(57)【要約】【課題】裏面照射型の固体撮像装置で得られる画像の高品質化に有利な技術を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、基板と、前記基板の一方の側に配され、複数の開口を有する遮光部材と、前記基板の他方の側に配された配線部材とを備え、各々が前記遮光部材に設けられた複数の開口に対応して配列された複数の画素を有する。前記複数の画素の各々は、光電変換部と、前記基板の前記一方の側に配された第１レンズと、前記光電変換部と前記第１レンズとの間に配された第２レンズとを有する。前記複数の画素は、第ｍ行かつ第ｎ列の第１の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ＋１列の第２の画素と、第ｍ行かつ第ｎ＋１列の第３の画素とを含む。前記複数の開口は、前記第１乃至第３の画素に対応する第１乃至第３の開口を含む。前記第１の画素の前記第２レンズと前記第２の画素の前記第２レンズとは誘電体部材を介して互いに離れており、前記誘電体部材は前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分に接している。【選択図】図３
2015082566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部が配された基板と、前記基板の一方の側に配された遮光部材と、前記基板の他方の側に配された配線部材と、を備え、各々が前記遮光部材に設けられた複数の開口のいずれかに対応して行列状に配列された複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換部と、前記基板の前記一方の側に配された第１レンズと、前記光電変換部と前記第１レンズとの間に配された第２レンズと、を有し、
前記遮光部材は、各画素に対応する開口が、当該画素の前記第２レンズの前記第１レンズの側の面と前記光電変換部との間に位置するように設けられており、
前記複数の画素は、ｍおよびｎを自然数として、第ｍ行かつ第ｎ列の第１の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ＋１列の第２の画素と、第ｍ行かつ第ｎ＋１列の第３の画素と、を含み、
前記複数の開口は、前記第１の画素に対応する第１の開口と、前記第２の画素に対応する第２の開口と、前記第３の画素に対応する第３の開口とを含み、
前記第１の開口と前記第２の開口との距離は、前記第１の開口と前記第３の開口との距離よりも大きく、
前記第１の画素の前記第２レンズと前記第２の画素の前記第２レンズとは、前記第２レンズとは異なる屈折率を有する誘電体部材を介して互いに離れており、
前記誘電体部材は、前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分に接している、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数の光電変換部が配された基板と、前記基板の一方の側に配された遮光部材と、前記基板の他方の側に配された配線部材と、を備え、各々が前記遮光部材に設けられた複数の開口のいずれかに対応して行列状に配列された複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換部と、前記基板の前記一方の側に配された第１レンズと、前記光電変換部と前記第１レンズとの間に配された第２レンズと、を有し、
前記遮光部材は、各画素に対応する開口が、当該画素の前記第２レンズの前記第１レンズの側の面と前記光電変換部との間に位置するように設けられており、
前記複数の画素は、ｍおよびｎを自然数として、第ｍ行かつ第ｎ列の第１の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ＋１列の第２の画素と、第ｍ行かつ第ｎ＋１列の第３の画素と、を含み、
前記複数の開口は、前記第１の画素に対応する第１の開口と、前記第２の画素に対応する第２の開口と、前記第３の画素に対応する第３の開口とを含み、
前記第１の開口と前記第２の開口との距離は、前記第１の開口と前記第３の開口との距離よりも大きく、
前記第１の画素の前記第２レンズと前記第２の画素の前記第２レンズとは、前記第２レンズとは異なる屈折率を有する誘電体部材を介して互いに離れており、
前記誘電体部材は、前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分を覆う、前記第２レンズとは異なる屈折率を有する誘電体膜に接している、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光部材の前記第１の開口と前記第３の開口との間の部分と、前記誘電体部材との距離は、前記遮光部材の厚さよりも小さい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の画素の前記第２レンズと前記第３の画素の前記第２レンズとは、前記遮光部材の上で境界を成している、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
同じ行における前記画素のピッチをＰとして、前記基板から前記第２レンズの頂点までの距離は、Ｐ／４より大きく、√２×Ｐより小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の画素の前記第２レンズと前記第３の画素の前記第２レンズとの距離は、最大で（√２−１）×Ｐである、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２レンズは、前記基板の受光面に垂直な方向において、前記遮光部材に重なっている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第２レンズは、前記基板の受光面に平行な方向において、前記遮光部材で囲まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記誘電体部材の屈折率は前記第２レンズよりも低く、
前記誘電体部材は、前記第２レンズと前記第１レンズとの間に延在する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記誘電体部材は、
その前記第１レンズの側の面および前記第２レンズの側の面が前記第２レンズの前記面に沿っているコーティング膜を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記誘電体部材は、
その前記第２レンズの側の面が前記第２レンズの前記面に沿っており、その前記第１レンズの側の面が前記第２レンズの側の前記面よりも平坦である平坦化膜を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記遮光部材の前記開口は、円形状または矩形形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、を備える、
ことを特徴とするカメラ。
【請求項１４】
複数の光電変換部が配された基板の一方の側に各々が前記複数の光電変換部に対応する複数の開口を有する遮光部材が設けられ、前記基板の他方の側に配線部材が設けられた状態で、前記遮光部材の上にレンズ材料膜を形成する工程と、
前記レンズ材料膜の上に前記複数の開口の各々に対応した凸形状の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レンズ材料膜とのエッチングを行うことによって前記レンズ材料膜をレンズ形状に加工する工程と、を有し、
前記複数の開口は、第１の開口と、前記第１の開口に隣り合う第２の開口と、前記第１の開口および前記第２の開口に隣り合う第３の開口と、を含んでおり、前記第１の開口と前記第２の開口との距離は、前記第１の開口と前記第３の開口との距離よりも大きく、
前記加工する工程では、前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分が露出するように前記エッチングを行う、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
複数の光電変換部が配された基板の一方の側に各々が前記複数の光電変換部に対応する複数の開口を有する遮光部材が設けられ、前記基板の他方の側に配線部材が設けられた状態で、前記遮光部材の上に誘電体膜を介してレンズ材料膜を形成する工程と、
前記レンズ材料膜の上に前記複数の開口の各々に対応した凸形状を有する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レンズ材料膜とのエッチングを行うことによって前記レンズ材料膜をレンズ形状に加工する工程と、を有し、
前記複数の開口は、第１の開口と、前記第１の開口に隣り合う第２の開口と、前記第１の開口および前記第２の開口に隣り合う第３の開口と、を含んでおり、前記第１の開口と前記第２の開口との距離は、前記第１の開口と前記第３の開口との距離よりも大きく、
前記加工する工程では、前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分の上に位置する前記誘電体膜が露出するように前記エッチングを行う、
ことを特徴とする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、固体撮像装置、その製造方法及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
裏面照射型の固体撮像装置は、光電変換部を含む基板と、当該基板の裏面側に配された光学系と、当該基板の表面側に配され、配線層および層間絶縁膜を含む構造とを備える。
【０００３】
基板の裏面側には、混色の原因となる隣接画素間の光の漏れを防止するため、光電変換部の上に開口を有する遮光部材が設けられる。当該遮光部材は、例えば金属材料等の遮光性の材料で構成されうる。また、光学系は、マイクロレンズを含む他、光感度を向上させるために光電変換部とマイクロレンズとの間に配されたインナーレンズを含みうる。特許文献１には、裏面照射型の固体撮像装置において、層内レンズと遮光膜を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３５１００号公報
【特許文献２】特開２００９−２７２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１を参照しながら、光電変換部ＰＤを含む基板ＳＵＢと、マイクロレンズＭＬ及びインナーレンズＩＬを含む光学系ＯＰと、開口Ｏを有する金属パターンＰＭと、を含む裏面照射型の固体撮像装置ＩＤの構成例を述べる。図１（ａ）は、固体撮像装置ＩＤのうち金属パターンＰＭの上面を示した模式図であり、図１（ｂ）は、カットラインＡ−Ａ’における固体撮像装置ＩＤの断面構造を示した模式図である。
【０００６】
インナーレンズＩＬを形成するレンズ部材は、金属パターンＰＭの上に、金属パターンＰＭを覆うように設けられうる。マイクロレンズＭＬ側から金属パターンＰＭの上面に光Ｌが入射すると、図１（ｂ）に例示されるように、インナーレンズＩＬを形成するレンズ部材の内部で多重反射が生じうる。多重反射による光Ｌが光電変換部ＰＤに入射することによって、固体撮像装置ＩＤで得られる画像の品質の低下をもたらしうる。
【０００７】
ところで、図１（ａ）に示されるように、金属パターンＰＭの上面において、カットラインＡ−Ａ’方向の開口Ｏ間の距離Ｄ１は、水平方向の開口Ｏ間の距離Ｄ２よりも大きい。上述の多重反射による影響の大部分は、距離Ｄ２の部分で生じた多重反射によるものである。
【０００８】
特許文献２には、表面照射型の固体撮像装置が開示されている。表面照射型の構造に対して、裏面照射型の構造では、配線層および層間絶縁膜を含む構造が基板と光学系との間に配されない。そのため、裏面照射型の構造では、インナーレンズを形成するレンズ部材に覆われた金属遮光部材と、光電変換部を含む基板との距離が、表面照射型の構造に比べて小さく、上述の多重反射による光の影響を受けやすい。
【０００９】
本発明は、発明者による上記課題の認識を契機として為されたものであり、裏面照射型の固体撮像装置で得られる画像の高品質化に有利な技術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】
【００１０】
本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、複数の光電変換部が配された基板と、前記基板の一方の側に配された遮光部材と、前記基板の他方の側に配された配線部材と、を備え、各々が前記遮光部材に設けられた複数の開口のいずれかに対応して行列状に配列された複数の画素を有する固体撮像装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換部と、前記基板の前記一方の側に配された第１レンズと、前記光電変換部と前記第１レンズとの間に配された第２レンズと、を有し、前記遮光部材は、各画素に対応する開口が、当該画素の前記第２レンズの前記第１レンズの側の面と前記光電変換部との間に位置するように設けられており、前記複数の画素は、ｍおよびｎを自然数として、第ｍ行かつ第ｎ列の第１の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ＋１列の第２の画素と、第ｍ行かつ第ｎ＋１列の第３の画素と、を含み、前記複数の開口は、前記第１の画素に対応する第１の開口と、前記第２の画素に対応する第２の開口と、前記第３の画素に対応する第３の開口とを含み、前記第１の開口と前記第２の開口との距離は、前記第１の開口と前記第３の開口との距離よりも大きく、前記第１の画素の前記第２レンズと前記第２の画素の前記第２レンズとは、前記第２レンズとは異なる屈折率を有する誘電体部材を介して互いに離れており、前記誘電体部材は、前記遮光部材の前記第１の開口と前記第２の開口との間の部分に接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、裏面照射型の固体撮像装置で得られる画像の高品質化に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】裏面照射型の固体撮像装置の構成の参考例を説明する図。
【図２】裏面照射型の固体撮像装置のいくつかの実施形態の構成例を説明する図。
【図３】裏面照射型の固体撮像装置におけるインナーレンズ部分の構成例を説明する図。
【図４】裏面照射型の固体撮像装置におけるインナーレンズ部分の他の構成例を説明する図。
【図５】裏面照射型の固体撮像装置の製造方法の例の一部を説明する図。
【図６】裏面照射型の固体撮像装置におけるインナーレンズ部分の他の構成例を説明する図。
【図７】裏面照射型の固体撮像装置におけるインナーレンズ部分の他の構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図２および３を参照しながら、第１実施形態の固体撮像装置Ｉ１を説明する。図２は、固体撮像装置Ｉ１の断面構成を示す模式図である。固体撮像装置Ｉ１は、シリコン基板等の基板ＳＵＢと、基板ＳＵＢの一方の面であるｂｓ面（裏面）側に配された光学系ＯＰと、基板ＳＵＢの他方の面であるｆｓ面（表面）側に配され、配線層及び層間絶縁膜を含む配線部材ＳＴと、を備えている。
【００１４】
固体撮像装置Ｉ１は、複数の行および複数の列を形成するように配列された複数の画素Ｐを有する。説明の容易化のため、ここでは３つの画素Ｐを含む部分について図示している。各画素Ｐは、基板ＳＵＢに設けられた光電変換部ＰＤと、光電変換部ＰＤの上に配されたマイクロレンズ１０と、光電変換部ＰＤとマイクロレンズ１０との間に配されたインナーレンズ４０と、を有する。光学系ＯＰは、複数のマイクロレンズ１０で構成されたマイクロレンズアレイと、複数のインナーレンズ４０で構成されたインナーレンズアレイを含む。インナーレンズアレイはマイクロレンズアレイと基板ＳＵＢとの間に位置する。各画素Ｐは、マイクロレンズ１０とインナーレンズ４０との間に配されたカラーフィルタ２０を含みうる。光学系ＯＰは、複数のカラーフィルタ２０で構成されたカラーフィルタアレイを含む。カラーフィルタアレイはインナーレンズアレイとマイクロレンズアレイとの間に位置する。
【００１５】
光電変換部ＰＤは、例えばＰＮ接合型のフォトダイオードであり、Ｎ型半導体領域７１をＰ型半導体領域７２の中に設けることによって形成されうる。インナーレンズ４０は、基板ＳＵＢの上に、例えば保護膜６０を介して設けられうる。インナーレンズ４０には例えば窒化シリコンが用いられ、インナーレンズ４０はプラズマＣＶＤ法や高密度プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。隣り合うインナーレンズ４０同士の間には、誘電体部材３０が位置している。誘電体部材３０は、インナーレンズ４０とは異なる材料からなり、異なる屈折率を有する。誘電体部材３０とカラーフィルタ２０あるいはマイクロレンズ１０とは、屈折率が互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。誘電体部材３０は典型的には固体であるが、液体や気体であってもよい。また、マイクロレンズ１０とインナーレンズ４０との間には、透光部材であるカラーフィルタ２０および平坦化膜が配されうる。カラーフィルタ２０は、インナーレンズ４０の上に平坦化膜を介して設けられうる。本実施形態では、インナーレンズ４０間の誘電体部材３０がマイクロレンズ１０とインナーレンズ４０との間に延在して、透光部材である平坦化膜を兼ねている。しかし、マイクロレンズ１０とインナーレンズ４０との間の透光部材とインナーレンズ４０間の誘電体部材とは別の部材であってもよい。
【００１６】
基板ＳＵＢの上には、光電変換部ＰＤの上に開口Ｏを有する遮光部材５０が配されている。遮光部材５０は、例えば金属材料等の遮光性の材料で構成されればよい。開口Ｏは遮光部材５０に複数設けられており、各開口Ｏは複数の画素Ｐの何れかに対応する。各画素Ｐにおいて、開口Ｏは、光電変換部ＰＤとインナーレンズ４０の上面（マイクロレンズ１０側の表面）との間に位置する。
【００１７】
基板ＳＵＢのｆｓ面側には、配線パターン９１が配された配線層と層間絶縁膜９２とを含む配線部材ＳＴが設けられる。また、基板ＳＵＢのｆｓ面には、光電変換部ＰＤから画素信号を読み出すための各トランジスタが設けられ、ここでは、ｆｓ面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極８０を図示している。また、配線パターン９１および層間絶縁膜９２を覆うように、パッシベーション膜１００が設けられる。パッシベーション膜１００には例えば窒化シリコンが用いられ、パッシベーション膜１００はプラズマＣＶＤ法や高密度プラズマＣＶＤ法によって形成される。なお、説明の容易化のため、ここでは２層の配線層を含む配線部材ＳＴを図示したが、層数はこれに限られるものではない。
【００１８】
以上のようにして、固体撮像装置Ｉ１は裏面照射型の構造を採っている。
【００１９】
図３は、基板ＳＵＢと光学系ＯＰとの境界領域（以下「領域Ｋ」と称する）を説明する模式図であり、主にインナーレンズ４０及び遮光部材５０について示している。図３（ａ）は、遮光部材５０の上面と、インナーレンズ４０の外縁とを示している。説明の容易化のため、ここでは３行×３列の画素Ｐに対応する開口Ｏを図示している。開口Ｏは、例えば円形状である。インナーレンズ４０は、遮光部材５０の上面の一部ｐ５０を覆うように設けられている。従って、受光面であるｂｓ面に垂直な方向において、インナーレンズ４０と遮光部材５０は重なっている。なお、図中では、遮光部材５０の上面のうち、インナーレンズ４０によって覆われていない部分をｑ５０と示している。また、互いに隣接するインナーレンズ４０同士は、互いに離隔されており、遮光部材５０の上で接触していない。
【００２０】
図３（ｂ）は、カットラインＢ−Ｂ’における固体撮像装置Ｉ１の断面構造のうち領域Ｋの部分を示した模式図である。カットラインＢ−Ｂ’は、ここでは行方向に沿ったカットラインであるが、列方向についても同様である。列方向と行方向を総称して対辺方向と称する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）と同様にして、カットラインＣ−Ｃ’における当該領域Ｋの部分を示した模式図である。カットラインＣ−Ｃ’は、行列を形成する画素アレイにおいて、ｍ及びｎを自然数として、第ｍ行かつ第ｎ列の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ＋１列の画素とを通る方向に沿ったカットラインである。第ｍ行かつ第ｎ列の画素と、第ｍ＋１行かつ第ｎ−１列の画素とを通る方向についても同様である。これらの方向を、対角方向と称する。
【００２１】
インナーレンズ４０には、例えば窒化シリコン（屈折率２．０）等の高屈折率材料が用いられうる。インナーレンズ４０の上には、インナーレンズ４０よりも屈折率の低い誘電体部材３０が設けられる。これによりインナーレンズ４０は集光レンズとして機能する。誘電体部材３０は平坦化膜として機能している。この平坦化膜には、例えば有機樹脂（屈折率１．５）等の透光性の材料が用いられればよく、その他の誘電体部材が形成されてもよい。インナーレンズ４０に入射した光は、例えば図３（ｂ）に示されるように、その上面で屈折して、光電変換部ＰＤに向かって集光される。
【００２２】
以上の構造によると、隣接インナーレンズ４０同士が互いに離隔されており、遮光部材５０の上で接触していない。特に、対角方向における（カットラインＣ−Ｃ’上の）隣接インナーレンズ４０同士が、遮光部材５０の上で接触していない。そして、対角方向における隣接インナーレンズ４０同士の間に位置する誘電体部材３０が遮光部材５０の上面の一部ｑ５０に接している。これにより、対角方向で隣接するインナーレンズ間４０は、インナーレンズ４０と同じ屈折率を有する部分が不連続となっている。また、対辺方向における隣接インナーレンズ４０同士の間に位置する誘電体部材３０が遮光部材５０に接している。この構造によると、遮光部材５０の上面にインナーレンズ４０を形成するレンズ材料部材によって覆われていない部分ｑ５０を有するため、マイクロレンズ１０側から遮光部材５０の上面に光が入射することによって生じうる多重反射の大部分が防止される。その結果、光電変換部ＰＤに入射する光のうち、多重反射による光の量が低減される。よって、本実施形態によると、裏面照射型の固体撮像装置で得られる画像の高品質化に有利である。
【００２３】
同じ行あるいは同じ列など、対辺方向における画素のピッチをＰとして、基板ＳＵＢの受光面であるｂｓ面（裏面）からインナーレンズ４０の頂点までの距離は、√２×Ｐより小さくなるように設けられるとよい。これは、対角方向で表面が接触する仮想球を基板ＳＵＢの上に行列状に敷き詰める場合の仮想球の直径が、対角方向における画素のピッチ（√２×Ｐ）と等しいからである。
【００２４】
また、対角方向におけるインナーレンズ４０の間隔をＬとして、０＜Ｌ≦（√２−１）×Ｐとすることで、光漏れを低減しつつ、対角方向におけるインナーレンズ４０の幅を最大化することが可能となる。
【００２５】
また、インナーレンズ４０は、遮光部材５０の開口Ｏの内側（遮光部材５０の側壁および保護膜６０の上面）に設けられている。従って、インナーレンズ４０は、受光面であるｂｓ面と平行な方向において、遮光部材５０に囲まれている。インナーレンズ４０が、例えば水素雰囲気の下で形成された窒化シリコンで構成されている場合には、当該窒化シリコンからの水素原子によって、基板ＳＵＢの表面のダングリングボンドが終端されうる。即ち、インナーレンズ４０を構成する窒化シリコンを遮光部材５０の開口内に配することにより、固体撮像装置Ｉ１の製造の際には、ダングリングボンドを終端するための水素が供給される。これにより、固体撮像装置Ｉ１の暗電流が低減され、画像の高品質化にさらに有利である。
【００２６】
以上では、図２および図３を参照しながら本発明の１つの形態を例示したが、本発明はこの構造に限られるものではない。例えば、遮光部材５０は第２の保護膜（不図示）で覆われていてもよく、当該第２の保護膜は、例えばインナーレンズ４０の下に遮光部材５０および保護膜６０を覆うように設けられてもよい。この構造において、当該第２の保護膜と保護膜６０とは、基板ＳＵＢとインナーレンズ４０との間で生じうる光の反射を防止する反射防止膜として機能するように設けられてもよい。
【００２７】
（第２実施形態）
図３では平坦化膜としての誘電体部材３０を示したが、図４では誘電体部材３０がコーティング膜３１と平坦化膜３２とを含む形態を示している。コーティング膜３１はインナーレンズ４０の上面（マイクロレンズ１０側の表面）に沿って設けられ、マイクロレンズ１０側に突出した上面（マイクロレンズ１０側の表面）を有する。コーティング膜３１は保護膜及び／又は反射防止膜として機能し得る。反射防止膜としてのコーティング膜３１は、インナーレンズ４０の屈折率よりも低い屈折率を有する層を含む多層膜または単層膜である。典型的には、反射防止膜としてのコーティング膜３１の屈折率は、インナーレンズ４０の屈折率よりも低く、平坦化膜３２の屈折率よりも高い。インナーレンズ４０に窒化シリコンを用いる場合には、コーティング膜３１には酸窒化シリコンを用いることができる。
【００２８】
インナーレンズ４０は、その上面（マイクロレンズ１０側の表面）がコーティング膜３１で覆われており、当該コーティング膜は、遮光部材５０の上面とインナーレンズ４０の上面とを覆うように設けられてもよい。コーティング膜３１は遮光部材５０に接触して設けることができる。即ち、インナーレンズ４０を形成するレンズ部材が、コーティング膜３０を隔てて遮光部材５０の上で離隔されていればよい。当該反射防止膜は、入射光の波長をλとして、光学膜厚がλ／４になるように設けられうるため十分に薄く、隣接画素への光漏れに対する影響は無視してよい。
【００２９】
インナーレンズ４０の間を離隔する膜は、インナーレンズ４０よりも屈折率がより低い膜であることが好ましい。平坦化膜３２がコーティング膜３１よりも屈折率が低いのであれば、平坦化膜３２をより遮光部材５０に近接させることが好ましい。コーティング膜３１は、遮光部材５０よりも厚さが小さくなるように形成されるとよい。本例では、コーティング膜３１の凹形状に対応して、平坦化膜３２は凸形状を形成しうる。したがって、平坦化膜３２の凸形状の部分と遮光部材５０との距離を遮光部材５０の厚さよりも小さくできる。
【００３０】
また、図３では、遮光部材５０の開口Ｏの形状が円形状の構造を例示したが、図４に例示されるように、開口Ｏの形状は矩形形状でもよい。図４は、開口Ｏの形状が矩形形状の構造における上述の領域Ｋの部分を、図３と同様に示している。開口Ｏの形状が矩形形状の構造においても、カットラインＣ−Ｃ’上の隣接インナーレンズ４０間距離は、カットラインＢ−Ｂ’上の隣接インナーレンズ４０間距離に比べて大きい。よって、この構造によっても、カットラインＣ−Ｃ’上の隣接インナーレンズ４０が互いに接触していないことによって上述と同様の効果が得られる。なお、ここでは矩形形状の開口Ｏを例示したが、六角形や八角形等の多角形状についても同様である。
【００３１】
（第３実施形態）
上述の固体撮像装置Ｉ１は、公知の半導体製造プロセスを用いて製造することができる。以下では、図５を参照しながら、固体撮像装置Ｉ１のうち、主に遮光部材５０およびインナーレンズ４０の形成方法について述べる。
【００３２】
まず、図５の（ａ）に例示されるように、上述の基板ＳＵＢを準備して、基板ＳＵＢのｆｓ面（表面）側に配線部材を形成する。そして基板ＳＵＢを薄化した後、基板ＳＵＢのｂｓ面に保護膜６０を介して、開口Ｏを有する遮光部材５０を形成する。遮光部材５０は、例えばアルミニウム、タングステン、銅などの金属材料を用いて単層で形成されてもよいし、アルミニウム膜の上に窒化チタンを設けた積層構造で形成されてもよい。
【００３３】
次に、図５の（ｂ）に例示されるように、開口Ｏを有する遮光部材５０を覆うように、窒化シリコンなどで構成されたレンズ材料膜４５を形成する。レンズ材料膜４５は、例えば、プラズマＣＶＤ法や高密度プラズマＣＶＤ法によって形成されうる。その後、図５の（ｃ）に例示されるように、例えばＣＭＰ法によって部材４５の表面の平坦化を行う。
【００３４】
次に、図５の（ｄ）に例示されるように、平坦化されたレンズ材料膜４５の上に、凸形状（所望のレンズ形状）のレジストパターン４１を形成する。レジストパターン４１は、例えばフォトリソグラフィ法および熱リフロー法を用いて形成されうる。レジストパターン４１は、階調露光法を用いて形成されてもよい。その後、レジストパターン４１を用いたエッチングによってレンズ材料膜４５の加工を行う。具体的には、レジストパターン４１をエッチングマスクとして用いてドライエッチングを行う。これにより、レジストパターン４１の形状がレンズ材料膜４５に転写され、レジストパターン４１の形状にしたがうインナーレンズ４０が形成される。
【００３５】
図５の（ｅ）は、ドライエッチングを行っている途中の様子を示す模式図である。図５の（ｆ）は、ドライエッチング後（インナーレンズ４０の形成が完了した後）の様子を示す模式図である。当該ドライエッチングは遮光部材５０の上面の一部が露出するように為され、これによって、上述のとおり、隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触していない構造が形成される。
【００３６】
なお、当該ドライエッチングによって、インナーレンズ４０間距離を調整することもできる。例えばドライエッチングのプロセス条件を調整して、図５の（ｅ）に例示されるように、部材４５の露出された表面４６にエッチング反応生成物が堆積しやすい条件にしてもよい。これによって、インナーレンズ４０間距離を、図５の（ｄ）のレジストパターン４１間距離より小さくすることも可能である。また、この条件によると、窒化シリコンの部材４５のエッチングレートを遮光部材５０のエッチングレートよりも大きくできるため、エッチングによる遮光部材５０への損傷が低減されうる。インナーレンズ４０を形成した後には、例えば温度４５０°以下の熱処理が為されてもよい。
【００３７】
その後、インナーレンズ４０を覆うように平坦化膜３０を形成し、その上にカラーフィルタ２０およびマイクロレンズ１０を形成することによって、固体撮像装置Ｉ１が得られる。
【００３８】
（第４実施形態）
図６を参照しながら第４実施形態を説明する。図６は、本実施形態における領域Ｋの部分を、第１実施形態（図３）と同様にして例示している。本実施形態は、主に、カットラインＢ−Ｂ’上で隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触している、という点で第１実施形態と構造が異なる。即ち、カットラインＣ−Ｃ’上の隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触していないのに対して、カットラインＢ−Ｂ’上の隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触して、隣接インナーレンズ４０同士が境界を成している。
【００３９】
ここで、インナーレンズ４０の上面が球面形状を有するように、例えば、同じ行あるいは同じ列など、対辺方向における複数の画素のピッチをＰとしたときに、基板ＳＵＢのｂｓ面からインナーレンズ４０の頂点までの距離が、Ｐ／４より大きくなるように設けられるとよく、Ｐ／３より大きくなるように設けられるとさらによい。また、カットラインＢ−Ｂ’上で互いに接触している隣接インナーレンズ４０は、球面形状が維持されるように設けられるとよい。例えば、各インナーレンズ４０は、図６（ｂ）に示されるように、隣接インナーレンズ４０間（境界近傍）の凹形状の部分がＶ字形状を形成するように設けられるとよい。当該Ｖ字形状は、遮光部材５０よりも厚さが小さくなるように形成されるとよい。インナーレンズ４０間の凹形状に対応して、誘電体部材３０は凸形状を形成しうる。したがって、誘電体部材３０の該凸形状の部分と遮光部材５０との距離を遮光部材５０の厚さよりも小さくできる。
【００４０】
なお、遮光部材５０は、一般に１００〜５００ｎｍ程度の厚さで設けられ、例えば２００〜３００ｎｍ程度の厚さで設けられうる。また、当該Ｖ字形状は、各インナーレンズ４０の傾斜が、例えば４５°以上になるように形成されるとよい。また、当該Ｖ字形状は、各インナーレンズ４０の接触部分における傾斜が１０°以下の略平坦な領域が、例えば１００ｎｍ以下になるように形成されるとよい。このような構造により、当該凹形状の部分の近傍に入射した光による隣接画素への光漏れが防止されうる。
【００４１】
以上の構造によると、カットラインＣ−Ｃ’上の隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触していないのに対して、カットラインＢ−Ｂ’上の隣接インナーレンズ４０同士が遮光部材５０の上で接触している。この構造によると、マイクロレンズ１０側から遮光部材５０の上面に光が入射することによって生じうる多重反射の大部分を防止しつつ、インナーレンズ４０の平面視における面積を第１実施形態よりも大きくすることが可能である。よって、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得つつ、光感度をさらに向上させることができる。
【００４２】
（第５実施形態）
図７を参照しながら第５実施形態を説明する。図７の構造では、遮光部材５０は、インナーレンズ４０とは異なる屈折率を有する誘電体膜６５で覆われている。なお、図７に例示されるように、開口Ｏの形状は、前述の第２実施形態と同様に、矩形形状でもよい。
【００４３】
本実施形態では、対角方向で隣接するインナーレンズ間４０に位置する誘電体部材３０は、第１〜４実施形態のように遮光部材５０に接するのではなく、誘電体膜６５に接している。これにより、対角方向で隣接するインナーレンズ間４０は、インナーレンズ４０と同じ屈折率を有する部分が不連続となっており、第１〜４実施形態と同様に、多重反射による光の量が低減される。この誘電体膜６５は、第１実施形態において説明した第２の保護膜として機能しうる。本例では、誘電体膜６５は遮光部材５０の側面および上面を覆っているが、誘電体膜６５は遮光部材の上面のみを覆い、側面を覆わなくてもよい。
【００４４】
また、誘電体膜６５は例えばインナーレンズ４０と基板ＳＵＢとの間にさらに延在して保護膜６０を覆うように設けられている。この構造では、誘電体膜６５および保護膜６０は、基板ＳＵＢとインナーレンズ４０との間で生じる光の反射を防止する反射防止膜として機能しうる。例えばインナーレンズ４０に窒化シリコンを用いれば、誘電体膜６５にインナーレンズ４０よりも低い屈折率を有する酸窒化シリコンを用いることができる。誘電体膜６５の屈折率は、インナーレンズ４０の屈折率よりも高くてもよい。本実施形態においても、誘電体部材３０と遮光部材５０との距離は遮光部材５０の厚さよりも小さいことが好ましい。このような構造は、誘電体膜６５の厚さを遮光部材５０の厚さよりも小さくすることで実現できる。
【００４５】
このような誘電体膜６５が遮光部材５０の上面に設けられる形態においては、第３実施形態で説明したレンズ材料膜４５のエッチングにおいて、遮光部材５０ではなく、レンズ材料膜４５の形成前に設けられた誘電体膜６５を露出するように行えばよい。開口を有する遮光部材５０の形成後に、遮光部材５０の上面および側面を覆う様に誘電体膜６５を設け、その上に、レンズ材料膜４５を形成すればよい。遮光部材５０を成す開口を有しない遮光膜の上に誘電体膜を形成した後、この誘電体膜と遮光膜５０とを一括してエッチングすることで、開口を有する遮光部材５０を形成する。このようにして、開口を有する遮光部材５０の上面を覆い、側面を覆わない誘電体膜を形成することができる。
【００４６】
インナーレンズ４０の上面が反射防止膜で覆われている場合には、当該反射防止膜は、インナーレンズ４０の上面を覆うように設けられうる。図７でも誘電体部材３０がコーティング膜３１（第１膜）と平坦化膜３２（第２膜）とを含む構成を示している。コーティング膜３１はインナーレンズ４０の上面（マイクロレンズ１０側の表面）に沿って設けられ、マイクロレンズ１０側に突出した上面（マイクロレンズ１０側の表面）を有する。コーティング膜３１は保護膜及び／又は反射防止膜として機能し得る。
【００４７】
インナーレンズ４０は、その上面（マイクロレンズ１０側の表面）がコーティング膜３１で覆われており、当該コーティング膜は、遮光部材５０の上面とインナーレンズ４０の上面とを覆うように設けられてもよい。コーティング膜３１は遮光部材５０に接触して設けることができる。即ち、インナーレンズ４０を形成するレンズ部材が、コーティング膜３０を隔てて遮光部材５０の上で離隔されていればよい。当該反射防止膜は、入射光の波長をλとして、光学膜厚がλ／４になるように設けられうるため十分に薄く、隣接画素への光漏れに対する影響は無視してよい。さらに、コーティング膜３０は遮光部材５０の上で離隔されており、平坦化膜３２が遮光部材５０に接触して設けられている。
【００４８】
このように、遮光部材５０の上で、複数の膜がインナーレンズ４０を離隔することにより、光漏れを一層低減することができる。以上では、インナーレンズ４０を離隔するように遮光部材５０に接触する誘電体部材３０として平坦化膜やコーティング膜を挙げた。しかし、これに限定されることなく、カラーフィルタ２０やマイクロレンズ１０を誘電体部材３０に接触する誘電体部材３０として用いてもよい。
【００４９】
また、既に述べたように、開口Ｏの形状は矩形形状でもよい。この構造によっても上述と同様の効果が得られる。なお、ここでは矩形形状の開口Ｏを例示したが、六角形や八角形等の多角形状についても同様である。
【００５０】
以上の５つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更や組み合わせが可能であり、他の実施形態によっても為されうる。
【００５１】
（撮像システム）
また、以上の各実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。Ａ／Ｄ変換器は、光電変換部を有する基板ＳＵＢ上に設けることもできるし、光電変換部を有する基板ＳＵＢとは別の基板に設けることもできる。Ａ／Ｄ変換器が形成された別の基板を、光電変換部を有する基板ＳＵＢと接合して積層型の固体撮像装置としてもよい。
【図１】
2015082566.tif 000003
【図２】
2015082566.tif 000004
【図３】
2015082566.tif 000005
【図４】
2015082566.tif 000006
【図５】
2015082566.tif 000007
【図６】
2015082566.tif 000008
【図７】
2015082566.tif 000009