JP2014036037A - 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の混入を低減することにより、画質を向上させることができる。
【解決手段】 本発明の実施形態は、導波路を備えた撮像装置である。より詳細には、複数の受光部が配された基板を備えた撮像装置である。複数の受光部に対応して、複数の導波路が配される。１つの実施例では、導波路の上に第２部材が配される。そして、第２部材に遮光部が配される。第２部材の屈折率は、導波路を構成する第１部材の屈折率より低い。あるいは、別の実施例では、第２部材と導波路との間に第３部材が配される。第２部材の屈折率が、第３部材の屈折率よりも低い。あるいは、別の実施例では、第２部材の上に第２部材とは異なる屈折率を有する第４部材が配される。さらに別の実施例では、導波路の上に、隣り合う導波路を連結するように連結部材が配される。そして、連結部材の上に遮光部が配される。
【選択図】 図１

Description

本発明は撮像装置、および撮像装置の製造方法に関する。

近年、受光部に入射する光量を増やすため、光導波路を有する撮像装置が提案されている。特許文献１には、複数の受光部と、被写体からの光を受光部へ導く光導波路と、隣接する受光部への光の入射を防止するための遮光部とを有する撮像装置が開示されている。

特開２００６−２６１２４９公報

特許文献１では、遮光部が配される部材の屈折率について検討されていない。そのため、特許文献１に記載された撮像装置では、隣り合う受光部への光の混入が生じる可能性がある。特に、特許文献１の図２Ａに示された撮像装置では、光導波路を構成する高屈折率部材が受光部の上に配され、その高屈折率部材の一部が遮光部の上まで延在している。遮光部の上に配された高屈折率部材は遮光されないため、そこには斜め光が入射しやすい。遮光部の上に配された高屈折率部材に光が入射すると、高屈折率部材の中を光が伝搬し、隣の光導波路へ混入する可能性がある。その結果、隣り合う受光部への光の混入が生じうる。

隣り合う受光部への光の混入はノイズの原因となり、画質が低下する原因となりうる。そこで、上述の課題に鑑み、本発明は光の混入を低減することにより画質を向上させることを可能とする。

本発明の実施形態である撮像装置は、複数の受光部が配された基板と、前記基板の上に配された絶縁体と、前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配され、前記第１部材の屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材と、前記第２部材に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の別の実施形態である撮像装置は、複数の受光部が配された基板と、前記基板の上に配された絶縁体と、前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれ、前記絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する複数の第１部材と、前記絶縁体の上に、前記複数の第１部材のうち隣り合う２つの第１部材を連結するように配され、前記絶縁体の前記屈折率よりも高い屈折率を有する連結部材と、前記連結部材の上に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の別の実施形態である撮像装置は、複数の受光部が配された基板と、前記基板の上に配された絶縁体と、前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配された第２部材と、前記第２部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材との間に配され、前記第２部材の屈折率より高い屈折率を有する第３部材と、前記第２部材に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする。

本発明のさらに別の実施形態である撮像装置は、複数の受光部が配された基板と、前記基板の上に配された絶縁体と、前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配された第２部材と、前記第２部材の上に配され、前記第２部材の屈折率とは異なる屈折率を有する第４部材と、前記第２部材に配された遮光部と、を備え、前記第２部材と前記遮光部とが、それぞれ前記第４部材に接するように配されたことを特徴とする。

本発明の別の側面の実施形態である撮像装置の製造方法は、複数の受光部が配され、絶縁体が上に配された基板を準備する第１工程と、前記複数の受光部に対応した複数の第１の開口を前記絶縁体に形成する第２工程と、前記複数の第１の開口のそれぞれに第１部材を形成する第３工程と、前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に、第２部材を形成する第４工程と、前記第２部材に複数の第２の開口を形成する第５工程と、前記複数の第２の開口のそれぞれに遮光部を形成する第６工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに別の側面の実施形態である撮像装置の製造方法は、複数の受光部が配され、絶縁体が上に配された基板を準備する工程と、前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材を形成する工程と、前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配され、前記第１部材の屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材を形成する工程と、前記第２部材の第１部分と第２部分との間に配される遮光部を形成する工程と、を備え、前記遮光部の前記基板への射影が、前記複数の第１部材のうち隣り合う２つの第１部材の前記基板への射影の間に位置することを特徴とする。

本発明によれば、光の混入を低減することにより、画質を向上させることができる。

実施例１の撮像装置の断面構造を示す概略図。 実施例１の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図。 実施例１および実施例２の撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１および実施例２の撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１および実施例２の撮像装置の製造方法を示す図。 実施例２の撮像装置の平面レイアウトを示す概略図。 実施例３の撮像装置の製造方法を示す図。 実施例４の撮像装置の断面構造を示す概略図。 実施例４の撮像装置の製造方法を示す図。 実施例１の撮像装置の断面構造を示す概略図。 実施例４の撮像装置の断面構造を示す概略図。 本発明に係る実施例５の撮像システムのブロック図。

本発明の実施形態は、導波路を備えた撮像装置である。より詳細には、複数の受光部が配された基板を備えた撮像装置である。基板は、例えばシリコンやゲルマニウムなどの半導体基板であってもよい。受光部は、例えばフォトダイオードなどの光電変換部であってもよい。

複数の受光部に対応して、複数の導波路が配される。導波路には、公知の構造が用いられる。例えば、基板の上に配された絶縁体と、絶縁体にその側面を囲まれ、絶縁体より高い屈折率を有する第１部材とによって、導波路が構成されてもよい。あるいは、基板の上に配された絶縁体と、絶縁体にその側面を囲まれて配された第１部材との間に、エアギャップや反射部材が配されることによって、導波路が構成されてもよい。

１つの実施例では、遮光部が配される部材と導波路との屈折率の関係、または、遮光部が配される部材とその上あるいは下に配される部材との屈折率の関係に特徴がある。例えば、導波路の上に第２部材が配される。そして、第２部材に遮光部が配される。第２部材の屈折率は、導波路を構成する第１部材の屈折率より低くてもよい。あるいは、第２部材と導波路との間に第３部材が配され、第２部材の屈折率が、第３部材の屈折率よりも低くてもよい。あるいは、第２部材の上に第２部材とは異なる屈折率を有する第４部材が配されてもよい。遮光部には公知の材料が用いられうる。例えば金属が遮光部に用いられうる。

また、別の実施例は、導波路の上に、隣り合う導波路を連結するように配された連結部材を備えた撮像装置である。連結部材は、例えば導波路を構成する第１部材と同じ材料で構成される。第１部材と、連結部材とが同一のプロセスで形成されてもよい。この実施形態では、連結部材の上に遮光部が配される。遮光部には公知の材料が用いられうる。例えば金属が遮光部に用いられうる。

以下では、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明される実施例のみに限定されない。本発明の趣旨を超えない範囲で以下に説明される実施例の一部の構成が変更された変形例も、本発明の実施例である。また、以下のいずれかの実施例の一部の構成を、他の実施例に追加した例、あるいは他の実施例の一部の構成と置換した例も本発明の実施例である。

本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１および図２は、それぞれ本実施例の撮像装置の断面構造および平面レイアウトを示した概略図である。

図１には、画素領域に配された３つの画素、周辺回路領域に配された１つのトランジスタが示されている。実際には、画素領域には複数の画素が行列状に配される。また周辺回路領域にも半導体領域の導電型が反対のものも含め複数のトランジスタが配される。

以下の説明では、電子が信号電荷である場合について説明するが、ホールが信号電荷であってもよい。ホールが信号電荷の場合には、半導体領域の導電型を反対にすればよい。

１０１は半導体基板である。本実施例では、半導体基板１０１はエピタキシャル法で形成されたＮ型のシリコン層である。半導体基板１０１にはＰ型半導体領域、およびＮ型半導体領域が配される。１０２は半導体基板１０１の主面である。本実施例では、主面１０２は半導体基板１０１と半導体基板に積層された熱酸化膜の（不図示）の界面である。主面１０２を通って光が半導体基板１０１に入射する。光の入射する方向が矢印Ｌで示されている。

１０３は受光部であり、例えばフォトダイオードである。本実施例では、半導体基板１０１に複数の受光部１０３が配される。本実施例では、受光部１０３は、フォトダイオードを構成するＮ型半導体領域である。光電変換によって発生した電荷がＮ型半導体領域に収集される。１０９はＰ型半導体領域である。Ｐ型半導体領域１０９は半導体基板の主面１０２に接するように配される。

１１０はフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）である。ＦＤ１１０はＮ型半導体領域である。受光部１０３で発生した電荷はＦＤ１１０に転送され、電圧に変換される。ＦＤ１１０は不図示の増幅部の入力ノードに電気的に接続される。画素ごとに増幅部が配されてもよい。あるいは、ＦＤ１１０は不図示の信号出力線に電気的に接続される。

１１１は不図示の熱酸化膜を介して半導体基板１０１の上に配されたゲート電極である。受光部１０３とＦＤ１１０の間に配されたゲート電極１１１は、受光部１０３とＦＤ１１０との間の電荷の転送を制御する転送ゲート電極である。１１９は周辺回路領域のトランジスタのソース領域、またはドレイン領域である。

図１において１０４は半導体基板１０１の上に配された絶縁体である。本実施例では、絶縁体１０４はシリコン酸化膜である。絶縁体１０４の屈折率は１．４０〜１．６０であってもよい。また、半導体基板１０１の上に第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂ、第３配線層１１２ｃが配される。第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂ、第３配線層１１２ｃは、半導体基板１０１の主面を基準に異なる高さに配される。本実施例において、第１配線層１１２ａ、及び第２配線層１１２ｂに含まれる導電部材は、銅を主として含んで構成される。第３配線層１１２ｃに含まれる導電部材は、アルミニウムを主として含んで形成される。第３配線層１１２ｃには、パッドや周辺回路領域の配線層を構成する導電部材が含まれる。それぞれの配線層に含まれる導電部材は、導電性の材料であれば銅・アルミニウム以外の材料で形成されてもよい。第１配線層１１２ａの一部の導電部材と第２配線層１１２ｂの一部の導電部材は不図示のプラグによって電気的に接続される。第２配線層１１２ｂの一部の導電部材と第３配線層１１２ｃの一部の導電部材とはプラグ４０３によって電気的に接続される。プラグ４０３はタングステンなどの導電材料で構成される。プラグによって電気的に接続される部分を除いて、第１配線層１１２ａの導電部材、第２配線層１１２ｂの導電部材、および第３配線層１１２ｃの導電部材は、絶縁体１０４によって互いに絶縁されている。絶縁体１０４は複数の層間絶縁膜を含んでいてもよい。複数の層間絶縁膜は、半導体基板１０１と第１配線層１１２ａとの間に配された層間絶縁膜、第１配線層１１２ａと第２配線層１１２ｂとの間に配された層間絶縁膜、あるいは第２配線層１１２ｂの上に配された層間絶縁膜などである。本実施例では、第３配線層１１２ｃが、複数の配線層のうち半導体基板１０１からもっとも離れて配されている。なお、配線層の数は３層に限定されるものではない。

図１において、１０６ａは第１部材である。本実施例では、第１部材が光を導く導波路を構成する。そのため、以下では、第１部材１０６ａを導波路部材１０６ａと呼ぶ。導波路部材１０６ａは、その側面を絶縁体１０４に囲まれるように配される。言い換えると、基板１０１の主面に平行な面で導波路部材１０６ａを切った断面において、導波路部材１０６ａが、絶縁体１０４に囲まれる。導波路部材１０６ａの上、および絶縁体１０４の上には、導波路部材１０６ａと同じ材料で構成された連結部材１０６ｂが配される。本実施例では、導波路部材１０６ａ、および連結部材１０６ｂはシリコン窒化膜である。あるいは、導波路部材１０６ａ、および連結部材１０６ｂはシリコン酸窒化膜、有機材料（ポリイミド系高分子等の樹脂）であってもよい。導波路部材１０６ａと連結部材１０６ｂとが、異なる材料で構成されてもよい。例えば、導波路部材１０６ａがシリコン窒化膜であり、連結部材１０６ｂがシリコン酸窒化膜であってもよい。

本実施例では、導波路部材１０６ａの屈折率および連結部材１０６ｂの屈折率は、いずれも絶縁体１０４の屈折率よりも高い。具体的に、導波路部材１０６ａの屈折率および連結部材１０６ｂの屈折率は、いずれも１．６０以上である。導波路部材１０６ａの屈折率が絶縁体１０４の屈折率よりも高い。そのため、スネルの法則に基づいて、導波路部材１０６ａと絶縁体１０４との界面に入る光が反射する。これによって、導波路部材１０６ａ、の内部に光を閉じ込めることができる。つまり、導波路部材１０６ａは入射した光を受光部１０３へ導く導波路として機能しうる。またシリコン窒化膜は水素含有量を多くすることが可能である。そのため、導波路部材１０６ａがシリコン窒化膜で構成されることにより、水素供給効果によって基板のダングリングボンドを終端することができる。これによって、白傷などのノイズを低減することが可能となる。なお、ポリイミド系の有機材料は屈折率が約１．７である。ポリイミド系の有機材料の埋め込み特性はシリコン窒化膜より優れている。導波路部材１０６ａの屈折率が１．８０〜２．４０の範囲であると、導波路の性能が向上しうる。

導波路部材１０６ａは複数の材料を含んで構成されていてもよい。この場合、複数の材料のうちいずれか一つの材料の屈折率が、絶縁体１０４の屈折率よりも高ければよい。例えば、導波路部材１０６ａがシリコン窒化膜とシリコン酸窒化膜とで構成されていてもよい。あるいは、導波路部材１０６ａの側面及び底の近傍にシリコン窒化膜が配され、他の領域に有機材料が配された構成でもよい。また、図１が示す通り、周辺回路領域には、連結部材１０６ｂが配されていなくてもよい。

なお、本実施例とは異なり、導波路部材１０６ａと絶縁体１０４の間にエアギャップや反射部材が配されることによって導波路が構成される実施例では、導波路部材１０６ａの屈折率は限定されない。このような実施例では、導波路部材１０６ａは光を透過する材料で構成されればよい。

図１において１１３はエッチストップ部材である。エッチストップ部材１１３は導波路部材１０６ａと半導体基板１０１との間に配される。エッチストップ部材１１３は導波路部材１０６ａを配するための開口を絶縁体１０４に形成する際に、エッチングを精度よく停止させるための層である。あるいは、エッチストップ部材１１３がエッチングの進行を遅らせるための層であってもよい。エッチストップ部材１１３と導波路部材１０６とは互いに接している。エッチストップ部材１１３は絶縁体１０４とは異なる材料で形成される。本実施例では、エッチストップ部材１１３はシリコン窒化膜である。なお、エッチストップ部材１１３はエッチング条件に応じて配置しない場合もある。

図１において、１０７は、絶縁体１０４の上、および導波路部材１０６ａの上に配された第２部材である。本実施例では、第２部材１０７はシリコン酸化膜である。第２部材の屈折率は、導波路部材１０６ａの屈折率よりも低い。具体的に、第２部材の屈折率は、１．４０〜１．６０の範囲に含まれる。

また、本実施例では、第２部材１０７と導波路部材１０６ａとの間に、連結部材１０６ｂが配されている。そして、連結部材１０６ｂの屈折率は、第２部材の屈折率よりも高い。つまり、連結部材１０６ｂは、第３部材である。

なお、連結部材１０６ｂと第２部材１０７との間に、第２部材の屈折率よりも高い屈折率を有する別の部材が配されてもよい。別の部材は例えばシリコン酸窒化膜である。

図１において１０８は遮光部である。本実施例では、遮光部１０８の少なくとも一部が、第２部材１０７に配される。つまり、断面において、第２部材１０７の２つの部分に挟まれるように遮光部１０８が配される。遮光部１０８は金属、合金、あるいは光を透過しない有機材料で形成される。遮光部１０８の材料は、４００〜６００ｎｍの波長の光の反射率が高い材料でもよい。本実施例では、遮光部１０８はタングステンを含んで構成される。また、遮光部１０８は、第２配線層１１２ｂに含まれる導電部材と第３配線層１１２ｃに含まれる導電部材とを電気的に接続するプラグ４０３と同じ材料で構成されてもよい。遮光部１０８とプラグ４０３とが同じ材料で構成されることで、両者を同一の工程で形成することが可能となり、プロセスの簡略化が可能である。本実施例では、遮光部１０８とプラグ４０３とが同じ材料で構成され、同一の工程で形成されている。

本実施例において、遮光部１０８は金属または合金で構成された第１部分と、第２部分とを含んで構成される。第２部分は、第１部分に含まれる金属の拡散を低減するために配される。具体的には、第１部分に含まれる金属の拡散に対して、第２部分の拡散係数は、絶縁体１０４の拡散係数よりも低い。第２部分は、いわゆるバリアメタルであってもよい。なお、プラグ４０３も、第１部分と第２部分とを含んで構成されうる。

第２部材１０７上には、第４部材１１４、第１レンズ１１５が配される。第４部材１１４は保護膜として機能しうる。本実施例では、第４部材１１４、第１レンズ１１５はシリコン窒化膜で形成される。本実施例では、第４部材１１４の屈折率、第１レンズ１１５の屈折率は、いずれも第２部材１０７の屈折率より高い。なお、第４部材１１４の屈折率は第２部材の屈折率と異なっていればよい。また、第４部材１１４、第１レンズ１１５は必ずしも配される必要はない。さらに、第１レンズ１１５の上に平坦化膜１１６、カラーフィルター１１７、第２レンズ１１８が配されてもよい。

また、第２部材１０７の屈折率は、第１レンズ１１５の屈折率よりも小さくてもよい。本実施例では、第１レンズ１１５を形成するシリコン窒化膜の屈折率は約１．６０以上であり、第２部材１０７を形成するシリコン酸化膜の屈折率は１．４０〜１．６０の範囲に含まれる。このような屈折率の関係によれば、斜めに入射する光に対する感度を向上することができる。この理由は次のように説明される。斜めに入射する光は第１レンズ１１５で十分集光されず、導波路部材１０６ａに入射されないことがある。しかし、第１レンズ１１５と導波路部材１０６ａとの間に第１レンズ１１５よりも屈折率の低い部材が配されたことにより、第１レンズ１１５を透過する光が、第１レンズ１１５と第２部材１０７の界面において、導波路部材１０６ａに向かって屈折する。こうして、斜めに入射する光が導波路部材１０６ａに入射されるようになるので、斜めに入射する光に対する感度を向上させることができる。

図１０は、本実施例の撮像装置の別の部分の断面構造を示す概略図である。図１と同様の機能を有する部分には同じ符号を付している。本実施例における画素領域は、有効画素領域とＯＢ画素領域を含んでいる。図１０は、有効画素領域に含まれる画素の断面と、ＯＢ画素領域に含まれる画素の断面とを示している。

ＯＢ画素領域には、いわゆるオプティカルブラック画素が配される。具体的に、ＯＢ画素領域に含まれる画素の受光部１０３には、遮光部９０２が配される。遮光部９０２は、ＯＢ画素領域に含まれる画素の受光部１０３に入射する光を遮蔽する。遮光部９０２は、第３配線層１１２ｃに含まれる導電材料で構成される。なお、ＯＢ画素領域は必要に応じて配されるもので、画素領域がＯＢ画素領域を含まなくてもよい。

次に、本実施例における、遮光部１０８、遮光部９０２、および第３配線層１１２ｃの位置関係について説明する。まず、本実施例において、遮光部１０８は、複数の配線層１１２ａ〜１１２ｃのうち半導体基板１０１からもっとも離れて配された第３配線層１１２ｃよりも、半導体基板１０１の近くに配されている。つまり、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部１０８の下面までの距離が、半導体基板１０１の主面１０２から第３配線層１１２ｃに含まれる導電部材の下面までの距離よりも短い。また、遮光部１０８は、遮光部９０２よりも、半導体基板１０１の近くに配されている。つまり、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部１０８の下面までの距離が、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部９０２の下面までの距離よりも短い。また、図１０が示す通り、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部１０８の上面までの距離は、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部９０２の下面までの距離と等しい。なお、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部１０８の上面までの距離は、半導体基板１０１の主面１０２から遮光部９０２の下面までの距離よりも長くてもよい。

図１または図１０では、遮光部１０８の下面が、連結部材１０６ｂの上面に対し、半導体基板１０１の近い位置にある。つまり、遮光部１０８の一部は連結部材１０６ｂに配されている。しかし、遮光部１０８の下面は、連結部材１０６ｂの上面よりも半導体基板１０１から遠くに位置していてもよい。つまり、遮光部１０８と連結部材１０６ｂとの間に第２部材１０７の一部が配されてもよい。あるいは、遮光部１０８の下面が、連結部材１０６ｂの上面と同じ位置にあってもよい。

図１または図１０が示すように、本実施例では、遮光部１０８の上面と第２部材１０７の上面がいずれも第４部材１１４に接している。しかし、遮光部１０８と第４部材１１４との間に第２部材１０７の一部が配されてもよい。この場合には、遮光部１０８と第４部材とは互いに接していない。

図２に本実施例における導波路部材と遮光部の平面配置図を示す。図２において図１と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図２において点線２０１が１つの画素を示す。１つの画素２０１に受光部１０３（図２では不図示）と導波路部材１０６ａとが１つずつ配される。遮光部１０８は隣り合う２つの導波路部材１０６ａの間に配される。つまり、遮光部１０８の半導体基板１０１への射影が、絶縁体１０４のうち、隣り合う２つの第１部材１０６ａの間に配された部分の半導体基板１０１への射影と少なくとも部分的に重なるように、遮光部１０８が配される。

本実施例では、図２に示されるように１つの画素２０１が正方形で、それが行列状に２次元に並んでいる。このような水平垂直配置の画素群に入射する光は図２の紙面に垂直入射する光と、斜め入射光とがある。この斜め入射光のうち、水平垂直に隣接する画素のオンチップレンズを通過した光が漏れ込むことがないように。隣接する導波路部材１０６ａの中間に遮光部１０８が配置される。

なお、遮光部１０８が、絶縁体１０４とは重ならないように配されてもよい。例えば、遮光部１０８が、導波路部材１０６ａの上に、導波路部材１０６の外周に沿って配されてもよい。このように配置された場合であっても、遮光部１０８が隣り合う導波路部材１０６ａへの光の混入を抑制することができる。

続いて、図３〜図５を用いて本実施例の製造方法について説明する。図３〜図５において図１、図２または図１０と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）は、複数の受光部１０３が配され、上部に絶縁体１０４が配された半導体基板１０１を準備する工程を示している。より詳細には、図３（ａ）に示される工程においては、半導体基板１０１に半導体領域を形成し、半導体基板１０１の上にゲート電極１１１、絶縁体１０４、エッチストップ部材１１３、第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂを形成する。

この工程では、まず、半導体基板１０１に受光部１０３、続いて、ゲート電極１１１を形成する。続いてＦＤ１１０およびソースまたはドレインを構成する半導体領域１１９を形成する。

次に受光部１０３の主面１０２側に保護層３０１を形成する。例えば保護層３０１はシリコン窒化膜である。保護層３０１はシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を含む複数の層で構成されてもよい。保護層３０１は、後の工程で受光部に与えられるダメージを低減する機能を有していてもよい。また、保護層３０１が反射防止の機能を有していてもよい。

保護層３０１に対して半導体基板１０１とは反対側にエッチストップ部材１１３を形成する。エッチストップ部材の面積は、その後に形成される開口１０５の底の面積より大きいことが好ましい。開口１０５の底となる領域以外にはエッチストップ部材が形成されなくてもよい。なお、保護層３０１及びエッチストップ部材１１３は必ずしも形成される必要はない。

続いて、絶縁体１０４及び第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂを形成する。本実施例ではデュアルダマシン法によって第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂが形成される。絶縁体１０４が複数の層間絶縁膜１０４ａ〜１０４ｅで構成されている場合を例に説明する。便宜的に半導体基板１０１に近いほうから順に、第１〜第５層間絶縁膜１０４ａ〜ｅとする。

第１層間絶縁膜１０４ａを画素領域及び周辺回路領域の全面に形成する。必要に応じて、第１層間絶縁膜１０４ａの半導体基板１０１とは反対側の面を平坦化してもよい。第１層間絶縁膜１０４ａには不図示のコンタクトホールが形成される。コンタクトホールには、第１配線層１１２ａの導電部材と半導体基板１０１の半導体領域とを電気的に接続するプラグが配される。

次に、第１層間絶縁膜１０４ａに対して半導体基板１０１とは反対側に第２層間絶縁膜１０４ｂを形成する。第２層間絶縁膜１０４ｂのうち、第１配線層１１２ａの導電部材が配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。その後、第１配線層の材料となる金属膜を画素領域及び周辺回路領域に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第２層間絶縁膜１０４ｂが露出するまで金属膜を除去する。このような手順によって、第１配線層１１２ａの配線を構成する導電部材が所定のパターンに配される。

続いて、第３層間絶縁膜１０４ｃ、第４層間絶縁膜１０４ｄを画素領域及び周辺回路領域に形成する。ここで、第４層間絶縁膜１０４ｄのうち、第２配線層１１２ｂの導電部材が配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。次に、第３層間絶縁膜１０４ｃのうち、第１配線層１１２ａの導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とを電気的に接続するプラグが配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。その後、第２配線層及びプラグの材料となる金属膜を画素領域及び周辺回路領域に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第４層間絶縁膜１０４ｄが露出するまで金属膜を除去する。このような手順によって、第２配線層１１２ｂの配線パターン、及びプラグのパターンを得る。なお、第３層間絶縁膜１０４ｃ、第４層間絶縁膜１０４ｄを形成した後に、先に第１配線層１１２ａの導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とを電気的に接続するプラグが配される領域に対応した部分をエッチングにより除去してもよい。

その後、第５層間絶縁膜１０４ｅを画素領域及び周辺回路領域に形成する。必要に応じて、第５層間絶縁膜１０４ｅの半導体基板１０１とは反対側の面をＣＭＰなどの方法で平坦化してもよい。

また、各層間絶縁膜の間にはエッチストップ膜、金属の拡散防止膜、あるいは両方の機能を備える膜が配されてもよい。具体的には、絶縁体１０４がシリコン酸化膜である場合、シリコン窒化膜が金属の拡散防止膜となる。

なお、第１配線層１１２ａ及び第２配線層１１２ｂはダマシン法以外の手法で形成されてもよい。ダマシン法以外の手法の一例を説明する。第１層間絶縁膜１０４ａが形成された後に、第１配線層の材料となる金属膜を画素領域及び周辺回路領域に形成する。次に、金属膜のうち、第１配線層１１２ａの導電部材が配される領域以外の部分をエッチングにより除去する。これによって、第１配線層１１２ａの配線パターンを得る。その後、第２層間絶縁膜１０４ｂ、第３層間絶縁膜１０４ｃを形成し、同様に第２配線層１１２ｂを形成する。第２配線層１１２ｂが形成された後、第４層間絶縁膜１０４ｄ及び第５層間絶縁膜１０４ｅを形成する。第３層間絶縁膜１０４ｃ、及び第５層間絶縁膜１０４ｅの半導体基板１０１とは反対側の面は必要に応じて平坦化される。

図３（ｂ）は、絶縁体１０４に複数の開口１０５を形成する工程を示す。複数の開口１０５は、複数の受光部１０３に対応した位置に形成される。まず、不図示のエッチマスクパターンを絶縁体１０４に対して半導体基板１０１とは反対側に形成する。エッチマスクパターンは開口１０５が配されるべき領域以外に配される。言い換えれば、エッチマスクパターンは開口１０５が配されるべき領域に開口を有する。エッチマスクパターンは、例えばフォトリソグラフィ及び現像によってパターニングされたフォトレジストである。

続いて、エッチマスクパターンをマスクとして、絶縁体１０４をエッチングする。これによって、開口１０５が形成される。絶縁体１０４のエッチング後に、エッチマスクパターンを除去する。

エッチストップ部材１１３が配された場合には、図３（ｂ）において、エッチストップ部材１１３が露出するまでエッチングが行われる。絶縁体１０４をエッチングする際のエッチング条件におけるエッチストップ部材１１３のエッチングレートは、当該条件における絶縁体１０４のエッチングレートよりも小さい。絶縁体１０４がシリコン酸化膜である場合は、エッチストップ部材１１３はシリコン窒化膜、あるいはシリコン酸窒化膜であればよい。また、条件の異なる複数回のエッチングによって、エッチストップ部材１１３が露出するようにしてもよい。

図３（ｃ）は、複数の開口１０５のそれぞれに導波路部材１０６ａを形成する工程を示す。本実施例では、図３（ｃ）の工程において、導波路部材１０６ａと連結部材１０６ｂとを形成する。導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂの材料を、画素領域および周辺回路領域に堆積する。これにより、開口１０５の内部に、導波路部材１０６ａが形成され、導波路部材１０６ａの上と絶縁体１０４の上に連結部材１０６ｂが形成される。導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂの材料は、例えばシリコン窒化膜である。導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂの材料の堆積は、ＣＶＤあるいはスパッタによる成膜や、ポリイミド系高分子などの有機材料の塗布によって行うことができる。導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂの材料の堆積を行った後に、エッチバックやＣＭＰによる平坦化を行ってもよい。本実施例では、ＣＭＰによる平坦化を行っている。また、図３（ｂ）の工程で、エッチストップ部材１１３が露出するまで絶縁体１０４がエッチングされた場合には、導波路部材１０６ａがエッチストップ部材１１３と接するように配される。

本実施例では、周辺回路領域に配された絶縁体１０４の上に導波路部材１０６ａの材料が堆積される。そして、平坦化を行った後であって、第２部材１０７を形成する前に、周辺回路領域に配された部分が除去される。一方で、画素領域では、絶縁体１０４の上に導波路部材１０６ａの材料が残されている、つまり連結部材１０６ｂが形成されている。このように、周辺回路領域の連結部材１０６ｂを除去することによって、後述するプラグ４０３のための開口４０２を容易に形成することができる。なお、周辺回路領域に体積された導波路部材１０６ａの材料を除去しなくてもよい。除去しない場合は、連結部材１０６ｂが周辺回路領域にも延在して配される。

また、同一の材料を複数回堆積することによって、導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂを形成してもよい。さらには、複数の異なる材料を順次形成することによって導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂを形成してもよい。例えば、シリコン窒化膜を最初に堆積させ、次に埋め込み性能の高い有機材料を堆積させることによって、導波路部材１０６ａおよび連結部材１０６ｂを形成してもよい。

図４（ａ）は、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７を形成する工程を示している。本実施例では、連結部材１０６ｂの上に第２部材１０７が形成される。例えばシリコン酸化膜をＣＶＤにより形成する。この後、第２部材１０７の半導体基板１０１と反対の面をＣＭＰによって平坦化してもよい。

図４（ｂ）は、第２部材１０７に複数の開口４０１を形成する工程を示している。図４（ｂ）においては、遮光部１０８が形成される領域に、開口４０１を形成する。本実施例では、プラグ４０３が形成される領域に、開口４０２を形成する。プラグ４０３は、第２配線層１１２ｂに含まれる導電部材と、第３配線層１１２ｃに含まれる導電部材とを電気的に接続するプラグである。本実施例では、遮光部１０８にタングステンを用いる場合の形成方法について説明する。

まず、不図示のエッチマスクパターンを第２部材１０７の上に形成する。エッチマスクパターンは開口４０１、４０２が配されるべき領域以外に配される。言い換えれば、エッチマスクパターンは開口４０１、４０２が配されるべき領域に開口を有する。エッチマスクパターンは、例えばフォトリソグラフィ及び現像によってパターニングされたフォトレジストである。

続いて、エッチマスクパターンをマスクとして、第２部材１０７をエッチングする。これによって、開口４０１、４０２が形成される。第２部材１０７のエッチング後に、エッチマスクパターンを除去する。本実施例では、連結部材１０６ｂを開口４０１開口時のエッチングストップとして利用し、開口４０１と開口４０２とを同時に形成している。しかし、必ずしも開口４０１と開口４０２とを同時に形成する必要はない。

図４（ｃ）は、複数の開口４０１のそれぞれに遮光部１０８を形成する工程を示している。より詳細には、図４（ｃ）においては、遮光部１０８、プラグ４０３、第３配線層１１２ｃを形成している。

まず、開口４０１、４０２の内部と第２部材１０７の上に遮光部１０８、プラグ４０３を構成する金属膜を形成する。なお、遮光部１０８が第１部分と、バリアメタルで構成された第２部分とを含む場合には、金属膜の形成の前に、開口４０１、４０２の内部と第２部材１０７の上にバリアメタル層を形成する。本実施例では、遮光部１０８およびプラグ４０３は、いずれも、タングステンを主として含む第１部分と、バリアメタルである窒化チタンを主として含む第２部分とを含む。その後、ＣＭＰやエッチバックなどの方法により、下地である第２部材１０７が露出するように、開口４０１、４０２の内部を除き、金属膜およびバリアメタル層を除去する。本実施例では、工程簡略化のため、遮光部１０８とプラグ４０３を同時に形成しているが、必ずしも同時に形成する必要はない。

つづいて、例えばアルミニウム膜を画素領域および周辺回路領域に形成し、アルミニウム膜をエッチングすることで、第３配線層１１２ｃを形成する。なお、図４（ｃ）では省略されているが、第３配線層１１２ｃを形成する工程において、ＯＢ画素領域の受光部１０３に対して配される遮光部９０２を形成してもよい。

図５（ａ）においては、第４部材１１４、第１レンズ１１５を形成する。第２部材１０７に対して半導体基板１０１とは反対側に第４部材１１４、第１レンズ１１５を形成する。第１レンズ１１５は画素領域の受光部１０３に対応して配される。第４部材１１４、第１レンズ１１５は公知の方法によって形成することができる。

図５（ｂ）においては、平坦化膜１１６、カラーフィルター１１７、第２レンズ１１８を形成する。まず、第４部材１１４および第１レンズ１１５を覆うように平坦化膜１１６を形成する。平坦化膜１１６は絶縁体である。例えば、平坦化膜１１６はポリイミド系の有機材料である。その後、受光部１０３に対応した位置にカラーフィルター１１７、第２レンズ１１８を形成する。

以上に述べた通り、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、導波路部材１０６ａの屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材１０７が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、斜め光が屈折率の高い部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、連結部材１０６ｂが配される。連結部材１０６ｂは、隣り合う２つの導波路部材１０６ａを連結するように配され、絶縁体１０４の屈折率よりも高い屈折率を有する。そして、連結部材１０６ｂの上に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、隣り合う導波路部材１０６ａを連結する連結部材１０６ｂへの光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が連結部材１０６ｂを伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７が配される。第２部材１０７と、複数の導波路部材１０６ａとの間に、第２部材１０７より高い区設立を有する第３部材（連結部材１０６ｂ）が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、高屈折率部材の上に配された低屈折率部材に遮光部が配されるため、高屈折率部材への光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が高屈折率部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７が配される。第２部材１０７の上に、第２部材１０７の屈折率とは異なる屈折率を有する第４部材１１４が配される。そして第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このとき、第２部材１０７と遮光部１０８とが、それぞれ第４部材１１４に接するように配される。

このような構成によれば、遮光部１０８と第４部材１１４との間に、第２部材１０７が配されない。遮光部１０８と第４部材との間に第２部材１０７の一部が配される場合、遮光部１０８の上に第４部材と第２部材１０７との界面が配される。斜めに入射した光が、この界面で屈折あるいは反射して、隣り合う導波路部材１０６ａに入射する可能性がある。したがって、遮光部１０８と第４部材との間に第２部材１０７の一部が配される場合に比べて、光の混入を低減することができる。結果として、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、遮光部１０８が第２部材１０７の上面から下面に渡って延在している。これによって、光の混入を低減する効果をより向上させることができる。

本発明の別の実施例について説明する。本実施例は、遮光部の平面レイアウトが実施例１と異なっている。それ以外の部分は、実施例１と同様である。そこで、実施例１と異なる部分についてのみ説明し、それ以外の部分についての説明は省略する。

図６は本実施例の撮像装置における平面レイアウトを示した概略図である。図６には、導波路部材１０６ａと遮光部６０１が示されている。図２と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施例では、１つの画素２０１に受光部１０３（図６では不図示）と導波路部材１０６ａとが１つずつ配される。遮光部６０１は隣り合う２つの導波路部材１０６ａの間に配される。さらに、本実施例では、遮光部６０１が格子状に配されている。つまり、遮光部６０１の半導体基板１０１への射影が、導波路部材１０６ａの半導体基板１０１への射影を囲むように、遮光部６０１が配されている。垂直方向または水平方向に隣り合って配された導波路部材１０６ａの間だけではなく、斜め方向に隣り合って配された導波路部材１０６ａの間にも、遮光部６０１が配される。

なお、本実施例におけるＯＢ画素領域の断面構造は実施例１と同様である。つまり、図１０が本実施例のＯＢ画素領域の断面概略図である。また、本実施例の製造方法は、実施例１と同じである。つまり、図３〜図５に示される製造方法によって本実施例の撮像装置は形成されうる。

以上に説明した通り、本実施例では、遮光部が格子状に配される。このような構成によれば、隣り合う受光部への光の漏れ込みをさらに低減することができる。

本発明の別の実施例について説明する。本実施例は、遮光部および第２部材を形成する製造プロセスが実施例１と異なっている。そこで、実施例１と異なる部分についてのみ説明し、それ以外の部分についての説明は省略する。

本実施例の製造方法について、図７を用いて説明する。図７において図３〜図５と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。まず、本実施例の製造方法は、実施例１の図３（ａ）〜図３（ｃ）で示される工程を含む。図３（ｃ）までの工程は、実施例１と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施例では、図３（ｃ）に示される工程の後に、導波路部材１０６ａの上に遮光部７０１を形成する。まず、遮光部７０１の材料の膜を画素領域および周辺回路領域に形成する。次に遮光部７０１の材料の膜を部分的にエッチングすることで、導波路部材１０６ｂの上に配された遮光部７０１を形成する。

続いて、図７（ｂ）において、第２部材７０２を形成する。遮光部７０１、導波路部材１０６ａ、１０６ｂに対して半導体基板１０１とは反対側に第２部材７０２を形成する。第２部材７０２は、例えばＣＶＤによって形成されたシリコン酸化膜である。第２部材７０２の半導体基板１０１と反対の面をＣＭＰによって平坦化してもよい。

その後、図７（ｃ）において、第３配線層１１２ｃ、第４部材１１４、第１レンズ１１５、平坦化膜１１６、カラーフィルター１１７、第２レンズ１１８を実施例１の工程と同様のプロセスにより形成する。

以上の製造方法によって形成された本実施例の撮像装置について説明する。本実施例では、遮光部７０１の少なくとも一部が、第２部材１０７に配される。つまり、断面において、第２部材の２つの部分に挟まれるように遮光部７０１が配される。遮光部７０１は金属、合金、あるいは光を透過しない有機材料で形成される。遮光部７０１の材料は、４００〜６００ｎｍの波長の光の反射率が高い材料でもよい。本実施例では、遮光部７０１はタングステンを含んで構成される。また、遮光部７０１は、第２配線層１１２ｂに含まれる導電部材と第３配線層１１２ｃに含まれる導電部材とを電気的に接続するプラグ４０３と同じ材料で構成されてもよい。遮光部７０１とプラグ４０３とが同じ材料で構成されることで、両者を同一の工程で形成することが可能となり、プロセスの簡略化が可能である。本実施例では、遮光部７０１とプラグ４０３とが同じ材料で構成され、別々の工程で形成されている。遮光部７０１は第２部材７０２が形成される前に形成され、プラグ４０３は第２部材７０２を形成した後に形成される。

本実施例において、遮光部７０１は金属または合金で構成された第１部分と、第２部分とを含んで構成される。第２部分は、第１部分に含まれる金属の拡散を低減するために配される。具体的には、第１部分に含まれる金属の拡散に対して、第２部分の拡散係数は、絶縁体１０４の拡散係数よりも低い。第２部分は、いわゆるバリアメタルであってもよい。なお、プラグ４０３も、第１部分と第２部分とを含んで構成されうる。本実施例では遮光部７０１およびプラグ４０３は、いずれも、タングステンを主として含む第１部分と、バリアメタルである窒化チタンを主として含む第２部分とを含む。

また、図７（ｃ）が示すように、本実施例では、遮光部７０１と第４部材１１４との間に第２部材１０７の一部が配されている。

以上に述べた通り、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、導波路部材１０６ａの屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材１０７が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、斜め光が屈折率の高い部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、連結部材１０６ｂが配される。連結部材１０６ｂは、隣り合う２つの導波路部材１０６ａを連結するように配され、絶縁体１０４の屈折率よりも高い屈折率を有する。そして、連結部材１０６ｂの上に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、隣り合う導波路部材１０６ａを連結する連結部材１０６ｂへの光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が連結部材１０６ｂを伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７が配される。第２部材１０７と、複数の導波路部材１０６ａとの間に、第２部材１０７より高い区設立を有する第３部材（連結部材１０６ｂ）が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、高屈折率部材の上に配された低屈折率部材に遮光部が配されるため、高屈折率部材への光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が高屈折率部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

本発明の別の実施例について説明する。本実施例は、絶縁体の上に連結部材が配されていない点で、実施例１と異なっている。それ以外の部分は、実施例１と同様である。そこで、実施例１と異なる部分についてのみ説明し、実施例１と同様である部分については説明を省略する。

図８は本実施例における撮像装置の断面構造を示した概略図である。図８において図１と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図８が示す通り、絶縁体１０４の上には、導波路部材１０６ａと同じ材料を含む部材が配されていない。そのため、絶縁体１０４と第２部材１０７とが互いに接するように配されている。

本実施例では、第２部材１０７は、絶縁体１０４の上と複数の導波路部材１０６ａの上に配される。第２部材１０７の屈折率は、導波路部材１０６ａの屈折率より低い。そして、遮光部１０８の少なくとも一部が、第２部材１０７に配される。つまり、断面において、第２部材１０７の２つの部分に挟まれるように遮光部１０８が配される。

また、遮光部１０８の上と、第２部材１０７の上に第４部材１１４が配されている。第４部材１１４の屈折率は、第２部材１０７の屈折率とは異なっている。そして、遮光部１０８および第２部材１０７は、いずれも第４部材１１４と接するように配されている。

図１１は、本実施例の撮像装置の別の部分の断面構造を示す概略図である。図８と同様の機能を有する部分には同じ符号を付している。本実施例における画素領域は、有効画素領域とＯＢ画素領域を含んでいる。図１１は、有効画素領域に含まれる画素の断面と、ＯＢ画素領域に含まれる画素の断面とを示している。

ＯＢ画素領域には、いわゆるオプティカルブラック画素が配される。具体的に、ＯＢ画素領域に含まれる画素の受光部１０３には、遮光部９０２が配される。遮光部９０２は、ＯＢ画素領域に含まれる画素の受光部１０３に入射する光を遮蔽する。遮光部９０２は、第３配線層１１２ｃに含まれる導電材料で構成される。なお、ＯＢ画素領域は必要に応じて配されるもので、画素領域がＯＢ画素領域を含まなくてもよい。

また、図１１は、エッチストップ膜９０１が配された例を示している。エッチストップ膜９０１は、隣り合う導波路部材１０６ａの間であって、絶縁体１０４の上に配される。エッチストップ膜９０１と遮光部１０８とは、互いに接するように配されている。エッチストップ膜９０１は、後述する製造プロセスにおいて、絶縁体１０４の上に堆積された導波路部材１０６ａの材料を除去する際のストッパとしての機能、および、遮光部１０８のための開口４０１を形成する際のストッパとしの機能の両方を有する。なお、エッチストップ膜９０１は、必要に応じて配されるものである。図９に示されるように、エッチストップ膜９０１が配されていなくてもよい。

遮光部１０８の平面レイアウトは、実施例１または実施例２と同様である。つまり、図２または図６に、本実施例の遮光部１０８の平面レイアウトが示されている。ここでは詳細な説明は省略する。

続いて、図９を用いて本実施例の製造プロセスについて説明する。図９において、図１〜図８または図１１と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。まず、本実施例の製造方法は、実施例１の図３（ａ）〜図３（ｂ）で示される工程を含む。図３（ｂ）までの工程は、実施例１と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

図９（ａ）に示す工程では、複数の開口１０５のそれぞれに導波路部材１０６ａを形成する。まず、導波路部材１０６ａの材料を、画素領域および周辺回路領域に堆積する。これにより、開口１０５の内部と絶縁体１０４の上に、導波路部材１０６ａの材料が堆積される。導波路部材１０６ａの材料は、例えばシリコン窒化膜である。導波路部材１０６ａの材料の堆積は、ＣＶＤあるいはスパッタによる成膜や、ポリイミド系高分子などの有機材料の塗布によって行うことができる。

図３（ｂ）の工程で、エッチストップ部材１１３が露出するまで絶縁体１０４がエッチングされた場合には、導波路部材１０６ａがエッチストップ部材１１３と接するように配される。また、同一の材料を複数回堆積することによって、導波路部材１０６ａを形成してもよい。さらには、複数の異なる材料を順次形成することによって導波路部材１０６ａを形成してもよい。例えば、シリコン窒化膜を最初に堆積させ、次に埋め込み性能の高い有機材料を堆積させることによって、導波路部材１０６ａを形成してもよい。

本実施例では、堆積された導波路部材１０６ａの材料の膜のうち、絶縁体１０４の上に配された部分を除去する。実施例１では、図３（ｃ）の工程において、連結部材１０６ｂが残る程度にＣＭＰによる平坦化をおこなっている。これに対して、本実施例では、下地が露出するまで導波路部材１０６ａの材料に対してＣＭＰを行う。したがって、本実施例では連結部材１０６ｂが形成されない。なお、導波路部材１０６ａの材料の除去は、研磨やエッチングによって行ってもよい。

絶縁体１０４と接するように導波路部材１０６ａの材料が堆積された場合には、絶縁体１０４が露出するまでＣＭＰがおこなわれる。このとき、導波路部材１０６ａの材料を除去する際のＣＭＰの条件において、絶縁体１０４の研磨レートが導波路部材１０６ａの材料の研磨レートよりも小さくてもよい。つまり、絶縁体１０４がＣＭＰに対するストッパとしての機能を有していてもよい。

あるいは、図１１が示すようにエッチストップ膜９０１が配される場合には、エッチストップ膜９０１が露出するまでＣＭＰが行われる。このとき、導波路部材１０６ａの材料を除去する際のＣＭＰの条件において、エッチストップ膜９０１の研磨レートが導波路部材１０６ａの材料の研磨レートよりも小さくてもよい。これにより、エッチストップ膜９０１がＣＭＰに対するストッパとして機能する。

図９（ｂ）に示す工程では、導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７、第２部材に配された遮光部１０８、プラグ４０３、および第３配線層１１２ｃを形成する。これらの形成方法は、実施例１の図４（ａ）〜図４（ｃ）の工程、あるいは実施例３の図７（ａ）〜図７（ｃ）の工程と同じである。したがって、詳細な説明は省略する。

なお、図１１が示すようにエッチストップ膜９０１が配される場合には、エッチストップ膜９０１が開口４０１を形成する際のストッパとして機能してもよい。このように、エッチストップ膜９０１は、ＣＭＰに対するストッパと、開口４０１を形成する際のストッパとの両方の機能を有する。

図９（ｃ）に示す工程において、第４部材１１４、第１レンズ１１５、平坦化膜１１６、カラーフィルター１１７、第２レンズ１１８を実施例１の工程と同様のプロセスにより形成する。

以上に述べた通り、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、導波路部材１０６ａの屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材１０７が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、斜め光が屈折率の高い部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、連結部材１０６ｂが配される。連結部材１０６ｂは、隣り合う２つの導波路部材１０６ａを連結するように配され、絶縁体１０４の屈折率よりも高い屈折率を有する。そして、連結部材１０６ｂの上に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、隣り合う導波路部材１０６ａを連結する連結部材１０６ｂへの光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が連結部材１０６ｂを伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７が配される。第２部材１０７と、複数の導波路部材１０６ａとの間に、第２部材１０７より高い区設立を有する第３部材（連結部材１０６ｂ）が配される。そして、第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このような構成によれば、高屈折率部材の上に配された低屈折率部材に遮光部が配されるため、高屈折率部材への光の入射を低減することができる。これにより、斜め光が高屈折率部材を伝搬して隣り合う導波路部材１０６ａへ混入することを低減することができる。その結果、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

また、本実施例では、絶縁体１０４および複数の導波路部材１０６ａの上に、第２部材１０７が配される。第２部材１０７の上に、第２部材１０７の屈折率とは異なる屈折率を有する第４部材１１４が配される。そして第２部材１０７に遮光部１０８が配される。このとき、第２部材１０７と遮光部１０８とが、それぞれ第４部材１１４に接するように配される。

このような構成によれば、遮光部１０８と第４部材１１４との間に、第２部材１０７が配されない。遮光部１０８と第４部材との間に第２部材１０７の一部が配される場合、遮光部１０８の上に第４部材と第２部材１０７との界面が配される。斜めに入射した光が、この界面で屈折あるいは反射して、隣り合う導波路部材１０６ａに入射する可能性がある。したがって、遮光部１０８と第４部材との間に第２部材１０７の一部が配される場合に比べて、光の混入を低減することができる。結果として、隣り合う受光部１０３への光の混入を低減することができる。

本発明に係る撮像システムの実施例について説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図１２に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。

図１２において、１００１はレンズの保護のためのバリア、１００２は被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させるレンズ、１００３はレンズ１００２を通った光量を可変するための絞りである。１００４は上述の各実施例で説明した撮像装置であって、レンズ１００２により結像された光学像を画像データとして変換する。ここで、撮像装置１００４の半導体基板にはＡＤ変換部が形成されているものとする。１００７は撮像装置１００４より出力された撮像データに各種の補正やデータを圧縮する信号処理部である。そして、図１２において、１００８は撮像装置１００４および信号処理部１００７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１００９はデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御部である。１０１０は画像データを一時的に記憶する為のフレームメモリ部、１０１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、１０１２は撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。そして、１０１３は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部である。ここで、タイミング信号などは撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された撮像信号を処理する信号処理部１００７とを有すればよい。

本実施例では、撮像装置１００４とＡＤ変換部とが同一の半導体基板に形成されている構成を説明した。しかし、撮像装置１００４とＡＤ変換部とが別の半導体基板に設けられていてもよい。また、撮像装置１００４と信号処理部１００７とが同一の基板上に形成されていてもよい。

本実施例において、撮像装置１００４は、実施例１乃至実施例４のいずれかの撮像装置である。このように、実施例１乃至実施例４のいずれかの撮像装置を撮像システムに適用することが可能である。撮像システムにおいて本発明に係る実施例を適用することにより、画質を向上させることができる。

１０１ 半導体基板
１０３ 受光部
１０４ 絶縁体
１０６ａ 導波路部材（第１部材）
１０６ｂ 連結部材（第３部材）
１０７ 第２部材
１０８ 遮光部
１１４ 第４部材

Claims (25)

1. 複数の受光部が配された基板と、
   前記基板の上に配された絶縁体と、
   前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、
   前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配され、前記第１部材の屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材と、
   前記第２部材に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材との間に配され、前記第２部材の屈折率および前記絶縁体の屈折率のいずれよりも高い屈折率を有する第３部材と、
   前記第２部材の上に配され、前記第２部材の前記屈折率とは異なる屈折率を有する第４部材と、をさらに備え、
   前記複数の第１部材の屈折率が前記絶縁体の屈折率より高く。
   前記第２部材と前記遮光部とが、それぞれ前記第４部材に接するように配されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 複数の受光部が配された基板と、
   前記基板の上に配された絶縁体と、
   前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれ、前記絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する複数の第１部材と、
   前記絶縁体の上に、前記複数の第１部材のうち隣り合う２つの第１部材を連結するように配され、前記絶縁体の前記屈折率よりも高い屈折率を有する連結部材と、
   前記連結部材の上に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 前記複数の第１部材と前記連結部材とが同じ材料で構成されたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 複数の受光部が配された基板と、
   前記基板の上に配された絶縁体と、
   前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、
   前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配された第２部材と、
   前記第２部材と、前記絶縁体および前記複数の第１部材との間に配され、前記第２部材の屈折率より高い屈折率を有する第３部材と、
   前記第２部材に配された遮光部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 複数の受光部が配された基板と、
   前記基板の上に配された絶縁体と、
   前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材と、
   前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配された第２部材と、
   前記第２部材の上に配され、前記第２部材の屈折率とは異なる屈折率を有する第４部材と、
   前記第２部材に配された遮光部と、を備え、
   前記第２部材と前記遮光部とが、それぞれ前記第４部材に接するように配されたことを特徴とする撮像装置。
7. 前記基板の上に配された複数の配線層をさらに備え、
   前記絶縁体は、それぞれが前記複数の配線層の間に配された複数の絶縁膜を含んで構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記遮光部は、前記複数の配線層のうち前記基板からもっとも離れて配された配線層よりも、前記基板の近くに配されたことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記遮光部は、前記複数の配線層のうち異なる配線層に含まれる２つの配線を互いに電気的に接続する導電部材と同じ材料で構成されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記複数の受光部のうちの一部の受光部を遮光する第２の遮光部を有し、
    前記基板から前記第２部材に配された前記遮光部までの距離は、前記基板から前記第２の遮光部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記基板から前記第２部材に配された前記遮光部の上面までの距離は、前記基板から前記第２の遮光部の下面までの距離と等しい、または長いことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記遮光部の前記基板への射影が前記第１部材の前記基板への射影を囲むように、前記遮光部が格子状に配されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の撮像装置。
13. 前記遮光部は、金属または前記金属を含む合金で構成された第１部分と、前記第２部材の前記金属に対する拡散係数よりも低い拡散係数を有する材料で構成された第２部分とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の撮像装置。
14. 前記第２部材の上に配された複数のレンズをさらに備え、
    前記複数のレンズを構成する材料の屈折率は、前記第２部材の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の撮像装置。
15. 前記第４部材の前記屈折率が、前記第２部材の前記屈折率よりも高く、
    前記第４部材が、複数のレンズを構成することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
16. 前記複数の第１部材は、それぞれ、前記複数の受光部へ光を導くための光導波路を構成することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の撮像装置。
17. 前記遮光部の前記基板への射影が、前記複数の第１部材のうち隣り合う２つの第１部材の間に配された前記絶縁体の部分の前記基板への射影と少なくとも部分的に重なるように、前記遮光部が配されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の撮像装置。
18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、を備えた撮像システム。
19. 撮像装置の製造方法であって、
    複数の受光部が配され、絶縁体が上に配された基板を準備する第１工程と、
    前記複数の受光部に対応した複数の第１の開口を前記絶縁体に形成する第２工程と、
    前記複数の第１の開口のそれぞれに第１部材を形成する第３工程と、
    前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に、第２部材を形成する第４工程と、
    前記第２部材に複数の第２の開口を形成する第５工程と、
    前記複数の第２の開口のそれぞれに遮光部を形成する第６工程と、を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。
20. 前記第３工程において、前記第１部材の上、および前記絶縁体の上に、前記第１部材と同じ材料で構成された連結部材を形成することを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置の製造方法。
21. 前記第３工程の後であって、前記第４工程の前に、所定の領域に配された前記連結部材の一部を除去する工程と、
    前記第４工程の後に、前記第２部材のうち前記所定の領域に配された部分に、配線を構成する複数の導電部材を互いに電気的に接続するためのプラグを配するための開口を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の撮像装置の製造方法。
22. 前記基板の上に複数の配線層を形成する工程を含み、
    前記遮光部と、異なる２つの配線層に含まれる導電部材を互いに電気的に接続するプラグとを、同時に形成することを特徴とすることを特徴とする請求項１９乃至請求項２１のいずれか一項に記載の撮像装置の製造方法。
23. 前記第３工程には、前記絶縁体の上に前記第１部材を構成する材料を配する工程と、前記絶縁体の上に配された前記材料を除去する工程と、を含み、
    前記絶縁体の上にエッチストップ膜が配され、
    前記材料を除去する前記工程は、ＣＭＰまたは研磨またはエッチングによって行われ、
    前記エッチストップ膜が、前記ＣＭＰまたは前記研磨または前記エッチングにおけるストッパであることを特徴とする請求項１９乃至請求項２２のいずれか一項に記載の撮像装置の製造方法。
24. 前記エッチストップ膜が、前記第５工程において前記第２の開口を形成する際のストッパであることを特徴とする請求項２３に記載の撮像装置の製造方法。
25. 撮像装置の製造方法であって、
    複数の受光部が配され、絶縁体が上に配された基板を準備する工程と、
    前記基板の上に、それぞれの前記基板への射影が前記複数の受光部のいずれかと少なくとも部分的に重なるように配され、それぞれの側面を前記絶縁体に囲まれた複数の第１部材を形成する工程と、
    前記絶縁体および前記複数の第１部材の上に配され、前記第１部材の屈折率よりも低い屈折率を有する第２部材を形成する工程と、
    前記第２部材の第１部分と第２部分との間に配される遮光部を形成する工程と、を備え、
    前記遮光部の前記基板への射影が、前記複数の第１部材のうち隣り合う２つの第１部材の前記基板への射影の間に位置することを特徴とする撮像装置。

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