(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部を有し、この受光部に隣接して、層間絶縁膜を介して配線が積層され、この配線上に配線材料の拡散防止膜が設けられている固体撮像素子において、
前記層間絶縁膜及びこれよりも屈折率の大きい前記拡散防止膜が前記受光部上の領域 にて選択的に除去され、これによって前記層間絶縁膜及び前記拡散防止膜が平面的にみ  て前記受光部以外の領域に設けられており、
前記の選択的除去による除去跡としての凹部内に、前記層間絶縁膜及び前記拡散防止 膜の各側面が露呈しており、この露呈した各側面からその上面にかけて、前記層間絶縁 膜よりも屈折率の大きい表面保護膜が、前記凹部を埋めつくす厚さで少なくとも前記受 光部上に被着されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記層間絶縁膜を介して前記配線が複数層積層され、これらの配線上 に前記拡散防止膜がそれぞれ設けられ、
前記配線が設けられた複数の前記層間絶縁膜のうちの上層の層間絶縁膜及び前記拡散 防止膜が前記受光部上の領域にて選択的に除去され、これによって前記層間絶縁膜及び 前記拡散防止膜が平面的にみて前記受光部以外の領域に設けられており、
前記の選択的除去による除去跡としての前記凹部内に、前記上層の層間絶縁膜及び前 記拡散防止膜の各側面が露呈しており、この露呈した各側面からその上面にかけて、前 記表面保護膜が、前記凹部を埋めつくす厚さで前記受光部上を含む全面に被着されてい る、
請求項１に記載した固体撮像素子。
【請求項３】
前記配線が銅又はその合金からなり、前記拡散防止膜が窒化シリコン、炭化シリコン又はタングステン・リン系からなる、請求項１に記載した固体撮像素子。
【請求項４】
前記配線を埋設するために、前記層間絶縁膜に形成された凹部の底壁面及び側壁面にも前記配線材料の拡散防止膜が設けられている、請求項１に記載した固体撮像素子。
【請求項５】
前記配線が銅又はその合金からなり、前記凹部内の前記拡散防止膜がタンタル又は窒化タンタルからなる、請求項４に記載した固体撮像素子。
【請求項６】
受光部を有する固体撮像素子の周辺に周辺回路部が配置されている固体撮像装置において、請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
前記周辺に層間絶縁膜を介して前記配線が複数層積層され、これらの配線上に配線材料の前記拡散防止膜が設けられている、請求項６に記載した固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子の製造方法であって、
前記層間絶縁膜上に前記配線を形成する工程と、
前記配線上に前記配線材料の拡散防止膜材料を被着する工程と、
前記の被着した拡散防止膜材料を前記受光部上の領域にて選択的に除去して、前記受  光部以外の領域に前記拡散防止膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を前記受光部上の領域にて選択的に除去する工程と、
この選択的除去によって形成された凹部を前記表面保護膜によって埋めつくす工程と
を有する、固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
受光部を有する固体撮像素子の周辺に周辺回路部が配置され、前記固体撮像素子が、請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子である固体撮像装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜上に前記配線を形成する工程と、
前記配線上に前記配線材料の拡散防止膜材料を被着する工程と、
前記拡散防止膜材料を前記受光部上の領域にて選択的に除去して、前記受光部以外の  領域に前記拡散防止膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を前記受光部上の領域にて選択的に除去する工程と、
この選択的除去によって形成された凹部を前記表面保護膜によって埋めつくす工程と
を有する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記周辺に層間絶縁膜を介して前記配線を複数層積層し、これらの配線上に配線材料の前記拡散防止膜を設ける、請求項９に記載した固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＣＤ固体撮像装置において、受光部へ入射光が良好に入射する固体撮像素子及び固体撮像装置、並びにこれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩに用いる配線を微細化できる配線構造として、銅配線プロセスの開発が活発に行われており、配線の大きさの現行技術（約０．５μｍ）に比べて極めて小さく、将来求められている０．１３μｍの微細配線パターン（換言すれば、０．１３μｍ世代）以降の配線構造の多くが銅配線になると考えられている。
【０００３】
現在、開発が進んでいる銅配線のほとんどが、デュアルダマシンプロセスを用いて形成される。代表的な断面構造を図１３に示す。
【０００４】
図１３の概略断面図は、例えばシリコン基板２１に設けた配線溝１５の内壁面（底壁面及び側壁面）にバリア膜７を配し、ここにダマシン法により埋め込んだ銅配線１９の上面を含む全面に拡散防止膜２０を形成後、この上にＳｉＯ2膜２２が形成されている。
【０００５】
デュアルダマシンプロセスでは、図１３に示すように、銅配線１９を形成後、銅の拡散を防止するために、配線溝１５の内壁面及び配線上には拡散防止膜を形成する必要があり、この材料としては一般にシリコン窒化膜が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この銅配線を固体撮像素子に用いた場合には、銅配線で用いられる拡散防止膜があることで、入射光の一部が反射され、受光部への光の入力が弱くなる問題がある。
【０００７】
図１４は、固体撮像装置３０の要部を示す概略図であり、複数列の垂直ＣＣＤ２６に隣接してそれぞれ複数の受光部（画素）２が配設されており、入射光が受光部２で光電変換され、受光部２の周辺に配置された垂直ＣＣＤ２６及び水平ＣＣＤ２７からなる転送部やアンプ部２８を有する回路により、受光部２における入力光の受光信号が外部に取り出される。
【０００８】
図１５は、図１４におけるXV−XV線断面を示し、上記した受光部２及び近接した垂直ＣＣＤ２６を含む要部の概略断面図である。
【０００９】
図１５に示すように、受光部２及びチャネル領域１７が形成された基板１上に、ゲート電極１６を配した層間絶縁膜３ａと３ｂが積層され、ゲート電極１６の上方には、第１層間絶縁膜３ａとの接触面にバリア膜７を介して銅を埋め込んだ第１配線４ａが設けられ、この第１配線４ａ上に銅を拡散防止するための第１拡散防止膜５ａが第１層間絶縁膜３ａを含む上面に設けられ、更にこの第１拡散防止膜５ａ上には、上記ゲート電極１６を除いた同様の構成により、第２層間絶縁膜３ｂ、第２配線４ｂ及び第２拡散防止膜５ｂからなる層と、第３層間絶縁膜３ｃ、第３配線４ｃ及び第３拡散防止膜５ｃからなる層が積層され、この上面がパッシベーション膜１２にて被覆され、図１６に示すように、上部からの入射光１３が受光部２で受光される。
【００１０】
上記の如き配線４ａ、４ｂ、４ｃの層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃとして用いられるシリコン酸化膜の屈折率（ｎ＝１．４６）に比べ、拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃとして用いられるシリコン窒化膜の屈折率（ｎ＝２．０５）が大きく、このためにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との界面で入射光１３が反射されてしまう。
【００１１】
即ち、図１６に示すように、複数の配線層があるため、上部からの入射光１３の一部が、パッシベーション膜１２の表面及び第３、第２、第１拡散防止膜５ｃ、５ｂ、５ａとそれぞれの下層の層間絶縁膜４ｃ、４ｂ、４ａとの界面で順次反射されるため、入射光１３が反射光１４ａ〜１４ｄによって入射光１３ａに減衰され、受光部２への入力が弱められてしまう。また、低消費電力を目的に、層間絶縁膜に有機絶縁膜等の低誘電率膜を用いた場合には、酸化膜にカーボンが混入しているためシリコン窒化膜との屈折率差がより大きくなり、深刻な問題となる。
【００１２】
なお、特開平５−１９８７８６号公報により、受光量を確保するためにアルミニウム配線は受光部を避けて設けられ、またＣＣＤ固体撮像素子を被覆している透明樹脂層の可動イオンの接近による画像不良防止のために、可動イオン阻止層を設けた構造の固体撮像素子が開示されているが、ダマシンによる銅配線の拡散防止膜を設けた構造ではない。但し、こうした銅配線の拡散防止膜とは全く異なる表面透明樹脂の可動イオン阻止層が示されている。
【００１３】
また、特開平９−２６６２９５号公報により、撮像素子のセンサー領域の十分な確保と共に、感度の劣化や感度むらを防止するために、センサー領域上部の遮光膜を選択的に除去することが開示されているが、ダマシンによる銅配線及びこの拡散防止膜を用いる構造ではない。
【００１４】
このように、上記の公報（特開平５−１９８７８６号、特開平９−２６６２９５号）は、拡散防止膜を設けた銅配線による多層構造を意図したものではなく、いずれも上記した問題を解決し難い。
【００１５】
そこで本発明の目的は、配線材料の拡散防止のために透過光の屈折率が異なる材料を用いても、受光部へ入射光が良好に入射可能な固体撮像素子及び固体撮像装置、並びにこれらの製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、受光部を有し、この受光部に隣接して、層間絶縁膜を介して配線が積層され、この配線上に配線材料の拡散防止膜が設けられている固体撮像素子において、
前記層間絶縁膜及びこれよりも屈折率の大きい前記拡散防止膜が前記受光部上の領域 にて選択的に除去され、これによって前記層間絶縁膜及び前記拡散防止膜が平面的にみ  て前記受光部以外の領域に設けられており、
前記の選択的除去による除去跡としての凹部内に、前記層間絶縁膜及び前記拡散防止 膜の各側面が露呈しており、この露呈した各側面からその上面にかけて、前記層間絶縁 膜よりも屈折率の大きい表面保護膜が、前記凹部を埋めつくす厚さで少なくとも前記受 光部上に被着されている
ことを特徴とする固体撮像素子（以下、本発明の固体撮像素子と称する。）に係るものである。
本発明の固体撮像素子において、
前記層間絶縁膜を介して配線が複数層積層され、これらの配線上に前記拡散防止膜が それぞれ設けられ、
前記配線が設けられた複数の前記層間絶縁膜のうちの上層の層間絶縁膜及び前記拡散 防止膜が前記受光部上の領域にて選択的に除去され、これによって前記層間絶縁膜及び 前記拡散防止膜が平面的にみて前記受光部以外の領域に設けられており、
前記の選択的除去による除去跡としての前記凹部内に、前記上層の層間絶縁膜及び前 記拡散防止膜の各側面が露呈しており、この露呈した各側面からその上面にかけて、前 記表面保護膜が、前記凹部を埋めつくす厚さで前記受光部上を含む全面に被着されてい る
ことが望ましい。
【００１７】
本発明の固体撮像素子によれば、拡散防止膜が平面的にみて受光部以外の領域に設けられているので、受光部の上方領域には拡散防止膜が存在せず、拡散防止膜と隣接する層間絶縁膜との界面（反射面）がないため、前記界面による入射光の反射がない。従って入射光は効率よく受光部に入射し、受光部は十分な光量の入射光を受光できる。
しかも、入射光は、選択的に除去された層間絶縁膜（更には拡散防止膜）による凹部内で、これらの膜の露出側面と屈折率の大きい表面保護膜との側方の界面で反射または全反射して受光部へと効率良く導びかれて入射し、また表面保護膜が上部凹部を埋めつくす十分な厚さで被着されているので、入射光を十分な光量で受光部に入射させて光電変換することができる。
【００１８】
また、本発明は、受光部と電荷転送部とを有する固体撮像素子の周辺に周辺回路部が配置されている固体撮像装置において、請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子を有することを特徴とする固体撮像装置（以下、本発明の固体撮像装置と称する。）に係るものである。
【００１９】
本発明の固体撮像装置によれば、固体撮像装置が具備する固体撮像素子が本発明の固体撮像素子と同様に構成されているので、受光部の上方領域には、拡散防止膜が存在せず、拡散防止膜と隣接する層間絶縁膜との界面がないため、前記界面による入射光の反射がなく、入射光は効率よく受光部に入射し、受光部は十分な光量で入射光を受光し、受光量に相応して光電変換した受光信号を出力することができる。
【００２０】
この場合、前記周辺に層間絶縁膜を介して前記配線が複数層積層され、これらの配線上に配線材料の前記各拡散防止膜が設けられているのがよい。
【００２１】
この固体撮像装置によれば、固体撮像素子が本発明の固体撮像素子と同様に構成されているため、上記した本発明の固体撮像素子と同様な効果を発揮できることに加え、周辺回路を上記した層間絶縁膜と拡散防止膜との積層構造とすれば、周辺回路に低抵抗な配線を可能にし、周辺のドライブ駆動回路を高速駆動が可能な回路に構成することができる。
【００２２】
また、本発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子の製造方法であって、
前記層間絶縁膜上に前記配線を形成する工程と、
前記配線上に前記配線材料の拡散防止膜材料を被着する工程と、
前記の被着した拡散防止膜材料を前記受光部上の領域にて選択的に除去して、前記受  光部以外の領域に前記拡散防止膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を前記受光部上の領域にて選択的に除去する工程と、
この選択的除去によって形成された凹部を前記表面保護膜によって埋めつくす工程と
を有する、固体撮像素子の製造方法（以下、本発明の固体撮像素子の製造方法と称する。）に係るものである。
【００２３】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、層間絶縁膜上に形成する配線上に、この配線材料の拡散防止膜材料を被着し、その拡散防止膜材料を選択的に除去するので、拡散防止膜が平面的にみて受光部以外の領域に設けられることとなり、受光部の上方領域には拡散防止膜が存在せず、拡散防止膜と隣接する層間絶縁膜との界面がないため、前記界面による入射光の反射がなく、入射光は効率よく受光部に入射し、受光部は十分な光量の入射光を受光可能な、再現性の良い固体撮像素子の製造方法を提供できる。
【００２４】
また、本発明は、受光部を有する固体撮像素子の周辺に周辺回路部が配置され、前記固体撮像素子が、請求項１〜５のいずれか１項に記載した固体撮像素子である固体撮像装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜上に前記配線を形成する工程と、
前記配線上に前記配線材料の拡散防止膜材料を被着する工程と、
前記拡散防止膜材料を前記受光部上の領域にて選択的に除去して、前記受光部以外の  領域に前記拡散防止膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を前記受光部上の領域にて選択的に除去する工程と、
この選択的除去によって形成された凹部を前記表面保護膜によって埋めつくす工程と
を有する、固体撮像装置の製造方法（以下、本発明の固体撮像装置の製造方法と称する。）に係るものである。
【００２５】
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、この固体撮像装置が具備する固体撮像素子が本発明の固体撮像素子と同様に製造され、この固体撮像素子の周辺に周辺回路部が配置されるので、この固体撮像装置が具備する固体撮像素子の受光部が、十分な光量で入射光を受光し、その受光量に相応して光電変換した受光信号を出力可能な、再現性の良い固体撮像装置の製造方法を提供できる。
【００２６】
この場合、前記周辺に層間絶縁膜を介して前記配線を複数層積層し、この配線上に配線材料の前記拡散防止膜を設けるのがよい。
【００２７】
この固体撮像装置の製造方法によれば、固体撮像装置の周辺回路部が、上記した本発明の固体撮像素子と同様に製造されるので、周辺回路が上記本発明の固体撮像素子と同様な効果を奏し得ることに加え、周辺回路に低抵抗な配線を可能にし、周辺のドライブ駆動回路を高速駆動が可能な回路に構成できる、再現性の良い固体撮像装置の製造方法が提供できる。
【００２８】
なお、本発明において「素子」とは、狭義には、単独で一定の機能を有する部品を指すが、一定の機能を有する機能単位又はそのまとまったものも含む。また、「装置」とは、素子に例えば周辺回路が接続されていて、共通の基板上に素子及び周辺回路が形成されているもの、又は別体の例えば周辺回路が素子に外付けにより接続されているものも指す。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００３０】
上記した本発明の固体撮像素子、固体撮像装置、固体撮像素子の製造方法、固体撮像装置の製造方法においては、前記配線が埋設された複数の前記層間絶縁膜のうち、最下層の層間絶縁膜が、前記受光部上に設けられていてもよい。即ち、受光部上に拡散防止膜が存在しないことにより、最下層の層間絶縁膜やほかの絶縁膜が受光部上に存在していても、入射光は効率よく受光部へ入射することができる。
【００３１】
また、前記層間絶縁膜に埋設された前記配線上にのみ前記拡散防止膜が設けられていてもよい。この場合も、入射光は層間絶縁膜等を効率よく透過して受光部へ入射できるため、受光部が十分な光量の入射光を受光できる。
【００３３】
これらの場合、前記配線が埋設された前記層間絶縁膜が複数個積層されていることが、単位面積当りの配線密度を高めることにより機器の小型化を可能にする点で望ましい。
【００３４】
そして、前記配線が銅又はその合金からなり、前記拡散防止膜が、窒化シリコン、炭化シリコン又はタングステン・リン系からなることが、配線の微細化と共に配線材料の拡散を防止して、微細配線化を促進できる点で望ましい。
【００３５】
この場合、前記配線を埋設するために、前記層間絶縁膜に形成された凹部の底壁面及び側壁面にも前記配線材料の拡散防止膜が設けられていることが、配線材料の拡散防止の上で望ましく、この材料としてタンタル又は窒化タンタルを用いるのが好ましい。
【００３６】
そして、上記のような絶縁膜の積層構造、銅又はその合金からなる配線及び拡散防止膜の構造は、固体撮像装置の素子部又は周辺回路部、又はこの両方に適用してもよい。
【００３７】
次に、上記した好ましい実施の形態を図面参照下で具体的に説明する。なお、以下の各実施の形態に示す図は従来例（図１５）と同様に、図１４におけるXV−XV線断面図として示し、既述した従来例と同一部位には共通の符号を用いる。
【００３８】
実施の形態１
図１は、本実施の形態１による固体撮像素子（固体撮像装置用）３１の要部の概略断面図を示し、受光部２上方の層間絶縁膜であるシリコン酸化膜３ａ、３ｂ、３ｃ及び、銅配線４ａ、４ｂ、４ｃの拡散防止膜であるシリコン窒化膜５ａ、５ｂ、５ｃを除去し、受光部２の上方には層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃに隣接した拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃが存在しない構造になっている。
【００３９】
即ち、図１５に示した従来例と同様に、まず、受光部２及びチャネル領域１７が形成された基板１上に、ゲート電極１６を配した第１層間絶縁膜３ａが積層され、ゲート電極１６の上部には、第１層間絶縁膜３ａとの接触面にバリア膜７を介してダマシン法にて銅を埋め込んだ第１配線４ａが設けられ、この第１配線４ａ上に銅を拡散防止するための第１拡散防止膜５ａが第１層間絶縁膜３ａを含む上面に設けられ、更にこの第１拡散防止膜５ａ上には、上記ゲート電極１６を除いた同様の構成により、第２層間絶縁膜３ｂ、第２配線４ｂ及び第２拡散防止膜５ｂからなる層と、第３層間絶縁膜３ｃ、第３配線４ｃ及び第３拡散防止膜５ｃからなる層が積層された後に、受光部２の上方領域の層間絶縁膜３ｂ、３ｃ及び拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃを選択的に除去し、この除去跡を含む全面にシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１２が被着されている。
【００４０】
従って、受光部２の上方領域には拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃが存在しないので、パッシベーション膜１２の表面から受光部２までの間が異種絶縁膜同士の界面の少ない入射領域に形成される。その結果、入射光１３の反射箇所が減少し、入射光１３は高い効率にてパッシベーション膜１２から第１層間絶縁膜３ａに入射し、受光部２に十分な光量の入射光１３が入射する。
【００４１】
即ち、入射光１３は屈折率の大きいパッシベーション膜１２から屈折率の小さい層間絶縁膜３ａに入射する際に、この界面３６ａで一部反射を伴うものの、このような界面は１箇所だけであるので、受光部に至るまでの間での入射光の反射量は少なく、入射光１３の光量の衰えは少ない。その結果、入射光１３は、パッシベーション膜１２及び第１層間絶縁膜３ａを効率よく透過して受光部２に入射する。
【００４２】
また、本実施の形態の場合の入射光１３は、除去された第２、第３層間絶縁膜３ｂ、３ｃとパッシベーション膜１２との側方の界面３６ｂでも反射または全反射して受光部２へ入射する。従って、全ての入射光による十分な光量が受光部２で光電変換され、受光部２の周辺に配置された転送部、アンプ部などを持つ回路により、入力光の信号が外部に取り出される。
【００４３】
この固体撮像素子３１の製造プロセスの概略図を図２〜図５に示す。
【００４４】
まず、図２（ａ）に示すように、Ｎ＋型不純物拡散領域からなる受光部２、及びＮ＋型チャネル領域１７を形成したｐ型シリコン基板１上に絶縁材としてシリコン酸化膜３を成膜し、チャネル領域１７上方のシリコン酸化膜３上にゲート電極１６を形成後、図２（ｂ）に示すように、ゲート電極１６を含むシリコン酸化膜３上を同材質のシリコン酸化膜で順次被覆し、第１層間絶縁膜３ａが形成される。なお、シリコン酸化膜は有機塗布膜にて形成してもよい。後述する他の実施の形態も同様である。
【００４５】
従って、図２（ｂ）に破線で示すように、シリコン酸化膜３と第１層間絶縁膜３ａとの界面が存在するが、双方は同一材料であるので以下の図では界面の表示は省略する。また、第１層間絶縁膜３ａには、シリコン基板１との接続孔が設けられ、タングステンプラグなどを用いて接続されるが、図示省略する。
【００４６】
次いで、図２（ｃ）に示すように、ゲート電極１６上方の第１層間絶縁膜３ａに、例えばフォトリソグラフィ技術により配線溝６を形成し、配線溝６及び第１層間絶縁膜３ａ上に、例えばＣＶＤ（化学蒸着法）又はスパッタリング法によりタンタル又は窒化タンタル等からなるバリア膜７が形成される。
【００４７】
次いで、図２（ｄ）に示すように、所謂シングルダマシン法より配線溝６に銅又はその合金８を埋め込む、従って、バリア膜７を電極として全面に銅又はその合金８（以下、銅で代表する）が被着される。
【００４８】
次いで、図３（ｅ）に示すように、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）により、埋め込んだ銅８の平坦化処理を行い、配線溝６以外のバリア膜７及び銅８を除去する。これにより第１層間絶縁膜３ａ上に第１配線４ａが形成され、銅はアルミニウムによる配線に比べて抵抗が少ない上に、微細配線化が可能であるため、受光部のトータル面積を増やすことができ、信頼性の高い配線を行うことができる。
【００４９】
次いで、図３（ｆ）に示すように、第１層間絶縁膜３ａ及び第１配線４ａ上に、配線材料である銅の拡散防止のために、例えばシリコン窒化膜をＣＶＤ等により成膜して第１拡散防止膜５ａが形成される。この拡散防止膜の材料としては、炭化シリコン、タングステン・リン系を用いてもよい。
【００５０】
このようにして形成される第１配線４ａ同士の間隔Ｌは０．２〜０．３μｍ、第１配線４ａの幅Ｗは約０．２μｍ、厚みＴは２〜３００ｎｍ、拡散防止膜５ａの厚みｔは約５０ｎｍであり、後述する第２、第３配線及び第２、第３拡散防止膜もこれと同様である。
【００５１】
次いで、図３（ｇ）に示すように、第１拡散防止膜５ａ上に第２層間絶縁膜３ｂが、図２（ｂ）に示したプロセス（但し、シリコン酸化膜３及びゲート電極１６を除く。）により形成され、以下、図２（ｃ）〜図３（ｆ）のパターン（但し、第２及び第３配線はデュアルダマシン法による。）を繰り返すことにより、図４（ｈ）に示す積層構造体が形成される。
【００５２】
次いで、図４（ｉ）に示すように、上記の積層体上にレジストパターン１１を配し、エッチングにより、受光部２上方の第２、第３層間絶縁膜３ｂ、３ｃ及び第１、第２、第３拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃを除去して、開口部９が形成される。
【００５３】
次いで、図５（ｊ）に示すように、保護膜としてシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１２を形成する、これにより、開口部９が窒化シリコンによって埋めつくされ、その後、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成して、図１に示した本実施の形態の固体撮像素子３１が形成される。
【００５４】
本実施の形態によれば、受光部２の上方領域には、第１層間絶縁膜３ａ及びパッシベーション膜１２のみが存在することとなり、入射光１３はパッシベーション膜１２と第１層間絶縁膜３ａとの界面で一部分は反射するものの、入射領域にはほかに界面がないため、入射光は高効率にてパッシベーション膜１２と層間絶縁膜３ａを透過し、入射光の光量の衰えも少なく受光部２に入射するため、受光部２が入射光１３を十分な光量で受光することができる。
【００５５】
図６は、本発明の形態の参考例による固体撮像素子（固体撮像装置用）３２の概略断面図を示し、受光部２上方の銅の拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃを除去し、受光部２の上方には拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃが存在しない構造になっている。但し、この参考例において、本実施の形態で採用可能な構成部分が存在する（以下の他の参考例でも、同様）。
【００５６】
即ち、第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃ及び第１、第２、第３配線４ａ、４ｂ、４ｃは実施の形態１と同様に形成されるが、第１、第２、第３拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃは各層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃ上に形成の都度、受光部２の上方領域の部分が選択的に除去されている。
【００５７】
これにより、受光部２の上方領域には拡散防止膜５ａ、５ｂ、５ｃが存在しないので、パッシベーション膜１２の表面から受光部２までの間が異種絶縁膜同士の界面の少ない入射領域に形成される。その結果、入射光１３の反射箇所が減少するため、入射光１３は高い効率にてパッシベーション膜１２から第３層間絶縁膜３ｃに入射し、続いて同材質の第２、第１層間絶縁膜３ｂ、３ａを透過し、受光部２は十分な光量の入射光１３を受光することができる。
【００５８】
従って、入射光１３は、上記実施の形態１と同様にパッシベーション膜１２と第３層間絶縁膜３ｃとの界面で一部分は反射するものの、パッシベーション膜１２を透過後の入射光１３は効率よく受光部２に入射する。そして、十分な光量の入射光が受光部２で光電変換され、受光部２の周辺に配置された転送部、アンプ部などを持つ回路により、入力光の信号が外部に取り出される。
【００５９】
この固体撮像素子３２の製造プロセスの概略図を図７及び図８に示す。
【００６０】
この製造プロセスの初期段階は実施の形態１と同様である。即ち、実施の形態１における図２（ａ）〜図３（ｆ）と同様のプロセスを経て、図７（ａ）の状態が形成される。
【００６１】
次いで、図７（ｂ）のように、第１拡散防止膜５ａ上にレジストパターン１５を配し、エッチングにより、受光部２上方の第１拡散防止膜５ａが除去される。
【００６２】
次いで、図７（ｃ）に示すように、残った第１拡散防止膜５ａを含む第１層間絶縁膜３ａ上に第２層間絶縁膜３ｂが形成される。以後は、実施の形態１で示した図２（ｃ）〜図３（ｆ）のプロセスと、図７（ｂ）及び図７（ｃ）のプロセスを繰り返し、最後にパッシベーション膜１２で表面を被覆して、図６と同様な図８の積層構造体が形成され、その後、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成して、図６に示した固体撮像素子３２が形成される。
【００６３】
この例によれば、受光部２の上方領域には、パッシベーション膜１２及び第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃのみが存在することとなり、入射光１３はパッシベーション膜１２と第３層間絶縁膜３ｃとの界面で一部分は反射するものの、入射領域にはほかに反射するような界面がなく、パッシベーション膜１２を透過後の入射光１３は効率よく第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃを透過し、入射光１３は光量の衰えも少なく受光部２に入射するため、受光部２が入射光１３を十分な光量で受光することができる。
【００６４】
図９は、本発明の他の参考例による固体撮像素子（固体撮像装置用）３３の概略断面図を示し、銅の拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃは銅配線４ａ、４ｂ、４ｃの上面部のみに形成され、受光部２の上方には拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃが全く存在しない構造となっている。
【００６５】
即ち、第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃ及び第１、第２、第３配線４ａ、４ｂ、４ｃは実施の形態１と同様に形成されるが、第１、第２、第３拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃは第１、第２、第３配線４ａ、４ｂ、４ｃ上面のみに形成されている。
【００６６】
これにより、受光部２の上方領域には拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃが全く存在しないので、パッシベーション膜１２の表面から受光部２までの間が、上記した実施の形態１等に比べ、更に異種絶縁膜同士の界面の少ない入射領域に形成される。その結果、入射光１３の反射箇所が更に減少し、入射光は高効率にてパッシベーション膜１２から第３層間絶縁膜３ｃに入射後は、続いて同材質の第２、第１層間絶縁膜３ｂ、３ａを透過し、受光部２は十分な光量の入射光１３を受光することができる。
【００６７】
従って、入射光１３は上記実施の形態１と同様にパッシベーション膜１２と第３層間絶縁膜３ｃとの界面で一部分は反射するものの、更に効率よく受光部２に入射する。そして、十分な光量の入射光が受光部２で光電変換され、受光部２の周辺に配置された転送部、アンプ部などを持つ回路により、入力光の信号が外部に取り出される。
【００６８】
この固体撮像素子３３の製造プロセスの概略図を図１０及び図１１に示す。
【００６９】
この製造プロセスも初期段階は実施の形態１と同様である。即ち、実施の形態１における図２（ａ）〜図３（ｅ）と同様のプロセスを経て、図１０（ａ）の状態が形成される。
【００７０】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、銅配線上に選択的に拡散防止膜を形成するために、公知の方法により、例えばＣｏＭＰ（コバルト・タングステン・リン）を用い、第１配線４ａの上面のみに拡散防止膜が形成されているが、拡散防止膜をシリコン窒化膜で形成することもできる。
【００７１】
しかしＣｏＭＰを用いることにより、誘電率が大きいシリコン窒化膜に比べて拡散防止膜の誘電率を小さくすることができるため、消費電力を下げることができ、電力が低下しても転送速度や動作速度は低下せず、低電圧で駆動できる利点がある。
【００７２】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、拡散防止膜２３ａを含む第１層間絶縁膜３ａ上に第２層間絶縁膜３ｂを形成する。以後は、実施の形態１で示した図２（ｃ）〜図３（ｅ）のプロセスと、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）のプロセスを繰り返し、最後にパッシベーション膜１２で表面を被覆することにより、図９と同様な図１１の積層構造体が形成され、その後、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成して、図９に示した固体撮像素子３３が形成される。
【００７３】
この例によれば、受光部２の上方領域には、拡散防止膜２３ａ、２５ｂ、２３ｃは全く存在せず、パッシベーション膜１２及び第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃのみが存在することとなり、入射光１３はパッシベーション膜１２と第３層間絶縁膜３ｃとの界面で一部分は反射するものの、入射領域にはほかに反射するような界面がなく、パッシベーション膜１２を透過後の入射光１３は効率よく第１、第２、第３層間絶縁膜３ａ、３ｂ、３ｃを透過し、入射光１３は光量の衰えも少なく受光部２へ入射するため、受光部２が入射光１３を更に十分な光量で受光することができる。
【００７４】
図１２は、本発明の更に他の参考例による固体撮像装置２９の概略断面図（図１４のXII−XII線断面相当）を示す。
【００７５】
即ち、素子部２５は、例えば上記した実施の形態１等に示したいずれかの構造またはそれ以外の構造を併用してもよく、いずれの場合でも配線材料の拡散防止膜が受光部の上部以外の領域に設けられ、この素子部２５の周辺回路部２４に実施の形態３による固体撮像素子の構造を採り入れたものである。従って周辺回路部２４の配線３４ａ、３４ｂ、３４ｃの上面のみにタングステン・リン系の拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃを設けた構造になっている。
【００７６】
従って、素子部２５は上記した各実施の形態と同様に、受光部２の上方領域には拡散防止膜が存在しないため、入射光が効率よく受光部２に入射し、受光部２が十分な光量の入射光を受光できる。そして、周辺回路部２４の配線３４ａ、３４ｂ、３４ｃが低抵抗な銅配線によって形成されるため、ドライブ回路を高速駆動が可能な回路に形成できると共に、微細配線が可能な銅配線により、配線の高密度化または機器の小型化に寄与することができる。
【００７７】
図１２において、周辺回路部２４の配線３４ａ、３４ｂ、３４ｃ上の拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃは実施の形態３の構造で図示したが、実施の形態１等の配線構造を適用することもできる。但し、図１２に示すように、タングステン・リン（ＷＰ）系の拡散防止膜を用いる方が効果的である。
【００７８】
即ち、図１２に示す配線構造にすることにより、誘電率が大きいシリコン窒化膜による拡散防止膜に比べて、タングステン・リン（ＷＰ）系の材料で拡散防止膜が形成されるため、誘電率が低下して消費電力の低下を実現できると共に、低電圧にてドライブ駆動回路の高速駆動が可能になる。
【００７９】
この例によれば、素子部２５の受光部２の上方には拡散防止膜が存在しないため、入射光が効率よく入射し、受光部が十分な光量の入射光を受光できる。更に固体撮像装置２９の周辺回路部２４にダマシン構造の配線とタングステン・リン系の拡散防止膜２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを設けることによって、周辺回路に低抵抗な配線を形成できると共に、低電圧にてドライブ回路の高速駆動が可能になり、更に銅配線により、高密度な配線が可能になると共に、機器を小型化することも可能になる。
【００８０】
上記した実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて変形することができる。
【００８１】
例えば、実施の形態は、垂直及び水平転送部を有する二次元ＣＣＤに適用して例示したが、一方向の転送部のみからなる一次元ＣＣＤに適用してもよい。
【００８２】
また、上記した実施の形態の固体撮像装置の場合は、受光部２が存在している固体撮像素子がダマシン構造の配線であり、周辺回路部がダマシン構造の配線であるが、固体撮像素子領域及び周辺回路部の両方をダマシン構造にすることもできる。
【００８３】
また、上記の如きＣＣＤに限らず、ＣＭＯＳイメージセンサーに適用してもよい。この場合は、上述したダマシン構造によりＣＭＯＳイメージセンサーの高速動作等の性能を向上させることができる。
【００８４】
また、上記実施の形態における各部の構造、形状、寸法及び材料等は、実施の形態に限るものではなく、適宜に実施することができる。
【００８５】
【発明の作用効果】
上述した如く、本発明の固体撮像素子及びその製造方法によれば、層間絶縁膜上に形成する配線上に、この配線材料の拡散防止膜材料を被着した、その拡散防止膜材料を選択的に除去するので、固体撮像素子の拡散防止膜が平面的にみて受光部以外の領域に設けられ、受光部の上方領域には拡散防止膜が存在せず、拡散防止膜と隣接する層間絶縁膜との界面（反射面）がないため、前記界面による入射光の反射がない。従って、入射光は効率よく受光部に入射し、受光部は十分な光量の入射光を受光できる。
しかも、入射光は選択的に除去された層間絶縁膜（更には拡散防止膜）による凹部内で、これらの膜の露出側面と屈折率の大きい表面保護膜との側方の界面で反射または全反射して受光部へと効率良く導びかれて入射し、また表面保護膜が上部凹部を完全に埋める十分な厚さで被着されているので、入射光を十分な光量で受光部に入射させて光電変換することができる。
【００８６】
また、本発明の固体撮像装置及びその製造方法によれば、固体撮像装置が具備する固体撮像素子が、本発明の固体撮像素子と同様に製造されるので、受光部の上方領域には拡散防止膜が存在せず、拡散防止膜と隣接する層間絶縁膜との界面がないため、前記界面による入射光の反射がなく、入射光は効率よく受光部に入射し、受光部は十分な光量で入射光を受光し、受光量に相応して光電変換した受光信号を出力することができる。
【００８７】
また、本発明の固体撮像装置において、固体撮像素子が、本発明の固体撮像素子と同様に拡散防止膜を選択的に設けた配線材料が層間絶縁膜上に形成されているため、本発明の固体撮像素子と同様な効果を発揮できることに加え、周辺回路を上記した層間絶縁膜と拡散防止膜との積層構造とすれば、周辺回路に低抵抗な配線を可能にし、周辺のドライブ駆動回路を高速駆動が可能な回路に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による固体撮像素子の要部の概略断面図である。
【図２】同、固体撮像素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図３】同、固体撮像素子の他の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図４】同、固体撮像素子の他の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図５】同、固体撮像素子の更に他の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図６】  本発明の参考例による固体撮像素子の要部の概略断面図である。
【図７】同、固体撮像素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図８】同、固体撮像素子の他の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図９】  本発明の他の参考例による固体撮像素子の要部の概略断面図である。
【図１０】同、固体撮像素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１１】同、固体撮像素子の他の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１２】  本発明の更に他の参考例による固体撮像装置の要部の概略断面図（図１４のXII−XII線断面相当）である。
【図１３】デュアルダマシン法による銅配線の一例を示す概略断面図である。
【図１４】固体撮像装置の一例を示す概略平面図である。
【図１５】従来例による固体撮像素子の一例を示す要部の概略断面図である。
【図１６】同、固体撮像素子における入射光の反射による変化を示す概略図である。
【符号の説明】
１…基板、２…受光部、３…絶縁材、３ａ…第１層間絶縁膜、
３ｂ…第２層間絶縁膜、３ｃ…第３層間絶縁膜、４ａ…第１配線、
４ｂ…第２配線、４ｃ…第３配線、５ａ…第１拡散防止膜、
５ｂ…第２拡散防止膜、５ｃ…第３拡散防止膜、６…配線溝、７…バリア膜、
８…銅、９…開口部、１０…欠除部、１１、１５…レジストパターン、
１２…パッシベーション膜、１３…入射光、１３ａ…減衰した入射光、
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…反射光、１６…ゲート電極、
１７…チャネル領域、１９…銅配線、
２０、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…拡散防止膜、
２１、２２…ＳｉＯ2、２４…周辺回路部、２５…素子部、２６…垂直ＣＣＤ、
２７…水平ＣＣＤ、２８…アンプ部、２９…固体撮像装置、
３０、３１、３２、３３…固体撮像素子、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…配線、
３６ａ、３６ｂ…界面、Ｌ…配線の間隔、Ｔ…配線の厚み、Ｗ…配線の幅、
ｔ…拡散防止膜の厚み
【図１】
0004117672.tif 000002
【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】
0004117672.tif 000008
【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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【図１５】
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【図１６】
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