非常に厚くなっている領域を避けるようにレジストパターンを形成しないと、レジストの現像がうまくできないからである。このため、実質的な有効画素面積が小さくなり、信号が低下し、感度低下につながるため、好ましくない。また、この場合も、上述の画素分離溝の底面に金属配線を形成する場合（図９参照）と同様に、画素分離溝に沿ってレジストパターンを形成する必要があり、また、レジストパターンも大きいため、バリが発生し、後の製造工程で剥がれるなどして、プロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。また、直線状で長いバリが発生することもあり、例えば画素間でショートが発生する等の不良の原因となりかねない。
【００３８】
さらに、イオンミリングの際のバリ対策として、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、レジストをベーキングによって丸く成形することも考えられる。
これは、イオンミリングによって飛散してレジスト表面に付着した金属カスが、その後のイオンミリングによって除去されるようにするためである。
つまり、図６（Ａ）に示すように、レジストの端面が垂直になっていると、その垂直端面に付着した金属カスがイオンミリングによって削られず、最後まで残ってしまい、バリが発生してしまう。このため、図６（Ｂ）に示すように、レジストを高温でベーキングして形状に丸みを持たせ、端面がウェハに対して垂直にならないようにし、レジスト端面に付着した金属カスが、その後のイオンミリングによって削られるようにして、バリが残りにくくすることが考えられる。
【００３９】
しかしながら、レジストベーキング工程を経ることでレジストパターンの幅は多少広がってしまうため、実質的な有効画素面積が小さくなり、信号が低下し、感度低下につながるため、好ましくない。また、ベーキングによるレジスト成形を行なったとしても、バリが無くなるとは限らない。
そこで、本実施形態では、上述のように、交差部４を除いて画素分離溝２はあえてレジストパターン（マスク）２０を形成せずに、イオンミリングなどの異方性の高い除去方法を用いた場合に画素分離溝２の側面（画素１の側面；基板に対して垂直な面）に除去されないで残ってしまう配線金属３Ｘを、金属配線３（３Ａ）として用いるようにしている。そして、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面のみにレジストパターン２０を形成し、交差部４の底面に金属配線３Ｂを形成することで、各画素１の側面に形成された金属配線３Ａを相互に接続するようにしている。
【００４０】
このように、画素分離溝２の側面に金属配線３Ａを形成するのにレジストを使用しないため、この部分ではバリが全く発生しない。また、複数の画素分離溝２が交差する交差部４は、比較的広いため、削られた金属のカスの逃げが良く（図１１参照）、バリが発生しにくい。しかしながら、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面、画素分離溝２の側面（画素１の側面）から上部コンタクト層１５の表面を露出させた第２コンタクト穴８までの領域、及び、バンプ形成領域から共通コンタクト層１３の表面を露出させた第２コンタクト穴７（コンタクト溝５）までの領域に金属配線３Ｂ〜３Ｄを形成するためにレジストを使用するため、この部分で多少のバリの発生がある。しかし、後の製造工程で剥がれるなどして、プロセスに悪影響を及ぼすほどのバリが発生することはない。また、これらの領域に形成されるレジストパターン２０は小さく、画素分離溝に沿って形成されるレジストパターンに沿って発生するバリのように直線状で長いバリが発生することはないため、万が一バリが剥がれても、画素間のショートの原因になるようなことはない。
【００４１】
ところで、上述のようして金属配線３（３Ａ〜３Ｄ）を形成し、レジストパターン２０を除去した後、図４（Ａ），（ａ）に示すように、さらに表面上（表面全体）にパッシベーション膜３０を形成し、図４（Ｂ），（ｂ）に示すように、例えば画素中央部分にバンプ接続用のコンタクト穴３１を開ける。そして、図４（Ｃ），（ｃ）に示すように、例えば蒸着によって金属バンプ（ここではＩｎバンプ）９を形成する。これにより、量子井戸型赤外線イメージセンサ素子（ＱＷＩＰ素子）が完成する。
【００４２】
したがって、本実施形態にかかるイメージセンサ及びその製造方法によれば、例えば耐熱サイクル性や感度などの特性を劣化させることなく、バリができるだけ発生しないようにしながら、表面金属配線３を容易に形成できるようになり、バンプの数を減らして、多画素化による高解像度化を実現することができるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、複数の画素分離溝２が交差する交差部４の底面に形成される金属配線（接続用金属配線）３Ｂを、交差部４の底面に部分的に形成しているが、これに限られるものではなく、例えば、隣接する４つの画素１のそれぞれの側面に形成された金属配線３Ａが相互に接続されるように、交差部４の底面の全面に金属配線３Ｂを形成するようにしても良い（図１参照）。
【００４３】
また、上述の実施形態では、接続用金属配線３Ｂを交差部４に形成しているが、これに限られるものではなく、全画素１の上部コンタクト層１５にバイアス電圧を印加できるように、全画素１が接続されるように形成されていれば良い。例えば、接続用金属配線３Ｂは、画素分離溝の底面の一部分に形成されていれば良い。この場合、金属配線３は、画素分離溝２の表面においては画素分離溝２の側面及び底面の一部分のみに形成されることになる。特に、接続用金属配線３Ｂは、複数の画素１のうち隣接する画素１を相互に接続するように画素分離溝２の底面の一部分に形成するのが好ましい。この場合、金属配線３は、画素分離溝２の表面においては、画素分離溝２の側面、及び、複数の画素１のうち隣接する画素１を相互に接続するように画素分離溝２の底面の一部分のみに形成されることになる。
【００４４】
このように、上述の実施形態のものに対して、接続用金属配線３Ｂを設ける位置や形状を変える場合は、それに応じて、レジストパターン（マスク）の位置や形状を変えれば良い。
例えば、交差部４の底面の全面に金属配線３Ｂを形成する場合（図１参照）は、隣接する４つの画素１のそれぞれの側面を構成する画素分離溝２の側面に形成された配線金属３Ｘが相互に接続されるように、交差部４の底面の全面にレジストパターンを形成すれば良い。
【００４５】
また、例えば、金属配線３を、画素分離溝２の表面においては画素分離溝２の側面及び底面の一部分のみに形成する場合は、マスクを、画素分離溝２においては画素分離溝２の底面に形成された配線金属３Ｘの一部分のみを覆うように形成すれば良い。
また、例えば、金属配線３を、画素分離溝２の表面においては、画素分離溝２の側面、及び、複数の画素１のうち隣接する画素１を相互に接続するように画素分離溝２の底面の一部分のみに形成する場合は、マスクを、画素分離溝２においては複数の画素１のうち隣接する画素１の側面を構成する画素分離溝２の側面に形成された配線金属３Ｘが相互に接続されるように、画素分離溝２の底面に形成された配線金属３Ｘの一部分のみを覆うように形成すれば良い。
【００４６】
なお、上述の実施形態では、本発明を、２波長ＱＷＩＰによって各画素を構成した量子井戸型赤外線イメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、本発明は、複数の画素（検知素子）が分離溝で分離されて二次元的に配列されているイメージセンサ（アレイチップ）であって、表面側に形成される金属配線によって全画素を接続する必要のあるものに広く適用することができる。
【００４７】
例えば、吸収層に量子ドットや量子細線を用いた赤外線イメージセンサに本発明を適用することもできる。また、例えば、可視光の検知に用いるイメージセンサに本発明を適用することもできる。また、例えば、吸収層としてＭＱＷ層を用いているが、これ以外の構造あるいは半導体層を用いることもできる。
また、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの概略を示す模式図であって、（Ａ）はその平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの構成を示す模式図であって、（Ａ）は（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法を説明するための模式図であって、（Ａ）〜（Ｄ）はその平面図、（ａ）〜（ｄ）は（Ａ）〜（Ｄ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法を説明するための模式図であって、（Ａ）〜（Ｃ）はその平面図、（ａ）〜（ｃ）は（Ａ）〜（Ｃ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法の創案過程で考慮された方法を説明するための模式図であって、（Ａ），（Ｂ）はその平面図、（ａ），（ｂ）は（Ａ），（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法の創案過程で考慮された方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】従来の赤外線イメージセンサの構成を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法の創案過程で考慮された方法を説明するための模式的平面図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法の創案過程で考慮された方法を説明するための模式的平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかるイメージセンサの製造方法の創案過程で考慮された方法を説明するための模式的断面図である。
【図１１】本発明の課題を説明するための図面代用写真である。
【符号の説明】
【００４９】
１  画素
２  画素分離溝
３，３Ａ〜３Ｄ  金属配線（表面配線）
３Ｘ  配線金属
４  交差部
５  コンタクト溝
６  パッシベーション膜（絶縁膜）
７  第１コンタクト穴
８  第２コンタクト穴
９  バンプ
１０  半導体基板
１１  下部コンタクト層
１２  第１ＭＱＷ層（吸収層）
１３  共通コンタクト層
１４  第２ＭＱＷ層（吸収層）
１５  上部コンタクト層
２０  マスク（レジストパターン）
３０  パッシベーション膜
３１  バンプ接続用のコンタクト穴
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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１１】
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