JP2007042801A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素が微細化され、かつ、画像感度、色シェーディング、感度シェーディングが良好な、画像特性の良い固体撮像装置を実現するための固体撮像装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 層間絶縁膜１０の表面のうち、ゲート電極６と、光電変換部３を保護する保護膜７とが重畳形成され、さらに、遮光膜９が形成されている部分には、面積が広く高さが高い凸部が現れる。層間絶縁膜１０の表面を平坦化するために、まず、この凸部上に開口２２を有するレジストパターン２１を形成する。そして、レジストパターン２１から露出した部分をドライエッチングして凸部の大きさを予め小さくしておいた後に、ＣＭＰ法で層間絶縁膜１０の表面を平坦化する。そして、平坦化後の層間絶縁膜１０上に光路変更レンズを形成する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する発明であって、より特定的には、画素領域に光路変更レンズが設けられた固体撮像装置の製造方法に関する発明である。

ＣＣＤやＭＯＳ型イメージセンサーに代表される固体撮像装置の小型化、高解像度化に対する要請を満たすために、近年、画素の微細化が図られている。一方で、画素の微細化に伴う受光量の低下を抑制するために、例えば画素毎に集光レンズを設けるなど、受光量を高めるための工夫もなされている。以下に、図面を参照しながら、従来の一般的な固体撮像装置の構成について説明する。

図１３（ａ），（ｂ）は、固体撮像装置の受光領域に配置される、従来の単位画素部１１４の上面図、および、図１３（ａ）のＡ−Ｂ線断面図の一例を示している。単位画素部１１４は、半導体基板１０１表面のウェル１０２内に、光電変換部１０３、ドレイン領域１０４および素子分離領域１０５を備え、また、半導体基板１０１上に、ゲート電極１０６、層間絶縁膜１０８、遮光膜１０９、カラーフィルタ１１２および集光レンズ１１３を備えている。ウェル１０２と光電変換部１０３とのＰＮ接合によってフォトダイオードが構成されている。図１３（ａ）に示すように、単位画素部１１４には、その他に、増幅トランジスタやリセットトランジスタなどのトランジスタ１１５も形成されている。この単位画素部１１４は、図１４に示すチップ５０の画素領域３０にマトリクス状に配置される。また、画素領域３０の周囲（周辺回路領域４０）には、垂直シフトレジストや水平シフトレジスタなどの周辺回路が設けられる。パッド領域５５には、電極パッドが設けられる。

集光レンズ１１３は、単位画素部１１４への入射光を可能な限り集光するように、可能な限り大きな径で設計される。また、光電変換部１０３は、集光レンズ１１３が集光した光を漏れなく受光できるように、その表面積ができるだけ広くなるように設計される。図１３（ａ），（ｂ）に示す構成の固体撮像装置では、このような配慮の下で設計した場合に、半導体基板１の表面に集光レンズ１１３の中心を投影した点と、画素の中心を投影した点ｍ（以下、画素中心ｍと称す）と、受光領域の中心を投影した点ｐ（以下、受光領域中心ｐ）とを一致させることができる。

ところで、画素の微細化に対する要請を満たす方法の一例として、隣接する単位画素部１１４でドレイン領域１０４を共有化する試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。図１５（ａ），（ｂ）に示す固体撮像装置では、隣接する２つの単位画素部１１４が一組（１セル）になって、２つの画素で１つのドレイン領域が共有されている。この固体撮像装置では、図１３に示したドレイン領域１０４や素子分離領域１０５の数を減らした分、単位画素部１１４の表面積が小さくなっている。

ただし、図１５（ａ），（ｂ）に示す固体撮像装置の構成では、集光レンズ１１３の中心である画素中心ｍと受光領域中心ｐとを一致させるように設計できないために、図１３（ａ），（ｂ）に示した固体撮像装置に比べて光電変換部１０３での受光量が低下してしまう。また、図１５（ａ），（ｂ）に示す固体撮像装置の構成では、各部の形状誤差が受光量のバラツキとして現れ易いために、画像感度（画素領域３０への入射光量に対する受光量）の低下、色シェーディング不良（色むら）、感度シェーディング不良（感度むら）などが問題になりやすい。

なお、図１５（ａ），（ｂ）に示す固体撮像装置において、集光レンズ１１３の光軸が受光領域中心ｐを通るよう集光レンズ１１３を設計した場合には、集光レンズ１１３の径が小さくなるため光電変換部１０３の受光量が低下してしまう。また、集光レンズ１１３を一定間隔で配置できないために、配置の煩雑さも問題になる。
特開平１０−２５６５２０号公報

それ故に本発明は、画素が微細化され、かつ、画像感度、色シェーディング、感度シェーディングが良好な、画像特性の良い固体撮像装置を実現するための固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。

半導体基板の画素領域にマトリクス状に配置されて、受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、列方向に隣り合う２つの前記光電変換部の間に配置されて、当該２つの光電変換部で共有されるドレイン領域とを備えた固体撮像装置の製造方法であって、半導体基板上に、光電変換部が蓄積する電荷をドレイン領域に転送するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、光電変換部とゲート電極とを覆う保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜が形成された半導体基板上に、第１の層間絶縁膜を形成する第１の層間絶縁膜形成工程と、第１の層間絶縁膜を平坦化する第１の平坦化工程と、第１の層間絶縁膜上に、光電変換部が形成されている領域に開口を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、遮光膜が形成された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜を形成する第２の層間絶縁膜形成工程と、第２の層間絶縁膜を平坦化する第２の平坦化工程と、第２の層間絶縁膜上に、光電変換部に光を導光するレンズを形成するレンズ形成工程とを備え、第２の平坦化工程は、第２の層間絶縁膜表面のうち、保護膜とドレイン領域とが重畳形成されている領域を露出するエッチング用レジストパターンを形成するエッチング用レジストパターン形成工程と、エッチング用レジストパターンから露出した第２の層間絶縁膜表面をエッチングして、第２の層間絶縁膜表面における凸部の少なくとも一部を除去する凸部除去工程と、
第２の層間絶縁膜表面を化学機械研磨する化学機械研磨工程とを含む。

エッチング用レジストパターン形成工程では、遮光膜の形成に用いられるマスクパターンの反転パターンを元に作製したレチクルを用いるようにすればよい。

レンズ形成工程は、第２の層間絶縁膜上に、レンズ材料層を形成するレンズ材料層形成工程と、レンズ材層上に、ドレイン領域を共有せずに列方向に隣り合う２画素に跨るレンズ形成用レジストパターンを形成するレンズ形成用レジストパターン形成工程と、レンズ形成用レジストパターンを溶融した後硬化することによって、レンズ形状レジストを形成するレンズ形状レジスト形成工程と、レンズ形状レジストをマスクにして、レンズ形状レジストとレンズ材層とをエッチングすることによって、レンズ材層からレンズを形成するエッチング工程とを含み、レンズ形成用レジストパターンの形成に用いるレチクルの開口パターンは、−４５°、０°、４５°および９０°の傾きを有する直線で描画した八角形であることを特徴とする。

レンズは、画素領域の周囲にも形成することが望ましい。そのときに、画素領域の中心位置におけるレジストパターンの列方向の間隔が、画素領域内の周辺位置におけるレジストパターンの列方向の間隔よりも狭くすればよい。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、表面にレンズが形成される第２の層間絶縁膜を形成後、化学機械研磨を施す前に、大きな凸部をエッチングして、表面の段差の高さを低減しておく。この工程を設けておくことによって、化学機械研磨後の第２の層間絶縁膜表面の平面度をより高くすることができるので、高精度のレンズを形成することが可能になる。よって、本発明に係る製造方法によれば、画像感度が高く、色シェーディング不良や感度シェーディング不良が抑制された、画像特性の良い固体撮像装置を製造することができる。

レンズ形状レジストは、その底面形状が楕円に近い形状であるほど、受光領域への集光率が高いレンズとなる。楕円に近い形状であり、また、−４５°、０°、４５°および９０°の傾きを有する直線のみで描画できる八角形の開口を有するレチクルを用いれば、レチクル製造に要する時間および費用を抑制できる上に、平面形状が楕円形状になったレンズ形状レジスト、ひいてはこの形状のレンズを得ることができる。

レンズは、画素領域の周囲にも形成しておけば、画像領域にのみ形成した場合と比較して固体撮像装置のシェーディング特性をより良好にすることができる。ただし、画素領域と周辺回路領域とでは、半導体基板上に形成されている電極等の密集度や高さが異なるために、層間絶縁膜の厚みは、画素領域の中心から外側に向けてなだらかに変化し、薄くなっていく。よって、画素領域の中心部から外側に向けて、段階的に、または連続的に、レンズ形状レジストの間隔を狭くしておけば、画素領域のいずれの位置でもほぼ同じ底面形状のレンズを形成することができる。よって、光電変換部での受光率をより向上させることができる。

（第１の実施形態）
図１および図２は、ＭＯＳ型固体撮像装置の画素領域に配置される単位画素部１４の上面図、および、図１のＡ−Ｂ線断面図である。この固体撮像装置では、列方向に隣接する２つの単位画素部１４（図１および図２では、単位画素部１４−２と単位画素部１４−３）が組になって、その間に形成されたドレイン領域４を共有している。

単位画素部１４は、半導体基板１表面のウェル２内に、光電変換部３、ドレイン領域４および素子分離領域５を備え、また、半導体基板１上に、ゲート電極６、層間絶縁膜８、遮光膜９、層間絶縁膜１０、光路変更レンズ１１，カラーフィルタ１２および集光レンズ１３を備えている。また、この他に、図１に示すように増幅トランジスタやリセットトランジスタ等のトランジスタ１５を備えている。

光電変換部３は、ウェル２とのＰＮ接合によってフォトダイオードを構成しており、受光量に応じた電荷を蓄積する。光電変換部３に蓄積された電荷は、ゲート電極６に所定の電圧が印加されたときに、ドレイン領域４へと転送される。ドレイン領域４は、転送された電荷を一時的に蓄積して、蓄積した電荷量に応じた電圧信号を出力する。

画素領域３０への入射光を可能な限り集光するために、集光レンズ１３は、可能な限り大きな径で形成されることが望ましい。また、受光量向上のために、光電変換部３は、受光面積が可能な限り広くなるように形成されることが望ましい。この考慮の下で光電変換部３や集光レンズ１３を設計した場合、半導体基板１の表面に集光レンズ１３の中心を投影した点と画素中心ｍとは一致するが、画素中心ｍと受光領域中心ｐとは一致しない。

したがって、図２に示す固体撮像装置は、集光レンズ１３が集光した光を受光領域へと導光する光路変換レンズ１１を備えている。光路変更レンズ１１は、ドレイン領域４を共有せずに列方向に隣り合う２つの単位画素部１４（例えば、単位画素部１４−１（１４−３）と単位画素部１４−２（１４−４））上に一つづつ配置された、平面形状（底面形状）が楕円径状をしたレンズである。

このような光路変更レンズ１１を設けておけば、光路変更レンズ１１を設けていない場合と比較して、光電変換部３の受光量を向上させることができる。ただし、光路変更レンズ１１は、所望の形状に形成されてこそ、その役割を十分に果たすことができる。そこで以下では、図３〜図１０を用いて、より理想に近い形状に光路変更レンズ１１を形成するための、固体撮像装置の製造方法の一例を説明する。なお、単位画素部１４は、図１４に示すチップ５０の画素領域３０にマトリクス状に配置される。図３〜図７、図９、図１０には、画素領域３０の一部と周辺回路領域４０の一部とを示している。

まず、図３（ａ）に示す仕掛かり固体撮像装置の製造方法を簡単に説明する。ウェル２、光電変換部３、ドレイン領域４および素子分離領域５は、半導体基板１への不純物ドーピングおよび熱拡散によって形成する。なお、ウェルと２と、光電変換部３とは逆の導電型になるよう形成し、光電変換部３とドレイン領域４とは同じ導電型にする。そして、半導体基板１の表面を熱酸化することによってゲート絶縁膜を形成し、次いで、ＣＶＤ法で、ポリシリコン薄膜を形成する。そして、ポリシリコン薄膜を選択的にドライエッチングして、ゲート電極６を形成する。なお、ここまでの工程で、周辺回路領域４０のトランジスタ４５も形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、光電変換部３とゲート電極６とを覆うシリコン酸化膜の保護膜７を形成する。この保護膜７は、配線層などのシリサイド中の金属が光電変換部３に拡散することを防止するために設けられる。よって保護膜７は、画素領域３０の一部にのみ形成し、周辺回路領域４０には形成しない。

次に、図３（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法でシリコン酸化膜の層間絶縁膜８を形成する。なお、この層間絶縁膜８は、図示していない配線層も含んでいる。形成直後の層間絶縁膜８の表面には、その下方に形成されたゲート電極６や保護膜７や配線等の表面形状が反映されて、凹凸が生じている。層間絶縁膜８表面を平坦化するために、層間絶縁膜８形成後には、一般的に化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish）を行う。ただし、ゲート電極６と保護膜７とが重畳形成された部分の凸部の高さは高く、また、凸部一つ当たりの面積が大きいために、この部分は、ＣＭＰ法による平坦化後にも完全に平坦にはならない。

次いで、図４（ｄ）に示すように、層間絶縁膜８上に選択的に遮光膜９を形成する。より具体的には、層間絶縁膜８上に、ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により、タングステンや銅やアルミニウム等の金属薄膜を形成し、光電変換部３の上方に位置する部分をドライエッチングで除去することによって、遮光膜９を形成する。この遮光膜９の開口部分が受光領域となる。

次に、図４（ｅ）に示すように、遮光膜９が形成された層間絶縁膜８上に、ＣＶＤ法でシリコン酸化膜を堆積して、層間絶縁膜１０を形成する。形成直後の層間絶縁膜１０の表面には、その下方に形成されている電極等の凹凸が反映されて凹凸が生じており、特に、ゲート電極６、保護膜７、遮光膜９が重なって形成されて部分の凸部の高さは、その他の凸部と比較して際だって高く、また、一つ当たりの凸部の面積が大きくなっている。

前述したように、この層間絶縁膜１０の平坦化度合いによって、層間絶縁膜１０上に形成する光路変更レンズ１１の形状が決まるので、層間絶縁膜１０の表面は、できる限り平坦にしておく必要がある。そこで、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、従来から行っていたＣＭＰ法による平坦化の前に、局所的なエッチングを行うことにした。

より具体的には、まず、図５（ｆ）に示すように、局所的に段差が高くなっている部分を露出する開口２２を有するレジストパターン２１を層間絶縁膜１０上に形成する。このレジストパターン２１は、一般的なフォトリソグラフィー法で形成すればよい。すなわち、遮光膜９が形成された層間絶縁膜８上にレジスト（感光性樹脂）を塗布し、レチクルを通して紫外線を照射して露光した後に、現像処理（エッチング）する。ここで用いるレチクルは、遮光膜９の形成に用いるレチクルの反転パターンを元に作製すればよい。

次に、図５（ｇ）に示すように、レジストパターン２１の開口２２から露出した層間絶縁膜１０を、表面における段差の度合いが小さくなるまでドライエッチングする。このエッチングでは、層間絶縁膜１０表面を完全に平坦化してしまう必要はなく、その後のＣＭＰ法による研磨で平坦化できる程度にまで段差を低減できればよい。例えば、図５（ｇ）に示す断面図で見たときに、層間絶縁膜１０表面における凸部一つ当たりの断面積および底面積が小さいほど、ＣＭＰ法による平坦化後の平面度を向上させることができる。よって、レジストパターン２１の開口２２の大きさは、これを実現できる大きさになっていればよい。

次いで、図６（ｈ）に示すように、レジストパターン２１を除去し、ＣＰＭ法で層間絶縁膜１０の表面を平坦化する。平坦化後の層間絶縁膜１０を、図６（ｉ）に示している。ＣＭＰ法による平坦化の前に、エッチングによって凸部のサイズを予め小さくしておいたために、ＣＭＰ法による平坦化後の層間絶縁膜１０表面の平面度は高くなっている。

次に、図７（ｊ）に示すように、層間絶縁膜１０の表面に、層間絶縁膜１０よりも高屈折率な光透過性材料でガラス材料層１１ａを形成する。ここで用いる光透過性材料は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）とし、ガラス材料層１１ａの形成には、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などの堆積方法を用いればよい。

次いで、図７（ｋ）に示すように、ガラス材料層１１ａの上にフォトレジスト２３ａを塗布し、レチクル２４を通して紫外線を照射する。そして、フォトレジスト２３ａを現像処理（エッチング）することによって、図８（ｌ）に示すような開口２６を有するレジストパターン２３ｂを得る。レジストパターン２３ｂは、ドレイン領域４を共有せずに同列で隣接する２画素を跨ぐように形成する。なお、このレジストパターン２３ｂは、画素領域３０だけでなく、周辺回路領域４０にも形成する。図９（ａ）には、レチクル２４の開口パターンの一例として、−４５°、０°、４５°および９０°の傾きを有する直線のみで描画した八角形の開口２５を示している。

次に、レジストパターン２３ｂに融点近くの温度を加えて溶融し、その後硬化させることによって、図８（ｍ）に示すレンズ形状レジスト２３ｃを形成する。図９（ｂ）は、レンズ形状レジスト２３ｃの平面図である。溶融したレジストパターン２３ｂは、表面張力によって、表面が球面に近づくように変形するため、レンズ形状レジスト２３ｃの平面形状（底面形状）は楕円形状になる。

次に、レンズ形状レジスト２３ｃをエッチングしながら、これをマスクにしてガラス材料層１１ａをエッチングして、図１０（ｎ）に示す光路変更レンズ１１を形成する。より具体的には、レンズ形状レジスト２３ｃに紫外線を照射した後に、レンズ形状レジスト２３ｃとガラス材料層１１ａとのエッチングレートが１：１になるエッチングガスを用いて、レンズ形状レジスト２３ｃとガラス材料層１１ａとをドライエッチングする。これにより、エッチング後のガラス材料層１１ａ（光路変更レンズ１１）の表面形状は、レンズ形状レジスト２３ｃの表面形状とほぼ同じになる。

次に、図１０（ｏ）に示すように、光路変更レンズ１１の上にカラーフィルタ１２を形成する。具体的には、染色法やカラーレジスト塗布により、カラーコーディングに沿った３〜４層の膜を堆積する。なお、カラーフィルタ１２の屈折率が光路変更レンズ１１の屈折率よりも低くなるように、光路変更レンズ１１およびカラーフィルタ１２の材料を選択する。

最後に、カラーフィルタ１２上に集光レンズ１３を形成する。集光レンズ１３の具体的な形成方法は、光路変更レンズ１１の形成方法と同様である。つまり、ガラス材料層を形成した上にレンズ形状レジストを形成し、レンズ形状レジストをマスクにしてレンズ材料層をエッチングする。これにより、マトリクス状に配置された集光レンズ１３を形成する。以上により、図に示す固体撮像装置を製造することができる。

光電変換部３を保護するための保護膜７がゲート電極６上にも形成される場合には、ゲート電極６と保護膜７とが重畳形成された部分が、その周辺の平坦な部分から突出する。また、ドレイン領域４を共有する画素の２つのゲート電極６は近接しているので、層間絶縁膜８の表面には、２つの凸部が一体になってできた、高さが高くて底面積が広い凸部が現れる。

凸部のサイズが大きいと、ＣＭＰだけでは層間絶縁膜１０の表面を平坦化することが困難になるので、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、レンズを形成する面にＣＭＰを施す前に、大きな凸部を予めエッチングして、少なくともその一部を除去しておく。この工程を設けることによって、ＣＭＰ後の層間絶縁膜１０表面の平面度をより高くすることができるので、光路変更レンズ１１を所望の形状に精度良く形成することができる。よって、本発明に係る製造方法によれば、画像感度が高く、色シェーディング不良や感度シェーディング不良が抑制された、画像特性の良い固体撮像装置を製造することができる。なお、ＣＭＰ法による平坦化前に選択的にエッチングを行う方法は、層間絶縁膜８等を平坦化する場合にも用いても良いことは言うまでもない。

なお、レンズ形状レジスト２３ｃは、その底面形状が楕円に近い形状であるほど、受光領域への集光率が高いレンズとなる。したがって、予め楕円形状のレジストパターン２３ｂを形成しておくことが理想的ではあるが、開口２５の形状が楕円形状をしたレチクル２４を製造することは容易ではない。

そこで、上記説明では、図９に示す、−４５°、０°、４５°および９０°の傾きを有する直線のみで描画した八角形の開口２５を有するレチクル２４を例に挙げた。八角形は、楕円形の開口を描画するよりも容易であり、かつ、楕円形に近い形状であるために、八角形のレジストパターン２３ｂを用いれば、より楕円形に近いレンズ形状レジスト２３ｃを作製することができ、かつ、レチクル製造に要する時間および費用を抑制することもできる。なお、八角形の一辺の長さは、色シェーディング不良や感度シェーディング不良をより効果的に抑制できるような光路変更レンズ１１を形成できる長さにすればよい。

ただし、レチクル２４の開口２５の形状は八角形に限定されるものではなく、場合によっては、より設計が容易な四角形状等の形状にしてもよい。四角形のレジストパターン２３ｂを形成した場合には、開口２５の平面形状は格子状になる。

なお、光路変更レンズ１１を、図１４に示すパッド領域５５を除くチップ５０の全面に形成しておけば、画像領域３０にのみ形成した場合と比較して固体撮像装置のシェーディング特性を良好にすることができる。ただし、周辺回路領域４０の上にも光路変更レンズ１１を形成するようにした場合には、レチクル２４の開口２５の間隔を位置によって変化させるようにするとよい。画素領域３０と周辺回路領域４０とでは、半導体基板１上に形成されている電極等の密集度や高さが異なるために、層間絶縁膜１０の厚みは、画素領域３０の中心から周辺回路領域４０に向けてなだらかに変化し、薄くなっていく。したがって、どの位置でも開口パターンが同じになっているレチクル２４を用いると、画素領域３０の中心部と周辺部とでレジストパターン２３ｂの厚みと長径の比が異なることになる。

このことを、図１１および図１２を用いてより具体的に説明する。図１１および図１２の左側には、画素領域３０の中心部（図１４の位置Ａ），中心部と周辺部との間（同位置Ｂ），周辺部（同位置Ｃ）に形成するレジストパターン２３ｂの平面形状（レチクル２４の開口２５形状）を示している。また、右側には、左側に示したレジストパターン２３ｂからできるレンズ形状レジスト２３ｃの平面形状（底面形状）を示している。位置Ｘ（Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）におけるレジストパターン２３ｂの間隔をｄ（Ｘ）、レンズ形状レジスト２３ｃの間隔をｄ’（Ｘ）として記載している。

図１１に示すように、どの位置にも同じ平面形状のレジストパターン２３ｂを形成して、レジストパターン２３ｂの列方向の間隔ｄ（Ｘ）をどの位置でも同じにした場合には、画素領域３０の中心部ほど、レンズ形状レジスト２３ｃの列方向の間隔が広くなる。つまり、光路変更レンズ１１の長径は、中心部ほど短くなり、周辺部ほど長くなる。このような変化は、レジストパターン２３ｂの長径に対する高さ（厚み）が高いほど、溶融時に、レジストパターン２３ｂがより半球に近い形状に変形し易くなるために生じる。レンズ形状レジスト２３ｃの間隔ｄ（Ｘ）が広いということは、径の小さな光路変更レンズ１１が形成されることになるために、画素領域３０における無効領域（入射光を集光出来ない領域）の割合が増加し、光電変換部３での受光率が低下することになる。

よって、図１２に示すように、画素領域３０の中心部から周辺部に向けて、段階的または連続的に、レンズ形状レジスト２３ｂの間隔を広くしておけば、画素領域３０のいずれの位置でもほぼ同じ長径のレンズを形成することができる。よって、この場合には、光電変換部３での受光率が向上する。なお、画素領域３０の中心位置における画像湾曲等の影響は小さいために、間隔を狭くしても、現在の技術を用いれば微細かつ高精度なパターニングが可能である。

なお、上記ではＭＯＳ型（増幅型）固体撮像装置として説明したが、この固体撮像装置はＣＣＤ固体撮像装置であってもよい。この固体撮像装置は、カメラ付き携帯電話、ビデオカメラ、ディジタルスチルカメラなどのカメラや、プリンターなどに使用されるラインセンサ等としての使用に適している。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、ＭＯＳ型固体撮像装置またはＣＣＤ個体撮像装置の製造方法として有用である。

本発明に係る固体撮像装置の単位画素部の上面図 図１のＡＢ線断面図 図２に示す固体撮像装置の製造工程を説明する図 図３の続図 図４の続図 図５の続図 図６の続図 図７の続図 レチクルの開口形状と、レジストパターンの平面形状と示す図 図９の続図 同じ間隔で配置したレジストパターンを用いた場合の、光路変更レンズの位置による平面形状の違いを説明する図 異なる間隔で配置したレジストパターンを用いた場合の、光路変更レンズの平面形状を説明する図 従来の固体撮像装置の平面図とその断面図 固体撮像装置を搭載したチップにおける配置図 従来の別な固体撮像装置の平面図とその断面図

符号の説明

１ 半導体基板
２ ウェル
３ 光電変換部
４ ドレイン領域
５ 素子分離領域
６ ゲート電極
７ 保護膜
８ 層間絶縁膜
９ 遮光膜
１０ 層間絶縁膜
１１ 光路変更レンズ
１１ａ ガラス材料層
１２ カラーフィルタ
１３ 集光レンズ
１４ 単位画素部
１５ トランジスタ
２１ レジストパターン
２２ 開口
２３ａ フォトレジスト
２３ｂ レジストパターン
２３ｃ レンズ形状レジスト
２４ レチクル
２５ 開口
２６ 開口
３０ 画素領域
４０ 周辺回路領域
４５ トランジスタ
５０チップ
５５ パッド領域
１０１ 半導体基板
１０２ ウェル
１０３ 光電変換部
１０４ ドレイン領域
１０５ 素子分離領域
１０６ ゲート電極
１０７ 保護膜
１０８ 層間絶縁膜
１０９ 遮光膜
１１０ 層間絶縁膜
１１２ カラーフィルタ
１１３ 集光レンズ
１１４ 単位画素部

Claims (5)

1. 半導体基板の画素領域にマトリクス状に配置されて、受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、列方向に隣り合う２つの前記光電変換部の間に配置されて、当該２つの光電変換部で共有されるドレイン領域とを備えた固体撮像装置の製造方法であって、
   前記半導体基板上に、前記光電変換部が蓄積する電荷を前記ドレイン領域に転送するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
   前記光電変換部と前記ゲート電極とを覆う保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記保護膜が形成された前記半導体基板上に、第１の層間絶縁膜を形成する第１の層間絶縁膜形成工程と、
   前記第１の層間絶縁膜を平坦化する第１の平坦化工程と、
   前記第１の層間絶縁膜上に、前記光電変換部が形成されている領域に開口を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
   前記遮光膜が形成された前記第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜を形成する第２の層間絶縁膜形成工程と、
   前記第２の層間絶縁膜を平坦化する第２の平坦化工程と、
   前記第２の層間絶縁膜上に、前記光電変換部に光を導光するレンズを形成するレンズ形成工程とを備え、
   前記第２の平坦化工程は、
   前記第２の層間絶縁膜表面のうち、前記保護膜と前記ドレイン領域とが重畳形成されている領域を露出するエッチング用レジストパターンを形成するエッチング用レジストパターン形成工程と、
   前記エッチング用レジストパターンから露出した前記第２の層間絶縁膜表面をエッチングして、当該第２の層間絶縁膜表面における凸部の少なくとも一部を除去する凸部除去工程と、
   前記第２の層間絶縁膜表面を化学機械研磨する化学機械研磨工程とを含む、固体撮像装置の製造方法。
2. 前記エッチング用レジストパターン形成工程では、前記遮光膜の形成に用いられるマスクパターンの反転パターンを元に作製したレチクルを用いることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記レンズ形成工程は、
   前記第２の層間絶縁膜上に、レンズ材料層を形成するレンズ材料層形成工程と、
   前記レンズ材層上に、ドレイン領域を共有せずに列方向に隣り合う２画素に跨るレンズ形成用レジストパターンを形成するレンズ形成用レジストパターン形成工程と、
   前記レンズ形成用レジストパターンを溶融した後硬化することによって、レンズ形状レジストを形成するレンズ形状レジスト形成工程と、
   前記レンズ形状レジストをマスクにして、前記レンズ形状レジストと前記レンズ材層とをエッチングすることによって、前記レンズ材層から前記レンズを形成するエッチング工程とを含み、
   前記レンズ形成用レジストパターンの形成に用いるレチクルの開口パターンは、−４５°、０°、４５°および９０°の傾きを有する直線で描画した八角形であることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記レンズは、前記画素領域の周囲にも形成することを特徴とする、請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記画素領域の中心位置における前記レジストパターンの列方向の間隔が、当該画素領域内の周辺位置における前記レジストパターンの列方向の間隔よりも狭いことを特徴とする、請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。

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