(57)【要約】【課題】高屈折率領域が設けられながらも、黒レベル信号が高精度に得られ、黒クランプ動作を正常に行うことが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】固体撮像素子１を、受光領域を構成する第１光電変換部３０上の層間絶縁膜３２内の第１高屈折率領域３４が、層間絶縁膜３２上の受光面３９からの光の導波路として第１光電変換部３０に対向して設けられ、第２光電変換部４０上の層間絶縁膜４２内の第２高屈折率領域４４が、第２光電変換部４０に対向して設けられた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１光電変換部を有する受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための第２光電変換部を有する遮光領域とが設けられた固体撮像素子であって、
前記第１光電変換部上の層間絶縁膜内に、該層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第１高屈折率領域が、前記層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として、前記第１光電変換部に対向して設けられ、
前記第２光電変換部上の層間絶縁膜内に、該層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部に対向して設けられた
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部と、該第２光電変換部上の遮光膜との間に介在して設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部と、該第２光電変換部上の配線との間に介在して設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１高屈折率領域と前記第２高屈折率領域の、形状及び体積の少なくとも一方が異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記第２高屈折率領域と前記第２光電変換部との間隔が、前記第１高屈折率領域と前記第１光電変換部との間隔を基に選定された
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記第２高屈折率領域と前記第２光電変換部との間隔が、前記第１高屈折率領域と前記第１光電変換部との間隔に等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記受光領域を構成する層間絶縁膜と、前記遮光領域を構成する層間絶縁膜とが、同一組成の材料により構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
固体撮像素子を有する撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、
少なくとも、第１光電変換部を有する受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための第２光電変換部を有する遮光領域とが設けられ、
前記第１光電変換部上の層間絶縁膜内に、該層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第１高屈折率領域が、前記層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として、前記第１光電変換部に対向して設けられ、
前記第２光電変換部上の層間絶縁膜内に、該層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部に対向して設けられた構成を有する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
少なくとも、第１光電変換部上に導波路となる第１高屈折率領域が設けられた受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための、第２光電変換部上に第２高屈折率領域が設けられた遮光領域とを有する固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１高屈折率領域の少なくとも一部を、前記第２高屈折率領域の形成後に形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１高屈折率領域と前記第２高屈折率領域のうち、前記第２高屈折率領域上にのみ、遮光膜を形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１高屈折率領域と前記第２高屈折率領域のうち、前記第２高屈折率領域上にのみ、配線を形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第２高屈折率領域の形成時に、同時に前記第１高屈折率領域を一部形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第２高屈折率領域の形成後にのみ、前記第１高屈折率領域の形成を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第２高屈折率領域上に遮光膜を形成し、該遮光膜の形成後にのみ、前記第１高屈折率領域の形成を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２高屈折率領域上に配線を形成し、該配線の形成後にのみ、前記第１高屈折率領域の形成を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
前記受光領域を構成する層間絶縁膜と、前記遮光領域を構成する層間絶縁膜とを、共通に形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子と、この固体撮像素子を有する撮像装置、及び固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画や動画の撮影・記録が可能な撮像装置が広く知られ、利用されている。
この撮像装置は、図４に示すような、光電変換部（フォトダイオード）と複数のＭＯＳトランジスタからなる画素１０２が多数２次元マトリクス状に配列された受光領域（有効画素領域）１０３と、黒レベル信号を出力する所謂オプティカルブラック（Optical Black；ＯＰＢ）領域となる遮光領域１０４とを有する固体撮像素子１０１により構成される。
【０００３】
画素１０２は、半導体基板１０５内に第１光電変換部（フォトダイオード）１３０及びフローティングディフュージョンとなる拡散層１３１が形成され、ゲート絶縁膜を介して転送電極１３３が設けられて転送トランジスタが形成され、更に図示しない他のＭＯＳトランジスタが形成されて構成される。
また、受光領域１０３内の画素１０２上には、層間絶縁膜１３２を介して多層配線、図では第１配線１３５及び第２配線１３６が設けられると共に、第１光電変換部１３０の直上に、光導波路すなわち層間絶縁膜１３２に比して高い屈折率を有する高屈折率領域１３４が層間絶縁膜１３２の底面近傍から上面近傍に渡って形成される。
そして、層間絶縁膜１３２上には、高屈折率領域１３４の直上部を含んで、平坦化膜（パッシベーション膜）１３７と、カラーフィルタ１３８と、受光面となるオンチップマイクロレンズ１３９とがこの順に積層されている。
【０００４】
一方、遮光領域１０４においても、同様の画素が形成される。すなわち、この画素も、半導体基板１０５内に第２光電変換部（フォトダイオード）１４０及びフローティングディフュージョンとなる拡散層１４１が形成され、ゲート絶縁膜を介して転送電極１４３が設けられて転送トランジスタが形成され、更に図示しない他のＭＯＳトランジスタが形成されて構成される。また、この遮光領域１０４においては、層間絶縁膜１４２を介して、転送電極１４３及び第２光電変換部１４０を含む画素を覆うようにして遮光膜となる第１配線１４５が設けられている。
この構成においては、第１配線１４５が遮光膜となることにより、第２光電変換部１４０における電荷の発生は半導体基板１０５内で光によることなく発生ないし残存していた（例えば熱励起による）電荷によるのみとなる。したがって、この第２光電変換部１４０で検出される電荷量を、第１光電変換部１３０で検出された電荷量から差し引くことにより、第１光電変換部１３０における真の（光由来の）電荷量を得て、所謂黒レベルのクランプ補正をすることが可能になるとされている。
【０００５】
ここで、受光領域１０３において、高屈折率領域１３４は固体撮像素子１０１における集光効率を向上させるための導波路として設けられている。この導波路構造においては、図５に示すように、〔数１〕に示すスネルの法則に基いて、つまり周囲の低屈折材（層間絶縁膜１３２によるクラッド部；屈折率ｎ２）との屈折率差に基づいて、高屈折率材による光伝播のコア部（高屈折率領域１３４による導波路；屈折率ｎ１）内で入射光Ｌ１から全反射により反射光Ｌ３を優先的に生じさせる（屈折光Ｌ２の発生を抑制する）ことにより、受光面１３９からの光が第１光電変換部１３０へ導かれる（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【数１】
2007141873.tif 000003
【０００７】
この高屈折率領域１３４は、導波路構造形成のために設けられるものであり、かつ第１光電変換部１３０に供給される電荷を生じるものでないことから、第１光電変換部１３０における光検出の補正は、前述したように、高屈折率領域１３４のない構成による場合と同様に行われてきた。
【０００８】
しかしながら本発明者らは、鋭意検討を重ね、受光領域１０３と遮光領域１０４との間で、高屈折率領域１３４に関する相違が生じると、各光電変換部１３０及び１４０における白点の発生レベル、つまり光照射のない状態での電荷の発生しやすさやこれに基づく黒レベルなどに相違が生じてしまうことを見出した。
また、このような相違が、例えば高屈折率領域１３４をポリイミド系樹脂などによって構成する場合には樹脂に含まれる金属成分（例えばナトリウムやカリウムなど）が層間絶縁膜を介して第１光電変換部１３０に拡散してしまうために白点が発生したり、例えば高屈折率領域１３４をプラズマ窒化膜などによって構成する場合には窒化膜中の水素によるダングリングボンド終端効果によってジャンクションが改善されるために白点が発生し難くなることによって生じたりするなど、高屈折率領域の材質や形状などに応じて不規則に変化することも明らかとなった。
【０００９】
このような相違が生じると、第１光電変換部１０３の白点の発生レベルが高屈折率領域１３４に応じて変化して、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、光照射の有無によって生じる受光領域１０３と遮光領域１０４との電荷量の差（図中ｘ；有効画素出力）のみならず、白点の発生レベルの相違による電荷量の変化も生じてしまう（図中ｙ；遮光領域出力）。
したがって、受光領域１０３に高屈折率領域１３４を設けた構成においては、従来構成による場合と異なり、図６Ｃに示すように、各光電変換部１３０及び１４０における白点発生レベルを揃えた上で、第２光電変換部１４０で検出された電荷量を第１光電変換部１３０で検出された電荷量から差し引くことにより、図６Ｄに示すように、受光領域１０３における真の電荷量の検出を図る必要がある。
【特許文献１】特開平10-326885号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、受光領域内に高屈折率領域が設けられながらも黒レベル信号の精度が高い固体撮像素子と、この固体撮像素子を有する撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る固体撮像素子は、少なくとも、第１光電変換部を有する受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための第２光電変換部を有する遮光領域とが設けられ、前記第１光電変換部上の層間絶縁膜内に、この層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第１高屈折率領域が、前記層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として、前記第１光電変換部に対向して設けられ、前記第２光電変換部上の層間絶縁膜内に、この層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部に対向して設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る撮像装置は、固体撮像素子を有する撮像装置であって、前記固体撮像素子が、少なくとも、第１光電変換部を有する受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための第２光電変換部を有する遮光領域とが設けられ、前記第１光電変換部上の層間絶縁膜内に、この層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第１高屈折率領域が、前記層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として、前記第１光電変換部に対向して設けられ、前記第２光電変換部上の層間絶縁膜内に、この層間絶縁膜に比して高い屈折率を有する第２高屈折率領域が、前記第２光電変換部に対向して設けられたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、少なくとも、第１光電変換部上に導波路となる第１高屈折率領域が設けられた受光領域と、前記第１光電変換部に対応する黒レベルを出力するための、第２光電変換部上に第２高屈折率領域が設けられた遮光領域とを有する固体撮像素子の製造方法であって、前記第１高屈折率領域の少なくとも一部を、前記第２高屈折率領域の形成後に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る固体撮像素子によれば、受光領域を構成する第１光電変換部上の層間絶縁膜内の第１高屈折率領域が、層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として第１光電変換部に対向して設けられ、第２光電変換部上の層間絶縁膜内の第２高屈折率領域が、第２光電変換部に対向して設けられたことから、高屈折率領域が設けられながらも、黒レベル信号が高精度に得られ、黒クランプ動作を正常に行うことができる。
【００１５】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像装置を構成する固体撮像素子において、受光領域を構成する第１光電変換部上の層間絶縁膜内の第１高屈折率領域が、層間絶縁膜上の受光面からの光の導波路として第１光電変換部に対向して設けられ、第２光電変換部上の層間絶縁膜内の第２高屈折率領域が、第２光電変換部に対向して設けられたことから、例えば最適化された黒レベル信号が得られ、黒クランプ動作を正常に行うことができる。
【００１６】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法によれば、受光領域を構成する第１高屈折率領域の少なくとも一部を、遮光領域を構成する第２高屈折率領域の形成後に形成することから、高屈折率領域を設けながらも、黒レベル信号が高精度に得られ、黒クランプ動作を正常に行うことができる固体撮像素子を、簡潔に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、固体撮像素子を構成する受光領域と遮光領域との間で、高屈折率領域に関する相違、例えばその有無や材質及び形状などの相違が生じると、各領域を構成する光電変換部における白点の発生レベル、つまり光照射のない状態での電荷の発生しやすさやこれに基づく黒レベルなどに相違が生じることを見出し、これらに起因する黒クランプ補正精度の劣化を回避する構成について検討を重ねた結果、本発明を提供するに至ったものである。
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
＜固体撮像素子及び撮像装置の実施の形態＞
まず、本発明に係る固体撮像素子の実施の形態を説明する。本実施形態に係る固体撮像素子は、例えばレンズや回路などが併せて設けられる撮像装置を構成する固体撮像素子である。
【００２０】
図１に、本発明に係る固体撮像素子の、要部の概略断面図を示す。
本実施形態に係る固体撮像素子１は、図１に示すような、光電変換部（フォトダイオード）と複数のＭＯＳトランジスタからなる画素２が多数２次元マトリクス状に配列された受光領域（有効画素領域）３と、黒レベル信号を出力する所謂オプティカルブラック（Optical Black；ＯＰＢ）領域となる遮光領域４とを有する。
【００２１】
受光領域３内の画素２は、半導体基板５内に第１光電変換部（フォトダイオード）３０及びフローティングディフュージョンとなる拡散層３１が形成され、ゲート絶縁膜を介して転送電極３３が設けられて転送トランジスタが形成され、更に図示しない他のＭＯＳトランジスタが形成されて構成される。
また、画素２上には、層間絶縁膜３２を介して多層配線、図では第１配線３５及び第２配線３６が設けられると共に、第１光電変換部３０の直上に、光導波路となる、層間絶縁膜３２に比して高い屈折率を有する高屈折率領域３４が、層間絶縁膜３２の底面近傍から上面近傍に渡って形成される。
そして、層間絶縁膜３２上には、高屈折率領域３４の直上部を含んで、平坦化膜（パッシベーション膜）３７と、カラーフィルタ３８と、受光面となるオンチップマイクロレンズ３９とがこの順に積層されている。
【００２２】
一方、遮光領域４においても、同様の画素が形成される。すなわち、この画素も、半導体基板５内に第２光電変換部（フォトダイオード）４０及びフローティングディフュージョンとなる拡散層４１が形成され、ゲート絶縁膜を介して転送電極４３が形成されて転送トランジスタが形成され、更に図示しない他のＭＯＳトランジスタが形成され、かつ層間絶縁膜４２を介して転送電極４３及び第２光電変換部４０を含む画素を覆うようにして遮光膜となる第１配線４５が設けられた構成を有する。
更に、本実施形態においては、層間絶縁膜４２内に、第２光電変換部４０と第１配線４５との間に介在する第２高屈折率領域４４が設けられる。
【００２３】
本実施形態に係る固体撮像素子１は、遮光領域４において、第１配線４５が遮光膜となることによって第２光電変換部４０における電荷の発生が光によってはなされない（熱励起などによるのみとなる）構成とされている。更に、第２高屈折率領域４４の第２光電変換部４０に対する間隔が、第１高屈折率領域３４の第１光電変換部４０に対する間隔に基づいて、例えば等しい値に選定されていることから、各高屈折率領域について、光電変換部に対して特に近い部分の位置形状を同一とすることができる。
したがって、特に各高屈折率領域３４及び４４を構成する材料が共通である場合には、受光領域３と遮光領域４との間で、各光電変換部３０及び４０に対し、高屈折率領域からの直接的な影響（金属成分や水素の拡散、エッチングダメージで発生する白点など）について相違が生じることを回避することができることから、第２光電変換部４０で検出される電荷量を第１光電変換部３０で検出された電荷量から差し引くことによって、第１光電変換部３０における真の電荷量を得るための黒レベルのクランプ補正を適切に行うことが可能となる。
【００２４】
なお、第１高屈折率領域３４及び第２高屈折率領域４４については、それぞれ対応する各光電変換部３０及び４０に対して特に近い部分を除けば、前述の金属拡散や水素終端化による影響は必ずしも大きくないと考えられることから、各高屈折率領域３４及び４４の全体的な形状は完全に一致するものではなくとも良い。
また、第１高屈折率領域３４と第２高屈折率領域４４との間で、形状及び体積の少なくとも一方が異なることにより、例えば図１に示すように遮光領域４を構成する遮光膜を、層間絶縁膜４２内の多層配線の中でも低い位置に設けられる配線、例えば最も低い位置に設けられる第１配線４５によって構成することができる。この場合には、特に遮光領域４への光の混入と、多数の画素２同士における混色の発生とを抑制することができるなど、黒クランプ補正の精度のみならず、光学特性全般の向上が図られる。
【００２５】
＜固体撮像素子の製造方法の実施の形態＞
次に、本発明に係る固体撮像素子製造方法の実施の形態を説明する。
なお、図面では画素として光電変換部と転送トランジスタの要部のみを示す。
【００２６】
まず、図２Ａに示すように、半導体基板５内の最終的に受光領域３及び遮光領域４が形成される位置に、それぞれ、隣り合う画素との素子分離領域（図示せず）と、光電変換部３０と、フローティングディフュージョンとなる拡散層３１とを形成するとともに、その上に層間絶縁膜３２を一部、転送電極３３が第１光電変換部３０とフローティングディフュージョンとなる拡散層３１の互いに対向する端部間に介在するように形成する。
その後、層間絶縁膜３２及び４２の、最終的に第１及び第２の高屈折率領域３４及び４４が形成される位置に、第２の高屈折率領域の高さに対応する溝７及び８を、リソグラフィ処理及び異方性エッチングにより形成する。
【００２７】
続いて、図２Ｂに示すように、溝７及び８内に、最終的に第１及び第２の高屈折率領域３４及び４４を構成する充填材６を埋め込む。
この充填材６の埋め込みは、例えば、ポリイミド系高分子に代表される樹脂の塗布や、例えば窒化膜などのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長法）による成膜によって行うことができる。
ポリイミド系樹脂は屈折率が約１．７と高く、周囲の酸化膜が例えば屈折率１．４程度である場合には、前述のスネルの法則に基づいて導波路形成に充分な屈折率差を付与して、界面にシャープに入る光をも反射させて閉じ込めることができる。
窒化膜は屈折率が約２．０と、ポリイミド系樹脂に比して更に高く、より充分な屈折率差を付与することができることに加え、水素含有量が多いため、水素供給効果による基板のダングリングボンド終端効果による白点低減が図られる。したがって、本実施形態に係る製造方法による場合には、受光領域３と、この受光領域３に対する黒クランプ補正のための遮光領域４との両方に形成することから、最終的に得る固体撮像素子１において、より正確な黒クランプ補正が可能となる。
なお、埋め込み特性については、後述するアスペクト比に関するものをはじめとして、塗布型の樹脂の方が優れているため、高屈折率領域を構成する材料については、屈折率差などの光学特性と製造工程上の長所との兼ね合いを考慮して適宜選定することが好ましい。
【００２８】
続いて、図２Ｃに示すように、充填材６のうち最終的に第１及び第２の高屈折率領域３４及び４４となる部分以外をエッチバック除去し、更に層間絶縁膜３２及び４２を再成長させて最終的に第１高屈折率領域３４を構成する充填材６と第２高屈折率領域４４とを覆う。
その後、第１配線３５及び４５をパターニング形成する。ここで、受光領域３では、第１配線３５が最終的に第１高屈折率領域３４の形成位置に形成されず、遮光領域４では、第１配線４５が第２高屈折率領域４４の上部を覆う形状とする。
【００２９】
続いて、図３Ａに示すように、受光領域３において、第１配線３５の層間絶縁膜３２を介した上部に、互いに絶縁された配線（本例では第２配線３６）を、第１配線３５と同様にパターニング形成して多層配線を形成した後、最上層の配線を覆うように、層間絶縁膜３２を、遮光領域４の層間絶縁膜４２と同時に、目的とする高さまで形成する。その後、層間絶縁膜３２のうち、先に形成した充填材６の直上部をエッチング除去して、溝９を形成する。
【００３０】
続いて、図３Ｂに示すように、溝９内に露出した充填材６上に、再度の埋め込みによって、より大きな深さ寸法を有する充填材６の形成を行う。
その後、過剰な充填材をエッチバック法により除去して所定の第１高屈折率領域３４を形成し、第１高屈折率領域３４の上面を層間絶縁膜３２で覆って、その上に平坦化膜３７，カラーフィルタ３８，オンチップマイクロレンズ３９を従来製法で形成して、目的とする固体撮像素子１を作製する。
【００３１】
本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法によれば、第１光電変換部３０上における第１高屈折率領域３４の形成を、一部、第２光電変換部４０上における第２高屈折率領域４４の形成後に行うことから、所望の形状及び体積を有する第１高屈折率領域３４を形成しながらも、第２高屈折率領域４０上の所定の位置に第２高屈折率領域４４を形成することによって、適切な黒クランプ補正が可能な固体撮像素子１を得ることができる。
これは、例えば本実施形態におけるように、遮光領域４の第２高屈折率領域４４上にのみ遮光膜や配線を形成し、同時に形成した受光領域３内の配線については最終的に得る第１高屈折率領域３４に対応したパターニング形成を行うことで、この遮光膜や配線の形成後にも、第１高屈折率領域３４を所定の高さまで形成するなど、第２高屈折率領域４４の形成時に第１高屈折率領域３４を一部形成することによって行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る固体撮像素子の製造方法によれば、導波路を構成する第１高屈折率領域３４の形成（溝形成及び埋め込み）を複数回に分けて行うため、アスペクト比（幅と深さの比）の高い形状を有する第１高屈折率領域３４の形成を、より安定して確実に行うことができる。
すなわち、従来の固体撮像素子の製造においては工程数の減少にのみ着目して製造方法の検討がなされたのに対し、本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、より光学特性の高い固体撮像素子の形成を考慮したプロセス構成を有し、遮光領域４について見出された第２高屈折率領域４４の必要性に基づいた製造方法となっている。
【００３３】
なお、本実施形態におけるように、例えば第１配線４５を遮光膜とすることによって、より低い位置に遮光膜を設けた場合には、遮光領域４への光混入や隣り合う画素２間での混色を特に低減することが可能となる。
更に、第２高屈折率領域４４と第２光電変換部４０の間隔に関係して、受光領域３を構成する第１の高屈折率領域３４と第２光電変換部３０の間隔を適切に選定することにより、より好ましい光学特性を有する固体撮像素子を作製することが可能となる。すなわち、第１高屈折領域３４と第１光電変換部３０との距離は、大き過ぎると第１光電変換部３０に導入できる光の量が減少して集光効率が低下し、小さすぎると製造時にエッチングのダメージが第１光電変換部３０に及ぶおそれが生じるため、これらを回避できる間隔を選定することが好ましい。
【００３４】
なお、図示は省略するが、本実施形態においては、受光領域３及び遮光領域４で多層配線を構成する第１配線や第２配線などの配線群は、隣り合う画素間部など、光学的に障害とならない位置で、転送電極や他の配線とのコンタクトをとる構成とされている。
【００３５】
以上、本発明に係る固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の製造方法の実施の形態を説明したが、説明で挙げた使用材料やその量及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００３６】
例えば、前述の実施の形態では、固体撮像素子の製造方法について、第２高屈折率領域の形成と同時に第１高屈折率領域を一部形成する例を説明したが、第２高屈折率領域の形成後にのみ、所望の深さ寸法を有する第１高屈折率領域の形成を行う手法によることもできる。
この手法による場合には、第２高屈折率領域と同時に第１高屈折率領域を一部形成する場合に比して、第１高屈折率領域となる充填材（埋め込み材）をより深い溝に対して一度に充填しなければならないため、埋め込み性の比較的低い窒化膜によってこのアスペクト比の高い溝内に高屈折率領域を良好に形成することが難しくなる（アスペクト比２程度が限界と考えられる）。
特に、０．１８μｍルール以降の先端デバイスではアスペクト比が更に高く（例えば５以上に）なることから、高屈折率領域をポリイミド系樹脂の埋め込みによって形成するなどして、アスペクト比に起因する問題の発生を回避することが好ましい。このようにすれば、層間絶縁膜及び多層配線を形成した後に、より深く形成された溝に樹脂を流し込んで第１高屈折率領域を良好に形成することが可能となる。
【００３７】
また、前述の実施の形態では、第１高屈折率領域と第２高屈折率領域の、体積及び深さ方向の寸法のみが異なる例について説明したが、形状や底面面積を同一として形成することもできるし、体積のみを揃えるなどの目的で、例えば第２高屈折率領域を一部、転送電極上にも渡って幅広に形成することも可能である。
また、受光領域及び遮光領域は、それぞれに設けられる高屈折率領域が第１配線や第２配線などに接触しない範囲でなるべく幅広に、つまり底面の面積を多く確保できる構成とすることが好ましい。この構成は例えば、高屈折率領域の底面面積を、各光電変換部の上面面積に対して５０〜８０％程度とすることによって可能となる。
【００３８】
また、例えば、エッチバックのかわりにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などによることも可能であるし、本実施形態におけるように受光領域３を構成する層間絶縁膜３２と遮光領域４を構成する層間絶縁膜４２とを同一組成の材料により一体形成することなく、受光領域及び遮光領域の層間絶縁膜を互いに独立して形成することも可能である。
また、例えば、層間絶縁膜を、屈折率が略等しい複数の材料による積層構造とすることも可能であるなど、本発明は種々の変更及び変形をなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の一例の構成における、要部を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る固体撮像素子の製造工程の一例の説明に供する工程図（その１）である。
【図３】本発明に係る固体撮像素子の製造工程の一例の説明に供する工程図（その２）である。
【図４】従来の固体撮像素子の要部を示す概略断面図である。
【図５】導波路構造の説明に供する模式図である。
【図６】Ａ〜Ｄ  それぞれ、固体撮像素子における光検出の補正の説明に供する画素の模式図（Ａ）と、電荷量の説明に供する模式図（Ｂ〜Ｄ）である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・固体撮像素子、２・・・画素、３・・・受光領域（有効画素領域）、４・・・遮光領域、５・・・半導体基板、６・・・充填材、７，８，９・・・溝、３０・・・第１光電変換部（フォトダイオード）、３１・・・フローティングディフュージョンとなる拡散層、３２・・・層間絶縁膜、３３・・・転送電極、３４・・・第１高屈折率領域、３５・・・第１配線、３６・・・第２配線、３７・・・平坦化膜（パッシベーション膜）、３８・・・カラーフィルタ、３９・・・オンチップマイクロレンズ（受光面）、４０・・・第２光電変換部（フォトダイオード）、４１・・・フローティングディフュージョンとなる拡散層、４２・・・層間絶縁膜、４３・・・転送電極、４４・・・第２高屈折率領域、４５・・・第１配線（遮光膜）、１０１・・・従来の固体撮像素子、１０２・・・画素、１０３・・・受光領域（有効画素領域）、１０４・・・遮光領域、１０５・・・半導体基板、１３０・・・第１光電変換部（フォトダイオード）、１３１・・・フローティングディフュージョンとなる拡散層、１３２・・・層間絶縁膜、１３３・・・転送電極、１３４・・・高屈折率領域、１３５・・・第１配線、１３６・・・第２配線、１３７・・・平坦化膜（パッシベーション膜）、１３８・・・カラーフィルタ、１３９・・・オンチップマイクロレンズ（受光面）、１４０・・・第２光電変換部（フォトダイオード）、１４１・・・フローティングディフュージョンとなる拡散層、１４２・・・層間絶縁膜、１４３・・・転送電極、１４５・・・第１配線（遮光膜）
【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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