JP2014003333A - 固体撮像装置、固体撮像装置を用いた撮像システム及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導波路を有する固体撮像装置において、反射防止膜の光学特性の低下を抑制する。
【解決手段】 半導体基板に配された光電変換部と、光電変換部の上に配された反射防止として機能する第１の絶縁膜と、光電変換部に対応して第１の絶縁膜の上に配された第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜の上に底面が配されたコアと、クラッドとを有する導波路と、を有する固体撮像装置の製造方法において、光電変換部の上部に配された部材の一部を異方性のエッチングにて除去し開口を形成することでクラッドを構成する工程と、開口にコアを形成する工程と、を有し、開口を形成する工程において、部材がエッチングされる速度よりも第２の絶縁膜がエッチングされる速度が低い条件で、部材がエッチングされる。
【選択図】 図６

Description

本発明は固体撮像装置、固体撮像装置を用いた撮像システム及び固体撮像装置の製造方法に関する。

近年、光電変換部に入射する光量を増やすため、導波路を有する固体撮像装置が提案されている。特許文献１には、導波路を有する固体撮像装置において、導波路を形成する際のエッチングストップ膜と、受光部上の反射防止膜とを兼ねることが記載されている。

また、特許文献２には、コンタクト用の開口を形成するためのエッチングにおける、エッチングストップ膜を画素部に設けることが開示されている。

特開２００６−１９１０００号公報 特開２００８−０４１７２６号公報

特許文献１の導波路を形成する際のエッチングストップ膜は、その一部がエッチングされて膜厚が変わってしまう、又はエッチングのダメージを受ける可能性がある。このため、反射防止膜としての光学特性が低下してしまう可能性がある。

また、特許文献２では、画素部以外の領域におけるコンタクト用の開口を形成するためのエッチングにおけるエッチングストップ膜については考慮されていない。エッチングの際にダメージが生じると、ノイズが生じてしまい、画像の品質が低下する可能性がある。

本発明は上記の課題の少なくとも一つを解決することを目的とする。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に配された光電変換部と、前記光電変換部の上に配された反射防止として機能する第１の絶縁膜と、前記光電変換部に対応して前記第１の絶縁膜の上に配された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の上に底面が配されたコアと、クラッドとを有する導波路と、を有する固体撮像装置の製造方法において、前記光電変換部の上部に配された部材の一部をエッチングにて除去し開口を形成することで前記クラッドを構成する工程と、前記開口にコアを形成する工程と、を有し、前記開口を形成する工程において、前記部材がエッチングされる速度よりも前記第２の絶縁膜がエッチングされる速度が低い条件で、前記部材がエッチングされる。

本発明の固体撮像装置は、半導体基板に配された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の上に配置された反射防止膜として機能する第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に、前記複数の光電変換部に対応して設けられた複数の第２の絶縁膜と、底面が前記第２の絶縁膜と接し、前記第２の絶縁膜と同じ材料からなるコアと、クラッドとを有する複数の導波路と、を有する。

本発明の固体撮像装置の製造方法によって、例えば、導波路を有する固体撮像装置において、反射防止膜の光学特性の低下を抑制することが可能となる。

実施例１の固体撮像装置の画素セルの回路図。 実施例１の固体撮像装置の画素セルの平面レイアウトを示す図。 実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１の固体撮像装置の断面模式図。 実施例１を説明する平面レイアウトを示す模式図。 実施例１の変形例を説明する平面レイアウトを示す模式図。 実施例２の固体撮像装置の断面模式図。 固体撮像装置及び撮像システムを説明するブロック図。 実施例４の固体撮像装置の製造方法を示す図。 実施例５の固体撮像装置の断面模式図。 実施例５の固体撮像装置の製造方法を示す図。 実施例６の固体撮像装置の断面模式図。 実施例７の固体撮像装置の断面模式図。 実施例８の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例８の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例８の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例８の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例８の固体撮像装置を説明するための断面模式図。 実施例９の固体撮像装置を説明するための断面模式図。

本発明は、例えば、半導体基板に配された光電変換部と、第１の絶縁膜と、第２の絶縁膜と、導波路と、を有する固体撮像装置の製造方法に関する。第１の絶縁膜は、光電変換部の上に配された反射防止として機能する。第２の絶縁膜は、光電変換部に対応して前記第１の絶縁膜の上に配されている。そして、導波路は、第２の絶縁膜の上に底面が配されたコアと、クラッドとを有する。ここで、固体撮像装置の製造方法は、光電変換部の上部に配された部材の一部をエッチングにて除去し開口を形成することでクラッドを構成する工程と、開口にコアを形成する工程と、を有する。そして、開口を形成する工程において、部材がエッチングされる速度よりも第２の絶縁膜がエッチングされる速度が低い条件で、部材がエッチングされる。このような製造方法によって、反射防止膜の光学特性の低下を抑制することが可能となる。

また、固体撮像装置は、半導体基板に配された複数の光電変換部と、複数の光電変換部の上に配置された反射防止膜として機能する第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の上に、複数の光電変換部に対応して設けられた複数の第２の絶縁膜と、を有する。そして、更に、固体撮像装置は、底面が前記第２の絶縁膜と接し、前記第２の絶縁膜と同じ材料からなるコアと、クラッドとを有する複数の導波路を有する。このような構成によって、固体撮像装置の感度を向上することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。ここで、一般の半導体装置、及び製造方法に準ずる箇所については、詳細な記載を省略する。また、窒化シリコンの屈折率は酸化シリコンの屈折率よりも高く、酸窒化シリコンの屈折率はそれらの間の値になるものとする。例えば、窒化シリコンの屈折率は約１．７５〜２．３４であり、酸化シリコンの屈折率は約１．３５〜１．５４であるとする。また、例えば可視光の波長は、約３６０〜８３０ｎｍの範囲であるとする（岩波 理化学辞典 第５版）。

また、開口とは、複数の層間絶縁膜を貫通する場合あるいは貫通しない場合（凹部）のいずれの場合も含み、孔とも言える。開口を用いる構成として、実施例では導波路の構成を説明するが、限定されない。また、本発明は半導体装置一般に適用可能である。また、エッチング選択比とは、ある部材のエッチングされる速度に対する別の部材のエッチングされる速度の比であり、大きいほど別の部材のみがエッチングされる。エッチング選択比が小さいほど、ある部材もエッチングされることを示す。同じ材料とは、主成分が同一材料からなるものであり、例えば、窒化シリコンという材料においては、窒素の含有量が異なる場合も同じ材料とみなす。

本実施例の固体撮像装置について、図１〜図７、及び図１０を用いて説明する。まず、図１、図２、図７及び図１０を用いて、本実施例の固体撮像装置について説明する。

図１は、本実施例の固体撮像装置の画素セルの回路図である。画素セル１００は、４つのフォトダイオード（以下ＰＤとする）１０１〜１０４と、４つの転送トランジスタ１０５〜１０８と、１つのリセットトランジスタ１１０と、１つの増幅トランジスタ１１２とを有する。そして、フローティングディフュージョンノード（以下ＦＤノードとする）１０９を有する。ここで、信号電荷は電子であり、トランジスタがＮ型である場合について説明する。

４つのＰＤ１０１〜１０４は、アノードがグランドに接続されており、入射光をその光量に応じた電荷に光電変換して蓄積する。４つの転送トランジスタ１０５〜１０８は、それぞれ対応する４つのＰＤ１０１〜１０４にて発生した信号電荷をＦＤノード１０９に転送する転送手段として機能する。具体的には、第１のＰＤ１０１と第１の転送トランジスタ１０５のソースが接続し、第２のＰＤ１０２と第２の転送トランジスタ１０６のソースが接続している。そして、第３のＰＤ１０３と第３の転送トランジスタ１０７のソースが接続し、第４のＰＤ１０４と第４の転送トランジスタ１０８のソースが接続している。第１〜第４の転送トランジスタ１０５〜１０８のドレインが１つに接続しており、ＦＤノード１０９を構成している。増幅トランジスタ１１２は、そのゲート電極がＦＤノード１０９に接続され、ドレインが電源供給線１１１に接続され、ソースが出力信号線１１３に接続されており、ＦＤノード１０９の電位に基づく信号が出力信号線１１３に出力される。

リセットトランジスタ１１０は、ＦＤノード１０９に接続され、ＦＤノード１０９の電位を任意の電位にリセットする。同時に、転送トランジスタ１０５〜１０８を導通させることにより、ＰＤ１０１〜１０４もリセット可能である。電源供給線１１１は少なくとも２つの電位を有し、ＦＤノード１０９の電位を２つの値に設定することで、出力信号線１１３への信号の出力を行うことが出来る。なお、出力信号線には複数の画素セルが接続されているものとする。また、端子１１４は後述の読み出し回路に接続されている。

少なくとも１つの光電変換部を含む繰り返し単位を画素とすると、図１においては、画素セル１００は４つの画素を含む。画素セル１００が含む構成は、ＰＤが４つの場合に限らず、また選択トランジスタや容量などを有していてもよい。光電変換部としてフォトダイオードを例に挙げたが、フォトゲートなどでもよい。

図１０は、固体撮像装置及び撮像システムの概略構成を示す図である。図１０において、固体撮像装置１００１は、画素部１０１１と、垂直走査回路１０１２と、２つの読み出し回路１０１３と、２つの水平走査回路１０１４と、２つの出力アンプ１０１５を備えている。画素部１０１１以外の領域を周辺回路部１０１６と称する。

図１０において、画素部１０１１には、図１に示した複数の画素セルが２次元状に配列されて構成される。つまり、画素部１０１１には複数の画素が配列されている。各画素セルは、複数の画素を含んで構成される。読み出し回路１０１３は、例えば、列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等を含み、垂直走査回路１０１２によって選択された行の画素から垂直信号線を介して読み出された信号に対して増幅、加算等を行う。列アンプ、ＣＤＳ回路、加算回路等は、例えば、画素列又は複数の画素列毎に配置される。水平走査回路１０１４は、読み出し回路１０１３の信号を順番に読み出すための信号を生成する。出力アンプ１０１５は、水平走査回路１０１４によって選択された列の信号を増幅して出力する。以上の構成は、固体撮像装置の一つの構成例に過ぎず、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、読み出し回路１０１３と水平走査回路１０１４と出力アンプ１０１５とは、２系統の出力経路を構成するため、画素部１０１１を挟んで上下に１つずつ配置されている。しかし、出力経路は３つ以上設けられていてもよい。

次に、図２を用いて、図１に対応した平面レイアウトを説明する。図２は、平面レイアウトを説明する模式図であり、半導体基板の主面に任意の構成の外縁を投影した図である。図２において、第１〜第４のＰＤ２０１〜２０４が配置されている。ここでは、簡単のためにＰＤの一部である電荷蓄積領域（Ｎ型半導体領域）の部分を示している。第１〜第４のＰＤ２０１〜２０４に対応して第１〜第４の転送トランジスタのゲート電極２０５〜２０８が配置されている。そして、第１の転送トランジスタのドレインと第２の転送トランジスタのドレインは共通の領域からなり、第１のフローティングディフュージョン領域２０９（以下、第１のＦＤ領域）である。第３の転送トランジスタのドレインと第４の転送トランジスタのドレインは共通の領域からなり、第２のフローティングディフュージョン領域２１０（以下、第２のＦＤ領域）である。この第１のＦＤ領域２０９と第２のＦＤ領域２１０と増幅トランジスタのゲート電極２１２とを接続配線２１３が接続している。
増幅トランジスタのゲート電極２１２と接続配線２１３とは一体となっている。第１のＦＤ領域２０９と接続配線２１３とをシェアードコンタクト２１４が接続し、第２のＦＤ領域２１０と接続配線２１３とはシェアードコンタクト２１５とで接続されている。シェアードコンタクトとは、半導体領域同士、半導体領域とゲート電極との間、あるいはゲート電極同士を、配線層を介することなく接続するコンタクトのことである。また、図２においては、第２のＦＤ領域２１０がリセットトランジスタのソースあるいはドレインと共通の領域となっている。２１１はリセットトランジスタのゲート電極である。

ここで、図２において、ＰＤとトランジスタのソース・ドレイン及びチャネルとなる領域とが形成された領域は活性領域であり、その他の領域は素子分離領域２１７となっている。また、活性領域のＰＤとＰＤの間や転送トランジスタのゲート電極とゲート電極との間には、半導体領域である信号電荷に対するポテンシャルバリア２１６が配置されている。ポテンシャルバリア２１６はＰＤとＰＤとの間の信号電荷の行き来を抑制する、素子分離領域としての機能を有する。

ここで、図７を用いて、エッチングストップ膜について説明する。図７は図２に対応した平面レイアウトを説明する模式図である。図７では、画素セル１００ａと隣接する画素セル１００ｂの一部が示されている。図７では、図２の平面レイアウトにエッチングストップ膜として機能する絶縁膜７０１〜７０４が配置されている。絶縁膜７０１〜７０４は、電荷蓄積領域と１対１で配置されている。絶縁膜７０１〜７０４は、例えば、窒化シリコンからなる。絶縁膜７０１〜７０４は光電変換部の受光面よりも平面的に面積が大きく、絶縁膜７０１〜７０４の外縁が光電変換部である電荷蓄積領域２０１〜２０４に可能な限り重ならないように配置されている。これは、絶縁膜７０１〜７０４をパターニングによって形成する際のエッチング等のダメージが電荷蓄積領域２０１〜２０４に与えられるのを防ぐためである。よって、図７において絶縁膜７０１〜７０４は、各転送トランジスタのゲート電極２０５〜２０８と、隣接する画素セル１００ｂの接続配線２１３の上に重なるように配置されている。後に説明する開口を形成するエッチングの際に、ゲート電極や配線にダメージを与えないためである。

また、絶縁膜７０１〜７０４は、ゲート電極２０５〜２０８の上に配置されるコンタクト７０５〜７０８や、他のトランジスタのコンタクトが配置さえる領域と重ならないように配置される。これは、コンタクト７０５〜７０８や他のトランジスタのコンタクトを形成する際に、製造を簡易にするための構成である。

このような固体撮像装置の製造方法について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は、製造方法の工程を説明する図２のＡＢ線における断面模式図である。具体的には、図３〜図５は、図２のＡＢ線における画素セルの第２、第３のＰＤの断面と、画素セルの任意のトランジスタ３０３と、周辺回路部の任意のトランジスタ３０４とを示している。
上述の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。また、一般の半導体技術によって形成可能な構成については、その詳細な説明を省略する。

まず、図３（ａ）を用いて、素子が配置された半導体基板を準備する工程を説明する。
まず、準備する半導体基板３１は、シリコンからなり、主面３０２を有する。そして、半導体基板３０１には、２つのＰＤの電荷蓄積領域２０２、２０３と、画素セルのトランジスタ３０３と、周辺回路部のトランジスタ３０４とが設けられている。図３（ａ）において、画素部のトランジスタ３０３はＮ型のソース・ドレイン領域３０９とゲート電極３０８とを有する。電荷蓄積領域２０２、２０３の下部にはＮ型半導体領域３１４が設けられている。このＮ型半導体領域３１４は電荷蓄積領域よりも不純物濃度が低く、電荷蓄積領域と共に光電変換部の一部を構成する。Ｎ型半導体領域３１４の下部には、光電変換部の一部として機能するＰ型半導体領域３１５が配置されている。そして、トランジスタ３０３のソース・ドレイン領域３０９と第２のＦＤ領域２１０の下部にはＰ型半導体領域３１６が配置されている。周辺回路部のトランジスタ３０４は、ＣＭＯＳ回路を構成するトランジスタが配置されるが、本実施形態においては、Ｎ型のトランジスタのみを示している。周辺回路部のトランジスタ３０４は、Ｐ型の半導体領域３１３に配されたＮ型のソース・ドレイン領域３１１と、ソース・ドレイン領域の間であって半導体基板の主面３０２上のゲート電極３１０とを有する。このような素子を有する半導体基板３０１を準備する。

なお、これらの素子の製造方法については、公知の半導体の製造方法で製造可能であるため、詳細については省略する。また、図中においてゲート絶縁膜については省略している。

そして、図３（ａ）においては、素子上に絶縁膜を形成する工程を示している。画素部１０１１には、酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、窒化シリコンからなる絶縁膜３０５と、酸化シリコンからなる絶縁膜３０６とが主面３０２側からこの順に積層して配置されている。これらの膜はプラズマ化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤ）によって形成されうる。

そして、トランジスタ３０４は、そのゲート電極１０の側壁にサイドスペーサー３１２を有し、ソース・ドレイン領域３１１はＬＤＤ構造（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ構造、不図示）を有する。サイドスペーサー３１２は、酸化シリコンと、窒化シリコンと、酸化シリコンとの積層膜からなる。これらの膜はプラズマＣＶＤ法によって形成されうる。そして、サイドスペーサー３１２を構成する膜は、画素部１０１１に形成される絶縁膜（不図示）と、絶縁膜３０５と、絶縁膜３０６と同一の膜から形成されうる。

そして、図３（ａ）において、画素部１０１１と周辺回路部１０１６に渡って窒化シリコンからなる絶縁膜３０７を、例えば低圧プラズマＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）によって堆積する。ここで、絶縁膜３０７を形成する前に、画素部１０１１と周辺回路部１０１６に渡って酸化シリコンからなる膜（不図示）をプラズマＣＶＤ法によって堆積しておいてもよい。これは、周辺回路部のトランジスタ３０４のソース・ドレイン領域３１１において半導体基板の主面３０２が露出しないようにするためである。

図３（ｂ）において、画素部１０１１と周辺回路部１０１６に形成されている絶縁膜３０７を、公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、所望の形状にパターニングし、絶縁膜３１７と絶縁膜３１８とを形成する。ここで、絶縁膜３１７は、電荷蓄積領域２０２、２０３の上、すなわち光電変換部の上から転送トランジスタのゲート電極の一部上に延在して設けられる。絶縁膜３１７及び絶縁膜３１８の上面はゲート電極の形状を踏襲した形状を有する。この図３（ａ）及び図３（ｂ）の工程は、図７に示した絶縁膜７０１〜７０４が形成される工程であり、図３（ｂ）の絶縁膜３１７ａは図７の絶縁膜７０２に対応し、図３（ｂ）の絶縁膜３１７ｂは図７の絶縁膜７０３に対応する。画素部１０１１の他の領域においては、図３（ａ）の絶縁膜３０７はエッチングによって除去されている。周辺回路部１０１６において図３（ａ）の絶縁膜３０７はエッチングされることなく、絶縁膜３１８となる。

次に、図３（ｃ）において、図３（ｂ）の構成上に、複数の層間絶縁膜３１９と、コンタクト３２０と、第１の配線層３２１と、ビアを含む第２の配線層３２２とを形成する。
コンタクトや配線層の配線は複数配置されている。複数の層間絶縁膜３１９は、酸化シリコンからなる絶縁膜と窒化シリコンからなる絶縁膜とが交互に積層されている。酸化シリコンからなる複数の絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法によって、約１２０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚にそれぞれが形成される。窒化シリコンからなる複数の絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法によって、約１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚にそれぞれが形成される。よって、複数の層間絶縁膜３１９の大部分は酸化シリコンである。窒化シリコンからなる複数の絶縁膜は、配線層やビアを形成する際のエッチングストップ膜や配線層を構成する金属の拡散防止膜として機能する。複数の層間絶縁膜３１９は後に導波路のクラッドとなる部材である。

コンタクト３２０は主にタングステンからなり、バリアメタルを有する。コンタクト３２０を形成するには、酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と絶縁膜３０５と絶縁膜３０６とをプラズマエッチングによって除去してコンタクトホールを形成する工程が必要である。しかし、ここで、絶縁膜３１７が絶縁膜３０７の状態で配置されていた場合には、絶縁膜３０７（窒化シリコン）、絶縁膜３０６（酸化シリコン）、絶縁膜３０５（窒化シリコン）、酸化シリコン（不図示）の順にエッチングを行わなくてならない。この場合には、エッチング条件の切り替えやエッチング停止条件の設定が困難になってしまう。絶縁膜３１７を用いた場合には、絶縁膜３０５をエッチングストッパ膜として機能させる条件でエッチングを行い、条件の切り替えが１回で済むため、コンタクトの形成が容易である。

第１の配線層３２１、ビアと一体形成された第２の配線層３２２は、主に銅を主成分とする。第１の配線層３２１はシングルダマシン法によって形成された構造を有し、第２の配線層３２２はデュアルダマシン法によって形成された、ビアと配線層とが一体の導電体によって形成された構造を有する。コンタクト、ビア及び配線層はそれぞれバリアメタルを有している。これらの製造方法については、公知の製造方法によって形成可能であるため説明を省略する。なお、第１、第２の配線層はダマシン法ではなく、パターニングによって形成されていてもよい。

ここで、図３（ｃ）において、窒化シリコンからなる複数の絶縁膜のうち、第１及び第２の配線層の上面と接して配置される絶縁膜は、金属、すなわち銅の拡散防止膜として機能する。一方、第１、第２の配線層の下面側に配置される絶縁膜は、第１、第２の配線層をダマシン法で形成する際のエッチングストップ膜として機能する。拡散防止膜として機能する絶縁膜よりもエッチングストップ膜として機能する絶縁膜の膜厚は薄い。ダマシン法では、絶縁膜に配線用の溝あるいは配線及びビア用の溝を形成する工程があり、この溝を形成する際のエッチングにおいて、溝の形状制御のためエッチングストップ膜があることが好ましい。よって、第１、第２の配線層の下面側にエッチングストップ膜として機能する絶縁膜が配置されている。なお、配置されるエッチングストップ膜は溝を形成する際に除去されるため、エッチングストップ膜の下面は第１、第２の配線層の下面と一致あるいは第１、第２の配線層の下面よりも上部に配置されることになる。なお、図３（ｃ）までの構成が形成されたウエハを入手し、以下に示す開口を形成する工程を行ってもよい。

次に、図３（ｃ）の複数の層間絶縁膜３１９に開口３２３を形成し図４（ａ）の構成を形成する。複数の層間絶縁膜３１９の上に、光電変換部に対応して領域に開口を有するフォトレジストパターン（不図示）が形成され、それをマスクとしてエッチングが行われる。エッチングは、異方性のエッチング、例えば、プラズマエッチングである。エッチング処理が行われ、絶縁膜３１７が露出するまで複数の層間絶縁膜が除去される。ここで、絶縁膜３１７は、エッチング時における光電変換部へのプラズマダメージを低減するための膜であり、また、エッチングストップ膜としても機能する。そして、半導体基板の主面３０２との間の酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、絶縁膜３０５と、絶縁膜３０６とは、半導体基板に入射すべき光に対する反射防止膜として機能する。ここで、この多層の反射防止膜の性能は絶縁膜３０６の膜厚が重要となる。絶縁膜３０６おいて、絶縁膜３０５と絶縁膜３１７（すなわち導波路の下面）との間で多重反射が生じ、反射を低減する機能を有するためである。絶縁膜３１７がエッチングストップ膜として機能することで、絶縁膜３０６の膜厚が所望の値に維持され、設計通りの反射防止膜の性能を得ることが可能となる。なお、複数の層間絶縁膜の一部を除去する際のエッチングによって絶縁膜３１７の膜厚が変化しても、高屈折率部材３２４と一体となっているため影響は小さい。

次に、図４（ａ）の開口３２３に、複数の層間絶縁膜３１９１よりも屈折率の高い透明材料を埋め込み、導波路のコアを形成する。ここでは、複数の層間絶縁膜３１９１を構成する主な材料である酸化シリコンよりも屈折率の高い窒化シリコンを用いて埋め込みを行う。具体的には、高密度プラズマＣＶＤ法（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−ＣＶＤ法）によって、窒化シリコンを全面に堆積し、開口３２３に窒化シリコンを埋め込む。そして、開口３２３の以外の複数の層間絶縁膜３１９１の上などの不要な部分に形成された窒化シリコンを、化学機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下ＣＭＰ法）あるいはプラズマエッチングによって除去する。この除去工程によって、窒化シリコンの表面は平坦化され、開口３２３に高屈折率部材３２４を形成する。つまり、導波路は、複数の層間絶縁膜３１９１と高屈折率部材３２４とによって構成される。複数の層間絶縁膜３１９１は導波路のクラッドであり、高屈折率部材が導波路のコアである。

なお、本実施形態においては、ＣＭＰ法を行い除去及び平坦化を行う。この時、複数の層間絶縁膜３１９１の上部に配置された窒化シリコンを全て除去せずに、絶縁膜３２５を形成する。絶縁膜３２５は、高屈折率部材３２４の上から複数の層間絶縁膜３１９１の上面に渡って延在する厚さ約１００ｎｍ〜５００ｎｍの層である。これは、配線層へのダメージを抑制するためである。そして、絶縁膜３２５の上面に酸窒化シリコンからなる絶縁膜３２６を形成する。絶縁膜３２６はプラズマＣＶＤ法によって、約５０ｎｍ〜１５０ｎｍの膜厚で形成される。

図４（ｂ）の構造のあとに、図４（ｃ）に示すように、絶縁膜３２５及び絶縁膜３２６の任意の領域の少なくとも一部を除去する。本実施形態では、周辺回路部１０１６における、後にビアを形成する領域と、その他の領域の一部をエッチングによって除去する。これは、屈折率の高い膜は応力が高いため、半導体基板の全面に形成してしまうと半導体基板のそりや屈折率の高い膜の剥がれが生じてしまうためである。また、ビアを形成する領域を除去し開口３２９を形成することで、後の工程においてエッチングを容易にすることが可能である。また、その他の領域の一部以外を残してパターン４０１を形成することで、その後の平坦性を確保することが可能となる。絶縁膜３２５及び絶縁膜３２６は、画素部１０１１の絶縁膜３２７と、絶縁膜３２８となる。その後、開口３２９を埋め、絶縁膜３２７及び絶縁膜３２８を覆うように、絶縁膜３３０となる絶縁膜を形成する。絶縁膜３３０となる絶縁膜は、例えば酸化シリコンからなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。そして、絶縁膜３３０となる絶縁膜と第２の配線層３２２の上に配置された複数の層間絶縁膜３１９の一部とを貫通するビア３３１を形成する。ビア３３１が形成され、絶縁膜３３０と複数の層間絶縁膜３３２とが形成される。ビア３３１は例えばタングステンからなり、チタンや窒化チタンのバリアメタルを有する。ビア３３１の上部に第３の配線層３３３が形成され、図４（ｃ）の構成が得られる。第３の配線層３３３は、例えばアルミニウムを主成分とする導電体からなり、パターニングによって形成される。ここで、第３の配線層３３３は、遮光膜としても機能し得る。

次に、図４（ｃ）の構成において、絶縁膜３３４となる絶縁膜と絶縁膜３３５となる絶縁膜をこの順に形成する。ここで、絶縁膜３３４となる絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成される酸窒化シリコンであり、絶縁膜３３５となる絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成される窒化シリコンである。そして、絶縁膜３３５となる絶縁膜上にレンズ形状のフォトレジストを形成し、それをマスクとしてエッチングを行うことで、絶縁膜３３５となる絶縁膜にレンズ形状を転写する。その後、レンズ形状の絶縁膜の上に絶縁膜３３６となる絶縁膜を形成する。絶縁膜３３６となる絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成される酸窒化シリコンである。そして、外部電極パッドに対応する領域において、３層の絶縁膜を除去することで、絶縁膜３３４〜３３６の構成が得られ、図５（ａ）の構成が得られる。ここで、絶縁膜３３５は層内レンズ３３７を有するレンズ層であり、絶縁膜３３４と絶縁膜３３６とは絶縁膜３３５の反射防止として機能しうる。

図５（ａ）の工程の後に、樹脂からなる平坦化層３３８と、複数の色に対応したカラーフィルタを含むカラーフィルタ層３３９と、マイクロレンズ３４１を含むマイクロレンズ層３４０とをこの順に形成し、図５（ｂ）の構成が得られる。以上のように図３〜図５のフローによって、固体撮像装置を形成することが可能である。なお、図３〜図５において、半導体基板３０１は主面側の一部を示したものであり、３板用あるいは白黒用の固体撮像装置の場合には、カラーフィルタは形成しなくてもよい。

次に、絶縁膜３１７について図６を用いて詳細に説明する。図６は図５（ｂ）に示す固体撮像装置の拡大図である。図５（ｂ）と共通の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、図５（ｂ）の複数の層間絶縁膜３３２は複数の層間絶縁膜６１０に対応し、複数の層間絶縁膜６１０は、絶縁膜６０１〜６０９を有する。絶縁膜６０１、６０３、６０５、６０７、６０９は酸化シリコンからなる絶縁膜であり、絶縁膜６０２、６０４、６０６、６０８は窒化シリコンからなる絶縁膜である。絶縁膜６０４と絶縁膜６０８は配線層の金属の拡散防止膜として機能しうる。絶縁膜６０２と絶縁膜６０６は配線層を形成する際のエッチングストップ膜として機能しうる。絶縁膜６０４と絶縁膜６０８は、絶縁膜６０２及び絶縁膜６０６よりも厚い。

図６において、図７の絶縁膜７０３に対応する絶縁膜３１７（７０３）は、上述のように窒化シリコンからなる。ここで、高屈折率部材３２４は窒化シリコンからなるため、絶縁膜３１７と高屈折率部材３２４とは同一の材料からなる。このような構成によって、絶縁膜３１７と高屈折率部材３２４との界面における反射が生じにくい。この絶縁膜３１７と半導体基板の主面３０２との間には、酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、絶縁膜３０５と、絶縁膜３０６とが半導体基板の主面３０２側からこの順に積層されている。
ここで、絶縁膜（不図示）の膜厚は約５〜２０ｎｍ、絶縁膜３０５の膜厚は約３０〜１００ｎｍ、絶縁膜３０６の膜厚は約５０〜１５０ｎｍ、絶縁膜３１７の膜厚は３０〜１００ｎｍである。絶縁膜３１７は可能であれば、λ／２ｎ（λ：入射する光の波長、ｎ：屈折率）であることが望まれる。

なお、ここで絶縁膜７０３が半導体基板の主面３０２の全面（コンタクトのプラグが配置される部分を除く）に渡って形成された場合においても、エッチングストップ膜として機能し、反射防止膜へのダメージを抑制することが可能である。しかし、絶縁膜を半導体基板の主面３０２の全体に形成する場合に比べて、本実施例の形状にすることで感度が向上する。具体的には、例えば、感度の高い４５０〜６３０ｎｍの波長領域において、絶縁膜７０３が半導体基板の主面３０２の全面に渡って形成された場合に比べて、本実施例の絶縁膜７０３の形状は１〜５％程度、感度が向上する。これは、全面に渡って形成された絶縁膜の場合には、導波路によって集められた光が広がってしまうため、と考えられる。
クラッドである絶縁膜に比べて高い屈折率を有する絶縁膜７０３が全面に配置されていると、絶縁膜７０３近傍のクラッドの屈折率が実行的に高まるため、光が広がってしまう。
また、ある光電変換部の上から隣接する光電変換部へ連続した１つの絶縁膜が配置される場合には、隣接する光電変換部に光が混入してしまう可能性がある。よって、絶縁膜７０３は可能な限り、各光電変換部に対応して分離されていることが望まれる。

また、図６において、絶縁膜３２７の膜厚６１１は、０より厚く、λ／ｎ以下（λ：入射光の波長、ｎ：絶縁膜３２７の屈折率）である。絶縁膜３２７は導波路のクラッドである複数の層間絶縁膜６１０の上に配され、導波路の高屈折率部材３２４の上から隣接する導波路の高屈折率部材３２４へ延在している。この時、導波路に斜めに入射した光が絶縁膜３２７を隣接する導波路に入射してしまう可能性がある。このような光の混入を低減するために、膜厚６１１は、０より厚く、λ／ｎ以下であることが望ましい。なお、特に吸収されにくい波長の長い光、例えば赤に対応する光の伝搬を低減することが望ましい。例えば、赤のカラーフィルタの分光透過率のピーク波長を元に設定することが可能である。
なお、下限は平坦化処理の際のプロセスマージンが取れる範囲で設定可能である。また、下限は絶縁膜３２７を保護膜として使用可能な範囲で設定してもよい。

更に、図６において、光電変換部の上部の絶縁膜３０５、３０６、３１７の膜厚は、ゲート電極６１３の厚みよりも薄いことが好ましい。すなわち、主面３０２から光電変換部の上の絶縁膜３１７の上面までの距離６１２よりも、主面３０２からゲート電極の上面６１３までの距離６１３の方が大きくなっている。この構成によって、導波路を光電変換部の近傍に設けることが可能となり、導波路の下面から光が出射する際に光が広がることを抑制することが可能である。つまり、感度を向上させることが可能となる。

図６では、絶縁膜３０５と、絶縁膜３０５と接して配される絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６と接して配される３１７とを光電変換部の上からこの順に形成している。この時、絶縁膜を形成する間にその上面を平坦化するが入らないため、容易に膜厚を制御することが可能となる。

以上のように、本実施例の絶縁膜７０１〜７０４を設けることで、導波路を有しつつ、反射を低減した構成を提供することが可能となる。よまた、固体撮像装置の感度を向上させることが可能となる。

次に、図８を用いて、図７の絶縁膜７０１〜７０４の変形例について説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれが図７に対応した平面レイアウトを示す図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、図７と共通の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図８（ａ）では、図７の絶縁膜７０１〜７０４が一体の絶縁膜８０１となっている。このように、エッチングストップ膜として機能する絶縁膜は、各光電変換部において別個の絶縁膜でなくてもよい。このような構成によって、反射防止膜の機能の低下を抑制することが可能である。また、各ＰＤへのエッチングダメージを低減しつつ、コンタクト形成時の工程を容易にすることが可能である。なお、上述したように、図７のように各光電変換部に別個の絶縁膜が配置されていた方が、隣接画素への光の伝搬を低減することが可能であり、また感度の向上が可能となる。

また、図８（ｂ）では、図７の絶縁膜７０１〜７０４が一体の絶縁膜８０２となっており、またその面積が異なる。ここでは、絶縁膜８０２の外縁が各ＰＤの電荷蓄積領域２０１〜２０４に重なる領域を有する。また、絶縁膜８０２が転送トランジスタのゲート電極２０５〜２０８及び接続配線２１３の上部に延在していない。このような構成においても、反射防止膜の機能の低下を抑制することが可能である。また、コンタクト形成時の工程を容易にすることが可能である。また、図７のように絶縁膜８０２が各ＰＤに対応して分離していてもよい。上述したように、図７のように各光電変換部に別個の絶縁膜が配置されていた方が、感度が向上する。

また、絶縁膜７０１〜７０４の面積は、開口３２３の底面の面積より大きく、光電変換部の受光面の面積よりも小さくてよい。このような構成によって、開口３２３を形成する際のエッチングダメージを低減しつつ、光の広がりを抑制し感度を向上させることが可能となる。

本実施例について、図９を用いて説明する。図９は図５（ｂ）に対応した固体撮像装置の断面模式図であり、図５（ｂ）と共通の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例は、実施例１の絶縁膜３０６が配置されていない点、及び実施例１の絶縁膜３１７の形状が異なる絶縁膜９０１である点で相違する。

図９において、電荷蓄積領域２０２及び２０３の上部には、酸化シリコンからなる絶縁膜（不図示）と、絶縁膜３０５と、絶縁膜９０１とが主面３０２側からこの順に配置されている。絶縁膜９０１は図５（ｂ）の絶縁膜３１７に対応する。絶縁膜９０１はゲート電極の上部に延在していない。また、絶縁膜９０１は同じ窒化シリコンからなる絶縁膜３０５の上に接して形成されている。このような構成によって、実施例１に比べて、高屈折率部材９０２を半導体基板の主面３０２のより近くまで配置することが可能となる。

なお、周辺回路部１０１６において、トランジスタのサイドウォール９０３は酸化シリコン（不図示）と窒化シリコンとからなる。このサイドウォールは、画素部１０１１における酸化シリコン（不図示）及び絶縁膜３０５の積層膜と同一の膜から形成される。

このような構成においても、絶縁膜９０１を設けることで反射防止膜の光学特性の低下を抑制することが可能である。また、絶縁膜９０１が各光電変換部に配置されることで、感度が向上する。更には、絶縁膜９０１が光電変換部の上にのみ配置さえているため、コンタクトも容易に形成可能である。

本実施例では、図１０を用いて撮像システムの構成を説明する。図１０は固体撮像装置及び撮像システムのブロック図である。撮像システム１０００は、固体撮像装置１００１と、固体撮像装置１００１から出力された電気信号が入力され、当該電気信号を処理する信号処理装置１００２とを備える。具体的には、電気信号が固体撮像装置１００１のＯＵＴ１、２から出力され、信号処理装置１００２のＩＮに入力される。信号処理装置１００２のＯＵＴ３からは、電気信号を処理した結果に応じて、画像信号や駆動信号、制御信号が出力される。電気信号としては、電流信号であってもよいし電圧信号でもよく、また、アナログ信号であってもよいしデジタル信号であってもよい。固体撮像装置１００１はイメージセンサー、焦点検出用のセンサー、測光用のセンサーであってもよく、用途は任意である。このような撮像システムを有することで、好適な画像信号、あるいは制御に利用可能な制御信号が得られる。

本実施例は、実施例１とは複数の層間絶縁膜の開口を形成する工程が異なる。図１１を用いて開口を形成する工程について説明する。図１１は、図３（ｃ）から図４（ａ）の間の工程を詳細に示した断面模式図であり、第２のＰＤに相当する部分を拡大したものである。他の図面と同一の符号を付した構成については、説明を省略する。

図１１（ａ）に示すように、配線及び複数の層間絶縁膜を形成する工程の後に、マスクを形成する。ここで、複数の層間絶縁膜３１９は、少なくとも２種類の材料からなる絶縁膜が交互に積層した構成を有している。具体的には、少なくとも第１の絶縁膜となる部材と、それと異なる材料からなる第２の絶縁膜となる部材と、第３の絶縁膜となる部材と、第３の絶縁膜と異なる材料からなる第４の絶縁膜となる部材とをこの順に積層した構成を有している。図１１（ａ）においては、酸化シリコンからなる絶縁膜１１０１、１１０３、１１０５、１１０７、１１０９と、窒化シリコンからなる絶縁膜１１０２、１１０４、１１０６、１１０８とを交互に積層した構成を有している。なお、絶縁膜１１０１〜１１０９は図６の絶縁膜６０１〜６０９と対応している。これらは、第１の絶縁膜となる部材として絶縁膜１１０１、第２の絶縁膜となる部材として絶縁膜１１０２、第３の絶縁膜となる部材として絶縁膜１１０３、第４の絶縁膜となる部材として絶縁膜１１０４とする。

図１１（ａ）の複数の層間絶縁膜３１９を形成した後に、その最上層である絶縁膜１１０９の上部に、光電変換部に対応して開口１１１１を有するマスク１１１０を形成する。

マスク１１１０はフォトレジストからなり、フォトリソグラフィー技術によって形成可能である。

次に、エッチングを行い開口１１１１に対応する複数の層間絶縁膜を除去する。まず、絶縁膜１１０９からエッチングを行う。エッチングは例えば異方性エッチングである。この除去工程において、第３の絶縁膜と第４の絶縁膜に対して、第３の絶縁膜と第４の絶縁膜のエッチングの速度がほぼ等しい条件、すなわちそれらが共にエッチングされる条件でエッチング処理を行う。そして、少なくとも第３の絶縁膜と第４の絶縁膜の開口１１１１に対応する部分を除去する（第１の除去工程）。第１の除去工程は、マスクの開口部分における第３の絶縁膜と第４の絶縁膜を除去し、第２の絶縁膜が露出あるいは一部が除去されるまで行う。つまり、絶縁膜１１０３〜１１０９を連続してエッチングする。ここで、第３の絶縁膜となる部材である絶縁膜１１０３の一部が除去された時点でエッチングを停止あるいは切り替える。このタイミングは第３の絶縁膜となる部材が除去されていればよく、第２の絶縁膜となる部材がエッチングされていてもよい。このエッチングを停止するタイミングは、プラズマの発光強度をモニタし、第３の絶縁膜の除去に起因する発光強度が低下を検知することや時間で設定することが可能である。酸化シリコンの絶縁膜と窒化シリコンの絶縁膜とを同時にエッチング可能な条件とは、例えば、ＣＨＦ３等の水素含有フッ化炭素系とＣ４Ｆ８等のフッ化炭素系の混合ガスと、酸素と、アルゴン等の不活性ガスとを用いたプラズマエッチングである。絶縁膜１１０３〜１１０９は開口を有する絶縁膜１１０３１〜１１０９１となる（図１１（ｂ））。開口１１１２は各絶縁膜にそれぞれ設けられた開口が連通したものである。開口１１１２の底面は面１１１３の高さにある。

各絶縁膜に対してエッチング条件を変えた場合には、エッチング条件が異なることに起因して、開口形成のテーパー角度が変化し、その結果、開口の側面において、各絶縁膜に対応した凹凸が生じる可能性がある。よって、本実施例の方法によれば、条件を一定にして連続してエッチングを行うことが可能であるため、開口の側面がなめらかに形成される。また、このような第１の除去工程を行うことで、各絶縁膜に対してエッチング条件を変えてエッチングを行う場合に比べて、条件を一定にしてエッチングを行うことが可能であるため、エッチングにかかる時間を削減することが可能である。

そして、図１１（ｃ）に示すように、露出した第２の絶縁膜となる部材をその下層の第１の絶縁膜となる部材よりも優先的にエッチングを行う条件で、すなわち選択比が高い条件で、第２の絶縁膜を除去する第２の除去工程を行う。言い換えれば、第２の絶縁膜となる部材のエッチングされる速度が第１の絶縁膜となる部材のエッチングされる速度よりも速い条件である。この時のエッチング条件は、例えば、ＣＨ２Ｆ２等の水素含有フッ化炭素系のガスと、酸素と、アルゴン等の不活性ガスとを用いたプラズマエッチングを行うことで満たされる。図１１（ｃ）に示すように、絶縁膜１１０２のマスク１１１０に対応した部分が除去され、開口を有する絶縁膜１１０２１となる。ここで、絶縁膜１１０１は絶縁膜１１０２を除去する際のエッチングストップ膜として機能しうる。ここで、開口１１１４の底面は、絶縁膜１１０１の上面である面１１１５の高さにある。

このような第２の除去工程を行うことで、第１の絶縁膜となる部材によってエッチングの進行が低減するため、上述の第１の除去工程によって生じうるウエハ面内におけるグローバルなエッチングばらつきが吸収される。

最後に、図１１（ｄ）に示すように、図１１（ｃ）で露出した第１の絶縁膜となる部材を絶縁膜３１７よりも優先的に除去する条件でエッチングを行う第３の除去工程を行う。
つまり、絶縁膜３１７がエッチングされる速度よりも第１の絶縁膜となる部材がエッチングされる速度が速い条件で、つまり絶縁膜３１７に対する第１の絶縁膜のエッチング選択比が高い条件で、エッチングが行われる。例えば、Ｃ４Ｆ６等のフッ化炭素系のガスと、酸素と、アルゴン等の不活性ガスとを用いた異方性のプラズマエッチングである。図１１（ｄ）に示すように、絶縁膜１１０１のマスク１１１０に対応した部分が除去され、開口を有する絶縁膜１１０１１となる。なお、他の実施例と同様に、絶縁膜３１７は、絶縁膜１１０１を除去する際のエッチングストップ膜として機能しうる。続いて、マスク１１１０が除去される。そして、開口１１１６、すなわち図４（ａ）の開口３２３を有する複数の層間絶縁膜３１９１が形成される。引き続き、図４（ｂ）に示すような開口の埋め込み工程が行われる。開口１１１６の底面は面１１１７の高さに配置される。

本実施例のような開口の形成方法を有することで、形状が制御された開口を形成することが可能であり、ウエハ面内におけるエッチングばらつきを低減することが可能となる。
また、エッチングのダメージも低減可能である。

本実施例は、実施例１とは高屈折率部材３２４と絶縁膜３２７を形成する工程が異なる。図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、図６に対応する断面模式図であり、図６の高屈折率部材３２４と絶縁膜３２７が、高屈折率部材３２４ａと絶縁膜３２７ａとなっている。図１３は図１２の構成を形成するときの製造方法を説明する断面模式図であり、図４（ｂ）の工程の変形例となっている。図６、図４（ｂ）及び他の図面と同一の符号を付した構成については、説明を省略する。

図１２では、高屈折率部材３２４ａ及び絶縁膜３２７ａは、それぞれ第１部材１２０３、第２部材１２０２、第３部材１２０１の３つからなる。いずれの部材も窒化シリコンからなり、形成方法、あるいはタイミングが異なるものである。図１３を用いて詳述する。

図１３（ａ）では、図４（ａ）の構成に、第１部材となる絶縁膜１３０１を形成し、続いて第２部材となる絶縁膜１３０２を形成している。第２の部材を形成する第２の工程は、第１の部材を形成する第１の工程と比較して、成膜効果に対するスパッタ効果の割合が高い条件で行う。絶縁膜１３０１及び絶縁膜１３０２は画素部１０１１から周辺回路部１０１６に渡って形成されている。ここで、絶縁膜１３０１は、成膜効果とスパッタ効果を有する高密度プラズマＣＶＤ法において、上部電極のみに高周波パワーを供給し、成膜効果を高めた条件で形成される。絶縁膜１３０２は、高密度プラズマＣＶＤ法において、上部電極及び下部電極の両方に高周波パワーを供給し、スパッタ効果を高めた条件で形成される。このような条件によって、絶縁膜１３０１は開口の側壁との密着性が高く、絶縁膜１３０２は開口の埋め込み性が高く、すなわちボイドの発生を低減可能である。また、絶縁膜１３０２は絶縁膜１３０１に比べて応力が小さいため、ウエハの変形の発生を低減することが可能である。なお、下部電極の高周波パワーは０Ｗ〜５０００Ｗであり、上部電極の高周波パワーは１０００〜７０００Ｗである。ここでは、絶縁膜１３０１形成時の下部電極の高周波パワーは０Ｗとしているが、絶縁膜１３０２形成時に比べて絶縁膜１３０１形成時の上部電極に対する下部電極の高周波パワーの割合が低ければよい。また、シリコン含有ガスと、窒素ガスと、窒素含有ガスと、不活性ガスを含む混合ガスを用いる。シリコン含有ガスとはシラン、ＴＥＯＳ、トリメチルシラン、テトラメチルシラン等であり、窒素含有ガスとはアンモニア等であり、不活性ガスとはアルゴンやヘリウム等である。

ここでは、絶縁膜１３０１及び絶縁膜１３０２のいずれにおいてもシラン、窒素、アンモニア、アルゴンの混合ガスを使用している。絶縁膜１３０１形成時の混合ガス中の不活性ガスの比率を絶縁膜１３０２形成時に比べて小さくしてもよい。高密度プラズマＣＶＤ法において、成膜効果とスパッタ効果は高周波パワー、混合ガスの比率などで適宜調整可能である。なお、出来上がった高屈折部材として第１の部材、第２の部材とは一体の構成であってもよい。また、第１の工程と第２の工程との間に、上部電極に対する下部電極の高周波パワーの割合が第１の工程と第２の工程の間の値を有する第３の工程を有していてもよい。つまり、第１の工程と第２の工程とを切り替える際には、間に第３の工程を有するなど、連続的な条件で切り替えてもよい。

図１３（ｂ）では、絶縁膜１３０２の周辺回路部１０１６に対応する領域を厚さ方向に一部除去し、絶縁膜１３０３及び絶縁膜１３０４とする。除去は、例えば、画素部１０１１をマスクで覆い、異方性のプラズマエッチングを行うことでなされる。そして、第３部材となる絶縁膜１３０５を形成する。絶縁膜１３０５は画素部１０１１から周辺回路部１０１６に渡って形成されている。この絶縁膜１３０５は絶縁膜１３０２と同様な条件で形成される。

そして、図１３（ｃ）に示すように、絶縁膜１３０５の上面を例えばＣＭＰ法によって平坦化し、余分な絶縁膜を除去し、絶縁膜１３０６及び絶縁膜１３０７とする。そして、第１〜第３の部材からなる高屈折率部材３２４ａと絶縁膜３２５ａを形成する。なお、図１２の第１部材１２０３は絶縁膜１３０１、図１２の第２部材１２０２は絶縁膜１３０３及び絶縁膜１３０４、図１２の第３の部材１３０１は絶縁膜１３０６及び絶縁膜１３０７である。

このような形成方法によって、開口の側壁との密着性が高く、高屈折率部材におけるボイドの発生を低減することが可能である。

なお、本実施例においては、高密度プラズマＣＶＤ法によって第１〜第３の部材を形成する際に、部材となる膜の成膜速度が、以下の関係を満たすような条件で行われる。それは、図４（ａ）における開口３２３の側面から主面３０２に平行な方向への成膜速度に対して、図４（ａ）における開口３２３の底面から主面３０２に垂直な上方向への成膜速度が１．５倍以上１０倍以下となるような条件である。このような条件によって、ボイドが形成されることなく、導波路を形成することが可能となる。

本実施例では、図１４を用いて導波路の高屈折率部材の形状について説明する。図１４は、図１２に対応する断面模式図であり、図１２及び他の図面と同一の符号を付した構成については、説明を省略する。

図１４において、導波路の高屈折率部材３２４ａの形状、すなわち図４（ａ）の開口３２３は、底面と上面と側面とを有する。底面を含む面を面１４０１とし、上面を含む面を面１４０２とし、側面を含む面を面１４０３とする。面１４０１と面１４０２は、光電変換部の受光面を含む、半導体基板の主面３０２と平行である。底面のもっとも広い幅Ｌ１と、上面のもっとも広い幅Ｌ２と、面１４０１と面１４０２との間、すなわち上面と底面とを結ぶ線分を高さＨとし、面１４０３と面１４０１となす角を角度αとする。高さＨは主面３０２に垂直である。ここで、高屈折率部材３２４ａの形状は、Ｌ１＜Ｌ２であり、Ｈ／Ｌ２≦２、７２．８°＜α＜９０°を満たす。このような関係によって、高屈折率部材３２４ａをボイドなく形成することが可能となる。

また、ここで、マイクロレンズ３４１と層内レンズ３３４とで構成されるレンズ系における焦点１４０４は、高さＨと高さ（Ｈ／２）との間に配置される。このような配置によって、高屈折率部材に確実に光が集光される、また、波動光学的に高屈折率部材に集光されるため、感度が向上する。

本実施例では、図１５を用いて導波路の高屈折率部材の形状について説明する。図１５は、図６に対応する断面模式図であり、図６及び他の図面と同一の符号を付した構成については、説明を省略する。

図１５（ａ）において、高屈折率部材３２４ｂは、第１の領域１５０１と第２の領域１５０２とを有する。図１５（ｂ）において、高屈折率部材３２４ｃは、第１の領域１５０３と第２の領域１５０４とを有する。それぞれ、第１の領域１５０１、１５０３は開口３２３の側壁を囲む。第２の領域１５０２、１５０４は、第１の領域１５０１、１５０３にそれぞれ囲まれている。第２の領域１５０２、１５０４は高屈折率部材の上面に比べて下面における面積（主面３０２に平行な面における）が大きい。すなわち、第１の領域は光導波路の上部において、膜厚が厚くなっている。また、第１の領域１５０１、１５０３の屈折率は第２の領域１５０２、１５０４の屈折率に比べて高い。光は屈折率の高い領域に集まる性質を有しているため、このような構成によって、導波路に入射した光が第１の領域に集まり、また、斜め方向から入射した光が集まり、感度が向上する。また、第１の領域によって第２の領域が囲まれていることで、開口の側壁を伝搬してきた光が効率よく高屈折率部材の中心に伝搬され、感度が向上する。

本実施例は、実施例１と同様に導波路を有する場合の固体撮像装置に関する。しかし、本実施例では、実施例１と周辺回路部が異なる使用電圧のトランジスタを有する構成が少なくとも異なる。具体的には、周辺回路部が、例えば使用電圧が３．３Ｖや２．５Ｖの高電圧用のトランジスタと、例えば使用電圧が１．８Ｖや１．０Ｖの低電圧用のトランジスタとを有する。以下、本実施例について、図１６〜図１９を用い製造方法を説明し、図２０を用い構造を説明する。ここで、図１６〜図１９において、他の実施例と同様な構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、図１６〜図１９において、互いの図面の符号は相互に参照できるものとする。

まず、図１６（ａ）は、画素部１０１１と周辺回路部１０１６とを示している。周辺回路部１０１６は、低電圧用Ｎ型トランジスタ形成領域１６０１と、低電圧用Ｐ型トランジスタ形成領域１６０２と、高電圧用Ｎ型トランジスタ形成領域１６０３と、高電圧用Ｐ型トランジスタ形成領域１６０４とを含む。

画素部１０１１と周辺回路部１０１６に素子分離、ここではＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を有する素子分離を形成する。素子分離形成時には、画素部においてのみ、素子分離の界面における欠陥からのノイズを低減するための半導体領域１６０９を形成する。ここでは、信号電荷が少数キャリアとなる導電型の半導体領域を形成すればよく、本実施例においては、Ｐ型の半導体領域を形成している。その後、周辺回路部に、Ｐ型ウエル１６０５と、Ｐ型ウエル１６０６と、Ｎ型ウエル１６０７と、Ｎ型ウエル１６０８とを形成する。後に、Ｐ型ウエル１６０５には低電圧用のＮ型トランジスタが形成され、Ｐ型ウエル１６０６には高電圧用のＮ型トランジスタが形成される。Ｎ型ウエル１６０７には低電圧用のＰ型トランジスタが形成され、Ｎ型ウエル１６０８には高電圧用のＰ型トランジスタが形成される。その後、画素部１０１１のＰ型半導体領域３１５やＰ型半導体領域３１６が形成される。

次に、後に光電変換部の電荷蓄積領域となるＮ型半導体領域１６１１を形成する。そして、半導体基板３０１の主面３０２にゲート絶縁膜１６１０を形成する（図１６（ｂ））。ゲート絶縁膜１６１０は、熱酸化によって形成された酸化シリコンからなる膜や、その膜をプラズマ窒化した酸窒化シリコンからなる膜や、窒化シリコンを堆積した膜などを用いることが出来る。本実施例では、ゲート絶縁膜１６１０は酸窒化シリコンからなるものとする。酸窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１６１０とすることで、不純物がゲート電極などから半導体基板に混入することを低減することが出来る。ここで、ゲート絶縁膜１６１０は複数の膜厚を有することが出来る。ここでは、ゲート絶縁膜１６１０は、画素部１０１１と、高電圧用Ｎ型トランジスタ形成領域１６０３と、高電圧用Ｐ型トランジスタ形成領域１６０４において、第１膜厚を有する。また、低電圧用Ｎ型トランジスタ形成領域１６０１と、低電圧用Ｐ型トランジスタ形成領域１６０２においては、ゲート絶縁膜１６１０は第２膜厚を有する。ここで、第１膜厚は第２膜厚よりも厚い。ゲート絶縁膜１６１０が第１膜厚を有する領域に配される回路は、ゲート絶縁膜１６１０が第２膜厚を有する領域に配される回路よりも、信号が高電圧、いわゆる大きな振幅で駆動するためである。そして、ＰＤの上に延在するゲート絶縁膜は第１膜厚を有する。ＰＤへのダメージを低減ンするためである。

そして、ゲート絶縁膜１６１０の上に、ゲート電極となる材料膜を形成する。ここで、材料膜はポリシリコン膜とするが他の材料でもよい。本実施例では、イオン注入によって材料膜に不純物イオンを注入し、Ｐ型ポリシリコン膜１６１２とＮ型ポリシリコン膜１６１３とを形成する。Ｐ型トランジスタを形成する領域に位置するポリシリコンをＰ型ポリシリコン膜１６１２とし、Ｎ型トランジスタを形成する領域に位置するポリシリコンをＮ型ポリシリコン膜１６１３とする。周辺回路部１０１６のトランジスタの特性向上のため、表面チャネル型にする場合には、このようなＮ型及びＰ型のポリシリコン膜を使い分けることが好ましい。そして、両ポリシリコン膜を覆う絶縁膜１６１４を形成する（図１６（ｃ））。絶縁膜１６１４は、酸化シリコンからなる膜である。その他、絶縁膜１６１４の材料として、窒化シリコン等の材料を用いることが出来る。

そして、絶縁膜１６１４の上にフォトレジストパターン（不図示）を形成し、絶縁膜１６１４をエッチングすることで、絶縁部材を形成する。絶縁部材は、画素部１０１１に設けられた第１絶縁部材１７０８と、周辺回路部１０１６に設けられた第２絶縁部材１７０９とを有する。フォトレジストパターン（不図示）を除去した後、第１絶縁部材１７０８と第２絶縁部材１７０９とをマスクとして、Ｐ型ポリシリコン膜１６１２とＮ型ポリシリコン膜１６１３とをエッチングする。そして、ゲート電極１７０１〜ゲート電極１７０７を形成する（図１７（ａ））。図１７（ａ）において、画素部１０１１には、転送トランジスタのゲート電極１７０１と、増幅トランジスタのゲート電極１７０２と、画素セルの任意のトランジスタのゲート電極１７０３が形成される。ここで、正確には、増幅トランジスタのゲート電極１７０２はゲート電極が配線として延在している部分を示している。

図１７（ａ）において、周辺回路部１０１６には、低電圧用Ｎ型トランジスタのゲート電極１７０４と、低電圧用Ｐ型トランジスタ１７０５と、高電圧用Ｎ型トランジスタのゲート電極１７０６と、高電圧用Ｐ型トランジスタのゲート電極１７０７とが形成される。第１部材１７０８とゲート電極は１対１で対応し、第１絶縁部材１７０８の側面は対応するゲート電極の側面と同一面を構成することが望ましい。第２絶縁部材１７０９とゲート電極も１対１で対応し、第２絶縁部材１７０９の側面は対応するゲート電極の側面と同一面を構成することが望ましい。ここで、画素部１０１１においてゲート電極の上に第１絶縁部材１７０８を有することで、後のイオン注入工程においてゲート電極にイオンが注入されることを低減することが可能となるため、ゲート電極の性能のばらつきが低減可能である。ここで、図１７（ａ）ではゲート絶縁膜は省略しているが、主面３０２上に存在している。図１７（ｂ）から図１９（ｂ）までにおいてもゲート絶縁膜については同様に省略している。

次に、図１７（ｂ）に示すように、各トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成するための半導体領域を形成する。転送トランジスタにおいては、ドレイン領域であるＦＤ領域１７１１を形成する。ここで、ＦＤ領域１７１１とＰＤの電荷蓄積領域１６１１との間にＰ型半導体領域１７１２を形成する。このＰ型半導体領域１７１２は転送トランジスタの動作を可能とするためのポテンシャルバリアとして機能する。また、Ｐ型半導体領域１７１２はいわゆるパンチスルーストップの機能を有している。そして、電荷蓄積領域１６１１の上を覆うようにＰ型半導体領域１７１０を形成する。Ｐ型半導体領域１７１０は、半導体基板３０１の表面にて生じる暗電流から電荷蓄積領域１６１１を保護する表面保護領域としての機能を有する。他のトランジスタにおいては、この図１７（ｂ）においてはソース領域及びドレイン領域の一部となる半導体領域を形成している。この半導体領域は、完成後のトランジスタのソース領域及びドレイン領域の少なくともいずれかが有する低不純物濃度を有する半導体領域である。また、低電圧用のトランジスタにおいてはパンチスルー低減のためのソース領域及びドレイン領域とは逆導電型で、ソース領域及びドレイン領域が形成される領域の下に半導体領域を更に形成する。各トランジスタのソース領域及びドレイン領域の一部となる半導体領域の導電型はＮ型トランジスタの場合にはＮ型であり、Ｐ型トランジスタの場合にはＰ型である。これら各半導体領域は、例えばイオン注入によって形成可能であり、詳細な説明は省略する。この時、低電圧用と高電圧用のトランジスタで、信頼性向上のため、ソース領域及びドレイン領域の一部となる半導体領域の濃度を変えることが好ましい。

そして、図１７（ｃ）に示すような絶縁膜１７１３とスペーサー１７１４を形成する。
絶縁膜１７１３は画素部１０１１にのみに形成される。絶縁膜１７１３はＰＤの反射防止膜として機能できるように、その材料及び厚みが設定される。スペーサー１７１４は周辺回路部１０１６の各トランジスタのゲート電極の側壁に形成されている。絶縁膜１７１３は酸化シリコンの膜の上に窒化シリコンの膜が積層した構造を有し、スペーサー１７１４は酸化シリコンの膜の上に窒化シリコンの膜が積層した構造となっている。なお、スペーサー１７１４は窒化シリコンの部材とゲート電極との間に酸化シリコンの部材があるともいえる。これらは、主面３０２の上のゲート絶縁膜とゲート電極と第１絶縁部材１７０８と第２絶エ部材１７０９を覆うように、すなわち図１７（ｂ）の状態で酸化シリコンからなる膜をＣＶＤ法で形成した後、ＣＶＤ法で窒化シリコンからなる膜を形成する。その後、画素部１０１１を覆うフォトレジストパターンを形成する。そして、フォトレジストパターンをマスクとして画素部１０１１及び周辺回路部１０１６に渡って異方性のエッチングを行い、周辺回路部１０１６の酸化シリコンからなる膜と窒化シリコンからなる膜とを除去する。周辺回路部１０１６の各ゲート電極の側面に接して、酸化シリコンからなる膜と窒化シリコンからなる膜とからなるスペーサー１７１４が形成され、図１７（ｃ）の構成となる。ここで、絶縁膜１７１３とスペーサー１７１４とを同一膜から形成するため、工程を削減することが可能となる。また、スペーサー１７１４のみを形成する場合には、ＰＤの上に形成されたスペーサー用の絶縁膜をエッチングすることになるため、ＰＤにエッチングダメージが生じうる。しかし、絶縁膜１７１３とスペーサー１７１４とを同一膜から形成するため、ＰＤへのダメージの発生を抑制可能である。

図１８（ａ）では、周辺回路部１０１６の各トランジスタのソース領域及びドレイン領域の一部を形成する。高電圧用のＮ型トランジスタのゲート電極と、高電圧用のＮ型トランジスタのソース領域及びドレイン領域が形成される領域とを露出させるフォトレジストパターンを形成する。同時に、低電圧用のＮ型トランジスタのゲート電極と、低電圧用のＮ型トランジスタのソース領域及びドレイン領域が形成される領域とが露出させるフォトレジストパターンを形成する。その後、ソース領域及びドレイン領域１８０３とソース領域及びドレイン領域１８０４を形成するためのＮ型の不純物となるイオン注入を行う。そして、高電圧用のＰ型トランジスタのゲート電極と、高電圧用のＰ型トランジスタのソース領域及びドレイン領域が形成される領域とを露出させるフォトレジストパターンを形成する。同時に、低電圧用のＰ型トランジスタのゲート電極と、低電圧用のＰ型トランジスタのソース領域及びドレイン領域とが形成される領域とが露出させるフォトレジストパターンを形成する。その後、ソース領域及びドレイン領域１８０２とソース領域及びドレイン領域１８０４を形成するためのＰ型の不純物となるイオン注入を行う。この工程によって、図１７（ｂ）において形成されたソース領域及びドレイン領域を形成する半導体領域よりも不純物濃度が高い半導体領域を形成する。これら半導体領域によって、ＬＤＤ構造（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ構造）を有するトランジスタが形成される。

ここで、画素部１０１１のトランジスタは、本工程で形成される不純物濃度が高い半導体領域を有さない。このような構成によって、例えば増幅トランジスタのダイナミックレンジが向上する。

そして、画素部１０１１を覆う絶縁膜１８０６を形成する。この絶縁膜１８０６は、例えば酸化シリコンからなる膜である。画素部１０１１及び周辺回路部１０１６を覆うようにＣＶＤ法により酸化シリコンからなる膜が形成され、主に画素部１０１１を覆うフォトレジストパターンを形成する。フォトレジストパターンをマスクとして、酸化シリコンからなる膜に対して異方性エッチングを行い、フォトレジストパターンで覆われていない酸化シリコンからなる膜の一部を除去する。ここで、フォトレジストパターンは、シリサイドを設けない領域を覆うように、すなわち酸化シリコンからなる膜がシリサイドを設けない領域に残るように、設けられる。この時、フォトレジストパターンで覆われていない領域においては、例えば周辺回路部１０１６のソース領域及びドレイン領域とゲート電極は露出している。

絶縁膜１８０６が形成された後、シリサイド領域１８０７が形成される。シリサイド領域１８０７は、例えばコバルトシリサイドからなる。シリサイド領域は、タングステンシリサイド、チタンシリサイド等の任意の材料から形成可能である。シリサイド領域１８０７は、まず、画素部１０１１においては絶縁膜１８０６を覆うように、周辺回路部１０１６においてはソース領域及びドレイン領域とゲート電極とを覆うように、コバルトからなる金属膜が形成される。金属膜は例えばスパッタ法などで形成可能である。金属膜が形成された後、金属とシリコン（ポリシリコンを含む）とが反応するように熱処理を行い、シリサイドを形成する。ここで、周辺回路部１０１６においてはソース領域及びドレイン領域とゲート電極は、先の絶縁膜１８０６を形成する際にその表面が露出しているため、金属膜がそれらと接するように形成可能である。熱処理後、未反応の金属をエッチングにより除去し、図１８（ｂ）の構成を得る。画素部１０１１にはシリサイド領域が形成されていない。このような構成によって、コバルト等の金属の拡散が低減され、ＰＤでのリークやＰＤの信号へのノイズ（いわゆる白傷）を低減することが可能となる。なお、画素部１０１１の任意の構成にシリサイド領域を設けてもよく、周辺回路部１０１６の任意の構成にシリサイド領域を設けないようにしてもよい。

次に、図１９（ａ）に示すような絶縁膜１９０１と絶縁膜１９０２とを形成する。絶縁膜１９０１と絶縁膜１９０２は、酸化シリコンからなる膜と、その上に設けられた窒化シリコンからなる膜の積層膜である。絶縁膜１９０１は、実施例１等と同様にＰＤに対応して形成される。絶縁膜１９０２は、周辺回路部１０１６のトランジスタを覆うように形成され、シリサイド領域を覆うように形成される。絶縁膜１９０２は、後にコンタクトホール形成時のエッチングストップとして機能させることも可能である。ここで、絶縁膜１９０１をゲート電極を覆うように形成する。この構成によって、後の工程におけるエッチングによってゲート電極が削られてしまうことを抑制することが出来る。また、絶縁膜１９０１と絶縁膜１９０２とを同一膜から形成することで、工程の削減が可能であり、また、別の膜から形成する場合に比べてダメージを低減することが出来る。

そして、図１９（ｂ）に示すような絶縁膜１９０５となる膜を形成し、絶縁膜１９０５となる膜に対してエッチングを行い、絶縁膜１９０５となる膜の一部を除去してコンタクトホールを形成する。各コンタクトホールにプラグとなる金属を設け、図１９（ｂ）に示す構成が得られる。ここで、絶縁膜１９０５は、例えばＣＶＤ法によって形成される酸化シリコンからなる膜である。画素部１０１１のプラグ１９０３と周辺回路部１０１６のプラグ１９０４は、例えば、バリアメタルとなるチタン及び窒化チタンとタングステンとからなる。ここで、コンタクトホールを形成する際のエッチングにおいて、画素部１０１１の絶縁膜１７１３と周辺回路部１０１６の絶縁膜１８０７とがエッチングストップとして機能する。それは、エッチングの際に、絶縁膜１９０５となる酸化シリコンからなる膜のエッチング速度が、絶縁膜１７１３及び絶縁膜１８０７の窒化シリコンからなる膜とのエッチング速度よりも速くなるような条件でエッチングを行う。絶縁膜１７１３及び絶縁膜１８０７が露出した時点でエッチング条件を切り替え、絶縁膜１７１３及び絶縁膜１８０７を除去する。このようなコンタクトホールの形成方法によって、半導体基板３０１へのダメージを低減することが出来る。

ここで、画素部１０１１のエッチングストップとして機能する膜と、周辺回路部１０１６のエッチングストップとして機能する膜とは別の膜を設けている。このように別の膜とすることで、画素部１０１１と周辺回路部１０１６の膜厚を独立で設定可能であり、光学特性と電気特性の両立が可能となる。

また、絶縁膜１９０２は画素部１０１１のプラグ１９０３に接さないように配置される。画素部１０１１のプラグ１９０３が形成される領域において、画素部１０１１のエッチングストップとして機能する絶縁膜１７１３の上に絶縁膜１９０２を設けると、エッチングストップとして機能する膜が２層存在してしまう。このような構成では、エッチングの条件の切り替えが増加し、また、コンタクトホールの形状の制御が困難となる。更に、２層が積層してしまう領域があるとそれらを覆う絶縁膜１９０５の厚みが増大してしまう。
よって、画素部１０１１のプラグ１９０３に接さないように絶縁膜１９０２が配置されることで、固体撮像装置の特性を向上させることが可能となる。

この後は、一般的な半導体プロセスにより配線等を形成し、実施例１等に示す導波路を形成し、カラーフィルタ等を形成することにより固体撮像装置が完成する。

このような製造方法で形成した固体撮像装置のトランジスタの構造について、図２０を用いて説明する。画素部のトランジスタの例として転送トランジスタを、周辺回路部のトランジスタの例として高耐圧用のＮ型トランジスタを示す。図２０（ａ）は転送トランジスタのゲート電極近傍の拡大模式図であり、図２０（ｂ）は高耐圧用のＮ型トランジスタのゲート電極近傍の拡大模式図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ図１９（ａ）で示した状態に対応している。

図２０（ａ）において、Ｎ型半導体領域２０００と、電荷蓄積領域２００１と、ＦＤ領域２００２とは図１９（ａ）の半導体基板３０１に含まれる。半導体基板を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜２００４とゲート絶縁膜延在部２００３とが設けられている。

ゲート絶縁膜延在部２００３は、ゲート電極２００５の下から電荷蓄積領域２００１及びＦＤ領域２００２の上に延在した部分を示している。ゲート絶縁膜２００４はゲート絶縁膜延在部２００３より厚いが、適宜変更可能である。酸化シリコンからなる絶縁膜２００６が、ゲート電極２００５と、電荷蓄積領域２００１と、ＦＤ領域２００２とを覆っている。第１絶縁部材２０１１と絶縁膜２００６とは、共に酸化シリコンからなる。絶縁膜２００６の上に、ゲート電極２００５と、電荷蓄積領域２００１と、ＦＤ領域２００２とを覆い、窒化シリコンからなる絶縁膜２００７が設けられている。ＰＤである電荷蓄積領域２００１と窒化シリコンからなる絶縁膜２００７との間に酸化シリコンからなる絶縁膜２００６を設けたことで、暗電流の抑制が可能となる。更に、酸化シリコンからなる絶縁膜２００８が、絶縁膜２００７の上でゲート電極２００５と、電荷蓄積領域２００１と、ＦＤ領域２００２とを覆うように設けられている。そして、絶縁膜２００８の上で、電荷蓄積領域２００１に対応する部分にのみ、酸化シリコンからなる絶縁膜２００９と窒化シリコンからなる絶縁膜２０１０とが設けられている。絶縁膜２０１０は絶縁膜２００９の上に設けられている。ここで、図２０（ａ）の構成と図１６〜図１９の構成との対応は次のようになる。絶縁膜２００６は絶縁膜１７１３に、絶縁膜２００６及び絶縁膜２００７は絶縁膜１７１３に、第１絶縁部材２０１１は第１絶縁部材１７０８に、絶縁膜２００８は絶縁膜１８０６に、絶縁膜２００９及び絶縁膜２０１０は絶縁膜１９０１に、対応する。ここで、絶縁膜２００６と第１絶縁部材２０１１と酸化シリコンからなり、一体の膜のようにみなせる。ＰＤの上からゲート電極の上に延在する酸化シリコン膜がゲート電極の上で厚みを増すような構成となっている。

一方、図２０（ｂ）においては、Ｐ型半導体領域２０２０と、ソース領域及びドレイン領域となるＮ型半導体領域２０２１と、ソース領域及びドレイン領域の一部を構成しＮ型半導体領域２０２１よりも不純物濃度が低いＮ型半導体領域２０２２とが示されている。
これらは、図１９（ａ）の半導体基板３０１に含まれている。半導体基板を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜２０２３とゲート絶縁膜延在部２０２４とが設けられている。
ゲート絶縁膜延在部２０２４は、ゲート電極２０３０の下からＮ型半導体領域２０２２の上に延在した部分を示している。ゲート絶縁膜２０２３はゲート絶縁膜延在部２０２４より厚いが、適宜変更可能である。ゲート電極２０３０とＮ型半導体領域２０２１の上にはシリサイド領域２０２９が設けられている。酸化シリコンからなる絶縁膜２０２５と窒化シリコンからなる絶縁膜２０２６とが、サイドスペーサーを構成している。サイドスペーサーは、ゲート電極２０３０の側面に接し、Ｎ型半導体領域２０２２の上に設けられている。絶縁膜２０２６とゲート電極２０３０との間には絶縁膜２０２５が配置している。窒化シリコンからなる膜とゲート電極や半導体領域との間に酸化シリコンからなる膜を設けることで、トランジスタの信頼性の低下を抑制可能である。Ｎ型半導体領域２０２１とサイドスペーサーとゲート電極２０３０とを覆って酸化シリコンからなる絶縁膜２０２７と窒化シリコンからなる絶縁膜２０２８とが設けられている。絶縁膜２０２８は絶縁膜２０２７の上に設けられている。Ｎ型半導体領域２０２１と窒化シリコンからなる膜との間に酸化シリコンからなる膜が設けられていることで、半導体基板の主面３０２と窒化シリコンからなる膜とが接さないため、暗電流の発生を低減可能である。ここで、図２０（ｂ）の構成と図１６〜図１９の構成との対応は次のようになる。絶縁膜２０２５及び絶縁膜２０２６はサイドスペーサー１７１４に、絶縁膜２０２７及び絶縁膜２０２８は絶縁膜１９０２に、対応する。

そして、図１６〜図１９で説明してきたように、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）において、絶縁膜２００６と絶縁膜２０２５とは同一の膜から形成され、絶縁膜２００７と絶縁膜２０２６とは同一の膜から形成される。また、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）において、絶縁膜２００９と絶縁膜２０２７とは同一の膜から形成され、絶縁膜２０１０と絶縁膜２０２８とは同一の膜から形成される。このような形成方法によって、膜を形成する工程の回数を減らすことができ、また、膜を形成する際の熱による不純物拡散が低減可能となる。

また、窒化シリコンからなる絶縁膜２００７と絶縁膜２０２８はコンタクトホール形成時のエッチングストップ膜として機能可能である。ここで、絶縁膜２００７は、図１９（ｂ）にあるように、プラグ１９０３に接して、画素部１０１１のプラグ１９０３以外を覆っている。また、絶縁膜２０２８は、プラグ１９０４に接して、周辺回路部１０１６のプラグ１９０４以外を覆っている。絶縁膜２０２８は、画素部１０１１に設けられていてもよいが、画素部１０１１のプラグ１９０３が形成されうる部分には設けられないことが望ましい。それは、窒化シリコンからなる膜が積層されてしまい、プラグ１９０３のコンタクトホール形成時のエッチングが煩雑なものとなってしまうためである。なお、本実施例の絶縁膜の構造によれば、画素部１０１１及び周辺回路部１０１６において、半導体基板の上に、半導体基板側から酸化シリコンからなる膜、窒化シリコンからなる膜、酸化シリコンからなる膜の順に設けられている。このような構成によって、画素部１０１１と周辺回路部１０１６とでコンタクトホール形成のためのエッチングを同時に行うことが可能である。しかし、コンタクトホールを形成する際には、画素部１０１１のプラグ１９０３のためのコンタクトホールと、周辺回路部１０１６のプラグ１９０４のためのコンタクトホールとは、別の工程で形成することが好ましい。より正しくは、周辺回路部１０１６のプラグ１９０４のためのコンタクトホール形成時に、画素部１０１１のプラグ１９０３のためのコンタクトホールが形成されていないか、コンタクトホールがプラグあるいはフォトレジストマスクで埋められていることが望ましい。つまり、周辺回路部１０１６のプラグ１９０４のためのコンタクトホール形成時に、シリサイド領域がない部分が露出していないことが望ましい。例えば、プラグ１９０３のためのコンタクトホールを形成し、プラグ１９０３を形成した後、プラグ１９０４のためのコンタクトホールを形成し、プラグ１９０４を形成する。同じ工程で行うと、シリサイド領域を露出することになる周辺回路部１０１６のプラグ１９０４のためのコンタクトホール形成時に、シリサイド領域がない部分の半導体基板の主面３０２を露出させることになってしまう。この場合には、コンタクトホール形成のエッチングによってシリサイド領域の金属が飛散し、シリサイド領域がない部分が金属によって汚染される可能性があるためである。

本実施例では、シリサイド領域を周辺回路部のトランジスタのゲート電極とソース領域とドレイン領域に設けているが、いずれか１つでもよい。また、画素部の任意のトランジスタに設けてもよい。

また、本実施例では、実施例１と同様に導波路を設けた場合の固体撮像装置について説明したが、図２１に示すように、絶縁膜１９０１を設けず、導波路を設けない構成にも適用可能である。

以上、説明したように、本発明の構成によって、反射防止膜の性能を低下させることなく導波路が形成可能である。また、光電変換部に対応した絶縁膜を有することで、導波路の下面からの光の広がりを抑制し、集光効率を向上することが可能である。また、本発明の構成によって、周辺回路部におけるコンタクトホール形成時のダメージが低減可能であり、高品位な固体撮像装置を提供することが可能となる。なお、これら実施例は適宜変更可能であり、例えば、反射防止膜が各光電変換部に１対１で形成されていてもよい。また、それぞれの実施例は適宜組み合わせ可能である。

２０３ 電荷蓄積領域
２０７ ゲート電極
６１０ 複数の絶縁膜
３２４ 高屈折率部材
３０５ 絶縁膜
３０５ 絶縁膜
３１７ 絶縁膜

Claims (12)

1. 半導体基板に配された光電変換部と、
   前記光電変換部の上に配された反射防止として機能する第１の絶縁膜と、
   前記光電変換部に対応して前記第１の絶縁膜の上に配された第２の絶縁膜と、
   前記第２の絶縁膜の上に底面が配されたコアと、クラッドとを有する導波路と、を有する固体撮像装置の製造方法において、
   前記光電変換部の上部に配された部材の一部をエッチングにて除去し開口を形成することで前記クラッドを構成する工程と、
   前記開口にコアを形成する工程と、を有し、
   前記開口を形成する工程において、前記部材がエッチングされる速度よりも前記第２の絶縁膜がエッチングされる速度が低い条件で、前記部材がエッチングされることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記第１の絶縁膜は、多層の反射防止膜である請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記第１の絶縁膜は、窒化シリコンからなる絶縁膜と、前記窒化シリコンからなる絶縁膜の上に配された酸化シリコンからなる絶縁膜とを含む請求項１あるいは２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記半導体基板には、前記光電変換部の信号電荷を転送するゲート電極を有し、
   前記第１の絶縁膜は、前記光電変換部の上から前記ゲート電極の上に延在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記コアと前記第２の絶縁膜とが同一の材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 半導体基板に配された複数の光電変換部と、
   前記複数の光電変換部の上に配置された反射防止膜として機能する第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜の上に、前記複数の光電変換部に対応して設けられた、エッチングストップ膜として機能する複数の第２の絶縁膜と、
   底面が前記第２の絶縁膜と接し、前記第２の絶縁膜と同一の材料からなるコアと、クラッドとを有する複数の導波路と、を有する固体撮像装置。
7. 半導体基板に配された複数の光電変換部と、
   前記複数の光電変換部の上に配置された反射防止膜として機能する第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜の上に、前記複数の光電変換部に対応して設けられた複数の第２の絶縁膜と、
   底面が前記第２の絶縁膜と接し、前記第２の絶縁膜と同じ材料からなるコアと、クラッドとを有する複数の導波路と、
   を有する固体撮像装置。
8. 前記複数の第２の絶縁膜は、前記複数の光電変換部と１対１で対応して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 前記複数の光電変換部の信号電荷を転送する複数のゲート電極を有し、
   前記第１の絶縁膜が前記ゲート電極を覆って延在していることを特徴とする請求項７あるいは８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
10. 前記第１の絶縁膜は、窒化シリコンからなる絶縁膜と、前記窒化シリコンからなる絶縁膜の上に配された酸化シリコンからなる絶縁膜とを含み、
    前記第２の絶縁膜は、窒化シリコンからなる請求項７乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
11. 前記ゲート電極の上面よりも前記第２の絶縁膜の上面は前記半導体基板の近くに配置されている請求項９に記載の固体撮像装置。
12. 請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置からの電気信号を処理する信号処理装置と、を有する撮像システム。

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