(57)【要約】【課題】受光素子に入射する光量の低下を抑制し、かつ固体撮像素子の表層に異物が吸着することを抑制することができる固体撮像素子を提供する。【解決手段】この固体撮像素子は、撮像領域１０２、カラーフィルタ層１２０、及び導電体１３０を備える。撮像領域１０２には複数の受光素子が位置している。複数の受光素子は基板１００に形成され、２次元的に配列されている。カラーフィルタ層１２０は、撮像領域１０２の上方及びその周囲に形成されている。導電体１３０は、カラーフィルタ層１２０から露出している。導電体１３０は撮像領域１０２の周囲に位置しているが、撮像領域１０２と重なっていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ、複数の受光素子を有する撮像領域と、
前記撮像領域の上方及びその周囲に形成された被覆層と、
前記被覆層から露出しており、前記基板に垂直な方向から見たときに前記撮像領域の周囲に位置していて前記撮像領域と重なっていない導電体と、
を備える固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記導電体を前記基板に接続する接続部材を備える固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体撮像素子において、
前記導電体は、前記撮像領域の上方を囲んでいる固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の固体撮像素子において、
前記導電体に電圧を印加する電圧印加部を備える固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の固体撮像素子において、
前記導電体は、前記被覆層から突出している固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の固体撮像素子において、
前記導電体は、前記撮像領域の周囲に沿って複数互いに離間して設けられている固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の固体撮像素子において、
前記被覆層はカラーフィルタである固体撮像素子。
【請求項８】
基板に複数の受光素子を形成する工程と、
前記複数の受光素子の上方の周囲に位置しており、前記複数の受光素子の上方に配置していない導電体を形成する工程と、
前記複数の受光素子の上方に位置する被覆層を、前記被覆層から前記導電体が露出するように形成する工程と、
を備える固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受光素子を有する固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の受光素子を有する固体撮像素子において、カラーフィルタ層はアクリルなどの樹脂で形成される。これら樹脂は帯電しやすく、帯電によって異物の吸着が生じやすい。カラーフィルタ層に異物が吸着すると、固体撮像素子の機能が低下するため、カラーフィルタ層への帯電を抑制する必要がある。カラーフィルタ層に異物が吸着することを抑制する技術としては、例えば特許文献１〜３に記載の技術がある。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は以下のとおりである。開口を有する基板の下面に、受光部を有するイメージセンサを取り付ける。このとき、受光部を開口から露出させる。そして基板の上面に透明部材を取り付ける。透明部材は、突出部を有しており、この突出部が基板の開口に挿入される。
【０００４】
特許文献２に記載の技術は、カラーフィルタ上にマイクロレンズを設け、さらに表面が粗化された平坦層をマイクロレンズ上に設けたものである。平坦層は、アクリル樹脂やフッ素系アクリル樹脂により形成される。
【０００５】
特許文献３に記載の技術は、半導体基板のフォトダイオードが設けられた主表面の上方に、透明電極を設けたものである。透明電極は、一定電位が与えられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１０９１５号公報
【特許文献２】特開２００７−５３１５３号公報
【特許文献３】特開平２−１０５５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、受光素子上に透明部材を設けている。透明部材は一定の厚さを有しているため、受光素子に入射する光は、受光素子に到達する前に透明部材によってある程度吸収されてしまう。
【０００８】
特許文献２に記載の技術では、表面に設けられた平坦層が樹脂であるため、表面が粗化されていても、平坦層が帯電すると異物の吸着が生じやすい。
【０００９】
特許文献３に記載の技術では、フォトダイオードの上方に透明電極が設けられる。透明電極はある程度光を吸収するため、フォトダイオードに入射する光は、フォトダイオードに到達する前に透明電極によってある程度吸収されてしまう。
【００１０】
このように上記した技術では、受光素子に入射する光量の低下を抑制し、かつ固体撮像素子の表層に異物が吸着することを抑制することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、基板と、
前記基板に設けられ、複数の受光素子を有する撮像領域と、
前記撮像領域の上方及びその周囲に形成された被覆層と、
前記被覆層から露出しており、前記基板に垂直な方向から見たときに前記撮像領域の周囲に位置していて前記撮像領域と重なっていない導電体と、
を備えるが提供される。
【００１２】
本発明によれば、基板に垂直な方向から見たときに、撮像領域の周囲に導電体が位置している。また導電体は被覆層から露出している。このため、被覆層の表層が帯電することを抑制できる。従って、被覆層の表層に異物が吸着することを抑制できる。また導電体は、撮像領域と重なっていないため、受光素子に入射する光量が低下することを抑制できる。
【００１３】
本発明によれば、基板に複数の受光素子を形成する工程と、
前記複数の受光素子の上方の周囲に位置しており、前記複数の受光素子の上方に配置していない導電体を形成する工程と、
前記複数の受光素子の上方に位置する被覆層を、前記被覆層から前記導電体が露出するように形成する工程と、
を備える固体撮像素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受光素子に入射する光量の低下を抑制し、かつ固体撮像素子の表層に異物が吸着することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
図１は、第１の実施の形態にかかる固体撮像素子の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ´断面図である。この固体撮像素子は、図２に示すように、基板１００、撮像領域１０２、被覆層（カラーフィルタ層）１２０、及び導電体１３０を備える。基板１００は、例えばシリコン基板などの半導体基板である。撮像領域１０２には複数の受光素子が位置している。複数の受光素子は基板１００に形成されている。複数の受光素子は、ライン状に配置されていても良いし、２次元的に配列されていてもよい。カラーフィルタ層１２０は、撮像領域１０２の上方及びその周囲に形成されている。導電体１３０は、カラーフィルタ層１２０から露出している。図１に示すように、基板１００に垂直な方向から見たときに、導電体１３０は撮像領域１０２の周囲に位置しているが、撮像領域１０２と重なっていない。撮像領域１０２は、多角形、例えば長方形である。
【００１７】
本実施形態において、導電体１３０は、カラーフィルタ層１２０の上方を囲んでおり、上部がカラーフィルタ層１２０から突出している。カラーフィルタ層１２０及び導電体１３０は、絶縁層１１０上に形成されている。絶縁層１１０は、例えば酸化シリコン層であり、撮像領域１０２を含む基板１００上に形成されている。
【００１８】
基板１００が半導体基板である場合、基板１００には、拡散領域１０４が形成されている。拡散領域１０４は、基板１００と同一導電型（例えばｎ型）であり、絶縁層１１０に形成されたコンタクト１１２を介して、導電体１３０と同層に位置する導電パターン１３２に接続している。図１及び図２に示すように、導電パターン１３２は導電体１３０に接続しており、導電体１３０を基準に、撮像領域１０２から離れる方向に延伸している。導電パターン１３２の幅は、例えば導電体１３０の幅と略同じである。
【００１９】
図３及び図４は、図１及び図２に示した固体撮像素子の製造方法を示す断面図である。まず図３に示すように、基板１００の撮像領域１０２に複数の受光素子を形成する。また基板１００に拡散領域１０４を形成する。拡散領域１０４は、受光素子を形成する工程において形成されても良い。次いで、基板１００上に絶縁層１１０を形成する。次いで、絶縁層１１０を選択的に除去して、拡散領域１０４上に位置するコンタクトホールを形成する。次いで、コンタクトホール内及び絶縁層１１０上に、導電膜、例えばアルミニウム膜やポリシリコン膜を形成する。次いで、この導電膜を選択的に除去する。これにより、コンタクト１１２、導電体１３０、及び導電パターン１３２が形成される。
【００２０】
次いで、図４に示すように、絶縁層１１０上、導電体１３０上、及び導電パターン１３２上に、カラーフィルタ層１２０を形成する。このときカラーフィルタ層１２０は、撮像領域１０２上にも形成される。カラーフィルタ層１２０は、例えばアクリル樹脂膜である。この状態において、カラーフィルタ層１２０の厚さは導電体１３０及び導電パターン１３２より厚いため、導電体１３０及び導電パターン１３２それぞれの上端はカラーフィルタ層１２０に覆われている。
【００２１】
その後、異方性エッチングを行い、カラーフィルタ層１２０の上部を除去する。これにより、図２に示すように、カラーフィルタ層１２０から導電体１３０及び導電パターン１３２それぞれの上部が露出する。
【００２２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。導電体１３０はカラーフィルタ層１２０から露出している。このため、静電気はカラーフィルタ層１２０から導電体１３０に伝わる。従って、撮像領域１０２の上方に位置するカラーフィルタ層１２０が帯電して異物が付着することを抑制できる。また、基板１００に垂直な方向から見たときに、導電体１３０は撮像領域１０２の周囲に位置しており、撮像領域１０２と重なっていない。従って撮像領域１０２に入射する光量が低下することを抑制できる。この効果は、本図に示すように導電体１３０が撮像領域１０２の上方を取り囲んでいると特に顕著になる。
【００２３】
また、導電体１３０は、導電パターン１３２及びコンタクト１１２を介して基板１００の拡散領域１０４に接続している。このため、導電体１３０に伝わった静電気は拡散領域１０４から基板１００に放電され、導電体１３０に溜まらない。従って、カラーフィルタ層１２０が帯電して異物が付着することをさらに抑制できる。
【００２４】
また、導電体１３０はカラーフィルタ層１２０の表面から突出している。このため、異物は導電体１３０に引き寄せられやすくなり、カラーフィルタ層１２０に付着しにくくなる。また異物が非常に高い電圧に帯電していたときは、導電体１３０と異物の間でコロナ放電を生じさせることができる。これにより、異物の帯電量を減らし、異物がカラーフィルタ層１２０に付着することを抑制できる。
【００２５】
図５は、第２の実施形態にかかる固体撮像素子の構成を示す断面図である。本図は第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態にかかる固体撮像素子は、拡散領域１０４及びコンタクト１１２を有していない点、並びに電圧印加部１４０を有する点を除いて、第１の実施形態にかかる固体撮像素子と同様の構成である。
【００２６】
電圧印加部１４０は、導電パターン１３２に電気的に接続している。電圧印加部１４０は、導電パターン１３２を介して導電体１３０に所定の電圧を印加する。
【００２７】
本実施形態によっても、静電気はカラーフィルタ層１２０から導電体１３０に伝わるため、カラーフィルタ層１２０が帯電して異物が付着することを抑制できる。また、基板１００に垂直な方向から見たときに、導電体１３０は撮像領域１０２と重なっていない。従って、撮像領域１０２に入射する光量が低下することを抑制できる。また、導電体１３０はカラーフィルタ層１２０の表面から突出しているため、異物は導電体１３０に引き寄せられやすくなり、カラーフィルタ層１２０に付着しにくくなる。
【００２８】
また、例えばカラーフィルタ層１２０が帯電しやすい極性（例えばプラス）と逆極性（例えばマイナス）の電圧を導電体１３０に印加することができる。このようにすると、カラーフィルタ層１２０とは逆極性に帯電した異物を反発するため、この異物がカラーフィルタ層１２０に接近することを抑制できる。
【００２９】
図６は、第３の実施形態にかかる固体撮像素子の平面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ´断面図である。この固体撮像素子は、第１の実施形態に示した導電パターン１３２、コンタクト１１２、拡散領域１０４が形成されていない点、並びに導電体１３０が柱状であり、撮像領域１０２の周囲に沿うように複数互いに離間して設けられている点を除いて、第１の実施形態にかかる固体撮像素子と同様の構成である。
【００３０】
導電体１３０は、例えば撮像領域１０２が多角形である場合、撮像領域１０２の角部に接する位置に設けられる。例えば撮像領域１０２が長方形である場合、導電体１３０は撮像領域の４つの角それぞれに接して設けられる。
【００３１】
本実施形態によっても、静電気はカラーフィルタ層１２０から導電体１３０に伝わるため、カラーフィルタ層１２０が帯電して異物が付着することを抑制できる。また、基板１００に垂直な方向から見たときに、導電体１３０は撮像領域１０２と重なっていない。従って、撮像領域１０２に入射する光量が低下することを抑制できる。また、導電体１３０はカラーフィルタ層１２０の表面から突出しているため、異物は導電体１３０に引き寄せられやすくなり、カラーフィルタ層１２０に付着しにくくなる。
【００３２】
また、導電体１３０が柱状であるため、導電体１３０と異物の間でコロナ放電が生じやすくなる。このため、異物の帯電量を減らしやすくなり、異物がカラーフィルタ層１２０に付着することを更に抑制できる。
【００３３】
図８は、第４の実施形態にかかる固体撮像素子の平面図であり、図９は図８のＣ−Ｃ´断面図である。この固体撮像素子は、基板１００に拡散領域１０４が形成されている点、絶縁層１１０にコンタクト１１２が形成されている点、及び絶縁層１１０上に導電パターン１３４が形成されている点を除いて、第３の実施形態にかかる固体撮像素子と同様の構成である。
【００３４】
コンタクト１１２は拡散領域１０４上に位置している。導電パターン１３４は、撮像領域を囲むように形成されており、複数の導電体１３０を相互に接続している。導電パターン１３４はカラーフィルタ層１２０によって覆われている。また導電パターン１３４は、コンタクト１１２を介して拡散領域１０４に接続している。
【００３５】
本実施形態にかかる固体撮像素子の製造方法は、以下のとおりである。まず基板１００の撮像領域１０２に複数の受光素子を形成する。また基板１００に拡散領域１０４を形成する。次いで、基板１００上に絶縁層１１０を形成する。次いで、絶縁層１１０を選択的に除去して、拡散領域１０４上に位置するコンタクトホールを形成する。次いで、コンタクトホール内及び絶縁層１１０上に、導電膜、例えばアルミニウム膜やポリシリコン膜を形成する。
【００３６】
次いで、この導電膜上に第１のマスクパターンを形成する。第１のマスクパターンは、導電膜のうち導電体１３０となる部分を覆っている。次いで、第１のマスクパターンをマスクとして導電膜をハーフエッチングする。その後第1のマスクパターンを除去する。
【００３７】
次いで導電膜上に第２のマスクパターンを形成する。第２のマスクパターンは、導電膜のうち導電体１３０となる部分、及び導電パターン１３４となる部分を覆っている。次いで第２のマスクパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、コンタクト１１２、導電体１３０、及び導電パターン１３４が形成される。この後の工程は、第1の実施形態と同様である。
【００３８】
本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、導電体１３０は、導電パターン１３４及びコンタクト１１２を介して基板１００の拡散領域１０４に接続している。このため、導電体１３０に伝わった静電気は拡散領域１０４から基板１００に放電され、導電体１３０に溜まらない。従って、カラーフィルタ層１２０が帯電して異物が付着することをさらに抑制できる。
【００３９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば固体撮像素子が白黒である場合、固体撮像素子はカラーフィルタ層１２０を有していないが、この場合は、撮像領域を被覆する被覆層をカラーフィルタ層１２０の代わりに用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施の形態にかかる固体撮像素子の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´断面図である。
【図３】図１及び図２に示した固体撮像素子の製造方法を示す断面図である。
【図４】図３の次の工程を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる固体撮像素子の構成を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態にかかる固体撮像素子の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ´断面図である。
【図８】第４の実施形態にかかる固体撮像素子の平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ´断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 基板
１０２ 撮像領域
１０４ 拡散領域
１１０ 絶縁層
１１２ コンタクト
１２０ カラーフィルタ層
１３０ 導電体
１３２ 導電パターン
１３４ 導電パターン
１４０ 電圧印加部
【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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