固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器
【課題】裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させる。
【解決手段】裏面照射型の固体撮像素子１において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８とを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。
【解決手段】裏面照射型の固体撮像素子１において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８とを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ（セキュリティーカメラ）などの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの固体撮像素子において、感度向上のために、フォトダイオード部の面積拡大が重要であり、配線などの影響を受けない裏面照射タイプが主流になりつつある。裏面と表面のアライメントとして、シリコントレンチの埋め込みマークが考案されている。
【０００３】
この種の従来の裏面照射型の固体撮像素子では、表面加工時にシリコン層にアライメントマークとしてのトレンチを形成し、その中へ酸化膜の埋め込みを行っている。これを表面側と裏面側とのアライメントマークとして、裏面加工時に利用している。これが特許文献１に開示されている。
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【０００５】
図６に示すように、従来の裏面照射型の固体撮像素子１００の中央側の撮像領域１０１Ａには、２次元状に複数の受光センサ１０１がマトリクス状に形成されたシリコン層１０２の裏面側（図面上側）に平坦化膜１０３が形成され、その上に、カラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５が各受光センサ１０１にそれぞれ位置合わせして設けられている。撮像領域１０１Ａの周辺のシリコン層１０２にはトレンチ（溝）が形成され、このレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７が埋め込まれて絶縁分離層が形成されている。特に、パッド部の電極層１０８とその表面側の配線層１０９とを接続するコンタクト層１１０の周囲に絶縁層１０７が埋め込まれて絶縁分離層となっている。
【０００６】
また、前述したように、撮像領域１０１Ａの周辺側のパッド部において、シリコン層１０２にそれぞれトレンチ（溝）を形成し、それぞれのトレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７を埋め込み、トレンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０７内に導電材料を埋め込んでコンタクト層１１０とし、これを介してパッド部の電極層１０８をパッド部の配線層１０９に接続させている。この撮像領域１０１Ａの周辺のトレンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０６を位置合わせ用マークとして用いて、シリコン層１０２の裏面側（図面上側）に各受光センサ１０１にそれぞれ対応させてカラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５を形成している。
【０００７】
一方、シリコン層１０２の表面側（図面下側）には、層間絶縁膜１１１を介して第１層目の配線層１１２が形成され、その上に層間絶縁膜１１１を介して第２層目の配線層１１２が形成され、さらに、その上に層間絶縁膜１１１を介して第３層目の配線層１１２が形成され、その上を層間絶縁膜１１１で平坦化している。平坦化された層間絶縁膜１１１の上に接着層１１３、１１４を介して支持基板１１５が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１５０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている上記従来の裏面照射型の固体撮像素子１００では、表面加工時にシリコン層１０２にアライメントマークとしてトレンチ（溝）を形成し、そこへ絶縁層１０６，１０７の埋め込みを行っており、これを裏面側とのアライメントマークとして裏面加工時に利用している。ところが、この場合、表面加工時の熱処理や成膜によるストレスなどの影響により、アライメントマークとしてのトレンチ（溝）にクラックが入ったり変形したりしてアライメントマークが読めなくなる場合があった。また、赤外線カメラなどで表面を認識すると、アライメント精度がよくない。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、裏面照射型の固体撮像素子において、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、該受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、該半導体基板の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークは、前記半導体基板内に至っているかまたは、該半導体基板を貫通している。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成されている。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークは、前記半導体基板の表面側に、接着層を介して貼り付けられる支持基板直下から前記半導体基板内に形成されている。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、前記第２アライメントマークが該複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、その上に層間膜を介してパッシベーション膜が設けられ、前記第２アライメントマークが該パッシベーション膜から複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における所定位置は、複数チップに個片化するためのスクライブラインかまたはチップ内領域である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における所定位置がスクライブラインの場合に、個片化されたチップ切断面に前記第２アライメントマークの痕跡が残るように構成されている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークの形状は、平面視で一または複数の４角形状であるかまたは十字形状である。
【００２０】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、裏面照射型の固体撮像素子の製造方法において、 半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を第１アライメントマークを基準にして形成し、該半導体基板上に一または複数の層間膜を形成し、該第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマークを形成する基板表面構造形成工程と、該半導体基板の研磨後の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタを形成すると共にその上にマイクロレンズを形成する基板裏面構造形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、該配線および該層間膜上に層間膜を介してパッシベーション膜を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、該パッシベーション膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、該パッシベーション膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、最も上層の層間膜および配線上に層間膜を形成し、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、当該層間膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、最も上層の層間膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板裏面構造形成工程は、該半導体基板の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、該半導体基板の研磨後の裏面側に、前記第２アライメントマークを基準として、前記受光部にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタを形成すると共に、該受光部にそれぞれ対応するように該カラーフィルタ上にマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程におけるマイクロレンズの形成は、前記カラーフィルタの形成時に同時に、前記第２アライメントマークに対応した領域のカラーフィルタを取り除いて、該第２アライメントマークが明確に見えるように構成する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成する。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における半導体基板の表面層側の熱処理および前記層間膜成膜が完了し、前記支持基板の接着直前に、前記第２アライメントマークを形成する。
【００２７】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２９】
本発明においては、裏面照射型の固体撮像素子において、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、半導体基板の裏面側に、第２アライメントマークを基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されている。
【００３０】
これによって、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するので、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上により、本発明によれば、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するため、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のＣＭＯＳ型固体撮像素子に用いるアライメントマークの拡大平面図である。
【図３】本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態３におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図６】特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明の裏面照射型の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１、２をＣＭＯＳ型の固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合について説明し、、これらの裏面照射型の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１、２を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。また、ゲート電極の数や配線の段数も実際のデバイスと一致していなくてもよく、図示および説明の便宜を考慮した個数としたものであり、図示する構成に限定されるものではない。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるＣＭＯＳ型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００３５】
図１において、本実施形態１のＣＭＯＳ型の固体撮像素子１は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面層に、複数の光電変換部としての複数のフォトダイオード３（受光部）が２次元状でマトリクス状に形成されている。この各フォトダイオード３に隣接して、各フォトダイオード３からの信号電荷を電化電圧変換部としてのフローティングディフュージョン部ＦＤに転送させるための電荷転送トランジスタの電荷転送部がシリコン基板２の表面層に設けられている。このシリコン基板２の表面層の電荷転送部上には、ゲート絶縁膜４を介して、ポリシリコン膜で構成された引き出し電極であるゲート電極５が設けられている。さらに、このフォトダイオード３毎にフローティングディフュージョン部ＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて各画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を有している。
【００３６】
このゲート電極５の上方には、この読出回路の回路配線部として、層間膜としての第１層間絶縁膜６が形成され、その上に第１配線７が形成され、その上に第２層間絶縁膜８が形成され、その上に第２配線９が形成され、その上に第３層間絶縁膜１０が形成され、その上に第３配線１１が形成され、その上に第４層間絶縁膜１２が形成され、その上に第４配線１３が形成され、さらに、その上に第５層間絶縁膜１４が形成され、その上に第５配線１５が形成されている。さらに、第５配線１５上に第６層間絶縁膜１６が形成され、その上にパッシベーション膜１７が形成されている。ここでは、配線は金属配線の５層で形成したが、配線の層数は５層に限定されず、例えば３層であっても４層であってもよい。
【００３７】
また、これらの配線層７とシリコン基板２間、配線層７とゲート電極５間および各配線層間（各配線層７、９間、各配線層９、１１間、各配線層１１、１３間および各配線層１３、１５間）に導電性材料からなる各コンタクトプラグ（図示せず）が適宜形成されて、配線層７と半導体基板２間、配線層７とゲート電極５間、各配線層間が電気的に接続されてが画素毎の読出回路を構成している。
【００３８】
さらに、耐湿用のパッシベーション膜１７から第６層間絶縁膜１６、第５層間絶縁膜１４、第４層間絶縁膜１２、第３層間絶縁膜１０、第２層間絶縁膜８、第１層間絶縁膜６およびゲート絶縁膜４を介してシリコン基板２に至るトレンチ（溝）を形成し、このトレンチ（溝）は、シリコン基板２内に１〜２μｍの深さに達している。このトレンチ内に絶縁膜を埋め込んで第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８としている。アライメントマーク１８はフォトダイオード３の位置またはフォトダイオード３を形成したときの基準マークの位置を基準として形成されている。
【００３９】
さらに、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０が設けられている。また、支持基板２０の反対側のシリコン基板２は厚さが３μｍ程度に裏面側が研磨されている。シリコン基板２の裏面上には、必要に応じて平坦化膜（図示せず）が形成され、その上に、アライメントマーク１８の先端位置を基準として、受光部を構成するフォトダイオード３毎にＲ，Ｇ，Ｂの各色配列（ベイヤー色配列）でカラーフィルタ２１が形成されている。その上に、さらにアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３にそれぞれ対応して集光用のマイクロレンズ２２が形成されている。
【００４０】
ここで、上記構成の固体撮像素子１の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、受光部形成工程において、シリコン基板３の表面側（図面上側）の撮像領域に、ゲート絶縁膜４を介して電荷転送トランジスタのゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列され複数のフォトダイオード３を不純物イオン注入により形成し、その周辺部側に素子分離膜や周辺駆動回路を構成するトランジスタ領域やその他の拡散領域を形成する。
【００４２】
次に、配線形成工程において、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６を形成し、第１層間絶縁膜６の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第１配線７を形成する。また、第１層間絶縁膜６および第１配線７上に第２層間絶縁膜８を形成し、第２層間絶縁膜８の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第２配線９を形成する。さらに、第２層間絶縁膜８および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０を形成し、第３層間絶縁膜１０の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第３配線１１を形成する。さらに、第３層間絶縁膜１０および第３配線１１上に第４層間絶縁膜１２を形成し、第４層間絶縁膜１２の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第４配線１３を形成する。さらに、第４層間絶縁膜１２および第４配線１３上に第５層間絶縁膜１４を形成し、第５層間絶縁膜１４の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第５配線１５を形成する。これらの第５層間絶縁膜１４および第５配線１５上に第６層間絶縁膜１６を形成して平坦化する。
【００４３】
続いて、シンタ処理工程において、第６層間絶縁膜１６上の基板全面に、窒化膜で構成された耐湿用のＳｉＮ膜からなるパッシベーション膜１７を形成する。その後、摂氏４００程度で熱処理を行ってパッシベーション膜１７内の水素を離脱させてシリコン基板２の表面の暗電流を抑制するシンタ処理を行う。
【００４４】
その後、アライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときの第１アライメントマークとしてのアライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜を埋め込んでアライメントマーク１８とする。アライメントマーク１８のシリコン基板２への深さが１〜２μｍ程度とする。このアライメントマーク１８は、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８は、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内などチップ内に形成する。
【００４５】
さらに、支持基板接着工程において、パッシベーション膜１７上に接着層１９を形成し、その接着層１９上に支持基板２０を接着して基板全体を強度的に支持する。
【００４６】
次に、研磨工程において、接着された支持基板２０の反対側のシリコン基板２が厚さ３μｍ程度までにその裏面側が研磨されて薄板化される。この場合、シリコン基板２の厚さが３μｍでアライメントマーク１８のシリコン基板２への深さが１〜２μｍであるため、その差の１μｍのシリコン基板２の厚さを介して裏面側からアライメントマーク１８の先端形状をはっきりと確認することができる。
【００４７】
続いて、カラーフィルタ／マイクロレンズ形成工程において、シリコン基板２の裏面上に、必要に応じて平坦化膜（図示せず）を形成し、その上に、フォトリソ工程でアライメント精度が要求されるカラーフィルタ２１やその上のマイクロレンズ２２をフォトダイオード３に対して正確な位置に形成する。要するに、裏面側からアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３に対して正確な位置に所定色配列のカラーフィルタ２１を形成する。さらに、その上に裏面側からアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３に対して正確な位置にマイクロレンズ２２を形成する。各マイクロレンズ２２の形成時のアライメントマーク１８の先端位置の確認は、カラーフィルタ２１の形成時に同時に、フォトリソ工程によりアライメントマーク１８の先端位置に対応した領域のカラーフィルタ２１を取り除いて、アライメントマーク１８の先端がより明確に見えるようにしておく方が好ましい。
【００４８】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１の製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは５層の配線層なので５回）繰り返す配線形成工程と、最も上層の配線および層間膜上に層間膜（ここでは層間絶縁膜１６）を介してパッシベーション膜１７を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２内に至るトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８とするアライメントマーク形成工程と、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００４９】
このようにして、シリコン基板２の表面層に複数のフォトダイオード３や周辺回路を形成し、支持基板形成前の、シリコン基板２の表面層側の熱処理、および配線や各種膜の成膜形成工程が完了した時点で、シリコン基板２の表面層側のアライメントマーク１８を形成する。このアライメントマーク１８は支持基板２０の直下から、シリコン基板２までトレンチ（溝）を掘った構造となっており、シリコン基板２からのトレンチの深さは１〜２μｍ程度とし、裏面からの研磨によりシリコン基板２を例えば板厚が３μｍ程度に薄板化した場合に裏面側からアライメントマーク１８の先端が見えるようにする。要するに、シリコン基板２へのトレンチ深さ（ここでは１〜２μｍであるがこれに限らない）が裏面研磨後のシリコン基板２の板厚寸法（ここでは３μｍであるがこれに限らない）よりも浅く形成されている。ただし、アライメントマーク１８の位置は、有効チップ内やスクラブライン内のいずれであってもよい。このアライメントマーク１８は各チップ毎でレチクルの各ショット毎に設ける。
【００５０】
このような表面側と裏面側のアライメントマーク１８において、支持基板形成直前にシリコン基板２を表面から１〜２μｍ程度まで支持基板２０の直下からトレンチ構造のパターンを形成し、これを、図２（ａ）の例えば９個の正方形や図２（ｂ）に示すような十字形状などのアライメントマーク１８とすることができる。アライメントマーク１８に全体的にマスクのパターンを合わせる。スクライブラインにアライメントマーク１８を設ける場合、スクライブラインのライン幅は８０から１００μｍ程度であるため、アライメントマーク１８の一辺のサイズは６０から８０μｍ程度とした場合、固体撮像素子が作り込まれたウエハを格子状のスクライブラインに沿って切断して各チップに個片化しても各チップの側面にアライメントマーク１８が残るように切り代を設定すればよい。このような場合を含めて、各チップの領域内にアライメントマーク１８を設ければ、ウエハを切断して各チップに個片化後も、アライメントマーク１８の痕跡が残るので、本アライメントマーク１８を用いて正確にカラーフィルタ２１およびマイクロレンズ２２を形成したことが明確になる。
【００５１】
以上により、本実施形態１によれば、裏面照射型の固体撮像素子１において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８とを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。
【００５２】
このように、裏面照射型の固体撮像素子１において、シリコン基板１の表面と裏面のアライメントをとる際のアライメントマーク１８として、支持基板２０の接着直前に、シリコン基板２に至る溝を形成し、その中に絶縁膜を埋め込んでアライメントマーク１８を形成する。このアライメントマーク１８は、支持基板２０の直下から、シリコン基板２の表面より１〜２μｍの深さのトレンチ構造になっている。
【００５３】
このように、従来技術では、深いトレンチを形成するために、成膜によるストレスや熱処理でアライメントマークのパターンがクラックなど破損する虞があったが、本実施形態１では、シリコン基板２の表面側の熱処理および成膜が全て完了した時点で、アライメントマーク１８の形成を行うため、アライメントマーク１８のパターンがクラックなど破損する虞はなく、裏面照射タイプの固体撮像素子１の表面側の複数のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１のアライメント精度の向上を図ることができる。
【００５４】
（実施形態２）
上記実施形態１では、シリコン基板２へのトレンチ深さ（例えば３μｍよりも深く４μｍよりも浅い）を研磨後のシリコン板厚（例えば３μｍ）よりも小さく形成したが、本実施形態２では、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも大きく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通して裏面からの視認性のよいアライメントマークとする場合について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図３では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の番号を付して説明する。
【００５６】
図３において、本実施形態２の固体撮像素子１Ａが上記実施形態１の固体撮像素子１の場合と異なるのは、第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ａが、支持基板２０の直下から接着層１９を介して、パッシベーション膜１７からシリコン基板２を貫通している点である。
【００５７】
半導体基板としてのシリコン基板２の表面側には、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５が設けられ、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６が設けられ、第１層間絶縁膜６上に第１配線７が設けられ、第１層間絶縁膜６上および第１配線７上に第２層間絶縁膜８が設けられ、第２層間絶縁膜８上に第２配線９が設けら、第２層間絶縁膜８上および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０が設けられ、第３層間絶縁膜１０上に第３配線１１が設けら、第３層間絶縁膜１０上および第３配線１１上に第４層間絶縁膜１２が設けられ、第４層間絶縁膜１２上に第４配線１３が設けら、第４層間絶縁膜１２上および第４配線１３上に第５層間絶縁膜１４が設けられ、第５層間絶縁膜１４上に第５配線１５が設けられて層間絶縁膜および配線の組が５組設けられ、その上に層間絶縁膜１６が設けられ、層間絶縁膜１６上にパッシベーション膜１７が設けられ、アライメントマーク１８Ａはパッシベーション膜１７から複数層の層間絶縁膜１６、１４、１２、１０、８、６を通してシリコン基板２を貫通して形成されており、その上に接着層１９を介して支持基板２０が配設されている。
【００５８】
本実施形態２の固体撮像素子１Ａの製造方法におけるアライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときのアライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んでアライメントマーク１８Ａとする。このアライメントマーク１８Ａのシリコン基板２への深さは３〜４μｍ程度とする。このアライメントマーク１８Ａは、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８Ａは、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内に形成する。
【００５９】
次の支持基板接着工程でパッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着した後に、これに続く研磨工程において、接着された支持基板２０の反対側のシリコン基板２が厚さ３μｍ程度まで研磨されて薄板化される。このとき、シリコン基板２の厚さが３μｍでアライメントマーク１８Ａのシリコン基板２への深さが３〜４μｍであるため、アライメントマーク１８Ａは研磨によって裏面からアライメントマーク１８Ａが現れているためにアライメントマーク１８Ａを、上記実施形態１のアライメントマーク１８１８に比べてよりはっきりと確認することができる。
【００６０】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは５層の配線層なので５回）繰り返す配線形成工程と、最も上層の配線および層間膜上に層間膜（ここでは層間絶縁膜１６）を介してパッシベーション膜１７を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７から裏面研磨後にはシリコン基板２を貫通する深さにトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８Ａとするアライメントマーク形成工程と、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、シリコン基板２を貫通した第２アライメントマーク１８Ａを基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００６１】
このように、シリコン基板２の表面層側の熱処理（ゲート絶縁膜形成やシンター処理など）、および配線や各種膜の成膜形成が完了し、支持基板２０の形成直前に、アライメントマーク１８Ａを形成することにより、トレンチ（溝）にクラックが入ったり変形したりするのを防ぐことができる。アライメントマーク１８Ａは、支持基板２０の直下から接着層１９を介してシリコン基板２までのトレンチ構造とし、シリコン基板２の表面からの深さを３〜４μｍとして、研磨後のシリコン板厚よりも厚く設定する。このアライメントマーク１８Ａを元に裏面プロセス工程のアライメントを実施して、表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１やマイクロレンズ２２の位置精度のよいアライメントをとることができる。なお、本実施形態２では、アライメントマーク１８Ａがシリコン基板２を貫通しているだけであるから、その以外の固体撮像素子１Ａの製造工程は上記実施形態１の場合と同様である。
【００６２】
以上により、本実施形態２によれば、アライメントマーク１８Ａがシリコン基板２を貫通しているため、その裏面からのマーク視認性が向上して、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの表面側のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１とのアライメント精度を一層向上させることができる。この場合にも、上記実施形態１の場合と同様に、成膜および熱処理後で支持基板形成直前にアライメントマーク１８Ａを形成するため、成膜ストレスや熱処理によるマーク破損を防止することができて、シリコン基板２の表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１（カラーレジスト）およびマイクロレンズ２２のアライメント位置精度を向上させることができる。
【００６３】
（実施形態３）
上記実施形態１，２では、配線層が５層でその上にパッシベーション膜１７を有する場合について説明したが、本実施形態３では、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合について説明する。
【００６４】
図４は、本発明の実施形態３におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図４では、図３の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の番号を付して説明する。
【００６５】
図４において、本実施形態３の固体撮像素子１Ｂが上記実施形態２の固体撮像素子１Ａの場合と異なるのは、第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ｂが、支持基板２０の直下から接着層１９を介して、層間絶縁膜１０から層間絶縁膜８，６を通してシリコン基板２を貫通している点である。要するに、シリコン基板２へのトレンチ深さ（３μｍよりも深く４μｍよりも浅い）が裏面研磨後のシリコン基板２の板厚寸法（３μｍ）よりも深く形成されている。
【００６６】
半導体基板としてのシリコン基板２の表面側には、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５が設けられ、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６が設けられ、第１層間絶縁膜６上に第１配線７が設けられ、第１層間絶縁膜６上および第１配線７上に第２層間絶縁膜８が設けられ、第２層間絶縁膜８上に第２配線９が設けられて層間絶縁膜および配線の組が２組設けられ、その上に第３層間絶縁膜１０が設けられ、アライメントマーク１８Ｂが複数層の層間絶縁膜１０，８，６を通してシリコン基板２を貫通して形成されており、その上に接着層１９を介して支持基板２０が配設されている。
【００６７】
本実施形態３の固体撮像素子１Ｂの製造方法における配線形成工程において、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４（熱処理により形成）上に第１層間絶縁膜６を形成し、第１層間絶縁膜６の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第１配線７を形成する。また、第１層間絶縁膜６および第１配線７上に第２層間絶縁膜８を形成し、第２層間絶縁膜８の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第２配線９を形成して２層の配線層を形成する。さらに、第２層間絶縁膜８および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０を形成して平坦化する。
【００６８】
次に、アライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときの第１アライメントマークとしてのアライメントマークを基準として、第３層間絶縁膜１０からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ｂとする。アライメントマーク１８Ｂのシリコン基板２への深さが３〜４μｍ程度とする。このアライメントマーク１８Ｂは、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８Ｂは、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内などチップ内に形成する。
【００６９】
さらに、支持基板接着工程において、第３層間絶縁膜１０上に接着層１９を形成し、その接着層１９上に支持基板２０を接着して基板全体を強度的に支持する。なお、本実施形態３では、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しないだけであるから、その以外の固体撮像素子１Ｂの製造工程は上記実施形態１の場合と同様である。
【００７０】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは２層の配線層なので２回）繰り返す配線形成工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、最も上層の配線および層間膜上に形成された層間膜（ここでは層間絶縁膜１０）から裏面研磨後にはシリコン基板２を貫通する深さにトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８Ｂとするアライメントマーク形成工程と、最も上層の層間膜（ここでは層間絶縁膜１０）上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、シリコン基板２を貫通した第２アライメントマーク１８を基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００７１】
以上により、本実施形態３によれば、アライメントマーク１８Ｂのトレンチ構造が上記実施形態１，２の場合と比較して浅いので製造が容易であり、しかも、シリコン基板２を貫通しているため、その裏面からのマーク視認性が向上して、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの表面側のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１とのアライメント精度を一層向上させることができる。この場合にも、上記実施形態１の場合と同様に、成膜および熱処理後で支持基板形成直前にアライメントマーク１８Ｂを形成するため、成膜ストレスや熱処理によるマーク破損を防止することができて、シリコン基板２の表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１（カラーレジスト）およびマイクロレンズ２２のアライメント位置精度を向上させることができる。
【００７２】
なお、本実施形態３では、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも大きく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通して裏面からの視認性のよいアライメントマーク１８Ｂとする場合であって、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合について説明したが、これに限らず、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも小さく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通しないアライメントマークとする場合であって、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合であっても本発明を適用することができる。もちろん、配線層の段数（層数）は２層や５層に限らず、その他の複数の段数であってもよい。
【００７３】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００７４】
図４において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子１、１Ａまたは１Ｂからの画素毎の撮像信号に対して所定のアナログおよびデジタル信号処理（色補間やホワイトバランスなど）を行ってカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００７５】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００７６】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００７７】
なお、本実施形態１〜３では、裏面照射型の固体撮像素子１，１Ａまたは１Ｂにおいて、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８，１８Ａまたは１８Ｂとを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８，１８Ａまたは１８Ｂを基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。また、裏面照射型の固体撮像素子１，１Ａまたは１Ｂの製造方法において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を第１アライメントマークを基準にして形成し、シリコン基板２上に一または複数の層間膜（ここでは５層の配線層の上下に設けられる層間絶縁膜）を形成し、第１アライメントマーク１８を基準にして所定位置に、一または複数の層間膜を貫通してシリコン基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマーク１８を形成する基板表面構造形成工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数のフォトダイオード３のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共にその上にマイクロレンズ２２を形成する基板裏面構造形成工程とを有している場合について説明したが、これによって、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる本発明の目的を達成することができる。
【００７８】
なお、本実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子およびその製造方法に適用できるだけではなく、ＣＣＤ型の固体撮像素子およびその製造方法にも適用することができる。
【００７９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ（セキュリティーカメラ）などの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するため、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ、１Ｂ ＭＯＳ型の固体撮像素子
２ シリコン基板（半導体基板）
３ フォトダイオード（光電変換部）
４ ゲート絶縁膜
５ ゲート電極
６ 第１層間絶縁膜（層間膜）
７ 第１配線
８ 第２層間絶縁膜（層間膜）
９ 第２配線
１０ 第３層間絶縁膜（層間膜）
１１ 第３配線
１２ 第４層間絶縁膜（層間膜）
１３ 第４配線
１４ 第５層間絶縁膜（層間膜）
１５ 第５配線
１６ 第６層間絶縁膜（層間膜）
１７ パッシベーション膜
１８、１８Ａ、１８Ｂ アライメントマーク（第２アライメントマーク）
１９ 接着層
２０ 支持基板
２１ カラーフィルタ
２２ マイクロレンズ
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ（セキュリティーカメラ）などの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの固体撮像素子において、感度向上のために、フォトダイオード部の面積拡大が重要であり、配線などの影響を受けない裏面照射タイプが主流になりつつある。裏面と表面のアライメントとして、シリコントレンチの埋め込みマークが考案されている。
【０００３】
この種の従来の裏面照射型の固体撮像素子では、表面加工時にシリコン層にアライメントマークとしてのトレンチを形成し、その中へ酸化膜の埋め込みを行っている。これを表面側と裏面側とのアライメントマークとして、裏面加工時に利用している。これが特許文献１に開示されている。
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【０００５】
図６に示すように、従来の裏面照射型の固体撮像素子１００の中央側の撮像領域１０１Ａには、２次元状に複数の受光センサ１０１がマトリクス状に形成されたシリコン層１０２の裏面側（図面上側）に平坦化膜１０３が形成され、その上に、カラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５が各受光センサ１０１にそれぞれ位置合わせして設けられている。撮像領域１０１Ａの周辺のシリコン層１０２にはトレンチ（溝）が形成され、このレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７が埋め込まれて絶縁分離層が形成されている。特に、パッド部の電極層１０８とその表面側の配線層１０９とを接続するコンタクト層１１０の周囲に絶縁層１０７が埋め込まれて絶縁分離層となっている。
【０００６】
また、前述したように、撮像領域１０１Ａの周辺側のパッド部において、シリコン層１０２にそれぞれトレンチ（溝）を形成し、それぞれのトレンチ（溝）内に絶縁層１０６，１０７を埋め込み、トレンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０７内に導電材料を埋め込んでコンタクト層１１０とし、これを介してパッド部の電極層１０８をパッド部の配線層１０９に接続させている。この撮像領域１０１Ａの周辺のトレンチ（溝）内に埋め込まれた絶縁層１０６を位置合わせ用マークとして用いて、シリコン層１０２の裏面側（図面上側）に各受光センサ１０１にそれぞれ対応させてカラーフィルタ１０４さらにマイクロレンズ１０５を形成している。
【０００７】
一方、シリコン層１０２の表面側（図面下側）には、層間絶縁膜１１１を介して第１層目の配線層１１２が形成され、その上に層間絶縁膜１１１を介して第２層目の配線層１１２が形成され、さらに、その上に層間絶縁膜１１１を介して第３層目の配線層１１２が形成され、その上を層間絶縁膜１１１で平坦化している。平坦化された層間絶縁膜１１１の上に接着層１１３、１１４を介して支持基板１１５が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１５０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている上記従来の裏面照射型の固体撮像素子１００では、表面加工時にシリコン層１０２にアライメントマークとしてトレンチ（溝）を形成し、そこへ絶縁層１０６，１０７の埋め込みを行っており、これを裏面側とのアライメントマークとして裏面加工時に利用している。ところが、この場合、表面加工時の熱処理や成膜によるストレスなどの影響により、アライメントマークとしてのトレンチ（溝）にクラックが入ったり変形したりしてアライメントマークが読めなくなる場合があった。また、赤外線カメラなどで表面を認識すると、アライメント精度がよくない。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、裏面照射型の固体撮像素子において、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、該受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、該半導体基板の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークは、前記半導体基板内に至っているかまたは、該半導体基板を貫通している。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成されている。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークは、前記半導体基板の表面側に、接着層を介して貼り付けられる支持基板直下から前記半導体基板内に形成されている。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、前記第２アライメントマークが該複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、その上に層間膜を介してパッシベーション膜が設けられ、前記第２アライメントマークが該パッシベーション膜から複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における所定位置は、複数チップに個片化するためのスクライブラインかまたはチップ内領域である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における所定位置がスクライブラインの場合に、個片化されたチップ切断面に前記第２アライメントマークの痕跡が残るように構成されている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における第２アライメントマークの形状は、平面視で一または複数の４角形状であるかまたは十字形状である。
【００２０】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、裏面照射型の固体撮像素子の製造方法において、 半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を第１アライメントマークを基準にして形成し、該半導体基板上に一または複数の層間膜を形成し、該第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマークを形成する基板表面構造形成工程と、該半導体基板の研磨後の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタを形成すると共にその上にマイクロレンズを形成する基板裏面構造形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、該配線および該層間膜上に層間膜を介してパッシベーション膜を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、該パッシベーション膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、該パッシベーション膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、最も上層の層間膜および配線上に層間膜を形成し、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、当該層間膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、最も上層の層間膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板裏面構造形成工程は、該半導体基板の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、該半導体基板の研磨後の裏面側に、前記第２アライメントマークを基準として、前記受光部にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタを形成すると共に、該受光部にそれぞれ対応するように該カラーフィルタ上にマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程におけるマイクロレンズの形成は、前記カラーフィルタの形成時に同時に、前記第２アライメントマークに対応した領域のカラーフィルタを取り除いて、該第２アライメントマークが明確に見えるように構成する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における基板表面構造形成工程は、前記半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成する。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における半導体基板の表面層側の熱処理および前記層間膜成膜が完了し、前記支持基板の接着直前に、前記第２アライメントマークを形成する。
【００２７】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２８】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２９】
本発明においては、裏面照射型の固体撮像素子において、半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、半導体基板の裏面側に、第２アライメントマークを基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されている。
【００３０】
これによって、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するので、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上により、本発明によれば、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するため、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のＣＭＯＳ型固体撮像素子に用いるアライメントマークの拡大平面図である。
【図３】本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態３におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図６】特許文献１に開示されている従来の裏面照射型の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明の裏面照射型の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１、２をＣＭＯＳ型の固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合について説明し、、これらの裏面照射型の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１、２を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。また、ゲート電極の数や配線の段数も実際のデバイスと一致していなくてもよく、図示および説明の便宜を考慮した個数としたものであり、図示する構成に限定されるものではない。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるＣＭＯＳ型の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００３５】
図１において、本実施形態１のＣＭＯＳ型の固体撮像素子１は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面層に、複数の光電変換部としての複数のフォトダイオード３（受光部）が２次元状でマトリクス状に形成されている。この各フォトダイオード３に隣接して、各フォトダイオード３からの信号電荷を電化電圧変換部としてのフローティングディフュージョン部ＦＤに転送させるための電荷転送トランジスタの電荷転送部がシリコン基板２の表面層に設けられている。このシリコン基板２の表面層の電荷転送部上には、ゲート絶縁膜４を介して、ポリシリコン膜で構成された引き出し電極であるゲート電極５が設けられている。さらに、このフォトダイオード３毎にフローティングディフュージョン部ＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて各画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を有している。
【００３６】
このゲート電極５の上方には、この読出回路の回路配線部として、層間膜としての第１層間絶縁膜６が形成され、その上に第１配線７が形成され、その上に第２層間絶縁膜８が形成され、その上に第２配線９が形成され、その上に第３層間絶縁膜１０が形成され、その上に第３配線１１が形成され、その上に第４層間絶縁膜１２が形成され、その上に第４配線１３が形成され、さらに、その上に第５層間絶縁膜１４が形成され、その上に第５配線１５が形成されている。さらに、第５配線１５上に第６層間絶縁膜１６が形成され、その上にパッシベーション膜１７が形成されている。ここでは、配線は金属配線の５層で形成したが、配線の層数は５層に限定されず、例えば３層であっても４層であってもよい。
【００３７】
また、これらの配線層７とシリコン基板２間、配線層７とゲート電極５間および各配線層間（各配線層７、９間、各配線層９、１１間、各配線層１１、１３間および各配線層１３、１５間）に導電性材料からなる各コンタクトプラグ（図示せず）が適宜形成されて、配線層７と半導体基板２間、配線層７とゲート電極５間、各配線層間が電気的に接続されてが画素毎の読出回路を構成している。
【００３８】
さらに、耐湿用のパッシベーション膜１７から第６層間絶縁膜１６、第５層間絶縁膜１４、第４層間絶縁膜１２、第３層間絶縁膜１０、第２層間絶縁膜８、第１層間絶縁膜６およびゲート絶縁膜４を介してシリコン基板２に至るトレンチ（溝）を形成し、このトレンチ（溝）は、シリコン基板２内に１〜２μｍの深さに達している。このトレンチ内に絶縁膜を埋め込んで第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８としている。アライメントマーク１８はフォトダイオード３の位置またはフォトダイオード３を形成したときの基準マークの位置を基準として形成されている。
【００３９】
さらに、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０が設けられている。また、支持基板２０の反対側のシリコン基板２は厚さが３μｍ程度に裏面側が研磨されている。シリコン基板２の裏面上には、必要に応じて平坦化膜（図示せず）が形成され、その上に、アライメントマーク１８の先端位置を基準として、受光部を構成するフォトダイオード３毎にＲ，Ｇ，Ｂの各色配列（ベイヤー色配列）でカラーフィルタ２１が形成されている。その上に、さらにアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３にそれぞれ対応して集光用のマイクロレンズ２２が形成されている。
【００４０】
ここで、上記構成の固体撮像素子１の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、受光部形成工程において、シリコン基板３の表面側（図面上側）の撮像領域に、ゲート絶縁膜４を介して電荷転送トランジスタのゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列され複数のフォトダイオード３を不純物イオン注入により形成し、その周辺部側に素子分離膜や周辺駆動回路を構成するトランジスタ領域やその他の拡散領域を形成する。
【００４２】
次に、配線形成工程において、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６を形成し、第１層間絶縁膜６の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第１配線７を形成する。また、第１層間絶縁膜６および第１配線７上に第２層間絶縁膜８を形成し、第２層間絶縁膜８の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第２配線９を形成する。さらに、第２層間絶縁膜８および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０を形成し、第３層間絶縁膜１０の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第３配線１１を形成する。さらに、第３層間絶縁膜１０および第３配線１１上に第４層間絶縁膜１２を形成し、第４層間絶縁膜１２の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第４配線１３を形成する。さらに、第４層間絶縁膜１２および第４配線１３上に第５層間絶縁膜１４を形成し、第５層間絶縁膜１４の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第５配線１５を形成する。これらの第５層間絶縁膜１４および第５配線１５上に第６層間絶縁膜１６を形成して平坦化する。
【００４３】
続いて、シンタ処理工程において、第６層間絶縁膜１６上の基板全面に、窒化膜で構成された耐湿用のＳｉＮ膜からなるパッシベーション膜１７を形成する。その後、摂氏４００程度で熱処理を行ってパッシベーション膜１７内の水素を離脱させてシリコン基板２の表面の暗電流を抑制するシンタ処理を行う。
【００４４】
その後、アライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときの第１アライメントマークとしてのアライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜を埋め込んでアライメントマーク１８とする。アライメントマーク１８のシリコン基板２への深さが１〜２μｍ程度とする。このアライメントマーク１８は、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８は、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内などチップ内に形成する。
【００４５】
さらに、支持基板接着工程において、パッシベーション膜１７上に接着層１９を形成し、その接着層１９上に支持基板２０を接着して基板全体を強度的に支持する。
【００４６】
次に、研磨工程において、接着された支持基板２０の反対側のシリコン基板２が厚さ３μｍ程度までにその裏面側が研磨されて薄板化される。この場合、シリコン基板２の厚さが３μｍでアライメントマーク１８のシリコン基板２への深さが１〜２μｍであるため、その差の１μｍのシリコン基板２の厚さを介して裏面側からアライメントマーク１８の先端形状をはっきりと確認することができる。
【００４７】
続いて、カラーフィルタ／マイクロレンズ形成工程において、シリコン基板２の裏面上に、必要に応じて平坦化膜（図示せず）を形成し、その上に、フォトリソ工程でアライメント精度が要求されるカラーフィルタ２１やその上のマイクロレンズ２２をフォトダイオード３に対して正確な位置に形成する。要するに、裏面側からアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３に対して正確な位置に所定色配列のカラーフィルタ２１を形成する。さらに、その上に裏面側からアライメントマーク１８の先端位置を基準として、各フォトダイオード３に対して正確な位置にマイクロレンズ２２を形成する。各マイクロレンズ２２の形成時のアライメントマーク１８の先端位置の確認は、カラーフィルタ２１の形成時に同時に、フォトリソ工程によりアライメントマーク１８の先端位置に対応した領域のカラーフィルタ２１を取り除いて、アライメントマーク１８の先端がより明確に見えるようにしておく方が好ましい。
【００４８】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１の製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは５層の配線層なので５回）繰り返す配線形成工程と、最も上層の配線および層間膜上に層間膜（ここでは層間絶縁膜１６）を介してパッシベーション膜１７を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２内に至るトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８とするアライメントマーク形成工程と、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００４９】
このようにして、シリコン基板２の表面層に複数のフォトダイオード３や周辺回路を形成し、支持基板形成前の、シリコン基板２の表面層側の熱処理、および配線や各種膜の成膜形成工程が完了した時点で、シリコン基板２の表面層側のアライメントマーク１８を形成する。このアライメントマーク１８は支持基板２０の直下から、シリコン基板２までトレンチ（溝）を掘った構造となっており、シリコン基板２からのトレンチの深さは１〜２μｍ程度とし、裏面からの研磨によりシリコン基板２を例えば板厚が３μｍ程度に薄板化した場合に裏面側からアライメントマーク１８の先端が見えるようにする。要するに、シリコン基板２へのトレンチ深さ（ここでは１〜２μｍであるがこれに限らない）が裏面研磨後のシリコン基板２の板厚寸法（ここでは３μｍであるがこれに限らない）よりも浅く形成されている。ただし、アライメントマーク１８の位置は、有効チップ内やスクラブライン内のいずれであってもよい。このアライメントマーク１８は各チップ毎でレチクルの各ショット毎に設ける。
【００５０】
このような表面側と裏面側のアライメントマーク１８において、支持基板形成直前にシリコン基板２を表面から１〜２μｍ程度まで支持基板２０の直下からトレンチ構造のパターンを形成し、これを、図２（ａ）の例えば９個の正方形や図２（ｂ）に示すような十字形状などのアライメントマーク１８とすることができる。アライメントマーク１８に全体的にマスクのパターンを合わせる。スクライブラインにアライメントマーク１８を設ける場合、スクライブラインのライン幅は８０から１００μｍ程度であるため、アライメントマーク１８の一辺のサイズは６０から８０μｍ程度とした場合、固体撮像素子が作り込まれたウエハを格子状のスクライブラインに沿って切断して各チップに個片化しても各チップの側面にアライメントマーク１８が残るように切り代を設定すればよい。このような場合を含めて、各チップの領域内にアライメントマーク１８を設ければ、ウエハを切断して各チップに個片化後も、アライメントマーク１８の痕跡が残るので、本アライメントマーク１８を用いて正確にカラーフィルタ２１およびマイクロレンズ２２を形成したことが明確になる。
【００５１】
以上により、本実施形態１によれば、裏面照射型の固体撮像素子１において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８とを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。
【００５２】
このように、裏面照射型の固体撮像素子１において、シリコン基板１の表面と裏面のアライメントをとる際のアライメントマーク１８として、支持基板２０の接着直前に、シリコン基板２に至る溝を形成し、その中に絶縁膜を埋め込んでアライメントマーク１８を形成する。このアライメントマーク１８は、支持基板２０の直下から、シリコン基板２の表面より１〜２μｍの深さのトレンチ構造になっている。
【００５３】
このように、従来技術では、深いトレンチを形成するために、成膜によるストレスや熱処理でアライメントマークのパターンがクラックなど破損する虞があったが、本実施形態１では、シリコン基板２の表面側の熱処理および成膜が全て完了した時点で、アライメントマーク１８の形成を行うため、アライメントマーク１８のパターンがクラックなど破損する虞はなく、裏面照射タイプの固体撮像素子１の表面側の複数のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１のアライメント精度の向上を図ることができる。
【００５４】
（実施形態２）
上記実施形態１では、シリコン基板２へのトレンチ深さ（例えば３μｍよりも深く４μｍよりも浅い）を研磨後のシリコン板厚（例えば３μｍ）よりも小さく形成したが、本実施形態２では、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも大きく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通して裏面からの視認性のよいアライメントマークとする場合について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図３では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の番号を付して説明する。
【００５６】
図３において、本実施形態２の固体撮像素子１Ａが上記実施形態１の固体撮像素子１の場合と異なるのは、第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ａが、支持基板２０の直下から接着層１９を介して、パッシベーション膜１７からシリコン基板２を貫通している点である。
【００５７】
半導体基板としてのシリコン基板２の表面側には、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５が設けられ、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６が設けられ、第１層間絶縁膜６上に第１配線７が設けられ、第１層間絶縁膜６上および第１配線７上に第２層間絶縁膜８が設けられ、第２層間絶縁膜８上に第２配線９が設けら、第２層間絶縁膜８上および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０が設けられ、第３層間絶縁膜１０上に第３配線１１が設けら、第３層間絶縁膜１０上および第３配線１１上に第４層間絶縁膜１２が設けられ、第４層間絶縁膜１２上に第４配線１３が設けら、第４層間絶縁膜１２上および第４配線１３上に第５層間絶縁膜１４が設けられ、第５層間絶縁膜１４上に第５配線１５が設けられて層間絶縁膜および配線の組が５組設けられ、その上に層間絶縁膜１６が設けられ、層間絶縁膜１６上にパッシベーション膜１７が設けられ、アライメントマーク１８Ａはパッシベーション膜１７から複数層の層間絶縁膜１６、１４、１２、１０、８、６を通してシリコン基板２を貫通して形成されており、その上に接着層１９を介して支持基板２０が配設されている。
【００５８】
本実施形態２の固体撮像素子１Ａの製造方法におけるアライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときのアライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んでアライメントマーク１８Ａとする。このアライメントマーク１８Ａのシリコン基板２への深さは３〜４μｍ程度とする。このアライメントマーク１８Ａは、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８Ａは、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内に形成する。
【００５９】
次の支持基板接着工程でパッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着した後に、これに続く研磨工程において、接着された支持基板２０の反対側のシリコン基板２が厚さ３μｍ程度まで研磨されて薄板化される。このとき、シリコン基板２の厚さが３μｍでアライメントマーク１８Ａのシリコン基板２への深さが３〜４μｍであるため、アライメントマーク１８Ａは研磨によって裏面からアライメントマーク１８Ａが現れているためにアライメントマーク１８Ａを、上記実施形態１のアライメントマーク１８１８に比べてよりはっきりと確認することができる。
【００６０】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは５層の配線層なので５回）繰り返す配線形成工程と、最も上層の配線および層間膜上に層間膜（ここでは層間絶縁膜１６）を介してパッシベーション膜１７を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、パッシベーション膜１７から裏面研磨後にはシリコン基板２を貫通する深さにトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８Ａとするアライメントマーク形成工程と、パッシベーション膜１７上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、シリコン基板２を貫通した第２アライメントマーク１８Ａを基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００６１】
このように、シリコン基板２の表面層側の熱処理（ゲート絶縁膜形成やシンター処理など）、および配線や各種膜の成膜形成が完了し、支持基板２０の形成直前に、アライメントマーク１８Ａを形成することにより、トレンチ（溝）にクラックが入ったり変形したりするのを防ぐことができる。アライメントマーク１８Ａは、支持基板２０の直下から接着層１９を介してシリコン基板２までのトレンチ構造とし、シリコン基板２の表面からの深さを３〜４μｍとして、研磨後のシリコン板厚よりも厚く設定する。このアライメントマーク１８Ａを元に裏面プロセス工程のアライメントを実施して、表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１やマイクロレンズ２２の位置精度のよいアライメントをとることができる。なお、本実施形態２では、アライメントマーク１８Ａがシリコン基板２を貫通しているだけであるから、その以外の固体撮像素子１Ａの製造工程は上記実施形態１の場合と同様である。
【００６２】
以上により、本実施形態２によれば、アライメントマーク１８Ａがシリコン基板２を貫通しているため、その裏面からのマーク視認性が向上して、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの表面側のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１とのアライメント精度を一層向上させることができる。この場合にも、上記実施形態１の場合と同様に、成膜および熱処理後で支持基板形成直前にアライメントマーク１８Ａを形成するため、成膜ストレスや熱処理によるマーク破損を防止することができて、シリコン基板２の表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１（カラーレジスト）およびマイクロレンズ２２のアライメント位置精度を向上させることができる。
【００６３】
（実施形態３）
上記実施形態１，２では、配線層が５層でその上にパッシベーション膜１７を有する場合について説明したが、本実施形態３では、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合について説明する。
【００６４】
図４は、本発明の実施形態３におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図４では、図３の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の番号を付して説明する。
【００６５】
図４において、本実施形態３の固体撮像素子１Ｂが上記実施形態２の固体撮像素子１Ａの場合と異なるのは、第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ｂが、支持基板２０の直下から接着層１９を介して、層間絶縁膜１０から層間絶縁膜８，６を通してシリコン基板２を貫通している点である。要するに、シリコン基板２へのトレンチ深さ（３μｍよりも深く４μｍよりも浅い）が裏面研磨後のシリコン基板２の板厚寸法（３μｍ）よりも深く形成されている。
【００６６】
半導体基板としてのシリコン基板２の表面側には、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５が設けられ、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に第１層間絶縁膜６が設けられ、第１層間絶縁膜６上に第１配線７が設けられ、第１層間絶縁膜６上および第１配線７上に第２層間絶縁膜８が設けられ、第２層間絶縁膜８上に第２配線９が設けられて層間絶縁膜および配線の組が２組設けられ、その上に第３層間絶縁膜１０が設けられ、アライメントマーク１８Ｂが複数層の層間絶縁膜１０，８，６を通してシリコン基板２を貫通して形成されており、その上に接着層１９を介して支持基板２０が配設されている。
【００６７】
本実施形態３の固体撮像素子１Ｂの製造方法における配線形成工程において、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４（熱処理により形成）上に第１層間絶縁膜６を形成し、第１層間絶縁膜６の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第１配線７を形成する。また、第１層間絶縁膜６および第１配線７上に第２層間絶縁膜８を形成し、第２層間絶縁膜８の必要箇所にコンタクトプラグ（図示せず）を形成し、それらの上に第２配線９を形成して２層の配線層を形成する。さらに、第２層間絶縁膜８および第２配線９上に第３層間絶縁膜１０を形成して平坦化する。
【００６８】
次に、アライメントマーク形成工程において、フォトダイオード３の受光部領域を形成するときの第１アライメントマークとしてのアライメントマークを基準として、第３層間絶縁膜１０からシリコン基板２に至るトレンチを形成し、このトレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとしてのアライメントマーク１８Ｂとする。アライメントマーク１８Ｂのシリコン基板２への深さが３〜４μｍ程度とする。このアライメントマーク１８Ｂは、受光部領域形成時のアライメントマークを基準としていることから、受光領域（フォトダイオード３）に対して正確な位置に形成される。アライメントマーク１８Ｂは、チップ毎の撮像領域の周辺部の例えばダイシングライン内や素子分離領域内などチップ内に形成する。
【００６９】
さらに、支持基板接着工程において、第３層間絶縁膜１０上に接着層１９を形成し、その接着層１９上に支持基板２０を接着して基板全体を強度的に支持する。なお、本実施形態３では、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しないだけであるから、その以外の固体撮像素子１Ｂの製造工程は上記実施形態１の場合と同様である。
【００７０】
要するに、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの製造方法は、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、ゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成し、ゲート電極５およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を形成するゲート電極・受光部形成工程と、ゲート電極５上およびゲート絶縁膜４上に層間膜を形成し、層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回（ここでは２層の配線層なので２回）繰り返す配線形成工程と、フォトダイオード３を形成したときの第１アライメントマークを基準として、最も上層の配線および層間膜上に形成された層間膜（ここでは層間絶縁膜１０）から裏面研磨後にはシリコン基板２を貫通する深さにトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマーク１８Ｂとするアライメントマーク形成工程と、最も上層の層間膜（ここでは層間絶縁膜１０）上に接着層１９を介して支持基板２０を接着する支持基板接着工程と、シリコン基板２の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、シリコン基板２を貫通した第２アライメントマーク１８を基準として、フォトダイオード３にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共に、フォトダイオード３にそれぞれ対応するようにカラーフィルタ２１上にマイクロレンズ２２を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００７１】
以上により、本実施形態３によれば、アライメントマーク１８Ｂのトレンチ構造が上記実施形態１，２の場合と比較して浅いので製造が容易であり、しかも、シリコン基板２を貫通しているため、その裏面からのマーク視認性が向上して、裏面照射型の固体撮像素子１Ａの表面側のフォトダイオード３と裏面側のマイクロレンズ２２およびカラーフィルタ２１とのアライメント精度を一層向上させることができる。この場合にも、上記実施形態１の場合と同様に、成膜および熱処理後で支持基板形成直前にアライメントマーク１８Ｂを形成するため、成膜ストレスや熱処理によるマーク破損を防止することができて、シリコン基板２の表面側の各フォトダイオード３に対して裏面側のカラーフィルタ２１（カラーレジスト）およびマイクロレンズ２２のアライメント位置精度を向上させることができる。
【００７２】
なお、本実施形態３では、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも大きく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通して裏面からの視認性のよいアライメントマーク１８Ｂとする場合であって、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合について説明したが、これに限らず、シリコン基板２へのトレンチ深さを研磨後のシリコン板厚よりも小さく形成して、研磨後にトレンチ構造がシリコン基板２を貫通しないアライメントマークとする場合であって、配線層が２層でその上にパッシベーション膜１７を有しない場合であっても本発明を適用することができる。もちろん、配線層の段数（層数）は２層や５層に限らず、その他の複数の段数であってもよい。
【００７３】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００７４】
図４において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３のいずれかの固体撮像素子１、１Ａまたは１Ｂからの画素毎の撮像信号に対して所定のアナログおよびデジタル信号処理（色補間やホワイトバランスなど）を行ってカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００７５】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００７６】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００７７】
なお、本実施形態１〜３では、裏面照射型の固体撮像素子１，１Ａまたは１Ｂにおいて、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（複数のフォトダイオード３）と、この受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、シリコン基板２上の一または複数の層間膜（層間絶縁膜）を貫通してシリコン基板２に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマーク１８，１８Ａまたは１８Ｂとを有し、シリコン基板２の裏面側に、第２アライメントマーク１８，１８Ａまたは１８Ｂを基準にして、複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタ２１およびその上のマイクロレンズ２２がそれぞれ形成されている。また、裏面照射型の固体撮像素子１，１Ａまたは１Ｂの製造方法において、半導体基板としてのシリコン基板２の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部としての複数のフォトダイオード３を第１アライメントマークを基準にして形成し、シリコン基板２上に一または複数の層間膜（ここでは５層の配線層の上下に設けられる層間絶縁膜）を形成し、第１アライメントマーク１８を基準にして所定位置に、一または複数の層間膜を貫通してシリコン基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマーク１８を形成する基板表面構造形成工程と、シリコン基板２の研磨後の裏面側に、第２アライメントマーク１８を基準にして、複数のフォトダイオード３のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタ２１を形成すると共にその上にマイクロレンズ２２を形成する基板裏面構造形成工程とを有している場合について説明したが、これによって、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる本発明の目的を達成することができる。
【００７８】
なお、本実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子およびその製造方法に適用できるだけではなく、ＣＣＤ型の固体撮像素子およびその製造方法にも適用することができる。
【００７９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この製造方法により作製された固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ（セキュリティーカメラ）などの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、表面の成膜および熱処理が完了する直前の支持基板貼り付け前に第２アライメントマークを形成するため、裏面照射型の固体撮像素子の表面側のフォトダイオードと裏面側のマイクロレンズおよびカラーフィルタとのアライメント精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ、１Ｂ ＭＯＳ型の固体撮像素子
２ シリコン基板（半導体基板）
３ フォトダイオード（光電変換部）
４ ゲート絶縁膜
５ ゲート電極
６ 第１層間絶縁膜（層間膜）
７ 第１配線
８ 第２層間絶縁膜（層間膜）
９ 第２配線
１０ 第３層間絶縁膜（層間膜）
１１ 第３配線
１２ 第４層間絶縁膜（層間膜）
１３ 第４配線
１４ 第５層間絶縁膜（層間膜）
１５ 第５配線
１６ 第６層間絶縁膜（層間膜）
１７ パッシベーション膜
１８、１８Ａ、１８Ｂ アライメントマーク（第２アライメントマーク）
１９ 接着層
２０ 支持基板
２１ カラーフィルタ
２２ マイクロレンズ
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面照射型の固体撮像素子において、
半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、該受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、
該半導体基板の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されている固体撮像素子。
【請求項２】
前記第２アライメントマークは、前記半導体基板内に至っているかまたは、該半導体基板を貫通している請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成されている請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第２アライメントマークは、前記半導体基板の表面側に、接着層を介して貼り付けられる支持基板直下から前記半導体基板内に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、前記第２アライメントマークが該複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、その上に層間膜を介してパッシベーション膜が設けられ、前記第２アライメントマークが該パッシベーション膜から複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記所定位置は、複数チップに個片化するためのスクライブラインかまたはチップ内領域である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記所定位置がスクライブラインの場合に、個片化されたチップ切断面に前記第２アライメントマークの痕跡が残るように構成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第２アライメントマークの形状は、平面視で一または複数の４角形状であるかまたは十字形状である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
裏面照射型の固体撮像素子の製造方法において、
半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を第１アライメントマークを基準にして形成し、該半導体基板上に一または複数の層間膜を形成し、該第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマークを形成する基板表面構造形成工程と、
該半導体基板の研磨後の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタを形成すると共にその上にマイクロレンズを形成する基板裏面構造形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記基板表面構造形成工程は、
前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、
該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、
該配線および該層間膜上に層間膜を介してパッシベーション膜を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、
該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、該パッシベーション膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、
該パッシベーション膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記基板表面構造形成工程は、
前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、
該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、
最も上層の層間膜および配線上に層間膜を形成し、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、当該層間膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、
最も上層の層間膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記基板裏面構造形成工程は、
該半導体基板の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、
該半導体基板の研磨後の裏面側に、前記第２アライメントマークを基準として、前記受光部にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタを形成すると共に、該受光部にそれぞれ対応するように該カラーフィルタ上にマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記カラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程におけるマイクロレンズの形成は、前記カラーフィルタの形成時に同時に、前記第２アライメントマークに対応した領域のカラーフィルタを取り除いて、該第２アライメントマークが明確に見えるように構成する請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記基板表面構造形成工程は、前記半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成する請求項１０から１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体基板の表面層側の熱処理および前記層間膜成膜が完了し、前記支持基板の接着直前に、前記第２アライメントマークを形成する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１から９のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【請求項１】
裏面照射型の固体撮像素子において、
半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部と、該受光部の形成時に用いた第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該半導体基板上の一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板に形成されたトレンチ構造の第２アライメントマークとを有し、
該半導体基板の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように所定色配列のカラーフィルタおよびその上のマイクロレンズがそれぞれ形成されている固体撮像素子。
【請求項２】
前記第２アライメントマークは、前記半導体基板内に至っているかまたは、該半導体基板を貫通している請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さが裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成されている請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第２アライメントマークは、前記半導体基板の表面側に、接着層を介して貼り付けられる支持基板直下から前記半導体基板内に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、前記第２アライメントマークが該複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記半導体基板の表面側には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜が設けられ、該層間膜上に配線が設けられる層間膜および配線の組が複数組積層されて設けられ、その上に層間膜を介してパッシベーション膜が設けられ、前記第２アライメントマークが該パッシベーション膜から複数層の層間膜を通して該半導体基板内に形成されており、その上に接着層を介して支持基板が配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記所定位置は、複数チップに個片化するためのスクライブラインかまたはチップ内領域である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記所定位置がスクライブラインの場合に、個片化されたチップ切断面に前記第２アライメントマークの痕跡が残るように構成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第２アライメントマークの形状は、平面視で一または複数の４角形状であるかまたは十字形状である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
裏面照射型の固体撮像素子の製造方法において、
半導体基板の表面側に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を第１アライメントマークを基準にして形成し、該半導体基板上に一または複数の層間膜を形成し、該第１アライメントマークを基準にして所定位置に、該一または複数の層間膜を貫通して該半導体基板内に至るトレンチ構造の第２アライメントマークを形成する基板表面構造形成工程と、
該半導体基板の研磨後の裏面側に、該第２アライメントマークを基準にして、該複数の受光部のそれぞれに対応するように、所定色配列のカラーフィルタを形成すると共にその上にマイクロレンズを形成する基板裏面構造形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記基板表面構造形成工程は、
前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、
該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、
該配線および該層間膜上に層間膜を介してパッシベーション膜を形成して熱処理を行うシンタ処理工程と、
該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、該パッシベーション膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、
該パッシベーション膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記基板表面構造形成工程は、
前記半導体基板の表面側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、該ゲート電極およびマスクを用いて、行列方向にマトリクス状に配列された複数の受光部を形成するゲート電極・受光部形成工程と、
該ゲート電極上および該ゲート絶縁膜上に前記層間膜を形成し、該層間膜上に配線を形成する層間膜および配線形成処理を一または複数回繰り返す配線形成工程と、
最も上層の層間膜および配線上に層間膜を形成し、該受光部を形成したときの前記第１アライメントマークを基準として、当該層間膜から該半導体基板内に至るトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁膜材料を埋め込んで第２アライメントマークとするアライメントマーク形成工程と、
最も上層の層間膜上に接着層を介して支持基板を接着する支持基板接着工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記基板裏面構造形成工程は、
該半導体基板の裏面側を所定量研磨する研磨工程と、
該半導体基板の研磨後の裏面側に、前記第２アライメントマークを基準として、前記受光部にそれぞれ対応するように所定色配列のカラーフィルタを形成すると共に、該受光部にそれぞれ対応するように該カラーフィルタ上にマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記カラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程におけるマイクロレンズの形成は、前記カラーフィルタの形成時に同時に、前記第２アライメントマークに対応した領域のカラーフィルタを取り除いて、該第２アライメントマークが明確に見えるように構成する請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記基板表面構造形成工程は、前記半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも浅く形成されているかまたは、該半導体基板へのトレンチ深さを裏面研磨後の半導体基板の板厚寸法よりも深く形成する請求項１０から１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体基板の表面層側の熱処理および前記層間膜成膜が完了し、前記支持基板の接着直前に、前記第２アライメントマークを形成する請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１から９のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８９８８１（Ｐ２０１３−８９８８１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１１８０（Ｐ２０１１−２３１１８０）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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