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JP2013214616A - Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic device - Google Patents

Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic device Download PDF

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JP2013214616A JP2012084014A JP2012084014A JP2013214616A JP 2013214616 A JP2013214616 A JP 2013214616A JP 2012084014 A JP2012084014 A JP 2012084014A JP 2012084014 A JP2012084014 A JP 2012084014A JP 2013214616 A JP2013214616 A JP 2013214616A
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electrode
layer
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semiconductor layer
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Kyohei Mizuta
恭平 水田
Osamu Oka
治 岡
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve light receiving characteristics in a solid-state imaging device of a 3D structure in which a sensor substrate with a photoelectric conversion part and a circuit substrate with a driving circuit are laminated; to provide a method of manufacturing the solid-state imaging device; and to provide an electronic device using the solid-state imaging device.SOLUTION: A connection part 50 electrically connecting a sensor substrate 2 to a circuit substrate 9 is provided on the side of a light receiving surface S of the semiconductor substrate 2. An insulating layer 14 covering the connection part 50 is made thin at least in a pixel region 4. A cross-sectional shape of a step part 38 of the insulating layer 14 or a planar shape of a convex portion of the insulating layer 14 formed by the step part 38 is designed to reduce fluid pressure of an organic material applied on the insulating layer 14.

Description

本技術は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器に関し、特には半導体基板の受光面とは逆の表面側に駆動回路が設けられた固体撮像装置と、この固体撮像装置の製造方法と、この固体撮像装置を用いた電子機器とに関する。   The present technology relates to a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, and an electronic device, and in particular, a solid-state imaging device in which a drive circuit is provided on the surface side opposite to a light-receiving surface of a semiconductor substrate, The present invention relates to a manufacturing method and an electronic apparatus using the solid-state imaging device.

従来、固体撮像装置において、感度の向上を図るため、光入射面と基板に形成された受光部との距離を短くする技術が提案されている。特許文献1に記載の発明では、基板の光入射面側に配線層が設けられた表面照射型の固体撮像装置において、撮像領域上部の配線層の厚みを、撮像領域の周辺に形成された周辺回路部上部の配線層よりも薄くする技術が記載されている。特許文献1では、撮像領域上部の配線層が周辺回路部上部の配線層よりも薄いため、光入射面から基板の撮像領域に設けられた受光部までの距離が短くなり、これにより、感度の向上が図られている。   Conventionally, in a solid-state imaging device, a technique for shortening the distance between a light incident surface and a light receiving portion formed on a substrate has been proposed in order to improve sensitivity. In the invention described in Patent Document 1, in the surface irradiation type solid-state imaging device in which the wiring layer is provided on the light incident surface side of the substrate, the thickness of the wiring layer in the upper part of the imaging region is set to the periphery formed around the imaging region. A technique for making the wiring layer thinner than the wiring layer above the circuit portion is described. In Patent Document 1, since the wiring layer at the upper part of the imaging region is thinner than the wiring layer at the upper part of the peripheral circuit unit, the distance from the light incident surface to the light receiving unit provided in the imaging region of the substrate is shortened. Improvements are being made.

また、近年、入射光に対する光電変換効率や感度の向上を図ることを目的とし、半導体基板の表面側に駆動回路を形成し裏面側を受光面とする、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置が提案されている。裏面照射型の固体撮像装置では、基板の受光面とは反対側に配線層が設けられるため、基板に設けられた受光部と、基板の光入射側に設けられたオンチップレンズ表面との距離が近くなり、これにより、感度の向上が図られる。   In recent years, a so-called back-illuminated solid-state imaging device has been proposed in which a drive circuit is formed on the front side of a semiconductor substrate and the back side is a light-receiving surface for the purpose of improving photoelectric conversion efficiency and sensitivity to incident light. Has been. In the back-illuminated solid-state imaging device, since the wiring layer is provided on the opposite side of the light receiving surface of the substrate, the distance between the light receiving portion provided on the substrate and the surface of the on-chip lens provided on the light incident side of the substrate As a result, the sensitivity is improved.

さらに、光電変換部が形成された半導体基板(センサ基板)とは別に、駆動回路を形成した回路基板を用意し、半導体基板における受光面と反対側の面に、回路基板を貼り合わせた、3次元構造の裏面照射型の固体撮像装置も提案されている(特許文献2)。この3次元構造を有する裏面照射型の固体撮像装置では、半導体基板の配線層側の面と、回路基板の配線層側の面とを接続することで、3次元構造を構成している。   In addition to the semiconductor substrate (sensor substrate) on which the photoelectric conversion unit is formed, a circuit substrate on which a drive circuit is formed is prepared, and the circuit substrate is bonded to the surface opposite to the light receiving surface of the semiconductor substrate. A back-illuminated solid-state imaging device having a three-dimensional structure has also been proposed (Patent Document 2). In this back-illuminated solid-state imaging device having a three-dimensional structure, a three-dimensional structure is configured by connecting a wiring layer side surface of a semiconductor substrate and a wiring layer side surface of a circuit board.

ところで、このような3次元構造の固体撮像装置では、光電変換部が形成された半導体基板と、駆動回路を形成した回路基板とを電気的に接続するための接続部が設けられる。接続部では、半導体基板を貫通し、半導体基板に設けられた配線層に接続する貫通ビアと、半導体基板を貫通し、回路基板に設けられた配線層に接続する貫通する貫通ビアとが半導体基板の受光面側で接続部の接続電極によって接続されている。さらに、半導体基板の受光面側において、絶縁膜や、接続電極を覆う保護膜が設けられ、この上部に各光電変換部に対応してカラーフィルタ及びオンチップレンズが設けられている。   By the way, in such a solid-state imaging device having a three-dimensional structure, a connection unit is provided for electrically connecting the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion unit is formed and the circuit substrate on which the drive circuit is formed. In the connecting portion, a through via that penetrates the semiconductor substrate and connects to the wiring layer provided on the semiconductor substrate, and a through via that penetrates the semiconductor substrate and connects to the wiring layer provided on the circuit board are provided on the semiconductor substrate. Are connected by a connection electrode of the connection portion on the light receiving surface side. Further, an insulating film and a protective film covering the connection electrode are provided on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a color filter and an on-chip lens are provided on the upper portion corresponding to each photoelectric conversion unit.

特開2010−267675号公報JP 2010-267675 A 特開2011−096851号公報JP 2011-096851 A

以上のように、3次元構造の固体撮像装置では、光電変換部を有するセンサ基板と回路基板とを電気的に接続する接続電極や、種々の材料膜が半導体基板の受光面側に設けられる。このため、センサ基板の受光面からオンチップレンズまでの距離が大きく、光電変換部における受光特性が劣化するおそれがある。   As described above, in the solid-state imaging device having a three-dimensional structure, the connection electrodes that electrically connect the sensor substrate having the photoelectric conversion unit and the circuit substrate and various material films are provided on the light receiving surface side of the semiconductor substrate. For this reason, the distance from the light receiving surface of the sensor substrate to the on-chip lens is large, and the light receiving characteristics in the photoelectric conversion unit may be deteriorated.

上述の点に鑑み、本開示は、光電変換部を有するセンサ基板と、駆動回路を有する回路基板とを積層した3次元構造の固体撮像装置において、受光特性の向上を図ることを目的とする。また、本開示は、その固体撮像装置の製造方法を提供する。さらに、本開示は、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供する。   In view of the above, an object of the present disclosure is to improve light receiving characteristics in a solid-state imaging device having a three-dimensional structure in which a sensor substrate having a photoelectric conversion unit and a circuit substrate having a driving circuit are stacked. The present disclosure also provides a method for manufacturing the solid-state imaging device. Furthermore, this indication provides the electronic device using the solid-state imaging device.

本開示の第1の側面に係る固体撮像装置は、センサ基板と、回路基板と、接続ユニット領域と、絶縁層とを備える。センサ基板は、光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有する。回路基板は、回路側半導体層及び回路側配線層を有し、センサ基板のセンサ側配線層側に設けられている。接続ユニット領域は、センサ側半導体層の受光面側からセンサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、センサ側半導体層の受光面側から回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極とを有する。また、接続ユニット領域は、センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ第1貫通電極及び第2貫通電極を接続する接続電極を有する。これらの第1貫通電極、第2貫通電極及び接続電極により、接続部が構成される。絶縁層は、接続電極を埋め込み、接続ユニット領域から画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなることによって形成された段差部を有する。   The solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure includes a sensor substrate, a circuit board, a connection unit region, and an insulating layer. The sensor substrate includes a sensor side semiconductor layer including a pixel region in which the photoelectric conversion unit is provided, and a sensor side wiring layer provided on the surface side opposite to the light receiving surface of the sensor side semiconductor layer. The circuit board has a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer, and is provided on the sensor side wiring layer side of the sensor board. The connection unit region includes a first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. 2 through electrodes. The connection unit region has a connection electrode that is provided on the light receiving surface side surface of the sensor-side semiconductor layer and connects the first through electrode and the second through electrode. The first through electrode, the second through electrode, and the connection electrode constitute a connection portion. The insulating layer has a step portion formed by embedding the connection electrode and gradually decreasing in thickness from the connection unit region to the pixel region.

上述の第1の側面に係る固体撮像装置では、絶縁層が、接続ユニット領域から画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなることによって形成された段差部を有する。このため、絶縁層上部に有機材料を塗布する際、絶縁層の段差部にかかる有機材料の流体圧力が低減される。これにより、有機材料の塗布ムラが抑制される。   In the solid-state imaging device according to the first aspect described above, the insulating layer has a step portion formed by gradually decreasing the film thickness from the connection unit region to the pixel region. For this reason, when apply | coating an organic material on an insulating layer upper part, the fluid pressure of the organic material concerning the level | step-difference part of an insulating layer is reduced. Thereby, the application | coating nonuniformity of an organic material is suppressed.

また、本開示の第2の側面に係る固体撮像装置は、センサ基板と、回路基板と、接続ユニット領域と、絶縁層とを備える。センサ基板は、光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有する。回路基板は、回路側半導体層及び回路側配線層を有し、センサ基板のセンサ側配線層側に設けられている。接続ユニット領域は、センサ側半導体層の受光面側からセンサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、センサ側半導体層の受光面側から回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極とを有する。また、接続ユニット領域は、センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ第1貫通電極及び第2貫通電極を接続する接続電極を有する。これらの第1貫通電極、第2貫通電極及び接続電極により、接続部が構成される。絶縁層は、接続電極を埋め込み、接続ユニット領域に隣接する領域の厚さが、接続ユニット領域における厚さよりも薄く形成されている。また、絶縁層は、接続ユニット領域を含む領域における断面形状が凸状の凸部を有し、凸部の平面形状は画素領域の対応する辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である。ここで、角丸長方形状とは、長軸方向の両端部がそれぞれ円弧状、楕円弧状、三角形以上の多角形状、弧状を含む形状である長方形状を指すものとする。   The solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure includes a sensor substrate, a circuit board, a connection unit region, and an insulating layer. The sensor substrate includes a sensor side semiconductor layer including a pixel region in which the photoelectric conversion unit is provided, and a sensor side wiring layer provided on the surface side opposite to the light receiving surface of the sensor side semiconductor layer. The circuit board has a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer, and is provided on the sensor side wiring layer side of the sensor board. The connection unit region includes a first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. 2 through electrodes. The connection unit region has a connection electrode that is provided on the light receiving surface side surface of the sensor-side semiconductor layer and connects the first through electrode and the second through electrode. The first through electrode, the second through electrode, and the connection electrode constitute a connection portion. The insulating layer is formed so that the connection electrode is buried and the thickness of the region adjacent to the connection unit region is thinner than the thickness in the connection unit region. The insulating layer has a convex portion with a convex cross section in the region including the connection unit region, and the planar shape of the convex portion is a rounded rectangular shape extending in a direction along the corresponding side of the pixel region. . Here, the rounded rectangular shape refers to a rectangular shape in which both ends in the major axis direction are arc-shaped, elliptical arc-shaped, polygonal shape greater than or equal to a triangle, and arc-shaped.

本開示の第2の側面に係る固体撮像装置では、絶縁層は、接続ユニット領域を含む領域における断面形状が凸状の凸部を有し、凸部の平面形状は、画素領域の対応する辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である。このため、絶縁層上部に有機材料を塗布する際、凸部の画素領域の辺に沿う方向の両端にかかる有機材料の流体圧力が低減される。これにより、有機材料の塗布ムラが抑制される。   In the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure, the insulating layer has a convex portion having a convex cross-sectional shape in a region including the connection unit region, and the planar shape of the convex portion corresponds to a corresponding side of the pixel region. Is a rounded rectangular shape extending in the direction along For this reason, when an organic material is applied to the upper part of the insulating layer, the fluid pressure of the organic material applied to both ends in the direction along the side of the pixel area of the convex portion is reduced. Thereby, the application | coating nonuniformity of an organic material is suppressed.

本開示の第1の側面に係る固体撮像装置の製造方法は、センサ基板と回路基板とを貼り合わせる工程を有する。センサ基板は、光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するものである。回路基板は、回路側半導体層及び回路側配線層と有するものである。センサ基板と回路基板との貼り合わせは、センサ側配線層の面と回路側配線層の面とを向かい合わせて行う。また、第1貫通電極と、第2貫通電極と、第1貫通電極及び第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程を有する。第1貫通電極は、画素領域の外側の接続ユニット領域に、センサ側半導体層の受光面側からセンサ側配線層に達して設けられている。第2貫通電極は、センサ側半導体層の受光面側から回路側配線層に達して設けられている。接続電極は、センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられている。また、センサ側半導体層の受光面側に前記接続部を埋め込む絶縁層を形成する工程を有する。また、接続ユニット領域から画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなるように、絶縁層を所定の深さまでエッチングする工程を有する。   The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present disclosure includes a step of bonding the sensor substrate and the circuit substrate. The sensor substrate has a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light receiving surface of the sensor-side semiconductor layer. . The circuit board has a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer. The sensor substrate and the circuit board are bonded together with the surface of the sensor side wiring layer facing the surface of the circuit side wiring layer. Moreover, it has the process of forming the connection part which has a 1st penetration electrode, a 2nd penetration electrode, and the connection electrode which connects a 1st penetration electrode and a 2nd penetration electrode. The first through electrode is provided in the connection unit region outside the pixel region from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer. The second through electrode is provided to reach the circuit side wiring layer from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer. The connection electrode is provided on the light receiving surface side surface of the sensor side semiconductor layer. In addition, the method includes a step of forming an insulating layer for embedding the connection portion on the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer. In addition, the method includes a step of etching the insulating layer to a predetermined depth so that the film thickness gradually decreases from the connection unit region to the pixel region.

本開示の第2の側面に係る固体撮像装置の製造方法は、センサ基板と回路基板とを貼り合わせる工程を有する。センサ基板は、光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するものである。回路基板は、回路側半導体層及び回路側配線層と有するものである。センサ基板と回路基板との貼り合わせは、センサ側配線層の面と回路側配線層の面とを向かい合わせて行う。また、第1貫通電極と、第2貫通電極と、第1貫通電極及び第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程を有する。第1貫通電極は、画素領域の外側の接続ユニット領域に、センサ側半導体層の受光面側からセンサ側配線層に達して設けられている。第2貫通電極は、センサ側半導体層の受光面側から回路側配線層に達して設けられている。接続電極は、センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられている。また、センサ側半導体層の受光面側に前記接続部を埋め込む絶縁層を形成する工程を有する。また、接続ユニット領域の外側の領域において、絶縁層を所定の深さまでエッチングすることにより、平面形状が画素領域の辺に沿う方向の両端において弧状又はほぼ弧状の角丸長方形状である凸部を形成する工程を有する。   The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the second aspect of the present disclosure includes a step of bonding the sensor substrate and the circuit substrate. The sensor substrate has a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light receiving surface of the sensor-side semiconductor layer. . The circuit board has a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer. The sensor substrate and the circuit board are bonded together with the surface of the sensor side wiring layer facing the surface of the circuit side wiring layer. Moreover, it has the process of forming the connection part which has a 1st penetration electrode, a 2nd penetration electrode, and the connection electrode which connects a 1st penetration electrode and a 2nd penetration electrode. The first through electrode is provided in the connection unit region outside the pixel region from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer. The second through electrode is provided to reach the circuit side wiring layer from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer. The connection electrode is provided on the light receiving surface side surface of the sensor side semiconductor layer. In addition, the method includes a step of forming an insulating layer for embedding the connection portion on the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer. In addition, by etching the insulating layer to a predetermined depth in the region outside the connection unit region, a convex portion whose planar shape is an arc shape or a substantially arc-shaped rounded rectangular shape at both ends in the direction along the side of the pixel region is formed. Forming.

本開示の電子機器は、上述の固体撮像装置と、固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路とを備える。   An electronic apparatus according to the present disclosure includes the above-described solid-state imaging device and a signal processing circuit that processes an output signal output from the solid-state imaging device.

本開示によれば固体撮像装置において、受光特性の向上が図られる。また、この固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器を得ることができる。   According to the present disclosure, the light receiving characteristics can be improved in the solid-state imaging device. Further, by using this solid-state imaging device, an electronic device with improved image quality can be obtained.

本開示の第1の実施形態に係るCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an entire CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device according to a first embodiment of the present disclosure. 図1のA−A線上に沿う断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which follows the AA line of FIG. 図3A〜図3Cは、本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その1)である。3A to 3C are process diagrams (part 1) illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present disclosure. 図4A〜図4Cは、本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その2)である。4A to 4C are process diagrams (part 2) illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present disclosure. 図5A〜図5Cは、本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その3)である。5A to 5C are process diagrams (part 3) illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present disclosure. 図6A〜図6Cは、本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その4)である。6A to 6C are process diagrams (part 4) illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present disclosure. 変形例1−1に係る固体撮像装置のセンサ基板の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the sensor board | substrate of the solid-state imaging device which concerns on the modification 1-1. 変形例1−2に係る固体撮像装置のセンサ基板の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the sensor board | substrate of the solid-state imaging device which concerns on modification 1-2. 本開示の第2の実施形態に係る固体撮像装置のセンサ基板の構成図である。It is a block diagram of the sensor board | substrate of the solid-state imaging device which concerns on 2nd Embodiment of this indication. 図9のB−B線上に沿う断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which follows the BB line of FIG. 図11Aは、本開示の第3の実施形態に係る固体撮像装置のセンサ基板の概略構成図であり、図11Bは、図11Aの領域aにおける拡大図である。FIG. 11A is a schematic configuration diagram of a sensor substrate of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present disclosure, and FIG. 11B is an enlarged view of a region a in FIG. 11A. 本開示の第2の実施形態において、絶縁層上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。In the 2nd Embodiment of this indication, it is a figure which shows typically the result of having simulated the mode that an organic material flows when an organic material was apply | coated to the upper part of an insulating layer. 絶縁層の凸部の平面形状を矩形状とした例(例えば第2の実施形態)において、絶縁層上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。The figure which shows typically the result of having simulated the flow state of the organic material when the organic material was apply | coated to the upper part of an insulating layer in the example (for example, 2nd Embodiment) which made the planar shape of the convex part of the insulating layer rectangular. It is. 図14Aは、変形例3−1に係る固体撮像装置のセンサ基板の概略構成図であり、図14Bは、図14Aの領域aにおける拡大図である。14A is a schematic configuration diagram of a sensor substrate of a solid-state imaging device according to Modification 3-1, and FIG. 14B is an enlarged view of a region a in FIG. 14A. 変形例3−1の構造を有する絶縁層上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the result of having simulated the mode that an organic material flows when an organic material was applied to the upper part of an insulating layer which has the structure of modification 3-1. 変形例3−2に係る固体撮像装置のセンサ基板の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the sensor board | substrate of the solid-state imaging device which concerns on modification 3-2. 本開示の第4の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electronic device which concerns on 4th Embodiment of this indication.

以下に、本開示の実施形態に係る固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器の一例を、図1〜図17を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。
1.第1の実施形態:固体撮像装置
1−1.固体撮像装置全体の構成
1−2.要部の構成
1−3.製造方法
2.第2の実施形態:固体撮像装置
3.第3の実施形態:固体撮像装置
4.第4の実施形態:電子機器
Hereinafter, an example of a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. Embodiments of the present disclosure will be described in the following order. Note that the present disclosure is not limited to the following examples.
1. 1. First embodiment: Solid-state imaging device 1-1. Configuration of entire solid-state imaging device 1-2. Configuration of main part 1-3. Manufacturing method 2. 2. Second embodiment: solid-state imaging device Third Embodiment: Solid-state imaging device4. Fourth embodiment: electronic device

《1.第1の実施形態:固体撮像装置》
〈1−1 固体撮像装置全体の構成〉
図1は、本開示の第1の実施形態に係るCMOS型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。本実施形態の固体撮像装置1は、複数の光電変換部が配列されたセンサ基板2と、このセンサ基板2上に積層した状態でセンサ基板2と貼り合わされた回路基板9とを備えた3次元構造を有する裏面照射型の固体撮像装置である。
<< 1. First Embodiment: Solid-State Imaging Device >>
<1-1 Overall Configuration of Solid-State Imaging Device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an entire CMOS solid-state imaging device according to the first embodiment of the present disclosure. The solid-state imaging device 1 according to this embodiment includes a sensor substrate 2 on which a plurality of photoelectric conversion units are arranged, and a circuit board 9 that is laminated on the sensor substrate 2 and bonded to the sensor substrate 2. This is a back-illuminated solid-state imaging device having a structure.

センサ基板2は、一方の面を受光面Sとし、光電変換部を含む複数の画素15が受光面S内において2次元的に配列された画素領域4を備えている。画素領域4には、複数の画素駆動線5が行方向に配線され、複数の垂直信号線6が列方向に配線されており、1つの画素15が画素駆動線5と垂直信号線6とに接続される状態で配置されている。これらの各画素15には、光電変換部と、電荷蓄積部と、複数のトランジスタ(いわゆるMOSトランジスタ)および容量素子等で構成された画素回路とが設けられている。尚、画素回路の一部は、センサ基板2の受光面Sとは反対側の表面側に設けられている。また複数の画素15で画素回路の一部を共有していても良い。   The sensor substrate 2 includes a pixel region 4 in which one surface is a light receiving surface S and a plurality of pixels 15 including a photoelectric conversion unit are two-dimensionally arranged in the light receiving surface S. In the pixel region 4, a plurality of pixel drive lines 5 are wired in the row direction, a plurality of vertical signal lines 6 are wired in the column direction, and one pixel 15 is connected to the pixel drive line 5 and the vertical signal line 6. It is arranged in a connected state. Each of these pixels 15 is provided with a photoelectric conversion unit, a charge storage unit, and a pixel circuit composed of a plurality of transistors (so-called MOS transistors) and a capacitor element. A part of the pixel circuit is provided on the surface side opposite to the light receiving surface S of the sensor substrate 2. A plurality of pixels 15 may share part of the pixel circuit.

また、センサ基板2は、画素領域4の外側に周辺領域7を備えている。この周辺領域7には、接続ユニット領域3が設けられている。この接続ユニット領域3は、センサ基板2に設けられた画素駆動線5、垂直信号線6、又は画素回路と、回路基板9に設けられた駆動回路とを接続する接続部(後述する)を複数有している。また、本実施形態では、接続ユニット領域3は、画素領域4の周辺領域7において、矩形状に区画された画素領域4の3辺に対応して辺毎に設けられ、画素領域4の対応する辺に沿って配置されている。また、接続ユニット領域3と画素領域4との境界部分には、後述する絶縁層の段差部38が形成される(図2参照)。   The sensor substrate 2 includes a peripheral region 7 outside the pixel region 4. A connection unit area 3 is provided in the peripheral area 7. The connection unit region 3 includes a plurality of connection portions (described later) that connect the pixel drive lines 5, the vertical signal lines 6, or the pixel circuits provided on the sensor substrate 2 and the drive circuits provided on the circuit substrate 9. Have. In the present embodiment, the connection unit region 3 is provided for each side corresponding to the three sides of the pixel region 4 partitioned in the rectangular shape in the peripheral region 7 of the pixel region 4, and corresponds to the pixel region 4. It is arranged along the side. Further, a step portion 38 of an insulating layer to be described later is formed at a boundary portion between the connection unit region 3 and the pixel region 4 (see FIG. 2).

回路基板9は、センサ基板2側に向かう面側に、センサ基板2に設けられた各画素15を駆動するための垂直駆動回路10、カラム信号処理回路11、水平駆動回路12、およびシステム制御回路13などの駆動回路を備えている。これらの駆動回路は、接続ユニットにおいて、センサ基板2の所望の配線に接続されている。   The circuit board 9 has a vertical driving circuit 10, a column signal processing circuit 11, a horizontal driving circuit 12, and a system control circuit for driving each pixel 15 provided on the sensor board 2 on the side facing the sensor board 2. 13 and the like are provided. These drive circuits are connected to desired wiring of the sensor substrate 2 in the connection unit.

システム制御回路13は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路10、カラム信号処理回路11、及び水平駆動回路12等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する。そして、システム制御回路13で生成されたクロック信号や制御信号などは、垂直駆動回路10、カラム信号処理回路11及び水平駆動回路12等に入力される。   Based on the vertical synchronization signal, horizontal synchronization signal, and master clock, the system control circuit 13 generates a clock signal, a control signal, and the like that are the reference for operations of the vertical drive circuit 10, the column signal processing circuit 11, the horizontal drive circuit 12, and the like. Generate. The clock signal and control signal generated by the system control circuit 13 are input to the vertical drive circuit 10, the column signal processing circuit 11, the horizontal drive circuit 12, and the like.

垂直駆動回路10は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動線5を介してセンサ基板2に設けられた画素領域4の各画素15を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各画素15の光電変換部(フォトダイオード)において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線6を通してカラム信号処理回路11に供給する。   The vertical drive circuit 10 is configured by, for example, a shift register, and selectively scans each pixel 15 in the pixel region 4 provided on the sensor substrate 2 via the pixel drive line 5 sequentially in the vertical direction in units of rows. Then, a pixel signal based on the signal charge generated according to the amount of received light in the photoelectric conversion unit (photodiode) of each pixel 15 is supplied to the column signal processing circuit 11 through the vertical signal line 6.

カラム信号処理回路11は、垂直信号線6毎に信号の処理を行う複数の単位回路を有する。カラム信号処理回路11では、センサ基板2の画素領域4の画素15列毎に、選択行の各画素15から垂直信号線6を介して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。   The column signal processing circuit 11 includes a plurality of unit circuits that perform signal processing for each vertical signal line 6. The column signal processing circuit 11 performs predetermined signal processing on the pixel signals output from the respective pixels 15 in the selected row via the vertical signal lines 6 for every 15 columns of the pixels in the pixel region 4 of the sensor substrate 2. The pixel signal after the signal processing is temporarily held.

具体的には、カラム信号処理回路11は、信号処理として少なくとも、例えばCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)処理等のノイズ除去処理を行う。カラム信号処理回路11におけるCDS処理により、例えば、リセットノイズ、増幅トランジスタの閾値ばらつき等に起因する画素固有の固定パターンノイズを除去することができる。   Specifically, the column signal processing circuit 11 performs at least noise removal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) processing as signal processing. The CDS process in the column signal processing circuit 11 can remove, for example, fixed pattern noise unique to a pixel caused by reset noise, variation in threshold values of amplification transistors, and the like.

水平駆動回路12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11の各々の単位回路を順番に選択し、カラム信号処理回路11の各々の単位回路から画素信号を出力する。出力された画素信号は図示を省略する信号処理部によって信号処理され、処理された信号が出力される。   The horizontal drive circuit 12 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially selects the unit circuits of the column signal processing circuit 11 by sequentially outputting horizontal scanning pulses, and from each unit circuit of the column signal processing circuit 11. A pixel signal is output. The output pixel signal is subjected to signal processing by a signal processing unit (not shown), and the processed signal is output.

また、図示を省略するが、周辺領域7に設けられた接続ユニット領域3の更に外側の領域には、複数の電極パッドが設けられている。電極パッドは、センサ基板2に設けられた所望の配線や回路基板9に設けられた配線に電気的に接続されている。この電極パッドにより、センサ基板2及び回路基板9のそれぞれの配線は、センサ基板2の受光面側に引き出される。   Although not shown, a plurality of electrode pads are provided in a region further outside the connection unit region 3 provided in the peripheral region 7. The electrode pads are electrically connected to desired wiring provided on the sensor substrate 2 or wiring provided on the circuit board 9. With this electrode pad, the respective wirings of the sensor substrate 2 and the circuit substrate 9 are drawn out to the light receiving surface side of the sensor substrate 2.

なお、本実施形態では、垂直駆動回路10、カラム信号処理回路11、水平駆動回路12を回路基板9側に設ける構成としたが、これらの回路を、センサ基板2側に設け、回路基板9側には、システム制御回路13のみを設ける構成としてもよい。すなわち、回路基板9側にどの回路部を形成するかについては種々の選択が可能である。   In this embodiment, the vertical drive circuit 10, the column signal processing circuit 11, and the horizontal drive circuit 12 are provided on the circuit board 9 side. However, these circuits are provided on the sensor board 2 side, and the circuit board 9 side is provided. Alternatively, only the system control circuit 13 may be provided. That is, various selections can be made as to which circuit portion is formed on the circuit board 9 side.

〈1−2 要部の構成〉
図2に、図1のA−A線上に沿う断面構成を示す。すなわち、図2は、画素領域4と接続ユニット領域3とを含む領域の断面図である。以下、この要部断面図に基づいて本実施形態の固体撮像装置1の構成を説明する。
<1-2 Main part configuration>
FIG. 2 shows a cross-sectional configuration along the line AA in FIG. That is, FIG. 2 is a cross-sectional view of a region including the pixel region 4 and the connection unit region 3. Hereinafter, the configuration of the solid-state imaging device 1 of the present embodiment will be described based on the cross-sectional view of the main part.

本実施形態の固体撮像装置1は、センサ基板2と、センサ基板2の受光面Sとは反対側に貼り合わされた回路基板9と、センサ基板2及び回路基板9を電気的に接続する接続部50とを備える。また、本実施形態の固体撮像装置1は、センサ基板2の受光面S側に設けられた段差部38を有する絶縁層14と、絶縁層14上に順に設けられた遮光膜16、透明保護膜17、カラーフィルタ18及びオンチップレンズ19とを備える。   The solid-state imaging device 1 according to the present embodiment includes a sensor board 2, a circuit board 9 bonded to the opposite side of the light receiving surface S of the sensor board 2, and a connection unit that electrically connects the sensor board 2 and the circuit board 9. 50. In addition, the solid-state imaging device 1 of the present embodiment includes an insulating layer 14 having a stepped portion 38 provided on the light receiving surface S side of the sensor substrate 2, a light shielding film 16 provided in order on the insulating layer 14, and a transparent protective film. 17, a color filter 18 and an on-chip lens 19.

[センサ基板]
センサ基板2は、センサ側半導体層2a及びセンサ側配線層2bを備える。
[Sensor board]
The sensor substrate 2 includes a sensor side semiconductor layer 2a and a sensor side wiring layer 2b.

センサ側半導体層2aは、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板を薄膜化したものである。このセンサ側半導体層2aにおける画素領域4には、受光面S(本実施形態では裏面)に沿って複数の光電変換部20が2次元アレイ状に配列形成されている。各光電変換部20は、例えばn型拡散層とp型拡散層との積層構造で構成されている。尚、光電変換部20は画素15毎に設けられており、図2においては1画素分の断面を図示している。   The sensor side semiconductor layer 2a is formed by thinning a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon. In the pixel region 4 in the sensor-side semiconductor layer 2a, a plurality of photoelectric conversion units 20 are arranged in a two-dimensional array along the light receiving surface S (the back surface in the present embodiment). Each photoelectric conversion unit 20 has a stacked structure of, for example, an n-type diffusion layer and a p-type diffusion layer. Note that the photoelectric conversion unit 20 is provided for each pixel 15, and FIG. 2 shows a cross section for one pixel.

また、センサ側半導体層2aにおいて、受光面Sとは逆の表面側には、n+型不純物層からなるフローティングディフュージョン領域FD、画素トランジスタTrのソース/ドレイン領域21、及び、各画素15を分離する素子分離部22が設けられている。さらに、センサ側半導体層2aの、画素領域4の外側の接続ユニット領域3には、接続部50を構成する第1貫通電極47及び第2貫通電極48が設けられている。   In the sensor-side semiconductor layer 2a, the floating diffusion region FD made of an n + type impurity layer, the source / drain region 21 of the pixel transistor Tr, and each pixel 15 are separated on the surface opposite to the light receiving surface S. An element isolation unit 22 is provided. Further, in the connection unit region 3 outside the pixel region 4 in the sensor-side semiconductor layer 2a, a first through electrode 47 and a second through electrode 48 that form the connection unit 50 are provided.

センサ側配線層2bは、センサ側半導体層2a表面にゲート絶縁膜(図示せず)を介して設けられたゲート電極25と、ゲート電極25上層に層間絶縁膜26を介して積層された複数層(図2では3層)の配線27とを備える。配線27は、例えば銅(Cu)で形成されている。また、必要に応じて、積層する配線27間、及び配線27と各画素トランジスタTrとの間は、層間絶縁膜26に設けられるビアを介して相互に接続されている。センサ側配線層2bに設けられた画素トランジスタTr及び配線27によって、各画素15の信号電荷を読み出すための画素回路が構成されている。   The sensor-side wiring layer 2b includes a gate electrode 25 provided on the surface of the sensor-side semiconductor layer 2a via a gate insulating film (not shown), and a plurality of layers stacked on the gate electrode 25 via an interlayer insulating film 26. Wiring (27 in FIG. 2). The wiring 27 is made of, for example, copper (Cu). Further, as necessary, the wirings 27 to be stacked and the wirings 27 and the pixel transistors Tr are connected to each other through vias provided in the interlayer insulating film 26. A pixel circuit for reading the signal charge of each pixel 15 is configured by the pixel transistor Tr and the wiring 27 provided in the sensor side wiring layer 2b.

また、センサ側配線層2bのセンサ側基板2aとは反対側の面には、最上層の配線27(最も回路基板9側に位置する配線27)を被覆する絶縁性の保護膜45が設けられている。この保護膜45の表面が、センサ基板2と回路基板9との貼り合わせ面となる。   An insulating protective film 45 that covers the uppermost layer wiring 27 (the wiring 27 located closest to the circuit board 9) is provided on the surface of the sensor side wiring layer 2b opposite to the sensor side substrate 2a. ing. The surface of the protective film 45 becomes a bonding surface between the sensor substrate 2 and the circuit substrate 9.

[回路基板]
回路基板9は、回路側半導体層9a及び回路側配線層9bを備える。
[Circuit board]
The circuit board 9 includes a circuit side semiconductor layer 9a and a circuit side wiring layer 9b.

回路側半導体層9aは、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板を薄膜化したものである。この回路側半導体層9aの、センサ基板2側に向かう表面層には、トランジスタTrのソース/ドレイン領域31、素子分離部32、さらにはここでの図示を省略した不純物層が設けられている。   The circuit-side semiconductor layer 9a is obtained by thinning a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon. On the surface layer of the circuit side semiconductor layer 9a facing the sensor substrate 2, a source / drain region 31 of the transistor Tr, an element isolation portion 32, and an impurity layer not shown here are provided.

回路側配線層9bは、回路側半導体層9a表面にゲート絶縁膜(図示せず)を介して設けられたゲート電極35と、ゲート電極35上層に層間絶縁膜36を介して積層された複数層(図2では3層)の配線37とを備える。配線37は、例えば銅(Cu)で形成されている。また必要に応じて、積層する配線37間、及び配線37と各トランジスタTrとの間は、層間絶縁膜36に設けられるビアを介して相互に接続されている。回路側配線層9bに設けられたトランジスタTr及び配線37によって、駆動回路が構成されている。また、回路側配線層9bの接続ユニット領域3には、後述する接続部50を構成する第2貫通電極48の一部が設けられている。   The circuit side wiring layer 9b includes a gate electrode 35 provided on the surface of the circuit side semiconductor layer 9a via a gate insulating film (not shown), and a plurality of layers laminated on the gate electrode 35 via an interlayer insulating film 36. (Three layers in FIG. 2). The wiring 37 is made of, for example, copper (Cu). If necessary, the wirings 37 to be stacked and the wirings 37 and the transistors Tr are connected to each other through vias provided in the interlayer insulating film 36. A drive circuit is configured by the transistor Tr and the wiring 37 provided in the circuit-side wiring layer 9b. In addition, in the connection unit region 3 of the circuit side wiring layer 9b, a part of the second through electrode 48 constituting the connection portion 50 described later is provided.

また、回路側配線層9bの回路側基板9aとは反対側の面には、最上層の配線37(最もセンサ基板2側に位置する配線37)を被覆する絶縁性の保護膜46が設けられている。この保護膜46の表面が、センサ基板2と回路基板9との貼り合わせ面となる。   Further, an insulating protective film 46 that covers the uppermost wiring 37 (wiring 37 positioned closest to the sensor substrate 2) is provided on the surface of the circuit side wiring layer 9b opposite to the circuit side substrate 9a. ing. The surface of the protective film 46 becomes a bonding surface between the sensor substrate 2 and the circuit board 9.

[絶縁層]
絶縁層14は、センサ側半導体層2aの受光面S上に設けられており、センサ側半導体層2aの受光面S側において接続部50を埋め込むように形成されている。また、絶縁層14は、膜厚が、接続ユニット領域3から画素領域4にかけて徐々薄くなる段差部38を有している。本実施形態では、絶縁層14の膜厚が接続ユニット領域3から画素領域4にかけて連続的に薄くなるように形成されており、段差部38には、傾斜角が一定(テーパー状)の傾斜面が形成される。
[Insulation layer]
The insulating layer 14 is provided on the light-receiving surface S of the sensor-side semiconductor layer 2a, and is formed so as to embed the connection portion 50 on the light-receiving surface S side of the sensor-side semiconductor layer 2a. In addition, the insulating layer 14 has a step portion 38 whose film thickness gradually decreases from the connection unit region 3 to the pixel region 4. In the present embodiment, the insulating layer 14 is formed such that the film thickness continuously decreases from the connection unit region 3 to the pixel region 4, and the stepped portion 38 has an inclined surface with a constant inclination angle (tapered shape). Is formed.

このような絶縁層14は、例えば互いに異なる絶縁材料を用いた複数の膜を積層して構成されている。本実施形態では、絶縁層14は、センサ基板2の受光面S側から順に形成された反射防止膜40、界面準位抑制膜41、エッチングストップ膜42、上層絶縁膜43、キャップ膜44の5層からなる積層膜で構成されている。   Such an insulating layer 14 is configured by laminating a plurality of films using different insulating materials, for example. In the present embodiment, the insulating layer 14 is formed of an antireflection film 40, an interface state suppressing film 41, an etching stop film 42, an upper insulating film 43, and a cap film 44 formed in this order from the light receiving surface S side of the sensor substrate 2. It is comprised by the laminated film which consists of layers.

反射防止膜40は、例えば酸化ハフニウム(HfO)、酸化タンタル(Ta)、又は窒化シリコンなど、酸化シリコンよりも高屈折率の絶縁材料で形成される。界面準位抑制膜41は、例えば酸化シリコン(SiO)で形成される。エッチングストップ膜42は、上層の上層絶縁膜43を構成する材料に対してエッチング選択比が低く抑えられる材料で形成され、例えば窒化シリコン(SiN)で形成される。上層絶縁膜43は、例えば酸化シリコン(SiO)で形成される。キャップ膜44は、例えば、炭窒化シリコン(SiCN)、又は窒化シリコン(SiN)で形成される。 The antireflection film 40 is formed of an insulating material having a higher refractive index than silicon oxide, such as hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), or silicon nitride. The interface state suppression film 41 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ). The etching stop film 42 is formed of a material that has a low etching selectivity with respect to the material constituting the upper upper insulating film 43, and is formed of, for example, silicon nitride (SiN). The upper insulating film 43 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ). The cap film 44 is made of, for example, silicon carbonitride (SiCN) or silicon nitride (SiN).

以上のような5層からなる積層膜で構成される絶縁層14は、画素領域4において、キャップ膜44、上層絶縁膜43及びエッチングストップ膜42が除去されることにより、段差部38が形成されている。すなわち、接続ユニット領域3を含む周辺領域7では、絶縁層14は5層構造であり、画素領域4では、絶縁層14は2層構造である。   In the insulating layer 14 composed of the laminated film including the five layers as described above, the step portion 38 is formed in the pixel region 4 by removing the cap film 44, the upper insulating film 43, and the etching stop film 42. ing. That is, in the peripheral region 7 including the connection unit region 3, the insulating layer 14 has a five-layer structure, and in the pixel region 4, the insulating layer 14 has a two-layer structure.

[接続部]
接続部50は、第1貫通電極47と、第2貫通電極48と、接続電極49とを備える。また、接続部50は、図1に示す接続ユニット領域3毎に複数個ずつ設けられている。
[Connection]
The connection unit 50 includes a first through electrode 47, a second through electrode 48, and a connection electrode 49. Further, a plurality of connection portions 50 are provided for each connection unit region 3 shown in FIG.

第1貫通電極47は、絶縁層14からセンサ側半導体層2aを貫通し、センサ側配線層2bの最下層の配線27(最もセンサ側半導体層2a側に位置する配線27)に達するように設けられている。第1貫通電極47は、センサ側半導体層2aの受光面Sから、センサ側配線層2bの最下層の配線27が露出するように設けられた第1貫通孔47a内に分離絶縁膜28及びバリアメタル膜29を介して埋め込まれた導電性材料によって形成されている。   The first through electrode 47 is provided so as to penetrate the sensor-side semiconductor layer 2a from the insulating layer 14 and reach the lowermost wiring 27 (the wiring 27 located closest to the sensor-side semiconductor layer 2a) of the sensor-side wiring layer 2b. It has been. The first through electrode 47 is formed in the first through hole 47a provided so that the lowermost wiring 27 of the sensor side wiring layer 2b is exposed from the light receiving surface S of the sensor side semiconductor layer 2a. It is formed of a conductive material embedded through a metal film 29.

第2貫通電極48は、第1貫通電極47に隣り合う領域に設けられており、絶縁層14からセンサ側半導体層2a及びセンサ側配線層2bを貫通し、回路側配線層9bの最上層の配線37(最も回路側半導体層9aから遠い配線37)に達するように設けられている。第2貫通電極48は、センサ側半導体層2aの受光面Sから回路側配線層9bの最上層の配線37が露出するように設けられた第2貫通孔48a内に分離絶縁膜28及びバリアメタル膜29を介して埋め込まれた導電性材料によって形成されている。   The second through electrode 48 is provided in a region adjacent to the first through electrode 47, penetrates the sensor side semiconductor layer 2a and the sensor side wiring layer 2b from the insulating layer 14, and is the uppermost layer of the circuit side wiring layer 9b. It is provided so as to reach the wiring 37 (wiring 37 farthest from the circuit side semiconductor layer 9a). The second through electrode 48 has an isolation insulating film 28 and a barrier metal in a second through hole 48a provided so that the uppermost wiring 37 of the circuit side wiring layer 9b is exposed from the light receiving surface S of the sensor side semiconductor layer 2a. The conductive material is embedded through the film 29.

接続電極49は、センサ側半導体層2aの受光面S側に設けられた絶縁層14内において、第1貫通電極47と第2貫通電極48とを電気的に接続するように設けられている。接続電極49は、第1貫通孔47aと第2貫通孔48aとを接続する接続孔49a内に埋め込まれた導電性材料によって形成されている。   The connection electrode 49 is provided so as to electrically connect the first through electrode 47 and the second through electrode 48 in the insulating layer 14 provided on the light receiving surface S side of the sensor side semiconductor layer 2a. The connection electrode 49 is formed of a conductive material embedded in the connection hole 49a that connects the first through hole 47a and the second through hole 48a.

第1貫通電極47、第2貫通電極48及び接続電極49を構成する導電性材料としては銅(Cu)、アルミニウム(Al)又はタングステン(W)等を用いることができる。本実施形態では、第1貫通電極47、第2貫通電極48及び接続電極49を構成する導電材料として銅(Cu)を用いた。   As the conductive material constituting the first through electrode 47, the second through electrode 48, and the connection electrode 49, copper (Cu), aluminum (Al), tungsten (W), or the like can be used. In the present embodiment, copper (Cu) is used as a conductive material constituting the first through electrode 47, the second through electrode 48, and the connection electrode 49.

[遮光膜]
遮光膜16は、画素領域4の絶縁層14上、つまり、画素領域4における絶縁層14の最上層の膜である界面準位抑制膜41の上部に設けられている。遮光膜16は、各画素15の光電変換部20の形成領域に設けられた複数の受光開口16aを備え、隣接する画素15間を遮光するように設けられている。
[Light-shielding film]
The light shielding film 16 is provided on the insulating layer 14 in the pixel region 4, that is, on the upper part of the interface state suppressing film 41 that is the uppermost layer of the insulating layer 14 in the pixel region 4. The light shielding film 16 includes a plurality of light receiving openings 16 a provided in the formation region of the photoelectric conversion unit 20 of each pixel 15, and is provided so as to shield between adjacent pixels 15.

遮光膜16は、遮光性に優れた導電性材料を用いて形成され、例えば、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、Ti(チタン)、TiN(窒化チタン)、Cu(銅)又はTa(タンタル)を用いて形成されている。また、遮光膜16は、これらの材料膜からなる積層膜で構成することができる。   The light shielding film 16 is formed using a conductive material having excellent light shielding properties. For example, tungsten (W), aluminum (Al), Ti (titanium), TiN (titanium nitride), Cu (copper), or Ta (tantalum). ). The light shielding film 16 can be formed of a laminated film made of these material films.

[透明保護膜]
透明保護膜17は、遮光膜16及び絶縁層14の上部を覆う状態で設けられている。この透明保護膜17は、例えばアクリル樹脂などを用いて形成されている。
[Transparent protective film]
The transparent protective film 17 is provided so as to cover the light shielding film 16 and the upper part of the insulating layer 14. The transparent protective film 17 is formed using, for example, an acrylic resin.

[カラーフィルタ]
カラーフィルタ18は、透明保護膜17上部において、各光電変換部20に対応して設けられており、例えば、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の光を選択的に透過するフィルタ層が画素15毎に配置されている。また、これらのフィルタ層は、例えばベイヤー配列で画素15毎に配置されている。
[Color filter]
The color filter 18 is provided on the transparent protective film 17 so as to correspond to each photoelectric conversion unit 20, and selectively transmits, for example, light of R (red), G (green), and B (blue). A filter layer is disposed for each pixel 15. Moreover, these filter layers are arrange | positioned for every pixel 15 by Bayer arrangement, for example.

カラーフィルタ18では、所望の波長の光が透過され、透過した光がセンサ側半導体層2a内の光電変換部20に入射する。なお、本実施形態では、各画素15がR、G、Bのいずれかの光を透過する構成としたが、これに限られるものではない。カラーフィルタ18を構成する材料としては、その他、シアン、黄色、マゼンダなどの光を透過するような有機材料を使用してもよく、仕様により種々の選択が可能である。   In the color filter 18, light having a desired wavelength is transmitted, and the transmitted light is incident on the photoelectric conversion unit 20 in the sensor-side semiconductor layer 2a. In the present embodiment, each pixel 15 transmits one of R, G, and B. However, the present invention is not limited to this. As the material constituting the color filter 18, other organic materials that transmit light such as cyan, yellow, and magenta may be used, and various selections are possible depending on specifications.

[オンチップレンズ]
オンチップレンズ19は、カラーフィルタ18上部に形成されており、画素15毎に形成されている。オンチップレンズ19では、入射した光が集光され、集光された光はカラーフィルタ18を介して各光電変換部20に効率良く入射される。なお、本実施形態では、オンチップレンズ19は、遮光膜16で開口された光電変換部20の中心位置に、入射した光を集光させる構成とされている。
[On-chip lens]
The on-chip lens 19 is formed on the color filter 18 and is formed for each pixel 15. In the on-chip lens 19, the incident light is collected, and the collected light is efficiently incident on each photoelectric conversion unit 20 via the color filter 18. In the present embodiment, the on-chip lens 19 is configured to collect incident light at the center position of the photoelectric conversion unit 20 opened by the light shielding film 16.

〈1−3 製造方法〉
図3〜図6は、本実施形態の固体撮像装置1の製造方法を示す工程図である。図3〜図6を用いて、本実施形態の固体撮像装置の製造方法について説明する。
<1-3 Manufacturing method>
3-6 is process drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device 1 of this embodiment. A method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図3Aに示すように、センサ側半導体層2aにおける画素領域4に複数の光電変換部20を形成すると共に、センサ側半導体層2aの所望の領域にフローティングディフュージョン領域FD、ソース/ドレイン領域21、素子分離部22を形成する。その他、センサ側半導体層2aには、図示しない不純物領域を形成する。センサ側半導体層2aに形成される光電変換部20、フローティングディフュージョン領域FD、ソース/ドレイン領域21及び素子分離部22等の不純物層は、センサ側半導体層2aの表面(受光面Sとは反対側の面)側からのイオン注入によって形成することができる。   First, as shown in FIG. 3A, a plurality of photoelectric conversion portions 20 are formed in the pixel region 4 in the sensor-side semiconductor layer 2a, and a floating diffusion region FD and source / drain regions 21 are formed in desired regions of the sensor-side semiconductor layer 2a. Then, the element isolation part 22 is formed. In addition, an impurity region (not shown) is formed in the sensor-side semiconductor layer 2a. Impurity layers such as the photoelectric conversion unit 20, the floating diffusion region FD, the source / drain region 21 and the element isolation unit 22 formed in the sensor side semiconductor layer 2a are formed on the surface of the sensor side semiconductor layer 2a (the side opposite to the light receiving surface S). The surface can be formed by ion implantation from the side.

次に、センサ側半導体層2aの表面上に、ゲート絶縁膜(図示せず)を介して各画素トランジスタTrを構成するゲート電極25を形成し、そのゲート電極25上部に層間絶縁膜26を介して複数層(図3Aでは3層)の配線27を形成する。このとき、必要に応じて、層間絶縁膜26に縦孔を形成し、その縦孔を導電性材料で埋め込むことにより、配線27と画素トランジスタTrとを接続するビアや、積層する方向に隣り合う2つの配線27を接続するビアを形成する。その後、最上層の配線27を含む層間絶縁膜26上部に保護膜45を形成する。   Next, a gate electrode 25 constituting each pixel transistor Tr is formed on the surface of the sensor side semiconductor layer 2a via a gate insulating film (not shown), and an interlayer insulating film 26 is formed on the gate electrode 25. A plurality of layers (three layers in FIG. 3A) of wirings 27 are formed. At this time, if necessary, a vertical hole is formed in the interlayer insulating film 26, and the vertical hole is filled with a conductive material, so that it is adjacent to the via connecting the wiring 27 and the pixel transistor Tr or in the stacking direction. A via for connecting the two wirings 27 is formed. Thereafter, a protective film 45 is formed on the interlayer insulating film 26 including the uppermost wiring 27.

一方、センサ側半導体層2aとは別に、回路側半導体層9aを準備し、回路側半導体層9aの一方の表面上に、ソース/ドレイン領域31、素子分離部32、及び、その他の不純物層(図示せず)を形成する。これらの回路側半導体層9aに形成されるソース/ドレイン領域31、素子分離部32等の不純物層は、回路側半導体層9aの表面側からのイオン注入によって形成することができる。   On the other hand, separately from the sensor-side semiconductor layer 2a, a circuit-side semiconductor layer 9a is prepared. On one surface of the circuit-side semiconductor layer 9a, a source / drain region 31, an element isolation portion 32, and other impurity layers ( (Not shown). Impurity layers such as the source / drain regions 31 and the element isolation portion 32 formed in the circuit side semiconductor layer 9a can be formed by ion implantation from the surface side of the circuit side semiconductor layer 9a.

次に、回路側半導体層9aの一方の表面上に、ゲート絶縁膜(図示せず)を介して各トランジスタTrを構成するゲート電極35を形成し、そのゲート電極35上部に、層間絶縁膜36を介して複数層(図3Aでは3層)の配線37を形成する。このとき、必要に応じて、層間絶縁膜36に縦孔を形成し、その縦孔を導電性材料で埋め込むことにより、配線37とトランジスタTrとを接続するビアや、積層する方向に隣り合う2つの配線37を接続するビアを形成する。その後、最上層の配線37を含む層間絶縁膜36上部に保護膜46を形成する。   Next, a gate electrode 35 constituting each transistor Tr is formed on one surface of the circuit side semiconductor layer 9a via a gate insulating film (not shown), and an interlayer insulating film 36 is formed on the gate electrode 35. A plurality of layers (three layers in FIG. 3A) of wirings 37 are formed through the. At this time, if necessary, a vertical hole is formed in the interlayer insulating film 36, and the vertical hole is filled with a conductive material, so that a via that connects the wiring 37 and the transistor Tr or two adjacent layers in the stacking direction are formed. Vias connecting the two wirings 37 are formed. Thereafter, a protective film 46 is formed on the interlayer insulating film 36 including the uppermost wiring 37.

その後、センサ基板2の保護膜45が形成された面と、回路基板9の保護膜46が形成された面とを向かい合わせて、センサ基板2と回路基板9とを貼り合わせる。貼り合わせた後に、必要に応じて、センサ側半導体層2aの受光面S側(裏面側)を薄膜化する。以上までの工程は、特に手順が限定されることはなく、通常の貼り合わせ技術を適用して行うことができる。   Thereafter, the surface of the sensor substrate 2 on which the protective film 45 is formed and the surface of the circuit substrate 9 on which the protective film 46 is formed face each other, and the sensor substrate 2 and the circuit substrate 9 are bonded together. After bonding, the light-receiving surface S side (back surface side) of the sensor-side semiconductor layer 2a is thinned as necessary. The procedure described above is not particularly limited in procedure, and can be performed by applying a normal bonding technique.

次に、図3Bに示すように、センサ側半導体層2aの受光面S上に、反射防止膜40、界面準位抑制膜41、エッチングストップ膜42、及び上層絶縁膜43をこの順に積層成膜する。反射防止膜40は、例えば、酸化ハフニウムからなり、原子層蒸着法によって、膜厚10nm〜300nm(例えば60nm)で成膜される。界面準位抑制膜41は、SiO2からなり、例えばP−CVD(Plasma-Chemical Vapor Deposition)法によって、膜厚200nmで成膜される。エッチングストップ膜42は、例えば窒化シリコン(SiN)からなり、P−CVD法によって膜厚50〜200nmで成膜される。上層絶縁膜43は、例えば酸化シリコンからなり、P−CVD法によって、膜厚200nmで成膜される。   Next, as shown in FIG. 3B, an antireflection film 40, an interface state suppression film 41, an etching stop film 42, and an upper insulating film 43 are stacked in this order on the light receiving surface S of the sensor-side semiconductor layer 2a. To do. The antireflection film 40 is made of, for example, hafnium oxide, and is formed with a film thickness of 10 nm to 300 nm (for example, 60 nm) by atomic layer deposition. The interface state suppression film 41 is made of SiO2, and is formed with a film thickness of 200 nm by, for example, a P-CVD (Plasma-Chemical Vapor Deposition) method. The etching stop film 42 is made of, for example, silicon nitride (SiN), and is formed with a film thickness of 50 to 200 nm by a P-CVD method. The upper insulating film 43 is made of, for example, silicon oxide and is formed with a film thickness of 200 nm by the P-CVD method.

次に、図3Cに示すように、接続ユニット領域3において、上層絶縁膜43表面から、センサ側半導体層2aを貫通し、センサ側配線層2bに達する第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aを形成する。第1貫通孔47aは、例えば、層間絶縁膜26内において、センサ側配線層2bの最下層(センサ側半導体層2aに一番近い層)の配線27に達しない深さで形成され、配線27を露出しない深さで形成される。また、第2貫通孔48aは、例えば、センサ側配線層2bの最上層(回路基板9に一番近い層)の配線27に達しない深さで形成され、配線37を露出しない深さで形成される。   Next, as shown in FIG. 3C, in the connection unit region 3, the first through hole 47a and the second through hole 48a that penetrate the sensor side semiconductor layer 2a from the surface of the upper insulating film 43 and reach the sensor side wiring layer 2b. Form. For example, the first through hole 47a is formed in the interlayer insulating film 26 at a depth that does not reach the wiring 27 in the lowermost layer of the sensor side wiring layer 2b (the layer closest to the sensor side semiconductor layer 2a). It is formed with a depth that does not expose. Further, the second through hole 48a is formed with a depth that does not reach the wiring 27 of the uppermost layer (the layer closest to the circuit board 9) of the sensor-side wiring layer 2b, and is formed with a depth that does not expose the wiring 37, for example. Is done.

第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aを形成する際は、それぞれ、上層絶縁膜43の上部に図示しないレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして複数回のエッチングを行う。第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aのそれぞれのエッチング工程が終了した後は、それぞれのレジストパターンを上層絶縁膜43上部から除去する。   When forming the first through hole 47a and the second through hole 48a, a resist pattern (not shown) is formed on the upper insulating film 43, and etching is performed a plurality of times using the resist pattern as a mask. After the etching process of each of the first through hole 47a and the second through hole 48a is completed, each resist pattern is removed from the upper layer insulating film 43.

次に、図4Aに示すように、第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aを含む領域に接続孔49aを形成する。この接続孔49aは、上層絶縁膜43表面からエッチングストップ膜42に達しない深さで形成される。接続孔49aを形成する際は、接続孔49aを形成する領域が開口した図示しないレジストパターンを上層絶縁膜43の上部に形成し、そのレジストパターンをマスクにして上層絶縁膜43をエッチングする。   Next, as shown in FIG. 4A, a connection hole 49a is formed in a region including the first through hole 47a and the second through hole 48a. The connection hole 49 a is formed at a depth that does not reach the etching stop film 42 from the surface of the upper insulating film 43. When the connection hole 49a is formed, a resist pattern (not shown) having an opening for forming the connection hole 49a is formed on the upper insulating film 43, and the upper insulating film 43 is etched using the resist pattern as a mask.

次に、図4Bに示すように、第1貫通孔47a、第2貫通孔48a及び接続孔49aの内壁を覆う状態で分離絶縁膜28を成膜する。分離絶縁膜28は、例えば酸化シリコンからなり、P−CVD法によって膜厚100〜1000nmの厚さで形成する。分離絶縁膜28により、第1貫通孔47aに形成される第1貫通電極47、及び、第2貫通孔48aに形成される第2貫通電極48と、センサ側半導体層2aとの間が電気的に分離される。   Next, as shown in FIG. 4B, the isolation insulating film 28 is formed so as to cover the inner walls of the first through hole 47a, the second through hole 48a, and the connection hole 49a. The isolation insulating film 28 is made of, for example, silicon oxide and is formed with a thickness of 100 to 1000 nm by a P-CVD method. The isolation insulating film 28 electrically connects the first through electrode 47 formed in the first through hole 47a, the second through electrode 48 formed in the second through hole 48a, and the sensor-side semiconductor layer 2a. Separated.

次に、図4Cに示すように、異方性の高いエッチング条件により、分離絶縁膜28をエッチング除去することにより、第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aの底部の分離絶縁膜28を除去する。引き続き、異方性の高いエッチング条件により、第1貫通孔47a及び第2貫通孔48aのそれぞれの底部を掘り進める。これにより、第1貫通孔47aの底部にセンサ側配線層2bの最下層の配線27を露出させ、第2貫通孔48aの底部に回路側配線層9bの最上層の配線37を露出させる。   Next, as shown in FIG. 4C, the isolation insulating film 28 is removed by etching under highly anisotropic etching conditions, thereby removing the isolation insulating film 28 at the bottom of the first through hole 47a and the second through hole 48a. To do. Subsequently, the bottoms of the first through hole 47a and the second through hole 48a are dug under the highly anisotropic etching conditions. As a result, the lowermost layer wiring 27 of the sensor side wiring layer 2b is exposed at the bottom of the first through hole 47a, and the uppermost layer wiring 37 of the circuit side wiring layer 9b is exposed at the bottom of the second through hole 48a.

次に、図5Aに示すように、第1貫通孔47a、第2貫通孔48a及び接続孔49aの内壁を覆う状態で、バリアメタル膜29を成膜する。バリアメタル膜29は、例えば窒化タンタル(TaN)からなり、PVD法によって膜厚5〜100nmの厚さで形成する。続いて、バリアメタル膜29上に銅(Cu)からなる導電材料をめっき法によって形成する。これにより、第1貫通孔47a、第2貫通孔48a及び接続孔49aには銅(Cu)が埋め込まれる。   Next, as shown in FIG. 5A, the barrier metal film 29 is formed in a state of covering the inner walls of the first through hole 47a, the second through hole 48a, and the connection hole 49a. The barrier metal film 29 is made of, for example, tantalum nitride (TaN) and is formed with a thickness of 5 to 100 nm by a PVD method. Subsequently, a conductive material made of copper (Cu) is formed on the barrier metal film 29 by a plating method. Thereby, copper (Cu) is embedded in the first through hole 47a, the second through hole 48a, and the connection hole 49a.

次に、図5Bに示すように、CMP(ChemicalMechanical Polishing)法を用いて導電材料層を研磨し、上層絶縁膜43が露出するまで表面を平坦化する。これにより、第1貫通電極47、第2貫通電極48、及び、これらを電気的に接続する接続電極49が形成される。このように、本実施形態では、いわゆるデュアルダマシン法によって接続部50が形成される。   Next, as shown in FIG. 5B, the conductive material layer is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing), and the surface is flattened until the upper insulating film 43 is exposed. Thereby, the 1st penetration electrode 47, the 2nd penetration electrode 48, and the connection electrode 49 which electrically connects these are formed. Thus, in this embodiment, the connection part 50 is formed by what is called a dual damascene method.

次に、接続電極49を含む上層絶縁膜43表面にキャップ膜44を形成する。キャップ膜44は、例えば窒化シリコン(SiN)からなり、P−CVD法によって膜厚5〜100nmの厚さで形成する。そして、本実施形態では、反射防止膜40、界面準位抑制膜41、エッチングストップ膜42、上層絶縁膜43、キャップ膜44の5層の積層膜により、センサ側半導体層2aの受光面S側の絶縁層14が構成されている。   Next, a cap film 44 is formed on the surface of the upper insulating film 43 including the connection electrode 49. The cap film 44 is made of, for example, silicon nitride (SiN), and is formed with a thickness of 5 to 100 nm by a P-CVD method. In the present embodiment, the light-receiving surface S side of the sensor-side semiconductor layer 2a is formed by a laminated film of five layers including the antireflection film 40, the interface state suppressing film 41, the etching stop film 42, the upper insulating film 43, and the cap film 44. The insulating layer 14 is configured.

次に、図6Aに示すように、絶縁層14の画素領域4に対応する部分を、接続ユニット領域3に対して選択的に薄膜化する。ここでは、図6Aに示すように、絶縁層14上部にレジストパターン51を形成する。このレジストパターン51は、絶縁層14上部全面にレジスト材料層を形成した後、画素領域4に相当する領域に開口を形成し、その後、ポストベイク処理により開口側の端部をリフローさせることで形成する。   Next, as shown in FIG. 6A, a portion corresponding to the pixel region 4 of the insulating layer 14 is selectively thinned with respect to the connection unit region 3. Here, as shown in FIG. 6A, a resist pattern 51 is formed on the insulating layer 14. The resist pattern 51 is formed by forming a resist material layer on the entire upper surface of the insulating layer 14, forming an opening in a region corresponding to the pixel region 4, and then reflowing the end portion on the opening side by a post-baking process. .

そして、このレジストパターン51をマスクにして画素領域4上部の絶縁層14を所定の深さまでエッチング除去する。このエッチング工程では、エッチング条件を変更しながら、キャップ膜44、上層絶縁膜43をエッチングし、下層のエッチングストップ膜42でエッチングをストップさせる。その後、さらにエッチング条件を変更してエッチングストップ膜42をエッチングし、界面準位抑制膜41が露出した時点でエッチングを終了する。   Then, using this resist pattern 51 as a mask, the insulating layer 14 above the pixel region 4 is etched away to a predetermined depth. In this etching step, while changing the etching conditions, the cap film 44 and the upper insulating film 43 are etched, and the etching is stopped by the lower etching stop film 42. Thereafter, the etching conditions are further changed to etch the etching stop film 42, and the etching is terminated when the interface state suppression film 41 is exposed.

図6Aにおける一連のエッチング工程では、絶縁層14が、接続ユニット領域3(レジストパターン51の端部)から画素領域4にかけて徐々に薄くなるように随時エッチング条件を変更しながらエッチングを行う。これにより、絶縁層14において、接続ユニット領域3と画素領域4との境界部分にテーパ状の段差部38を形成する。   In a series of etching steps in FIG. 6A, etching is performed while changing the etching conditions as needed so that the insulating layer 14 gradually becomes thinner from the connection unit region 3 (end portion of the resist pattern 51) to the pixel region 4. Thereby, in the insulating layer 14, a tapered step portion 38 is formed at the boundary portion between the connection unit region 3 and the pixel region 4.

本実施形態では、エッチングストップ膜42を形成することで、上層絶縁膜43のエッチングで起こり得るエッチングばらつきをエッチングストップ膜42の表面で一度リセットすることができる。これにより、画素領域4上層の絶縁層14の表面を平坦に保つことができる。そして、絶縁層14のエッチングにより、画素領域4の上面では、反射防止膜40と界面準位抑制膜41のみが残り、接続ユニット領域3を含む周辺領域7では、5層構造の絶縁層14がそのまま残される。   In the present embodiment, by forming the etching stop film 42, etching variations that may occur in the etching of the upper insulating film 43 can be reset once on the surface of the etching stop film 42. Thereby, the surface of the insulating layer 14 above the pixel region 4 can be kept flat. Then, due to the etching of the insulating layer 14, only the antireflection film 40 and the interface state suppression film 41 remain on the upper surface of the pixel region 4, and the insulating layer 14 having a five-layer structure is formed in the peripheral region 7 including the connection unit region 3. It is left as it is.

次に、図6Bに示すように、画素領域4の所定の位置において絶縁層14をエッチングし、センサ側半導体層2aを露出させる開口14aを形成する。この際、ここでの図示を省略したレジストパターンをマスクにして、界面準位抑制膜41と反射防止膜40をエッチングする。なお、この開口14aは光電変換部20の直上領域を避けた位置に形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, the insulating layer 14 is etched at a predetermined position in the pixel region 4 to form an opening 14a that exposes the sensor-side semiconductor layer 2a. At this time, the interface state suppressing film 41 and the antireflection film 40 are etched using a resist pattern not shown here as a mask. The opening 14a is formed at a position avoiding the region immediately above the photoelectric conversion unit 20.

次に、画素領域4の絶縁層14上に、開口14aを介してセンサ側半導体層2aに接続された遮光膜16をパターン形成する。この遮光膜16は、光電変換部20に対応する受光開口16aを有している。ここでは、スパッタ成膜法によって絶縁層14上に例えばタングステンからなる導電性材料膜を成膜する。その後、ここでの図示を省略したレジストパターンをマスクにして導電性材料膜をパターンエッチングする。これにより、画素領域14の絶縁層14を広く覆うと共に、各光電変換部20に対応する受光開口16aを有し、センサ側半導体層2aに接続された遮光膜16を形成する。   Next, the light shielding film 16 connected to the sensor side semiconductor layer 2a through the opening 14a is patterned on the insulating layer 14 in the pixel region 4. The light shielding film 16 has a light receiving opening 16 a corresponding to the photoelectric conversion unit 20. Here, a conductive material film made of, for example, tungsten is formed on the insulating layer 14 by a sputtering film formation method. Thereafter, the conductive material film is subjected to pattern etching using a resist pattern not shown here as a mask. Thus, the light shielding film 16 having a light receiving opening 16a corresponding to each photoelectric conversion portion 20 and connected to the sensor side semiconductor layer 2a is formed while covering the insulating layer 14 in the pixel region 14 widely.

次に、図6Cに示すように、遮光膜16及び絶縁層14の上部を覆う状態で光透過性を有する材料からなる透明保護膜17を成膜する。透明保護膜17の成膜は、スピンコート法のような塗布法によって行う。次に、透明保護膜17上に、光電変換部20に対応する各色のカラーフィルタ18を形成し、さらに、この上部に光電変換部20に対応するオンチップレンズ19を備えたオンチップレンズ膜19aを形成する。以上のようにして、本実施形態の固体撮像装置1が作製される。   Next, as shown in FIG. 6C, a transparent protective film 17 made of a light-transmitting material is formed so as to cover the light shielding film 16 and the insulating layer 14. The transparent protective film 17 is formed by a coating method such as a spin coating method. Next, a color filter 18 of each color corresponding to the photoelectric conversion unit 20 is formed on the transparent protective film 17, and an on-chip lens film 19a provided with an on-chip lens 19 corresponding to the photoelectric conversion unit 20 on the upper part. Form. As described above, the solid-state imaging device 1 of the present embodiment is manufactured.

本実施形態では、画素領域4において、センサ側半導体層2aの受光面S側に形成される絶縁層14が薄くなることにより、オンチップレンズ19と受光面Sとの間の距離を小さくすることができる。これにより、集光特性の向上や感度特性の向上が図られる。   In the present embodiment, the distance between the on-chip lens 19 and the light receiving surface S is reduced by thinning the insulating layer 14 formed on the light receiving surface S side of the sensor-side semiconductor layer 2a in the pixel region 4. Can do. Thereby, improvement of a condensing characteristic and an improvement of a sensitivity characteristic are achieved.

ところで、有機樹脂材料を塗布する際、塗布面に急峻な段差があると、その段差を有機材料が乗り越えるときに段差部分に流体の圧力が集中し、塗布ムラが発生するおそれがある。それに比較し、本実施形態では、絶縁層14の段差部38はテーパ状に形成されているため、絶縁層14上部に有機材料を塗布する際に、段差部38における流体圧力が低減される。これにより、塗布ムラが低減され、画素領域4の絶縁層14上部に形成される有機材料膜を平坦に形成することができる。   By the way, when an organic resin material is applied, if there is a steep step on the application surface, when the organic material gets over the step, the fluid pressure concentrates on the step portion, which may cause uneven coating. In contrast, in this embodiment, since the stepped portion 38 of the insulating layer 14 is formed in a tapered shape, the fluid pressure in the stepped portion 38 is reduced when an organic material is applied on the insulating layer 14. Thereby, the coating unevenness is reduced, and the organic material film formed on the insulating layer 14 in the pixel region 4 can be formed flat.

本実施形態では、絶縁層14の段差部38をテーパ状としたが、絶縁層14は、その膜厚が接続ユニット領域3から画素領域4にかけて徐々に薄くなる構成であればよく、連続的に薄くなる構成であっても、段階的に薄くなる構成であってもよい。本実施形態のように、絶縁層14の膜厚を連続的に薄くなるように形成する場合には、絶縁層上部における有機樹脂材料の流れがより滑らかになるため、有機樹脂材料の塗布ムラをより抑制することができる。   In the present embodiment, the stepped portion 38 of the insulating layer 14 is tapered, but the insulating layer 14 only needs to have a structure in which the film thickness gradually decreases from the connection unit region 3 to the pixel region 4. Even if it becomes the structure which becomes thin, the structure which becomes thin in steps may be sufficient. When the insulating layer 14 is formed so as to be continuously thin as in the present embodiment, the flow of the organic resin material in the upper part of the insulating layer becomes smoother. It can be suppressed more.

また、本実施形態では、エッチングストップ膜42を設け、エッチングストップ膜42までエッチングする例としたが、絶縁層14のエッチング工程はこれに限られるものではない。画素領域4における絶縁層14の膜厚を接続ユニット領域3における絶縁層14の膜厚よりも薄くできる構成であれば種々の構成を採ることができる。   In the present embodiment, the etching stop film 42 is provided and etching is performed up to the etching stop film 42. However, the etching process of the insulating layer 14 is not limited to this. Various configurations can be adopted as long as the thickness of the insulating layer 14 in the pixel region 4 can be made thinner than the thickness of the insulating layer 14 in the connection unit region 3.

さらに、本実施形態では、接続ユニット領域3が、画素領域4の3つの辺のそれぞれに形成される例としたが、接続ユニット領域3が形成される領域はこれに限定されるものではない。以下に、変形例として、第1の実施形態と接続ユニット領域3の形成位置が異なる例を説明する。   Furthermore, in the present embodiment, the connection unit region 3 is formed on each of the three sides of the pixel region 4, but the region where the connection unit region 3 is formed is not limited to this. Hereinafter, as a modification, an example in which the formation position of the connection unit region 3 is different from that of the first embodiment will be described.

[変形例1−1]
図7は、変形例1−1に係る固体撮像装置60のセンサ基板62の概略構成図である。変形例1−1における固体撮像装置60は、接続ユニット領域61の形成位置のレイアウトのみが図1に示す固体撮像装置1と異なる。すなわち、変形例1−1においても、図1と同様、センサ基板62の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられており、その断面構成は図2と同様である。したがって、回路基板9、及び、固体撮像装置60の断面構成は、図1及び図2と同様であるから説明を省略する。また、図7において、図1に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
[Modification 1-1]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the sensor substrate 62 of the solid-state imaging device 60 according to Modification 1-1. The solid-state imaging device 60 in Modification 1-1 is different from the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 only in the layout of the formation position of the connection unit region 61. That is, also in the modified example 1-1, the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 62 as in FIG. 1, and the cross-sectional configuration thereof is the same as in FIG. Therefore, the cross-sectional configurations of the circuit board 9 and the solid-state imaging device 60 are the same as those in FIGS. Further, in FIG. 7, the same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG.

変形例1−1では、図7に示すように、接続ユニット領域61が、画素領域4の外側の周辺領域7の4箇所に設けられており、それぞれ、画素領域4の各辺に沿って配置されている。変形例1−1においても、第1の実施形態と同様、センサ側半導体層上部の絶縁層に段差部38が形成される。そして、変形例1−1における構成においても、第1の実施形態と同様、絶縁層の膜厚を、接続ユニット領域61から画素領域4にかけて徐々に薄くすることにより、段差部38をテーパ状とすることで、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In Modification 1-1, as shown in FIG. 7, connection unit regions 61 are provided at four locations in the peripheral region 7 outside the pixel region 4, and are arranged along each side of the pixel region 4. Has been. Also in the modified example 1-1, as in the first embodiment, the stepped portion 38 is formed in the insulating layer above the sensor-side semiconductor layer. And also in the structure in the modification 1-1, the level | step-difference part 38 is made into a taper shape by reducing the film thickness of an insulating layer gradually from the connection unit area | region 61 to the pixel area | region 4 similarly to 1st Embodiment. By doing so, the same effect as the first embodiment can be obtained.

[変形例1−2]
図8は、変形例1−2に係る固体撮像装置70のセンサ基板72の概略構成図である。変形例1−2における固体撮像装置70は、接続ユニット領域71の形成位置のレイアウトのみが図1に示す固体撮像装置1と異なる。すなわち、変形例1−2においても、図1と同様、センサ基板72の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられており、その断面構成は図2と同様である。したがって、回路基板9、及び、固体撮像装置70の断面構成は、図1及び図2と同様であるから説明を省略する。また、図8において、図1に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
[Modification 1-2]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the sensor substrate 72 of the solid-state imaging device 70 according to Modification 1-2. The solid-state imaging device 70 in Modification 1-2 is different from the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 only in the layout of the formation position of the connection unit region 71. That is, also in the modified example 1-2, as in FIG. 1, the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 72, and the cross-sectional configuration is the same as in FIG. Therefore, the cross-sectional configurations of the circuit board 9 and the solid-state imaging device 70 are the same as those in FIG. 1 and FIG. Also, in FIG. 8, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG.

変形例1−2では、図8に示すように、接続ユニット領域71が、画素領域4の外側の周辺領域7に設けられており、画素領域4を囲むように連続して配置されている。変形例1−2においても、第1の実施形態と同様、センサ側半導体層上部の絶縁層に段差部38が形成される。そして、変形例1−2における構成においても、第1の実施形態と同様、絶縁層の膜厚を、接続ユニット領域71から画素領域4にかけて徐々に薄くすることにより、段差部38をテーパ状とすることで、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In Modification 1-2, as shown in FIG. 8, the connection unit region 71 is provided in the peripheral region 7 outside the pixel region 4 and is continuously arranged so as to surround the pixel region 4. Also in the modified example 1-2, the stepped portion 38 is formed in the insulating layer above the sensor-side semiconductor layer, as in the first embodiment. Also in the configuration in Modification 1-2, as in the first embodiment, the stepped portion 38 is tapered by gradually reducing the thickness of the insulating layer from the connection unit region 71 to the pixel region 4. By doing so, the same effect as the first embodiment can be obtained.

ところで、上述の第1の実施形態では、センサ側半導体層2a上部に形成される絶縁層14を、画素領域4上部においてのみ薄膜化し、絶縁層14の段差部38を、接続ユニット領域3と画素領域4との境界部分にのみ設ける例とした。しかしながら、絶縁層14における薄膜部分は、接続部50に影響のない範囲でできるだけ広範囲に設定されてよい。以下に、絶縁層14の段差部を、接続ユニット領域3の周囲を囲むように設ける例について説明する。   By the way, in the first embodiment described above, the insulating layer 14 formed on the sensor-side semiconductor layer 2a is thinned only on the upper part of the pixel region 4, and the step portion 38 of the insulating layer 14 is connected to the connection unit region 3 and the pixel. The example is provided only at the boundary with the region 4. However, the thin film portion in the insulating layer 14 may be set as wide as possible without affecting the connection portion 50. Below, the example which provides the level | step-difference part of the insulating layer 14 so that the circumference | surroundings of the connection unit area | region 3 is provided is demonstrated.

《2.第2の実施形態:固体撮像装置》
図9は、本開示の第2の実施形態に係る固体撮像装置80のセンサ基板2の構成図であり、図10は、図9のB−B線上に沿う断面構成である。本実施形態においても、図1と同様、センサ基板2の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられている。本実施形態における回路基板9の構成は、図1と同様であるから説明を省略する。また、図9及び図10において、図1及び図2に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
<< 2. Second Embodiment: Solid-State Imaging Device >>
FIG. 9 is a configuration diagram of the sensor substrate 2 of the solid-state imaging device 80 according to the second embodiment of the present disclosure, and FIG. 10 is a cross-sectional configuration along the line BB in FIG. Also in this embodiment, the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 2 as in FIG. The configuration of the circuit board 9 in this embodiment is the same as that in FIG. Further, in FIGS. 9 and 10, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIGS. 1 and 2, and redundant description is omitted.

本実施形態の固体撮像装置80では、センサ側半導体層2a上部に設ける絶縁層14の段差部81を、各接続ユニット領域3を囲むように形成する。すなわち、本実施形態では、接続ユニット領域3以外の領域では、センサ側半導体層2a上部の絶縁層14を、画素領域4上部と同様に薄膜化する。   In the solid-state imaging device 80 of the present embodiment, the stepped portion 81 of the insulating layer 14 provided on the sensor-side semiconductor layer 2 a is formed so as to surround each connection unit region 3. That is, in the present embodiment, in the region other than the connection unit region 3, the insulating layer 14 above the sensor-side semiconductor layer 2a is thinned in the same manner as the upper part of the pixel region 4.

図10に示すように、本実施形態の固体撮像装置80では、センサ側半導体層2a上部に設けられた絶縁層14では、接続ユニット領域3と、その接続ユニット領域3の外側に隣接する領域との境界に段差部81が形成されている。また、絶縁層14の段差部81は、第1の実施形態と同様、接続ユニット領域3から、その接続ユニット領域3に隣接する領域にかけて徐々に薄くなるテーパ状に形成されている。   As shown in FIG. 10, in the solid-state imaging device 80 of the present embodiment, the insulating layer 14 provided on the sensor-side semiconductor layer 2 a includes a connection unit region 3 and a region adjacent to the outside of the connection unit region 3. A stepped portion 81 is formed at the boundary. Further, the step portion 81 of the insulating layer 14 is formed in a tapered shape that gradually becomes thinner from the connection unit region 3 to a region adjacent to the connection unit region 3, as in the first embodiment.

以上のように、本実施形態では、絶縁層14を接続ユニット領域3以外の領域において薄膜化することにより、絶縁膜14には断面凸形状の凸部82が形成される。そして、この凸部82の内部に、接続ユニット領域3に形成される接続部50が形成されている。   As described above, in the present embodiment, the insulating layer 14 is thinned in a region other than the connection unit region 3, whereby the convex portion 82 having a convex cross section is formed in the insulating film 14. And the connection part 50 formed in the connection unit area | region 3 is formed in this convex part 82 inside.

このような本実施形態の固体撮像装置80は、図6Aに示す絶縁層14のエッチング工程に用いるレジストパターンを第1の実施形態と変えることにより形成することができる。例えば、接続ユニット領域3以外の領域を開口するレジストパターンをマスクにしてエッチングすることにより、本実施形態の固体撮像装置80を作製することができる。このような本実施形態の固体撮像装置80においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Such a solid-state imaging device 80 of this embodiment can be formed by changing the resist pattern used in the etching process of the insulating layer 14 shown in FIG. 6A from that of the first embodiment. For example, the solid-state imaging device 80 of this embodiment can be manufactured by etching using a resist pattern that opens an area other than the connection unit area 3 as a mask. In such a solid-state imaging device 80 of this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

《3.第3の実施形態:固体撮像装置》
次に、本開示の第3の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図11Aは、本実施形態の固体撮像装置90のセンサ基板2の概略構成図であり、図11Bは、図11Aの領域aにおける拡大図である。本実施形態においても、図1(第1の実施形態)と同様、センサ基板2の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられており、固体撮像装置90の断面構成は図10と同様である。したがって、回路基板9、及び、固体撮像装置90の断面構成は、図10と同様であるから説明を省略する。図11Aにおいて、図1に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
<< 3. Third Embodiment: Solid-State Imaging Device >>
Next, a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 11A is a schematic configuration diagram of the sensor substrate 2 of the solid-state imaging device 90 of the present embodiment, and FIG. 11B is an enlarged view of a region a in FIG. 11A. Also in this embodiment, the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 2 as in FIG. 1 (first embodiment), and the cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 90 is as shown in FIG. It is the same. Therefore, the cross-sectional configurations of the circuit board 9 and the solid-state imaging device 90 are the same as those in FIG. In FIG. 11A, parts corresponding to those in FIG.

本実施形態の固体撮像装置90は、絶縁層14の段差部91のレイアウトが図9と異なる例である。本実施形態では、絶縁層14の段差部91は、接続ユニット領域3を囲む位置に設けられている。また、段差部91によって形成される絶縁層14の凸部92の平面形状が、対応する画素領域4の辺に沿う方向に直交する両端部において、円弧状となる角丸長方形状に形成する。   The solid-state imaging device 90 of this embodiment is an example in which the layout of the stepped portion 91 of the insulating layer 14 is different from that in FIG. In the present embodiment, the stepped portion 91 of the insulating layer 14 is provided at a position surrounding the connection unit region 3. In addition, the planar shape of the convex portion 92 of the insulating layer 14 formed by the step portion 91 is formed in a rounded rectangular shape that is an arc shape at both end portions orthogonal to the direction along the side of the corresponding pixel region 4.

ここで、図11Bに示すように、凸部92の円弧状の端部における曲率半径Rは0.2μmよりも大きいことが好ましい。また、このような凸部92の形状は、図9に示す平面形状が矩形状の凸部82に対して円弧状の端部を追加することによって形成してもよく、また、図9に示す平面形状が矩形状の凸部82から角部を切り取ることで形成してもよい。   Here, as shown in FIG. 11B, it is preferable that the radius of curvature R at the arc-shaped end portion of the convex portion 92 is larger than 0.2 μm. 9 may be formed by adding an arc-shaped end portion to the convex portion 82 whose planar shape shown in FIG. 9 is a rectangular shape. The planar shape may be formed by cutting a corner from the rectangular convex portion 82.

このような本実施形態の固体撮像装置90は、図6Aに示す絶縁層14のエッチング工程に用いるレジストパターンを第1の実施形態と変えることにより形成することができる。例えば、接続ユニット領域3以外の領域を開口するレジストパターンをマスクにしてエッチングすることにより、本実施形態の固体撮像装置90を作製することができる。   Such a solid-state imaging device 90 of the present embodiment can be formed by changing the resist pattern used in the etching process of the insulating layer 14 shown in FIG. 6A from the first embodiment. For example, the solid-state imaging device 90 of the present embodiment can be manufactured by etching using a resist pattern that opens an area other than the connection unit area 3 as a mask.

図12は、本実施形態の凸部92を有する絶縁層14上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。また、図13は、絶縁層14の凸部92の平面形状を矩形状とした例(例えば第2の実施形態)において、絶縁層14上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。図12及び図13の矢印は流体ベクトルであり、矢印の向きは、絶縁層14上部に塗布した有機材料の流れる方向を示し、矢印の長さは、矢印方向に流れる有機材料の流速を示す。   FIG. 12 is a diagram schematically showing a result of simulating the flow of the organic material when the organic material is applied on the insulating layer 14 having the convex portions 92 of the present embodiment. FIG. 13 shows how the organic material flows when an organic material is applied to the upper portion of the insulating layer 14 in an example (for example, the second embodiment) in which the planar shape of the convex portion 92 of the insulating layer 14 is rectangular. It is a figure which shows the result of simulation typically. The arrows in FIGS. 12 and 13 are fluid vectors, the direction of the arrow indicates the direction in which the organic material applied on the insulating layer 14 flows, and the length of the arrow indicates the flow rate of the organic material flowing in the arrow direction.

図13に示すように、絶縁層14の凸部82の平面形状が矩形状である場合には、凸部82の角部に当たる部分で有機材料の流体圧力が高くなる傾向がある。これにより、凸部82の角部に向かって流れ込む流体は、その角部を起点として、元々の流体の流れ込む方向の成分と、凸部82の側壁に沿う方向の成分とに分かれる。これにより、塗布ムラが発生する。   As shown in FIG. 13, when the planar shape of the convex portion 82 of the insulating layer 14 is a rectangular shape, the fluid pressure of the organic material tends to be high at the portion corresponding to the corner portion of the convex portion 82. Thereby, the fluid flowing toward the corner portion of the convex portion 82 is divided into a component in a direction in which the original fluid flows and a component in a direction along the side wall of the convex portion 82, starting from the corner portion. As a result, coating unevenness occurs.

一方、図12に示すように、絶縁層14の凸部92の平面形状を、画素領域4の対応する辺に沿う方向に直交する両端部が円弧状である角丸長方形状とした場合には、絶縁層14上を流れる有機材料の流体圧力が局所的に大きくなる点が低減される。このため、凸部92の円弧状の端部に向かって流れ込む流体は、凸部92の端部を起点とした分散が緩和される。これにより、有機材料の塗布ムラが低減される。   On the other hand, as shown in FIG. 12, when the planar shape of the convex portion 92 of the insulating layer 14 is a rounded rectangular shape in which both ends orthogonal to the direction along the corresponding side of the pixel region 4 are arcuate. The point where the fluid pressure of the organic material flowing on the insulating layer 14 locally increases is reduced. For this reason, the dispersion | distribution from the edge part of the convex part 92 of the fluid which flows toward the circular arc-shaped edge part of the convex part 92 is eased. Thereby, the coating unevenness of the organic material is reduced.

このように、本実施形態では、凸部92の平面形状を角丸長方形とすることにより、画素領域4の絶縁層14上に塗布する有機材料膜の平坦性をより向上させることができる。   Thus, in this embodiment, the planarity of the organic material film applied on the insulating layer 14 in the pixel region 4 can be further improved by making the planar shape of the convex portion 92 a rounded rectangle.

上述の第3の実施形態では、絶縁層14の凸部92の平面形状を角丸長方形状としたが、流体圧力を緩和し得る凸部の平面形状はこれに限られるものではない。以下に、変形例として、第3の実施形態と絶縁層の凸部の平面形状が異なる例を説明する。   In the above-described third embodiment, the planar shape of the convex portion 92 of the insulating layer 14 is a rounded rectangular shape, but the planar shape of the convex portion that can relieve the fluid pressure is not limited to this. As a modification, an example in which the planar shape of the convex portion of the insulating layer is different from that of the third embodiment will be described below.

[変形例3−1]
図14Aは、変形例3−1の固体撮像装置100のセンサ基板2の概略構成図であり、図14Bは、図14Aの領域aにおける拡大図である。本実施形態においても、図1と同様、センサ基板2の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられており、固体撮像装置100の断面構成は図10(第2の実施形態)と同様である。したがって、回路基板9、及び、固体撮像装置100の断面構成は、図10と同様であるから説明を省略する。図14Aにおいて、図1に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
[Modification 3-1]
FIG. 14A is a schematic configuration diagram of the sensor substrate 2 of the solid-state imaging device 100 of Modification 3-1, and FIG. 14B is an enlarged view of a region a in FIG. 14A. Also in the present embodiment, as in FIG. 1, the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 2, and the cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 100 is shown in FIG. It is the same. Therefore, the cross-sectional configurations of the circuit board 9 and the solid-state imaging device 100 are the same as those in FIG. In FIG. 14A, parts corresponding to those in FIG.

変形例3−1に係る固体撮像装置100では、絶縁層の凸部102の平面形状が図11Aに示すそれと異なる例である。変形例3−1では、絶縁層の凸部102の平面形状は、図11Aに示した矩形状の凸部82の4つの角を、斜めに切り取った形状である。図14Aでは、凸部102の、対応する画素領域4の辺に対する傾きが45度又は−45度である面で、図11Aに示す矩形状の凸部82の4つの角を切り取った例を示している。   In the solid-state imaging device 100 according to Modification 3-1, the planar shape of the convex portion 102 of the insulating layer is an example different from that shown in FIG. 11A. In Modification 3-1, the planar shape of the convex portion 102 of the insulating layer is a shape obtained by obliquely cutting off the four corners of the rectangular convex portion 82 shown in FIG. 11A. FIG. 14A shows an example in which the four corners of the rectangular convex portion 82 shown in FIG. 11A are cut off on the surface where the inclination of the convex portion 102 with respect to the side of the corresponding pixel region 4 is 45 degrees or −45 degrees. ing.

ここで、図14Bに示すように、凸部102は、凸部102の一方の端部に設けられた4つの頂点を通る外接円の曲率半径Rが0.2μmよりも大きくなるように形成されることが好ましい。また、このような形状は、図11Aに示す平面形状が矩形状の凸部82に対して4つの頂点を有する端部を追加することによって形成してもよく、また、図11Aに示す平面形状が矩形状の凸部82から角部を切り取ることで形成してもよい。   Here, as shown in FIG. 14B, the convex portion 102 is formed such that the radius of curvature R of a circumscribed circle passing through the four apexes provided at one end of the convex portion 102 is larger than 0.2 μm. It is preferable. Further, such a shape may be formed by adding an end portion having four vertices to the convex portion 82 having a rectangular planar shape shown in FIG. 11A, and the planar shape shown in FIG. 11A. May be formed by cutting a corner from the rectangular convex portion 82.

図15は、本実施形態の構造を有する絶縁層上部に有機材料を塗布したときの有機材料の流れる様子をシミュレーションした結果を模式的に示す図である。図15は流体ベクトルであり、矢印の向きは絶縁層上部に塗布した有機材料の流れる方向を示し、矢印の長さは、矢印方向に流れる有機材料の流速を示す。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a result of simulating the flow of the organic material when the organic material is applied on the insulating layer having the structure of the present embodiment. FIG. 15 shows a fluid vector. The direction of the arrow indicates the direction in which the organic material applied on the insulating layer flows, and the length of the arrow indicates the flow rate of the organic material flowing in the arrow direction.

図15に示すように、変形例3−1においても、絶縁層の凸部102の平面形状を、画素領域4の辺に沿う方向の両端部がほぼ弧状である角丸長方形状とした場合には、絶縁層上を流れる有機材料の流体圧力が局所的に大きくなる点が低減される。このため、凸部102のほぼ弧状の端部に向かって流れ込む流体において、凸部102の端部を起点とした流速ベクトルの分散が緩和される。これにより、有機材料の塗布ムラが低減される。   As shown in FIG. 15, also in the modified example 3-1, when the planar shape of the convex portion 102 of the insulating layer is a rounded rectangular shape in which both end portions in the direction along the side of the pixel region 4 are substantially arc-shaped. The point that the fluid pressure of the organic material flowing on the insulating layer locally increases is reduced. For this reason, in the fluid that flows toward the substantially arcuate end of the convex portion 102, the dispersion of the flow velocity vector starting from the end portion of the convex portion 102 is alleviated. Thereby, the coating unevenness of the organic material is reduced.

このように、凸部102の両端部において、各端部の平面形状の頂点を増やし、矩形状から円弧状に近づけることにより、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、凸部102の各端部のおける頂点を4つずつ形成したが、3つ以上であればよく、凸部の各端部の形状が3角形以上の多角形状であってもよい。すなわち、本開示では、凸部の各端部における頂点がそれぞれ3つ以上であり、各頂点の内角が90度よりも大きい場合を、「ほぼ(円)弧状」として定義する。   As described above, the same effects as those of the third embodiment can be obtained by increasing the number of vertices of the planar shape of each end portion at both end portions of the convex portion 102 so as to approach the arc shape from the rectangular shape. In the present embodiment, four vertices at each end of the convex portion 102 are formed, but it is sufficient that there are three or more, and even if the shape of each end portion of the convex portion is a triangular shape or more. Good. That is, in the present disclosure, the case where there are three or more vertices at each end of the convex portion and the inner angle of each vertex is larger than 90 degrees is defined as “substantially (circular) arc shape”.

[変形例3−2]
図16は、変形例3−2に係る固体撮像装置110のセンサ基板2の概略構成図である。本実施形態においても、図1(第1の実施形態)と同様、センサ基板2の受光面とは反対側の面に回路基板9が設けられており、固体撮像装置110の断面構成は図10と同様である。したがって、回路基板9、及び、固体撮像装置100の断面構成は、図10と同様であるから説明を省略する。図16において、図1に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
[Modification 3-2]
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the sensor substrate 2 of the solid-state imaging device 110 according to Modification 3-2. Also in the present embodiment, as in FIG. 1 (first embodiment), the circuit board 9 is provided on the surface opposite to the light receiving surface of the sensor substrate 2, and the cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 110 is as shown in FIG. It is the same. Therefore, the cross-sectional configurations of the circuit board 9 and the solid-state imaging device 100 are the same as those in FIG. In FIG. 16, parts corresponding to those in FIG.

変形例3−2に係る固体撮像装置110では、絶縁層の凸部112の平面形状が図11Aに示すそれと異なる例である。変形例3−2では、絶縁層の凸部112は、その平面形状が、対応する画素領域4の辺に沿う方向に直交する両端部において、弧状となる角丸長方形状に形成されている。ただし、上述の第3の実施形態では、凸部92の両端部は円弧状であったが、変形例3−2では、対角線上の角部においてのみ、その平面形状が円弧状であり、凸部112の両端部の対向する辺は互いに平行に形成されている。   In the solid-state imaging device 110 according to Modification 3-2, the planar shape of the convex portion 112 of the insulating layer is an example different from that shown in FIG. 11A. In the modified example 3-2, the convex portion 112 of the insulating layer is formed in a rounded rectangular shape that has an arc shape at both end portions orthogonal to the direction along the side of the corresponding pixel region 4. However, in the above-described third embodiment, both end portions of the convex portion 92 are arc-shaped, but in the modified example 3-2, the planar shape is arc-shaped only at the corners on the diagonal line, and the convex portions 92 are convex. Opposite sides of both ends of the portion 112 are formed in parallel to each other.

変形例3−2においても、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、凸部の平面形状は、その両端部が円弧状である形状のみならず、一部が円弧状であるような角丸四角形状であってもよい。   Also in Modification 3-2, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Thus, the planar shape of the convex portion may be not only a shape in which both ends thereof are arcuate but also a rounded quadrangular shape in which a part is arcuate.

その他、図示を省略するが、凸部の各端部の平面形状が、楕円弧状であってもよい。すなわち、凸部の各端部の形状は、円弧状に限られるものではなく、弧状又はほぼ弧状であれば、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the planar shape of each edge part of a convex part may be elliptical arc shape. That is, the shape of each end of the convex portion is not limited to the arc shape, and the same effect as in the third embodiment can be obtained if the shape is an arc shape or a substantially arc shape.

ところで、第3の実施形態、変形例3−1及び変形例3−2では、その断面構成が、図10(第2の実施形態)と同様であるとして説明をした。しかしながら、絶縁層の凸部の平面形状を角丸長方形状とする場合には、絶縁層の段差部をテーパ状にしなくても、塗布ムラ緩和の効果をある程度得ることができる。すなわち、絶縁層の段差部の面を、受光面に対して直角に設けた場合でも、絶縁層の凸部の平面形状を角丸長方形状とすることにより、塗布ムラの緩和を図ることができる。   By the way, in 3rd Embodiment, the modification 3-1, and the modification 3-2, it demonstrated that the cross-sectional structure was the same as that of FIG. 10 (2nd Embodiment). However, in the case where the planar shape of the convex portion of the insulating layer is a rounded rectangular shape, the effect of alleviating coating unevenness can be obtained to some extent even if the step portion of the insulating layer is not tapered. That is, even when the surface of the step portion of the insulating layer is provided at a right angle to the light receiving surface, the unevenness of coating can be alleviated by making the planar shape of the convex portion of the insulating layer a rounded rectangular shape. .

したがって、絶縁層の段差部をテーパ状とする構成、及び、絶縁層の凸部の平面形状を角丸長方形状とする構成の一方を適用してもよい。上記第3の実施形態、変形例3−1及び変形例3−2のように、絶縁層の段差部をテーパ状とし、かつ、絶縁層の凸部の平面形状を角丸長方形状とした場合には、塗布ムラ抑制の効果をよりいっそう高めることができる。   Therefore, one of a configuration in which the step portion of the insulating layer is tapered and a configuration in which the planar shape of the convex portion of the insulating layer is a rounded rectangular shape may be applied. When the step portion of the insulating layer has a tapered shape and the planar shape of the convex portion of the insulating layer has a rounded rectangular shape as in the third embodiment, the modified example 3-1, and the modified example 3-2 Therefore, the effect of suppressing coating unevenness can be further enhanced.

本開示では、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やX線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。   The present disclosure is not limited to application to a solid-state imaging device that detects an incident light amount distribution of visible light and captures an image as an image, but a solid-state imaging device that captures an incident amount distribution of infrared rays, X-rays, particles, or the like as an image. It is also applicable to.

さらに、本開示は、画素領域の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すX−Yアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。   Further, the present disclosure is not limited to a solid-state imaging device that sequentially scans each unit pixel in the pixel region in units of rows and reads a pixel signal from each unit pixel. The present invention is also applicable to an XY address type solid-state imaging device that selects an arbitrary pixel in pixel units and reads out signals from the selected pixels in pixel units. Note that the solid-state imaging device may be formed as a single chip, or may be in a modular form having an imaging function in which a pixel portion and a signal processing portion or an optical system are packaged together. Good.

また、本開示は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。   Further, the present disclosure is not limited to application to a solid-state imaging device, but can also be applied to an imaging device. Here, the imaging device refers to a camera system such as a digital still camera or a digital video camera, or an electronic device having an imaging function such as a mobile phone. Note that the above-described module form mounted on an electronic device, that is, a camera module may be used as an imaging device.

《4.第4の実施形態:電子機器》
次に、本開示の第4の実施形態に係る電子機器について説明する。図17は、本開示の第4の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
<< 4. Fourth Embodiment: Electronic Device >>
Next, an electronic apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an electronic device 200 according to the fourth embodiment of the present disclosure.

本実施形態に係る電子機器200は、固体撮像装置201と、光学レンズ203と、シャッタ装置204と、駆動回路205と、信号処理回路206とを有する。本実施形態例の電子機器200では、固体撮像装置201として上述した本開示の第1の実施形態における固体撮像装置1を電子機器(デジタルスチルカメラ)に用いた場合の実施形態を示す。   The electronic apparatus 200 according to the present embodiment includes a solid-state imaging device 201, an optical lens 203, a shutter device 204, a drive circuit 205, and a signal processing circuit 206. In the electronic device 200 of the present embodiment example, an embodiment in which the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure described above as the solid-state imaging device 201 is used in an electronic device (digital still camera) will be described.

光学レンズ203は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置201の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置201内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。シャッタ装置204は、固体撮像装置201に対する光照射期間および遮光期間を制御する。駆動回路205は、固体撮像装置201の信号転送動作およびシャッタ装置204のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路205から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置201は信号転送を行なう。信号処理回路206は、固体撮像装置201から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。   The optical lens 203 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 201. Thereby, the signal charge is accumulated in the solid-state imaging device 201 for a certain period. The shutter device 204 controls a light irradiation period and a light shielding period for the solid-state imaging device 201. The drive circuit 205 supplies a drive signal for controlling the signal transfer operation of the solid-state imaging device 201 and the shutter operation of the shutter device 204. The solid-state imaging device 201 performs signal transfer according to a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 205. The signal processing circuit 206 performs various signal processes on the signal output from the solid-state imaging device 201. The video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.

本実施形態例の電子機器200では、固体撮像装置201において集光特性及び感度特性の向上が図られるため、画質の向上が図られる。   In the electronic apparatus 200 according to the present embodiment, the solid-state imaging device 201 can improve the light collection characteristic and the sensitivity characteristic, so that the image quality can be improved.

なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
(1)
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、
回路側半導体層及び回路側配線層を有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に設けられた回路基板と、
前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、
前記接続電極が内部に埋め込まれ、前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなる段差部を有する絶縁層と
を備える固体撮像装置。
(2)
更に、前記段差部は、前記絶縁膜が、前記接続ユニット領域から前記接続ユニット領域に隣接する領域にかけて徐々に薄くなることによって形成され、前記接続ユニット領域に凸部が形成されている
(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記接続ユニット領域を複数備え、各接続ユニット領域は、区画された前記画素領域の対応する所定の辺に沿って配置されている
(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記段差部は、前記接続ユニット領域を囲む位置に形成されている
(1)〜(3)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(5)
前記凸部の平面形状は、前記画素領域の対応する辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である
(1)〜(4)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(6)
前記絶縁層は、異なる材料を用いて構成された積層構造であり、
段差部下部では、前記絶縁層において、積層構造の上層部分を構成する膜が除去されている
(1)〜(5)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(7)
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、
回路側半導体層と回路側配線層とを有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に積層して設けられた回路基板と、
前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通ビアと、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通ビアと、前記センサ基板の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通ビアと前記第2貫通ビアとを接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、
前記接続電極を埋め込み、前記接続ユニット領域の外側の領域における厚さが、前記接続ユニット領域における厚さよりも薄く形成され、前記接続ユニット領域を含む領域における断面形状が凸状の凸部を有し、前記凸部の平面形状は、画素領域の辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である絶縁層と
を備える固体撮像装置。
(8)
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層とを、前記センサ側配線層の面と前記回路側配線層の面とを向かい合わせて貼り合わせる工程と、
前記センサ基板の受光面側に絶縁層を形成する工程と、
前記画素領域の外側の接続ユニット領域に、前記絶縁層の表面から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記絶縁層の表面から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記絶縁層の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程と、
前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなるように、前記絶縁層を所定の深さまでエッチングする工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
(9)
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層とを、前記センサ側配線層の面と前記回路側配線層の面とを向かい合わせて貼り合わせる工程と、
前記センサ基板の受光面側に絶縁層を形成する工程と、
前記画素領域の外側の接続ユニット領域に、前記絶縁層の表面から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記絶縁層の表面から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記絶縁層の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程と、
前記接続ユニット領域の外側の領域において、前記絶縁層を所定の深さまでエッチングすることにより、平面形状が前記画素領域の辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である凸部を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
(10)
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層を有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に設けられた回路基板と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、前記接続電極が内部に埋め込まれ、前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなる段差部を有する絶縁層とを備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
In addition, this indication can also take the following structures.
(1)
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer;
A circuit board having a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer, provided on the sensor side wiring layer side of the sensor board;
A first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a second through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. A connection unit region provided with a connection part having a through electrode and a connection electrode provided on the light receiving surface side surface of the sensor side semiconductor layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
A solid-state imaging device comprising: an insulating layer having a stepped portion in which the connection electrode is embedded and the film thickness gradually decreases from the connection unit region to the pixel region.
(2)
Further, the step portion is formed by gradually thinning the insulating film from the connection unit region to a region adjacent to the connection unit region, and a convex portion is formed in the connection unit region. The solid-state imaging device described in 1.
(3)
The solid-state imaging device according to (1) or (2), wherein a plurality of the connection unit regions are provided, and each connection unit region is arranged along a predetermined side corresponding to the partitioned pixel region.
(4)
The solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the stepped portion is formed at a position surrounding the connection unit region.
(5)
The solid-state imaging device according to any one of (1) to (4), wherein a planar shape of the convex portion is a rounded rectangular shape extending in a direction along a corresponding side of the pixel region.
(6)
The insulating layer is a laminated structure configured using different materials,
The solid-state imaging device according to any one of (1) to (5), wherein a film that forms an upper layer portion of the stacked structure is removed from the insulating layer at a lower portion of the step portion.
(7)
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer;
A circuit board having a circuit-side semiconductor layer and a circuit-side wiring layer, and being laminated on the sensor-side wiring layer side of the sensor board;
A first through via provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a second through via provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. A connection unit region provided with a connection portion having a through via and a connection electrode provided on a surface on the light receiving surface side of the sensor substrate and connecting the first through via and the second through via;
The connection electrode is embedded, the thickness in the outer region of the connection unit region is formed to be thinner than the thickness in the connection unit region, and the cross-sectional shape in the region including the connection unit region has a convex portion A solid-state imaging device comprising: a planar shape of the convex portion; and an insulating layer having a rounded rectangular shape extending in a direction along a side of the pixel region.
(8)
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit side Bonding the semiconductor layer and the circuit side wiring layer with the surface of the sensor side wiring layer and the surface of the circuit side wiring layer facing each other;
Forming an insulating layer on the light receiving surface side of the sensor substrate;
A first through electrode provided in the connection unit region outside the pixel region from the surface of the insulating layer to the sensor side wiring layer, and provided from the surface of the insulating layer to the circuit side wiring layer. Forming a connection portion having a second through electrode and a connection electrode provided on the surface of the insulating layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
Etching the insulating layer to a predetermined depth so that the film thickness gradually decreases from the connection unit region to the pixel region.
(9)
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit side Bonding the semiconductor layer and the circuit side wiring layer with the surface of the sensor side wiring layer and the surface of the circuit side wiring layer facing each other;
Forming an insulating layer on the light receiving surface side of the sensor substrate;
A first through electrode provided in the connection unit region outside the pixel region from the surface of the insulating layer to the sensor side wiring layer, and provided from the surface of the insulating layer to the circuit side wiring layer. Forming a connection portion having a second through electrode and a connection electrode provided on the surface of the insulating layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
A step of forming a convex portion having a rounded rectangular shape whose planar shape extends in a direction along the side of the pixel region by etching the insulating layer to a predetermined depth in a region outside the connection unit region. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
(10)
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit-side semiconductor A circuit board provided on the sensor-side wiring layer side of the sensor board, and a sensor board provided from the light-receiving surface side of the sensor-side semiconductor layer to the sensor-side wiring layer. A first through electrode; a second through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer; a surface of the sensor side semiconductor layer on the light receiving surface side; A connection unit region provided with a connection part having a connection electrode connecting the first through electrode and the second through electrode, and the connection electrode are embedded therein, and the film thickness gradually increases from the connection unit region to the pixel region. Thinly A solid-state imaging device comprising an insulating layer having a stepped portion that,
A signal processing circuit for processing an output signal output from the solid-state imaging device;
Including electronic equipment.

1,60,70,80,90,100,110・・・固体撮像装置、2,62,72・・・センサ基板、2a・・・センサ側半導体層、2b・・・センサ側配線層、3,61,71・・・接続ユニット領域、4・・・画素領域、5・・・画素駆動線、6・・・垂直信号線、7・・・周辺領域、9・・・回路基板、9a・・・回路側半導体層、9b・・・回路側配線層、10・・・垂直駆動回路、11・・・カラム信号処理回路、12・・・水平駆動回路、13・・・システム制御回路、14・・・絶縁層、14a・・・開口、15・・・画素、16・・・遮光膜、16a・・・・受光開口、17・・・透明保護膜、18・・・カラーフィルタ、19・・・オンチップレンズ、19a・・・オンチップレンズ膜、20・・・光電変換部、21,31・・・ソース/ドレイン領域、22,32・・・素子分離部、25,35・・・ゲート電極、26,36・・・層間絶縁膜、27,37・・配線、28・・・分離絶縁膜、29・・・バリアメタル膜、38,81,91・・・段差部、40・・・反射防止膜、41・・・界面準位抑制膜、42・・・エッチングストップ膜、43・・・上層絶縁膜、44・・・キャップ膜、45,46・・・保護膜、47・・・第1貫通電極、48・・・第2貫通電極、49・・・接続電極、50・・・接続部、51・・・レジストパターン、60・・・固体撮像装置、82,92,102,112・・・凸部、200・・・電子機器、203・・・光学レンズ、204・・・シャッタ装置、205・・・信号処理回路、206・・・駆動回路   1, 60, 70, 80, 90, 100, 110 ... solid-state imaging device, 2, 62, 72 ... sensor substrate, 2a ... sensor side semiconductor layer, 2b ... sensor side wiring layer, 3 61, 71 ... Connection unit area, 4 ... Pixel area, 5 ... Pixel drive line, 6 ... Vertical signal line, 7 ... Peripheral area, 9 ... Circuit board, 9a ..Circuit side semiconductor layer, 9b... Circuit side wiring layer, 10... Vertical drive circuit, 11... Column signal processing circuit, 12. ... Insulating layer, 14a ... Opening, 15 ... Pixel, 16 ... Light-shielding film, 16a ... Light receiving opening, 17 ... Transparent protective film, 18 ... Color filter, 19. .... On-chip lens, 19a ... On-chip lens film, 20 ... Photoelectric converter, 21, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Source / drain region, 22, 32 ... Element isolation part, 25, 35 ... Gate electrode, 26, 36 ... Interlayer insulation film, 27, 37 ... Wiring, 28 ... Isolation Insulating film 29 ... Barrier metal film 38, 81, 91 ... Stepped portion 40 ... Antireflection film 41 ... Interface state suppression film 42 ... Etching stop film 43 ..Upper insulating film, 44... Cap film, 45 and 46... Protective film, 47... First through electrode, 48. Connection part 51 ... resist pattern 60 ... solid-state imaging device 82, 92, 102, 112 ... convex part 200 ... electronic device 203 ... optical lens 204 ... Shutter device, 205 ... signal processing circuit, 206 ... drive circuit

Claims (10)

光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、
回路側半導体層及び回路側配線層を有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に設けられた回路基板と、
前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、
前記接続電極が内部に埋め込まれ、前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなる段差部を有する絶縁層と
を備える固体撮像装置。
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer;
A circuit board having a circuit side semiconductor layer and a circuit side wiring layer, provided on the sensor side wiring layer side of the sensor board;
A first through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a second through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. A connection unit region provided with a connection part having a through electrode and a connection electrode provided on the light receiving surface side surface of the sensor side semiconductor layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
A solid-state imaging device comprising: an insulating layer having a stepped portion in which the connection electrode is embedded and the film thickness gradually decreases from the connection unit region to the pixel region.
更に、前記段差部は、前記絶縁層が、前記接続ユニット領域から前記接続ユニット領域に隣接する領域にかけて徐々に薄くなることによって形成され、前記接続ユニット領域に凸部が形成されている
請求項1に記載の固体撮像装置。
The step portion is formed by gradually thinning the insulating layer from the connection unit region to a region adjacent to the connection unit region, and a convex portion is formed in the connection unit region. The solid-state imaging device described in 1.
前記接続ユニット領域を複数備え、各接続ユニット領域は、区画された前記画素領域の対応する所定の辺に沿って配置されている
請求項2に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 2, comprising a plurality of the connection unit regions, wherein each connection unit region is arranged along a predetermined side corresponding to the partitioned pixel region.
前記段差部は、前記接続ユニット領域を囲む位置に形成されている
請求項3に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the step portion is formed at a position surrounding the connection unit region.
前記凸部の平面形状は、前記画素領域の対応する辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である
請求項4に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein a planar shape of the convex portion is a rounded rectangular shape extending in a direction along a corresponding side of the pixel region.
前記絶縁層は、異なる材料を用いて構成された積層構造であり、
段差部下部では、前記絶縁層において、積層構造の上層部分を構成する膜が除去されている
請求項5に記載の固体撮像装置。
The insulating layer is a laminated structure configured using different materials,
The solid-state imaging device according to claim 5, wherein a film constituting an upper layer portion of the laminated structure is removed from the insulating layer at a lower portion of the step portion.
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、
回路側半導体層と回路側配線層とを有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に積層して設けられた回路基板と、
前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通ビアと、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通ビアと、前記センサ基板の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通ビアと前記第2貫通ビアとを接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、
前記接続電極を埋め込み、前記接続ユニット領域の外側の領域における厚さが、前記接続ユニット領域における厚さよりも薄く形成され、前記接続ユニット領域を含む領域における断面形状が凸状の凸部を有し、前記凸部の平面形状は、画素領域の辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である絶縁層と
を備える固体撮像装置。
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region in which a photoelectric conversion unit is provided, and a sensor-side wiring layer provided on the surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer;
A circuit board having a circuit-side semiconductor layer and a circuit-side wiring layer, and being laminated on the sensor-side wiring layer side of the sensor board;
A first through via provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the sensor side wiring layer, and a second through via provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer. A connection unit region provided with a connection portion having a through via and a connection electrode provided on a surface on the light receiving surface side of the sensor substrate and connecting the first through via and the second through via;
The connection electrode is embedded, the thickness in the outer region of the connection unit region is formed to be thinner than the thickness in the connection unit region, and the cross-sectional shape in the region including the connection unit region has a convex portion A solid-state imaging device comprising: a planar shape of the convex portion; and an insulating layer having a rounded rectangular shape extending in a direction along a side of the pixel region.
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層とを、前記センサ側配線層の面と前記回路側配線層の面とを向かい合わせて貼り合わせる工程と、
前記センサ基板の受光面側に絶縁層を形成する工程と、
前記画素領域の外側の接続ユニット領域に、前記絶縁層の表面から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記絶縁層の表面から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記絶縁層の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程と、
前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなるように、前記絶縁層を所定の深さまでエッチングする工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit side Bonding the semiconductor layer and the circuit side wiring layer with the surface of the sensor side wiring layer and the surface of the circuit side wiring layer facing each other;
Forming an insulating layer on the light receiving surface side of the sensor substrate;
A first through electrode provided in the connection unit region outside the pixel region from the surface of the insulating layer to the sensor side wiring layer, and provided from the surface of the insulating layer to the circuit side wiring layer. Forming a connection portion having a second through electrode and a connection electrode provided on the surface of the insulating layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
Etching the insulating layer to a predetermined depth so that the film thickness gradually decreases from the connection unit region to the pixel region.
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層、及び、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層とを、前記センサ側配線層の面と前記回路側配線層の面とを向かい合わせて貼り合わせる工程と、
前記センサ基板の受光面側に絶縁層を形成する工程と、
前記画素領域の外側の接続ユニット領域に、前記絶縁層の表面から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記絶縁層の表面から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記絶縁層の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部を形成する工程と、
前記接続ユニット領域の外側の領域において、前記絶縁層を所定の深さまでエッチングすることにより、平面形状が前記画素領域の辺に沿う方向に延在した角丸長方形状である凸部を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit side Bonding the semiconductor layer and the circuit side wiring layer with the surface of the sensor side wiring layer and the surface of the circuit side wiring layer facing each other;
Forming an insulating layer on the light receiving surface side of the sensor substrate;
A first through electrode provided in the connection unit region outside the pixel region from the surface of the insulating layer to the sensor side wiring layer, and provided from the surface of the insulating layer to the circuit side wiring layer. Forming a connection portion having a second through electrode and a connection electrode provided on the surface of the insulating layer and connecting the first through electrode and the second through electrode;
A step of forming a convex portion having a rounded rectangular shape whose planar shape extends in a direction along the side of the pixel region by etching the insulating layer to a predetermined depth in a region outside the connection unit region. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
光電変換部が設けられた画素領域を含むセンサ側半導体層と、前記センサ側半導体層の受光面とは反対側の表面側に設けられたセンサ側配線層とを有するセンサ基板と、回路側半導体層及び回路側配線層を有し、前記センサ基板の前記センサ側配線層側に設けられた回路基板と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記センサ側配線層に達して設けられた第1貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側から前記回路側配線層に達して設けられた第2貫通電極と、前記センサ側半導体層の受光面側の表面に設けられ、かつ前記第1貫通電極及び前記第2貫通電極を接続する接続電極とを有する接続部が設けられた接続ユニット領域と、前記接続電極が内部に埋め込まれ、前記接続ユニット領域から前記画素領域にかけて膜厚が徐々に薄くなる段差部を有する絶縁層とを備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
A sensor substrate having a sensor-side semiconductor layer including a pixel region provided with a photoelectric conversion unit; and a sensor-side wiring layer provided on a surface side opposite to the light-receiving surface of the sensor-side semiconductor layer; and a circuit-side semiconductor A circuit board provided on the sensor-side wiring layer side of the sensor board, and a sensor board provided from the light-receiving surface side of the sensor-side semiconductor layer to the sensor-side wiring layer. A first through electrode; a second through electrode provided from the light receiving surface side of the sensor side semiconductor layer to the circuit side wiring layer; a surface of the sensor side semiconductor layer on the light receiving surface side; A connection unit region provided with a connection part having a connection electrode connecting the first through electrode and the second through electrode, and the connection electrode are embedded therein, and the film thickness gradually increases from the connection unit region to the pixel region. Thinly A solid-state imaging device comprising an insulating layer having a stepped portion that,
A signal processing circuit for processing an output signal output from the solid-state imaging device;
Including electronic equipment.
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