(57)【要約】【課題】撮像装置において、複数の光束を分離するために有利な技術を提供する。【解決手段】撮像装置の複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、前記複数の副導波路は分離部によって相互に分離されている。【選択図】図１
2018029170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する撮像装置であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、
前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、
前記複数の副導波路は、導電部材を含む分離部によって相互に分離されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記分離部は、前記導電部材と前記主導波路との間に配置されたカバー部を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記カバー部は、前記光導波路を構成する材料とは異なる材料の絶縁体で構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記カバー部は、前記半導体基板から離れるに従って細くなったテーパ形状部を有する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記少なくとも一部の画素は、前記複数の光電変換部から転送される電荷をそれぞれ保持する複数の電荷保持部を更に含み、前記複数の電荷保持部を覆うように金属膜が配置され、前記導電部材が前記金属膜と同一の材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
複数の画素を有する撮像装置であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、
前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記複数の光電変換部との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、
前記複数の副導波路は、分離部によって相互に分離され、
前記分離部の下面と前記半導体基板との距離は、前記光導波路の下面と前記半導体基板との距離より小さい、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記分離部の上部は、前記半導体基板から離れるに従って細くなったテーパ形状を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記光導波路の下面と前記半導体基板との間に絶縁膜が配置され、
前記分離部の下部は、前記絶縁膜に埋まっている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記分離部の下面と前記半導体基板との距離は、前記光導波路の下面と前記半導体基板との距離より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素を有する撮像装置であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、
前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、
前記複数の副導波路は、分離部によって相互に分離され、前記分離部は、第１部分と、前記第１部分を覆うように前記第１部分と前記主導波路との間に配置された第２部分とを含む、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記光導波路は、配線構造の中に配置され、
前記配線構造は、第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜と前記半導体基板との間に配置された第２絶縁膜とを含み、
前記第１部分は、前記第２絶縁膜と同一材料で構成された部分を含み、
前記第２部分は、前記第１絶縁膜と同一材料で構成された部分を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
複数の画素を有する撮像装置であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路と、光学的な分離部とを有し、
前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光は、前記分離部によって相互に分離され、
前記分離部は、前記光導波路の下面を含む平面と前記半導体基板との間に配置された部分を含む、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
前記光導波路は、第１絶縁体と、前記第１絶縁体と前記半導体基板との間に配置された第２絶縁体とを含み、前記部分は、前記第２絶縁体の下面を含む平面と前記半導体基板との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記分離部は、空隙を含む、
ことを特徴とする請求項６、７、１２又は１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の画素で構成される画素アレイの中心から離れた位置に配置された画素の前記分離部は、前記画素の中心から前記画素アレイの中心に近づく方向にシフトして配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記複数の画素のそれぞれが前記複数の光電変換部を相互に電気的に分離する領域を含み、
前記複数の画素で構成される画素アレイの中心から離れた位置に配置された画素の前記領域は、前記画素の中心から前記画素アレイの中心に近づく方向にシフトして配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
複数の画素を有する撮像装置の製造方法であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、前記複数の副導波路は、導電部材を含む分離部によって相互に分離され、
前記製造方法は、
前記半導体基板の上に導電材料膜を形成する工程と、
前記導電材料膜をパターニングすることによって前記導電部材を形成する工程と、
前記分離部の上に配線構造を形成する工程と、
前記配線構造の中に前記光導波路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
複数の画素を有する撮像装置の製造方法であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、
前記製造方法は、
前記半導体基板の上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜の上に第１マスクを形成する工程と、
前記第１絶縁膜および前記第１マスクの上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上に第２マスクを形成する工程と、
前記第２絶縁膜および前記第１絶縁膜をエッチングすることによって前記光導波路のための開口を形成する工程と、
前記開口に絶縁体を充填することによって前記光導波路を形成する工程と、を含み、
前記開口を形成する工程では、前記第２マスクをエッチングマスクとして前記第１マスクが露出するように前記第２絶縁膜をエッチングすることによって前記主導波路のための開口を形成し、その後、前記第２マスクおよび前記第１マスクをエッチングマスクとして前記第１絶縁膜をエッチングすることによって前記複数の副導波路のための複数の開口を形成する、
ことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
複数の画素を有する撮像装置の製造方法であって、
前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路と、光学的な分離部とを有し、前記光導波路は、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光は、前記分離部によって相互に分離され、前記分離部は、前記光導波路の下面を含む平面と前記半導体基板との間に配置された部分を含み、
前記製造方法は、
前記複数の光電変換部が形成された前記半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上に、前記分離部を形成するための開口を有するエッチングストップ膜を形成する工程と、
前記エッチングストップ膜の上に、層間絶縁膜および配線パターンを含む配線構造を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記光導波路のための第１開口を形成するとともに前記開口を通して前記絶縁膜をエッチングして前記分離部のための開口を形成する工程と、
を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記撮像装置から出力される信号を用いて、位相差検出のための処理を行うことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびその製造方法、ならびにカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を割りあてて、撮像レンズの瞳における互いに異なる複数の領域をそれぞれ通過した複数の光束を複数の光電変換部で個別に受光する固体撮像装置がある。このような固体撮像装置の出力を処理することによって複数の光束の間の位相差を検出し、この位相差から焦点検出（デフォーカス量の検出）を行うことができる。
【０００３】
上記のような焦点検出機能を有する固体撮像装置において焦点検出精度を高めるには、撮像レンズの瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束を相互に分離して複数の光電変換部で検出する必要がある。このために、１つのマイクロレンズに対して割り当てられた複数の光電変換部の間の距離を大きくすると、画素密度が低下し、解像度が下がってしまう。したがって、１つのマイクロレンズに対して割り当てられた複数の光電変換部の間の距離を可能な限り小さくしつつ、複数の光束を相互に分離することが望まれる。しかしながら、そのためには高度なプロセス技術が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４４１０８０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、撮像装置において、複数の光束を分離する上で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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、複数の画素を有する撮像装置に係り、前記複数の画素の少なくとも一部の画素は、半導体基板に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対して設けられた光導波路とを有し、前記光導波路は、前記複数の光電変換部に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路と、前記主導波路と前記半導体基板との間に配置され、前記複数の光電変換部にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路とを含み、前記複数の副導波路は分離部によって相互に分離されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像装置において、複数の光束を分離する上で有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な平面図および模式的な断面図。
【図２】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の１つの画素を説明する模式的な断面図。
【図３】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図７】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な平面図および模式的な断面図。
【図９】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１１】本発明の第４実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な平面図および模式的な断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態の固体撮像装置の１つの画素を説明する模式的な断面図。
【図１３】本発明の第４実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１４】本発明の第４実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１５】本発明の第４実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１６】本発明の第５実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１７】本発明の第５実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１８】本発明の第５実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図１９】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な平面図および模式的な断面図。
【図２０】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の１つの画素を説明する模式的な断面図。
【図２１】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２２】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２３】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２４】本発明の第６実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２５】本発明の第７実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な断面図。
【図２６】本発明の第７実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２７】本発明の第７実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２８】本発明の第７実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図２９】本発明の第８実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図３０】本発明の第８実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図３１】本発明の第８実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図。
【図３２】本発明の第８実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な断面図。
【図３３】本発明の第９実施形態の固体撮像装置の１つの画素の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の撮像装置およびその製造方法を例示的な実施形態を通して説明する。撮像装置は、固体撮像装置を含みうる。
【００１０】
まず、図１〜図５を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の固体撮像装置１００の一部である１つの画素ＰＩＸの模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、焦点検出機能を有する固体撮像装置であり、二次元的に配置された複数の画素を有し、該複数の画素の全部または一部（即ち、該複数の画素の少なくとも一部）が図１（ａ）、（ｂ）に示されたような焦点検出機能を有する画素ＰＩＸである。焦点検出機能を有しない各画素は、典型的には、単一の光電変換部を有する。
【００１１】
画素ＰＩＸは、半導体基板ＳＳに配置された複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２と、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に対して設けられた光導波路ＷＧとを有する。光導波路ＷＧは、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に入射する光が通るように絶縁膜で囲まれた主導波路ＭＷＧを含む。また、光導波路ＷＧは、主導波路ＭＷＧと半導体基板ＳＳとの間に配置され、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２にそれぞれ入射する光が個別に通る複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を含む。画素ＰＩＸは、光学的な分離部２２１を有し、分離部２２１によって複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２が相互に分離される。この例では、１つの画素ＰＩＸにおける光電変換部の個数が２個であり、それに対応して副導波路の個数が２個であるが、１つの画素ＰＩＸにおける光電変換部の個数および副導波路の個数は、２個以外（例えば、４個）でもよい。分離部２２１は、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を相互に分離する機能を有する部分を含む。
【００１２】
不図示の撮像レンズの瞳における第１領域を通過した光束は、主導波路ＭＷＧおよび第１副導波路ＳＷＧ１を通過して第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する。また、該瞳の第１領域とは異なる第２領域を通過した光束は、主導波路ＭＷＧおよび第２副導波路ＳＷＧ２を通過して第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する。複数の画素ＰＩＸの第１光電変換部ＰＥＣ１で光電変換によって検出された信号と複数の画素ＰＩＸの第２光電変換部ＰＥＣ２で光電変換によって検出された信号とに基づいて２つの光束間の位相差が検出され、これによって焦点（デフォーカス量）が検出される。
【００１３】
分離部２２１は、導電性を有する導電部材２２１１を含む。導電部材２２１１は、金属材料を含有しうる。分離部２２１が導電部材２２１１を含むことによって、撮像レンズの瞳の互いに異なる領域をそれぞれ通過した複数の光束の分離性を高めること、および／または、製造を容易（例えば、プロセスの単純化）にすることができる。
【００１４】
半導体基板ＳＳは、例えば、シリコン基板で構成されうる。半導体基板ＳＳは、例えば、第１導電型の第１半導体領域２０１と、第１半導体領域２０１の上に配置された第２導電型の第２半導体領域２０２と、第２半導体領域２０２の上に配置された第１導電型の電荷蓄積領域（第３半導体領域）２０５ａ、２０５ｂとを含みうる。半導体基板ＳＳは、更に、電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂの上に第２導電型の第４半導体領域２０６を含みうる。第１光電変換部ＰＥＣ１は、第２半導体領域２０２、電荷蓄積領域２０５ａおよび第４半導体領域２０６によって構成されうる。第２光電変換部ＰＥＣ２は、第２半導体領域２０２、電荷蓄積領域２０５ｂおよび第４半導体領域２０６によって構成されうる。第１導電型と第２導電型とは互いに異なる導電型であり、一例において、第１導電型はｎ型、第２導電型はｐ型であり、他の例において、第１導電型はｐ型、第２導電型はｎ型である。
【００１５】
複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂは、電気的な分離部２０４としての第２導電型の第５半導体領域によって電気的に分離される。隣接する画素ＰＩＸのそれぞれの電荷蓄積部は、電気的な分離部２０３によって電気的に分離される。
【００１６】
図示されていないが、半導体基板ＳＳには、更に、電荷電圧変換部（フローティングディフュージョン）、および、電荷蓄積部の電荷を電荷電圧変換部に転送する転送トランジスタ等のトランジスタが配置されうる。電気的な分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００１７】
半導体基板ＳＳは、互いに反対側の第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有する。光導波路ＷＧは、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１の側に配置される。光導波路ＷＧと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間には、絶縁膜２１１が配置されうる。絶縁膜２１１は、１又は複数の絶縁層で構成されうる。絶縁膜２１１は、反射防止膜として機能しうる。
【００１８】
半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１の側には、配線構造ＷＳが配置されている。配線構造ＷＳの上には、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が配置されうる。配線構造ＷＳは、例えば、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９、エッチング停止膜（絶縁膜）２４２、拡散防止膜（絶縁膜）２４５、２４８、配線パターン２４４、２４７、コンタクトプラグ、ヴィアプラグ等を含みうる。配線パターン２４４は、エッチング停止膜２４２を貫通するように配置されうる。拡散防止膜２４５は、配線パターン２４４の上面を覆うように配置されうる。拡散防止膜２４８は、配線パターン２４７の上面を覆うように配置されうる。配線パターン２４４、２４７は、例えば、銅を主成分として含みうる。あるいは、配線パターン２４４、２４７は、アルミニウムまたはタングステンを主成分として含みうる。層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９は、例えば、酸化シリコン膜および酸化炭化シリコン膜の少なくとも１つを含みうる。エッチング停止膜２４２および拡散防止膜２４５、２４８は、例えば、炭化シリコン膜、酸化炭化シリコン膜、炭化窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜および窒化シリコン膜の少なくとも１つを含みうる。光導波路ＷＧは、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９、エッチング停止膜２４２、拡散防止膜２４５、２４８等の絶縁膜によって囲まれている。
【００１９】
導波路ＷＧは、配線構造ＷＳに開口を形成し、該開口に絶縁体を充填することによって形成されうる。該絶縁体の屈折率は、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９の屈折率より高い。導波路ＷＧを構成する絶縁体は、例えば、窒化シリコンでありうる。
【００２０】
光学的な分離部２２１は、前述のように、導電部材２２１１を含みうる。分離部２２１は、絶縁膜２１１と主導波路ＭＷＧとの間に配置されうる。また、分離部２２１は、導電部材２２１１を覆うように導電部材２２１１と主導波路ＭＷＧとの間に配置されたカバー部２２１２を含みうる。カバー部２２１２は、導波路ＷＧの屈折率より低い材料で構成されうる。主導波路ＭＷＧの屈折率と副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２の屈折率とが異なる場合には、カバー部２２１２は、導波路ＷＧのうち主導波路ＭＷＧおよび副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２の少なくとも一方、好ましくは両方の屈折率より低い材料で構成されうる。一例において、導波路ＷＧは窒化シリコンで構成され、カバー部２２１２は酸化シリコンで構成されうる。カバー部２２１２は、導電部材２２１１の上面のみを覆うように配置されてもよいし、導電部材２２１１の上面および側面を覆うように配置されてもよいし、導電部材２２１１の側面の少なくとも一部を覆わないように配置されてもよい。導電部材２２１１の側面は、副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２に沿っている。あるいは、別の観点において、導電部材２２１１の側面は、副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２に対して直接に、または、他の層（例えば、カバー部２２１２）を介して面している。
【００２１】
カバー部２２１２は、絶縁膜２１１を覆うように配置された絶縁膜２２１３と同一材料で構成されうる。絶縁膜２２１３は、絶縁膜２１１と配線構造ＷＳ（層間絶縁膜２４１）との間に延在してもよい。絶縁膜２２１３は、絶縁膜２１１とともに反射防止膜を構成しうる。カバー部２２１２および絶縁膜２２１３は、エッチング停止膜として機能する絶縁膜２２２によって覆われうる。絶縁膜２２２は、例えば、窒化シリコンで構成されうる。
【００２２】
図２（ａ）には、撮像レンズの瞳の互いに異なる複数の領域を通過して固体撮像装置１００の１つの画素の複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に入射する光束１１１、１１２が模式的に示されている。撮像レンズの瞳の第１領域を通過した第１光束１１１は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第１副導波路ＳＷＧ１に進み、更に第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する。撮像レンズの瞳の第２領域を通過した第２光束１１２は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第２副導波路ＳＷＧ２に進み、更に第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する。第１副導波路ＳＷＧ１と第２副導波路ＳＷＧ２とは、分離部２２１によって光学的に分離されている。そのため、第１光束１１１のほぼ全てが第１光電変換部ＰＥＣ１に入射し、第２光束１１２のほぼ全てが第２光電電管部ＰＥＣ２に入射するように、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性が向上する。分離部２２１の上面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離は、第１光束１１１および第２光束１１２を集光するマイクロレンズ２３１の焦点Ｆと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離より小さいことが望ましい。
【００２３】
分離部２２１の導電部材２２１１は、タングステンまたはアルミニウム等の金属、または、ＴｉＮ等の金属化合物で構成されうる。カバー部２２１２は、例えば、反射防止膜として、または、分離部２２１に入射する光を散乱させる散乱体として機能しうる。カバー部２２１２が反射防止膜として機能するようにカバー部２２１２が構成された場合、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性がより向上しうる。カバー部２２１２が散乱体として機能するようにカバー部２２１２が構成された場合、カバー部２２１２に入射した光は、導電部材２２１１で反射される前に第１光電変換部ＰＥＣ１および第２光電変換部ＰＥＣ２のいずれかに振り分けられうる。したがって、画素ＰＩＸの感度が向上しうる。ここで、下地の上の反射防止膜は、該反射防止膜が存在しない場合の該下地の反射率よりも、該下地および該反射防止膜によって構成される構造体の反射率を小さくする膜である。
【００２４】
カバー部２２１２の上部は、図２（ｂ）に例示されるように、半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）から離れるに従って細くなったテーパ形状部を有することが好ましい。テーパ形状部を設けることによって、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性を向上させつつ画素ＰＩＸの感度を向上させることができる。例えば、カバー部２２１２の上面の幅Ｗ２は、導電部材２２１１の上面の幅Ｗ１より小さくされうる。
【００２５】
分離部２２１の下部は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との間の絶縁膜（例えば、絶縁膜２２１３）に埋まっていることが好ましい。換言すると、分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離より小さいことが望ましい。あるいは、分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳの第２面Ｓ２との距離は、光導波路ＷＧの下面と第２面Ｓ２との距離より小さいことが望ましい。これは、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性を向上させるために有利である。分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、絶縁膜２１１の上面を含む平面と下面を含む平面との間に位置してもよい。あるいは、分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１を含む平面と第２面Ｓ２を含む平面との間に位置してもよい。光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳは、副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２の下面であり、後述のエッチング停止膜として機能する絶縁膜２２２が存在する場合には、絶縁膜２２２の上面と一致しうる。また、第１実施形態のように分離部２２１が導電部材２２１１を含む構成において、分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、導電部材２２１１の下面として定義されうる。
【００２６】
以下、図３〜５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の製造方法を例示的に説明する。工程１１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに第２半導体領域２０２および分離部２０３、２０４が形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００２７】
次いで、工程１２０では、まず半導体基板ＳＳの上に、開口を有するフォトレジストパターンが形成され、該開口を通して第１半導体領域２０２にイオン（不純物）が注入された後に熱処理が行われ、第１導電型の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂが形成されうる。工程１２０では、次いで、トランジスタのゲート絶縁膜およびゲート電極（不図示）が形成され、トランジスタのソースおよびドレインの拡散層（不図示）が半導体基板ＳＳに形成されうる。工程１２０では、次いで、半導体基板ＳＳに第２導電型の第４半導体領域２０６が形成され、更に半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１が形成される。
【００２８】
次いで、工程１３０では、絶縁膜２１１の上に導電材料膜が形成され、該導電膜の上に酸化シリコン膜等の絶縁膜が形成され、それらをパターニングすることによって導電部材２２１１および絶縁膜２２１２ａ（カバー部の一部）の積層構造が形成されうる。ここで、導電材料膜は、タングステンまたはアルミニウム等の金属膜、または、ＴｉＮ等の金属化合物膜でありうる。工程１４０では、導電部材２２１１および絶縁膜２２１２ａを覆うように、酸化シリコン膜等の絶縁膜（カバー部２２１２の他の一部、絶縁膜２２１３）が形成される。これにより、導電部材２２１１およびカバー部２２１２を含む分離部２２１が形成される。ここで、工程１４０における絶縁膜の形成をＨＤＰ−ＣＶＤ（高密度プラズマ化学気相成長法）により行うと、図２（ｂ）に例示されるようなテーパ形状部を有するカバー部２２１２を形成することができる。
【００２９】
次いで、工程１５０では、絶縁膜２２２および配線構造ＷＳが形成されうる。具体的には、工程１５０では、まず、導波路ＷＧの形成のために配線構造ＷＳをエッチングする際にエッチング停止膜として使用される絶縁膜２２２が形成されうる。絶縁膜２２２は、少なくとも導波路ＷＧが形成される領域に配置され、典型的には、導波路ＷＧの下面より広い領域を有するように配置されうる。絶縁膜２２２は、例えば、窒化シリコンで構成されうる。工程１５０では、次いで、層間絶縁膜２４１、エッチング停止膜（絶縁膜）２４２、層間絶縁膜２４３および配線パターン２４４が形成されうる。ここで、層間絶縁膜２４１の形成後に層間絶縁膜２４１にコンタクトホールが形成され、該コントタクトホールに導電材料を充填することによってコンタクトプラグが形成されうる。また、層間絶縁膜２４３の形成後に、ダマシンプロセスによって配線パターン２４４が形成されうる。この際に、層間絶縁膜２４３にエッチングによって溝が形成され、このエッチングの停止を制御するためにエッチング停止膜２４２が使用されうる。エッチング停止膜２４２を使用してエッチングが停止された後、層間絶縁膜２４１に埋め込まれたコンタクトプラグが露出するように、更にエッチングが行われうる。そして、溝に配線パターンを形成するための導電材料が充填されるように導電材料が堆積され、不要な導電材料がＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等によって除去されることによって配線パターン２４４が形成されうる。
【００３０】
工程１５０では、次いで、層間絶縁膜２４３および配線パターン２４４を覆うように拡散防止膜２４５が形成されうる。工程１５０では、次いで、層間絶縁膜２４６、配線パターン２４７、拡散防止膜２４８および層間絶縁膜２４９が形成されうる。ここで、層間絶縁膜２４６の形成後に、デュアルダマシンプロセスによって配線パターン２４７が形成されうる。次いで、層間絶縁膜２４６および配線パターン２４７を覆うように拡散防止膜２４８が形成され、その後、拡散防止膜２４８を覆うように層間絶縁膜２４９が形成されうる。
【００３１】
次いで、工程１６０では、配線構造ＷＳの中に光導波路ＷＧが形成される。具体的には、工程１６０では、まず、光導波路ＷＧを形成するための開口がフォトリソグラフィーによって配線構造ＷＳに形成されうる。この際に、絶縁膜２２２がエッチング停止膜として使用されうる。工程１６０では、次いで、開口に窒化シリコン等の絶縁体が充填され、これにより光導波路ＷＧが形成される。ここで、開口への絶縁体の充填の後に必要に応じてＣＭＰ等の平坦化が実施されうる。次いで、工程１７０では、インナーレンズ（不図示）、パッシベーション膜、平坦化膜等が形成され、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が形成される。
【００３２】
以上の例では、配線構造ＷＳが２層の配線パターンを有するが、配線パターンの層数は任意に定められうる。また、配線構造ＷＳの形成中に光導波路ＷＳの一部が形成されてもよい。
【００３３】
以下、図６、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１００の製造方法を例示的に説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態は、光学的な分離部２２１の導電部材２２１１がゲート電極材料（例えば、ポリシリコン）によってゲート電極と同時に形成される点で第１実施形態と異なる。ここで、ゲート電極材料は、ゲート電極を形成する材料と同じ材料を意味する。
【００３４】
工程２１０では、第２半導体領域２０２および分離部２０３、２０４が形成された半導体基板ＳＳの上に、開口を有するフォトレジストパターンが形成され、該開口を通して第１半導体領域２０２にイオンを注入した後に熱処理が行われうる。これにより、第１導電型の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂが形成されうる。
【００３５】
工程２２０では、まず、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１の上にゲート絶縁膜２５０およびゲート電極材料膜（導電材料膜）が順に形成され、ゲート電極材料膜をパターニングすることによって転送電極２５１ａ、２５１ｂおよび導電部材２２１１が形成されうる。これにより、半導体基板ＳＳの上にゲート絶縁膜２５０を介して転送電極２５１ａ、２５１ｂ（ゲート電極）が配置され、分離部２２１の導電部材２２１１がゲート絶縁膜２５０の上に配置された構造が得られる。ここでは、ゲート電極として転送電極のみが示されているが、他のトランジスタのゲート電極も、導電部材２２１１と同時に形成されうる。工程２２０では、次いで、ゲート絶縁膜２５０を介して半導体基板ＳＳに第２導電型の第４半導体領域２０６が形成されうる。
【００３６】
次いで、工程２３０では、ゲート絶縁膜２５０、転送電極２５１ａ、２５１ｂおよび導電部材２２１１を覆うように絶縁膜２２１２が形成されうる。次いで、工程２４０では、導波路ＷＧの形成のためのエッチング時にエッチング停止膜として使用する絶縁膜２２２が形成されうる。絶縁膜２２２は、例えば、窒化シリコンで構成されうる。次いで、工程２５０では、第１実施形態と同様に、配線構造ＷＳ、光導波路ＷＧ、カラーフィルタ層２３０、マイクロレンズ２３１が形成されうる。
【００３７】
第２実施形態では、光学的な分離部２２１の導電部材２２１１がゲート電極材料によって転送電極２５１ａ、２５１ｂと同時に形成されるので、プロセスが簡略化され、製造が容易である。
【００３８】
以下、図８〜１０を参照しながら本発明の第３実施形態の固体撮像装置１００について説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第３実施形態は、光学的な分離部２２１の導電部材２２１１としての金属部材が、遮光材料によって遮光部と同時に形成される点で第１実施形態と異なる。
【００３９】
図８（ａ）は、本発明の第３実施形態の固体撮像装置１００の一部である１つの画素ＰＩＸの模式的な平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、焦点検出機能を有する固体撮像装置であり、二次元的に配置された複数の画素を有し、該複数の画素の全部または一部が図８（ａ）、（ｂ）に示されたような焦点検出機能を有する画素ＰＩＸである。焦点検出機能を有しない各画素は、典型的には、単一の光電変換部を有する。図８（ａ）では、構成の理解の容易化のために光導波路ＷＧの図示が省略されている。
【００４０】
第３実施形態の固体撮像装置１００は、各画素において、光電変換部で蓄積された電荷を電荷保持部に転送し該電荷保持部で保持することによってグローバル電子シャッター機能が実現されている。第３実施形態の固体撮像装置１００は、電荷保持部２０７ａ、２０７ｂおよび転送電極２５１ａ、２５１ｂ（ゲート電極）を覆う遮光部２７２と同時に光学的な分離部２２１の導電部材２２１１が形成される点で第１実施形態と異なる。
【００４１】
画素ＰＩＸは、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２にそれぞれ対応するように、複数の電荷保持部２０７ａ、２０７ｂと、複数の転送電極２５１ａ、２５１ｂとを含む。画素ＰＩＸは、更に、図示されていないが、複数の転送トランジスタ（転送電極）と、１又は複数のフローティングディフュージョンとを含みうる。光電変換部の電荷は、転送電極によって対応する電荷保持部に転送され、次いで、対応する転送トランジスタを介してフローティングディフュージョンに転送されうる。フローティングディフュージョンに転送された電荷に応じた信号は、増幅トランジスタ等の読出トランジスタを介して列信号線に出力されうる。電荷保持部２０７ａ、２０７ｂおよび転送電極２５１ａ、２５１ｂ（ゲート電極）を覆う遮光部２７２は、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２と複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２との間に複数の開口部ＯＰ１、ＯＰ２を有する。複数の開口部ＯＰ１、ＯＰ２の間には、分離部２２１の導電部材２２１１が配置されている。
【００４２】
以下、図９、１０を参照しながら本発明の第３実施形態の固体撮像装置１００の製造方法を例示的に説明する。工程３１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに第２半導体領域２０２および分離部２０３、２０４が形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００４３】
また、工程３１０では、半導体基板ＳＳの上に、開口を有するフォトレジストパターンが形成され、該開口を通して第１半導体領域２０２にイオン（不純物）が注入された後に熱処理が行われ、第１導電型の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂが形成されうる。工程３１０では、次いで、トランジスタのゲート絶縁膜２７０、転送電極２５１ａ、２５１ｂを含むゲート電極が形成され、トランジスタのソースおよびドレインの拡散層（不図示）が半導体基板ＳＳに形成されうる。工程３１０では、次いで、半導体基板ＳＳに第２導電型の第４半導体領域２０６が形成され、更に転送電極２５１ａ、２５１ｂを含むゲート電極および半導体基板ＳＳを覆うように絶縁膜２７１が形成される。
【００４４】
次いで、工程３２０では、タングステンまたはアルミニウムなどの金属膜（導電材料膜）、または、ＴｉＮ等の金属化合物膜によって遮光膜が形成され、これがパターニングされる。このパターニングによって、遮光部２７２と同時に分離部２２１の導電部材（金属部材）２２７１が形成される。
【００４５】
次いで、工程３３０では、遮光部２７２および導電部材２２１１を覆うように絶縁膜２６１が形成され、更に絶縁膜２６１を覆うように絶縁膜２２２が形成されうる。絶縁膜２２２は、導波路ＷＧの形成のためのエッチング時にエッチング停止膜として使用されうる。絶縁膜２２２は、少なくとも導波路ＷＧが形成される領域に配置され、典型的には、導波路ＷＧの下面より広い領域を有するように配置されうる。絶縁膜２２２は、遮光部２７２の少なくとも一部を覆うように配置されてもよい。絶縁膜２２２は、半導体基板ＳＳの全域を覆うように配置されてもよい。次いで、工程３４０では、第１実施形態と同様に、配線構造ＷＳ、光導波路ＷＧ、カラーフィルタ層２３０、マイクロレンズ２３１が形成されうる。
【００４６】
第３実施形態では、光学的な分離部２２１の導電部材２２１１が遮光膜によって遮光部２７２と同時に形成されるので、プロセスが簡略化され、製造が容易である。しかも、遮光部２７２と分離部２２１の導電部材２２１１とが同時に形成されることにより、遮光部２７２と導電部材２２１１とのアライメントずれによる複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２間、または画素間の感度差を低減することができる。
【００４７】
上記の例では、導電部材２２１１の下にゲート電極膜が配置されていないが、転送電極２５１ａ、２５１ｂ等のゲート電極を形成するためのゲート電極膜のパターニング時に分離部２２１を形成すべき領域のゲート電極膜を残してもよい。この場合、ゲート電極膜の上に導電部材２２１１が積層された構造の分離部２２１を得ることができる。これにより、分離部２２１の上面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離を大きくすることができる。
【００４８】
以下、図１１〜１５を参照しながら本発明の第４実施形態について説明する。なお、第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。図１１（ａ）は、本発明の第４実施形態の固体撮像装置１００の一部である１つの画素ＰＩＸの模式的な平面図である。図１１（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、焦点検出機能を有する固体撮像装置であり、二次元的に配置された複数の画素を有し、該複数の画素の全部または一部が図１１（ａ）、（ｂ）に示されたような焦点検出機能を有する画素ＰＩＸである。焦点検出機能を有しない各画素は、典型的には、単一の光電変換部を有する。
【００４９】
第４実施形態では、光学的な分離部２２１の下部が、光導波路ＷＧの下面と半導体基板ＳＳの第１面との間の絶縁膜（絶縁膜２２１３、２１１）に埋まっている。換言すると、分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離より小さいことが望ましい。あるいは、分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳの第２面Ｓ２との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと第２面Ｓ２との距離より小さい。このような構成は、第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する光束と第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する光束１１２分離性を向上するために有利である。分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、絶縁膜２１１の上面を含む平面と下面を含む平面との間に位置してもよい。あるいは、分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１を含む平面と第２面Ｓ２を含む平面との間に位置してもよい。分離部２２１を金属等の導電部材を含んでもよいし、金属等の導電部材を含まなくてもよい。また、分離部２２１は、空隙によって構成されてもよい。第４実施形態では、分離部２２１は、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２が相互に分離する機能を有する空隙あり、分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、当該空隙の下面として定義されうる。
【００５０】
半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１と光導波路ＷＧとの間には、反射防止膜として機能しうる絶縁膜２１１が配置されうる。絶縁膜２１１は、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１と配線構造ＷＳとの間にも配置されてもよい。絶縁膜２１１は、単一の絶縁層で構成されてもよいし、複数の絶縁層２１１ａ、２１１ｂで構成されてもよい。一例において、絶縁層２１１ａは窒化シリコン膜であり、絶縁層２１１ｂは酸化シリコン膜または酸化炭化シリコン膜でありうる。絶縁膜２１１と光導波路ＷＧとの間には、薄い層間絶縁膜２４１の一部が配置されてもよい。配線構造ＷＳ、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１等は、第１乃至第３実施形態と同様の構造を有しうる。
【００５１】
導波路ＷＧの屈折率は、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９の屈折率より高く、絶縁膜２１１の最上層を構成する絶縁層２１１ｂの屈折率より高いことが好ましい。光学的な分離部２２１は、光導波路ＷＧの屈折率および絶縁層２１１ｂの屈折率より低い屈折率を有しうる。あるいは、光学的な分離部２２１は、光を反射する金属等の材料で構成されうる。
【００５２】
図１２には、撮像レンズの瞳の互いに異なる複数の領域を通過して固体撮像装置１００の１つの画素の複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に入射する光束１１１、１１２が模式的に示されている。撮像レンズの瞳の第１領域を通過した第１光束１１１は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第１副導波路ＳＷＧ１に進み、更に第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する。撮像レンズの瞳の第２領域を通過した第２光束１１２は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第２副導波路ＳＷＧ２に進み、更に第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する。第１副導波路ＳＷＧ１と第２副導波路ＳＷＧ２とは、分離部２２１によって光学的に分離されている。そのため、第１光束１１１のほぼ全てが第１光電変換部ＰＥＣ１に入射し、第２光束１１２のほぼ全てが第２光電電管部ＰＥＣ２に入射するように、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性が向上する。しかも、分離部２２１の下面と半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離を光導波路ＷＧの下面と半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離より小さくすることによって、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性が更に向上する。分離部２２１の上面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離は、第１光束１１１および第２光束１１２を集光するマイクロレンズ２３１の焦点Ｆと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離より小さいことが望ましい。
【００５３】
以下、図１３〜１５を参照しながら本発明の第４実施形態の固体撮像装置１００の製造方法を例示的に説明する。工程４１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに分離部２０３、２０４、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２が形成され、半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１および層間絶縁膜２４１ａが形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００５４】
次いで、工程４２０では、層間絶縁膜２４１ａに光導波路ＷＧを形成するための開口がフォトリソグラフィーにより形成され、該開口に絶縁体ＷＧＭが充填される。絶縁体ＷＧＭの充填は、例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤ（高密度プラズマ化学気相成長法）により窒化シリコン等の絶縁体ＷＧＭを堆積し、余分な絶縁体ＷＧＭをＣＭＰ等によって除去することによってなされうる。
【００５５】
次いで、工程４３０では、光学的な分離部２２１を形成すべき領域の絶縁体ＷＧＭおよび絶縁膜２１１をエッチングすることによって空隙からなる分離部２２１が形成されうる。ここで、絶縁膜２１１をエッチングすることによって、分離部２２１の下面と半導体基板ＳＳとの距離を光導波路ＷＧの下面と半導体基板ＳＳとの距離より小さくすることができる。空隙からなる分離部２２１の幅は、第１光束１１１と第２光束１１２との分離効果が得られ、かつ、次に実施されるエッチング停止膜２４２の形成工程で該空隙が埋め込まれない範囲（例えば０．１ｕｍ〜０．３ｕｍ程度）にされうる。また、工程４３０におけるエッチングの終盤において堆積成分が多い条件等を用いることにより、分離部２２１を構成する空隙の上端部に相当する部分を尖状にすることが望ましい。分離部２２１は、屈折率が１に近いか絶縁膜２１０ｂとの屈折率差が０．２程度以上ある材料で構成されることも好ましい。工程４３０では、更に、層間絶縁膜２４１にコンタクトホールが形成されうる。
【００５６】
次いで、工程４４０では、第１実施形態と同様に、エッチング停止膜２４２、層間絶縁膜２４３、配線パターン２４４、拡散防止膜２４５、層間絶縁膜２４６、配線パターン２４７、拡散膜止層２４８および層間絶縁膜２４９が形成される。次いで、工程４５０では、光導波路ＷＧを形成するための開口がフォトリソグラフィーによって配線構造ＷＳに形成されうる。工程４４０で分離部２２１の上端部の形状が変化する場合には、工程４５０の終盤において堆積成分が多い条件等を用いることにより、分離部２２１の上端部を再度成形し、尖状にすることが望ましい。
【００５７】
工程４６０では、配線構造ＷＳに形成された開口に窒化シリコン等の絶縁体が充填され、これにより光導波路ＷＧが形成される。次いで、工程４７０では、インナーレンズ（不図示）、パッシベーション膜、平坦化膜等が形成され、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が形成される。
【００５８】
以上の例では、配線構造ＷＳが２層の配線パターンを有するが、配線パターンの層数は任意に定められうる。副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２および分離部２２１の形成は、層間絶縁膜２４１ａの形成の直後ではなく、層間絶縁膜２４６または２４９の形成の途中で行われてもよい。ただし、分離部２２１の上面の高さが高すぎると、入射光を遮ったり、減衰させたりしうる。したがって、分離部２２１の上面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離は、第１光束１１１および第２光束１１２を集光するマイクロレンズ２３１の焦点Ｆと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離より小さいことが望ましい。
【００５９】
以下、図１６〜１８を参照しながら本発明の第５実施形態の固体撮像装置１００の製造方法を説明する。なお、第５実施形態として言及しない事項は、第１乃至第４実施形態に従いうる。第５実施形態は、分離部２２１が金属等の反射材料で構成される点で第４実施形態と異なる。第５実施形態では、分離部２２１の下面ＳＰＬＳは、反射材料で構成された部分の下面として定義されうる。
【００６０】
工程４１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに分離部２０３、２０４、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２が形成され、半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１および層間絶縁膜２４１ａが形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００６１】
次いで、工程５２０では、光学的な分離部２２１が形成される。具体的には、工程５２０では、まず、形成すべき領域の絶縁体ＷＧＭおよび絶縁膜２１１がエッチングされることによって、分離部２２１を形成するための開口が形成される。工程５２０では、次いで、チタンまたは窒化チタン等のバリアメタル膜が開口内の表面に形成された後に、該開口にタングステン等の金属が充填されうる。その後、余分な金属を除去するためにＣＭＰ等の平坦化が実施されうる。ここで、分離部２２１を形成するための開口に金属を充填する際に、図示されていないコンタクトホールに同時に金属が充填されてもよい。
【００６２】
次いで、工程５３０では、エッチング停止膜２４２、層間絶縁膜２４３、配線パターン２４４、拡散防止膜２４５、層間絶縁膜２４６、配線パターン２４７、拡散防止膜２４８および層間絶縁膜２４９が形成されうる。これにより、配線構造ＷＳが形成されうる。次いで、工程５４０では、まず、光導波路ＷＧを形成するための開口ＯＰがフォトリソグラフィーによって配線構造ＷＳに形成されうる。工程５５０では、次いで、開口ＯＰに窒化シリコン等の絶縁体が充填され、これにより光導波路ＷＧが形成される。ここで、開口ＯＰへの絶縁体の充填の後に必要に応じてＣＭＰ等の平坦化が実施されうる。次いで、工程５６０では、インナーレンズ（不図示）、パッシベーション膜、平坦化膜等が形成され、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が形成される。
【００６３】
以下、図１９〜２４を参照しながら本発明の第６実施形態の固体撮像装置について説明する。なお、第６実施形態として言及しない事項は、第１乃至第５実施形態に従いうる。図１９（ａ）は、本発明の第６実施形態の固体撮像装置１００の一部である１つの画素ＰＩＸの模式的な平面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、焦点検出機能を有する固体撮像装置であり、二次元的に配置された複数の画素を有し、該複数の画素の全部または一部が図１９（ａ）、（ｂ）に示されたような焦点検出機能を有する画素ＰＩＸである。焦点検出機能を有しない各画素は、典型的には、単一の光電変換部を有する。
【００６４】
第６実施形態は、分離部２２１が第１部分２２１１ａと、第１部分２２１１ａを覆うように第１部分２２１１ａと主導波路ＭＷＧとの間に配置された第２部分２２１４とを含む点で、第１乃至第３実施形態と共通する。なお、第１部分２２１１ａは、第１乃至第３実施形態における導電部材２２１１に対応し、第２部分２２１４は、第１乃至第３実施形態におけるカバー部２２１２に対応する。ただし、第１部分２２１１ａは、導電部材であってもよいし、非導電部材（絶縁部材）であってもよい。第２部分２２１４は、例えば、反射防止膜として、または、分離部２２１に入射する光を散乱させる散乱体として機能しうる。固体撮像装置１００は、配線構造ＷＳ、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１等を有し、これらは、第１乃至第５実施形態と同様の構造を有しうる。
【００６５】
一例において、光導波路ＷＧは、配線構造ＷＳの中に配置され、配線構造ＷＳは、配線パターン２４４と、配線パターン２４４に接するように配置された拡散防止膜２４５とを含み、第２部分２２１４は、拡散防止膜２４５と同一材料で構成された部分を含みうる。また、一例において、配線構造ＷＳは、層間絶縁膜２４１を含み、第１部分２２１１は、層間絶縁膜２４１と同一材料で構成された部分を含む、
あるいは、第２部分２２１４は、エッチング停止膜２４２と同一材料で同時に構成されてもよい。より具体的には、配線構造ＷＳは、層間絶縁膜２４３（第１絶縁膜）と半導体基板ＳＳとの間に配置されたエッチング停止膜２４２（第２絶縁膜）を含み、第２部分２２１４は、エッチング停止膜２４２と同一材料で構成された部分を含んでもよい。ここで、配線構造ＷＳは、層間絶縁膜２４３（第１絶縁膜）およびエッチング停止膜２４２（第２絶縁膜）を貫通する配線パターン２４４を含みうる。また、配線構造ＷＳは、エッチング停止膜２４２（第２絶縁膜）と半導体基板ＳＳとの間に配置された層間絶縁膜２４１（第３絶縁膜）と、層間絶縁膜２４１（第３絶縁膜）に設けられたコンタクトホールに配置されコンタクトプラグを更に含みうる。該コンタクトプラグは、配線パターン２４４に接続される。配線パターン２４４は、銅を含みうる。
【００６６】
第１部分２２１１ａは、例えば、酸化シリコンおよび酸化炭化シリコンの少なくとも１つを含みうる。第２部分２２１４は、例えば、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、炭化窒化シリコン、酸化窒化シリコンおよび窒化シリコンの少なくとも１つを含みうる。導波路ＷＧの屈折率は、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９および分離部２２１の第１部分２２１１の屈折率よりも高い。
【００６７】
固体撮像装置１００は、光導波路ＷＧと半導体基板ＳＳとの間、および、分離部２２１と半導体基板ＳＳの間に、絶縁膜２１１を含みうる。絶縁膜２１１は、反射防止膜として機能しうる。絶縁膜２１１は、単一の絶縁層で構成されてもよいし、複数の絶縁層２１１ａ、２１１ｂで構成されてもよい。一例において、絶縁層２１１ａは窒化シリコン膜であり、絶縁層２１１ｂは酸化シリコン膜または酸化炭化シリコン膜でありうる。
【００６８】
図２０には、撮像レンズの瞳の互いに異なる複数の領域を通過して固体撮像装置１００の１つの画素の複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に入射する光束１１１、１１２が模式的に示されている。撮像レンズの瞳の第１領域を通過した第１光束１１１は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第１副導波路ＳＷＧ１に進み、更に第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する。撮像レンズの瞳の第２領域を通過した第２光束１１２は、主導波路ＭＷＧに入射し、その後、第２副導波路ＳＷＧ２に進み、更に第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する。第１副導波路ＳＷＧ１と第２副導波路ＳＷＧ２とは、分離部２２１によって光学的に分離されている。そのため、第１光束１１１のほぼ全てが第１光電変換部ＰＥＣ１に入射し、第２光束１１２のほぼ全てが第２光電電管部ＰＥＣ２に入射するように、第１光束１１１と第２光束１１２との分離性が向上する。
【００６９】
以下、図２１〜２５を参照しながら本発明の第６実施形態の固体撮像装置１００の製造方法を例示的に説明する。工程６１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに分離部２０３、２０４、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２が形成され、半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１、層間絶縁膜２４１ａおよびエッチング停止膜２４２ａが形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。ここで、層間絶縁膜２４１ａには、コンタクトホールが形成され、該コンタクトホールの中にコンタクトプラグが形成されうる。
【００７０】
次いで、工程６２０では、エッチング停止膜２４２ａのパターニングによってエッチング停止膜２４２ａのうち導波路ＷＧを形成すべき領域が除去され、エッチング停止膜としてのエッチング停止膜２４２が形成されうる。この例では、分離部２２１となるべき領域のエッチング停止膜２４２ａも除去されているが、分離部２２１となるべき領域のエッチング停止膜２４２ａが残されてもよい。
【００７１】
次いで、工程６３０では、層間絶縁膜２４３ａ（第４絶縁膜）、配線パターン２４４および拡散防止膜２４５ａが形成されうる。この際に、層間絶縁膜２４３ａにエッチングによって溝が形成され、このエッチングの停止を制御するためにエッチング停止膜２４２が使用されうる。エッチング停止膜２４２を使用してエッチングが停止された後、層間絶縁膜２４１に埋め込まれたコンタクトプラグが露出するように、更にエッチングが行われうる。そして、溝に配線パターンを形成するための導電材料が充填されるように導電材料が堆積され、不要な導電材料がＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等によって除去されることによって配線パターン２４４が形成されうる。以上の工程６１０、Ｓ６３０は、層間絶縁膜２４１ａ、２４３ａを含む絶縁膜（第１絶縁膜）を形成する工程として理解することができる。
【００７２】
次いで、工程６４０では、拡散防止膜２４５ａのうち複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を形成すべき領域が除去されるように拡散防止膜２４５ａがパターニングされ、拡散防止膜２４５、および、分離部２２１の第２部分２２１４（第１マスク）が形成される。拡散防止膜２４５ａのパターニングによって形成された第２部分２２１４は、配線構造ＷＳに光導波路ＷＧの形成のための開口をエッチングによって形成する際に、副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を規定するためのハードマスク（第１マスク）として機能する。
【００７３】
次いで、工程６５０では、層間絶縁膜２４６ａ、配線パターン２４７、拡散防止膜２４８ａ、層間絶縁膜２４９ａおよび第２マスクＭ２が形成されうる。ここで、層間絶縁膜２４６ａの形成後に、デュアルダマシンプロセスによって配線パターン２４７が形成される。次いで、層間絶縁膜２４６ａおよび配線パターン２４７を覆うように拡散防止膜２４８ａが形成され、その後、拡散防止膜２４８ａを覆うように層間絶縁膜２４９ａが形成されうる。これにより配線構造ＷＳが形成される。工程６５０は、層間絶縁膜２４６ａ、２４９ａを含む絶縁膜（第２絶縁膜）を形成する工程として理解することができる。工程６５０では、次いで、フォトレジスト等によって、導波路ＷＧを形成するための開口ＯＰを規定する開口を有する第２マスクＭ２が形成される。
【００７４】
次いで、工程６６０、６７０では、配線構造ＷＳに開口ＯＰが形成される。ここで、工程６６０として示された状態は、配線構造ＷＳに開口ＯＰを形成する途中の状態である。配線構造ＷＳのうち開口ＯＰの形成においてエッチングすべき膜は、層間絶縁膜２４９ａ、拡散防止膜２４８、層間絶縁膜２４６ａ、層間絶縁膜２４３ａ、２４１ａである。エッチング条件は、開口ＯＰの形成において、エッチングすべき膜に応じて複数回にわたって変更されうる。まず、第２マスクＭ２の開口を通して、層間絶縁膜２４９ａ、拡散防止膜２４８および層間絶縁膜２４６ａがエッチングされる。そして、分離部２２１の第２部分２２１４が露出した時点で、第１マスクとしての第２部分２２１４は、副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を規定するエッチング用のハードマスクとして機能しうる。第２部分２２１４の下方に位置するエッチング停止膜２４２を前述のように予めパターニングしておくことによって、層間絶縁膜２４３ａと層間絶縁膜２４１ａとを連続的にエッチングすることができる。このエッチングによって、分離部２２１の第１部分２２１１ａが形成される。
【００７５】
次いで、工程６８０では、開口ＯＰに絶縁体ＷＧＭが充填されるように絶縁体ＷＧＭが堆積される。絶縁体ＷＧＭは、例えば、窒化シリコンで構成されうる。絶縁体ＷＧＭの堆積は、例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤ（高密度プラズマ化学気相成長法）によりなされうる。次いで、工程６９０では、余分な絶縁体ＷＧＭがＣＭＰ等によって除去することによって平坦化されうる。これにより、導波路ＷＧが形成される。余分な絶縁体ＷＧＭの除去は、層間絶縁膜２４９が露出するまでなされてもよい。
【００７６】
次いで、インナーレンズ（不図示）、パッシベーション膜、平坦化膜等が形成され、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が形成され、図１９に例示される固体撮像装置１００が得られる。
【００７７】
第６実施形態によれば、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を規定するための第１マスクを形成することによって、複数の導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２を有する光導波路ＷＧを形成するプロセスを単純化し、固体撮像装置１００の製造を容易化することができる。また、第１マスクとして分離部２２１の第２部分２２１４を使用することによって、プロセスを更に単純化することができる。また、第２部分２２１４を形成するための拡散防止膜２４５ａのパターニングは、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１に近い層に形成されたアライメントマークに基づいてフォトマスクのアライメントを行うことができる。よって、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に対する副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２のアライメント精度を高めることができ、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２間あるいは画素間の感度差を低減することができる。
【００７８】
以上の例では、配線構造ＷＳが２層の配線パターンを有するが、配線パターンの層数は任意に定められうる。また、配線構造ＷＳの形成中に光導波路ＷＳの一部が形成されてもよい。第２部分２２１４は、拡散防止膜２４５ａではなく、前述のように、エッチング停止膜２４２のパターニングによって形成されてもよいし、他の絶縁膜のパターニングによって形成されてもよい。どの絶縁膜のパターニングによって第２部分２２１４を形成するかは、要求される分離部２２１の上面の位置に応じて決定されうる。
【００７９】
以下、図２５〜２８を参照しながら本発明の第７実施形態の固体撮像装置の製造方法を例示的に説明する。なお、第７実施形態として言及しない事項は、第１乃至第６実施形態に従いうる。第７実施形態では、図２５に例示的に示されるように、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２のための開口を規定するマスクが複数の膜によって形成される。具体的には、該マスクとして分離部２２１を構成する第２部分３００が使用され、第２部分３００は、複数の膜（２２１４ａ、２９０）で構成される。
【００８０】
まず、工程７１０では、第６実施形態の工程６１０〜６３０と同様の方法で、光電変換部等を有する半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１、層間絶縁膜２４１ａ、エッチング停止膜２４２、配線パターン２４４および拡散防止膜２４５ａが形成される。次いで、工程７２０では、拡散防止膜２４５ａの上にハードマスク膜２９０ａが形成される。ハードマスク膜２９０ａは、例えば、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、炭化窒化シリコン、酸化窒化シリコンおよび窒化シリコン膜の少なくとも１つで構成されうる。ハードマスク膜２９０ａは、拡散防止膜２４５ａとは異なる材料であることが望ましいが、同じ材料であっても構わない。またハードマスク膜２９０ａは、絶縁膜であることが好ましい。ハードマスク膜２９０ａが金属膜の場合、光導波路ＷＧの内部に金属層が含まれることになり、光導波路ＷＧに入射した光が吸収、または反射され、光損失による感度低下、または感度ばらつきを起こりうる。
【００８１】
次いで、工程７３０では、ハードマスク膜２９０ａがパターニングされ、第１マスクとしてのハードマスク２９０が形成される。次いで、工程７４０では、第６実施形態の工程６５０と同様に、層間絶縁膜２４６ａ、配線パターン２４７、拡散防止膜２４８ａ、層間絶縁膜２４９ａおよび第２マスクＭ２が形成されうる。
【００８２】
次いで、工程７５０、７６０では、配線構造ＷＳに開口ＯＰが形成される。ここで、工程７５０として示された状態は、配線構造ＷＳに開口ＯＰを形成する途中の状態である。配線構造ＷＳのうち開口ＯＰの形成においてエッチングすべき膜は、層間絶縁膜２４９ａ、拡散防止膜２４８、層間絶縁膜２４６ａ、層間絶縁膜２４３ａ、２４１ａである。エッチング条件は、開口ＯＰの形成において、エッチングすべき膜に応じて複数回にわたって変更されうる。
【００８３】
まず、第２マスクＭ２をエッチングマスクとして使用し、第２マスクＭ２の開口を通して、層間絶縁膜２４９ａ、拡散防止膜２４８および層間絶縁膜２４６ａがエッチングされる。そして、分離部２２１の第２部分３００の表面、即ちハードマスク２９０の表面が露出した後に、ハードマスク２９０をエッチングマスクとして使用し、拡散防止膜２４５ａがパターニングされる。これにより、複数の副導波路ＳＷＧ１、ＳＷＧ２のための複数の開口を規定するようにパターニングされた拡散防止膜２４５は、第１マスクとしてのハードマスク２９０を補助するマスクとして機能しうる。つまり、ハードマスク２９０および拡散防止膜２４５によって積層構造のマスクが形成される。この積層構造のマスクは、分離部２２１の第２部分３００を構成しうる。積層構造のマスクによれば、層間絶縁膜２４３ａ、２４１ａに対するエッチング選択比を向上させることができる。
【００８４】
以下、図２９〜３２を参照しながら本発明の第８実施形態について説明する。図３２（ａ）は、本発明の第８実施形態の固体撮像装置１００の一部である１つの画素ＰＩＸの模式的な平面図である。図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＡ−Ａ’線における模式的な断面図である。固体撮像装置１００は、焦点検出機能を有する固体撮像装置であり、二次元的に配置された複数の画素を有し、該複数の画素の全部または一部が図３２（ａ）、（ｂ）に示されたような焦点検出機能を有する画素ＰＩＸである。焦点検出機能を有しない各画素は、典型的には、単一の光電変換部を有する。
【００８５】
画素ＰＩＸは、半導体基板ＳＳに配置された複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２と、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に対して設けられた光導波路ＷＧとを有する。光導波路ＷＧは、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２に入射する光が通るように絶縁膜（層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９等）で囲まれている。光導波路ＷＧは、例えば、絶縁体（第１絶縁体）３０１と、絶縁体３０１と半導体基板ＳＳとの間に配置されたエッチングストッパー膜（第２絶縁体）ＷＧＳＴＰとで構成されうる。光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳの少なくとも一部は、エッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰの下面で構成されうる。絶縁体３０１とエッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰとは、互いに異なる組成を有し、よって、相互にエッチング選択性を有する。絶縁体３０１とエッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰとは、互いに異なる屈性率を有しうる。
【００８６】
画素ＰＩＸは、光学的な分離部２２１を有している。この例では、１つの画素ＰＩＸにおける光電変換部の個数が２個であり、それに対応して１つの分離部２２１が設けられている。しかし、１つの画素ＰＩＸにおける光電変換部の個数は、２個以外（例えば、４個）でもよく、その場合、分離部２２１の構成および配置は、そのような光電変換部の配置に応じて変形されうる。
【００８７】
不図示の撮像レンズの瞳における第１領域を通過した光束１１１は、第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する。また、該瞳の第１領域とは異なる第２領域を通過した光束１１２は、第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する。複数の画素ＰＩＸの第１光電変換部ＰＥＣ１で光電変換によって検出された信号と複数の画素ＰＩＸの第２光電変換部ＰＥＣ２で光電変換によって検出された信号とに基づいて２つの光束間の位相差が検出され、これによって焦点（デフォーカス量）が検出される。分離部２２１は、第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する光束１１１（光）と第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する光束１１２（光）とを光学的に分離する。
【００８８】
半導体基板ＳＳは、例えば、シリコン基板で構成されうる。半導体基板ＳＳは、例えば、第１導電型の第１半導体領域２０１と、第１半導体領域２０１上に配置された第２導電型の第２半導体領域２０２と、第２半導体領域２０２上に配置された第１導電型の電荷蓄積領域（第３半導体領域）２０５ａ、２０５ｂとを含みうる。半導体基板ＳＳは、更に、電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂの上に第２導電型の第４半導体領域２０６を含みうる。第１光電変換部ＰＥＣ１は、第２半導体領域２０２、電荷蓄積領域２０５ａおよび第４半導体領域２０６によって構成されうる。第２光電変換部ＰＥＣ２は、第２半導体領域２０２、電荷蓄積領域２０５ｂおよび第４半導体領域２０６によって構成されうる。第１導電型と第２導電型とは互いに異なる導電型であり、一例において、第１導電型はｎ型、第２導電型はｐ型であり、他の例において、第１導電型はｐ型、第２導電型はｎ型である。
【００８９】
複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂは、電気的な分離部２０４としての第２導電型の第５半導体領域によって電気的に分離される。隣接する画素ＰＩＸのそれぞれの電荷蓄積部は、電気的な分離部２０３によって電気的に分離される。
【００９０】
図示されていないが、半導体基板ＳＳには、更に、電荷電圧変換部（フローティングディフュージョン）、および、電荷蓄積部の電荷を電荷電圧変換部に転送する転送トランジスタ等のトランジスタが配置されうる。電気的な分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００９１】
半導体基板ＳＳは、互いに反対側の第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有する。光導波路ＷＧは、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１の側に配置される。光導波路ＷＧと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間には、絶縁膜２１１が配置されうる。絶縁膜２１１は、１又は複数の絶縁層で構成されうる。絶縁膜２１１は、反射防止膜として機能しうる。
【００９２】
半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１の側には、配線構造ＷＳが配置されている。配線構造ＷＳの上には、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が配置されうる。配線構造ＷＳは、例えば、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９、エッチング停止膜（絶縁膜）２４２、拡散防止膜（絶縁膜）２４５、２４８、配線パターン２４４、２４７、コンタクトプラグ、ヴィアプラグ等を含みうる。配線パターン２４４は、エッチング停止膜２４２を貫通するように配置されうる。拡散防止膜２４５は、配線パターン２４４の上面を覆うように配置されうる。拡散防止膜２４８は、配線パターン２４７の上面を覆うように配置されうる。配線パターン２４４、２４７は、例えば、銅を主成分として含みうる。
【００９３】
あるいは、配線パターン２４４、２４７は、アルミニウムまたはタングステンを主成分として含みうる。また、光導波路ＷＧは上面の面積の方が下面の面積より大きいテーパ形状となっており、配線パターン２４４は光導波路ＷＧの上面の内側に配置できるため、配線パターン２４４のレイアウト自由度が増す。層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９は、例えば、酸化シリコン膜および酸化炭化シリコン膜の少なくとも１つを含みうる。エッチング停止膜２４２および拡散防止膜２４５、２４８は、例えば、炭化シリコン膜、酸化炭化シリコン膜、炭化窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜および窒化シリコン膜の少なくとも１つを含みうる。光導波路ＷＧは、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９、エッチング停止膜２４２、拡散防止膜２４５、２４８等の絶縁膜によって囲まれている。
【００９４】
導波路ＷＧは、配線構造ＷＳに開口を形成し、該開口に絶縁体を充填することによって形成されうる。該絶縁体の屈折率は、層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９の屈折率より高い。導波路ＷＧを構成する絶縁体は、例えば、窒化シリコンでありうる。
【００９５】
第８実施形態では、光学的な分離部２２１は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳを含む平面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間の領域、例えば絶縁膜２１１に配置されうる。あるいは、光学的な分離部２２１は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳを含む平面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間の領域、例えば絶縁膜２１１に配置された部分を含みうる。他の観点において、光学的な分離部２２１は、光導波路ＷＧを取り囲む絶縁膜（層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９等）の下面を含む面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間の領域、例えば絶縁膜２１１に配置されうる。あるいは、光学的な分離部２２１は、光導波路ＷＧを取り囲む絶縁膜（層間絶縁膜２４１、２４６、２４９等）の下面を含む面と半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との間の領域、例えば、絶縁膜２１１に配置された部分を含みうる。
【００９６】
分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと半導体基板ＳＳ（の第１面Ｓ１）との距離より小さいことが望ましい。あるいは、分離部２２１の下面ＳＰＬＳと半導体基板ＳＳの第２面Ｓ２との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと第２面Ｓ２との距離より小さいことが望ましい。このような構成は、第１光電変換部ＰＥＣ１に入射する光束１１１と第２光電変換部ＰＥＣ２に入射する光束１１２の分離性の向上のために有利である。さらに、分離部２２１の上面ＳＰＴＳと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離は、光導波路ＷＧの下面ＷＧＬＳと半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１との距離以下でありうる。このような構成によれば、分離部２２１の高さを低く設定できるため、反射による感度低下や、光束１１１が第２光電変換部ＰＥＣ２に入射することや、光束１１２が第１光電変換部ＰＥＣ１に入射することを抑制できる。分離部２２１は空隙で形成されうるが、金属等の導電部材が充填されてもよいし、光導波路内より屈折率の低い絶縁膜を充填してもよい。
【００９７】
絶縁膜２１１は、半導体基板ＳＳの第１面Ｓ１と配線構造ＷＳとの間にも配置されてもよい。絶縁膜２１１は、複数の絶縁層２１１ａ、２１１ｂで構成される。一例において、絶縁層２１１ａは窒化シリコン膜であり、絶縁層２１１ｂは酸化シリコン膜または酸化炭化シリコン膜でありうる。
【００９８】
以下、図２９〜３１を参照しながら本発明の第８実施形態の固体撮像装置１００の製造方法を例示的に説明する。工程８１０では、第１半導体領域２０１を含む半導体基板ＳＳに電気的な分離部２０３、２０４、光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２が形成され、半導体基板ＳＳの上に絶縁膜２１１が形成されうる。分離部２０３、２０４は、例えば、第２導電型の半導体領域および／または絶縁体（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ））で構成されうる。
【００９９】
次いで、工程８２０では、光導波路ＷＧのための絶縁膜（層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９等）の開口時にエッチングストッパー膜として機能するエッチングストップ膜ＷＧＳＴＰが形成される。エッチングストップ膜ＷＧＳＴＰは、例えば、窒化シリコン等の絶縁膜をフォトリソグラフィーおよび異方性エッチングを通してパターニングすることによって形成されうる。エッチングストップ膜ＷＧＳＴＰは分離部２０４上にスリットを有するようにパターニングされている。
【０１００】
次いで、工程８３０では、層間絶縁膜２４１にコンタクトホールが形成され、エッチング停止膜２４２、層間絶縁膜２４３、配線パターン２４４、拡散防止膜２４５、層間絶縁膜２４６、配線パターン２４７、拡散膜止層２４８および層間絶縁膜２４９が形成される。
【０１０１】
次いで、工程８４０では、光導波路ＷＧを形成するための開口（第１開口）がフォトリソグラフィーとエッチングによって配線構造ＷＳ（層間絶縁膜２４１、２４３、２４６、２４９等）に形成されうる。ここで、エッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰは、分離部２２１を形成するためのスリット（第２開口）を有するエッチングハードマスクとして機能する。エッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰを使って、光導波路ＷＧのための開口（第１開口）が形成されると同時に、スリット（第２開口）に応じた溝としての分離部２２１が形成されうる。具体的には、配線構造ＷＳに光導波路ＷＧのための第１開口が形成される際に、第２開口を通して絶縁膜２１１がエッチングされることによって分離部２２１または分離部２２１のための溝が絶縁膜２１１に形成されうる。
【０１０２】
次いで、工程８５０では、配線構造ＷＳに形成された開口（第１開口）に窒化シリコン等の絶縁体３０１が充填され、これにより光導波路ＷＧが形成される。このとき、充填に用いる条件を適正化することで、光導波路の下面ＷＧＬＳまで絶縁体３０１を充填する。これにより、エッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰ間には絶縁体３０１が位置し、エッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰ間の絶縁体３０１の下には、分離部２２１が空隙として形成されうる
次いで、工程８６０では、インナーレンズ（不図示）、パッシベーション膜、平坦化膜等が形成され、カラーフィルタ層２３０およびマイクロレンズ２３１が形成される。以上の例では、配線構造ＷＳが２層の配線パターンを有するが、配線パターンの層数は任意に定められうる。
【０１０３】
本実施形態の変形例として、工程８２０と工程８３０との間にエッチングストッパー膜ＷＧＳＴＰをエッチングハードマスクとして用いて分離部２２１または分離部２２１のための溝を形成するエッチング工程を追加してもよい。その場合、工程８３０において、エッチングストップ膜ＷＧＳＴＰの開口に層間絶縁膜２４１が位置してもよいし、位置しなくてもよい。また、光導波路ＷＧの形成を行わなくてもよい。
【０１０４】
複数の光束を相互に分離する分離部の上面を光導波路の下面以下に限定して形成することは、焦点検出精度を向上させたり固体撮像装置の受光感度を向上させたりするために有利である。
【０１０５】
以下、第１〜第８実施形態に対して適用可能な第９実施形態を説明する。第９実施形態は、画素アレイ領域の中心から離れた画素に設けられた分離部２２１がその画素の中心に対してシフトした構成を提供する。シフトは、画素アレイ領域の中心に近づく方向になされうる。
【０１０６】
具体例の提供の便宜のために、以下では、第９実施形態が第４実施形態に適用された例を説明するが、第９実施形態は、第１〜第３実施形態および第５〜第８実施形態にも適用されうる。図１１には、複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配置されて構成された画像アレイ領域の中心に配置された画素ＰＩＸにおける分離部２２１の配置が示されている。図１１では、分離部２２１は、画素ＰＩＸの中心を横切るように配置されている。換言すると、図１１では、第１光電変換部ＰＥＣ１および第２光電変換部ＰＥＣ２が対称軸に関して線対称な構造を有し、分離部２２１は、該対称軸の上に配置されている。
【０１０７】
図３３には、複数の行および複数の列を構成するように複数の画素が配置されて構成された画像アレイ領域の中心から外縁側にシフトした位置に配置された画素ＰＩＸにおける分離部２２１の配置が示されている。図３３では、分離部２２１は、画素ＰＩＸの中心から画素アレイ領域の中心方向にシフトした位置に配置されている。これに応じて、マイクロレンズ２３１も画素ＰＩＸの中心から画素アレイ領域の中心方向にシフトして配置されうる。また、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２の電荷蓄積領域２０５ａ、２０５ｂの間の電気的な分離部２０４は、光学的な分離部２２１の直下に配置されるように、画素アレイ領域の中心方向にシフトして配置されうる。
【０１０８】
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする機器のみならず、撮影機能を補助的に備える電子機器（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末などの電子機器、）も含まれる。また、カメラを、自動車や船舶、航空機などの、移動装置を備える輸送機器にも搭載することができる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号に基づく情報を処理する処理部とを含む。該処理部は、画像データであるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。該プロセッサは、固体撮像装置の焦点検出機能を有する画素からの信号に基づいてデフォーカス量を計算し、これに基づいて撮像レンズの焦点調節を制御するための処理を行いうる。あるいは、該プロセッサは、固体撮像装置の位相差検出機能を有する画素からの信号に基づいて位相差（視差）による三角測距の原理から撮影対象までの距離を計算し、これに基づく測距のための処理を行いうる。カメラにおいて、測距機能は距離情報を含む画像の生成に用いられる。また、固体撮像装置を備える輸送機器において、測距機能は輸送機器の周囲の物体のとの距離に応じた操縦の制御に用いられうる。上記画像データを生成するＡ／Ｄ変換器は、固体撮像装置が備えることができる他、固体撮像装置とは別に設けることができる。固体撮像装置が備えるＡ／Ｄ変換器は、サリサイドプロセス等を用いて、光電変換部ＰＥＣ１，２と同じ半導体基板ＳＳ上に設けることができる。あるいは、固体撮像装置が備えるＡ／Ｄ変換器は、貫通電極（ＴＳＶ）や接合電極（バンプ）などを用いて半導体基板ＳＳに電気的に接続された、半導体基板ＳＳに積層された別の半導体基板に設けることもできる。
【０１０９】
上述した固体撮像装置１００は、配線構造ＷＳと光導波路ＷＧとが半導体基板ＳＳの同一面である表面（第１面Ｓ１）の側に配置された、いわゆる表面照射型の固体撮像装置である。これに限らず、本発明は、光導波路ＷＧと半導体基板ＳＳの２つの主面の一方である裏面（面Ｓ１）の側に配置され、配線構造ＷＳが半導体基板ＳＳの２つの主面の他方である裏面（面Ｓ２）の側に配置された、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。
【０１１０】
また、上述した１つの画素ＰＩＸに複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２を設ける構成は、位相差検出方式による焦点検出機能を達成する上で好適であるが、他の目的にも用いることができる。例えば、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２での特性差（飽和電荷量の差や感度差）を利用して、ワイドダイナミックレンジを達成することができる。あるいは、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２での露光期間を符号化して、複数の光電変換部ＰＥＣ１、ＰＥＣ２からの符号化された信号を用いて撮像時のブレやボケの処理を行うこともできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００：固体撮像装置、ＰＩＸ：画素、ＰＥＣ１、ＰＥＣ２：光電変換部、ＷＧ：光導波路、ＭＷＧ：主導波路、ＳＷＧ１、ＳＷＧ２：副導波路、２２１：分離部、２２１１：導電部材、２２１２：カバー部
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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