(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部を備えてなり、
前記受光センサ部の直上位置の一部に孔部を形成した状態で平坦化膜が設けられ、
前記孔部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられ、
さらにこの第１の透明膜の内面上に該内面覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜が設けられてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、前記基体上に絶縁膜を介して設けられた転送電極とを備えてなり、
前記転送電極上を覆い、かつ前記受光センサ部の直上位置の一部に孔部を形成した状態で平坦化膜が設けられ、
前記孔部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられ、
さらにこの第１の透明膜の内面上に該内面覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜が設けられてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、該受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなり、
前記遮光膜上を覆い、かつ前記開口部に連通する孔部をその内面が前記開口部の内面に略面一となるようにして形成した状態で平坦化膜が設けられ、
前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられ、
前記第１の透明膜の内面上に該内面を覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜が設けられてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、前記基体上に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆い、かつ受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなり、
前記遮光膜上を覆い、かつ前記開口部に連通する孔部をその内面が前記開口部の内面に略面一となるようにして形成した状態で平坦化膜が設けられ、
前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられ、
前記第１の透明膜の内面上に該内面を覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜が設けられてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、該受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなる固体撮像素子の製造方法であって、
前記基体上に遮光材料膜を形成する工程と、
前記遮光材料膜上に平坦化膜材料を成膜し、かつ該平坦化膜材料を平坦化して平坦化膜を形成する工程と、
前記受光センサ部の一部の直上位置にある前記平坦化膜と遮光膜とをエッチングすることにより該平坦化膜に形成される孔部の内面と遮光膜に形成される開口部の内面とが略面一になるようにこれら平坦化膜の孔部と遮光膜の開口部とを形成する工程と、
前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜を形成する工程と、
前記第１の透明膜の内面上に該内面を覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、前記基体上に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆い、かつ受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなる固体撮像素子の製造方法であって、
前記転送電極を覆った状態に遮光材料膜を形成する工程と、
前記遮光材料膜上に平坦化膜材料を成膜し、かつ該平坦化膜材料を平坦化して平坦化膜を形成する工程と、
前記受光センサ部の一部の直上位置にある前記平坦化膜と遮光膜とをエッチングすることにより該平坦化膜に形成される孔部の内面と遮光膜に形成される開口部の内面とが略面一になるようにこれら平坦化膜の孔部と遮光膜の開口部とを形成する工程と、
前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜を形成する工程と、
前記第１の透明膜の内面上に該内面を覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光センサ部への集光効率を高め、感度特性の向上を図った固体撮像素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子の微細化に伴い、特に１／４”３８万画素より小さいデバイスなどではその感度向上が必須となってきている。このような背景のもとに従来では、カラーフィルタ上にオンチップレンズを設け、集光効率を高めるといった工夫がなされている。
【０００３】
ところが、近年においてはデバイスの小型化、高感度化に伴ってさらなる集光効率の向上が望まれているものの、前述したオンチップレンズによる集光効果はほぼ限界に近づいており、オンチップレンズとは別の新たな技術の開発が望まれている。
【０００４】
このような要望に対応する技術として、オンチップレンズと併用する状態で層内レンズを設ける技術が一部に提案されている。この層内レンズは、光電変換をなす受光部の直上において層間膜中に形成されるレンズであり、オンチップレンズと同様にこの層内レンズに入射した光を該層内レンズの上面側または下面側の界面で屈折させ、受光部に導くものである。したがって、このような層間レンズを前記オンチップレンズと併用することにより、オンチップレンズで集光されて入射した光を再度層内レンズで集光することができ、これにより固体撮像素子全体としての集光効率をより高めることができるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来提案されている層内レンズはほとんどが凹型のレンズであり、これを形成する場合、遮光膜の上にＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）等のリフロー形状をもつ膜を形成し、転送電極間、すなわち受光部の直上に形成されたくぼみの中に高屈折率材を埋め込み、この埋め込んだ高屈折率材を層内レンズとする、といったプロセスを採るのが普通である。
しかして、このプロセスでは層内レンズの形状がリフロー膜の形状で決まってしまうことから、所望の形状、すなわち集光に最適な形状を得るのが困難であり、したがって層内レンズを設けたとはいえ未だ十分に高い集光効率を得るのが困難である。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、層間レンズに代わる集光機能を有し、これにより集光効率の向上を図った固体撮像装置とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明における第１の固体撮像素子では、基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、該受光センサ部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極とを備えてなり、前記転送電極上を覆い、かつ前記受光センサ部の直上位置の一部に孔部を形成した状態で平坦化膜が設けられ、前記孔部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられ、さらにこの第１の透明膜の内面上に該内面覆って第１の透明膜より屈折率が小さい第２の透明膜が設けられてなることを前記課題の解決手段とした。
【０００８】
この固体撮像素子によれば、平坦化膜に形成された孔部内面上に第１の透明膜を設け、この第１の透明膜の内面上に第２の透明膜を設け、さらにこの第１の透明膜の内面上に第２の透明膜を設けたので、孔部内に入射した光のうち受光センサ部の表面に対し斜めに入射して第２の透明膜と第１の透明膜との界面に到った光が第２の透明膜と第１の透明膜との屈折率差によってこの界面で屈折し、第１の透明膜と平坦化膜との界面側に導かれる。すると、この第１の透明膜と平坦化膜との界面側に導かれた光は、第１の透明膜と平坦化膜との界面にて該第１の透明膜と平坦化膜との屈折率差により例えば全反射し、これによって孔部内に戻されて受光センサ部上に入射する。
【０００９】
本発明における第２の固体撮像素子では、基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、該受光センサ部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆い、かつ受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなり、前記遮光膜上を覆い、かつ前記開口部に連通する孔部をその内面が前記開口部の内面に略面一となるようにして形成した状態で平坦化膜が設けられ、前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜が設けられてなることを前記課題の解決手段とした。
【００１０】
この固体撮像素子によれば、遮光膜上を覆い、かつ前記開口部に連通する孔部をその内面が前記開口部の内面に略面一となるようにして形成した状態で平坦化膜を設け、前記孔部および開口部の内面上に第１の透明膜を設けたので、孔部内に入射した光のうち受光センサ部の表面に対し斜めに入射して第１の透明膜に導かれさらにこの第１の透明膜と平坦化膜との界面に到った光が該第１の透明膜と平坦化膜との屈折率差により例えば全反射し、また第１の透明膜と遮光膜の開口部との界面に到った光が該開口部の内面で全反射して開口部内に戻され、受光センサ部上に入射する。
【００１１】
本発明における固体撮像素子の製造方法では、基体の表層部に設けられて光電変換をなす受光センサ部と、該受光センサ部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に絶縁膜を介して設けられた転送電極と、該転送電極を覆い、かつ受光センサ部の直上位置の一部に開口部を形成した状態で設けられた遮光膜とを備えてなる固体撮像素子を製造するに際して、前記転送電極を覆った状態に遮光材料膜を形成し、次に前記遮光材料膜上に平坦化膜材料を成膜し、かつ該平坦化膜材料を平坦化して平坦化膜を形成し、次いで前記受光センサ部の一部の直上位置にある前記平坦化膜と遮光膜とをエッチングすることにより該平坦化膜に形成される孔部の内面と遮光膜に形成される開口部の内面とが略面一になるようにこれら平坦化膜の孔部と遮光膜の開口部とを形成し、その後前記孔部および開口部の内面上に該内面を覆って前記平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜を形成することを、を備えた前記課題の解決手段とした。
【００１２】
この固体撮像素子の製造方法によれば、平坦化膜と遮光膜とをエッチングすることにより該平坦化膜に形成される孔部の内面と遮光膜に形成される開口部の内面とが略面一になるようにこれら平坦化膜の孔部と遮光膜の開口部とを形成し、その後孔部および開口部の内面上に平坦化膜より屈折率が大きい第１の透明膜を形成するので、得られる固体撮像素子は孔部および開口部の内面上に第１の透明膜が設けられたものとなり、したがってこの固体撮像素子では、孔部内に入射した光のうち受光センサ部の表面に対し斜めに入射して第１の透明膜に導かれさらにこの第１の透明膜と平坦化膜との界面に到った光が該第１の透明膜と平坦化膜との屈折率差により例えば全反射し、また第１の透明膜と遮光膜の開口部との界面に到った光が該開口部の内面で全反射して開口部内に戻され、受光センサ部上に入射するようになる。
また、平坦化膜の膜厚を厚くすることにより、全反射をなす平坦化膜と第１の透明膜との界面の高さ（深さ）を容易に拡げることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の固体撮像素子の一実施形態例を示す図であり、図１において符号１は固体撮像素子、２はシリコン基板（基体）である。シリコン基板２には、図１に示すようにその表層部に光電変換をなす受光部（図示略）が形成され、さらにこの受光部の上にホール蓄積部（図示略）が形成されている。そして、これら受光部とホール蓄積部とから、ＨＡＤ（Holl Accumulation Diode ）構造の受光センサ部３が形成されている。
【００１４】
この受光センサ部３の一方の側には、読み出しゲート４を介して電荷転送部５が形成され、他方の側にはチャネルストップ６を介して別の電荷転送部５が形成されている。そして、このような構成により受光センサ部３で光電変換されて得られた信号電荷は、読み出しゲート４を介して電荷転送部５に読み出され、さらに該電荷転送部５にて転送されるようになっている。
また、シリコン基板２の表面部には、熱酸化法やＣＶＤ法等によって形成されたＳｉＯ2 からなる絶縁膜７が設けられている。なお、この絶縁膜７についてはＳｉＯ2 膜からなる単層膜でなく、ＳｉＯ2 膜−ＳｉＮ膜−ＳｉＯ2 膜の三層からなるいわゆるＯＮＯ構造の積層膜としてもよい。
【００１５】
絶縁膜７の上には、前記電荷転送部５の略直上位置に第１ポリシリコンからなる転送電極８が形成されており、さらに転送電極８とは一部が重なり合う状態で、第２ポリシリコンからなる別の転送電極（図示略）が形成されている。これら転送電極８の表面上、すなわちその上面および側面上には、該転送電極８を覆い、さらに転送電極８、８間に臨む受光センサ部３上の絶縁膜７を覆ってＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜９が形成されている。
【００１６】
この層間膜９の上には、前記転送電極８を覆った状態でアルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）等からなる遮光膜１０が形成されている。この遮光膜１０は、スミアを抑えるため受光センサ部３の直上にまで張り出してなる張り出し部１０ａを形成したもので、受光センサ部３の直上部分の大部分を外側に臨ませた状態で、すなわち受光センサ部３の直上に前記張り出し部１０ａで囲った状態に矩形の開口部１１を形成したものである。
【００１７】
この遮光膜１０上には、該遮光膜１０を覆ってＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）や高密度プラズマ−ＳｉＯ2 （ＨＤＰ−ＳｉＯ2 ）等の、屈折率が約１．４５のＳｉＯ2 系材料からなる平坦化膜１２が形成されている。この平坦化膜１２は、受光センサ部３の直上位置において孔部１３を形成したものである。孔部１３は、遮光膜１０の開口部１１に連通し、その内面が開口部１１の内面に略面一となるようにして形成されたものである。
【００１８】
また、孔部１３と開口部１１との内面上には、該内面を覆って前記平坦化膜１２より屈折率が大きい第１の透明膜１４が設けられている。この第１の透明膜１４は、本例ではプラズマＣＶＤ法による窒化ケイ素膜（以下、Ｐ−ＳｉＮ膜と記す）からなるもので、その屈折率が約２．０のものである。したがって、孔部１３の内面部においては、前記平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面で大きな屈折率差があり、これによって該界面で大きな屈折が起こるようになっている。
【００１９】
具体的には、第１の透明膜１４に入射し、そのまま該第１の透明膜１４と平坦化膜１２との間の界面に到った光は、その入射角θ1 、すなわち該入射光と前記界面との法線とのなす角θ1 が４６．５°より大きい角度である場合に、入射光は該界面で全反射するようになっている。
【００２０】
つまり、次式に示されるスネルの法則において、
ｎ1 ・ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ・ｓｉｎθ2     （スネルの法則）
ｎ1 を第１の透明膜１４の屈折率（２．０）とし、ｎ2 を平坦化膜１２の屈折率（１．４５）とし、屈折角θ2 が９０°を越えると光が全反射になるとすれば、θ2 に９０°を代入し、さらにｎ1 ＝２．０、ｎ2 ＝１．４５とすることにより、
２．０×ｓｉｎθ1 ＝１．４５×ｓｉｎ９０°となり、
ｓｉｎ９０°＝１であることから、ｓｉｎθ1 ＝１．４５／２．０となり、
これから全反射するための臨界的な角度であるθ1 ＝４６．５°が求まるのである。
【００２１】
また、孔部１３と開口部１１とにおける、前記第１の透明膜１４の内面上には、該内面を覆って第１の透明膜１４より屈折率が小さい第２の透明膜１５が設けられている。この第２の透明膜１５は、本例ではプラズマＣＶＤ法による酸化窒化ケイ素膜（以下、Ｐ−ＳｉＯＮ膜と記す）からなるもので、その屈折率が約１．８に調整されたものである。
さらに、この第２の透明膜１５の内面上には、該内面を覆い、かつ孔部１３および開口部１１を埋め込んだ状態に第３の透明膜１６が設けられている。この第３の透明膜１６も、本例ではプラズマＣＶＤ法による酸化窒化ケイ素膜（以下、Ｐ−ＳｉＯＮ膜と記す）からなるもので、この第３の透明膜１６ではその屈折率が約１．６に調整されたものとなっている。
【００２２】
ここで、Ｐ−ＳｉＯＮ膜の屈折率の調整については、その原料ガスであるＳｉＨ4 、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｏの流量比を適宜に調整することによって行う。すなわち、ＳｉＨ4 を基準とした場合に、ＮＨ3 の流量比を増やすと屈折率が大きくなり、Ｎ2 Ｏの流量比を増やすと屈折率が小さくなる。これは、原料中のＮＨ3 が増えると得られるＰ−ＳｉＯＮ中のＳｉ−Ｎボンドが増え、一方原料中のＮ2 Ｏが増えると得られるＰ−ＳｉＯＮ中のＳｉ−Ｏボンドが増えるからである。
したがって、予めこれら原料ガスの流量比と得られるＰ−ＳｉＯＮの屈折率との関係を実験やシミュレーションによって求めておき、第２の透明膜１５、第３の透明膜１６の形成の際には、所望する屈折率に応じてその条件を適宜に選択すればよいのである。
【００２３】
このような第２の透明膜１５、第３の透明膜１６にあっては、その屈折率が第１の透明膜１４（ｎ＝２．０）、第２の透明膜１５（ｎ＝１．８）、第３の透明膜１６（ｎ＝１．６）の順に少しずつ小さくなることから、第１の透明膜１４と第２の透明膜１５との界面、第２の透明膜１５と第３の透明膜１６との界面でいずれも各膜の屈折率差によって屈折が起こるようになっている。
すなわち、第３の透明膜１６に入射した光が第２の透明膜１５に入り、また第２の透明膜１５に入射した光が第１の透明膜１４に入る場合には、前記のスネルの法則により各界面で孔部１３の内面側あるいは開口部１１の内面側に屈折し、一方、第２の透明膜１５に入射した光が第３の透明膜１６に入り、また第１の透明膜１４に入射した光が第２の透明膜１５に入る場合には、各界面で開口部１１の中央部側に屈折する。
【００２４】
なお、第１の透明膜１４、第２の透明膜１５、第３の透明膜１６の膜厚については、特に限定されることはないものの、孔部１３、開口部１１の内寸が数μｍ程度とされることから、それぞれ３００μｍ〜５００μｍ程度とするのが好ましい。これは、３００μｍ未満であると膜質の均一性が損なわれるおそれがあり、一方、５００μｍを超えると膜厚にムラが生じるおそれがあるからであり、このように膜質や膜厚が不均一になると、画素間における感度ムラが生じて感度特性が低下してしまうおそれがあるからである。
【００２５】
平坦化膜１２上には、孔部１３および開口部１１内に形成された第１の透明膜１４、第２の透明膜１５、第３の透明膜１６を覆った状態にＰ−ＳｉＮ等からなるパッシベーション膜１７が設けられている。
さらに、このパッシベーション膜１７上には樹脂等からなるカラーフィルタ層１８が形成されており、このカラーフィルタ層１８の上には凸状の透明樹脂等からなるオンチップレンズ１９が形成されている。このオンチップレンズ１９は、屈折率が１．５〜１．６程度の樹脂等の材料によって形成されたもので、入射光を孔部１３内に導くことによってこれを受光センサ部３上に入射させるためのものである。
【００２６】
このような構成の固体撮像素子１を作製するには、図２（ａ）に示すように従来と同様の手法により転送電極８までを形成し、さらにこれを覆って層間絶縁膜９を形成した後、遮光膜１０形成のための遮光材料膜１９を形成する。なお、この遮光材料膜１９については、固体撮像素子１の周辺回路における配線と同一の層として形成することも可能である。
次いで、平坦化膜１２の材料としてＢＰＳＧを、ＣＶＤ法等により図２（ｂ）に示すように遮光材料膜２０を覆った状態に堆積して平坦化層２１を形成し、さらに予め設定した条件でリフロー処理（熱処理）することにより、転送電極８、８等によって形成された凹凸を平坦化する。
【００２７】
次いで、図２（ｃ）に示すように平坦化膜１４上にレジストパターン２２を公知のレジスト技術、リソグラフィー技術によって形成する。続いて、図３（ａ）に示すようにこのレジストパターン２２をマスクにして平坦化層２１、遮光材料膜２０をエッチングし、平坦化層２１に孔部１３を形成して該平坦化層２１を平坦化膜１２とするとともに、遮光材料膜２０に開口部１１を形成して該遮光材料膜２０を遮光膜１０とする。
ここで、平坦化層２１、遮光材料膜２０のエッチングについては、同一のレジストパターン２２を用い、また同一のエッチャントを用いて行う必要はなく、例えば平坦化層２１と遮光材料膜２０とを別のエッチャントで、あるいは別のレジストパターンで形成してもよい。すなわち、本発明において平坦化層２１と遮光材料膜２０とのエッチングについては、これらを同一の条件で連続的に行っても、また異なる条件で非連続的に行ってもよく、あくまで孔部１３と開口部１１との内面が略面一となるような条件であれば特に限定されることはないのである。
【００２８】
このようにして孔部１３と開口部１１とを形成したら、図３（ｂ）に示すようにこれらの内面を覆った状態に屈折率が約２．０のＰ−ＳｉＮ膜２３を所定厚に形成し、続いて該Ｐ−ＳｉＮ膜２３の内面を覆った状態に屈折率が約１．８のＰ−ＳｉＯＮ膜２４を所定厚に形成し、さらに該Ｐ−ＳｉＯＮ膜２４の内面を覆った状態に屈折率が約１．６のＰ−ＳｉＯＮ膜２５を孔部１３、開口部１１を埋め込んだ状態に形成する。
なお、Ｐ−ＳｉＯＮ膜２４、２５の屈折率の調整については、前述したようにその原料ガスであるＳｉＨ4 、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｏの流量比を適宜に調整することによって行う。
【００２９】
次いで、図３（ｃ）に示すように形成したＰ−ＳｉＯＮ膜２５、Ｐ−ＳｉＯＮ膜２４、Ｐ−ＳｉＮ膜２３の、平坦化膜１２上に形成された部分をエッチバック法あるいはＣＭＰ法（化学機械研磨法）によって除去し、これによって孔部１３内、および開口部１１内にのみ各膜を残してこの残した部分を第３の透明膜１６、第２の透明膜１５、第１の透明膜１４とする。
【００３０】
次いで、図１に示したようにＰ−ＳｉＮ膜からなるパッシベーション膜１７を形成し、さらに染色法やカラーレジスト塗布によってカラーフィルタ層１８を形成し、その後、オンチップレンズ１９を形成し、固体撮像素子１を得る。ここで、オンチップレンズ１９の形成については、熱溶融性透明樹脂や常温無加熱でＣＶＤ可能な高密度ＳｉＮを堆積させ、さらにその上部にレジストを設けた後、このレジストを熱リフロー処理して所望の曲率を有する凸レンズ形状にし、さらにこれをマスクにして前記堆積層をエッチングし、レジストを除去してオンチップレンズ１９を得るといったエッチバック転写等が用いられる。
【００３１】
このようにして得られた固体撮像素子１にあっては、オンチップレンズ１９で集光された光のうち受光センサ部３の表面にほぼ垂直に入射した光が、カラーフィルタ層１８、パッシベーション膜１７を透過して孔部１３内の第３の透明膜１６、第２の透明膜１５、または第１の透明膜１４に入射し、さらに開口部１１内を通って層間膜９、絶縁膜７を透過して受光センサ部３に到り、ここで光電変換がなす。
【００３２】
また、オンチップレンズ１９で集光された光のうち受光センサ部３の表面に対して斜めに入射した光は、第３の透明膜１６と第２の透明膜１５との界面、第２の透明膜１５と第１の透明膜１４との界面で前述したように屈折する。そして、これら界面で屈折した光のうち第１の透明膜１４と平坦化膜１２との界面に到った光は、特に該界面の法線とのなす入射角が所定角を超えている場合に全反射し、再度孔部１３あるいは開口部１１の中央部に戻されてそのまま受光センサ部３に入射する。
また、オンチップレンズ１９で集光され、受光センサ部３の表面に対して斜めに入射した光のうち第１の透明膜１４と遮光膜１０の開口部１１との界面に到った光は、該開口部１１の内面で全反射して開口部１１内に戻され、受光センサ部３上に入射する。
【００３３】
したがって、この固体撮像素子１にあっては、平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面での全反射、および第１の透明膜１４、第２の透明膜１５、第３の透明膜１６の各膜間での界面での屈折により、受光センサ部３の表面に対して斜めに入射した光をも効率よく受光センサ部３上に集光することができ、これにより感度向上を図ることができる。
また、このような固体撮像素子１の製造方法にあっては、図１に示した固体撮像素子１を容易にかつ確実に形成することができ、さらに、平坦化膜１２の膜厚を厚くすることにより、全反射をなす平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面の高さ（深さ）を容易に拡げることができ、これにより集光効率を一層高めることができる。
【００３４】
なお、前記実施形態例では、遮光膜１０を設けて転送電極８に光が入射するのを防止したが、本発明はこれに限定されることなく、平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面でここに入射した光を確実に全反射するようにして転送電極８に光が入射するのを防止してもよい。ここで、このように平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面で光を確実に全反射させるためには、例えばこれらの界面の高さ（深さ）を高く（深く）して全反射面を拡げたり、平坦化膜１２と第１の透明膜１４との屈折率差を大きくしたりすればよい。
このように遮光膜を設けることなく平坦化膜１２と第１の透明膜１４との界面で光を確実に全反射させるようにすれば、遮光膜を例えばアルミニウムで形成した場合に、このアルミニウムのグレインによって受光センサ部３…間でその開口形状や大きさが微妙に異なってしまい、乱反射成分も含めて受光センサ部間で微少な感度ムラが生じてしまうのを防止することができる。
【００３５】
また、前記実施形態例では、孔部１３および開口部１１内に第１の透明膜１４、第２の透明膜１５、第３の透明膜１６を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、遮光膜１０を設けた場合には第１の透明膜１４のみを設けて該第１の透明膜１４と平坦化膜１２との界面で光を全反射させるようにすればよく、また遮光膜１０を設けない場合には第１の透明膜１４に加え少なくとも第２の透明膜１５を設けて第１の透明膜１４と平坦化膜１２との界面で光を確実に全反射させるようにすればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明における第１の固体撮像素子は、第１の透明膜と平坦化膜との界面側に導かれた光を、第１の透明膜と平坦化膜との界面にて該第１の透明膜と平坦化膜との屈折率差により例えば全反射し、これによって孔部内に光を戻して受光センサ部上に入射させるようにしたものであるから、受光センサ部の表面に対して斜めに入射した光をも効率よく受光センサ部上に集光することができ、これにより感度向上を図ることができる。
【００３７】
本発明における第２の固体撮像素子は、第１の透明膜と平坦化膜との界面に到った光を該第１の透明膜と平坦化膜との屈折率差により例えば全反射し、また第１の透明膜と遮光膜の開口部との界面に到った光を該開口部の内面で全反射して開口部内に戻し、受光センサ部上に入射させるようにしたものであるから、受光センサ部の表面に対して斜めに入射した光をも効率よく受光センサ部上に集光することができ、これにより感度向上を図ることができる。
【００３８】
本発明における固体撮像素子の製造方法は、本発明における第２の固体撮像素子を容易にかつ確実に形成することができ、また、平坦化膜の膜厚を厚くすることにより、全反射をなす平坦化膜と第１の透明膜との界面の高さ（深さ）を容易に拡げて該界面による全反射率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体撮像素子の一実施形態例の概略構成を示す要部側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した固体撮像素子の製造方法を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した固体撮像素子の製造方法を説明するための図であり、図２（ｃ）に続く工程を工程順に説明するための要部側断面図である。
【符号の説明】
１…固体撮像素子、２…シリコン基板（基体）、３…受光センサ部、５…電荷転送部、７…絶縁膜、８…転送電極、１０…遮光膜、１１…開口部、１２…平坦化膜、１３…孔部、１４…第１の透明膜、１５…第２の透明膜、１６…第３の透明膜、２０…遮光材料膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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