JP2009105150A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
Solid-state imaging device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009105150A JP2009105150A JP2007274074A JP2007274074A JP2009105150A JP 2009105150 A JP2009105150 A JP 2009105150A JP 2007274074 A JP2007274074 A JP 2007274074A JP 2007274074 A JP2007274074 A JP 2007274074A JP 2009105150 A JP2009105150 A JP 2009105150A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- antireflection film
- photoelectric conversion
- antireflection
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
【課題】本発明の課題は、反射防止膜を有する固体撮像装置において、従来例より少ない製造工程で光電変換部における量子効率の低下を防止する固体撮像装置およびその製造方法を提案することにある。
【解決手段】半導体基板上に2次元配列状に形成された複数の光電変換素子と、これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に形成される酸化膜と、この酸化膜上に形成される反射防止膜と、この反射防止膜上において、前記各光電変換素子に対応して形成される透過波長が異なる第1乃至第3のカラーフィルタを具備し、これらのカラーフィルタのうち、第1、第2のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は膜厚が等しい第1の反射防止膜からなり、第3のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は前記第1の反射防止膜よりも厚く形成される第2の反射防止膜からなることを特徴とする固体撮像装置。
【選択図】図2An object of the present invention is to propose a solid-state image pickup device having an antireflection film and a method for manufacturing the solid-state image pickup device that prevents a decrease in quantum efficiency in a photoelectric conversion unit with fewer manufacturing steps than in the conventional example. .
A plurality of photoelectric conversion elements formed in a two-dimensional array on a semiconductor substrate, an oxide film formed on the semiconductor substrate on which these photoelectric conversion elements are formed, and an oxide film formed on the oxide film And the first to third color filters having different transmission wavelengths formed corresponding to the photoelectric conversion elements on the antireflection film, and the first of these color filters. The antireflection film formed under the second color filter is composed of the first antireflection film having the same film thickness, and the antireflection film formed under the third color filter is more than the first antireflection film. A solid-state imaging device comprising a second antireflection film formed to be thick.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は固体撮像装置およびその製造方法に関するものであり、特に光電変換部の上に形成される反射防止膜の構造およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a structure of an antireflection film formed on a photoelectric conversion unit and a manufacturing method thereof.
一般に固体撮像装置を構成する画素は、半導体基板上にP型又はN型のウェルが形成され、このウェルに、これと極性が異なる不純物拡散領域が埋め込み形成され、これらPN接合によって光電変換部を形成している。この光電変換部が形成された半導体基板上には屈折率1.4〜1.5の酸化膜が形成され、この酸化膜上には屈折率がおよそ3.5のシリコン窒化膜からなる反射防止膜が形成されている。この反射防止膜上には透過波長が異なる光フィルタが各光電変換部に対応して形成され、次いでマイクロレンズが各光フィルタ上に形成されている。 In general, in a pixel constituting a solid-state imaging device, a P-type or N-type well is formed on a semiconductor substrate, and an impurity diffusion region having a different polarity is embedded in the well, and a photoelectric conversion unit is formed by these PN junctions. Forming. An oxide film having a refractive index of 1.4 to 1.5 is formed on the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion portion is formed, and the antireflection made of a silicon nitride film having a refractive index of about 3.5 is formed on the oxide film. A film is formed. On this antireflection film, optical filters having different transmission wavelengths are formed corresponding to the respective photoelectric conversion units, and then microlenses are formed on the respective optical filters.
このような固体撮像装置において、近年の素子の微細化に伴い、光電変換部に入射する光に対する量子効率の低下が懸念されている。このような量子効率の低下は、反射防止膜での入射光に対する反射率が高いことが要因となっている。例えばシリコン窒化膜からなる反射防止膜の反射率は、入射光に対しておよそ30%程度である。ここで量子効率とは、光電気変換部に入射する光子数に対して発生する光電流キャリア数の比で表される。 In such a solid-state imaging device, with the recent miniaturization of elements, there is a concern about a decrease in quantum efficiency with respect to light incident on the photoelectric conversion unit. Such a decrease in quantum efficiency is caused by a high reflectivity with respect to incident light in the antireflection film. For example, the reflectance of an antireflection film made of a silicon nitride film is about 30% with respect to incident light. Here, the quantum efficiency is represented by a ratio of the number of photocurrent carriers generated with respect to the number of photons incident on the photoelectric conversion unit.
また、反射防止膜の反射率には波長依存性がある。従って、各カラーフィルタの下に形成される反射防止膜の反射率は異なるため、量子効率に差が生じる。 Further, the reflectance of the antireflection film has wavelength dependency. Therefore, since the reflectance of the antireflection film formed under each color filter is different, a difference occurs in the quantum efficiency.
すなわち、反射防止膜をカラーフィルタの種類に関わらず均一な膜厚に形成すると、異なるカラーフィルタの下に形成される反射防止膜毎の反射率が最小ではないため、固体撮像装置全体として量子効率が低下し、さらには各色毎に反射率が異なるために色ムラの要因となる。 In other words, if the antireflection film is formed to have a uniform film thickness regardless of the type of color filter, the reflectivity of each antireflection film formed under different color filters is not minimum, so that the quantum efficiency of the entire solid-state imaging device as a whole Further, since the reflectance differs for each color, it causes color unevenness.
そこで上記の問題を解決する手段として、各色毎の反射防止膜に対する反射率が最小になるように反射防止膜の膜厚を制御することで、量子効率の低下および色ムラを防止する構造が知られている。(特許文献1)
しかし、このような構造を有する固体撮像装置を形成するためには、反射防止膜を各色毎に異なる膜厚で形成しなければならない。従って、従来よりも多くの製造工程が必要となるため、生産コストの面で問題がある。
However, in order to form a solid-state imaging device having such a structure, the antireflection film must be formed with a different film thickness for each color. Therefore, since more manufacturing steps are required than before, there is a problem in terms of production cost.
本発明の課題は、反射防止膜を有する固体撮像装置において、従来例より少ない製造工程で光電変換部における量子効率の低下を防止する固体撮像装置およびその製造方法を提案することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to propose a solid-state imaging device having an antireflection film and a method for manufacturing the solid-state imaging device that prevents a decrease in quantum efficiency in a photoelectric conversion unit with fewer manufacturing steps than the conventional example.
本発明による固体撮像装置は、半導体基板上に2次元配列状に形成された複数の光電変換素子と、これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に形成される酸化膜と、この酸化膜上に形成される反射防止膜と、この反射防止膜上において、前記各光電変換素子に対応して形成される透過波長が異なる第1乃至第3のカラーフィルタを具備し、これらのカラーフィルタのうち、第1、第2のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は膜厚が等しい第1の反射防止膜からなり、第3のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は前記第1の反射防止膜よりも厚く形成される第2の反射防止膜からなることを特徴とするものである。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements formed in a two-dimensional array on a semiconductor substrate, an oxide film formed on the semiconductor substrate on which these photoelectric conversion elements are formed, and the oxide film An antireflection film formed thereon, and first to third color filters having different transmission wavelengths formed corresponding to the photoelectric conversion elements on the antireflection film. Among them, the antireflection film formed under the first and second color filters is composed of the first antireflection film having the same film thickness, and the antireflection film formed under the third color filter is the first antireflection film. It is characterized by comprising a second antireflection film formed thicker than the antireflection film.
また、本発明による固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に複数の光電変換素子を2次元配列状に形成する工程と、これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に酸化膜を形成する工程と、この酸化膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記第1及び第2の反射防止膜上において、前記各光電変換素子に対応して、透過波長が異なる前記第1至乃第3のカラーフィルタを形成する工程とを有することを特徴とするものである。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of forming a plurality of photoelectric conversion elements in a two-dimensional array on a semiconductor substrate, and an oxide film is formed on the semiconductor substrate on which these photoelectric conversion elements are formed. A step of forming an antireflection film on the oxide film, and a first transmission layer having a different transmission wavelength corresponding to each photoelectric conversion element on the first and second antireflection films. And a step of forming a third color filter.
本発明によれば、従来例よりも少ない製造工程で量子効率の低下が防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in quantum efficiency with fewer manufacturing steps than in the conventional example.
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態を図1〜図7を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the solid-state imaging device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態による固体撮像装置の光電変換部を示す上面図である。また、図2(a)は、図1に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図(b)は、破線B−B’に沿った断面図である。 FIG. 1 is a top view illustrating the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device according to the present embodiment. 2A is a cross-sectional view taken along the broken line A-A ′ shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the broken line B-B ′.
この例におけるカラーフィルタは、緑色光を透過する緑色カラーフィルタ11、赤色光を透過する赤色カラーフィルタ12、青色光を透過する青色カラーフィルタ13の3種類を用いており、各カラーフィルタ11,12,13は、ベイヤー配列形成されている。また、緑色カラーフィルタ11および赤色カラーフィルタ12下に形成される第1の反射防止膜15の膜厚は、青色カラーフィルタ13下に形成される第2の反射防止膜14の膜厚より薄く形成された構造である。
The color filter in this example uses three kinds of
図1および図2に示す固体撮像装置は、半導体基板16上に2次元配列状に光電変換素子17が形成されている。これらの光電変換素子17が形成された半導体基板16上には、シリコン酸化膜18が形成されており、このシリコン酸化膜18上にはシリコン窒化膜からなる第1および第2の反射防止膜14、15が形成されている。これらの反射防止膜14,15上には、第1の平坦化層19を介し、各光電変換素子17に対応して市松状に緑色カラーフィルタ11が形成され、この緑色カラーフィルタ11の形成されない箇所には、青色カラーフィルタ13または赤色カラーフィルタ12が形成されている。そしてこれら各カラーフィルタ11、12、13上には、第2の平坦化層20を介してマイクロレンズ21が形成されている。
In the solid-state imaging device shown in FIGS. 1 and 2,
次に、本実施形態である図1および図2に示す固体撮像装置の製造工程を、図3〜図7を用いて説明する。なお、図3〜図6における各図の(a)および(b)は、図2(a)および(b)に対応した断面図を示す。 Next, the manufacturing process of the solid-state imaging device shown in FIGS. 1 and 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, (a) and (b) of each figure in FIGS. 3-6 shows sectional drawing corresponding to FIG. 2 (a) and (b).
まず、図3に示すように、光電変換素子17が形成された半導体基板16上に、屈折率1.4〜1.5のシリコン酸化膜18を1〜10nmの厚さで形成し、続いてCVD (Chemical Vapor Deposition) 法で屈折率3.5のシリコン窒化膜22を100nmの厚さで均一に形成する。
First, as shown in FIG. 3, a
次に、図4に示すように、シリコン窒化膜22上の、後にこのシリコン窒化膜22の上に青色カラーフィルタ13が形成される箇所だけを覆うようにフォトレジスト23を形成し、露光を行う。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、露光されたシリコン窒化膜22に対してイオンエッチングを行う。この工程によって反射防止膜の膜厚に差が生じ、エッチングされた部分は第1の反射防止膜15、エッチングされなかった部分は第2の反射防止膜14となる。
Next, as shown in FIG. 5, ion etching is performed on the exposed
次に、図6に示すように、フォトレジスト23を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, the
最後に、第1の平坦化層19、各カラーフィルタ11、12、13、第2の平坦化層20の順に形成し、次いでマイクロレンズ21を形成することで、図1および図2に示すような固体撮像装置が得られる。
Finally, the first planarizing
ここで形成された第1および第2の反射防止膜14,15の膜厚は、反射防止膜14,15の膜厚によって変化する透過率の波長依存性を示す図7から決定される。すなわち、例えばこれら反射防止膜14,15の膜厚を55nmとした場合、緑色波長および赤色波長の透過率はほぼ同じおよそ95%である。これに対して青色波長の透過率はおよそ80%であり、この透過率の差が色ムラや量子効率の低下の要因となっている。本実施例においては、青色波長の透過率が他の2色の透過率に一致するように膜厚を制御しており、70nm以上の膜厚にすればほぼ同じ透過率が実現できる。
The film thicknesses of the first and
このように、本実施形態においては、青色カラーフィルタ13下の第2の反射防止膜14の膜厚のみを、他のカラーフィルタ11,12下に配置される第1の反射防止膜15の膜厚よりも厚く形成している。このようにカラーフィルタ11,12,13下に形成される反射防止膜14,15の透過率を等しくすることで、色ムラがなく、かつ量子効率が高い固体撮像装置が得られる。ここで、本実施形態においては、シリコン酸化膜18の屈折率は1.0以上であり、その膜厚は1nm〜10nmの範囲内で形成し、第1および第2の反射防止膜14,15は屈折率2.0以上であり、その膜厚は40nm〜70nmの範囲で形成することで、量子効率の高い固体撮像装置が得られる。
Thus, in this embodiment, only the film thickness of the
なお、本実施形態における反射防止膜14,15の膜厚は、上記に限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りで自由に設定できる。
In addition, the film thickness of the
11:緑色カラーフィルタ、12:赤色カラーフィルタ、13:青色カラーフィルタ、14:第2の反射防止膜、15:第1の反射防止膜、16:半導体基板、17:光電変換素子、18:シリコン酸化膜、19:第1の平坦化層、20:第2の平坦化層、21:マイクロレンズ、22:シリコン窒化膜、23:フォトレジスト。 11: green color filter, 12: red color filter, 13: blue color filter, 14: second antireflection film, 15: first antireflection film, 16: semiconductor substrate, 17: photoelectric conversion element, 18: silicon Oxide film, 19: first planarization layer, 20: second planarization layer, 21: microlens, 22: silicon nitride film, 23: photoresist.
Claims (5)
これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に形成される酸化膜と、
この酸化膜上に形成される反射防止膜と、
この反射防止膜上において、前記各光電変換素子に対応して形成される透過波長が異なる第1乃至第3のカラーフィルタを具備し、
これらのカラーフィルタのうち、第1、第2のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は膜厚が等しい第1の反射防止膜からなり、第3のカラーフィルタ下に形成される反射防止膜は前記第1の反射防止膜よりも厚く形成される第2の反射防止膜からなることを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements formed in a two-dimensional array on a semiconductor substrate;
An oxide film formed on a semiconductor substrate on which these photoelectric conversion elements are formed;
An antireflection film formed on the oxide film;
On the antireflection film, the first to third color filters having different transmission wavelengths formed corresponding to the photoelectric conversion elements are provided.
Among these color filters, the antireflection film formed under the first and second color filters is composed of the first antireflection film having the same film thickness, and is formed under the third color filter. Comprises a second antireflection film formed thicker than the first antireflection film.
これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に酸化膜を形成する工程と、
この酸化膜上の第1、第2のカラーフィルタ形成予定領域下には膜厚が等しい第1の反射防止膜を形成し、この酸化膜上の第3のカラーフィルタ形成予定領域下には前記第1の反射防止膜よりも厚い第2の反射防止膜を形成する工程と、
前記第1及び第2の反射防止膜上において、前記各光電変換素子に対応して、透過波長が異なる前記第1至乃第3のカラーフィルタを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。 Forming a plurality of photoelectric conversion elements in a two-dimensional array on a semiconductor substrate;
Forming an oxide film on a semiconductor substrate on which these photoelectric conversion elements are formed;
A first antireflection film having the same film thickness is formed under the first and second color filter formation planned regions on the oxide film, and the third color filter formation planned region on the oxide film is formed under the third color filter formation planned region. Forming a second antireflection film thicker than the first antireflection film;
Forming the first to third color filters having different transmission wavelengths on the first and second antireflection films corresponding to the photoelectric conversion elements, respectively. Manufacturing method of imaging apparatus.
シリコン窒化膜を前記酸化膜上に均一に形成する工程と、
前記第3のカラーフィルタ形成予定領域下に形成された前記シリコン窒化膜上にフォトレジストを形成する工程と、
このフォトレジストを介して前記シリコン窒化膜を露光する工程と、
前記露光する工程により露光された領域をエッチングする工程とを有することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置の製造方法。 The steps of forming the first and second antireflection films include
A step of uniformly forming a silicon nitride film on the oxide film;
Forming a photoresist on the silicon nitride film formed under the third color filter formation scheduled region;
Exposing the silicon nitride film through the photoresist;
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, further comprising a step of etching the region exposed by the exposing step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007274074A JP2009105150A (en) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007274074A JP2009105150A (en) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009105150A true JP2009105150A (en) | 2009-05-14 |
Family
ID=40706564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007274074A Pending JP2009105150A (en) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009105150A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109065564A (en) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 德淮半导体有限公司 | Imaging sensor and forming method thereof |
-
2007
- 2007-10-22 JP JP2007274074A patent/JP2009105150A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109065564A (en) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 德淮半导体有限公司 | Imaging sensor and forming method thereof |
| CN109065564B (en) * | 2018-09-29 | 2021-01-22 | 德淮半导体有限公司 | Image sensor and method of forming the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4349456B2 (en) | Solid-state image sensor | |
| US6379992B2 (en) | Method for fabricating an image sensor | |
| JP5710526B2 (en) | Solid-state imaging device and method for manufacturing solid-state imaging device | |
| JP5534981B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| US20100176474A1 (en) | Back-lit image sensor and method of manufacture | |
| US20130032915A1 (en) | Solid state imaging device and method for manufacturing the same | |
| US7656453B2 (en) | Solid-state imaging device having characteristic color unit depending on color, manufacturing method thereof and camera | |
| WO2006028128A1 (en) | Solid-state image pickup element | |
| US20130093034A1 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device | |
| JP5082855B2 (en) | Solid-state imaging device having antireflection film, display device, and manufacturing method thereof | |
| JP2004047682A (en) | Solid-state imaging device | |
| KR20090085635A (en) | Solid-state imaging device and its manufacturing method | |
| US8294796B2 (en) | Image sensor | |
| US20050045805A1 (en) | Solid-state image sensor and a manufacturing method thereof | |
| US7535043B2 (en) | Solid-state image sensor, method of manufacturing the same, and camera | |
| TWI880153B (en) | Suppressed cross-talk pixel-array substrate and fabrication method | |
| CN212967704U (en) | CMOS image sensor | |
| JP2009105150A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
| JP2008060323A (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and camera | |
| JP2011258884A (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
| JP2014086743A (en) | Solid-state image sensor, imaging apparatus and signal processing method | |
| TW202318651A (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
| JP2007147738A (en) | Color filter, method for manufacturing the same, solid-state imaging device using the same, and method for manufacturing the same | |
| TWI874088B (en) | Image sensor structure | |
| US12266676B2 (en) | Solid-state imaging device with anti-reflection film |