(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、斜め光による混色をより防止することができる固体撮像装置を提供することである。【解決手段】  複数の受光素子２は、半導体基板１の主面上に規定された受光領域において、マトリクス状に形成される。遮光膜３は、受光領域の上層に形成され、各受光素子２のそれぞれに対応する複数の開口領域４を有する。カラーフィルタ６は、各開口領域４の上層に形成され、入射してくる光の内、所定の色を有する光のみを、対応する開口領域４に透過する。遮光壁７は、互いに隣接するカラーフィルタ６同士の間を壁面によって仕切る。当該遮光壁７の壁面は、少なくとも、複数のカラーフィルタ６の内の、最も下層に位置するカラーフィルタ６の下層側の主面と、最も上層に位置するカラーフィルタ６の上層側の主面との間において連続した状態で存在する。【選択図】  図１
2005294647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に規定された受光領域において、マトリクス状に形成された複数の受光素子と、
前記受光領域の上層に形成され、各前記受光素子のそれぞれに対応する複数の開口領域を有する遮光膜と、
各前記開口領域の上層に形成され、入射してくる光の内、所定の色を有する光のみを、対応する開口領域に透過する複数のカラーフィルタと、
互いに隣接する前記カラーフィルタ同士の間を壁面によって仕切る遮光壁とを備え、
前記遮光壁の壁面は、複数のカラーフィルタの内の、最も下層に位置するカラーフィルタの下層側の主面と、最も上層に位置するカラーフィルタの上層側の主面との間において連続した状態で存在することを特徴とする、固体撮像装置。
【請求項２】
前記遮光壁の形状は、前記半導体基板の主面に投影した場合において、格子状の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記遮光壁の形状は、前記半導体基板の主面に投影した場合において、ストライプ状の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記遮光壁の形状は、前記半導体基板の主面に投影した場合において、網目の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光壁は、前記開口領域を挟んで互いに対向するもの同士の中点が、前記開口領域の中心に対して前記受光領域の中心方向にずれた状態となるように形成され、
前記開口領域を挟んで互いに対向する前記遮光壁同士の中点と、当該開口領域の中心とのずれ量は、前記受光領域の中心からの距離に応じた大きさであることを特徴とする、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記開口領域を挟んで互いに対向する前記遮光パターン同士の中点と、当該開口領域の中心とのずれ量は、前記受光領域の中心から離れるに従って大きくなることを特徴とする、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
各前記カラーフィルタに対応するように、各当該カラーフィルタの上層に形成される複数のマイクロレンズをさらに備え、
前記遮光壁は、下層から上層にいくにしたがって、壁の厚みが薄くなる構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記遮光壁が形成された領域の下層であって、かつ、前記遮光膜の上層の領域に配置される新たな遮光壁をさらに備える、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記遮光壁は、光を吸収する特性を有する材質により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記遮光壁は、光を反射する特性を有する材質により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
半導体基板上に規定された受光領域において、マトリクス状に複数の受光素子を形成する工程と、
各前記受光素子に対応する開口領域を有する遮光膜を、前記受光領域の上層に形成する工程と、
所定の色を有する光のみを透過する複数のカラーフィルタを、それぞれの前記開口領域の上層に形成する工程と、
複数の前記カラーフィルタの間および上層に透明膜を形成する工程と、
前記透明膜の上層に、各前記カラーフィルタの間を仕切る形状の開口領域をもつ保護マスクを形成する工程と、
前記保護マスクを用いて、各前記カラーフィルタの間の透明膜をエッチング除去して、各前記カラーフィルタの間を仕切り、かつ、各当該カラーフィルタのうち最も下層側に置するカラーフィルタの主面よりも底部が下層側に位置する溝を形成する工程と、
前記溝に対して光を遮蔽する物質を埋めこんで遮光壁を形成する工程とを備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記遮光壁を形成する工程は、
感光性を有しかつ遮光性を有する樹脂を、前記透明膜および前記溝に対して塗布する工程と、
前記溝の中心線からの距離に応じて露光量が変化するマスクパターンを用いて、前記樹脂に対して露光処理を行う工程と、
前記露光処理により露光された樹脂の一部を現像処理により除去することにより、下層から上層にいくにしたがって壁の厚さが薄くなる遮光壁を形成する工程とを含む、請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記遮光壁を形成する工程は、
遮光性を有する樹脂を、前記透明膜および前記溝に対して塗布する工程と、
前記溝からはみ出した前記遮光性を有する樹脂をエッチバック法により除去する工程とを含む、請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記遮光壁を形成する工程は，
遮光性を有する樹脂を、前記透明膜および前記溝に対して塗布する工程と、
前記遮光性を有する樹脂上にレジスト材料を塗布する工程と、
前記溝上に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を保護マスクとしてエッチングを行うにより前記溝からはみ出した前記遮光性を有する樹脂を除去する工程とを含む、請求項１１に記載の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、固体撮像装置に関する発明であって、より特定的には、カラーフィルタを備えた固体撮像装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置としては、図１１に示すようなカラーフィルタが形成されたＣＣＤが存在する。以下に、図１１を用いて、従来の固体撮像装置について説明する。
【０００３】
図１１に示す固体撮像装置は、半導体基板１０１、フォトダイオード１０２、遮光膜１０３、開口部１０４、透明膜１０５、カラーフィルタ１０６、平坦化膜１０８およびオンチップマイクロレンズ１０９を備える。
【０００４】
半導体基板１０１には、フォトダイオード１０２が形成されている。遮光膜１０３は、フォトダイオード１０２上の領域に開口部１０４を有するように形成されている。また、遮光膜１０３の上層には、透明膜１０５が形成されている。透明膜１０５の上層には、各フォトダイオード１０２に対応させるように配置させて、所定の配列でカラーフィルタ１０６が形成されている。具体的には、等間隔にマトリクス状に形成された複数のフォトダイオード１０２の上の領域に、例えば市松状に配置させてＧｒｅｅｎのカラーフィルタ１０６ａが形成され、Ｇｒｅｅｎのカラーフィルタ１０６ａ以外の領域にＲｅｄおよびＢｌｕｅのカラーフィルタ１０６ｂおよびｃが交互に配置して形成されている。なお、Ｃｙａｎ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、ＧｒｅｅｎおよびＷｈｉｔｅなどからなるカラーフィルタが上記受光素子領域に所定の配置でそれぞれ対応させて形成されてもよい。
【０００５】
カラーフィルタ１０６の上には、平坦化膜１０８が形成されている。平坦化膜１０８の上には、各フォトダイオード１０２に対応させて、オンチップマイクロレンズ１０９が形成されている。
【０００６】
以上のように、図１１に示す固体撮像装置では、フォトダイオード１０２上に、遮光膜１０３の開口部１０３に対応させてカラーフィルタ１０６をオンチップ形成することにより、カラー映像の撮像を可能としている。
【０００７】
しかしながら、図１１に示す固体撮像装置では、固体撮像装置に対して斜めに入射してきた光（以下、斜光と称す）βが、隣接画素上に形成された別色のカラーフィルタ１０６ｂを透過した後にフォトダイオード１０２に入射してしまい、混色が発生するという問題があった。
【０００８】
そこで、斜光による混色を防止することができる固体撮像装置として、図１２に示すものが存在する。図１２は、当該固体撮像装置の断面構造を示した図である。
【０００９】
図１２に示す固体撮像装置は、図１１の固体撮像装置に対して、黒色フィルタ１１０ａ、ｂおよびｃが、防染膜１１１ａおよびｂを介して設けられたものである。このように、黒色フィルタ１１０ａ、ｂおよびｃが新たに設けられることにより、図１２に示すように、斜光γが当該黒色フィルタ１１０ａ、ｂおよびｃで遮光されるようになる。その結果、入射光は、隣接画素の開口部１０４に対応して形成されたカラーフィルタ１０６をかすめることなくフォトダイオード１０２に入射するようになる。これにより、固体撮像装置における混色の問題が低減される。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平８−８３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１２に示す固体撮像装置では、大きな角度を持った斜め光が入射した場合に、混色が生じるという問題が存在する。以下に詳しく説明する。
【００１１】
図１２に示す固体撮像装置では、黒色フィルタ１１０は、三層構造を有している。そのため、上下方向に隣接する黒色フィルタ１１０同士の間には、図１２に示すように隙間が存在する。そのため、半導体基板１０１の主面の法線に対して大きな角度をもって入射してきた斜光δは、図１２に示すように、黒色フィルタ１１０同士の間の隙間を通過してしまう。その結果、斜光δは、隣接画素上に形成された別色のカラーフィルタ１０６を透過した後に入射したり、いずれのカラーフィルタをも経由せずに直接フォトダイオードに入射したりしてしまう。すなわち、混色が発生してしまう。なお、防染膜１１１の膜厚が充分薄いことおよび黒色フィルタ１１０の幅が充分太いことの条件を満たすことができない場合には、特に顕著に混色の不具合が発生してしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、斜め光による混色をより効果的に防止することができる固体撮像装置を提供すると共に、当該固体撮像装置を製造するための製造方法を提供することとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板の主面上に規定された受光領域において、マトリクス状に形成された複数の受光素子と、受光領域の上層に形成され、各受光素子のそれぞれに対応する複数の開口領域を有する遮光膜と、各開口領域の上層に形成され、入射してくる光の内、所定の色を有する光のみを、対応する開口領域に透過する複数のカラーフィルタと、互いに隣接するカラーフィルタ同士の間を壁面によって仕切る遮光壁とを備えている。遮光壁の壁面は、少なくとも、複数のカラーフィルタの内の、最も下層に位置するカラーフィルタの下層側の主面と、最も上層に位置するカラーフィルタの上層側の主面との間において連続した状態で存在する。
【００１４】
また、遮光壁の形状は、半導体基板の主面に投影した場合において、格子状の形状を有していてもよい。
【００１５】
また、遮光壁の形状は、半導体基板の主面に投影した場合において、ストライプ状の形状を有していてもよい。
【００１６】
また、遮光壁の形状は、半導体基板の主面に投影した場合において、網目の形状を有していてもよい。
【００１７】
また、遮光壁は、開口領域を挟んで互いに対向するもの同士の中点が、開口領域の中心に対して受光領域の中心方向にずれた状態となるように形成され、開口領域を挟んで互いに対向する遮光壁同士の中点と、当該開口領域の中心とのずれ量は、受光領域の中心からの距離に応じた大きさであってもよい。
【００１８】
また、開口領域を挟んで互いに対向する遮光パターン同士の中点と、当該開口領域の中心とのずれ量は、受光領域の中心から離れるに従って大きくなっていてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る固体撮像装置は、各カラーフィルタに対応するように、各カラーフィルタの上層に形成される複数のマイクロレンズをさらに備えていてもよい。この場合、遮光壁は、下層から上層にいくにしたがって、壁の厚みが薄くなる構造を有することが望ましい。
【００２０】
また、本発明に係る固体撮像装置は、遮光壁が形成された領域の下層であって、かつ、遮光膜の上層の領域に配置される遮光壁をさらに備えていてもよい。
【００２１】
また、遮光壁は、光を吸収する特性を有する材質により形成されていてもよい。
【００２２】
また、遮光壁は、光を反射する特性を有する材質により形成されていてもよい。
【００２３】
また、本発明は、固体撮像装置のみならず、当該固体撮像装置の製造方法に対しても向けられている。具体的には、半導体基板上に規定された受光領域において、マトリクス状に複数の受光素子を形成し、各受光素子に対応する開口領域を有する遮光膜を、受光領域の上層に形成し、所定の色を有する光のみを透過する複数のカラーフィルタを、それぞれの開口領域の上層に形成し、複数のカラーフィルタの間および上層に透明膜を形成し、透明膜の上層に、各カラーフィルタの間を仕切る形状の開口領域をもつ保護マスクを形成し、保護マスクを用いて、各カラーフィルタの間の透明膜をエッチング除去して、各カラーフィルタの間を仕切る溝を形成し、溝に対して光を遮蔽する物質を埋めこんで遮光壁を形成するようにしてもよい。
【００２４】
また、遮光壁を形成する工程では、感光性を有しかつ遮光性を有する樹脂を、透明膜および溝に対して塗布し、溝の中心線からの距離に応じて露光量が変化するマスクパターンを用いて、樹脂に対して露光処理を行い、露光処理により露光された部分の樹脂を現像処理により除去することにより、下層から上層にいくにしたがって壁の厚さが薄くなる遮光壁を形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、遮光壁を形成する工程では、遮光性を有する樹脂を、透明膜および溝に対して塗布し、溝からはみ出した遮光性を有する樹脂をエッチバック法により除去するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、遮光壁の壁面は、少なくとも、複数のカラーフィルタの内の、最も下層に位置するカラーフィルタの下層側の主面と、最も上層に位置するカラーフィルタの上層側の主面との間において連続した状態で存在している。その結果、当該遮光壁の隙間から斜光が入ることが防止される。
【００２７】
また、遮光壁は、開口領域を挟んで互いに対向するもの同士の中点が、開口領域の中心に対して受光領域の中心方向にずれた状態となるように形成される。そして、開口領域を挟んで互いに対向する遮光壁同士の中点と、当該開口領域の中心とのずれ量は、受光領域の中心からの距離に応じた大きさである。そのため、受光領域の中心部と、中心部以外の周辺領域との受光感度の差を小さくすることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、遮光壁は、下層から上層にいくにしたがって、壁の厚みが薄くなる構造を有するので、マイクロレンズを透過した光がより効率的に受光素子に集められる。
【００２９】
また、本発明によれば、遮光壁が形成された領域の下層であって、かつ、遮光膜の上層の領域に新たな遮光壁が配置される。これにより、斜光が受光素子に入射することがより効果的に防止される。
【００３０】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、本発明に係る固体撮像装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示した図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の画素は、半導体基板１、フォトダイオード２、遮光膜３、開口部４、透明膜５、カラーフィルタ６、遮光壁７、平坦化膜８およびオンチップマイクロレンズ９を備える。本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ６の下面から上面へと貫通する遮光壁７が設けられることにより、図１に示すような隣の画素から斜めに入射してくる光β（以下、斜光と称す）がフォトダイオード２に入射することを防止している。
【００３３】
半導体基板１に規定される受光領域には、複数のフォトダイオード２が等間隔にマトリクス状に形成されている。なお、当該フォトダイオード２は、図１の上方から入射してくる光αのうちフォトダイオード２に到達する強度に応じた電荷量を有する信号電荷を発生する。また、複数のフォトダイオード２の間を覆うように遮光膜７が形成されている。当該遮光膜７は、フォトダイオード２とフォトダイオード２との間に光が入射することを防止するための膜である。遮光膜７の一部には、開口部４が形成されている。当該開口部４は、フォトダイオード２に光を入射させるために形成されているものであり、各フォトダイオード２の真上にマトリクス状に等間隔に形成されている。
【００３４】
また、遮光膜３および開口部４の上層には、透明膜５が形成される。当該透明膜５は、電気絶縁性を有し、例えば、ＣＶＤ法により成膜されるＢＰＳＧ膜、または、塗布により成膜される樹脂膜により形成されている。半導体基板１の主面に対して上方から見たときに開口部４が形成された領域と一致する領域であって、かつ、透明膜５の上層には、カラーフィルタ６が形成されている。当該カラーフィルタ６は、所定の配列で各フォトダイオード２に対応させるように配置させて、マトリクス状に形成されている。ここで、図２は、カラーフィルタ６の配列の一例を示した図である。なお、当該図２は、固体撮像装置を半導体基板１の主面に対して上方から見たときの図である。
【００３５】
図２に示すように、カラーフィルタ６は、入射してくる光のうち、特定の色の光のみをフォトダイオード４へと透過し、カラーフィルタ６ａ、カラーフィルタ６ｂおよびカラーフィルタ６ｃが存在する。３種類のカラーフィルタ６としては、例えば、Ｇｒｅｅｎの光を透過するものとＲｅｄの光を透過するものとＢｌｕｅの光を透過するものとが挙げられる。例えば、カラーフィルタ６ａがＧｒｅｅｎのカラーフィルタとなり、カラーフィルタ６ｂがＲｅｄのカラーフィルタとなり、カラーフィルタ６ｃがＢｌｕｅのカラーフィルタとなる。
【００３６】
カラーフィルタ６ｂは、１つの列の中において１行おきに形成される。同様に、カラーフィルタ６ｃも、１つの列の中において１行おきに形成される。カラーフィルタ６ｂが形成された列と、カラーフィルタ６ｃが形成された列とは、交互に配置される。なお、カラーフィルタ６ｂとカラーフィルタ６ｃとは、互いに接しないように１行ずらせた状態で形成される。そして、カラーフィルタ６ｂおよびカラーフィルタ６ｃが形成されていない部分には、カラーフィルタ６ａが形成される。すなわち、カラーフィルタ６ａは、いわゆる市松状に形成される。
【００３７】
遮光壁７は、遮光性を有する材質で形成され、図１の斜光βがフォトダイオード４に入射して生じる混色を防止する役割を果たす。当該遮光壁７は、互いに隣接するカラーフィルタ６同士の間を壁面によって仕切るように、遮光膜３の上層に形成される。なお、遮光壁７の壁面（図１では、遮光壁７の側面）は、少なくとも、カラーフィルタ６の下層側の主面と上層側の主面との間において、連続した状態で存在する必要がある。これにより、斜光がフォトダイオード４に入射することを有効に防止できる。なお、図１のように全てのカラーフィルタ６が同一の平面に形成されるのではなく、図１２に示すように、カラーフィルタが複数の層に存在する場合がある。この場合には、遮光壁７は、複数のカラーフィルタ６の内の、最も下層に位置するカラーフィルタの下層側の主面と、最も上層に位置するカラーフィルタの上層側の主面との間において連続した状態で存在しなければならない。
【００３８】
カラーフィルタ６および遮光壁７の上層には、光透過性を有する平坦化膜８が形成される。当該平坦化膜８の上層には、各フォトダイオード２に対応させて、オンチップマイクロレンズ９がマトリクス状に形成されている。当該オンチップマイクロレンズ９は、上方から入射してくる光αをフォトダイオード２に集光する。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、図１に示すような構造を有することにより、従来の固体撮像装置よりもより有効に混色を防止することができる。以下に、図１を参照しながら説明する。
【００４０】
図１２に示す従来の固体撮像装置では、黒色フィルタ１１０が多層構造を取っている。そのため、垂直方向に隣接する黒色フィルタ１１０同士の間には、防染膜１１１による隙間が存在する。したがって、図１２に示すように、半導体基板１０１の主面の法線に対して大きな角度を持った斜光δが入射してきた場合には、混色が発生してしまうという問題があった。
【００４１】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、図１に示すように、遮光壁７がカラーフィルタ６の上面と下面との間において途切れることなく配置されている。そのため、図１２において存在していた防染膜１１１による隙間が存在しない。その結果、半導体基板１０１の主面に対して大きな角度を持った斜光βは、遮光壁７によりさえぎられてしまう。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置に比べて、より効果的に混色を防止できる。
【００４２】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置では、図１に示すように、遮光壁７は、長方形の断面構造を有していたが、当該遮光壁７の構造はこれに限らない。当該遮光壁７は、例えば、図３や図４に示すような断面構造であってもよい。具体的には、図３および図４に示す遮光壁７は、上層方向の端部近傍における壁の厚さが下層から上層に行くにしたがって薄くなる形状を有している。これにより、固体撮像装置は、混色を防止しつつ、オンチップマイクロレンズ９を透過した光を効率よくフォトダイオードに集めることができる。
【００４３】
また、図５に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置において、遮光壁７に加えて、遮光壁１０が設けられてもよい。具体的には、遮光壁７の下層の領域であって、かつ遮光膜３の上層の領域に、新たな遮光壁１０が設けられてもよい。これにより、より効果的に混色が防止される。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態に係る固体撮像装置では、受光領域の全てにわたって図１に示す構造の画素が形成されているのに対して、本実施形態に係る固体撮像装置では、受光領域内の位置により画素の構造が異なる。ここで、図６は、本実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示した図である。具体的には、図６（ａ）は、受光領域の左端近傍における固体撮像装置の断面構造を示した図である。図６（ｂ）は、受光領域の中央近傍における固体撮像装置の断面構造を示した図である。図６（ｃ）は、受光領域の右端近傍における固体撮像装置の断面構造を示した図である。
【００４５】
本実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１、フォトダイオード２、遮光膜３、開口部４、透明膜５、カラーフィルタ６、遮光壁７、平坦化膜８およびオンチップマイクロレンズ９を備える。なお、これら全ての構成要素の役割は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、半導体基板１、フォトダイオード２、遮光膜３、透明膜５、カラーフィルタ６および平坦化膜８の位置関係も、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
以下に、本実施形態と第１の実施形態との相違点である開口部４と遮光壁７とオンチップマイクロレンズ９との位置関係について図６を参照しながら説明する。
【００４７】
本実施形態に係る固体撮像装置の遮光壁７は、開口部４を挟んで対向するもの同士の中点が、開口部４の中心に対して受光領域の中心方向にずれた状態となるように形成される。具体的には、受光領域の左端の画素では、図３の（ａ）のように、遮光壁７は、図１に示す遮光壁７に比べて右方向にずれた状態となるように配置される。また、受光領域の右端の画素では、図３の（ｃ）のように、遮光壁７は、図１に示す遮光壁７に比べて左方向にずれた状態となるように配置される。なお、受光領域の中央の画素は、図１と同様の構成をとる。
【００４８】
また、受光領域の上端の画素では、遮光壁７は、図１の遮光壁７に比べて下方向にずれた状態となるように配置される（図示せず）。受光領域の下端の画素では、遮光壁７は、図１の遮光壁７に比べて上方向にずれた状態となるように配置される（図示せず）。
【００４９】
ここで、遮光壁７のずれの大きさについて図７を用いて説明する。図７は、開口部４と遮光壁７との位置関係を示した図である。なお、説明の簡略化のため、受光領域は、５画素×５画素のマトリクス構造としている。
【００５０】
図７に示すように、開口部４は、遮光膜３に等間隔にマトリクス状に形成されている。さらに、当該遮光膜３の上層には、遮光壁７が形成される。そして、開口部４を挟んで互いに対向する遮光壁７同士の中点と、当該開口部４の中心とのずれ量は、前記受光領域の中心から離れるにしたがって大きくなっている。なお、図７中の黒い丸は、互いに対向する遮光壁７同士の中点を示した点である。また、図７中の黒い四角は、開口部４の中心を示した点である。このように、画素の端にいくにつれて中心方向に遮光壁７をずらして配置することにより、受光領域の中心から離れた位置において入射する光をフォトダイオード２に効率的に集めることができるようになる。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様に斜光がフォトダイオード２に入射することを防止できると共に、受光領域内における画素間の受光感度のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置では、遮光壁７のずれ量は、受光領域の中心から離れるにしたがって大きくなるものとしているが、当該遮光壁７のずれ量はこれに限らない。例えば、本発明に係る固体撮像装置は、受光領域の中心部から所定距離内に存在する遮光壁７については、ずれ量がなく、かつ受光領域の中心部から所定距離より離れた場所に存在する遮光壁７については、受光領域の中心からの距離に応じたずれ量があるものであってもよい。
【００５３】
なお、第１および第２の実施形態において、遮光壁７は、半導体基板１を上方から見たときに、格子状またはストライプ状または網目状となるように形成されることが望ましい。
【００５４】
また、第１および第２の実施形態に係る固体撮像装置では、遮光壁７は、光を透過しない材質により形成されていればよい。したがって、当該材質は、光を吸収する特性を有するものであってもよいし、光を反射する特性を有するものであってもよい。また、当該材質は、これら両方の性質を有するものであってもよい。なお、光を吸収する特性を有する材質としては、例えば黒色を有する樹脂、黒色を有する無機膜、黒色を有する金属または黒色粒体を一定以上の割合で含有する樹脂が挙げられる。また、光を反射する特性を有する材質としては、例えば金属、金属粒体を一定以上の割合で含有する樹脂または金属粒体を一定以上の割合で含有する無機膜が挙げられる。また、光を吸収および反射する両方の特性を有する材質としては、例えば金属粒体を一定以上の割合で含有する黒色の樹脂または金属粒体を一定以上の割合で含有する黒色の無機膜が挙げられる。
【００５５】
また、第１および第２の実施形態では、カラーフィルタ６が透過する光の色は、Ｇｒｅｅｎ、ＲｅｄおよびＢｌｕｅであるとしたが、カラーフィルタが透過する光の色はこれに限らない。例えば、カラーフィルタ６が透過する光の色は、Ｃｙａｎ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、ＧｒｅｅｎおよびＷｈｉｔｅなどであってもよい。
【００５６】
また、第１および第２の実施形態では、ＣＣＤ型の固体撮像装置で説明を行ったが、本発明に係る固体撮像装置は、ＭＯＳ型、ＡＭＩ型等の増幅型固体撮像装置においても有効あることは言うまでもない。
【００５７】
（固体撮像装置の製造方法）
以下に、本発明に係る固体撮像装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、本発明に係る固体撮像装置の一例として、図３に示す固体撮像装置の製造方法について説明する。図８〜１０は、図３に示す固体撮像装置を製造する各過程における当該固体撮像装置の断面構造を示した図である。
【００５８】
まず、図８（ａ）に示すように、半導体基板１の受光領域に、等間隔にマトリクス状となるようにフォトダイオード２を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、複数の当該フォトダイオード２の間を覆うように遮光性を有する遮光膜３を形成する。具体的には、Ｗ（タングステン）の薄膜をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により形成する。その後、フォトダイオード２の上部に位置するＷの薄膜をドライエッチングにより選択的に除去する。これにより、図８（ｂ）に示すような、遮光膜３が形成されると共に、開口部４が形成される。
【００５９】
次に、図８（ｃ）に示すように、遮光膜３および開口部４の上層に、透明膜５を形成する。例えば、ＢＰＳＧ膜を用いて透明膜５をＣＶＤ法により堆積する。その後、加熱処理によりＢＰＳＧ膜をリフローして、その表面を平坦化する。これにより、透明膜５が形成される。
【００６０】
次に、図８（ｄ）に示すように、透明膜５の上層であって、かつ、開口部４の上の領域に、カラーフィルタ６を形成する。カラーフィルタ６は、所定の配列で各フォトダイオード２に対応させるようにマトリクス状に形成される。カラーフィルタ６は、被染色性パターンを形成した後に染色処理により所望の着色パターンを得る染色法、または、染料または顔料を含有する感光性材料を用いてフォトリソグラフィ法により着色パターンを得るカラーレジスト法等の方法により形成される。
【００６１】
次に、カラーフィルタ６を形成した後の表面の平坦性を向上させるために、図９（ｅ）に示すように、カラーフィルタ６の上層に、平坦化膜１７を形成する。当該平坦化膜１７は、例えば透明樹脂材料により形成される。
【００６２】
次に、図９（ｆ）に示すように、カラーフィルタ６のそれぞれの間を仕切る形状の開口領域をもつレジストパターン１６を、平坦化膜１７上にフォトリソグラフィ法により形成する。
【００６３】
次に、ＣＦ系ガスまたは酸素ガスを用いたドライエッチングを行って、当該レジストパターン１６を保護マスクとして、レジストパターン１６の開口領域の下層に存在する平坦化膜１７およびカラーフィルタ６の端部を選択的に除去することにより溝２０を形成する。当該ドライエッチング処理では、カラーフィルタ６の下層側の主面に溝２０の底部が到達するように、平坦化膜１７が除去される。なお、当該溝２０は、遮光壁７に求める遮光能力に応じて、その幅を決定することができる。例えば、遮光性を強くする場合には溝２０の幅は太く、遮光性が弱くてもよい場合には溝２０の幅は細く形成すればよい。この後、図９（ｇ）に示すように、有機溶剤からなるレジスト剥離液を用いてレジストパターンの残留物を除去する。
【００６４】
次に、図１０（ｈ）に示すように、遮光性を有する材料を、溝２０を埋めるように塗布して、遮光壁用膜１８を形成する。なお、遮光壁用膜１８に用いられる材料は、遮光性を有すると共に、感光性を有する樹脂であることが望ましい。
【００６５】
次に、図１０（ｉ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、遮光壁用膜１８の一部を除去して、平坦化膜１７を露出させて、上層側の端部近傍における壁の厚さが下層から上層に行くにしたがって細くなる遮光壁７を形成する。具体的には、まず、溝２０の中心線からの距離に応じて露光量が変化するマスクパターン１９を用いて、露光処理を行う。次に、現像処理を行うことにより、遮光膜用膜１８のうち露光された部位を除去する。なお、本実施形態では、溝２０の中心からの距離が大きくなるにしたがって、露光量が大きくなるものがマスクパターン１９として用いられる。
【００６６】
次に、図１０（ｊ）に示すように、平坦化膜１７および遮光壁７の上層に、表面の平坦性を向上させるために、例えば平坦化膜１７と同じ透明樹脂材料を用いて透明膜を追加形成する。これにより、平坦化膜８が形成される。
【００６７】
最後に、平坦化膜８の上層にオンチップマイクロレンズ８を形成する。具体的には、熱溶融性透明樹脂やその上部のレジスト熱リフロー転写により、オンチップマイクロレンズ８を形成する。以上のような工程を経て、図３に示すような構造を有する固体撮像装置が完成する。
【００６８】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置では、遮光壁７を形成するにあたって、遮光性を有さない膜を塗布した後にフォトリソグラフィおよび染色法により遮光性を有する黒色パターンを形成してもよい。
【００６９】
なお、本実施形態に係る固体撮像装置では、遮光壁７を形成するにあたって、黒色を有する樹脂材料または金属粒体を一定以上の割合で含有する樹脂を塗布することにより溝２０を埋めた後、エッチバック法またはＣＭＰ法により平坦化膜１７を露出させる方法によって遮光壁７を形成してもよい。但し、この場合、遮光膜７は、図１のような形状を有する。
【００７０】
なお、遮光壁用膜１８から遮光壁７に加工する方法としては、フォトリソグラフィ法により、カラーフィルタ６のそれぞれの間を仕切る形状の開口領域を有するレジストパターンを形成した後、レジストパターンを保護マスクとしてレジストパターンの形成されていない領域下に存在する遮光壁用膜１８を、ドライエッチまたはウェットエッチにより選択的に除去することによって形成してもよい。
【００７１】
なお、エッチングする際の異方性および等方性を制御することにより、遮光壁７が鉛直方向に下層から上層方向に向かって壁の厚さが薄くなる構造を有するように加工することが出来る。具体的には、異方性のエッチングにて一定の膜厚の遮光壁用膜１８を除去したのち、等方性のエッチングにて平坦化膜１７が露出するように残りの遮光壁用膜１８を除去することによって形成してもよい。
【００７２】
なお、遮光壁７が、鉛直方向の断面構造が下層から上層方向に向かって壁の厚さ薄くなる構造を有するように加工する場合の例として、遮光壁７を形成した後に再び透明膜を追加形成する製造方法の例を示して説明した。しかしながら、遮光壁７を形成した後の表面の凹凸が、オンチップマイクロレンズ９を形成するための平坦性を充分有する場合には、遮光壁７を形成した後の透明膜の追加形成を省略してもよい。
【００７３】
なお、遮光膜３上に形成される透明膜５は、絶縁性および光透過性を有する薄膜を形成した後に、当該薄膜に対して平坦化処理が行われて形成されてもよい。なお、絶縁性および光透過性を有する薄膜の形成方法としては、例えば、ＳＯＧ等の樹脂系塗布をする方法や、ＴＥＯＳ系ＳｉＯ2／ＢＰＳＧをＣＶＤ法により堆積する方法や、バイアス高密度プラズマ法によるＳｉＯ2系の膜を堆積する方法が挙げられる。また、平坦化処理としては、例えば、エッチバックまたはＣＭＰ法が挙げられる。また、平坦化膜は、ＳｉＯ2ではなく、ＳｉＯＮであってもよい。
【００７４】
なお、遮光壁用膜１８から遮光壁７を加工する方法としては、ポジ型フォトレジストを用いた例を示したが、ネガ型レジストであっても同様の加工を実現することも可能である。
【００７５】
また、上記固体撮像装置の製造方法では、図３に示す固体撮像装置の製造方法について説明を行った。ここで、図１に示す固体撮像装置を製造する場合には、図１０（ｉ）のフォトリソグラフィ処理が不要である。また、図６に示す第２の実施形態に係る固体撮像装置を製造する場合には、図９（ｆ）において形成さえるレジスタパターン１６の開口領域は、遮光膜３に形成された各開口部４を挟んで互いに対向するもの同士の中点が、各開口部４の中心に対して受光領域の中心方向にずれた状態とならなければならない。なお、遮光膜３の各開口部４を挟んで互いに対向するもの同士の中点と、各開口部４の中心とのずれ量は、受光領域の中心から離れるにしたがって大きくなる。また、この場合には、オンチップマイクロレンズ９は、開口部４の中心に対して、遮光壁７のずれ量に応じて、受光領域の中心方向にずれた位置に形成されることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る固体撮像装置は、斜め光による混色をより防止することができる効果を有し、カラーフィルタを備えた固体撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造の一例を示した図
【図２】カラーフィルタの配置の様子を示した図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造のその他の例を示した図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造のその他の例を示した図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造のその他の例を示した図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示した図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を上方から見た図
【図８】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造時における断面構造を示した図
【図９】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造時における断面構造を示した図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造時における断面構造を示した図
【図１１】従来の固体撮像装置の断面構造を示した図
【図１２】従来の固体撮像装置の断面構造を示した図
【符号の説明】
【００７８】
１  半導体基板
２  フォトダイオード
３  遮光膜
４  開口部
５  透明膜
６  カラーフィルタ
７  遮光壁
８  平坦化膜
９  オンチップマイクロレンズ
１０  遮光壁
１１  防染膜
１６  レジストパターン
１７  平坦化膜
１８  遮光壁用膜
１９  マスクパターン
２０  溝
【図１】
2005294647.tif 000003
【図２】
2005294647.tif 000004
【図３】
2005294647.tif 000005
【図４】
2005294647.tif 000006
【図５】
2005294647.tif 000007
【図６】
2005294647.tif 000008
【図７】
2005294647.tif 000009
【図８】
2005294647.tif 000010
【図９】
2005294647.tif 000011
【図１０】
2005294647.tif 000012
【図１１】
2005294647.tif 000013
【図１２】
2005294647.tif 000014