(57)【要約】【課題】開放感度を向上させかつ広入射角化を図り、混色防止が容易な固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコン半導体基板１０上に形成されたフォトダイオード１の上に、ＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）等からなる平坦化された透明な絶縁膜２と、上に凸形状の高屈折率（ｎ＞１．８）の層内レンズ３と、染料又は顔料を含有したカラーレジストからなるカラーフィルタ層５と、アクリル系の透明樹脂からなる透明膜６と、マイクロレンズ（又はトップレンズと呼ぶ）７とが積層されてなり、カラーフィルタ５は層内レンズ３の上に直付けされている。【選択図】図１
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【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の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置であって、
前記カラーフィルタは前記層内レンズの直付けされている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
半導体基板上に形成された複数の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置であって、
前記カラーフィルタと層内レンズの間に、層内レンズの凸状の表面に沿う透明薄膜を有し、
前記カラーフィルタは、前記透明薄膜の上に形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の固体撮像装置は、さらに、
層内レンズの高さよりも低い位置に形成され、層内レンズの凸状表面のうち当該位置よりも低い表面部分と、層内レンズ同士の間とを平坦にするレンズ間平坦膜を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の固体撮像装置であって、
前記カラーフィルタは層内レンズの上に設けられる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の固体撮像装置であって、
前記カラーフィルタの上面は凸状である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板上に形成された複数の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、
層内レンズの上に第１色のカラーフィルタ用のレジストを塗布する第１ステップと、
第１色のカラーフィルタ用のマスクパターンによりレジストを露光する第２ステップと、
露光後に第１色のカラーフィルタを残すようレジストを現像する第３ステップと、
第１色以外の色のカラーフィルタについて上記塗布、露光および現像を行う第４ステップと
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の製造方法は、前記第１ステップの前に、
層内レンズの凸状表面に沿って透明薄膜を形成するステップを有し、
前記第１ステップ及び第４ステップにおいて、前記透明薄膜を介して層内レンズの上に前記レジストを塗布する
ことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の製造方法は、前記第１ステップの前に、
層内レンズおよびそのレンズ同士の間に透明膜を塗布するステップと、
塗布された前記透明膜をエッチバックにより層内レンズの高さよりも低い位置まで除去するステップと
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の製造方法は、前記第１ステップの前に、
層内レンズおよびそのレンズ同士の間にパターニング可能な透明膜を塗布するステップと、
層内レンズ同士の間の領域に前記透明膜を残すためのマスクを用いて、塗布された前記透明膜を露光するステップと、
露光後に、塗布された前記透明膜を層内レンズ同士の間だけ残すよう現像する現像ステップと、
現像により残された透明膜をフロー処理により、層内レンズ同士の間の領域と層内レンズの周囲の表面部分とを覆うように前記透明膜を平坦化するステップと
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載の製造方法は、前記第４ステップの後に、
前記カラーフィルタの上にフロー性のあるレジストを塗布するステップと、
現像により層内レンズ上にレジストを残し、フロー処理により残されたレジストを凸状に形成するステップと、
凸状に形成されたレジスト及びカラーフィルタをエッチバックすることによりカラーフィルタを凸状に形成するステップと
を有することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成された複数の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置のセルの微細化が進み、受光素子が小さくなるにつれて高感度化技術が必須となっている。そこで、固体撮像装置では各受光素子の上にマイクロレンズを形成し、入射光を受光素子に集光して受信感度の向上を図っている。
【０００３】
図１２は、従来の固体撮像装置の断面を示す図である。同図では、フォトダイオード２個分の断面を示している。同図のように、固体撮像装置は、シリコン半導体基板１０上に、光電変換する受光素子であるフォトダイオード１、絶縁膜２、層内レンズ３、層内レンズ平坦膜４、カラーフィルタ層５、透明膜６、マイクロレンズ７が形成される。フォトダイオード１を含むセルのサイズが微細化され、例えば縦横３μｍ以下のセルサイズでは屈折率（n＞１．８）の上凸形状の高屈折率の層内レンズ３が形成される。
【０００４】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、従来の固体撮像装置の断面を製造工程の順に示す図である。すなわち従来の製造方法は、まず、半導体基板１０上にフォトダイオード１、絶縁膜２及び層内レンズ３を形成（同図（ａ））する。その後、アクリル等の透明膜４を塗布し（同図（ｂ））、エッチバックにより層内レンズ３の上面付近まで透明膜４を除去して（同図（ｃ））完全に平坦化する。または、この平坦化は、透明膜４としてフロー性のある透明膜レジストを塗布、露光、現像、フロー処理で透明膜４を形成する。さらに、カラーフィルタ層５を色毎に塗布、露光、現像により形成している（同図（ｄ））。
【０００５】
また、特許文献１等によれば、図１４に示すように受光部の略直上に集光レンズ２０を形成し、凸状の平坦化膜１６の上に平坦化膜１７及びカラーフィルタ１８を形成する固体撮像装置及びその製造方法を開示している。
【０００６】
図１２や図１４の従来技術によれば、入射光をフォトダイオードに少しでも多く入れるために、高屈折率の層内レンズ（集光レンズ）を形成し、感度の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００１−４４４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術における固体撮像装置によれば、開放感度の向上および広入射角化が困難であるという問題がある。
【０００８】
具体的には、図１２におけるフォトダイオード１とマイクロレンズ７との間の距離、又は図１４における受光部とカラーフィルタとの間の距離が長くなり、入射光の減衰、反射および散乱等により開放感度の向上および広入射角化が困難であるという問題がある。
また、カラーフィルタと受光部（フォトダイオード）との距離が長いので隣接するカラーフィルタからの混色が生じ易くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、開放感度を向上させかつ広入射角化を図り、混色防止が容易な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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため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の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置であって、前記カラーフィルタは層内レンズの上に直付けされていることを特徴とする（図１、図５又は図９参照）。
【００１１】
この構成によれば、カラーフィルタを層内レンズに被せるように直付けしているので、従来のカラーフィルタとフォトダイオードとの間の距離（図１４）又はフォトダイオードとマイクロレンズとの間の距離（図１２）が短縮され、入射光の減衰、散乱及び反射を低減して、開放感度向上及び広入射角化を実現することができる。加えて、隣接するカラーフィルタからの混色を低減することができる。
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記カラーフィルタと層内レンズの間に、層内レンズの凸状の表面に沿う透明薄膜を有する構成としてもよい（図３参照）。
【００１２】
また、前記固体撮像装置は、さらに、層内レンズの高さよりも低い位置に形成され層内レンズの凸状表面のうち当該位置よりも低い表面部分と、層内レンズ同士の間とを平坦にするレンズ間平坦膜を有する構成としてもよい（図５参照）。
この構成によれば、レンズ間平坦膜の膜厚により分光調整を容易に行うことができる。
【００１３】
ここで、前記カラーフィルタは層内レンズの上に設けられる構成としてもよい（図９参照）。
ここで、前記カラーフィルタの上面は凸状である構成としてもよい（図９参照）。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に形成された複数の受光素子の各々に層内レンズ及びカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、層内レンズの上に第１色のカラーフィルタ用のレジストを塗布する第１ステップと、第１色のカラーフィルタ用のマスクパターンによりレジストを露光する第２ステップと、露光後に第１色のカラーフィルタを残すようレジストを現像する第３ステップと、第１色以外の色のカラーフィルタについて上記塗布、露光および現像を行う第４ステップとを有する。
【００１５】
この構成によれば、図１に示すように、カラーフィルタを層内レンズに被せるように直付けしているので、従来のカラーフィルタとフォトダイオードとの間の距離（図１４）及びフォトダイオードとマイクロレンズとの間の距離（図１２）が短縮されるので、開放感度向上及び広入射角化を実現することができる。加えて、隣接するカラーフィルタからの混色を低減することができる。
【００１６】
前記製造方法は、前記第１ステップの前に、層内レンズの凸状表面に沿って透明薄膜を形成するステップを有し、前記第１ステップ及び第４ステップにおいて、前記透明薄膜を介して層内レンズの上に前記レジストを塗布する構成としてもよい。これにより、図３に示すような固体撮像装置が製造される。
【００１７】
前記製造方法は、前記第１ステップの前に、層内レンズおよびそのレンズ同士の間に透明膜を塗布するステップと、塗布された前記透明膜をエッチバックにより層内レンズの高さよりも低い位置まで除去するステップとを有する構成としてもよい。これにより、図５に示すような固体撮像装置が製造される。
【００１８】
前記製造方法は、前記第１ステップの前に、層内レンズの上にパターニング可能な透明膜を塗布するステップと、層内レンズ同士の間の領域に前記透明膜を残すためのマスクを用いて、塗布された前記透明膜を露光するステップと、露光後に、塗布された前記透明膜を層内レンズ同士の間だけ残すよう現像する現像ステップと、現像により残された透明膜をフロー処理により、層内レンズ同士の間の領域と層内レンズの周囲の表面部分とを覆うように前記透明膜を平坦化するステップとを有する構成としてもよい。これにより、図５に示すような固体撮像装置が製造される。
【００１９】
前記製造方法は、前記第４ステップの後に、カラーフィルタの上にフロー性のあるレジストを塗布するステップと、層内レンズ上にレジストを残すためのマスクを用いて、塗布された前記レジストを露光するステップと、現像により層内レンズ上にレジストを残し、フロー処理により残されたレジストを凸状に形成するステップと、凸状に形成されたレジストをエッチバックすることによりカラーフィルタを層内レンズ上で凸状に形成するステップとを有する構成としてもよい。これによれば、図９に示すような固体撮像装置が製造される。
【００２０】
以上の製造方法によれば、カラーフィルタを層内レンズに直付けする（または層内レンズ上を透明膜で完全に平坦しない）構造にすることにより、開放感度向上及び広入射角化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明してきたように本発明の固体撮像装置および製造方法によれば、固体撮像装置の薄膜化すなわちトップレンズ（マイクロレンズ７）から受光面までの距離を従来の固体撮像装置に比べ短くすることができ、入射光の減衰、散乱及び反射を低減して、開放感度向上及び広入射角化を実現することができる。
【００２２】
加えて、隣接するカラーフィルタからの混色を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
＜固体撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の断面を示す図である。この固体撮像装置は、２次元に配列された受光素子（フォトダイオード）を有する。同図では、受光素子２個分の断面を示している。
【００２４】
この固体撮像装置は、シリコン半導体基板１０上に形成されたフォトダイオード１の上に、ＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）等からなる平坦化された透明な絶縁膜２と、上に凸形状の高屈折率（ｎ＞１．８）の層内レンズ３と、染料又は顔料を含有したカラーレジストからなるカラーフィルタ層５と、アクリル系の透明樹脂からなる透明膜６と、マイクロレンズ（又はトップレンズと呼ぶ）７とが積層されてなる。
【００２５】
カラーフィルタ層５の色は、固体撮像装置の色配列（例えばベイヤー配列）に従って個々に定められている。このカラーフィルタ層５は、層内レンズ３に直付けされている。これにより、カラーフィルタ層５と層内レンズ３間に平坦膜を介さない分だけ、トップレンズ（マイクロレンズ７）からフォトダイオード１までの距離を短縮することができる。その結果、開放感度向上及び広入射角化を実現することができる。言い換えれば、トップレンズ（マイクロレンズ７）からの距離を、従来の固体撮像装置に比べ短くすることができるので、マイクロレンズ７からの入射光が、フォトダイオードに達するまでに減衰、散乱および反射する可能性が低下し、集光率が向上し、感度も向上する。
【００２６】
なお、本実施の形態における固体撮像装置では、１つのフォトダイオード１を含む個々のセルのサイズは例えば縦横それぞれ約３μｍあるいはそれ以下である。
【００２７】
＜固体撮像装置の製造方法＞
図２（ａ）〜（ｄ）は、図１に示した本実施の形態における固体撮像装置について、製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（１１）〜（１６）に説明する。
（１１）図２（ａ）に示すように、層内レンズ３上に直接カラーフィルタレジスト５を０．３〜１．０μｍ平坦に塗布する。ここで、カラーフィルタレジスト５の色は、例えばＲＧＢの３色のうちＲ（赤色)とする。
（１２）図２（ｂ）に示すように、塗布されたカラーフィルタレジスト５にレジストマスク８を被せて露光する。レジストマスク８は、例えば、カラーフィルタレジスト５がポジ型である場合は、予め定められた色配列（例えばベイヤー配列）のうち赤色に対応するフォトダイオードのみをマスクする。ネガ型としてもよい。
（１３）図２（ｃ）に示すように、露光されたカラーフィルタレジストを現像することにより、赤色に対応するフォトダイオード１上のカラーフィルタレジストを残し、それ以外を除去することにより赤色のカラーフィルタ層５を層内レンズ３の上に形成する。
（１４）上記（１１）〜（１３）と同様に、青色のカラーフィルタ層５、緑色のカラーフィルタ層５をそれぞれパターニングにより形成する。これにより各色のカラーフィルタ層５が色配列に従ったそれぞれの位置に形成される。
（１５）図１に示すように、カラーフィルタ層５の上に、例えばアクリル系透明樹脂により透明膜６を形成する。このアクリル系透明樹脂層４は、アクリル系透明樹脂を複数回塗布後、エッチバックにより平坦化することにより形成する。なお、アクリル系透明樹脂の代わりに、感光剤を含有させたフェノール系樹脂による周知のフォトリソグラフィ技術による平坦化することによりフェノール系樹脂からなる透明膜６を形成してもよい。
（１６）次に、透明膜６の上にマイクロレンズ７を形成する。例えば、マイクロレンズ７は、フェノール系透明樹脂に感光剤を調合し、周知のフォトリソグラフィ技術により形成し、さらに、紫外線照射により透過率を高めることにより形成される。この工程の結果、図１に示した断面を有する固体撮像装置ができる。
【００２８】
以上説明してきたように本実施の形態における固体撮像装置およびその製造方法によれば、カラーフィルタ層５を層内レンズ３上に直付けしているので、フォトダイオード１の受光面からトップレンズ（第１マイクロレンズ７）までの距離を短縮することが可能になり、開放感度の向上および広入射角化が容易になる。さらに、カラーフィルタ層５とフォトダイオード１の受光面との距離を短縮できるので、隣接するカラーフィルタ層５からの混色を低減することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
＜固体撮像装置の構成＞
図３は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の断面を示す図である。同図の固体撮像装置の構成は、図１と比較して、層内レンズ３とカラーフィルタ層５との間に薄膜４が介在している点が異なっている。図１と同じ点は説明を省略して、以下異なる点を中心に説明する。
【００３０】
薄膜４は、屈折率ｎ＝１.４〜１.６程度のアクリル等の透明膜であり層内レンズ３の表面上では、その表面形状に沿った０〜０．４μｍ程度の薄膜であり、層内レンズ同士の間では０．２〜０．５μｍ程度の薄膜である。これにより、カラーフィルタ層５の形成工程を平易化している。すなわち、層内レンズ３の間に薄膜４が存在することによって、カラーフィルタ層５の膜厚を自在に調整（分光調整）することを容易化することができる。
【００３１】
＜固体撮像装置の製造方法＞
図４（ａ）〜（ｅ）は、図３に示した実施の形態２における固体撮像装置について、製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（２１）〜（２７）に説明する。
（２１）図４（ａ）に示すように、層内レンズ３上に、屈折率が１.４〜１.６程度のアクリルのような薄膜４を１〜２層０．１〜０．５μｍ程度塗布する。これにより、層内レンズ３上の透明膜が０〜０．４μｍ程度の薄膜となり、かつ、層内レンズ３同士の間の透明膜が０．２〜０．５μｍ程度にする。この薄膜４は、絶縁膜２と層内レンズ３の周縁部とがなす角ばった部分を埋めているので、次のカラーフィルタ層５を形成する工程を、実施の形態１と比較して、平易化することができる。
（２２）図４（ｂ）に示すように、薄膜４の上にカラーフィルタレジスト５を層内レンズ３上に０．３〜１．０μｍ塗布する。ここでは、カラーフィルタレジスト５の色は、例えばＲＧＢの３色のうちＲ（赤色)とする。
（２３）図４（ｃ）に示すように、塗布されたカラーフィルタレジスト５にレジストマスク８を被せて露光する。レジストマスク８は、例えば、カラーフィルタレジスト５がポジ型である場合は、予め定められた色配列（例えばベイヤー配列）のうち赤色に対応するフォトダイオードのみをマスクする。ネガ型としてもよい。
（２４）図４（ｄ）に示すように、露光されたカラーフィルタレジストを現像することにより、赤色に対応するフォトダイオード１上のカラーフィルタレジストを残し、それ以外を除去することにより赤色のカラーフィルタ層５を薄膜４上に形成する。その際、他の色に対応するカラーフィルタレジストは除去されるが、層内レンズ３の周縁部が角ばっていないので、その部分に残留しにくく、容易に除去することが可能である。
（２５）図４（ｅ）に示すように、上記（２２）〜（２４）と同様にして、青色のカラーフィルタ層５、緑色のカラーフィルタ層５をそれぞれパターニングにより形成する。これにより各色のカラーフィルタ層５が色配列に従ったそれぞれの位置に形成される。
（２６）図３に示すように、上記（１５）と同様に、カラーフィルタ層５の上に透明膜６を形成する。
（２７）上記（１６）と同様に、透明膜６の上にマイクロレンズ７を形成する。これにより、図３に示した断面を有する固体撮像装置ができる。
【００３２】
以上説明してきたように本実施の形態における固体撮像装置およびその製造方法によれば、実施の形態１で説明した開放感度の向上及び混色の低減という効果に加えて、絶縁膜２上の層内レンズ３の周縁部における角ばった部分を、薄膜４で埋めてから、カラーフィルタ層５を形成するので、カラーフィルタ形成工程を平易に行うことができる。すなわち、薄膜４が存在しない場合と比較して、カラーフィルタ５の分光調整を容易にすることができる。
【００３３】
なお、図３では、層内レンズ３の表面上に薄膜４が存在しているが、層内レンズ３間に存在していれば同様の効果を得ることができるので、層内レンズ３の上部の表面上には存在しなくてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
＜固体撮像装置の構成＞
図５は、本発明の実施の形態３における固体撮像装置の断面を示す図である。同図の固体撮像装置の構成は、実施の形態２に示した図３の構成と比較して、薄膜４が層内レンズ３の上部の表面上には存在しない点が異なっている。図１と同じ点は説明を省略して、以下異なる点を中心に説明する。
【００３５】
薄膜４は、層内レンズ３の高さよりも低い位置まで形成され、層内レンズ３の凸状表面のうち当該位置よりも低い表面部分と、層内レンズ同士の間とを平坦にする。つまり、層内レンズ３の周縁部と層内レンズ同士の間を埋めるように平坦化する。このように、薄膜４は、層内レンズ３表面の上部には存在せず、周縁部の表面と層内レンズ３間に存在する平坦膜である。これによれば、実施の形態２と同様にカラーフィルタ形成工程を平易にすることができる。
また、薄膜４は、透明膜でよいが、透過率を小さくすれば斜め光をカットするので混色の防止を役立つ。
【００３６】
＜固体撮像装置の製造方法＞
図６（ａ）〜（ｆ）は、図５に示した本実施の形態における固体撮像装置について、製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（３１）〜（３７）に説明する。
（３１）図６（ａ）に示すように、層内レンズ３およびそのレンズ同士の間に、アクリルのような透明膜を０．５μｍ〜１μｍ程度塗布する。これにより層内レンズ３よりも高く透明膜が形成される。
（３２）図６（ｂ）に示すように、透明膜をエッチバックすることにより薄膜４を形成する。つまり、層内レンズ３の上部の表面には透明膜を残さないで、層内レンズ間に０．１〜０．５μｍ程度の薄膜４を残す。
（３３）図６（ｃ）に示すように、薄膜４の上にカラーフィルタレジスト５を層内レンズ３上に０．３〜１．０μｍ塗布する。この工程は上記（２２）と同様である。
（３４）図６（ｄ）に示すように露光する。この工程は上記（２３）と同様である。
（３５）図６（ｅ）に示すように現像する。この工程は上記（２４）と同様である。
（３６）図６（ｆ）に示すように、上記（３３）〜（３５）を繰り返し、他の色のカラーフィルタ層５をそれぞれパターニングにより形成する。この工程は上記（２５）と同様である。
（３７）上記（２６）と同様に、カラーフィルタ層５の上に透明膜６を形成する。これにより、図５に示した断面を有する固体撮像装置ができる。
【００３７】
なお、薄膜４は、透明でよいが、光透過率が小さくてもよい（例えば黒）。こうすれば、斜め光の入射を遮断し混色を低減することができる。
【００３８】
（変形例）
図７（ａ）〜（ｄ）及び図８（ｅ）〜（ｈ）は、図６に示した製造方法の変形例について、製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（４１）〜（４９）に説明する。
（４１）図７（ａ）に示すように、層内レンズ３およびそのレンズ同士の間に、パターニング可能な透明レジストを０．１μｍ〜０．９μｍ程度塗布する。パターニング可能な透明レジストには例えばフェノール系樹脂などがある。
（４２）図７（ｂ）に示すように、層内レンズ３間に透明レジストを残すためのレジストマスク８を用いて露光する。
（４３）図７（ｃ）に示すように、現像により透明レジストを層内レンズ３間に残すことにより薄膜４を形成する。
（４４）図７（ｄ）に示すように、熱フロー処理により薄膜４を層内レンズ３の下部の表面に密着させる。この薄膜４の膜厚により、上記（３２）で説明した分光調整が可能である。
（４５）図８（ｅ）に示すようにカラーフィルタレジスト５を層内レンズ３上で上に０．３〜１．０μｍ塗布する。この工程は上記（２２）と同様である。
（４６）図８（ｆ）に示すように露光する。この工程は上記（２３）と同様である。
（４７）図８（ｇ）に示すように現像する。この工程は上記（２４）と同様である。
（４８）図８（ｈ）に示すように、上記（４５）〜（４７）を繰り返し、他の色のカラーフィルタ層５をそれぞれパターニングにより形成する。この工程は上記（２５）と同様である。
（４９）上記（２６）と同様に、カラーフィルタ層５の上に透明膜６を形成し、さらにマイクロレンズ７を形成する。
【００３９】
このような製造方法（変形例）によっても図５に示した断面を有する固体撮像装置を製造することができる。
【００４０】
以上説明してきたように本実施の形態における固体撮像装置およびその製造方法によれば、実施の形態２と同様に分光感度の調整を容易にすることができる。
【００４１】
（実施の形態４）
＜固体撮像装置の構成＞
図９は、本発明の実施の形態４における固体撮像装置の断面を示す図である。同図の固体撮像装置の構成は、実施の形態１に示した図１の構成と比較して、カラーフィルタ層５が層内レンズ３同士の間の上には存在せず層内レンズの上に形成されている点と、カラーフィルタ層５の形状が層内レンズ３の形状を転写するように形成されている点とが異なる。
【００４２】
カラーフィルタ層５は層内レンズ３の上にのみ形成されている。これにより、混色を低減することができる。また、カラーフィルタ層５の形状が層内レンズ３の形状を転写するように形成されているのは、カラーフィルタ層５にレンズ効果を持たせるためである。これにより集光率の向上を図っている。
【００４３】
＜固体撮像装置の製造方法＞
図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ｅ）〜（ｆ）は、図９に示した本実施の形態における固体撮像装置について、製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（５１）〜（５９）に説明する。
（５１）図１０（ａ）に示すように、層内レンズ３上に、カラーフィルタレジストを０．３〜１．０μｍ塗布する。ここで、カラーフィルタレジスト５の色は、例えばＲＧＢの３色のうちＲ（赤色)とする。
（５２）図１０（ｂ）に示すように、塗布されたカラーフィルタレジスト５にレジストマスク８を被せて露光する。レジストマスク８は、例えば、カラーフィルタレジスト５がポジ型である場合は、予め定められた色配列のうち赤色に対応するフォトダイオードのみをマスクする。ネガ型としてもよい。
（５３）図１０（ｃ）に示すように、露光されたカラーフィルタレジストを現像することにより、赤色に対応するフォトダイオード１上のカラーフィルタレジストを残し、それ以外を除去することにより赤色のカラーフィルタ層５を層内レンズ３の上に形成する。
（５４）図１０（ｄ）に示すように、上記（５１）〜（５３）とを繰り返すことにより、青色のカラーフィルタ層５、緑色のカラーフィルタ層５をそれぞれパターニングにより形成する。これにより各色のカラーフィルタ層５が色配列に従ったそれぞれの位置に形成される。
（５５）図１１（ｅ）に示すように、カラーフィルタ層５の上に、フロー性のあるレジストを塗布する。
（５６）図１１（ｆ）に示すように、層内レンズ３間の上の部分を露光する。
（５７）図１１（ｇ）に示すように、現像により層内レンズ３間の上の部分のレジストを除去（つまり層内レンズ３上のレジストを残し）し、さらにフロー処理によりレジストの形状を同図（ｇ）のように上に凸形状（マイクロレンズと同様の形状）に形成する。
（５８）図１１（ｈ）に示すように、レジスト及びカラーフィルタ層５をエッチバックすることにより、カラーフィルタ層５にレジストの凸形状を転写する。
（５９）図９に示すように、カラーフィルタ層５の上に透明膜６を形成し、さらにマイクロレンズ７を形成する。
【００４４】
このような製造方法により、図９に示す固体撮像装置を製造することができる。
以上説明してきたように本実施の形態における固体撮像装置およびその製造方法によれば、カラーフィルタ層５は、層内レンズ３に直付けされ、さらにレンズ形状を有するので、集光率のさらなる向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態において、絶縁膜２と層内レンズ３の上に実施の形態２の図３に示した層内レンズ平坦膜４を有する構成としてもよいし、絶縁膜２の上に実施の形態３の図５に示した層内レンズ平坦膜４を有する構成としてもよい。
【００４６】
また、上記各実施の形態の固体撮像装置（特にカラーフィルタ層５がレンズ効果を有する固体撮像装置（図３、５、９））において、トップレンズ（マイクロレンズ７）を備えない構成としてもよい。これによれば、フォトダイオード１までの距離を短縮（つまり固体撮像装置を薄膜化）し、さらに広入射角化を図ることができる。さらに、製造期間（リードタイム）の短縮化も可能になる。
【００４７】
また、カラーフィルタ層５の例として、色調が優先される固体撮像装置に用いられる原色方式について説明したが、解像度、感度が優先される固体撮像装置に用いられる補色方式としても良い。補色方式の場合には、カラーフィルタ層として、マゼンタ光用カラーフィルタ層、緑色光用カラーフィルタ層、黄色光用カラーフィルタ層、シアン光用カラーフィルタ層が周知の色配列におけるそれぞれの定められた位置に形成される。
【００４８】
また、カラーフィルタ層５を形成する材料としては、染料を含有したカラーレジスト、顔料を含有したカラーレジスト等があるが、いずれの選択も可能である。また、染色可能な透明レジストを染色するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、カメラ等に使用される固体撮像装置に適しており、具体的には、携帯電話機の内蔵カメラ、デジタルスチルカメラ、情報処理機器に接続されるカメラユニット等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程（前半）を示す図である。
【図８】（ｅ）〜（ｈ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程（後半）を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４における固体撮像装置の断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程（前半）を示す図である。
【図１１】（ｅ）〜（ｈ）同実施の形態における固体撮像装置の製造工程（後半）を示す図である。
【図１２】従来技術における固体撮像装置の断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）従来技術における固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図１４】従来技術における固体撮像装置の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  フォトダイオード
２  絶縁膜
３  層内レンズ
４  層内レンズ平坦膜
５  カラーフィルタ
６  透明膜
７  マイクロレンズ
【図１】
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【図２】
2005079344.tif 000004
【図３】
2005079344.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005079344.tif 000007
【図６】
2005079344.tif 000008
【図７】
2005079344.tif 000009
【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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