(57)【要約】【課題】固体撮像装置の感度特性の向上、画像むらの発生の抑制を図る。【解決手段】画素となる受光部２と、受光部２に対応する位置に形成され、クラッド層２６と導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれたコア層２７とからなる導波路２８とを有する。【選択図】図２
2010103458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素となる受光部と、
前記受光部に対応する位置に形成され、クラッド層と導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれたコア層とからなる導波路と
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記コア層は、
底部側に形成された埋め込み性が高く屈折率が低い第１の膜と、
前記第１の膜上に形成され、該第１の膜より屈折率の高い第２の膜を有している
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の膜が、屈折率を異にした複数層の膜で形成されている
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の膜は、屈折率を連続して変化させた膜で形成されている
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記受光部の表面に、前記コア層に接する反射防止膜を有する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記受光部の表面に形成された反射防止膜と前記コア層との間に、前記反射防止膜の屈折率より高く、前記コア層の屈折率より低い屈折率の絶縁膜を有する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
画素となる受光部上にクラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層に囲まれた溝部内に導波方向に屈折率分布を持つコア層を埋め込む工程を有し、
前記クラッド層と前記コア層により導波路を形成する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記コア層を埋め込む工程では、
高密度プラズマ成膜法を用い、Ｄ／Ｓ（Ｄ：デポジットレート、Ｓ：スパッタレート）比を制御して、
前記溝部の底部側に埋め込み性が高く屈折率が低い第１の膜を埋め込み、
前記第１の膜上に該第１の膜より屈折率の高い第２の膜を埋め込む
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記コア層を埋め込む工程では、
高密度プラズマ成膜法を用い、
シラン系、Ｎ２、Ｏ２、ＴＥＯＳ、アンモニア、アルゴン、トリメチルシラン、テトラメチルシランなどのガスから選ばれたガスを使用して、該ガスの比率と流量を制御し、
ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜もしくはＳｉＣ膜を選択的に埋め込んで前記コア層を形成する
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の膜を、屈折率を異にした複数層の膜で形成する
請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の膜を、屈折率を連続して変化させた膜で形成する
請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記クラッド層を形成する工程の前に、前記受光部の表面に反射防止膜を形成する工程を有し、
前記コア層を前記反射防止膜に接して埋め込む
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記コア層となる第２の膜を形成した後に、前記第２の膜上に層内レンズを形成する工程を有する
請求項８記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記コア層埋め込む工程では、
前記クラッド層に囲まれた溝部内に高密度プラズマ成膜法により第１の膜を埋め込む工程と、
前記第１の膜上に平行平板プラズマＣＶＤ法により前記第１の膜より屈折率の高い第２の膜を形成する工程
を有する、
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
コア層となる前記第２の膜を形成した後に、前記第２の膜上に層内レンズを形成する工程を有する
請求項１４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記クラッド層を形成する工程の前に、前記受光部の表面に前記クラッド層より屈折率の高い反射防止膜を形成する工程を有し、
前記クラッド層を前記反射防止膜上に存するように形成する
請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
画素となる受光部と、
前記受光部に対応する位置に形成され、反射膜と該反射膜に囲まれた溝部に導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれた埋め込み層とからなる導波管と
を有する固体撮像装置。
【請求項１８】
固体撮像装置と、
前記撮像装置に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
画素となる受光部と、
前記受光部に対応する位置に形成され、クラッド層と導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれたコア層とからなる導波路とを有する
電子機器。
【請求項１９】
前記固体撮像装置において、
前記コア層は、底部側に形成された埋め込み性が高く屈折率が低い第１の膜と、前記第１の膜上に形成され、該第１の膜より屈折率の高い第２の膜を有している
請求項１８記載の電子機器。
【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、及びこの固体撮像装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサに代表される電荷転送方固体撮像装置と、ＣＭＯＳイメージセンサに代表される増幅型固体撮像装置に大別される。ＣＣＤはCharge Coupled Deviceの略称であり、ＣＭＯＳはComplementary Metal Oxide Semiconductorの略称である。
【０００３】
ＣＣＤ固体撮像装置は、２次元配列された複数の受光部、すなわち光電変換素子となるフォトダイオードと、各フォトダイオード列に対応して配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部からなる撮像領域を有する。ＣＣＤ固体撮像装置は、さらに撮像領域からの信号電荷を水平方向に転送するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ部、出力部、及び信号処理回路を構成する周辺回路などを有して構成される。
【０００４】
ＣＭＯＳ固体撮像装置は、受光部を構成する光電変換素子となるフォトダイオードと、複数の画素トランジスタからなる画素が複数、２次元配列された画素部（撮像領域）と、画素部の周辺に配置された信号処理等の周辺回路部とを有して構成される。画素トランジスタはＭＯＳトランジスタで構成される。
【０００５】
これらの固体撮像装置においては、画素の微細化に伴い、入射光の集光効率を上げるために、各フォトダイオードに対応して屈折率を異にしたクラッド層とコア層からなる導波路を備えた構成が提案されている。導波路機能を備えた固体撮像装置は、例えば特許文献１〜５等に開示されている。
【０００６】
図２９〜図３０に、従来のＣＣＤ固体撮像装置の一例を示す。図２９は撮像領域の要部の平面図、図３０は図２９のＡ−Ａ線上の断面図である。ＣＣＤ固体撮像装置１００は、図２９に示すように、通常、正方形の受光部１０１となるフォトダイオード（ＰＤ）が２次元配列され、各受光部列に対応して信号電荷を垂直方向に転送するＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１０２が配置されて成る。垂直転送レジスタ部１０２は、埋め込み転送チャネル領域１０３と、その上にゲート絶縁膜を介して配置された複数の転送電極とを有して構成される。本例では、１つの受光部１０１となるフォトダイオード（ＰＤ）に対して３つの転送電極が対応するように、１層目のポリシリコン膜からなる複数の転送電極１０４、１０５、１０６が形成される。
【０００７】
転送電極１０４及び１０６は、それぞれ各垂直転送レジスタ部１０２の対応する電極同士が接続されるように、垂直方向に隣り合う受光部１０１の間を通して水平方向に連続して形成される。一方、読み出し電極を兼ねる各転送電極１０５は、島状に独立して形成されているため、２層目のポリシリコン膜による接続配線１０７に接続される。この接続配線１０７は、垂直方向に隣り合う受光部１０１の間に延長する転送電極１０４及び１０６上に絶縁膜を介して配置された帯状部１０７Ｂと、これと一体に各転送電極１０５上に延長する延長部１０７Ａとを有して構成される。この延長部１０７Ａが、各垂直転送レジスタ部１０２における転送電極１０５のコンタクト部１０８に接続される。
【０００８】
断面構造では、図３０に示すように、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板１１１に第２導電型であるｐ型の第１半導体ウェル領域１１２が形成され、このｐ型第１半導体ウェル領域１１２に受光部１０１となるフォトダイオード（ＰＤ）が形成される。フォトダイオード（ＰＤ）は、ｎ型半導体領域１１３と暗電流を抑制するｐ型半導体領域１１４とを有して形成される。ｐ型第１半導体ウェル領域１１２には、さらにｎ型の埋め込み転送チャネル領域１１５、ｐ＋チャネルストップ領域１１６が形成され、埋め込み転送チャネル領域１１５の直下に、ｐ型第２半導体ウェル領域１１７が形成される。
【０００９】
埋め込み転送チャネル領域１１５上には、ゲート絶縁膜１１８を介して１層目ポリシリコンによる転送電極１０４〜１０６が形成され、絶縁膜１１９を介して島状の転送電極１０５と接続される２層目ポリシリコンによる接続配線１０７が形成される。ゲート絶縁膜１１８は、例えばシリコン酸化膜で形成され、絶縁膜１１９は例えばシリコン窒化膜で形成される。フォトダイオード（ＰＤ）を除いて転送電極１０４〜１０６及び接続配線１０７を被覆するように、絶縁膜１１９を介して遮光膜１２０が形成される。フォトダイオード（ＰＤ）上には遮光膜１２０が形成されない。フォトダイオード（ＰＤ）の表面には、例えばシリコン酸化膜による絶縁膜１２１及び上記転送電極１０４〜１０６側の絶縁膜１１９であるシリコン窒化膜から延長した反射防止膜１２２となる例えばシリコン窒化膜が形成される。
【００１０】
各フォトダイオード（ＰＤ）に対応する上方には、入射光を有効にフォトダイオード（ＰＤ）へ集光するための導波路１２４が形成される。導波路１２４は、屈折率の高い例えばシリコン窒化膜によるコア層１２５と、このコア層１２５を取り囲む屈折率の低い例えばシリコン酸化膜によるクラッド層１２５とから構成される。図３０に示す導波路１２４は、そのコア層１２５の底部が反射防止膜１２２であるシリコン窒化膜に接するように構成される。
【００１１】
さらに、パシベーション膜１３０、その上の平坦化膜１２７を介してオンチプカラーフィルタ１２８が形成され、その上にオンチップマイクロレンズ１２９が形成される。
【００１２】
接続配線１０７の延長部１０７Ａ及び帯状部１０７Ｂは、それぞれその幅を送電極１０５の幅及び垂直方向に隣り合う画素間の転送電極１０４，１０６の幅より狭くした構成とすることができる。あるいは、図示しないが、接続配線１０７の延長部１０７Ａ及び帯状部１０７Ｂは、それぞれその幅を送電極１０５の幅及び垂直方向に隣り合う画素間の転送電極１０４，１０６の幅と同じにした構成とすることができる。
【００１３】
導波路１２４は、次のようにして形成される。遮光膜１２０を形成した後、フォトダイオード（ＰＤ）上の遮光膜で囲まれた開口部内を埋めるように全面にクラッド層となるシリコン酸化膜を成膜する。次いで、レジストマスクを介して、シリコン酸化膜を選択エッチングしてフォトダイオード（ＰＤ）に対応する位置に溝部を形成する。同時に溝部の側壁に残ったシリコン酸化膜がクラッド層１２６として形成される。次いで、クラッド層１２６で囲まれた溝部内に例えばシリコン窒化膜によるコア層１２５を埋め込んで、クラッド層１２６とコア層１２５から成る導波路１２４を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１５０８４５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４１８９号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１５３２号公報
【特許文献４】特開２００５−２９４７４９号公報
【特許文献５】特開２００６−８６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
固体撮像装置、特に、ＣＣＤ固体撮像装置においては、画素のセルサイズの縮小に伴い、感度、スミアを初めとして光学特性を維持することが困難になって来ている。この改善策として、上述したように、フォトダイオード（ＰＤ）によるＳｉ界面近傍に、屈折率差の界面を持たせ、高屈折率側に光エネルギーを集中させてＳｉ界面に光を入射させる役割を果たす一種の導波路構造が提案されている。
【００１６】
導波路構造において、光エネルギーを集中させる高屈折率部分のコア層は、出来るだけ高い屈折率とする方が高い集光効率が得られ、感度およびスミア特性が良くなる。
【００１７】
クラッド層１２６に形成したアスペクト比の大きな深い溝部に、コア層となる高屈折率材料を一様に埋め込むためには、高い埋め込み性が確保できる高密度プラズマ成膜法を用いる必要がある。高密度プラズマ（High Density Plasma）成膜法は、以下、ＨＤＰ成膜法と略称する。ＨＤＰ成膜法では、シラン系、Ｎ２、Ｏ２、ＴＥＯＳ、アンモニア等のガスを使用して、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＮ膜によるコア層の成膜ができる。
【００１８】
ところで、ＨＤＰ成膜法は、デポジット（Ｄ）とスパッタ（Ｓ）の比率（Ｄ／Ｓ比）の調整、すなわち制御を行うことにより、高い埋め込み性が確保できる。しかし、その反面、埋め込まれる膜の屈折率ｎと、Ｄ／Ｓ比で決定される埋め込み性とがトレードオフの関係にある。埋め込み性を上げるためにスパッタレートを上げていくと、埋め込み膜の屈折率が低くなる。逆に、屈折率を高くするためにデポジットレートを上げていくと、埋め込み性が悪くなる。すなわち、屈折率が高い膜においては埋め込み性が悪くなる傾向あり、屈折率が低い膜においては埋め込み性が良くなる傾向にある。
【００１９】
ＨＤＰ法では、感度特性を得るためにコア層の屈折率を高くする程、埋め込み性が悪くなり、コア層の底部に空隙１４０、いわゆる「す」が発生する（図３１参照）。すなわち、コア層の高屈折率化は、空隙１４０を発生させる原因となる。空隙１４０が発生すると、入射光が空隙１４０の部分で乱反射を起し、結果として感度特性の悪化や画像ムラが発生する。
【００２０】
一方、ＣＣＤ固体撮像装置では、感度特性を確保するために、受光部であるフォトダイオード（ＰＤ）の表面、すなわちＳｉ表面上にシリコン酸化膜１２１を介してシリコン窒化膜による反射防止膜１２２が形成される。一般的には、前述したように、転送電極と接続配線との間、転送電極と遮光膜との間の絶縁膜１１９であるシリコン窒化膜を流用し、反射防止の機能を持たしている。
【００２１】
このような構成に導波路１２４を適用し、反射防止膜（ＳｉＮ膜）１２２をストッパーとしてクラッド層１２６に溝部を形成し、反射防止膜１２２に接する高屈折率のコア層１２５を充填すると、反射防止効果が得にくい。理由は、反射防止膜１２２と高屈折率のコア層１２５の屈折率差が小さくなるため、導波路のない状態で得られていた反射防止効果が得られにくくなるためである。すなわち、図２７に示すように、導波路１２４を導波してきた光がフォトダイオード（Ｐ）のＳｉ面とその上のシリコン酸化膜１２１との界面で反射Ｌ１２が起こり、感度特性が得られない。
【００２２】
また、このＳｉ表面での界面反射を防ぐために、図２８に示すように、シリコン窒化膜による反射防止膜１２２上にシリコン酸化膜などの屈折率の低い膜１４１を形成することが考えられる。図２８では、反射防止膜１２２上にクラッド層１２６のシリコン酸化膜を残すように膜１４１を形成して構成している。しかし、この構成では、Ｓｉ表面での界面反射を抑えることができるが、シリコン酸化膜１４１と高屈折率のコア層１２５との界面での界面反射Ｌ１１が増えてしまい、感度特性を損なう。
【００２３】
上述した導波路構造にまつわる感度特性の悪化や画像むらの発生の問題は、ＣＣＤ固体撮像装置に限らず、導波路構造を有するＣＭＯＳ固体撮像装置においても、同様に起こり得る。
【００２４】
本発明は、上述の点に鑑み、感度特性の向上、画像むらの発生を抑えた固体撮像装置とその製造方法を提供するものである。
また、本発明は、かかる固体撮像装置を備えたカメラ等を含む電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明に係る固体撮像装置は、画素となる受光部と、受光部に対応する位置に形成され、クラッド層と導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれたコア層とからなる導波路とを有する。
【００２６】
本発明の固体撮像装置では、導波路を構成するコア層として、導波方向に屈折率分布を持って埋め込んだコア層を有している。つまり、埋め込み難い底部側は、埋め込み性が高くなる屈折率の低い膜で埋め込まれ、上部は屈折率の高い膜で埋め込まれる。したがって、コア層の底部側に空隙が発生し難く、空隙に起因した乱反射の発生が抑えられる。また、コア層の底部側の屈折率が低いので、導波路の下地層との間の界面反射が抑えられる。
【００２７】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、画素となる受光部上にクラッド層を形成する工程と、クラッド層に囲まれた溝部内に導波方向に屈折率分布を持つコア層を埋め込む工程を有し、クラッド層と前記コア層により導波路を形成する。
【００２８】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、クラッド層に囲まれた溝部内に導波方向に屈折率分布を持つコア層を埋め込む工程を有している。つまり、埋め込み難い底部側を、埋め込み性が高くなる屈折率の低い膜で埋め込み、上部を屈折率の高い膜で埋め込むようにしている。これにより、底部側に空隙発生させずにコア層を形成することができる。また、コア層の底部側の屈折率を低くしているので、導波路の下地層との間の界面反射を抑えた導波路を形成することができる。
【００２９】
本発明に係る固体撮像装置は、画素となる受光部と、受光部に対応する位置に形成され、反射膜と該反射膜に囲まれた溝部に導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれた埋め込み層とからなる導波管とを有する。
【００３０】
本発明の固体撮像装置では、導波管を構成する埋め込み層として、導波方向に屈折率分布を持って埋め込んだ埋め込み層を有している。つまり、埋め込み難い底部側は、埋め込み性が高くなる屈折率の低い膜で埋め込まれ、上部は屈折率の高い膜で埋め込まれる。したがって、埋め込み層の底部側に空隙が発生し難く、空隙に起因した乱反射の発生が抑えられる。また、埋め込み層の底部側の屈折率が低いので、導波管の下地層との間の界面反射が抑えられる。
【００３１】
本発明に係る電子機器は、固体撮像装置と、撮像装置に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、画素となる受光部と、受光部に対応する位置に形成され、クラッド層と導波方向に屈折率分布を持って埋め込まれたコア層とからなる導波路とを有する。
【００３２】
本発明の電子機器では、上記固体撮像装置を備えることにより、導波路のコア層での空隙に起因した乱反射の発生が抑えられ、また、導波路の下地層との間の界面反射が抑えられる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る固体撮像装置によれば、乱反射、界面反射が抑えられるので、感度特性の向上を図り、画像むらの発生を抑えることができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、感度特性を向上し、画像むらの発生を抑えることができる固体撮像装置を製造することができる。
本発明に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、感度特性が向上し、画像むらの発生が抑えられるので、高画質、高品質の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施の形態」に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図３】本発明の説明に供するＨＤＰ成膜法におけるＤ／Ｓ比と屈折率の関係を示す特性図である。
【図４】Ａ〜Ｂ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示す製造工程図（その１）である。
【図５】Ｃ〜Ｄ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示す製造工程図（その２）である。
【図６】Ａ〜Ｂ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の他の例を示す製造工程図である。
【図７】目標、本発明及び従来例のそれぞれの固体撮像装置を比較した感度特性を示すグラフである。
【図８】目標、本発明及び従来例のそれぞれの固体撮像装置を比較した画像むらの発生個数を示すグラフである。
【図９】Ａ〜Ｃ  図７及び図８のグラフに係る試料の断面図である。
【図１０】第１実施の形態及び従来例のそれぞれを比較した感度特性を示すグラフである。
【図１１】図１０のグラフに係る試料の断面図である。
【図１２】本発明の固体撮像装置の感度特性及びスミア特性を示すグラフである。
【図１３】Ａ〜Ｄ  図１２のグラフに係る試料の断面図である。
【図１４】本発明に係る第２実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図１５】第２実施の形態及び従来例のそれぞれを比較した感度特性を示すグラフである。
【図１６】Ａ〜Ｂ  図１５のグラフに係る試料の断面図である。
【図１７】本発明に係る第３実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図１８】本発明に係る第４実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図１９】Ａ〜Ｂ  第４実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。
【図２０】Ｃ〜Ｄ  第４実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。
【図２１】本発明に係る第５実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図２２】Ａ〜Ｂ  第５実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。
【図２３】Ｃ〜Ｄ  第５実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。
【図２４】本発明に係る第３実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図２５】本発明に係る第４実施の形態に係る固体撮像装置の要部の断面図である。
【図２６】本発明に係る第５実施の形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図２７】比較例に係る固体撮像装置の問題点の説明に供する断面図である。
【図２８】従来例に係る固体撮像装置の問題点の説明に供する断面図である。
【図２９】従来例の固体撮像装置を示す要部の平面図である。
【図３０】図２２のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図３１】従来例の問題点の説明に供する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（固体撮像装置の構成及び製造方法の例）
２．第２の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
３．第３の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
４．第４の実施の形態（固体撮像装置の構成例及び製造方法の例）
５．第５の実施の形態（固体撮像装置の構成例及び製造方法の例）
６．第６の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
７．第７の実施の形態（固体撮像装置の構成例）
８．第８の実施の形態（電子機器の構成例）
【００３６】
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１〜図２に、本発明に係る固体撮像装置をＣＣＤ固体撮像装置に適用した第１実施の形態を示す。図１はＣＣＤ固体撮像装置の撮像領域の要部の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【００３７】
第１実施の形態に係る固体撮像装置１は、図１に示すように、例えば正方形または長方形、本例では正方形の受光部２が２次元配列され、各受光部２の列に対応してＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部３が配置された撮像領域４を有して成る。受光部２は、フォトダイオード（ＰＤ）で構成される。固体撮像装置１は、図示しないが、垂直転送レジスタ部３に接続されて電荷を水平方向に転送するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ部と、水平転送レジスタ部の終段に接続された出力部とを有する。垂直転送レジスタ部３は、受光部２から読み出された信号電荷を垂直方向に順次転送するように構成される。垂直転送レジスタ部３は、埋め込みチャネル領域（以下、転送チャネル領域という）４と、その上にゲート絶縁膜を介して転送方向に配列された複数の転送電極６、７、８を有して構成される。転送電流６、７及び８は、１層目のポリシリコン膜で形成される。本例では、１つの受光部２に対して３つの転送電極６、７及び８が対応するように形成される。
【００３８】
転送電極のうち、転送電極６及び８は、それぞれ各垂直転送レジスタ部３に対応する電極同士が接続されるように、垂直方向に隣り合う受光部２の間を通して水平方向に連続して形成される。一方、両転送電極６及び８に挟まれた読み出し電極を兼ねる各転送電極７は、各垂直転送レジスタ部３において、島状に独立して形成されるため、２層目のポリシリコン膜による接続配線９に接続される。接続配線９は、垂直方向に隣り合う受光部２の間に帯状に延びる転送電極６，８上に絶縁膜を介して配置された帯状部９Ｂと、これと一体に各島状の転送電極７上に延長する延長部９Ａとを有して構成される。接続配線９の延長部９Ａが、各垂直転送レジスタ部３における転送電極７のコンタクト部１０に接続される。
【００３９】
断面構造では、図２に示すように、第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体基板１１に第２導電型であるｐ型の第１半導体ウェル領域１２が形成され、このｐ型第１半導体ウェル領域１２に受光部２を構成するフォトダイオード（ＰＤ）が形成される。フォトダイオード（ＰＤ）は、電荷蓄積領域となるｎ型半導体領域１３と表面の暗電流を抑制するｐ＋半導体領域１４を有して形成される。ｐ型第１半導体ウェル領域１２には、さらにｎ型の転送チャネル領域４、ｐ＋チャネルストップ領域１５が形成され、ｎ型転送チャネル領域４の直下にｐ型の第２半導体ウェル領域１６が形成される。
【００４０】
ｎ型転送チャネル領域４上には、ゲート絶縁膜５を介して１層目のポリシリコン膜による転送電極６〜８が形成され、さらに絶縁膜１７を介して２層目のポリシリコン膜による接続配線９が形成される。接続配線９の延長部９Ａは絶縁膜１７のコンタクトホールを介して島状の転送電極７のコンタクト部１０に接続される。転送電極６〜８は、それぞれｐ＋チャネルストップ領域１５、転送チャネル領域４、及び転送チャネル領域４から受光部２の端部までの領域に跨って形成される。すなわち、転送電極７は、転送チャネル領域４と受光部２間の読み出し領域２０まで延長される。また、受光部２を除いて、受講部周囲の転送電極６〜８、接続配線９を被覆するように、絶縁膜１７を介して遮光膜１８が形成される。
【００４１】
ゲート絶縁膜５は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜で形成される。１層目ポリシリコン膜と２層目ポリシリコン膜との間、遮光膜１８と転送電極６〜８、接続配線９との間の絶縁膜１７は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成される。受光部２の表面には、シリコン酸化（ＳｉＯ２）膜２１、反射防止膜２２となるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜及び屈折率が１．４〜１．６程度の絶縁膜、例えばシリコン酸化膜２３による積層絶縁膜２４が形成される。この反射防止膜２２のシリコン窒化膜は、上記遮光膜１８下の絶縁膜１７のシリコン窒化膜と同時に形成される。また、シリコン酸化膜２３は、後述する導波路２８のクラッド層２６の一部で形成することができる。すなわち、シリコン酸化膜２３は、反射防止膜２２と導波路のコア層２７との間に形成される。
【００４２】
各受光部２の上方には、入射光を受光部２へ有効に集光させるための、後述する本発明に係る導波路２８は形成される。導波路２８は、基本的には低屈折率の材料からなるクラッド層と高屈折率の材料からなるコア層で構成される。さらに、例えば、シリコン窒化膜からなるパシベーション膜２９、及び、例えば、アクリル樹脂などの有機塗布材料で形成された平坦化膜３０を介してオンチップカラーフィルタ３１が形成され、その上にオンチップマイクロレンズ３２が形成される。
【００４３】
導波路２８は、低屈折率のクラッド層２６と、クラッド層２６に囲まれた溝部２５内に高屈折率のコア層２７を埋め込んで形成される。クラッド層２６としては、例えば屈折率ｎが１．４のシリコン酸化膜で形成され、クラッド層２６の一部が反射防止膜２２上を被覆するよう形成される。
【００４４】
そして、本実施の形態においては、特に、導波路２８がそのコア層２７に導波方向に屈折率分布を持たせるように形成される。コア層２７は、高密度プラズマ（High Density Plasma）成膜法（ＨＤＰ成膜法）を用いて、クラッド層２６の溝部２５内に埋め込まれる。このＨＤＰ成膜法を用いてコア層２７を埋め込む際に、Ｄ／Ｓ比を調整、すなわち制御して埋め込む。すなわち、溝部２５の底部側の埋め込みでは、Ｄ／Ｓ比を小さくして空隙（いわゆる「す」）が発生しないように埋め込み性を良くて埋め込む。続いて、Ｄ／Ｓ比を大きくして埋め込む。この結果、コア層２７においては、底部側では空隙のない状態で屈折率が比較的低い第１の膜２７１が成膜され、その上に緻密性が高く屈折率が比較的高い第２の膜２７２が形成される。
【００４５】
図３に、ＨＤＰ成膜法におけるＤ／Ｓ比と屈折率ｎの関係を示す。横軸はＤ／Ｓ比、縦軸は成膜の屈折率ｎである。Ｄ／Ｓ比が高くなるにつれて屈折率ｎは高くなる。デポジット成分が強くなるため、埋め込み性は悪くなる。Ｄ／Ｓ比が低くなるにつれて屈折率ｎは低くなる。スパッタ成分が強くなるため、埋め込み性が良くなる。
【００４６】
本実施の形態では、ＨＤＰ成膜法の図３に示す特性を利用してコア層２７の埋め込みを行い、コア層全体で埋め込み性の良い、しかも底部側を屈折率の低い第１の膜２７１とし、上部を屈折率の高い第２の膜２７２を有するコア層を構成する。コア層２７は、第１の膜２７１及び第２の膜２７２のそれぞれの膜内で一様の屈折率を持つ２層構造とすることができる。第１の膜２７１としては、上層部に行くに従って屈折率が高くなるように、複数層、すなわち複数段階（例えば、多段階）の層で形成しても良く、もしくは連続的に屈折率が変化するように形成することもできる。
このように形成することで、各高さでのコア幅に対して埋め込み性がありながら、最も高い屈折率で埋め込まれた構造となり、コア層２７全体の実効的な屈折率を高く出来るため、高い感度特性が得られる構造となる。
なお、上記の第１の膜及び第２の膜のそれぞれの膜内で一様の屈折率を持つ２層構造とする構成は後述する第２実施の形態以下の各実施の形態に係る固体撮像装置にも適用できる。また、上記の第１の膜が屈折率を異にした複数の膜で形成する構成、第１の膜を屈折率を変化させた膜で形成する構成は、後述する第２実施の形態以下の実施の形態に係る固体撮像装置にも適用できる。
【００４７】
コア層２７を第１の膜２７１と第２の膜２７２の二層構造としたときには、第１の膜２７１１の屈折率を１．６〜１．７程度、第２の膜２７２の屈折率を１．８〜２．０程度とすることができる。また、第１の膜２７１を複数段階もしくは連続して屈折率が変化する膜としたときには、第１の膜２７１の屈折率を１．４５〜１．７４程度、第２の膜２７２の屈折率を１．７５〜２．００とすることができる。
【００４８】
本実施の形態では、ＨＤＰ成膜法で使用するガスを、シラン系、Ｎ２、Ｏ２、ＴＥＯＳ、アンモニア、アルゴン、トリメチルシラン、テトラメチルシランなどから選択したガスとする。そして、本実施の形態では、選択したガスの比率と流量を制御しながら成膜し、第１の膜２７１及び第２の膜２７２をＳｉＯＮ膜、もしくはＳｉＮ膜、もしくはＳｉＣ膜で形成する。また、例えば、第１の膜２７１をＳｉＯＮ膜で形成し、第２の膜２７２をＳｉＮ膜もしくはＳｉＣ膜で形成することができる。
【００４９】
導波路２８の一例として、クラッド層２６は、屈折率が１．４５のシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜で形成することができる。コア層２７の第１の膜２７１は、屈折率が１．７のシリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成し、第２の膜２７２は、屈折率が１．８のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成することができる。
【００５０】
図３に示すＤ／Ｓ比と屈折率ｎの関係は、ＨＤＰ成膜法において、ＳｉＣ膜やＳｉＮ膜など以外の、例えばＳｉＯ２膜、その他の膜を成膜したときも成立する。ＳｉＮ膜を形成する場合は、シラン、Ｏ２、Ｎ２、ＴＥＯＳのガスを使用する。ＳｉＣ膜を形成する場合は、シラン、Ｏ２、Ｎ２のほか、トリメチルシラン、テトラメチルシランなど、シランの水蒸気にメチル基を含有するガスを使用する。
【００５１】
コア層２７の第１の膜２７１の厚みｄ０は、
０≦（第１の膜２７１の屈折率ｎ）×（第１の膜２７１の厚みｄ０）≦７２０ｎｍ
の式を満たす厚さに設定されることが望ましい。その理由は、後述する。なお、上限は７２０ｎｍでなくても、固体撮像装置で使用する最も長い波長λと概ね一致する値であれば良い。
【００５２】
［固体撮像装置の製造方法の例（１）］
図４〜図５に、第１実施の形態の固体撮像装置の製造方法、特に導波路の製法を示す。各工程図は、図１のＡ−Ａ線上の断面に相当する。
【００５３】
先ず、図４Ａに示すように、半導体基板１１上に、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜によるゲート絶縁膜５を介して１層目のポリシリコン膜による転送電極６、７及び８を繰り返して形成する。半導体基板１１には、既に、一部図示しないが、受光部２となるフォトダイオード（ＰＤ）、転送チャネル領域４、ｐ＋チャネルストップ領域１５などが形成されている。また、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜による絶縁膜１７を介して、延長部９Ａを転送電極７に接続した２層目のポリシリコン膜による接続配線９［９Ａ，９Ｂ］を形成する。
【００５４】
垂直転送レジスタ部３では、１層目ポリシリコン膜による転送電極６〜８が幅ｄ１で形成され、２層目ポリシリコン膜による接続配線９の延長部９Ａが幅ｄ１より狭い幅ｄ２（ｄ１＞ｄ２）で形成される。また、図示しないが、垂直方向に隣り合う受光部２の間では、１層目ポリシリコン膜による転送電極６，８が幅ｄ３で形成され、２層目ポリシリコン膜による接続配線９の帯状部９Ｂが幅ｄ３より狭い幅ｄ４（ｄ３＞ｄ４）で形成される（図１参照）。さらに、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜による絶縁膜１７を介して例えばＡｌ膜による遮光膜１８を形成する。転送チャネル領域４、ゲート絶縁膜５及び転送電極６〜８により垂直転送レジスタ部３が形成される。受光部２の表面には、シリコン酸化膜２１及び絶縁膜１７から延長したシリコン窒化膜による反射防止膜２２を形成する。
【００５５】
なお、垂直転送レジスタ部３での転送配線６〜８と接続配線９の延長部９Ａと遮光膜１８との積層構造は、水平方向の断面において、軸心０を中心に左右対称に形成される。また、図示しないが、垂直方向の受光２間での転送電極６，８と接続配線９の帯状部９Ｂと遮光膜１８との積層構造は、垂直方向の断面において、同様に軸心０を中心に左右対称に形成される。
【００５６】
次に、図４Ｂに示すように、遮光膜１８及びフォトダイオード（ＰＤ）に対応した開口部を含む全面に、導波路のクラッド層となるクラッド材料膜２６Ａを成膜する。このクラッド材料膜２６Ａは、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）などの酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられる。クラッド材料膜２６Ａは、例えばＣＶＤ（化学気相成長）法により成膜される。その後、例えばＣＭＰ（化学機械研磨）法、ドライエッチング法などを用いて表面を平坦化する。
【００５７】
次に、図５Ｃに示すように、リソグラフィー技術を用いて、クラッド材料層２６Ａ上に、フォトダイオード（ＰＤ）に対応する部分に開口部４１を有するレジストマスク４２を形成する。このレジストマスク４２を介して、クラッド材料膜２６Ａをドライエッチングして溝部２５を形成する。これにより、溝部２５の内壁にクラッド材料膜２６Ａによるクラッド層２６が形成される。このドライエッチングでは、溝部２５の底部が反射防止膜２２に達することなく、所要の膜厚だけクラッド材料膜が残るようにエッチングする。これにより、反射防止膜２２上にクラッド材料膜によるシリコン酸化膜２３が形成される。
【００５８】
次に、図５Ｄに示すように、シラン系、Ｎ２、Ｏ２、ＴＥＯＳ、アンモニア、アルゴン、トリメチルシラン、テトラメチルシランなどから選択されたガスを用い、ＨＤＰ成膜法により、その選択されたガスの比率と流量を制御しながらコア層２７を成膜する。最初の成膜では、Ｄ／Ｓ比が低くなるように選択されたガスの比率及び流量を制御して、溝部２５の底部側に、空隙のない埋め込み性が良く、屈折率が比較的低い第１の膜２７１を形成する。続いて、Ｄ／Ｓが高くなるように選択されたガスの比率及び流量を制御して、溝部２５の上部側、すなわち第１の膜２７１上に、屈折率が比較的高い第２の膜２７２を形成する。第２の膜２７２は、Ｄ／Ｓ比を高くした成膜であるが、既に、第１の膜２７１が形成されており、残りの溝部のアスペクト比は、最初のアスペクト比より低いので、埋め込み性の良い状態で埋め込むことができる。
【００５９】
この第１の膜２７１及び第２の膜２７２により、埋め込み性が良く、しかも導波方向に屈折率分布を持つコア層２７が形成される。
【００６０】
使用するガスを上記のガスから選択することにより、ＳｉＯＮ膜、もしくはＳｉＮ膜、もしくはＳｉＣ膜を選択的に埋め込んで、第１及び第２の膜２７１及び２７２を形成することができる。
【００６１】
一例として、シラン、Ｎ２、Ｏ２のガスを使用し、これらのガスの流量比を制御しながら、ＳｉＯＮ膜（屈折率：１．７）による第１の膜２７１を成膜し、続いてその上にＳｉＮ（屈折率：１．８）による第２の膜２７２を成膜してコア層２７を形成する。
【００６２】
コア層２７を形成した後は、通常のように、パシベーション膜、平坦化膜、オンチップカラーフィルタ及びオンチップマイクロレンズを形成して、目的の固体撮像装置１を得る。
【００６３】
［固体撮像装置の製造方法の例（２）］
図６に、第１実施の形態の固体撮像装置の製造方法の他の例を示す。本例は、クラッド層２６の形成の仕方を異にした製造方法である。本実施の形態では、前述の図４Ａの状態の後、図６Ａに示すように、クラッド層２６を受光部２に対応した凹部周囲の積層構造の表面に倣うように成膜する。
【００６４】
このクラッド層２６となるクラッド材としては、例えば、熱ＣＶＤ（化学気相成長）法によるＮＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、ＰＳＧ膜、あるいはプラズマＣＶＤ法によるプラズマ・シリコン酸化（ＳｉＯ２）膜などで形成することができる。ＮＳＧは窒化シリケートガラスの略称、ＢＰＳＧはボロン・リン・シリケートガラスの略称、ＰＳＧはリン・シリケートガラスの略称である。例えば、ＢＰＳＧ膜であれば、成膜膜厚を５０〜３００ｎｍと薄い膜厚で成膜し、熱処理を行う事で、積層構造の表面に倣って成膜することができる。
【００６５】
次に、必要であれば、成膜したクラッド層２６の形状を、側壁面（傾斜面、垂直面）の段差を低減し、かつ反射防止膜２２上に所要膜厚が残るように整形する。この形状コントロールは、例えばドライエッチング、熱処理によるリフロー等で行うことができる。
【００６６】
これ以降は、製造方法の例（１）で説明したと同様の製法により第１の膜２７１及び第２の膜２７２を成膜してコア層２７を形成する。その後、通常のように、パシベーション膜２９、平坦化膜３０、オンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３２を形成して、目的の固体撮像装置１を得る。
【００６７】
［固体撮像装置の製造方法の例（３）］
本実施の形態は、コア層２７の第１の膜２７１の形成に際して、使用するガスの流量比を制御しながら、下層から上層に向けて屈折率が高くなるように、複数層の膜を成膜する。
その他、コア層２７の第１の膜２７１の形成に際して、使用するガスの流量を制御しながら、下層から上層に向けて屈折率が連続的に高くなるように成膜する。
いずれの場合も、クラッド層２６は、製造方法の例（１）または（２）で説明した製法で形成する。
【００６８】
上例の各製造方法において、第１の膜２７１の成膜に際して、使用するガスの流量比を制御しながら、下層から上層に向けて屈折率が高くなるように、複数層（例えば例えば段階）の膜で形成し、あるいは屈折率が連続的に変化させた膜で形成することできる。このように多段階、連続的に屈折率を変化させると、光は界面を認識せず、界面反射を減少させ、感度特性を向上させることが出来る。
【００６９】
上述の第１実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、コア層２７を良好な埋め込み性をもって、クラッド層２６の溝部２５内に形成し、好適な導波路２８を構成することができるので、感度特性を向上し、画像むらの発生を抑えることができる。また、上述の各例の固体撮像装置の製造方法によれば、感度特性が向上し、画像むらの発生を抑えた固体撮像装置１を製造することができる。
【００７０】
すなわち、ＨＤＰ成膜法を用いて、アスペクト比の高い溝部２５内にコア層２７が成膜される。その際、底部側では、Ｄ／Ｓ比が低くなるように使用ガスの比率と流量が制御されて成膜されるので、空隙が生じない、埋め込み性の良い第１の膜２７１が形成される。この第１の膜２７１は比較的屈折率が低い膜となる。続いて、第１の膜２７１の上部側では、Ｄ／Ｓ比が高くなるように使用ガスの比率と流量が制御されて成膜され、緻密な膜質を有する高屈折率の第２の膜２７２が形成される。このとき、Ｄ／Ｓ比が高いが、溝部２５の底部側に既に第１の膜２７１が埋め込まれているので、溝部２５が浅くなっており、埋め込み性の良い状態で第２の膜２７２が形成される。したがって、コア層２７内に空隙（いわゆる「す」）が存在しないので、空隙に起因した入射光の乱反射が発生せず、導波路２８としての機能を十分に果たし、集光効率を上げて感度を向上することができる。また、空隙に起因した画像むらの発生を抑えることができる。
【００７１】
図７に、感度特性の比較、図８に画像むらの発生状況の比較を示す。図７及び図８はそれぞれ光学シミュレーションで得たグラフである。グラフでは、図９Ａに示す目標とする導波路を有する固体撮像装置（試料Ａ）と、図９Ｂに示す従来の図  に示す導波路を有する固体撮像装置（試料Ｂ）と、図９Ｃに示す第１実施の形態の固体撮像装置（試料Ｃ）とを比較した。
【００７２】
試料Ａは、屈折率１．４のクラッド層２６内に、屈折率ｎが１．８のクラッド層２７が空隙のない状態で埋め込まれた目標とする導波路２８１を有した固体撮像装置である。試料Ｂは、屈折率１．４のクラッド層１２６内に、屈折率ｎが１．８のクラッド層１２５が空隙１４０が存在した状態で埋め込まれた導波路１２４を有した固体撮像装置である。試料Ｃは、屈折率１．４のクラッド層２６内に、屈折率ｎが１．７の第１の膜２７１と、屈折率ｎが１．８の第２の膜２７２からなるクラッド層２７が空隙のない状態で埋め込まれた波路２８を有した固体撮像装置である。
【００７３】
図７の感度特性は、縦軸に感度（相対値）、横軸に各Ｆ値を示す。図７の感度特性によれば、試料Ｃ（第１実施の形態）と試料Ａ（目標構造）とは大体同程度の感度特性を有している。これに対して、試料Ｂ（従来構造）は、空隙１４０が有るために、感度特性が悪くなっている。試料Ｃ（第１実施の形態）は、空隙での乱反射が発生しないため、感度特性は試料Ａ（目標構造）と同等以上となっている。
【００７４】
図８の画像むらに関するグラフは、縦軸に画像むらの発生個数（対数標記）、横軸に試料Ａ、Ｂ、Ｃを示す。図８によれば、試料Ｂ（従来構造）のみが、桁違いに画像むらの発生個数が増えている。これに対して、試料Ａ（目標構造）と試料Ｃ（第１実施の形態）とは、同程度であり、試料Ｂと比較して画像むらの発生が桁違いに少ない。
【００７５】
さらに、第１実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、コア層２７として、下層を屈折率ｎが低い（ｎ＝１．７）の第１の膜２７１とし、上層を屈折率ｎの高い（ｎ＝１．８）の第２の膜２７２とした２層構造として構成されている。この構成により、反射防止膜２２上の屈折率の低いシリコン酸化膜２３、本例ではクラッド層２６と同じシリコン酸化膜２３と、高屈折率の高いコア層２７との界面での界面反射が抑制され、感度特性が向上する。勿論、本実施の形態では、屈折率の高い反射防止膜２２と屈折率の高いコア層２７との間に屈折率の低いシリコン酸化膜２３が形成されているので、反射防止の機能が維持され、反射防止膜２２表面での界面反射も抑制される。
【００７６】
図１０に、上記界面反射の影響に基く感度特性の比較を示す。図１０は、光学シミュレーションで得たグラフである。グラフでは、図１１Ａに示す従来の図  に示す導波路を有する固体撮像装置（試料Ｅ）と、図１１Ｂに示す第１実施の形態の固体撮像装置（試料Ｇ）とを比較した。試料Ｅは、前述の試料Ｂと同じである。但し、空隙１４０の存在は無視した。試料Ｇは、前述の試料Ｃと同じである。
【００７７】
図１０において、縦軸にＦ５．６の感度（相対値）、横軸に各試料Ｅ、Ｇを示す。図１０によれば、試料Ｅ（従来構造）では、反射防止膜の表面に屈折率の低いシリコン酸化膜が形成されているので、反射防止膜表面での界面反射Ｌ１２（図２１参照）は抑えられる。しかし、低屈折率のシリコン酸化膜と高屈折率のコア層との界面での界面反射Ｌ１１が発生し、感度特性が損なわれている。これに対し、試料Ｇ（第１実施の形態）では、コア層２７の下層に屈折率の低い第１の膜２７１を有するので、第１の膜２７１とその下の屈折率の低いシリコン酸化膜２３との界面での界面反射Ｌ１１が抑制される。また、試料Ｇにおいても、反射防止膜２２の表面に屈折率の低いシリコン酸化膜２３が形成されているので、反射防止膜表面での界面反射Ｌ１２は抑えられる。したがって、試料Ｇの第１実施の形態は感度特性を向上することができる。
【００７８】
さらに、第１実施の形態に係る固体撮像装置によれば、感度特性の改善が出来、また、スミア特性は大きな悪化を引き起こすことがなく、同等程度に保てる。
【００７９】
図１２に、感度特性とスミア特性の比較を示す。図１２のグラフにおいて、横軸は（第１の膜２７１の屈折率ｎ）×（第１の膜２７１の厚みｄ０）の値（ｎｍ）、左縦軸は白色感度、右縦軸は基準状態に対するスミアの悪化分（ｄＢ）を示す。図１２は、導波路形状を様々に変化させ、この導波路形状をパラメータとして、コア層２７の第１の膜２７１の厚みｄ０を変化させたときの、感度とスミアの応答を示す。図１３Ａ〜Ｄに、導波路形状を変化させた各試料、すなわち導波路形状１〜導波路形状４とした試料を示す。導波路形状１は、シリコン酸化膜２３の膜厚が０ｎｍ、導波路形状２は、シリコン酸化膜２３の膜厚が５０ｎｍ、導波路形状３は、シリコン酸化膜２３の膜厚が１００ｎｍ、導波路形状４は、シリコン酸化膜２３の膜厚が１５０ｎｍとした場合である。
【００８０】
図１２において、曲線ａは導波路形状１のときの感度特性である。曲線ｂは導波路形状２のときの感度特性である。曲線ｃは導波路形状３のときの感度特性である。曲線ｄは導波路形状４のときの感度特性である。曲線ｅは導波路形状１のときのスミア特性である。
【００８１】
横軸の７２０ｎｍを基準にこれ以下の値であれば、領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で示すように、スミアが若干犠牲になるが、感度改善効果が得られる条件が存在する。曲線ｅで示すように、７２０ｎｍを超える値であると、感度への効果が低く、スミアも悪くなる。７２０ｎｍ以下でなくても、概ね固体撮像装置で使用する最も長い波長λ以下であれば良い。λの値を超えるとスミア特性が大きく劣化する。
【００８２】
＜２．第２の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１４に、本発明に係る固体撮像装置としてＣＣＤ固体撮像装置に適用した第２実施の形態を示す。図１４はＣＣＤ固体撮像装置の撮像領域の要部の断面図である。本実施の形態に係る固体撮像装置５１は、受光部２であるフォトダイオード（ＰＤ）上に、クラッド層２６と、埋め込み性が良くて屈折率が比較的低い第１の膜２７１及び屈折率が高い第２の膜２７２からなるコア層２７とを有する導波路２８が形成される。この導波路２８は、第１実施の形態で説明したと同様の導波路である。
【００８３】
そして、本実施の形態では、特に、反射防止膜２２上に屈折率の低いシリコン酸化膜２３を形成せず、直接反射防止膜２２にコア層２７の第１の膜２７１が接するように構成される。すなわち、第１実施の形態との違いは、コア層２７の第１の膜２７１とシリコン窒化膜による反射防止膜２２との間にシリコン酸化膜２３が形成されない点のみである。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、図１４において図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８４】
第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法は、例えば図４及び図５で説明した製法に類似して製造することができる。但し、図４Ｃの工程で、クラッド層２６に溝部２５を形成する際に、反射防止膜２２が露出するように溝部２５を形成する。その後、コア層２７を成膜するとき、コア層２７が反射防止膜２２に接するほうに成膜する。図６の製造方法を適用する場合も、クラッド層２６の成膜に際しては、反射防止膜２２が露出するようにクラッド層２６を成膜する。その後、反射防止膜２２に接するようにコア層２７を成膜する。
【００８５】
第２実施の形態に係る固体撮像装置５１においても、反射防止膜２２上に形成する導波路２８の構成、特にコア層２７の構成が、ＨＤＰ成膜法を用いてそのＤ／Ｓ比を制御しながら成膜した第１の膜２７１及び第２の膜２７２を有している。したがって、第１実施の形態で説明したと同様に、感度特性が向上し、画像むらを抑えることができる。
【００８６】
図１５に、界面反射の影響に基く感度特性の比較を示す。図１５は光学シミュレーションで得たグラフである。グラフでは、図１６Ａに示す従来の導波路を有する固体撮像装置（試料Ｄ）と、図１６Ｂに示す第２実施の形態の固体撮像装置（試料Ｆ）とを比較した。試料Ｄでは空隙１４０の存在は無視した。
【００８７】
図１５において、縦軸にＦ５．６の簡素（相対値）、横軸に各試料Ｄ、Ｆを示す。図１５によれば、試料Ｄ（従来構造）では、反射防止膜１２２の上に直接高屈折率のコア層１２５が形成されているので、反射防止膜１２２とコア層１２５の界面で界面反射が生じ、反射防止機能が薄れ、感度特性が得られない。これに対し、試料Ｆ（第２実施の形態）では、コア層２７の下層に屈折率の低い第１の膜２７１を有するので、反射防止膜表面での界面反射が抑えられ、反射防止機能が維持され、感度特性を向上することができる。
【００８８】
さらに、第２実施の形態の固体撮像装置においても、コア層２７の第１の膜２７１の厚みｄ０は、
０≦（第１の膜２７１の屈折率ｎ）×（第１の膜２７１の厚みｄ０）≦７２０ｎｍ
の式を満たす厚さに設定される。なお、上限は７２０ｎｍでなくても、概ね固体撮像装置で使用する最も長い波長の値λ以下であればよい。
これにより、第１実施の形態の固体撮像装置と同様に、図１２で示した感度特性の改善とスミア特性の改善を図ることができる。
【００８９】
＜３．第３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１７に、本発明に係る固体撮像装置をＣＣＤ固体撮像装置に適用した第３実施の形態を示す。図１７はＣＣＤ固体撮像装置の撮像領域の要部の断面図である。本実施の形態に係る固体撮像装置５３は、前述した導波路２７上にさらに層内レンズ５４を形成して構成される。すなわち、本実施の形態に係る固体撮像装置５３は、受光部２であるフォトダイオード（ＰＤ）上に、クラッド層２６と、このクラッド層２６の溝部に埋め込まれた第１の膜２７１及び第２の膜２７２からなるコア層２７とを有する導波路２８が形成される。コア層を構成する下層の第１の膜２７１は埋め込み性が良く屈折率が比較的低く、上層の第２の膜２７２は第１の膜２７１より屈折率が高い。これら第１及び第２の膜２７１及び２７２は、第１実施の形態で説明したと同様に、ＨＤＰ成膜法により同一チャンバ内において連続して形成される。つまり、この導波路２８は、第１実施の形態で説明したと同様の導波路である。同一シャンバ内で、ＨＤＰ成膜法により、第１の膜２７１及び第２の膜２７２を連続して形成するときは、工程数が少なくなり、製造の簡素化が図れる。
【００９０】
そして、本実施の形態においては、この導波路２８上に層内レンズ５４が形成される。層内レンズ５４は、本例では凸レンズ形状に構成され、第２の膜２７２と同じシリコン窒化膜で形成される。この層内レンズ５４を含む表面全面にパシベーション膜２９が形成され、その上に平坦化膜３０を介してオンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３１が形成される。
その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９１】
第３実施の形態に係る固体撮像装置５３によれば、導波路２７上に層内レンズ５４が形成されるので、さらにフォトダイオード（ＰＤ）への集光効率が上がり、感度の向上が図られる。その他、第１及び第２の膜２７１及び２７２がＨＤＰ成膜法により成膜されるので、コア層２７を空隙のない状態で埋め込むことができ、感度特性の向上、画像むらの抑制、スミア特性の改善が図られるなど、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【００９２】
なお、図示しないが前述の第２実施の形態の固体撮像装置５１においても、導波路２８上に層内レンズ５４を設けた構成とすることができる。
【００９３】
＜４．第４の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１８に、本発明に係る固体撮像装置をＣＣＤ固体撮像装置に適用した第４実施の形態を示す。図１８はＣＣＤ固体撮像装置の撮像領域の要部の断面図である。本実施の形態に係る固体撮像装置５５は、受光部２であるフォトダイオード（ＰＤ）上に、クラッド層２６と、このクラッド層２６の溝部に埋め込まれた第１の膜２７３及び第２の膜２７４からなるコア層２７とを有する導波路２８が形成される。コア層を構成する下層の第１の膜２７３は埋め込み性が良く屈折率が比較的低く、上層の第２の膜２７４は第１の膜２７３より屈折率が高い。
【００９４】
そして、本実施の形態においては、コア層２７を構成する下層の第１の膜２７３を前述と同様にＨＤＰ成膜法により成膜される。第１の膜２７３は、Ｄ／Ｓ比を制御して埋め込み性が良く屈折率が比較的低い膜で成膜される。一方、コア層２７を構成する上層の第２の膜２７４は、平行平板電極を用いたプラズマＣＶＤ法（以下、平衡平板プラズマＣＶＤ法という）により成膜される。
【００９５】
ＨＤＰ成膜法で形成する第１の膜２７３は、例えばシリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜もしくはシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成される。このシリコン酸窒化膜もしくはシリコン窒化膜は、ＨＤＰ成膜での成膜条件により、屈折率を１．５〜１．８まで調整することができる。平行平板プラズマＣＶＤ法で形成する第２の膜２７４は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、シリコン炭化（ＳｉＣ）膜等で形成される。第２の膜２７４は、第１の膜２７３と密着性がよく、かつ第１の膜２７３より屈折率が高い膜特性を有する。平行平板プラズマＣＶＤ法で成膜される上記第２の膜２７４は、１．８を超える屈折率が得られ、例えば１．９〜２．１程度の屈折率が得られる。
【００９６】
第１の膜２７３となる例えばＨＤＰ―ＳｉＯＮ膜（Ｎ＝１．７）より屈折率Ｎが高い第２の膜２７４に用いられる材料膜としては、上記以外に、次に示す絶縁膜がある。カッコ内は屈折率を示す。第２の膜２７４の材料膜としては、ハフニウム（１，９５）、アルミニウム（１．７６）タンタル（２．１６）、チタン（２．５）、イットリウム（１．８２）、ランタノイド（１．８８）元素のうち、少なくとも１つの元素を含む絶縁膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、第１の膜２７３との密着性もよい。コア層２６は、例えば屈折率が１．４５程度のシリコン酸化膜で形成される。
【００９７】
導波路２８を含む上面には、パシベーション膜２９及び平坦化膜３０を介して、オンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３２が積層して形成される。その他の構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９８】
［固体撮像装置の製造方法の例］
図１９〜図２０に、第４実施の形態の固体撮像装置５５の製造方法、特に導波路の製法を示す。本実施の形態では、図１９Ａに示すように、前述の図６Ａで説明したと同様に、半導体基板にフォトダイオード（ＰＤ）、転送電極６〜８、接続配線９、絶縁膜１７、遮光膜１８などを形成する。そして、この状態の後、導波路を構成するクラッド層２６を受光部２に対応した凹部周囲の積層構造の表面を倣うように成膜する。クラッド層２６としては、例えば屈折率が１．４５のシリコン酸化膜を成膜する。
【００９９】
次に、図１９Ｂに示すように、埋め込み性の高いＨＤＰ成膜法により、クラッド層２６の溝底部をボトムアップするように、第１の膜２７３を成膜する。ＨＤＰ成膜条件としては、例えば、温度：２００℃〜８００℃、ＲＦパワー：１ｋＷ〜１０ｋＷ、ＲＦバイアスパワー：１ｋＷ〜１０ｋＷ、圧力：２ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒ、ガス種：ＳｉＨ４、Ｏ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ａｒ、Ｈｅとする。（質問：ＲＦパワー、ＲＦバイアスパワーでは、ＲＦの前に高周波、あるいは低周波が付かないのですか）。このＨＤＰ成膜条件で、ＳｉＯＮ膜もしくはＳｉＮ膜を形成する。ＨＤＰ成膜法により形成するＳｉＯＮ膜もしくはＳｉＮ膜の屈折率は、成膜条件により１．５〜１．８まで調整可能である。
【０１００】
次に、図２０Ｃに示すように、ＨＤＰ成膜後に、平行平板プラズマＣＶＤ法により、屈折率の高い第２の膜２７４となる例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を、溝部内を埋め込むように、上面全面に成膜する。プラズマＳｉＮ成膜条件としては、例えば、温度：２００℃〜８００℃、高周波ＲＦパワー：１００Ｗ〜１５００Ｗ、低周波ＲＦバイアスパワー：１００Ｗ〜１５００Ｗ、圧力：２Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ、ガス種：ＳｉＨ４、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈｅ、Ｏ２とする。この成膜条件で、ＳｉＮ膜を形成する。ここでは、プラズマＳｉＮで成膜する例を示したが、その他、ＨＤＰ成膜法による第１の膜２７３より屈折率の高いコア材、すなわち屈折率１．８を超える高屈折率のコア材料であれば、プラズマＳｉＮ膜に限らない。この他の材料としては、前述の絶縁膜を用いることができる。
【０１０１】
次に、図２０Ｄに示すように、第２の膜２７４を成膜した後、エッチバック処理や化学機械研磨（ＣＭＰ）などの手法を用いて、第２の膜２７４を平坦化する。それ以後は、パシベーション膜２９、平坦化膜３０、オンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３２を形成して、目的の固体撮像装置５５を得る。
【０１０２】
第４実施の形態に係る固体撮像装置５５によれば、導波路２８のコア層２７を構成する第１の膜２７３をＨＤＰ成膜法により形成しているので、埋め込み性良くクラッド層２６の溝底部に埋め込むことができる。また、導波路２８のコア層２７を構成する第２の膜２７４を平行平板プラズマＣＶＤ法により形成しているので、屈折率が１．８を超える高い屈折率の第２の膜２７４を形成することができる。これにより、コア層２７の屈折率がより高くなるので、導波路２８としての集光効率が上がる。
【０１０３】
導波路２８では、コア層２７の屈折率が高いほど集光効率が高くなる。固体撮像装置の有効画素領域の周辺部分に対応するいわゆる画角端では、入射する光が斜め光となるため、集光が難しい。このため、画角端ではスミアが増大する傾向になる。しかし、本実施の形態では、コア層２７の屈折率を高くして導波路の集光効率を上げることが出来るので、画角端でのスミアを低減することができる。
【０１０４】
ＨＤＰ成膜法による例えばＳｉＯＮ膜は、薄いほど膜剥がれが起こりにくい。本題４実施の形態では、第１の膜２７３のみをＨＤＰ法による膜で形成しているので、全てのコア層をストレスが強いＨＤＰ法による膜で形成した場合より、薄膜化できるので、膜剥がれを防止できる。コア層２７のトータルの厚さを７００ｎｍ〜８００ｎｍとすると、第１の膜２７３の膜厚は２００ｎｍ程度まで薄膜化することができる。従って、信頼性の高い導波路を形成することができ、信頼性の高い固体撮像装置を提供することができる。
【０１０５】
導波路２８のコア層の底部にボトムアップの第１の膜２７３を埋め込み性の良いＨＤＰ成膜法による膜で埋め込み、埋め込みアスペクト比を低減することにより、第１の膜２７３上に埋め込み性の低い高屈折率材料でも埋め込むことが可能になる。これにより、より集光効率の高い導波路構造を形成することができる。
【０１０６】
その他、コア層２７を空隙のない状態で埋め込むことができ、感度特性の向上、画像むらの抑制、スミア特性の改善が図られるなど、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１０７】
＜第５の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２１に、本発明に係る固体撮像装置をＣＣＤ固体撮像装置に適用した第５実施の形態を示す。図１８はＣＣＤ固体撮像装置の撮像領域の要部の断面図である。本実施の形態に係る固体撮像装置５７は、前述の第４実施の形態において、さらに導波路２７上に層内レンズ５４を形成して構成される。すなわち、本実施の形態に係る固体撮像装置５７は、受光部２であるフォトダイオード（ＰＤ）上に、クラッド層２６と、このクラッド層２６の溝部に埋め込まれた第１の膜２７３及び第２の膜２７４からなるコア層２７とを有する導波路２８が形成される。コア層を構成する下層の第１の膜２７３は埋め込み性が良く屈折率が比較的低く、上層の第２の膜２７４は第１の膜２７３より屈折率が高い。
【０１０８】
コア層２７を構成する下層の第１の膜２７３は前述と同様にＨＤＰ成膜法により成膜される。第１の膜２７３は、Ｄ／Ｓ比を制御して埋め込み性が良く屈折率が比較的低い膜で成膜される。一方、コア層２７を構成する上層の第２の膜２７４は、平行平板電極を用いたプラズマＣＶＤ法（以下、平衡平板プラズマＣＶＤ法という）により成膜される。クラッド層２６、及びコア層２７となる第１の膜２７３、第２の膜２７４のそれぞれの材料、屈折率については、第４実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【０１０９】
そして、本実施の形態においては、この導波路２８上に層内レンズ５４が形成される。層内レンズ５４は、本例では凸レンズ形状に構成され、第２の膜２７４と同じシリコン窒化膜で形成される。この層内レンズ５４を含む表面全面にパシベーション膜２９が形成され、その上に平坦化膜３０を介してオンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３１が形成される。
その他の構成は、前述の第４実施の形態で説明したと同様であるので、図１８と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１０】
［固体撮像装置の製造方法の例］
図２２〜図２３に、第５実施の形態の固体撮像装置５７の製造方法、特に導波路及び層内レンズの製法を示す。図２１Ａの工程は、前述の図２０Ｃの工程に相当する。すなわち、本実施の形態では、図２１Ａに示すように、半導体基板にフォトダイオード（ＰＤ）、転送電極６〜８、接続配線９、絶縁膜１７、遮光膜１８などを形成する。そして、この状態の後、導波路を構成するクラッド層２６を受光部２に対応した凹部周囲の積層構造の表面を倣うように成膜する。クラッド層２６としては、例えば屈折率が１．４５のシリコン酸化膜を成膜する。
【０１１１】
次に、埋め込み性の高いＨＤＰ成膜法により、クラッド層２６の溝底部をボトムアップするように、第１の膜２７３を成膜する。このときのＨＤＰ成膜条件は、４実施の形態のＨＤＰ成膜条件で説明したＨＤＰ成膜条件と同じである。次に、ＨＤＰ成膜後に、平行平板プラズマＣＶＤ法により、屈折率の高い第２の膜２７４となる例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を、溝部内を埋め込むように、上面全面に成膜する。このときのプラズマＳｉＮ成膜条件は、第４実施の形態で説明したプラズマＳｉＮ成膜条件と同じである。
【０１１２】
次に、図２２Ｂに示すように、第２の膜２７４を成膜した後、エッチバック処理や化学機械研磨（ＣＭＰ）などの手法を用いて、第２の膜２７４を平坦化する。これによって、クラッド層２６と、第１及び第２の膜２７３及び２７４によるコア層２７とからなる導波路２８を形成する。次いで、平坦化した第２の膜２７４上の導波路２８に対応する部分に選択的にフォトレジスト膜５８を形成する。
【０１１３】
次に、図２３Ｃに示すように、フォトレジスト膜５８をルフロー処理してレンズ形状に成形する。
【０１１４】
次に、図２３Ｄに示すように、レンズ形状のフォトレジスト膜５８を含んで第２の膜２７４の表面全面にエッチバック処理を行い、第２の膜２７４、すなわちシリコン窒化膜による凸レンズの層内レンズ５４を形成する。この層内レンズ５４上を覆うパシベーション膜２９を形成する。そして、それ以後は、平坦化膜３０、オンチップカラーフィルタ３１及びオンチップマイクロレンズ３２を形成して、目的の固体撮像装置５７を得る。
【０１１５】
第５実施の形態に係る固体撮像装置５７によれば、導波路２７上に層内レンズ５４が形成されるので、さらにフォトダイオード（ＰＤ）への集光効率が上がり、感度の向上が図られる。その他、重複説明を省略するも、集光効率の向上、感度特性の向上、画像むらの抑制、スミア特性の改善が図られるなど、第１実施の形態、第４実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１１６】
＜６．第６の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２４に、本発明に係る固体撮像装置としてＣＣＤ固体撮像装置に適用した第６実施の形態を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置６１は、遮光膜１８を形成した後、全面に絶縁膜６２を形成し、絶縁膜６２の受光部２となるフォトダイオード）ＰＤ）に対応する部分に、溝部６３を形成し、この溝部６３内にいわゆる導波管６４を形成して構成される。導波管６４は、溝部６３の側壁に例えばＡｌ膜による反射膜６５を形成し、反射膜６５で囲まれた溝部６３内に所要の絶縁膜による埋め込み層６６を形成して構成される。埋め込み層６６は、例えばシリコン酸化膜などで形成することができる。
【０１１７】
導波管６４では、埋め込み層６６に入射された光が、反射膜６５で反射されながらフォトダイオード（ＰＤ）に集光される。
【０１１８】
そして、本実施の形態においては、この埋め込み層６６を、前述したようなＨＤＰ成膜法を用い、使用するガスの比率、流量を制御しながら、すなわちＤ／Ｓ比を制御しながら、第１の膜６６１及び第２の膜６６２を成膜して構成する。第１の膜６６１は、Ｄ／Ｓ比を小さくした条件で成膜されるので、空隙のない状態で埋め込み性良く、かつ屈折率に低い膜として形成される。Ｄ／Ｓ比を大きくした条件で成膜される第２の膜６６２は、第１の膜６６１上に浅くなった溝部６３内に形成されるので、埋め込み性良く、屈折率の高い緻密な膜として形成される。
その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１９】
第３実施の形態に係る固体撮像装置６１によれば、画素サイズが微細化され、溝部６３のアスペクト比が大きくなっても、導波管６４の埋め込み層が第１、第２の膜６６１、６６２で形成されるので、埋め込み性の良い膜となる。すなわち、ＨＤＰ成膜法を用い、その使用ガスの比率、流量を制御しながら第１、第２の膜６６１、６６２を成膜して埋め込み層６６が形成される。これによって、埋め込み層６６内に空隙が存在せず、空隙に起因した乱反射が防止でき感度特性を向上し、画像むらの発生を抑えることができる。
【０１２０】
＜７．第７の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図２５に、本発明に係る固体撮像装置としてＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した第７実施の形態を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置７１は、通常のＣＭＯＳ固体撮像装置と同様に、半導体基板７４に、複数の受光２が２次元配列された画素部（撮像領域）７３と、画素部６３の周辺に配置された信号処理等の周辺回路部（図示せず）とを有して構成される。受光部２はフォトダイオード（ＰＤ）で構成され、画素トランジスタはＭＯＳトランジスタで構成される。画素７２は、受光部２となるフォトダイオード（ＰＤ）と、複数の画素トランジスタからなる構成される。
【０１２１】
画素７２を構成するフォトダイオード（ＰＤ）は、第２導電型、例えばｎ型の電荷蓄積領域７５とその表面のシリコン酸化膜７７との界面近傍に形成された暗電流抑制のための第１導電型であるｐ型半導体領域７６とを有して形成される。画素トランジスタは、通常、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの４トランジスタ構成、あるいは選択トランジスタを省略した３トランジスタ構成とすることができる。代表として示した画素トランジスタ７８は、対のソース・ドレイン領域８１と、ゲート絶縁膜８２と、ポリシリコンからなるゲート電極８３とを有して形成される。ソース・ドレイン領域８１は、紙面奥行き方向に形成される。ゲート電極８３の端部は、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造の素子分離領域８４上に跨るように形成される。
【０１２２】
フォトダイオード（ＰＤ）上のシリコン酸化膜７７上を含む全面には、例えばシリコン窒化膜による反射防止膜７９が形成される。画素６２の上方には、層間絶縁膜８６を介して多層の配線８７を配置した多層配線層８８が形成され、さらにパシベーション膜８９、平坦化膜９０、オンチップカラーフィルタ９１及びオンチップマイクロレンズ９２が形成される。
【０１２３】
そして、本実施の形態においては、フォトダイオード（ＰＤ）に対応して、多層配線層７８の層間絶縁膜８６に溝部９３を形成し、この溝部９３内に前述した本発明に係る導波路２８形成される。この導波路２８は、低屈折率のクラッド層２６と、高屈折率のコア層２７から構成される。コア層２７は、ＨＤＰ成膜法を用いて成膜され、その成膜に際して、Ｄ／Ｓ比を制御して埋め込み性が良く、屈折率の比較的低い第１の膜２７１と、その上の高屈折率の第２の膜２７２を成膜して形成される。コア層２７と反射防止膜７７との間にシリコン酸化膜２３を形成した構成、あるいはシリコン酸化膜２３を省略した構成を含めて、コア層２７の構成、製法は、前述の第１実施の形態と同様であるので、詳細説明は省略する。
【０１２４】
第７実施の形態に係る固体撮像装置７１においても、反射防止膜７９上に形成する導波路２８の構成、特にコア層２７の構成が、ＨＤＰ成膜法を用いてそのＤ／Ｓ比を制御しながら成膜した第１の膜２７１及び第２の膜２７２を有している。したがって、第１実施の形態で説明したと同様に、感度特性が向上し、画像むらを抑えることができる。また、スミア特性を改善することができる。
【０１２５】
第７実施の形態において、導波路２８として、第４実施の形態で説明したと同様に、コア層２７をＨＤＰ成膜法による第１の膜２７３と平行平板プラズマＣＶＤ法による第２の膜２７４で形成した構成とすることも可能である。また、導波路２８上に層内レンズ５４を形成した第３、第５実施の形態と同様の構成とすることも可能である。さらに導波路２８を導波管６４に置き換えた構成とすることも可能である。
【０１２６】
上例では、導波路２８のコア層２７、導波管５６の埋め込み層５８を、ＨＤＰ成膜法を用いて形成した。本発明では、ＨＤＰ成膜法でなく、他の成膜法を用いて、複数段階で成膜して埋め込み、導波方向に屈折率分布を持つコア層２７あるいは埋め込み層６６を形成するようにしてもよい。
【０１２７】
上例の固体撮像装置は、信号電荷を電子として構成したが、信号電荷を正孔として構成することもできる。この場合にはｎ型を第１導電型とし、ｐ型を第２導電型として、各半導体領域の導電型を上述とは逆の導電型にして構成する。
【０１２８】
＜８．第８の実施の形態＞
［電子機器の構成例］
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。
【０１２９】
図２６に、本発明の電子機器の一例としてカメラに適用した実施の形態を示す。本実施の形態に係るカメラ９６は、光学系（光学レンズ）９７と、固体撮像装置９８と、信号処理回路９９とを備えてなる。固体撮像装置９８は、上述した各実施の形態のいずれか１つの固体撮像装置が適用される。光学系９７は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置９８の光電変換素子において一定期間信号電荷が蓄積される。信号処理回路９９は、固体撮像装置９８の出力信号に対して種々の信号処理を施して出力する。本実施の形態のカメラ９６は、光学系９７、固体撮像装置９８、信号処理回路９９がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。
【０１３０】
本発明は、図２６のカメラ、あるいはカメラモジュールを備えた例えば携帯電話に代表されるカメラ付き携帯機器などを構成することができる。
さらに、図２６の構成は、光学系９７、固体撮像装置９８、信号処理回路９９がモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
【０１３１】
本実施の形態に係る電子機器によれば、固体撮像装置における感度特性が向上し、画像むらの発生が抑えられるので、高画質、高品質の電子機器を提供することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１，５１，５３，５５，５７，６１，７１・・固体撮像装置、２・・受光部、３・・垂直転送レジスタ部、４・・撮像領域、５・・ゲート絶縁膜、６〜８・・転送電極、９・・接続配線、１０・・コンタクト部、２６・・クラッド層、２７［２７１〜２７４］・・コア層、２８・・導波路、９６・・カメラ、９７・・光学系、９８・・固体撮像装置、９９・・信号処理回路
【図１】
2010103458.tif 000003
【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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【図３０】
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【図３１】
2010103458.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
次に、図１９Ｂに示すように、埋め込み性の高いＨＤＰ成膜法により、クラッド層２６の溝底部をボトムアップするように、第１の膜２７３を成膜する。ＨＤＰ成膜条件としては、例えば、温度：２００℃〜８００℃、ＲＦパワー：１ｋＷ〜１０ｋＷ、ＲＦバイアスパワー：１ｋＷ〜１０ｋＷ、圧力：２ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒ、ガス種：ＳｉＨ４、Ｏ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ａｒ、Ｈｅとする。このＨＤＰ成膜条件で、ＳｉＯＮ膜もしくはＳｉＮ膜を形成する。ＨＤＰ成膜法により形成するＳｉＯＮ膜もしくはＳｉＮ膜の屈折率は、成膜条件により１．５〜１．８まで調整可能である。