(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１の領域と、前記第１の領域内に形成された前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の領域とで形成される光電変換素子を有する固体撮像装置において、
前記第２の領域の周囲に少なくとも２方向に形成された配線と、前記配線を覆うように形成され、前記配線の形状を利用することで前記第２の領域上に凹部を有する第１の層間膜と、前記第１の層間膜の凹部上に形成された、前記第１の層間膜と屈折率の異なる第２の層間膜とを備えており、
多層の配線構造で形成された前記配線は、少なくとも一部において、スルーホールを介してトランジスタと電気的に接続されており、前記スルーホールは前記第２の領域の上方には配置されていないことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１項記載の固体撮像装置において、
前記光電変換素子と前記光電変換素子からの信号を増幅して出力する増幅トランジスタと前記増幅トランジスタの入力部をリセットするリセットトランジスタと行を選択する選択トランジスタを有する画素を備え、
前記配線は、前記増幅トランジスタから信号を出力する出力線、前記リセットトランジスタに接続されたリセット配線、前記選択トランジスタに接続された選択配線、及び電源ラインの中から少なくとも一つを含むことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１項記載の固体撮像装置において、
前記第２の層間膜と前記配線との間には平坦化層を含まないことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の層間膜の上部には前記光電変換素子へ光を集めるマイクロレンズが備えられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第１の層間膜の屈折率が、前記第２の層間膜の屈折率より大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第１の層間膜の屈折率が、前記第２の層間膜の屈折率より小さいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第２の層間膜と前記第１の層間膜の接する面の少なくとも一部が凸型の形状を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第１の層間膜がＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）−ＳｉＯ2であり、且つ前記第２の層間膜がＳｉＯＦであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１，２，３，４，６のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第２の層間膜がＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）−ＳｉＯ2であり、且つ前記第１の層間膜がＳｉＯＦであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１項記載の固体撮像装置において、前記第１及び第２の層間膜が共にＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）−ＳｉＯ2であり、且つ互いに密度が異なることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
第１導電型の第１の領域と、前記第１の領域内に形成された前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の領域とで形成される光電変換素子を有する固体撮像装置の製造方法において、
配線を前記第２の領域の周囲に少なくとも２方向に形成し、前記配線の形状を利用することで前記第２の領域上に凹部を有する第１の層間膜を前記配線を覆うように形成し、前記第１の層間膜と屈折率の異なる第２の層間膜を前記第１の層間膜の凹部上に形成し、多層の配線構造で形成された前記配線は、少なくとも一部において、スルーホールを介してトランジスタと電気的に接続されており、前記スルーホールは、前記第２の領域の上方には配置しないように設け、前記第２の層間膜の表面をＣＭＰ法により研磨して平坦化することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の層間膜の上部に前記光電変換素子へ光を集めるマイクロレンズを設けることを特徴とする請求項１１項記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置を有する固体撮像装置及びその製造方法に関し、特にマイクロレンズを備えた固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置の小型化及び高密度化、高解像度化に伴い、光電変換素子の光が入射する側の遮光部に覆われていない領域の開口面積又は光電変換素子の受光面積の減少にによる受光感度の低下が問題になっている。そこで、感度向上のために光電変換素子の上方に、入射する光を集光するレンズを設けて実質的な固体撮像装置の開口面積の増加が図られている。
【０００３】
かかるマイクロレンズを備えた固体撮像装置の従来例として、特許登録番号２，５５８，３８９号公報につき、図９に示して説明する。図９において、半導体基板１０１上に光電変換素子１０２を形成し、光電変換素子１０２及びその余の半導体基板１０１上に絶縁膜１０３を形成し、前記その余の半導体基板１０１上の絶縁膜１０３上に光電変換素子１０２の光電荷を転送するポリシリコンから成る転送電極部１０４を形成し、アルミニウム等からなる遮光部１０５を形成し、その上に表面保護層１０６を形成し、その上に透明高分子樹脂からなる表面を平坦化する平坦化層１０７を形成する。更に、透明高分子樹脂又はカゼイン、ゼラチン等の材料からなる凹型マイクロレンズ層１０８を形成し、その上に透明高分子樹脂からなるレンズ・レンズ間層１０９を形成し、その上に透明高分子樹脂又はカゼイン、ゼラチン等からなる丸みを持った凸型マイクロレンズ層１１０を形成し、最後にその上に透明高分子樹脂からなる保護層１１１を形成している。
【０００４】
このような構成により、凸型マイクロレンズ層１１０が光を集光することで感度を向上し、レンズ・レンズ間層１０９が凸型マイクロレンズ層１１０と凹型マイクロレンズ層１０８の間にあることで光を凹型マイクロレンズ層１０８上に開口部と同程度の大きさに絞るために必要な凸型マイクロレンズ層１１０の屈折率及び表面の曲率を小さく抑えることにより製造を容易化する。
【０００５】
また、上部から順に、凸型マイクロレンズ層１１０、レンズ・レンズ間層１０９、凹型マイクロレンズ層１０８、平坦化層１０７の屈折率をそれぞれｎａ，ｎｂ，ｎｃ，ｎｄとしたとき、ｎａ＞ｎｂかつｎｃ＞ｎｂかつｎｃ＞ｎｄとすることで、即ち、（ｎａ，ｎｃ）＞（ｎｂ，ｎｄ）とすることで、最も効率よく光を集中し、且つ光を光電変換素子に垂直に近く入射させることができ、スミアノイズの発生を抑制することで、高Ｓ／Ｎの向上が実現できる。
【０００６】
さらに、平坦化層１０７が、光を光電変換素子の表面の表面に垂直に近く入射するために、必要な凹型マイクロレンズの屈折率及び表面の曲率を小さく抑えることにより製造を容易化できる、という効果を奏し得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光センサの固体撮像装置の画素サイズが微細化し、実効開口率を確保するためにマイクロレンズを用い、さらに凸レンズと凹レンズとを組み合わせて開口率を向上することはよいが、そのために各層構成が複雑になり、製造コストがアップし、製造歩留まりが低下することになる。また、複数のアライメントが必要となり、思うように実効開口率を上げることができないという問題点が残っている。
【０００８】
また、近年の高密度化、高解像度化、小型化に伴い、下地デバイスの光電変換素子とその上に配置するマイクロレンズとの光軸と集光ポイントが一致させることが難しいという問題点を有していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、上記目的を解決するために為されたもので、第１導電型の第１の領域と、前記第１の領域内に形成された前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の領域とで形成される光電変換素子を有する固体撮像装置において、前記第２の領域の周囲に少なくとも２方向に形成された配線と、前記配線を覆うように形成され、前記配線の形状を利用することで前記第２の領域上に凹部を有する第１の層間膜と、前記第１の層間膜の凹部上に形成された、前記第１の層間膜と屈折率の異なる第２の層間膜とを備えており、多層の配線構造で形成された前記配線は、少なくとも一部において、スルーホールを介してトランジスタと電気的に接続されており、前記スルーホールは前記第２の領域の上方には配置されていないことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、第１導電型の第１の領域と、前記第１の領域内に形成された前記第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の領域とで形成される光電変換素子を有する固体撮像装置の製造方法において、
配線を前記第２の領域の周囲に少なくとも２方向に形成し、前記配線の形状を利用することで前記第２の領域上に凹部を有する第１の層間膜を前記配線を覆うように形成し、前記第１の層間膜と屈折率の異なる第２の層間膜を前記第１の層間膜の凹部上に形成し、多層の配線構造で形成された前記配線は、少なくとも一部において、スルーホールを介してトランジスタと電気的に接続されており、前記スルーホールは、前記第２の領域の上方には配置しないように設け、前記第２の層間膜の表面をＣＭＰ法により研磨して平坦化することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１に本発明による第１の実施形態の概略断面図を示す。図の固体撮像装置において、１０はｐ型、又はｎ型の半導体基板、１１は半導体基板１０内に形成した光電変換素子で、例えば基板１０と反対導電型の領域であり、基板１０との間でＰＮダイオードが形成される。また、１２は光電変換素子１１及びその余の半導体基板１０上に形成した表面保護層、１３はその余の半導体基板１０の表面保護層上に形成し光電変換素子１１の光電荷を転送等する導電膜、１４は導電膜１３上と表面保護膜１２上に形成する第１の層間膜、１５は第１の層間膜１４上の凹レンズを形成する第２の層間膜、１６は透明高分子樹脂からなる樹脂層、１７は光電変換素子１１の上方で樹脂層１６上に形成される凸型マイクロレンズである。かかる構成中、光電変換素子１１の上方に形成される各層は透明であり、上方から入射する光を集束して光電変換素子１１に電子と正孔とを励起し、導電膜１３を通して外部に画像信号として出力される。
【００１５】
図２に上記固体撮像装置の各層の屈折率に関する具体例を示す。図２（ａ）において、空気の屈折率をＮ１、凸型マイクロレンズ１７の屈折率をＮ２、樹脂層１６の屈折率をＮ３、第２の層間膜１５の屈折率をＮ４、第１の層間膜１４の屈折率をＮ５とすると、
Ｎ１＜Ｎ２，Ｎ３
Ｎ３＜Ｎ４
Ｎ５＜Ｎ４
とすることにより、図２（ａ）内に示す光束線で示すように、より小面積のフォトダイオードである光電変換素子１１に集光することができる。ここで、第１の層間膜をＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＳｉＯ２とし、第２の層間膜をＳｉＯＦで形成することで上記条件を満足する。この場合、形成時におけるＣＭＰ法によるとき初期の研磨速度を向上し、高速な処理ができる。
【００１６】
また、図２（ｂ）に示すように構成された固体撮像装置の場合の各屈折率の関係を、
Ｎ１＜Ｎ２，Ｎ３
Ｎ３＜Ｎ４
Ｎ４＜Ｎ５
とすることにより、第１の層間膜１４間に存在する障害物２０、例えば導電膜１３を回避して入射した光線を光電変換素子１１に集光することができる。ここで、第１の層間膜をＳｉＯＦとし、第２の層間膜をＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＳｉＯ２とすることで上記条件を満足する。ＳｉＯ２よりも屈折率の低いＳｉＯＦの層間膜材を積層することで、より効果の高いマイクロレンズを形成することができる。
【００１７】
さらに、上記図２（ａ），（ｂ）において、第１及び第２の層間膜を共にＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＳｉＯ２で形成し、互いに密度が異ならせることも可能である。
【００１８】
また、上記実施形態では、第１の層間膜と、第２の層間膜と、マイクロレンズを持った構成の固体撮像装置について説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、第１の層間膜のみを持った構成で光を集光する固体撮像装置でもよい。
【００１９】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について図３を用いて説明する。本固体撮像装置の製造方法は以下の手順で製造される。
【００２０】
まず、図３（ａ）において、半導体基板１０にその余の半導体基板上にレジストマスクを張り、半導体基板１０がｎ型であればホウ素等のｉｉｉ族の材料を、半導体基板１０がｐ型であればリン等のｖ族の材料を、イオン注入（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎａｔｉｏｎ）して光電変換素子１１を形成する。イオン打ち込みの際、ケイ素、リン、ホウ素等の不純物をイオン化して、適当な加速電圧を印加して半導体基板のウェハ中に注入する。打ち込み後に、不純物を電気的に活性化するため高温でアニール処理する。
【００２１】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、レジストマスクを除去し、ＬＰ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ＣＶＤ法により光電変換素子１１及びその余の半導体基板１０上に絶縁物たる表面保護膜１２を形成し、Ａｌ等の金属の遮光膜となる導電膜１３をスパッタ等で形成する。導電膜１３は表面保護膜１２を介して複数段としてもよい。
【００２２】
つぎに、図３（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により全面的にほぼ同一厚さの第１の層間膜１４を形成する。この際、表面保護層１２上に形成された導電膜１３の上部も同一厚さに形成されるので、所定間隔に形成された導電膜１３の高さに応じた凹型表面を備えることになる。
【００２３】
さらに、第１の層間膜１４の上に屈折率の異なる第２の層間膜１５を積層する。この場合も、全面的にほぼ同一厚さの第２の層間膜１５を形成するので、所定間隔に形成された導電膜１３の高さに応じた凹型表面を備えることになる。この際、第１の層間膜１４に密なＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）−ＳｉＯ２を形成し、次に第２の層間膜１５に粗なＴＥＯＳ−ＳｉＯ２を形成することで次のＣＭＰによる研磨速度を高速にすることができる。
【００２４】
さらに、図３（ｄ）に示すように、第２の層間膜１５を形成後、全面的にＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨して上面を平坦化し、第２の層間膜１５を凹面状の凸レンズ形状となるまで研磨する。
【００２５】
その後、図１に示すように、透明高分子樹脂層１６を形成し、さらに凸型マイクロレンズ１７を形成する。透明高分子樹脂層１６は、あってもなくてもよい。また、マイクロレンズ１７の下にカラーフィルター層を形成してもよい。また、該凸型マイクロレンズ１７の上に平坦化して表面を保護する低屈折率の透明樹脂膜を形成してもよい。
【００２６】
この固体撮像装置の製造方法により、製造プロセスが簡略化され、簡略化されることで製造歩留まりが向上し、さらに各光電変換素子上に正確にマイクロレンズを形成できるのでマイクロレンズのアライメントの精度が向上する。
【００２７】
［第３の実施形態］
この固体撮像装置は凹型状のマイクロレンズ１５がエリアセンサとしての光電変換素子１１上に形成され、導電膜１３間に形成される。従って、導電膜１３の間隔と高さは凹型状のマイクロレンズ１５を形成するために重要なパラメータとなる。
【００２８】
図４に光電変換素子１１とその周辺を上からみた平面図を示す。図において、１１はフォトダイオードの光電変換素子であり、１３１は導電膜１３の一つの垂直選択線、１３２は出力信号線、１３３は転送トランジスタ、１３４は出力信号線１３２の隣接出力信号線、１３５は転送トランジスタ１３３のソース／ドレインと接続するスルーホール、１３６はダミー導電膜である。かかる構成で、各出力線１３２，１３４と、垂直選択線１３１と、ダミー導電膜１３６で囲まれた段差の低いフォトダイオード部分に図３（ｄ）に示す凹型状の凸型マイクロレンズ１５を形成している。ダミー導電膜１３６は凸型マイクロレンズ１５を形成するために段差を付けるために設けられている。もし、ダミー導電膜１３６が無ければ、次段の垂直選択線まで導電膜１３が存在せず、凸型マイクロレンズ１５が形成できないからである。
【００２９】
なお、上記ダミー導電膜１３６の代わりに光電変換素子の電源配線であってもよく、フローティング状態の導電膜であるよりも、電位が一定であることが好ましい。
【００３０】
この様に、凸型マイクロレンズ１５を囲む四辺部は図３（ｂ）に示す表面保護膜１２上に形成した導電膜１３であり、垂直選択線１３１は、出力信号線１３２の上に表面保護膜１２を挟んで設けられている。
【００３１】
図５に他の例で、光電変換素子１１とその周辺を上からみた平面図を示す。図４と異なるのは、フォトダイオードである光電変換素子１１の周辺にＡｌ等の金属からなる遮光膜開口部１３７を設けた点である。遮光開口部１３７は、図３（ｂ）の遮光膜１３を表面保護膜１２上に段差を設けるように形成したものであり、光電変換素子１１の周辺の導電膜である垂直選択線１３１や出力信号線１３２，１３４の高さか、又はそれらを覆う高さを有するように形成される。また、遮光開口部１３７は垂直選択線１３１や出力信号線１３２，１３４を覆うように形成し、光電変換素子１１以外に入射する光を遮光するように、且つそうすると光電変換素子１１上の凹型状の凸型マイクロレンズ１５の形状が明確に区別され、その面積と高さがバラツキ無く形成できるので、マイクロレンズの特性を向上できる。
【００３２】
図６にマイクロレンズを備えた固体撮像装置の回路図を示している。図６は２×２画素の２次元センサの構成図であるが、画素数はこれに限ったものではない。
【００３３】
図６に示すＣＭＯＳ型エリアセンサの画素部回路を説明する。画素内にはフォトダイオード９０１、転送スイッチ９１１、リセットスイッチ９０２、画素アンプ９０３、行選択スイッチ９０４が設けてあり、転送スイッチ９１１のゲートは垂直走査回路９１０からのΦＴＸ（ｎ，ｎ＋１）に接続され、リセットスイッチ９０２のゲートは垂直走査回路９１０からのΦＲＥＳ（ｎ，ｎ＋１）に接続され、行選択スイッチ９０４のゲートは垂直走査回路９１０からのΦＳＥＬ（ｎ，ｎ＋１）に接続されている。
【００３４】
光電変換は該フォトダイオード９０１でおこなわれ、光量電荷の蓄積期間中は転送スイッチ９１１はオフ状態であり、画素アンプを構成するソースフォロア９０３のゲートにはこのフォトダイオード９０１で光電変換された電荷は転送されない。該画素アンプを構成するソースフォロア９０３のゲートは、蓄積開始前に該リセットスイッチ９０２がオンし、適当な電圧に初期化されている。すなわちこれがダークレベルとなる。次に又は同時に行選択スイッチ９０４がオンになると、負荷電流源９０５と該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワー回路が動作状態になり、ここで該転送スイッチ９１１をオンさせることで該フォトダイオード９０１に蓄積されていた電荷は、該画素アンプを構成するソースフォロア９０３のゲートに転送される。
【００３５】
ここで、選択行の出力が垂直出力線９０６上に発生する。この出力は転送ゲート９０９ａ，９０９ｂを介して、信号蓄積部９０７に蓄積される。信号蓄積部９０７に一時記憶された出力は水平走査回路９０８によって順次出力部Ｖ０へ読み出される。
【００３６】
つぎに、図６に対応する光電変換素子の平面的模式図を図７に示す。同図において、図６と同一個所には同一符号を付している。図７において、光電変換素子のフォトダイオード９０１と、転送スイッチ９１１と、ソースフォロワ９０３及びそのゲート等で構成され、フォトダイオード９０１は、選択ラインΦＳＥＬ（ｎ，ｎ＋１）と、ΦＴＸ（ｎ，ｎ＋１）と、垂直出力線９０６と、電源ラインＶＤＤとで囲まれている。
【００３７】
図８が図６のＣＭＯＳ型エリアセンサの動作タイミング図である。全画素リセット期間Ｔ１のタイミングで、ΦＴＸ（ｎ），ΦＴＸ（ｎ＋１）がアクティブになり、全画素の該フォトダイオード９０１の電荷は、該転送スイッチ９１１を介して該ソースフォロア９０３のゲートに転送され、該フォトダイオード９０１はリセットされる。この状態はフォトダイオード９０１のカソード電荷がソースフォロア９０３のゲートに移って平均化された状態であるが、ソースフォロア９０３のゲートのキャパシタＣＦＤ９１３成分を大きくすることで、フォトダイオード９０１のカソードをリセットしたレベルと同様になる。
【００３８】
この時、対象画像の光量を導光する不図示のメカシャッター１１は開いており時間Ｔ１の終了と同時に、全画素同時に蓄積を開始する。該メカシャッター１１はＴ３の期間を開いたままで、この間がフォトダイオード９０１の蓄積期間となる。
【００３９】
Ｔ３時間経過後、Ｔ４のタイミングでメカシャッターは閉じ、該フォトダイオード９０１の光電荷の蓄積が終了する。この状態では該フォトダイオード９０１に電荷が蓄積されている。次に各ライン毎に読み出しがスタートする。すなわち、Ｎ−１行目を読み出してからＮ行目を読み出す。
【００４０】
時間Ｔ５の期間ΦＳＥＬ（ｎ）がアクティブになり該行選択スイッチ９０４がオンし、ｎ行目につながっている全ての画素の該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワー回路が動作状態になる。ここで、該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲートはＴ２期間でΦＲＥＳ（ｎ）がアクティブになり、リセットスイッチ９０２がオンとなり、該ソースフォロア９０３のゲートは初期化される。すなわち、該垂直出力線９０６にはこのダークレベルの信号が出力される。
【００４１】
次にΦＴＮ（ｎ）がアクティブになり、転送ゲート９０９ｂがオンし、該信号蓄積部９０７に保持される。この動作は、Ｎ行につながっている全ての画素に対して同時並列に実行される。ダークレベルの該信号蓄積部９０７の転送が終了した時点で、該ホトダイオード９０１に蓄積されていた信号電荷をΦＴＸ（ｎ）をアクティブとすることで、転送スイッチ９１１をオンとし、該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲートに転送する。この時、該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲートは転送されてきた信号電荷に見合う分だけリセットレベルから電位が変動し信号レベルが確定する。
【００４２】
ここで、ΦＴＳがアクティブになり、転送ゲート９０９ａがオンし、信号レベルが該信号蓄積部９０７に保持される。この動作は、Ｎ行につながっている全ての画素に対して同時並列に実行される。ここで該信号蓄積部９０７には、Ｎ行につながっている全ての画素のダークレベルと信号レベルを保持しており、各画素間でのダークレベルと信号レベルの差をとることでソース・フォロワーのスレシホールド電圧Ｖｔｈバラツキによる固定パターンノイズ（ＦＰＮ）や該リセットスイッチ９０２がリセット時に発生するＫＴＣノイズをキャンセルし、Ｓ／Ｎの高いノイズ成分を除去された信号が得られる。
【００４３】
この信号を該水平走査回路９０８によって、該信号蓄積部９０７に蓄積されたダークレベルと信号レベルの差信号を水平走査し、時系列的に、Ｔ７のタイミングで出力される。これでＮ行の出力は終了である。同様に、ΦＳＥＬ（ｎ＋１），ΦＲＥＳ（ｎ＋１），ΦＴＸ（ｎ＋１），ΦＴＮ，ΦＴＳを図５に示す様にＮ行目と同様に駆動することで、Ｎ＋１行目の信号を読み出すことができる。
【００４４】
上記従来例では、ダークレベルと信号レベルの差を出力とする為、高Ｓ／Ｎ化が実現でき、高画質の画像信号を得ることができる。また本実施形態の固体撮像素子はＣＭＯＳコンパチブルなプロセスで実現できる為、周辺回路とのワンチップ化が可能であるため、低コスト化、高機能化が実現できる。さらに、光電変換素子であるフォトダイオード９０１上に出力信号線９０６と垂直選択線であるリセット線ΦＲＥＳ等でアライアンスされる凹型状の凸型マイクロレンズを形成でせきるので、光検出感度の大幅なアップが図られる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、光電変換素子の周囲に導電膜を設けて第１の層間膜と第２の層間膜とを設けてＣＭＰにより平坦化することで、上部の凸型マイクロレンズに対応して凹型状の凸型マイクロレンズを設けるという簡易な製造方法で、光電変換素子に集光する機能を備えた固体撮像装置を形成することができる。
【００４６】
また、製造コストの低減と共に、歩留まりが向上し、特に遮光膜で光電変換素子の周辺を囲んでマイクロレンズを製造した場合には、複数のアライメントをバラツキ無く形成でき、バラツキの小さい高精度、高密度で、高感度の固体撮像装置を提供できる。
【００４７】
さらに、近年の高密度化、高解像度化、小型化に伴い、下地デバイスの光電変換素子上に配置するマイクロレンズとをセルフアライメントで形成できれば、光軸と集光ポイントが一致して光電変換効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明における実施形態での各層の屈折率の関係を示す断面図である。
【図３】本発明における実施形態による製造工程図である。
【図４】本発明における実施形態による固体撮像装置の平面図である。
【図５】本発明における実施形態による固体撮像装置の平面図である。
【図６】本発明における実施形態による固体撮像装置の回路図である。
【図７】本発明における実施形態による固体撮像装置の回路図である。
【図８】本発明における実施形態による固体撮像装置のタイミングチャート図である。
【図９】従来例の固体撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
１０，１０１  基板
１１，１０２    光電変換素子
１２    表面保護層
１３    導電膜
１４    第１の層間膜
１５    第２の層間膜（凹型マイクロレンズ）
１６    高分子樹脂
１７    凸型マイクロレンズ
２０  障害物
１３１  垂直選択線
１３２，１３４，９０６    出力信号線
１３３，９１１    転送トランジスタ
９０７  信号蓄積部
９０８    水平走査回路
【図１】
0003571909.tif 000002
【図２】
0003571909.tif 000003
【図３】
0003571909.tif 000004
【図４】
0003571909.tif 000005
【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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