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JP2020038960A - Solid-state imaging element - Google Patents

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JP2020038960A
JP2020038960A JP2019144207A JP2019144207A JP2020038960A JP 2020038960 A JP2020038960 A JP 2020038960A JP 2019144207 A JP2019144207 A JP 2019144207A JP 2019144207 A JP2019144207 A JP 2019144207A JP 2020038960 A JP2020038960 A JP 2020038960A
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waveguide
solid
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photoelectric conversion
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JP2019144207A
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直樹 虎澤
Naoki Torasawa
直樹 虎澤
達也 可部
Tatsuya Kabe
達也 可部
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Abstract

To provide a solid-state imaging element capable of improving efficiency of focusing on a photoelectric conversion section.SOLUTION: A solid-state imaging element 100 includes: a semiconductor substrate 10; a photoelectric conversion unit 11 provided on the semiconductor substrate 10; a laminated body 20 that is positioned above the semiconductor substrate 10 and includes a plurality of wiring layers 21 and an interlayer insulating film 22 positioned between the plurality of wiring layers 21; and a waveguide 30 that penetrates at least part of the laminated body 20 and introduces light into the photoelectric conversion section 11. A diameter of the waveguide 30 increases as a distance from the photoelectric conversion unit 11 in a stacking direction increases. An enlargement ratio of a diameter of a first waveguide portion 31 in the waveguide 30 is larger than that of the diameter of a second waveguide portion 32 in the waveguide 30 closer to the photoelectric conversion portion 11 than the first waveguide portion 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、固体撮像素子に関し、特に、単位画素に電荷蓄積部及び導波路を有する固体撮像素子に関する。   The present disclosure relates to a solid-state imaging device, and in particular, to a solid-state imaging device having a charge storage unit and a waveguide in a unit pixel.

近年、微弱光を検出する光検出器のひとつとして、アバランシェフォトダイオードを利用したフォトン・カウント型の光検出器の開発が進められている。特許文献1には、フォトダイオードに関連する技術が開示されている。   In recent years, as one of photodetectors for detecting weak light, a photon-counting photodetector using an avalanche photodiode has been developed. Patent Document 1 discloses a technique related to a photodiode.

特開2013−207321号公報JP 2013-207321 A

本開示は、光電変換部への集光の効率を向上することができる固体撮像素子を提供する。   The present disclosure provides a solid-state imaging device that can improve the efficiency of light collection on a photoelectric conversion unit.

本開示の一態様に係る固体撮像素子は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられた光電変換部と、前記半導体基板の上方に位置し、複数の配線層及び前記複数の配線層の間に位置する層間絶縁膜を含む積層体と、前記積層体の少なくとも一部を貫通する、前記光電変換部に光を導入するための導波路とを備え、前記導波路の径は、積層方向において前記光電変換部から離れるほど拡大し、前記導波路のうち第一導波部における径の拡大率は、前記導波路のうち前記第一導波部よりも前記光電変換部に近い第二導波部における径の拡大率よりも大きい。   A solid-state imaging device according to an embodiment of the present disclosure includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion unit provided on the semiconductor substrate, and a position located above the semiconductor substrate, between a plurality of wiring layers and the plurality of wiring layers. A stacked body including an interlayer insulating film located therein, and a waveguide for penetrating at least a part of the stacked body, for introducing light into the photoelectric conversion unit; and a diameter of the waveguide in the stacking direction. The larger the distance from the photoelectric conversion unit, the larger the expansion rate of the diameter of the first waveguide portion of the waveguide, the second waveguide portion of the waveguide closer to the photoelectric conversion portion than the first waveguide portion. It is larger than the enlargement ratio of the diameter in.

本開示によれば、光電変換部への集光の効率が向上された固体撮像素子が実現される。   According to the present disclosure, a solid-state imaging device in which the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit is improved is realized.

図1は、実施の形態1に係る固体撮像素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 図2Aは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第一の断面図である。FIG. 2A is a first cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図2Bは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第二の断面図である。FIG. 2B is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図2Cは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第三の断面図である。FIG. 2C is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図2Dは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第四の断面図である。FIG. 2D is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図2Eは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第五の断面図である。FIG. 2E is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図2Fは、実施の形態1に係る固体撮像素子の製造方法を示す第六の断面図である。FIG. 2F is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1. 図3は、実施の形態1の変形例1に係る固体撮像素子の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a first modification of the first embodiment. 図4は、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a second modification of the first embodiment. 図5Aは、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第一の断面図である。FIG. 5A is a first cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. 図5Bは、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第二の断面図である。FIG. 5B is a second sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. 図5Cは、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第三の断面図である。FIG. 5C is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. 図5Dは、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第四の断面図である。FIG. 5D is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. 図5Eは、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第五の断面図である。FIG. 5E is a fifth sectional view showing the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. 図6は、実施の形態2に係る固体撮像素子の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the second embodiment. 図7Aは、実施の形態2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第一の断面図である。FIG. 7A is a first cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 2. 図7Bは、実施の形態2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第二の断面図である。FIG. 7B is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 2. 図7Cは、実施の形態2に係る固体撮像素子の製造方法を示す第三の断面図である。FIG. 7C is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 2. 図8は、実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a modification of the second embodiment. 図9Aは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す第一の断面図である。FIG. 9A is a first cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the modification of the second embodiment. 図9Bは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す第二の断面図である。FIG. 9B is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the modification of the second embodiment. 図9Cは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す第三の断面図である。FIG. 9C is a third cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the modification of the second embodiment. 図9Dは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を示す第四の断面図である。FIG. 9D is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the modified example of the second embodiment.

(本開示の基礎となった知見)
近年、微弱光を検出する光検出器のひとつとして、アバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photodiode)を利用したフォトン・カウント型の光検出器の開発が進められている。APDは、所定の逆電圧が印加されることにより、光電流が増倍するフォトダイオードである。光電変換部としてAPDなどのフォトダイオードを備える固体撮像素子においては、光電変換部への集光の効率を高めることが課題となる。
(Knowledge underlying the present disclosure)
In recent years, as one of photodetectors that detect weak light, a photon-count photodetector using an avalanche photodiode (APD) has been developed. The APD is a photodiode whose photocurrent is multiplied when a predetermined reverse voltage is applied. In a solid-state imaging device including a photodiode such as an APD as a photoelectric conversion unit, an issue is to increase the efficiency of light collection to the photoelectric conversion unit.

また、APDでは、ガイガー増倍モードにおいては、1つのフォトンが光電変換を引き起こすと、アバランシェ降伏が生じ、出力される電流が急激に増大する。このため、アバランシェ降伏によって増倍された信号電荷を蓄積する電荷蓄積部が必要となる。   In the APD, in the Geiger multiplication mode, when one photon causes photoelectric conversion, avalanche breakdown occurs, and the output current increases rapidly. For this reason, a charge storage unit for storing the signal charges multiplied by the avalanche breakdown is required.

しかしながら、十分に大きい容量値を有する電荷蓄積部は、専有面積が大きくなる。そうすると、電荷蓄積部の専有面積が大きくなった結果、APDの面積が小さくなってしまう場合がある。したがって、固体撮像素子において、電荷蓄積部の配置については検討の余地がある。   However, the charge storage section having a sufficiently large capacitance value has a large occupied area. Then, as a result, the area occupied by the charge storage unit increases, and the area of the APD may decrease. Therefore, in the solid-state imaging device, there is room for study on the arrangement of the charge storage unit.

以下では、これらの課題を鑑みて発明された固体撮像素子の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device invented in view of these problems will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, and the like shown in the following embodiments are examples, and do not limit the present disclosure. In addition, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary components.

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。   Each drawing is a schematic diagram, and is not necessarily strictly illustrated. In each of the drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.

また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるZ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Z軸+側は、上側(上方)と表現され、Z軸−側は、下側(下方)と表現される。Z軸方向は、言い換えれば、半導体基板の主面に垂直な方向であり、積層方向、または、半導体基板の厚み方向とも表現される。また、X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に垂直な平面(水平面)上において、互いに直交する方向である。X軸方向は、横方向、または、水平方向とも表現され、Y軸方向は、縦方向、または垂直方向とも表現される。以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。また、本開示は、以下の実施の形態において説明される導電型を逆転させた構造を排除するものではない。   In the drawings used in the following embodiments, coordinate axes may be shown. The Z-axis direction of the coordinate axes is, for example, a vertical direction, the + Z-axis side is expressed as an upper side (upper), and the −Z-axis side is expressed as a lower side (lower). In other words, the Z-axis direction is a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, and is also expressed as a laminating direction or a thickness direction of the semiconductor substrate. The X-axis direction and the Y-axis direction are directions orthogonal to each other on a plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction. The X-axis direction is also expressed as a horizontal direction or a horizontal direction, and the Y-axis direction is expressed as a vertical direction or a vertical direction. In the following embodiments, “plan view” means viewing from the Z-axis direction. Further, the present disclosure does not exclude a structure in which the conductivity type is reversed, which is described in the following embodiments.

(実施の形態1)
[構成]
以下、実施の形態1に係る固体撮像素子の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る固体撮像素子の断面図である。図1は、固体撮像素子100のうち単位画素に相当する部分の断面図である。
(Embodiment 1)
[Constitution]
Hereinafter, the configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion corresponding to a unit pixel in the solid-state imaging device 100.

図1に示されるように、実施の形態1に係る固体撮像素子100は、半導体基板10と、積層体20と、導波路30とを備える。   As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 10, a stacked body 20, and a waveguide 30.

半導体基板10は、例えば、シリコン(Si)によって形成される。半導体基板10の導電型は、p型であってもよいしn型であってもよい。以下の実施の形態1では、半導体基板10の上側の主面は、光が入射する面、または、受光面とも記載される。   The semiconductor substrate 10 is formed of, for example, silicon (Si). The conductivity type of the semiconductor substrate 10 may be p-type or n-type. In the following first embodiment, the upper main surface of the semiconductor substrate 10 is also described as a light incident surface or a light receiving surface.

半導体基板10の内部には、光電変換部11と、浮遊拡散部12が設けられる。浮遊拡散部は、言い換えれば、フローティングディフュージョン部、または、FD(Floating Diffusion)部である。   The photoelectric conversion unit 11 and the floating diffusion unit 12 are provided inside the semiconductor substrate 10. The floating diffusion unit is, in other words, a floating diffusion unit or an FD (Floating Diffusion) unit.

光電変換部11は、半導体基板10の内部の比較的上方に位置する。光電変換部11は、フォトダイオードによって形成される。ここでのフォトダイオードには、アバランシェフォトダイオードが含まれる。   The photoelectric conversion unit 11 is located relatively above the inside of the semiconductor substrate 10. The photoelectric conversion unit 11 is formed by a photodiode. The photodiode here includes an avalanche photodiode.

浮遊拡散部12は、光電変換部11に光が入射することにより光電変換部11において発生した電荷(電子及び正孔)の一方を一時的に蓄積する。浮遊拡散部12は、半導体基板10の内部の比較的上方に、光電変換部11と間隔を空けて配置される。   The floating diffusion unit 12 temporarily stores one of the charges (electrons and holes) generated in the photoelectric conversion unit 11 when light enters the photoelectric conversion unit 11. The floating diffusion unit 12 is disposed relatively above the inside of the semiconductor substrate 10 with a gap from the photoelectric conversion unit 11.

半導体基板10の上側の主面には、積層体20が配置される。積層体20には、複数の配線層21と、複数の層間絶縁膜22と、複数のライナ層23と、複数のビア24と、電荷蓄積部25が含まれる。積層体20の高さh(つまり、半導体基板10の主面から積層体20の上面までの長さ)は、例えば、1.6μmである。   On the upper main surface of the semiconductor substrate 10, a stacked body 20 is arranged. The stacked body 20 includes a plurality of wiring layers 21, a plurality of interlayer insulating films 22, a plurality of liner layers 23, a plurality of vias 24, and a charge storage unit 25. The height h of the stacked body 20 (that is, the length from the main surface of the semiconductor substrate 10 to the upper surface of the stacked body 20) is, for example, 1.6 μm.

なお、積層体20は、第一導波部31の周囲(言い換えれば、側方)に位置する第一積層体26と、第二導波部32の周囲に位置する第二積層体27とを含む。   Note that the laminate 20 includes a first laminate 26 located around the first waveguide 31 (in other words, a side) and a second laminate 27 located around the second waveguide 32. Including.

配線層21は、固体撮像素子100が有する回路を構成する配線が形成される層である。配線層21は、例えば、銅(Cu)によって形成される。配線層21は、アルミニウム(Al)またはタングステン(W)等の他の金属によって形成されてもよい。   The wiring layer 21 is a layer on which wiring forming a circuit included in the solid-state imaging device 100 is formed. The wiring layer 21 is formed of, for example, copper (Cu). The wiring layer 21 may be formed of another metal such as aluminum (Al) or tungsten (W).

層間絶縁膜22は、複数の配線層21の間に位置し、当該複数の配線層21を絶縁する。層間絶縁膜22は、例えば、酸化シリコン(SiO)によって形成される。 The interlayer insulating film 22 is located between the wiring layers 21 and insulates the wiring layers 21. The interlayer insulating film 22 is formed of, for example, silicon oxide (SiO x ).

ライナ層23は、複数の層間絶縁膜22の間に位置する層である。ライナ層23は、例えば、酸窒化シリコン(SiON)または炭窒化シリコン(SiCN)によって形成される。   The liner layer 23 is a layer located between the plurality of interlayer insulating films 22. The liner layer 23 is formed of, for example, silicon oxynitride (SiON) or silicon carbonitride (SiCN).

ビア24は、複数の配線層21を電気的に接続する接続孔である。ビア24は、例えば、銅によって形成される。ビア24は、アルミニウムまたはタングステン等の他の金属によって形成されてもよい。   The via 24 is a connection hole for electrically connecting the plurality of wiring layers 21. The via 24 is formed of, for example, copper. The via 24 may be formed of another metal such as aluminum or tungsten.

電荷蓄積部25は、積層体20の内部であって第一導波部31の側方に位置し、光電変換部11において発生した電荷が蓄積される容量素子である。光電変換部11において発生した電荷は、浮遊拡散部12を介して電荷蓄積部25に蓄積される。   The charge storage unit 25 is a capacitive element that is located inside the multilayer body 20 and on the side of the first waveguide unit 31 and stores the charge generated in the photoelectric conversion unit 11. The charge generated in the photoelectric conversion unit 11 is stored in the charge storage unit 25 via the floating diffusion unit 12.

電荷蓄積部25は、上部電極、下部電極、及び、上部電極と下部電極との間に位置する容量膜を有する。上部電極及び下部電極のそれぞれは、例えば、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、チタン(Ti)、または、タンタル(Ta)等によって形成される。容量膜は、言い換えれば、誘電体膜であり、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸化ハフニウム(HfO)、または、酸化ジルコニウム(ZrO)などの高誘電体膜(High−k)によって形成される。   The charge storage unit 25 has an upper electrode, a lower electrode, and a capacitance film located between the upper electrode and the lower electrode. Each of the upper electrode and the lower electrode is formed of, for example, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), titanium (Ti), tantalum (Ta), or the like. In other words, the capacitance film is a dielectric film, and is formed of, for example, a high dielectric film (High-k) such as silicon nitride (SiN), hafnium oxide (HfO), or zirconium oxide (ZrO).

導波路30は、積層体20の少なくとも一部を貫通する、光電変換部11に光を導入するための導波路である。図1の例では、導波路30と半導体基板10との間には層間絶縁膜22が位置しているが、導波路30は半導体基板10の主面に到達していてもよい。導波路30の立体形状は、略四角錐台状である。   The waveguide 30 is a waveguide that penetrates at least a part of the stacked body 20 and that introduces light to the photoelectric conversion unit 11. In the example of FIG. 1, the interlayer insulating film 22 is located between the waveguide 30 and the semiconductor substrate 10, but the waveguide 30 may reach the main surface of the semiconductor substrate 10. The three-dimensional shape of the waveguide 30 is substantially a truncated quadrangular pyramid.

導波路30は、高屈折率の絶縁材料によって形成される。導波路30は、具体的には、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどのシリコンの窒化物によって形成される。これらの材料のうち、窒化シリコンが用いられれば、導波路30の屈折率を高めることができる。   The waveguide 30 is formed of an insulating material having a high refractive index. Specifically, the waveguide 30 is formed of, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxynitride, or silicon nitride such as silicon carbonitride. If silicon nitride is used among these materials, the refractive index of the waveguide 30 can be increased.

断面図における導波路33の径(言い換えれば、幅)は、積層方向において光電変換部11から離れるほど拡大する。例えば、光電変換部11に最も近い最下部における導波路33の径W3は、4.8μm程度であり、中間部における導波路33の径W2は、4.9μm程度であり、光電変換部11から最も遠い最上部における導波路30の径W1は、5.84μmである。   The diameter (in other words, the width) of the waveguide 33 in the cross-sectional view increases as the distance from the photoelectric conversion unit 11 increases in the stacking direction. For example, the diameter W3 of the waveguide 33 at the lowermost part closest to the photoelectric conversion unit 11 is about 4.8 μm, and the diameter W2 of the waveguide 33 at the middle part is about 4.9 μm. The diameter W1 of the waveguide 30 at the farthest uppermost portion is 5.84 μm.

導波路30は、第一導波部31と、第一導波部31及び半導体基板10の間に位置する、第一導波部31よりも光電変換部11に近い第二導波部32とを含む。第一導波部31における径の拡大率は、第二導波部32における径の拡大率よりも大きい。「導波路30における径の拡大率」とは、導波路30の積層方向の上方に向かう位置の変位(言い換えれば、光電変換部11から離れる方向への位置の変位)に対する導波路30の径の変化率を意味する。導波路30における径の拡大率は、例えば、積層方向の位置が1μm上側に変わるとどの程度径が大きくなるかを示す。   The waveguide 30 includes a first waveguide 31 and a second waveguide 32 located between the first waveguide 31 and the semiconductor substrate 10 and closer to the photoelectric conversion unit 11 than the first waveguide 31 is. including. The expansion rate of the diameter in the first waveguide section 31 is larger than the expansion rate of the diameter in the second waveguide section 32. The “enlargement ratio of the diameter of the waveguide 30” refers to the diameter of the waveguide 30 with respect to the displacement of the waveguide 30 in the upward direction in the stacking direction (in other words, the displacement of the waveguide 30 in the direction away from the photoelectric conversion unit 11). It means the rate of change. The enlargement ratio of the diameter of the waveguide 30 indicates, for example, how much the diameter increases when the position in the stacking direction changes upward by 1 μm.

拡大率は、図1の断面図では、導波路30の側面の、半導体基板10の主面(つまり、積層方向に直交する平面)に対する角度θで表現されている。第一導波部31における径の拡大率が第二導波部32における径の拡大率よりも大きくなる場合、第一導波部31の側面の角度θ1は、第二導波部32の側面の角度θ2よりも小さい鋭角となる。角度θ1は、例えば、60°程度であり、角度θ2は、例えば、80°程度である。導波路30の径の拡大率は、通常、0よりも大きい(つまり、θ1、θ2<90°)が、第二導波部32の径の拡大率は、0または0に極めて近い(つまり、θ2≒90°)場合がある。この場合、断面図において第二導波部32の形状は長方形または正方形に近い形状となる。   In the cross-sectional view of FIG. 1, the magnification is expressed by an angle θ of the side surface of the waveguide 30 with respect to the main surface of the semiconductor substrate 10 (that is, a plane perpendicular to the stacking direction). When the rate of expansion of the diameter of the first waveguide 31 is greater than the rate of expansion of the diameter of the second waveguide 32, the angle θ1 of the side surface of the first waveguide 31 is Is smaller than the angle θ2. The angle θ1 is, for example, about 60 °, and the angle θ2 is, for example, about 80 °. The enlargement ratio of the diameter of the waveguide 30 is usually larger than 0 (that is, θ1, θ2 <90 °), but the enlargement ratio of the diameter of the second waveguide portion 32 is 0 or very close to 0 (that is, θ2 ≒ 90 °). In this case, in the cross-sectional view, the shape of the second waveguide 32 is a shape close to a rectangle or a square.

このように、導波路30の径は、全体として積層方向において光電変換部11から離れるほど拡大し、さらに、第一導波部31において第二導波部32よりも急峻に拡大する。これにより、固体撮像素子100の下方においては導波路30の径が比較的小さいため半導体基板10に回路を構成するための配線層21のスペースが確保される。固体撮像素子100の上方においては導波路30の径が比較的大きいため光を取り入れる間口が確保され、光電変換部11への集光の効率が高められる。   As described above, the diameter of the waveguide 30 increases as the distance from the photoelectric conversion unit 11 increases in the stacking direction as a whole, and further increases more steeply in the first waveguide 31 than in the second waveguide 32. Thus, the space of the wiring layer 21 for forming a circuit on the semiconductor substrate 10 is ensured below the solid-state imaging device 100 because the diameter of the waveguide 30 is relatively small. Since the diameter of the waveguide 30 is relatively large above the solid-state imaging device 100, a frontage for taking in light is secured, and the efficiency of light collection to the photoelectric conversion unit 11 is increased.

例えば、固体撮像素子100では、平面視において、電荷蓄積部25の一部が第一導波部31と重なる。言い換えれば、電荷蓄積部25及び第一導波部31が立体的に交差する。このように、導波路30の径が比較的小さい領域を利用して、当該領域の側方に電荷蓄積部25が配置されれば、固体撮像素子の小型化を図ることができる。   For example, in the solid-state imaging device 100, a part of the charge storage unit 25 overlaps the first waveguide unit 31 in a plan view. In other words, the charge storage unit 25 and the first waveguide unit 31 cross three-dimensionally. As described above, if the charge accumulation unit 25 is arranged on the side of the region where the diameter of the waveguide 30 is relatively small, the size of the solid-state imaging device can be reduced.

なお、電荷蓄積部25は、積層体20の内部のどこに配置されてもよい。固体撮像素子100のように、浮遊拡散部12の直上に電荷蓄積部25が位置し、平面視において、電荷蓄積部25の一部が浮遊拡散部12と重なれば、浮遊拡散部12及び電荷蓄積部25の間の電気的な接続経路(配線及びビア24によって構成される経路)を短縮することができる。   Note that the charge storage unit 25 may be arranged anywhere inside the stacked body 20. As in the solid-state imaging device 100, the charge storage unit 25 is located immediately above the floating diffusion unit 12, and if a part of the charge storage unit 25 overlaps with the floating diffusion unit 12 in a plan view, the floating diffusion unit 12 and the charge It is possible to shorten an electrical connection path (a path formed by the wiring and the via 24) between the storage units 25.

[製造方法]
次に、固体撮像素子100の製造方法について図2A〜図2Fを参照しながら説明する。図2A〜図2Fは、固体撮像素子100の製造方法を説明するための断面図である。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 100 will be described with reference to FIGS. 2A to 2F. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device 100.

まず、図2Aに示されるように、半導体基板10に光電変換部11及び浮遊拡散部12が形成され、半導体基板10上に第二積層体27が形成される。   First, as shown in FIG. 2A, the photoelectric conversion unit 11 and the floating diffusion unit 12 are formed on the semiconductor substrate 10, and the second stacked body 27 is formed on the semiconductor substrate 10.

光電変換部11及び浮遊拡散部12の形成には、イオン注入法が用いられる。シリコンによって形成される半導体基板10の主面側からイオン注入を行うことにより、半導体基板10内部の比較的上部に、光電変換部11及び浮遊拡散部12がそれぞれ形成される。   The ion implantation method is used for forming the photoelectric conversion unit 11 and the floating diffusion unit 12. By performing ion implantation from the main surface side of the semiconductor substrate 10 formed of silicon, the photoelectric conversion unit 11 and the floating diffusion unit 12 are formed relatively inside the semiconductor substrate 10.

第二積層体27は、以下の手順で形成される。まず、光電変換部11及び浮遊拡散部12が形成された半導体基板10の主面上にデュアルダマシン(Dual Damascene)法により、Cu多層配線構造が形成される。   The second laminate 27 is formed by the following procedure. First, a Cu multilayer wiring structure is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10 on which the photoelectric conversion unit 11 and the floating diffusion unit 12 are formed by a dual damascene method.

デュアルダマシン法では、元の配線層を形成した後、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法により、ライナ層23及び層間絶縁膜22が堆積される。   In the dual damascene method, after forming an original wiring layer, a liner layer 23 and an interlayer insulating film 22 are deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method.

続いて、リソグラフィ法により、配線溝(トレンチ)及びビアのパターニングが行われる。その後、ドライエッチング法により、層間絶縁膜22の内部にトレンチとビアとが形成される。続いて、物理気相成長(PVD:Physical Vapor Deposition)法により、トレンチ及びビアの内壁面に、Cuの拡散を抑制するバリア膜と、電解めっきの際に電流を流すためのCuシード層とが堆積される。その後、Cu電解めっき法により、トレンチ及びビアの中にCu膜が埋め込まれる。   Subsequently, wiring trenches and vias are patterned by lithography. Thereafter, a trench and a via are formed inside the interlayer insulating film 22 by a dry etching method. Subsequently, a barrier film for suppressing the diffusion of Cu and a Cu seed layer for flowing a current during electrolytic plating are formed on the inner wall surfaces of the trenches and vias by physical vapor deposition (PVD). Is deposited. Thereafter, a Cu film is embedded in the trench and the via by the Cu electrolytic plating method.

さらに、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により、配線層の表面の余剰なCu膜とバリア膜とが除去されることにより、最終的な配線層21が形成される。このプロセスを繰り返し実施することにより、所望の数の配線層21を有するCu多層配線構造を得ることができる。つまり、デュアルダマシン法により、第二積層体27が形成される。   Further, the surplus Cu film and the barrier film on the surface of the wiring layer are removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method, so that the final wiring layer 21 is formed. By repeatedly performing this process, a Cu multilayer wiring structure having a desired number of wiring layers 21 can be obtained. That is, the second laminated body 27 is formed by the dual damascene method.

次に、図2Bに示されるように、第二導波部32用の穴42が形成される。穴42は、以下の手順で形成される。   Next, as shown in FIG. 2B, a hole 42 for the second waveguide 32 is formed. The hole 42 is formed in the following procedure.

リソグラフィ法により、第二積層体27の一番上の層間絶縁膜22の上に、穴42を形成するためのレジスト膜(図示せず)が堆積され、堆積されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングが行われる。これにより、第二積層体27に穴42が形成される。この際、穴42の側面の傾斜角度が約80°になるようにエッチング条件が定められる。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。この後、レジスト膜は、アッシングが行われることにより除去される。   A resist film (not shown) for forming the hole 42 is deposited on the uppermost interlayer insulating film 22 of the second stacked body 27 by lithography, and dry etching is performed using the deposited resist film as a mask. Is performed. Thereby, a hole 42 is formed in the second stacked body 27. At this time, the etching conditions are determined so that the inclination angle of the side surface of the hole 42 is about 80 °. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. Thereafter, the resist film is removed by performing ashing.

次に、図2Cに示されるように、第二導波部32が形成される。まず、CVD法により、穴42に高屈折率の絶縁材料が堆積される。高屈折率の絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどである。これらの材料のうち、窒化シリコンが用いられれば、導波路30の屈折率を高めることができる。その後、CMP法により、堆積された高屈折率の絶縁膜の表面が平坦化される。この結果、第二導波部32が形成される。   Next, as shown in FIG. 2C, the second waveguide 32 is formed. First, an insulating material having a high refractive index is deposited in the hole 42 by the CVD method. The insulating material having a high refractive index is, for example, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbonitride, or the like. If silicon nitride is used among these materials, the refractive index of the waveguide 30 can be increased. Thereafter, the surface of the deposited high-refractive-index insulating film is planarized by the CMP method. As a result, the second waveguide 32 is formed.

次に、図2Dに示されるように、第一積層体26が形成される。まず、第一積層体26の内部に位置する電荷蓄積部25が以下の手順で形成される。   Next, as shown in FIG. 2D, the first laminate 26 is formed. First, the charge storage portion 25 located inside the first stacked body 26 is formed by the following procedure.

PVD法及びCVD法を用いて、電荷蓄積部25の元となる電極膜及び容量膜が堆積される。続いて、リソグラフィ法及びドライエッチングにより、電荷蓄積部25が形成される。電極膜のエッチングには、例えば塩素(Cl)系のエッチングガスが用いられ、容量膜のエッチングには、例えば、フッ素(F)系のエッチングガスが用いられる。この後、レジスト膜は、アッシングが行われることにより除去される。その後、第二積層体27と同様に、デュアルダマシン法により第一積層体26が形成される。 By using the PVD method and the CVD method, an electrode film and a capacitance film that are the source of the charge storage unit 25 are deposited. Subsequently, the charge storage unit 25 is formed by lithography and dry etching. For example, a chlorine (Cl 2 ) -based etching gas is used for etching the electrode film, and a fluorine (F) -based etching gas is used for etching the capacitance film, for example. Thereafter, the resist film is removed by performing ashing. After that, similarly to the second stacked body 27, the first stacked body 26 is formed by the dual damascene method.

次に、図2Eに示されるように、第一導波部31用の穴41が形成される。穴41は、以下の手順で形成される。   Next, as shown in FIG. 2E, a hole 41 for the first waveguide 31 is formed. The hole 41 is formed in the following procedure.

リソグラフィ法により、第一積層体26の一番上のライナ層23の上に、穴41を形成するためのレジスト膜(図示せず)が堆積され、堆積されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングが行われる。これにより、第一積層体26に穴41が形成される。この際、穴41の側面の傾斜角度が約60°になるようにエッチング条件が定められる。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。この後、レジスト膜は、アッシングが行われることにより除去される。   A resist film (not shown) for forming the hole 41 is deposited on the top liner layer 23 of the first stacked body 26 by lithography, and dry etching is performed using the deposited resist film as a mask. Done. Thereby, the hole 41 is formed in the first laminate 26. At this time, the etching conditions are determined so that the inclination angle of the side surface of the hole 41 is about 60 °. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. Thereafter, the resist film is removed by performing ashing.

次に、図2Fに示されるように、第一導波部31が形成される。まず、CVD法により、穴41に高屈折率の絶縁材料が堆積される。高屈折率の絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどである。これらの材料のうち、窒化シリコンが用いられれば、導波路30の屈折率を高めることができる。その後、CMP法により、堆積された高屈折率の絶縁材料の表面が平坦化される。この結果、第一導波部31が形成される。   Next, as shown in FIG. 2F, the first waveguide unit 31 is formed. First, an insulating material having a high refractive index is deposited in the hole 41 by the CVD method. The insulating material having a high refractive index is, for example, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbonitride, or the like. If silicon nitride is used among these materials, the refractive index of the waveguide 30 can be increased. Thereafter, the surface of the deposited high-refractive-index insulating material is planarized by the CMP method. As a result, the first waveguide 31 is formed.

以上説明したような製造方法によれば、導波路30を2段階に分けて形成することで、第一導波部31の径の拡大率と、第二導波部32の径の拡大率とを異ならせることができる。つまり、第一導波部31の側面の角度θ1と、第二導波部32の側面の角度θ2とを異ならせることができる。   According to the manufacturing method as described above, by forming the waveguide 30 in two stages, the enlargement ratio of the diameter of the first waveguide portion 31 and the enlargement ratio of the diameter of the second waveguide portion 32 are improved. Can be different. That is, the angle θ1 of the side surface of the first waveguide 31 and the angle θ2 of the side surface of the second waveguide 32 can be made different.

[変形例1]
固体撮像素子100においては、第一導波部31及び第二導波部32は、同一の絶縁材料によって形成されたが、第一導波部31及び第二導波部32は、互いに異なる絶縁材料によって形成されてもよい。図3は、このような実施の形態1の変形例1に係る固体撮像素子の断面図である。なお、以下の実施の形態1の変形例1に係る固体撮像素子100aの説明では、固体撮像素子100との相違点を中心に説明が行われ、固体撮像素子100と同一の構成については詳細な説明が省略される。
[Modification 1]
In the solid-state imaging device 100, the first waveguide portion 31 and the second waveguide portion 32 are formed of the same insulating material, but the first waveguide portion 31 and the second waveguide portion 32 have different insulating properties. It may be formed by a material. FIG. 3 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the first modification of the first embodiment. The following description of the solid-state imaging device 100a according to the first modification of the first embodiment focuses on the differences from the solid-state imaging device 100, and the same configuration as the solid-state imaging device 100 will be described in detail. Description is omitted.

図3に示される固体撮像素子100aが備える導波路30aは、第一導波部31と、第一導波部31よりも光電変換部11に近い第二導波部32aとを含む。   The waveguide 30a provided in the solid-state imaging device 100a illustrated in FIG. 3 includes a first waveguide 31 and a second waveguide 32a closer to the photoelectric conversion unit 11 than the first waveguide 31.

固体撮像素子100と同様に、固体撮像素子100が備える第一導波部31は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどの高屈折率の絶縁材料によって形成される。一方、第二導波部32aは、低屈折率の絶縁材料によって形成される。低屈折率の絶縁材料は、例えば、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS:Tetraethoxyl Orthosilicate)などである。   Similarly to the solid-state imaging device 100, the first waveguide portion 31 included in the solid-state imaging device 100 is formed of a high-refractive-index insulating material such as silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon carbonitride. On the other hand, the second waveguide 32a is formed of an insulating material having a low refractive index. The insulating material having a low refractive index is, for example, tetraethyl orthosilicate (TEOS).

固体撮像素子100のように導波路30の全体が高屈折率の絶縁材料で形成される場合、応力誘起ボイド現象(Stress Induced Voiding Phenomena)等によって積層体20が破損する可能性がある。固体撮像素子100aにおいては、導波路30aの一部に内部応力が小さく、積層体20へのストレス負荷を軽減できる低屈折の絶縁性材料が用いられているため、応力誘起ボイド現象によって積層体20が破損してしまうことを抑制することが可能となる。   When the entire waveguide 30 is formed of a high-refractive-index insulating material as in the solid-state imaging device 100, the stacked body 20 may be damaged due to a stress-induced voiding phenomenon (Stress Induced Phenomena) or the like. In the solid-state imaging device 100a, since the internal stress is small in a part of the waveguide 30a and a low-refractive insulating material capable of reducing the stress load on the multilayer body 20 is used, the multilayer body 20 is formed by the stress-induced void phenomenon. Can be prevented from being damaged.

なお、固体撮像素子100において、第一導波部31に低屈折利率の絶縁材料が用いられ、第二導波部32に高屈折率の絶縁材料が用いられてもよい。しかしながら、固体撮像素子100aのように、集光への寄与度が小さいと考えられる第二導波部32aに低屈折率の絶縁材料が用いられることで、集光の効率の低下を抑制することができる。   In the solid-state imaging device 100, an insulating material having a low refractive index may be used for the first waveguide 31 and an insulating material having a high refractive index may be used for the second waveguide 32. However, by using a low-refractive-index insulating material for the second waveguide portion 32a, which is considered to have a small contribution to light collection like the solid-state imaging device 100a, it is possible to suppress a decrease in light collection efficiency. Can be.

[変形例2]
第一導波部31及び第二導波部32の境界は、固体撮像素子100のような位置に限定されない。図4は、実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子の断面図である。なお、以下の実施の形態1の変形例2に係る固体撮像素子100dの説明では、固体撮像素子100との相違点を中心に説明が行われ、固体撮像素子100と同一の構成については詳細な説明が省略される。
[Modification 2]
The boundary between the first waveguide unit 31 and the second waveguide unit 32 is not limited to the position as in the solid-state imaging device 100. FIG. 4 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a second modification of the first embodiment. In the following description of the solid-state imaging device 100d according to the second modification of the first embodiment, description will be made focusing on differences from the solid-state imaging device 100, and the same configuration as the solid-state imaging device 100 will be described in detail. Description is omitted.

図4に示される固体撮像素子100dにおいては、第一導波部31及び第二導波部32の境界は、第一導波部31の全部が電荷蓄積部25よりも上方に位置するように定められている。図5A〜図5Bは、固体撮像素子100dの製造方法を説明するための断面図である。   In the solid-state imaging device 100d illustrated in FIG. 4, the boundary between the first waveguide 31 and the second waveguide 32 is such that the entire first waveguide 31 is located above the charge storage unit 25. Stipulated. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device 100d.

まず、図5Aに示されるように、第二積層体27、及び、第一積層体26の一部がデュアルダマシン法によって形成される。このとき、電荷蓄積部25は完成している。次に、図5Bに示されるように穴42が形成され、図5Cに示されるように第二導波部32が形成される。穴42及び第二導波部32の形成方法は、固体撮像素子100と同様である。   First, as shown in FIG. 5A, the second stacked body 27 and a part of the first stacked body 26 are formed by a dual damascene method. At this time, the charge storage section 25 is completed. Next, a hole 42 is formed as shown in FIG. 5B, and a second waveguide 32 is formed as shown in FIG. 5C. The method of forming the hole 42 and the second waveguide 32 is the same as that of the solid-state imaging device 100.

次に、図5Dに示されるように、第一積層体26の残りの部分がデュアルダマシン法によって形成される。そして、図5Eに示されるように、穴41が形成され、図4に示されるように、第一導波部31が形成される。穴41及び第一導波部31の形成方法は、固体撮像素子100と同様である。   Next, as shown in FIG. 5D, the remaining portion of the first stacked body 26 is formed by a dual damascene method. Then, as shown in FIG. 5E, a hole 41 is formed, and as shown in FIG. 4, the first waveguide 31 is formed. The method of forming the hole 41 and the first waveguide 31 is the same as that of the solid-state imaging device 100.

以上説明したような固体撮像素子100dの製造方法は、固体撮像素子100の製造方法よりもプロセス的に簡素化が可能である。つまり、固体撮像素子100dは、固体撮像素子100よりも簡易な製造プロセスで製造することが可能である。   The method for manufacturing the solid-state imaging device 100d as described above can be more simplified in terms of process than the method for manufacturing the solid-state imaging device 100. That is, the solid-state imaging device 100d can be manufactured by a simpler manufacturing process than the solid-state imaging device 100.

[効果等]
以上説明したように、固体撮像素子100は、半導体基板10と、半導体基板10に設けられた光電変換部11と、半導体基板10の上方に位置し、複数の配線層21及び複数の配線層21の間に位置する層間絶縁膜22を含む積層体20と、積層体20の少なくとも一部を貫通する、光電変換部11に光を導入するための導波路30とを備える。導波路30の径は、積層方向において光電変換部11から離れるほど拡大する。導波路30のうち第一導波部31における径の拡大率は、導波路30のうち第一導波部31よりも光電変換部11に近い第二導波部32における径の拡大率よりも大きい。
[Effects]
As described above, the solid-state imaging device 100 includes the semiconductor substrate 10, the photoelectric conversion unit 11 provided on the semiconductor substrate 10, and the plurality of wiring layers 21 and the plurality of wiring layers 21 located above the semiconductor substrate 10. A laminate 20 including an interlayer insulating film 22 located therebetween and a waveguide 30 penetrating at least a part of the laminate 20 for introducing light into the photoelectric conversion unit 11. The diameter of the waveguide 30 increases as the distance from the photoelectric conversion unit 11 increases in the stacking direction. The expansion ratio of the diameter of the first waveguide 31 of the waveguide 30 is larger than the expansion ratio of the diameter of the second waveguide 32 closer to the photoelectric conversion unit 11 than the first waveguide 31 of the waveguide 30. large.

このような固体撮像素子100は、光電変換部11の近傍においては導波路30の径が比較的小さいため固体撮像素子100が備える回路を構成するための配線層21のスペースが確保される。光電変換部11から離れた位置においては導波路30の径が比較的大きいため光を取り入れる間口が確保され、光電変換部11への集光の効率が高められる。   In such a solid-state imaging device 100, the space of the wiring layer 21 for configuring a circuit included in the solid-state imaging device 100 is secured because the diameter of the waveguide 30 is relatively small in the vicinity of the photoelectric conversion unit 11. Since the diameter of the waveguide 30 is relatively large at a position distant from the photoelectric conversion unit 11, an opening for taking in light is secured, and the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is increased.

また、例えば、さらに、積層体20の内部であって第一導波部31の側方に位置し、光電変換部11において発生した電荷が蓄積される電荷蓄積部25を備える。   In addition, for example, a charge storage unit 25 that is located inside the stacked body 20 and on the side of the first waveguide unit 31 and stores charges generated in the photoelectric conversion unit 11 is provided.

このような固体撮像素子100は、第一導波部31の側方に位置する電荷蓄積部25に、光電変換部11において発生した電荷を蓄積することができる。   Such a solid-state imaging device 100 can accumulate the charge generated in the photoelectric conversion unit 11 in the charge accumulation unit 25 located on the side of the first waveguide unit 31.

また、例えば、平面視において、電荷蓄積部25の一部は、第一導波部31と重なる。   In addition, for example, a part of the charge storage unit 25 overlaps the first waveguide unit 31 in a plan view.

このように、電荷蓄積部25及び第一導波部31が立体的に交差すれば、固体撮像素子100の小型化を図ることができる。   As described above, if the charge storage unit 25 and the first waveguide unit 31 intersect three-dimensionally, the size of the solid-state imaging device 100 can be reduced.

また、例えば、固体撮像素子100は、さらに、半導体基板10に設けられた浮遊拡散部12を備える。光電変換部11において発生した電荷は、浮遊拡散部12を介して電荷蓄積部25に蓄積される。平面視において、電荷蓄積部25の一部は、浮遊拡散部12と重なる。   Further, for example, the solid-state imaging device 100 further includes a floating diffusion unit 12 provided on the semiconductor substrate 10. The charge generated in the photoelectric conversion unit 11 is stored in the charge storage unit 25 via the floating diffusion unit 12. In plan view, a part of the charge storage unit 25 overlaps with the floating diffusion unit 12.

このように、電荷蓄積部25及び浮遊拡散部12が立体的に交差すれば、浮遊拡散部12及び電荷蓄積部25の間の電気的な接続経路を短縮することができる。   As described above, when the charge storage unit 25 and the floating diffusion unit 12 intersect three-dimensionally, an electrical connection path between the floating diffusion unit 12 and the charge storage unit 25 can be shortened.

また、例えば、第一導波部31及び第二導波部32は、同一の材料によって形成される。   In addition, for example, the first waveguide 31 and the second waveguide 32 are formed of the same material.

これにより、第一導波部31及び第二導波部32の境界において屈折率が変わらないため、当該境界おける光の反射を抑制することができる。したがって、光電変換部11への集光の効率が高められる。   Thereby, since the refractive index does not change at the boundary between the first waveguide portion 31 and the second waveguide portion 32, it is possible to suppress the reflection of light at the boundary. Therefore, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved.

また、例えば、第一導波部31及び第二導波部32は、シリコンの窒化物によって形成される。   Further, for example, the first waveguide portion 31 and the second waveguide portion 32 are formed of silicon nitride.

このような固体撮像素子100は、シリコンの窒化物によって形成される導波路30によって光電変換部11への集光の効率を向上することができる。   In such a solid-state imaging device 100, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 can be improved by the waveguide 30 formed of silicon nitride.

また、固体撮像素子100aにおいては、第一導波部31及び第二導波部32aは、互いに異なる材料によって形成される。   In the solid-state imaging device 100a, the first waveguide 31 and the second waveguide 32a are formed of different materials.

これにより、単一の材料で形成された導波路30において強い内部応力が発生するような場合に、内部応力を緩和して積層体20の破損を抑制することができる。   Thereby, when a strong internal stress is generated in the waveguide 30 formed of a single material, the internal stress can be relaxed and the damage of the stacked body 20 can be suppressed.

また、第一導波部31の屈折率は、第二導波部32aの屈折率よりも大きい。   The refractive index of the first waveguide 31 is larger than the refractive index of the second waveguide 32a.

これにより、単一の高屈折率の材料で形成された導波路30において強い内部応力が発生するような場合に、内部応力を緩和して積層体20の破損を抑制することができる。   Accordingly, when a strong internal stress is generated in the waveguide 30 formed of a single material having a high refractive index, the internal stress can be relaxed and the damage to the stacked body 20 can be suppressed.

また、例えば、第一導波部31は、シリコンの窒化物によって形成され、第二導波部32aは、オルトケイ酸テトラエチルによって形成される。   In addition, for example, the first waveguide 31 is formed of silicon nitride, and the second waveguide 32a is formed of tetraethyl orthosilicate.

このような固体撮像素子100aは、シリコンの窒化物及びオルトケイ酸テトラエチルによって形成される導波路30aによって光電変換部11への集光の効率を向上することができる。   In such a solid-state imaging device 100a, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 can be improved by the waveguide 30a formed of silicon nitride and tetraethyl orthosilicate.

また、固体撮像素子100dにおいては、第一導波部31の全部は、電荷蓄積部25よりも上方に位置する。   Further, in the solid-state imaging device 100d, the entire first waveguide section 31 is located above the charge storage section 25.

このような固体撮像素子100dは、固体撮像素子100よりも簡易な製造プロセスで製造することが可能である。   Such a solid-state imaging device 100d can be manufactured by a simpler manufacturing process than the solid-state imaging device 100.

(実施の形態2)
[構成]
以下、実施の形態2に係る固体撮像素子の構成について図面を参照しながら説明する。図6は、実施の形態2に係る固体撮像素子の断面図である。図6は、実施の形態2に係る固体撮像素子100bのうち単位画素に相当する部分の断面図である。なお、以下の実施の形態2では、実施の形態1との相違点を中心に説明が行われ、既出事項については詳細な説明が省略される。
(Embodiment 2)
[Constitution]
Hereinafter, the configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion corresponding to a unit pixel in the solid-state imaging device 100b according to the second embodiment. In the following, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment, and a detailed description of already-explained items will be omitted.

図6に示されるように、固体撮像素子100bは、半導体基板10と、積層体20と、導波路30bと、サイドウォール部50bとを備える。つまり、固体撮像素子100bは、主としてサイドウォール部50bを備える点が固体撮像素子100及び固体撮像素子100aと異なる。   As shown in FIG. 6, the solid-state imaging device 100b includes a semiconductor substrate 10, a stacked body 20, a waveguide 30b, and a sidewall 50b. That is, the solid-state imaging device 100b is different from the solid-state imaging device 100 and the solid-state imaging device 100a mainly in including the sidewall portion 50b.

サイドウォール部50bは、第一導波部31b及び積層体20の間に位置し、第一導波部31bを側方から囲む。サイドウォール部50bは、導波路30bへ光を導入するための構造である。サイドウォール部50bは、低屈折率の絶縁材料によって形成される。低屈折率の絶縁材料は、例えば、オルトケイ酸テトラエチルなどである。   The side wall part 50b is located between the first waveguide part 31b and the laminated body 20, and surrounds the first waveguide part 31b from the side. The sidewall portion 50b has a structure for introducing light into the waveguide 30b. The sidewall portion 50b is formed of a low-refractive-index insulating material. The insulating material having a low refractive index is, for example, tetraethyl orthosilicate or the like.

このようなサイドウォール部50bによれば、サイドウォール部50bにおける反射によって光が導波路30bに導かれるため、光が散乱して積層体20に入射してしまうことが抑制される。つまり、光電変換部11への集光の効率が向上される。   According to such a sidewall portion 50b, since light is guided to the waveguide 30b by reflection at the sidewall portion 50b, scattering of the light and incidence on the stacked body 20 is suppressed. That is, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved.

また、サイドウォール部50bにより、導波路30bとして用いられる高屈折率の絶縁材料が減らされれば、応力誘起ボイド現象によって積層体20が破損してしまうことを抑制することが可能となる。   In addition, if the high refractive index insulating material used for the waveguide 30b is reduced by the sidewall portion 50b, it is possible to suppress the laminate 20 from being damaged by the stress-induced void phenomenon.

なお、固体撮像素子100bの断面図において、第一導波部31bの側壁は曲面になっているが、この場合も導波路30b、第一導波部31bにおいて第二導波部32よりも急峻に拡大しているといえる。つまり、第一導波部31bの径の拡大率は、第二導波部32における径の拡大率よりも大きい。   In the cross-sectional view of the solid-state imaging device 100b, the side wall of the first waveguide portion 31b is curved, but also in this case, the waveguide 30b and the first waveguide portion 31b are steeper than the second waveguide portion 32. It can be said that it is expanding. That is, the expansion ratio of the diameter of the first waveguide portion 31b is larger than the expansion ratio of the diameter of the second waveguide portion 32.

[製造方法]
次に、固体撮像素子100bの製造方法について図7A〜図7Cを参照しながら説明する。図7A〜図7Cは、固体撮像素子100bの製造方法を説明するための断面図である。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 100b will be described with reference to FIGS. 7A to 7C. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device 100b.

第一積層体26が形成されるまでの工程については、図2A〜図2Dを用いて説明した工程と同様である。第一積層体26が形成された後、図7Aに示されるように、穴41bが形成される。穴41bは、以下の手順で形成される。   Steps until the first stacked body 26 is formed are the same as the steps described with reference to FIGS. 2A to 2D. After the first stacked body 26 is formed, a hole 41b is formed as shown in FIG. 7A. The hole 41b is formed by the following procedure.

リソグラフィ法により、第一積層体26の一番上のライナ層23の上に、穴41bを形成するためのレジスト膜(図示せず)が堆積され、堆積されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングが行われる。これにより、第一積層体26に穴41bが形成される。固体撮像素子100bの製造においては、穴41bの側面の傾斜角度を第二導波部32の側面の傾斜角度よりも小さくする必要はない。そこで、穴41bの側面の傾斜角度が第二導波部32の側面の傾斜角度と同様に約80°になるようにエッチング条件が定められる。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。この後、レジスト膜は、アッシングが行われることにより除去される。   A resist film (not shown) for forming the hole 41b is deposited on the top liner layer 23 of the first laminate 26 by lithography, and dry etching is performed using the deposited resist film as a mask. Done. Thereby, the hole 41b is formed in the first laminate 26. In the manufacture of the solid-state imaging device 100b, the inclination angle of the side surface of the hole 41b does not need to be smaller than the inclination angle of the side surface of the second waveguide 32. Therefore, the etching conditions are determined so that the inclination angle of the side surface of the hole 41b is approximately 80 °, similarly to the inclination angle of the side surface of the second waveguide portion 32. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. Thereafter, the resist film is removed by performing ashing.

次に、図7Bに示されるように、CVD法を用いて、第一積層体26の最上面、及び、第一積層体26の穴41bを形成する表面にサイドウォール形成膜50が堆積される。サイドウォール形成膜50としては、例えば、オルトケイ酸テトラエチルが用いられる。   Next, as shown in FIG. 7B, a sidewall forming film 50 is deposited on the uppermost surface of the first stacked body 26 and the surface of the first stacked body 26 where the holes 41b are formed by using the CVD method. . As the sidewall forming film 50, for example, tetraethyl orthosilicate is used.

次に、図7Cに示されるように、ドライエッチングにより、サイドウォール形成膜50のうち、第一積層体26の最上面に位置する部分、及び、第二導波部32上に位置する部分が完全に除去される。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。これにより、穴41bの側方にサイドウォール部50bが形成される。   Next, as shown in FIG. 7C, a portion of the sidewall forming film 50 located on the uppermost surface of the first stacked body 26 and a portion located on the second waveguide 32 are formed by dry etching. Completely removed. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. As a result, a sidewall portion 50b is formed on the side of the hole 41b.

次に、第一導波部31bが形成される。まず、CVD法により、穴41bに高屈折率の絶縁材料が堆積される。高屈折率の絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどである。これらの材料のうち、窒化シリコンが用いられれば、導波路30bの屈折率を高めることができる。その後、CMP法により、堆積された高屈折率の絶縁材料の表面が平坦化される。この結果、図6に示されるように、第一導波部31bが形成される。   Next, the first waveguide portion 31b is formed. First, an insulating material having a high refractive index is deposited in the hole 41b by the CVD method. The insulating material having a high refractive index is, for example, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbonitride, or the like. If silicon nitride is used among these materials, the refractive index of the waveguide 30b can be increased. Thereafter, the surface of the deposited high-refractive-index insulating material is planarized by the CMP method. As a result, as shown in FIG. 6, the first waveguide 31b is formed.

以上説明したような製造方法によれば、導波路30bを2段階に分けて形成することで、第一導波部31bの側方にサイドウォール部50bを形成することができる。サイドウォール部50bによれば、サイドウォール部50bにおける反射によって光が導波路30bに導かれるため、光が散乱して積層体20に入射してしまうことが抑制される。つまり、光電変換部11への集光の効率が向上される。   According to the manufacturing method described above, by forming the waveguide 30b in two stages, the sidewall 50b can be formed on the side of the first waveguide 31b. According to the side wall portion 50b, since light is guided to the waveguide 30b by reflection at the side wall portion 50b, scattering of light and incidence on the stacked body 20 is suppressed. That is, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved.

また、実施の形態2の製造方法においては、穴41bの側面の傾斜角度を第二導波部32の側面の傾斜角度よりも小さくする必要がないためドライエッチングのプロセスを簡素化することができる。   Further, in the manufacturing method of the second embodiment, it is not necessary to make the inclination angle of the side surface of the hole 41b smaller than the inclination angle of the side surface of the second waveguide portion 32, so that the dry etching process can be simplified. .

[変形例]
固体撮像素子100bにおいては、サイドウォール部50bは、第一導波部31b及び積層体20の間にのみ設けられた。しかしながら、サイドウォール部50bは、第一導波部31b及び積層体20の間、及び、第二導波部32及び積層体20の間にまたがって位置してもよい。図8は、このような実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子の断面図である。なお、以下の実施の形態2の変形例に係る固体撮像素子100cの説明では、固体撮像素子100bとの相違点を中心に説明が行われ、固体撮像素子100bと同一の構成については詳細な説明が省略される。
[Modification]
In the solid-state imaging device 100b, the side wall portion 50b is provided only between the first waveguide portion 31b and the stacked body 20. However, the sidewall portion 50b may be located between the first waveguide portion 31b and the stacked body 20 and between the second waveguide portion 32 and the stacked body 20. FIG. 8 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a modification of the second embodiment. In the following description of the solid-state imaging device 100c according to the modification of the second embodiment, a description will be given focusing on differences from the solid-state imaging device 100b, and the same configuration as the solid-state imaging device 100b will be described in detail. Is omitted.

図3に示される固体撮像素子100aが備えるサイドウォール部50cは、第一導波部31bの側方、及び、第二導波部32の側方にまたがって位置している。図9A〜図9Dは、固体撮像素子100cの製造方法を示す断面図である。   The side wall portion 50c included in the solid-state imaging device 100a illustrated in FIG. 3 is located across the side of the first waveguide 31b and the side of the second waveguide 32. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device 100c.

まず、図9Aに示されるように、デュアルダマシン法により、積層体20(第一積層体26及び第二積層体27が形成される。次に、図9Bに示されるように、穴40cが形成される。穴40cは、以下の手順で形成される。   First, as shown in FIG. 9A, the laminated body 20 (the first laminated body 26 and the second laminated body 27 is formed by a dual damascene method. Next, as shown in FIG. 9B, a hole 40c is formed. The hole 40c is formed by the following procedure.

リソグラフィ法により、積層体20の一番上のライナ層23の上に、穴40cを形成するためのレジスト膜(図示せず)が堆積され、堆積されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングが行われる。これにより、積層体20に穴40cが形成される。例えば、穴40cの側面の傾斜角度が約80°になるようにエッチング条件が定められる。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。この後、レジスト膜は、アッシングが行われることにより除去される。   A resist film (not shown) for forming the hole 40c is deposited on the top liner layer 23 of the stacked body 20 by lithography, and dry etching is performed using the deposited resist film as a mask. . Thereby, a hole 40c is formed in the laminate 20. For example, the etching conditions are determined so that the inclination angle of the side surface of the hole 40c is about 80 °. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. Thereafter, the resist film is removed by performing ashing.

次に、図9Cに示されるように、CVD法を用いて、積層体20の上面、及び、積層体20の穴40cを形成する表面にサイドウォール形成膜50が堆積される。サイドウォール形成膜50としては、例えば、オルトケイ酸テトラエチルが用いられる。   Next, as shown in FIG. 9C, the sidewall forming film 50 is deposited on the upper surface of the stacked body 20 and the surface of the stacked body 20 where the holes 40c are formed by using the CVD method. As the sidewall forming film 50, for example, tetraethyl orthosilicate is used.

次に、図9Dに示されるように、ドライエッチングにより、サイドウォール形成膜50のうち、積層体20の最上面に位置する部分、及び、穴40cの底を形成する底面上に位置する部分が完全に除去される。エッチングガスとしては、例えば、フッ化炭素(CF)系のガスが用いられる。これにより、穴40cの側方にサイドウォール部50cが形成される。   Next, as shown in FIG. 9D, a portion of the sidewall forming film 50 located on the uppermost surface of the stacked body 20 and a portion located on the bottom surface forming the bottom of the hole 40c are formed by dry etching. Completely removed. As the etching gas, for example, a fluorocarbon (CF) -based gas is used. As a result, a sidewall portion 50c is formed on the side of the hole 40c.

次に、導波路30bが形成される。まず、CVD法により、穴40cに高屈折率の絶縁材料が堆積される。高屈折率の絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または、炭窒化シリコンなどである。これらの材料のうち、窒化シリコンが用いられれば、導波路30bの屈折率を高めることができる。その後、CMP法により、堆積された高屈折率の絶縁材料の表面が平坦化される。この結果、図8に示されるように、導波路30bが形成される。   Next, the waveguide 30b is formed. First, an insulating material having a high refractive index is deposited in the hole 40c by the CVD method. The insulating material having a high refractive index is, for example, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbonitride, or the like. If silicon nitride is used among these materials, the refractive index of the waveguide 30b can be increased. Thereafter, the surface of the deposited high-refractive-index insulating material is planarized by the CMP method. As a result, a waveguide 30b is formed as shown in FIG.

[効果等]
以上説明したように、固体撮像素子100bは、さらに、第一導波部31b及び積層体20の間に位置する、導波路30bへ光を導入するためのサイドウォール部50bを備える。
[Effects]
As described above, the solid-state imaging device 100b further includes the sidewall portion 50b located between the first waveguide portion 31b and the stacked body 20 for introducing light into the waveguide 30b.

このようなサイドウォール部50bによれば、サイドウォール部50bにおける反射によって光が導波路30bに導かれるため、光が散乱して積層体20に入射してしまうことが抑制される。つまり、光電変換部11への集光の効率が向上される。   According to such a sidewall portion 50b, since light is guided to the waveguide 30b by reflection at the sidewall portion 50b, scattering of the light and incidence on the stacked body 20 is suppressed. That is, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved.

また、固体撮像素子100cにおいて、サイドウォール部50cは、第一導波部31b及び積層体20の間、及び、第二導波部32及び積層体20の間にまたがって位置する。   In the solid-state imaging device 100c, the sidewall portion 50c is located between the first waveguide portion 31b and the multilayer body 20 and between the second waveguide portion 32 and the multilayer body 20.

このようなサイドウォール部50cによれば、サイドウォール部50cにおける反射によって光が導波路30bに導かれるため、光が散乱して積層体20に入射してしまうことが抑制される。つまり、光電変換部11への集光の効率が向上される。   According to such a sidewall portion 50c, since light is guided to the waveguide 30b by reflection at the sidewall portion 50c, scattering of the light and incidence on the stacked body 20 is suppressed. That is, the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved.

また、サイドウォール部50b(または、サイドウォール部50c)は、オルトケイ酸テトラエチルによって形成される。   Further, the side wall portion 50b (or the side wall portion 50c) is formed of tetraethyl orthosilicate.

このような固体撮像素子100b(または固体撮像素子100c)は、オルトケイ酸テトラエチルによって形成されたサイドウォール部50b(または、サイドウォール部50c)によって、光電変換部11への集光の効率を向上することができる。   In such a solid-state imaging device 100b (or the solid-state imaging device 100c), the efficiency of light collection on the photoelectric conversion unit 11 is improved by the sidewall portion 50b (or the sidewall portion 50c) formed of tetraethyl orthosilicate. be able to.

(その他の実施の形態)
以上、実施の形態に係る固体撮像素子について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
As described above, the solid-state imaging device according to the embodiment has been described, but the present disclosure is not limited to the embodiment.

例えば、上記実施の形態において説明に用いられ数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。   For example, the numerals used in the description of the above embodiments are merely examples for specifically describing the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the exemplified numbers.

また、上記実施の形態1、実施の形態1の変形例1、実施の形態1の変形例2、実施の形態2、及び、実施の形態2の変形例は、任意に組み合わされてよい。   Further, the first embodiment, the first modification of the first embodiment, the second modification of the first embodiment, the second embodiment, and the modification of the second embodiment may be arbitrarily combined.

また、上記実施の形態では、固体撮像素子が有する積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、固体撮像素子が有する積層構造の各層には、上記実施の形態の積層構造と同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。また、図面においては、各構成要素の角部及び辺は直線的に記載されているが、製造上の理由などにより、角部及び辺が丸みを帯びたものも本開示に含まれる。   Further, in the above-described embodiment, the main materials forming each layer of the stacked structure of the solid-state imaging device are illustrated. However, each layer of the stacked structure of the solid-state imaging device has the same structure as that of the above-described embodiment. Other materials may be included as long as the above function can be realized. In addition, in the drawings, the corners and sides of each component are described linearly, but those having rounded corners and sides due to manufacturing reasons and the like are also included in the present disclosure.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。例えば、本開示は、固体撮像素子の製造方法として実現されてもよい。   In addition, a form obtained by applying various modifications that can be conceived by those skilled in the art to each embodiment, or realized by arbitrarily combining components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present disclosure. Embodiments are also included in the present disclosure. For example, the present disclosure may be realized as a method for manufacturing a solid-state imaging device.

本開示の固体撮像素子は、高い受光感度を有する固体撮像素子として利用できる。   The solid-state imaging device according to the present disclosure can be used as a solid-state imaging device having high light-receiving sensitivity.

10 半導体基板
11 光電変換部
12 浮遊拡散部
20 積層体
21 配線層
22 層間絶縁膜
23 ライナ層
24 ビア
25 電荷蓄積部
26 第一積層体
27 第二積層体
30、30a、30b 導波路
31、31b 第一導波部
32、32a 第二導波部
33 導波路
40c、41、41b、42 穴
50 サイドウォール形成膜
50b、50c サイドウォール部
100、100a、100b、100c、100d 固体撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 11 Photoelectric conversion part 12 Floating diffusion part 20 Laminated body 21 Wiring layer 22 Interlayer insulating film 23 Liner layer 24 Via 25 Charge storage part 26 First laminated body 27 Second laminated body 30, 30a, 30b Waveguide 31, 31b First waveguide part 32, 32a Second waveguide part 33 Waveguide 40c, 41, 41b, 42 Hole 50 Sidewall forming film 50b, 50c Sidewall part 100, 100a, 100b, 100c, 100d Solid-state imaging device

Claims (13)

半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた光電変換部と、
前記半導体基板の上方に位置し、複数の配線層及び前記複数の配線層の間に位置する層間絶縁膜を含む積層体と、
前記積層体の少なくとも一部を貫通する、前記光電変換部に光を導入するための導波路とを備え、
前記導波路の径は、積層方向において前記光電変換部から離れるほど拡大し、
前記導波路のうち第一導波部における径の拡大率は、前記導波路のうち前記第一導波部よりも前記光電変換部に近い第二導波部における径の拡大率よりも大きい
固体撮像素子。
A semiconductor substrate;
A photoelectric conversion unit provided on the semiconductor substrate,
A stacked body that is located above the semiconductor substrate and includes a plurality of wiring layers and an interlayer insulating film located between the plurality of wiring layers;
A waveguide for penetrating at least a part of the laminate, for introducing light into the photoelectric conversion unit,
The diameter of the waveguide increases as the distance from the photoelectric conversion unit increases in the stacking direction,
The expansion ratio of the diameter of the first waveguide portion of the waveguide is larger than the expansion ratio of the diameter of the second waveguide portion closer to the photoelectric conversion portion than the first waveguide portion of the waveguide. Imaging device.
さらに、前記積層体の内部であって前記第一導波部の側方に位置し、前記光電変換部において発生した電荷が蓄積される電荷蓄積部を備える
請求項1に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: a charge storage unit that is located inside the stacked body and on a side of the first waveguide unit and that stores charges generated in the photoelectric conversion unit.
平面視において、前記電荷蓄積部の一部は、前記第一導波部と重なる
請求項2に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein a part of the charge storage unit overlaps the first waveguide unit in a plan view.
さらに、前記半導体基板に設けられた浮遊拡散部を備え、
前記光電変換部において発生した電荷は、前記浮遊拡散部を介して前記電荷蓄積部に蓄積され、
平面視において、前記電荷蓄積部の一部は、前記浮遊拡散部と重なる
請求項2または3に記載の固体撮像素子。
A floating diffusion portion provided on the semiconductor substrate;
The charge generated in the photoelectric conversion unit is stored in the charge storage unit via the floating diffusion unit,
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein a part of the charge accumulation unit overlaps with the floating diffusion unit in a plan view.
前記第一導波部の全部は、前記電荷蓄積部よりも上方に位置する
請求項2〜4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the entire first waveguide is located above the charge storage unit.
前記第一導波部及び前記第二導波部は、同一の材料によって形成される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first waveguide and the second waveguide are formed of the same material.
前記第一導波部及び前記第二導波部は、シリコンの窒化物によって形成される
請求項6に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the first waveguide and the second waveguide are formed of silicon nitride.
前記第一導波部及び前記第二導波部は、互いに異なる材料によって形成される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first waveguide and the second waveguide are formed of different materials.
前記第一導波部の屈折率は、前記第二導波部の屈折率よりも大きい
請求項8に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 8, wherein a refractive index of the first waveguide is larger than a refractive index of the second waveguide.
前記第一導波部は、シリコンの窒化物によって形成され、
前記第二導波部は、オルトケイ酸テトラエチルによって形成される
請求項8または9に記載の固体撮像素子。
The first waveguide is formed of silicon nitride,
The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the second waveguide is formed of tetraethyl orthosilicate.
さらに、前記第一導波部及び前記積層体の間に位置する、前記導波路へ光を導入するためのサイドウォール部を備える
請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 10, further comprising: a sidewall portion, which is located between the first waveguide portion and the stacked body, for introducing light into the waveguide.
前記サイドウォール部は、前記第一導波部及び前記積層体の間、及び、前記第二導波部及び前記積層体の間にまたがって位置する
請求項11に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 11, wherein the sidewall portion is located between the first waveguide and the stacked body and between the second waveguide and the stacked body.
前記サイドウォール部は、オルトケイ酸テトラエチルによって形成される
請求項11または12に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 11, wherein the sidewall portion is formed of tetraethyl orthosilicate.
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