(57)【要約】【課題】近赤外光を選択的にカットするフィルターを形成しても混色の問題が発生しないようにして、色再現性よく高感度化を可能にする。【解決手段】入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素１１と、前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素１２とを有し、かつ前記第１画素１１に入射される入射光の光路の光入射側より、カラーフィルター層６１と、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１とを有する固体撮像装置１において、前記赤外光フィルター層５１は前記第２画素１２に入射される入射光の光路が開口された開口部５２を有し、前記開口部５２より前記第２画素１２方向に入射光を導く光導波路３８が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、
前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とを有し、
かつ前記第１画素に入射される入射光の光路の光入射側より、カラーフィルター層と、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層とを有する固体撮像装置において、
前記赤外光フィルター層は前記第２画素に入射される入射光の光路が開口された開口部を有し、
前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路が形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記赤外光フィルター層の下部より前記第１画素方向に通じる光導波路が形成されている
することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
基板に、入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とが形成され、さらに前記第１画素および前記第２画素を覆う光透過性の絶縁膜が形成された状態で、
前記絶縁膜上の前記第２画素に入射される入射光の光路を除く領域に赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層を形成する工程と、
前記赤外光フィルター層の前記第２画素に入射される入射光の光路に開口部を形成する工程と、
前記開口部を利用して前記絶縁膜に前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路を形成する工程とを有する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、
光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記固体撮像装置は、
入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、
前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とを有し、
かつ前記第１画素に入射される入射光の光路の光入射側より、カラーフィルター層と、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層とを有していて、
前記赤外光フィルター層は前記第２画素に入射される入射光の光路が開口された開口部を有し、
前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路が形成されている
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置とその製造方法および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーの高感度化を狙い、現在、赤外線フィッティング（IR-Fitting）技術が開発されつつある。赤外線フィッティング（IR-Fitting）技術は、イメージセンサーに可視光と近赤外光を同時に取り込むことで、センサーの高感度化を図ることを特徴としており、通常のＲＧＢ画素に加えて、可視光と近赤外光とを取り込むための画素（以下、Ａ画素という）が存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
通常のイメージセンサーではセンサー上の全面に赤外線カットフィルターが設けられており、４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光のみが画素へ取り込まれて光電変換される。これに対して赤外線フィッティング（IR-Fitting）技術では、この通常の赤外線カットフィルターは設けられていない。さらにＡ画素には画素上にカラーフィルター等も設けられていないため、可視光と近赤外光とを取り込むことが可能となる。一方、ＲＧＢ画素は可視光のみを選択的に取り込むため、通常用いられるカラーフィルターに加えて、近赤外光を選択的にカットするフィルターが必要となる。この機能を実現するため、所定の厚みをもった層を複数積層させた積層膜（以後、ＭＬＴ膜と呼ぶ）を具備して、近赤外光を選択的に反射させる固体撮像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上記ＭＬＴ膜は、積層膜それぞれの膜厚ｄが、反射光の中心波長をλ、膜の屈折率をｎとして、ｄ＝λ／（４ｎ）なる式を満たすように構成されている。
【０００５】
例えば中心波長９００ｎｍの光を反射するため、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を用いて９層〜１１層のＭＬＴ膜を形成する場合、そのＭＬＴ膜の膜厚は１〜１．５μｍとなる。
【０００６】
またこのＭＬＴ膜を画素の集光構造内に形成するためには、ＭＬＴ膜のパターニング工程や絶縁層の平坦化プロセスが必要となる。その結果、ＭＬＴ膜を追加することにより、画素の集光構造は１．５〜２．５μｍ程度膜厚が厚くなる。
【０００７】
この膜厚の増加により各画素への集光が困難になり、隣接画素間の混色やシェーディングの悪化、Ｆ値光への感度低下など様々な問題が発生する。特に可視光＋近赤外光を取り込むＡ画素はＲＧＢ画素と比較して光量が多いため、図９に示すように、Ａ画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響は大きく、結果として色再現性の悪化など大きな影響を及ぼす。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、ＭＬＴ膜を形成したことによる画素上の膜厚の増加により、各画素への集光が困難になり、隣接画素間の混色の問題が発生する点である。特に可視光と近赤外光とを取り込むＡ画素はＲＧＢ画素と比較して光量が多いため、Ａ画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響は大きく、結果として色再現性の悪化など大きな影響を及ぼす点である。
【００１０】
本発明は、近赤外光を選択的にカットするＭＬＴ膜のような赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層を形成しても混色の問題が発生しないように、色再現性よく高感度化を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る本発明は、入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とを有し、かつ前記第１画素に入射される入射光の光路の光入射側より、カラーフィルター層と、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層とを有する固体撮像装置において、前記赤外光フィルター層は前記第２画素に入射される入射光の光路が開口された開口部を有し、前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、赤外光フィルター層は第２画素に入射される入射光の光路が開口された開口部を有し、その開口部より第２画素方向に入射光を導く光導波路が形成されていることから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、第２画素の感度が高められる。
【００１３】
請求項３に係る本発明は、基板に、入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とが形成され、さらに前記第１画素および前記第２画素を覆う光透過性の絶縁膜が形成された状態で、前記絶縁膜上の前記第２画素に入射される入射光の光路を除く領域に赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層を形成する工程と、前記赤外光フィルター層の前記第２画素に入射される入射光の光路に開口部を形成する工程と、前記開口部を利用して前記絶縁膜に前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る本発明では、赤外光フィルター層の第２画素に入射される入射光の光路に開口部を形成し、その開口部を利用して第２画素方向に入射光を導く光導波路を形成することから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、また第２画素の感度が高められる。
【００１５】
請求項４に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記固体撮像装置は、入射光のうちの可視光を受光して光電変換する第１画素と、前記入射光のうちの可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素とを有し、かつ前記第１画素に入射される入射光の光路の光入射側より、カラーフィルター層と、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層とを有していて、前記赤外光フィルター層は前記第２画素に入射される入射光の光路が開口された開口部を有し、前記開口部より前記第２画素方向に入射光を導く光導波路が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る本発明では、集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置に本発明の固体撮像装置を用いていることから、隣接画素へ入射光が漏れ出す混色成分の影響が低減され、第２画素の感度が高められる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によれば、第２画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路によって入射光を効率よく第２画素へ集光することができるため、固体撮像装置の高感度化が可能となるという利点がある。
【００１８】
請求項３に係る本発明によれば、第２画素から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路によって入射光を効率よく第２画素へ集光することができるため、固体撮像装置の高感度化が可能となるという利点がある。
【００１９】
請求項４に係る本発明によれば、隣接画素へ入射光が漏れ出す混色成分の影響が低減され、第２画素の感度が高められるため、色再現性がよい高感度な画像を得ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００２１】
図１に示すように、半導体基板１０には、可視光を受光する第１画素１１の受光部２１（例えばフォトダイオード）、近赤外光と可視光とを受光する第２画素１２の受光部２２（例えばフォトダイオード）、各画素のトランジスタ２３、２４等が形成されている。例えば、平面図に示すように、第１画素１１は、赤色（Ｒｅｄ）の光を受光するＲ画素、緑色（Ｇｒｅｅｎ）の光を受光するＧ画素、青色（Ｂｌｕｅ）の光を受光するＢ画素からなり、第２画素１２は、近赤外光と可視光を受光するＡ画素からなる。固体撮像装置１では、例えば上記４画素を一組の画素としたものが、例えば縦横に配列されている。なお、第１画素１１は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の補色の画素であってもよく、または、上記以外の可視光領域の色画素が加えられていてもよい。
【００２２】
上記第２画素１２は、近赤外光の光電変換効率を向上させるため、受光部２１を構成するフォトダイオードを深く形成しても良い。
【００２３】
上記第１画素１１、第２画素１２上には、例えば複数層の配線層を形成する配線３１と、それらの配線３１を被覆する層間絶縁膜３２が形成されている。この層間絶縁膜３２は、近赤外光や可視光を透過する材料、例えば高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化膜等で形成されている。これらの配線３１は、第１画素１１および第２画素１２に入射される入射光の光路を妨げることがないように配置されている。そして層間絶縁膜３２表面は平坦化されている。
【００２４】
上記層間絶縁膜３２上には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化チタン膜等の材料を組み合わせて、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１が形成されている。この赤外光フィルター層５１は、近赤外光を選択的にカットするフィルター機能を実現するもので、所定の厚みをもった層を複数積層させたＭＬＴ膜で形成されている。この赤外光フィルター層５１は、構成するそれぞれの膜厚が、その屈折率ｎと反射中心波長λに応じて選択され、必要な反射率を実現できる層数だけ積層される。
【００２５】
上記赤外光フィルター層５１は複数層の膜で形成され、その膜厚は膜種や膜の光学特性によって様々であるが、およそ０．８μｍ〜１．５μｍ程度となる。例えば、厚さが１００ｎｍの窒化シリコン膜と厚さが１３０ｎｍの酸化シリコン膜を交互に、窒化シリコン膜を５層、酸化シリコン膜を４層積層して形成されている。
【００２６】
上記赤外光フィルター層５１は、上記第２画素１２上方や電極部（図示せず）に対応する位置に開口部５２が形成されている。
【００２７】
さらに、赤外光フィルター層５１の開口部５２によって生じた凸凹を平坦化するため、上記開口部５２を埋め込むようにして、表面を平坦化した層間絶縁膜３３が形成されている。この層間絶縁膜３３は、近赤外光や可視光を透過する材料、例えば高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化膜等で形成されている。
【００２８】
また、上記層間絶縁膜３３、３２には、上記開口部５２を利用して形成された孔３４が形成されている。この孔３４は、でき得る限り第２画素１２が形成された半導体基板１０近くの深さまで開口されていることが望ましく、その開口形状は円柱型、四角柱型、より好ましくは下向き切頭円錐型、下向き切頭角錐型となっている。そして孔３４の内部には高屈折率材料３５が埋め込まれている。上記高屈折率材料３５は、例えばシロキサン等の有機化合物、もしくは窒化シリコン膜などの無機材料でもよい。孔３４周囲の層間絶縁膜３２、３３が酸化シリコンで形成されている場合、酸化シリコンの屈折率が１．４程度となるので、上記高屈折率材料３５の屈折率は１．６以上が必要であり、１．８以上であればより好ましい。
【００２９】
上記高屈折率材料３５として、厚さが例えば３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のプラズマ窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜３６を介して、孔３４の内部を埋め込むように有機化合物系の高屈折率材料膜３７が形成されている。これによって、パッシベーション膜３６のプラズマ窒化シリコン膜により画素の耐湿性が向上される。このように、孔３４の内部にパッシベーション膜３６を介して高屈折率材料膜３７が埋め込まれてなる光導波路３８が形成されている。
【００３０】
さらに、高屈折率材料膜３７の上面は平坦化されていて、その上面には絶縁膜６０が形成され、さらにカラーフィルター６１、集光レンズ６２が形成されている。カラーフィルター層は、第１画素１１上方、すなわち、第１画素１１に入射される入射光の光路上に形成されていて、第２画素１２に入射される入射光の光路上には形成されていない。
【００３１】
また、図２に示すように、孔３４の内面とパッシベーション膜３６との間に層間絶縁膜３２よりも屈折率が低い低屈折率材料膜３９を形成してもよい。
【００３２】
上記構成の固体撮像装置１では、赤外光フィルター層５１は第２画素１２に入射される入射光の光路が開口された開口部５２を有し、その開口部５２より第２画素１２方向に入射光を導く光導波路３８が形成されていることから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、第２画素１２の感度が高められる。また、赤外光フィルター層５１をマスクにして、開口部５２より孔３４が形成できることから、孔３４の口径を最大限に大きくし、しかも自己整合的に形成できるという利点がある。したがって、第２画素１２に光導波路３８によって導かれる光量を最大限にすることが可能になる。
【００３３】
よって、第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路３８によって入射光を効率よく第２画素１２へ集光することができるため、高感度化が可能となるという利点がある。
【００３４】
次に、本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を、図３の概略構成断面図によって説明する。この第２実施例の固体撮像装置は、前記図１によって説明した固体撮像装置１の第１画素上に光導波路を設けたものである。
【００３５】
図３に示すように、前記第１固体撮像装置１と同様に、半導体基板１０には、可視光を受光する第１画素１１の受光部２１（例えばフォトダイオード）、近赤外光と可視光とを受光する第２画素１２の受光部２２（例えばフォトダイオード）、各画素のトランジスタ２３、２４等が形成されている。例えば、第１画素１１は、赤色（Ｒｅｄ）の光を受光するＲ画素、緑色（Ｇｒｅｅｎ）の光を受光するＧ画素、青色（Ｂｌｕｅ）の光を受光するＢ画素の３画素からなり、第２画素１２は、近赤外光と可視光を受光するＡ画素からなる。固体撮像装置２では、例えば上記４画素を一組の画素としたものが、例えば縦横に配列されている。なお、第１画素１１は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の補色の画素であってもよく、または、上記以外の可視光領域の色画素が加えられていてもよい。
【００３６】
上記第１画素１１、第２画素１２上には、例えば複数層の配線層を形成する配線３１と、それらの配線３１を被覆する層間絶縁膜３２が形成されている。この層間絶縁膜３２は、近赤外光や可視光を透過する材料、例えば高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化膜等で形成されている。これらの配線３１は、第１画素１１および第２画素１２に入射される入射光の光路を妨げることがないように配置されている。そして層間絶縁膜３２表面は平坦化されている。
【００３７】
上記層間絶縁膜３２には、第１画素１１方向に通じる光導波路４１が形成されている。この光導波路４１は、上記光導波路３８と同様な構成であり、例えば、層間絶縁膜３２の第１画素１１上方に形成された孔４２の内部に、層間絶縁膜３２よりも屈折率の高い材料を埋め込むことで形成されている。例えば、高屈折率材料のパッシベーション膜４３を介して高屈折率材料膜４４が埋め込まれて形成されている。上記パッシベーション膜４３は、例えば、厚さが３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のプラズマ窒化シリコン膜からなり、上記高屈折率材料膜４４は、例えば有機化合物系からなる。これによって、パッシベーション膜４３のプラズマ窒化シリコン膜により画素の耐湿性が向上される。このように、孔４２の内部にパッシベーション膜４３を介して高屈折率材料膜４４が埋め込まれてなる光導波路４１が形成されている。
【００３８】
上記孔４２は、でき得る限り第１画素１１が形成された半導体基板１０近くの深さまで開口されていることが望ましく、その開口形状は円柱型、四角柱型、より好ましくは下向き切頭円錐型、下向き切頭角錐型となっている。また、前記図２で説明した光導波路３８と同様に、孔４２の内面とパッシベーション膜４３との間に層間絶縁膜３２よりも屈折率が低い材料膜（図示せず）を形成してもよい。
【００３９】
また、上記高屈折率材料であるパッシベーション膜４３、高屈折率材料膜４４は、耐熱性の高い材料を使用することが望ましい。
【００４０】
上記層間絶縁膜３２上には赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１が形成されている。上記赤外光フィルター層５１は、上記第２画素１２上方や電極部（図示せず）に対応する位置に開口部５２が形成されている。さらに、赤外光フィルター層５１の開口部５２によって生じた凸凹を平坦化するため、上記開口部５２を埋め込むようにして、表面を平坦化した層間絶縁膜３３が形成されている。この層間絶縁膜３３は、近赤外光や可視光を透過する材料、例えば高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化膜等で形成されている。
【００４１】
また、上記層間絶縁膜３３、３２には、上記開口部５２を利用して形成された孔３４が形成されている。この孔３４は、でき得る限り第２画素１２が形成された半導体基板１０近くの深さまで開口されていることが望ましく、その開口形状は円柱型、四角柱型、より好ましくは下向き切頭円錐型、下向き切頭角錐型となっている。そして孔３４の内部には高屈折率材料３５が埋め込まれている。上記高屈折率材料３５は、例えばシロキサン等の有機化合物、もしくは窒化シリコン膜などの無機材料でもよい。孔３４周囲の層間絶縁膜３２、３３が酸化シリコンで形成されている場合、酸化シリコンの屈折率が１．４程度となるので、上記高屈折率材料３５の屈折率は１．６以上が必要であり、１．８以上であればより好ましい。
【００４２】
上記高屈折率材料３５として、厚さが例えば３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のプラズマ窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜３６を介して、孔３４の内部を埋め込むように有機化合物系の高屈折率材料膜３７が形成されている。これによって、パッシベーション膜３６のプラズマ窒化シリコン膜により画素の耐湿性が向上される。このように、孔３４の内部にパッシベーション膜３６を介して高屈折率材料膜３７が埋め込まれてなる光導波路３８が形成されている。
【００４３】
さらに、高屈折率材料膜３７の上面は平坦化されていて、その上面には絶縁膜６０が形成され、さらにカラーフィルター６１、集光レンズ６２が形成されている。カラーフィルター層は、第１画素１１上方、すなわち、第１画素１１に入射される入射光の光路上に形成されていて、第２画素１２に入射される入射光の光路上には形成されていない。
【００４４】
上記固体撮像装置２では、赤外光フィルター層５１は第２画素１２に入射される入射光の光路が開口された開口部５２を有し、その開口部５２より第２画素１２方向に入射光を導く光導波路３８が形成されていることから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、第２画素１２の感度が高められる。また、赤外光フィルター層５１をマスクにして、開口部５２より孔３４が形成できることから、孔３４の口径を最大限に大きくし、しかも自己整合的に形成できるという利点がある。したがって、第２画素１２に光導波路３８によって導かれる光量を最大限にすることが可能になる。
【００４５】
よって、第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路３８によって入射光を効率よく第２画素１２へ集光することができるため、高感度化が可能となるという利点がある。
【００４６】
さらに、第１画素１１の光入射側に光導波路３７を形成したので、第１画素１１での集光状態も改善することができる。よって、さらに色再現性の悪化を抑え、固体撮像装置の高感度化が可能となる。
【００４７】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を、図４〜図６の製造工程断面図によって説明する。
【００４８】
図４（１）に示すように、まず既知の製造方法により、半導体基板１０に、可視光を受光する第１画素１１の受光部２１（例えばフォトダイオード）、近赤外光と可視光とを受光する第２画素１２の受光部２２（例えばフォトダイオード）、各画素のトランジスタ２３、２４等を形成する。この際、第２画素１２においては、近赤外光の光電変換効率を向上させるため、受光部２１を構成するフォトダイオードを深く形成しても良い。
【００４９】
次に、各画素を構成する配線３１と、その配線３１を被覆する層間絶縁膜３２とを形成する。この配線３１は、第１画素１１および第２画素１２に入射される入射光の光路を妨げることがないように配置されている。次いで、上記配線３１上部の層間絶縁膜３２表面を、化学的機械研磨（ＣＭＰ）などにより平坦化する。
【００５０】
続いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化チタン膜等の材料を組み合わせて、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１を形成する。この赤外光フィルター層５１は、前記説明した近赤外光を選択的にカットするフィルター機能を実現するもので、所定の厚みをもった層を複数積層させたＭＬＴ膜である。この赤外光フィルター層５１は、構成するそれぞれの膜厚が、その屈折率ｎと反射中心波長λに応じて選択され、必要な反射率を実現できる層数だけ積層される。
【００５１】
上記赤外光フィルター層５１は複数層の膜で形成され、その膜厚は膜種や膜の光学特性によって様々であるが、およそ０．８μｍ〜１．５μｍ程度となる。
【００５２】
次に、図４（２）に示すように、第２画素１２上や電極（図示せず）上などを開口したレジストマスク（図示せず）を形成し、ドライエッチング処理により赤外光フィルター層５１の不要部分を除去して、開口部５２を形成する。
【００５３】
次に、図５（３）に示すように、開口部５２のパターニングによって生じた凸凹を平坦化するため、上記開口部５２を埋め込むようにして、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化膜等の層間絶縁膜３３を堆積する。そして、再度ＣＭＰ処理を行なうことにより、層間絶縁膜３３表面を平坦化する。
【００５４】
次に、図５（４）に示すように、上記層間絶縁膜３３上に、第２画素１２上のみを開口したレジストマスク（図示せず）を形成して、ドライエッチ処理することにより、第２画素１２上に形成されていた層間絶縁膜３２、３３および場合によっては赤外光フィルター層５１の一部を除去して、孔３４を形成する。この孔３４の形成は、でき得る限り第２画素１２が形成された半導体基板１０近くの深さまで開口することが望ましく、その開口形状は円柱型、四角柱型、より好ましくは下向き切頭円錐型、下向き切頭角錐型となっていることで、後の高屈折率材料の埋め込みが容易になる。
【００５５】
次に、図６（５）に示すように、上記孔３４に高屈折率材料３５を埋め込む。この高屈折率材料３５は、例えばシロキサン等の有機化合物、あるいは窒化シリコン膜などの無機材料でもよい。孔３４周囲の層間絶縁膜３２、３３が酸化シリコンで形成されている場合、酸化シリコンの屈折率が１．４程度となるので、上記高屈折率材料３５の屈折率は１．６以上が必要であり、１．８以上であればより好ましい。
【００５６】
ここでは、ＣＶＤ法により、上記高屈折率材料３５として、パッシベーション膜３６となるプラズマ窒化シリコン膜を３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度堆積させた後、さらに孔３４の内部を埋め込むように有機化合物系の高屈折率材料膜３７を形成する。これによって、パッシベーション膜３６のプラズマ窒化シリコン膜により画素の耐湿性が向上される。このようにして、孔３４の内部にパッシベーション膜３６を介して高屈折率材料膜３７が埋め込まれてなる光導波路３８が形成される。
【００５７】
次に、図６（６）に示すように、高屈折率材料膜３７表面を平坦化した後、その上面には絶縁膜６０を形成し、さらにカラーフィルター６１の形成、集光レンズ６２の形成などを行なう。
【００５８】
また、前記図２に示したように、孔３４の内面とパッシベーション膜３６との間に層間絶縁膜３２よりも屈折率が低い低屈折率材料膜３９を形成してもよい。
【００５９】
上記製造方法の第１実施例では、赤外光フィルター層５１の第２画素１２に入射される入射光の光路に開口部５２を形成し、その開口部５２を利用して第２画素１２方向に入射光を導く光導波路３８を形成することから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、また第２画素１２の感度が高められる。
【００６０】
よって、第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路３８によって入射光を効率よく第２画素１２へ集光することができるため、高感度化が可能となるという利点がある。
【００６１】
また、赤外孔フィルター層５１をマスクにして、孔３４が形成されることから、孔３４の口径は最大限大きく、しかも自己整合的に形成できるという利点がある。したがって、第２画素１２に光導波路３８によって導かれる光量を最大限にすることが可能になる。
【００６２】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を、図７の製造工程断面図によって説明する。この第２実施例の製造方法は、前記図３によって説明した固体撮像装置２の製造方法である。
【００６３】
図７に示すように、層間絶縁膜３２の形成が終了した後で前記第１実施例で説明した赤外光フィルター層５１を形成する前に、層間絶縁膜３２に第１画素１１方向に通じる光導波路４１を形成する。この光導波路４１の形成方法は、上記第２画素１２に形成した光導波路３８と同様であり、例えば、層間絶縁膜３２に第１画素１１方向に通じる孔４２を形成した後、孔４２の内部に層間絶縁膜３２よりも屈折率の高い材料を埋め込むことで形成される。例えば、ＣＶＤ法により、上記高屈折率材料として、パッシベーション膜４３となるプラズマ窒化シリコン膜を３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度堆積させた後、さらに孔４２の内部を埋め込むように有機化合物系の高屈折率材料膜４４を形成する。これによって、パッシベーション膜４３のプラズマ窒化シリコン膜により画素の耐湿性が向上される。このようにして、孔４２の内部にパッシベーション膜４３を介して高屈折率材料膜４４が埋め込まれてなる光導波路４１が形成される。
【００６４】
上記孔４２の形成は、でき得る限り第１画素１１が形成された半導体基板１０近くの深さまで開口することが望ましく、その開口形状は円柱型、四角柱型、より好ましくは下向き切頭円錐型、下向き切頭角錐型となっていることで、後の高屈折率材料の埋め込みが容易になる。また、前記図２で説明した光導波路３８と同様に、孔４２の内面とパッシベーション膜４３との間に層間絶縁膜３２よりも屈折率が低い材料膜（図示せず）を形成してもよい。
【００６５】
その後は、前記第１実施例で説明した工程を行い、第２画素１２上に光導波路３８を形成する等を行う。
【００６６】
上記高屈折率材料であるパッシベーション膜４３、高屈折率材料膜４４は、後の製造工程での熱処理を考慮して、耐熱性の高い材料を使用することが望ましい。
【００６７】
上記製造方法の第２実施例では、赤外光フィルター層５１の第２画素１２に入射される入射光の光路に開口部５２を形成し、その開口部５２を利用して第２画素１２方向に入射光を導く光導波路３６を形成することから、可視光と近赤外光を受光して光電変換する第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減され、また第２画素１２の感度が高められる。よって、第２画素１２から隣接画素へ漏れ出す混色成分の影響が低減されるため、赤外光を吸収もしくは反射して可視光を透過する赤外光フィルター層５１を形成しても混色の問題が発生しなくできるので、色再現性の悪化を抑えることが可能になるという利点がある。また、光導波路３６によって入射光を効率よく第２画素１２へ集光することができるため、高感度化が可能となるという利点がある。
【００６８】
また、赤外光フィルター層５１をマスクにして、孔３４が形成されることから、孔３４の口径は最大限大きく、しかも自己整合的に形成できるという利点がある。したがって、第２画素１２に光導波路３８によって導かれる光量を最大限にすることが可能になる。
【００６９】
さらに、第１画素１１の光入射側に光導波路３７を形成したので、第１画素１１での集光状態も改善することができる。よって、さらに色再現性の悪化を抑え、固体撮像装置の高感度化が可能となる。
【００７０】
上記各実施例における赤外光フィルター層５１は、可視光のみが入射される、例えばＲＧＢ画素への近赤外光の入射を避けられる手段であればよく、赤外光反射材料であっても、赤外光吸収材料であってもよい。
【００７１】
上記各実施例における第１画素１１は、例えばＲ（Ｒｅｄ）画素、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）画素、Ｂ（Ｂｌｕｅ）画素であっても、もしくはそれらの補色の画素であっても、または、上記以外の可視光領域の色画素が加えられていてもよい。
【００７２】
次に、本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を、図８のブロック図によって説明する。この撮像装置には、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等がある。
【００７３】
図８に示すように、撮像装置１００は、撮像部１０１に固体撮像装置（図示せず）を備えている。この撮像部１０１の集光側には像を結像させる結像光学系１０２が備えられ、また、撮像部１０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部１０３が接続されている。また上記信号処理部によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置１００において、上記固体撮像素子には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることができる。
【００７４】
本発明の撮像装置１００では、本願発明の固体撮像装置１もしくは固体撮像装置２を用いることから、上記説明したのと同様に、色再現性と感度を高めることができる固体撮像装置を用いているので、高品位な映像を高感度に記録できるという利点がある。
【００７５】
なお、本発明の撮像装置１００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。
【００７６】
上記固体撮像装置１、２等はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を示した概略構成断面図である。
【図２】第１実施例の変形例を示した概略構成断面図である。
【図３】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を示した概略構成断面図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。
【図５】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。
【図６】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程断面図である。
【図７】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第２実施例）を示した製造工程断面図である。
【図８】本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を示したブロック図である。
【図９】従来技術の固体撮像装置の問題点を示した概略構成断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…固体撮像装置、１１…第１画素、１２…第２画素、３８…光導波路、５１…赤外光フィルター層、５２…開口部、６１…カラーフィルター層
【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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