JP6595788B2

JP6595788B2 - 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置ならびにカメラ

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Publication number: JP6595788B2
Application number: JP2015077949A
Authority: JP
Inventors: 隆行角田; 真男石岡; 敬青木; 康博川端; 直樹稲谷; 政樹栗原
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Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
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Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置ならびにカメラに関する。

固体撮像装置において、固体撮像素子の形成された構造体の表面に凹部が存在する場合がある。凹部は、カラーフィルタを形成する際、カラーフィルタの膜厚むら、いわゆるストリエーションを生じる原因となる。特許文献１には、カラーフィルタの形成前に凹部を埋める樹脂膜を成膜し、その後、画素領域に成膜された樹脂膜を除去し、構造体表面を平坦化することが示されている。

特開平２−１８１９６７号公報

しかしながら、特許文献１に示される工程では、カラーフィルタの形成の前に、凹部を平坦化するための追加の工程が必要となる。このため生産性の低下や生産コストの増加などの問題が生じる。

本発明は、カラーフィルタを形成する際、生産性の低下を抑制しつつ、ストリエーションの発生を低減する技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、光電変換を行う第１の領域と、周辺回路が配される第２の領域と、を含み、配線パターンを含む配線層と、配線層を覆う保護膜と、が配された構造体を用意する工程と、構造体の上に、第１の種類のカラーフィルタ材料を用いて第１の材料膜を成膜する工程と、第１の材料膜をパターニングすることによって、第１の材料膜から、第１の領域に位置する第１の種類のカラーフィルタを形成する工程と、第１の種類のカラーフィルタを形成する工程の後、構造体の上に、第１の種類のカラーフィルタ材料とは異なる第２の種類のカラーフィルタ材料を用いて第２の材料膜を成膜する工程と、第２の材料膜をパターニングすることによって、第２の材料膜から、第１の領域に位置する第２の種類のカラーフィルタを形成する工程と、を有し、構造体は、保護膜の上面のうち第２の領域にある部分に、保護膜の上面に対する平面視において幅と長さとの比が３以上の凹部を有しており、凹部は、配線パターンの一部と配線パターンの他の一部との間に位置し、第１の材料膜を成膜する工程では、第１の材料膜の一部が配線パターンの一部と配線パターンの他の一部との間に位置するように凹部に入り込み、第１の種類のカラーフィルタを形成する工程では、第１の材料膜から、第１の材料膜の一部を含む部材を形成するように、第１の材料膜をパターニングし、第２の材料膜を成膜する工程では、第２の材料膜が部材を覆うことを特徴とする。

上記手段により、カラーフィルタを形成する際、生産性の低下を抑制しつつ、ストリエーションの発生を低減する技術が提供される。

本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面図及び平面図。図１の固体撮像装置の製造方法を示す工程図。固体撮像装置の形成された構造体のストリエーションを示す平面図。図１の固体撮像装置の受光領域のカラーフィルタの配置図。本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図及び平面図。図５の固体撮像装置の製造方法を示す工程図。第１の種類のカラーフィルタの凹部１０９での配置例を示す図。

以下、本発明に係る固体撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置１５０を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１５０に用いる構造体１００の断面図及び平面図を示す。図１（ａ）に示す断面図は、図１（ｂ）に示す平面図のＡ−Ａ’間の断面を示す。

構造体１００は、基板１０１、光電変換素子１０２、配線層１０３、１０４、１０５、層間絶縁膜１０７、保護膜であるパッシベーション膜１０８を含む。基板１０１には複数の光電変換素子１０２が、２次元アレイ状に配置される。本実施形態において、基板１０１には半導体基板であるシリコン基板が用いられ、シリコン基板中に光電変換素子１０２が形成されるが、基板１０１の材料は、これに限られるものではない。基板１０１として、例えば炭化シリコンなどのシリコン以外の半導体材料を用いてもよい。また例えば基板１０１にガラスやプラスチック、金属などを用い、この上にシリコンなどの半導体材料を成膜し、光電変換素子を形成してもよい。光電変換素子１０２の配された基板１０１の上方には、配線層１０３、１０４、１０５と、それぞれの配線層間を電気的に絶縁するための層間絶縁膜１０７とが配される。構造体１００の表面は、各配線層の上を覆うパッシベーション膜１０８によって構成される。構造体１００は、受光した光を光電変換によって電気信号に変換する第１の領域である受光領域１２１と、周辺回路や撮像チップ間のスクライブラインなどが配され、入射光を必要としない第２の領域である周辺領域１２２とを含む。本実施形態において、配線層１０３、１０４、１０５には、金属などの導電体で形成された配線が含まれ、受光領域１２１において集光用の開口パターンが設けられる。また配線層１０５には、周辺領域１２２において、外部からの光を遮るための遮光パターンが設けられる。

本実施形態において、配線層１０５は、周辺領域１２２から受光領域１２１に電源を供給する配線パターン１１０を含む。またパッシベーション膜１０８の上面は、周辺領域１２２に凹部１０９を有する。例えば図１（ａ）に示すように、凹部１０９は、複数の配線層のうち最も上の層に配される配線パターン１１０の形状に応じて生じ、配線パターン１１０に沿っていてもよく、また配線パターン１１０の隙間に入り込んでもよい。また例えば、パッシベーション膜１０８をパターニングすることによって、凹部１０９が生じてもよい。

なお図１（ａ）には、配線層１０５以外に配線層１０３、１０４の２層を含む３層の配線層が示されているが、配線層は２層以下であってもよいし、４層以上であってもよい。また配線層１０５や他の配線層に含まれる配線の機能は、電源を供給することに限られることはなく、これらの配線は、例えば光電変換素子１０２からの電気信号や、構造体１００に配される回路間の信号などを伝送する信号配線などとして機能してもよい。

ここで凹部１０９は、図１（ｂ）に示すように、幅１３１と、幅１３１に交差する方向の長さ１３２と、を有する。凹部１０９が構造体１００の平面視において矩形状である場合に、短辺の間隔を幅１３１とし、幅１３１と直交する長辺の間隔を長さ１３２とする。凹部１０９の幅は、パッシベーション膜１０８が堆積した分だけ配線パターン１１０の隙間の幅よりも狭くなっている。本実施形態において、凹部１０９の構造的特徴として、凹部１０９の幅１３１と長さ１３２との比である縦横比を、（縦横比）＝（長さ１３２）／（幅１３１）と定義する。本実施形態では、構造体１００の平面視と、パッシベーション膜１０８の平面視と、構造体１００を有する固体撮像装置１５０の平面視とはすべて同じ方向から観察したものである。

この構造体１００上に、カラーフィルタの形成のため、カラーフィルタ材料を例えばスピンコートによって塗布する場合、大きな縦横比を有する凹部１０９が起点となりストリエーションが発生する場合がある。本実施形態において、ストリエーションとは、カラーフィルタ層を少なくとも２色、順次形成したとき、各色の膜厚むらが重畳され確認される筋状の膜厚むらのことである。以下に説明する固体撮像装置１５０の製造方法によれば、このようなストリエーションの発生を抑制できる。

次いで、図２を用いて構造体１００を用いた本実施形態の固体撮像装置１５０の製造方法について説明する。まず、図１（ａ）に示す構造体１００を用意する用意工程を行う。構造体１００は既知の半導体製造技術を用いて形成することができる。そして、構造体１００の上に、複数の種類のカラーフィルタを形成する。まず、この構造体１００上に、図２（ａ）に示すように１色目のカラーフィルタとなる第１の種類のカラーフィルタ材料を用いて第１の材料膜１１１を、成膜する成膜工程を行う。第１の材料膜１１１は、例えばスピンコート法を用いて第１の種類のカラーフィルタ材料を塗布することによって成膜される。第１の材料膜１１１は、構造体１００の上面を全体的に覆う。すなわち、第１の材料膜１１１は構造体１００の受光領域１２１と周辺領域１２２との両方を覆う。第１の材料膜１１１は、パッシベーション膜１０８の凹部１０９に入り込む。この凹部１０９の縦横比は、例えば３以上である。その後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、成膜工程において成膜された第１の材料膜１１１をパターニングするパターニング工程を行う。パターニング工程で、第１の材料膜１１１の一部を除去することによって、第１の材料膜１１１から、受光領域１２１に位置する第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａと、周辺領域１２２の凹部１０９に少なくとも一部が入り込む埋込部材１１１Ｂとが形成される。このパターニング工程によって、受光領域１２１には、例えばベイヤー配列を構成するように、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａのパターンが形成される。またこのパターニング工程で、周辺領域１２２において、第１の材料膜１１１の一部が凹部１０９に入り込んだ埋込部材１１１Ｂが形成される。本実施形態では、受光領域１２１において第１の材料膜１１１の一部を除去するだけでなく、周辺領域１２２においても第１の材料膜１１１の一部を除去する。これにより、周辺領域１２２に、埋込部材１１１Ｂのほかに、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａのパターンが形成されてもよい。これにかえて、周辺領域１２２において第１の材料膜１１１を除去しなくてもよい。構造体１００の上に第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａと埋込部材１１１Ｂとが配された状態を、図２（ｂ）に示す。

第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａ及び埋込部材１１１Ｂを形成した後、引き続き他の種類のカラーフィルタの形成を行う。本実施形態において、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａとは異なる２色目の第２の種類のカラーフィルタ材料を用いて第２の材料膜１１２を成膜する。第２の材料膜１１２は、例えばスピンコート法を用いて第２の種類のカラーフィルタ材料を塗布することによって成膜される。このときの状態を図２（ｃ）に示す。その後、成膜された第２の材料膜１１２をパターニングし、第２の種類のカラーフィルタ１１２Ａのパターンを形成する。同様に３色目の第３の種類のカラーフィルタ材料を用いて第３の材料膜を成膜し、その後、パターニングし第３の種類のカラーフィルタ１１３の形成を行う。これによって受光領域１２１には、例えばベイヤー配列を有するカラーフィルタ層が形成される。また周辺領域１２２のうち凹部１０９以外の領域の表面には、第１の材料膜１１１以外の材料膜から形成されたカラーフィルタが残り表面と接する。本実施形態において、周辺領域１２２のうち凹部１０９に近接する凹部以外の領域のパッシベーション膜１０８の上面には、第２の材料膜１１２から形成されたカラーフィルタ層１１２Ｂが接する。また凹部１０９に入り込んだ埋込部材１１１Ｂの上に、第１の材料膜１１１とは異なる材料膜から形成されたカラーフィルタが配される。本実施形態において、凹部１０９に入り込んだ埋込部材１１１Ｂの上に、第２の材料膜１１２の一部から形成されたカラーフィルタ層１１２Ｂが配される。

第１、２、３の種類のカラーフィルタ１１１Ａ、１１２Ａ、１１３を含むカラーフィルタ層形成の後、カラーフィルタ層の上には、各カラーフィルタによって生じる段差を低減するための平坦化膜１１４が形成される。更に平坦化膜１１４の上には、マイクロレンズ１１５が配される。以上の工程を用いて、図２（ｄ）に示すように構造体１００上に、複数の種類のカラーフィルタを有する固体撮像装置１５０が形成される。本実施形態において、受光領域１２１での集光効率を向上させるために、平坦化膜１１４とマイクロレンズ１１５とを用いる構成を示したが、集光効率の向上を必要としない場合、これらの構成を省略してもよい。

本実施形態における凹部の深さや、カラーフィルタ層の色や厚さなどを以下に例示するが、本発明は、これに限定されるものではない。凹部の深さは、０．７μｍ程度である。第１の材料膜１１１から形成される第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａは、緑色の光を透過するカラーフィルタであり、厚さは約０．７μｍである。第２の材料膜１１２から形成される第２の種類のカラーフィルタ１１２Ａは、青色の光を透過するカラーフィルタであり、厚さは約０．７５μｍである。第３の材料膜から形成される第３の種類のカラーフィルタ１１３は、赤色の光を透過するカラーフィルタであり、厚さは約０．９５μｍである。平坦化膜１１４の膜厚は、約０．４３μｍである。マイクロレンズ１１５の膜厚は、約０．８５μｍである。

ここで本実施形態の効果について説明する。図３（ａ）に、比較例として第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａを形成する際、周辺領域１２２の凹部１０９に埋込部材１１１Ｂを形成しなかった場合の固体撮像装置３５０の平面図を示す。この場合、図３（ａ）に示すように、構造体上には凹部１０９を起点とし、放射状に走る筋状のストリエーションが生じ、各色のカラーフィルタの膜厚のむらが重畳され目視で確認される。このとき大きな縦横比、例えば３以上の縦横比を有する凹部１０９からストリエーションが発生する可能性が高い。一方、図３（ｂ）に、本実施形態の固体撮像装置１５０の平面図を示す。上述の製造方法で、凹部１０９は埋込部材１１１Ｂによって埋められ、その後、２色目以降のカラーフィルタ材料がスピンコート法によって塗布、成膜され、カラーフィルタ層が形成される。このため、凹部１０９の段差によって生じる２色目以降のカラーフィルタの膜厚のむらが低減される。結果として図３（ｂ）に示されるように、ストリエーションが低減される。

また本実施形態において、周辺領域１２２の凹部１０９に埋設される埋込部材１１１Ｂと、受光領域１２１の上にある第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａとが、同じ第１の材料膜１１１から形成される。このため特許文献１ではカラーフィルタ層の形成前に、構造体を平坦化するための樹脂層を形成する工程が必要であるのに対して、本実施形態ではこの工程を削減することが可能となる。このため生産性の向上や、コストの低減を実現することが可能となる。

周辺領域１２２の表面に配されたカラーフィルタは、ベイヤー配列を構成しなくてもよい。例えば図２（ｃ）に示すように、周辺領域１２２のうち凹部１０９に近接する領域において、第２の材料膜１１２によって形成される単色のカラーフィルタ層１１２Ｂを形成してもよい。このとき第２の材料膜１１２から形成されるカラーフィルタ層１１２Ｂが凹部１０９に近接する周辺領域１２２の表面に接する。このようにカラーフィルタ層１１２Ｂを配することによって、単色のカラーフィルタが遮光層として機能するため、迷光を吸収する効果を得ることも可能となる。

また本実施形態において、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａは、例えば図４に示すように、複数の矩形部分がその外縁部で互いに連結される構造的な特徴を有してもよい。同色のカラーフィルタが、矩形部分の外縁部で連結されるとよい。図４に示すように、カラーフィルタの１つの矩形部分の外縁部のうち四隅のすべてが他の矩形部分に連結されていてもよいし、例えば一部が連結されていてもよい。第１の種類のカラーフィルタ材料を用いて成膜された第１の材料膜１１１に、凹部１０９の影響で膜厚のむらが生じる場合がある。このためパターニング工程においてフォトリソグラフィ法を用いて露光する際、膜厚の厚くなっている部分では露光が不十分となり、現像後に膜剥がれが発生する可能性が高まる。互いに隣接するカラーフィルタの矩形部分が連結される構造を用いることによって、カラーフィルタと構造体との密着性が向上する。この連結構造を用いることによって、ストリエーションの低減だけでなくカラーフィルタの膜剥がれを抑制することが可能となる。

図２（ｂ）〜（ｄ）に示す断面図では、凹部１０９に配される埋込部材１１１Ｂの形状は、凹部１０９の形状に一致する。しかし、凹部１０９に配される埋込部材１１１Ｂの形状はこれに限られない。図７を参照して、凹部１０９に配される埋込部材１１１Ｂの形状の変形例について説明する。図７は、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す凹部１０９のうち１つの凹部１０９付近を拡大し、埋込部材１１１Ｂの凹部１０９での配置例を示す平面図及び断面図である。例えば、図７（ａ）の平面図に示すように、固体撮像装置１５０の周辺領域１２２の表面に対する平面視において、埋込部材１１１Ｂは、凹部１０９の縁から凹部１０９の外側に、凹部１０９の深さ７０１以下の幅となる範囲よりも内側に配されていてもよい。また埋込部材１１１Ｂは、図７（ａ）の断面図に示すように周辺領域１２２の表面であるパッシベーション膜１０８の上面から埋込部材１１１Ｂの上面までの厚みが、凹部１０９の深さ７０１以下の厚みを有してもよい。換言すれば、埋込部材１１１Ｂは、凹部１０９の底から凹部１０９の深さ７０１の２倍以下の厚みを有してもよい。また例えば、図７（ｂ）に示すように埋込部材１１１Ｂは、凹部１０９を完全に埋め込まなくてもよい。周辺領域１２２の表面に対する平面視において、埋込部材１１１Ｂは、凹部１０９の縁よりも凹部１０９の内側に配され、また凹部１０９の深さ７０１以下の厚みを有してもよい。凹部１０９に入り込み配される埋込部材１１１Ｂの大きさは、２色目以降のカラーフィルタを形成する際、凹部１０９の段差による影響が低減する構成であればよい。

＜第２の実施形態＞
図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置５５０を説明する。本実施形態において、第１の実施形態と比較して配線層数が増加したことにより、周辺領域１２２において段差を有することが異なり、これ以外の構成は、第１の実施形態と同じであってよい。

図５は、本発明の第２の実施形態における固体撮像装置５５０に用いる構造体５００の断面図及び平面図を示す。図５（ａ）に示す断面図は、図５（ｂ）に示す平面図のＡ−Ａ’間の断面である。構造体５００は、第１の実施形態で示した構造体１００と比較して配線層１０３、１０４、１０５に加えて、周辺領域１２２の上に配線層１０６を有する。このため、周辺領域１２２の上面の一部が、周辺領域１２２の上面の他の部分よりも高くなり、周辺領域１２２に、配線層１０６の厚さに応じた段差が生じる。

また本実施形態において、周辺領域１２２から受光領域１２１に電源を供給する配線パターン１１０は、配線層１０６に含まれる。複数の配線層のうち最も上の層の配線パターン１１０の形状に応じて、周辺領域１２２の表面は、第１の実施形態と同様にパッシベーション膜１０８の上面に凹部１０９を有する。なお図５（ａ）には、配線層１０６以外に配線層１０３、１０４、１０５の３層を含む４層の配線層が示されているが、配線層は３層以下であってもよいし、５層以上であってもよい。また配線層１０６や他の配線層の機能は、電源を供給することに限られることはなく、例えば光電変換素子１０２からの電気信号や、構造体１００に配される回路間の信号などを伝送する信号配線などとして機能してもよい。

次いで、図６を用いて構造体５００を用いた本実施形態の固体撮像装置５５０の製造方法について説明する。図５（ａ）に示す構造体５００の上に、複数の種類のカラーフィルタを形成する形成工程を行う。まず、図６（ａ）に示すように、この構造体５００上に、第１の実施形態と同様に、１色目のカラーフィルタとなる第１の種類のカラーフィルタ材料を用いて第１の材料膜１１１を成膜する成膜工程を行う。第１の材料膜は、例えばスピンコート法を用いて第１の種類のカラーフィルタ材料を塗布することによって成膜される。第１の材料膜１１１は、構造体１００の上面を全体的に覆う。すなわち、第１の材料膜１１１は構造体１００の受光領域１２１と周辺領域１２２との両方を覆う。第１の材料膜１１１の一部は、パッシベーション膜１０８の凹部１０９に入り込む。この凹部１０９の縦横比は、例えば３以上である。その後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、成膜工程において成膜された第１の材料膜１１１をパターニングするパターニング工程を行う。パターニング工程で、第１の材料膜１１１の一部を除去することによって、第１の材料膜１１１から、受光領域１２１に位置する第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａと、周辺領域１２２の凹部１０９に少なくとも一部が入り込む埋込部材１１１Ｂとが形成される。このパターニング工程によって、受光領域１２１には、例えばベイヤー配列を構成するように、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａのパターンが形成される。またこのパターニング工程で、周辺領域１２２において、凹部１０９に入り込んだ埋込部材１１１Ｂが形成される。本実施形態では、受光領域１２１において第１の材料膜１１１の一部を除去するだけでなく、周辺領域１２２においても第１の材料膜１１１の一部を除去する。これにより、周辺領域１２２に、埋込部材１１１Ｂのほかに、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａのパターンが形成されてもよい。これにかえて、周辺領域１２２において第１の材料膜１１１を除去しなくてもよい。第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａと埋込部材１１１Ｂとが配された構造体５００を、図６（ｂ）に示す。第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａと埋込部材１１１Ｂとを形成した後、第１の実施形態と同様に、他の種類のカラーフィルタ、平坦化膜１１４及びマイクロレンズ１１５の形成を行う。以上の工程によって、図６（ｃ）に示すように構造体５００上に、固体撮像装置５５０が形成される。

本実施形態において、周辺領域１２２の上面に段差を有するが、周辺領域１２２の凹部１０９は、埋込部材１１１Ｂによって埋められる。このため、凹部１０９の段差によって生じる２色目以降のカラーフィルタの膜厚のむらが低減される。このため第１の実施形態と同様に、本実施形態の固体撮像装置５５０においても、ストリエーションを低減する効果が得られる。

＜第３の実施形態＞
第１及び第２の実施形態において、１色目の第１の種類のカラーフィルタ材料である第１の材料膜１１１を用いて周辺領域１２２の凹部１０９を埋設し、凹部１０９によって生じる段差の影響を抑制し、ストリエーションが低減できることを示した。一方で、１色目の第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａは、第１の材料膜１１１を成膜する際に、周辺領域１２２のパッシベーション膜１０８の上面に凹部１０９が存在するため、凹部１０９の影響を受けることになる。このため、第１の材料膜１１１の膜厚むらを低減することは、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａに加え、２色目以降の複数の種類のカラーフィルタの膜厚むらが重畳され確認されるストリエーションを低減する観点から、より好ましい。

第１の材料膜１１１の膜厚むらを低減するために、本実施形態において、第１の材料膜１１１の膜厚を、固体撮像装置で用いる複数の種類のカラーフィルタ材料のうち第１の材料膜１１１以外の何れの膜厚よりも厚くする。換言すると、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａの膜厚が、複数の種類のうち第１の種類のカラーフィルタ以外の何れのカラーフィルタの膜厚よりも厚くなる。これ以外の構成は、第１及び第２の実施形態と同じであってよい。

例えば第１の実施形態と同様の膜厚の構成を有するカラーフィルタを用いる場合、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａとして、固体撮像装置で用いる複数の種類のカラーフィルタのうち最も大きな厚みを有する赤色の光を透過するカラーフィルタを用いるとよい。膜厚が最も厚いカラーフィルタを第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａとするため、第１の材料膜１１１を成膜した場合、膜厚が薄い材料膜を用いた場合と比較して、凹部１０９から受ける影響が軽減される。これによって、第１の材料膜１１１から形成される第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａ自体の膜厚むらが低減される。このため、第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａ以降に形成されるカラーフィルタに対する凹部１０９による影響がより低減され、結果として第１及び第２の実施形態よりもストリエーションが低減される効果が得られる。

なお本実施形態において、第１の材料膜１１１から形成される第１の種類のカラーフィルタ１１１Ａとして、赤色の光を透過するカラーフィルタを用いた。しかし、本発明は、これに限定するものでなく、固体撮像装置に用いるカラーフィルタの組み合わせの中で適宜、決定すればよい。また第１の材料膜１１１の膜厚は、凹部１０９の深さの２倍を越えない膜厚であることが好ましい。この場合、埋込部材１１１Ｂの形成されるパターニング工程の後、凹部１０９に大きな凸パターンが形成され、ストリエーションの低減効果が損なわれる可能性を低減できる。

以上、本発明に係る実施形態を３形態示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態は、適宜変更、組み合わせが可能である。

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、携帯端末等）も含まれる。また、カメラは例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構造体、１０３、１０４、１０５配線層、１０８パッシベーション膜、１０９凹部、１１１第１の材料膜、１１１Ａ第１の種類のカラーフィルタ、１１１Ｂ埋込部材、１１２第２の材料膜、１２１第１の領域、１２２第２の領域

Claims

固体撮像装置の製造方法であって、
光電変換を行う第１の領域と、周辺回路が配される第２の領域と、を含み、配線パターンを含む配線層と、前記配線層を覆う保護膜と、が配された構造体を用意する工程と、
前記構造体の上に、第１の種類のカラーフィルタ材料を用いて第１の材料膜を成膜する工程と、
前記第１の材料膜をパターニングすることによって、前記第１の材料膜から、前記第１の領域に位置する第１の種類のカラーフィルタを形成する工程と、
前記第１の種類のカラーフィルタを形成する前記工程の後、前記構造体の上に、前記第１の種類のカラーフィルタ材料とは異なる第２の種類のカラーフィルタ材料を用いて第２の材料膜を成膜する工程と、
前記第２の材料膜をパターニングすることによって、前記第２の材料膜から、前記第１の領域に位置する第２の種類のカラーフィルタを形成する工程と、
を有し、
前記構造体は、前記保護膜の上面のうち前記第２の領域にある部分に、前記保護膜の上面に対する平面視において幅と長さとの比が３以上の凹部を有しており、
前記凹部は、前記配線パターンの一部と前記配線パターンの他の一部との間に位置し、
前記第１の材料膜を成膜する前記工程では、前記第１の材料膜の一部が、前記配線パターンの一部と前記配線パターンの他の一部との間に位置するように前記凹部に入り込み、
前記第１の種類のカラーフィルタを形成する前記工程では、前記第１の材料膜から、前記第１の材料膜の前記一部を含む部材を形成するように、前記第１の材料膜をパターニングし、
前記第２の材料膜を成膜する前記工程では、前記第２の材料膜が前記部材を覆うことを特徴とする製造方法。
前記第２の種類のカラーフィルタを形成する前記工程では、前記第２の材料膜の一部が前記部材の上に残るように、前記第２の材料膜をパターニングすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
前記第２の種類のカラーフィルタを形成する前記工程の後、前記構造体の上に、前記第２の種類のカラーフィルタ材料とは異なる第３の種類のカラーフィルタ材料を用いて第３の材料膜を成膜する工程と、
前記第３の材料膜をパターニングすることによって、前記第３の材料膜から、前記第１の領域に位置する第３の種類のカラーフィルタを形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
前記第１の種類のカラーフィルタを形成する前記工程では、前記部材は、前記保護膜の上面に対する平面視において、前記凹部の縁から前記凹部の外側に、前記凹部の深さ以下の幅となる範囲よりも内側に配され、
前記保護膜の上面から前記部材の上面までの厚みが、前記深さ以下であ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。
前記部材は、前記保護膜の上面に対する平面視において、前記凹部の縁よりも前記凹部の内側に配され、
前記凹部の深さ以下の厚み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。
前記保護膜のうち前記第２の領域の上面は、前記保護膜のうち前記第１の領域の上面よりも高い部分を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
前記第１の種類のカラーフィルタの膜厚が、前記第１の種類のカラーフィルタ以外の何れのカラーフィルタの膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
前記第１の領域において、前記第１の種類のカラーフィルタが、連結されてい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。
前記第１の種類のカラーフィルタが緑色の光を透過するカラーフィルタであ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。
前記第２の種類のカラーフィルタが青色の光を透過するカラーフィルタであ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。
前記凹部が、前記配線層の配線パターンに沿ってい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。
光電変換を行う第１の領域と、周辺回路が配された第２の領域と、を含み、配線パターンを含む配線層と、前記配線層の上を覆う保護膜と、が配された構造体と、
前記第１の領域において前記構造体の上に配された複数の種類のカラーフィルタと、を有する固体撮像装置であって、
前記保護膜の上面のうち前記第２の領域にある部分に凹部を有し、
前記凹部は、前記配線パターンの一部と前記配線パターンの他の一部との間に位置し、
前記第２の領域において、
前記凹部の前記配線パターンの一部と前記配線パターンの他の一部との間に、前記複数の種類のうち第１の種類のカラーフィルタと同じ材料からなる部材が位置しており、
前記部材の上に、前記複数の種類のうち前記第１の種類とは異なる第２の種類のカラーフィルタと同じ材料からなる層が位置し、
前記保護膜のうち前記配線パターンの上に配された部分の少なくとも一部が、前記第２の種類のカラーフィルタと同じ材料からなる層と接していることを特徴とする固体撮像装置。
前記保護膜の上面に対する平面視において前記凹部の幅と長さとの比が３以上であり、
前記部材は、前記保護膜の上面に対する平面視において、前記凹部の縁から前記凹部の外側に、前記凹部の深さ以下の幅となる範囲よりも内側に配され、
前記保護膜の上面から前記部材の上面までの厚みが、前記深さ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像装置。
前記第１の種類のカラーフィルタが緑色の光を透過するカラーフィルタであり、前記第２の種類のカラーフィルタが青色の光を透過するカラーフィルタであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の固体撮像装置。
請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。