(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換素子と、該光電変換素子で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該光電変換素子で生成された信号電荷を、該光電変換素子から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタとを有する固体撮像装置であって、
該電荷蓄積部に接続された第１の配線層と、
該電荷蓄積部には接続されていないが該転送トランジスタのゲート電極に接続されている第２の配線層と、
該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜とを備え、
該絶縁膜は、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成されており、
該第１の配線層は、第１層配線層からなる単層配線構造を有し、
該第２の配線層は、該第１層配線層と、該第１層配線層上に層間絶縁膜を介して形成された第２層配線層とを含む多層配線構造を有し、
該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第１層配線層との間には、該低誘電率膜と、該絶縁膜の低誘電率膜以外の部分とが介在しており、
該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第２層配線層との間には、該低誘電率膜のみが介在している固体撮像装置。
【請求項２】
前記低誘電率膜は、前記第１の配線層および前記第２の配線層を覆うよう形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記低誘電率膜は、アクリル系の樹脂で形成され、表面を平坦化する平坦化膜を兼ねている請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記絶縁膜は、前記光電変換素子上に形成された層間絶縁膜を有し、
前記低誘電率膜は、該光電変換素子上の層間絶縁膜より誘電率が低く、該光電変換素子の配置領域以外の領域に前記第１の配線層を覆うよう形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記低誘電率膜は、半導体基板上に前記第１の配線層を覆うよう形成されており、
前記絶縁膜は、該低誘電率膜に加えて、該半導体基板の、該第１の配線層の配置領域およびその周辺領域以外の領域を覆うよう形成された、該低誘電率膜より誘電率の高い層間絶縁膜を有する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記低誘電率膜は、前記第１の配線層の周囲にのみ形成されている請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記低誘電率膜および該低誘電率膜より誘電率の高い前記層間絶縁膜の表面に形成された平坦化膜を有する請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換素子と、該光電変換素子で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該光電変換素子で生成された信号電荷を、該光電変換素子から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタとを有する固体撮像装置を製造する方法であって、
半導体基板の第１導電型領域に、該光電変換素子を構成する第２導電型光電変換領域、および該電荷蓄積部を構成する第２導電型電荷蓄積領域を形成する工程と、
該半導体基板上に、該第２導電型電荷蓄積領域に接続された第１の配線層、および該第２導電型電荷蓄積領域に接続されていないが該転送トランジスタのゲート電極に接続されている第２の配線層を形成するとともに、該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜を形成する工程とを含み、
該絶縁膜は、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成されており、
該第１の配線層は、第１層配線層からなる単層配線構造を有し、
該第２の配線層は、該第１層配線層と、該第１層配線層上に層間絶縁膜を介して形成された第２層配線層とを含む多層配線構造を有し、
該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第１層配線層との間には、該低誘電率膜と、該絶縁膜の低誘電率膜以外の部分とが介在しており、
該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第２層配線層との間には、該低誘電率膜のみが介在している固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に、前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、
該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に、該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、
該第１および第２の配線層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、
全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含む請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、
該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、
該第２の層間絶縁膜の表面の、前記第２導電型光電変換領域に対応する部分に耐エッチング層を形成する工程と、
該第１、第２の配線層および該耐エッチング層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、
全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含む請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に、前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、
該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に、該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、
該第２の層間絶縁膜上に、該第２の層間絶縁膜の表面の、該第１の配線層の配置領域およびその周辺部に対応する部分が露出する開口を有する耐エッチング層を形成する工程と、
該第１、第２の配線層および該耐エッチング層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、
全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含む請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記低誘電率材料を塗布する工程では、前記低誘電率膜を、前記耐エッチング層の開口に対応した開口を有するマスクを用いて、前記第１および第２の層間絶縁膜をエッチングした部分に埋め込み、
前記低誘電率材料を塗布する工程の後に、カラーフィルタを形成する前に該低誘電率膜および該第２の層間絶縁膜上に、該カラーフィルタの下地層が平坦になるよう平坦化膜を形成する請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の固体撮像装置を含む電子情報機器。
【請求項１４】
撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を含む電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子情報機器に関し、特に、配線層間を絶縁する絶縁膜を該配線層間の容量が低減されるよう構成した半導体装置、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から増幅型固体撮像装置としては、増幅機能を持たせた画素部とその画素部の周辺に配置された走査回路（駆動回路）とを有し、その走査回路により画素データを画素部から読み出す増幅型固体撮像装置が提案されている。特に、画素構成を周辺の駆動回路および信号処理回路と一体化するのに有利なＣＭＯＳ（コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ）により構成されたＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ）型イメージセンサが知られている。
【０００３】
上記ＡＰＳ型イメージセンサは、通常１画素内に、光電変換部、増幅部、画素選択部、およびリセット部を形成する必要がある。ここで、光電変換部は、入射光を受け、その受光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードであり、増幅部は、信号電荷を蓄積する電荷蓄積部の電位を増幅する増幅トランジスタにより、画素選択部は、複数の画素行の中から特定の画素行を選択する選択トランジスタにより、さらに、リセット部は、該電荷蓄積部に蓄積されている信号電荷をリセットするリセットトランジスタにより構成される。また、光電変換部から信号電荷を電荷蓄積部に転送する転送トランジスタも画素内に形成されている。なお、画素はこのような４トランジスタに限らず、３トランジスタ構成のものもある。このため、ＡＰＳ型イメージセンサでは、各画素には、その構成素子として、通常フォトダイオードからなる光電変換部の他に、３〜４個のＭＯＳトランジスタが用いられる。
【０００４】
ところが、１画素当たり３〜４個のＭＯＳトランジスタが必要となると、このような画素構成は、画素サイズの小型化の制約となるため、１画素当たりのトランジスタの数を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、特許文献１に開示の増幅型固体撮像装置を説明する図であり、その要部の回路図を示している。
【０００６】
この増幅型固体撮像装置２０は、１画素当たりのトランジスタの数が低減されるよう、隣接する画素行の２つの画素ＰＸ１およびＰＸ２が、画素を構成するトランジスタを共有する２画素共有の回路構成としたものである。
【０００７】
すなわち、この固体撮像装置２０における画素ＰＸ１は、入射光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード１０１１と、そのフォトダイオード１０１１で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部１０８と、転送信号φＴ（ｍ、１）により、該信号電荷をフォトダイオード１０１１から電荷蓄積部１０８に転送する転送トランジスタ１０２１と、リセット信号φＲ（ｍ）により、電荷蓄積部１０８に蓄積されている信号電荷をリセットするリセットトランジスタ１３１と、電荷蓄積部１０８の電位レベルを増幅する増幅用トランジスタ１３２と、該増幅トランジスタ１３２の出力と垂直信号線１３５との間に接続され、選択信号φＳ（ｍ）により増幅トランジスタ１３２の出力を垂直信号線１３５に出力することにより画素を選択する画素選択用トランジスタ１３３とによって構成されている。
【０００８】
また、この固体撮像装置２０における画素ＰＸ２は、入射光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード１０１２と、そのフォトダイオード１０１２で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部ＦＤと、転送信号φＴ（ｍ、２）により、該信号電荷をフォトダイオード１０１２から電荷蓄積部１０８に転送する転送トランジスタ１０２２と、リセット信号φＲ（ｍ）により、電荷蓄積部１０８に蓄積されている信号電荷をリセットするリセットトランジスタ１３１と、電荷蓄積部１０８の電位レベルを増幅する増幅用トランジスタ１３２と、該増幅トランジスタ１３２の出力と垂直信号線１３５との間に接続され、選択信号φＳ（ｍ）により増幅トランジスタ１３２の出力を垂直信号線１３５に出力することにより画素を選択する画素選択用トランジスタ１３３とによって構成されている。
【０００９】
ここで、上記２つの画素ＰＸ１およびＰＸ２のうちの一方の選択は、上記転送トランジスタ１０２１および１０２２を制御する転送信号φＴ（ｍ、１）およびφＴ（ｍ、２）により、いずれかの転送トランジスタを導通させることにより行われる。
【００１０】
また、各フォトダイオード１０１１および１０１２は埋め込み型であり、フォトダイオード１０１１および１０１２からの信号電荷の転送が完全に行われるとすれば、固体撮像装置を極めて低ノイズ化でき、高画質の画像を得ることが可能となることが知られている。
【００１１】
次に動作について説明する。
【００１２】
このような２画素共通の固体撮像装置２０では、リセット信号φＲ（ｍ）によりリセットトランジスタ１３１がオンすると、電源電圧Ｖｄｄが電荷蓄積部１０８に印加され、該電荷蓄積部１０８の電位レベルがリセットされる。次に、リセットトランジスタ１３１がオフした後、選択信号φＳ（ｍ）により選択トランジスタ１３３がオンすると、リセット時の電荷蓄積部１０８の電位レベルであるリセットレベルが増幅トランジスタ１３２で増幅され、この増幅トランジスタ１３２で増幅されたリセットレベルが垂直信号線１３５に出力される。垂直信号線１３５に出力されたリセットレベルは、後段の水平走査回路（図示せず）によりサンプリングされて、そのサンプリング値が保持される。
【００１３】
さらに、選択トランジスタ１３３がオンしている状態で、転送信号φＴ（ｍ、１）により転送トランジスタ１０２１がオンすると、フォトダイオード１０１１から、ここで生成された信号電荷が前記電荷蓄積部１０８に転送され、この信号電荷による電位レベルである信号レベルが増幅トランジスタ１３２で増幅され、この増幅トランジスタ１３２で増幅された信号レベルが垂直信号線１３５に出力される。転送トランジスタ１０２１がオフした後、垂直信号線１３５に出力された信号レベルが、後段の水平走査回路（図示せず）によりサンプリングされて、そのサンプリング値が保持される。その後、水平走査回路では、リセットレベルのサンプリング値と信号レベルのサンプリング値の差分を、画素ＰＸ１の画素信号として変換して出力する。
【００１４】
同様に、リセット信号φＲ（ｍ）により、該電荷蓄積部１０８の電位レベルがリセットされ、その後、選択信号φＳ（ｍ）により選択トランジスタ１３３がオンすると、リセットレベルが増幅トランジスタ１３２で増幅され、この増幅トランジスタ１３２で増幅されたリセットレベルが垂直信号線１３５に出力される。垂直信号線１３５に出力されたリセットレベルは、後段の水平走査回路（図示せず）によりサンプリングされて、そのサンプリング値が保持される。
【００１５】
さらに、転送信号φＴ（ｍ、２）により転送トランジスタ１０２２がオンすると、フォトダイオード１０１２から、ここで生成された信号電荷が前記電荷蓄積部１０８に転送され、この信号電荷による電位レベルである信号レベルが増幅トランジスタ１３２で増幅され、この増幅トランジスタ１３２で増幅された信号レベルが垂直信号線１３５に出力される。転送トランジスタ１０２２がオフした後、垂直信号線１３５に出力された信号レベルが、後段の水平走査回路（図示せず）によりサンプリングされて、そのサンプリング値が保持される。その後、水平走査回路では、リセットレベルのサンプリング値と信号レベルのサンプリング値の差分を画素Ｐｘ２の画素信号として出力する。
【００１６】
このような２画素共有の回路構成を有する固体撮像装置では、図７に示すように２画素共有の回路構成とすると、１画素当たりのトランジスタ数は２．５個（２．５トランジスタ／画素）となり、４画素共有の回路構成とすると、１画素当たりのトランジスタ数は１．７５（１．７５トランジスタ／画素）となる。すなわち、これらの例では１画素あたりのトランジスタの数を削減することができる。
【００１７】
図８は、図７に示す固体撮像装置を説明する断面図であり、半導体基板上のフォトダイオードから転送トランジスタを介して電荷蓄積部にいたる経路に沿った断面構造を模式的に示している。
【００１８】
この固体撮像装置２０では、半導体基板上にＰウエル（第１導電型領域）１００が形成されており、該Ｐウエル１００内には、上記電荷蓄積部を構成するＮ＋型拡散領域（第２導電型領域）１０８が形成され、また、Ｎ＋型拡散領域に対向するよう、フォトダイオードを構成するＮ−型拡散領域１０１ａが形成されている。ここで、Ｎ−型拡散領域１０１ａの表面領域にはＰ＋型拡散層１０１ｂが形成されており、フォトダイオードは埋め込み型となっている。また、上記Ｐウエル１００の、上記Ｎ＋型拡散領域１０８とＮ−型拡散領域１０１ａとの間の部分には、上記転送トランジスタ１０２を構成する転送ゲート１０４がゲート酸化膜１０３ａを介して配置されている。そして、これらのＮ＋型拡散領域１０８とＮ−型拡散領域１０１ａは、各画素のフォトダイオードおよび転送トランジスタが、隣接する画素間で電気的に分離されるように、上記Ｐウエル１００の表面部分に形成された酸化膜からなる素子分離部１０３ｂにより囲まれている。また、転送トランジスタ以外のトランジスタも、素子分離部１０３ｂにより絶縁分離されている。ここでは、素子分離部には、例えば、ＳＴＩ（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造が用いられており、この構造は、Ｓｉ表面に溝を形成し，そこに絶縁膜（たとえば酸化膜）を埋め込み，さらに平坦化することで素子を分離する構造である。
【００１９】
また、Ｐウエル１００上には、ゲート電極１０４、ゲート酸化膜１０３ａおよび素子分離部１０３ｂを覆うよう、第１層目の層間絶縁膜（酸化膜）１１１が形成されており、さらに、該層間絶縁膜１１１上には第１層配線材料のパターニングにより形成された配線層１２１ａおよび１２１ｂが形成されている。ここで、該配線層１２１ａは、その一部が転送トランジスタ１０２のゲート電極１０４上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ１を介してその直下のゲート電極１０４に接続されている。また、上記転送信号φＴ（ｍ、１）はこの配線層１２１ａにより上記転送トランジスタのゲート電極に印加される。また、該配線層１２１ｂは、その一部が上記Ｎ＋型拡散領域１０８上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ２を介して、その直下のＮ＋型拡散領域１０８に接続されている。
【００２０】
さらに、第１の層間絶縁膜１１１上には、これらの配線層１２１ａおよび１２１ｂを覆うよう第２の層間絶縁膜（酸化膜）１１２が形成されており、該層間絶縁膜１１２上には第２層配線材料のパターニングにより形成された配線層１２２が形成されている。該配線層１２２は、その一部が上記配線層１２１ａ上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホールＣ３を介して配線層１２１ａに接続されている。
【００２１】
またさらに、上記配線層１２２および第２の層間絶縁膜１１２上には平坦化膜１１３が形成されている。
【００２２】
このように、各トランジスタは、例えばＳＴＩなどの素子分離により分離され、また多層メタル配線層は層間絶縁膜によって分離される。最上層のメタル配線（図中では第２層メタル配線）上には、図８に示すように、カラーフィルタ層形成前の平坦化のため、有機系樹脂が材料として用いられる平坦化膜が形成されるのが一般的である。なお、固体撮像装置では、この平坦化膜上にカラーフィルタ層が形成されるが、ここでは、このカラーフィルタは既知のため省略している。
【００２３】
しかしながら、上記従来の増幅型固体撮像装置では、その構成および動作上、次のような問題が生じる。すなわち、フォトダイオード１０１１あるいは１０１２からの信号電荷Ｑｓｉｇを電圧信号Ｖｓｉｇに変換する電荷電圧変換効率ηは、共通の信号電荷蓄積部１０８の容量をＣＦＤとすると、
η＝Ｇ・△Ｖｓｉｇ／△Ｑｓｉｇ＝Ｇ／ＣＦＤ  ・・・（１）式
となる。ここで、Ｇは、増幅用トランジスタ１３２と定電流負荷トランジスタ１３４とで構成されるソースフォロワ回路のゲインであり、通常１より若干小さい値（〜０．９）を示す。ηを大きくするには信号電荷蓄積部１０８の容量ＣＦＤを小さくする必要があるが、上記信号電荷蓄積部１０８の容量ＣＦＤは、信号電荷蓄積部１０８に接続された転送トランジスタ１０２のドレイン側接合容量、増幅トランジスタ１３２のゲート容量、および基板とのジャンクション容量、配線間のカップリング容量の総和である。従って、共通の信号電荷蓄積部に接続されるフォトダイオードおよび転送トランジスタの数が多くなるほど、信号電荷蓄積部１０８に接続された転送トランジスタ１０２のドレイン側接合容量と基板とのジャンクション容量、ならびに配線間のカップリング容量が増加し、電荷電圧変換率ηは低下するという問題がある。
【００２４】
また、特許文献２には、固体撮像装置において、上記容量ＣＦＤを低減するために、信号電荷蓄積部１０８と基板とのジャンクション容量を下げる方法が提案されている。
【００２５】
図９は、この特許文献２に開示の方法を説明する図であり、図８に示す固体撮像装置の断面構造に相当する部分を示している。
【００２６】
図９に示す固体撮像装置２０ａは、図８に示す固体撮像装置２０における信号電荷蓄積部１０８としての高濃度拡散層の下側に低濃度（Ｎ−）拡散層１０８ａを形成したものであり、これにより、信号電荷蓄積部１０８と基板とのジャンクション容量を低減したものである。
【特許文献１】特開平９−４６５９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、固体撮像装置における信号電荷蓄積部１０８の容量ＣＦＤの支配的要因は配線間のカップリング容量であり、信号電荷蓄積部１０８を構成する拡散層と基板とのジャンクション容量は、該配線間のカップリング容量の１／３程度であり、該ジャンクション容量の低減による信号電荷蓄積部１０８の容量ＣＦＤの低減効果は少ないものであり、複数の画素に共通する信号電荷蓄積部１０８での電荷電圧変換効率ηの低下は実質的に防止することができないという問題点があった。
【００２８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、複数の画素に共通する信号電荷蓄積部での電荷電圧変換効率を実質的に改善することができ、これにより、画素サイズを小型化できると共に、高画質の画像を得ることができる固体撮像装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置を用いた電子情報機器を得ることを目的とする。
【００２９】
また、本発明は、このような画素サイズが小さく、しかも画像の高画質化を図った固体撮像装置を実現する半導体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】
【００３４】
本発明に係る固体撮像装置は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換素子と、該光電変換素子で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該光電変換素子で生成された信号電荷を、該光電変換素子から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタとを有する固体撮像装置であって、該電荷蓄積部に接続された第１の配線層と、該電荷蓄積部には接続されていないが該転送トランジスタのゲート電極に接続されている第２の配線層と、該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜とを備え、該絶縁膜は、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成されており、該第１の配線層は、第１層配線層からなる単層配線構造を有し、該第２の配線層は、該第１層配線層と、該第１層配線層上に層間絶縁膜を介して形成された第２層配線層とを含む多層配線構造を有し、該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第１層配線層との間には、該低誘電率膜と、該絶縁膜の低誘電率膜以外の部分とが介在しており、該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第２層配線層との間には、該低誘電率膜のみが介在しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜は、前記第１の配線層および前記第２の配線層を覆うよう形成されていることが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜は、アクリル系の樹脂で形成され、表面を平坦化する平坦化膜を兼ねていることが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記絶縁膜は、前記光電変換素子上に形成された層間絶縁間を有し、前記低誘電率膜は、該光電変換素子上の層間絶縁膜より誘電率が低く、該光電変換素子の配置領域以外の領域に前記第１の配線層を覆うよう形成されていることが好ましい。
【００４０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜は、半導体基板上に前記第１の配線層を覆うよう形成されており、前記絶縁膜は、該低誘電率膜に加えて、該半導体基板の、該第１の配線層の配置領域およびその周辺領域以外の領域を覆うよう形成された、該低誘電率膜より誘電率の高い層間絶縁膜を有することが好ましい。
【００４１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜は、前記第１の配線層の周囲にのみ形成されていることが好ましい。
【００４２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜および該低誘電率膜より誘電率の高い層間絶縁膜の表面に形成された平坦化膜を有することが好ましい。
【００４３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換素子と、該光電変換素子で生成された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該光電変換素子で生成された信号電荷を、該光電変換素子から該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタとを有する固体撮像装置を製造する方法であって、半導体基板の第１導電型領域に、該光電変換素子を構成する第２導電型光電変換領域、および該電荷蓄積部を構成する第２導電型電荷蓄積領域を形成する工程と、該半導体基板上に、該第２導電型電荷蓄積領域に接続された第１の配線層、および該第２導電型電荷蓄積領域に接続されていないが該転送トランジスタのゲート電極に接続されている第２の配線層を形成するとともに、該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜を形成する工程とを含み、該絶縁膜は、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成されており、該第１の配線層は、第１層配線層からなる単層配線構造を有し、該第２の配線層は、該第１層配線層と、該第１層配線層上に層間絶縁膜を介して形成された第２層配線層とを含む多層配線構造を有し、該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第１層配線層との間には、該低誘電率膜と、該絶縁膜の低誘電率膜以外の部分とが介在しており、該第１の配線層の第１層配線層と、該第２の配線層の第２層配線層との間には、該低誘電率膜のみが介在しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に、前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に、該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、該第１および第２の配線層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００４５】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、該第２の層間絶縁膜の表面の、前記第２導電型光電変換領域に対応する部分に耐エッチング層を形成する工程と、該第１、第２の配線層および該耐エッチング層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００４６】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、前記半導体基板上に第１の層間絶縁膜を形成し、該第１の層間絶縁膜上に、前記第１および第２の配線層を構成する第１の配線材料層を形成する工程と、該第１の配線材料層上に第２の層間絶縁膜を形成し、該第２の層間絶縁膜上に、該第２の配線層を構成する第２の配線材料層を形成する工程と、該第２の層間絶縁膜上に、該第２の層間絶縁膜の表面の、該第１の配線層の配置領域およびその周辺部に対応する部分が露出する開口を有する耐エッチング層を形成する工程と、該第１、第２の配線層および該耐エッチング層をマスクとして該第１および第２の層間絶縁膜をエッチングする工程と、全面に該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率材料を塗布して前記低誘電率膜を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００４７】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記低誘電率材料を塗布する工程では、前記低誘電率膜を、前記耐エッチング層の開口に対応した開口を有するマスクを用いて、前記第１および第２の層間絶縁膜をエッチングした部分に埋め込み、前記低誘電率材料を塗布する工程の後に、カラーフィルタを形成する前に該低誘電率膜および該第２の層間絶縁膜上に、該カラーフィルタの下地層が平坦になるよう平坦化膜を形成することが好ましい。
【００４８】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上記固体撮像装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４９】
本発明に係る電子情報機器は、撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上記固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００５１】
本発明においては、半導体基板の第１導電型領域内に形成された第２導電型領域と、該第２導電型領域に接続された第１の配線層と、該第２導電型領域には接続されていない第２の配線層と、該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜とを備え、該絶縁膜を、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成したので、第２の導電型領域に寄生する浮遊容量成分、特に第１および第２の配線層間のカップリング容量を減少させることができる。
【００５２】
本発明においては、前記第２導電型領域を、固体撮像装置における、光電変換素子で生成された信号電荷を蓄積する第２導電型電荷蓄積領域とすることにより、該電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷により生ずる電圧レベルを高めることができ、これにより、電荷電圧変換効率の向上を図り、固体撮像装置の高感度化を達成することができる。
【００５３】
本発明においては、上記低誘電率層をアクリル系の樹脂で構成しているので、該低誘電率膜の誘電率が、第１および第２の配線層間に形成される層間絶縁膜（層間酸化膜）の誘電率の約半分となり、第１および第２の配線層間でのカップリング容量を減少させることができるとともに、この低誘電率層を、カラーフィルタの下地層としての平坦化膜を兼ねるものとすることができる。
【００５４】
本発明においては、前記絶縁膜を、前記光電変換素子上に形成された層間絶縁間と、該光電変換素子の配置領域以外の領域に前記第１の配線層を覆うよう形成された、該層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率膜とを有する構造としているので、該低誘電率膜は、上記光電変換素子の上部には形成されないこととなる。この場合、層間絶縁膜（層間酸化膜）をエッチング等で除去する工程では、上記光電変換素子上に層間絶縁膜を残すことができ、上記光電変換素子にエッチングダメージが及ぶのを回避できる。この結果、フォトダイオード部での欠陥の発生を回避して良好な画質を得ることができる。
【００５５】
本発明においては、上記絶縁膜を、上記低誘電率膜に加えて、半導体基板の、第１の配線層の配置領域およびその周辺領域以外の領域を覆うよう形成された、該低誘電率膜より誘電率の高い層間絶縁膜を有する構造とすることにより、上記低誘電率膜は、電荷蓄積部などを構成する第２導電型領域に接続された第１の配線層の周囲にのみ位置することとなる。これにより、画素領域の高低の段差領域が少なくなり、カラーフィルタの形成前の上記平坦化膜の形成が容易になり、カラーフィルタ形成時にカラーフィルタの膜厚が不均一になったり、その表面が凸凹になったりするのを回避することができる。
【００５６】
本発明において、上記固体撮像装置において、前記低誘電率膜および前記層間絶縁膜の表面に形成された平坦化膜を有するので、上記低誘電率膜は、平坦化膜を兼用せずに、第１の配線層の周囲にのみ形成され、該低誘電率膜および層間絶縁膜上には全面に平坦化膜がされることとなり、これにより、カラーフィルタの形成前に形成される上記平坦化膜の平坦性がさらに向上し、カラーフィルタ形成時の膜厚ばらつきや表面の凸凹を回避できる。
【発明の効果】
【００５７】
以上のように、本発明によれば、半導体基板の第１導電型領域内に形成された第２導電型領域と、該第２導電型領域に接続された第１の配線層と、該第２導電型領域には接続されていない第２の配線層と、該第１の配線層と該第２の配線層とを絶縁する絶縁膜とを備え、該絶縁膜を、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含み、該低誘電率膜が該第１の配線層と該第２の配線層との間に位置するよう形成したので、第２の導電型領域に寄生する浮遊容量成分、特に第１および第２の配線層間のカップリング容量を減少させることができる。この結果、画素サイズが小さく、しかも画像の高画質化を図った固体撮像装置などの半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５９】
（実施形態１）
図１はこの発明の実施形態１による２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図であり、半導体基板上のフォトダイオードから転送トランジスタを介して電荷蓄積部にいたる経路に沿った断面構造を模式的に示している。
【００６０】
この固体撮像装置１０では、従来の固体撮像装置２０と同様、半導体基板上にＰウエル（第１導電型領域）１００が形成されており、該Ｐウエル１００内には、上記電荷蓄積部を構成するＮ＋型拡散領域（第２導電型領域）１０８が形成され、また、Ｎ＋型拡散領域に対向するよう、フォトダイオードを構成するＮ−型拡散領域１０１ａが形成されている。ここで、Ｎ−型拡散領域１０１ａの表面領域にはＰ＋型拡散層１０１ｂが形成されており、フォトダイオードは埋め込み型となっている。また、上記Ｐウエル１００の、上記Ｎ＋型拡散領域１０８とＮ−型拡散領域１０１ａとの間の部分には、上記転送トランジスタ１０２を構成する転送ゲート１０４がゲート酸化膜１０３ａを介して配置されている。そして、これらのＮ＋型拡散領域１０８とＮ−型拡散領域１０１ａは、各画素のフォトダイオードおよび転送トランジスタが、隣接する画素間で電気的に分離されるように、上記Ｐウエル１００の表面部分に形成された素子分離部１０３ｂにより囲まれている。また、転送トランジスタ以外のトランジスタも、素子分離部１０３ｂにより絶縁分離されている。ここでは、素子分離部には、例えば、ＳＴＩ（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造が用いられており、この構造は、Ｓｉ表面に溝を形成し，そこに絶縁膜（酸化膜）を埋め込み，さらに平坦化することで素子を分離する構造である。
【００６１】
また、Ｐウエル１００上には、ゲート電極１０４、ゲート酸化膜１０３ａおよび素子分離部１０３ｂを覆うよう、第１層目の層間絶縁膜（酸化膜）１１１が形成されており、さらに、該層間絶縁膜１１１上には第１層配線材料のパターニングにより形成された配線層１２１ａおよび１２１ｂが形成されている。ここで、該配線層１２１ａは、その一部が転送トランジスタ１０２のゲート電極１０４上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ１を介してその直下のゲート電極１０４に接続されている。また、該配線層１２１ｂは、その一部が上記Ｎ＋型拡散領域１０８上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ２を介して、その直下のＮ＋型拡散領域１０８に接続されている。
【００６２】
さらに、第１の層間絶縁膜１１１上には、これらの配線層１２１ａおよび１２１ｂを覆うよう第２の層間絶縁膜（酸化膜）１１２が形成されており、該層間絶縁膜１１２上には第２層配線材料のパターニングにより形成された配線層１２２が形成されている。該配線層１２２は、その一部が上記配線層１２１ａ上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホールＣ３を介して配線層１２１ａに接続されている。ここで、配線層１２１ｂは、電荷蓄積部１０８に接続された単一層配線層（第１の配線層）を構成し、配線層１２１ａおよび１２２は、電荷蓄積部１０８に接続されていない多層配線層（第２の配線層）を形成している。
【００６３】
そして、この実施形態１では、電荷蓄積部１０８に接続された、第１層配線層１２１ｂからなる第１の配線層と、電荷蓄積部１０８に接続されていない、第１層配線層１２１ａおよび第２層配線層１２２からなる第２の配線層とは、層間絶縁膜より誘電率の低い低誘電率膜１２０により覆われている。
【００６４】
つまり、半導体基板のＰウエル１００上には、上記低誘電率膜１２０が、第１層配線層１２１ｂからなる第１の配線層の配置領域、さらに第１層配線層１２１ａおよび第２層配線層１２２からなる第２の配線層の配置領域を覆うよう全面に形成されている。
【００６５】
ただし、第１層配線層１２１ａおよび１２１ｂの直下部分には、第１の層間絶縁膜（酸化膜）１１１が形成されており、さらに第２層配線層１２２の直下部分には、第２の層間絶縁膜（酸化膜）１１２が形成されている。
【００６６】
なお、この固体撮像装置１０の動作は従来の固体撮像装置２０と同様に行われる。
【００６７】
次に、本実施形態１の固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００６８】
図２は上記実施形態１の２次元増幅型固体撮像装置の製造方法を工程順（図２（ａ）〜図２（ｃ））に説明する図である。
【００６９】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板上にＰウエル（第１導電型領域）１００をを形成した後、素子分離部１０３ｂを形成する。その後、該Ｐウエル１００内に、上記電荷蓄積部を構成するＮ＋型拡散領域（第２導電型領域）１０８を形成し、また、Ｎ＋型拡散領域に対向するよう、フォトダイオードを構成するＮ−型拡散領域１０１ａを形成する。ここで、電荷蓄積部とフォトダイオードとはいずれを先に形成してもよい。続いて、Ｎ−型拡散領域１０１ａの表面領域にＰ＋型拡散層１０１ｂを、フォトダイオードが埋め込み型となるよう形成する。
【００７０】
次に、上記Ｐウエル１００の、上記Ｎ＋型拡散領域１０８とＮ−型拡散領域１０１ａとの間の部分に、上記転送トランジスタ１０２を構成する転送ゲート１０４を、ゲート酸化膜１０３ａを介して形成する。
【００７１】
さらに、Ｐウエル１００上には、ゲート電極１０４、ゲート酸化膜１０３ａおよび素子分離部１０３ｂを覆うよう、第１層目の層間絶縁膜（酸化膜）１１１を形成し、該層間絶縁膜（酸化膜）１１１にコンタクトホールＣ１およびＣ２を形成する。その後、この層間絶縁膜１１１上に、第１層配線材料層のパターニングにより第１層配線層１２１ａおよび１２１ｂを形成する。ここで、該配線層１２１ａは、その一部が転送トランジスタ１０２のゲート電極１０４上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ１を介してその直下のゲート電極１０３ａに接続されている。また、該配線層１２１ｂは、その一部が上記Ｎ＋型拡散領域１０８上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１１に形成されたコンタクトホールＣ２を介して、その直下のＮ＋型拡散領域１０８に接続されている。
【００７２】
さらに、第１の層間絶縁膜１１１上に、これらの配線層１２１ａおよび１２１ｂを覆うよう第２の層間絶縁膜（酸化膜）１１２を形成し、層間絶縁膜（酸化膜）１１２にコンタクトホールＣ３を形成する。その後、該層間絶縁膜１１２上には第２層配線材料のパターニングにより配線層１２２を形成する。該配線層１２２は、上記配線層１２１ａ上に位置するよう配置されており、該層間絶縁膜１１２に形成されたコンタクトホールＣ３を介して配線層１２１ａに接続されている。
【００７３】
次に、図２（ｂ）に示すように、上記第２層配線層１２２および第１層配線層１２１ｂをマスクとして、層間絶縁膜１１１および１１２をエッチングする。
【００７４】
つまり、２層メタル形成後、層間酸化膜１１１および１１２をエッチングにてシリコン表面酸化膜まで除去する。その際、メタル層（配線層）とゲート電極は層間酸化膜とエッチング選択比が異なるため、残存し、またその下部の層間酸化膜もその影になって残存する。
【００７５】
次に、図２（ｃ）に示すように、全面にアクリル樹脂を塗布して、平坦化膜の代わりに低誘電率膜１２０を形成する。
【００７６】
ここで、低誘電率膜は、層間酸化膜に比べ誘電率が低い、例えばアクリル系樹脂などを用いる。例えば、層間酸化膜誘電率が４に対して、アクリル系樹脂誘電率は２である。
【００７７】
これらの樹脂はカラーフィルタ下の平坦化膜ともなり得る。その後、カラーフィルタの形成を行う。
【００７８】
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
【００７９】
一般に共通の信号電荷蓄積部１０８については、複数の転送トランジスタ１０２のドレインである高濃度注入層（Ｎ＋型半導体領域）１０８には１層メタルのみで結線配線し、本実施形態のように、低誘電率膜１２０を用いてメタル（配線層）間のカップリング容量を低減させることで、電荷電圧変換効率ηを向上させることができる。
【００８０】
例えば、電荷蓄積部１０８に付加されている容量ＣＦＤが、従来例では、転送トランジスタ１０２のドレイン側接合容量（＝０．５ｆＦ）と、増幅トランジスタ１３２のゲート容量（＝０．８ｆＦ）と、基板とのジャンクション容量（＝０．６ｆＦ）と、配線間のカップリング容量（＝２ｆＦ）との合計であるとしたとき、電荷電圧変換率ηはη＝４１ｕＶ／ｅｌｅｃｔｒｏｎであるが、本実施形態では、メタル配線層のレイアウトにも依るが、配線間のカップリング容量が７５％に低下したとすれば、電荷電圧変換率ηは、η＝４７ｕＶ／ｅｌｅｃｔｒｏｎとなり、１５％向上させることができる。
【００８１】
このように本実施形態１では、光電変換素子（フォトダイオード）１０１と、この光電変換素子の信号電荷を転送する転送トランジスタ１０２と、上記転送トランジスタの出力側が接続された信号電荷蓄積部１０８と、上記信号電荷蓄積部１０８に接続された単一配線層１２１ｂと、転送トランジスタのゲート１０４に接続された、配線層１２１ａおよび配線層１２２からなる多層配線層とを有し、これらの単一配線層および多層配線層を絶縁する絶縁膜を、層間酸化膜と、上記層間酸化膜より低い誘電率膜とで構成したので、上記電荷蓄積部に寄生する浮遊容量成分、特に配線間のカップリング容量を減少させることができ、電荷電圧変換効率の向上により、高感度化が達成できる。
【００８２】
また、上記低誘電率層はアクリル系の樹脂で形成しているので、低誘電率膜の誘電率は上記配線層間に形成される上記層間酸化膜の誘電率の約半分となり、配線間のカップリング容量を減少させることができるとともに、この低誘電率膜を、カラーフィルタ形成前の平坦化膜を兼ねるものとすることができる。
（実施形態２）
図３は、この発明の実施形態２による増幅型固体撮像装置の一例として２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【００８３】
この実施形態２の固体撮像装置１０ａは、上記実施形態１の固体撮像装置１０において、光電変換素子上には層間絶縁膜１１１および１１２を残すようにしたものである。
【００８４】
つまり、実施形態１では層間酸化膜のエッチングはシリコン表面の酸化膜１０３ａまで行ったが、本実施形態２では、上記エッチングの際、光電変換素子（フォトダイオード）の配置領域をレジストで覆い、この領域には、層間酸化膜１１１および１１２を残すようにしている。なお、その他の構成は実施形態１のものと同一である。
【００８５】
このような構成の本実施形態２では、フォトダイオード領域がエッチングダメージを受けず、画質を損ねることは無いという効果が得られる。
【００８６】
つまり、層間絶縁膜のエッチングをフォトダイオード表面にまで行った場合、エッチング時のダメージにより、フォトダイオード表面で欠陥の発生によるリーク電流が増加し、画質を損ねる場合があるが、この実施形態２では、フォトダイオード領域には層間絶縁膜を残すようにしているので、上記層間酸化膜のエッチング等による除去時に上記光電変換素子にダメージを与えることはなく、結果的に欠陥を発生させず良好な画質を得ることができる。
（実施形態３）
図４は、この発明の実施形態３による増幅型固体撮像装置の一例としての２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【００８７】
この実施形態３の固体撮像装置１０ｂは、上記実施形態１の固体撮像装置１０において、配線間容量を低減する必要のあるメタル配線、即ち信号電荷蓄積部１０８に接続されるメタル配線層１２１ｂの回りのみ層間酸化膜１１１および１１２を除去するようにしたものである。
【００８８】
つまり、この実施形態３では、前記低誘電率膜１２０は、Ｐウエル１００上の前記メタル配線層１２１ｂ（第１の配線層）のみを覆うよう形成されており、該Ｐウエル１００の、該第１の配線層１２１ａの配置領域およびその周辺領域以外の領域は、該低誘電率膜より誘電率の高い層間絶縁膜１１１および１１２により覆われている。なお、その他の構成は実施形態１のものと同一である。
【００８９】
このような構成の本実施形態３では、低誘電率層をできるだけ平坦性を持たせて形成することができるという効果が得られる。
【００９０】
つまり、上記実施形態１および２とも、低誘電率膜を形成する前に、画素内では層間酸化膜（層間絶縁膜）１１１および１１２の残存部とその除去部とが混在しており、局所的な段差が大きいことから、低誘電率膜の形成時に十分な平坦化ができず、その後のカラーフィルタの形成時には、膜厚などの不均一性が問題となる場合がある。
【００９１】
これに対し、実施形態３では、配線間容量を低減する必要のあるメタル配線層、即ち信号電荷蓄積部１０８に接続されるメタル配線層の回りのみ、層間酸化膜１１１および１１２を除去し、その後低誘電率層を全面に形成するので、低誘電率層をできるだけ平坦性を持たせて形成することができる。
（実施形態４）
図５は、この発明の実施形態４による増幅型固体撮像装置の一例としての２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。また、図６は、この実施形態４の固体撮像装置の製造方法を工程順（図６（ａ）〜図６（ｃ））に説明する図である。
【００９２】
この実施形態４の固体撮像装置１０ｃは、実施形態１における層間絶縁膜１１１および１１２の、第１の配線層１２１ｂおよびその周辺領域に対応する部分のみ除去し、この除去した部分に上記低誘電率膜１２０を埋め込み、該低誘電率膜１２０および層間絶縁膜１１２の上に、カラーフィルタの下地層となる平坦化膜１３０を形成したものである。その他の構成は実施形態１の固体撮像装置と同様である。
【００９３】
次に本実施形態４の固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００９４】
まず、図６（ａ）に示すように、図２（ａ）に示す工程と同様にして、半導体基板上にＰウエル（第１導電型領域）１００を形成した後、該Ｐウエル１００に素子分離部１０３ｂを形成する。その後、該Ｐウエル１００内に、上記電荷蓄積部を構成するＮ＋型拡散領域（第２導電型領域）１０８、フォトダイオードを構成するＮ−型拡散領域１０１ａおよびＰ＋型拡散層１０１ｂを形成する。さらに、上記転送トランジスタ１０２を構成する転送ゲート１０４を、ゲート酸化膜１０３ａを介して形成し、第１層目の層間絶縁膜（酸化膜）１１１および第１層配線層１２１ａおよび１２１ｂを形成する。その後、第１の層間絶縁膜１１１上に、これらの配線層１２１ａおよび１２１ｂを覆うよう第２の層間絶縁膜（酸化膜）１１２を形成し、配線層１２２を形成する。
【００９５】
次に、上記配線層１２１ｂおよびその周辺領域を含む開口を有するエッチングマスク（図示せず）を形成し、このエッチングマスクを用いて該層間絶縁膜１１１および１１２を選択的にエッチングして、該配線層１２１ｂおよびその周辺領域を露出させる（図６（ｂ））。
【００９６】
その後、全面に上記エッチングマスクと同様の開口を有するマスクを用いて、アクリル樹脂を塗布し、該アクリル樹脂を、該層間絶縁膜１１１および１１２を除去した部分に埋め込む（図６（ｃ））。
【００９７】
最後に、上記層間絶縁膜１１２および低誘電率膜１２０に平坦化膜１３０を形成し（図６（ｄ））、さらにカラーフィルタなどを形成する。
【００９８】
このような構成の実施形態４では、カラーフィルタの下地となる平坦化膜の平坦性がさらに向上し、カラーフィルタ形成時にその膜厚などが不均一になるのを回避できるという効果が得られる。
【００９９】
すなわち、実施形態３においても、低誘電率膜を形成する時点で、局所的な段差が画素部に残っているため、カラーフィルタの下地となる低誘電率膜の均一性は不十分である場合がある。
【０１００】
これに対し、本実施形態４では、図６に示されるように、まず、配線間容量を低減する必要のあるメタル配線層、即ち信号電荷蓄積部１０８に接続されるメタル配線層１２１ｂの周辺のみ、層間酸化膜１１１および１１２を除去した後、その部分のみ低誘電率層をマスクパターンを使って埋め込む。その後、従来例と同様にカラーフィルタの下地となる平坦化膜を形成する。
【０１０１】
このようにすれば、平坦化膜形成前には、画素の段差が無くなり、不均一性の無い良好なカラーフィルタ形成が可能となる。
【０１０２】
以上より明らかなように、この発明の増幅型固体撮像装置によれば、画素サイズを小型化できると共に、高画質の画像を得ることができる。
（実施形態５）
なお、上記実施形態１〜４では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜４の固体撮像装置の少なくともいずれか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、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置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。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜４の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た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。
【０１０３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態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】
【０１０４】
本発明は、半導体装置、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器の分野において、第１および第２の配線層を絶縁する絶縁膜を、その一部に他の部分より誘電率の低い低誘電率膜を含む構造とすることによ、第１および第２の配線層間のカップリング容量を減少させることができ、この結果、画素サイズが小さく、しかも画像の高画質化を図った固体撮像装置などの半導体装置を得ることができものであり、小型、高性能イメージセンサの形成に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１はこの発明の実施形態１による２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は上記実施形態１の２次元増幅型固体撮像装置の製造方法を工程順（図２（ａ）〜図２（ｃ））に説明する図である。
【図３】図３はこの発明の実施形態２による２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４はこの発明の実施形態３による２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図５】図５はこの発明の実施形態４による２次元増幅型固体撮像装置の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、上記実施形態４の２次元増幅型固体撮像装置の製造方法を工程順（図６（ａ）〜図６（ｃ））に説明する図である。
【図７】図７は、特許文献１に開示の２次元増幅型固体撮像装置を説明する図であり、その画素の回路構成を示している。
【図８】図８は、図７に示す従来の２次元増幅型固体撮像装置の画素部の断面構造を示す図である。
【図９】図９は、従来の別の２次元増幅型固体撮像装置を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  固体撮像装置
１００  Ｐウエル
１０１  フォトダイオード
１０１ａ  Ｎ−型拡散領域
１０１ｂ  Ｐ＋型拡散領域
１０２  転送トランジスタ
１０３ａ  ゲート酸化膜
１０３ｂ  素子分離部
１０４  ゲート電極
１０８  信号電荷蓄積部
１１１、１１２  層間絶縁膜
１２１ａ、１２１ｂ  第１の配線材料層
１２２  第２の配線材料層
１２０  低誘電率膜
１３１  リセットトランジスタ
１３２  増幅用トランジスタ
１３３  選択トランジスタ
１３４  定電流負荷
１３５  垂直信号線
【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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