(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が配された画素領域を有する基板と、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された配線層を含む第１の構造体と、
前記複数の第１の開口部にそれぞれ配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含み、前記複数の第１の部分と前記第２の部分とが同一の材料で連続的に形成された第１の絶縁体と、
前記複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層を含む第２の構造体と、
前記複数の第２の開口部にそれぞれ配され複数の第３の部分を含む第２の絶縁体と、を備え、
前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜は、それぞれ酸化シリコンを含む層間絶縁膜を含み、
前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、それぞれ窒化シリコンを含み、
前記第１の絶縁体の前記第２の部分の水素濃度が、前記第１の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高く、
前記複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、前記複数の第１の部分のそれぞれの上に配された前記複数の第３の部分の下面のそれぞれの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２】
前記第１の絶縁体の水素濃度が、１５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の第１の開口部のそれぞれの前記基板の表面に平行な断面における面積が、前記基板から離れるにしたがって大きくなるテーパー形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記基板は、周辺回路が配された周辺回路領域を更に有し、
前記第２の部分が、前記周辺回路領域を覆うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁体が、前記複数の第３の部分の上面及び前記複数の第２の開口部以外の前記第２の構造体の上面を覆う第４の部分を更に含み、前記複数の第３の部分と前記第４の部分とが同一の材料で連続的に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁体が、前記複数の第３の部分の上面及び前記複数の第２の開口部以外の前記第２の構造体の上面を覆う第４の部分を更に含み、前記複数の第３の部分と前記第４の部分とが同一の材料で連続的に形成され、
前記第４の部分が、前記周辺回路領域を覆うことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２の絶縁体の水素濃度が、前記第２の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の第２の開口部のそれぞれの前記基板の表面に平行な断面における面積が、前記基板から離れるにしたがって大きくなるテーパー形状を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第２の絶縁体が、カラーフィルタを含み、
前記第２の絶縁体のうち前記複数の第２の開口部に配され前記第２の絶縁膜と接しない領域に、前記カラーフィルタが配されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記配線層が、銅を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１２】
固体撮像装置の製造方法であって、
複数の光電変換素子が配された画素領域を有する基板を形成する工程と、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、
前記複数の第１の開口部にそれぞれ配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含み、前記複数の第１の部分と前記第２の部分とが同一の材料で連続的に形成された第１の絶縁体を形成する工程と、
前記複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層を含む第２の構造体を形成する工程と、
前記複数の第２の開口部にそれぞれ配され複数の第３の部分を含む第２の絶縁体を形成する工程と、を含み、
前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜は、それぞれ酸化シリコンを含む層間絶縁膜を含み、
前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、それぞれ窒化シリコンを含み、
前記第１の絶縁体の前記第２の部分の水素濃度が、前記第１の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高く、
前記複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、前記複数の第１の部分のそれぞれの上に配された前記複数の第３の部分の下面のそれぞれの面積よりも大きいことを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
複数の光電変換素子が配された画素領域を有する基板と、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された配線層を含む第１の構造体と、
前記複数の第１の開口部にそれぞれ配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含み、前記複数の第１の部分と前記第２の部分とが同一の材料で連続的に形成された第１の絶縁体と、
前記複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層を含む第２の構造体と、
前記複数の第２の開口部にそれぞれ配され複数の第３の部分を含む第２の絶縁体と、を備え、
前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜のうち、前記基板、前記第１の絶縁膜中に配された配線層及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層の間の層間膜として用いられる層間絶縁膜よりも屈折率が高く、
前記第１の絶縁体の前記第２の部分の水素濃度が、前記第１の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高く、
前記複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、前記複数の第１の部分のそれぞれの上に配された前記複数の第３の部分の下面のそれぞれの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１４】
固体撮像装置の製造方法であって、
複数の光電変換素子が配された画素領域を有する基板を形成する工程と、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、
前記複数の第１の開口部にそれぞれ配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含み、前記複数の第１の部分と前記第２の部分とが同一の材料で連続的に形成された第１の絶縁体を形成する工程と、
前記複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層を含む第２の構造体を形成する工程と、
前記複数の第２の開口部にそれぞれ配され複数の第３の部分を含む第２の絶縁体を形成する工程と、を含み、
前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜のうち、前記基板、前記第１の絶縁膜中に配された配線層及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層の間の層間膜として用いられる層間絶縁膜よりも屈折率が高く、
前記第１の絶縁体の前記第２の部分の水素濃度が、前記第１の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高く、
前記複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、前記複数の第１の部分のそれぞれの上に配された前記複数の第３の部分の下面のそれぞれの面積よりも大きいことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法ならびにカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置において、感度向上のために光電変換部に入射する光の集光を行う光導波路を形成する構成が知られている。特許文献１には、窒化シリコンを用いた光導波路を形成する埋め込み工程でのボイドの発生を抑制するため、光導波路を上下に分割して形成する固体撮像素子が開示されている。光導波路の窒化シリコンに含有されている水素を光電変換部に供給する際、光導波路にボイドがなく十分な体積を有するため、光電変換部に十分な量の水素を供給することができ、ノイズの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体撮像装置において画素の微細化が進んでいる。微細化に伴い、出力される信号レベルが小さくなる傾向があるため、更なるノイズの低減が望まれる。
【０００５】
本発明は、固体撮像装置においてノイズの発生を抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、複数の光電変換素子が配された画素領域を有する基板と、複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び第１の絶縁膜中に配された配線層を含む第１の構造体と、複数の第１の開口部にそれぞれ配された複数の第１の部分と、複数の第１の部分の上面及び複数の第１の開口部以外の第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含み、複数の第１の部分と第２の部分とが同一の材料で連続的に形成された第１の絶縁体と、複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び第２の絶縁膜中に配された配線層を含む第２の構造体と、複数の第２の開口部にそれぞれ配され複数の第３の部分を含む第２の絶縁体と、を備え、第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜は、それぞれ酸化シリコンを含む層間絶縁膜を含み、第１の絶縁体及び第２の絶縁体は、それぞれ窒化シリコンを含み、第１の絶縁体の第２の部分の水素濃度が、第１の絶縁膜を構成する部分の水素濃度よりも高く、複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、複数の第１の部分のそれぞれの上に配された複数の第３の部分の下面のそれぞれの面積よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、固体撮像装置においてノイズの発生を抑制するのに有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の構成を示す断面図。
【図２】図１の固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図３】図１の固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図４】比較例の固体撮像装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る固体撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
図１（ａ）は、本実施形態の固体撮像装置１００の構成例を示す断面図である。半導体を用いた基板１０１は、光電変換素子の配された光電変換部１０２を含む複数の画素が配された画素領域３０１、及び、それぞれの画素から出力された信号を処理する周辺回路が配された周辺回路領域３０２を含む。基板１０１の上には、光電変換部１０２の光電変換素子の上にそれぞれ配された開口部を有する第１の絶縁膜１１６及び第１の絶縁膜中に配された配線層１０５ａ、１０５ｂを含む第１の構造体１２６が配される。配線層１０５のうち特定の配線層を示す場合、構成要素の参照符号に「ａ」、「ｂ」などの添え字を付加する。他の構成要素についても同様である。配線層１０５は、例えば金属などの導電体を用いてよく、本実施形態において、銅を主成分とする金属を用いた配線層である。第１の絶縁膜１１６は、基板１０１や配線層１０５ａ、１０５ｂの間の層間膜として用いられる層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、及び、配線層１０５に用いられる銅の拡散を防止する拡散防止膜１０７ａ、１０７ｂを含む。層間絶縁膜１０６には、例えば酸化シリコンが用いられうる。拡散防止膜１０７には、例えば炭化シリコンや窒化シリコンが用いられうる。また、第１の絶縁膜１１６中には、画素や回路などを構成するトランジスタの、例えばポリシリコンを用いたゲート電極１０３、画素や回路と配線層１０５ａとの間を電気的に接続する金属などの導電体を用いた導電プラグ１０４が配されうる。
【００１１】
第１の絶縁膜１１６の開口部には、第１の絶縁体２１１のうち第１の部分２１１１が配される。また、第１の部分２１１１の上面及び第１の絶縁膜１１６の開口部以外の第１の構造体１２６の上面は、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２で覆われる。第１の部分２１１１と第２の部分２１１２とは、後述する製造方法で示すように、同一の材料で連続的に形成される。第２の部分２１１２は、互いに隣接する第１の部分２１１１同士を連結し、画素領域３０１を覆う。また、第２の部分２１１２は、画素領域３０１だけでなく周辺回路領域３０２まで延在し、周辺回路領域３０２を覆っていてもよい。光電変換部１０２の上に配される第１の絶縁体２１１には、層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い材料が用いられる。本実施形態において、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い窒化シリコンを第１の絶縁体２１１に用いる。
【００１２】
第１の絶縁体２１１の上には、第１の絶縁膜１１６の開口部の上にそれぞれ配された開口部を有する第２の絶縁膜１１７及び前記第２の絶縁膜中に配された配線層１０５ｃを含む第２の構造体１２７が配される。本実施形態において、配線層１０５ｃは、銅を主成分とする金属を用いた配線層である。第２の絶縁膜１１７には、例えば酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅ及び例えば炭化シリコンや窒化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ｃが含まれる。
【００１３】
第２の絶縁膜１１７の開口部には、第２の絶縁体２１２のうち第３の部分２１２１が配される。また、第３の部分２１２１の上面及び第２の絶縁膜１１７の開口部以外の第２の構造体１２７の上面は、第２の絶縁体２１２のうち第４の部分２１２２で覆われてもよい。第４の部分２１２２は、互いに隣接する第３の部分２１２１同士を連結し、画素領域３０１を覆ってよい。また、第４の部分２１２２は、画素領域３０１だけでなく周辺回路領域３０２まで延在し、周辺回路領域３０２を覆っていてもよい。第２の絶縁体２１２には、第１の絶縁体２１１と同様に層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い材料が用いられる。
【００１４】
第２の絶縁体２１２の上には、パッシベーション膜１０８、及び、平坦化膜１０９が配される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが配され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が配される。
【００１５】
本実施形態において、層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２によって、固体撮像装置１００のそれぞれの画素に入射した光を光電変換部１０２に配された光電変換素子に効率的に集光する光導波路のコア部が構成される。
【００１６】
ここで、コア部を構成する第１の絶縁膜１１６の開口部に埋め込まれた第１の絶縁体２１１のうち第１の部分２１１１の上面の面積は、第２の絶縁膜１１７の開口部に埋め込まれた第２の絶縁体２１２のうち第３の部分２１２１の下面の面積よりも大きい。第１の部分２１１１の上面の面積が、その上に配された第３の部分２１２１の下面の面積よりも小さい場合、第３の部分２１２１のうち第１の部分２１１１よりも外側を通る光が、第１の部分２１１１に入射しない可能性がある。例えば第３の部分２１２１から第１の構造体１２６中に拡散してしまい、集光効率が低下する可能性がある。これを防ぐために、第１の部分２１１１の上面の面積が、第３の部分２１２１の下面の面積よりも大きくなるように形成し、第３の部分２１２１を通過した光が、第１の部分２１１１に入射する構造にする。また、第１の絶縁膜１１６及び第２の絶縁膜１１７に形成されるそれぞれの開口部の基板１０１の表面に平行な断面における面積が、基板１０１から離れるにしたがって大きくなるテーパー形状を有していてもよい。これらの開口部に形成される光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２が、それぞれテーパー形状を有することによって、画素に入射した光をより効率的に集光することが可能となる。
【００１７】
次いで図２、３を用いて、本実施形態の固体撮像装置１００の製造方法について説明する。図２、３は、固体撮像装置１００の製造の各工程における断面構造の概略を示す。
【００１８】
まず、基板１０１に、画素領域３０１及び周辺回路領域３０２が形成される。画素領域３０１には、光電変換素子の配された光電変換部１０２や光電変換素子で生じた電荷に基づく信号を出力するためのトランジスタなどを含む複数の画素が形成される。また、周辺回路領域３０２には、それぞれの画素から出力された信号を処理するトランジスタなどが配された周辺回路が形成される。基板１０１は、シリコンなどの半導体基板であってよい。また例えば絶縁基板上に半導体層を形成し、そこに画素領域３０１及び周辺回路領域３０２を形成してもよい。
【００１９】
画素領域３０１及び周辺回路領域３０２が形成された基板１０１の上に、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ａを形成する。その後、導電プラグ１０４を形成する。次いで炭化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ａ、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｂを形成し、ダマシン法を用いて、銅を主成分とする第１の配線層１０５ａを形成する。その後、炭化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ｂ、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｃを形成し、銅を主成分とする第２の配線層１０５ｂを形成する。次に、固体撮像装置１００の基板に対する平面視において、それぞれの画素の光電変換部１０２と重なる位置の上に開口部を有するレジストパターンを、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成する。このレジストパターンの開口部を通じて、層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、拡散防止膜１０７ａ、１０７ｂを含む第１の絶縁膜１１６を、例えばプラズマエッチング法を用いて開口する。これによって、第１の絶縁体２１１の第１の部分２１１１が埋め込まれる、第１の開口部である開口部２０１が形成される。開口部２０１が形成されたときの状態を図２（ａ）に示す。
【００２０】
次に図２（ｂ）に示すように、例えば高密度プラズマＣＶＤ法などプラズマを用いた成膜装置によって、第１の絶縁体２１１の材料である窒化シリコンを堆積し第１の材料膜２５０を形成する。第１の材料膜２５０は、開口部２０１に埋め込まれ、第１の絶縁膜１１６及び配線層１０５ａ、１０５ｂを含む第１の構造体１２６の上に形成される。高密度プラズマＣＶＤ法などで形成した窒化シリコンを用いた第１の材料膜２５０は、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６と比較して多くの水素を含有する。このため第１の材料膜２５０から形成される第１の絶縁体２１１の含有する水素濃度が、第１の絶縁膜１１６を構成する部分の含有する水素濃度よりも高くなりうる。例えば、第１の絶縁体２１１は、１５％以上の水素濃度を有する。これは例えば飛行時間型の二次イオン質量分析法などを用いて測定することができる。また、水素濃度はある領域の平均の水素濃度の値を用いることもできる。例えば、第１の絶縁体２１１の水素濃度は、第２の部分２１１２の水素濃度の値を用いてもよい。また例えば、第１の絶縁膜１１６を構成する部分の水素濃度は、層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの水素濃度の値を用いてもよいし、層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと拡散防止膜１０７ａ、１０７ｂとの平均の水素濃度の値を用いてもよい。
【００２１】
次いで例えば化学機械研磨法（ＣＭＰ法）を用いて、形成した第１の材料膜２５０を研磨する平坦化処理を行う。平坦化処理を行うことによって、図２（ｃ）に示すように、第１の部分２１１１及び第２の部分２１１２を含む第１の絶縁体２１１が形成される。平坦化処理の際、第１の構造体１２６の層間絶縁膜１０６ｃの上に窒化シリコンが、膜厚２０〜１００ｎｍ程度残存するように平坦化を行い、窒化シリコンを開口部２０１の周囲の第１の構造体１２６の上に延在させる。ＣＭＰ法によって平坦化する際、第１の絶縁体に用いる窒化シリコンと、第１の構造体１２６の上面に存在する酸化シリコンや金属との研磨レートに差がある。このため、第１の構造体１２６上の窒化シリコンを、第１の構造体１２６の表面まで研磨した場合、エロージョンが生じる場合がある。このため、第１の絶縁体２１１に膜厚むらが生じる可能性がある。光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１に膜厚むらが生じた場合、完成した放射線撮像装置において、光路長の差によって例えば色むらが発生する可能性がある。本実施形態において、第２の部分２１１２として窒化シリコンを第１の構造体１２６の上に残すことによって、膜厚むらによって生じる色むらの発生を抑制することが可能となる。また、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２が、配線層１０５ｂの上面と接することによって、拡散防止膜として機能してよい。
【００２２】
続いて第１の絶縁体２１１を覆うように、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｄを形成する。その後、図３（ａ）に示すように、ダマシン法を用いて配線層１０５ｃを形成する。配線層１０５ｃを形成する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、トレンチ構造を形成するエッチングストップ層として機能してもよい。
【００２３】
次いで拡散防止膜１０７ｃ及び層間絶縁膜１０６ｅを形成する。その後、層間絶縁膜１０６ｅ上に、基板１０１に対する平面視において、第１の絶縁膜１１６に形成された開口部２０１（第１の絶縁体２１１）と重なる位置に開口部を有するレジストパターンを、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成する。このレジストパターンの開口部を通じて、層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅ、拡散防止膜１０７ｃを含む第２の絶縁膜１１７を、例えばプラズマエッチング法を用いてエッチングし、図３（ｂ）に示すように、第２の開口部である開口部２０２を形成する。開口部２０２を開口する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、エッチングストップ層として機能してもよい。この開口部２０２を、例えば上述した第１の絶縁体２１１を形成する工程と同様の工程を用いて埋め込む。例えば高密度プラズマＣＶＤ法を用いて、第２の絶縁体２１２の材料である窒化シリコンを堆積し、ＣＭＰ法によって平坦化処理を行う。これらの工程によって図３（ｃ）に示すように、第３の部分２１２１及び第４の部分２１２２を含む第２の絶縁体２１２が形成される。第２の絶縁体の形成する工程に、第１の絶縁体２１１と同様の工程を用いた場合、第２の絶縁体２１２の含有する水素濃度が、第２の絶縁膜１１７を構成する部分の含有する水素濃度よりも高くなりうる。
【００２４】
その後、第２の絶縁体２１２の上にパッシベーション膜１０８、及び、例えば樹脂を用いた平坦化膜１０９が形成される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが形成され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が形成される。これらの工程によって、図１（ａ）に示す固体撮像装置１００が形成される。
【００２５】
第２の絶縁体２１２は、第１の絶縁体２１１と同様の工程を用い形成することに限られるものではない。例えば第２の絶縁体２１２は、有機材料を埋め込むことによって形成してもよい。この場合、例えば塗布法などを用いて、第２の絶縁体２１２を形成してもよい。また、第２の絶縁体２１２は、図１（ｂ）に示す固体撮像装置１００’のようにパッシベーション膜１０８とカラーフィルタ層１１０との積層構造であってもよい。この場合、開口部２０２を形成した後に、例えば窒化シリコンを用いたパッシベーション膜１０８を第２の構造体１２７の上に形成する。その後、複数の色に対応したカラーフィルタ材料を開口部２０２に埋め込み、カラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂを形成する。この場合、第２の絶縁膜１１７の開口部２０２の表面を層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅよりも屈折率の高いパッシベーション膜１０８が覆い、第２の絶縁膜１１７と接しない領域にカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが配される。第２の絶縁体２１２を形成した後、絶縁体２１２の上にオンチップレンズ１１１を形成し、図１（ｂ）に示す固体撮像装置１００’が形成される。
【００２６】
ここで、本実施形態の効果について説明する。固体撮像装置において画素の微細化に伴い、出力される信号レベルが小さくなる傾向があるため、ノイズの低減が望まれる。高密度プラズマＣＶＤ法などを用いて形成した窒化シリコンは、酸化シリコンと比較して多くの水素を含む。特許文献１の構造では、光導波路のコア部を構成する窒化シリコンを水素供給源として用い水素シンターを行い、光電変換部に水素を供給することによってノイズを低減させることが示されている。しかしながら、特許文献１の構造では、窒化シリコンが光電変換部の上のみに形成されるため水素の供給量が少なく、水素を十分に供給できない可能性がある。例えば光電変換部の周囲に配されるトランジスタなどに、水素を十分に供給できない可能性がある。
【００２７】
水素を多く含む窒化シリコンの体積を増加させ、水素供給量を増加させるために、比較構造として図４に示す固体撮像装置４００の構成が考えられる。固体撮像装置４００では、光導波路のコア部を構成する窒化シリコンを用いた絶縁体２１３が、絶縁膜１１８に埋め込まれた第５の部分２１３１だけでなく、絶縁膜１１８及び配線層１０５を含む構造体１２８の上に延在する第６の部分２１３２を有する。これによって、水素供給源となる窒化シリコンの体積を増加させることができる。しかしながら、図４に示す多層配線構造を有する固体撮像装置４００の場合、基板１０１と第６の部分２１３２との間に距離があり、水素シンターの効果が十分でない可能性がある。また、基板１０１と第６の部分２１３２との間に多数の配線層１０５が存在するため、配線層１０５によって水素の供給が妨げられ、水素シンターの効果が低減する可能性がある。
【００２８】
そこで、本実施形態の固体撮像装置１００において、光導波路のコア部は、第１の絶縁体２１１と第２の絶縁体２１２との２層構造を有する。また第１の絶縁体２１１は、第１の絶縁膜１１６の開口部に配された第１の部分２１１１と、第１の絶縁膜１１６を含む第１の構造体１２６を覆う第２の部分２１１２とを有する。上述したように、高密度プラズマＣＶＤ法などで形成した窒化シリコンを用いた第１の絶縁体２１１は、多くの水素を含有し、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２は、第１の絶縁膜１１６を構成する部分よりも水素濃度が高くなりうる。第１の絶縁体２１１は、例えば１５％以上の水素濃度を有する。水素供給源となる窒化シリコンの体積が増加するため、水素を十分に供給できる可能性が高くなる。また、光導波路のコア部を２層構造にすることによって、水素供給源となる第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２と基板１０１との距離が近づく。また第２の部分２１１２を基板１０１に近付けることによって、複数の配線層１０５の一部が第２の部分２１１２よりも上に配されることになる。基板１０１と第２の部分２１１２との間に存在する配線層１０５の数が少なくなるため、配線層１０５によって水素の供給を妨げられ難くなる。これらの構成によって、光電変換部１０２だけでなく、画素領域３０１に配される例えば転送用や増幅用のトランジスタなどにも水素を効率的に供給し、水素シンターの効果を高めノイズを低減することが可能となる。また、第２の部分２１１２を画素領域だけでなく周辺回路領域３０２まで延在させてもよい。第２の部分２１１２を周辺回路領域３０２まで延在させることによって、周辺回路領域３０２に形成されるトランジスタなどに対しても、水素シンターの効果を高めることが可能となる。
【００２９】
また、上述したように、第２の絶縁体２１２から第１の絶縁体２１１への光の入射を防げないように、第１の部分２１１１の上面の面積が、第３の部分２１２１の下面の面積よりも大きくなるように形成する。このため、光導波路のコア部が２層構造を有していても、画素に入射した光をより効率的に集光できる。
【００３０】
また、窒化シリコンを用いた第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２は、配線層の拡散防止膜として機能してもよい。図１（ａ）に示すように、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２が、配線層１０５ｂの上面と接し、拡散防止膜として機能する。また、第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２は、エッチングストップ層として機能してもよい。また、配線層１０５ｃを形成する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、トレンチ構造を形成するエッチングストップ層として機能する。第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２に拡散防止膜やエッチングストップ層としての機能を持たせることによって、光導波路のコア部を複数に分割して形成する際に生じる工程数の増加を抑制することが可能となる。
【００３１】
本実施形態において、固体撮像装置１００は、３層の配線層１０５、５層の層間絶縁膜１０６、３層の拡散防止膜１０７を含む多層構造を有するが、これに限られることはない。例えば配線層１０５が、１層であってもよい。この場合、第２の部分２１１２よりも上に配線層１０５が配されるとよい。また、例えば配線層１０５は、２層でもよく、また、４層以上であってもよい。また上述した第２の部分２１１２の膜厚の範囲は、本発明を限定するものではない。
【００３２】
以下、上記の実施形態に係る固体撮像装置１００の応用例として、この固体撮像装置１００が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に有する装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末等）も含まれる。また、カメラはたとえばカメラヘッドなどのモジュール部品であってもよい。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置１００と、この固体撮像装置１００から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、固体撮像装置１００で得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのＡ／Ｄ変換器を、固体撮像装置１００の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１００：固体撮像装置  １０１：基板  １０５：配線層  １１６：第１の絶縁膜  １１７：第２の絶縁膜  １２６：第１の構造体  １２７：第２の構造体  ２０１、２０２：開口部  ２１１：第１の絶縁体  ２１１１：第１の部分  ２１１２：第２の部分  ２１２：第２の絶縁体  第３の部分：２１２１  ３０１：画素領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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