JP6161295B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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政樹 栗原
大輔 下山
大輔 下山
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Description

本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像装置（固体撮像素子）及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device (solid-state imaging device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor and a manufacturing method thereof.

固体撮像装置には、受光部への集光効率を高めるための技術、特に入射角度が急峻な光をより効率よく集光させる技術が望まれている。例えば、近年、受光部の周囲に相当する領域に中空部を形成し、中空部界面の反射を利用して、受光部への集光効率を高める構造を有する固体撮像装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。   The solid-state imaging device is desired to have a technique for increasing the light collection efficiency to the light receiving unit, particularly a technique for collecting light with a steep incident angle more efficiently. For example, in recent years, a solid-state imaging device having a structure in which a hollow portion is formed in a region corresponding to the periphery of the light receiving portion and the light collection portion is enhanced by using reflection at the interface of the hollow portion has been proposed ( For example, see Patent Document 1 below).

具体的に、下記の特許文献１には、各受光部の上方に当該各受光部に対応して設けられた各カラーフィルタ層の間に、上述した中空部を形成する技術が開示されている。
より詳細に、下記の特許文献１では、上述した中空部の形成に関して、まず、カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、当該感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、感光性樹脂層からなるフォトレジストを形成する。その後、当該フォトレジストをマスクとしたエッチングを行うことによってカラーフィルタ形成用膜に溝を形成して、複数のカラーフィルタ層を形成するとともに各カラーフィルタ層の間に中空部を形成している。 Specifically, Patent Document 1 below discloses a technique for forming the above-described hollow portion between each color filter layer provided corresponding to each light receiving portion above each light receiving portion. .
More specifically, in Patent Document 1 below, regarding the formation of the hollow portion described above, first, a photosensitive resin layer is formed on the color filter forming film, and selective exposure is performed on the photosensitive resin layer. By performing, the photoresist which consists of a photosensitive resin layer is formed. Thereafter, etching is performed using the photoresist as a mask to form grooves in the color filter forming film to form a plurality of color filter layers and to form hollow portions between the color filter layers.

特開２００６−２９５１２５号公報JP 2006-295125 A

しかしながら、フォトレジストの露光限界（即ちフォトレジストを現像する際の最小パターンによる制約）により、フォトレジストの開口幅を狭くするのにも限度があり、上述した特許文献１の手法では、各カラーフィルタ層の間に形成する中空部の幅を狭くするのにも限界があった。例えば、上述した特許文献１の手法では、幅が０．１μｍ程度の中空部を形成することは困難である。このように、各カラーフィルタ層の間に形成する中空部の幅を狭くすることが困難であると、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積が小さくなって、受光部による光検出感度の低下が懸念される。   However, there is a limit to narrowing the opening width of the photoresist due to the exposure limit of the photoresist (that is, the restriction due to the minimum pattern when developing the photoresist). There is a limit to narrowing the width of the hollow portion formed between the layers. For example, it is difficult to form a hollow portion having a width of about 0.1 μm by the method of Patent Document 1 described above. Thus, if it is difficult to reduce the width of the hollow portion formed between the color filter layers, the area occupied by the color filter layer per pixel is reduced, and the light detection sensitivity of the light receiving portion is reduced. Is concerned.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する際に、より狭い幅の中空部の形成を実現する固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and a solid-state imaging device that realizes the formation of a hollow portion having a narrower width when a hollow portion is formed between the color filter layers, and its manufacture. It aims to provide a method.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応し、互いに接する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、前記複数のカラーフィルタ層の上方に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストの前記開口の側面に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォールを形成する工程と、少なくとも前記サイドウォールをマスクとしたエッチングにより、前記各カラーフィルタ層の境界部分を除去し、前記複数の各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する工程と、前記中空部を形成する工程の後に残存した前記開口を有するフォトレジストの上に、平坦化層を形成する工程と、を含む。
本発明の固体撮像装置は、半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置であって、前記半導体基板の上方に形成され、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に形成されたフォトレジストと、前記フォトレジストの側面に、一方側の端が接して形成されたサイドウォールと、前記フォトレジストおよび前記サイドウォールの上に形成された平坦化層と、を含み、前記各カラーフィルタ層の間には中空部が形成されており、前記中空部は、前記サイドウォールにおける前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of light receiving units are provided on an upper surface of a semiconductor substrate, and each light receiving unit in the plurality of light receiving units is provided above the semiconductor substrate. A step of forming a plurality of color filter layers in contact with each other, and a step of forming a photoresist having an opening in a region above the boundary portion of each color filter layer above the plurality of color filter layers; The step of forming a sidewall on the side surface of the opening of the photoresist that does not cover the upper region of the boundary portion of each color filter layer, and at least the boundary of each color filter layer by etching using the sidewall as a mask remove portions, and forming a hollow portion between the plurality of color filter layers, remaining after the step of forming the hollow portion On the photoresist having the opening was, and forming a planarization layer.
The solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device in which a plurality of light receiving portions are provided on the upper surface of a semiconductor substrate, the plurality of light receiving portions formed above the semiconductor substrate and corresponding to each light receiving portion in the plurality of light receiving portions. A color filter layer, a photoresist formed above each color filter layer in the plurality of color filter layers, a side wall formed on one side of the side surface of the photoresist, and a side wall of the photoresist; And a flattening layer formed on the sidewall, and a hollow portion is formed between the color filter layers, and the hollow portion is an end of the one side of the sidewall. Is formed in alignment with the other end opposite to.

本発明によれば、各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する際に、より狭い幅の中空部の形成を実現することができる。これにより、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部による光検出感度を向上させることが可能となる。   According to the present invention, when a hollow portion is formed between the color filter layers, a hollow portion having a narrower width can be realized. As a result, the area occupied by the color filter layer per pixel can be increased, and the light detection sensitivity of the light receiving section can be improved.

本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the solid-state imaging device (solid-state image sensor) which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the solid-state imaging device (solid-state image sensor) which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the solid-state imaging device (solid-state image sensor) which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the solid-state imaging device (solid-state image sensor) which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。   Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。 (First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device (solid-state imaging device) according to the first embodiment of the present invention.

まず、図１（Ａ）について説明する。
始めに、半導体基板ＳＢの表面（上面）に、例えば２次元行列状に複数の受光部１を形成する。ここで、半導体基板ＳＢは、例えばシリコン基板であり、受光部１は、例えば光電変換素子（フォトダイオード）である。
次いで、半導体基板ＳＢの上面上に、多層配線構造ＭＩを形成する。この多層配線構造ＭＩは、例えば、半導体基板ＳＢの上面上に、第１の層間絶縁層３ａ、第１の配線層２ａ、第２の層間絶縁層３ｂ、第２の配線層２ｂ、第３の層間絶縁層３ｃ、第３の配線層２ｃ、及び、第４の層間絶縁層３ｄを順次形成することで作製される。また、図１（Ａ）に示す例では、第４の層間絶縁層３ｄの上面は平坦化されているが、平坦化されていなくてもよい。即ち、第４の層間絶縁層３ｄの上面は凸凹でもかまわない。ここで、第１の層間絶縁層３ａ〜第４の層間絶縁層３ｄをまとめて「層間絶縁層３」とし、第１の配線層２ａ〜第３の配線層２ｃをまとめて「配線層２」とする。また、配線層２は、いわゆるダマシン法（下地の層間絶縁層３に溝を形成し、当該溝に配線層２となる金属層を埋め込む方法）によって形成されても、いわゆるエッチング法（下地の層間絶縁層３上に金属層を形成した後、当該金属層をエッチングによりパターン形成する手法）によって形成されてもよい。また、層間絶縁層３は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物或いはシリコン酸窒化物の無機材料で形成されている。本実施形態においては、層間絶縁層３は、シリコン酸化物で形成されているものとする。
次いで、多層配線構造ＭＩ上に、第１の平坦化層４を形成する。この第１の平坦化層４は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、第１の平坦化層４の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。ここで、各カラーフィルタ層５〜７は、各受光部１の上方に各受光部１に対応して設けられており、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。ここでは、各カラーフィルタ層５〜７は、図１（Ａ）に示すように、接して形成される。また、図１（Ａ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ層の種類に関しては、いわゆる原色系のカラーフィルタ層であってもよいし、いわゆる補色系のカラーフィルタ層であってもよい。また、カラーフィルタ層の配列に関しては、図１に示す態様に限定されるものではなく、例えばベイヤー配列等の配列であってもよい。
次いで、各カラーフィルタ層５〜７の上面上に、第２の平坦化層８を形成する。この第２の平坦化層８は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。 First, FIG. 1A will be described.
First, a plurality of light receiving portions 1 are formed on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate SB, for example, in a two-dimensional matrix. Here, the semiconductor substrate SB is, for example, a silicon substrate, and the light receiving unit 1 is, for example, a photoelectric conversion element (photodiode).
Next, a multilayer wiring structure MI is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB. For example, the multilayer wiring structure MI includes a first interlayer insulating layer 3a, a first wiring layer 2a, a second interlayer insulating layer 3b, a second wiring layer 2b, a third layer on the upper surface of the semiconductor substrate SB. The interlayer insulating layer 3c, the third wiring layer 2c, and the fourth interlayer insulating layer 3d are sequentially formed. In the example shown in FIG. 1A, the upper surface of the fourth interlayer insulating layer 3d is flattened, but may not be flattened. That is, the upper surface of the fourth interlayer insulating layer 3d may be uneven. Here, the first interlayer insulating layer 3a to the fourth interlayer insulating layer 3d are collectively referred to as “interlayer insulating layer 3”, and the first wiring layer 2a to the third wiring layer 2c are collectively referred to as “wiring layer 2”. And Even if the wiring layer 2 is formed by a so-called damascene method (a method in which a groove is formed in the underlying interlayer insulating layer 3 and a metal layer to be the wiring layer 2 is embedded in the groove), a so-called etching method (an underlying interlayer is used). After forming a metal layer on the insulating layer 3, it may be formed by a method of patterning the metal layer by etching. The interlayer insulating layer 3 is formed of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride, for example. In the present embodiment, it is assumed that the interlayer insulating layer 3 is formed of silicon oxide.
Next, the first planarization layer 4 is formed on the multilayer wiring structure MI. The first planarizing layer 4 is made of, for example, an acrylic resin organic material.
Next, a first color filter layer 5, a second color filter layer 6, and a third color filter layer, which are a plurality of color filter layers, are formed on the upper surface of the first planarization layer 4 using a photolithography method. A color filter layer 7 is formed. Here, each of the color filter layers 5 to 7 is provided above each light receiving portion 1 so as to correspond to each light receiving portion 1, and is formed of, for example, an acrylic resin-based organic material. Here, the color filter layers 5 to 7 are formed in contact with each other as shown in FIG. In the example shown in FIG. 1A, the color filter layers 5 to 7 are formed with substantially the same film thickness, but may be formed with different film thicknesses. The type of the color filter layer may be a so-called primary color filter layer or a so-called complementary color filter layer. Further, the arrangement of the color filter layers is not limited to the mode shown in FIG. 1 and may be an arrangement such as a Bayer arrangement.
Next, the second planarizing layer 8 is formed on the upper surfaces of the color filter layers 5 to 7. The second planarization layer 8 is made of, for example, an acrylic resin organic material.

続いて、図１（Ｂ）に示すように、第２の平坦化層８の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト９を形成する。ここで、フォトレジスト９は、例えば、２００℃以上の耐熱材料からなる。また、フォトレジスト９は、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光の透過率が８０％以上の材料からなる。   Subsequently, as shown in FIG. 1B, a photo having an opening on the upper surface of the second planarizing layer 8 in the upper region of the boundary portion between the color filter layers 5 to 7 by using a photolithography method. A resist 9 is formed. Here, the photoresist 9 is made of a heat-resistant material at 200 ° C. or higher, for example. The photoresist 9 is made of, for example, a material having a light transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 nm to 700 nm.

続いて、図１（Ｃ）に示すように、フォトレジスト９の上面及び側面を含む全面に、例えばＣＶＤ法を用いて、酸化膜層１０を成膜する。この酸化膜層１０は、例えばシリコン酸化物で形成されており、また、その成膜温度は、２００℃程度である。   Subsequently, as shown in FIG. 1C, an oxide film layer 10 is formed on the entire surface including the upper surface and side surfaces of the photoresist 9 by using, for example, a CVD method. The oxide film layer 10 is made of, for example, silicon oxide, and the film formation temperature is about 200 ° C.

続いて、図１（Ｄ）に示すように、酸化膜層１０に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、当該酸化膜層をフォトレジスト９の側面（側壁）に残して当該酸化膜層からなるサイドウォール１１を形成する。この際、サイドウォール１１は、図１（Ｄ）に示すように、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域を覆わないように形成される。また、酸化膜層１０をエッチバックする際に用いるガスは、例えばＣＦ4とＡｒであり、その流量は、それぞれ、例えば１２［ｓｃｃｍ］と４００［ｓｃｃｍ］である。なお、図１に示す例では、酸化膜層１０をフォトレジスト９の側面（側壁）にのみ残してサイドウォール１１を形成する例が示されているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、酸化膜層１０をフォトレジスト９の側面（側壁）に残してサイドウォール１１を形成するとともに、酸化膜層１０をフォトレジスト９の上面にも残すようにしてもよい。このように酸化膜層１０をフォトレジスト９の上面にも残すことで、後工程である図１（Ｅ）に示すエッチング工程において、エッチングレートの選択比から、各カラーフィルタ層５〜７の間のみに確実に中空部（エアーギャップ）１２を形成することが可能となる。 Subsequently, as shown in FIG. 1D, the oxide film layer 10 is etched back by anisotropic dry etching, leaving the oxide film layer on the side surface (side wall) of the photoresist 9. A sidewall 11 made of an oxide film layer is formed. At this time, as shown in FIG. 1D, the sidewall 11 is formed so as not to cover the upper region of the boundary portion between the color filter layers 5 to 7. Further, gases used for etching back the oxide film layer 10 are, for example, CF 4 and Ar, and their flow rates are, for example, 12 [sccm] and 400 [sccm], respectively. In the example shown in FIG. 1, an example is shown in which the sidewall 11 is formed by leaving the oxide film layer 10 only on the side surface (side wall) of the photoresist 9. However, the present embodiment is limited to this. It is not a thing. For example, the oxide film layer 10 may be left on the side surface (side wall) of the photoresist 9 to form the sidewall 11, and the oxide film layer 10 may also be left on the upper surface of the photoresist 9. In this way, by leaving the oxide film layer 10 also on the upper surface of the photoresist 9, in the etching process shown in FIG. Thus, the hollow portion (air gap) 12 can be reliably formed.

続いて、図１（Ｅ）に示すように、フォトレジスト９及びサイドウォール１１（或いはフォトレジスト９の上面に残された酸化膜層１０及びサイドウォール１１）をマスクとしたエッチングにより、当該マスクで覆われていない部分における、第２の平坦化層８、各カラーフィルタ層５〜７及び第１の平坦化層４を除去する。即ち、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分等を除去する。これにより、各カラーフィルタ層５〜７の間に中空部（エアーギャップ）１２が形成される。本実施形態では、図１（Ｅ）に示すエッチングとしては、ドライエッチングを用いる。このドライエッチングは、指向性が高い方法が好ましく、また、そのエッチング条件は、サイドウォール１１と各カラーフィルタ層５〜７のエッチングレートの選択比が大きいことが好ましい。また、ドライエッチングに用いるガスは、例えばＯ2とＣＯとＮ2であり、その流量は、それぞれ、例えば５［ｓｃｃｍ］と８０［ｓｃｃｍ］と４０［ｓｃｃｍ］である。 Subsequently, as shown in FIG. 1E, etching using the photoresist 9 and the sidewall 11 (or the oxide film layer 10 and the sidewall 11 left on the upper surface of the photoresist 9) as a mask is performed with the mask. The second flattening layer 8, the color filter layers 5 to 7, and the first flattening layer 4 in the uncovered portion are removed. That is, the boundary portions of the color filter layers 5 to 7 are removed. Thereby, the hollow part (air gap) 12 is formed between each color filter layers 5-7. In this embodiment, dry etching is used as the etching shown in FIG. This dry etching is preferably a method with high directivity, and the etching conditions are preferably such that the selectivity of the etching rate between the sidewall 11 and each of the color filter layers 5 to 7 is large. The gas used for dry etching is, for example, O 2 , CO, and N 2 , and the flow rates thereof are, for example, 5 [sccm], 80 [sccm], and 40 [sccm], respectively.

なお、酸化膜層１０の膜厚は、形成する中空部１２の幅に応じて、適宜設定することが可能である。   In addition, the film thickness of the oxide film layer 10 can be appropriately set according to the width of the hollow portion 12 to be formed.

続いて、図１（Ｆ）に示すように、サイドウォール１１を除去する（図１（Ｄ）の工程においてフォトレジスト９の上面に酸化膜層１０を残した場合には、サイドウォール１１とともに当該酸化膜層１０も除去する）。   Subsequently, as shown in FIG. 1F, the sidewall 11 is removed (when the oxide film layer 10 is left on the upper surface of the photoresist 9 in the step of FIG. The oxide film layer 10 is also removed).

続いて、図１（Ｇ）に示すように、フォトレジスト９の上面及び第２の平坦化層８の上面を含む全面に、第３の平坦化層１３を形成する。この第３の平坦化層１３は、中空部１２の開口領域を封止する封止層として機能するものである。また、第３の平坦化層１３としては、例えばシリコン酸化物或いはシリコン窒化物等の無機材料や、例えばアクリル樹脂系等の有機材料を用いることができるが、本実施形態においては、第３の平坦化層１３は、有機材料で形成されているものとする。   Subsequently, as shown in FIG. 1G, a third planarizing layer 13 is formed on the entire surface including the upper surface of the photoresist 9 and the upper surface of the second planarizing layer 8. The third planarizing layer 13 functions as a sealing layer that seals the opening region of the hollow portion 12. In addition, as the third planarization layer 13, for example, an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, or an organic material such as an acrylic resin type can be used. The planarization layer 13 is assumed to be formed of an organic material.

続いて、図１（Ｈ）に示すように、第３の平坦化層１３の上面上であって各受光部１の上方領域に、各受光部１に対応したマイクロレンズ１４を形成する。このマイクロレンズ１４は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。   Subsequently, as shown in FIG. 1H, a microlens 14 corresponding to each light receiving portion 1 is formed on the upper surface of the third planarizing layer 13 and in an upper region of each light receiving portion 1. The microlens 14 is made of, for example, an acrylic resin organic material.

以上の図１（Ａ）〜図１（Ｈ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−１が作製される。なお、本実施形態においては、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層５〜７を形成するようにしているが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。   Through the processes of FIGS. 1A to 1H, a solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100-1 in which a plurality of pixels each having the light receiving unit 1 are arranged in, for example, a two-dimensional matrix. Is produced. In the present embodiment, the color filter layers 5 to 7 are formed using a photolithography method. However, the present invention is not limited to this embodiment.

第１の実施形態では、まず、各カラーフィルタ層５〜７の上方に、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト９を形成する。続いて、フォトレジスト９の側面に、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォール１１を形成する。その後、少なくともサイドウォール１１をマスクとしたエッチングにより、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分を除去し、各カラーフィルタ層５〜７の間に中空部１２を形成するようにしている。
かかる構成によれば、フォトレジスト９の側面に形成されたサイドウォール１１をマスクとしてエッチングを行い、中空部１２を形成しているため、より狭い幅（例えば０．１μｍ程度）の中空部１２を形成することができる。これにより、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部１による光検出感度を向上させることが可能となる。 In the first embodiment, first, a photoresist 9 having an opening in an upper region of the boundary portion between the color filter layers 5 to 7 is formed above the color filter layers 5 to 7. Subsequently, a sidewall 11 that does not cover the upper region of the boundary portion between the color filter layers 5 to 7 is formed on the side surface of the photoresist 9. Thereafter, at least the boundary portions of the color filter layers 5 to 7 are removed by etching using the sidewalls 11 as a mask, and the hollow portions 12 are formed between the color filter layers 5 to 7.
According to such a configuration, etching is performed using the sidewall 11 formed on the side surface of the photoresist 9 as a mask to form the hollow portion 12, so that the hollow portion 12 having a narrower width (for example, about 0.1 μm) is formed. Can be formed. Accordingly, the area occupied by the color filter layer per pixel can be increased, and the light detection sensitivity of the light receiving unit 1 can be improved.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図２は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device (solid-state imaging device) according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG.

第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるが、まず、図２（Ａ）について説明する。
始めに、半導体基板ＳＢの表面（上面）に、例えば２次元行列状に複数の受光部１を形成する。ここで、半導体基板ＳＢは、例えばシリコン基板であり、受光部１は、例えば光電変換素子（フォトダイオード）である。
次いで、半導体基板ＳＢの上面上に、多層配線構造ＭＩを形成する。この多層配線構造ＭＩは、例えば、半導体基板ＳＢの上面上に、第１の層間絶縁層３ａ、第１の配線層２ａ、第２の層間絶縁層３ｂ、第２の配線層２ｂ、第３の層間絶縁層３ｃ、第３の配線層２ｃ、及び、第４の層間絶縁層３ｄを順次形成することで作製される。また、図２（Ａ）に示す例では、第４の層間絶縁層３ｄの上面は平坦化されているが、平坦化されていなくてもよい。即ち、第４の層間絶縁層３ｄの上面は凸凹でもかまわない。ここで、第１の層間絶縁層３ａ〜第４の層間絶縁層３ｄをまとめて「層間絶縁層３」とし、第１の配線層２ａ〜第３の配線層２ｃをまとめて「配線層２」とする。また、配線層２は、いわゆるダマシン法（下地の層間絶縁層３に溝を形成し、当該溝に配線層２となる金属層を埋め込む方法）によって形成されても、いわゆるエッチング法（下地の層間絶縁層３上に金属層を形成した後、当該金属層をエッチングによりパターン形成する手法）によって形成されてもよい。また、層間絶縁層３は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物或いはシリコン酸窒化物の無機材料で形成されている。本実施形態においては、層間絶縁層３は、シリコン酸化物で形成されているものとする。
次いで、多層配線構造ＭＩ上に、第１の平坦化層４を形成する。この第１の平坦化層４は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、第１の平坦化層４の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。ここで、各カラーフィルタ層５〜７は、各受光部１の上方に各受光部１に対応して設けられており、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。ここでは、各カラーフィルタ層５〜７は、図２（Ａ）に示すように、接して形成される。また、図２（Ａ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ層の種類に関しては、いわゆる原色系のカラーフィルタ層であってもよいし、いわゆる補色系のカラーフィルタ層であってもよい。また、カラーフィルタ層の配列に関しては、図２に示す態様に限定されるものではなく、例えばベイヤー配列等の配列であってもよい。
次いで、各カラーフィルタ層５〜７の上面上に、第２の平坦化層８を形成する。この第２の平坦化層８は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。 Although it is similar to FIG. 1A in the first embodiment, first, FIG. 2A will be described.
First, a plurality of light receiving portions 1 are formed on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate SB, for example, in a two-dimensional matrix. Here, the semiconductor substrate SB is, for example, a silicon substrate, and the light receiving unit 1 is, for example, a photoelectric conversion element (photodiode).
Next, a multilayer wiring structure MI is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB. For example, the multilayer wiring structure MI includes a first interlayer insulating layer 3a, a first wiring layer 2a, a second interlayer insulating layer 3b, a second wiring layer 2b, a third layer on the upper surface of the semiconductor substrate SB. The interlayer insulating layer 3c, the third wiring layer 2c, and the fourth interlayer insulating layer 3d are sequentially formed. In the example shown in FIG. 2A, the upper surface of the fourth interlayer insulating layer 3d is flattened, but may not be flattened. That is, the upper surface of the fourth interlayer insulating layer 3d may be uneven. Here, the first interlayer insulating layer 3a to the fourth interlayer insulating layer 3d are collectively referred to as “interlayer insulating layer 3”, and the first wiring layer 2a to the third wiring layer 2c are collectively referred to as “wiring layer 2”. And Even if the wiring layer 2 is formed by a so-called damascene method (a method in which a groove is formed in the underlying interlayer insulating layer 3 and a metal layer to be the wiring layer 2 is embedded in the groove), a so-called etching method (an underlying interlayer is used). After forming a metal layer on the insulating layer 3, it may be formed by a method of patterning the metal layer by etching. The interlayer insulating layer 3 is formed of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride, for example. In the present embodiment, it is assumed that the interlayer insulating layer 3 is formed of silicon oxide.
Next, the first planarization layer 4 is formed on the multilayer wiring structure MI. The first planarizing layer 4 is made of, for example, an acrylic resin organic material.
Next, the first color filter layer 5, the second color filter layer 6, and the third color filter layer, which are a plurality of color filter layers, are formed on the upper surface of the first planarization layer 4 using a photolithography method. A color filter layer 7 is formed. Here, each of the color filter layers 5 to 7 is provided above each light receiving portion 1 so as to correspond to each light receiving portion 1, and is formed of, for example, an acrylic resin-based organic material. Here, the color filter layers 5 to 7 are formed in contact with each other as shown in FIG. In the example shown in FIG. 2A, the color filter layers 5 to 7 are formed with substantially the same film thickness, but may be formed with different film thicknesses. The type of the color filter layer may be a so-called primary color filter layer or a so-called complementary color filter layer. Further, the arrangement of the color filter layers is not limited to the embodiment shown in FIG. 2, and may be an arrangement such as a Bayer arrangement.
Next, the second planarizing layer 8 is formed on the upper surfaces of the color filter layers 5 to 7. The second planarization layer 8 is made of, for example, an acrylic resin organic material.

続いて、第１の実施形態における図１（Ｂ）と同様に、図２（Ｂ）に示すように、第２の平坦化層８の上面上に、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジスト９を形成する。ここで、フォトレジスト９は、例えば、２００℃以上の耐熱材料からなる。また、フォトレジスト９は、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光の透過率が８０％以上の材料からなる。   Subsequently, similarly to FIG. 1B in the first embodiment, as shown in FIG. 2B, each color filter is formed on the upper surface of the second planarizing layer 8 using a photolithography method. Photoresist 9 having an opening in the upper region of the boundary between layers 5-7 is formed. Here, the photoresist 9 is made of a heat-resistant material at 200 ° C. or higher, for example. The photoresist 9 is made of, for example, a material having a light transmittance of 80% or more at a wavelength of 400 nm to 700 nm.

続いて、第１の実施形態における図１（Ｃ）と同様に、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジスト９の上面及び側面を含む全面に、例えばＣＶＤ法を用いて、酸化膜層１０を成膜する。この酸化膜層１０は、例えばシリコン酸化物で形成されており、また、その成膜温度は、２００℃程度である。   Subsequently, similarly to FIG. 1C in the first embodiment, as shown in FIG. 2C, an oxide film layer is formed on the entire surface including the upper surface and side surfaces of the photoresist 9 by using, for example, a CVD method. 10 is deposited. The oxide film layer 10 is made of, for example, silicon oxide, and the film formation temperature is about 200 ° C.

続いて、第１の実施形態における図１（Ｄ）と同様に、図２（Ｄ）に示すように、酸化膜層１０に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、当該酸化膜層をフォトレジスト９の側面（側壁）に残して当該酸化膜層からなるサイドウォール１１を形成する。この際、サイドウォール１１は、図２（Ｄ）に示すように、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分の上方領域を覆わないように形成される。また、酸化膜層１０をエッチバックする際に用いるガスは、例えばＣＦ4とＡｒであり、その流量は、それぞれ、例えば１２［ｓｃｃｍ］と４００［ｓｃｃｍ］である。なお、図２に示す例では、酸化膜層１０をフォトレジスト９の側面（側壁）にのみ残してサイドウォール１１を形成する例が示されているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、酸化膜層１０をフォトレジスト９の側面（側壁）に残してサイドウォール１１を形成するとともに、酸化膜層１０をフォトレジスト９の上面にも残すようにしてもよい。このように酸化膜層１０をフォトレジスト９の上面にも残すことで、後工程である図２（Ｅ）に示すエッチング工程において、エッチングレートの選択比から、各カラーフィルタ層５〜７の間のみに確実に中空部１２を形成することが可能となる。 Subsequently, similarly to FIG. 1D in the first embodiment, as shown in FIG. 2D, the oxide film layer 10 is etched back by using an anisotropic dry etching method, and the oxidation is performed. A sidewall 11 made of the oxide film layer is formed with the film layer remaining on the side surface (side wall) of the photoresist 9. At this time, as shown in FIG. 2D, the sidewall 11 is formed so as not to cover the upper region of the boundary portion between the color filter layers 5 to 7. Further, gases used for etching back the oxide film layer 10 are, for example, CF 4 and Ar, and their flow rates are, for example, 12 [sccm] and 400 [sccm], respectively. In the example shown in FIG. 2, an example is shown in which the sidewall 11 is formed by leaving the oxide film layer 10 only on the side surface (side wall) of the photoresist 9. However, the present embodiment is limited to this. It is not a thing. For example, the oxide film layer 10 may be left on the side surface (side wall) of the photoresist 9 to form the sidewall 11, and the oxide film layer 10 may also be left on the upper surface of the photoresist 9. In this way, by leaving the oxide film layer 10 also on the upper surface of the photoresist 9, in the etching process shown in FIG. It becomes possible to form the hollow part 12 reliably only.

続いて、第１の実施形態における図１（Ｅ）と同様に、図２（Ｅ）に示すように、フォトレジスト９及びサイドウォール１１（或いはフォトレジスト９の上面に残された酸化膜層１０及びサイドウォール１１）をマスクとしたエッチングにより、当該マスクで覆われていない部分における、第２の平坦化層８、各カラーフィルタ層５〜７及び第１の平坦化層４を除去する。即ち、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分等を除去する。これにより、各カラーフィルタ層５〜７の間に中空部１２が形成される。本実施形態では、図２（Ｅ）に示すエッチングとしては、ドライエッチングを用いる。このドライエッチングは、指向性が高い方法が好ましく、また、そのエッチング条件は、サイドウォール１１と各カラーフィルタ層５〜７のエッチングレートの選択比が大きいことが好ましい。また、ドライエッチングに用いるガスは、例えばＯ2とＣＯとＮ2であり、その流量は、それぞれ、例えば５［ｓｃｃｍ］と８０［ｓｃｃｍ］と４０［ｓｃｃｍ］である。 Subsequently, similarly to FIG. 1E in the first embodiment, as shown in FIG. 2E, the photoresist 9 and the sidewall 11 (or the oxide film layer 10 left on the upper surface of the photoresist 9). Then, the second planarization layer 8, the color filter layers 5 to 7 and the first planarization layer 4 in the portion not covered with the mask are removed by etching using the sidewall 11) as a mask. That is, the boundary portions of the color filter layers 5 to 7 are removed. Thereby, the hollow part 12 is formed between each color filter layers 5-7. In this embodiment, dry etching is used as the etching shown in FIG. This dry etching is preferably a method with high directivity, and the etching conditions are preferably such that the selectivity of the etching rate between the sidewall 11 and each of the color filter layers 5 to 7 is large. The gas used for dry etching is, for example, O 2 , CO, and N 2 , and the flow rates thereof are, for example, 5 [sccm], 80 [sccm], and 40 [sccm], respectively.

なお、酸化膜層１０の膜厚は、形成する中空部１２の幅に応じて、適宜設定することが可能である。   In addition, the film thickness of the oxide film layer 10 can be appropriately set according to the width of the hollow portion 12 to be formed.

続いて、図２（Ｆ）に示すように、フォトレジスト９の上面（或いは図２（Ｄ）の工程においてフォトレジスト９の上面に酸化膜層１０を残した場合には、当該酸化膜層１０の上面）及びサイドウォール１１の上面（表面）を含む全面に、第３の平坦化層１３を形成する。この第３の平坦化層１３は、中空部１２の開口領域を封止する封止層として機能するものである。また、第３の平坦化層１３としては、例えばシリコン酸化物或いはシリコン窒化物等の無機材料や、例えばアクリル樹脂系等の有機材料を用いることができるが、本実施形態においては、第３の平坦化層１３は、有機材料で形成されているものとする。   Subsequently, as shown in FIG. 2F, when the oxide film layer 10 is left on the upper surface of the photoresist 9 (or the upper surface of the photoresist 9 in the step of FIG. 2D), the oxide film layer 10 The third planarization layer 13 is formed on the entire surface including the upper surface of the sidewall 11 and the upper surface (front surface) of the sidewall 11. The third planarizing layer 13 functions as a sealing layer that seals the opening region of the hollow portion 12. In addition, as the third planarization layer 13, for example, an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, or an organic material such as an acrylic resin type can be used. The planarization layer 13 is assumed to be formed of an organic material.

続いて、図２（Ｇ）に示すように、第３の平坦化層１３の上面上であって各受光部１の上方領域に、各受光部１に対応したマイクロレンズ１４を形成する。このマイクロレンズ１４は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。   Subsequently, as shown in FIG. 2G, microlenses 14 corresponding to the respective light receiving portions 1 are formed on the upper surface of the third planarizing layer 13 and above the respective light receiving portions 1. The microlens 14 is made of, for example, an acrylic resin organic material.

以上の図２（Ａ）〜図２（Ｇ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−２が作製される。なお、本実施形態においては、フォトリソグラフィー法を用いて、各カラーフィルタ層５〜７を形成するようにしているが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。   2A to 2G, a solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100-2 in which a plurality of pixels each having the light receiving unit 1 are arranged, for example, in a two-dimensional matrix form. Is produced. In the present embodiment, the color filter layers 5 to 7 are formed using a photolithography method. However, the present invention is not limited to this embodiment.

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、フォトレジスト９の側面に形成されたサイドウォール１１をマスクとしてエッチングを行い、中空部１２を形成しているため、より狭い幅（例えば０．１μｍ程度）の中空部１２を形成することができる。これにより、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部１による光検出感度を向上させることが可能となる。   According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, etching is performed using the sidewall 11 formed on the side surface of the photoresist 9 as a mask to form the hollow portion 12, so that the narrower width is obtained. A hollow portion 12 (for example, about 0.1 μm) can be formed. Accordingly, the area occupied by the color filter layer per pixel can be increased, and the light detection sensitivity of the light receiving unit 1 can be improved.

また、第２の実施形態では、第１の実施形態における図１（Ｆ）に示すサイドウォール１１の除去工程を行っていないため、第２の実施形態に係る固体撮像装置１００−２には、サイドウォール１１が形成されている。即ち、第２の実施形態に係る固体撮像装置１００−２では、サイドウォール１１は、フォトレジスト９の側面に一方側の端が接して形成されており、中空部１２は、サイドウォール１１における前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。   Further, in the second embodiment, since the step of removing the sidewall 11 shown in FIG. 1F in the first embodiment is not performed, the solid-state imaging device 100-2 according to the second embodiment includes Sidewalls 11 are formed. That is, in the solid-state imaging device 100-2 according to the second embodiment, the sidewall 11 is formed so that one end thereof is in contact with the side surface of the photoresist 9, and the hollow portion 12 is formed in the sidewall 11. It is formed in alignment with the other end opposite to the one end.

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図３は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図３において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device (solid-state imaging device) according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG.

図３（Ａ）について説明する。
図３（Ａ）において、半導体基板ＳＢ以下の構成は、第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
半導体基板ＳＢの表面（上面）に複数の受光部１を形成した後、図３（Ａ）に示すように、半導体基板ＳＢの上面上に、多層配線構造ＭＩ'を形成する。この図３（Ａ）に示す多層配線構造ＭＩ'は、図１（Ａ）に示す多層配線構造ＭＩに対して、層間絶縁層３に、各受光部１に対応した導波路（光導波路）１５を各受光部１の上方に形成したものである。この導波路１５は、一例として、例えばシリコン窒化物で形成されている。なお、図３に示す例では、各受光部１と導波路１５との間に層間絶縁層３（第１の層間絶縁層３ａ）が存在しているが、本実施形態においては、この態様の限定されるものではない。例えば、層間絶縁層３に、当該層間絶縁層３を貫通し各受光部１と接する導波路１５を設けるようにしてもよい。このように、導波路１５を設けることにより、各受光部１への集光効率を向上させることができる。
次いで、多層配線構造ＭＩ'上（層間絶縁層３及び導波路１５の上面上）に、第１の平坦化層４を形成する。
次いで、第１の平坦化層４の上面上に、例えばフォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。ここで、各カラーフィルタ層５〜７は、各受光部１の上方に各受光部１に対応して設けられている。ここでは、各カラーフィルタ層５〜７は、図３（Ａ）に示すように、接して形成される。また、図３（Ａ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
次いで、各カラーフィルタ層５〜７の上面上に、第２の平坦化層８を形成する。 FIG. 3A will be described.
In FIG. 3A, the configuration subsequent to the semiconductor substrate SB is the same as that in FIG. 1A in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
After forming the plurality of light receiving portions 1 on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate SB, as shown in FIG. 3A, a multilayer wiring structure MI ′ is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB. The multilayer wiring structure MI ′ shown in FIG. 3A is different from the multilayer wiring structure MI shown in FIG. 1A in the interlayer insulating layer 3 and the waveguides (optical waveguides) 15 corresponding to the light receiving portions 1. Are formed above each light receiving portion 1. For example, the waveguide 15 is formed of silicon nitride. In the example shown in FIG. 3, the interlayer insulating layer 3 (first interlayer insulating layer 3 a) exists between each light receiving unit 1 and the waveguide 15. It is not limited. For example, a waveguide 15 that passes through the interlayer insulating layer 3 and is in contact with each light receiving unit 1 may be provided in the interlayer insulating layer 3. Thus, by providing the waveguide 15, the light collection efficiency to each light receiving unit 1 can be improved.
Next, the first planarization layer 4 is formed on the multilayer wiring structure MI ′ (on the upper surfaces of the interlayer insulating layer 3 and the waveguide 15).
Next, the first color filter layer 5, the second color filter layer 6, and the third color filter layer, which are a plurality of color filter layers, are formed on the upper surface of the first planarization layer 4 using, for example, a photolithography method. The color filter layer 7 is formed. Here, the color filter layers 5 to 7 are provided above the light receiving portions 1 in correspondence with the light receiving portions 1. Here, as shown in FIG. 3A, the color filter layers 5 to 7 are formed in contact with each other. In the example shown in FIG. 3A, the color filter layers 5 to 7 are formed with substantially the same film thickness, but may be formed with different film thicknesses.
Next, the second planarizing layer 8 is formed on the upper surfaces of the color filter layers 5 to 7.

その後、第１の実施形態における図１（Ｂ）〜図１（Ｈ）の各工程を経ることにより、図３（Ｂ）に示す固体撮像装置（固体撮像素子）１００−３が作製される。   Thereafter, the solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100-3 shown in FIG. 3B is manufactured through the steps of FIG. 1B to FIG. 1H in the first embodiment.

第３の実施形態によれば、第１の実施形態における図１（Ｂ）〜図１（Ｅ）の各工程を行うため、第１の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、より狭い幅（例えば０．１μｍ程度）の中空部１２を形成することができ、これにより、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部１による光検出感度を向上させることが可能となる。   According to the third embodiment, since the steps of FIG. 1B to FIG. 1E in the first embodiment are performed, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to form the hollow portion 12 with a narrower width (for example, about 0.1 μm), thereby increasing the area occupied by the color filter layer per pixel, and the light detection sensitivity of the light receiving portion 1. Can be improved.

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図４は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図４において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device (solid-state imaging device) according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG.

図４（Ａ）について説明する。
図４（Ａ）において、半導体基板ＳＢ以下の構成は、第２の実施形態における図２（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
半導体基板ＳＢの表面（上面）に複数の受光部１を形成した後、図４（Ａ）に示すように、半導体基板ＳＢの上面上に、多層配線構造ＭＩ'を形成する。この図４（Ａ）に示す多層配線構造ＭＩ'は、図２（Ａ）に示す多層配線構造ＭＩに対して、層間絶縁層３に、各受光部１に対応した導波路（光導波路）１５を各受光部１の上方に形成したものである。この導波路１５は、一例として、例えばシリコン窒化物で形成されている。なお、図４に示す例では、各受光部１と導波路１５との間に層間絶縁層３（第１の層間絶縁層３ａ）が存在しているが、本実施形態においては、この態様の限定されるものではない。例えば、層間絶縁層３に、当該層間絶縁層３を貫通し各受光部１と接する導波路１５を設けるようにしてもよい。このように、導波路１５を設けることにより、各受光部１への集光効率を向上させることができる。
次いで、多層配線構造ＭＩ'上（層間絶縁層３及び導波路１５の上面上）に、第１の平坦化層４を形成する。
次いで、第１の平坦化層４の上面上に、例えばフォトリソグラフィー法を用いて、複数のカラーフィルタ層である、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。ここで、各カラーフィルタ層５〜７は、各受光部１の上方に各受光部１に対応して設けられている。ここでは、各カラーフィルタ層５〜７は、図４（Ａ）に示すように、接して形成される。また、図４（Ａ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
次いで、各カラーフィルタ層５〜７の上面上に、第２の平坦化層８を形成する。 FIG. 4A will be described.
In FIG. 4A, the configuration subsequent to the semiconductor substrate SB is the same as that in FIG. 2A in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
After the plurality of light receiving portions 1 are formed on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate SB, as shown in FIG. 4A, a multilayer wiring structure MI ′ is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB. The multilayer wiring structure MI ′ shown in FIG. 4A is different from the multilayer wiring structure MI shown in FIG. 2A in the interlayer insulating layer 3 and the waveguides (optical waveguides) 15 corresponding to the light receiving portions 1. Are formed above each light receiving portion 1. For example, the waveguide 15 is formed of silicon nitride. In the example shown in FIG. 4, the interlayer insulating layer 3 (first interlayer insulating layer 3 a) exists between each light receiving portion 1 and the waveguide 15. It is not limited. For example, a waveguide 15 that passes through the interlayer insulating layer 3 and is in contact with each light receiving unit 1 may be provided in the interlayer insulating layer 3. Thus, by providing the waveguide 15, the light collection efficiency to each light receiving unit 1 can be improved.
Next, the first planarization layer 4 is formed on the multilayer wiring structure MI ′ (on the upper surfaces of the interlayer insulating layer 3 and the waveguide 15).
Next, the first color filter layer 5, the second color filter layer 6, and the third color filter layer, which are a plurality of color filter layers, are formed on the upper surface of the first planarization layer 4 using, for example, a photolithography method. The color filter layer 7 is formed. Here, the color filter layers 5 to 7 are provided above the light receiving portions 1 in correspondence with the light receiving portions 1. Here, the color filter layers 5 to 7 are formed in contact with each other as shown in FIG. In the example shown in FIG. 4A, the color filter layers 5 to 7 are formed with substantially the same film thickness, but may be formed with different film thicknesses.
Next, the second planarizing layer 8 is formed on the upper surfaces of the color filter layers 5 to 7.

その後、第２の実施形態における図２（Ｂ）〜図２（Ｇ）の各工程を経ることにより、図４（Ｂ）に示す固体撮像装置（固体撮像素子）１００−４が作製される。   Thereafter, the solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100-4 shown in FIG. 4B is manufactured through the steps of FIG. 2B to FIG. 2G in the second embodiment.

第４の実施形態によれば、第２の実施形態における図２（Ｂ）〜図２（Ｅ）の各工程を行うため、第２の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、より狭い幅（例えば０．１μｍ程度）の中空部１２を形成することができ、これにより、１画素当たりのカラーフィルタ層の占有面積を大きくすることができ、受光部１による光検出感度を向上させることが可能となる。   According to the fourth embodiment, since the steps of FIG. 2B to FIG. 2E in the second embodiment are performed, the same operations and effects as those of the second embodiment can be obtained. That is, it is possible to form the hollow portion 12 with a narrower width (for example, about 0.1 μm), thereby increasing the area occupied by the color filter layer per pixel, and the light detection sensitivity of the light receiving portion 1. Can be improved.

また、第４の実施形態では、第１の実施形態における図１（Ｆ）に示すサイドウォール１１の除去工程を行っていないため、第４の実施形態に係る固体撮像装置１００−４には、サイドウォール１１が形成されている。即ち、第４の実施形態に係る固体撮像装置１００−４では、サイドウォール１１は、フォトレジスト９の側面に一方側の端が接して形成されており、中空部１２は、サイドウォール１１における前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されている。   Further, in the fourth embodiment, since the step of removing the sidewall 11 shown in FIG. 1F in the first embodiment is not performed, the solid-state imaging device 100-4 according to the fourth embodiment includes Sidewalls 11 are formed. That is, in the solid-state imaging device 100-4 according to the fourth embodiment, the sidewall 11 is formed so that one end thereof is in contact with the side surface of the photoresist 9, and the hollow portion 12 is formed in the sidewall 11. It is formed in alignment with the other end opposite to the one end.

（その他の実施形態）
また、上述した第１〜第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）１００において、例えば、多層配線構造（層間絶縁層３）と第１の平坦化層４との間に、各受光部１に対応したインナーレンズ（層内レンズ）を設けるようにしてもよい。一例として、例えばシリコン窒化物からなる上に凸のインナーレンズを設ける。このように、インナーレンズを設けることにより、当該インナーレンズとマイクロレンズ１４とを組み合わせることで、各受光部１への集光効率を向上させることができる。 (Other embodiments)
Moreover, in the solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100 according to the first to fourth embodiments described above, for example, between the multilayer wiring structure (interlayer insulating layer 3) and the first planarization layer 4, An inner lens (in-layer lens) corresponding to the light receiving unit 1 may be provided. As an example, a convex inner lens made of, for example, silicon nitride is provided. As described above, by providing the inner lens, the light collection efficiency to each light receiving unit 1 can be improved by combining the inner lens and the micro lens 14.

また、上述した第１〜第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）１００では、各カラーフィルタ層５〜７の上面上に第２の平坦化層８を形成するようにしているが、この第２の平坦化層８を非形成としてもよい。   In the solid-state imaging device (solid-state imaging device) 100 according to the first to fourth embodiments described above, the second planarizing layer 8 is formed on the upper surfaces of the color filter layers 5 to 7. However, the second planarizing layer 8 may not be formed.

なお、上述した本発明の各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   It should be noted that each of the embodiments of the present invention described above is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

１ 受光部、２ 配線層、２ａ 第１の配線層、２ｂ 第２の配線層、２ｃ 第３の配線層、３ 層間絶縁層、３ａ 第１の層間絶縁層、３ｂ 第２の層間絶縁層、３ｃ 第３の層間絶縁層、３ｄ 第４の層間絶縁層、４ 第１の平坦化層、５ 第１のカラーフィルタ層、６ 第２のカラーフィルタ層、７ 第３のカラーフィルタ層、８ 第２の平坦化層８、９ フォトレジスト、１０ 酸化膜層、１１ サイドウォール、１２ 中空部（エアーギャップ）、１３ 第３の平坦化層、１４ マイクロレンズ、１００−１ 固体撮像装置（固体撮像素子）、ＳＢ 半導体基板、ＭＩ 多層配線構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-receiving part, 2 wiring layers, 2a 1st wiring layer, 2b 2nd wiring layer, 2c 3rd wiring layer, 3 interlayer insulation layer, 3a 1st interlayer insulation layer, 3b 2nd interlayer insulation layer, 3c 3rd interlayer insulating layer, 3d 4th interlayer insulating layer, 4 1st planarization layer, 5 1st color filter layer, 6 2nd color filter layer, 7 3rd color filter layer, 8 1st 2 flattening layers 8, 9 photoresist, 10 oxide film layer, 11 sidewall, 12 hollow portion (air gap), 13 third flattening layer, 14 microlens, 100-1 solid-state imaging device (solid-state imaging device) ), SB semiconductor substrate, MI multilayer wiring structure

Claims (11)

半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応し、互いに接する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層の上方に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域に開口を有するフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストの前記開口の側面に、前記各カラーフィルタ層の境界部分の上方領域を覆わないサイドウォールを形成する工程と、
少なくとも前記サイドウォールをマスクとしたエッチングにより、前記各カラーフィルタ層の境界部分を除去し、前記複数の各カラーフィルタ層の間に中空部を形成する工程と、
前記中空部を形成する工程の後に残存した前記開口を有するフォトレジストの上に、平坦化層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 A method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of light receiving units are provided on an upper surface of a semiconductor substrate,
Forming a plurality of color filter layers in contact with each other above the semiconductor substrate, corresponding to the light receiving portions in the plurality of light receiving portions;
Forming a photoresist having an opening in a region above the boundary portion of each color filter layer above the plurality of color filter layers;
Forming a sidewall on the side surface of the opening of the photoresist that does not cover the upper region of the boundary portion of the color filter layers;
A step of removing a boundary portion of each color filter layer by etching using at least the sidewall as a mask, and forming a hollow portion between each of the plurality of color filter layers;
Forming a planarization layer on the photoresist having the opening remaining after the step of forming the hollow portion;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: 前記平坦化層を形成する工程において、前記フォトレジストは前記サイドウォールを有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein in the step of forming the planarization layer, the photoresist has the sidewall. 前記平坦化層が、前記中空部の上部を封止する封止層として機能することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1 , wherein the planarizing layer functions as a sealing layer that seals an upper portion of the hollow portion. 前記フォトレジストは、２００℃以上の耐熱材料からなるものであ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。   4. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photoresist is made of a heat-resistant material having a temperature of 200 ° C. or higher. 5. 前記フォトレジストは、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの光の透過率が８０％以上の材料からなるものであ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。   5. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photoresist is made of a material having a transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm of 80% or more. . 前記サイドウォールを形成する工程では、前記フォトレジストの上面および側面を含む全面に、酸化膜層を成膜し、その後、前記酸化膜層に対して異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、前記酸化膜層を前記フォトレジストの側面に残して、前記酸化膜層からなる前記サイドウォールを形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。   In the step of forming the sidewall, an oxide film layer is formed on the entire surface including the upper surface and side surfaces of the photoresist, and then the oxide film layer is etched back by using an anisotropic dry etching method. 6. The manufacturing of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the side wall made of the oxide film layer is formed while leaving the oxide film layer on a side surface of the photoresist. Method. 前記酸化膜層を、前記フォトレジストの上面にも残すことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, wherein the oxide film layer is also left on an upper surface of the photoresist. 前記中空部を形成する際のエッチングに用いるガスは、Ｏ2とＣＯとＮ2であり、
前記酸化膜層をエッチバックする際に用いるガスは、ＣＦ4とＡｒであることを特徴とする請求項６または７に記載の固体撮像装置の製造方法。 Gases used for etching when forming the hollow portion are O 2 , CO, and N 2 ,
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6 or 7, wherein gases used for etching back the oxide film layer are CF 4 and Ar. 前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に、前記複数の受光部における各受光部に対応したマイクロレンズを形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。   9. The method according to claim 1, further comprising forming a microlens corresponding to each light receiving portion of the plurality of light receiving portions above each color filter layer in the plurality of color filter layers. The manufacturing method of the solid-state imaging device of description. 前記半導体基板と前記複数のカラーフィルタ層との間に、前記複数の受光部における各受光部に対応した導波路を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。   10. The method according to claim 1, further comprising forming a waveguide corresponding to each light receiving portion of the plurality of light receiving portions between the semiconductor substrate and the plurality of color filter layers. The manufacturing method of the solid-state imaging device of description. 半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置であって、
前記半導体基板の上方に形成され、前記複数の受光部における各受光部に対応した複数のカラーフィルタ層と、
前記複数のカラーフィルタ層における各カラーフィルタ層の上方に形成されたフォトレジストと、
前記フォトレジストの側面に、一方側の端が接して形成されたサイドウォールと、
前記フォトレジストおよび前記サイドウォールの上に形成された平坦化層と、
を含み、
前記各カラーフィルタ層の間には中空部が形成されており、
前記中空部は、前記サイドウォールにおける前記一方側の端と反対の他方側の端に整合して形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device provided with a plurality of light receiving portions on an upper surface of a semiconductor substrate,
A plurality of color filter layers formed above the semiconductor substrate and corresponding to the light receiving portions in the plurality of light receiving portions;
A photoresist formed above each color filter layer in the plurality of color filter layers;
A side wall formed on the side surface of the photoresist in contact with one end;
A planarization layer formed on the photoresist and the sidewall;
Including
A hollow portion is formed between each color filter layer,
The hollow portion is formed in alignment with the other end opposite to the one end of the sidewall.
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