(57)【要約】  位相差画素を備えた裏面照射型撮像装置を提供する。  受光層（１４）には、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオード（ＰＤ（２１））が複数配列して形成され、ＰＤ（２１）を制御する電極（２２）及び配線（２３）が設けられた配線層（１３）は入射光の進行方向で受光層１４内の後方に形成されている。傾斜方向が対称な対をなす斜面（２９ａ，２９ｂ）を有し、これらの斜面（２９ａ，２９ｂ）が各ＰＤ（２１）に対応付けされた凹凸構造（２８）が受光層（１４）内に形成されている。各斜面（２９ａ，２９ｂ）は、入射角度に応じた光量を有する入射光を各ＰＤ（２１）に入射させる。
2012132760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部が複数配列された受光層と、前記入射光の進行方向で前記受光層の後方に形成され、前記受光部を制御するための電極及び配線が形成された配線層とを有する固体撮像装置において、
傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配置され、各斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記受光層は、前記受光部が形成される第１層と、前記凹凸構造を平坦化する第２層とを有し、
前記斜面は、前記第１層をエッチングすることにより形成された面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１層は、単結晶シリコン層であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記エッチングは、結晶異方性エッチングであり、
前記斜面は、前記単結晶シリコン層の結晶面であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１層は、（１００）面を当該固体撮像装置の表面に向けるように形成されるとともに、前記斜面は（１１１）面で形成されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記凹凸構造は、凹部または凸部が複数配列して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記斜面は、正四角錐状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記斜面は、三角柱状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
シリコン基板上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜上にシリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記シリコン層上に、前記受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板を除去し、前記熱酸化膜を露呈させるとともに、前記酸化膜を所定のパターンにパターニングする熱酸化膜パターニング工程と、
パターニングされた前記熱酸化膜をマスクとして、前記シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配置され、前記斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、
前記溝が形成された面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜を研削し、前記溝に対応する部分に前記熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、前記シリコン基板の表面を露呈させる熱酸化膜研削工程と、
前記溝が形成された表面上に、シリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板とともに前記シリコン層を、前記溝に対応する部分に形成された前記熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配列され、前記斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン層は、シリコンをエピタキシャル成長させることによって形成される単結晶シリコン層であるとともに、
前記エッチング工程で行うエッチングは、結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求の範囲第９項または第１０項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、電極や配線が形成された面と反対側の裏面側から光を入射させる、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等に搭載する撮像装置として、ＣＭＯＳ型撮像装置が広く知られている。従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置（以下、単に撮像装置という）は、表面にフォトダイオード（以下、ＰＤという）を形成したシリコン基板上に、フォトダイオードを走査するための電極や配線等が設けられている。さらに、電極や配線等からなる層の上に、カラーフィルタやマイクロレンズ等が形成され、被写体からの光は、マイクロレンズやカラーフィルタを通過した後、電極や配線等の間を通ってＰＤに入射する。【０００３】
このような、いわゆる表面入射型の撮像装置では、電極や配線等によって開口率が制限されてしまうことが知られている。特に、高画素化により、個々の画素が小さくなると、電極や配線等の層を深くせざるを得ず、より開口率が低下してしまうことが知られている。【０００４】
こうしたことから、高画素化しても開口率が低下しない構造の撮像装置として、裏面照射型の撮像装置が知られている（特許文献１）。裏面照射型の撮像装置は、光の入射方向から見てＰＤの背面側に電極や配線等を設けた撮像装置であり、入射光は、マイクロレンズやカラーフィルタを通過した後、電極や配線等によって妨げられることなくＰＤに到達する。このため、裏面照射型の撮像装置は、表面入射型の撮像装置と比較して開口率を向上させやすい。【０００５】
また、近年のデジタルカメラ等は合焦検出機能を有し、自動的に焦点調節を可能とするものが普及している。合焦検出の方式としては、左右（または上下）に位相差のある２種類の像を取得し、これらの像の間隔に基づいて合焦位置を算出する、いわゆる位相差ＡＦ方式が知られている。例えば、位相差ＡＦが可能なデジタルカメラ等では、位相差ＡＦ用の画素（以下、位相差画素という）として、光軸に対して左方向からの光を受光しやすい非対称構造を有する第１の画素と、右方向からの光を受光しやすい非対称構造を有する第２の画素のペアを撮像装置に設け、これらの画素の画素値に基づいて合焦位置を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動焦点調節は、デジタルカメラ等の標準的な機能となっているため、裏面照射型の撮像装置も位相差ＡＦを行い得るように、位相差画素を設けることが望まれる。しかし、例えば、位相差画素はＰＤの前面に遮光膜を設けることにより左右に非対称な構造が形成されるが、このように遮光膜によって位相差画素の非対称構造を形成すると、開口率を向上させるという裏面照射型撮像装置に本来期待される性能が損なわれてしまうという問題がある。【０００８】
本発明は、開口率の低下を防ぎつつ、位相差画素を有する裏面照射型撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、入射光を光電変換して信号を蓄積する受光部が複数配列して形成され、受光部を制御する電極及び配線が設けられた配線層よりも前記入射光の入射側に形成される受光層内を有する。この受光層内に、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に形成され、各斜面が各受光部に対応するように受光層内に設けられた凹凸構造を有する。各斜面は、入射光の入射角度に応じた光量の入射光を受光部に入射させる。【００１０】
受光層は、受光部が形成される第１層と、凹凸構造を平坦化する第２層とを有し、斜面は、前記第１層をエッチングすることにより形成された面であることが好ましい。【００１１】
第１層は、単結晶シリコン層であることが好ましい。【００１２】
エッチングは、結晶異方性エッチングであり、斜面は、単結晶シリコン層の結晶面であることが好ましい。【００１３】
第１層は、（１００）面を固体撮像装置の表面に向けるように形成されるとともに、斜面は（１１１）面で形成されることが好ましい。【００１４】
凹凸構造は、凹部または凸部が複数配列して形成されていることが好ましい。【００１５】
斜面は、正四角錐状の凹部または凸部の斜面であることが好ましい。【００１６】
斜面は、三角柱状の凹部または凸部の斜面であることが好ましい。【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、シリコン層形成工程、受光層形成工程、支持基板貼合工程、熱酸化膜パターニング工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。シリコン層形成工程は、シリコン基板上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、熱酸化膜上にシリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部を形成する。支持基板貼合工程は、シリコン層上に、受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、配線層上に支持基板を貼り合わせる。熱酸化膜パターニング工程は、シリコン基板を除去し、熱酸化膜を露呈させるとともに、酸化膜を所定のパターンにパターニングする。エッチング工程は、パターニングされた熱酸化膜をマスクとして、シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な対をなす斜面を有し、斜面が受光部に各々対応付けられ、入射光の入射角度に応じた光量の入射光を受光部に入射させる凹凸構造をシリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。【００１８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、熱酸化膜形成工程、熱酸化膜研削工程、シリコン層形成工程、受光層形成工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。熱酸化膜形成工程は、シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、溝が形成された面に熱酸化膜を形成する。熱酸化膜研削工程は、熱酸化膜を研削し、溝に対応する部分に熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、シリコン基板の表面を露呈させる。シリコン層形成工程は、溝が形成された表面上に、シリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、受光層を形成する。この受光層には、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部が複数配列されている。エッチング工程は、配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、シリコン基板とともにシリコン層を、溝に対応する部分に形成された熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配列され、斜面が各受光部に対応するように受光層に設けられ、入射角度に応じた光量の入射光を受光部に入射させる凹凸構造をシリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。【００１９】
シリコン層は、シリコンをエピタキシャル成長させることによって形成される単結晶シリコン層であるとともに、エッチング工程で行うエッチングは、結晶異方性エッチングであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、開口率（感度）を低下させずに、位相差情報を取得するための非対称性な構造を有する位相差画素を備えた裏面照射型撮像装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】撮像装置の構成を示す断面図である。
【図２】撮像装置の構成を示す説明図である。
【図３】比較例の撮像装置の構造を示す断面図である。
【図４Ａ】シリコン基板上に熱酸化膜を形成する工程を示す説明図である。
【図４Ｂ】単結晶シリコン等を設ける工程を示す説明図である。
【図４Ｃ】配線層を設ける工程を示す説明図である。
【図５Ａ】支持基板を設ける工程を示す説明図である。
【図５Ｂ】シリコン基板を除去する工程を示す説明図である。
【図６Ａ】露呈された熱酸化膜をパターニングする工程を示す説明図である。
【図６Ｂ】凹凸構造を形成する工程を示す説明図である。
【図７Ａ】平坦化層等を形成する工程を示す説明図である。
【図７Ｂ】マイクロレンズを形成する工程を示す説明図である。
【図８Ａ】シリコン基板の表面に溝を設ける工程を示す説明図である。
【図８Ｂ】熱酸化膜を形成する工程を示す説明図である。
【図８Ｃ】熱酸化膜をパターニングする工程を示す説明図である。
【図９Ａ】単結晶シリコン等を形成する工程を示す説明図である。
【図９Ｂ】配線層等を形成する工程を示す説明図である。
【図１０Ａ】表裏を反転させた状態を示す説明図である。
【図１０Ｂ】凹凸構造を形成する工程を示す説明図である。
【図１１】凹凸構造の具体的態様を示す説明図である。
【図１２】凹凸構造を裏面（光の入射方向）側から見た説明図である。
【図１３】凹凸構造の他の態様を示す説明図である。
【図１４】他の態様の凹凸構造を裏面側から見た説明図である。
【図１５Ａ】凸部を有する凹凸構造の構成を示す説明図である。
【図１５Ｂ】他の態様の凸部を有する凹凸構造の構成を示す説明図である。
【図１６】凸部を有する凹凸構造とカラーフィルタとの対応関係を示す断面図である。
【図１７】反射防止膜を設ける例を示す断面図である。
【図１８】他の態様のマイクロレンズを形成した例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１及び図２に示すように、撮像装置１０は、裏面照射型の撮像装置であり、例えばシリコンからなる支持基板１２上に、配線層１３、受光層１４、カラーフィルタ１６、マイクロレンズ１７が順に積層された層構造を有する。
【００２３】
配線層１３は、ＰＤ２１からの信号の読み出し等を制御する電極２２や、ＰＤ２１から取得される信号を増幅する増幅回路等を含む配線２３が、層間絶縁膜２４を介して積層された層である。従来の表面入射型撮像装置にならって、ＰＤ２１に対して配線層１３が設けられた側を撮像装置１０の表（オモテ）面とすると、支持基板１２が撮像装置１０の最表面にあり、配線層１３は、その下層に設けられる。また、撮像装置１０の最裏面にはマイクロレンズ１７が設けられる。被写体からの入射光は、裏面側から撮像装置１０に入射される。
【００２４】
受光層１４は、ＰＤ２１が形成される層であり、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７とからなる。単結晶シリコン層２６及び平坦化層２７は、配線層１３が設けられた撮像装置１０の表面側から、単結晶シリコン層２６、平坦化層２７の順に設けられる。入射光の入射側を正面とすると、受光層１４は、配線層１３の正面側に、配線層１３は受光層１４の背面側に形成される。
【００２５】
ＰＤ２１は、配線層１３と平坦に接合される単結晶シリコン層２６に形成される。ＰＤ２１には、撮像装置１０の裏面から、マイクロレンズ１７，カラーフィルタ１６，平坦化層２７を通過して被写体からの光が入射され、光電変換により入射した光の光量に応じた量の信号電荷を発生し、この信号電荷を蓄積する。
【００２６】
単結晶シリコン層２６の裏面、すなわち単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面は、平面ではなく、ＰＤ２１の配列に合わせて凹凸構造２８が設けられている。平坦化層２７は、単結晶シリコン層２６の裏面にカラーフィルタ１６を形成するために、凹凸構造２８を平坦化する層であり、例えば透明樹脂材から形成される。
【００２７】
凹凸構造２８は、単結晶シリコン層２６の裏面に、撮像装置１０の表面に向けて複数の凹部２８ａが配列された構造であり、個々の凹部２８ａは正四角錐状に形成されている。例えば、斜面２９ａ、斜面２９ｂは、傾斜方向が対称であり、交互に形成されている。隣り合う一対の斜面が１つの凹部２８ａを形成する。また、凹部２８ａは、凹部２８ａを形成する各斜面が各々１個のＰＤ２１に対応するように形成されている。
【００２８】
カラーフィルタ１６は、例えばＢＧＲ３色の色セグメントを有する原色のカラーフィルタであり、マイクロレンズ１７から入射し、ＰＤ２１に到達する光を、ＢＧＲの何れかの色を選択的に透過する。カラーフィルタ１６は、平坦化層２７の裏面に設けられ、凹凸構造２８の各凹部２８ａに対して各々１色が対応するように設けられる。例えば、斜面２９ａで形成される凹部２８ａには緑色のカラーフィルタが対応するように設けられ、斜面２９ｂで形成される隣接した凹部２８ａには赤色のカラーフィルタが対応するように設けられる。このため、同一の凹部２８ａの各斜面に対応するＰＤ２１は、同じ色のカラーフィルタ１６が対応して設けられており、カラーフィルタ１６の１個の色セグメントには、４個のＰＤ２１が含まれる（図２参照）。なお、図２におけるＩ−Ｉ線の断面が図１である。
【００２９】
マイクロレンズ１７は、光の入射面である撮像装置１０の最裏面に設けられ、入射光をそれぞれ対応する位置に設けられたＰＤ２１に集光させる。具体的には、マイクロレンズ１７は、カラーフィルタ１６の裏面側に形成されるとともに、各々のＰＤ２１の真裏にＰＤ２１と同数設けられる。したがって、カラーフィルタ１６の１個の色セグメント内に４個のマイクロレンズ１７が設けられている。
【００３０】
上述のように構成される撮像装置１０は、位相差ＡＦのために、左右（上下）に位相差のある像を取得することが可能である。これは、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面が凹凸構造２８となっていることによる。凹凸構造２８を形成する各凹部２８ａの斜面にそれぞれ対応する４個のＰＤ２１は、凹部２８ａの斜面の傾斜方向が各々異なるので、各斜面の傾斜方向に応じて左右（または上下）方向に非対称な構造となっている。これにより、撮像装置１０への入射光は入射角度に応じた光量で各々のＰＤ２１に入射するので、相対するＰＤ２１のペアが位相差画素として機能する。
【００３１】
例えば、図１においては、斜面２９ａを有する凹部２８ａの２つのＰＤ２１ａは、左右方向に位相差のある像を取得する位相差画素として機能する。同様に、斜面２９ａを有する凹部２８ａの斜面のうち、図１の紙面に垂直な方向にある残りの２つの斜面に対応して設けられたＰＤ２１は、上下方向に位相差のある像を取得する位相差画素として機能する。したがって、撮像装置１０は、左右方向と上下方向の２方向について位相差情報を取得可能である。
【００３２】
また、撮像装置１０は、上下左右の位相差情報を得るために、凹凸構造２８を形成するが、配線層１３や、カラーフィルタ１６、マイクロレンズ１７等、受光層１４以外の構造は、従来の裏面照射型撮像装置と全く同じ形状や大きさのものを用いることができる。
【００３３】
図３に示すように、比較例の撮像装置４１は、裏面照射型であるが、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面が平面で形成される。また、撮像装置４１は、位相差画素としてペアになる２つのＰＤ２１への光路に左右（上下）の非対称性を形成するために、平坦化層２７内に遮光膜４２を設けている。遮光膜４２は、位相差画素として機能するＰＤ２１に入射する光の一部を遮ることによって、各ＰＤ２１への入射光に位相差を生じさせる。このため、撮像装置４１は裏面照射型であるにも関わらず、遮光膜４２によって入射光を遮る分、開口率が低下する。裏面照射型の撮像装置構造は、配線層１３による遮光をなくし、開口率を向上させるための構造であるにもかかわらず、位相差ＡＦのために遮光膜４２を設けると、開口率の低下により感度が低下してしまう。
【００３４】
この遮光膜４２によって位相差を生じさせる撮像装置４１と比較して、撮像装置１０は、凹凸構造２８によって入射光に位相差を生じさせるので、裏面照射型であることに利点を損なわず、開口率をほぼ１００％に維持することができるとともに、位相差ＡＦ用に位相差のある像を取得可能である。
【００３５】
次に、撮像装置１０の製造について説明する。まず、図４Ａに示すように、シリコン基板５１を用意し、少なくとも一方の表面に熱酸化膜５２を形成する。次に、図４Ｂに示すように、熱酸化膜５２上にシリコンをエピタキシャル成長させることにより、単結晶シリコン層２６を形成する。このとき、単結晶シリコン層２６は、（１００）面が表面に露呈されるように結晶成長される。そして、単結晶シリコン層２６が所定厚に形成されると、イオン注入等によって、単結晶シリコン層２６に所定配列でＰＤ２１を形成する。
【００３６】
その後、図４Ｃに示すように、単結晶シリコン層２６の上に、ＰＤ２１の配列に合わせて、電極２２や配線２３を設けることにより、配線層１３を形成する。電極２２や配線２３の間は層間絶縁膜２４で絶縁され、電極２２や配線２３は立体的に積層して設けられる。
【００３７】
こうして単結晶シリコン層２６上に配線層１３が形成されると、図５Ａに示すように、配線層１３の表面には支持基板１２が貼り合わせられる。また、このとき貼り合わせられた支持基板１２は、所定厚まで機械的に研削される。こうして所定厚の支持基板１２を設けると、単結晶シリコン層２６と配線層１３は、シリコン基板５１と支持基板１２に挟まれており、外部には露呈されていない状態となる。
【００３８】
その後、図５Ｂに示すように、支持基板１２が下側に、シリコン基板５１が上側に向くように、表裏を反転させる。そして、露呈されたシリコン基板５１は、機械的研削（またはウェットエッチング等）により、熱酸化膜５２を残して除去される。
【００３９】
露呈された熱酸化膜５２は、図６Ａに示すように、ＰＤ２１及び形成する凹凸構造２８の形状及び大きさに合わせてパターニングされる。具体的には、熱酸化膜５２は、概ね凹部２８ａの底辺の周囲に対応する位置に＃状に残され（図１１も参照）、凹部２８ａの各斜面に対応する部分等のその他の部分は除去される。これにより、単結晶シリコン層２６が一部露呈される。
【００４０】
その後、図６Ｂに示すように、パターニングされた熱酸化膜５２をマスクとして、単結晶シリコン層２６をウェットエッチングされる。ここで行われる単結晶シリコン層２６のエッチングは、いわゆる結晶異方性エッチングであり、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、Ｎ２Ｈ４・Ｈ２Ｏ（水和ヒドラジン）等、アルカリ性のエッチャントが用いられる。したがって、単結晶シリコン層２６のエッチングは、結晶異方性に応じて進行し、露呈されている（１００）面よりもエッチングされにくい（１１１）面が斜面として現れる。これにより、単結晶シリコン層２６の裏面には、熱酸化膜５２を底辺部分とする正四角錐状の凹部２８ａが複数正確に形成され、凹凸構造２８となる。
【００４１】
図７Ａに示すように、凹凸構造２８が形成されると、エッチングのマスクとして使用した熱酸化膜５２を除去した後に、単結晶シリコン層２６の裏面に平坦化層２７が設けられ、受光層１４が形成される。そして、平坦化層２７上には、ＰＤ２１及び凹凸構造２８の配列に応じて、カラーフィルタ１６が形成される。さらに、図７Ｂに示すように、カラーフィルタ１６上には、ＰＤ２１に対してそれぞれ１個ずつマイクロレンズ１７が形成され、撮像装置１０となる。
【００４２】
なお、上述の実施形態では、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面に凹凸構造２８を形成した撮像装置１０の製造方法の一例を説明したが、以下に説明する態様によっても撮像装置１０を製造することができる。
【００４３】
まず、図８Ａに示すように、シリコン基板５１の表面に、溝５４をパターニングする。溝５４は、前述の実施形態でパターニングされた熱酸化膜５２（図６Ａ参照）に対応するものであり、後に設けられるＰＤ２１及び凹凸構造２８の配列や形状、大きさ等に合わせて形成される。具体的には、溝５４は、＃状に設けられる（図１１も参照）。なお、ここで形成する溝５４は、レジストやフォトマスクを用いて形成される。
【００４４】
図８Ｂに示すように、シリコン基板５１の表面に溝５４がパターニングされると、溝５４が形成されたシリコン基板５１の表面に熱酸化膜５５を形成する。熱酸化膜５５は、シリコン基板５１の表面だけでなく、溝５４の内側にも一様に形成される。なお、熱酸化膜５５は、溝５４に形成される熱酸化膜５５で所定厚以上の厚さになるように形成される。
【００４５】
そして、図８Ｃに示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）によって、シリコン基板５１の表面が露呈するように熱酸化膜５５を除去する。このとき、溝５４の部分には熱酸化膜５５が残る。このため、シリコン基板５１の表面には、溝５４に対応する部分に熱酸化膜５５が埋め込まれた構造が形成される。
【００４６】
こうして、溝５４に対応する部分に熱酸化膜５５が埋め込まれるように残された表面構造が形成されると、図９Ａに示すように、熱酸化膜５５のパターンが形成された表面に、シリコンをエピタキシャル成長させることにより、単結晶シリコン層２６が形成される。また、単結晶シリコン層２６には、イオン注入等により、ＰＤ２１が形成される。このときＰＤ２１は、熱酸化膜５５のパターンに対して、所定の位置に形成されるように位置合わせして設けられる。
【００４７】
その後、図９Ｂに示すように、ＰＤ２１が形成された単結晶シリコン層２６上には、配線層１３及び支持基板１２が設けられる。配線層１３は、電極２２や配線２３が層間絶縁膜２４を介して積層して形成される。また、支持基板１２は、配線層１３の表面に貼り合わせられた後、所定厚まで機械的に研削される。
【００４８】
図１０Ａに示すように、支持基板１２が設けられると、シリコン基板５１が上面に、支持基板１２が下面になるように、表裏を反転される。そして、図１０Ｂに示すように、シリコン基板５１を残したまま、結晶異方性エッチングをすることにより、シリコン基板５１を除去しつつ、溝５４に埋めこまれていた熱酸化膜５５のパターンをマスクとして、単結晶シリコン層２６をエッチングする。これにより、単結晶シリコン層２６には、凹凸構造２８が形成される。
【００４９】
単結晶シリコン層２６に凹凸構造２８を形成した後は、凹凸構造２８の頂部（図１１、符号５６ａ，５６ｂ参照）に残された熱酸化膜５５のパターンは除去される。そして、平坦化層２７、カラーフィルタ１６、マイクロレンズ１７を形成することにより、撮像装置１０となる。
【００５０】
このように、シリコン基板５１の表面に溝５４及び熱酸化膜５５によって、後に単結晶シリコン層２６を結晶異方性エッチングするときにマスクとして使用する構造をつくり込んでおくことで、凹凸構造２８を形成する結晶異方性エッチングによって、同時にシリコン基板５１を除去することができる。これにより、シリコン基板５１を除去する製造工程を削減し、撮像装置１０をより容易に製造することができる。
【００５１】
なお、図１１に示すように、撮像装置１０の凹凸構造２８は、縦横に同一形状の凹部２８ａが配列された態様となっている。したがって、単結晶シリコン層２６をエッチングし、凹凸構造２８を形成する際のマスクとなる熱酸化膜５２，５５は、各凹部２８ａの部分に対応して正方形に除去され、各凹部２８ａ間にある平行線状の頂部５６ａ及びこれに垂直な平行線状の頂部５６ｂに残されるように、＃状に形成される。
【００５２】
図１２に示すように、凹凸構造２８は、単結晶シリコン層２６を結晶異方性エッチングすることにより形成するので、各凹部２８ａの谷線部５７は、全ての凹部２８ａについて所定の方向を向く。このため、全ての凹部２８ａは一様に正四角錐状となる。
【００５３】
また、凹部２８ａの各斜面にはそれぞれ１個のＰＤ２１が対応するように設けられているが、破線で囲んで示す１個の凹部２８ａに対応する４個のＰＤ２１は、上下左右の位相差を取得する１組の位相差画素５８となる。具体的には、斜面Ａ１と斜面Ａ３は、いずれも所定の角度で傾斜する単結晶シリコンの（１１１）面であり、かつ、凹部２８ａの頂点を境に各々反対の向きに対称に傾斜し、入射光の光路に左右の非対称性をつくりだす。このため、位相差画素５８の４個のＰＤ２１のうち、斜面Ａ１とと斜面Ａ３に対応する２個のＰＤ２１は、撮像装置１０に対して左右の位相差情報を取得する位相差画素のペアとなる。同様に、斜面Ａ２と斜面Ａ４に各々対応する２個のＰＤ２１は、撮像装置１０に対して上下の位相差情報を取得する位相差画素のペアとなる。したがって、撮像装置１０では、個々の凹部２８ａが正四角錐状であることによって、斜面Ａ１〜Ａ４にそれぞれ対応する４個のＰＤ２１が１組の位相差画素５８となり、撮像装置１０の上下左右の位相差情報を取得することができる。
【００５４】
なお、位相差ＡＦのための非対称な光路形状として、撮像装置１０に正四角錐状の凹部２８ａを有する凹凸構造２８を形成する例を説明したが、これに限らない。前述のように、凹部２８ａが正四角錐状であることによって、撮像装置１０は上下左右の位相差情報を取得することができるが、左右（あるいは上下）の位相差情報だけを用いても位相差ＡＦを行うことは可能である。このため、左右または上下の一方の組の位相差情報を得るように凹凸構造２８を形成しても良い。
【００５５】
こうして左右（上下）にだけ位相差情報を得られればよいときには、図１３に示すように、単結晶シリコン層２６に三角柱状の凹部６１ａを複数配列した凹凸構造６１を設ければ良い。凹凸構造６１は、各凹部６１ａの間にある平行線状の頂部６２に、ストライプ状に熱酸化膜５２，５５が残るようにパターニングし、このストライプ状の熱酸化膜５２，５５をマスクとして結晶異方性エッチングすることによって形成することができる。
【００５６】
図１４に示すように、凹凸構造６１は、結晶異方性エッチングで形成されることによって、全ての凹部６１ａの谷線部６３は平行であり、一様な三角柱状に形成される。また、凹凸構造６１の場合、破線で囲んで示す凹部６１ａの一部分に位置し、斜面Ｂ１と斜面Ｂ２に各々対応する２個のＰＤ２１が、左右（または上下）方向の位相差情報を取得する１組の位相差画素６４となる。斜面Ｂ１と斜面Ｂ２は、それぞれ正四角錐状の凹部２８ａの斜面Ａ１と斜面Ａ３にそれぞれ対応する傾斜を有する。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、単結晶シリコン層２６を結晶異方性エッチングすることによって、正四角錐状の凹部２８ａを有する凹凸構造２８を形成する例を説明したが、これに限らない。例えば、図１５Ａに示すように、単結晶シリコン層２６を結晶異方性エッチングすることによって、正四角錐状の凸部８１ａが配列された凹凸構造８１を設けても良い。前述の実施形態では凹部２８ａを形成するために熱酸化膜５２を＃状にパターニングしたが、上述のように正四角錐状の凸部８１ａを形成する場合には、凸部８１ａの頂部８２の位置に、正方形状のパターンが配列されるように、熱酸化膜５２をパターニングすれば良い。
【００５８】
また、図１５Ｂに示すように、左右（上下）方向にだけ位相差情報を取得する場合にも同様に、三角柱状の凸部８６ａを有する凹凸構造８６を形成しても良い。この場合、凸部８６ａの頂部８７に対応する位置に熱酸化膜５２，５５が残るように、熱酸化膜５２をパターニングして、単結晶シリコン層２６を結晶異方性エッチングすれば良い。
【００５９】
なお、上述のように、正四角錐状の凸部８１ａを有する凹凸構造８１を形成する場合には、図１６に示す撮像装置８８のように、１個の色セグメントの中央に凸部８１ａの頂部８２が対応するように、カラーフィルタ１６を設ける必要がある。一方、三角柱状の凸部８６ａを有する凹凸構造８６を形成する場合には、図１と同様に各凸部６９ａ間の谷部分が１個の色セグメントの中央に対応するようにしても良く、図１６と同様に各凸部６９ａの頂部８７が１個の色セグメントの中央に対応するように設けても良い。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７とが接触する例を説明したが、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面を凹凸構造２８にすることによって、界面が平坦な場合よりも、反射光が多く発生してしまうことがある。このため、図１７に示す撮像装置９１のように、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面には、反射防止膜９２を設けることが好ましい。反射防止膜９２は、例えば、シリコンの酸化膜や窒化膜が適切である。また、反射防止膜９２は、単結晶シリコン層２６に凹凸構造２８を形成した後、平坦化層２７を形成する前に、蒸着等によって形成することができる。
【００６１】
なお、上述の実施形態では、ＰＤ２１の各々に対応するようにマイクロレンズ１７が設けられている。この代わりに例えば、図１８に示す撮像装置９６のように、１組の位相差画素（１個の凹部２８ａ）に対して、１個のマイクロレンズ１７を設けるようにしても良い。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、撮像装置１０の製造工程で、シリコン基板５１上に単結晶シリコン層２６をエピタキシャル成長させているが、別工程で製造した単結晶シリコン基板をシリコン基板５１上に貼り合わせることによって、単結晶シリコン層２６を形成しても良い。
【００６３】
なお、上述の実施形態では、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面の全体に凹凸構造２８が設けられているが、位相差ＡＦだけを目的とする場合には、位相差画素についてだけ、単結晶シリコン層２６と平坦化層２７の界面に凹凸構造２８を設ければ良い。一方、立体視用に左右に視差のある画像（いわゆる３Ｄ画像）を取得する立体視カメラに用いる撮像装置の場合には、全画素について撮像装置１０と同様の凹凸構造２８を設けることにより、開口率がほぼ１００％の裏面照射型の撮像装置でありながら、３Ｄ画像を容易に取得することができる。また、画素（ＰＤ２１）やカラーフィルタ１６の具体的な配列態様は、任意である。
【００６４】
なお、上述の実施形態では、凹部２８ａが複数配列された凹凸構造２８を例に説明したが、凹部２８ａは１個でも良い。また、凹部６１ａ、凸部８１ａ，８６ａについても同様である。
【００６５】
なお、上述の実施形態では、撮像装置として、裏面照射型のＣＭＯＳを例に説明したが、ＣＣＤ等、他の裏面照射型撮像装置にも本発明は好適である。
【符号の説明】
【００６６】
１０，４１，８８，９１，９６  撮像装置
１２  支持基板
１３  配線層
１４  受光層
１６  カラーフィルタ
１７  マイクロレンズ
２１  フォトダイオード（ＰＤ）
２２  電極
２３  配線
２４  層間絶縁膜
２６  単結晶シリコン層
２７  平坦化層
２８，６１，８１，８６  凹凸構造
２８ａ，６１ａ  凹部
２９ａ，２９ｂ  斜面
４２  遮光膜
５１  シリコン基板
５２，５５  熱酸化膜
５３  支持基板
５４  溝
５６ａ，５６ｂ，６２，８２，８７  頂部
５７，６３  谷線部
５８，６４  位相差画素
８１ａ，８６ａ  凸部
９２  反射防止膜
【図１】
2012132760.tif 000003
【図２】
2012132760.tif 000004
【図３】
2012132760.tif 000005
【図４Ａ】
2012132760.tif 000006
【図４Ｂ】
2012132760.tif 000007
【図４Ｃ】
2012132760.tif 000008
【図５Ａ】
2012132760.tif 000009
【図５Ｂ】
2012132760.tif 000010
【図６Ａ】
2012132760.tif 000011
【図６Ｂ】
2012132760.tif 000012
【図７Ａ】
2012132760.tif 000013
【図７Ｂ】
2012132760.tif 000014
【図８Ａ】
2012132760.tif 000015
【図８Ｂ】
2012132760.tif 000016
【図８Ｃ】
2012132760.tif 000017
【図９Ａ】
2012132760.tif 000018
【図９Ｂ】
2012132760.tif 000019
【図１０Ａ】
2012132760.tif 000020
【図１０Ｂ】
2012132760.tif 000021
【図１１】
2012132760.tif 000022
【図１２】
2012132760.tif 000023
【図１３】
2012132760.tif 000024
【図１４】
2012132760.tif 000025
【図１５Ａ】
2012132760.tif 000026
【図１５Ｂ】
2012132760.tif 000027
【図１６】
2012132760.tif 000028
【図１７】
2012132760.tif 000029
【図１８】
2012132760.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月11日(2013.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部が複数配列された受光層と、前記入射光の進行方向で前記受光層の後方に形成され、前記受光部を制御するための電極及び配線が形成された配線層とを有する固体撮像装置において、
傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配置され、各斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、前記各斜面は、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を形成することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記受光層は、前記受光部が形成される第１層と、前記凹凸構造を平坦化する第２層とを有し、
前記斜面は、前記第１層をエッチングすることにより形成された面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１層は、単結晶シリコン層であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記エッチングは、結晶異方性エッチングであり、
前記斜面は、前記単結晶シリコン層の結晶面であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１層は、（１００）面を当該固体撮像装置の表面に向けるように形成されるとともに、前記斜面は（１１１）面で形成されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記凹凸構造は、凹部または凸部が複数配列して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記斜面は、正四角錐状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記斜面は、三角柱状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
シリコン基板上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜上にシリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記シリコン層上に、前記受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板を除去し、前記熱酸化膜を露呈させるとともに、前記酸化膜を所定のパターンにパターニングする熱酸化膜パターニング工程と、
パターニングされた前記熱酸化膜をマスクとして、前記シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配置され、前記斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、
前記溝が形成された面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜を研削し、前記溝に対応する部分に前記熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、前記シリコン基板の表面を露呈させる熱酸化膜研削工程と、
前記溝が形成された表面上に、シリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板とともに前記シリコン層を、前記溝に対応する部分に形成された前記熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に配列され、前記斜面が前記各受光部に対応するように前記受光層内に設けられ、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させるための凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン層は、シリコンをエピタキシャル成長させることによって形成される単結晶シリコン層であるとともに、
前記エッチング工程で行うエッチングは、結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求の範囲第９項または第１０項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、入射光を光電変換して信号を蓄積する受光部が複数配列して形成され、受光部を制御する電極及び配線が設けられた配線層よりも前記入射光の入射側に形成される受光層内を有する。この受光層内に、傾斜方向が対称な２種類の斜面が交互に形成され、各斜面は凹凸構造を形成する。この凹凸構造は、入射光の入射角度に応じた光量の入射光を受光部に入射させる。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月30日(2013.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部が複数配列された受光層と、前記入射光の進行方向で前記受光層の後方に形成され、前記受光部を制御するための電極及び配線が形成された配線層とを有する固体撮像装置において、
前記受光層は、複数の前記受光部が形成されるとともに、前記入射光の入射側となる裏面が凹凸構造に形成されている第１層と、前記裏面上に形成されている前記凹凸構造を平坦化する第２層とを備え、
前記凹凸構造は、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面が１個の前記受光部上に位置することで、入射角度に応じた光量を有する前記入射光を前記受光部に入射させることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記斜面は、前記第１層をエッチングすることにより形成された面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１層は、単結晶シリコン層であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記エッチングは、結晶異方性エッチングであり、
前記斜面は、前記単結晶シリコン層の結晶面であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１層は、（１００）面を当該固体撮像装置の表面に向けるように形成されるとともに、前記斜面は（１１１）面で形成されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記凹凸構造は、凹部または凸部が複数配列して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記斜面は、正四角錐状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記斜面は、三角柱状の凹部または凸部の斜面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
シリコン基板上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜上にシリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記シリコン層上に、前記受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板を除去し、前記熱酸化膜を露呈させるとともに、前記酸化膜を所定のパターンにパターニングする熱酸化膜パターニング工程と、
パターニングされた前記熱酸化膜をマスクとして、前記シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、
前記溝が形成された面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜を研削し、前記溝に対応する部分に前記熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、前記シリコン基板の表面を露呈させる熱酸化膜研削工程と、
前記溝が形成された表面上に、シリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板とともに前記シリコン層を、前記溝に対応する部分に形成された前記熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン層は、シリコンをエピタキシャル成長させることによって形成される単結晶シリコン層であるとともに、
前記エッチング工程で行うエッチングは、結晶異方性エッチングであることを特徴とする請求の範囲第９項または請求の範囲第１０項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部が複数配列された受光層と、入射光の進行方向で受光層の後方に形成され、受光部を制御するための電極及び配線が形成された配線層とを有する。受光層は、複数の受光部が形成されるとともに、入射光の入射側となる裏面が凹凸構造に形成されている第１層と、裏面上に形成されている凹凸構造を平坦化する第２層とを備える。凹凸構造は、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の斜面が１個の受光部上に位置することで、入射角度に応じた光量を有する入射光を前記受光部に入射させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
凹凸構造を形成する斜面は、第１層をエッチングすることにより形成された面であることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、シリコン層形成工程、受光層形成工程、支持基板貼合工程、熱酸化膜パターニング工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。シリコン層形成工程は、シリコン基板上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、熱酸化膜上にシリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部を形成する。支持基板貼合工程は、シリコン層上に、受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、配線層上に支持基板を貼り合わせる。熱酸化膜パターニング工程は、シリコン基板を除去し、熱酸化膜を露呈させるとともに、酸化膜を所定のパターンにパターニングする。エッチング工程は、パターニングされた熱酸化膜をマスクとして、シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、熱酸化膜形成工程、熱酸化膜研削工程、シリコン層形成工程、受光層形成工程、支持基板貼合工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。熱酸化膜形成工程は、シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、溝が形成された面に熱酸化膜を形成する。熱酸化膜研削工程は、熱酸化膜を研削し、溝に対応する部分に熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、シリコン基板の表面を露呈させる。シリコン層形成工程は、溝が形成された表面上に、シリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、受光層を形成する。この受光層には、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部が複数配列されている。支持基板貼合工程は、配線層上に支持基板を貼り合わせる。エッチング工程は、シリコン基板とともにシリコン層を、溝に対応する部分に形成された熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月29日(2013.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する溝形成工程と、
前記溝が形成された面に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、
前記熱酸化膜を研削し、前記溝に対応する部分に前記熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、前記シリコン基板の表面を露呈させる熱酸化膜研削工程と、
前記溝が形成された表面上に、シリコン層を形成するシリコン層形成工程と、
前記シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換した信号電荷を蓄積するための受光部を複数配列した受光層を形成する受光層形成工程と、
前記シリコン層上に、前記受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層上に支持基板を貼り合わせる支持基板貼合工程と、
前記シリコン基板とともに前記シリコン層を、前記溝に対応する部分に形成された前記熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成するエッチング工程と、
前記凹凸構造上に、前記凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、熱酸化膜形成工程、シリコン層形成工程、受光層形成工程、配線層形成工程、支持基板貼合工程、熱酸化膜パターニング工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。熱酸化膜形成工程は、シリコン基板上に熱酸化膜を形成する。シリコン層形成工程は、熱酸化膜上にシリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部を形成する。配線層形成工程は、シリコン層上に、受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する。支持基板貼合工程は、配線層上に支持基板を貼り合わせる。熱酸化膜パターニング工程は、シリコン基板を除去し、熱酸化膜を露呈させるとともに、酸化膜を所定のパターンにパターニングする。エッチング工程は、パターニングされた熱酸化膜をマスクとして、シリコン層をエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、溝形成工程、熱酸化膜形成工程、熱酸化膜研削工程、シリコン層形成工程、受光層形成工程、配線層形成工程、支持基板貼合工程、エッチング工程、平坦化層形成工程を備える。溝形成工程は、シリコン基板上に所定パターンの溝を形成する。熱酸化膜形成工程では、溝が形成された面に熱酸化膜を形成する。熱酸化膜研削工程は、熱酸化膜を研削し、溝に対応する部分に熱酸化膜が埋め込まれ、かつ、シリコン基板の表面を露呈させる。シリコン層形成工程は、溝が形成された表面上に、シリコン層を形成する。受光層形成工程は、シリコン層の露呈された表面に、受光層を形成する。この受光層には、入射光を光電変換することにより入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部が複数配列されている。配線層形成工程は、シリコン層上に、受光部を制御する電極及び配線を有する配線層を形成する。支持基板貼合工程は、配線層上に支持基板を貼り合わせる。エッチング工程は、シリコン基板とともにシリコン層を、溝に対応する部分に形成された熱酸化膜のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、傾斜方向が対称な２種類の斜面を交互に配置することで構成され、１個の前記斜面を１個の前記受光部上に位置させた凹凸構造を前記シリコン層に形成する。平坦化層形成工程は、凹凸構造上に、凹凸構造を平坦化する平坦化層を形成する。
【国際調査報告】
2012132760.tif 000031
2012132760.tif 000032
2012132760.tif 000033