(57)【要約】【課題】受光領域の全域において光の利用効率が均一な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置１において、基板２の受光領域に複数のフォトダイオード３を形成し、基板２上に配線層４を設け、配線層４内におけるフォトダイオード３に対応する位置に複数の層内レンズ７を形成する。層内レンズ７は下面が凸となった平凸レンズとし、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズ７ほど、下面の曲率を大きくする。【選択図】図１
2008193383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の受光領域に形成された複数の光電変換部と、
前記基板上における前記光電変換部に対応する位置に設けられた複数のレンズと、
を備え、
前記レンズは、少なくとも前記基板側が凸となった凸レンズであり、
前記受光領域の中心から遠い位置に配置された前記レンズほど、前記基板側の面の曲率が大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記レンズにおける前記基板と反対側の面は平坦であ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】
前記レンズは、前記基板と反対側の面も凸であり、
前記受光領域の中心から遠い位置に配置された前記レンズほど、前記レンズにおける前記基板から最も遠い点と前記基板との間の距離が小さい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】
前記受光領域の中心から遠い位置に配置された前記レンズほど、前記レンズの頂点の位置が前記レンズの中心軸に対して前記受光領域の中心軸に向かう方向に変位していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記レンズは、前記基板上に設けられた配線層内に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、固体撮像装置に関し、特に、光電変換部ごとにレンズが設けられた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）センサーなどの固体撮像装置においては、半導体基板の表層部に複数の光電変換部が形成されており、半導体基板上には配線層が設けられており、配線層上における光電変換部に対応する位置には、それぞれマイクロレンズが設けられている。そして、マイクロレンズによって集光された光が、光電変換部に入射し、電気信号に変換される。また、集光性をより一層向上させるために、マイクロレンズと光電変換部との間に層内レンズが設けられている場合もある。半導体基板の表面に垂直な方向から見て、光電変換部はマトリクス状に配列されており、マイクロレンズ及び層内レンズは光電変換部と一対一で対応しているため、マイクロレンズ及び層内レンズもマトリクス状に配列されている。
【０００３】
しかしながら、このような固体撮像装置においては、カメラなどの光学機器に組み込まれて使用される際に、光電変換部が設けられた受光領域における周辺部では、中心部と比較して、光の利用効率が低いという問題がある。これは、通常、固体撮像装置は、光学機器の光学系の結像面において、この光学系の光軸が固体撮像装置の受光領域の中心軸と一致するように配置されるため、受光領域の中心部では半導体基板に対して略垂直に光が入射するものの、受光領域の周辺部では斜め方向から光が入射することに起因している。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１においては、マイクロレンズの形状を、回転軸がカメラレンズと各画素の中心とを結んだ直線と一致するような回転楕円体の一部とする技術が開示されている。特許文献１には、これにより、受光領域の周辺部に配置された画素においても、受光素子に入射する光の方向を受光素子面に対して垂直な方向に近づけ、光の利用効率を向上させることができると記載されている。
【０００５】
しかしながら、この特許文献１に記載された技術によっても、受光領域の周辺部において光の利用効率を向上させる効果は不十分であり、受光領域全体において光の利用効率を十分に均一化することはできない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９６５９０号公報（図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、受光領域の全域において光の利用効率が均一な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板と、前記基板の受光領域に形成された複数の光電変換部と、前記基板上における前記光電変換部に対応する位置に設けられた複数のレンズと、を備え、前記レンズは、少なくとも前記基板側が凸となった凸レンズであり、前記受光領域の中心から遠い位置に配置された前記レンズほど、前記基板側の面の曲率が大きいことを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受光領域の全域において光の利用効率が均一な固体撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。  
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。  
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置を例示する部分断面図であり、  
図２は、この固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。  
なお、図２においては、図を見易くするために、層内レンズ以外の構成要素は図示を省略している。後述する図５及び図６においても、同様である。
【００１１】
本実施形態に係る固体撮像装置は、例えばＣＭＯＳセンサーである。図１に示すように、固体撮像装置１においては、基板２が設けられている。基板２には、光を画素ごとに受光して電気信号に変換する受光領域が設定されている。基板２の受光領域において、表層部には、光電変換部としてのフォトダイオード３が形成されている。基板２の表面に垂直な方向から見て（以下、「平面視で」という）、フォトダイオード３はマトリクス状に配列されている。基板２には、例えばシリコン基板を用いることができる。
【００１２】
また、基板２上には、配線層４が設けられている。配線層４においては、例えば、ＴＥＯＳ（Tetra-Etyl-Ortho-Silicate：正珪酸四エチル（Si(OC2H5)4））によって形成された層間絶縁膜５内に、金属配線６が多層に埋設されている。金属配線６は、フォトダイオード３の直上域には配設されておらず、直上域間の領域のみに配設されている。
【００１３】
更に、配線層４の上面には、層内レンズ７が形成されている。本明細書においては、便宜上、基板２から層内レンズ７に向かう方向を「上」とし、層内レンズ７から基板２に向かう方向を「下」とする。層内レンズ７は、下に凸となった平凸レンズである。すなわち、層内レンズ７の下面、すなわち、基板２側の面は、例えば球の一部をなすように湾曲しており、層内レンズ７の上面、すなわち、基板２と反対側の面は、配線層４の上面と一致した平坦面となっている。層内レンズ７は、層間絶縁膜５の材料よりも屈折率が高い材料によって形成されており、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されている。
【００１４】
更にまた、配線層４上には、ベース層８が設けられている。ベース層８は、平坦化及び光の反射防止のために設けられており、また、固体撮像装置１の製造に際して、レジスト層の露光時に金属配線６によって反射された光を吸収する役割も果たしている。ベース層８は、例えば、アクリル系の透明樹脂によって形成されており、露光にｉ線を用いる場合には、ｉ線吸収剤が含有されている。
【００１５】
更にまた、ベース層８上には、カラーフィルター層９が設けられている。カラーフィルター層９は、フォトダイオード３ごとに着色されており、例えば、赤、緑、青に着色されている。更にまた、カラーフィルター層９上には、オーバーコート層１０が設けられている。オーバーコート層１０は平坦化のために設けられており、例えば、アクリル系の透明樹脂によって形成されている。
【００１６】
更にまた、オーバーコート層１０上には、マイクロレンズ１１が設けられている。マイクロレンズ１１は、上に凸となった平凸レンズであり、固体撮像装置１の上面において露出している。すなわち、マイクロレンズ１１の下面は平坦面であってオーバーコート層１０の上面と接しており、上面は例えば球の一部をなしている。マイクロレンズ１１は、例えば、有機材料によって形成されており、例えば、ノボラック系の樹脂により形成されている。
【００１７】
層内レンズ７及びマイクロレンズ１１は、それぞれフォトダイオード３に対応して配置されており、従って、平面視でそれぞれマトリクス状に配列されている。例えば、受光領域の中心部では、層内レンズ７及びマイクロレンズ１１は、対応するフォトダイオード３の直上域に配置されており、受光領域の周辺部では、層内レンズ７及びマイクロレンズ１１は、対応するフォトダイオード３の直上域から受光領域の中心軸Ｃ（図２参照）側に寄った位置に配置されている。
【００１８】
そして、図２に示すように、層内レンズ７の下面の曲率は、受光領域内の位置によって異なっており、受光領域の中心、すなわち、中心軸Ｃから遠い位置に配置された層内レンズ７ほど、下面の曲率は大きい。つまり、受光領域の周辺部に配置された層内レンズ７は、受光領域の中心部に配置された層内レンズ７よりも、曲率が大きく、従って曲率半径が小さい。なお、平面視で、層内レンズ７の直径は同一である。このため、中心軸Ｃから遠い位置にある層内レンズ７ほど、厚さが厚い。
【００１９】
なお、図２においては、図示の便宜上、層内レンズ７が１０個しか描かれていないが、本実施形態はこれに限定されない。また、図２においては、層内レンズ７同士が接触しているように描かれているが、層内レンズ７同士は離隔していてもよい。後述する図５及び図６についても同様である。
【００２０】
次に、本実施形態に係る固体撮像装置の動作について説明する。  
図３（ａ）及び（ｂ）は、層内レンズの作用を例示する光学モデル図であり、（ａ）は本実施形態を示し、（ｂ）は比較例を示す。  
本実施形態に係る固体撮像装置１は、カメラなどの光学機器に組み込まれて使用される。このとき、固体撮像装置１は、光学機器の光学系（図示せず）の結像面に配置され、且つ、受光領域の中心軸Ｃが光学系の光軸と一致するように配置される。
【００２１】
図１に示すように、光学機器の光学系に入射した光は、この光学系によって集光され、固体撮像装置１に入射する。固体撮像装置１に入射した光は、マイクロレンズ１１によって集光されて、オーバーコート層１０、カラーフィルター層９及びベース層８を通過し、層内レンズ７に入射する。そして、層内レンズ７によって更に集光されて、配線層４の層間絶縁膜５を通過して、基板２に形成されたフォトダイオード３に入射する。フォトダイオード３に入射した光は電気信号に変換され、金属配線６を介して転送される。
【００２２】
そして、光が層内レンズ７に入射する際には、層内レンズ７が配置されている位置によって、入射角度が異なる。すなわち、受光領域の中心部に配置された層内レンズ７に対しては、光は略直上方向から入射するが、受光領域の周辺部に配置された層内レンズ７に対しては、光は斜め方向から入射する。この場合において、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、層内レンズ７が下に凸であり、層内レンズ７の上面は平坦であるため、光Ｌが層内レンズ７に対して傾斜した方向から入射しても、光Ｌは層内レンズ７の上面全体に入射する。従って、層内レンズ７の上面において、光が入射しない無効領域は発生しない。これに対して、図３（ｂ）に示すように、層内レンズ５７が上に凸である比較例においては、層内レンズ５７の上面の一部は隣の層内レンズ５７の影になってしまい、光が入射しない無効領域Ｎが発生する。
【００２３】
また、仮に、受光領域の中心部と周辺部とにおいて、層内レンズ７の形状が同一であるとすると、周辺部には斜め方向から光が入射するため、中心部と比較して、層内レンズ７からフォトダイオード３までの光路長が長くなり、光の利用効率が低くなる。しかしながら、本実施形態においては、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズ７ほど、曲率を大きくしているため、周辺部における集光率を向上させることができる。この結果、受光領域の中心部と周辺部とで、光の利用効率を略等しくすることができる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果について説明する。  
上述の如く、本実施形態においては、層内レンズ７が下に凸となっているため、周辺部に配置された層内レンズ７においても、隣の層内レンズ７の影となる領域（無効領域）が生じることがなく、光の利用効率が高い。また、層内レンズ７の曲率を受光領域の中心から遠ざかるほど大きくしているため、周辺部におけるフォトダイオード３への集光率を向上させることができる。これにより、受光領域全体について、集光率の均一化を図ることができる。このように、本実施形態によれば、受光領域の全域において光の利用効率が均一な固体撮像装置を実現することができる。本実施形態に係る固体撮像装置は、ズーム機能付きのカメラなど、受光領域の周辺部において光の入射角度が変化するような光学機器に、特に好適に搭載することができる。
【００２５】
なお、層内レンズを上に凸の平凸レンズとしつつ、周辺部における集光率を向上させるために、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズほど、上面の曲率を大きくすることも考えられるが、そうすると、周辺部ほど層内レンズの高さが高くなってしまい、無効領域が増えてしまう。このため、周辺部において集光率を向上させる効果が、無効領域の増大によって相殺されてしまい、光の利用効率を均一化する効果が不十分となる。
【００２６】
また、層内レンズを上に凸の平凸レンズとしつつ、周辺部における無効領域を低減するために、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズほど、層内レンズの高さを低くすることも考えられるが、そうすると、周辺部ほど層内レンズの曲率が小さくなってしまい、集光率が低下してしまう。このため、周辺部において無効領域を低減する効果が、集光率の低下によって相殺されてしまい、やはり光の利用効率を均一化する効果は不十分となる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。  
図４は、本実施形態に係る固体撮像装置を例示する部分断面図であり、  
図５は、この固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。  
図４に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置２１は、前述の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（図１参照）と比較して、層内レンズ２７が両凸レンズであり、上方及び下方の双方に向けて凸となっている点が異なっている。すなわち、層内レンズ２７は、下方に凸の下部２７ａと、上方に凸の上部２７ｂとからなり、下部２７ａは配線層４内に形成されており、上部２７ｂはベース層８内に形成されている。また、層内レンズ２７の上面及び下面は、例えば、共に球の一部をなしているが、その曲率は相互に独立に設定されている。
【００２８】
そして、図５に示すように、層内レンズ２７の形状は受光領域内の位置によって異なっており、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズ２７ほど、下面の曲率は大きく、上面の曲率は小さくなっている。なお、平面視で、層内レンズ７の直径は同一である。このため、受光領域の中心から遠ざかるほど、層内レンズ２７の上部２７ｂの高さは低くなっている。従って、受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズ２７ほど、層内レンズ２７における上側の頂点、すなわち、基板２から最も遠い点と、基板２との間の距離が小さい。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００２９】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。  
本実施形態においては、各層内レンズ２７が上下方向に凸となっているため、層内レンズ２７全体として大きな曲率を得ることができる。そして、このとき、受光領域の周辺部に配置された層内レンズ２７の上側の頂点の位置は、中心部に配置された層内レンズ２７の上側の頂点の位置よりも低いため、周辺部における無効領域の発生を抑えることができる。これにより、層内レンズ２７の曲率を確保しつつ、光の利用効率を高く維持することができる。
【００３０】
また、固体撮像装置２１の設計上、配線層４及びベース層８のそれぞれに埋め込めるレンズの高さには制約があるが、本実施形態においては、層内レンズ２７の下部２７ａを配線層４内に埋め込み、上部２７ｂをベース層８内に埋め込んでいるため、設計上の制約の範囲内で、必要な層内レンズの厚さを確保することが容易である。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３１】
このように、本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、層内レンズの厚さを厚くしたい場合に有利である。一方、第１の実施形態は、層内レンズ７が配線層４内のみに形成されているため、層内レンズ７を１回のプロセスで形成することができ、また、必要なマスクも１枚で済む。このため、コスト面で有利である。従って、第１又は第２の実施形態を適宜選択することによって、固体撮像装置の設計に応じた最適なプロセスを実行することができる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。  
図６は、この固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。  
図６に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、前述の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（図１参照）と比較して、層内レンズ３７が受光領域の中心軸Ｃからの距離に応じて偏心している点が異なっている。つまり、層内レンズ３７の頂点Ａ、すなわち、層内レンズ３７の下面における最も上面から遠い点の位置は、この層内レンズ３７の中心軸Ｏに対して、受光領域の中心軸Ｃに向かう方向に変位しており、その変位量は受光領域の中心から遠い位置に配置された層内レンズ３７ほど大きい。例えば、受光領域の中心に配置された層内レンズ３７においては、頂点Ａは層内レンズ３７の中心軸Ｏ上に位置しており、下面は球の一部をなしている。一方、受光領域の外縁に配置された層内レンズ３７においては、頂点Ａは層内レンズ３７の外縁近傍に位置しており、下面は球の一部とはなっていない。
【００３３】
これに対して、図２に示すように、前述の第１の実施形態においては、全ての層内レンズ７において、その頂点は層内レンズ７の中心軸上に位置している。従って、平面視で、各層内レンズ７における頂点の位置は、受光領域内の位置に拘わらず一定である。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３４】
次に、本実施形態における層内レンズ３７の形成方法について説明する。  
層内レンズ３７は、例えば、グレーティングマスクを使用して形成することができる。グレーティングマスクとは、各領域における光の透過率が、遮光と透光との間の中間値を取るマスクである。なお、通常のマスクにおいては、各領域における光の透過率は、遮光及び透光の２水準のみである。グレーティングマスクには、例えば、露光に使用する光の解像度未満のサイズのパターンが形成されており、このパターンにおける遮光部分と透光部分との比率が、領域毎に異なっている。
【００３５】
そして、このようなグレーティングマスクを使用して、層間絶縁膜５上に形成したレジスト層を露光し、その後、現像することにより、このレジスト層に領域毎に深さが異なる凹み、すなわち、任意のレンズ形状をなす凹みを形成する。このとき、レジスト層をポジ型とする場合には、深く掘りたい領域ほど光の透過率が高いグレーティングマスクを使用する。一方、レジスト層をネガ型とする場合には、深く掘りたい領域ほど光の透過率が低いグレーティングマスクを使用する。そして、このレジスト層に対して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などの異方性エッチングを施すことにより、レジスト層に形成された凹みを下層の層間絶縁膜５に転写する。その後、層間絶縁膜５の凹みにＳｉＮなどのレンズ材料を埋め込むことにより、層内レンズ３７を形成する。
【００３６】
以下、層内レンズ３７の形成方法の一例を説明する。本例は、ポジ型のレジスト層を使用してレンズ形状を形成する例である。  
図７は、本実施形態において層内レンズを形成するためのグレーティングマスクを例示する平面図、及びこのグレーティングマスクによって形成される層内レンズを例示する断面図である。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態において使用するグレーティングマスク１０１においては、遮光板１０２に複数の開口部１０３が形成されている。開口部１０３の大きさは一定ではなく、形成しようとする層内レンズ３７における各部分の厚さに応じて決定されている。すなわち、層内レンズ３７の厚い部分に対応する開口部１０３は相対的に大きく、層内レンズ３７の薄い部分に対応する開口部１０３は相対的に小さい。但し、いずれの開口部１０３についても、その大きさは露光に使用する光の解像度未満である。なお、開口部１０３の大きさを一定として、開口部１０３の形成密度を異ならせてもよい。この場合は、層内レンズ３７の厚い部分に対応する領域は開口部１０３の形成密度を高くし、層内レンズ３７の薄い部分に対応する領域は開口部１０３の形成密度を低くする。
【００３８】
本実施形態においては、基板２の表層にフォトダイオード３を形成し、基板２上に配線層４を形成した後、配線層４上にポジ型のレジスト層を成膜する。そして、図７に示すグレーティングマスク１０１を用いて露光を行い、その後、現像する。これにより、レジスト層における露光された部分は溶解して除去されるが、このとき、相対的に大きな開口部１０３を介して相対的に強い光で露光された部分は、相対的に深い位置まで除去される。この結果、レジスト層に層内レンズ３７に対応する形状の凹みが形成される。次に、このレジスト層に対して、例えばＲＩＥを施すことにより、レジスト層に形成された凹みを配線層４に転写する。その後、この配線層４に形成された凹みに、ＳｉＮなどのレンズ材料を埋め込んで、層内レンズ３７を形成する。
【００３９】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。  
図８（ａ）乃至（ｄ）は、層内レンズの作用を例示する光学モデル図であり、（ａ）は本実施形態において受光領域の中心部に配置された層内レンズを示し、（ｂ）は本実施形態において受光領域の周辺部に配置された層内レンズを示し、（ｃ）は比較例において受光領域の中心部に配置された層内レンズを示し、（ｄ）は比較例において受光領域の周辺部に配置された層内レンズを示す。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、本実施形態において受光領域の中心部に配置された層内レンズ３７の頂点Ａは、この層内レンズ３７の中心軸Ｏ上に位置している。また、図８（ｂ）に示すように、本実施形態において受光領域の周辺部に配置された層内レンズ３７の頂点Ａは、この層内レンズ３７の中心軸Ｏから受光領域の中心軸Ｃ（図６参照）に近づく方向に変位している。これにより、周辺部に配置された層内レンズ３７に斜め方向から光Ｌが入射したときの焦点Ｆの位置と、中心部に配置された層内レンズ３７に直上方向から光Ｌが入射したときの焦点Ｆの位置とを、略同一平面上に位置させることができる。
【００４１】
これに対して、図８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、受光領域の中心部と周辺部とで層内レンズ６７の形状が同一であると、受光領域の周辺部においては、光Ｌが層内レンズ６７に斜め方向から入射するため、周辺部における焦点Ｆの位置は、中心部における焦点Ｆの位置よりも深くなってしまう。従って、受光領域の中心部において焦点位置が最適になるように固体撮像装置を設計した場合、受光領域の周辺部においては焦点位置が最適な位置とならずに、集光率が低下してしまう。
【００４２】
また、図８（ｂ）に示すように、本実施形態においては、平面視で、周辺部に配置された層内レンズ３７とその焦点位置との間の距離を小さくすることができる。これにより、層内レンズ３７の位置とフォトダイオード３（図１参照）の位置とを大きくずらす必要がなくなる。この結果、固体撮像装置の組立が容易になると共に、層内レンズ３７からフォトダイオード３までの光路長を短くすることができ、光の利用効率を向上させることができる。これに対して、図８（ｄ）に示すように、比較例においては、層内レンズ６７からフォトダイオードまでの光路長が長くなるため、光の利用効率が低い。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、層内レンズの頂点を受光領域内の位置に応じて最適な位置に配置することにより、焦点位置を最適化することができる。この結果、周辺部における光の利用効率をより一層向上させ、受光領域内における光の利用効率をより一層均一化することができる。また、平面視で、層内レンズとフォトダイオードとを近づけることができるため、固体撮像装置の組立が容易になる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４４】
なお、本実施形態においては、グレーティングマスクを使用して層内レンズを形成する例を示したが、層内レンズの形成方法はこれに限定されず、例えば、ナノインプリントによって形成してもよい。また、前述の第２の実施形態と同様に、層内レンズとして、上下に凸の両凸レンズを使用し、上面及び下面の２つの頂点の位置を、受光領域の中心軸Ｃからの距離に応じて変位させてもよい。
【００４５】
また、前述の各実施形態においては、層内レンズについて、レンズの種類を下に凸の平凸レンズ、又は上下に凸の両凸レンズとし、受光領域の中心からの距離に応じてレンズの形状を異ならせ、一方、マイクロレンズについては、レンズの種類を上に凸の平凸レンズとし、配置位置に拘わらず、形状を一定とする例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マイクロレンズについて、レンズの種類を下に凸の平凸レンズ、又は上下に凸の両凸レンズとし、受光領域の中心からの距離に応じてレンズ形状を異ならせてもよい。この場合、層内レンズについては、上に凸の平凸レンズを採用してもよく、全ての層内レンズの形状を同一としてもよく、層内レンズを設けなくてもよい。又は、層内レンズ及びマイクロレンズの双方を、下に凸の平凸レンズ又は上下に凸の両凸レンズとし、受光領域の中心からの距離に応じてレンズ形状を異ならせてもよい。
【００４６】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、前述のいずれかの実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、前述の各実施形態においては、基板がシリコン基板である例を示したが、他の半導体基板、例えば、砒化ガリウム基板又はゲルマニウム基板などを用いてもよい。また、マイクロレンズは無機材料によって形成されていてもよい。更に、前述の各実施形態においては、固体撮像装置がＣＭＯＳセンサーである例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device：電荷結合素子）センサーなど、他の種類の固体撮像装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を例示する部分断面図である。
【図２】本実施形態に係る固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、層内レンズの作用を例示する光学モデル図であり、（ａ）は本実施形態を示し、（ｂ）は比較例を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を例示する部分断面図である。
【図５】本実施形態に係る固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の各位置における層内レンズの形状を例示する図である。
【図７】本実施形態において層内レンズを形成するためのグレーティングマスクを例示する平面図、及びこのグレーティングマスクによって形成される層内レンズを例示する断面図である。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、層内レンズの作用を例示する光学モデル図であり、（ａ）は本実施形態において受光領域の中心部に配置された層内レンズを示し、（ｂ）は本実施形態において受光領域の周辺部に配置された層内レンズを示し、（ｃ）は比較例において受光領域の中心部に配置された層内レンズを示し、（ｄ）は比較例において受光領域の周辺部に配置された層内レンズを示す。
【符号の説明】
【００４８】
１  固体撮像装置、２  基板、３  フォトダイオード、４  配線層、５  層間絶縁膜、６  金属配線、７  層内レンズ、８  ベース層、９  カラーフィルター層、１０  オーバーコート層、１１  マイクロレンズ、２１  固体撮像装置、２７  層内レンズ、２７ａ  下部、２７ｂ  上部、３７、５７、６７  層内レンズ、１０１  グレーティングマスク、１０２  遮光板、１０３  開口部、Ａ  頂点、Ｃ  受光領域の中心軸、Ｎ  無効領域、Ｏ  層内レンズの中心軸
【図１】
2008193383.tif 000003
【図２】
2008193383.tif 000004
【図３】
2008193383.tif 000005
【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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