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技術 半導体装置及びその製造方法、ならびにカメラ

出願人 キヤノン株式会社
発明者 伊藤圭亮
出願日 2014年11月11日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2014-229121
公開日 2016年5月23日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2016-092367
状態 特許登録済
技術分野 固体撮像素子 半導体集積回路装置の内部配線
主要キーワード 比較構造 扇形部 直角形状 コーナー領域 ダミー素子 モジュール部品 各回路間 直線領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
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図面 (6)

課題

平坦性を向上する技術を提供する。

解決手段

絶縁層は、セル部の上に位置し、単位回路の行に沿った2つの辺及び単位回路の列に沿った2つの辺を含む長方形の外縁を有する第1の領域と、周辺部の上に位置し、セル部の行に沿った2辺とセル部の列に沿った2辺と含む長方形の内縁を有する第2の領域と、セル部と周辺部の間の中間部の上に位置する第3の領域と、中間部の上に位置し、第2の領域と第3の領域の間に位置し、第3の領域と境界を成す第4の領域と、を含み、第1の領域及び第3の領域には導電性部材が埋め込まれており、第4の領域には導電性部材が埋め込まれておらず、外縁の少なくとも1つの角から境界までの距離は、角に連続する外縁の少なくとも1つの辺から境界までの距離に等しい。

概要

背景

化学機械研磨法CMP法)を用いた平坦化において、平坦化する面に形成されたパターン密度偏りのある場合、研磨速度に差が生じる問題が知られている。このため平坦性の大きく損なわれる可能性がある。特にパターンの密度の高い領域と低い領域との境界で、Edge Over Erosion(EOE)と呼ばれる局所的な過研磨が発生する。

特許文献1には、ダミービアホールプラグを、ビアホールプラグが形成されている領域から、徐々にダミービアホールプラグ密度を減少させて配置することが記載されている。

概要

平坦性を向上する技術を提供する。絶縁層は、セル部の上に位置し、単位回路の行に沿った2つの辺及び単位回路の列に沿った2つの辺を含む長方形の外縁を有する第1の領域と、周辺部の上に位置し、セル部の行に沿った2辺とセル部の列に沿った2辺と含む長方形の内縁を有する第2の領域と、セル部と周辺部の間の中間部の上に位置する第3の領域と、中間部の上に位置し、第2の領域と第3の領域の間に位置し、第3の領域と境界を成す第4の領域と、を含み、第1の領域及び第3の領域には導電性部材が埋め込まれており、第4の領域には導電性部材が埋め込まれておらず、外縁の少なくとも1つの角から境界までの距離は、角に連続する外縁の少なくとも1つの辺から境界までの距離に等しい。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

単位回路行列状に配置されたセル部及び前記セル部の周辺に配された周辺部を備えた基板と、前記基板の上に配された絶縁層と、を有する半導体装置であって、前記基板の表面に対する平面視において、前記絶縁層は、前記セル部の上に位置し、前記単位回路の行に沿った2つの辺及び前記単位回路の列に沿った2つの辺を含む長方形の外縁を有する第1の領域と、前記周辺部の上に位置し、前記セル部の行に沿った2辺と前記セル部の列に沿った2辺とを含む長方形の内縁を有する第2の領域と、前記セル部と前記周辺部との間の中間部の上に位置する第3の領域と、前記中間部の上に位置し、前記第2の領域と前記第3の領域との間に位置し、前記第3の領域と境界を成す第4の領域と、を含み、前記第1の領域及び前記第3の領域には導電性部材が埋め込まれており、前記第4の領域には導電性部材が埋め込まれておらず、前記外縁の少なくとも1つの角から前記境界までの距離は、前記角に連続する前記外縁の少なくとも1つの辺から前記境界までの距離に等しいことを特徴とする半導体装置。

請求項2

前記第1の領域には第1のパターン密度で前記導電性部材が埋め込まれており、前記第2の領域には第2のパターン密度で前記導電性部材が埋め込まれており、前記第3の領域には第3のパターン密度で導電性部材が埋め込まれていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。

請求項3

単位回路が行列状に配置されたセル部及び前記セル部の周辺に配された周辺部を備えた基板と、前記基板の上に配された絶縁層と、を有する半導体装置であって、前記基板の表面に対する平面視において、前記絶縁層は、前記セル部の上に位置し、前記単位回路の行に沿った2つの辺及び前記単位回路の列に沿った2つの辺を含む長方形の外縁を有する第1の領域と、前記周辺部の上に位置し、前記セル部の行に沿った2辺と前記セル部の列に沿った2辺とを含む長方形の内縁を有する第2の領域と、前記セル部と前記周辺部との間の中間部の上に位置する第3の領域と、前記中間部の上に位置し、前記第2の領域と前記第3の領域との間に位置し、前記第3の領域と境界を成す第4の領域と、を含み、前記第1の領域には第1のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第2の領域には第2のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第3の領域には第3のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第4の領域には第4のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第4のパターン密度は、前記第1のパターン密度、前記第2のパターン密度、及び、前記第3のパターン密度よりも低く、前記外縁の少なくとも1つの角から前記境界までの距離は、前記角に連続する前記外縁の少なくとも1つの辺から前記境界までの距離に等しいことを特徴とする半導体装置。

請求項4

前記第3のパターン密度が、前記第1のパターン密度以下であることを特徴とする請求項2又は3の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項5

前記第3のパターン密度が、前記第1のパターン密度と前記第2のパターン密度との間であることを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項6

前記第3のパターン密度が、前記第1のパターン密度以下且つ前記第2のパターン密度以上であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。

請求項7

前記第3の領域が、前記内縁に接していることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項8

前記距離が、10μm以上であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項9

前記絶縁層に埋め込まれた前記導電性部材が、コンタクトプラグであることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項10

前記基板は前記セル部にウェルを有し、前記第3の領域の前記導電性部材が、前記ウェルの電位を前記セル部の外から供給するためのウェルコンタクト用のコンタクトプラグであることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。

請求項11

前記第3の領域の前記導電性部材が、電気的な接続に使用されないことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項12

前記外縁の全周に渡って、前記外縁から前記境界までの距離が一定であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項13

前記単位回路が画素回路であり、前記セル部が、受光部であることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の半導体装置。

請求項14

請求項13に記載の半導体装置と、前記半導体装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とするカメラ

請求項15

請求項1乃至13の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法であって、前記基板の上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜に開口を形成する形成工程と、前記基板の上に導電材料堆積させることによって、前記開口に前記導電材料を埋め込む堆積工程と、前記導電材料のうち前記絶縁膜の上にある部分を化学機械研磨法によって除去し、導電性部材を形成する平坦化工程と、を有することを特徴とする製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置及びその製造方法、ならびにカメラに関する。

背景技術

0002

化学機械研磨法CMP法)を用いた平坦化において、平坦化する面に形成されたパターン密度偏りのある場合、研磨速度に差が生じる問題が知られている。このため平坦性の大きく損なわれる可能性がある。特にパターンの密度の高い領域と低い領域との境界で、Edge Over Erosion(EOE)と呼ばれる局所的な過研磨が発生する。

0003

特許文献1には、ダミービアホールプラグを、ビアホールプラグが形成されている領域から、徐々にダミービアホールプラグ密度を減少させて配置することが記載されている。

先行技術

0004

特開2006−100571号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来の技術では、EOEの抑制が不十分な部分が生じる場合がある。本発明は、平坦性を向上する技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決する手段は、単位回路行列状に配置されたセル部及び前記セル部の周辺に配された周辺部を備えた基板と、前記基板の上に配された絶縁層と、を有する半導体装置であって、前記基板の表面に対する平面視において、前記絶縁層は、前記セル部の上に位置し、前記単位回路の行に沿った2つの辺及び前記単位回路の列に沿った2つの辺を含む長方形の外縁を有する第1の領域と、前記周辺部の上に位置し、前記セル部の行に沿った2辺と前記セル部の列に沿った2辺とを含む長方形の内縁を有する第2の領域と、前記セル部と前記周辺部との間の中間部の上に位置する第3の領域と、前記中間部の上に位置し、前記第2の領域と前記第3の領域との間に位置し、前記第3の領域と境界を成す第4の領域と、を含むことを特徴とする。
上記手段における第1の観点は、前記第1の領域及び前記第3の領域には導電性部材が埋め込まれており、前記第4の領域には導電性部材が埋め込まれておらず、前記外縁の少なくとも1つの角から前記境界までの距離は、前記角に連続する前記外縁の少なくとも1つの辺から前記境界までの距離に等しいことを特徴とする。
上記手段における第2の観点は、前記第1の領域には第1のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第2の領域には第2のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第3の領域には第3のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第4の領域には第4のパターン密度で導電性部材が埋め込まれており、前記第4のパターン密度は、前記第1のパターン密度、前記第2のパターン密度、及び、前記第3のパターン密度よりも低く、前記外縁の少なくとも1つの角から前記境界までの距離は、前記角に連続する前記外縁の少なくとも1つの辺から前記境界までの距離に等しいことを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明により、平坦性を向上する技術が提供される。

図面の簡単な説明

0008

本発明の実施形態に係る半導体装置の平面図。
図1の一部を拡大した図。
本発明の比較構造に係る半導体装置の平面図。
図3の一部を拡大した図。
図2及び図4の直線A−A’間の断面図。

実施例

0009

以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法の具体的な実施形態を説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

0010

図1〜5を用いて、本発明に係る半導体装置の構造及び製造方法を説明する。本実施形態において半導体装置は、単位回路が行列状に配されるセル部を有する。半導体装置の一例として、セル部である画素部に、単位回路である画素回路周期的に配置され、また画素部の周囲に周辺部を備える固体撮像装置を扱う。固体撮像装置において、画素部は受光部である。半導体装置において、様々な種類の導電性部材が配されるが、このうち本実施形態では基板に形成された半導体素子と絶縁層である層間絶縁層の上にある配線とを接続し、層間絶縁層に形成されたコンタクトホール内に位置するコンタクトプラグの配置について述べる。しかし本発明は、この実施形態に限られるものではない。導電性部材は、例えばアルミニウムや銅などの金属で構成された配線パターンであってもよいし、多層配線構造における下層上層との配線を接続するビアホールに形成されるビアプラグであってもよい。また本発明は固体撮像装置だけでなく、周期的な単位回路が配されるセル部を備える他の半導体装置、例えばメモリ回路メモリセル部にアレイ状に周期的に配置される半導体記憶装置などにも適用されうる。

0011

図1に、本実施形態に係る固体撮像装置100の平面図を示す。図2は、図1の二重四角で囲んだ部分185の拡大図である。固体撮像装置100の基板は、外縁が略長方形の画素部151と、画素部151の周辺に配され、内縁が略長方形の周辺部152を有する。さらに基板は、画素部151と周辺部152との間に配された中間部153を有する。中間部153は、画素部151に隣接し画素部151を取り囲む。周辺部152は、中間部153に隣接し画素部151及び中間部153を取り囲む。これら画素部151、中間部153及び周辺部152の上に層間絶縁層が形成され、上述したコンタクトプラグが配置される。

0012

本実施形態において、層間絶縁層のうち、画素部151の上に位置する領域を画素領域161、周辺部152の上に位置する領域を周辺領域162と呼ぶ。図1図2において画素領域161の外縁を一点鎖線181で示し、周辺領域162の内縁を二点鎖線183で示す。固体撮像装置100の基板に対する平面視において、層間絶縁層の画素領域161の外縁は画素部151の外縁に略一致し、画素領域161は画素部151を包含する関係にあり得る。例えば、画素領域161の外縁は、画素部151の外縁と一致するか、画素部151の外縁よりも外側に位置し、画素部151の外縁よりも内側には位置しない。層間絶縁層の周辺領域162の内縁は、周辺部152の内縁に略一致し、周辺領域162は、周辺部152を包含する関係にあり得る。例えば、周辺領域162の内縁は、周辺部152の内縁と一致するか、周辺部152の内縁よりも外側に位置し、周辺部152の内縁よりも外側には位置しない。

0013

層間絶縁層の画素領域161の外縁は長方形であり、層間絶縁層の周辺領域162の内縁も長方形である。本実施形態において、長方形とは四つの内角がすべて直角である4辺形を意味し、長方形はその一種として4つの辺の長さが全て等しい正方形を含む。画素領域161の外縁は、画素回路101の行に沿った2つの辺(例えば長辺)及び画素回路101の列に沿った2つの辺(例えば短辺)を含む。周辺領域162の内縁は、画素回路101の行に沿った2つの辺(例えば長辺)及び画素回路101の列に沿った2つの辺(例えば短辺)を含む。従って、画素領域161の外縁の2辺は、周辺領域162の内縁の2辺と平行である。画素領域161の外縁の4つの角の各々では、画素回路101の行に沿った辺と画素回路101の列に沿った辺とが連続する。また、層間絶縁層のうち、中間部153の上に位置する領域は、2つの領域に区分され、それぞれ第1中間領域163及び第2中間領域164と呼ぶ。本例では、第1中間領域163にはコンタクトプラグ105が配置されているが、第2中間領域164にはコンタクトプラグが配置されていない。

0014

図1において、画素部151及び画素領域161は一点鎖線181で囲まれた内側の領域である。画素部151に隣接する中間部153は一点鎖線181と二点鎖線183との間の領域である。中間部153の上に配された層間絶縁層のうち、第1中間領域163は一点鎖線181と点線で示した境界182との間の斜線で覆われた領域、第2中間領域164は境界182と二点鎖線183との間の領域である。第1中間領域163の外縁である境界182の位置は、後述する。周辺部152及び周辺領域162は、二点鎖線183と実線184との間の領域を含む。実線184は、固体撮像装置100の縁を示す。画素部151内に配された最も外周の画素回路の半導体素子の活性領域は、画素部151内に位置する。また周辺部152内に配された最も内周周辺回路の半導体素子の活性領域は、周辺部152内に位置する。中間部153の内縁は、画素部151の最も外周の画素回路の半導体素子の活性領域に隣接し、中間部153の外縁は、周辺部152の最も内周の周辺回路の半導体素子の活性領域に隣接する。

0015

画素部151は、光電変換部と、光電変換部で生じた電荷量に基づく信号を生成する信号生成部とを含む複数の画素回路101が周期的に行列状に配された領域である。光電変換部は、フォトダイオードなどを含み、信号生成部は、転送ゲートフローティングノード増幅トランジスタリセットトランジスタなどを含む。信号生成部は、複数の画素回路101によって共有されていてもよい。画素回路101の信号生成部は、行毎又は列毎に配線(グローバル配線)によって接続され、それぞれの画素回路101の間の行方向、列方向に配線パターン(不図示)が配される。この画素部151の上にある画素領域161に、導電性部材であるコンタクトプラグ106がパターン密度Dcで配される。ここで、所定の領域における導電性部材のパターン密度とは、所定の領域の全面積に対する、所定の領域に埋め込まれた全ての導電性部材を基板へ投影した際の投影面積の総和の百分率で表される。

0016

また画素部151は受光画素、第1基準画素及び第2基準画素を含む。受光画素の画素回路101は、受光の可能な光電変換部を有し、光電変換部で生じる電荷に基づいて信号を生成する信号生成部を有する。受光画素の画素回路101の信号生成部で生成された信号は、画像を形成する。第1基準画素の画素回路101は、遮光された光電変換部を有し、遮光された光電変換部で生じる電荷に基づいて信号を生成する信号生成部を有する。第2基準画素の画素回路101は、光電変換部を有さず、信号生成部を有する。第1基準画素及び第2基準画素の信号生成部で生成される信号は、受光画素で生成される信号に対するノイズ除去などのための参照信号として用いられる。

0017

周辺部152は、画素部151の画素回路101の信号生成部からの信号を処理するための信号処理回路を含む。また、周辺部152は、画素回路101を行毎に駆動するための駆動回路垂直駆動回路)、信号処理回路を画素回路101の列毎に駆動するための駆動回路(水平駆動回路)、出力回路などを含む。信号処理回路は、定電流源などを含む読み出し回路相関2重サンプリング回路CDS回路)、アナログ−デジタル変換回路ADC回路)、増幅回路などの周辺回路を含む。また例えば周辺部152に、ADC回路によって生成されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理回路を設けてもよい。この周辺部152の上にある周辺領域162に、導電性部材であるコンタクトプラグ106がパターン密度Dpで配される。

0018

次いで中間部153について説明する。中間部153は、画素部151と周辺部152とを接続する配線(不図示)を有する。また中間部153は、画素回路101及び周辺回路を備えなくてもよい。中間部153にはダミー素子102が配置される。ダミー素子102は、画素部151に配置される画素回路101の構造に類似した形状であってよい。またダミー素子102は、画素回路101と同等の積層構造を有してもよい。ダミー素子102が画素回路101に類似した形状、積層構造を有することによって、画素部151と中間部153との上にある層間絶縁層で段差が発生し難くなる。またダミー素子102は、画像の形成に寄与する信号を出力しなくてもよい。

0019

第1中間領域163の外縁は、中間部153のうち画素部151のそれぞれ4辺に平行な4つの直線部と、この4つの直線部のうち互いに隣接する直線部の間を結ぶ曲線部とを有する。本実施形態において、第1中間領域163の外縁は、第1中間領域163と第2中間領域164との境界182に一致する。つまり第1中間領域163は、画素領域161と境界182との間の領域である。この曲線部は、基板の表面に対する平面視において、画素領域161から離れる方向に凸である。本実施形態において、第1中間領域163は、画素部151の上にある画素領域161の外縁と外縁から所定の距離155にある直線部との間の矩形部と、画素領域161の角から所定の距離155にある曲線部の内側の扇形部とを有する領域である。このため本実施形態において曲線部は、半径が距離155に等しい四分円弧の形状になる。

0020

第1中間領域163には、コンタクトプラグ105がパターン密度Dmで配置される。第2中間領域164のコンタクトプラグのパターン密度Dnは、パターン密度Dmよりも低い(Dn<Dm)。また、第2中間領域164のコンタクトホールのパターン密度Dnは、パターン密度Dc及びパターン密度Dpよりも低い(Dn<Dc、Dn<Dp)。本実施形態では、第2中間領域164にはコンタクトプラグが配されていないため、第2中間領域164のコンタクトプラグのパターン密度Dnは0(Dn=0)である。しかし、第2中間領域164のコンタクトプラグのパターン密度Dnは0でなくてもよい。画素領域161から最も離れたコンタクトプラグ105は、画素領域161の外縁から距離155離れた境界182の上に配置されうる。コンタクトプラグ105は、第1中間領域163の全域に遍在していてもよい。つまり、コンタクトプラグ105は、例えば直線部と扇形部との全域に、周期的なパターンで規則的に配置されてもよい。しかし、コンタクトプラグ105は、コンタクトプラグ105は、第1中間領域163に偏在していてもよい。例えば、第1中間領域163には、局所的にパターン密度Dnと等しい部分が存在していてもよい。

0021

コンタクトプラグ105は、画素領域161及び周辺領域162に配されるコンタクトプラグ106と同等の構造を有する。ここでパターン密度Dmは、パターン密度Dcとパターン密度Dpとの間のパターン密度(Dc<Dm<Dp あるいは Dp<Dm<Dc)を有することが好ましい。

0022

第2中間領域164は、中間部153の上にある層間絶縁層のうち矩形部及び扇形部よりも外側、換言すると境界182よりも外側の領域で、周辺領域162の内縁に隣接する。

0023

次に、固体撮像装置100の製造方法について述べる。図1及び図2に示すように画素部151に画素回路101など、周辺部152に周辺回路など、中間部153にダミー素子102などを、基板503にそれぞれ形成する。画素部151、周辺部152及び中間部153には活性領域103などが形成され、また画素部151の画素回路101には電荷蓄積領域104などが形成される。また例えば素子分離領域などの絶縁パターン(不図示)や、各回路間各領域間を結ぶ配線などのポリシリコンや金属を用いた導電体による導電パターン(不図示)が形成される。次いで、この基板503に形成された画素部151、周辺部152及び中間部153を含む領域の上に層間絶縁層となる絶縁膜を形成する。図5(a)に図2の直線A−A’間における固体撮像装置100の断面図を示す。

0024

絶縁膜の形成後、必要に応じた平坦化処理を絶縁膜に施す。そして、絶縁膜の上に例えばフォトリソグラフィー法によってマスクパターンを形成する。マスクパターンの形成後、マスクパターンの開口を通して画素領域161、第1中間領域163及び周辺領域162の、それぞれ所望の位置にコンタクトホールを開口する形成工程を行う。

0025

画素領域161及び周辺領域162に形成されるコンタクトホールは、活性領域103や導電パターンなどまで開口の貫通したコンタクトホールである。また第1中間領域163に形成されるコンタクトホールは、活性領域103や導電パターンなどまで開口の貫通したコンタクトホールでもよいし、絶縁パターンの上に開口の貫通したコンタクトホールであってもよい。また第1中間領域163に形成されるコンタクトホールは、図5(a)に示すように絶縁膜を貫通せず、層間絶縁層中にコンタクトホールの底を有してもよい。

0026

コンタクトホールの形成工程の後、マスクパターンを除去し、基板503の上に銅、タングステン、アルミニウムなどの金属を含む導電材料堆積させ、コンタクトホールに導電体を埋め込む堆積工程を行う。導電材料の堆積は、例えばめっき法や化学気相成長法スパッタ法によって行われる。絶縁膜に導電材料を堆積させる前に、下地への導電材料の拡散防止や密着性向上のために例えばタンタルチタン及びその窒化物などを用いたバリアメタル層を形成し、その上に導電材料を堆積させてもよい。その後、化学機械研磨法(CMP法)を用いて、形成した導電材料のうちコンタクトホールに埋め込まれた導電材料以外を化学機械研磨して取り除き、絶縁膜を平坦化する平坦化工程を行う。これによってコンタクトホールにコンタクトプラグ105及びコンタクトプラグ106が形成される。同時に、表面が平坦な層間絶縁層502が形成される。またコンタクトプラグ105、106は、例えばポリシリコンなどの非金属材料を用いて形成してもよい。

0027

画素領域161及び周辺領域162に形成されるコンタクトプラグ106は、活性領域103や導電パターンなどと接続される。また第1中間領域163に設けられるコンタクトプラグ105は、活性領域103や導電パターンに接続し、例えば画素部151のウェル501の電位を画素部151の外側から供給するためのウェルコンタクト用のコンタクトプラグであってよい。またコンタクトプラグ105は、活性領域103や導電パターンに接続しない、電気的な接続に使用されないダミーのコンタクトプラグであってもよい。

0028

本実施形態において、画素領域161のコンタクトプラグのパターン密度Dcは、周辺領域162のパターン密度Dpと比較して高いパターン密度(Dp<Dc)を有する。また、第1中間領域163のコンタクトプラグのパターン密度Dmは、画素領域161のコンタクトプラグのパターン密度Dcと比較して低いパターン密度(Dm<Dc)を有する。また、第1中間領域163のコンタクトプラグのパターン密度Dmは、周辺領域162のコンタクトプラグのパターン密度Dpと比較して高いパターン密度(Dp<Dm)を有する。第1中間領域163のコンタクトプラグのパターン密度Dmは、パターン密度Dc及びパターン密度Dpの少なくとも一方と等しくてもよい。このため、第1中間領域163のコンタクトプラグ105のパターン密度は、画素領域161のコンタクトプラグ106のパターン密度以下(Dm≦Dc)となる。また、第1中間領域163のコンタクトプラグ105のパターン密度は、周辺領域162のコンタクトプラグ106のパターン密度以上(Dp≦Dm)となる。

0029

ここで本実施形態の効果について説明する。画素部151の上にある画素領域161では、配線パターンやコンタクトプラグ106のパターン密度が高い。また、周辺部152の上にある周辺領域162では、画素領域161と比較して配線パターンやコンタクトプラグ106のパターン密度が異なる。このためCMP法による平坦化工程の際に、コンタクトプラグ106のパターン密度の差の大きい画素領域161と周辺領域162との境界で、Edge Over Erosion(EOE)と呼ばれる過研磨が発生しやすい。また特に画素領域161のコーナー部において、EOEによる過研磨量が多くなりやすい。

0030

図3及び図4に本実施形態の比較構造を用いた固体撮像装置300を示す。図4図3の固体撮像装置300の二重四角で囲んだ部分185の拡大図を示す。画素部151と周辺部152との間に、中間部153を挿入する。中間部153の上にある層間絶縁層には、画素領域161と周辺領域162とのコンタクトプラグのパターン密度DcとDpとの間のパターン密度Dmを有する第1中間領域163が配置される。また、中間部153の上にある層間絶縁層には、画素領域161及び周辺領域162のコンタクトプラグのパターン密度Dc及びDpよりも低いパターン密度Dn(本例ではDn=0)を有する第2中間領域164が配置される。第1中間領域163を配置することによって、画素領域161と周辺領域162との間のコンタクトプラグの密度差緩和することが可能となり、EOEによる過研磨を抑制することが可能となる。しかし、固体撮像装置300の第1中間領域163の外縁のコーナー領域直角形状を有する。CMP法による平坦化工程において、コンタクトプラグのパターン密度が変化するコーナー領域は、コンタクトプラグのパターン密度が変化する直線領域と比較して大きな荷重が掛かりやすい。このため局所的な過研磨であるEOEが起こりやすい。過研磨により表面に凹凸が形成されると、平坦化工程後の露光工程においてパターン形成に問題が発生する場合がある。また更に上層に導電性部材を形成する際、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属のCMP法による平坦化工程において、金属の残渣が発生する場合がある。また画素部151に近い領域で過研磨が起きた場合、光電変換部の上に形成される層間絶縁層の膜厚がばらつき、このため色むらなど光学特性が悪化する場合がある。これらによって製造歩留まりの低下など、生産性の低下する可能性がある。

0031

一方、本実施形態による固体撮像装置100においてコンタクトプラグの密度差を緩和する第1中間領域163は、画素領域161の外縁から固体撮像装置100の表面に対する平面視において所定の距離155の範囲内となる領域である。このため第1中間領域163の外縁のコーナー領域は、直角形状を有さず丸みを有する曲線形状となる。これによってCMP法による平坦化工程においてコーナー領域に掛かる荷重が、直角形状を有する場合と比較して小さくなり、直線領域に掛かる荷重に近付く。このため、コーナー領域での過研磨が低減される。図5(b)に、図2及び図4の直線A−A’間において、金属膜成膜しCMP法によって平坦化し、コンタクトプラグを形成したときの層間絶縁層の表面の段差を拡大した断面図を示す。図5(b)の実線は、本実施形態の固体撮像装置100の表面での段差を示し、破線は比較構造の固体撮像装置300の表面での段差を示す。比較構造によって作製された固体撮像装置300と比較して、本実施形態の固体撮像装置100は、対角方向における第1中間領域163の距離は短くなる。しかしCMP法による平坦化工程の際、コーナー領域で荷重変化によるEOEを抑制することが可能となる。このため層間絶縁層の表面の段差を小さくすることが可能となり、また画素部151付近の上にある層間絶縁層への影響も抑制される。これによって製造歩留まりが向上し、生産性が向上する。

0032

ここで距離155は10μm以上であることが好ましい。この条件を満たす場合、コンタクトプラグなどの導電性部材の密度の変化を緩和させる効果が大きくなり、CMP法による平坦化工程の際、過研磨を十分に抑制できる。また中間部153の上にある層間絶縁層において、画素領域161の外縁と周辺領域162の内縁との間隔が距離155であってもよい。つまり第1中間領域163のうち、画素領域161の外縁から所定の距離155にある直線部が周辺領域162の内縁に接していてもよい。このとき、中間部153の上にある層間絶縁層のうちコンタクトプラグ105の形成されない第2中間領域164は、コーナー領域の周辺部152の上にある周辺領域162に隣接する領域のみとなる。

0033

本実施形態において画素領域161の外縁から第1中間領域163の外縁の直線部までの間の距離155を画素領域161の外縁の全周に渡って一定とした。しかし、例えば画素領域161からの距離は画素領域161の外縁の辺毎に異なっていてもよい。その場合、画素領域161の外縁の少なくとも1つの角から境界182(曲線部)までの距離が、この角に連続する外縁の少なくとも1つの辺から境界182(直線部)までの距離に等しければよい。第1中間領域163の外縁のうちコーナー領域が、隣接する各辺の間を曲線で結び丸みを有すればよい。上述した一点鎖線181、境界182、二点鎖線183は層間絶縁層に埋め込まれた導電性部材の密度パターンが変化する位置で有り得る。しかし、一点鎖線181、境界182、二点鎖線183は、導電性部材の密度パターンが変化する位置自体を示すものではなく、上述した所定の規則に従って規定される仮想的な境界線である。

0034

また本実施形態において中間部153及び周辺部152が、画素部151を取り囲むように形成される。しかし各部分が、例えば画素部151のうち、互いに隣接する2辺の周囲にL字状に形成されてもよいし、互いに隣接する3辺にU字状に形成されてもよい。このとき基板503の上の層間絶縁層に規定される第1中間領域163は、画素領域161のうち、互いに隣接する2辺、3辺の周囲にL字、U字状に形成されうる。このとき第1中間領域163のうち、第2中間領域164に接するすべてのコーナー領域が曲線形状で丸みを有す必要はなく、少なくとも1つのコーナー領域が曲線形状の丸みを有すればよい。各領域の形状並びに配置は、画素領域161の少なくとも1つのコーナー領域において、過研磨が抑制される形状及び配置であればよい。また例えば固体撮像装置100の周辺部152及び周辺領域162には周辺回路及び導電性部材の少なくも一方が配置されず、周辺回路が固体撮像装置100の外部に配されてもよい。またセル部である画素部151において、例えば画素回路101がハニカム状に配置されていてもよい。ハニカム状の配列では、第m行には第n列と第(n+2)列に画素回路101が配され、第(m+1)行にはn列と(n+3)行に画素回路101が配されると考えればよい。

0035

以下、本実施形態に係る固体撮像装置100の応用例として、この固体撮像装置100が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能補助的に有する装置(例えば、パーソナルコンピュータ携帯端末等)も含まれる。また、カメラは例えばカメラヘッドなどのモジュール部品であってもよい。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置100と、この固体撮像装置100から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、固体撮像装置100で得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのA/D変換器を、固体撮像装置100の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。

0036

100固体撮像装置、105、106コンタクトプラグ、151画素部、161 画素領域、162周辺領域、163 第1中間領域、164 第2中間領域、181 一点鎖線、182境界、183二点鎖線、502層間絶縁層、503 基板

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