(57)【要約】【課題】画素の暗電流を増大させることなく、画素縮小化による受光性能の低下を抑制した高画質の固体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】複数の画素を有し、前記複数の画素の各々は、半導体基板中の受光部（３）と、前記受光部の上に設けられる層間絶縁膜（６）と、前記受光部の上方において前記層間絶縁膜内に設けられ、前記受光部と直接接しない層内レンズ（１０ａ，１０ｂ）とを有し、前記層内レンズは、前記層間絶縁膜より高い屈折率を有し、前記受光部の上部から入射する光を集光する作用を有し、前記層内レンズは、前記画素内で一様な厚さを有することを特徴とする固体撮像装置が提供される。【選択図】図１
2010287627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、
前記複数の画素の各々は、
半導体基板中の受光部と、
前記受光部の上に設けられる層間絶縁膜と、
前記受光部の上方において前記層間絶縁膜内に設けられ、前記受光部と直接接しない層内レンズとを有し、
前記層内レンズは、前記層間絶縁膜より高い屈折率を有し、前記受光部の上部から入射する光を集光する作用を有し、
前記層内レンズは、前記画素内で一様な厚さを有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記層内レンズの厚さは、固体撮像装置が取り込む光の主波長を、前記層内レンズを構成する物質の屈折率で割った値であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記層内レンズの一様な厚さは、固体撮像装置が取り込む光の主波長をλ、前記層内レンズを構成する物質の屈折率をｎ２とした時に、０．５×（λ／ｎ２）から１．５×（λ／ｎ２）の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記層内レンズを構成する物質の屈折率をｎ２、ある画素の前記層内レンズと前記ある画素に隣接する画素の前記層内レンズとの間を充填している前記層間絶縁膜の屈折率をｎ１、固体撮像装置が取り込む光の主波長をλとした時に、
ある画素の前記層内レンズと、前記ある画素に隣接する画素の前記層内レンズとの平面距離は、２・λ／ｎ１・√（１−ｎ１／ｎ２）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記層内レンズは、各画素で２層以上配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画素の各々は、前記層間絶縁膜上にマイクロレンズを有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記層内レンズは、前記受光部の受光面を含む平面において、前記画素と相似な平面形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記層内レンズは、前記画素内で２つの異なる厚さの第１の部分と第２の部分とのみからなり、
前記第１の部分は、前記受光部の上方に位置し、
前記第２の部分は、前記受光部が配置されていない半導体基板の上方に位置し、
前記第２の部分は、前記第１の部分より薄いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素の前記層内レンズは、略平坦な表面上に一様な厚さで成膜された後に、隣接する画素の前記層内レンズの間の部分を全部又は一部エッチング除去することで形成されることを特徴する請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置の構成要素である単位画素は一般に、信号光をできるだけ多く取り込むために、集光のための微小なレンズを備えている。その微小なレンズには、その最上部に形成されるオンチップレンズ、オンチップレンズと半導体受光部との間に形成される層内レンズとがある。上記２つのレンズはともに、その周辺部よりも高い屈折率の材料による、ある曲率の面を持った凸レンズ形状をなし、集光レンズの役割を果たしている。これらレンズは、下方向に凸形状をなすもの、上方向に凸形状をなしているものがある。
【０００３】
特許文献１には、受光センサ部上に、入射光を受光センサ部に集光するレンズが設けられた固体撮像装置が開示されている。その固体撮像装置は、複数の配線層上に上方向に凸形状をなしている集光レンズを有する構成の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、特許文献１に記載された構成における２つの互いに隣接する画素Ａと画素Ｂの断面と、画素Ａのカラーフィルタを通った光の振る舞いと、を説明するための模式図である。１はオンチップマイクロレンズである。２はカラーフィルタである。３は受光部である。４は層内レンズである。５は層内レンズ４のギャップ部である。６は層間絶縁膜である。７は平坦化層である。８は画素Ａの層内レンズ４に集光されようとする光を表す。９は回折し、隣接画素Ｂの方向に進もうとする光を表す。
【０００６】
あるカラーフィルタ２を通った光は、そのカラーフィルタ２に対応する画素の受光部３に入射すれば信号となるが、隣接する画素又は画素境界附近に入射すると、損失信号又は隣接画素信号すなわちクロストーク成分となりやすい。
【０００７】
発明者は、検討によって以下のような問題を見出した。画素サイズが縮小されてくると、光の波動としての性質の顕れである回折光が顕著になる。そのため、図４に示すように、回折光９は層内レンズギャップ部５を通って、上述したような、損失光、又はクロストーク成分となる割合が大きくなる。
【０００８】
注意すべき点は、画素の平面形状は一般には正方形であるが、層内レンズ４は凸レンズであるので底面形状は一般には円形であるということである。よって正方形画素の対角方向断面では、層内レンズギャップ部５は横方向の隣接部のギャップより広い。そのため、対角方向の回折光はより一層信号損失、クロストーク成分を引き起こしてしまう。
【０００９】
さらに、層内レンズ４を通った光の一部は回折光９となり、やはり上述したような信号損失の増大やクロストークの増大を引き起こす。特に、受光部３から層内レンズ４までの距離が長いＣＭＯＳセンサでは、この現象も大きな課題である。層内レンズ４を持たない画素構造にあっては、上記回折光９の影響はより顕著となる。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、画素の暗電流を増大させることなく、画素縮小化による受光性能の低下を抑制した高画質の固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の固体撮像装置は、複数の画素を有し、前記複数の画素の各々は、半導体基板中の受光部と、前記受光部の上に設けられる層間絶縁膜と、前記受光部の上方において前記層間絶縁膜内に設けられ、前記受光部と直接接しない層内レンズとを有し、前記層内レンズは、前記層間絶縁膜より高い屈折率を有し、前記受光部の上部から入射する光を集光する作用を有し、前記層内レンズは、前記画素内で一様な厚さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
画素が縮小化されても、暗電流を増大することなく、画素内での回折光による画質劣化の少ない高画質の固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。
【図４】固体撮像装置の画素の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の２つ画素に渡る断面を示すものである。１はオンチップマイクロレンズ、２はカラーフィルタ、３は受光部、６は層間絶縁膜である。層間絶縁膜６は、配線と配線との間に配される、複数の絶縁膜を有する。各絶縁膜は平坦化膜や平坦化処理をされた膜からなり、略平坦な表面を有する。
【００１５】
同図において、１０ａ，１０ｂは層間絶縁膜６よりも高い屈折率を持つ材料で形成され、その平面形状は画素よりも小さく、かつ画素とほぼ相似形をなすような、一様な厚さを持つ膜である。また、１０ａ、１０ｂは層間絶縁膜６の略平坦な表面を有する絶縁膜上に配置される。ここでは１０ａ，１０ｂを矩形層内レンズと呼ぶことにする。画素及び矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは、例えば平面形状が矩形である。図１においては、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは１画素あたり２層が重なるように形成されているが、１画素あたり１層でもまた２層以上であってもかまわない。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは、受光部３を平面的に全部又は、大部分を覆うように配置されている。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの屈折率は層間絶縁膜６より高いほうが集光効果が優れているので望ましい。例えば、層間絶縁膜６は、シリコン酸化膜を主成分とする膜で構成される場合、屈折率が１．４６である。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂはシリコン窒化膜を主成分とする膜で構成され、屈折率が１．８〜２．１である。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの屈折率は、層間絶縁膜６の屈折率より大きく、２つの屈折率の差は大きいことが望ましい。
【００１６】
光の波動性が考慮されていない幾何光学的な見方からすると、直方体形状の物質である矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂに集光性能があることは説明できない。しかるに、縮小化された高屈折率の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂに凸レンズによるものとは性質の異なる集光性能があることが、光の波動性から説明されることが本発明者の検討により明らかとなった。
【００１７】
図２は、その集光性能を説明するための光の振る舞いを示す画素の模式的な断面図である。同図において、２０は２次光源からの球面波群、２１は屈折率が１より大きいｎであり、紙面に垂直な断面（受光部３の受光面に平行な断面）での形状が矩形となる四角柱である。簡単のため、光は上から下へと屈折率１の媒質中を波長λなる平面波として進行しており、その途中に矩形物体２１があるとしている。
【００１８】
光の波動としての進行は、「ホイヘンスの原理」によって説明されるが、それは「伝播する波動の同一位相面（波面）におけるそれぞれの点を光源とする２次球面波（あるいは素元波）を考えると、その二次波が作る包絡面が次の瞬間の新たな波面となる。」という内容を持っている。正確には２次波は単純な球面波でなく、波の進行方向に対する角度依存を持ち、その角度因子の正確な表現式は後にキルヒホフによって示されたが、ここでは簡単のため角度因子のことは考えずに２次波の位相関係による定性的な説明をする。
【００１９】
図２において、矩形物体２１の上面までは平面波が一様に進行する。矩形物体２１の上面とその横方向に延長した波面において、矩形物体２１の上面にあってその角部からわずかに矩形物体２１寄りにある点Ｂと、Ｂから少し離れたＡとをそれぞれ波源とする２次波を考える。Ｂ源の下は屈折率ｎの物体２１であるので、Ｂの直下にあってＢからの距離がλ／ｎの点Ｃでは、Ｂ源の２次波が１波長分だけ進んだ点となる。
【００２０】
一方、距離ＡＣ＞距離ＢＣ＝λ/ｎであるので、ＡＣ＝λとなるような点Ａが存在し、Ａ源からの２次波は、Ｃでは１波長分だけ進んだものとなる。
【００２１】
よってＣにおいては、Ａ源からの２次波とＢ源からの２次波の位相が一致する。Ａ，Ｂを含む波面上のＡの近辺を源とする２次波も、Ｂの近辺を源とする２次波も、Ｃにおける位相のずれはわずかであるので、Ｃにおいてそれらは光強度を強め合うように重なる。よって、Ｃにおいては進行してきた一様な平面波の光強度よりも、強い光強度となる。
【００２２】
これに対し、Ｃと同じ高さにあって矩形物体２１の少し外側にある点（不図示）では、上記とは逆に２次波の位相のずれが大きくなり進行してきた一様な平面波の光強度よりも弱い光強度となる。
【００２３】
この現象を別のわかりやすい表現でいうと、「矩形物体２１の傍らを進行しようとする光は、矩形物体２１のほうに引き込まれるように振る舞う。」となる。
【００２４】
以上は説明のための簡単なモデルでの現象であったが、より一般的には「周辺よりも高い屈折率の物体２１があると、その物体２１の傍らを進行しようとする光は、その高屈折率物体２１の方に引き込まれるように振る舞う。」ということができる。なお導出の詳細説明は省くが、真空中の光波長をλ、前記高屈折率物体２１間の媒質の屈折率をｎ１、前記高屈折率物体２１の屈折率をｎ２とすると、光が引き込まれる範囲は高屈折率物体２１の表面から、およそ、λ／ｎ１・√（１−ｎ１／ｎ２）程度である。ｎ１＜＜ｎ２ならば、およそλ／ｎ１である。また、高屈折率物体２１の厚みはおよそλ／ｎ２以上で、十分な引き込みが行われることになる。
【００２５】
図１において矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの屈折率はｎ２であって、層間絶縁膜６の屈折率ｎ１より十分に大きい場合を説明する。その場合、入射光波長をλとして、隣接画素間の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂのギャップはおよそ２・λ／ｎ１に、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの厚さはおよそλ／ｎ２以上となるように設定する。すると、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂによる高い集光効果を引き出すことができる。
【００２６】
以上より、隣接画素間で矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの相対する側面同士の間隔については、２・λ／ｎ１・√（１−ｎ１／ｎ２）程度というのが矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂを特徴付けるひとつとなる。
【００２７】
また、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの厚さをλ／ｎ２より厚くした場合、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの集光性はλ／ｎ２程度での集光性とあまり変わらない。しかし、製造の容易さが損なわれてくること、井戸型光導波路で生じるような側壁反射により通過光が下面で拡がりやすくなることから、厚さλ／ｎ２程度というのが矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂを特徴付けるひとつとなる。
【００２８】
さらに製造が容易というのは、「一様な膜にエッチングをほどこしてギャップを作る」という半導体技術の一般的方法で形成できることを言っており、これもひとつの特徴となりうる。
【００２９】
以上の説明からわかるように、高屈折率物体２１の集光は、凸レンズによる集光とは異なり、平行光を焦点に集光するというような凸レンズ集光とは異なる。回折光あるいは画素への入射角度が大きい光等、画素の受光部３の中心から大きくはずれそうになる光を画素中心の方へ引き戻す作用である。
【００３０】
以上の原理説明より、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは従来の凸レンズ型層内レンズ４よりも回折による受光性能低下を抑制できることがわかる。比較を簡単にするため、凸レンズ型層内レンズ４の頂点から底面までの厚さと矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの厚さは同じとし、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは直方体とする。
【００３１】
まず、凸レンズ型層内レンズ４は、凸型構造頂点近くのレンズの占有面積はごく小さく、頂点の高さでは面積は略ゼロである。一方、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは一様な厚さであるので下面から上面まで平面的な占有面積は変わらない。従って、凸レンズ型層内レンズ４は、下層部分でしか回折光を層内レンズ４に引き込む作用が有効に働かないのに対し、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは上面から下面までの高さで、回折光を層内レンズ１０ａ，１０ｂに引き込む作用が有効に働く。また、凸レンズ型層内レンズ４の平面形状が円形であると、レンズ４の下層部では平面的に隣接画素間の凸レンズ型層内レンズ４同士の距離は画素中の位置によって変化する。これに対し、正方形の平面形状を有する矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは隣接する矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂとの距離は画素内の位置で略一定である。この距離を適切な値にすることで、どの位置の回折光でも層内レンズ１０ａ，１０ｂに引き込む作用を働かせることができるのである。
【００３２】
矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂには、入射平行光を焦点に集光するという意味での集光作用はないが、画素の縮小化が進んで光の波動性が顕著になると、上記のような作用により、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂが凸レンズ型層内レンズ４を集光性で上回る。また、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは形状が単純であるので製造が容易である。図１のような２層の構造も製造上の困難は小さく、より一層の集光性を発揮できる。
【００３３】
また、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの上面と下面における反射による光損失がごく小さくなるような構造にすることも可能である。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの厚さをλ／ｎ２程度に設定すると集光効果を十分に発揮できることは既に述べた。厚さを略λ／ｎ２に設定すると、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂに垂直入射する光の上面での反射光と下面での反射光とは、ちょうど位相が１８０°ずれるので、２つの反射光が打ち消しあうことで光損失が低減する。よって、この条件では上面から入射する光を反射による損失を抑制して通過させることができる。このような反射光低減は、平面上の位置により厚さが変わる凸レンズ型層内レンズ４では無理であることは明らかである。
【００３４】
矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは、製造が容易であること、通過光の下面からの拡がりが小さいこと、反射光による損失を小さくしうる構造であることは上述からわかることである。また、受光部３の直上で長時間のエッチングを行うことなく製造できるので、暗電流の増大を抑制することができる。
【００３５】
なお、固体撮像装置の構造は図１のものに限定されるわけではない。矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂと井戸型光導波路とを組み合わせた構造であってもよいし、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂと凸レンズ型層内レンズ４とを組み合わせたものであってもよい。また、受光部３の直上に屈折率差のある材料をもうけることによって形成する光導波路構造と組み合わせることも可能である。その場合には、導波路の深さを従来よりも小さくすることができるので、導波路内への成膜工程が簡略化され、エッチング時間短縮により暗電流も低減できる。また画素の最上部にあるオンチップマイクロレンズ１を矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂと同様に矩形型にした構造であってもよい。矩形オンチップマイクロレンズの場合、特にその隣接画素間を埋める材料を堆積しなければ、矩形オンチップマイクロレンズ間の物質は空気となる。
【００３６】
矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂを特徴付ける、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの厚さ及び隣接画素の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂとの距離は、屈折率と光の波長でおよそ決まる。画素への入射光の波長には幅があるが、最適値に近ければ十分な効果があり、主入射光波長と屈折率で決まる値の０．６倍から１．４倍以内の範囲であればよい。例えば、可視光を対象とする固体撮像装置において、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの屈折率が２．１、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの隣接画素間ギャップ部の屈折率が１．４６である場合を説明する。その場合、主入射光波長を５５０ｎｍとして、最適ギャップすなわち隣接画素の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂとの距離は４１６ｎｍ、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの最適厚さは２６２ｎｍと計算される。その場合、それぞれの値の０．５倍から１．５倍以内であれば、本実施形態による効果が得られる。
【００３７】
特に、厚さがλ／ｎ２の０．５倍、又は１．５倍ちょうどに設定されると、１倍のときと同じように上面から垂直に通過する光の反射損失がほぼ無い状態とすることができる。
【００３８】
矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂは、隣接画素の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂとの平面距離、厚さの設定に幅があるので、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの側面は必ずしも垂直に切り立っている必要はなく、テーパーを持つものであってもよい。つまり矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの断面形状は長方形に限らず、台形の形状であってもよい。側面がテーパーを持つと、隣接画素間の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂの側面同士の間隔は高さによって変わることになるが、上記に述べた数値の範囲内の変化であればよい。
【００３９】
以上説明したように本実施形態によれば、縮小化された画素においても、暗電流の増大を抑制して、回折現象による信号光の損失、クロストークを抑えた高画質の固体撮像装置を提供することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態の固体撮像装置としては、メタル配線の数が多いＣＭＯＳセンサとなっているが、例えばＣＣＤに適用してもよい。但し、メタル配線の数が多く、オンチップマイクロレンズ１と層内レンズ１０ａ，１０ｂが受光部３から離れる形態の固体撮像装置の方が、より集光効果を向上することが求められているため、好適である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の画素の断面図である。図１と同じ部品には同一番号を付している。図３において画素毎にある凸部分１１と画素全面に置かれた基層膜１２とは同一の物質である。しかるに、１１及び１２がカラーフィルタ２の下層の絶縁膜よりも高屈折率の物質であり、凸部分１１が第１の実施形態で説明した矩形層内レンズの条件を満たしていれば、凸部分１１は第１の実施形態と同じ効果を持つ矩形層内レンズとみなせる。図３ではひとつの画素に矩形層内レンズ１１がひとつとしているが、複数段構成でもまた従来の凸レンズ型層内レンズ４や、光導波路との組み合わせであってもよいのは第１の実施形態と同じである。
【００４２】
第２の実施形態によれば、基層膜１２が基層膜１２より下の領域に対する保護膜の役割を果たすようにすることも可能であり、高画質かつ高い信頼性のある固体撮像装置を実現することができる。製造方法は、例えばシリコン窒化膜を成膜した後、図３の凸部分１１を残し、その他の部分を一部エッチング除去することで凸部分以外の構造１２を容易に製造することができる。
【００４３】
第１及び第２の実施形態の固体撮像装置の画素は、平面形状が画素とほぼ相似の縮小形である。画素は、画素受光部３のほぼ全体又は大部分を覆い、上面と下面が平行、かつ入射する光の主なる波長をその屈折率で割った値程度の厚さを持つ高屈折率の膜１０ａ，１０ｂ，１１を、少なくとも一つ以上有することを特徴とする。
【００４４】
隣接画素同士の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１間の絶縁体の屈折率をｎ１、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の屈折率をｎ２、主入射光の波長をλとすると、ｎ１＜ｎ２である。隣接画素間の矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の相対する側面同士の間隔は２・λ／ｎ１・√（１−ｎ１／ｎ２）程度、矩形層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の厚さはλ／ｎ２程度である。
【００４５】
第１及び第２の実施形態の固体撮像装置は、複数の画素を有する。複数の画素の各々は、半導体基板中の受光部３と、受光部３の上に設けられる層間絶縁膜６と、受光部３の上方において層間絶縁膜６内に設けられ、受光部３と直接接しない層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１とを有する。層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１は、層間絶縁膜６より高い屈折率を有し、受光部３の上部から入射する光を集光する作用を有する。層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１は、画素と略相似形の平面形状及び画素内で一様な厚さを有する。層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の厚さは、略、固体撮像装置が取り込む光の主波長λを、層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１を構成する物質の屈折率ｎ２で割った値である。
【００４６】
固体撮像装置が取り込む光の主波長は、可視光の範囲の任意の波長や、カラーフィルタ２の分光透過率のピークとなる波長など任意に設定される。
【００４７】
上記の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の一様な厚さは、主波長をλ、層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の屈折率をｎ２とした時に、０．５×（λ／ｎ２）から１．５×（λ／ｎ２）の範囲であることが好ましい。
【００４８】
また、層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の屈折率をｎ２、隣接する画素の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１間を充填している層間絶縁膜６の屈折率をｎ１、主波長をλとした場合を説明する。その場合、ある画素の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１と、その画素に隣接する画素の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１との平面距離は、略、２・λ／ｎ１・√（１−ｎ１／ｎ２）であることが好ましい。
【００４９】
また、複数の画素の各々は、層間絶縁膜６上にマイクロレンズ１を有している。また、図１に示すように、層内レンズ１０ａ，１０ｂは、各画素で２層以上配置されていることが好ましい。
【００５０】
また、図３に示すように、層内レンズ１１は、２つの異なる厚さの第１の部分と第２の部分とを有する。第１の部分は、受光部３の上方に位置する。第２の部分は、受光部３が配置されていない半導体基板の上方に位置する。第２の部分は、第１の部分より薄い。
【００５１】
複数の画素の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１は、略平坦な表面上に一様な厚さで成膜された後に、隣接する画素の層内レンズ１０ａ，１０ｂ，１１の間の部分を全部又は一部エッチング除去することで形成される。
【００５２】
第１及び第２の実施形態によれば、画素が縮小化されても、暗電流を増大することなく、画素内での回折光による画質劣化の少ない高画質の固体撮像装置を提供することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  オンチップマイクロレンズ
２  カラーフィルタ
３  受光部
４  層内レンズ
５  層内レンズのギャップ部
６  層間絶縁膜
７  平坦化層
８  信号光
９  回折光
１０ａ，１０ｂ  矩形層内レンズ
１１  矩形層内レンズ
１２  基層膜
２０  ２次球面波
【図１】
2010287627.tif 000003
【図２】
2010287627.tif 000004
【図３】
2010287627.tif 000005
【図４】
2010287627.tif 000006