(57)【要約】【課題】工程数の増加をきたすことなく、かつ黒基準画素における遮光性が充分得られる固体撮像装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】配線層６０を有し、配線層６とコンタクトパッド３０とがそれぞれ構成材を異にする金属層によって構成される固定撮像装置であり、黒基準画素２ＳＢ上に形成する遮光層７０を、コンタクトパッド３０の金属層と同時に形成された金属層によって構成することによって製造工程数の増加を来たすことなく、しかも金属層による遮光層としたことによって確実な遮光を行うことができ、黒レベル信号を正確に得ることができるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を有する撮像画素が配列された撮像領域部と、周辺回路部と、外部リードのコンタクトパッドと、黒基準画素と、配線層を有し、
該配線層と上記コンタクトパッドとがそれぞれ構成材を異にする金属層によって構成される固定撮像装置であって、
少なくとも上記周辺回路部上と上記黒基準画素上とに遮光層が形成され、該遮光層が、上記コンタクトパッドの金属層と同時に形成された金属層によって構成された
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
上記配線層が銅（Ｃｕ）より成り、上記コンタクトパッドおよび上記遮光層の金属層がアルミニウム（Ａｌ）もしくはアルミニウムとＣｕの合金（Ａｌ―Ｃｕ）より成る
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
基体に、光電変換素子を有する画素が配列された撮像領域部と、周辺回路部と、黒基準画素とを少なくとも形成する工程と、
上記撮像領域部および上記周辺回路部の配線層の形成工程と、
外部リードのコンタクトパッドの形成と、少なくとも上記周辺回路部上と上記黒基準画素上に遮光層を同一金属層によって同時に形成する工程と
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
上記配線層を銅（Ｃｕ）によって形成し、上記コンタクトパッドと上記遮光層とをアルミニウム（Ａｌ）もしくはアルミニウムとＣｕの合金（Ａｌ―Ｃｕ）によって形成する
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳセンサに適用して好適な固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、光電変換素子を有する撮像画素が配列された撮像領域部と、周辺回路部と、外部リードのコンタクトパッドと、黒基準画素と、配線層を有する。
そして、少なくとも黒基準画素上、さらには、例えば周辺回路上には遮光層が形成される。
この固体撮像装置においては、撮像画素で受光量に応じて発生した信号電荷による電気信号を得るものであるが、例えば熱的電荷が発生し、これが信号電荷に混入する。
そこで、撮像領域内もしくはその周辺部等に、遮光された黒基準画素を設けて、これによって黒基準レベル信号を得て、熱的電荷等による信号レベルを検出して受光信号の補正を行うようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上述した構成において、その黒基準画素に対する遮光方法としては、種々の方法が提案され、実施されている。例えば撮像領域部に形成される各色に対するカラーフィルタをそれぞれ形成する工程で、黒基準画素上においては、１色もしくは２色のカラーフィルタを積層形成することによって遮光層とする構成とする。この場合、遮光層を形成するための特段の工程の増加が回避されるという利点がある。
しかしながら、この黒基準画素に対する遮光は、正確な黒基準レベル信号を得るために、できるだけ確実に遮光されることが望まれる。
そこで、このような遮光の完全化のために、遮光のみの目的をもって例えばＡｌ金属層を遮光部に特段に形成するという方法をとる場合がある。しかしながら、この場合、工程数の増加を来たす。
【０００４】
また、上述した配線層が、例えば第１〜第３の金属層による３層構造による多層配線構造を有する場合において、例えばこれを第１および第２の２層構造とし、第３の金属層を遮光層とするように設計することが考えられるが、この場合は、配線層を構成する第１および第２の金属層の配線パターンが複雑となり、これらの占有面積が大きくなって画素の占有面積が大となり、画素配置の高密度化を阻害する。
【特許文献１】特開２０００−３１４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明においては、上述したような工程数の増加を来たすことなく、かつ黒基準画素における遮光性が充分得られる固体撮像装置およびその製造方法を提供するものである。
すなわち、例えば固体撮像装置におけるＣＭＯＳセンサは、画素ごとに、光電変換素子のフォトダイオードによって受光量に応じて発生させた信号電荷をＣＭＯＳ回路によって検出増幅する構成によるものであり、高い感度を有し、また、信号伝達回路のノイズを受けにくいという特徴を有する。
このＣＭＯＳ固体撮像装置にあっては、高画質化に伴う、各画素の微小稠密化に伴って配線層の幅および厚さの縮小化の要求が高く、配線層としては、導電性の高い金属層、一般にはＣｕによって構成される。
しかしながら、外部リードのコンタクトパッドにおいては、リード線等のボンディングが良好になされないことから、通常、配線層を構成する金属層とは異なる金属層のＡｌ、あるいはＡｌの合金層によって構成される。
【０００６】
本発明においては、このことに着目して黒基準画素の遮光膜等の形成を工程数の増加を来たすことなく、かつその遮光を確実に行うことができるようにした固体撮像装置およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明による固体撮像装置は、光電変換素子を有する撮像画素が配列された撮像領域部と、周辺回路部と、外部リードのコンタクトパッドと、黒基準画素と、配線層を有し、該配線層と上記コンタクトパッドとがそれぞれ構成材を異にする金属層によって構成される固定撮像装置であって、少なくとも上記周辺回路部上と上記黒基準画素上とに遮光層が形成され、該遮光層が、上記コンタクトパッドの金属層と同時に形成された金属層によって構成されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明による半導体装置の製造方法においては、基体に、光電変換素子を有する画素が配列された撮像領域部と、周辺回路部と、黒基準画素とを少なくとも形成する工程と、
上記撮像領域部および上記周辺回路部の配線層の形成工程と、外部リードのコンタクトパッドの形成と、少なくとも上記周辺回路部上と上記黒基準画素上に遮光層を同一金属層によって同時に形成する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述の本発明による固体撮像装置およびその製造方法にあって、上記配線層を銅（Ｃｕ）によって形成し、上記コンタクトパッドと上記遮光層とをアルミニウム（Ａｌ）もしくはアルミニウムとＣｕの合金（Ａｌ―Ｃｕ）によって形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による固体撮像装置およびその製造方法においては、前述したＣＭＯＳにおけるように、導電性の高い金属層によって配線層を構成し、これとは異なる金属層によってコンタクトパッドが形成される構成であって、そのコンタクトパッドを形成する金属層をもって、このコンタクトパッドの形成と同時に、遮光層を形成するものであるから、遮光層を形成するための工程数の増加を来たすことがない。また、金属層による遮光層、特にコンタクトパッドを構成する比較的厚い金属層と同一の遮光層とすることからその遮光層としての機能を充分有するものであり、完全な遮光層として形成することができる。したがって、正確な黒レベル信号の検出を行うことができ、高い画質の撮像を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明するが、本発明はこの実施の形態例に限られるものではない。
まず、本発明による固体撮像装置について説明する。
図１は、本発明による固体撮像装置、この例ではＣＭＯＳ固体撮像装置（イメージセンサ）の構成を示すブロック図である。
このＣＭＯＳ固体撮像装置１においては、基板１００例えばシリコン基板上に、光電変換素子を含む撮像画素２がマトリックス状に複数（多数）２次元的に配列された撮像画素領域３と、その周辺回路部４０としての垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と制御回路８等を有する。
更に、この周辺回路部４０の外側に外部リード（図示せず）がコンタクトされるコンタクトパッド３０が配列される。
【００１２】
図２は、撮像画素２の一例の回路図で、撮像画素２は、光電変換素子を構成する例えばフォトダイオード２１と、それぞれＭＯＳトランジスタ、例えばｎチャネルＭＯＳトランジスタによる、転送トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、増幅トランジスタ２４および選択トランジスタ２５を有して成る。
【００１３】
一方、図１に示すように、黒基準画素２ＳＢが、撮像画素領域３に、あるいはその近傍に形成される。この黒基準画素２ＳＢは、撮像画素２と同様の構成を有するが、これに対し外部からの光が極力入射されることがないように、この上に遮光層が形成される。
【００１４】
制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５および水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成し、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５および水平駆動回路６等に入力する。
【００１５】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、撮像画素領域部３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子（フォトダイオード）２１において受光量に応じて生成した信号電荷をカラム信号処理回路５に供給する。
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列ごとに黒基準画素からの信号によってノイズの除去や信号増幅などの信号処理を行う。
カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
【００１６】
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。
【００１７】
図３は、本発明による固体撮像装置の一実施形態の一例の要部の模式的断面図である。図３においては、例えばシリコン基板１００上に、撮像画素２と、黒基準画素２ＢＳとが形成された撮像領域部３と周辺回路部４０と、コンタクトパッド３０が配列形成されたパッド部３１が模式的に示されている。
基板１００に形成された撮像領域部３、周辺回路部４０は、図１および図２で説明した構成を有し、図３においては、その一部のフォトダイオード２１、ＭＯＳトランジスタが示されている。
【００１８】
基板１００上には、層間絶縁層５０を介して、図においてはそれぞれ、導電性にすぐれた例えばＣｕより成る第１、第２および第３の金属層Ｍ１〜Ｍ３による配線層がそれぞれ所要のパターンに形成され、相互に所定位置でビアホールを通じて接続された例えばダマシン構造の配線層６０として形成される。
また、パッド部３１には配線層６０の所定部が延長形成される。
上層の層間絶縁層５０の表面は平坦面に形成され、パッド部３１には、配線層６０からの延長部にコンタクトし、外部リードがコンタクトされるコンタクトパッド３０が形成される。このコンタクトパッド３０は、例えば厚さ０．４μｍ〜２μｍの外部へのリード線等が良好にコンタクトされるＡｌもしくはＡｌ−Ｃｕ等のＡｌ合金層によって構成される。
【００１９】
そして、本発明構成においては、このコンタクトパッド３０と同一金属層による遮光層７０を遮光がなされるべき黒基準画像２ＢＳ上、周辺回路部４０上等に形成する。これらコンタクトパッド３０と遮光層７０とは、後述するように同一工程において同時に形成する。
【００２０】
撮像領域部３の撮像画素２上にはそれぞれ例えば赤Ｒ、緑Ｇ，青Ｂのカラーフィルタ、更にその上に微小レンズいわゆるオンチップレンズＯＣＬが形成される。
【００２１】
次に、上述した本発明による固体撮像装置の製造方法の実施の形態例を説明する。
図４〜図１０は、この製造方法の主たる工程における要部の概略断面図で、図３と対応する部分には同一符号を付す。
図４に示すように、シリコン半導体基板１００に、上述したように黒基準画素２ＳＢ，撮像画素２を有する撮像領域３、周辺回路部４０、コンタクトパッド３０を有するパッド層３１、層間絶縁層５０、配線層６０が形成され、層間絶縁層５０の表面平坦化がなされる。
【００２２】
図５に示すように、この平坦化表面上にフォトレジスト層８０を形成し、図３で説明したパッド部３１のコンタクトパッド３０がコンタクトされる配線層６０上に、フォトリソグラフィによって上に開口８０ａを形成する。
そして、この開口８０ａを通じて、コンタクトパッド３０上の層間絶縁層５０に開口５０ａを形成する。
図６に示すように、フォトレジスト層８０を除去し、層間絶縁層５０の開口５０ａ通じてコンタクトパッド３０にコンタクトされるように全面的に例えば厚さ０．４μｍ〜２μｍのＡｌあるいはＡｌ合金による金属層３２を例えばスパッタによって形成する。
【００２３】
図７に示すように、金属層３２上に一旦フォトレジスト層８０を全面的に形成し、フォトリソグラフィによって図３で示した最終的にコンタクトパッド３０と遮光層７０の各形成部上を残して他部の撮像領域部３フォトレジスト層８０を除去する。
図８に示すように、フォトレジスト層８０をマスクとして、フォトレジスト８０が除去されて露呈された金属層３２をエッチングし、フォトレジスト層８０を除去し、金属層３２によってコンタクトパッド３０と遮光層７０とを形成する。
【００２４】
図９に示すように、平坦化膜５１を形成し、この上にカラーフィルタＲＧＢを受光を必要とする撮像領域部３においては所定のパターンに並置形成し、同時に他部の周辺回路部等の遮光層７０上を覆って、例えばカラーフィルタを２層積層形成する。
図１０に示すように、オンチップレンズ材１０１を少なくとも撮像画素を有する撮像領域上に形成平坦面を形成するように、形成する。
そして、このオンチップレンズ材１０１上に、フォトレジスト層８０を形成し、フォトリソグラフィによって最終的にオンチップレンズＯＣＬが形成される部分に、フォトレジスト層を形成しリフロー処理して、ＯＣＬ形成部にＯＣＬ形状のフォトレジスト層によるエッチングマスクを形成する。
その後、エッチバックを行ないフォトレジスト層を除去するとともに、このパターンを踏襲したエッチングを行い、図３に示すようにオンチップレンズＯＣＬを形成し、目的とする本発明による固体撮像装置１を得る。
【００２５】
上述したように、本発明製造方法では、遮光層７０をコンタクトパッド３０と同一金属層によって形成するものであることから、この金属層は、コンタクトパッドとして必要とする充分な厚さを有し、このため、完全な遮効果を有する遮光層が構成されるものである。
すなわち、例えばカラーフィルタによって遮光層を形成する場合に比してすぐれた遮光がなされると同時に、この遮光層７０は、コンタクトパッド３０と同時に形成することから何ら工程数を増加することがないものである。
【００２６】
尚、本発明は上述した実施形態例に限られるものではなく、本発明構成において、使用態様、目的等に応じて変形変更がなされるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による撮像装置の一例の撮像画素の回路図である。
【図３】本発明による固体撮像装置の一実施形態の一例の機械的断面図である。
【図４】本発明装置の一例の要部の概略断面図である。
【図５】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【図６】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【図７】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【図８】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【図９】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【図１０】本発明製造方法の一例の一工程における概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１……ＣＭＯＳ固体撮像装置、２……撮像画素、３……撮像画素領域、４……垂直駆動回路、５……カラム信号処理回路、６……水平駆動回路、７……出力回路、８……制御回路、９……垂直信号線、１０……水平信号線、２ＳＢ……黒基準画素、２１……フォトダイオード、２２……転送トランジスタ、２３……リセットトランジスタ、２部……増幅トランジスタ、２５……選択トランジスタ、３０……コンタクトパッド、３１……パッド部、３２……金属層、４０……周辺回路部、５０……層間絶縁層、５１……平坦化膜、６０……配線層、７０……遮光層、８０……フォトレジスト層、５０ａ……開口、８０ａ……開口、１００……シリコン基板、１０１……オンチップレンズ材、ＯＣＬ……オンチップレンズ
【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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