(57)【要約】【課題】広い波長帯域の光に対して反射防止機能を有する反射防止膜を備える固体撮像装置を提供する。【解決手段】半導体基板１１と、半導体基板に形成された第１のフォトダイオード１２Ｒと第２のフォトダイオード１２Ｇと第３のフォトダイオード１２Ｂと、第１〜第３のフォトダイオードの上方に形成された、第１の絶縁膜１３Ｒ、第２の絶縁膜１３Ｇ及び第３の絶縁膜１３Ｂと、第１〜第３のフォトダイオードの上方に形成され、主に第１の波長の光を透過する第１のカラーフィルタ１４Ｒ、主に第２の波長の光を透過する第２のカラーフィルタ１４Ｇ及び主に第３の波長の光を透過する第３のカラーフィルタ１４Ｂとを備える。第２の波長は、第１の波長よりも短くかつ第３の波長よりも長く、第２の絶縁膜１３Ｇの体積は、第１の絶縁膜１３Ｒの体積よりも小さくかつ第３の絶縁膜１３Ｂの体積よりも大きい。【選択図】図１
2012009704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード及び第３のフォトダイオードと、
前記半導体基板の上であって、前記第１のフォトダイオードの上方に形成された第１の絶縁膜と、
前記半導体基板の上であって、前記第２のフォトダイオードの上方に形成された第２の絶縁膜と、
前記半導体基板の上であって、前記第３のフォトダイオードの上方に形成された第３の絶縁膜と、
前記第１のフォトダイオードの上方に形成され、主に第１の波長の光を透過する第１のカラーフィルタと、
前記第２のフォトダイオードの上方に形成され、主に第２の波長の光を透過する第２のカラーフィルタと、
前記第３のフォトダイオードの上方に形成され、主に第３の波長の光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、
前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短く、かつ、前記第３の波長よりも長く、
前記第２の絶縁膜の体積は、前記第１のフォトダイオード上における前記第１の絶縁膜の体積よりも小さく、かつ、前記第３のフォトダイオード上における前記第３の絶縁膜の体積よりも大きい
固体撮像装置。
【請求項２】
さらに、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜の上に、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜と接するようにして形成された第４の絶縁膜を備え、
前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜の屈折率は、前記第４の絶縁膜の屈折率より高い
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の絶縁膜と前記第３の絶縁膜の上面は平坦であり、前記第２の絶縁膜の上面は凹凸形状である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さは、前記第１の絶縁膜の上面の高さと同じであり、
前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凹部の底部の高さは、前記第３の絶縁膜の上面の高さと同じである
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であり、
前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状は、前記シリコン窒化膜において形成されている
請求項３又は４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第４の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状の凸部の突出部分の体積をＡとし、前記第２絶縁膜の前記凹凸形状の凹部に埋め込まれる前記第４の絶縁膜の体積をＢとすると、
Ａ：Ｂ＝２：８である
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第３の絶縁膜の上面は平坦であり、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜の上面は凹凸形状である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の密度は、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の密度よりも高く、
前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さと前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さとは同じであり、
前記第２の絶縁膜の凹部の底部の高さと前記第１の絶縁膜の凹部の底部の高さとは、前記第３の絶縁膜の上面の高さと同じである
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であり、
前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状と前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状は、前記シリコン窒化膜において形成されている
請求項７又は８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第４の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状の凸部の突出部分の体積をＣをとし、前記第１絶縁膜の前記凹凸形状の凹部に埋め込まれる前記第４の絶縁膜の体積をＤとすると、
Ｃ：Ｄ＝４：６である
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の波長は５５０〜７５０ｎｍであり、
前記第２の波長は４５０〜６５０ｎｍであり、
前記第３の波長は３５０〜５５０ｎｍである
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
半導体基板に第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードと第３のフォトダイオードとを形成するフォトダイオード形成工程と、
前記半導体基板の上であって、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードの上方に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、
前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードの上の前記第１絶縁膜を部分的にエッチングするエッチング工程と、
前記第１のフォトダイオードの上方に主に第１の波長の光を透過する第１のカラーフィルタを形成する第１のカラーフィルタ形成工程と、
前記第２のフォトダイオードの上方に主に第２の波長の光を透過する第２のカラーフィルタを形成する第２のカラーフィルタ形成工程と、
前記第３のフォトダイオードの上方に主に第３の波長の光を透過する第３のカラーフィルタを形成する第３のカラーフィルタ形成工程とを備え、
前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短く、かつ、前記第３の波長よりも長く、
前記エッチング工程においてエッチングされる前記第２のフォトダイオードの上の第１絶縁膜の体積は、前記エッチング工程においてエッチングされる前記第３のフォトダイオードの上の前記第１絶縁膜の体積よりも小さい
固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
さらに、前記エッチング工程に続いて、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程を備え、
前記第１のフォトダイオード、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードは、前記第２絶縁膜の上に形成される
請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記エッチング工程では、前記第２のフォトダイオードの上において局所的にエッチングが行われ、前記第３のフォトダイオードの上において全面的にエッチングが行われる
請求項１２又は請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記エッチング工程では、前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードの上において局所的にエッチングが行われ、前記第１のフォトダイオードの上においてエッチングされる領域の面積は、前記第２のフォトダイオードの上でエッチングされる領域の面積よりも小さい
請求項１２又は請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１絶縁膜形成工程では、第１絶縁膜としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる積層膜を形成し、
前記エッチング工程では、前記シリコン窒化膜だけをエッチングする
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子を用いて撮像する固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に受光領域に反射防止構造を備える固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、近年益々小型化かつ多画素化を目的として画素の縮小化が進められている。ところが、画素の縮小化に伴いフォトダイオード部の上方に設けられた集光開口部の面積が低下することでフォトダイオード部への入射光量が低下し、結果として固体撮像素子の感度が劣化し、画質の低下を引き起こすという問題が顕著になってきている。
【０００３】
この問題に対する改善案として、従来、フォトダイオード部の上方にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる反射防止膜を設けるという技術が提案されている（特許文献１）。この技術によれば、多重干渉効果を利用して、シリコン酸化膜系材料とシリコン基板との屈折率の差によって生じるフォトダイオード部のシリコン基板表面における入射光の反射を低減することができ、フォトダイオード部への入射光量を増加させることができる。
【０００４】
以下、特許文献１に開示された反射防止膜を備えた従来の固体撮像装置１００について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、反射防止膜を備えた従来の固体撮像装置における光電変換部の構成を示す断面図である。
【０００５】
図５に示すように、従来の固体撮像装置１００は、シリコン基板１０１にフォトダイオード１０２とフローティングディフュージョン１０３が形成されており、フォトダイオード１０２とフローティングディフュージョン１０３の間のシリコン基板１０１上にはポリシリコンゲート電極１０４が設けられている。さらに、フォトダイオード１０２上にはシリコン酸化膜１０５を介して反射防止膜１０６が設けられている。また、ポリシリコンゲート電極１０４の周囲を覆うようにして、シリコン酸化膜からなる絶縁膜１０７が設けられている。なお、絶縁膜１０７は、ポリシリコンゲート電極１０４と反射防止膜１０６の上にも設けられている。
【０００６】
反射防止膜１０６としては、フォトダイオード１０２を形成しているシリコンの屈折率（屈折率≒３．７３）と光の入射面に形成された絶縁膜１０７を構成しているシリコン酸化膜の屈折率（屈折率≒１．４６）との中間の屈折率を持つシリコン窒化膜（屈折率≒２．０）が用いられている。なお、シリコン酸化膜１０５は、反射防止膜１０６とフォトダイオード１０２との界面順位や作り易さを考慮して、反射防止膜１０６とフォトダイオード１０２との間に挿入されている。
【０００７】
このように構成された従来の固体撮像装置１００によれば、入射した光は反射防止膜１０６を通ってフォトダイオード１０２に到達して光電変換されるが、この入射した光は反射防止膜１０６の多重干渉効果によってシリコン表面における反射が抑制される。これにより、多くの光をフォトダイオード１０２に入射させることができ、フォトダイオード１０２の入射光量を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１４４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
複数のフォトダイオードを備える固体撮像装置において、全てのフォトダイオードに対して図８に示すような構成を一律に適用すると、すなわち、全てのフォトダイオード上の反射防止膜を同じ膜厚及び同じ屈折率にすると、上述のとおり、薄膜の多重干渉効果によって反射防止効果を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、この場合、上記の反射防止膜は、ある特定の波長に対しては反射防止機能を有するものの、波長帯域が３６０〜７５０ｎｍである広い波長帯域をもつ可視光線に対しては、反射防止効果が乏しい波長領域が多く発生する。そのため、ある特定の波長以外の波長に対してはフォトダイオードへ到達する光が減少し、入射光量を増加させることができないという課題がある。
【００１１】
また、各波長に合わせて各反射防止膜の膜厚を設定することにより、可視光線の広い波長帯に亘って反射防止効果を得ることも考えられるが、このような反射防止膜を形成するためには製造工程が複雑化して製造タクトが長くなるという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、広い波長帯域の光に対して反射防止機能を有する反射防止膜を備える固体撮像装置を提供することを目的とする。また、製造工程を追加すること無く当該反射防止膜を製造することができる固体撮像装置の製造方法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】
【００１３】
上述の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード及び第３のフォトダイオードと、前記半導体基板の上であって、前記第１のフォトダイオードの上方に形成された第１の絶縁膜と、前記半導体基板の上であって、前記第２のフォトダイオードの上方に形成された第２の絶縁膜と、前記半導体基板の上であって、前記第３のフォトダイオードの上方に形成された第３の絶縁膜と、前記第１のフォトダイオードの上方に形成され、主に第１の波長の光を透過する第１のカラーフィルタと、前記第２のフォトダイオードの上方に形成され、主に第２の波長の光を透過する第２のカラーフィルタと、前記第３のフォトダイオードの上方に形成され、主に第３の波長の光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短く、かつ、前記第３の波長よりも長く、前記第２の絶縁膜の体積は、前記第１のフォトダイオード上における前記第１の絶縁膜の体積よりも小さく、かつ、前記第３のフォトダイオード上における前記第３の絶縁膜の体積よりも大きい。
【００１４】
これにより、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜の屈折率を異ならせることができるので、第１の波長、第２の波長及び第３の波長に対応した、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜からなる複数の反射防止膜を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜の上に、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜と接するようにして形成された第４の絶縁膜を備え、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜の屈折率は、前記第４の絶縁膜の屈折率より高いことが好ましい。
【００１６】
これにより、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜のそれぞれと第４の絶縁膜とをあわせた構成によって所望の屈折率を有する反射防止膜を得ることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の絶縁膜と前記第３の絶縁膜の上面は平坦であり、前記第２の絶縁膜の上面は凹凸形状であることが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さは、前記第１の絶縁膜の上面の高さと同じであり、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凹部の底部の高さは、前記第３の絶縁膜の上面の高さと同じであることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であり、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状は、前記シリコン窒化膜において形成されていることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第４の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状の凸部の突出部分の体積をＡとし、前記第２絶縁膜の前記凹凸形状の凹部に埋め込まれる前記第４の絶縁膜の体積をＢとすると、Ａ：Ｂ＝２：８であることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第３の絶縁膜の上面は平坦であり、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜の上面は凹凸形状であることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の密度は、前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の密度よりも高く、前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さと前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状における凸部の頂部の高さとは同じであり、前記第２の絶縁膜の凹部の底部の高さと前記第１の絶縁膜の凹部の底部の高さとは、前記第３の絶縁膜の上面の高さと同じであることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であり、前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状と前記第２の絶縁膜の前記凹凸形状は、前記シリコン窒化膜において形成されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第４の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、前記第１の絶縁膜の前記凹凸形状の凸部の突出部分の体積をＣをとし、前記第１絶縁膜の前記凹凸形状の凹部に埋め込まれる前記第４の絶縁膜の体積をＤとすると、Ｃ：Ｄ＝４：６であることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の一態様において、前記第１の波長は５５０〜７５０ｎｍであり、前記第２の波長は４５０〜６５０ｎｍであり、前記第３の波長は３５０〜５５０ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一態様は、半導体基板に第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードと第３のフォトダイオードとを形成するフォトダイオード形成工程と、前記半導体基板の上であって、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードの上方に第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードの上の前記第１絶縁膜を部分的にエッチングするエッチング工程と、前記第１のフォトダイオードの上方に主に第１の波長の光を透過する第１のカラーフィルタを形成する第１のカラーフィルタ形成工程と、前記第２のフォトダイオードの上方に主に第２の波長の光を透過する第２のカラーフィルタを形成する第２のカラーフィルタ形成工程と、前記第３のフォトダイオードの上方に主に第３の波長の光を透過する第３のカラーフィルタを形成する第３のカラーフィルタ形成工程とを備え、前記第２の波長は、前記第１の波長よりも短く、かつ、前記第３の波長よりも長く、前記エッチング工程においてエッチングされる前記第２のフォトダイオードの上の第１絶縁膜の体積は、前記エッチング工程においてエッチングされる前記第３のフォトダイオードの上の前記第１絶縁膜の体積よりも小さい。
【００２７】
これにより、第１絶縁膜で構成される屈折率の異なる反射防止膜を新たな製造工程を追加することなく製造することができる。
【００２８】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一態様において、前記エッチング工程に続いて、前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜形成工程を備え、前記第１のフォトダイオード、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードは、前記第２絶縁膜の上に形成されることが好ましい。
【００２９】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一態様において、前記エッチング工程では、前記第２のフォトダイオードの上において局所的にエッチングが行われ、前記第３のフォトダイオードの上において全面的にエッチングが行われることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一態様において、前記エッチング工程では、前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードの上において局所的にエッチングが行われ、前記第１のフォトダイオードの上においてエッチングされる領域の面積は、前記第２のフォトダイオードの上でエッチングされる領域の面積よりも小さいことが好ましい。
【００３１】
さらに、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の一態様において、前記第１絶縁膜形成工程では、第１絶縁膜としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる積層膜を形成し、前記エッチング工程では、前記シリコン窒化膜だけをエッチングすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る固体撮像装置によれば、広い波長帯域の光に対して反射防止機能を有する反射防止膜を備える固体撮像装置を提供することができる。
【００３３】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、上記反射防止膜を製造工程の追加無く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における緑色光用絶縁膜の平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法におけるフォトダイオード形成工程の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法における絶縁膜形成工程の断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法における絶縁膜エッチング工程の断面図である。
【図３Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法におけるカラーフィルタ形成工程の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図５】従来の固体撮像装置における光電変換部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本実施形態において例示される構成の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。
【００３６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。なお、図１は、固体撮像装置の一部の構成である光電変換部を示している。
【００３７】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、半導体基板であるシリコン基板１１と、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ（第１のフォトダイオード）と、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ（第２のフォトダイオード）と、青色光用フォトダイオード１２Ｂ（第３のフォトダイオード）と、赤色光用絶縁膜１３Ｒ（第１の絶縁膜）と、緑色光用絶縁膜１３Ｇ（第２の絶縁膜）と、青色光用絶縁膜１３Ｂ（第３の絶縁膜）と、赤色光用カラーフィルタ１４Ｒ（第１のカラーフィルタ）と、緑色光用カラーフィルタ１４Ｇ（第２のカラーフィルタ）と、青色光用カラーフィルタ１４Ｂ（第３のカラーフィルタ）とを備える。
【００３８】
赤色光用フォトダイオード１２Ｒ、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ及び青色光用フォトダイオード１２Ｂは、所定の不純物が所定の不純物濃度で添加された不純物拡散領域であって、シリコン基板１１の所定の領域に形成される。赤色光用フォトダイオード１２Ｒは、波長帯域が５５０〜７５０ｎｍ（第１の波長）である主に赤色の光を光電変換するための光電変換領域である。また、緑色光用フォトダイオード１２Ｇは、波長帯域が４５０〜６５０ｎｍである（第２の波長）主に緑色の光を光電変換するための光電変換領域であり、青色光用フォトダイオード１２Ｂは、波長帯域が３５０〜５５０ｎｍである（第３の波長）主に青色の光を光電変換するための光電変換領域である。
【００３９】
赤色光用絶縁膜１３Ｒは、赤色光用フォトダイオード１２Ｒの上に形成されている。同様に、緑色光用絶縁膜１３Ｇは、緑色光用フォトダイオード１２Ｇの上に形成され、青色光用絶縁膜１３Ｂは、青色光用フォトダイオード１２Ｂの上に形成されている。本実施形態において、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂは、内部に入射した入射光がシリコン基板１１の表面で反射して外部に戻ることを抑制するための反射防止膜として機能する。
【００４０】
また、赤色光用カラーフィルタ１４Ｒは、シリコン基板１１の上であって赤色光用絶縁膜１３Ｒの上に設けられている。同様に、緑色光用カラーフィルタ１４Ｇは、シリコン基板１１の上であって緑色光用絶縁膜１３Ｇの上に設けられ、青色光用カラーフィルタ１４Ｂは、シリコン基板１１の上であって青色光用絶縁膜１３Ｂの上に設けられている。
【００４１】
さらに、シリコン基板１１には、赤色光用フローティングディフュージョン１５Ｒと、緑色光用フローティングディフュージョン１５Ｇと、青色光用フローティングディフュージョン１５Ｂとが形成されている。
【００４２】
また、シリコン基板１１上には、シリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１６と、シリコン酸化膜からなるパッドＨＴＯ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｒｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜１７と、サイドウォールシリコン窒化膜１８と、ライナーシリコン窒化膜１９とが順次形成されている。本実施形態において、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂは、後述するように、これらの膜を含め複数の絶縁膜によって構成される。
【００４３】
また、赤色光用フォトダイオード１２Ｒと赤色光用フローティングディフュージョン１５Ｒとの間におけるシリコン基板１１上には、ゲート酸化膜１６を介してポリシリコンゲート電極２０Ｒが形成されている。同様に、緑色光用フォトダイオード１２Ｇと緑色光用フローティングディフュージョン１５Ｇとの間におけるシリコン基板１１上には、ゲート酸化膜１６を介してポリシリコンゲート電極２０Ｇが形成され、青色光用フォトダイオード１２Ｂと青色光用フローティングディフュージョン１５Ｂとの間におけるシリコン基板１１上には、ゲート絶縁膜１５を介してポリシリコンゲート電極２０Ｂが形成されている。
【００４４】
赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂの上には、層間絶縁膜としてシリコン酸化膜からなる平坦化ＮＳＧ（Ｎｏｎｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜２１が形成されている。本実施形態において、平坦化ＮＳＧ膜２１（第４の絶縁膜）は、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂのそれぞれの最上層膜に接して形成されている。なお。平坦化ＮＳＧ膜２１には、複数の配線層２２が形成されている。
【００４５】
赤色光用カラーフィルタ１４Ｒの上には、入射光を集光させるための赤色光用オンチップレンズ２３Ｒが設けられている。同様に、緑色光用カラーフィルタ１４Ｇの上には緑色光用オンチップレンズ２３Ｇが設けられ、青色光用カラーフィルタ１４Ｂの上には青色光用オンチップレンズ２３Ｂが設けられている。
【００４６】
なお、図１において、受光領域２４は、光を受光するための領域であり、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ又は青色光用フォトダイオード１２Ｂを含む領域である。また、電荷読み出し領域２５は、光電変換することにより得られた電荷を読み出すための領域であり、赤色光用フローティングディフュージョン１５Ｒ、緑色光用フローティングディフュージョン１５Ｇ又は青色光用フローティングディフュージョン１５Ｂと、ポリシリコンゲート電極２０Ｒ、ポリシリコンゲート電極２０Ｇ又はポリシリコンゲート電極２０Ｂとを含む領域である。
【００４７】
赤色光用絶縁膜１３Ｒ（第１の絶縁膜）、緑色光用絶縁膜１３Ｇ（第２の絶縁膜）及び青色光用絶縁膜１３Ｂ（第３の絶縁膜）は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であり、本実施形態では、ゲート酸化膜１６、パッドＨＴＯ膜１７、サイドウォールシリコン窒化膜１８及びライナーシリコン窒化膜１９によって構成されている。そして、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂを構成するこれらの膜については、各膜は同一の製造工程で形成された共通の膜であり、各膜の膜厚は同じである。以下、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂについて、さらに詳述する。
【００４８】
図１に示すように、赤色光用フォトダイオード１２Ｒの上の赤色光用絶縁膜１３Ｒ（第１の絶縁膜）は、波長帯域が５５０〜７５０ｎｍである主に赤色の光の入射光がシリコン基板１１の表面で反射することを防止するための反射防止膜である。本実施形態において、赤色光用フォトダイオード１２Ｒの上における赤色光用絶縁膜１３Ｒは、ゲート酸化膜１６及びパッドＨＴＯ膜１７の２層のシリコン酸化膜と、サイドウォールシリコン窒化膜１８及びライナーシリコン窒化膜１９の２層のシリコン窒化膜とからなる。より具体的には、赤色光用絶縁膜１３Ｒは、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が４０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８と、膜厚が３０ｎｍのライナーシリコン窒化膜１９とが堆積した状態の多層膜でる。従って、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上における赤色光用絶縁膜１３Ｒの上面は平坦である。すなわち、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上の全受光領域において、最上層のシリコン窒化膜を含めて、赤色光用絶縁膜１３Ｒの各膜にはエッチングが施されておらず凹凸形状は形成されていない。
【００４９】
また、緑色光用フォトダイオード１２Ｇの上の緑色光用絶縁膜１３Ｇ（第２の絶縁膜）は、波長帯域が４５０〜６５０ｎｍである主に緑色の光の入射光がシリコン基板１１の表面で反射することを防止するための反射防止膜である。本実施形態において、緑色光用フォトダイオード１２Ｇの上における緑色光用絶縁膜１３Ｇは、赤色光用絶縁膜１３Ｒと同様に、ゲート酸化膜１６及びパッドＨＴＯ膜１７の２層のシリコン酸化膜と、サイドウォールシリコン窒化膜１８及びライナーシリコン窒化膜１９の２層のシリコン窒化膜とからなる。
【００５０】
但し、この緑色光用絶縁膜１３Ｇは赤色光用絶縁膜１３Ｒと異なり、緑色光用フォトダイオード１２Ｇの上における緑色光用絶縁膜１３Ｇの上面には凹凸形状が形成されている。より具体的には、ゲート酸化膜１６とパッドＨＴＯ膜１７とのシリコン酸化膜には凹凸形状が形成されていないが、サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９とのシリコン窒化膜には凹凸形状が形成されている。この緑色光用絶縁膜１３Ｇのシリコン窒化膜における凹凸形状は、サイドウォールシリコン窒化膜１８を貫通してライナーシリコン窒化膜１９の一部までエッチングして形成された複数の凹部によって構成されている。また、隣り合う凹部によって凸部が形成されている。
【００５１】
緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凸部は、エッチングされずに残っている第１領域であり、赤色光用絶縁膜１３Ｒと同様に、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が４０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８と、膜厚が３０ｎｍのライナーシリコン窒化膜１９とで構成されている。すなわち、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凸部の頂部の高さは、赤色光用絶縁膜１３Ｒの上面の高さと同じである。また、凹部の底部から上方に突出した凸部の突出部分は、サイドウォールシリコン窒化膜１８の一部分とライナーシリコン窒化膜１９とで構成されている。
【００５２】
一方、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凹部は、エッチングされた第２領域であり、後述する青色光用絶縁膜１３Ｂと同様に、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が２０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８とで構成されている。すなわち、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凹部の底部の高さは、青色光用絶縁膜１３Ｂの上面の高さと同じである。また、当該凹部には、上層の平坦化ＮＳＧ膜２１が埋め込まれている。
【００５３】
なお、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凸部の突出部分の高さ（凹部の底部から凸部の頂部までの距離）は５０ｎｍである。従って、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹部の深さ（掘り込み量）も５０ｎｍとなる。
【００５４】
ここで、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状について、図２を参照しながら、さらに詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における緑色光用絶縁膜の平面図である。
【００５５】
図２に示すように、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状２６Ｇにおける１つの凸部の突出部分２７Ｇは、平面視したときの形状が円形であり、突出部分２７Ｇ全体として円柱形状である。本実施形態において、凸部の突出部分２７Ｇにおける円の半径Ｒは５０ｎｍ程度で、各円のピッチＰは２００ｎｍである。
【００５６】
また、本実施形態では、凸部の突出部分２７Ｇ（サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９）の体積Ａと凹部に埋め込まれる平坦化ＮＳＧ膜２１の体積Ｂとは、体積Ａと体積Ｂの比率が２：８程度となるように構成されている。
【００５７】
ここで、サイドウォールシリコン窒化膜１８及びライナーシリコン窒化膜１９の屈折率が２．０程度であり、平坦化ＮＳＧ膜２１の屈折率が１．４６程度であるので、体積Ａと体積Ｂとの割合を２：８となるように凹凸形状を形成すると、有効媒質近似により、上述のように凸部の突出部分２７Ｇの膜厚が５０ｎｍの場合では、屈折率が１．６程度の多層膜とすることができ、当該多層膜は多重干渉効果によって波長帯域が４５０〜６５０ｎｍの光に対しての反射防止膜として機能する。なお、本実施形態では、体積Ａと体積Ｂとの体積割合を２：８としたが、有効媒質近似を用いて、当該体積割合は任意に設定することができ、その体積割合に従った屈折率を任意に設定することが可能である。有効媒質近似に関する文献として、例えば「Estimating the extent of surface oxidation by measuring the porosity dependent dielectrics of oxygenated porous silicon (Applied Surface Science 240 (2005) 19-23)」を参照することができる。
【００５８】
図１に戻り、青色光用フォトダイオード１２Ｂの上の青色光用絶縁膜１３Ｂ（第３の絶縁膜）は、波長帯域が３５０〜５５０ｎｍである主に青色の光の入射光がシリコン基板１１の表面で反射することを防止するための反射防止膜である。本実施形態において、青色光用フォトダイオード１２Ｂの上における青色光用絶縁膜１３Ｂは、ゲート酸化膜１６及びパッドＨＴＯ膜１７の２層のシリコン酸化膜と、サイドウォールシリコン窒化膜１８の１層のシリコン窒化膜とからなる。より具体的には、青色光用絶縁膜１３Ｂは、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が２０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８との多層膜である。
【００５９】
青色光用絶縁膜１３Ｂは、青色光用フォトダイオード１２Ｂ上において、ライナーシリコン窒化膜１９の全部とサイドウォールシリコン窒化膜１８の表面の一部とがエッチングされて構成されている。また、青色光用フォトダイオード１２Ｂ上における青色光用絶縁膜１３Ｂの上面が平坦となるようにエッチングされている。すなわち、青色光用絶縁膜１３Ｂの最上層はサイドウォールシリコン窒化膜１８であり、青色光用フォトダイオード１２Ｂの上のほぼ全受光領域において、ライナーシリコン窒化膜１９がエッチング除去されるとともにサイドウォールシリコン窒化膜１８の上層一部がエッチング除去され、薄膜化及び平坦化された構成である。このように、青色光用絶縁膜１３Ｂは薄膜化された上面が平坦である反射防止膜である。なお、ライナーシリコン窒化膜１９及びサイドウォールシリコン窒化膜１８がエッチング除去されて形成された青色光用絶縁膜１３Ｂの凹部には、上層の平坦化ＮＳＧ膜２１が埋め込まれている。
【００６０】
次に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図３Ａ〜図３Ｄを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法における各工程の要部断面図である。
【００６１】
まず、図３Ａに示すように、シリコン基板１１の所定の領域に所定の不純物を添加して、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ及び青色光用フォトダイオード１２Ｂを形成する。その後、熱酸化法により、膜厚が１０ｎｍ程度のゲート酸化膜１６を全面に形成する。その後、ＣＶＤ法によりゲート酸化膜１６上にポリシリコン膜を１４０ｎｍ程度堆積し、ポリシリコン膜に対して所定のエッチングを施すことにより所定形状にパターニングし、ポリシリコンゲート電極２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを形成する。
【００６２】
その後、図３Ｂに示すように、減圧ＣＶＤ法によりゲート酸化膜１６上にシリコン酸化膜を１０ｎｍ程度堆積してパッドＨＴＯ膜１７を形成し、引き続き、減圧ＣＶＤ法によりパッドＨＴＯ膜１７上にシリコン窒化膜を４０ｎ程度堆積してサイドウォールシリコン窒化膜１８を形成する。
【００６３】
そして、図示は省略するが、トランジスタのＬＤＤ構造形成を目的として、パッドＨＴＯ膜１７とサイドウォールシリコン窒化膜１８との一部をエッチング除去し、トランジスタのポリシリコンゲート電極２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの側面に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜からなるサイドウォールを形成する。この時、受光領域２４のフォトダイオード上部の膜がエッチングされない様にマスキングしておき、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ及び青色光用フォトダイオード１２Ｂの上部に、１０ｎｍ程度のゲート酸化膜１６、１０ｎｍ程度のパッドＨＴＯ膜１７及び４０ｎｍ程度のサイドウォールシリコン窒化膜１８をエッチングされない状態で残す。
【００６４】
次に、図３Ｃに示すように、シリコン基板１１上におけるパッドＨＴＯ膜１７とサイドウォールシリコン窒化膜１８がエッチングされた部分に対して所定の不純物を添加することにより、電荷読み出し領域に対応させて、シリコン基板１１に赤色光用フローティングディフュージョン１５Ｒ、緑色光用フローティングディフュージョン１５Ｇ及び青色光用フローティングディフュージョン１５Ｂを形成する。その後、配線からの汚染防止用の保護膜としてシリコン窒化膜を３０ｎ程度堆積してライナーシリコン窒化膜１９を全面に形成する。
【００６５】
そして、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上におけるライナーシリコン窒化膜１９とサイドウォールシリコン窒化膜１８に対しては全面マスキングを実施する。また、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ上におけるライナーシリコン窒化膜１９とサイドウォールシリコン窒化膜１８に対しては半径が５０ｎｍの円状のパターンのマスキングを実施する。また、青色光用フォトダイオード１２Ｂ上におけるライナーシリコン窒化膜１９とサイドウォールシリコン窒化膜１８に対してはマスキングを実施しない。なお、上記のフォトダイオード以外の他の領域上におけるライナーシリコン窒化膜１９とサイドウォールシリコン窒化膜１８に対してはマスキングを実施する。このように各領域のマスキングを実施して、その後ライナーシリコン窒化膜１９とサイドウォールシリコン窒化膜１８の一部をエッチング除去する。このとき、シリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８やライナーシリコン窒化膜１９）のみをエッチングし、シリコン酸化膜（ゲート酸化膜１６やパッドＨＴＯ膜１７）はエッチングしない。
【００６６】
これにより、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上には、各層がエッチングされずに堆積したままの状態である上面が平坦な反射防止膜である赤色光用絶縁膜１３Ｒが形成される。また、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ上には、各層がエッチングされずに堆積したままの状態である膜厚の厚い箇所（凸部）と各層がエッチングされた膜厚の薄い箇所（凹部）とからなる凹凸形状の反射防止膜である緑色光用絶縁膜１３Ｇが形成される。また、青色光用フォトダイオード１２Ｂ上には、エッチングによって薄膜化された上面が平坦な反射防止膜である青色光用絶縁膜１３Ｂが形成される。
【００６７】
その後、図３Ｄに示すように、シリコン酸化膜の絶縁膜からなる平坦化ＮＳＧ膜２１及び配線層２２を順に形成して多層配線層を形成する。これにより、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂが平坦化ＮＳＧ膜２１によって覆われる。
【００６８】
そして、受光する波長帯域のフォトダイオードに合わせて、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上には赤色光用カラーフィルタ１４Ｒを形成し、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ上には緑色光用カラーフィルタ１４Ｇを形成し、青色光用フォトダイオード１２Ｂ上には青色光用カラーフィルタ１４Ｂを形成する。その後、赤色光用カラーフィルタ１４Ｒ、緑色光用カラーフィルタ１４Ｇ及び青色光用カラーフィルタ１４Ｂのそれぞれの上に、赤色光用オンチップレンズ２３Ｒ、緑色光用オンチップレンズ２３Ｇ及び青色光用オンチップレンズ２３Ｂを形成する。
【００６９】
以上により、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１を製造することができる。
以上、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置によれば、赤色光を受光する受光領域２４では、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（ゲート酸化膜１６、パッドＨＴＯ膜１７）と膜厚が７０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８、ライナーシリコン窒化膜１９）とによって構成された赤色光の集光効率が高い反射防止膜が形成される。
【００７０】
また、緑色光を受光する受光領域２４では、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（ゲート酸化膜１６、パッドＨＴＯ膜１７）と膜厚が７０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８、ライナーシリコン窒化膜１９）とで構成された第１領域と、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８）と膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８）と膜厚が５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（平坦化ＮＳＧ膜２１）とで構成された第２領域とからなり、かつ、第１領域の体積と第２領域の体積との体積比が２：８程度である、緑色光の集光効率が高い反射防止膜が形成されている。すなわち、凹部が平坦化ＮＳＧ膜２１で埋め込まれた屈折率が１．６程度の遷移膜が形成されている。
【００７１】
また、青色光の入射光を受光する受光領域２４では、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（ゲート酸化膜１６、パッドＨＴＯ膜１７）と膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８）とによって構成された青色光の集光効率が高い反射防止膜が形成されている。
【００７２】
このように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、上記３種類の反射防止膜を備えているので、波長帯域が３６０〜７５０ｎｍの可視光線に対して当該可視光線の全波長帯に亘って受光感度を高くすることができる。
【００７３】
さらに、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂの屈折率は、平坦化ＮＳＧ膜２１の屈折率よりも高くなるように構成されている。従って、赤色光用絶縁膜１３Ｒ、緑色光用絶縁膜１３Ｇ及び青色光用絶縁膜１３Ｂを高屈折率膜として構成し、平坦化ＮＳＧ膜２１を低屈折率膜として構成することができる。これにより、これらの膜を組み合わせることで所望の反射防止効果を得ることができる。
【００７４】
また、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、青色光の受光領域における反射防止膜と緑色光の受光領域における反射防止膜と赤色光の受光領域における反射防止膜とを、同一の工程によって形成することができるので、追加工程を伴うこと無く、上記の３種類の反射防止膜を備える固体撮像装置を容易に製造することができる。
【００７５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【００７６】
図４に示す本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置２が、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１と異なる点は、赤色光の受光領域における赤色光用絶縁膜の構成である。それ以外の構成要素は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付しており、同じ構成要素の説明は省略化又は簡略化する。
【００７７】
図４に示すように、赤色光用フォトダイオード１２Ｒの上の赤色光用絶縁膜２１３Ｒ（第１の絶縁膜）は、波長帯域が５５０〜７５０ｎｍである主に赤色の光の入射光がシリコン基板１１の表面で反射することを防止するための反射防止膜である。本実施形態では、赤色光用フォトダイオード１２Ｒの上における赤色光用絶縁膜２１３Ｒの上面にも凹凸形状が形成されている。より具体的には、ゲート酸化膜１６とパッドＨＴＯ膜１７とのシリコン酸化膜には凹凸形状が形成されていないが、サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９とのシリコン窒化膜には凹凸形状が形成されている。この赤色光用絶縁膜２１３Ｒのシリコン窒化膜における凹凸形状は、サイドウォールシリコン窒化膜１８を貫通してライナーシリコン窒化膜１９の一部までエッチングして形成された複数の凹部によって構成されている。また、隣り合う凹部によって凸部が形成されている。
【００７８】
赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凸部は、エッチングされずに残っている第１領域であり、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が４０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８と、膜厚が３０ｎｍのライナーシリコン窒化膜１９とで構成されている。すなわち、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凸部の頂部の高さは、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凸部の頂部の高さと同じである。また、凹部の底部から上方にある凸部の突出部分は、サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９とで構成されている。
【００７９】
一方、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凹部は、エッチングされた第２領域であり、青色光用絶縁膜１３Ｂと同様に、膜厚が１０ｎｍのゲート酸化膜１６と、膜厚が１０ｎｍのパッドＨＴＯ膜１７と、膜厚が２０ｎｍのサイドウォールシリコン窒化膜１８とで構成されている。すなわち、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凹部の底部の高さは、青色光用絶縁膜１３Ｂの上面の高さと同じである。また、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凹部には、上層の平坦化ＮＳＧ膜２１が埋め込まれている。
【００８０】
なお、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凸部の突出部分の高さ（凹部の底部から凸部の頂部までの距離）は、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凸部の突出部分の高さと同じく５０ｎｍである。従って、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹部の深さ（掘り込み量）も５０ｎｍとなる。
【００８１】
また、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凸部の突出部分は、平面視したときの形状が円形であり、突出部分全体として円柱形状である。本実施形態において、赤色光用絶縁膜２１３Ｒを凸部の突出部分における円の半径Ｒは１２５ｎｍ程度で、各円のピッチＰは３５０ｎｍである。
【００８２】
そして、本実施形態では、凸部の突出部分（サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９）の体積Ｃと凹部に埋め込まれる平坦化ＮＳＧ膜２１の体積Ｄとは、体積Ｃと体積Ｄの比率が４：６程度となるように構成されている。
【００８３】
ここで、サイドウォールシリコン窒化膜１８及びライナーシリコン窒化膜１９の屈折率が２．０程度であり、平坦化ＮＳＧ膜２１の屈折率が１．４６程度であるので、体積Ｃと体積Ｄとの割合を４：６となるように凹凸形状を形成すると、有効媒質近似により、上述のように凸部の突出部分の膜厚が５０ｎｍの場合では、屈折率が１．８程度の多層膜とすることができ、当該多層膜は多重干渉効果によって波長帯域が５５０〜７５０ｎｍの光に対しての反射防止膜として機能する。なお、本実施形態では、体積Ｃと体積Ｄとの体積割合を４：６としたが、有効媒質近似を用いて、当該体積割合は任意に設定することができ、その体積割合に従った屈折率を任意に設定することが可能である。
【００８４】
また、第１の実施形態と同様に、緑色光用絶縁膜１３Ｇは、凸部の突出部分の体積Ａと凹部に埋め込まれる平坦化ＮＳＧ膜２１の体積Ｂとが、体積Ａ：体積Ｂ＝２：８程度となるように構成されている。つまり、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状における凸部の密度（単位体積当りに占める突出部分の体積の割合）が、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状における凸部の密度よりも大きくなっている。
【００８５】
なお、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置２は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１と同様の方法によって製造することができる。すなわち、第１の実施形態において、緑色光用絶縁膜１３Ｇの凹凸形状を形成する方法と同様の方法で、かつ、これと同時に、所定のマスキングを施してエッチングすることにより、赤色光用絶縁膜２１３Ｒの凹凸形状を形成することができる。このとき、赤色光用フォトダイオード１２Ｒ上においてエッチングされるシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９）のエッチング面積は、緑色光用フォトダイオード１２Ｇ上においてエッチングされるシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８とライナーシリコン窒化膜１９）のエッチング面積よりも小さい。
【００８６】
以上、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置２は、赤色光用絶縁膜２１３Ｒにも凹凸形状を形成するものである。また、当該赤色光用絶縁膜２１３Ｒは、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（ゲート酸化膜１６、パッドＨＴＯ膜１７）と膜厚が７０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８、ライナーシリコン窒化膜１９）とで構成された第１領域と、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８）と膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜（サイドウォールシリコン窒化膜１８）と膜厚が５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜（平坦化ＮＳＧ膜２１）とで構成された第２領域とからなり、かつ、第１領域の体積と第２領域の体積との体積比が４：６程度である、赤色光の集光効率が高い反射防止膜である。すなわち、凹部が平坦化ＮＳＧ膜２１で埋め込まれた屈折率が１．８程度の遷移膜が形成されている。
【００８７】
このように、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置でも、第１の実施形態と同様に、３種類の反射防止膜を備えているので、波長帯域が３６０〜７５０ｎｍの可視光線に対して当該可視光線の全波長帯に亘って受光感度を高くすることができる。
【００８８】
また、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置２の製造方法によれば、第１の実施形態と同様に、青色光の受光領域における反射防止膜と緑色光の受光領域における反射防止膜と赤色光の受光領域における反射防止膜とを、同一の工程によって形成することができるので、追加工程を伴うこと無く、上記の３種類の反射防止膜を備える固体撮像装置を容易に製造することができる。
【００８９】
以上の本発明の第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１、２は、ＣＭＯＳイメージセンサに適用することができる。
【００９０】
以上、本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法について、実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【００９１】
また、本発明に係る固体撮像装置は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサに適用することでき、いずれの場合でも、可視光線を受光するフォトダイオードに適用することで集光効率を向上させることができる。
【００９２】
さらに、可視光線以外の波長帯域、例えば赤外線帯域の波長の光電変換装置においても適用することが可能であり、広い波長帯域の受光装置を実現する場合は、その受光波長に対応した凹凸形状を有する反射防止膜形成すればよく、凹凸形状における各層の体積を所定の割合で設定することにより実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係る固体撮像装置は、広い波長帯域にわたり感度を向上させることができ、画素が微細化された高画質なデジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ等に有用である。
【符号の説明】
【００９４】
１、２    固体撮像装置
１１      シリコン基板
１２Ｒ    赤色光用フォトダイオード
１２Ｇ    緑色光用フォトダイオード
１２Ｂ    青色光用フォトダイオード
１３Ｒ、２１３Ｒ    赤色光用絶縁膜
１３Ｇ    緑色光用絶縁膜
１３Ｂ    青色光用絶縁膜
１４Ｒ    赤色光用カラーフィルタ
１４Ｇ    緑色光用カラーフィルタ
１４Ｂ    青色光用カラーフィルタ
１５Ｒ    赤色光用フローティングディフュージョン
１５Ｇ    緑色光用フローティングディフュージョン
１５Ｂ    青色光用フローティングディフュージョン
１６      ゲート酸化膜
１７      パッドＨＴＯ膜
１８      サイドウォールシリコン窒化膜
１９      ライナーシリコン窒化膜
２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ    ポリシリコンゲート電極
２１      平坦化ＮＳＧ膜
２２      配線層
２３Ｒ    赤色光用オンチップレンズ
２３Ｇ    緑色光用オンチップレンズ
２３Ｂ    青色光用オンチップレンズ
２４      受光領域
２５      電荷読み出し領域
２６Ｇ    凹凸形状
２７Ｇ    突出部分
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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