JP5950514B2 - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換装置の製造方法に関し、特にマイクロレンズのアライメントに関する。

光電変換装置としてはＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサが典型的であるが、これらの典型的な光電変換装置は、光電変換素子に入射する光を集光するマイクロレンズを備える。
特許文献１には、分離領域を形成し、分離領域をアライメントの基準にして、光電変換素子を形成することが開示されている。また、特許文献１には、分離領域をアライメントの基準にして、ゲート層を形成すること、このゲート層をアライメントの基準にして各コンタクトプラグ層を形成することが開示されている。更に、カラーフィルタを形成する際にはゲート層を基準にして位置合わせを行うこと、オンチップレンズ（マイクロレンズ）を形成する際には、カラーフィルタを基準にして位置合わせをすることが開示されている。

特開２００３−２７３３４２号公報

特許文献１に記載の方法では、マイクロレンズ形成時には、先のアライメント時に生じ得るアライメント誤差が、ゲート層形成、カラーフィルタ形成を経て重畳する。その結果、光電変換素子とマイクロレンズとの相対的位置関係が設計値から大きくかい離してしまう場合があった。
かかるかい離は、複数の光電変換素子同士の間隔（画素ピッチ）が微細になればなるほど、例えば、クロストークの発生や感度の低下など、光電変換装置の性能の低下を招くと考えられる。
そこで本発明は、光電変換素子に対するマイクロレンズの位置が高精度に制御された光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、半導体ウエハの活性領域を画定する分離領域を形成する工程と、前記分離領域によって画定された前記活性領域に光電変換素子を形成する工程と、前記光電変換素子の上にマイクロレンズを形成する工程と、を有する光電変換装置の製造方法であって、前記光電変換素子を形成する前記工程におけるアライメントおよび前記マイクロレンズを形成する前記工程におけるアライメントを、前記分離領域を形成する前記工程で形成されたアライメントマークを基準にして行うことを特徴とする。

本発明によれば、光電変換素子に対するマイクロレンズの位置が高精度に制御された光電変換装置を得ることができる。

本発明に係る光電変換装置の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の製造方法の一例を説明する模式図。 本発明を説明するための模式図。 本発明に係る光電変換装置の一例を説明する模式図。 本発明に係る光電変換装置の一例を説明する模式図。

まず、本発明に係る光電変換装置の一例の概要を説明する。図１（ａ）は光電変換装置１の平面図である。光電変換装置１は受光部１０に複数の受光ユニット１１を有する。図１（ａ）では受光部１０に複数の受光ユニット１１を２次元状に配列した例を示したが、１次元状に配列してもよい。

光電変換装置１は、専ら撮像装置（イメージセンサ）として用いることができるし、専ら測距装置（焦点検出装置とも言う）あるいは測光装置として用いることもできる。また、光電変換装置１を、撮像装置と、測距装置および測光装置の少なくとも一方と、を兼ねる多機能装置として用いることができる。

以下、光電変換装置１として、ＣＭＯＳイメージセンサ等のいわゆる画素増幅型の撮像装置を例に挙げて説明を行う。撮像装置においては、１つの受光ユニット１１が複数の画素の１つの画素に対応する。図１（ａ）、（ｂ）では画素毎を破線で区分している。

光電変換装置１は、図１（ａ）に示す様に、受光部１０の他に、受光部１０に設けられた画素回路を駆動したり、受光部１０で得られた信号を処理したりするための周辺回路が設けられた周辺回路部２０を有することができる。また、光電変換装置１は、その製造工程で用いられるアライメントマークやテストマークが形成されたマーク部３０を有することもできる。

図１（ｂ）は光電変換装置の回路図の一例である。１つの受光ユニット１１は１つの光電変換素子１３０を有している。光電変換素子１３０には、転送トランジスタ１５０を介して容量部１４０が接続されている。容量部１４０は増幅トランジスタ１６０の制御電極（ゲート）に接続されている。容量部１４０はリセットトランジスタ１７０の一方の主電極（ソース）に接続されている。増幅トランジスタ１６０の一方の主電極（ドレイン）とリセットトランジスタ１７０の他方の主電極（ドレイン）は、定電圧源１９１が接続された電源線１９０に接続されている。増幅トランジスタ１６０の他方の主電極（ソース）は選択トランジスタ１８０を介して出力線１９２に接続されている。出力線１９２には定電流源１９３が接続されており、増幅トランジスタ１６０はソースフォロワ回路を成している。増幅トランジスタ１６０のゲートの電圧に応じた電圧が出力線１９２に現れ、これが読み出し回路１９４によって読み出される。定電圧源１９１、定電流源１９３、読み出し回路１９４はそれぞれ周辺回路部２０に配置することができる。読み出し回路１９４はクランプ回路やサンプルホールド回路、バッファー回路、Ａ／Ｄ変換回路等を必要に応じて有する。

なお、図１（ｂ）では画素回路が、転送トランジスタ１５０を含む４つのトランジスタで構成された例を示したが、選択トランジスタ１８０を省略して３つのトランジスタで構成してもよい。また、容量部１４０と転送トランジスタ１５０を省略して、光電変換素子１３０を増幅トランジスタ１６０のゲートに直接接続してもよい。また、増幅トランジスタ１６０やリセットトランジスタ１７０を画素毎に設けた例に限らず、いわゆる画素共有構造を採用してもよい。

図２（ａ）は図１（ａ）における１つの受光ユニット１１の平面図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）および図２（ａ）のＡ−Ｂ線における受光ユニット１１の断面図である。以下の説明では、図２（ａ）と図２（ｂ）を相互に参照しながら説明を行う。

光電変換装置１は半導体基板１００を備えている。半導体基板１００は、分離領域１１０（素子分離領域）と活性領域１２０を有しており、分離領域１１０が活性領域１２０を画定している。分離領域１１０には分離絶縁体１１１が設けられている。この分離絶縁体１１１は典型的にはいわゆるフィールド酸化膜である。分離絶縁体１１１は、具体的にはＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法によって形成された熱酸化膜やＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の埋め込み酸化膜、あるいはこれらと類似の素子分離構造が有する絶縁体である。

光電変換素子１３０は半導体基板１００内の活性領域１２０に設けられている。マイクロレンズ６００が光電変換素子１３０の上に設けられている。１つの受光ユニット１１は、１つの光電変換素子１３０と、それに対応する１つのマイクロレンズ６００を少なくとも有する。すなわち、光電変換素子１３０とマイクロレンズ６００の１組を以てして、１つの受光ユニット１１が定義される。

本例の光電変換素子１３０は第１導電型の第１半導体領域１３１と第２導電型の第２半導体領域１３２とを有している。第１半導体領域１３１と第２半導体領域１３２はＰＮ接合を成しており、それぞれ信号電荷を生成する光電変換領域として機能する。そのため、第１半導体領域１３１と第２半導体領域１３２とを合わせて、光電変換素子１３０の光電変換部と云うことができる。第１半導体領域１３１は、第１半導体領域１３１で生成された信号電荷と、第２半導体領域１３２で生成された信号電荷を蓄積する蓄積領域としても機能する。本例の光電変換素子１３０は半導体基板１００の表面と第１半導体領域１３１の間に配された第２導電型の第３半導体領域１３３をさらに有している。第３半導体領域１３３は暗電流低減のための表面領域として機能する。このように、本例の光電変換素子１３０は埋め込み型のフォトダイオード（光電変換部）を有している。なお、光電変換素子１３０の構成にフォトゲートを採用することもできる。

ここで、第１導電型とは、信号電荷を多数キャリアとする導電型であり、第２導電型とは、信号電荷を少数キャリアとする導電型である。信号電荷が電子である場合には第１導電型がＮ型、第２導電型がＰ型であり、信号電荷が正孔である場合には第１導電型がＰ型、第２導電型がＮ型である。以下、信号電荷が電子である場合を説明するが、信号電荷は正孔であってもよい。

活性領域１２０には、第２導電型の第５半導体領域１４５と、第１導電型の第４半導体領域１４４が設けられている。第４半導体領域１４４と第５半導体領域１４５はＰＮ接合を成しており、第４半導体領域１４４は浮遊拡散領域として機能する。第４半導体領域１４４と第５半導体領域１４５は容量部１４０の一部を構成しうる。活性領域１２０には、第１半導体領域１３１と第３半導体領域１４４との間に、チャネル領域として機能する第２導電型の第６半導体領域１５６が設けられている。第６半導体領域１５６の上には不図示のゲート絶縁膜を介して制御電極１５５（ゲート電極）が設けられており、転送トランジスタ１５０の転送ゲート１５１を構成している。なお、転送トランジスタ１５０のソースは、実質的に第１半導体領域１３１（光電変換素子１３０の蓄積領域）となっており、転送トランジスタ１５０のドレインは、実質的に第４半導体領域１４４（浮遊拡散領域）となっている。

なお、第２導電型の半導体領域である第２半導体領域１３２、第５半導体領域１４５および第６半導体領域１５６は、連続的に構成されていてもよく、これら第２導電型の半導体領域をまとめてウェル領域と呼ぶこともできる。分離領域１１０には、分離絶縁体１１１の下に、第２半導体領域１３２の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第２導電型の第７半導体領域１１２が設けられている。上述した増幅トランジスタ１６０、リセットトランジスタ１７０、選択トランジスタ１８０は、光電変換素子１３０が設けられる活性領域１２０にから分離領域１１０で分離された、他の活性領域（不図示）に設けることができる。第７半導体領域１１２は活性領域１２０のウェル領域から他の活性領域へのポテンシャル障壁として機能する。そのため、第７半導体領域１１２がウェル領域、例えば第２半導体領域１３２の範囲を規定しているということができる。

本例では、受光部１０において、半導体基板１００とマイクロレンズ６００との間に第１金属層２１０と、第２金属層２２０と第３金属層２３０と第４金属層２４０とを含む４層の金属層が設けられている。第１金属層２１０は、制御電極１５５や第４半導体領域１４４に接続された第１金属プラグ２１１と、この第１金属プラグ２１１に接続された第１金属配線２１２を有している。なお、第１金属プラグ２１１は、転送トランジスタ１５０以外のトランジスタの制御電極（ゲート）、主電極（ソース・ドレイン）、あるいはウェル領域にも接続されている。第１金属層２１０の上には第２金属層２２０が設けられている。第２金属層２２０は、第１金属配線２１２に接続された第２金属プラグ２２１と、この第２金属プラグ２２１に接続された第２金属配線２２２を有している。第２金属層２２０の上には第３金属層２３０が設けられている。第３金属層２３０は、第２金属配線２２２に接続された第３金属プラグ２３１と、この第３金属プラグ２３１に接続された第３金属配線２３２を有している。第３金属層２３０の上には第４金属層２４０が設けられている。第４金属層２４０は、第３金属配線２３２に接続された第４金属プラグ２４１と、この第４金属プラグ２４１に接続された第４金属配線２４２を有している。

これら第１金属層２１０と、第２金属層２２０、第３金属層２３０、第４金属層２４０が、金属構造体を成している。本例では金属構造体は、画素回路の各トランジスタを相互に接続したり、画素回路と周辺回路とを相互に接続したりするための多層配線として機能する。ここでは、４層の金属層としたが、Ｎ層の金属層（Ｎ≧２）と一般化することができる。Ｎ層の金属層のうち、第１金属層２１０は上述したように、半導体基板１００に設けられたトランジスタの制御電極及び／又は主電極に接続される金属層である。そして、Ｎ層の金属層のうち、第Ｎ金属層はマイクロレンズ６００に最も近い金属層である。本例では第Ｎ金属層（本例では第４金属層２４０）は第Ｎ−１金属層（本例では第３金属層２３０）に接続されている。しかしながら、マイクロレンズ６００に最も近い金属層である第Ｎ金属層は、必ずしも第Ｎ−１金属層に接続されていなくてもよく、電気的にフローティングであってもよい。なお、周辺回路部２０にもＮ層の金属層を配することができるが、受光部１０よりもさらに多くの金属層（例えばＮ＋１層の金属層）を設けてもよい。

本例では、金属層を金属プラグと金属配線とで構成しているが、金属層を金属配線のみで構成してもよいし、金属プラグのみで構成してもよい。例えば、上層の金属配線を、下層の金属配線に、金属プラグを介さずに直接接続してもよい。また、例えば、下層の金属配線の上に、金属プラグのみを形成してダミーパターンとして用いてもよい。なお、１つの金属層を成す金属配線と金属プラグとの関係において、金属プラグは金属配線に接続され、且つ、金属配線に対して半導体基板１００側に設けられる。後述する製造方法に関連して説明すると、金属プラグと金属配線とで構成される１つの金属層は、金属プラグを形成した後に金属配線が形成されるのである。各金属層は、純金属や合金等の金属材料を主たる材料とするが、一部を窒化物等の金属化合物材料で構成してもよい。また、各金属層の金属配線と金属プラグに同じ材料を用いてもよいし、それぞれ別々の材料を用いてもよい。例えば、同一金属層の金属配線および金属プラグの材料に銅を用いてもよいし、同一金属層において金属プラグの材料にタングステンを用い、金属配線の材料にアルミニウムを用いてもよい。なお、受光部１０において同一の金属層を成す金属配線は、絶縁層によって複数に分断されているパターンを有する場合もあれば、受光部１０の略全体に渡って連続している格子状のパターンを有する場合もある。

本例では、半導体基板１００の上には、半導体基板１００側から、第１絶縁層３１０と第２絶縁層３２０、第３絶縁層３３０、第４絶縁層３４０がこの順で設けられている。これら第１絶縁層３１０と、第２絶縁層３２０、第３絶縁層３３０、第４絶縁層３４０が、各金属層を支持および絶縁する複層膜である層間絶縁膜を成している。層間絶縁膜は光電変換装置１で変換される入射光に対して透明であり、光電変換素子１３０の上に設けられた各絶縁層は、受光ユニット１１への入射光の光路に位置する。

第４絶縁層３４０の上には、中間膜４００が設けられている。この中間膜は単層膜であってもよいし複層膜であってもよい。中間膜４００は、パッシベーション層や平坦化層、反射防止層、絶縁層等の化学的機能、機械的機能、光学的機能、電気的機能の少なくともいずれかを有する層を含む。

中間膜４００の上にはカラーフィルタ５００が設けられている。カラーフィルタ５００は可視光域の特定の波長域に分光特性を有している。なお、受光部１０では、互いに異なる分光特性を有する複数種類のカラーフィルタが受光ユニット１１の配列に応じて２次元状に配列されてなるカラーフィルタアレイが構成されている。カラーフィルタは原色系（ＲＧＢ）や補色系（ＣＹＭ）であってもよいし、これらを組み合わせてもよい。

カラーフィルタの上には光電変換素子１３０に対応する位置にマイクロレンズ６００が設けられている。なお、受光部１０では、複数のマイクロレンズ６００が受光ユニット１１の配列に応じて２次元状に配列されてなるマイクロレンズアレイが構成されている。受光部１０のマイクロレンズアレイにおいて、互いに隣り合うマイクロレンズ６００同士は接していてもよいし離れていてもよい。

以上のように、本例の受光ユニット１１は、光電変換素子１３０とマイクロレンズ６００に加えて、各絶縁層や中間膜４００、カラーフィルタ５００を有している。なお、金属構造体の少なくとも１つの金属層は受光ユニット１１に入射する入射光の光電変換素子１３０までの光路を規定もしくは制限する機能を有することができる。

次に、光電変換装置１を製造する際の各半導体領域や各部材の形成方法について、その概要を説明する。光電変換装置１は、半導体ウエハ（以下、ウエハとよぶ）内あるいはウエハ上に、パターニング手段を用いたパターニング技術によって半導体領域や各構成部材を形成することにより製造することができる。パターニング技術としては、典型的には、フォトマスク（レチクルともいう）をパターニング手段とした、フォトリソグラフィ技術が挙げられる。ただし、後述するように、パターニング手段はフォトマスクに限定されることはないし、パターニング技術がフォトリソグラフィ技術に限定されることもない。

フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ技術は、フォトマスク（パターニング手段）が有するパターンを、フォトマスクを介したフォトレジストの露光と、露光されたフォトレジストの現像とによって、フォトレジストに転写する手法を、その少なくとも一部として含む。フォトリソグラフィ技術は、パターンが転写されたフォトレジストを用いたパターニング技術を含む。パターニング技術には、パターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて、形成しようとする構成部材の母材に対して所定の変化を加えることが含まれる。「所定の変化」には、イオン注入等によって母材に不純物を導入したり、母材に熱酸化や硬化等の化学的変化を生じせしめたりすることが含まれる。また、「所定の変化」には、母材の一部をドライエッチングやウェットエッチング等のエッチングあるいはリフトオフによって除去することも含まれる。なお、構成部材の母材は、蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、塗布法等の慣用される成膜法によって形成することができる。かかる「所定の変化」は、フォトマスクによってパターニングされたフォトレジストの存在下で行われることもあるが、そうでない場合もある。例えば、まず、パターニングされたフォトレジストを用いて「所定の変化」を加えるためのマスクをパターニングする。そして、パターニングされたフォトレジストを除去した後に、パターニングされたマスクを用いて「所定の変化」を加える場合である。このような場合、パターニングされたマスクにはフォトレジストのような有機材料（樹脂）ではなく、無機材料が用いられる場合が多く、一般的にはハードマスクと呼ばれている。

このように、パターニング手段を用いて形成された光電変換装置の構成部材は、「所定の変化」に伴って、フォトマスク等のパターニング手段が有するパターンを反映した形状や物性の分布を有することになる。

ウエハ上で部材をパターニングして形成するためには、ウエハ上において先に形成された部材に対して、上述した各種パターニング技術におけるパターニング手段のアライメント（位置合わせ）を行う必要がある。なお、ウエハ上でのパターニングを行わずに、予めパターニングされた構成部材を用意して、この構成部材をウエハ上に載せる場合にも、アライメントを行う必要がある。アライメントは、ウエハ上において、先に形成された部材と同じパター二ング手段によって、先に形成された部材と同じ工程、すなわち、同じパターニング手段を用いて形成されたアライメントマークを基準にして行うことができる。パターニング手段としてフォトマスクを用いた場合のアライメントの一例を挙げる。

アライメントマークとしては、ウエハ上に設けられた、Ｘ座標測定用アライメントマークと、Ｘ座標測定用アライメントマークに対して９０度回転して配置されたＹ座標測定用アライメントマークの組を用いることができる。それぞれのアライメントマークをステッパー等の露光装置に備え付けられた光学的検出手段で読み取ることにより、アライメントマークの位置のＸ座標とＹ座標を得る。この座標に基づいてステージおよびウエハの位置を判断し、ウエハの位置に対応した適切な位置にフォトマスクを配置する。これによりウエハとフォトマスクのアライメントを得ることができる。

アライメントマークとしてウエハ上に設けられた調整用アライメントマークをさらに用いることで、より精密なアライメントを行うこともできる。例えば、調整用アライメントパターンをフォトマスクに設けておき、上述した測定用アライメントマークを用いたアライメントの後、調整用アライメントマークと調整用アライメントパターンの位置のズレを光学的に検出する。このズレを修正するように、フォトマスクとウエハの位置を調整するのである。なお、測定用アライメントマークのみを用いてアライメントを行ってもよいし、調整用アライメントマークのみを用いてアライメントを行ってもよい。また、測定用アライメントマークが調整用アライメントマークを兼ねるようにしてもよい。

また、或る工程で形成するアライメントマークをマーク部３０の複数の位置に形成してもよい。そして、或る工程の後の工程におけるアライメント毎に、複数の位置に形成されたアライメントマークから適宜選択された位置のアライメントマークを、後の工程におけるアライメントの基準とすることもできる。

アライメントが行われると、露光を実施する。光電変換装置１を製造するためには、ウエハ上の略同じ箇所において、複数の構成部材を形成するために、複数工程でそれぞれパターニングを行う必要がある。しかしながら、アライメントに誤差が生じた場合、複数工程でパターニングを繰り返すと、誤差が重畳されてしまう。その結果、初期の製造工程で形成された部材に対して、末期の製造工程で形成された部材の位置が設計値に対して許容できる誤差以上の範囲でずれてしまう場合がある。

図１０（ａ）は図１（ａ）との比較のための、光電変換装置の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ’−Ｂ’線における受光ユニット１１の断面図および図１０（ａ）のＣ’−Ｄ’におけるマーク部３０の断面図である。

受光ユニット１１において図１０（ｂ）に示す様に、光電変換素子１３０とマイクロレンズ６００との相対的位置が、設計値から大きくかい離すると、設計通りの光学的性能を発揮できない可能性がある。

そこで、光電変換素子を形成する工程におけるアライメントおよびマイクロレンズを形成する工程におけるアライメントを、これらの前に行われる、分離領域を形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行う。このようにすることで、設計通りの、良好な光学的性能を有する光電変換装置１を得ることができる。

以下、本発明に係る光電変換装置の製造方法を詳細に説明する。光電変換装置１の典型的な製造方法においては、半導体ウエハに光電変換装置１を複数箇所に作り込む。この時に、複数箇所毎にアライメントを行うことが好ましい。また、複数箇所毎にマーク部３０を設けてマーク部３０を受光部１０の近傍に配置することで、ウエハに作り込まれる複数の光電変換装置１の各々の特性ばらつきを小さくすることができる。ただし、特定の箇所での露光に際してのみアライメントマークを用いたアライメントを行い、他の箇所での露光に際しては、上記特定の箇所と他の箇所との位置関係に基づくステージの移動のみによるアライメントを行ってもよい。すべての箇所において複数段階のパターニングが終了した後、これらをスクライブラインに沿ってダイシングする。これにより１つのウエハを分割して、各々が光電変換装置１である複数のチップが得られる。ただし、本発明は１つのウエハから複数のチップを得ることに限定されるものではなく、例えば、１つのウエハから、１つのウエハサイズの光電変換装置１を得てもよい。以下の説明では、ウエハにおいて、光電変換装置１となる複数の部分のうちの１つの部分について説明を行う。

＜第１実施形態＞
半導体基板１００としてシリコン基板を用いた光電変換装置１に関して、図３、図４、図５および図６を相互に参照しながら、光電変換装置１の製造方法の第１実施形態の一例を典型的な工程順に説明する。図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。

図３、図４、図５は各工程における光電変換装置１の断面図である。各図の左側は図１（ａ）及び図２（ａ）のＡ−Ｂ線における断面に対応する、受光部１０の受光ユニット１１の断面を示しており、各図の右側は図１（ａ）のＣ−Ｄ線における断面に対応する、マーク部３０の断面を示している。図６は製造工程において使用するフォトマスクと、それらの各製造工程間の関係を示している。図６において、左右に向く矢印は各フォトマスクを用いて同じ工程で形成される部材あるいは領域を示しており、上に向く矢印はアライメントの基準とする対象を示している。

（工程ａ）図３（ａ）を用いて本工程を説明する。第１導電型の半導体ウエハ１０００（以下、ウエハ１０００と呼ぶ）を用意する。ウエハ１０００はシリコン基体上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長したものを好適に用いることができる。ウエハ１０００としてＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを用いてもよい。

（工程ｂ）図３（ｂ）および図６を用いて本工程を説明する。ウエハ１０００の上に窒化シリコン膜（不図示）を形成し、窒化シリコン膜の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＩＳＯを用いてパターニングする。なお、フォトマスクＩＳＯのアライメントは、例えばステージの初期位置を基準にして行ってもよいし、ウエハのオリフラ等を基準にして行ってもよい。フォトマスクＩＳＯを用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして窒化シリコン膜をエッチングする。パターニングされた窒化シリコン膜をマスクとして、ドライ酸化あるいはウェット酸化によりウエハ１０００の表面を酸化する。これにより、ＬＯＣＯＳ法による分離絶縁体１１１が分離領域１１０に形成される（Ｓ１）。窒化シリコン膜に覆われて分離絶縁体１１１が形成されない領域の大部分が活性領域１２０となる。フォトマスクＩＳＯを用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

ここで、フォトマスクＩＳＯは、マーク形成パターンＭＦＰ１を有しており、本工程において、ＭＦＰ１を反映したパターンを有するアライメントマークＡＭ１が分離絶縁体１１１と同時に形成される（Ｓ１’）。すなわち、アライメントマークＡＭ１は、分離絶縁体１１１と同じ材料である酸化シリコンからなり、分離絶縁体１１１と同様に、窒化シリコン膜をマスクとしたウエハ１０００の表面を熱酸化することにより形成される。図１にはＡＭ１を模式的に示しており、上述したように、Ｘ座標測定用アライメントマークＡＭ１ＸとＹ座標測定用アライメントマークＡＭ１Ｙの組であるＡＭ１を示している。本例におけるＸ座標測定用アライメントマークＡＭ１ＸとＹ座標測定用アライメントマークＡＭ１Ｙのそれぞれは、４本の略矩形状の分離絶縁体１１１が等ピッチで配列された形状を有している。しかしながら、この形状はあくまでも一例であり、使用する露光装置等に応じて変更が可能である。また、図１には、ＡＭ１ＸとＡＭ１Ｙをマーク部３０の異なる辺に配置した例を示したが、ＡＭ１ＸとＡＭ１Ｙを互いに隣接して配置してもよい。なお、図１において、ＡＭ１の隣にあるアライメントマークＡＭＮは、後述するＡＭ２やＡＭ１０など、ＡＭ１以外のアライメントマークを模式的に示している。ＡＭＮもまた、Ｘ座標測定用アライメントマークＡＭＮＸとＹ座標測定用アライメントマークＡＭＮＹの組を有している。実際には各アライメントマークは、それぞれが互いに重ならないようにずらして、マーク部３０の複数の位置に配置されるが、紙面の都合上、ＡＭ１以外のアライメントマークをアライメントマークＡＭＮとしてまとめて記載している。

ここでは、ＬＯＣＯＳ法を用いて分離領域１１０を画定する例を説明したが、ＳＴＩで分離領域１１０を画定することもできる。ＳＴＩはトレンチ形成段階と、埋め込み絶縁膜形成段階を有するため、典型的には、ＡＭ１もまたトレンチ形成段階と埋め込み絶縁膜形成段階で形成される。しかしながら、マーク部３０に埋め込み絶縁膜を形成せずに、トレンチ形成段階で形成されたトレンチ自体をアライメントマークＡＭ１として用いることも可能である。

なお、フォトマスクＩＳＯを用いて分離絶縁体１１１を形成する素子分離方法に、拡散分離による素子分離方法を併用してもよい。なお、周辺回路部２０における分離領域の形成を本工程とは別の工程で行うこともできる。例えば、受光部１０の分離領域１１０をＬＯＣＯＳ法で形成し、周辺回路部２０の分離領域をＳＴＩとすることもできる。その場合には受光部１０の分離領域１１０に分離絶縁体１１１をＬＯＣＯＳ法で形成すると同時に、ＬＯＣＯＳ法でアライメントマークＡＭ１を形成する。

（工程ｃ）図３（ｃ）および図６を用いて本工程を説明する。ウエハ１０００の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクを用いて受光部１０に対応する範囲を開口する形状にパターニングし、受光部１０の略全体（分離領域１１０および活性領域１２０）にアクセプターのイオン注入を行い、第２導電型の不純物領域を形成する。この第２導電型の不純物領域の一部が後述する不純物領域１２１となる。この時のフォトマスクのアライメトはＡＭ１を基準にして行ってもよいが、例えばウエハのオリフラ等を基準にして行ってもよいし、ステージの移動のみで行ってもよい。フォトレジスト膜を除去した後、再度フォトレジスト膜を形成する。フォトレジスト膜をフォトマスクＰＥＣ１を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＰＥＣ１のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ２）。フォトマスクＰＥＣ１を用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして、ウエハ１０００の分離領域１１０へ分離絶縁体１１１を介してアクセプターのイオン注入を行う。これにより、分離領域１１０に、活性領域１２０の第２導電型の不純物領域よりも不純物濃度の高い第２導電型の第７半導体領域１１２を形成する。この結果、第２半導体領域１３２、第５半導体領域１４５および第６半導体領域１５６として用いるための第２導電型の不純物領域１２１（ウェル領域）が画定される（Ｓ２）。なお、第２導電型の不純物領域１２１を、注入エネルギー及び注入ドーズ量が異なる複数回のイオン注入で形成してもよい。第７半導体領域１１２も同様に複数回のイオン注入で形成してもよい。フォトマスクＰＥＣ１を用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

（工程ｄ）図３（ｄ）および図６を用いて本工程を説明する。ドライ酸化あるいはウェット酸化によりウエハ１０００の活性領域１２０の表面を酸化する。これにより、転送トランジスタ及び他のトランジスタのゲートの、ゲート酸化膜を形成する。次に、ゲート酸化膜の上にポリシリコン膜を成膜し、さらにポリシリコン膜の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＧＴを用いてパターニングする。この時、フォトマスクＧＴのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ３）。フォトマスクＧＴを用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする。これにより、転送ゲート電極１５５が形成される（Ｓ３）。フォトマスクＧＴを用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

ここで、フォトマスクＧＴは、マーク形成パターンＭＦＰ２を有しており、本工程において、ＭＦＰ２を反映したパターンを有するアライメントマークＡＭ２が転送ゲート電極１５５と同時に形成される（Ｓ３’）。すなわち、アライメントマークＡＭ２は、転送ゲート電極１５５と同じ材料であるポリシリコンからなり、転送ゲート電極１５５と同様に、フォトレジスト膜をマスクとしたポリシリコン膜のエッチングにより形成される。なお、ウエハ１０００に設けられるトランジスタの制御電極、例えば画素回路の各トランジスタの各ゲート電極と、周辺回路部の各トランジスタのゲート電極も本工程で形成される。

（工程ｅ−１）図３（ｅ−１）および図６を用いて本工程を説明する。ウエハ１０００の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＰＥＣ２を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＰＥＣ２のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ４）。フォトマスクＰＥＣ２を用いてパターニングされたフォトレジスト膜及び転送ゲート電極１５５をマスクとして、ウエハ１０００の活性領域１２０の不純物領域１２１へドナーのイオン注入を行う。これにより第１半導体領域１３１として用いるための第１導電型の不純物領域１２２を活性領域１２０に形成する（Ｓ４）。この時のイオン注入に斜めイオン注入を用いることで、図３（ｅ−１）に示す様に、不純物領域１２２の端部を転送ゲート電極１５５の下に潜り込ませることもできる。フォトマスクＰＥＣ２を用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

（工程ｅ−２）図３（ｅ−２）および図６を用いて本工程を説明する。ウエハ１０００の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＰＥＣ３を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＰＥＣ３のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ５）。フォトマスクＰＥＣ３を用いてパターニングされたフォトレジスト膜及び転送ゲート電極１５５をマスクとして、ウエハ１０００の不純物領域１２１へアクセプターのイオン注入を行う。これにより第３半導体領域１３３として用いるための第２導電型の不純物領域１２３を活性領域１２０に形成する（Ｓ５）。フォトマスクＰＥＣ３を用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

（工程ｆ）図３（ｆ）および図６を用いて本工程を説明する。ウエハ１０００の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＦＤを用いてパターニングする。この時、フォトマスクＦＤのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ６）。フォトマスクＦＤを用いてパターニングされたフォトレジスト膜及び転送ゲート電極１５５をマスクとして、ウエハ１０００の不純物領域１２１へドナーのイオン注入を行う。これにより第４半導体領域１４４として用いるための第１導電型の不純物領域１２４を形成する（Ｓ６）。フォトマスクＦＤを用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

以上のようにして、光電変換素子１３０や容量部１４０の少なくとも一部、転送トランジスタ１５０を形成する。工程（ｅ−１）で説明したように、少なくとも光電変換素子１３０の第１導電型の半導体領域１３１を形成する際のアライメント（Ａ４）を、ＡＭ１を基準にして行えばよい。なお、本例では、工程ｄの前後に分けて光電変換素子１３０を形成したが、工程ｄの前に第１半導体領域１３１、第３半導体領域１３３として用いるための不純物領域１２２、１２３を形成してもよい。しかしながら、工程ｄの後に不純物領域１２２、１２３を形成することにより、転送ゲート電極１５５をマスクとして、自己整合的に第１半導体領域１３１、第３半導体領域１３３を形成することができる。第４半導体領域１４４としても用いる不純物領域１２４についても同様に転送ゲート電極１５５をマスクとして自己整合的に形成することができる。

また、必要に応じて、次の工程ｅの前までに適切なマスクを用いて、分離領域１１０にチャネルストップ領域として用いられる第２導電型の半導体領域を形成してもよい。チャネルストップ領域は、典型的には、工程ｄの前に行われる。なお、ウエハ１０００の受光部１０に設けられるトランジスタ、例えば画素回路の各トランジスタの主電極（ソース・ドレイン）も同様に、フォトマスクのアライメントを、ＡＭ１を基準にして行って形成することができる。各トランジスタの主電極は制御電極をマスクとして用いることで自己整合的に形成することができるため、主電極を形成するためのフォトマスクのアライメントを、ＡＭ２ではなくＡＭ１を基準に行うことができる。そのため、各トランジスタの主電極を分離領域１１０とゲート電極の双方に対して適切な位置に形成することができる。典型的には、受光部１０に対して行われる複数回のイオン注入工程のために形成されるフォトレジスト膜をパターニングするための複数枚のフォトマスクのアライメントは、すべてＡＭ１を基準にして行われる。ただし、光電変換素子１３０を形成するためのフォトマスク以外のアライメントの全てをＡＭ１を基準にして行うことに限定されることはなく、必要に応じて、ＡＭ２を基準にして行ってもよい。

（工程ｇ−１）本工程を図４（ｇ−１ａ）〜（ｇ−１ｃ）、図４（ｇ）および図６を用いて説明する。ウエハ１０００上に第１絶縁層３１０を形成する。第１絶縁層３１０を形成した後、必要に応じてリフロー法やＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法、エッチバック法等を用いて第１絶縁層３１０を平坦化することができる。あるいは、第１絶縁層３１０をＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法によって形成してもよい。第１絶縁層３１０には、酸化シリコンを主成分とする材料を好ましく用いることができ、例えば、酸化シリコンや、ＢＰＳＧ、ＢＳＧ、ＰＳＧなどが挙げられ、ＢＰＳＧを特に好ましく用いることができる。

次いで、第１絶縁層３１０の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＭＰ１を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＭＰ１のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ２を基準にして行う（Ａ６）。フォトマスクＭＰ１を用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして第１絶縁層３１０をエッチングする。これにより、第１絶縁層３１０に転送ゲート電極１５５や、第４半導体領域１４４、他のトランジスタのゲート電極や主電極に達する第１スルーホール（コンタクトホール）を形成する。フォトマスクＭＰ１を用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去する。

ここで、フォトマスクＭＰ１は、マーク形成パターンＭＦＰ３を有しており、本工程において、ＭＦＰ３を反映したパターンを有するスルーホールが第１スルーホールと同時に形成される。ここでＭＦＰ３を反映したパターンを有するスルーホールの寸法は第１スルーホールの寸法よりも大きくしておくと良い。

第１絶縁層３１０の上に第１スルーホールを埋めるように金属膜を形成する。そして、ＣＭＰ法等を用いて、金属膜を第１絶縁層３１０が露出するまで除去する。このようなプラグ形成段階により、転送ゲート電極１５５や、第４半導体領域１４４、他のトランジスタのゲート電極や主電極に接続する第１金属プラグ２１１が形成される（Ｓ７）。第１金属プラグ２１１の材料としてはタングステンが好適である。第１金属プラグ２１１の形成と同時にＭＦＰ３を反映したパターンを有するスルーホールにも第１金属プラグ２１１と同じ金属材料が充填される。ＭＦＰ３を反映したパターンを有するこのスルーホールは第１スルーホールよりも寸法が大きいため、充填された金属材料の上面は第１絶縁層３１０の上面に対して凹んだ状態で形成される（図４（ｇ−１ａ）、Ｓ７’）。ＭＦＰ３を反映したパターンを有するスルーホールに充填された金属材料の上面の凹みがＭＦＰ３によって形成されたアライメントマークＡＭ３となる。

第１絶縁層３１０の上に金属膜２１２１を形成する。ここで、第１絶縁層３１０の上に形成された金属膜２１２１には、ＡＭ３に応じた凹凸が生じる（図４（ｇ−１ｂ））。そして、金属膜２１２１の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＭＩ１を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＭＩ１のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ３を基準にして行う（Ａ８）。上述のように、金属膜２１２１にはＡＭ３に応じた凹凸があるため、この凹凸を元にＡＭ３を検出することが容易になる。フォトマスクＭＩ１を用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして金属膜をエッチングする。このような配線形成段階により、第１金属配線２１２が形成される（Ｓ８）。

ここで、フォトマスクＭＩ１は、マーク形成パターンＭＦＰ４を有しており、本工程において、ＭＦＰ４を反映したパターンを有するアライメントマークＡＭ４が第１金属配線２１２と同時に形成される（Ｓ８’）。すなわち、アライメントマークＡＭ４は、第１金属配線２１２と同じ材料である金属からなり、第１金属配線２１２と同様に、フォトレジスト膜をマスクとした金属膜のエッチングにより形成される。このようにして、第１金属層２１０が形成される（図４（ｇ−１ｃ））。

上述したように、凹みを利用したアライメントマークを用いるのは、金属膜をウエハ１０００の上の全面に形成すると金属膜２１２１の下層が金属膜２１２１で遮光されるため、下層のマークを光学的に読み取ることが困難になるためである。ただし、金属膜を形成した後に、下層のマークアライメントマーク上に位置する部分を選択的に除去することで、金属膜２１２１に凹凸を形成するようにせずとも、金属膜２１２１の形成後にアライメントマークを光学的に読み取り可能にすることもできる。

なお、図６では、各金属層の金属配線を形成するためのアライメントを、同一金属層の金属プラグと同時に形成されたアライメントマークを基準にして行う例を説明した。しかしながら、各金属層の金属配線を形成するためのアライメントを、同一金属層の金属プラグを形成するためのアライメントの基準に用いられるアライメントマークを基準にして行ってもよい。すなわち、同一金属層の金属プラグ形成段階と金属配線形成段階における各アライメントを、同じアライメントマークを基準にして行ってもよい。

（工程ｇ−２）本工程を図４（ｇ）および図６を用いて説明する。第２絶縁層３２０を形成した後、第２金属プラグ２２１、第２金属配線２２２を順次形成して第２金属層２２０を形成するが、本工程では、工程ｇ−１と同様に、プラグ形成段階と配線形成段階とによって行うことができるため簡単に説明する。

第２絶縁層３２０にはフォトマスクＭＰ２を用いて第２スルーホール（ビアホール）が形成される。この時、フォトマスクＭＰ２のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ４を基準にして行う（Ａ９）。そして、第２金属プラグ２２１を形成する（Ｓ９）。フォトマスクＭＰ２はマーク形成パターンＭＦＰ５を有している。第２金属配線２２２はフォトマスクＭＩ２を用いて形成される（Ｓ１０）。フォトマスクＭＩ２のアライメントは、ウエハ１０００上の、ＭＦＰ５を反映したアライメントマークＡＭ５を基準にして行われる（Ａ１１）。このようにして、本工程ｇ−２により、第２金属層２２０が形成される。フォトマスクＭＩ２はマーク形成パターンＭＦＰ６を有しており、アライメントマークＡＭ６が形成される（Ｓ１０’）。

（工程ｇ−３）本工程を図４（ｇ）および図６を用いて説明する。第３絶縁層３３０を形成した後、第３金属プラグ２３１、第３金属配線２３２を順次形成して第３金属層２３０を形成するが、本工程でも、工程ｇ−１と同様に、プラグ形成段階と配線形成段階とによって行うことができるため簡単に説明する。

第３絶縁層３３０にはフォトマスクＭＰ３を用いて第３スルーホール（ビアホール）が形成される。この時、フォトマスクＭＰ３のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ６を基準にして行う（Ａ１１）。そして、第３金属プラグ２３１を形成する（Ｓ１１）。フォトマスクＭＰ３はマーク形成パターンＭＦＰ７を有している。第３金属配線２３２はフォトマスクＭＩ３を用いて形成される（Ｓ１２）。フォトマスクＭＩ３のアライメントは、ウエハ１０００上の、ＭＦＰ７を反映したアライメントマークＡＭ７を基準にして行われる（Ａ１２）。このようにして、本工程ｇ−３により、第３金属層２３０が形成される。フォトマスクＭＩ３はマーク形成パターンＭＦＰ８を有しており、アライメントマークＡＭ８が形成される（Ｓ１２’）。

（工程ｇ−４）本工程を図４（ｇ）および図６を用いて説明する。第４絶縁層３４０を形成した後、第４金属プラグ２４１、第４金属配線２４２を順次形成して第４金属層２４０を形成するが、本工程でも、工程ｇ−１と同様に、プラグ形成段階と配線形成段階とによって行うことができるため簡単に説明する。

第４絶縁層３４０にはフォトマスクＭＰ４を用いて第４スルーホール（ビアホール）が形成される。この時、フォトマスクＭＰ４のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ８を基準にして行う（Ａ１３）。そして、第４金属プラグ２４１を形成する（Ｓ１３）。フォトマスクＭＰ４はマーク形成パターンＭＦＰ９を有している。第４金属配線２４２はフォトマスクＭＩ４を用いて形成される（Ｓ１４）。フォトマスクＭＩ４のアライメントは、ウエハ１０００上の、ＭＦＰ９を反映したアライメントマークＡＭ９を基準にして行われる（Ａ１４）。このようにして、本工程ｇ−４により、第４金属層２４０が形成される。フォトマスクＭＩ４はマーク形成パターンＭＦＰ１０を有しており、アライメントマークＡＭ１０が形成される（Ｓ１４’）。

以上のようにして、第１金属層２１０、第２金属層２２０、第３金属層２３０、第４金属層２４０を有する金属構造体を形成することができる（図４（ｇ））。

（工程ｈ）本工程を図５（ｈ）および図６を用いて説明する。ウエハ１０００の上（第４絶縁層３４０及び第４金属配線２４２の上）に中間膜４００を形成する。中間膜４００はパターニングしなくてもよい。次いで、中間膜４００の上にカラーフィルタアレイを形成する（Ｓ１５）。例えば、ベイヤー配列のカラーフィルタアレイの形成は次のようにして行うことができる。中間膜４００の上に緑色の感光性カラーフィルタを全面に塗布した後、フォトマスクＣＦＧを用いて、緑色のフォトレジストを市松模様状にパターニングして緑色のカラーフィルタを形成する。この時、フォトマスクＣＦＧのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１０を基準にして行う（Ａ１５Ｇ）。中間膜４００の上に赤色のフォトレジストを全面に塗布した後、フォトマスクＣＦＲを用いて、赤色のフォトレジストを市松模様状にパターニングして赤色のカラーフィルタを形成する。この時、フォトマスクＣＦＲのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１０を基準にして行う（Ａ１５Ｒ）。中間膜４００の上に青色のフォトレジストを全面に塗布した後、フォトマスクＣＦＢを用いて、青色のフォトレジストを市松模様状にパターニングして青色のカラーフィルタを形成する。この時、フォトマスクＣＦＢのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１０を基準にして行う（Ａ１５Ｂ）。以上の説明では、各色のカラーフィルタを形成するためのアライメントを、いずれもＡＭ１０を基準として行う例を説明した。しかし、或る色のカラーフィルタ（例えば青色のカラーフィルタ）を形成するためのアライメントを、先に形成されたカラーフィルタ（例えば緑色のカラーフィルタ）と同時に形成されたアラメントマークを基準にして行ってもよい。なお、周辺回路部２０には、周辺回路への不要な入射光を抑制して周辺回路でのノイズを低減するために、周辺回路部２０の略全体を青色のカラーフィルタで覆うことが好ましい。マーク部３０の全体もカラーフィルタ（典型的には青色のカラーフィルタ）で覆ってもよいが、少なくともＡＭ１の上にはどの色のカラーフィルタも設けないことが好ましい。

（工程ｉ）本工程を図５（ｉ）および図６を用いて説明する。本工程では、マイクロレンズ６００を形成する（Ｓ１６）。ここでは、マイクロレンズ６００の形成に、階調露光法を用いた例を説明する。ウエハ１０００の上（カラーフィルタアレイの上）に感光性樹脂膜を塗布する。感光性樹脂膜の材料としてはアクリル系樹脂やスチレン系樹脂を用いることができる。

感光性樹脂膜を階調マスクであるフォトマスクＭＬを用いて露光する。この時、フォトマスクＭＬのアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ１６）。この時、ＡＭ１の上にカラーフィルタが位置していると、カラーフィルタを介して、絶縁体であるＡＭ１を検出することになる。そのため、アライメント誤差が生じる場合がある。上述したように工程ｈにおいてＡＭ１の上にカラーフィルタを設けないことにより、ＡＭ１をカラーフィルタを介さずに検出することができ、アライメントの精度を向上することができる。本例ではフォトマスクＭＬは、マイクロレンズの表面形状に対応する光透過率分布を有するような階調パターンを有する。例えば、感光性樹脂膜がポジ型の場合には、露光量が多い部分は現像により除去されて薄くなる。マイクロレンズは凸レンズであるため、フォトマスクＭＬでは、１つのマイクロレンズパターンの中心部分の光透過率が低く、そのマイクロレンズパターンの周辺部分の光透過率が低くなっている。

ここでは、階調露光法を用いてマイクロレンズを形成する例を説明したが、これに限定されることはなく、リフロー法を用いてもよく、リフロー法や階調露光法にエッチバック法を組み合わせた方法など様々な方法を用いることができる。リフロー法を用いる場合には、リフローされる樹脂をフォトマスクＭＬを用いてパターニングすればよい。

また、半導体ウエハ１０００上でのパターニングを行わずに、予めマイクロレンズアレイが設けられたシートを用意して、このシートを半導体ウエハ１０００に貼り付けることによって、光電変換素子１３０の上にマイクロレンズ６００を形成してもよい。この場合にも、シートのアライメントは、ＡＭ１を基準にして行われる。

なお、図１（ａ）を用いて上述したように、本例における光電変換装置１はアライメントマーク等が設けられたマーク部３０を有している。これは、ダイシング前のウエハにおいて、マーク部３０をスクライブラインのチップ側に配置しているためである。そのため、ダイシング後の光電変換装置１（チップ）はアライメントマーク等が設けられたマーク部３０を有するのである。しかしながら、ダイシング前のウエハにおいて、マーク部３０をスクライブライン上などに配置する場合には、ダイシングによってチップ化された後の光電変換装置１はマーク部３０を有しないことになる。マーク部３０をスクライブラインに配置することで、実質的に光電変換装置１としての機能を持たないマーク部３０の分だけ、光電変換装置１（チップ）の面積を極力小さくすることも可能になる。本発明に係る光電変換装置１はマーク部３０を有する場合だけでなく、マーク部がダイシング時に除去された場合も包含する。

以上の工程によって、光電変換装置１を製造することができる。本実施形態によれば、工程ｅ−１ｃ（および工程ｅ−２）において、フォトマスクＰＥＣ２（およびＰＥＣ３）のアライメントを、工程ｂにおいてフォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行っている。そして、工程ｉにおいても、フォトマスクＭＬのアライメントを、工程ｂにおいてフォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行っている。このように、光電変換素子１３０を形成するために用いられるフォトマスクＰＥＣ２とマイクロレンズ６００を形成するために用いられるフォトマスクＭＬとが、同じアライメントマークＡＭ１を基準にして、アライメントされる。そのため、光電変換素子１３０とマイクロレンズの相対的位置関係の設計値からのかい離を小さくすることができ、設計値に近い、良好な性能を有する光電変換装置１を得ることができる。なお、マイクロレンズ６００の光軸に対する光電変換素子１３０の中心の相対的位置関係を、受光部１０における受光ユニット１１の位置に応じて、受光ユニット１１毎に異ならせることも好ましい。このような設計を採用する場合には本発明は特に優れた効果を奏する。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第４金属層２４０の形成方法が、第１実施形態とは異なる。他の構成部材の形成方法は、第１実施形態と同様のものを採用することができるため、説明を省略する。具体的には、第３金属層２３０の形成までは、第１実施形態の工程ａ〜工程ｇ−３と同様に行うことができ、中間膜４００の形成以降も、第１実施形態の工程ｈ、工程ｉと同様に行うことができる。したがって、第１実施形態の工程ｇ−４の代わりに行われる工程としての工程ｊのみを説明する。図７は、図６と同様に、製造工程において使用するフォトマスクと、それらの各製造工程間の関係を示している。

（工程ｊ）第４絶縁層３４０を形成した後、第４金属プラグ２４１、第４金属配線２４２を順次形成して第４金属層２４０を形成するが、本工程でも、工程ｇ−１と同様にして行うことができるため簡単に説明する。

第４絶縁層３４０にはフォトマスクＭＰ４を用いて第４スルーホール（ビアホール）が形成される。この時、フォトマスクＭＰ４のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う（Ａ１３）。そして、第４金属プラグ２４１を形成する（Ｓ１３）。フォトマスクＭＰ４はマーク形成パターンＭＦＰ９を有している。第４金属配線２４２はフォトマスクＭＩ４を用いて形成される（Ｓ１４）。フォトマスクＭＩ４のアライメントは、ウエハ１０００上の、ＭＦＰ９を反映したアライメントマークＡＭ９を基準にして行われる（Ａ１４）。このようにして、本工程ｇ−４により、第４金属層２４０が形成される。フォトマスクＭＩ４はマーク形成パターンＭＦＰ１０を有しており、アライメントマークＡＭ１０が形成される（Ｓ１４’）。

なお、本実施形態においては、第１実施形態のようにフォトマスクＭＰ４のアライメントにＡＭ８は不要であるため、ＭＩ３のＭＦＰ８も不要である。

第１実施形態では、第４金属層２４０を形成するまでに、Ａ３，Ａ７，Ａ８，Ａ９，Ａ１０，Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３の計８回のアライメントを経ている。そのため、ＡＭ１を基準にして１回のアライメント（Ａ１６）のみを経ているマイクロレンズ６００と第４金属配線２４２との相対的位置関係が設計値から大きくかい離する可能性が高くなる。マイクロレンズ６００に最も近い金属層である第４金属層２４０とマイクロレンズ６００の相対的位置関係が設計値から大きくかい離すると次のような問題が生じる虞がある。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、マイクロレンズ６００で集光された光の一部が、第４金属層２４０に蹴られ、入射光の利用効率が低下したり、迷光の原因となったりする。図１０（ｂ）の金属層２１０〜２４０の近傍に示した点線は、図２（ｂ）で示した金属層２１０〜２４０の位置、すなわち、適切な金属層の位置を示している。また、第４金属層２４０と同時に形成されるＡＭ１０を基準にしてアライメントが行われて形成されるカラーフィルタ５００とマイクロレンズ６００との相対的位置関係も設計値から大きくかい離する可能性が高くなる。そうすると、マイクロレンズ６００で集光された光の一部が、誤った色のカラーフィルタ５００を通過してしまい、混色の原因がとなる場合もある。

本実施形態によれば、工程ｊにおいて、フォトマスクＭＰ４のアライメントを、工程ｂにおいてフォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行っている。そして、フォトマスクＭＩ４のアライメントを、フォトマスクＭＰ４を用いて形成されたアライメントマークＡＭ９を基準にして行っている。そして、第１実施形態と同様に、フォトマスクＭＬのアライメントを、工程ｂにおいてフォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行う。このように、第４金属層２４０を形成するために用いられるフォトマスクＭＰ４と、マイクロレンズ６００を形成するために用いられるフォトマスクＭＬとが、同じアライメントマークＡＭ１を基準にして、アライメントされる。そしてＭＩ４の形成のために経るアライメントはＡ１４の１回のみである。そのため、第４金属層２４０とマイクロレンズ６００の相対的位置関係の設計値からのかい離を小さくすることができ、設計値に近い、良好な性能を有する光電変換装置１を得ることができる。本実施形態は、受光部１０において、ウエハ１０００とマイクロレンズ６００との間に第Ｎ金属層を含む２層以上の金属層を設ける場合に特に好適である。

＜第３実施形態＞
本実施形態では、金属構造体の形成方法が、第１実施形態および第２実施形態とは異なる。特に、第４金属層２４０の第４金属配線２４２をダマシン法を用いて形成する点が異なる。本例では、第１〜第３金属層もダマシン法を用いて形成しているが、第１実施形態と同様の方法を採用することもできる。第１金属プラグ２１１の形成までは、第１実施形態の工程ａ〜工程ｆと同様に行うことができ、中間膜４００の形成以降も、第１実施形態の工程ｈ、工程ｉと同様に行うことができる。したがって、第１実施形態の工程ｇ−１、工程ｇ−２、工程ｇ−３の代わりに行われる工程ｋ−１、工程ｋ−２、工程ｋ−３を簡単に説明し、工程ｇ−４の代わりに行われる工程ｋ−４を詳細に説明する。図９は、図６と同様に、製造工程において使用するフォトマスクと、それらの各製造工程間の関係を示している。

（工程ｋ−１）第１金属プラグ２１１は第１実施形態の工程ｇ−１と同様に形成することができる。第１金属プラグ２１１が形成された第１絶縁層３１０上に第５絶縁層３５０を形成する。そして、シングルダマシン法により、第５絶縁層３５０内に第１金属配線２１２を形成する。第５絶縁層３５０に形成されるトレンチはフォトマスクＭＩ１を用いてパターニングされる。この時ＭＩ１のアライメントをＡＭ２を基準にして行う。フォトマスクＭＩ１はマーク形成パターンＭＦＰ４を有しており、第１金属配線２１２と同時にアライメントマークＡＭ４がウエハ１０００上に形成される。

（工程ｋ−２）第５絶縁層３５０の上に第２絶縁層３２０を形成する。そして、ビアホール形成段階とトレンチ形成段階を有するデュアルダマシン法により、第５絶縁層３５０内に第２金属プラグ２２１と第２金属配線２２２を形成する。第５絶縁層３５０に形成される第２ホール（ビアホール）はフォトマスクＭＰ２を用いてパターニングされる。第５絶縁層３５０に形成されるトレンチはフォトマスクＭＩ２を用いてパターニングされる。フォトマスクＭＰ２のアライメントおよびフォトマスクＭＩ２のアライメントはそれぞれウエハ１０００上に形成されたアライメントマークＡＭ４を基準にして行う。フォトマスクＭＩ２はマーク形成パターンＭＦＰ６を有しており、第２金属配線２２２と同時にアライメントマークＡＭ６がウエハ１０００上に形成される。

（工程ｋ−３）第２絶縁層３２０の上に第３絶縁層３３０を形成する。そして、ビアホール形成段階とトレンチ形成段階を有するデュアルダマシン法により、第３絶縁層３３０内に第３金属プラグ２３１と第３金属配線２３２を形成する。第３絶縁層３３０に形成される第３ホール（ビアホール）はフォトマスクＭＰ３を用いてパターニングされる。第３絶縁層３３０に形成されるトレンチはフォトマスクＭＩ３を用いてパターニングされる。フォトマスクＭＰ３のアライメントおよびフォトマスクＭＩ３のアライメントはそれぞれウエハ１０００上に形成されたアライメントマークＡＭ６を基準にして行う。フォトマスクＭＩ３はマーク形成パターンＭＦＰ８を有しており、第３金属配線２３２と同時にアライメントマークＡＭ８がウエハ１０００上に形成される。

（工程ｋ−４）
ウエハ１０００の上（第３絶縁層３３０及び第３金属配線２３２の上）に第４絶縁層３４０を形成する（図８（ｋ−４ａ）。第４絶縁層３４０を形成した後、必要に応じてリフロー法やＣＭＰ法、エッチバック法等を用いて第１絶縁層３１０を平坦化することができる。あるいは、第４絶縁層３４０をＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法によって形成してもよい。第４絶縁層３４０には、酸化シリコンを主成分とする材料を好ましく用いることができ、例えば、酸化シリコンや、ＢＰＳＧ、ＢＳＧ、ＰＳＧなどが挙げられ、酸化シリコンを特に好ましく用いることができる。

次いで、第４絶縁層３４０の上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジスト膜をフォトマスクＭＰ４を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＭＰ４のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ８を基準にして行う。

フォトマスクＭＰ４を用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして第４絶縁層３４０をエッチングする。このように、第４絶縁層３４０に第３金属配線２３２に達する第４スルーホール２４１０（ビアホール）を形成する、ビアホール形成段階が行われる（図８（ｋ−４ｂ））。

フォトマスクＭＰ４を用いてパターニングされたフォトレジスト膜を除去し、再びフォトレジスト膜を塗布する。そしてフォトレジスト膜をフォトマスクＭＩ４を用いてパターニングする。この時、フォトマスクＭＩ４のアライメントを、ウエハ１０００上のＡＭ１を基準にして行う。フォトマスクＭＩ４を用いてパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして第４絶縁層３４０を再びエッチングする。このように、第４絶縁層３４０に、ＭＰ４を用いて形成されたスルーホール２４１０に連続するトレンチ２４２０を形成するトレンチ形成段階が行われる（図８（ｋ−４ｃ））。

なお、ここでは第４スルーホール２４１０（ビアホール）をトレンチ２４２０の先に形成した、いわゆるビアファーストを採用した例を説明したが、いわゆるトレンチファーストを採用してもよい。トレンチファーストを採用する場合には、先ずトレンチを形成して、トレンチの底部に第４スルーホールを形成すればよい。

第４絶縁層３４０の上に第４スルーホール２４１０とトレンチ２４２０を埋めるように金属膜２４１２を形成する（（図８（ｋ−４ｄ））。そして、ＣＭＰ法等を用いて、金属膜２４１２を第４絶縁層３４０が露出するまで除去する。これにより、第３金属配線２３２に接続する第４金属プラグ２４１と第４金属配線２４２が同時に形成される。

以上のようにして、第１金属層２１０、第２金属層２２０、第３金属層２３０、第４金属層２４０を有する金属構造体を形成することができる（図８（ｋ））。

なお、図９では第２金属層２２０と第３金属層２３０の各々について、ビアホール形成段階とトレンチ形成段階の両方におけるアライメントの基準として、同じアライメントマーク（ＡＭ４，ＡＭ６）を用いる例を示した。しかしながら、ビアホール形成段階とトレンチ形成段階のうちの先の段階と同時にアライメントマークを形成し、後の段階のアライメントを、このアライメントマークを基準にして行ってもよい。

第１実施形態においては、第４金属パターンを形成するための金属膜によってアライメントマークＡＭ１が遮られるため、ＡＭ１を基準にしたＭＩ４のアライメントを行うことが困難である。これに対して、本実施形態では、第４金属配線２４２をダマシン法を用いて形成することにより、第４金属配線２４２の実質的なパターンはトレンチの形成時に決定される。トレンチの形成時には、第４絶縁層３４０を介してアライメントマークＡＭ１を光学的に検出することが可能となる。そのため、本実施形態では、ＭＩ４のアライメントをＡＭ１を基準にして行うことが可能となるのである。本例では、第４金属層２４０をデュアルダマシン法を用いて形成した例を説明したが、第４金属配線２４２をシングルダマシン法で形成しても、同様の効果を得ることができる。第２金属配線２２２や第３金属配線２３２をシングルダマシン法で形成してもよい。本実施形態は、各金属層の金属配線の主たる材料が銅である場合に特に好適である。

本実施形態によれば、工程ｋ−４において、フォトマスクＭＰ４のアライメントを、工程ｈにおいてフォトマスクＭＩ３を用いて形成されたアライメントマークＡＭ８を基準にして行っている。そして、フォトマスクＭＩ４のアライメントを、フォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行っている。そして、第１実施形態と同様に、フォトマスクＭＬのアライメントを、工程ｂにおいてフォトマスクＩＳＯを用いて形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行う。

このように、最上層の金属層である第４金属層２４０の第４金属配線２４２を形成するために用いられるフォトマスクＭＩ４とマイクロレンズを形成するために用いられるフォトマスクＭＬとが、同じアライメントマークＡＭ１を基準にしてアライメントされる。そのため、第４金属配線２４２とマイクロレンズの相対的位置関係の設計値からのかい離を小さくすることができ、設計値に近い、良好な光学的性能を有する光電変換装置１を得ることができる。

そして、第２実施形態とは異なり、第４金属層２４０の第４金属プラグ２４１を形成するために用いられるフォトマスクＭＰ４のアライメントが、第４金属プラグ２４１が接続される第３金属配線２３２を形成する際に形成されたＡＭ８を基準にして行われる。そのため、第４金属プラグ２４１と第３金属配線２３２の相対的位置関係の設計値からのかい離を小さくすることができ、設計値に近い、良好な電気的性能を有する光電変換装置１を得ることができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態は、第１、第２、第３実施形態のそれぞれに適用が可能であるが、第１実施形態を例に挙げて、図４、５、７および図１０を用いて説明する。

工程ｂにおいて用いたフォトマスクＩＳＯのマーク形成パターンＭＦＰ１によって、アライメントマークＡＭ１に加え、テストマークＴＭＡとテストマークＴＭＢが形成される。工程ｇ−４において用いたフォトマスクＭＩ４のマーク形成パターンＭＦＰ１０によって、アライメントマークＡＭ１０に加え、テストマークＴＭＢ’が形成される。工程ｉにおいて用いたフォトマスクＭＬはマーク形成パターンＭＦＰ１１を有しており、マイクロレンズのパターニングと同時にテストマークＴＭＡ’が形成される（Ｓ１６’）。

テストマークＴＭＡとテストマークＴＭＡ’はウエハ１０００の上の略同じ位置に形成することができる。同様に、テストマークＴＭＢとテストマークＴＭＢ’はウエハ１０００の上の略同じ位置に形成することができる。本例では、図１に示す様に、ＴＭＡとＴＭＢは略矩形のループ状のパターンとなっており、ＴＭＡ’とＴＭＢ’は略矩形のドット状のパターンとなっている。そして、各工程におけるアライメントが適切に行われた場合には、図１に示す様に、ウエハ１０００を真上から観察すると、ＴＭＡ’の中心とＴＭＡの中心が一致し、ＴＭＡ’がＴＭＡに囲まれているように見える。また、図１に示す様に、ウエハ１０００を真上から観察すると、ＴＭＢ’の中心とＴＭＢの中心が一致し、ＴＭＡ’がＴＭＡに囲まれているように見える。

このように、ＴＭＡとＴＭＡ’の位置関係を観察することにより、光電変換素子１３０とマイクロレンズ６００との位置関係が適切であることを確認することができる。同様にＴＭＢとＴＭＢ’の位置関係を観察することにより、光電変換素子１３０と第４金属層２４０との位置関係が適切であることを確認することができる。

ここでは、光電変換素子１３０と第４金属層２４０との位置関係の確認のためのテストパターンＴＭＢ’を、フォトマスクＭＩ４を用いて第４金属配線２４２と同時に形成する例を説明した。しかしながら、図７や図９に示す様に、フォトマスクＭＰ４を用いて、第４金属プラグ２４１と同時に、或いは第４金属プラグ２４１が形成されるビアホールと同時に、テストパターンＴＭＢ’を形成してもよい。

なお、図示はしないが、例えば、ＭＩ４のＭＦＰ９またはＭＦＰ１０を用いてループ状のテストマークＴＭＣを形成し、フォトマスクＭＬを用いてドット状のテストマークＴＭＣ’を形成してもよい。そして、ＴＭＣとＴＭＣ’の位置関係を観察することにより、第４金属配線２４２とマイクロレンズ６００との位置関係が適切であることを確認することもできる。

さて、各工程におけるアライメントが適切に行われなかった場合には、図１０（ａ）に示す様に、ウエハ１０００を真上から観察すると、ＴＭＡ’の中心とＴＭＡの中心がズレ、ＴＭＡ’がＴＭＡから外れているように見える。また、図１０に示す様に、ウエハ１０００を真上から観察すると、ＴＭＢ’の中心とＴＭＢの中心がズレ、ＴＭＢ’がＴＭＢから外れているように見える。

このように、マイクロレンズ６００と分離絶縁体１１１との位置関係、或いは、マイクロレンズ６００と第４金属層２４０との位置関係を確認する手段を講じることで、光電変換装置１の光学的性能を検査することが可能となる。

なお、第１実施形態及び第３実施形態に本実施形態を適用する場合には、図７、図９に示す様に、ＴＭＢ’をＭＩ４のＭＦＰ１０によって形成することが好ましい。一方で、第２実施形態に本実施形態を適用する場合には、ＴＭＢ’をＭＩ４のＭＦＰ１０によって形成することもできるが、図８に示す様に、ＴＭＢ’をＭＰ３のＭＦＰ９によって形成することが好ましい。

本例では、ＴＭＡとＴＭＢをループ状、ＴＭＡ’とＴＭＢ’をドット状としたがこれに限定されることはない。すなわち、マイクロレンズ６００の光電変換素子１３０に対する位置が適切かどうか、或いはマイクロレンズ６００の第４金属層２４０に対する位置が適切かどうかを確認することができるものであれば、適宜変更してもよい。また、ここではアライメントマークＡＭ１とテストマークＴＭＡ、ＴＭＢをそれぞれ別のマークとしたが、アライメントマークＡＭ１をテストマークＴＭＡとして用いてもよい。アライメントマークＡＭ１０（またはＡＭ９）とテストマークＴＭＢ’についても同様である。なお、ＴＭＡとＴＭＡ’の組とＴＭＢとＴＭＢ’の組の両方を設ける必要はなく、一方の組のみを設けてもよいが、少なくともＴＭＡとＴＭＡ’の組を設けることが好ましい。

テストマークの観察によって光学的性能が許容範囲外と判断された場合について、次のようにすることが好ましい。マイクロレンズ６００をウェットエッチング等で除去した後、工程ｉと同様にして、マイクロレンズ６００を再形成するのである。これにより、一度は光学的性能が規格外と判断された装置でも、それまでの製造コストを無駄にすることなく、良好な光学的性能を有する光電変換装置を製造することができるため、コストの低減が可能となる。

なお、上述したように、マーク部３０をスクライブラインの外側に配置することもできるが、本例のようにマーク部３０をスクライブラインの内側に配置することが好ましい。このようにすると、ウエハのダイシング後（チップ化後）にも、ＴＭＡとＴＭＡ’及び／又はＴＭＢとＴＭＢ’を用いて、光電変換装置１の光学的性能が規格内か規格外かを容易に判断（検査）することが可能となる。ダイシング後にこのような検査を行う必要が無い場合には、マーク部３０をスクライブラインの外側に配置して、光電変換装置１の小型化を図ってもよい。

＜第５実施形態＞
本実施形態は、本発明による製造方法が特に有効な光電変換装置の例である。本実施形態の一例を図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は本実施形態における１つの画素の平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＥ−Ｆ線における受光ユニット１１の断面図である。

１つのマイクロレンズに対応する１つの光電変換素子１３０は、複数の光電変換部を有している。ここでは、光電変換素子１３０が第１光電変換部１３０１と第２光電変換部１３０２の２つを有する例を説明するが３つ以上の光電変換部を有していてもよい。第１光電変換部１３０１と第２光電変換部１３０２は、隔離部１３０３を介して互いに分離している。第１光電変換部１３０１と第２光電変換部１３０２の各々が、別々に信号電荷を生成及び蓄積する。

第１光電変換部１３０１と第２光電変換部１３０２はそれぞれ、光電変換領域および蓄積領域として機能する第１導電型の第１半導体領域１３１１、１３１２を有している。便宜的に、第１光電変換部１３０１の第１半導体領域を第１蓄積領域１３１１と呼び、第１光電変換部１３０２の第１半導体領域を第２蓄積領域１３１２と呼ぶ。第１蓄積領域１３１１と第２蓄積領域１３１２は、第２導電型の半導体領域である隔離部１３０３を介して互いに隔離されている。第１光電変換部１３０１と第２光電変換部１３０２は、それぞれ、隔離部１３０３を介して互いに隔離された第２導電型の第２半導体領域１３２１、１３２２を有している。本例では、隔離部１３０３の不純物濃度は、第２導電型の第２半導体領域１３２１、１３２２と同程度である。このような隔離部１３０３は、第１実施形態の工程ｃで形成された不純物領域１２１へ、第１実施形態の工程ｅ−１において、隔離部１３０３に対応する部分をマスクしてドナーをイオン注入することで形成される。すなわち、隔離部１３０３は、不純物領域１２１のうち、ドナーが実質的に注入されない部分として形成される。なお、第２導電型の第２半導体領域１３２１、１３２２よりも高くしてもよい。その場合には、第２半導体領域１３２１、１３２２よりも高い不純物濃度を有する第２導電型の隔離部１３０３は、第２半導体領域１３２１と第２半導体領域１３２２の間のポテンシャル障壁として機能する。このような隔離部１３０３は、例えば、フォトマスクＰＥＣ１を用いて、図２（ｂ）で説明した分離領域１１０の第７半導体領域１１７（図１１（ｂ）では不図示）と同時に形成することもできる。この場合、フォトマスクＰＥＣ１のアライメントを、ＡＭ１を基準にして行うことが好ましい。なお、隔離部１３０３を、分離領域１１０の分離絶縁体１１１と同様に、絶縁体（隔離絶縁体）を用いて構成してもよい。その場合には、隔離部１３０３の隔離絶縁体を分離領域１１０の分離絶縁体１１１と同時に形成することが好ましい。隔離部１３０３の隔離絶縁体を分離絶縁体１１１と同時に形成し、さらに、隔離部１３０３の第２導電型の半導体領域を、分離領域１１０へのアクセプターのイオン注入と同時に、活性領域１２０へアクセプターをイオン注入することで形成してもよい。

本例では、チャネル領域として機能する第５半導体領域と、浮遊拡散領域として機能する第４半導体領域も、各光電変換部１３０１、１３０２に対応して複数設けられている。第１蓄積領域１３１１には第１転送ゲート電極１５５１を有する第１転送ゲートを介して第１浮遊拡散領域１４４１が接続されている。第２蓄積領域１３１２には第２転送ゲート電極１５５２を有する第２転送ゲートを介して第２浮遊拡散領域１４４２が接続されている。

マイクロレンズ６００の光軸が、隔離部１３０３に対応するように、すなわち、マイクロレンズ６００の光軸が仮想的に隔離部１３０３を貫くように、マイクロレンズ６００が形成される。

第１光電変換部１３０１で生成および蓄積された信号電荷に応じた信号と、第２光電変換部１３０２で生成・蓄積された信号電荷に応じた信号とが、それぞれ第１転送ゲート、第２転送ゲートを介して得られる。これらの信号を比較することにより、光電変換装置１は位相差検出方式により、焦点を検出することが可能となる。本実施形態の光電変換装置１は、撮像装置と測距装置（焦点検出装置）としての機能を兼ね備えた多機能装置となっている。

このような多機能装置を用いて、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像システムを構成することができる。撮像システムは、多機能装置に加えて、レンズ光学系を駆動するための駆動信号を出力する制御部を有する。焦点の検出は次のようにして行うことができる。撮像システムでは、第１光電変換部１３０１で生成、蓄積された信号電荷に基づく信号と第２光電変換部１３０２で生成、蓄積された信号電荷に基づく信号とが、異なるレベルであれば非合焦状態であると判断される。一方、第１光電変換部１３０１で生成、蓄積された信号電荷に基づく信号と第２光電変換部１３０２で生成、蓄積された信号電荷に基づく信号とが、同じレベルであれば合焦状態であると判断される。したがって、非合焦状態と判断された場合、制御部は、各光電変換部１３０１、１３０２で生成、蓄積された信号電荷に基づく信号が同じレベルになるようにレンズ光学系を駆動する駆動信号を出力する。なお、このような焦点検出を可能にする撮像装置および撮像システムについては、特開２００１−２５０９３１号公報と特開２００２−１６５１２６号公報を参照することができる。

図１１（ｂ）には、第１光電変換部１３０１への入射光の光線を１点鎖線で模式的に示しており、第２光電変換部１３０２への入射光の光線を２点鎖線で模式的に示している。マイクロレンズ６００の光軸が隔離部１３０３から大きくずれていると、非合焦状態と合焦状態とが誤って判断されてしまう可能性が高くなる。

本実施形態の撮像装置の製造方法は、第１乃至第４実施形態と同様に行うことができる。すなわち、複数の光電変換部１３０１、１３０２を有する光電変換素子１３０を形成する工程（Ｓ４）におけるアライメント（Ａ４）を、分離領域１１０の形成と同時に形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行う。さらに、マイクロレンズ６００を形成する工程（Ｓ１６）におけるアライメント（Ａ１６）を分離領域１１０の形成と同時に形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行う。これにより、マイクロレンズ６００の光軸と、光電変換素子１３０の隔離部１３０３との設計値からのかい離を低減することができ、焦点検出精度の高い撮像装置（多機能装置）を得ることができる。

＜第６実施形態＞
第１実施形態では、いわゆる表面照射型のＣＭＯＳセンサについて説明したが、本実施形態は、いわゆる裏面照射型のＣＭＯＳセンサの形態である。図１２は本実施形態の、図１（ａ）のＡ−Ｂ線における受光ユニット１１の断面図である。

裏面照射型のＣＭＯＳセンサであっても、第１〜第３実施形態で説明したものと同様に製造することができるので、第３実施形態を採用した場合における違いのみを説明する。第３実施形態の工程ｋ−３までは、同様に行うことができる。

工程ｋ−３の後、ウエハ１０００の裏面側からＣＭＰ法などを用いてウエハ１０００を１〜１００μｍ、典型的には１０μｍ程度まで薄くする。その後、ウエハ１０００の裏面側に絶縁膜３６０を形成する。絶縁膜３６０の上に金属膜を形成し、フォトマスクＭＩ４を用いて金属膜をパターニングして第４金属層２４０を形成する。この時フォトマスクＭＩ４のアライメントをＡＭ１を基準にして行うことが好ましいが、ＡＭ２を基準にして行ってもよい。なお、必要に応じて第４金属層２４０をウエハ１０００と電気的に接続してもよい。ＭＩ４はマーク形成パターンＭＦＰ１０を有しており、第４金属層２４０と同時にアライメントマークＡＭ１０が形成される。このように裏面照射型のＣＭＯＳセンサにおいては、Ｎ層の金属層の内、マイクロレンズ６００に最も近い第Ｎ金属層（第４金属層２４０）は、ウエハ１０００の裏面側に位置する。そして、残りのＮ−１層の金属層（第１金属層２１０、第２金属層２２０、第３金属層２３０）はウエハ１０００の表面側に位置することになる。

第４金属層２４０の上に中間膜４００を形成し、さらに中間膜４００の上にフォトマスクＣＦＧ，ＣＦＲ，ＣＦＢを用いてカラーフィルタアレイを形成する。フォトマスクＣＦＧ，ＣＦＲ，ＣＦＢのアライメントはＡＭ１０を基準にして行うことができる。そしてカラーフィルタアレイの上にフォトマスクＭＬを用いてマイクロレンズアレイを形成する。フォトマスクＭＬのアライメントは、ＡＭ１を基準にして行う。これにより、マイクロレンズと光電変換素子の相対的位置関係の設計値からのかい離を小さくすることができ、設計値に近い、良好な光学的性能を有する光電変換装置１を得ることができる。

以上、第１〜第６実施形態を例に説明したが、各実施形態で説明した工程は、適宜組み合わせることも可能であるし、各実施形態においてその一部を変更することも可能である。

以上の説明では、パターニング技術として、主にフォトマスクをパターニング手段としたフォトリソグラフィ技術を挙げた。しかしながら、パターニング技術は、走査されるパターンデータに基づいて走査されるエネルギー線をパターニング手段としたマスクレスなパターニング技術であってもよい。例えば、エネルギー線として電子ビーム用いる場合には、ウエハ上に形成されたフォトレジスト膜に、受光部１０に形成する半導体領域や構成部材をパターニングするためのパターンを描画する。この描画に連続して、同じフォトレジスト膜にアライメントマークを形成するためのマーク形成パターンもマーク部３０に描画する。そしてパターニングされたフォトレジスト膜を用いて、半導体領域や構成部材と同時にアライメントマークを形成することができる。また、この時のアライメントは、例えば、ウエハ上のアライメントマークを検出し、この時のウエハとパターニング手段である電子ビーム源との位置関係に基づいて、パターンデータの基準座標を設定する。そして、受光部１０への描画とマーク部３０への描画を、同じ基準座標を基準として行う。これにより、厳密には受光部１０への描画とマーク部３０への描画の時間が前後していても、実質的に、受光部１０でのパターニングとマーク部３０でのパターニングを同じ工程で行っているとみなすことができる。

例えば、光電変換素子１３０の形成を、フォトレジスト膜を電子ビーム線で露光する場合には、基準座標の設定を、分離領域１１０の形成工程で形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行えばよい。

エネルギー線を用いたパターニング技術としては、電子ビームによるフォトリソグラフィ技術に限定されることはない。例えば、パターンデータに基づいて走査される集束イオンビームやレーザービームを被加工部材に照射して、被加工部材を直接加工するパターニング技術であってもよい。この場合も同様に、そして、受光部１０での加工とマーク部３０での加工を、同じ基準座標を基準として行う。これにより、厳密には受光部１０での加工とマーク部３０での加工の時間が前後していても、実質的に、受光部１０での加工とマーク部３０での加工を同じ工程で行っているとみなすことができる。

同様に、ディスペンサ法やインクジェット法のように、パターンデータに基づいて走査される液体吐出ヘッドをパターニング手段としたパターニング技術を採用してもよい。この場合にも、アライメントマークを検出して、この時のウエハとインクジェトヘッドとの位置関係に基づいて、パターンデータの基準座標を設定し、この基準座標を用いて液体吐出ヘッドを走査する。

例えば、カラーフィルタ５００の形成にインクジェット法を用いる場合には、インクジェットヘッドのアライメントを、第Ｎ金属層を形成する工程で形成されたアライメントマークＡＭ１０を基準にして行えばよい。そして、ＡＭ１の上には、カラーフィルタの形成材料を吐出しないようにすればよい。

また、開口を有するメタルマスクをパターニング手段として用いて成膜を行うパターニング技術を採用してもよい。スクリーン印刷法等のように、版をパターニング手段として用いて塗布を行うパターング技術を採用してもよい。モールド法やナノインプリント法等のように、型をパターニング手段として用いたパターニング技術を採用してもよい。必要に応じてこれらを組み合わせ用いてもよい。また、ウエハ上でのパターニングを行わずに、予め構成部材が形成されたシートを用意して、このシートをウエハに貼り付けることによって、ウエハ上に構成部材を形成してもよい。これらのメタルマスクや版、型、シートを用いる場合にもまた、先に形成された半導体領域や構成部材に対して、メタルマスクや版、型、シートのアライメントを行う必要がある。

例えば、マイクロレンズ６００の形成に版や型、シートを用いる場合には、版や型、シートのアライメントを、分離領域１１０の形成工程で形成されたアライメントマークＡＭ１を基準にして行えばよい。

１ 光電変換装置
１００ 半導体基板
１０００ 半導体ウエハ
１１０ 分離領域
１１１ 分離絶縁体
１２０ 活性領域
１３０ 光電変換素子
１５５ ゲート電極
２１０ 第１金属層
２２０ 第２金属層
２３０ 第３金属層（第Ｎ−１金属層）
２４０ 第４金属層（第Ｎ金属層）
５００ カラーフィルタ
６００ マイクロレンズ

Claims (12)

1. 半導体ウエハの活性領域を画定する分離領域を形成する工程と、
   前記分離領域によって画定された前記活性領域に光電変換素子を形成する工程と、
   前記光電変換素子の上にカラーフィルタを形成する工程と、
   前記カラーフィルタの上にマイクロレンズを形成する工程と、
   を有する光電変換装置の製造方法であって、
   前記光電変換素子を形成する工程におけるアライメントおよび前記マイクロレンズを形成する工程におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行い、
   前記カラーフィルタを形成する工程におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成されたアライメントマーク以外のアライメントマークを基準にして行うことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
2. 前記カラーフィルタを形成する工程は、第１の色のカラーフィルタを形成する工程と、第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを形成する工程を含み、
   前記第２の色のカラーフィルタを形成する工程におけるアライメントを、前記第１の色のカラーフィルタを形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行うことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
3. 前記第１の色のカラーフィルタは緑色のカラーフィルタであり、前記第２の色のカラーフィルタは青色のカラーフィルタであることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
4. 前記マイクロレンズを形成する工程では、前記半導体ウエハの前記分離領域が設けられた面の側に前記マイクロレンズを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
5. 前記半導体ウエハの上に金属プラグを形成するプラグ形成段階と、前記金属プラグに接続し、前記マイクロレンズに対して最も近くに配される金属配線を形成する配線形成段階を有し、
   前記プラグ形成段階におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークを基準にして行い、前記配線形成段階におけるアライメントを、前記プラグ形成段階で形成されたアライメントマークを基準にして行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
6. 前記半導体ウエハの上に設けられるＮ層（Ｎ≧２）の金属層の内、前記マイクロレンズに対して最も近くに配される第Ｎ金属層を形成する工程を有し、
   前記第Ｎ金属層を形成する工程において、前記第Ｎ金属層の金属配線の形成にトレンチ形成段階を含むダマシン法を用い、前記トレンチ形成段階におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークを基準にして行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
7. 前記半導体ウエハの上に設けられるＮ層（Ｎ≧２）の金属層の内、前記マイクロレンズに対して最も近くに配される第Ｎ金属層を形成する工程を有し、
   前記第Ｎ金属層を形成する工程において、前記第Ｎ金属層の金属プラグおよび金属配線の形成にビアホール形成段階とトレンチ形成段階を含むデュアルダマシン法を用い、前記ビアホール形成段階におけるアライメントを、第Ｎ−１金属層を形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行い、前記トレンチ形成段階におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークを基準にして行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
8. 前記前記半導体ウエハの上にトランジスタの制御電極を形成する工程におけるアライメントを、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークを基準にして行い、
   前記トランジスタに接続する第１金属層を形成する工程におけるアライメントを、前記制御電極を形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行い、
   前記第１金属層に接続する第２金属層を形成する工程におけるアライメントを、前記第１金属層を形成する工程で形成されたアライメントマークを基準にして行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
9. 前記カラーフィルタを形成する工程において、前記カラーフィルタは、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークの上の少なくとも一部に設けられないように形成し、
   前記マイクロレンズを形成する工程における前記アライメントを、前記カラーフィルタを介さずに、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークを検出して行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
10. 前記光電変換素子を形成する工程において、前記光電変換素子を、各々が別々に信号電荷を生成及び蓄積するように隔離部を介して互いに分離した複数の光電変換部を有するように形成し、
    前記マイクロレンズを形成する工程において、前記マイクロレンズを、前記マイクロレンズの光軸が前記隔離部に対応するように形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
11. 前記分離領域を形成する工程で第１テストマークを形成し、
    前記マイクロレンズを形成する工程で第２テストマークを形成し、
    前記マイクロレンズを形成する工程の後、前記第１テストマークと前記第２テストマークとの相対的位置関係を測定し、前記相対的位置関係が許容範囲外であった場合に、前記マイクロレンズを除去してから、前記光電変換素子の上にマイクロレンズを再形成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
12. 前記半導体ウエハを、各々が、前記分離領域を形成する工程で形成された前記アライメントマークが形成されたマーク部と、前記光電変換素子が形成された受光部とを有する、複数のチップに分割することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。

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