JP2014154834A

JP2014154834A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JP2014154834A
Application number: JP2013025812A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Ito; 史隆伊藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2014-08-25

Abstract

【課題】外部から入射される光の集光効率を向上させると共に、混色化を防止できるようにする。
【解決手段】固体撮像素子は、第１の面及び該第１の面と対向する第２の面を有する半導体基板１と、半導体基板１の内部に設けられた受光部２と、半導体基板１における第１の面上に受光部２と対向して設けられた光導波路部７と、光導波路部７の受光部２に対向する面とは反対側の面上に設けられたカラーフィルタ８と、光導波路部７の側面及びカラーフィルタ８の側面を連続して覆う側壁膜とを備えている。
【選択図】図１

Description

本開示は、固体撮像素子に関する。

近年、固体撮像素子の集光効率を高める手段として、導波路構造を利用する技術が登場している。導波路構造は、入力された光を受光して光電変換を行う受光部の上に、光透過性材料からなる導波路を設け、さらに、該導波路の上にオンチップレンズ（on chip lens）を設けた構成とすることにより、オンチップレンズで集光された光を効率良く受光部に入射することができる。

図１９に、特許文献１に記載されたＣＭＯＳ型固体撮像素子３０の断面構成を示す。

図１９に示すように、ＣＭＯＳ型固体撮像素子３０には、半導体基板３１内の所定の位置に受光センサ部３２が形成されている。半導体基板３１上には、絶縁や表面保護又は表面平坦化の機能を有する、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）３３が形成され、シリコン酸化膜３３上には、表面保護や受光センサ部３２へ水素を供給する機能を有する、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）３４が形成されている。シリコン窒化膜３４上には、例えば非添加珪酸ガラス膜（ＮＳＧ膜）３５が形成され、ＮＳＧ膜３５上には、配線層３６が形成されている。

配線層３６は、３層の配線層３６１，３６２，３６３により構成されており、各配線層３６１，３６２，３６３は、絶縁膜（例えばＳｉＯ_２膜）３７中の所定の位置に形成された溝３８内に配線材料（例えばＣｕ）３９が埋め込まれた構成となっている。

なお、４０は、配線材料（Ｃｕ）が絶縁膜３７中に拡散することを防ぐために、各配線層３６間に形成された所謂バリア膜（例えばＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜）である。また、図示はしていないが、例えば溝３８の周囲にも配線材料が絶縁膜中に拡散することを防ぐためのバリア膜４０が形成されている。

最上層の配線層３６３の上方には、絶縁膜３７を介して、パッシベーション膜４１が形成され、該パッシべーション膜４１上には、平坦化膜４２を介してカラーフィルタ４３が形成されている。

カラーフィルタ４３上の受光センサ部３２と対応する位置には、オンチップマイクロレンズ４４が形成されている。

受光センサ部３２上の絶縁層（例えば絶縁膜３７の他、ＮＳＧ膜３５、バリア膜４０及びＳｉＮ膜３４の一部を含む）には、入射効率を向上させるための導波路４５がパッシべーション膜４１の下端まで形成されている。

導波路４５は、絶縁層（例えば絶縁膜３７の他、ＮＳＧ膜３５、バリア膜４０及びＳｉＮ膜３４の一部を含む）に形成された穴（開口）４６の側壁４６１のみが反射膜４７で覆われ、このような構成の穴４６内に、可視光に対して透明な材料膜（例えばＳｉＯ_２膜）４８が埋め込まれた構成である。

反射膜４７としては、高反射率が得られる薄膜、例えばＡｌ膜、Ａｇ膜、Ａｕ膜、Ｃｕ膜及びＷ膜を用いることが可能であるが、半導体プロセスで長く使用されている点及び加工がし易い点、並びに高反射率を有しているという点で、Ａｌ膜が最も適している。

このような構成のＣＭＯＳ型固体撮像素子３０では、例えばオンチップレンズ４４を介して導波路４５内に入射した光が、穴４６の側壁４６１を覆う反射膜４７により反射されながら受光センサ部３２へと導かれる。

また、カラーフィルタの加工精度の向上及び混色の抑制等を目的として、カラーフィルタの側壁に遮光膜として金属膜を設ける構造も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００５−５４７２号公報特開２０１０−２６３２２８号公報

固体撮像素子において、近年のさらなる画素の微細化による受光部の拡大に伴って、隣り合う光導波路部同士の間隔及びカラーフィルタの隔壁の幅が縮小する傾向にある。その結果、光漏れによる集光効率の低下、並びに光路内での光の吸収及び散乱によって、受光部が受ける光の量が低下することによる感度の低下と、隣接する画素領域に光が漏れることによる混色化との問題がより顕著になってきている。

本開示は、前記の問題に鑑み、外部から入射される光の集光効率を向上させると共に、混色化を防止できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本開示に係る固体撮像素子は、第１の面及び該第１の面と対向する第２の面を有する半導体基板と、半導体基板の内部に設けられた受光部と、半導体基板における第１の面上又は第２の面上に、受光部と対向して設けられた光導波路部と、光導波路部の受光部に対向する面とは反対側の面上に設けられたカラーフィルタと、光導波路部の側面及びカラーフィルタの側面を連続して覆う側壁膜とを備えている。

本開示の固体撮像素子によると、光導波路部の側面とカラーフィルタの側面とは、側壁膜により連続して覆われているため、光導波路部とカラーフィルタとの接続部からの光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

本開示の固体撮像素子において、側壁膜は、光導波路部の側面及びカラーフィルタの側面の全体に形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、側壁膜は、光を反射する反射膜により構成されているか、又は光導波路部及びカラーフィルタを構成する材料よりも屈折率が低い材料で形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、反射膜は、アルミニウム、銀、金、銅若しくはタングステン、又はこれらの合金により構成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、側壁膜は、光導波路部及びカラーフィルタとの間に設けられた下地膜を有していてもよい。

本開示の固体撮像素子において、光導波路部の側面及びカラーフィルタの側面は、半導体基板に垂直な方向から見て揃っていてもよい。

本開示の固体撮像素子は、半導体基板における第１の面上に設けられた層間絶縁膜をさらに備え、光導波路部は、層間絶縁膜中に側壁膜を介在させて形成されていてもよい。

このようにすると、光導波路部7配線を含む層間絶縁膜に形成されるような、いわゆるＦＳＩ（Front Side Illumination：前面照射）構造に適用することができる。

本開示の固体撮像素子において、カラーフィルタの少なくとも一部は、層間絶縁膜中に側壁膜を介在させて形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、カラーフィルタの側方に側壁膜を介在させて設けられたカラーフィルタ隔壁部をさらに備えていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、光導波路部は、半導体基板における第２の面に設けられた凹部に側壁膜を介在させて形成されていてもよい。

このようにすると、少なくとも光導波路部が半導体基板の内部に形成されるような、いわゆるＢＳＩ（Back Side Illumination：裏面照射）構造に適用することができる。

本開示の固体撮像素子において、カラーフィルタの少なくとも一部は、半導体基板における第２の面に設けられた凹部に側壁膜を介在させて形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、側壁膜は、少なくとも半導体基板中に下地絶縁膜を介在させて形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、半導体基板における第２の面上に設けられたカラーフィルタ隔壁部をさらに備え、カラーフィルタ及び光導波路部は、カラーフィルタ隔壁部中に側壁膜を介在させて形成されていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、光導波路部と受光部との間に設けられた反射防止膜をさらに備えていてもよい。

この場合に、反射防止膜は、光導波路部の受光部に対向する面にのみ設けられていてもよい。

本開示の固体撮像素子において、光導波路部の受光部に対向する面と、光導波路部の側面と、カラーフィルタの側面とに跨って設けられた反射防止膜をさらに備えていてもよい。

本開示に係る固体撮像素子によると、外部から入射される光の集光効率を向上させると共に、混色化を防止することができる。

図１は第１の実施形態に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は第１の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。図２（ｃ）は従来例に係る固体撮像素子の製造方法を示すプロセスフロー図である。図３（ａ）〜図３（ｆ）は第１の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図４は第１の実施形態の一変形例に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は第１の実施形態の一変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。図５（ｃ）は従来例に係る固体撮像素子の製造方法を示すプロセスフロー図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は第１の実施形態の一変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図７は第２の実施形態に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は第２の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。図８（ｃ）は従来例に係る固体撮像素子の製造方法を示すプロセスフロー図である。図９（ａ）〜図９（ｅ）は第２の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は第２の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図１１は第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。図１２（ｃ）は従来例に係る固体撮像素子の製造方法を示すプロセスフロー図である。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図１４は第２の実施形態の第２変形例に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図１５は第２の実施形態の第３変形例に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図１６は第２の実施形態の第４変形例に係る固体撮像素子における１画素分の構成を示す断面図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は第２の実施形態の第４変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。図１７（ｃ）は従来例に係る固体撮像素子の製造方法を示すプロセスフロー図である。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は第２の実施形態の第４変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す工程順の断面図である。図１９は従来例に係る固体撮像素子を示す断面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る固体撮像素子、ここでは前面照射（ＦＳＩ：Front SideIllumination）構造を持つ固体撮像素子の一例について図１を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。図１に示すように、固体撮像素子１０１は、半導体基板１の上部、すなわち半導体基板１の第１の主面側に設けられた受光部２と、受光部２を覆うように設けられた層間絶縁膜５と、層間絶縁膜５における受光部２と対応する位置に設けられた光導波路部７と、光導波路部７における受光部２と対向する面と反対側の面上に接して設けられたカラーフィルタ８と、隣り合うカラーフィルタ８同士の間にそれぞれ設けられたカラーフィルタ隔壁部９と、カラーフィルタ８における光導波路部７と対向する面と反対側の面上に接して設けられたオンチップレンズ１０とを備えている。

半導体基板１における受光部２の上には該受光部２を覆うように反射防止膜３が設けられている。半導体基板１の上部における受光部２の側方の領域には、該受光部２とトランジスタ等の素子（図示せず）とを絶縁する素子分離絶縁膜４が設けられている。層間絶縁膜５の内部には、複数の配線６が設けられている。ここで、反射防止膜３と光導波路部７の底面との間の領域にも層間絶縁膜５が介在していてもよい。

本実施形態の特徴として、光導波路部７とカラーフィルタ８との各側面は、反射膜１１により連続して、すなわち一体に形成された反射膜１１によって取り囲まれている。なお、ここでは、反射膜１１と層間絶縁膜５との間及び反射膜１１とカラーフィルタ隔壁部９との間には、下地膜１２が一体に形成されている。

反射膜１１及び下地膜１２は、光導波路部７の側面とカラーフィルタ８の側面とを連続して覆う側壁膜である。光導波路部７における受光部２と対向する底面には、反射膜１１及び下地膜１２は形成されていない。

上述したように、側壁膜である反射膜１１及び下地膜１２は、それぞれ一体に形成されている。すなわち、層間絶縁膜５及びカラーフィルタ隔壁部９における受光部２の上側部分に対して連続的にエッチングして設けられた凹部内に、該凹部の壁面を覆うように該凹部の壁面の全面に下地膜１２が連続して形成され、さらに、該下地膜１２を覆うように壁面の全面に反射膜１１が連続して形成されている。

また、側壁膜は、光に対して反射性を有する膜（以下、単に反射膜と呼ぶ。）、又はカラーフィルタ８及び光導波路部７を構成する材料よりも屈折率が低い材料で構成される。このようにすると、入射光をカラーフィルタ８及び光導波路部７に集めることができる。反射膜１１として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）若しくはタングステン（Ｗ）、又はこれらの合金等を用いることができる。

図１においては、光導波路部７のカラーフィルタ８と対向する面は、層間絶縁膜５の上面とほぼ同一の位置に設定されているが、これに限られない。すなわち、層間絶縁膜５の上面よりも低く、半導体基板１側にあってもよい。また、これとは逆に、層間絶縁膜５の上面よりも高く、オンチップレンズ１０側にあってもよい。

このような構成とすることにより、オンチップレンズ１０によって集光された光は、カラーフィルタ８及び光導波路部７を順次通過して、受光部２に入射される。カラーフィルタ８及び光導波路部７の各側面は、連続して形成された反射膜１１によって覆われているため、入射光がカラーフィルタ８から光導波路部７を通過する際に、周囲のカラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５に漏れることがなくなる。その結果、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

（第１の実施形態の製造方法）
以下、第１の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法について図２及び図３を参照しながら説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像素子のプロセスフローの一例を示し、図２（ａ）は側壁膜に反射膜を用いない場合であり、図２（ｂ）は側壁膜に反射膜を用いる場合である。また、図２（ｃ）は参考として、他の従来例に係るプロセスフローの一例を示している。図３（ａ）〜図３（ｆ）は本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の一例を工程順の断面構成として示している。

まず、図３（ａ）に示すように、まず、イオン注入法等により、半導体基板１の第１の主面側で、その上部に、光電変換を行う受光部２を選択的に形成する。受光部２は、埋め込み型フォトダイオードとして構成される。受光部２の厚さは、０．５μｍ〜３．０μｍ程度であってよい。続いて、半導体基板１の第１の主面側で、その上部に素子分離絶縁膜４を選択的に形成する。その後、熱酸化法等により、半導体基板１の第１の主面の全面に、ゲート絶縁膜（図示せず）を形成する。その後、半導体基板１の上にゲート絶縁膜を介在させ且つ受光部２を覆うように反射防止膜３を形成する。反射防止膜３には、例えば、プラズマ化学気相堆積（Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition：以下、ＰＥ−ＣＶＤ）法によるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜等を用いることができる。なお、ＳｉＮ膜の屈折率は、約２．０である。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す素子分離形成工程に対応する。

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１の上に層間絶縁膜５を、反射防止膜３、ゲート絶縁膜及び素子分離絶縁膜４を含めその全面を覆うように形成する。層間絶縁膜５の屈折率は１．５程度である。層間絶縁膜５には、例えば、非ドープドシリコン酸化膜を用いることができる。具体例としては、ＮＳＧ（Non-Doped Silicate Glass）膜を用いることができる。また、層間絶縁膜５は、例えば、リン（Ｐ）、フッ素（Ｆ）及びボロン（Ｂ）のうちの少なくとも一種をドープした酸化シリコンにより構成することもできる。具体例としては、ＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicate Glass）、ＦＳＧ（FluorineSilicate Glass）及びＰＳＧ（Phosphorous Silicate Glass）のうちのいずれかから構成することができる。また、層間絶縁膜５には、例えば、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）等から構成される低誘電率膜を用いることもできる。また、層間絶縁膜５は、例えば、常圧ＣＶＤ法又はＰＥ−ＣＶＤ法によって形成することができる。層間絶縁膜５の内部には、所望の配線６、拡散防止膜（図示せず）及び導電プラグ（図示せず）をそれぞれ形成する。

配線６は、例えば銅（Ｃｕ）を用いたダマシンプロセスにより形成することができる。ここでは、配線６は多層構造としている。図示しない拡散防止膜は、配線６に用いた銅等の金属が層間絶縁膜５中に拡散することを防止する。また、拡散防止膜は、各配線６の上面にのみ形成する。なお、拡散防止膜は、半導体基板１の主面に垂直な方向から見て（以下、平面視と呼ぶ。）受光部２を除く領域に配置されるように、受光部２の上方の領域に形成された拡散防止膜を選択的に除去してもよい。また、拡散防止膜は、例えば配線６を構成する金属原子の拡散が起こらない場合、又は金属原子の拡散量が微量である場合等には形成しなくてもよい。また、拡散防止膜に加え、配線６の下面及び側面を覆うことにより該配線６を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層を形成してもよい。例えば、バリアメタル層は、タンタル（Ｔａ）と窒化タンタル（ＴａＮ）等により構成される。また、導電性プラグは、多層に配置された配線６同士を互いに電気的に接続する。例えば、導電プラグは、配線６と同様に、銅等の金属により構成される。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す配線層形成工程に対応する。

次に、図３（ｃ）に示すように、カラーフィルタ隔壁部９を構成するカラーフィルタ隔壁材料９Ａを、層間絶縁膜５の上に全面にわたって形成する。カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、非ドープド酸化シリコン（屈折率は１．５程度）を用いることができる。具体例としては、ＮＳＧにより構成することができる。また、カラーフィルタ隔壁材料９Ａは、例えば、リン、フッ素及びボロンのうちの少なくとも一種をドープした酸化シリコン（屈折率は１．５程度）により構成することもできる。具体例としては、ＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかにより構成することができる。

ここで、後述するカラーフィルタ隔壁部９の壁面上に反射膜１１を設ける構造とする場合には、カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、窒化シリコン（屈折率は２．０程度）等を用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁材料９Ａは、例えば、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法等、又はＳＯＤ（Spin On Dielectric）法等によって形成することができる。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すカラーフィルタ隔壁材料形成工程に対応する。

次に、図３（ｄ）に示すように、カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び層間絶縁膜５に対して異方性エッチングを行って、該カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び層間絶縁膜５に光導波路部７を構成する隔壁を一括に形成する。これにより、カラーフィルタ隔壁材料９Ａから、カラーフィルタ隔壁部９が形成される。具体的には、カラーフィルタ隔壁材料９Ａの上に開口パターンを有するレジストパターン（図示せず）を形成し、続いて、カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び層間絶縁膜５に対して異方性エッチングを行って隔壁を一括に形成する。すなわち、カラーフィルタと光導波路部を形成するための凹部を一度のエッチングで形成する。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す導波路隔壁及びカラーフィルタ隔壁形成工程に対応する。

ここで、仮に、カラーフィルタ隔壁材料９Ａとして、アルミニウム（Ａｌ）等の反射性を有する金属を用いた場合には、異方性エッチングによる一括形成では、Ａｌ等の金属と層間絶縁膜５とのエッチング選択比を十分に取り難い。このため、層間絶縁膜５に隔壁（凹部）を形成することが困難となる。

なお、カラーフィルタ隔壁部９と層間絶縁膜５とを同一の材料により形成することができる。カラーフィルタ隔壁部９と層間絶縁膜５とに同一の材料を用いると、凹部を形成する際のエッチング選択条件を同一にすることができる。このため、カラーフィルタ隔壁部９と層間絶縁膜５との間で凹部内に段差を生じることがなくなる。これにより、後工程で凹部の壁面上に形成する側壁膜（下地膜１２及び反射膜１１）の表面を滑らかにすることができる。従って、形成された反射膜１１に段差を生じないことから、カラーフィルタ及び光導波路部により、受光部２に入射光を十分に集光することができる。

なお、図２（ｃ）に示すように、従来例に係るプロセスフローにおいては、導波路の形成工程とカラーフィルタ隔壁の形成工程とを異なる工程で実施している。

次に、図３（ｅ）に示すように、光導波路部を構成する隔壁の壁面上に、側壁膜を形成してもよい。例えば、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５に形成された凹部を覆うように、下地膜１２及び反射膜１１を順次形成してもよい。反射膜１１の裏面を覆う下地膜１２は、該反射膜１１を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層として又は密着層として形成してもよい。下地膜１２は、例えば、チタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）等により構成することができる。また、反射膜１１は、高反射率を得られる薄膜、例えばＡｌ膜等の金属膜で形成することができる。

続いて、例えば、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）法等により、下地膜１２及び反射膜１１に対して、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上部分及び層間絶縁膜５の凹部の壁面上部分を除く領域を選択的に除去する。これにより、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上及び層間絶縁膜５における光導波路部が形成される凹部の壁面上にのみ反射膜１１及び下地膜１２が形成される。以上が図２（ｂ）に示す反射膜形成工程に対応する。

次に、図３（ｆ）に示すように、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部を形成した後、又は反射膜１１を形成した後の、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部に、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法、又はＳＯＤ法等により光透過性材料を埋め込んで、光導波路部７を形成する。ここで、光透過性材料のカラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部への埋め込み状態は、該凹部の上端までではなく、途中までであってもよい。

光透過性材料には、例えば、屈折率が２．０程度の窒化シリコンを用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度の非ドープド酸化シリコンを用いることができる。具体例としては、ＮＳＧを用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料には、例えば、リン、フッ素及びボロンのうちの少なくとも一種をドープした酸化シリコン（屈折率は１．５程度）を用いることもできる。具体例としては、ＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかから構成することができる。

その後、成膜された光透過性材料に対して、エッチバック法又は化学機械研磨（ChemicalMechanical Polishing：ＣＭＰ）法等の平坦化処理を行って、光透過性材料におけるカラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部に形成された部分を除く領域を除去する。

なお、光透過性材料には、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２：以下、ハフニアとも呼ぶ。）を含む光感光性有機溶剤レジスト材を用いてもよい。この場合、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部を形成した後、又は反射膜１１を形成した後のカラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部に、例えば塗布等により、ハフニアを含む光透過性材料を埋め込む。ここで、光透過性材料のカラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部への埋め込み状態は、該凹部の途中までであってもよい。その後、波長が３６５ｎｍのi線等の、比較的に長波長である露光光を用いたリソグラフィによって、ハフニアを含む光透過性材料に対して全面的な露光を行う。このとき、ハフニアを含むレジスト材における開口領域以外の膜厚が相対的に薄い部分にのみｉ線等の光が届いて感光される。このため、次のレジスト除去工程の際に、カラーフィルタ隔壁部９及び光導波路部７の凹部以外の感光されたレジスト材を除去することにより、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部内に所望の光透過性材料を形成することも可能である。その後、埋め込まれた光透過性材料に対してエッチバック法等を用いて、層間絶縁膜５の凹部内の所望の位置となるまで光透過性材料を除去してもよい。

続いて、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部の上部に、蒸着法又は塗布法等により、カラーフィルタ材料を埋め込む。カラーフィルタ材料には、屈折率が１．６程度で感光剤を含有する顔料レジスト材を用いることができる。形成されたカラーフィルタ材料に対して、例えばリソグラフィによってパターニングすることにより、カラーフィルタ８を形成する。これ以外にも、形成されたカラーフィルタ材料に対して、エッチバック又はＣＭＰ等の平坦化処理を行って、カラーフィルタ隔壁部９の凹部以外のカラーフィルタ材料を除去して、カラーフィルタ８を形成してもよい。また、この後、埋め込まれたカラーフィルタ材料に対してエッチバック等を行うことにより、カラーフィルタ隔壁部９内の所望の位置にまでカラーフィルタ材料を除去してもよい。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す導波路及びカラーフィルタ形成工程に対応する。

なお、本実施形態においては、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部が、光透過性材料及びカラーフィルタ材料で埋め込まれる構成としたが、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部にカラーフィルタ材料のみを埋め込んで、光導波路部７を形成せずにカラーフィルタ８のみで構成してもよい。

次に、形成されたカラーフィルタ８及びカラーフィルタ隔壁部９の上に、塗布法等により、オンチップレンズ材料を堆積する。オンチップレンズ材料には、例えば、感光性を有する有機材料を用いる。続いて、堆積されたオンチップレンズ材料に対して、リソグラフィ法によって、平面方形状にパターニングする。その後、熱フローによって曲面を形成し、さらに、紫外線照射により可視光に対して透明化することにより、オンチップレンズ１０を形成する。これにより、図１に示す固体撮像素子１０１を得ることができる。以上が図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すオンチップレンズ形成工程に対応する。

上記のように形成された固体撮像素子１０１は、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部を一括に形成する構造及びその形成プロセスを用いることにより、カラーフィルタ隔壁部９と光導波路部７とがアライメントずれを起こすことなく直結した構造となる。また、光導波路部７及びカラーフィルタ８を形成するための一続きの凹部の側面に、下地膜１２と反射膜１１とからなる側壁膜を形成する場合には、カラーフィルタ８の側面と光導波路部７の側面とには、滑らかで凹凸がない連続した側壁膜を形成することができる。

これにより、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

また、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部を一括に形成することにより、製造工程が簡略化され、工程数の削減によるコストの低減が可能となる。

また、上記の構造及び形成プロセスにおいて、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上及び光導波路部７の凹部の壁面上に反射膜１１を形成しない構造を採用した場合は、カラーフィルタ隔壁材料９Ａとして、例えば、屈折率が１．５程度である酸化シリコン等を用い、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の凹部内に埋め込む光透過性材料として、例えば、屈折率が２．０程度である窒化シリコン等を用いる。すなわち、光導波路７及びカラーフィルタ８の材料として、カラーフィルタ隔壁部９及び層間絶縁膜５の各構成材料よりも高い屈折率を持つ材料を用いることにより、側壁膜（反射膜１１及び下地膜１２）を形成しない構成、又は下地膜１２のみで側壁膜を構成することが可能となる。

（第１の実施形態の一変形例）
以下、第１の実施形態の一変形例に係る固体撮像素子、すなわち前面照射（ＦＳＩ）構造を持つ固体撮像素子の他の例について図４を参照しながら説明する。

図４は、本変形例に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。図４において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。

本変形例に係る固体撮像素子１０２が第１の実施形態に係る固体撮像素子１０１と異なる点は、隣り合うカラーフィルタ８同士の間に、カラーフィルタ隔壁部９が設けられていない点である。従って、カラーフィルタ８は、層間絶縁膜５の凹部に形成される。

このような構成とすることにより、オンチップレンズ１０で集光された光は、カラーフィルタ８及び光導波路部７を順次通過して、受光部２に入射される。カラーフィルタ８及び光導波路部７の各側面は、連続して形成された側壁膜（下地膜１２及び反射膜１１）で覆われているため、入射光がカラーフィルタ８から光導波路部７を通過する際に、層間絶縁膜５に漏れることがなくなる。その結果、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

また、カラーフィルタ８を層間絶縁膜５の中に設けることにより、オンチップレンズ１０から受光部２までの距離を短くすることができる。このため、集光効率をより高めることが可能となる。

（第１の実施形態の一変形例の製造方法）
以下、第１の実施形態の一変形例に係る固体撮像素子の製造方法について図５及び図６を参照しながら説明する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は本変形例に係る固体撮像素子のプロセスフローの一例を示し、図５（ａ）は側壁膜に反射膜を用いない場合であり、図５（ｂ）は側壁膜に反射膜を用いる場合である。また、図５（ｃ）は参考として、従来例に係るプロセスフローの一例を示している。図６（ａ）〜図６（ｃ）は本変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を工程順の断面構成として示している。

まず、配線層形成工程までは、第１の実施形態と同様である。

次に、図６（ａ）に示すように、層間絶縁膜５に光導波路部とカラーフィルタとを形成するための凹部を形成する。具体的には、層間絶縁膜５の上に開口パターンを有するレジストパターン（図示せず）を形成し、続いて、層間絶縁膜５に対して異方性エッチングを行って凹部を形成する。以上が図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す導波路隔壁及びカラーフィルタ隔壁形成工程に対応する。

次に、図６（ｂ）に示すように、光導波路部を構成する凹部の壁面上に、側壁膜を形成してもよい。例えば、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、層間絶縁膜５に形成された凹部を覆うように、下地膜１２及び反射膜１１を順次形成してもよい。反射膜１１の裏面を覆う下地膜１２は、該反射膜１１を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層として、又は密着層として形成されていてもよい。例えば、下地膜１２には、チタン／窒化チタン等を用いることができる。また、反射膜１１には、高反射率を得られる薄膜、例えばＡｌ膜等の金属膜を用いることができる。

続いて、例えば、ＲＩＥ法等により、下地膜１２及び反射膜１１に対して、層間絶縁膜５の凹部の壁面上部分を除く領域を選択的に除去する。これにより、層間絶縁膜５における光導波路部が形成される凹部の壁面上にのみ反射膜１１及び下地膜１２が形成される。以上が図５（ｂ）に示す反射膜形成工程に対応する。

次に、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁膜５に凹部を形成した後、又は反射膜１１を形成した後の層間絶縁膜５の凹部に、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法、又はＳＯＤ法等により光透過性材料を埋め込んで、光導波路部７を形成する。ここで、光透過性材料の層間絶縁膜５の凹部への埋め込み状態は、該凹部の上端までではなく、途中までであってもよい。

光透過性材料には、例えば、屈折率が２．０程度の窒化シリコンを用いることができる。また、層間絶縁膜５の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度の、非ドープド酸化シリコン（ＮＳＧ）又はリン、フッ素及びボロンのうちの少なくとも一種をドープしたドープド酸化シリコンを用いることができる。ドープド酸化シリコンとしては、ＢＰＳＧ膜、ＦＳＧ膜及びＰＳＧ膜のうちのいずれかを用いることができる。

その後、成膜された光透過性材料に対して、エッチバック法又はＣＭＰ法等の平坦化処理を行って、光透過性材料における層間絶縁膜５の凹部に形成された部分を除いた領域を除去する。

なお、光透過性材料には、ハフニアを含む光感光性有機溶剤レジスト材を用いてもよい。その後、埋め込まれた光透過性材料に対してエッチバック法等を用いて、層間絶縁膜５の凹部内の所望の位置となるまで光透過性材料を除去してもよい。

続いて、層間絶縁膜５の凹部の上部に、蒸着法又は塗布法等により、カラーフィルタ材料を埋め込んで、カラーフィルタ８を形成する。カラーフィルタ材料には、屈折率が１．６程度で感光剤を含有する顔料レジスト材を用いることができる。形成されたカラーフィルタ材料に対して、例えばリソグラフィによってパターニングすることにより、カラーフィルタ８を形成する。これ以外にも、形成されたカラーフィルタ材料に対して、エッチバック又はＣＭＰ等の平坦化処理を行って、層間絶縁膜５の凹部以外のカラーフィルタ材料を除去して、カラーフィルタ８を形成する。また、この後、埋め込まれたカラーフィルタ材料に対してエッチバック等を行うことにより、層間絶縁膜５内の所望の位置にまでカラーフィルタ材料を除去してもよい。以上が図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す導波路及びカラーフィルタ形成工程に対応する。

また、本変形例においても、層間絶縁膜５の凹部が、光透過性材料及びカラーフィルタ材料で埋め込まれる構造としたが、層間絶縁膜５の凹部にカラーフィルタ材料のみを埋め込んで、光導波路部７を形成せずにカラーフィルタ８のみで構成してもよい。

次に、形成されたカラーフィルタ８及び層間絶縁膜５の上に、塗布法等により、オンチップレンズ材料を堆積する。オンチップレンズ材料は、例えば、感光性を有する有機材料を用いる。続いて、堆積されたオンチップレンズ材料に対して、リソグラフィ法によって、平面方形状にパターニングする。その後、熱フローによって曲面を形成し、さらに、紫外線照射によって可視光に対して透明化することにより、オンチップレンズ１０を形成する。これにより、図４に示す固体撮像素子１０２を得ることができる。以上が図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すオンチップレンズ形成工程に対応する。

上記のように形成された固体撮像素子１０２は、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部を一括に形成する構造及びその形成プロセスを用いることにより、カラーフィルタ８と光導波路部７とがアライメントずれを起こすことなく直結した構造となる。また、光導波路部７及びカラーフィルタ８を形成するための一続きの凹部の側面に、下地膜１２と反射膜１１とからなる側壁膜を形成するため、カラーフィルタ８の側面と光導波路部７の側面とには、滑らかで凹凸がない連続した側壁膜（下地膜、反射膜）を形成することができる。

また、層間絶縁膜５の凹部内において、光導波路部７の上に接してカラーフィルタ８を形成することにより、カラーフィルタ隔壁部９を製造する工程が簡略化され、工程数の削減によるコストの低減が可能となる。

また、上記の構造及び形成プロセスにおいて、光導波路部７の材料として、屈折率が高い材料、例えば、屈折率が２．０程度であるシリコン窒化膜等を用いることにより、光導波路部７及びカラーフィルタ８の側面上に側壁膜（反射膜１１及び下地膜１２）を形成しない構成、又は下地膜１２のみで側壁膜を構成した反射膜１１を設けない構造としてもよい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る固体撮像素子、ここでは裏面照射（ＢＳＩ：Back SideIllumination）構造を持つ固体撮像素子の一例について図７を参照しながら説明する。

図７は、本実施形態に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。図７において、第１の実施形態の図１と同一の構成部材には同一の符号を付している。

図７に示すように、固体撮像素子１０３は、半導体基板１の上部、すなわち該半導体基板１の第１の主面側に設けられた受光部２と、受光部２を含め半導体基板１の第１の主面を覆うように設けられた層間絶縁膜５と、層間絶縁膜５と接して設けられ該層間絶縁膜５を保持する保持基板１３と、半導体基板１の下部、すなわち該半導体基板１の第２の主面側で、受光部２と対向する位置に設けられた光導波路部７と、光導波路部７における受光部２と対向する面と反対側の面上に接して設けられたカラーフィルタ８と、隣り合うカラーフィルタ８同士の間にそれぞれ設けられたカラーフィルタ隔壁部９と、カラーフィルタ８における光導波路部７と対向する面と反対側の面上に接して設けられたオンチップレンズ１０とを備えている。

半導体基板１における光導波路部７の側面及びカラーフィルタ８の側面には、両側面をを連続して取り囲む反射膜１１が設けられている。反射膜１１と半導体基板１との間及び該反射膜１１とカラーフィルタ隔壁部９との間には、下地膜１２が設けられている。また、下地膜１２と半導体基板１との間及び該下地膜１２とカラーフィルタ隔壁部９との間、並びに光導波路部７におけるカラーフィルタ８と反対側の面（上面）には、下地絶縁膜１４が取り囲むように設けられている。また、下地絶縁膜１４と受光部２との間には、該下地絶縁膜１４と接して反射防止膜３が設けられている。

また、半導体基板１の上部における受光部２の側方の領域には、該受光部２とトランジスタ等の素子（図示せず）とを絶縁する素子分離絶縁膜４が設けられている。また、層間絶縁膜５の内部には、複数の配線６が設けられている。

光導波路部７の受光部２と対向する面には、反射膜１１及び下地膜１２は設けられておらず、反射防止膜３と下地絶縁膜１４とが設けられている。

本実施形態の特徴として、反射膜１１、下地膜１２及び下地絶縁膜１４は、それぞれ、一体に形成された膜である。すなわち、カラーフィルタ隔壁部９と半導体基板１とを連続してエッチングして設けられた凹部において、該凹部の壁面及び底面を覆うように、下地絶縁膜１４が形成されている。さらに、該下地絶縁膜１４を介して凹部の壁面を覆うように、該凹部の壁面の全面に下地膜１２が連続して形成されている。その下地膜１２を覆うように凹部の壁面の全面に反射膜１１が連続して形成されている。下地膜１２と反射膜１１とは、カラーフィルタ８の側面及び光導波路部７の側面を覆う側壁膜である。

また、下地絶縁膜１４は、入射光をカラーフィルタ８及び光導波路部７に集めることができるように、カラーフィルタ８及び光導波路部７を構成する材料よりも屈折率が低い材料によって構成される。反射膜としては、アルミニウム、銀、金、銅若しくはタングステン、又はこれらの合金等を用いることができる。

また、図７において、光導波路部７のカラーフィルタ８と対向する面は、半導体基板１の第２の主面と同一の位置であるが、これに限定されず、半導体基板１の第２の主面よりも低く、オンチップレンズ１０側にあってもよい。また、これとは逆に、半導体基板１の第２の主面よりも高く、受光部２側にあってもよい。

このような構成とすることにより、オンチップレンズ１０によって集光された光は、カラーフィルタ８及び光導波路部７を順次通過して、受光部２に入射される。カラーフィルタ８及び光導波路部７の側面は、連続して形成された反射膜１１によって覆われているため、入射光がカラーフィルタ８から光導波路部７を通過する際に、周囲のカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１に漏れることがなくなる。その結果、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

（第２の実施形態の製造方法）
以下、第２の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法について図８〜図１０を参照しながら説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像素子のプロセスフローの一例を示し、図８（ａ）は側壁膜に反射膜を用いない場合であり、図８（ｂ）は側壁膜に反射膜を用いる場合である。また、図８（ｃ）は参考として、従来例に係るプロセスフローの一例を示している。

まず、図９（ａ）に示すように、まず、イオン注入法等により、半導体基板１の第１の主面側で、その上部に、光電変換を行う受光部２を選択的に形成する。受光部２は、埋め込み型フォトダイオードとして構成される。受光部２の厚さは、０．５μｍ〜３．０μｍ程度であってよい。続いて、半導体基板１の第１の主面側で、その上部に素子分離絶縁膜４を選択的に形成する。その後、熱酸化法等により、半導体基板１の第１の主面の全面に、ゲート絶縁膜（図示せず）を形成する。以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す素子分離形成工程に対応する。

次に、図９（ｂ）に示すように、例えば、常圧ＣＶＤ法又はＰＥ−ＣＶＤ法によって、半導体基板１の第１の主面上に層間絶縁膜５を、ゲート絶縁膜及び素子分離絶縁膜４を含めその全面を覆うように形成する。層間絶縁膜５の屈折率は１．５程度である。層間絶縁膜５には、前述したように、非ドープドシリコン酸化膜である、例えばＮＳＧ膜を用いることができる。また、層間絶縁膜５には、非ドープドシリコン酸化膜に代えて、例えばＢＰＳＧ膜、ＦＳＧ膜又はＰＳＧ等のドープドシリコン酸化膜を用いることができる。また、層間絶縁膜５には、例えばＳｉＯＣ等からなる低誘電率膜を用いることができる。層間絶縁膜５の内部には、多層構造を有する配線６、拡散防止膜（図示せず）及び導電プラグ（図示せず）をそれぞれ形成する。

配線６は、例えば銅（Ｃｕ）を用いたダマシンプロセスにより形成する。図示しない拡散防止膜は、各配線６の上面にのみ形成する。なお、受光部２の上方の領域に形成された拡散防止膜は除去してもよい。また、第１の実施形態と同様に、拡散防止膜は、配線６を構成する金属原子の拡散量が無視できる程度であれば形成しなくてもよい。また、拡散防止膜に加え、タンタル／窒化タンタル等からなり、配線６の下面及び側面を覆うバリアメタル層を形成してもよい。以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す配線層形成工程に対応する。

次に、図９（ｃ）に示すように、層間絶縁膜５の上に、例えばシリコン（Ｓｉ）ウェハからなる保持基板１３を接着して貼り合わせる。その後、研磨等によって、半導体基板１の第２の主面を半導体基板１の厚さが、例えば１０μｍ以下となるまで薄膜化する。続いて、カラーフィルタ隔壁部９を構成するカラーフィルタ隔壁材料９Ａを、薄膜化された半導体基板１の第２の主面の上に全面にわたって形成する。カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、非ドープド酸化シリコン（屈折率は１．５程度）である、例えばＮＳＧ、又はドープド酸化シリコンである、例えばＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかを用いることができる。

第１の実施形態と同様に、後述するカラーフィルタ隔壁部９の壁面上に反射膜１１を設ける構造とする場合には、カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、窒化シリコン（屈折率は２．０程度）等を用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁材料９Ａは、例えば、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法等、又はＳＯＤ法等によって形成することができる。以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す保持基板貼り合わせ及びカラーフィルタ隔壁材料形成工程に対応する。

次に、図９（ｄ）に示すように、カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び半導体基板１に対して異方性エッチングを行って、該カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び半導体基板１から、それぞれカラーフィルタ隔壁部９及び光導波路部を構成する凹部を一括に形成する。従って、第１の実施形態と同様に、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部は、一度のエッチングによって形成される。

なお、必要に応じて、カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び半導体基板１に対するエッチング条件を変更してもよい。このとき、カラーフィルタ隔壁材料９Ａの上に開口パターンを有するレジストパターンを形成して、カラーフィルタ隔壁材料９Ａ及び半導体基板１のエッチングマスクとして用いてもよい。また、該レジストパターンによりカラーフィルタ隔壁材料９Ａのみをエッチングし、その後、該レジストパターンを除去し、凹部が形成されたカラーフィルタ隔壁部９をエッチングマスクとして、半導体基板１に凹部を設けてもよい。

また、受光部２の形成は、上述した素子分離形成工程において実施するのではなく、本工程において実施してもよい。例えば、イオン注入法等により、不純物イオンをカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部を通じて半導体基板１に導入することによって形成してもよい。ここで、仮に、カラーフィルタ隔壁材料９Ａとして、Ａｌ等の反射性を有する金属を用いた場合には、異方性エッチングによる一括形成では、Ａｌ等の金属と半導体基板１とのエッチング選択比が取り難い。このため、半導体基板１に隔壁（凹部）を形成することが困難となる。

続いて、高密度プラズマＣＶＤ法等により、例えば、窒化シリコン等からなる反射防止膜材料を、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部を埋め込むように堆積する。その後、堆積した反射防止膜材料に対してエッチバック又はＣＭＰ処理を施して平坦化処理を行うことにより、凹部の底部に所望の膜厚を有する反射防止膜３を形成してもよい。

続いて、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、底部に反射防止膜３が形成されたカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部の底面及び壁面を覆うように、酸化シリコンからなる下地絶縁膜１４を形成する。

以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す導波路隔壁及びカラーフィルタ隔壁形成工程に対応する。

次に、図９（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、カラーフィルタ隔壁部９の上及び下地絶縁膜１４の上に、例えば、チタン／窒化チタン等からなる下地膜１２、及びＡｌ等の反射率が高い金属からなる反射膜１１を順次成膜する。ここで、反射膜１１の裏面を覆う下地膜１２は、該反射膜１１を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層として、又は密着層として形成してもよい。

続いて、例えば、ＲＩＥ法等により、下地膜１２及び反射膜１１に対して、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上部分及び半導体基板１の凹部の壁面上部分を除く領域を選択的に除去する。これにより、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上及び半導体基板１における光導波路部が形成される凹部の壁面上にのみ反射膜１１及び下地膜１２が形成される。このとき、凹部の底面から、下地絶縁膜１４が露出した状態となる。以上が図８（ｂ）に示す反射膜形成工程に対応する。

次に、図１０（ａ）に示すように、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部を形成し、下地絶縁膜１４を形成した後、又は反射膜１１を形成した後の、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部に、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法、又はＳＯＤ法等により光透過性材料を埋め込んで、光導波路部７を形成する。ここで、光透過性材料のカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部への埋め込み状態は、該凹部の上端までではなく、途中までであってもよい。

光透過性材料には、例えば、屈折率が２．０程度の窒化シリコンを用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度の非ドープド酸化シリコンである、例えばＮＳＧを用いることができる。さらに、この場合には、光透過性材料に、屈折率が１．５程度のドープド酸化シリコンとして、例えばＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかを用いることができる。

その後、成膜された光透過性材料に対して、エッチバック法又はＣＭＰ法等の平坦化処理を行って、光透過性材料におけるカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部に形成された部分を除く領域を除去する。なお、第１の実施形態で説明したように、光透過性材料には、窒化シリコン又は酸化シリコン等のシリコン化合物に代えて、ハフニアを含む光感光性有機溶剤レジスト材を用いてもよい。

続いて、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部の上部に、蒸着法又は塗布法等により、例えば、屈折率が１．６程度で感光剤を含有する顔料レジストからなるカラーフィルタ材料を埋め込む。形成されたカラーフィルタ材料に対して、例えばリソグラフィによってパターニングすることにより、カラーフィルタ８を形成する。また、エッチバック又はＣＭＰ等の平坦化処理を行うことにより、カラーフィルタ８を形成してもよい。また、この後、埋め込まれたカラーフィルタ材料に対してエッチバック等を行うことにより、カラーフィルタ隔壁部９内の所望の位置にまでカラーフィルタ材料を除去してもよい。以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す導波路及びカラーフィルタ形成工程に対応する。

なお、本実施形態においては、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部が、光透過性材料及びカラーフィルタ材料で埋め込まれる構成としたが、カラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部にカラーフィルタ材料のみを埋め込んで、光導波路部７を形成せずにカラーフィルタ８のみで構成してもよい。

次に、図１０（ｂ）に示すように、形成されたカラーフィルタ８及びカラーフィルタ隔壁部９の上に、塗布法等により、例えば感光性有機材料であるオンチップレンズ材料を堆積する。続いて、平面方形状のパターニング、熱フローによる曲面の形成、及び紫外線照射による可視光に対する透明化を行って、オンチップレンズ１０を形成する。以上が図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すオンチップレンズ形成工程に対応する。

上記のように形成された固体撮像素子１０３は、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部を一括に形成する構造及びその形成プロセスを用いることにより、カラーフィルタ隔壁部９と光導波路部７とがアライメントずれを起こすことなく直結した構造となる。また、光導波路部７及びカラーフィルタ８を形成するための一続きの凹部の側面に、下地膜１２と反射膜１１とからなる側壁膜を形成する場合には、カラーフィルタ８の側面と光導波路部７の側面とには、滑らかで凹凸がない連続した側壁膜を形成することができる。

（第２の実施形態の第１変形例）
以下、第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子、すなわち裏面照射（ＢＳＩ）構造を持つ固体撮像素子の他の例について図１１を参照しながら説明する。

図１１は、本変形例に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。図１１において、図１及び図７に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。これは、以下の他の変形例においても同様とする。

本変形例に係る固体撮像素子１０４が第２の実施形態に係る固体撮像素子１０３と異なる点は、隣り合うカラーフィルタ８同士の間に、カラーフィルタ隔壁部９が設けられていない点である。従って、カラーフィルタ８は、半導体基板１の第２の主面側に設けられた凹部に形成されている。

このような構成とすることにより、オンチップレンズ１０で集光された光は、カラーフィルタ８及び光導波路部７を順次通過して、受光部２に入射される。カラーフィルタ８及び光導波路部７の側面は、連続して形成された側壁膜（下地絶縁膜１４、下地膜１２及び反射膜１１）で覆われているため、入射光がカラーフィルタ８から光導波路部７を通過する際に、半導体基板１に漏れることがなくなる。その結果、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

また、カラーフィルタ８を半導体基板１の中に設けることにより、オンチップレンズ１０から受光部２までの距離を短くすることができる。このため、集光効率をより高めることが可能となる。

（第２の実施形態の第１変形例の製造方法）
以下、第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子の製造方法について図１２及び図１３を参照しながら説明する。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は本変形例に係る固体撮像素子のプロセスフローの一例を示し、図１２（ａ）は側壁膜に反射膜を用いない場合であり、図１２（ｂ）は側壁膜に反射膜を用いる場合である。また、図１２（ｃ）は参考として、従来例に係るプロセスフローの一例を示している。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は本変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を工程順の断面構成として示している。

まず、保持基板貼り合わせ工程までは、第２の実施形態と同様である。

次に、図１３（ａ）に示すように、半導体基板１における研磨された第２の主面に、光導波路部とカラーフィルタとを形成するための凹部を形成する。具体的には、半導体基板１の第２の主面上に開口パターンを有するレジストパターン（図示せず）を形成し、続いて、半導体基板１に対して異方性エッチングを行って凹部を形成する。

また、第２の実施形態と同様に、受光部２の形成は、素子分離形成工程において実施するのではなく、本工程において、イオン注入法等により半導体基板１の凹部の底部に形成してもよい。

続いて、高密度プラズマＣＶＤ法等により、例えば、窒化シリコン等からなる反射防止膜材料を、半導体基板１の凹部を埋め込むように堆積する。その後、堆積した反射防止膜材料に対してエッチバック又はＣＭＰ処理を施して平坦化処理を行うことにより、凹部の底部に所望の膜厚を有する反射防止膜３を形成してもよい。

続いて、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、底部に反射防止膜３が形成された半導体基板１の凹部の底面及び壁面を覆うように、酸化シリコンからなる下地絶縁膜１４を形成する。以上が図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す導波路隔壁及びカラーフィルタ隔壁形成工程に対応する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、下地絶縁膜１４の上に、例えば、チタン／窒化チタン等からなる下地膜１２、及びＡｌ等の反射率が高い金属からなる反射膜１１を順次成膜する。ここで、反射膜１１の裏面を覆う下地膜１２は、該反射膜１１を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層として、又は密着層として形成してもよい。

続いて、例えば、ＲＩＥ法等により、下地膜１２及び反射膜１１に対して、半導体基板１の凹部の壁面上部分を除く領域を選択的に除去する。これにより、半導体基板１における光導波路部が形成される凹部の壁面上にのみ反射膜１１及び下地膜１２が形成される。このとき、凹部の底面から、下地絶縁膜１４が露出した状態となる。以上が図１２（ｂ）に示す反射膜形成工程に対応する。

次に、図１３（ｃ）に示すように、半導体基板１の凹部を形成し、下地絶縁膜１４を形成した後、又は反射膜１１を形成した後の半導体基板１の凹部に、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法、又はＳＯＤ法等により光透過性材料を埋め込んで、光導波路部７を形成する。ここでも、光透過性材料のカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部への埋め込み状態は、該凹部の上端までではなく、途中までであってもよい。

光透過性材料には、例えば、屈折率が２．０程度の窒化シリコンを用いることができる。また、半導体基板１の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度の非ドープド酸化シリコンである、例えばＮＳＧを用いることができる。さらに、この場合には、光透過性材料に、屈折率が１．５程度のドープド酸化シリコンとして、例えばＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかを用いることができる。

その後、成膜された光透過性材料に対して、エッチバック法又はＣＭＰ法等の平坦化処理を行って、光透過性材料における半導体基板１の凹部に形成された部分を除く領域を除去する。なお、第２の実施形態と同様に、光透過性材料として、窒化シリコン又は酸化シリコン等のシリコン化合物に代えて、ハフニアを含む光感光性有機溶剤レジスト材を用いてもよい。

続いて、半導体基板１の凹部の上部に、蒸着法又は塗布法等により、例えば、屈折率が１．６程度で感光剤を含有する顔料レジストからなるカラーフィルタ材料を埋め込む。形成されたカラーフィルタ材料に対して、例えばリソグラフィによってパターニングすることにより、カラーフィルタ８を形成する。また、エッチバック又はＣＭＰ等の平坦化処理を行うことにより、カラーフィルタ８を形成してもよい。その後、埋め込まれたカラーフィルタ材料に対してエッチバック等を行うことにより、カラーフィルタ隔壁部９内の所望の位置にまでカラーフィルタ材料を除去してもよい。以上が図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す導波路及びカラーフィルタ形成工程に対応する。

なお、本変形例においては、半導体基板１の凹部が、光透過性材料及びカラーフィルタ材料で埋め込まれる構成としたが、半導体基板１の凹部にカラーフィルタ材料のみを埋め込んで、光導波路部７を形成せずにカラーフィルタ８のみで構成してもよい。

次に、図１３（ｄ）に示すように、形成されたカラーフィルタ８及び半導体基板１の第２の主面の上に、塗布法等により、例えば感光性有機材料であるオンチップレンズ材料を堆積する。続いて、平面方形状のパターニング、熱フローによる曲面の形成、及び紫外線照射による可視光に対する透明化を行って、オンチップレンズ１０を形成する。以上が図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すオンチップレンズ形成工程に対応する。

上記のように形成された固体撮像素子１０４は、カラーフィルタ８と光導波路部７とを形成するための凹部を一括に形成する構造及びその形成プロセスを用いることにより、カラーフィルタ８と光導波路部７とがアライメントずれを起こすことなく直結した構造となる。また、光導波路部７及びカラーフィルタ８を形成するための一続きの凹部の側面に、下地膜１２と反射膜１１とからなる側壁膜を形成する場合には、カラーフィルタ８の側面と光導波路部７の側面とには、滑らかで凹凸がない連続した側壁膜を形成することができる。

また、半導体基板１の凹部内において、光導波路部７の上に接してカラーフィルタ８を形成することにより、カラーフィルタ隔壁部９を製造する工程が簡略化され、工程数の削減によるコストの低減が可能となる。

（第２の実施形態の第２変形例）
以下、第２の実施形態の第２変形例に係る固体撮像素子、すなわち裏面照射（ＢＳＩ）構造を持つ固体撮像素子の他の例について図１４を参照しながら説明する。

図１４は、本変形例に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。

本変形例に係る固体撮像素子１０５は、図７に示す第２の実施形態とは異なり、反射防止膜３がカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部の壁面及び底面を覆うように一体に設けられている。すなわち、本変形例に係る反射防止膜３は、下地絶縁膜１４とカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部との間の全面に形成されている。

このような構成とすることにより、第２の実施形態に係る固体撮像素子１０３と同様の効果を得ることができる。さらに、例えば窒化シリコンからなる反射防止膜３をカラーフィルタ隔壁部９及び半導体基板１の凹部内の全面に形成することにより、反射防止膜３自体が、反射膜１１を構成する金属の半導体基板１への拡散防止膜として機能する。従って、本変形例においては、下地絶縁膜１４を設けない構成とすることも可能となる。下地絶縁膜１４を設けない構成とすると、固体撮像素子１０５の製造工程を簡略化することができる。

（第２の実施形態の第２変形例の製造方法）
第２変形例に係る固体撮像素子１０５の製造方法について、第２の実施形態と異なる工程について説明する。

まず、第２の実施形態と同様に、半導体基板１の第１主面側の上部に受光部２を選択的に形成する工程の後に、半導体基板１の第２主面上にカラーフィルタ隔壁部９及び光導波路部７を設けるための凹部を形成する。

次に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法等により、反射防止膜３の構成材料である、例えば窒化シリコン等を、カラーフィルタ隔壁部９の壁面並びに半導体基板１の凹部の底面及び壁面を含む半導体基板１の第２主面上の全体に成膜する。その後、反射防止膜３が形成された凹部にレジスト膜等を埋め込む。続いて、エッチバック法又はＣＭＰ法等によって、反射防止膜３に対して平坦化処理を行って、半導体基板１における第２主面上のレジスト膜及び反射防止膜３を除去する。その後、凹部内に残存するレジスト膜を、通常のアッシング処理又は洗浄処理によって除去する。

続いて、凹部内に形成された反射防止膜３の上の全面に、下地絶縁膜１４を形成する。下地絶縁膜１４には、高温ＣＶＤ法による、いわゆるＨＴＯ（High Temperature Oxide）膜又はＰＥ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を用いることができる。

これ以降は、第２の実施形態で説明した方法と同様の工程を経て、下地膜１２及び反射膜１１からなる側壁膜、光導波路７、カラーフィルタ８及びオンチップレンズ１０を順次形成する。

なお、下地絶縁膜１４を設けない構成とする場合は、上記の下地絶縁膜１４を形成する工程を省略すればよい。

また、本変形例は、第２の実施形態の第１変形例と同様に、カラーフィルタ隔壁部９を設けない構成にも適用することができる。

（第２の実施形態の第３変形例）
以下、第２の実施形態の第３変形例に係る固体撮像素子、すなわち裏面照射（ＢＳＩ）構造を持つ固体撮像素子の他の例について図１５を参照しながら説明する。

図１５は、本変形例に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。

本変形例に係る固体撮像素子１０６は、第２の実施形態の第１変形例と同様に、カラーフィルタ８をカラーフィルタ隔壁部９を設けずに、半導体基板１の凹部に設けている。さらに、反射膜１１Ａとして、金属膜に代えてＨＴＯ膜等のシリコン酸化膜を用いることにより、下地絶縁膜１４及び下地膜１２を設けることなく、絶縁性を有する反射膜１１Ａのみで側壁膜を構成している。

また、反射防止膜３は、光導波路７における受光部２と対向する面側にのみ形成されている。これに対し、光導波路７の側面上及びカラーフィルタ８の側面上には、反射膜１１Ａのみが形成されている。すなわち、光導波路部７における受光部２と対向する面には、反射膜１１Ａは形成されておらず、反射防止膜３のみが形成されている。

反射膜１１Ａは、ＨＴＯ膜等のシリコン酸化膜であり、半導体基板１の凹部の壁面上に一体に形成されている。例えば、反射防止膜３は、半導体基板１の第２主面をエッチングにより形成した凹部に、該凹部の底面上のみを覆うように形成されている。また、反射膜１１Ａは、凹部の壁面のみを覆うように、該凹部の壁面の全面に連続して形成されている。反射膜１１Ａの屈折率は、光導波路部７を構成する材料及びカラーフィルタ８を構成する材料よりも屈折率が低い材料であれば、シリコン酸化膜に限定されない。

このような構成とすることにより、第２の実施形態に係る固体撮像素子１０３及び第２の実施形態の第１変形例に係る固体撮像素子１０４と同様の効果を得ることができる。さらに、側壁膜を酸化シリコンからなる単層の反射膜１１Ａとすることにより、半導体基板１側への金属の拡散防止膜としての下地膜１２及び下地絶縁膜１４を設ける必要がなくなるので、固体撮像素子１０６の製造工程を簡略化することができる。

（第２の実施形態の第３変形例の製造方法）
第３変形例に係る固体撮像素子１０６の製造方法について、第２の実施形態の第１変形例と異なる工程について説明する。

まず、第２の実施形態の第１変形例と同様に、半導体基板１の第１主面側の上部に受光部２を選択的に形成する工程の後に、半導体基板１の第２主面上に、カラーフィルタ８及び光導波路部７を設けるための凹部を形成する。

次に、反射膜１１Ａを構成する材料、例えば酸化シリコンからなるＨＴＯ膜を、半導体基板１の凹部の壁面及び底面を含む半導体基板１の第２の主面の全面に形成する。続いて、形成されたＨＴＯ膜に対してＲＩＥ法等を行って、該ＨＴＯ膜を半導体基板１の凹部の壁面上にのみ、反射膜１１Ａを形成する。これにより、半導体基板１の凹部の底面からは半導体基板１が露出する。その後、半導体基板１における凹部の底面から露出する領域を選択的に窒化して、凹部の底面上に窒化シリコンからなる反射防止膜３を形成する。

これ以降は、第２の実施形態の第１変形例で説明した方法と同様の工程を経て、光導波路７、カラーフィルタ８及びオンチップレンズ１０を順次形成する。

また、本変形例は、第２の実施形態と同様に、カラーフィルタ隔壁部９を設ける構成にも適用することができる。

（第２の実施形態の第４変形例）
以下、第２の実施形態の第４変形例に係る固体撮像素子、すなわち裏面照射（ＢＳＩ）構造を持つ固体撮像素子の他の例について図１６を参照しながら説明する。

図１６は、本変形例に係る固体撮像素子の１画素に対応する断面構成を示している。

本変形例に係る固体撮像素子１０７が第２の実施形態に係る固体撮像素子１０３と異なる点は、光導波路部７及びカラーフィルタ８が共に、カラーフィルタ隔壁部９に設けられている点である。従って、本変形例においては、カラーフィルタ隔壁部９が、隣り合う光導波路部７同士の隔壁部としても機能する。

これにより、反射膜１１にアルミニウム等の金属膜を用いる場合であっても、該反射膜１１が、酸化シリコン等の絶縁性材料からなるカラーフィルタ隔壁部９の中に形成されるため、金属の拡散防止用としても機能する下地絶縁膜１４を省略することができる。

このような構成とすることにより、オンチップレンズ１０によって集光された光は、カラーフィルタ８及び光導波路部７を順次通過して、受光部２に入射される。カラーフィルタ８及び光導波路部７の各側面は、連続して形成された側壁膜（下地膜１２及び反射膜１１）で覆われているため、入射光がカラーフィルタ８から光導波路部７を通過する際に、周辺の領域に漏れることがなくなる。その結果、光漏れによる集光効率の低下、光路内での光の散乱による感度の低下、及び混色化を低減することができる。

また、本変形例においては、カラーフィルタ隔壁部９の中に、光導波路部７とカラーフィルタ８とを設けることにより、カラーフィルタ隔壁材料に凹部を形成する際のエッチングが容易となる。このため、カラーフィルタ隔壁部９として、良好な形状を持つ凹部を形成することができる。これにより、下地膜１２及び反射膜１１からなる側壁膜は、カラーフィルタ８及び光導波路部７の接続部においても段差がない滑らかな形状とすることができるので、集光効率をより高めることが可能となる。

（第２の実施形態の第４の変形例の製造方法）
以下、第２の実施形態の第４変形例に係る固体撮像素子の製造方法について図１７及び図１８を参照しながら説明する。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は本変形例に係る固体撮像素子のプロセスフローの一例を示し、図１７（ａ）は側壁膜に反射膜を用いない場合であり、図１７（ｂ）は側壁膜に反射膜を用いる場合である。また、図１７（ｃ）は参考として、従来例に係るプロセスフローの一例を示している。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は本変形例に係る固体撮像素子の製造方法の一例を工程順の断面構成として示している。

次に、図１８（ａ）に示すように、研磨等によって、半導体基板１の第２の主面を半導体基板１の厚さが、例えば１０μｍ以下となるまで薄膜化する。このとき、半導体基板１の第１の主面側に形成された受光部２が、半導体基板１の第２の主面から露出するまで薄膜化する。すなわち、受光部２は、薄膜化された半導体基板１を貫通する状態となる。

続いて、ＥＰ−ＣＶＤ法により、半導体基板１の第２の主面上に、例えば屈折率が約２．０であるシリコン窒化膜を成膜する。その後、成膜されたシリコン窒化膜における受光部２と接する領域を残すようにシリコン窒化膜をパターニングして、該シリコン窒化膜から反射防止膜３を形成する。

続いて、カラーフィルタ隔壁部９を構成するカラーフィルタ隔壁材料９Ａを、薄膜化された半導体基板１の第２の主面の上に全面にわたって形成する。カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、非ドープド酸化シリコン（屈折率は１．５程度）である、例えばＮＳＧ、又はドープド酸化シリコンである、例えばＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかを用いることができる。

また、後述するカラーフィルタ隔壁部９の壁面上に反射膜１１を設ける構造とする場合には、カラーフィルタ隔壁材料９Ａには、例えば、窒化シリコン等を用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁材料９Ａは、例えば、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法等、又はＳＯＤ法等によって形成することができる。

このように、本変形例においては、カラーフィルタ隔壁材料９Ａは、後工程において、隣り合うカラーフィルタ８同士の間に形成されるカラーフィルタ隔壁部９を構成すると共に、光導波路部７の凹部を形成する材料としても用いられる。以上が図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すカラーフィルタ隔壁材料形成工程に対応する。

次に、図１８（ｂ）に示すように、カラーフィルタ隔壁材料９Ａに対して異方性エッチングを行って、該カラーフィルタ隔壁材料９Ａから、カラーフィルタ及び光導波路部を構成する凹部を形成する。このとき、カラーフィルタ隔壁材料９Ａからカラーフィルタ隔壁部９が形成される。具体的には、リソグラフィ法により、カラーフィルタ隔壁材料９Ａの上に、所定の凹部の開口パターンを有するレジストパターンを形成する。その後、形成したレジストパターンをマスクとして、カラーフィルタ隔壁材料９Ａに対して異方性エッチングを行って、カラーフィルタ隔壁材料９Ａからカラーフィルタ隔壁部９を形成する。以上が図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す導波路隔壁及びカラーフィルタ隔壁形成工程に対応する。

また、受光部２の形成は、前工程の素子分離形成工程において実施するのではなく、本工程において実施してもよい。例えば、イオン注入法等により、不純物イオンをカラーフィルタ隔壁部９の凹部を通じて半導体基板１に導入することによって形成してもよい。

次に、図１８（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法又はスパッタ法等により、カラーフィルタ隔壁９の上及びその凹部の壁面上に、例えば、チタン／窒化チタン等からなる下地膜１２、及びＡｌ等の反射率が高い金属からなる反射膜１１を順次成膜する。ここで、反射膜１１の裏面を覆う下地膜１２は、該反射膜１１を構成する金属原子の拡散を防止するバリアメタル層として、又は密着層として形成してもよい。

続いて、例えば、ＲＩＥ法等により、下地膜１２及び反射膜１１に対して、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上部分を除く領域を選択的に除去する。これにより、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上にのみ、反射膜１１及び下地膜１２が形成される。以上が図１７（ｂ）に示す反射膜形成工程に対応する。

次に、図１８（ｄ）に示すように、カラーフィルタ隔壁部９を形成した後、又は反射膜１１を形成した後の、カラーフィルタ隔壁部９の凹部に、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法若しくはＰＥ−ＣＶＤ法、又はＳＯＤ法等により光透過性材料を埋め込んで、光導波路部７を形成する。ここで、光透過性材料のカラーフィルタ隔壁部９への埋め込み状態は、凹部の上端までではなく、途中までであってもよい。

光透過性材料には、例えば、屈折率が２．０程度の窒化シリコンを用いることができる。また、カラーフィルタ隔壁部９の凹部に反射膜１１を形成する場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度の非ドープド酸化シリコン、例えばＮＳＧを用いることができる。さらに、この場合には、光透過性材料として、例えば、屈折率が１．５程度のドープド酸化シリコンである、例えばＢＰＳＧ、ＦＳＧ及びＰＳＧのうちのいずれかを用いることができる。

その後、成膜された光透過性材料に対して、エッチバック法又はＣＭＰ法等の平坦化処理を行って、光透過性材料におけるカラーフィルタ隔壁部９の凹部に形成された部分を除く領域を除去する。なお、第１の実施形態で説明したように、光透過性材料には、窒化シリコン又は酸化シリコン等のシリコン化合物に代えて、ハフニアを含む光感光性有機溶剤レジスト材を用いてもよい。

続いて、カラーフィルタ隔壁部９の凹部の上部に、蒸着法又は塗布法等により、例えば、屈折率が１．６程度で感光剤を含有する顔料レジストからなるカラーフィルタ材料を埋め込む。形成されたカラーフィルタ材料に対して、例えばリソグラフィによってパターニングすることにより、カラーフィルタ８を形成する。また、エッチバック又はＣＭＰ等の平坦化処理を行うことにより、カラーフィルタ８を形成してもよい。また、この後、埋め込まれたカラーフィルタ材料に対してエッチバック等を行うことにより、カラーフィルタ隔壁部９内の所望の位置にまでカラーフィルタ材料を除去してもよい。以上が図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す導波路及びカラーフィルタ形成工程に対応する。

なお、本実施形態においては、カラーフィルタ隔壁部９の凹部が、光透過性材料及びカラーフィルタ材料で埋め込まれる構成としたが、カラーフィルタ隔壁部９の凹部にカラーフィルタ材料のみを埋め込んで、光導波路部７を形成せずにカラーフィルタ８のみで構成してもよい。

次に、形成されたカラーフィルタ８及びカラーフィルタ隔壁部９の上に、塗布法等により、例えば感光性有機材料であるオンチップレンズ材料を堆積する。続いて、平面方形状のパターニング、熱フローによる曲面の形成、及び紫外線照射による可視光に対する透明化を行って、オンチップレンズ１０を形成する。これにより、図１６に示す固体撮像素子１０７を得ることができる。以上が図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すオンチップレンズ形成工程に対応する。

上記のように形成された固体撮像素子１０７は、カラーフィルタ隔壁材料９Ａに、カラーフィルタ隔壁部９と光導波路部７の凹部とを一括に形成する構造及びその形成プロセスを用いることにより、カラーフィルタ隔壁部９の壁面上及び光導波路部７が形成される凹部の壁面上に設けられる反射膜１１が一体に形成される。すなわち、カラーフィルタ８と光導波路部７とがアライメントずれを起こすことなく直結した構造となる。また、光導波路部７及びカラーフィルタ８を形成するための一続きの凹部の側面に、下地膜１２と反射膜１１とからなる側壁膜を形成する場合には、カラーフィルタ８の側面と光導波路部７の側面とには、滑らかで凹凸がない連続した側壁膜を形成することができる。

また、カラーフィルタ隔壁部９を、隣り合うカラーフィルタ８同士及び隣り合う光導波路部７同士をそれぞれ分離する隔壁とすることにより、製造工程が簡略化され、工程数の削減によるコスト低減が可能となる。

本開示に係る固体撮像素子は、例えば、デジタルカメラ等の撮像装置等に有用である。

１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７固体撮像素子
１半導体基板
２受光部
３反射防止膜
４素子分離絶縁膜
５層間絶縁膜
６配線
７光導波路部
８カラーフィルタ
９カラーフィルタ隔壁部
９Ａカラーフィルタ隔壁材料
１０オンチップレンズ
１１反射膜
１１Ａ反射膜
１２下地膜（密着層）
１３保持基板（シリコンウェハ）
１４下地絶縁膜

Claims

第１の面及び該第１の面と対向する第２の面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の内部に設けられた受光部と、
前記半導体基板における前記第１の面上又は前記第２の面上に、前記受光部と対向して設けられた光導波路部と、
前記光導波路部の前記受光部に対向する面とは反対側の面上に設けられたカラーフィルタと、
前記光導波路部の側面及び前記カラーフィルタの側面を連続して覆う側壁膜とを備えている固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記側壁膜は、前記光導波路部の側面及び前記カラーフィルタの側面の全体に形成されている固体撮像素子。
請求項１又は２に記載の固体撮像素子において、
前記側壁膜は、光を反射する反射膜により構成されているか、又は前記光導波路部及び前記カラーフィルタを構成する材料よりも屈折率が低い材料で形成されている固体撮像素子。
請求項３に記載の固体撮像素子において、
前記反射膜は、アルミニウム、銀、金、銅若しくはタングステン、又はこれらの合金により構成されている固体撮像素子。
請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記側壁膜は、前記光導波路部及びカラーフィルタとの間に設けられた下地膜を有している固体撮像素子。
請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光導波路部の側面及び前記カラーフィルタの側面は、前記半導体基板に垂直な方向から見て揃っている固体撮像素子。
請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記半導体基板における前記第１の面上に設けられた層間絶縁膜をさらに備え、
前記光導波路部は、前記層間絶縁膜中に前記側壁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項７に記載の固体撮像素子において、
前記カラーフィルタの少なくとも一部は、前記層間絶縁膜中に前記側壁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項１から８のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記カラーフィルタの側方に前記側壁膜を介在させて設けられたカラーフィルタ隔壁部をさらに備えている固体撮像素子。
請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光導波路部は、前記半導体基板における前記第２の面に設けられた凹部に前記側壁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項１から６及び１０のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記カラーフィルタの少なくとも一部は、前記半導体基板における前記第２の面に設けられた凹部に前記側壁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項１から６、１０及び１１のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記カラーフィルタの側方に前記側壁膜を介在させて設けられたカラーフィルタ隔壁部をさらに備えている固体撮像素子。
請求項１から６及び１０から１２のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記側壁膜は、少なくとも前記半導体基板中に下地絶縁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記半導体基板における前記第２の面上に設けられたカラーフィルタ隔壁部をさらに備え、
前記カラーフィルタ及び光導波路部は、前記カラーフィルタ隔壁部中に前記側壁膜を介在させて形成されている固体撮像素子。
請求項１から１４のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光導波路部と前記受光部との間に設けられた反射防止膜をさらに備えている固体撮像素子。
請求項１５に記載の固体撮像素子において、
前記反射防止膜は、前記光導波路部の前記受光部に対向する面にのみ設けられている固体撮像素子。
請求項１から６及び１０から１４のいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光導波路部の前記受光部に対向する面と、前記光導波路部の側面と、前記カラーフィルタの側面とに跨って設けられた反射防止膜をさらに備えている固体撮像素子。