(57)【要約】【課題】パターンの上に堆積された絶縁膜の表面の平坦性を向上させる技術を提供する。【解決手段】パターンの上に配された絶縁膜の凹部を含む表面を平坦化する平坦化工程を含み、平坦化工程は、絶縁膜を覆うように犠牲膜を形成する工程と、絶縁膜の表面の凹部の深さが小さくなるように、絶縁膜および犠牲膜をドライエッチングするエッチング工程と、エッチング工程の後、絶縁膜の表面を化学機械研磨する研磨工程と、を含む。【選択図】図１
2018060920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
パターンの上に配された絶縁膜の凹部を含む表面を平坦化する平坦化工程を含み、
前記平坦化工程は、
前記絶縁膜を覆うように犠牲膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面の前記凹部の深さが小さくなるように、前記絶縁膜および前記犠牲膜をドライエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の後、前記絶縁膜の表面を化学機械研磨する研磨工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記パターンのうち互いに平行して隣接するパターン同士の最も狭い間隔と最も広い間隔との比が５以上であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング工程の後かつ前記研磨工程の前において、前記絶縁膜のうち前記パターンの上に残存する部分の厚さが、前記エッチング工程の後かつ前記研磨工程の前における前記絶縁膜の表面の凹部の深さの２倍以上であることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜の表面には、複数の凹部が形成され、
前記エッチング工程の前において、前記複数の凹部のうち最も深い凹部が、前記複数の凹部のうち最も浅い凹部の１．５倍以上の深さであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程においてエッチングされる被エッチング面が、エッチングの進行に従って前記絶縁膜と前記犠牲膜との比率が変化する面であることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程が、前記絶縁膜の凸部の表面を露出させる第１の工程と、前記第１の工程の後の第２の工程と、を含み、
前記第２の工程において、前記絶縁膜のエッチングレートが、前記犠牲膜のエッチングレートの１．５倍以上かつ３倍以下となる条件でエッチングが行われることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１の工程と前記第２の工程とで、プロセスガスの少なくとも一部が異なることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程において、プロセスガスの圧力が６．６７Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング工程で、前記犠牲膜がすべて除去されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜が酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記犠牲膜が有機膜を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、配線や電極などのパターンの上に堆積された絶縁膜のパターンに起因する凹凸を平坦化することが知られている。特許文献１には、パターンの上に堆積された絶縁膜の上に犠牲膜を積層し、次いで、混合比を調整したプロセスガスを用いて絶縁膜および犠牲膜をドライエッチングすることによって、絶縁膜の表面を平坦化することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁膜の表面の凹凸は、パターンの形状によって浅い部分や深い部分があるため、エッチングの進行とともに被エッチング面に現れる絶縁膜と犠牲膜との比が変化しうる。ドライエッチングにおいて、被エッチング面に現れる絶縁膜と犠牲膜との割合の違いによって、絶縁膜、犠牲膜それぞれのエッチングレートが変化する場合がある。被エッチング面の状態によって、ドライエッチングのプロセス中に絶縁膜や犠牲膜のエッチングレートが変化した場合、１つのエッチング条件でのドライエッチングでは、絶縁膜の表面に凹凸が残る可能性がある。また、エッチングの進行に応じてドライエッチングの条件を変化させることも考えられるが、エッチング条件を最適化するには時間が掛かり、更に、異なるパターンごとにエッチング条件の最適化が必要なため、生産性が低下しうる。このように、ドライエッチングのみで様々な形状を有するパターン上に堆積された絶縁膜の表面の凹凸を平坦化することは難しい。
【０００５】
本発明は、パターンの上に堆積された絶縁膜の表面の平坦性を向上させる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】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、パターンの上に配された絶縁膜の凹部を含む表面を平坦化する平坦化工程を含み、平坦化工程は、絶縁膜を覆うように犠牲膜を形成する工程と、絶縁膜の表面の凹部の深さが小さくなるように、絶縁膜および犠牲膜をドライエッチングするエッチング工程と、エッチング工程の後、絶縁膜の表面を化学機械研磨する研磨工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、パターンの上に堆積された絶縁膜の表面の平坦性を向上させる技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図。
【図２】本発明の実施例を説明する断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いた撮像装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の具体的な実施形態および実施例を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
図１（ａ）〜（ｄ）は、基板１１０上に形成されたパターン１２０上の絶縁膜１３０の表面の凹凸を平坦化する平坦化工程の各工程を示す断面図である。本明細書において、半導体装置のうち撮像装置の製造工程を例にして説明する。
【００１１】
まず、基板１１０の上に、パターン１２０を形成する。本実施形態において、基板１１０は、シリコン基板にトランジスタなどの撮像装置を構成する素子が形成され、その上に酸化シリコンや窒化シリコンなどの層間膜が形成された基板でありうる。パターン１２０は、例えばポリシリコンや、アルミニウム、銅などの金属などの導電体によって構成され、配線やトランジスタの電極など回路パターンとして機能するほか、遮光膜としても機能しうる。また、パターン１２０は、例えば立体構造を有するＭＥＭＳデバイスなどであってもよい。ここで、パターン１２０は、電極や配線などのパターンが層間膜を介して積層された構造物において、以下に説明する平坦化工程を行う際、最上層に存在するパターンでありうる。
【００１２】
図１（ａ）には、パターン１２０として配線パターンが示される。パターン１２０は、導体膜を基板１１０上に形成した後、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法とを用いることによって形成される。パターン１２０を形成する工程は、公知の製造方法が適用可能である。ここで、基板１１０およびパターン１２０は、上述の構成に限られることはない。例えば、基板１１０としてシリコン基板などの半導体基板を用い、パターン１２０は、基板１１０に形成されたトランジスタのゲート電極であってもよい。
【００１３】
パターン１２０の形成後、パターン１２０の上に、基板１１０を覆うように絶縁膜１３０が形成される。本実施形態において、絶縁膜１３０は、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて成膜された酸化シリコンである。絶縁膜１３０は、パターン１２０の形状を反映した凸部１３１と凹部１３２とを有する。本明細書において、図１（ａ）に示すように、段差を構成する構造物のうち、表面高さが高い方を凸部、表面高さが低い方を凹部と呼ぶ。凹部１３２は、凸部１３１の表面と凹部１３２の底部との段差である深さ１５１、凸部１３１間の凹部１３２の幅１５２を有する。凹部１３２の幅１５２は、図１（ａ）に示すように、凸部１３１の表面高さで凸部１３１に囲まれた部分の幅のことを言う。
【００１４】
次いで、パターン１２０の上に配された絶縁膜１３０の凹部１３２を含む表面を平坦化する平坦化工程として、まず、絶縁膜１３０を覆うように犠牲膜１４０を形成する。本実施形態において、犠牲膜１４０は有機膜によって形成される。有機膜の材料として、例えばフォトリソグラフィ工程で用いられるフォトレジストが用いられうる。犠牲膜１４０に段差被覆性の高い有機高分子材料を用いた有機膜を用いることによって、絶縁膜１３０の表面に形成された凹部１３２を埋め込み、また、犠牲膜１４０の表面を平坦にすることが可能となる。図１（ａ）に、犠牲膜１４０を形成した際の断面を示す。犠牲膜１４０に用いる材料は、フォトレジストに限られることなく、有機材料であっても無機材料であってもよい。犠牲膜１４０に用いる材料は、例えば、スピン・オン・グラス（ＳＯＧ）や、ホウケイ酸塩ガラス（ＢＳＧ）、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）、ホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）などであってもよい。犠牲膜１４０に用いられる材料は、絶縁膜１３０の表面に形成される凹部１３２を埋め込み、形成後の犠牲膜１４０の表面が、少なくとも絶縁膜１３０の表面よりも平坦になる材料であればよい。
【００１５】
犠牲膜１４０に形成後、図１（ｂ）に示すように、犠牲膜１４０のエッチングを行い、絶縁膜１３０の凸部１３１の表面を露出させる。この犠牲膜１４０をエッチングするエッチング工程の詳細を、以下に説明する。
【００１６】
本実施形態において、図１（ｂ）に示す犠牲膜１４０のエッチングは、エッチング装置を用いたドライエッチングによって行われる。このエッチング工程において、使用するエッチング装置は、特に限定されるものではなく、誘導結合（ＩＣＰ）型、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）、２週波励起平行平板型など、任意のエッチング装置を用いることができる。また、ドライエッチングに用いるプロセスガスには、例えば、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３などのガスが挙げられる。また、プロセスガスに、キャリアガスとしてＨｅ、Ａｒなどの希ガスが含まれていてもよい。犠牲膜１４０の平坦性が保たれつつ、絶縁膜１３０の凸部１３１の表面が露出するまでドライエッチングができれば、用いる装置およびガスは特に限定されるものではない。絶縁膜１３０の凸部１３１の表面が露出するタイミングは、例えば、シリコン原子や酸素原子など、活性化したプロセスガスや反応生成物に起因する原子や分子のプラズマ発光強度の変化から検出できる。
【００１７】
次いで、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜１３０と犠牲膜１４０とを同時にドライエッチングする。この工程では、犠牲膜１４０が、絶縁膜１３０の上から除去されるまで行われる。図１（ｃ）に示すように、犠牲膜１４０が、完全に除去されるまでエッチングが行われてもよい。犠牲膜１４０が除去されるタイミングも、例えば、絶縁膜１３０の凸部１３１の表面の露出の検出と同様にプラズマ発光強度の変化から検出できる。この工程では、エッチング後の絶縁膜１３０の表面は、完全に平坦にはできず、凹部１３３を有する。ここで、エッチング後の凹部１３３の深さが、図１（ａ）に示すエッチング前の凹部１３２の深さよりも小さくなるようにエッチングする。この絶縁膜１３０と犠牲膜１４０とを同時にエッチングするエッチング工程の詳細を、以下に説明する。
【００１８】
このエッチング工程においても、上述の図１（ｂ）に示す犠牲膜１４０をエッチングするエッチング工程と同様にドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行う。絶縁膜１３０のエッチングには、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＮＦ３、ＳＦ６など、フッ素原子を含有するガスが用いられうる。また、犠牲膜１４０のエッチングには、上述のように、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３などのガスが用いられうる。プロセスガスには、これらのガスから絶縁膜１３０および犠牲膜１４０の両方をエッチングできるガス１種類を選択してもよいし、複数種類のガスを選択して同時に流してもよい。また、プロセスガスに、キャリアガスとしてＨｅ、Ａｒなどの希ガスが含まれていてもよい。
【００１９】
次いで、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０を同時にドライエッチングするエッチング工程における絶縁膜１３０、犠牲膜１４０それぞれのエッチングレートについて説明する。このエッチング工程において、エッチングの進行とともに、エッチングされる被エッチング面に現れる絶縁膜１３０と犠牲膜１４０との比率が異なってくる。パターン１２０が密に存在し段差の深さが浅い凹部１３２の形成される領域において、パターン１２０が疎に存在し段差の深さが深い凹部１３２の形成される領域よりも犠牲膜１４０の残存する割合が、エッチングの進行に伴って少なくなる。このため、ドライエッチングの進行とともに、絶縁膜１３０と犠牲膜１４０とのエッチングされる表面の比率が変化し、被エッチング面における絶縁膜１３０の比率が高くなる。
【００２０】
本実施形態において、絶縁膜１３０には酸化シリコンが用いられるため、エッチングの進行とともに被エッチング面の絶縁膜１３０の比率が増え、エッチング雰囲気中の酸素濃度が上昇する。これに伴い有機膜である犠牲膜１４０のエッチングレートが速くなる。また、被エッチング面に占める絶縁膜１３０の面積が大きくなる一方、絶縁膜１３０をエッチングするためのガス（例えばフッ素含有ガス）の流量は一定のため、絶縁膜１３０のエッチングレートが遅くなる。
【００２１】
このため、エッチングを行う条件として、絶縁膜１３０のみをエッチングするエッチングレートと犠牲膜１４０のみをエッチングするエッチングレートとの選択比が１の条件を用いた場合、犠牲膜１４０のエッチングが、エッチングの進行とともに促進されうる。また、絶縁膜１３０のエッチングが、エッチングの進行とともに抑制されうる。結果として、絶縁膜１３０と犠牲膜１４０とをそれぞれエッチングするエッチングレートの選択比が１の条件を用いた場合であっても、エッチングの進行に伴って選択比が変化し、絶縁膜の表面が平坦にならない。具体的には、犠牲膜１４０の除去後に残る凸部１３９と凹部１３３との段差が大きくなりうる。
【００２２】
このように、エッチングレートの選択比が１となるようにガスの混合比を調整する特許文献１に示される方法では、エッチングの進行に伴うエッチングレートの変化によって、犠牲膜１４０をエッチングした後の絶縁膜１３０の膜厚がばらつく場合がある。このため、絶縁膜１３０の表面の平坦化の効果が不十分となる可能性がある。
【００２３】
このドライエッチングの進行に伴うエッチングレートの変化によって生じる犠牲膜１４０の除去後に残る１３９凸部と凹部１３３の段差を抑制するために、絶縁膜１３０のエッチングレートが、犠牲膜１４０のエッチングレートの１．５倍以上であってもよい。また、逆に犠牲膜１４０のエッチングレートが遅い場合、凹部１３３に埋め込まれた犠牲膜１４０のエッチングが進まず、図１（ｃ）に示す凹部１３３の位置に凸形状が形成される可能性がある。そのため、絶縁膜１３０のエッチングレートが、犠牲膜１４０のエッチングレートの３倍以下であってもよい。絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のそれぞれのエッチングの選択比は、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０に用いる材料やエッチングに用いる装置やプロセスガスに応じて、適宜選択すればよい。
【００２４】
しかしながら、パターン１２０の形状は様々なことから、絶縁膜１３０の表面に形成される凹凸も様々な形状を有しうるため、絶縁膜１３０と犠牲膜１４０とのエッチングレートの選択比を調整しても、絶縁膜１３０の表面を平坦にすることは難しい。また例えば、エッチングの進行に応じてプロセスガスに含まれるそれぞれのガスの流量など、ドライエッチングの条件を断続的または連続的に変化させることも現実的に難しい。つまり、ドライエッチングの工程のみで、絶縁膜１３０の表面に形成される凹凸を平坦化することは難しい。
【００２５】
そこで、本実施形態において、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のドライエッチングを行った後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法によって、凹部１３３を平坦化する研磨工程を行う。ドライエッチングを行った後、ＣＭＰ法を用いた研磨を行うことによって、図１（ｄ）に示すように、凹凸の抑制された絶縁膜１３０の表面が得られる。パターン１２０は様々な形状や密度分布を有するため、パターン１２０の上に堆積された絶縁膜１３０の表面の凹凸をドライエッチングのみで完全に平坦化することは難しい。また、ドライエッチングでは、上述のエッチングレートの変化だけでなく、エッチング中の反応生成物などによる堆積物が段差部分の側壁などに付着し、平坦性が向上しない場合がある。これに対して、以上、説明した平坦化工程では、基板１１０全面へのドライエッチングを用いたエッチバック法とＣＭＰ法とを組み合わせることによって、エッチング後の絶縁膜１３０の表面の平坦性を向上することが可能となる。
【００２６】
実施例
図２を参照しながら、具体的な材料および処理条件を挙げて実施例を説明する。まず、酸化シリコンに覆われた基板１１０上にスパッタ法を用いてアルミニウムを形成した。次いで、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法とを用いてアルミニウムをパターニングし、パターン１２０を形成した。パターン１２０は、上述のように配線や電極、遮光膜などとして機能しうるため、パターンの密な部分と疎な部分とが存在する。また、撮像装置として画像センサのようなデバイスを考えた場合、例えば、同じ配線であっても画素領域の配線と周辺回路領域の配線とでは、パターンが配される間隔が異なる。例えば、配線が疎に配される画素領域に対して、配線が密に配線が配される周辺回路領域では、互いに隣接する配線同士の間隔が５倍以上となりうる。そこで、図２（ａ）に示すように、本実施例では、パターン１２０のうち配線パターンにおいて、互いに平行して隣接するパターン同士の最も狭い間隔２０１と最も広い間隔２０２との比が５以上となるようにパターン１２０を配した。具体的には、間隔２０１は３５０ｎｍ、間隔２０２は１９１４ｎｍとした。
【００２７】
パターン１２０の形成後、上述した平坦化工程として、まず、絶縁膜１３０としてＣＶＤ法を用いて酸化シリコンを形成した。このとき、図２（ａ）に示されるパターン１２０の上の絶縁膜１３０の膜厚２１１は、１３４９ｎｍであった。絶縁膜１３０の表面には、図２（ａ）に示すように、パターン１２０の形状を反映した凹凸が形成された。このとき、間隔２０１で配されるパターン１２０に対応して形成された凹部１３４の凸部１３１に対する深さは２８８ｎｍ、幅は１０６４ｎｍであった。また、間隔２０２で配されるパターン１２０に対応して形成された凹部１３５の凸部１３１に対する深さは４９６ｎｍ、幅は２７２８ｎｍであった。互いに隣接するパターン同士の最も狭い間隔２０１と最も広い間隔２０２との比が５以上となるようなパターン１２０の上に形成される絶縁膜１３０では、絶縁膜１３０の表面に形成される凹部１３４と凹部１３５との形状の差が大きくなりうる。本実施例のように、深い凹部１３５の深さが、浅い凹部１３４の深さの１．５倍以上、また深さの差が２００ｎｍ以上となった場合、絶縁膜１３０の表面の平坦化がより困難となりうる。
【００２８】
絶縁膜１３０の形成後、図２（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトレジストを用いて犠牲膜１４０を形成した。本実施例において、スピンコート法によってフォトレジストを塗布したが、スリットコート法などの方法を用いてもよい。また、上述のように犠牲膜１４０に用いる材料は、フォトレジストに限ることはなく、ＳＯＧ、ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧなどであってもよい。凹部１３４、１３５が犠牲膜１４０によって埋め込まれ、犠牲膜１４０の表面がほぼ平坦化されればよい。
【００２９】
犠牲膜１４０の形成後、犠牲膜１４０をドライエッチングし、絶縁膜１３０の凸部１３１の表面を露出させるエッチングを行った。本実施例において、ドライエッチング装置として下部単周波平行平板型のドライエッチング装置を用いて、以下に示す条件でドライエッチングを行った。ここで、プロセスガスの圧力とは、ドライエッチング装置のチャンバ内のガスの全圧を意味する。
プロセスガスの圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）以上、６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）以下
下部ＲＦパワー：５００〜２０００Ｗ
ＣＦ４流量：５０ｓｃｃｍ以上、５００ｓｃｃｍ以下
【００３０】
上述の条件を用いて犠牲膜１４０をエッチングし、プラズマ発光強度の変化から絶縁膜１３０の凸部１３１の表面の露出を検出した。次いで、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のドライエッチングを行った。本実施例において、ドライエッチング装置として下部単周波平行平板型のドライエッチング装置を用いて、以下に示す条件でエッチングを行った。
プロセスガスの圧力：１．３３Ｐａ以上、６．６７Ｐａ以下
下部ＲＦパワー：５００〜２０００Ｗ
ＣＦ４流量：５０ｓｃｃｍ以上、５００ｓｃｃｍ以下
ＣＨ２Ｆ２流量：５０ｓｃｃｍ以上、２００ｓｃｃｍ以下
【００３１】
この絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチングの工程において、犠牲膜１４０は除去された。また、本実施例において、犠牲膜１４０のエッチングの工程、および、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチングの工程は、同じドライエッチング装置で、処理チャンバから基板１１０を取り出さずに続けて行った。本実施例では、犠牲膜１４０のエッチングの工程と、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチングの工程とで、エッチングに用いるプロセスガスの一部が異なる。しかし、上述したように、例えばＣＦ４またはＣＨＦ３など、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のどちらもエッチング可能な同じガスを用いて、それぞれの工程を行ってもよい。また、本実施例では、同じドライエッチング装置を用いて、それぞれのエッチング工程を行ったが、絶縁膜１３０のエッチング工程と絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチング工程とで、別のドライエッチング装置を用いてエッチングを行ってもよい。
【００３２】
絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチングの工程の後、凹部１３４のあった部分１３６は、凹部の深さが０ｎｍとなり平坦となった。また、凹部１３５に対応する凹部１３７は、凸部１３９に対して深さ９２ｎｍ、幅２４１４ｎｍとなった。また、このとき、図２（ｃ）に示されるパターン１２０の上の絶縁膜１３０の膜厚２１２は、３４６ｎｍであった。絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のエッチングの工程は、上述の条件を用いて、絶縁膜１３０に対する犠牲膜１４０のエッチングの選択比が１．５倍以上かつ３倍以下となる条件で行った。結果として、凹部１３７の深さ（９２ｎｍ）を対応する凹部１３４の深さ（２８８ｎｍ）よりも小さくすることができた。
【００３３】
また、本実施例において、犠牲膜１４０が除去された後の部分１３６および凹部１３７の平坦性を高めるため、プロセスガスの圧力を６．６７Ｐａ以下に設定した。これは、プロセスガスの圧力を低くすることによって、絶縁膜１３０の凹部へのプロセスガスの影響を小さくし、凸部のエッチングが進行しやすくするためである。また、プロセスガスの圧力を低くした場合、被エッチング面における絶縁膜１３０の面積が増加したときに絶縁膜１３０のエッチングレートの低下が顕著となる場合がある。しかしながら、絶縁膜１３０に対する犠牲膜１４０のエッチングの選択比を１．５倍以上とすることによって、凹部１３７の深さを凹部１３４の深さよりも小さくすることができた。
【００３４】
絶縁膜１３０および犠牲膜１４０をドライエッチングした後、有機アミン系剥離剤によって洗浄を行った。洗浄後、ＣＭＰ法によって、絶縁膜１３０の表面の平坦化を行った。ドライエッチングを用いたエッチバック法およびＣＭＰ法を用いた平坦化工程によって、図２（ｄ）に示すように、パターン１２０の形状に起因する表面の凹凸が抑制された、平坦化された絶縁膜１３０が形成された。
【００３５】
このとき、図２（ｄ）に示されるパターン１２０の上の絶縁膜１３０の膜厚２１３は、１８８ｎｍであった。ここで、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のドライエッチング後の膜厚２１２を、ドライエッチング後の凹部１３７の段差の高さの２倍以上とすることによって、ＣＭＰ法による研磨後に、パターン１２０の表面が露出することを抑制できる。このため、絶縁膜１３０のエッチング前のパターン１２０の上の膜厚２１１は、絶縁膜１３０および犠牲膜１４０のドライエッチング後の絶縁膜１３０のパターン１２０の上の膜厚２１２が凹部１３７の段差の高さの２倍以上になるように設計した。
【００３６】
また、本実施例において、ＣＭＰ法のみを用いて平坦化する場合と比較して、ドライエッチングを行った後にＣＭＰ法を用いて研磨を行うため、研磨する絶縁膜１３０の膜厚が薄い。このため、絶縁膜１３０の下地となるパターン１２０の配置や密度によって発生するディッシングやエロージョンのような部分的な過剰研磨が抑制されうる。例えば、上述のように、凸部１３９と凹部１３７との段差である凹部１３７の深さが１００ｎｍ以下（本実施例において９２ｎｍ）となるまでドライエッチングを行い、その後、ＣＭＰ法を用いて平坦化してもよい。
【００３７】
その後、図３に示すように平坦化された絶縁膜１３０の上に、例えば酸窒化シリコンや窒化シリコンを含む反射防止膜３０１を形成した。次いで、反射防止膜３０１の上に樹脂などの有機膜を用いた平坦化膜３０２、カラーフィルタ３０３、および、平坦化膜３０４をこの順で形成した。更に、平坦化膜３０４の上にマイクロレンズ３０５を形成した。これらの反射防止膜３０１、平坦化膜３０２、３０４、カラーフィルタ３０３およびマイクロレンズ３０５を形成する工程は、公知の製造方法が適用可能である。以上の工程を用いて、本実施例の撮像装置が完成した。
【００３８】
以上、説明した製造方法によって、パターン１２０の粗密差があるレイアウトであっても、絶縁膜１３０の表面をより均一に平坦化することができる。特許文献１に示される方法では、パターン１２０の疎密差が大きくなった場合、ドライエッチング中のエッチレートの変動が大きくなり、平坦化が困難な場合がある。撮像装置において、絶縁膜１３０の平坦化が不十分な場合、画像センサのそれぞれのセンサの開口部上の絶縁膜１３０の膜厚が不均一になり、光路長を均一にすることが困難となる。光路長の不均一は、色ムラの発生の原因となりうる。本実施形態において、上述の平坦化を適用することによって、光路長をより均一にすることが可能となるため、色むらの発生を抑制し、光電変換素子の光学特性をより均一にすることが可能となる。また、撮像装置に限らず、例えば、半導体装置の多層配線構造の層間膜に上述の平坦化を適用することによって、フォトリソグラフィ工程における下地の凹凸による影響を抑制し、フォトリソグラフィ工程の精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
以上、本発明に係る実施形態および実施例を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態および実施例は適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１２０：パターン、１３０：絶縁膜、１３２、１３３、１３４、１３５、１３７：凹部、１４０：犠牲膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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