(57)【要約】【課題】平坦化層の上面を全面的に容易に平坦化できる光電変換装置及び撮像システムを提供する。【解決手段】本発明の第１側面に係る光電変換装置は、複数の光電変換部が配された半導体基板と、前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、前記多層配線構造の上に配された平坦化層とを備え、前記多層配線構造は、第１配線層と、前記第１配線層を覆って配された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に配された最上配線層である第２配線層とを含み、前記平坦化層は、前記層間絶縁膜及び前記第２配線層を覆って配され、前記第２配線層の膜厚は、前記第１配線層の膜厚に比べて薄いことを特徴とする。【選択図】図１
2008060409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部が配された半導体基板と、
前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、
前記多層配線構造の上に配された平坦化層と、
を備え、
前記多層配線構造は、
第１配線層と、
前記第１配線層を覆って配された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に配された最上配線層である第２配線層と、
を含み、
前記平坦化層は、前記層間絶縁膜及び前記第２配線層を覆って配され、
前記第２配線層の膜厚は、前記第１配線層の膜厚に比べて薄い
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
光電変換部へ光が入射する画素領域と、
光電変換部が遮光されているオプティカルブラック領域と、
を備え、
前記オプティカルブラック領域の最上配線層は、前記画素領域の最上配線層よりも上方に配され、
前記オプティカルブラック領域の最上配線層を少なくとも覆って平坦化層が設けられており、
前記オプティカルブラック領域の最上配線層の膜厚は、前記画素領域の最上配線層の膜厚より薄い
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記オプティカルブラック領域の最上配線層と前記オプティカルブラック領域の最上配線層の下層の配線層との間に層間絶縁層を有し、
前記オプティカルブラック領域の最上配線層は、
前記層間絶縁層の上に配される第１パターン部と、
前記第１パターン部と前記下層の配線層とを接続する第２パターン部と、
を含み、
前記第２パターン部は、前記層間絶縁膜の開口部に配され、
前記開口部は、前記第１パターン部から前記下層の配線層へ向かって開口径が小さくなるテーパー形状を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記開口部は、
前記第１パターン部の下面から連続している第１領域と、
前記第１側面から連続しており深さ方向に延びる第２領域と、
を少なくとも含み、
前記第１領域のテーパ−角は、前記第２領域の角テーパ−角より小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記開口部は、
前記第１パターン部の下面から連続している第１領域と、
前記第１側面から連続しており深さ方向に延びる第２領域と、
を少なくとも含み、
前記第１領域のテーパ−角は、前記第２領域の角テーパ−角より大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記平坦化層の上には、前記光電変換部へ光を集めるマイクロレンズがさらに形成される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に層内レンズがさらに形成される
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、
前記光電変換装置からの出力信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換装置において、画素の高密度化や小チップ化が推し進められ、光電変換部（例えば、フォトダイオード）の面積が小さくなる傾向にある（例えば、特許文献１参照）。また、複数の配線層を有する光電変換装置について特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００４-１８６４０７号公報
【特許文献２】特開２０００-２５２４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示される光電変換装置には、図１２に示すように、光電変換部ＰＤが配置される領域である画素領域Ａ１と、画素領域Ａ１の周辺の領域である遮光領域（周辺回路領域）Ｂ１とがある。画素領域Ａ１では、１層の金属層及び１層のポリシリコン層で合計２層の配線が形成されている。遮光領域Ｂ１では、２層の金属層及び１層のポリシリコン層で合計３層の配線が形成されている。すなわち、画素領域Ａ１の配線層の数と遮光領域Ｂ１の配線層の数とが異なるため、保護膜１１の上に形成される平坦化層３，１３の上面を全面的に十分に平坦化することが困難になっている。この場合、平坦化層３，１３を厚くする必要が生じる。また、平坦化層３，１３の上面に段差ＳＤ１，ＳＤ２が発生することがあるので、カラーフィルタ８ａ，８ｂやマイクロレンズ９ａ，９ｂの材料を平坦化層３，１３の上に一様な厚さに塗布することが困難になることがある。この結果、カラーフィルタ８ａ，８ｂやマイクロレンズ９ａ，９ｂの膜厚がばらつくおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、平坦化層の上面を全面的に容易に平坦化できる光電変換装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、複数の光電変換部が配された半導体基板と、前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、前記多層配線構造の上に配された平坦化層とを備え、前記多層配線構造は、第１配線層と、前記第１配線層を覆って配された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に配された最上配線層である第２配線層とを含み、前記平坦化層は、前記層間絶縁膜及び前記第２配線層を覆って配され、前記第２配線層の膜厚は、前記第１配線層の膜厚に比べて薄いことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２側面に係る光電変換装置は、光電変換部へ光が入射する画素領域と、光電変換部が遮光されているオプティカルブラック領域とを備え、前記オプティカルブラック領域に配される複数の配線層の最上配線層は、前記画素領域に配される複数の配線層の最上配線層よりも上方に配され、前記オプティカルブラック領域の最上配線層を少なくとも覆って平坦化層が設けられており、前記オプティカルブラック領域の最上配線層の膜厚は、前記画素領域の最上配線層の膜厚より薄いことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第３側面に係る撮像システムは、上記の光電変換装置と、前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、前記光電変換装置からの出力信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、平坦化層の上面を全面的に容易に平坦化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書において、層の位置関係を表す「上に」という用語は、すぐ上の層に対して用いても良いし、間に１以上の層を介した上の層に対して用いても良い。同様に、層の位置関係を表す「下に」という用語は、すぐ下の層に対して用いても良いし、間に１以上の層を介した下の層に対して用いても良い。
【００１０】
本発明の第１実施形態に係る光電変換装置を、図１〜図６を用いて説明する。
【００１１】
まず、第１実施形態に係る光電変換装置の構成を、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置における第２パターン部近傍の拡大断面図である。
【００１２】
光電変換装置１００は、画素領域Ａ１０１と遮光領域Ｂ１０１とを備える。画素領域Ａ１０１は、フォトダイオード（光電変換部）ＰＤが配置される領域である。遮光領域Ｂ１０１は、画素領域Ａ１の周辺の領域である。フォトダイオードＰＤは、半導体基板ＳＢに形成されている。
【００１３】
画素領域Ａ１０１には、フォトダイオード（光電変換部）ＰＤ、ポリシリコン層２、金属層（第１配線層）１０５、金属層（第２配線層）１１７、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂ及びマイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂが形成される。画素領域Ａ１０１には、層間絶縁膜１０，１１２、保護膜１１１及び平坦化層１０３，１１３が形成される。画素領域Ａ１０１には、金属層１１７が形成されていない。
【００１４】
なお、画素領域Ａ１０１にも、金属層１１７が一部形成されていてもよい。
【００１５】
遮光領域Ｂ１０１には、ポリシリコン層２、金属層（第１配線層）１０５、金属層（第２配線層）１０７、カラーフィルタ１１８及びマイクロレンズ１１９が形成される。画素領域Ａ１０１には、層間絶縁膜１０，１１２、保護膜１１１及び平坦化層１０３，１１３が形成される。金属層１１７は、第１パターン部１０７及び第２パターン部１０４を有する。第１パターン部１０７は、遮光領域Ｂ１において層間絶縁膜１１２の上に配置される。第２パターン部１０４は、金属層１０５と第１パターン部１０７とを連絡する。第１パターン部と第２パターン部とは、同一の金属膜からなり、第１パターン部１０７は、配線として機能するだけでなく、遮光膜としても機能している。第１パターン部１０７及び第２パターン部１０４とを同一の金属膜で形成することによって、ビアと配線層とを別々に形成する方法に比べて、工程を削減することが可能となる。
【００１６】
なお、遮光領域Ｂ１０１は、オプティカルブラック領域（ＯＢ領域）とも称される。図１では、遮光領域Ｂ１０１にフォトダイオードが示しされていないが、画素領域Ａ１０１と類似の構成のフォトダイオードが形成されていても良い。遮光領域Ｂ１０１に形成されたフォトダイオードには遮光膜によって光が入射しないので、そのフォトダイオードで光電変換された信号は、画素領域Ａ１０１の信号と比較する基準信号として用いられる。
【００１７】
ここで、金属層１１７が画素領域Ａ１０１に形成されておらず、画素領域Ａ１０１と遮光領域Ｂ１とで配線層の数が異なっている。これにより、平坦化層１０３，１１３の上面に段差が発生するおそれがある。
【００１８】
それに対して、本発明では、層間絶縁膜１１２の上面は、画素領域Ａ１０１と遮光領域Ｂ１０１とにおいて同一高さである。また、金属層１１７の厚さは、金属層１０５の厚さより薄い。遮光膜は光を遮るために厚く形成されることが望ましいが、金属層１１７の厚さは、例えば、２０００Å〜３０００Åである。金属層１０５の厚さは、例えば、４０００Å〜８０００Åである。これらにより、平坦化層１０３，１１３のすぐ下の保護膜１１１の上面の段差が低減されているので、平坦化層１０３，１１３の上面も容易に平坦化することができる。このため、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂやマイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂの材料を平坦化層１０３，１１３の上に一様な厚さに塗布することが容易になる。したがって、平坦化層１０３の上に形成されるカラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂや平坦化層１１３の上にマイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂの膜厚のばらつきを低減できる。この結果、フォトダイオードＰＤに対する集光効率が画素ごとにばらつくことを抑制でき、光電変換装置１００の特性の悪化を低減できる。
【００１９】
ここで、金属層１１７の厚さが金属層１０５の厚さより薄いので、第１パターン部１０７と金属層１０５とをビア（図１２のビア４参照）で接続するように形成する場合、ビアホールの側壁への導電性物質の被覆性が低下するおそれがある。
【００２０】
それに対して、本発明では、図５に示すように、第１開口側面１１４ａ１、第２開口側面１１４ａ２及び底面１１４ａ３を含む開口部１１４ａを形成している。ここで、第２開口側面１１４ａ２は、第１開口側面１１４ａ１から連続しており開口部１１４ａの深さ方向に延びている。第１開口側面１０４ａ１の傾斜角（≒θ１）は、第２開口側面１０４ａ２の傾斜角（≒θ２）より小さい（図２参照）。これにより、第１開口側面１１４ａ１及び第２開口側面１１４ａ２への導電性物質の被覆性が低下することを抑制でき、金属層１０５や第１パターン部１０７と第２パターン部１０４とは、良好な電気的接続を確保できる。
【００２１】
そして、金属層１０５と金属層１１７とを、開口部１１４ａに導電性物質を配した第２パターン部１０４で接続している。第２パターン部１０４は、図２に示すように、開口部１１４ａに沿った形状になる。すなわち、第２パターン部１０４は、凹部１０４ａを具備する。凹部１０４ａの側面は、第１側面（上部）１０４ａ１と第２側面１０４ａ２とを含む。第１側面１０４ａ１は、第１パターン部１０７の上面から連続している。第２側面１０４ａ２は、第１側面１０４ａ１から連続しており凹部１０４ａの深さ方向に延びている。第１側面１０４ａ１は、半導体基板ＳＢの表面に対して傾斜して延びている。第１側面１０４ａ１は、凹部１０４ａの底面に向かって低くなるように傾斜している。第１側面１０４ａ１の傾斜角θ１（水平面ＨＰ１とのなす角）は、第２側面１０４ａ２の傾斜角θ２（水平面ＨＰ２とのなす角）より小さい。このように、第２パターン部１０４が被覆特性よく形成するのに適した形状をしているので、金属層１０５や第１パターン部１０７と第２パターン部１０４とに対して、良好な電気的接続を確保できる。
【００２２】
次に、第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、図３〜図６を用いて説明する。図３〜図６は、光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図３〜図６において、金属層１０５より下の層に関して、光電変換装置１と比較して特長的な構成がないため、製造方法の説明及び図示を省略してある。
【００２３】
図３に示す工程では、金属層１０５を形成した後、金属層１０５の上に層間絶縁膜１１２を形成する。層間絶縁膜１１２の上面は、ＣＭＰ法等により平坦化される。その後に、層間絶縁膜１１２の上にレジストＲ１を全面に塗布して、リソグラフィー工程により、レジストＲ１の開口パターンＲ１ａ，Ｒ１ｂを形成する。
【００２４】
図４に示す工程では、レジストＲ１の開口パターンＲ１ａ，Ｒ１ｂをマスクにして、ウエットエッチング法等により、層間絶縁膜１１２を等方的にエッチングする。これにより、第１開口側面１１４ａ１及び暫定的な底面１１４ａ４を含む暫定的な開口部１１４ａが層間絶縁膜１１２に形成される。ここで、第１開口側面１１４ａ１は、層間絶縁膜１１２の上面から連続しており、半導体基板ＳＢの表面に対して傾斜して延びている。第１開口側面１１４ａ１は、底面１１４ａ４に向かって高さが低くなるように傾斜している。
【００２５】
図５に示す工程では、レジストＲ１の開口パターンＲ１ａ，Ｒ１ｂをマスクにして、ドライエッチング法等により、層間絶縁膜１１２を異方的にエッチングする。これにより、第１開口側面１１４ａ１、第２開口側面１１４ａ２及び底面１１４ａ３を含む開口部１１４ａが得られる。ここで、第２開口側面１１４ａ２は、第１開口側面１１４ａ１から連続しており開口部１１４ａの深さ方向に延びている。第１開口側面１０４ａ１の傾斜角（≒θ１）は、第２開口側面１０４ａ２の傾斜角（≒θ２）より小さい（図２参照）。この方法によれば、同一のレジストのパターンＲ１ａ、Ｒ１ｂを用いながら、層間絶縁膜のエッチング条件を変えるだけで、テーパ角の異なる複数の領域を含んだ開口部を形成することが可能となる。これにより、工程数を低減でき、製造工程を簡素化できる。
【００２６】
次の工程では、層間絶縁膜１１２の上のレジストＲ１を除去する。そして、全面に金属膜を成膜する。金属膜の上にレジストを再度全面に塗布して、リソグラフィー工程により、レジストの開口パターンを形成する。レジストの開口パターンをマスクにして、金属層１１７を形成する。すなわち、第１パターン部１０７と第２パターン部１０４とを同時に生成する。これにより、ビアホールにバリアメタル及びプラグを埋め込んで平坦化する場合に比べて、第２パターン部１０４を形成するための工程を簡略化できている。
【００２７】
ここで、上述のように、開口部１１４ａ（図５参照）の第１開口側面１１４ａ１は、底面１１４ａ４に向かって高さが低くなるように傾斜している。これにより、第１開口側面１１４ａ１及び第２開口側面１１４ａ２への導電性物質の被覆性が低下することを抑制でき、金属層１０５や第１パターン部１０７と第２パターン部１０４とは、良好な電気的接続を確保できる。
【００２８】
次の工程では、層間絶縁膜１１２の上のレジストを除去する。そして、金属層１１７及び層間絶縁膜１１２の上全面に保護膜を成膜する。保護膜の上にレジストを再度全面塗布して、リソグラフィー工程により、島状パターンを形成する。レジストの島状パターンをマスクにして、保護膜１１１を形成する。
【００２９】
図６に示す工程では、金属層１１７及び保護膜１１１の上に平坦化層１０３を形成する。平坦化層１０３は、例えば、レジストと同様の樹脂で形成される。そして、平坦化層１０３の上面が、ＣＭＰ法などにより全面的に平坦化される。
【００３０】
ここで、第１パターン部１０７及び保護膜１１１の上面の段差が少ないので、形成後の平坦化層１０３の上面も段差が少なくなっている。これにより、平坦化層１０３の上面を全面的に十分に平坦化できる。また、必要な平坦化層１０３の膜厚を薄くすることが可能となり、フォトダイオードから平坦化層１０３の上面までの距離を短くすることが可能となる。
【００３１】
次に、図１に示すように、平坦化層１０３の上に、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂの材料（例えば、レジストと同様の有機物）を全面に塗布する。このとき、平坦化層１０３の上面が平坦なので、塗布された材料の厚さが一様になる。そして、リソグラフィー法等によりパターニングを行い、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂを形成する。これにより、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂの膜厚のばらつきを低減できる。
【００３２】
さらに、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂの上に、平坦化層１１３を形成する。平坦化層１１３は、例えば、レジストと同様の樹脂で形成される。そして、平坦化層１１３の上面が、ＣＭＰ法などにより全面的に平坦化される。
【００３３】
ここで、平坦化層１０３の上面の段差が少ないので、形成後の平坦化層１１３の上面も段差が少なくなっている。これにより、平坦化層１１３の上面を全面的に十分に平坦化できる。このとき、必要な平坦化層１１３の膜厚も薄くすることが可能となる。
【００３４】
次に、平坦化層１１３の上に、マイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂの材料（例えば、レジストと同様の有機物）を全面に塗布する。このとき、平坦化層１１３の上面が平坦なので、塗布された材料の厚さが一様になる。そして、リソグラフィー法等によりパターニングを行い、マイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂを形成する。これにより、マイクロレンズ１０９ａ，１０９ｂの膜厚のばらつきを低減できる。
【００３５】
なお、図５に示す第２開口側面１１４ａ２の傾斜角は略９０度に限定されない。図１に示す第２側面１０４ａ２の傾斜角は略９０度に限定されない。
【００３６】
図７に示す光電変換装置１００ｉにおいて、画素領域Ａ１０１ｉには、カラーフィルタ１０８ａ，１０８ｂが形成されていなくても良い。この場合でも、白黒画像の階調をカラーに変換する処理を後述の画像信号処理部９７などで行えば、カラー画像を取得することができる。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの一例を、図８を用いて説明する。図８は、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図である。
【００３８】
撮像システム９０は、図８に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置１００を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００３９】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００４０】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置１００へ被写体の像を結像させる。
【００４１】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置１００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置１００へ導かれる光の量を調節する。
【００４２】
撮像装置８６の光電変換装置１００は、光電変換装置１００に結像された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置１００から読み出して出力する。
【００４３】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００４５】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００４６】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００４７】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００４８】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００４９】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００５０】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００５１】
以上の構成により、光電変換装置１００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置を、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の断面図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００５３】
光電変換装置２００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、平坦化層２０３を備える点と、層内レンズ２１９ａをさらに備える点とで、第１実施形態と異なる。
【００５４】
層内レンズ２１９ａは、マイクロレンズ１０９ａとフォトダイオードＰＤ（図１参照）との間に、例えば、平坦化層２０３内に設けられる。層内レンズ２１９ａは、平坦化層２０３や保護膜１１１と異なる屈折率を有する物質で形成されることが好ましい。
【００５５】
ここで、層内レンズ２１９ａは、平坦化層２０３内において、金属層１１７が形成されていない領域に形成されている。これにより、保護膜１１１及び層内レンズ２１９ａの上面の高さをおおむね同一にそろえることができるので、平坦化層２０３の上面に段差が発生することをさらに抑制できる。
【００５６】
このように、マイクロレンズ１０９ａとフォトダイオードＰＤとの間に層内レンズ２１９ａを設けることにより、フォトダイオードＰＤへ導かれる光を大きく屈折させることができる。これにより、フォトダイオードＰＤに対する集光効率を容易に確保できるので、画素の更なる高密度化や小チップ化を実現することができる。
【００５７】
なお、図１０に示す光電変換装置２００ｉにおいて、画素領域Ａ２０１ｉには、カラーフィルタ１０８ａが形成されていなくても良い。この場合でも、白黒画像の階調をカラーに変換する処理を画像信号処理部９７（図８参照）などで行えば、カラー画像を取得することができる。
【００５８】
次に、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置を、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置における第２パターン部近傍の拡大断面図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００５９】
光電変換装置３００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、層間絶縁膜３１２の開口部の形状と、金属層３１７の第２パターン部３０４の形状とが、第１実施形態と異なる。すなわち、第２パターン部３０４の凹部３０４ａにおいて、第１側面３０４ａ１の傾斜角θ３０１（水平面ＨＰ３０１とのなす角）は、第２側面３０４ａ２の傾斜角θ３０２（水平面ＨＰ３０２とのなす角）より大きい。層間絶縁膜３１２の開口部において、第１開口側面の傾斜角（≒θ３０１）は第１側面３０４ａ１の傾斜角θ３０１に対応している。第２開口側面の傾斜角（≒θ３０２）は第２側面３０４ａ２の傾斜角θ３０２に対応している。この点は、第１実施形態と同様である。
【００６０】
この場合でも、第１側面１０４ａ１は、凹部１０４ａの底面に向かって低くなるように傾斜している。このように、第２パターン部３０４が被覆特性よく形成するのに適した形状をしているので、金属層１０５や第１パターン部１０７と第２パターン部３０４とに対して、良好な電気的接続を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置における第２パターン部近傍の拡大断面図。
【図３】光電変換装置の製造方法を示す工程断面図。
【図４】光電変換装置の製造方法を示す工程断面図。
【図５】光電変換装置の製造方法を示す工程断面図。
【図６】光電変換装置の製造方法を示す工程断面図。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例に係る光電変換装置の断面図。
【図８】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの一例。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の断面図。
【図１０】本発明の第２実施形態の変形例に係る光電変換装置の断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置における第２パターン部近傍の拡大断面図。
【図１２】本発明の課題を説明する図。
【符号の説明】
【００６２】
１，１００，１００ｉ，２００，２００ｉ，３００  光電変換装置
３，１３，１０３，１１３，２０３  平坦化膜
９０  撮像システム
１０４  第２パターン部
１０５  金属層
１０７  第１パターン部
１１７  金属層
【図１】
2008060409.tif 000003
【図２】
2008060409.tif 000004
【図３】
2008060409.tif 000005
【図４】
2008060409.tif 000006
【図５】
2008060409.tif 000007
【図６】
2008060409.tif 000008
【図７】
2008060409.tif 000009
【図８】
2008060409.tif 000010
【図９】
2008060409.tif 000011
【図１０】
2008060409.tif 000012
【図１１】
2008060409.tif 000013
【図１２】
2008060409.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月5日(2007.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部が配された半導体基板と、
前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、
前記多層配線構造の上に配された平坦化層と、
を備え、
前記多層配線構造は、
第１配線層と、
前記第１配線層を覆って配された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に配された最上配線層である第２配線層と、
を含み、
前記平坦化層は、前記層間絶縁膜及び前記第２配線層を覆って配され、
前記第２配線層は、前記第１配線層に比べて薄い
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
光電変換部へ光が入射する画素領域と、
光電変換部が遮光されている周辺回路領域と、
を備え、
前記周辺回路領域の最上配線層は、前記画素領域の最上配線層よりも上方に配され、
前記周辺回路領域の最上配線層を少なくとも覆って平坦化層が設けられており、
前記周辺回路領域の最上配線層は、前記画素領域の最上配線層より薄い
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記周辺回路領域の最上配線層と前記周辺回路領域の最上配線層の下層の配線層との間に層間絶縁層を有し、
前記周辺回路領域の最上配線層は、
前記層間絶縁層の上に配される第１パターン部と、
前記第１パターン部と前記下層の配線層とを接続する第２パターン部と、
を含み、
前記第２パターン部は、前記層間絶縁膜の開口部に配され、
前記開口部は、前記第１パターン部から前記下層の配線層へ向かって開口幅が小さくなるテーパー形状を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記開口部は、
前記第１パターン部の下面から連続している第１領域と、
前記第１領域から連続しており深さ方向に延びる第２領域と、
を少なくとも含み、
前記第１領域のテーパ−角は、前記第２領域のテーパ−角より小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記開口部は、
前記第１パターン部の下面から連続している第１領域と、
前記第１領域から連続しており深さ方向に延びる第２領域と、
を少なくとも含み、
前記第１領域のテーパ−角は、前記第２領域のテーパ−角より大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記平坦化層の上には、前記光電変換部へ光を集めるマイクロレンズがさらに形成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に層内レンズがさらに形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記周辺回路領域は、オプティカルブラック領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置へ被写体の光学像を形成する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、複数の光電変換部が配された半導体基板と、前記半導体基板の上に配された多層配線構造と、前記多層配線構造の上に配された平坦化層とを備え、前記多層配線構造は、第１配線層と、前記第１配線層を覆って配された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に配された最上配線層である第２配線層とを含み、前記平坦化層は、前記層間絶縁膜及び前記第２配線層を覆って配され、前記第２配線層は、前記第１配線層に比べて薄いことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第２側面に係る光電変換装置は、光電変換部へ光が入射する画素領域と、光電変換部が遮光されている周辺回路領域とを備え、前記周辺回路領域の最上配線層は、前記画素領域の最上配線層よりも上方に配され、前記周辺回路領域の最上配線層を少なくとも覆って平坦化層が設けられており、前記周辺回路領域の最上配線層は、前記画素領域の最上配線層より薄いことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第３側面に係る撮像システムは、上記の光電変換装置と、前記光電変換装置へ被写体の光学像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。