(57)【要約】【課題】本発明は、パッド被覆絶縁膜の膜厚、および光導波路の開口部での形状を最適化することで、受光感度の向上、シェーディングの悪化を防ぐことを可能にする。【解決手段】半導体基板１１に光電変換部２１を備えた画素部１２とその周辺に形成された周辺回路部１３を有し、半導体基板１１上に絶縁膜３１を介して形成された配線部４１と、配線部４１の配線４４に接続する金属パッド４９と、金属パッド４９を被覆するパッド被覆絶縁膜５１と、光電変換部２１上方の少なくとも配線部４１とパッド被覆絶縁膜５１に形成された導波路開口部５３と、導波路開口部５３内面およびパッド被覆絶縁膜５１上にパッシベーション膜５５を介して形成された導波路材料層５７を有し、パッド被覆絶縁膜５１の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成され、パッド被覆絶縁膜５１の導波路開口部５３の面Ｓが開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。【選択図】図１
2010041034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、
前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、
前記配線部の配線に接続する金属パッドと、
前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、
前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、
前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、
前記パッド被覆絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成され、
前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素部は、
前記光電変換部と、
前記光電変換部から読み出した信号電荷を電圧に変換する画素内トランジスタ部と、
前記光電変換部と前記画素内トランジスタ部を分離するＳＴＩ構造の第１素子分離部を有し、
前記周辺回路部は、前記半導体基板に形成されたＳＴＩ構造の第２素子分離部を有し、
前記第１素子分離部は、前記半導体基板内に埋め込まれた部分が前記第２素子分離部の前記半導体基板内に埋め込まれた部分より浅い
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、
前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、
前記配線部の配線に接続する金属パッドと、
前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、
前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、
前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、
前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、
前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚よりも、前記金属パッドが形成されていない領域の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚のほうが薄く形成されていて、
前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている
固体撮像装置。
【請求項４】
前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、
前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚よりも、前記金属パッドが形成されていない領域の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚のほうが薄く形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、
前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、
前記配線部の配線に接続する金属パッドと、
前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、
前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、
前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、
前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、
前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下のみ、最上層の層間絶縁膜が形成されていて、
前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている
固体撮像装置。
【請求項６】
前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、
前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下のみ、最上層の層間絶縁膜が形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を形成し、
前記半導体基板上に絶縁膜を介して複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなる配線部を形成した後、
前記配線部の最上層の層間絶縁膜上に前記配線部の配線に接続する金属パッドを形成する工程と、
前記配線部の層間絶縁膜上に前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜を形成する工程と、
前記光電変換部上方の前記配線部の層間絶縁膜と前記パッド被覆絶縁膜に導波路開口部を形成する工程を有し、
前記金属パッドを形成する工程は、
前記最上層の層間絶縁膜にそれよりも下層の配線に接続する接続孔を形成した後、前記接続孔を埋め込むとともに前記最上層の層間絶縁膜上に金属層を主体とする導電層を形成する工程と、
前記導電層をパターニングして、前記接続孔内にプラグを形成するとともに、このプラグに接続する金属パッドを形成する工程と、
前記金属パッド下の前記最上層の層間絶縁膜を残して、前記金属パッドの周囲の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚を薄くする、もしくは完全に除去するエッチングを行う工程を有し、
前記導波路開口部を形成する際に、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面を開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置を有する撮像部と、
前記撮像部で光電変換された信号を処理する信号処理部を有し、
前記固体撮像装置は、
半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、
前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、
前記配線部の配線に接続する金属パッドと、
前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、
前記光電変換部上方の前記層間絶縁膜と前記配線層の絶縁層部分と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、
前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、
前記パッド被覆絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成され、
前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置とその製造方法および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置の一例を図５の概略構成断面図によって説明する。なお、図８は断面図ではあるが、見やすくするため、断面を示すハッチング等は省略した。
【０００３】
図８に示すように、半導体基板１１１には入射光を信号電荷に変換する光電変換部（受光部）１１２が形成されている。この光電変換部１１２上には反射防止膜、平坦化膜等を有する絶縁層１２１が形成されている。この絶縁層１２１の最上層は、例えば平坦化膜で形成され、その上部には複数層の配線および配線層間、配線間を埋め込む複数層の層間絶縁膜からなる配線部１３１が形成されている。また上記配線部１３１の配線１３５には、金属パッド１３７が接続されている。この金属パッド１３７は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等で形成されている。
【０００４】
上記配線部１３１上には上記金属パッド１３７を被覆するパッド被覆絶縁膜１４１が形成されている。
さらに、上記光電変換部１１２上の上記配線部１３１および上記パッド被覆絶縁膜１４１には、光導波路１５１が形成されている。この光導波路１５１は、上記配線部１３１の層間絶縁膜の部分に開口された導波路開口部１３３の内部にパッシベーション膜１４３を介して導波路材料層１５３が埋め込まれて形成されている。
さらに、上記光導波路１５１上には平坦化膜１６１を介して、カラーフィルター１７１、集光レンズ１８１が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記パッド被覆絶縁膜１４１は、プロセス簡易性、量産性を考慮して、３００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成されている。
上記パッド被覆絶縁膜１４１は、パッド被覆絶縁膜１４１で金属パッド１３７を被覆することで、上記導波路開口部１３３をエッチングにより開口する時に上記金属パッド１３７がエッチングされるのを防いでいる。
また、上記導波路開口部１３３をエッチングにより開口する時に、エッチングマスクとして用いるレジストが金属パッド１３７に直接接触するのを防いでいる。もし、上記レジストが直接金属パッド１３７に接触すると、レジストを再生した時に、金属パッド１３７が変質することがある。特に金属パッド１３７がアルミニウム膜もしくはアルミニウム合金膜の場合、変質する可能性が大きい。
したがって、上記パッド被覆絶縁膜１４１は形成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記パッド被覆絶縁膜１４１を上記膜厚に形成することで、上記導波路開口部１３３のアスペクト比が高くなり、上記光導波路１５１の全長を伸ばすことになって、光導波路１５１内での光損失を増大させていた。
また、導波路開口部１３３内の導波路材料層１５３の埋め込み性が悪化し、導波路材料層１５３内部にボイド（図示せず）が発生する可能性があった。
光導波路１５１にボイドが発生すると、ボイドで入射光が散乱されて光電変換部１１２に到達する入射光量が低下し、受光感度が低下するという問題が生じる。
【０００７】
また、上記光導波路１５１の長さが伸びることで、斜め光が上記光電変換部１１２に届きにくくなる。これにより、斜め光が多い画角の端で感度が落ちることになり、シェーディングの悪化を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２００６−３３２４２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、パッド被覆絶縁膜を形成する必要があるため、光導波路長を短くできないので、感度の低下、シェーディングの悪化を招いていた点である。
【００１０】
本発明は、層間絶縁膜もしくはパッド被覆絶縁膜の膜厚、および光導波路の開口部での形状を最適化することで、受光感度の向上、シェーディングの悪化を防ぐことを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の固体撮像装置（第１固体撮像装置）は、半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、前記配線部の配線に接続する金属パッドと、前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、前記パッド被覆絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成され、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
【００１２】
本発明の第１固体撮像装置では、導波路開口部が形成される最上層に位置するパッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。このことから、上記パッシベーション膜が導波路開口部においてオーバハング形状になるのが抑制される。このため、導波路材料層は、ボイド等の発生がない良好な埋め込み状態で形成されている。また、シェーディングが抑制される。すなわち、パッド被覆絶縁膜の導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されていることから、従来ケラレが生じていた斜め入射光の一部が光電変換部に入射するようになる。このため、光電変換部の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
また、上記パッド被覆絶縁膜の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成したことから、従来のパッド被覆絶縁膜よりも薄く形成できる。これによって、入射光の光電変換部に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
もしくは、膜厚を薄く形成できた分だけ、従来よりも光導波路を深く形成することができるので、光導波特性が改善され、光電変換部の受光光量が増加されるので、感度が高くなる。
【００１３】
本発明の固体撮像装置（第２固体撮像装置）は、半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、前記配線部の配線に接続する金属パッドと、前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚よりも、前記金属パッドが形成されていない領域の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚のほうが薄く形成されていて、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
【００１４】
本発明の第２固体撮像装置では、導波路開口部が形成される最上層に位置するパッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。このことから、上記パッシベーション膜が導波路開口部においてオーバハング形状になるのが抑制される。このため、導波路材料層は、ボイド等の発生がない良好な埋め込み状態で形成されている。また、シェーディングが抑制される。すなわち、パッド被覆絶縁膜の導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されていることから、従来ケラレが生じていた斜め入射光の一部が光電変換部に入射するようになる。このため、光電変換部の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
また、最上層の層間絶縁膜は、その上面に金属パッドが形成されていて、金属パッドが形成されている領域下の膜厚よりも、金属パッドが形成されていない領域の膜厚のほうが薄く形成されている。このことから、導波路が形成される領域の層間絶縁膜は従来よりも薄く形成できる。これによって、入射光の光電変換部に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の固体撮像装置（第３固体撮像装置）は、半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、前記配線部の配線に接続する金属パッドと、前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、前記光電変換部上方の少なくとも前記配線部と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、前記配線部は複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなり、前記複数層の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜は、その上面に前記金属パッドが形成されていて、前記金属パッドが形成されている領域下のみ、最上層の層間絶縁膜が形成されていて、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
【００１６】
本発明の第３固体撮像装置では、導波路開口部が形成される最上層に位置するパッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。このことから、上記パッシベーション膜が導波路開口部においてオーバハング形状になるのが抑制される。このため、導波路材料層は、ボイド等の発生がない良好な埋め込み状態で形成されている。また、シェーディングが抑制される。すなわち、パッド被覆絶縁膜の導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されていることから、従来ケラレが生じていた斜め入射光の一部が光電変換部に入射するようになる。このため、光電変換部の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
また、最上層の層間絶縁膜は、その上面に金属パッドが形成されていて、金属パッドが形成されている領域下のみ、最上層の層間絶縁膜が形成されていることから、導波路開口部が形成される領域の層間絶縁膜は従来よりも薄く形成できる。これによって、入射光の光電変換部に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を形成し、前記半導体基板上に絶縁膜を介して複数層の層間絶縁膜中に複数層の配線が形成されてなる配線部を形成した後、前記配線部の最上層の層間絶縁膜上に前記配線部の配線に接続する金属パッドを形成する工程と、前記配線部の層間絶縁膜上に前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜を形成する工程と、前記光電変換部上方の前記配線部の層間絶縁膜と前記パッド被覆絶縁膜に導波路開口部を形成する工程を有し、前記金属パッドを形成する工程は、前記最上層の層間絶縁膜にそれよりも下層の配線に接続する接続孔を形成した後、前記接続孔を埋め込むとともに前記最上層の層間絶縁膜上に金属層を主体とする導電層を形成する工程と、前記導電層をパターニングして、前記接続孔内にプラグを形成するとともに、このプラグに接続する金属パッドを形成する工程と、前記金属パッド下の前記最上層の層間絶縁膜を残して、前記金属パッドの周囲の前記最上層の層間絶縁膜の膜厚を薄くする、もしくは完全に除去するエッチングを行う工程を有し、前記導波路開口部を形成する際に、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面を開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する。
【００１８】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、導波路開口部を形成する際に、パッド被覆絶縁膜の導波路開口部の面を開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する。このことから、導波路開口部内にパッシベーション膜を形成した際に、パッシベーション膜が導波路開口部においてオーバハング形状になるのが抑制される。このため、その後に導波路開口部が埋め込まれる導波路材料層を形成しても、ボイド等の発生がない良好な埋め込み状態で、導波路材料層が形成される。また、パッド被覆絶縁膜の導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されることから、従来ケラレが生じていた斜め入射光の一部が光電変換部に入射するようになる。このため、シェーディングが抑制されるとともに、光電変換部の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
また、金属パッド下の前記最上層の層間絶縁膜を残して、金属パッドの周囲の最上層の層間絶縁膜の膜厚を薄くする、もしくは完全に除去するエッチングを行う。これによって、入射光の光電変換部に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の撮像装置は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置を有する撮像部と、前記撮像部で光電変換された信号を処理する信号処理部を有し、前記固体撮像装置は、半導体基板に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部を備えた画素部と前記画素部の周辺に形成された周辺回路部を有し、前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線部と、前記配線部の配線に接続する金属パッドと、前記金属パッドを被覆するパッド被覆絶縁膜と、前記光電変換部上方の前記層間絶縁膜と前記配線層の絶縁層部分と前記パッド被覆絶縁膜に形成された導波路開口部と、前記導波路開口部内面および前記パッド被覆絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜を介して形成された導波路材料層を有し、前記パッド被覆絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成され、前記パッド被覆絶縁膜の前記導波路開口部の面が開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
【００２０】
本発明の撮像装置では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、各画素の光電変換部の感度が高くなり、またシェーディングが改善される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の固体撮像装置は、光電変換部の受光光量が増加されるため、感度を向上させることができ、またシェーディングを改善することができるという利点がある。
【００２２】
本発明の撮像装置は、本願発明の固体撮像装置を用いることから、各画素の光電変換部の感度が十分に確保される。よって、画素特性、例えば高感度化が可能になるという利点がある。また、シェーディングが改善されるので、画素周辺部の解像が得られるようになり、画質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の第１例を示した概略構成断面図である。
【図２】感度と光電変換効率との関係図である。
【図３】シェーディングのばらつきとシェーディング強度との関係図である。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第２例を示した概略構成断面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した概略構成断面図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した概略構成断面図である。
【図７】本発明の第３実施の形態に係る撮像装置の一例を示したブロック図である。
【図８】従来の固体撮像装置に係る一例を示した概略構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成の第１例］
本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の第１例を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００２６】
図１に示すように、半導体基板１１に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部２１を備えた画素部１２と前記画素部１２の周辺に周辺回路部１３が形成されている。
【００２７】
上記画素部１２は、上記光電変換部２１と、上記光電変換部２１から読み出した信号電荷を電圧に変換する画素内トランジスタ部２２と、上記光電変換部２１と上記画素内トランジスタ部２２を分離する第１素子分離部１４を有している。この第１素子分離部１４はＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造を有し、上記半導体基板１１表面よりも突き出して形成されている。
【００２８】
また、上記周辺回路部１３の半導体基板１１には、ＳＴＩ構造の第２素子分離部１５が形成されている。
【００２９】
上記第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、上記第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分より浅く形成されている。例えば、第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、５０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下に形成されている。また第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下に形成されている。
【００３０】
画素部１２の上記第１素子分離部１４は、埋め込み深さを浅くすることにより、ＳＴＩのエッチダメージやＳＴＩの膜応力を低減できる。この埋め込み深さに設定することにより画素部１２の撮像特性で重要な白点・暗電流を低減することができる。
また、周辺回路部１３の上記第２素子分離部１５は、上記第１素子分離部１４より深くすることで分離耐圧を向上させることができる。周辺回路部１３は高速動作が重要になることから、深くすることで配線の寄生容量が低減され、素子の高速化が図れる。
このように画素部１２と周辺回路部１３でＳＴＩの深さを変えることで高性能な固体撮像装置１（１Ａ）を実現することが可能となる。
【００３１】
上記半導体基板１１上には反射防止膜、平坦化膜等を有する絶縁膜３１が形成されている。この絶縁膜３１の最上層は、例えば平坦化膜で形成され、その上部には、例えば、複数層の配線４２、４３、４４、および配線層間、配線間を埋め込む複数層の層間絶縁膜４５、４６、４７、４８からなる配線部４１が形成されている。また上記配線部４１の配線４４には、金属パッド４９が接続されている。この金属パッド４９は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等で形成されている。なお、上記配線４４は、金属パッド４９に接続する配線としての機能と、素子間もしくは配線間を接続する通常の配線としての機能を併せ持っていてもよい。
【００３２】
上記配線部４１上には上記金属パッド４９を被覆するパッド被覆絶縁膜５１が形成されている。このパッド被覆絶縁膜５１は、例えば酸化シリコン膜で形成されている。もしくは、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、または、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜のうちの２層以上を用いた積層膜であってもよい。
上記光電変換部２１上方の上記層間絶縁膜４５、４６、４７、４８と上記パッド被覆絶縁膜５１には、導波路開口部５３が形成されている。
上記導波路開口部５３内面および上記パッド被覆絶縁膜５１上には、パッシベーション膜５５を介して形成された導波路材料層５７が形成されている。
上記パッド被覆絶縁膜５１は、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の膜厚に形成されていて、上記パッド被覆絶縁膜５１の上記導波路開口部５３の面Ｓが開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
このように、導波路開口部５３内にパッシベーション膜５５を介して導波路材料層５７が埋め込まれてなる光導波路５９が形成されている。
【００３３】
さらに、上記光導波路５９上には平坦化膜６１を介して、カラーフィルター７１、集光レンズ８１が形成されている。さらに、上記金属パッド４９上には、開口部６３が形成されている。
【００３４】
次に、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚について説明する。上記パッド被覆絶縁膜５１は、受光感度、シェーディング特性等を考慮して、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さに形成されている。
【００３５】
上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚は、以下のように決定される。
上記説明したように、上記導波路開口部５３の上部の上記パッド被覆絶縁膜５１は、上記導波路開口部５３の面Ｓが開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
上記傾斜面は、導波路材料の埋め込み性改善などのために必要なものであり、傾斜面をエッチングにて形成する際、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚が５０ｎｍよりも少ない場合には傾斜面に加工することが困難になる。
また、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚が５０ｎｍあれば、上記導波路開口部５３をエッチングにより開口する時の上記金属パッド４９のエッチング保護膜として十分である。さらに、レジストを再生した時の金属パッド４９の保護膜としての機能を果たすにも十分な膜厚である。特に、成膜の特性上、パッド被覆絶縁膜５１は、金属パッド４９の側面への成膜が他の領域よりも薄くなる傾向にあるが、上記膜厚が確保されていれば、問題はない。
したがって、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上とした。
【００３６】
また、金属パッド４９の配線ピッチが厳しい場合、金属パッド４９上にパッシベーション膜５５を直接成膜すると、ボイドが発生する懸念がある。例えば、２５０ｎｍスペースで高さが５００ｎｍの金属パッド４９であった場合、アスペクト比が高くなり、パッシベーション膜５５を直接付けてしまうとボイドが発生する。
このため、パッシベーション膜５５と金属パッド４９の間を、パッシベーション膜５５より埋め込み性の良い上記パッド被覆絶縁膜５１で被覆することで、金属パッド４９側部のアスペクト比を小さくする。これによって、ボイドの発生を抑制して信頼性懸念を低減させることが可能になる。
【００３７】
上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚は、光電変換部２１の感度向上、シェーディングの抑制という点では、できうる限り薄いほうが好ましい。しかしながら、上記パッド被覆絶縁膜５１は、上記説明した理由により必要である。
そこで、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚は、光電変換部２１の感度向上、シェーディングの抑制効果が見込める値として、２５０ｎｍを上限値とした。
【００３８】
上記固体撮像装置１（１Ａ）では、上記パッド被覆絶縁膜５１に形成された導波路開口部５３の面Ｓが、開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。このことから、上記パッシベーション膜５５が導波路開口部５３においてオーバハング形状になるのが抑制される。
よって、導波路材料層５７は、ボイド等を発生がない良好な埋め込み状態で形成されている。
【００３９】
また、シェーディングが抑制される。すなわち、上記パッド被覆絶縁膜５１に形成された導波路開口部５３の面Ｓが、開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されていることから、従来ケラレていた斜め入射光の一部が光電変換部２１に入射するようになる。
このため、光電変換部２１の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
【００４０】
また、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成したことから、従来のパッド被覆絶縁膜よりも薄く形成できる。
これによって、入射光が光電変換部２１に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００４１】
よって、光導波特性が改善され、光電変換部２１の受光光量が増加されるので、感度が向上される。
【００４２】
さらに、上記パッド被覆絶縁膜５１が形成されていることにより、導波路開口部５３を開口するときに用いるエッチングマスクとなるレジスト膜厚を薄くすることができる。例えばレジスト厚を１．５μｍ以下に抑えることが可能となる。
これにより、露光マージンが向上する。
【００４３】
また、導波路開口部５３を開口するときのエッチング時には、レジストと上記パッド被覆絶縁膜５１によって金属パッド４９が保護されているので、金属パッド４９がエッチングされたり、変質することがない。
したがって、金属パッド４９の信頼性が保てる。
【００４４】
また、画素部１２の第１素子分離部１４は、半導体基板１１の表面より突き出した状態に形成されている。このため、その上部に形成される反射防止膜、平坦化膜等を有する絶縁膜３１の表面に段差が生じることになる。この段差は、例えばＣＭＰで平坦化しても、数十ｎｍ程度は残る。
そしてこの段差はその上部の配線部４１にも影響することになる。
上記段差の影響は、導波路開口部５３を開口することが困難な方向に導く。一般に、段差が生じている部分でのリソグラフィおよびエッチングは、段差の高さが高くなるほど困難な方向になる。すなわち、微細な開口が困難になる。
【００４５】
そこで、上記第１素子分離部１４の下部を上記半導体基板１１内部に埋め込み、上記半導体基板１１表面からの上記第１素子分離部１４の突き出し量を低くする。例えば４０ｎｍ以下に抑えることで、上記段差の影響を最小限にすることができる。
すなわち、上記絶縁膜３１表面の平坦性が向上する。
このように、絶縁膜３１表面に平坦性を向上させた固体撮像装置１に、上記パッド被覆絶縁膜５１を適用することで、導波路開口部５３のアスペクト比をさらに小さくできるので、感度の向上をさらに高めることができる。
また、第１素子分離部１４の突き出し量が上記値より大きい場合であっても、パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を薄くすることにより、導波路開口部５３の加工容易性が向上される。すなわち、導波路開口部５３への埋め込みマージンが高められる。
【００４６】
次に、上記第１例の固体撮像装置１（１Ａ）を用いて、撮像特性として、感度とシェーディングを調べた。その結果を、図２および図３によって説明する。図２は、縦軸に感度を表し、横軸に光電変換効率を表した。図３は、縦軸にシェーディングのばらつきを表し、横軸にシェーディング強度を表した。このシェーディング強度は、画角の中心に比べて、どれだけ感度が低下している部分があるかを示すものであり、このシェーディング強度が高いと、画面周辺の感度が低下する。
【００４７】
また、図２および図３中の上記第１例の固体撮像装置１（１Ａ）は、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚が５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下のものであり、従来の固体撮像装置は、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚が３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものである。
【００４８】
図２に示すように、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を薄くした本発明の固体撮像装置の感度は、従来の固体撮像装置の感度より、約２％向上したことが認められた。
【００４９】
図３に示すように、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を薄くした本発明の固体撮像装置のシェーディング特性は、従来の固体撮像装置のシェーディング特性より、約３％改善されたことが認められた。
【００５０】
よって、上記固体撮像装置１（１Ａ）は、光電変換部２１の受光光量が増加されるため、感度を向上させることができ、またシェーディングを改善することができるという利点があることがわかる。
【００５１】
［固体撮像装置の構成の第２例］
本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第２例を、図４の概略構成断面図によって説明する。
【００５２】
図４に示すように、半導体基板１１に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部２１を備えた画素部１２と前記画素部１２の周辺に周辺回路部１３が形成されている。
【００５３】
上記画素部１２は、上記光電変換部２１と、上記光電変換部２１から読み出した信号電荷を電圧に変換する画素内トランジスタ部２２と、上記光電変換部２１と上記画素内トランジスタ部２２を分離する第１素子分離部１４を有している。この第１素子分離部１４はＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造を有し、上記半導体基板１１表面よりも突き出して形成されている。
【００５４】
また、上記周辺回路部１３の半導体基板１１には、ＳＴＩ構造の第２素子分離部１５が形成されている。
【００５５】
上記第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、上記第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分より浅く形成されている。例えば、第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、５０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下に形成されている。また第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下に形成されている。
【００５６】
画素部１２の上記第１素子分離部１４は、埋め込み深さを浅くすることにより、ＳＴＩのエッチダメージやＳＴＩの膜応力を低減できる。この埋め込み深さに設定することにより画素部１２の撮像特性で重要な白点・暗電流を低減することができる。
また、周辺回路部１３の上記第２素子分離部１５は、上記第１素子分離部１４より深くすることで分離耐圧を向上させることができる。周辺回路部１３は高速動作が重要になることから、深くすることで配線の寄生容量が低減され、素子の高速化が図れる。
このように画素部１２と周辺回路部１３でＳＴＩの深さを変えることで高性能な固体撮像装置１（１Ｂ）を実現することが可能となる。
【００５７】
上記半導体基板１１上には反射防止膜、平坦化膜等を有する絶縁膜３１が形成されている。この絶縁膜３１の最上層は、例えば平坦化膜で形成され、その上部には、例えば、複数層の配線４２、４３、４４、および配線層間、配線間を埋め込む複数層の層間絶縁膜４５、４６、４７、４８からなる配線部４１が形成されている。また上記複数層の層間絶縁膜４５、４６、４７、４８のうちの最上層の層間絶縁膜４８は、その上面に上記金属パッド４９が形成されていて、上記配線部４１の配線４４に接続されている。この金属パッド４９は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等で形成されていて、その膜厚は、例えば６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下となっている。なお、上記配線４４は、金属パッド４９に接続する配線としての機能と、素子間もしくは配線間を接続する通常の配線としての機能を併せ持っていてもよい。
上記金属パッド４９の厚さは、ボンディング耐性を考慮すると厚いほうが好ましく、一方、後に説明するカラーフィルター７１を形成する際に塗布むらを発生させないようにするには薄いほうが好ましい。そこで、ボンディング耐性を得るために６００ｎｍ以上とし、塗布ムラの原因になる段差を低減するために６５０ｎｍ以下とした。
【００５８】
上記最上層の層間絶縁膜４８は、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１よりも、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ２のほうが薄く形成されている。
例えば、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１は、例えば５５０ｎｍ〜６００ｎｍの厚さを有する。上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ２は、３５０ｎｍ以下となっている。もしくは、図示はしていないが、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８は形成されていなくともよい。
【００５９】
次に、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１について検討した結果を説明する。
例えば、針当て、測定を繰り返す耐久試験を行った。
その結果、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１が３５０ｎｍでは、４５０ｎｍ、５５０ｎｍの場合と比較して、耐久性が半減した。一方、膜厚ｄ１が４５０ｎｍ、５５０ｎｍの場合では、同等の耐久性が得られた。
また、膜厚ｄ１が４５０ｎｍ、５５０ｎｍの最上層の層間絶縁膜４８の構造解析を行った結果、層間絶縁膜４８にクラックの発生は確認できなかった。しかしながら、膜厚ｄ１が４５０ｎｍの最上層の層間絶縁膜４８では、電流リークが発生していることが認められた。
上記結果より、金属パッド４９下の最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１は、５５０ｎｍ以上あればよいことがわかった。また、膜厚ｄ１を厚くしすぎると、金属パッド４９を被覆する膜のカバレッジが悪化することが懸念されるので、膜厚ｄ１の上限は６００ｎｍとした。この値は、上記金属パッド４９の膜厚によって適宜変更される。すなわち、後に説明するパッド被覆絶縁膜５１、パッシベーション膜５５によって、上記金属パッド４９が被覆できるように、上記金属パッド４９の膜厚および最上層の層間絶縁膜４８の膜厚ｄ１の上限は決定される。
【００６０】
上記配線部４１上には上記金属パッド４９を被覆するパッド被覆絶縁膜５１が形成されている。このパッド被覆絶縁膜５１は、例えば酸化シリコン膜で形成されている。もしくは、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、または、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜のうちの２層以上を用いた積層膜であってもよい。
上記光電変換部２１上方の上記層間絶縁膜４５、４６、４７、４８と上記パッド被覆絶縁膜５１には、導波路開口部５３が形成されている。
上記導波路開口部５３内面および上記パッド被覆絶縁膜５１上には、パッシベーション膜５５を介して形成された導波路材料層５７が形成されている。
上記パッド被覆絶縁膜５１は、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の膜厚に形成されていて、上記パッド被覆絶縁膜５１の上記導波路開口部５３の面Ｓが開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。
このように、導波路開口部５３内にパッシベーション膜５５を介して導波路材料層５７が埋め込まれてなる光導波路５９が形成されている。
【００６１】
さらに、上記光導波路５９上には平坦化膜６１を介して、カラーフィルター７１、集光レンズ８１が形成されている。さらに、上記金属パッド４９上には、開口部６３が形成されている。
【００６２】
上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚は、前記説明したように、受光感度、シェーディング特性等を考慮して、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さに形成されている。
【００６３】
上記第２例の固体撮像装置１（１Ｂ）では、上記第１例の固体撮像装置１（１Ａ）と同様に、上記パッド被覆絶縁膜５１に形成された導波路開口部５３の面Ｓが、開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されている。このことから、上記パッシベーション膜５５が導波路開口部５３においてオーバハング形状になるのが抑制される。
よって、導波路材料層５７は、ボイド等を発生がない良好な埋め込み状態で形成されている。
【００６４】
また、シェーディングが抑制される。すなわち、上記パッド被覆絶縁膜５１に形成された導波路開口部５３の面Ｓが、開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されていることから、従来ケラレていた斜め入射光の一部が光電変換部２１に入射するようになる。
このため、光電変換部２１の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
【００６５】
また、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成したことから、従来のパッド被覆絶縁膜よりも薄く形成できる。
さらに、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚よりも、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚のほうが薄く形成されていることから、従来の層間絶縁膜よりも薄くできる。
または、最上層の層間絶縁膜４８は、金属パッド４９が形成されている領域下のみ形成されていることから、導波路開口部５３が形成される領域の層間絶縁膜４５〜４８は従来よりも薄く形成できる。これによって、入射光の光電変換部２１に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
これらによって、入射光が光電変換部２１に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００６６】
もしくは、上記光導波路５９が形成される領域の上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚や最上層の層間絶縁膜４８の膜厚を従来よりも薄く形成できた分だけ、従来よりも光導波路５９を深く形成することができる。
よって、光導波特性が改善され、光電変換部２１の受光光量が増加されるので、感度が向上される。
しかも、金属パッド４９の下部の最上層の層間絶縁膜４８は、５５０ｎｍ以上の膜厚ｄ１を有しているので、金属パッド４９上にボンディングワイヤ（図示せず）をボンディングしても、十分なボンディング耐性を有する。要するに、電流リークを発生させない。
【００６７】
さらに、上記パッド被覆絶縁膜５１が形成されていることにより、導波路開口部５３を開口するときに用いるエッチングマスクとなるレジスト膜厚を薄くすることができる。例えばレジスト厚を１．５μｍ以下に抑えることが可能となる。
これにより、露光マージンが向上する。
【００６８】
また、導波路開口部５３を開口するときのエッチング時には、レジストと上記パッド被覆絶縁膜５１によって金属パッド４９が保護されているので、金属パッド４９がエッチングされたり、変質することがない。
したがって、金属パッド４９の信頼性が保てる。
【００６９】
また、上記第１素子分離部１４の下部を上記半導体基板１１内部に埋め込み、上記半導体基板１１表面からの上記第１素子分離部１４の突き出し量を低くする。例えば４０ｎｍ以下に抑えることで、上記段差の影響を最小限にすることができる。
すなわち、上記絶縁膜３１表面の平坦性が向上する。
このように、絶縁膜３１表面に平坦性を向上させた固体撮像装置１（１Ｂ）に、上記パッド被覆絶縁膜５１や上記最上層の層間絶縁膜４８を適用することで、導波路開口部５３のアスペクト比をさらに小さくできるので、感度の向上をさらに高めることができる。
また、第１素子分離部１４の突き出し量が上記値より大きい場合であっても、パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を薄くすることにより、導波路開口部５３の加工容易性が向上される。すなわち、導波路開口部５３への埋め込みマージンが高められる。
【００７０】
また、上記第２例の固体撮像装置１Ｂでは、上記パッド被覆絶縁膜５１を従来と同等の膜厚に形成して、金属パッド４９が形成されている領域の最上層の層間絶縁膜４８の膜厚より金属パッド４９が形成されていない領域の膜厚を薄く形成することであってもよい。この場合、受光感度に関して、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成した場合より効果は低くなるものの、従来構造より高い効果が得られる。
【００７１】
＜２．第２の実施の形態＞
［固体撮像装置の製造方法の一例］
本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を、図５および図６の製造工程断面図によって説明する。
【００７２】
図５に示すように、既知の製造方法によって、半導体基板１１に、入射光を光電変換して電気信号を得る光電変換部２１を備えた画素部１２と前記画素部１２の周辺に周辺回路部１３を形成する。
【００７３】
上記画素部１２には、上記光電変換部２１と、上記光電変換部２１から読み出した信号電荷を電圧に変換する画素内トランジスタ部２２と、上記光電変換部２１と上記画素内トランジスタ部２２を分離する第１素子分離部１４を形成する。この第１素子分離部１４はＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造で形成し、上記半導体基板１１表面よりも突き出し例えば状態に形成する。
また、上記周辺回路部１３の半導体基板１１には、ＳＴＩ構造の第２素子分離部１５を形成する。
【００７４】
上記第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、上記第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分より浅く形成される。例えば、第１素子分離部１４の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、５０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下に形成される。また第２素子分離部１５の上記半導体基板１１内に埋め込まれた部分は、例えば２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下に形成される。
【００７５】
画素部１２の上記第１素子分離部１４は、埋め込み深さを浅くすることにより、ＳＴＩのエッチダメージやＳＴＩの膜応力を低減できる。この埋め込み深さに設定することにより画素部１２の撮像特性で重要な白点・暗電流を低減することができる。
また、周辺回路部１３の上記第２素子分離部１５は、上記第１素子分離部１４より深くすることで分離耐圧を向上させることができる。周辺回路部１３は高速動作が重要になることから、深くすることで配線の寄生容量が低減され、素子の高速化が図れる。
このように画素部１２と周辺回路部１３でＳＴＩの深さを変えて形成することで高性能な固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００７６】
さらに、上記半導体基板１１上に、反射防止膜、平坦化膜等を有する絶縁膜３１を形成する。この絶縁膜３１の最上層は、例えば平坦化膜で形成され、その上部に、例えば、複数層の配線４２、４３、４４、および配線層間、配線間を埋め込む複数層の層間絶縁膜４５、４６、４７、４８からなる配線部４１を形成する。
例えば、上記層間絶縁膜４５〜４８は、例えば酸化シリコン膜で形成され、上記最上層の層間絶縁膜４８は、例えば５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の膜厚に形成される。ここで、上記最上層の層間絶縁膜４８を上記膜厚に形成したのは、前記説明したように、後に形成される金属パッドに測定のための針を当てたときに、層間絶縁膜４８が十分な耐性を有するようにするためである。
【００７７】
次に、上記配線部４１の最上層の層間絶縁膜４８上に上記配線部４１の配線４４に接続する金属パッド４９を形成する。
上記金属パッド４９を形成する工程は、まず、上記最上層の層間絶縁膜４８に、配線４４に通じる接続孔４８Ｈを形成する。
次いで、上記最上層の層間絶縁膜４８上に、上記接続孔４８Ｈを通じて上記配線４４に接続する導電層９１を形成する。この導電層９１は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等で形成され、その膜厚を、例えば６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下とする。
なお、上記導電層９１を形成する前に、密着層、バリアメタル層等を形成してもよい。例えばチタン膜、窒化チタン膜、タンタル膜、窒化タンタル膜等が挙げられる。
さらに、導電層９１上にハードマスク層９２を形成する。このハードマスク層９２は、例えば無機絶縁膜で形成される。この無機絶縁膜には、例えば酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜を用いる。この膜厚は、例えば酸化シリコン膜の場合、エッチングマスクとして機能する膜厚として、１００ｎｍ〜５５０ｎｍの厚さに形成される。
次に、上記ハードマスク層９２上にレジストで金属パッドを形成するためのレジストマスク（図示せず）を形成した後、エッチング（例えばドライエッチング）によって、上記ハードマスク層を加工してハードマスク９３を形成する。その後、上記レジストマスクを除去する。
【００７８】
次に、上記ハードマスク９３をエッチングマスクに用いて、上記導電層９１をパターニングして金属パッド４９を形成する。
さらに、上記ハードマスク９３をエッチングマスクに用いて、上記最上層の層間絶縁膜４８をエッチングする。このとき、金属パッド４９下の最上層の層間絶縁膜４８はエッチングされずに残され、金属パッド４９が形成されていない領域の最上層の層間絶縁膜４８がエッチングされる。そして、エッチング領域の層間絶縁膜４８の膜厚が３５０ｎｍ以下になるまでエッチングを行う。
【００７９】
上記導電層９１のエッチングでは、通常のアルミニウム膜もしくはアルミニウム合金膜のドライエッチングのエッチングガスである塩素系のエッチングガスを用いる。また、上記最上層の層間絶縁膜４８のドライエッチングでは、通常の酸化シリコン膜のドライエッチングのエッチングガスであるフロン系のエッチングガスを用いる。
上記導電層９１のドライエッチングでは、層間絶縁膜４８はエッチングされない。たとえ、オーバエッチングを過剰に行ったとしても、上記製造方法のように、最上層の層間絶縁膜４８に２００ｎｍ以上の段差は形成されない。本願発明の製造方法では、意図的に最上層の層間絶縁膜４８をエッチングしていることが特徴となっている。
【００８０】
この結果、上記最上層の層間絶縁膜４８は、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚よりも、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚のほうが薄く形成される。
例えば、上記金属パッド４９が形成されている領域下の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚は、５５０ｎｍ〜６００ｎｍの厚さを有し、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８の膜厚は、３５０ｎｍ以下となる。
【００８１】
もしくは、図示はしていないが、上記金属パッド４９が形成されていない領域の上記最上層の層間絶縁膜４８は完全に除去される。
【００８２】
このようにして、最上層の層間絶縁膜４８の上面に、上記配線部４１の配線４４に接続する金属パッド４９が形成される。ここで、上記接続孔４８Ｈ中に形成された導電層９１の部分が、金属パッド４９と配線４４とを接続するプラグ４９Ｐとなる。
なお、上記プラグ４９Ｐと上記金属パッド４９は別々のプロセスで形成することも可能である。すなわち、先にプラグ４９Ｐを形成し、その後上記金属パッド４９を形成してもよい。
図５では、最上層の層間絶縁膜４８をエッチングした後の状態を示した。
【００８３】
次に、図６に示すように、上記配線部４１上に上記金属パッド４９を被覆するパッド被覆絶縁膜５１を形成する。このパッド被覆絶縁膜５１は、例えば酸化シリコン膜で形成され、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の膜厚に形成される。もしくは、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、または、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、窒化シリコン膜のうちの２層以上を用いた積層膜であってもよい。これらの場合も、パッド被覆絶縁膜５１の膜厚は、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成される。
ここで、パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成する理由は、前記固体撮像装置の第１例で説明した通りである。
【００８４】
次に、通常のリソグラフィ技術によるレジストマスク（図示せず）の作製し、このレジストマスクを用いたエッチングによって、上記光電変換部２１上方の上記層間絶縁膜４５、４６、４７、４８と上記パッド被覆絶縁膜５１に、導波路開口部５３を形成する。このとき、パッド被覆絶縁膜５１と層間絶縁膜４８との膜質が異なる場合には、導波路開口部５３を形成した後、上記パッド被覆絶縁膜５１を等方性エッチングして、導波路開口部５３の面Ｓを開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する。
また、パッド被覆絶縁膜５１と層間絶縁膜４８とが同質の膜の場合には、パッド被覆絶縁膜５１に導波路開口部５３を形成した後にパッド被覆絶縁膜５１を等方性エッチングして、導波路開口部５３の面Ｓを開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する。その後、層間絶縁膜４８〜４５に導波路開口部５３を形成する。
その後、上記レジストマスクを除去する。
【００８５】
次に、上記導波路開口部５３内面および上記パッド被覆絶縁膜５１上に、パッシベーション膜５５を介して導波路材料層５７を形成する。
このように、導波路開口部５３内にパッシベーション膜５５を介して導波路材料層５７が埋め込まれてなる光導波路５９が形成される。
【００８６】
さらに、上記光導波路５９上には平坦化膜６１を介して、カラーフィルター７１、集光レンズ８１を形成する。さらに、上記金属パッド４９上に、開口部６３を形成する。
このようにして、固体撮像装置１（１Ｂ）が完成する。
【００８７】
上記固体撮像装置の製造方法では、導波路開口部５３を形成する際に、パッド被覆絶縁膜５１の導波路開口部５３の面Ｓを開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成する。このことから、導波路開口部５３内にパッシベーション膜５５を形成した際に、パッシベーション膜５５が導波路開口部５３においてオーバハング形状になるのが抑制される。
このため、その後に導波路開口部５３が埋め込まれる導波路材料層５７を形成しても、ボイド等の発生がない良好な埋め込み状態で、導波路材料層５７が形成される。
また、パッド被覆絶縁膜５１の導波路開口部５３の面Ｓが開口部側に向かって広くなる傾斜面に形成されることから、従来ケラレが生じていた斜め入射光の一部が光電変換部２１に入射するようになる。このため、シェーディングが抑制されるとともに、光電変換部２１の受光光量が増加されるので、この点からも感度の向上が得られる。
また、金属パッド４９下の上記最上層の層間絶縁膜４８を残して、金属パッド４９の周囲の最上層の層間絶縁膜４８の膜厚を薄くする、もしくは完全に除去するエッチングを行う。これによって、入射光が光電変換部２１に到達するまでの光路を短くすることができるので、感度を向上させることができる。
【００８８】
また、上記製造方法では、金属パッド４９のパターン形成の際、ハードマスクプロセスなどを用いることにより、層間絶縁膜４８を金属パッド４９の存在しない領域について自己整合的にエッチングするため、新たなエッチングマスクの形成は必要としない。よって、製造工程が簡単化される。
【００８９】
また、上記製造方法では、上記パッド被覆絶縁膜５１を従来と同等の膜厚に形成して、金属パッド４９が形成されている領域の最上層の層間絶縁膜４８の膜厚より金属パッド４９が形成されていない領域の膜厚を薄く形成することであってもよい。この場合、受光感度に関して、上記パッド被覆絶縁膜５１の膜厚を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下に形成した場合より効果は低くなるものの、従来構造より高い効果が得られる。
【００９０】
＜３．第３の実施の形態＞
［撮像装置の一例］
次に、本発明の第３実施の形態に係る撮像装置の一例を、図７のブロック図によって説明する。この撮像装置は、本発明の固体撮像装置を用いたものである。
【００９１】
図７に示すように、撮像装置２００は、撮像部２０１に固体撮像装置２１０を備えている。この撮像部２０１の集光側には像を結像させる集光光学系２０２が備えられ、また、撮像部２０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部２０３が接続されている。また上記信号処理部２０３によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置２００において、上記固体撮像装置２１０には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１（１Ａもしくは１Ｂ）を用いることができる。
【００９２】
上記撮像装置２００では、本願発明の固体撮像装置１を用いることから、上記説明したのと同様に、各画素の光電変換部の感度が十分に確保される。よって、画素特性、例えば高感度化が可能になるという利点がある。また、シェーディングが改善されるので、画素周辺部の解像が得られるようになり、画質の向上が図れる。
【００９３】
なお、上記撮像装置２００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。
【００９４】
例えば、上記撮像装置２００は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
ここでいう撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことをいう。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【符号の説明】
【００９５】
１（１Ａ,１Ｂ）…固体撮像装置、１１…半導体基板、１２…画素部、１３…周辺回路部、２１…光電変換部、３１…絶縁膜、４１…配線部、４４…配線、４８…層間絶縁膜、４８Ｈ…接続孔、４９…金属パッド、４９Ｐ…プラグ、５１…パッド被覆絶縁膜、５５…パッシベーション膜、５７…導波路材料層、５９…光導波路、９１…導電層、２００…撮像装置、２０１…撮像部、２０２…集光光学部、２０３…信号処理部、２１０…固体撮像装置
【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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