(57)【要約】【課題】混色を抑制し、かつ撮像特性の劣化を抑制することができる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の製造方法は、半導体基板１３を薄型化し、複数のマスキングパターン１５を形成し、半導体基板１３の裏面にＶ字状の溝１６を形成する方法である。薄型化される半導体基板１３の表面には、格子状に複数の光受光部１２が設けられており、薄型化される半導体基板１３の表面上には、金属配線１４ａを含む配線層１４が設けられている。複数のマスキングパターン１５は、薄型化された半導体基板１３の裏面上に、格子状に配列形成される。Ｖ字状の溝１６は、異方性のエッチング特性を持つエッチング液によって、マスキングパターン１５間の半導体基板１３をエッチングすることにより形成される。【選択図】図８
2014093482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に互いに一定の間隔で格子状に複数の光受光部が設けられ、表面上に金属配線を含む配線層が設けられた、裏面が＜１、０、０＞面のシリコン基板を薄型化し、
薄型化された前記シリコン基板の前記裏面上に、複数のマスキングパターンを、少なくとも前記シリコン基板の中央部分においては互いに一定の間隔となるように格子状に配列形成し、
前記シリコン基板の前記＜１、０、０＞面に対して異方性のエッチング特性を持つエッチング液によって、前記マスキングパターンの間の前記シリコン基板をエッチングすることにより、前記シリコン基板の裏面に、前記シリコン基板の表面に対して傾斜した傾斜面を有する溝を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
表面に格子状に複数の光受光部が設けられ、表面上に金属配線を含む配線層が設けられた半導体基板を薄型化し、
薄型化された前記半導体基板の前記裏面上に、複数のマスキングパターンを格子状に配列形成し、
異方性のエッチング特性を持つエッチング液によって、前記マスキングパターン間の前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板の裏面に、前記半導体基板の表面に対して傾斜した傾斜面を有する溝を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
表面に互いに一定の間隔で格子状に複数の光受光部が設けられた半導体基板と、
この半導体基板の裏面に、少なくとも前記半導体基板の中央部分においては互いに接するように前記光受光部毎に設けられ、前記半導体基板の表面に対して平行な平面部、およびこの平面部を囲い、前記半導体基板の表面に対して傾斜した複数の傾斜面、を有する光集光部と、
前記半導体基板の表面上に設けられた、金属配線を含む配線層と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
格子状に複数の光受光部が表面に設けられた半導体基板と、
この半導体基板の裏面に前記光受光部毎に設けられ、前記半導体基板の表面に対して平行な平面部、およびこの平面部を囲い、前記半導体基板の表面に対して傾斜した複数の傾斜面、を有する光集光部と、
前記半導体基板の表面上に設けられた、金属配線を含む配線層と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記光受光部は、互いに一定の間隔で前記半導体基板の表面に設けられており、
少なくとも前記半導体基板の中央部分に設けられる複数の前記光集光部は、互いに接するように設けられていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージ・センサー等の固体撮像装置において、特に携帯電話用カメラ用の固体撮像装置においては、多画素化すること、および装置サイズを縮小すること、が求められている。これらを両立させることができる固体撮像装置として、薄型化された半導体基板の表面上に配線層を有し、半導体基板の裏面側から入射光を受光する、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置（ＢＳＩ：Ｂａｃｋ  Ｓｉｄｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）が知られている。
【０００３】
ＢＳＩにおいて、入射光は半導体基板の裏面側から入射されるため、半導体基板の裏面において入射光が光電変換され、電荷を発生させる。これに対して、光受光部は、半導体基板の表面に設けられている。従って、ＢＳＩにおいては、電荷が発生する位置と光受光部との距離が遠い、という問題がある。電荷が発生する位置と光受光部との距離が遠いと、電荷が本来到達すべき光受光部に到達せずに、隣接する他の画素の光受光部に到達し、混色が生ずる、という問題がある。波長の短い（エネルギーの高い）入射光の青色成分においては半導体基板の裏面のごく浅い位置において光電変換されるため、上記問題は顕著に生じる。
【０００４】
この問題を解決することができるＢＳＩとして、光受光部が、半導体基板の表面から裏面方向に深く形成されたＢＳＩが知られている。このような光受光部を形成するためには、光受光部を形成するためのイオン打ち込みの加速電圧を２，０００〜３，０００ｋｅｖ程度まで上げることが必要となる。しかし、加速電圧を上げることによって半導体基板の結晶欠陥密度が上昇するため、製造されたＢＳＩには、いわゆる白キズ不良（暗所において光点として表れる不良）が生ずる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６６０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、混色を抑制し、かつ撮像特性の劣化を抑制することができる固体撮像装置の製造方法および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】
【０００７】
実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板を薄型化し、複数のマスキングパターンを形成し、前記半導体基板の裏面に、前記半導体基板の表面に対して傾斜した傾斜面を有する溝を形成する方法である。薄型化される前記半導体基板の表面には、格子状に複数の光受光部が設けられており、薄型化される前記半導体基板の表面上には、金属配線を含む配線層が設けられている。前記複数のマスキングパターンは、薄型化された前記半導体基板の前記裏面上に、格子状に配列形成される。前記溝は、異方性のエッチング特性を持つエッチング液によって、前記マスキングパターン間の前記半導体基板をエッチングすることにより形成される。
【０００８】
また、実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板、光集光部および配線層、を具備する。前記半導体基板の表面には、格子状に複数の光受光部が設けられている。前記光集光部は、前記半導体基板の裏面に前記光受光部毎に設けられており、それぞれは、前記半導体基板の表面に対して平行な平面部およびこの平面部を囲い、前記半導体基板の表面に対して傾斜した複数の傾斜面、を有する。前記配線層は、前記半導体基板の表面上に設けられており、金属配線を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部を示す上面図である。
【図２】図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って切断された固体撮像装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図７に示す半導体基板のエッチング工程を詳細に説明するための図である。
【図９】固体撮像装置によって入射光が受光される様子を説明するための説明図であり、同図（ａ）は、第１の実施形態に係る固体撮像装置によって入射光が受光される様子を説明するための説明図であり、同図（ｂ）は、半導体基板の裏面が平坦な従来の固体撮像装置によって入射光が受光される様子を説明するための説明図である。
【図１０】第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部を示す、図２に対応した断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部を示す上面図である。
【図１６】図１５の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿って切断された固体撮像装置の断面図である。
【図１７】第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】各実施形態に係る固体撮像装置を用いた電子機器を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０の要部を示す上面図である。図１に示すように、固体撮像装置１０は、複数の光集光部１１を有する。複数の光集光部１１はそれぞれ、実質的に正方形状の平面部１１ａと、この平面部１１ａを囲う４箇所の台形状の平面である斜面部１１ｂからなる。各斜面部１１ｂは、台形の短辺が平面部１１ａを構成する辺に接するように設けられている。
【００１２】
このように、それぞれが平面部１１ａおよび斜面部１１ｂを有する複数の光集光部１１は、斜面部１１ｂの長辺が互いに接するように、格子状に配列されている。
【００１３】
なお、複数の光集光部１１は、上述のように互いに接するように設けられているが、必ずしも複数の光集光部１１が互いに接するように設けられる必要はなく、互いに離間するように設けられていてもよい。すなわち、複数の光集光部１１は、斜面部１１ｂの長辺が互いに離間するように、格子状に配列されていてもよい。
【００１４】
各光集光部１１の下方において、光集光部１１の中央直下に対応する位置には、光受光部１２が設けられている。光受光部１２は四角形状の領域であり、その面積は、光集光部１１の平面部１１ａの面積より狭くなっている。
【００１５】
このような複数の光受光部１２は、光集光部１１の格子配列に対応して、一定の間隔で格子状に配列されて設けられている。
【００１６】
以下、光集光部１１と、この光集光部１１に対応する光受光部１２と、を含む領域を、画素と称する。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置１０は、複数の画素が格子状に配列されたものである。
【００１７】
図２は、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って切断された固体撮像装置１０の断面図である。図２に示すように、各画素において、平面部１１ａおよび複数の斜面部１１ｂを有する光集光部１１は、例えばシリコンからなる半導体基板１３の裏面（図２において半導体基板１３の上面）を台形状に加工することにより設けられている。
【００１８】
光集光部１１の平面部１１ａは、半導体基板１３の裏面であり、半導体基板１３の表面（図２において半導体基板１３の下面）に対して略平行な面である。これに対して光集光部１１の斜面部１１ｂは、半導体基板１３の表面に対して傾斜した面である。斜面部１１ｂは、図中の点線Ａで示す平面部１１ａに平行な面と、斜面部１１ｂと、のなす角Ｂが所望の角度となるように設けられる。ここで、所望の角度とは、入射光の青色成分が隣接画素に漏れ込まず、本来集光されるべき光受光部１２に集光され、かつ入射光の緑色および赤色成分が他の隣接画素に到達せず、本来集光されるべき光受光部１２に集光される角度であり、例えば１０°である。
【００１９】
また、各画素が有する光受光部１２は、例えば半導体基板１３の表面に不純物イオンを注入して設けられたフォトダイオード層からなる。
【００２０】
裏面に光集光部１１を有するとともに、表面に光受光部１２を有する半導体基板１３の表面上には、配線層１４が設けられている。配線層１４は、内部に複数層の金属配線１４ａを有し、これらの金属配線１４ａが層間絶縁膜１４ｂで覆われたものである。なお、各金属配線１４ａは、光受光部１２の間に対応する領域に設けられている。
【００２１】
このような固体撮像装置１０は、半導体基板１３の裏面側から入射される光を光集光部１１において光受光部１２に集光する、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置（ＢＳＩ）である。
【００２２】
以上に説明した第１の実施形態に係る固体撮像装置１０の製造方法について、図３乃至図８を参照して以下に説明する。図３乃至図８はそれぞれ、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０の製造方法を説明するための、図２に対応した断面図である。
【００２３】
まず図３に示すように、例えば厚さＨ´が８００μｍ程度のシリコンからなる半導体基板１３の表面の所定領域に、互いに一定の間隔で格子状に複数の光受光部１２を形成する。光受光部１２は、半導体基板１３の表面の所定領域に、Ｎ型のイオンを、通常の加速電圧（７００ｋｅｖから１，０００ｋｅｖ程度）で注入することにより設ける。
【００２４】
なお、図示は省略するが、この工程において、光受光部１２において光を受光することにより発生した電荷を転送するための転送用トランジスタ等も形成する。
【００２５】
次に、図４に示すように、光受光部１２、転送用トランジスタ等が形成された半導体基板１３の表面上に、配線層１４を形成する。配線層１４は、層間絶縁膜１４ｂおよび金属配線１４ａを適宜繰り返し形成することにより設ければよい。
【００２６】
次に、図５に示すように、半導体基板１３を裏面から薄型化する。薄型化は、半導体基板１３の裏面を、例えば厚さＨが１０μｍ程度になるまで研磨することにより行われればよい。
【００２７】
次に、図６に示すように、薄型化した半導体基板１３の裏面上に、複数のマスキングパターン１５を形成する。複数のマスキングパターン１５はそれぞれ、例えばパターニングされたフォトレジストであってもよいし、同じくパターニングされた熱酸化膜、気相成長膜等であってもよい。
【００２８】
本実施形態において、それぞれのマスキングパターン１５は、半導体基板１３の表面に平行な断面における形状が実質的に正方形であり、それぞれのマスキングパターン１５の上記断面における面積は、光受光部１２の上記断面における面積より大きい。このような複数のマスキングパターン１５は、光受光部１２の上方に、互いに間隔Ｌｍ０だけ離れるように、光受光部１２の格子配列に対応して格子状に配列される。
【００２９】
次に、図７に示すように、複数のマスキングパターン１５が設けられた半導体基板１３をエッチングすることにより、マスキングパターン１５間の半導体基板１３に、半導体基板１３の表面に対して傾斜した傾斜面を有する溝１６、すなわち、例えば深さＤが２０ｎｍ程度のＶ字状の溝１６、を設ける。この結果、半導体基板１３の裏面に、平面部１１ａおよび複数の斜面部１１ｂを有する複数の光集光部１１が、互いに接するように設けられる。
【００３０】
Ｖ字状の溝１６は、半導体基板１３に対して適当な異方性を持つエッチング液を用いて行われる。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、この工程において半導体基板１３がエッチングされる様子を時系列に沿って示す図である。この工程において、半導体基板１３は、半導体基板１３の水平方向におけるエッチングレートに比べて、半導体基板１３の深さ方向におけるエッチングレートが適宜速くなるようなエッチング液を用いてウェットエッチングされる。従って、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に時系列に沿って示すように、マスキングパターン１５から露出する半導体基板１３の裏面部分に対するエッチングは、水平方向に比べて深さ方向に速く進行し、最終的には、図８（ｃ）に示すように、マスキングパターン１５間にＶ字状の溝１６が形成されるように、半導体基板１３の裏面がエッチングされる。
【００３１】
なお、半導体基板１３として裏面が＜１、１、０＞面のシリコン基板を用い、シリコン基板の＜１、１、０＞面に対して異方性を持つエッチング液として、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して、シリコン基板をウェットエッチングすると、平面部１１ａに平行な面Ａと、斜面部１１ｂと、のなす角Ｂ（図２）が５５℃となるようにＶ字状の溝１６が形成される。
【００３２】
このようなエッチングは、形成される光集光部１１の平面部１１ａに平行な面Ａ（図２）と、斜面部１１ｂと、のなす角Ｂ（図２）が所望の角度（例えば１０°）となるように、エッチング液の組成等のエッチング条件を選定して行われる。
【００３３】
最後に、エッチングの際に使用したマスキングパターン１５を除去することにより、図１、図２に示す固体撮像装置１０が製造される。
【００３４】
図９（ａ）は、以上に説明した製造工程を経て製造される固体撮像装置１０によって入射光が受光される様子を説明するための説明図である。図９（ａ）に示すように、光集光部１１に入射光が入射されると、平面部１１ａに入射される光Ｌ１は、半導体基板１３内部を、平面部１１ａに対して垂直方向に進行し、また、光集光部１１の斜面部１１ｂに入射される光Ｌ２は、斜面部１１ｂにおいて屈折して光受光部１２の中心方向に向かって半導体基板１３内部を進行する。このように、光集光部１１に入射光Ｌ１、Ｌ２が入射されると、光集光部１１は、光受光部１２の中心方向に向かって入射光Ｌ１、Ｌ２を集光する。従って、入射光Ｌ１、Ｌ２は、半導体基板１３内の狭い領域Ｓで光電変換され、この狭い領域Ｓ内において電荷１７を発生させる。
【００３５】
図９（ｂ）は、半導体基板の裏面が平坦な従来の固体撮像装置によって入射光が受光される様子を説明するための説明図である。以下の説明において、本実施形態に係る固体撮像装置の平面部に対応する領域を画素の中央部分、斜面部に対応する領域を画素の周辺部分と称する。
【００３６】
図９（ｂ）に示すように、裏面が平坦な半導体基板１１３に入射光が入射されると、画素の中央部分に入射される光Ｌ１´は、半導体基板１１３内部を、半導体基板１１３の裏面に対して垂直方向に進行する。しかし、画素の周辺部分に入射される光Ｌ２´も、半導体基板１１３内部を、半導体基板１１３の裏面に対して垂直方向に進行する。このように、半導体基板１１３に入射光Ｌ１´、Ｌ２´が入射されても、特に画素の周辺部分に入射される光Ｌ２´は光受光部１１２の中心方向に向かって集光されない。従って、入射光Ｌ１´、Ｌ２´は、半導体基板１１３内の広い領域Ｓ´（＞領域Ｓ（図９（ａ））で光電変換され、この広い領域Ｓ´内において電荷１１７を発生させる。
【００３７】
図９（ａ）および図９（ｂ）から明らかなように、本実施形態に係る固体撮像装置１０に入射光Ｌ１、Ｌ２が入射されると、入射光Ｌ１、Ｌ２は、光集光部１１において光受光部１２の中心方向に向かって集光される。従って、半導体基板１１３の裏面が平坦な従来の固体撮像装置に入射光Ｌ１´、Ｌ２´が入射される場合と比較して、入射光Ｌ１、Ｌ２を、狭い領域Ｓ内で光電変換させ、電荷を発生させることができる。この結果、従来の固体撮像装置と比較して、電荷１７を、従来より光集光部１１の近傍において発生させることができるため、電荷１７が他の隣接する画素の光受光部１２に到達することが抑制され、混色が抑制される。
【００３８】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、従来の固体撮像装置と比較して、斜面部１１ｂ（画素の周辺部分）に入射される入射光Ｌ２の青色成分における混色は、特に抑制される。
【００３９】
以上に説明したように、本実施形態によれば、光受光部１２を半導体基板１３の表面から裏面方向に深く形成することなく、混色を抑制することができる固体撮像装置を製造することができる。従って、混色を抑制することができるとともに、白キズ不良の発生、結晶欠陥密度の増加、画素等の電位ズレの発生を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態によれば、半導体基板１３を高温でメルトさせることなく、エッチングによって半導体基板１３の裏面に光集光部１１を設ける。従って、混色を抑制することができるとともに、半導体基板１３の反り、歪みの発生、半導体基板１３の不純物による汚染、トランジスタ等の素子特性や金属配線１４ａの電気特性の変化、を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００４１】
すなわち、本実施形態によれば、混色を抑制し、かつ撮像特性の劣化を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る固体撮像装置２０の断面図である。図１０に示す固体撮像装置２０は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０と比較して、光集光部２１が、半導体基板２３の裏面上に設けられた絶縁膜２８に設けられている点が異なっている。なお、他の構成については第１の実施形態に係る固体撮像装置１０と同様であるため、説明を省略する。
【００４３】
すなわち、第２の実施形態に係る固体撮像装置２０において、半導体基板２３の裏面は平坦になっており、このような半導体基板２３の裏面上には、入射光を透過させることができる絶縁膜２８が設けられている。絶縁膜２８は、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等からなる。
【００４４】
平面部２１ａおよび斜面部２１ｂを有する光集光部２１は、この絶縁膜２８の裏面（図１０における上面）に、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０に設けられた光集光部１１と同様に設けられている。
【００４５】
この固体撮像装置２０は、以下のように製造される。図１１乃至図１５はそれぞれ、第２の実施形態に係る固体撮像装置２０の製造方法を説明するための固体撮像装置の断面図である。
【００４６】
まず、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０の製造方法と同様に、図３乃至図５に示すように、半導体基板２３の表面に受光部１２等を形成するとともに、半導体基板２３の表面上に配線層１４を形成し、この半導体基板２３を薄型化する。
【００４７】
この後、図１１に示すように、薄型化された半導体基板２３の裏面上に、例えばＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等からなる絶縁膜２８を堆積する。
【００４８】
次に、図１２に示すように、絶縁膜２８の裏面（図１２における上面）上にフォトレジスト膜２９を一様に塗布する。フォトレジスト膜２９は、絶縁膜２８と等しいエッチングレートを有する材料からなるものである。
【００４９】
続いてフォトレジスト膜２９の裏面（図１２における上面）上に、このフォトレジスト膜２９の所定位置を露光するためのマスク２５を配置する。この後、露光装置を用い、このマスク２５を介してフォトレジスト２９を露光する。
【００５０】
マスク２５は、露光光を透過させることができるガラス基板等の透明基板２５ｃの表面上に、露光光を遮断する複数の第１のマスクパターン２５ａを、露光装置の解像度限界以上の間隔で互いに離間するように格子状に配列したマスクであって、各々の第１のマスクパターン２５ａが設けられた領域を非透過領域ＮＴとするマスクである。
【００５１】
さらに、マスク２５は、複数の第１のマスクパターン２５ａの間（非透過領域ＮＴの間）を透過領域Ｔとし、透過領域Ｔの中央ほど露光光の透過率が高くなるように調節されたマスクである。
【００５２】
このようなマスク２５は、例えば、複数の第１のマスクパターン２５ａの間に、第１のマスクパターン２５ａより小さい大きさ（面積）であって、大きさ（面積）、及び配列密度が適宜調節された複数の第２のマスクパターン２５ｂを、露光装置の解像度限界未満の間隔で互いに離間するように配置することにより実現される。
【００５３】
すなわち、透過領域Ｔにおいて、複数の第２のマスクパターン２５ｂの大きさ（面積）は、透過領域Ｔの中央に配置されるパターンほど小さくなるように調整されている。さらに、透過領域Ｔにおいて、複数の第２のマスクパターン２５ｂの配列密度は、透過領域Ｔの中央ほど疎になるように調整されている。
【００５４】
図１２に示す露光工程において、各々の第１のマスクパターン２５ａが光受光部１２の上方に配置されるようにマスク２５の位置を調整した後、露光装置を用い、このマスク２５を介してフォトレジスト２９を露光する。
【００５５】
この結果、非透過領域ＮＴの直下のフォトレジスト２９には露光光が実質的に照射されない。また、透過領域Ｔの直下のフォトレジスト２９には、露光光が照射されるが、透過領域Ｔの直下のフォトレジスト２９のうち、透過領域Ｔの中央に対応する領域ほど、多くの露光光が照射される。
【００５６】
このようなマスク２５を用いてフォトレジスト膜２９を露光した後、露光されたフォトレジスト膜２９を現像すると、露光された部分は、露光量に応じて除去される。従って、露光されたフォトレジスト膜２９を現像すると、図１３に示すように、フォトレジスト膜２９の裏面にＶ字状の溝２６が設けられ、フォトレジスト膜２９の裏面に、光集光部２１の母型２１´が形成される。
【００５７】
マスク２５を除去した後、図１４に示すように、光集光部２１の母型２１´が設けられたフォトレジスト膜２９全体が無くなるまでフォトレジスト膜２９をエッチングによって除去し、光集光部２１の母型２１´の形状を、絶縁膜２８の裏面に転写する。この工程において、フォトレジスト膜２９と絶縁膜２８とは互いにエッチングレートが等しいため、光集光部２１の母型２１´の形状は、この形状が変化することなく、絶縁膜２８の裏面に転写される。
【００５８】
これによって、絶縁膜２８の裏面に、平面部２１ａおよび斜面部２１ｂを有する複数の光集光部２１が格子状に形成され、図１０に示す固体撮像装置２０が製造される。
【００５９】
このように製造された固体撮像装置２０においても、光集光部２１において、入射光を光受光部１２の中心方向に向かって集光する。従って、混色が抑制される。
【００６０】
以上に説明した第２の実施形態においても、光受光部１２を半導体基板２３の表面から裏面方向に深く形成することなく、混色を抑制することができる固体撮像装置を製造することができる。従って、混色を抑制することができるとともに、白キズ不良の発生、結晶欠陥密度の増加、画素等の電位ズレの発生を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００６１】
さらに、本実施形態によれば、半導体基板２３を高温でメルトさせることなく、エッチングによって絶縁膜２８の裏面に光集光部２１を設ける。従って、混色を抑制することができるとともに、半導体基板２３の反り、歪みの発生、半導体基板２３の不純物による汚染、トランジスタ等の素子特性や金属配線１４ａの電気特性の変化、を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００６２】
すなわち、本実施形態によれば、混色を抑制し、かつ撮像特性の劣化を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００６３】
なお、本実施形態にかかる固体撮像装置２０の製造方法は、絶縁膜２８としてエッチングの異方性を求める事が困難なＣＶＤ膜が適用された場合であっても、このような絶縁膜２８に光集光部２１を形成することができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０の要部を示す上面図であり、図１６は、図１５の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿って切断された固体撮像装置３０の断面図である。
【００６５】
図１５および図１６に示す固体撮像装置３０は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０と比較して、固体撮像装置３０の中央部分３０ａの光集光部１１は同様に構成されているが、周辺部分３０ｂの光集光部３１の位置が異なっている。なお、他の構成については第１の実施形態に係る固体撮像装置１０と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
すなわち、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０において、全ての光集光部１１は、互いに接するように設けられていた（図１）。これに対して、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０において、中央部分３０ａに設けられた光集光部１１は互いに接するように設けられているが、周辺部分３０ｂに設けられた光集光部３１は互いに離間するように設けられている。
【００６７】
さらに、周辺部分３０ｂの複数の光集光部３１は、これらの間隔が、半導体基板１３の外側領域ほどＬｃ１、Ｌｃ２、Ｌｃ３と広くなるように設けられている。
【００６８】
なお、周辺部分３０ｂの光集光部３１のそれぞれは、中央部分３０ａの光集光部１１の形状と同様となっており、平面部３１ａおよび斜面部３１ｂを有している。
【００６９】
これに対して光受光部１２は、中央部分３０ａにおいても周辺部分３０ｂにおいても、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様に、互いに略等しい間隔Ｌｐで格子状に配列形成されている。
【００７０】
従って、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０の周辺部分３０ｂにおいて、光集光部３１から見た場合、対応する光受光部１２の位置は、半導体基板１３の外側ほど半導体基板１３の中心方向にずれた位置に設けられている。
【００７１】
この固体撮像装置３０は、以下のように製造される。図１７および図１８はそれぞれ、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０の製造方法を説明するための固体撮像装置の断面図である。
【００７２】
まず、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０の製造方法と同様に、図３乃至図５に示すように、半導体基板１３の表面に光受光部１２等を形成するとともに、半導体基板１３の表面上に配線層１４を形成し、この半導体基板１３を薄型化する。
【００７３】
この後、図１７に示すように、薄型化した半導体基板１３の裏面上の所定位置に、複数のマスキングパターン３５を形成する。各マスキングパターン３５は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法において使用されたマスキングパターン１５と同様のものである。
【００７４】
中央部分３０ａにおける各マスキングパターン３５は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法と同様に、光受光部１２の上方に、互いに一定の間隔Ｌｍ０だけ離れるように、光受光部１２の格子配列に対応して格子状に配列される。
【００７５】
これに対して、周辺部分３０ｂにおける複数のマスキングパターン３５は、これらの間隔が、半導体基板１３の外側に向かうほどＬｍ１、Ｌｍ２、Ｌｍ３と広い間隔になるように設けられる。
【００７６】
次に、図１８に示すように、複数のマスキングパターン３５が設けられた半導体基板１３をエッチングすることにより、マスキングパターン３５間の半導体基板１３に溝１６、３６を設ける。
【００７７】
中央部分３０ａに設けられる溝１６は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法と同様に、Ｖ字状に設けられるが、周辺部分３０ｂに設けられる溝３６は、台形状に設けられる。これは、周辺部分３０ｂに設けられるマスキングパターン３５の間隔Ｌｍ１、Ｌｍ２、Ｌｍ３が、中央部分３０ａに設けられるマスキングパターン３５の間隔Ｌｍ０より広いためである。このようにして、中央部分３０ａにおいては互いに接する複数の光集光部１１が設けられ、周辺部分３０ｂにおいては、半導体基板１３の外側に向かうほど広い間隔で互いに離間する複数の光集光部３１が設けられる。
【００７８】
最後にマスキングパターン３５を除去し、図１５および図１６に示す固体撮像装置３０が製造される。
【００７９】
以上に説明した第３の実施形態においても、光受光部１２を半導体基板１３の表面から裏面方向に深く形成することなく、混色を抑制することができる固体撮像装置を製造することができる。従って、混色を抑制することができるとともに、白キズ不良の発生、結晶欠陥密度の増加、画素等の電位ズレの発生を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００８０】
さらに、本実施形態によれば、半導体基板１３を高温でメルトさせることなく、エッチングによって半導体基板１３の裏面に光集光部１１、３１を設ける。従って、混色を抑制することができるとともに、半導体基板１３の反り、歪みの発生、半導体基板１３の不純物による汚染、トランジスタ等の素子特性や金属配線１４ａの電気特性の変化、を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００８１】
すなわち、本実施形態によれば、混色を抑制し、かつ撮像特性の劣化を抑制することができる固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置を提供することができる。
【００８２】
さらに、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０によれば、中央部分３０ａにおいては複数の光集光部１１が互いに接するように設けられており、周辺部分３０ｂにおいては、複数の光集光部３１が半導体基板１３の外側に向かうほど広い間隔で互いに離間するように設けられている。従って、このような固体撮像装置３０をカメラモジュールに搭載することにより、カメラモジュールの感度を向上させることができる。
【００８３】
すなわち、例えばカメラモジュールに固体撮像装置３０が適用された場合、カメラモジュールのレンズ中央部からの入射光は、固体撮像装置３０の中央部分３０ａに入射される。従って、固体撮像装置３０の中央部分３０ａにおいては、ほぼ垂直に入射光が入射され、入射光は、光集光部１１の中央直下に集光される。しかし、レンズ周辺部からの入射光は、固体撮像装置３０の周辺部分３０ｂに、固体撮像装置３０の外側方向から、斜めに入射される。従って、斜め方向から入射される光は、光集光部３１の中央直下から見て、固体撮像装置３０の内側にずれた位置に集光される。
【００８４】
本実施形態にかかる固体撮像装置３０によれば、入射光の入射角に応じて、光集光部１１、３１から見て入射光が集光される位置に光受光部１２が設けられている。すなわち、中央部分３０ａの光受光部１２は、光集光部１１の中央直下に設けられているのに対して、周辺部分３０ｂの光受光部１２は、光集光部３１の中央直下から見て、装置の内側にずれた位置に設けられている。従って、カメラモジュールのレンズを介して入射される入射光は、中央部分３０ａのみならず、周辺部分３０ｂにおいても光受光部１２に集光される。従って、本実施形態にかかる固体撮像装置３０をカメラモジュールに搭載することにより、カメラモジュールの感度を向上させることができる。
【００８５】
以上に説明した各実施形態に係る固体撮像装置１０、２０、３０は、例えばデジタルカメラ、携帯電話等の電子機器４０に搭載されるカメラモジュール４１に搭載される。図２０は、各実施形態に係る固体撮像装置１０、２０、３０のいずれかを搭載したカメラモジュール４１を搭載した電子機器４０を模式的に示すブロック図である。
【００８６】
電子機器４０は、カメラモジュール４１の他に、カメラモジュール４１から出力される信号を記憶する記憶部４２、およびカメラモジュール４１から出力される信号に基づく画像を表示する表示部４３、を有する。
【００８７】
この電子機器４０において、カメラモジュール４１のレンズ４１ａで集光された光は、固体撮像素子１０、２０、３０の画素部４１ｂにおいて受光される。すると画素部４１ｂは、受光した光に応じた電圧信号を、固体撮像素子１０、２０、３０のロジック回路部４１ｃに出力する。ロジック回路部４１ｃは、受け取った電圧信号に対して所望の信号処理を行い、記憶部４２または表示部４３に出力する。表示部４３は、ロジック回路部４１ｃで信号処理された信号を、ロジック回路部４１ｃまたは記憶部４２から受け取り、受け取った信号に基づく画像を表示する。
【００８８】
このように、本実施形態に係る固体撮像措置１０、２０、３０のいずれかを電子機器４０に搭載すれば、電子機器４０は、表示部４２に、高品質な画像を表示させることができる。特に固体撮像措置３０を搭載したカメラモジュール４１を電子機器４０に搭載すれば、電子機器４０は、表示部４２に、より高品質な画像を表示させることができる。
【００８９】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣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。これらの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】
【００９０】
１０、２０、３０・・・固体撮像装置
１１、２１、３１・・・光集光部
１１ａ、２１ａ、３１ａ・・・平面部
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ・・・斜面部
１２、１１２・・・光受光部
１３、２３、１１３・・・半導体基板
１４・・・配線層
１４ａ・・・金属配線
１４ｂ・・・層間絶縁膜
１５、３５・・・マスキングパターン
１６、２６、３６・・・溝
１７、１１７・・・電荷
２１´・・・母型
２５・・・マスク
２５ａ・・・第１のマスクパターン
２５ｂ・・・第２のマスクパターン
２５ｃ・・・透明基板
２８・・・絶縁膜
２９・・・フォトレジスト膜
３０ａ・・・固体撮像装置の中央部分
３０ｂ・・・固体撮像装置の周辺部分
４０・・・電子機器
４１・・・カメラモジュール
４１ａ・・・レンズ
４１ｂ・・・画素部
４１ｃ・・・ロジック回路部
４２・・・記憶部
４３・・・表示部
【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】
2014093482.tif 000012
【図１１】
2014093482.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014093482.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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