(57)【要約】【課題】つなぎ露光を用いて製造される撮像素子において、つなぎ領域に形成される撮像素子の感度のばらつきを抑える。【解決手段】  撮像素子１１は、基板１０１上に形成された受光領域１０２と、受光領域１０２上に積層された絶縁体層１０４と、絶縁体層１０４上に形成され入射光を受光領域１０２へ集光するマイクロレンズ１０６を有している。つなぎ露光によりマイクロレンズ１０６の光軸を分割線として異なる露光工程で形成されるパターン１０３Ｌとパターン１０３Ｒは、マイクロレンズ１０６によって集光された入射光の光路を間において配置され、光路とのクリアランスが距離Ｌとなるように設けられている。距離Ｌは、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを露光する露光装置の位置合せ精度より長くなるように設定されている。【選択図】  図１Ｂ
2005167003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する受光領域と、複数回の工程で露光されることにより、前記受光領域よりも光入射側に形成された第１のパターンが形成された層と、一括露光されることにより、前記受光領域よりも光入射側に形成され、前記入射光の光路を規制する開口部を備えた第２のパターンが形成された層とを有する固体撮像装置であって、
前記第１のパターンは、前記開口部を通過した前記入射光の光路に干渉しない位置に配置されている固体撮像装置。
【請求項２】
前記前記第１のパターンおよび前記第２のパターンより光入射側に形成され、前記入射光を集光する集光手段をさらに有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１のパターンは、前記第２のパターンと前記受光領域との間に形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記受光領域と前記第１のパターンとの間には第１の絶縁体層が形成され、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間には前記第１の絶縁体層より屈折率の小さい第２の絶縁体層が形成されている、請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２のパターンは、前記第１のパターンと前記受光領域の間に位置している、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記集光手段と前記受光領域との間に、第２の集光手段が形成されている、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
入射光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された前記入射光を光電変換する受光領域と、前記受光領域よりも光入射側に位置し、複数の露光を行うことにより形成された第１のパターンとを有する固体撮像装置であって、前記集光手段が一度の露光により形成され、かつ、前記第１のパターンが前記前記受光領域に入射する前記入射光の光路に干渉しない位置に配置されている固体撮像装置。
【請求項８】
入射光を光電変換する受光領域と、前記受光領域上に積層された絶縁体層と、前記絶縁体層の表面上に配置され、前記受光領域に向かって前記入射光を集光する集光手段と、前記集光手段と前記受光領域の間に配置される複数の層よりなるパターンとを備える固体撮像装置の製造方法であって、
前記入射光の光路を規制する開口部を備えた前記パターンを一括露光で形成する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数の層のパターンの少なくとも１つの層のパターンは、該パターンを複数に分割したそれぞれを、異なる工程で露光することを特徴とする、請求項８に記載の、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
入射光を光電変換する受光領域と、前記受光領域上に積層された絶縁体層と、前記受光領域へ入射する前記入射光の光路を間において配置される複数の第１のパターンとを備える複数の撮像素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、
それぞれの前記第１のパターンと前記光路との最も近接する距離が、前記第１のパターンを露光する露光装置の位置合せ精度より長くなるように、前記第１のパターンを設計する工程と、
前記第１のパターンを複数に分割する工程と、
前記第１のパターンを複数に分割したそれぞれを、異なる工程で露光する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１のパターンと前記光路との最も近接する距離は、前記露光装置の位置合せ精度の３倍以上である、請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１のパターンを複数に分割したそれぞれを、異なる工程で露光する前記工程の前に、前記受光領域上に第１の絶縁体層を積層する工程をさらに有し、
前記第１のパターンを複数に分割したそれぞれを、異なる工程で露光する前記工程は、前記第１の絶縁体層上に前記第１のパターンを露光することを含み、
前記第１の絶縁体層より屈折率の小さい第２の絶縁体層を、前記第１の絶縁体層上に形成する工程をさらに有する、請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記受光領域に向かって前記入射光を集光する集光手段を前記絶縁体層の表面上に形成する工程をさらに有する、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の、固体撮像装置、または固体撮像装置の製造方法で製造された固体撮像装置と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理し画像データを生成する処理手段とを備えた処理部と、前記画像データを蓄積する記録部と、前記固体撮像装置の像面上に被写体像を結像する光学部と、前記処理部、前記記録部、および前記光学部を制御する制御部とを有する撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子を備えた固体撮像素子を複数有する固体撮像装置、その製造方法、および該固体撮像装置を備えた撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子が形成された受光領域を備えた固体撮像素子（以下、単に撮像素子という）を１次元または２次元に配列した固体撮像装置（以下、単に撮像装置という）は、エリアセンサとして、例えば、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリ等に搭載されている。撮像素子には、例えばＣＣＤ撮像素子や増幅型撮像素子がある。
【０００３】
増幅型の撮像装置の回路構成例を図１０に示す。図１０の撮像装置の回路は、単位画素内に、少なくともフォトダイオード５０１とフォトダイオード５０１に蓄積された光信号を増幅する増幅トランジスタ５０２を有している。各画素には、水平方向に複数の駆動線５０３が配置され、垂直方向には垂直出力線５０４とグランド線５０５が配置されている。
【０００４】
１つの画素は、図１１に示すような撮像素子で構成されている。図１１の撮像素子は、基板２００１上に形成された受光領域２００２を有しており、受光領域２００２にはフォトダイオード５０１（図１０参照）等からなる光電変換素子（不図示）が形成されている。図１１の撮像素子はさらに、受光領域２００２の光電変換素子を動作させるためのパターン２００３、２００４と、受光領域２００２で発生した電荷を増幅するアンプ（不図示）等を備えている。パターン２００３、２００４は、一般に、金属または半導体等で構成されており遮光性を有しているものであるため、そのレイアウトは、図示するように、受光領域２００２への入射光を遮らない位置とすることが望ましい。
【０００５】
また、撮像素子において、入射光をより効率よく受光するため、受光領域上に集光手段を配置する技術も種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図１２に示す撮像素子は、集光手段としてマイクロレンズ２２１０を備えている。このような構成によれば、マイクロレンズ２２１０に入射した入射光は受光領域２２０２に向かって集光される。入射光の光路は受光部２２０２に向かって狭くなっており、表面側に配置されたパターン２２０５’には、その光路に干渉しない大きさの開口部が形成されている。また、パターン２２０３、２２０４は、入射光の光路を挟むように配置されている。パターン２２０３、２２０４の配置位置は特に限定されるものではないが、図示する撮像素子では、入射光の光路と干渉する位置に設計されており、これにより、パターン２２０３、２２０４と受光部２２０２との間の入射光の光路は、パターン２２０３、２２０４によってその形状が規制されたものとなっている。
【０００７】
ところで、近年、撮像装置（エリアセンサ）は多画素化の傾向にあり、多数の撮像素子が高密度に配置されるようになっている。特に、大判サイズと呼ばれる３５ｍｍフルサイズ規格の撮像装置においては、その製造に用いられる露光装置には、微細な線幅を加工でき、かつ、広い領域を露光可能なものが必要とされる。しかしながら、露光装置は、露光する面積が広くなるほど、その全領域において均一な線幅を確保するのが困難になり、微細な線幅を形成できなくなる。
【０００８】
この問題に対し、微細なパターンを１つのチップ上に形成する場合に設計されたパターンをいくつかのパターンに分割し、その分割したパターンをつなぎ合わせるように露光する技術（以下、つなぎ露光という）が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。一方、微細なパターンが必要とされない層を露光する場合にはつなぎ露光は必要なく、通常の露光方法で大面積を一括に露光すればよい。このように、パターンの精度に応じて露光方法を使い分ける手法は、ミックスアンドマッチと呼ばれている。
【０００９】
つなぎ露光について、図１３を参照して簡単に説明する。図１３は、撮像素子が形成される領域を示す上面図である。図１３に示すように、大判サイズの領域２１０１があり、その領域２１０１内の領域２１０２内に撮像素子（不図示）を２次元状に形成する場合、例えば、２つに分割した領域２１０３Ｌと領域２１０３Ｒとを別工程で露光することによって、領域２１０２内に所望のパターンを露光することができる。この場合、領域２１０３Ｌ、２１０３Ｒの重複部である領域２１０５（つなぎ領域）では、それぞれの露光工程で焼き付けられたパターンどうしがつなぎ合わせられ、それにより、露光装置の１回の露光で露光可能なサイズ以上の領域２１０２内に微細な線幅なパターンが露光される。
【特許文献１】特開平８―３２１５９５号公報
【特許文献２】特開平５―００６８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、撮像装置は多画素化の傾向にあり、広い面積に多数の撮像素子を高密度に配置することが望まれている。そのため、基板上に露光されるパターンはより高密度化し、微細となっている。
【００１１】
しかしながら、このように、微細化したパターンを露光する場合、露光装置の位置合せ精度（アライメント精度）に起因したパターン形成位置のずれが問題となる。例えば、図１２の撮像素子において、図示されているパターン２２０３の位置が設計上の理想の位置であったとしても、パターン２２０３を露光する露光装置の位置合せずれによっては、例えばパターン２２０３’のようにずれてしまう場合がある。
【００１２】
このようにパターンと光路とが干渉し、実質的にパターンによって光路が規制されている場合、または、設計上は光路と干渉していないがパターンと光路との距離が非常に小さい場合では、パターンがずれて形成されると、入射光の光路が変形し、その結果、撮像素子の感度にばらつきが発生することがある。特に、撮像装置のつなぎ領域に形成される撮像素子は、分割されたパターンが分割線を挟んで別工程でそれぞれ露光されるものであるため、上述のようなずれによる影響が大きい。
【００１３】
そこで本発明は、露光装置の位置合せ精度の影響を受けることなく微細なパターンが形成される固体撮像素子、その製造方法、および該固体撮像素子を備えた撮像システム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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、入射光を光電変換する受光領域と、前記受光領域上に積層された絶縁体層と、前記受光領域へ入射する前記入射光の光路を間において配置される複数の第１のパターンとを備える固体撮像装置の製造方法であって、それぞれの前記第１のパターンと前記光路との最も近接する距離が、前記第１のパターンを露光する露光装置の位置合せ精度より長くなるように、前記第１のパターンを設計する工程と、前記第１のパターンを複数に分割する工程と、前記第１のパターンを複数に分割したそれぞれを、異なる工程で露光する工程とを有する。また、より好ましくは、前記第１のパターンと前記光路との最も近接する距離は、前記露光装置の位置合せ精度の３倍以上であるとよい。
【００１５】
本発明によれば、入射光の光路を間に置いて配置される第１のパターンを、つなぎ露光によって露光する場合であっても、分割された第１のパターンは光路から所定の距離、すなわち、露光装置の位置合せ精度より長い距離をおいて設計されているため、露光時に位置合せがずれても第１のパターンが光路に干渉する位置に露光されることはない。
【００１６】
また、本発明による製造方法は、入射光の光路を規制する開口部を備えた第２のパターンを一括露光で形成する工程をさらに有するものであってもよい。この第２のパターンは、つなぎ露光で形成される上記第１のパターンより表面側に形成されるものであってもよい。
【００１７】
なお、ここで「第２のパターン」とは、一括露光で形成されるパターンを意味する。また、上記「第１のパターン」とは、つなぎ露光によって露光されるパターンを意味する。いずれのパターンも、入射光に対して遮光性を有するものに限らず、入射光に対する透過性を備えているが透過した入射光の波長の特性を変化させる性質のものも含む。この「入射光の波長の特性を変化させる性質のもの」には、例えばカラーフィルタ等が含まれる。
【００１８】
本発明による製造方法は、さらに、分割されたそれぞれの前記第１のパターンを異なる工程で露光する前記工程の前に、前記受光領域上に第１の絶縁体層を積層する工程をさらに有し、分割されたそれぞれの前記第１のパターンを異なる工程で露光する前記工程は、前記第１の絶縁体層上に前記第１のパターンを露光することを含み、前記第１の絶縁体層より屈折率の小さい第２の絶縁体層を、前記第１の絶縁体層上に形成する工程をさらに有するものであってもよい。
【００１９】
本発明による固体撮像装置は、入射光を光電変換する受光領域と、複数回の工程で露光されることにより、前記受光領域よりも光入射側に形成された第１のパターンが形成された層と、一括露光されることにより、前記受光領域よりも光入射側に形成され、前記入射光の光路を規制する開口部を備えた第２のパターンが形成された層とを有する固体撮像装置であって、前記第１のパターンは、前記開口部を通過した前記入射光の光路に干渉しない位置に配置されている。
【００２０】
また、上記固体撮像装置は、第１のパターンおよび第２のパターンよりも光入射側に形成された、入射光を集光する集光手段をさらに有するものであってもよい。第１のパターンは、第２のパターンと受光領域との間に形成されているものであってもよい。この場合、受光領域と第１のパターンとの間には第１の絶縁体層が形成され、第１のパターンと第２のパターンとの間には第１の絶縁体層より屈折率の小さい第２の絶縁体層が形成されていてもよい。さらに、第２のパターンが、第１のパターンと受光領域の間に位置しているものであってもよいし、集光手段と前記受光領域との間に、第２の集光手段が形成されているものであってもよい。
【００２１】
本発明による撮像システムは、本発明による上記固体撮像装置、または本発明による製造方法で製造された固体撮像装置と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理し画像データを生成する処理手段とを備えた処理部と、前記画像データを蓄積する記録部と、前記固体撮像装置の像面上に被写体像を結像する光学部と、前記処理部、前記記録部、および前記光学部を制御する制御部とを有する。このように構成された撮像システムでは、画素間におけるばらつきが少ない良好な画像データが得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、つなぎ露光される第１のパターンと入射光の光路との間に所定の距離を確保して第１のパターンを設計し、その第１のパターンを分割したそれぞれをつなぎ露光することによって、第１のパターンが光路内に露光されることが防止され、つなぎ領域に形成される撮像素子の感度のばらつきが小さくなる。したがって、固体撮像装置の撮像素子の感度が均一なものとなる。また、本発明による固体撮像装置を備えた撮像システムは、ばらつきの少ない良好な画像データを生成するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の製造方法によって製造される、第１の実施形態による撮像装置の配線を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａの撮像装置の撮像素子を示すＢ−Ｂ断面図である。
【００２４】
図１Ａ、１Ｂに示すように、撮像装置１は、基板１０１上に互いに所定の間隔をおいてマトリクス状に配置された複数の撮像素子１１を有している。
【００２５】
撮像素子１１は、図１Ｂに示すように、光電変換素子（不図示）が形成された受光領域１０２と、受光領域１０２を覆うように基板１０１上に積層された絶縁体層１０４と、絶縁体層１０４の表面上に配置されたマイクロレンズ１０６とを有している。各構成要素の材質やその形成方法などは公知の撮像素子とほぼ同様であるためその詳細な説明は省略する。図１Ｂに示す撮像素子１１は、図１Ａに示す分割線を挟んでつなぎ露光される素子である。
【００２６】
基板１０１は、例えば、シリコン基板によって形成されている。基板１０１上の受光領域１０２に形成される光電変換素子としては、フォトダイオードやフォトトランジスタを利用することができる。例えば、基板１０１をＰ型半導体で構成し、受光領域１０２にＮ型半導体を形成し、それらがＰＮ接合したフォトダイオードとして設けられたものであってもよい。
【００２７】
受光領域１０２を上面側から見たときの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では図１Ａに示すように、矩形の領域として形成されている。受光領域１０２で発生した電気信号を伝達するため、受光領域１０２の両側方には、垂直出力線として配置されたパターン１０３Ｌ、１０３Ｒ（第１のパターン）が互いに平行に配置されている。また、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒと直交する方向に延び、例えばＡｌ材からなる駆動線１０７が各受光領域１０２を挟むように配置されている。隣接する受光領域１０２間の領域には、同じく例えばＡｌ材からなる金属配線１０５（第２のパターン）が、各受光領域１０２を囲む格子状に配置されている。このような構成からなる撮像装置１は、基板１０１上に形成された複数の撮像素子１１を画素とするエリアセンサとして機能するものである。
【００２８】
図１Ｂに示すように、絶縁体層１０４は、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒ、および金属配線１０５間の電気的絶縁をするとともに、それらの保護層として設けられている。絶縁体層１０４の材質は、特に限定されるものではないが、可視光または赤外光に対して透過性を有する材料が好ましく、例えば、酸化シリコン、またはこれにリン、ホウ素、窒素、フッ素等をドープしたもの、窒化シリコン、アクリル樹脂などを使用するとよい。
【００２９】
マイクロレンズ１０６は、絶縁体層１０４上に配置され、その光軸が受光領域１０２の中心に位置している。マイクロレンズ１０６は、上方、すなわち、入射光の入射側（光入射側）に向かって凸状のレンズとして構成され、その材質は例えば樹脂であってもよい。マイクロレンズ１０６に入射した光は、受光領域１０２内に集光させられる。なお、マイクロレンズ１０６の直下にカラーフィルタ（不図示）を形成するようにしてもよい。
【００３０】
金属配線１０５は、絶縁体層１０４の表面側に形成されており、マイクロレンズ１０６を通過した入射光の光路を遮らないように十分なクリアランスで設けられた開口部１０５ｈが形成されている。金属配線１０５は、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒと比べて精密な加工精度を必要としないものであり、撮像素子１１が配置される全領域（不図示）に対して一括露光で形成されるものである。
【００３１】
パターン１０３Ｌ、１０３Ｒは、金属配線１０５と受光領域１０２との間に形成され、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒ間の距離は入射光の光路を遮らないように設定され、マイクロレンズ１０６の光軸を挟んで左右対称に位置している。パターン１０３Ｌ、１０３Ｒは、入射光の光路と最も近接する距離（クリアランス）が距離Ｌとなるように設定されている。
【００３２】
なお、「光路と最も近接する距離」とは、水平方向、すなわち露光面上でパターン１０３Ｌ、１０３Ｒがずれる方向における、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒと光路とのそれぞれ距離が最も近接する距離を意味する。また、「距離Ｌ」とは、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを露光する露光装置の位置合せ精度より大きい値に設定された距離である。さらに、「露光装置の位置合せ精度」とは、露光装置の位置合せでのばらつき量である標準偏差σを意味する。
【００３３】
本実施形態では、上記距離Ｌは、露光装置の位置合せ精度より大きな値であればよく、より好ましくは露光装置の位置合せ精度の３倍以上であることが好ましい。
【００３４】
上述のように設計された撮像装置１の製造方法を以下に説明する。
【００３５】
パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを露光するまでの概略的な製造工程は、図２Ａのフロー図に示す通りであり、入射光の光路とパターン１０３Ｌ、１０３Ｒとの距離が上述した距離Ｌとなるようにパターン１０３Ｌ、１０３Ｒを設計する工程（Ｓ１）と、設計されたパターン１０３Ｌ、１０３Ｒを所定の分割線を境界として複数に分割する工程（Ｓ２）と、分割されたパターン１０３Ｌ、１０３Ｒをつなぎ露光によって別工程でそれぞれ露光する工程（Ｓ３）を有している。
【００３６】
このように、光路との距離が距離Ｌとなるように設計されたデータに基づいて、撮像装置１１は以下のように製造される。
【００３７】
まず、図２Ｂ（ａ）に示すように、基板１０１を用意し、基板１０１上にフォトダイオード等を備えた受光領域１０２を形成する。また、受光領域１０２で光電変換されることによって生成された電気信号を増幅するための増幅トランジスタ（不図示）などの能動素子を必要に応じて形成する。
【００３８】
次いで、図２Ｂ（ｂ）に示すように、受光領域１０２上を覆う絶縁体層１０４を、熱酸化、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法等によって積層する。そして、絶縁体層１０４の表面上にパターン１０３Ｌ、１０３Ｒをつなぎ露光によってそれぞれ別の露光工程で露光する。ここで、露光装置の位置合せは、所定の位置に設けられたアライメントマークを基準として位置合せするものであってもよい。
【００３９】
パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを形成したら、図２Ｂ（ｃ）に示すように、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒ上に絶縁体層１０４をさらに積層する。そして絶縁体層１０４に金属配線１０５のパターンを一括露光によって形成する。
【００４０】
その後、図２Ｂ（ｄ）に示すように、各受光領域１０２に対応する位置にマイクロレンズ１０６を一括で配置する。以上の工程により、本実施形態の撮像素子１１が形成される。
【００４１】
以上説明した本実施形態の撮像装置１の製造方法によれば、マイクロレンズ１０６によって集光された入射光の光路を挟むように配置されたパターン１０３Ｌ、１０３Ｒを異なる露光工程でつなぎ露光する場合であっても、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒは入射光の光路から距離Ｌをおいて配置されるように設定されているため、露出装置の位置合せがずれたとしてもパターン１０３Ｌ、１０３Ｒが入射光の光路を遮る位置に形成されることはない。したがって、受光領域１０２への入射光の量が一定化し、つなぎ領域における撮像素子１１はその感度のばらつきが抑えられたものとなる。
【００４２】
なお、本実施形態では説明を簡略化するため、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒをそれぞれ垂直方向（図１Ａ参照）に延びる一本の配線として示したが、当然ながらこの形状に限られるものではない。例えば、分割線をまたぐ水平方向のパターン要素を有し、その水平方向のパターンが分割線付近で分割され、分割されたそれぞれのパターンがつなぎ露光されて結合されるものであってもよい。また、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒの配置も、撮像素子１１（図１Ｂ参照）のように、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒと入射光の光路との距離がそれぞれ同じくなるものに限らず、例えば、パターン１０３Ｌと光路との距離がＬで、パターン１０３Ｒと光路との距離が３Ｌであってもよい。また、撮像素子１１（図１Ｂ参照）は、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒや金属配線がいずれも１つの層内に形成されたものであったが、つなぎ露光によって露光されるパターン（パターン１０３Ｌ、１０３Ｒに相当）および一括露光で露光されるパターン（金属配線１０５に相当）が複数の層に形成されているものであってもよい。
【００４３】
また、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒの材質は、入射光に対して減光作用を備えるものであれば本発明による効果を得ることができ、金属などに限らず、カラーフィルタまたはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｃｉｄｅ）等であってもよい。このようなカラーフィルタおよびＩＴＯは、入射光に対して透過性は有しているが、所定の帯域の波長のみを選択的に通過または減衰させる作用を有するものである。このようなパターンであっても、光路を遮ることによって入射光の波長の特性を変化させるため、受光領域１０２での受光結果に影響を及ぼすからである。
【００４４】
撮像素子１１（図１Ｂ参照）は、マイクロレンズ１０６を備えていたがマイクロレンズ１０６は本発明の必須の構成要素ではなく、例えば図９に示すようなマイクロレンズを備えていない撮像素子に対しても、以上説明した本発明を適用することができる。
【００４５】
図９の撮像素子は、基板２２０１に受光領域２２０２が形成され、受光領域２２０２の上方（光入射側）には、つなぎ露光によって別工程で露光されたパターン２２０３、２２０４が同一高さに形成されている。パターン２２０３、２２０４のさらに上方には一括露光によって形成されたパターン２２０５が配置されている。パターン２２０５は、受光領域２２０２に入射光を導入するための開口部を備えている。このような構成の撮像素子であっても、パターン２２０３、２２０４と、入射光の光路とのクリアランスを、それぞれ上述した距離Ｌとすることにより、露光時に位置合せずれが生じてもパターン２２０３、２２０４が入射光の光路内に形成されることがない。
【００４６】
本実施形態では撮像装置として増幅型撮像素子を例として説明したが、電化結合型素子（ＣＣＤ）などであってもよい。
【００４７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、上述したようなものに限らず、種々の撮像装置に適用可能である。以下、図面を参照し、本発明によって製造される撮像装置の例を説明する。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、図１Ｂに示すように金属配線１０５の開口部１０５ｈが入射光の光路に対して十分なクリアランスをもって形成されたものであったが、金属配線の開口部はより小さく形成され実質的に入射光の光路を規制するものであってもよい。
【００４９】
図３に示す撮像素子１２は、図１に示した第１の実施形態の撮像素子１１と比較して、金属配線１０５’の開口部が小さく形成されているが、それ以外の構成は撮像素子１１と同様であり、同一機能の構造部には図１Ｂと同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５０】
金属配線１０５’は、その開口部の中心がマイクロレンズ１０６の光軸上に位置するように設計されている。そして、マイクロレンズ１０６によって集光された入射光がその開口部を通過して受光領域１０２に達するように設計されている。このように金属配線１０５’の開口部を小さくすることにより、金属配線１０５’を形成可能な領域の面積を大きくすることができるため、金属配線１０５’の設計の自由度を向上させるのに有利である。金属配線１０５’は、第１の実施形態と同じように一括露光されるものである。
【００５１】
このような構成の撮像素子１２の製造においても、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを入射光の光路に対してクリアランスが距離Ｌとなるようにして設計することにより、つなぎ露光で露光してもパターン１０３Ｌ、１０３Ｒは光路内に形成されることはなく、第１の実施形態同様の効果が得られる。
【００５２】
（第３の実施形態）
絶縁体層が屈折率の異なる２種以上の層から構成されるものであってもよい。図４に示す撮像素子１３は、絶縁体層１０４と絶縁体層１０４より屈折率の低い絶縁体層２０４とを有している。その他の構成は、図３の撮像素子１２と同様であり、同一機能の構成部には図３と同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５３】
撮像素子１３では、金属配線１０５’とパターン１０３Ｌ、１０３Ｒとの間に絶縁体層１０４より屈折率が低い絶縁体層２０４が形成されている。これにより、マイクロレンズ１０６によって集光された入射光は、絶縁体層１０４を通過し、絶縁体層２０４に入射すると絶縁体層１０４、２０４の界面で光軸側に屈折する。次いで、絶縁体層２０４から絶縁体層１０４に入射するときに再び屈折し受光領域１０２に入射する。
【００５４】
このような構成の撮像素子１３においても、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを入射光の光路に対してクリアランスが距離Ｌとなるように設定してつなぎ露光することで上述の実施形態と同様の効果が得られる。撮像素子１３では、絶縁体層２０４の下端、すなわち、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒに挟まれた位置における光路が、絶縁体層２０４を設けないときの光路（図中点線で示す）と比較して小さくなるため、パターン１０３Ｌ、１０３Ｒを配置する領域が相対的に大きくなる。その結果、パターン配置の自由度が向上する。例えば、パターン１０３Ｌとそれに隣接するパターン１０３Ｌ’との距離を大きくすることにより、歩留まりの向上を望むことができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
絶縁層内で入射光を屈折させるものとして、絶縁層内に集光手段を設けてもよい。
【００５６】
図５に示す撮像素子１４は、図４の撮像素子１３の絶縁層２０４に代えてマイクロレンズ２０６が絶縁層１０４内に形成されている。マイクロレンズ２０６は、絶縁層１０４より高屈折率の材料で構成され、表面側に向かって凸状の形状をなしている。これにより、マイクロレンズ１０６から入射した光は、マイクロレンズ２０６によってさらに集光され受光領域１０２で受光される。このような撮像素子１４であっても第３の実施形態同様の効果が得られる。
【００５７】
（第５の実施形態)
以上説明した実施形態は、金属配線１０５、１０５’が表面側に配置されている形態であったが、例えば図６に示す撮像素子１５のように、金属配線２０５が、つなぎ露光で形成されるパターン２０３Ｌ、２０３Ｒより下層に設けられるものであってもよい。
【００５８】
撮像素子１５は、絶縁層１０４の表面側にパターン２０３Ｌ、２０３Ｒが配置され、パターン２０３Ｌ、２０３Ｒと受光領域１０２との間に一括露光で形成される金属配線２０５が配置されている。その他の構成は、図１の撮像素子１１と同様であり、同一機能の構成部は図には図１と同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
撮像素子１５では、マイクロレンズ１０６を通過した入射光の光路は金属配線２０５の開口部によって規制されており、開口部を通過した入射光のみが受光領域１０２に到達するように構成されている。金属配線２０５の上方に形成される２０３Ｌ、２０３Ｒは、この開口部によって規制された光路に対してクリアランスが距離Ｌとなるように設計されており、これにより、第２の実施形態同様の効果が得られる。なお、このように、金属配線２０５とパターン２０３Ｌ、２０３Ｒとの相対位置が光学設計上重要な要素である場合、それらの相対誤差は最小に抑えられていることが望ましい。したがって、例えば、金属配線２０５上にアライメントマークを設け、パターン２０３Ｌ、２０３Ｒを露光するときはそのアライメントマークを基準として露出装置の位置合せをするようにしてもよい。これにより、金属配線２０５とパターン２０３Ｌ、２０３Ｒとの相対位置のずれが小さくなる。
【００６０】
（第６の実施形態）
つなぎ露光における分割線は、マイクロレンズの光軸、すなわち１つの撮像素子のほぼ中心に位置するものに限らず、隣り合う撮像素子間に位置するものであってもよい。
【００６１】
図７は、隣接する撮像素子１６間のほぼ中心に分割線を設定し、この分割線を挟んでつなぎ露光を行うものを示している。
【００６２】
この場合においても、パターン３０３Ｌ、３０３Ｒおよびパターン４０３Ｌ、４０３Ｒを、それぞれ対応する入射光の光路に対してクリアランスが距離Ｌとなるように設定することによって、いずれの入射光の光路も露光装置の位置合せ精度に影響を受けることがない。
【００６３】
（第７の実施形態）
図８は、以上説明した本発明の実施形態による撮像装置を利用した撮像システムの一実施形態のブロック図である。
【００６４】
図８に示す撮像システム２０は、例えばスチルビデオカメラなどの撮像システムであり、大別して像を結像するための光学部２０ａと、結像された像を光電変換し、それによって得られた信号を処理する処理部２０ｂと、処理部２０ｂで加工、処理されたデータの記憶等が行われる記録部２０ｃと各部の駆動を制御する制御部２０ｄで構成されている。
【００６５】
光学部２０ａは、被写体の光学像を像面に結像するレンズ２２と、レンズ２２のプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア２１と、光量を可変とする絞り２３とで構成されている。
【００６６】
処理部２０ｂは、像面にエリアセンサとして配置された本発明による撮像装置２４（例えば、上述した撮像装置１）と、撮像装置２４によって得られた信号に対して補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路２５と、撮像信号処理回路２５から出力された信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器２６と、Ａ／Ｄ変換器２６から出力されたデータを補正したりデータ圧縮したりする信号処理部２７とで構成されている。
【００６７】
記録部２０ｃは、信号処理部２７で処理されることによって得られた最終的なデータを一時的に記憶するメモリ部３０と、半導体メモリなど所定の記録媒体３２が着脱可能に接続され、その記録媒体３２に対してデータの記録および読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部３１と、外部のコンピュータ等と通信するための外部インターフェース部３３とで構成されている。
【００６８】
各部を制御する制御部２０ｄは、撮像装置２４、撮像信号処理回路２５、Ａ／Ｄ変換器２６、および信号処理部２７とにタイミング信号を出力するタイミング発生部２８と、このタイミング発生部２８を制御する全体制御・演算部２９とを備えている。全体制御・演算部２９は、また、レンズ２２、絞り２３、信号処理部２７、および記録部２０ｃの各部を駆動制御可能に構成されている。
【００６９】
以上のように構成された撮像システム２０の動作を以下に説明する。
【００７０】
バリア２１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次に制御系の電源がオンされ、さらに、Ａ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源がオンされる。全体制御・演算部２９は、絞り２３を開放にし、レンズ２２から入射した入射光を光電変換することによって撮像装置２４から出力された信号は、撮像信号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器２６へ出力される。Ａ／Ｄ変換器２６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信号処理部２７に出力する。信号処理部２７は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部２９で行う。その結果に応じて全体制御・演算部２９が絞り２３を制御する。
【００７１】
次に、撮像装置２４から出力された信号を基に、高周波成分を取り出し、被写体像までの距離の演算を全体制御・演算部２９で行う。全体制御・演算部２９は、それによって得られた距離に基づいてレンズ２２を駆動し、合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズ２２を駆動し測距を行う。
【００７２】
上記工程を繰り返し、合焦が確認されたら本露光が始まる。露光が終了すると、撮像装置２４から出力された画像信号は、撮像信号処理回路２５において補正等がされ、さらにＡ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部２７を通り全体制御・演算２９によりメモリ部３０に蓄積される。こうして、メモリ部３０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部２９の制御により記録媒体制御インターフェース部３１を通り、記録媒体３２に記録される。あるいは、蓄積されたデータを、外部インターフェース部３３を介し、そのインターフェース部３３に接続されたコンピュータ等に直接出力することもできる。
【００７３】
以上説明した本発明による撮像装置２４を含む撮像システム２０では、画素（撮像素子）間で均一な光電変換が実施され、ばらつきの少ない良好な画像データが得られる。
【００７４】
以上、代表的な実施の形態について説明したが、各実施形態において説明した構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１Ａ】本発明の製造方法によって製造される、第１の実施形態による撮像装置の配線を示す上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの撮像装置の撮像素子を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図２Ａ】つなぎ露光で露光されるパターンを露光するまでの概略的な工程示す図である。
【図２Ｂ】図１Ａ、Ｂに示す撮像装置の製造工程を示す図である。
【図３】本発明による第２の実施形態の撮像素子を示す断面図である。
【図４】本発明による第３の実施形態の撮像素子を示す断面図である。
【図５】本発明による第４の実施形態の撮像素子を示す断面図である。
【図６】本発明による第５の実施形態の撮像素子を示す断面図である。
【図７】本発明による第６の実施形態の撮像素子を示す断面図である。
【図８】本発明による撮像装置を備えた撮像システムの一実施形態のブロック図である。
【図９】本発明の一例による撮像素子の断面図である。
【図１０】増幅型の固体撮像素子の回路構成例を示す回路図である。
【図１１】従来の撮像素子の構成例を示す断面図である。
【図１２】集光手段を備えた撮像素子の一例を示す断面図である。
【図１３】つなぎ露光を説明するための図であり、撮像素子が形成される領域を示す上面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  撮像装置
１１、１２、１３、１４、１５、１６  撮像素子
２０  撮像システム
２１  バリア
２２  レンズ
２３  絞り
２４  撮像装置
２５  撮像信号処理回路
２６  Ａ／Ｄ変換器
２７  信号処理部
２８  タイミング発生部
２９  全体制御・演算部
３０  メモリ部
３１  記録媒体制御インターフェース部
３２  記録媒体
３３  外部インターフェース部
１０１  基板
１０２  受光領域
１０３Ｌ、２０３Ｌ、３０３Ｌ、４０３Ｌ  パターン
１０３Ｒ、２０３Ｒ、３０３Ｒ、４０３Ｒ  パターン
１０４、２０４  絶縁体層
１０５、１０５’  金属配線
１０６、２０６  マイクロレンズ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005167003.tif 000015
【図１２】
2005167003.tif 000016
【図１３】
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