(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部を有する半導体層と、前記半導体層の第１面の側に配置された配線構造とを有し、前記半導体層の第２面の側から光が入射する固体撮像装置であって、
前記配線構造は、前記第１面に沿って配された複数の部分と、前記複数の部分と前記複数の光電変換部との間に連続的に位置する絶縁膜と、を含み、前記複数の部分の各々は、前記第２面から前記第１面に向かって前記半導体層を透過した光を前記半導体層に向けて反射する反射面を有しており、
前記固体撮像装置は、前記第１面に接触して配置された第１の誘電体膜と、前記絶縁膜と前記第１の誘電体膜との間に配置された、前記第１の誘電体膜および前記絶縁膜とは屈折率の異なる第２の誘電体膜と、を備え、
前記第１面と前記絶縁膜との間にはトランジスタのゲート電極が設けられており、前記第２の誘電体膜は前記ゲート電極と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数の光電変換部を有する半導体層と、前記半導体層の第１面の側に配置された配線構造とを有し、前記半導体層の第２面の側から光が入射する固体撮像装置であって、
前記配線構造は、前記第１面に沿って配された複数の部分と、前記複数の部分と前記複数の光電変換部との間に連続的に位置する絶縁膜と、を含み、前記複数の部分の各々は、前記第２面から前記第１面に向かって前記半導体層を透過した光を前記半導体層に向けて反射する反射面を有しており、
前記固体撮像装置は、前記第１面に接触して配置された第１の誘電体膜と、前記絶縁膜と前記第１の誘電体膜との間に配置された第２の誘電体膜と、を備え、
前記絶縁膜および前記第１の誘電体膜はシリコン酸化物膜であり、前記第２の誘電体膜はシリコン窒化物膜であり、
前記第１面と前記絶縁膜との間にはトランジスタのゲート電極が設けられており、前記第２の誘電体膜は前記ゲート電極と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２の誘電体膜は前記第１の誘電体膜よりも厚く、前記第１の誘電体膜および第２の誘電体膜は前記絶縁膜よりも薄い、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の光電変換部のそれぞれは、格子状に配列された複数の画素領域のうち対応する画素領域に配置され、
前記配線構造は、前記反射面の反射率をＲ０、前記第１面と平行な面における１つの画素領域に占める前記反射面の面積の比率をＳとしたときに、
Ｒ０・Ｓ＞０．２５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
（１）前記第２の誘電体膜の屈折率は前記第１の誘電体膜の屈折率よりも高い、
（２）前記第２の誘電体膜の屈折率は前記絶縁膜の屈折率よりも高い、
（３）前記第２の誘電体膜は前記第１の誘電体膜よりも厚い、および、
（４）前記第１の誘電体膜および第２の誘電体膜は前記絶縁膜よりも薄い、
の少なくとも１つを満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記半導体層の厚さは２μｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の誘電体膜は前記ゲート電極と前記半導体層との間に位置する部分を有する、
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。
【請求項８】
前記半導体層は絶縁体を含む素子分離部を有し、前記第２の誘電体膜は前記素子分離部と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
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。
【請求項９】
前記複数の部分の各々は、アルミニウム、銅およびタングステンのいずれか１つを主成分として形成されており、前記反射面での反射率が前記第１面での反射率よりも高い
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。
【請求項１０】
前記反射面は前記第１面に対して凹面を成している、
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。
【請求項１１】
前記第２面の側に配置された複数のカラーフィルタを更に備え、
前記第２の誘電体膜は、対応するカラーフィルタの色に応じた厚さを有する、
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。
【請求項１２】
前記ゲート電極は、前記第１面に垂直な方向において前記反射面と前記第１面との間に位置する部分と、前記第１面に垂直な方向において前記反射面と前記第１面との間に位置しない部分と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記配線構造は、各々が配線部を含む複数の配線層を含み、
前記複数の部分は、前記複数の配線層のうちで前記第１面に最も近い配線層に含まれる、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第２の誘電体膜は、前記第１面に垂直な方向において前記反射面と前記第１面との間に位置しない部分を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の部分のうちの第１の部分の反射面から前記第１面までの距離は、前記複数の部分のうちの第２の部分の反射面から前記第１面までの距離と異なる、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【０００２】
特許文献１には、裏面照射型の固体撮像装置において、裏面に入射した光をフォトセンサによって検出し易くするために、基板の厚さが薄くされうることが記載されている。本明細書に添付された図８には、特許文献１の図１Ｃに記載された裏面照射型の固体撮像装置が引用されている。特許文献１に記載された撮像装置は、半導体装置基板（１０４）の裏面に入射しそれを透過した光子を該半導体装置基板に形成されたフォトセンサ（１１０）に向けて反射する反射部（１２８）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７７５５１２３号明細書  しかしながら、特許文献１に記載された構成では、反射部（１２８）によってフォトセンサ（１１０）に向けて反射された光子は、半導体装置基板（１０４）と絶縁層１１８との界面（１０６ｆ）によって反射部（１２８）に向けて反射される。したがって、界面（１０６ｆ）と反射部（１２８）との間で多重反射が起こる。また、界面（１０６ｆ）と反射部（１２８）との距離が撮像面にわたって均一でない場合には、フォトセンサ（１１０）に戻る光子の量がばらつくので、感度ばらつきが生じうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、感度の向上と感度のばらつきの低減のために有利な技術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】
【０００５】
本発明の１つの側面は、複数の光電変換部を有する半導体層と、前記半導体層の第１面の側に配置された配線構造とを有し、前記半導体層の第２面の側から光が入射する固体撮像装置であって、前記配線構造は、前記第１面に沿って配された複数の部分と、前記複数の部分と前記複数の光電変換部との間に連続的に位置する絶縁膜と、を含み、前記複数の部分の各々は、前記第２面から前記第１面に向かって前記半導体層を透過した光を前記半導体層に向けて反射する反射面を有しており、前記固体撮像装置は、前記第１面に接触して配置された第１の誘電体膜と、前記絶縁膜と前記第１の誘電体膜との間に配置された、前記第１の誘電体膜および前記絶縁膜とは屈折率の異なる第２の誘電体膜と、を備え、前記第１面と前記絶縁膜との間にはトランジスタのゲート電極が設けられており、前記第２の誘電体膜は前記ゲート電極と前記絶縁膜との間に位置する部分を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、感度の向上と感度のばらつきの低減のために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】第１実施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図１Ｂ】第１実施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態の固体撮像装置の機能を模式的に示す図。
【図４】第１面の反射率の波長依存性を例示する図。
【図５】反射構造部の反射率を例示する図。
【図６】反射面を含む面の反射率と反射構造部の反射率との関係を例示する図。
【図７】第２施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図８】特許文献１に記載された固体撮像装置を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ａ、１Ｂ〜図６を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置１００について説明する。図１Ａは、固体撮像装置１００をその撮像面に垂直な面で切断した模式的な断面図であり、簡単化のために２つの画素のみが示されている。ここで、撮像面とは、複数の画素が配列されて構成された画素アレイが配置された面である。図１Ｂは、固体撮像装置１００の反射防止層１１４をその撮像面に垂直な面（図１Ａとは異なる面）で切断した模式的な断面の拡大図である。図２は、固体撮像装置１００をその撮像面に平行な面である図１ＡのＡ−Ａ’面で切断した模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、例えば、ＭＯＳ型イメージセンサとして、又は、ＣＣＤイメージセンサとして構成されうる。
【０００９】
固体撮像装置１００は、第１面１２０および第２面１２１を有する半導体層１０１を有する。半導体層１０１は、例えば、シリコン基板で構成されうる。固体撮像装置１００は、更に、半導体層１０１の第１面１２０の側に配置された配線構造ＷＳと、半導体層１０１の第２面１２１の側に配置されたカラーフィルタ層１０７とを有する。カラーフィルタ層１０７は、第１カラーフィルタ１０７ａ、第２カラーフィルタ１０７ｂ、第３カラーフィルタ１０７ｃ（不図示）を含みうる。ここで、第１カラーフィルタ１０７ａは青色のカラーフィルタ、第２カラーフィルタ１０７ｂは緑色のカラーフィルタ、第３カラーフィルタ１０７ｃは赤色のカラーフィルタでありうる。第１カラーフィルタ１０７ａ、第２カラーフィルタ１０７ｂおよび第３カラーフィルタ１０７ｃの配列は、例えば、ベイヤー配列に従いうる。
【００１０】
固体撮像装置１００は、更に、カラーフィルタ層１０７の上にアレイ状に配列された複数のマイクロレンズ１０８を有しうる。固体撮像装置１００は、更に、半導体層１０１の第２面１２１とカラーフィルタ層１０７との間に平坦化層１０６を有しうる。平坦化層１０６は、例えば、カラーフィルタ層１０７の下地膜として機能させることができる。撮像時に、光は、マイクロレンズ１０８を通して光電変換部１０２に入射する。ここで、マイクロレンズ１０８は、半導体層１０１の第２面１２１の側に配置され、配線構造ＷＳは、半導体層１０１の第１面１２０の側に配置されている。このように、配線構造が設けられた第１面の側とは反対側の第２面の側から光を入射させる固体撮像装置は、裏面照射型の固体撮像装置と呼ばれうる。
【００１１】
半導体層１０１には、複数の光電変換部１０２が形成されている。半導体層１０１と光電変換部１０２とは、互いに反対導電型の不純物半導体領域で構成され、半導体層１０１と光電変換部１０２とによってＰＮ接合（フォトダイオード）が形成されている。光電変換部１０２は、信号として読み出される電荷の極性と同一の極性を有するキャリアを多数キャリアとする領域である。半導体層１０１には、隣接する光電変換部１０２を相互に分離する素子分離部１０３が形成されうる。素子分離部１０３は、光電変換部１０２の導電型とは反対の導電型を有する不純物半導体領域、および／または、絶縁体を有しうる。ここで、絶縁体は、ＬＯＣＯＳ分離またはＳＴＩ分離等でありうる。
【００１２】
固体撮像装置１００の撮像領域は、格子状に隙間なく配列された複数の画素領域ＰＲによって構成され、複数の光電変換部１０２のそれぞれは、複数の画素領域ＰＲのうち対応する画素領域ＰＲに配置されている。画素領域ＰＲの面積は、撮像領域の面積を画素数（光電変換部１０２の数）で割った値である。
【００１３】
固体撮像装置１００は、光電変換部１０２の信号を読み出すために半導体層１０１の第１面１２０に形成された複数のトランジスタＴｒを更に含む。トランジスタＴｒは、例えばポリシリコンで構成されるゲート電極１０４を含む。図１Ａ、図３では、トランジスタＴｒを構成するソース、ドレイン、ゲート酸化膜などは省略されている。固体撮像装置１００がＭＯＳ型イメージセンサとして構成される場合において、複数のトランジスタＴｒは、例えば、光電変換部１０２に蓄積された電荷を不図示のフローティングディフュージョンに転送するための転送トランジスタを含みうる。
【００１４】
配線構造ＷＳは、積層配線部１０９と、層間絶縁膜１０５とを含む。積層配線部１０９は、例えば、反射面１４０を有する反射部１１３を含む第１配線層と、第２配線層１１０と、第３配線層１１１と、第４配線層１１２とを含みうる。層間絶縁膜１０５は、例えば、シリコン酸化物膜で形成されうる。層間絶縁膜１０５は、反射面１４０と第１面１２０との間の部分を含む。反射面１４０は、カラーフィルタ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを透過して光電変換部１０２に入射し光電変換部１０２を透過し更に第１面１２０を通過した光を光電変換部１０２に向けて反射する。積層配線部１０９を構成する反射部(第１配線層）１１３、第２配線層１１０、第３配線層１１１および第４配線層１１２は、例えば、アルミニウム、銅およびタングステンのいずれか１つを主成分として構成されうる。
【００１５】
積層配線部１０９を構成する配線層の一部を反射部１１３として利用することにより、配線部を形成するための付加的な層が不要となる。また、積層配線部１０９を構成する複数の配線層のうち半導体層１０１の第１面１２０に最も近い第１配線層によって反射部１１３を形成することにより、反射面１４０と光電変換部１０２との距離が短くなり、迷光を低減することができる。その結果、感度が向上し、混色が低減される。
【００１６】
固体撮像装置１００は、第１面１２０における光の反射を低減するように第１面１２０に接触して配置された反射防止層１１４を備えている。反射防止層１１４は、例えば、複数の誘電体膜で形成されうる。反射防止層１１４を備えることにより、反射部１１３によって光電変換部１０２に向けて反射された光が第１面１２０で再び反射されることが抑制される。これにより、反射防止層１１４がない場合に比べて、より多くの光を反射部１１３により光電変換部１０２に戻すことができる。
【００１７】
図１Ｂには反射防止層１１４の構成例が示されている。反射防止層１１４を構成する複数の誘電体膜は、第１面１２０に接触して配置された第１の誘電体膜１１４１と、第１の誘電体膜１１４１とは屈折率の異なる第２の誘電体膜１１４２を含みうる。ここでは、第１の誘電体膜１１４１と第２の誘電体膜１１４２とが接触しているが、第１の誘電体膜１１４１と第２の誘電体膜１１４２との間に他の誘電体膜を配置してもよい。第１の誘電体膜１１４１および第２の誘電体膜１１４２は半導体層１０１より低い屈折率を有しうる。第２の誘電体膜１１４２は第１の誘電体膜１１４１よりも高い屈折率を有しうる。また、第２の誘電体膜１１４２は層間絶縁膜１０５よりも高い屈折率を有しうる。第１の誘電体膜１１４２は層間絶縁膜１０５と等しい屈折率を有しうる。第１の誘電体膜１１４２と層間絶縁膜１０５とで屈折率が等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００１８】
第１の誘電体膜１１４１および第２の誘電体膜１１４２の少なくとも一方、好ましくは両方が、層間絶縁膜１０５よりも薄くされうる。第１の誘電体膜１１４１の厚みと第２の誘電体膜１１４２の厚みの和以上である反射防止層１１４の厚みは層間絶縁膜１０５よりも薄くされうる。なお、ここでいう層間絶縁膜１０５の厚みは、層間絶縁膜１０５のうち、第２面１２０と反射面１４０との間に位置する部分の厚みを指している。第１の誘電体膜１１４１と第２の誘電体膜１１４２は互いに厚みが等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２の誘電体膜１１４２と第１の誘電体膜１１４１との厚みが異なる場合、反射防止機能の性能は主に厚い方の誘電体膜の屈折率に依存しうる。第２の誘電体膜１１４２を第１の誘電体膜１１４１よりも厚くし、第２の誘電体膜１１４２が第１の誘電体膜１１４１よりも高い屈折率を有することで、反射防止の効果が向上する。
【００１９】
以下、具体的な例を提供するために、半導体層１０１の厚さが３μｍであるものとして、半導体層１０１による光の吸収、ならびに、反射部（第１配線層）１１３および反射防止層１１４の効果を説明する。第２面１２１に入射した光が第２面１２１と第１面１２０との間の半導体領域において吸収される割合（第２面１２１に入射した光に対する割合）は、光の波長によって異なる。光が第２面１２１に対して垂直に入射する場合を考える。この場合、第２面１２１を通過して第１面１２０に到達するまでの間に、青色のカラーフィルタ１０７ａを透過した波長４５０ｎｍの光はその殆どが吸収される。一方、緑色のカラーフィルタ１０７ｂを透過した波長５５０ｎｍの光はその約８７％が吸収され、赤色のカラーフィルタ１０７ｃを透過した波長６２０ｎｍの光はその約７０％が吸収される。このとき、図３に模式的に示すように、吸収されなかった光１１６は、反射部１１３によって第１面１２０に向けて反射される。反射防止層１１４は、例えば、第１面１２０の上に第１の誘電体膜１１４１として１０ｎｍ厚のシリコン酸化物膜と第２の誘電体膜１１４２として５０ｎｍ厚のシリコン窒化物膜とを順に配置した構成を有しうる。図４には、第１面１２０に反射防止層１１４を設けた場合（実線）と、反射防止層１１４を設けない場合（破線）とにおける第１面１２０の反射率の波長依存性が例示されている。図４において、横軸は光の波長、縦軸は第１面１２０の反射率である。
反射防止層１１４がない場合、反射部１１３の反射面１４０で反射された光は、第１面１２０に到達すると、第１面１２０で反射され、更に反射面１４０で反射される。これが繰り返されることによって反射面１４０と第１面１２０との間で多重反射が起こる。ここで、光の波長をλ、層間絶縁膜１０５の上面１３０と反射面１４０との距離（媒質の厚さ）をｄ、上面１３０と反射面１４０との間の媒質である層間絶縁膜１０５の屈折率をｎとする。また、第１面１２０における反射率をＲ１、反射面１４０を含み第１面１２０に平行な面の反射率をＲ２、第１面１２０および反射面１４０を含む反射構造部ＲＳの反射率をＲとする。反射面１４０と第１面１２０との間で光の多重反射が起こるため、反射率Ｒは、λ、ｄ、ｎ、Ｒ１、Ｒ２に依存する。反射率Ｒは、式（１）によって表すことができる。
【００２０】
【数１】
0005956866.tif 000002
【００２１】
・・・式（１）
図５には、反射構造部ＲＳの反射率Ｒが例示されている。横軸は媒質の厚さｄ、縦軸は反射率Ｒである。また、実線は、反射防止層１１４を有する場合の反射率Ｒであり、破線は、反射防止層１１４を有しない場合の反射率Ｒである。この例では、反射率Ｒ２を９０％、光の波長λを５５０ｎｍとしている。図５より、第１面１２０に反射防止層１１４を設けない場合に比べ、反射防止層１１４を設けた場合の方が、媒質の厚さｄの変化による反射率Ｒの変化が小さいことが分かる。したがって、反射防止層１１４を設けることにより、反射構造部ＲＳによって光電変換部１０２に戻される光の量の変化を低減することができる。これにより、媒質の厚さｄの不均一性、即ち、第１面１２０と反射部１１３との距離の不均一性による感度のばらつきを低減することができる。
きる。
【００２２】
図５に示す例では反射率Ｒ２が９０％であるが、反射率Ｒ２の値は、反射構造部ＲＳの反射率Ｒがゼロより大きくなる値であればよい。ここで、反射率Ｒがゼロであると、光電変換部１０２へ戻る光がなくなり、感度を向上させることができない。
【００２３】
以下、反射率Ｒと反射率Ｒ２との関係について説明する。図６には、反射率Ｒと反射率Ｒ２との関係が例示されている。ここでは、光の波長λは５５０ｎｍ、層間絶縁膜１０５の屈折率ｎは１．４６とされている。また、第１面１２０の反射率Ｒ１は、反射防止層１１４を有しない場合におけるλ＝５５０ｎｍでの反射率である２２％とされている（図４参照）。
【００２４】
式（１）より、媒質の厚さｄがλ／４ｎ（＝９４．２ｎｍ）の偶数倍であるときに反射構造部ＲＳの反射率Ｒは最小値となり、厚さｄがλ／４ｎの奇数倍であるときに反射率Ｒは最大値となる。図６には、厚さｄがλ／４ｎの偶数倍である５６５ｎｍであるときの反射率Ｒが実線で示され、厚さｄがλ／４ｎの奇数倍である４７１ｎｍであるときの反射率Ｒを破線で示されている。図６に示すように、媒質の厚さｄが５６５ｎｍであるときは、反射構造部ＲＳの反射率Ｒがゼロになる反射率Ｒ２の値が存在する。これは、第１面１２０で反射された光と反射部１１３で反射された光とが打ち消しあっていることを意味する。反射率Ｒ１は、反射防止層１１４の構成によって様々な値をとりうる。
【００２５】
図６および式（１）から、反射率Ｒ１と反射率Ｒ２とがＲ２＞Ｒ１を満たす場合には、反射率Ｒ＞０とすることができるといえる。これは、波長λおよび層間絶縁膜１０５の屈折率ｎには依存しない。つまり、反射率Ｒ２が反射率Ｒ１の最大値より大きければ、Ｒ＞０となって感度が向上する。ここで、反射率Ｒ１が最大値をとるのは、第１面１２０に反射防止層１１４を設けない場合である。図４の破線は、第１面１２０に反射防止層１１４を設けない場合の反射率を示している。図４より、短波長（青色）における反射率が高いことが分かる。また、青色のカラーフィルタ１０７ａを透過した青色域の光は、第１面１２０までは殆ど届かず、光電変換部１０２で光電変換されるので、緑色のカラーフィルタ１０７ｂおよび赤色のカラーフィルタ１０７ｃを透過した光を考慮すれば十分である。そこで、考慮すべき波長λは４８０ｎｍ程度以上と考えてよい。λ＝４８０ｎｍであるとき、第１面１２０に反射防止層１１４を設けない場合の反射率Ｒ１は２５％である（図４参照）。
【００２６】
反射部１１３の反射面１４０を含み第１面１２０に平行な面の反射率Ｒ２は、層間絶縁膜１０５の材料、反射部１１３の材料、画素領域ＰＲの面積に対する反射面１４０の面積の比率に依存する。ここで、反射面１４０の反射率（当該反射率は、反射部１１３の材料と層間絶縁膜１０５の材料とで決まる。）をＲ０とし、第１面１２０と平行な面における、１つの画素領域ＰＲの面積に対する１つの画素領域ＰＲにおける反射面１４０の面積の比率をＳとすると、反射率Ｒ２＝Ｒ０・Ｓがなりたつ。
【００２７】
したがって、式（２）を満たせば、反射構造部ＲＳの反射率Ｒをゼロより大きくすることができる。
【００２８】
Ｒ２＝Ｒ０・Ｓ＞０．２５  ・・・式（２）
反射部１１３をアルミニウムで形成し、層間絶縁膜１０５をシリコン酸化物で形成する場合、反射部１１３と層間絶縁膜１０５との界面、即ち反射面１４０における反射率Ｒ０は約９０％である。この場合、第１面１２０に対して平行な面における、１つの画素領域ＰＲの面積に対する１つの画素領域ＰＲにおける反射面１４０の面積の比率を２７．８％以上とすれば、（式２）を満たすことができる。その結果、反射構造部ＲＳの反射率Ｒがゼロより大きくなり、感度を向上させることができる。
【００２９】
以上のように、第１面１２０に反射防止層１１４を設けることにより、第１面１２０と反射面１４０との間での多重反射を低減して感度を向上させることができる。また、多重反射の低減により感度の不均一性を低減することができる。
【００３０】
上記の例では、半導体層１０１の厚さが３μｍであったが、半導体層１０１の厚さは、例えば２μｍ以上でありうる。反射部１１３の反射面１４０の形状は、それに対応する光電変換部１０２に光が集光されるように凹面形状にされうる。上記の例では、反射部１１３は、第１面１２０に最も近い第１配線層に設けられているが、反射部は、他の配線層に設けられてもよい。また、反射部は、配線を目的とする層以外の層に設けられてもよい。この場合、反射部を形成する材料を自由に選ぶことができるため、反射率を向上させるために有利である。反射部を形成する材料の主成分として、アルミニウム、銅およびタングステン以外の材料を用いてもよい。また、反射部を複数の誘電体膜で形成してもよい。また、反射部を真空または気体が充填された空間で形成してもよい。また、マイクロレンズの焦点位置を第１面１２０と反射部１１３との間にすることにより、反射部１１３によって反射された光の広がりを抑制することができる。これにより、反射部１１３によって反射された光が光電変換部１０２に戻される割合を高くすることができ、感度を向上させることができる。また、第２面１２１にも反射防止層を設けてもよく、これにより半導体層１０１に入射する光の量を増加させることができる。
【００３１】
図１Ｂを参照しながら他の細部について説明する。第２の誘電体膜１１４２はゲート電極１０４と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分を有しうる。また、第１の誘電体膜１１４１はゲート電極１０４と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分を有しうる。各誘電体膜のゲート電極１０４と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分はゲート電極１０４の表面での光の反射を低減しうる。各誘電体膜のゲート電極１０４と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分と、各誘電体膜の光電変換部１０２を覆う部分とで、厚みが異なっていてもよい。また、第１の誘電体膜１１４１はゲート電極１０４と半導体層１０１との間に位置する部分を有していてもよい。この部分がゲート絶縁膜として機能しうる。第１の誘電体膜１１４１を、ゲート電極１０４と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分と、ゲート電極１０４と半導体層１０１との間に位置する部分と、を有するように、ゲート電極１０４の形成の前後に形成することができる。
【００３２】
図１Ｂには素子分離部１０３を構成する絶縁体１０３１が例示されている。ここでは、絶縁体１０３１は第１面１２０から突出している。典型的な素子分離部１０３に設けられる絶縁体１０３１はシリコン酸化物である。第２の誘電体膜１１４２は絶縁体１０３１と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分を有しうる。また、第１の誘電体膜１１４１は絶縁体１０３１と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分を有しうる。各誘電体膜の絶縁体１０３１と層間絶縁膜１０５との間に位置する部分は半導体層１０１の第１面１２０での光の反射を低減しうる。とりわけ、素子分離部１０３の絶縁体１０３１が第１面１２０から突出している場合には、反射面１４０と第１面１２０との間の光の干渉成分を絶縁体１０３１の近傍で低減することで、感度のむらを低減することができる。絶縁体１０３１が複数の画素領域に渡って周期的な凹凸構造を成すことで、感度のむらがより低減される。
【００３３】
図７を参照しながら本発明の第２実施形態の固体撮像装置２００について説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、第１面１２０に接触して配置された反射防止層２１４は、複数のカラーフィルタ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃにそれぞれ対応する複数の部分を有し、各部分は、対応するカラーフィルタの色に応じた厚さを有する。これにより、各色の画素の感度を向上させることができる。
【００３４】
第１カラーフィルタ１０７ａ、第２カラーフィルタ１０７ｂ、第３カラーフィルタ１０７ｃがそれぞれ最大透過率を示す波長をλ１、λ２、λ３とし、シリコン窒化物の屈折率をｍとする。反射防止層２１４は、第１カラーフィルタ１０７ａが設けられた画素に設けられた第１部分と、第２カラーフィルタ１０７ｂが設けられた画素に設けられた第２部分と、第３カラーフィルタ１０７ｃが設けられた画素に設けられた第３部分とを含む。第１部分は、第１面１２０の上に形成された厚さ１０ｎｍのシリコン酸化物膜と、その上に形成された厚さλ１／４ｍのシリコン窒化物膜とで構成されうる。第２部分は、第１面１２０の上に形成された厚さ１０ｎｍのシリコン酸化物膜と、その上に形成された厚さλ２／４ｍのシリコン窒化物膜とで構成されうる。第３部分は、第１面１２０の上に形成された厚さ１０ｎｍのシリコン酸化物膜と、その上に形成された厚さλ３／４ｍのシリコン窒化物膜とで構成されうる。
【００３５】
例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素のカラーフィルタの最大透過率の波長λ１、λ２、λ３をそれぞれ、６１０ｎｍ、５３０ｎｍ、４５０ｎｍとし、またシリコン窒化物の屈折率ｍを２．０とする。このとき、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素の反射防止層２１４（第１部分、第２部分、第３部分）の好ましい厚さは、それぞれ、７６ｎｍ、６６ｎｍ、５６ｎｍである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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