(57)【要約】【課題】固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現する。【解決手段】半導体基板ＳＢの上面に複数の受光部１を形成し、半導体基板ＳＢの上方に、被中空部形成層であるカラーフィルタ層５〜７を形成する（図１（Ａ））。次いで、各カラーフィルタ層５〜７上に、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分を開口する封止用層８を形成する（図１（Ｂ））。次いで、封止用層８をマスクとしたエッチングにより各カラーフィルタ層５〜７の側面等に中空部９を形成する（図１（Ｃ））。次いで、封止用層８を加熱して軟化させ、隣接する封止用層同士をつなげることにより、中空部９の開口領域を封止する封止層１０を形成する（図１（Ｄ））。【選択図】図１
2014138064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板の上方に、被中空部形成層を形成する工程と、
前記被中空部形成層の上方に、開口を有する封止用層を形成する工程と、
前記被中空部形成層における前記複数の受光部の各受光部間の上方領域に、中空部を形成する工程と、
前記封止用層を加熱して軟化させ、前記中空部の開口領域を封止する封止層を形成する工程と
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記封止用層は、前記被中空部形成層の上方に形成され、前記複数の受光部の各受光部間の上方領域に開口を有するものであり、
前記中空部は、前記封止用層をマスクとしたエッチングにより、前記被中空部形成層における前記複数の受光部の各受光部間の上方領域に形成され、
前記封止層は、隣接する前記封止用層同士をつなげることにより、前記中空部の開口領域を封止することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記被中空部形成層は、カラーフィルタ層または層間絶縁層であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板の上方であって前記複数の受光部のうちの所定の受光部の上方領域に、前記被中空部形成層のうちの所定の被中空部形成層を形成する工程と、
前記所定の被中空部形成層における上面および側面に犠牲膜層を形成する工程と、
前記半導体基板の上方であって前記所定の受光部と隣接する他の受光部の上方領域に、前記被中空部形成層のうちの他の被中空部形成層を側面が前記犠牲膜層と接するように形成する工程と
を含み、
前記封止用層は、前記他の被中空部形成層上、および、前記犠牲膜層上であって前記所定の被中空部形成層の上方を一部覆う領域に形成され、
前記中空部は、エッチングによって前記犠牲膜層を除去することにより、前記所定の被中空部形成層と前記他の被中空部形成層との間に形成され、
前記封止層は、前記封止用層と前記所定の被中空部形成層とをつなげることにより、前記中空部の開口領域を封止することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板の上方であって前記複数の受光部のうちの所定の受光部の上方領域に、前記被中空部形成層のうちの所定の被中空部形成層を形成する工程と、
前記所定の被中空部形成層における側面に犠牲膜層を形成する工程と、
前記半導体基板の上方であって前記所定の受光部と隣接する他の受光部の上方領域に、前記被中空部形成層のうちの他の被中空部形成層を側面が前記犠牲膜層と接するように形成する工程と
を含み、
前記封止用層は、前記所定の被中空部形成層上、および、前記他の被中空部形成層上に形成され、
前記中空部は、エッチングによって前記犠牲膜層を除去することにより、前記所定の被中空部形成層と前記他の被中空部形成層との間に形成され、
前記封止層は、隣接する前記封止用層同士をつなげることにより、前記中空部の開口領域を封止することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記被中空部形成層は、カラーフィルタ層であることを特徴とする請求項４または５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止用層は、有機材料からなるものであり、
前記封止用層を前記加熱する際の温度は、１１０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記封止用層の厚みは、前記中空部の幅よりも厚いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数の受光部の各受光部の上方にマイクロレンズを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の受光部の各受光部上に導波路を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の受光部の各受光部の上方にインナーレンズを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項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、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置には、受光部への集光効率を高めるための技術、特に入射角度が急峻な光をより効率よく集光させる技術が望まれている。例えば、近年、受光部の周囲に相当する領域に中空部を形成し、中空部界面の反射を利用して、受光部への集光効率を高める構造を有する固体撮像装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
具体的に、下記の特許文献１では、上述した中空部の形成に関して、まず、中空部を形成する絶縁膜層上に、中空部形成領域を開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたドライエッチングにより絶縁膜層に開口部を形成する。その後、レジストを除去した後に、絶縁膜層上に保護膜を形成して保護膜で開口部を封止することにより、中空部を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９９２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の手法では、中空部の形成プロセスが煩雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現する固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の上面に複数の受光部が設けられた固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板の上方に、被中空部形成層を形成する工程と、前記被中空部形成層の上方に、開口を有する封止用層を形成する工程と、前記被中空部形成層における前記複数の受光部の各受光部間の上方領域に、中空部を形成する工程と、前記封止用層を加熱して軟化させ、前記中空部の開口領域を封止する封止層を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。
【００１３】
まず、図１（Ａ）について説明する。
始めに、半導体基板ＳＢの表面（上面）に、例えば２次元行列状に複数の受光部１を形成する。ここで、半導体基板ＳＢは、例えばシリコン基板であり、受光部１は、例えば光電変換素子（フォトダイオード）である。
次いで、半導体基板ＳＢ上に、多層配線構造ＭＩを形成する。この多層配線構造ＭＩは、例えば、半導体基板ＳＢ上に、第１の層間絶縁層３ａ、第１の配線層２ａ、第２の層間絶縁層３ｂ、第２の配線層２ｂ、第３の層間絶縁層３ｃ、第３の配線層２ｃ、及び、第４の層間絶縁層３ｄを順次形成することで作製される。また、図１（Ａ）に示す例では、第４の層間絶縁層３ｄの上面は平坦化されているが、平坦化されていなくてもよい。ここで、第１の層間絶縁層３ａ〜第４の層間絶縁層３ｄをまとめて「層間絶縁層３」とし、第１の配線層２ａ〜第３の配線層２ｃをまとめて「配線層２」とする。また、配線層２は、いわゆるダマシン法（下地の層間絶縁層３に溝を形成し、当該溝に配線層２となる金属層を埋め込む方法）によって形成されても、いわゆるエッチング法（下地の層間絶縁層３上に金属層を形成した後、当該金属層をエッチングによりパターン形成する手法）によって形成されてもよい。また、層間絶縁層３は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物或いはシリコン酸窒化物の無機材料で形成されている。本実施形態においては、層間絶縁層３は、シリコン酸化物で形成されているものとする。
次いで、多層配線構造ＭＩ上に、第１の平坦化層４を形成する。この第１の平坦化層４は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、第１の平坦化層４上に、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。ここで、各カラーフィルタ層５〜７は、各受光部１の上方に各受光部１に対応して設けられており、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。また、図１（Ａ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ層の種類に関しては、いわゆる原色系のカラーフィルタ層であってもよいし、いわゆる補色系のカラーフィルタ層であってもよい。また、カラーフィルタ層の配列に関しては、図１に示す態様に限定されるものではなく、例えばベイヤー配列等の配列であってもよい。
【００１４】
続いて、図１（Ｂ）に示すように、各カラーフィルタ層５〜７上に、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分を開口する封止用層８を形成する。即ち、封止用層８は、各カラーフィルタ層５〜７上に形成され、複数の受光部１の各受光部間の上方領域に開口を有するものである。この封止用層８は、例えばヒドロキシスチレン樹脂系の有機材料で形成されている。本実施形態では、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて封止用層８を形成することを想定しているが、本発明においてはこの形態に限られない。例えば、各カラーフィルタ層５〜７上に有機材料層を形成し、当該有機材料層上に各カラーフィルタ層５〜７の境界部分を開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより有機材料層に開口を形成して、封止用層８を形成してもよい。
【００１５】
続いて、図１（Ｃ）に示すように、封止用層８をマスクとした異方性エッチング法により、各カラーフィルタ層５〜７、及び、第１の平坦化層４における封止用層８の開口領域をエッチングする。これにより、各カラーフィルタ層５〜７の側面等に中空部（エアーギャップ）９が形成される。また、図１（Ｃ）に示す異方性エッチング法の条件としては、例えば、Ｏ2／ＣＯ／Ｎ2＝５／８０／４０［ｓｃｃｍ］が挙げられる。なお、図１（Ｃ）に示す例では、エッチングをストップする層を層間絶縁層３としたが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではない。
【００１６】
ここで、本実施形態では、封止用層８の厚みを、封止用層８の開口幅よりも大きくする。これにより、封止用層８の厚みは、中空部９の幅よりも大きくなる（厚くなる）。このように形成する理由は、中空部９の幅よりもある程度封止用層８の厚みがないと、図１（Ｄ）に示す次工程においてオーバーハングで封止ができないためである。
【００１７】
続いて、図１（Ｄ）に示すように、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９の開口領域でオーバーハングさせる（図１（Ｄ）の例では隣接する封止用層８同士をつなげる）ことにより、中空部９を封止する封止層１０を形成する。ここで、封止用層８の加熱温度は、例えば、１１０℃以上２５０℃以下が好ましく、本実施形態では２００℃とする。
【００１８】
続いて、図１（Ｅ）に示すように、まず、封止層１０上に、第２の平坦化層１１を形成する。この第２の平坦化層１１は、例えばアクリル樹脂系の有機材料で形成されている。
次いで、図１（Ｅ）に示すように、第２の平坦化層１１上であって各受光部１の上方領域に、マイクロレンズ１２を形成する。このマイクロレンズ１２は、例えばアクリル樹脂系の材料で形成されている。
なお、図１に示す例では、第２の平坦化層１１を設けるようにしているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、１１及び１２に示す構成をマイクロレンズとして一体的に形成するようにしてもよい。
【００１９】
以上の図１（Ａ）〜図１（Ｅ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−１が作製される。
【００２０】
第１の実施形態では、まず、被中空部形成層である各カラーフィルタ層５〜７上に、各カラーフィルタ層５〜７の境界部分を開口する封止用層８を形成し、当該封止用層８をマスクとしたエッチングにより各カラーフィルタ層５〜７の側面等に中空部９を形成する。なお、被中空部形成層として、図１に示すように、各カラーフィルタ層５〜７に加えて第１の平坦化層４を含んでもよい。その後、封止用層８を加熱して軟化させ、隣接する封止用層同士をつなげることにより、中空部９の開口領域を封止するようにしている。
かかる構成によれば、封止用層８を、中空部９をエッチングにより形成する際のマスクとして用いるとともに中空部９の開口を封止する封止層として用いている。また、封止用層８を加熱して軟化させさることにより中空部９を封止するようにしている。これにより、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【００２１】
また、第１の実施形態では、封止用層８を各カラーフィルタ層５〜７と同様に有機材料で形成しているため、封止用層をシリコン窒化膜等の無機材料で形成する場合と比べて、カラーフィルタ層の屈折率と近い層とすることができる。これにより、封止用層とカラーフィルタ層との界面での反射を抑制することができ、光の利用効率の劣化によるセンサ感度低下を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、第１の実施形態では、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９を封止する際の加熱温度を最大でも２５０℃程度としているため、カラーフィルタ層等の有機材料成分の昇華によるパーティクルの発生を抑制でき、センサの欠陥を低減することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【００２５】
まず、図２（Ａ）について説明する。
図２（Ａ）において、第１の平坦化層４以下の構成は、第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
第１の平坦化層４を形成した後、図２（Ａ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図２（Ａ）の中央に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のカラーフィルタ層５を形成する。
【００２６】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面を含む全面に、薄膜状の犠牲膜層１３を形成する。この犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層間に中空部を形成するためのものである。また、犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層の材料と異なるエッチングレートを持つ材料、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）やシリコン窒化物（ＳｉＮ）等の無機材料を使用する。本例では、犠牲膜層１３としてシリコン酸化膜からなる層を適用し、その成膜温度は２５０℃以下、その膜厚は２００ｎｍ以下とすることが好ましく、本実施形態では成膜温度を２００℃、膜厚を９４ｎｍとする。
【００２７】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、犠牲膜層１３上であって図２（Ｃ）の左側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第２のカラーフィルタ層６を形成する。次いで、図２（Ｃ）に示すように、犠牲膜層１３上であって図２（Ｃ）の右側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第３のカラーフィルタ層７を形成する。この第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７は、図２（Ｃ）に示すように、その上面の高さが、第１のカラーフィルタ層５の上面に形成された犠牲膜層１３の上面の高さと略同じとなるように形成される。即ち、図２（Ｃ）に示す例では、各カラーフィルタ層５〜７は、略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
【００２８】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７上、及び、犠牲膜層１３上であって第１のカラーフィルタ層５の上方を一部覆う領域に、封止用層８を形成する。即ち、この封止用層８は、第１のカラーフィルタ層５の上方を一部開口するように形成される。本実施形態では、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて封止用層８を形成することを想定しているが、本発明においてはこの形態に限られない。例えば、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７上及び犠牲膜層１３上に有機材料層を形成し、当該有機材料層上に第１のカラーフィルタ層５の上方を一部開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより有機材料層に開口を形成して、封止用層８を形成してもよい。
【００２９】
続いて、図２（Ｅ）に示すように、例えばウェットエッチング法により、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面に形成されている犠牲膜層１３を除去し、各カラーフィルタ層５〜７間に中空部９を形成する。この際、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７と第１の平坦化層４との間には、犠牲残膜層１４が残る。なお、本例では、犠牲膜層１３のエッチングとしてウェットエッチング法を適用したが、ドライエッチング法を用いてもよい。
【００３０】
ここで、本実施形態では、封止用層８の厚みを、犠牲膜層１３の厚みよりも厚くする。これにより、封止用層８の厚みは、中空部９の幅よりも大きくなる（厚くなる）。
【００３１】
続いて、図２（Ｆ）に示すように、封止用層８を加熱して軟化させることにより、中空部９を封止する封止層１０を形成する。ここで、封止用層８の加熱温度は、例えば、１１０℃以上２５０℃以下が好ましく、本実施形態では２００℃とする。
【００３２】
続いて、図２（Ｇ）に示すように、まず、封止層１０上及び第１のカラーフィルタ層５上に、第２の平坦化層１１を形成する。
次いで、図２（Ｇ）に示すように、第２の平坦化層１１上であって各受光部１の上方領域に、マイクロレンズ１２を形成する。
なお、図２に示す例では、第２の平坦化層１１を設けるようにしているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、１１及び１２に示す構成をマイクロレンズとして一体的に形成するようにしてもよい。
【００３３】
以上の図２（Ａ）〜図２（Ｇ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−２が作製される。
【００３４】
第２の実施形態では、まず、半導体基板ＳＢの上方であって複数の受光部１のうちの所定の受光部（図２に示す例では中央に位置する受光部１）の上方領域に、所定の被中空部形成層であるカラーフィルタ層５を形成する。その後、カラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）における上面及び側面等に犠牲膜層１３を形成し、前記所定の受光部と隣接する他の受光部（図２に示す例では左側及び右側に位置する受光部１）の上方領域に、他の被中空部形成層であるカラーフィルタ層６〜７を側面が犠牲膜層１３と接するように形成する。その後、カラーフィルタ層６〜７上（他の被中空部形成層上）、及び、前記犠牲膜層上であってカラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）の上方を一部覆う領域に封止用層８を形成する。次いで、エッチングにより、カラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）の上面及び側面に形成されている犠牲膜層１３を除去して中空部９を形成し、その後、封止用層８を加熱して軟化させ、封止用層８とカラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）とをつなげることにより、中空部９の開口領域を封止するようにしている。
かかる構成によれば、封止用層８を加熱して軟化させさることにより中空部９を封止するようにしているため、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【００３５】
また、第２の実施形態では、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９を封止する際の加熱温度を最大でも２５０℃程度としているため、カラーフィルタ層等の有機材料成分の昇華によるパーティクルの発生を抑制でき、センサの欠陥を低減することができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３７】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図３において、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【００３８】
まず、図３（Ａ）について説明する。
図３（Ａ）において、第１の平坦化層４以下の構成は、第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
第１の平坦化層４を形成した後、図３（Ａ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図３（Ａ）の中央に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のカラーフィルタ層５を形成する。
【００３９】
続いて、図３（Ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面を含む全面に、薄膜状の犠牲膜層１３を形成する。この犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層間に中空部を形成するためのものである。また、犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層の材料と異なるエッチングレートを持つ材料、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）やシリコン窒化物（ＳｉＮ）等の無機材料を使用する。本例では、犠牲膜層１３としてシリコン酸化膜からなる層を適用し、その成膜温度は２５０℃以下、その膜厚は２００ｎｍ以下とすることが好ましく、本実施形態では成膜温度を２００℃、膜厚を９４ｎｍとする。
【００４０】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面に成膜した犠牲膜層１３上に、フォトレジスト１５を形成する。
【００４１】
続いて、図３（Ｄ）に示すように、フォトレジスト１５をマスクとしたエッチングにより、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面の領域以外の犠牲膜層１３を除去する。これにより、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面に犠牲膜層１６が残る。その後、アッシングによりフォトレジスト１５を除去する。
【００４２】
続いて、図３（Ｅ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図３（Ｅ）の左側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第２のカラーフィルタ層６を形成する。次いで、図３（Ｅ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図３（Ｅ）の右側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第３のカラーフィルタ層７を形成する。なお、図３（Ｅ）に示す例では、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７は、第１のカラーフィルタ層５と略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
【００４３】
続いて、図３（Ｆ）に示すように、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７上、及び、犠牲膜層１６上であって第１のカラーフィルタ層５の上方を一部覆う領域に、封止用層８を形成する。即ち、この封止用層８は、第１のカラーフィルタ層５の上方を一部開口するように形成される。本実施形態では、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて封止用層８を形成することを想定しているが、本発明においてはこの形態に限られない。例えば、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７上及び犠牲膜層１６上に有機材料層を形成し、当該有機材料層上に第１のカラーフィルタ層５の上方を一部開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより有機材料層に開口を形成して、封止用層８を形成してもよい。
【００４４】
続いて、図３（Ｇ）に示すように、例えばウェットエッチング法により、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面に形成されている犠牲膜層１６を除去し、各カラーフィルタ層５〜７間に中空部９を形成する。なお、本例では、犠牲膜層１６のエッチングとしてウェットエッチング法を適用したが、ドライエッチング法を用いてもよい。
【００４５】
ここで、本実施形態では、封止用層８の厚みを、犠牲膜層１６の厚みよりも厚くする。これにより、封止用層８の厚みは、中空部９の幅よりも大きくなる（厚くなる）。
【００４６】
続いて、図３（Ｈ）に示すように、封止用層８を加熱して軟化させることにより、中空部９を封止する封止層１０を形成する。ここで、封止用層８の加熱温度は、例えば、１１０℃以上２５０℃以下が好ましく、本実施形態では２００℃とする。
【００４７】
続いて、図３（Ｉ）に示すように、まず、封止層１０上及び第１のカラーフィルタ層５上に、第２の平坦化層１１を形成する。
次いで、図３（Ｉ）に示すように、第２の平坦化層１１上であって各受光部１の上方領域に、マイクロレンズ１２を形成する。
なお、図３に示す例では、第２の平坦化層１１を設けるようにしているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、１１及び１２に示す構成をマイクロレンズとして一体的に形成するようにしてもよい。
【００４８】
以上の図３（Ａ）〜図３（Ｉ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−３が作製される。
【００４９】
第３の実施形態では、まず、半導体基板ＳＢの上方であって複数の受光部１のうちの所定の受光部（図３に示す例では中央に位置する受光部１）の上方領域に、所定の被中空部形成層であるカラーフィルタ層５を形成する。その後、カラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）における上面及び側面に犠牲膜層１６を形成し、前記所定の受光部と隣接する他の受光部（図３に示す例では左側及び右側に位置する受光部１）の上方領域に、他の被中空部形成層であるカラーフィルタ層６〜７を側面が犠牲膜層１６と接するように形成する。その後、カラーフィルタ層６〜７上（他の被中空部形成層上）、及び、前記犠牲膜層上であってカラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）の上方を一部覆う領域に封止用層８を形成する。次いで、エッチングにより、カラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）の上面及び側面に形成されている犠牲膜層１６を除去して中空部９を形成し、その後、封止用層８を加熱して軟化させ、封止用層８とカラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）とをつなげることにより、中空部９の開口領域を封止するようにしている。
かかる構成によれば、封止用層８を加熱して軟化させさることにより中空部９を封止するようにしているため、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【００５０】
また、第３の実施形態では、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９を封止する際の加熱温度を最大でも２５０℃程度としているため、カラーフィルタ層等の有機材料成分の昇華によるパーティクルの発生を抑制でき、センサの欠陥を低減することができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５２】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図４において、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【００５３】
まず、図４（Ａ）について説明する。
図４（Ａ）において、第１の平坦化層４以下の構成は、第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
第１の平坦化層４を形成した後、図４（Ａ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図４（Ａ）の中央に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のカラーフィルタ層５を形成する。
【００５４】
続いて、図４（Ｂ）に示すように、第１のカラーフィルタ層５の上面及び側面を含む全面に、薄膜状の犠牲膜層１３を形成する。この犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層間に中空部を形成するためのものである。また、犠牲膜層１３は、カラーフィルタ層の材料と異なるエッチングレートを持つ材料、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）やシリコン窒化物（ＳｉＮ）等の無機材料を使用する。本例では、犠牲膜層１３としてシリコン酸化膜からなる層を適用し、その成膜温度は２５０℃以下、その膜厚は２００ｎｍ以下とすることが好ましく、本実施形態では成膜温度を２００℃、膜厚を９４ｎｍとする。
【００５５】
続いて、図４（Ｃ）に示すように、犠牲膜層１３に対して、異方性ドライエッチング法を用いてエッチバックし、第１のカラーフィルタ層５の側面の領域以外の犠牲膜層１３を除去する。これにより、第１のカラーフィルタ層５の側面に犠牲膜層１７が残る。
【００５６】
続いて、図４（Ｄ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図４（Ｄ）の左側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第２のカラーフィルタ層６を形成する。次いで、図４（Ｄ）に示すように、第１の平坦化層４上であって図４（Ｄ）の右側に位置する受光部１の上方領域に、フォトリソグラフィー法を用いて、第３のカラーフィルタ層７を形成する。なお、図４（Ｄ）に示す例では、第２及び第３のカラーフィルタ層６〜７は、第１のカラーフィルタ層５と略同じ膜厚で形成されているが、異なる膜厚で形成されていてもよい。
【００５７】
続いて、図４（Ｅ）に示すように、各カラーフィルタ層５〜７上に、封止用層８を形成する。即ち、封止用層８は、図４（Ｅ）に示すように、犠牲膜層１７上の領域を開口して形成される。本実施形態では、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて封止用層８を形成することを想定しているが、本発明においてはこの形態に限られない。例えば、各カラーフィルタ層５〜７上及び犠牲膜層１７上に有機材料層を形成し、当該有機材料層上に犠牲膜層１７の上方領域を開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより有機材料層に開口を形成して、封止用層８を形成してもよい。なお、図４（Ｅ）に示す例では、犠牲膜層１７上の全ての領域を開口する封止用層８を形成するようにしているが、例えば、犠牲膜層１７上の一部の領域を開口する封止用層８を形成するようにしてもよい。
【００５８】
続いて、図４（Ｆ）に示すように、例えばウェットエッチング法により、第１のカラーフィルタ層５の側面（各カラーフィルタ層５〜７間）に形成されている犠牲膜層１７を除去し、各カラーフィルタ層５〜７間に中空部９を形成する。なお、本例では、犠牲膜層１７のエッチングとしてウェットエッチング法を適用したが、ドライエッチング法を用いてもよい。
【００５９】
ここで、本実施形態では、封止用層８の厚みを、犠牲膜層１７の厚みよりも厚くする。これにより、封止用層８の厚みは、中空部９の幅よりも大きくなる（厚くなる）。
【００６０】
続いて、図４（Ｇ）に示すように、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９の開口領域でオーバーハングさせる（図４（Ｇ）の例では隣接する封止用層８同士をつなげる）ことにより、中空部９を封止する封止層１０を形成する。ここで、封止用層８の加熱温度は、例えば、１１０℃以上２５０℃以下が好ましく、本実施形態では２００℃とする。
【００６１】
続いて、図４（Ｈ）に示すように、まず、封止層１０上に、第２の平坦化層１１を形成する。
次いで、図４（Ｈ）に示すように、第２の平坦化層１１上であって各受光部１の上方領域に、マイクロレンズ１２を形成する。
なお、図４に示す例では、第２の平坦化層１１を設けるようにしているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、１１及び１２に示す構成をマイクロレンズとして一体的に形成するようにしてもよい。
【００６２】
以上の図４（Ａ）〜図４（Ｈ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−４が作製される。
【００６３】
第４の実施形態では、まず、半導体基板ＳＢの上方であって複数の受光部１のうちの所定の受光部（図４に示す例では中央に位置する受光部１）の上方領域に、所定の被中空部形成層であるカラーフィルタ層５を形成する。その後、カラーフィルタ層５（所定の被中空部形成層）における側面に犠牲膜層１７を形成し、前記所定の受光部と隣接する他の受光部（図４に示す例では左側及び右側に位置する受光部１）の上方領域に、他の被中空部形成層であるカラーフィルタ層６〜７を側面が犠牲膜層１７と接するように形成する。その後、カラーフィルタ層５上（所定の被中空部形成層上）、及び、カラーフィルタ層６〜７上（他の被中空部形成層上）に、封止用層８を形成する。次いで、エッチングにより、犠牲膜層１７を除去して中空部９を形成し、その後、封止用層８を加熱して軟化させ、隣接する封止用層同士をつなげることにより、中空部９の開口領域を封止するようにしている。
かかる構成によれば、封止用層８を加熱して軟化させさることにより中空部９を封止するようにしているため、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【００６４】
また、第４の実施形態では、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９を封止する際の加熱温度を最大でも２５０℃程度としているため、カラーフィルタ層等の有機材料成分の昇華によるパーティクルの発生を抑制でき、センサの欠陥を低減することができる。
【００６５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００６６】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）の製造方法の一例を示す模式図である。なお、図５において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【００６７】
まず、図５（Ａ）について説明する。
図５（Ａ）において、配線層２及び層間絶縁層３からなる多層配線構造ＭＩ以下の構成は、第１の実施形態における図１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
多層配線構造ＭＩを形成した後、図５（Ａ）に示すように、多層配線構造ＭＩ（第４の層間絶縁層３ｄ）の上面上に、各受光部１の両側の上方領域を開口する封止用層８を形成する。即ち、封止用層８は、多層配線構造ＭＩの上面上に形成され、複数の受光部１の各受光部間の上方領域に開口を有するものである。本実施形態では、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて封止用層８を形成することを想定しているが、本発明においてはこの形態に限られない。例えば、多層配線構造ＭＩの上面上に有機材料層を形成し、当該有機材料層上に各受光部１の両側の上方領域を開口するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより有機材料層に開口を形成して、封止用層８を形成してもよい。
【００６８】
続いて、図５（Ｂ）に示すように、封止用層８をマスクとした異方性エッチング法により、層間絶縁層３における封止用層８の開口領域をエッチングする。これにより、層間絶縁層３の、各受光部１の両側の上方領域に中空部９が形成される。
【００６９】
ここで、本実施形態では、封止用層８の厚みを、封止用層８の開口幅よりも大きくする。これにより、封止用層８の厚みは、中空部９の幅よりも大きくなる（厚くなる）。
【００７０】
続いて、図５（Ｃ）に示すように、封止用層８を加熱して軟化させ、中空部９の開口領域でオーバーハングさせる（図５（Ｃ）の例では隣接する封止用層８同士をつなげる）ことにより、中空部９を封止する封止層１０を形成する。ここで、封止用層８の加熱温度は、例えば、１１０℃以上４００℃以下（より好適には２５０℃以下）が好ましく、本実施形態では２００℃とする。
【００７１】
続いて、図５（Ｄ）に示すように、封止層１０上に、第１の平坦化層４を形成する。
【００７２】
続いて、図５（Ｅ）に示すように、第１の平坦化層４に、フォトリソグラフィー法を用いて、第１のカラーフィルタ層５、第２のカラーフィルタ層６、及び、第３のカラーフィルタ層７を形成する。
【００７３】
続いて、図５（Ｆ）に示すように、まず、各カラーフィルタ層５〜７上に、第２の平坦化層１１を形成する。
次いで、図５（Ｆ）に示すように、第２の平坦化層１１上に、マイクロレンズ１２を形成する。
なお、図５に示す例では、第２の平坦化層１１を設けるようにしているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、１１及び１２に示す構成をマイクロレンズとして一体的に形成するようにしてもよい。
【００７４】
以上の図５（Ａ）〜図５（Ｆ）の工程を経ることにより、各受光部１を有する画素が例えば２次元行列状に複数配設された固体撮像装置（固体撮像素子）１００−５が作製される。
【００７５】
第５の実施形態では、まず、被中空部形成層である層間絶縁層３上に、各受光部１の両側の上方領域を開口する封止用層８を形成し、当該封止用層８をマスクとしたエッチングにより層間絶縁層３における封止用層８の開口領域に中空部９を形成する。その後、封止用層８を加熱して軟化させ、隣接する封止用層同士をつなげることにより、中空部９の開口領域を封止するようにしている。
かかる構成によれば、封止用層８を、中空部９をエッチングにより形成する際のマスクとして用いるとともに中空部９の開口を封止する封止層として用いている。また、封止用層８を加熱して軟化させさることにより中空部９を封止するようにしている。これにより、固体撮像装置に中空部を形成する際に、その形成プロセスの簡素化を実現することができる。
【００７６】
（その他の実施形態）
また、例えば、上述した第１〜第４の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）１００において、多層配線構造ＭＩ（層間絶縁層３）と第１の平坦化層４との間であって各受光部１の上方領域に、インナーレンズ（層内レンズ）を設けるようにしてもよい。一例として、例えばシリコン窒化物からなる上に凸のインナーレンズを設ける。このように、インナーレンズを設けることにより、当該インナーレンズとマイクロレンズ１２とを組み合わせることで、各受光部１への集光効率を向上させることができる。
【００７７】
さらに、例えば、上述した第１〜第５の実施形態に係る固体撮像装置（固体撮像素子）１００において、層間絶縁層３に、当該層間絶縁層３を貫通し各受光部１と接する導波路（光導波路）を設けるようにしてもよい。即ち、当該各受光部上に導波路を設けるようにしてもよい。一例として、例えばシリコン窒化物からなる導波路を設ける。このように、導波路を設けることにより、各受光部１への集光効率を向上させることができる。
【００７８】
なお、上述した本発明の各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  受光部、２  配線層、２ａ  第１の配線層、２ｂ  第２の配線層、２ｃ  第３の配線層、３  層間絶縁層、３ａ  第１の層間絶縁層、３ｂ  第２の層間絶縁層、３ｃ  第３の層間絶縁層、３ｄ  第４の層間絶縁層、４  第１の平坦化層、５  第１のカラーフィルタ層、６  第２のカラーフィルタ層、７  第３のカラーフィルタ層、８  封止用層、９  中空部（エアーギャップ）、１０  封止層、１１  第２の平坦化層、１２  マイクロレンズ、１００−１  固体撮像装置（固体撮像素子）、ＳＢ  半導体基板、ＭＩ  多層配線構造
【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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