(57)【要約】【課題】光導波路による良好な集光・光伝播効果を得ると共に、従来のような画質特性の劣化を来たさない。【解決手段】表面に受光部２が設けられた半導体基板１上に、ゲート絶縁膜３や層間絶縁膜６などの絶縁膜を介してゲート電極膜４や配線層７などの複数層の導電膜が設けられ、半導体基板と導電膜の間、および複数層の導電膜の間が、絶縁膜のコンタクトオール部において、導電性材料からなるコンタクトプラグ５により接続されている。さらに、これら複数層の導電膜とコンタクトプラグが、光導波路管１２ａ〜１２ｆとして、受光部上方に対応する位置に設けられて、光導波路領域としての機能を兼ね備えている。【選択図】図１
2008235689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜がそれぞれ設けられると共に、該受光部の上方領域に光導波路が形成されている固体撮像素子において、
該光導波路として、該複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜と同一の材料により複数層の光導波路管が構成されている固体撮像素子。
【請求項２】
表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜がそれぞれ設けられると共に、該受光部の上方領域に光導波路が形成されている固体撮像素子において、
該光導波路として、該複数層の導電膜および、該半導体基板と該導電膜間および／または該導電膜間が電気的に接続されるコンタクトプラグのうちのいずれかの該導電膜または該コンタクトプラグと同一の材質により単層の光導波路管が構成されている固体撮像素子。
【請求項３】
前記半導体基板と前記導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグと同一の材料により複数層の光導波路管部のうちの少なくともいずれかの光導波路管部が構成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記受光部にゲート電極膜が隣接して設けられており、前記半導体基板と前記導電膜間、該ゲート電極膜と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグと同一の材料により複数層の光導波路管部のうちの少なくともいずれかの光導波路管部が構成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記複数層の光導波路管は、前記複数層の導電膜のそれぞれおよび前記コンタクトプラグ毎に形成された光導波路管部が順次積層されて構成されている請求項３または４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記複数層の光導波路管は、前記複数層の導電膜のそれぞれおよび前記コンタクトプラグのうち、連続して積層される複数層毎に光導波路管部が構成されている請求項３または４に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記導電膜は、配線膜または遮光膜のうちの少なくとも配線膜である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記導電膜は金属膜である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記導電膜は、銅、銀、アルミニュウムおよびタングステンの少なくともいずれかまたはその合金からなっている請求項１、２および８のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記コンタクトプラグは、前記導電膜と同じ材料からなっているかまたは、該導電膜と異なる金属材料からなっている請求項２〜４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記光導波路管の複数層の光導波路管部はそれぞれ、少なくともその内周面が一致している請求項１、３および４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記光導波路管の複数層の光導波路管部はそれぞれ、その外周面が不一致である請求項１、３および４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記光導波路管部はそれぞれ、同層にある前記導電膜および前記コンタクトプラグの各サイズに合わせられている請求項１１または１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記光導波路管は、平面視で内周が円形または楕円形、外周が円形、楕円形、正方形または矩形である請求項１１または１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記光導波路管は、その開口部に近づくほど内周面が広がっている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
前記光導波路管は、その開口部にテーパが設けられている請求項１または１５に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
前記光導波路管が、信号読出回路と共に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれかの一部に兼用されている請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項１８】
前記光導波路管の複数層の光導波路管部が、信号読出回路の配線の他、該信号読出回路に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれかの一部に兼用されている請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項１９】
前記光導波路管部の一または複数層は他の隣接する光導波路管部に対して、兼用される前記信号読出回路の配線の他、該信号読出回路と共に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれか毎に、絶縁可能な程度に薄い絶縁膜により絶縁されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項２０】
前記絶縁膜は、前記導電膜と、該導電膜とは別の導電膜との間に設けられた層間絶縁膜である請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項２１】
前記絶縁膜の最上層の上に、前記受光部毎に各色が対応するようにカラーフィルタが設けられ、該カラーフィルタ上にマイクロレンズ形成前の平坦化膜が設けられ、該平坦化膜上に、該受光部毎にそれぞれ対応するようにマイクロレンズが設けられている請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項２２】
表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、該受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、
単層の導電膜または、該複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、該導電膜と同一の材料でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部を形成する導電膜・光導波路管部形成工程を有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２３】
前記半導体基板と前記導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電性材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、
該コンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材質でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・光導波路管部形成工程を更に有する請求項２２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２４】
前記受光部にゲート電極膜が隣接して設けられており、前記半導体基板と前記導電膜間、該ゲート電極膜と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、
該コンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材質でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・光導波路管部形成工程を更に有する請求項２２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２５】
表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグおよび第１光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程と、該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部が形成された第１絶縁膜上に第１配線膜および第２光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１配線膜・第２光導波路管部形成工程とを有する請求項２３または２４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２６】
表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜および第２光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１配線膜・第２光導波路管部形成工程とを有する請求項２３または２４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２７】
前記第１コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、
前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、前記第１コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部に対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該第１凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該第１凹部形状内に該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項２５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２８】
前記第１コンタクトプラグ形成工程は、
前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、前記第１コンタクトプラグに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグに対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該第１凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該第１凹部形状内に該第１コンタクトプラグを形成する工程とを有する請求項２６に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２９】
前記第１配線膜・第２光導波路管部形成工程は、
前記第１コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部が形成された第１絶縁膜上に第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、該第２金属膜上に第２レジスト膜として、第１配線と第２光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第２金属膜から該第１配線および該第２光導波路管部を形成する工程とを有する請求項２５〜２８のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３０】
前記第１凹部形状は、前記第１コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第１光導波路管部受光部用の凹部形状である請求項２７または２８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３１】
前記第１配線および前記第２光導波路管部が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグおよび第３光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第２コンタクトプラグ・第３光導波路管部形成工程と、該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線および第４光導波路管部を同時に形成する第２配線・第４光導波路管部形成工程とを有する請求項２５〜２９のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３２】
前記第２コンタクトプラグ・第３光導波路管部形成工程は、
前記第２絶縁膜上に第３レジスト膜として、前記第２コンタクトプラグおよび前記第３光導波路管部に対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、該第３レジスト膜をマスクとして該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第２絶縁膜上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、該第２凹部形状内の第３金属膜を残して該第２絶縁膜全面の第３金属膜を除去して該第２凹部形状内に該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項３１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３３】
前記第２配線・第４光導波路管部形成工程は、
前記第２コンタクトプラグおよび前記第３光導波路管部が形成された基板部上に第４金属膜を成膜する第４金属膜成膜工程と、該第４金属膜上に第４レジスト膜として、前記第２配線と前記第４光導波路管部に対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、該第４レジスト膜をマスクとして第４金属膜から該第２配線および該第４光導波路管部を同時に形成する工程とを有する請求項３１または３２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３４】
前記第２凹部形状は、前記第２コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第３光導波路管部受光部用の凹部形状である請求項３２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３５】
前記第２配線および前記第４光導波路管部が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第５光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第３コンタクトプラグ・第５光導波路管部形成工程と、該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部が形成された第３絶縁膜上に第３配線と第６光導波路管部を形成する第３配線・第６光導波路管部形成工程とを有する請求項３１〜３３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３６】
前記第３コンタクトプラグ・第５光導波路管部形成工程は、
前記第３絶縁膜上に第５レジスト膜として、前記第３コンタクトプラグおよび前記第５光導波路管部に対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、該第５レジスト膜をマスクとして該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部に対応した第３凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第３凹部形状形成工程と、該第３凹部形状が形成された基板部上に第５金属膜を成膜する第５金属膜成膜工程と、該第３凹部形状内の第５金属膜を残して該第３絶縁膜全面の該第５金属膜を除去して各第３凹部内に該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項３５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３７】
前記第３配線・第６光導波路管部形成工程は、
前記第３コンタクトプラグおよび前記第５光導波路管部が形成された基板部上に第６金属膜を成膜する第６金属膜成膜工程と、該第６金属膜上に第６レジスト膜として、第３配線と第６光導波路管部に対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、該第６レジスト膜をマスクとして該第６金属膜から該第３配線および該第６光導波路管部を形成する工程とを有する請求項３５または３６に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３８】
前記第３凹部形状は、前記第３コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第５光導波路管部受光部用の凹部形状である請求項３６に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３９】
前記第１配線および前記第２光導波路管部が形成された基板部上に第Ｎ絶縁膜（Ｎは２以上の整数）を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、該第Ｎ絶縁膜に対して第Ｎコンタクトプラグおよび第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第Ｎコンタクトプラグ・第（２Ｎ−１）光導波路管部形成工程と、該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第Ｎ配線および第２Ｎ光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第Ｎ配線・第２Ｎ光導波路管部形成工程とを有する請求項２５〜２９のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４０】
前記第Ｎコンタクトプラグ・第（２Ｎ−１）光導波路管部形成工程は、
前記第Ｎ絶縁膜上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、前記第Ｎコンタクトプラグおよび前記第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、該第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した第Ｎ凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第Ｎ凹部形状形成工程と、該第Ｎ凹部形状が形成された基板部上に第（２Ｎ−１）金属膜を成膜する第（２Ｎ−１）金属膜成膜工程と、該第Ｎ凹部形状内の第（２Ｎ−１）金属膜を残して該第Ｎ絶縁膜全面の第（２Ｎ−１）金属膜を除去して各第Ｎ凹部内に該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項３９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４１】
前記第Ｎ配線・第２Ｎ光導波路管部形成工程は、
前記第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第２Ｎ金属膜を成膜する第２Ｎ金属膜成膜工程と、この第２Ｎ金属膜上に第２Ｎレジスト膜として、第Ｎ配線７と第２Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、この第２Ｎレジスト膜をマスクとして第２Ｎ金属膜から第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部を形成する工程とを有する請求項３９または４０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４２】
表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１配線および第１光導波路管部をそれぞれ形成する第１配線・第１光導波路管部形成工程とを有する請求項２３または２４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４３】
前記第１配線・第１光導波路管部形成工程は、
前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグおよび第１光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部の一部に対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１絶縁膜上に第２レジスト膜として、該第１コンタクトプラグが一体化した第１配線および該第１光導波路管部の一部が一体化した第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第１配線および該第１光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該凹部形状内に該第１配線および該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項４２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４４】
前記第１配線・第１光導波路管部形成工程は、
前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグに対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１絶縁膜上に第２レジスト膜として、該第１コンタクトプラグが一体化した第１配線および第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第１配線および該第１光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該凹部形状内に該第１配線および該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項４０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４５】
前記第１配線および前記第１光導波路管部が設けられた第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２配線および第２光導波路管部をそれぞれ形成する第２配線・第２光導波路管部形成工程とを有する請求項４２〜４４のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４６】
前記第２配線・第２光導波路管部形成工程は、
前記第２絶縁膜上に第３レジスト膜として、第２コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、該第３レジスト膜をマスクとして該第２コンタクトプラグおよび該第２光導波路管部の一部に対応した第３凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第３凹部形状形成工程と、該第２絶縁膜上に第４レジスト膜として、該第２コンタクトプラグが一体化した第２配線および該第２光導波路管部の一部が一体化した第２光導波路管部に対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、該第４レジスト膜をマスクとして該第２配線および該第２光導波路管部に対応した第４凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第４凹部形状形成工程と、該第４凹部形状が形成された第２絶縁膜上に第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第２金属膜を残して該第２絶縁膜全面の第２金属膜を除去して該凹部形状内に該第２配線および該第２光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項４５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４７】
前記第２配線および前記第２光導波路管部が設けられた第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して該第３配線および第３光導波路管部をそれぞれ形成する第３配線・第３光導波路管部形成工程とを有する請求項４５または４６に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４８】
前記第３配線・第３光導波路管部形成工程は、
前記第３絶縁膜上に第５レジスト膜として、第３コンタクトプラグおよび第３光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、該第５レジスト膜をマスクとして該第３コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部の一部に対応した第５凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第５凹部形状形成工程と、該第３絶縁膜上に第６レジスト膜として、該第３コンタクトプラグが一体化した第３配線および該第３光導波路管部の一部が一体化した第３光導波路管部に対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、該第６レジスト膜をマスクとして該第３配線および該第３光導波路管部に対応した第６凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第６凹部形状形成工程と、該第６凹部形状が形成された第３絶縁膜上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第３金属膜を残して該第３絶縁膜全面の第３金属膜を除去して該凹部形状内に該第３配線および該第３光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項４７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４９】
第Ｎ−１配線（Ｎは２以上の整数）および第Ｎ−１光導波路管部が設けられた第Ｎ−１絶縁膜上に第Ｎ絶縁膜を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、該第Ｎ絶縁膜に対して第Ｎ配線および第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する第Ｎ配線・第Ｎ光導波路管部形成工程とを有する請求項４２〜４４のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５０】
前記第Ｎ配線・第Ｎ光導波路管部形成工程は、
前記第Ｎ絶縁膜上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、第Ｎコンタクトプラグおよび第Ｎ光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、該第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして該第Ｎコンタクトプラグおよび該第Ｎ光導波路管部の一部に対応した第（２Ｎ−１）凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第（２Ｎ−１）凹部形状形成工程と、該第Ｎ絶縁膜上に第２Ｎレジスト膜として、該第Ｎコンタクトプラグ部分が一体化した第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部の一部が一体化した第Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、該第２Ｎレジスト膜をマスクとして該第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部に対応した第２Ｎ凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第２Ｎ凹部形状形成工程と、該第（２Ｎ−１）凹部形状および該第２Ｎ凹部形状が形成された第Ｎ絶縁膜上に第Ｎ金属膜を成膜する第Ｎ金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第Ｎ金属膜を残して該第Ｎ絶縁膜全面の第Ｎ金属膜を除去して各凹部内に該第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する請求項４９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５１】
前記第Ｎ配線および前記第２Ｎ光導波路管部が形成された基板部上に第（Ｎ＋１）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋１）絶縁膜形成工程と、該第（Ｎ＋１）絶縁膜上に、各色毎に配置されたカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、該カラーフィルタ上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、該第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有する請求項３９〜４１、４９および５０のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５２】
表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、該受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記半導体基板と該導電膜間および該複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかを電気的に接続するためのコンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材料でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する第１光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程を有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項５３】
単層の導電膜または、前記複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、該導電膜と同一の材料でその加工と同時に、前記第１光導波路管部上に積層するように、該光導波路の一部を構成する第２光導波路管部を形成する導電膜・第２光導波路管部形成工程を有する請求項５２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５４】
前記コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、
前記半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、該第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成するときに同時に、該第２絶縁膜および該第１絶縁膜に対してまたは該第２絶縁膜に対してのみ、第１光導波路管部を形成する第２コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有する請求項５２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５５】
前記コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、
前記半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、該第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成する第２コンタクトプラグ形成工程と、該第２コンタクトプラグが形成された第２絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程と、該第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグを形成するときに同時に、該第３絶縁膜、該第２絶縁膜および該第１絶縁膜に対して、または、該第３絶縁膜および該第２絶縁膜に対してのみ、第１光導波路管部を形成する第３コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有する請求項５２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５６】
前記導電膜・第２光導波路管部形成工程は、
前記第２コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線を形成する第２配線形成工程と、該第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部を形成する第３コンタクトプラグ・第２光導波路管部一部形成工程と、該第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部が形成された第３絶縁膜上に第３配線および該第２光導波路管部の残部を形成する第３配線・第２光導波路管部形成工程とを有する請求項５４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５７】
請求項１〜２１のいずれかに記載の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板に形成された複数の受光部の上方にそれぞれ光導波路領域が形成されたＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を撮像部に用いたデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像素子として、被写体光を信号電荷に変換する複数の光電変換部である各受光部上の層間絶縁膜を加工して、各受光部上にそれぞれ井戸構造により光導波路をそれぞれ形成し、これによって、受光部領域への集光効率を高めるように構成したものが知られている。
【０００３】
このような光導波路構造を持つ従来の固体撮像素子の具体的構成例について、図１１を用いて説明する。
【０００４】
図１１は、従来の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図１１では、従来の固体撮像素子としてのＣＭＯＳイメージセンサにおける一つの受光部およびこの受光部周辺部の構成を示している。
【０００５】
図１１において、従来の固体撮像素子１００は、その半導体基板１０１の表面層として、光電変換部としてのフォトダイオードなどの複数の受光部１０２が２次元状に形成されている。また、この半導体基板１０１の表面上には、受光部１０２上に隣接して、ゲート絶縁膜１０３を介して引き出し電極であるゲート電極膜１０４が設けられている。
【０００６】
このゲート電極膜１０４の上方には、複数層の層間絶縁膜１０６（第１絶縁膜１０６ａ、第２絶縁膜１０６ｂ、第３絶縁膜１０６ｄおよび第４絶縁膜１０６ｅ）、および複数層の配線層１０７（第１配線１０７ａ、第２配線１０７ｂおよび第３配線１０７ｃ）がサンドイッチ状に形成されている。即ち、半導体基板１０１上のゲート電極膜１０４の上方に第１絶縁膜１０６ａが形成され、その上に第１配線１０７ａが形成され、その上に第２絶縁膜１０６ｂが形成され、その上に第２配線１０７ｂが形成され、同様に、その上に、第３絶縁膜１０６ｃ、第３配線１０７ｃさらに第４絶縁膜１０６ｄがこの順に順次形成されている。
【０００７】
また、これらの配線層１０７と半導体基板１０１間（図示せず）、配線層１０７とゲート電極膜１０４間および各配線層１０７間に、導電性材料からなるコンタクトプラグ１０５（第１コンタクトプラグ１０５ａ、第２コンタクトプラグ１０５ｂおよび第３コンタクトプラグ１０５ｃ）が形成されて、配線層１０７と半導体基板１０１間、配線層１０７とゲート電極膜１０４間および各配線層１０７間が電気的に接続されている。このコンタクトプラグ１０５は、配線層１０７と同じ金属材料により形成される場合もあるが、コンタクトプラグ１０５は、タングステンなどの別材料（例えば配線層１０７がアルミニウムなど）により形成される場合もある。
【０００８】
さらに、第４絶縁層１０６ｄ上には、受光部１０２毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂの各色のカラーフィルタ１０８が形成され、その上に第５絶縁膜１０６ｅが形成され、その上には、受光部１０２への集光用のマイクロレンズ１０９が形成されている。この第４絶縁膜１０６ｄは、パッシベーション膜やカラーフィルタ形成前の平坦化膜として形成され、第５絶縁膜１０６ｅは、マイクロレンズ形成前の平坦化膜として形成されている。
【０００９】
さらに、この従来の固体撮像素子１００では、第４絶縁膜１０６ｄから受光部１０２直上の第１絶縁膜１０６ａの表面側のストッパ層１１０に向けて、光導波路となる開口部（導波路形成用穴）が形成され、この開口部内を埋め込むように、光伝播を目的とした導波路膜１１１（第１光導波路膜１１１ａ〜第３光導波路膜１１１ｃ）が形成される。この場合、導波路形成用穴内に第１光導波路膜１１１ａおよび第２光導波路膜１１１ｂを成膜し、導波路形成用穴の底部の第１光導波路膜１１１ａおよび第２光導波路膜１１１ｂをエッチング除去してストッパ層１１０の表面を露出させた後に、第１光導波路膜１１１ａおよび第２光導波路膜１１１ｂが側壁に形成された穴内に第３光導波路膜１１１ｃを埋め込んでいる。
【００１０】
上記構成により、マイクロレンズ１０９で集光された被写体光は、各色毎のカラーフィルタ１０８を介して第４絶縁膜１０６ｄから光導波路膜１１１に導かれ、光導波路膜１１１を通って各受光部１０２側にそれぞれ案内されるようになっている。
【００１１】
ここで、各特許文献１〜７についてそれぞれ説明する。
【００１２】
特許文献１では、平坦化膜が形成された後に、受光部の上部が掘り込まれて開口部が形成され、この開口部の内部に高屈折率を示す透明膜が多重状に充填されて光導波路が形成された従来の固体撮像素子が提案されている。この固体撮像素子では、その光導波路構造により集光率の向上が図られている。ここで、高屈折率を示す透明膜は、図１１の光導波路膜１１１に相当する。
【００１３】
特許文献２では、受光部から最表面層の間に凹レンズ構造を有する層が設けられ、凹レンズ構造の底部に井戸状の掘り込み構造が設けられ、この井戸状の掘り込み構造の底部に臨んでエッチングストッパ膜が形成された従来の固体撮像素子が提案されている。ここで、エッチングストッパ膜は、図１１の光導波路形成用穴の底部に設けられたストッパ層１１０に相当する。
【００１４】
特許文献３では、光導波路構造を有した上で集光効率を上げるために、光全反射による効果、および波長依存による効果が改善された光導波路構造を有する従来の固体撮像素子が提案されている。この構成では、光導波路領域の導波路は、屈折率が異なる材料により構成され、光の屈折により受光部へ光が導かれるようになっている。この光導波路構造は、図１１の第１光導波路膜１１１ａ、第２光導波路膜１１１ｂおよび第３光導波路膜１１１ｃに相当する。
【００１５】
特許文献４では、光導波路構造を柱状単層構造とすることによって、集光効率の向上と小型化が図られた従来の固体撮像素子が提案されている。
【００１６】
特許文献５、６では、光導波路構造の加工時点に発生する金属拡散による結晶欠陥が抑制され、受光部特性の向上が図られた従来の固体撮像素子が提案されている。例えば、特許文献５に記載されている従来の固体撮像素子の製造方法では、水素が含有されたプラズマ窒化シリコン膜が形成され、水素雰囲気中でアニール処理が行われることによって、光導波路構造の加工時点で発生する金属拡散による結晶欠陥が抑制されている。また、エッチングストッパ膜を受光部以外の領域にも設けられることによって、水素の侵入が防止されて受光部特性の向上が図られている。また、特許文献６に開示されている従来の固体撮像素子では、光導波路領域における受光部側の端部と受光部の受光面との間に所定の間隔が設けられている。
【００１７】
特許文献７では、光導波路構造に空隙が設けられることによって応力が緩和され、リーク電流およびクラックが改善された光導波路構造を有する従来の固体撮像素子が提案されている。
【００１８】
次に、図１１の従来の固体撮像素子１００の製造方法による絶縁膜１０６、コンタクトプラグ１０５および配線層１０７の各製造工程について、図１２〜図１５を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１２〜図１５はそれぞれ、従来の固体撮像素子の各製造工程をそれぞれ説明するための上面図である。
【００２０】
図１２に示すように、まず、ゲート電極膜１０４の形成後、第１絶縁膜１０６ａをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第１絶縁膜１０６ａは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成されている。
【００２１】
次に、第１絶縁膜１０６ａの表面研磨後、第１コンタクトプラグ１０５ａを形成するために、その第１絶縁膜１０６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜１０６ａに対して異方性エッチングを行う。このエッチングの後、メタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用の膜を成長させる。コンタクトプラグ用の膜は、例えばタングステンなどの金属膜をＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第１絶縁膜１０６ａ上の全面をエッチングすることにより第１絶縁膜１０６ａ上のスパッタリング膜を除去して、第１絶縁膜１０６ａの穴内に充填された第１コンタクトプラグ１０５ａが残る。この第１絶縁膜１０６ａ上の金属膜の全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。図１２に、ここまでの製造工程で形成された各部形状を上面図として示している。図１２では、第１コンタクトプラグ１０５ａの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部１０２）とゲート電極膜１０４が図示されている。
【００２２】
その後、図１３に示すように、この第１コンタクトプラグ１０５ａが形成された基板部上に、第１配線１０７ａを形成するために、メタルスパッタリングにより金属膜を膜成長させ、さらに、その上に感光性レジスト膜を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして金属膜に対して異方性エッチングを行う。これによって、第１コンタクトプラグ１０５ａが形成された基板部上に第１配線１０７ａを所定形状に形成する。図１３に、ここまでの製造工程で形成された各部形状を上面図として示している。図１３では、第１配線１０７ａの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部１０２）、ゲート電極膜１０４および第１コンタクトプラグ１０５ａが図示されている。また、第１配線１０７ａとして、隣接して２種類の帯状のパターンが図示されている。
【００２３】
続いて、この第１配線１０７ａが形成された基板部上に、第２絶縁膜１０６ｂをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)等のＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第２絶縁膜１０６ｂは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰにより研磨されて、第２絶縁膜１０６ｂが形成される。
【００２４】
この第２絶縁各１０６ｂの表面研磨後、第２コンタクトプラグ１０５ｂを形成するために、その上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第２絶縁各１０６ｂに対して異方性エッチングを行う。このエッチングの後、第２絶縁各１０６ｂ上に、メタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用の膜を成長させる。コンタクトプラグ用の金属膜は、例えばタングステンなどをＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第２絶縁各１０６ｂ上の全面をエッチングすることにより第２絶縁膜１０６ｂ上のスパッタリング膜を除去して、第２絶縁各１０６ｂの穴内に充填された第２コンタクトプラグ１０５ｂが残る。この第２絶縁各１０６ｂ上の金属膜の全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。図１４に、ここまでの製造工程で形成された各部形状を上面図として示している。図１４では、第２コンタクトプラグ１０５ｂの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部１０２）とゲート電極膜１０４が図示されている。
【００２５】
さらに、この第２コンタクトプラグ１０５ｂが形成された基板部上に、第２配線１０７ｂを形成するために、メタルスパッタリングにより金属膜を膜成長させ、その後、その上に感光性レジスト膜を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして金属膜に対して異方性エッチングを行う。これによって、第２コンタクトプラグ１０５ｂが形成された基板部上に第２配線１０７ｂを所定形状に形成する。図１５に、ここまでの製造工程で形成された形状を上面図として示している。図１５では、第２配線１０７ｂの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部１０２）、ゲート電極膜１０４および第２コンタクトプラグ１０５ｂが図示されている。また、第２配線１０７ｂとして、隣接した２種類のパターンが図示されている。
【００２６】
以下、同様にして、第３絶縁膜１０６ｃ、第３コンタクトプラグ１０５ｃ、第３配線１０７ｃおよび第４絶縁膜６ｄをこの順にそれぞれ形成する。
【００２７】
さらに、この第４絶縁膜１０６ｄから受光部１０２の直上の第１絶縁膜１０６ａの表面側に設けたストッパ層１１０に向けて、光導波路１１１となる開口部が形成される。この開口部（穴）内を埋め込むように、集光を目的とした光導波路１１１（第１光導波路膜１１１ａ〜第３光導波路膜１１１ｃ）が形成される。
【００２８】
その後、第４絶縁層１０６ｄの上に、各色が配列されたカラーフィルタ１０８、第５絶縁膜１０６ｅさらにマイクロレンズ１０９が順次それぞれ形成されて、図１１に示すような固体撮像素子１００が製造されている。
【００２９】
上記光導波路１１１による集光効果を光線として示したものを図１６および図１７に示している。マイクロレンズ１０９上から撮像領域の各受光部１０２に入射される光線について、固体撮像素子１００の撮像領域の中央部への入射光線は垂直方向の入射角（被写体光Ｌ１）であり、この場合を図１６に示している、また、固体撮像素子１００の撮像領域の周辺部への入射光線は斜め方向の入射角（被写体光Ｌ２）であり、この場合を図１７に示している。図１６および図１７に示すように、マイクロレンズ１０９上から入射された光線（被写体光Ｌ１、Ｌ２）は、光導波路１１１内で全反射または屈折して伝播し、受光部１０２側に導かれて、受光部１０２に集光される。
【特許文献１】特開平１１−１２１７２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０８４５号公報
【特許文献３】特開２００３−２４９６３３号公報
【特許文献４】特開２００５−１９１３９６に号公報
【特許文献５】特開２００４−２０７４３３号公報
【特許文献６】特開２００５−３２２８２４号公報
【特許文献７】特開２００５−３４０４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、上記従来の固体撮像素子には、以下のような問題がある。これを図１１を用いて説明する。
【００３１】
受光部１０２上に光導波路１１１の領域を形成するためには、受光部１０２上に光導波路形成用穴を開口する必要がある。ところが、光導波路１１１は、従来、受光部１０２の真上近傍まで達しているために、光導波路形成用穴を加工する際に、受光部１０２がエッチングダメージを受けてしまい、画質特性が劣化してしまうという問題があった。
【００３２】
また、光導波路１０２への光導波路１１１の良好な集光・光伝播効果を得るために、高屈折率材料と低屈折率材料が用いられるが、これらの材料に含有される不純物の拡散により、画質特性が劣化してしまうという問題もあった。
【００３３】
さらに、光導波路１０２への光導波路１１１の良好な集光・光伝播効果を得るために、高屈折率材料と低屈折率材料を複数用いて多層膜を形成することによって、応力によるリーク電流やクラックが発生して、画質特性が劣化してしまうという問題もあった。
【００３４】
したがって、従来の固体撮像素子では、光導波路形成用穴を加工することによって集光効率を向上させる代償として、画質特性の劣化があった。
【００３５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、従来のようなエッチングダメージや膜材料の不純物による汚染、多層膜の応力などにより画質特性を劣化させることなく、光導波路による良好な集光・光伝播効果を得ることができる固体撮像素子、および光導波路形成用穴を加工することなく、従来の光導波路形成用穴加工工程以外の加工工程を兼用して光導波路領域を効率よく形成できる固体撮像素子の製造方法、この固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子を撮像部に用いたデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００３６】
本発明の固体撮像素子は、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜がそれぞれ設けられると共に、該受光部の上方領域に光導波路が形成されている固体撮像素子において、該光導波路として、該複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜と同一の材料により複数層の光導波路管が構成されているものであり、そのことより上記目的が達成される。
【００３７】
本発明の固体撮像素子は、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜がそれぞれ設けられると共に、該受光部の上方領域に光導波路が形成されている固体撮像素子において、該光導波路として、該複数層の導電膜および、該半導体基板と該導電膜間および／または該導電膜間が電気的に接続されるコンタクトプラグのうちのいずれかの該導電膜または該コンタクトプラグと同一の材質により単層の光導波路管が構成されているものであり、そのことより上記目的が達成される。
【００３８】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記半導体基板と前記導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグと同一の材料により複数層の光導波路管部のうちの少なくともいずれかの光導波路管部が構成されている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光部にゲート電極膜が隣接して設けられており、前記半導体基板と前記導電膜間、該ゲート電極膜と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグと同一の材料により複数層の光導波路管部のうちの少なくともいずれかの光導波路管部が構成されている。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における複数層の光導波路管は、前記複数層の導電膜のそれぞれおよび前記コンタクトプラグ毎に形成された光導波路管部が順次積層されて構成されている。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における複数層の光導波路管は、前記複数層の導電膜のそれぞれおよび前記コンタクトプラグのうち、連続して積層される複数層毎に光導波路管部が構成されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における導電膜は、配線膜または遮光膜のうちの少なくとも配線膜である。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における導電膜は金属膜である。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における導電膜は、銅、銀、アルミニュウムおよびタングステンの少なくともいずれかまたはその合金からなっている。
【００４５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるコンタクトプラグは、前記導電膜と同じ材料からなっているかまたは、該導電膜と異なる金属材料からなっている。
【００４６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管の複数層の光導波路管部はそれぞれ、少なくともその内周面が一致している。
【００４７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管の複数層の光導波路管部はそれぞれ、その外周面が不一致である。
【００４８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管部はそれぞれ、同層にある前記導電膜および前記コンタクトプラグの各サイズに合わせられている。
【００４９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管は、平面視で内周が円形または楕円形、外周が円形、楕円形、正方形または矩形である。
【００５０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管は、その開口部に近づくほど内周面が広がっている。
【００５１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管は、その開口部にテーパが設けられている。
【００５２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における光導波路管が、信号読出回路と共に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれかの一部に兼用されている。
【００５３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記光導波路管の複数層の光導波路管部が、信号読出回路の配線の他、該信号読出回路に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれかの一部に兼用されている。
【００５４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記光導波路管部の一または複数層は他の隣接する光導波路管部に対して、兼用される前記信号読出回路の配線の他、該信号読出回路と共に設けられる電源線、制御線、クロック線および信号線のいずれか毎に、絶縁可能な程度に薄い絶縁膜により絶縁されている。
【００５５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における絶縁膜は、前記導電膜と、該導電膜とは別の導電膜との間に設けられた層間絶縁膜である。
【００５６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における絶縁膜の最上層の上に、前記受光部毎に各色が対応するようにカラーフィルタが設けられ、該カラーフィルタ上にマイクロレンズ形成前の平坦化膜が設けられ、該平坦化膜上に、該受光部毎にそれぞれ対応するようにマイクロレンズが設けられている。
【００５７】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、該受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、単層の導電膜または、該複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、該導電膜と同一の材料でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部を形成する導電膜・光導波路管部形成工程を有するものであり、そのことより上記目的が達成される。
【００５８】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板と前記導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電性材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材質でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・光導波路管部形成工程を更に有する。
【００５９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記受光部にゲート電極膜が隣接して設けられており、前記半導体基板と前記導電膜間、該ゲート電極膜と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかが、導電材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されており、該コンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材質でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・光導波路管部形成工程を更に有する。
【００６０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグおよび第１光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程と、該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部が形成された第１絶縁膜上に第１配線膜および第２光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１配線膜・第２光導波路管部形成工程とを有する。
【００６１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜および第２光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第１配線膜・第２光導波路管部形成工程とを有する請求項２３または２４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【００６２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、前記第１コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部に対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該第１凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該第１凹部形状内に該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００６３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１コンタクトプラグ形成工程は、前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、前記第１コンタクトプラグに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグに対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該第１凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該第１凹部形状内に該第１コンタクトプラグを形成する工程とを有する。
【００６４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１配線膜・第２光導波路管部形成工程は、前記第１コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部が形成された第１絶縁膜上に第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、該第２金属膜上に第２レジスト膜として、第１配線と第２光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第２金属膜から該第１配線および該第２光導波路管部を形成する工程とを有する。
【００６５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１凹部形状は、前記第１コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第１光導波路管部受光部用の凹部形状である。
【００６６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第１配線および前記第２光導波路管部が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグおよび第３光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第２コンタクトプラグ・第３光導波路管部形成工程と、該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線および第４光導波路管部を同時に形成する第２配線・第４光導波路管部形成工程とを有する。
【００６７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第２コンタクトプラグ・第３光導波路管部形成工程は、前記第２絶縁膜上に第３レジスト膜として、前記第２コンタクトプラグおよび前記第３光導波路管部に対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、該第３レジスト膜をマスクとして該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第２絶縁膜上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、該第２凹部形状内の第３金属膜を残して該第２絶縁膜全面の第３金属膜を除去して該第２凹部形状内に該第２コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００６８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第２配線・第４光導波路管部形成工程は、前記第２コンタクトプラグおよび前記第３光導波路管部が形成された基板部上に第４金属膜を成膜する第４金属膜成膜工程と、該第４金属膜上に第４レジスト膜として、前記第２配線と前記第４光導波路管部に対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、該第４レジスト膜をマスクとして第４金属膜から該第２配線および該第４光導波路管部を同時に形成する工程とを有する。
【００６９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第２凹部形状は、前記第２コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第３光導波路管部受光部用の凹部形状である。
【００７０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第２配線および前記第４光導波路管部が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第５光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第３コンタクトプラグ・第５光導波路管部形成工程と、該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部が形成された第３絶縁膜上に第３配線と第６光導波路管部を形成する第３配線・第６光導波路管部形成工程とを有する。
【００７１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第３コンタクトプラグ・第５光導波路管部形成工程は、前記第３絶縁膜上に第５レジスト膜として、前記第３コンタクトプラグおよび前記第５光導波路管部に対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、該第５レジスト膜をマスクとして該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部に対応した第３凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第３凹部形状形成工程と、該第３凹部形状が形成された基板部上に第５金属膜を成膜する第５金属膜成膜工程と、該第３凹部形状内の第５金属膜を残して該第３絶縁膜全面の該第５金属膜を除去して各第３凹部内に該第３コンタクトプラグおよび該第５光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００７２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第３配線・第６光導波路管部形成工程は、前記第３コンタクトプラグおよび前記第５光導波路管部が形成された基板部上に第６金属膜を成膜する第６金属膜成膜工程と、該第６金属膜上に第６レジスト膜として、第３配線と第６光導波路管部に対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、該第６レジスト膜をマスクとして該第６金属膜から該第３配線および該第６光導波路管部を形成する工程とを有する。
【００７３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第３凹部形状は、前記第３コンタクトプラグ用の凹部形状と、前記第５光導波路管部受光部用の凹部形状である。
【００７４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第１配線および前記第２光導波路管部が形成された基板部上に第Ｎ絶縁膜（Ｎは２以上の整数）を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、該第Ｎ絶縁膜に対して第Ｎコンタクトプラグおよび第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第Ｎコンタクトプラグ・第（２Ｎ−１）光導波路管部形成工程と、該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第Ｎ配線および第２Ｎ光導波路管部をそれぞれ同時に形成する第Ｎ配線・第２Ｎ光導波路管部形成工程とを有する。
【００７５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第Ｎコンタクトプラグ・第（２Ｎ−１）光導波路管部形成工程は、前記第Ｎ絶縁膜上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、前記第Ｎコンタクトプラグおよび前記第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、該第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した第Ｎ凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第Ｎ凹部形状形成工程と、該第Ｎ凹部形状が形成された基板部上に第（２Ｎ−１）金属膜を成膜する第（２Ｎ−１）金属膜成膜工程と、該第Ｎ凹部形状内の第（２Ｎ−１）金属膜を残して該第Ｎ絶縁膜全面の第（２Ｎ−１）金属膜を除去して各第Ｎ凹部内に該第Ｎコンタクトプラグおよび該第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００７６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第Ｎ配線・第２Ｎ光導波路管部形成工程は、前記第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第２Ｎ金属膜を成膜する第２Ｎ金属膜成膜工程と、この第２Ｎ金属膜上に第２Ｎレジスト膜として、第Ｎ配線７と第２Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、この第２Ｎレジスト膜をマスクとして第２Ｎ金属膜から第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部を形成する工程とを有する。
【００７７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、表面に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１配線および第１光導波路管部をそれぞれ形成する第１配線・第１光導波路管部形成工程とを有する。
【００７８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１配線・第１光導波路管部形成工程は、前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグおよび第１光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグおよび該第１光導波路管部の一部に対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１絶縁膜上に第２レジスト膜として、該第１コンタクトプラグが一体化した第１配線および該第１光導波路管部の一部が一体化した第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第１配線および該第１光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該凹部形状内に該第１配線および該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００７９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１配線・第１光導波路管部形成工程は、前記第１絶縁膜上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、該第１レジスト膜をマスクとして該第１コンタクトプラグに対応した第１凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第１凹部形状形成工程と、該第１絶縁膜上に第２レジスト膜として、該第１コンタクトプラグが一体化した第１配線および第１光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、該第２レジスト膜をマスクとして該第１配線および該第１光導波路管部に対応した第２凹部形状を該第１絶縁膜に加工する第２凹部形状形成工程と、該第２凹部形状が形成された第１絶縁膜上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第１金属膜を残して第１絶縁膜全面の第１金属膜を除去して該凹部形状内に該第１配線および該第１光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００８０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第１配線および前記第１光導波路管部が設けられた第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２配線および第２光導波路管部をそれぞれ形成する第２配線・第２光導波路管部形成工程とを有する。
【００８１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第２配線・第２光導波路管部形成工程は、前記第２絶縁膜上に第３レジスト膜として、第２コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、該第３レジスト膜をマスクとして該第２コンタクトプラグおよび該第２光導波路管部の一部に対応した第３凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第３凹部形状形成工程と、該第２絶縁膜上に第４レジスト膜として、該第２コンタクトプラグが一体化した第２配線および該第２光導波路管部の一部が一体化した第２光導波路管部に対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、該第４レジスト膜をマスクとして該第２配線および該第２光導波路管部に対応した第４凹部形状を該第２絶縁膜に加工する第４凹部形状形成工程と、該第４凹部形状が形成された第２絶縁膜上に第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第２金属膜を残して該第２絶縁膜全面の第２金属膜を除去して該凹部形状内に該第２配線および該第２光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００８２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、第２配線および前記第２光導波路管部が設けられた第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して該第３配線および第３光導波路管部をそれぞれ形成する第３配線・第３光導波路管部形成工程とを有する。
【００８３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第３配線・第３光導波路管部形成工程は、前記第３絶縁膜上に第５レジスト膜として、第３コンタクトプラグおよび第３光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、該第５レジスト膜をマスクとして該第３コンタクトプラグおよび該第３光導波路管部の一部に対応した第５凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第５凹部形状形成工程と、該第３絶縁膜上に第６レジスト膜として、該第３コンタクトプラグが一体化した第３配線および該第３光導波路管部の一部が一体化した第３光導波路管部に対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、該第６レジスト膜をマスクとして該第３配線および該第３光導波路管部に対応した第６凹部形状を該第３絶縁膜に加工する第６凹部形状形成工程と、該第６凹部形状が形成された第３絶縁膜上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第３金属膜を残して該第３絶縁膜全面の第３金属膜を除去して該凹部形状内に該第３配線および該第３光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００８４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、第Ｎ−１配線（Ｎは２以上の整数）および第Ｎ−１光導波路管部が設けられた第Ｎ−１絶縁膜上に第Ｎ絶縁膜を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、該第Ｎ絶縁膜に対して第Ｎ配線および第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する第Ｎ配線・第Ｎ光導波路管部形成工程とを有する。
【００８５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第Ｎ配線・第Ｎ光導波路管部形成工程は、前記第Ｎ絶縁膜上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、第Ｎコンタクトプラグおよび第Ｎ光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、該第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして該第Ｎコンタクトプラグおよび該第Ｎ光導波路管部の一部に対応した第（２Ｎ−１）凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第（２Ｎ−１）凹部形状形成工程と、該第Ｎ絶縁膜上に第２Ｎレジスト膜として、該第Ｎコンタクトプラグ部分が一体化した第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部の一部が一体化した第Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、該第２Ｎレジスト膜をマスクとして該第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部に対応した第２Ｎ凹部形状を該第Ｎ絶縁膜に加工する第２Ｎ凹部形状形成工程と、該第（２Ｎ−１）凹部形状および該第２Ｎ凹部形状が形成された第Ｎ絶縁膜上に第Ｎ金属膜を成膜する第Ｎ金属膜成膜工程と、該凹部形状内の第Ｎ金属膜を残して該第Ｎ絶縁膜全面の第Ｎ金属膜を除去して各凹部内に該第Ｎ配線および該第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有する。
【００８６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第Ｎ配線および前記第２Ｎ光導波路管部が形成された基板部上に第（Ｎ＋１）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋１）絶縁膜形成工程と、該第（Ｎ＋１）絶縁膜上に、各色毎に配置されたカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、該カラーフィルタ上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、該第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有する。
【００８７】
さらに、本発明の固体撮像素子の製造方法は、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、該受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、該受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板と該導電膜間および該複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかを電気的に接続するためのコンタクトプラグを加工形成する際に、該コンタクトプラグと同一の材料でその加工と同時に、該光導波路の一部を構成する第１光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００８８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、単層の導電膜または、前記複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、該導電膜と同一の材料でその加工と同時に、前記第１光導波路管部上に積層するように、該光導波路の一部を構成する第２光導波路管部を形成する導電膜・第２光導波路管部形成工程をさらに有する。
【００８９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、前記半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、該第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成するときに同時に、該第２絶縁膜および該第１絶縁膜に対してまたは該第２絶縁膜に対してのみ、第１光導波路管部を形成する第２コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有する。
【００９０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程は、前記半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、該第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、該第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、該第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、該第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成する第２コンタクトプラグ形成工程と、該第２コンタクトプラグが形成された第２絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程と、該第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグを形成するときに同時に、該第３絶縁膜、該第２絶縁膜および該第１絶縁膜に対して、または、該第３絶縁膜および該第２絶縁膜に対してのみ、第１光導波路管部を形成する第３コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有する。
【００９１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における導電膜・第２光導波路管部形成工程は、前記第２コンタクトプラグおよび前記第１光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線を形成する第２配線形成工程と、該第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、該第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部を形成する第３コンタクトプラグ・第２光導波路管部一部形成工程と、該第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部が形成された第３絶縁膜上に第３配線および該第２光導波路管部の残部を形成する第３配線・第２光導波路管部形成工程とを有する。
【００９２】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を撮像部に用いたものであり、そのことより上記目的が達成される。
【００９３】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００９４】
従来において、マイクロレンズの集光効率により受光感度が大きく変わるが、この集光効率を良好に確保するためには、マイクロレンズと受光部との距離を所定距離以内に短くしなければならない。多層配線などによってマイクロレンズと受光部との距離が所定以上に離れた場合には、マイクロレンズにより所望の位置に集光させて、それを受光部まで効率よく導くための光導波路管が用いられている。光導波路管を受光部上に形成する場合には、光導波路管形成工程とその材料が別途必要になる。例えば、光導波路形成用穴を加工し、光導波路形成用穴内に２種類の反射または屈折用の光導波路材料を積層（多層膜）させ、穴底部分をエッチング除去して穴内部に光通過用の光導波路材料を充填させ、表面を研磨する工程が必要となる。この場合に、光導波路の周辺部分に対する悪影響、特に、受光部に対して、エッチングダメージや膜材料の不純物による汚染、多層膜の応力などにより画質特性を劣化させてしまう。
【００９５】
これを解決するために、本発明にあっては、表面に複数の受光部が設けられた半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極膜が設けられ、更にその上に層間絶縁膜などの絶縁膜を介して配線層や遮光膜などの複数層の導電膜が設けられ、半導体基板と導電膜間、ゲート電極膜と導電膜間および複数層の各導電膜間が、絶縁膜のコンタクトホール部において、導電性材料からなるコンタクトプラグにより電気的に接続されている。さらに、これら複数層の導電膜またはコンタクトプラグの材料により、受光部上方に対応する位置に複数の光導波路管部が縦方向に積層されて光導波路が設けられる。
【００９６】
複数層の導電膜やコンタクトプラグを加工形成する際に、同時に、受光部上方にも導電膜やコンタクトプラグを構成する導電性材料膜を、光導波路の一部として順次形成することによって、従来のように光導波路形成用穴を形成することなく、従来の光導波路形成工程以外の従来の加工工程だけを用いて光導波路領域を多層配線と共に形成することが可能となる。これによって、光導波路による良好な集光・光伝播効果を得ると共に、従来のような画質特性の劣化を来たさない固体撮像素子を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００９７】
以上により、本発明によれば、光導波路形成用穴を設けることなく、光導波路領域を有する固体撮像素子を実現することができるため、光導波路形成用穴を加工する際に受光部がエッチングダメージを受けて画質特性が劣化するという問題を防ぎつつ、光の利用効率を向上させることができる。また、光導波路用穴内に高屈折率材料と低屈折率材料をＣＶＤ法などにより成膜して光導波路領域を形成する必要がないため、従来のようにこれらの材料に含有される不純物が受光部側に拡散して画質特性が劣化するという問題も防ぐことができる。さらに、光導波路の効果を得るために高屈折率材料と低屈折率材料を複数用いて多層膜を形成する必要がないため、従来のように応力によるリーク電流やクラックが発生して画質特性が劣化するという問題も防ぐことができる。さらには、本発明によれば、光導波路形成専用工程を必要とせずに、レジスト膜の設計変更のみで従来の加工工程により光導波路領域を形成することができるため、半導体加工費を大幅に削減して、固体撮像素子の低廉価化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９８】
以下に、本発明の固体撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサに適用した実施形態１〜４および、これらの実施形態１〜４のいずれかを撮像部に用いたデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態５ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、ここでは、ＣＭＯＳイメージセンサにおける１画素部としての一つの受光部およびその受光部周辺部分の構成例を示している。
【００９９】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子２０として、半導体基板１の表面層（撮像領域）に、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部としてフォトダイオードなどの受光部２が２次元状に複数形成されている。また、この半導体基板１上には、ゲート絶縁膜３を介して引き出し電極であるゲート電極膜４が形成されており、この基板部上には、複数層のコンタクトプラグ５（ここでは、第１コンタクトプラグ５ａ、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３コンタクトプラグ５ｃ）のいずれか、および／または複数層の層間絶縁膜６（ここでは、第１絶縁膜６ａ、第２絶縁膜６ｂ、第３絶縁膜６ｄおよび第４絶縁膜６ｅ）のいずれかと、複数層の配線層７（ここでは、第１配線７ａ、第２配線７ｂおよび第３配線７ｃ）のいずれかとが順次交互に複数のサンドイッチ状に設けられている。複数層のコンタクトプラグ５および複数層の配線層７のいずれかの形成時に同時に筒状の複数層の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのいずれかが順次形成されている。即ち、具体的には、半導体基板１上のゲート電極膜４および受光部２の上方には第１絶縁膜６ａが形成され、その第１絶縁膜６ａに第１コンタクトプラグ５ａおよび光導波路管部１０ａが形成され、その上に第１配線７ａおよび光導波路管部１０ｂが形成され、その上に第２絶縁膜６ｂが形成され、その第２絶縁膜６ｂに第２コンタクトプラグ５ｂおよび光導波路管部１０ｃが形成され、その上に第２配線７ｂおよび光導波路管部１０ｄが形成され、その上に第３絶縁膜６ｃが形成され、その第３絶縁膜６ｃに第３コンタクトプラグ５ｃおよび光導波路管部１０ｅが形成され、その上に第３配線７ｃおよび光導波路管部１０ｆが形成され、さらにその上に第４絶縁膜６ｄが形成されている。
【０１００】
これらの配線層７と半導体基板１間、配線層７とゲート電極膜４間および各配線層７間の回路上必要な箇所には、導電性材料（ここでは、アルミニュウムやタングステンなどの金属材料）からなるコンタクトプラグ５（第１コンタクトプラグ５ａ、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３コンタクトプラグ５ｃ）が形成されて、配線層７と半導体基板１間、配線層７とゲート電極膜４間および各配線層７間の回路上必要な箇所が電気的に接続されている。このコンタクトプラグ５は、配線層７と同じ金属材料（例えばアルミニュウムや銅など）により形成されていてもよいし、例えばアルミニュウムとは別の例えばタングステンなどの金属材料により形成されていてもよい。
【０１０１】
さらに、第４絶縁層６ｄ上には、各受光部２に対応して、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）などの各色毎に配列されたカラーフィルタ８が形成され、その上には第５絶縁膜６ｅが形成され、さらにその上には、各受光部２への集光用のマイクロレンズ９が形成されている。この第４絶縁膜６ｄは、パッシベーション膜やカラーフィルタ形成前のカラーフィルタ形成用平坦化膜として形成され、第５絶縁膜６ｅは、マイクロレンズ形成前のマイクロレンズ形成用平坦化膜として形成されている。
【０１０２】
さらに、本実施形態１の固体撮像素子２０では、受光部２の上方に対応する位置に、上記配線層７を構成する導電膜材料やコンタクトプラグ５を構成する導電性材料（金属材料）によって筒状（円環状または、外周が平面視矩形または正方形で内周が平面視円形）の光導波路管部１０ａ〜１０ｆがそれぞれ設けられており、これらの光導波路管部１０ａ〜１０ｆが順次縦方向（基板面に垂直な方向）に積層されて、筒内面の金属面で光反射して受光部２側に光伝播するための光導波路１０が構成されている。
【０１０３】
次に、本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法における各製造工程について、図２〜図５を用いて詳細に説明する。
【０１０４】
図２〜図５はそれぞれ、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子２０の各製造工程を説明するための上面図である。
【０１０５】
図２に示すように、まず、ゲート電極膜４の形成後、その上に、第１絶縁膜６ａをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第１絶縁膜６ａは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。
【０１０６】
次に、第１絶縁膜６ａの研磨後、第１コンタクトプラグ５ａと第１光導波路管部１０ａを形成するために、第１絶縁膜６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジスト膜のパターンとして、第１コンタクトプラグ５ａの形状加工に加えて、第１光導波路管部１０ａの形状加工を行うことによって、第１コンタクトプラグ５ａと第１光導波路管部１０ａの形成のために、第１絶縁膜６ａの形状が同時（同じ工程時を含む）に形成される。第１絶縁膜６ａに対するエッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用の金属膜を成長させる。コンタクトプラグ用の金属膜は、例えばタングステンなどのＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第１絶縁膜６ａの全面をエッチングすることにより第１絶縁膜６ａ上のスパッタリング膜を除去して、第１絶縁膜６ａの穴内に充填された第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａが同時に形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。図２に、ここまでの工程で形成された形状を上面図として示している。図２では、第１コンタクトプラグ５ａと第１光導波路管部１０ａの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部２）とゲート電極膜４が図示されている。
【０１０７】
さらに、図３に示すように、これらの第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａが形成された基板部上に、第１配線７ａと第２導波路管部１０ｂを形成するために、メタルスパッタリングにより金属膜を膜成長させ、その後、その上に感光性レジスト膜を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとしてその金属膜に対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、第１配線７ａの形状に加えて第２光導波路管部１０ｂに対応した形状を形成することによって、第１配線７ａと第２光導波路管１０ｂが同じ金属材料で同時に形成される。図３に、ここまでの工程で形成された形状を上面図として示している。図３では、第１配線７ａと第２光導波路管部１０ｂの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部１）、ゲート電極膜４および第１コンタクトプラグ５ａが図示されている。また、第２配線７ａとして、隣接する２種類の帯状パターンが図示されている。
【０１０８】
続いて、これらの第１配線７ａおよび第２光導波路管１０ｂが形成された基板部上に、第２絶縁膜６ｂをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)等のＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。第２絶縁膜６ｂは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。
【０１０９】
この第２絶縁各６ｂの研磨後、第２コンタクトプラグ５ｂと第３光導波路管部１０ｃを形成するために、その上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状をパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第２絶縁各６ｂに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、第２コンタクトプラグ５ｂの形状加工に加えて第３光導波路管部１０ｃの形状加工を行うことによって、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３光導波路管部１０ｃを形成するための第２絶縁各６ｂの形状が同時に形成される。エッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用の金属膜を成長させる。このコンタクトプラグ用の金属膜は、例えばタングステンなどのＣＶＤによっても成長される。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第２絶縁各６ｂ上の全面をエッチングすることにより第２絶縁膜６ｂ上のスパッタリング膜を除去して第２コンタクトプラグ５ｂと第３光導波路管部１０ｃが形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。図４に、ここまでの工程で形成された形状を上面図として示している。図４では、第２コンタクトプラグ５ａと第３光導波路管部１０ｃの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部２）とゲート電極膜４が図示されている。
【０１１０】
さらに、これらの第２コンタクトプラグ５ａと第３光導波路管部１０ｃが形成された基板部上に、第２配線７ｂと第４光導波路管部１０ｄを形成するために、メタルスパッタリングにより金属膜を膜成長させ、その後、その上に感光性レジスト膜を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとしてその金属膜に対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、第２配線７ｂの形状加工に加えて、第４光導波路管部１０ｄの形状加工を行うことによって、第２配線７ｂおよび第４光導波路管部１０ｄに対応した形状が同時に形成される。エッチングにより、第２配線７ｂおよび第４光導波路管部１０ｄを形成する。図５に、ここまでの工程で形成された形状を上面図として示している。図５では、第２配線７ｂおよび第４光導波路管部１０ｄの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部２）、ゲート電極膜４および第２コンタクトプラグ５ｂが図示されている。また、第２配線７ｂとして、左右に延びて互いに隣接する２種類の帯状パターンが図示されている。
【０１１１】
以下、同様にして、第３絶縁膜６ｃと、第３コンタクトプラグ５ｃおよび第５光導波路管１０ｅと、第３配線７ｃおよび第６光導波路管１０ｆと、第４絶縁膜６ｄとをこの順にそれぞれ形成する。
【０１１２】
その後、平坦化膜としての第４絶縁層６ｄ上に、各色毎に配置されたカラーフィルタ８が形成され、その上に平坦化膜としての第５絶縁膜６ｅが形成され、さらにその上にマイクロレンズ９が形成されて、図１に示すような光導波路１０（光導波路管部１０ａ〜１０ｆ）を有する固体撮像素子２０が作製される。
【０１１３】
以上の固体撮像素子２０の製造方法をさらに簡略化して説明する。
【０１１４】
第１層目の配線膜までの固体撮像素子２０の製造方法は、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、第１絶縁膜６ａを形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜６ａ上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、第１レジスト膜をマスクとして第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａに対応した第１凹部形状を第１絶縁膜６ａに加工する第１凹部形状形成工程と、第１凹部形状が形成された基板部上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、凹部内の第１金属膜を残して第１絶縁膜６ａ全面の第１金属膜を除去して各凹部内に第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａをそれぞれ形成する工程と、これらの第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａが形成された基板部上に、第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、第２金属膜上に第２レジスト膜として、第１配線７ａと第２光導波路管部１０ｂに対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、第２レジスト膜をマスクとして第２金属膜から第１配線７ａおよび第２光導波路管部１０ｂを形成する工程と、これらの第１配線７ａおよび第２光導波路管部１０ｂが形成された基板部上に、第２絶縁膜６ｂを形成する第２絶縁膜形成工程とを有している。
【０１１５】
第２層目の配線膜までの固体撮像素子２０の製造方法は、第２絶縁膜６ｂ上に第３レジスト膜として、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３光導波路管部１０ｃに対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、第３レジスト膜をマスクとして第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３光導波路管部１０ｃに対応した第２凹部形状を第２絶縁膜６ｂに加工する第２凹部形状形成工程と、第２凹部形状が形成された基板部上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、第２凹部内の第３金属膜を残して第２絶縁膜６ｂ全面の第３金属膜を除去して各第２凹部内に第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３光導波路管部１０ｃをそれぞれ形成する工程と、これらの第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３光導波路管部１０ｃが形成された基板部上に第４金属膜を成膜する第４金属膜成膜工程と、この第４金属膜上に第４レジスト膜として、第２配線７ｂと第４光導波路管部１０ｄに対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、この第４レジスト膜をマスクとして第４金属膜から第２配線７ｂおよび第４光導波路管部１０ｄを形成する工程と、これらの第２配線７ｂおよび第４光導波路管部１０ｄが形成された基板部上に、第３絶縁膜６ｃを形成する第３絶縁膜形成工程とを有している。
【０１１６】
第３層目の配線膜までの固体撮像素子２０の製造方法は、第３絶縁膜６ｃ上に第５レジスト膜として、第３コンタクトプラグ５ｃおよび第５光導波路管部１０ｅに対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、第５レジスト膜をマスクとして第３コンタクトプラグ５ｃおよび第５光導波路管部１０ｅに対応した第３凹部形状を第３絶縁膜６ｃに加工する第３凹部形状形成工程と、第３凹部形状が形成された基板部上に第５金属膜を成膜する第５金属膜成膜工程と、第３凹部内の第５金属膜を残して第３絶縁膜６ｃ全面の第５金属膜を除去して各第３凹部内に第３コンタクトプラグ５ｃおよび第５光導波路管部１０ｅをそれぞれ形成する工程と、これらの第３コンタクトプラグ５ｃおよび第５光導波路管部１０ｅが形成された基板部上に第６金属膜を成膜する第６金属膜成膜工程と、この第６金属膜上に第６レジスト膜として、第３配線７ｃと第６光導波路管部１０ｆに対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、この第６レジスト膜をマスクとして第６金属膜から第３配線７ｃおよび第６光導波路管部１０ｆを形成する工程と、これらの第３配線７ｃおよび第６光導波路管部１０ｆが形成された基板部上に、第４絶縁膜６ｄを形成する第４絶縁膜形成工程とを有している。
【０１１７】
以上のように、本実施形態１では、配線膜数は３層としが、これに限らず、配線膜数は１層でも２層でもよく、さらに、配線膜数は４層以上有していてもよい。また、以下に、配線膜数を一般化してＮ層（Ｎは自然数）とした場合について説明する。
【０１１８】
第Ｎ層目の配線膜までの固体撮像素子２０の製造方法は、上記に加えて、第Ｎ絶縁膜６上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した第Ｎ凹部形状を第Ｎ絶縁膜６に加工する第Ｎ凹部形状形成工程と、第Ｎ凹部形状が形成された基板部上に第（２Ｎ−１）金属膜を成膜する第（２Ｎ−１）金属膜成膜工程と、第Ｎ凹部内の第（２Ｎ−１）金属膜を残して第Ｎ絶縁膜６全面の第（２Ｎ−１）金属膜を除去して各第Ｎ凹部内に第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ形成する工程と、これらの第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第２Ｎ金属膜を成膜する第２Ｎ金属膜成膜工程と、この第２Ｎ金属膜上に第２Ｎレジスト膜として、第Ｎ配線７と第２Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、この第２Ｎレジスト膜をマスクとして第２Ｎ金属膜から第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部を形成する工程と、これらの第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部が形成された基板部上に、第（Ｎ＋１）絶縁膜６を形成する第（Ｎ＋１）絶縁膜形成工程とを有している。さらに、固体撮像素子２０の製造方法は、第（Ｎ＋１）絶縁膜６上に、各色毎に配置されたカラーフィルタ８を形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有している。
【０１１９】
ここで、本実施形態１の光導波路１０による集光効果について説明する。
【０１２０】
この光導波路１０による集光効果を光線Ｌとして示したものを図６および図７に示している。マイクロレンズ９上から入射される光線について、固体撮像素子２０の撮像領域に対して垂直方向の入射角（光線Ｌ１；撮像領域の中央部）の場合を図６に示し、それ以外の斜め方向の入射角（光線Ｌ２；撮像領域の周辺部）の場合について図７に示している。図６および図７に示すように、マイクロレンズ９上から入射された光線Ｌ１、Ｌ２は、光導波路管部１０ａ〜１０ｆによる筒状の光導波路１０の金属内面で全反射して受光部２に導かれて、受光部２に効率よく集光される。
【０１２１】
以上により、本実施形態１では、配線層７やコンタクトプラグ５の形成時に、それらの配線膜（導電膜；金属膜）が受光部２上にも、集光率を向上させるための光導波路管部として順次積層されて形成される。これによって、従来のように光導波路形成用穴を形成して光導波路領域用膜を別途成膜する必要がないため、エッチングダメージや膜材料の不純物による汚染、多層膜の応力などにより画質特性を劣化させることなく、受光部２の上方に光導波路１０を有する固体撮像素子２０を得ることができる。また、光導波路１０を構成する各光導波路管１０ａ〜１０ｆはそれぞれ、配線層７やコンタクトプラグ５の形成時に、同時に形成されているため、光導波路領域の加工工程を別途追加することなく、光導波路領域を有する固体撮像素子２０を作製することができる。さらに、光導波路形成用穴のエッチングストッパ層を加工する必要もなく、さらに、光導波路形成用穴を加工したときに発生するエッチングダメージを解消するために水素シンター効果を考慮する必要もなくなる。さらに、光導波路形成用穴へＣＶＤなどにより光導波路膜を形成する必要がなくなる。さらに、多層光導波路膜の形成による応力によってデバイス特性が劣化することを考慮する必要もなくなる。さらには、光導波路領域を有する光導波路領域の製造工程についても、従来の形成条件にフォトマスクのパターンを変更するだけの製造工程で、受光部上に光導波路が容易に形成でき、固体撮像素子の製造工程がより簡略化できる。
【０１２２】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、これらのコンタクトプラグ５、層間絶縁膜６、配線層７および光導波路管部１０ａ〜１０ｆの各製造においては、デュアルダマシン構造やその製造方法を用いてもよい。この場合には、コンタクトプラグ５、配線層７および光導波路管部１０ａ〜１０ｆのための溝を層間絶縁膜６に形成した後に、メタルスパッタリングを行って、ＣＭＰ加工とパターニング加工を施すことにより、コンタクトプラグ５、配線層７および光導波路管部１０ａ〜１０ｆが形成され得る。
（実施形態２）
上記実施形態１では、コンタクトプラグ５または配線層７の形成時に、複数層の筒状の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの１層づつ縦方向に順次積層して光導波路１０を形成する場合について説明したが、本実施形態２では、その筒内面はアライメント制度にもよるが、光導波路管部１０ａ〜１０ｆの縦方向の積層により金属内面がガタガタするのを緩和するために、光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの２層づつ積層する場合（下が面積的に小さくて上が面積的に大きい）について説明する。
【０１２３】
図８は、本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２４】
図８において、本実施形態２の固体撮像素子２０Ａとして、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、複数層の層間絶縁膜１６（ここでは、第１絶縁膜１６ａ、第２絶縁膜１６ｂおよび第３絶縁膜１６ｃ）が順次形成され、層間絶縁膜１６毎に、上記実施形態１のコンタクトプラグと配線層とが一体化した配線層１７（ここでは、第１配線１７ａ、第２配線１７ｂおよび第３配線１７ｃ）が順次設けられている。上記実施形態１のコンタクトプラグと配線層とが一体化した配線層１７の形成時に同時に筒状の複数層の光導波路管部１０Ａａ〜１０Ａｃのいずれかが順次形成されている。即ち、具体的には、半導体基板１上のゲート電極膜４および受光部２の上方には第１絶縁膜１６ａが形成され、その第１絶縁膜１６ａにコンタクトプラグおよび配線層が一体化した配線層１７ａ、コンタクトプラグのない配線層１７ａおよび光導波路管部１０Ａａ（上記実施形態１の光導波路管部１０ａ、１０ｂが一体化したものに相当）が形成され、その上に第２絶縁膜１６ｂが形成され、その第２絶縁膜１６ｂにコンタクトプラグおよび配線層が一体化した配線層１７ｂ、コンタクトプラグのない配線層１７ｂおよび光導波路管部１０Ａｂ（上記実施形態１の光導波路管部１０ｃ、１０ｄが一体化したものに相当）が形成され、その上に第３絶縁膜１６ｃが形成され、その第３絶縁膜１６ｃにコンタクトプラグおよび配線層が一体化した配線層１７ｃ、コンタクトプラグのない配線層１７ｃおよび光導波路管部１０Ａｃ（上記実施形態１の光導波路管部１０ｅ、１０ｆが一体化したものに相当）が形成され、さらにその上に第４絶縁膜１６ｄが形成されている。
【０１２５】
次に、本実施形態２の固体撮像素子２０Ａの製造方法における各製造工程について説明する。
【０１２６】
まず、ゲート電極膜４の形成後、その上に、第１絶縁膜１６ａをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第１絶縁膜１６ａは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。
【０１２７】
次に、第１絶縁膜１６ａの研磨後、ゲート電極膜４へのコンタクトプラグ部分および第１光導波路管部１０Ａａの一部の穴または溝などの凹部を形成するために、第１絶縁膜１６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜１６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、このコンタクトプラグ部分の形状加工に加えて、第１光導波路管部１０Ａａの一部の形状加工を行うことによって、コンタクトプラグと第１光導波路管部１０Ａａの一部の形成のために、第１絶縁膜１６ａの形状が同時に形成される。さらに同様にして、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａの一部が一体化した第１光導波路管部１０Ａａの穴または溝などの凹部を形成するために、第１絶縁膜１６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜１６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、この第１配線１７ａに加えて、第１光導波路管部１０Ａａの形状加工を行うことによって、第１配線１７ａと第１光導波路管部１０Ａａの形成のために、第１絶縁膜１６ａの形状が同時に形成される。
【０１２８】
この第１絶縁膜１６ａに対するエッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用または配線用の金属膜を成長させる。コンタクトプラグ用または配線用の金属膜は、例えばアルミニュウムやタングステンなどＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第１絶縁膜１６ａの全面をエッチングすることにより第１絶縁膜１６ａ上のスパッタリング膜を除去して、第１絶縁膜１６ａの穴内に充填された第１配線１７ａと第１光導波路管部１０Ａａが同時にそれぞれ形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。
【０１２９】
以下、同様にして、その上に第２絶縁膜１６ｂが形成され、第２絶縁膜１６ｂに第２配線１７ｂと第２光導波路管部１０Ａｂが同時に埋め込まれてそれぞれ形成され、さらに、その上に第２絶縁膜１６ｃが形成され、第２絶縁膜１６ｃに第３配線１７ｃと第３光導波路管部１０Ａｃが同時に埋め込まれてそれぞれ形成され、さらにその上に第４絶縁膜１６ｄが形成される。
【０１３０】
その後、この平坦化膜としての第４絶縁層１６ｄ上に、各受光部２に対応して、各色毎に配置されたカラーフィルタ８が形成され、その上に平坦化膜としての第５絶縁膜１６ｅが形成され、さらにその上にマイクロレンズ９が形成されて、図８に示すような光導波路１０Ａ（光導波路管部１０Ａａ〜１０Ａｃ）を有する固体撮像素子２０Ａが作製される。
【０１３１】
以上の固体撮像素子２０Ａの製造方法をさらに簡略化して説明する。
【０１３２】
第１層目の配線膜までの固体撮像素子２０Ａの製造方法は、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、第１絶縁膜１６ａを形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜１６ａ上に第１レジスト膜として、ゲート電極膜４へのコンタクトプラグ部分および第１光導波路管部１０Ａａの一部に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、第１レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分および第１光導波路管部１０Ａａの一部に対応した第１凹部形状を第１絶縁膜１６ａに加工する第１凹部形状形成工程と、第１絶縁膜１６ａ上に第２レジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａの一部が一体化した第１光導波路管部１０Ａａに対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、第２レジスト膜をマスクとして第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａに対応した第２凹部形状を第１絶縁膜１６ａに加工する第２凹部形状形成工程と、第１凹部形状および第２凹部形状が形成された第１絶縁膜１６ａ上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、凹部内の第１金属膜を残して第１絶縁膜１６ａ全面の第１金属膜を除去して各凹部内に第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａをそれぞれ形成する工程とを有している。
【０１３３】
第２層目の配線膜までの固体撮像素子２０Ａの製造方法は、第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａが設けられた第１絶縁膜１６ａ上に、第２絶縁膜１６ｂを形成する第２絶縁膜形成工程と、第２絶縁膜１６ｂ上に第３レジスト膜として、コンタクトプラグ部分および第２光導波路管部１０Ａｂの一部に対応した形状にパターニングする第３レジスト膜形成工程と、第３レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分および第２光導波路管部１０Ａｂの一部に対応した第３凹部形状を第２絶縁膜１６ｂに加工する第３凹部形状形成工程と、第２絶縁膜１６ｂ上に第４レジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第２配線１７ｂおよび第２光導波路管部１０Ａｂの一部が一体化した第２光導波路管部１０Ａｂに対応した形状にパターニングする第４レジスト膜形成工程と、第４レジスト膜をマスクとして第２配線１７ｂおよび第２光導波路管部１０Ａｂに対応した第４凹部形状を第２絶縁膜１６ｂに加工する第４凹部形状形成工程と、第３凹部形状および第４凹部形状が形成された第２絶縁膜１６ｂ上に第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、凹部内の第２金属膜を残して第２絶縁膜１６ｂ全面の第２金属膜を除去して各凹部内に第２配線１７ｂおよび第２光導波路管部１０Ａｂをそれぞれ形成する工程とを有している。
【０１３４】
第３層目の配線膜までの固体撮像素子２０Ａの製造方法は、第２配線１７ｂおよび第２光導波路管部１０Ａｂが設けられた第２絶縁膜１６ｂ上に、第３絶縁膜１６ｃを形成する第３絶縁膜形成工程と、第３絶縁膜１６ｃ上に第５レジスト膜として、コンタクトプラグ部分および第３光導波路管部１０Ａｃの一部に対応した形状にパターニングする第５レジスト膜形成工程と、第５レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分および第３光導波路管部１０Ａｃの一部に対応した第５凹部形状を第３絶縁膜１６ｃに加工する第５凹部形状形成工程と、第３絶縁膜１６ｃ上に第６レジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第３配線１７ｃおよび第３光導波路管部１０Ａｃの一部が一体化した第３光導波路管部１０Ａｃに対応した形状にパターニングする第６レジスト膜形成工程と、第６レジスト膜をマスクとして第３配線１７ｃおよび第３光導波路管部１０Ａｃに対応した第６凹部形状を第３絶縁膜１６ｃに加工する第６凹部形状形成工程と、第５凹部形状および第６凹部形状が形成された第３絶縁膜１６ｃ上に第３金属膜を成膜する第３金属膜成膜工程と、凹部内の第３金属膜を残して第３絶縁膜１６ｃ全面の第３金属膜を除去して各凹部内に第３配線１７ｃおよび第３光導波路管部１０Ａｃをそれぞれ形成する工程とを有している。
【０１３５】
以上のように、本実施形態２では、配線膜数は３層としが、これに限らず、配線膜数は１層でも２層でもよく、さらに、配線膜数は４層以上有していてもよい。配線膜数を一般化してＮ層（Ｎは自然数）とした場合について説明する。
【０１３６】
第Ｎ層目の配線膜までの固体撮像素子２０の製造方法は、上記に加えて、第Ｎ−１配線１７および第Ｎ−１光導波路管部が設けられた第Ｎ−１絶縁膜１６上に、第Ｎ絶縁膜１６を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、第Ｎ絶縁膜１６上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、コンタクトプラグ部分および第Ｎ光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分および第Ｎ光導波路管部の一部に対応した第（２Ｎ−１）凹部形状を第Ｎ絶縁膜１６に加工する第（２Ｎ−１）凹部形状形成工程と、第Ｎ絶縁膜１６上に第２Ｎレジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部の一部が一体化した第Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、第２Ｎレジスト膜をマスクとして第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部に対応した第２Ｎ凹部形状を第Ｎ絶縁膜１６に加工する第２Ｎ凹部形状形成工程と、第（２Ｎ−１）凹部形状および第２Ｎ凹部形状が形成された第Ｎ絶縁膜１６上に第Ｎ金属膜を成膜する第Ｎ金属膜成膜工程と、凹部内の第Ｎ金属膜を残して第Ｎ絶縁膜１６全面の第Ｎ金属膜を除去して各凹部内に第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有している。さらに、固体撮像素子２０の製造方法は、第（Ｎ＋１）絶縁膜６上に、各受光部２に対応して、各色毎に配置されたカラーフィルタ８を形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ８上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズ９を形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有している。
【０１３７】
本実施形態２によれば、上記実施形態１における２層分の光導波路管部を同時に埋め込むので、光導波路１０Ａの内面がアライメント的に一致し易く戻り光が少なくなって反射がより良好なものとなる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、コンタクトプラグ５または配線層７の形成時に、複数層の筒状の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの１層づつ縦方向に順次積層して光導波路１０を形成する場合について説明し、上記実施形態２では、これらの光導波路管部１０ａ〜１０ｆの縦方向の積層により金属内面がガタガタするのを緩和するために、光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの２層づつ積層する場合について説明したが、本実施形態３では、これらの光導波路管部１０ａ〜１０ｆの縦方向の積層により金属内面がガタガタするのを緩和するために、光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの下方の３層または５層づつ積層する場合について説明する。
【０１３８】
図９は、本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３９】
図９において、本実施形態３の固体撮像素子２０Ｂとして、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、複数層のコンタクトプラグ５（ここでは、第１コンタクトプラグ５ａ、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３コンタクトプラグ５ｃ）のいずれか、および／または複数層の層間絶縁膜６（ここでは、第１絶縁膜６ａ、第２絶縁膜６ｂ、第３絶縁膜６ｄおよび第４絶縁膜６ｅ）のいずれかと、複数層の配線層７（ここでは、第１配線７ａ、第２配線７ｂおよび第３配線７ｃ）のいずれかとが順次交互に複数のサンドイッチ状に設けられている。第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３配線７ｃの形成時にそれぞれ、同時に筒状の複数層の光導波路管部１０Ｂａ、１０Ｂｂをそれぞれ順次形成して光導波路１０Ｂを構成するようになっている。即ち、具体的には、半導体基板１上のゲート電極膜４および受光部２の上方には第１絶縁膜６ａが形成され、その第１絶縁膜６ａに第１コンタクトプラグ５ａが形成され、その上に第１配線７ａが形成され、その上に第２絶縁膜６ｂが形成され、その第２絶縁膜６ｂに第２コンタクトプラグ５ｂおよび光導波路管部１０Ｂａが形成され、その上に第２配線７ｂが形成され、その上に第３絶縁膜６ｃが形成され、その第３絶縁膜６ｃに第３コンタクトプラグ５ｃおよび光導波路管部１０Ｂｂの一部が形成され、その上に第３配線７ｃおよび光導波路管部１０Ｂｂの残部が形成され、さらにその上に第４絶縁膜６ｄが形成されている。
【０１４０】
この場合、例えば、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、半導体基板と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかを電気的に接続するためのコンタクトプラグを加工形成する際に、コンタクトプラグと同一の材料でその加工と同時に、光導波路の一部を構成する第１光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程と、単層の導電膜または、複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、導電膜と同一の材料でその加工と同時に、第１光導波路管部上に積層するように、光導波路の一部を構成する第２光導波路管部を形成する導電膜・第２光導波路管部形成工程とを有している。
【０１４１】
このコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程として、例えば、半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成するときに同時に、第２絶縁膜および該第１絶縁膜に対して第１光導波路管部を形成する第２コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有している。また、導電膜・第２光導波路管部形成工程として、例えば、第２コンタクトプラグおよび第１光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線を形成する第２配線形成工程と、第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部を形成する第３コンタクトプラグ・第２光導波路管部一部形成工程と、第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部が形成された第３絶縁膜上に第３配線および第２光導波路管部の残部を形成する第３配線・第２光導波路管部形成工程とを有している。
【０１４２】
なお、上記実施形態１の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの３層の光導波路管部１０ａ〜１０ｃを同時に埋め込む場合について説明したが、これに限らず、上記実施形態１の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの５層の光導波路管部１０ａ〜１０ｅを同時に埋め込む場合についても同様に行うことができる。
【０１４３】
この場合には、コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程として、半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成する第２コンタクトプラグ形成工程と、第２コンタクトプラグが形成された第２絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程と、第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグを形成するときに同時に、第３絶縁膜、第２絶縁膜および第１絶縁膜に対して第１光導波路管部を形成する第３コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有している。
（実施形態４）
本実施形態４では、複数層の配線層上に遮光膜が形成されており、遮光膜は最上部の光導波路管部と一体化している場合について説明する。
【０１４４】
図１０は、本発明の実施形態４に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１４５】
図１０において、本実施形態４の固体撮像素子２０Ｃとして、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、複数層のコンタクトプラグ５（ここでは、第１コンタクトプラグ５ａ、第２コンタクトプラグ５ｂおよび第３コンタクトプラグ５ｃ）のいずれか、および／または複数層の層間絶縁膜６（ここでは、第１絶縁膜６ａ、第２絶縁膜６ｂ、第３絶縁膜６ｄおよび第４絶縁膜６ｅ）のいずれかと、複数層の配線層７（ここでは、第１配線７ａおよび第２配線７ｂ）および遮光膜２７ｃのいずれかとが順次交互に複数のサンドイッチ状に設けられている。複数層のコンタクトプラグ５および複数層の配線層７のいずれかの形成時に同時に筒状の複数層の光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅが順次形成され、さらに遮光膜２７ｃが形成されて光導波路１０Ｃが形成されている。即ち、具体的には、半導体基板１上のゲート電極膜４および受光部２の上方には第１絶縁膜６ａが形成され、その第１絶縁膜６ａに第１コンタクトプラグ５ａおよび光導波路管部１０Ｃａが形成され、その上に第１配線７ａおよび光導波路管部１０Ｃｂが形成され、その上に第２絶縁膜６ｂが形成され、その第２絶縁膜６ｂに第２コンタクトプラグ５ｂおよび光導波路管部１０Ｃｃが形成され、その上に第２配線７ｂおよび光導波路管部１０Ｃｄが形成され、その上に第３絶縁膜６ｃが形成され、その第３絶縁膜６ｃに第３コンタクトプラグ５ｃおよび光導波路管部１０Ｃｅが形成され、その上に薄い絶縁膜が形成された後に、薄い絶縁膜を介して、上記実施形態１の第３配線７ｃおよび光導波路管部１０ｆの代わりにこれらが互いに連結した遮光膜２７ｃが形成され、さらにその上に第４絶縁膜６ｄが形成されている。
【０１４６】
この場合に、光導波路１０Ｃを構成する遮光膜２７ｃ、それよりも下部の光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅとを薄い絶縁膜で絶縁しているのは、一体化した光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅを、制御線、信号線、電源線またはクロック線などの配線として用いるためである。もちろん、薄い絶縁膜で絶縁せずに、光導波路１０Ｃを構成する遮光膜２７ｃおよび光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅを一体化してもよく、一体化した遮光膜２７ｃおよび光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅを制御線、信号線、電源線またはクロック線などの配線として用いることもできる。さらに、光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅをさらに分割するように薄い絶縁膜で絶縁膜を介在させてもよい。この場合には、２系統の配線と光導波路管とを共用することができる。
【０１４７】
さらに、光導波路管部の入口を構成する遮光膜２７ｃは、エッチング条件などを調整して角部分にテーパ２７１を大きくとって、光導波路管部の開口をより広くすることもできる。このように、角部分にテーパ２７１をとると、テーパが不要な角部にもテーパが形成されることを鏡慮する必要がある。
【０１４８】
以上により、本実施形態４によれば、遮光膜２７ｃを最上部の光導波路管部と一体化して共用すると共に、光導波路管部１０Ｃ自体を何らかの配線として共用することにより、製作上でスペースの制約をより緩和できる。また、最上層の遮光膜２７ｃにより、光導波路１０Ｃ内だけに光を入れることができる。また、最上部の光導波路管部を構成する遮光膜２７ｃの内側角部にエッチング条件などによってテーパ２７１をつけることができて、光導波路１０Ｃの開口をうより大きく広げてより光を入射させることができる。
（実施形態５）
上記実施形態１では、コンタクトプラグ５または配線層７の形成時に、複数層の筒状の光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの１層づつ縦方向に順次積層して光導波路１０を形成する場合について説明したが、本実施形態５では、最も下位置の第１コンタクトプラグの形成時（第１コンタクトプラグ形成工程時）にのみ第１光導波路管部を形成しない場合であって、これを上記実施形態１に適用した場合について説明する。
【０１４９】
この理由は、最も下位置の第１コンタクトプラグの凹部形状のエッチングで、受光部２の上方の第１光導波路管部の凹部形状を同時にエッチングすると、第１コンタクトプラグの凹部形状と第１光導波路管部の凹部形状との深さが同一になって、受光部２上の近くまで凹部形状の底部が接近し、エッチングダメージが受光部２に発生するからである。
【０１５０】
これを防止するには、上記実施形態１〜４では、特に説明しなかったが、第１光導波路管部の凹部形状の底部にエッチングストップ層を作り込むかまたは、パターンの異なる２枚のフォトレジスト膜を用いて、受光部２上からダメージを軽減する程度に離れた第１コンタクトプラグの凹部形状と第１光導波路管部の凹部形状とを別々に順次形成する必要がある。この場合のエッチングストップ層は受光部２上の広い受光中央部を除いて成膜され、受光部２上の略全域を覆う従来技術のエッチングストップ層に比べて表面積が大幅に小さく、エッチングストップ層の受光部２に対する悪影響も大幅に小さくなる。また、パターンの異なる２枚のフォトレジスト膜を用いて、第１コンタクトプラグの凹部形状と第１光導波路管部の凹部形状とを分けて順次形成する場合は、処理工程が増える分だけデメリットではあるが、第１コンタクトプラグの凹部形状の深さよりも第１光導波路管部の凹部形状の深さを浅くできて、受光部２へのエッチングダメージを軽減または防止できる。このような意味合いから、上記実施形態１〜４では、第１コンタクトプラグの形成時（第１コンタクトプラグ形成工程時）に同時（または同じ工程時）に、第１光導波路管部を形成している。
【０１５１】
図１８は、本発明の実施形態５に係る固体撮像素子の一要部構成例を示す縦断面図である。図１９は、図１８の固体撮像素子のコンタクトプラグ形成工程を説明するための上面図である。
【０１５２】
図１８および図１９に示すように、この固体撮像素子２０Ｄの製造方法として、まず、ゲート電極膜４の形成後、その上に、第１絶縁膜６ａをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第１絶縁膜６ａは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。これは上記実施形態１の場合と同様である。
【０１５３】
次に、第１絶縁膜６ａの研磨後、第１コンタクトプラグ５ａ（第１光導波路管部１０ａは形成しない）を形成するために、第１絶縁膜６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジスト膜をマスクとして、第１コンタクトプラグ５ａの形状加工を行う。
【０１５４】
第１絶縁膜６ａに対するエッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用の金属膜を成長させる。コンタクトプラグ用の金属膜は、例えばタングステンなどのＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第１絶縁膜６ａの全面をエッチングすることにより第１絶縁膜６ａ上のスパッタリング膜を除去して、第１絶縁膜６ａの穴（凹部形状）内に充填された第１コンタクトプラグ５ａが形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。図１９に、ここまでの工程で形成された形状を上面図として示している。図１９では、第１コンタクトプラグ５ａの位置関係を明らかにするために、同一平面上に存在しないフォトダイオード（受光部２）とゲート電極膜４が図示されている。
【０１５５】
これ以降は上記実施形態１の場合と同様に繰り返し光導波路１０Ｄを形成して本実施形態５の固体撮像素子２０Ｄが製造される。
【０１５６】
ここで、以上の固体撮像素子２０Ｄの製造方法をさらに一般化して簡単に説明する。
【０１５７】
第１層目の配線膜までの固体撮像素子２０Ｄの製造方法は、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、第１絶縁膜６ａを形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜６ａ上に第１レジスト膜として、第１コンタクトプラグ５ａに対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、第１レジスト膜をマスクとして第１コンタクトプラグ５ａに対応した第１凹部形状を第１絶縁膜６ａに加工する第１凹部形状形成工程と、第１凹部形状が形成された基板部上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、凹部内の第１金属膜を残して第１絶縁膜６ａ全面の第１金属膜を除去して各凹部内に第１コンタクトプラグ５ａおよび第１光導波路管部１０ａをそれぞれ形成する工程と、これらの第１コンタクトプラグ５ａが形成された基板部上に、第２金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、第２金属膜上に第２レジスト膜として、第１配線７ａと第２光導波路管部１０ｂに対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、第２レジスト膜をマスクとして第２金属膜から第１配線７ａおよび第２光導波路管部１０ｂを形成する工程と、これらの第１配線７ａおよび第２光導波路管部１０ｂが形成された基板部上に、第２絶縁膜６ｂを形成する第２絶縁膜形成工程とを有している。なお、固体撮像素子２０Ｄの製造方法では、第１光導波路管部１０ａを形成しないため、第２光導波路管部１０ｂが最も下の光導波路管部となっている。
【０１５８】
上記に加えて、第Ｎ絶縁膜６上（ここではＮは２以上の自然数）に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとして第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部に対応した第Ｎ凹部形状を第Ｎ絶縁膜６に加工する第Ｎ凹部形状形成工程と、第Ｎ凹部形状が形成された基板部上に第（２Ｎ−１）金属膜を成膜する第（２Ｎ−１）金属膜成膜工程と、第Ｎ凹部内の第（２Ｎ−１）金属膜を残して第Ｎ絶縁膜６全面の第（２Ｎ−１）金属膜を除去して各第Ｎ凹部内に第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部をそれぞれ形成する工程と、これらの第Ｎコンタクトプラグ５および第（２Ｎ−１）光導波路管部が形成された基板部上に第２Ｎ金属膜を成膜する第２Ｎ金属膜成膜工程と、この第２Ｎ金属膜上に第２Ｎレジスト膜として、第Ｎ配線７と第２Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、この第２Ｎレジスト膜をマスクとして第２Ｎ金属膜から第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部を形成する工程と、これらの第Ｎ配線７および第２Ｎ光導波路管部が形成された基板部上に、第（Ｎ＋１）絶縁膜６を形成する第（Ｎ＋１）絶縁膜形成工程とを有している。さらに、固体撮像素子２０Ｄの製造方法は、第（Ｎ＋１）絶縁膜６上に、各色毎に配置されたカラーフィルタ８を形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズを形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有している。
（実施形態６）
上記実施形態２では、その筒内面はアライメント制度にもよるが、光導波路管部１０ａ〜１０ｆの縦方向の積層により光反射面の金属内面がガタガタするのを緩和するために、光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの２層づつ積層する場合（下が面積的に小さくて上が面積的に大きい）について説明したが、本実施形態６では、第１コンタクトプラグの形成時（第１コンタクトプラグ形成工程時）のみ、第１光導波路管部１０Ａａの下側一部を形成しない場合であって、これを上記実施形態２に適用する場合について説明する。なお、その第１光導波路管部１０Ａａの下側一部を形成しない理由は、第１コンタクトプラグの凹部形状のエッチングで、第１光導波路管部の凹部形状を同時にエッチングすると、第１コンタクトプラグの凹部形状と第１光導波路管部の凹部形状との深さが同一になって、受光部２上の近くまで凹部形状の底部が接近し、エッチングダメージが受光部２に発生するからである。
【０１５９】
図２０は、本発明の実施形態６に係る固体撮像素子の他の要部構成例を示す縦断面図である。
【０１６０】
図２０に示すように、この固体撮像素子２０Ｅの製造方法として、まず、ゲート電極膜４の形成後、その上に、第１絶縁膜１６ａをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第１絶縁膜１６ａは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。
【０１６１】
次に、第１絶縁膜１６ａの研磨後、ゲート電極膜４へのコンタクトプラグ部分の穴または溝などの凹部を形成するために、第１絶縁膜１６ａ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜１６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、このコンタクトプラグ部分の形状加工を行うことによって、コンタクトプラグの形成のために、第１絶縁膜１６ａの凹部形状が形成される。さらに同様にして、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａの穴または溝などの凹部を形成するために、第１絶縁膜１６ａ上に別の感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第１絶縁膜１６ａに対して異方性エッチングを行う。このレジスト膜をマスクとして、このコンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａに加えて、第１光導波路管部１０Ａａの形状加工を行うことによって、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａと第１光導波路管部１０Ａａの形成のために、第１絶縁膜１６ａの形状が同時に形成される。
【０１６２】
この第１絶縁膜１６ａに対するエッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用または配線用の金属膜を成長させる。コンタクトプラグ用または配線用の金属膜は、例えばアルミニュウムやタングステンなどＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第１絶縁膜１６ａの全面をエッチングすることにより第１絶縁膜１６ａ上のスパッタリング膜を除去して、第１絶縁膜１６ａの穴（凹部形状）内に充填された第１配線１７ａと第１光導波路管部１０Ａａが同時にそれぞれ形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。
【０１６３】
その後、この上に、第２絶縁膜６ｂをＢＰＳＧ(ホウ素リンシリケートガラス)や高密度プラズマＳｉＯ２(ＨＤＰ−ＳｉＯ２)などのＳｉＯ２系材料によって膜成長させる。この第２絶縁膜１６ｂは、次工程の加工を容易にするために、主に平坦化を目的としてＣＭＰによりその表面が研磨されて形成される。
【０１６４】
第１絶縁膜１６ｂの研磨後、所定の第１配線１７ａへのコンタクトプラグ部分および第２光導波路管部１０Ａｂの一部の穴または溝などの凹部を形成するために、第２絶縁膜１６ｂ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第２絶縁膜１６ｂに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、このコンタクトプラグ部分の形状加工に加えて、第２光導波路管部１０Ａｂの一部の形状加工を行うことによって、コンタクトプラグと第２光導波路管部１０Ａｂの一部の形成のために、第２絶縁膜１６ｂの形状が同時に形成される。さらに同様にして、コンタクトプラグ部分が一体化した第２配線１７ｂおよび第２光導波路管部１０Ａｂの一部が一体化した第２光導波路管部１０Ａｂの穴または溝などの凹部を形成するために、第２絶縁膜１６ｂ上に感光性レジスト材料を塗布して露光および現像により所定形状にパターニングし、そのパターニングしたレジスト膜をマスクとして第２絶縁膜１６ｂに対して異方性エッチングを行う。このレジストマスク膜のパターンとして、この第２配線１７ｂに加えて、第２光導波路管部１０Ａｂの形状加工を行うことによって、第２配線１７ｂと第２光導波路管部１０Ａｂの形成のために、第２絶縁膜１６ｂの形状が同時に形成される。
【０１６５】
この第２絶縁膜１６ｂに対するエッチング後、その上にメタルスパッタリングによりコンタクトプラグ用または配線用の金属膜を成長させる。コンタクトプラグ用または配線用の金属膜は、例えばアルミニュウムやタングステンなどＣＶＤによっても膜成長させることができる。また、下地とのシリサイド化を防ぐために、メタルスパッタリング前にバリアメタル膜がスパッタリングされる。その後、第２絶縁膜１６ｂの全面をエッチングすることにより第２絶縁膜１６ｂ上のスパッタリング膜を除去して、第２絶縁膜１６ｂの穴（凹部形状）内に充填された第２配線１７ｂと第２光導波路管部１０Ａｂが同時にそれぞれ形成される。この全面エッチングは、例えばＣＭＰにより研磨して行う場合もある。
【０１６６】
これ以降、上記実施形態２の場合と同様に繰り返して光導波路１０Ｅを形成して本実施形態６の固体撮像素子２０Ｅが製造される。
【０１６７】
以上の固体撮像素子２０Ｅの製造方法をさらに一般化して簡単に説明する。
【０１６８】
第１層目の配線膜までの固体撮像素子２０Ｅの製造方法は、表面に複数の受光部２が２次元状に設けられ、受光部２に隣接してゲート電極膜４が設けられた半導体基板上に、第１絶縁膜１６ａを形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜１６ａ上に第１レジスト膜として、ゲート電極膜４へのコンタクトプラグ部分に対応した形状にパターニングする第１レジスト膜形成工程と、第１レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分に対応した第１凹部形状を第１絶縁膜１６ａに加工する第１凹部形状形成工程と、第１絶縁膜１６ａ上に第２レジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａに対応した形状にパターニングする第２レジスト膜形成工程と、第２レジスト膜をマスクとして、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａに対応した第２凹部形状を第１絶縁膜１６ａに加工する第２凹部形状形成工程と、第１凹部形状および第２凹部形状が形成された第１絶縁膜１６ａ上に第１金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、凹部内の第１金属膜を残して第１絶縁膜１６ａ全面の第１金属膜を除去して各凹部内に、コンタクトプラグ部分が一体化した第１配線１７ａおよび第１光導波路管部１０Ａａをそれぞれ形成する工程とを有している。
【０１６９】
上記に加えて、第Ｎ−１配線１７（Ｎは２以上の自然数）および第Ｎ−１光導波路管部が設けられた第Ｎ−１絶縁膜１６上に、第Ｎ絶縁膜１６を形成する第Ｎ絶縁膜形成工程と、第Ｎ絶縁膜１６上に第（２Ｎ−１）レジスト膜として、コンタクトプラグ部分および第Ｎ光導波路管部の一部に対応した形状にパターニングする第（２Ｎ−１）レジスト膜形成工程と、第（２Ｎ−１）レジスト膜をマスクとしてコンタクトプラグ部分および第Ｎ光導波路管部の一部に対応した第（２Ｎ−１）凹部形状を第Ｎ絶縁膜１６に加工する第（２Ｎ−１）凹部形状形成工程と、第Ｎ絶縁膜１６上に第２Ｎレジスト膜として、コンタクトプラグ部分が一体化した第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部の一部が一体化した第Ｎ光導波路管部に対応した形状にパターニングする第２Ｎレジスト膜形成工程と、第２Ｎレジスト膜をマスクとして第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部に対応した第２Ｎ凹部形状を第Ｎ絶縁膜１６に加工する第２Ｎ凹部形状形成工程と、第（２Ｎ−１）凹部形状および第２Ｎ凹部形状が形成された第Ｎ絶縁膜１６上に第Ｎ金属膜を成膜する第Ｎ金属膜成膜工程と、凹部内の第Ｎ金属膜を残して第Ｎ絶縁膜１６全面の第Ｎ金属膜を除去して各凹部内に第Ｎ配線１７および第Ｎ光導波路管部をそれぞれ形成する工程とを有している。さらに、固体撮像素子２０Ｅの製造方法は、第（Ｎ＋１）絶縁膜６上に、各受光部２に対応して、各色毎に配置されたカラーフィルタ８を形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ８上に第（Ｎ＋２）絶縁膜を形成する第（Ｎ＋２）絶縁膜形成工程と、第（Ｎ＋２）絶縁膜上にマイクロレンズ９を形成するマイクロレンズ形成工程とを更に有している。
（実施形態７）
上記実施形態３では、これらの光導波路管部１０ａ〜１０ｆの縦方向の積層により光反射面の金属内面がガタガタするのを緩和するために、光導波路管部１０ａ〜１０ｆのうちの下方の３層または５層づつ積層する場合について説明したが、本実施形態７では、最も下のコンタクトプラグ５ａの形成時のみ、筒状の光導波路管部１０Ｂａの下側一部を同時に形成せず、その後は上記実施形態３と同様に形成する場合について説明する。なお、その光導波路管部１０Ｂａの下側一部を形成しない理由は、第１コンタクトプラグの凹部形状のエッチングで、第１光導波路管部の凹部形状を同時にエッチングすると、第１コンタクトプラグの凹部形状と第１光導波路管部の凹部形状との深さが同一になって、受光部２上の近くまで凹部形状の底部が接近し、エッチングダメージが受光部２に発生するからである。
【０１７０】
図２１は、本発明の実施形態７に係る固体撮像素子の更に他の要部構成例を示す縦断面図である。
【０１７１】
図２１に示すように、この固体撮像素子２０Ｆの製造方法として、半導体基板１上のゲート電極膜４および受光部２の上方に第１絶縁膜６ａが形成され、その第１絶縁膜６ａに第１コンタクトプラグ５ａが形成され、その上に第１配線７ａが形成され、その上に第２絶縁膜６ｂが形成され、その第２絶縁膜６ｂに第２コンタクトプラグ５ｂおよび光導波路管部１０Ｂａが形成され、その上に第２配線７ｂが形成され、その上に第３絶縁膜６ｃが形成され、その第３絶縁膜６ｃに第３コンタクトプラグ５ｃおよび光導波路管部１０Ｂｂの一部が形成され、その上に第３配線７ｃおよび光導波路管部１０Ｂｂの残部が形成され、さらにその上に第４絶縁膜６ｄが形成される。
【０１７２】
この場合、例えば、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜をそれぞれ形成すると共に、受光部の上方領域に光導波路を形成する固体撮像素子の製造方法において、半導体基板と導電膜間および複数層の導電膜間のうちの少なくともいずれかを電気的に接続するためのコンタクトプラグを加工形成する際に、コンタクトプラグと同一の材料でその加工と同時に、光導波路の一部を構成する第１光導波路管部として形成するコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程と、単層の導電膜または、複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜を加工する際に、導電膜と同一の材料でその加工と同時に、第１光導波路管部上に積層するように、光導波路の一部を構成する第２光導波路管部を形成する導電膜・第２光導波路管部形成工程とを有している。
【０１７３】
このコンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程として、例えば、半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成するときに同時に、第２絶縁膜に対してのみ第１光導波路管部を形成する第２コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有している。また、導電膜・第２光導波路管部形成工程として、例えば、第２コンタクトプラグおよび第１光導波路管部が形成された第２絶縁膜上に第２配線を形成する第２配線形成工程と、第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部を形成する第３コンタクトプラグ・第２光導波路管部一部形成工程と、第３コンタクトプラグおよび第２光導波路管部の一部が形成された第３絶縁膜上に第３配線および第２光導波路管部の残部を形成する第３配線・第２光導波路管部形成工程とを有している。
【０１７４】
なお、上記実施形態１の光導波路管部１０ｂ〜１０ｅの４層を同時に埋め込む場合についても同様に行うことができる。
【０１７５】
この場合には、コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程として、半導体基板上に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、第１絶縁膜に対して第１コンタクトプラグを形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、第１コンタクトプラグが形成された第１絶縁膜上に第１配線膜を形成する第１配線膜形成工程と、第１配線が形成された基板部上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程と、第２絶縁膜に対して第２コンタクトプラグを形成する第２コンタクトプラグ形成工程と、第２コンタクトプラグが形成された第２絶縁膜上に第２配線膜を形成する第２配線膜形成工程と、第２配線が形成された基板部上に第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、第３絶縁膜に対して第３コンタクトプラグを形成するときに同時に、第３絶縁膜および第２絶縁膜に対してのみ第１光導波路管部を形成する第３コンタクトプラグ・第１光導波路管部形成工程とを有している。
（実施形態８）
上記本実施形態４では、製作上でスペースの制約をより緩和するために、遮光膜２７ｃを最上部の光導波路管部と一体化して共用すると共に、光導波路管部１０Ｃａ〜１０Ｃｅ自体（上記実施形態１と同様）を何らかの配線として共用し、さらに、光入口部分にテーパ２７１を付ける場合について説明したが、本実施形態８では、最も下の光導波路管部１０Ｃａを設けない場合について説明する。その理由については、上記実施形態１の最も下の光導波路管部１０ａを設けない場合と同様である。この場合を、受光部２上に光導波路１０Ｇを持つ固体撮像素子２０Ｇとして図２２に示している。図２２では、第１コンタクトプラグの形成時（第１コンタクトプラグ形成工程時）に第１光導波路管部を形成しない場合であって、これを上記実施形態４の図１０に適用している。
【０１７６】
なお、本実施形態８は、上記実施形態４に適応させた場合について説明したが、これに限らず、本実施形態８は、上記実施形態５および上記実施形態６に適応させることができる。もちろん、上記実施形態４は上記実施形態１〜３のいずれかに適応させることができる。
（実施形態９）
本実施形態９では、上記実施形態１〜８の固体撮像素子２０または２０Ａ〜２０Ｇを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話装置、さらに画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラなどの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。
【０１７７】
本発明の電子情報機器は、上記実施形態１〜８の固体撮像素子２０または２０Ａ〜２０Ｇを撮像部に用いて得た画質劣化のない高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１７８】
なお、上記実施形態１〜９では、特に説明しなかったが、本発明の光導波路として、複数層の導電膜のうちの少なくともいずれかの導電膜と同一の材料により複数層の光導波路管が構成されていれば、光導波路による良好な集光・光伝播効果を得ると共に、従来のような画質特性の劣化を来たさないという目的を達成することができる。また、表面部に複数の受光部が２次元状に設けられた半導体基板上であって、受光部の上方を除く領域に、絶縁膜をそれぞれ介して複数層の導電膜がそれぞれ設けられると共に、受光部の上方領域に光導波路が形成されている固体撮像素子において、本発明の光導波路として、複数層の導電膜および、半導体基板と導電膜間および／または導電膜間が電気的に接続されるコンタクトプラグのうちのいずれかの導電膜またはコンタクトプラグと同一の材質により単層の光導波路管が構成されていてもよい。これによっても、光導波路による良好な集光・光伝播効果を得ると共に、従来のような画質特性の劣化を来たさないという目的を達成することができる。
【０１７９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜９を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜９に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜９の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明は、半導体基板に形成された複数の受光部の上方にそれぞれ光導波路領域が形成されたＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を撮像部に用いたデジタルカメラやカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、光導波路形成用穴を設けることなく、光導波路領域を有する固体撮像素子を実現することができるため、光導波路形成用穴を加工する際に受光部がエッチングダメージを受けて画質特性が劣化するという問題を防ぎつつ、光の利用効率を向上させることができる。また、光導波路用穴内に高屈折率材料と低屈折率材料をＣＶＤ法などにより成膜して光導波路領域を形成する必要がないため、従来のようにこれらの材料に含有される不純物が受光部側に拡散して画質特性が劣化するという問題も防ぐことができる。さらに、光導波路の効果を得るために高屈折率材料と低屈折率材料を複数用いて多層膜を形成する必要がないため、従来のように応力によるリーク電流やクラックが発生して画質特性が劣化するという問題も防ぐことができる。さらには、本発明によれば、光導波路形成専用工程を必要とせずに、レジスト膜の設計変更のみで従来の加工工程により光導波路領域を形成することができるため、半導体加工費を大幅に削減して、固体撮像素子の低廉価化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１の固体撮像素子の製造方法における第１コンタクトプラグと第１光導波路管の加工工程までを示す上面図である。
【図３】図１の固体撮像素子の製造方法における第１配線と第２光導波路管の加工工程までを示す上面図である。
【図４】図１の固体撮像素子の製造方法における第２コンタクトプラグと第３光導波路管の加工工程までを示す上面図である。
【図５】図１の固体撮像素子の製造方法における第２配線と第４光導波路管の加工工程までを示す上面図である。
【図６】図１の固体撮像素子について垂直入射光の光路を示す縦断面図である。
【図７】図１の固体撮像素子について垂直方向以外の入射光の光路を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図１１】従来の固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図１２】図１１の従来の固体撮像素子の製造方法における第１コンタクトプラグ加工工程までを示す上面図である。
【図１３】図１１の従来の固体撮像素子の製造方法における第１配線の加工工程までを示す上面図である。
【図１４】図１１の従来の固体撮像素子の製造方法における第２コンタクトプラグ加工工程までを示す上面図である。
【図１５】図１１の従来の固体撮像素子の製造方法における第２配線加工工程までを示す上面図である。
【図１６】図１１の固体撮像素子について垂直入射光の光路を示す要部縦断面図である。
【図１７】図１１の固体撮像素子について斜め入射光の光路を示す要部縦断面図である。
【図１８】本発明の実施形態５に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図１９】図１８の固体撮像素子の製造方法における第１コンタクトプラグの加工工程までを示す上面図である。
【図２０】本発明の実施形態６に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２１】本発明の実施形態７に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２２】本発明の実施形態８に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１８２】
１  半導体基板
２  受光部
３  ゲート絶縁膜
４  ゲート電極膜
５  コンタクトプラグ
５ａ  第１コンタクトプラグ
５ｂ  第２コンタクトプラグ
５ｃ  第３コンタクトプラグ
６  層間絶縁膜
６ａ、１６ａ  第１絶縁膜
６ｂ、１６ｂ  第２絶縁膜
６ｃ、１６ｃ  第３絶縁膜
６ｄ、１６ｄ  第４絶縁膜
６ｅ  第５絶縁膜
７  配線層
７ａ、１７ａ  第１配線
７ｂ、１７ｂ  第２配線
７ｃ、１７ｃ  第３配線
８  カラーフィルタ
９  マイクロレンズ
１０、１０Ａ〜１０Ｇ  光導波路
１０ａ、１０Ａａ、１０Ｂａ  第１光導波路管部
１０ｂ、１０Ａｂ、１０Ｂｂ  第２光導波路管部
１０ｃ、１０Ａｃ  第３光導波路管部
１０ｄ  第４光導波路管部
１０ｅ  第５光導波路管部
１０ｆ  第６光導波路管部
２０、２０Ａ〜２０Ｇ  固体撮像素子
２７ｃ  遮光膜
２７１  テーパ
【図１】
2008235689.tif 000003
【図２】
2008235689.tif 000004
【図３】
2008235689.tif 000005
【図４】
2008235689.tif 000006
【図５】
2008235689.tif 000007
【図６】
2008235689.tif 000008
【図７】
2008235689.tif 000009
【図８】
2008235689.tif 000010
【図９】
2008235689.tif 000011
【図１０】
2008235689.tif 000012
【図１１】
2008235689.tif 000013
【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】
2008235689.tif 000018
【図１７】
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【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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