(57)【要約】【課題】撮像画像の画質劣化を抑制することができる固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る固体撮像装置は、他色用の光電変換素子と、赤色用の光電変換素子と、他色用の平凸レンズと、赤色用の平凸レンズとを備える。他色用の光電変換素子は、赤色以外の他色の光を光電変換する。赤色用の光電変換素子は、赤色の光を光電変換する。他色用の平凸レンズは、凸状に形成された受光面によって他色用の光電変換素子へ光を集光する。赤色用の平凸レンズは、他色用の平凸レンズの受光面よりも曲率半径が大きな凸状に形成された受光面によって赤色用の光電変換素子へ光を集光する。【選択図】図２
2014011239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色以外の他色の光を光電変換する他色用の光電変換素子と、
赤色の光を光電変換する赤色用の光電変換素子と、
凸状に形成された受光面によって前記他色用の光電変換素子へ光を集光する他色用の平凸レンズと、
前記他色用の平凸レンズの受光面よりも曲率半径が大きな凸状に形成された受光面によって前記赤色用の光電変換素子へ光を集光する赤色用の平凸レンズと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
緑色の光を光電変換する前記他色用の光電変換素子へ光を集光する前記他色用の平凸レンズは、
青色の光を光電変換する前記他色用の光電変換素子へ光を集光する前記他色用の平凸レンズよりも受光面の曲率半径が大きい
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】
前記赤色用の平凸レンズおよび前記他色用の平凸レンズは、
体積が等しい
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記赤色用の平凸レンズは、
受光面の投影面積が前記他色用の平凸レンズの投影面積よりも大きく、周縁部が前記他色用の平凸レンズの周縁部と重合する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
赤色以外の他色の光を光電変換する他色用の光電変換素子の光が入射する側に、凸状に形成された受光面によって前記他色用の光電変換素子へ光を集光する他色用の平凸レンズを形成する工程と、
赤色の光を光電変換する赤色用の光電変換素子の光が入射する側に、前記他色用の平凸レンズの受光面よりも曲率半径が大きな凸状に形成された受光面によって前記赤色用の光電変換素子へ光を集光する赤色用の平凸レンズを形成する工程と
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置は、撮像画像の各画素に対応して設けられる複数の受光素子を備える。各受光素子は、入射する光を受光強度に応じた量の電荷へ光電変換して電荷蓄積領域に蓄積する。そして、固体撮像装置では、各受光素子の電荷蓄積領域から電荷を読み出すことによって撮像を行う。
【０００３】
かかる固体撮像装置では、例えば、赤色の光を選択的に受光する赤色用の受光素子と、緑色の光を選択的に受光する緑色用の受光素子と、青色の光を選択的に受光する青色用の受光素子とが隣設されて撮像画像の一画素が構成される。
【０００４】
ところで、赤色の光は、緑色や青色の光よりも波長が長く、緑色や青色の光よりも受光素子の受光面から遠い位置、すなわち、受光素子の深い位置で吸収される。このため、固体撮像装置では、赤色用の受光素子へ斜め方向から入射した赤色の光が赤色用の受光素子に隣設される赤色以外の色用の受光素子まで到達して吸収される場合がある。
【０００５】
かかる場合、赤色用の受光素子を介して光が入射した赤色用以外の受光素子では、本来受光すべき色の光だけでなく、隣設される赤色用の受光素子から入射する光まで光電変換して過剰に電荷を蓄積してしまう。これにより、固体撮像装置では、撮像画像における赤色以外の色の輝度が本来の輝度よりも高くなり撮像画像の画質が劣化するという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３５１８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、撮像画像の画質劣化を抑制することができる固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、固体撮像装置が提供される。固体撮像装置は、他色用の光電変換素子と、赤色用の光電変換素子と、他色用の平凸レンズと、赤色用の平凸レンズとを備える。他色用の光電変換素子は、赤色以外の他色の光を光電変換する。赤色用の光電変換素子は、赤色の光を光電変換する。他色用の平凸レンズは、凸状に形成された受光面によって前記他色用の光電変換素子へ光を集光する。赤色用の平凸レンズは、前記他色用の平凸レンズの受光面よりも曲率半径が大きな凸状に形成された受光面によって前記赤色用の光電変換素子へ光を集光する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るＣＭＯＳセンサの平面視による説明図。
【図２】図２は、実施形態に係るＣＭＯＳセンサの断面視による説明図。
【図３】図３は、実施形態に係る受光面の曲率半径が等しいマイクロレンズを設けた場合の説明図。
【図４】図４は、実施形態に係るマイクロレンズを設けた場合の説明図。
【図５】図５は、実施形態に係るマイクロレンズの形成方法を示す説明図。
【図６】図６は、実施形態に係るマイクロレンズの他の形成方法を示す説明図。
【図７】図７は、実施形態に係る図６に示す形成方法によって形成されるマイクロレンズの平面視による説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
本実施形態では、固体撮像装置の一例として、入射光を光電変換する受光部における入射光が入射される側の面とは逆の面側に配線層が形成される所謂裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサを例に挙げて説明する。
【００１２】
また、以下では、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサが入射光を負電荷へ光電変換する場合について説明するが、実施形態に係る表面照射型ＣＭＯＳイメージセンサは、入射光を正電荷へ光電変換する構成であってもよい。
【００１３】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置は、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサに限定するものではなく、表面照射型ＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサ等といった任意のイメージセンサであってもよい。
【００１４】
図１は、実施形態に係る裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ（以下、「ＣＭＯＳセンサ１」と記載する）の平面視による説明図である。図１に示すように、ＣＭＯＳセンサ１は、ピクセル部２と、ロジック部３とを備える。
【００１５】
ピクセル部２は、マトリックス状に設けられた複数の光電変換素子を備える。かかる各光電変換素子は、入射光を受光強度に応じた量の負の電荷へ光電変換して電荷蓄積領域に蓄積する。なお、ピクセル部２の構成については、図２を参照して後述する。
【００１６】
ロジック部３は、タイミングジェネレータ３１、垂直選択回路３２、サンプリング回路３３、水平選択回路３４、ゲインコントロール回路３５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路３６、増幅回路３７等を備える。
【００１７】
タイミングジェネレータ３１は、ピクセル部２、垂直選択回路３２、サンプリング回路３３、水平選択回路３４、ゲインコントロール回路３５、Ａ／Ｄ変換回路３６、増幅回路３７等に対して動作タイミングの基準となるパルス信号を出力する処理部である。
【００１８】
垂直選択回路３２は、マトリックス状に配置された複数の光電変換素子の中から電荷を読み出す光電変換素子を列単位で順次選択する処理部である。水平選択回路３４は、電荷を読み出す光電変換素子を行単位で順次選択する処理部である。
【００１９】
また、サンプリング回路３３は、垂直選択回路３２および水平選択回路３４によって選択された光電変換素子から、タイミングジェネレータ３１が出力するパルス信号に同期したタイミングで電荷を読み出す処理部である。かかるサンプリング回路３３は、読み出した電荷に応じた信号をゲインコントロール回路３５へ出力する。
【００２０】
ゲインコントロール回路３５は、サンプリング回路３３から入力される信号のゲインを調整してＡ／Ｄ変換回路３６へ出力する処理部である。Ａ／Ｄ変換回路３６は、ゲインコントロール回路３５から入力されるアナログの信号をデジタルの信号へ変換して増幅回路３７へ出力する処理部である。増幅回路３７は、Ａ／Ｄ変換回路３６から入力されるデジタルの信号を増幅して所定のＤＳＰ（Digital  Signal  Processor（図示略））へ出力する処理部である。
【００２１】
次に、図２を参照して実施形態に係るＣＭＯＳセンサ１の断面視による構成について説明する。図２は、実施形態に係るＣＭＯＳセンサ１の断面視による説明図である。なお、図２には、撮像画像の１画素に対応する３つの光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを含むピクセル部２の一部、および、ロジック部３の一部の断面を簡略化して模式的に示している。
【００２２】
図２に示すように、ＣＭＯＳセンサ１は、光が入射する側から順に、マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、反射防止膜９３、光電変換素子４Ｒ、５Ｇ、６Ｂ、配線層８、接着層９１、支持基板９２を備える。なお、各光電変換素子４Ｒ、５Ｇ、６Ｂの間は素子分離領域７１によって電気的に分離される。また、ＣＭＯＳセンサ１は、ロジック部３における反射防止膜９３の上面に遮光膜９４を備える。
【００２３】
マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、受光面が凸状に形成され、ＣＭＯＳセンサ１へ入射する光を集光する平凸レンズである。ここで、撮像画像の１画素に対応する領域に設けられる３つの各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、受光面の曲率半径がそれぞれ異なる。
【００２４】
かかる構成により、ＣＭＯＳセンサ１では、撮像画像の画質劣化を抑制する。なお、マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂにおける受光面の曲率半径が異なることで生起される作用効果の詳細については、図４を参照して後述する。また、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する製造方法の具体的一例については、図５および図６を参照して後述する。
【００２５】
カラーフィルタ６Ｒは、赤色の光を選択的に透過させるフィルタであり、カラーフィルタ６Ｇは、緑色の光を選択的に透過させるフィルタであり、カラーフィルタ６Ｂは、青色の光を選択的に透過させるフィルタである。
【００２６】
反射防止膜９３は、ＣＭＯＳセンサ１へ入射される光の反射を防止する薄膜であり、光屈折率が所定値未満の任意の材料によって形成される。また、遮光膜９４は、ロジック部３の上面からピクセル部２への光の入射を遮断する薄膜であり、例えば、アルミニウムやチタン等の金属膜である。
【００２７】
なお、ここでは図示しないが、反射防止膜９３とカラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂとの間、および、遮光膜９４の上面には、ＣＭＯＳセンサ１の上面を保護する保護層が設けられる。かかる保護層は、例えば、窒化シリコン膜によって形成される。
【００２８】
光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、例えば、ボロン等のＰ型の不純物がドープされた半導体領域と、リン等のＮ型の不純物がドープされた半導体領域とのＰＮ接合によって形成されるフォトダイオードである。
【００２９】
これらの各光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、反射防止膜９３を介して入射する光を受光強度に応じた量の電荷へ光電変換して蓄積する。
【００３０】
つまり、光電変換素子４Ｒは、カラーフィルタ６Ｒを通して入射する赤色の光を受光強度に応じた量の電荷へ光電変換して蓄積する。また、光電変換素子４Ｇは、カラーフィルタ６Ｇを通して入射する緑色の光を受光強度に応じた量の電荷へ光電変換して蓄積する。また、光電変換素子４Ｂは、カラーフィルタ６Ｂを通して入射する青色の光を受光強度に応じた電荷へ光電変換して蓄積する。このように、ＣＭＯＳセンサ１は、撮像画像の画素毎に、それぞれ赤色用の光電変換素子４Ｒと、緑色用の光電変換素子４Ｇと、青色用の光電変換素子４Ｂとを備える。
【００３１】
また、ＣＭＯＳセンサ１は、素子分離領域７１によってピクセル部２から電気的に隔離された領域に、周辺回路領域７２を備える。かかる周辺回路領域７２には、前述したタイミングジェネレータ３１、垂直選択回路３２、サンプリング回路３３、水平選択回路３４、ゲインコントロール回路３５、Ａ／Ｄ変換回路３６、増幅回路３７等が形成される。
【００３２】
配線層８は、例えば、酸化シリコン等によって形成された層間絶縁膜８１と、層間絶縁膜８１の内部に設けられ、光電変換された負電荷の読出しや、各回路素子への駆動信号等の伝送に用いられる多層配線８２とを備える。接着層９１は、配線層８と支持基板９２とを接着する接着材の層である。
【００３３】
次に、図３および図４を参照し、赤色用の光電変換素子４Ｒ、緑色の光を光電変換素子４Ｇ、青色の光を光電変換素子４Ｂへ光を集光する各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの受光面における曲率半径をそれぞれ異ならせたことによる作用効果について説明する。
【００３４】
ここでは、各カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上に受光面の曲率半径が等しいマイクロレンズ５を設けた場合と、カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上に本実施形態に係るマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを設けた場合とを対比して本実施形態の作用効果を説明する。
【００３５】
図３は、実施形態に係る受光面の曲率半径が等しいマイクロレンズ５を設けた場合の説明図であり、図４は、実施形態に係るマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを設けた場合の説明図である。ここでは、図３および図４に示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同一のものについては、図２に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３６】
なお、図３および図４には、ピクセル部２における撮像画像の１画素に対応する部分の受光面から光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの底面までを選択的に示している。また、図３および図４では、赤色の光を実線矢印で示しており、緑色の光を点線矢印で示しており、青色の光を一点鎖線矢印で示している。
【００３７】
ここで、カラーフィルタ６Ｂを透過する青色の光は、波長が５００ｎｍ弱である。これに対して、カラーフィルタ６Ｇを透過する緑色の光は、波長が５００ｎｍ強であり、青色の光よりも波長が長い。また、カラーフィルタ６Ｒを透過する赤色の光は、波長が７００ｎｍ前後であり、緑色の光よりも波長がさらに長い。
【００３８】
このように波長が異なる光は、各光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂで吸収される位置（深さ）がそれぞれ異なる。具体的には、図３および図４に示すように、青色の光は、青色用の光電変換素子４Ｂの受光面近傍で吸収され、電荷へ光電変換されて蓄積される。
【００３９】
また、緑色の光は、青色の光よりも波長が長いので、光電変換素子４Ｂにおける青色の光が吸収される位置よりも光電変換素子４Ｇの受光面から遠い（深い）位置で吸収され、電荷へ光電変換されて蓄積される。
【００４０】
また、赤色の光は、緑色の光よりも波長がさらに長いので、光電変換素子４Ｇにおける緑色の光が吸収される位置よりも光電変換素子４Ｒの受光面からさらに遠い（深い）位置で吸収され、電荷へ光電変換されて蓄積される。
【００４１】
このため、図３に示すように、各カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上に受光面の曲率半径が同じマイクロレンズ５が設けられる場合、赤色用の光電変換素子４Ｒの受光面に対して斜め方向から入射する赤色の光が素子分離領域７１を通過することがある。
【００４２】
かかる場合、素子分離領域７１を透過した赤色の光は、赤色用の光電変換素子４Ｒに隣設される赤色用以外の光電変換素子（図３に示す例では、緑色用の光電変換素子４Ｇ）で吸収され、電荷へ光電変換されて蓄積される。
【００４３】
これにより、図３に示す緑色用の光電変換素子４Ｇは、入射する緑色の光を光電変換した電荷に加え、隣設する赤色用の光電変換素子４Ｒから侵入した赤色の光を光電変換した電荷まで蓄積する。一方、図３に示す赤色用の光電変換素子４Ｒは、受光面に対して斜め方向から入射した赤色の光の一部を光電変換することができない。
【００４４】
したがって、各カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上に受光面の曲率半径が同じマイクロレンズ５が設けられる場合、撮像画像は、本来の色彩に比べて赤色の発色が弱く、緑色の発色が強い画像となって画質が劣化する。
【００４５】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、赤色用の光電変換素子４Ｒへ光を集光するマイクロレンズ５Ｒの受光面の曲率半径を、緑色用の光電変換素子４Ｇへ光を集光するマイクロレンズ５Ｇの受光面の曲率半径よりも大きくした。
【００４６】
かかるマイクロレンズ５Ｒは、赤色用の光電変換素子４Ｒにおける受光面に対して入射する赤色の光の入射角を図３に示すマイクロレンズ５よりも小さくすることができる。したがって、マイクロレンズ５Ｒによれば、赤色の光が赤色用の光電変換素子４Ｒから赤色用以外の光電変換素子４Ｇ、４Ｂへ侵入することを抑制することができるので、撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、緑色用の光電変換素子４Ｇへ光を集光するマイクロレンズ５Ｇの受光面の曲率半径を、青色用の光電変換素子４Ｂへ光を集光するマイクロレンズ５Ｂの受光面の曲率半径よりも大きくした。
【００４８】
これにより、マイクロレンズ５Ｇによれば、緑色の光が緑色用の光電変換素子４Ｇから緑色用以外の光電変換素子４Ｒ、４Ｂへ侵入することを抑制することができるので、撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００４９】
また、図４に示すマイクロレンズ５Ｒは、赤色用の光電変換素子４Ｒにおける赤色の光が吸収される位置が光学的焦点位置となるように、受光面の曲率半径が決定される。同様に、マイクロレンズ５Ｇは、緑色用の光電変換素子４Ｇにおける緑色の光が吸収される位置が光学的焦点位置となるように、受光面の曲率半径が決定される。同じく、マイクロレンズ５Ｂは、青色用の光電変換素子４Ｂにおける青色の光が吸収される位置が光学的焦点位置となるように、受光面の曲率半径が決定される。
【００５０】
これにより、各光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、それぞれ受光すべき色の光をより効率的に受光して光電変換し、蓄積することができるので、撮像画像の画質をさらに向上させることができる。
【００５１】
次に、図５を参照してマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成方法について説明する。図５は、実施形態に係るマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成方法を示す説明図である。なお、図５では、ＣＭＯＳセンサ１の構成要素のうち、カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂよりも支持基板９２（図２参照）側に設けられる構成要素について図示を省略している。
【００５２】
カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上にマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する場合、例えば、図５における（ａ）に示すように、各カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上にマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの材料部材となる球体４０、５０、６０を載置する。かかる球体４０、５０、６０は、例えば、半導体装置の製造工程におけるフォトリソグラフィー工程においてフォトレジストとして用いられる熱溶融性を備えた有機材料と同様の材料によって形成されるものである。
【００５３】
ここで、赤色の光を透過するカラーフィルタ６Ｒ上には、緑色の光を透過するカラーフィルタ６Ｇ上に載置される球体５０よりも体積が小さな球体４０を載置する。一方、青色の光を透過するカラーフィルタ６Ｂ上には、緑色の光を透過するカラーフィルタ６Ｇ上に載置される球体５０よりも体積が大きな球体６０を載置する。これら三種類の球体４０、５０、６０の体積は、最終的に形成されるマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの受光面の曲率半径から逆算して予め定められる。
【００５４】
続いて、図５における（ｂ）に白抜き矢印で示すように、球体４０、５０、６０に対して熱を加えるリフロー処理を開始する。これにより、球体４０、５０、６０が溶融して徐々に扁平化する。その後、さらにリフロー処理を継続することにより、図５における（ｃ）に示すように、カラーフィルタ６Ｂ上にマイクロレンズ５Ｂが形成される。
【００５５】
このとき同時に、カラーフィルタ６Ｇ上には、マイクロレンズ５Ｂよりも受光面の曲率半径が大きなマイクロレンズ５Ｇが形成され、カラーフィルタ６Ｒ上には、マイクロレンズ５Ｇよりも受光面の曲率半径が大きなマイクロレンズ５Ｒがそれぞれ形成される。
【００５６】
このように、本実施形態では、各カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上に、熱溶融性を備えた有機材料によって形成された体積の異なる球体４０、５０、６０をそれぞれ載置し、リフロー処理を行うことでマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する。
【００５７】
これにより、本実施形態によれば、受光面の曲率半径がそれぞれ異なるマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを同時に形成することができる。つまり、本実施形態によれば、特別な製造工程を追加することなく、撮像画像の劣化を抑制可能なマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを同時に形成することができる。
【００５８】
なお、マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成方法は、これに限定するものではない。次に、図６を参照してマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの他の形成方法について説明する。図６は、実施形態に係るマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの他の形成方法を示す説明図である。
【００５９】
また、図７は、図６に示す形成方法によって形成されるマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの平面視による説明図である。なお、図６では、ＣＭＯＳセンサ１の構成要素のうち、カラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂよりも支持基板９２（図２参照）側に設けられる構成要素について図示を省略している。
【００６０】
他の形成方法によってカラーフィルタ６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ上にマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する場合、例えば、図６における（ａ）に示すように、カラーフィルタ６Ｒ上へマイクロレンズ５Ｒの材料部材となる球体４１を載置する。かかる球体４１は、図５に示す球体４０、５０、６０と同一の熱溶融性を備えた有機材料によって形成されるものである。続いて、図６における（ｂ）に白抜き矢印で示すように、球体４１に対して熱を加えるリフロー処理を開始する。これにより、球体４１が溶融して徐々に扁平化する。
【００６１】
次に、図６における（ｃ）に示すように、カラーフィルタ６Ｇ上へ球体４１と同一の材料によって形成された同一体積の球体５１を載置する。続いて、図６における（ｄ）に白抜き矢印で示すように、球体４１、５１に対して熱を加えるリフロー処理を行う。これにより、カラーフィルタ６Ｇ上の球体５１は、溶融して徐々に扁平化し、カラーフィルタ６Ｒ上の球体４１は、カラーフィルタ６Ｇ上の球体５１よりもさらに扁平化する。
【００６２】
次に、図６における（ｅ）に示すように、カラーフィルタ６Ｂ上へ球体５１と同一の材料によって形成された同一体積の球体６１を載置する。続いて、図６における（ｆ）に白抜き矢印で示すように、球体４１、５１、６１に対して熱を加えるリフロー処理を行う。
【００６３】
これにより、カラーフィルタ６Ｂ上の球体６１は、溶融して徐々に扁平化し、カラーフィルタ６Ｇ上の球体５１は、カラーフィルタ６Ｂ上の球体６１よりもさらに扁平化する。また、カラーフィルタ６Ｒ上の球体４１は、カラーフィルタ６Ｇ上の球体５１よりもさらに扁平化する。
【００６４】
その結果、カラーフィルタ６Ｂ上にマイクロレンズ５Ｂが形成され、カラーフィルタ６Ｇ上には、マイクロレンズ５Ｂよりも受光面の曲率半径が大きなマイクロレンズ５Ｇが形成される。さらに、カラーフィルタ６Ｒ上には、マイクロレンズ５Ｇよりも受光面の曲率半径が大きなマイクロレンズ５Ｒがそれぞれ形成される。
【００６５】
かかる形成方法では、同一の材料によって形成された体積が等しい一種類の球体４１、５１、６１を用いてマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成することができる。このように、かかる形成方法によれば、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成に用いられる材料部材を共通化することで、マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの製造コストの増大を抑制することができる。
【００６６】
また、かかる形成方法によってマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成する場合、平面視における受光面積は、マイクロレンズ５Ｂよりもマイクロレンズ５Ｇの方が早く大きくなり、マイクロレンズ５Ｇよりもマイクロレンズ５Ｒの方が早く大きくなる。
【００６７】
これにより、図７に示すように、マイクロレンズ５Ｂの周縁部をマイクロレンズ５Ｇの周縁部上へ重合させ、マイクロレンズ５Ｇの周縁部をマイクロレンズ５Ｒの周縁部上へ重合させることができる。
【００６８】
このように、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの周縁部同士を重合させることにより、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの間に隙間が生じることを防止することができる。したがって、図６に示す形成方法によって形成される各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂによれば、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの間から光電変換素子４Ｒ、４Ｇ、４Ｂへ侵入する光に起因して撮像画像に混色が発生することを防止することができる。
【００６９】
なお、図５に示すマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成方法によっても、各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの周縁部同士を重合させることは可能である。具体的には、図５に示す形成方法によって各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの周縁部同士を重合させる場合、図５における（ｃ）に示す状態で、さらにリフロー処理を所定時間継続させる。
【００７０】
これにより、図５における（ｃ）に示すマイクロレンズ５Ｇの周縁部をマイクロレンズ５Ｒの周縁部上へ重合させ、マイクロレンズ５Ｂの周縁部をマイクロレンズ５Ｇの周縁部上へ重合させることができる。
【００７１】
このように、図５に示す形成方法によっても、リフロー処理の時間を延長することで各マイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの周縁部同士を重合させ、撮像画像に混色が発生することを防止可能なマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成することができる。
【００７２】
なお、図５に示す形成方法、および、図６に示す形成方法によって形成されるマイクロレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの材料の形状は、球体に限定するものではなく、例えば、円柱形状であってもよい。
【００７３】
上述してきたように、実施形態に係る固体撮像装置は、赤色以外の他色用の光電変換素子と、赤色用の光電変換素子と、他色用の平凸レンズと、赤色用の平凸レンズとを備える。他色用の光電変換素子は、赤色以外の他色の光を光電変換する。また、赤色用の光電変換素子は、赤色の光を光電変換する。
【００７４】
他色用の平凸レンズは、凸状に形成された受光面によって他色用の光電変換素子へ光を集光する。赤色用の平凸レンズは、他色用の平凸レンズの受光面よりも曲率半径が大きな凸状に形成された受光面によって赤色用の光電変換素子へ光を集光する。
【００７５】
これにより、実施形態に係る固体撮像装置によれば、赤色用の光電変換素子へ入射した光が他色用の光電変換素子へ侵入して光電変換されることを抑制することによって、撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００７６】
また、実施形態に係る緑色の光を光電変換する他色用の光電変換素子へ光を集光する他色用の平凸レンズは、青色の光を光電変換する他色用の光電変換素子へ光を集光する他色用の平凸レンズよりも受光面の曲率半径が大きい。
【００７７】
これにより、緑色の光を光電変換する他色用の光電変換素子へ入射した光が、青色の光を光電変換する他色用の光電変換素子へ侵入して光電変換されることを抑制することによって撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００７８】
また、実施形態に係る赤色用の平凸レンズおよび他色用の平凸レンズは、体積が等しい。これにより、実施形態に係る赤色用の平凸レンズおよび他色用の平凸レンズは、例えば、いずれも形状および大きさが同じ一種類の材料による形成が可能である。
【００７９】
このように、実施形態に係る固体撮像装置では、撮像画像の画質劣化を抑制可能な赤色用の平凸レンズの形成に用いられる材料部材と、他色用の平凸レンズの形成に用いられる材料部材とを共通化することが可能なため、製造コストの増大を抑制することができる。
【００８０】
また、実施形態に係る赤色用の平凸レンズは、受光面の投影面積が前記他色用の平凸レンズの投影面積よりも大きく、周縁部が他色用の平凸レンズの周縁部と重合する。これにより、赤色用の平凸レンズと他色用の平凸レンズとの間に隙間が生じることを防止することができるので、かかる隙間から光電変換素子へ入射する光に起因した撮像画像の混色を防止することができる。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１  ＣＭＯＳセンサ、  ２  ピクセル部、  ３  ロジック部、  ４〜６  光電変換素子、  ８  配線層、  ３１  タイミングジェネレータ、  ３２  垂直選択回路、  ３３  サンプリング回路、  ３４  水平選択回路、  ３５  ゲインコントロール回路、  ３６  Ａ／Ｄ変換回路、  ３７  増幅回路、  ４０、５０、６０、４１、５１、６１  球体、  ７１  素子分離領域、  ７２  周辺回路領域  ８１  層間絶縁膜、  ８２  多層配線、  ９１  接着層、  ９２  支持基板、  ９３  反射防止膜、  ９４  遮光膜、  Ｒ、Ｇ、Ｂ  カラーフィルタ、  ＲＬ、ＧＬ、ＢＬ、Ｌ  マイクロレンズ
【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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