(57)【要約】【課題】感度のより優れた固体撮像装置、それを備える電子機器、及び、固体撮像装置の製造方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置１０を、基板１１と、基板１１に形成された複数の画素４０と、画素４０上に形成された第１多層配線層２１ａ及び第２多層配線層２３ａとを備える構成にする。第１多層配線層２１ａは、絶縁膜４２及び該絶縁膜４２を介して積層された複数の配線膜４４，４５を有する。また、第２多層配線層２３ａは、絶縁膜４２及び該絶縁膜４２を介して積層された遮光膜４９，５０及び配線膜４４，４５を有する。そして、第２多層配線層２３ａの厚さを第１多層配線層２１ａの厚さより厚くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成された複数の画素と、
絶縁膜及び該絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有し、前記画素上に形成された第１多層配線層と、
絶縁膜並びに該絶縁膜を介して積層された遮光膜及び配線膜を有し、厚さが前記第１多層配線層の厚さより厚く、前記第１多層配線層の周辺に配置され、且つ、前記画素上に形成された第２多層配線層と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１多層配線層の表面における前記画素の直上領域に凹部が形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１多層配線層の外周付近に形成される前記凹部が溝である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記凹部に光導波路材料が充填されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２多層配線層が、前記絶縁膜を介して積層された複数の遮光膜を有し、前記第２多層配線層から前記第１多層配線層に向かう方向において、第１の遮光膜の前記方向の長さが前記第１の遮光膜より光入射側に位置する第２の遮光膜の前記方向の長さより長く、且つ、前記第１の遮光膜の前記第１多層配線層側の端部が、前記第２の遮光膜の前記第１多層配線層側の端部より、前記第１多層配線層に近い位置に位置する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２多層配線層の表面の前記第２の遮光膜が形成されていない領域に、前記第２多層配線層の表面高さを前記第１多層配線層側に向かって階段状に低くする段差部が形成されている
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
さらに、絶縁膜及び該絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有し、厚さが前記第２多層配線層の厚さより厚く、前記第１及び第２多層配線層の周辺に配置され、且つ、前記基板上に形成された第３多層配線層を備える
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１及び第２多層配線層間の境界、及び、前記第２及び第３多層配線層間との境界の少なくとも一方に、テーパー形状の段差部が形成されている
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第２多層配線層の表面に、前記第２多層配線層の表面高さを前記第１多層配線層側に向かって階段状に低くする段差部が形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記配線膜上にエッチングストッパー膜が形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
光学レンズ系と、
基板と、前記基板に形成された複数の画素と、絶縁膜及び該絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有し、前記画素上に形成された第１多層配線層と、絶縁膜並びに該絶縁膜を介して積層された遮光膜及び配線膜を有し、厚さが前記第１多層配線層の厚さより厚く、前記第１多層配線層の周辺に配置され、且つ、前記画素上に形成された第２多層配線層とを有する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号に対して所定の処理を行う信号処理回路と
を備える電子機器。
【請求項１２】
基板の表面に複数の画素を形成する工程と、
絶縁膜を介して複数の配線膜及び遮光膜を積層して多層配線層を形成する工程と、
前記多層配線層の一部を除去して、前記絶縁膜を介して積層された前記複数の配線膜を有する第１多層配線層と、前記絶縁膜を介して積層された前記遮光膜及び前記配線膜を有し、厚さが前記第１多層配線層の厚さより厚い第２多層配線層とを形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
さらに、前記第１多層配線層の表面における前記画素の直上領域に凹部を形成する工程を含む
請求項１２に記載の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、例えばＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像装置、それを備える電子機器、及び、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置としては、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等が開発されている。このような固体撮像装置では、半導体基板の表面にフォトダイオード（光電変換素子）が形成され、そのフォトダイオードに光が入射された際に、フォトダイオードで発生した信号電荷によって映像信号を得る構成になっている。そして、このような構成の固体撮像装置において、光学特性を向上させるための様々な構成が従来提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図２６に、特許文献１で提案されている固体撮像装置の概略構成断面図を示す。特許文献１に記載の固体撮像装置１００は、半導体基板１０３の表面に１次元または２次元状に配列された光電変換素子１０４からなる受光部１０１と、その周辺に設けられたられた周辺回路部１０２とで構成される。また、固体撮像装置１００は、受光部１０１上に層間膜１１１及び配線１０５からなる配線層を介して形成されたマイクロレンズ１０８及び／又はカラーフィルタ１０７を備える。なお、周辺回路部１０２の半導体基板１０３上には、層間膜１１１、エッチングストッパー層１１２、保護膜１１３及び配線１０６からなる配線層が形成される。
【０００４】
そして、特許文献１に記載の固体撮像装置１００では、受光部１０１の配線層の厚さｄｉを周辺回路部１０２の配線層の厚さｄｃより薄くする。これにより、マイクロレンズ１０８の集光率を向上させ、カラーフィルタ１０７の混色の問題を回避している。
【０００５】
また、図２７に、特許文献２で提案されている固体撮像装置の周辺回路部とセンサ部との境界付近の概略断面図を示す。特許文献２の固体撮像装置１５０では、周辺回路部１５１の基板１６０上に、複数の配線層１６１〜１６３が平坦化膜層１６５を介して積層され、その積層膜の表面高さが、センサ部１５２に向かって階段状に低くなるように構成されている。このような構成にすることにより、周辺回路部１５１とセンサ部１５２との境界での急激な高さの変化を低減し、センサ部１５２上に形成される所定の上層膜１６４の膜厚をセンサ部１５２の全面に渡ってほぼ均一にして光学特性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５０８４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように特許文献１及び２では、センサ部と周辺回路部との境界に段差を形成する技術を提案している。特許文献２では、この技術をアルミニウム（Ａｌ）配線プロセスで作製する固体撮像装置に適用しているが、この技術は銅（Ｃｕ）配線プロセスで作製される固体体撮像装置においても適用可能である。図２８に、上記技術を従来のＣｕ配線プロセスで作製される固体撮像装置に適用した際の固体撮像装置の構成断面図を示す。なお、図２８には、固体撮像装置２００がＣＭＯＳイメージセンサである場合の構成例を示す。
【０００８】
従来の固体撮像装置２００は、半導体基板２０１と、層間絶縁膜２０３及びキャッピング膜２０４を介して積層されたメタル膜２０５及び遮光膜２０６からなる多層配線層とを備える。また、固体撮像装置２００は、パッシベーション膜２０７と、カラーフィルタ２０８の層と、オンチップレンズ２０９の層とを備える。そして、多層配線層、パッシベーション膜２０７、カラーフィルタ２０８の層及びオンチップレンズ２０９の層は、半導体基板２０１上にこの順で配置される。なお、図２８には、多層配線層が５つの配線層１ＭＴ〜５ＭＴから構成される例を示す。
【０００９】
また、従来の固体撮像装置２００は、半導体基板２０１上において、センサ部領域２２０と、例えば垂直駆動回路、水平駆動回路等を含む周辺回路領域２３０とで構成される。センサ部領域２２０内の半導体基板２０１の表面には、光電変換素子であるフォトダイオード２０２と、画素トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ：不図示）とからなる複数の画素２４０が２次元状に配列される。
【００１０】
また、センサ部領域２２０は、実際に映像信号を出力する有効画素領域２２１と、実際の映像信号を出力しない無効画素領域２２２とを有する。さらに、センサ部領域２２０は、黒レベルの基準信号を出力するオプティカルブラック領域２２３（以下、ＯＰＢ（Optical Black）領域と記す）を有する。そして、無効画素領域２２２及びＯＰＢ領域２２３は、有効画素領域２２１の周辺の所望の位置に配置される。
【００１１】
そして、固体撮像装置２００では、センサ部領域２２０の多層配線層２２０ａの厚さを、周辺回路領域２３０の多層配線層２３０ａの厚さより薄くするので、センサ部領域２２０と周辺回路領域２３０との境界には段差部２１０が形成される。
【００１２】
しかしながら、上述のような構成の固体撮像装置２００では、ＯＰＢ領域２２３の遮光膜２０６を配線層２ＭＴより上の層に形成するので、フォトダイオード２０２とオンチップレンズ２０９との距離を十分に小さくすることができない。それゆえ、従来の固体撮像装置２００では、フォトダイオード２０２での光学的感度を十分に向上させることができないという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、感度のより優れた固体撮像装置、それを備える電子機器、及び、固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、基板と、基板に形成された複数の画素と、画素上に形成された第１多層配線層と、第１多層配線層の周辺に配置され且つ画素上に形成された第２多層配線層とを備える構成とする。第１多層配線層は、絶縁膜及び該絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有する構成とし、第２多層配線層は、絶縁膜並びに該絶縁膜を介して積層された遮光膜及び配線膜を有する構成とする。そして、第２多層配線層の厚さが第１多層配線層の厚さより厚くなるように構成する。
【００１５】
また、本発明の電子機器は、光学レンズ系と、上記本発明の固体撮像装置と、固体撮像装置の出力信号に対して所定の処理を行う信号処理回路とを備える構成とする。
【００１６】
さらに、本発明の固体撮像装置の製造方法は、次の手順で行うものとする。まず、基板の表面に複数の画素を形成する。次いで、絶縁膜を介して複数の配線膜及び遮光膜を積層して多層配線層を形成する。そして、多層配線層の一部を除去して、絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有する第１多層配線層と、絶縁膜を介して積層された遮光膜及び配線膜を有し、厚さが第１多層配線層の厚さより厚い第２多層配線層とを形成する。
【００１７】
上述のように、本発明では、第１多層配線層の厚さを、遮光膜を有する第２多層配線層の厚さより薄くする。これにより、第１多層配線層の領域において、光入射側表面から画素までの距離をより短くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１多層配線層の領域における光入射側表面から画素までの距離をより短くすることができるので、感度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１の実施形態の固体撮像装置を構成する各領域と、段差部及び凹部との位置関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３】第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略断面構成図である。
【図１４】第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１５】第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図１６】第２の実施形態の固体撮像装置の無効画素領域近傍における塗布膜の形状を示す概略断面図である。
【図１７】無効画素領域に凹部を設けない場合の無効画素領域近傍における塗布膜の形状を示す概略断面図である。
【図１８】変形例１の固体撮像装置のＯＰＢ領域の概略構成図である。
【図１９】比較例の固体撮像装置のＯＰＢ領域の概略構成図である。
【図２０】変形例１の固体撮像装置において、ＯＰＢ領域内に段差部を設けた場合の概略構成図である。
【図２１】変形例２の固体撮像装置において、無効画素領域とＯＰＢ領域との境界に形成された段差部の構成図である。
【図２２】第１の実施形態の固体撮像装置において、無効画素領域とＯＰＢ領域との境界に形成された段差部の構成図である。
【図２３】変形例３の固体撮像装置において、周辺回路領域とＯＰＢ領域との境界に形成された段差部の構成図である。
【図２４】変形例４の固体撮像装置における有効画素領域内の凹部の構成図である。
【図２５】第３の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図２６】従来の固体撮像装置の概略構成図である。
【図２７】従来の固体撮像装置の概略構成図である。
【図２８】従来の固体撮像装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置及びそれを備える電子機器の構成例を、図面を参照しながら以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．固体撮像装置の基本構成例
２．光導波路層を含む固体撮像装置の構成例
３．本発明の固体撮像装置を備える電子機器の一構成例
【００２１】
＜１．第１の実施形態＞
［固体撮像装置の構成］
図１に、第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す。なお、本実施形態では、固体撮像装置１０として、ＣＭＯＳイメージセンサを例に挙げて説明する。固体撮像装置１０は、主に、半導体基板１１に形成されたセンサ部領域２０（画素アレイ領域）と、その周辺に配置された周辺回路領域３０とを有する。
【００２２】
センサ部領域２０は、実際に映像信号を出力する有効画素領域２１と、映像信号を出力しない無効画素領域２２と、黒レベルの基準信号を出力するＯＰＢ領域２３とで構成される。そして、無効画素領域２２及びＯＰＢ領域２３は、有効画素領域２１の周辺において所望の位置に形成される。なお、無効画素領域２２及びＯＰＢ領域２３の配置位置は、デバイスの特性によって、変更可能である。また、センサ部領域２０の半導体基板１１の表面には、後述する複数の画素４０が２次元状にアレイ配置される。
【００２３】
周辺回路領域３０は、図示しないが、例えば、垂直駆動回路、カラム信号処理回路、水平駆動回路、出力回路、制御回路等で構成される。
【００２４】
垂直駆動回路は、例えばシフトレジスタ等で構成され、センサ部領域２０の各画素を行単位で順次垂直方向（例えば図１中のｙ方向）に選択走査する。そして、各画素のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路に供給する。カラム信号処理回路は、例えば、画素列毎に配置されており、１行分の画素から出力される信号に対して、画素列毎にＯＰＢ領域２３の画素からの信号に基づいてノイズ除去や信号増幅等の信号処理を行う。水平駆動回路は、例えばシフトレジスタ等で構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、複数のカラム信号処理回路の中から所定の順番で所定のカラム信号処理回路を選択して画素信号を出力させる。出力回路は、各カラム信号処理回路から順次供給（出力）される信号に対し、所定の信号処理を行って出力する。そして、制御回路は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、上記各回路を制御する。
【００２５】
図２に、本実施形態の固体撮像装置１０の概略断面構成を示す。なお、図２は、図１中のＡ−Ａ線上に沿う断面図であり、センサ部領域２０と周辺回路領域３０との境界周辺の断面図である。
【００２６】
固体撮像装置１０は、半導体基板１１と、多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａと、パッシベーション膜５１と、カラーフィルタ５２の層と、オンチップレンズ５３の層とを備える。そして、多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａ、パッシベーション膜５１、カラーフィルタ５２の層及びオンチップレンズ５３の層は、半導体基板１１上にこの順で積層される。
【００２７】
半導体基板１１（基板）は、例えばシリコン基板等で形成され、その表面には、フォトダイオード４１及び画素トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ：不図示）からなる複数の画素４０が２次元状に配置される。
【００２８】
パッシベーション膜５１は、例えば、後述する層間絶縁膜４２の形成材料である酸化シリコン(ＳｉＯ２：屈折率１．４５)等よりも高い屈折率を有する材料、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ：屈折率２．０）等で形成される。
【００２９】
カラーフィルタ５２は、例えば色素を混合した感光型レジスト等で形成される。また、オンチップレンズ５３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で形成される。なお、本実施形態では、無効画素領域２２にもオンチップレンズ５３を形成する例を示すが、無効画素領域２２にオンチップレンズ５３を設けない構成にしてもよい。また、カラーフィルタ５２に集光機能を持たせた場合には、オンチップレンズ５３の層を設けなくてもよい。
【００３０】
そして、本実施形態では、半導体基板１１上に形成される多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａの膜構成は、図３に示すように、固体撮像装置１０を構成する領域により異なる。ここで、各領域に形成される多層配線層の膜構成について説明する。なお、本実施形態では、後述するように、多層配線層を５つの配線層１ＭＴ〜５ＭＴで構成する例を説明するが、本発明はこれに限定されず、配線層の数は、例えば用途、仕様等により適宜変更可能である。
【００３１】
センサ部領域２０の有効画素領域２１及び無効画素領域２２上の多層配線層２１ａ（第１多層配線層）は、メタル膜４４（配線膜）を含む配線層１ＭＴと、メタル膜４５を含む配線層２ＭＴとで構成される。配線層２ＭＴは、キャッピング膜４３及び層間絶縁膜４２（絶縁膜）を介して配線層１ＭＴ上に積層される。また、配線層１ＭＴは、半導体基板１１上に層間絶縁膜４２を介して形成され、配線層２ＭＴとパッシベーション膜５１との間には、配線層２ＭＴ側からキャッピング膜４３及び層間絶縁膜４２が形成される。
【００３２】
なお、多層配線層２１ａ内において、配線層１ＭＴ及び２ＭＴをそれぞれ構成するメタル膜４４及び４５は、オンチップレンズ５３を介してフォトダイオード４１へ入射される光を遮らない位置に形成される。具体的には、メタル膜４４及び４５を、オンチップレンズ５３とフォトダイオード４１とが対向する領域以外の位置に形成する。
【００３３】
さらに、本実施形態では、有効画素領域２１及び無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面に凹部５７を形成する。なお、凹部５７は、隣り合うメタル膜４５の間に形成する。また、本実施形態では、凹部５７の深さが配線層１ＭＴ上に形成されたキャッピング膜４３に到達するように凹部５７を形成する。
【００３４】
センサ部領域２０のＯＰＢ領域２３上の多層配線層２３ａ（第２多層配線層）は、メタル膜４４を含む配線層１ＭＴと、メタル膜４５を含む配線層２ＭＴと、遮光膜４９を含む配線層３ＭＴと、遮光膜５０を含む配線層４ＭＴとで構成される。そして、配線層１ＭＴ〜４ＭＴは、この順で半導体基板１１上に積層される。
【００３５】
なお、多層配線層２３ａにおいて、各配線層間には、下の配線層側からキャッピング膜４３及び層間絶縁膜４２が設けられる。また、配線層１ＭＴは、半導体基板１１上に層間絶縁膜４２を介して形成され、配線層４ＭＴとパッシベーション膜５１との間には、配線層４ＭＴ側からキャッピング膜４３及び層間絶縁膜４２が形成される。なお、多層配線層２３ａにおいて、配線層１ＭＴ及び２ＭＴをそれぞれ構成するメタル膜４４及び４５は、フォトダイオード４１の直上領域以外の位置に形成される。
【００３６】
周辺回路領域３０上の多層配線層３０ａ（第３多層配線層）は、メタル膜４４を含む配線層１ＭＴと、メタル膜４５を含む配線層２ＭＴと、メタル膜４６を含む配線層３ＭＴと、メタル膜４７を含む配線層４ＭＴとを備える。さらに、多層配線層３０ａは、メタル膜４８を含む配線層５ＭＴとで構成される。そして、多層配線層３０ａにおいて、配線層１ＭＴ〜５ＭＴは、この順で、半導体基板１１上に積層される。
【００３７】
なお、多層配線層３０ａにおいて、各配線層間には、下の配線層側からキャッピング膜４３及び層間絶縁膜４２が設けられる。また、配線層１ＭＴは、半導体基板１１上に層間絶縁膜４２を介して形成され、配線層５ＭＴとパッシベーション膜５１との間には、層間絶縁膜４２が形成される。
【００３８】
上述した各領域の多層配線層において、メタル膜４４〜４８及び遮光膜４９，５０は、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等で形成することができる。なお、メタル膜４４〜４８及び遮光膜４９，５０を銅（Ｃｕ）で形成する場合、各膜の近傍に、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）等からなる拡散防止膜（不図示）を設けることが好ましい。拡散防止膜を設けることにより、銅の層間絶縁膜４２への拡散を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、配線層３ＭＴの遮光膜４９及び配線層４ＭＴの遮光膜５０の構成（形状、寸法及び膜厚等）は同じとする。なお、遮光膜４９及び５０の構成としては、ＯＰＢ領域２３の全面を覆うようなメタル膜で構成してもよいし、線状のメタル膜を格子状に配置して構成してもよい。また、信号パルスが印加されない配線、すなわち、使用されていない配線を遮光膜として用いてもよい。
【００４０】
層間絶縁膜４２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で形成される。また、キャッピング膜４３は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）等で形成される。キャッピング膜４３は、各配線層上に形成し、エッチングストッパー層として用いる。このキャッピング膜４３を設けることにより、多層配線層に段差部及び凹部を設ける際のエッチング工程の制御が容易になる。なお、本実施形態では、センサ部領域２０において、全ての配線層上にキャッピング膜４３を設ける構成例を示すが、本発明はこれに限定されず、キャッピング膜４３を所定の配線層上にのみ形成してもよいし、キャッピング膜４３を設けない構成にしてもよい。
【００４１】
上述のように、本実施形態の固体撮像装置１０では、周辺回路領域３０、ＯＰＢ領域２３、並びに、有効画素領域２１及び無効画素領域２２上にそれぞれ形成される多層配線層３０ａ、２３ａ並びに２１ａの膜構成が互いに異なる。そして、多層配線層３０ａ、２３ａ及び２１ａの順で、その膜厚を薄くする。
【００４２】
その結果、周辺回路領域３０及びＯＰＢ領域２３間の境界付近には、両領域間の多層配線層の厚さの違いにより第１段差部５５が形成される。また、ＯＰＢ領域２３及び無効画素領域２２間の境界付近においても、両領域間の多層配線層の厚さの違いにより第２段差部５６が形成される。さらに、本実施形態では、有効画素領域２１及び無効画素領域２２の多層配線層２１ａにおいて、その表面に凹部５７を形成する。
【００４３】
すなわち、本実施形態の固体撮像装置１０では、周辺回路領域３０からセンサ部領域２０の有効画素領域２１にかけて、多層配線層の表面高さが徐々に低下するように複数の段差部が形成され、さらに、有効画素領域２１内に凹部５７が形成される。
【００４４】
ここで、図３に、本実施形態の固体撮像装置１０における、各構成領域と、第１及び第２段差部５５及び５６、並びに、凹部５７との位置関係を示す。図３は、固体撮像装置１０の概略上面構成図であり、第１及び第２段差部５５及び５６、並びに、凹部５７は破線で示す。
【００４５】
本実施形態では、図３に示すように、第１段差部５５は、センサ部領域２０の外周部近傍に沿って形成され、第２段差部５６は、有効画素領域２１を囲むように形成される。また、第２段差部５６で囲まれた有効画素領域２１及び無効画素領域には、複数の凹部５７が所定間隔で２次元状に配置される。なお、図３には、凹部５７の開口形状が正方形状である例を示すが、本発明はこれに限定されず、凹部５７の開口形状を例えば、円形状、多角形状等にしてもよいし、凹部５７を溝で形成してもよい。
【００４６】
［固体撮像装置の製造方法］
次に、本実施形態の固体撮像装置１０の製造方法を、図４〜１２を参照しながら説明する。図４〜１２は、固体撮像装置１０の製造方法における各工程後の成膜状態を示す図である。なお、図４〜１２には、センサ部領域２０と周辺回路領域３０との境界周辺の概略断面図を示す。
【００４７】
まず、半導体基板１１の表面のセンサ部領域２０に、フォトダイオード４１及び画素トランジスタ（不図示）からなる複数の画素４０を２次元状に形成する。次いで、半導体基板１１上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２、メタル膜４４（配線層１ＭＴ）及びキャッピング膜４３をこの順で形成する。さらに、配線層１ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２、メタル膜４５（配線層２ＭＴ）及びキャッピング膜４３をこの順で形成する。図４に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００４８】
次いで、配線層２ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２、メタル膜４６及び遮光膜４９を含む配線層３ＭＴ、並びに、キャッピング膜４３をこの順で形成する。さらに、配線層３ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２、メタル膜４７及び遮光膜５０を含む配線層４ＭＴ、並びに、キャッピング膜４３をこの順で形成する。図５に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００４９】
次いで、配線層４ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２及びメタル膜４８（配線層５ＭＴ）をこの順で形成する。さらに、本実施形態では、メタル膜４８（配線層５ＭＴ）上に、例えばスパッタリング等の手法により、層間絶縁膜４２を形成する。図６に、上記工程後の成膜状態を示す。本実施形態では、上述した工程により、半導体基板１１上に多層配線層を形成する。
【００５０】
次に、周辺回路領域３０上をレジスト等でマスクし、多層配線層側の表面を、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等によりエッチングする。これにより、センサ部領域２０上に形成された多層配線層が、その最上に位置する層間絶縁膜４２からエッチングされる。そして、配線層４ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、ある程度の膜厚を有する層間絶縁膜４２を残して、エッチングを終了する。なお、層間絶縁膜４２を残さないように、キャッピング膜４３に到達するまでエッチングを行ってもよい。図７に、上記エッチング工程後の成膜状態を示す。この工程により、センサ部領域２０（ＯＰＢ領域２３）と周辺回路領域３０との境界に第１段差部５５を形成する。
【００５１】
次いで、周辺回路領域３０及びＯＰＢ領域２３上をレジスト等でマスクし、多層配線層側の表面を、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等によりエッチングする。これにより、無効画素領域２２及び有効画素領域２１上に形成された多層配線層が、その最上に位置する層間絶縁膜４２からエッチングされる。そして、配線層２ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、ある程度の膜厚を有する層間絶縁膜４２を残して、エッチングを終了する。なお、層間絶縁膜４２を残さないように、キャッピング膜４３に到達するまでエッチングを行ってもよい。図８に、上記エッチング工程後の成膜状態を示す。この工程により、ＯＰＢ領域２３と無効画素領域２２との境界に第２段差部５６を形成する。
【００５２】
その後、有効画素領域２１及び無効画素領域２２のフォトダイオード４１の直上領域以外の領域をレジスト等でマスクし、多層配線層側の表面を、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等によりエッチングする。これにより、マスク開口部の領域（フォトダイオード４１の直上領域）がエッチングされる。そして、エッチングが配線層１ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３に到達すればエッチングを終了する。図９に、上記エッチング工程後の成膜状態を示す。この工程により、有効画素領域２１及び無効画素領域２２のフォトダイオード４１の直上領域に凹部５７を形成する。なお、凹部５７を形成する際、配線層１ＭＴの表面に形成されたキャッピング膜４３上に、ある程度の膜厚を有する層間絶縁膜４２を残して、エッチングを終了してもよい。本実施形態では、上述のようにして、第１段差部５５、第２段差部５６及び凹部５７を所定位置に形成する。
【００５３】
次に、第１段差部５５、第２段差部５６及び凹部５７が形成された多層配線層上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、パッシベーション膜５１を形成する。この際、パッシベーション膜５１を、センサ部領域２０及び周辺回路領域３０の全面に渡って形成する。また、この際、凹部５７がパッシベーション膜５１で埋まり且つ有効画素領域２１におけるパッシベーション膜５１の表面が平坦になるような厚さで、パッシベーション膜５１を形成する。図１０に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００５４】
次いで、パッシベーション膜５１上に、例えば色素を混合した感光型レジストからなるカラーフィルタ材料を塗布して、露光及び現像する。これにより、無効画素領域２２及び有効画素領域２１上の所定位置にカラーフィルタ５２を形成する。図１１に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００５５】
なお、上述のように、本実施形態では、周辺回路領域３０から有効画素領域２１にかけて、２つの段差部を設けて、多層配線層の表面高さが階段状に徐々に低下するような構成にしている。それゆえ、カラーフィルタ５２の生成工程で、カラーフィルタ材料をパッシベーション膜５１上に塗布した際、各段差部付近に滞留するカラーフィルタ材料の量が少なくなる。この結果、有効画素領域２１上に塗布されるカラーフィルタ材料の膜の厚さは均一となり、カラーフィルタ５２の平坦性が確保される。
【００５６】
次いで、カラーフィルタ５２の層上に、オンチップレンズ材料を塗布する。この工程においても、各段差部付近で滞留するオンチップレンズ材料の量が少なくなり、有効画素領域２１上に塗布されるオンチップレンズ材料の膜の厚さは均一となる。
【００５７】
そして、その後、オンチップレンズ材料の膜表面をパターニングして、有効画素領域２１及び無効画素領域２２の各フォトダイオード４１の直上に所定形状のオンチップレンズ５３を形成する。図１２に、上記工程後の成膜状態を示す。本実施形態は、上述のようにして、固体撮像装置１０を作製する。
【００５８】
上述のように、本実施形態の固体撮像装置１０では、有効画素領域２１及び無効画素領域２２に形成する多層配線層２１ａの厚さをＯＰＢ領域２３のそれより薄くする。それゆえ、本実施形態の固体撮像装置１０では、従来（図２８）に比べて、さらに、有効画素領域２１におけるオンチップレンズ５３とフォトダイオード４１との間隔を狭くすることができる。すなわち、本実施形態では、有効画素領域２１において、光入射側表面から画素４０までの光路の距離をより短くすることができ、光路上での光の散乱界面を少なくすることができる。この結果、本実施形態では、感度等の画素特性をより向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態の固体撮像装置１０では、本実施形態では、周辺回路領域３０からセンサ部領域２０の有効画素領域２１にかけて、多層配線層の表面に複数の段差部（第１及び第２段差部５５及び５６）を形成する。このような構成にすることにより、次のような効果が得られる。
【００６０】
図２８に示す従来の固体撮像装置２００において、オンチップレンズ２０９とフォトダイオード２０２との間隔を狭くするために、周辺回路領域２３０とセンサ部領域２２０との境界の段差をより大きくする手法も考えられる。しかしながら、両領域間の段差を大きくすると、カラーフィルタ２０８の層やオンチップレンズ２０９の層を塗布法により形成した際に掃きムラや額縁ムラ等の問題が生じる。そして、この場合、塗布材料の平坦性が悪くなり、光学特性が劣化するという問題が生じる。
【００６１】
それに対して、本実施形態の固体撮像装置１０では、上述のように、周辺回路領域３０からセンサ部領域２０の有効画素領域２１にかけて、複数の段差部を設けて、多層配線層の表面高さが階段状に徐々に低下するような構成にしている。この場合、各段差部の段差をより小さくすることができるので、カラーフィルタ５２の層やオンチップレンズ５３の層を塗布で形成する際に生じる上記問題を解消することができる。その結果、光学特性の劣化を抑制することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態のように、有効画素領域２１及び無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面に凹部５７を形成した場合、フォトダイオード４１の直上領域において配線層２ＭＴ上のキャッピング膜４３が除去される。それゆえ、本実施形態では、これにより、さらに光学特性の劣化を抑制することができる。
【００６３】
＜２．第２の実施形態＞
［固体撮像装置の構成］
図１３に、第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略断面構成を示す。なお、図１３において、上記第１の実施形態（図２及び１２）と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
【００６４】
固体撮像装置６０は、半導体基板１１と、多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａと、パッシベーション膜６１と、光導波路層６２と、カラーフィルタ５２の層と、オンチップレンズ５３の層とを備える。そして、多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａ、パッシベーション膜６１、光導波路層６２、カラーフィルタ５２の層及びオンチップレンズ５３の層は、この順で半導体基板１１上に積層される。なお、本実施形態の固体撮像装置６０を構成する各領域は、上記第１の実施形態の構成（図１）と同様である。
【００６５】
本実施形態では、パッシベーション膜６１及び光導波路層６２の構成以外の構成は、上記第１の実施形態の構成（図２及び１２）と同様である。それゆえ、ここでは、パッシベーション膜６１及び光導波路層６２についてのみ説明する。
【００６６】
パッシベーション膜６１は、上記第１の実施形態で用いるパッシベーション膜５１と同様の材料で形成することができる。具体的には、パッシベーション膜６１は、例えば、層間絶縁膜４２の形成材料である酸化シリコン(ＳｉＯ２：屈折率１．４５)等よりも高い屈折率を有する窒化シリコン（ＳｉＮ：屈折率２．０）等で形成される。
【００６７】
ただし、上記第１の実施形態では、パッシベーション膜５１の膜厚を厚くして、有効画素領域２１及び無効画素領域２２内の多層配線層２１ａの表面に形成された凹部５７をパッシベーション膜５１で埋める構成とした。それに対して、本実施形態では、図１３に示すように、パッシベーション膜６１の膜厚を薄くして、多層配線層２１ａ，２３ａ，３０ａの表面を被覆するように、パッシベーション膜６１を形成する。それゆえ、本実施形態では、パッシベーション膜６１の表面上にも凹部が形成される。なお、パッシベーション膜６１の膜厚は、例えば０．５μｍ程度にすることができる。
【００６８】
光導波路層６２は、パッシベーション膜６１上に形成され、パッシベーション膜６１の表面に形成された凹部を埋めるような厚さで形成される。光導波路層６２の形成材料には、例えば、層間絶縁膜４２の形成材料である酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率１．４５）等よりも高い屈折率を有する材料が用いられる。例えば、シロキシサン系樹脂やポリイミド系樹脂等を、光導波路層６２の形成材料として用いることができる。また、光導波路層６２の形成材料として、上述した樹脂材料中に、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウム等の金属酸化物微粒子を含ませてもよい。この場合には、光導波路層６２の屈折率をより高くすることができる。
【００６９】
［固体撮像装置の製造方法］
次に、本実施形態の固体撮像装置６０の製造方法を、図１４及び１５を参照しながら簡単に説明する。なお、図１４及び１５には、上述した第１の実施形態の固体撮像装置１０の製造方法（図４〜１２）と、異なる工程のみを示す。
【００７０】
まず、第１の実施形態において図４〜９で説明した工程と同様にして、多層配線層の表面に、第１段差部５５、第２段差部５６及び凹部５７を所定位置に形成する（図９参照）。次いで、その多層配線層上に、例えばＣＶＤ法により、パッシベーション膜６１を形成する。この際、パッシベーション膜６１を、センサ部領域２０及び周辺回路領域３０の全面に渡って多層配線層の表面を被覆する程度の膜厚で形成する。図１４に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００７１】
次に、パッシベーション膜６１上に、光導波路層６２の形成材料を塗布する。これにより、塗布材料が凹部５７に充填され、有効画素領域２１において表面が平坦な光導波路層６２が形成される。図１５に、上記工程後の成膜状態を示す。
【００７２】
その後は、第１の実施形態において図１１及び１２で説明した工程と同様にして、光導波路層６２上に、カラーフィルタ５２の層及びオンチップレンズ５３の層を形成する。本実施形態では、上述のようにして固体撮像装置６０を形成する。
【００７３】
上述のように、本実施形態では、多層配線層の表面に、第１段差部５５、第２段差部５６及び凹部５７を形成し、さらに、フォトダイオード４１の直上領域に高屈折率を有する光導波路層６２を設ける。それゆえ、本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらに光学特性の優れた固体撮像装置６０を提供することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、無効画素領域２２においても多層配線層２１ａの表面に凹部５７を形成する。このような構成にすることにより、本実施形態では、例えば次のような効果も得られる。
【００７５】
図１６に、本実施形態において、光導波路層６２の形成材料を多層配線層２１ａ上に塗布した際の塗布膜の形状を示す。また、図１７に、無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面に凹部５７を形成しない場合において、光導波路層６２の形成材料を塗布した際の塗布膜の形状を示す。図１７に示す構成では、無効画素領域２２に第２段差部５６付近に溜まった塗布材料を吸収する部分がないので、図１７に示すように、無効画素領域２２と有効画素領域２１との境界付近まで塗布膜の表面は平坦にならない。
【００７６】
それに対して、本実施形態のように、無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面に凹部５７を形成すると、第２段差部５６に溜まった塗布材料の一部がその凹部５７に吸収（充填）される。その結果、本実施形態の構成では、図１６に示すように、塗布膜の表面が平坦になるまでのエリアａ１が、図１７の場合のエリアａ２に比べて小さくなる。それゆえ、本実施形態では、無効画素領域２２を小さくすることが可能になる。
【００７７】
なお、上記効果をより向上させるために、凹部５７を溝で形成してもよい。この場合、凹部５７での塗布材料の吸収量が増大するので、塗布膜の表面が平坦になるまでのエリアをより小さくすることができる。ただし、この場合、無効画素領域２２の凹部５７のみを溝で形成してもよいし、無効画素領域２２及び有効画素領域２１の全面に渡って凹部５７を溝で形成してもよい。
【００７８】
［変形例１］
上記第１及び第２の実施形態では、配線層３ＭＴの遮光膜４９と、配線層４ＭＴの遮光膜５０とを同じ構成（形状、寸法及び膜厚等）にする例を説明したが、本発明はこれに限定されない。変形例１では、配線層３ＭＴの遮光膜と、配線層４ＭＴの遮光膜とを異なる構成にする場合の一構成例を説明する。
【００７９】
図１８に、この例の固体撮像装置におけるＯＰＢ領域２３の概略膜構成を示す。なお、図１８では、説明を簡略化するため配線層２ＭＴ〜４ＭＴの膜構成のみを示す。
【００８０】
この例では、ＯＰＢ領域２３から無効画素領域２２に向かう方向において、配線層３ＭＴの遮光膜６５（第１の遮光膜）の長さを、配線層４ＭＴの遮光膜６６（第２の遮光膜）の長さより長くする。すなわち、この例では、光入射側から見て遠い側に位置する遮光膜６５の長さを、光入射側に近い側に位置する遮光膜６６の長さより長くする。そして、配線層３ＭＴの遮光膜６５の無効画素領域２２側の端部を、配線層４ＭＴの遮光膜６６の無効画素領域２２側の端部より、無効画素領域２２側に配置する。
【００８１】
このような構成にすることにより、次のような効果が得られる。ここで、比較のため、ＯＰＢ領域２３から無効画素領域２２に向かう方向において、配線層３ＭＴの遮光膜が、配線層４ＭＴの遮光膜より長い場合（比較例）の構成を考える。図１９に、比較例におけるＯＰＢ領域２３の膜構成を示す。また、比較例では、配線層４ＭＴの遮光膜６８の無効画素領域２２側の端部が、配線層３ＭＴの遮光膜６７の無効画素領域２２側の端部より、無効画素領域２２側に位置する場合を考える。
【００８２】
比較例の構成では、ＯＰＢ領域２３と無効画素領域２２の境界付近において、遮光膜６８の表面に対して斜め方向から光が入射された場合、入射光は遮光膜６７及び６８で反射されず、ＯＰＢ領域２３内の配線層２ＭＴに入射される（図１９中の実線矢印参照）。この場合、ＯＰＢ領域２３の境界付近での遮光性が劣化する。
【００８３】
それに対して、変形例１の構成では、遮光膜６６の表面に対して斜め方向から光が入射されても、その光は配線層３ＭＴの遮光膜６５で反射されるため（図１８中の実線矢印参照）、入射光はＯＰＢ領域２３内の配線層２ＭＴに到達しない。それゆえ、ＯＰＢ領域２３の遮光膜の構成を、変形例１の構成にすることにより、ＯＰＢ領域２３の境界付近での遮光性が向上する。
【００８４】
さらに、変形例１の構成では、次のような利点も得られる。変形例１のＯＰＢ領域２３では、ＯＰＢ領域２３から無効画素領域２２に向かう方向において、配線層４ＭＴの遮光膜６６の長さは、配線層３ＭＴの遮光膜６７のそれより短い。それゆえ、ＯＰＢ領域２３において、配線層３ＭＴの遮光膜６５上の層間絶縁膜４２の領域には、配線層４ＭＴの遮光膜６６が形成されていない領域が存在する。それゆえ、変形例１の構成では、配線層４ＭＴの遮光膜６６が形成されていない層間絶縁膜４２の領域に、新たに段差部を形成することができる。図２０に、その一構成例を示す。
【００８５】
図２０には、配線層３ＭＴの遮光膜６５上の領域において、配線層４ＭＴの遮光膜６６が形成されていない領域の層間絶縁膜４２に、一つの段差部７０設ける例を示す。ただし、本発明はこれに限定されず、配線層４ＭＴの遮光膜６６が形成されていない領域に複数の段差部を設けてもよい。このような構成にすると、周辺回路領域３０から有効画素領域２１までの多層配線層の表面により多くの段差部を設けることができ、各段差部の段差をより小さくすることができる。それゆえ、この場合には、各段差部付近に滞留する塗布材料の量をより減らすことができるので、カラーフィルタ５２の層やオンチップレンズ５３の層を塗布した際の塗布膜の平坦性をより向上させることができる。
【００８６】
［変形例２］
上記第１及び第２の実施形態では、無効画素領域２２とＯＰＢ領域２３との境界に形成される第２段差部５６の段差面と、無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面との間の角度を約９０度にする例を説明したが、本発明はこれに限定されない。第２段差部の段差面と、無効画素領域２２の多層配線層２１ａの表面との間の角度を、９０度を超えるようにしてもよい。すなわち、第２段差部をテーパー形状で構成してもよい。変形例２では、その一構成例を説明する。
【００８７】
図２１に、変形例２の固体撮像装置において、無効画素領域２２とＯＰＢ領域２３との境界に形成される第２段差部の概略断面構成を示す。なお、図２１では、説明を簡略化するために、多層配線層上には、カラーフィルタ５２の層やオンチップレンズ５３の層等の塗布膜７６だけを示す。
【００８８】
このようなテーパー形状の第２段差部７５は、例えば、エッチング工程時に、多層配線層上に設けるマスクの端部をマスク面に対して所定の角度で傾斜させておくことにより形成することができる。
【００８９】
第２段差部７５をテーパー形状にすることにより、次のような効果が得られる。ここで、図２２に、上記実施形態における無効画素領域２２とＯＰＢ領域２３との境界に形成される第２段差部５６の概略断面構成を示す。上記実施形態の構成では、多層配線層上に所定の塗布膜７６を塗布すると、第２段差部５６付近にある程度の量の塗布材料が滞留する。それゆえ、上記実施形態の無効画素領域２２には、塗布膜７６を平坦化するためにある程度の広さが必要になる。
【００９０】
それに対して、この例の構成では、第２段差部７５がテーパー形状で形成されているので、塗布材料を塗布した際の第２段差部７５付近における塗布材料の流れをよりスムーズにすることができる。この結果、図２１に示すように、第２段差部７５付近での塗布材料の滞留量をより少なくすることができる。これにより、塗布膜７６が平坦になるまでのエリアを小さくすることでできる。すなわち、この例では、無効画素領域２２のエリアをより小さくすることができる。
【００９１】
なお、テーパー形状の段差部は、周辺回路領域３０とＯＰＢ領域２３と境界に形成される第１段差部５５に適用してもよい。
【００９２】
［変形例３］
上記第１及び第２の実施形態では、センサ部領域２０（ＯＰＢ領域２３）と周辺回路領域３０との境界、及び、ＯＰＢ領域２３と無効画素領域２２との境界に段差部を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＯＰＢ領域２３の多層配線層２３ａの表面に、無効画素領域２２に向かって多層配線層２３ａの表面高さが階段状に低下する段差部を設けてもよい。変形例３では、その一構成例を説明する。
【００９３】
図２３に、この例のＯＰＢ領域２３と周辺回路領域３０との境界付近の概略断面図を示す。なお、図２３には、ＯＰＢ領域２３と周辺回路領域３０の境界に形成された段差部８１以外に、ＯＰＢ領域２３の多層配線層２３ａの表面にあらたに一つの段差部８２を設けた例を示す。ただし、本発明はこれに限定されず、ＯＰＢ領域２３の多層配線層２３ａの表面に２つ以上の段差部を形成してもよい。
【００９４】
この例のようにＯＰＢ領域２３の多層配線層２３ａの表面にあらたに段差部８２を設けることにより、周辺回路領域３０から有効画素領域２１までの多層配線層の表面により多くの段差部を設けることができ、各段差部の段差をより小さくすることができる。それゆえ、この場合には、カラーフィルタ５２の層やオンチップレンズ５３の層を塗布した際の塗布膜の平坦性をより向上させることができる。
【００９５】
［変形例４］
上記第１及び第２の実施形態では、フォトダイオード４１の直上領域において、配線層１ＭＴ上に形成されたキャッピング膜４３を残す構成としたが、本発明はこれに限定されない。有効画素領域２１において凹部５７を形成する際に、配線層１ＭＴ上に形成されたキャッピング膜４３をエッチングで除去してもよい。
【００９６】
図２４に、その一構成例（変形例４）を示す。なお、図２４には、１つのフォトダイオード４１上に形成される膜構成の概略断面構成を示す。また、図２４には、上記第２の実施形態の固体撮像装置に変形例４の構成を適用した例を示すが、第１の実施形態の固体撮像装置に対しても同様に変形例４の構成を適用することができる。
【００９７】
この例では、有効画素領域２１において凹部８５を例えばエッチング等で形成する際に、フォトダイオード４１上に、ある程度の膜厚を有する層間絶縁膜４２を残して、エッチングを終了する。これにより、フォトダイオード４１の直上領域において、配線層１ＭＴ上に形成されたキャッピング膜４３を除去することができる。その後は、第２の実施形態と同様にして、凹部８５上に、パッシベーション膜６１、光導波路層６２、カラーフィルタ５２の層及びオンチップレンズ５３の層がこの順で積層される。
【００９８】
この例の固体撮像装置では、フォトダイオード４１の直上領域において、キャッピング膜４３が存在しないので、より光学特性を向上させることができる。
【００９９】
なお、上記変形例１〜４では、それぞれの構成を別個に上記第１及び／または第２の実施形態に適用する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、上記変形例１〜４の構成を適宜組み合わせて用いてもよい。
【０１００】
上記第１及び第２の実施形態、並びに、変形例１〜４では、遮光膜を有するＯＰＢ領域２３がセンサ部領域２０に設けられた固体撮像装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。遮光膜を有するＯＰＢ領域２３が周辺回路領域３０に設けられている固体撮像装置に対しても、本発明は同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。
【０１０１】
また、上記第１及び第２の実施形態、並びに、変形例１〜４では、キャッピング膜４３を備える固体撮像装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。キャッピング膜４３を備えない固体撮像装置に対しても、本発明は同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。この場合、有効画素領域２１に凹部５７を設けなくてもよい。
【０１０２】
さらに、上記第２の実施形態では、無効画素領域２２に凹部５７を設けた固体撮像装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。周辺回路領域３０から有効画素領域２１にかけて形成される複数の段差部により、有効画素領域２１の多層配線層２１ａ上に塗布される塗布膜の平坦性を十分に確保できる場合には、無効画素領域２２に凹部５７を設けなくてもよい。
【０１０３】
＜３．第３の実施形態＞
上述した本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像装置を備えたその他の機器等の電子機器に適用することができる。第３の実施形態では、そのような電子機器の一例として、本発明の固体撮像装置をカメラに適用した例を挙げて説明する。
【０１０４】
図２５に、本実施形態のカメラの概略構成を示す。本実施形態のカメラ９０は、光学系９１（光学レンズ）と、固体撮像装置９２と、信号処理回路９３とを備える。
【０１０５】
光学系９１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置９２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置９２のフォトダイオード（光電変換素子）において一定期間、信号電荷が蓄積される。固体撮像装置９２には、上述した実施形態及び変形例のいずれか１つの固体撮像装置が適用される。そして、信号処理回路９３は、固体撮像装置９２の出力信号に対して種々の信号処理を施して出力する。
【０１０６】
なお、本実施形態のカメラ９０は、カメラ単体の形態で用いることができるだけでなく、光学系９１、固体撮像装置９２及び信号処理回路９３をモジュール化したカメラモジュールの形態として用いることもできる。具体的には、カメラモジュールを備えた例えば携帯電話等に代表されるカメラ付き携帯機器などに、モジュール化した本実施形態のカメラ９０を適用することができる。
【０１０７】
本実施形態の電子機器によれば、固体撮像装置における画素特性が優れており、感度ムラ、色ムラが低減された電子機器を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，６０，９２…固体撮像装置、１１…半導体基板、２０…センサ部領域、２１…有効画素領域、２１ａ，２３ａ，３０ａ…多層配線層、２２…無効画素領域、２３…ＯＰＢ領域、３０…周辺回路領域、４０…画素、４１…フォトダイオード、４２…層間絶縁膜、４３…キャッピング膜、４４〜４８…メタル膜、４９，５０，６６，６５…遮光膜、５１，６１…パッシベーション膜、５２…カラーフィルタ、５３…オンチップレンズ、５５，５６…段差部、５７…凹部、６２…光導波路層、９０…カメラ、９１…光学系、９３…信号処理回路
【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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