(57)【要約】  本技術は、入射光の波長に応じて各光電変換部の感度が最適化できるようにする固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器に関する。固体撮像装置は、複数の光電変換部を有する半導体基板と、保護層と、遮光膜と、反射防止調整層と、カラーフィルタと、配線層とを備える。保護層は、半導体基板の受光面の直上に、受光面の全面を覆って設けられている。遮光膜は、保護層上に設けられ、光電変換部の間を遮光する。反射防止調整層は、保護層上において遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する。カラーフィルタは、反射防止調整層上に光電変換部に対応した配置で設けられ、反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有する。配線層は、半導体基板の受光面とは反対側に設けられている。
2014021130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆って設けられた保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜と、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層と、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で設けられ、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に設けられた配線層とを備える
固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の下層に設けられ、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上において前記遮光膜の開口内のみに設けられた
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記反射防止調整層は、前記遮光膜の下部分の膜厚が等しい
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の上層に設けられた
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記反射防止調整層は、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層に設けられた積層構造であり、当該積層構造を構成する少なくとも上層が前記段差形状を有する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記上層は、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記保護層は、均一な膜厚を有する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記反射防止調整層の屈折率は、前記カラーフィルタの屈折率より小さい
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記反射防止調整層は、対応する前記光電変換部に入射する光の波長が大きいほど、当該光電変換部に対応する部分の膜厚が大きい
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記カラーフィルタは、平坦化された表面を有する
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
複数の光電変換部を有する半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆う保護層を形成することと、
前記保護層上に、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜を形成することと、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に反射防止調整層を成膜することと、
前記反射防止調整層を、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状にパターニングすることと、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタを形成することと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に配線層を形成することとを含む
固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記反射防止調整層を成膜する際、前記保護層上において前記遮光膜の下層に当該反射防止調整層を成膜し、
前記遮光膜を形成する際、前記保護層上に成膜された前記反射防止調整層上に、当該遮光膜の形成を行い、
前記反射防止調整層をパターニングする際、前記遮光膜をマスクにしたパターニングを行い、
前記カラーフィルタを形成する際、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで当該カラーフィルタを形成する
請求項１３記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記カラーフィルタを形成する際、前記遮光膜をマスクにして前記各色パターンをパターン形成し、前記反射防止調整層上において当該遮光膜の開口内のみに当該カラーフィルタを形成する
請求項１４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記反射防止調整層を成膜する際、前記遮光膜を形成後、前記保護層上において前記遮光膜の上層に当該反射防止調整層を成膜する
請求項１３記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記反射防止調整層をパターニングする際、レジストパターンを用いると共に前記遮光膜をマスクにしたパターニングを行い、
前記カラーフィルタを形成する際、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで当該カラーフィルタを形成する
請求項１６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
複数の光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆って設けられた保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜と、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層と、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で設けられ、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に設けられた配線層と、
前記光電変換部に入射光を導く光学系とを備えた
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器に関し、特には反射防止調整層を有する固体撮像装置と、この固体撮像装置の製造方法と、この固体撮像装置を用いた電子機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、複数の光電変換部が配列された半導体基板を有し、この半導体基板上に反射防止調整層が設けられ、さらに反射防止調整層の上部には複数色で構成されたパターンを有するカラーフィルタが設けられている。固体撮像装置への入射光は、カラーフィルタにより赤、緑、及び青色などの異なる波長を有する光に分離され、各光電変換部に入射する。【０００３】
このような固体撮像装置において、反射防止調整層の膜厚を、カラーフィルタのパターンに応じて、すなわち光電変換部に入射する光の波長に応じて設定し、固体撮像装置の感度向上を図るという技術が開示されている。【０００４】
例えば固体撮像装置は、複数の光電変換素子を含む半導体基板と、半導体基板の受光面に積層された反射防止膜と、反射防止膜の上部に積層された所定配列パターンを有するカラーフィルタとを備える。この固体撮像装置において、特定色のカラーフィルタが積層された光電変換素子を反射防止膜除去素子とし、この反射防止除去素子は受光面開口部全面で反射防止膜が除去されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成の固体撮像装置では、半導体基板の受光面に積層された反射防止膜は反射防止除去素子に対応する部分が除去されており、すなわち、半導体基板の受光面に積層された反射防止膜がパターン形成されている。半導体基板の受光面に積層された反射防止膜をパターン形成する際、受光面にレジストコンタミ、ダメージが入りやすくなるため、反射防止除去素子において白点及び暗電流が悪化する可能性が高い。【０００７】
そこで本技術は、白点及び暗電流を悪化させることなく設けられた反射防止調整層を有し、入射光の波長に応じて各光電変換部の感度が最適化された固体撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本技術の固体撮像装置は、複数の光電変換部を有する半導体基板と、保護層と、遮光膜と、反射防止調整層と、カラーフィルタと、配線層とを備える。保護層は、半導体基板の受光面の直上に、受光面の全面を覆って設けられている。遮光膜は、保護層上に設けられ、光電変換部の間を遮光する。反射防止調整層は、保護層上において遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する。カラーフィルタは、反射防止調整層上に光電変換部に対応した配置で設けられ、反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有する。配線層は、半導体基板の受光面とは反対側に設けられている。【０００９】
このような構成の固体撮像装置は、所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層が、受光面の全面を覆って設けられた保護層を介して、半導体基板の受光面上に設けられた構成である。このため、受光面上に保護層を介して成膜された反射防止調整層を段差形状にパターニングする際、パターニングのダメージが半導体基板の受光面に及ぶことがない。【００１０】
また本技術はこのような固体撮像装置の製造方法でもあり、次のような手順が行われる。まず、複数の光電変換部を有する半導体基板の受光面の直上に、受光面の全面を覆う保護層を形成する。保護層上に、光電変換部の間を遮光する遮光膜を形成する。また、保護層上において遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に反射防止調整層を成膜し、成膜された反射防止調整層を、所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状にパターニングする。その後、反射防止調整層上に光電変換部に対応した配置で、反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタを形成する。また、半導体基板の受光面とは反対側に配線層を形成する。【００１１】
また本技術は、上述した固体撮像装置を備えた電子機器でもあり、光電変換部に入射光を導く光学系をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明した本技術は、所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層を備えた固体撮像装置において、反射防止調整層のパターニングによるダメージが半導体基板の受光面に及ぶことがないので、白点及び暗電流の悪化を防止できる。したがって、反射防止調整層を備えた固体撮像装置において、白点及び暗電流を悪化させることなく、カラーフィルで分光された入射光の波長に応じて各光電変換部の感度の最適化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技術が適用される固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図３】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面工程図（１）である。
【図４】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面工程図（２）である。
【図５】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面工程図（３）である。
【図６】第１実施形態の固体撮像装置に関するグラフである。
【図７】第１実施形態の変形例１の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図８】第１実施形態の変形例２の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図９】第２実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図１０】第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面工程図（１）である。
【図１１】第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面工程図（２）である。
【図１２】第２実施形態の変形例１の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図１３】第３実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。
【図１４】本技術が適用して得られた固体撮像装置を用いた電子機器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本技術の実施の形態を次に示す順に説明する。
１．実施形態の固体撮像装置の概略構成例
２．第１実施形態の固体撮像装置（反射防止調整層が遮光膜の下層に設けられた例）
３．第１実施形態の変形例１（カラーフィルタが遮光膜の開口内のみに設けられた例）
４．第１実施形態の変形例２（反射防止調整層が２段階の膜厚に薄膜化された段差形状である例）
５．第２実施形態の固体撮像装置（反射防止調整層が遮光膜の上層に設けられた例：その１）
６．第２実施形態の変形例１（反射防止調整層が遮光膜の上層及び下層に設けられた積層構造である例）
７．第３実施形態の固体撮像装置（反射防止調整層が遮光膜の上層に設けられた例：その２）
８．第４実施形態（固体撮像装置を用いた電子機器の例）
なお、各実施形態において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
＜１．実施形態の固体撮像装置の概略構成例＞
図１に、本技術の固体撮像装置が設けられる固体撮像装置の一例として、ＭＯＳ型の固体撮像装置を用いた概略構成を示す。
【００１６】
この図に示す固体撮像装置１は、半導体基板１１の一面上に光電変換領域を含む複数の画素３が２次元的に配列された画素領域４を有している。画素領域４に配列された各画素３には、光電変換領域と、フローティングディフュージョンと、読出ゲートと、その他の複数のトランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）および容量素子等で構成された画素回路とが設けられている。なお、複数の画素３で画素回路の一部を共有している場合もある。
【００１７】
以上のような画素領域４の周辺部分には、垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、水平駆動回路７、およびシステム制御回路８などの周辺回路が設けられている。
【００１８】
垂直駆動回路５は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動線９を選択し、選択された画素駆動線９に画素３を駆動するためのパルスを供給し、画素領域４に配列された画素３を行単位で駆動する。すなわち、垂直駆動回路５は、画素領域４に配列された各画素を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、画素駆動線９に対して垂直に配線された垂直駆動線１０を通して、各画素３において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路６に供給する。
【００１９】
カラム信号処理回路６は、画素の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素３から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路６は、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）や、信号増幅、アナログ／デジタル変換（ＡＤ：Analog/Digital Conversion）等の信号処理を行う。
【００２０】
水平駆動回路７は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路６の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路６の各々から画素信号を出力させる。
【００２１】
システム制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置１の内部情報などのデータを出力する。すなわち、システム制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、および水平駆動回路７などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路５、カラム信号処理回路６、および水平駆動回路７等に入力する。
【００２２】
以上のような各周辺回路５〜８と、画素領域４に設けられた画素回路とで、各画素を駆動する駆動回路が構成されている。なお、周辺回路５〜８は、画素領域４に積層される位置に配置されていてもよい。
【００２３】
＜２．第１実施形態の固体撮像装置＞
（反射防止調整層が遮光膜の下層に設けられた例）
図２は、第１実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。以下、この図面に基づいて第１実施形態の固体撮像装置１−１の構成を説明する。
【００２４】
図２に示すように、第１実施形態の固体撮像装置１−１は、光電変換部１２を含む半導体基板１１を有し、半導体基板１１の受光面１１ａ上に、保護層１３、反射防止調整層１４、遮光膜１５、密着層１６、カラーフィルタ１７、及びオンチップレンズ１８が、この順に積層されている。また、固体撮像装置１−１は裏面照射型であり、半導体基板１１の受光面１１ａとは反対側に、配線層１９が設けられている。
【００２５】
このうち反射防止調整層１４が特徴的であり、所定の光電変換部１２に対応して薄膜化された段差形状を有し、この段差形状が、遮光膜１５をマスクにしてパターニングされた段差形状である。また固体撮像装置１−１において、このような段差形状を有する反射防止調整層１４が、受光面１１ａの全面を覆って設けられた保護層１３を介して、半導体基板１１の受光面１１ａ上に設けられたところが特徴的である。さらにカラーフィルタ１７が遮光膜１５の間を埋め込んで設けられたところが特徴的である。
【００２６】
以下、半導体基板１１、光電変換部１２、保護層１３、反射防止調整層１４、遮光膜１５、密着層１６、カラーフィルタ１７、オンチップレンズ１８、配線層１９の順に各構成を説明する。
【００２７】
［半導体基板１１］
半導体基板１１は、結晶性半導体で構成されており、例えば単結晶シリコンで構成された基板である。半導体基板１１内には、受光面１１ａに沿って複数の光電変換部１２が配列形成され、受光面１１ａとは反対側の界面に図示を省略したフローティングディフュージョンが設けられている。
【００２８】
［光電変換部１２］
光電変換部１２は、ｎ型の不純物領域とｐ型の不純物領域とを備えたｐｎ接合のフォトダイオード（ＰＤ）である。光電変換部１２は画素ごとに設けられ、半導体基板１１内において受光面１１ａに対して２次元的に複数配列される。この光電変換部１２には、カラーフィルタ１７で分光された光が入射する。例えばカラーフィルタ１７がＲＧＢの各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを有する場合、光電変換部１２ｒ（１２）には赤色（Ｒ）の光が、光電変換部１２ｇ（１２）には緑色（Ｇ）の光が、また光電変換部１２ｂ（１２）には青色（Ｂ）の光が、それぞれ入射する。各光電変換部１２において、入射光が光電変換され、生じた信号電荷が蓄積される。
【００２９】
［保護層１３］
保護層１３は、受光面１１ａの全面を覆って、半導体基板１１の受光面１１ａの直上に設けられており、半導体基板１１の受光面１１ａを保護する層である。この保護層１３は、パターニングされておらず表面が平坦な層であり、１０〜５０ｎｍ程度の均一な膜厚を有する。また保護層１３の屈折率は、一例として反射防止調整層１４よりも高い。
【００３０】
このような保護層１３は、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化タンタル（ＴａＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び酸化シリコン（Ｓｉ2Ｏ）等を用いて構成される。またはこれらの積層構造で構成されてもよい。これらの材料で構成された保護層１３は、半導体基板１１に対する保護膜である。またこれらの材料を用いた場合には、保護層１３は半導体基板１１に対するピニング層としても機能する。
【００３１】
［反射防止調整層１４］
反射防止調整層１４は、保護層１３上において遮光膜１５の下層に設けられている。反射防止調整層１４は、所定の光電変換部１２に対応して部分的に薄膜化された段差形状を有し、カラーフィルタ１７で分光された各色光の各光電変換部１２での反射率が最小となるように調整する反射防止用の層である。反射防止調整層１４の屈折率は、カラーフィルタ１７の屈折率より小さく、例えば、屈折率ｎ＝１．４４〜１．５４程度である。これにより、反射防止調整層１４は、半導体基板１１の受光面１１ａ上の多層反射防止膜として機能する。なお、反射防止調整層１４の屈折率は、保護層１３の屈折率より低い。
【００３２】
このような反射防止調整層１４は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び酸化シリコン（ＳｉＯ）等の無機材料、アクリル、及びスチレン等の有機材料を用いて構成される。これらから一つの材料を選択した単層構造でもよく、複数の材料を混合した単層構造でもよく、または積層構造でもよい。積層構造の一例として、反射防止調整層１４を互いに選択比の異なる材料を用いた層による積層構造とし、反射防止調整層１４に段差形状を形成するエッチングの際、下層をエッチングストッパとして使用することもできる。
【００３３】
反射防止調整層１４は、カラーフィルタ１７を介して所定の光電変換部１２に入射する光の波長が大きいほど、この光電変換部１２に対応する部分の膜厚が大きくなるように、所定の光電変換部１２に対応して部分的に薄膜化された段差形状である。ここで、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応して薄膜化された部分の反射防止調整層１４の各膜厚を、膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂとする。この場合、各膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂは、カラーフィルタ１７で分光された所定の波長の光を反射防止できる膜厚であり、これらの膜厚が光の持続時間を考慮し、１０〜５００ｎｍ程度の範囲内で調整される。本実施形態では、これら膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂの関係は、入射光の波長に応じて、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂとなっている。
【００３４】
また反射防止調整層１４の有する段差形状は、遮光膜１５をマスクにしたエッチングによる段差形状である。このため反射防止調整層１４は、遮光膜１５の開口と同じ開口形状の凹部１４ｇ、１４ｂを有し、これら凹部１４ｇ、１４ｂが各光電変換部１２ｇ、１２ｂに対応して設けられている。反射防止調整層１４が凹部１４ｇ、１４ｂを有するため、上述したように、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応した部分の反射防止調整層１４の各膜厚がＴｒ、Ｔｇ、Ｔｂとなっている。これにより反射防止調整層１４は、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応して部分的に薄膜化され、凹部１４ｇ、１４ｂが設けられた段差形状を有する。
【００３５】
このような反射防止調整層１４において、マスクである遮光膜１５に覆われた部分、つまり遮光膜１５の下部分の膜厚が、それぞれ等しい。一方、パターニングされる部分つまり遮光膜１５の開口部分の膜厚が、対応する光電変換部１２に入射する光の波長に応じて異なっている。そして、遮光膜１５の開口部分は、遮光膜１５で覆われた部分に対して薄膜化されている。
【００３６】
［遮光膜１５］
遮光膜１５は、光電変換部１２の間を遮光する膜であり、反射防止調整層１４上に、光電変換部１２の間を覆い、光電変換部１２上を開口するパターンで設けられている。この遮光膜１５は、例えば、タングステン（Ｗ）、酸化タングステン（ＷＯ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、及びカーボンブラック分散樹脂等の材料を用いて構成される。これらから一つの材料を選択した単層構造でもよく、複数の材料を混合した単層構造でもよく、または積層構造でもよい。
【００３７】
［密着層１６］
密着層１６は、反射防止調整層１４及び遮光膜１５を覆う均一な膜厚を有する層であり、遮光膜１５とカラーフィルタ１７との密着性を向上させる層である。この密着層１６は、反射防止調整層１４と同程度の屈折率を有する材料で構成されることが好ましく、反射防止調整層１４と同じ材料を用いて構成されてよい。
【００３８】
［カラーフィルタ１７］
カラーフィルタ１７は、光電変換部１２に対応した配置で設けられ、反射防止調整層１４の膜厚に対応した各色パターンを有する。例えば図２に示すようにＲＧＢの各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを有するカラーフィルタ１７を用いる。この場合、Ｒパターン１７ｒは反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒに対応し、Ｇパターン１７ｇは反射防止調整層１４の膜厚Ｔｇに対応し、Ｂパターン１７ｂは反射防止調整層１４の膜厚Ｔｂに対応する。カラーフィルタ１７は、反射防止調整層１４上に遮光膜１５の間を埋め込んだ状態で、密着層１６を介して設けられている。これにより、固体撮像装置１−１に照射された光は、カラーフィルタ１７の各色パターンにおいて分光された波長の異なる光（例えば、赤色、緑色、及び青色）が、対応する各光電変換部１２（１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ）に入射する。
【００３９】
またカラーフィルタ１７は平坦化された表面を有することが好ましい。これにより、次に説明するオンチップレンズ１８の下地として平坦化層を設ける必要がなくなる。
【００４０】
このようなカラーフィルタ１７は、例えば、アクリルを主成分とする有機樹脂に、金属錯体または高分子染料を用いた色素を添加して構成される。または、多層膜で構成されてもよく、多層膜の一例として、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び酸化シリコン（ＳｉＯ）等の無機材料の積層構造が挙げられる。
【００４１】
［オンチップレンズ１８］
オンチップレンズ１８は、表面平坦なカラーフィルタ１７上に、各光電変換部１２に対応して設けられ、各光電変換部１２に入射光が集光されるように構成されている。
【００４２】
［配線層１９］
配線層１９は、半導体基板１１の受光面１１ａとは反対側に設けられている。半導体基板１１との界面側に、図示を省略した転送ゲートがゲート絶縁膜を介して設けられると共に、さらにその他の電極が設けられ、これらの電極が層間絶縁膜（図示省略）で覆われている。層間絶縁膜には配線が多層に設けられ、この配線の一部が、転送ゲート及び半導体基板１１内のフローティングディフュージョンに接続されている。このような配線層１９が、画素を駆動する駆動回路の一部を形成している。
【００４３】
［固体撮像装置１−１の製造方法］
図３〜図５は、第１実施形態の固体撮像装置１−１の製造方法を説明するための断面工程図である。以下、これらの図面に基づいて固体撮像装置１−１の製造方法を説明する。
【００４４】
まず、図３のＡに示すように、半導体基板１１の受光面１１ａに沿って複数の光電変換部１２を配列形成し、さらに半導体基板１１内に図示を省略したフローティングディフュージョンを形成する。半導体基板１１の受光面１１ａとは反対側の表面上に、図示を省略した転送ゲート及び他のゲート電極を、ゲート絶縁膜を介して形成し、これらを層間絶縁膜で覆い、層間絶縁膜に多層の配線を形成する。これにより半導体基板１１の受光面１１ａとは反対側に、配線層１９を形成する。
【００４５】
続いて、半導体基板１１の受光面１１ａ上に、保護層１３、反射防止調整層１４、及び遮光膜１５を順に積層成膜する。このうち保護層１３は、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ）で構成され、真空薄膜製法により膜厚１０〜５０ｎｍで成膜される。反射防止調整層１４は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）で構成され、Ｐ−ＣＶＤ法により成膜される。この際、反射防止調整層１４の膜厚は、先に図１を用いて説明した反射防止調整層１４の光電変換部１２ｒに対応する部分の膜厚Ｔｒに合わせ、例えば膜厚１３０ｎｍとする。遮光膜１５は、例えばタングステン（Ｗ）で構成され、スパッタ成膜法により成膜される。
【００４６】
次に、図３のＢに示すように、遮光膜１５上に光電変換部１２間を覆う形状のレジストパターンＰＲ１を形成し、このレジストパターンＰＲ１をマスクにして遮光膜１５のエッチングを行う。エッチングの終了後にはレジストパターンＰＲ１を除去する。これにより、図３のＣに示すように、光電変換部１２上を開口するパターンの遮光膜１５がパターン形成される。
【００４７】
その後、図４のＡに示すように、反射防止調整層１４及び遮光膜１５上に、レジストパターンＰＲ２を形成する。レジストパターンＰＲ２は、光電変換部１２ｂに対応した開口を有し、光電変換部１２ｇ、１２ｒの上部を覆う形状である。レジストパターンＰＲ２の開口は、光電変換部１２ｂに対応する遮光膜１５の開口と同等の大きさを有するが、光電変換部１２ｇ、１２ｒに対応した遮光膜１５の開口を覆っていれば多少大きめでもよい。
【００４８】
続いて、このようなレジストパターンＰＲ２を用いると共に、遮光膜１５をマスクにして反射防止調整層１４のエッチングを行い、所定の深さの凹部を形成する。エッチングの際、図４のＢに示すように、光電変換部１２ｂに対応する部分の反射防止調整層１４の膜厚がＴｂ（例えば４０ｎｍ）となるようにエッチングを行い、凹部１４ｂを形成する。エッチング終了後にはレジストパターンＰＲ２を除去する。これにより、図４のＢに示すように、反射防止調整層１４の光電変換部１２ｂに対応した位置に、遮光膜１５に対してセルフアラインで凹部１４ｂを形成する。
【００４９】
次いで、凹部１４ｂの形成と同様に、図示を省略したレジストパターンと遮光膜１５とをマスクにして反射防止調整層１４のエッチングを行い、図４のＣに示すように、光電変換部１２ｇに対応する位置にセルフアラインで凹部１４ｇを形成する。凹部１４ｇは、光電変換部１２ｇに対応する部分の反射防止調整層１４の膜厚がＴｇ（例えば８０ｎｍ）となるように形成される。また光電変換部１２ｒに対応する部分の反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒは、成膜時の膜厚Ｔｒ（例えば１３０ｎｍ）である。これら各部分の反射防止調整層１４の膜厚の関係は、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂとなっている。これにより、図４のＣに示すように、反射防止調整層１４に凹部１４ｂ、１４ｇを有する段差形状が形成される。
【００５０】
続いて、図５のＡに示すように、反射防止調整層１４及び遮光膜１５上に、密着層１６を形成する。密着層１６は、例えばアクリル樹脂等の有機材料で構成され、スピンコーディングにより膜厚１０〜７０ｎｍで成膜される。なお密着層１６は、不要であれば形成しなくても構わない。
【００５１】
その後、図５のＢに示すように、密着層１６上に、光電変換部１２に対応した配置で、反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂに対応した各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを、遮光膜１５の間を埋め込む状態で形成する。この際、各色の色素を含有する感光性組成物を用いたリソグラフィー法により、各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂをそれぞれパターン形成する。
【００５２】
次に、必要に応じて、各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂ上を平坦化する。これにより、密着層１６上に、各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂで構成されたカラーフィルタ１７が遮光膜１５の間を埋め込んだ状態で形成される。
【００５３】
以上の後、先の図２に示したように、カラーフィルタ１７上に、オンチップレンズ１８を形成し、これにより、固体撮像装置１−１を完成させる。
【００５４】
［第１実施形態の効果］
以上説明した第１実施形態の固体撮像装置１−１は、所定の光電変換部１２に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層１４が、受光面１１ａの全面を覆って設けられた保護層１３を介して、半導体基板１１の受光面１１ａ上に設けられた構成である。このため、固体撮像装置１−１において、反射防止調整層１４を段差形状にパターニングする際、パターニングのダメージが半導体基板１１の受光面１１ａに及ぶことがなく、白点及び暗電流の悪化を防止できる。したがって、反射防止調整層１４を備えた固体撮像装置１−１において、白点及び暗電流を悪化させることなく、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【００５５】
また、固体撮像装置１−１では、保護層１３が均一な膜厚を有すると共に、半導体基板１１の受光面１１ａの全面を覆っている。このため、保護層１３が半導体基板１１に対するピニング層として機能する場合には、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じた光電変換部１２ごとに、半導体基板１１に対するピニング効果が変動し白点及び暗電流の値が変動することがない。すなわち、色ノイズによる画質の悪化を防止できる。したがって、ピニング効果の変動なく、段差形状を有する反射防止調整層１４により反射防止条件を調整し、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【００５６】
また、反射防止調整層１４は、カラーフィルタ１７と異なる屈折率を有することで、半導体基板１１の受光面１１ａ上の多層反射防止膜として機能する。さらに、反射防止調整層１４が所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有することにより、カラーフィルタ１７で分光された各色入射光の各光電変換部１２での反射率が最小となり、各光電変換部１２の感度を最適化できる。
【００５７】
図６は、本第１実施形態の固体撮像装置１−１において、カラーフィルタ１７から半導体基板１１への透過率の測定結果を示したグラフである。破線Ｒは反射防止調整層１４の膜厚が１３０ｎｍである場合の透過率を示し、波長が４８０〜７００ｎｍ程度の光に対して９５％以上の透過率を示すことが分かる。実線Ｇは反射防止調整層１４の膜厚が８０ｎｍである場合の透過率を示し、波長が４６０〜６２０ｎｍ程度の光に対して９５％以上の透過率を示すことが分かる。破線Ｂは反射防止調整層１４の膜厚が４０ｎｍである場合の透過率を示し、波長が４４０〜６００ｎｍ程度の光に対して９５％以上の透過率を示すことが分かる。
【００５８】
これにより、固体撮像装置１−１において、段差形状を有する反射防止調整層１４の各部分の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂを、それぞれ１３０ｎｍ、８０ｎｍ、４０ｎｍとした場合は、赤色光（波長６３０ｎｍ）、緑色光（波長５４０ｎｍ）、青色光（波長４６０ｎｍ）に対する透過率をそれぞれ９５％以上に調整できることが分かる。したがって、固体撮像装置１−１において、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ入射する各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの感度を最適化できたことが確認できる。
【００５９】
また、固体撮像装置１−１では、カラーフィルタ１７が遮光膜１５の間に埋め込まれた構成である。このため、オンチップレンズ１８と半導体基板１１との距離が短くなり、混色を抑制し、光電変換部１２での受光感度を向上させることが可能となる。この結果、混色が抑制され、色再現性の高い固体撮像装置１−１を提供できる。
【００６０】
また、反射防止調整層１４が遮光膜１５をマスクとしてパターニングされた層であるから、遮光膜１５の下部分の反射防止調整層１４は、薄膜化されず成膜時の膜厚を保っており、遮光膜１５と半導体基板１１の受光面１１ａとの間に一定の距離を確保できる。これにより、遮光膜１５をフローティング電極とした場合にも、白点及び暗電流の悪化を防止できる。
【００６１】
なお、本実施形態では、光電変換部１２ｒに対応する部分の反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒが、遮光膜１５下部分の反射防止調整層１４の膜厚と同じである場合を説明した。しかしこれに限らず、反射防止調整層１４の光電変換部１２ｒに対応する部分に凹部を設けてもよい。この場合にも、反射防止調整層１４の各部分の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂの関係は、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂである。
【００６２】
また、本実施形態では、カラーフィルタ１７がＲＧＢの３色のパターンを有する場合を説明したが、これに限らず、カラーフィルタ１７は２色または４色以上のパターンを有してもよい。この場合には、反射防止調整層１４は、カラーフィルタ１７の有するパターンに応じて、２段階または４段階以上に薄膜化された段差形状となる。
【００６３】
また、遮光膜１５とカラーフィルタ１７との密着性が良好な場合には、密着層１６を省略してもよい。
【００６４】
＜３．第１実施形態の変形例１＞
（カラーフィルタが遮光膜の開口内のみに設けられた例）
図７は、第１実施形態の固体撮像装置の変形例１の構成を示す要部断面図である。図７に示すように、変形例１の固体撮像装置１−１ａが、図２を用いて説明した固体撮像装置１−１と異なるところは、カラーフィルタ１７が、反射防止調整層１４上において遮光膜１５の開口内のみに設けられたところである。なお、第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６５】
変形例１の固体撮像装置１−１ａでは、カラーフィルタ１７が、反射防止調整層１４上において遮光膜１５の開口内のみに設けられたところが特徴的である。遮光膜１５の開口内には底面及び側壁に密着層１６が設けられており、このような遮光膜１５の開口内に密着層１６を介してカラーフィルタ１７が設けられている。カラーフィルタ１７の上面と遮光膜１５の上面とは同じ高さであり、平坦な面を形成している。カラーフィルタ１７と遮光膜１５とで形成された平坦面上に、オンチップレンズ１８が設けられる。
【００６６】
［固体撮像装置１−１ａの製造方法］
変形例１の固体撮像装置１−１ａの製造方法は、遮光膜１５をマスクにした各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂのパターン形成によりカラーフィルタ１７を形成するところが特徴的であり、次のようにして形成する。
【００６７】
まず、先に図４のＣを用いて説明した反射防止調整層１４を段差形状にパターニングする工程までは、第１実施形態の固体撮像装置１−１と同様にして形成する。
【００６８】
続いて、反射防止調整層１４及び遮光膜１５上に密着層１６を成膜し、遮光膜１５上の密着層１６をエッチバックにより除去する。これにより、図７に示すように、遮光膜１５の開口内の底面及び側壁に密着層１６が形成される。
【００６９】
次いで、密着層１６上に、光電変換部１２に対応した配置で、反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂに対応した各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを、遮光膜１５の間を埋め込む状態で形成する。この際、例えば、各色の色素を含有する感光性組成物を用いたリソグラフィー法により、各色パターン１７ｒ、１７ｇをそれぞれパターン形成する。その後、パターン１７ｂに対応する感光性組成物を塗布して硬化させる。続いて、各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂが遮光膜１５と同じ高さになるまで平坦化を行う。これにより、図７に示すように、各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂが遮光膜１５に対してセルフアラインで形成されたものとなり、カラーフィルタ１７が遮光膜１５の開口内のみに形成される。
【００７０】
その後、図７に示すように、カラーフィルタ１７及び遮光膜１５上に、オンチップレンズ１８を形成し、これにより、固体撮像装置１−１ａを完成させる。
【００７１】
［変形例１の効果］
以上説明した変形例１の固体撮像装置１−１ａにおいても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７２】
さらに、固体撮像装置１−１ａでは、反射防止調整層１４が、遮光膜１５をマスクにしたパターニングにより、所定の光電変換部１２ｇ、１２ｂに対応した凹部１４ｇ、１４ｂを有する段差形状に、セルフアラインで形成される。さらにカラーフィルタ１７を構成する各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂが、遮光膜１５に対してセルフアラインで形成される。したがって、反射防止調整層１４とカラーフィルタ１７とは共に遮光膜１５に対してセルフアラインで形成されたものであり、このため、反射防止調整層１４とカラーフィルタ１７との位置合わせズレがない。これにより、より精度の高い固体撮像装置１−１ａを提供できる。
【００７３】
＜４．第１実施形態の変形例２＞
（反射防止調整層が２段階の膜厚に薄膜化された段差形状である例）
図８は、第１実施形態の固体撮像装置の変形例２の構成を示す要部断面図である。図８に示すように、変形例２の固体撮像装置１−１ｂが、図２を用いて説明した固体撮像装置１−１と異なるところは、反射防止調整層１４が、所定の光電変換部１２に対応して２段階の膜厚に薄膜化された段差形状を有するところである。なお、第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
変形例２の固体撮像装置１−１ｂでは、ＲＧＢの各色パターンを有するカラーフィルタ１７に対して、反射防止調整層１４が、２段階の膜厚に薄膜化された段差形状を有するところが特徴的である。例えばカラーフィルタ１７がＲＧＢの各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを有する場合、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応する部分の反射防止調整層１４の各膜厚が、Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂである。これら膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂが、互いに異なるのではなく２段階に異なっており、例えば、図８に示すようにＴｒ＞Ｔｇ＝Ｔｂの関係になっている。この場合、例えば、膜厚Ｔｒを１３０ｎｍとし、膜厚Ｔｇ、Ｔｂを４０ｎｍとする。また、Ｔｒ＝Ｔｇ＞Ｔｂの関係であってもよく、この場合には、例えば、膜厚Ｔｒ、Ｔｇを１３０ｎｍとし、膜厚Ｔｂを４０ｎｍとする。
【００７５】
［変形例２の効果］
以上説明した変形例２の固体撮像装置１−１ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７６】
さらに、変形例２の固体撮像装置１−１ｂは、３色のパターンを有するカラーフィルタ１７に対して、反射防止調整層１４が２段階の膜厚に薄膜化された段差形状を有する構成である。このため、反射防止調整層１４を段差形状にパターニングする際、使用するレジストパターン及び工程数が削減される。したがって、製造効率の高い固体撮像装置１−１ｂを提供できる。
【００７７】
なお、変形例２において、カラーフィルタ１７がＲＧＢの各色パターンを有する場合を説明したが、これに限らず、カラーフィルタ１７は、４色以上のパターンを有していてもよい。例えば、カラーフィルタ１７が４色のパターンを有する場合は、反射防止調整層１４が２段階または３段階の膜厚に薄膜化された段差形状となる。
【００７８】
＜５．第２実施形態の固体撮像装置＞
（反射防止調整層が遮光膜の上層に設けられた例：その１）
図９は、第２実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。以下にこの図に基づき、第２実施形態の固体撮像装置１−２の特徴的な構成を説明する。なお、本第２実施形態及びその変形例において、第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７９】
図９に示す固体撮像装置１−２が、図２を用いて説明した第１実施形態の固体撮像装置１−１と異なるところは、反射防止調整層２４が、保護層１３上において遮光膜１５の上層に設けられているところである。そして、反射防止調整層２４は、遮光膜１５をマスクにしたエッチングによる段差形状を有する。他の構成は第１実施形態と同様である。ただし、固体撮像装置１−２では、密着層を設けず、反射防止調整層２４及び遮光膜１５上に、密着層を介することなく、直接カラーフィルタ１７を設けている。なお、密着層を設けてもよい。
【００８０】
固体撮像装置１−２では、保護層１３上に遮光膜１５がパターン形成され、遮光膜１５の間に反射防止調整層２４（２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ）が設けられている。
【００８１】
反射防止調整層２４は、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応して薄膜化された反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂで構成された段差形状である。これら反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂの各膜厚が、Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂであり、第１実施形態と同様に、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂの関係になっている。
【００８２】
また、反射防止調整層２４は、遮光膜１５をマスクにしてエッチングされた層である。反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂのうち、少なくとも反射防止調整層２４ｇ、２４ｂが、遮光膜１５をマスクにしてエッチングされた部分である。このため、反射防止調整層２４ｇ、２４ｂの各膜厚Ｔｇ、Ｔｂは、遮光膜１５の膜厚以下であり、反射防止調整層２４ｇ、２４ｂは遮光膜１５の開口内のみに設けられている。
【００８３】
一方、反射防止調整層２４ｒは、遮光膜１５をマスクにしてエッチングされた部分であってもよい。この場合、反射防止調整層２４ｒは、反射防止調整層２４ｇ、２４ｂと同様に、遮光膜１５の開口内のみに設けられる。また反射防止調整層２４ｒは、図示したように、薄膜化されず成膜時の膜厚を保った部分であってもよい。この場合、反射防止調整層２４ｒは遮光膜１５を埋め込んで設けられる、すなわち、遮光膜１５の開口内を埋め込むと共に遮光膜１５を覆って設けられる。
【００８４】
このような反射防止調整層２４には、第１実施形態で説明した材料が用いられる。
【００８５】
[固体撮像装置１−２の製造方法]
図１０及び図１１は、第２実施形態の固体撮像装置１−２の製造方法を説明するための断面工程図である。以下、これらの図に基づいて固体撮像装置１−２の製造方法を説明する。
【００８６】
まず、図１０のＡに示すように、第１実施形態の固体撮像装置１−１の製造方法を説明したと同様にして、複数の光電変換部１２を有する半導体基板１１を用意し、半導体基板１１の受光面１１ａとは反対側に配線層１９を形成する。次いで、半導体基板１１の受光面１１ａ上に保護層１３を形成し、保護層１３上に遮光膜１５をパターン形成する。
【００８７】
続いて、図１０のＢに示すように、保護層１３上に遮光膜１５を覆って反射防止調整層２４を形成する。この際、先に図９を用いて説明した反射防止調整層２４の光電変換部１２ｒに対応する部分の膜厚Ｔｒと同様の膜厚で、反射防止調整層２４を形成する。
【００８８】
次に、図１０のＣに示すように、反射防止調整層２４上にレジストパターンＰＲ３を形成する。レジストパターンＰＲ３は、光電変換部１２ｂに対応した開口を有し、光電変換部１２ｇ、１２ｒの上部を覆う形状である。レジストパターンＰＲ３の開口は、光電変換部１２ｂに対応する遮光膜１５の開口と同等の大きさを有するが、光電変換部１２ｇ、１２ｒに対応した遮光膜１５の開口を覆っていれば多少大きめでもよい。
【００８９】
次いで、このようなレジストパターンＰＲ３を用いると共に、遮光膜１５をマスクにして反射防止調整層２４のエッチングを行い、図１１のＡに示すように、光電変換部１２ｂに対応し膜厚がＴｂである反射防止調整層２４ｂを、遮光膜１５に対してセルフアラインで形成する。エッチング終了後にはレジストパターンＰＲ３を除去する。これにより、光電変換部１２ｂに対応する遮光膜１５の開口内に、膜厚Ｔｂの反射防止調整層２４ｂが形成される。
【００９０】
続いて、反射防止調整層２４ｂの形成と同様に遮光膜１５をマスクにして反射防止調整層２４のエッチングを行い、図１１のＢに示すように、光電変換部１２ｇに対応する遮光膜１５の開口内に、膜厚Ｔｇの反射防止調整層２４ｇを、遮光膜１５に対してセルフアラインで形成する。そして、残りのエッチングされていない反射防止調整層２４の部分が、光電変換部１２ｒに対応し膜厚がＴｒである反射防止調整層２４ｒとなる。これら反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂの各膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂの関係は、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂとなっている。これにより、反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂで構成された段差形状の反射防止調整層２４が形成される。
【００９１】
その後、図１０に示すように、反射防止調整層２４上に、光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応した配置で、反射防止調整層１４の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂに対応した各色パターン１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを有するカラーフィルタ１７を、遮光膜１５の間を埋め込む状態で形成する。次に、カラーフィルタ１７上に、オンチップレンズ１８を形成し、これにより、固体撮像装置１−２を完成させる。
【００９２】
[第２実施形態の効果]
以上説明した第２実施形態の固体撮像装置１−２においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、固体撮像装置１−２は、所定の光電変換部１２に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層２４が、受光面１１ａの全面を覆って設けられた保護層１３を介して、半導体基板１１の受光面１１ａ上に設けられた構成である。このため、固体撮像装置１−２において、反射防止調整層２４を段差形状にパターニングする際、パターニングのダメージが半導体基板１１の受光面１１ａに及ぶことがなく、白点及び暗電流の悪化を防止できる。したがって、反射防止調整層２４を備えた固体撮像装置１−２において、白点及び暗電流を悪化させることなく、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【００９３】
また、固体撮像装置１−２では、第１実施形態と同様に、保護層１３が均一な膜厚を有すると共に、半導体基板１１の受光面１１ａの全面を覆っている。このため、保護層１３が半導体基板１１に対するピニング層として機能する場合には、ピニング効果の変動なく、段差形状を有する反射防止調整層２４により反射防止条件を調整し、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【００９４】
また、反射防止調整層２４は、第１実施形態と同様に、カラーフィルタ１７と異なる屈折率を有することで、半導体基板１１の受光面１１ａ上の多層反射防止膜として機能する。さらに、反射防止調整層２４が所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有することにより、カラーフィルタ１７で分光された各色入射光の各光電変換部１２での反射率が最小となり、各光電変換部１２の感度を最適化できる。
【００９５】
また、固体撮像装置１−２では、第１実施形態と同様に、カラーフィルタ１７が遮光膜１５の間に埋め込まれた構成である。このため、オンチップレンズ１８と半導体基板１１との距離が短くなり、混色を抑制し、光電変換部１２での受光感度を向上させることが可能となる。この結果、混色が抑制され、色再現性の高い固体撮像装置１−２を提供できる。
【００９６】
なお、本実施形態の固体撮像装置１−２に、先に説明した第１実施形態の変形例２（図８参照）を組合わせてもよい。この場合、３色のパターンを有するカラーフィルタ１７に対して、反射防止調整層２４が、所定の光電変換部１２に対応して２段階の膜厚に薄膜化された段差形状を有する。反射防止調整層２４ｒ、２４ｇ、２４ｂの各膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂが、Ｔｒ＞Ｔｇ＝Ｔｂ、またはＴｒ＝Ｔｇ＞Ｔｂの関係となるように調整される。
【００９７】
また、反射防止調整層２４及び遮光膜１５上に、密着層を介して、カラーフィルタ１７を設けてもよい。
【００９８】
＜６．第２実施形態の変形例１＞
（反射防止調整層が遮光膜の上層及び下層に設けられた積層構造である例）
図１２は、第２実施形態の固体撮像装置の変形例１の構成を示す要部断面図である。図１２に示すように、変形例１の固体撮像装置１−２ａが、図１０を用いて説明した固体撮像装置１−２と異なるところは、反射防止調整層２４が、保護層１３上において遮光膜１５の上層及び下層に設けられた積層構造であるところである。すなわち、遮光膜１５の下層に設けられた反射防止調整層２４−１と、遮光膜１５の上層に設けられた反射防止調整層２４−２とで構成された積層構造である。なお、第２実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
変形例１の固体撮像装置１−２ａは、図９に示す固体撮像装置１−２において、保護層１３と、段差形状を有する反射防止調整層２４との間に、さらなる反射防止調整用の層を追加した構成である。このような変形例１の固体撮像装置１−２ａは、図１２に示すように、遮光膜１５の下層に設けられた反射防止調整層２４−１と、遮光膜１５の上層に設けられた反射防止調整層２４−２とで構成された積層構造の反射防止調整層２４を有する。この積層構造うち少なくとも上層の反射防止調整層２４−２が、遮光膜１５をマスクにしたエッチングによる段差形状を有する。つまり、保護層１３上に、下層の反射防止調整層２４−１が成膜され、その上に遮光膜１５がパターン形成され、遮光膜１５の間に上層の反射防止調整層２４−２が段差形状に設けられている。
【０１００】
このような積層構造の反射防止調整層２４は、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応した部分の各膜厚が、Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂであり、第２実施形態と同様に、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂの関係になっている。各膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂは、下層の反射防止調整層２４−１と上層の反射防止調整層２４−２とを合わせた膜厚となっている。
【０１０１】
[反射防止調整層２４−１、２４−２]
反射防止調整層２４−１、２４−２は、同じ材料で構成された層であってもよく、互いに異なる材料で構成された層であってもよい。互いに異なる材料で構成された層である場合、反射防止調整層２４−１、２４−２の互いの屈折率の差が、０．１以内であることが好ましい。このような反射防止調整層２４−１、２４−２には、第１実施形態で説明した材料が用いられる。
【０１０２】
[変形例１の効果]
以上説明した変形例１の固体撮像装置１−２ａにおいても、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０３】
なお、上層の反射防止調整層２４−２が段差形状を有するだけでなく、下層の反射防止調整層２４−１も段差形状を有してよい。この場合、まず下層の反射防止調整層２４−１及び上層の反射防止調整層２４−２を積層成膜し、その後、上層の反射防止調整層２４−２のエッチングに続けて下層の反射防止調整層２４−１をエッチングしてもよい。または、先に下層の反射防止調整層２４−１のエッチングを行い、その後、上層の反射防止調整層２４−２を成膜してエッチングしてもよい。
【０１０４】
また、反射防止調整層２４は、２層に限らず、３層以上の複数層で構成された積層構造であってもよい。この場合、少なくとも最上層が段差形状を有する。
【０１０５】
＜７．第３実施形態の固体撮像装置＞
（反射防止調整層が遮光膜の上層に設けられた例：その２）
図１３は、第３実施形態の固体撮像装置の構成を示す要部断面図である。以下にこの図に基づき、第３実施形態の固体撮像装置１−３の特徴的な構成を説明する。なお、本第３実施形態において、第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０６】
図１３に示す固体撮像装置１−３が、図２を用いて説明した第１実施形態の固体撮像装置１−１と異なるところは、反射防止調整層３４が、保護層１３上において遮光膜１５の上層に設けられているところである。他の構成は第１実施形態と同様である。ただし、固体撮像装置１−３では、密着層を設けず、反射防止調整層３４上に、密着層を介することなく、直接カラーフィルタ１７を設けている。また、カラーフィルタ１７は、遮光膜１５の間に埋め込まれることなく、反射防止調整層３４上に設けられている。なお、密着層を設けてもよい。
【０１０７】
固体撮像装置１−３では、保護層１３上に遮光膜１５がパターン形成され、遮光膜１５を埋め込んで反射防止調整層３４が設けられている。
【０１０８】
反射防止調整層３４は、各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応して薄膜化された段差形状である。反射防止調整層３４の各光電変換部１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに対応した部分の各膜厚が、Ｔｒ、Ｔｇ、及びＴｂであり、第１実施形態と同様に、Ｔｒ＞Ｔｇ＞Ｔｂの関係になっている。
【０１０９】
[第３実施形態の効果]
以上説明した第３実施形態の固体撮像装置１−３においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、固体撮像装置１−３は、所定の光電変換部１２に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層３４が、受光面１１ａの全面を覆って設けられた保護層１３を介して、半導体基板１１の受光面１１ａ上に設けられた構成である。このため、固体撮像装置１−３において、反射防止調整層３４を段差形状にパターニングする際、パターニングのダメージが半導体基板１１の受光面１１ａに及ぶことがなく、白点及び暗電流の悪化を防止できる。したがって、反射防止調整層３４を備えた固体撮像装置１−３において、白点及び暗電流を悪化させることなく、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【０１１０】
また、固体撮像装置１−３では、第１実施形態と同様に、保護層１３が均一な膜厚を有すると共に、半導体基板１１の受光面１１ａの全面を覆っている。これにより、保護層１３が半導体基板１１に対するピニング層として機能する場合には、ピニング効果の変動なく、段差形状を有する反射防止調整層３４により反射防止条件を調整し、カラーフィルタ１７で分光された入射光の波長に応じて各光電変換部１２の感度の最適化を図ることが可能になる。
【０１１１】
また、反射防止調整層３４は、カラーフィルタ１７と異なる屈折率を有することで、半導体基板１１の受光面１１ａ上の多層反射防止膜として機能する。さらに、反射防止調整層３４が所定の光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有することにより、カラーフィルタ１７で分光された各色入射光の各光電変換部１２での反射率が最小となり、各光電変換部１２の感度を最適化できる。
【０１１２】
なお、本実施形態の固体撮像装置１−３に、先に説明した第１実施形態の変形例２（図８参照）を組合わせてもよい。この場合、３色のパターンを有するカラーフィルタ１７に対して、反射防止調整層３４が、所定の光電変換部１２に対応して２段階に薄膜化された段差形状を有する。反射防止調整層３４の各部分の膜厚Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂが、Ｔｒ＞Ｔｇ＝Ｔｂ、またはＴｒ＝Ｔｇ＞Ｔｂの関係となるように調整される。
【０１１３】
また、本実施形態の固体撮像装置１−３に、先に説明した第２実施形態の変形例１（図１２参照）を組合わせてもよい。この場合、反射防止調整層３４が、遮光膜１５の上層及び下層に設けられた積層構造であり、少なくとも上層が段差形状を有する。
【０１１４】
＜８．第４実施形態＞
（固体撮像装置を用いた電子機器の例）
上述の実施形態で説明した本技術に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステム、さらには撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器などの電子機器に適用することができる。
【０１１５】
図１４は、本技術に係る電子機器の一例として、固体撮像装置を用いたカメラの構成図を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。このカメラ９１は、固体撮像装置１と、固体撮像装置１の受光センサ部に入射光を導く光学系９３と、シャッタ装置９４と、固体撮像装置１を駆動する駆動回路９５と、固体撮像装置１の出力信号を処理する信号処理回路９６とを有する。
【０１１６】
固体撮像装置１は、上述した各実施形態で説明した構成の固体撮像装置が適用される。光学系（光学レンズ）９３は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１内に、一定期間信号電荷が蓄積される。このような光学系９３は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置９４は、固体撮像装置１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路９５は、固体撮像装置１及びシャッタ装置９４に駆動信号を供給し、供給した駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１の信号処理回路９６への信号出力動作の制御、およびシャッタ装置９４のシャッタ動作を制御する。すなわち、駆動回路９５は、駆動信号（タイミング信号）の供給により、固体撮像装置１から信号処理回路９６への信号転送動作を行う。信号処理回路９６は、固体撮像装置１から転送された信号に対して、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【０１１７】
以上説明した本実施形態に係る電子機器によれば、上述した第１実施形態〜第３実施形態で説明した何れかの受光特性の良好な固体撮像装置を用いたことにより、撮像機能を有する電子機器における高精彩な撮像や小型化を達成することが可能になる。
【０１１８】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
【０１１９】
（１）
複数の光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆って設けられた保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜と、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層と、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で設けられ、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に設けられた配線層とを備える
固体撮像装置。
【０１２０】
（２）
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の下層に設けられ、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
（１）記載の固体撮像装置。
【０１２１】
（３）
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上において前記遮光膜の開口内のみに設けられた
（２）記載の固体撮像装置。
【０１２２】
（４）
前記反射防止調整層は、前記遮光膜の下部分の膜厚が等しい
（２）または（３）記載の固体撮像装置。
【０１２３】
（５）
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の上層に設けられた
（１）記載の固体撮像装置。
【０１２４】
（６）
前記反射防止調整層は、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
（５）記載の固体撮像装置。
【０１２５】
（７）
前記反射防止調整層は、前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層に設けられた積層構造であり、当該積層構造を構成する少なくとも最上層が前記段差形状を有する
（１）記載の固体撮像装置。
【０１２６】
（８）
前記最上層は、前記遮光膜をマスクにしたエッチングによる段差形状を有し、
前記カラーフィルタは、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで設けられた
（７）記載の固体撮像装置。
【０１２７】
（９）
前記保護層は、均一な膜厚を有する
（１）〜（８）の何れか記載の固体撮像装置。
【０１２８】
（１０）
前記反射防止調整層の屈折率は、前記カラーフィルタの屈折率より小さい
（１）〜（９）の何れか記載の固体撮像装置。
【０１２９】
（１１）
前記反射防止調整層は、対応する前記光電変換部に入射する光の波長が大きいほど、当該光電変換部に対応する部分の膜厚が大きい
（１）〜（１０）の何れか記載の固体撮像装置。
【０１３０】
（１２）
前記カラーフィルタは、平坦化された表面を有する
（１）〜（１１）の何れか記載の固体撮像装置。
【０１３１】
（１３）
複数の光電変換部を有する半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆う保護層を形成することと、
前記保護層上に、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜を形成することと、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に反射防止調整層を成膜することと、
前記反射防止調整層を、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状にパターニングすることと、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタを形成することと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に配線層を形成することとを含む
固体撮像装置の製造方法。
【０１３２】
（１４）
前記反射防止調整層を成膜する際、前記保護層上において前記遮光膜の下層に当該反射防止調整層を成膜し、
前記遮光膜を形成する際、前記保護層上に成膜された前記反射防止調整層上に、当該遮光膜の形成を行い、
前記反射防止調整層をパターニングする際、前記遮光膜をマスクにしたパターニングを行い、
前記カラーフィルタを形成する際、前記反射防止調整層上に前記遮光膜の間を埋め込んで当該カラーフィルタを形成する
（１３）記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１３３】
（１５）
前記カラーフィルタを形成する際、前記遮光膜をマスクにして前記各色パターンをパターン形成し、前記反射防止調整層上において当該遮光膜の開口内のみに当該カラーフィルタを形成する
（１４）記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１３４】
（１６）
前記反射防止調整層を成膜する際、前記遮光膜を形成後、前記保護層上において前記遮光膜の上層に当該反射防止調整層を成膜する
（１３）記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１３５】
（１７）
前記反射防止調整層をパターニングする際、レジストパターンを用いると共に前記遮光膜をマスクにしたパターニングを行い、
前記カラーフィルタを形成する際、前記反射防止調整層上に前記遮光膜間を埋め込んで当該カラーフィルタを形成する
（１６）記載の固体撮像装置の製造方法。
【０１３６】
（１８）
複数の光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の受光面の直上に、当該受光面の全面を覆って設けられた保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記光電変換部の間を遮光する遮光膜と、
前記保護層上において前記遮光膜の上層及び下層の少なくとも一方に設けられ、所定の前記光電変換部に対応して薄膜化された段差形状を有する反射防止調整層と、
前記反射防止調整層上に前記光電変換部に対応した配置で設けられ、前記反射防止調整層の膜厚に対応した各色パターンを有するカラーフィルタと、
前記半導体基板の受光面とは反対側に設けられた配線層と、
前記光電変換部に入射光を導く光学系とを備えた
電子機器。
【符号の説明】
【０１３７】
１，１−１，１−１ａ，１−１ｂ，１−２，１−２ａ，１−３…固体撮像装置、１１…半導体基板、１１ａ…受光面、１２，１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ…光電変換部、１３…保護層、１４，２４，２４ｒ，２４ｇ，２４ｂ，２４−１，２４−２，３４…反射防止調整層、１５…遮光膜、１７…カラーフィルタ、１９…配線層
【図１】
2014021130.tif 000003
【図２】
2014021130.tif 000004
【図３】
2014021130.tif 000005
【図４】
2014021130.tif 000006
【図５】
2014021130.tif 000007
【図６】
2014021130.tif 000008
【図７】
2014021130.tif 000009
【図８】
2014021130.tif 000010
【図９】
2014021130.tif 000011
【図１０】
2014021130.tif 000012
【図１１】
2014021130.tif 000013
【図１２】
2014021130.tif 000014
【図１３】
2014021130.tif 000015
【図１４】
2014021130.tif 000016
【国際調査報告】
2014021130.tif 000017
2014021130.tif 000018
2014021130.tif 000019
2014021130.tif 000020