(57)【要約】【課題】混色を抑制することが可能な固体撮像装置の製造方法を提供すること。【解決手段】格子状に形成された複数のフォトダイオード層１２を有する半導体基板１１上にＲ、Ｇ、Ｂがベイヤー配列状に形成されたカラーフィルタを介して透明樹脂層２０を形成し、この透明樹脂層２０上において、緑色カラーフィルタＧに対応する位置に、互いに外周が離間するように複数の第１のマイクロレンズ母型２３を形成する。この後、複数の第１のマイクロレンズ母型２３の間を埋め、かつ、互いに外周が離間するように複数の第２のマイクロレンズ母型２４を形成する。これらの複数の第１のマイクロレンズ母型２３と複数の第２のマイクロレンズ母型２４とをマスクとして前記透明樹脂層２０をエッチングすることにより、第１のマイクロレンズ１８−１および第２のマイクロレンズ１８−２を形成する。【選択図】図１２
2011029277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に形成された複数のフォトダイオード層を有する半導体基板の第１面上に透明樹脂層を形成する工程と、
この透明樹脂層上に、前記複数のフォトダイオード層の位置に対応して市松状に配置され、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズ母型材を形成する工程と、
これらの複数の第１のマイクロレンズ母型材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズ母型を形成する工程と、
これらの複数の第１のマイクロレンズ母型の間を埋めるように市松状に配置され、それぞれが互いに離間するように複数の第２のマイクロレンズ母型材を形成する工程と、
これらの複数の第２のマイクロレンズ母型材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第２のマイクロレンズ母型を形成する工程と、
前記複数の第１のマイクロレンズ母型および、前記複数の第２のマイクロレンズ母型をマスクとして前記透明樹脂層をエッチングする工程と、
を具備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】
格子状に形成された複数のフォトダイオード層を有する半導体基板の第１面上に平坦化層を形成する工程と、
この平坦化層上において、前記複数のフォトダイオード層のうち、一つおきの前記複数のフォトダイオード層に対応する位置に格子状に複数の第１のマイクロレンズ材を形成する工程と、
これらの複数の第１のマイクロレンズ材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズを形成する工程と、
四方が前記複数の第１のマイクロレンズで囲まれる位置に複数の第２のマイクロレンズ材を形成する工程と、
これらの複数の第２のマイクロレンズ材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間し、かつ、前記複数の第１のマイクロレンズの外周の一部と接するように複数の第２のマイクロレンズを形成する工程と、
前記複数の第１のマイクロレンズと前記複数の第２のマイクロレンズとによって形成される複数の隙間のうち、間に前記第１または第２のマイクロレンズを介する一部の複数の隙間を埋めるように複数の第３のマイクロレンズ材を形成する工程と、
これらの複数の第３のマイクロレンズ材を熱処理することにより、複数の第３のマイクロレンズを形成する工程と、
前記複数の第１のマイクロレンズと前記複数の第２のマイクロレンズとによって形成される複数の隙間のうち、前記第３のマイクロレンズが形成されていない複数の隙間を埋めるように複数の第４のマイクロレンズ材を形成する工程と、
これらの複数の第４のマイクロレンズ材を熱処理することにより、複数の第４のマイクロレンズを形成する工程と、
を具備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】
前記複数の第４のマイクロレンズを形成する工程は、複数の第３のマイクロレンズの外周の一部と接するように形成する工程であることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記複数の第３、第４のマイクロレンズ材を形成する工程および、前記複数の第３、第４のマイクロレンズを形成する工程は、それぞれ同時に行われ、前記第３のマイクロレンズと前記第４のマイクロレンズとは、互いに外周部が離間して形成されることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記透明樹脂層または前記平坦化層を形成する工程は、第２面上に配線層が形成された前記半導体基板の第１面上に前記透明樹脂層または前記平坦化層を形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記透明樹脂層または前記平坦化層を形成する工程は、前記半導体基板の第１面上に形成された配線層上に前記透明樹脂層または前記平坦化層を形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板に格子状に形成された複数のフォトダイオード層と、
前記半導体基板の第１面上に形成された平坦化層と、
この平坦化層上において、前記複数のフォトダイオード層の位置に対応して市松状に配置され、外周の一部が互いに接触するように形成された複数の第１のマイクロレンズと、
これらの第１のマイクロレンズの間を埋めるように形成された複数の第２のマイクロレンズと、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の第２のマイクロレンズは、外周の一部が互いに接触するように形成されたことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記平坦化層と前記第１、第２のマイクロレンズとは、一体構造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。
【請求項１０】
前記複数の第２のマイクロレンズは、外周が互いに離間するように形成されたことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関し、特に、マイクロレンズ間の隙間をなくし、混色を抑制することができる固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、携帯電話内蔵カメラ、監視カメラ等にエリアセンサとして用いられる固体撮像装置は、フォトダイオードにより検出した光を電荷に変換し、変換された電荷を、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ素子により転送して出力するものである。
【０００３】
このような固体撮像装置は、半導体基板上に格子状に形成された複数のフォトダイオードと、これらのフォトダイオード上にそれぞれ形成されたカラーフィルタ層と、これらのカラーフィルタ層上に互いに離間して形成された複数のマイクロレンズと、を具備するものである。
【０００４】
このような固体撮像装置に対して、隣接するマイクロレンズがその四方において互いに接するように形成された固体撮像装置が知られている（特許文献１、２参照）。この固体撮像装置の製造方法は、以下の通りである。
【０００５】
まず、カラーフィルタ層上に、メルト法により市松状に第１のマイクロレンズを形成し、この第１のマイクロレンズを完全に硬化させる。このとき、形成された第１のマイクロレンズは、互いに離間して形成されている。
【０００６】
次に、第１のマイクロレンズが形成された後の市松状の隙間に、第２のマイクロレンズを形成する。このとき、第２のマイクロレンズは、その外周が第１のマイクロレンズの外周の近傍に重なるようにメルト法により形成される。
【０００７】
このようにマイクロレンズが形成された固体撮像装置によれば、隣接するマイクロレンズが互いに接するように形成されているため、隣り合うマイクロレンズ間に入射された光であってもフォトダイオード上に集光される。従って、高感度の固体撮像装置を形成することができる。
【０００８】
しかし、上述した従来の固体撮像装置であっても、第１、第２のマイクロレンズは平面形状が円状であるため、各カラーフィルタの角部上にはマイクロレンズは形成されず、マイクロレンズ間には隙間が形成されている。この隙間に入射された光は、半導体基板とカラーフィルタ層との間に設けられた配線層の配線によって反射され、フォトダイオード上には集光されない。従って、感度をより向上させることは困難であるという問題がある。
【０００９】
また、上述した表面照射型の固体撮像装置による感度の問題を解決することができる固体撮像装置として、裏面照射型の固体撮像装置が知られている（特許文献３等参照）。この裏面照射型の固体撮像装置は、格子状にフォトダイオードが形成された半導体基板の裏面にカラーフィルタ層およびマイクロレンズが形成されるとともに、配線層が半導体基板の表面に形成されたものである。
【００１０】
このような裏面照射型の固体撮像装置に特許文献１、２に記載されたマイクロレンズを形成した場合、各カラーフィルタの角部上のマイクロレンズの隙間に入射された光であっても、配線層が基板表面に形成されるため、配線層で反射されることなく、フォトダイオードに入射される。従って、感度を向上させることができる。
【００１１】
しかし、斜め方向からマイクロレンズの隙間に入射された光は、配線等のメタル層で反射されないため、隣接する他のカラーフィルタ層を通ってフォトダイオードに入射される。従って、混色するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２２１１７号公報
【特許文献２】特開２００８−５２２２４５号公報
【特許文献３】特開２００９−８８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、混色を抑制することが可能な固体撮像装置の製造方法および混色を抑制することが可能な固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による固体撮像装置の製造方法は、格子状に形成された複数のフォトダイオード層を有する半導体基板の第１面上に透明樹脂層を形成する工程と、この透明樹脂層上に、前記複数のフォトダイオード層の位置に対応して市松状に配置され、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズ母型材を形成する工程と、これらの複数の第１のマイクロレンズ母型材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズ母型を形成する工程と、これらの複数の第１のマイクロレンズ母型の間を埋めるように市松状に配置され、それぞれが互いに離間するように複数の第２のマイクロレンズ母型材を形成する工程と、これらの複数の第２のマイクロレンズ母型材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第２のマイクロレンズ母型を形成する工程と、前記複数の第１のマイクロレンズ母型および、前記複数の第２のマイクロレンズ母型をマスクとして前記透明樹脂層をエッチングする工程と、を具備することを特徴とする方法である。
【００１５】
また、本発明による固体撮像装置の製造方法は、格子状に形成された複数のフォトダイオード層を有する半導体基板の第１面上に平坦化層を形成する工程と、この平坦化層上において、前記複数のフォトダイオード層のうち、一つおきの前記複数のフォトダイオード層に対応する位置に格子状に複数の第１のマイクロレンズ材を形成する工程と、これらの複数の第１のマイクロレンズ材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間するように複数の第１のマイクロレンズを形成する工程と、四方が前記複数の第１のマイクロレンズで囲まれる位置に複数の第２のマイクロレンズ材を形成する工程と、これらの複数の第２のマイクロレンズ材を熱処理することにより、それぞれが互いに離間し、かつ、前記複数の第１のマイクロレンズの外周の一部と接するように複数の第２のマイクロレンズを形成する工程と、前記複数の第１のマイクロレンズと前記複数の第２のマイクロレンズとによって形成される複数の隙間のうち、間に前記第１または第２のマイクロレンズを介する一部の複数の隙間を埋めるように複数の第３のマイクロレンズ材を形成する工程と、これらの複数の第３のマイクロレンズ材を熱処理することにより、複数の第３のマイクロレンズを形成する工程と、前記複数の第１のマイクロレンズと前記複数の第２のマイクロレンズとによって形成される複数の隙間のうち、前記第３のマイクロレンズが形成されていない複数の隙間を埋めるように複数の第４のマイクロレンズ材を形成する工程と、これらの複数の第４のマイクロレンズ材を熱処理することにより、複数の第４のマイクロレンズを形成する工程と、を具備することを特徴とする方法である。
【００１６】
また、本発明の固体撮像装置は、半導体基板に格子状に形成された複数のフォトダイオード層と、前記半導体基板の第１面上に形成された平坦化層と、この平坦化層上において、前記複数のフォトダイオード層の位置に対応して市松状に配置され、外周の一部が互いに接触するように形成された複数の第１のマイクロレンズと、これらの第１のマイクロレンズの間を埋めるように形成された複数の第２のマイクロレンズと、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、混色を抑制することが可能な固体撮像装置の製造方法および、混色を抑制することが可能な固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の一部を示す上面図である。
【図２】図１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図３】図１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図４】図１に示す固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図５】図４の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図６】図５の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図７】図１に示す固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図８】図７の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図９】図７の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図１０】図１に示す固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図１１】図１０の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図１２】図１に示す固体撮像装置の製造工程を図１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って示す断面図である。
【図１３】図１に示す固体撮像装置の製造工程を図１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿って示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の一部を示す上面図である。
【図１５】図１４の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図１６】図１４の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図１７】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図１８】図１７の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図１９】図１７の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図２０】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図２１】図２０の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図２２】図２０の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図２３】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図２４】図２３の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図２５】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図２６】図２５の二点鎖線Ｚ−Ｚ´に沿った断面図である。
【図２７】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図２８】図２７の二点鎖線Ｚ−Ｚ´に沿った断面図である。
【図２９】図１４に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造工程を示す上面図である。
【図３０】図２９の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図３１】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置を示す上面図である。
【図３２】図３１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である。
【図３３】図３１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図３４】図３１に示す第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す上面図である。
【図３５】図３４の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【図３６】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置を図１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って示す断面図である。
【００１９】
の断面図である。
【図３７】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置を図１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿って示す断面図である。
【００２０】
の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法によって形成される固体撮像装置の一部を示す上面図である。また、図２は、図１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図、図３は、図１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。なお、以降の各図面に示されるＲ、Ｇ、Ｂは、それぞれ後述するカラーフィルタ層の透過波長帯を示している。
【００２３】
図２、図３に示すように、第１の実施形態に係る固体撮像装置において、例えばシリコンからなる半導体基板１１には、複数のフォトダイオード層１２が形成されている。これらのフォトダイオード層１２は、半導体基板１１の表面および裏面に露出するように形成されている。ここで、フォトダイオード層１２の間の半導体基板１１は、画素分離層１３として機能する。なお、フォトダイオード層１２は、図１に示される各カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂの位置に対応して格子状に形成されている。
【００２４】
このような半導体基板１１の表面上には、配線層１４が形成されている。この配線層１４は、配線が形成された層１４−１とこの層間を絶縁する絶縁層１４−２とが交互に形成された多層配線構造である。なお、配線が形成された層１４−１には、フォトダイオード層１２において光電変換された電荷を、垂直転送レジスタ等の電荷転送部（図示せず）に転送するための読み出しゲート等を含んでいる。
【００２５】
一方で、半導体基板１１の裏面上には、第１の平坦化層１５を介してカラーフィルタ層１６が形成されている。カラーフィルタ層１６は、図１に示すように、赤色波長を透過させる赤色カラーフィルタＲ、青色波長を透過させる青色カラーフィルタＢ、緑色波長を透過させる緑色カラーフィルタＧからなる。これらの赤色カラーフィルタＲ、青色カラーフィルタＢおよび、緑色カラーフィルタＧの配列は、例えばベイヤー配列である。
【００２６】
カラーフィルタ層１６上には、第２の平坦化層１７が形成されている。そして、カラーフィルタ層１６を構成するそれぞれの緑色カラーフィルタＧ上には、第２の平坦化層１７を介して第１のマイクロレンズ１８−１が形成されている。すなわち、図１に示すように、第１のマイクロレンズ１８−１は、図２、図３に示される第２の平坦化層１７上に市松状に形成されている。また、図１に示すように、青色カラーフィルタＢ上には、図２、図３に示される第２の平坦化層１７を介して第２のマイクロレンズ１８−２が形成されている。また、図示されないが、赤色カラーフィルタＲ上にも、図２、図３に示される第２の平坦化層１７を介して第２のマイクロレンズ１８−２が形成されている。
【００２７】
ここで、図２、図３に示される第２の平坦化層１７と第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２とは、一層の透明樹脂層からなり、この層の上方の加工された領域が各マイクロレンズ１８−１、１８−２として機能し、各マイクロレンズ１８−１、１８−２の下方の加工されない領域が、第２の平坦化層１７として機能する。
【００２８】
図１に示すように、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２は、それぞれ平面形状が長方形であって、図２、図３に示すように、断面形状が凸型の形状である。このような形状の第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２は、隣接する第１のマイクロレンズ１８−１の外周と第２のマイクロレンズ１８−２の外周とがそれぞれ接するように形成されている。すなわち、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２は、カラーフィルタ層１６上において、隙間がないように形成されている。
【００２９】
このように配線層１４、カラーフィルタ層１６、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２等が形成された固体撮像装置は、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置であって、配線層１４の表面（図２、図３においては、配線層１４の下面）上に形成された、例えばシリコンからなる支持基板１９により支持されて形成されている。
【００３０】
次に、上述した第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法について説明する。なお、第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法において、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２の製造方法以外は、従来の裏面照射型の固体撮像装置の製造方法と同様である。従って、以下の説明においては、図４乃至図１３を参照して、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２の製造方法について説明する。なお、図４、図７、図１０は、固体撮像装置の製造方法を示す上面図である。また、図５、図８はそれぞれ図４、図７の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図であり、図６、図９、図１１は、それぞれ図４、図７、図１０の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。さらに、図１２、図１３は、本実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を図１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´および二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿って示す断面図である。
【００３１】
まず、図４、図５および図６に示すように、各カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ上に一様に透明樹脂層２０を形成する。そして、緑色カラーフィルタG上に透明樹脂層２０を介して第１のマイクロレンズの母型となる８角形状の第１の母型材２１を形成する。この第１の母型材２１は、感光性・熱フロー性を有する樹脂であり、透明樹脂層２０上に一様に塗布した後、露光・現像を行うことにより形成される。
【００３２】
第１の母型材２１は、図４および図５に示すように、互いに隣接する緑色カラーフィルタの接触点上の一部には形成されず、また、図４および図６に示すように、隣接する青色カラーフィルタＢ上の一部および、隣接する赤色カラーフィルタＲ上の一部にはみ出すように形成される。すなわち、第１の母型材２１は、互いに離間して形成されており、さらに、次の工程において第１の母型材２１を熱処理した際に、それぞれが離間するように形成されている。
【００３３】
次に、図７、図８および図９に示すように、メルト法により、凸状の第１のマイクロレンズ母型２３を形成する。すなわち、第１の母型材２１を加熱して熱処理することにより流動化させ、第１の母型材２１を凸状の形状にする。そして、第１の母型材２１が凸状の形状になった状態で、凸状の第１の母型材２１をさらに加熱して硬化させることにより、第１のマイクロレンズ母型２３を形成する。第１のマイクロレンズ母型２３は、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧの接触点上には形成されず、これに隣接する青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲ上の一部にはみ出すように形成される。
【００３４】
次に、図１０および図１１に示すように、青色カラーフィルタＢおよび赤色カラーフィルタＲ上に、透明樹脂層２０を介して、凸状の第２のマイクロレンズ母型２４を形成する。この第２のマイクロレンズ母型２４は、第１のマイクロレンズ母型２３と同様に、青色カラーフィルタＢおよび赤色カラーフィルタＲ上に、第１のマイクロレンズ母型材２１と同様の８角形状の第２の母型材（図示せず）を、第１のマイクロレンズ母型２３の間を埋めるように互いに離間して形成した後、熱処理することにより形成される。
【００３５】
ここで、第２のマイクロレンズ母型２４は、図１０に示すように、青色カラーフィルタＢと赤色カラーフィルタＲとの接触点上において互いに離間するように形成されている。また、図１１に示すように、第２のマイクロレンズ母型２４は、第１のマイクロレンズ母型２３の外周近傍を覆い、かつ、第１のマイクロレンズ母型２３間を埋めるように形成される。さらに、第２のマイクロレンズ母型２４は、外周が、青色カラーフィルタＢと緑色カラーフィルタＧとの境界上および、赤色カラーフィルタＲと緑色カラーフィルタＧとの境界上に位置するように形成される。
【００３６】
なお、メルト法により第２のマイクロレンズ母型２４を形成する際には、第１のマイクロレンズ母型２３はすでに硬化している。従って、第２の母型材を熱処理する際に第１のマイクロレンズ母型２２が流動化し、形状が歪むことはない。
【００３７】
最後に、図１２および図１３に示すように、第１、第２のマイクロレンズ母型２３、２４をマスクとして透明樹脂層２０をドライエッチングすることにより、カラーフィルタ層１６上に、第１、第２のマクロレンズ１８−１、１８−２を形成する。
【００３８】
ここで、図１２に示すように、第１のマイクロレンズ母型２３は、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧの接触点上において、それぞれが互いに離間するように形成されている。さらに、図示されないが、第２のマイクロレンズ母型２４も同様に、青色カラーフィルタＢと赤色カラーフィルタＲとの接触点上において、それぞれが互いに離間するように形成されている。従って、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧおよび、これらに隣接する赤色カラーフィルタＲと青色カラーフィルタＢとが互いに接触する点上には、隙間が形成されている。しかし、エッチングの際に生じる反応生成物が第１、第２のマイクロレンズ母型２３、２４に付着し、この付着物と第１、第２のマイクロレンズ母型２３、２４とが、透明樹脂層２０をエッチングする際のマスクとして機能する。従って、図１２に示されるように、エッチングの進行とともに徐々にエッチングされる領域は小さくなるため、第１、第２のマイクロレンズ母型２３、２４のサイズより大きい第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２が形成される。
【００３９】
一方で、図１３に示すように、第２のマイクロレンズ母型２４の外周が第１のマイクロレンズ母型２３上において重なる箇所は、緑色カラーフィルタＧと青色カラーフィルタＢとの境界上に位置するため、エッチングにより形成される第１のマイクロレンズ１８−１と各第２のマイクロレンズ１８−２との境界は、緑色カラーフィルタＧと青色カラーフィルタＢとの境界上に形成される。
【００４０】
このように、各第１のマイクロレンズ１８−１、および各第２のマイクロレンズ１８−２は、それぞれのマイクロレンズ１８−１、１８−２の外周が、必ずいずれかのマイクロレンズ１８−１、１８−２に接するように形成される。従って、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２は、互いに隙間がないように形成される。
【００４１】
以上に示すように、第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法によって形成された固体撮像装置においては、カラーフィルタ層１６上に隙間が形成されないように第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２が形成されている。従って、この固体撮像装置に入射された光は、必ず第１のマイクロレンズ１８−１または第２のマイクロレンズ１８−２によって所望の箇所に集光される。よって、垂直入射、斜め入射に関わらず、固体撮像装置に入射された光は、所望のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ以外のカラーフィルタを通ってフォトダイオード層１２に入射されることが抑制される。これにより、混色を抑制することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係る固体撮像装置を示す上面図である。また、図１５は、図１４の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図であり、図１６は、図１４の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【００４３】
図１４に示すように、第２の実施形態に係る固体撮像装置は、図１に示される第１のマイクロレンズ１８−１に対応した第１、第２のマイクロレンズ２８−１、２８−２および、図１に示される第２のマイクロレンズ１８−２に対応した第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４が、互いに隙間が形成されないように形成されている。これらの第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４は、図１５、図１６に示すように、第２の平坦化層１７上に形成されている。しかし、第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４と第２の平坦化層１７とは、第１の実施形態の固体撮像装置のように、透明樹脂層をエッチングすることにより同時に形成されたものではない。
【００４４】
この第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法においては、第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法と比較して、第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４の形成方法のみが異なるため、以降の説明においては、図１７乃至図３０を参照して、第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４の形成方法について説明する。なお、図１７、図２０、図２３、図２５、図２７、図２９は、固体撮像装置の製造方法を示す上面図である。また、図１８、図２１、図２４、はそれぞれ図１７、図２０、図２３の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図であり、図１９、図２２、図３０は、それぞれ図１７、図２０、図２９の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図であり、図２６、図２８はそれぞれ図２５、図２７の二点鎖線Ｚ−Ｚ´に沿った断面図である。
【００４５】
まず、図１７、図１８および図１９に示すように、一部の緑色カラーフィルタＧ上に８角形状の第１のマイクロレンズ材２５を形成する。この第１のマイクロレンズ材２５は、１画素おきに格子状に互いに離間して形成される。従って、第１のマイクロレンズ材２５は、複数の緑色カラーフィルタＧ上のうち、一部の緑色カラーフィルタＧ上には、この時点では形成されない。
【００４６】
第１のマイクロレンズ材２５は、感光性・熱フロー性を有する透明樹脂であり、カラーフィルタ層１６上の第２の平坦化層１７上に一様に透明樹脂を塗布した後、露光・現像することにより形成される。
【００４７】
なお、図１７、図１８に示すように、それぞれの第１のマイクロレンズ材２５は、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧの接触点上には形成されず、また、図１７、図１９に示すように、隣接する青色カラーフィルタＢおよび赤色カラーフィルタＲ上の一部にはみ出すように形成される。
【００４８】
次に、図２０、図２１および図２２に示すように、メルト法により、凸状の第１のマイクロレンズ２８−１を形成する。すなわち、第１のマイクロレンズ材２５に対して熱処理を行うことによりこれを流動化させ、第１のマイクロレンズ材２５を凸状の形状にする。そして、第１のマイクロレンズ材２５が凸状の形状になった状態で、凸状の第１のマイクロレンズ材２５をさらに加熱して硬化させることにより、互いに離間した第１のマイクロレンズ２８−１を形成する。この第１のマイクロレンズ２８−１は、この外周が、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧの接触点上および、緑色カラーフィルタＧに隣接する青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲ上の一部に位置するように形成される。すなわち、第１のマイクロレンズ２８−１は、第２の平坦化層１７上において、緑色カラーフィルタＧが、第１のマイクロレンズ２８−１の外周に内接するように形成される。これは、第１のマイクロレンズ材２５を熱処理した際に、第１のマイクロレンズ２８−１の外周が上述した位置に形成されるように、予め設計された大きさの第１のマイクロレンズ材２５を用いればよい。
【００４９】
次に、図２３、図２４に示すように、四方が第１のマイクロレンズ２８−１で囲まれる位置に、第２のマイクロレンズ２８−２を形成する。すなわち、第１のマイクロレンズ２８−１が形成されていない緑色カラーフィルタＧ上に、第２のマイクロレンズ２８−２を形成する。これは、図１７および図２０に示される方法と同様に、第１のマイクロレンズ２８−１が形成されていない緑色カラーフィルタＧ上に、第２のマイクロレンズ材（図示せず）を露光・現像により形成した後、これを熱処理することにより形成される。
【００５０】
図２３および図２４に示される工程により、全ての緑色カラーフィルタＧ上に第１のマイクロレンズ２８−１または第２のマイクロレンズ２８−２が形成される。形成された第１、第２のマイクロレンズ２８−１は、互いに隣接する緑色カラーフィルタＧの接触点上において、それぞれの外周の一部が互いに接触するように形成される。
【００５１】
次に、図２５および図２６に示すように、赤色カラーフィルタＲ上に、第２の平坦化層１７を介して８角形状の第３のマイクロレンズ材２６を形成する。すなわち、第１のマイクロレンズ２８−１と第２のマイクロレンズ２８−２との複数の隙間のうち、１画素おきに格子状に配列された位置の隙間を埋めるように第３のマイクロレンズ材２６を形成する。この第３のマイクロレンズ材２６も、第１のマイクロレンズ材２５および第２のマイクロレンズ材（図示せず）と同様の材料および製造方法により形成される。
【００５２】
第３のマイクロレンズ材２６は、第１のマイクロレンズ材２５等と同様に、赤色カラーフィルタＲと青色カラーフィルタＢとの接触点上には形成されず、また、隣接する緑色カラーフィルタＧ上の一部にはみ出すように形成される。
【００５３】
次に、図２７および図２８に示すように、メルト法により、凸状の第３のマイクロレンズ２８−３を形成する。すなわち、第３のマイクロレンズ材２６を熱処理することにより、赤色カラーフィルタＲ上に、第３のマイクロレンズ２８−３を形成する。そして、この第３のマイクロレンズ２８−３を更に高温で加熱することにより硬化させる。
【００５４】
次に、図２９および図３０に示すように、青色カラーフィルタＢ上に第４のマイクロレンズ材２７を形成する。この青色カラーフィルタＢ上の第４のマイクロレンズ材２７は、図２５に示される第３のマイクロレンズ材２６と同様に形成する。
【００５５】
最後に、メルト法により、青色カラーフィルタＢ上に第４のマイクロレンズ２８−４を形成する。これにより、図１４乃至図１６に示された固体撮像装置を製造することができる。
【００５６】
なお、第３のマイクロレンズ２８−３および、第４のマイクロレンズ２８−４は、これらの外周が、青色カラーフィルタＢと赤色カラーフィルタＲとの接触点上において、互いに接するように形成されればよい。従って、第３のマイクロレンズ２８−３および、第４のマイクロレンズ２８−４を形成する順序は、逆であってもよい。
【００５７】
以上に示す第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法であっても、第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法によって形成される固体撮像装置と同様に、カラーフィルタ層１６上に隙間がないように第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４を形成することができる。従って、この製造方法によって形成された第２の実施形態による固体撮像装置であっても、混色を抑制することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図３１は、第３の実施形態に係る固体撮像装置を示す上面図である。また、図３２は、図３１の二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図であり、図３３は、図３１の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【００５９】
図３１、図３２および図３３に示すように、第３の実施形態に係る固体撮像装置は、第２の実施形態の第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４と比較して、これらが青色カラーフィルタＢと赤色カラーフィルタＲとの接触点上において、それぞれが互いに離間するように形成されている点が異なる。
【００６０】
また、第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法は、第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４の製造方法のみが異なる。従って、以下の説明においては、図３４および図３５を参照して説明する。なお、図３４は、固体撮像装置の製造方法を示す上面図であり、図３５は、図３４の二点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
【００６１】
第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法においては、第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法と同様に第１、第２のマイクロレンズ２８−１、２８−２を形成した後、図３４および図３５に示すように、赤色カラーフィルタＲ上に第３のマイクロレンズ２８−３となる８角形状の第３のマイクロレンズ材２６を形成すると同時に、青色カラーフィルタＢ上に第４のマイクロレンズ２８−４となる８角形状の第４のマイクロレンズ材２７を形成する。これらの第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７は、第２の実施形態において示された第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７と同様の材料および製造方法により形成される。ただし、第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７は、第２の実施形態において示された第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７と比較して、赤色カラーフィルタＲおよび青色カラーフィルタＢがより多く露出するように形成される。
【００６２】
次に、メルト法により、赤色カラーフィルタＲ上に第３のマイクロレンズ２８−３を形成すると同時に、青色カラーフィルタＢ上に第４のマイクロレンズ２８−４形成する。すなわち、第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７を熱処理することにより、これを凸上に形成し、さらに高温で加熱することにより、第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４を同時に形成する。このとき、第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４は、赤色カラーフィルタＲと青色カラーフィルタＢとの接触点上において、互いに離間するように形成されている。これは、第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７を熱処理した際に、第３のマイクロレンズ２８−３と第４のマイクロレンズ２８−４とが互いに接触しないように、予め設計された大きさの第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７を用いればよい。これにより、図３１乃至図３３に示された固体撮像装置を製造することができる。
【００６３】
なお、第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７を流動化した際に、これらが、赤色カラーフィルタＲと青色カラーフィルタＢとの接触点上において互いに離間するように形成されるため、熱処理によって第３、第４のマイクロレンズ材２６、２７が互いに接続され、レンズ形状が損なわれることはない。
【００６４】
以上に示す第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置の場合、赤色カラーフィルタＲと青色カラーフィルタＢとの接触点上において第３、第４のマイクロレンズ２８−３、２８−４は互いに離間して形成される。しかし、接触点上においては、第１、第２のマイクロレンズ２８−１、２８−２の外周が互いに接触して形成されているため、カラーフィルタ層１６上に隙間がないように第１、第２、第３、第４のマイクロレンズ２８−１、２８−２、２８−３、２８−４が形成されている。これにより、混色を抑制することができる。
【００６５】
また、第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法は、赤色カラーフィルタＲ上および青色カラーフィルタＢ上に、第３、第４のマクロレンズ２８−３、２８−４を一括して形成するため、第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法と比較して、容易に固体撮像装置を製造することができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る固体撮像装置は、いわゆる表面照射型の固体撮像装置に、第１の実施形態に係る固体撮像装置に形成された第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２を適用したものである。以下に、この第４の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。なお、説明に際し、この固体撮像装置の上面図は図１と同様であるため、図示を省略し、ここでは、表面照射型の固体撮像装置において図１に示す二点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図である図３６および、図１に示す二点鎖線Ｙ−Ｙ´断面図である図３７を参照して説明する。
【００６７】
図３６、図３７に示すように、第４の実施形態に係る固体撮像装置において、半導体基板３１の表面には、格子状にフォトダイオード層３２が形成されている。このフォトダイオード層３１が形成された半導体基板３１の表面上には、第１の酸化膜３３を介して配線層３４が形成されている。この配線層３４の最上層には、第２の酸化膜３５が形成されており、この第２の酸化膜３５上には、パッシベーション膜３６、第１の平坦化層３７を介して、カラーフィルタ層３８が形成されている。さらに、カラーフィルタ層３８上には、第２の平坦化層３９を介して第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２が形成されている。なお、配線層３４、カラーフィルタ層３８、第２の平坦化層３９および第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２の各構造は、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様であるため、説明は省略する。
【００６８】
また、第４の実施形態の固体撮像装置の製造方法において、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２の製造方法以外は、従来の表面照射型の固体撮像装置の製造方法と同様である。さらに、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２の製造方法は、第１の実施形態において説明した通りである。従って、第４の実施形態の固体撮像装置の製造方法については、説明を省略する。
【００６９】
このような第４の実施形態に係る固体撮像装置であっても、第１、第２のマイクロレンズ１８−１、１８−２は、カラーフィルタ層３８上において隙間が形成されないように形成されている。従って、この表面照射型の固体撮像装置に入射された全ての光は、第１のマイクロレンズ１８−１または第２のマイクロレンズ１８−２によって、所望のカラーフィルタＧ、Ｂ、Ｒのいずれかを透過し、必ずフォトダイオード層３２に集光される。従って、従来の表面照射型の固体撮像装置と比較して、混色を抑制することができるだけではなく、感度を向上することもできる。
【００７０】
以上に、本発明の実施形態の固体撮像装置の製造方法について説明した。しかし、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上述した各固体撮像装置の製造方法に限定されるものではない。例えば、第４の実施形態の表面照射型の固体撮像装置の製造方法に対して、第２、第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を適用してもよい。
【００７１】
また、上述の各実施形態の固体撮像装置の製造方法において、第１の母型材２１、第２の母型材（図示せず）、第１乃至第４のマイクロレンズ材２５、２６、２７の各形状は、８角形に限定されるものではない。
【００７２】
また、各実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタ層１６、３８は、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタがベイヤー配列されたものであったが、カラーフィルタの種類およびその配列は、上述の各実施形態のカラーフィルタ層１６、３８の構成に限定されるものではない。
【００７３】
また、本発明の各実施形態に係る固体撮像装置において形成される画素の数は、各実施形態において示された数に限定されない。
【符号の説明】
【００７４】
１１・・・半導体基板
１２・・・フォトダイオード層
１３・・・画素分離層
１４・・・配線層
１４−１・・・配線が形成された層
１４−２・・・絶縁層
１５・・・第１の平坦化層
１６・・・カラーフィルタ層
１７・・・第２の平坦化層
１８−１・・・第１のマイクロレンズ
１８−２・・・第２のマイクロレンズ
１９・・・支持基板
２０・・・透明樹脂層
２１・・・第１の母型材
２３・・・第１のマイクロレンズ母型
２４・・・第２のマイクロレンズ母型
２５・・・第１のマイクロレンズ材
２６・・・第３のマイクロレンズ材
２７・・・第４のマイクロレンズ材
２８−１・・・第１のマイクロレンズ
２８−２・・・第２のマイクロレンズ
２８−３・・・第３のマイクロレンズ
２８−４・・・第４のマイクロレンズ
３１・・・半導体基板
３２・・・フォトダイオード層
３３・・・第１の酸化膜
３４・・・配線層
３５・・・第２の酸化膜
３６・・・パッシベーション膜
３７・・・第１の平坦化層
３８・・・カラーフィルタ層
３９・・・第２の平坦化層
【図１】
2011029277.tif 000003
【図２】
2011029277.tif 000004
【図３】
2011029277.tif 000005
【図４】
2011029277.tif 000006
【図５】
2011029277.tif 000007
【図６】
2011029277.tif 000008
【図７】
2011029277.tif 000009
【図８】
2011029277.tif 000010
【図９】
2011029277.tif 000011
【図１０】
2011029277.tif 000012
【図１１】
2011029277.tif 000013
【図１２】
2011029277.tif 000014
【図１３】
2011029277.tif 000015
【図１４】
2011029277.tif 000016
【図１５】
2011029277.tif 000017
【図１６】
2011029277.tif 000018
【図１７】
2011029277.tif 000019
【図１８】
2011029277.tif 000020
【図１９】
2011029277.tif 000021
【図２０】
2011029277.tif 000022
【図２１】
2011029277.tif 000023
【図２２】
2011029277.tif 000024
【図２３】
2011029277.tif 000025
【図２４】
2011029277.tif 000026
【図２５】
2011029277.tif 000027
【図２６】
2011029277.tif 000028
【図２７】
2011029277.tif 000029
【図２８】
2011029277.tif 000030
【図２９】
2011029277.tif 000031
【図３０】
2011029277.tif 000032
【図３１】
2011029277.tif 000033
【図３２】
2011029277.tif 000034
【図３３】
2011029277.tif 000035
【図３４】
2011029277.tif 000036
【図３５】
2011029277.tif 000037
【図３６】
2011029277.tif 000038
【図３７】
2011029277.tif 000039