JP2017220620A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光導波路形成時に生じる段差を軽減する技術を提供する。【解決手段】複数の光電変換部１０５が配された撮像領域１０３及び光電変換部からの信号の処理回路が配された周辺領域１０４を含む半導体基板１０１の上に、撮像及び周辺領域を覆う第１絶縁体１１３ａと、領域の上に配される導電部材１１２ａ、１１２ｂを形成し、プラグ１１４を接続する接続部分は第１絶縁体の一部により覆われる工程と、複数の光電変換部に対応する複数の開口１１６を第１絶縁体に形成する工程と、第１絶縁体を覆う第２絶縁体１１３ｂを形成する工程と、第１絶縁体のうち接続部分を覆う一部が露出するように第２絶縁体を部分的に除去する工程と、第１、第２絶縁体を覆う第３絶縁体１１３ｃを形成する工程と、第２絶縁体が露出するように第１領域の上から第３絶縁体を部分的に除去する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。
光電変換部に入射する光量を増やすため光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及び特許文献２には、低屈折率の絶縁体に開口を形成し、この絶縁体の上に高屈折率の絶縁体を形成する。高屈折率の絶縁体のうち開口内に配された部分が光導波路のコアを構成する。高屈折率の絶縁体は、画素領域の上だけでなく、周辺領域の上にも形成される。周辺領域にプラグを形成する際に高屈折率の絶縁体が残っているとプラグを配するためのスルーホールの形成が困難になるので、特許文献１及び特許文献２では、高屈折率の絶縁体のうち周辺領域の上に配された部分を除去してからスルーホールを形成する。
特開２０１２−１６４９４５号公報 特開２０１４−０３６０３６号公報
特許文献１及び特許文献２では、高屈折率の絶縁体のうち周辺領域の上にある部分のみを除去するので、当該絶縁体の上面に段差が生じる。この段差に起因して、その後に形成される絶縁膜の上面の平坦化が不十分になったり、固体撮像装置が高背化したりすることがある。その結果、固体撮像装置で得られる画質が低下する。本発明は、光導波路を形成するための絶縁体の上面に生じる段差を軽減するための技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、固体撮像装置の製造方法であって、複数の光電変換部が配された第１領域及び前記複数の光電変換部からの信号を処理する回路が配された第２領域を含む半導体基板の上に第１絶縁体及び導電部材を形成する第１工程であって、前記第１絶縁体は前記第１領域及び前記第２領域を覆い、前記導電部材は少なくとも前記第２領域の上に配され、前記導電部材の上面のうちプラグを接続するための接続部分は前記第１絶縁体の一部により覆われる、第１工程と、前記複数の光電変換部に対応する複数の第１開口を前記第１絶縁体に形成する第２工程と、前記第２工程の後に、前記第１領域及び前記第２領域の上に第２絶縁体を形成する第３工程であって、前記第２絶縁体は前記第１絶縁体を覆い、前記第２絶縁体のうち前記第１開口の内部に形成された部分は導波路として機能する、第３工程と、前記第１絶縁体のうち前記接続部分を覆う前記一部が露出するように前記第２絶縁体を部分的に除去する第４工程と、前記第４工程の後に、前記第１領域及び前記第２領域の上に、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体を覆う第３絶縁体を形成する第５工程と、前記第２絶縁体が露出するように前記第１領域の上から前記第３絶縁体を部分的に除去する第６工程と、前記第６工程の後に、前記導電部材の前記接続部分を露出する第２開口を前記第１絶縁体及び前記第３絶縁体に形成する第７工程と、前記第２開口にプラグを形成する第８工程と、を含むことを特徴とする製造方法が提供される。
上記手段により、光導波路を形成するための絶縁体の上面に生じる段差を軽減するための技術が提供される。
一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 一部の実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する図。 固体撮像装置の製造方法の変形例を説明する図。 固体撮像装置の製造方法の変形例を説明する図。
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下の説明では、信号電荷が電子である場合について説明するが、信号電荷はホールであってもよい。信号電荷がホールである場合に、以下に説明する半導体領域の導電型は反対になる。
＜第１実施例＞
図面を用いて本発明に係る固体撮像装置の製造方法の第１実施例を説明する。図１〜図４は、本実施例の各工程における、固体撮像装置の断面構造の概略図である。各工程において、製造途中の固体撮像装置も固体撮像装置１００と呼ぶ。
まず、固体撮像装置１００の半導体基板１０１を準備する。半導体基板１０１は、固体撮像装置１００を構成する部材のうち半導体材料の部分である。例えば、半導体基板１０１は、半導体ウェハに対して公知の半導体製造プロセスにより半導体領域が形成されたものを含む。半導体材料として例えばシリコンが挙げられる。半導体材料と別の材料との界面が半導体基板１０１の主面１０２である。例えば、別の材料は、半導体基板１０１上に配されており半導体基板１０１の主面１０２と接している熱酸化膜（不図示）などである。
本実施例において、半導体基板１０１として公知の半導体基板を用いることができる。半導体基板１０１にＰ型半導体領域及びＮ型半導体領域が配される。半導体基板１０１は、複数の光電変換部が配された撮像領域１０３と、複数の光電変換部からの信号を処理する信号処理回路が配された周辺領域１０４とを含む。撮像領域１０３及び周辺領域１０４についての説明は後述する。
なお、本明細書において、主面１０２と平行な面を単に平面と呼ぶ。例えば、主面１０２のうち、後述する光電変換部が配された部分又はＭＯＳトランジスタのチャネルにおける部分を平面の基準としてもよい。また、本明細書において、平面と交差、例えば直交する面を単に断面と呼ぶ。
図１（ａ）に示される工程において、半導体基板１０１内に各半導体領域を形成し、半導体基板１０１の上にゲート電極及び多層配線を形成する。半導体基板１０１の撮像領域１０３には、光電変換部１０５、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）１０６、画素トランジスタ用のウェル１０７及びソース領域・ドレイン領域が形成される。光電変換部１０５は例えばフォトダイオードである。光電変換部１０５は半導体基板１０１に配されたＮ型半導体領域を含む。光電変換によって発生した電子が光電変換部１０５のＮ型半導体領域に収集される。ＦＤ１０６はＮ型半導体領域である。光電変換部１０５で発生した電子はＦＤ１０６に転送され、電圧に変換される。ＦＤ１０６は増幅部の入力ノードに電気的に接続される。これに代えて、ＦＤ１０６は信号出力線に電気的に接続されてもよい。本実施例では、ＦＤ１０６は増幅トランジスタのゲート電極１１０ｂにプラグ１１４を介して電気的に接続される。画素トランジスタ用のウェル１０７には、信号を増幅する増幅トランジスタや、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするリセットトランジスタなどのソース領域・ドレイン領域が形成される。
半導体基板１０１の周辺領域１０４には、周辺トランジスタ用のウェル１０８が形成される。周辺トランジスタ用のウェル１０８には、信号処理回路を構成する周辺トランジスタのソース領域・ドレイン領域が形成される。また、半導体基板１０１には、素子分離部１０９が形成されてもよい。素子分離部１０９は画素トランジスタ、または周辺トランジスタを他の素子と電気的に分離する。素子分離部１０９は、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）などである。
また、この工程において、転送ゲート電極１１０ａ、ゲート電極１１０ｂを形成する。転送ゲート電極１１０ａ、ゲート電極１１０ｂは、半導体基板１０１上に不図示の酸化膜を介して配される。転送ゲート電極１１０ａは光電変換部１０５とＦＤ１０６との間の電荷の転送を制御する。ゲート電極１１０ｂは画素トランジスタや周辺トランジスタのゲートである。
さらに、この工程において、半導体基板１０１上に保護層１１１を形成する。例えば保護層１１１はシリコン窒化膜である。また、保護層１１１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１１１は、後の工程で光電変換部に与えられるダメージを低減する機能と、反射防止の機能と、シリサイド工程における金属の拡散を防止する機能との少なくとも１つを有していてもよい。また、保護層１１１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１１７を形成する。エッチストップ部材１１７の面積は、その後に形成される開口１１６の底の面積より大きくてもよい。なお、保護層１１１及びエッチストップ部材１１７は形成されなくてもよい。本明細書において、特に断りがない限り、面積は主面１０２に平行な面における面積である。例えば、以下に説明するスルーホール１２５の面積とは、スルーホール１２５がある平面に投写された場合に当該平面でのスルーホール１２５が投写された領域の面積のことである。
続いて、半導体基板１０１の上に絶縁体及び導電部材を形成する。本実施例で、この絶縁体は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅ及び絶縁膜１１５によって構成され、撮像領域１０３及び周辺領域１０４を覆う。以下、この絶縁体を構成する複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅ及び絶縁膜１１５を単に層間絶縁膜１１３等と呼ぶ。また、導電部材は、第１配線層１１２ａ及び第２配線層１１２ｂによって構成され、少なくとも、撮像領域１０３の上に配された部分と周辺領域１０４の上に配された部分とを含む。本実施例では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。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１１３ａ〜１１３ｅとする。第１〜第５層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅは例えばプラズマＣＶＤによって形成され、それぞれの層間絶縁膜の膜厚は、例えば１２０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。第２配線層１１２ｂの上面は、後述するプラグ１２１を接続するための部分（以下、接続部分と呼ぶ）を含む。第２配線層１１２ｂの接続部分は、第５層間絶縁膜１１３ｅ及び絶縁膜１１５の一部により覆われている。
以下、半導体基板１０１の上に層間絶縁膜１１３等及び導電部材を形成する工程について具体的に説明する。まず、第１層間絶縁膜１１３ａを撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。必要に応じて、第１層間絶縁膜１１３ａ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１１３ａにはスルーホールが形成される。スルーホールには、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１１４が配される。プラグ１１４は導電性の材料で構成される。例えばプラグ１１４はタングステンである。
次に、第１層間絶縁膜１１３ａに対して半導体基板１０１とは反対側に第２層間絶縁膜１１３ｂを形成する。第２層間絶縁膜１１３ｂ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撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第２層間絶縁膜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１１３ｃ、第４層間絶縁膜１１３ｄを撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。ここで、第４層間絶縁膜１１３ｄ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１１３ｃ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撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第４層間絶縁膜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が得られる。なお、第３層間絶縁膜１１３ｃ、第４層間絶縁膜１１３ｄ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。
最後に第５層間絶縁膜１１３ｅを撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。必要に応じて、第５層間絶縁膜１１３ｅ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。
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１１３ａが形成された後に、第１配線層の材料となる金属膜を撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成する。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の配線パターンが得られる。その後、第２層間絶縁膜１１３ｂ、第３層間絶縁膜１１３ｃ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１１３ｄ及び第５層間絶縁膜１１３ｅを形成する。第３層間絶縁膜１１３ｃ、及び第５層間絶縁膜１１３ｅの半導体基板１０１とは反対側の面が平坦化されてもよい。
第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂは、半導体基板１０１の主面１０２を基準として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の導電部材は銅で形成される。導電部材は導電性の材料であれば銅以外の材料で形成されてもよい。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の導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とは層間絶縁膜１１３ｃによって互いに絶縁されている。なお、配線層の数は２層に限らず、配線層が単層であっても、３層以上であってもよい。
また、各層間絶縁膜の間には、エッチストップ膜と金属の拡散防止膜との少なくとも１つの機能を備える絶縁膜１１５が配されてもよい。本実施例では、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅがシリコン酸化膜である。シリコン酸化膜に対して、シリコン窒化膜がエッチストップ膜となる。絶縁膜１１５は、炭化シリコンや炭窒化シリコンで形成されてもよい。各絶縁膜１１５の膜厚は、約１０ｎｍ〜２００ｎｍであってもよい。なお、絶縁膜１１５は配されなくてもよい。
続いて、図１（ｂ）に示される工程において、層間絶縁膜１１３等に、複数の光電変換部１０５に対応する複数の開口１１６を形成する。開口１１６の形成は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅのうち第２配線層１１２ｂの接続部分の上にある部分は残すように行われる。まず、不図示のエッチング用のマスクパターンを層間絶縁膜１１３ｅに対して半導体基板１０１とは反対側に形成する。エッチング用のマスクパターンは開口１１６が配されるべき領域以外を覆う。言い換えれば、エッチング用のマスクパターンは開口１１６が配されるべき領域に開口を有する。エッチング用のマスクパターンは、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、エッチング用のマスクパターンをマスクとして、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅ及び絶縁膜１１５をエッチングする。これによって、開口１１６が形成される。また、条件の異なる複数回のエッチングによって、開口１１６を形成してもよい。エッチングの後に、エッチング用のマスクパターンを除去してもよい。
エッチストップ部材１１７が配された場合に、図１（ｂ）の工程において、エッチストップ部材１１７が露出するまでエッチングが行われてもよい。層間絶縁膜１１３ａをエッチングするエッチング条件において、エッチストップ部材１１７のエッチングレートは、層間絶縁膜１１３ａのエッチングレートよりも小さくてもよい。層間絶縁膜１１３ａがシリコン酸化膜である場合は、エッチストップ部材１１７としてシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を用いることができる。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１１７が露出するようにしてもよい。
開口１１６は、第１〜第５層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの一部のみを貫通していてもよい。層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅが有する凹みが開口１１６であってもよい。開口１１６の平面形状は、円形や四角形等の閉じたループである。これに代えて、開口１１６の平面形状が、複数の光電変換部１０５にわたって延在する溝のような形状であってもよい。つまり本明細書において、ある平面において層間絶縁膜１１３ｅの配されていない領域が、層間絶縁膜１１３ｅの配された領域に囲まれている、あるいは挟まれている場合に、層間絶縁膜１１３ｅは開口１１６を有するという。
開口１１６は、平面において開口１１６の少なくとも一部が光電変換部１０５と重なるように配される。すなわち、開口１１６及び光電変換部１０５を同一の平面に投写した場合に、当該同一の平面に開口１１６及び光電変換部１０５の両方が投写された領域が存在する。
本実施例においては、光電変換部１０５と重なった領域に開口１１６が形成され、周辺領域１０４の上には開口１１６が形成されない。これに代えて、周辺領域１０４の上に開口１１６が形成されてもよい。その場合に、撮像領域１０３の上に形成される開口１１６の密度が、周辺領域１０４の上に形成される開口１１６の密度よりも高くてもよい。開口１１６の密度は、単位面積あたりに配された開口１１６の数によって決めることができる。あるいは、開口１１６の密度は、単位面積あたりに開口１１６の占める面積の割合によって決めることができる。
続いて、図１（ｃ）〜図３（ａ）に示される一連の工程において、半導体基板１０１の撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に別の絶縁体を形成する。本実施例で、この絶縁体は、第１導波路部材１１８、第２導波路部材１２２及び低屈折率部材１２３によって構成される。以下、この絶縁体を構成する第１導波路部材１１８、第２導波路部材１２２及び低屈折率部材１２３を単に第１導波路部材１１８等と呼ぶ。低屈折率部材１２３の屈折率は、第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２の屈折率よりも低い。第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２の一部は開口１１６の内部に形成され、低屈折率部材１２３は開口１１６よりも上に形成される。第１導波路部材１１８等は層間絶縁膜１１３等を覆う。第１導波路部材１１８等の一部は開口１１６に入り込み、開口１１６の内部に形成された部分は光導波路として機能する。第１導波路部材１１８等は、層間絶縁膜１１３等とは異なる材料で構成されてもよい。例えば、第１導波路部材１１８等と層間絶縁膜１１３等とが互いに接する場合に、この界面の両側の材料が互いに異なっていてもよい。
以下、図１（ｃ）〜図３（ａ）に示される一連の工程について具体的に説明する。第１導波路部材１１８の形成は、ＣＶＤあるいはスパッタによる成膜や、ポリイミド系高分子に代表される有機材料の塗布によって行うことができる。なお、条件の異なる複数の工程で、第１導波路部材１１８を形成してもよい。例えば、最初の工程では、下地との密着性が高くなるような条件で第１導波路部材１１８を形成し、次の工程では、開口１１６内部の埋め込み性が高くなるような条件で第１導波路部材１１８を形成してもよい。あるいは、複数の異なる材料を順次形成することによって第１導波路部材１１８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、第１導波路部材１１８を形成してもよい。また、図１（ｂ）の工程で、エッチストップ部材１１７が露出するまで第１層間絶縁膜１１３ａがエッチングされた場合に、第１導波路部材１１８はエッチストップ部材１１７と接するように配される。
第１導波路部材１１８の材料は、層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの屈折率よりも高い材料であってもよい。層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅがシリコン酸化膜である場合に、第１導波路部材１１８の材料としては、シリコン窒化膜やポリイミド系の有機材料が挙げられる。シリコン窒化膜は屈折率が約２．０である。周囲のシリコン酸化膜の屈折率は約１．４である。そのため、スネルの法則に基づいて、第１導波路部材１１８と層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの界面において光が反射する。これによって、光を第１導波路部材１１８の内部に閉じ込めることができる。またシリコン窒化膜の水素含有量を多くすることが可能であり、水素供給効果によって半導体基板１０１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。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も優れている。第１導波路部材１１８の材料については、屈折率差などの光学特性と製造工程上の長所との兼ね合いを考慮して適宜選定されてもよい。
ここで、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅと開口１１６に配された第１導波路部材１１８との位置関係について説明する。ある平面において、第１導波路部材１１８が配された領域は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの配された領域に囲まれている、あるいは挟まれている。言い換えると、光電変換部１０５と開口１１６に配された第１導波路部材１１８とが並ぶ方向と交差する方向に沿って、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの第１部分、第１部分とは異なる第２部分、及び開口１１６に配された第１導波路部材１１８が並んでいる。光電変換部１０５と開口１１６に配された第１導波路部材１１８とが並ぶ方向と交差する方向は例えば半導体基板１０１の主面１０２と平行な方向である。
半導体基板１０１上の光電変換部１０５に重なる位置に第１導波路部材１１８の一部が配される。第１導波路部材１１８の当該部分の周囲には複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅが配される。第１導波路部材１１８を形成する材料の屈折率は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの屈折率より高くてもよい。このような屈折率の関係によって、第１導波路部材１１８に入射した光のうち、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅに漏れ出す光の量を低減することができる。そのため、第１導波路部材１１８の少なくとも一部が光電変換部１０５と重なって配されれば、光電変換部１０５に入射する光の量を増やすことができる。
第１導波路部材１１８の屈折率は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅよりも低くてもよい。第１導波路部材１１８に入射した光が周囲の絶縁体に漏れ出ない構成であれば第１導波路部材１１８は光導波路として機能する。例えば開口１１６の側壁に光を反射する反射部材が配され、開口１１６の他の部分に第１導波路部材１１８が埋め込まれた構成としてもよい。また、開口１１６に配された第１導波路部材１１８と複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの間にエアギャップがあってもよい。エアギャップは真空であってもよいし、気体が配されていてもよい。これらの場合、第１導波路部材１１８を構成する材料の屈折率と複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅを構成する材料の屈折率とは、どのような大小関係になっていてもよい。
本実施例では、第２配線層１１２ｂの導電部材の上に、第５層間絶縁膜１１３ｅとしてシリコン酸化膜が配される。そして、第５層間絶縁膜１１３ｅの上に、第１導波路部材１１８としてシリコン窒化膜が配される。これに代えて、第２配線層１１２ｂの導電部材の上に配される絶縁体は、シリコン酸化膜以外であってもよい。例えば、第２配線層１１２ｂの導電部材の上に炭化シリコン（ＳｉＣ）が形成され、ＳｉＣの上に第１導波路部材１１８としてシリコン窒化膜が形成されてもよい。導電部材の抵抗率に比べて、ＳｉＣの抵抗率は絶縁体として機能するのに十分なほど低い。
続いて、図２（ａ）に示される工程において、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分を除去する。まず、不図示のエッチングマスクを第１導波路部材１１８の上に形成する。エッチングマスクは、周辺領域１０４の上に開口を有する。次に第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分をエッチングによって除去する。
このとき、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分が所定の膜厚だけ残るようにエッチングされてもよい。このように周辺領域１０４の上に所定の膜厚だけ第１導波路部材１１８が存在することによって、エッチングが半導体基板側に与えるダメージを低減することができる。これに代えて、周辺領域１０４の上において第５層間絶縁膜１１３ｅが露出するまで第１導波路部材１１８を除去してもよい。
本実施例では、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配されたすべての部分をエッチングしている。言い換えると、周辺領域１０４の上にはエッチングマスクが配されていない。このように、エッチングする部分の面積が大きくてもよい。これに代えて、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分の一部のみをエッチングしてもよい。ここでの面積とは、平面における面積のことである。
また、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分を除去する方法は、エッチングに限られない。例えばリフトオフによって、第１導波路部材１１８の一部を除去してもよい。具体的には、第１導波路部材１１８を形成する前に、周辺領域１０４の上に下地膜を形成する。第１導波路部材１１８を形成した後に下地膜を除去することで、その上に配された第１導波路部材１１８の一部も同時に除去される。なお、この工程において、第１導波路部材１１８のうち撮像領域１０３の上に配された部分の一部が除去されてもよい。
図２（ｂ）で示される工程において、第１導波路部材１１８に対して半導体基板１０１とは反対側に第２導波路部材１２２を形成する。第２導波路部材１２２は撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に形成される。本実施例において、第１導波路部材１１８を形成する工程と、第２導波路部材１２２を形成する工程の違いは、両工程の間に第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に配された部分を除去する工程が行われることである。そのため、第１導波路部材１１８と同じ材料で第２導波路部材１２２を形成してもよい。さらに、第１導波路部材１１８を形成するときと同じ方法で第２導波路部材１２２を形成してもよい。これに代えて、第１導波路部材１１８とは異なる材料で第２導波路部材１２２を形成してもよし、第１導波路部材１１８の形成とは異なる方法で第２導波路部材１２２を形成してもよい。
本実施例では、第１導波路部材１１８と第２導波路部材１２２とは同じ材料で形成される。具体的に、第２導波路部材１２２は窒化シリコンで形成される。この場合に、ＣＶＤあるいはスパッタによって第２導波路部材１２２を形成することができる。これに代えて、ポリイミド系高分子に代表される有機材料の塗布によって第２導波路部材１２２を形成してもよい。
本実施例では、第１導波路部材１１８及び第２導波路部材をいずれもＣＶＤによって形成している。これらのプロセスの条件は、両者の間で異なってもよい。なお、条件の異なる複数の工程で、第２導波路部材１２２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第２導波路部材１２２を形成してもよい。
図２（ｃ）は、第２導波路部材１２２が形成された後の平坦化工程を示す。本実施例においては、ＣＭＰによって第１導波路部材１１８と第２導波路部材１２２との積層構造の上面を平坦化する。平坦化は公知の方法で行うことができる。例えば、研磨やエッチング等によって平坦化が行われてもよい。また、平坦化によって、第１導波路部材１１８、あるいは第２導波路部材よりも半導体基板１０１側にある部材が露出してもよい。本実施例においては、周辺領域１０４の上において、第２導波路部材１２２がすべて除去され、第１導波路部材１１８が露出している。一方、撮像領域１０３の上において、第２導波路部材１２２が残っている。これに代えて、周辺領域１０４の上に第２導波路部材１２２が残っていてもよい。
なお、図２（ｃ）の工程においては、第２導波路部材１２２のうち半導体基板１０１とは反対側の面が完全に平坦になる必要はない。平坦化を行う前の第２導波路部材１２２のうち半導体基板１０１とは反対側の面における段差が、平坦化の工程によって低減されればよい。例えば、周辺領域１０４の上において、平坦化された後の第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２を合わせた膜厚は、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であってもよい。また、撮像領域１０３の上のうち開口１１６が配されていない領域において、平坦化された後の第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２を合わせた膜厚は、５０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲であってもよい。なお、本実施例では平坦化の工程の際に第２導波路部材１２２のうち半導体基板１０１とは反対側の面が露出している。第２導波路部材１２２の上に別の部材が形成された場合は、当該別の部材の露出面が平坦化される。
図３（ａ）に示される工程において、低屈折率部材１２３を形成する。低屈折率部材１２３の屈折率は、低屈折率部材１２３よりも半導体基板１０１側に配され、かつ低屈折率部材１２３と接して配された部材の屈折率よりも低い。低屈折率部材１２３よりも半導体基板１０１側に配され、かつ低屈折率部材１２３と接して配された部材は、言い換えると、低屈折率部材１２３が形成される前の時点で、露出している部材である。本実施例では第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２が、この露出している部材に対応する。すなわち、本実施例では、第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２の屈折率よりも、低屈折率部材１２３の屈折率が低い。具体的には、低屈折率部材１２３はシリコン酸窒化膜で形成される。シリコン酸窒化膜の屈折率は約１．７２である。なお、低屈折率部材１２３は設けられなくてもよい。低屈折率部材１２３を設けない場合は、図３（ａ）の工程は省略できる。
続いて、図３（ｂ）に示される工程において、層間絶縁膜１１３等のうち第２配線層１１２ｂの接続部分を覆う部分が露出するように、第１導波路部材１１８等を部分的に除去する。周辺領域１０４の上から、第１導波路部材１１８等をすべて除去してもよい。具体的に、第５層間絶縁膜１１３ｅのうち第２配線層１１２ｂの接続部分を覆う部分が露出するように、第１導波路部材１１８及び低屈折率部材１２３の少なくとも一部を除去する。周辺領域１０４の上に第２導波路部材１２２の一部が残っている場合に、これも除去する。この工程では、第１導波路部材１１８等のうち、後述のプラグ１２１が配される位置にある部分と、プラグ１２１が配される位置から所定の距離以内の位置にある部分とを除去してもよい。所定の距離は、プラグ１２１の径に基づいて決定されてもよい。これに代えて、所定の距離は、半導体プロセスにおける重ね合わせ精度、最小設計寸法などに基づいて決定されてもよい。除去する方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、本実施例ではエッチングによって第１導波路部材１１８等のうち周辺領域１０４の上に形成された部分を除去している。なお、この工程において、第１導波路部材１１８等のうち撮像領域１０３の上に配された部分の一部が除去されてもよい。
図３（ｃ）に示される工程において、半導体基板１０１の撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に別の絶縁体を形成する。本実施例で、この絶縁体は、第６層間絶縁膜１２４によって構成される。第６層間絶縁膜１２４は、層間絶縁膜１１３等及び第１導波路部材１１８等を覆う。第６層間絶縁膜１２４は、第５層間絶縁膜１１３ｅと同じ材料で構成されてもよい。すなわち、層間絶縁膜１１３等と第６層間絶縁膜１２４とは同じ材料を含んでもよい。第６層間絶縁膜１２４は、例えば高密度プラズマＣＶＤ法などのプラズマを用いた成膜装置で形成される。
第６層間絶縁膜１２４のうち周辺領域１０４の上に配された部分の上面は、第１導波路部材１１８等のうち撮像領域１０３の上に配された部分の上面と同じ高さであってもよいし、これよりも高くてもよい。前述の工程で、第１導波路部材１１８等のうち周辺領域１０４の上に形成された部分の少なくとも一部を除去されている。そのため、第６層間絶縁膜１２４のうち周辺領域１０４の上に配された部分の上面は、第６層間絶縁膜１２４のうち撮像領域１０３の上に配された部分の上面よりも低い。
続いて、図４（ａ）に示すように、第１導波路部材１１８等が露出するように、撮像領域１０３の上から第６層間絶縁膜１２４を部分的に除去する。具体的に、低屈折率部材１２３が露出するように、撮像領域１０３の上から第６層間絶縁膜１２４を除去する。この工程において、撮像領域１０３の上から第６層間絶縁膜１２４をすべて除去してもよいし、一部のみを除去してもよい。上述の第６層間絶縁膜１２４の除去は、レジストエッチバック法やＣＭＰ法、あるいはフォトリソグラフィを用いたパターニングによって行われてもよい。これに代えて、図３（ｂ）の工程で使用したフォトマスクでネガ型レジストを用いてフォトリソグラフィをさせてプラズマエッチングで除去してもよい。上述の第６層間絶縁膜１２４の除去がエッチングで行われる場合に、低屈折率部材１２３をエッチングストップ層として使用してもよい。
第６層間絶縁膜１２４のうち周辺領域１０４の上に配された部分の上面が、第１導波路部材１１８等のうち撮像領域１０３の上に配された部分の上面よりも高い場合に、第６層間絶縁膜１２４のうち周辺領域１０４の上に配された部分の上側を除去してもよい。この上側の除去は、第６層間絶縁膜１２４のうち周辺領域１０４の上に配された部分の上面と、第１導波路部材１１８等のうち撮像領域１０３の上に配された部分の上面との高さの差が低減するように行われてもよい。
続いて、第２配線層１１２ｂの接続部分を露出するスルーホール１２５（開口）を、層間絶縁膜１１３等及び第１導波路部材１１８等に形成する。スルーホール１２５は例えば、第５層間絶縁膜１１３ｅ、絶縁膜１１５及び第６層間絶縁膜１２４をエッチングすることによって形成される。スルーホール１２５の面積は、第１導波路部材１１８等のうち図３（ｂ）の工程で除去された部分の面積よりも小さくてもよい。
図４（ｂ）に示される工程において、プラグ１２１、第３配線層１２１ｃ、及び層内レンズ１２０を形成する。まず、スルーホール１２５にプラグ１２１を形成する。プラグ１２１は第２配線層１１２ｂの所定の導電部材と第３配線層１２１ｃの所定の導電部材とを電気的に接続する。プラグ１２１は例えばタングステンで構成される。プラグ１２１を構成する材料は、導電性の材料であればよい。
次に、第３配線層１２１ｃを形成する。本実施例では、第３配線層１２１ｃの導電部材はアルミで構成される。なお、第３配線層１２１ｃを形成する方法は、第１配線層１１２ａまたは第１配線層１１２ｂを形成する工程で説明した方法が適宜用いられる。第３配線層１２１ｃの導電部材は、アルミ以外の金属で構成されてもよい。
また、この工程では層内レンズ１２０を形成する。層内レンズ１２０は光電変換部１０５に対応して配される。層内レンズ１２０を形成するために、まず、半導体基板１０１の撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に、第１導波路部材１１８等（具体的に、低屈折率部材１２３）に接する絶縁体を形成する。本実施例で、この絶縁体はプラズマＣＶＤ等によって形成されたシリコン窒化膜で構成される。その後、複数の開口１１６に対応する位置において、このシリコン窒化膜の上面をプラズマエッチング等によってレンズ状に（球面形状を形成するように）加工することによって層内レンズ１２０が形成される。本実施例では、層内レンズ１２０を形成する材料が周辺領域１０４の上にも配される。しかし、層内レンズ１２０を形成する材料が撮像領域１０３の上のみに配されてもよい。層内レンズ１２０を形成する材料の屈折率は、低屈折率部材１２３の屈折率よりも高くてもよい。その後、ファイナルアロイを１０分以上行う。ファイナルアロイの温度は４００℃以上であってもよい。
図４（ｃ）に示される工程において、第８絶縁膜１２６、カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂ、マイクロレンズ１２８を形成する。まず、層内レンズ１２０に対して半導体基板１０１とは反対側に第８絶縁膜１２６を形成する。第８絶縁膜１２６は例えば有機材料で形成される。必要に応じて第８絶縁膜１２６の半導体基板１０１とは反対側の面は平坦化される。例えば、第８絶縁膜１２６を構成する有機材料を塗布することによって、半導体基板１０１とは反対側の面が平坦化された第８絶縁膜１２６を形成することができる。
次にカラーフィルター１２７ａ、１２７ｂを形成する。カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂは光電変換部１０５に対応して配される。カラーフィルター１２７ａを透過する光の波長と、カラーフィルター１２７ｂを透過する光の波長は異なってもよい。続いて、カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂに対して半導体基板１０１とは反対側にマイクロレンズ１２８を形成する。マイクロレンズ１２８を形成する方法は公知の方法を用いることができる。
図５は、本実施例の固体撮像装置１００の平面構造を示す概略図である。図５の直線ＡＢに沿った断面が、図１〜図４に示されている。図５において、固体撮像装置１００は、撮像領域１０３と、周辺領域１０４を備える。撮像領域１０３は、受光領域１０３ａ、遮光領域１０３ｂを含んでいてもよい。撮像領域１０３には、複数の画素が２次元状に配される。遮光領域１０３ｂに配された画素の光電変換部は遮光される。このような画素からの信号は、黒レベルの基準として使用されうる。
周辺領域１０４は、撮像領域１０３以外の領域である。本実施例おいて、周辺領域１０４には、垂直走査回路３０２、水平走査回路３０３、列アンプ３０４、列ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）３０５、メモリ３０６、タイミングジェネレータ３０７、複数のパッド３０８が配される。これらの回路は、画素からの信号を処理するための回路である。なお、上述の回路の一部が配されていなくてもよい。
本実施例において、第１導波路部材１１８、第２導波路部材１２２及び低屈折率部材１２３が除去される領域は、図５において点線より外側の領域３０１である。一例では、第１導波路部材１１８、第２導波路部材１２２及び低屈折率部材１２３の、少なくともスルーホール１２５が形成される領域から所定の距離までに配された部分が除去される。
また、第１導波路部材１１８の誘電率が第５層間絶縁膜１１３ｅの誘電率よりも高い場合に、図５が示す通り、周辺領域１０４の大部分が領域３０１であってもよい。さらには、周辺領域１０４の全面が領域３０１であってもよい。誘電率の高い第１導波路部材１１８の大部分を除去することによって、配線間の寄生容量を低減できる。
本実施例の製造方法によれば、同じ材料で形成された第５層間絶縁膜１１３ｅと第６層間絶縁膜１２４とが互いに接しているので、プラグ１２１を配するためのスルーホール１２５を形成することが容易になる。さらに、第６層間絶縁膜１２４のうち撮像領域１０３の上に配された部分を除去することによって、層内レンズ１２０を形成する前に撮像領域１０３と周辺領域１０４との間の段差を低減できる。
＜第２実施例＞
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の第２実施例について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７において、図１〜図５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。第１実施例において第１導波路部材１１８、第２導波路部材１２２及び低屈折率部材１２３により構成された絶縁体は、第２実施例において第１導波路部材１１８のみによって構成される。
図６（ａ）は、第１実施例の図１（ｃ）で示される工程と同じ工程を示している。つまり、図６（ａ）は、開口１１６が形成された複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの上に第１導波路部材１１８が形成された状態を示している。本実施例の製造方法における図６（ａ）までの工程は、第１実施例の図１（ａ）〜図１（ｃ）の工程と同様である。
図６（ｂ）の工程では、第１導波路部材１１８のうち半導体基板１０１とは反対側の面を平坦化する。第１導波路部材１１８の平坦化は、例えばＣＭＰや研磨、エッチングによって行われる。本実施例ではＣＭＰによって平坦化が行われる。
なお、図６（ｂ）の工程においては、第１導波路部材１１８のうち半導体基板１０１とは反対側の面が完全に平坦になる必要はない。平坦化を行う前の第１導波路部材１１８のうち半導体基板１０１とは反対側の面における段差が、平坦化の工程によって低減されればよい。例えば、周辺領域１０４の上において、平坦化された後の第１導波路部材１１８の膜厚は、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であってもよい。また、撮像領域１０３の上のうち開口１１６が配されていない領域において、平坦化された後の第１導波路部材１１８の膜厚は、５０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲であってもよい。
なお、本実施例では平坦化の工程の際に第１導波路部材１１８のうち半導体基板１０１とは反対側の面が露出している。第１導波路部材１１８の上に別の部材が形成された場合は、当該別の部材の露出面が平坦化される。
図６（ｃ）の工程では、第１導波路部材１１８が平坦化された後に、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４の上に形成された部分を除去する工程を行う。この工程では、第１導波路部材１１８のうちプラグ１２１が配される位置、及びプラグ１２１が配される位置から所定の距離以内に配された部分を除去してもよい。
図７（ａ）以降の工程は、第１実施例の図３（ｃ）以降の工程と同様であってもよいので、説明を省略する。
＜第１変形例＞
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の上述の第２実施例の第１変形例について、図８を用いて説明する。第２実施例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。第２実施例では、第１導波路部材１１８を形成した後に、図６（ｂ）で示される平坦化の工程を行った。本変形例では、図７（ａ）に示されるように、平坦化された第１導波路部材１１８の上に絶縁膜８０１を形成する。絶縁膜８０１は、開口１１６のうち第１導波路部材１１８が埋め込まれていない部分を埋め込むために形成されてもよい。この場合に、絶縁膜８０１は第１導波路部材１１８と同じ材料で構成されてもよい。また、絶縁膜８０１は第１実施例の低屈折率部材１２３と同様の機能を有していてもよいし、他の機能を有してもよい。
図８（ｂ）の工程で、第１導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の上に形成された部分、及び絶縁膜８０１のうち周辺領域１０４の上に形成された部分を除去する。特にこの工程では、第１導波路部材１１８及び絶縁膜８０１のうちプラグ１２１が配される位置、及びプラグ１２１が配される位置から所定の距離以内に配された部分を除去する。除去する方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、本実施例ではエッチングによって第１導波路部材１１８及び絶縁膜８０１のうち周辺領域１０４の上に形成された部分を除去している。
図８（ｃ）の工程では、図７（ａ）と同様に第７層間絶縁膜１２４を形成する。以降の工程は第２実施例と同様であってもよいので、説明を省略する。
＜第２変形例＞
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の上述の第１及び第２実施例の第２変形例について、図９（ａ）を用いて説明する。以下では第２実施例を元に第２変形例を説明するが、第１実施例にも同様に第２変形例を適用可能である。第２実施例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。
本変形例において、撮像領域１０３は受光領域（有効画素領域）１０３ａ及び遮光領域（オプティカルブラック画素領域）１０３ｂを含む。受光領域１０３ａに配された光電変換部１０５ａ及び遮光領域１０３ｂに配された光電変換部１０５ｂの各々に対応して、開口１１６が形成され、開口１１６の内部に第１導波路部材１１８が形成される。つまり、光電変換部１０５ａ及び光電変換部１０５ｂのそれぞれに光導波路が形成される。
遮光領域１０３ｂの上には、遮光部材９０１が配される。遮光部材９０１は第１導波路部材１１８に対して半導体基板１０１とは反対側に配される。遮光部材９０１によって、光電変換部１０５ｂに入射する光の少なくとも一部が遮られる。遮光部材９０１によって、光電変換部１０５ｂに入射する光の全部が遮られることもあるし、斜めに入射した光等が遮光領域１０３ｂの上に配された光電変換部１０５ｂに入射することもある。遮光部材９０１は、撮像領域１０３の全面に一様な量の光が照射された場合に、光電変換部１０５ａに入射する光の量に比べて、光電変換部１０５ｂに入射する光の量を低減する機能を有する。
本変形例において、遮光部材９０１はアルミによって構成される。遮光部材９０１は第３配線層１２１ｃに含まれてもよい。すなわち、遮光部材９０１が第３配線層１２１ｃに含まれる導電部材と同じ材料で構成されてもよい。製造方法の観点から、第３配線層１２１ｃに含まれる導電部材を形成する際に、同時に遮光部材９０１を形成してもよい。遮光部材９０１は他の方法で形成されてもよい。
本変形例において、第１導波路部材１１８のうち、プラグ１２１が配される位置、及びプラグ１２１が配される位置から所定の距離以内の領域にある部分が少なくとも除去される。しかし、第１導波路部材１１８のうち遮光領域１０３ｂの上に配された部分は除去されない。第１導波路部材１１８のうち遮光領域１０３ｂの上に配された部分が除去されない構成は一つの実施例であって、第１導波路部材１１８のうち遮光領域１０３ｂの上に配された部分が除去されてもよい。
＜第３変形例＞
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の上述の第１及び第２実施例の第３変形例について、図９（ｂ）を用いて説明する。以下では第２実施例を元に第３変形例を説明するが、第１実施例にも同様に第３変形例を適用可能である。第２実施例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。
本変形例において、層内レンズ１２０を形成した後に、層内レンズ１２０を構成する絶縁体の上に絶縁体９０２を形成する。絶縁体９０２は、例えば酸窒化シリコンで構成され、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成される。絶縁体９０２の屈折率は、層内レンズ１２０の屈折率よりも低くてもよい。その後、絶縁体９０２のうち第３配線層１２１ｃの上部に開口を形成する。絶縁体９０２は、層内レンズ１２０の反射防止膜として機能しうる。
＜第４変形例＞
本発明に係る固体撮像装置の製造方法の上述の第１及び第２実施例の第４変形例について、図９（ｃ）を用いて説明する。以下では第２実施例を元に第４変形例を説明するが、第１実施例にも同様に第４変形例を適用可能である。第２実施例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。
本変形例において、スルーホール１２５を形成した後に、撮像領域１０３及び周辺領域１０４の上に絶縁体９０３を形成する。絶縁体９０３は、例えば酸窒化シリコンで構成され、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成される。その後、第２実施例と同様にして層内レンズ１２０を形成する。絶縁体９０２の屈折率は、層内レンズ１２０の屈折率よりも低く、第１導波路部材１１８の屈折率よりも高くてもよい。このような屈折率を有することによって、絶縁体９０２は層内レンズ１２０と第１導波路部材１１８との間の光反射防止膜として機能する。
第１実施例又は第２実施例に対して第１変形例から第４変形例の１つのみを適用してもよいし、２つ以上を組み合して適用してもよい。
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、この固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に有する装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末、自動車等）も含まれる。また、カメラはたとえばカメラヘッドなどのモジュール部品であってもよい。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、固体撮像装置からで得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのＡ／Ｄ変換器を、固体撮像装置の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。
１００ 固体撮像装置、１０１ 半導体基板、１０３ 撮像領域、１０４ 周辺領域、１０５ 光電変換部、１１２ａ 第１配線層、１１２ｂ 第２配線層、１２１ｃ 第３配線層、１１３ａ〜１１３ｅ 第１〜第５層間絶縁膜、１１４ プラグ、１１６ 開口、１１８ 第１導波路部材、１１９ 第６層間絶縁膜、１２１ プラグ、１２５ スルーホール、１２４ 第６層間絶縁膜

Claims (17)

  1. 固体撮像装置の製造方法であって、
    複数の光電変換部が配された第１領域及び前記複数の光電変換部からの信号を処理する回路が配された第２領域を含む半導体基板の上に第１絶縁体及び導電部材を形成する第１工程であって、前記第１絶縁体は前記第１領域及び前記第２領域を覆い、前記導電部材は少なくとも前記第２領域の上に配され、前記導電部材の上面のうちプラグを接続するための接続部分は前記第１絶縁体の一部により覆われる、第１工程と、
    前記複数の光電変換部に対応する複数の第１開口を前記第１絶縁体に形成する第２工程と、
    前記第２工程の後に、前記第１領域及び前記第２領域の上に第２絶縁体を形成する第３工程であって、前記第２絶縁体は前記第１絶縁体を覆い、前記第２絶縁体のうち前記第１開口の内部に形成された部分は導波路として機能する、第３工程と、
    前記第１絶縁体のうち前記接続部分を覆う前記一部が露出するように前記第２絶縁体を部分的に除去する第４工程と、
    前記第４工程の後に、前記第１領域及び前記第２領域の上に、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体を覆う第３絶縁体を形成する第５工程と、
    前記第２絶縁体が露出するように前記第１領域の上から前記第３絶縁体を部分的に除去する第６工程と、
    前記第６工程の後に、前記導電部材の前記接続部分を露出する第２開口を前記第１絶縁体及び前記第３絶縁体に形成する第７工程と、
    前記第２開口にプラグを形成する第８工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
  2. 前記第５工程において、前記第３絶縁体のうち前記第２領域の上に配された部分の上面が前記第２絶縁体のうち前記第１領域の上に配された部分の上面よりも高くなるように前記第３絶縁体を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 第７工程において、前記第３絶縁体のうち前記第２領域の上に配された部分の上面と前記第２絶縁体のうち前記第１領域の上に配された部分の上面との高さの差が低減するように、前記第２絶縁体のうち前記第１領域の上に配された部分の上側を除去することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
  4. 前記第８工程の後に、前記第１領域の上に前記第２絶縁体に接する第４絶縁体を形成する第９工程を更に有し、
    前記第４絶縁体は、前記第２絶縁体よりも高い屈折率を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
  5. 前記複数の第１開口に対応する位置において前記第４絶縁体の上面をレンズ状に加工する工程を更に有することを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
  6. 前記第４絶縁体をレンズ状に加工した後に、前記第４絶縁体の上に第５絶縁体を形成する工程を更に有し、
    前記第５絶縁体は、前記第４絶縁体よりも低い屈折率を有することを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
  7. 前記第８工程と前記第９工程との間に、前記第１領域の上に第６絶縁体を形成する工程を更に有し、
    前記第６絶縁体は、前記第２絶縁体よりも高く、前記第４絶縁体よりも低い屈折率を有することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
  8. 前記第６工程において、前記第２絶縁体をエッチングストップ層として使用するエッチングによって前記第１領域の上から前記第３絶縁体を除去することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法。
  9. 前記第７工程において、前記第１領域の上から前記第３絶縁体をすべて除去することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
  10. 前記第４工程において、前記第２領域の上から前記第２絶縁体をすべて除去することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
  11. 第２絶縁体は、前記第１絶縁体とは異なる材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の製造方法。
  12. 前記第１絶縁体と前記第３絶縁体とは同じ材料を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の製造方法。
  13. 前記第２開口の面積は、前記第４工程において除去される前記第２絶縁体の前記少なくとも一部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の製造方法。
  14. 前記第２絶縁体は、第１層と、前記第１層の上に配され、前記第１層より低い屈折率を有する第２層とを少なくとも含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の製造方法。
  15. 前記第１層は前記第１開口の内部に形成され、
    前記第２層は前記第１開口よりも上に形成されることを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
  16. 前記第１層は窒化シリコンで構成され、前記第２層は酸窒化シリコンで構成されることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
  17. 前記第３工程は、第１層を形成する工程と、前記第１層の上に前記第１層と同じ材料の第３層とを形成する工程と、前記第１層と前記第３層との積層構造の上面を平坦化する工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の製造方法。
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