JP2011023481A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路に入射した光の光閉じ込め効果を高め、集光率を高く維持することで、効率良く入射光を集光する。
【解決手段】固体撮像装置１００であって、画素毎にフォトダイオード１１１が形成された半導体基板１１０と、半導体基板１１０の上方に形成された絶縁層１２０であって、配線１２４ａが埋め込まれ、配線１２４ａの上面に拡散防止膜１２５ａが形成されている絶縁膜１２３ａを複数積層した構造を有し、かつ、凹部がフォトダイオード１１１の上方に形成されている絶縁層１２０と、凹部の側面及び底面に沿って凹部内に形成され、絶縁膜１２３ａ〜１２３ｃより屈折率が高いパッシベーション膜１３２と、凹部内におけるパッシベーション膜１３２によって囲まれる空間に埋め込まれ、絶縁膜１２３ａ〜１２３ｃより屈折率が高い埋め込み層１３３とを備え、拡散防止膜１２５ａ〜１２５ｃとパッシベーション膜１３２とは離間している。
【選択図】図１

Description

本発明は、受光部を備える固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、受光部上方に導波路が形成された固体撮像装置に関する。

一般に、固体撮像装置の１つであるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサでは、例えば、受光面において２次元マトリクス状に並べられた画素毎にフォトダイオードが設けられている。そして、受光時に各フォトダイオードに発生及び蓄積される信号電荷をＣＭＯＳ回路の駆動でフローティングディフュージョンに転送し、信号電荷を信号電圧に変換して読み取る構成となっている。

上記のようなＣＭＯＳセンサなどの固体撮像装置では、例えば、半導体基板の表面に上述のフォトダイオードが形成されており、その上層を被覆して酸化シリコンなどの絶縁膜が形成されている。そして、フォトダイオードへの光の入射を妨げないようにフォトダイオード領域を除く領域において絶縁膜中に配線層が形成された構成となっている。

しかしながら、上記のような固体撮像装置において、素子の微細化により受光面の面積が縮小されてきており、これに伴って入射光率が低下して感度特性が悪化するという問題がある。この対策として、オンチップレンズや層内レンズなどを用いて集光を行う構造が開発されて、特に、フォトダイオードの上方における絶縁膜中に、外部から入射する光をフォトダイオードに導波する光導波路を設けた固体撮像装置が開発された（特許文献１及び特許文献２参照）。

図６は、特許文献２に記載された従来の固体撮像装置３００の構成を示す構造断面図である。同図に示す固体撮像装置３００では、フォトダイオード３１１の上方における絶縁層３２０に対して凹部が形成される。このとき、絶縁層３２０には、複数の配線３２４ａ、３２４ｂ及び３２４ｃが形成されており、各配線の上面には拡散防止膜３２５ａ、３２５ｂ及び３２５ｃが形成されている。

また、酸化シリコンより屈折率が高い物質（以降、高屈折率物質と称する）である窒化シリコンから構成されるパッシベーション膜３３２が凹部の側面及び底面上に形成されている。さらに、パッシベーション膜３３２上に、酸化シリコンより屈折率の高い樹脂材料から構成され、入射光をフォトダイオード３１１に導波する光導波路として機能する埋め込み層３３３が埋め込まれている。

特許文献１には、図６に示す固体撮像装置３００において、パッシベーション膜３３２が形成されずに、凹部に埋め込み層３３３が埋め込まれた構造が開示されている。

このように、特許文献１及び特許文献２に記載の固体撮像装置は、フォトダイオードの上方に、絶縁膜より屈折率の高い物質で構成された光導波路が形成されているので、効率良く入射光をフォトダイオードに集光することができる。

特許第４１１７６７２号公報 特開２００８−１６６６７７号公報

しかしながら、上記従来技術では、光導波路の光閉じ込め効果が不十分となり、フォトダイオードへの集光率が低下するという課題がある。なぜなら、配線上部に形成される拡散防止膜の屈折率とパッシベーション膜の屈折率とが極めて近いため、図７に示すように、光導波路である埋め込み層３３３とパッシベーション膜３３２とに入射した光が、拡散防止膜３２５ａ、３２５ｂ及び３２５ｃを通して、外部に光が漏れるためである。

そこで、上記従来の課題に鑑み、本発明は、光導波路に入射した光の光閉じ込め効果を高め、集光率を高く維持することで、効率良く入射光を集光することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素を備える固体撮像装置であって、前記画素毎に、光電変換を行う受光部が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成された絶縁層であって、上面に拡散防止層が形成された配線が埋め込まれた絶縁膜を複数積層した構造を有し、かつ、前記受光部の上方に凹部が形成されている絶縁層と、前記凹部の側面及び底面に沿って前記凹部内に形成され、前記絶縁膜より屈折率が高いパッシベーション膜と、前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に埋め込まれ、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層とを備え、前記拡散防止層と前記パッシベーション膜とは、離間している。

これにより、光導波路に入射した光の光閉じ込め効果を高め、集光率を高く維持することで、効率良く入射光を集光することができる。本発明に係る固体撮像装置では、受光部の上方に形成された埋め込み層及びパッシベーション膜は絶縁膜よりも屈折率が高いので、これらは光導波路として機能する。さらに、パッシベーション膜と拡散防止膜とが接触しないように離間して形成されているので、パッシベーション膜を通過する光が拡散防止膜に漏れ出ることを低減することができる。よって、受光部に効率良く入射光を集光することができる。

また、前記固体撮像装置は、さらに、前記拡散防止層と前記パッシベーション膜との間における前記凹部の側面を覆うように形成され、前記パッシベーション膜より屈折率が低い内壁デポ膜を備えてもよい。

これにより、パッシベーション膜と拡散防止層との間に、パッシベーション膜より屈折率の低い内壁デポ膜を形成しているので、内壁デポ膜が入射光の漏れを低減する機能を果たすので、効率良く受光部に入射光を集光することができる。

また、前記内壁デポ膜は、前記凹部の側面及び底面を覆うように形成されていてもよい。

これにより、凹部の底面部分での光の漏れも低減することができるので、より効率良く受光部に入射光を集光することができる。

また、前記内壁デポ膜は、酸化シリコン膜であってもよい。

また、前記拡散防止層は、前記配線上と、前記凹部が形成される第１領域を含み、当該第１領域より大きな第２領域とのうち前記配線上のみに形成されてもよい。

これにより、配線上には必ず拡散防止層が形成されているので、配線材料が絶縁膜内に拡散してしまうことを防止するとともに、凹部が形成される領域より大きい領域には拡散防止層が形成されていないので、拡散防止層とパッシベーション膜との接触を防ぐことができる。よって、受光部に効率良く入射光を集光することができる。

また、前記配線は、前記絶縁膜の上面に形成された溝を充填するように形成され、前記拡散防止層は、前記配線及び前記絶縁膜上に形成され、前記拡散防止層には、前記第２領域に貫通孔が形成されていてもよい。

これにより、例えば、配線及び絶縁膜上に全面に拡散防止層を形成した上で、第２領域を除去すればよいので、簡単な工程により本発明に係る固体撮像装置を製造することができる。

また、前記パッシベーション膜は、さらに、前記絶縁層上に形成され、前記埋め込み層は、さらに、前記絶縁層上に形成されたパッシベーション膜上に形成されてもよい。

これにより、絶縁層上面の平坦性を高めることができるので、例えば、上方にカラーフィルタ及びマイクロレンズなどを容易に形成することができる。

また、前記半導体基板は、前記受光部が形成されている撮像領域と、前記撮像領域とは異なる領域であるパッド領域とを備え、前記固体撮像装置は、さらに、前記パッド領域の上方の前記絶縁層上に形成されたパッド電極を備え、前記パッシベーション膜は、前記パッド電極の上面の一部を覆うように形成され、前記撮像領域における前記半導体基板の表面から前記埋め込み層の上面までの距離と、前記パッド領域における前記半導体基板の表面から前記パッシベーション膜の上面までの距離とは等しくてもよい。

これにより、パッド電極上に必要以上に埋め込み層が形成されることを防ぐことができ、パッド電極の上面を露出させる工程を容易に行うことができる。

また、前記固体撮像装置は、さらに、前記絶縁層内に形成されたエッチングストップ層を備え、前記凹部の底面には、前記エッチングストップ層の上面が露出していてもよい。

これにより、凹部を容易に形成することができる。また、画素毎による凹部の深さのばらつきなどを低減することができるので、画素毎の光の集光効率のばらつきを低減することができる。

また、前記パッシベーション膜は、窒化シリコン膜であってもよい。

また、前記埋め込み層は、樹脂から構成されてもよい。

また、前記樹脂は、シロキサン系樹脂であってもよい。

また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の画素を備える固体撮像装置を製造する方法であって、半導体基板に、光電変換を行う受光部を前記画素毎に形成する工程と、絶縁膜に配線を埋め込み、当該配線の上面に拡散防止層を形成する工程を繰り返すことで、前記半導体基板の上方に、複数の前記絶縁膜を積層した構造を有する絶縁層を形成する工程と、凹部を前記絶縁層における前記受光部の上方に形成する工程と、前記凹部の側面を覆うように内壁デポ膜を形成する工程と、前記内壁デポ膜及び前記凹部の底面に沿って、前記内壁デポ膜及び前記凹部の底面で囲まれる空間内に、前記内壁デポ膜より屈折率が高いパッシベーション膜を形成する工程と、前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層を埋め込む工程とを含む。

また、複数の画素を備える固体撮像装置を製造する方法であって、半導体基板に、光電変換を行う受光部を前記画素毎に形成する工程と、絶縁膜に配線を埋め込み、当該配線の上面に拡散防止層を形成する工程を繰り返すことで、前記半導体基板の上方に、複数の前記絶縁膜を積層した構造を有する絶縁層を形成する工程と、凹部を前記絶縁層における前記受光部の上方に形成する工程と、前記凹部の側面及び底面に沿って前記凹部内に、前記絶縁膜より屈折率が高いパッシベーション膜を形成する工程と、前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層を埋め込む工程とを含み、前記絶縁層を形成する工程では、前記配線上と、前記凹部が形成される第１領域を含み、当該第１領域より大きな第２領域とのうち、前記配線上のみに前記拡散防止層を形成してもよい。

また、前記絶縁層を形成する工程は、前記絶縁膜に溝を形成する工程と、前記溝に前記配線を形成する工程と、前記配線及び前記絶縁膜上に前記拡散防止層を全面に形成する工程と、前記受光部上方における前記拡散防止層の前記第２領域を除去する工程とを含んでもよい。

本発明によれば、導波路に入射した光の光閉じ込め効果を高め、集光率を高く維持することで、効率良く入射光を集光することができる。

実施の形態１の固体撮像装置の構成の一例を示す構造断面図である。 実施の形態１の固体撮像装置の効果を説明するための断面模式図である。 実施の形態１の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態１の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態１の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態１の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態１の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の構成の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 実施の形態２の固体撮像装置の製造工程の一例を示す構造断面図である。 従来の固体撮像装置の構造を示す構造断面図である。 従来の固体撮像装置の課題を説明するための断面模式図である。

以下、本発明の各実施の形態に係る固体撮像装置について、ＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサ）を例として、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態の固体撮像装置は、受光部が形成された半導体基板と、配線が埋め込まれ、当該配線の上面に拡散防止層が形成されている絶縁膜を複数積層した構造を有し、かつ、半導体基板上に形成された絶縁層とを備える。絶縁層には、凹部が受光部の上方に形成されている。さらに、本実施の形態の固体撮像装置は、凹部の側面及び底面に沿って凹部内に形成され、絶縁膜より屈折率が高いパッシベーション膜と、凹部内におけるパッシベーション膜によって囲まれる空間に埋め込まれ、絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層とを備える。拡散防止層とパッシベーション膜とは離間しており、拡散防止層とパッシベーション膜との間には、パッシベーション膜より屈折率が低い内壁デポ膜が形成されていることを特徴とする。以下では、まず、本実施の形態の固体撮像装置の構成の一例について図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の固体撮像装置１００の構成の一例を示す構造断面図である。同図に示す固体撮像装置１００は、複数の画素が集積されて構成された固体撮像装置であって、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。なお、図１は、固体撮像装置１００の１つの画素の断面を示している。

同図に示すように、画素は、受光部などが形成された撮像領域である画素領域とパッド領域とを有する。固体撮像装置１００の各画素は、半導体基板１１０と、フォトダイオード１１１と、素子分離領域１１２と、ゲート絶縁膜１１３と、反射防止膜１１４と、ゲート電極１１５とを備え、これらは、画素領域に形成されている。

半導体基板１１０は、例えば、シリコン基板である。半導体基板１１０には、光が入射する受光面側に、画素毎にフォトダイオード１１１が形成されている。

フォトダイオード１１１は、光電変換を行う受光部の一例であって、ｎ型の電荷蓄積層１１１ａとその表層のｐ＋型の表面層１１１ｂとを備える。フォトダイオード１１１は、電荷蓄積層１１１ａと表面層１１１ｂとのｐｎ接合により構成されている。なお、フォトダイオード１１１の幅は、およそ０．７μｍである。

フォトダイオード１１１の側面には素子分離領域１１２が形成されている。素子分離領域１１２は、例えば、イオン注入などによりボロンなどの不純物が注入されることで形成される。

ゲート絶縁膜１１３及びゲート電極１１５は、フォトダイオード１１１に隣接して半導体基板１１０上に形成されている。ゲート絶縁膜１１３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜である。ゲート電極１１５は、例えば、金、白金などの金属である。

反射防止膜１１４は、フォトダイオード１１１に入射する光が半導体基板１１０の表面で反射されることを抑制するために形成されている。反射防止膜１１４は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、又は酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜により形成される。

なお、半導体基板１１０には、例えば、フォトダイオード１１１に生成及び蓄積される信号電荷、又は、信号電荷に応じた電圧をフローティングディフュージョン（図示せず）に読み取る信号読み取り部（ゲート電極１１５など）が形成されており、ゲート電極１１５への電圧の印加によって信号電荷が転送されるように構成されている。

さらに、本実施の形態の固体撮像装置１００は、半導体基板１１０の上方に形成された絶縁層１２０を備える。絶縁層１２０は、上面に拡散防止膜を備える配線が埋め込まれた絶縁膜を複数積層した構造を有する。絶縁層１２０は、図１に示すように、フォトダイオード１１１、反射防止膜１１４及びゲート絶縁膜１１３を被覆するように形成されている。ここでは、３層の配線層が形成された構造を例に挙げる。なお、ここで配線層とは、配線と、配線が形成された絶縁膜と、配線上面の拡散防止膜とで構成される。

図１に示す絶縁層１２０は、絶縁膜１２１と、エッチングストップ層１２２と、絶縁膜１２３ａと、配線１２４ａと、拡散防止膜１２５ａと、絶縁膜１２３ｂと、配線１２４ｂと、拡散防止膜１２５ｂと、絶縁膜１２３ｃと、配線１２４ｃと、拡散防止膜１２５ｃと、絶縁膜１２６とを備える。

半導体基板１１０上に、絶縁膜１２１と、エッチングストップ層１２２と、絶縁膜１２３ａと、拡散防止膜１２５ａと、絶縁膜１２３ｂと、拡散防止膜１２５ｂと、絶縁膜１２３ｃと、拡散防止膜１２５ｃと、絶縁膜１２６とが順に積層されている。絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃにはそれぞれ、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃが埋め込まれている。

絶縁膜１２１、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６はそれぞれ、例えば、酸化シリコンから構成され、屈折率は、例えば１．４５である。絶縁膜１２１及び１２６の膜厚はそれぞれ、例えば、２００ｎｍであり、絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃの膜厚はそれぞれ、例えば、３００ｎｍである。

エッチングストップ層１２２は、絶縁膜１２１と絶縁膜１２３ａとの間に形成され、上方からのエッチングを停止させる機能を有する。エッチングストップ層１２２は、例えば、所定の同一の条件下でエッチングされたときのエッチングレートが、絶縁膜１２３ａより遅い材料で構成される。一例として、エッチングストップ層１２２は、炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）膜又はＳｉＮ膜であって、膜厚は、５０ｎｍである。

配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃは、絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃに形成された溝を充填するように埋め込まれた銅配線である。このとき、例えば、ダマシンプロセスで形成されたタンタル／窒化タンタルからなるバリアメタル層が銅配線の外周部に形成される場合もある。このバリアメタル層は、銅原子が絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ及び１２３ｃに拡散することを防止する。配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃの膜厚はそれぞれ、例えば、２００ｎｍである。

拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃはそれぞれ、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃの上面を覆うように形成され、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃのそれぞれから銅原子が絶縁膜１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６に拡散することを防止する。拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃの膜厚はそれぞれ、例えば、５０ｎｍであり、屈折率は、例えば１．９〜２．０である。拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃは、例えば、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンから構成される。

また、図１に示すように、本実施の形態の固体撮像装置１００は、パッド領域において、絶縁層１２０の最上層である絶縁膜１２６上にパッド電極１２７が形成されている。パッド電極１２７は、例えばアルミニウムなどからなり、膜厚は、例えば６００ｎｍである。パッド電極１２７上には、後述する内壁デポ膜１３１とパッシベーション膜１３２とが堆積されている。そして、ドライエッチング工程などで、内壁デポ膜１３１とパッシベーション膜１３２とにワイヤボンディング用の開口部が形成されている。

さらに、図１に示すように、本実施の形態の固体撮像装置１００は、内壁デポ膜１３１と、パッシベーション膜１３２と、埋め込み層１３３とを備える。内壁デポ膜１３１、パッシベーション膜１３２及び埋め込み層１３３は、絶縁層１２０に形成された凹部に形成されている。

凹部は、フォトダイオード１１１の上方の領域に形成されており、上方に開口している。また、凹部は、複数の拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃを貫通している。凹部のアスペクト比は、１〜２程度又はそれ以上である。このとき、凹部の深さは、１５００ｎｍ程度が好ましい。

内壁デポ膜１３１は、凹部の内壁（側面）を被覆し、かつ、パッド電極１２７上に形成され、屈折率は、パッシベーション膜１３２より低く、例えば、酸化シリコン（屈折率１．４５）と同等である。内壁デポ膜１３１は、酸化シリコン膜、又は酸化炭化シリコン膜などである。また、内壁デポ膜１３１の平坦部における膜厚は、０．２〜０．３μｍ程度であり、凹部の側面における横方向の膜厚は、０．１μｍ程度である。

パッシベーション膜１３２は、凹部の側面及び底面に沿って凹部内、かつ、内壁デポ膜１３１上に形成され、屈折率は、絶縁層１２０及び内壁デポ膜１３１より高い。パッシベーション膜１３２は、例えば、窒化シリコン（屈折率１．９〜２．０）膜などである。また、パッシベーション膜１３２の平坦部における膜厚は、０．４μｍ程度であり、凹部の側面に沿って形成された領域における横方向の膜厚は、０．１μｍ程度である。

なお、絶縁層１２０の屈折率は、絶縁層１２０に含まれる絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６の屈折率のことである。ここで、絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６の屈折率が異なっている場合は、任意の１つ又は最も高い屈折率を絶縁層１２０の屈折率としてもよい。

なお、内壁デポ膜１３１とパッシベーション膜１３２とはともに、堆積時の異方性により開口縁部で厚く堆積し、凹部の底部近くで薄くなるようなプロファイルである。

埋め込み層１３３は、凹部内におけるパッシベーション膜１３２によって囲まれる空間に埋め込まれる。つまり、埋め込み層１３３は、パッシベーション膜１３２の上層において凹部に埋め込まれており、屈折率は、絶縁層１２０より高く、例えば、酸化シリコンよりも高い。

埋め込み層１３３は、周囲の絶縁層１２０より屈折率が高いため、入射する光の減衰量を低減しつつ、効率良くフォトダイオード１１１に光を導く光導波路として機能する。埋め込み層１３３は、凹部内を充填しており、凹部の外部（絶縁層１２０の平坦面上）での膜厚は、パッド電極１２７（６００ｎｍ程度）と略同一の０．６μｍ程度である。また、埋め込み層１３３は、例えばシロキサン系樹脂（屈折率１．７〜１．９）、又はポリイミドなどの高屈折率樹脂で構成され、シロキサン系樹脂が特に好ましい。

さらに、埋め込み層１３３を構成する樹脂中に、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウムなどの金属酸化物微粒子が含有されていてもよい。これにより、埋め込み層１３３の屈折率が、１．８〜１．９に高められている。

さらに、図１に示すように、本実施の形態の固体撮像装置１００は、平坦化樹脂層１４１と、カラーフィルタ１４２と、平坦化膜１４３と、マイクロレンズ１４４とを備える。

平坦化樹脂層１４１は、埋め込み層１３３上に形成され、例えば、カラーフィルタ１４２を接着するための接着層としても機能する。カラーフィルタ１４２は、例えば、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色のカラーフィルタ（図１には１色分のカラーフィルタを図示）が画素毎に平坦化樹脂層１４１上に形成される。

平坦化膜１４３は、カラーフィルタ１４２の色毎による段差を低減するための平坦化層であり、カラーフィルタ１４２上に形成される。マイクロレンズ１４４は、平坦化膜１４３上に形成され、フォトダイオード１１１に光を集光する。

なお、パッド領域には、カラーフィルタ１４２は形成されておらず、パッド電極１２７の上層には、パッシベーション膜１３２、埋め込み層１３３、平坦化樹脂層１４１と、マイクロレンズ１４４を構成する樹脂層とが積層し、パッド電極１２７の上面を露出させるように開口部が形成されている。

以上の構成に示すように、本実施の形態の固体撮像装置１００は、フォトダイオード１１１の上方に凹部が形成された絶縁層１２０を備え、凹部には、内壁デポ膜１３１、パッシベーション膜１３２、及び埋め込み層１３３が形成されている。絶縁層１２０より屈折率が高い埋め込み層１３３が形成されており、かつ、パッシベーション膜１３２と絶縁層１２０（拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃ）とは離間しており、その間にパッシベーション膜１３２より屈折率が低い内壁デポ膜１３１が形成されている。

以上の構成により、本実施の形態の固体撮像装置１００は、以下のような効果を奏する。図２は、本実施の形態の固体撮像装置１００の効果を説明するための断面模式図である。

本実施の形態の固体撮像装置１００では、フォトダイオード１１１の上方に、高屈折率物質から構成され、光導波路として機能する埋め込み層１３３が形成されているので、入射する光の減衰量を低減しつつ、効率良く光をフォトダイオード１１１に集光することができる。このとき、パッシベーション膜１３２も絶縁層１２０より屈折率が高いため、光導波路として機能する。

さらに、パッシベーション膜１３２より屈折率の低い内壁デポ膜１３１が、パッシベーション膜１３２と各拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃとの間に形成されるため、パッシベーション膜１３２から拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃを通して入射光が拡散する光漏れ量を低減できる。このため、フォトダイオード１１１への集光率を、内壁デポ膜１３１を形成しない場合に比べて、高く維持できる。なぜなら、内壁デポ膜１３１の屈折率は、パッシベーション膜１３２の屈折率より低いため、パッシベーション膜１３２を通過する入射光は、内壁デポ膜１３１内に透過しにくいためである。

なお、パッシベーション膜１３２と各拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃはそれぞれ、酸化シリコン膜より屈折率が高く、極めて互いの屈折率が近い。そのため、従来のように、拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃとパッシベーション膜１３２とが離間していない場合は、拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃ付近では導波路（埋め込み層１３３）への光閉じ込め効果が弱くなり、光漏れが発生する（図７参照）。

（製造方法）
次に、本実施の形態の固体撮像装置１００の製造方法について、図面を参照して説明する。図３Ａ〜図３Ｅは、本実施の形態の固体撮像装置１００の製造工程の一例を示す構造断面図である。

まず、図３Ａに示すように、半導体基板１１０にフォトダイオード１１１と信号読み取り部（ゲート絶縁膜１１３及びゲート電極１１５など）とを形成すると共に、半導体基板１１０の上方に、絶縁層１２０を形成する。具体的には、以下の通りである。

例えば、画素領域において、半導体基板１１０にｎ型の電荷蓄積層１１１ａとその表層のｐ＋型の表面層１１１ｂとを形成することで、ｐｎ接合を有するフォトダイオード１１１を形成する。このとき、素子分離領域１１２もイオン注入などにより形成する。そして、フォトダイオード１１１上にゲート絶縁膜１１３、及び、窒化シリコン膜からなる反射防止膜１１４を形成する。なお、ゲート絶縁膜１１３は、フォトダイオード１１１の隣接領域上にも形成する。

さらに、フォトダイオード１１１に隣接して、ゲート電極１１５、及びフローティングディフュージョンなどを形成する。なお、これらのゲート絶縁膜１１３、ゲート電極１１５及びフローティングディフュージョンが、フォトダイオード１１１に生成及び蓄積される信号電荷又は信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する。

次に、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより、フォトダイオード１１１を被覆して、画素領域とパッド領域との全面に、２００ｎｍの酸化シリコンを堆積させることで絶縁膜１２１を形成する。続いて、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜又はＳｉＮ膜を絶縁膜１２１上に堆積することで、エッチングストップ層１２２を形成する。

さらに、形成したエッチングストップ層１２２上に、複数の配線層を形成する。なお、１つの配線層は、絶縁膜、配線及び拡散防止膜を備える。本実施の形態では、上述のように３層の配線層を形成する。

具体的には、まず、エッチングストップ層１２２上に、３００ｎｍの酸化シリコンを堆積することで、絶縁膜１２３ａを形成する。

次に、例えば、エッチング加工により絶縁膜１２３ａに配線１２４ａ用の深さ２００ｎｍの溝を形成し、さらに、スパッタリングにより配線用溝の内壁を被覆してタンタル／酸化タンタルを成膜してバリアメタル層（図示せず）を形成する。次に、銅のシード層を形成し、電解メッキ処理により全面に銅を成膜し、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などにより配線用溝の外部に形成された銅を除去することで、配線１２４ａを形成する。このとき、配線用溝の外部に形成されたバリアメタル層（図示せず）も除去される。

次に、配線１２４ａの上面にＣＶＤ法により、５０ｎｍの窒化シリコン又は炭化シリコンを堆積させることで、拡散防止膜１２５ａを形成する。これにより、絶縁膜１２３ａ、配線１２４ａ及び拡散防止膜１２５ａを備える配線層が形成される。

次に、本実施の形態の固体撮像装置１００が備える配線層の数（図１の例では、３つ）に応じて、以上のような絶縁膜１２３ａ、配線１２４ａ及び拡散防止膜１２５ａの形成工程を繰り返す。具体的には、絶縁膜１２３ｂ、配線１２４ｂ、拡散防止膜１２５ｂ、絶縁膜１２３ｃ、配線１２４ｃ及び拡散防止膜１２５ｃを形成する。

なお、上記の配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃはそれぞれ、例えば、デュアルダマシンプロセスにより、配線用溝の底面から下層配線への開口部内におけるコンタクト部と一体に形成された配線構造を形成してもよい。

次に、最上層の配線層が備える拡散防止膜である拡散防止膜１２５ｃ上に、ＣＶＤ法などを用いて２００ｎｍの酸化シリコンを堆積させることで、絶縁膜１２６を形成する。以上の工程により、絶縁層１２０が半導体基板１１０の上方に形成される。

さらに、絶縁膜１２６上のパッド領域に、パッド電極１２７を形成する。パッド電極１２７は、例えば、６００ｎｍのアルミニウムを絶縁膜１２６上に全面蒸着し、エッチング又はリフトオフ法などにより形成する。

次に、図３Ｂに示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの異方性エッチングを施すことで、絶縁層１２０における、フォトダイオード１１１の上方の領域に凹部１５０を形成する。凹部１５０は、エッチングストップ層１２２の上面が露出するまで絶縁層１２０をエッチングすることで形成される。

例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコンなどの各層を構成する材料に応じて条件を変更しながらエッチングを進行させることで、絶縁膜１２６、拡散防止膜１２５ｃ、絶縁膜１２３ｃ、拡散防止膜１２５ｂ、絶縁膜１２３ｂ、拡散防止膜１２５ａ及び絶縁膜１２３ａを順次エッチングすることで、エッチングストップ層１２２を露出させる。

このようにして、例えば、開口直径が０．８μｍ程度であり、アスペクト比は１〜２程度又はそれ以上である凹部１５０を形成する。

次に、図３Ｃに示すように、例えば、成膜温度が３８０℃程度のプラズマＣＶＤ法により、凹部１５０の内壁及び底面を被覆し、かつ、パッド電極１２７を覆うように、平面部の厚さが２００ｎｍとなるように酸化シリコン又は酸窒化シリコンを堆積させることで、酸化シリコン膜と同等の屈折率をもつ内壁デポ膜１３１を形成する。さらに、内壁デポ膜１３１上に、内壁デポ膜１３１よりも高い屈折率を有する窒化シリコンを、平面部での厚さが４００ｎｍとなるように堆積させることで、パッシベーション膜１３２を形成する。

次に、図３Ｄに示すように、例えば、成膜温度が４００℃程度のスピンコート法により、酸化チタンなどの金属酸化物微粒子を含有するシロキサン系樹脂を０．５μｍ程度の膜厚で塗布する。塗布後に、必要に応じて、例えば３００℃程度のポストベーク処理を行う。これにより、凹部１５０内においてパッシベーション膜１３２に囲まれる空間に、絶縁層１２０が備える絶縁膜（絶縁膜１２３ａなど）よりも高い屈折率を有する埋め込み層１３３を形成する。また、埋め込み層１３３をポリイミド樹脂で構成する場合には、例えば３５０℃程度の温度で成膜できる。

なお、埋め込み層１３３は、絶縁層１２０上の平坦部に形成されたパッシベーション膜１３２上にも形成されている。このとき、埋め込み層１３３は、パッド電極１２７上には形成されていないことが望ましい。すなわち、画素領域における半導体基板１１０の表面から埋め込み層１３３の上面までの距離と、パッド領域における半導体基板１１０の表面からパッシベーション膜１３２の上面までの距離とが等しいことが望ましい。

なぜなら、パッド電極１２７上に形成される層は、後述するようにエッチングにより除去するため、容易に及び短時間で除去するためには、パッド電極１２７上に形成される層は薄いことが好ましいからである。

次に、図３Ｅに示すように、埋め込み層１３３上に、例えば、スピンコート法などにより、接着層としても機能する平坦化樹脂層１４１を形成する。さらに、平坦化樹脂層１４１上に、例えば、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色のカラーフィルタ１４２を画素毎に形成する。

さらに、カラーフィルタ１４２上層に平坦化膜１４３を形成し、形成した平坦化膜１４３上にマイクロレンズ１４４を形成する。その後、ワイヤボンディングを行うためにパッド電極１２７の上面の少なくとも一部を露出させる必要があるため、エッチングにより、パッド電極１２７上に形成されている材料を除去する。例えば、内壁デポ膜１３１、パッシベーション膜１３２、平坦化樹脂層１４１、及び平坦化膜１４３などをエッチングする。

以上の工程により、図１に示す本実施の形態の固体撮像装置１００を製造することができる。

以上のように、本実施の形態の固体撮像装置１００によれば、イメージセンサで最も重要な役割であるレンズから受光部への入射光の集光を最大限に行うことができる。つまり、本実施の形態の固体撮像装置１００は、高感度な性能と高信頼性（すなわち、高耐熱性）とを実現することができる。

なお、本実施の形態の固体撮像装置１００では、パッド電極１２７上に形成されるパッシベーション膜１３２が凹部内に埋め込まれる高屈折率物質としても利用された構成となっている。したがって、光導波路となる埋め込み層１３３を設けても、より簡単な工程で製造可能な構成となっている。

また、本実施の形態の固体撮像装置１００では、例えば、同一チップ上にロジック回路などが混載された構成とすることも可能である。この場合、光導波路の一部を構成するパッシベーション膜１３２は、ロジック回路などの他の領域においてもパッシベーション膜として用いられる。

なお、内壁デポ膜１３１は、パッシベーション膜１３２と拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃとの間に形成されていればよく、凹部１５０の底面には形成されていなくてもよい。内壁デポ膜１３１が凹部１５０の底面に形成されていない場合、パッシベーション膜１３２は、内壁デポ膜１３１と凹部１５０の底面に沿って、内壁デポ膜１３１と凹部１５０の底面とで囲まれる空間内に形成される。

また、本実施の形態の固体撮像装置１００は、エッチングストップ層１２２を備えなくてもよい。エッチングストップ層１２２を備えない場合は、絶縁層１２０に凹部１５０を形成する際に、まず、凹部の底面が拡散防止膜１２５ａに到達した時点で速やかにエッチングを停止させる。さらに、拡散防止膜１２５ａを除去した後、下部の絶縁膜１２１の一部を除去する。これにより、各画素のエッチング深さのばらつきを最小限とすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態の固体撮像装置は、実施の形態１の固体撮像装置と同様にパッシベーション膜と拡散防止層とが離間していることを特徴とする。具体的には、本実施の形態の固体撮像装置は、実施の形態１の内壁デポ膜を備えずに、拡散防止層が、配線上面と、受光部の上方における凹部が形成される領域を含み、当該領域より大きい領域とのうちでは配線上面のみに形成されている。以下では、まず、本実施の形態の固体撮像装置の構成の一例について図４を用いて説明する。

図４は、本実施の形態の固体撮像装置２００の構成の一例を示す構造断面図である。同図に示す固体撮像装置２００は、複数の画素が集積されて構成された固体撮像装置であって、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。なお、図４は、固体撮像装置２００の１つの画素の断面を示している。

図４に示す固体撮像装置２００は、図１の固体撮像装置１００と比較すると、絶縁層１２０の代わりに絶縁層２２０を備え、パッシベーション膜１３２の代わりにパッシベーション膜２３２を備え、内壁デポ膜１３１を備えない点が異なっている。なお、図４では、実施の形態１の固体撮像装置１００と同じ構成には同じ参照符号を付している。以下では、実施の形態１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

絶縁層２２０は、図１の絶縁層１２０と比較すると、拡散防止膜１２５ａ、１２５ｂ及び１２５ｃの代わりに拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃを備える点が異なっている。他の構成は、実施の形態１の絶縁層１２０と同じである。

拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃはそれぞれ、フォトダイオード１１１の上方の所定の領域が取り除かれて形成された貫通孔が形成されている。なお、この貫通孔には、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃのそれぞれの上に形成される絶縁膜１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６と、パッシベーション膜２３２と、埋め込み層１３３とが形成されている。

拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃの膜厚は、例えば、５０ｎｍであり、屈折率は、１．９〜２．０である。また、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃは、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンから構成される。

なお、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃはそれぞれ、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃ上と、フォトダイオード１１１上方の凹部が形成される領域を含み、当該領域より大きな領域とのうち、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃ上のみに形成されていればよい。すなわち、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃにはそれぞれ、凹部が形成される領域を含み、当該領域より大きい領域に貫通孔が形成されている。例えば、凹部の幅はおよそ０．８μｍであり、貫通孔の幅はおよそ１．０μｍである。

パッシベーション膜２３２は、凹部の側面及び底面を覆うように形成され、屈折率は、絶縁層２２０よりも高い。パッシベーション膜２３２は、例えば、窒化シリコン膜などであり、膜厚は、０．４μｍ程度である。

なお、絶縁層２２０の屈折率は、絶縁層２２０に含まれる絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６の屈折率である。ここで、絶縁膜１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６の屈折率が異なっている場合は、任意の１つ、又は、最も高い屈折率が絶縁層２２０の屈折率である。

以上の構成に示すように、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃはそれぞれ、凹部が形成される領域を含み、当該領域よりも大きい領域が除去されている。したがって、図４に示すように、凹部の側面には、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃは露出せず、絶縁膜１２３ｂ、１２３ｃ及び１２６が露出している。つまり、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃと、凹部を覆うように形成されるパッシベーション膜２３２との間は離間している。

これにより、光導波路として機能する埋め込み層１３３及びパッシベーション膜２３２を通過する光が、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃに漏れ出ることを防止することができる。よって、光導波路の光閉じ込め効率を高めることができ、効率良くフォトダイオード１１１に集光することができる。

（製造方法）
次に、本実施の形態の固体撮像装置２００の製造方法について、図面を参照して説明する。

本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃのそれぞれを形成する毎に、フォトダイオード１１１の上方の拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃの領域を除去する。ここで、後に形成する凹部の開口の面積よりも大きく、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃを凹部を形成する前に除去する。

これにより、パッシベーション膜２３２と拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃとを直接接触させることなく、その間に酸化シリコン膜を形成することが可能である。つまり、実施の形態１で導入した内壁デポ膜１３１を形成する必要がなく、実施の形態１と同等の集光率の向上を実現できる。

図５Ａ〜図５Ｋは、本実施の形態の固体撮像装置２００の製造工程の一例を示す構造断面図である。

まず、図５Ａに示すように、例えば、実施の形態１と同様にして、半導体基板１１０に、フォトダイオード１１１と素子分離領域１１２とを形成し、半導体基板１１０上にゲート絶縁膜１１３を形成し、ゲート絶縁膜１１３上に反射防止膜１１４とゲート電極１１５とを形成する。さらに、実施の形態１と同様にして、半導体基板１１０の上方に、絶縁膜１２１とエッチングストップ層１２２とを形成し、エッチングストップ層１２２上に絶縁膜１２３ａと配線１２４ａと拡散防止膜２２５ａとを形成する。

次に、図５Ｂに示すように、ドライエッチング処理により、フォトダイオード１１１の上方の拡散防止膜２２５ａの一部の領域を除去することで、拡散防止膜２２５ａに貫通孔２５０ａを形成する。このとき除去する領域の大きさ、すなわち、貫通孔２５０ａの大きさは、後に形成する凹部の大きさより大きい。

次に、図５Ｃに示すように、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜１２３ｂを拡散防止膜２２５ａ上及び貫通孔２５０ａ内に形成する。さらに、例えば、実施の形態１と同様にして、絶縁膜１２３ｂに配線１２４ｂを形成し、形成した配線１２４ｂ上及び絶縁膜１２３ｂ上に、ＣＶＤ法により、窒化シリコン又は炭化シリコンを堆積させることで、拡散防止膜２２５ｂを形成する。

さらに、図５Ｄに示すように、ドライエッチング処理により、フォトダイオード１１１の上方の拡散防止膜２２５ｂの一部の領域を除去することで、拡散防止膜２２５ｂに貫通孔２５０ｂを形成する。このとき除去する領域の大きさ、すなわち、貫通孔２５０ｂの大きさは、後に形成する凹部の大きさより大きい。

次に、図５Ｅに示すように、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜１２３ｃを拡散防止膜２２５ｂ上及び貫通孔２５０ｂ内に形成する。さらに、例えば、実施の形態１と同様にして、絶縁膜１２３ｃに配線１２４ｃを形成し、形成した配線１２４ｃ上及び絶縁膜１２３ｃ上に、ＣＶＤ法により、窒化シリコン又は炭化シリコンを堆積させることで、拡散防止膜２２５ｃを形成する。

さらに、図５Ｆに示すように、ドライエッチング処理により、フォトダイオード１１１の上方の拡散防止膜２２５ｃの一部の領域を除去することで、拡散防止膜２２５ｃに貫通孔２５０ｃを形成する。このとき除去する領域の大きさ、すなわち、貫通孔２５０ｃの大きさは、後に形成する凹部の大きさより大きい。

次に、図５Ｇに示すように、ＣＶＤ法などを用いて絶縁膜１２６を拡散防止膜２２５ｃ上及び貫通孔２５０ｃ内に形成する。さらに、パッド領域において、形成した絶縁膜１２６上にパッド電極１２７を形成する。パッド電極１２７の形成方法は、例えば、実施の形態１と同じである。

次に、図５Ｈに示すように、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングを施すことで、絶縁層２２０における、フォトダイオード１１１の上方の領域に凹部２５０を形成する。本実施の形態では、凹部２５０を形成すべき領域には、拡散防止膜は既に除去されている。このため、絶縁膜１２６、１２３ｃ、１２３ｂ及び１２３ａを同一の材料で構成した場合は、エッチング条件を変更することなく、エッチングストップ層１２２が露出するまで絶縁層２２０をエッチングすることができる。

このようにして、例えば、開口直径が０．８μｍ程度であり、アスペクト比は１〜２程度又はそれ以上である凹部２５０を形成する。

次に、図５Ｉに示すように、例えば、成膜温度が３８０℃程度のプラズマＣＶＤ法により、凹部２５０の内壁及び底面を被覆し、かつ、パッド電極１２７を覆うように、例えば、窒化シリコンを堆積させることで、酸化シリコンよりも高い屈折率を有するパッシベーション膜１３２を形成する。

次に、図５Ｊに示すように、例えば、成膜温度が４００℃程度のスピンコート法により、酸化チタンなどの金属酸化物微粒子を含有するシロキサン系樹脂を０．５μｍ程度の膜厚で塗布する。塗布後に、必要に応じて、例えば３００℃程度のポストベーク処理を行う。これにより、凹部２５０内においてパッシベーション膜２３２に囲まれる空間に、絶縁層２２０が備える絶縁膜（絶縁膜１２３ａなど）よりも高い屈折率を有する埋め込み層１３３を形成する。

次に、図５Ｋに示すように、実施の形態１と同様にして、平坦化樹脂層１４１と、カラーフィルタ１４２と、平坦化膜１４３と、マイクロレンズ１４４とを形成する。その後、ワイヤボンディングを行うためにパッド電極１２７の上面の少なくとも一部を露出させる必要があるため、エッチングにより、パッド電極１２７上に形成されている材料を除去する。

以上の工程により、図４に示す本実施の形態の固体撮像装置２００を製造することができる。

以上のように、本実施の形態の固体撮像装置１００によれば、イメージセンサで最も重要な役割であるレンズから受光部への入射光の集光を最大限に行うことができる。つまり、本実施の形態の固体撮像装置１００は、高感度な性能と高信頼性（すなわち、高耐熱性）とを実現することができる。

以上、本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記の各実施の形態で説明した各層の厚さ、材料は、あくまで一例であって限定されるものではない。例えば、凹部の底面はフォトダイオード１１１に近い方が望ましいため、絶縁膜１２１をより薄くしてもよい。

また、実施の形態２において、拡散防止膜２２５ａ、２２５ｂ及び２２５ｃを、配線１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃ上面のみを残して除去してもよい。つまり、拡散防止膜は、配線上面のみに形成されていてもよい。具体的には、拡散防止膜が凹部の側面に露出していなければよく、より具体的には、拡散防止膜は、凹部に形成される高屈折率材料からなる埋め込み層及びパッシベーション膜と接触していなければよい。

本発明に係る固体撮像装置は、導波路に入射した光の光閉じ込め効果を高め、集光率を高く維持することで、効率良く入射光を集光することができるという効果を奏し、例えば、デジタルカメラなどのイメージセンサとして利用することができる。

１００、２００、３００ 固体撮像装置
１１０ 半導体基板
１１１、３１１ フォトダイオード
１１１ａ 電荷蓄積層
１１１ｂ 表面層
１１２ 素子分離領域
１１３ ゲート絶縁膜
１１４ 反射防止膜
１１５ ゲート電極
１２０、２２０、３２０ 絶縁層
１２１、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２６ 絶縁膜
１２２ エッチングストップ層
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ 配線
１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃ 拡散防止膜
１２７ パッド電極
１３１ 内壁デポ膜
１３２、２３２、３３２ パッシベーション膜
１３３、３３３ 埋め込み層
１４１ 平坦化樹脂層
１４２ カラーフィルタ
１４３ 平坦化膜
１４４ マイクロレンズ
１５０、２５０ 凹部
２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ 貫通孔

Claims (15)

1. 複数の画素を備える固体撮像装置であって、
   前記画素毎に、光電変換を行う受光部が形成された半導体基板と、
   前記半導体基板の上方に形成された絶縁層であって、上面に拡散防止層が形成された配線が埋め込まれた絶縁膜を複数積層した構造を有し、かつ、前記受光部の上方に凹部が形成されている絶縁層と、
   前記凹部の側面及び底面に沿って前記凹部内に形成され、前記絶縁膜より屈折率が高いパッシベーション膜と、
   前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に埋め込まれ、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層とを備え、
   前記拡散防止層と前記パッシベーション膜とは、離間している
   固体撮像装置。
2. 前記固体撮像装置は、さらに、
   前記拡散防止層と前記パッシベーション膜との間における前記凹部の側面を覆うように形成され、前記パッシベーション膜より屈折率が低い内壁デポ膜を備える
   請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記内壁デポ膜は、前記凹部の側面及び底面を覆うように形成されている
   請求項２記載の固体撮像装置。
4. 前記内壁デポ膜は、酸化シリコン膜である
   請求項２又は３記載の固体撮像装置。
5. 前記拡散防止層は、前記配線上と、前記凹部が形成される第１領域を含み、当該第１領域より大きな第２領域とのうち前記配線上のみに形成される
   請求項１記載の固体撮像装置。
6. 前記配線は、前記絶縁膜の上面に形成された溝を充填するように形成され、
   前記拡散防止層は、前記配線及び前記絶縁膜上に形成され、
   前記拡散防止層には、前記第２領域に貫通孔が形成されている
   請求項５記載の固体撮像装置。
7. 前記パッシベーション膜は、さらに、前記絶縁層上に形成され、
   前記埋め込み層は、さらに、前記絶縁層上に形成されたパッシベーション膜上に形成される
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
8. 前記半導体基板は、
   前記受光部が形成されている撮像領域と、
   前記撮像領域とは異なる領域であるパッド領域とを備え、
   前記固体撮像装置は、さらに、
   前記パッド領域の上方の前記絶縁層上に形成されたパッド電極を備え、
   前記パッシベーション膜は、前記パッド電極の上面の一部を覆うように形成され、
   前記撮像領域における前記半導体基板の表面から前記埋め込み層の上面までの距離と、前記パッド領域における前記半導体基板の表面から前記パッシベーション膜の上面までの距離とは等しい
   請求項７記載の固体撮像装置。
9. 前記固体撮像装置は、さらに、前記絶縁層内に形成されたエッチングストップ層を備え、
   前記凹部の底面には、前記エッチングストップ層の上面が露出している
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
10. 前記パッシベーション膜は、窒化シリコン膜である
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
11. 前記埋め込み層は、樹脂から構成される
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
12. 前記樹脂は、シロキサン系樹脂である
    請求項１１記載の固体撮像装置。
13. 複数の画素を備える固体撮像装置を製造する方法であって、
    半導体基板に、光電変換を行う受光部を前記画素毎に形成する工程と、
    絶縁膜に配線を埋め込み、当該配線の上面に拡散防止層を形成する工程を繰り返すことで、前記半導体基板の上方に、複数の前記絶縁膜を積層した構造を有する絶縁層を形成する工程と、
    凹部を前記絶縁層における前記受光部の上方に形成する工程と、
    前記凹部の側面を覆うように内壁デポ膜を形成する工程と、
    前記内壁デポ膜及び前記凹部の底面に沿って、前記内壁デポ膜及び前記凹部の底面で囲まれる空間内に、前記内壁デポ膜より屈折率が高いパッシベーション膜を形成する工程と、
    前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層を埋め込む工程とを含む
    固体撮像装置の製造方法。
14. 複数の画素を備える固体撮像装置を製造する方法であって、
    半導体基板に、光電変換を行う受光部を前記画素毎に形成する工程と、
    絶縁膜に配線を埋め込み、当該配線の上面に拡散防止層を形成する工程を繰り返すことで、前記半導体基板の上方に、複数の前記絶縁膜を積層した構造を有する絶縁層を形成する工程と、
    凹部を前記絶縁層における前記受光部の上方に形成する工程と、
    前記凹部の側面及び底面に沿って前記凹部内に、前記絶縁膜より屈折率が高いパッシベーション膜を形成する工程と、
    前記凹部内における前記パッシベーション膜によって囲まれる空間に、前記絶縁膜より屈折率が高い埋め込み層を埋め込む工程とを含み、
    前記絶縁層を形成する工程では、
    前記配線上と、前記凹部が形成される第１領域を含み、当該第１領域より大きな第２領域とのうち、前記配線上のみに前記拡散防止層を形成する
    固体撮像装置の製造方法。
15. 前記絶縁層を形成する工程は、
    前記絶縁膜に溝を形成する工程と、
    前記溝に前記配線を形成する工程と、
    前記配線及び前記絶縁膜上に前記拡散防止層を全面に形成する工程と、
    前記受光部上方における前記拡散防止層の前記第２領域を除去する工程とを含む
    請求項１４記載の固体撮像装置の製造方法。

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