(57)【要約】【課題】クロストークの軽減により集光効率が改善されたマイクロレンズを有する固体撮像素子を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像素子は、半導体基板１と、半導体基板１の面内に行列状に配置された複数の光電変換素子２と、光電変換素子２上に形成された平坦化層３と、平坦化層３上に光電変換素子２と同じ行列状に配置され形成された複数のカラーフィルタ４と、複数のカラーフィルタ４上にそれぞれ形成された複数のマイクロレンズ５と、を備える。複数のマイクロレンズ５の縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部５ａを成す谷部の半導体基板面に垂直な断面形状は、行列の行に沿った第一断面、行列の列に沿った第二断面、および行と列に対して４５度となる第三断面において、Ｖ字状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された複数の光電変換素子であって、前記半導体基板の面内に行列状に配置された光電変換素子と、
複数の前記光電変換素子上に形成された平坦化層と、
前記平坦化層上に形成された複数のカラーフィルタであって、複数の前記光電変換素子と同じ行列状に配置され、各波長帯域の光を透過させる複数のカラーフィルタと、
前記複数のカラーフィルタ上にそれぞれ形成された複数のマイクロレンズと、
を備え、
前記複数のマイクロレンズの縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部を成す谷部の前記半導体基板面に垂直な断面形状は、前記行列の行に沿った第一断面、前記行列の列に沿った第二断面、および前記行と前記列に対して４５度となる第三断面において、Ｖ字状である固体撮像素子。
【請求項２】
前記第一断面、前記第二断面、および前記第三断面における前記複数のマイクロレンズの前記連結部を除いた表面を示す線は、円弧、放物線、および正弦波形のいずれかである請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内に行列状に配置された複数の光電変換素子上に、平坦化層を介して、複数のカラーフィルタをそれぞれ形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタ形成工程の後、前記複数のカラーフィルタ上に複数のマイクロレンズをそれぞれ形成するマイクロレンズ形成工程と、を含み、
前記マイクロレンズ形成工程は、
前記複数のカラーフィルタ上に、感光性と熱フロー性を有する透明樹脂からなるレンズ母型層を形成する母型層形成工程と、
グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により前記レンズ母型層に複数のレンズ母型を形成する工程であって、隣り合う前記レンズ母型の縁部間に隙間を設け、前記複数のレンズ母型の形状を、前記複数のマイクロレンズよりも前記カラーフィルタからの高さが高く前記カラーフィルタ面での広がりが小さい形状とするレンズ母型形成工程と、
前記複数のレンズ母型を加熱して前記複数のマイクロレンズを形成する熱フロー工程と、
を有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記マイクロレンズ形成工程では、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により複数のマイクロレンズの母型を形成することで、複数のマイクロレンズの母型の形状を制御することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記隙間を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下にする請求項３または４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素毎にマイクロレンズを有する固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置は画像の記録、通信、放送の内容の拡大に伴って広く用いられるようになっている。撮像装置として種々の形式のものが提案されているが、小型、軽量で高性能のものが安定して製造されるようになった固体撮像素子を組み込んだ撮像装置が、デジタルカメラやデジタルビデオとして普及してきている。
【０００３】
固体撮像素子は、撮影対象物からの光学像を受け、入射した光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する。光電変換素子の種類はＣＣＤ（電荷結合素子）タイプとＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）タイプとに大別される。また、光電変換素子の配列形態から、光電変換素子を１列に配置したリニアセンサ（ラインセンサ）と、光電変換素子を縦横に２次元的に配列されたエリアセンサ（面センサ）との２種類に大別される。いずれのセンサにおいても光電変換素子の数（画素数）が多いほど撮影された画像は精密になるので、近年は特に、大画素数の固体撮像素子を安価に製造する方法が検討されている。
【０００４】
また、光電変換素子に入射する光の経路に特定の波長の光を透過するカラーフィルタ機能を設けることで、対象物の色情報を得ることを可能とした単板式のカラーセンサとしてのカラー固体撮像素子も普及している。カラー固体撮像素子は、１個の光電変換素子に対応して特定の着色透明画素による１画素をパターン形成して、規則的に多数配列することにより、色分解した画像情報を集めることができる。着色透明画素の色としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色からなる３原色系、あるいは、シアン色（Ｃ）、マゼンタ色（Ｍ）、イエロー色（Ｙ）からなる補色系が一般的であり、特に３原色系が多く使われている。
【０００５】
固体撮像素子に要求される性能で重要な課題の一つに、入射する光への感度を向上させることが挙げられる。小型化した固体撮像素子で撮影した画像の情報量を多くするためには、受光部となる光電変換素子を微細化して高集積化する必要がある。しかし、光電変換素子を高集積化した場合、各光電変換素子の面積が小さくなり、受光部として利用できる面積割合も減るので、光電変換素子の受光部に取り込める光の量が小さくなり、実効的な感度は低下する。
【０００６】
このような微細化した固体撮像素子の感度の低下を防止するための手段として、光電変換素子の受光部に効率良く光を取り込むために、対象物から入射される光を１画素毎に集光して光電変換素子の受光部に導くマイクロレンズを、光電変換素子上に均一な形状に形成する技術が提案されている。マイクロレンズで光を集光して光電変換素子の受光部に導くことで、受光部の見かけ上の開口率を大きくすることが可能になり、固体撮像素子の感度の向上が可能になる。
【０００７】
ここで、マイクロレンズの形成方法としては、フローレンズタイプとドライエッチング転写タイプがある。フローレンズタイプでは、先ず、マイクロレンズの素材となる透明で熱フロー性を有するアクリル系感光性樹脂からなるレンズ形成層を形成し、レンズ形成層を複数の画素単位（矩形パターン）に区分するためのパターン形成をフォトリソグラフィ法で行う。次に、レンズ形成層を加熱して、各画素単位にマイクロレンズを形成する。
【０００８】
ドライエッチング転写タイプでは、先ず、マイクロレンズの素材となるアクリル系透明樹脂からなり、上面が平坦なレンズ形成層の上に、アルカリ可溶性と感光性と熱フロー性を有するレジスト材料を用いてレンズ母型層を形成する。次に、レンズ母型層に対してフォトリソグラフィ工程と熱フロー工程を行うことによりレンズ母型を形成する。つまり、この母型層形成工程は、フローレンズタイプのマイクロレンズ形成方法と同じ方法で行う。次に、レンズ母型をマスクとしてレンズ形成層をドライエッチングすることにより、レンズ母型の形状をレンズ形成層に転写してマイクロレンズを形成する。
また、近年、グレイスケールマスクを用いてマイクロレンズを製造する方法も種々提案されている。例えば、特許文献１では、露光量が多少変動したとしても安定したマイクロレンズの形状を得ることが可能な、グレイスケールマスクの設計方法、グレイスケールマスク及びマイクロレンズの製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１７４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年の固体撮像素子は多画素化が進み、数百万画素を超える高精細な固体撮像素子が要求されるようになり、固体撮像素子の高精細化に伴い、マイクロレンズの感度低下やフレアなどのノイズ増加による画質低下が問題となっている。
固体撮像素子の感度を向上させるために、クロストークを軽減することも求められている。クロストークとは、本来、ある色に入射するはずの光が、各色の顔料の屈折率差の影響により、隣の色に入射される現象のことをいう。クロストークの影響により、屈折率の低い色は隣の屈折率の高い色によって光を失うため、受光部への光量が減少して感度低下が生じる。
つまり、クロストークが軽減されることでマイクロレンズの集光効率が改善される。
本発明の課題は、クロストークの軽減により集光効率が改善されたマイクロレンズを有する固体撮像素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一態様である固体撮像素子は、半導体基板と、半導体基板上に形成された複数の光電変換素子であって、半導体基板の面内に行列状に配置された光電変換素子と、複数の光電変換素子上に形成された平坦化層と、平坦化層上に形成された複数のカラーフィルタであって、複数の光電変換素子と同じ行列状に配置され、各波長帯域の光を透過させる複数のカラーフィルタと、複数のカラーフィルタ上にそれぞれ形成された複数のマイクロレンズと、を備える。
そして、複数のマイクロレンズの縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部を成す谷部の半導体基板面に垂直な断面形状は、行列の行に沿った第一断面、行列の列に沿った第二断面、および行と列に対して４５度となる第三断面において、Ｖ字状である。
【００１２】
本発明の第二態様である固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上に形成され半導体基板の面内に行列状に配置された複数の光電変換素子上に、平坦化層を介して、複数のカラーフィルタをそれぞれ形成するカラーフィルタ形成工程と、カラーフィルタ形成工程の後、複数のカラーフィルタ上に複数のマイクロレンズをそれぞれ形成するマイクロレンズ形成工程と、を含む。
そして、マイクロレンズ形成工程は、母型層形成工程とレンズ母型形成工程と熱フロー工程とを有する。母型層形成工程は、複数のカラーフィルタ上に、感光性と熱フロー性を有する透明樹脂からなるレンズ母型層を形成する工程である。レンズ母型形成工程は、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法によりレンズ母型層に複数のレンズ母型を形成する工程であって、隣り合うレンズ母型の縁部間に隙間を設け、複数のレンズ母型の形状を、複数のマイクロレンズよりもカラーフィルタからの高さが高くカラーフィルタ面での広がりが小さい形状とする工程である。熱フロー工程は、複数のレンズ母型を加熱して複数のマイクロレンズを形成する工程である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クロストークが軽減されて集光効率が改善されたマイクロレンズを有する固体撮像素子およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の固体撮像素子を説明する平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の固体撮像素子を示す図であって、カラーフィルタの行列の行に沿った第一断面（図１のＩ−Ｉ断面）に対応する図である。
【図３】本発明の一実施形態の固体撮像素子を示す図であって、カラーフィルタの行列の列に沿った第二断面（図１のII−II断面）に対応する図である。
【図４】図３のIV部分の拡大図である。
【図５】本発明の作用を説明する図であって、カラーフィルタの行列の行と列に対して４５度となる第三断面（図１のIII−III断面）に対応する図である。
【図６】本発明の一実施形態の方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
【００１６】
＜構成＞
図１〜図３に示すように、本実施形態の固体撮像素子６は、半導体基板１の上に、光電変換素子２、平坦化層３、複数のカラーフィルタ４、及び複数のマイクロレンズ５がこの順に積層されて形成されている。なお、図１では、複数の光電変換素子２及び複数のカラーフィルタ４の配置を分かりやすくするため、固体撮像素子６における他の構成については省略している。
半導体基板１は、光電変換素子２を実装するための基板である。光電変換素子２は、マイクロレンズ５、カラーフィルタ４を経由して入射した光を電荷に変換する。平坦化層３はマイクロレンズ５の実装面である、半導体基板１の上面を平坦化する。
複数のカラーフィルタ４は、平坦化層３を介して、複数の光電変換素子２上にそれぞれ形成される。複数のカラーフィルタ４は、光電変換素子２に入射する光の経路において、特定の波長の光を透過する役割がある。本実施形態では、複数のカラーフィルタ４は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３色のうちいずれか１つの色を透過させるものであり、３色がベイヤー配列したものである。
【００１７】
複数のマイクロレンズ５は、複数のカラーフィルタ４上にそれぞれ形成される。複数のマイクロレンズ５は、透明樹脂から構成されており、その材料は、通常、アクリル系樹脂などの樹脂であり、透明が好ましい。
また、複数のマイクロレンズ５の縁部は隣同士で谷状に連結されている。さらに、複数のマイクロレンズ５の連結部５ａを成す谷部の半導体基板面に垂直な断面形状は、行列の行に沿った第一断面、行列の列に沿った第二断面、および行と列に対して４５度となる第三断面において、Ｖ字状である。
また、第一断面、第二断面、および第三断面における複数のマイクロレンズの連結部５ａを除いた表面５ｂを示す線は、図２および図３に示すように放物線であるが、円弧や正弦波形であってもよい。
【００１８】
図４に、複数のマイクロレンズ５の連結部５ａを成す谷部（以下、「谷間」とも称する。）の拡大図を示す。谷部が円弧状の場合、谷部の最下点Ｌにおける曲率半径Ｒは以下の式で表される。式中、ｆ（ｘ）は、連結部５ａを成す谷部の形状曲線を示す関数、ａは谷部の最下点Ｌにおけるｘ座標を示す。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
複数のマイクロレンズ５の第一断面、第二断面、および第三断面において、例えば、図５（ａ）に示すように、複数のマイクロレンズ５間の谷間の曲率半径Ｒが大きい場合、着色透明画素の青色上の隣接付近のマイクロレンズに入射する光は、カラーフィルタ層内で青色より屈折率の大きい緑色の着色透明画素に光路変更される。その結果、クロストークの影響が増大する懸念がある。
一方、例えば、図５（ｂ）に示すように、複数のマイクロレンズ５間の谷間の曲率半径Ｒが小さい場合、着色透明画素の青色上の隣接付近のマイクロレンズに入射する光は、多くの光は光路変更されずにカラーフィルタ４、平坦化層３を通って光電変換素子２に入る。その結果、クロストークの影響は軽減され、集光効率を高めることができる。
図５（ｂ）に示す例であって、曲率半径Ｒが５０ｎｍ以下であるものが「谷部の半導体基板面に垂直な断面形状がＶ字状である」に含まれる。また、当然のことであるが、谷部の最下点が直線同士の接触点である例（上記式で、最下点Ｌが例えばｆ（ｘ）＝｜ｘ｜のｘ＝０の場合）も「谷部の半導体基板面に垂直な断面形状がＶ字状である」に含まれる。
【００２１】
＜製造方法＞
次に、図６を参照して、本実施形態の固体撮像素子６の製造方法について説明する。
まず、光電変換素子２が表面部に形成された半導体基板１（図６では不図示）の上に、平坦化層３（図６では不図示）、カラーフィルタ４の層を順次積層する（カラーフィルタ形成工程）。カラーフィルタ形成工程では、複数の光電変換素子上に、ＲＧＢのいずれかに対応した３種類のカラーフィルタが行列状に（例えば図１に示すような所定のパターンで）配置されて積層される。
【００２２】
カラーフィルタ形成工程の後、複数のカラーフィルタ４上に複数のマイクロレンズ５を形成する（マイクロレンズ形成工程）。マイクロレンズ形成工程では、まず、図６（ａ）に示すように、複数のカラーフィルタ４上に、感光性と熱フロー性を有する透明樹脂を所定の厚みで塗布することで、レンズ母型層１０を形成する（母型層形成工程）。
次いで、図６（ｂ）に示すように、レンズ母型層１０に対して、フォトリソグラフィ法に基づき、グレートーンマスク１１を用いた露光を行った後、現像、及びベークを行うことで、複数のマイクロレンズ５の母型（レンズ母型）１２を形成する（レンズ母型形成工程）。この工程で、隣り合うレンズ母型１２の縁部間に隙間を設け、複数のレンズ母型１２の形状を、複数のマイクロレンズ５よりもカラーフィルタ４からの高さが高くカラーフィルタ面での広がりが小さい形状とする。
【００２３】
また、この工程で、所望するマイクロレンズ５の形状に応じたレンズ母型１２の形状に合わせて、任意にマスク透過率階調を可変することができるグレートーンマスクを用いることにより、レンズ母型１２の形状を制御することが容易になる。このマスク透過率階調の濃淡は、露光に用いる光では解像しない小さな径のドットの単位面積当たりの粗密の部分的な差によって達成される。
なお、レンズ母型１２は、次工程である熱フロー工程での熱フロー量を考慮して、隣り合うレンズ母型１２の縁部間の隙間を５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下にする。
【００２４】
次に、マイクロレンズの母型１２に対して熱による融解処理を行う。つまり、複数のマイクロレンズの母型１２を熱フローすること（熱フロー工程）で、マイクロレンズ５を形成する。熱フローによりマイクロレンズ５を形成することで、隣接するマイクロレンズ間の谷間が狭小化したマイクロレンズ５を形成することができる。
【００２５】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態の固体撮像素子によれば、マイクロレンズ形成工程において、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法によりマイクロレンズの母型を形成することで、マイクロレンズ形状の制御が容易となり、各個体撮像素子毎に最適なマイクロレンズ形状を選択し形成することが可能となることで、光電変換素子への集光効率が高められる効果がある。
また、熱フローによりマイクロレンズを形成することにより隣接するマイクロレンズ間の谷間を狭小化することが可能となるので、光電変換素子への集光効率を高められる効果がある。
【実施例１】
【００２６】
以下、本実施例１を説明する。 
半導体基板として、厚さ０．７５ｍｍ、直径２０ｃｍのシリコンウエハを使用した。このシリコンウエハの表面上部に光電変換素子を形成し、その最上層に、熱硬化タイプのアクリル系樹脂塗布液を用いてスピンコートにて平坦化層を形成した。
次いで、平坦化層上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）３色のカラーレジストを用い、フォトリソグラフィ法により、順次３色のカラーフィルタ層を形成した。各々のカラーフィルタ層の膜厚は、０．５〜０．８μｍとした。カラーフィルタ層の画素の配列は、一画素おきに緑色（Ｇ）フィルタが設けられ、緑色（Ｇ）フィルタの間に一行おきに赤（Ｒ）フィルタと青（Ｂ）フィルタが設けられた、いわゆるベイヤー配列とした。
【００２７】
次に、カラーフィルタ層上にアルカリ可溶性・感光性を有するアクリル系透明樹脂を膜厚１．０μｍで塗布し、９０℃で２分間加熱して硬膜化処理を行った。
その後、アクリル系透明樹脂に対して、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にてマイクロレンズの母型を形成した。本実施例１のグレートーンマスクは熱フロー後にマイクロレンズの形状が放物線形状になるようにフォトマスク設計されたものを使用した。
次に、ベーク処理にて、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて形成したマイクロレンズの母型を熱フローさせた。このときのベーク条件は、１６０℃→１８０℃→２５０℃の３段ステップで処理を施した。
【００２８】
走査型プローブ顕微鏡で、本実施例１で形成されたマイクロレンズを形状測定したところ、複数のマイクロレンズの縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は、横断面（第一断面および第二断面）、４５度断面（第三断面）ともにＶ字状となっていることと、連結部を除いた部分の表面を示す線は放物線であることを確認した。
また、本実施例１で形成された固体撮像素子と従来品の受光効率を計測したところ、実施例１で形成した固体撮像素子の方が約５．３％程度良好な結果であることを確認した。実施例１で比較した従来品は、母型を経ずに、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により、直接、実施例１と同じ形状の設計でマイクロレンズを形成したものである。この従来品は、複数のマイクロレンズの縁部が隣同士で谷状に連結され、連結部を除いた部分の表面を示す線は放物線で、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は円弧状であって、その曲率半径は、横断面方向が１９４ｎｍ、４５度断面方向が１０４ｎｍであった。
【実施例２】
【００２９】
以下、本実施例２を説明する。 
半導体基板として、厚さ０．７５ｍｍ、直径２０ｃｍのシリコンウエハを使用した。このシリコンウエハの表面上部に光電変換素子を形成し、その最上層に、熱硬化タイプのアクリル樹脂塗布液を用いてスピンコートにて平坦化層を形成した。
次いで、平坦化層上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）３色のカラーレジストを用い、フォトリソグラフィ法により、順次３色のカラーフィルタ層を形成した。各々のカラーフィルタ層の膜厚は、０．５〜０．８μｍになるように形成した。カラーフィルタ層の画素の配列は、一画素おきに緑色（Ｇ）フィルタが設けられ、緑色（Ｇ）フィルタの間に一行おきに赤（Ｒ）フィルタと青（Ｂ）フィルタが設けられた、いわゆるベイヤー配列とした。
【００３０】
次に、カラーフィルタ層上にアルカリ可溶性・感光性を有するアクリル系透明樹脂を膜厚１．０μｍで塗布し、９０℃で２分間加熱して硬膜化処理を行った。
その後、アクリル系透明樹脂に対して、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にてマイクロレンズの母型を形成した。本実施例２のグレートーンマスクは熱フロー後にマイクロレンズの形状が円弧形状になるようにフォトマスク設計されたものを使用した。
次に、ベーク処理にて、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて形成したマイクロレンズの母型を熱フローさせた。このときのベーク条件は、１６０℃→１８０℃→２５０℃の３段ステップで処理を施した。
【００３１】
走査型プローブ顕微鏡で、本実施例２で形成されたマイクロレンズを形状測定したところ、複数のマイクロレンズの縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は、横断面（第一断面および第二断面）、４５度断面（第三断面）ともにＶ字状となっていることと、連結部を除いた部分は球面に形成されていることを確認した。
また、本実施例２で形成された固体撮像素子と従来品の受光効率を計測したところ、実施例２で形成した固体撮像素子の方が約４．８％程度良好な結果であることを確認した。実施例２で比較した従来品は、母型を経ずに、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により、直接、実施例２と同じ形状の設計でマイクロレンズを形成したものである。この従来品は、複数のマイクロレンズの縁部が隣同士で谷状に連結され、連結部を除いた部分は球面状で、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は円弧状であって、その曲率半径は、横断面方向が２１２ｎｍ、４５度断面方向が１１４ｎｍであった。
【実施例３】
【００３２】
以下、本実施例３を説明する。 
半導体基板として、厚さ０．７５ｍｍ、直径２０ｃｍのシリコンウエハを使用した。このシリコンウエハの表面上部に光電変換素子を形成し、その最上層に、熱硬化タイプのアクリル樹脂塗布液を用いてスピンコートにて平坦化層を形成した。
次いで、平坦化層上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）３色のカラーレジストを用い、フォトリソグラフィ法により、順次３色のカラーフィルタ層を形成した。各々のカラーフィルタ層の膜厚は、０．５〜０．８μｍになるように形成した。カラーフィルタ層の画素の配列は、一画素おきに緑色（Ｇ）フィルタが設けられ、緑色（Ｇ）フィルタの間に一行おきに赤（Ｒ）フィルタと青（Ｂ）フィルタが設けられた、いわゆるベイヤー配列とした。
【００３３】
次に、カラーフィルタ層上にアルカリ可溶性・感光性を有するアクリル系透明樹脂を膜厚１．０μｍで塗布し、９０℃で２分間加熱して硬膜化処理を行った。
その後、アクリル系透明樹脂に対して、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にてマイクロレンズの母型を形成した。本実施例２のグレートーンマスクは熱フロー後にマイクロレンズの形状が正弦波形状になるようにフォトマスク設計されたものを使用した。
【００３４】
次に、ベーク処理にて、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて形成したマイクロレンズの母型を熱フローさせた。このときのベーク条件は、１６０℃→１８０℃→２５０℃の３段ステップで処理を施した。
走査型プローブ顕微鏡で、本実施例３で形成されたマイクロレンズを形状測定したところ、複数のマイクロレンズの縁部は隣同士で谷状に連結され、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は、横断面（第一断面および第二断面）、４５度断面（第三断面）ともにＶ字状となっていることと、連結部を除いた部分の表面を示す線は正弦波形であることを確認した。
【００３５】
また、本実施例３で形成された固体撮像素子と従来品の受光効率を計測したところ、実施例３で形成した固体撮像素子の方が約３．７％程度良好な結果であることを確認した。実施例３で比較した従来品は、母型を経ずに、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により、直接、実施例３と同じ形状の設計でマイクロレンズを形成したものである。この従来品は、複数のマイクロレンズの縁部が隣同士で谷状に連結され、連結部を除いた部分の表面を示す線は正弦波形で、連結部を成す谷部の半導体基板に垂直な断面形状は円弧状であって、その曲率半径は、横断面方向が２４３ｎｍ、４５度断面方向が１２０ｎｍであった。
実施例１〜３の結果を下記の表１にまとめて示す。
【００３６】
【表１】
2018110147.tif 000004
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体基板
２  光電変換素子
３  平坦化層
４  カラーフィルタ
５  マイクロレンズ
５ａ  マイクロレンズの連結部
５ｂ  マイクロレンズの連結部を除いた表面
６  固体撮像素子
１０  レンズ母型層
１１  グレートーンマスク
１２  レンズ母型
Ｒ  隣接するマイクロレンズ間の谷間の曲率半径
Ｌ  隣接するマイクロレンズ間の谷間の最下点
【図１】
2018110147.tif 000005
【図２】
2018110147.tif 000006
【図３】
2018110147.tif 000007
【図４】
2018110147.tif 000008
【図５】
2018110147.tif 000009
【図６】
2018110147.tif 000010