(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の内部において、複数の画素のそれぞれに対応して設けられ、入射光を受光面で受光する複数の光電変換部と、
前記半導体基板における前記入射光が入射する入射面の側において、前記複数の光電変換部の各々の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれており、前記複数の隣接する画素の間を電気的に分離する画素分離部と
を有し、
前記画素分離部は、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成されており、
最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、
前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成されている、
固体撮像装置。
【請求項２】
前記入射光を前記受光光面へ透過するカラーフィルタを含み、
前記カラーフィルタは、互いに異なる波長範囲の光について透過率が高い複数種のフィルタ層が、前記複数の画素のそれぞれに対応して互いに隣接して配置されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタとして、前記第２の波長範囲よりも長い第３の波長範囲の光について透過率が高い第３フィルタ層が、前記複数種のフィルタ層として、さらに設けられており、
前記第３フィルタ層が、前記第１フィルタ層と前記第２フィルタ層とのそれぞれと共に、前記複数の画素のそれぞれに対応して互いに隣接して配置されており、
前記画素分離部は、前記最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とに加えて、前記第３の波長範囲の光を選択的に吸収する第３光吸収部をさらに含み、
前記トレンチ内に、前記第３光吸収部、前記第３光吸収部の上に前記第２光吸収部、前記第２光吸収部の上に前記第１光吸収部が積層して形成されている、
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記半導体基板において前記入射面とは反対側の面に設けられており、前記光電変換部で生成された信号電荷を電気信号として出力する画素トランジスタと、
前記半導体基板において前記入射面とは反対側の面にて、前記画素トランジスタを被覆するように設けられている配線層と
を有する、
請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素分離部は、前記半導体基板の屈折率より低い屈折率を持つ、前記半導体基板の材料とは異なる材料で形成されている、
請求項１から４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記半導体基板において前記トレンチ内の面を被覆するように成膜されたピニング層を有する、
請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
当該固体撮像装置は、前記半導体基板にて前記入射面の側に設けられており、前記入射光が前記受光面へ通過する開口が形成されている遮光膜を有する、
請求項１から６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記画素分離部は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜されたシリコン窒化膜によって形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素分離部は、黒色色素を含む樹脂によって形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
入射光を受光面で受光する複数の光電変換部を、半導体基板において複数の画素に対応するように設ける工程と、
前記半導体基板にて前記入射光が入射する入射面の側において、前記光電変換部の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれるように、前記複数の画素の間を電気的に分離する画素分離部を形成する工程と
を有し、
前記画素分離部の形成工程において、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成される、最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成する、
固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板の内部において複数の画素のそれぞれに対応して複数が設けられており、入射光を受光面で受光する光電変換部と、
前記半導体基板にて前記入射光が入射する入射面の側において、前記光電変換部の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれており、前記複数の画素の間を電気的に分離する画素分離部と
を有し、
前記画素分離部は、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成された、最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成されている、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサを含む。
【０００３】
固体撮像装置は、基板の画素領域に複数の画素が配列されている。各画素においては、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、入射光を受光面で受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。
【０００４】
固体撮像装置のうち、ＣＣＤ型イメージセンサは、画素領域において、垂直方向に並ぶ複数の画素の列の間に、垂直転送部が設けられている。垂直転送部は、垂直転送チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対面するように複数の転送電極が設けられており、電荷読出し部によって光電変換部から読み出された信号電荷を、垂直方向へ転送するように構成されている。
【０００５】
これに対して、ＣＭＯＳ型イメージセンサは、光電変換部のほかに、画素トランジスタを含むように、画素が構成されている。画素トランジスタは、光電変換部で生成された信号電荷を読み出して、信号線へ電気信号として出力するように構成されている。
【０００６】
固体撮像装置では、一般に、基板において、回路素子や配線などが設けられた表面側から入射する光を、光電変換部が受光する。この「表面照射型」の場合には、回路素子や配線などが入射する光を遮光するために、感度を向上させることが困難な場合がある。
【０００７】
このため、基板において回路素子や配線などが設けられた表面とは反対側の裏面側から入射する光を、光電変換部が受光する「裏面照射型」が提案されている。この「裏面照射型」においても、一の画素に入射した入射光が、その一の画素のフォトダイオードに入射せずに、隣接する他の画素のフォトダイオードに入射する場合がある。たとえば、入射光が、大きく傾斜して入射した場合には、その直下の画素のフォトダイオードに入射せずに、他の画素のフォトダイオードに入射する。このため、このような光学的な現象に起因して信号にノイズが含まれることになるので、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。このような不具合の発生を抑制するために、複数の画素の間に遮光膜を設けている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００８】
また、固体撮像装置においては、光電変換部が設けられた半導体基板の界面準位に起因して暗電流が発生することを抑制するために、光電変換部をＨＡＤ（Ｈｏｌｅ  Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）構造にすることが知られている。ＨＡＤ構造では、ｎ型の電荷蓄積領域の受光面上に正電荷蓄積（ホール）蓄積領域を形成することで、暗電流の発生を抑制している。そして、この正電荷蓄積領域を光電変換部の界面部分に形成するために、「負の固定電荷を有する膜」をピニング層として設けて、暗電流の発生をさらに抑制することが提案されている。たとえば、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ２膜）のような高誘電体膜を、「負の固定電荷を有する膜」として用いている（たとえば、特許文献３などを参照）。
【０００９】
また、固体撮像装置においては、各画素から出力される信号に電気的なノイズが混在することを防止するために、複数の画素の間を電気的に分離する画素分離部が設けられている。たとえば、不純物を半導体基板にイオン注入することで、この画素分離部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１０９２９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８６８１８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０６１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２７は、「裏面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサにおいて、画素Ｐの要部を示す断面図である。
【００１２】
図２７に示すように、「裏面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサは、半導体基板１０１の内部において画素分離部１０１ｐｂで区画された部分に、フォトダイオード２１が設けられている。フォトダイオード２１は、ｎ型不純物領域１０１ｎが電荷蓄積領域として設けられている。フォトダイオード２１は、ＨＡＤ構造であり、ｎ型不純物領域１０１ｎが、半導体基板１０１の深さ方向ｚにおいてｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｃで挟まれるように形成されている。
【００１３】
図２７では図示していないが、この半導体基板１０１の表面（図２７では、下面）には、画素トランジスタが設けられており、図２７に示すように、その画素トランジスタを被覆するように配線層１１１が設けられている。配線層１１１は、配線１１１ｈが絶縁層１１１ｚで覆われるように形成されている。そして、配線層１１１の表面（下面）には支持基板ＳＳが設けられている。
【００１４】
これに対して、半導体基板１０１の裏面（図２７では上面）には、遮光膜６０、カラーフィルタＣＦ、マイクロレンズＭＬが設けられており、この各部を介して入射する入射光Ｈを、フォトダイオード２１が受光するように構成されている。
【００１５】
ここでは、遮光膜６０は、図２７に示すように、たとえば、シリコン酸化膜である絶縁膜ＳＺを介して、半導体基板１０１の上面に形成されている。遮光膜６０は、半導体基板１０１の内部に設けられた画素分離部１０１ｐｂの上方に設けられており、受光面ＪＳの上方は開口している。たとえば、遮光膜６０は、金属などの遮光材料を用いて形成されている。
【００１６】
そして、遮光膜６０は、平坦化膜ＨＴによって、上面が被覆されており、その平坦化膜ＨＴの上面には、カラーフィルタＣＦと、マイクロレンズＭＬが設けられている。カラーフィルタＣＦは、たとえば、３原色の各フィルタ層がベイヤー配列で画素Ｐごとに配列されている。
【００１７】
上記の固体撮像装置を製造する際には、まず、半導体基板１０１の表面側（図２７では下面側）から不純物をイオン注入することで、フォトダイオード２１，画素分離部１０１ｐｂを形成する。そして、その半導体基板１０１の表面（下面）側に画素トランジスタ（図示なし）等の部材を形成後、その表面（下面）を被覆するように、配線層１１１を形成する。そして、配線層１１１の表面（下面）に支持基板ＳＳを貼り合わせる。この後、半導体基板１０１の裏面（上面）側を研磨する薄膜化処理を実施する。そして、絶縁膜ＳＺ，遮光膜６０，平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬなどの各部材を、順次、半導体基板１０１の裏面（上面）側に設ける。このようにすることで、上記の固体撮像装置を製造する。
【００１８】
上記の固体撮像装置は、遮光膜６０が半導体基板１０１の裏面（上面）に形成されているが、一の画素Ｐに入射した入射光Ｈが、その遮光膜６０の下方を透過し、隣接する他の画素Ｐのフォトダイオード２１に入射する場合がある。たとえば、入射光Ｈが大きく傾斜して入射した場合には、不純物のイオン注入によって形成された画素分離部１０１ｐｂを、その入射光Ｈが通過して、隣接する他の画素Ｐのフォトダイオード２１に入射する場合がある。また、乱反射した光が、同様に、他の画素Ｐのフォトダイオード２１に入射する場合がある。このため、いわゆる「混色」が発生して、撮像したカラー画像において色再現性が低下し、画像品質が低下する場合がある。
【００１９】
「裏面照射型」の固体撮像装置では、半導体基板１０１の裏面（上面）側から入射光Ｈがフォトダイオード２１の受光面ＪＳに入射する。このため、半導体基板１０１の裏面（上面）の近傍において、「混色」の発生が多い。
【００２０】
上述したように、「裏面照射型」の固体撮像装置では、半導体基板１０１の表面側（図２７では下面側）から不純物を高エネルギーでイオン注入しアニール処理することで画素分離部１０１ｐｂを形成している。このため、入射光Ｈが入射する半導体基板１０１の裏面（上面）側では、表面（下面）側からイオン注入された不純物が横方向へ拡散するので、図２７に示すように、画素分離部１０１ｐｂの幅が裏面（上面）側で広がって形成される。よって、半導体基板１０１の裏面（上面）側では、横方向の電界が弱い（特開２００３−３１８１２２号を参照）。したがって、これに起因して、半導体基板１０１の裏面（上面）の近傍での「混色」が、さらに発生する場合がある。
【００２１】
特に、青色のように短波長の光を受光する画素で生成された電荷が、隣接する他の色の光を受光する画素へ移動して、「混色」の発生が顕在化する場合がある。これは、単結晶シリコン半導体からなる半導体基板１０１では、より短波長の光が、その入射した裏面（上面）の近傍で吸収されるからである。
【００２２】
この他に、上記のように画素分離部１０１ｐｂの幅が広くなるために、フォトダイオード２１の占有面積を広げることが困難になる場合がある。よって、フォトダイオード２１の飽和電荷蓄積量（Ｑｓ）が低下して、ダイナミックレンジが悪化し、撮像画像の画像品質を向上させることが困難になる場合がある。
【００２３】
上述した不具合の発生は、「裏面照射型」の場合に限らず、「表面照射型」の固体撮像装置の場合にも発生し得る。
【００２４】
「表面照射型」の場合には、半導体基板において入射光が入射する表面側から不純物をイオン注入して画素分離部が形成されるので、その表面から深い部分において、画素分離部の幅が広がって形成される。また、単結晶シリコン半導体からなる半導体基板では、短波長の光は、その入射した表面の近傍で吸収されるが、長波長の光は、半導体基板の深い部分まで到達する。このため、特に、赤色のように長波長の光について受光する画素の飽和電荷蓄積量（Ｑｓ）を向上させることが困難であるので、撮像画像の画像品質を向上させることが容易でない。
【００２５】
このように、固体撮像装置においては、撮像画像の画像品質を向上させることが困難な場合がある。
【００２６】
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質等を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明によれば、半導体基板の内部において、複数の画素のそれぞれに対応して設けられ、入射光を受光面で受光する複数の光電変換部と、前記半導体基板における前記入射光が入射する入射面の側において、前記複数の光電変換部の各々の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれており、前記複数の隣接する画素の間を電気的に分離する画素分離部とを有し、
前記画素分離部は、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成されており、
最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、
前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成されている、固体撮像装置が提供される。
【００２８】
また本発明によれば、入射光を受光面で受光する複数の光電変換部を、半導体基板において複数の画素に対応するように設ける工程と、前記半導体基板にて前記入射光が入射する入射面の側において、前記光電変換部の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれるように、前記複数の画素の間を電気的に分離する画素分離部を形成する工程とを有し、
前記画素分離部の形成工程において、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成される、最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成する、固体撮像装置の製造方法が提供される。
【００２９】
本発明によれば、半導体基板の内部において複数の画素のそれぞれに対応して複数が設けられており、入射光を受光面で受光する光電変換部と、前記半導体基板にて前記入射光が入射する入射面の側において、前記光電変換部の側部に設けられたトレンチ内に埋め込まれており、前記複数の画素の間を電気的に分離する画素分離部とを有し、
前記画素分離部は、前記受光面に入射した前記入射光を吸収する絶縁材料によって形成された、最も波長が短い第１の波長範囲の光を吸収する第１光吸収部と、前記第１の波長範囲より波長が長い第２の波長範囲の光を吸収する第２光吸収部とを含み、前記トレンチ内において、前記第２光吸収部を形成し、前記第２光吸収部の上に前記第２光吸収部を積層して形成されている、電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、撮像画像の画像品質等を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態１において、撮像を実施する際に、画素Ｐの画素トランジスタＴｒへ送信する制御信号を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図１４】図１４は、単結晶Ｓｉの屈折率を示す図である。
【図１５】図１５は、ＳｉＮ膜の屈折率，消衰係数を示す図である。
【図１６】図１６は、ＳｉＮ膜のＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外線吸収）スペクトルを示す図である。
【図１７】図１７は、黒色色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。
【図１８】図１８は、原色系色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。
【図１９】図１９は、補色系色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２７】図２７は、「裏面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサにおいて、画素Ｐの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（画素分離部が単一層である場合）
２．実施形態２（画素分離部の周囲にピニング層を設ける場合）
３．実施形態３（画素分離部が２つの異なる光吸収部で構成される場合）
４．実施形態４（画素分離部が３つの異なる光吸収部で構成される場合）
５．実施形態５（表面照射型の場合）
６．その他
【００３４】
＜１．実施形態１＞
（Ａ）装置構成
（Ａ−１）カメラの要部構成
図１は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【００３５】
図１に示すように、カメラ４０は、固体撮像装置１と、光学系４２と、制御部４３と、信号処理部４４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００３６】
固体撮像装置１は、光学系４２を介して被写体像として入射する入射光Ｈを撮像面ＰＳで受光し光電変換して信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置１は、制御部４３から出力される制御信号に基づいて駆動することで信号電荷を読み出し、電気信号を出力する。
【００３７】
光学系４２は、結像レンズや絞りなどの光学部材を含み、入射光Ｈを、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
【００３８】
制御部４３は、各種の制御信号を固体撮像装置１と信号処理部４４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理部４４とを制御して駆動させる。
【００３９】
信号処理部４４は、固体撮像装置１から出力された電気信号をローデータとして信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
【００４０】
（Ａ−２）固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置１の全体構成について説明する。
【００４１】
図２は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
【００４２】
本実施形態の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型イメージセンサであり、図２に示すように、半導体基板１０１を含む。半導体基板１０１は、たとえば、単結晶シリコン半導体基板が薄膜化されたものであり、画素領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが面に設けられている。
【００４３】
画素領域ＰＡは、図２に示すように、矩形形状であり、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。
【００４４】
画素領域ＰＡにおいて、画素Ｐは、入射光を受光して信号電荷を生成するように構成されている。そして、その生成した信号電荷が、画素トランジスタ（図示なし）によって読み出されて電気信号として出力される。画素Ｐの詳細な構成については、後述する。
【００４５】
周辺領域ＳＡは、図２に示すように、画素領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
【００４６】
具体的には、図２に示すように、垂直駆動回路１３と、カラム回路１４と、水平駆動回路１５と、外部出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８と、シャッター駆動回路１９とが、周辺回路として設けられている。
【００４７】
垂直駆動回路１３は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの側部に設けられており、画素領域ＰＡの画素Ｐを行単位で選択して駆動させるように構成されている。
【００４８】
カラム回路１４は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの下端部に設けられており、列単位で画素Ｐから出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路１４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。
【００４９】
水平駆動回路１５は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されている。水平駆動回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４において画素Ｐの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路１７へ出力させる。
【００５０】
外部出力回路１７は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されており、カラム回路１４から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路１７は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１７ａとＡＤＣ回路１７ｂとを含む。外部出力回路１７においては、ＡＧＣ回路１７ａが信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路１７ｂがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。
【００５１】
タイミングジェネレータ１８は、図２に示すように、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９に出力することで、各部について駆動制御を行う。
【００５２】
シャッター駆動回路１９は、画素Ｐを行単位で選択して、画素Ｐにおける露光時間を調整するように構成されている。
【００５３】
（Ａ−３）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置の詳細内容について説明する。
【００５４】
図３〜図５は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【００５５】
図３は、画素Ｐの断面図である。そして、図４は、画素Ｐの上面図である。また、図５は、画素Ｐの回路構成を示している。なお、図３は、図４に示すＸ１−Ｘ２部分の断面を示している。また、図４では、説明の都合で、破線などの実線以外の線を用いて、各部材を示している部分がある。
【００５６】
図３に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板１０１の内部にフォトダイオード２１と画素分離部３０１とが設けられている。たとえば、薄膜化された単結晶シリコンの半導体基板１０１に各部が設けられている。
【００５７】
半導体基板１０１の裏面（図３では上面）には、遮光膜６０、カラーフィルタＣＦ、マイクロレンズＭＬなどの部材が設けられている。
【００５８】
これに対して、半導体基板１０１の表面（図３では、下面）には、図３では図示していないが、図５に示す画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、図３に示すように、その画素トランジスタＴｒを被覆するように配線層１１１が設けられており、配線層１１１において、半導体基板１０１の側に対して反対側の面には、支持基板ＳＳが設けられている。
【００５９】
つまり、本実施形態の固体撮像装置１は、「裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ」であり、裏面（上面）側から入射する入射光Ｈを、フォトダイオード２１が受光し、カラー画像を撮像によって生成するように構成されている。
【００６０】
各部の詳細について順次説明する。
【００６１】
（ａ）フォトダイオード２１について
固体撮像装置１において、フォトダイオード２１は、図２に示した複数の画素Ｐに対応するように複数が画素領域ＰＡに配置されている。つまり、撮像面（ｘｙ面）において、水平方向ｘと、この水平方向ｘに対して直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで設けられている。
【００６２】
フォトダイオード２１は、入射光Ｈを受光し光電変換することによって信号電荷を生成して蓄積するように構成されている。
【００６３】
ここでは、図３に示すように、半導体基板１０１の裏面（図３では上面）側から入射する入射光Ｈをフォトダイオード２１が受光する。フォトダイオード２１の上方には、図３に示すように、平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬが設けられており、各部を順次介して入射した入射光Ｈを、受光面ＪＳで受光して光電変換が行われる。
【００６４】
図３に示すように、フォトダイオード２１は、たとえば、単結晶シリコン半導体である半導体基板１０１内に設けられている。
【００６５】
たとえば、フォトダイオード２１は、ｎ型半導体領域１０１ｎが、電荷（電子）を蓄積する電荷蓄積領域として形成されている。フォトダイオード２１においては、ｎ型半導体領域１０１ｎは、半導体基板１０１のｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｃの内部に設けられている。ここでは、ｎ型半導体領域１０１ｎにおいて、半導体基板１０１の表面（下面）側には、裏面（上面）側よりも不純物濃度が高いｐ型半導体領域１０１ｐｃが設けられている。つまり、フォトダイオード２１は、ＨＡＤ構造であり、ｎ型半導体領域１０１ｎの上面側と下面側との各界面において、暗電流が発生することを抑制するように、ｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｃが形成されている。
【００６６】
半導体基板１０１の内部には、図３に示すように、複数の画素Ｐの間を電気的に分離する画素分離部３０１が設けられており、この画素分離部３０１で区画された領域に、フォトダイオード２１が設けられている。たとえば、図４に示すように、画素分離部３０１が複数の画素Ｐの間に介在するように格子状に形成されており、フォトダイオード２１は、この画素分離部１０１ｐｂで区画された領域内に形成されている。
【００６７】
そして、図５に示すように、各フォトダイオード２１は、アノードが接地されており、蓄積した信号電荷（ここでは、電子）が、画素トランジスタＴｒによって読み出され、電気信号として垂直信号線２７へ出力されるように構成されている。
【００６８】
（ｂ）遮光膜６０について
固体撮像装置１において、遮光膜６０は、図３に示すように、半導体基板１０１の裏面（図３では上面）の側に設けられている。
【００６９】
遮光膜６０は、半導体基板１０１の上方から半導体基板１０１の裏面へ向かう入射光Ｈの一部を、遮光するように構成されている。
【００７０】
図３に示すように、遮光膜６０は、半導体基板１０１の内部に設けられた画素分離部３０１の上方に設けられている。ここでは、遮光膜６０は、半導体基板１０１の裏面（上面）上において、シリコン酸化膜などの絶縁膜ＳＺを介して、凸形状に突き出るように設けられている。これに対して、半導体基板１０１の内部に設けられたフォトダイオード２１の上方においては、フォトダイオード２１に入射光Ｈが入射するように、遮光膜６０は、設けられておらず、開口している。
【００７１】
つまり、図４に示すように、遮光膜６０は、平面形状が格子状であって、入射光Ｈが受光面へ通過する開口が形成されている。
【００７２】
遮光膜６０は、光を遮光する遮光材料で形成されている。たとえば、チタン（Ｔｉ）膜とタングステン（Ｗ）膜とを、順次、積層することで、遮光膜６０が形成されている。この他に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜とタングステン（Ｗ）膜とを、順次、積層することで、遮光膜６０を形成しても好適である。
【００７３】
そして、遮光膜６０は、図３に示すように、平坦化膜ＨＴによって被覆されている。平坦化膜ＨＴは、光を透過する絶縁材料を用いて形成されている。
【００７４】
（ｃ）カラーフィルタＣＦについて
固体撮像装置１において、カラーフィルタＣＦは、図３に示すように、半導体基板１０１の裏面（図３では上面）の側において、平坦化膜ＨＴの上面に設けられている。
【００７５】
カラーフィルタＣＦは、図４に示すように、赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとを含む。赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接して配置されており、いずれかが、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して設けられている。
【００７６】
ここでは、図４に示すように、赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数の緑色フィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、赤色フィルタ層ＣＦＲと青色フィルタ層ＣＦＢとが、複数の緑色フィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【００７７】
具体的には、赤色フィルタ層ＣＦＲは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【００７８】
また、緑色フィルタ層ＣＦＧは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高い。つまり、緑色フィルタ層ＣＦＧは、赤色フィルタ層ＣＦＲよりも短い波長範囲の光について光透過率が高く、入射光Ｈが緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【００７９】
また、青色フィルタ層ＣＦＢは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高い。つまり、青色フィルタ層ＣＦＢは、緑色フィルタ層ＣＦＧよりも短い波長範囲の光について光透過率が高く、入射光が青色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【００８０】
（ｄ）マイクロレンズＭＬについて
固体撮像装置１において、マイクロレンズＭＬは、図３に示すように、半導体基板１０１の裏面（図３では上面）の側において、カラーフィルタＣＦの上面に設けられている。
【００８１】
マイクロレンズＭＬは、各画素Ｐに対応するように複数が配置されている。マイクロレンズＭＬは、半導体基板１０１の裏面側において凸状に突き出した凸レンズであり、各画素Ｐのフォトダイオード２１へ入射光Ｈを集光するように構成されている。たとえば、マイクロレンズＭＬは、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。
【００８２】
（ｅ）画素分離部３０１について
固体撮像装置１において、画素分離部３０１は、図３，図４に示すように、複数の画素Ｐの間を区画するように絶縁材料で形成されており、複数の画素Ｐの間を電気的に分離している。
【００８３】
図３に示すように、画素分離部３０１は、半導体基板１０１の裏面（図３では上面）の側において、半導体基板１０１の内部に埋め込まれて形成されている。
【００８４】
具体的には、複数の画素Ｐの間にて、フォトダイオード２１の電荷蓄積領域を構成するｎ型不純物領域１０１ｎの間には、ｐ型不純物領域１０１ｐａ，１０１ｐｃが設けられている。そして、そのｐ型不純物領域１０１ｐａ，１０１ｐｃ裏面（上面）側にトレンチＴＲが形成されており、そのトレンチＴＲの内部に、画素分離部３０１が設けられている。
【００８５】
図４に示すように、画素分離部３０１は、平面形状が格子状であって、複数の画素Ｐの間に介在している。そして、その格子状の画素分離部１０１ｐｂで区画された矩形の領域内に、フォトダイオード２１が形成されている。
【００８６】
ここでは、画素分離部３０１は、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって形成されている。画素分離部３０１は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、少なくとも、いずれかの波長範囲の光を選択的に吸収するように形成されている。
【００８７】
本実施形態においては、画素分離部３０１は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、最も短波長な波長範囲の光を少なくとも選択的に吸収するように形成されている。
【００８８】
具体的には、赤色フィルタ層ＣＦＲ、緑色フィルタ層ＣＦＧ、青色フィルタ層ＣＦＢを透過する着色光のうち、最も短波長な波長範囲である青色の光が、画素分離部３０１へ入射したときに、その光を画素分離部３０１が選択的に吸収するように形成されている。すなわち、固体撮像装置１において、半導体基板１０１の裏面近傍で吸収され、「混色」の発生が顕著な短波長の光を、画素分離部３０１が選択的に吸収する。
【００８９】
また、画素分離部３０１は、半導体基板１０１と屈折率が異なる材料で形成されている。
【００９０】
たとえば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜することで画素分離部３０１を形成する。これにより、画素分離部３０１が青色の光を選択的に吸収することができる。また、画素分離部３０１は、半導体基板１０１と屈折率が異なっているので、入射光Ｈが、画素分離部３０１と半導体基板１０１との界面で反射される。そして、その界面で反射された光が、フォトダイオード２１へ再度入射して、光電変換が行われる。
【００９１】
また、図３に示すように、画素分離部３０１の上方においては、遮光膜６０が絶縁膜ＳＺを介して設けられている。ここでは、図４に示すように、画素分離部３０１と同様に、平面形状が格子状になるように遮光膜６０が形成されている。
【００９２】
（ｆ）画素トランジスタＴｒについて
固体撮像装置１において、画素トランジスタＴｒは、図２に示した複数の画素Ｐに対応するように複数が配置されている。
【００９３】
画素トランジスタＴｒは、図５に示すように、転送トランジスタ２２と増幅トランジスタ２３と選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出して電気信号として出力するように構成されている。
【００９４】
画素トランジスタＴｒを構成する各トランジスタ２２〜２５は、図３では図示していないが、半導体基板１０１において配線層１１１が設けられる表面に設けられている。たとえば、各トランジスタ２２〜２５は、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタであって、各ゲートが、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。そして、各トランジスタ２２〜２５は、配線層１１１で被覆されている。
【００９５】
画素トランジスタＴｒにおいて、転送トランジスタ２２は、図５に示すように、フォトダイオード２１にて生成された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送するように構成されている。具体的には、転送トランジスタ２２は、図５に示すように、フォトダイオード２１のカソードと、フローティング・ディフュージョンＦＤとの間に設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、ゲートに転送線２６が電気的に接続されている。転送トランジスタ２２では、転送線２６からゲートに送信される転送信号ＴＧに基づいて、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送する。
【００９６】
画素トランジスタＴｒにおいて、増幅トランジスタ２３は、図５に示すように、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号を増幅して出力するように構成されている。具体的には、増幅トランジスタ２３は、図５に示すように、ゲートが、フローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースが選択トランジスタ２４に電気的に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態になるように選択されたときには、定電流源Ｉから定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、選択トランジスタ２４に選択信号が供給されることによって、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号が増幅される。
【００９７】
画素トランジスタＴｒにおいて、選択トランジスタ２４は、図５に示すように、選択信号に基づいて、増幅トランジスタ２３によって出力された電気信号を、垂直信号線２７へ出力するように構成されている。具体的には、選択トランジスタ２４は、図５に示すように、選択信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。そして、選択トランジスタ２４は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。
【００９８】
画素トランジスタＴｒにおいて、リセットトランジスタ２５は、図５に示すように、リセットトランジスタ２５は、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。具体的には、リセットトランジスタ２５は、図５に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースがフローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９から送信されたリセット信号に基づいて、フローティング・ディフュージョンＦＤを介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電圧にリセットする。
【００９９】
図６は、本発明の実施形態１において、撮像を実施する際に、画素Ｐの画素トランジスタＴｒへ送信する制御信号を示すタイミングチャートである。
【０１００】
図６において、（ａ）は、選択トランジスタ２４のゲートへ入力する選択信号ＳＥＬを示している。そして、（ｂ）は、リセットトランジスタ２５のゲートへ入力するリセット信号ＲＳＴを示している。そして、（ｃ）は、転送トランジスタ２２のゲートへ入力する転送信号ＴＧを示している。（図５参照）。
【０１０１】
図６に示すように、撮像を実施する際には、第１の時点ｔ１において、選択信号ＳＥＬをハイレベルとして、選択トランジスタ２４をオン状態にする。そして、第２の時点ｔ２において、リセット信号ＲＳＴをハイレベルとして、リセットトランジスタ２５をオン状態にする。これにより、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットする（図５参照）。
【０１０２】
そして、図６に示すように、第３の時点ｔ３においては、リセット信号ＲＳＴをローレベルにして、リセットトランジスタ２５をオフ状態にする。そして、この後、リセットレベルに対応した電圧を、出力信号として、カラム回路１４へ読み出す（図２，図５参照）。
【０１０３】
そして、図６に示すように、第４の時点ｔ４においては、転送信号ＴＧをハイレベルにして、転送トランジスタ２２をオン状態にする。これにより、フォトダイオード２１で蓄積された信号電荷をフローティング・ディフュージョンＦＤへ転送する（図５参照）。
【０１０４】
そして、図６に示すように、第５の時点ｔ５においては、転送信号ＴＧをローレベルにして、転送トランジスタ２２をオフ状態にする。この後、その蓄積された信号電荷の量に応じた信号レベルの電圧を、出力信号として、カラム回路４へ読み出す（図２，図５参照）。
【０１０５】
カラム回路１４においては、先に読み出したリセットレベルの信号と、後に読み出した信号レベルの信号とを差分処理して信号を蓄積する（図２，図５参照）。
【０１０６】
これにより、画素Ｐごとに設けられた各トランジスタのＶｔｈのバラツキ等によって発生する固定的なパターンノイズが、キャンセルされる。
【０１０７】
上記のように画素Ｐを駆動する動作は、各トランジスタ２２，２４，２５の各ゲートが、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐからなる行単位で接続されていることから、その行単位に並ぶ複数の画素Ｐについて同時に行われる。
【０１０８】
具体的には、上述した垂直駆動回路１３によって供給される選択信号によって、水平ライン（画素行）単位で垂直な方向に順次選択される。そして、タイミングジェネレータ１８から出力される各種タイミング信号によって各画素Ｐのトランジスタが制御される。これにより、各画素における信号が垂直信号線２７を通して画素Ｐの列毎にカラム回路１４に読み出される（図２，図５参照）。
【０１０９】
そして、カラム回路１４で蓄積された信号が、水平駆動回路１５によって選択されて、外部出力回路１７へ順次出力される（図２，図５参照）。
【０１１０】
そして、この撮像で得た信号を信号処理部４４がローデータとして信号処理を実施して、デジタル画像を生成する（図１参照）。
【０１１１】
（ｇ）配線層１１１について
固体撮像装置１において、配線層１１１は、図３に示すように、半導体基板１０１のうち、遮光膜６０、カラーフィルタＣＦ、マイクロレンズＭＬなどの各部が設けられた裏面（上面）とは反対側の表面（下面）に設けられている。
【０１１２】
配線層１１１は、配線１１１ｈと絶縁層１１１ｚとを含み、絶縁層１１１ｚ内において、配線１１１ｈが各素子に電気的に接続するように形成されている。配線層１１１は、いわゆる多層配線であり、絶縁層１１１ｚを構成する層間絶縁膜と配線１１１ｈとが交互に複数回積層されて形成されている。ここでは、配線１１１ｈは、図５にて示した、転送線２６，アドレス線２８，垂直信号線２７，リセット線２９などの各配線として機能するように、複数が絶縁層１１１ｚを介して積層して形成されている。
【０１１３】
そして、配線層１１１において、半導体基板１０１が位置する側に対して反対側の面には、支持基板ＳＳが設けられている。たとえば、厚みが数百μｍのシリコン半導体からなる基板が、支持基板ＳＳとして設けられている。
【０１１４】
（Ｂ）製造方法
上記の固体撮像装置１を製造する製造方法の要部について説明する。
【０１１５】
図７〜図１３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【０１１６】
各図は、図３と同様に、断面を示しており、各図に示す工程（ａ）〜（ｇ）を順次経て、図３等に示した固体撮像装置１について製造をする。
【０１１７】
（ａ）フォトダイオード２１等の形成
まず、図７に示すように、フォトダイオード２１等の形成を実施する。
【０１１８】
ここでは、単結晶シリコン半導体からなる半導体基板１０１の表面から不純物をイオン注入することで、フォトダイオード２１を形成する。そして、その半導体基板１０１の表面に、画素トランジスタＴｒ（図７では図示なし）を形成後、その画素トランジスタＴｒを被覆するように、配線層１１１を形成する。そして、配線層１１１の表面に支持基板ＳＳを貼り合わせる。
【０１１９】
この後、半導体基板１０１を、たとえば、１０〜２０μｍ程度の厚みになるように薄膜化する。たとえば、ＣＭＰ法によって研磨することで薄膜化を実施する。
【０１２０】
なお、ＳＯＩ基板（図示無し）の半導体層にフォトダイオード２１，画素トランジスタＴｒを形成し、上記と同様に、配線層１１１，支持基板ＳＳを設けた後に、薄膜化処理を実施しても良い。
【０１２１】
（ｂ）トレンチＴＲの形成
つぎに、図８に示すように、トレンチＴＲを形成する。
【０１２２】
ここでは、半導体基板１０１において、画素分離部３０１（図３参照）を形成する部分にトレンチＴＲを形成する。
【０１２３】
具体的には、図８に示すように、ハードマスクＨＭを半導体基板１０１の裏面（上面）上にパターン加工した後、そのハードマスクＨＭを用いて、半導体基板１０１についてパターン加工することで、トレンチＴＲを形成する。たとえば、枚葉のドライエッチング装置を用いて、半導体基板１０１にエッチング加工することで、深さが０．３〜３．０μｍになるように、トレンチＴＲを形成する。
【０１２４】
（ｃ）ハードマスクＨＭの除去
つぎに、図９に示すように、ハードマスクＨＭを除去する。
【０１２５】
ここでは、たとえば、ハードマスクＨＭについてエッチング処理を実施することで、半導体基板１０１の裏面（上面）からハードマスクＨＭを除去する。これにより、半導体基板１０１の裏面（上面）が露出された状態になる。
【０１２６】
（ｄ）光吸収絶縁膜４０１の形成
つぎに、図１０に示すように、光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０１２７】
ここでは、半導体基板１０１に形成されたトレンチＴＲの内部を埋め込むように、半導体基板１０１の裏面（上面）に、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料を成膜することで、光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０１２８】
本実施形態においては、カラーフィルタＣＦ（図３，図４参照）を介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、最も短波長な波長範囲の光を選択的に吸収する絶縁材料を成膜することで、光吸収絶縁膜４０１を形成する。つまり、赤色フィルタ層ＣＦＲ、緑色フィルタ層ＣＦＧ、青色フィルタ層ＣＦＢを透過する着色光のうち、最も短波長な青色の光を少なくとも選択的に吸収する絶縁材料を成膜することで、この光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０１２９】
具体的には、ＡＬＤ法によってシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜することで光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０１３０】
たとえば、下記の条件によって、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜して、光吸収絶縁膜４０１を形成する。
・ＳｉＨ２Ｃｌ２流量：５００〜１５００ｓｃｃｍ
・ＮＨ３流量：２０００〜４０００ｓｃｃｍ
・Ｎ２流量：５００〜１０００ｓｃｃｍ
・ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ：１００〜５００Ｗ
・成膜温度：３２０〜４００℃
【０１３１】
（ｅ）画素分離部３０１の形成
つぎに、図１１に示すように、画素分離部３０１を形成する。
【０１３２】
ここでは、半導体基板１０１の裏面（上面）が露出するように、光吸収絶縁膜４０１の上面部分を除去することで、光吸収絶縁膜４０１から画素分離部３０１を形成する。
【０１３３】
たとえば、光吸収絶縁膜４０１の上面部分についてドライエッチング処理を実施することで、半導体基板１０１の裏面（上面）が露出させる。これにより、半導体基板１０１のトレンチＴＲに埋め込まれた画素分離部３０１が形成される。
【０１３４】
この他に、光吸収絶縁膜４０１の上面部分についてＣＭＰ処理を実施することで、画素分離部３０１を形成しても良い。
【０１３５】
（ｆ）遮光膜６０の形成
つぎに、図１２に示すように、遮光膜６０を形成する。
【０１３６】
ここでは、絶縁膜ＳＺを介して半導体基板１０１の裏面（上面）の全体を被覆するように、遮光膜６０を形成する。
【０１３７】
具体的には、半導体基板１０１の裏面（上面）の全体に絶縁材料を成膜することで、絶縁膜ＳＺを形成する。たとえば、厚みが１００〜５００ｎｍになるように、シリコン酸化膜を成膜して、絶縁膜ＳＺを形成する。
【０１３８】
そして、その絶縁膜ＳＺの上面全体に遮光材料を成膜することで、遮光膜６０を形成する。たとえば、スパッタリング法によって、厚みが１０〜５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜と、厚みが１００〜３００ｎｍのタングステン（Ｗ）膜とを、順次、成膜することで、遮光膜６０を形成する。
【０１３９】
（ｇ）遮光膜６０のパターン加工
つぎに、図１３に示すように、遮光膜６０をパターン加工する。
【０１４０】
ここでは、画素分離部３０１の上方を被覆し、フォトダイオード２１の受光面ＪＳの部分が開口したパターンになるように、遮光膜６０をパターン加工する。つまり、図４で示したように、平面形状が格子状のパターンになるように、遮光膜６０を加工する。
【０１４１】
具体的には、ドライエッチング処理を実施することで、遮光膜６０を加工する。
【０１４２】
（ｈ）平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬの形成
つぎに、図３に示したように、平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬの各部材を形成する。
【０１４３】
ここでは、遮光膜６０がパターン加工された半導体基板１０１の裏面（上面）を平坦に被覆するように、平坦化膜ＨＴを形成する。たとえば、アクリル系の熱硬化性樹脂をスピンコート法によって塗布後、熱硬化処理を実施することで、平坦化膜ＨＴを形成する。
【０１４４】
そして、図３で示したように、平坦化膜ＨＴの上面にカラーフィルタＣＦを形成する。たとえば、顔料や染料などの色素と感光性樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することで、カラーフィルタＣＦを形成する。
【０１４５】
この後、図３で示したように、カラーフィルタＣＦの上面に、マイクロレンズＭＬを設ける。たとえば、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ技術でパターン加工した後に、リフロー処理でレンズ形状に変形させることで、マイクロレンズＭＬを形成する。この他に、レンズ材膜上にレンズ形状のレジストパターンを形成後、そのレジストパターンをマスクとしてエッチバック処理を実施することで、マイクロレンズＭＬを形成しても良い。
【０１４６】
このようにすることで、「裏面照射型」のＣＭＯＳ型イメージセンサを完成させる。
【０１４７】
（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態では、入射光Ｈを受光面ＪＳで受光する複数のフォトダイオード２１が、半導体基板１０１の内部において複数の画素Ｐのそれぞれに対応して設けられている。そして、複数の画素Ｐの間を電気的に分離する画素分離部３０１が、半導体基板１０１にて入射光Ｈが入射する裏面（上面）の側において、フォトダイオード２１の側部に設けられたトレンチＴＲの内部に埋め込まれている（図３参照）。
【０１４８】
半導体基板１０１において入射光Ｈが入射する裏面（上面）とは反対側の表面（下面）には、フォトダイオード２１で生成された信号電荷を電気信号として出力する画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、その半導体基板１０１の表面において画素トランジスタＴｒを被覆するように、配線層１１１が設けられている（図３参照）。
【０１４９】
半導体基板１０１の裏面（上面）の側には、入射光Ｈが受光面ＪＳへ透過するカラーフィルタＣＦを含む。カラーフィルタＣＦは、赤色フィルタ層ＣＦＲ、緑色フィルタ層ＣＦＧ、青色フィルタ層ＣＦＢのように、互いに異なる波長範囲の光について透過率が高い複数種のフィルタ層が、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して互いに隣接して配置されている（図４参照）。
【０１５０】
この「裏面照射型」の場合において、半導体基板１０１の表面（下面）側から不純物をイオン注入して画素分離部１０１ｐｂを形成した場合（図２７参照）には、半導体基板１０１の裏面（上面）の近傍での「混色」の発生が多い。特に、青色のように短波長の光について、「混色」の発生が多い。これと共に、フォトダイオード２１の飽和電荷蓄積量（Ｑｓ）が低下して、ダイナミックレンジが悪化する場合がある。
【０１５１】
しかしながら、本実施形態では、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に、画素分離部３０１を設けている。ここでは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって、画素分離部３０１を形成している。このため、画素Ｐの間の分離を裏面から深い領域で狭い幅で実現可能であって、裏面付近の電界を強くすることができる。
【０１５２】
また、カラーフィルタＣＦを構成する複数種のフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢのそれぞれを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、いずれかの波長範囲の光を選択的に吸収するように、画素分離部３０１を形成している。ここでは、画素分離部３０１は、その複数種のフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢにおいて異なる複数の波長範囲のうち、最も短波長な波長範囲の光を少なくとも選択的に吸収するように形成されている。すなわち、赤色フィルタ層ＣＦＲ、緑色フィルタ層ＣＦＧ、青色フィルタ層ＣＦＢを透過する着色光のうち、最も短波長な青色の光を少なくとも選択的に吸収するように形成されている。
【０１５３】
よって、本実施形態は、「裏面照射型」において、半導体基板１０１の裏面近傍で吸収され、「混色」の発生が顕著な短波長の光を、画素分離部３０１が選択的に吸収するので、好適に、「混色」の発生を防止できる。さらに、飽和電荷容量（飽和信号量）（Ｑｓ）を増大可能であるので、ダイナミックレンジを改善可能である。特に、青色を受光する部分において、好適に、この効果を奏することができる。
【０１５４】
また、本実施形態では、画素分離部３０１は、半導体基板１０１と屈折率が異なる材料で形成されている。このため、本実施形態は、感度を向上させることができる。
【０１５５】
特に、本実施形態では、ＡＬＤ法によって成膜されたシリコン窒化膜で、画素分離部３０１を形成しているので、上記の効果を好適に奏することができる。
【０１５６】
上記の効果について具体的に説明する。
【０１５７】
図１４は、単結晶Ｓｉの屈折率を示す図である。図１５は、ＳｉＮ膜の屈折率，消衰係数を示す図である。図１４，図１５において、横軸は、波長を示しており、縦軸は、屈折率または消衰係数を示している。
図１６は、ＳｉＮ膜のＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外線吸収）スペクトルを示す図である。図１６では、横軸が波数を示し、縦軸が吸収度を示している。
【０１５８】
図１４に示すように、可視光領域（３６０〜８３０ｎｍ）においては、半導体基板１０１（図３参照）を構成している単結晶Ｓｉの屈折率は、約４である。これに対して、画素分離部３０１（図３参照）を構成しているＳｉＮは、図１５に示すように、屈折率が、約２である。このように、半導体基板１０１と画素分離部３０１との間は屈折率差が大きいので、フォトダイオード２１に入射した入射光Ｈは、半導体基板１０１と画素分離部３０１との間の界面で全反射する。そして、その界面で反射された光が、フォトダイオード２１へ再度入射して、光電変換が行われる。よって、本実施形態においては、感度を向上させることができる。
【０１５９】
また、図１５に示すように、ＳｉＮの消衰係数は、波長が４００ｎｍ以下の領域において増加している。また、図１６に示すように、Ｓｉ−Ｈ結合によって、波長が４５０ｎｍの光について吸収が生ずる。このため、ＳｉＮで構成される画素分離部３０１においては、界面で反射されなかった、青色のような短波長の光を選択的に吸収することができる。
【０１６０】
よって、本実施形態においては、「混色」が発生することを防止し、撮像したカラー画像において色再現性を向上可能である。
【０１６１】
したがって、本実施形態は、画像品質を向上させることができる。
【０１６２】
（Ｄ）変形例
上記においては、画素分離部３０１（図３参照）をシリコン窒化物（ＳｉＮ）で形成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０１６３】
ＳｉＯ２，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＣなどの無機系の光吸収材料を用いて、画素分離部３０１を形成し、短波長側の光を吸収するように構成してもよい。
【０１６４】
また、下記に示すように、有機系の光吸収材料で画素分離部３０１を形成してもよい
【０１６５】
（Ｄ−１）変形例１−１
画素分離部３０１については、カーボンブラックなどの黒色色素を含有した感光性樹脂（ブラックレジスト）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成してもよい。
【０１６６】
図１７は、黒色色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。
【０１６７】
図１７では、横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示している。
【０１６８】
図１７では、下記条件の光吸収材料の場合について示している。
・黒色色素の材料名：カーボン系色素、あるいは、銅フタロシアニン系とピリドンアゾ系色素の混合系色素
・感光性樹脂の材料名：アクリル系材料
・黒色色素の含有量：１０〜５０％
・感光性樹脂の含有量：１０％〜７０％
・厚み：０．３〜３μｍ
【０１６９】
また、図１７では、＃１１は、銅フタロシアニン系とピリドンアゾ系色素の混合系色素を用いた場合の結果を示している。＃１２は、カーボン系色素を用いた場合の結果を示している。
【０１７０】
図１７で示す結果から分かるように、黒色色素を含有した感光性樹脂（ブラックレジスト）を光吸収材料として用いることで、可視光領域の全体に渡って低い透過率の画素分離部３０１を形成可能である。
【０１７１】
よって、一の画素から他の画素のフォトダイオード２１へ向かう光を、画素分離部３０１が吸収して遮光するので、「混色」が発生することを好適に防止し、撮像したカラー画像において色再現性を向上可能である。
【０１７２】
したがって、画像品質を向上させることができる。
【０１７３】
この他に、本変形例では、黒色色素を含有した感光性樹脂（ブラックレジスト）を光吸収材料として用いているので、トレンチ埋め込み性が良好である。
【０１７４】
（Ｄ−２）変形例１−２
画素分離部３０１については、上述した３原色のカラーフィルタＣＦと同様に、赤色、緑色、青色の原色系色素を含有したカラーフィルタ材料を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成してもよい。また、イエロー，マゼンダ，シアンの補色系色素を含んだカラーフィルタ材料を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成してもよい。つまり、レッドレジスト，グリーンレジスト，ブルーレジスト，イエローレジスト，マゼンダレジスト，シアンレジストなどのカラーレジストを用いて、画素分離部３０１を形成しても良い。
【０１７５】
図１８は、原色系色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。図１８においては、（ａ）が赤色フィルタ材料（レッドレジスト）の場合であり、（ｂ）が緑色フィルタ材料（グリーンレジスト）の場合であり、（ｃ）が青色フィルタ材料（ブルーレジスト）の場合を示している。
【０１７６】
図１９は、補色系色素を含有した感光性樹脂の透過率を示す図である。図１９では、（ａ）が、イエローフィルタ材料（イエローレジスト）の場合であり、（ｂ）が、マゼンダフィルタ材料（マゼンダレジスト）の場合であり、（ｃ）が、シアンフィルタ材料（シアンレジスト）の場合を示している。
【０１７７】
図１８，図１９では、横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示している。
図１８，図１９では、たとえば、下記条件の光吸収材料の場合について示している。
・各色素の材料名：
ブルー：トリフェニルメタン系色素
グリーン：アゾ（クロム錯塩）系、トリフェニルメタン系色素
レッド：アゾ（クロム錯塩）系色素
シアン：、銅フタロシアニン系色素
マゼンダ：キサンテン系色素
イエロー：ピリドンアゾ系色素
・感光性樹脂の材料名：ノボラック系樹脂
・各色素の含有量：１０〜５０％
・感光性樹脂の含有量：１０〜７０％
【０１７８】
図１８，図１９で示す結果から分かるように、各色素を含有した感光性樹脂を光吸収材料として用いることで、可視光領域の一部において低い透過率の画素分離部３０１を形成可能である。
【０１７９】
たとえば、青色のように、可視光線において短波長な光を画素分離部３０１で吸収させる場合には、緑色フィルタ，赤色フィルタ，イエローフィルタで用いる材料で、画素分離部３０１を形成する。これらの材料は、可視光線のうち、短波長な光について透過率が低いので、その波長の光を好適に吸収し遮光することができる。
【０１８０】
緑色のように、可視光線において中間の波長の光を画素分離部３０１で吸収させる場合には、青色フィルタ，赤色フィルタ，マゼンダフィルタで用いる材料で、画素分離部３０１を形成する。これらの材料は、可視光線のうち、中間の波長の光について透過率が低いので、その波長の光を好適に吸収し遮光することができる。
【０１８１】
赤色のように、可視光線において長波長な光を画素分離部３０１で吸収させる場合には、青色フィルタ，緑色フィルタで用いる材料で、画素分離部３０１を形成する。これらの材料は、可視光線のうち、長波長な光について透過率が低いので、その波長の光を好適に吸収し遮光することができる。
【０１８２】
これにより、一の画素から他の画素のフォトダイオード２１へ向かう光を、画素分離部３０１が吸収して遮光するので、「混色」が発生することを好適に防止し、撮像したカラー画像において色再現性を向上可能である。
【０１８３】
したがって、画像品質を向上させることができる。
また、本変形例のように、カラーレジストを用いた場合の方が、ブラックレジストを用いた場合よりも、フォトリソグラフィ特性が好適である。ブラックレジストは、光吸収される為、深い領域のフォトリソグラフィが困難な場合がある。
【０１８４】
＜２．実施形態２＞
（Ａ）装置構成など
図２０は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【０１８５】
図２０は、図３と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０１８６】
図２０に示すように、本実施形態においては、ピニング層５０１が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１８７】
ピニング層５０１は、図２０に示すように、半導体基板１０１の裏面（上面）の側において、複数の画素Ｐの間を区画している画素分離部３０１の周りを覆うように形成されている。
【０１８８】
具体的には、ピニング層５０１は、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチの内側の面を一定の厚みで被覆するように設けられている。そして、そのピニング層５０１で被覆されたトレンチの内部を埋め込むように、画素分離部３０１が設けられている。
【０１８９】
ここでは、ピニング層５０１は、半導体基板１０１との界面部分において正電荷（ホール）蓄積領域が形成されて暗電流の発生が抑制されるように、負の固定電荷を有する高誘電体を用いて形成されている。ピニング層５０１が負の固定電荷を有するように形成することで、その負の固定電荷によって、半導体基板１０１との界面に電界が加わるので、正電荷（ホール）蓄積領域が形成される。
【０１９０】
（Ｂ）製造方法
上記の固体撮像装置を製造する製造方法の要部について説明する。
【０１９１】
図２１〜図２３は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【０１９２】
図２１〜図２３は、図２０と同様に、断面を示しており、図２１〜図２３に示す各工程を順次経て、図２０に示した固体撮像装置について製造をする。
【０１９３】
図２１〜図２３に示す各工程の実施に先立って、実施形態１の場合と同様に、図７〜図９に示すように、フォトダイオード２１等の形成、トレンチＴＲの形成、ハードマスクＨＭの除去を実施する。
【０１９４】
（ａ）ピニング層５０１の形成
つぎに、図２１に示すように、ピニング層５０１を形成する。
【０１９５】
ここでは、半導体基板１０１の裏面（上面）において、フォトダイオード２１が形成された面上、および、トレンチＴＲの内側の面を被覆するように、ピニング層５０１を形成する。
【０１９６】
たとえば、ＡＬＤ法によって、２００〜３００℃の成膜温度の条件下で、１〜２０ｎｍの膜厚になるようにハフニウム酸化膜（ＨｆＯ２膜）を成膜することで、ピニング層５０１を設ける。
【０１９７】
ピニング層５０１については、上記のハフニウム酸化膜（ＨｆＯ２膜）の他に、種々の材料を用いて形成可能である。たとえば、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウム、タンタル、チタン、マグネシウム、イットリウム、ランタノイド元素等の酸化物の少なくとも１つを含むように、ピニング層５０１を形成する。
【０１９８】
ここでは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）よりもフラットバンド電圧が大きい材料を用いて、ピニング層５０１を形成することが好適である。
【０１９９】
たとえば、下記の高誘電体（Ｈｉｇｈ−ｋ）材料を用いて、ピニング層５０１を形成することが好適である。なお、下記において、ΔＶｆｂは、Ｈｉｇｈ−ｋ材料のフラットバンド電圧Ｖｆｂ（Ｈｉｇｈ−ｋ）からＳｉＯ２のフラットバンド電圧Ｖｆｂ（ＳｉＯ２）を差分した値を示している（つまり、ΔＶｆｂ＝Ｖｆｂ（Ｈｉｇｈ−ｋ）−Ｖｆｂ（ＳｉＯ２））。
・Ａｌ２Ｏ３（ΔＶｆｂ＝４〜６Ｖ）
・ＨｆＯ２（ΔＶｆｂ＝２〜３Ｖ）
・ＺｒＯ２（ΔＶｆｂ＝２〜３Ｖ）
・ＴｉＯ２（ΔＶｆｂ＝３〜４Ｖ）
・Ｔａ２Ｏ５（ΔＶｆｂ＝３〜４Ｖ）
・ＭｇＯ２（ΔＶｆｂ＝１．５〜２．５Ｖ）
【０２００】
（ｂ）光吸収絶縁膜４０１の形成
つぎに、図２２に示すように、光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０２０１】
ここでは、ピニング層５０１で被覆されたトレンチＴＲの内部を埋め込むように、半導体基板１０１の裏面（上面）に、光を吸収する絶縁材料を成膜する。これにより、光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０２０２】
たとえば、実施形態１の場合と同様に、ＡＬＤ法によってシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜することで光吸収絶縁膜４０１を形成する。
【０２０３】
（ｃ）画素分離部３０１の形成
つぎに、図２３に示すように、画素分離部３０１を形成する。
【０２０４】
ここでは、光吸収絶縁膜４０１において半導体基板１０１のトレンチＴＲの内部に埋め込まれた部分を残し、半導体基板１０１の裏面（上面）上の部分を除去する。同様に、ピニング層５０１において、半導体基板１０１のトレンチＴＲの内部に埋め込まれた部分を残し、半導体基板１０１の裏面（上面）上の部分を除去する。このようにすることで、半導体基板１０１の裏面（上面）が露出され、光吸収絶縁膜４０１から画素分離部３０１が形成される。
【０２０５】
たとえば、ドライエッチング処理を実施することで、半導体基板１０１の裏面（上面）を露出させる。この他に、ＣＭＰ処理を実施することで、画素分離部３０１を形成しても良い。
【０２０６】
（ｄ）遮光膜６０等の形成
つぎに、図１２に示したように、遮光膜６０等の各部材を形成する。
【０２０７】
ここでは、実施形態１の場合と同様に、遮光膜６０をパターン加工して形成する。そして、平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬの各部材を形成する。
【０２０８】
このようにすることで、「裏面照射型」のＣＭＯＳ型イメージセンサを完成させる。
【０２０９】
（Ｃ）まとめ
【０２１０】
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に、画素分離部３０１を設けている。ここでは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって、画素分離部３０１を形成している。
【０２１１】
よって、本実施形態では、実施形態１と同様に、画像品質を向上可能である。
【０２１２】
また、本実施形態においては、半導体基板１０１においてトレンチＴＲの内部の面を被覆するように、ピニング層５０１が成膜されている。このため、このピニング層５０１によって、半導体基板１０１との界面に、正孔（ホール）が誘起されるので、暗電流の発生、白点の発生を抑制することができる。
【０２１３】
したがって、本実施形態は、さらに画像品質を向上させることができる。
【０２１４】
なお、本実施形態においても、実施形態１において示した変形例と同様に、種々の光吸収材料を用いて、画素分離部３０１を形成してもよい。
【０２１５】
＜３．実施形態３＞
（Ａ）装置構成など
図２４は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【０２１６】
図２４は、図３と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０２１７】
図２４に示すように、本実施形態においては、画素分離部３０１ｃの構成が、実施形態１の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２１８】
画素分離部３０１ｃは、実施形態１の場合と同様に、図２４に示すように、半導体基板１０１の裏面（上面）の側において、半導体基板１０１の内部に埋め込まれている。つまり、画素分離部３０１ｃは、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に設けられている。
【０２１９】
また、画素分離部３０１ｃは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって形成されている。
【０２２０】
本実施形態においては、画素分離部３０１ｃは、図２４に示すように、実施形態１の場合と異なり、第１光吸収部３１１と、第２光吸収部３１２とを含む。
【０２２１】
画素分離部３０１ｃにおいては、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲにおいて、半導体基板１０１の裏面（上面）側から、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とが設けられている。すなわち、画素分離部３０１ｃは、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲの底部側に第２光吸収部３１２が形成され、トレンチＴＲの上部側において、第２光吸収部３１２に積層するように、第１光吸収部３１１が形成されている。
【０２２２】
第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とのそれぞれは、互いに異なる光吸収材料で形成されており、光を吸収する波長範囲が異なっている。
【０２２３】
具体的には、画素分離部３０１ｃにおいて、第１光吸収部３１１は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、最も短波長な波長範囲の光を吸収するように形成されている。
【０２２４】
たとえば、第１光吸収部３１１は、ＡＬＤ法によって成膜されるシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成されている。つまり、第１光吸収部３１１は、短波長な青色光について透過率が低く、その短波長な光を選択的に吸収するように形成されている（図１５などを参照）。
【０２２５】
これに対して、第２光吸収部３１２は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、第１光吸収部３１１が吸収する光の波長範囲よりも長波長な波長範囲の光を吸収するように形成されている。
【０２２６】
たとえば、第２光吸収部３１２は、赤色の原色系色素を含有したカラーフィルタ材料（レッドレジスト）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成されている。つまり、第２光吸収部３１２は、長波長な赤色の光の透過率が高く、それよりも短い波長の緑色および青色の光の透過率が低くなるように形成されている（図１８（ａ）を参照）。
【０２２７】
上記の画素分離部３０１ｃについては、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲの底部に、第２光吸収部３１２を形成する。その後、その第２光吸収部３１２に積層するように、第１光吸収部３１１を形成する。これにより、画素分離部３０１ｃが形成される。
【０２２８】
たとえば、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とについては、下記の条件で形成されている。
・第１光吸収部３１１の厚み：０．３〜１μｍ
・第２光吸収部３１２の厚み：１〜２μｍ
【０２２９】
（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に、画素分離部３０１ｃを設けている。ここでは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって、画素分離部３０１ｃを形成している。
【０２３０】
よって、本実施形態では、実施形態１と同様に、画像品質を向上可能である。
【０２３１】
また、本実施形態においては、画素分離部３０１ｃは、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とを含む。第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とのそれぞれは、光を吸収する波長範囲が異なっている。
【０２３２】
このため、本実施形態では、広い波長範囲の光について画素分離部３０１ｃが吸収可能であるので、「混色」の発生を好適に防止可能である。
【０２３３】
また、本実施形態においては、画素分離部３０１ｃは、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲにおいて裏面（上面）側から、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とが設けられている。
【０２３４】
ここでは、第１光吸収部３１１が吸収する光の波長範囲よりも長波長な波長範囲の光を吸収するように、第２光吸収部３１２が形成されている。すなわち、画素分離部３０１ｃは、半導体基板１０１において入射光Ｈが入射する裏面（上面）側の部分において短波長な光の透過率が低く、その裏面（上面）側部分より深い部分において、より長波長な光の透過率が低くなるように形成されている。
【０２３５】
このため、本実施形態では、半導体基板１０１の裏面近傍には到達するが、深い部分までは到達しない短波長な光（たとえば、青色光）を、第１光吸収部３１１が好適に吸収できる（図１５などを参照）。さらに、半導体基板１０１の深い部分まで到達する長波長の光（たとえば、緑色光）については、第２光吸収部３１２が好適に吸収できる（図１８（ａ）を参照）。このため、本実施形態では、効果的に、「混色」の発生を防止可能である。
【０２３６】
（Ｃ）変形例
上記においては、画素分離部３０１ｃの第１光吸収部３１１について、シリコン窒化物（ＳｉＮ）で形成し、第２光吸収部３１２について、レッドレジストを用いて形成する場合について説明したが、これに限定されない。ＳｉＯ２，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＣなどの無機系の光吸収材料を用いて、各部を形成しても良い。
【０２３７】
また、有機系の光吸収材料で第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２との両者を形成しても良い。
【０２３８】
（Ｃ−１）変形例３−１
第１光吸収部３１１については、たとえば、レッドレジストで形成し、第２光吸収部３１２については、ブルーレジストを用いて形成する。これより、半導体基板１０１の裏面近傍には到達するが、深い部分までは到達しない短波長な光（たとえば、青色光）を、第１光吸収部３１１が好適に吸収できる（図１８（ａ）を参照）。さらに、半導体基板１０１の深い部分まで到達する長波長の光（たとえば、緑色光，赤色光）については、第２光吸収部３１２が好適に吸収できる（図１８（ｃ）を参照）。
【０２３９】
その他、実施形態１において示した変形例と同様に、種々の光吸収材料を用いて、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とのそれぞれを形成してもよい。
【０２４０】
（Ｃ−２）変形例３−２
また、隣接する画素Ｐの間のそれぞれにおいては、その隣接する画素Ｐのそれぞれが受光する光の波長範囲の組合わせに応じて、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とを形成する材料を変えてもよい。
【０２４１】
さらに、隣接する画素Ｐの間のそれぞれにおいては、その隣接する画素Ｐのそれぞれが受光する光の波長範囲の組合わせに応じて、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２とを形成する厚み（深さ）を変えてもよい。
【０２４２】
たとえば、図４に示したように、赤色の光を受光する画素Ｐと、緑色の光を受光する画素Ｐとの間においては、第１光吸収部３１１について、ブルーレジストを用いて形成する。これにより、赤色よりも短波長な緑色の光を、上方の第１光吸収部３１１で吸収する。そして、第２光吸収部３１２をグリーンレジストで形成する。これにより、緑色よりも長波長な赤色の光を、下方の第２光吸収部３１２で吸収する。
【０２４３】
この場合には、上方の第１光吸収部３１１と下方の第２光吸収部３１２とを下記の条件で形成することが好適である。
・第１光吸収部３１１（ブルーレジスト）の厚み：０．３〜１μｍ
・第２光吸収部３１２（グリーンレジスト）の厚み：１〜２μｍ
【０２４４】
そして、図４に示したように、青色の光を受光する画素Ｐと、緑色の光を受光する画素Ｐとの間においては、第１光吸収部３１１について、レッドレジストを用いて形成する。これにより、緑色よりも短波長な青色の光を、上方の第１光吸収部３１１で吸収する。そして、第２光吸収部３１２をブルーレジストで形成する。これにより、青色よりも長波長な緑色の光を、下方の第２光吸収部３１２で吸収する。
【０２４５】
この場合には、上方の第１光吸収部３１１と下方の第２光吸収部３１２とを下記の条件で形成することが好適である。
・第１光吸収部３１１（レッドレジスト）の厚み：０．３〜１μｍ
・第２光吸収部３１２（ブルーレジスト）の厚み：１〜２μｍ
【０２４６】
上記のように、上方の第１光吸収部３１１については、短波長の光を吸収する光吸収材料を用い、下方の第２光吸収部３１２については、長波長の光を吸収する光吸収材料を用いることが好適である。つまり、第１光吸収部３１１が吸収する光の波長範囲よりも長波長な波長範囲の光を吸収するように、第２光吸収部３１２を形成することが好適である。半導体基板１０１の上方では短波長な光の入射が可能であり、下方では長波長な光の入射が可能であるからである。
【０２４７】
＜４．実施形態４＞
（Ａ）装置構成など
図２５は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【０２４８】
図２５は、図２４と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０２４９】
図２５に示すように、本実施形態においては、画素分離部３０１ｄの構成が、実施形態３の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態３と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２５０】
画素分離部３０１ｄは、実施形態３の場合と同様に、図２５に示すように、半導体基板１０１の裏面（上面）の側において、半導体基板１０１の内部に埋め込まれるように形成されている。つまり、画素分離部３０１ｄは、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に設けられている。
【０２５１】
また、画素分離部３０１ｄは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって形成されている。
【０２５２】
本実施形態においては、画素分離部３０１ｄは、図２５に示すように、実施形態３の場合と異なり、第１光吸収部３１１と、第２光吸収部３１２との他に、第３光吸収部３１３を含む。
【０２５３】
画素分離部３０１ｄにおいては、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲにおいて、半導体基板１０１の裏面（上面）側から、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３とが設けられている。すなわち、画素分離部３０１ｄは、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲの底部側に第３光吸収部３１３が形成されている。そして、トレンチＴＲの内部において、第３光吸収部３１３に積層するように、第２光吸収部３１２が形成されている。そして、トレンチＴＲの上部側において、第２光吸収部３１２に積層するように、第１光吸収部３１１が形成されている。
【０２５４】
第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３のそれぞれは、互いに異なる光吸収材料で形成されており、光を吸収する波長範囲が異なっている。
【０２５５】
第１光吸収部３１１は、たとえば、緑色の原色系色素を含有したカラーフィルタ材料（グリーンレジスト）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成されている。つまり、第１光吸収部３１１は、中間の波長である緑色の光の透過率が高く、それよりも短い波長および長い波長の光の透過率が低くなるように形成されている（図１８（ｂ）を参照）。
【０２５６】
第２光吸収部３１２は、たとえば、青色の原色系色素を含有したカラーフィルタ材料（ブルーレジスト）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成されている。つまり、第２光吸収部３１２は、短波長である青色の光の透過率が高く、それよりも長い波長の光の透過率が低くなるように形成されている（図１８（ｃ）を参照）。
【０２５７】
第３光吸収部３１３は、たとえば、赤色の原色系色素を含有したカラーフィルタ材料（レッドレジスト）を、絶縁体の光吸収材料として用いて形成されている。つまり、第３光吸収部３１３は、長波長な赤色の光の透過率が高く、それよりも短い波長の光の透過率が低くなるように形成されている（図１８（ａ）を参照）。
【０２５８】
上記の画素分離部３０１ｄについては、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲの底部に、第３光吸収部３１３を形成する。そして、その第３光吸収部３１３に積層するように、第２光吸収部３１２を形成する。その後、その第２光吸収部３１２に積層するように、第１光吸収部３１１を形成する。これにより、画素分離部３０１ｄが形成される。
【０２５９】
たとえば、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３とについては、下記の条件で形成されている。
・第１光吸収部３１１の厚み：０．３〜１μｍ
・第２光吸収部３１２の厚み：１〜２μｍ
・第３光吸収部３１３の厚み：１〜２μｍ
【０２６０】
（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に、画素分離部３０１ｄを設けている。ここでは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって、画素分離部３０１ｄを形成している。
【０２６１】
よって、本実施形態では、実施形態１と同様に、画像品質を向上可能である。
【０２６２】
また、本実施形態の画素分離部３０１ｄは、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３とのそれぞれについて、光を吸収する波長範囲が異なるように形成されている。また、画素分離部３０１ｄは、半導体基板１０１に設けられたトレンチＴＲにおいて裏面（上面）側から、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３とが設けられている。このため、本実施形態では、広い波長範囲の光について画素分離部３０１ｄが吸収可能であるので、「混色」の発生を好適に防止可能である。
【０２６３】
（Ｃ）変形例
上記においては、画素分離部３０１ｄについて、有機系の光吸収材料で、第１光吸収部３１１と第２光吸収部３１２と第３光吸収部３１３とのそれぞれを形成する場合について説明したが、これに限定されない。
【０２６４】
他の実施形態と同様に、ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｉＣＮ，ＳｉＯＣなどの無機系の光吸収材料を用いて、各部を形成しても良い。
【０２６５】
また、上記においては、第１光吸収部３１１をグリーンレジスト（Ｇ）で形成し、第２光吸収部３１２をブルーレジスト（Ｂ）で形成し、第３光吸収部３１３をレッドレジスト（Ｒ）で形成しているが、これに限定されない。
【０２６６】
たとえば、第１光吸収部３１１をレッドレジスト（Ｒ）で形成し、第２光吸収部３１２をグリーンレジスト（Ｇ）で形成し、第３光吸収部３１３をブルーレジスト（Ｂ）で形成してもよい。つまり、第１光吸収部３１１が吸収する光の波長範囲よりも長波長な波長範囲の光を吸収するように、第２光吸収部３１２を形成し、第２光吸収部３１２が吸収する光の波長範囲よりも長波長な波長範囲の光を吸収するように、第３光吸収部３１３を形成しても良い。この場合には、実施形態３の場合と同様に、半導体基板１０１において入射光Ｈが入射する裏面（上面）側の部分において短波長な光の透過率が低く、深い部分において、より長波長な光の透過率が低くなるように、画素分離部３０１ｄが形成される。このため、実施形態３と同様に、効果的に、「混色」の発生を防止可能である。
【０２６７】
なお、上記では、画素分離部を、合計で３つの光吸収部で構成する場合について説明したが、これに限定されない。３つを超える光吸収部で画素分離部を構成してもよい。
【０２６８】
＜５．実施形態５＞
（Ａ）装置構成など
図２６は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【０２６９】
図２６は、図３と同様に、画素Ｐの断面を示している。
【０２７０】
図２６に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、「表面照射型」である。つまり、半導体基板１０１の表面（図２６では上面）側に配線層１１１が設けられており、その表面側から入射する入射光Ｈを受光面ＪＳで受光するように構成されている。また、支持基板ＳＳ（図３参照）が設けられていない。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２７１】
本実施形態では、図２６に示すように、固体撮像装置は、半導体基板１０１の内部にフォトダイオード２１と画素分離部３０１とが設けられている。
【０２７２】
フォトダイオード２１は、図２６に示すように、半導体基板１０１の表面（上面）側において、ｎ型半導体領域１０１ｎがｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｃの内部に位置するように設けられている。
【０２７３】
画素分離部３０１は、図２６に示すように、半導体基板１０１の表面（上面）の側において、半導体基板１０１の内部に埋め込まれている。つまり、画素分離部３０１は、半導体基板１０１において表面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に設けられている。画素分離部３０１は、実施形態１と同様に、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって形成されている。
【０２７４】
半導体基板１０１の表面（上面）には、遮光膜６０が実施形態１と同様に設けられており、その遮光膜６０を被覆するように、配線層１１１が設けられている。
【０２７５】
配線層１１１は、配線１１１ｈが絶縁層１１１ｚ中において、受光面ＪＳの上方以外の部分に設けられている。
【０２７６】
そして、その配線層１１１の上面に、カラーフィルタＣＦ、マイクロレンズＭＬが、実施形態１と同様に設けられている。
【０２７７】
図２６では図示していないが、半導体基板１０１の表面（上面）には、図５に示した画素トランジスタＴｒが設けられている。配線層１１１は、その画素トランジスタＴｒを被覆するように設けられている。
【０２７８】
（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、半導体基板１０１において裏面（上面）側に形成されたトレンチＴＲ内に、画素分離部３０１を設けている。ここでは、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって、画素分離部３０１を形成している。
【０２７９】
よって、本実施形態では、実施形態１と同様に、画像品質を向上可能である。
【０２８０】
本実施形態の固体撮像装置は、上記のように、「表面照射型」である。既に述べたように、「表面照射型」の場合には、半導体基板において入射光が入射する表面側から不純物をイオン注入して画素分離部が形成されていたので、赤色のように長波長の光について受光する画素の飽和電荷蓄積量（Ｑｓ）を向上させることが困難であった。
【０２８１】
しかし、本実施形態においては、画素分離部は３０１、半導体基板１０１において、フォトダイオード２１の側部に設けられたトレンチＴＲの内部に埋め込まれている。このため、受光面ＪＳに対して深い領域で画素Ｐを分離できるので、特に、赤色の光を受光するフォトダイオード２１について、飽和電荷蓄積量（Ｑｓ）を大きくすることが可能であり、ダイナミックレンジを改善可能である。
【０２８２】
なお、本実施形態では、画素分離部３０１を実施形態１の場合と同様に形成する場合について説明したが、これに限定されない。他の実施形態および変形例の場合と同様に形成しても良い。
【０２８３】
＜６．その他＞
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０２８４】
上記の実施形態においては、カメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
【０２８５】
上記の実施形態では、転送トランジスタと増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタとの４種を、画素トランジスタとして設ける場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、転送トランジスタと増幅トランジスタとリセットトランジスタとの３種を、画素トランジスタとして設ける場合に適用しても良い。
【０２８６】
上記の実施形態では、１つのフォトダイオードに対して、転送トランジスタと増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタとのそれぞれを１つずつ設ける場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、複数のフォトダイオードに対して、増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタのそれぞれを１つずつ設ける場合に適用しても良い。
【０２８７】
また、ＣＭＯＳ型イメージセンサの他に、ＣＣＤ型イメージセンサに適用しても良い。
【０２８８】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【０２８９】
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置１は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、フォトダイオード２１は、本発明の光電変換部に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ４０は、本発明の電子機器に相当する。また、上記の実施形態において、遮光膜６０は、本発明の遮光膜に相当する。また、上記の実施形態において、半導体基板１０１は、本発明の半導体基板に相当する。また、上記の実施形態において、配線層１１１は、本発明の配線層に相当する。また、上記の実施形態において、画素分離部３０１，３０１ｃ，３０１ｄは、本発明の画素分離部に相当する。また、上記の実施形態において、第１光吸収部３１１は、本発明の第１光吸収部に相当する。また、上記の実施形態において、第２光吸収部３１２は、本発明の第２光吸収部に相当する。また、上記の実施形態において、第３光吸収部３１３は、本発明の第３光吸収部に相当する。また、上記の実施形態において、ピニング層５０１は、本発明のピニング層に相当する。また、上記の実施形態において、カラーフィルタＣＦは、本発明のカラーフィルタに相当する。また、上記の実施形態において、青色フィルタ層ＣＦＢは、本発明のフィルタ層、第１フィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、緑色フィルタ層ＣＦＧは、本発明のフィルタ層、第２フィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、赤色フィルタ層ＣＦＲは、本発明のフィルタ層、第３フィルタ層に相当する。また、上記の実施形態において、受光面ＪＳは、本発明の受光面に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、トレンチＴＲは、本発明のトレンチに相当する。また、上記の実施形態において、画素トランジスタＴｒは、本発明の画素トランジスタに相当する。
【符号の説明】
【０２９０】
１：固体撮像装置、１３：垂直駆動回路、１４：カラム回路、１５：水平駆動回路、１７：外部出力回路、１７ａ：ＡＧＣ回路、１７ｂ：ＡＤＣ回路、１８：タイミングジェネレータ、１９：シャッター駆動回路、２１：フォトダイオード、２２：転送トランジスタ、２３：増幅トランジスタ、２４：選択トランジスタ、２５：リセットトランジスタ、２６：転送線、２７：垂直信号線、２８：アドレス線、２９：リセット線、４０：カメラ、４２：光学系、４３：制御部、４４：信号処理部、６０：遮光膜、１０１：半導体基板、１０１ｎ：ｎ型半導体領域、１０１ｐａ：ｐ型半導体領域、１０１ｐｂ：画素分離部、１０１ｐｃ：ｐ型半導体領域、１１１：配線層、１１１ｈ：配線、１１１ｚ：絶縁層、３０１：画素分離部、３０１ｃ：画素分離部、３０１ｄ：画素分離部、３１１：第１光吸収部、３１２：第２光吸収部、３１３：第３光吸収部、４０１：光吸収絶縁膜、５０１：ピニング層、ＣＦ：カラーフィルタ、ＣＦＢ：青色フィルタ層、ＣＦＧ：緑色フィルタ層、ＣＦＲ：赤色フィルタ層、ＦＤ：フローティング・ディフュージョン、Ｈ：入射光、ＨＭ：ハードマスク、ＨＴ：平坦化膜、Ｉ：定電流源、ＪＳ：受光面、ＭＬ：マイクロレンズ、Ｐ：画素、ＰＡ：画素領域、ＰＳ：撮像面、ＳＡ：周辺領域、ＳＳ：支持基板、ＳＺ、絶縁膜、ＴＲ：トレンチ、Ｔｒ：画素トランジスタ
【図１】
0005708025.tif 000002
【図２】
0005708025.tif 000003
【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】
0005708025.tif 000008
【図８】
0005708025.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005708025.tif 000011
【図１１】
0005708025.tif 000012
【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】
0005708025.tif 000017
【図１７】
0005708025.tif 000018
【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】
0005708025.tif 000025
【図２５】
0005708025.tif 000026
【図２６】
0005708025.tif 000027
【図２７】
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