(57)【要約】【課題】画素が微細化した場合にも光の回折の影響を抑えることが可能な導波路を備えた固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、上部に第１の受光部と第２の受光部とが形成された半導体基板１５０と、第１の受光部の上方に位置する部分に第１の凹部Ｈ１が形成され、前記第２の受光部の上方に位置する部分に第２の凹部が形成された絶縁膜と、第１の凹部Ｈ１及び前記第２の凹部Ｈ２に埋め込まれ、絶縁膜よりも高い屈折率を有する高屈折率材料膜と、第１の凹部Ｈ１の上方に形成され、第１の波長の光を選択的に透過する第１のカラーフィルタ１１３ｒと、第２の凹部Ｈ２の上方に形成され、第１の波長よりも短い第２の波長の光を選択的に透過する第２のカラーフィルタ１１３ｇとを備える。第１の凹部Ｈ１の底面積は、第２の凹部Ｈ２の底面積よりも大きい。【選択図】図１
2011023455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に第１の受光部と第２の受光部とが形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成され、前記第１の受光部の上方に位置する部分に第１の凹部が形成され、前記第２の受光部の上方に位置する部分に第２の凹部が形成された絶縁膜と、
前記第１の凹部及び前記第２の凹部に埋め込まれ、前記絶縁膜よりも高い屈折率を有する高屈折率材料膜と、
前記絶縁膜の上であって、前記第１の凹部の上方の位置に形成され、第１の波長の光を選択的に透過する第１のカラーフィルタと、
前記絶縁膜の上であって、前記第２の凹部の上方の位置に形成され、第１の波長よりも短い第２の波長の光を選択的に透過する第２のカラーフィルタとを備え、
前記第１の凹部の底面積は、前記第２の凹部の底面積よりも大きい固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上面から前記第１の凹部の底面までの距離は、前記半導体基板の上面から前記第２の凹部の底面までの距離よりも小さいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固体撮像装置において、
前記高屈折率材料膜は、前記絶縁膜の上面と、前記第１の凹部及び前記第２の凹部の内面に沿って形成された第１の高屈折率膜と、前記第１の高屈折率膜よりも小さく、且つ前記絶縁膜よりも大きい屈折率を有し、前記第１の高屈折率膜の上に、前記第１の凹部及び前記第２の凹部を埋めるように形成された第２の高屈折率膜とを有していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、
前記第１の高屈折率膜のうち、前記第１の凹部の内面上に形成された部分の膜厚は、前記第２の凹部の内面上に形成された部分の膜厚よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置において、
前記絶縁膜は、配線が埋め込まれた複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層のそれぞれの上面上に形成された拡散防止層とを有しており、
前記第１の凹部の底面と前記第２の凹部の底面とは、前記拡散防止層のうち前記半導体基板に最も近い拡散防止層よりも前記半導体基板に近い位置に形成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上面に平行な面における前記第１の凹部の断面積と、前記半導体基板の上面に平行な面における前記第２の凹部の断面積とは、前記半導体基板から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜４、６のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上部には第３の受光部が形成されており、
前記絶縁膜のうち前記第３の受光部の上方に位置する部分には第３の凹部が形成されており、
前記絶縁膜の上であって、前記第３の凹部の上方の位置に形成され、前記第２の波長よりも短い第３の波長の光を選択的に透過する第３のカラーフィルタをさらに備え、
前記第２の凹部の底面積は、前記第３の凹部の底面積よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上面から前記第２の凹部の底面までの距離は、前記半導体基板の上面から前記第３の凹部の底面までの距離よりも小さいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の固体撮像装置において、
前記絶縁膜は、配線が埋め込まれた複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層のそれぞれの上面上に形成された拡散防止層とを有しており、
前記第１の凹部の底面、前記第２の凹部の底面、及び前記第３の凹部の底面は、前記拡散防止層のうち前記半導体基板に最も近い拡散防止層よりも前記半導体基板に近い位置に形成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のうちいずれか１つに記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上面に平行な面における前記第３の凹部の断面積は、前記半導体基板から遠ざかるにつれて大きくなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項３または４に記載の固体撮像装置において、
前記半導体基板の上部には第３の受光部が形成されており、
前記絶縁膜のうち前記第３の受光部の上方に位置する部分には第３の凹部が形成されており、
前記絶縁膜の上であって、前記第３の凹部の上方の位置に形成され、前記第２の波長よりも短い第３の波長の光を選択的に透過する第３のカラーフィルタをさらに備え、
前記第１の高屈折率膜のうち、前記第２の凹部の内面上に形成された部分の膜厚は、前記第３の凹部の内面上に形成された部分の膜厚よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換部等の受光部を備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）センサでは、受光面において、例えば二次元マトリクス状に並べられた画素ごとにフォトダイオードが設けられる。受光時に各フォトダイオードに発生及び蓄積される信号電荷は転送トランジスタ等によりフローティングディフュージョンに転送され、この信号電荷が増幅トランジスタ等により信号電圧に変換され、信号線に読み出される構成となっている。
【０００３】
上記のようなＣＭＯＳ（Complementary MOS）センサなどの固体撮像装置には、例えば、半導体基板の上面に上述のフォトダイオードが形成されている。フォトダイオードを含む半導体基板の上面は、酸化シリコンなどからなる絶縁膜に覆われており、絶縁膜のうちフォトダイオードの上方を除く部分内には、フォトダイオードへの光の入射を妨げないように配置された配線が形成されている。
【０００４】
固体撮像装置においては、素子の微細化により受光面の面積が縮小されてきており、これに伴って入射効率が低下して感度特性が悪化するという不具合が生じている。この対策の一つとして、フォトダイオードの上方に位置する絶縁膜中に、外部から入射する光をフォトダイオードに導波する光導波路を設けた固体撮像装置が開発されている。
【０００５】
特許文献１には、絶縁膜のうちフォトダイオードの上方に位置する部分に凹部が形成され、この凹部に、入射光をフォトダイオードに導波する光導波路が設けられた固体撮像装置が開示されている。この光導波路は、酸化シリコンより屈折率が高い物質（以降高屈折率物質と称する）である窒化シリコンで構成されている。
【０００６】
また、特許文献２には、凹部の内面に沿って屈折率の高い窒化シリコン膜を形成し、この窒化シリコン膜上に、凹部を埋め、窒化シリコンより屈折率が低く、周囲のＳｉＯ２よりも屈折率が高いポリイミド膜を形成することで、光導波路を形成する技術が開示されている。
【０００７】
固体撮像装置の撮像領域において、画素上に形成されるカラーフィルタには赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色があり、これらのカラーフィルタは一般的にベイヤー配列を形成している。
【０００８】
図７は、従来の固体撮像装置を示す断面図である。半導体基板の上部にはｎ型電荷蓄積層１１０１Ａとｐ型表面層１１０１Ｂとで構成されたフォトダイオード１２００が形成されており、フォトダイオード１２００を含む半導体基板の上には第１の絶縁膜１１０６が形成され、第１の絶縁膜１１０６上には下から順に第２の絶縁膜１１０９Ａ、第３の絶縁膜１１０９Ｂ、第４の絶縁膜１１０９Ｃが形成されている。
【０００９】
第２の絶縁膜１１０９Ａ、第３の絶縁膜１１０９Ｂ、第４の絶縁膜１１０９Ｃのうちフォトダイオード１２００の上方に設けられた部分には凹部Ｈが形成されており、凹部Ｈ内には高屈折率材料を有し、入射光をフォトダイオード１２００に導波する光導波路が形成されている。光導波路が形成された凹部Ｈは、例えば八角形の平面形状を有するレジストパターンを用いて形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１１７６７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の固体撮像装置において導波路は入射光を基板上面近傍に導くが、凹部Ｈの底面から半導体基板の上面までの間に光の一部が回折してフォトダイオード１２００から離れていき、フォトダイオード１２００の感度が低下することがある。
【００１２】
光の回折は、光の波長が長い赤色光で最も大きいため、画素が受光する色に応じて感度に差が出てしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、画素が微細化した場合にも光の回折の影響を抑えることが可能な導波路を備えた固体撮像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】
【００１４】
本発明の一例に係る固体撮像装置は、上部に第１の受光部と第２の受光部とが形成された半導体基板と、前記半導体基板の上に形成され、前記第１の受光部の上方に位置する部分に第１の凹部が形成され、前記第２の受光部の上方に位置する部分に第２の凹部が形成された絶縁膜と、前記第１の凹部及び前記第２の凹部に埋め込まれ、前記絶縁膜よりも高い屈折率を有する高屈折率材料膜と、前記絶縁膜の上であって、前記第１の凹部の上方の位置に形成され、第１の波長の光を選択的に透過する第１のカラーフィルタと、前記絶縁膜の上であって、前記第２の凹部の上方の位置に形成され、第１の波長よりも短い第２の波長の光を選択的に透過する第２のカラーフィルタとを備え、前記第１の凹部の底面積は、前記第２の凹部の底面積よりも大きい。
【００１５】
この構成によれば、受光する光の波長に応じて凹部の底面積を変えることで、光の回折による受光部の感度低下を効果的に抑えることが可能となる。
【００１６】
また、前記半導体基板の上面から前記第１の凹部の底面までの距離が、前記半導体基板の上面から前記第２の凹部の底面までの距離よりも小さいことによっても、光の回折による感度の低下を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の固体撮像装置は、第１の受光部及び第２の受光部の上に絶縁膜が形成され、この絶縁膜のうち受光部の上方に位置する部分に第１の凹部、第２の凹部がそれぞれ形成される。第１の凹部の底面積は、第２の凹部の底面積よりも大きくなっている。
【００１８】
このように、受光する光の波長に応じて凹部の底面積を変えることで、光の回折による受光部の感度低下を効果的に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置であるＣＭＯＳセンサを模式的に示す断面図である。
【図２】カラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る固体撮像装置において、入射光の波長ごとの、感度特性（縦軸）と光導波路の凹部Ｈの底面の径（横軸）との関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像装置において、凹部Ｈを形成する際のレジストパターンを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す断面図である。
【図７】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
−発明に至る経緯−
図７に示すように、Ｒ成分を受光する画素（Ｒ画素）の凹部Ｈ１底面の径をＷＢｒ、Ｇ成分を受光する画素（Ｇ画素）の凹部Ｈ２底面の径をＷＢｇ、Ｂ成分を受光する画素（Ｂ画素）の凹部Ｈ３底面の径をＷＢｂとすると、従来の固体撮像装置では、受光するＲＧＢの光の成分によらず凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３底面の径は一定（ＷＢｒ＝ＷＢｇ＝ＷＢｂ）であった。このため、回折の影響が大きいＲ画素では感度の低下が顕著となっていた。
【００２１】
そこで、本願発明者らは、フォトダイオード１２００の面積を大きくして回折の影響を低減することを試みたが、画素の微細化が進むとフォトダイオード面積はますます小さくなるため、実現が困難であった。また、凹部の底面の径を小さくしすぎると、凹部の底面での光の減衰量が増加してしまうことが分かった。
【００２２】
本願発明者らは、種々の検討を重ねた末、フォトダイオードの上方に設けられた凹部の径を画素の色に応じて変えることで、波長の長い光を受光する画素においても回折の影響を効果的に抑えることが可能となることに想到した。以下、本発明の各実施形態に係る固体撮像装置について、ＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサ）を例として図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置であるＣＭＯＳセンサを模式的に示す断面図である。図１では左から順にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素をそれぞれ示している。撮像領域において、これらＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素は例えばベイヤー配列を形成している。
【００２４】
本実施形態の固体撮像装置は、上述の画素が多数配置され、受光面となる撮像領域を備えている。また、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板１５０の上部に画素ごとに設けられたフォトダイオード等の受光部１２０と、受光部１２０を囲む素子分離領域１０２と、半導体基板１５０上に下から順に形成されたゲート絶縁膜１０３、反射防止膜１０４、第１の絶縁膜１０６、第１の拡散防止膜１０８Ａ、第２の絶縁膜１０９Ａ、第２の拡散防止膜１０８Ｂ、第３の絶縁膜１０９Ｂ、第３の拡散防止膜１０８Ｃ、及び第４の絶縁膜１０９Ｃを備えている。素子分離領域１０２は、ＳＴＩ等により形成された絶縁膜と、この絶縁膜の下のｐ型層とで構成されている。
【００２５】
受光部１２０は、例えばｎ型電荷蓄積層１０１Ａと、ｎ型電荷蓄積層１０１Ａの上に設けられたｐ＋型表面層１０１Ｂとで構成されており、ｐｎ接合により形成される空乏層において光電変換が行われる。反射防止膜１０４は受光部１２０上に設けられ、受光部１２０に入射する光が基板上面で反射されるのを抑制するために形成されており、窒化シリコン膜、または酸窒化シリコン膜等により構成される。第１の絶縁膜１０６、第２の絶縁膜１０９Ａ、第３の絶縁膜１０９Ｂ、及び第４の絶縁膜１０９Ｃはそれぞれ酸化シリコンなどで構成され、第１の拡散防止膜１０８Ａ、第２の拡散防止膜１０８Ｂ、及び第３の拡散防止膜１０８Ｃはそれぞれ炭化シリコンまたは窒化シリコンなどで構成される。これらの拡散防止膜は、配線中の銅が拡散するのを防いでいる。
【００２６】
半導体基板１５０内にはｎ型のフローティングディフュージョン(図示せず）が形成されており、受光部１２０で生成及び蓄積された信号電荷はゲート電極１００を有する転送トランジスタによってフローティングディフュージョンに転送され、増幅トランジスタ等によって電圧に変換されて信号線に読み出される。第１の絶縁膜１０６、第２の絶縁膜１０９Ａ、第３の絶縁膜１０９Ｂにはそれぞれ銅配線１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃが例えばダマシンプロセスによって形成されている。銅配線は、銅膜と、銅の拡散を防ぐタンタル／窒化タンタル等からなるバリアメタル層とで構成されていてもよい。銅配線１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃは、デュアルダマシンプロセスによって下層配線に接続されるコンタクトと一体的に形成されていてもよい。
【００２７】
第１の絶縁膜１０６の一部、第１の拡散防止膜１０８Ａ、第２の絶縁膜１０９Ａ、第２の拡散防止膜１０８Ｂ、第３の絶縁膜１０９Ｂ、第３の拡散防止膜１０８Ｃ、第４の絶縁膜１０９Ｃのうち、受光部１２０の上方に位置する部分には凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が形成されている。凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のアスペクト比は１〜２程度、若しくはそれ以上である。凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さは例えば１５００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２８】
また、第４の絶縁膜１０９Ｃの上面及び凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の内面に沿ってパッシベーション膜１１０が設けられ、パッシベーション膜１１０の上には凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を埋めるように埋め込み層１１１が設けられている。パッシベーション膜１１０は、窒化シリコン（屈折率１．９〜２．０）など、酸化シリコン（屈折率１．４５）よりも高い屈折率を有する材料で構成される。埋め込み層１１１は、窒化シリコン（パッシベーション膜１１０）よりも屈折率が低く、酸化シリコン（凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が形成された絶縁膜）よりも屈折率が高く、埋め込み性が優れた高屈折率樹脂で構成されている。埋め込み層１１１の構成材料としてはシロキサン系樹脂（屈折率１．７〜１．９）などが用いられる。パッシベーション膜１１０の厚さは例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。
【００２９】
このような構成によって、パッシベーション膜１１０及び埋め込み層１１１のうち凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内に設けられた部分は、入射光を受光部１２０へと導く光導波路として機能する。凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の平面形状は、八角形などの多角形であってもよいし、円形であってもよい。本実施形態の固体撮像装置では、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の底面の径はおよそ５５０ｎｍ〜８５０ｎｍの範囲で、入射される光の波長域が長いほど大きくなっている。すなわち、Ｒ画素における凹部Ｈ１の底部の径をＷＢｒ、Ｇ画素における凹部Ｈ２の底部の径をＷＢｇ、Ｂ画素における凹部Ｈ３の底部の径をＷＢｂとすると、ＷＢｒ＞ＷＢｇ＞ＷＢｂとなっている。ＷＢｒ、ＷＢｇ、ＷＢｂは例えば８００ｎｍ、７００ｎｍ、６００ｎｍ程度である。なお、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の平面形状が八角形の場合、凹部の径は、互いに向かい合う辺の距離で近似される。凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の平面形状に限らず、凹部の底面積はＲ画素が最も大きく、次いでＧ画素、Ｂ画素の順となっている。このような構成による効果は後述する。
【００３０】
埋め込み層１１１の上には透明な平坦化膜１１２、カラーフィルタ１１３、平坦化膜１１４、及びオンチップレンズ１１５が下から順に設けられている。カラーフィルタは画素ごとに設けられ、赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の領域の光を選択的に透過させる。Ｒ画素には赤色光を透過させるカラーフィルタ１１３ｒが設けられ、Ｇ画素には緑色光を透過させるカラーフィルタ１１３ｇが設けられ、Ｂ画素には青色光を透過させるカラーフィルタ１１３ｂが設けられている。オンチップレンズ１１５は画素ごとに設けられ、外部から入射する光を光導波路あるいは受光部１２０に集める。
【００３１】
図２は、カラーフィルタの分光特性を示す図であり、図３は、本実施形態の固体撮像装置において、入射光の波長ごとの、感度特性（縦軸）と光導波路の凹部の底面の径（横軸）との関係を示す図である。
【００３２】
凹部の底面から半導体基板１５０の上面までの間、光は回折して受光部１２０から離れていくため、受光部１２０の感度が低下する。この回折による感度の低下は、入射光の波長域が長いほど大きい。一方、図３に示すように、凹部の底面の径を小さくすると、光の減衰により感度が低下するが、感度特性のグラフは入射光の波長域によってずれている。凹部の底面の径（光導波路の底部の径）が小さい領域では、入射光の波長域が短いほど光の減衰は小さくなっている。従って、受光するＲ、Ｇ、Ｂの光の成分により感度が最大となる導波路径はＷＢｒ＞ＷＢｇ＞ＷＢｂの関係になっている。なお、導波路径が所定値より大きくなると各色画素とも感度が緩やかに低下するが、これは導波路径が大き過ぎると、回折して拡がった光が受光部１２０からはみ出すためである。
【００３３】
本実施形態の固体撮像装置において、光導波路の底部の径は、ＷＢｒ＞ＷＢｇ＞ＷＢｂとなっているので、導波路径を各色画素の受光部１２０での感度が最大となるように設定しておくことで回折による感度の低下を、導波路径が一定である場合に比べて顕著に抑えることができる。従って、本実施形態の固体撮像装置によれば、受光部１２０の微細化が進んでも回折による感度の低下を効果的に抑えることができる。
【００３４】
また、図１に示すように、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の底面は最下層の拡散防止膜（第１の拡散防止膜１０８Ａ）の底面よりも、半導体基板１５０に近い方が好ましい。その理由は、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の底面が第１の拡散防止膜１０８Ａの底部よりも上に位置している場合には、入射光が第１の拡散防止膜１０８Ａで反射されて、感度の低下が引き起こされるためである。また、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の底面が半導体基板１５０の上面に近いほど、入射光はフォトダイオードに集光されやすい。
【００３５】
また、Ｒ画素の凹部Ｈ１の上端の径をＷＴｒ、Ｇ画素の凹部Ｈ２の上端の径をＷＴｇ、Ｂ画素の凹部Ｈ３の上端の径をＷＴｂとすると、同じ画素内の凹部上端の径は凹部底面の径より大きく、およそ６５０〜９５０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、底面と同じくＷＴｒ＞ＷＴｇ＞ＷＴｂの関係になっていてもよい。これは、同じオンチップレンズ１１５の形状が画素間で同じ場合、光の波長域が長いほど屈折角は小さくなり、波長域が短い場合は凹部の上端の径が小さくても光導波路に集光しやすいからである（θr＜θg＜θb）。図１に示す例では、各凹部において、半導体基板１５０から遠ざかるにつれて基板面に平行な断面の面積が大きくなっている。
【００３６】
図４は、本実施形態に係る固体撮像装置において、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を形成する際のレジストパターンを模式的に示す平面図である。同図では４×４画素を示すが、実際にはさらに多くの画素が撮像領域に設けられている。ここでは、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の平面形状が八角形である場合を例として示している。
【００３７】
図４に示すように、各色の画素２０１は、例えばベイヤー配列を形成している。公知の方法で第４の絶縁膜１０９Ｃ（図１参照）を形成した後に、八角形状の開口部を有するレジストパターン２０３を第４の絶縁膜１０９ｃ上に形成する。レジストパターン２０３の開口部の径はＲ画素が一番大きく、次がＧ画素、一番小さいのがＢ画素となっている。このレジストパターン２０３を用いて絶縁膜等をエッチングすることで、各受光部１２０の上方に凹部を形成することができる。
【００３８】
このように、本実施形態の固体撮像装置は、凹部を形成する際に用いるレジストパターン２０３の形状を変更するだけで、他の工程は従来と同一の工程を用いることで作製することができる。そのため、従来の固体撮像装置に比べて工程数を増やすことなく製造することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す断面図である。図５では左から順にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素をそれぞれ示している。
【００４０】
半導体基板１５０の上面からＲ画素の凹部Ｈ１の底面までの距離をＨｒ、半導体基板１５０の上面からＧ画素の凹部Ｈ２の底面までの距離をＨｇ、半導体基板１５０の上面からＢ画素の凹部Ｈ３の底面までの距離をＨｂとすると、本実施形態の固体撮像装置では、Ｈｒ＜Ｈｇ＜Ｈｂとなっている。ここで、Ｈｒ、Ｈｇ、Ｈｂは、例えば３００〜７００ｎｍ程度である。凹部Ｈの径など、その他の構成は、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様である。Ｈｒ、Ｈｇ、Ｈｂは例えば４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ程度である。
【００４１】
半導体基板１５０の上面から凹部Ｈの底面までの距離（すなわち、光導波路から半導体基板１５０上面までの距離）が短い方が回折による感度の低下を受けにくい。また、上述のように、光の波長が長い方が回折による感度の低下が大きくなる。本実施形態の固体撮像装置では、Ｈｒ＜Ｈｇ＜Ｈｂとし、波長の長い光を受光する画素ほど半導体基板１５０の上面から凹部の底面までの距離を短くしているので、波長の長い赤色光などであっても回折による感度の低下を効果的に抑えることができる。従って、受光部１２０における感度の低下を効果的に抑制し、感度の最大化を図ることができる。この結果、微細化が進んでも画質の低下を抑えることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す断面図である。図６では左から順にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素をそれぞれ示している。
【００４３】
窒化シリコン（屈折率１．９〜２．０）などで構成されるパッシベーション膜１１０のＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素における厚みをそれぞれＴｒ、Ｔｇ、Ｔｂとすると、Ｔｒは１２０ｎｍ程度、Ｔｇは１１０ｎｍ程度、Ｔｂは１００ｎｍ程度となっており、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂとなっている。本実施形態の固体撮像装置のその他の構成は、第２の実施形態に係る固体撮像装置と同様である。
【００４４】
凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の内側を構成する高屈折率樹脂（屈折率１．７〜１．９）に比べて、凹部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の内面上に形成されるパッシベーション膜１１０（窒化シリコン膜）の屈折率は１．９〜２．０と少し高いので、パッシベーション膜１１０の厚みが厚いほど、凹部内に埋め込まれる物質の総屈折率が高くなる。このため、パッシベーション膜１１０の厚みが厚いほど、光導波の効果が高くなる。本実施形態の固体撮像装置では、パッシベーション膜１１０の厚みを、受光する光の波長域が長いほど厚くすることで、波長域が長いほど顕著になる回折による感度低下をより効果的に低減することができ、画質低下を軽減することができる。
【００４５】
なお、以上で説明した実施形態の構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。また、第１〜第３の実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の固体撮像装置によれば、カメラやビデオカメラ等、カラー画像を出力する種々の機器に好ましく用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１００      ゲート電極
１０１Ａ    ｎ型電荷蓄積層 
１０１Ｂ    ｐ＋型表面層
１０２      素子分離領域
１０３      ゲート絶縁膜
１０４      反射防止膜
１０６      第１の絶縁膜
１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ  銅配線
１０８Ａ    第１の拡散防止膜
１０８Ｂ    第２の拡散防止膜
１０８Ｃ    第３の拡散防止膜
１０９Ａ    第２の絶縁膜
１０９Ｂ    第３の絶縁膜
１０９Ｃ    第４の絶縁膜
１０９ｃ    第４の絶縁膜
１１０      パッシベーション膜
１１１      埋め込み層
１１２、１１４      平坦化膜
１１３ｒ、１１３ｇ、１１３ｂ      カラーフィルタ
１１５      オンチップレンズ
１２０      受光部
１５０      半導体基板
２０１      画素
２０３      レジストパターン
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３    凹部
【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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