(57)【要約】【課題】撮像面内の感度の均一性およびスミア特性が向上した固体撮像装置を提供する。【解決手段】撮像面の中心に位置する受光部１上の層内下凸レンズ6は、レンズ最下点を通る軸が遮光膜4の開口部16の中心に一致していて前記軸を中心とした対称な形状をしている。撮像面の中心よりも周辺寄りに位置する受光部1上の層内下凸レンズ6は、レンズ最下点が遮光膜4の開口部16の中心から撮像面の周辺寄りにずれていて、且つ前記軸のずれ量は各受光部1が前記撮像面の中心から離れるにしたがって大きい。【選択図】図１
2010245202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換する複数の受光部と、前記複数の受光部が形成された基板の撮像領域を覆い各受光部の上方で開口した遮光膜と、前記遮光膜の各開口部の上方に形成された下に凸型のレンズとを少なくとも備えた固体撮像装置において、
撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記下に凸型のレンズは、レンズ最下点を通る軸が前記遮光膜の開口部の中心に一致していて前記軸を中心とした対称な形状をしており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記下に凸型のレンズは、レンズ最下点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の周辺寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、前記上に凸型のレンズはレンズ最上点を通る軸を中心とした対称な形状であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、前記上に凸型のレンズはレンズ最上点を通る軸を中心とした対称な形状であり、撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、前記レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心に一致しており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、前記レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、そのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、レンズ最上点を通る軸が前記遮光膜の開口部の中心に一致していて前記軸を中心とした対称な形状をしており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記下に凸型のレンズの各々の上方にカラーフィルターおよびトップレンズが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記トップレンズは、そのレンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心に一致しており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記トップレンズは、そのレンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
基板の撮像領域に複数の受光部を形成する工程と、前記複数の受光部の各々の上方が開口された遮光膜を基板上に形成する形成する工程と、前記複数の受光部の各々の上方が凹形状となる第１の絶縁膜を前記遮光膜上に形成する工程と、前記第１の絶縁膜よりも屈折率の高い第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜上に形成する工程とを有しており、
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、該第１の絶縁膜を、前記撮像領域の中心では前記凹形状の最下点が前記遮光膜の開口部の中心に位置し、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状の最下点が前記遮光膜の開口部の中心よりも撮像領域外側にずれるように形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、前記遮光膜上にその表面形状に沿う凹形状部を持ったフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状部における前記撮像領域の周辺寄りの各一部を除去する工程と、前記フロー性絶縁膜をフローさせる工程とからなることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、前記遮光膜上にその表面形状に沿う凹形状部を持った第１のフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状部上であって前記撮像領域の中心寄りの箇所に第２のフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記第１のフロー性絶縁膜及び第２のフロー性絶縁膜をフローさせる工程とからなることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の絶縁膜を形成する工程の前に、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する各受光部について、該受光部よりも前記撮像領域中心側の前記遮光膜上に凸状パターンを形成する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記遮光膜を形成する工程の前に、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する各受光部について、該受光部よりも前記撮像領域中心側の前記基板上に凸状パターンを形成する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７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およびその製造方法に関し、特に感度の面内均一性、低スミアを実現する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置は、デジタルビデオカメラ（ムービー）やデジタルスチルカメラ、たとえば、携帯電話用、監視用、医療用および車載用のカメラなど、その用途に広がりを見せている。用途が拡大するにつれ、光学系を含むシステムの小型化の要望は強くなり、固体撮像装置の小型化の要望も強い。固体撮像装置の代表としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を挙げて説明する。
【０００３】
光学系が小型化されると、レンズや絞りからＣＣＤまでの物理的距離が縮まり、入射光はＣＣＤチップの周辺では中心に比べて大きな入射角度を持つことになる。それにより周辺領域では入射光がフォトダイオード上部にある遮光膜により「けられ」が発生し、撮像領域面内で感度の不均一やスミアの悪化が顕在化してきた。
【０００４】
図１３は従来の固体撮像装置の撮像領域の概略断面図である。基板Ｓ内にフォトダイオードなどの受光部１が形成され、基板Ｓ上にゲート絶縁膜２を介して転送ゲート３（その下に図示しない垂直転送路（垂直ＣＣＤまたはＶＣＣＤとも言う）が形成されている）、受光部１の上方に開口部１６を持った遮光膜４、層内上凸レンズ７、図示しないトップレンズなどが形成されている。１３は固体撮像装置の上方に設けられた絞りである。
【０００５】
このような固体撮像装置に対して、入射光は絞り１３から撮像面の全面に照射されるが、撮像領域中心では層内上凸レンズ７を通じて受光部１に垂直に入射する一方で、撮像領域周辺に行くほど受光部１の中心線となす角が大きくなる。撮像領域内での位置に関わらず開口部１６と中心線を合わせて層内上凸レンズ７を設けたのでは、撮像領域周辺の受光部１には光はごく一部しか入射しない。
【０００６】
そこで、たとえば特許文献１において、撮像領域中心からの受光部１の距離が大きいほど、その上に形成する層内上凸レンズ７を撮像領域中心寄りに大きくずらす、いわゆるスケーリングの技術を適用することが提案されている。かかる層内上凸レンズ７を通して各位置の受光部１に入射させることで撮像面内での感度の均一性を改善させるものである。図示しないトップレンズにもスケーリング技術が使用される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２９１８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した固体撮像装置では、スケーリングの技術の適用によって特に撮像領域周辺のフォトダイオードで入射効果が大きくなるものの、その集光される位置は開口部１６の中心よりも外側、すなわち垂直転送路寄りになるため、いわゆるスミアの悪化が問題となる。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、撮像面内での感度の均一性およびスミア特性が向上した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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、光電変換する複数の受光部と、前記複数の受光部が形成された基板の撮像領域を覆い各受光部の上方で開口した遮光膜と、前記遮光膜の各開口部の上方に形成された下に凸型のレンズとを少なくとも備えた固体撮像装置において、撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記下に凸型のレンズは、レンズ最下点を通る軸が前記遮光膜の開口部の中心に一致していて前記軸を中心とした対称な形状をしており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記下に凸型のレンズは、レンズ最下点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の周辺寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする。
【００１１】
また上記の固体撮像装置において、前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、前記上に凸型のレンズはレンズ最上点を通る軸を中心とした対称な形状であることを特徴とする。
【００１２】
また上記の固体撮像装置において、前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、前記上に凸型のレンズはレンズ最上点を通る軸を中心とした対称な形状であり、撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、前記レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心に一致しており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、前記レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、そのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする。
【００１３】
また上記の固体撮像装置において、前記下に凸型のレンズの各々の上方に上に凸型のレンズが形成されており、撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、レンズ最上点を通る軸が前記遮光膜の開口部の中心に一致していて前記軸を中心とした対称な形状をしており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記上に凸型のレンズは、レンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記下に凸型のレンズの各々の上方にカラーフィルターおよびトップレンズが形成されていることを特徴とする。撮像領域の中心に位置する前記受光部上の前記トップレンズは、そのレンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心に一致しており、撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記受光部上の前記トップレンズは、そのレンズ最上点が前記遮光膜の開口部の中心から前記撮像領域の中心寄りにずれていて、且つそのずれ量は各受光部が前記撮像領域の中心から離れるにしたがって大きいことを特徴とする。
【００１５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板の撮像領域に複数の受光部を形成する工程と、前記複数の受光部の各々の上方が開口された遮光膜を基板上に形成する形成する工程と、前記複数の受光部の各々の上方が凹形状となる第１の絶縁膜を前記遮光膜上に形成する工程と、前記第１の絶縁膜よりも屈折率の高い第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜上に形成する工程とを有しており、前記第１の絶縁膜を形成する工程は、該第１の絶縁膜を、前記撮像領域の中心では前記凹形状の最下点が前記遮光膜の開口部の中心に位置し、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状の最下点が前記遮光膜の開口部の中心よりも撮像領域外側にずれるように形成することを特徴とする。
【００１６】
また上記の固体撮像装置の製造方法において、前記第１の絶縁膜を形成する工程は、前記遮光膜上にその表面形状に沿う凹形状部を持ったフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状部における前記撮像領域の周辺寄りの各一部を除去する工程と、前記フロー性絶縁膜をフローさせる工程とからなることを特徴とする。
【００１７】
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、前記遮光膜上にその表面形状に沿う凹形状部を持った第１のフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する前記凹形状部上であって前記撮像領域の中心寄りの箇所に第２のフロー性絶縁膜を形成する工程と、前記第１のフロー性絶縁膜及び第２のフロー性絶縁膜をフローさせる工程とからなることを特徴とする。
【００１８】
前記第１の絶縁膜を形成する工程の前に、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する各受光部について、該受光部よりも前記撮像領域中心側の前記遮光膜上に凸状パターンを形成する工程をさらに備えていることを特徴とする。
【００１９】
前記遮光膜を形成する工程の前に、前記撮像領域の中心よりも周辺寄りに位置する各受光部について、該受光部よりも前記撮像領域中心側の前記基板上に凸状パターンを形成する工程をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、下に凸型の層内レンズの形状を撮像領域内の位置に応じて最適な形状にしたので、撮像領域の周辺でも入射光を開口部の中心付近に集光することができ、撮像面内での感度の均一性およびスミア特性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図４】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図５】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図６】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図７】本発明の固体撮像装置の第１の製造方法を示す工程断面図
【図８】図７の製造方法における絶縁膜の一部除去を示す模式図
【図９】図７の製造方法の変形例を示す断面図
【図１０】本発明の固体撮像装置の第２の製造方法を示す工程断面図
【図１１】本発明の固体撮像装置の第３の製造方法を示す工程断面図
【図１２】本発明の固体撮像装置の第４の製造方法を示す工程断面図
【図１３】従来の固体撮像装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。各図において先の図１３に示したものと同じ構成要素には図１３と同じ符号を付している。
図１は本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の概略の断面図である。シリコン基板Ｓにフォトダイオード（ＰＤ）よりなる複数の受光部１が形成されており、互いの間に垂直ＣＣＤ部（図示せず）が形成され、垂直ＣＣＤ部に接続した水平ＣＣＤ部（図示せず）が配置されている。
【００２３】
シリコン基板Ｓ上には、ゲート絶縁膜２が形成され、該ゲート絶縁膜２により垂直ＣＣＤ部から分離して転送ゲート３が形成され、各受光部１の上に開口部１６を持った遮光膜４が形成されている。遮光膜４は転送ゲート３を覆ってその下の垂直ＣＣＤ部へ不要な光が入射することを防止する。
【００２４】
遮光膜４上および開口部１６内には光透過性の絶縁膜５が形成されており、絶縁膜５上であって受光部１および開口部１６の上方には下に凸型のレンズ６（以下、層内下凸レンズ６という）と層内上凸レンズ７とが形成されている。
【００２５】
他の構成要素および領域については図示を省略しているが、層内上凸レンズ７の上方には、反射率の調整やレンズの位置調整のための中間層、カラーフィルター、マイクロレンズなどが形成されている（後述する図２参照）。この固体撮像装置の上方にカメラシステムのレンズ(図示省略)や絞り１３が配置されている。
【００２６】
したがって、外部からの光は絞り１３で集光され、マイクロレンズにより取り込まれ、カラーフィルターおよび中間層を透過した後、層内上凸レンズ７および層内下凸レンズ６でさらに集光されて受光部１に到達し、この受光部１で光電変換により電荷が蓄積される。
【００２７】
各受光部１に蓄積された電荷は、転送ゲート３に与えられる電位によって読み出しゲート（図示せず）を通じて垂直ＣＣＤ部に転送され、さらに転送ゲート３に順次与えられる電位によって水平ＣＣＤ部へと転送され、この水平ＣＣＤ部において所定方向に転送されアンプ部より出力されて、画像信号として処理される。
【００２８】
この際に、絞り１３を通して入射してくる入射光は固体撮像装置の撮像面の全面に照射されるが、既述したように、撮像領域中心では受光部１の受光面に垂直な方向に入射する一方で、撮像領域中心から離れるほど受光部１の受光面に対する垂線となす角度が大きくなる。
【００２９】
このため、絞り１３の中心の直下（通常は撮像領域中心なので以降は撮像領域中心という）に存在する受光部１に対しては、層内上凸レンズ７、層内下凸レンズ６は、半球をはじめとする球の一部の形状などの滑らかで点対称型の形状（以下、半球状という）に、且つ開口部１６中心に頂点、最下点を合わせて形成されている。なお撮像領域や開口部１６の「中心」は中心もしくは中心付近を意味するものとする。
【００３０】
一方、撮像領域中心よりも周辺寄りの各受光部１に対しては、層内下凸レンズ６はその最下点を通る軸（受光面に垂直な方向の軸）が開口部１６中心からずれた形状に形成されている。ずれ量は撮像領域中心から遠いものほど大きい。
【００３１】
たとえば図中の右端の受光部１に対しては、開口部１６を幅０．６ｕｍとし、層内下凸レンズ６をその最下点を通る軸が開口部１６中心より０．２ｕｍだけ撮像領域端部寄りにずれた形状に形成してある。このずれ量は５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度が適当である。層内上凸レンズ７は既述したスケーリング技術を用いてその頂点が開口部１６の中心よりも撮像領域中心寄りとなるように位置をずらしてある。
【００３２】
このような構造としたことにより、入射光は層内上凸レンズ７によって開口部１６の中心寄りに集光された後に、さらに層内下凸レンズ６によって開口部１６の中心寄りに集光されることになり、撮像領域中心だけでなく撮像領域周辺においても開口部１６のより中心付近に集光される。よって、撮像面内での感度の均一性を改善し、さらにスミアの面内ばらつきを抑制することができる。
【００３３】
ただし本発明の特徴は、撮像領域中心よりも周辺寄りの受光部１に対しては、層内下凸レンズ６をその最下点が開口部１６の中心からずれた形状に形成することで開口部１６の中心寄りに集光する点に存するのであり、層内下凸レンズ６のみによって開口部１６の中心付近に所望程度に集光できるのであれば、層内上凸レンズ７は必ずしも必要ではない。
【００３４】
図２に示した本発明の第２の実施形態の固体撮像装置では、図１に示した固体撮像装置に比べて、各層内上凸レンズ７の上方にカラーフィルター１７と上凸型のトップレンズ１８とを中間層１９を介して設けており、この上凸型のトップレンズ１８をスケーリング技術を用いて形成している。
【００３５】
図３に示した本発明の第３の実施形態の固体撮像装置では、図２に示した固体撮像装置に比べてさらに、トップレンズ１８を、撮像領域中心のものについては半球状とし、撮像領域中心よりも周辺寄りのものについては最上点が開口部１６の中心からずれるようにレンズ曲率を変えて形成してある。ずれ量は撮像領域中心から遠いものほど大きい。
【００３６】
図４に示した本発明の第４の実施形態の固体撮像装置では、図１に示した固体撮像装置に比べて、撮像領域中心よりも周辺寄りの各受光部１については、層内上凸レンズ７はその最上点が開口部１６の中心からずれた形状、すなわち曲率が変化した形状（または曲率がレンズ表面で変化した形状）に形成されている。ずれ量は撮像領域中心から遠いものほど大きい。
【００３７】
図５に示した本発明の第５の実施形態の固体撮像装置では、図４に示した固体撮像装置に比べてさらに、各層内上凸レンズ７の上方にカラーフィルター１７と半球状の上凸型のトップレンズ１８とを中間層１９を介して設けており、この上凸型のトップレンズ１８をスケーリング技術を用いて形成している。
【００３８】
図６に示した本発明の第６の実施形態の固体撮像装置では、図５に示した固体撮像装置に比べてさらに、トップレンズ１８を、撮像領域中心のものについては半球状とし、撮像領域中心よりも周辺寄りのものについては最上点が開口部１６の中心からずれるようにレンズ曲率を変えて形成してある。ずれ量は撮像領域中心から遠いものほど大きい。
【００３９】
以上のような層内上凸レンズ７やトップレンズ１８を備えることにより、撮像領域周辺でも開口部１６のさらに中心付近に集光される。
カラーフィルター１７に関しては、ＲＧＢの原色でも補色を用いたものでもよく、そのカメラシステムの用途に応じて選択可能である。
【００４０】
次に、本発明に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。
図７は本発明の固体撮像装置の第１の製造方法を示す。図７（a）に示すように、シリコン基板Ｓに、イオン注入や場合によっては熱拡散技術等を用いて受光部１や転送路１２等の所望の不純物拡散層を形成し、次いで熱酸化やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりゲート絶縁膜２を堆積させる。このゲート絶縁膜２は酸化膜単層でも酸化膜とチッ化膜等からなる２層以上の積層膜でもよい。
【００４１】
その後、転送ゲート３となる膜をＣＶＤ法により堆積させ、フォトリソグラフィーとエッチングプロセス等によりパターニングする。次いで転送ゲート３を覆い受光部１の上に開口部１６を持つように、Ｗ等からなる遮光膜４を熱酸化やＣＶＤ法、エッチング技術により形成する。さらに、ＮＳＧ等の絶縁膜を50nm〜250nm堆積した後、ＢＰＳＧ（Boro-Phospho-Silicate-Glass）等のフロー性のある絶縁膜５を堆積させる。この絶縁膜５は転送ゲート３の厚みに拠って開口部１６の上に凹部５ａを持つものとなる。
【００４２】
図７（ｂ）に示すように、絶縁膜５の上にレジスト８を塗布し、該レジスト８を受光部１の周辺部に対応する一部を抜いた形状にパターニングし、該レジスト８をマスクとしてエッチング技術により絶縁膜５の内の少なくとも一部を除去する。
【００４３】
図７（ｃ）に示すように、レジスト８を除去したうえで、絶縁膜５を６００℃〜８００℃でフローさせることにより、凹部５ａのなかでも前記除去部分とその周囲部分が特に窪んだ所望の形状、言い換えると最下点が開口部１６の中心からずれた形状を得る。
【００４４】
図７（ｄ）に示すように、絶縁膜５の上に、ＢＰＳＧよりも屈折率の大きい物質、例えば窒素酸化シリコンや窒化シリコン（n=1.5〜2.2程度）からなる第１の屈折率の高い絶縁膜９を堆積させ、その上部をエッチバック技術やＣＭＰ技術により平坦化する。この絶縁膜９の凸状部分が上述の層内下凸レンズ６となる。
【００４５】
さらに、図７（ｅ）に示すように、例えば窒素酸化シリコンや窒化シリコン（n=1.5〜2.2程度）等の第２の屈折率の高い絶縁膜１０を堆積し、エッチバック技術で上に凸型に形成する。この絶縁膜１０の凸状部分が上述の層内上凸レンズ７となる。
【００４６】
図８（ａ）（ｂ）に、先に図７（ｂ）で説明した絶縁膜５の一部除去を模式的に示す。撮像領域における受光部１の位置に応じてその各々の上方にある層内下凸レンズ６の形状を変えるために、レジスト８の打ち抜き部分、それによる絶縁膜５の除去部分（破線で示す）を、撮像領域中心から遠いものほど開口部１６中心からのずれ量が大きくなるように設ける。
【００４７】
図７（ｄ）（ｅ）の工程に代えて、図９（ａ）に示すように、フローさせた絶縁膜５の上に、ＢＰＳＧよりも屈折率の大きい物質、例えば窒素酸化シリコンや窒化シリコン（n=1.5〜2）からなる絶縁膜９を、上述の層内上凸レンズ７の最上点と同等以上まで厚く堆積し、これをエッチバック技術で図９（ｂ）に示すような上に凸型に形成してもよい。上述の層内下凸レンズ６と層内上凸レンズ７とが一度に一体に形成されることとなる。
【００４８】
なお、層内下凸レンズ６および層内上凸レンズ７は単層であるとして図示し説明したが、これに限られるものではなく、屈折率の異なる複数の層で構成してもよい。
図１０は本発明の固体撮像装置の第２の製造方法を示す。図１０（a）に示すように、シリコン基板Ｓに、受光部１や転送路１２等の所望の不純物拡散層を形成し、ゲート絶縁膜２を堆積させた後、転送ゲート３と開口部１６を持った遮光膜４とを形成する。さらにその上にフロー性のある絶縁膜５を堆積させる。ここまでは先に図７（a）を用いて説明したのと同様である。
【００４９】
次に、絶縁膜５の上にレジスト１４を塗布し、グレースケーリングマスクと呼ばれる一部の領域の光透過率を変化させてあるマスク１１を用いて露光し、現像することにより、図示したように厚みが部分的に異なるレジストパターンを形成する。
【００５０】
その後に、このレジスト１４と絶縁膜５との選択比が0.7〜1.0になるようにエッチングし、レジスト１４を除去したうえで、絶縁膜５を６００℃〜８００℃でリフローさせる。このことにより、図１０（ｂ）に示すような、絶縁膜５の凹部５ａのなかでも一部が特に窪み、最下点が開口部１６の中心からずれた形状を得る。
【００５１】
その後に、図１０（ｃ）に示すような、絶縁膜９からなる層内下凸レンズ６と絶縁膜１０からなる層内上凸レンズ７とを、先に図７（ｄ）（ｅ）を用いて説明したのと同様にして順次に形成するか、あるいは、図１０（ｄ）に示すような、絶縁膜９からなる層内下凸レンズ６および層内上凸レンズ７を、先に図９（ａ）（ｂ）を用いて説明したのと同様にして一度に一体に形成する。
【００５２】
図１１は本発明の固体撮像装置の第３の製造方法を示す。図１１（a）に示すように、シリコン基板Ｓに、受光部１や転送路１２等の所望の不純物拡散層を形成し、ゲート絶縁膜２を堆積させた後、転送ゲート３と開口部１６を持った遮光膜４とを形成する。ここまでは先に図７（a）を用いて説明したのと同様である。
【００５３】
次に、図示したように、絶縁膜１５を堆積し、該絶縁膜１５にレジスト（図示せず）を塗布し、該レジストをマスク１１を用いて所望の形状・膜厚にパターニングし、パターニング後のレジストをマスクとして、図１１（ｂ）に示すように、絶縁膜１５を転送ゲート３上の一部分にのみ残るようにエッチング技術によりパターニングする。
【００５４】
次に、ＮＳＧ等の絶縁膜を50nm〜250nm堆積し、さらにＢＰＳＧ（Boro-Phospho-Silicate-Glass）等のフロー性のある絶縁膜５を堆積し、この絶縁膜５を６００℃〜８００℃でフローさせることにより、図示したような、絶縁膜５の凹部５ａの最下点が開口部１６の中心からずれた形状を得る。この形状は、開口部１６の周囲の絶縁膜５の高さが絶縁膜１５により異なることにより形成される。
【００５５】
その後に、図１１（ｃ）に示すような、絶縁膜９からなる層内下凸レンズ６と絶縁膜１０からなる層内上凸レンズ７とを、先に図７（ｄ）（ｅ）を用いて説明したのと同様にして順次に形成するか、あるいは、図１１（ｄ）に示すような、絶縁膜９からなる層内下凸レンズ６および層内上凸レンズ７を、先に図９（ａ）（ｂ）を用いて説明したのと同様にして一度に一体に形成する。
【００５６】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の固体撮像装置の第４の製造方法を示す。転送ゲート３上の一部分にのみ残す絶縁膜１５を、転送ゲート３と遮光膜４の間に形成している。このようにする場合は、絶縁膜１５としてＨＴＯや熱酸化膜等を形成してもよく、使用可能な物質の選択肢が増加するので、プロセスが容易になる。
【００５７】
さらには、上述の絶縁膜１５の堆積およびパターニングを行わずに、フロー性のある絶縁膜５に先だって堆積するＮＳＧ等を上記膜厚よりも厚く（例えば100nm〜800nm）堆積し、このＮＳＧ等を転送ゲート３上の一部分のみが厚くなるようにエッチングするなどして、その上に形成する絶縁膜５の開口部１６周囲での高さを異ならせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、固体撮像装置の感度および均一性の向上、スミア特性の向上等に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１  受光部
２  ゲート絶縁膜
３  転送ゲート
４  遮光膜
５  フロー性のある絶縁膜
６  層内下凸レンズ
７  層内上凸レンズ
９  絶縁膜
１０  絶縁膜
１１  マスク
１２  転送路
１３  絞り
１４  レジスト
１５  絶縁膜
１６  開口部
１７  カラーフィルター
１８  トップレンズ
Ｓ    シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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