(57)【要約】【課題】有効画素領域と周辺回路部との境界部の段差を防止し、マイクロレンズの高さを一定にすることにより、ゴースト及びシェーディング（周辺光量落ち）の現象を防止することができる固体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】基板の上に設けられ、入射光量に応じて光電変換を行う複数の画素を含む有効画素領域（１１）と、前記基板の上に設けられ、前記有効画素領域の周辺に配置される周辺回路部（１０）と、前記有効画素領域の複数の画素に対応して設けられる複数のマイクロレンズ（８）と、前記有効画素領域および前記周辺回路部において、前記マイクロレンズの下に設けられる複数の配線層とを有し、前記周辺回路部において前記複数の配線層のうちの最上の配線層（３）は、少なくとも前記有効画素領域の近傍において開口部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２
2010212635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に設けられ、入射光量に応じて光電変換を行う複数の画素を含む有効画素領域と、
前記基板の上に設けられ、前記有効画素領域の周辺に配置される周辺回路部と、
前記有効画素領域の複数の画素に対応して設けられる複数のマイクロレンズと、
前記有効画素領域および前記周辺回路部において、前記マイクロレンズの下に設けられる複数の配線層とを有し、
前記周辺回路部において前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、少なくとも前記有効画素領域の近傍において開口部を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記周辺回路部において前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、少なくとも前記有効画素領域の近傍において前記画素の配列方向に対して一定の周期で開口部が設けられ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】
前記周辺回路部において前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、遮光層として使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
さらに、前記複数の配線層のうちの最上の配線層の上に設けられる色フィルタ材層を有し、
前記色フィルタ材層は、前記有効画素領域では赤、緑及び青のフィルタが配置され、前記周辺回路部では青のフィルタが一面に配置され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】
さらに、前記有効画素領域および前記周辺回路部の間に設けられ、遮光された画素を有するオプティカルブラック領域を有し、
前記オプティカルブラック領域において前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、遮光層として一面に設けられ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】
前記一定の周期の開口部は、前記有効画素領域の画素の配列の周期に対応していることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、電源線及びグランド線としても使用され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】
前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、銅配線である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】
前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、前記有効画素領域における開口部と前記周辺回路部における開口部とが同一の形状であって、同一の周期で配されていることを特徴とする請求項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、スキャナ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置では、画素の小型化に伴う感度の低下をマイクロレンズを受光部の上に形成することで改善を図っている。マイクロレンズは、半導体基板に形成される受光部に対応して設けることで、感度を向上させることができる。下記の特許文献１には、平坦化層上にレンズを転写エッチングによって形成することの開示と、マイクロレンズを形成するために段差のない平坦な表面を有する領域を形成する必要性が示されている。また、マイクロレンズの形成方法として、特許文献１に開示の技術の他に、熱により軟化させて形成する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の段差のない平坦な表面を有する領域を形成する必要性は、熱により軟化させて形成する方法にも重要である。特に、開口部を有する有効画素領域と遮光部、又は、有効画素領域と周辺回路部、の境界においては、十分な平坦性及び膜厚の均一性が確保できず、画面中央に対し、境界部近傍での平坦膜表面の形状が平坦でないという課題がある。
【０００５】
この原因は以下の通りである。遮光部乃至周辺回路部は、平坦化膜の直下の金属遮光膜でほぼ全面的に覆われているのに対し、有効画素領域は開口部を有し、このような金属遮光膜がほとんどない。液体状の塗布膜である平坦化膜は広い面積の高さに従って膜厚が決まる性質があるで、このように広い面積で高さの異なる領域があると、有効画素領域と遮光部の境界にある金属遮光膜の段差により、平坦化膜の表面の高さにも段差が生じる。段差の境界付近では膜厚は連続に変化するので、有効画素領域の端の数十画素では、平坦化膜の表面が傾斜する。この傾斜により平坦化膜の更に上に位置するマイクロレンズへの入射光は、光電変換素子上にうまく集光できずに感度低下の要因となる。
【０００６】
これらの課題を解決するためには、平坦性を向上させる必要があり、平坦化膜を厚くして段差を軽減する手法では、有効画素領域における画素のマイクロレンズから光電変換素子までの距離が長くなるために、画素のＦ値が小さくなり光学性能が悪化する。有効画素領域の画素のマイクロレンズから光電変換素子までの距離が長くなると光電変換素子へ入射する光が反射などによって減少し、感度が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、感度を低下させることなく有効画素領域と周辺回路部との境界部の平坦化膜の段差を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、基板の上に設けられ、入射光量に応じて光電変換を行う複数の画素を含む有効画素領域と、前記基板の上に設けられ、前記有効画素領域の周辺に配置される周辺回路部と、前記有効画素領域の複数の画素に対応して設けられる複数のマイクロレンズと、前記有効画素領域および前記周辺回路部において、前記マイクロレンズの下に設けられる複数の配線層とを有し、前記周辺回路部において前記複数の配線層のうちの最上の配線層は、少なくとも前記有効画素領域の近傍において開口部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によって、感度を低下させることなく有効画素領域と周辺回路部との境界部の平坦化膜の段差を低減することが可能となる。これにより、有効画素領域の全域でマイクロレンズを均一な高さ及び形状に形成することができる。その結果、Ｆ値比例性等の光学性能を確保しつつ、画面中央に対する境界部での感度の低下を抑えることができる。また、ゴースト及びシェーディング（周辺光量落ち）の現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】有効画素領域と有効画素領域周辺部の拡大した部分を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の等価回路図であり、２次元的に複数の画素を配列したうちのある２×２画素にかかわる部分を示している。以下、電界効果トランジスタをＦＥＴという。
【００１２】
図３において、単位画素内は、光電変換素子であるフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１０１で発生した信号を増幅する増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４と、リセットスイッチ１０３と、行選択スイッチ１０５と、画素転送スイッチ１０２とを有する。リセットスイッチ１０３は、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４の入力を所定電圧にリセットする。行選択スイッチ１０５は、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のソース電極と垂直出力線１０６との導通を制御する。画素転送スイッチ１０２は、フォトダイオード１０１と増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電極との導通を制御する。また、１０８はクランプ容量、１２０は演算増幅器、１２１は帰還容量、１０９はクランプスイッチ、１１０は転送ゲートであり、これらは列毎に設けられている。
【００１３】
垂直走査回路１２３によって選択された行で、まず画素リセットパルスＰＲＥＳがハイレベルからローレベルとなり、リセットスイッチ１０３がオフし、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電極のリセットが解除される。なお、ここでは添え字１で示す行が選択されたものとする。このとき、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電極を含む画素の寄生容量（以後ＣＦＤとする）に、暗時の電圧が保持される。続いて行選択パルスＰＳＥＬがハイレベルとなると、行選択スイッチ１０５がオンし、暗時出力が垂直出力線１０６上に現れる。このとき増幅手段である演算増幅器１２０は電圧フォロワ状態にあり、演算増幅器１２０の出力はほぼ基準電圧ＶＲＥＦに等しい。所定の時間経過後、クランプパルスＰＣ０Ｒがハイレベルからローレベルとなり、クランプスイッチ１０９がオフし、垂直出力線１０６上の暗時出力が基準としてクランプされる。続いて、画素において、画素転送スイッチ１０２が一定期間ハイレベルとなり、フォトダイオード１０１に蓄積された光電荷が増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電極に転送される。ここで転送電荷は電子であり、転送された電荷量の絶対値をＱとすると、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電位はＱ／ＣＦＤだけ低下する。これに対応して、垂直出力線１０６上には、増幅ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲート電位のソースフォロワゲインを掛けた値が明時出力として現れる。
【００１４】
この電位変化は演算増幅器１２０、容量素子であるクランプ容量１０８及び帰還容量１２１によって構成される反転増幅回路によって増幅され、各列の蓄積容量１１２に書き込まれる。しかる後、水平シフトレジスタ１１９によって発生される走査パルスＨ１、Ｈ２、・・・によって水平転送スイッチ１１４が順番に選択的にオンし、蓄積容量１１２に保持されていた信号が、水平出力線１１６に読み出され、出力アンプ１１８により出力される。
【００１５】
図１において、固体撮像装置は、有効画素領域１１及びその周辺の周辺回路部１０を有する。有効画素領域１１は、図３の２次元配列の複数の画素を有する。周辺回路部１０には、上記演算増幅器１２０等の回路が配置されている。従来技術においては、周辺回路部１０はほぼ全面が遮光金属層で覆われていた。これに対し、本実施形態では以下のような構成としている。
【００１６】
図２（Ａ）は、本実施形態の有効画素領域１１と周辺回路部１０の境界近傍の平面模式図である。また、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’断面である。図２（Ｂ）の構成として、半導体基板１２上に光電変換素子（受光部）１を形成し、その上の多層配線層及び絶縁膜層２には、省略しているが、ゲート電極及び複数層の絶縁膜、複数層の配線層を形成する。ゲート電極及び複数の絶縁膜、複数の配線層で形成される多層配線層及び絶縁膜層２上には、最上部の配線層３、さらにその上には絶縁膜４が形成される。その上には、透明な第１の平坦化層５、色フィルタ材層６、第２の平坦化層７を介して、その表面に凸レンズ部が平面方向に所定の間隔で配列してあるマイクロレンズ８が形成される。なお、色フィルタ材料６は有効画素領域１１では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）フィルタで構成されており、周辺回路部１０では青（Ｂ）フィルタが全面に覆われている。
【００１７】
図２（Ａ）の周辺回路部１０で、遮光膜としても用いる最上層の配線層３は列方向に周期的な開口を有する。周期は列数の整数倍が望ましい。ここでは、２画素分の幅の開口を３画素おきに配置している。遮光膜３を開口することで遮光漏れが懸念されるが、周辺回路部１０上は青色の色フィルタ材層６を設けることにより実用的には充分な遮光が可能である。
【００１８】
このように最上部の配線層３をパターン化した構成にすることで、第１の平坦化層５を形成する際、周辺回路部１０に存在する周辺回路部１０の最上の配線層３の凹み部に第１の平坦化層５が入り込み、段差あるいは傾斜が発生することを低減できる。
【００１９】
本実施形態のポイントの１つは、塗布により平坦化層５を形成する際に、この凹凸の密度により平坦化層５の平坦性、膜厚均一性が変わり、その結果、マイクレンズ８の形状を均一にできることを見出した点にある。塗布膜である平坦化層５の下の段差の密度差を小さくすることで従来からの課題を解決した。
【００２０】
このため、平坦化のための工程及び層の追加をせず、Ｆ値比例性を確保しつつ、マイクロレンズ８が有効画素領域１１と周辺回路部１０との境界部近傍においても不均一な高さ及び画面中央と異なる形状に形成されることを軽減することができる。
【００２１】
図２（Ａ）において、配線層３のパターンの周期を、周辺回路部に含まれる列回路部のピッチとを対応させることで、固体撮像装置でより望ましい特性が得られる。固体撮像装置の場合、周辺回路部１０が有する列回路部は、画素列あるいは画素列２列毎に周期的に設けられることがある。周辺回路部１０には、クランプ容量１０８、帰還容量１２１、蓄積容量１１２等の容量が含まれ、それら容量の値が列毎で異なると列ＦＰＮ（固定パターンノイズ：Fixed Pattern Noise）が生じてしまう。ここで、周辺回路部１０の容量素子と配線層３との間には寄生容量が生じる。よって、周辺回路部の列回路部のピッチと配線層３の開口部の幅及びピッチを合わせることで、周辺回路部１０の容量素子と配線層３との間の寄生容量の差を小さくすることができるので、列ＦＰＮの発生を低減することができる。
【００２２】
平坦化層５の塗布の均一性の観点から、周辺回路部１０の配線層３のパターンについて検討する。有効画素領域１１の最上の配線層３の専有率Ａと周辺回路部１０の最上の配線層３の専有率Ｂの比＝Ａ／Ｂは０．８以上であることが好適である。理想的にはＡ／Ｂ＝１であるのがより望ましい。ここで、配線抵抗を低減させたい場合にはある程度配線と太くする必要がある。ここでは、２画素分の幅の開口部を３画素おきに配置している。つまり、２画素分の開口部を設け３画素分のパターン（配線）を配置している。このときの専有率の比はＡ／Ｂ＝０．８である。マイクロレンズ８を不均一な高さ及び形状に形成されるのを軽減するためには、最上の配線層３を２画素程度の周期で配線するのが望ましい。
【００２３】
このように、Ａ／Ｂは０．８以上にすることで、マイクロレンズ８が面方向に沿って不均一な高さ及び形状に形成されることを軽減することができる。
【００２４】
ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて図２の構成について詳述する。図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面における配線を詳しく記載したものが図４（Ａ）であり、配線層３の更に下層の配線層との関係を詳しく例示したものである。図４（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’断面における配線を模式的に示したものである。図４（Ｂ）では、最上部の配線層３よりも一段下層に位置する第２の配線層１９と、第２の配線層１９よりも一段下層の第１の配線層２０を示している。第２の配線層１９は蓄積容量１１２と接続されており、最上部の配線層３と第１の配線層２０はともに固定電位であるグランド（ＧＮＤ）とした。従って、第２の配線層１９の寄生容量は最上部の配線層３と第１の配線層２０との寄生容量の和になる。すなわち、蓄積容量１１２の容量がその和の分だけ増加することとなる。例えば、蓄積容量１１２が第１の配線層２０だけで第２の配線層が無く、最上部の配線層３のみのカップリングの場合と比べると蓄積容量が１０％程度増えることとなる。よって、レイアウト面積が縮小されても蓄積容量１１２を増加でき、また狭帯域でのゲインを上げることができるので固体撮像装置全体としてのノイズの低減も可能になる。さらに第３の配線層は画素ピッチの周期で配線されているので列毎の寄生容量が変わらないのでＦＰＮも低減できる。よって、第３の配線層を一部でも設けることで蓄積容量を増大させることが可能である。
【００２５】
なお、下層の金属配線１９及び２０として、アルミニウム（ＡＬ）配線を用いても銅配線を用いてもよい。銅配線は一般に、ダマシン（Damascene）法を用いて形成されるため、遮光膜の段差は生じない。しかしながら、パッド（ＰＡＤ）電極は腐食耐性の観点から、アルミニウム配線が用いられるのが一般的である。固体撮像装置の最上の配線層３は、そのままパッド電極の最上配線として用いられる。以上より、銅配線技術を用いる固体撮像装置においても、本発明は、有効である。
【００２６】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の固体撮像装置の平面の拡大図及びその断面を示す図である。有効画素領域１１、即ち受光領域と、有効画素領域以外のシフトレジスタ領域、電源領域を含む周辺回路部１０を有する固体撮像装置の平面拡大図及びその断面図を示している。図５（Ａ）の有効画素領域１１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）の有効画素領域１１と同様の構成を有している。その他、第１の実施形態と同様な構成については説明を省略する。図５（Ａ）は周辺回路部１０での最上部の配線層３（グランド）及び２１（電源）が各列回路部に対応して、即ち画素ピッチの周期に対応して配線された固体撮像装置の平面図であり、最上部の配線層２１は水平出力線２２をまたいでいる。配線２１と配線２１との間は配線３である。図５（Ａ）のＢ−Ｂ'断面での配線層を示した図が図５（Ｂ）である。図５（Ａ）で図示はしていないが最上部の配線層３及び２１は最上部の配線層３及び２１よりも一階層下の第２の配線層１９でそれぞれ接続されている。なお、固体撮像装置全体の一部の拡大図であるので最上部の配線層３及び２１はさらに外側に下階層に接続する等して接続されている。なお、図５（Ａ）の有効画素領域１１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）の有効画素領域１１と同様の構成を有する。
【００２７】
本実施形態の特徴として、最上部の配線層３及び２１は画素ピッチに対応して配線されており、水平出力線２２は最上部の配線層３及び２１よりも一階層下の第２の配線層１９で配線されており、最上部の配線層２１は水平出力線２２をまたいでいる。他は第１の実施形態と同様なため、説明は省略する。一般的に、配線幅を細くしすぎると、抵抗が高くなり動作速度が低下する。画素数が非常に多い固体撮像装置では、電源配線が長く配されることによって抵抗が増加し、シェーディング等が生じる可能性がある。例えば、電源配線が細く若しくは長くなって高抵抗化すると、有効画素領域の中心付近で電源配線の電圧が低下し、演算増幅器１２０や定電流源の能力が落ちてしまい、出力にシェーディングが発生してしまう。本実施形態では、グランド配線として使用する最上部の配線層３及び電源配線として使用する配線層２１の配線のパターンの形状と配置を画素ピッチに対応させている。また、配線層２１（電源配線）は、配線幅の太い部分を有するため、配線抵抗を低下させシェーディングを低減することが可能となる。また、本実施形態では最上部の配線層３をグランド配線、２１を電源配線としているが、これはどちらが電源配線でもグランド配線でもよく、これら配線の供給する電圧が電源電圧やグランドでなくても構わない。
【００２８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を説明する。図６は、本発明の第３の実施形態における固体撮像装置の平面の拡大図である。有効画素領域１１、即ち受光領域と、オプティカルブラック領域２３、有効画素領域以外の周辺部、即ち周辺回路部１０を有する固体撮像装置の平面拡大図が示されている。図６はオプティカルブラック領域（以下、ＯＢ領域）２３が設けられた固体撮像装置の全体平面図及び、その拡大図であり周辺回路部１０では最上の配線層３が周期的に配されている。本実施形態の特徴として、ＯＢ領域２３の遮光層３が最上部の配線層３で設けられている。なお、図６の有効画素領域１１等は、図２（Ａ）及び（Ｂ）の有効画素領域１１と同様の構成を有するものとし、説明を省略する。
【００２９】
このように周辺回路部１０と有効画素領域１１との間には基準信号を得るためのオプティカルブラック領域２３を設ける場合がある。オプティカルブラック領域２３とは、有効画素領域１１と同様の構成を有しており、更に画素を遮光することによって基準信号を得る領域である。オプティカルブラック領域２３の画素数は固体撮像装置の仕様により異なるが数画素から数十画素である。本実施形態においては、第１の実施形態の構成において、更に、周辺回路部１０と有効画素領域１１との間に遮光されたＯＢ領域を有することが特徴である。このような場合においても、平坦化層５の均一性は、周辺回路部１０の配線層３の周辺回路部１０の端部に設けられた開口部によって得ることが可能となる。なぜなら、塗布膜厚の分布は、より広い領域の平均的な高さで決まるからである。なお、ＯＢ領域の遮光層に開口部が設けられていてもよい。その場合には、青など光の透過量が少ない色に対応する色フィルター材層を設けることで、正確な基準信号をも得ることが可能となる。
【００３０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を説明する。図７は、周辺回路部１０の最上部の配線層３の、ある一部の拡大図である。本実施形態と第１の実施形態との違いは周辺回路部１０の配線層３の開口部の形状である。図７（Ａ）は四角の開口部が列ごとに列方向にずれて配置されている。図７（Ｂ）は２種類の四角の開口部が配置されている。図７（Ｃ）は十字の開口部が配置されている。開口部の形状は四角形に限ったものではなく、どのような形状であっても構わない。また、開口部の配置も形状に合わせて設定すればよく、有効画素領域の開口部と同じ配置でなくてもよい。配線抵抗や下層配線との寄生容量等を鑑みて、その都度、図７（Ａ）〜（Ｃ）のようにスリット形状を変えることで対応することが可能である。それ以外の特徴としては第１の実施形態と同様なため説明は省略する。
【００３１】
ここで、重要となるのが、配線層３の占有比率である。最良の形態は、周辺回路部１０も有効画素領域１１と同様の周期で開口部を配置するのが好ましい。いわゆる有効画素領域１１の画素の開口部と同じ形状で、同じ周期（画素ピッチ）で開口部を設けることが好ましい。すなわち、有効画素領域１１の画素サイズが４μｍ□の画素配列で開口サイズが３．４μｍ□であった場合、周辺回路部１０の配線層３も４μｍピッチで、即ち、ある起点から４μｍごとに３．４μｍ□の開口を設ける。
【００３２】
しかしながら、これでは周辺回路部１０の配線に自由度がなくなってしまう。検討の結果、有効画素領域の開口率と周辺回路部の開口率とが近ければ良い平坦性が得られることが分かった。すなわち、簡単のため１次元で説明すると、周辺回路部１０の配線層３に８μｍピッチで幅６．８μｍの開口を配置すれば、好ましい平坦性が得られる。更には、周辺回路部１０の配線層３は、８μｍピッチでライン（パターン幅）＝２．２μｍ、スペース（開口或いはスリット）＝５．８μｍを設けてもよい。この比率が有効画素領域の開口率（上記の条件では８５％）からずれるほど得られる効果は軽減する。周辺回路部１０の配線層３は、８μｍピッチでライン＝７．２μｍ、スペース＝０．８μｍでも効果は確認された。なお、開口率とは有効画素領域において、各画素あたりの開口部面積を画素面積で割った値である。
【００３３】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態を図８を用いて説明する。本実施形態は、層内レンズ２４を用いた場合の実施形態である。前述の実施形態と重複する番号は説明を省略する。図８中、２４は層内レンズであり、本実施形態においては、第１の平坦化層５の上にシリコン窒化膜により構成されている。２５は層内レンズ２４及び第１の平坦化層５の上の平坦化層である。本実施形態では、層内レンズ２４をシリコン窒化膜で形成することによって保護膜を兼ねているため、配線層は層内レンズの下部に設けられている。しかし、平坦化層２５の材料としてシリコン酸化膜を用いることで、層内レンズ２４とマイクロレンズ８の間に別の配線層を設けることも可能である。平坦化層２５は、色フィルタ材層６、第２の平坦化層７及びマイクロレンズ８の下に設けられる。
【００３４】
図のような層内レンズ２４を設ける場合は、層内レンズ２４の下の第１の平坦化層５に接する配線層３が本実施形態の対象となる。また、平坦化工程はＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）を用いた。しかし、薄膜化及び平坦化層の平坦性を向上させるために、前述の実施形態同様、配線の開口部の密度を固体撮像装置の有効画素領域と周辺回路部で近づけた。このような構成においても、本願発明は適用可能である。
【００３５】
本発明の特徴は、平坦化層の平坦性が配線層の開口部の粗密によって変わることを見出した点である。その結果、有効画素領域と周辺回路部との境界部と画面中央部で感度のずれが少ない良好な画像を得ることができた。
【００３６】
第１〜第５の実施形態よれば、マイクロレンズ８の下の膜厚を厚くすることなく有効画素領域１１と周辺回路部１０との境界部での平坦化層の平坦性を向上させることができる。そのため、有効画素領域１１の全域でマイクロレンズ８を均一な高さ及び形状に形成することができる。その結果、Ｆ値比例性等の光学性能を確保しつつ、画面中央に対する境界部での感度の低下を抑えることができる。
【００３７】
第１〜第５の実施形態の固体撮像装置は、基板の上に設けられ、入射光量に応じて光電変換を行う複数の画素を含む有効画素領域１１と、有効画素領域１１の周辺に配置される周辺回路部１０とを有する。画素は、光電変換素子１，１０１により光電変換を行う。複数のマイクロレンズ８は、有効画素領域１１の複数の画素に対応して設けられる。複数の配線層は、有効画素領域１１及び周辺回路部１０において、マイクロレンズ８の下に設けられる。周辺回路部１０において前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、少なくとも有効画素領域１１の近傍において開口部を有する。
【００３８】
図２、図５及び図６のように、周辺回路部１０において前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、少なくとも有効画素領域１１の近傍において画素の配列方向に対して一定の周期のパターンが設けられる。その周期は、画素ピッチに等しいことが好ましい。また、前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、有効画素領域１１における開口部と周辺回路部１０における開口部とが同一パターン（形状）であることが好ましい。
【００３９】
周辺回路部１０において前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、遮光層として使用される。
【００４０】
図２に示すように、色フィルタ材層６は、前記複数の配線層のうちの最上の配線層３の上に設けられ、有効画素領域１１では赤、緑及び青のフィルタが配置され、周辺回路部１０では青のフィルタが一面に配置される。
【００４１】
図６に示すように、オプティカルブラック領域２３は、有効画素領域１１及び周辺回路部１０の間に設けられ、遮光された画素を有する。オプティカルブラック領域２３において前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、遮光層として一面に設けられる。
【００４２】
前記複数の配線層のうちの最上の配線層３は、銅配線であってもよい。また、図５に示すように、前記複数の配線層のうちの最上の配線層２１及び３は、電源線及びグランド線としても使用される。
【００４３】
第１〜第５の実施形態によれば、周辺回路部において最上の配線層に開口部を設けることにより、マイクロレンズの下の膜厚を厚くすることなく、有効画素領域と周辺回路部との境界部の段差によって生じる平坦化層の平坦性の低下を防止することができる。ここで開口部とは完全な開口ではなく一部部材が残っていてもよい。このような構成により、有効画素領域の全域でマイクロレンズを均一な高さ及び形状に形成することができる。その結果、Ｆ値比例性等の光学性能を確保しつつ、画面中央に対する境界部での感度の低下を抑えることができる。ゴースト及びシェーディング（周辺光量落ち）の現象を防止することができる。
【００４４】
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】
【００４５】
１  光電変換素子
２  多層配線層及び絶縁膜
３  最上部の配線層
４  絶縁膜
５  第１の平坦化層
６  色フィルタ材層
７  第２の平坦化層
８  マイクロレンズ
１０  周辺回路部
１１  有効画素領域
１２  半導体基板
【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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