JP2003249633A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率の異なる透明膜を段階的に形成した場
合、青色領域での感度が低下するとともに、感度低下の
原因となるボイドが発生し、さらには膜種の選択肢に制
約が生じ、屈折率を広範囲に選択できない。 【解決手段】 導波路構造を持つ固体撮像素子におい
て、層間絶縁膜１６における受光センサ部１２の上に孔
部１７を開口し、この孔部１７の内面に各組ごとに低屈
折率層と高屈折率層との界面で屈折率差をもった例えば
３組の導波膜１９，２０，２１からなる多層構造の積層
導波路１８を形成し、導波路としての機能を持つ導波膜
１９，２０，２１の各々での全反射効果により、受光セ
ンサ部１２の表面に対して斜めに入射した光をも効率良
く受光センサ部１２上に集光するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子およ
びその製造方法に関し、特に高集光化のための導波路構
造を画素（受光センサ部）ごとに持つ固体撮像素子およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像素
子を始めとする固体撮像素子では、多画素化と感度向上
を図るために、受光センサ部の上方にオンチップレンズ
を設けることで、集光効率を高める工夫がなされてい
る。ところが、近年、デバイスの小型化、高感度化に伴
って集光効率のさらなる向上が望まれている。しかしな
がら、オンチップレンズによって集光効率の向上を図る
のもほぼ限界に近づいているのが現状である。したがっ
て、集光効率の向上を図る技術として、オンチップレン
ズとは別の新たな技術が望まれていた。

【０００３】このような要望に応える技術として、平坦
化膜を形成した後に受光センサ部上を開口し、この開口
内部に高屈折率を示す透明膜を多層状に充填して導波路
を形成し、この導波路構造により集光効率の向上を図っ
た固体撮像素子が本出願人により提案されている（特開
平１１−１２１７２５号公報参照）。

【０００４】この導波路構造を持つ固体撮像素子の具体
的な構造について、図５に示す要部断面図を用いて説明
する。

【０００５】図５において、シリコン基板１０１の表層
部には、光電変換をなす受光センサ部１０２が形成され
ている。受光センサ部１０２の一方側には読み出しゲー
ト部１０３を挟んで電荷転送部１０４が形成され、その
他方側には隣接する他の電荷転送部１０５との間にチャ
ネルストップ部１０５が形成されている。シリコン基板
１０１上には、絶縁膜１０６を介して転送電極１０７が
形成されている。ここでは、１層目のポリシリコンから
なる転送電極１０７のみを示しているが、この転送電極
１０７と一部が重なり合う状態で２層目のポリシリコン
からなる転送電極も形成されることになる。

【０００６】これら転送電極１０７の表面上、即ち上面
および側面上には、当該転送電極１０７を覆い、さらに
受光センサ部１０２上の絶縁膜１０６を覆うように層間
絶縁膜１０８が形成されている。この層間絶縁膜１０８
上には、転送電極１０７を覆った状態でアルミニウム等
からなる遮光膜１０９が形成されている。この遮光膜１
０９には、受光センサ部１０２の直上のくぼみ部分に矩
形の開口部１１０が形成されている。

【０００７】遮光膜１０９の上には、当該遮光膜１０９
を覆ってＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）や高
密度プラズマ−Ｓi Ｏ2 （ＨＤＰ−Ｓi Ｏ2 ）等の屈折
率が約１．４５のＳi Ｏ2 系材料からなる平坦化膜１１
１が形成されている。この平坦化膜１１１には、受光セ
ンサ部１０２の直上位置に孔部１１２が穿設されてい
る。孔部１１２は、遮光膜１０９の開口部１１０に連通
し、その内面が開口部１１０の内面に略面一となるよう
に形成されている。

【０００８】また、孔部１１２と開口部１１０との内面
上には、平坦化膜１１１よりも屈折率が大きい第１の透
明膜１１３が当該内面を覆った状態で形成されている。
この第１の透明膜１１３は、例えばプラズマＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition)法による窒化ケイ素膜（Ｐ−
Ｓi Ｎ膜）からなり、その屈折率が約２．０である。し
たがって、孔部１１２の内面部においては、平坦化膜１
１１と第１の透明膜１１３との界面で大きな屈折率差が
ある。その結果、当該界面で大きな屈折が起こるように
なっている。

【０００９】具体的には、第１の透明膜１１３に入射
し、そのまま当該透明膜１１３と平坦化膜１１１との間
の界面に到った光は、その入射角θ１、即ち入射光と上
記界面の法線とのなす角度θ１が４６．５°よりも大き
い角度である場合に、入射光は当該界面で全反射するよ
うになっている。

【００１０】つまり、次式に示されるスネルの法則にお
いて、 ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２ （スネルの法
則） ｎ１を第１の透明膜１１３の屈折率（≒２．０）とし、
ｎ２を平坦化膜１１１の屈折率（≒１．４５）とし、屈
折角θ２が９０°を越える光が全反射になるとすれば、
θ２に９０°を代入し、さらにｎ１＝２．０、ｎ２＝
１．４５とする。すると、２．０×ｓｉｎθ１＝１．４
５×ｓｉｎ９０°となり、ｓｉｎ９０°＝１であること
から、ｓｉｎθ１＝１．４５／２．０となり、これから
全反射するたの臨界的な角度であるθ１＝４６．５°が
求まるのである。

【００１１】また、孔部１１２と開口部１１０との内部
における第１の透明膜１１３の内面上には、第１の透明
膜１１３よりも屈折率が小さい第２の透明膜１１４が当
該内面を覆うように形成されている。この第２の透明膜
１１４は、例えばプラズマＣＶＤ法による酸化窒化ケイ
素膜（Ｐ−Ｓi ＯＮ膜）からなり、その屈折率が約１．
８に調整されている。第２の透明膜１１４の内面上には
さらに、当該内面を覆いかつ孔部１１２および開口部１
１０を埋め込んだ状態に第３の透明膜１１５が形成され
ている。この第３の透明膜１１５も、例えばプラズマＣ
ＶＤ法による酸化窒化ケイ素膜（Ｐ−Ｓi ＯＮ膜）から
なる。第３の透明膜１１５では、その屈折率が約１．６
に調整されている。

【００１２】第１〜第３の透明膜１１３〜１１５にあっ
ては、これらの屈折率ｎが第１の透明膜１１３（ｎ＝
２．０）、第２の透明膜１１４（ｎ＝１．８）、第３の
透明膜１１５（ｎ＝１．６）の順に少しずつ小さくなる
ように設定されている。これにより、第１の透明膜１１
３と第２の透明膜１１４との界面、第２の透明膜１１４
と第３の透明膜１１５との界面でいずれも各膜の屈折率
差によって屈折が起こるようになっている。すなわち、
第１〜第３の透明膜１１３〜１１５によって導波路が形
成されている。

【００１３】この導波路構造において、第３の透明膜１
１５に入射した光が第２の透明膜１１４に入り、また第
２の透明膜１１４に入射した光が第１の透明膜１１３に
入る場合には、先述したスネルの法則により、各界面で
孔部１１２の内面側あるいは開口部１１０の内面側に屈
折する一方、第２の透明膜１１４に入射した光が第３の
透明膜１１５に入り、また第１の透明膜１１３に入射し
た光が第２の透明膜１１４に入る場合には、各界面で開
口部１１０の中央部側に屈折する。

【００１４】以上説明した導波路構造を持つ固体撮像素
子においては、導波路の作用、即ち平坦化膜１１１と第
１の透明膜１１３との界面での全反射、および第１の透
明膜１１３、第２の透明膜１１４および第３の透明膜１
１５の各膜間の界面での屈折により、受光センサ部１１
２の表面に対して斜めに入射した光をも効率良く受光セ
ンサ部１１２上に集光することができるため、感度向上
を図ることができるのである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記導
波路構造を持つ固体撮像素子では、屈折率ｎの異なる第
１の透明膜１１３、第２の透明膜１１４および第３の透
明膜１１５を段階的に形成した構成を採っているので、
次のような課題を持っている。先ず、導波路を形成する
に際して、高い屈折率の第１の透明膜１１３を初期の段
階で形成し、だんだん屈折率の低い透明膜を形成するこ
とになるが、高屈折率膜の場合屈折率に比例して短波長
領域光の透過率が低下するため、青色領域での感度が低
下する。

【００１６】また、平坦化膜１１１の孔部１１２に透明
膜を段階的に形成することから、その膜形成時における
被覆性不足が生じる。具体的には、孔部１１２の奥の方
での膜の付き方が悪くなり、ボイドが発生する。このボ
イドの中は真空または空気が入っているために散乱光が
発生し、その結果感度が低下する。さらには、導波路内
において、屈折率差を段階的（上記の例では、内側から
外側に向かって屈折率が２．０，１．８，１．６の順）
に設けることが必要であり、したがって膜種の選択肢に
制約が生じるとともに、屈折率を広範囲に選択できな
い。

【００１７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、短波長領域の高感度
化に有利で、かつ導波路を形成する膜種の選択幅を拡大
可能な固体撮像素子およびその製造方法を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、基体の表層部に設けられて光電変換を
なす受光センサ部と、基体上に設けられて各層間の絶縁
をなすとともに、受光センサ部の上に孔部を開口してな
る層間絶縁膜とを具備する固体撮像素子において、隣接
する複数の層を組とする複数組の導波膜からなる導波路
を、層間絶縁膜の孔部内面に設ける。この導波路におい
ては、複数組の導波膜を構成する複数の層が、孔部中心
よりも外側に位置するほど高い屈折率を有するととも
に、複数組の導波膜における隣接する２組の導波膜のう
ち、孔部中心側に位置する組の導波膜の最外周層が、孔
部内面側に位置する組の導波膜の最内周層よりも高い屈
折率を有している。

【００１９】上記構成の固体撮像素子において、導波路
が各組ごとに屈折率差をもった複数組の導波膜からなる
多層構造であることから、複数組の導波膜の各々での全
反射効果により、受光センサ部の表面に対して斜めに入
射した光についても、効率良く受光センサ部上に集光さ
れる。特に、複数組の導波膜の各々の膜間に高い屈折率
層が存在することによって全反射効果が得られ、一般的
に選択可能な屈折率範囲が狭い場合においても上下限の
制約をうけることなく、各層の膜質の選択が可能とな
る。また、導波膜の個々が屈折率差をもつことで、短波
長領域で透過率に劣る高屈折率材を採用しなくても全反
射効果が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮
像素子の要部の構造を示す断面図である。なお、本発明
は、ＣＣＤイメージャに代表される電荷転送型固体撮像
素子およびＣＭＯＳイメージャに代表されるＸ−Ｙアド
レス型固体撮像素子のいずれにも適用可能である。ここ
では、一例として、ＣＭＯＳイメージャを例に採って説
明するものとする。

【００２２】図１において、シリコン基板（基体）１１
には、その表層部に光電変換をなす受光センサ部１２が
形成されている。ここでは、受光センサ部１２の構造に
ついては問わないものとする。また、シリコン基板１１
の表面上には、アルミニウム（Ａｌ）等からなる例えば
３層のメタル配線、即ち第一層メタル配線１３、第二層
メタル配線１４および第三層メタル配線１５が、層間絶
縁膜１６によって相互に絶縁された状態で形成されてい
る。

【００２３】層間絶縁膜１６の受光センサ部１２の直上
には、シリコン基板１１の表面まで到達する孔部１７が
開口されている。この孔部１７は、受光センサ部１２側
がシリコン基板１１の表面によって閉塞される一方、そ
の開口部側が開口端面に向かうにつれて開口面積が拡が
る順テーパー形状、即ち受光センサ部１２と反対方向に
拡がる形状をなしている。この順テーパー形状は、Ａｒ
（アルゴン）スパッター等によって形成可能である。こ
こで、孔部１７の開口端面の面積は、個々の画素に許容
される面積とほぼ同程度の大きさに設定されている。

【００２４】この孔部１７の内面には積層導波路１８が
形成されている。この積層導波路１８は、隣接する複数
の層を組とする複数組の導波膜からなる構成となってい
る。本実施形態に係る積層導波路１８においては、特に
図２から明らかなように、３組の導波膜、即ち第一層導
波膜１９、第二層導波膜２０および第三層導波膜２１か
ら構成されている。ただし、３組に限定されるものでは
ない。なお、図２は、図１の一点鎖線で囲んだＡ部の拡
大断面図である。

【００２５】また、３組の導波膜１９，２０，２１の各
々において、複数の層が孔部１７の中心よりも外側に位
置するほど高い屈折率を有することになる。本例では、
導波膜１９，２０，２１の各々が２つの層、即ち孔部１
７の中心側に位置する低屈折率層２２，２３，２４と、
外側（即ち、孔部１７の内面側）に位置する高屈折率層
２５，２６，２７との２層構造となっている。

【００２６】ここでは、各組の低屈折率層２２，２３，
２４として同じ材質のものを用い、高屈折率層２５，２
６，２７として同じ材質のものを用いるものとする。具
体的には、Ｓi Ｈ4 ＋Ｏ2 系プラズマＣＶＤ法によって
Ｓi Ｏ膜を形成する際に、成膜初期段階においてＮ2 も
しくはＮ2 Ｏ等を添加し、それ以降に形成されるＳiＯ
膜の屈折率と差異を設けるようにする。これにより、成
膜初期の膜の屈折率がそれ以降に形成される膜の屈折率
よりも大きくなる。

【００２７】そして、この成膜工程をｎ回（本例では、
３回）繰り返すことにより、低屈折率層と高屈折率層と
が交互に形成され、各組ごとに低屈折率層と高屈折率層
との界面で屈折率差をもった多層構造の積層導波路１８
が構成される訳である。その結果、３組の導波膜１９，
２０，２１における隣接する２組の導波膜のうち、孔部
１７の中心側に位置する組の導波膜の外周層が、孔部１
７の内面側に位置する組の導波膜の内周層よりも高い屈
折率を有することになる。

【００２８】具体的には、導波膜１９と導波膜２０のう
ち、孔部１７の中心側に位置する導波膜２０の外周層
（高屈折率層２６）が、孔部１７の内面側に位置する導
波膜１９の内周層（低屈折率層２２）よりも高い屈折率
を有することになる。同様に、導波膜２０と導波膜２１
のうち、孔部１７の中心側に位置する導波膜２１の外周
層（高屈折率層２３）が、孔部１７の内面側に位置する
導波膜２０の内周層（低屈折率層２７）よりも高い屈折
率を有することになる。

【００２９】また、この導波路構造において、低屈折率
層２２，２３，２４はあくまでも全反射による導波効果
を発生させるための役割を持つものであり、導波路とし
て期待される役割を持つのはあくまでも高屈折率層２
５，２６，２７となる。そのため、低屈折率層２２，２
３，２４と高屈折率層２５，２６，２７との膜厚比につ
いては、低屈折率層の膜厚≪高屈折率層の膜厚となるよ
うに選択する。これにより、高屈折率層２５，２６，２
７でのより効率の良い導波効果を得ることができること
になる。

【００３０】３組の導波膜１９，２０，２１の各々にお
いて、低屈折率層と高屈折率層との界面で屈折率差を設
けるための具体的な膜種としては、一例として、 Ｓi Ｏ2 ［n=1.45］／Ｓi Ｎ［n=2.0］（Ｓi ＯＮ［n
=1.7］） Ｓi Ｏ2 ［n=1.45］／アモルファスＳi ［n=2.8］ Ｓi Ｏ2 ［n=1.45］／ＤＬＣ(Diamond like a Carbo
n)［n=3.0］ 等が挙げられる。ここで、ｎは屈折率である。

【００３１】なお、本例では、低屈折率層２２，２３，
２４として同じ材質のものを用い、同様に高屈折率層２
５，２６，２７として同じ材質のものを用い、各組ごと
に同じ膜質の組み合わせによる２層構造の繰り返しとし
たが、これに限られるものではなく、各組ごとに異なる
膜質の組み合わせとすることも可能である。ただし、こ
の場合にも、隣接する２組の導波膜のうち、孔部１７の
中心側に位置する組の導波膜の最外周層が、孔部１７の
内面側に位置する組の導波膜の最内周層よりも高い屈折
率を有する、という条件を満たす必要がある。

【００３２】この積層導波路１８については、孔部１７
に完全に充填した形で形成するのではなく、孔部１７の
中心部を避けた形で形成するようにする。これにより、
孔部１７の奥でのボイドの発生を抑えることができる。
孔部１７の中心部には、積層導波路１８の形成後に、例
えば回転塗布法によって透明膜（例えば、ポリイミド
膜）２８を形成する。そして、この透明膜２８を平坦化
した後に、カラーフィルタ２９を形成し、さらにその上
にオンチップレンズ３０を形成することになる。

【００３３】上述したように、層間絶縁膜１６における
受光センサ部１２の上に孔部１７を開口し、この孔部１
７の内面に各組ごとに低屈折率層と高屈折率層との界面
で屈折率差をもった例えば３組の導波膜１９，２０，２
１からなる多層構造の積層導波路１８を形成したこと
で、導波路としての機能を持つ導波膜１９，２０，２１
の各々での全反射効果により、受光センサ部１２の表面
に対して斜めに入射した光をも効率良く受光センサ部１
２上に集光することができるため、本固体撮像素子の感
度を大幅に向上できる。

【００３４】特に、複数の層を組み合わせる構造とし、
導波膜１９，２０，２１の各々の膜間に高い屈折率層を
設けることによって全反射効果を得ることができるた
め、一般的に選択可能な屈折率範囲が狭い場合において
も上下限の制約をうけることなく、各層の膜質の選択が
可能となり、積層導波路１８を形成する膜種の選択幅を
拡大できる。なお、第一層導波膜１９については、高屈
折率層２５に接する層間絶縁膜１６が低屈折率材からな
り、その内面が反射面となるため、他の導波膜２０，２
１と同様に全反射効果を得ることができる。

【００３５】また、導波膜１９，２０，２１の個々で屈
折率差を設けることにより、短波長領域で透過率に劣る
高屈折率材を採用せずに全反射による光の伝達を実現で
きるため、青色領域を含む短波長領域の高感度化に有利
となる。しかも、孔部１７の開口部側が順テーパー形
状、即ち受光センサ部１２と反対方向（上方向）に拡が
る形状を有し、この孔部１７の内面に沿って積層導波路
１８が形成されていることから、受光センサ部１２の直
上以外の領域、即ちオンチップレンズ３０の外周部にお
いて光電変換領域に導き難い信号成分についても集光で
きるため、感度向上により大きく寄与できる。

【００３６】なお、上記実施形態に係る導波路構造で
は、図１から明らかなように、孔部１７の一番奥の基板
表面に接する部分にも導波膜１９，２０，２１を残した
構造となっているが、これら導波膜１９，２０，２１は
オンチップレンズ３０側から導波膜１９，２０，２１で
全反射によって伝達されてきた光の受光センサ部１２へ
の入射に対して何ら悪影響を及ぼすことはない。その理
由は、オンチップレンズ３０側から導波膜１９，２０，
２１で全反射によって伝達されてきた光が基板表面上の
導波膜１９，２０，２１に対して直角に近い大きい角度
で入射し、そのまま透過して受光センサ部１２内に入射
するからである。

【００３７】ただし、基板表面に接する部分、即ち基板
表面に対して平行な導波膜１９，２０，２１について
は、各層の形成後にエッチバックによってその都度取り
除き、孔部１７の中心部分の透明膜２８が直接基板表面
に接する構造とすることも可能である。この構造を採る
ことにより、透明膜２８を透過した光のうち、積層導波
路１８の最内周層（上記の例では、第三層導波膜２１の
低屈折率層２４）で反射し、基板表面に対して小さい角
度で入射する光成分についても確実に受光センサ部１２
内に取り込めることになるため、感度向上により大きく
寄与できる。

【００３８】次に、上記構成の導波路構造をもつ固体撮
像素子の製造方法について、図３および図４の工程図を
用いて説明する。なお、以下の説明では、シリコン基板
１１の表層部に受光センサ部１２を形成した後の工程か
ら説明するものとし、またカラーフィルタ２９およびオ
ンチップレンズ３０を形成する工程については省略する
ものとする。

【００３９】受光センサ部１２を形成後、第一層メタル
配線１３、第二層メタル配線１４、第三層メタル配線１
５および層間絶縁膜１６を順に形成し、例えばＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing;化学的機械研磨）処
理によって研磨し、パターニングする（工程１）。な
お、第三層メタル配線１５を形成した後は、平坦化ＣＶ
Ｄ法、例えばＨＤＰ(High Density Plasma;高密度プラ
ズマ) −ＣＶＤ法によって平坦化する。

【００４０】ここで、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて層間絶
縁膜１６を平坦化した場合には、図３から明らかなよう
に、第三層メタル配線１５の上が尖った形状となる。本
製造方法では、このＨＤＰ−ＣＶＤ法による平坦化の際
に生じる現象、即ち第三層メタル配線１５上の尖った部
分１６Ａを積極的に活用し、孔部１７の開口部側におけ
る順テーパー形状の形成に利用するようにする。

【００４１】続いて、層間絶縁膜１６における受光セン
サ部１２の上に、積層導波路１８を形成するための孔部
１７を開口し、Ａｒスパッター等によって開口上部に上
記尖った部分１６Ａに連続する順テーパー形状を形成す
る（工程２）。次いで、ＰＥ(Plasma Enhancement)−Ｃ
ＶＤ法もしくはＨＤＰ−ＣＶＤ法により、積層導波路１
８を構成するための先述した屈折率差をもった導波膜１
９，２０，２１を多層状に形成する（工程３）。

【００４２】この積層導波路１８の形成に際しては孔部
１７内全てに充填を行わず、孔部１７の中心部を避け
て、後半は例えば回転塗布法によりその中心部に透明膜
（本例では、ポリイミド膜）２８を形成する（工程
４）。このように、孔部１７内全てに積層導波路１８を
構成するための導波膜の形成を行わず、孔部１７の中心
部に透明膜２８を形成することで、ボイドの発生を抑え
ることができる。

【００４３】続いて、例えばフォトレジスト全面エッジ
バック法、あるいはＣＭＰ処理により、透明膜２８およ
び積層導波路１８の形成膜を、上記尖った部分１６Ａの
先端部程度まで研磨し、表面を平坦化する（工程５）。
それ以降は、従来通り、カラーフィルタ２９およびオン
チップレンズ３０を形成することで、一連の製造工程が
終了となる。

【００４４】上述した一連の製造方法によれば、先述し
た実施形態に係る積層導波路１８、即ち層間絶縁膜１６
における受光センサ部１２上の孔部１７内面に各組ごと
に屈折率差をもった例えば３組の導波膜１９，２０，２
１からなる多層構造の積層導波路１８を画素（受光セン
サ部１２）ごとに有する固体撮像素子を容易に作製する
ことができる。

【００４５】特に、層間絶縁膜１６の平坦化法としてＨ
ＤＰ−ＣＶＤ法を用いることで、最上層の配線層（本例
では、第三層メタル配線１５）上が尖った形状となり、
この尖った部分１６Ａを積層導波路１８の開口部側にお
ける順テーパー形状の形成に利用することができるた
め、順テーパー形状の形成が極めて容易になるという利
点がある。

【００４６】なお、先述したように、積層導波路１８に
おける基板表面に接する部分、即ち基板表面に対して平
行な導波膜１９，２０，２１を取り除いた構造とする場
合には、工程３において各層を形成する度にエッチバッ
クによってその都度基板表面の形成膜を除去するように
すれば良い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導波路構造を持つ固体撮像素子において、層間絶縁膜に
おける受光センサ部上に孔部を開口し、この孔部内面に
各組ごとに屈折率差をもった複数組の導波膜からなる多
層構造の積層導波路を形成したことにより、複数組の導
波膜の各々での全反射効果により、受光センサ部の表面
に対して斜めに入射した光をも効率良く受光センサ部上
に集光することができるため、感度を大幅に向上でき
る。

【００４８】特に、複数組の導波膜の各々の膜間に高い
屈折率層を設けることによって全反射効果を得ることが
できるため、一般的に選択可能な屈折率範囲が狭い場合
においても上下限の制約をうけることなく、各層の膜質
の選択が可能となり、積層導波路を形成する膜種の選択
幅を拡大できる。また、導波膜の個々で屈折率差を設け
ることにより、短波長領域で透過率に劣る高屈折率材を
採用せずに全反射効果を得ることができるため、青色領
域を含む短波長領域の高感度化に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の要部
の構造を示す断面図である。

【図２】図１の一点鎖線で囲んだＡ部の拡大断面図であ
る。

【図３】本発明に係る製造方法を説明するための工程図
（その１）である。

【図４】本発明に係る製造方法を説明するための工程図
（その２）である。

【図５】導波路構造を持つ固体撮像素子の従来例を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１１…シリコン基板、１２…受光センサ部、１３…第一
メタル配線、１４…第二メタル配線、１５…第三メタル
配線、１６…層間絶縁膜、１７…孔部、１８…積層導波
路、１９…第一導波膜、２０…第二導波膜、２１…第三
導波膜、２２，２３，２４…低屈折率層、２５，２６，
２７…高屈折率層、２８…透明膜、２９…カラーフィル
タ、３０…オンチップレンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体の表層部に設けられて光電変換をな
   す受光センサ部と、 前記基体上に設けられて各層間の絶縁をなすとともに、
   前記受光センサ部の上に孔部を開口してなる層間絶縁膜
   と、 前記層間絶縁膜の前記孔部の内面に設けられ、隣接する
   複数の層を組とする複数組の導波膜からなる導波路とを
   具備し、 前記複数組の導波膜を構成する前記複数の層が、前記孔
   部の中心よりも外側に位置するほど高い屈折率を有する
   とともに、 前記複数組の導波膜における隣接する２組の導波膜のう
   ち、前記孔部の中心側に位置する組の導波膜の最外周層
   が、前記孔部の内面側に位置する組の導波膜の最内周層
   よりも高い屈折率を有することを特徴とする固体撮像素
   子。
2. 【請求項２】 前記導波路は、前記孔部の中心部を避け
   て形成され、その中心部に透明膜が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 【請求項３】 前記透明膜は、前記基体の表面に直接接
   した状態で設けられていることを特徴とする請求項２記
   載の固体撮像素子。
4. 【請求項４】 前記孔部は、その開口部側が開口端面に
   向かうにつれて開口面積が拡がる順テーパー形状をなし
   ていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
5. 【請求項５】 基体の表層部に光電変換をなす受光セン
   サ部を形成する工程と、 前記基体上に層間絶縁膜を形成し、これを平坦化する工
   程と、 平坦化された前記層間絶縁膜における前記受光センサ部
   の上に孔部を開口する工程と、 隣接する複数の層を組とする複数組の導波膜からなり、
   前記複数組の導波膜を構成する前記複数の層が、前記孔
   部の中心よりも外側に位置するほど高い屈折率を有する
   とともに、前記複数組の導波膜における隣接する２組の
   導波膜のうち、前記孔部の中心側に位置する組の導波膜
   の最外周層が、前記孔部の内面側に位置する組の導波膜
   の最内周層よりも高い屈折率を有する導波路を前記孔部
   の内面に形成する工程とを有することを特徴とする固体
   撮像素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記導波路の形成に際して前記孔部の中
   心部を残し、その中心部に透明膜を形成する工程を有す
   ることを特徴とする請求項５記載の固体撮像素子の製造
   方法。
7. 【請求項７】 前記層間絶縁膜を平坦化する工程では、
   高密度プラズマ−ＣＶＤ法を用いて平坦化を行うことを
   特徴とする請求項５記載の固体撮像素子の製造方法。