(57)【要約】【課題】容易な製造方法で、感度の向上と混色低減に優れた固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】フォトダイオード３１とオンチップマイクロレンズ６３との間にシリコンレンズ４０を有し、またシリコンレンズ４０とシリコン層１４とは同じシリコン層であるために反射を抑制することができ、また、シリコンレンズ４０表面の反射防止膜にて光の反射を抑制できることから集光率を向上でき、感度を向上させることができる。また、多重反射も抑制できることから混色不良も低減できる。【選択図】図１
2011009389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面の上に形成された多層配線層と、
前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面の上に形成された反射防止膜と、
前記複数の受光部のそれぞれに対応して、前記反射防止膜の上に形成された複数のマイクロレンズと、
前記半導体基板の前記第２の面であって前記複数の受光部のそれぞれに対応する位置に形成された複数の凸部と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記凸部は、レンズ形状である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】
前記半導体基板の第２の面と前記マイクロレンズとの間に、前記複数の受光部のそれぞれに対応して形成された複数のカラーフィルタをさらに備え、
前記複数のカラーフィルタの色によって、前記複数の凸部の高さが異なっていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
半導体基板に複数の受光部を形成する工程と、
前記半導体基板の第１の面の上に多層配線層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面の上に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜の上に、前記複数の受光部のそれぞれに対応して複数のマイクロレンズを形成する工程と
を備え、前記半導体基板の第２の面に、前記複数の受光部のそれぞれに対応した複数の凸部を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記凸部は、レンズ形状であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記複数の凸部を形成する工程は、前記積層配線層を形成する工程と前記反射防止膜を形成する工程との間に行うことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記複数の凸部を形成する工程は、前記積層配線層を形成する工程の前に行うことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記複数の凸部を形成する工程は、
前記半導体基板の前記第２の面の上であって前記複数の受光部のそれぞれに対応した位置にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンと前記半導体基板の前記第２の面とを同時にエッチングする工程と
からなることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記レジストパターンは、半球状であることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記反射防止膜を形成する工程の後に、前記複数の受光部のそれぞれに対応した前記半導体基板の前記第２の面の上に複数のカラーフィルタを形成する工程をさらに備え、
前記レジストパターンを形成する工程では、前記複数のカラーフィルタの色によって、前記レジストパターンの高さが異なるように形成することを特徴とする請求項８または請求項９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる裏面照射型構造を有し、光電変換素子を用いて撮像する固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサと呼ばれる固体撮像装置では、基板表面上に受光センサとその各受光センサを接続する配線を形成し、その面に光を照射させて受光センサ領域で変換された電気信号を取り出して撮像する表面照射型構造が一般的であるが、固体撮像装置の微細化が進むにつれて、配線のピッチが狭くなると共に配線層の多層化が進むため、照射された光が受光センサ領域の表面まで十分な強度で到達することが困難になってきている。
【０００３】
この改善案として、受光センサ領域と配線が形成された表面とは反対側から光を照射する裏面照射型構造の固体撮像装置が提案されている。
図２２は従来の裏面照射型固体撮像装置の構造を示す断面図である（特許文献１）。
【０００４】
この特許文献１には、裏面照射型構造を適用したＣＭＯＳ型固体撮像装置が開示されている。図２２に示すように、本例の固体撮像装置は、支持シリコン基板１１０の片面（裏面）側に反射防止膜等の２層のシリコン酸化膜１２０を介して多層配線層１３０が設けられ、この多層配線層１３０に薄い平板状の単結晶シリコン基板１４２が積層され、この単結晶シリコン基板１４２に複数の光電変換素子（以下、フォトダイオードと称す）１５０が形成されている。各フォトダイオード１５０は、単結晶シリコン基板１４２の裏面側を受光部として形成されており、さらに、この単結晶シリコン基板１４２の裏面側には層間絶縁膜１６０を介してカラーフィルタ１７０及びオンチップマイクロレンズ１８０が設けられている。
【０００５】
次に、特許文献１に開示された固体撮像装置の製造方法について図２３〜図２６の従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図を参照して簡単に説明する。
まず、図２３において、酸化シリコン基板１４１と単結晶シリコン基板１４２の２層からなる基板を作製する。この２層基板は、各基板を貼り合わせたものや、もしくはＳＯＩ基板を用いる。
【０００６】
次に、図２４において、単結晶シリコン基板１４２を全面エッチング等によって薄型化し単結晶シリコン基板１４２の厚さが５μｍ程度のシリコン基板１４０とする。
続いて、図２５に示すように、単結晶シリコン基板１４２内にフォトダイオード１５０等の素子を形成する。この場合、フォトダイオード１５０の受光部を酸化シリコン基板１４１側に向けて形成する。そして、その単結晶シリコン基板１４２の上部に多層配線層１３０を形成する。
【０００７】
その上部に、図２６に示すように、２層のシリコン酸化膜１２０を介して支持シリコン基板１１０を貼り合わせて機械的強度を向上させた後、研削、エッチングまたはそれらを併用することによって裏面側の酸化シリコン基板１４１を除去する。
【０００８】
この後、図２２に示したように、単結晶シリコン基板１４２の上（裏面側）に、上述した薄い層間絶縁膜１６０、カラーフィルタ１７０、及びオンチップマイクロレンズ１８０を形成して従来の裏面照射型固体撮像装置が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５９８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の固体撮像装置では、受光部の上部にはオンチップマイクロレンズのみ配置している構造のため、画素部の微細化に伴う感度不足、フォトダイオード表面とカラーフィルタ底面の層間膜中での入射光の多重反射による感度低下や隣接するフォトダイオードへの光の漏れによる混色が発生するという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、容易な製造方法で、感度の向上と混色低減に優れた固体撮像装置及びその製造方法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】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、複数の受光部が形成された半導体基板と、前記半導体基板の第１の面の上に形成された多層配線層と、前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面の上に形成された反射防止膜と、前記複数の受光部のそれぞれに対応して、前記反射防止膜の上に形成された複数のマイクロレンズと、前記半導体基板の前記第２の面であって前記複数の受光部のそれぞれに対応する位置に形成された複数の凸部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記半導体基板の第２の面と前記マイクロレンズとの間に、前記複数の受光部のそれぞれに対応して形成された複数のカラーフィルタをさらに備え、前記複数のカラーフィルタの色によって、前記複数の凸部の高さが異なっていても良い。
【００１４】
さらに、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に複数の受光部を形成する工程と、前記半導体基板の第１の面の上に多層配線層を形成する工程と、前記半導体基板の前記第１の面と反対側の第２の面の上に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜の上に、前記複数の受光部のそれぞれに対応して複数のマイクロレンズを形成する工程とを備え、前記半導体基板の第２の面に、前記複数の受光部のそれぞれに対応した複数の凸部を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記凸部は、レンズ形状であっても良い。
また、前記複数の凸部を形成する工程は、前記積層配線層を形成する工程と前記反射防止膜を形成する工程との間に行っても良い。
【００１６】
また、前記複数の凸部を形成する工程は、前記積層配線層を形成する工程の前に行っても良い。
また、前記複数の凸部を形成する工程は、前記半導体基板の前記第２の面の上であって前記複数の受光部のそれぞれに対応した位置にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンと前記半導体基板の前記第２の面とを同時にエッチングする工程とからなることもできる。
【００１７】
また、前記レジストパターンは、半球状であっても良い。
また、前記反射防止膜を形成する工程の後に、前記複数の受光部のそれぞれに対応した前記半導体基板の前記第２の面の上に複数のカラーフィルタを形成する工程をさらに備え、前記レジストパターンを形成する工程では、前記複数のカラーフィルタの色によって、前記レジストパターンの高さが異なるように形成することもできる。
【００１８】
以上により、集光率が向上し、感度の向上と混色低減が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の固体撮像装置によれば、微細化、高画素化が進んだとしても、受光部とオンチップマイクロレンズとの間にレンズ形状等の凹凸形状のシリコン層を形成することにより、容易な製造方法で、凹凸形状のシリコン層を透過する光において、凹凸形状部と受光部が形成されるシリコン層とが同じ材質のシリコン層であるため、異なる屈折率膜界面による反射を抑制することができる。また、凹凸形状のシリコン層の上部に反射防止膜も容易に形成でき、凹凸形状受光面の光の反射を抑制できる。これらの反射抑止効果により、集光率が向上し、感度を向上させることができる。更に、異なる屈折率膜界面における多重反射も抑制できることから、隣接するフォトダイオードへの光の入り込みも抑制でき混色不良も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図４】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図５】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図６】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図７】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図８】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図９】本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１０】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図
【図１１】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１２】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１３】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１４】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１５】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１６】本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１７】本発明の第３の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図
【図１８】本発明の第３の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図１９】本発明の第３の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２０】本発明の第３の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２１】本発明の第３の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２２】従来の裏面照射型固体撮像装置の構造を示す断面図
【図２３】従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２４】従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２５】従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【図２６】従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。ここで、受光部上部のシリコン層からなる凹凸形状については、レンズ形状の構造の実施例について説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００２２】
図１では、受光センサを有する固体撮像装置の一部を示しており、１４はシリコン層（単結晶シリコン層）、３１はフォトダイオード、３２は第１の絶縁膜、３３はコンタクトプラグ、３４は第２の絶縁膜、３５は配線、３６は多層配線層、３７は第１の接着層、３８は第２の接着層、３９は支持シリコン基板、４０はシリコン層からなるシリコンレンズ、５２は酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１の２層からなる反射防止膜、６０はカラーフィルタ（Ｂｌｕｅ対応）、６１はカラーフィルタ（Ｇｒｅｅｎ対応）、６２はカラーフィルタ（Ｒｅｄ対応）、６３はオンチップマイクロレンズである。
【００２３】
次に、上述した本発明による固体撮像装置およびその製造方法の第１の実施例を詳細に説明する。
図２〜図９は、本発明の第１の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図であり、図１と対応する部分には同一符号を付す。
【００２４】
まず、図２に示すように、シリコン基板１２と酸化シリコン膜１３とシリコン層１１から成るＳＯＩ基板１５を用意し、そのシリコン層１１内にフォトダイオード３１等の受光センサを構成する不純物領域を形成する。そして、図示しないがシリコン層１１内にトランジスタを構成する不純物領域とシリコン層１１の表面にはトランジスタのゲート電極等の形成も行う。
【００２５】
次に、図３に示すように、シリコン層１１の表面に例えばシリコン酸化膜等の第１の絶縁膜３２を形成し、第１の絶縁膜３２内にコンタクトプラグ３３を形成する。そして、第１の絶縁膜３２上に例えばシリコン酸化膜等の第２の絶縁膜３４を形成し、その第２の絶縁膜３４内に受光センサ領域を電気的に繋ぐ、例えば銅等の配線３５を形成し、多層配線層３６を形成する。
【００２６】
次に、図４に示すように、多層配線層３６の表面に酸化シリコン膜等の第１の接着層３７を形成し、表面を平坦に研磨する。そして、酸化シリコン膜等の第２の接着層３８が形成された支持シリコン基板３９を用意し、第１の接着層３７と第２の接着層３８の酸化シリコン膜同士が接続するようにして、ＳＯＩ基板１５の表面に形成した多層配線層３６と支持基板３９とを貼り合わせる。
【００２７】
次に、図５に示すように、ＳＯＩ基板１５と支持基板３９の上下を反転させて、上面になったＳＯＩ基板１５のシリコン基板１２をＣＭＰ法、ＲＩＥ法、ＢＧＲ法、もしくはこれら３つの方法の組合せにより除去し、その後シリコン基板１２の裏面にあった酸化シリコン膜１３をＣＭＰ法やＲＩＥ法等により除去する。この結果、受光部の受光側にシリコン層１１が露出することから、以後このシリコン層１１の受光面をレンズ形状に形成することが可能となる。
【００２８】
次に、図６に示すように、フォトダイオード３１の受光側となるシリコン層１１の表面に、リソグラフィー技術によりドット上のレジストパターンを形成後、メルトベークなどの熱処理の溶解により、例えば半球状やレンズ形状のような形状のレジストパターン２３を形成する。
【００２９】
次に、図７に示すように、ドライエッチング技術により例えば塩素系、臭素系のハロゲンガスにＣＦ系，酸素ガスを添加した条件により、レジストパターン２３とシリコン層１１をエッチングしてシリコン層１４を形成する。この時、シリコン層１４のフォトダイオード３１の受光側となる表面には半球状やレンズ形状のシリコン層からなるシリコンレンズ４０が形成される。
【００３０】
次に、図８に示すように、シリコンレンズ４０の上部に酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１からなる２層の反射防止膜５２を形成する。
次に、図９に示すように、各フォトダイオードの上部領域である反射防止膜５２の上部に、Ｂｌｕｅに対応したカラーフィルタ６０、Ｇｒｅｅｎに対応したカラーフィルタ６１、Ｒｅｄに対応したカラーフィルタ６２を形成し、その上にオンチップマイクロレンズ６３を形成して固体撮像装置を完成させる。
【００３１】
以上のように本発明の固体撮像装置の製造方法では、フォトダイオード３１とオンチップマイクロレンズ６３との間にシリコンレンズ４０を有し、また、フォトダイオード３１が形成されるシリコン層１４がシリコンレンズ４０と同一材料で形成されるため、シリコンレンズ４０を透過する光において、異なる屈折率膜界面による反射を抑制することができる。また、シリコン層１４にレンズ形状（凸形状）のシリコンレンズ４０が形成される構造のため、斜め光等を効率的にフォトダイオード３１に集光できると共に、その構造を維持した形態でシリコンレンズの上部に反射防止膜も容易に形成でき、シリコンレンズ表面の光の反射を抑制でき、更に集光率を向上できるので感度を向上させることができる。
【００３２】
更に、シリコン層１４に同一材料で形成されたレンズ形状（凸形状）のシリコンレンズ４０が形成されるため、異なる屈折率膜界面における多重反射も抑制できることから、隣接するフォトダイオードへの光の入り込みも抑制でき混色不良も低減できる。
【００３３】
このように、容易な製造方法で、感度を向上させると共に、混色を防止できるため、更なる微細化、高画素化が可能となり、携帯電話用カメラ、ムービーカメラ、デジタルスチルカメラのさらなる高機能化に貢献することができる。
（第２の実施例）
次に、図１０は、本発明の第２の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００３４】
図１０では、受光センサを有する固体撮像装置の一部を示しており、本実施例では、ＳＯＩ基板作成時に予めシリコン裏面層にレンズ形状の凹凸を作りこんでいる。
１７は裏面にレンズ形状のシリコンレンズ４１を有したシリコン層（単結晶シリコン層）、３１はフォトダイオード、３２は第１の絶縁膜、３３はコンタクトプラグ、３４は第２の絶縁膜、３５は配線、３６は多層配線層、３７は第１の接着層、３８は第２の接着層、３９は支持シリコン基板、４１はシリコン層からなるシリコンレンズ、５２は酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１の２層からなる反射防止膜、６０はカラーフィルタ（Ｂｌｕｅ対応）、６１はカラーフィルタ（Ｇｒｅｅｎ対応）、６２はカラーフィルタ（Ｒｅｄ対応）、６３はオンチップマイクロレンズである。
【００３５】
次に、上述した本発明による固体撮像装置の製造方法の第２の実施例を詳細に説明する。
図１１〜図１６は、本発明の第２の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図であり、図１０と対応する部分には同一符号を付す。
【００３６】
まず、図１１に示すように、シリコン基板１２と酸化シリコン膜１６と予め裏面側にレンズ形状を有したシリコン層１７とから成るＳＯＩ基板１８を用意し、そのシリコン層１７内にフォトダイオード３１等の受光センサを構成する不純物領域を形成する。そして、図示しないがシリコン層１７内にトランジスタを構成する不純物領域とシリコン層１７の表面にはトランジスタのゲート電極等の形成も行う。
【００３７】
次に、図１２に示すように、シリコン層１７の表面に例えばシリコン酸化膜等の第１の絶縁膜３２を形成し、第１の絶縁膜３２内にコンタクトプラグ３３を形成する。そして、第１の絶縁膜３２上に例えばシリコン酸化膜等の第２の絶縁膜３４を形成し、その第２の絶縁膜３４内に受光センサ領域を電気的に繋ぐ、例えば銅等の配線３５を形成し、多層配線層３６を形成する。
【００３８】
次に、図１３に示すように、多層配線層３６の表面に酸化シリコン膜等の第１の接着層３７を形成し、表面を平坦に研磨する。そして、酸化シリコン膜等の第２の接着層３８が形成された支持シリコン基板３９を用意し、第１の接着層３７と第２の接着層３８の酸化シリコン膜同士が接続するようにして、ＳＯＩ基板１８の上部に形成した多層配線層３６と支持シリコン基板３９とを貼り合わせる。
【００３９】
次に、図１４に示すように、ＳＯＩ基板１８と支持シリコン基板３９の上下を反転させて、上面になったＳＯＩ基板１８のシリコン基板１２をＣＭＰ法、ＲＩＥ法、ＢＧＲ法、もしくはこれら３つの方法の組合せにより除去し、その後シリコン基板１２の裏面にあった酸化シリコン膜１６をＣＭＰ法やＲＩＥ法等により除去する。この結果、受光部の受光側にレンズ形状を有したシリコン層からなるシリコンレンズ４１が露出する。
【００４０】
次に、図１５に示すように、シリコンレンズ４１の受光面に酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１からなる２層の反射防止膜５２を形成する。
次に、図１６に示すように、反射防止膜５２の受光面に、各フォトダイオードにＢｌｕｅに対応したカラーフィルタ６０、Ｇｒｅｅｎに対応したカラーフィルタ６１、Ｒｅｄに対応したカラーフィルタ６２を形成し、その上にオンチップマイクロレンズ６３を形成して固体撮像装置を完成させる。
【００４１】
以上のように本発明の固体撮像装置の製造方法では、受光部とシリコンレンズ４１との位置関係を制御し易いように、予めＳＯＩ基板作成時にシリコン層１７の裏面にレンズ形状を作りこんでおいても、第１の実施例と同様の構造を作成でき、容易な製造方法で、集光率の向上と混色不良を低減できる。
【００４２】
（第３の実施例）
次に図１７は、本発明の第３の実施例における固体撮像装置の構造を示す断面図である。
【００４３】
図１７においては、受光センサを有する固体撮像装置の一部を示しており、１９はシリコン層（単結晶シリコン層）、３１はフォトダイオード、３２は第１の絶縁膜、３３はコンタクトプラグ、３４は第２の絶縁膜、３５は配線、３６は多層配線層、３７は第１の接着層、３８は第２の接着層、３９は支持シリコン基板、４２はシリコン層からなる第１のシリコンレンズ、４３はシリコン層からなる第２のシリコンレンズ、４４はシリコン層からなる第３のシリコンレンズ、５２は酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１の２層からなる反射防止膜、６０はカラーフィルタ（Ｂｌｕｅ対応）、６１はカラーフィルタ（Ｇｒｅｅｎ対応）、６２はカラーフィルタ（Ｒｅｄ対応）、６３はオンチップマイクロレンズである。
【００４４】
次に、上述した本発明による固体撮像装置およびその製造方法の第３の実施例を詳細に説明する。
図１８〜図２１は、本発明の第３の実施例における固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図であり、図１７と対応する部分には同一符号を付す。
【００４５】
第３の実施例については、ＳＯＩ基板１５（図２等参照）の用意から、フォトダイオード３１形成、多層配線層３６形成、支持シリコン基板３９貼り合わせ、ＳＯＩ基板１５の酸化シリコン膜１３（図２等参照）除去までは、第１の実施例の図２〜図５で記載した製造方法と同じ製造方法であるため、図示による説明は省略しＳＯＩ基板１５のシリコン層１１の受光面が露出した工程から説明する。
【００４６】
図１８に示すように、シリコン層１１におけるフォトダイオード３１の受光部の受光面側表面に、リソグラフィー技術によりドット状のレジストパターンを形成する。この時、各色に対応したフォトダイオードに対し、例えば各フォトダイオードに対して異なる光透過率になるようにしたマスクを露光させることにより、ドット状のレジストパターンのレジスト高さを各色に対応したフォトダイオードによって変える。これにより、メルトベークなどの熱処理の溶解により例えば３種類の高さの異なる半球状のような形状のレジストパターン２５、２６、２７を形成する。
【００４７】
次に、図１９に示すように、ドライエッチング技術により例えば第１の実施例で記載した塩素系、臭素系のハロゲンガスにＣＦ系，酸素ガスを添加した条件により、レジストパターン２５、２６、２７とシリコン層１１表面をエッチングしてシリコン層１９を形成する。この時、フォトダイオード３１の受光面には半球状やレンズ形状のシリコン層からなるシリコンレンズ４２、４３、４４が形成されるが、シリコンレンズ４２、４３、４４各々レンズ高さは、各色に対応したフォトダイオードに応じて異なる。例えば、シリコンレンズ４２がブルーに対応し、シリコンレンズ４３がグリーンに対応し、シリコンレンズ４４がレッドに対応する場合、シリコンレンズ４２が最も低く、シリコンレンズ４４が最も高くなる。
【００４８】
次に、図２０に示すように、シリコンレンズ４２、４３、４４の受光面に酸化シリコン膜５０と窒化シリコン膜５１からなる２層の反射防止膜５２を形成する。
次に、図２１に示すように、反射防止膜５２の受光面に、各フォトダイオードに対応して、シリコンレンズ４２の受光面にはＢｌｕｅに対応したカラーフィルタ６０、シリコンレンズ４３の受光面にはＧｒｅｅｎに対応したカラーフィルタ６１、シリコンレンズ４４の受光面にはＲｅｄに対応したカラーフィルタ６２を形成し、その上にオンチップマイクロレンズ６３を形成して固体撮像装置を完成させる。
【００４９】
以上のように本発明の固体撮像装置の製造方法では、第１に実施例と同様に、容易な製造方法で、集光率の向上と混色不良を低減できる。更に、各色に対応したフォトダイオードの受光面のシリコンレンズ形状の高さを調節することにより、シリコンレンズ形状頂部からフォトダイオード３１までの距離を各色毎の波長に適した距離にすることにより、各色毎の受光センサの光電変換効率も向上できる。
【００５０】
より具体的には、長波長の光ほど、シリコンレンズを高く形成することが好ましい。また、本実施例ではレンズ形状のシリコンレンズの高さを変えた例を示しているが、高さを等しくし、レンズの曲率を変えてもよく、そのときは、長波長の光ほど、シリコンレンズの曲率を大きく形成することが好ましい。
【００５１】
また、本実施例の製造方法では、色ごとに形状が異なるシリコンレンズを、実施例１のように多層配線層の形成後に形成したが、実施例２のように多層配線形成前に形成することも可能である。
【００５２】
なお、以上の説明では、ＳＯＩ基板を使用した場合の実施例を示したが、通常のシリコン基板を用いた場合でも、裏面を加工形成することによってシリコンレンズを形成することが可能であることは言うまでもない。
【００５３】
さらに、本発明の固体撮像装置の製造方法としてＣＭＯＳイメージセンサを前提としているが、裏面照射型構造を有するその他の構成の固体撮像装置にも、同様に本発明を適用することができる。
【００５４】
例えば、裏面照射型構造を有するＣＣＤ固体撮像装置等において、本発明を適用して、シリコンレンズを形成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、感度の向上と混色低減を実現でき、いわゆる裏面照射型構造を有し、光電変換素子を用いて撮像する固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法等に有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１１、１４、１７、１９    シリコン層（単結晶シリコン層）
１２    シリコン基板
１３、１６    酸化シリコン膜
１５、１８    ＳＯＩ基板
２３    レジストパターン
２５    レジストパターン
２６    レジストパターン
２７    レジストパターン
３１    フォトダイオード
３２    第１の絶縁膜
３３    コンタクトプラグ
３４    第２の絶縁膜
３５    配線
３６    多層配線層
３７    第１の接着層
３８    第２の接着層
３９    支持シリコン基板
４０    シリコンレンズ
４１    シリコンレンズ
４２    シリコンレンズ
４３    シリコンレンズ
４４    シリコンレンズ
５０    酸化シリコン膜
５１    窒化シリコン膜
５２    反射防止膜
６０    カラーフィルタ（Ｂｌｕｅ）
６１    カラーフィルタ（Ｇｒｅｅｎ）
６２    カラーフィルタ（Ｒｅｄ）
６３    オンチップマイクロレンズ
１１０    支持シリコン基板
１２０    シリコン酸化膜
１３０    多層配線層
１４０    シリコン基板
１４１    酸化シリコン基板
１４２    単結晶シリコン基板
１５０    フォトダイオード
１６０    層間絶縁膜
１７０    カラーフィルタ
１８０    オンチップマイクロレンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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