(57)【要約】【課題】  光導波路の高さばらつきを低減する製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  半導体基板の上に、第１絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜に平坦化処理を行う工程と、平坦化処理を行う工程の後に、第２絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜と第２絶縁膜に開口を形成する工程と、開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、第１絶縁膜を形成する工程の後、且つ第２絶縁膜を形成する工程の前に、第１絶縁膜の膜厚を測定する工程と、を有し、第２絶縁膜を形成する工程では、第１絶縁膜の膜厚に基づいて第２絶縁膜を形成する。【選択図】  図３
2015230929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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絶縁膜に平坦化処理を行う工程と、
前記平坦化処理を行う工程の後に、第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜に開口を形成する工程と、
前記開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記平坦化処理を行う工程の後、且つ前記第２絶縁膜を形成する工程の前に、前記第１絶縁膜の膜厚を測定する工程を有し、
前記第２絶縁膜を形成する工程では、前記第１絶縁膜の膜厚に基づいて、前記第２絶縁膜を形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１絶縁膜の膜厚を測定する工程と前記第２絶縁膜を形成する工程の間に、前記第１絶縁膜の膜厚に基づいて、前記第２絶縁膜の膜厚を決定する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記平坦化処理を行う工程では、前記第１絶縁膜にＣＭＰ法による平坦化処理が施されることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜は、シリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記膜厚を測定する工程と前記第２絶縁膜を形成する工程の間に、第３絶縁膜を形成する工程を有し、
前記第３絶縁膜を形成する工程と前記第２絶縁膜を形成する工程との間には、前記第３絶縁膜に平坦化処理が行われないことすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第３絶縁膜の材料は、シリコン窒化物、及びシリコン炭化物のいずれかから選択されることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第３絶縁膜を形成する工程の前に、銅を主成分とする導電体からなる配線層を形成する工程を有し、
前記第３絶縁膜は、前記配線層の上面に接して形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記導波路を形成する工程において、前記導波路の底面から前記導波路の上面までの高さは、１５００ｎｍ以上、１９００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記埋め込み部材は、シリコン窒化膜からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板の上に、第１シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜に、銅を主成分とする第１配線層を形成する工程と、
前記第１配線層の上に第１拡散防止膜を形成する工程と、
前記第１拡散防止膜を形成する工程の後に、第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜に、銅を主成分とする第２配線層を形成する工程と、
前記第２配線層の上に第２拡散防止膜を形成する工程と、
前記第２拡散防止膜を形成する工程の後に、第３シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜と、前記第１拡散防止膜と、前記第２シリコン酸化膜と、前記第２拡散防止膜と、前記第３シリコン酸化膜に開口を形成する工程と、
前記開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記第１配線層を形成する工程の後、且つ前記第１拡散防止膜を形成する工程の前に、前記第１シリコン酸化膜の膜厚を測定する工程と、
前記第２配線層を形成する工程の後、且つ前記第２拡散防止膜を形成する工程の前に、前記第２シリコン酸化膜の膜厚を測定する工程と、
前記第１シリコン酸化膜の膜厚と前記第２シリコン酸化膜の膜厚に基づいて、前記第３シリコン酸化膜の膜厚を決定する工程と、を有し、
前記第３シリコン酸化膜を形成する工程では、前記決定された膜厚になるように、前記第３シリコン酸化膜を形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記１配線層は、シングルダマシン法によって形成され、
前記２配線層は、デュアルダマシン法によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の一つである固体撮像装置に関して、光電変換部に入射する光量を増やすため、光導波路を設けた構成が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、絶縁体の開口に高屈折率材料を埋め込んで形成された光導波路を有する固体撮像装置の製造方法が開示されている。特許文献１には、光導波路の埋め込み部材の平坦化を容易にするために、その一部をエッチングにより除去してから平坦化処理を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８２４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、特許文献１に記載の製造方法によって固体撮像装置の平坦性を向上させても、絶縁体の製造ばらつきに起因して、光導波路の高さがばらついてしまう場合があることを見出した。光導波路の高さがばらついてしまうと、光導波路の特性が異なってしまうため、画像に輝度ばらつき等が生じる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明においては、光導波路の高さばらつきを低減することが可能な固体撮像装置の製造方法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】
本発明の固体撮像装置の製造方法の１つは、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絶縁膜に平坦化処理を行う工程と、前記平坦化処理を行う工程の後に、第２絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜に開口を形成する工程と、前記開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、前記平坦化処理を行う工程の後、且つ前記第２絶縁膜を形成する工程の前に、前記第１絶縁膜の膜厚を測定する工程を有し、前記第２絶縁膜を形成する工程では、前記第１絶縁膜の膜厚に基づいて、前記第２絶縁膜を形成する。
【０００８】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法の別の１つは、半導体基板の上に、第１シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シリコン酸化膜に、銅を主成分とする第１配線層を形成する工程と、前記第１配線層の上に第１拡散防止膜を形成する工程と、前記第１拡散防止膜を形成する工程の後に、第２シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第２シリコン酸化膜に、銅を主成分とする第２配線層を形成する工程と、前記第２配線層の上に第２拡散防止膜を形成する工程と、前記第２拡散防止膜を形成する工程の後に、第３シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シリコン酸化膜と、前記第１拡散防止膜と、前記第２シリコン酸化膜と、前記第２拡散防止膜と、前記第３シリコン酸化膜に開口を形成する工程と、前記開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、前記第１配線層を形成する工程の後、且つ前記第１拡散防止膜を形成する工程の前に、前記第１シリコン酸化膜の膜厚を測定する工程と、前記第２配線層を形成する工程の後、且つ前記第２拡散防止膜を形成する工程の前に、前記第２シリコン酸化膜の膜厚を測定する工程と、前記第１シリコン酸化膜の膜厚と前記第２シリコン酸化膜の膜厚に基づいて、前記第３シリコン酸化膜の膜厚を決定する工程と、を有し、前記第３シリコン酸化膜を形成する工程では、前記決定された膜厚になるように、前記第３シリコン酸化膜を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によって、固体撮像装置の光導波路の高さばらつきを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図２】実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図３】実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図４】実施例２の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図５】実施例３の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図６】実施例４の固体撮像装置の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の固体撮像装置の製造方法について、ＣＭＯＳ型固体撮像装置の実施例を用いて、説明する。
【００１２】
（実施例１）
本実施例の固体撮像装置の製造方法について、図１〜３を用いて説明する。以降の説明において、一般の半導体プロセス技術によって形成可能な工程については、詳細な説明を省略する。
【００１３】
まず、図３を用いて本実施例の固体撮像装置の製造方法の工程フローを説明する。本実施例の製造方法は、図３（ａ）に示すように、少なくとも工程Ｓ１１０〜Ｓ１３０を有する。工程Ｓ１１０は、絶縁体を有する半導体基板を準備する工程である。工程Ｓ１２０は、絶縁体に開口を形成する工程である。工程Ｓ１３０は、開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する工程である。
【００１４】
ここで、光導波路の高さを決めるのは、工程Ｓ１１０における絶縁体の高さ（全膜厚）である。光導波路は、この絶縁体に開口を形成することで形成される（工程Ｓ１２０）。まず、開口は、例えば、絶縁体に対してエッチングを行い、絶縁体を除去することによって形成される。ここで、絶縁体の上面の高さが異なると、エッチングにて同じ深さだけ絶縁体を除去しても、開口の深さが異なってしまう。この開口の深さが光導波路の高さとなるため、光導波路の高さを決めるには絶縁体の高さが重要であり、絶縁体の高さがばらつかないことが望ましい。ここで、絶縁体は、複数の絶縁膜によって構成される。ここで、絶縁体の高さとは、半導体基板からの高さ、すなわち半導体基板の上面を基準にしたときの絶縁体の上面の位置を意味する。
【００１５】
そこで、本実施例では、絶縁体を形成する工程において、２層目以降の任意の絶縁膜を形成する際に、次の処理を行う。それは、その下層に形成された少なくとも１層の絶縁膜の膜厚から、任意の絶縁膜の膜厚を決定し、その上面の高さが所望の値となるように形成する工程である。具体的に説明する。まず、図３（ｂ）に示すように、工程Ｓ１１０は、工程Ｓ１１１〜Ｓ１１６を有する。工程Ｓ１１１は、半導体基板を準備する工程である。工程Ｓ１１２は、第１絶縁膜を形成する工程である。工程Ｓ１１３は、第１絶縁膜に平坦化処理を行う工程である。工程Ｓ１１４は、第１絶縁膜の膜厚を測定する工程である。工程Ｓ１１５は、測定された膜厚に基づいて、第２絶縁膜の膜厚を決定する工程である。工程Ｓ１１６は、工程Ｓ１１５の結果に従って、第２絶縁膜を形成する工程である。ここで、所望の値とは、設計値を含み、許容されるばらつきの範囲を有する。
【００１６】
このように、第１絶縁膜の膜厚を測定した後、その膜厚に基づいて第２絶縁膜の膜厚を決定して、第１絶縁膜の上に形成する第２絶縁膜を形成する。つまり、第１絶縁膜の膜厚に基づいて、第２絶縁膜の上面の半導体基板からの高さが任意の値になるように、第２の絶縁膜を形成する。本方法によって、平坦化処理等で生じた高さばらつきを第２絶縁膜の形成時に調整されるため、光導波路の高さばらつきを低減することが可能となる。
【００１７】
本実施例の詳細な製造方法について、更に、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、製造方法を示す図であり、任意の工程における、固体撮像装置１００の断面模式図である。
【００１８】
図１（ａ）は、図３の工程Ｓ１１０の絶縁体を有する半導体基板１０１を準備する工程を示している。まず、半導体基板１０１は、固体撮像装置１００を構成する部材のうち半導体材料の部分である。例えば、半導体基板１０１は、半導体ウエハに対して周知の半導体製造プロセスにより半導体領域等が形成されたものを含む。半導体材料としては例えばシリコンが挙げられる。半導体基板の上面１０２（主面）は、例えば、半導体基板１０１の上に該半導体基板と接して配された熱酸化膜との界面である。本実施例では、半導体基板１０１はＮ型のエピタキシャル層を有するＮ型半導体基板である。半導体基板１０１の中には、複数の素子を構成する複数の半導体領域が設けられている。半導体基板１０１は、複数の画素が配された撮像領域１０３、及び画素からの信号を処理する信号処理回路が配された周辺領域１０４を有する。
【００１９】
撮像領域１０３には、光電変換素子１０５、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）１０６、画素トランジスタ、ウェル１０７が設けられている。画素トランジスタは、増幅トランジスタや、リセットトランジスタを含む。光電変換素子１０５は、例えばフォトダイオードであり、電荷蓄積領域として機能するＮ型半導体領域を示す。ＦＤ１０６はＮ型半導体領域である。本実施例では、ＦＤ１０６は増幅トランジスタのゲート電極１１０ｂにプラグ１１４を介して電気的に接続されているが、信号出力線に電気的に接続されていてもよい。ウェル１０７には、信号を増幅する増幅トランジスタや、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするリセットトランジスタなどのソース・ドレイン領域が設けられている（不図示）。周辺領域１０４には、ウェル１０８が設けられており、ウェル１０８には、信号処理回路を構成する周辺トランジスタのソース・ドレイン領域が設けられている。ここで、半導体基板１０１には、素子分離部１０９が設けられている。素子分離部１０９は、ＳＴＩ法などによって形成された、シリコン酸化膜からなる絶縁体である。
【００２０】
半導体基板１０１の上には、ゲート電極１１０ａ、１１０ｂが設けられている。ゲート電極１１０ａ、１１０ｂは、半導体基板１０１の上面１０２の上に不図示のシリコン酸化膜などの絶縁膜を介して配される。ゲート電極１１０ａは光電変換素子１０５とＦＤ１０６との間の電荷の転送を制御する。ゲート電極１１０ｂは画素トランジスタ、周辺トランジスタのゲートである。
【００２１】
半導体基板１０１の上に設けられた絶縁体は、少なくとも複数の絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅを有する。図１（ａ）においては、絶縁体は、半導体基板１０１の上面１０２の上に設けられた、保護層１１１と、エッチングストップ部材１１７と、複数の絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅと、複数の拡散防止膜１１５ａ〜１１５ｄを含む。配線構造は、例えば第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂ、それらと電気的に接続するプラグ１１４などを含む。絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅは、複数の配線層や半導体基板などを互いに絶縁するために設けられている。保護層１１１は、シリコン窒化膜であるが、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜を含む複数の層で構成されてもよい。ここでは、撮像領域１０３においてシリコン窒化膜とその上に形成されたシリコン酸化膜からなり、周辺領域１０４ではシリコン窒化膜からなるものとする。保護層１１１は、後の工程で光電変換素子に与えられうるダメージを低減する機能、反射防止の機能、あるいはシリサイド工程における金属の拡散を防止する機能を有していてもよい。エッチングストップ部材１１７は、例えばシリコン窒化膜であり、その面積は、その後に形成される開口１１６の底の面積より大きいことが望まれている。なお、保護層１１１及びエッチングストップ部材１１７は必ずしも形成される必要はない。また、第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂは、銅を主成分とした導電体からなり、シングルダマシン法、あるいはデュアルダマシン法によって形成される。プラグ１１４は、例えばタングステンを主成分とした導電体からなる。絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅは、例えば、シリコン酸化膜であり、プラズマＣＶＤ法（Ｐ−ＣＶＤ法）や高密度プラズマＣＶＤ法（ＨＤＰ−ＣＶＤ法）によって形成される。複数の拡散防止膜１１５は、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの間に設けられおり、例えば、シリコン窒化膜である。複数の拡散防止膜１１５ａ〜１１５ｄは、エッチストップ膜、配線層を構成する導電体（金属）の拡散防止膜、あるいは両方の機能を備えている。また、拡散防止膜１１５ａ〜１１５ｄは、その機能を得るために、配線層の上面と接して設けられる。なお、銅の拡散防止膜の材料は、ＳｉＮ、ＳｉＣなどのシリコン窒化物、シリコン炭化物等から選択することができる。
【００２２】
ここで、絶縁体と配線構造の形成方法について詳述する。まず、絶縁膜１１３ａを半導体基板の上に形成した後、絶縁膜１１３ａにプラグ１１４のための開口を形成する。開口に導電体を形成するために、開口の中と絶縁膜１１３ａの上に、タングステンを主成分とする導電体膜を形成する。絶縁膜１１３ａの上に形成されたタングステンをＣＭＰ法等の平坦化処理によって除去し、プラグ１１４を形成する。ここで、タングステンを平坦化処理する際に、絶縁膜１１３ａも平坦化処理が施される。第１配線層１１２ａはシングルダマシン法によって形成される。それは、絶縁膜１１３ｂに配線層のための溝（開口）を形成し、銅を主成分とする導電体膜を形成し、平坦化処理を施すことによって、配線層１１２ａを形成する方法である。第２配線層１１２ｂは、デュアルダマシン法によって形成される。それは、絶縁膜１１３ｃ、１１３ｄに配線層とプラグのための溝（開口）を形成し、銅を主成分とする導電体膜を形成し、平坦化処理を施すことによって、配線層１１２ａを形成する方法である。この時、絶縁膜１１３ｂ、及び１１３ｄに平坦化処理が施される。つまり、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄのうち、絶縁膜１１３ａ、１１３ｂ、及び１１３ｄに平坦化処理が施される。
【００２３】
このように、絶縁体と配線構造を形成する際に、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄの少なくとも１層に平坦化処理が施されるため、平坦化処理における製造ばらつきが、絶縁体の高さに影響を与えてしまう。なお、配線構造において、アルミニウムを主成分とする配線層を形成したとしても、配線層を覆う絶縁膜には平坦化処理が施されうる。
【００２４】
そして、この後に形成する光導波路の深さを一定に保つため、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄまでの膜厚を測定し、その膜厚の理想値からのずれ量に基づいて絶縁膜１１３ｅの膜厚を決定する。そして、絶縁膜１１３ｄの上に、絶縁膜１１３ｅを決定された膜厚になるように形成する。つまり、本実施例では、第１絶縁膜として絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄを形成し（工程Ｓ１１２）、少なくとも絶縁膜１１３ｄに平坦化処理を行う（工程Ｓ１１３）。そして、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄの膜厚を測定する（工程Ｓ１１４）。その結果に基づいて第２絶縁膜として絶縁膜１１３ｅの膜厚を決定し（工程Ｓ１１５）、絶縁膜１１３ｅを形成する（工程Ｓ１１６）。このような方法によって、光導波路の高さを制御することが可能となる。
【００２５】
ここで、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｄまでの膜厚の測定方法は、例えば、分光エリプソメトリーによって測定可能である。また、検査用の半導体基板を用いて、断面をＳＥＭにて観察し、その膜厚を測定してもよい。また、可能であれば、半導体基板１０１の上面１０２から測定時の最小の絶縁膜の上面までの高さを測定してもよい。
【００２６】
また、測定した膜厚に基づいて第２絶縁膜の膜厚を決定する際には、次のように判定する。測定した膜厚が設定範囲よりも大きい場合には第２絶縁膜の膜厚を設定値よりも小さくし、測定した膜厚が設定範囲よりも小さい場合には第２絶縁膜の膜厚を設定値よりも大きくする。また、大きくする、あるいは小さくする場合に、その量を決めるときには、例えば、設定範囲の中心値からの誤差分を第２絶縁膜の膜厚に加える、あるいは減じる方法がある。
【００２７】
なお、本実施例では、絶縁膜１１３ｄと絶縁膜１１３ｅの間に、第３絶縁膜として拡散防止膜１１５ｄを形成する工程を有する。この拡散防止膜１１５ｄはプラズマＣＶＤ法による成膜によって形成される。この拡散防止膜１１５ｄには平坦化処理が施されていない。前述の膜厚の測定は、この拡散防止膜１１５ｄを形成する工程の後に行ってもよいが、本実施例では行わない。それは、平坦化処理のばらつきに比べて、成膜処理のばらつきが小さいためである。
【００２８】
その後、図１（ｂ）に示すように絶縁体に開口を形成する（工程Ｓ１２０）。絶縁体に複数の開口１１６を形成する。図１（ａ）の絶縁膜１１３ｅの上に、開口１１６を形成したい部分に開口を有するフォトレジストパターンを形成する。そして、フォトレジストパターンをマスクにしてドライエッチングを行って、絶縁体のうちフォトレジストパターンの開口に対応する部分を除去することで、開口を形成する。図１（ｂ）では開口１１６は、エッチングストップ部材１１７を露出している。しかし、開口１１６は、絶縁体を貫通してもよく、また、底面に絶縁体の一部が残っていてもよい。なお、開口１１６の平面形状は、円形や四角形などに限らない。また開口１１６は、複数の光電変換素子１０５に渡って延在していてもよい。複数の開口１１６は、絶縁体のうち複数の光電変換素子１０５と重なった位置に形成される。よって、本実施例においては、撮像領域１０３には多数の開口１１６が配されており、周辺領域１０４には開口１１６が形成されていない。しかし、周辺領域１０４に開口１１６が設けられていてもよい。
【００２９】
次に、開口に埋め込み部材を形成し、光導波路を形成する（工程Ｓ１３０）。まず、図１（ｃ）に示すように、開口が形成された絶縁体の上に、光導波路部材１１８を形成する。光導波路部材１１８は、開口１１６の内部を埋めるように撮像領域１０３と周辺領域１０４に渡って形成される。この時、光導波路部材１１８は、開口だけでなく絶縁体の上にも形成される。なお、開口の内部の全体が埋められる必要はなく、開口の内部の一部に空隙が残ってもよい。
【００３０】
ここで、光導波路部材１１８を形成する前に、ライナー膜（不図示）を形成してもよい。すなわち、埋め込み部材を形成する工程は、ライナー膜である第１埋め込み部材を形成する工程と、光導波路部材１１８である第２埋め込み部材を形成する工程と、を有していてもよい。具体的には、開口１１６の側面と第５絶縁膜１１３ｅの上に、ライナー膜（不図示）を形成する。その後、ライナー膜の上に光導波路部材１１８を、ライナー膜よりも厚い膜厚で形成する。ライナー膜や光導波路部材１１８は、高密度プラズマＣＶＤ法、平行平板型プラズマＣＶＤ法、あるいはスパッタによる成膜や、ポリイミド系高分子に代表される有機材料の塗布によって行うことができる。なお、更に、複数の埋め込み部材を用いて、光導波路を形成してもよい。例えば、ライナー膜を形成した後、光導波路部材１１８を形成し、後に、別の材料からなる別の埋め込み部材を形成してもよい。例えば、ライナー膜としてシリコン窒化膜を形成し、次に光導波路部材１１８として、埋め込み性能の高い有機材料からなる膜を形成してもよい。
【００３１】
光導波路部材１１８の材料は、絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの屈折率よりも高い材料であればよい。絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅがシリコン酸化膜である場合は、光導波路部材１１８の材料としては、シリコン窒化膜やポリイミド系の有機材料が挙げられる。シリコン窒化膜は屈折率が１．７〜２．３の範囲である。周囲のシリコン酸化膜の屈折率は１．４〜１．６の範囲である。そのため、スネルの法則に基づいて、光導波路部材１１８と絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの界面に入る光が反射し、光が光導波路部材１１８に閉じ込められる。つまり、埋め込み部材と絶縁膜とで導波路が構成される。またシリコン窒化膜の水素含有量を多くすることが可能であり、水素供給効果によって基板のダングリングボンドを終端することができる。これによって、白傷などのノイズを低減することが可能となる。ポリイミド系の有機材料は屈折率が約１．７である。ポリイミド系の有機材料の埋め込み特性はシリコン窒化膜より優れている。光導波路部材１１８の材料については、屈折率差などの光学特性と製造工程上の長所との兼ね合いを考慮して適宜選定することが好ましい。但し、光導波路部材１１８の屈折率が必ずしも絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅより高い必要はない。光導波路部材１１８に入射した光が周囲の絶縁体に漏れ出ない構成であれば光導波路として機能する。例えば開口１１６の側壁に光を反射する部材が第１膜として形成され、第１膜の上に、光導波路部材１１８が埋め込まれた構成としてもよい。また、開口１１６に配された光導波路部材１１８と絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの間にエアギャップがあってもよい。エアギャップは真空であってもよいし、気体が配されていてもよい。これらの場合、光導波路部材１１８を構成する材料の屈折率と絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅを構成する材料の屈折率とは、どのような大小関係になっていてもよい。
【００３２】
更に、絶縁体の上に形成された埋め込み部材の少なくとも一部を除去する工程を行う。図２（ａ）示すように、光導波路部材１１８のうち、絶縁体の上に形成された光導波路部材１１８の少なくとも一部を除去する。具体的には、一部とは、光導波路部材１１８のうち周辺領域１０４に設けられた部分である。この除去の方法は、光導波路部材１１８の上に形成されたレジストパターン（不図示）をマスクにしたドライエッチングや、リフトオフなどを用いることができる。
【００３３】
光導波路部材１１８のうち除去される一部について、平面で見たときの観点と深さ方向で見たときの観点から説明する。平面的には、一部とは、光導波路部材１１８のうち周辺領域１０４の絶縁体の上に配された部分のうちの少なくとも一部である。少なくとも一部が除去されれば良いが、周辺領域１０４の絶縁体の上に配された部分の大部分を除去することが好ましい。周辺領域１０４に配された部分の全面を除去してもよい。そして、深さ方向において、一部とは、光導波路部材１１８の厚み方向の少なくとも一部である。つまり、周辺領域１０４に配された光導波路部材１１８の厚みが、光導波路部材１１８を形成した直後の厚みに比べて、薄くなっていればよい。少なくとも一部とは、全てでもよいが、絶縁体が露出しない程度に光導波路部材１１８が存在することが好ましい。
【００３４】
次に、図２（ｂ）を用いて、埋め込み部材を平坦化する工程を説明する。図２（ａ）のような一部が除去された光導波路部材１１８に対して、ＣＭＰ法や機械的研磨、エッチングなどの平坦化処理を施す。本実施例では、ＣＭＰ法によって平坦化が行われる。絶縁体の上面における平坦化された後の導波路部材１１８の膜厚は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。例えば、膜厚は、周辺領域１０４において２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、撮像領域１０３の開口１１６が配されていない領域において５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の値をとってもよい。そして、光導波路の高さ、すなわち光導波路の下面から上面までの高さは１５００ｎｍ以上１９００ｎｍ以下であることが好ましい。つまり、設計上の絶縁体の高さ（所望の値）は、例えば１１５０ｎｍ以上１８５０ｎｍの範囲に含まれる。高い精度で開口１１６の深さを制御できるため、光導波路の高さをこの値に収めることが容易となる。このようにして、光導波路が形成される。
【００３５】
次に、図２（Ｃ）を用いて、残りの工程を説明する。図２（ｃ）に示すように、平坦化処理を施した光導波路部材１１８の上面に、絶縁膜１１９と、第３配線層１１２ｃと、層内レンズ１２０を有する層と、をこの順に形成する。そして、層内レンズ１２０を有する層の上に、平坦化層１２２と、カラーフィルタ層１２３と、平坦化層１２４と、マイクロレンズ１２５を有する層とをこの順に形成する。
【００３６】
絶縁膜１１９は、例えば、絶縁膜１１３ｅと同じ材料であるシリコン酸化膜で形成される。プラグ１２１は、第２配線層１１２ｂと、後に形成する第３配線層１１２ｃとを電気的に接続する。第３配線層１１２ｃは、例えば、プラグ１２１の上に接続するように形成する。本実施例では、第３配線層１１２ｃはアルミニウムを主成分とする導電体からなる。層内レンズ１２０やマイクロレンズ１２５は光電変換素子１０５に対応して配される。層内レンズ１２０を含む層は、例えばシリコン窒化膜で形成される。層内レンズ１２０を有する層の上下に、例えばシリコン酸窒化膜で反射防止膜を形成してもよい。平坦化層１２２、カラーフィルタ層１２３、平坦化層１２４、マイクロレンズ１２５を含む層は、例えば有機材料膜で形成される。マイクロレンズ１２５を含む層の上に、例えばシリコン酸化膜で反射防止膜を形成してもよい。以上のようにして、固体撮像装置が完成する。
【００３７】
本実施例の固体撮像装置の製造方法によって、光導波路の上面から下面までの高さを一定の範囲に保つことができるため、光学特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００３８】
（実施例１の変形例）
図２（ｂ）の工程の後に、周辺領域１０４に形成された導波路部材１１８を除去する工程を行ってもよい。特にこの工程では、プラグ１２１が配されるべき領域から所定の距離以内に配された導波路部材１１８を除去することが好ましい。除去する工程は、絶縁膜１１９を形成する工程の前に行われる。このような工程によれば、プラグ１２１を配するためのスルーホールを形成することが容易になる。
【００３９】
（実施例２）
本実施例の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は本実施例の製造方法を示すフロー図であり、図３（ｂ）に対応した図面である。図３（ｂ）と同一の工程については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施例の工程Ｓ１１０’は、工程Ｓ１１３と工程Ｓ１１６との間に、第３絶縁膜を形成し（工程Ｓ２０１）、半導体基板から第３絶縁膜までの膜厚を測定する（工程Ｓ２０２）。そして、この半導体基板から第３絶縁膜までの膜厚にもとづいて第２絶縁膜の膜厚を決定する（工程Ｓ１１５’）。
【００４０】
実施例１の図１（ａ）の構成に対応させた場合、第３絶縁膜である拡散防止膜１１５ｄを形成した後に、膜厚の測定を行い、第２絶縁膜の膜厚の決定を行っている。このような工程によっても、第２絶縁膜の膜厚を調整可能であるため、光導波路の高さを制御することが可能となる。
【００４１】
（実施例３）
本実施例の製造方法について、図５を用いて説明する。図５は本実施例の製造方法を示すフロー図であり、図３（ｂ）に対応した図面である。図３（ｂ）と同一の工程については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施例の工程Ｓ１１０’’は、工程Ｓ１１５と工程Ｓ１１６との間に、第４絶縁膜を形成し（工程Ｓ４０１）、第４絶縁膜に平坦化処理を行う（工程Ｓ４０２）。このような工程においても、少なくとも１層の膜厚のばらつきを踏まえて第２絶縁膜の膜厚を決定することで、光導波路の高さばらつきを低減することが可能である。
【００４２】
（実施例４）
本実施例の製造方法について、図６を用いて説明する。図６は本実施例の製造方法を示すフロー図であり、図３（ｂ）に対応した図面である。図３（ｂ）と同一の工程については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施例の工程Ｓ１１０’’’は、工程Ｓ１１４と工程Ｓ１１５’’との間に、第３絶縁膜を形成し（工程Ｓ４０１）、第Ｎ絶縁膜の形成が完了しているか否かの判定（工程Ｓ４０２）を行う。つまり、工程Ｓ１１２〜工程Ｓ４０１までの第１絶縁膜と第３絶縁膜の形成を複数回繰り返す。ここで、Ｎは任意の数である。このように複数の絶縁膜を形成した後、膜厚の測定を複数回行う（工程Ｓ１１４）ことにより、第２絶縁膜の膜厚を決定する（工程Ｓ１１５’’）。
【００４３】
ここで、分光エリプソメトリーによって膜厚を測定する場合には、多層の絶縁膜よりも単層の絶縁膜の膜厚を測定する方が、膜厚の測定が容易、且つ高い精度で行える。よって、本実施例のように、このような形成方法によれば、平坦化処理が行われた複数の絶縁膜の膜厚をそれぞれ測定することで、より精度の高い光導波路を、容易に形成することが可能となる。
【００４４】
（実施例５）
本実施例では、実施例１〜４の製造方法を用いて複数のウエハに固体撮像装置を形成する場合について説明する。本実施例において、複数のウエハとは、一括処理されるウエハであり、１ロッドに含まれるウエハであるとする。
【００４５】
本実施例の方法では、第１絶縁膜の膜厚を測定する工程と第２絶縁膜の膜厚を決定する工程を、複数のウエハのうちの少なくとも１枚の第１ウエハにおいて行う。そして、他のウエハにおいては第１絶縁膜の膜厚を測定する工程を行わず、第２絶縁膜を形成する工程において、第１ウエハの測定結果に基づく膜厚で第２絶縁膜を形成する。
【００４６】
このような方法によれば、膜厚測定の回数を削減することができるため、生産性の向上が可能となる。なお、複数のウエハとは一括処理される１ロッドのウエハとしたが、それに限定されず、任意の単位に適用可能である。
【００４７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、上述の実施例に限定されるものでなく、適宜、組み合わせ、及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  固体撮像装置
１０１  半導体基板
１０２  半導体基板の上面
１０３  撮像領域
１０４  周辺領域
１０５  光電変換素子
１１３ａ〜１１３ｅ  絶縁膜
１１６  開口
１１８  導波路部材（埋め込み部材）
【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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