(57)【要約】【課題】画素の微細化を図りつつ、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制する。【解決手段】光電変換部１０３Ｂ，１０３Ｒ，１０３Ｇを有する半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に、多層膜１０６Ａ、スペーサ層１０６Ｃ及び多層膜１０６Ｂを順に積層してなり、スペーサ層１０６Ｃの厚みを光電変換部１０３Ｂ，１０３Ｒ，１０３Ｇに対応する領域毎に異ならせたカラーフィルタ１０６とを備え、多層膜１０６Ａを構成する層のうちのスペーサ層１０６Ｃに隣接する層１０６ｄは窒化珪素(Si3N4)からなり、スペーサ層１０６Ｃは二酸化珪素(SiO2)からなる。【選択図】図２
2008021866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に、第１の多層膜、スペーサ層及び第２の多層膜を順に積層してなり、前記スペーサ層の厚みを光電変換部対応領域毎に異ならせたカラーフィルタとを備え、
前記第１の多層膜のうちの前記スペーサ層に隣接する層状領域と前記スペーサ層とにおいて、一方が酸化物材料からなり、他方が非酸化物材料からなること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記層状領域は、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層であること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の多層膜は、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなり、
前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層は、高屈折率層であり、
前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、前記スペーサ層に隣接する層を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなること
を特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の多層膜は、前記第１の多層膜と同数の層を有し、
前記第２の多層膜と前記第１の多層膜とが、各層の厚み及び構成材料に関して積層方向に鏡面対称の関係を有すること
を特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記酸化物材料は、二酸化珪素又は二酸化チタンであり、
前記非酸化物材料は、窒化珪素であること
を特徴とする請求項３又は４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記層状領域は、前記第１の多層膜における前記スペーサ層に隣接する層のうちの前記スペーサ層に隣接する部位であること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の多層膜は、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなり、
前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層は、高屈折率層であり、
前記スペーサ層に隣接する層のうちの前記スペーサ層に隣接する部位以外の部位、及び、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、前記スペーサ層に隣接する部位を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなること
を特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第２の多層膜は、前記第１の多層膜と同数の層を有し、
前記第２の多層膜と前記第１の多層膜とが、各層の厚み及び構成材料に関して積層方向に鏡面対称の関係を有すること
を特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記酸化物材料は、二酸化珪素又は二酸化チタンであり、
前記非酸化物材料は、窒化珪素であること
を特徴とする請求項７又は８に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像装置に関し、特に、カラーフィルタの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置では、有機材料を用いたカラーフィルタが広く利用されているが（例えば、特許文献１参照）、最近では耐光性や耐熱性の観点から、無機材料を用いたカラーフィルタが提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
図１４は、特許文献３に係る固体撮像装置の断面模式図である。
カラーフィルタ６０６は、多層膜６０６Ａ、スペーサ層６０６Ｃ及び多層膜６０６Ｂをこの順に積層してなり、スペーサ層６０６Ｃの厚みを光電変換部６０３Ｂ、６０３Ｒ及び６０３Ｇに対応する領域毎に異ならせている。この構成により、カラーフィルタ６０６は、光電変換部６０３Ｂ、６０３Ｒ及び６０３Ｇに対応する領域毎に光の透過帯域を異ならせることができる。通常、このように領域毎に異なる厚みを有する層を形成するには、リフトオフ法が用いられる（例えば、特許文献４）。ところが、近年、固体撮像装置の分野では画素の微細化が進み、リフトオフ法では各領域内で均一な厚みを実現することが困難になってきている。そこで、特許文献３では、エッチング技術を用いてスペーサ層６０６Ｃを形成する方法を提案している。
【０００３】
図１５は、特許文献３に係るカラーフィルタの製造過程を示す図である。
多層膜６０６Ａ上に、スペーサ層６０６Ｃを構成する材料を堆積させて層６０６ｕを積層する（図１５（ａ））。層６０６ｕのうち残留させる領域をマスク６１０で覆ってからドライエッチングを施して、不要領域を除去する（図１５（ｂ））。マスク６１０を剥離してから、再びスペーサ層６０６Ｃを構成する材料を堆積させて層６０６ｖを積層する（図１５（ｃ））。層６０６ｖのうち残留させる領域をマスク６１１で覆ってからドライエッチングを施して、不要領域を除去する（図１５（ｄ））。このようにして形成された層６０６ｕ、６０６ｖがスペーサ層６０６Ｃとなる。マスク６１１を剥離してから、スペーサ層６０６Ｃ上に、多層膜６０６Ｂを積層する（図１５（ｅ））。
【特許文献１】特開平7-311310号公報
【特許文献２】特開2000-180621号公報
【特許文献３】WO/2005/069376
【特許文献４】特開平5-45514号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発明者らが上記方法を用いて実際に固体撮像装置を作製したところ、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことが判明した。この原因は、被エッチング層（図１５：６０６ｕ，６０６ｖ）にドライエッチングを施したとき、オーバーエッチングが生じて、下地層（図１５：６０６Ａ）の表層部が一部除去されてしまからであると考えられる（図１５（ｂ）及び（ｄ）の拡大部分参照）。例えば、特許文献３によれば、被エッチング層である層６０６ｕ，６０６ｖは二酸化珪素(SiO2)からなり、下地層である層６０６ｄは二酸化チタン(TiO2)からなる。この組み合わせであれば、ドライエッチングの選択比が１〜４程度と比較的低く、オーバーエッチングが生じやすい。
【０００５】
そこで、本発明は、画素の微細化を図りつつ、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る固体撮像装置は、複数の光電変換部を有する半導体基板と、前記半導体基板上に、第１の多層膜、スペーサ層及び第２の多層膜を順に積層してなり、前記スペーサ層の厚みを光電変換部対応領域毎に異ならせたカラーフィルタとを備え、前記第１の多層膜のうちの前記スペーサ層に隣接する層状領域と前記スペーサ層とにおいて、一方が酸化物材料からなり、他方が非酸化物材料からなる。
【発明の効果】
【０００７】
発明者らは、被エッチング層であるスペーサ層と下地層である層状領域とにおいて、一方が酸化物材料であり他方が非酸化物材料であれば、ドライエッチングの選択比を大きくすることができることを実験により確認した。したがって、上記構成を採用することでオーバーエッチングを抑制することができ、その結果、画素の微細化を図りつつ、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制することができる。
【０００８】
また、前記層状領域は、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層であることとしてもよい。
上記構成によれば、スペーサ層に隣接する層のみドライエッチングの選択比を重視して構成材料を選択すればよい。これ以外の層については、例えば屈折率を重視するなど、別の観点から材料を選択することができる。したがって、第１の多層膜を構成する層の材料を選択するときの材料選択の自由度を広げることができる。
【０００９】
また、前記第１の多層膜は、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなり、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層は、高屈折率層であり、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、前記スペーサ層に隣接する層を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなることとしてもよい。
【００１０】
上記構成によれば、スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、スペーサ層に隣接する層を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなるので、スペーサ層に隣接する層を構成する材料と同じ材料からなる場合に比べて、カラーフィルタ全体の厚みを薄くすることができる。その結果、斜めに入射した光に起因して発生する混色を抑制することができる。
【００１１】
また、前記第２の多層膜は、前記第１の多層膜と同数の層を有し、前記第２の多層膜と前記第１の多層膜とが、各層の厚み及び構成材料に関して積層方向に鏡面対称の関係を有することとしてもよい。
発明者らは、第１の多層膜の構成と第２の多層膜の構成とを鏡面対称にすることで、透過率のピークを高めることができることを実験により確認した。したがって、上記構成を採用することで、固体撮像装置の感度を高めることができる。
【００１２】
また、前記酸化物材料は、二酸化珪素又は二酸化チタンであり、前記非酸化物材料は、窒化珪素であることとしてもよい。
発明者らは、所定のドライエッチング条件で、二酸化珪素と窒化珪素との選択比、及び、二酸化チタンと窒化珪素との選択比が１０以上であることを実験により確認した。上記構成によれば、１０以上の大きな選択比を得ることができるので、画素の微細化を図りつつ、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制することができる。
【００１３】
また、前記層状領域は、前記第１の多層膜における前記スペーサ層に隣接する層のうちの前記スペーサ層に隣接する部位であることとしてもよい。
上記構成によれば、スペーサ層に隣接する層のうちのスペーサ層に隣接する部位のみドライエッチングの選択比を重視して構成材料を選択すればよい。スペーサ層に隣接する層のうちのこれ以外の部位、及び、スペーサ層に隣接する層以外の層については、例えば屈折率を重視するなど、別の観点から材料を選択することができる。したがって、第１の多層膜を構成する層の材料を選択するときの材料選択の自由度を広げることができる。
【００１４】
また、前記第１の多層膜は、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなり、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層は、高屈折率層であり、前記スペーサ層に隣接する層のうちの前記スペーサ層に隣接する部位以外の部位、及び、前記第１の多層膜を構成する層のうちの前記スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、前記スペーサ層に隣接する部位を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなることとしてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、スペーサ層に隣接する層のうちのスペーサ層に隣接する部位以外の部位、及び、スペーサ層に隣接する層以外の高屈折率層は、スペーサ層に隣接する部位を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料からなるので、スペーサ層に隣接する部位を構成する材料と同じ材料からなる場合に比べて、カラーフィルタ全体の厚みを薄くすることができる。その結果、斜めに入射した光に起因して発生する混色を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
固体撮像装置１は、画素２、垂直シフトレジスタ３、水平シフトレジスタ４及び駆動回路５を備える。画素２は、二次元配列されており、このうちの垂直シフトレジスタ３及び水平シフトレジスタ４により選択された画素のみが画素信号を出力する。垂直シフトレジスタ３及び水平シフトレジスタ４は駆動回路５により駆動される。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の断面模式図である。
固体撮像装置１は、主な構成要素として半導体基板１０１及びカラーフィルタ１０６を備えている。半導体基板１０１は、ウェル１０２を有し、ウェル１０２内に光電変換部１０３Ｂ，１０３Ｒ，１０３Ｇを有する。カラーフィルタ１０６は、層間絶縁膜１０４を挟んで半導体基板１０１上に配設されている。層間絶縁膜１０４内には、遮光膜１０５が配設されている。カラーフィルタ１０６上には平坦化層１０７が積層され、その上にマイクロレンズ１０８が配設されている。
【００１８】
カラーフィルタ１０６は、多層膜１０６Ａ、スペーサ層１０６Ｃ及び多層膜１０６Ｂを順に積層した構造を有する。
多層膜１０６Ａは、いわゆるλ／４多層膜であり、低屈折率層１０６ａ，１０６ｃと高屈折率層１０６ｂ，１０６ｄとを交互に積層した構造を有する。同様に、多層膜１０６Ｂもλ／４多層膜であり、低屈折率層１０６ｆ，１０６ｈと高屈折率層１０６ｅ，１０６ｇとを交互に積層した構造を有する。各層の光学膜厚ｎｄ（ｎ：屈折率、ｄ：物理膜厚）は、λ／４となるように設定されている。ここで、波長λは、反射帯域の中心波長である。スペーサ層１０６Ｃは、多層膜１０６Ａ，１０６Ｂの間に配され、光電変換部１０３Ｂ，１０３Ｒ，１０３Ｇのそれぞれに対応する領域毎に厚みが異なるように形成されている。
【００１９】
カラーフィルタ１０６は、上記の構造を有することにより、スペーサ層１０６Ｃの厚みに対応する帯域の光を透過させ、これ以外の帯域の光を透過させない特性を示す。
実施の形態１では、各層の構成材料は、低屈折率層１０６ａ，１０６ｃ，１０６ｆ，１０６ｈについては二酸化珪素(SiO2)、高屈折率層１０６ｂ，１０６ｅ，１０６ｇについては二酸化チタン(TiO2) 、高屈折率層１０６ｄについては窒化珪素(Si3N4)としている。スペーサ層１０６Ｃの構成材料は、二酸化珪素(SiO2)としている。
【００２０】
また、実施の形態１では、中心波長λを５３０ｎｍとして設計している。各層の厚み（物理膜厚）は、中心波長λ及び各材料の屈折率を勘案して、低屈折率層１０６ａ，１０６ｃ，１０６ｆ，１０６ｈについては９１ｎｍ、高屈折率層１０６ｂ，１０６ｅ，１０６ｇについては５２ｎｍ、高屈折率層１０６ｄについては６６ｎｍとしている。ここで、各材料の屈折率は、二酸化珪素については１．４５、窒化珪素については２．０、二酸化チタンについては２．５３である。スペーサ層１０６Ｃの厚み（物理膜厚）は、光電変換部１０３Ｂに対応する領域で１２５ｎｍ、光電変換部１０３Ｒに対応する領域で３５ｎｍ、光電変換部１０３Ｇに対応する領域で０ｎｍとしている。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ１０６の透過特性を示す図である。
ここに現された透過率は、フレネル係数を用いたマトリクス法により導き出されたものである。透過率曲線１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒは、それぞれカラーフィルタ１０６のうちの光電変換部１０３Ｂに対応する領域、光電変換部１０３Ｇに対応する領域、光電変換部１０３Ｒに対応する領域の透過率を表している。これによれば、カラーフィルタ１０６のうちの光電変換部１０３Ｂに対応する領域、光電変換部１０３Ｇに対応する領域、光電変換部１０３Ｒに対応する領域は、それぞれ約４５０ｎｍ（曲線１０Ｂ参照）、約５３０ｎｍ（曲線１０Ｇ参照）、約６００ｎｍ（曲線１０Ｒ参照）を中心波長とする帯域で透過特性を有する。
【００２２】
図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ１０６の製造過程を示す図である。
まず、層間絶縁膜１０４上に、低屈折率層１０６ａ、高屈折率層１０６ｂ、低屈折率層１０６ｃ、高屈折率層１０６ｄを順に積層する。これらが多層膜１０６Ａとなる。多層膜１０６Ａ上に層１０６ｕを積層する（図４（ａ））。
【００２３】
低屈折率層１０６ａ，１０６ｃは高周波スパッタ装置を用いて二酸化珪素を堆積させることにより形成する。高屈折率層１０６ｂは高周波スパッタ装置を用いて二酸化チタンを堆積させることにより形成する。高屈折率層１０６ｄはCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて窒化珪素を堆積させることにより形成する。層１０６ｕは高周波スパッタ装置を用いて二酸化珪素を堆積させることにより形成する。層１０６ｕの厚みは、８０ｎｍとする。
【００２４】
次に、層１０６ｕのうち残留させる領域をマスク１１０で覆ってからドライエッチングを施して、不要領域を除去する（図４（ｂ））。エッチングガスは、C5F8+O2又はC4F6+O2を用いる。
次に、マスク１１０を剥離してから、多層膜１０６Ａ上に層１０６ｖを積層する（図４（ｃ））。層１０６ｖは高周波スパッタ装置を用いて二酸化珪素を堆積させることにより形成する。層１０６ｖの厚みは、３５ｎｍとする。この層１０６ｕ，１０６ｖがスペーサ層１０６Ｃとなる。
【００２５】
次に、層１０６ｖのうち残留させる領域をマスク１１１で覆ってからドライエッチングを施して、不要領域を除去する（図５（ａ））。エッチングガスは、C5F8+O2又はC4F6+O2を用いる。
次に、マスク１１１を剥離してから、多層膜１０６Ａ上に高屈折率層１０６ｅを積層し（図５（ｂ））、さらに、低屈折率層１０６ｆ、高屈折率層１０６ｇ、低屈折率層１０６ｈを順に積層する（図５（ｃ））。高屈折率層１０６ｅ，１０６ｇは高周波スパッタ装置を用いて二酸化チタンを堆積させることにより形成する。低屈折率層１０６ｆ，１０６ｈは高周波スパッタ装置を用いて二酸化珪素を堆積させることにより形成する。このようにしてカラーフィルタ１０６が形成される。
【００２６】
上述のように、層１０６ｕ，１０６ｖにドライエッチングを施すとき、高屈折率層１０６ｄが下地となる。実施の形態１では、層１０６ｕ，１０６ｖは二酸化珪素からなり、高屈折率層１０６ｄは窒化珪素からなる。
発明者らは、エッチングガスがC5F8+O2又はC4F6+O2であれば、窒化珪素と二酸化珪素の選択比が１：２０であることを実験により確認した。一方、従来技術では、エッチングガスはCF4+O2であり、二酸化チタンと二酸化珪素との選択比が１：１〜４である。このように、実施の形態１では、ドライエッチングの選択比を従来技術に比べて大きくすることができるので、オーバーエッチングを抑制し（製造誤差が１％以下）、その結果、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２では、スペーサ層を挟んで対向する２つの多層膜が、各層の厚み及び構成材料に関して積層方向に鏡面対称の関係を有する点で、実施の形態１と異なる。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の断面模式図である。
カラーフィルタ２０６は、多層膜２０６Ａ、スペーサ層２０６Ｃ及び多層膜２０６Ｂを順に積層した構造を有する。
実施の形態２では、各層の構成材料は、低屈折率層２０６ａ，２０６ｃ，２０６ｆ，２０６ｈについては二酸化珪素(SiO2)、高屈折率層２０６ｂ，２０６ｇについては二酸化チタン(TiO2) 、高屈折率層２０６ｄ，２０６ｅについては窒化珪素(Si3N4)としている。スペーサ層２０６Ｃの構成材料は、二酸化珪素(SiO2)としている。
【００２８】
実施の形態２では、高屈折率層２０６ｅの厚み（物理膜厚）は、中心波長λ及び各材料の屈折率を勘案して６６ｎｍとしている。スペーサ層２０６Ｃの厚み（物理膜厚）は、光電変換部２０３Ｂに対応する領域で１２０ｎｍ、光電変換部２０３Ｒに対応する領域で４２ｎｍ、光電変換部２０３Ｇに対応する領域で０ｎｍとしている。これ以外の層の厚みについては、実施の形態１と同様である。
【００２９】
図７は、本発明の実施の形態２に係るカラーフィルタ２０６の透過特性を示す図である。
透過率曲線２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒは、それぞれカラーフィルタ２０６のうちの光電変換部２０３Ｂに対応する領域、光電変換部２０３Ｇに対応する領域、光電変換部２０３Ｒに対応する領域の透過率を表している。これによれば、カラーフィルタ２０６のうちの各領域における透過帯域については実施の形態１と同様であるが、各領域における透過率については実施の形態１よりも高くなっている（実施の形態１：８５％程度、実施の形態２：９７％程度）。したがって、実施の形態２では、実施の形態１で示した効果に加えて、固体撮像装置の感度を高めることができるという効果を得ることができる。
（実施の形態３）
実施の形態３では、多層膜を構成する層のうちのスペーサ層に隣接する層の構成が実施の形態１と異なる。
【００３０】
図８は、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の断面模式図である。
カラーフィルタ３０６は、多層膜３０６Ａ、スペーサ層３０６Ｃ及び多層膜３０６Ｂを順に積層した構造を有する。
実施の形態３では、各層の構成材料は、低屈折率層３０６ａ，３０６ｃ，３０６ｆ，３０６ｈについては二酸化珪素(SiO2)、高屈折率層３０６ｂ，３０６ｅ，３０６ｇについては二酸化チタン(TiO2) 、高屈折率層３０６ｄについては窒化珪素(Si3N4)及び二酸化チタン(TiO2)としている。スペーサ層３０６Ｃの構成材料は、二酸化珪素(SiO2)としている。
【００３１】
実施の形態３では、高屈折率層３０６ｄのうちのスペーサ層３０６Ｃに隣接する部位３０６ｄ２は窒化珪素からなり、これ以外の部位３０６ｄ１は二酸化チタンからなる。
実施の形態３では、高屈折率層３０６ｄのうちの部位３０６ｄ２の厚み（物理膜厚）は１０ｎｍとし、部位３０６ｄ１の厚み（物理膜厚）は４４ｎｍとしている。スペーサ層３０６Ｃの厚み（物理膜厚）は、光電変換部３０３Ｂに対応する領域で１３４ｎｍ、光電変換部３０３Ｒに対応する領域で３３ｎｍ、光電変換部３０３Ｇに対応する領域で０ｎｍとしている。これ以外の層の厚みについては、実施の形態１と同様である。
【００３２】
図９は、本発明の実施の形態３に係るカラーフィルタ３０６の透過特性を示す図である。
透過率曲線３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒは、それぞれカラーフィルタ３０６のうちの光電変換部３０３Ｂに対応する領域、光電変換部３０３Ｇに対応する領域、光電変換部３０３Ｒに対応する領域の透過率を表している。これによれば、カラーフィルタ３０６のうちの各領域における透過帯域については実施の形態１と同様であるが、各領域における透過率については実施の形態１よりも高くなっている（実施の形態１：８５％程度、実施の形態３：９５％以上）。したがって、実施の形態３は、実施の形態１で示した効果に加えて、固体撮像装置の感度を高めることができるという効果を得ることができる。このような効果を得ることができるのは、高屈折率層３０６ｄの構成材料として、窒化珪素だけでなく、窒化珪素よりも屈折率が高い二酸化チタンも用いたからであると考えられる。
【００３３】
なお、この例では、高屈折率層３０６ｄのうちの部位３０６ｄ２の厚み（物理膜厚）は１０ｎｍとし、部位３０６ｄ１の厚み（物理膜厚）は４４ｎｍとしている。この値は、以下の２つの条件を勘案して導き出されている。（１）部位３０６ｄ２をエッチングストップ層として機能させるためには少なくとも厚みを１０ｎｍとする必要がある。（２）透過特性を高めるために二酸化チタンからなる部位３０６ｄ１の厚みをできるだけ厚くする必要がある。このようにすることで、オーバーエッチングを抑制しつつ、透過特性をできるだけ高めることができる。
（実施の形態４）
実施の形態４では、スペーサ層を挟んで対向する２つの多層膜が、各層の厚み及び構成材料に関して積層方向に鏡面対称の関係を有する点で、実施の形態３と異なる。
【００３４】
図１０は、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の断面模式図である。
カラーフィルタ４０６は、多層膜４０６Ａ、スペーサ層４０６Ｃ及び多層膜４０６Ｂを順に積層した構造を有する。
実施の形態４では、各層の構成材料は、低屈折率層４０６ａ，４０６ｃ，４０６ｆ，４０６ｈについては二酸化珪素(SiO2)、高屈折率層４０６ｂ，４０６ｇについては二酸化チタン(TiO2) 、高屈折率層４０６ｄ，４０６ｅについては窒化珪素(Si3N4)及び二酸化チタン(TiO2)としている。スペーサ層４０６Ｃの構成材料は、二酸化珪素(SiO2)としている。
【００３５】
実施の形態４では、高屈折率層４０６ｅのうちのスペーサ層４０６Ｃに隣接する部位４０６ｅ２は窒化珪素からなり、これ以外の部位４０６ｅ１は二酸化チタンからなる。
実施の形態４では、高屈折率層４０６ｅのうちの部位４０６ｅ２の厚み（物理膜厚）は１０ｎｍとし、部位４０６ｅ１の厚み（物理膜厚）は４４ｎｍとしている。これ以外の層の厚みについては、実施の形態３と同様である。
【００３６】
図１１は、本発明の実施の形態４に係るカラーフィルタ４０６の透過特性を示す図である。
透過率曲線４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒは、それぞれカラーフィルタ４０６のうちの光電変換部４０３Ｂに対応する領域、光電変換部４０３Ｇに対応する領域、光電変換部４０３Ｒに対応する領域の透過率を表している。これによれば、カラーフィルタ４０６のうちの各領域における透過帯域については実施の形態３と同様であるが、長波長領域における透過率については実施の形態３よりも高くなっている（実施の形態３の３０Ｒ：９５％程度、実施の形態４の４０Ｒ：９７％程度）。したがって、実施の形態４では、実施の形態３で示した効果に加えて、固体撮像装置の感度を、特に長波長域について高めることができるという効果を得ることができる。
（実施の形態５）
実施の形態５では、従来技術に対してスペーサ層の構成材料を変更した点で、スペーサ層に隣接する層の構成材料を変更した実施の形態１と異なる。
【００３７】
図１２は、本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の断面模式図である。
カラーフィルタ５０６は、多層膜５０６Ａ、スペーサ層５０６Ｃ及び多層膜５０６Ｂを順に積層した構造を有する。
多層膜５０６Ａは、いわゆるλ／４多層膜であり、低屈折率層５０６ａ，５０６ｃと高屈折率層５０６ｂ，５０６ｄとを交互に積層した構造を有する。同様に、多層膜５０６Ｂもλ／４多層膜であり、低屈折率層５０６ｆ，５０６ｈと高屈折率層５０６ｅ，５０６ｇとを交互に積層した構造を有する。各層の光学膜厚ｎｄ（ｎ：屈折率、ｄ：物理膜厚）は、λ／４となるように設定されている。ここで、波長λは、反射帯域の中心波長である。スペーサ層５０６Ｃは、多層膜５０６Ａ，５０６Ｂの間に配され、光電変換部５０３Ｂ，５０３Ｒ，５０３Ｇのそれぞれに対応する領域毎に厚みが異なるように形成されている。
【００３８】
カラーフィルタ５０６は、上記の構造を有することにより、スペーサ層５０６Ｃの厚みに対応する帯域の光を透過させ、これ以外の帯域の光を透過させない特性を示す。
実施の形態５では、各層の構成材料は、低屈折率層５０６ａ，５０６ｃ，５０６ｆ，５０６ｈについては二酸化珪素(SiO2)、高屈折率層５０６ｂ，５０６ｄ，５０６ｅ，５０６ｇについては二酸化チタン(TiO2)としている。スペーサ層５０６Ｃの構成材料は、窒化珪素(Si3N4)としている。
【００３９】
また、実施の形態５では、中心波長λを５３０ｎｍとして設計している。各層の厚み（物理膜厚）は、中心波長λ及び各材料の屈折率を勘案して、低屈折率層５０６ａ，５０６ｃ，５０６ｆ，５０６ｈについては９１ｎｍ、高屈折率層５０６ｂ，５０６ｄ，５０６ｅ，５０６ｇについては５２ｎｍとしている。ここで、各材料の屈折率は、二酸化珪素については１．４５、窒化珪素については２．０、二酸化チタンについては２．５３である。スペーサ層５０６Ｃの厚み（物理膜厚）は、光電変換部５０３Ｂに対応する領域で９０ｎｍ、光電変換部５０３Ｒに対応する領域で３１ｎｍ、光電変換部５０３Ｇに対応する領域で０ｎｍとしている。
【００４０】
図１３は、本発明の実施の形態５に係るカラーフィルタ５０６の透過特性を示す図である。
透過率曲線５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒは、それぞれカラーフィルタ５０６のうちの光電変換部５０３Ｂに対応する領域、光電変換部５０３Ｇに対応する領域、光電変換部５０３Ｒに対応する領域の透過率を表している。これによれば、カラーフィルタ５０６のうちの光電変換部５０３Ｂに対応する領域、光電変換部５０３Ｇに対応する領域、光電変換部５０３Ｒに対応する領域は、それぞれ約４５０ｎｍ（曲線５０Ｂ参照）、約５３０ｎｍ（曲線５０Ｇ参照）、約６００ｎｍ（曲線５０Ｒ参照）を中心波長とする帯域で透過特性を有する。
【００４１】
実施の形態５に係るカラーフィルタの製造方法は、工程自体は実施の形態１と同様であるが、スペーサ層５０６Ｃ及び高屈折率層５０６ｄの構成材料が実施の形態１と異なるため、エッチングガスが実施の形態１と異なる。
実施の形態５では、被エッチング層が窒化珪素からなり、下地層が二酸化チタンからなる。エッチングガスは、CF4+O2を用いることとしている。
【００４２】
発明者らは、エッチングガスがCF4+O2であれば、二酸化チタンと窒化珪素の選択比が１：２０であることを実験により確認した。一方、従来技術では、エッチングガスはCF4+O2であり、二酸化チタンと二酸化珪素との選択比が１：１〜４である。このように、実施の形態５では、ドライエッチングの選択比を従来技術に比べて大きくすることができるので、オーバーエッチングを抑制し（製造誤差が１％以下）、その結果、カラーフィルタの透過特性が製品毎にばらつくことを抑制することができる。
【００４３】
さらに、実施の形態５では、スペーサ層５０６Ｃの構成材料が二酸化珪素よりも屈折率が高い窒化珪素なので、従来技術と比べてカラーフィルタ全体の厚みを薄くすることができる（従来技術と比較して４４ｎｍ、実施の形態１と比較して４９ｎｍ薄くなる）。したがって、斜めに入射した光に起因して発生する混色を抑制することができる。
以上、本発明に係る固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）発明者らは、ICPドライエッチング装置を用い、エッチング条件として、反応圧：70mmTorr、上部パワー：700mW、下部パワー：50mWとし、エッチングガスをCF4+O2とした場合、二酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)、二酸化チタン(TiO2)の選択比が２：２０：１であることを実験により確認した。この実験結果から、ドライエッチングの選択比は、酸化物材料間では小さく、酸化物材料と非酸化物材料との間では大きいことがわかる。
【００４４】
したがって、実施の形態では、酸化物材料として二酸化珪素(SiO2)及び二酸化チタン(TiO2)を採用し、非酸化物材料として窒化珪素(Si3N4)を採用する組み合わせのみを挙げているが、本発明は、この例に限らない。例えば、酸化物材料として酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ハフニウム(HfO3)、酸化マグネシウム(MgO2)等を採用し、非酸化物材料として窒化珪素(SiN)、フッ化マグネシウム(MgF2)等を採用することとしてもよい。
（２）多層膜のうちのスペーサ層に隣接する層状領域として、実施の形態１では高屈折率層１０６ｄを挙げ、実施の形態３では高屈折率層３０６ｄのうちの部位３０６ｄ２を挙げているが、本発明は、この例に限られない。例えば、層１０６ｄ及び１０６ｃを層状領域としてもよいし、多層膜１０６Ａの全ての層を層状領域としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、例えば、デジタルカメラに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ１０６の透過特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ１０６の製造過程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ１０６の製造過程を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るカラーフィルタ２０６の透過特性を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るカラーフィルタ３０６の透過特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るカラーフィルタ４０６の透過特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るカラーフィルタ５０６の透過特性を示す図である。
【図１４】特許文献３に係る固体撮像装置の断面模式図である。
【図１５】特許文献３に係るカラーフィルタの製造過程を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    固体撮像装置
２    画素
３    垂直シフトレジスタ
４    水平シフトレジスタ
５    駆動回路
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１    半導体基板
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２    ウェル
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３    光電変換部
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４    層間絶縁膜
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５    遮光膜
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６    カラーフィルタ
１０６Ａ，２０６Ａ，３０６Ａ，４０６Ａ，５０６Ａ，６０６Ａ  多層膜
１０６Ｂ，２０６Ｂ，３０６Ｂ，４０６Ｂ，５０６Ｂ，６０６Ｂ  多層膜
１０６Ｃ，２０６Ｃ，３０６Ｃ，４０６Ｃ，５０６Ｃ，６０６Ｃ  スペーサ層
１０６ａ，２０６ａ，３０６ａ，４０６ａ，５０６ａ，６０６ａ  低屈折率層
１０６ｂ，２０６ｂ，３０６ｂ，４０６ｂ，５０６ｂ，６０６ｂ  高屈折率層
１０６ｃ，２０６ｃ，３０６ｃ，４０６ｃ，５０６ｃ，６０６ｃ  低屈折率層
１０６ｄ，２０６ｄ，３０６ｄ，４０６ｄ，５０６ｄ，６０６ｄ  高屈折率層
１０６ｅ，２０６ｅ，３０６ｅ，４０６ｅ，５０６ｅ，６０６ｅ  高屈折率層
１０６ｆ，２０６ｆ，３０６ｆ，４０６ｆ，５０６ｆ，６０６ｆ  低屈折率層
１０６ｇ，２０６ｇ，３０６ｇ，４０６ｇ，５０６ｇ，６０６ｇ  高屈折率層
１０６ｈ，２０６ｈ，３０６ｈ，４０６ｈ，５０６ｈ，６０６ｈ  低屈折率層
１０７    平坦化層
１０８    マイクロレンズ
１１０，１１１，６１０，６１１    マスク
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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