(57)【要約】【課題】レンズ間領域を縮小化し、かつ隣接画素への入射光の入り込みを防止して、混色の防止を可能にする。【解決手段】入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部１２のそれぞれに該入射光を集光する集光レンズ５１を備えた固体撮像装置１であって、前記集光レンズ５１は光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を成し、前記集光レンズ５１と、前記集光レンズ５１に隣接する集光レンズ５１との間に溝５３が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部のそれぞれに該入射光を集光する集光レンズを備えた固体撮像装置であって、
前記集光レンズは光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を成し、
前記集光レンズと、前記集光レンズに隣接する集光レンズとの間に溝が形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記集光レンズと前記溝との界面において屈折率差を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記溝内に反射膜が埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部に入射光を集光させる集光レンズを形成する工程を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記センサ部上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、
前記レンズ材料層上にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層を加工して光路方向に柱状のレンズ形成パターンを形成する工程と、
ケミカルシュリンク法を用いて前記レンズ形成パターン上部を凸レンズ状に変形させて集光レンズ形成パターンを、隣接する集光レンズ形成パターンとの間に溝が形成されるように形成する工程と、
前記シュリンク層が被覆した状態の集光レンズ形成パターンをエッチバックして前記レンズ材料層に前記集光レンズ形成パターンの形状を転写して光路方向に柱状で光入射側が凸レンズ形状を有する集光レンズを形成する工程と
を順に行うことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
入射光を集光する集光光学部と、
入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部のそれぞれに該入射光を集光する集光レンズを備えた固体撮像装置と、
前記固体撮像装置で光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記集光レンズは光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を成し、
前記集光レンズと、前記集光レンズに隣接する集光レンズとの間に溝が形成されている
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ型イメージセンサ、ＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像装置では、画素領域の微細化に伴う感度低下の対策として、各画素の光入射側に集光レンズを備え光電変換部（センサ）へ入射光を集中させる構造を持ったものが主流となっている。この集光レンズは、リソグラフィ法により各画素にレジストパターンを形成し、その後加熱処理（例えば、リフロー処理）することでレジストパターンを溶融状態とし、その表面張力を利用してレンズ形状を得るものが一般的である。
【０００３】
例えば、リフロー処理により集光レンズを形成する方法は、図１０（１）に示すように、下地層３１１上に、レンズ材料となるレジスト膜を、例えば３００ｎｍ〜７００ｎｍの厚さに塗布し、リソグラフィ技術（露光、現像、ベーキング等）によりレンズ形成パターン３１３に加工する。次いで、図１０（２）に示すように、熱処理（リフロー処理）を行い、上記レンズ形成パターン３１３を溶融し、その表面張力を利用して、半球状の集光レンズ３１５を形成する。なお、図１０では、上図に断面図を示し、下図に平面図を示した。
【０００４】
上記従来の方法では、レジストからなるレンズ形成パターン３１３を熱リフローさせるため、得られた集光レンズ３１５は、レジスト膜自体の表面張力を利用しているため、平面視した形状（図１０（２）の平面図参照）が円形になる。そのため集光レンズと隣接する集光レンズとの間の領域（レンズ間領域）、特に四つの画素が隣接する部分のレンズ間領域が、入射光を光電変換して電気信号を得るセンサ部への集光に寄与しない無効領域となり、レンズ面積に対して無視できないほど大きくなる。このため、微細化に見合う集光率の向上が達成できない。また、レンズ間領域を狭めようとして、マスク寸法を狭めたり、熱リフロー温度を上げて変換差を大きくしたりすると、プロセスマージンが減少して集光レンズ同士が接触し、集光レンズの形状が変形するという問題を生じる。
【０００５】
上記レンズ間領域に入射した光はセンサ部に集光せず感度に寄与しないため、近年の更なる微細化に伴って、感度を向上させるためにレンズ間領域が無視できなくなってきている。その解決策として、隣接画素のレンズを分けて形成する方法（例えば、特許文献１参照。）、特殊なパターンを用いてレンズを形成する方法（例えば、特許文献２参照。）、レンズ上にオーバーコート層を設ける方法などが開示されている。
【０００６】
また、集光レンズの集光率はレンズ形状（パターンサイズ、曲率等）やセンサ部と集光レンズとの距離により変化するが、最表面に形成される集光レンズとセンサ部との間に層内レンズを設け、入射光の光路上に複数のレンズを持つことにより集光率をさらに向上させる方法（例えば、特許文献３参照。）も実用化されている。
【０００７】
しかしながら、上記手法におけるレンズ形状の形成は、基本的に熱リフロー法であるため、レンズ間領域の縮小化は不十分であり、各画素の感度ばらつきの要因となっている。また集光率の最適化の観点では、集光レンズの厚さや、集光レンズとセンサ部との距離が重要であるが、単純な熱リフローではそれらを別々に制御するのが困難であり、所望の集光率を達成することが困難となっている。さらに、表面に形成される集光レンズと層内レンズとによる二重レンズ構造は、集光率の最適化自由度を向上させるが、各レンズの形成法が熱リフローによるものであるため、各レンズ個々の最適化においては上述のような問題が発生する。さらにまた、レンズでは、集光不可能な角度の入射光は隣接画素へ入り込むことがあり、これは混色となって、解像度、色再現性等の劣化につながる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００-２２１１７号公報
【特許文献２】特許第２９８８５５６号公報
【特許文献３】特開２００２-７６３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、レンズ間領域の縮小化が不十分なため、所望の集光率を達成することが困難となっている点であり、集光不可能な角度の入射光が隣接画素へ入り込むことで、隣接画素で混色が発生し、解像度、色再現性等の劣化につながる点である。
【００１０】
本発明は、レンズ間領域を縮小化し、かつ隣接画素への入射光の入り込みを防止して、混色の防止を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る本発明は、入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部のそれぞれに該入射光を集光する集光レンズを備えた固体撮像装置であって、前記集光レンズは光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を成し、前記集光レンズと、前記集光レンズに隣接する集光レンズとの間に溝が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、集光レンズが光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を成していることから、従来の平面視丸い形状の集光レンズよりも集光レンズが形成されていない領域であるレンズ間領域が縮小化され、また集光レンズ間に形成された溝により、集光レンズ内に入射した光は、略角柱状の集光レンズ内を透過し、集光レンズの側壁部に当たった光は、集光レンズと溝との界面における屈折率差によって反射して集光レンズ内に戻される。したがって、効率的に入射光がセンサ部に入射されるようになる。
【００１３】
請求項４に係る本発明は、入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部に入射光を集光させる集光レンズを形成する工程を備えた固体撮像装置の製造方法であって、前記センサ部上に形成された下地層上にレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層を加工して光路方向に略角柱状のレンズ形成パターンを形成する工程と、ケミカルシュリンク法を用いて前記レンズ形成パターン上部を凸レンズ状に変形させて集光レンズ形成パターンを、隣接する集光レンズ形成パターンとの間に溝が形成されるように形成する工程と、前記シュリンク層が被覆した状態の集光レンズ形成パターンをエッチバックして前記レンズ材料層に前記集光レンズ形成パターンの形状を転写して光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を有する集光レンズを形成する工程とを順に行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る本発明では、集光レンズが光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されることから、従来の平面視丸い形状の集光レンズよりも集光レンズが形成されていない領域であるレンズ間領域が縮小化され、また集光レンズ間に形成された溝により、集光レンズ内に入射した光は、略角柱状の集光レンズ内を透過し、集光レンズの側壁部に当たった光は、集光レンズと溝との界面における屈折率差によって反射して集光レンズ内に戻されるようになる。したがって、効率的に入射光がセンサ部に入射されるようになる集光レンズを形成することができる。
【００１５】
請求項５に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、入射光を光電変換して電気信号を出力する複数のセンサ部のそれぞれに該入射光を集光する集光レンズを備えた固体撮像装置と、前記固体撮像装置で光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記集光レンズは光路方向に柱状で光入射側が凸レンズ形状を成し、前記集光レンズと、前記集光レンズに隣接する集光レンズとの間に溝が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、集光特性に優れた固体撮像装置が用いられることになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によれば、レンズ間領域を縮小化できるため、感度を向上させることができるという利点がある。また、溝を形成したことにより混色成分となっていた光を遮ることができるので、色再現性や解像度を高めることができるという利点がある。
【００１８】
請求項４に係る本発明によれば、レンズ間領域を縮小化することができるため、感度を向上させた固体撮像装置が提供できるという利点がある。また、溝を形成したことにより混色成分となっていた光を遮ることができるので、色再現性や解像度を高めることができるという利点がある。
【００１９】
請求項５に係る本発明によれば、色再現性や解像度を高めることができる固体撮像装置を撮像素子に用いているので、高品位な映像を記録できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００２１】
図１に示すように、半導体基板１０（例えばＮ型シリコン基板）にＰ型ウエル領域１１が形成され、そのＰ型ウエル領域１１に、入射光を光電変換するセンサ部１２が形成されている。このセンサ部１２の一方側には、読み出しゲート部１３、垂直電荷転送部１４、チャネルストップ領域１５が形成され、さらに隣接するセンサ部１２が形成されている。他方側にもチャネルストップ領域１５が形成されている。
【００２２】
上記センサ部１２は、第１Ｐ型ウエル領域１１に形成されたＮ型不純物領域２１と、その上部に形成されたＰ型正孔蓄積領域２２とを有する。
【００２３】
また、上記垂直電荷転送部１４は、例えば、上記Ｐ型ウエル領域１１よりも高濃度の第２Ｐ型ウエル領域２３と、この第２Ｐ型ウエル領域２３の上部に形成されたＮ型転送チャネル２４で構成されている。また、Ｎ型転送チャネル２４上にはゲート絶縁膜３１を介して電極３２が形成されている。この電極３２は、垂直転送電極とともに読み出しゲート電極も兼ねる。
【００２４】
また、上記電極３２を被覆するように絶縁膜３３が形成され、さらに遮光膜３４が形成されている。上記遮光膜３４は、例えばタングステン、アルミニウム等の金属膜で形成されている。この遮光膜３４にはセンサ部１２上に開口部３５が形成されている。さらにパッシベーション膜３６、平坦化膜３７で被覆され、上記平坦化膜３７上にカラーフィルター層４１が形成されている。そして、入射光が効率よくセンサ部１２に集光するように、上記カラーフィルター層４１上に集光レンズ５１が設けられている。なお、カラーフィルター層４１と集光レンズ５１との間に図示はしていないが、集光レンズ５１のエッチバック加工の影響を下地のカラーフィルター層４１及ぼさないようにするために、入射光に対して透明な絶縁膜を形成することも可能である。この絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜を形成してもよい。
【００２５】
上記集光レンズ５１は光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されている。そして集光レンズ５１と、この集光レンズ５１に隣接する集光レンズ５１との間に溝５３が形成されている。
【００２６】
上記固体撮像装置１では、集光レンズ５１が光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されていることから、図２に示すように、従来の平面視丸い形状の集光レンズ（点線で示す）よりも集光レンズ５１が形成されていない領域であるレンズ間領域５５が縮小化され、また集光レンズ５１間に形成された溝５３により、集光レンズ５１内に入射した光は、略角柱状の集光レンズ５１内を透過し、集光レンズ５１の側壁部に当たった光は、集光レンズ５１と溝５３との界面における屈折率差によって反射して集光レンズ５１内に戻される。したがって、効率的に入射光がセンサ部１２に入射されるようになる。よって、レンズ間領域を縮小化できるため、感度を向上させることができるという利点がある。また、溝５３を形成したことにより混色成分となっていた光を遮ることができるので、色再現性や解像度を高めることができるという利点がある。特に、レンズサイズ≦セルサイズとなるような、セルサイズが２μｍより小さい固体撮像装置に有効である。
【００２７】
上記第１実施例の固体撮像装置１は、上記説明した構成に限定されることはなく、いわゆる表面照射型の固体撮像装置の全てに、上記固体撮像装置１の集光レンズの構成を適用することができる。
【００２８】
次に、本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を、図３の概略構成断面図によって説明する。図３では、いわゆる、裏面照射型の固体撮像装置２に本発明を適用した一例を示す。なお、図３においては、前記図１で説明したのと同様な構成部品には同一符号を付与した。
【００２９】
図３に示すように、半導体基板１１０で形成される活性層１１１には、入射光を光電変換して電気信号を取り出すセンサ部（例えばフォトダイオード）１１２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ等のトランジスタ群１１３等を有する複数の画素部１２１が形成されている。上記半導体基板１１０には、例えばシリコン基板を用いる。さらに、各センサ部１１２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。
【００３０】
上記画素部１２１の周囲の一部、例えば行方向もしくは列方向の画素部１２１間には、素子分離領域１２２が形成されている。
【００３１】
また、上記センサ部１１２が形成された半導体基板１１０の表面側（図面では半導体基板１１０の下側）には配線層１３１が形成されている。この配線層１３１は、配線１３２とこの配線１３２を被覆する絶縁膜１３３からなる。上記配線層１３１には、支持基板１３５が形成されている。この支持基板１３５は、例えばシリコン基板からなる。
【００３２】
さらに、上記固体撮像装置２には、半導体基板１１０裏面側に光透過性を有する平坦化膜１４１が形成されている。さらにこの平坦化膜１４１（図面で上面側）には、カラーフィルター層４１が形成されている。このカラーフィルター層４１は、上記センサ部１１２に対応させて形成され、例えば、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の各色を市松模様に配置したものからなる。また、カラーフィルター層４１上には、各センサ部１１２に入射光を集光させる集光レンズ５１が形成されている。なお、カラーフィルター層４１と集光レンズ５１との間に図示はしていないが、集光レンズ５１のエッチバック加工の影響を下地のカラーフィルター層４１及ぼさないようにするために、入射光に対して透明な絶縁膜を形成することも可能である。この絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜を形成してもよい。
【００３３】
上記集光レンズ５１は光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されている。そして集光レンズ５１と、この集光レンズ５１に隣接する集光レンズ５１との間に溝５３が形成されている。
【００３４】
上記固体撮像装置２では、前記固体撮像素子１と同様に、集光レンズ５１が光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されていることから、前記図２に示したのと同様に、従来の平面視丸い形状の集光レンズ（点線で示す）よりも集光レンズ５１が形成されていない領域であるレンズ間領域５５が縮小化され、また集光レンズ５１間に形成された溝５３により、集光レンズ５１内に入射した光は、略角柱状の集光レンズ５１内を透過し、集光レンズ５１の側壁部に当たった光は、集光レンズ５１と溝５３との界面における屈折率差によって反射して集光レンズ５１内に戻される。したがって、効率的に入射光がセンサ部１１２に入射されるようになる。よって、レンズ間領域を縮小化できるため、感度を向上させることができるという利点がある。また、溝５３を形成したことにより混色成分となっていた光を遮ることができるので、色再現性や解像度を高めることができるという利点がある。特に、レンズサイズ≦セルサイズとなるような、セルサイズが２μｍより小さい固体撮像装置に有効である。
【００３５】
上記第２実施例の固体撮像装置２は、上記説明した構成に限定されることはなく、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置の全てに、上記固体撮像装置２の集光レンズの構成を適用することができる。
【００３６】
次に、本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第３実施例）を、図４の概略構成断面図によって説明する。この第３実施例は、上記第１実施例の固体撮像装置１、第２実施例の固体撮像装置２に用いた集光レンズに適用できる。よって、図４では、集光レンズの部分のみを示した。
【００３７】
図４に示すように、第３実施例は、集光レンズ５１に側周に形成された溝５３の内部に反射膜５５を埋め込む構成である。この反射膜５５には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）を用いる。このように、金属遮光膜（非透過膜）であれば混色耐性を最大にする効果が得られる。
【００３８】
また、上記反射膜５５は無機膜もしくは有機膜を用いることもできる。例えば、集光レンズ５１が窒化シリコン（ＳｉＮ）で形成されている場合、反射膜５５にアクリル系樹脂膜を用いることで、集光レンズ５１と反射膜５５と屈折率さが大きくとれ、集光レンズ５１と反射膜５５との界面で全反射となるので、金属膜を用いた場合と同様に、混色を防止することができる。このように、集光レンズ５１と反射膜５５との界面での全反射を利用すると、反射膜５５に可視光に対しての透過膜を使用することも可能になる。
【００３９】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る一実施の形態（第１実施例）を、図５〜図７の製造工程図によって説明する。ここでは、入射光を光電変換して信号電荷を取り出すセンサ部、センサ部から信号電荷を読み出す読み出し部、読み出し部で読みだした信号電荷を転送する電荷転送部等の固体撮像装置の本体部およびカラーフィルター層は、従来の既知の製造方法により形成される。よって、ここでは、カラーフィルター層上に形成される集光レンズの製造方法を説明する。なお、図５〜図７では、（１）図に断面図を示し、（２）図に平面図を示した。
【００４０】
図５（１）、（２）に示すように、センサ部（図示せず）上に形成された下地層６１上にレンズ材料層６２を形成する。上記下地層６１は、例えば、上記固体撮像装置１では、前記した平坦化膜３１、カラーフィルター層４１等に相当し、上記固体撮像装置２では、前記した平坦化膜１４１、カラーフィルター層４１等に相当する。上記レンズ材料層６２は、例えば、可視光に対して透明（例えば、可視光透過率が９５％以上、好ましくは９８％以上が必要である）な樹脂を用いる。一例として、アクリル系樹脂を用いる。
【００４１】
上記レンズ材料層６２上にレジスト層６３を形成する。このレジスト層６３には、例えば、フェノール系樹脂またはスチレン系樹脂をベースレジンに用いた化学増幅型レジストを用いる。上記レジスト層６３は、従来のレジストパターン（例えば、厚さが３００ｎｍ〜６００ｎｍ）を熱リフローすることで形成される場合よりも厚い、例えば７００ｎｍ〜６μｍ程度の厚さに形成される。ここでは、一例として、４μｍの厚さに形成した。
【００４２】
上記レジスト層６３の膜厚は、画素寸法や層間膜厚から最適な集光率となるように、後に形成される集光レンズ５１表面の曲率と、集光レンズ５１表面からセンサ部表面（図示せず）までの距離により決定される。
【００４３】
次いで、リソグラフィー技術によって、上記レジスト層６３を加工して光路方向に角柱状のレンズ形成パターン６４を形成する。
【００４４】
次に、図６（１）、（２）に示すように、ケミカルシュリンク法を用いて、上記レンズ形成パターン６４上部を凸レンズ状に変形させて集光レンズ形成パターン６５を、隣接する集光レンズ形成パターン６５との間に溝６６が形成されるように形成する。このとき、集光レンズ形成パターン６５は、上面にレンズ形状を得つつ、溝６６を制御性良く数十ｎｍ〜百ｎｍ程度縮小することができる。したがって、図面で示す四つの画素部７１が隣接する部分のレンズ間領域６８（斜線部）、すなわち集光に寄与しない無効領域はレンズ形成パターン６４を形成した時から拡大しない。なお、図面２点鎖線は画素の境界を示している。
【００４５】
上記ケミカルシュリンク法は、単純な熱リフロー法ではなく、レジストパターン間隙の制御性を向上させるという特徴がある。すなわち、ケミカルシュリンク法では熱処理した場合、レジストの表面張力が支配的ではなくなるため、レンズ間領域をリフロー法より精度よく縮小することが可能となるという方法である。
【００４６】
上記ケミカルシュリンク法は、図示はしないが、上記レンズ形成パターンを被覆するようにシュリンク層を形成する。このシュリンク層は、例えばポリビニルアルコール系の水溶性樹脂を主材として架橋剤が添加されたものであり、例えばクラリアント社製のシュリンク材であるリラックス（ＲＥＬＡＣＳ）ＡＺＲ５００がある。このようなシュリンク材を例えば０．６μｍ〜０．７μｍの厚さに塗布して、上記シュリンク層を形成する。そして、シュリンク層とレンズ形成パターンとを熱処理して、レンズ形成パターン上部を凸レンズ状に変形させ、かつ隣接するレンズ形成パターン間に溝が維持されるよう、上記集光レンズ形成パターン６５を形成する。この時に、シュリンク層は、レンズ形成パターンがだれるのを防止するため、上記集光レンズ形成パターン６５は、入射光の光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を有するものとなる。上記熱処理は、例えば、７０℃の低温熱処理後、再び１２０℃〜１３０℃でミキシングベークを行う。その後、現像を施した後、純水にて洗浄することで未反応シュリンク層を除去する。
【００４７】
次に、図７（１）、（２）に示すように、上記集光レンズ形成パターン６５（前記図６参照）および上記レンズ材料層６２をエッチバックして、上記集光レンズ形成パターン６５の形状を上記レンズ材料層６２に転写して、光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状を有する集光レンズ５１を形成する。このとき、レンズ材料層６２のエッチバックは、下地層６１表面まで行ってもよく、また、レンズ材料層６２の途中、すなわち、下地層６１が露出しないように行ってもよい。例えば、下地層６１がカラーフィルター層の場合には、下地層６１が露出しないほうが好ましい。
【００４８】
上記エッチバックでは、例えば、酸素（Ｏ2）もしくはフッ素系ガスを用いる。このフッ素系ガスには、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ4）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）、三フッ化メタン（ＣＨＦ3）を用いる。また、上記エッチバックでは、集光レンズ５１表面の高さを最適な集光率が得られる高さになるように、レンズ材料層６１をエッチバックすることができる。
【００４９】
上記製造方法では、集光レンズ５１が光路方向に略角柱状で光入射側が凸レンズ形状に形成されることから、従来の平面視丸い形状の集光レンズよりも集光レンズが形成されていない領域であるレンズ間領域が縮小化され、また集光レンズ５１間に形成された溝５３により、集光レンズ５１内に入射した光は、略角柱状の集光レンズ５１内を透過し、集光レンズ５１の側壁部に当たった光は、集光レンズ５１と溝５３との界面における屈折率差によって反射して集光レンズ５１内に戻されるようになる。したがって、効率的に入射光がセンサ部に入射されるようになる集光レンズ５１を形成することができる。よって、レンズ間領域を縮小化することができるため、感度を向上させた固体撮像装置が提供できるという利点がある。また、溝５３を形成したことにより混色成分となっていた光を遮ることができるので、色再現性や解像度を高めることができるという利点がある。
【００５０】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る一実施の形態（第２実施例）を、図８の製造工程図によって説明する。ここでは、前記図４によって説明した集光レンズの構造を製する方法を説明する。
【００５１】
図８（１）に示すように、集光レンズ５１の溝５３を埋め込むように反射膜５５を形成する。この反射膜５５には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）を用いる。このように、金属遮光膜（非透過膜）であれば混色耐性を最大にする効果が得られる。
【００５２】
次に、図８（２）に示すように、上記反射膜５５をエッチバックして、溝５３の内部のみに反射膜５５を残す。このようにして、前記図４によって説明した集光レンズ５１の構造を得る。
【００５３】
上記第２実施例の製造方法のように、溝５３に反射膜５５を形成することで、各画素に入射された光は、反射膜５５によって隣接画素に入射されるのが防止されるので、画素間の混色が防止される。また、隣接画素方向に入り込もうとする光を当該画素内に戻すことができるので、感度の向上が図れるようになる。
【００５４】
上記各実施例では、最上層に形成する集光レンズ（トップレンズ）について説明したが、本発明に係わる集光レンズ５１は、センサ部と上記集光レンズとの間に形成される層内レンズにも適用できる。したがって、センサ部に入射される入射光の光路上に、上記集光レンズと上記層内レンズからなる複数のレンズを設けることも可能である。
【００５５】
上記説明したように、本発明の固体撮像装置は、従来の集光レンズではセンサ部への集光に寄与しない無効領域を有効利用したものであり、無効領域となるレンズ間距離を狭めることとともに、それでも生じる無効領域を用いて、隣接画素に照射されていた入射光を当該画素領域に集光するようにしたものである。さらに反射膜を形成することにより隣接画素への光漏れを防止して、集光特性の向上が可能にしているものである。
【００５６】
また集光レンズ５１間の距離を制御性よく集光レンズ５１を形成することができるので、画素ごとの感度のばらつきを減少させることができ、これによって、歩留まりの向上が図れる。
【００５７】
また、レジスト層６３の膜厚を自由に設定できるため、集光レンズとセンサ部との距離を所望の値にすることにより集光率を向上させることができる。これにより、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００５８】
さらに、前記図４によって説明した混色防止構造は、従来隣接画素への混色成分となっていた入射光を遮ることができるため、色再現性や解像度の低下を防ぐことができる。これによって、歩留まりの向上が図れる。また反射した光がセンサへ入射すれば感度向上も期待できる。
【００５９】
次に、本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を、図９のブロック図によって説明する。この撮像装置には、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等がある。
【００６０】
図７に示すように、撮像装置５００は、撮像部５０１に固体撮像装置（図示せず）を備えている。この撮像部５０１の集光側には像を結像させる結像光学系５０２が備えられ、また、撮像部５０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部５０３が接続されている。また上記信号処理部によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置５００において、上記固体撮像素子には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることができる。
【００６１】
本発明の撮像装置５００では、本願発明の固体撮像装置１もしくは固体撮像装置２または前記図４に示した構成の反射膜を形成した集光レンズを有する固体撮像装置を用いることから、上記説明したのと同様に、色再現性や解像度を高めることができる固体撮像装置用いているので、高品位な映像を記録できるという利点があるという利点がある。
【００６２】
なお、本発明の撮像装置５００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。
【００６３】
上記固体撮像装置１、２等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。また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を示した概略構成断面図である。
【図２】図である。
【図３】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を示した概略構成断面図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第３実施例）を示した概略構成断面図である。
【図５】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程図である。
【図６】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程図である。
【図７】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形態（第１実施例）を示した製造工程図である。
【図８】図である。
【図９】本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を示したブロック図である。
【図１０】従来の集光レンズの製造方法を示した製造工程図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…固体撮像装置、１２…センサ部、５１…集光レンズ、５３…溝
【図１】
2008270679.tif 000003
【図２】
2008270679.tif 000004
【図３】
2008270679.tif 000005
【図４】
2008270679.tif 000006
【図５】
2008270679.tif 000007
【図６】
2008270679.tif 000008
【図７】
2008270679.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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