专利名称：固体摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及背侧照射型固体摄像装置、背侧照射型固体摄像装置制造方法以及照 相机。
背景技术：
在CMOS型固体摄像装置中，已经公开了一种可改善对于入射光的光电转换效 率及灵敏度的背侧照射型固体摄像装置。在该背侧照射型固体摄像装置中，光从固体摄 像装置的背侧入射。该背侧照射型固体摄像装置被构造成包括半导体基板，在该半导 体基板上形成有作为光电转换器的光电二极管、像素晶体管以及用于形成信号电路的多 层布线层等(参见日本专利申请公开公报No. 2005-347707和日本专利申请公开公报 No. 2005-353631)。背侧照射型固体摄像装置包括形成于半导体基板的背侧上的焊盘部，该焊盘部可 将预定电位提供给形成于半导体基板的前表面侧上的多层配线。图1是图示了现有技术的背侧照射型固体摄像装置的示意性截面结构图。图1中 的截面结构图具体地图示了包括形成于背侧照射型固体摄像装置背侧上的周边区域中的 焊盘部60的区域。背侧照射型固体摄像装置70包括在半导体Si层53上形成的摄像区域和周边电 路，在该摄像区域中，形成有用作光电转换器的光电二极管54和包括像素晶体管(M0S晶体 管)的多个像素，在背侧照射型固体摄像装置70背侧的周边区域中形成有焊盘部60。尽管 未在该图中示出，用于形成像素的各像素晶体管被形成在Si层53的前表面侧上。此外，包 括多层配线52 (例如，Cu配线)以及引线接合用的Al配线52a的多层布线层51通过层间 绝缘膜61形成于Si层53的前表面侧上。由硅基板形成的支撑基板50形成于多层布线层 51的前表面侧上。相比之下，在Si层53的背侧上依次层叠有作为防反射膜的绝缘膜55、遮光膜56 以及钝化膜57。此外，在对应于摄像区域的钝化膜57上形成有片上滤色器(on-chip color filter)，并且在钝化膜57上形成有片上微透镜(on-chip microlense) 0上述摄像区域包 括在有效像素区域外侧形成的用于确定图像黑电平的光学黑区。在该光学黑区中形成有与 有效像素区域中的像素相似的像素和滤色器。遮光膜56形成于包括除了有效像素区域中 的光接收部即光电二极管54和焊盘部60之外的其它像素晶体管和周边电路的整个表面 上。
焊盘部6 0包括开口 62，从而使得与多层布线层51的预定配线52连接的Al配线 52a暴露出来。具体地，在形成片上微透镜之后，形成开口 62，使所需的Al配线52a从背侧 照射型固体摄像装置70的背面到固体摄像装置70的形成有多层布线层51的前表面暴露 出来，从而形成用于引出电极的焊盘部60。在此过程中，通过对形成有光电二极管54的Si 层53、形成于Si层53的光入射表面上的绝缘膜55以及多层布线层51的层间绝缘膜61等 进行蚀刻来形成焊盘部60。在以这种方式形成的焊盘部60中，例如，Au细线(所谓的接合 引线)63与从开口 62暴露出来的Al配线52a连接(引线接合)。然而，在现有技术的背侧照射型固体摄像装置中，由于Si层53从焊盘部60的内 部侧壁暴露出来，因此当Au细线63与焊盘部60中的Al配线52a进行引线接合时，Si层 53会与Au细线63接触。因此，电流可能会在具有地电位(ground potential)的Au细线 63的阱区域(例如，ρ型阱区域)与具有不同电位的区域之间流动。也就是说，漏电流从Au 细线63流向Si层53。多层布线层51的层间绝缘膜61从用于形成焊盘部60的开口 62的内部侧壁暴露 出来。层间绝缘膜61中包括作为用于形成信号电路的配线52的金属。因此，仅由于从开 口 62暴露出来的层间绝缘膜61，就不足以防止配线52吸收湿气。也就是说，在高湿度环境 下，配线52可能会劣化。在最先进的CMOS工艺中，使用具有小介电常数的绝缘膜(低k绝 缘膜)作为多层布线层51的层间绝缘膜61，然而，在如此高湿度环境下，低k绝缘膜的膜特 性也可能劣化，从而导致层间绝缘膜61不具有耐湿性。日本专利申请公开公报No. 2005-347707公开了一种焊盘部结构，该结构包括形 成于该焊盘部侧壁上的绝缘膜。然而，在此结构中，由于仅形成了用于焊盘部的绝缘膜，因 此可能会增加背侧照射型固体摄像装置的制造步骤的数量。此外，焊盘部可被有机膜覆盖 着，然而，该有机膜可能不能充分地覆盖焊盘部(未充分覆盖)，从而显得可靠性不够。此外，由于在现有技术的背侧照射型固体摄像装置中所使用的遮光膜在电气方面 是浮动的，因此电位不稳定。结果，遮光膜的电位可能对固体摄像装置的像素产生不利的影 响。
发明内容
本发明实施例的目的是提供具有极好的可靠性的固体摄像装置、固体摄像装置制 造方法以及照相机。本发明一个实施例的目的是提供一种从背侧接收入射光的固体摄像装置。所述摄 像装置包括半导体层，在所述半导体层上形成有包括光电转换器和像素晶体管的多个像 素；形成于所述半导体层的第一表面上的多层布线层；形成于所述半导体层的第二表面上 的焊盘部；被形成为到达所述多层布线层中的导电层的开口 ；以及被形成为在所述半导体 层的第二表面上延伸并覆盖所述第二表面的绝缘膜。本发明的一个实施例还提供了 一种固体摄像装置制造方法。所述固体摄像装置制 造方法包括在形成有包括光电转换器和像素晶体管的多个像素的半导体层的第一表面上 形成多层布线层；形成与所述半导体层的第二表面的焊盘部对应的开口，使该开口到达所 述多层布线层中的导电层；以及形成绝缘膜，该绝缘膜被形成为在所述半导体层的第二表 面上延伸并覆盖所述半导体层的第二表面。
本发明的一个实施例还提供了一种包括固体摄像装置、光学透镜和信号处理器的 照相机。在所述照相机中，所述固体摄像装置包括半导体层，在所述半导体层上形成有包 括光电转换器和像素晶体管的多个像素；形成于所述半导体层的第一表面上的多层布线 层；形成于所述半导体层的第二表面上的焊盘部；被形成为到达所述多层布线层中的导电 层的开口 ；以及被形成为在所述半导体层的第二表面上延伸并覆盖所述第二表面的绝缘 膜。在本发 明的实施例中，所述绝缘膜被形成为从所述半导体层的表面向在所述固体 摄像装置上形成的焊盘部的开口的内部侧壁延伸，从而将所述半导体层绝缘，因此可防止 对所述半导体层和所述多层布线层的不利影响。根据本发明的实施例，由于所述绝缘膜被形成为从所述半导体层的表面向所述焊 盘部的开口的内部侧壁延伸，从而可防止对所述半导体层和所述多层布线层的不利影响， 因此提高了所述固体摄像装置的产品可靠性。
图1是图示了现有技术的固体摄像装置的示意性截面结构图。图2是图示了本发明第一实施例的固体摄像装置的示意图。图3是图示了本发明第一实施例的固体摄像装置的主要部分的示意性截面结构 图。图4是图示了在本发明第一实施例的固体摄像装置中所使用的焊盘部的示意性 截面结构图。图5是图示了在本发明第一实施例的固体摄像装置中所使用的接地焊盘部的示 意性截面结构图。图6A、图6B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构图和 沿线B-B的截面结构图(部分一)。图7A和图7B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构图 和沿线B-B的截面结构图(部分二)。图8A和图8B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构图 和沿线B-B的截面结构图(部分三)。图9A和图9B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构图 和沿线B-B的截面结构图(部分四)。图IOA和图IOB分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分五)。图IlA和图IlB分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分六)。图12A和图12B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分七)。图13A和图13B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分八)。图14A和图14B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构图和沿线B-B的截面结构图(部分九)。图15A和图15B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分十)。图16A和图16B分别是本发明第一实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图(部分十一)。图17A和图17B分别是本发明第二实施例的固体摄像装置的沿线A-A的截面结构 图和沿线B-B的截面结构图。图18是图示了本发明实施例的照相机的示意图。
具体实施例方式下 面参照附图来说明本发明的实施例。图2是图示了本发明第一实施例的固体摄像装置的示意图。本发明实施例的固体 摄像装置是背侧照射型CMOS固体摄像装置。本发明实施例的固体摄像装置1被构造成包括摄像区域3，周边电路6、7以及焊 盘部5。摄像区域3包括多个单位像素的矩阵、以行配置的地址线和以列配置的信号线。 摄像区域3包括有效像素区域3a和确定各个像素的黑电平的光学黑区3b。光学黑区3b也包括与有效像素区域3a中的像素相类似的像素。光学黑区3b中的 像素被配置在有效像素区域3a的外侧。除了有效像素区域3a的光电转换器(光接收部) 和各焊盘部5之外，固体摄像装置的整个区域都被遮光膜覆盖着。摄像区域3中的各个像素包括诸如光电二极管等光电转换器以及多个像素晶体 管(M0S晶体管)。各个像素晶体管可包括四个晶体管，例如包括传输晶体管、复位晶体管、 放大晶体管以及选择晶体管。可选择地，各个像素晶体管可简单地包括三个晶体管，例如包 括传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管。或者，各个像素晶体管可包括其它晶体管。图3示出了单位像素的截面结构的示例。在此示例中，通过将第二导电型即P型 像素分离区域32、作为光电转换器的光电二极管(PD)Il以及多个像素晶体管Trl、Tr2形 成于第一导电型即η型硅半导体层10上，由此形成单位像素31。光电二极管11包括被如 下各部分包围的η型半导体层10 :ρ型像素分离区域32，形成有像素晶体管Trl和Tr2且 被相对较深地形成的P型半导体阱区域35，以及用于控制固体摄像装置的前表面侧和背表 面侧上的暗电流的P+积累层33、34。用于形成光电二极管11的上述η型半导体层10包括 用于形成该η型半导体层10的高浓度η+电荷存储区域IOa和低浓度η型区域10b。η型 半导体层10的η型区域IOb被形成为延伸到形成有像素晶体管Trl、Tr2的ρ型半导体阱 区域35的下面。各个像素晶体管Trl、Tr2例如包括前面说明的四个晶体管。在附图中，Trl表示 传输晶体管，Tr2表示诸如复位晶体管、放大晶体管或选择晶体管等其它晶体管。像素晶体 管Trl包括浮动扩散的η+源极漏极区域37、光电二极管11的η+电荷存储区域IOa以及通 过栅极绝缘膜形成的栅极电极41。像素晶体管Tr2包括成对的源极漏极区域38、39和栅极 电极42。具有通过层间绝缘膜14进行层叠的配线Ml M4的多层布线层9被形成于半导体层10的前表面上，并且由诸如硅基板等材料形成的支撑基板8与多层布线层9结合。第 一层 第三层中的配线Ml M3通过镶嵌(damascene)方法形成由Cu配线形成的信号电 路，第四层中的配线M4是包括利用引线接合方法与Au细线连接的Al配线的导电层。 作为防反射膜45的绝缘膜被设置在半导体层10的背侧。防反射膜45由具有在 半导体层10上依次层叠的氮化物膜(SiN) 12和氧化硅(SiO2)膜17的层叠膜形成。遮光膜 18形成于除了光电二极管的光接收部之外的防反射膜45上，并且在遮光膜18上面还形成 有钝化膜19。钝化膜19可由平坦化膜形成。遮光膜18由金属膜形成。此外，在对应于摄 像区域的钝化膜19上形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)各原色的片上滤色器CF，在该片上滤色 器CF上形成有片上微透镜25。相比之下，尽管未在附图中示出，但各个周边电路6、7被构造成包括垂直驱动电 路、列信号处理电路、水平驱动电路、输出电路和控制电路等。所述控制电路产生时钟信号 或控制信号以控制基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟的垂直驱动电路、列信号处 理电路以及水平驱动电路的基本操作，并将所产生的信号输入至垂直驱动电路、列信号处 理电路和水平驱动电路等。垂直驱动电路可由移位寄存器形成，其在垂直方向上依次选择 并扫描摄像区域3中的每一列像素，并通过垂直信号线将基于由各个像素的光电转换器接 收的光量所产生的信号电荷提供给列信号处理电路。列信号处理电路被配置为用于各列像 素，并且利用由光学黑区中的黑基准像素输出的信号对由每行像素输出的信号进行诸如噪 声消除或信号放大等每个像素列的信号处理。水平选择开关连接在列信号处理电路的输出 级中的水平信号线之间。水平驱动电路可由移位寄存器形成，其通过依次地输出水平脉冲 来顺序选择列信号电路的每列像素，然后使得各个列信号处理电路将像素信号输出至水平 信号线。输出电路对通过水平信号线从各个列信号处理电路顺序提供的信号进行信号处 理，并输出最终信号。由于本实施例的固体摄像装置1为背侧照射型，因而在固体摄像装置1的摄像区 域的周围形成有多个焊盘部5，从而可将形成于固体摄像装置1的前表面上的配线从各焊 盘部5中引出。将各焊盘部5中的一个焊盘部用作地配线(下文称“接地焊盘部”)5g。在接地焊 盘部5g中，地配线与后面说明的遮光膜18连接。接地焊盘部5g包括开口，该开口是在与 用于在焊盘部5中形成开口的步骤相同的步骤中形成的。图4图示了沿图2的A-A线的焊盘部5的截面结构。根据本实施例的固体摄像装 置1，如图4所示，在焊盘部5中可靠地形成了绝缘，从而将跟焊盘部5进行引线接合的诸如 Au细线等接合引线与半导体层10分开。图5图示了沿图2的B-B线的接地焊盘部5g的截 面结构。如图5所示，在接地焊盘部5g中，将地电位提供给遮光膜18，并可靠地形成了绝 缘，从而将带有地电位的遮光膜18与半导体层10分开。如图4所示，在多层布线层9中，连接有适当的Cu配线M1、M2和M3。在本实施例 中，连接有配线Ml M3，并且配线M3与M4(导电层)连接。配线M4延伸至对应于焊盘部 5的位置。焊盘部5包括开口 16，因此Al配线M4从形成有片上微透镜25的片上微透镜膜 21的表面暴露出来。在开口 16的内部侧壁上设置用于形成防反射膜的氧化硅膜17、钝化 膜19和片上微透镜膜21，从而作为绝缘膜以覆盖半导体层10。Al配线M4从开口 16的底 部暴露出来。在对应于开口 16的区域中未形成遮光膜18。
诸如Au细线24等接合引线与从焊盘部5的底面暴露出来的Al配线M4进行引线 接合。在焊盘部5中，延伸地形成有包括氧化硅膜17、钝化膜19和片上微透镜膜21的绝缘 膜，从而在开口 16的内部侧壁上使半导体层10绝缘，因此防止可能出现的电流泄漏。可防 止多层布线层9的配线Ml M4和层间绝缘膜14吸收湿气。因此，可提高固体摄像装置的
可靠性。 如图5所示，在多层布线层9内的各配线Ml M4(未图示)之中，与被供给地电 位的预定配线相连接的地配线(导电层)15延伸至对应于接地焊盘部5g的位置。地配线 15由Al细线形成，并与配线M4同时形成在同一层中。接地焊盘部5g包括开口 16、氧化硅 膜17以及遮光膜18的延伸部18a，开口 16被形成为从片上微透镜膜21的表面到地配线 15，氧化硅膜17被用作摄像区域的防反射膜并且在开口 16的内部侧壁上将半导体层10绝 缘，遮光膜18的延伸部18a被形成为从开口 16的内部侧壁到开口 16的底部，因此遮光膜 18与地配线15电连接。此外，钝化膜19和微透镜膜21也被形成为延伸到开口 16的内部 侧壁上。尽管未图示，地配线15与被供给地电位的焊盘部5电连接。被供给地电位的焊盘 部5的结构与图4中焊盘部5的结构基本相同。在具有这种结构的接地焊盘部5g中，由于遮光膜18的延伸部18a与延伸至开口 16的地配线15电连接，因而遮光膜18被设为地电位并被电气稳定化。此外，由于氧化硅 膜17形成了防反射膜并被形成为延伸到上述开口的内部侧壁上，且该氧化硅膜17为半导 体层10与遮光膜18之间提供了绝缘，因此半导体层10与遮光膜18可靠地绝缘。由于钝 化膜19和微透镜膜21被形成为延伸到开口 16的内部侧壁上，因此可防止多层布线层9中 的配线Ml M4和层间绝缘膜14吸收湿气。由此，可提高固体摄像装置的可靠性。接下来，参照图6A、图6B 图17来说明上述固体摄像装置1的制造方法，具体地， 说明具有沿图2中A-A线和B-B线的截面结构的焊盘部的制造方法。A-A截面结构表示焊 盘部5和光学黑区3b的截面结构，而B-B截面结构表示遮光膜的接地焊盘部5g的截面结 构。首先，如图6A、图6B所示，提供了一种包括Si半导体层10、形成于Si半导体层10 的前表面上的多层布线层9以及设置在多层布线层9的前表面上的支撑基板8的结构。Si 半导体层10的摄像区域包括二维配置的像素，像素是由用作光电转换器的光电二极管11 以及多个像素晶体管形成的。该结构的制造方法包括在单独的基板上形成半导体层10和多层布线层9 ；将支 撑基板8结合在多层布线层9的表面上；以及将已形成有半导体层10的上述基板除去。在多层布线层9中，通过层间绝缘膜14形成包括用于信号电路及其他构件的配线 的多个配线，该层间绝缘膜14使用了氧化硅膜(SiO2)的材料。图6A是包括四层配线Ml、 M2、M3和M4的多层布线层9的一个示例，各层配线通过接触柱(contact hall) 13与预定 配线之一相连接。在此实施例中，配线M4与后面说明的焊盘部5中的外部连接进行引线接 合。配线M4由铝(Al)制成，从而与Au接合引线极好地连接。第一配线Ml 第三配线M3 可由Al或Cu中的任一种制成。如果配线Ml M3由Cu制成，则配线Ml M3将显示出极 好的导电性。图6B中的多层布线层9也包括预定配线，然而，在图6B中仅图示了地配线 15。地配线15被设置为与后面说明的接地焊盘部5g中的遮光膜接触，因此该遮光膜的电 位被设为与地电位一致。
由于沿图2中固体摄像装置1的线B-B的截面结构不包括有效像素区域3a和光学黑区3b，因此在该Si半导体层10中未形成光电二极管11。再参照图6B，用于形成防反射膜45的氮化物膜(SiN) 12形成于Si半导体层10的 整个表面上。在此实施例中，将氮化物膜用作防反射膜45，然而，防反射膜45也可被构造成 包括氮化物膜和层叠在其上的氧化铪(HfO2)膜。在此实施例中，从形成有光电二极管11的Si半导体层10来看，固体摄像装置的 前表面被限定为用于形成多层布线层9的这一侧，而固体摄像装置的背表面被限定为用于 形成防反射膜的那一侧。接下来，如图7A、图7B所示，对与焊盘部5和接地焊盘部5g对应的结构部分进行 蚀刻从而形成开口 16。在图7A中，开口 16被形成为使配线M4暴露出来，而在图7B中，开 口 16被形成为使地配线15暴露出来。接下来，如图8A、图8B所示，在氮化物膜12的表面上沉积氧化硅(SiO2)膜17。该 氧化硅膜也沉积在开口 16的侧壁和底部上。在此实施例中，防反射膜45由包括氮化物膜 12和该氧化硅膜的两层膜形成。如图9A、图9B所示，利用蚀刻方法选择性地除去在开口 16的底部上形成的氧化硅 膜17。例如，在已用抗蚀剂膜掩盖住除了开口 16的底部之外的部分之后，可利用干式蚀刻 来除去氧化硅膜17。以此方式，配线M4和地配线15从开口 16的底部再次暴露出来。在选 择性地除去了氧化硅膜17之后，在开口 16的整个内部侧壁上沉积遮光膜18。作为具有遮 光性能的遮光膜18的材料的示例，可以有钨(W)、铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)等。可 利用溅射方法或CVD (化学气相沉积)方法将遮光膜18沉积在开口 16的整个内部侧壁上。 利用溅射方法沉积的遮光膜可显示出比利用CVD方法形成的遮光膜更高的附着性。当利用 溅射方法沉积遮光膜时，材料的粒度(grain size)相对较大；然而，当利用CVD方法沉积遮 光膜时，材料的粒度相对较小。因此与利用溅射方法所沉积的材料相比，提高了利用CVD方 法所沉积的材料的遮光性能。可选择地，也可利用溅射方法与CVD方法的结合来沉积遮光 膜。在此实施例中，将钨(W)用作遮光膜18的材料。随后，如图10A、图IOB所示，利用抗蚀剂掩模将位于有效像素区域3a和焊盘部 5(参见图2)上部上的遮光膜18除去。遮光膜18被选择性地沉积在除了图2所示有效像 素区域3a中的光电二极管11 (光接收部)和焊盘部5的部分之外的开口 16的内部侧壁上。例如，如图IOA所示，在焊盘部5的开口 16上未沉积遮光膜18，而在光学黑区3b 上沉积了遮光膜18。如图IOB所示，在接地焊盘部5g的开口 16的内部侧壁及底部上沉积 了遮光膜18。在接地焊盘部5g的开口 16的底部处，遮光膜18与地配线15连接。因此，所 形成的遮光膜18的电位被固定为与地电位相同。在此实施例中，在用于沉积氧化硅膜17 的步骤之前的步骤中形成了开口 16。由于各开口 16中的一个开口被形成为让地配线暴露 出来的接地焊盘部5g，并且在遮光膜18的沉积步骤中将遮光膜18沉积在接地焊盘部5g的 该开口 16的内部侧壁及底部上，因此遮光膜18的电位被固定为与地电位相同的电位。由 于在开口 16的内部侧壁上沉积有氧化硅膜17，因此遮光膜18不会直接与Si半导体10及 多层布线层9接触。如图11A、图IlB所示，在预定位置已形成遮光膜18之后，在遮光膜18上沉积用于 平坦化的钝化膜19。该钝化膜被沉积在包括开口 16的内部侧壁及底部的整个表面上。作为钝化膜19，可使用硅氮化物(SiN)膜，更优选地可使用等离子体氮化物膜。接下来，如图12A、图12B所示，将第一抗蚀剂层20置于形成了焊盘部5及接地焊 盘部5g的各开口 16中。如 13A、图13B所示，对应于有效像素区域3a中的光电二极管11和光学黑区 3b (参见图2)，形成片上滤色器CF。在此实施例中，形成了分别与R(红)、G (绿)、B (蓝) 各颜色中的一种颜色对应的片上滤色器CF，从而对应于各自的光电二极管11的位置。片上 滤色器CF通过涂敷用于各种颜色的抗蚀剂、对抗蚀剂进行曝光并对抗蚀剂进行显影而被 形成。由于图13B的截面结构未示出有效像素区域3a和光学黑区3b，因此图13B中未图示 该片上滤色器CF。如图14A、图14B所示，在包括片上滤色器CF的表面的钝化膜19的整个表面上涂 敷片上微透镜膜21。片上透镜膜21是有机材料，该有机材料例如包括酚醛树脂。在随后的 步骤中将该材料制造成片上微透镜。接下来，如图15A所示，在对应于各个片上滤色器CF的位置上，在已经涂敷好的 片上微透镜膜21上形成第二抗蚀剂层26，然后对该第二抗蚀剂层进行曝光、显影、回流 (reflow)，从而形成片上微透镜的结构。最后，如图16A、图16B所示，对第二抗蚀剂层26的整个表面进行蚀刻。如图16A 所示，将片上微透镜膜21的形状改变成如图15A所示第二抗蚀剂层26的形状，从而在有效 像素区域3a和光学黑区3b内形成片上微透镜25。此外，利用蚀刻方法，将置于焊盘部5和 接地焊盘部5g的开口 16中的第一抗蚀剂层20除去，从而再次形成开口 16。如图16A所 示，对置于开口 16中的第一抗蚀剂层20进行蚀刻从而使配线M4暴露出来，而如图16B所 示，对第一抗蚀剂层20进行蚀刻但并不蚀刻遮光膜18。虽然在图16B所示的示例中遮光 膜18是被暴露出来的，然而，由于地配线15已与遮光膜18接触，因此少量钝化膜19或其 它膜可留在遮光膜18上。此外，如图16B所示，由于钝化膜19、片上微透镜膜21和第一抗 蚀剂层20依次形成于开口 16的内部侧壁上的遮光膜18上，因此可提高在开口 16的内部 侧壁上的遮光膜18的耐湿性，从而防止遮光膜18的劣化。在以此方式形成的焊盘部5中，将接合引线24与从开口 16的底部暴露出来的配 线M4进行引线接合，从而可将电极引出到外部。在此实施例中，可以使用Au细线作为接合 引线24。在此实施例中，由于包括氧化硅膜17、钝化膜19和片上微透镜膜21的层被形成在 开口 16的内部侧壁上，因此电流不会由于Si半导体层10中各区域之间的电位差而通过Si 半导体层10从接合引线24泄漏。此外，由于可以防止多层布线层9的层间绝缘膜14从开 口 16的内部侧壁暴露出来，因此可防止多层布线层9中的各配线和层间绝缘膜14吸收湿 气。因此，随着多层布线层9的耐湿性的提高，固体摄像装置的产品可靠性也有所提高。此外，在此实施例中，由于遮光膜18与接地焊盘部5g中的地配线15连接，因此遮 光膜18的电位被固定为与地电位相同的电位。在此实施例中，固体摄像装置的制造方法包括在沉积均用于形成防反射膜45的 绝缘膜和氧化硅膜17之前，形成包括焊盘部5和接地焊盘部5g的开口 16。因此，可将用于 形成部分防反射膜45的氧化硅膜17均勻地形成于开口 16的内部侧壁上。利用此方法，在 遮光膜18和接合引线24被形成于开口 16的内部侧壁上的情况下，遮光膜18和接合引线24不会与Si半导体层10接触。在将遮光膜18形成于防反射膜45上的情况下，如果开口 16已设置有接地配线15，则可在进行遮光膜18的沉积步骤的同时进行将遮光膜18接地的 步骤。由于接地焊盘部5g的开口 16的内部侧壁上的遮光膜18被钝化膜19和片上微透镜 膜21覆盖着，因此可提高遮光膜18的耐湿性，从而防止遮光膜18的劣化。本实施例的 固体摄像装置中，使用钨(W)作为遮光膜18的材料，然而，也可使用诸 如铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)和铱(Ir)等其它材料。接下来，图17是图示了本发明第二实施例的固体摄像装置的示意图。本实施例的 固体摄像装置中，使用铝作为遮光膜的材料，并且图17A和图17B中与图4和图5中对应的 部件用相同的附图标记表示，并省略重复的说明。第二实施例的固体摄像装置包括与图2所示结构相同的结构。图17A示出了图2 中的A-A截面结构，而图17B示出了图2中的B-B截面结构。第二实施例的固体摄像装置依据第一实施例的制造步骤来制造，然而，第二实施 例中遮光膜22的沉积位置不同于第一实施例所示的沉积位置。在第二实施例中，按照与第一实施例相似的方式对与有效像素区域3a对应的遮 光膜22区域进行蚀刻，但是不蚀刻与焊盘部5的开口 16对应的遮光膜22区域。部分地除 去遮光膜22从而形成绝缘部23，因此，对应于焊盘部5的开口 16的遮光膜22区域与包括 对应于接地焊盘部5g的开口的区域的其它遮光膜22区域电气绝缘。以此方式，通过在遮 光膜中形成绝缘部23，将对应于焊盘部5的开口 16的遮光膜22区域与形成于接地焊盘部 5g上的其它遮光膜22区域电气断开。因此，本实施例由于设有绝缘部23，因此将对应于焊 盘部5的开口 16的遮光膜22区域与对应于接地焊盘部5g的遮光膜22区域电气绝缘。以此方式选择性地形成遮光膜22之后，按照与第一实施例相似的操步骤形成钝 化膜19、片上滤色器CF和片上微透镜25。然而，如图17A所示，在用于形成片上微透镜25 的蚀刻步骤中，对焊盘部5的开口 16的底部进行蚀刻，从而使遮光膜暴露出来。对接地焊 盘部5g的开口 16的底部进行蚀刻但并不蚀刻遮光膜22。图17A、图17B所示的示例中遮 光膜22是被暴露出来的，然而，由于遮光膜22已与配线接触，因此少量钝化膜19或其它膜 可留在遮光膜22上。与第一实施例相似，由于由铝(Al)制成的遮光膜22与从接地焊盘部5g的开口 16 暴露出来的接地配线15接触，因此可将对应于接地焊盘部5g的遮光膜22区域的电位固定 为与地电位相同的电位。由金(Au)制成的接合引线24通过焊盘部5的开口 16中的遮光 膜22与外部电极和配线M4连接。在此实施例中，把由铝(Al)制成的遮光膜22与由Au制 成的接合引线24合金化。在此实施例中，通过由氧化硅膜17形成的绝缘膜，用由金属层形成的遮光膜22覆 盖对应于焊盘部5的开口 16的内部侧壁。由于以此方式在焊盘部5的开口 16的内部侧壁 上形成了一层金属层(遮光膜22)，因此可减少对形成在进行引线接合的焊盘部5的开口 16的内部侧壁上的绝缘膜(氧化硅膜17)的损坏。此外，可防止漏电流在由金(Au)制成的接合引线24与用于形成半导体层的硅层 10之间流动。此外，可防止多层布线层9的层间绝缘膜14从开口 16暴露出来，并且可防止 多层布线层9中所使用的金属配线和层间绝缘膜14吸收湿气。此外，通过在焊盘部5的开 口 16的内部侧壁上形成金属层(遮光膜22)，可提高绝缘膜(氧化硅膜17)的钝化性能。
如第二 实施例所述，如果用作遮光膜的材料可以与用作接合引线的材料进行合金 化，那么可将遮光膜留在焊盘部的开口的内部侧壁和底部上。在具有前述结构的各实施例 中，可提高焊盘部的可靠性。照相机可由上述第一或第二实施例的固体摄像装置1来形成。图18示出了包括上 述实施例的固体摄像装置的照相机。图18所示的照相机110被构造成包括背侧照射型固 体摄像装置1、光学透镜系统111、输入输出单元112、信号处理器113和用于控制光学透镜 系统的中央处理单元114作为一体。作为一种选择，背侧照射型固体摄像装置1可被构造 成包括光学透镜系统111、输入输出单元112和信号处理器113。此外，作为另一个示例，照 相机115被构造成仅包括固体摄像装置1、光学透镜系统111和输入输出单元112。作为又 一个示例，照相机116被构造成包括固体摄像装置1、光学透镜系统111、输入输出单元112 和信号处理器113。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利 要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
权利要求
1.一种从背侧接收入射光的固体摄像装置，所述固体摄像装置包括半导体层，在所述半导体层上形成有包括光电转换器和像素晶体管的多个像素；形成于所述半导体层的第一表面上的布线层；形成于所述半导体层的第二表面上的焊盘部；被形成为到达所述布线层中的导电层的开口；以及被形成为在所述半导体层的第二表面上延伸并覆盖所述第二表面的绝缘膜。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，还包括形成于所述绝缘膜上的遮光膜， 其中，所述遮光膜的延伸部与所述导电层电连接，将地电位提供给所述导电层。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，还包括与从所述开口的底部暴露出来的所述 导电层连接的接合引线。
4.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述绝缘膜包括防反射膜。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述绝缘膜包括防反射膜、钝化膜以及 片上微透镜膜。
全文摘要
本发明公开了从背侧接收入射光的固体摄像装置。所述固体摄像装置包括半导体层，在所述半导体层上形成有包括光电转换器和像素晶体管的多个像素；形成于所述半导体层的第一表面上的布线层；形成于所述半导体层的第二表面上的焊盘部；被形成为到达所述布线层中的导电层的开口；以及被形成为在所述半导体层的第二表面上延伸并覆盖所述第二表面的绝缘膜。由于绝缘膜被形成为在半导体层的表面上延伸并覆盖所述表面从而将半导体层绝缘，因此可防止对半导体层和布线层的不利影响，并可提高固体摄像装置的产品可靠性。
文档编号H04N5/369GK102130140SQ20101056572
公开日2011年7月20日 申请日期2009年1月21日 优先权日2008年1月21日
发明者秋山健太郎 申请人:索尼株式会社