(57)【要約】【課題】  良好な信号を得られる光電変換装置を提供する。【解決手段】  半導体層の中に配された電荷生成領域を各々が有する複数のユニットを備える光電変換装置であって、複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、第１ユニットおよび第２ユニットのそれぞれは、電荷生成領域から転送された電荷を保持する電荷保持領域と、電荷生成領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、絶縁体層と半導体層との間にて電荷保持領域を覆い、電荷生成領域の上に開口を有する第１遮光層と、を有し、第１ユニットの電荷生成領域は開口を介して受光し、第２ユニットの電荷生成領域は第２遮光層で覆われていることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の中に配された電荷生成領域を各々が有する複数のユニットを備える光電変換装置であって、
複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、
前記電荷生成領域から転送された電荷を保持する電荷保持領域と、
前記電荷生成領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、
前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記電荷保持領域を覆い、前記電荷生成領域の上に開口を有する第１遮光層と、を有し、
前記第１ユニットの前記電荷生成領域は前記開口を介して受光し、
前記第２ユニットの前記電荷生成領域は第２遮光層で覆われていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記開口が前記電荷生成領域と前記第２遮光層との間に位置する、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記誘電体領域は前記絶縁体層と共に導光路を構成する、請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第２ユニットにおいて、前記誘電体領域は前記第２遮光層と前記電荷生成領域との間に位置する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットにおいて、前記電荷保持領域と前記第１遮光層との距離は、前記誘電体領域と前記電荷生成領域との距離よりも小さい、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットにおいて、前記誘電体領域と前記電荷保持領域との間には誘電体膜が配されており、前記誘電体膜は前記絶縁層と前記第１遮光層との間に延在している、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１ユニットにおいて、前記誘電体領域は無機材料層と前記半導体層との間に位置し、
前記第２ユニットにおいて、前記無機材料層が前記第２遮光層と前記誘電体領域との間に位置する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットにおいて、前記誘電体領域の幅は、前記開口の幅よりも大きい、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１遮光層は、前記電荷生成領域の上の前記開口とは形状が異なる別の開口を有し、前記別の開口には複数のコンタクトプラグが配されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットは、前記電荷保持領域から転送された電荷を検出する電荷検出領域と、前記電荷生成領域から前記電荷保持領域に電荷を転送する第１転送ゲートと、前記電荷保持領域から前記電荷検出領域に電荷を転送する第２転送ゲートと、前記電荷検出領域に接続された増幅トランジスタと、を有し、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットにおいて、前記第１遮光層は前記第１転送ゲートと前記第２転送ゲートを覆う、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記第１ユニットと前記第２ユニットの間に配された第３ユニットを含み、
前記第３ユニットは第３遮光層を有し、
前記第３ユニットにおいて、前記第３遮光層と前記半導体層との間にて前記絶縁体層が前記半導体層を覆う、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第１ユニットと前記第２ユニットの間には第４ユニットが設けられており、
前記第４ユニットは第４遮光層を有し、
前記第４遮光層と前記半導体層との距離は、前記第２ユニットにおける前記第１遮光層と前記半導体層との距離よりも大きく、前記第２ユニットにおける前記第２遮光層と前記半導体層との距離よりも小さい、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記第２遮光層と前記第３遮光層は連続した遮光膜により形成されている、請求項１１に記載の光電変換装置、
または、
前記第２遮光層と前記第４遮光層は連続した遮光膜により形成されている、請求項１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記複数のユニットは第５ユニットを含み、
前記第５ユニットは、
前記第５ユニットの前記電荷生成領域から転送された電荷を保持する電荷保持領域と、
前記第５ユニットの前記電荷生成領域の上に位置し、前記絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、
前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記第５ユニットの前記電荷保持領域を覆い、前記誘電体領域と前記半導体層との間にて前記電荷生成領域を覆う第５遮光層と、を有する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記複数のユニットは第６ユニットを含み、
前記第６ユニットは、
前記第６ユニットの前記電荷生成領域から転送された電荷を保持する電荷保持領域と、
前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記第６ユニットの前記電荷保持領域を覆い、前記第６ユニットの前記電荷生成領域の上に開口を有する第６遮光層と、を有し、
前記第６ユニットにおいて前記絶縁体層が前記第６遮光層の前記開口の全体を覆い、前記第６ユニットの前記電荷生成領域は前記開口を介して受光する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
複数のユニットを備える光電変換装置であって、
複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、
半導体層の中に配されたｎ型の第１不純物領域と、
前記半導体層の中に配され、前記第１不純物領域から電荷が転送されるｎ型の第２不純物領域と、
前記第１不純物領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、
前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記第２不純物領域を覆い、前記第１不純物領域の上に開口を有する第１遮光層と、を有し、
前記第１ユニットの前記第１不純物領域は前記開口を介して受光し、
前記第２ユニットの前記第１不純物領域は第２遮光層で覆われていることを特徴とすることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１７】
複数のユニットを備える光電変換装置であって、
前記複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、
半導体層の中に配された電荷生成領域と、
前記電荷生成領域から転送された電荷を検出する電荷検出領域と、
前記電荷生成領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、を有し、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に位置する中間領域において、前記半導体層は、前記電荷生成領域の面積よりも大きい面積に渡って前記絶縁体層と前記半導体層との間に位置する第１遮光層で覆われており、
前記中間領域および前記第２ユニットの前記電荷生成領域は、前記絶縁体層に対して前記半導体層の側とは反対側に位置する第２遮光層で覆われていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１８】
前記第２遮光層と前記半導体層との間には前記絶縁体層に囲まれたダミー誘電体領域が設けられており、前記ダミー誘電体領域と前記第１ユニットの前記誘電体領域との間の距離は、前記ダミー誘電体領域と前記第２ユニットの前記誘電体領域との間の距離よりも小さい、請求項１７に記載の光電変換装置。
【請求項１９】
前記絶縁体層は第１配線層と第２配線層との間に位置し、
前記第１遮光層の主成分と前記第１配線層の主成分は互いに異なり、
前記第２遮光層の主成分と前記第２配線層の主成分は互いに異なる、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２０】
前記絶縁体層は第１配線層と第２配線層との間に位置し、
前記第１遮光層の主成分はタングステンであり、
前記第２遮光層の主成分はアルミニウムであり、
前記第１配線層および前記第２配線層の主成分は銅である、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２１】
前記絶縁体層は珪素と酸素と水素とを含有すること、および、前記誘電体領域は珪素と窒素と水素とを含有すること、の少なくとも一方を満たす、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置に結像する光学系、前記光電変換装置を制御する制御装置、前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置、前記光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置、および、前記光電変換装置で得られた情報を記憶する記憶装置の少なくともいずれかと、を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置における遮光層に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置では、受光する光電変換部を有する画素からの信号を、遮光された光電変換部を有する画素からの信号を用いて補正することで、黒レベルの補正を実現できる。受光する光電変換部を有する画素は有効画素、受光画素と呼ばれ、遮光された光電変換部を有する画素はオプティカルブラック（ＯＢ）画素や遮光画素と呼ばれる。
【０００３】
特許文献１の第１の実施形態に記載された固体撮像装置は、有効画素領域とＯＢ画素領域ともに光電変換部の上に光導波路が形成されており、ＯＢ画素領域においては、光導波路と光電変換部の間に遮光膜が配置されている。
【０００４】
特許文献１の第４の実施形態に記載された固体撮像装置は、グローバルシャッター機能を有し、有効画素領域とＯＢ画素領域ともに電荷蓄積部の上に遮光膜が形成されており、ＯＢ画素領域においては、光電変換部の上に遮光膜が延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らが導光路（光導波路）を検討する上で、特許文献１の技術では黒レベルの補正の精度が十分でないという課題を見出した。この課題のため、黒レベルの補正を経て得られる信号の品質（例えば画質）を向上することができない。そこで、本発明は、良好な信号を得られる光電変換装置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】
上記課題を解決するための第１の手段は、半導体層の中に配された電荷生成領域を各々が有する複数のユニットを備える光電変換装置であって、複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、前記電荷生成領域から転送された電荷を保持する電荷保持領域と、前記電荷生成領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記電荷保持領域を覆い、前記電荷生成領域の上に開口を有する第１遮光層と、を有し、前記第１ユニットの前記電荷生成領域は前記開口を介して受光し、前記第２ユニットの前記電荷生成領域は第２遮光層で覆われていることを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための第２の手段は、複数のユニットを備える光電変換装置であって、複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、半導体層の中に配されたｎ型の第１不純物領域と、前記半導体層の中に配され、前記第１不純物領域から電荷が転送されるｎ型の第２不純物領域と、前記第１不純物領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、前記絶縁体層と前記半導体層との間にて前記第２不純物領域を覆い、前記第１不純物領域の上に開口を有する第１遮光層と、を有し、前記第１ユニットの前記第１不純物領域は前記開口を介して受光し、前記第２ユニットの前記第１不純物領域は第２遮光層で覆われていることを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための第３の手段は、半導体層の中に配された電荷生成領域を各々が有する複数のユニットを備える光電変換装置であって、複数のユニットは第１ユニットおよび第２ユニットを含み、前記第１ユニットおよび前記第２ユニットのそれぞれは、前記電荷生成領域から転送された電荷を検出する電荷検出領域と、前記電荷生成領域の上に位置し、絶縁体層に囲まれた誘電体領域と、を有し、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に位置する中間領域において、前記半導体層は、前記電荷生成領域の面積よりも大きい面積に渡って前記絶縁体層と前記半導体層との間に位置する第１遮光層で覆われており、前記中間領域および前記第２ユニットの前記電荷生成領域は、前記絶縁体層に対して前記半導体層の側とは反対側に位置する第２遮光層で覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な信号を得られる光電変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光電変換装置および撮像システムを説明する模式図。
【図２】画素ユニットの構成を説明する模式図。
【図３】光電変換装置を説明するための断面模式図。
【図４】光電変換装置を説明するための平面模式図。
【図５】光電変換装置を説明するための断面模式図。
【図６】光電変換装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図７】光電変換装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図８】光電変換装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図９】光電変換装置の製造方法を説明するための断面模式図。
【図１０】光電変換装置を説明するための断面模式図。
【図１１】光電変換装置を説明するための平面模式図。
【図１２】光電変換装置を説明するための断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。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。
【００１３】
図１（ａ）を用いて光電変換装置ＩＳの構成を説明する。光電変換装置ＩＳは半導体チップＩＣ内に複数の画素ユニットＵＮＴを備える。複数の画素ユニットＵＮＴの各々は、半導体層の中に配された電荷生成部を含む。画素ユニットＵＮＴは光電変換装置ＩＳの受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲに配されている。画素ユニットＵＮＴとは、光電変換装置ＩＳによって得られる画像における画素の基本的な情報を生成することを目的とした主ユニットだけでなく、主ユニットと類似の構成を有するユニットである副ユニットを含む。主ユニットとは受光領域ＰＸＲに配された受光ユニットであり、副ユニットとしては遮光領域ＯＢＲに配された遮光ユニットである。なお、図１（ａ）の例で示すように、受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲの間に中間領域ＤＭＲを設けることもできる。本例では、中間領域ＤＭＲにも画素ユニットＵＮＴが設けられている。中間領域ＤＭＲに配された画素ユニットＵＮＴ（ダミーユニット）も副ユニットである。光電変換装置ＩＳは画素ユニットＵＮＴが配された画素領域の外側に周辺領域ＰＲＲを有することができる。
【００１４】
図１（ｂ）は光電変換装置ＩＳを備える撮像システムＳＹＳの構成の一例を示している。撮像システムＳＹＳは、光学系ＯＵ、制御装置ＣＵ，処理装置ＰＵ、表示装置ＤＵ、記憶装置ＭＵの少なくともいずれかをさらに備え得る。撮像システムＳＹＳの詳細に関する説明は後述する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図２、３を用いて光電変換装置ＩＳの第１実施形態を説明する。
【００１６】
図２（ａ）は画素ユニットの回路図の一例を示している。画素ユニットは、画素回路として、電荷生成部２、電荷保持部５、電荷検出部３、電荷排出部１１を備えうる。電荷検出部３の電荷に基づく信号が画素ユニットから信号出力線１０に出力される。画素ユニットの画素回路はこれら電荷を扱う各部の接続（転送）／非接続（非転送）の切替えあるいは信号増幅のための制御部をさらに備える。制御部の具体例としては、第１転送ゲート４、第２転送ゲート６、第３転送ゲート１、リセットトランジスタ７、増幅トランジスタ８および選択トランジスタ９が挙げられる。各ゲートはＭＯＳゲートによって、トランジスタはＭＯＳＦＥＴによって構成される。電荷生成部２、電荷保持部５、電荷検出部３、電荷排出部１１を、転送ゲートをゲートとして含むトランジスタのソースおよび／またはドレインとみなすこともできる。
【００１７】
電荷生成部２は電荷生成部２が受光した光量に応じた信号電荷を発生することができる。ただし、電荷生成部２は遮光層によって光が入射しなくても、暗電流となるノイズ電荷を生成する。電荷生成部２にはフォトダイオードを用いることができる。電荷保持部５は、第１転送ゲート４を介して電荷生成部２に接続される。電荷保持部５は接地容量として機能し、電荷保持部５は電荷生成部２から転送された電荷を一時的に蓄積する。電荷検出部３は電荷保持部５から転送された電荷を電圧信号に変換する。電荷検出部３は半導体層に配された不純物領域を含んで構成され、このノードに生じる寄生容量を含めた容量を有する。電荷検出部３を構成する不純物領域はフローティングディフュージョン（ＦＤ）領域である。電荷検出部３は第２転送ゲート６を介して電荷保持部５と接続される。また、電荷検出部３はリセットトランジスタ７のソース及び増幅トランジスタ８のゲートとも接続される。増幅トランジスタ８のドレインには電源供給線１２から電源電圧が供給される。リセットトランジスタ７のドレインにも電源供給線１２から電源電圧が供給される。増幅トランジスタ８はソースフォロワ回路を構成している。リセットトランジスタ７をオンにすることで電荷検出部３の電圧はリセット電圧（この場合は電源電圧）にリセットされる。このとき、リセット電圧に応じたリセット信号が増幅トランジスタ８のソースに出力される。
【００１８】
第２転送ゲート６がオンになり電荷保持部５から電荷検出部３に電荷が転送されると、転送された電荷量に対応した信号電圧が増幅トランジスタ８のソースに出力される。
【００１９】
増幅トランジスタ８のソースは選択トランジスタ９のドレインに接続される。選択トランジスタ９のソース端子は信号出力線１０に接続される。選択トランジスタ９がオンになると、リセット信号又は画素信号が信号出力線１０に出力される。このようにして、画素からの信号の読み出しが行われる。
【００２０】
電荷生成部２には、さらに第３転送ゲート１を介して電荷排出部１１が接続される。第３転送ゲート１がオンになると、電荷生成部２に蓄積されている電荷は電荷排出部１１に排出される。電荷排出部１１を構成する不純物領域はオーバーフロドレイン（ＯＦＤ）領域である。電荷排出部１１には、電荷生成部２から電荷を排出可能な電圧が与えられる。本例では、電荷排出部１１には電源供給線１２から電源電圧が供給されるが、その接続関係の図示は図２（ａ）では省略している。
【００２１】
全画素に対し同時に電荷排出部１１へ電荷を排出し、その後、電荷生成部２で生成された電荷を電荷保持部５に転送することにより、全画素に対し同時かつ一定の露光時間を設定する電子シャッター（グローバル電子シャッター）が実現される。これにより、各画素から順次電荷を読み出すために生じる露光タイミングのずれが抑制され、画像の歪みが低減される。なお、グローバル電子シャッターを実現するための画素回路やその駆動方法は上述したものに限らず、様々に変更が可能である。
【００２２】
図２（ｂ）は、本実施形態の受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲにおける画素ユニットの半導体層の近傍の平面図である。以下、受光領域ＰＸＲにおける画素ユニットを受光ユニットＰＸＬとし、遮光領域ＯＢＲにおける画素ユニットを遮光ユニットＯＢＡとする。
【００２３】
まず、図２（ａ）に示した回路と、図２（ｂ）で示した構造との対応関係を説明する。図２（ｂ）において、実線で囲まれた素子領域１００（活性領域）の外は絶縁体で形成された素子分離領域となっている。図２（ｂ）には、電荷生成部２を構成する不純物領域としての電荷生成領域１０２と、電荷保持部５を構成する不純物領域としての電荷保持領域１０５を示している。さらに、電荷検出部３を構成する不純物領域として電荷検出領域１０３と、電荷排出部１１を構成する不純物領域としての電荷排出領域１１１を示している。本例では電子を信号電荷として扱うため、電荷生成領域１０２、電荷保持領域１０５、電荷検出領域１０３、電荷排出領域１１１のそれぞれはｎ型の不純物領域である。正孔を信号電荷として扱う場合には、これらの不純物領域の導電型は逆のｐ型となる。
【００２４】
図２（ｂ）には、また、第１転送ゲート４のゲート電極１０４、第２転送ゲート６のゲート電極１０６、第３転送ゲート１のゲート電極１０１を示している。さらに、リセットトランジスタ７のゲート電極１０７、増幅トランジスタ８のゲート電極１０８を示している。第１転送ゲート４のゲート電極１０４は電荷生成領域１０２と電荷保持領域１０５の間に配置されている。第２転送ゲート６のゲート電極１０６は電荷保持領域１０５と電荷検出領域１０３との間に配置されている。リセットトランジスタ７のゲート電極１０７が電荷検出領域１０３に隣り合って配置されている。ゲート電極１０７を挟んで電荷検出領域１０３とは反対側には、リセットトランジスタ７のドレインとなる不純物領域１１２が配置されている。この不純物領域１１２は増幅トランジスタ８のドレインと共通となっている。そして不純物領域１１２に隣接して増幅トランジスタ８のゲート電極１０８が配置されている。ゲート電極１０８を挟んで不純物領域１１２の反対側には増幅トランジスタ８のソースとなる不純物領域１１３が配置されている。本図では選択トランジスタ９は不図示である。例えば、増幅トランジスタ８を挟んでリセットトランジスタ７の反対側に選択トランジスタ９を配することができる。選択トランジスタ９のソースは増幅トランジスタ８のソースとなる不純物領域１１３と共通にできる。電荷生成領域１０２に隣り合って、第３転送ゲート１のゲート電極１０１が配置される。ゲート電極１０１は電荷生成領域１０２のゲート電極１０４が配置された側とは異なる部分に配置される。ゲート電極１０１を挟んで電荷生成領域１０２の反対側には電荷排出部１１の一部を構成する電荷排出領域１１１が配置される。この電荷排出領域１１１は第３転送ゲート１をゲートとして有するトランジスタのドレインとなる。
【００２５】
受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡは、少なくとも電荷保持領域１０５を覆う下部遮光層１０９を有する。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡにおいて、下部遮光層１０９は電荷生成領域１０２の上に開口１９０を有する。受光ユニットＰＸＬの電荷生成領域１０２は開口１９０を介して被写体からの光を受光可能である。したがって、受光ユニットＰＸＬの電荷生成領域は光電変換領域である。そして、受光ユニットＰＸＬの電荷生成領域１０２で生じた信号電荷に基づく信号は画像信号として処理されうる。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡにおける開口１９０の形状は同一であることが最も好ましいが、異なっていてもよい。遮光ユニットＯＢＡにおける開口１９０の面積は、受光ユニットＰＸＬにおける開口１９０の面積の０．８倍以上かつ１．２倍以下であることが好ましい。この規定は、２つの円の一方の半径が他方の半径の０．９倍以上かつ１．１倍以下であれば、２つの円の一方の面積が他方の面積の約０．８倍以上かつ１．２倍以下となることに基づく。本例では、下部遮光層１０９は電荷保持領域１０５に加えて、ゲート電極１０４、１０６、１０１の一部を覆う。下部遮光層１０９はゲート電極１０４、１０６、１０１のうちコンタクトプラグが配される部分は覆わない。このようにすることで、可視光に対して透過性を有するポリシリコンのゲート電極を用いても、ゲート電極を介した半導体層２００（図３（ａ）〜（ｃ）で後述）への不要な光の入射を抑制できる。さらに、図２（ｂ）の電荷生成領域１０２の輪郭と開口１９０との位置関係から理解されるように、平面視における開口１９０の面積は平面視における電荷生成領域１０２の面積よりも小さい。このようにすることで、下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２の周縁部も覆う構成となり、ゲート電極を介した半導体層２００への不要な光の入射をさらに抑制できる。
【００２６】
受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡにおいて、下部遮光層１０９はゲート電極１０４、１０６、１０７、１０８および電荷検出領域１０３、不純物領域１１２、１１３の上に開口１９１を有する。この開口１９１を通じてゲート電極１０４、１０６、１０７、１０８および電荷検出領域１０３、不純物領域１１２、１１３には、コンタクトプラグが接続されている。また、下部遮光層１０９はゲート電極１０４、１０１および電荷排出領域１１１の上に開口１９２を有する。この開口１９２を通じてゲート電極１０４、１０１および電荷排出領域１１１には、コンタクトプラグが接続されている。図２（ｂ）においてコンタクトプラグを黒丸で示している。開口１９１、１９２は複数のコンタクトプラグが配されるように、開口１９０とは別であって、開口１９０とは異なる形状で下部遮光層１０９に設けられている。
【００２７】
電荷生成領域１０２の上には、電荷生成領域１０２と少なくとも一部が重なるように誘電体領域１３０が配置される。また、電荷生成領域１０２の上には、誘電体領域１３０と少なくとも一部が重なるように誘電体膜１１０が配置される。誘電体膜１１０が誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間に位置する。誘電体領域１３０、誘電体膜１１０の詳細については後述する。
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）のＸ−Ｙ線における断面の構造を示している。図３（ｃ）は、図１（ａ）の周辺領域ＰＲＲにおける断面の構造を示している。
【００２９】
本実施形態では、半導体層２００上に配線層２１６１、２１６２、２１６３と、層間絶縁層２１４１、２１４２、２１４３、２１４４と、を含んで構成される多層配線構造が配置されている。以下、配線層２１６１、２１６２、２１６３を配線層２１６Ｘと総称し、層間絶縁層２１４１、２１４２、２１４３、２１４４を層間絶縁層２１４Ｘと総称する。
【００３０】
本例では、画素ユニットＵＮＴは配線層が３層の場合を例に説明するが４層以上の配線層を有していてもよいし、２層の配線層であってもよい。
【００３１】
層間絶縁層２１４Ｘは配線層と他の層を絶縁するための絶縁体層である。半導体層２００と配線層２１６１との間に層間絶縁層２１４１が位置し、配線層２１６１と配線層２１６２との間に層間絶縁層２１４２が位置し、配線層２１６２と配線層２１６３との間に層間絶縁層２１４３が位置する。層間絶縁層２１４Ｘには、屈折率がおよそ１．５の酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いることができる。層間絶縁層２１４Ｘは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）とを含有することが好ましい。層間絶縁層２１４Ｘに含まれる水素は半導体層２００を水素終端する上で有用である。層間絶縁層２１４Ｘはさらに炭素（Ｃ）を含有することができる。珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）を含有する絶縁体層は４．０未満、３．０未満の低い誘電率（ｌｏｗ−ｋ）を示し得る。層間絶縁層に低誘電率材料を用いることで配線構造のＲＣ遅延を低減し動作を高速化できる。
【００３２】
下部遮光層１０９は層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間に配されており、電荷保持領域１０５を覆っている。本例では、下部遮光層１０９は配線層２１６１と半導体層２００との間に配され、コンタクトプラグ（不図示）が貫通する層間絶縁層２１４１と半導体層２００との間に配されている。
【００３３】
受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢは、電荷生成領域１０２の上に配された誘電体領域１３０を含む。誘電体領域１３０は、半導体層２００の上に配された層間絶縁層２１４Ｘで囲まれている。誘電体領域１３０の平面形状は円形としているが、正方形、長方形、楕円、長円、多角形等の形状であってもよい。特に、誘電体領域１３０は、複数の配線層２１６１、２１６２、２１６３の間に位置する層間絶縁層２１４２、２１４３に囲まれていることが好ましい。誘電体領域１３０を複数の配線層２１６１、２１６２、２１６３の周囲に配することで、配線層２１６１、２１６２、２１６３の存在による光の損失を抑制できるためである。
【００３４】
層間絶縁層２１４Ｘには孔２１８が設けられている。この孔２１８内に誘電体領域１３０が位置している。その結果、誘電体領域１３０は層間絶縁層２１４Ｘに囲まれることになる。誘電体領域１３０は多層配線構造の複数の層間絶縁層２１４Ｘを貫通して形成された孔２１８に誘電体領域１３０を構成する誘電体材料を埋め込んで形成するのがよい。ただし、先に誘電体領域１３０を形成し、その周囲に層間絶縁層を形成することもできる。
【００３５】
誘電体領域１３０は、層間絶縁層２１４Ｘを構成する材料よりも屈折率の高い材料を用いることが好ましい。このようにすることで、誘電体領域１３０と層間絶縁層２１４Ｘの界面に対し、所定の角度で斜めに入射された光は界面で全反射される。よって、誘電体領域１３０に入射した光は、層間絶縁層２１４Ｘへの漏出が抑制され、より多くの入射光が電荷生成領域１０２に到達する。このようにして、誘電体領域１３０は層間絶縁層２１４Ｘと共にコア−クラッド構造を有する導光路（光導波路）を成す。導光路において、誘電体領域１３０がコア、層間絶縁層２１４Ｘがクラッドである。例えば、誘電体領域１３０の材料には、屈折率がおよそ２．０の窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。誘電体領域１３０は、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）と水素（Ｈ）とを含有することが好ましい。誘電体領域１３０に含まれる水素は半導体層２００を水素終端する上で有用である。なお、層間絶縁層２１４Ｘと誘電体領域１３０の材料は酸化シリコンと窒化シリコンの組合せに限定されない。導光路を構成する上では、誘電体領域１３０の屈折率が層間絶縁層の屈折率よりも高くなるように材料が組合せられていればよく、任意の材料を選択可能である。誘電体領域１３０の材料は、屈折率がおよそ１．８の酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、あるいは、有機膜材料及び有機膜材料に酸化チタン等の粒子を混入した材料を用いてもよい。なお、誘電体領域１３０は必ずしも導光路を構成しなくてもよく、誘電体領域１３０が層間絶縁層２１４Ｘと同様に酸化シリコンであってもよい。誘電体領域１３０と層間絶縁層２１４Ｘとの間に界面が存在していることで、光学的は障壁として導光機能を有することができる。また、誘電体領域１３０が複数の層間絶縁層２１４を貫通して配されることで、電荷生成領域１０２までの界面の数を減少させることができるため、感度の向上に有利である。
【００３６】
導光路としての誘電体領域１３０は、入射光を電荷生成領域１０２に集光させる機能を有する。受光ユニットＰＸＬでは、誘電体領域１３０により電荷生成領域１０２に入射される光量が増加するため、誘電体領域１３０が無い場合に比べ感度が向上する。特に、電荷生成領域１０２の面積が小さい場合又は、撮像装置をカメラに用いた際のカメラのレンズのＦナンバーが大きい場合、感度低下がおこる場合がある。これに対し、誘電体領域１３０を設けることによりこの影響を抑制することが可能となる。
【００３７】
層間絶縁層が互いに異なる材料からなる積層膜で形成されていてもよく、その場合は、誘電体領域１３０の屈折率がその周りの層間絶縁層の屈折率よりも高くなるように構成すればよい。また誘電体領域１３０は、その径が入射面側から出射面側に向かって小さくなる、順テーパー形状を有している。これにより、多くの入射光が誘電体領域１３０を介して電荷生成領域１０２に集光させることが可能となる。誘電体領域１３０の径が段階的に小さくなっている構成とすることもできる。
【００３８】
誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間に配された誘電体膜１１０は、誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間における反射を防止する反射防止膜として機能し得る。また、製造時には孔２１８を形成する際のエッチングストッパとしても機能しうる。
【００３９】
さらに、図２（ｂ）の誘電体膜１１０の輪郭と開口１９０との位置関係から理解されるように、平面視における開口１９０の面積は平面視における誘電体膜１１０の面積よりも小さい。このようにすることで、誘電体膜１１０が下部遮光層１０９の端部も覆う構成となる。その結果、誘電体膜１１０は、誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間から、層間絶縁層２１４Ｘと下部遮光層１０９との間に延在しており、下部遮光層１０９の一部を覆うように配置されている。誘電体膜１１０は層間絶縁層２１４Ｘよりも屈折率の高い材料を含んで構成することができる。特に、層間絶縁層２１４Ｘのうち電荷保持領域１０５の上に配置された部分よりも高い屈折率を有しているのがよい。このような構造とすることにより、誘電体領域１３０から漏出した光が電荷保持領域１０５に侵入することを抑制することができる。
【００４０】
本実施形態では、電荷保持領域１０５と下部遮光層１０９との距離は、誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との距離よりも小さい。このようにすることで、迷光や誘電体領域１３０からの出射光が、下部遮光層１０９と半導体層２００との間を通って電荷保持領域１０５へ入射して信号の精度を低下させることを抑制できる。本例は、誘電体膜１１０を設けることによって、少なくとも誘電体膜１１０の厚さに相当する距離だけ、誘電体領域１３０が下部遮光層１０９よりも半導体層２００から離れている。
【００４１】
下部遮光層１０９は電荷保持領域１０５を覆い、電荷生成領域１０２上に開口１９０が形成されている。誘電体膜１１０は電荷生成領域１０２の全体、下部遮光層１０９の一部を覆うように配置されている。また図２（ｂ）の実線で示された部分以外には絶縁体で形成された素子分離領域が配置されている。下部遮光層１０９は電荷生成領域１０２の一部と平面視において重なるように配置され、電荷生成領域１０２の他の一部と平面視において重なる部分が開口されている。下部遮光層１０９は、電荷保持領域１０５、及び電荷生成領域１０２から電荷保持領域１０５に電荷を転送するトランジスタのゲート電極１０４の少なくとも一部を覆うように配置されている。下部遮光層１０９の電荷生成領域１０２と重なる部分は、ゲート電極１０４上から延出した部分とゲート電極１０１の上から延出した部分とを有する。下部遮光層１０９は電荷保持領域１０５への光の入射を抑制する、入射光によって電荷保持領域１０５で電荷が生成されノイズが発生することを抑制する。下部遮光層１０９は、例えばタングステン、タングステンシリサイド、酸化タングステン、アルミニウム又はそれらの合金膜等の可視光を透過しにくい材料を用いて形成するとよい。下部遮光層１０９の厚さは１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以下とするのがよい。下部遮光層１０９は、ゲート電極の上とそれ以外の部分とに同時に形成されるので、ゲート電極の厚さに起因する凹凸を有するように形成される。
【００４２】
図２（ｂ）には、誘電体領域１３０の下面１３１と上面１３２を示している。下面１３１が光出射面となり、誘電体領域１３０の上面１３２が光入射面となる。図２に示したように、平面視において誘電体領域１３０の下面１３１の全面が電荷生成領域１０２に包含されるように配置されるが、下面１３１の少なくとも一部が電荷生成領域１０２に重なるように誘電体領域１３０が配置されていればよい。
【００４３】
本例では、平面視において誘電体領域１３０の下面１３１の全面が開口１９０に包含されるように配置されるが、下面１３１の少なくとも一部が開口１９０に配置されていればよい。また、本例では、平面視において誘電体領域１３０の上面１３２の全面が開口１９０の全体を包含するように配置されるが、上面１３２の少なくとも一部が開口１９０に重なるように配置されていればよい。本例のように順テーパーである誘電体領域１３０の幅は上面１３２の幅で決まるが、誘電体領域１３０の幅は開口１９０の幅よりも大きくすることは光利用効率を高める上で有効である。特に、平面視において下面１３１の全面が開口１９０に包含され、上面１３２の全面が開口１９０の全体を包含することは、光利用効率を高める上で有効である。
【００４４】
層間絶縁層２１４Ｘの上には、誘電体領域１３０と同じ材料からなる誘電体材料膜１３３が設けられている。受光領域ＰＸＲでは、隣接する受光ユニットＰＸＬ間で、複数の誘電体領域１３０が誘電体材料膜１３３によって連結されている。誘電体領域１３０は層間絶縁層２１４Ｘで囲まれている必要があることから、誘電体領域１３０と誘電体材料膜１３３を構成する誘電体材料のうち、層間絶縁層２１４４の上面よりも離れた部分は誘電体材料膜１３３とみなす。つまり、誘電体領域１３０は誘電体材料膜１３３で覆われていることになる。図３（ａ）、（ｂ）には、誘電体領域１３０と誘電体材料膜１３３との便宜的な境界を点線で示している。この点線が上述した誘電体領域１３０の上面１３２となる。実際のデバイスでは誘電体領域１３０と誘電体材料膜１３３との間には界面は無くてもよい。誘電体材料膜１３３は無くてもよい。
【００４５】
誘電体領域１３０の上には、誘電体材料膜１３３を介して酸窒化シリコン層２２８と中間層２２９が配されている。中間層２２９は酸化シリコンや窒化シリコンからなる無機材料層であり、中間層２２９の上方の層と半導体層２００との距離を調整する機能を有する。酸窒化シリコン層２２８は酸化シリコンからなる中間層２２９と、誘電体材料膜１３３あるいは誘電体領域１３０と、の反射を抑制するための反射防止層として機能する。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡにおいて誘電体領域１３０は無機材料層である中間層２２９と半導体層２００との間に位置する。
【００４６】
本実施形態では、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡにも誘電体領域１３０を設けている。その上で、誘電体領域１３０を囲む絶縁体層である層間絶縁層２１４Ｘと、半導体層２００との間に位置する下部遮光層１０９には、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡでも開口１９０を設けている。これによって、誘電体領域１３０が画素回路に及ぼす影響の、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡとの間での差を小さくすることができる。誘電体領域１３０と下部遮光層１０９が画素回路に及ぼす影響としては、光学的な影響が挙げられる。例えば、受光ユニットＰＸＬにおいて誘電体領域１３０を設けることで、誘電体領域１３０を設けない場合に比べて光の利用効率が高くなると、下部遮光層１０９の下への光漏れ込みも多くなり得る。そこで、下部遮光層１０９を半導体層２００に近づけるほど、半導体層２００と下部遮光層１０９との相互作用は大きくなる。
【００４７】
誘電体領域１３０と下部遮光層１０９が画素回路に及ぼす影響としては、電気的な影響が挙げられる。特に、誘電体領域１３０とそれを囲む絶縁体層との誘電率が異なれば、電荷生成領域１０２の上に誘電体領域１３０があるか、誘電体領域１３０ではなく絶縁体層があるかで、電荷生成領域１０２の上の誘電率が異なる。その結果、開口１９０の有無と誘電体領域１３０の有無によって、画素回路の静電容量（例えば寄生容量）が異なりうる。
【００４８】
誘電体領域１３０と下部遮光層１０９が画素回路に及ぼす影響としては、物理的あるいは化学的な影響も挙げられる。特に、開口１９０の有無と誘電体領域１３０の有無とによる水素終端による界面準位の違いや、開口１９０や誘電体領域１３０の形成時のエッチングダメージによる欠陥密度の違いなどである。これらは、半導体層２００の原子レベルでの違いである。電荷生成領域１０２や電荷保持領域１０５、電荷検出領域１０３などの電荷を扱う領域では、このような原子レベルでの違いが、画素回路からの出力信号に大きく影響しうる。
【００４９】
本例では、図３（ａ）、（ｂ）で示されるように、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡにおいては、半導体層２００から中間層２２９まで、同じ構造を有することができる。特に、下部遮光層１０９は受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲともに電荷生成領域１０２上は開口１９０を有し、受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲともに誘電体領域１３０と誘電体膜１１０を有する構造とする。このため電荷生成領域１０２へ水素シンター効果による水素供給量が遮光領域ＯＢＲと受光領域ＰＸＲとでの電荷生成領域１０２とで、差がないか微差となる。また、製造工程において電荷生成領域１０２が受けるダメージも受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲとで、差がないか微差となる。よって、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡにおける電荷生成領域１０２の特性の差を小さくできる。
【００５０】
遮光領域ＯＢＲの遮光ユニットＯＢＡでは、電荷生成領域１０２を遮光するための上部遮光層２３１を有する。上部遮光層２３１は下部遮光層１０９よりも半導体層２００から離れて配される。すなわち、上部遮光層２３１と半導体層２００との距離は、下部遮光層１０９と半導体層２００との距離よりも大きい。遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢはこの上部遮光層２３１を含む。下部遮光層１０９の開口１９０が電荷生成領域１０２と上部遮光層２３１との間に位置する。これにより、遮光ユニットＯＢＡの電荷生成領域１０２は下部遮光層１０９に開口１９０を設けても、上部遮光層２３１によって遮光されることになる。これにより、黒レベル補正用の基準信号を遮光ユニットＯＢＡから得ることができる。
【００５１】
上部遮光層２３１は遮光材料で構成され、金属材料、あるいは黒色等の光透過率の低い（１０％以下）有機材料で形成される。上部遮光層２３１の材料は、４００〜６００ｎｍの波長の光の反射率が高い材料が好ましい。本例では、材料は上部遮光層２３１の主成分はアルミニウムである。上部遮光層２３１は遮光領域ＯＢＲの電荷生成領域１０２の全面と重なって配置される。上部遮光層２３１が遮光領域ＯＢＲの全体に配置されることが好ましい。なお、上部遮光層２３１が電源電圧や信号を伝達する配線を構成していてもよい。
【００５２】
下部遮光層１０９の主成分と下層の配線層２１６１の主成分は互いに異なっていてもよい。配線層２１６１として適切な材料と下部遮光層１０９として適切な材料は異なるからである。同様に、上部遮光層２３１の主成分と上層の配線層２１６３の主成分は互いに異なっていてもよい。配線層２１６３として適切な材料と上部遮光層２３１として適切な材料は異なるからである。本例では、下部遮光層１０９の主成分はタングステンであり、上部遮光層２３１の主成分はアルミニウムであり、配線層２１６１、２１６２、２１６３の主成分は銅である。
【００５３】
本実施形態では、上部遮光層２３１は誘電体領域１３０の上方に設けられている。すなわち、誘電体領域１３０は上部遮光層２３１と電荷生成領域１０２との間に位置する。このようにすることで、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡとで、誘電体領域１３０の存在が電荷生成領域１０２に与える影響の差を小さくすることできる。誘電体領域１３０の上方に配置された上部遮光層２３１は、誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２とに影響を与えにくいからである。
【００５４】
上部遮光層２３１は中間層２２９の上に配される。つまり、遮光ユニットＯＢＡにおいて、無機材料層である中間層２２９が上部遮光層２３１と誘電体領域１３０との間に位置する。
【００５５】
下部遮光層１０９は電荷保持領域１０５を覆っている。下部遮光層１０９は電荷生成領域１０２上に開口１９０を有している。誘電体膜１１０は電荷生成領域１０２の全体、下部遮光層１０９の一部を覆うように配置されている。一方、遮光領域ＯＢＲにおいても、受光領域ＰＸＲと同様にゲート電極１０１、誘電体領域１３０、ゲート電極１０４、電荷保持領域１０５、ゲート電極１０７、ゲート電極１０８、下部遮光層１０９、誘電体膜１１０、電荷検出領域１０３が配置される。しかし、遮光領域ＯＢＲの電荷生成領域１０２は上部遮光層２３１によって遮光される。そのため電荷生成領域１０２からの信号は黒レベルの補正用の基準信号として処理されうる。
【００５６】
遮光ユニットＯＢＡには遮光のための上部遮光層２３１が配置される。しかし、遮光ユニットＯＢＡの電荷生成領域１０２から上部遮光層２３１の間の構造は、受光ユニットＰＸＬにおける半導体層２００から中間層２２９までの構造と同じか、差がきわめて小さい構造となる。これにより、遮光ユニットＯＢＡから得られる信号は、黒レベルの補正用の基準信号としての精度の向上が期待できる。
【００５７】
図３（ｂ）に示すように、遮光領域ＯＢＲには遮光ユニットＯＢＡの他に、遮光ユニットＯＢＢを設けることができる。遮光ユニットＯＢＢは、遮光ユニットＯＢＢの電荷生成領域１０２から転送された電荷を保持する電荷保持領域１０５を有する。遮光ユニットＯＢＢは、遮光ユニットＯＢＢの電荷生成領域１０２の上に位置し、層間絶縁層２１４Ｘに囲まれた誘電体領域１３０を有する。遮光ユニットＯＢＢにおいて、下部遮光層１０９は、層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間にて遮光ユニットＯＢＢの電荷保持領域を覆う。さらに、遮光ユニットＯＢＢにおいて、下部遮光層１０９は、誘電体領域１３０と半導体層２００との間にて電荷生成領域１０２を覆う。すなわち、遮光ユニットＯＢＢにおいて、下部遮光層１０９は電荷保持領域１０５だけでなく電荷生成領域１０２をも覆う。誘電体領域１３０の上には遮光ユニットＯＢＡと同様に上部遮光層２３１が配されており、誘電体領域１３０が上部遮光層２３１によって覆われ、遮光されている。遮光ユニットＯＢＢにおける上部遮光層２３１は遮光ユニットＯＢＡにおける上部遮光層２３１と連続した遮光膜２３０で構成されている。
【００５８】
遮光ユニットＯＢＢが遮光ユニットＯＢＡと異なる点は、遮光ユニットＯＢＢにおいて下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２の上に、遮光ユニットＯＢＡの開口１９０に相当する開口を有しない点のみでありうる。遮光ユニットＯＢＢにおいて、下部遮光層１０９は遮光ユニットＯＢＡの開口１９１、１９２に相当する開口を有することができる。また遮光ユニットＯＢＢでは、電荷生成領域１０２上の下部遮光層１０９によって半導体層２００の遮光面積が大きくなっているため、遮光性能が高く、黒レベルの光学的な精度が、遮光ユニットＯＢＡよりも高くなる。ただし、受光ユニットＰＸＬのノイズ成分の再現性においては、受光ユニットＰＸＬと同様に開口１９０を有する遮光ユニットＯＢＡに比べて遮光ユニットＯＢＢは劣る。よって、遮光ユニットＯＢＡからの信号を用いた黒レベルの補正と遮光ユニットＯＢＢからの信号を用いた黒レベルの補正は必要に応じて使い分けたり組み合わせたりすることが好ましい。本例のように遮光領域ＯＢＲには、遮光ユニットＯＢＡと遮光ユニットＯＢＢを混在させることができるが、遮光領域ＯＢＲに遮光ユニットＯＢＢを配置せずに遮光ユニットＯＢＡのみとしてもよい。また、遮光ユニットＯＢＢにおいて電荷生成領域１０２の遮光が下部遮光層１０９のみで十分であれば、上部遮光層２３１を省略することもできる。
【００５９】
画素ユニットＵＮＴの構造の詳細を説明する。図３（ａ）、（ｂ）において、半導体層２００内の電荷生成領域１０２は例えばｎ型の不純物領域である。複数の画素ユニットＵＮＴの各々において、電荷生成領域１０２としてのｎ型の不純物領域は電荷収集領域であり、それぞれ、ほぼ同じ不純物濃度を有する。具体的には、受光ユニットＰＸＬの電荷生成領域１０２のｎ型の不純物の最高濃度をＣｎｍａｘとすると、受光ユニットＰＸＬ以外の画素ユニットＵＮＴのｎ型の不純物の最高濃度は、Ｃｎｍａｘ／２（半分）以上、２×Ｃｎｍａｘ（２倍）以下である。電荷生成部２を構成するフォトダイオードは、ｎ型の電荷生成領域１０２の他に、ｎ型の電荷生成領域１０２の側方および下方においてｎ型の電荷生成領域１０２とｐｎ接合を成す、ｐ型の不純物領域である電荷生成領域をも含む。電荷生成領域の範囲は、電荷収集領域であるｎ型の電荷生成領域１０２に収集される電荷が生成される範囲である。この範囲は、半導体層２００内のポテンシャル分布によって決まる。電荷収集領域であるｎ型の電荷生成領域１０２に収集されない電荷を生成する領域は画素回路における電荷生成領域とはならない。本例では、電荷生成領域１０２の上方、すなわち、電荷生成領域１０２と半導体層２００の表面との間にｐ型の不純物領域２０５を配することで、電荷生成領域１０２を埋め込み型のフォトダイオード構造としている。
【００６０】
この構造により、半導体層２００とその表面に配置された絶縁膜との界面で発生するノイズを抑制することができる。電荷保持領域１０５は例えばｎ型の不純物領域であり、電荷保持領域１０５と半導体層２００の表面との間にｐ型の不純物領域２０６を配することで、電荷保持領域１０５を埋め込み型の構造としている。このような構造とすることで電荷保持領域１０５におけるノイズを低減することが可能となる。
【００６１】
電荷生成領域１０２の上には保護膜２１１が配置されている。保護膜２１１は、半導体層２００よりも低い屈折率を有する層、例えば、屈折率がおよそ２．０の窒化シリコン層（ＳｉＮ）を含む膜を用いることができる。保護膜２１１は、窒化シリコン層に加えて、窒化シリコン層よりも屈折率が低い層、例えば、屈折率がおよそ１．５の酸化シリコン層をさらに含む複層膜であってもよい。保護膜２１１は誘電体膜１１０と半導体層２００との間に位置し、下部遮光層１０９と半導体層２００との間に延在して設けられている。そして保護膜２１１は下部遮光層１０９と半導体層２００との間において、電荷保持領域１０５およびゲート電極１０１、１０４、１０６を覆う。保護膜２１１は電荷排出領域１１１、電荷検出領域１０３、不純物領域１１２、１１３をも覆う。保護膜２１１はコンタクトプラグのためのコンタクトホールを形成する際のエッチングストップ膜として用いることができる。
【００６２】
保護膜２１１と下部遮光層１０９との間には、サイドウォール２１２が配されている。サイドウォール２１２は酸化シリコンあるいは窒化シリコンなどの絶縁体であって、ゲート電極１０１、１０４、１０６によって形成された保護膜２１１の凹凸の段差部を覆っている。サイドウォール２１２によって下部遮光層１０９の下地の凹凸が緩和され、それに伴い下部遮光層１０９の上面の凹凸も緩和されている。これにより、下部遮光層１０９の上面での指向性の強い迷光の発生が抑制されている。
【００６３】
保護膜２１１と誘電体膜１１０との間には酸化シリコン層の単層膜である絶縁体膜２１３が配されている。絶縁体膜２１３は誘電体膜１１０と下部遮光層１０９との間から下部遮光層１０９を覆うように層間絶縁層２１４１と下部遮光層１０９との間に延在している。ただし、図３（ａ）、（ｂ）では絶縁体膜２１３と層間絶縁層２１４１とを一体的に記載している。
【００６４】
半導体層２００の上には、配線層２１６１を半導体層２００やゲート電極に接続するためのコンタクトプラグ２１９１、配線層２１６Ｘを相互に接続するためのビアプラグ２１９２、２１９３が配置される。コンタクトプラグ２１９１の主成分はタングステンであり、ビアプラグ２１９２、２１９３の主成分は銅である。配線層２１６２とビアプラグ２１９２、および、配線層２１６３とビアプラグ２１９３は、デュアルダマシン構造によって一体的に形成されている。配線層２１６３は銅を主成分とする導電部の他に、タンタルやチタンおよび／またはこれらの窒化物からなるバリアメタル部を有することができる。
【００６５】
配線層２１６Ｘの主成分としては、銅を好適に用いることができるが、アルミニウムやタングステン、ポリシリコンなどであってもよい。なお、下部遮光層１０９に電圧を印加するために、配線層２１６１と下部遮光層１０９を接続してもよい（不図示）。または、下部遮光層１０９と半導体層２００間にコンタクト（不図示）を形成して接続してもよい。
【００６６】
拡散防止層２１７１、２１７２、２１７３（以下、拡散防止層２１７Ｘと総称する）は、特に配線層２１６ＸのＣｕが層間絶縁層２１４Ｘに拡散することを抑制するために、配線層２１６Ｘと層間絶縁層２１４Ｘとの間に配されている。拡散防止層２１７Ｘは配線層２１６Ｘに接して設けられる。拡散防止層２１７Ｘとしては、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）などの絶縁体層が用いられる。拡散防止層２１７Ｘの材料としては、窒化炭化シリコン（ＳｉＣＮ）を用いることができる。なお、窒化炭化シリコン（ＳｉＣＮ）は窒素より炭素が多ければ炭化シリコンに分類し、炭素より窒素が多ければ窒化シリコンに分類してもよい。拡散防止層２１７Ｘは層間絶縁層２１４Ｘと同様に誘電体領域１３０を囲む。拡散防止層２１７Ｘの屈折率は誘電体領域１３０の屈折率と異なっていてもよいし、誘電体領域１３０の屈折率と同じでもよい。拡散防止層２１７Ｘの屈折率が層間絶縁層２１４Ｘの屈折率よりも高い場合、拡散防止層２１７Ｘの厚さを層間絶縁層２１４Ｘの厚さよりも小さくすることで、誘電体領域１３０から拡散防止層２１７Ｘへの光の漏れを抑制できる。拡散防止層２１７Ｘと層間絶縁層２１４Ｘとで構成される界面は電荷生成領域１０２に向かう光を反射させうる。そのため、電荷生成領域１０２の上方では拡散防止層２１７Ｘの代わりに誘電体領域１３０を配置することで、電荷生成領域１０２までの界面の数を減少させることができ、感度の向上に有利である。この効果を得る上では、誘電体領域１３０が複数の絶縁体層（拡散防止層２１７Ｘと層間絶縁層２１４Ｘ）とで囲まれていれば、誘電体領域１３０の屈折率や誘電率は、層間絶縁層２１４Ｘより低くする必要はない。
【００６７】
受光ユニットＰＸＬは電荷生成領域１０２の直上に配置された光学系として、誘電体領域１３０だけでなく、層内レンズ２４０をさらに備える。また、層内レンズ２４０の上方にカラーフィルタ２５０やマイクロレンズ２５１を備えていても良い。層内レンズ２４０は受光領域ＰＸＲを連続的に覆う窒化シリコン層２４２に、受光ユニットＰＸＬごとに配されている。
【００６８】
誘電体領域１３０と層内レンズ２４０の間には、反射防止用の酸窒化シリコン層２２８、中間層２２９、反射防止層用の酸窒化シリコン層２４３が配置される。酸窒化シリコン層２２８、２４３は例えば屈折率がおよそ１．６〜１．７である。中間層２２９として屈折率がおよそ１．５の酸化シリコン（ＳｉＯ）を用いることができる。中間層２２９は、周辺領域ＰＲＲの層間絶縁層として用いることができる。また、層内レンズ２４０の上方にさらに酸窒化シリコン層２４１を形成してもよい。このような反射防止構造を採ることにより、入射光の透過率を向上させ、ひいては感度を向上させることができる。
【００６９】
層内レンズ２４０とカラーフィルタ２５０との間には、有機材料（樹脂）からなる平坦化層２４４が配されており、カラーフィルタ２５０とマイクロレンズ２５１との間には有機材料（樹脂）からなる平坦化層２４５が配されている。カラーフィルタ２５０とマイクロレンズ２５１は有機材料からなる。なお、平坦化層２４５とマイクロレンズ２５１とを一体的に形成することができる。また、窒化シリコン層２４２に層内レンズ２４０を設けない場合には、平坦化層２４４を省略することができる。
【００７０】
図３（ｃ）に周辺領域ＰＲＲの断面構造を示す。図３（ｃ）では周辺領域ＰＲＲのＰ型のＭＯＳトランジスタを例に挙げている。このｐ型のＭＯＳトランジスタはｎ型のＭＯＳトランジスタと共にＣＭＯＳ回路を構成し得る。ＭＯＳトランジスタのソース・ドレインであるｐ型の不純物領域２０８がｎ型のウェルである不純物領域２０７に形成されている。また複数のＭＯＳトランジスタは、ＳＴＩ構造やＬＯＣＯＳ構造を有する素子分離領域１１４によって相互に分離されている。画素ユニットＵＮＴにおける保護膜２１１と共通の膜をエッチングすることによりＭＯＳトランジスタのゲート電極１１５の側壁にサイドスペーサ１１６が形成されている。不純物領域２０８はサイドスペーサ１１６を用いてＬＤＤ構造を有するように形成されている。ソース・ドレインとなる不純物領域２０８及びゲート電極１１５の上面には、例えばコバルトシリサイドやニッケルシリサイド等の高融点金属のシリサイド領域１１７が設けられ、コンタクトプラグ２１９０と不純物領域２０８との間の電気抵抗を低減させる。保護膜１１８はコンタクトプラグ２１９０用のコンタクトホールを形成する際に用いられるエッチングストップ膜でありうるし、また、シリサイド領域１１７からの金属の拡散を防止する拡散防止膜でありうる。保護膜１１８は、誘電体膜１１０と共通の膜をエッチングすることにより形成されている。層間絶縁層２１４４を形成後に形成される受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢの導光路を構成するための誘電体材料膜１３３は周辺領域ＰＲＲでは除去される。中間層２２９が層間絶縁層２１４４の上に配され、中間層２２９および層間絶縁層２１４４を貫通してビアプラグ２１９４が設けられている。ビアプラグ２１９４には入力あるいは出力用の電極２１６４が配されている。電極２１６４は上部遮光層２３１と共通の導電体膜をエッチングすることにより形成されている。このように、上部遮光層２３１を形成する工程において、同時に電極２１６４や周辺領域ＰＲＲの配線を構成する導電部材を形成することができる。周辺領域ＰＲＲにおいて中間層２２９は層間絶縁層２１４４と共に、電極２１６４および電極２１６４と同層の配線層と、配線層２１６３と、の間の層間絶縁層として機能する。酸窒化シリコン層２４１、窒化シリコン層２４２、酸窒化シリコン層２４３の積層膜であるパッシベーション膜が電極２１６４や配線（不図示）を覆って形成されている。パッシベーション膜の窒化シリコン層２４２は画素領域において層内レンズ２４０を構成する層である。電極２１６４の上には、外部との接続用の開口２６０がパッシベーション膜に設けられている。
【００７１】
＜第２実施形態＞
図４と図５を参照して第２実施形態について説明する。本実施形態は、図１（ａ）で説明したように、受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲとの間の中間領域ＤＭＲに関するものである。
【００７２】
図４は、第１形態で説明した受光領域ＰＸＲの受光ユニットＰＸＬと遮光領域ＯＢＲの遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢに加え、中間領域ＤＭＲに配されたダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの半導体層近傍の平面図を示している。図５は受光ユニットＰＸＬと、ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢ、遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢの断面図である。受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢについては第１実施形態と同じであってよいので詳細な説明を省略する。なお、図２（ｂ）における開口１９１を図４では開口１９３として記載しているが、開口１９３の機能や形状は開口１９１の機能や形状と同じであってよい。
【００７３】
ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢは、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢとの間に配されている。ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢは、受光ユニットＰＸＬおよび／または遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢの特性向上を目的として設けられた補助的な画素ユニットＵＮＴである。
【００７４】
ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢ自体がこれらからは信号が得られない構成にすることができる。例えば、ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢには信号出力線１０に増幅トランジスタ８も選択トランジスタ９も接続されていなくてもよい。あるいは、ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢが信号を信号出力線１０に出力したとしても信号処理に用いなくてもよい。あるいは、ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢからの信号を信号処理したとしても画像に反映しなければよい。ただし、ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢからの信号が有用であればその情報を画像に取り入れてもよい。
【００７５】
ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの電荷保持領域１０５は、受光ユニットＰＸＬ、遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢと同様に下部遮光層１０９で覆われている。ダミー受光ユニットＤＭＬ、ダミー遮光ユニットＤＭＡにおいて、下部遮光層１０９は、受光ユニットＰＸＬ、遮光ユニットＯＢＡと同様に、電荷生成領域１０２の上に開口１９０を有している。ダミー遮光ユニットＤＭＢにおいて、下部遮光層１０９は、遮光ユニットＯＢＢと同様に、電荷生成領域１０２を覆っている。ダミー受光ユニットＤＭＬは上部遮光層を有さず、ダミー受光ユニットＤＭＬの電荷生成領域１０２は開口１９０を介して受光可能となっている。
【００７６】
ダミー受光ユニットＤＭＬやダミー遮光ユニットＤＭＡの下部遮光層１０９が開口１９０を有していることで、下部遮光層１０９での光の反射によって遮光ユニットＯＢＡに到達しうる光を低減できる。これは、開口１９０を設けることで下部遮光層１０９の面積を減らし、電荷生成領域１０２上での下部遮光層１０９による光の反射を抑制できるためである。また、開口１９０を設けることで、ダミー受光ユニットＤＭＬやダミー遮光ユニットＤＭＡに入射した光をダミー受光ユニットＤＭＬやダミー遮光ユニットＤＭＡの電荷生成領域１０２で吸収できるためでもある。
【００７７】
ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢは、下部遮光層１０９よりも半導体層２００から離れて配された上部遮光層２３２を有する。つまり、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢにおける上部遮光層２３２と半導体層２００との距離は、遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢおよびダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢにおける下部遮光層１０９と半導体層２００との距離よりも大きい。この上部遮光層２３２によって、下部遮光層１０９に開口１９０を有するダミー遮光ユニットＤＭＡの電荷生成領域１０２は遮光されている。また、上部遮光層２３２によって、下部遮光層１０９で覆われた電荷生成領域１０２を有するダミー遮光ユニットＤＭＢでは、電荷生成領域１０２での遮光性能が強化されている。
【００７８】
ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの上部遮光層２３２は遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢの上部遮光層２３１と連続した遮光膜２３０で構成されている。遮光膜２３０を連続させる、つまり、分断しないことで、分断されて形成されるスリットから余計な光が遮光ユニットＯＢＡの電荷生成領域１０２に入射することを抑制できる。ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢを、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡとの間に配置することで、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢのサイズ分、遮光ユニットＯＢＡを受光ユニットＰＸＬから離すことができる。そのため、遮光膜２３０と半導体層２００との間に入射した光が、遮光ユニットＯＢＡの電荷生成領域１０２へ入射することを抑制することができる。
【００７９】
上部遮光層２３２は上部遮光層２３１よりも半導体層２００の近くに配されている。つまり、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢにおける上部遮光層２３２と半導体層２００との距離は、遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢにおける上部遮光層２３１と半導体層２００との距離よりも小さい。このようにすることで、受光領域ＰＸＲから遮光膜２３０と半導体層２００との間の部分への光の入口が狭くなるため、遮光領域ＯＢＲへの光の侵入を低減できる。その結果、黒レベルの補正の精度を向上することができる。
【００８０】
受光ユニットＰＸＬに設けられているような、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘなどの絶縁体層で囲まれた誘電体領域１３０は、ダミー受光ユニットＤＭＬの電荷生成領域１０２の上には配置されていない。よって、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー受光ユニットＤＭＬの電荷生成領域１０２を覆っている。層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー受光ユニットＤＭＬにおいて下部遮光層１０９の開口１９０の全体を覆っている。同様に、遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢに設けられているような、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘなどの絶縁体層で囲まれた誘電体領域１３０は、ダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの電荷生成領域１０２の上には配置されていない。よって、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘが上部遮光層２３２と半導体層２００との間にてダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの電荷生成領域１０２を覆っている。そして、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー遮光ユニットＤＭＡにおいて下部遮光層１０９の開口１９０の全体を覆っている。
【００８１】
このように、ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢに誘電体領域１３０を設けないことで、受光ユニットＰＸＬ以外の画素ユニットＵＮＴの誘電体領域１３０を介在して遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢに伝搬する可能性を低減できる。受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢとの間で隣接する誘電体領域１３０の距離を、誘電体領域１３０が設けられていない画素ユニットＵＮＴの分だけ大きくしていると考えることもできる。受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢとを離すことで、受光ユニットＰＸＬから遮光ユニットＯＢＡへの光の伝搬を抑制しているともいえる。
【００８２】
本例では誘電体領域１３０だけでなく誘電体材料膜１３３もダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢには設けていない。このようにすることで、誘電体材料膜１３３を介して光が遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢに伝搬する可能性を低減できる。また、誘電体材料膜１３３をダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢに設けないことで、少なくとも誘電体材料膜１３３の厚さ分だけ、上部遮光層２３２を上部遮光層２３１よりも半導体層２００に近づけることができる。そのため、上述したように、遮光領域ＯＢＲへの光の侵入を低減できる。
【００８３】
ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢに誘電体領域１３０を設けない場合、エッチングストップ膜としての誘電体膜１１０は設けなくてもよい。特に下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２を覆うダミー遮光ユニットＤＭＢでは、誘電体膜１１０を設けなくてもよい。しかし、上述したようにダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡの電荷生成領域１０２での光の吸収をすることを考えると、ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡには誘電体膜１１０を設けることが好ましい。本例では、反射防止膜として機能する誘電体膜１１０を、ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡの電荷生成領域１０２の上に、開口１９０を介して配置する。このようにすることで、電荷生成領域１０２での吸収を抑制し、半導体層２００の表面での光の反射を抑制できる。
【００８４】
本例では、遮光ユニットＯＢＡを遮光ユニットＯＢＢと受光ユニットＰＸＬとの間に配置しているが、逆に、遮光ユニットＯＢＢを遮光ユニットＯＢＡと受光ユニットＰＸＬとの間に配置してもよい。遮光膜２３０の受光領域ＰＸＲ側の端部に近いほど、受光領域ＰＸＲ側から遮光膜２３０と半導体層２００との間の部分には光が届きやすい。よって、電荷生成領域１０２を上部遮光層２３１と下部遮光層１０９で二重に遮光した遮光ユニットＯＢＢは、受光領域ＰＸＲ側に近くても十分に遮光できる。また、下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２上に開口１９０を有する遮光ユニットＯＢＡは受光領域ＰＸＲ側から遠ざけることで、開口１９０があっても上部遮光層２３１で十分に遮光できる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態として、光電変換装置ＩＳの製造方法を説明する。図６〜図９は光電変換装置ＩＳの製造方法を表す断面図である。
【００８６】
図６（ａ）に示す工程ａにおいて、半導体層２００をシリコンウエハとして準備したのち、電荷排出領域１１１、電荷生成領域１０２、電荷保持領域１０５、各トランジスタのゲート電極１０１、１０４、１０６を形成する。
【００８７】
次に、電荷生成領域１０２、各トランジスタのゲート電極上及び各トランジスタのソース、ドレイン上に保護膜２１１を形成する。保護膜２１１は窒化シリコンを用いることができる。また保護膜２１１は不図示の、画素領域の外側にある周辺領域ＰＲＲに配置されるトランジスタのサイドスペーサ１１６（図３（ｃ）参照）を形成するための膜として用いることができる。
【００８８】
次に、図６（ｂ）に示す工程ｂにおいて、保護膜２１１の上に酸化シリコン膜などの絶縁体膜を形成し、この絶縁体膜をエッチバックしてサイドウォール２１２（図３（ａ）、（ｂ）参照）を形成する。サイドウォール２１２を介して保護膜２１１の上に下部遮光層１０９となるタングステン膜などの遮光材料膜を、少なくとも電荷生成領域１０２、ゲート電極１０４、電荷保持領域１０５を覆うように形成する。次に、遮光材料膜の、平面視において電荷生成領域１０２に重なる部分を除去し、電荷生成領域１０２の一部、電荷保持領域１０５を覆い、電荷生成領域１０２上に開口１９０を有する下部遮光層１０９を形成する。遮光材料の除去はドライエッチングを用いることができる。
【００８９】
次に、図６（ｃ）に示す工程ｃにおいて、下部遮光層１０９の上に酸化シリコン膜などの絶縁体膜を形成し、さらに、この絶縁体膜を介して電荷生成領域１０２上の下部遮光層１０９の開口１９０を覆うように窒化シリコン膜などの誘電体膜１１０を形成する。誘電体膜１１０のパターニングにはドライエッチングを用いることができる。
【００９０】
次に、図７（ａ）に示す工程ｄにおいて、公知の方法により、コンタクトプラグ２１９０、２１９１（図３（ａ）〜（ｃ）参照）、層間絶縁層２１４Ｘ、拡散防止層２１７Ｘ、配線層２１６Ｘ、ビアプラグ２１９２、２１９３を形成する。銅を主成分とする配線層２１６Ｘとビアプラグはデュアルダマシン法で形成できる。
【００９１】
その後、図７（ｂ）に示す工程ｅにおいて、層間絶縁層２１４Ｘと拡散防止層２１７Ｘの、導光路が形成されるべき場所、すなわち電荷生成領域１０２の上に導光路用の孔２１８を形成する。孔２１８は受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢに形成され、ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡ，ＤＭＢには形成されない。孔２１８の形成方法としては、ドライエッチングを用いることができる。孔２１８を形成する際、誘電体膜１１０はエッチングストップ膜として機能する。誘電体膜１１０でエッチングをストップすることにより、電荷生成領域１０２がエッチングダメージによってノイズが増加することを抑制することができる。エッチングストップ膜としての誘電体膜１１０はオーバーエッチングされてもよい。誘電体膜１１０は、層間絶縁層２１４１のエッチングの際のエッチング条件に対し、層間絶縁層２１４１よりもエッチングされにくい材料であればよい。層間絶縁層２１４１が酸化シリコンを主成分とするような材料（ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＮＳＧなどのガラス系の材料であってもよい）であれば、誘電体膜１１０に窒化シリコン膜、炭化シリコン膜を用いることができる。また誘電体膜１１０をエッチングにより一部もしくは全部を除去してもよい。
【００９２】
次に、図７（ｃ）に示す工程ｆにおいて、孔２１８内に、層間絶縁層２１４Ｘよりも屈折率の高い高屈折率材料を誘電体材料として埋め込み、平坦化を行なって導光路としての誘電体領域１３０を形成する。高屈折率材料を埋め込む方法としては、高密度プラズマＣＶＤ法や、有機材料のスピン塗布法を用いることができる。平坦化は、ＣＭＰ法やエッチバック法を用いて行うことができる。埋め込まれた誘電体材料のうち、平坦化後に孔２１８の外に位置する部分が、誘電体材料の残膜としての誘電体材料膜１３３である。層間絶縁層２１４４が露出するまで誘電体材料を平坦化することで誘電体材料膜１３３を除去することも可能である。
【００９３】
次に、図８（ａ）に示す工程ｇにおいて、誘電体材料膜１３３の上に酸窒化シリコン層２２８を形成する。なお、図８（ａ）で示した配線層２１６ｂは、他の図面における配線層２１６２と同等である。また、図７（ｃ）には酸窒化シリコン層２２８が形成される部分を酸窒化シリコン層２２８の符号で示したが、図７（ｃ）の工程ｆでは酸窒化シリコン層２２８はまだ形成されておらず、酸窒化シリコン層２２８は本工程ｇで形成される。
【００９４】
次に、図８（ｂ）に示す工程ｈにおいて、ダミー受光ユニットＤＭＬとダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢにおいて、酸窒化シリコン層２２８と誘電体材料膜１３３とをエッチングにて除去する。これにより、誘電体材料膜１３３には、受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲの間にスリット１３４が形成される。
【００９５】
次に図８（ｃ）に示す工程ｉにおいて、酸化シリコン膜などの中間層２２９を形成する。酸窒化シリコン層２２８は、中間層２２９が誘電体材料膜１３３（あるいは誘電体領域１３０）に接して設けられる構成に比べて、入射光の反射を抑制することで受光ユニットＰＸＬにおける電荷生成領域１０２への入射光量を増加させることが可能となる。
【００９６】
次に図９（ａ）に示す工程ｊにおいて、遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢの上部遮光層２３１とダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢの上部遮光層２３２となる遮光膜２３０を形成する。遮光膜２３０は電荷生成領域１０２に向かって進む光を反射、あるいは吸収することができればよく、遮光膜２３０の材料は光を反射する金属や、光を吸収する有機材料が適している。本実施形態では、アルミニウム膜である。工程ｈにおける誘電体材料膜１３３へのスリット１３４の形成によって、中間層２２９にはダミー遮光ユニットＤＭＡ、ＤＭＢにおいて遮光ユニットＯＢＡ，ＯＢＢよりも低くなるような段差が生じている。そのため、上部遮光層２３２は上部遮光層２３１よりも半導体層２００の近くに配されることになる。
【００９７】
遮光膜２３０をパターニングして受光ユニットＰＸＬとダミー受光ユニットＤＭＬの上から遮光膜２３０を除去する。遮光膜２３０のパターニングにおいて、同時に電極２１６４（図３（ｃ）参照）や周辺領域ＰＲＲの配線を構成する導電部材を形成することができる。
【００９８】
次に図９（ｂ）に示す工程ｋにおいて、酸窒化シリコン層２４３の上に窒化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜をエッチバック法で層内レンズ２４０を有するように加工することで、層内レンズ２４０を有する窒化シリコン層２４２を形成する。窒化シリコン層２４２の上に酸窒化シリコン層２４１を形成する。酸窒化シリコン層２４３、窒化シリコン層２４２、酸窒化シリコン層２４１がパッシベーション膜として機能する。
【００９９】
次に図９（ｃ）に示す工程ｌにおいて、パッシベーション膜の上に、平坦化層２４４、カラーフィルタ２５０、平坦化層２４５、マイクロレンズ２５１を形成する。カラーフィルタ２５０とマイクロレンズ２５１は感光性樹脂のフォトリソグラフィによって形成できる。
【０１００】
＜第４実施形態＞
図１０（ａ）を用いて光電変換装置ＩＳの第４実施形態を説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略し又は簡略にする。受光ユニットＰＸＬの構成は第１実施形態と同様である。
【０１０１】
第４実施形態では、遮光領域ＯＢＲにおいても受光領域ＰＸＲと同様に誘電体領域１３０上に層内レンズ２４０が形成されている。受光領域ＰＸＲと同様に反射防止用の酸窒化シリコン層２２８、中間層２２９、層内レンズ２４０を有する窒化シリコン層２４２、反射防止用の酸窒化シリコン層２４１が形成されている。
【０１０２】
第１実施形態との違いは、上部遮光層２３１の代わりに、遮光領域ＯＢＲの層内レンズ２４０の上に、酸窒化シリコン層２４１を介して上部遮光層２３３が形成されている点である。他の構成は第１実施形態と同じであってよい。特に、遮光ユニットＯＢＡにおける電荷保持領域１０５を覆う下部遮光層１０９は電荷生成領域１０２上に開口１９０を有し、遮光ユニットＯＢＢにおける電荷保持領域１０５を覆う下部遮光層１０９は電荷生成領域１０２をも覆う。遮光ユニットＯＢＡにおける電荷生成領域１０２の上と遮光ユニットＯＢＢにおける電荷生成領域１０２の上には誘電体領域１３０を配置することができる。
【０１０３】
第４実施形態の製造工程（不図示）として、導光路の平坦化を実施後、酸窒化シリコン層２２８を形成し、その上に中間層２２９を形成する。酸窒化シリコン層２４３の上に層内レンズ２４０を有する窒化シリコン層２４２を形成し、その上に酸窒化シリコン層２４１を形成する。次に遮光領域ＯＢＲに上部遮光層２３３となる遮光膜を形成する。さらに上部遮光層２３３の上部に不図示のパッシベーション膜（窒化シリコン層や酸窒化シリコン層）を形成してもよく、カラーフィルタ２５０やマイクロレンズ２５１を備えていても良い。本実施形態の効果として、受光領域ＰＸＲと同様に遮光領域ＯＢＲにおいても窒化シリコン層２４２（特に厚い層内レンズ２４０）からの水素シンターによる半導体層２００の水素終端効果が期待でき、黒レベルの補正の更なる精度向上が期待できる。これは、上部遮光層２３３を窒化シリコン層２４２の下ではなく上に配置することで、第１実施形態では上部遮光層２３１によって阻害されていた窒化シリコン層２４２から半導体層２００への水素供給を増加することができるためである。
【０１０４】
＜第５実施形態＞
図１０（ｂ）を用いて光電変換装置ＩＳの第５実施形態を説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略し又は簡略にする。受光ユニットＰＸＬの構成は第１実施形態と概ね同様であるが、受光ユニットＰＸＬにおいて、電荷保持領域１０５を覆う下部遮光層１０９が配線層２１６１と同層で構成されている点で第１実施形態と異なる。そして、下部遮光層１０９と電荷保持領域１０５との間の距離は、電荷生成領域１０２と誘電体領域１３０との間の距離よりも大きい。また、中間層２２９と窒化シリコン層２４２、酸窒化シリコン層２４３との間に平坦化層２４６が設けられている点でも第１実施形態と異なる。平坦化層２４６は、例えば酸化シリコン層であり、図３（ｃ）に示した周辺領域ＰＲＲにおいて、電極２１６４と窒化シリコン層２４２、酸窒化シリコン層２４３との間に延在する。
【０１０５】
第５実施形態では、遮光ユニットＯＢＡにおいて、下部遮光層１０９は配線層２１６１と同層で構成されている。上部遮光層２３１が配線層２１６２と同層で構成されている。上部遮光層２３１は誘電体領域１３０の下方に設けられている。すなわち、上部遮光層２３１は誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間に配されている。誘電体領域１３０は層間絶縁層２１４３、２１４４で囲まれているが、層間絶縁層２１４２、２１４１は誘電体領域１３０のための孔を有しておらず、誘電体領域１３０を囲んでいない。本実施形態では、電荷生成領域１０２と誘電体領域１３０との間の構成が受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢとで異なるため、暗電流の程度に起因した黒レベルの基準信号の精度は低下しうる。特に、誘電体領域１３０の存在（水素終端効果）や層間絶縁層への開口形成時の半導体層２００へダメージの影響などが異なることが主要因である。しかし、上部遮光層２３１を下部遮光層１０９の開口１９０に近づけることができるため、層間絶縁層を経由して遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＢの電荷生成領域１０２に入る光を低減できるという利点がある。よって、本実施形態でも黒レベルの信号の精度は十分に確保可能である。
【０１０６】
また、本実施形態では、電荷保持領域１０５と下部遮光層１０９との距離は、誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との距離よりも小さい。そのため、誘電体領域１３０から出射した光は下部遮光層１０９と半導体層２００との間から電荷保持領域１０５に入射する量が増える可能性がある。この点では第１実施形態の方が優れていると言える。
【０１０７】
＜第６実施形態＞
遮光ユニットＯＢＡにおいて、電荷保持領域１０５を遮光する遮光層（上述した実施形態の下部遮光層１０９に相当）と、電荷生成領域１０２を遮光する遮光層（上述した実施形態の上部遮光層２３１に相当）の上下の位置関係を入れ替えることもできる。この場合、受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡにおいて、電荷保持領域１０５を遮光する遮光層には電荷生成領域１０２の上に開口１９０を有する点と、誘電体領域１３０を有する点は上述した実施形態と同様である。遮光ユニットＯＢＡにおいても電荷保持領域１０５を遮光する遮光層に開口１９０を設けることで、黒レベル補正の精度が向上する。これは、開口１９０を介した、誘電体領域１３０からの半導体層２００への光学的、電気的あるいは化学的な影響の、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡとでの差を、無くすあるいは小さくできるからである。そして、遮光ユニットＯＢＡにおいて電荷生成領域１０２を遮光する遮光層が、開口１９０と電荷生成領域１０２との間に位置する点で異なる。電荷生成領域１０２を遮光する遮光層は誘電体領域１３０と電荷生成領域１０２との間に位置する点では、第５実施形態と同様になる。第１実施形態の受光ユニットＰＸＬのように、電荷保持領域１０５を遮光する遮光層を誘電体領域１３０よりも半導体層２００に近づけてもよい。あるいは、第５実施形態の受光ユニットＰＸＬのように、誘電体領域１３０を、電荷保持領域１０５を遮光する遮光層よりも半導体層２００に近づけてもよい。本実施形態では、第５実施形態に比べて、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡとで、半導体層２００と誘電体領域１３０との間の距離の差を無くす、あるいは、小さくすることが可能となる点で、第５実施形態よりも有利である。
【０１０８】
＜第７実施形態＞
図１１と図１２を参照して第７実施形態について説明する。本実施形態は、図１（ａ）で説明したように、受光領域ＰＸＲと遮光領域ＯＢＲとの間の中間領域ＤＭＲに関するものである。本実施形態における光電変換装置ＩＳも、半導体層２００の中に配された電荷生成領域１０２を各々が有する複数のユニットを備える。複数のユニットは受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＣを含む。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＣのそれぞれは、電荷生成領域１０２から転送された電荷を検出する電荷検出領域１０３を有する。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＣのそれぞれは、電荷生成領域１０２の上に位置し、層間絶縁層２１４Ｘなどの絶縁体層に囲まれた誘電体領域１３０を有する。半導体層２００は受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットとの間に位置する中間領域ＤＭＲを有する。中間領域ＤＭＲは、電荷生成領域１０２の面積よりも大きい面積に渡って層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間に位置する下部遮光層１０９で覆われている。遮光ユニットＯＢＣの電荷生成領域１０２および中間領域ＤＭＲは、層間絶縁層２１４Ｘに対して半導体層２００の側とは反対側に位置する上部遮光層２３１、２３２で覆われている。
【０１０９】
図１１は、第１形態で説明した受光領域ＰＸＲの受光ユニットＰＸＬと遮光領域ＯＢＲの遮光ユニットＯＢＣに加え、中間領域ＤＭＲに配されたダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤの半導体層近傍の平面図を示している。図１２は受光ユニットＰＸＬと、ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤ、遮光ユニットＯＢＣの断面図である。本実施形態では、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットとの間に配されたダミー遮光ユニットＤＭＤが電荷生成領域１０２を覆う下部遮光層１０９を有する点で、第２実施形態のダミー遮光ユニットＤＭＢと共通する。本実施形態では、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットの形態が第１〜第６実施形態と異なる。本実施形態における受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＣには電荷保持領域１０５がなく、それに伴って、第１転送ゲート４のゲート電極１０４や、電荷保持領域１０５を覆う下部遮光層１０９もない。第２転送ゲート６に相当する転送ゲートのゲート電極１０６は電荷生成領域１０２と電荷検出領域１０３との間に配置されている。ゲート電極１０６は、電荷生成領域１０２から電荷検出領域１０３に電荷を転送する。また、第３転送ゲート１のゲート電極１０１もなくてよい。
【０１１０】
ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤは、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＣとの間に配されている。ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤは、受光ユニットＰＸＬおよび／または遮光ユニットＯＢＣの特性向上を目的として設けられた補助的な画素ユニットＵＮＴである。
【０１１１】
ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤ自体がこれらからは信号が得られない構成にすることができる。例えば、ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤには信号出力線１０に増幅トランジスタ８も選択トランジスタ９も接続されていなくてもよい。あるいは、ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤが信号を信号出力線１０に出力したとしても信号処理に用いなくてもよい。あるいは、ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤからの信号を信号処理したとしても画像に反映しなければよい。ただし、ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤからの信号が有用であればその情報を画像に取り入れてもよい。
【０１１２】
ダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２は、下部遮光層１０９で覆われている。ダミー遮光ユニットＤＭＣの電荷生成領域１０２は、受光ユニットＰＸＬと同様に下部遮光層１０９で覆われていない。ダミー遮光ユニットＤＭＣは上部遮光層２３３を有し、ＤＭＤは上部遮光層２３２を有する。ダミー遮光ユニットＤＭＣの電荷生成領域１０２は上部遮光層２３３によって遮光され、ダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２は上部遮光層２３２および下部遮光層１０９によって遮光されている。
【０１１３】
ダミー遮光ユニットＤＭＤが下部遮光層１０９を有していることで、上部遮光層２３２の下に入った光が、半導体層２００へ入射することを抑制できる。これにより、半導体層２００を介した遮光ユニットＯＢＣへの光の入射を抑制できる。
【０１１４】
図１１に示す例では、中間領域ＤＭＲにおいて半導体層２００を覆う下部遮光層１０９がゲート電極１０６、１０７、１０８の上に開口１９１を有している。ゲート電極１０６、１０７、１０８と下部遮光層１０９が重なると、その分だけ層間絶縁層２１４Ｘの下地の高さが高くなってしまう。その結果、受光領域ＰＸＲと中間領域ＤＭＲとの間で、層間絶縁層２１４Ｘの下地に高低差が生じやすくなり、層間絶縁層２１４Ｘの平坦性が低下する。下部遮光層１０９がゲート電極１０６、１０７、１０８の上に開口を有することで層間絶縁層２１４Ｘの平坦性が向上する。この例の変形例として、中間領域ＤＭＲにおいて、下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２だけでなく、ゲート電極１０６、１０７、１０８をも覆っていてもよい。このようにすることで、下部遮光層１０９による半導体層２００に対する遮光性能が向上する。
【０１１５】
ダミー遮光ユニットＤＭＤ、ＤＭＣは、下部遮光層１０９よりも半導体層２００から離れて配された上部遮光層２３２、２３３を有する。つまり、ダミー遮光ユニットＤＭＤ、ＤＭＣにおける上部遮光層２３２、２３３と半導体層２００との距離は、遮光ユニットＯＢＣおよびダミー遮光ユニットＤＭＤにおける下部遮光層１０９と半導体層２００との距離よりも大きい。上部遮光層２３２は層間絶縁層２１４Ｘに対して半導体層２００の側とは反対側に位置する。この上部遮光層２３３によって、下部遮光層１０９を有しないダミー遮光ユニットＤＭＣの電荷生成領域１０２は遮光されている。また、上部遮光層２３２によって、下部遮光層１０９で覆われた電荷生成領域１０２を有するダミー遮光ユニットＤＭＤでは、電荷生成領域１０２での遮光性能が強化されている。
【０１１６】
ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤの上部遮光層２３３、２３２は遮光ユニットＯＢＣの上部遮光層２３１と連続した遮光膜２３０で構成されている。遮光膜２３０を連続させる、つまり、分断しないことで、分断されて形成されるスリットから余計な光が遮光ユニットＯＢＣの電荷生成領域１０２に入射することを抑制できる。ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤを、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＣとの間に配置することで、ダミー遮光ユニットＤＭＤ、ＤＭＣのサイズ分、遮光ユニットＯＢＣを受光ユニットＰＸＬから離すことができる。そのため、遮光膜２３０と半導体層２００との間に入射した光が、遮光ユニットＯＢＣの電荷生成領域１０２へ入射することを抑制することができる。
【０１１７】
上部遮光層２３２は上部遮光層２３１、２３３よりも半導体層２００の近くに配されている。つまり、ダミー遮光ユニットＤＭＤにおける上部遮光層２３２と半導体層２００との距離は、遮光ユニットＯＢＣにおける上部遮光層２３１やダミー遮光ユニットＤＭＣにおける上部遮光層２３３および半導体層２００との距離よりも小さい。このようにすることで、受光領域ＰＸＲから遮光膜２３０と半導体層２００との間の部分への光の入口が狭くなるため、遮光領域ＯＢＲへの光の侵入を低減できる。その結果、黒レベルの補正の精度を向上することができる。
【０１１８】
受光ユニットＰＸＬに設けられているような、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘなどの絶縁体層で囲まれた誘電体領域１３０は、ダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２の上には配置されていない。よって、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２を覆っている。層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー遮光ユニットＤＭＤにおいて下部遮光層１０９の全体を覆っている。同様に、遮光ユニットＯＢＣに設けられているような、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘなどの絶縁体層で囲まれた誘電体領域１３０は、ダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２の上には配置されていない。よって、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘが上部遮光層２３２と半導体層２００との間にてダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２を覆っている。そして、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘがダミー遮光ユニットＤＭＤにおいて下部遮光層１０９の全体を覆っている。
【０１１９】
このように、ダミー遮光ユニットＤＭＤに誘電体領域１３０を設けないことで、受光ユニットＰＸＬ以外の画素ユニットＵＮＴの誘電体領域１３０を介在して遮光ユニットＯＢＣに伝搬する可能性を低減できる。受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＣとの間で隣接する誘電体領域１３０の距離を、誘電体領域１３０が設けられていない画素ユニットＵＮＴの分だけ大きくしていると考えることもできる。受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＣとを離すことで、受光ユニットＰＸＬから遮光ユニットＯＢＣへの光の伝搬を抑制しているともいえる。
【０１２０】
本例では誘電体領域１３０だけでなく誘電体材料膜１３３もダミー遮光ユニットＤＭＤには設けていない。このようにすることで、誘電体材料膜１３３を介して光が遮光ユニットＯＢＣに伝搬する可能性を低減できる。また、誘電体材料膜１３３をダミー遮光ユニットＤＭＤに設けないことで、少なくとも誘電体材料膜１３３の厚さ分だけ、上部遮光層２３２を上部遮光層２３１よりも半導体層２００に近づけることができる。そのため、上述したように、遮光領域ＯＢＲへの光の侵入を低減できる。
【０１２１】
ダミー遮光ユニットＤＭＤに誘電体領域１３０を設けない場合、エッチングストップ膜としての誘電体膜１１０は設けなくてもよい。下部遮光層１０９が電荷生成領域１０２を覆うダミー遮光ユニットＤＭＤでは、誘電体膜１１０を設けていない。しかし、上述したようにダミー遮光ユニットＤＭＤの電荷生成領域１０２の上では、下部遮光層１０９の厚さ分だけ、他のユニットよりも厚くなることを考えると、ダミー遮光ユニットＤＭＤには誘電体膜１１０を設けないことが好ましい。本例では、反射防止膜として機能する誘電体膜１１０を、ダミー遮光ユニットＤＭＣの電荷生成領域１０２の上に配置する。このようにすることで、電荷生成領域１０２での吸収を抑制し、半導体層２００の表面での光の反射を抑制できる。
【０１２２】
ダミー遮光ユニットＤＭＣでは受光ユニットＰＸＬと同様に、誘電体領域１３０が設けられている。ダミー遮光ユニットＤＭＣの誘電体領域１３０をダミー誘電体領域と称することもできる。ダミー遮光ユニットＤＭＣの誘電体領域１３０と受光ユニットＰＸＬの誘電体領域１３０との間の距離は、ダミー遮光ユニットＤＭＣの誘電体領域１３０と遮光ユニットＯＢＣの誘電体領域１３０との間の距離よりも小さくすることができる。本例では、ダミー遮光ユニットＤＭＣが受光ユニットＰＸＬに隣接しており、ダミー遮光ユニットＤＭＣと遮光ユニットＯＢＣとの間にダミー遮光ユニットＤＭＤが位置することによって実現されている。ダミー遮光ユニットＤＭＤよりも受光ユニットＰＸＬの近くに配されたダミー遮光ユニットＤＭＣには誘電体領域１３０を配置することで受光領域ＰＸＲと中間領域ＤＭＲとの間で層間絶縁層２１４４の上層に急激な高低差が生じることを抑制できる。これにより、層間絶縁層２１４４の上層の平坦性を向上できる。層間絶縁層２１４４の上層とは、誘電体膜１１０や酸窒化シリコン層２２８、中間層２２９である。層間絶縁層２１４４の上層の平坦性を向上できれば、ダミー遮光ユニットＤＭＣの誘電体領域１３０の形状は、受光ユニットＰＸＬの誘電体領域１３０や遮光ユニットＯＢＣの誘電体領域１３０の形状と異なっていてもよい。ダミー遮光ユニットＤＭＣの誘電体領域１３０および誘電体膜１１０の下に下部遮光層１０９を設けることもできる。しかし、このようにすると、誘電体膜１１０の下地の高さがダミー遮光ユニットＤＭＣと受光ユニットＰＸＬとで異なってしまい、層間絶縁層２１４Ｘの平坦性が低下し得る。よって、誘電体領域１３０を設けたダミー遮光ユニットＤＭＣには下部遮光層１０９を設けないことが好ましい。ダミー遮光ユニットＤＭＣを第１〜６実施形態の中間領域ＤＭＲに配置することもできる。例えば第２実施形態のダミー遮光ユニットＤＭＡと受光ユニットＰＸＬの間にダミー遮光ユニットＤＭＣを配置することができる。第２実施形態のダミー遮光ユニットＤＭＣと受光ユニットＰＸＬの間にダミー遮光ユニットＤＭＣを配置すると本実施形態と同様の中間領域ＤＭＲになる。
【０１２３】
ここまで、中間領域ＤＭＲの各ダミー遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤには電荷生成領域１０２がある例を説明したが、遮光ユニットＤＭＣ、ＤＭＤでは信号を読み出さないので、電荷生成領域１０２は無くてもよい。その場合、中間領域ＤＭＲが、受光ユニットＰＸＬや遮光ユニットＯＢＣの電荷生成領域１０２の面積よりも大きい面積に渡って層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間に位置する下部遮光層１０９で覆われていればよい。そうすれば、中間領域ＤＭＲに電荷生成領域１０２が無くても、電荷生成領域１０２が有る場合と同様の効果を有する。ここでは２つのダミー遮光ユニットＤＭＤを配置しているため、中間領域ＤＭＲが、電荷生成領域１０２の面積の２倍よりも大きい面積に渡って下部遮光層１０９で覆われている。
【０１２４】
なお、第２実施形態においては、電荷保持領域１０５の面積が電荷生成領域１０２の面積よりも大きくなっている。そのため、開口１９０を有するダミー遮光ユニットＤＭＡにおいても、電荷生成領域１０２の面積よりも大きい面積に渡って層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間に位置する下部遮光層１０９で半導体層２００が覆われている。したがって、第２実施形態においては、ダミー遮光ユニットＤＭＢだけでなく、ダミー遮光ユニットＤＭＡでも、第７実施形態と同様に、中間領域ＤＭＲにおいて半導体層２００が下部遮光層１０９で覆われることによる効果を得ることができる。
【０１２５】
＜第８実施形態＞
図１（ａ）を用いて光電変換装置ＩＳの画素ユニットＵＮＴ以外の構成について説明する。光電変換装置ＩＳは、周辺回路ＰＲＣを備えることができる。周辺回路ＰＲＣは、複数の画素ユニットＵＮＴを駆動するための垂直駆動回路ＶＤＣと、複数の画素ユニットから得られた信号を処理する信号処理回路ＳＰＣと、信号処理回路ＳＰＣで処理された信号を順次出力するための水平走査回路ＨＳＣと、を含みうる。また、周辺回路ＰＲＣは、信号処理回路ＳＰＣで生成された信号を出力する出力回路ＯＰＣを含みうる。周辺回路ＰＲＣは、垂直駆動回路ＶＤＣ、信号処理回路ＳＰＣ、水平走査回路ＨＳＣを制御するための制御回路ＣＣを含みうる。信号処理回路ＳＰＣはアナログデジタルコンバーターを含むことができ、制御回路ＣＣはタイミングジェネレーターを含むことができる。垂直駆動回路ＶＤＣと水平走査回路ＨＳＣはシフトレジスタやアドレスデコーダを含むことができる。出力回路ＯＰＣはＬＶＤＳドライバを含むことができる。周辺回路ＰＲＣは、半導体チップＩＣにおいて、画素ユニットＵＮＴの周辺に位置する周辺領域ＰＲＲに配置されうる。ただし、垂直駆動回路ＶＤＣや信号処理回路ＳＰＣ、水平走査回路ＨＳＣ、制御回路ＣＣ、出力回路ＯＰＣの少なくとも一部は、複数の画素ユニットを有する半導体チップとは別の半導体チップに設けることもできる。当該別の半導体チップと複数の画素ユニットを有する半導体チップとを積層することもできる。
【０１２６】
図１（ｂ）に示した撮像システムＳＹＳは、カメラや撮影機能を有する情報端末などの電子機器でありうる。また、撮像システムＳＹＳは、車両や船舶、飛行体などの輸送機器でありうる。輸送機器としての撮像システムＳＹＳは、光電変換装置ＩＳを輸送するものや、撮影機能により運転（操縦）の補助および／または自動化を行うものに好適である。
【０１２７】
光電変換装置ＩＳは半導体チップＩＣだけでなく、さらに半導体チップＩＣを収容するパッケージＰＫＧをさらに備えることもできる。パッケージＰＫＧは、半導体チップＩＣが固定された基体と、半導体層２００に対向するガラス等の蓋体と、基体に設けられた端子は半導体チップＩＣに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプ等の接続部材と、を含みうる。
【０１２８】
光学系ＯＵは光電変換装置ＩＳに結像するものであり、例えばレンズやシャッター、ミラーである。制御装置ＣＵは光電変換装置ＩＳを制御するものであり、例えばＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。処理装置ＰＵは光電変換装置ＩＳから出力された信号を処理するものであり、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）あるいはＤＦＥ（デジタルフロントエンド）を構成するための、ＣＰＵやＡＳＩＣなどの半導体デバイスである。表示装置ＤＵは光電変換装置ＩＳで得られた画像を表示する、ＥＬ表示デバイスや液晶表示デバイスである。記憶装置ＭＵは、光電変換装置ＩＳで得られた画像を記憶するもので、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリ、あるいは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。
【０１２９】
以上説明したように、本発明に係る実施形態は、半導体層２００の中に配された電荷生成領域１０２を各々が含む複数の画素ユニットを備える光電変換装置ＩＳに関する。複数の画素ユニットのうちの受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡは、電荷生成領域１０２から転送された電荷を保持する電荷保持領域１０５を含む。受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡは、電荷生成領域１０２の上に位置し、層間絶縁層２１４Ｘや拡散防止層２１７Ｘなどの絶縁体層に囲まれた誘電体領域１３０を含む。
【０１３０】
受光ユニットＰＸＬおよび遮光ユニットＯＢＡは、層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間にて電荷保持領域１０５を覆い、電荷生成領域１０２の上に開口１９０を有する下部遮光層１０９を含む。受光ユニットＰＸＬの電荷生成領域１０２は開口１９０を介して受光し、遮光ユニットＯＢＡの電荷生成領域１０２は上部遮光層２３１で覆われている。これにより、良好な信号を得られる光電変換装置ＩＳを提供できる。
【０１３１】
また、受光ユニットＰＸＬと遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＣとの間に位置する中間領域ＤＭＲには、ダミー遮光ユニットＤＭＡ，ＤＭＢ、ＤＭＤが設けられている。中間領域ＤＭＲにおいて、半導体層２００は、電荷生成領域１０２の面積よりも大きい面積に渡って層間絶縁層２１４Ｘと半導体層２００との間に位置する下部遮光層１０９で覆われている。中間領域ＤＭＲおよび遮光ユニットＯＢＡ、ＯＢＣの電荷生成領域１０２は、層間絶縁層２１４Ｘに対して半導体層２００の側とは反対側に位置する上部遮光層２３１で覆われている。これにより、良好な信号を得られる光電変換装置ＩＳを提供できる。
【０１３２】
以上、説明した実施形態は、本発明の思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。なお、本明細書の開示内容は、本明細書に明文化した事項に加えて、本明細書に明文化していない事項であっても添付の図面から読み取れる事項をも含む。
【符号の説明】
【０１３３】
ＩＳ  光電変換装置
ＰＸＬ  受光ユニット
ＯＢＡ  遮光ユニット
２００  半導体層
１０２  電荷生成領域
１０５  電荷保持領域
１０９  下部遮光層
１９０  開口
１３０  誘電体領域
２１４Ｘ  層間絶縁層
２３１  上部遮光層
【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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