고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 카메라 document_id A220623073642

CMOS형 고체 촬상 장치에 있어서, 입사광에 대한 광전 변환 효율 및 감도를 향상시키기 위한 배면 조사형 고체 촬상 장치가 공개되어 있다. 배면 조사형 고체 촬상 장치에서는, 고체 촬상 장치의 배면으로부터 광을 조사한다. 배면 조사형 고체 촬상 장치는 광전 변환기(photoelectric converter)로서의 포토 다이오드, 화소 트랜지스터, 신호 회로를 구성하는 복수의 배선층 등이 형성된 반도체 기판을 포함한다(심사되지 않은 일본 특허출원 공개번호 제2005-347707호 및 제2005-353631호 공보 참조). 배면 조사형 고체 촬상 장치는, 반도체 기판의 전면 표면 측(front-surface side)에 형성된 다층 배선(multilayer interconnect)에 미리 정해진 전위를 공급할 수 있는, 배면 측(rear side)에 형성된 패드부(pad portion)를 포함한다. 도 1은 종래기술에 따른 배면 조사형 고체 촬상 장치를 나타낸 개략 단면 구성도이다. 도 1의 단면 구성도는 특히, 배면 조사형 고체 촬상 장치의 배면 측의 주변 영역(peripheral region)에 형성된 패드부(60)를 포함하는 영역을 나타낸다. 배면 조사형 고체 촬상 장치(70)는, 광전 변환기로서 각각 사용되는 포토 다이오드(54)와 화소 트랜지스터(MOS 트랜지스터)를 포함하는 복수의 화소가 형성된 촬상 영역(imaging region), Si 반도체층(53) 상에 형성된 주변 회로, 및 배면 측의 주변 영역에 형성된 패드부(60)를 포함한다. 도면에 나타내지는 않지만, 화소를 각각 구성하는 화소 트랜지스터는 Si 반도체층(53)의 전면 표면 측에 형성된다. 또한, Si 반도체층(53)의 표면에는 층간 유전체(interlayer dielectric)(61)를 통하여 다층 배선(mutilayer interconnect)(예컨대, Cu 배선)(52) 및 와이어 본딩용(wire-bonding)의 Al 배선(52a)을 포함하는 복수의 배선층(51)이 형성된다. 이 복수의 배선층(51)의 전면 표면 측에 실리콘 기판으로 구성된 지지 기판(50)이 형성된다. 한편, Si 반도체층(53)의 배면 측에는, 반사 방지막(antireflective film)으로 사용되는 절연막(55), 차광막(shield film)(56), 및 패시베이션막(passivation film)(57)이 차례로 적층 형성된다. 또한, 패시베이션막(57) 상에는 촬상 영역에 대응하여 온칩 컬러 필터(on-chip color filter)(59)가 형성되고, 또한 패시베이션막(57) 상에는 온칩 마이크로렌즈(on-chip microlense)(58)가 형성된다. 촬상 영역은 유효 화소 영역의 외측에 화상의 흑 레벨(black level)을 규정하기 위한 옵티컬 블랙 영역(optical black region)을 포함한다. 옵티컬 블랙 영역에는 유효 화소 영역에서의 화소와 마찬가지의 화소 및 컬러 필터가 형성된다. 차광막(56)은, 유효 화소 영역의 수광부, 즉 포토 다이오드(54) 및 패드부(60)를 제외한, 다른 화소 트랜지스터 및 주변 회로를 포함하는 전체 면에 형성된다. 패드부(60)는 복수의 배선층(51) 중 미리 정해진 배선(52)에 접속된 Al 배선(52a)을 노출시키는 개구(62)를 포함한다. 구체적으로, 온칩 마이크로렌즈(58)를 형성한 후, 배면 조사형 고체 촬상 장치(70)의 배면으로부터 다층 배선층(51)이 형성된 표면을 향하여 원하는 Al 배선(52a)이 노출되도록, 개구(62)를 형성하여, 전극 인출용의 패드부(60)를 형성한다. 이 과정에서, 패드부(60)는 포토 다이오드(54)가 형성된 Si 반도체층(53), Si 반도체층(53)의 광 입사면에 형성된 절연막(55), 복수의 배선층(51)의 층간 유전체(61) 등을 에칭함으로써 형성된다. 이렇게 형성된 패드부(60)에는, 예를 들면, Au 세선(이른바, 본딩 와이어)(63)이 개구(62)에 노출된 Al 배선(52a)(와이어 본딩)에 접속된다. 그러나, 종래기술의 배면 조사형 고체 촬상 장치에서는, Si 반도체층(53)이 패드부(60)의 내부 측벽에 노출되므로, 패드부(60)에서 Au 세선(63)을 Al 배선(52a)에 와이어 본딩할 때, Si 반도체층(53)과 Au 세선(63)이 접촉되어 버린다. 그러므로, 접지 전위를 가지는 Au 세선(63)의 우물 영역(예를 들면, p형 우물 영역)과 다른 전위를 가지는 영역 사이에는 전류가 흐른다. 즉, Au 세선(63)으로부터 Si 반도체층(53)으로 누설 전류가 흐른다. 패드부(60)를 구성하는 개구(62)의 내부 측벽에는, 복수의 배선층(51)의 층간 유전체(61)가 노출된다. 층간 유전체(61)는 신호 회로를 구성하는 배선(52)으로 사용되는 금속을 포함한다. 따라서, 개구(62)에 노출되는 층간 유전체(61)를 제공하는 것 만으로는, 배선(52)의 흡습을 방지하기에 충분하지 않을 수 있다. 즉, 고습도 환경에서 배선(52)이 열화할 수 있다. 최첨단의 CMOS 프로세스에서는, 복수의 배선층(51)의 층간 유전체(61)로서 낮은 유전상수를 가지는 절연막(저유전율 유전체(low-k dielectric))을 사용하지만, 그러한 고습도 환경에서는 저유전율 유전체의 막 특성도 열화할 수 있으므로, 층간 유전체(61)도 내습성(moisture resistance)이 없다. 심사되지 않은 일본 공개특허공보 제2005-347707호는 측벽에 절연막이 형성된 패드부 구성을 개시하고 있다. 그러나, 이 구성에서는, 패드부에만 절연막이 형성되기 때문에, 배면 조사형 고체 촬상 장치를 제조하기 위한 단계의 수가 증가한다. 또한, 패드부는 유기막으로 피복될 수 있지만, 유기막은 패드부를 충분히 덮을 수 없고(커버리지(coverage) 부족), 따라서, 신뢰성이 충분하지 않다. 또한, 종래기술의 배면 조사형 고체 촬상 장치에 사용되는 차광막은, 전기적으로 플로팅 상태(floating)이므로, 전위가 안정되어 있지 않다. 그 결과, 차광막의 전위는 고체 촬상 장치의 화소에 악영향을 미칠 수 있다.