(57)【要約】【課題】装置の信頼性・製造歩留まりの向上、および、画像品質の向上を実現する。【解決手段】複数の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを積層して、光導波路１３１を形成する。そして、受光面ＪＳに最も近い第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅを、その受光面ＪＳから最も離れた第３の光導波部材１３１ｃの入射面に比べて、面積が狭くなるように形成する。【選択図】図４
2010141280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
前記受光面へ光を導く光導波路と
を具備し、
前記光導波路は、
光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材
を複数含み、当該複数の光導波部材が、前記受光面の上方において積層されており、
当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記光導波路は、前記複数の光導波部材のそれぞれが、前記受光面に対して垂直な方向に延在して形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光導波路は、前記受光面に垂直な方向に沿った側面において段差を含み、前記複数の光導波部材の側面が、前記受光面に沿った面方向にて互いに異なる位置に設けられており、当該段差部分において当該光導波路の外部に出射した光が、エバネッセント光として、当該光導波路の内部に再入射するように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている、
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光導波路は、前記段差部分の距離が、前記受光面に沿った面方向にて、当該光導波路に入射した光の波長よりも短くなるように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記光導波路は、前記段差部分が、前記受光面に垂直な方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている、
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記光導波路は、前記第１の光導波部材の出射面が、前記光電変換部の受光面よりも、面積が狭くなるように形成されている、
請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記光電変換部は、基板の面において複数が配置されており、
前記光導波路は、前記基板の面において前記複数の光電変換部に対応するように複数が配置されている、
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の光電変換部のそれぞれは、前記受光面が第１のピッチを介して前記基板の面に配置されており、
前記複数の光導波路のそれぞれは、前記第２の光導波部材の入射面が前記第１のピッチよりも狭い第２のピッチを介して前記基板の面に配置されていると共に、前記第１の光導波部材の出射面が前記受光面に対応するように、前記受光面の面方向において前記第２の光導波部材の入射面に対してシフトして形成されている、
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記受光面に沿った面方向において前記光導波路の側面から間隔を隔てて設けられた配線
を含み、
前記配線は、前記受光面に垂直な方向において複数が並んで形成されており、
当該複数の配線において前記第１の光導波部材の側面に設けられた第１配線と、前記第２の光導波部材の側面に設けられた第２配線とのそれぞれは、前記受光面に沿った面方向において、互いに異なる位置に設けられている、
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズ
を、さらに具備し、
前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されている、
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズ
を、さらに具備し、
前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されており、前記受光面の面方向において、当該マイクロレンズの光軸が前記受光面の中心からシフトするように形成されており、
前記光導波路は、前記第１入射面が前記マイクロレンズの出射面に対応すると共に、前記第２出射面が前記受光面に対応するように、前記第１の光導波部材と前記第２の光導波部材とのそれぞれが、前記受光面の面方向にてシフトして形成されている、
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
前記受光面へ光を導く光導波路と
を具備し、
前記光導波路は、
光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材
を複数含み、当該複数の光導波部材が、前記受光面の上方において積層されており、
当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されている
カメラ。
【請求項１３】
光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を形成する工程と、
前記受光面へ光を導く光導波路を形成する工程と
を具備し、
前記光導波路を形成する工程においては、
光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材を、前記受光面の上方に複数積層することによって、前記光導波路を形成する光導波路形成工程
を含み、
当該光導波路形成工程においては、当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面が、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成する、
固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、および、その製造方法、カメラに関する。特に、本発明は、光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、その受光面へ光を導く光導波路とを具備する固体撮像装置、および、その製造方法、カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラは、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｃｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを含む。
【０００３】
固体撮像装置においては、複数の画素が形成されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。この撮像領域においては、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部が、その複数の画素に対応するように複数形成されている。たとえば、フォトダイオードが、この光電変換部として形成されている。
【０００４】
固体撮像装置においては、たとえば、マイクロレンズによって集光された光を、フォトダイオードなどの光電変換部が受光面で受光するように構成されている（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００５】
ここでは、たとえば、いわゆる「瞳補正」の適用によって、マイクロレンズと、光電変換部の受光面との位置関係が、調整されている。
【０００６】
このような固体撮像装置では、さらに、光の集光効率を高めて、感度を向上するために、光導波路が、各画素に形成されている。
【０００７】
たとえば、マイクロレンズによって集光された光を、光導波路が光電変換部の受光面へ導くように構成されている。
【０００８】
具体的には、光導波路は、高い屈折率の光学材料で形成され、光を導くコア部を有しており、このコア部よりも低い屈折率であるクラッド部が、そのコア部の周囲に設けられている。このため、光導波路においては、入射する光を、コア部とクラッド部との界面において全反射させることができる。よって、光導波路を設けることで、集光効率を高めて、感度を向上することができる（たとえば、特許文献３、特許文献４，非特許文献１参照）。
【０００９】
この光導波路は、たとえば、光電変換部が形成された基板にクラッド部として機能する部材を積層した後に、その受光面が露出するように、その積層体に開口を設け、その開口に、高い屈折率の光学部材を埋め込むことで、形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２６００２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３３４２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１５３２号公報
【特許文献４】特開２００６−２６１２４７号公報
【非特許文献１】J.Gambino et.al,「CMOS Imager with Copper Wiring and Lightpipe」,2006 IEDM  Technical Digest  Session  5.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
固体撮像装置においては、高解像度の撮像画像を生成するために、撮像領域にて画素数が増大している。また、固体撮像装置においては、装置が小型化されている。このため、これに伴って、固体撮像装置の撮像領域においては、光電変換部の受光面の面積が小さくなってきている。この結果、光導波路を形成するために設けた開口は、アスペクト比が大きくなってきているため、高い屈折率の光学部材を、その開口に適切に埋め込むことが困難になってきている。よって、光導波路を適切に形成できずに、装置の信頼性・製造歩留まりの低下が生じ、また、高感度化を実現することが困難であって、撮像画像の画像品質が好適でない等の不具合が生ずる場合がある。
【００１２】
特に、ＣＭＯＳ型イメージセンサにおいては、システムオンチップ化のために、周辺回路が基板に数多く設けられ、配線層が複数段になるように設けられている。このため、光導波路を形成するために設けた開口のアスペクト比が著しく大きくなってきており、上記の不具合の発生が顕在化してきている。
【００１３】
したがって、本発明は、装置の信頼性・製造歩留まりを向上可能であって、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、カメラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の固体撮像装置は、光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記受光面へ光を導く光導波路とを具備し、前記光導波路は、光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材を複数含み、当該複数の光導波部材が、前記受光面の上方において積層されており、当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されている。
【００１５】
好適には、前記光導波路は、前記複数の光導波部材のそれぞれが、前記受光面に対して垂直な方向に延在して形成されている。
【００１６】
好適には、前記光導波路は、前記受光面に垂直な方向に沿った側面において段差を含み、前記複数の光導波部材の側面が、前記受光面に沿った面方向にて互いに異なる位置に設けられており、当該段差部分において当該光導波路の外部に出射した光が、エバネッセント光として、当該光導波路の内部に再入射するように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている。
【００１７】
好適には、前記光導波路は、前記段差部分の距離が、前記受光面に沿った面方向にて、当該光導波路に入射した光の波長よりも短くなるように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている。
【００１８】
好適には、前記光導波路は、前記第１の光導波部材の出射面が、前記光電変換部の受光面よりも、面積が狭くなるように形成されている。
【００１９】
好適には、前記光導波路は、前記段差部分が、前記受光面に垂直な方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている。
【００２０】
好適には、前記光電変換部は、基板の面において複数が配置されており、前記光導波路は、前記基板の面において前記複数の光電変換部に対応するように複数が配置されている。
【００２１】
好適には、前記複数の光電変換部のそれぞれは、前記受光面が第１のピッチを介して前記基板の面に配置されており、前記複数の光導波路のそれぞれは、前記第２の光導波部材の入射面が前記第１のピッチよりも狭い第２のピッチを介して前記基板の面に配置されていると共に、前記第１の光導波部材の出射面が前記受光面に対応するように、前記受光面の面方向において前記第２の光導波部材の入射面に対してシフトして形成されている。
【００２２】
好適には、前記受光面に沿った面方向において前記光導波路の側面から間隔を隔てて設けられた配線を含み、前記配線は、前記受光面に垂直な方向において複数が並んで形成されており、当該複数の配線において前記第１の光導波部材の側面に設けられた第１配線と、前記第２の光導波部材の側面に設けられた第２配線とのそれぞれは、前記受光面に沿った面方向において、互いに異なる位置に設けられている。
【００２３】
好適には、入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズを、さらに具備し、前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されている。
【００２４】
好適には、入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズを、さらに具備し、前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されており、前記受光面の面方向において、当該マイクロレンズの光軸が前記受光面の中心からシフトするように形成されており、前記光導波路は、前記第１入射面が前記マイクロレンズの出射面に対応すると共に、前記第２出射面が前記受光面に対応するように、前記第１の光導波部材と前記第２の光導波部材とのそれぞれが、前記受光面の面方向にてシフトして形成されている。
【００２５】
本発明のカメラは、光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記受光面へ光を導く光導波路とを具備し、前記光導波路は、光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材を複数含み、当該複数の光導波部材が、前記受光面の上方において積層されており、当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されている。
【００２６】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を形成する工程と、前記受光面へ光を導く光導波路を形成する工程とを具備し、前記光導波路を形成する工程においては、光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材を、前記受光面の上方に複数積層することによって、前記光導波路を形成する光導波路形成工程を含み、当該光導波路形成工程においては、当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面が、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成する。
【００２７】
本発明においては、光が入射面に入射し、その入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材を、受光面の上方に、複数、積層することによって、光導波路を形成する。ここでは、複数の光導波部材において、受光面に最も近い第１の光導波部材の出射面が、受光面に対面している。そして、この複数の光導波部材において、受光面から最も離れた第２の光導波部材の入射面に比べて、第１の光導波部材の出射面の面積が狭くなるように形成する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、装置の信頼性・製造歩留まりを向上可能であって、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の全体構成の概略を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態１において、撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐの要部を示す回路図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態１において、フォトダイオード２１と、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃとの関係を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態１において、光線角度と、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに入射した光の強度との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１において比較例として用いた固体撮像装置の要部を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の光導波路１３１にて入射光Ｌが伝搬する様子を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる実施形態１において、光導波路１３１に入射された入射光が、段差Ｄａｂを介して伝搬する様子を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図１９】図１９は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明にかかる実施形態２において、光導波路１３１に入射された入射光が、段差Ｄａｂを介して伝搬する様子を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明にかかる実施形態３において、画素Ｐと、光導波路１３１の入射面１３１ｃｉとの関係を示す平面図である。
【図２２】図２２は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。
【図２３】図２３は、本発明にかかる実施形態４において、画素Ｐを示す平面図である。
【図２４】図２４は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。
【図２５】図２５は、本発明にかかる実施形態において、光導波部材を製造する工程を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す断面図である。
【図２７】図２７は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す断面図である。
【図２８】図２８は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐの構成を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（複数の光導波部材を積層して光導波路を構成する場合）
２．実施形態２（複数の光導波部材の間がテーパー状である場合）
３．実施形態３（複数の光導波部材と配線について、「瞳補正」を適用した場合）
４．その他
【００３２】
＜実施形態１＞
（装置構成）
図１は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【００３３】
図１に示すように、カメラ４０は、固体撮像装置１と、光学系４２と、駆動回路４３と、信号処理回路４４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００３４】
固体撮像装置１は、光学系４２を介して、被写体像による光を受光することによって、その被写体像による光を光電変換し、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置１は、駆動回路４３から出力される駆動信号に基づいて、駆動する。具体的には、信号電荷を読み出して、ローデータとして出力する。この固体撮像装置１の詳細内容については、後述する。
【００３５】
光学系４２は、たとえば、光学レンズを含み、被写体像を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。光学系４２は、固体撮像装置１の撮像面の中心部分に対しては、その撮像面に垂直な角度で主光線が出射される。一方で、撮像面の周辺部分に対しては、撮像面に垂直な方向に対して傾斜した角度で主光線が出射される。このように、光学系４２においては、中心から周囲へ遠ざかるに従って、主光線が傾斜して、固体撮像装置の撮像面へ出射される。
【００３６】
駆動回路４３は、各種の駆動信号を固体撮像装置１と信号処理回路４４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理回路４４とを駆動させる。
【００３７】
信号処理回路４４は、固体撮像装置１から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成する。
【００３８】
固体撮像装置１の全体構成について説明する。
【００３９】
図２は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の全体構成の概略を示す平面図である。
【００４０】
本実施形態の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型イメージセンサであり、図２に示すように、基板１０１を含む。この基板１０１は、たとえば、シリコンからなる半導体基板であり、図２に示すように、基板１０１の面においては、撮像領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。
【００４１】
この基板１０１の面において撮像領域ＰＡは、図２に示すように、矩形形状であり、複数の画素Ｐがｘ方向とｙ方向とのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。そして、この撮像領域ＰＡにおいては、その中心が、図１に示した光学系４２の光軸に対応するように配置されている。
【００４２】
また、基板１０１の面において周辺領域ＳＡは、図２に示すように、撮像領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、画素Ｐにおいて生成された信号電荷を処理する周辺回路が設けられている。
【００４３】
具体的には、図２に示すように、この周辺回路としては、垂直選択回路１３と、カラム回路１４と、水平選択回路１５と、水平信号線１６と、出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８とが、設けられている。
【００４４】
垂直選択回路１３は、たとえば、シフトレジスタを含み、画素Ｐを行単位で選択駆動する。
【００４５】
カラム回路１４は、たとえば、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路およびＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路を含む。そして、カラム回路１４は、列単位で画素Ｐから読み出した信号について信号処理を実施する。
【００４６】
水平選択回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４によって各画素Ｐから読み出した信号を、順次、選択して出力する。そして、水平選択回路１５の選択駆動によって、順次、画素Ｐから読み出した信号を、水平信号線１６を介して出力回路１７に出力する。
【００４７】
出力回路１７は、たとえば、デジタルアンプを含み、水平選択回路１５によって出力された信号について、増幅処理などの信号処理が実施後、外部へ出力する。
【００４８】
タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直選択回路１３、カラム回路１４、水平選択回路１５に出力することで、各部について駆動制御を行う。
【００４９】
図３は、本発明にかかる実施形態１において、撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐの要部を示す回路図である。
【００５０】
撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐは、図３に示すように、フォトダイオード２１と、転送トランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、アドレストランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５とを含む。つまり、フォトダイオード２１と、このフォトダイオード２１から信号電荷を読み出す動作を実施する画素トランジスタとが、設けられている。
【００５１】
画素Ｐにおいて、フォトダイオード２１は、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成し蓄積する。フォトダイオード２１は、図３に示すように、転送トランジスタ２２を介して、増幅トランジスタ２３のゲートに接続されている。そして、フォトダイオード２１においては、増幅トランジスタ２３のゲートに接続されているフローティングディフュージョンＦＤへ、その蓄積した信号電荷が、転送トランジスタ２２によって出力信号として転送される。
【００５２】
画素Ｐにおいて、転送トランジスタ２２は、図３に示すように、フォトダイオード２１とフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在するように設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、転送線２６からゲートに転送パルスが与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティングディフュージョンＦＤに出力信号として転送する。
【００５３】
画素Ｐにおいて、増幅トランジスタ２３は、図３に示すように、ゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続されており、フローティングディフュージョンＦＤを介して出力される出力信号を増幅する。ここでは、増幅トランジスタ２３は、アドレストランジスタ２４を介して垂直信号線２７に接続され、撮像領域ＰＡ以外に設けられている定電流源Ｉとソースフォロアを構成しており、アドレストランジスタ２４にアドレス信号が供給されることによって、フローティングディフュージョンＦＤから出力された出力信号が増幅される。
【００５４】
画素Ｐにおいて、アドレストランジスタ２４は、図３に示すように、アドレス信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。アドレストランジスタ２４は、アドレス信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。そして、その出力信号は、垂直信号線２７を介して、上述したカラム回路１４のＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路に出力される。
【００５５】
画素Ｐにおいて、リセットトランジスタ２５は、図３に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが接続され、また、電源ＶｄｄとフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在するように接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号がゲートに供給された際に、フローティングディフュージョンＦＤの電位を、電源Ｖｄｄの電位にリセットする。
【００５６】
上記のように画素を駆動する動作は、転送トランジスタ２２と、アドレストランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５との各ゲートが、水平方向Ｈに並ぶ複数の画素からなる行単位で接続されていることから、その行単位にて並ぶ複数の画素について同時に行われる。具体的には、上述した垂直選択回路１３によって供給されるアドレス信号によって、水平ライン（画素行）単位で垂直方向に順次選択される。そして、タイミングジェネレータ１８から出力される各種タイミング信号によって各画素のトランジスタが制御される。これにより、各画素における出力信号が垂直信号線２７を通して画素列毎にカラム回路１４のＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路に読み出される。
【００５７】
本実施形態にかかる固体撮像装置１の詳細内容について説明する。
【００５８】
図４は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。図４は、画素Ｐの断面を示している。なお、撮像領域ＰＡにおいては、上記したように、基板１０１上に、画素Ｐが配置されているが、フォトダイオード２１を除き、その画素Ｐを構成する他の各部材については、図示を省略している。
【００５９】
図４に示すように、固体撮像装置１においては、フォトダイオード２１と、マイクロレンズ１１１と、光導波路１３１と、カラーフィルタ３０１とが、画素Ｐに対応して形成されている。また、ここでは、図４に示すように、光導波路１３１が、第１の光導波部材１３１ａと、第２の光導波部材１３１ｂと、第３の光導波部材１３１ｃとを含む。
【００６０】
各部について順次説明する。
【００６１】
フォトダイオード２１は、図４に示すように、基板１０１の面に設けられており、光を受光面ＪＳで受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する。このフォトダイオード２１は、図２において示した複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように、複数が、基板１０１の面において配置されている。このフォトダイオード２１は、図４に示すように、基板１０１の面において、この受光面ＪＳに対して垂直な方向には、マイクロレンズ１１１と、光導波路１３１と、カラーフィルタ３０１とが配置されている。ここでは、受光面ＪＳの側から、光導波路１３１、カラーフィルタ３０１、マイクロレンズ１１１が、順次、配置されている。このため、本実施形態においては、フォトダイオード２１は、この各部を介して入射する光を、受光面ＪＳで受光し、光電変換することによって信号電荷を生成する。
【００６２】
マイクロレンズ１１１は、いわゆるオンチップレンズであって、図４に示すように、基板１０１の面に設けられており、入射した光を集光して、光導波路１３１へ出射するように構成されている。図４に示すように、基板１０１の面には、フォトダイオード２１が設けられており、マイクロレンズ１１１は、光軸ＫＪが、このフォトダイオード２１の受光面ＪＳの中心に対して垂直になるように配置されている。そして、マイクロレンズ１１１は、光軸ＫＪの方向において、カラーフィルタ３０１と光導波路１３１とを介在して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに対面している。ここでは、このマイクロレンズ１１１は、基板１０１の面において、カラーフィルタ３０１が設けられた面を平坦化する平坦化膜ＨＴｂ上に設けられている。そして、このマイクロレンズ１１１は、フォトダイオード２１の受光面ＪＳへ向かう方向にて、中心が縁よりも厚く形成されている。このため、マイクロレンズ１１１によって集光された光は、カラーフィルタ３０１と光導波路１３１とを介在して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳにおいて受光される。
【００６３】
光導波路１３１は、図４に示すように、基板１０１の面に設けられており、入射した光をフォトダイオード２１の受光面ＪＳへ導くように構成されている。図４に示すように、光導波路１３１は、マイクロレンズ１１１と、フォトダイオード２１の受光面ＪＳとの間に介在しており、マイクロレンズ１１１を介して入射した光を、フォトダイオード２１の受光面ＪＳへ導くように形成されている。
【００６４】
具体的には、基板１０１の面においては、複数の層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃが、順次、積層されて設けられている。
【００６５】
この複数の層間絶縁膜ＳＺａ，Ｓｚｂ，Ｓｚｃは、光を透過する光透過性材料で形成されている。たとえば、複数の層間絶縁膜ＳＺａ，Ｓｚｂ，Ｓｚｃは、シリコン酸化膜（屈折率ｎ＝１．４３）で形成されている。この他に、層間絶縁膜ＳＺａ，Ｓｚｂ，Ｓｚｃにおいては、酸化シリコンに、リン，ホウ素を添加したものなどの材料を用いて、形成することができる。
【００６６】
そして、光導波路１３１は、図４に示すように、この複数の層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃを貫通して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳへ延在するように設けられている。
【００６７】
ここでは、光導波路１３１は、図４に示すように、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに沿った面の面積が、マイクロレンズ１１１からフォトダイオード２１へ向かう方向にて、階段状に、順次、小さくなるように形成されている。
【００６８】
本実施形態においては、光導波路１３１は、光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを含む。
【００６９】
この第１の光導波部材１３１ａと、第２の光導波部材１３１ｂと、第３の光導波部材１３１ｃとのそれぞれは、フォトダイオード２１の受光面ＪＳの上方において、順次、積層されており、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪが、中心を貫くように設けられている。
【００７０】
そして、光導波路１３１においては、この第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれが、受光面ＪＳに対して垂直なｚ方向に延在して形成されている。つまり、この第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれにおいては、各側面が、受光面ＪＳに対して垂直であって、各入射面１３１ａｉ，１３１ｂｉ，１３１ｃｉと、各出射面１３１ａｅ，１３１ｂｅ，１３１ｃｅとが、同一形状である。
【００７１】
この光導波路１３１においては、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿った側面において段差Ｄａｂ，Ｄｂｃが形成されるように、この第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの側面が、ｘｙ面の方向にて互いに異なる位置に設けられている。ここでは、この段差Ｄａｂ，Ｄｂｃにおいて、この光導波路１３１の外部に出射した光が、エバネッセント光として、光導波路１３１の内部に再入射するように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれが積層されている。
【００７２】
詳細については後述するが、この段差Ｄａｂ，Ｄｂｃの距離ｄが、受光面ＪＳに沿ったｘｙ面方向にて、光導波路１３１に入射した光の波長よりも短くなるように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれが積層されている。すなわち、カラーフィルタ３０１によって着色されて入射した光の中心波長よりも狭い幅に、この各段差Ｄａｂ，Ｄｂｃの距離ｄがなるように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれが形成されている。
【００７３】
この各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれは、その周囲にある層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃよりも屈折率が高い光学材料を用いて形成される。たとえば、プラズマＣＶＤ法によって堆積させたシリコン窒化物（屈折率２．０）によって、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃが形成される。この他に、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれは、ポリイミド、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）、ポリシロキサン等の材料を用いて形成することが好適である。
【００７４】
具体的には、光導波路１３１において、第１の光導波部材１３１ａは、図４に示すように、複数の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのうち、受光面ＪＳに最も近い位置に設けられている。
【００７５】
ここでは、第１の光導波部材１３１ａは、出射面１３１ａｅが、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに対面している。また、第１の光導波部材１３１ａは、入射面１３１ａｉが、第２の光導波部材１３１ｂの出射面１３１ｂｅに対面している。
【００７６】
また、光導波路１３１において、第２の光導波部材１３１ｂは、図４に示すように、第１の光導波部材１３１ａと、第３の光導波部材１３１ｃとの間に設けられている。
【００７７】
ここでは、第２の光導波部材１３１ｂは、出射面１３１ｂｅが、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉに対面している。また、第２の光導波部材１３１ｂは、入射面１３１ｂｉが、第３の光導波部材１３１ｃの出射面１３１ｃｅに対面している。
【００７８】
そして、光導波路１３１において、第３の光導波部材１３１ｃは、図４に示すように、複数の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのうち、受光面ＪＳから最も遠い位置に設けられている。
【００７９】
ここでは、第３の光導波部材１３１ｃは、出射面１３１ｃｅが、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉに対面している。また、第３の光導波部材１３１ｃは、入射面１３１ｃｉが、カラーフィルタ３０１の出射面に対面している。
【００８０】
図５は、本発明にかかる実施形態１において、フォトダイオード２１と、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃとの関係を示す平面図である。
【００８１】
図５に示すように、第１の光導波部材１３１ａは、出射面１３１ａｅが、フォトダイオード２１の受光面ＪＳの上において、その受光面ＪＳに接して設けられている。ここでは、第１の光導波部材１３１ａは、入射面１３１ａｉおよび出射面１３１ａｅが、フォトダイオード２１の受光面ＪＳより、狭い面積になるように形成されている。
【００８２】
そして、図５に示すように、第２の光導波部材１３１ｂは、出射面１３１ｂｅが、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉに接して設けられている。ここでは、第２の光導波部材１３１ｂは、入射面１３１ｂｉおよび出射面１３１ｂｅが、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉおよび出射面１３１ａｅより、広い面積になるように形成されている。
【００８３】
そして、図５に示すように、第３の光導波部材１３１ｃは、出射面１３１ｃｅが、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉに接して設けられている。ここでは、第３の光導波部材１３１ｃは、入射面１３１ｃｉおよび出射面１３１ｃｅが、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉおよび出射面１３１ｂｅより、広い面積になるように形成されている。
【００８４】
この光導波路１３１においては、その周囲に、配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５が設けられている。この配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、導電性材料で各層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃ内に設けられている。たとえば、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、アルミニウムや銅などの金属材料で形成されており、周辺回路に電気的に接続されている。
【００８５】
本実施形態においては、配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、受光面ＪＳに沿ったｘｙ面方向において、光導波路１３１の側面から間隔を隔てて設けられている。ここでは、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、受光面ＪＳに垂直なｚ方向において複数が並んで形成されている。
【００８６】
カラーフィルタ３０１は、図４に示すように、基板１０１の面に設けられている。カラーフィルタ３０１は、図４に示すように、基板１０１の面において設けられた平坦化膜ＨＴａ上に、形成されている。
【００８７】
このカラーフィルタ３０１は、基板１０１の面に対面して配置されており、被写体像による光を受けた後、この光が着色され、基板１０１の面に出射される。ここでは、カラーフィルタ３０１は、図４に示すように、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪの方向において、光導波部材１３１を介在して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに対面するように配置されている。このカラーフィルタ３０１は、たとえば、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
【００８８】
本実施形態においては、カラーフィルタ３０１は、図示を省略しているが、グリーンフィルタ層と、レッドフィルタ層と、ブルーフィルタ層とのいずれかとして、各画素Ｐに設けられている。たとえば、グリーンフィルタ層と、レッドフィルタ層と、ブルーフィルタ層とのそれぞれは、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。
【００８９】
（製造方法）
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法について説明する。
【００９０】
図６と図７と図８と図９と図１０は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【００９１】
まず、図６(ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜ＳＺａの形成と、フォトレジストマスクＰＭ１の形成とが実施される。
【００９２】
ここでは、フォトダイオード２１の形成後に、第１の層間絶縁膜ＳＺａを形成する。
【００９３】
たとえば、ｐ型シリコン基板である基板１０１にｎ型不純物をイオン注入することで、フォトダイオード２１を形成する。
【００９４】
その後、この基板１０１の面において、フォトダイオード２１を被覆するように、第１の層間絶縁膜ＳＺａの形成が実施される。たとえば、酸化シリコン膜を用いて、この第１の層間絶縁膜ＳＺａを形成する。
【００９５】
ここでは、図示を省略しているが、基板１０１の面の上に下部絶縁膜（図示なし）を形成する。その後、下部絶縁膜（図示なし）上に、上部絶縁膜（図示なし）を形成する。そして、この他に、いわゆるダマシンプロセスによって、上部絶縁膜（図示なし）に第１配線Ｈ１を形成する。たとえば、アルミニウムや銅などの金属材料で第１配線Ｈ１を形成する。このようにして、内部に第１配線Ｈ１を含むように、第１の層間絶縁膜ＳＺａの形成が実施される。
【００９６】
そして、リソグラフィ技術を用いて、フォトレジストマスクＰＭ１を形成する。
【００９７】
具体的には、スピンコート法によってフォトレジスト膜（図示なし）を第１の層間絶縁膜ＳＺａ上に成膜する。その後、フォトマスクを用いて露光することで、そのフォトレジスト膜にマスクパターン像を転写する。そして、そのフォトレジスト膜について現像処理を実施することで、このフォトレジストマスクＰＭ１を形成する。
【００９８】
本実施形態においては、第１の層間絶縁膜ＳＺａにおいて、第１の光導波部材１３１ａを形成する領域の表面が露出し、その他の領域が被覆されるように、このフォトレジストマスクＰＭ１を形成する。
【００９９】
つぎに、図６（ｂ）に示すように、開口Ｋ１の形成が実施される。
【０１００】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ１を用いて、第１の層間絶縁膜ＳＺａの一部をエッチング処理にて除去することで、この開口Ｋ１を、第１の層間絶縁膜ＳＺａに形成する。
【０１０１】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜ＳＺａにおいてフォトダイオード２１の受光面ＪＳに対応する部分に、開口Ｋ１を形成する。
【０１０２】
本実施形態においては、開口Ｋ１の側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿っており、この開口Ｋ１にて受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向の面が、受光面ＪＳの面積よりも小さくなるように、この開口Ｋ１を形成する。また、受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向において、受光面ＪＳの中心に、開口Ｋ１の中心が対応するように、この開口Ｋ１を形成する。ここでは、異方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ１の形成が行われる。
【０１０３】
たとえば、ＣＦ４ガスを用いて反応性エッチングやＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマによる異方性のエッチング処理を実施する。これにより、フォトダイオード２１の表面が露出するまで、絶縁膜ＳＺａが垂直方向へエッチングされて、開口Ｋ１が形成される。ここでは、開口Ｋ１のアスペクト比による制約は、特にない。
【０１０４】
そして、アッシング処理等の処理の実施によって、フォトレジストマスクＰＭ１を除去する。
【０１０５】
つぎに、図７（ｃ）に示すように、第１の光導波部材１３１ａの形成が実施される。
【０１０６】
ここでは、第１の層間絶縁膜ＳＺａの一部を除去して形成された開口Ｋ１の内部に、第１の光導波部材１３１ａを形成する。
【０１０７】
たとえば、プラズマＣＶＤ法によってシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を、その開口Ｋ１の内部に充填するように成膜後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理の実施によって、その表面を平坦化する。このようにすることで、第１の光導波部材１３１ａが開口Ｋ１の内部に形成される。
【０１０８】
つぎに、図７(ｄ）に示すように、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの形成と、フォトレジストマスクＰＭ２の形成とが実施される。
【０１０９】
ここでは、第１の層間絶縁膜ＳＺａを被覆するように、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの形成が実施される。たとえば、第１の層間絶縁膜ＳＺａの場合と同様に、酸化シリコン膜を用いて、この第２の層間絶縁膜ＳＺｂを形成する。第２の層間絶縁膜ＳＺｂにおいては、第２配線Ｈ２および第３配線Ｈ３を内部に形成する。たとえば、いわゆるダマシンプロセスによって、第２配線Ｈ２と第３配線Ｈ３とのそれぞれを、形成する。
【０１１０】
そして、上記のフォトレジストマスクＰＭ１の場合と同様にして、リソグラフィ技術を用いて、第２の層間絶縁膜ＳＺｂ上にフォトレジストマスクＰＭ２を形成する。
【０１１１】
本実施形態においては、第２の層間絶縁膜ＳＺｂにおいて、第２の光導波部材１３１ｂを形成する領域の表面が露出し、その他の領域が被覆されるように、このフォトレジストマスクＰＭ２を形成する。
【０１１２】
つぎに、図８（ｅ）に示すように、開口Ｋ２の形成が実施される。
【０１１３】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ２を用いて、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの一部をエッチング処理にて除去することで、開口Ｋ２を、第２の層間絶縁膜ＳＺｂに形成する。
【０１１４】
具体的には、図８（ｅ）に示すように、第２の層間絶縁膜ＳＺｂにおいて、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉに対応する部分を含むように、この開口Ｋ２を形成する。
【０１１５】
本実施形態においては、開口Ｋ２の側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿っており、この開口Ｋ２にて受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向の面が、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉの面積よりも大きくなるように、この開口Ｋ２を形成する。また、受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向において、受光面ＪＳの中心に、開口Ｋ２の中心が対応するように、この開口Ｋ２を形成する。たとえば、上述した開口Ｋ１の場合と同様に、異方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ２の形成が行われる。そして、アッシング処理等の処理によって、フォトレジストマスクＰＭ２を除去する。
【０１１６】
つぎに、図８（ｆ）に示すように、第２の光導波部材１３１ｂの形成が実施される。
【０１１７】
ここでは、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの一部を除去して形成された開口Ｋ２の内部に、第２の光導波部材１３１ｂを形成する。たとえば、第１の光導波部材１３１ａの場合と同様にして、第２の光導波部材１３１ｂが形成される。
【０１１８】
つぎに、図９(ｇ）に示すように、第３の層間絶縁膜ＳＺｃの形成と、フォトレジストマスクＰＭ３の形成とが実施される。
【０１１９】
ここでは、第２の層間絶縁膜ＳＺｂを被覆するように、第３の層間絶縁膜ＳＺｃの形成が実施される。たとえば、第１の層間絶縁膜ＳＺａおよび第２の層間絶縁膜ＳＺｂの場合と同様に、酸化シリコン膜で、この第３の層間絶縁膜ＳＺｃを形成する。この第３の層間絶縁膜ＳＺｃにおいては、第４配線Ｈ４および第５配線Ｈ５を内部に形成する。たとえば、いわゆるダマシンプロセスによって、第４配線Ｈ４と第５配線Ｈ５とのそれぞれを、形成する。
【０１２０】
そして、上記のフォトレジストマスクＰＭ１の場合と同様にして、リソグラフィ技術を用いて、第３の層間絶縁膜ＳＺｃ上にフォトレジストマスクＰＭ３を形成する。
【０１２１】
本実施形態においては、第３の層間絶縁膜ＳＺｃにおいて、第３の光導波部材１３１ｃを形成する領域の表面が露出し、その他の領域が被覆されるように、このフォトレジストマスクＰＭ３を形成する。
【０１２２】
つぎに、図９（ｈ）に示すように、開口Ｋ３の形成が実施される。
【０１２３】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ３を用いて、第３の層間絶縁膜ＳＺｃの一部をエッチング処理にて除去することで、開口Ｋ３を、第３の層間絶縁膜ＳＺｃに形成する。
【０１２４】
具体的には、図９（ｈ）に示すように、第３の層間絶縁膜ＳＺｃにおいて、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉに対応する部分を含むように、この開口Ｋ３を形成する。
【０１２５】
本実施形態においては、開口Ｋ３の側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿っており、この開口Ｋ３にて受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向の面が、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉの面積よりも大きくなるように、この開口Ｋ３を形成する。また、受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向において、受光面ＪＳの中心に、開口Ｋ３の中心が対応するように、この開口Ｋ３を形成する。たとえば、上述した開口Ｋ１，Ｋ２の場合と同様に、異方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ３の形成が行われる。そして、アッシング処理等の処理によって、フォトレジストマスクＰＭ３を除去する。
【０１２６】
つぎに、図１０（ｉ）に示すように、第３の光導波部材１３１ｃの形成が実施される。
【０１２７】
ここでは、第３の層間絶縁膜ＳＺｃの一部を除去して形成された開口Ｋ３の内部に、第３の光導波部材１３１ｃを形成する。たとえば、第１および第２の光導波部材１３１ａ，１３１ｂの場合と同様にして、第３の光導波部材１３１ｃが形成される。
【０１２８】
このようにして、第１の光導波部材１３１ａ，第２の光導波部材１３１ｂ，第３の光導波部材１３１ｃを、順次、受光面ＪＳの上方に形成することによって、光導波路１３１が設けられる。
【０１２９】
この後、図４に示したように、カラーフィルタ３０１，マイクロレンズ１１１の形成が実施される。
【０１３０】
ここでは、光導波路１３１が形成された表面に、平坦化膜ＨＴａを形成し、その表面を平坦化する。
【０１３１】
この後、その平坦化膜ＨＴａの上方に、カラーフィルタ３０１を形成する。たとえば、各色の着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することで、カラーフィルタ３０１を構成する各色のフィルタ層を形成する。
【０１３２】
そして、このカラーフィルタ３０１が形成された表面を平坦化するように、平坦化膜ＨＴｂを形成する。
【０１３３】
この後、図４に示すように、マイクロレンズ１１１を平坦化膜ＨＴｂ上に形成して、固体撮像装置１を完成させる。
【０１３４】
（まとめ）
以上のように、本実施形態においては、光導波路１３１は、図４等に示したように、第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの複数からなり、この各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃが、受光面ＪＳの上方において積層されている。一の光導波部材で構成する場合には、高アスペクト比な開口を埋め込むことになるので、装置の信頼性・製造歩留まりの低下が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、複数の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを積層するので、光導波路１３１を的確に形成可能である。このため、本実施形態は、装置の信頼性・製造歩留まりを向上することができる。
【０１３５】
また、本実施形態では、受光面ＪＳに最も近い第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅは、受光面ＪＳに対面している。そして、この第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅは、受光面ＪＳから最も離れた第３の光導波部材１３１ｃの入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されている。そして、さらに、光導波路１３１は、第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅが、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに比べて、面積が狭くなるように形成されている。このため、本実施形態は、光導波路１３１において光を多く取り込むことが可能であって、感度の向上を実現可能であると共に、混色等の不具合の発生を抑制可能であるので、画像品質を向上することができる。特に、Ｆ値開放時の感度が高い。また、感度シェーディングが少ない。
【０１３６】
また、本実施形態においては、光導波路１３１は、図４等に示したように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれは、側面が、受光面ＪＳに対して垂直なｚ方向に延在して形成されている。このため、本実施形態では、後述するように、画像品質の向上を実現することができる。
【０１３７】
図１１は、本発明にかかる実施形態１において、光線角度と、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに入射した光の強度との関係を示す図である。図１１においては、横軸が、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪを基準にして、マイクロレンズ１１１に入射した光の光線角度θ（°）である。そして、縦軸は、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに入射した光の強度Ｉである。
【０１３８】
この図１１においては、本実施形態の場合の結果を、実線で示している。そして、比較例の結果を、点線で示している。
【０１３９】
図１２は、図１１において比較例として用いた固体撮像装置の要部示す断面図である。図１２においては、図１１と対応する部材に、同一の符号を付している。
【０１４０】
図１２に示すように、比較例においては、本実施形態の場合と異なり、光導波路１３１の側面が受光面ＪＳに対して垂直でなく、テーパー状に傾斜している。ここでは、光導波路１３１にて光を伝搬する面が受光面ＪＳへ向かうに伴って狭くなるように、この光導波路１３１の側面が傾斜している。
【０１４１】
図１１に示すように、本実施形態は、比較例の結果と比較することで判るように、光導波路１３１の側面が受光面ＪＳに対して垂直であるために、光線角度θが広い場合においても、高い光強度で、フォトダイオード２１が光を受光することができる。
【０１４２】
図１２に示すように、光導波路１３１の側面が受光面ＪＳに対して傾斜している場合には、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪに対して傾斜した入射光Ｌが、その傾斜した側面にて、入射角度が変化しながら、反射を繰り返して、受光面ＪＳへ出射する。具体的には、入射光Ｌは、光導波路１３１内において、受光面ＪＳに沿ったｘｙ面に沿うように、進行角度が変化する。このため、図１２に示すように、入射光Ｌは、光導波路１３１の側面で反射されずに、透過する場合がある。よって、感度の低下や、隣接する別の画素に光が混入し、混色が生ずる場合があるので、画像品質の低下が生ずる場合がある。
【０１４３】
図１３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の光導波路１３１にて入射光Ｌが伝搬する様子を示す断面図である。
【０１４４】
本実施形態のように、光導波路１３１の側面が受光面ＪＳに対して垂直である場合には、図１３に示すように、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪに対して傾斜して入射した入射光Ｌが、その垂直な側面において、特定の角度で全反射を繰り返して、受光面ＪＳへ出射する。よって、感度の低下や、隣接する別の画素に光が混入し、混色が生ずる不具合の発生を防止することができる。
【０１４５】
また、本実施形態においては、光導波路１３１は、図４等に示したように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの側面が、受光面ＪＳに沿ったｘｙ面方向にて互いに異なる位置であって、ｚ方向に沿った側面に、段差Ｄａｂ，Ｄｂｃが設けられている。ここでは、この段差Ｄａｂ，Ｄｂｃにおいて光導波路１３１の外部に出射した光が、エバネッセント光として、光導波路１３１の内部に再入射するように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのそれぞれが設けられている。上述したように、この段差Ｄａｂ，Ｄｂｃの距離ｄは、ｘｙ面の方向にて、光導波路１３１に入射した光の波長よりも短くなるように、各光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃが積層されている。
【０１４６】
図１４は、本発明にかかる実施形態１において、光導波路１３１に入射された入射光が、段差Ｄａｂを介して伝搬する様子を示す図である。
【０１４７】
図１４において、（ａ）は、下記の（条件ａ）の場合についての結果であり、（ｂ）は、下記の（条件ｂ）の場合についての結果であって、段差Ｄａｂの距離ｄが入射光の波長よりも短い場合の結果を示している。また、（ｃ）は、下記の（条件ｃ）の場合についての結果であって、段差Ｄａｂの距離ｄが入射光の波長の半分以上である場合の結果を示している。また、（ｄ）は、下記の（条件ｄ）の場合についての結果を示している。この図１４では、一般的なＦＤＴＤ法による波動シミュレータを用いて光学シミュレーションを行い、電界強度を２乗した値を示す画像を表示している。なお、図１４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図示の都合上、スケールを変えて示している。また、下記においては、入射光の傾斜角度は、受光面ＪＳに垂直な軸に対して傾斜する角度を示している。
【０１４８】
（条件ａ）
・入射光の波長：５５０ｎｍ
・入射光の傾斜角度：２５度
・光導波路部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ（コア）の屈折率：１．７
・層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃ（クラッド）の屈折率：１．４５
・段差Ｄａｂの距離ｄ：１００ｎｍ
【０１４９】
（条件ｂ）
・入射光の傾斜角度：１５度
・他の因子：（条件ａ）と同じ
【０１５０】
（条件ｃ）
・段差Ｄａｂの距離ｄ：３００ｎｍ
・他の因子：（条件ａ）と同じ
【０１５１】
（条件ｄ）
・段差Ｄａｂの距離ｄ：６００ｎｍ
・入射光の傾斜角度：３０度
・他の因子：（条件ａ）と同じ
【０１５２】
図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、段差Ｄａｂの距離ｄが、入射光の波長よりも短い場合には、この入射光が段差Ｄａｂにてｘｙ面に沿った面に進行し、一部が外部へ出射したときでも、エバネッセント光として、内部に再入射する。特に、段差Ｄａｂの距離ｄが、入射光の中心波長に対して半分程度の値である場合には、より好適である。
【０１５３】
具体的には、図１４（ａ）に示す（条件ａ）のように、段差Ｄａｂの距離ｄ（１００ｎｍ）が入射光の波長（５５０ｎｍ）よりも短い場合には、上部の広い開口部分に光が当たる。そして、フォトダイオードの中心方向へ反射されて、下部の開口部分との段差部Ｄａｂに入射し、透過する。このように、主光線が傾斜して入射する場合であっても、フォトダイオード中心方向へ、その光が曲がって進行する。
【０１５４】
また、図１４（ｂ）に示す（条件ｂ）のように、（条件ａ）に対して入射光の入射角度が小さいとき（１５°）には、（条件ａ）の場合よりも段差Ｄａｂに光が直接的に照射される。しかし、図１４（ｂ）に示すように、段差Ｄａｂへ入射するときでも、フォトダイオードへ向かうように光が屈折している。
【０１５５】
また、図１４（ｃ）に示す（条件ｃ）のように、段差Ｄａｂが、入射光の波長（５５０ｎｍ）に対して半分を超えた距離ｄ（３００ｎｍ）であるときには、光が光導波路の外部へ浸み出し、下層で光導波路の内部へ戻る。しかし、光の一部が、光導波路に戻りきらないため、（条件ａ，ｂ）と比べて、感度の損失が生じる場合がある。このため、効果的に、光導波路１３１において、光の損失を抑制して伝播させるには、段差の距離ｄは、入射光の波長に対して、ほぼ半分以下であることが好適である。
【０１５６】
これに対して、図１４（ｄ）に示す（条件ｄ）のように、段差Ｄａｂの距離ｄが、入射光の波長以上である場合には、この入射光が段差Ｄａｂにてｘｙ面に沿った面に進行して、一部が外部へ出射したときには、エバネッセント光として、内部に再入射しない。
【０１５７】
したがって、この結果から判るように、本実施形態においては、光導波路１３１の内部において光を的確に伝搬し、受光面ＪＳへ出射可能であるので、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
【０１５８】
＜実施形態２＞
（装置構成）
図１５は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。図１５は、図４の場合と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０１５９】
図１５に示すように、本実施形態においては、光導波路１３１が、実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０１６０】
光導波路１３１は、図１５に示すように、実施形態１１と同様に、第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを含む。
【０１６１】
この光導波路１３１においては、その受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿った側面において段差Ｄａｂ，Ｄｂｃが形成されるように、この第１から第３の光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの側面が、ｘｙ面方向にて互いに異なる位置に設けられている。
【０１６２】
本実施形態の光導波路１３１においては、この段差Ｄａｂ，Ｄｂｃが、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている。ここでは、光導波路１３１の側面において、垂直面が半分以上であって、テーパー面が半分未満であることが好適である。
【０１６３】
具体的には、第１の光導波部材１３１ａは、図１５に示すように、入射面１３１ａｉの面積が、出射面１３１ａｅの面積よりも広く形成されている。ここでは、第１の光導波部材１３１ａは、下端部から上端部の手前部分までの間において、側面が受光面ＪＳに対して垂直になるように形成されている。そして、上端部においては、下から上へテーパー状に広がるように、側面が傾斜して形成されている。
【０１６４】
また、第２の光導波部材１３１ｂは、図１５に示すように、入射面１３１ｂｉの面積が、出射面１３１ｂｅの面積よりも広く形成されている。また、第２の光導波部材１３１ｂの出射面１３１ｂｅは、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉと同一形状になるように形成されている。ここでは、第２の光導波部材１３１ｂは、下端部から上端部の手前部分までの間において、側面が受光面ＪＳに対して垂直になるように形成されている。そして、上端部においては、下から上へテーパー状に広がるように、側面が傾斜して形成されている。
【０１６５】
そして、第３の光導波部材１３１ｃは、出射面１３１ｃｅが、第２の光導波部材１３１ｂの入射面１３１ｂｉと同一形状になるように形成されている。ここでは、第３の光導波部材１３１ｃは、下端部から上端部までの間において、側面が受光面ＪＳに対して垂直になるように形成されている。
【０１６６】
（製造方法）
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法について説明する。
【０１６７】
図１６と図１７と図１８と図１９は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
【０１６８】
まず、図１６(ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜ＳＺａの形成と、フォトレジストマスクＰＭ１の形成とが実施される。
【０１６９】
ここでは、実施形態１の場合と同様に、フォトダイオード２１の形成後に、第１の層間絶縁膜ＳＺａを形成する。そして、この基板１０１の面において、フォトダイオード２１を被覆するように、第１の層間絶縁膜ＳＺａの形成が実施される。
【０１７０】
そして、リソグラフィ技術を用いて、フォトレジストマスクＰＭ１を形成する。
【０１７１】
本実施形態においては、第１の層間絶縁膜ＳＺａのうち、第１の光導波部材１３１ａにて垂直な側面を形成する領域の表面が露出し、その他の領域が被覆されるように、このフォトレジストマスクＰＭ１を形成する。
【０１７２】
つぎに、図１６（ｂ）に示すように、開口Ｋ１ａの形成が実施される。
【０１７３】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ１を用いて、第１の層間絶縁膜ＳＺａの一部をエッチング処理にて除去することで、この開口Ｋ１ａを、第１の層間絶縁膜ＳＺａの上端部分に形成する。
【０１７４】
本実施形態においては、開口Ｋ１ａの側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向において、上方へ向かうに伴って幅が広がったテーパー状になるように、この開口Ｋ１ａを形成する。具体的には、等方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ１ａの形成が行われる。
【０１７５】
たとえば、ＣＦ４ガスを含むプラズマによって、１００ｎｍ前後の深さまで、第１の層間絶縁膜ＳＺａをエッチングする。このとき、開口部では、横方向にほぼ同じ距離で、膜がエッチングされる。
【０１７６】
つぎに、図１７（ｃ）に示すように、開口Ｋ１ｂの形成が実施される。
【０１７７】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ１を用いて、第１の層間絶縁膜ＳＺａの一部をエッチング処理にて除去する。このようにすることで、この開口Ｋ１ｂを、第１の層間絶縁膜ＳＺａの上端側から下端部までの間に形成する。
【０１７８】
本実施形態においては、開口Ｋ１ｂの側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿っており、この開口Ｋ１ｂにて受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向の面が、受光面ＪＳの面積よりも小さくなるように、この開口Ｋ１ｂを形成する。また、受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向において、受光面ＪＳの中心に、開口Ｋ１ｂの中心が対応するように、この開口Ｋ１ｂを形成する。ここでは、実施形態１の場合と同様に、異方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ１ｂの形成が行われる。
【０１７９】
そして、アッシング処理等の処理の実施によって、フォトレジストマスクＰＭ１を除去する。なお、ここでは、フォトダイオード２１の表面が露出するまでエッチングしているが、途中まででも構わない。
【０１８０】
つぎに、図１７（ｄ）に示すように、第１の光導波部材１３１ａの形成が実施される。
【０１８１】
ここでは、第１の層間絶縁膜ＳＺａの一部を除去して形成された開口Ｋ１ａ，Ｋ１ｂの内部に、第１の光導波部材１３１ａを形成する。
【０１８２】
たとえば、プラズマＣＶＤ法によってシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を、その開口Ｋ１ａ，Ｋ１ｂの内部に充填するように成膜後、ＣＭＰ処理の実施によって、その表面を平坦化する。このようにすることで、第１の光導波部材１３１ａが開口Ｋ１ａ，Ｋ１ｂの内部に形成される。
【０１８３】
つぎに、図１８(ｅ）に示すように、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの形成と、フォトレジストマスクＰＭ２の形成とが実施される。
【０１８４】
ここでは、第１の層間絶縁膜ＳＺａを被覆するように、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの形成が実施される。実施形態１の場合と同様に、酸化シリコン膜で、この第２の層間絶縁膜ＳＺｂを形成する。
【０１８５】
そして、上記のフォトレジストマスクＰＭ１の場合と同様にして、リソグラフィ技術を用いて、第２の層間絶縁膜ＳＺｂ上にフォトレジストマスクＰＭ２を形成する。
【０１８６】
本実施形態においては、第２の層間絶縁膜ＳＺｂのうち、第２の光導波部材１３１ｂにて垂直な側面を形成する領域の表面が露出し、その他の領域が被覆されるように、このフォトレジストマスクＰＭ２を形成する。
【０１８７】
つぎに、図１８（ｆ）に示すように、開口Ｋ２ａの形成が実施される。
【０１８８】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ２を用いて、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの一部をエッチング処理にて除去することで、この開口Ｋ２ａを、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの上端部分に形成する。
【０１８９】
本実施形態においては、開口Ｋ１ａの場合と同様に、開口Ｋ２ａの側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向において、上方へ向かうに伴って幅が広がったテーパー状になるように、この開口Ｋ２ａを形成する。具体的には、等方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ２ａの形成が行われる。
【０１９０】
つぎに、図１９（ｇ）に示すように、開口Ｋ２ｂの形成が実施される。
【０１９１】
ここでは、フォトレジストマスクＰＭ２を用いて、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの一部をエッチング処理にて除去する。このようにすることで、この開口Ｋ２ｂを、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの上端側から下端部までの間に形成する。
【０１９２】
本実施形態においては、開口Ｋ２ｂの側面が、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に沿っており、この開口Ｋ２ｂにて受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向の面が、第１の光導波部材１３１ａの入射面１３１ａｉと同じ面積になるように、この開口Ｋ２ｂを形成する。また、受光面ＪＳの面に沿ったｘｙ面の方向において、受光面ＪＳの中心に、開口Ｋ２ｂの中心が対応するように、この開口Ｋ２ｂを形成する。ここでは、実施形態１の場合と同様に、異方性のエッチング処理の実施にて、この開口Ｋ２ｂの形成が行われる。
【０１９３】
そして、アッシング処理等の処理によって、フォトレジストマスクＰＭ２を除去する。
【０１９４】
つぎに、図１９（ｈ）に示すように、第２の光導波部材１３１ｂの形成が実施される。
【０１９５】
ここでは、第２の層間絶縁膜ＳＺｂの一部を除去して形成された開口Ｋ２ａ，Ｋ２ｂの内部に、第２の光導波部材１３１ｂを形成する。
【０１９６】
たとえば、第１の光導波部材１３１ａの場合と同様にして、第２の光導波部材１３１ｂが開口Ｋ２ａ，Ｋ２ｂの内部に形成される。
【０１９７】
この後、実施形態１の場合と同様にして、第３の層間絶縁膜ＳＺｃ、カラーフィルタ３０１，マイクロレンズ１１１の形成が実施されて、固体撮像装置１を完成させる。
【０１９８】
（まとめ）
以上のように、本実施形態においては、光導波路１３１は、段差Ｄａｂ，Ｄｂｃが、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている。
【０１９９】
図２０は、本発明にかかる実施形態２において、光導波路１３１に入射された入射光が、段差Ｄａｂを介して伝搬する様子を示す図である。
【０２００】
図２０においては、下記の（条件ｅ）の場合のシミュレーション結果を示している。具体的には、一般的なＦＤＴＤ法による波動シミュレータを用いて光学シミュレーションを行い、電界強度を２乗した値を示す画像を表示している。
【０２０１】
（条件ｅ）
・入射光の波長：５５０ｎｍ
・入射光の傾斜角度：２５°
・光導波路部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ（コア）の屈折率：１．７（シリコン窒化酸化膜又は樹脂）
・層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃ（クラッド）の屈折率：１．４５（シリコン酸化膜系）
・段差Ｄａｂの距離ｄ：１００ｎｍ
・段差Ｄａｂのテーパ部の角度：４５°
【０２０２】
図２０に示すように、段差Ｄａｂが、受光面ＪＳに垂直なｚ方向に対して傾斜したテーパー面であるので、光導波路１３１の内部を伝搬する。具体的には、光が波として進行し、オンチップマイクロレンズによって集光され、このテーパ部分に進入する。そして、この光は、この部分において、フォトダイオードの中心方向へ曲げられて進行する。
【０２０３】
したがって、この結果から判るように、本実施形態においては、光導波路１３１の内部において光を的確に伝搬し、受光面ＪＳへ出射可能であるので、実施形態１と同様に、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
【０２０４】
＜実施形態３＞
（装置構成）
図２１は、本発明にかかる実施形態３において、画素Ｐと、光導波路１３１の入射面１３１ｃｉとの関係を示す平面図である。また、図２２は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。図２２は、図４の場合と同様に、画素Ｐの断面を示しており、図２１のＡ−Ａ断面を示している。
【０２０５】
図２１に示すように、本実施形態においては、画素Ｐと、光導波路１３１の入射面１３１ｃｉとの関係が、実施形態１と異なる。また、図２２に示すように、本実施形態においては、光導波路１３１の形状、マイクロレンズ１１１の位置、カラーフィルタ３０１の位置、配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５の位置が、実施形態１と異なる。具体的には、いわゆる「瞳補正」の適用によって、各部材の位置関係が調整されている。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０２０６】
図２１に示すように、複数の画素Ｐが、基板１０１の面の撮像領域ＰＡにおいて、マトリクス状に配置されている。
【０２０７】
ここでは、図２１に示すように、複数のフォトダイオード２１のそれぞれの受光面ＪＳは、実施形態１と同様に、この複数の画素Ｐのピッチと同じ第１のピッチＰ１を介して、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれに、配置されている。つまり、複数の受光面ＪＳの中心の間における距離が、複数の画素Ｐの中心の間における距離と同じになるように、撮像領域ＰＡの中心を基準にして、順次、ｘ方向およびｙ方向に配置されている。
【０２０８】
複数の光導波路１３１のそれぞれは、図２１に示すように、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉが、画素Ｐ内において、この第１のピッチＰ１よりも狭い第２のピッチＰ２を介して配置されている。つまり、各入射面１３１ｃｉの中心の間における距離が、各画素Ｐの中心の間における距離よりも短くなるように、撮像領域ＰＡの中心を基準にして、第３の光導波部材１３１ｃが、順次、ｘ方向およびｙ方向に配置されている。たとえば、光学系４２を構成する光学レンズから出射される光線の角度に対応するように同心円状に調整された第２のピッチＰ２によって、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉが配置される。
【０２０９】
これと共に、光導波路１３１においては、図２２に示すように、第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅが、受光面ＪＳに対応して形成されており、ｘｙ面の方向において、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉに対してシフトして形成されている。本実施形態においては、第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅは、第１のピッチＰ１で配置されており、その出射面１３１ａｅの中心の間における距離が、受光面ＪＳの場合と同様に、複数の画素Ｐの中心の間における距離と同じである。
【０２１０】
また、光導波路１３１においては、図２２に示すように、第２の光導波部材１３１ｂの出射面１３１ｂｅが、ｘｙ面の方向において、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉに対してシフトして形成されている。本実施形態においては、第２の光導波部材１３１ｂの出射面１３１ｂｅは、第１のピッチＰ１と第２のピッチＰ２との間のピッチで配置されている。
【０２１１】
各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、図２２に示すように、受光面ＪＳに垂直なｚ方向において複数が並んで形成されている。本実施形態においては、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、隣接する光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの側面から、等間隔に並ぶように、互いにシフトして配置されている。
【０２１２】
マイクロレンズ１１１は、図２２に示すように、光軸ＫＪが、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉの中心に対応するように配置されている。
【０２１３】
カラーフィルタ３０１は、図２２に示すように、中心が、マイクロレンズ１１１の光軸ＫＪに対応するように配置されている。
【０２１４】
（まとめ）
以上のように、本実施形態においては、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉが、画素Ｐ内において、この画素が配置された第１のピッチＰ１よりも狭い第２のピッチＰ２で配置されている。さらに、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５についても、これに対応するように、シフトされて配置されている。
【０２１５】
よって、本実施形態は、撮像画像において、光学シェーディングの発生を防止可能であるので、画像品質を向上させることができる。
【０２１６】
＜４．実施形態４＞
（装置構成）
図２３は、本発明にかかる実施形態４において、画素Ｐを示す平面図である。また、図２４は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置１の要部を示す断面図である。図２４は、図４の場合と同様に、画素Ｐの断面を示しており、図２３のＡ−Ａ断面を示している。
【０２１７】
図２３に示すように、本実施形態においては、フォトダイオード２１の受光面ＪＳと、光導波路１３１の入射面１３１ｃｉとの関係が、実施形態１と異なる。また、図２４に示すように、本実施形態においては、光導波路１３１の形状等が、実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０２１８】
一対の画素Ｐにおいては、図２３に示すように、各フォトダイオード２１の受光面ＪＳが、画素Ｐの中心から、互いに近づく方向にシフトするように配置されている。この一対の画素Ｐにおいては、たとえば、転送トランジスタ（図示無し）が各画素Ｐに設けられているが、この転送トランジスタを除いた他の画素トランジスタが共通して利用されるように構成されている。
【０２１９】
各画素Ｐを構成する光導波路１３１のそれぞれにおいては、図２３に示すように、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉの中心が、画素Ｐの中心に対応するように配置されている。
【０２２０】
しかし、この光導波路１３１においては、図２４に示すように、第１の光導波部材１３１ａの出射面１３１ａｅが、受光面ＪＳに対応して形成されており、ｘｙ面の方向において、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉに対してシフトして形成されている。
【０２２１】
また、光導波路１３１においては、図２４に示すように、第２の光導波部材１３１ｂの出射面１３１ｂｅが、ｘｙ面の方向において、第３の光導波部材１３１ｃの入射面１３１ｃｉに対してシフトして形成されている。ここでは、ｙ方向において、第２の光導波部材１３１ｂの中心が、第１の光導波部材１３１ａの中心と、第３の光導波部材１３１ｃの中心との間になるように、第２の光導波部材１３１ｂが設けられている。
【０２２２】
そして、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、図２４に示すように、受光面ＪＳに垂直なｚ方向において複数が並んで形成されている。本実施形態においては、各配線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、隣接する光導波部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの側面から、等間隔になるように、シフトして配置されている。
【０２２３】
（まとめ）
以上のように、本実施形態においては、一対の画素Ｐにおいて、各フォトダイオード２１の受光面ＪＳが近づいているので、撮像動作のための半導体素子を共通化することが可能である。このような場合においても、本実施形態では、光導波路１３１は、マイクロレンズ１１１と受光面ＪＳとの位置関係に対応するように、形成されている。
【０２２４】
よって、本実施形態は、実施形態１と同様に、装置の信頼性・製造歩留まりを向上可能であって、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０２２５】
＜４．その他＞
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０２２６】
上記の実施形態においては、ＣＭＯＳイメージセンサに適用する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＣＣＤイメージセンサについて、適用可能である。
【０２２７】
また、上記の実施形態においては、層間絶縁膜に開口を形成し、その開口に光学材料を埋め込むことで、光導波部材を形成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０２２８】
図２５は、本発明にかかる実施形態において、光導波部材を製造する工程を示す図である。
【０２２９】
まず、図２５（ａ）に示すように、第１の光導波部材１３１ａを形成する。ここでは、たとえば、光学材料膜を成膜後、フォトリソグラフィ技術等を用いて、パターン加工を実施することで、この第１の光導波部材１３１ａを形成する。
【０２３０】
つぎに、図２５（ｂ）に示すように、第１の光導波部材１３１ａの周囲に、第１の層間絶縁膜ＳＺａを形成する。
【０２３１】
このようにして、各光導波部材１３１ａ,１３１ｂ，１３１ｃと、各層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｂとを形成しても良い。
【０２３２】
また、上記の実施形態の光導波路１３１の側壁部分に、側壁導波路を設けても良い。
【０２３３】
図２６は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す断面図である。図２６は、図４の場合と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０２３４】
たとえば、図２６に示すように、第１の光導波部材１３１ａの側壁部分に、第１の側壁導波路ＳＷ１を設ける。また、第２の光導波部材１３１ｂの側壁部分に、第２の側壁導波路ＳＷ２を設ける。また、第３の光導波部材１３１ｃの側壁部分に、第３の側壁導波路ＳＷ３を設ける。
【０２３５】
ここでは、周囲に設けられた層間絶縁膜ＳＺａ，ＳＺｂ，ＳＺｃ、および、内部に設けられた光導波路１３１よりも屈折率が高い材料によって、この各側壁導波路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が形成されている。たとえば、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＣ，ＳｉＯＣなどを用いて、各側壁導波路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が形成される。
【０２３６】
このようにすることで、この側壁導波路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３にて光が閉じ込められて伝搬されるので、高感度化を実現することが可能となる。
【０２３７】
また、上記の実施形態において、光導波路１３１の側面の周囲に、第１から第３の層間絶縁膜ＳＺａ，Ｓｚｂ，ＳＺｃよりも屈折率が低い低屈折部材を設けても良い。
【０２３８】
図２７は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す断面図である。図２７は、図４の場合と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０２３９】
たとえば、図２７に示すように、基板１０１の面と、第１配線Ｈ１との間に介在するように、第１の低屈折部材ＴＫ１を設ける。また、第１配線Ｈ１と第２配線Ｈ２との間に介在するように、第２の低屈折部材ＴＫ２を設ける。第２配線Ｈ２と第３配線Ｈ３との間に介在するように、第３の低屈折部材ＴＫ３を設ける。第３配線Ｈ３と第４配線Ｈ４との間に介在するように、第４の低屈折部材ＴＫ４を設ける。第４配線Ｈ４と第５配線Ｈ５との間に介在するように、第５の低屈折部材ＴＫ５を設ける。
【０２４０】
このようにすることで、光導波路１３１の側面から出射される光を、各低屈折部材ＴＫ１，ＴＫ２，ＴＫ３，ＴＫ４，ＴＫ５が遮るため、隣接する他の画素を構成するフォトダイオードへ、その光が入射することを防止できる。よって、混色の防止が可能であるので、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
【０２４１】
また、本発明の実施に際しては、たとえば、４つの画素Ｐを、共通画素として構成しても良い。
【０２４２】
図２８は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐの構成を示す図である。
【０２４３】
図２８に示すように、４つの画素Ｐにおいて、フォトダイオード２１の受光面ＪＳを、ｘ方向とｙ方向とに２個ずつ並べたものを、一組とする。この４つの画素Ｐにおいては、この４つの画素Ｐの全体の中心に、フローティングディフュージョンＦＤが設けられている。そして、４つの画素Ｐの受光面ＪＳにおいて、フローティングディフュージョンＦＤとの間に、転送トランジスタ２２が設けられている。そして、この転送トランジスタ２２以外の画素トランジスタについては、４つの画素Ｐにおいて共通して利用可能なように設けられている。
【０２４４】
具体的には、各転送トランジスタ２２は、ソースが各フォトダイオード２１に電気的に接続されており、ドレインが、一つのリセットトランジスタ２５のソースに電気的に接続されている。そして、フローティングディフュージョンＦＤは、１つの増幅トランジスタ２３に電気的に接続されている。そして、増幅トランジスタ２３のソースは、１つのアドレストランジスタ２４のドレインに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５および増幅トランジスタ２３のそれぞれは、ドレインにおいて電源電圧が印加されるように構成されている。そして、選択トランジスタ２４においては、ソースが、垂直信号線に電気的に接続されている。
【０２４５】
各転送トランジスタ２２においては、行転送信号がゲートに印加される。そして、リセットトランジスタ２５においては、行リセット信号がゲートに印加される。また、アドレストランジスタ２４においては、行選択信号がゲートに印加される。このように、各信号が印加されることで、信号電荷の読み出し動作が、各画素Ｐごとに、順次、実行される。
【０２４６】
上記においては、ｘ方向とｙ方向とのそれぞれに沿うように、画素Ｐを配置する場合について説明したが、これに限定されない。ｘ方向とｙ方向とに対して傾斜した方向に沿うように、各画素Ｐを配置してもよい。
【０２４７】
図２９は、本発明にかかる実施形態において、画素Ｐの構成を示す図である。
【０２４８】
図２９に示すように、ｘ方向およびｙ方向に対して、たとえば、４５°の角度で傾斜した方向に沿うように、画素Ｐを配置してもよい。
【０２４９】
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置１は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ４０は、本発明のカメラに相当する。また、上記の実施形態において、フォトダイオード２１は、本発明の光電変換部に相当する。また、上記の実施形態において、マイクロレンズ１１１は、本発明のマイクロレンズに相当する。また、上記の実施形態において、光導波路１３１は、本発明の光導波路に相当する。また、上記の実施形態において、第１の光導波部材１３１ａは、本発明の第１の光導波部材に相当する。また、上記の実施形態において、第３の光導波部材１３１ｃは、本発明の第２の光導波部材に相当する。
【符号の説明】
【０２５０】
１３：垂直選択回路，１４：カラム回路，１５：水平選択回路，１６：水平信号線，１７：出力回路，１８：タイミングジェネレータ，２１：フォトダイオード，２２：転送トランジスタ，２３：増幅トランジスタ，２４：アドレストランジスタ，２５：リセットトランジスタ，２６：転送線，２７：垂直信号線，２８：アドレス線，２９：リセット線，４０：カメラ，４２：光学系，４３：駆動回路，４４：信号処理回路，１０１：基板，１１１：マイクロレンズ，１３１：光導波路，１３１ａ：第１の光導波部材，１３１ａｅ：出射面，１３１ａｉ：入射面，１３１ｂ：第２の光導波部材，１３１ｂｅ：出射面，１３１ｂｉ：入射面，１３１ｃ：第３の光導波部材，１３１ｃｅ：出射面，１３１ｃｉ：入射面，３０１：カラーフィルタ，ＫＪ：光軸，Ｐ：画素，ＰＡ：撮像領域，ＳＡ：周辺領域，ＳＺａ：第１の層間絶縁膜，ＳＺｂ：第２の層間絶縁膜，ＳＺｃ：第３の層間絶縁膜，ＳＷ１：第１の側壁導波路，ＳＷ２：第２の側壁導波路，ＳＷ３：第３の側壁導波路，ＴＫ１：第１の低屈折部材，ＴＫ２：第２の低屈折部材，ＴＫ３：第３の低屈折部材，ＴＫ４：第４の低屈折部材，ＴＫ５：第５の低屈折部材
【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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【図２８】
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【図２９】
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