(57)【要約】【課題】集光効率の高い固体撮像装置の製造における工程数を低減する。【解決手段】固体撮像装置は、半導体基板上に形成された複数個の光電変換素子と、光電変換素子の上方に形成された保護層と、個々の光電変換素子に対応して、保護層の上方に設けられた複数個の凸型マイクロレンズとを有する。個々の光電変換素子に対応して保護層の表面上に複数個の凹部が形成され、凹部のそれぞれは、対応する凸型マイクロレンズと、対応する光電変換素子との間に位置している。【選択図】  図１
2004319896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された複数個の光電変換素子と、
該複数個の光電変換素子の上方に形成された保護層と、
個々の前記光電変換素子に対応して、前記保護層の上方に設けられた複数個の凸型マイクロレンズと、
を有し、個々の前記光電変換素子に対応して前記保護層の表面上に複数個の凹部が形成され、前記凹部のそれぞれは、対応する前記凸型マイクロレンズと、対応する前記光電変換素子との間に位置していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数個の光電変換素子が表面に形成された半導体基板の上方に保護層を形成し、
前記保護層の表面上に、個々の前記光電変換素子に対応して凹部を複数個形成し、
前記凹部のそれぞれに対応して、複数個の凸型マイクロレンズを設けることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記凹部の形成は、前記保護層の表面上のフォトレジストされていない表面領域に対して、等方性のウエットエッチング又は等方性のドライエッチングによって行わ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４】
半導体基板上に形成された複数個の光電変換素子と、
該複数個の光電変換素子の上方に形成された層間絶縁層上に形成され、前記光電変換素子に対応して設けられた複数の開口部を有する遮光膜と、
前記遮光膜上に設けられ、前記開口部に凹部を形成する保護層と、
個々の前記光電変換素子に対応して、前記保護層の上方に設けられた複数個の凸型マイクロレンズと、
を有し、前記凹部のそれぞれは、前記光電変換素子のそれぞれに対応して形成され、前記凹部のそれぞれは、対応する前記凸型マイクロレンズと対応する前記光電変換素子との間に位置していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
複数個の光電変換素子が表面に形成された半導体基板の上方に層間絶縁層を形成し、
前記複数個の光電変換素子に対応して設けられた複数の開口部を有する遮光膜を、前記層間絶縁層上に形成し、
前記開口部のそれぞれに凹部を形成するように、前記遮光膜上に保護層を形成し、
前記凹部のそれぞれに対応して、複数個の凸型マイクロレンズを設けることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記凹部の形成は、前記遮光膜上に前記保護層を堆積した後に、ＳＯＧ膜を形成することによって行われることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板と、
前記半導体基板内に設けられた撮像素子領域と、
前記半導体基板内に設けられた周辺回路領域と、
前記撮像素子領域内に形成された複数個の光電変換素子と、
前記周辺回路領域内に形成された少なくとも一つのトランジスタと、
前記光電変換素子と前記トランジスタとの上方に形成された酸化シリコン層であって、前記光電変換素子の各々に対応する凹部を有する酸化シリコン層と、
前記酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン層であって、表面が平坦化された窒化シリコン層と、
前記窒化シリコン層の上方に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上方に形成された凸型マイクロレンズと、
を含み、
前記記窒化シリコン層は前記周辺回路領域の保護層である、固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置の小型化等に伴う光電変換素子の感度の低下等を防止するために、固体撮像装置の構造の改良に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
その特許文献１に開示された固体撮像装置は、その文献に示すように、光電変換素子上の表面保護層上に平坦化層を設け、その平坦化層上に凹型マイクロレンズ層が形成されている。さらに、凹型マイクロレンズ層上に、凸型マイクロレンズ層が設けられている。凹型マイクロレンズ層は、凸型マイクロレンズ層で集光した光を光電変換素子の表面に垂直近く入射するようにして集光効率を上げることによって、光電変換素子の感度を向上させ、さらにスミアノイズの発生を抑えるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１９９８７４号公報（第４欄、第１図、第２図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した固体撮像装置では、光電変換素子上に設けた表面保護層上に平坦化層を設け、その平坦化層上に凹型マイクロレンズを設けるようにしているため、固体撮像装置の製造の工程数が多かった。
【０００５】
具体的には、光電変換素子を形成して、固体撮像装置のチップの保護層を形成する工程の後に、凸型マイクロレンズに対応する凹型マイクロレンズを設けるための平坦化層を表面保護層上に形成する工程と、その平坦化層上に凹型マイクロレンズを有する層を設けるという工程とが必要であり、工程数が多かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、集光効率の高い固体撮像装置の製造の工程数を低減することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成された複数個の光電変換素子と、該複数個の光電変換素子の上方に形成された保護層と、個々の前記光電変換素子に対応して、前記保護層の上方に設けられた複数個の凸型マイクロレンズとを有し、個々の前記光電変換素子に対応して前記保護層の表面上に複数個の凹部が形成され、前記凹部のそれぞれは、対応する前記凸型マイクロレンズと、対応する前記光電変換素子との間に位置している。
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成された複数個の光電変換素子と、該複数個の光電変換素子の上方に形成された層間絶縁層上に形成され、前記光電変換素子に対応して設けられた複数の開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜上に設けられ、前記開口部に凹部を形成する保護層と、個々の前記光電変換素子に対応して、前記保護層の上方に設けられた複数個の凸型マイクロレンズとを有し、前記凹部のそれぞれは、前記光電変換素子のそれぞれに対応して形成され、前記凹部のそれぞれは、対応する前記凸型マイクロレンズと対応する前記光電変換素子との間に位置している。
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた撮像素子領域と、前記半導体基板内に設けられた周辺回路領域と、前記撮像素子領域内に形成された複数個の光電変換素子と、前記周辺回路領域内に形成された少なくとも一つのトランジスタと、前記光電変換素子と前記トランジスタとの上方に形成された酸化シリコン層であって、前記光電変換素子の各々に対応する凹部を有する酸化シリコン層と、前記酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン層であって、表面が平坦化された窒化シリコン層と、前記窒化シリコン層の上方に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上方に形成された凸型マイクロレンズと、を含み、前記記窒化シリコン層は前記周辺回路領域の保護層である。
【００１０】
このような構成によれば、集光効率の高い固体撮像装置の製造の工程数を低減することができる固体撮像装置を実現することができる。
【００１１】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、複数個の光電変換素子が表面に形成された半導体基板の上方に保護層を形成し、前記保護層の表面上に、個々の前記光電変換素子に対応して凹部を複数個形成し、前記凹部のそれぞれに対応して、複数個の凸型マイクロレンズを設ける。
【００１２】
このような構成によれば、集光効率の高い固体撮像装置の製造の工程数を低減することができる固体撮像装置の製造方法を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記凹部の形成は、前記保護層の表面上のフォトレジストされていない表面領域に対して、等方性のウエットエッチング又は等方性のドライエッチングによって行われることが望ましい。
【００１４】
このような構成によれば、容易に凹部を有する保護層を形成することができる。
【００１５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、複数個の光電変換素子が表面に形成された半導体基板の上方に層間絶縁層を形成し、前記複数個の光電変換素子に対応して設けられた複数の開口部を有する遮光膜を、前記層間絶縁層上に形成し、前記開口部のそれぞれに凹部を形成するように、前記遮光膜上に保護層を形成し、前記凹部のそれぞれに対応して、複数個の凸型マイクロレンズを設ける。
【００１６】
このような構成によれば、集光効率の高い固体撮像装置の製造の工程数を低減することができる固体撮像装置の製造方法を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記凹部の形成は、前記遮光膜上に前記保護層を堆積した後に、ＳＯＧ膜を形成することが望ましい。
【００１８】
このような構成によれば、容易に凹部を有する保護層を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
まず、図１に基づき、本実施の形態に係わる固体撮像装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係わる固体撮像装置の構造を示す部分断面図である。
固体撮像装置１は、１つの半導体基板（半導体チップ）上に２次元で複数個の撮像素子すなわち光電変換素子がマトリックス状に形成された撮像素子領域１ａと、撮像素子の電荷を読み出す読出回路等を含む周辺回路領域１ｂを有する。１０は、固体撮像装置の半導体基板である。半導体基板１０上には、周辺回路のトランジスタ群と、撮像素子群が設けられている。よって、図１において、１１は、周辺回路の１つのトランジスタであり、２１は、１つの画素に対応する撮像素子であるが、１つの固体撮像装置１の半導体基板１０の表面上には、複数個のトランジスタと複数個の撮像素子が設けられている。
【００２１】
トランジスタ１１は、Ｐ型の半導体基板１０上のＰ−領域１２内に設けられている。撮像素子２１は、Ｐ型の半導体基板１０上のＮ−領域２２内に設けられている。トランジスタ１１間及びトランジスタ１１と撮像素子２１間を電気的に分離するために、複数の素子分離膜１３が半導体基板１０上に設けられている。素子分離膜１３は、例えば、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）である。
【００２２】
図１は、配線層が３層である固体撮像装置の例を示す。ここでは、３層構造の配線層の例で説明するが、配線層は３層でなくてもよい。半導体基板１０上のトランジスタ１１、撮像素子２１及び素子分離膜１３上には、第１の層間絶縁層３０が形成されている。第１の層間絶縁層３０上には、第１の配線層３１、３２、３３、３４が設けられている。なお、配線層３３、３４は遮光膜としての機能も有しているので、受光領域２６上に開口部を形成するように配線層３３は形成されている。
【００２３】
同様に、第１の層間絶縁層３０と第１の配線層３１、３２、３３、３４との上には、第２の層間絶縁層４０が形成されている。第２の層間絶縁層４０上には、第２の配線層４１、４２、４３、４４が設けられている。さらに同様に、第２の層間絶縁層４０と第２の配線層４１、４２、４３、４４との上には、第３の層間絶縁層５０が形成されている。第３の層間絶縁層５０上には、第３の配線層５１、５２、５３、５４が設けられている。なお、配線層４３、４４、５３、５４は、配線層３３、３４と同様に遮光膜を兼ねている。
【００２４】
また、半導体基板１０上のソース領域１４とドレイン領域１５の上で、層間絶縁層３０中には開孔が形成され、その開孔に、タングステン等の金属材料を埋め込むことによって、半導体基板１０上のソース領域１４及びドレイン領域１５と、第１の配線層３１、３２とをそれぞれ電気的に接続するためのコンタクト３１ａ、３２ａが形成される。
【００２５】
第１の配線層３１、３２と、第２の配線層４１、４２も、同様に、層間絶縁層４０中に形成された開孔に金属材料が埋め込まれることによって、第１の配線層３１、３２と、第２の配線層４１、４２とをそれぞれ電気的に接続するためのコンタクト４１ａ、４２ａが形成される。さらに、第２の配線層４１、４２と、第３の配線層５１、５２も、同様に、層間絶縁層５０中に形成された開孔に金属材料が埋め込まれることによって、第２の配線層４１、４２と、第３の配線層５１、５２とをそれぞれ電気的に接続するためのコンタクト５１ａ、５２ａが形成される。
【００２６】
また、半導体基板１０上のソース領域２３とドレイン領域２４の上で、層間絶縁層３０中には開孔が形成され、その開孔にタングステン等の金属材料が埋め込まれることによって、半導体基板１０上のソース領域２３及びドレイン領域２４と、第１の配線層３３、３４との間に、それぞれ遮光壁３３ａ、３４ａが形成される。遮光壁３３ａ、３４ａは、各受光領域２６を囲むように、すなわち各受光領域２６の面に対して垂直方向に延び、かつ各受光領域２６の周囲を取り囲むように形成されている。
【００２７】
同様に、第１の配線層３３、３４と、第２の配線層４３、４４も、同様に、層間絶縁層４０中に形成された開孔に金属材料が埋め込まれることによって、第１の配線層３３、３４と、第２の配線層４３、４４との間に、それぞれ遮光壁４３ａ、４４ａが形成される。なお、遮光壁４３ａ、４４ａも、遮光壁３３ａ、３４ａと同様に、受光領域２６を上から見たときに各受光領域２６を囲むように形成されている。
【００２８】
さらに、第２の配線層４３、４４と、第３の配線層５３、５４も、同様に、層間絶縁層５０中に形成された開孔に金属材料が埋め込まれることによって、第２の配線層４３、４４と、第３の配線層５３、５４との間に、それぞれ遮光壁５３ａ、５４ａが形成される。なお、遮光壁５３ａ、５４ａも、遮光壁３３ａ、３４ａと同様に、受光領域２６を上から見たときに各受光領域２６を囲むように形成されている。
【００２９】
表面保護層として酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６０が、第３の層間絶縁層５０と第３の配線層５１、５２、５３、５４との上に設けられている。酸化シリコン層６０の上部表面に凹部６１が設けられることによって、層内レンズとして、酸化シリコン層６０の一部が凹型マイクロレンズを構成する。すなわち、酸化シリコン層６０は、複数個の凹部６１を有する凹型マイクロレンズ層を構成する。
【００３０】
酸化シリコン層６０上には、さらにもう一つの表面保護層として窒化シリコン層（Ｓｉ３Ｎ４）７１が設けられている。すなわち、半導体基板（半導体チップ）の表面保護層は、酸化シリコン層６０と窒化シリコン層７１の積層構造で構成されている。また、窒化シリコン層７１は、表面が平坦化されることにより、カラーフィルタ７３や凸型マイクロレンズ７６を形成する上で、平坦化層としても機能する。
【００３１】
窒化シリコン層７１上には、透明高分子樹脂等の平坦化層７２は設けられている。
【００３２】
平坦化層７２上であって、凹部６１の上方には、カラーフィルタ７３が設けられている。平坦化層７２とカラーフィルタ７３上には、透明高分子樹脂等の中間層７４が設けられる。透明高分子樹脂等のレンズ・カラーフィルタ間層７５が、中間層７４上に設けられている。レンズ・カラーフィルタ間層７５上であって、凹部６１の上方に凸型マイクロレンズ７６が設けられる。凸型マイクロレンズ７６の表面上には、透明高分子樹脂等の保護層７７が設けられる。
【００３３】
以上のように、半導体基板１０上には複数個の撮像素子２１が形成され、その撮像素子２１の上方に保護層としての酸化シリコン層６０が形成されている。酸化シリコン層６０の上方には、個々の撮像素子２１に対応して、複数個の凸型マイクロレンズ７６が設けられている。そして、個々の撮像素子２１に対応して、酸化シリコン層６０の表面上に複数個の凹部６１が形成され、その凹部６１のそれぞれは、対応する凸型マイクロレンズ７６と、対応する撮像素子２１との間に位置する。すなわち、凸型マイクロレンズ７６で集光された入射光が、凹部６１によって、撮像素子２１に垂直に入射するように、凹部６１はその入射光の光路上に位置する。
【００３４】
なお、表面保護層としての酸化シリコン層６１と窒化シリコン層７１は、撮像素子の領域１ａだけでなく、周辺回路領域１ｂ上にも形成されているが、平坦化層７２も、周辺回路領域１ｂの上方に形成されていてもよい。
【００３５】
撮像素子２１は、ソース領域２３と、ドレイン領域２４と、ゲート電極２５からなり、フォトダイオード部である受光領域２６を有する。受光領域２６の径すなわち開口径Ｒ１は、円形の凹部６１の直径Ｒ２に略等しい。なお、受光領域２６が矩形形状であれば、開口径Ｒ１は、対角線の長さとして、その対角線の長さ（Ｒ１）は、凹部６１の直径Ｒ２に略等しい。
【００３６】
なお、図１では、撮像素子２１は、Ｐ−のフローティングＰウエル２７を有する、Ｎ−Ｐ−Ｎ構造のフォトダイオードを含む構造であるが、本実施の形態に係る撮像素子の構造は図１に示す構造に限定されず、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の構造であってもよい。
【００３７】
以上のような構成にしたので、凸型マイクロレンズ７６に入射した光は、図１において一点鎖線で示すように、凸型マイクロレンズ７６によって集光した光線は、凹部６１によって、受光領域２６の撮像素子２１に垂直に入射されることになる。なお、各層及び各膜の屈折率は、凸型マイクロレンズ７６によって集光した光線を、撮像素子２１に垂直に入射されるように、適宜選択される。
【００３８】
上述した構造において、保護層としての酸化シリコン層６０に凹部６１が形成されているので、上述した先行技術に開示されているような保護層とは別に凹型マイクロレンズを設ける必要はない。
【００３９】
次に、上述した図１に示す固体撮像装置１の製造方法について説明する。
【００４０】
半導体基板１０上にトランジスタ１１、撮像素子２１及び素子分離膜１３を形成した後、酸化シリコン層をＣＶＤ（化学気相成長法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積し、さらに化学的機械研磨法（ＣＭＰ  ：  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により平坦化することによって、第１の層間絶縁層３０を形成する。
【００４１】
第１の層間絶縁層３０に対して、フォトレジストとエッチングにより開孔を形成し、その開孔に金属材料をＣＶＤにより形成することによって、コンタクト３１ａ、３２ａ、遮光壁３３ａ、３４ａが形成される。
【００４２】
さらに、第１の層間絶縁層３０と、コンタクト３１ａ、３２ａと、遮光壁３３ａ、３４ａとの上に、金属材料をＣＶＤによって堆積し、さらにフォトレジストとエッチングにより、第１の配線層３１、３２、３３、３４を形成する。
【００４３】
第１の配線層３１、３２、３３、３４が表面に形成された第１の層間絶縁層３０上には、第２の層間絶縁層４０が形成され、さらにフォトレジストとエッチングにより開孔を形成する。その開孔に、金属材料をＣＶＤにより形成することによって、コンタクト４１ａ、４２ａ、遮光壁４３ａ、４４ａが形成される。
【００４４】
さらに、第２の層間絶縁層４０と、コンタクト４１ａ、４２ａと、遮光壁４３ａ、４４ａとの上に、金属材料をＣＶＤによって堆積し、さらにフォトレジストとエッチングにより、第２の配線層４１、４２、４３、４４を形成する。
【００４５】
第３の層間絶縁層５０と、コンタクト５１ａ、５２ａと、遮光壁５３ａ、５４ａと、第３の配線層５１、５２、５３、５４は、第２の層間絶縁層４０等を形成するのと同じ方法で形成される。
【００４６】
図２に示すように、第３の配線層５１、５２、５３、５４が表面に形成された第３の層間絶縁層５０上に、酸化シリコン層を、プラズマＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）あるいは高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ  ＣＶＤ  ：  Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積させ、さらに表面をＣＭＰにより平坦化し、酸化シリコン層６０を形成する。なお、高密度プラズマＣＶＤを利用するのは、第３の配線層５１、５２、５３、５４が表面に形成された第３の層間絶縁層５０上に、酸化シリコン層を半導体基板全面に亘って隙間を生じさせないように堆積させるためである。
【００４７】
平坦化された酸化シリコン層６０上に、半導体基板１０を上から見たときに、受光領域２６の開口径Ｒ１よりも小さな直径Ｒ３の円形上の領域を残してレジストパターンを形成し、直径Ｒ３の領域に対して等方性のウエットエッチングを行うことによって、酸化シリコン層６０の表面に凹部６１を形成する。ウエットエッチングでは、例えば、薬液として弗酸（ＨＦ）が用いられる。その結果、図３に示すように、受光領域２６の開口径Ｒ１と同じ直径あるいはそれよりやや大きな直径Ｒ２を有する凹部６１が形成される。なお、等方性のウエットエッチングの代わりに、等方性のドライエッチングを用いてもよい。
【００４８】
さらに、図４に示すように、凹部６１が表面に形成された酸化シリコン層６０上に、プラズマＣＶＤにより、表面保護層として窒化シリコン層７１を堆積させる。このとき、堆積された酸化シリコン層の表面には凹部７１ａが形成されている。
【００４９】
そして、ＣＭＰによって１点鎖線７１ｂで示すところまで平坦化することによって、表面に形成されている凹部７１ａを除去して、平坦な窒化シリコン層７１を形成する。
【００５０】
さらに、窒化シリコン層７１上に、図１に示すように、平坦化層７２を設け、その後、平坦化層７２上に、カラーフィルタ７３、中間層７４、レンズ・カラーフィルタ間層７５が設けられている。レンズ・カラーフィルタ間層７５上であって、凹部６１の上方に凸型マイクロレンズ７６が設けられる。凸型マイクロレンズ７６の表面上には保護層７７が設けられる。なお、レンズ・カラーフィルタ間層７５上にマイクロレンズになるべき樹脂を塗布し、画素のパターンを行い、高温ベークによるリフローを行うことによって、凸型マイクロレンズ７６が形成される。
【００５１】
従って、上述した製造方法によれば、先行技術に開示されたように、保護層の上方に、別途凹型マイクロレンズ層を設けることなく、簡単な方法で、保護層に凹型マイクロレンズを形成することができる。
【００５２】
次に、凸型マイクロレンズに対応する凹部を形成する別な方法について図５を用いて詳述する。まず、その凹部の構造について説明する。
図５は、その別な方法によって形成された凹部の構造を示す部分断面図である。図５は、凹部に係わるところのみを示している。従って、図１において説明した凹部６１の下に設けられた、トランジスタ、光電変換素子、第１及び第２の層間絶縁層等、及び、凹部６１の上に設けられた平坦化層７２、カラーフィルタ７３、中間層７４、レンズ・カラーフィルタ間層７５、凸型マイクロレンズ７６等は、省略してある。
【００５３】
第３の層間絶縁層５０上には、第３の配線層１５３、１５４が形成されている。第３の配線層１５３と１５４の断面は、図５において、矩形形状をしているが、半導体基板１０の上方からの見ると略円形の開口部を有する遮光膜である。遮光膜である第３の配線層１５３と１５４に設けられた開口部は、撮像素子２１の受光領域２６の上方に対応して形成されている。第３の配線層１５３、１５４上には、表面保護層としての酸化シリコン層１５５が設けられている。さらに酸化シリコン層１５５上にはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜１５６が形成され、さらにＳＯＧ膜１５６上に表面保護層としての窒化シリコン層１７１が設けられている。
【００５４】
酸化シリコン層１５５と、ＳＯＧ膜１５６と、窒化シリコン層１７１とによって、遮光膜である第３の配線層１５３と１５４の開口部に凹部１６１が形成される。凹部１６１の直径Ｒ４は、受光領域２６の開口径Ｒ１と同じ直径あるいはそれよりやや大きな直径である。
【００５５】
以上のように、半導体基板１０上に形成された複数個の撮像素子２１の上方に形成された層間絶縁層５０上に、撮像素子に対応して設けられた複数の開口部を有する遮光膜１５３、１５４を設ける。遮光膜１５３、１５４上に、開口部に凹部１６１を形成する保護層１５５、１７１を設ける。個々の撮像素子２１と個々の凹部１６１に対応して、保護層１５５、１７１の上方に、複数個の凸型マイクロレンズ７６が設けられる。そして、凹部１６１のそれぞれは、撮像素子のそれぞれに対応して形成され、凹部１６１のそれぞれは、対応する凸型マイクロレンズ７６と対応する撮像素子との間に位置する。その結果、凹部１６１は、凸型マイクロレンズ７６からの入射光の光路上に位置するので、凸型マイクロレンズ７６で集光された入射光は、凹部１６１によって、撮像素子２１に垂直に入射する。
【００５６】
この凹部１６１は、上述した凹部６１と同じ機能を有するので、凸型マイクロレンズ７６によって集光した光線は、凹部１６１によって、受光領域２６の撮像素子２１に垂直に入射されることになる。
【００５７】
次に、図５の凹部１６１の形成方法について説明する。
第３の配線層１５３、１５４上に、プラズマＣＶＤにより、酸化シリコン層１５５を形成する。酸化シリコン層１５５は、第３の配線層１５３、１５４の形状に沿って形成されるので、酸化シリコン層１５５の断面形状は、層間絶縁層５０と配線層１５３、１５４とが形成する段差部を有する。
【００５８】
次に、その段差部を埋めるように、ＳＯＧを塗布することによって、なだらかな曲面を有するＳＯＧ膜１５６を設ける。ＳＯＧ膜１５６は、スピンコートにより形成されるので、ＳＯＧ膜１５６がなだらかな表面を形成する。具体的には、段差部にＳＯＧが入り込んで段差部を埋め、その結果ＳＯＧの表面張力によって、なだらかな曲面のＳＯＧ膜１５６が形成される。
【００５９】
さらに、ベーキング処理によって、ＳＯＧ膜１５６を焼成する。ＳＯＧ膜１５６上に、プラズマＣＶＤによって窒化シリコン層１７１を形成する。
窒化シリコン層１７１上に上述した平坦化層７２を設け、その後、カラーフィルタ７３、中間層７４、レンズ・カラーフィルタ間層７５、凸型マイクロレンズ７６、及び保護層７７を設ける方法は、上述した方法と同じである。
【００６０】
以上のように、ＳＯＧ膜１５６を利用して、凹型マイクロレンズを構成する凹部１６１を形成したので、上述した凹部６１と同様に、保護層に凹部１６１が形成されているので、上述した先行技術に開示されているような保護層とは別に凹型マイクロレンズを設ける必要はない。
【００６１】
従って、上述した実施の形態によれば、保護層自体を層内レンズとしたので、集光効率の高い固体撮像装置の製造における工程数を低減することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる固体撮像装置の構造を示す部分断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる固体撮像装置の製造工程の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる固体撮像装置の製造工程の説明図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる固体撮像装置の製造工程の説明図。
【図５】本発明の実施の形態に係わる固体撮像装置の他の構造例の部分断面図。
【符号の説明】
１  固体撮像装置、１０  半導体基板、６０、７１  保護層、６１  凹部、７６
凸型マイクロレンズ
【図１】
2004319896.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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