(57)【要約】【課題】プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】受光素子を含む画素を２次元状に複数配置した受光部を有する半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁層と、受光部上の前記絶縁層に受光部の受光面に対して垂直方向に形成される光導波路と、光導波路の上部に形成されたオンチップマイクロレンズとを備え、光導波路は、オンチップマイクロレンズから受光面の方向へ狭くなり、かつ、受光部の受光面に対して少なくとも２段階の傾斜が形成される側壁を有し、側壁の少なくとも２段階の傾斜角度は、半導体基板側の方がオンチップマイクロレンズ側よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を含む画素を２次元状に複数配置した受光部を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された絶縁層と、
前記受光部上の前記絶縁層に前記受光部の受光面に対して垂直方向に形成される光導波路と、
前記光導波路の上部に形成されたオンチップマイクロレンズとを備え、
前記光導波路は、前記オンチップマイクロレンズから前記受光面の方向へ狭くなり、かつ、前記受光部の受光面に対して少なくとも２段階の傾斜が形成される側壁を有し、
前記少なくとも２段階の傾斜の角度は、前記半導体基板側の方が前記オンチップマイクロレンズ側よりも大きい
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記側壁は、所定値より高い高光反射率を有する薄膜で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記薄膜は、タングステン、アルミニウム、銅、銀及び金のいずれかで形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
半導体基板に受光素子を含む画素を２次元状に複数配置した受光部を形成する工程と、
前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記受光部上の前記絶縁層に前記受光部の受光面に対して垂直方向に光導波路を形成する工程と、
前記光導波路の上部にオンチップマイクロレンズを形成する工程とを含み、
前記光導波路を形成する工程は、
前記受光部の上方の前記絶縁層の前記受光部と反対側の一部をエッチングして第１の凹部を形成し、前記第１の凹部の側壁に所定値より高い高光反射率を有する薄膜を形成することで、前記受光部の受光面に対して第１の傾斜を有する光導波路の側壁を形成する工程と、
前記第１の凹部の底面の前記絶縁層の一部をエッチングして第２の凹部を形成し、前記第２の凹部の側壁に前記高光反射率を有する薄膜を形成することで、前記受光部の受光面に対して第２の傾斜を有する光導波路の側壁を形成する工程とを含み、
前記第２の傾斜は、前記第１の傾斜よりも大きい
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層を形成する工程において、
絶縁膜とエッチングストッパー膜とを交互に形成することにより、複数の絶縁膜の間にエッチングストッパー膜が形成された前記絶縁層を形成し、
前記光導波路を形成する工程において、
前記第１の凹部は、前記複数の絶縁膜のうち、前記半導体基板からみて最上の絶縁膜をエッチングすることにより形成され、
前記第２の凹部は、前記最上の絶縁膜の下にあるエッチングストッパー膜とその下にある絶縁膜とをエッチングすることにより形成される
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングストッパー膜は、前記高光反射率を有する薄膜と同じ材料により形成される
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記エッチングストッパー膜は、前記固体撮像装置に形成される銅（Ｃｕ）配線上の銅（Ｃｕ）拡散防止膜である
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜は、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）により形成される
ことを特徴とする請求項４〜７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】
本発明は固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、光導波路を備える固体撮像装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置においては、感度特性を向上するためにオンチップマイクロレンズ及び光導波路を形成し、開口率の向上を図っている（例えば、下記特許文献１）。ここで、開口率とは、１画素の中でどのくらいの割合が光を取り込む領域になっているかを示す指標であり、開口率が高いほど効率よく光を通過させることができる。
【０００３】
下記特許文献１では、かかる技術をＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｍｏｄｕｌａｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像装置に適用したものが開示されている。以下、図を参照しながら、下記特許文献１に開示されている技術内容について説明する。
【０００４】
図６及び図７は、オンチップマイクロレンズを備えた従来の固体撮像装置の断面図である。
【０００５】
図６の固体撮像装置１００は、ＭＯＳ型ダイオード１０１を受光部として備え、さらに、ＭＯＳ型ダイオード１０１上に、かつ、ＭＯＳ型ダイオード１０１とオンチップマイクロレンズ１０３との間に光導波路１０２を備えている。光導波路１０２は、オンチップマイクロレンズ１０３により集光した光を効率的に受光部に導くことができる。
【０００６】
光導波路１０２を備えることにより、マイクロレンズ用平坦化層を構成する絶縁層の厚さ、またはオンチップマイクロレンズ１０３の厚さに、プロセス上の制限はなくなる。すなわち、光導波路１０２を備えることにより、自由度が大きいオンチップマイクロレンズ１０３の設計が可能となっている。
【０００７】
また、下記特許文献１では、図７に示すように、入射光をより効率よく光導波路１０２に導くために、図６で示される矩形状の光導波路１０２をすり鉢形状に形成した点を特徴とする光導波路２０２を有する固体撮像装置２００が提案されている。
【０００８】
図７に示す固体撮像装置２００では、光導波路２０２の光入射面側の面積（開口面積）が図６のものに比べ拡がるため、オンチップマイクロレンズ１０３からの入射光をより効率よく光導波路２０２に導くことが可能となる。
【０００９】
図７に示す固体撮像装置２００では、また、光導波路２０２のフォトダイオード側（ＭＯＳ型ダイオード１０１側）の開口面積は、オンチップマイクロレンズ１０３側の開口面積に比べて小さくてよいので、光導波路２０２のフォトダイオード側の開口とフォトダイオード（ＭＯＳ型ダイオード１０１）との合わせずれに対する許容度が大きくなる。すなわち、光導波路２０２を備えることにより、プロセス時の合わせずれに対するマージンを大きくすることが可能となる。
【特許文献１】特開平７−４５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の固体撮像装置では、以下のような課題がある。
図８は、従来のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像装置の断面図である。図８に示すＣＣＤ撮像装置３００は、フォトダイオード３０１と、ＣＣＤ３０２と、遮光膜３０３と、受光開口部３０４と、絶縁層３０５と、マイクロレンズ３０６とを備える。図８に示すＣＣＤ撮像装置３００は、フォトダイオード３０１で受光した光を光電変換し、光電変換した電荷をＣＣＤ３０２に読み出して転送することで撮像を行う。
【００１１】
しかしながら、固体撮像装置の画素サイズの微細化に伴い、遮光膜３０３の開口部である受光開口部３０４が光の波長と同等またはそれ以下になった場合には、光が受光開口部３０４を通過する際に干渉を起こしてしまう。この現象は、フォトダイオード３０１に入射する光の入射角に依存する。入射する光は、その入射角が大きくなるほど受光開口部３０４を通過時に干渉を起こし、フォトダイオード３０１中で表面に水平な方向に広がる。これはＣＣＤ撮像装置３００で動画を撮影する場合にスミア信号となり画質の課題となる。そのため、図６で示した光導波路１０２を図８の固体撮像装置３００に備える場合には、光の入射角度が大きくなり課題となる。特に図７で示したすり鉢形状の光導波路２０２を図８の固体撮像装置に備える場合には、それが顕著となる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置及びそ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】
上記問題点を解決するため、本発明に係る固体撮像装置は、受光素子を含む画素を２次元状に複数配置した受光部を有する半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁層と、前記受光部上の前記絶縁層に前記受光部の受光面に対して垂直方向に形成される光導波路と、前記光導波路の上部に形成されたオンチップマイクロレンズとを備え、前記光導波路は、前記オンチップマイクロレンズから前記受光面の方向へ狭くなり、かつ、前記受光部の受光面に対して少なくとも２段階の傾斜が形成される側壁を有し、前記少なくとも２段階の傾斜の角度は、前記半導体基板側の方が前記オンチップマイクロレンズ側よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
この構成により、オンチップマイクロレンズから受光部の方向へ狭くなる側壁を光導波路が有することによりオンチップマイクロレンズからの入射光をより効率よく光導波路に導くことができる。また、オンチップマイクロレンズから受光部の方向へ段階的に傾斜が大きくなる多段階の傾斜を光導波路が有することにより、フォトダイオードに入射する光の入射角を小さくすることができ、光導波路から受光部に光が入射される際の干渉を起こしにくくすることができる。それにより、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置を実現することができる。具体的には、微細画素で高感度かつ低スミア信号なＣＣＤ固体撮像装置が実現可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を実現することができる。
【００１６】
具体的には、本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、感度、スミア信号及び感度、スミア信号のＦ値依存性などの特性への設計マージンが大きいといった微細画素で高感度かつ低スミア信号を実現可能な固体撮像装置及びその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０００の構成を示す断面図である。
【００１９】
図１に示す固体撮像装置１０００は、Ｎ型半導体基板１と、光電変換領域２と、ＣＣＤチャネル領域３と、ゲート酸化膜４と、ＣＣＤのゲート電極５と、第１の絶縁層６と、反射防止膜７と、遮光膜８と、第２の絶縁層９と、金属薄膜１３、１７及び２１と、第２の絶縁層９の開口部（光導波路２２）に堆積されたレンズ用平坦化層２３と、レンズ用平坦化層２３上に形成されたマイクロレンズ２４とを備える。
【００２０】
光電変換領域２及びＣＣＤチャネル領域３は、Ｎ型半導体基板１上部に形成されている。
【００２１】
光電変換領域２は、例えば、フォトダイオードからなり、光を受光する。光電変換領域２は、入射された光を光電変換し、光電変換した電荷をＣＣＤチャネル領域３に読み出し、転送する。
【００２２】
反射防止膜７は、チッ化シリコン（ＳｉＮ）膜等よりなり、ゲート酸化膜４を介して光電変換領域２上に形成されている。
【００２３】
ゲート電極５は、多結晶シリコンよりなり、ＣＣＤチャネル領域３の上方のゲート酸化膜４上に形成されている。
【００２４】
第１の絶縁層６は、第１の酸化膜よりなり、ゲート電極５を覆うように形成されている。
【００２５】
遮光膜８は、高融点金属よりなり、ゲート電極５に光が当たらないようにゲート酸化膜４を覆うように形成されている。
【００２６】
第２の絶縁層９は、第２の酸化膜よりなり、反射防止膜７及び遮光膜８上に形成され、表面が平坦化されている。また、第２の絶縁層９は、光電変換領域２に光が導入するための開口部（光導波路２２）を光電変換領域２の上方の領域に備えている。
【００２７】
第２の絶縁層９を形成する第２の酸化膜は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、Ｂ（ボロン）とＰ（リン）が入っているＳｉＯ2膜であるＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）またはチッ化シリコン（ＳｉＮ）等の電気的な絶縁性に優れた可視光を透過させる透明なものが良い。また、第２の絶縁層９を形成する第２の酸化膜は、金属薄膜１３と、ゲート電極５または第２の絶縁層９中に存在するアルミニウム等からなる配線（不図示）との間の電気的な短絡を避けるための機能を兼ねている。
【００２８】
光導波路２２は、マイクロレンズ２４を介して入射された光を光電変換領域２に導く。光導波路２２は、図１に示すように、略一定の導波路の幅を有する矩形状でもなく、略一定の傾斜を有することにより狭くなるすり鉢状でもない側壁を有する。すなわち、光導波路２２は、マイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ、段階的に傾斜角度が大きくなる多段階の傾斜を有し、マイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ狭くなる側壁を備える。ここでは、光導波路２２の側壁として、３段階の傾斜角度を有し、かつ、光電変換領域２の方向に狭くなる側壁を示している。この形状は、金属薄膜１３、１７及び２１が段階的に形成されることにより実現することができる。
【００２９】
金属薄膜１３、１７及び２１は、第２の絶縁層９の開口部である光導波路２２の側壁に形成される。金属薄膜１３、１７及び２１は、段階的に形成されることにより、段階的に傾斜が大きくなる、それぞれ傾斜の違う側壁を形成する。それにより、光導波路２２は、マイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ、段階的に傾斜角度が大きくなる３段階の傾斜を有し、かつ、光電変換領域２の方向に狭くなる側壁を有することができる。
【００３０】
ここで、金属薄膜１３の材料としては、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の、所定の値（第２絶縁膜の反射率の値）より高い高光反射率を有する材料が好適である。
【００３１】
レンズ用平坦化層２３は、第２の絶縁層９上に形成され、第２の絶縁層９の開口部である光導波路２２を埋めるように堆積される。レンズ用平坦化層２３は、表面が平坦化されている。
【００３２】
マイクロレンズ２４は、レンズ用平坦化層２３上に形成され、光を光導波路２２に導入する。
【００３３】
次に、固体撮像装置１０００の製造方法について以下に説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路２２を備えた固体撮像装置１０００の製造工程を説明するための断面図である。
【００３４】
図２は、光導波路２２が形成される前の固体撮像装置１０００に、光導波路２２を形成して、マイクロレンズ２４を形成するまでの工程を示している。
【００３５】
光導波路２２が形成される前の固体撮像装置１０００とは、Ｎ型半導体基板１の上部に光電変換領域２及びＣＣＤチャネル領域３が形成され、Ｎ型半導体基板１上にゲート酸化膜４が形成され、ゲート酸化膜４上に、多結晶シリコンよりなるＣＣＤのゲート電極５と、そのＣＣＤゲート電極５に酸化膜よりなる第１の絶縁層６と、その第１の絶縁層６上に高融点金属よりなる遮光膜８と、第２の酸化膜よりなり、表面は平坦化されている第２の絶縁層９が形成されている。また、ＣＣＤのゲート電極５上の遮光膜８が形成されていない、光電変換領域２上方にチッ化シリコン（ＳｉＮ）膜等よりなる反射防止膜７が形成されている。
【００３６】
まず、図２（Ａ）に示すように、第２の絶縁層９上の全面にレジスト膜１０を形成したのち、光電変換領域２の少なくともその上方の領域を開口するように、フォトリソグラフィー法を用いて図２（Ａ）中に開口部１１として示している部分のレジスト膜１０を除去する。その後、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いて、開口部１１に面した第２の絶縁層９を異方的に除去し、光導波路２２用の穴１２を形成する。
【００３７】
次に、図２（Ａ）に示す構成を形成する工程が終了したのち、レジスト膜１０を除去し、次いで、図２（Ｂ）に示すように、スパッタリング法またはＰｌａｓｍａ  ＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法等により、穴１２が形成された第２の絶縁層９上に金属薄膜１３を形成する。ここで、金属薄膜１３の材料としては、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）等の高光反射率を有する材料が好適である。
【００３８】
次に、金属薄膜１３の形成後、金属薄膜１３のみを除去できるＲＩＥ工程により、異方的に金属薄膜１３の除去を行い、図２（Ｃ）に示すように、光導波路２２用の穴１２の側壁にのみ金属薄膜１３が形成された状態にする。
【００３９】
次に、第２の絶縁層９上の全面にレジスト膜１４を形成したのち、光導波路２２用の穴１２と穴１２の側壁に形成された金属薄膜１３の一部の面とが開口（露出）するように、フォトリソグラフィー法を用いて図２（Ｄ）中に開口部１５として示している部分のレジスト膜１４を除去する。
【００４０】
その後、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いて、図２（Ｃ）に示す穴１２に面した第２の絶縁層９、すなわち、光導波路２２用の穴１２の側壁に形成された金属薄膜１３の内側の下部に面した第２の絶縁層９を異方的に除去することで、図２（Ｄ）に示すように、光導波路２２用の穴１２の下にさらに光導波路２２用の穴１６を形成する。
【００４１】
次に、図２（Ｄ）に示す構成を形成する工程が終了したのち、レジスト膜１４を除去する。次いで、図２（Ｅ）に示すように、スパッタリング法またはＰｌａｓｍａ  ＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法等により、穴１２及び穴１６が形成された第２の絶縁層９上に金属薄膜１３と同じ材料からなる金属薄膜１７を形成する。
【００４２】
次に、金属薄膜１７の形成後、金属薄膜１７のみを除去できるＲＩＥ工程により、異方的に金属薄膜１７の除去を行い、図２（Ｆ）に示すように、光導波路２２用の穴１６の側壁に金属薄膜１７が形成された状態にする。
【００４３】
次に、第２の絶縁層９上の全面にレジスト膜１８を形成したのち、光導波路２２用の穴１６と穴１６の側壁に形成された金属薄膜１７の一部の面とが開口するように、フォトリソグラフィー法を用いて図２（Ｇ）中に開口部１９として示している部分のレジスト膜１８を除去する。
【００４４】
その後、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いて、図２（Ｆ）に示す穴１６に面した第２の絶縁層９、すなわち、光導波路２２用の穴１６の側壁に形成された金属薄膜１７の内側の下部に面した第２の絶縁層９を異方的に除去することで、図２（Ｇ）に示すように、光導波路２２用の穴１６の下部にさらに光導波路２２用の穴２０を形成する。
【００４５】
次に、図２（Ｇ）に示す構成を形成する工程が終了したのち、レジスト膜１８を除去する。次いで、図２（Ｈ）に示すように、スパッタリング法またはＰｌａｓｍａ  ＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法等により、穴１２、１６及び２０が形成された第２の絶縁層９上に金属薄膜１３及び１７と同じ材料からなる金属薄膜２１を形成する。
【００４６】
次に、金属薄膜２１の形成後、金属薄膜２１のみを除去できるＲＩＥ工程により、異方的に金属薄膜２１の除去を行い、図２（Ｉ）に示すように、光導波路２２用の穴２０の側壁に金属薄膜２１が形成された状態にする。
【００４７】
その後、図２（Ｊ）に示すように、光導波路２２用の穴２０、１６及び１２の内部に例えばＳｉＯ2等の、可視光に対して透明な材料を埋め込んで、光導波路２２を形成する。続いて、熱軟化性樹脂等を用いて、レンズ用平坦化層２３及びマイクロレンズ２４を順次形成する。
【００４８】
以上のように、光導波路２２を備えた固体撮像装置１０００は形成される。
なお、図２（Ｊ）に示す工程において、スミア信号を抑制するには、レンズ用平坦化層２３の厚さは厚く、かつ、マイクロレンズ２４のレンズの厚さを薄くして、レンズを通過した入射光の角度を基板表面に対して垂直に近くすることが望ましい。この場合はマイクロレンズ２４による光導波路２２への集光率が悪くなる方向であるが、光導波路２２の光入射面側（マイクロレンズ２４側）の開口面積を大きくしているので設計マージンが大きい。
【００４９】
また、図２（Ｊ）に示す工程において、感度及びスミア信号のカメラレンズのＦ値（絞り値）依存性を小さくするには、レンズ用平坦化層２３の厚さは薄く、マイクロレンズ２４のレンズの厚さを厚くすることが望ましい。この場合は、スミア信号が増加する方向であるが、光出射面側（光電変換領域２側）の光導波路２２の側壁の傾斜が基板表面に対して垂直に形成されているので設計マージンが大きい。ここで、Ｆ値とは、絞り値とも呼ばれ、レンズに入ってくる光の量を数値化したものである。一般にＦ値が小さいほど、光量が多いことを意味する。
【００５０】
また、光導波路２２の形状は、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０の開口面積及び深さと、金属薄膜１３、１７及び２０の膜厚と、金属薄膜を除去するＲＩＥ工程の条件とにより調整することができる。そのため、本発明における固体撮像装置１０００は、感度及びスミア信号や、感度及びスミア信号のＦ値依存性などの特性への設計マージンが大きい。
【００５１】
なお、上記製造工程の説明において、光導波路２２を構成する穴を３段で形成したが、段数は任意に設計してもよい。
【００５２】
また、本発明における固体撮像装置１０００は、光導波路２２における側壁の傾斜は光入射面側（マイクロレンズ２４側）で最も小さくなるが、この傾斜を小さくしすぎると光導波路２２に入射した光が側壁で反射し、上方に向かって反射する確率が増加する。そのため、レンズ用平坦化層２３の厚さ、マイクロレンズ２４のレンズの厚さ及び固体撮像装置１０００における画素ピッチなどに応じて、集光率を低下させないように傾斜角を設定することが望ましい。
【００５３】
また、上記実施の形態１において、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０の２次元的な形状はマスクパターンにより制御可能である。したがって、図３に示すように光導波路２２―１用の穴１２、１６及び２０を基板表面に対して水平方向にずらしたり、広げたりすることで、光導波路２２―１の位置や開口面積を変えることができる。ここで、図３は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る固体撮像装置１００１の構成を示す断面図である。
【００５４】
この構成によれば、フォトダイオードを含む画素を２次元状に多数配置した受光部を有する固体撮像装置１００１において、画素の２次元的な位置によって光導波路２２―１の位置や開口面積を変えることができるので、マイクロレンズ２４―１の位置も含めて最適化することができる。
【００５５】
それにより、Ｆ値の小さなカメラレンズで課題となる受光部の中央から端に向かって感度が小さくなり撮像した画像の外周部が中央部より暗くなるシェーディング現象やスミア信号が画像の中央部より外周部が大きくなり動画撮像時に外周部にスミアが発生する現象の課題を解決することができる。
【００５６】
具体的には、図３に示すように、受光部の中央の画素は光電変換領域２の中央を中心軸としてその中心軸上に光導波路２２―１とマイクロレンズ２４―１とを配置し、かつ、受光部の端の画素ほど中心軸より受光部の中央方向にずらして光導波路２２―１とマイクロレンズ２４―１とを配置すれば良い。ずらす距離は、レンズ用平坦化層２３―１の厚さ、マイクロレンズ２４―１のレンズの厚さ、及びカメラレンズの設計などにより調整することができる。
【００５７】
また、上記製造工程の説明において、光導波路２２を構成する穴２０、１６及び１２の内部に、可視光に対して透明な材料を埋め込む埋め込み工程とレンズ用平坦化層２３の形成工程とを、別工程として説明を行った。しかし、レンズ用平坦化層２３の形成工程において、光導波路２２を構成する穴２０、１６及び１２の内部に可視光に対して透明な材料の埋め込みを一挙に行い光導波路２２を形成する工程を行うことも可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態１では、マイクロレンズ２４はレンズ用平坦化層２３の表面に形成した例を示したが、レンズ用平坦化層２３より高屈折率を有する材料からなるマイクロレンズを、レンズ用平坦化層２３中に埋め込んで形成する埋込レンズ構成とする固体撮像装置１０００であってももちろんよい。さらに、その埋込レンズと表面に形成されたマイクロレンズを併用した二階建レンズ構成とする固体撮像装置１０００であってもよい。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１の固体撮像装置１０００は、マイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ、段階的に傾斜が大きくなる多段階の傾斜を有し、かつマイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ狭くなる側壁を有する光導波路２２を備える。したがって、オンチップマイクロレンズから受光部の方向へ狭くなる側壁を有することによりオンチップマイクロレンズからの入射光をより効率よく光導波路に導くことができる。また、オンチップマイクロレンズから受光部の方向へ段階的に傾斜が大きくなる多段階の傾斜を有することにより、フォトダイオードに入射する光の入射角を小さくすることができ、光導波路から受光部に光が入射される際の干渉を起こしにくくすることができる。
【００６０】
それにより、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置１０００及びその製造方法を実現することができる。具体的には、本実施の形態１に係る固体撮像装置１０００の製造方法によれば、感度、スミア信号及び感度、スミア信号のＦ値依存性などの特性への設計マージンが大きいといった微細画素で高感度かつ低スミア信号を実現可能な固体撮像装置及びその製造方法を実現することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置２０００の構成を示す断面図である。
【００６２】
図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図４に示す固体撮像装置２０００は、実施の形態１に係る固体撮像装置１０００に対して、エッチングストッパー膜２５の構成が異なる。
【００６３】
エッチングストッパー膜２５は、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０をＲＩＥで形成する際のエッチングストッパーとなる膜であり、第２の絶縁層９の内部に形成される。エッチングストッパー膜２５は、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０を形成する際にエッチングを止める役割をする。エッチングストッパー膜２５の一部は、金属薄膜１３、１７及び２１をＲＩＥで除去する際に同時に除去される。
【００６４】
次に固体撮像装置２０００の製造方法について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光導波路２２を備えた固体撮像装置２０００の製造工程を説明するための断面図である。図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００６５】
第２の実施の形態に係る製造工程は、上記第１の実施の形態に係る製造工程に比べて、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０をＲＩＥで形成する際のエッチングストッパーとなる膜であるエッチングストッパー膜２５を第２の絶縁層９の内部に形成する点が異なっている。
【００６６】
具体的には、第２の実施の形態に係る製造工程において、図５（Ａ）、図５（Ｄ）及び図５（Ｇ）に示すように、光導波路２２を構成する穴１２、１６及び２０を形成する際にエッチングストッパー膜２５でエッチングを止める点が異なっている。また、図５（Ｃ）、図５（Ｆ）及び図５（Ｉ）に示すように、金属薄膜１３、１７及び２１をＲＩＥで除去する際にエッチングストッパー膜２５も同時に除去する点が異なっている。
【００６７】
なお、エッチングストッパー膜２５は、形成する位置と膜の層数により光導波路２２を構成する穴（ここでは穴１２、１６及び２０）の深さと穴の段数（ここでは３段）を制御できる。
【００６８】
また、エッチングストッパー膜２５の材料としては、第２の絶縁層９とのエッチング選択比が高く、かつ金属薄膜１３、１７及び２１とのエッチング選択比が低い材料が良く、金属薄膜１３と同じ材料が好適である。
【００６９】
また、上記実施の形態２は、ＭＯＳ型の固体撮像装置にも適用することができ、第２の絶縁層９を形成する前段の製造工程が異なるだけで第２の絶縁層９を形成する工程以降はそのまま適用することができる。その場合は、隣り合う画素に光が漏れこむことにより発生する混色の抑制に効果が期待できる。
【００７０】
また、銅（Ｃｕ）を配線に使用した固体撮像装置では、銅（Ｃｕ）上の銅拡散防止膜（ライナー膜）を、上記実施の形態２におけるエッチングストッパー膜２５として利用することも可能である。
【００７１】
以上のように、本実施の形態２の固体撮像装置２０００は、マイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ、段階的に傾斜が大きくなる多段階の傾斜を有し、かつマイクロレンズ２４から光電変換領域２の方向へ狭くなる側壁を有する光導波路２２を備える。それにより、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置２０００及びその製造方法を実現することができる。具体的には、本実施の形態２に係る固体撮像装置２０００の製造方法によれば、感度、スミア信号及び感度、スミア信号のＦ値依存性などの特性への設計マージンが大きいといった微細画素で高感度かつ低スミア信号を実現可能な固体撮像装置及びその製造方法を実現することができる。
【００７２】
以上、本発明によれば、プロセス時の合わせずれに対するマージンを確保しつつ、スミア信号を抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に利用でき、特に、光導波路を備える固体撮像装置及びその製造方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０００の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光導波路２２を備えた固体撮像装置１０００の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る固体撮像装置１００１の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置２０００の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光導波路２２を備えた固体撮像装置２０００の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】従来のオンチップマイクロレンズを備えた従来の固体撮像装置の断面図である。
【図７】従来のオンチップマイクロレンズを備えた従来の固体撮像装置の断面図である。
【図８】ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  Ｎ型半導体基板
２  光電変換領域
３  ＣＣＤチャネル領域
４  ゲート酸化膜
５  ゲート電極
６  第１の絶縁層
７  反射防止膜
８、３０３  遮光膜
９  第２の絶縁層
１０、１４、１８  レジスト膜
１１、１５、１９  開口部
１２、１６、２０  穴
１３、１３―１、１７、１７―１、２１、２１―１  金属薄膜
２２、２２―１、１０２、２０２  光導波路
２３、２３―１  レンズ用平坦化層
２４、２４―１、３０６  マイクロレンズ
２５  エッチングストッパー膜
１００、２００、１０００、１００１、２０００  固体撮像装置
１０１  ＭＯＳ型ダイオード
１０３  オンチップマイクロレンズ
３００  ＣＣＤ撮像装置
３０１  フォトダイオード
３０２  ＣＣＤ
３０４  受光開口部
３０５  絶縁層
【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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