(57)【要約】【課題】固体撮像装置において、画像むらや色むらを抑制する技術を提供する。【解決手段】複数の光電変換素子が配された画素領域と周辺回路が配された周辺回路領域とを有する基板の上に、複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び第１の絶縁膜中に配された第１の配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、第１の構造体を形成する工程の後に、複数の第１の開口部及び第１の構造体の上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜を平坦化して、複数の第１の開口部に配された複数の第１の部分と、複数の第１の部分の上面及び複数の第１の開口部以外の第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含む第１の絶縁体を形成する工程と、第１の絶縁体の上に絶縁層を形成する工程と、第２の部分をエッチングストップ層として、絶縁層の一部をエッチングする工程とを含む。【選択図】図３
2017011038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置の製造方法であって、
複数の光電変換素子が配された画素領域と周辺回路が配された周辺回路領域とを有する基板の上に、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された第１の配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、
前記第１の構造体を形成する工程の後に、前記複数の第１の開口部及び前記第１の構造体の上に第１の材料膜を形成する工程と、
前記第１の材料膜を平坦化して、前記複数の第１の開口部に配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含む第１の絶縁体を形成する工程と、
前記第１の絶縁体の上に絶縁層を形成する工程と、
前記第２の部分をエッチングストップ層として、前記絶縁層の一部をエッチングする工程とを含むことを特徴する固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
固体撮像装置の製造方法であって、
複数の光電変換素子が配された画素領域と周辺回路が配された周辺回路領域とを有する基板の上に、
前記複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜中に配された第１の配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、
前記第１の構造体を形成する工程の後に、前記複数の第１の開口部及び前記第１の構造体の上に、前記第１の配線層の上面と接する第１の材料膜を形成する工程と、
前記第１の材料膜を平坦化して、前記複数の第１の開口部に配された複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分の上面及び前記複数の第１の開口部以外の前記第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含む第１の絶縁体を形成する工程と、
前記第１の絶縁体の上に絶縁層を形成する工程と、を含むことを特徴する固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の部分が、前記画素領域と、前記周辺回路領域のうち少なくとも前記画素領域に隣接する領域と、を覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の絶縁体が、窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の配線層が、銅を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の絶縁体の上に、
前記絶縁層を含み前記複数の第１の開口部の上にそれぞれ配された複数の第２の開口部を有する第２の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜中に配された第２の配線層を含む第２の構造体を形成する工程と、
前記第２の構造体を形成する工程の後に、前記複数の第２の開口部及び前記第２の構造体の上に第２の材料膜を形成し、前記複数の第２の開口部に配された複数の第３の部分と、前記複数の第３の部分の上面及び前記複数の第２の開口部以外の前記第２の構造体の上面を覆う第４の部分とを含む第２の絶縁体を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第４の部分が、前記画素領域と、前記周辺回路領域のうち少なくとも前記画素領域に隣接する領域と、を覆うことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記複数の第１の部分の上面のそれぞれの面積が、前記複数の第１の部分のそれぞれの上に配された前記複数の第３の部分の下面のそれぞれの面積よりも大きいことを特徴とする請求項６又は７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の配線層を形成するために、前記第２の部分をエッチングストップ層として、前記第２の絶縁膜に溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の第２の開口部を形成するために、前記第２の部分をエッチングストップ層として、前記第２の絶縁膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の材料膜が前記第２の構造体の上に残されるように、前記第２の材料膜を平坦化する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の絶縁体が、窒化シリコンまたは有機材料を含むことを特徴とする請求項６乃至１１の何れか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の配線層が、銅を含むことを特徴とする請求項６乃至１２の何れか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、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置において、感度向上のために光電変換部に入射する光の集光を行う光導波路を形成する構成が知られている。特許文献１には、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜に開口を形成し、層間絶縁膜に用いる酸化シリコンよりも高い屈折率を有する窒化シリコンを、層間絶縁膜の開口に埋め込む方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、埋め込まれた窒化シリコンは、層間絶縁膜の上に残存しないように、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）によって、層間絶縁膜としての酸化シリコンが露出するように研磨される。この研磨の際、酸化シリコンと窒化シリコンとの研磨速度に違いがあり、また、周辺回路領域には窒化シリコンが埋め込まれないことから、画素領域と周辺回路領域との境界付近で段差を生じる可能性がある。このため画素領域の中央部と外縁部とで埋め込まれた窒化シリコンの膜厚に差が生じ、画像むらや色むらが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、光導波路を備える固体撮像装置において、画像むらや色むらを抑制する技術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】
上記課題に鑑みて、本発明の一部の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の光電変換素子が配された画素領域と周辺回路が配された周辺回路領域とを有する基板の上に、複数の光電変換素子の上にそれぞれ配された複数の第１の開口部を有する第１の絶縁膜及び第１の絶縁膜中に配された第１の配線層を含む第１の構造体を形成する工程と、第１の構造体を形成する工程の後に、複数の第１の開口部及び第１の構造体の上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜を平坦化して、複数の第１の開口部に配された複数の第１の部分と、複数の第１の部分の上面及び複数の第１の開口部以外の第１の構造体の上面を覆う第２の部分と、を含む第１の絶縁体を形成する工程と、第１の絶縁体の上に絶縁層を形成する工程と、第２の部分をエッチングストップ層として、絶縁層の一部をエッチングする工程とを含むことを特徴する。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、光導波路を備える固体撮像装置において、画像むらや色むらを抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図。
【図２】図１の固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図。
【図４】図３の固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る固体撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
第１の実施形態
図１、２を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置の構造及び製造方法を説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１００の構成例を示す断面図である。半導体を用いた基板１０１は、光電変換素子の配された光電変換部１０２を含む複数の画素が配された画素領域３０１、及び、それぞれの画素から出力された信号を処理する周辺回路が配された周辺回路領域３０２を含む。基板１０１の上には、光電変換部１０２の光電変換素子の上にそれぞれ配された開口部を有する第１の絶縁膜１１６及び第１の絶縁膜中に配された配線層１０５ａ、１０５ｂを含む第１の構造体１２６が配される。配線層１０５のうち特定の配線層を示す場合、構成要素の参照符号に「ａ」、「ｂ」などの添え字を付加する。他の構成要素についても同様である。配線層１０５は、例えば金属などの導電体を用いてよく、本実施形態において、銅を主成分とする金属を用いた配線層である。第１の絶縁膜１１６は、基板１０１や配線層１０５ａ、１０５ｂの間の層間膜として用いられる層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、及び、配線層１０５に用いられる銅の拡散を防止する拡散防止膜１０７ａ、１０７ｂを含む。層間絶縁膜１０６には、例えば酸化シリコンが用いられうる。拡散防止膜１０７には、例えば炭化シリコンや窒化シリコンが用いられうる。また、第１の絶縁膜１１６中には、画素や回路などを構成するトランジスタの、例えばポリシリコンを用いたゲート電極１０３、画素や回路と配線層１０５ａとの間を電気的に接続する金属などの導電体を用いた導電プラグ１０４が配されうる。
【００１１】
第１の絶縁膜１１６の開口部には、第１の絶縁体２１１のうち第１の部分２１１１が配される。また、第１の部分２１１１の上面及び第１の絶縁膜１１６の開口部以外の第１の構造体１２６の上面は、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２で覆われる。第１の部分２１１１と第２の部分２１１２とは、後述する製造方法で示すように、同一の材料で連続的に形成される。第２の部分２１１２は、互いに隣接する第１の部分２１１１同士を連結し、画素領域３０１を覆う。また、第２の部分２１１２は、画素領域３０１だけでなく周辺回路領域３０２まで延在し、少なくとも周辺回路領域３０２のうち画素領域３０１と隣接する領域を覆う。
【００１２】
第１の絶縁体２１１の上には、層間絶縁膜１０６ｄ、パッシベーション膜１０８、及び、例えば樹脂を用いた平坦化膜１０９が配される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが配され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が配される。
【００１３】
光電変換部１０２の上に配される第１の絶縁体２１１には、層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い材料が用いられる。本実施形態において、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い窒化シリコンを第１の絶縁体２１１に用いる。層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い第１の絶縁体２１１を用いることによって、固体撮像装置１００のそれぞれの画素に入射した光を光電変換部１０２に配された光電変換素子に効率的に集光する光導波路のコア部が構成される。
【００１４】
また、第１の絶縁膜１１６に形成される開口部の基板１０１の表面に平行な断面における面積が、基板１０１から離れるにしたがって大きくなるテーパー形状を有していてもよい。これらの開口部に形成される光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１がテーパー形状を有することによって、画素に入射した光をより効率的に集光することが可能となる。
【００１５】
次いで図２を用いて、本実施形態の固体撮像装置１００の製造方法について説明する。図２は、固体撮像装置１００の製造の各工程における断面構造の概略を示す。
【００１６】
まず、基板１０１に、画素領域３０１及び周辺回路領域３０２が形成される。画素領域３０１には、光電変換素子の配された光電変換部１０２や光電変換素子で生じた電荷に基づく信号を出力するためのトランジスタなどを含む複数の画素が形成される。また、周辺回路領域３０２には、それぞれの画素から出力された信号を処理するトランジスタなどが配された周辺回路が形成される。基板１０１は、シリコンなどを用いた半導体基板であってよい。また例えば絶縁基板上に半導体層を形成し、そこに画素領域３０１及び周辺回路領域３０２を形成してもよい。
【００１７】
画素領域３０１及び周辺回路領域３０２が形成された基板１０１の上に、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ａを形成する。その後、導電プラグ１０４を形成する。次いで炭化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ａ、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｂを形成し、ダマシン法を用いて、銅を主成分とする第１の配線層１０５ａを形成する。その後、炭化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ｂ、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｃを形成し、銅を主成分とする第２の配線層１０５ｂを形成する。次に、固体撮像装置１００の基板に対する平面視において、それぞれの画素の光電変換部１０２と重なる位置の上に開口部を有するレジストパターンを、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成する。このレジストパターンの開口部を通じて、層間絶縁膜１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、拡散防止膜１０７ａ、１０７ｂを含む第１の絶縁膜１１６を、例えばプラズマエッチング法を用いて開口する。これによって、第１の絶縁体２１１の第１の部分２１１１が埋め込まれる、第１の開口部である開口部２０１が形成される。開口部２０１が形成されたときの状態を図２（ａ）に示す。
【００１８】
次に図２（ｂ）に示すように、例えば高密度プラズマＣＶＤ法などプラズマを用いた成膜装置によって、第１の絶縁体２１１の材料である窒化シリコンを堆積し第１の材料膜２５０を形成する。第１の材料膜２５０は、開口部２０１に埋め込まれ、第１の絶縁膜１１６及び配線層１０５ａ、１０５ｂを含む第１の構造体１２６の上に形成される。
【００１９】
次いで例えば化学機械研磨法（ＣＭＰ法）を用いて、形成した第１の材料膜２５０を研磨する平坦化処理を行う。平坦化処理を行うことによって、図２（ｃ）に示すように、第１の部分２１１１及び第２の部分２１１２を含む第１の絶縁体２１１が形成される。平坦化処理の際、第１の構造体１２６の層間絶縁膜１０６ｃの上に窒化シリコンが、膜厚２０〜１００ｎｍ程度残存するように平坦化を行う。このとき、図２（ｃ）に示すように、第２の部分２１１２は、画素領域３０１だけでなく周辺回路領域３０２まで延在し、少なくとも周辺回路領域３０２のうち画素領域３０１と隣接する領域を覆う。
【００２０】
第１の絶縁体２１１を形成した後、絶縁層である層間絶縁膜１０６ｄ、パッシベーション膜１０８、及び、例えば樹脂を用いた平坦化膜１０９が形成される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが形成され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が形成される。これらの工程によって、図１（ａ）に示す固体撮像装置１００が形成される。
【００２１】
ここで本実施形態の効果について説明する。ＣＭＰ法を用いて第１の材料膜２５０の窒化シリコンを研磨し、開口部２０１のみに窒化シリコンを残す場合、研磨される表面に、窒化シリコンだけでなく、第１の構造体１２６を構成する層間絶縁膜１０６ｃや配線層１０５ｂが現れる。ＣＭＰ法によって平坦化する際、窒化シリコンと、層間絶縁膜１０６ｃに用いられる酸化シリコンや配線層１０５ｂに用いられる金属との研磨レートに差がある。このため、第１の構造体１２６上の窒化シリコンを、第１の構造体１２６の表面まで研磨した場合、エロージョンによって画素領域３０１と周辺回路領域３０２との境界付近で段差を生じる可能性がある。このため画素領域３０１の中央部と外縁部とで埋め込んだ窒化シリコンの膜厚にむらが生じる可能性がある。光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１となる窒化シリコンに膜厚むらが生じた場合、完成した撮像装置において、例えば画像むらや色むらが発生する可能性がある。
【００２２】
しかし、本実施形態において、第１の絶縁体２１１を形成する研磨の工程の際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２として窒化シリコンを第１の構造体１２６の上に残し、画素領域３０１から周辺回路領域３０２まで延在させる。このため、画素領域３０１と周辺回路領域３０２との境界付近で窒化シリコンと第１の構造体１２６を構成する酸化シリコンや配線に用いる金属とのＣＭＰ法の研磨レートの差によって生じる段差が生じ難くなる。結果として、画素領域３０１の中央部と外縁部とで埋め込まれた第１の絶縁体２１１となる窒化シリコンの膜厚に膜厚むらが生じ難くなり、画像むらや色むらの発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
また、窒化シリコンを用いた第１の絶縁体２１１は、拡散防止膜として機能してもよい。本実施形態において、図１（ａ）に示すように、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２が、配線層１０５ｂの上面と接し、拡散防止膜として機能する。また、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２は、エッチングストップ層として機能してもよい。例えば、外部との電気的接続をとるためのパッドを露出させる場合や、例えば第１の絶縁体２１１の上にパッドや遮光層を設ける場合がある。また、例えば画素領域３０１よりも周辺回路領域３０２の方が必要とする配線層１０５が多い場合、図１（ｂ）に示す固体撮像装置１００’のように層間絶縁膜１０６ｄ中に、配線層１０５ｄを形成する場合がある。パッドや遮光層、配線層を形成する工程において、層間絶縁膜１０６ｄをエッチングする際に第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２をエッチングストップ層として機能させてもよい。第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２を拡散防止膜やエッチングストップ層として機能させることによって、第１の絶縁体２１１形成後に拡散防止膜やエッチングストップ層を形成する追加の工程を必要とせず、工程数の増加を抑制することが可能となる。
【００２４】
第２の実施形態
固体撮像装置において、配線層が多層となった場合、光導波路を構成するコア部のアスペクト比が高くなる。この場合、開口部にコア部の材料を埋め込むことが困難になる可能性がある。アスペクト比の高いコア部の埋め込みに対して、コア部を複数に分割し、多層構造のコア部として形成することが有効である。図３、４を参照して、光導波路のコア部を第１の絶縁体２１１と第２の絶縁体２１２との２つに分割して形成した本発明の第２の実施形態における固体撮像装置３００の構造及び製造方法を説明する。
【００２５】
図３（ａ）に、本実施形態の固体撮像装置３００の構成例を示す。固体撮像装置３００は、第１の実施形態で示した固体撮像装置１００のうち図２（ｃ）で示す構造の上に、更に積層構造を有する。基板１０１上に配された第１の構造体１２６及び第１の絶縁体２１１の上には、第１の絶縁膜１１６の開口部の上にそれぞれ配された開口部を有する第２の絶縁膜１１７及び第２の絶縁膜中に配された配線層１０５ｃを含む第２の構造体１２７が配される。本実施形態において、配線層１０５ｃは、銅を主成分とする金属を用いた配線層である。第２の絶縁膜１１７には、例えば酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅ及び例えば炭化シリコンや窒化シリコンを用いた拡散防止膜１０７ｃが含まれる。
【００２６】
第２の絶縁膜１１７の開口部には、第２の絶縁体２１２のうち第３の部分２１２１が配される。また、第３の部分２１２１の上面及び第２の絶縁膜１１７の開口部以外の第２の構造体１２７の上面は、第２の絶縁体２１２のうち第４の部分２１２２で覆われてもよい。第４の部分２１２２は、互いに隣接する第３の部分２１２１同士を連結し、画素領域３０１を覆ってよい。また、第４の部分２１２２は、画素領域３０１だけでなく周辺回路領域３０２まで延在し、少なくとも周辺回路領域３０２のうち画素領域３０１に隣接する領域を覆っていてもよい。第２の絶縁体２１２には、第１の絶縁体２１１と同様に層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い材料が用いられる。本実施形態において、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い窒化シリコンを第２の絶縁体２１２に用いる。層間絶縁膜１０６よりも屈折率の高い第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２を重ねて用いることによって、固体撮像装置１００のそれぞれの画素に入射した光を光電変換素子の配された光電変換部１０２に効率的に集光する光導波路のコア部が構成される。
【００２７】
第２の絶縁体２１２の上には、パッシベーション膜１０８、及び、平坦化膜１０９が配される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが配され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が配される。
【００２８】
ここで、コア部を構成する第１の絶縁膜１１６の開口部に埋め込まれた第１の絶縁体２１１のうち第１の部分２１１１の上面の面積は、第２の絶縁膜１１７の開口部に埋め込まれた第２の絶縁体２１２のうち第３の部分２１２１の下面の面積よりも大きい。第１の部分２１１１の上面の面積が、その上に配された第３の部分２１２１の下面の面積よりも小さい場合、第３の部分２１２１のうち第１の部分２１１１よりも外側を通る光が、第１の部分２１１１に入射しない可能性がある。例えば第３の部分２１２１から第１の構造体１２６中に拡散してしまい、集光効率が低下する可能性がある。これを防ぐために、第１の部分２１１１の上面の面積が、第３の部分２１２１の下面の面積よりも大きくなるように形成し、第３の部分２１２１を通過した光が、第１の部分２１１１に入射する構造にする。また、第１の絶縁膜１１６及び第２の絶縁膜１１７に形成されるそれぞれの開口部の基板１０１の表面に平行な断面における面積が、基板１０１から離れるにしたがって大きくなるテーパー形状を有していてもよい。これらの開口部に形成される光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２が、それぞれテーパー形状を有することによって、画素に入射した光をより効率的に集光することが可能となる。
【００２９】
次いで本実施形態の固体撮像装置３００の製造方法について説明する。図２（ｃ）に示す第１の絶縁体２１１を形成する工程までは、上述の固体撮像装置１００と同じであってよいため、ここでは省略する。第１の絶縁体２１１を形成した後、第１の絶縁体２１１を覆うように、酸化シリコンを用いた層間絶縁膜１０６ｄを形成する。その後、図４（ａ）に示すように、ダマシン法を用いて配線層１０５ｃを形成する。配線層１０５ｃを形成する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、絶縁層である層間絶縁膜１０６ｄにトレンチ構造を形成するエッチングストップ層として機能してもよい。
【００３０】
次いで拡散防止膜１０７ｃ及び層間絶縁膜１０６ｅを形成する。その後、層間絶縁膜１０６ｅ上に、基板１０１に対する平面視において、第１の絶縁膜１１６に形成された開口部２０１（第１の絶縁体２１１）と重なる位置に開口部を有するレジストパターンを、例えばフォトリソグラフィ法を用いて形成する。このレジストパターンの開口部を通じて、層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅ、拡散防止膜１０７ｃを含む第２の絶縁膜１１７を、例えばプラズマエッチング法を用いてエッチングし、図４（ｂ）に示すように、第２の開口部である開口部２０２を形成する。開口部２０２を開口する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、エッチングストップ層として機能してもよい。この開口部２０２を、例えば上述した第１の絶縁体２１１を形成する工程と同様の工程を用いて埋め込む。例えば高密度プラズマＣＶＤ法を用いて、第２の絶縁体２１２の材料である窒化シリコンを堆積し、ＣＭＰ法によって平坦化処理を行う。これらの工程によって図４（ｃ）に示すように、第３の部分２１２１及び第４の部分２１２２を含む第２の絶縁体２１２が形成される。
【００３１】
その後、第２の絶縁体２１２の上にパッシベーション膜１０８、及び、例えば樹脂を用いた平坦化膜１０９が形成される。平坦化膜１０９の上には、複数の色に対応したカラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂが形成され、カラーフィルタ層１１０の上には、オンチップレンズ１１１が形成される。これらの工程によって、図３（ａ）に示す固体撮像装置３００が形成される。
【００３２】
本実施形態においても、固体撮像装置３００は、第１の絶縁体２１１を形成する研磨の工程の際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２として窒化シリコンを第１の構造体１２６の上に残し、画素領域３０１から周辺回路領域３０２まで延在させる。また同様に第１の絶縁体２１１の上に配される第２の絶縁体２１２の形成においても、第２の絶縁体２１２のうち第４の部分２１２２として、研磨の工程の際に窒化シリコンを第２の構造体１２７の上に残す。このため、画素領域３０１と周辺回路領域３０２との境界付近で窒化シリコンと第１の構造体１２６及び第２の構造体１２７を構成する酸化シリコンや配線に用いる金属との研磨レートの差によって生じる段差が生じ難くなる。結果として、光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２に、膜厚むらを生じ難くなる。このため、光導波路のコア部を複数に分割して形成する固体撮像装置３００においても、固体撮像装置１００と同様に画像むらや色むらの発生を抑制することが可能となる。
【００３３】
また、窒化シリコンを用いた第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２は、配線層の拡散防止膜として機能してもよい。図３（ａ）に示すように、第１の絶縁体２１１の第２の部分２１１２と配線層１０５ｂの上面が接し、拡散防止膜として機能してもよい。また、第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２は、エッチングストップ層として機能してもよい。上述したように、配線層１０５ｃを形成する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、トレンチ構造を形成するエッチングストップ層として機能してもよい。また、同様に第２の絶縁膜１１７の開口部２０２を開口する際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２が、エッチングストップ層として機能してもよい。第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２に拡散防止膜やエッチングストップ層としての機能を持たせることによって、光導波路のコア部を複数に分割して形成することによって生じる工程数の増加を抑制することが可能となる。
【００３４】
また、第２の絶縁体２１２は、第１の絶縁体２１１と同様の工程を用い形成することに限られるものではない。例えば第２の絶縁体２１２は、有機材料を埋め込むことによって形成してもよい。この場合、例えば塗布法などを用いて、第２の絶縁体２１２を形成してもよい。また、第２の絶縁体２１２は、図３（ｂ）に示す固体撮像装置３００’のようにパッシベーション膜１０８とカラーフィルタ層１１０との積層構造であってもよい。この場合、開口部２０２を形成した後に、例えば窒化シリコンを用いたパッシベーション膜１０８を第２の構造体１２７の上に形成する。その後、複数の色に対応したカラーフィルタ材料を開口部２０２に埋め込み、カラーフィルタ層１１０ａ、１１０ｂを形成する。この場合、第２の絶縁膜１１７の開口部２０２の表面を層間絶縁膜１０６ｄ、１０６ｅよりも屈折率の高いパッシベーション膜１０８が覆い、第２の絶縁膜１１７と接しない領域にカラーフィルタ層１１０が配される。第２の絶縁体２１２を形成した後、絶縁体２１２の上にオンチップレンズ１１１を形成し、図３（ｂ）に示す固体撮像装置３００’が形成される。これらの構成を用いた場合においても、第１の絶縁体２１１を形成する研磨の工程の際、第１の絶縁体２１１のうち第２の部分２１１２として窒化シリコンを第１の構造体１２６の上に残す。結果として、光導波路のコア部を構成する第１の絶縁体２１１の膜厚むらを生じ難くなる。このため、固体撮像装置１００と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３５】
本実施形態において、固体撮像装置３００は、３層の配線層１０５、５層の層間絶縁膜１０６、３層の拡散防止膜１０７を含む多層構造を有するが、これに限られることはない。例えば、４層以上の配線層１０５を有してもよい。また、固体撮像装置３００は、第１の絶縁体２１１及び第２の絶縁体２１２の２層構造に分割した光導波路のコア部を有するが、例えば、より多層に分割した光導波路のコア部を有してもよい。
【００３６】
以上、本発明に係る実施形態を２形態示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、３００：固体撮像装置  １０１：基板  １０５：配線層  １１６：第１の絶縁膜  １２６：第１の構造体  ２０１：開口部  ２１１：第１の絶縁体  ２１１１：第１の部分  ２１１２：第２の部分  ２５０：第１の材料膜  ３０１：画素領域  ３０２：周辺回路領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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