(57)【要約】【課題】色情報を取得する有効画素領域を増やすことのできる固体撮像装置及びその製造方法提供する。【解決手段】  光電変換素子を含む第１領域と、第１領域の周囲に設けられた素子を含む第２領域を有する半導体基板と、第１領域の上側に設けられた第１層間絶縁膜と、第２領域の上側であって第１層間絶縁膜に接して設けられ、第１層間絶縁膜よりも厚い第２層間絶縁膜と、第２層間絶縁膜側であって、第２層間絶縁膜に沿うように第１層間絶縁膜に設けられた溝と、第１層間絶縁膜上側及び溝に設けられた樹脂材と、を備える。【選択図】図３
2016066695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む第１領域と、前記第１領域の周囲に設けられた素子を含む第２領域を有する半導体基板と、
前記第１領域の上側に設けられた第１層間絶縁膜と、
前記第２領域の上側であって前記第１層間絶縁膜に接して設けられ、前記第１層間絶縁膜よりも厚い第２層間絶縁膜と、
前記第２層間絶縁膜側であって、前記第２層間絶縁膜に沿うように前記第１層間絶縁膜に設けられた溝と、
前記第１層間絶縁膜上側及び前記溝に設けられた樹脂材と、
を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記溝は、前記第１領域から前記第２領域に向かうに従って深くなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記溝の深さは、前記第１層間絶縁膜に対して前記第２層間絶縁膜側が最も深くなる請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１層間絶縁膜及び前記第２層間絶縁膜には配線を更に含み、前記第１領域には、光電変換素子が前記配線と電気的に接続していない第３領域を含み、
前記溝は、前記第３領域に位置する
請求項１から３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１層間絶縁膜及び前記第２層間絶縁膜は同一材料である
請求項１から４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板に光電変換素子を形成する工程と、
前記光電変換素子の周囲に素子を形成する工程と、
前記光電変換素子及び前記素子の上側に第１層間絶縁膜及び第２層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第２層間絶縁膜側の前記第１層間絶縁膜に溝を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜上側に液状の樹脂材を設け、前記半導体基板を回転させる工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は半導体基板を備えており、半導体基板は画素領域及び周辺領域に分けられる。半導体基板上には、層間絶縁膜及びこの層間絶縁膜内に設けられた配線がある。画素領域には、入射した光を電気信号に変換する複数の光電変換素子が設けられている。光電変換素子は、光電変換素子の上側に設けられたマイクロレンズ及びカラーフィルタを透過した入射光の特定の波長を色情報として得ている。上記画素領域の層間絶縁膜内に設けられた配線数は、周辺領域の層間絶縁膜内の配線数とで異なるため、画素領域と周辺領域との境界で層間絶縁膜の段差が生じる。
【０００３】
カラーフィルタは画素領域における層間絶縁膜上に着色樹脂材を滴下し、回転させて塗り広げる回転塗布法を用いている形成されるため、この段差部分に液溜りが生じる。これにより、カラーフィルタの厚さは画素領域中央部と周辺領域側とで不均一となる。カラーフィルタの厚さが不均一となることで、画素領域中央部にある光電変換素子が得る色情報と、周辺領域側とにおける画素領域にある光電変換素子が得る色情報とは異なることがある。このため従来の固体撮像装置は、画素領域においてカラーフィルタの厚さが均一である画素領域を色情報を取得できる有効画素領域とし、液溜りが生じる画素領域に禁止画素領域を設けて色情報を取得していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色情報を取得する有効画素領域を増やすことのできる固体撮像装置及びその製造方法提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光電変換素子を含む第１領域と、第１領域の周囲に設けられた素子を含む第２領域を有する半導体基板と、第１領域の上側に設けられた第１層間絶縁膜と、第２領域の上側であって第１層間絶縁膜に接して設けられ、第１層間絶縁膜よりも厚い第２層間絶縁膜と、第２層間絶縁膜側であって、第２層間絶縁膜に沿うように第１層間絶縁膜に設けられた溝と、第１層間絶縁膜上側及び溝に設けられた樹脂材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式的平面図。
【図２】第１実施形態に係る固体撮像装置の画素領域及び画素領域近傍の回路構成を示す等価回路図。
【図３】第１実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す模式的断面図。
【図４】固体撮像装置の構造を示す模式的断面図。
【図５】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図６】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図７】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図８】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図９】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１０】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１１】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１２】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１３】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１４】第２実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る固体撮像装置を図１から図４を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式的平面図である。図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置の画素領域及び画素領域近傍の回路構成を示す等価回路図である。図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す模式的断面図を示す。図４は、固体撮像装置の構造を示す模式的断面図を示す。
【００１０】
図１及び図２を用いて固体撮像装置の回路構成について説明する。
【００１１】
一般的に固体撮像装置は半導体基板を備えており、半導体基板は画素領域２と、周辺領域３に分けられる。
【００１２】
画素領域２には、画素４が行列状に配列されている。
【００１３】
画素４には、光電変換素子としてのフォトダイオード５及び複数のトランジスタが含まれている。
【００１４】
複数のトランジスタは、例えば転送トランジスタ６、増幅トランジスタ７、選択トランジスタ８及びリセットトランジスタ９である。
【００１５】
周辺領域３には、垂直駆動回路１５、ＡＤ変換回路１６等が設けられている。
【００１６】
次に図２を用いて回路構成について説明する。垂直駆動回路１５及びＡＤ変換回路１６についての説明は後述する。
【００１７】
ここではトランジスタをn形MOSトランジスタとして説明する。
【００１８】
フォトダイオード５のアノードは接地しており、カソードは転送トランジスタ６のソースと接続している。
【００１９】
転送トランジスタ６のドレインは、フローティングディフュージョン（以下ＦＤ）１０を介して増幅トランジスタ７のゲート電極に接続している。またリセットトランジスタ９のドレインもＦＤ１０を介して増幅トランジスタのゲート電極に接続している。
【００２０】
ＦＤ１０は例えばn形不純物の拡散領域である。
【００２１】
増幅トランジスタ７のソースは選択トランジスタ８のドレインと接続している。
【００２２】
選択トランジスタ８のソース及びリセットトランジスタ９のソースは電源電圧と接続している。
【００２３】
増幅トランジスタ７のドレインは垂直信号線１１と接続している。
【００２４】
次にフォトダイオード５及びそれぞれのトランジスタについて説明する。
【００２５】
フォトダイオード５は、カラーフィルタ２５を透過した光の光量に応じて発生した電荷を蓄積する。
【００２６】
転送トランジスタ６は、垂直駆動回路１５からの電圧信号が転送トランジスタ６のゲート電極に印加されることにより、ゲート電極の下側の半導体基板１内にチャネルを形成する。フォトダイオード５に蓄積された電荷はこのチャネルを経由してＦＤ１０に読み出される。これによりＦＤ１０を読み出し電位にする。
【００２７】
リセットトランジスタ９は、垂直駆動回路１５からの電圧信号がリセットトランジスタ９のゲート電極に印加されることにより、ＦＤ１０をリセット電位にする。
【００２８】
選択トランジスタ８は、垂直駆動回路１５からの電圧信号が選択トランジスタのゲート電極に印加されることにより、信号の読み出し等を行う画素４を選択する。
【００２９】
増幅トランジスタ７は、ＦＤ１０の電位が増幅トランジスタ７のゲート電極にゲート電圧として印加され、その印加された電圧を増幅し垂直信号線１１へ出力する。
【００３０】
第１実施形態において、一つのフォトダイオード５及びこれら複数のトランジスタを含む回路構成を１画素４とする。
【００３１】
次に図２を用いて周辺領域３について説明する。
【００３２】
垂直駆動回路１５には、リセット信号線１２、選択信号線１３及び読み出し信号線１４が設けられている。
【００３３】
リセット信号線１２はリセットトランジスタ９のゲート電極に接続している。
【００３４】
選択信号線１３は選択トランジスタ８のゲート電極に接続している。
【００３５】
読み出し信号線１４は転送トランジスタ６のゲート電極に接続している。
【００３６】
垂直駆動回路１５は、転送トランジスタ６、選択トランジスタ８及びリセットトランジスタ９を制御する電圧信号を生成する。
【００３７】
電圧信号は転送トランジスタ６、増幅トランジスタ７及びリセットトランジスタ９のゲート電極にそれぞれ印加される。
【００３８】
垂直駆動回路１５は転送トランジスタ６、選択トランジスタ８及びリセットトランジスタ９に印加する電圧信号を制御することで画素領域２内の画素４を行単位で制御及び選択する。
【００３９】
AD変換回路１６は、各画素に対応した垂直信号線１１と接続している。AD変換回路１６は増幅トランジスタ７から出力された電圧をデジタル変換する機能を有する。AD変換回路１６は、複数のCDS(Correlated Double Sampling)１７を含む。
【００４０】
CDS１７は、読み出し電圧とリセット電圧の差を取るCDS処理を行うことにより、画素４に含まれるノイズを除去する機能を有する。
【００４１】
次に図２を用いて画素領域２の画素４からの読み出し動作について説明する。
【００４２】
垂直駆動回路１５から電圧信号が選択トランジスタ８のゲート電極に印加されることにより動作する画素４が決まる。
【００４３】
垂直駆動回路１５から電圧信号がリセットトランジスタ９のゲート電極に印加されることにより、ＦＤ１０がリセット電位となる。このリセット電位が増幅トランジスタ７のゲート電極にゲート電圧として印加されることにより、リセット電圧が増幅トランジスタ７により増幅され、リセット電圧が画素４からの出力信号として垂直信号線１１に出力される。その後リセット電圧はAD変換回路１６に入力される。
【００４４】
次に垂直駆動回路１５から電圧信号が転送トランジスタ６のゲート電極に印加されると、ゲート電極下側の半導体基板１内にチャネルが形成される。フォトダイオード５に蓄積された電荷がこのチャネルを経由してFD１０に読みだされる。FD１０の電位は、読みだされた電荷数に応じた値となる。この読み出し電圧が増幅トランジスタ７のゲート電極に印加されることにより、読み出し電圧が増幅トランジスタ７により増幅され、読み出し電圧が画素４からの出力信号として出力される。その後読み出し電圧は、AD変換回路１６に入力される。
【００４５】
リセット電圧及び読み出し電圧は、AD変換回路１６によって、アナログ値からデジタル値へ順次変換される。これらの電圧値のAD変換とともに、リセット電圧及び読み出し電圧に対するCDS処理が行われる。リセット電圧及び読み出し電圧との差分値が画素データDsigとして、例えば画像処理回路へ出力される。
【００４６】
このような、画素領域２に対する読み出し動作が繰り返されることにより所定の画像が形成される。
【００４７】
次に第１実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
【００４８】
図１に示すように第１実施形態に係る固体撮像装置は半導体基板１を備えており、半導体基板１は第１領域としての画素領域２及び第２領域としての周辺領域３に分けられる。更に画素領域２側の半導体基板は、有効画素領域２a及び第３領域としての禁止画素領域２bに分けられる。禁止画素領域２bは画素領域２を有する半導体基板１の周辺領域３側であり、周辺領域３に沿うように位置する。
【００４９】
有効画素領域２aは樹脂材としてのカラーフィルタ２５を透過した光をフォトダイオード５で受光して色情報を得ることのできる領域である。禁止画素領域２bは、光をフォトダイオード５で受光せず、カラーフィルタ２５の厚さを調整する領域である。
【００５０】
まず、第１実施形態に係る固体撮像装置の画素領域２について説明する。
【００５１】
固体撮像装置には、光が半導体基板１上に設けられた層間絶縁膜２０の面からフォトダイオード５に入射する表面照射型固体撮像装置と、光が半導体基板１上に設けられた層間絶縁膜２０の面の反対側からフォトダイオード５に入射する裏面照射型固体撮像装置がある。本実施形態において、表面照射型固体撮像装置を例に説明する。
【００５２】
図３に第１実施形態に係る画素領域２の断面構造を示している。尚、図の奥行き方向に画素４を構成する増幅トランジスタ７、選択トランジスタ８及びリセットトランジスタ９が設けられているが、簡単化のためフォトダイオード５、転送トランジスタ６及びＦＤ１０のみを示している。
【００５３】
画素領域２は、素子分離領域１９により区画された画素４が２次元的に配列することにより構成される。素子分離領域１９は半導体基板１に設けられる。
【００５４】
画素４に含まれるフォトダイオード５は、例えばp形の半導体基板1内に設けられている。フォトダイオード５は例えば、p形の半導体基板１に設けられたn形不純物層５aを含んでいる。
【００５５】
ＦＤ１０は、半導体基板１内に設けられたn形の不純物層１０である。
【００５６】
転送トランジスタ６は、フォトダイオード５とＦＤ１０の間に設けられている。転送トランジスタ６のゲート電極６aは、ゲート絶縁膜６bを介して、半導体基板１上に設けられている。
【００５７】
フォトダイオード５に蓄積された電荷を読みだす際に、転送トランジスタ６のゲート電極６aに電圧を印加すると、ゲート絶縁膜６bを介して半導体基板１内にチャネルが形成される。これにより、フォトダイオード５に蓄積された電荷がチャネルを介してＦＤ１０へ放出される。つまり、転送トランジスタ６において、フォトダイオード５がソースとして動作し、ＦＤ１０がドレインとして動作する。
【００５８】
１層目の層間絶縁膜２０aが半導体基板１上面に設けられている。１層目の層間絶縁膜２０aには複数の配線２１a等が設けられている。
【００５９】
１層目の層間絶縁膜２０aに設けられた配線２１aは、半導体基板１の垂直方向において転送トランジスタ６のゲート電極６a、ＦＤ１０及び増幅トランジスタ７のゲート電極（図示しない）とコンタクト２２を介して接続する。
【００６０】
２層目の層間絶縁膜２０bが１層目の層間絶縁膜２０a上側に設けられている。２層目の層間絶縁膜２０bには、配線２１b等が設けられる。配線２１ｂは半導体基板１の垂直方向において、ビア（図示しない）を介して配線２１aと電気的に接続する。
【００６１】
３層目の層間絶縁膜２０cが２層目の層間絶縁膜２０b上側に設けられている。３層目の層間絶縁膜２０ｃには配線２１ｃ等が設けられている。配線２１cは半導体基板１の垂直方向において、ビア（図示しない）を介して配線２１ｂと電気的に接続する。
【００６２】
回路及び素子を動作させるため、外部から電源電圧が配線２１を通じて供給されるが、ここでは簡略化のため説明を省略する。
【００６３】
これにより、画素領域２に第１層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０が設けられる。
【００６４】
ここで、画素領域２を有する半導体基板１は、有効画素領域２aと禁止画素領域２bとに分けられる。
【００６５】
有効画素領域２aには層間絶縁膜２０に配線２１が設けられている。
【００６６】
禁止画素領域２bには層間絶縁膜２０に配線２１が設けられていない。
【００６７】
第１実施形態における画素領域２において、３層目の層間絶縁膜２０bを最上層の層間絶縁膜として説明するが、この数に限定しない。また、３層目の層間絶縁膜２０c内に設けられた配線２１cを最上配線として説明する。層間絶縁膜２０には、例えばTEOS(Tetra Ethylortho Silicate)等の酸化シリコンが用いられる。
【００６８】
次に図３を用いて周辺領域３について説明する。
【００６９】
第２領域としての周辺領域３は、画素領域２を囲むように設けられる。
【００７０】
周辺領域３には、抵抗素子や容量素子、トランジスタ等の素子が設けられている。
【００７１】
１層目の層間絶縁膜２０aが半導体基板１上面に設けられている。
【００７２】
１層目の層間絶縁膜２０aには、複数の配線２１aが設けられている。
【００７３】
配線２１aは、半導体基板１に平行な方向において、画素領域２と同じ１層目の層間絶縁膜２０a内に設けられる。以下周辺領域３の層間絶縁膜２０は、画素領域２に設けられた層間絶縁膜２０と同様にして設けられる。
【００７４】
周辺領域３における第２層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０は、画素領域２の第１層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０と同一である。ここで、画素領域２と周辺領域３とで、配線２１のレイアウトの違いにより配線２１数が異なる。このため、周辺領域３の第２層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０は、画素領域２の層間絶縁膜２０に対して半導体基板１の垂直方向に厚くなる。一例として、周辺領域３における層間絶縁膜２０は、５層目の層間絶縁膜２０eを最上層として説明する。尚、画素領域２における層間絶縁膜の積層数及び周辺領域３における層間絶縁膜の積層数はこの数に限定しない。層間絶縁膜の厚さの違いにより、画素領域２及び周辺領域３の層間絶縁膜との間に段差１８aが生じる。
【００７５】
第１実施形態において、溝１８が、周辺領域３に沿うように画素領域２の上側に設けられた層間絶縁膜２０に設けられている。第１実施形態の固体撮像装置は、画素領域２aの３層目の層間絶縁膜２０c上面が周辺領域３の５層目の層間絶縁膜５e上面に対して低い。更に溝１８の底面が３層目の層間絶縁膜２０c上面に対して低い。溝１８の深さは、３層目の層間絶縁膜２０c上面から半導体基板１方向に向かい、例えば１μmから１．５μｍ程度である。溝１８の幅は、例えば４画素程度である。
【００７６】
また、溝１８は、禁止画素領域２bにおける層間絶縁膜２０に設けても実施可能である。
【００７７】
次に画素領域２における層間絶縁膜２０に溝１８を有しない構造ついて図４を用いて説明し、溝１８が設けられている構造について図３を用いて説明する。図３及び図４の構造において、カラーフィルタ２５を設けた場合を比較する。
【００７８】
図４に示すように、層間絶縁膜２０に溝１８がない構造にカラーフィルタ２５を設けた場合について説明する。
【００７９】
画素領域２における３層目の層間絶縁膜２０c上に反射防止膜２４を介してカラーフィルタ２５が設けられる。
【００８０】
カラーフィルタ２５は、例えば2×2の4画素に、レッドを1画素、グリーンを２画素、ブルーを１画素を１セットとして規則的に並べたベイヤ配列である。それぞれの色のカラーフィルタ２５はフォトダイオード５を含む画素４に対応するように設けられる。
【００８１】
カラーフィルタ２５の厚さはカラーフィルタ２５を構成する着色樹脂材によって異なるが、所望の色特性を保持するために一定の厚さを必要とする。厚さは例えば１．０から１．３μm程度である。 
ここで、画素領域２の最上層である３層目の層間絶縁膜２０c及び周辺領域３の最上層である５層目の層間絶縁膜２０dとの間で、段差１８aが生じる。この段差１８aは例えば１．５μｍから２．０μm程度である。
【００８２】
このため、画素領域２中央部と周辺領域３側とでカラーフィルタ２５の厚さが不均一となる。
【００８３】
次に図３に示すように、層間絶縁膜２０に溝１８がない構造にカラーフィルタ２５を設けた場合について説明する。
【００８４】
画素領域２上側に設けられた層間絶縁膜２０と、溝１８上に反射防止膜２４を介してカラーフィルタ２５が設けられる。
【００８５】
カラーフィルタ２５は例えばベイヤ配列であり、各画素４に対応するように設けられる。
【００８６】
層間絶縁膜２０に溝１８を設けることにより、画素領域２の周辺領域３側において生じる着色樹脂材の液溜りが溝１８を満たす。これにより段差18aで生じる液溜りを低減することができる。
【００８７】
図３に示すように、マイクロレンズ２６は、カラーフィルタ２５の厚さが極端に不均一でない画素領域２であって、各画素４の上側に位置するように設けられる。
【００８８】
次に第１実施形態に係る固体撮像装置の作用及び効果について説明する。
【００８９】
第１実施形態では、画素領域２における層間絶縁膜２０に溝１８を設けた。これにより、画素領域２と周辺領域３の層間絶縁膜の段差18aにより生じる着色樹脂材の液溜りが、溝１８内を満たす。これにより段差１８aで生じる液溜りを低減することができる。液溜りの低減により、カラーフィルタ２５の厚さが均一になる領域が増える。カラーフィルタ２５の厚さが均一になる領域が増えることでマイクロレンズを形成できる範囲が増える。これにより、光をフォトダイオード５で受光せず、カラーフィルタ２５の厚さの調整に用いていた禁止画素領域２bを減らし、有効画素領域２aを増やすことができる。つまり、カラーフィルタ２５を透過した光をフォトダイオード５で色情報のむらなく取得できる範囲が広がる。
【００９０】
次に第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について図５から図１３を用いて説明する。
【００９１】
図５に示すように、半導体基板１に素子分離領域１９を形成する。その後、例えば熱酸化法により、半導体基板１の表面に酸化膜６bを形成する。その酸化膜６b上に、例えばポリシリコンなどの導電体を形成する。フォトリソグラフィやRIE(Reactive Ion Etching)により導電体を加工する。これにより転送トランジスタ６のゲート電極６aが半導体基板１上の酸化膜６b上に形成される。
【００９２】
次に半導体基板１上に所定のパターンのマスクを形成する。マスクをもとに、例えばイオン注入法などによりフォトダイオード５の不純物領域及びフローティングディフュージョン（以下ＦＤ）１０を形成する。
【００９３】
次に例えばp形の半導体基板１に不純物イオン注入することで、n形不純物層５bを形成しフォトダイオード５を形成する。
【００９４】
図６に示すように半導体基板１上に１層目の層間絶縁膜２０aを形成する。１層目の層間絶縁膜２０aは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。シリコン酸化膜は例えばシラン(SiH4)等のシリコン原子を含むガス及び酸素ガスの混合ガスに熱エネルギーを加えて反応させることにより形成する。熱エネルギーを加える方法としてCVD（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。または、TEOS(Tetraethoxysilane)を原料として形成する。
【００９５】
図７に示すように、１層目の層間絶縁膜２０a内に配線用溝２７を形成する。
【００９６】
図８に示すように、配線用溝２７に導電材料を埋め込むことにより配線２１aを形成する。配線２１aは例えば、ダマシン法、デュアルダマシン法を用いて形成する。配線のレイアウトに応じて、フォトリソグラフィ技術及びRIEを用いて配線用溝２７を形成する。ダマシン法又はディアルダマシン法を用いて配線２１aを形成した場合配線材料は例えば銅(Cu)である。尚、配線材料はアルミニウム（Al）でもよい。配線材料がアルミニウムの場合、アルミニウムを１層目の層間絶縁膜２０a上に形成し、フォトリソグラフィ技術及びRIEを用いて、所定の形状に加工する。これにより１層目の層間絶縁膜２０a内に配線２１aを形成する。
【００９７】
図９に示すように、上記の工程を繰り返すことによりにより、２層目の層間絶縁膜２０b及び３層目の層間絶縁膜２０cを形成する。これにより、半導体基板１における画素領域２に第１層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０が形成される。
【００９８】
ここで、半導体基板１における画素領域２は、配線２１が形成された有効画素領域２aと配線が形成されない禁止画素領域２bとに分けられる。
【００９９】
第１実施形態の製造方法において、画素領域２における最上層の層間絶縁膜２０を３層目の層間絶縁膜２０cとして説明する。
【０１００】
周辺領域３は、画素領域２と配線レイアウトが異なる。このため、周辺領域３における層間絶縁膜２０形成の際、図１０に示すように画素領域２における層間絶縁膜２０にはマスク２８aを形成する。
【０１０１】
図１１に示すように、画素領域２における工程と同様にして４層目の層間絶縁膜２０dを形成する。
【０１０２】
次にダマシン法又はデュアルダマシン法により４層目の層間絶縁膜２０d内に配線２１を形成する。
【０１０３】
同様にして５層目の層間絶縁膜２０e及び５層目の層間絶縁膜２０e内の配線２１を形成する。これにより半導体基板１における周辺領域３に第２層間絶縁膜としての層間絶縁膜２０が形成される。
【０１０４】
第１実施形態において、周辺領域３における最上層の層間絶縁膜を５層目の層間絶縁膜２０eとして説明する。なお、層間絶縁膜２０の積層数はこの数に限定しない。
【０１０５】
５層目の層間絶縁膜２０e形成後マスク２８aを除去する。
【０１０６】
３層目の層間絶縁膜２０c及び５層目の層間絶縁膜２０e上面に対してCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、平坦化処理が施された後、図１２に示すように、所定のパターンのマスク２８bを画素領域２に形成され第３層間絶縁膜２０c上及び周辺領域３に形成された第５層間絶縁膜２０e上に形成する。
【０１０７】
図１３に示すように、マスク２８bを基にして、例えばRIEを用いて周辺領域３側であり、周辺領域３に沿うように層間絶縁膜２０に溝１８を形成する。溝１８の深さは例えば３層目の層間絶縁膜２０cの上面から半導体基板１方向に１．０μｍから１．５μｍである。溝１８の幅は例えば画素４つ程度である。
【０１０８】
また、溝１８は禁止画素領域２bにおける層間絶縁膜２０に形成しても実施可能である。
【０１０９】
その後画素領域２内の３層目の層間絶縁膜２０c上及び溝１８内に反射防止膜２４を形成する。反射防止膜２４は例えば窒化シリコンである。
【０１１０】
次に、反射防止膜２４上にカラーフィルタ２５を形成するための着色顔料とフォトレジスト樹脂材とを含む着色樹脂材を、例えばスピンコート法などのコーティング法により塗布して塗膜を形成する。
【０１１１】
この時、スピンコートの回転数を上げることにより、液溜りは低減するが、カラーフィルタの膜厚が薄くなってしまい、フォトダイオード５で色情報を十分に取得できない。
【０１１２】
第１実施形態では、溝１８を設けたことによりスピンコートの回転数を上げることなく液溜りを低減できる。つまり、カラーフィルタ１５の膜厚が薄くなることなく液溜りを低減できる。
【０１１３】
塗膜を形成後、リソグラフィー技術により塗膜を画素単位でバターン加工して形成する。
【０１１４】
以上の工程を、カラーフィルタ２５を構成する赤色、緑色、青色の３原色をそれぞれについて同様に行う。
【０１１５】
図３に示すように各画素単位のカラーフィルタ２５上にマイクロレンズ２６を形成する。
【０１１６】
以上説明したように、第１実施形態に係る製造方法により、カラーフィルタ２５の着色樹脂材を塗布する際に、スピンコート法の回転数を変えることなくカラーフィルタ２５の膜厚を一定の厚さでありかつ均一に形成することができる。つまり、カラーフィルタの膜厚が薄くなることなく液溜りを低減できる。これにより、一定のカラーフィルタの厚さを確保した有効画素領域２aを増やすことができる。
【０１１７】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る固体撮像装置を図１４を参照して説明する。図１４は、第２実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式的断面図である。
【０１１８】
第２実施形態に係る固体撮像装置が第１実施形態と異なる点は、画素領域２における層間絶縁膜２０に設けた溝１８が画素領域２側から周辺領域３側に向かうに従って深くなり、溝１８の深さは画素領域２側に対して周辺領域３側で最も深くなることである。上記の構成要素以外は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１９】
一般的にカラーフィルタ２５は画素領域２側から周辺領域３側に向かい次第に厚くなり、液溜りとなる。つまり、液溜りは、画素領域２の中心付近の厚さを基準として、着色樹脂材が周辺領域側に向かい次第に厚くなる。
【０１２０】
そこで、画素領域２における層間絶縁膜２０に設けた溝１８を画素領域２側から周辺領域３側に向うに従って深くなり、溝１８の深さが画素領域２側に対して周辺領域３の層間絶縁膜で最も深くなる構造とした。これにより、液溜りがあまり生じていない画素領域２側の層間絶縁膜２０で溝１８の深さを浅くし、液溜りが生じる周辺領域３側の層間絶縁膜２０で溝１８を深くすることにより、カラーフィルタ２５の厚さをより均一に近づけることができる。カラーフィルタ２５が均一である領域が増えることにより、カラーフィルタ２５を透過した光をフォトダイオード５で色情報のむらなく取得できる範囲が広がる。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１・・・半導体基板
２・・・画素領域
２a・・・有効画素領域
２b・・・禁止画素領域
３・・・周辺領域
４・・・画素
５・・・フォトダイオード
６・・・転送トランジスタ
６a・・・ゲート電極
７・・・増幅トランジスタ
８・・・選択トランジスタ
９・・・リセットトランジスタ
１０・・・フローティングディフュージョン（ＦＤ）
１１・・・垂直信号線
１２・・・リセット信号線
１３・・・選択信号線
１４・・・読み出し信号線
１５・・・垂直駆動回路
１６・・・AD変換回路
１７・・・CDS
１８・・・溝
１８a・・・段差
１９・・・素子分離領域
２０・・・層間絶縁膜
２０a・・・１層目の層間絶縁膜
２０b・・・２層目の層間絶縁膜
２０c・・・３層目の層間絶縁膜
２０d・・・４層目の層間絶縁膜
２０e・・・５層目の層間絶縁膜
２１・・・配線
２２・・・コンタクト
２３・・・MOSトランジスタ
２４・・・反射防止膜
２５・・・カラーフィルタ
２６・・・マイクロレンズ
２７・・・配線用溝
２８a,２８b・・・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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