(57)【要約】【課題】受光画素領域に入射した光が遮光画素領域の光電変換部に入射することを抑制する。【解決手段】受光画素領域および遮光画素領域を有する光電変換装置は、前記受光画素領域の複数の第１光電変換部および前記遮光画素領域の複数の第２光電変換部を有する半導体層と、前記受光画素領域における前記半導体層の上に、前記複数の第１光電変換部にそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、前記複数の第２光電変換部を覆うように前記遮光画素領域における前記半導体層の上に配置された遮光膜とを備える。前記遮光部の上端は前記遮光膜の上端より高く、前記遮光部の下端は前記遮光膜の前記上面より低く前記遮光膜の下端より高い。【選択図】図２
2020065040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光画素領域および遮光画素領域を有する光電変換装置であって、
前記受光画素領域に設けられた複数の光電変換部および前記遮光画素領域に設けられた複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記受光画素領域における前記半導体層の上に、前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、
前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部を覆うように前記遮光画素領域における前記半導体層の上に配置された遮光膜と、を備え、
前記遮光部は、前記半導体層の主面に対して垂直な方向における前記半導体層の側の端である下端と、前記垂直な方向における前記遮光部の前記下端とは反対側の端である上端と、を有し、
前記遮光膜は、前記垂直な方向における前記半導体層の側の面である下面と、前記垂直な方向における前記半導体層とは反対側の面である上面と、を有し、前記下面は前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に対向するように前記半導体層の前記主面に沿っており、
前記遮光部の前記上端と前記半導体層との間の距離は、前記遮光膜の上面と前記半導体層との間の距離より大きく、
前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は、前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より小さく、かつ、前記遮光膜の下面と前記半導体層との間の距離より大きい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光の光路に配置された複数の導波路と、
前記複数の導波路を相互に連結するように広がった連結部と、を更に備え、
前記遮光部は、前記連結部の上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記連結部は、前記受光画素領域から前記遮光膜まで延びている、
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
受光画素領域および遮光画素領域を有する光電変換装置であって、
前記受光画素領域に設けられた複数の光電変換部および前記遮光画素領域に設けられた複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記受光画素領域における前記半導体層の上に、前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、
前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部を覆うように前記遮光画素領域における前記半導体層の上に配置された遮光膜と、
前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光の光路に配置された複数の導波路と、
前記複数の導波路を相互に連結するように広がり、かつ前記受光画素領域から前記遮光膜まで延びた連結部と、を備え、
前記遮光部は、前記半導体層の主面に対して垂直な方向における前記半導体層の側の端である下端と、前記垂直な方向における前記遮光部の前記下端とは反対側の端である上端と、を有し、
前記遮光膜は、前記垂直な方向における前記半導体層の側の面である下面と、前記垂直な方向における前記半導体層とは反対側の面である上面と、を有し、前記下面は前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に対向するように前記半導体層の前記主面に沿っており、
前記遮光部は、前記連結部の上に配置され、
前記遮光部の前記上端と前記半導体層との間の距離は前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より大きく、
前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より小さい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
前記遮光部は、前記遮光部の前記下端から前記遮光部の前記上端まで連続した構造を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記遮光膜は、前記遮光膜の前記下面から前記遮光膜の前記上面まで連続した構造を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記遮光部の前記下端と前記上端との間の距離は、前記遮光膜の厚さより大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記半導体層の前記主面に直交し前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部の一部を含む断面において、前記主面に平行な方向における前記遮光部の幅が０．５μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記受光画素領域および前記遮光画素領域にわたって前記半導体層の上に配置され、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成された化合物膜を更に備え、前記受光画素領域において前記化合物膜は前記遮光部と前記半導体層との間に位置し、前記遮光画素領域において前記遮光膜は前記化合物膜と前記半導体層との間に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記受光画素領域における前記化合物膜の下面と前記半導体層との間の距離が、前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離よりも小さい、
ことを特徴とする請求項９に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記化合物膜は、前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に入射する光の光路にそれぞれ配置された複数の層内レンズを含む、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記半導体層の上に配置された層内レンズ層を更に備え、前記層内レンズ層は、前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に入射する光の光路にそれぞれ配置された複数の層内レンズを含み、前記受光画素領域における前記層内レンズ層のうちの前記複数の層内レンズの間に位置する部分の上面と前記半導体層との間の距離が、前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記受光画素領域における前記複数の層内レンズの頂点と前記半導体層との間の距離が、前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より小さい、
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記受光画素領域および前記遮光画素領域において前記半導体層の上に配置された配線層と、
前記遮光部および前記遮光膜と前記配線層との間に配置された絶縁膜と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記半導体層に対して前記遮光部および前記遮光膜とは反対側に配された配線層をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記遮光部は、格子状の構造を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
前記遮光部は、互いに電気的に絶縁された複数の部分を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に入射する光の光路の各々は、前記遮光部のうち４つの部分によって囲まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部は、複数の行および複数の列を構成するように配置され、各列の光電変換部の信号は、列信号線を通して出力され、
前記複数の部分の各々は、１つの列に対応し、かつ、分割されることなく連続している、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電変換装置。
【請求項２０】
前記遮光部に固定電位を与えるように構成された、
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２１】
光電変換装置であって、
複数の光電変換部を有する半導体層と、
前記複数の光電変換部に入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、
前記半導体層と前記遮光部との間に配置された、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成された化合物膜と、を備え、
前記遮光部は、前記半導体層の主面に対して垂直な方向における前記半導体層の側の端である下端と、前記垂直な方向における前記遮光部の前記下端とは反対側の端である上端と、を有し、
前記化合物膜は、前記垂直な方向における前記半導体層の側の面である下面と、前記垂直な方向における前記半導体層とは反対側の面である上面と、を有し、
前記化合物膜の前記上面は平坦部を含み、
前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は、前記化合物膜の前記上面の前記平坦部と前記半導体層との間の距離よりも小さく、かつ、前記化合物膜の前記下面と前記半導体層との間の距離よりも大きい、
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２２】
前記化合物膜は、前記複数の光電変換部に入射する光の光路にそれぞれ配置された複数の層内レンズを含み、前記複数の層内レンズの間に前記平坦部が配置されている、
ことを特徴とする請求項２１に記載の光電変換装置。
【請求項２３】
前記化合物膜は、
酸窒化シリコン層と、
前記酸窒化シリコン層と前記半導体層との間に位置する窒化シリコン層とを、を含み、
前記遮光部は、前記酸窒化シリコン層を貫通して前記窒化シリコン層に接触している、
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の光電変換装置。
【請求項２４】
前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は、前記酸窒化シリコン層と前記半導体層との間の距離よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２３に記載の光電変換装置。
【請求項２５】
前記遮光部の前記下端の幅は、前記遮光部の前記上端の幅より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２６】
前記化合物膜は前記受光画素領域において、前記化合物膜のうち前記受光画素領域から前記受光画素領域の外の領域に延在した部分よりも、薄い部分を有する、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２７】
前記化合物膜は、前記受光画素領域において前記遮光部と前記半導体層との間に配置された部分と、前記受光画素領域から前記受光画素領域の外の領域に延在した延在部と、を含み、前記受光画素領域における前記化合物膜の前記部分の厚さをｔ１、前記延在部の厚さをｔ２、前記層内レンズの厚さをｔ３としたときに、
｜ｔ３−ｔ２｜＜｜ｔ３−ｔ１｜
を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
【請求項２８】
前記化合物膜は、前記遮光部と前記半導体層との間に配置された部分を含み、
前記化合物膜の前記部分の厚さは、１００ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の範囲内である、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか1項または請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２９】
前記化合物膜は、前記複数の層内レンズの間であって前記遮光部と前記半導体層との間に配置された第１部分と、前記第１部分と前記複数の層内レンズのうちの１つの層内レンズとの間に配置された第２部分とを含み、
前記第１部分の厚さをｔ４、前記第２部分の厚さをｔ１、前記層内レンズの厚さをｔ３、としたときに、
ｔ１＜ｔ４＜ｔ３
を満たすことを特徴とする請求項１１または２２に記載の光電変換装置。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、被写体からの光を受光する画素が配された受光画素領域に遮光部を設け、隣接する画素への光の入射を防止する光電変換装置が開示されている。該光電変換装置は、受光画素領域およびＯＢ画素領域を含む画素領域を有する。該光電変換装置は、該受光画素領域および該ＯＢ画素領域に共有の構成として、半導体層に配置された複数の受光部と、該半導体層の上に配置された絶縁体と、該絶縁体によって取り囲まれるように該複数の受光部の上に配置された複数の導波路とを有する。また、該光電変換装置は、該受光画素領域および該ＯＢ画素領域に共有の構成として、該複数の導波路を相互に連結する連結部材と、該連結部材の上に配置された第１部材とを有する。該光電変換装置は、該受光画素領域のみに配置された構成として、該第１部材の上に配置された第１レンズと、該第１レンズと絶縁体との間に配置された遮光部と、該第１レンズの上に配置されたカラーフィルターおよび第２レンズとを有する。該光電変換装置は、該ＯＢ画素領域のみに配置された構成として、該第１部材および該遮光部の上に配置されたＯＢ画素領域用の遮光部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光電変換装置では、受光画素領域には、ＯＢ画素領域用の遮光部よりも高い位置に遮光部が配置されていない。したがって、受光画素領域に斜めに入射した光が迷光となって、ＯＢ画素領域用の遮光部の下方に侵入し、これがＯＢ画素領域の受光部に入射しうる。そのため、ＯＢ画素領域の受光部によって正しくオプティカルブラックレベルを検出することができない可能性がある。
【０００５】
本発明は、迷光を抑制するために有利な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面は、受光画素領域および遮光画素領域を有する光電変換装置に係り、前記光電変換装置は、前記受光画素領域に設けられた複数の光電変換部および前記遮光画素領域に設けられた複数の光電変換部を有する半導体層と、前記受光画素領域における前記半導体層の上に、前記受光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部を覆うように前記遮光画素領域における前記半導体層の上に配置された遮光膜と、を備え、前記遮光部は、前記半導体層の主面に対して垂直な方向における前記半導体層の側の端である下端と、前記垂直な方向における前記遮光部の前記下端とは反対側の端である上端と、を有し、前記遮光膜は、前記垂直な方向における前記半導体層の側の面である下面と、前記垂直な方向における前記半導体層とは反対側の面である上面と、を有し、前記下面は前記遮光画素領域に設けられた前記複数の光電変換部に対向するように前記半導体層の前記主面に沿っており、前記遮光部の前記上端と前記半導体層との間の距離は、前記遮光膜の上面と前記半導体層との間の距離より大きく、前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は、前記遮光膜の前記上面と前記半導体層との間の距離より小さく、かつ、前記遮光膜の下面と前記半導体層との間の距離より大きい。
【０００７】
本発明の第２の側面は、光電変換装置に係り、前記光電変換装置は、複数の光電変換部を有する半導体層と、前記複数の光電変換部に入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部と、前記半導体層と前記遮光部との間に配置された、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成された化合物膜と、を備え、前記遮光部は、前記半導体層の主面に対して垂直な方向における前記半導体層の側の端である下端と、前記垂直な方向における前記遮光部の前記下端とは反対側の端である上端と、を有し、前記化合物膜は、前記垂直な方向における前記半導体層の側の面である下面と、前記垂直な方向における前記半導体層とは反対側の面である上面と、を有し、前記化合物膜の前記上面は平坦部を含み、前記遮光部の前記下端と前記半導体層との間の距離は、前記化合物膜の前記上面の前記平坦部と前記半導体層との間の距離よりも小さく、かつ、前記化合物膜の前記下面と前記半導体層との間の距離よりも大きい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、迷光を抑制するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の光電変換装置の構成を示す平面図。
【図２】本発明の第１実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の第１実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図７】本発明の第２実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図８】遮光部の構成例を示す図。
【図９】遮光部および遮光膜に固定電位を与える構成を例示する図。
【図１０】遮光部の構成例を示す図。
【図１１】本発明の第３実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態の光電変換装置の構成を示す平面図。
【図１３】本発明の第４実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図１４】本発明の第４実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図１５】本発明の第４実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図１６】本発明の第４実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図１７】本発明の第４実施形態の光電変換装置の製造方法を示す断面図。
【図１８】本発明の第５実施形態の光電変換装置の構成を示す平面図。
【図１９】本発明の第５実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図２０】本発明の第６実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図２１】機器の構成例を示す図。
【図２２】本発明の第７実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図２３】本発明の第８実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図２４】本発明の第９実施形態の光電変換装置の構成を示す断面図。
【図２５】図２４のＺ−Ｚ線における横断面図。
【図２６】図２４のＺ−Ｚ線における横断面図。
【図２７】図１３を参照する説明を捕捉するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１１】
本明細書において、ＡがＢより高いとは、Ａと半導体層の主面との間の距離がＢと該主面との間の距離より大きいことを意味し、ＡがＢより低いとは、Ａと該主面との間の距離がＢと該主面との間の距離より小さいことを意味する。本明細書において、Ａの下端は、前記主面に対して垂直な方向におけるＡの２つの端のうち前記半導体層の側の端を意味し、Ａの上端は、前記主面に対して垂直な方向におけるＡの２つの端のうち該下端との反対側の端を意味する。本明細書において、Ａの下面は、前記主面に対して垂直な方向と交差（または直交）するＡの２つの面のうち前記半導体層の側の面を意味し、Ａの上面は、前記主面に対して垂直な方向と交差（または直交）するＡの２つの面のうち該下面との反対側の面を意味する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態の光電変換装置１００の構成を示す平面図である。光電変換装置１００は、受光画素領域１０１、遮光画素領域（ＯＢ画素領域）１０２、周辺回路領域１０３を含む。受光画素領域１０１は、複数の光電変換部（第１光電変換部）が複数の行および複数の列を構成するように配置された領域である。換言すると、受光画素領域１０１は、複数の画素（第１画素）が複数の行および複数の列を構成するように配置された領域である。受光画素領域１０１の各列の第１光電変換部（第１画素）の信号は、列信号線を通して出力される。遮光画素領域１０２は、遮光された複数の光電変換部（第２光電変換部）が複数の行および複数の列を構成するように配置された領域である。換言すると、遮光画素領域１０２は、遮光された複数の画素（第２画素）が配置された領域である。遮光された複数の画素は、オプティカルブラックレベルを提供するために使用され、オプティカルブラック（ＯＢ）画素と呼ばれうる。受光画素領域１０１と遮光画素領域１０２との間には、画素構造を含む緩衝領域が含まれてもよい。受光画素領域１０１の画素および遮光画素領域１０２の画素は、光電変換部の他に、光電変換部で発生した電荷に応じた信号を画素外に出力するための回路素子を含む。
【００１３】
周辺回路領域１０３は、例えば、行選択回路と、読出回路と、列選択回路とを含みうる。受光画素領域１０１に配置された複数の光電変換部と遮光画素領域１０２に配置された複数の光電変換部は、その全体で、複数の行および複数の列からなる光電変換アレイを構成するように配置されうる。行選択回路は、光電変換アレイにおける行を選択し、選択した行の光電変換部を駆動する。行選択回路によって選択された行の光電変換部の信号は、列信号線を通して読出回路に出力される。読出回路は、各列信号線に出力された信号を読み出し、列選択回路は、複数の列信号線から読出回路によって読み出された複数の信号を順に選択し出力する。
【００１４】
図２は、図１の光電変換装置１００のＡ−Ａ線における模式的な断面図である。以下では、Ｎ型およびＰ型を相互に区別するために第１導電型および第２導電型という用語を用いる。第１導電型がＮ型である場合、第２導電型はＰ型であり、第１導電型がＰ型である場合、第２導電型はＮ型である。光電変換装置１００は、半導体層１１０を備えうる。半導体層１１０は、例えば、第１導電型（例えばＮ型）の半導体領域であり、例えば、エピタキシャル成長法で形成されうる。半導体層１１０には、第１導電型の半導体領域（一部のみ図示）および第２導電型の半導体領域（一部のみ図示）が配置されうる。半導体層１１０は、主面１１１を有する。主面１１１は、例えば、半導体層１１０と半導体層１１０の上に積層された絶縁膜（不図示）との界面でありうる。主面１１１を通って半導体層１１０に光が入射する。図２において、主として光が入射する方向が矢印Ｌで示されている。
【００１５】
半導体層１１０は、受光画素領域１０１の複数の光電変換部（第１光電変換部）１１２ａおよび遮光画素領域１０２の複数の光電変換部（第２光電変換部）１１２ｂを有しうる。光電変換部１１２ａ、１１２ｂは、フォトダイオードの一部を構成する第１導電型の半導体領域でありうる。光電変換によって発生した電荷が光電変換部１１２ａ、１１２ｂによって収集されうる。光電変換部１１２ａ、１１２ｂの上には、第２導電型の半導体領域１１３が配置されうる。半導体領域１１３は、半導体層１１０の主面１１１に接するように配されうる。半導体領域１１３は、第２導電型における多数キャリアと同一符号を有する電荷を有する領域であってもよい。
【００１６】
半導体層１１０は、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）１１４を含みうる。ＦＤ１１４は、第１導電型の半導体領域である。光電変換部１１２ａ、１１２ｂで発生した電荷はＦＤ１１４に転送され、電圧に変換される。ＦＤ１１４は、不図示の増幅部の入力ノードに電気的に接続されうる。増幅部は、１又は複数の画素ごとに設けられうる。半導体層１１０の上には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極１１５が配置されうる。光電変換部１１２ａ、１１２ｂとＦＤ１１４との間の領域の上に配されたゲート電極１１５は、光電変換部１１２からＦＤ１１４への電荷の転送を制御する転送ゲート電極である。
【００１７】
半導体層１１０およびゲート電極１１５を覆うように保護膜１２０が配置されうる。半導体層１１０または保護膜１２０の上には、絶縁膜１２１が配置されうる。絶縁膜１２１は、例えば、酸化シリコンで構成されうる。絶縁膜１２１の屈折率は、例えば、１．４０〜１．６０の範囲内である。半導体層１１０の主面１１１の上には、第１配線層１２３、第２配線層１２４、第３配線層１３３が配置されうる。第１配線層１２３、第２配線層１２４、第３配線層１３３は、半導体層１１０の主面１１１を基準として、互いに異なる高さに配置される。一例において、第１配線層１２３および第２配線層１２４の導電材料は銅であり、第３配線層１３３の導電材料はアルミニウムでありうる。一例において、第３配線層１３３は、パッドおよび周辺回路領域１０３の配線層を構成しうる。導電材料は、導電性を有する材料であればよく、銅またはアルミニウム以外の材料であってもよい。第１配線層１２３と第２配線層１２４とは、不図示のプラグによって電気的に接続されうる。第２配線層１２４と第３配線層１３３とは、不図示のプラグによって電気的に接続されうる。プラグによって電気的に接続される部分を除いて、第１配線層１２３の導電部材と第２配線層１２４の導電部材とは絶縁膜１２１によって互いに絶縁され、第２配線層１２４の導電部材と第３配線層１３３の導電部材とは絶縁膜１２１によって互いに絶縁される。絶縁膜１２１は、層間絶縁膜として機能しうる。配線層の数は３層に限定されるものではない。
【００１８】
光電変換装置１００は、受光画素領域１０１の複数の第１光電変換部１１２ａにそれぞれ入射する光の光路に配置された複数の導波路１３０と、複数の導波路１３０を相互に連結するように広がった連結部１３１とを備えうる。複数の導波路１３０および連結部１３１は、互いに同じ材料で構成されうる。一例において、複数の導波路１３０および連結部１３１は、窒化シリコンで構成されうる。複数の導波路１３０を構成する部材の屈折率は、絶縁膜１２１の屈折率よりも高い。複数の導波路１３０を構成する部材の屈折率は、１．６０以上であることが好ましく、１．８０〜２．４０の範囲であることがより好ましい。導波路１３０は、遮光画素領域１０２の複数の第２光電変換部１１２ａのそれぞれの上にも配置されうる。同様に、連結部１３１は、遮光画素領域１０２における複数の導波路１３０を相互に連結するように広がりうる。受光画素領域１０１の連結部１３１と遮光画素領域１０２の連結部１３１とは相互に連結されるように広がりうる。図２の例では、周辺回路領域１０３に連結部１３１が配置されていないが、周辺回路領域１０３にも連結部１３１が配置されてもよい。
【００１９】
絶縁膜１２１、複数の導波路１３０および連結部１３１の上には、受光画素領域１０１および遮光画素領域１０２にわたって広がるように絶縁膜１３２が配置されうる。他の観点において、絶縁膜１３２は、受光画素領域１０１および遮光画素領域１０２にわたって広がるように半導体層１１０の主面１１１の上に配置される。絶縁膜１３２は、例えば、酸化シリコンで構成されうる。絶縁膜１３２の上には、遮光画素領域１０２の複数の第２光電変換部１１２ａを覆うように遮光膜１３４が配置されうる。遮光膜１３４は、例えば、金属材料で構成されうる。遮光膜１３４は、遮光画素領域１０２の複数の第２光電変換部１１２ａに対する光の入射を遮断する目的で配置される。遮光膜１３４の下面は、遮光画素領域１０２に設けられた複数の光電変換部１１２ｂに対向するように半導体層１１０の主面１１１に沿っている。一例において、第３配線層１３３と遮光膜１３４とは、同一の層に配置され、同一の材料で構成されうるが、第３配線層１３３と遮光膜１３４とは、互いに異なる層に配置されてもよいし、互いに異なる材料で構成されてもよい。
【００２０】
半導体層１１０の主面１１１の上には、更に透光膜（絶縁体）１４０が配置されうる。透光膜１４０は、絶縁膜１３２、遮光膜１３４および第３配線層１３３を覆うように配置されうる。透光膜１４０は、受光画素領域１０１の複数の第１光電変換部１１２ａに入射する光の光路にそれぞれ配置された複数の層内レンズ１４１を含みうる。層内レンズ１４１を有する透光膜１４０の上面および下面の少なくも一方は凸レンズ形状を有しうる。本例では、透光膜１４０の上面が凸レンズ形状を有し、透光膜１４０の下面は平坦である。ただし、層内レンズ１４１を設けない場合、透光膜１４０の上面および下面が平坦あってもよい。透光膜１４０は、遮光画素領域１０２においては、遮光膜１３４を覆うように配置されうる。遮光画素領域１０２に層内レンズ１４１が配置されると、遮光膜１３４の上の構造物の高さが高くなるので、遮光画素領域１０２には層内レンズ１４１が配置されないことが好ましい。透光膜１４０における少なくとも層内レンズ１４１の上には、層内レンズ１４１を覆うように平坦化用の絶縁膜（絶縁膜１４２）が配置されうる。絶縁膜１４２は、層内レンズ１４１と接触してもよいし、層内レンズ１４１と絶縁膜１４２との間には層内レンズ１４１に接触しつつ層内レンズ１４１を覆うように設けられた反射射防止コーティングが配されてもよい。
【００２１】
透光膜１４０は、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成されたシリコン化合物膜であり、透光膜１４０は、窒素を含むシリコン化合物膜という点で、他の樹脂膜や酸化シリコン膜などの透光膜とは区別されうる。透光膜１４０は、各々がシリコンおよび窒素を含む化合物で構成された、複数のシリコン化合物層からなる複層構造を有することができる。透光膜１４０に含まれうるシリコン化合物層は、例えば、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、炭窒化シリコン層である。
【００２２】
層内レンズ１４１は、例えば窒化シリコン層で構成されるが、透光膜１４０に含まれる他の酸窒化シリコン層よりも窒素濃度が高い酸窒化シリコン層で構成されてもよい。層内レンズ１４１を構成する層を層内レンズ層と呼ぶことができる。上述の反射防止コーティングが、例えば酸窒化シリコン層などのシリコンおよび窒素を含む化合物で構成される場合、反射防止コーティングは、透光膜１４０の一部でありうる。上述した反射防止コーティングとしては、透光膜１４０の上に配される反射防止膜を用いることができる。
【００２３】
透光膜１４０の上の反射防止膜あるいは絶縁膜は、シリコンおよび酸素を含む化合物で構成されうる。一例において、層内レンズ１４１は、窒化シリコンで構成され、反射防止コーティングは酸化シリコンで構成されうる。他の例において、層内レンズ１４１は、酸窒化シリコンで構成され、反射防止コーティングは、酸化シリコンで構成されうる。他の例において、層内レンズ１４１は、窒化シリコンで構成され、反射防止コーティングは、酸窒化シリコンで構成されうる。一例において、絶縁膜１４２は酸化シリコンで構成され、他の例において絶縁膜１４２は樹脂で構成される。
【００２４】
受光画素領域１０１における半導体層１１０の上には、複数の第１光電変換部１１２ａにそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部１４３が配置されうる。遮光部１４３は、金属材料、例えばタングステンで構成されうる。透光膜（絶縁体）１４０の上には、絶縁膜１４２が配置され、遮光部１４３は、絶縁膜１４２に設けられた溝に配置されうる。絶縁膜１４２の上には、カラーフィルター層１４５が配置され、カラーフィルター層１４５の上には、マイクロレンズ１５０が配置されうる。遮光部１４３は、行方向および列方向に隣接する画素間で光が侵入しないように、格子状（例えば、矩形格子状）に配置されうる。
【００２５】
光電変換装置１００においては、受光画素領域１０１のマイクロレンズ１５０に対して入射した斜め光線Ｌ’が遮光画素領域１０２の第２光電変換部１１２ｂに入射することを抑制することが重要である。これは、遮光画素領域１０２の第２光電変換部１１２ｂに光が入射すると、オプティカルブラックレベルを正しく検出することができないからである。そこで、遮光部１４３の上端は、遮光膜１３４の上面より高く、遮光部１４３の下端は、遮光膜１３４の上面より低いことが好ましい。あるいは、遮光部１４３の上端は、遮光膜１３４の上面より高く、遮光部１４３の下端は、遮光膜１３４の上面より低く、かつ、遮光膜１３４の下面より高いことが好ましい。
【００２６】
遮光部１４３は、遮光部１４３の下端から遮光部１４３の上端まで連続した構造を有することが好ましい。換言すると、遮光部１４３は、遮光部１４３の下端と遮光部１４３の上端との間には、光を透過する材料で構成された部分を含まないことが好ましい。遮光膜１３４は、遮光膜１３４の下面から遮光膜１３４の上面まで連続した構造を有することが好ましい。換言すると、遮光膜１３４は、遮光膜１３４の下面と遮光膜１３４の上面との間には、光を透過する材料で構成された部分を含まないことが好ましい。遮光部１４３の厚さは、遮光膜１３４の厚さより大きいことが好ましい。半導体層１１０の主面１１１に直交し複数の第１光電変換部１１２ａの一部を切断する断面（図２の断面図）において、主面１１１に平行な方向における遮光部１４３の幅は、０．５μｍ以下であることが好ましい。これは、画素密度の向上に有利である。
【００２７】
受光画素領域１０１における透光膜１４０の最も薄い部分の上面は、遮光膜１３４の上面より低いことが好ましい。これは、遮光画素領域１０２の第２光電変換部１１２ｂへの光の入射を抑制するために有利である。受光画素領域１０１における複数の層内レンズ１４１の最上端（頂点）は、遮光膜１３４の上面より低いことが好ましい。これは、マイクロレンズ１５０が配置される高さを低くし、遮光画素領域１０２の第２光電変換部１１２ｂへの光の入射を抑制するために有利である。後述するように、受光画素領域１０１における透光膜１４０の最も薄い部分は、平坦な上面を有し、遮光部１４３の下端が該平坦な上面より低くてもよい。このような構成も、遮光画素領域１０２の第２光電変換部１１２ｂへの光の入射を抑制するために有利である。
【００２８】
以下、図３、図４、図５、図６を参照しながら第１実施形態の光電変換装置１００の製造方法を説明する。工程Ｓ１０１では、第１導電型の半導体層１１０に光電変換部１１２ａ、１１２ｂ、半導体領域１１３、ＦＤ１１４等の半導体領域を形成し、主面１１１の上にゲート電極１１５、保護膜１２０、エッチストップ膜１２２、絶縁膜１２１ａ等が形成される。具体的には、工程Ｓ１０１では、半導体層１１０の中に光電変換部１１２ａ、１１２ｂが形成され、次いで、半導体層１１０の主面１１１の上にゲート絶縁膜（不図示）およびゲート電極１１５が形成される。次いで、半導体層１１０の中に半導体領域１１３およびＦＤ１１４が形成される。次いで、半導体層１１０の主面１１１の上に、ゲート電極１１５を覆うように保護膜１２０が形成される。一例において、保護膜１２０は、窒化シリコンで構成されうる。他の例において、保護膜１２０は、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を含む複数の絶縁層で構成されうる。保護膜１２０は、後の工程で光電変換部１１２ａ、１１２ｂに与えられるダメージを低減する機能を有しうる。保護膜１２０は、反射防止機能を有してもよい。次いで、保護膜１２０の上に、絶縁膜１２１の一部となる絶縁膜１２１ａの一部が形成され、その上に光電変換部１１２ａ、１１２ｂを覆うようにエッチストップ膜１２２が形成され、その上に絶縁膜１２１ａの他の一部が形成されうる。その後、絶縁膜１２１ａの表面がＣＭＰ等の平坦化プロセスによって平坦化されうる。エッチストップ膜１２２は、窒化シリコン膜で構成されうる。保護膜１２０およびエッチストップ膜１２２は、任意的な構成要素であり、形成されなくてもよい。
【００２９】
次いで、工程Ｓ１０２では、第１配線層１２３、第２配線層１２４および絶縁膜１２１が形成される。例えば、絶縁膜１２１ａの上に絶縁膜１２１ｂが形成され、絶縁膜１２１ｂのうち第１配線層１２３の導電部材が配されるべき領域がエッチングにより除去されうる。次いで、受光画素領域１０１、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の全域にわたって絶縁膜１２１ｂを覆うように第１配線層１２３の導電部材を形成するための金属膜が形成され、絶縁膜１２１ｂが露出するように該金属膜がＣＭＰ等によって除去される。これにより、第１配線層１２３における配線パターンを構成する導電部材が形成される。なお、第１配線層１２３の導電部材の一部は、半導体層１１０の所定の半導体領域とプラグによって電気的に接続される。
【００３０】
次いで、受光画素領域１０１、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の全域にわたって絶縁膜１２１ｂの上に絶縁膜１２１ｃ、絶縁膜１２１ｄが形成される。次いで、絶縁膜１２１ｄのうち第２配線層１２４の導電部材が配されるべき領域がエッチングにより除去される。更に、絶縁体１２４ｃのうち、第１配線層１２３の導電部材と第２配線層１２４の導電部材とを電気的に接続するプラグが配されるべき領域がエッチングにより除去される。次いで、受光画素領域１０１、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の全域にわたって、第２配線層及びプラグの材料となる金属膜が形成される。
【００３１】
次いで、ＣＭＰ等によって絶縁膜１２１ｄが露出するまで金属膜が除去される。このような手順によって、第２配線層１２４の導電部材、および、プラグが形成される。ここで、絶縁膜１２１ｃ、絶縁膜１２１ｄを形成した後に、先に、第１配線層１２３の導電部材と第２配線層１２４の導電部材とを電気的に接続するプラグが配されるべき領域に対応した部分がエッチングにより除去されてもよい。
【００３２】
次いで、受光画素領域１０１、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の全域にわたって絶縁膜１２１ｅが形成され、必要に応じて絶縁膜１２１ｅの表面がＣＭＰ等によって平坦化されうる。絶縁膜１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅによって絶縁膜１２１が構成される。絶縁膜１２１には、必要に応じて、エッチストップ膜、金属の拡散防止膜、あるいは、それらの両方の機能を備える膜が配されてもよい。具体的には、絶縁膜１２１が酸化シリコンで構成される場合、窒化シリコン膜または炭素含有酸化シリコン膜がエッチストップ膜および金属の拡散防止膜として構成されうる。第１配線層１２３および第２配線層１２４はダマシン法以外の方法で形成されてもよい。
【００３３】
工程Ｓ１０３では、受光画素領域１０１および遮光画素領域１０２における絶縁膜１２１に、導波路１３０を形成するための複数の開口１２５が形成される。複数の開口１２５は、フォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクを形成し、該エッチングマスクの開口を通して絶縁膜１２１をエッチングすることによって形成されうる。エッチストップ膜１２２を形成した場合には、エッチストップ膜１２２が露出するまで絶縁膜１２１のエッチングがなされうる。エッチストップ膜１２２は、絶縁膜１２１をエッチングするためのエッチング条件におけるエッチングレートが、絶縁膜１２１のエッチングレートよりも小さいことが好ましい。絶縁膜１２１が酸化シリコン膜である場合は、エッチストップ膜１２２は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜でありうる。また、互いに条件が異なる複数回のエッチングによって、エッチストップ膜１２２が露出するまで絶縁膜１２１がエッチングされてもよい。
【００３４】
次いで、工程Ｓ１０４では、複数の導波路１３０および連結部１３１が形成される。具体的には、まず、複数の開口１２５に導波路１３０および連結部１３１を構成する材料が充填されるとともに絶縁膜１２１の上面が該材料で覆われるように該導波路形成材料の堆積が行われる。該堆積は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、又は、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。次いで、エッチバック法やＣＭＰ法による平坦化により複数の導波路１３０および連結部１３１が形成されうる。次いで、周辺回路領域１０３における導波路形成材料が除去されうる。工程Ｓ１０３において、エッチストップ膜１２２が露出するまで絶縁膜１２１がエッチングされた場合には、導波路１３０は、エッチストップ膜１２２と接するように形成される。
【００３５】
上記の例では、周辺回路領域１０３における絶縁膜１２１上の導波路形成材料を除去しているが、該導波路形成材料を除去されなくてもよい。同一の材料を複数回堆積することによって、複数の導波路１３０および連結部１３１が形成されてもよい。さらには、互いに異なる複数の材料を順次に堆積させることによって複数の導波路１３０および連結部１３１が形成されてもよい。例えば、窒化シリコン膜を最初に堆積させ、次に埋め込み性能が高い有機材料を堆積させることによって、複数の導波路１３０および連結部１３１が形成されてもよい。
【００３６】
導波路１３０および連結部１３１の材料は、絶縁膜１２１の屈折率よりも高い材料であることが好ましい。絶縁膜１２１が酸化シリコン膜である場合は、複数の導波路１３０および連結部１３１の材料は、窒化シリコンであることが好ましい。窒化シリコン膜は、屈折率が約２．０であり、周囲の酸化シリコン膜の屈折率は約１．４である。そのため、スネルの法則に基づいて、導波路１３０と絶縁膜１２１との界面に入る光が反射する。これによって、導波路１３０の内部に光を閉じ込めることができる。
【００３７】
次いで、工程Ｓ１０５では、連結部１３１および絶縁膜１２１を覆うように、換言すると、受光画素領域１０１、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の全域にわたって、絶縁膜１３２が形成される。絶縁膜１３２の上面は、必要に応じて、ＣＭＰ等の平坦化プロセスによって平坦化されうる。絶縁膜１３２の表面の平坦化は、後に形成される第３配線層１３３および遮光膜１３４の加工精度の向上に有利である。
【００３８】
次いで、工程Ｓ１０６では、第３配線層１３３および遮光膜１３４が形成される。具体的には、工程Ｓ１０６では、絶縁膜１３２の上に金属膜が形成され、該金属膜の上にフォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクが形成され、該エッチングマスクの開口を通して該金属膜がエッチングされることによって形成されうる。第３配線層１３３および遮光膜１３４は、例えば、アルミニウムで構成されうる。なお、第３配線層１３３は、不図示のプラグにより第２配線層１２４と電気的に接続されうる。
【００３９】
次いで、工程Ｓ１０７では、複数の層内レンズ１４１を含む透光膜１４０が形成される。まず、絶縁膜１３２、遮光膜１３４および第３配線層１３３を覆うように、透光膜１４０を構成する材料膜が形成される。材料膜（即ち、透光膜１４０）は、酸化シリコン膜、または酸窒化シリコンで構成されうる。換言すると、材料膜（即ち、透光膜１４０）は、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成されうる。層内レンズ１４１の上には、酸化シリコン膜または酸窒化シリコン膜等で構成される反射防止膜が配置されうる。反射防止膜は、シリコンおよび酸素を含む化合物で構成されうる。次いで、材料膜の上にエッチマスクパターンが形成され、必要に応じて、該エッチマスクパターンが加工されうる。例えば、該エッチングマスクパターンを加熱することによって、下地の材料膜に転写すべき曲面を形成することができる。次いで、エッチングマスクを介して材料膜を部分的にエッチングすることによって、曲面が材料膜に転写され、これによって複数の層内レンズ１４１が形成されうる。層内レンズ１４１の上面は、上に向かって凸形状をなし、また、層内レンズ１４１は、対応する導波路１３０の位置に整合するように構成されうる。受光画素領域１０１における複数の層内レンズ１４１の最上端は、遮光膜１３４の上端より低いことが好ましい。
【００４０】
次いで、工程Ｓ１０８では、透光膜１４０あるいは反射防止膜の上には、絶縁膜１４２および遮光部１４３が形成される。まず、透光膜１４０あるいは反射防止膜の上に絶縁膜１４２が形成され、絶縁膜１４２の上面がＣＭＰ等の平坦化プロセスによって平坦化されうる。絶縁膜１４２は、例えば、酸化シリコンによって構成されうる。絶縁膜１４２は、例えば、酸化シリコンで構成されうる。次いで、絶縁膜１４２の上にフォトリソグラフィ工程によってエッチングマスクが形成され、該エッチングマスクの開口を通して絶縁膜１４２がエッチングされ、絶縁膜１４２のうち遮光部１４３を形成すべき領域に溝が形成されうる。次いで、絶縁膜１４２に形成せれた溝に遮光材料あるいは金属材料が充填され、次いで、ＣＭＰ等の平坦化プロセスによって絶縁膜１４２の上面が露出するように遮光材料が除去される。これにより遮光部１４３が形成される。遮光部１４３は、例えば、タングステンで構成されうる。
【００４１】
半導体層１１０の主面１１１に直交し複数の第１光電変換部１１２ａの一部を切断する断面（図５の断面図）において、主面１１１に平行な方向における遮光部１４３の幅は、０．５μｍ以下であることが好ましい。これは、画素密度の向上に有利である。遮光画素領域１０２の複数の光電変換部１１２ｂを覆うように配置される遮光膜１３４を厚くすると、その上の絶縁膜１４２を平坦化することが難しくなる。一方、遮光部１４３は、絶縁膜１４２に溝を形成しその溝に金属材料を充填して形成されるので、厚く形成することが容易である。遮光膜１３４より遮光部１４３を厚くすることによって、斜め方向から受光画素領域１０１に入射する光が遮光画素領域１０２の光電変換部１１２ｂに入射することを抑制することができる。
【００４２】
次いで、工程Ｓ１０９では、絶縁膜１４２の上にカラーフィルター層１４５が形成され、次いで、カラーフィルター層１４５の上にマイクロレンズ１５０が形成される。
【００４３】
以下、図７を参照しながら本発明の第２実施形態の光電変換装置１００の構成を説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態の光電変換装置１００は、裏面照射型ＣＭＯＳセンサとして構成されている。半導体層２００の主面２０１の上に配置された構造体（例えば、マイクロレンズ２４２）を介して複数の光電変換部２０４ａに光が入射する。
【００４４】
光電変換装置１００は、受光画素領域２０２および遮光画素領域２０３を有する。半導体層２００の２つの面、即ち第１面Ｓ１および第２面Ｓ２のうち第１面Ｓ１の下には、ゲート電極および配線層を含む配線構造２５０が配置される。半導体層２００の第２面Ｓ２の上には、反射防止膜２１０が配置されうる。反射防止膜２１０は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムまたは酸化タンタルで構成されうる。反射防止膜２１０の上には、絶縁膜２１１が設けられうる。絶縁膜２１１は、例えば、酸化シリコンで構成されうる。なお、本明細書において、「上」、「下」という表現は相対的な表現であり、したがって、「上」と「下」とを入れ替えて読むこともできる。
【００４５】
遮光画素領域２０３には、複数の第２光電変換部２０４ｂが配置される。遮光画素領域２０３には、遮光膜２２０が配置されうる。遮光膜２２０は、例えば、アルミニウムまたはタングステン等の金属材料で構成されうる。遮光膜２２０と半導体層２００の第２面Ｓ２との距離が近いほど、遮光画素領域２０３の光電変換部２０４ｂに対する光の入射を抑制することができるので、遮光膜２２０と半導体層２００の第２面Ｓ２との距離が近いことが望ましい。
【００４６】
絶縁膜２１１の上には、透光膜（絶縁体）２２２が配置されうる。透光膜２２２は、絶縁膜２１１および遮光膜２２０を覆うように配置されうる。透光膜２２２は、受光画素領域２０２の複数の第１光電変換部２０４ａに入射する光の光路にそれぞれ配置された複数の層内レンズ２２１を含みうる。透光膜２２２は、遮光画素領域２０３においては、遮光膜２２０を覆うように配置されうる。
【００４７】
透光膜２２２における少なくとも層内レンズ２２１の上には、層内レンズ２２１と接触しつつ層内レンズ２２１を覆うように反射防止膜あるいは絶縁膜が配置されうる。透光膜２２２は、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成され、反射防止膜あるいは絶縁膜は、シリコンおよび酸素を含む化合物で構成されうる。一例において、透光膜２２２は、窒化シリコンで構成され、反射防止膜あるいは絶縁膜は、酸化シリコンで構成されうる。他の例において、透光膜２２２は、酸窒化シリコンで構成され、反射防止膜あるいは絶縁膜は、酸化シリコンで構成されうる。
【００４８】
受光画素領域２０２における半導体層２００の上には、複数の第１光電変換部２０４ａにそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部２３１が配置されうる。遮光部２３１は、金属材料、例えばタングステンで構成されうる。透光膜（絶縁体）２２１の上には、絶縁膜２３０が配置され、遮光部２３１は、絶縁膜２３０に設けられた溝に配置されうる。絶縁膜２３０の上には、カラーフィルター層２４１が配置され、カラーフィルター層２４１の上には、マイクロレンズ２４２が配置されうる。遮光部２３１は、行方向および列方向に隣接する画素間で光が侵入しないように、格子状（例えば、矩形格子状）に配置されうる。
【００４９】
遮光部２３１の上端は、遮光膜２２０の上面より高く、遮光部２３１の下端は、遮光膜２２０の上面より低いことが好ましい。あるいは、遮光部２３１の上端は、遮光膜２２０の上面より高く、遮光部２３１の下端は、遮光膜２２０の上面より低く遮光膜２２０の下面より高いことが好ましい。
【００５０】
遮光部２３１は、遮光部２３１の下端から遮光部２３１の上端まで連続した構造を有することが好ましい。換言すると、遮光部２３１は、遮光部２３１の下端と遮光部２３１の上端との間には、光を透過する材料で構成された部分を含まないことが好ましい。遮光膜２２０は、遮光膜２２０の下面から遮光膜２２０の上面まで連続した構造を有することが好ましい。換言すると、遮光膜２２０は、遮光膜２２０の下面と遮光膜２２０の上面との間には、光を透過する材料で構成された部分を含まないことが好ましい。遮光部２３１の厚さは、遮光膜２２０の厚さより大きいことが好ましい。半導体層２００の第２面Ｓ２に直交し複数の第１光電変換部２０４ａの一部を切断する断面（図７の断面図）において、主面２０１に平行な方向における遮光部２３１の幅は、０．５μｍ以下であることが好ましい。これは、画素密度の向上に有利である。
【００５１】
受光画素領域２０２における透光膜２２２の最も薄い部分の上面は、遮光膜２２０の上面より低いことが好ましい。これは、遮光画素領域２０３の第２光電変換部２０４ｂへの光の入射を抑制するために有利である。受光画素領域２０２における複数の層内レンズ２２１の最上端は、遮光膜２２０の上面より低いことが好ましい。これは、マイクロレンズ２４２が配置される高さを低くし、遮光画素領域２０３の第２光電変換部２０４ｂｂへの光の入射を抑制するために有利である。後述するように、受光画素領域２０２における透光膜２２２の最も薄い部分は、平坦な上面を有し、遮光部２３１の下端が該平坦な上面より低くてもよい。このような構成も、遮光画素領域２０３の第２光電変換部２０４ｂへの光の入射を抑制するために有利である。
【００５２】
図８（ａ）は、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１の構成例を示す平面図である。該平面図は、半導体層１１０の主面１１１、半導体層２００の第２面Ｓ２に平行な面における構造を示している。図８（ａ）に例示されるように、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１は、格子状（例えば、矩形格子状）に配置されうる。
【００５３】
図８（ｂ）は、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１の他の構成例を示す平面図である。該平面図は、半導体層１１０の主面１１１、半導体層２００の第２面Ｓ２に平行な面における構造を示している。図８（ｂ）に例示されるように、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１は、互いに電気的に絶縁された複数の部分を有しうる。また、図８（ｂ）に例示されるように、複数の第１光電変換部に入射する光の光路の各々は、複数の部分のうち４つの部分によって囲まれうる。
【００５４】
図９には、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１および遮光膜１３４、２２０に固定電位を与える構成が例示されている。なお、図９では、記載の簡略化のために、第１実施形態に従う符号のみが示されている。以下では、第１実施形態に従う符号を用いて説明するが、ここでの説明は、第２実施形態にも適用されうる。
【００５５】
例えば、遮光部１４３は、遮光画素領域１０２における透光膜１４０に設けられた開口ＯＰを通して遮光膜１３４に電気的に接続されうる。遮光膜１３４は、例えば、導電パターン１９０に電気的に接続され、導電パターン１９０を介して固定電位（例えば、電源電位、接地電位）が与えられうる。これによって、遮光部１４３および遮光膜１３４に固定電位が与えられうる。一例において、遮光膜１３４は、第４配線層に配置され、第３配線層に配置された導電パターン１９０に対してプラグを介して電気的に接続されうる。ただし、遮光膜１３４および導電パターンは、他の配線層に配置されてもよい。遮光部１４３および遮光膜１３４の電位が不定であると、その影響を受けて、光電変換部１１２ａ、１１２ｂから読み出される信号が変動しうる。よって、遮光部１４３、２３１および遮光膜１３４の電位を固定することが好ましい。遮光部１４３および遮光膜１３４に固定電位を与えることで、その電圧の抵抗が下がり、磁気ノイズなどのノイズを低減することができるため、有利である。
【００５６】
図１０には、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３、２３１の構成が例示されている。なお、図１０では、記載の簡略化のために、第１実施形態に従う符号のみが示されている。以下では、第１実施形態に従う符号を用いて説明するが、ここでの説明は、第２実施形態にも適用されうる。
【００５７】
図１０に例示されるように、第１および第２実施形態の光電変換装置１００の遮光部１４３は、互いに電気的に絶縁された複数の部分１４３−１、１４３−２、１４３−３・・・を有しうる。また、該複数の部分１４３−１、１４３−２、１４３−３・・・の各々は、１つの列に対応し、かつ、分割されることなく連続している。ここで、図１０における列方向は、各列の光電変換部の信号が出力される列信号線が延びている方向であり、行方向は、列方向に直交する方向（行選択回路によって駆動される信号線が延びている方向）である。
【００５８】
このような構成は、横スミアの低減に有利である。これを説明するために、複数の部分１４３−１、１４３−２、１４３−３が相互に電気的に接続された格子構造を有し、電位が固定されていない場合を考える。この場合、ある行のある列のＦＤの電位が大きく変動すると、その影響で遮光部の電位が変動し、このような遮光部の電位の変動が同一行の他の列のＦＤの電位を変動させうる。これが横スミアを生じさせうる。上記のように、遮光部１４３がそれぞれ個々の列に対応する複数の部分１４３−１、１４３−２、１４３−３に分割されている場合、遮光部を経由して伝達される同一行のＦＤ（画素）の間における相互の影響が低減されうる。
【００５９】
以下、図１１を参照しながら本発明の第３実施形態の光電変換装置１００について説明する。第３実施形態として言及しない事項は、第１又は第２実施形態に従いうる。また、第３実施形態で説明する遮光部とその下に配置された反射防止膜あるいは絶縁膜との位置関係は、第１又は第２実施形態に提供されうる。
【００６０】
光電変換装置１００は、受光画素領域に配置された複数の光電変換部３０２を有する半導体層３０１と、半導体層３０１の主面ＰＳの上に配置された配線層３０３および絶縁膜３０４とを備えうる。配線層３０３は、絶縁膜３０４の中に配置されている。光電変換装置１００は、更に、絶縁膜３０４の上に配置された絶縁体３１０と、絶縁体３１０の上に配置された絶縁膜３０６と、光電変換部３０２に入射する光の光路ＬＰを取り囲むように配置された遮光部３２０とを備えうる。絶縁体３１０は、光路ＬＰに配置された層内レンズ３１１を含む透光膜であってもよい。あるいは、絶縁体３１０は、その全体が平坦であってもよいし、下地のパターンに起因する凹凸を有してもよい。絶縁体３１０は第１、２の実施形態における透光膜１４０、２２２と互換性がある。
【００６１】
絶縁体３１０は、平坦な上面３１３を有する平坦部３１２を含みうる。遮光部３２０の下端３２１は、平坦な上面３１３より低く、遮光部３２０の下部３２２の側面は、平坦部３１２によって囲まれうる。絶縁体３１０が複数の層内レンズ３１１を含む場合、平坦部３１２は、複数の層内レンズ３１１の間に配置されうる。一例において、遮光部３２０の下端の幅は、遮光部３２０の上端の幅より小さい。このような構造は、例えば、絶縁膜３０６にエッチングによって溝を形成し、その溝に遮光材料を充填して遮光部３２０を構成することによって実現されうる。
【００６２】
以下、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７を参照しながら本発明の第４実施形態の光電変換装置１００について説明する。第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態のいずれか又は組み合わせに従いうる。また、第４実施形態で説明する遮光部とその下に配置された反射防止膜あるいは絶縁膜との位置関係は、第１又は第２実施形態に適用されうる。
【００６３】
図１２には、第４実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す平面図であり、図１の受光画素領域１０１に配置された一部分（４画素）に相当する部分を示している。図１３は、図１２のＣ−Ｃ線における光電変換装置１００の断面図である。光電変換装置１００は、複数の受光画素を有する受光画素領域を有する。図１３には示されていないが、第４実施形態の光電変換装置１００は、第１乃至第３実施形態の光電変換装置１００と同様の遮光画素領域および周辺回路領域を備えうる。受光画素領域に配置された各受光画素は、光が入射する光電変換部を含み、遮光画素領域に配置された各遮光画素は、遮光された光電変換部を含む。
【００６４】
光電変換装置１００は、受光画素領域に配置された複数の光電変換部４０２を有する半導体層４０１と、半導体層４０１の主面ＰＳの上に配置された配線層４０３、４０４、４０５および絶縁膜４０６とを備えうる。配線層４０３、４０４、４０５は、絶縁膜４０６の中に配置されている。光電変換装置１００は、更に、絶縁膜４０６より高い屈折率を有する反射防止膜４０７と、反射防止膜４０７の上面に接するように配置され反射防止膜４０７よりも高い屈折率を有する透光膜４１０を備えうる。光電変換装置１００は、更に、透光膜４１０の上面と接するように配置され透光膜４１０よりも低い屈折率を有する反射防止膜４０９を備えうる。反射防止膜４０７、透光膜４１０および反射防止膜４０９で構成される積層膜は、パッシベーション膜として機能しうる。透光膜４１０を設ける代わりに、平坦な膜、あるいは、下地のパターンに起因する凹凸を有する膜を設けてもよい。透光膜４１０は第１、２、３の実施形態における透光膜１４０、２２２、絶縁体３１０と互換性がある。
【００６５】
半導体層４０１の上には、複数の光電変換部４０２にそれぞれ入射する光の光路を取り囲むように配置された遮光部４２０が配置されうる。遮光部４２０は、金属材料、例えばタングステンで構成されうる。透光膜（絶縁体）４１０の上には、絶縁膜４３０が配置されうる。絶縁膜４３０の上面は、平坦化されうる。遮光部４２０は、絶縁膜４３０に設けられた溝に配置されうる。絶縁膜４３０の上には、カラーフィルター層４３１が配置され、カラーフィルター層４３１の上には、マイクロレンズ４３２が配置されうる。遮光部４２０は、行方向および列方向に隣接する画素間で光が侵入しないように、格子状（例えば、矩形格子状）に配置されうる。遮光部４２０は第１、２の実施形態における遮光部１４３、遮光部３２０と互換性がある。
【００６６】
透光膜（絶縁体）４１０は、平坦な上面４１３を有する平坦部４１２を含みうる。遮光部４２０の下端４２１は、平坦な上面４１３より低く、遮光部４２０の下部４２２の側面は、平坦部４１２によって囲まれうる。平坦部４１２は、複数の層内レンズ４１１の間に配置されうる。一例において、遮光部４２０の下端の幅は、遮光部４２０の上端の幅より小さい。このような構造は、例えば、絶縁膜４３０にエッチングによって溝を形成し、その溝に遮光材料を充填して遮光部４２０を構成することによって実現されうる。遮光部４２０は、透光膜（絶縁体）４１０に接触しつつ透光膜４１０を覆う反射防止膜（絶縁膜）４０８を貫通するように配置されうる。
【００６７】
遮光部４２０の下端４２１を平坦な上面４１３より低くすることによって、画素に入射した光がその画素の外に漏れ出すことを低減することができる。これは、受光画素領域に入射した光が遮光画素領域の光電変換部に入射することを低減し、また、画素から画素への光の侵入を低減しうる。
【００６８】
外部から水分等が侵入することを抑制するパッシベーション機能を透光膜１４０に持たせるためには、遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７の上面との間における透光膜１４０の厚さｔ５（図２７参照）は、１００ｎｍ以上であることが好ましい。厚さｔ５が薄いと、遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７の上面との間における透光膜１４０を水素原子が透過し、水素原子が失われうる。水素原子が失われると、シンタリング効果が低下して暗電流が増加しうる。水素原子の透過を抑制する観点では、遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７の上面との間における透光膜１４０の厚さｔ５は、２００ｎｍ以上であることが好ましく、３００ｎｍ以上であることが更に好ましい。一方、厚さｔ５が厚すぎると、隣接する画素間で光が漏れる可能性が高まり、これは混色が発生する可能性を高めうる。よって、光の漏れ（混色）の抑制の観点では、厚さｔ５は、８００ｎｍ以下とすることが好ましく、５００ｎｍ以下、更には４００ｎｍ以下にすることがより好ましい。以上より、厚さｔ５は、１００ｎｍ＜ｔ５＜４００ｎｍとすることが好ましい。
【００６９】
以下、図１３〜図１７を参照しながら本発明の第４実施形態の光電変換装置１００の製造方法を説明する。工程Ｓ２０１では、半導体層４０１の受光画素領域に複数の光電変換部４０２が形成されうる。この際に、遮光画素領域にも複数の光電変換部が形成されうる。また、図示されていないが、半導体層４０１には、フローティングディフュージョン（電荷電圧変換部）、および、光電変換部の電荷をフローティングディフュージョンに転送する転送トランジスタ等のトランジスタが形成されうる。トランジスタ等の素子間の電気的な分離部は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））によって構成されうる。複数の光電変換部４０２を有する半導体層５０１の上には絶縁膜４０６および配線層４０３、４０４、４０５が形成されうる。配線層４０３、４０４、４０５は、金属材料、例えば、銅またはアルミニウムで構成されうる。絶縁膜４０６のうち最上層の配線層５０５を覆う部分は、ＣＭＰ等の平坦化プロセスによって平坦化されうる。
【００７０】
絶縁膜４０６の上面の上には、該上面に接するように、反射防止膜（絶縁膜）４０７が形成されうる。また、反射防止膜４０７に接するように透光膜４１０が形成されうる。透光膜４１０は、高屈折率材料を堆積し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって該高屈折率材料を加工することによって形成されうる。具体的には、高屈折率材料の上に、レンズ形状の表面を有するフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜を介して高屈折率材料をエッチングすることによって、フォトレジスト膜のレンズ形状の表面が高屈折率材料に転写される。これによって、層内レンズ４１１を有する透光膜４１０が形成されうる。
【００７１】
次いで、透光膜４１０に接触するように透光膜４１０の上に、反射防止膜（絶縁膜）４０８が形成されうる。透光膜４１０は、シリコンおよび窒素を含む化合物で構成され、反射防止膜４０８は、シリコンおよび酸素を含む化合物で構成されうる。一例において、透光膜４１０は、窒化シリコンで構成され、反射防止膜４０８は、酸化シリコンで構成されうる。他の例において、透光膜４１０は、酸窒化シリコンで構成され、反射防止膜４０８は、酸化シリコンで構成されうる。次いで、反射防止膜４０８を覆うように絶縁膜４３０が形成されうる。
【００７２】
次いで、工程Ｓ２０２では、反射防止膜４０８の上にＢＡＲＣ膜４５０とフォトレジスト膜４５１とが順に形成され、絶縁膜４３０および反射防止膜４０８を貫通して透光膜４１０に有底の開口が形成されるように溝４５２が形成されうる。ここで、フォトレジスト膜５１３がフォトリソグラフィ工程によってパターニングされた後、フォトレジスト膜５１３の開口を通して、２段階のドライエッチングプロセスが実行されうる。第１段階のドライエッチングでは、ＢＡＲＣ膜４５０がエッチングされ、第２段階のドライエッチングでは、絶縁膜４３０および反射防止膜４０８、更には透光膜４１０の一部分がエッチングされうる。
【００７３】
第１段階のドライエッチングは、例えば、エッチング時間が固定されたレシピであり、ＢＡＲＣ膜４５０のみがエッチングされうる。第２段階のドライエッチングは、例えば、酸化シリコンのエッチレートが４００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、酸窒化シリコンのエッチレートが１５０〜３５０ｎｍ／ｍｉｎ、窒化シリコンのエッチレートが５０〜２５０ｎｍ／ｍｉｎというエッチング条件でありうる。
【００７４】
次いで、工程Ｓ２０３では、ドライエッチングによって形成された溝４５２にタングステンなどの金属が充填させ、これにより遮光部４２０が形成される。遮光部４２０の上部は、ＣＭＰ等の平坦化プロセスにより平坦化された後、縁膜４３０および遮光部４２０の上に、絶縁膜４３０と同じ材料からなる膜がキャップ膜として形成されうる。次いで、図１３に示されるように、キャップ膜の上にカラーフィルター層４３１が形成され、更に、カラーフィルター層４３１の上にはマイクロレンズ４３２が形成される。
【００７５】
図１７は、図１２のＤ−Ｄ線における光電変換装置１００の断面図である。この例では、遮光部４２０が矩形格子状の構造を有するので、各格子要素の対角方向（角部部分）において、層内レンズ４１１と遮光部４２０との距離が大きい。そのために、点線の矢印で示されるように、画素に入射した光がその画素の外に漏れ出す可能性がある。
【００７６】
図１８、図１９には、図１７に示さるような光の漏れ出しを低減するための改良例が示されている。図１８は、本発明の第５実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す平面図であり、図１の受光画素領域１０１に配置された一部分（４画素）に相当する部分を示している。図１９は、図１８のＥ−Ｅ線における光電変換装置１００の断面図である。第５実施形態として言及しない事項は、第４実施形態に従いうる。第５実施形態では、遮光部４２０は、層内レンズ４１１の外形形状（例えば、円形）に沿った開口（例えば、円形）を有し、層内レンズ４１１と遮光部４２０との距離が一定になっている。このような構造は、画素に入射した光がその画素の外に漏れ出す可能性を低減するために有利である。これは、受光画素領域に入射した光が遮光画素領域の光電変換部に入射することを低減し、また、画素から画素への光の侵入を低減しうる。
【００７７】
図２０は、本発明の第６実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す断面図である。第６実施形態は、第４又は第５実施形態の変形例を提供する。第６実施形態の光電変換装置１００は、光電変換部４０２と層内レンズ４１１との間に導波路４８０を備えている。
【００７８】
以下、図２２を参照しながら本発明の第７実施形態の光電変換装置１００の構成を説明する。第７実施形態として言及しない事項は、第１乃至第６実施形態のいずれか又は組み合わせに従いうる。図２２は、本発明の第７実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す断面図である。シリコンおよび窒素を含む化合物で構成されたシリコン化合物膜である透光膜１４０は、受光画素領域１０１から遮光画素領域１０２および／または周辺回路領域１０３に延在した延在部１４６を有する。受光画素領域１０１の外に位置する、遮光画素領域１０２および／または周辺回路領域１０３を非受光画素領域と総称することができる。延在部１４６は遮光膜１３４や第３配線層１３３を覆う。第７実施形態では、透光膜１４０のうち受光画素領域１０１に位置する部分の厚さｔ１よりも、透光膜１４０のうち遮光画素領域１０２および／または周辺回路領域１０３に延在した透光膜１４０の延在部１４６の厚さｔ２が厚い。換言すれば、透光膜１４０は受光画素領域１０１において、透光膜１４０のうち受光画素領域１０１から受光画素領域１０１の外の領域（非受光画素領域、遮光画素領域１０２および／または周辺回路領域１０３）に延在した延在部１４６よりも、薄い部分を有する。透光膜１４０のうち受光画素領域１０１において厚さｔ２よりも小さい厚さｔ１を示す部分は、透光膜１４０のうち、複数の層内レンズ１４１の間に位置する平坦部でありうるし、遮光部１４３と半導体層１１１との間に位置する部分でありうる。第３実施形態のように、複数の層内レンズ１４１の間に位置する平坦部が遮光部１４３と半導体層１１１との間に位置する部分よりも厚い場合、延在部１４６の厚さｔ２は、遮光部１４３と半導体層１１１との間に位置する部分よりも厚くなりうる。この場合、延在部１４６の厚さｔ２は、平坦部よりも厚いことが好ましい。遮光画素領域１０２の遮光膜１３４は、アルミニウムを主成分とする材料で構成されうる。遮光膜１３４にはアルミニウムの他にアルミニウムよりも微量の銅を含むアルミニウム合金を用いることができる。アルミニウムは水素を吸蔵し、熱を受けると水素を放出する性質を持つため、遮光膜１３４および第３配線層１３３を持つ遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３では、受光画素領域１０１よりも、素子外方への水素の離脱が多くなりうる。また、遮光膜１３４と第３配線層１３３との間の隙間や、第３配線層１３３の複数の配線パターンの間の隙間からも、素子外方への水素の離脱が多くなりうる。一方、透光膜１４０を構成する、窒素を含むシリコン化合物は、配線層間に配される絶縁膜１２１等から供給される水素の透過を制限する性質を持つ。この性質を利用して、受光画素領域１０１の周辺に配された遮光画素領域１０２、周辺回路領域１０３に厚い延在部１４６を配置することで、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３における素子外方への水素の脱離を抑制することができる。厚い延在部１４６は遮光膜１３４および／または第３配線層１３３の上に位置することが好ましいし、遮光膜１３４と第３配線層１３３との間の隙間や、第３配線層１３３の複数の配線パターンの間の隙間に位置することも好ましい。これにより、受光画素領域１０１のうち遮光画素領域１０２に近い周辺領域部の暗電流の増加を抑制することができる。また、層内レンズ１４１が形成されない遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３では面積当たりの透光膜の体積が小さいので、遮光膜１３４、第３配線層１３３がない箇所においても延在部１４６が厚いことが好ましい。さらに、透光膜１４０は厚いほうが外方への水素の脱離を抑制できるので、厚さを一様にしておくことが望ましく、層内レンズの上方の構造物の加工の観点からも段差がないことが望ましい。また、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の遮光膜１３４、第３配線層１３３が存在しない箇所においても、水素の外方脱離抑制の観点からｔ２と同等かそれ以上の厚さの透光膜を形成することが望ましい。
【００７９】
延在部１４６の厚さｔ２は、素子外方への水素の脱離を抑制する観点から厚いほうがよく、３００ｎｍ以上が望ましい。透光膜１４０の厚さｔ１は、０．１〜０．５ｕｍ、延在部１４６の厚さｔ２は、０．５〜２．５ｕｍであることが好ましく、０．５〜１．５ｕｍであることが更に好ましい。他の観点において、延在部１４６の厚さｔ２は、透光膜１４０の厚さｔ１より大きいことが好ましく、例えば、透光膜１４０の厚さｔ１の５倍以上であることが好ましい。
【００８０】
また、層内レンズ１４１の厚さｔ３（層内レンズ１４１の頂点を含む部分の厚さ）は、厚さｔ２と同じか、厚さｔ２より小さくてもよいが、厚さｔ１よりも厚いことが好ましい。ｔ３とｔ２との差は、ｔ１とｔ２の差よりも小さいこと（即ち｜ｔ３−ｔ２｜＜｜ｔ３−ｔ１｜）が好ましい。厚さｔ３を厚さｔ２よりも大きくすることで層内レンズ１４１のパワー（集光力）を高めることができる。層内レンズ１４１は、例えば、レジストのパターニングと、レジストのリフローによる曲面の形成、およびリフローされたレジストを用いたレンズ材料膜のエッチバックによる加工を通して形成されうる。エッチバックの際にはリフローされたレジストが除去される。層内レンズ１４１の形成に用いられるレジストを遮光画素領域１０２、周辺回路領域１０３にも残すことによって、エッチバック時にレンズ材料膜のエッチング量を減少させ、遮光画素領域および周辺回路領域に十分な厚さｔ２を有する延在部１４６を残すことができる。
【００８１】
リフローによって層内レンズ１４１の形成用のレジストパターンは、曲面を持つために中央部の厚さが大きくなるのに対し、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３のレジストパターンは、ベタ膜であるためにリフローによる膜厚変化は小さい。その結果、遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３のレジストパターンは、層内レンズ１４１の形成用のレジストパターンよりも薄くなる。このような厚さの関係を有するレジストにエッチバックを施すと、レンズ材料膜のエッチング量は、受光画素領域１０１よりも遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３で大きくなる。その結果、ｔ２はｔ３よりも若干小さくなりうる。
【００８２】
以下、図２３を参照しながら本発明の第８実施形態の光電変換装置１００の構成を説明する。第８実施形態として言及しない事項は、第１乃至第７実施形態のいずれか又は組み合わせ、特に第２実施形態に従いうる。図２３は、本発明の第８実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す断面図である。シリコンおよび窒素を含む化合物で構成されたシリコン化合物膜である透光膜２２２は、受光画素領域２０２から遮光画素領域２０３および／または周辺回路領域（不図示）に延在した延在部５１２を有する。延在部５１２は遮光膜１３４や周辺回路領域の配線層（不図示）を覆う。第８実施形態は、第７実施形態の構成、即ち、受光画素領域１０１の透光膜１４０の厚さｔ１よりも遮光画素領域１０２および周辺回路領域１０３の透光膜１４０の延在部１４６の厚さｔ２が厚い構成を、第２実施形態の光電変換装置１００に適用したものである。第８実施形態の光電変換装置１００では、図２３に示されるように、受光画素領域２０２の透光膜２２２の厚さｔ１よりも遮光画素領域２０３および周辺回路領域（不図示）の透光膜２２２の延在部５１２の厚さｔ２が厚い。
【００８３】
第８実施形態の光電変換装置１００は、工程Ｓ１０７において層内レンズ２１１を形成するときに、遮光画素領域および周辺回路領域にレジストが残るようにマスクパターンを第２実施形態から変更することで製造されうる。
【００８４】
以下、図２４、図２５、図２６を参照しながら本発明の第９実施形態の光電変換装置１００の構成を説明する。第９実施形態として言及しない事項は、第１乃至第８実施形態のいずれか又は組み合わせに従いうる。図２４は、本発明の第９実施形態の光電変換装置１００の一部分の構成を示す断面図である（図２５、図２６のＥ−Ｅ線の断面図）。図２５は、図２４のＺ−Ｚ線における横断面の一例であり、図２６は、図２４のＺ−Ｚ線における横断面の他の一例である。
【００８５】
シリコンおよび窒素を含む化合物で構成されたシリコン化合物膜である透光膜４１０は、平坦な上面４１３を有する平坦部４１２を含みうる。平坦部４１２は、厚さｔ５を有する。遮光部４２０の下端４２１は、平坦部４１２の上面４１３より低く、遮光部４２０の下部４２２の側面は、平坦部４１２によって囲まれうる。平坦部４１２は、複数の層内レンズ４１１の間に配置されうる。一例において、遮光部４２０の下端の幅は、遮光部４２０の上端の幅より小さい。このような構造は、例えば、絶縁膜４３０にエッチングによって溝を形成し、その溝に遮光材料を充填して遮光部４２０を構成することによって実現されうる。遮光部４２０は、透光膜（絶縁体）４１０に接触しつつ透光膜４１０を覆う反射防止膜４０８を貫通するように配置されうる。
【００８６】
平坦部４１２と層内レンズ４１１との間には、凹部４１５が配置される。層内レンズ４１１の厚さ（層内レンズ４１１の頂点を含む部分の厚さ）は、ｔ３である。凹部４１５の厚さは、ｔ１である。遮光部４２０の下端４２１は、平坦部４１２の上面４１３より低く、遮光部４２０の下部４２２の側面は、平坦部４１２によって囲まれうる。換言すると、遮光部４２０の下端４２１は、平坦部４１２に突き刺さるように配置されている。遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７との間において、透光膜４１０は厚さｔ４を有する。ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５は、ｔ１＜ｔ４＜ｔ５＜ｔ３を満たすことが好ましい。
【００８７】
遮光性を向上させる観点から遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７との間における透光膜４１０の厚さｔ４を薄くすると、素子外への水素の外方脱離が誘発されうる。また、ｔ１＝ｔ４とし、透光膜４１０の全体を厚くすることでも水素の脱離を抑制できるが、透光膜４１０に入射した光が透光膜１４０内を伝って隣接画素へ漏れ、混色を増加させる。さらに、光路上の透光膜１４０の厚さが厚くなるために光路長が長くなり、光効率が低下する。これを回避するため層内レンズ４１１と層内レンズ４１１との間に配置された平坦部４１２の厚さだけを厚くすることが好ましい。平坦部４１２は、全ての層内レンズ４１１に対して設けられる必要はなく、水素の外方脱離の影響が大きい領域、即ち受光画素領域のうち外周部分にのみ平坦部４１２が配置されてもよい。また、厚さｔ４は、例えば、２００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲内であることが、遮光、水素脱離抑制、層内レンズのパワー（集光力）確保の観点で望ましい。
【００８８】
遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７との間における透光膜４１０の厚さｔ４は、遮光の観点では薄いことが望ましいが、遮光部４２０の下端４２１と反射防止膜４０７との間における透光膜４１０の厚さｔ４が薄いと、素子外への水素の脱離が進行する。そこで、厚さｔ４は、１００ｎｍ以上であることが好ましい。素子外への水素の脱離を効果的に抑制するためには、厚さｔ４は、２００ｎｍから８００ｎｍまでの範囲内であることが好ましい。しかし、透光膜４１０に入射した光が透光膜１４０内を伝って隣接画素へ漏れて混色を引き起こすことを抑制するために、厚さｔ４は、５００ｎｍ以下であることが好ましい。ｔ１、ｔ５、ｔ４は、ｔ１＜ｔ４＜ｔ５を満たすことが好ましい。なお、導波路４８０は、任意的な構成要素である。
【００８９】
以下、図２１を参照しながら本発明の１つの実施形態の機器８００について説明する。機器８００は、上述した光電変換装置を備える。機器８００における光電変換装置は、撮影に限らず、焦点検出、測距、測光などのための光電変換を行うことができる。機器の概念には、光電変換あるいは撮影を主目的とする装置のみならず、光電変換あるいは撮影機能を補助的に備える機器も含まれる。機器８００の例としては、カメラやパーソナルコンピュータ、携帯端末などの電子機器、自動車や船舶、飛行機などの輸送機器、内視鏡や放射線診断装置などの医療機器、エネルギー線を用いた分析機器などである。機器は、上記の実施形態として例示された本発明に係る光電変換装置と、該光電変換装置から出力される信号（画像）を処理する処理部とを含む。該処理部は、該光電変換装置から出力される信号を処理するプロセッサを含みうる。
【００９０】
機器８００は、例えば、光学系８１０、光電変換装置１００、信号処理部（処理部）８３０、記録・通信部８４０、タイミング制御部８５０、システムコントローラ８６０および再生・表示部８７０を含む。光学系８１０、被写体の像を光電変換装置１００の画素アレイに形成する。光電変換装置１００は、タイミング制御部８５０からの信号に従って撮像動作を行って画像を出力する。光電変換装置１００から出力された画像は、信号処理部８３０に提供される。
【００９１】
信号処理部８３０は、信号処理部８３０は、光電変換装置１００から提供される信号を処理して記録・通信部８４０に提供する。記録・通信部８４０は、画像を再生・表示部８７０に送り、再生・表示部８７０に画像を再生し表示させる。記録・通信部８４０はまた、信号処理部８３０はまた、不図示の記録媒体に画像を記録する。
【００９２】
タイミング制御部８５０は、システムコントローラ８６０による制御に基づいて光電変換装置１００および信号処理部８３０の駆動タイミングを制御する。システムコントローラ８６０は、機器８００の動作を統括的に制御するものであり、光学系８１０、タイミング制御部８５０、記録・通信部８４０および再生・表示部８７０の駆動を制御する。システムコントローラ８６０は、例えば、不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラムなどが記録される。また、システムコントローラ８６０は、例えば、ユーザによる操作に応じてモードを設定する。
【００９３】
以上、説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能であり、例えば複数の実施形態同士を組み合わせたり、或る実施形態を別の実施形態で置き換えたり、或る実施形態の一部の事項を削除してもよい。なお、本明細書の開示内容は、本明細書に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「ＡはＢよりも大きい」旨の記載があれば、「ＡはＢよりも大きくない」旨の記載を省略しても、本明細書は「ＡはＢよりも大きくない」旨を開示していると云える。なぜなら、「ＡはＢよりも大きい」旨を記載している場合には、「ＡはＢよりも大きくない」場合を考慮していることが前提だからである。
【符号の説明】
【００９４】
１００：光電変換装置、１０１：受光画素領域、１０２：遮光画素領域、１０３：周辺回路領域、１１０：半導体層、１１２ａ、１１２ｂ：光電変換部、１３０：導波路、１３１：連結部、１３４：遮光膜、１４１：層内レンズ、１４３：遮光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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