(57)【要約】【課題】混色の悪化を抑制することができるようにする。【解決手段】固体撮像装置では、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されている。オンチップレンズがある画素のカラーフィルタは、オンチップレンズに近い上辺がオンチップレンズと同一の幅を有し、光電変換部に近い下辺が上辺より短い断面形状を有する。本開示の技術は、例えば、裏面照射型の固体撮像装置等に適用できる。【選択図】図３
2015065270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する
固体撮像装置。
【請求項２】
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタの周辺部の膜厚は、中央部の膜厚よりも厚くなっている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタは、透過性の高い材料による透過性膜の上に形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記透過性膜は、台形形状の断面を有する
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、台形形状の断面を有する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタの隣りに、三角形形状の断面の遮光壁を有する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記遮光壁は、前記カラーフィルタよりも低い屈折率を有する低屈折率材料か、または、金属材料で形成されている
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタは、矩形形状の断面を有する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記下辺は前記画素と同一の幅である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記カラーフィルタは、平坦化膜の上に形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記半導体基板の裏面側界面の画素境界部分に、画素間遮光膜が形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
隣接する前記光電変換部の間に、前記半導体基板の裏面側から所望の深さに埋め込まれた遮光部をさらに有する
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記遮光壁と前記遮光部は、前記半導体基板の裏面側界面で接続されている
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記遮光壁と前記遮光部は、同一材料で形成されている
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記遮光壁の前記カラーフィルタで挟まれた両側壁は斜面となっている
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記遮光壁の高さは、前記カラーフィルタの高さと同一である
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記遮光壁の高さは、前記カラーフィルタの高さより低い
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記遮光壁は、台形形状の断面を有する
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置される固体撮像装置の前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタを、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅で、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状に形成する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する
固体撮像装置
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、混色の悪化を抑制することができるようにする固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、CMOS型固体撮像装置（CMOSイメージセンサ）は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ、複写機、ファクシミリなど多くの電子機器に搭載されている。
【０００３】
固体撮像装置では、受光部となるフォトダイオードの上部にオンチップレンズが形成されるが、画素の微細化により、オンチップレンズも縮小する必要があり、オンチップレンズを所望の曲率に加工することが困難になってきている。
【０００４】
そこで、オンチップレンズを画素より大きなサイズで１画素おきに形成し、画素の微細化を行っても感度の向上を図る技術が提案されている（例えば、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２００７−２８７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された画素構造は、表面照射型の画素構造であるため、さらに感度を向上させることを目的として、裏面照射型への適用が望まれている。しかしながら、特許文献１に開示された画素構造を裏面照射型に適用しようとすると、混色の悪化が懸念される。
【０００７】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の側面の固体撮像装置は、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する。
【０００９】
本開示の第２の側面の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置される固体撮像装置の前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタを、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅で、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状に形成する。
【００１０】
本開示の第３の側面の電子機器は、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する固体撮像装置を備える。
【００１１】
本開示の第１及び第３の側面においては、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタが、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する構成とされる。
【００１２】
本開示の第２の側面においては、半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置される固体撮像装置の前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタが、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅で、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状に形成される。
【００１３】
固体撮像装置及び電子機器は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の第１乃至第３の側面によれば、混色の悪化を抑制することができる。
【００１５】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】画素の回路構成例を示す図である。
【図３】画素の第１の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４】第１の実施の形態に係る画素の平面図と断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図６】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図７】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図８】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図９】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１４】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１５】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１６】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１７】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１８】第１の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図１９】画素の第２の実施の形態に係る断面構成図である。
【図２０】画素の第３の実施の形態に係る断面構成図である。
【図２１】画素の第４の実施の形態に係る断面構成図である。
【図２２】画素の第５の実施の形態に係る断面構成図である。
【図２３】画素の第６の実施の形態に係る断面構成図である。
【図２４】カラーフィルタのその他の配列例を示す図である。
【図２５】カラーフィルタのその他の配列例を示す図である。
【図２６】カラーフィルタのその他の配列例を示す図である。
【図２７】カラーフィルタのその他の配列例を示す図である。
【図２８】本開示の技術で解決しようとする問題について説明する図である。
【図２９】画素の第７の実施の形態に係る断面構成図である。
【図３０】第７の実施の形態に係る画素の効果を説明する図である。
【図３１】画素の第７の実施の形態の変形例を示す断面構成図である。
【図３２】第７の実施の形態に係る画素の第１の製造方法について説明する図である。
【図３３】第７の実施の形態に係る画素の第１の製造方法について説明する図である。
【図３４】第７の実施の形態に係る画素の第２の製造方法について説明する図である。
【図３５】第７の実施の形態に係る画素の第２の製造方法について説明する図である。
【図３６】画素の第８の実施の形態に係る断面構成図である。
【図３７】第８の実施の形態に係る画素の効果を説明する図である。
【図３８】第８の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図３９】第８の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図４０】画素の第９の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４１】画素の第１０の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４２】画素の第１１の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４３】画素の第１２の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４４】画素の第１３の実施の形態に係る断面構成図である。
【図４５】第１３の実施の形態に係る画素の効果を説明する図である。
【図４６】カラーフィルタの重なり量の最適値について説明する図である。
【図４７】第１３の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図４８】第１３の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図４９】画素の第１４の実施の形態に係る断面構成図である。
【図５０】第１４の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図５１】第１４の実施の形態に係る画素の製造方法について説明する図である。
【図５２】画素の第１５の実施の形態に係る断面構成図である。
【図５３】本開示に係る電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．固体撮像装置の概略構成例＞
＜２．画素の回路構成例＞
＜３．画素の第１の実施の形態＞
＜４．第１の実施の形態に係る画素の製造方法＞
＜５．画素の第２の実施の形態＞
＜６．画素の第３の実施の形態＞
＜７．画素の第４の実施の形態＞
＜８．画素の第５の実施の形態＞
＜９．画素の第６の実施の形態＞
＜１０．カラーフィルタのその他の配列例＞
＜１１．画素の第７の実施の形態＞
＜１２．第７の実施の形態に係る画素の第１の製造方法＞
＜１３．第７の実施の形態に係る画素の第２の製造方法＞
＜１４．画素の第８の実施の形態＞
＜１５．第８の実施の形態に係る画素の製造方法＞
＜１６．画素の第９の実施の形態＞
＜１７．画素の第１０の実施の形態＞
＜１８．画素の第１１の実施の形態＞
＜１９．画素の第１２の実施の形態＞
＜２０．画素の第１３の実施の形態＞
＜２１．第１３の実施の形態に係る画素の製造方法＞
＜２２．画素の第１４の実施の形態＞
＜２３．第１４の実施の形態に係る画素の製造方法＞
＜２４．画素の第１５の実施の形態＞
＜２５．電子機器への適用例＞
【００１８】
＜１．固体撮像装置の概略構成例＞
図１は、本開示に係る固体撮像装置の概略構成を示している。
【００１９】
図１の固体撮像装置１は、半導体として例えばシリコン（Si）を用いた半導体基板１２に、画素２が行列状に複数配列された画素アレイ部３と、その周辺の周辺回路部とを有して構成される。周辺回路部には、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、制御回路８などが含まれる。
【００２０】
画素２は、光電変換素子であるフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタの４つのMOSトランジスタで構成される。
【００２１】
また、画素２は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有される１つのフローティングディフージョン（浮遊拡散領域）と、共有される１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。画素２の構成例については、図２を参照して後述する。
【００２２】
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、制御回路８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４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６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、制御回路８は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に出力する。
【００２３】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線１０を選択し、選択された画素駆動配線１０に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４は、画素アレイ部３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素２の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線９を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００２４】
カラム信号処理回路５は、画素２の列ごとに配置されており、１行分の画素２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。例えば、カラム信号処理回路５は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング)およびAD変換等の信号処理を行う。
【００２５】
水平駆動回路６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５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１１に出力させる。
【００２６】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１１を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子１３は、外部と信号のやりとりをする。
【００２７】
以上のように構成される固体撮像装置１は、CDS処理とAD変換処理を行うカラム信号処理回路５が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサである。
【００２８】
＜２．画素の回路構成例＞
図２は、画素２の回路構成例を示している。
【００２９】
画素２は、光電変換素子としてのフォトダイオード４１、転送トランジスタ４２、FD(フローティングディフュージョン)４３、リセットトランジスタ４４、増幅トランジスタ４５、および選択トランジスタ４６を有する。
【００３０】
フォトダイオード４１は、受光した光量に応じた電荷（信号電荷）を生成し、かつ、蓄積する光電変換部である。フォトダイオード４１は、アノード端子が接地されているとともに、カソード端子が転送トランジスタ４２を介して、FD４３に接続されている。
【００３１】
転送トランジスタ４２は、転送信号TRXによりオンされたとき、フォトダイオード４１で生成された電荷を読み出し、FD４３に転送する。
【００３２】
FD４３は、フォトダイオード４１から読み出された電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部である。リセットトランジスタ４４は、リセット信号RSTによりオンされたとき、FD４３に蓄積されている電荷がドレイン（定電圧源VDD）に排出されることで、FD４３の電位をリセットする。
【００３３】
増幅トランジスタ４５は、FD４３の電位に応じた画素信号を出力する。すなわち、増幅トランジスタ４５は、垂直信号線９を介して接続されている定電流源４７としての負荷MOSとソースフォロワ回路を構成し、FD４３に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号が、増幅トランジスタ４５から選択トランジスタ４６を介してカラム信号処理回路５に出力される。定電流源４７は、例えば、カラム信号処理回路５の一部として設けられている。
【００３４】
選択トランジスタ４６は、選択信号SELにより画素２が選択されたときオンされ、画素２の画素信号を、垂直信号線９を介してカラム信号処理回路５に出力する。転送信号TRX、選択信号SEL、及びリセット信号RSTが伝送される各信号線は、図１の画素駆動配線１０に対応する。
【００３５】
画素２は、以上のように構成することができるが、この構成に限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。
【００３６】
例えば、図２に示した画素２の回路構成は、転送トランジスタ４２、リセットトランジスタ４４、増幅トランジスタ４５、および選択トランジスタ４６の４つの画素トランジスタを用いた構成であるが、選択トランジスタ４６を省略した３つの画素トランジスタ構成とすることもできる。図２に示される各画素トランジスタは、ｎチャネルMOSトランジスタとして動作する。
【００３７】
以下では、画素サイズよりも大きなオンチップレンズが１画素おきに形成される裏面照射型の固体撮像装置１において、混色の悪化を抑制するようにした画素構造について説明する。
【００３８】
＜３．画素の第１の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図３は、画素２の第１の実施の形態に係る断面構成図である。図３では、画素アレイ部３内の水平方向に並んだ複数の画素２の断面構成が示されている。
【００３９】
半導体基板１２は、例えば、第１導電型であるｎ型のシリコン基板により構成され、３乃至５μｍ程度の厚みを有する。図３の上側が、光が入射される半導体基板１２の裏面側であり、図３の下側が、画素トランジスタが形成される半導体基板１２の表面側となる。したがって、図３の画素構造が採用されている固体撮像装置１は、半導体基板１２の裏面側から光が入射される裏面照射型のCMOSイメージセンサである。
【００４０】
図３に示されるように、半導体基板１２には、第１導電型であるｎ型の電荷蓄積領域６１と、第２導電型であるｐ型の暗電流抑制領域６２及びｐ＋型の暗電流抑制領域６３のｐｎ接合によって形成されたフォトダイオード４１が、画素２ごとに形成されている。ここで、暗電流抑制領域６３の「ｐ＋」は、暗電流抑制領域６２の「ｐ」のよりも不純物濃度が高濃度であることを表す。
【００４１】
入射光量に応じて生成された信号電荷は、電荷蓄積領域６１に蓄積される。また、半導体基板１２界面で発生した電子は、暗電流抑制領域６２及び６３中の多数キャリアである正孔と再結合するため、暗電流が抑制される。
【００４２】
半導体基板１２の表面側（図中下側）には、フォトダイオード４１に蓄積された電荷の読み出し等を行う複数の画素トランジスタTrと、複数の配線層６４と層間絶縁膜６５とからなる多層配線層６６が形成されている。そして、多層配線層６６のさらに下側には、支持基板６７が貼り付けられている。
【００４３】
隣接する２つのフォトダイオード４１の間には、ｐ＋型の素子分離層６８が形成されており、素子分離層６８は、隣接する画素間を電気的に分離する機能を有する。
【００４４】
この素子分離層６８には、半導体基板１２の裏面側から所望の深さに埋め込まれた埋め込み遮光部７１Aが形成されている。埋め込み遮光部７１Aは、カラーフィルタ層７３に形成された遮光壁７１Bと半導体基板１２の裏面側界面で接続されており、埋め込み遮光部７１Aと遮光壁７１Bで遮光部７１が構成されている。遮光部７１の材料としては、例えば、タングステン、アルミニウムなどの金属材料を用いることができる。
【００４５】
半導体基板１２の裏面側の全面は、高誘電率膜７２で覆われている。より具体的には、半導体基板１２内の素子分離層６８に埋め込まれた埋め込み遮光部７１Aの側壁と底辺、及び、ｐ型の暗電流抑制領域６２と素子分離層６８の裏面側界面が、高誘電率膜７２で覆われている。高誘電率膜７２は、埋め込み遮光部７１Aとなるトレンチを形成するときの物理的ダメージやイオン照射によって不純物が不活性化することにより、トレンチ周辺部でピニングはずれが発生することを防止する。高誘電率膜７２には、例えば、酸化ハフニウム（HfO2）、五酸化タンタル（Ta2O5）、二酸化ジルコニウム（ZrO2）を用いることができる。
【００４６】
半導体基板１２裏面側のフォトダイオード４１上方には、高誘電率膜７２を介して、R（Red）、G（Green）、B(Blue)、またはW(White)のいずれかのカラーフィルタ７３が形成されており、各画素２のカラーフィルタ７３の間（側部）に、遮光壁７１Bが形成されている。R、G、またはBのカラーフィルタ７３は、入射光のうち、R、G、またはBに対応する所定波長の光のみをフォトダイオード４１に入射させる。Wのカラーフィルタ７３は、全ての波長の入射光をフォトダイオード４１に入射させる。なお、カラーフィルタ７３のR、G、B、及びWを特に区別しない場合、カラーフィルタ層７３ともいう。
【００４７】
カラーフィルタ層７３の上面には、図３に示されるように、画素サイズよりも大きな平面サイズのオンチップレンズ７４Aが１画素おきに形成されている。なお、１画素おきに形成されたオンチップレンズ７４Aどうしの間は、オンチップレンズ７４Aの材料と同一の材料でオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されている。
【００４８】
以下では、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bを合わせて、オンチップレンズ層７４ともいう。オンチップレンズ層７４は、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂等の樹脂系材料で形成することができる。
【００４９】
図３の例では、オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ層７３は、R、G、またはBのカラーフィルタ７３であり、オンチップレンズ７４Aがない画素２のカラーフィルタ層７３は、Wのカラーフィルタ７３となっている。しかし、カラーフィルタ７３の色の配列方法は、図２４乃至図２７を参照して後述するように、この例に限定されるものではない。
【００５０】
オンチップレンズ７４Aがある画素２のR、G、またはBのカラーフィルタ７３は、上面のサイズが、オンチップレンズ７４Aのサイズと同一となっている。断面形状で言えば、図３に示されるように、オンチップレンズ７４Aがある画素２のR、G、またはBのカラーフィルタ７３のオンチップレンズ７４A側の上辺がオンチップレンズ７４Aと同一の幅を有し、フォトダイオード４１側の下辺が、上辺よりも短い台形形状に形成されている。
【００５１】
一方、オンチップレンズ７４Aがない画素２のWのカラーフィルタ７３の断面は、オンチップレンズ７４A側の上辺とフォトダイオード４１側の下辺が同じ長さの矩形形状に形成されている。
【００５２】
そのため、隣接するカラーフィルタ７３の間に形成されている遮光壁７１Bの断面は、埋め込み遮光部７１Aの一部と接する辺を底辺、その底辺に垂直な高さをカラーフィルタ層７３の膜厚とする三角形形状となっている。
【００５３】
換言すれば、遮光壁７１Bは、オンチップレンズ７４Aがある画素２では、オンチップレンズ７４Aに近い上層になるほどカラーフィルタ７３が大きな開口となるように、斜面となっており、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、垂直な面となっている。
【００５４】
図４Aは、カラーフィルタ層７３を上面からみた平面図である。また、図４Bは、図３のX-X’線における断面図であり、図４Cは、図３のY-Y’線における断面図である。
【００５５】
画素アレイ部３では、図４Aに示されるように、オンチップレンズ７４Aが形成されているR、G、またはBのカラーフィルタ７３と、オンチップレンズ７４Aが形成されていないWのカラーフィルタ７３が市松状に配置されている。
【００５６】
また、画素サイズよりも大きな平面サイズで形成されるR、G、またはBのカラーフィルタ７３は、四角形形状の画素２の４つの角に外接する八角形または円形に近い形状に形成される。
【００５７】
カラーフィルタ層７３内の遮光壁７１Bは、図４Bに示されるように、正八角形または円形の外周部に形成され、半導体基板１２内の埋め込み遮光部７１Aは、図４Cに示されるように、画素２の矩形の画素領域の境界上に形成されている。画素２の画素サイズのピッチをXとしたとき、画素サイズよりも大きな平面サイズのR、G、またはBのカラーフィルタ７３の開口径は、√２Xとなる。
【００５８】
固体撮像装置１では、以上のように、オンチップレンズ７４Aが、開口の大きなR、G、またはBのカラーフィルタ７３の上部にのみ形成され、開口の小さなWのカラーフィルタ７３の上部には形成されない。オンチップレンズ７４Aが形成された画素２では、入射光が集光され、効率的にフォトダイオード４１に光を入射させることができる。オンチップレンズ７４Aがない画素２では、オンチップレンズ７４Aを設けないことで、R、G、またはBのカラーフィルタ７３が配置された画素２との感度差をさらに縮小することができる。
【００５９】
また、第１の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、遮光壁７１Bで形成された２種類の開口面積を持つ画素２を市松状に配置することによって、異なる２種類の感度を持つ画素２を作り分けることが可能となる。
【００６０】
そして、開口面積が小さい画素２を、Wのカラーフィルタ７３が配置されたW画素とし、開口面積が大きい画素２を、R、G、またはBのカラーフィルタ７３が配置されたRGB画素（R画素、G画素、またはB画素）とすることで、W画素とRGB画素の感度差を抑え、飽和によるダイナミックレンジの縮小を防ぐことができる。このとき、フォトダイオード４１を含む半導体基板１２内部の構成は全画素で共通の構成となるため、飽和信号量をはじめとするその他の特性は、全画素で同一となる。
【００６１】
さらに、第１の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、R、G、B、またはWのカラーフィルタ７３間に配置された遮光壁７１Bによって、オンチップレンズ７４Aに入射された斜め光を反射及び屈折させることにより、光を漏れなく、同一画素内のフォトダイオード４１に入射させることができる。
【００６２】
したがって、オンチップレンズ７４Aからフォトダイオード４１までの距離が短い裏面照射型の画素構造であっても、オンチップレンズ７４Aが配置された画素２から、オンチップレンズ７４Aが配置されていない画素２への混色を防止することが可能となる。
【００６３】
さらに、半導体基板１２内の素子分離層６８に埋め込まれた埋め込み遮光部７１Aより、入射光の回折による隣接画素への光の漏れ込みを防止することができる。
【００６４】
以上により、上述した第１の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、画素サイズより大きなサイズのオンチップレンズ７４Aを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造を実現しつつ、混色の悪化を抑制することができる。
【００６５】
なお、上述した第１の実施の形態に係る画素構造には、遮光壁７１Bとオンチップレンズ７４Aの２次元的な位置を、光の主光線の向きに合わせてずらすことによって、画素アレイ部３の周辺画素でのシェーディングを補正する、いわゆる瞳補正技術を適用することも可能である。
【００６６】
また、上述した例では、開口サイズの種類数が２種類となる例について説明したが、開口サイズの種類数は２種類に限定されるものではない。例えば、開口サイズ大の画素２と開口サイズ小の画素２の面積比（＝開口サイズ大／開口サイズ小）が、画素アレイ部３の周辺に行くほど１に近くなるように、開口サイズを複数段階で変化させることにより、シェーディングによる周辺減光を考慮しつつ、画素間の感度バランスを最適化してもよい。
【００６７】
＜４．第１の実施の形態に係る画素の製造方法＞
次に、図５乃至図１８を参照して、第１の実施の形態に係る画素２の製造方法について説明する。
【００６８】
まず、図５に示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１となるｎ型の電荷蓄積領域６１と、ｐ型の暗電流抑制領域６２及びｐ＋型の暗電流抑制領域６３が、画素毎に形成されるとともに、素子分離層６８が形成される。また、半導体基板１２の表面側に、複数の画素トランジスタTrと、複数の配線層６４と層間絶縁膜６５とからなる多層配線層６６が形成される。
【００６９】
次に、図６に示されるように、多層配線層６６上部に、有機系接着剤またはプラズマ照射による物理的接着により支持基板６７が貼り合わせられる。
【００７０】
そして、貼り合わせられた支持基板６７と半導体基板１２全体が、図７に示されるように、上下反転された後、図８に示されるように、半導体基板１２が、ｐ型の暗電流抑制領域６２が露出するまで、物理的研磨法により研磨される。
【００７１】
次に、図９に示されるように、半導体基板１２裏面側の上部にフォトレジスト９１を形成した後、素子分離層６８の埋め込み遮光部７１Aが形成される領域に開口部９２が形成されるように、フォトレジスト９１がパターニングされる。
【００７２】
パターニングされたフォトレジスト９１をマスクとしてドライエッチングをすることにより、図１０に示されるように、半導体基板１２の素子分離層６８が所望の深さまで掘り込まれ、トレンチ部９３が形成される。トレンチ部９３の深さは、半導体基板１２の裏面側から入射する斜め光を受光面側で遮光できる程度の深さに形成されればよい。
【００７３】
半導体基板１２の素子分離層６８にトレンチ部９３が形成された後、図１１に示されるように、フォトレジスト９１が除去される。
【００７４】
その後、図１２に示されるように、トレンチ部９３を含む半導体基板１２の裏面側上面に、例えば、タングステンなどの遮光性材料９４が、CVD（Chemical Vapor Deposition）法またはPVD(Physical Vapor Deposition)法により成膜される。
【００７５】
そして、半導体基板１２の裏面側上面に成膜された遮光性材料９４に対して、エッチング工程を２回行うことにより、三角形形状の断面の遮光壁７１Bが形成される。
【００７６】
具体的には、初めに、１回目のエッチング工程として、図１３に示されるように、遮光性材料９４の上部にフォトレジスト９５を形成した後、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域に開口部９６が形成されるように、フォトレジスト９５がパターニングされる。
【００７７】
そして、パターニングされたフォトレジスト９５をマスクとしてドライエッチングをすることにより、図１４に示されるように、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域に対応して、開口部９７が形成される。この１回目のエッチングでは、断面が垂直となるように、例えば、SF6/Cl2の混合ガスによるドライエッチングが行われる。その後、フォトレジスト９５が除去される。
【００７８】
次に、２回目のエッチング工程として、図１５に示されるように、遮光性材料９４より厚めの膜厚で、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域となる開口部９７を中心として所定の幅でフォトレジスト９８がパターニングされる。
【００７９】
そして、パターニングされたフォトレジスト９８をマスクとしてドライエッチングをすることにより、図１６に示されるように、RGB画素側が斜面となるように、遮光性材料９４がエッチングされる。これにより、素子分離層６８に埋め込まれた埋め込み遮光部７１Aと、カラーフィルタ層７３に形成された遮光壁７１Bが完成する。テーパ角を持たせたエッチング手法としては、例えば、エッチングガスとしてCF4/Cl2の混合ガスを用い、その混合比率を変えることによってフォトレジスト９８との選択比を制御し、フォトレジスト９５を後退させながらエッチングする手法を採用することができる。
【００８０】
次に、図１７に示されるように、カラーフィルタ層７３が形成され、さらに、図１８に示されるように、オンチップレンズ層７４が形成されることにより、図３に示した画素構造が完成する。
【００８１】
なお、上述した例では、遮光部７１の埋め込み遮光部７１Aと遮光壁７１Bを同一の遮光性材料９４を用いて同時に形成したが、埋め込み遮光部７１Aと遮光壁７１Bは、異なる材料で別々に形成してもよい。その場合、遮光壁７１Bは、埋め込み遮光部７１Aと異なる金属材料か、または、カラーフィルタ層７３よりも低い屈折率を有する低屈折率材料とすることができる。
【００８２】
上述した第１の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、W画素は、RGB画素に比べて約３倍程度の入射光の透過率を有するが、図４Aに示したように、開口の大きなRGB画素と開口の小さなW画素の開口面積比は、0.21倍程度になるため、W画素が先に飽和することはない。
【００８３】
さらに、遮光壁７１Bが斜面となっているRGB画素では、遮光壁７１Bによって反射されてフォトダイオード４１に到達しない斜め光成分が、遮光壁７１Bが垂直面となっているW画素よりも多い割合で発生するため、RGB画素とW画素の感度差はさらに縮小され、感度バランスが取れた構成となっている。
【００８４】
また、遮光壁７１Bの平面形状を、図４Bに示した正八角形から変形させることによって、任意の開口面積を形成し、さらなる感度バランスの最適化を図ることも可能である。
【００８５】
＜５．画素の第２の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図１９は、画素２の第２の実施の形態に係る断面構成図である。
【００８６】
なお、図１９乃至図２３においては、上述した第１の実施の形態における図３と対応する部分については同一の符号を付してあり、図３に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【００８７】
図１９に示される第２の実施の形態に係る画素構造は、第１の実施の形態に係る画素構造と比較すると、カラーフィルタ層７３の上部に設けられていたオンチップレンズ７４Aが省略された構成となっている。
【００８８】
近年、画素の微細化に伴ってオンチップレンズの加工限界が近づき、所望の曲率を持ったオンチップレンズの加工が難しくなっている。図１９に示されるように、オンチップレンズ７４Aをなくした構成とすることで、このようなオンチップレンズ加工限界の問題を解消することができる。遮光壁７１Bが周囲のカラーフィルタ層７３よりも低屈折率な材料または金属材料で形成されているため、オンチップレンズ７４Aを省略しても十分な集光効率を得ることができる。
【００８９】
＜６．画素の第３の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図２０は、画素２の第３の実施の形態に係る断面構成図である。
【００９０】
図２０に示される第３の実施の形態では、図３の遮光壁７１Bの代わりに、遮光壁７１Cが形成されている。第３の実施の形態に係る画素構造と、第１の実施の形態に係る画素構造との差異点は、遮光壁７１Cの断面の三角形形状の高さである。
【００９１】
遮光壁７１Cの高さは、第１の実施の形態における遮光壁７１Bよりも低く形成されており、遮光壁７１Cの上端は、カラーフィルタ層７３の上端に達しない構成となっている。
【００９２】
カラーフィルタ層７３は、入射光を十分に分光するためには、ある程度の厚みが必要となる。このような構成とすることによって、カラーフィルタ層７３の厚みを、遮光壁７１Bの高さばらつきに左右されずに所望の厚みに設定することができる。このとき、遮光壁７１Bの高さをある程度確保しておけば、開口の大きな画素２から開口の小さな画素２への混色防止効果や、開口の小さな画素２における入射光の回折防止効果は、第１の実施の形態と比較しても、遜色なく維持することができる。
【００９３】
＜７．画素の第４の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図２１は、画素２の第４の実施の形態に係る断面構成図である。
【００９４】
図２１に示される第４の実施の形態では、図３の遮光壁７１Bの代わりに、遮光壁７１Dが形成されている。第４の実施の形態に係る画素構造と、第１の実施の形態に係る画素構造との差異点は、遮光壁７１Dの断面形状である。
【００９５】
第１の実施の形態における遮光壁７１Bの断面が三角形形状であるのに対して、遮光壁７１Dの断面は、図２１に示されるように、台形形状となっている。
【００９６】
遮光壁７１Dをドライエッチングにより形成する際、遮光壁７１Dを台形形状にすることで、遮光壁７１Dの高さのばらつきを生じさせることなく遮光壁７１Dを形成することが可能となる。したがって、第４の実施の形態の画素構造によれば、よりプロセスばらつきに強いロバストな構成とすることができる。
【００９７】
＜８．画素の第５の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図２２は、画素２の第５の実施の形態に係る断面構成図である。
【００９８】
図２２に示される第５の実施の形態では、図３の遮光壁７１Bの代わりに、遮光壁７１Eが形成されている。第５の実施の形態に係る画素構造と、第１の実施の形態に係る画素構造との差異点は、遮光壁７１Eの断面形状である。
【００９９】
第１の実施の形態における遮光壁７１Bの断面が三角形形状であるのに対して、遮光壁７１Eの断面は、図２２に示されるように、開口の大きなRGB画素側の側壁も垂直となった四角形形状となっている。
【０１００】
開口の大きな画素２における感度向上効果は得られないものの、遮光壁７１Eの張り出し量によって開口の小さな画素２の開口面積を任意に調整することが容易となる。これにより、W画素とRGB画素の感度差の調整が容易となり、W画素がRGB画素よりも早く飽和することを防止するための調整が容易となる。また、第１の実施形態と比べ、遮光壁７１Eの両方の側壁（垂直面）を一括でエッチング加工することができるため、より低コストで製造することが可能である。
【０１０１】
＜９．画素の第６の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図２３は、画素２の第６の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１０２】
図２３に示される第６の実施の形態では、図３の遮光壁７１Bの代わりに、遮光壁７１Fが形成されている。第６の実施の形態に係る画素構造と、第１の実施の形態に係る画素構造との差異点は、遮光壁７１Fの断面形状である。
【０１０３】
第１の実施の形態における遮光壁７１Bの断面は、開口の小さな画素側の側壁が垂直な垂直三角形の形状であるのに対して、遮光壁７１Fの断面は、図２３に示されるように、開口の大きなRGB画素側と開口の小さなW画素側の両側壁が斜面となった三角形の形状となっている。
【０１０４】
このような構成とすることにより、開口の小さなW画素における感度を調整可能となり、開口の大きなRGB画素との間に任意の感度差を持たせることが可能となる。また、両側壁の斜面の角度を作り分けるためには、２回のエッチング工程が必要であるが、両側壁の角度が同一で良い場合には一括で加工できるため、より低コストで製造することができる。
【０１０５】
＜１０．カラーフィルタのその他の配列例＞
次に、図２４乃至図２７を参照して、カラーフィルタ７３の色のその他の配列例について説明する。
【０１０６】
上述した例では、図４Aに示したように、開口の大きな画素２には、R、G、またはBのカラーフィルタ７３が配置され、開口の小さな画素２には、Wのカラーフィルタ７３が配置されていた。
【０１０７】
図４Aに示したカラーフィルタ７３の第１の配列方法は、ダイナミックレンジと感度を優先させた配列方法である。
【０１０８】
図２４は、カラーフィルタ７３の第２の配列方法を示す平面図である。
【０１０９】
カラーフィルタ７３の第２の配列方法では、開口の大きな画素２の全てにGのカラーフィルタ７３が配置され、開口の小さな画素２には、RまたはBのカラーフィルタ７３が配置されている。
【０１１０】
近年、デジタルスチルカメラ等においては、多画素化やセンササイズの縮小に伴い、画素の微細化が進み、輝度S/N及び色S/Nの低下が懸念されている。輝度S/N及び色S/Nの低下に対しては、人の目の解像度が高いG画素を高感度化し、人の目の解像度の低いR画素およびB画素にはローパスフィルタをかけてノイズリダクションすることが有効的である。したがって、図２４に示した第２の配列方法は、輝度S/N及び色S/Nの改善に貢献する配列方法である。
【０１１１】
図２５は、カラーフィルタ７３の第３の配列方法を示す平面図である。
【０１１２】
カラーフィルタ７３の第３の配列方法では、開口の大きな画素２には、RまたはBのカラーフィルタ７３が配置され、開口の小さな画素２にはGのカラーフィルタ７３が配置されている。
【０１１３】
光源を有するスキャナやコピー機では、光源によって十分な輝度S/Nが確保されるため、色再現や色S/Nを重視することが多い。このような用途においては、図２５に示すような第３の配列方法が効果的である。
【０１１４】
図２６は、カラーフィルタ７３の第４の配列方法を示す平面図である。
【０１１５】
カラーフィルタ７３の第４の配列方法では、開口の大きな画素２には、RまたはBのカラーフィルタ７３が配置され、開口の小さな画素２にはWのカラーフィルタ７３が配置されている。
【０１１６】
このような配列方法では、図２５に示した第３の配列方法と同様、色S/Nを改善することができる。また、G画素の代わりにW画素を設けることで、輝度S/Nを改善する効果が得られる。なお、W画素におけるG信号は、周辺画素からの補間で求めることができる。
【０１１７】
図２７は、カラーフィルタ７３の第５の配列方法を示す平面図である。
【０１１８】
カラーフィルタ７３の第５の配列方法では、開口の大きな画素２と開口の小さな画素２のいずれも、R、G、またはBのカラーフィルタ７３が配置される。ただし、開口の大きな画素２と、それに隣接する開口の小さな画素２が同色のカラーフィルタ７３となるように、R、G、またはBのカラーフィルタ７３が配置される。
【０１１９】
このような配列方法によれば、高感度の画素と、高ダイナミックレンジの画素を使い分けることができる。
【０１２０】
以上のように、固体撮像装置１のカラーフィルタ７３の配列方法としては、上述した第１乃至第５の配列方法を任意に選択して形成することができる。この点は、以下で説明する他の実施の形態についても同様である。
【０１２１】
上述した画素２の第１乃至第６の実施の形態によれば、半導体基板１２内の素子分離層６８に埋め込まれた埋め込み遮光部７１Aより、入射光の回折による隣接画素への光の漏れ込みを防止することができる。
【０１２２】
また、R、G、B、またはWのカラーフィルタ７３間に配置された遮光壁７１B乃至７１Fによって、オンチップレンズ７４Aに入射された斜め光を漏れなく、同一画素内のフォトダイオード４１に入射させることができる。
【０１２３】
従って、画素２より大きなサイズのオンチップレンズ７４Aを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができる。
【０１２４】
次に、固体撮像装置１の画素２のさらにその他の実施の形態について説明する。
【０１２５】
その前に、図２８を参照して、本開示の技術で解決しようとする問題について改めて説明する。
【０１２６】
図２８は、オンチップレンズを画素より大きなサイズで１画素おきに形成した表面照射型の画素構造を裏面照射型に適用した場合の画素構造を示す概略断面構成図である。
【０１２７】
オンチップレンズを画素より大きなサイズで１画素おきに形成した表面照射型の画素構造を裏面照射型に適用した場合には、画素より大きなサイズのオンチップレンズ１０１の外周部を通過した入射光１０２が、本来入射されるべき真ん中のフォトダイオード１０３とは異なる左側のフォトダイオード１０３に入射される。これにより、混色が発生する。
【０１２８】
また、画素間の境界部に設けられている画素間遮光膜１０４に入射光１０５が反射することによるケラレ成分が大きく、感度が低下する。
【０１２９】
そこで、本開示は、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化や感度の低下を抑制することができるようにするものである。
【０１３０】
＜１１．画素の第７の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図２９は、画素２の第７の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１３１】
なお、図２９では、上述した第１の実施の形態における図３と対応する部分については同一の符号が付されており、図３に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０１３２】
第７の実施の形態では、図２９に示されるように、フォトダイオード４１が、半導体基板１２内に画素単位に形成されている。このフォトダイオード４１は、図３における電荷蓄積領域６１と暗電流抑制領域６２及び６３を簡略化して示したものである。
【０１３３】
また、図２９の第７の実施の形態では、図３の埋め込み遮光部７１Aは設けられておらず、素子分離層６８の図示が省略されている。さらに、半導体基板１２の表面側に形成されている多層配線層６６と支持基板６７の図示も省略されている。
【０１３４】
半導体基板１２の裏面側上面の画素境界には、隣りの画素２への入射光の漏れ込みを防止する画素間遮光膜１２１が形成されている。画素間遮光膜１２１は、例えば、タングステン、アルミニウム、銅などの金属膜で形成することができる。
【０１３５】
画素間遮光膜１２１を含む半導体基板１２の裏面側上面には、平坦化膜１２２が形成されている。平坦化膜１２２は、例えば、樹脂などの有機材料を回転塗布することによって形成される。また、平坦化膜１２２は、例えばSiO2等の無機透明膜を成膜して、CMP（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化することで形成されてもよい。
【０１３６】
なお、平坦化膜１２２と半導体基板１２の間には、酸化膜などからなる反射防止膜が形成されていてもよい。
【０１３７】
平坦化膜１２２の上面には、図３の第１の実施の形態と同様、カラーフィルタ層７３と遮光壁７１Bが形成されており、さらにその上には、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されている。
【０１３８】
なお、図２９の例では、カラーフィルタ層７３の色の配列として、開口の小さな画素２の全てにWのカラーフィルタ７３を配置して、開口の大きな画素２には、R、G、Bのカラーフィルタ７３を横一列で配置する配列方法が採用されている。しかし、この配列方法に限らず、図４A及び図２４乃至図２７に示したどの配列方法でも採用することができる。
【０１３９】
以上のように構成される第７の実施の形態に係る画素構造によれば、遮光壁７１Bが低屈折率材料または金属材料で形成される。そして、オンチップレンズ７４Aがある画素２では、オンチップレンズ７４Aに近い上層になるほどカラーフィルタ７３が大きな開口となるように、遮光壁７１Bの側壁が斜面となっている。一方、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、遮光壁７１Bの側壁は垂直な面となっている。
【０１４０】
これにより、図３０の矢印で示されるように、オンチップレンズ７４Aがある画素２では、入射光は遮光壁７１Bの斜面で全反射し、遮光壁７１B自身によるケラレを抑制することが可能となり、集光効率を向上させることができる。また、遮光壁７１Bによって入射光が反射されるので、画素間遮光膜１２１からのケラレも防ぐことができる。
【０１４１】
一方、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、遮光壁７１Bの側壁をテーパとせずに垂直面とすることで、カラーフィルタ７３の下面の開口サイズを、カラーフィルタ７３の上面の開口サイズと同一に維持している。
【０１４２】
したがって、オンチップレンズ７４Aからフォトダイオード４１までの距離が短い裏面照射型の画素構造であっても、オンチップレンズ７４Aがある画素２から、オンチップレンズ７４Aがない画素２への混色を防止することが可能となる。
【０１４３】
すなわち、第７の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができる。
【０１４４】
なお、図３１に示されるように、半導体基板１２とカラーフィルタ層７３との間に形成されている画素間遮光膜１２１と平坦化膜１２２は、省略することも可能である。
【０１４５】
＜１２．第７の実施の形態に係る画素の第１の製造方法＞
次に、図３２及び図３３を参照して、第７の実施の形態に係る画素２の第１の製造方法について説明する。
【０１４６】
初めに、図３２Aに示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１が画素毎に形成されるとともに、半導体基板１２の裏面側の上面に、画素間遮光膜１２１及び平坦化膜１２２が形成される。なお、図示が省略されているが、フォトダイオード４１間の素子分離層６８や、半導体基板１２の表面側の複数の画素トランジスタTrを含む多層配線層６６も、上述した他の実施の形態と同様に既に形成されている。
【０１４７】
次に、図３２Bに示されるように、平坦化膜１２２の上面に、遮光壁７１Bの材料である遮光性材料１３１が所定の膜厚で成膜される。遮光性材料１３１は、上述した他の実施の形態と同様、低屈折率材料または金属材料とすることができる。
【０１４８】
そして、図３２Cに示されるように、遮光性材料１３１の上部にフォトレジスト１３２を形成した後、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域のみとなるように、フォトレジスト１３２がパターニングされる。
【０１４９】
次に、図３２Dに示されるように、パターニングされたフォトレジスト１３２周辺部がテーパ角をもつようなエッチング条件で、ドライエッチングが行われる。
【０１５０】
次に、図３３Aに示されるように、台形形状に形成された遮光性材料１３１に対して、今度は、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域が開口されるように、フォトレジスト１３３がパターニングされる。
【０１５１】
そして、図３３Bに示されるように、パターニングされたフォトレジスト１３３に基づいて、テーパ角を持たないエッチング条件で、ドライエッチングが行われ、遮光壁７１Bが完成する。エッチング終了後、フォトレジスト１３３が除去される。
【０１５２】
その後、図３３Cに示されるように、Gのカラーフィルタ７３が所望の画素領域にパターニングされ、Rのカラーフィルタ７３、Bのカラーフィルタ７３、Wのカラーフィルタ７３も、所定の順番で所望の画素領域にパターニングされる。
【０１５３】
最後に、カラーフィルタ層７３の上部に、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されることにより、図２９に示した画素構造が完成する。
【０１５４】
＜１３．第７の実施の形態に係る画素の第２の製造方法＞
次に、図３４及び図３５を参照して、第７の実施の形態に係る画素２の第２の製造方法について説明する。
【０１５５】
初めに、図３４Aに示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１が画素毎に形成されるとともに、半導体基板１２の裏面側の上面に、画素間遮光膜１２１及び平坦化膜１２２が形成される。ここまでの工程は、図３２Aと同様である。
【０１５６】
次に、図３４Bに示されるように、平坦化膜１２２の上面に、例えば、ポリシリコン１４１が、のちに形成されるカラーフィルタ層７３と同一の膜厚で成膜される。なお、ここで成膜される材料は、最終的には除去されるため、他の材料と選択比が確保可能であれば、ポリシリコン以外の材料でもよい。
【０１５７】
そして、図３４Cに示されるように、Wのカラーフィルタ７３が形成される領域のみとなるように、ポリシリコン１４１がパターニングされる。ポリシリコン１４１の残存部分は、遮光壁７１Bを形成する際の土台となる。
【０１５８】
次に、図３４Dに示されるように、平坦化膜１２２及びポリシリコン１４１の上面に、遮光壁７１Bの材料である遮光性材料１４２が所定の膜厚で成膜される。遮光性材料１４２は、上述した他の実施の形態と同様、低屈折率材料または金属材料とすることができる。
【０１５９】
そして、図３５Aに示されるように、遮光性材料１４２の所望の領域が、ドライエッチングにより除去される。この際、土台となっているポリシリコン１４１の周辺部分では、遮光性材料１４２が厚く成膜されているため、全面エッチングしただけで、サイドウォールのような遮光壁７１Bを形成することができる。
【０１６０】
遮光壁７１Bが形成された後、図３５Bに示されるように、土台となっているポリシリコン１４１が除去される。
【０１６１】
その後の図３５C及び図３５Dの工程は、上述した図３３C及び図３３Dの工程と同様である。すなわち、遮光壁７１Bの間に各色のカラーフィルタ７３が形成された後、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されることにより、図２９に示した画素構造が完成する。
【０１６２】
図３２乃至図３５を参照して説明した第１または第２の製造方法により、図２９に示した第７の実施の形態に係る画素構造を形成することができ、これにより、混色の悪化を抑制する画素構造を実現することができる。
【０１６３】
＜１４．画素の第８の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図３６は、画素２の第８の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１６４】
なお、図３６では、上述した第１の実施の形態における図３と対応する部分については同一の符号が付されており、図３に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０１６５】
第８の実施の形態では、図３６に示されるように、フォトダイオード４１が、半導体基板１２内に画素単位に形成されている。このフォトダイオード４１は、図３における電荷蓄積領域６１と暗電流抑制領域６２及び６３を簡略化して示したものである。
【０１６６】
また、図３６の第８の実施の形態では、図３の埋め込み遮光部７１Aは設けられておらず、素子分離層６８の図示が省略されている。さらに、半導体基板１２の表面側に形成されている多層配線層６６と支持基板６７の図示も省略されている。
【０１６７】
半導体基板１２の裏面側上面には、パッシベーション膜１５１が成膜されている。パッシベーション膜１５１の材料としては、例えば、窒化シリコン膜（SiN）等を用いることができる。
【０１６８】
パッシベーション膜１５１の上面には、平坦化膜１５２が、画素ごとに形成されている。より詳しくは、オンチップレンズ７４Aがある画素２では、画素サイズと同一幅で平坦化膜１５２が形成され、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、オンチップレンズ平坦層７４Bと同一幅で平坦化膜１５２が形成されている。平坦化膜１５２の材料には、例えば、透過性の高い樹脂などの有機材料を用いることができる。
【０１６９】
平坦化膜１５２の上面には、R、G、またはBのカラーフィルタ１５３が形成されており、その上には、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されている。
【０１７０】
オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ１５３は、上辺がオンチップレンズ７４Aと同一の幅で、下辺が画素サイズと同一の幅となるように、台形形状の断面に形成されている。なお、オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ１５３の下辺の幅は、必ずしも画素サイズと同一である必要はなく、上辺よりも短ければよい。換言すれば、オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ１５３の側壁は、オンチップレンズ７４Aの端部を通過してきた入射光を阻害しない程度の斜面であればよい。
【０１７１】
一方、オンチップレンズ７４Aがない画素２のカラーフィルタ１５３は、上辺がオンチップレンズ平坦層７４Bと同一の幅の略台形形状の断面で、平坦化膜１５２がないパッシベーション膜１５１上の画素周辺部にもカラーフィルタ１５３が形成されている。したがって、オンチップレンズ７４Aがない画素２のカラーフィルタ１５３の画素周辺部の膜厚は、画素中央部の膜厚と同等かまたは画素中央部の膜厚よりも厚くなっている。また、オンチップレンズ７４Aがない画素２のカラーフィルタ１５３の画素中央部の膜厚は、オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ１５３の膜厚と同じであり、全画素で同一である。
【０１７２】
以上のように構成される第８の実施の形態に係る画素２の断面構造によれば、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、カラーフィルタ１５３の画素周辺部の膜厚が画素中央部の膜厚よりも厚く形成されている。
【０１７３】
これにより、図３７において矢印で示されるような、オンチップレンズ７４Aの隣接画素への張り出し部近傍を通過する入射光は、カラーフィルタ１５３の膜厚部分を通過するので、入射光の混色成分を十分に減衰させることができる。
【０１７４】
オンチップレンズ７４Aがない画素２の中央部には、オンチップレンズ平坦層７４Bと同一サイズの平坦化膜１５２が形成されることにより、カラーフィルタ１５３の膜厚が全画素で同一とされている。これにより、入射光の受光領域についてはカラーフィルタ１５の膜厚が厚くならないので、集光効率を上げることができる。
【０１７５】
また、オンチップレンズ７４Aがある画素２のカラーフィルタ１５３の形状を、上面がオンチップレンズ７４Aのサイズ、下面が画素サイズの逆台形形状に形成することで、集光効率を落とすことなく、混色の悪化を抑制することができる。
【０１７６】
＜１５．第８の実施の形態に係る画素の製造方法＞
次に、図３８及び図３９を参照して、第８の実施の形態に係る画素２の製造方法について説明する。
【０１７７】
初めに、図３８Aに示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１が画素毎に形成されるとともに、半導体基板１２の裏面側の上面に、パッシベーション膜１５１と、平坦化膜１５２を形成するための透明材料１６１が成膜される。なお、図示が省略されているが、フォトダイオード４１間の素子分離層６８や、半導体基板１２の表面側の複数の画素トランジスタTrを含む多層配線層６６も、上述した他の実施の形態と同様に形成されている。
【０１７８】
そして、図３８Bに示されるように、透明材料１６１の上側全面に、フォトレジスト１６２が成膜され、平坦化膜１５２の領域に対応するようにパターニングされた後、透明材料１６１がエッチングされる。このエッチングにより、平坦化膜１５２が形成される。
【０１７９】
平坦化膜１５２は、上述したように、オンチップレンズ７４Aがある画素２では、画素サイズと同一サイズで形成され、オンチップレンズ７４Aがない画素２では、画素サイズより小さい、のちに形成されるオンチップレンズ平坦層７４Bと同一サイズで形成される。
【０１８０】
オンチップレンズ７４Aがない画素２では、平坦化膜１５２が形成されない画素周辺部には、カラーフィルタ１５３が形成されることになる。従って、入射光の混色成分を減衰させる効果を有するカラーフィルタ１５３の膜厚の厚い部分は、フォトレジスト１６２のパターニングとエッチング量で決定される。
【０１８１】
次に、図３８Cに示されるように、フォトレジスト１６２の除去後、パッシベーション膜１５１と平坦化膜１５２の上面に、所定の色（図３８では、R）のカラーフィルタ材料１６３が塗布される。
【０１８２】
そして、図３８Dに示されるように、全面塗布されたRのカラーフィルタ材料１６３のうち、所望の領域のみを感光させた後、図３９Aに示されるように、不要なRのカラーフィルタ材料１６３が除去される。
【０１８３】
次に、Rのカラーフィルタ材料１６３の上面の画素中央部に所定のサイズでフォトレジスト１６４をパターニングし、エッチングすることで、Rのカラーフィルタ材料１６３の画素周辺部がテーパ形状に形成される。これにより、Rのカラーフィルタ１５３が完成する。
【０１８４】
以上のようにオンチップレンズ７４Aが形成されない画素２のカラーフィルタ１５３が先に形成された後、図３９Cに示されるように、オンチップレンズ７４Aが形成される画素２のGのカラーフィルタ１５３が形成される。
【０１８５】
そして、最後に、図３９Dに示されるように、R,G,Bのカラーフィルタ１５３の上部に、オンチップレンズ７４Aとオンチップレンズ平坦層７４Bが形成されることにより、図３６に示した画素構造が完成する。
【０１８６】
＜１６．画素の第９の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４０は、画素２の第９の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１８７】
なお、図４０では、上述した第８の実施の形態における図３６と対応する部分については同一の符号が付されており、図３６に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０１８８】
第９の実施の形態に係る画素構造は、オンチップレンズ７４Aがない画素２のパッシベーション膜１５１上面に、平坦化膜１５２に代えて、透過性の高い材料による透過性膜１７１が形成されている点が、図３６に示した第８の実施の形態と異なる。
【０１８９】
図４０に示される画素構造は、図３８Bのパターニングされたフォトレジスト１６２に基づくエッチングにおいて、オンチップレンズ７４Aがある画素２の平坦化膜１５２だけが残るようにエッチングされる。そして、オンチップレンズ７４Aがない画素２のパッシベーション膜１５１上に、透過性の高い材料による透過性膜１７１をパターニングすることで形成することができる。その他の工程は、図３８及び図３９を参照して説明した第８の実施の形態に係る製造方法と同様である。
【０１９０】
第９の実施の形態に係る画素構造によれば、第８の実施の形態に係る画素構造と比較して、オンチップレンズ７４Aがない画素２において平坦化膜１５２の代わりに透過性の高い材料による透過性膜１７１が採用されるので、入射光をより効率的に集光することができる。
【０１９１】
＜１７．画素の第１０の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４１は、固体撮像装置１の画素２の第１０の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１９２】
なお、図４１では、上述した第９の実施の形態における図４０と対応する部分については同一の符号が付されており、図４０に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０１９３】
第１０の実施の形態に係る画素構造は、オンチップレンズ７４Aがない画素２のパッシベーション膜１５１上面に、断面が矩形形状の透過性膜１７１に代えて、断面が台形形状の透過性膜１８１が形成されている点が、図４０に示した第９の実施の形態と異なる。
【０１９４】
透過性膜１８１の断面を台形形状とすることで、その上側に形成されるカラーフィルタ１５３の形状をコントロールすることができる。台形形状の透過性膜１８１は、エッチング時の条件を調整することで形成することができる。その他の製造工程は、上述した第９の実施の形態における画素構造の製造工程と同様である。
【０１９５】
第１０の実施の形態に係る画素構造によれば、第８の実施の形態に係る画素構造と比較して、オンチップレンズ７４Aがない画素２において平坦化膜１５２の代わりに透過性の高い材料による透過性膜１８１が採用されるので、入射光をより効率的に集光することができる。
【０１９６】
なお、透過性膜１７１または１８１の材料としては、例えば、酸化膜（SiO2）など、透過性が高い材料であれば良いが、例えば、窒化膜（SiN）、酸窒化膜（SiON）などの屈折率の高い材料であれば、より集光効率を上げることができる。
【０１９７】
＜１８．画素の第１１の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４２は、画素２の第１１の実施の形態に係る断面構成図である。
【０１９８】
なお、図４２では、上述した第９の実施の形態における図４０と対応する部分については同一の符号が付されており、図４０に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０１９９】
第１１の実施の形態に係る画素構造は、半導体基板１２の裏面側全面にパッシベーション膜１５１が形成されていない点が、図４０に示した第９の実施の形態と異なる。このように、パッシベーション膜１５１は、省略することも可能である。
【０２００】
なお、図４１に示した台形形状の透過性膜１８１を有する画素構造においても、パッシベーション膜１５１を省略した構造とすることができる。
【０２０１】
＜１９．画素の第１２の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４３は、画素２の第１２の実施の形態に係る断面構成図である。
【０２０２】
なお、図４３では、上述した第１１の実施の形態における図４２と対応する部分については同一の符号が付されており、図４２に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０２０３】
第１２の実施の形態に係る画素構造は、半導体基板１２の裏面側界面の画素境界部分に、画素間遮光膜１９１が形成されている点が、図４２に示した第１１の実施の形態と異なる。画素間遮光膜１９１が形成されていることにより、隣接画素からの光の漏れ込みをより確実に防止することができる。
【０２０４】
以上のように、上述した第８乃至第１２の実施の形態に係る固体撮像装置１によれば、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができる。
【０２０５】
＜２０．画素の第１３の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４４は、画素２の第１３の実施の形態に係る断面構成図である。
【０２０６】
なお、図４４では、上述した第１の実施の形態における図３と対応する部分については同一の符号が付されており、図３に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０２０７】
第１３の実施の形態では、上述した他の実施の形態と同様に、フォトダイオード４１が、半導体基板１２内に画素単位に形成されている。このフォトダイオード４１は、図３における電荷蓄積領域６１と暗電流抑制領域６２及び６３を簡略化して示したものである。
【０２０８】
また、図４４の第１３の実施の形態では、図３の埋め込み遮光部７１Aは設けられておらず、素子分離層６８の図示が省略されている。さらに、半導体基板１２の表面側に形成されている多層配線層６６と支持基板６７の図示も省略されている。
【０２０９】
半導体基板１２の裏面側の上面には、保護膜２０１が所定の膜厚で形成され、保護膜２０１の上に、カラーフィルタ２０２が形成されている。さらに、カラーフィルタ２０２の上側には、オンチップレンズ２０３Aが、高背化されたオンチップレンズ層２０３の上面に、１画素おきに形成されている。
【０２１０】
保護膜２０１は、オンチップレンズ２０３Aがある画素２と、オンチップレンズ２０３Aがない画素２で異なる膜厚で形成されている。具体的には、オンチップレンズ２０３Aがある画素２の保護膜２０１の厚みは、オンチップレンズ２０３Aがない画素２の保護膜２０１とカラーフィルタ２０２を合わせた厚みとなっている。そして、オンチップレンズ２０３Aがある画素２において保護膜２０１上に形成されたカラーフィルタ２０２が、オンチップレンズ２０３Aがない画素２のカラーフィルタ２０２の上に重なるように画素サイズより大きめに形成されている。
【０２１１】
図４４の例では、オンチップレンズ２０３Aがない画素２には、Rのカラーフィルタ２０２が形成され、オンチップレンズ２０３Aがある画素２には、Gのカラーフィルタ２０２が形成されている。しかし、カラーフィルタ２０２の色の配列は、この例に限られず、図４Aや図２４乃至図２７などに示した各種の配列方法を採用することができる。
【０２１２】
保護膜２０１は、例えばSiO2等の無機透明膜で形成することができる。オンチップレンズ２０３A及びオンチップレンズ層２０３は、例えば、シリコン窒化膜（SiN）、または、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、若しくはシロキサン系樹脂等の樹脂系材料で形成される。
【０２１３】
第１３の実施の形態に係る画素構造では、図４５に示されるように、オンチップレンズ層２０３を形成することで高背化し、焦点距離を最適化することで、画素サイズよりも大きく形成したオンチップレンズ２０３Aを通過した入射光が、隣りの画素２のフォトダイオード４１に入射されることを防止することができる。
【０２１４】
また、第１３の実施の形態に係る画素構造では、オンチップレンズ２０３Aがある画素２のカラーフィルタ２０２が、オンチップレンズ２０３Aが形成されていない隣の画素２のカラーフィルタ２０２の上に重なるように形成されている。この重なり部分により、図４５に示されるように、隣接画素に漏れ込む入射光を減衰させることができる。
【０２１５】
したがって、第１３の実施の形態に係る画素構造によれば、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができる。
【０２１６】
＜カラーフィルタの重なり量S＞
図４６を参照して、オンチップレンズ２０３Aがある画素２のカラーフィルタ２０２と、その隣りのオンチップレンズ２０３Aがない画素２のカラーフィルタ２０２との重なり量Sの最適値について説明する。
【０２１７】
重なり量Sは、オンチップレンズ２０３A直下の画素内に集光する全ての光がオンチップレンズ２０３A直下のカラーフィルタ２０２を通るように、オンチップレンズ２０３A直下のカラーフィルタ２０２の幅を規定することによって、求めることができる。
【０２１８】
より具体的には、図４６に示されるような、オンチップレンズ２０３Aによる理想的な集光を考えた場合、カラーフィルタ２０２の重なり量Sの最小値は、以下の式により、求めることができる。
S＝ｈ・（D-W）／２H
∵  S＝ｈ・tanθ  ，  tanθ＝（D-W）／２H
ここで、Hは、半導体基板１２裏面側界面からオンチップレンズ層２０３の最上面までの高さを表し、ｈは、半導体基板１２裏面側界面からオンチップレンズ２０３A直下のカラーフィルタ２０２の最上面までの高さを表す。また、Wは画素サイズの幅を表し、Dはオンチップレンズ２０３Aの幅を表す。
【０２１９】
＜２１．第１３の実施の形態に係る画素の製造方法＞
次に、図４７及び図４８を参照して、第１３の実施の形態に係る画素２の製造方法について説明する。
【０２２０】
初めに、図４７Aに示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１が画素毎に形成されるとともに、半導体基板１２の裏面側全面に、保護膜２０１が所定の膜厚で形成される。なお、図示が省略されているが、フォトダイオード４１間の素子分離層６８や、複数の画素トランジスタTrを含む多層配線層６６も、上述した他の実施の形態と同様に形成されている。
【０２２１】
そして、図４７Bに示されるように、保護膜２０１の上側全面にフォトレジスト２１１が成膜された後、オンチップレンズ７４Aがある画素２のみとなるようにフォトレジスト２１１がパターニングされて、保護膜２０１がエッチングされる。このエッチングにより、オンチップレンズ７４Aが形成される画素２の保護膜２０１が、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２の保護膜２０１よりも厚膜に形成される。
【０２２２】
次に、図４７Cに示されるように、フォトレジスト２１１の除去後、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２に形成するRのカラーフィルタ材料２１２が回転塗布される。
【０２２３】
そして、図４７Dに示されるように、回転塗布されたRのカラーフィルタ材料２１２のうち、所望の領域のみを感光させた後、図４８Aに示されるように、不要なRのカラーフィルタ材料２１２が除去される。これにより、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２のRのカラーフィルタ２０２が完成する。
【０２２４】
次に、図４８Bに示されるように、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２に形成するGのカラーフィルタ材料２１３が回転塗布される。
【０２２５】
そして、図４８Cに示されるように、回転塗布されたGのカラーフィルタ材料２１３のうち、所望の領域のみを感光させた後、図４８Dに示されるように、不要なGのカラーフィルタ材料２１３が除去される。これにより、オンチップレンズ７４Aが形成される画素２のGのカラーフィルタ２０２が完成する。
【０２２６】
その後、各画素２のカラーフィルタ２０２の上に、オンチップレンズ層２０３とオンチップレンズ２０３Aが形成されることにより、図４４に示した画素構造が完成する。
【０２２７】
＜２２．画素の第１４の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図４９は、画素２の第１４の実施の形態に係る断面構成図である。
【０２２８】
なお、図４９では、上述した第１３の実施の形態における図４４と対応する部分については同一の符号が付されており、図４４に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０２２９】
第１４の実施の形態に係る画素構造では、半導体基板１２の裏面側の上面に形成されている保護膜２２１の膜厚が、オンチップレンズ２０３Aがある画素２と、オンチップレンズ２０３Aがない画素２で同一に形成されている。
【０２３０】
そして、第１４の実施の形態に係る画素構造では、オンチップレンズ２０３Aがある画素２の保護膜２２１とGのカラーフィルタ２０２との間に、感光性透明樹脂膜２２２が形成されている。このように、オンチップレンズ２０３Aがある画素２とオンチップレンズ２０３Aがない画素２のカラーフィルタ２０２の段差は、保護膜２２１以外の材料で形成してもよい。
【０２３１】
＜２３．第１４の実施の形態に係る画素の製造方法＞
図５０及び図５１を参照して、第１４の実施の形態に係る画素２の製造方法について説明する。
【０２３２】
図５０Aに示されるように、半導体基板１２内に、フォトダイオード４１が画素毎に形成されるとともに、半導体基板１２の裏面側全面に保護膜２２１が形成された後に、感光性透明樹脂層２３１が所定の膜厚で積層される。なお、図示が省略されているが、フォトダイオード４１間の素子分離層６８や、複数の画素トランジスタTrを含む多層配線層６６も、上述した他の実施の形態と同様に形成されている。
【０２３３】
そして、図５０Bに示されるように、オンチップレンズ２０３Aがある画素２に対してのみ、感光性透明樹脂層２３１を感光させることで、図５０Cに示されるように、オンチップレンズ２０３Aがある画素２だけに、感光性透明樹脂膜２２２が形成される。
【０２３４】
その後の工程は、上述した第１４の実施の形態に係る画素構造の製造工程と同様である。
【０２３５】
すなわち、図５０Dに示されるように、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２のためのRのカラーフィルタ材料２１２が回転塗布される。
【０２３６】
そして、図５０Eに示されるように、回転塗布されたRのカラーフィルタ材料２１２のうち、所望の領域のみを感光させた後、図５１Aに示されるように、不要なRのカラーフィルタ材料２１２が除去される。これにより、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２のRのカラーフィルタ２０２が完成する。
【０２３７】
次に、図５１Bに示されるように、オンチップレンズ７４Aが形成されない画素２に形成するGのカラーフィルタ材料２１３が回転塗布される。
【０２３８】
そして、図５１Cに示されるように、回転塗布されたGのカラーフィルタ材料２１３のうち、所望の領域のみを感光させた後、図５１Dに示されるように、不要なGのカラーフィルタ材料２１３が除去される。これにより、オンチップレンズ７４Aが形成される画素２のGのカラーフィルタ２０２が完成する。
【０２３９】
その後、各画素２のカラーフィルタ２０２の上に、オンチップレンズ層２０３とオンチップレンズ２０３Aが形成されることにより、図４９に示した画素構造が完成する。
【０２４０】
＜２４．画素の第１５の実施の形態＞
＜画素の断面構成図＞
図５２は、画素２の第１５の実施の形態に係る断面構成図である。
【０２４１】
なお、図５２では、上述した第１４の実施の形態における図４９と対応する部分については同一の符号が付されており、図４９に示した画素構造と異なる部分についてのみ説明する。
【０２４２】
第１５の実施の形態に係る画素構造では、図４９に示した第１４の実施の形態における感光性透明樹脂膜２２２の部分も含めて、Gのカラーフィルタ２４１が形成されている。オンチップレンズ２０３Aがない画素２のRのカラーフィルタ２４１は、図４９に示した第１４の実施の形態におけるRのカラーフィルタ２０２と同様である。このような画素構造では、カラーフィルタ２４１の膜厚が、オンチップレンズ２０３Aがある画素２とない画素２とで異なるため分光特性に差が生じるが、製造工程が少なくなる利点がある。
【０２４３】
上述した第１４及び第１５の実施の形態においても、オンチップレンズ層２０３を形成することで高背化し、焦点距離を最適化するとともに、オンチップレンズ２０３Aがある画素２のカラーフィルタ２０２（２４１）が、オンチップレンズ２０３Aが形成されていない隣の画素２のカラーフィルタ２０２（２４１）の上に重なるように形成されている。したがって、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成する裏面照射型の画素構造において、混色の悪化を抑制することができる。
【０２４４】
上述した第１４及び第１５の実施の形態においても、カラーフィルタ２０２（２４１）の色の配列は、この例に限られず、図４Aや図２４乃至図２７などに示した各種の配列方法を採用することができる。
【０２４５】
＜２５．電子機器への適用例＞
本開示の技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。即ち、本開示の技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に固体撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像装置は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０２４６】
図５３は、本開示に係る電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【０２４７】
図５３の撮像装置３００は、レンズ群などからなる光学部３０１、図１の固体撮像装置１の構成が採用される固体撮像装置（撮像デバイス）３０２、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路３０３を備える。また、撮像装置３００は、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６、操作部３０７、および電源部３０８も備える。DSP回路３０３、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６、操作部３０７および電源部３０８は、バスライン３０９を介して相互に接続されている。
【０２４８】
光学部３０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置３０２の撮像面上に結像する。固体撮像装置３０２は、光学部３０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この固体撮像装置３０２として、図１の固体撮像装置１、即ち、画素より大きなサイズのオンチップレンズを１画素おきに形成しつつ、混色の悪化を抑制させた裏面照射型の固体撮像装置を用いることができる。
【０２４９】
表示部３０５は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置３０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部３０６は、固体撮像装置３０２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【０２５０】
操作部３０７は、ユーザによる操作の下に、撮像装置３００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部３０８は、DSP回路３０３、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６および操作部３０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０２５１】
上述したように、固体撮像装置３０２として、上述した固体撮像装置１を用いることで、混色の悪化を抑制することができる。従って、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置３００においても、撮像画像の高画質化を図ることができる。
【０２５２】
上述した例では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として、電子を信号電荷とした固体撮像装置について説明したが、本開示の技術は正孔を信号電荷とする固体撮像装置にも適用することができる。すなわち、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型として、前述の各半導体領域を逆の導電型の半導体領域で構成することができる。
【０２５３】
また、本開示の技術は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置や、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
【０２５４】
本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２５５】
例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【０２５６】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
【０２５７】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する
（２）
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタの周辺部の膜厚は、中央部の膜厚よりも厚くなっている
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタは、透過性の高い材料による透過性膜の上に形成されている
前記（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記透過性膜は、台形形状の断面を有する
前記（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、台形形状の断面を有する
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタの隣りに、三角形形状の断面の遮光壁を有する
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記遮光壁は、前記カラーフィルタよりも低い屈折率を有する低屈折率材料か、または、金属材料で形成されている
前記（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記オンチップレンズがない前記画素のカラーフィルタは、矩形形状の断面を有する
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記下辺は前記画素と同一の幅である
前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記カラーフィルタは、平坦化膜の上に形成されている
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記半導体基板の裏面側界面の画素境界部分に、画素間遮光膜が形成されている
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
隣接する前記光電変換部の間に、前記半導体基板の裏面側から所望の深さに埋め込まれた遮光部をさらに有する
前記（６）に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記遮光壁と前記遮光部は、前記半導体基板の裏面側界面で接続されている
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記遮光壁と前記遮光部は、同一材料で形成されている
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記遮光壁の前記カラーフィルタで挟まれた両側壁は斜面となっている
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記遮光壁の高さは、前記カラーフィルタの高さと同一である
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１７）
前記遮光壁の高さは、前記カラーフィルタの高さより低い
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１８）
前記遮光壁は、台形形状の断面を有する
前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１９）
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置される固体撮像装置の前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタを、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅で、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状に形成する
固体撮像装置の製造方法。
（２０）
半導体基板の裏面側から入射された光を光電変換する光電変換部を有する画素が行列状に複数配列されるとともに、画素サイズより大きいオンチップレンズが１画素おきに配置されており、
前記オンチップレンズがある前記画素のカラーフィルタは、前記オンチップレンズに近い上辺が前記オンチップレンズと同一の幅を有し、前記光電変換部に近い下辺が前記上辺より短い断面形状を有する
固体撮像装置
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０２５８】
１  固体撮像装置，  ２  画素，  １２  半導体基板，  ４１  フォトダイオード，  ７１A  埋め込み遮光部，  ７１B  遮光壁，  ７４A  オンチップレンズ，  １２２  平坦化膜，  １２１  画素間遮光膜，  １５３  カラーフィルタ，  １７１  透過性膜，  ３００  撮像装置，  ３０２  固体撮像装置
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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