(57)【要約】【課題】入射光が回折散乱するほど拡散防止膜の除去領域が小さい場合であっても混色が起こらず色再現性の良好な固体撮像素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】主表面に光電変換を行う受光部１０１が形成された半導体基板１００の前記主表面上方に、層間絶縁膜１１０、銅配線１１１及び銅の拡散を防止する拡散防止膜１１２を積層した配線層１１３が１層若しくは多層構造で形成され、前記配線層１１３の受光部相当領域を除去して設けた穴部１２２に導光部材１２３が充填された固体撮像素子において、前記穴部１２２の内周面と前記導光部材１２３との間に光透過防止膜１２４を形成する。【選択図】図１
2009194145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面に光電変換を行う受光部が形成された半導体基板の前記主表面上方に、層間絶縁膜、銅配線及び銅の拡散を防止する拡散防止膜を積層した配線層が１層若しくは多層構造で形成され、前記配線層の受光部相当領域を除去して設けた穴部に導光部材が充填された固体撮像素子であって、
前記穴部の内周面と前記導光部材との間に光透過防止膜が形成されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記光透過防止膜は、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜、オキシナイトライド膜の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記光透過防止膜は、二種類以上の膜で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記光透過防止膜は、20〜100nmの膜厚にて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記穴部は前記配線層を厚み方向に貫通し、前記光透過防止膜は前記穴部の内周面全体に亘って形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記拡散防止膜は、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項７】
半導体基板の主表面に光電変換を行う受光部を形成する工程と、
前記半導体基板の主表面上方に、層間絶縁膜、銅配線及び銅の拡散を防止する拡散防止膜を積層した配線層を１層若しくは多層構造で形成する工程と、
前記配線層の受光部相当領域を除去して穴部を設ける工程と、
前記穴部の内周面に光透過防止膜を形成する工程と、
前記穴部に導光部材を充填する工程と
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記光透過防止膜を異方性ドライエッチングにより形成することを特徴とする請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記受光部を形成する工程後であって前記配線層を形成する工程前に、
前記受光部の上方に反射防止膜を形成し、受光部相当領域が開口したマスクによりドライエッチングして、前記反射防止膜を薄膜化する工程を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反射防止膜はシリコン窒化膜を含み、前記シリコン窒化膜をドライエッチングして前記反射防止膜を薄膜化することを特徴とする請求項９記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、CCD（Charge Coupled Device）イメージセンサーやCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーといった固体撮像素子及びその製造方法に関し、特に配線に銅配線を採用した固体撮像素子及びその製造方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の固体撮像素子において多画素化や画素寸法の縮小化が進んでおり、これに伴って採用される配線がアルミ（Al）配線から銅（Cu）配線に変更されてきている。
【０００３】
ところで、銅は酸化膜中での拡散係数が大きいため、銅配線を採用する場合は銅の拡散を防止する必要がある。そこで、一般的には、銅配線の下側及び横側にタンタル（Ｔａ）又は窒化タンタル（ＴａＮ）からなるバリアメタルを形成し、銅配線の上側にシリコン窒化膜又はシリコンカーバイド膜からなる拡散防止膜を形成する。したがって、公知の配線形成技術を用いて製造される通常のSLSI（System Large Scale Integrated Circuit）では、受光部上方に屈折率の異なる層間絶縁膜と拡散防止膜とが複数積層されることになる。
【０００４】
図１２は、従来の固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図である。例えば、図１２に示す固体撮像素子では、シリコン基板５００の上層に、光電変換を行う受光部５０１と検出部５０４とが例えば２次元アレイ状に複数形成されており、シリコン基板５００の上面に、ゲート層間絶縁膜５０２、ゲート電極５０３及びプリメタル層間絶縁膜５０５が形成されている。さらにその上には、第１層間絶縁膜５０６、第１銅配線５０７及び第１拡散防止膜５０８と、第２層間絶縁膜５０９、第２銅配線５１０及び第２拡散防止膜５１１と、第３層間絶縁膜５１２、第３銅配線５１３及び第３拡散防止膜５１４とが積層され、さらに上には、層間絶縁膜５１５、保護膜５１６、カラーフィルター５１７及びマイクロレンズ５１８が形成されている。
【０００５】
このような固体撮像素子は、層間絶縁膜５０５、５０６、５０９、５１２、５１５が例えばシリコン酸化膜（SiO2）からなり、拡散防止膜５０８、５１１、５１４が例えばシリコンカーバイド膜（SiC）からなるといったように、屈折率の異なる膜による多層構造となっている。そのため、入射光が各膜の界面にて反射したり、多重干渉による影響を受けたりして、受光部５０１への集光効率が低下し、固体撮像素子の感度特性が低下する問題が起こりうる。
【０００６】
そこで、特許文献１及び２に係る固体撮像素子では、拡散防止膜５０８、５１１、５１４の受光部５０１上方にあたる領域を除去してそこに導光部材５１９を設け、受光部５０１上方の層数を減らして固体撮像素子の感度特性の低下を防止している。
【特許文献１】特開２００３−３２４１８９号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、固体撮像素子の高画素化や低コスト化を図るためには、画素部のセルサイズを縮小化することが必須であり、そのためには受光部５０１の面積を小さくしなければならず、そうすると拡散防止膜５０８、５１１、５１４を除去する領域の面積も小さくなる。除去領域の面積が小さくなって、光の波長よりも入射幅の方が短くなってしまうと、図１２において実線の矢印で示すように、導光部材５１９に入射する光が回折散乱を起こして導光部材５１９の側方から漏れやすくなる。漏れた光は、図１２において破線の矢印で示すように、例えば拡散防止膜５０８，５１１間を反射して伝播するため、隣接画素に入り込んで混色（クロストーク）を引き起こす。
【０００８】
例えば、画素部のセルサイズが2.8um×2.8umのセルでは、0.13um配線パターン技術を用いると、拡散防止膜５０８、５１１、５１４の除去領域を1.0um×1.0um以上の大きさで確保できるため可視光（380〜780ｎｍ）の透過波長より十分に広い入射幅が得られ、入射光の回折散乱は発生しない。
【０００９】
しかし、画素部のセルサイズが1.7um×1.7umのセルでは、0.13um配線パターン技術を用いると、拡散防止膜５０８、５１１、５１４の除去領域が0.6um×0.6umと小さくなり可視光の透過波長（特に長波長側）よりも入射幅が狭くなるため、入射光の回折散乱が発生して混色を引き起こす。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑み、入射光が回折散乱するほど拡散防止膜の除去領域が小さい場合であっても混色が起こらず色再現性の良好な固体撮像素子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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像素子は、主表面に光電変換を行う受光部が形成された半導体基板の前記主表面上方に、層間絶縁膜、銅配線及び銅の拡散を防止する拡散防止膜を積層した配線層が１層若しくは多層構造で形成され、前記配線層の受光部相当領域を除去して設けた穴部に導光部材が充填された固体撮像素子であって、前記穴部の内周面と前記導光部材との間に光透過防止膜が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の主表面に光電変換を行う受光部を形成する工程と、前記半導体基板の主表面上方に、層間絶縁膜、銅配線及び銅の拡散を防止する拡散防止膜を積層した配線層を１層若しくは多層構造で形成する工程と、前記配線層の受光部相当領域を除去して穴部を設ける工程と、
前記穴部の内周面に光透過防止膜を形成する工程と、前記穴部に導光部材を充填する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る固体撮像素子は、穴部の内周面と導光部材との間に光透過防止膜が形成されているため、導光部材に入射した光が配線層へ漏れにくい。したがって、漏れた光が配線層内を伝搬して隣接画素へ入り込みにくく、その結果、混色が起こりにくいため色再現性が良好である。
【００１４】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、配線層の受光部相当領域を除去して穴部を設ける工程と、前記穴部の内周面に光透過防止膜を形成する工程とを含むため、色再現性の良好な固体撮像素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る固体撮像素子及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、第１、第２及び第３の実施形態に係る固体撮像素子は、いずれも光電変換を行うフォトダイオード及び複数のトランジスタを備える光電変換セルが二次元アレイ状に配置された画素領域を有している。
【００１６】
［第１の実施形態］
＜固体撮像素子の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る固体撮像素子は、半導体基板としてのシリコン基板１００を備える。シリコン基板１００の上層には、光電変換を行う受光部（フォトダイオード）１０１と、検出部（チャンネル領域）１０２とが、Ｎ型不純物領域として形成されている。
【００１７】
受光部１０１の不純物濃度は、光電変換が可能な濃度であればよいが、1.0E12cm−2〜1.0E13cm−2程度に調整されていることが好ましい。また、受光部１０１は、基板表面から0.2〜2.0um程度の深さにわたって形成されていることが好ましい。
【００１８】
受光部１０１は、暗電流抑制のための埋め込み構造を採用しており、その上面には3〜10KeVのエネルギーかつ1.0E13cm−2〜1.0E14cm−2の高濃度にて表面Ｐ型層１０３が形成されている。
【００１９】
検出部１０２の不純物濃度は、金属配線によるオーミック接続が可能な濃度であればよいが、1.0E15cm−2以上であることが好ましい。また、検出部１０２は、基板表面から0.1〜0.5um程度の深さにわたって形成されていることが好ましい。
【００２０】
シリコン基板１００の上面（主表面）には、シリコン酸化膜からなるゲート層間絶縁膜１０４を介してポリシリコンからなるゲート電極１０５が形成されている。
【００２１】
ゲート電極１０５の側面の一部には、シリコン酸化膜（5〜15nm）及びシリコン窒化膜（50〜70nm）からなるサイドウォール１０６が形成されている。また、ゲート電極１０５の側面の残り部分及び上面の一部、並びに、表面Ｐ型層１０３の上面を被覆するように、シリコン酸化膜（5〜15nm）及びシリコン窒化膜（50〜70nm）からなる反射防止膜１０７が形成されている。なお、反射防止膜１０７の受光部１０１上方にあたる領域は、薄膜化されシリコン酸化膜のみで構成されている。
【００２２】
反射防止膜１０７は、反射防止効果により感度特性を向上させる役割の他に、受光部１０１の上方をエッチングして後述する穴部１２２を形成する際のエッチングストッパーとしての役割や、異方性ドライエッチングにより後述する光透過防止膜１２４を形成する際のプラズマダメージを防止する役割を果たす。
【００２３】
シリコン基板１００の上方には、さらに、シリコン基板１００側から順に、ストッパー膜（ライナー膜）１０８と、プリメタル層間絶縁膜１０９と、第１層間絶縁膜１１０、第１銅配線１１１及び第１拡散防止膜１１２を積層した第１配線層１１３と、第２層間絶縁膜１１４、第２銅配線１１５及び第２拡散防止膜１１６を積層した第２配線層１１７と、第３層間絶縁膜１１８、第３銅配線１１９及び第３拡散防止膜１２０を積層した第３配線層１２１とが多層構造で形成されている。
【００２４】
ストッパー膜１０８は、受光部１０１上方にあたる領域以外の領域に形成されたシリコン窒化膜であって、プリメタル層間絶縁膜１０９に第１接続孔（不図示）を形成する際のドライエッチングに対するエッチングストッパーの役割を果たす。プリメタル層間絶縁膜１０９は、BPSG膜（Boron -Phospho-Silicate-Glass）からなり、膜厚は460nmである。
【００２５】
各層間絶縁膜１１０，１１４，１１８は、シリコン酸化膜からなる。第１層間絶縁膜１１０の膜厚は260nm、第２層間絶縁膜１１４及び第３層間絶縁膜１１８の膜厚は565nmである。第１銅配線１１１の膜厚は260nmであり、第２銅配線１１５及び第３銅配線１１９の膜厚は335nmである。
【００２６】
各拡散防止膜１１２，１１６，１２０は、シリコン窒化膜からなり、膜厚は170nmであり、各銅配線１１１，１１５，１１９の銅が拡散するのを防止する役割を果たす。なお、拡散防止膜は、シリコン窒化膜からなるものに限定されず、シリコンカーバイド膜を用いても酸化膜中での拡散係数が大きい銅の拡散を防止する役割を果たす。
【００２７】
プリメタル層間絶縁膜１０９及び各配線層１１３，１１７，１２１の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）には、それらを厚み方向に貫通する穴部１２２が形成されており、当該穴部１２２内に導光部材１２３が充填されていると共に、当該穴部１２２の内周面に光透過防止膜１２４が形成されている。
【００２８】
導光部材１２３は、シリコン酸化膜からなり、プリメタル層間絶縁膜１０９及び各配線層１１３，１１７，１２１を厚み方向に貫通するようにして形成されており、後述する層間膜１２５と一体である。
【００２９】
光透過防止膜１２４は、穴部１２２の内周面全体に亘って形成された膜厚60nmのシリコン窒化膜であり、第１光透過防止部分１２４ａ、第２光透過防止部分１２４ｂ及び第３光透過防止部分１２４ｃで構成されている。第１光透過防止部分１２４ａは、導光部材１２３とプリメタル層間絶縁膜１０９との間、及び、導光部材１２３と第１配線層１１３との間に形成されている。第２光透過防止部分１２４ｂは、導光部材１２３と第２配線層１１７との間に形成されている。第３光透過防止部分１２４ｃは、導光部材１２３と第３配線層１２１との間に形成されている。
【００３０】
第１光透過防止部分１２４ａは、第１拡散防止膜１１２と接触している。また、第１光透過防止部分１２４ａは、反射防止膜１０７及びストッパー膜１０８と接触しているが、レイアウトの都合上、ゲート電極１０５と接触する構成であっても構わない。第２光透過防止部分１２４ｂは、第２拡散防止膜１１６と接触している。第３光透過防止部分１２４ｃは、第３拡散防止膜１２０と接触している。
【００３１】
光透過防止膜１２４が形成されているため、回折散乱して導光部材１２３の側方からプリメタル層間絶縁膜１０９や各配線層１１３，１１７，１２１に漏れる光を、図１において実線の矢印で示すように、光透過防止膜１２４（光透過防止膜１２４と他の部材との界面）で反射させて受光部１０１へ導いたり、前記光を光透過防止膜１２４を透過する際に吸収して光強度を減衰させたりすることができる。したがって、プリメタル層間絶縁膜１０９や各層間絶縁膜１１０，１１４，１１８に光が漏れて、図１において破線の矢印で示すように、各拡散防止膜１１２，１１６，１２０間や、第１拡散防止膜１１２とストッパー膜１０８との間で反射を繰り返しながら伝搬しにくく、その結果、漏れた光が隣接画素に入り込むことによる混色が起こりにくい。
【００３２】
特に、第１の実施形態では、光透過防止膜１２４が穴部１２２の内周面全体に亘って形成されているため、それらプリメタル層間絶縁膜１０９及び各配線層１１３，１１７，１２１に光が漏れにくい。
【００３３】
光透過防止膜１２４は、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜、オキシナイトライド膜のような絶縁材料を用いた膜であることが好ましい。絶縁材料を用いた膜であれば、金属材料を用いた膜である場合と比べて光透過防止膜１２４を形成する際にエッチング残渣（金属残渣）が生じにくく、その結果、接続孔（ビア）及び配線のショート不良が起こりにくいため、製造歩留まり特性の良好な固体撮像素子とすることができる。
【００３４】
また、光透過防止膜１２４は、１種類の膜で構成されている場合に限定されず、２種類以上の膜で構成されていてもよい。例えば、反射率の高い膜、透過率の低い膜、絶縁性の高い膜などを適宜組み合わせて光透過防止膜１２４を構成することが考えられる。
【００３５】
光透過防止膜１２４は、20〜100nmの膜厚にて形成されていることが好ましい。膜厚が20nm以上であれば、反射による光透過防止効果が期待できる。また、膜厚が60nm以上であれば光透過防止膜１２４が光を吸収し光強度を減衰させることによる光透過防止効果も期待できる。一方、膜厚が100nmより厚くなると、光透過防止膜１２４の厚みにより穴部１２２の開口面積が縮小するため固体撮像素子の感度特性が低下する。感度特性を向上させるためには、光透過防止膜１２４の膜厚は薄い方が望ましい。
【００３６】
第３配線層１２１の上には、シリコン基板１００側から順に、シリコン酸化膜からなる膜厚150nmの層間膜１２５、シリコン窒化膜からなる膜厚200nmの保護膜１２６、及びカラーフィルター１２７が形成され、さらに受光部１０１に対応する位置にマイクロレンズ１２８が形成されている。
【００３７】
図２〜図４は、第１の実施形態に係る固体撮像素子の配線構造を示す平面図である。図２〜図４に示すように、固体撮像素子は、符号１３０で示す領域が１画素部であり、活性化領域の受光部１０１、画素部トランジスタ形成領域１３１及び素子分離領域１３２を備える。また、図示しないが、転送トランジスタ、増幅用トランジスタ、リセット用トランジスタ等の各種トランジスタゲート電極も備える。  
【００３８】
受光部１０１は、短辺の長さが900nm、長辺の長さが1500nmである。素子分離領域１３２の幅Ｌ１は200nmである。第１銅配線１１１は、図２に示すようなパターンで形成されており、第１接続孔（不図示）を介して画素部トランジスタ形成領域１３１や前記各種トランジスタゲート電極と接続されている。第１銅配線１１１は、幅が160nm、配線間の最短距離Ｌ２が180nm、穴部１２２との間隙の最短幅Ｌ３が80nmである。なお、第１銅配線１１１と穴部１２２との露光装置によるマスク合わせの自由度は60nm以内の見積もりで設計されている。第１光透過防止部分１２４ａは、穴部１２２の内周面に沿って形成されている。
【００３９】
第２銅配線１１５は、図３に示すようなパターンで形成されており、幅が160〜200nm、配線間の最短距離Ｌ４が180nm、穴部１２２との間隙の最短幅Ｌ５が80nmである。なお、第２銅配線１１５と穴部１２２との露光装置によるマスク合わせの自由度は60nm以内の見積もりで設計されている。第２光透過防止部分１２４ｂは、穴部１２２の内周面に沿って形成されている。
【００４０】
第３銅配線１１９は、図４に示すようなパターンで形成されており、幅が200〜300nm、配線間の最短距離が1400〜1500nm、穴部１２２との間隙の幅が100〜150nmである。なお、第３銅配線１１９と穴部１２２との露光装置によるマスク合わせの自由度は60nm以内の見積もりで設計されている。第３光透過防止部分１２４ｃは、穴部１２２の内周面に沿って形成されている。
【００４１】
＜固体撮像素子の製造方法＞
本発明に係る固体撮像素子の製造方法では、まず、シリコン基板１００内にイオン注入等により受光部１０１及び検出部１０２を形成し、さらに、表面Ｐ型層１０３を受光部１０１上に形成する。そして、シリコン基板１００の上面に、ゲート層間絶縁膜１０４及びゲート電極１０５を形成する。
【００４２】
次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを順次成膜した後、リソグラフィー技術によるパターニング形成により受光部１０１上方とゲート電極１０５上の一部とをマスクし、異方性ドライエッチングによりマスクされていない部分のシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を選択的に除去することによって、サイドウォール１０６及び反射防止膜１０７を形成する。
【００４３】
次に、シリコン窒化膜を成膜し、リソグラフィー技術によるパターニング形成により受光部１０１上方が開口したマスクをし、ドライエッチングにより受光部１０１上方にあたる領域のシリコン窒化膜を選択的に除去することによって、ストッパー膜１０８を形成する。その際のドライエッチングにより、反射防止膜１０７のシリコン窒化膜についても受光部１０１上方にあたる領域を選択的に除去することによって、前記反射防止膜１０７を反射防止効果が得られる所望の膜厚（30〜70nm）に薄膜化する。
【００４４】
次に、シリコン窒化膜を成膜し、リソグラフィー技術によるパターニング形成とドライエッチングにより、受光部１０１の上方以外の領域にストッパー膜１０８を形成する。
【００４５】
続いて、CVD（Chemical Vapor Deposition）法によりBPSG膜を成膜し、当該BPSG膜の表面を、例えば９００℃、３０秒のアニールによりリフローさせ、さらにCMP（Chemical Mechanical Polishing）研磨により平坦化してプリメタル層間絶縁膜１０９を形成する。なお、プリメタル層間絶縁膜１０９には、検出部１０２上、ゲート電極１０５上、及び、周辺回路のトランジスタで使用するソース・ドレイン領域上に第１接続孔（不図示）を形成する。第１接続孔は、プリメタル層間絶縁膜１０９にドライエッチングにてコンタクトホールを形成した後、金属材料であるタングスデン（W）を埋め込み、CMP研磨により平坦化して形成する。
【００４６】
次に、第１配線層１１３を形成する。第１配線層１１３は、まず、第１層間絶縁膜１１０となるシリコン酸化膜を成膜し、シングルダマシン法により第１銅配線１１１を設ける。その際、第１層間絶縁膜１１０と第１銅配線１１１との間には、CVD法やスパッタリング法によりタンタル（Ta）と窒化タンタル（TaN）の積層膜からなるバリアメタル膜（不図示）を形成する。その後、第１拡散防止膜１１２となるシリコン窒化膜を成膜して第１配線層１１３が完成する。  
【００４７】
次に、光透過防止膜１２４の第１光透過防止部分１２４ａを形成する。図５は、第１の実施形態に係る第１光透過防止部分の形成方法を説明するための図である。まず、リソグラフィー技術によるパターニング形成とドライエッチングにより、第１拡散防止膜１１２、第１層間絶縁膜１１０及びプリメタル層間絶縁膜１０９の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）を選択的に除去して穴部１２２を形成する（図５（ａ））。次に、CVD法によりシリコン窒化膜を形成し（図５（ｂ））、異方性ドライエッチングにより、反射防止膜１０７上及び第１拡散防止膜１１２上のシリコンン窒化膜を選択的に除去して、穴部１２２の内周面のシリコン窒化膜だけを残し、第１光透過防止部分１２４ａを形成する（図５（ｃ））。
【００４８】
光透過防止膜１２４を形成する際のドライエッチング法としては、異方性の高いドライエッチング法を採用することが望ましい。この方法は、穴部１２２の内周面のシリコン窒化膜を除去することなく穴部１２２の底部のシリコン窒化膜（反射防止膜１０７上のシリコン窒化膜）を除去するのに適している。
【００４９】
次に、第２層間絶縁膜１１４となるシリコン酸化膜を成膜し、当該シリコン酸化膜の表面をCMP研磨により平坦化して、ビアファースト法及びデュアルダマシン法によりバリアメタル膜（不図示）で被覆された第２銅配線１１５を設け、さらに、第２拡散防止膜１１６となるシリコン窒化膜を成膜する。
【００５０】
次に、光透過防止膜１２４の第２光透過防止部分１２４ｂを形成する。図６は、第１の実施形態に係る第２光透過防止部分の形成方法を説明するための図である。まず、リソグラフィー技術によるパターニング形成とドライエッチングにより、第２拡散防止膜１１６及び第２層間絶縁膜１１４の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）を選択的に除去して穴部１２２を形成する（図６（ａ））。次に、CVD法によりシリコン窒化膜を形成し、異方性ドライエッチングにより、反射防止膜１０７上及び第２拡散防止膜１１６上のシリコンン窒化膜を選択的に除去して、穴部１２２の内周面のシリコン窒化膜だけを残し、第２光透過防止部分１２４ｂを形成する（図６（ｂ））。
【００５１】
次に、第３層間絶縁膜１１８となるシリコン酸化膜を成膜し、当該シリコン酸化膜の表面をCMP研磨により平坦化して、ビアファースト法及びデュアルダマシン法によりバリアメタル膜（不図示）で被覆された第３銅配線１１９を設け、さらに、第３拡散防止膜１２０となるシリコン窒化膜を成膜する。
【００５２】
次に、光透過防止膜１２４の第３光透過防止部分１２４ｃを形成する。図７は、第１の実施形態に係る第３光透過防止部分の形成方法を説明するための図である。まず、リソグラフィー技術によるパターニング形成とドライエッチングにより、第３拡散防止膜１２０及び第３層間絶縁膜１１８の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）を選択的に除去して穴部１２２を形成する（図７（ａ））。次に、CVD法によりシリコン窒化膜を形成し、異方性ドライエッチングにより、反射防止膜１０７上及び第３拡散防止膜１２０上のシリコンン窒化膜を選択的に除去して、穴部１２２の内周面のシリコン窒化膜だけを残し、第３光透過防止部分１２４ｃを形成する（図７（ｂ））。
【００５３】
なお、光透過防止膜１２４は、各光透過防止部分１２４ａ〜１２４ｃを個別に形成するのではなく光透過防止膜１２４全体を一度に形成してもよい。図８は、第１の実施形態の変形例に係る光透過防止膜の形成方法を説明するための図である。その場合は、例えば図８に示すように、各光透過防止部分１２４ａ〜１２４ｃを形成することなく第３拡散防止膜１２０まで形成し（図８（ａ））、次に、CVD法によりシリコン窒化膜を形成し（図８（ｂ））、異方性ドライエッチングにより、反射防止膜１０７上及び第３拡散防止膜１２０上のシリコンン窒化膜を選択的に除去して、穴部１２２の内周面全体に一度に光透過防止膜１２４を形成する（図８（ｃ））ことが考えられる。
【００５４】
光透過防止膜１３４の形成後、シリコン酸化膜を成膜して層間膜１２５を形成する。その際、穴部１２２内にもシリコン酸化膜が成膜されることにより導光部材１２３が充填される。さらに、シリコン窒化膜を成膜して保護膜１２６を形成し、カラーフィルター１２７形成した後、受光部１０１上方にマイクロレンズ１２８を形成する。なお、保護膜１２６とカラーフィルター１２７の間、また、カラーフィルター１２７とマイクロレンズ１２８の間には、アクリル樹脂からなる平坦化層（不図示）を形成してもよい。
【００５５】
［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る固体撮像素子は、主として、光透過防止膜２２４の構成が第１の実施形態に係る固体撮像素子と相違する。その他の構成は第１の実施形態に係る固体撮像素子とほぼ同様であるため、同様の構成部分については第１の実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
第２の実施形態に係る光透過防止膜２２４は、第１の実施形態に係る光透過防止膜１２４と同様に第１光透過防止部分２２４ａ、第２光透過防止部分２２４ｂ及び第３光透過防止部分２２４ｃからなるが、各光透過防止部分２２４ａ〜２２４ｃが繋がっておらず分離している点が異なる。
【００５７】
より具体的には、第２の実施形態に係る各光透過防止部分２２４ａ〜２２４ｃは、第１の実施形態に係る光透過防止部分１２４ａ〜１２４ｃよりも下側（シリコン基板１００側）が短く、第１光透過防止部分２２４ａの下端は反射防止膜１０７及びストッパー膜１０８と接触しておらず、第２光透過防止部分２２４ｂの下端は第１光透過防止部分２２４ａの上端と接触しておらず、第３光透過防止部分２２４ｃの下端は第２光透過防止部分２２４ｂの上端と接触していない。
【００５８】
第２の実施形態に係る固体撮像素子も、穴部１２２の内周面と導光部材１２３との間に光透過防止膜２２４が形成されているため、導光部材１２３に入射した光が隣接画素に漏れにくい。なお、光透過防止膜２２４は、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜、オキシナイトライド膜のような絶縁材料を用いた膜であることが好ましいこと、二種類以上の膜で構成されていてもよいこと、20〜100nmの膜厚にて形成されていることが好ましいことなどは、第１の実施形態に係る光透過防止膜１２４と同様である。
【００５９】
図１０は、第２の実施形態に係る第１光透過防止部分の形成方法を説明するための図である。図１０に示すように、第１光透過防止部分２２４ａは、まず、リソグラフィー技術によるパターニング形成とドライエッチングにより、第１拡散防止膜１１２、第１層間絶縁膜１１０及びプリメタル層間絶縁膜１０９の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）を除去して穴部１２２を形成する（図１０（ａ））。
【００６０】
その際、プリメタル層間絶縁膜１０９は完全に除去せず所定の厚みを残す。このように、プリメタル層間絶縁膜１０９に所定の厚みを残して穴部１２２を浅く形成することで、穴部１２２内にシリコン酸化膜を成膜する際の埋め込み不良（ボイド）を防止することができる。
【００６１】
次に、CVD法によりシリコン窒化膜を形成し（図１０（ｂ））、異方性ドライエッチングにより、反射防止膜１０７上及び第１拡散防止膜１１２上のシリコンン窒化膜を選択的に除去して、穴部１２２の内周面のシリコン窒化膜だけを残し、下端が反射防止膜１０７及びストッパー膜１０８と接触しない第１光透過防止部分２２４ａを形成する（図１０（ｃ））。
【００６２】
なお、第２光透過防止部分２２４ａ及び第３光透過防止部分２２４ｃを形成する際も、第１光透過防止部分２２４ａの場合と同様に、第２層間絶縁膜１１４及び第３層間絶縁膜１１８の受光部１０１上方にあたる領域（受光部相当領域）に穴部１２２を形成する際に、所定の厚みを残して穴部１２２を浅く形成することで、穴部１２２内にシリコン酸化膜を成膜する際の埋め込み不良を防止する。
【００６３】
［第３の実施形態］
図１１は、第３の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図である。図１１に示すように、第３の実施形態に係る固体撮像素子は、主として、第３光透過防止部分１２４ｃ、第３拡散防止膜１２０及び層間膜１２５を形成しない点が第１の実施形態に係る固体撮像素子と相違する。その他の構成は第１の実施形態に係る固体撮像素子とほぼ同様であるため、同様の構成部分については第１の実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６４】
第３の実施形態に係る光透過防止膜３２４は、第１光透過防止部分３２４ａ及び第２光透過防止部分３２４ｂからなり、第３光透過防止部分はない。第３の実施形態に係る固体撮像素子も、穴部１２２の内周面と導光部材１２３との間に光透過防止膜３２４が形成されているため、導光部材１２３に入射した光が隣接画素に漏れにくい。なお、光透過防止膜３２４は、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜、オキシナイトライド膜のような絶縁材料を用いた膜であることが好ましいこと、二種類以上の膜で構成されていてもよいこと、20〜100nmの膜厚にて形成されていることが好ましことなどは、第１の実施形態に係る光透過防止膜１２４と同様である。
【００６５】
第３の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法においては、第３銅配線１１９を形成後は、第３拡散防止膜及び層間膜を形成することなく保護膜１２６を設ける。保護膜１２６は、第３拡散防止膜１２０と同材料のシリコン窒化膜からなるため、銅拡散防止膜の役割も果たす。保護膜１２６は、受光部１０１の上方にあたる領域が除去されないため、当該保護膜１２６によって入射光の回折散乱は発生しない。
【００６６】
第３の実施形態に係る固体撮像素子では、第３光透過防止部分を形成する必要がなく、第１光透過防止部分３２４a及び第２光透過防止部分３２４bのみを形成すればよいため製造コスト的に有利である。
【００６７】
［変形例］
以上、本発明に係る固体撮像素子及びその製造方法を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係る固体撮像素子及びその製造方法は、上記の実施の形態に限定されない。
【００６８】
例えば、本発明に係る固体撮像素子は、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像素子の構成の一部を組み合わせた構成であってもよい。また、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像素子は、画素部と検出部を備えたMOS型固体撮像素子であったが、CCDの場合でも本発明の技術的を適用できる。また、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像素子は配線層が３層構造であったが、本発明に係る固体撮像素子は、配線層が１層構造、２層構造又は４層構造以上でもあってもよい。また、光透過防止膜と導光部材との間、及び、光透過防止膜と穴部の内周面との間には、光透過防止膜以外の膜が形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る固体撮像素子は、色再現性が良好であるため、特に、高級一眼レフタイプディジタルスチルカメラを始め、民生用、プロ用ディジタルスチルカメラ用固体撮像素子、ハイビジョン動画撮像を主体とする民生・放送用機器の固体撮像素子等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図
【図２】第１の実施形態に係る固体撮像素子の配線構造を示す平面図
【図３】第１の実施形態に係る固体撮像素子の配線構造を示す平面図
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像素子の配線構造を示す平面図
【図５】第１の実施形態に係る第１光透過防止部分の形成方法を説明するための図
【図６】第１の実施形態に係る第２光透過防止部分の形成方法を説明するための図
【図７】第１の実施形態に係る第３光透過防止部分の形成方法を説明するための図
【図８】第１の実施形態の変形例に係る光透過防止膜の形成方法を説明するための図
【図９】第２の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図
【図１０】第２の実施形態に係る第１光透過防止部分の形成方法を説明するための図
【図１１】第３の実施形態に係る固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図
【図１２】従来の固体撮像素子の受光部周辺の構造を模式的に示す断面図
【符号の説明】
【００７１】
１００  半導体基板
１０１  受光部
１０７  反射防止膜
１１０，１１４，１１８  層間絶縁膜
１１１，１１５，１１９  銅配線
１１２，１１６，１２０  拡散防止膜
１１３，１１７，１２１  配線層
１２２  穴部
１２３  導光部材
１２４  光透過防止膜
１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ  光透過防止部分
【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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