(57)【要約】【課題】筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の受光部への影響を低減させる。【解決手段】半導体素子１０として、下地パターン２の広い凹部内の膜材料としての感光性材料３が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた感光性材料３の各凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に渡って平坦化用材料４が成膜される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に設けられた下地パターン上に膜材料が設けられ、該下地パターンの凹部内の膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料、該被処理基板および該下地パターン上に渡って平坦化用材料が成膜されている半導体素子。
【請求項２】
前記膜材料は透明感光性樹脂膜である請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
被処理基板上に設けられた下地パターン上に膜材料を成膜す成膜工程と、成膜した膜材料のうち、該下地パターンの凹部内の膜材料の一部および、該下地パターンの凸部上の膜材料を選択的に除去することにより、該下地パターンの凹部内の膜材料を、平面視で複数部分に分割するかまたは、格子状に形成するかまたは、複数の支柱状に形成するかまたは、複数の井戸状に形成するパターニング工程と、パターニングした膜材料、該被処理基板および該下地パターン上に渡って平坦化用材料を成膜する平坦化用材料成膜工程とを有する半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記膜材料は感光性膜であり、前記パターニング工程は該感光性膜をフォトリソ技術によりパターン形成する請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記感光性材料は透明樹脂を主成分とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記成膜工程は、前記層間絶縁膜上に渡って前記膜材料をスピンコート法により成膜し、前記平坦化用材料成膜工程は、前記パターニングした膜材料上に渡って前記透明平坦化用材料をスピンコート法により成膜する請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記スピンコート法による膜厚は凹凸段差と同等の膜厚とする請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の半導体素子の製造方法により製造された半導体素子。
【請求項９】
半導体基板または半導体領域に、入射光を光電変換して信号電荷を発生させる複数の受光部が設けられ、該複数の受光部からゲート電極下をそれぞれ通して信号電荷が読み出される固体撮像素子において、
該複数の受光部および該ゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料が設けられ、該受光部上を除く所定領域かまたは、該受光部上のみの所定領域かまたは、該複数の受光部のうちの複数の受光部を含む所定領域となるように該膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料上に渡って平坦化用材料が成膜されている固体撮像素子。
【請求項１０】
前記膜材料は透明感光性樹脂膜である請求項９に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
半導体基板または半導体領域に、入射光を光電変換して信号電荷を発生させる複数の受光部が設けられ、該複数の受光部からゲート電極下をそれぞれ通して信号電荷が読み出される固体撮像素子の製造方法において、
該複数の受光部および該ゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料を成膜する成膜工程と、成膜した膜材料のうち、該受光部上を除く所定領域かまたは、該受光部上のみの所定領域かまたは、該複数の受光部のうちの複数の受光部を含む所定領域となるように該膜材料を平面視で複数部分に分割するかまたは、格子状に形成するかまたは、複数の支柱状に形成するかまたは、複数の井戸状に形成するパターニング工程と、パターニングした膜材料上に渡って平坦化用材料を成膜する平坦化用材料成膜工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記膜材料は感光性膜であり、前記パターニング工程は、該感光性膜をフォトリソ技術によりパターン形成する請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記感光性材料は透明樹脂を主成分とする請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記成膜工程は、前記層間絶縁膜上に渡って前記膜材料をスピンコート法により成膜し、前記平坦化用材料成膜工程は、前記パターニングした膜材料上に渡って前記透明平坦化用材料をスピンコート法により成膜する請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記スピンコート法による膜厚は凹凸段差と同等の膜厚とする請求項１４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
前記透明平坦化用材料上に、前記受光部に対応するようにカラーフィルタさらにマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程を更に有する請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子。
【請求項１８】
請求項９、１０および１７のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ素子、ＬＳＩ素子およびロジック回路素子などの半導体集積回路素子や固体撮像素子などの半導体素子およびその製造方法、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の半導体素子の製造、特に、固体撮像素子の製造において、被処理基板の表面に形成された凹凸を平坦化する方法として、有機材料膜のスピンコート法が従来から広く用いられている。この有機材料膜のスピンコート法による表面の平坦化について、図７（ａ）および図７（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【０００３】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、従来の固体撮像素子の各製造工程における要部縦断面図である。
【０００４】
図７（ａ）に示すように、被処理基板１０１の表面に下地パターン１０２により凹凸が形成されている。これに対して、図７（ｂ）に示すように、被処理基板１０１および下地パターン１０２上に、この下地パターン１０２の凹部と略同じ深さの膜厚となるように有機材料膜１０３がスピンコート法にて成膜されている。
【０００５】
これによって、有機材料膜１０３は、下地パターン１０２の凹部で厚く、また、その凸部で薄く形成されてその表面が平坦化される。
【０００６】
しかしながら、このような有機材料膜１０３のスピンコート法では、下地パターン１０２の凹部内のスペースが比較的狭いパターンについては良好に平坦化されるが、下地パターン１０２の凹部内のスペースが比較的広いパターンではなだらかな傾斜を有した断面形状に平滑化されるのみで平坦化はできずに段差が残るという問題があった。
【０００７】
このような下地パターン１０２の凹部内のスペースが比較的広いパターンを平坦化する方法として、特許文献１にその一例が開示されており、これを図８（ａ）〜図８（ｅ）を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図８（ａ）〜図８（ｅ）は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の各製造工程における要部縦断面図である。
【０００９】
図８（ａ）に示すように、被処理基板２０１の表面に下地パターン２０２により凹凸が形成されている。さらに、図８（ｂ）に示すように、被処理基板２０１および下地パターン２０２上に、この下地パターン２０２の凹部とほぼ同じ膜厚となる絶縁膜２０３を成膜する。この場合、絶縁膜２０３は、下地パターン２０２の凹部内のスペースが比較的広いため、なだらかな傾斜を有した断面形状になっており、被処理基板２０１上と下地パターン２０２上とで絶縁膜２０３に段差が残っている。
【００１０】
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁膜２０３の表面の凹パターンより少し小さい幅にレジストパターン２０４を形成する。その後、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン２０４をマスクとして絶縁膜２０３のエッチングを行って、下地パターン２０２との間が溝程度に互いに接近した絶縁膜２０３ａを得る。続いて、図８（ｅ）に示すように、その上のレジストパターン２０４を除去し、これらの上に絶縁膜２０５を平坦化膜として、バイアススパッタや、スピンオンシリカおよび低融点ガラスのリフローなどの各種方法を用いて形成する。
【００１１】
この場合、絶縁膜２０５の表面は、下地パターン２０２と絶縁膜２０３ａとの間の凹部スペースが溝程度に比較的狭いため傾斜断面形状にはならず、平坦な表面とすることができる。
【特許文献１】特開昭６１−５５９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の固体撮像素子において、オンチップ工程の形成には、材料の耐熱性および各素子へのプラズマダメージの低減から成膜は、主にスピンコート法を採用している。
【００１３】
特許文献１に示す表面平坦化方法を用いる場合、被処理基板２０１の表面に形成された凹凸を平坦化する効果はあるものの、図８（ｂ）に示す絶縁膜２０３の成膜を、材料塗布後に回転させるスピンコート法にて実施した場合に、絶縁膜２０３の表面に、液流れによる筋状の膜ムラ（膜厚の不均一なストリエーションＳ）がウェハ中央部から外周方向に向けて放射線状に発生してしまう。このストリエーションＳを、ウェハから各固体撮像素子チップに切断して個片化した場合の表面状態を図９の平面図に拡大して示している。図９に示すように、ウェハ上の素子チップの位置にもよるが、外側に向けてすじ状のストリエーションＳが入っている。このストリエーションＳを各受光部が撮像してしまう。
【００１４】
即ち、このスピンコート法による成膜方法は、被処理基板２０１の表面中央部に薬液（塗布材料）を滴下し、次に、被処理基板２０１を薬液（塗布材料）と共に所定の回転数にて回転させ、さらに、その回転で薬液に生じた遠心力により薬液を被処理基板２０１上で外側に均等に広げて移動させつつこれを乾燥させている。ところが、この回転で薬液に生じた遠心力により薬液が外側へ広がって拡散するときに、下地パターン２０２の段差とその配置状況によっては薬液が均一に拡散できず、塗布材料の膜厚（薬液の膜厚）が不均一となって筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）が発生する。
【００１５】
この筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）は、膜厚差に起因しており、塗布された絶縁膜２０３の実質膜厚差でもある。
【００１６】
被処理基板２０１の表面に設けられた下地パターン２０２により形成された凹凸を絶縁膜２０３で平坦化する上記従来の固体撮像素子において、各画素部で受光した入射光を光電変換して電気信号に変換しているが、その入射光が最上層のマイクロレンズにより集光される信号光が、絶縁膜２０３の膜厚差によって生ずる焦点距離の設計値からのズレが原因で、各画素部で受光する光量がばらつくことになり、これが感度の画素部間差となって固体撮像素子の歩留まりを低下させるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の受光部への影響を低減させることができる半導体素子およびその製造方法、半導体素子としての固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００１８】
本発明の半導体素子は、被処理基板上に設けられた下地パターン上に膜材料が設けられ、該下地パターンの凹部内の膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料、該被処理基板および該下地パターン上に渡って平坦化用材料が成膜されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】
また、好ましくは、本発明の半導体素子における膜材料は透明感光性樹脂膜である。
【００２０】
本発明の半導体素子の製造方法は、被処理基板上に設けられた下地パターン上に膜材料を成膜す成膜工程と、成膜した膜材料のうち、該下地パターンの凹部内の膜材料の一部および、該下地パターンの凸部上の膜材料を選択的に除去することにより、該下地パターンの凹部内の膜材料を、平面視で複数部分に分割するかまたは、格子状に形成するかまたは、複数の支柱状に形成するかまたは、複数の井戸状に形成するパターニング工程と、パターニングした膜材料、該被処理基板および該下地パターン上に渡って平坦化用材料を成膜する平坦化用材料成膜工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法における膜材料は感光性膜であり、前記パターニング工程は該感光性膜をフォトリソ技術によりパターン形成する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法における感光性材料は透明樹脂を主成分とする。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法における成膜工程は、前記層間絶縁膜上に渡って前記膜材料をスピンコート法により成膜し、前記平坦化用材料成膜工程は、前記パターニングした膜材料上に渡って前記透明平坦化用材料をスピンコート法により成膜する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法におけるスピンコート法による膜厚は凹凸段差と同等の膜厚とする。
【００２５】
本発明の半導体素子は、本発明の上記半導体素子の製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板または半導体領域に、入射光を光電変換して信号電荷を発生させる複数の受光部が設けられ、該複数の受光部からゲート電極下をそれぞれ通して信号電荷が読み出される固体撮像素子において、該複数の受光部および該ゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料が設けられ、該受光部上を除く所定領域かまたは、該受光部上のみの所定領域かまたは、該複数の受光部のうちの複数の受光部を含む所定領域となるように該膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料上に渡って平坦化用材料が成膜されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における膜材料は透明感光性樹脂膜である。
【００２８】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板または半導体領域に、入射光を光電変換して信号電荷を発生させる複数の受光部が設けられ、該複数の受光部からゲート電極下をそれぞれ通して信号電荷が読み出される固体撮像素子の製造方法において、該複数の受光部および該ゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料を成膜する成膜工程と、成膜した膜材料のうち、該受光部上を除く所定領域かまたは、該受光部上のみの所定領域かまたは、該複数の受光部のうちの複数の受光部を含む所定領域となるように該膜材料を平面視で複数部分に分割するかまたは、格子状に形成するかまたは、複数の支柱状に形成するかまたは、複数の井戸状に形成するパターニング工程と、パターニングした膜材料上に渡って平坦化用材料を成膜する平坦化用材料成膜工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における膜材料は感光性膜であり、前記パターニング工程は、該感光性膜をフォトリソ技術によりパターン形成する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における感光性材料は透明樹脂を主成分とする。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における成膜工程は、前記層間絶縁膜上に渡って前記膜材料をスピンコート法により成膜し、前記平坦化用材料成膜工程は、前記パターニングした膜材料上に渡って前記透明平坦化用材料をスピンコート法により成膜する。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるスピンコート法による膜厚は凹凸段差と同等の膜厚とする。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における透明平坦化用材料上に、前記受光部に対応するようにカラーフィルタさらにマイクロレンズを形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程を更に有する。
【００３４】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３７】
本発明の固体撮像素子では、複数の受光部およびゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料が設けられ、受光部上を除く所定領域または、受光部上のみの所定領域かまたは、複数の受光部を含む所定領域となるように、膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料上に渡って平坦化用材料が成膜されている。
【００３８】
これによって、透明平坦化材料の塗布時に例えばスピンコート法により透明平坦化材料は格子状の溝や複数の支柱周辺の溝、さらには複数の井戸状の溝などの凹部で分散されて外周側に流れて広がるので、下地パターン２の広い凹部（撮像領域）のように段差にはならず、ストリエーションの発生もなく、透明平坦化材料の表面を平坦化することが可能となる。これによって、筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の各受光部などへの影響を低減させることが可能となる。
【００３９】
さらに、表面の凹凸段差の低減・平坦性向上およびスピンオンでの成膜に発生するストリエーション抑制を目的として、固体撮像素子以外の半導体素子に本発明による技術を利用することが可能である。
【００４０】
即ち、本発明の半導体素子として、下地パターンの広い凹部内の膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料、該被処理基板および該下地パターン上に渡って平坦化用材料が成膜される。
【００４１】
また、感光性材料の成膜は、感光性材料の耐熱性および素子へのプラズマダメージ低減のためにピンオンプロセス（スピンコート法）により実施する方が有利である。
【発明の効果】
【００４２】
以上により、本発明によれば、複数の受光部およびゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料が設けられ、受光部上を除く所定領域または、受光部上のみの所定領域かまたは、複数の受光部を含む所定領域となるように、膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料上に渡って平坦化用材料が成膜されているため、透明平坦化材料の塗布時に例えばスピンコート法により透明平坦化材料は格子状の溝や複数の支柱周辺の溝、さらには複数の井戸状の溝などの凹部で分散されて外周側に流れて広がるので、従来の下地パターンの広い凹部（撮像領域）のように段差にはならず、ストリエーションの発生もなく、筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の受光部への影響を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に、本発明の実施形態１に係る半導体素子およびその製造方法、これを固体撮像素子に適用した本発明の実施形態２、３に係る固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態４について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る半導体素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、その平面図である。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）において、凸部３ａの数は、実際には１行で数千個にも達するが、ここでは便宜上４個や５個で表現して簡略化している。
【００４５】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、本実施形態１の半導体素子１０は、被処理基板１上に下地パターン２が設けられている。下地パターン２の広い凹部（撮像領域）に透明感光性材料（樹脂材料）の複数の凸部３ａ（断面凸形状部は平面視四角形の支柱状）がマトリクス状に設けられている。このように、下地パターン２の広い凹部内の透明感光性材料（樹脂材料）が平面視で複数部分（複数の凸部３ａ）に分割されている。これらの複数の凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に透明平坦化材料４が設けられてその表面が平坦化されている。
【００４６】
透明感光性材料の各凸部３ａは、所定のレクチルパターンをマスクとして、透明感光性材料に選択的に紫外光を照射して、各受光部５にそれぞれ対応するように複数の平面視四角形の支柱状の感光性材料パターンとして形成される。複数の凸部３ａ（断面凸形状部は平面視四角形）をマトリクス状に残すように、各凸部３ａ間に狭い格子状の溝が形成されている。したがって、透明平坦化材料４の塗布時にスピンコート法により透明平坦化材料４は格子状の溝で分散されて外周側に流れて広がるので、下地パターン２の広い凹部（撮像領域）の場合のように段差にはならず、ストリエーションＳの発生もなく、透明平坦化材料４の表面を平坦化することができる。
【００４７】
また、本実施形態１では、透明感光性材料の複数の支柱状の凸部３ａにおいて、各受光部５上に感光性材料パターンとして凸部３ａが残る場合であって、ストリエーションＳに起因するパターン膜厚差は、そのままでは、集光の際の焦点距離バラツキの原因となるが、透明平坦化膜４のスピンオン形成にて最終的に表面が均一に平滑化されるため、集光バラツキを生じない。
【００４８】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る半導体素子の各製造工程を模式的に示す要部縦断面図である。
【００４９】
本実施形態１の半導体素子１０の製造方法は、図２（ａ）に示すように被処理基板１上に設けられた下地パターン２の凹凸と同程度の膜厚で、図２（ｂ）に示すように感光性材料３をスピンオンして成膜する感光性材料成膜工程と、この感光性材料成膜工程により成膜した感光性材料３のうち、下地パターン２の広い凹部内（撮像領域）の感光性材料３の一部および、下地パターン２の凸部上の感光性材料３をフォトリソ技術（レクチルなどの原版から選択的に紫外光を照射）により選択的に除去することにより、図２（ｃ）に示すように下地パターン２の広い凹部（撮像領域）内の透明感光性材料３を複数の各凸部３ａ（断面凸形状部は平面視四角形）に分割する感光性材料パターニング工程と、感光性材料パターニング工程でパターニングした感光性材料３の複数の各凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に渡って、図２（ｄ）に示すように平坦化用材料４をスピンオンにて成膜する平坦化用材料成膜工程とを有している。
【００５０】
感光性材料成膜工程では、被処理基板１上に設けられた下地パターン２の凹凸と同程度の膜厚で感光性材料３を成膜するが、この感光性材料３の成膜は、感光性材料３の耐熱性および素子へのプラズマダメージ低減のためにピンオンプロセスにより実施する。
【００５１】
平坦化用材料成膜工程は、下地パターン２の凹部内の感光性材料３の一部および、下地パターン２の凸部上の感光性材料３をフォトリソ技術により選択的に除去した後に、パターニングされた感光性材料３の複数の各凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に、材料の耐熱性および素子へのプラズマダメージ低減のために、透明平坦化材料４をスピンオンにより成膜する。
【００５２】
感光性材料パターニング工程は、透明感光性材料３の部分的なパターン除去として、所望のマスクでのフォトリソ技術により、画素配列に応じた規則性を有するように実施される。ここでは、各受光部５毎に各受光部５に対応したサイズ（大きさ）で各凸部３ａが形成される。特に、画素領域における次工程でのスピンオン工程（平坦化用材料成膜工程）では、構造により初期段差が略平滑化されていることと、さらに、規則的に配列された凹部または凸部構造（ここでは格子状溝構造）が、段差を起点として放射状に発生するレジスト脈動の強い指向性を均等に分散させることにより、液流れによる筋状の膜ムラ(ストリエーションＳ)を抑制する。
【００５３】
なお、上記実施形態１では、半導体集積回路素子などの半導体素子およびその製造方法について説明したが、これに限らず、上記実施形態１の半導体素子１０およびその製造方法を固体撮像素子１０Ａおよびその製造方法に適用させることもできる。
【００５４】
この場合、図１（ａ）を、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図として用い、図１（ｂ）を、その固体撮像素子の平面図として用いることができる。
【００５５】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、本実施形態１の半導体素子１０としての固体撮像素子１０Ａは、被処理基板１の中央部の撮像領域の周囲にオプティカルブラック部が設けられており、このオプティカルブラック部に対応するように被処理基板１上に下地パターン２が設けられている。下地パターン２の広い凹部（撮像領域）に、入射光を光電変換するフォトダイオードを構成する各受光部５にそれぞれ対応するように、透明感光性材料の各凸部３ａ（断面凸形状部は平面視四角形）がマトリクス状に複数設けられている。これらの複数の凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に透明平坦化材料４が設けられてその表面が平坦化されている。その他は、半導体素子１０およびその製造方法と同じである。
【００５６】
上記実施形態１の半導体素子１０およびその製造方法を固体撮像素子１０Ａおよびその製造方法に適用させた場合の他の形態について、次の実施形態２、３で更に詳細に説明する。
【００５７】
（実施形態２）
上記実施形態１で説明した半導体素子１０（または固体撮像素子１０Ａ）は、各受光部５にそれぞれ対応するように透明感光性材料３の各凸部３ａをそれぞれ設けて支柱構造とする場合（各受光部５上に透明感光性材料３がある場合）について説明したが、本実施形態２では、各受光部５にそれぞれ対応するように透明感光性材料３を取り除いて井戸構造とする場合について説明する。
【００５８】
図３（ａ）は、本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、（ａ）のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子の各製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【００５９】
図３（ａ）および図３（ｄ）に示すように、本実施形態２の固体撮像素子２０は、被処理基板１の撮像領域に、入射光を光電変換して信号電荷を発生させるフォトダイオードを構成する複数の各受光部５がまとりくす状に設けられ、各受光部５間の電荷転送部１ａ上にゲート絶縁膜を介して電荷転送ゲート６が設けられ、その上に絶縁膜を介して遮光膜７が設けられている。この遮光膜７は、各受光部５上で光を取り入れるために開口されている。各受光部５および遮光膜７上には層間絶縁膜８が設けれられており、この層間絶縁膜８上に透明感光性レジスト膜９が各受光部５の上方を除く位置に格子状（複数の井戸状の凹部）に設けられている。これらの格子状の透明感光性レジスト膜９および層間絶縁膜８上に透明平坦化材料１１が設けられてその表面が平坦化されている。さらに、透明平坦化材料１１上に所定の色配列（例えばベイヤー配列）のオンチップカラーフィルタ１２が各受光部５にそれぞれ対応するように設けられ、さらに平坦化膜１３を介して各受光部５にそれぞれ対応するようにオンチップマイクロレンズ１４が設けられている。
【００６０】
透明感光性レジスト膜９は、所定のレクチルパターンをマスクとして、透明感光性材料に選択的に紫外光を照射して、四角形状の各受光部５上を除く位置に感光性材料パターンとして格子状に残すように、各受光部５上で複数の平面視四角状で断面凹状に形成されている。したがって、その上への透明平坦化材料１１の塗布時に透明平坦化材料１１は複数の平面視四角状の断面凹状部で分散されて外側に流れて広がるので、従来のように下地パターン２の広い凹部内（撮像領域）の場合のように段差にはならず、ストリエーションＳの発生もなく、透明平坦化材料１１の平坦な表面とすることができる。
【００６１】
また、本実施形態２では、格子状の透明感光性レジスト膜９において、感光性材料パターンとして各受光部５上の透明感光性レジスト膜９を取り除いて各受光部５上に井戸構造９ａを設けているため、ストリエーションＳは各受光部５上にはないので、各受光部５でストリエーションＳは撮像されない。また、透明平坦化膜１１のスピンオン形成にて最終的に表面が均一に平滑化されるため、集光バラツキも生じない。
【００６２】
ここで、本実施形態２の固体撮像素子２０の製造方法について説明する。
【００６３】
本実施形態２の固体撮像素子２０の製造方法は、層間絶縁膜８上に透明感光性材料をスピンオンして成膜する感光性材料成膜工程と、この感光性材料成膜工程により成膜した透明感光性材料のうち、図３（ｂ）に示すように各受光部５上を除く平面視格子状の透明感光性レジスト膜９にフォトリソ技術（レクチルなどの原版から選択的に紫外光を照射）によりパターン形成する感光性材料パターニング工程と、感光性材料パターニング工程でパターニングした透明感光性レジスト膜９および層間絶縁膜８上に渡って、図３（ｃ）に示すように透明平坦化用材料１１をスピンオンにて成膜する平坦化用材料成膜工程と、透明平坦化用材料１１上にオンチップカラーフィルタ１２さらにその上にオンチップマイクロレンズ１４を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００６４】
なお、本実施形態２では、固体撮像素子２０として最上層にオンチップマイクロレンズ１４を形成したが、これと共にまたはこれに代えて、各受光部５上の井戸構造９ａにおいて、図４の変形例に示すように層間絶縁膜８上に層内レンズ１５を形成して、各受光部５にそれぞれ集光させることができる。その後は、本実施形態２の場合と同様に、その上に、平坦化用材料１１、オンチップカラーフィルタ１２さらにオンチップマイクロレンズ１４を順次形成する。
【００６５】
（実施形態３）
上記実施形態１、２では、各受光部５毎に、各受光部５上の透明感光性材料を残したり取り除いたりしたが、本実施形態３では、互いに隣接する４つの各受光部５を１組として４つの各受光部５上の透明感光性材料を残したり取り除いたりしてもよい。または、互いに隣接する２つの各受光部５を１組として２つの各受光部５上の透明感光性材料を残したり取り除いたりしてもよい。
【００６６】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、本実施形態３の固体撮像素子２０Ｂでは、互いに隣接する４つの各受光部５を１組として４つの各受光部５に渡る領域上の平面視四角形状の透明感光性材料を取り除いて井戸構造９ｂとしている。
【００６８】
この場合、透明感光性レジスト膜９は、所定のレクチルパターンをマスクとして、透明感光性材料に選択的に紫外光を照射して、四角形状の４つの受光部５に渡る領域上を除く位置に感光性材料パターンとして格子状に残すように、各受光部５上で複数の平面視四角状で断面凹状に形成されている。したがって、その上への透明平坦化材料１１の塗布時に透明平坦化材料１１は複数の平面視四角状の断面凹状部で分散されて外側に流れて広がるので、従来のように下地パターン２の広い凹部内（撮像領域）の場合のように段差にはならず、ストリエーションＳの発生もなく、透明平坦化材料１１の平坦な表面とすることができる。
【００６９】
また、本実施形態３では、格子状の透明感光性レジスト膜９において、感光性材料パターンとして４つの受光部５の領域上の透明感光性レジスト膜９を取り除いて各受光部５上に井戸構造９ｂを設けているため、ストリエーションＳは各受光部５上にはないので、各受光部５でストリエーションＳは撮像されない。また、透明平坦化膜１１のスピンオン形成にて最終的に表面が均一に平滑化されるため、集光バラツキも生じない。
【００７０】
ここで、本実施形態２の固体撮像素子２０Ｂの製造方法について説明する。
【００７１】
本実施形態３の固体撮像素子２０Ｂの製造方法は、層間絶縁膜８上に透明感光性材料をスピンオンして成膜する感光性材料成膜工程と、この感光性材料成膜工程により成膜した透明感光性材料のうち、４つの受光部５に対応する領域上を除く平面視格子状の透明感光性レジスト膜９にフォトリソ技術（レクチルなどの原版から選択的に紫外光を照射）によりパターン形成する感光性材料パターニング工程と、感光性材料パターニング工程でパターニングした透明感光性レジスト膜９および層間絶縁膜８上に渡って、透明平坦化用材料１１をスピンオンにて成膜する平坦化用材料成膜工程と、透明平坦化用材料１１上にオンチップカラーフィルタ１２さらにその上にオンチップマイクロレンズ１４を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
【００７２】
または、図５（ｂ）に示すように、本実施形態３の別の固体撮像素子２０Ｃでは、互いに隣接する縦方向２つの各受光部５を１組として２つの各受光部５に渡る領域上の平面視四角形状の透明感光性材料を取り除いて井戸構造９ｃとしている。
【００７３】
この場合、透明感光性レジスト膜９は、所定のレクチルパターンをマスクとして、透明感光性材料に選択的に紫外光を照射して、四角形状の２つの受光部５に渡る領域上を除く位置に感光性材料パターンとして格子状に残すように、各受光部５上で複数の平面視四角状で断面凹状に形成されている。したがって、その上への透明平坦化材料１１の塗布時に透明平坦化材料１１は複数の平面視四角状の断面凹状部で分散されて外側に流れて広がるので、従来のように下地パターン２の広い凹部内（撮像領域）の場合のように段差にはならず、ストリエーションＳの発生もなく、透明平坦化材料１１の平坦な表面とすることができる。
【００７４】
また、本実施形態３では、格子状の透明感光性レジスト膜９において、感光性材料パターンとして２つの受光部５の領域上の透明感光性レジスト膜９を取り除いて各受光部５上に井戸構造９ｃを設けているため、ストリエーションＳは各受光部５上にはないので、各受光部５でストリエーションＳは撮像されない。また、透明平坦化膜１１のスピンオン形成にて最終的に表面が均一に平滑化されるため、集光バラツキも生じない。
【００７５】
ここで、本実施形態２の固体撮像素子２０Ｃの製造方法について説明する。
【００７６】
本実施形態３の固体撮像素子２０Ｃの製造方法は、層間絶縁膜８上に透明感光性材料をスピンオンして成膜する感光性材料成膜工程と、この感光性材料成膜工程により成膜した透明感光性材料のうち、縦方向（または横方向）２つの受光部５に対応する領域上を除く平面視格子状の透明感光性レジスト膜９にフォトリソ技術（レクチルなどの原版から選択的に紫外光を照射）によりパターン形成する感光性材料パターニング工程と、感光性材料パターニング工程でパターニングした透明感光性レジスト膜９および層間絶縁膜８上に渡って、透明平坦化用材料１１をスピンオンにて成膜する平坦化用材料成膜工程と、透明平坦化用材料１１上にオンチップカラーフィルタ１２さらにその上にオンチップマイクロレンズ１４を形成するカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程とを有している。
（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像素子を含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００７７】
図６において、本実施形態４の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３の固体撮像素子１０Ａおよび２０Ａ〜２０Ｃのいずれかからの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力装置９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００７８】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００７９】
したがって、本実施形態４によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力装置９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００８０】
なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明の半導体素子１０として、下地パターン２の広い凹部内の膜材料としての感光性材料３が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた感光性材料３の各凸部３ａ、被処理基板１および下地パターン２上に渡って平坦化用材料４が成膜される。
【００８１】
また、本発明の固体撮像素子１０Ａまたは２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃでは、複数の受光部５およびゲート電極６上に形成された層間絶縁膜８上に膜材料としての透明感光性材料３が設けられ、受光部５上を除く所定領域または、受光部５上のみの所定領域（井戸構造９ａ）かまたは、複数の受光部５（ここでは４つまたは２つ）を含む所定領域（井戸構造９ｂまたは９ｃ）となるように、膜材料としての透明感光性材料３が平面視で複数部分（複数の凸部３ａ）に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた透明感光性材料３の複数の凸部３ａ上に渡って平坦化用材料４が成膜されている。
【００８２】
これによって、表面の凹凸段差の低減・平坦性向上およびスピンオンでの成膜に発生するストリエーションの抑制により、筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の各受光部５などへの影響を低減させることができる本発明の目的を達成することができる。
【００８３】
また、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、ＣＣＤ型イメージセンサおよびＣＭＯＳ型イメージセンサのいずれであっても、上記実施形態１〜３を適用することができる。
【００８４】
ＣＣＤ型イメージセンサの各画素部では、受光素子として入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数のフォトダイオード（受光部）が設けられ、各フォトダイオードに隣接してフォトダイオードからの信号電荷を所定方向（垂直方向および水平方向）に電荷転送するための電荷転送部およびこの上にこれを電荷転送制御を行うための電荷転送電極としてのゲート電極が配置されている。このような画素領域の周辺のオプティカルブラック部のさらに周辺に周辺回路部が設けられ、信号電荷を所定方向に電荷転送させるためのドライバー回路が設けられている。
【００８５】
ＣＭＯＳ型イメージセンサの各画素部では、その半導体基板の表面層として、光電変換部としての複数のフォトダイオード（受光部）が形成されている。各フォトダイオードに隣接して、信号電荷がフローティングディヒュージョン部ＦＤに電荷転送するための電荷転送トランジスタの電荷転送部が設けられている。この電荷転送部上には、ゲート絶縁膜を介して引き出し電極であるゲート電極が設けられている。さらに、このフォトダイオード毎にフローティングディフュージョン部ＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅されて各画素部毎の撮像信号として読み出すための複数のＭＯＳトランジスタからなる読出回路を有している。
【００８６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、ＩＣ素子、ＬＳＩ素子およびロジック回路素子などの半導体集積回路素子や固体撮像素子などの半導体素子およびその製造方法、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、複数の受光部およびゲート電極上に形成された層間絶縁膜上に膜材料が設けられ、受光部上を除く所定領域または、受光部上のみの所定領域かまたは、複数の受光部を含む所定領域となるように、膜材料が平面視で複数部分に分割されているかまたは、格子状に形成されているかまたは、複数の支柱状に形成されているかまたは、複数の井戸状に形成されており、パターニングされた膜材料上に渡って平坦化用材料が成膜されているため、透明平坦化材料の塗布時に例えばスピンコート法により透明平坦化材料は格子状の溝や複数の支柱周辺の溝、さらには複数の井戸状の溝などの凹部で分散されて外周側に流れて広がるので、従来の下地パターンの広い凹部（撮像領域）のように段差にはならず、ストリエーションの発生もなく、筋状の膜ムラ（ストリエーションＳ）の受光部への影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る半導体素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る半導体素子の各製造工程を模式的に示す要部縦断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）のＡ−Ａ’位置における固体撮像素子の各製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図３の固体撮像素子の他の変形例を模式的に示す要部縦断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像素子を含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、従来の固体撮像素子の各製造工程における要部縦断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の各製造工程における要部縦断面図である。
【図９】ウェハから各固体撮像素子チップに切断して個片化した場合の表面状態を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  被処理基板
１ａ  電荷転送部
２  下地パターン
３  透明感光性材料
３ａ  凸部（支柱構造）
３ｂ  格子状の溝
４  透明平坦化材料
５  受光部
６  電荷転送ゲート
７  遮光膜
８  層間絶縁膜
９  透明感光性レジスト膜
９ａ〜９ｃ  井戸構造
１０  半導体素子
１０Ａ、２０，２０Ａ〜２０Ｃ  固体撮像素子
１１  透明平坦化材料
１２  オンチップカラーフィルタ
１３  平坦化膜
１４  オンチップマイクロレンズ
１５  層内レンズ
Ｓ  ストリエーション
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力装置
【図１】
2009246299.tif 000003
【図２】
2009246299.tif 000004
【図３】
2009246299.tif 000005
【図４】
2009246299.tif 000006
【図５】
2009246299.tif 000007
【図６】
2009246299.tif 000008
【図７】
2009246299.tif 000009
【図８】
2009246299.tif 000010
【図９】
2009246299.tif 000011