(57)【要約】【課題】  固体撮像素子においてマイクロレンズアレイを受光画素に対して精度良く目合わせすることが難しい。【解決手段】  斜め入射光による隣接画素間のクロストークを防止するために、受光画素の境界上に遮光部材となるクロック配線３８を配置する。クロック配線３８は層間絶縁膜６２に設けた溝６２ａに埋設される。クロック配線３８の上面を層間絶縁膜６２の表面より後退させ、この上に層間絶縁膜６４を積層する。層間絶縁膜６４は、溝６２ａの位置で窪み、各受光画素上に層間絶縁膜６４の凸部が形成され、この層間絶縁膜６４によりマイクロレンズが構成される。このマイクロレンズアレイは、溝６２ａに基づいて、受光画素にセルフアラインで配置される。【選択図】        図５
2007048967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素と、
前記受光画素の上に積層された下地光透過膜と、
前記下地光透過膜の表面において前記受光画素の境界に対応する位置に形成された溝に埋め込まれた画素分離遮光部材と、
前記画素分離遮光部材及び前記下地光透過膜それぞれの表面に積層された光透過膜であるレンズ形成膜と、
を有し、
前記画素分離遮光部材は、前記下地光透過膜の表面より低い高さまで前記溝を埋めること、
を特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記画素分離遮光部材の少なくとも一部は、前記受光画素に生じた情報電荷を転送するための転送クロックが印加されるクロック配線を構成すること、
を特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記複数の受光画素は、行列配置され、
前記溝は、列方向に隣接する前記受光画素間の境界及び行方向に隣接する前記受光画素間の境界それぞれに設けられること、
を特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素に対応したマイクロレンズアレイを有する固体撮像素子の製造方法であって、
前記受光画素の上に積層された第１光透過膜の表面における前記受光画素の境界に対応する位置に溝を形成する溝形成工程と、
前記溝の内部及び前記第１光透過膜の表面に遮光膜を堆積する工程と、
前記遮光膜を前記溝の一部深さまでエッチバックし、前記溝内に選択的に残した前記遮光膜により画素分離遮光部材を形成する工程と、
前記画素分離遮光部材及び前記第１光透過膜の表面に第２光透過膜を積層して前記マイクロレンズアレイを形成する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項５】
半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素に対応したマイクロレンズアレイを有する固体撮像素子の製造方法であって、
前記受光画素の上に積層された第１光透過膜の表面における前記受光画素の境界に対応する位置に溝を形成する溝形成工程と、
前記溝の内部及び前記第１光透過膜の表面に遮光膜を堆積する工程と、
前記遮光膜を前記溝の一部深さまでエッチバックし、前記溝内に選択的に残した前記遮光膜により画素分離遮光部材を形成する工程と、
前記画素分離遮光部材及び前記第１光透過膜の表面に第２光透過膜を積層する工程と、
前記第２光透過膜に向けてガスイオンを照射して、当該第２光透過膜により前記マイクロレンズアレイを形成する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項６】
基板上に積層された下地光透過膜と、
前記下地光透過膜の表面において所定の領域を囲む位置に形成された溝に埋め込まれた分離遮光部材と、
前記分離遮光部材及び前記下地光透過膜それぞれの表面に積層された光透過膜であるレンズ形成膜と、
を有し、
前記画素分離遮光部材は、前記下地光透過膜の表面より低い高さまで前記溝を埋めること、
を特徴とするレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを有する固体撮像素子、その製造方法及びレンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置は高画素化が求められている。撮像装置を高画素化すると装置全体が大型化してしまうが、携帯電話などのモバイル機器に搭載される小型の撮像装置では、装置全体を大きくすることができない。そのため、小型の撮像装置においては、固体撮像素子の個々の受光画素の面積を小さくすることで高画素化を実現している。
【０００３】
個々の受光画素の面積を小さくする場合、被写体に対応した光を受光する面積が小さくなるため、固体撮像素子の感度が低下する。この対策として、固体撮像素子の個々の受光画素に対応してマイクロレンズを形成する方法が知られている。マイクロレンズを形成することで、受光画素にその面積より広い領域の光を集光させて情報電荷を生成することができるので、固体撮像素子の感度を向上させることができる。
【０００４】
固体撮像素子にマイクロレンズを形成する従来の方法として、例えば、レジストのような有機膜を受光画素の位置に凸部が来るようにパターニングし、これを熱リフローさせて丸みを帯びた断面形状にしてレンズとすることが行われている。また、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような無機膜を用いてマイクロレンズを形成することも提案されている。下記特許文献１には、無機膜を受光画素の位置に凸部が来るようにパターニングし、これにガスイオンを照射して、断面形状に丸みを与えてレンズとすると共に、レンズ間隔を小さくする技術が開示されている。
【０００５】
図７は、従来の固体撮像素子におけるマイクロレンズアレイの製造方法を説明する模式的な素子断面図である。ｐウェル４を形成された半導体基板２の表面に、受光画素に対応してｎ型不純物の注入されたチャネル領域６と、ｐ型不純物の注入されたチャネル分離領域８とが形成される。この基板２の上にゲート電極や層間絶縁膜等の積層１０が形成され、その上に、配線層を積層しパターニングして、ゲート電極に転送クロックを印加するクロック配線１２が形成され、さらに層間絶縁膜としてシリコン酸化膜１４及びシリコン窒化膜１６が積層される。シリコン窒化膜１６は、フォトリソグラフィ技術により受光画素の境界をエッチングされ、受光画素の位置に対応した凸部１８を形成される（図７（ａ））。シリコン窒化膜１６にガスイオンを照射することで、凸部１８の角が削られ、丸みを帯びた形状のレンズ２０が形成される（図７（ｂ））。
【０００６】
固体撮像素子の他の問題として、光の斜め入射による画素間の混色がある。この混色は、隣接するカラーフィルタを透過した斜め方向からの入射光が本来入射すべき受光画素とは異なる受光画素に入射することにより引き起こされる。この問題への従来知られている対策として、ＣＣＤイメージセンサでは、層間絶縁膜上に積層される配線層を用いて、隣接画素への光の斜め入射を阻止する遮光部材を構成する技術が存在し、転送電極に転送クロックを印加するクロック配線やダミー配線が受光画素の境界に沿って配置される。図７のクロック配線１２が、このような遮光部材となる。
【特許文献１】特開２００５−１４８１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のマイクロレンズアレイの製造方法は、上記凸部１８を形成する工程のように、マイクロレンズアレイを構成する有機膜や無機膜を成膜した後、受光画素の配列に合わせてパターニングする工程を含んでいる。そのため、そのパターニングの際の目合わせずれによって、レンズを受光画素に対して精度良く配置することが難しく、レンズによって集められた光の画素の光電変換領域への入射効率が低下し得るといった問題があった。
【０００８】
また、レンズに対応した凹凸を形成するための追加の工程が必要となる分、工程数が多くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、マイクロレンズアレイを精度良く容易に形成可能とする構造の固体撮像素子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】
本発明に係る固体撮像素子は、半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素と、前記受光画素の上に積層された下地光透過膜と、前記下地光透過膜の表面において前記受光画素の境界に対応する位置に形成された溝に埋め込まれた画素分離遮光部材と、前記画素分離遮光部材及び前記下地光透過膜それぞれの表面に積層された光透過膜であるレンズ形成膜と、を有し、前記画素分離遮光部材が、前記下地光透過膜の表面より低い高さまで前記溝を埋めるものである。
【００１１】
他の本発明に係る固体撮像素子においては、前記画素分離遮光部材の少なくとも一部が、前記受光画素に生じた情報電荷を転送するための転送クロックが印加されるクロック配線を構成する。
【００１２】
また他の本発明に係る固体撮像素子においては、前記複数の受光画素が、行列配置され、前記溝が、列方向に隣接する前記受光画素間の境界及び行方向に隣接する前記受光画素間の境界それぞれに設けられる。
【００１３】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素に対応したマイクロレンズアレイを有する固体撮像素子の製造方法であって、前記受光画素の上に積層された第１光透過膜の表面における前記受光画素の境界に対応する位置に溝を形成する溝形成工程と、前記溝の内部及び前記第１光透過膜の表面に遮光膜を堆積する工程と、前記遮光膜を前記溝の一部深さまでエッチバックし、前記溝内に選択的に残した前記遮光膜により画素分離遮光部材を形成する工程と、前記画素分離遮光部材及び前記第１光透過膜の表面に第２光透過膜を積層して前記マイクロレンズアレイを形成する工程と、を有する方法である。
【００１４】
他の本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の一主面に配列された複数の受光画素に対応したマイクロレンズアレイを有する固体撮像素子の製造方法であって、前記受光画素の上に積層された第１光透過膜の表面における前記受光画素の境界に対応する位置に溝を形成する溝形成工程と、前記溝の内部及び前記第１光透過膜の表面に遮光膜を堆積する工程と、前記遮光膜を前記溝の一部深さまでエッチバックし、前記溝内に選択的に残した前記遮光膜により画素分離遮光部材を形成する工程と、前記画素分離遮光部材及び前記第１光透過膜の表面に第２光透過膜を積層する工程と、前記第２光透過膜に向けてガスイオンを照射して、当該第２光透過膜により前記マイクロレンズアレイを形成する工程と、を有する方法である。
【００１５】
本発明に係るレンズアレイは、基板上に積層された下地光透過膜と、前記下地光透過膜の表面において所定の領域を囲む位置に形成された溝に埋め込まれた分離遮光部材と、前記分離遮光部材及び前記下地光透過膜それぞれの表面に積層された光透過膜であるレンズ形成膜と、を有し、前記画素分離遮光部材が、前記下地光透過膜の表面より低い高さまで前記溝を埋めるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光透過膜に形成した溝に遮光部材を埋め込む。その際、遮光部材の上面は溝を形成した光透過膜の表面より低い高さに形成する。つまり、光透過膜の表面には溝の深さの一部が段差として残される。溝は受光画素の境界に対応する位置に形成されているので、溝の段差が残された光透過膜の上にもう一層の光透過膜を積層すると、後から積層した光透過膜は、下地の凹凸の影響を受けて受光画素の中央部に対応する位置から境界に対応する位置へ向けて高さが低くなる凸レンズ形状の断面を各受光画素の上に形成する。すなわち本発明によれば、後から積層した光透過膜で形成されるレンズの位置は、遮光部材を埋め込む溝を利用して、受光画素に対して自己整合的に定められるので、目合わせずれを排除して受光画素に対する配置精度の向上が図られる。また、後から積層する光透過膜は基本的に下地の上に積層するだけでレンズ形状を形成し、別途のパターニング等の工程を省略可能となるため、製造工程の簡素化が図られる。また、後から積層する光透過膜が下地の凹凸を平坦化する影響により、レンズ相互間のギャップが溝の幅より狭まり、その分、レンズの集光面積の拡大が図られる。また、後から積層した光透過膜にガスイオンを照射して当該光透過膜の段差を崩すことにより、断面の曲率の平滑化が図られ当該光透過膜の断面をレンズとして好適なものとし得ると共に、レンズの外縁が拡大し集光効率が向上し得る効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
本実施形態はフレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサである。図１は、フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサの概略の構成を示す模式的な平面図である。フレームトランスファ型ＣＣＤイメージセンサ３０は、撮像部３０ｉ、蓄積部３０ｓ、水平転送部３０ｈ及び出力部３０ｄを備える。
【００１９】
撮像部３０ｉは、照射された光像に対応した光電変換を行う部分であり、入射光量に応じた信号電荷を発生する受光画素が複数、行列配置される。撮像部３０ｉに行列配置されたセルの各列は垂直ＣＣＤシフトレジスタを構成する。この撮像部３０ｉの垂直ＣＣＤシフトレジスタは、基板上に行方向に複数本渡されたゲート電極を備え、これらゲート電極に印加される３相の転送クロックφi1〜φi3によって、各受光画素の信号電荷を垂直転送される。蓄積部３０ｓは、遮光された複数の垂直ＣＣＤシフトレジスタからなる。蓄積部３０ｓの垂直ＣＣＤシフトレジスタは、撮像部３０ｉの垂直ＣＣＤシフトレジスタそれぞれに対応して設けられる。撮像部３０ｉと蓄積部３０ｓとの互いに対応する垂直ＣＣＤシフトレジスタはチャネルが連続し、両シフトレジスタを同期させて駆動することにより、撮像部３０ｉで蓄積された信号電荷を蓄積部３０ｓへ転送することができる。蓄積部３０ｓの垂直ＣＣＤシフトレジスタは撮像部３０ｉと同様、行方向に渡されたゲート電極を複数本備え、これらゲート電極に印加される３相の転送クロックφs1〜φs3によって、蓄積部３０ｓでの信号電荷の蓄積及び垂直転送が制御される。
【００２０】
水平転送部３０ｈは、例えば２相の転送クロックφh1，φh2で駆動されるＣＣＤシフトレジスタからなり、その各ビットは蓄積部３０ｓの複数の垂直ＣＣＤシフトレジスタの各出力に接続される。水平転送部３０ｈは、蓄積部３０ｓから１行単位で信号電荷を転送され、その１行分の信号電荷を順次、出力部３０ｄに転送する。
【００２１】
出力部３０ｄは、キャパシタ及びその電位変化を取り出すアンプからなり、水平転送部３０ｈから出力される信号電荷を１ビット単位でキャパシタに受けて電圧値に変換し、時系列の画像信号として出力する。
【００２２】
図２は、撮像部３０ｉの構成を示す模式的な平面図である。半導体基板表面の撮像部３０ｉに対応する領域には、列方向に延びる複数のＣＣＤシフトレジスタのチャネル領域３２がチャネルストップ領域３４により相互に分離されて形成される。半導体基板上には、チャネル領域３２に直交し、かつ列方向に配列された複数のゲート電極３６が積層形成される。ゲート電極３６は、ポリシリコン等の光透過性を有する材料で形成される。ゲート電極３６の上には遮光性及び反射率が高い金属膜からなる配線層、例えばタングステン（Ｗ）合金が積層され、これを用いて後述する方法により、チャネルストップ領域３４上に沿って延びるクロック配線３８が形成される。クロック配線３８はコンタクト孔４０を介してゲート電極３６に電気的に接続され、ゲート電極３６に転送クロックを印加することができる。
【００２３】
上述のように撮像部３０ｉを構成する垂直ＣＣＤシフトレジスタは３相駆動であり、列方向に連続して並ぶ３本のゲート電極３６がシフトレジスタの１ビットを構成する。そして、このビットが撮像部３０ｉの受光画素に対応付けられる。例えば、転送クロックφi1を印加されるゲート電極３６-1から転送クロックφi3を印加されるゲート電極３６-3までを１ビットとすると、ゲート電極３６-1とゲート電極３６-3との間に、列方向に隣接する受光画素の境界が位置する。
【００２４】
クロック配線３８は、受光画素の列方向の境界位置に水平に延びた突起部４２を有する。ちなみに、行方向に隣り合うクロック配線３８は、転送クロックφi1〜φi3のうち互いに異なる相を供給するため、突起部４２は反対側のクロック配線３８には接続されない。なお、図２の構成では、突起部４２は、各垂直ＣＣＤシフトレジスタのチャネル領域３２両側のクロック配線３８から交互に延びる。すなわち、例えば、第（２ｉ−１）行（ｉは整数）と第２ｉ行との間の画素境界では、チャネル領域３２の一方側から突起部４２が延び、第２ｉ行と第（２ｉ＋１）行との間の画素境界では、チャネル領域３２の他方側から突起部４２が延びる。
【００２５】
配線層の上には、後述するマイクロレンズアレイが形成された後、さらに各受光画素に対応した色透過特性を有するカラーフィルタが配置される。例えば、ここではカラーフィルタはベイヤー配列であり、隣接する受光画素には異なる色のカラーフィルタが配置される。
【００２６】
ここで、画素境界部分にて光が斜め入射すると、カラーフィルタを通過した光が、当該カラーフィルタが対応付けられた受光画素ではなく、その隣の異なる色のカラーフィルタを対応付けられた受光画素に入射し、これに起因して混色を生じやすくなる。また、画素境界部分に入射する光は、層間膜等での屈折等によって画素間のクロストークを生じるおそれもある。上述のクロック配線３８及び突起部４２はこのような問題を防止する働きを有している。すなわち、クロック配線３８及びその突起部４２は既に述べたように透過率が低い材料を用いて形成され、かつ受光画素の境界上に配置されることにより、隣接受光画素への光の斜め入射を阻止して受光画素間の混色を防止する。また、クロック配線３８及びその突起部４２は、反射率の高い材料で構成することにより、その側面に当たった光を本来入射すべき受光画素へ向けて反射して受光効率の確保が図られる。
【００２７】
図３及び図４は、撮像部３０ｉの構造を示す模式的な断面図であり、図３は、図２に示す線分Ａ−Ａに沿った断面であり、図４は、図２に示す線分Ｂ−Ｂに沿った断面である。半導体基板５０の表面側には、ｐ型の不純物拡散層であるｐウェル５２が形成され、このｐウェル５２にｎ型不純物を注入して、各垂直ＣＣＤシフトレジスタのチャネル領域３２となるｎ−領域が形成される。このチャネル領域３２はｐウェル５２と協働して受光した光を光電変換する受光画素を構成する。チャネル領域３２相互間には、ｐ型の不純物が注入されたｐ＋領域であるチャネルストップ領域３４が形成される。
【００２８】
半導体基板５０上にはゲート絶縁膜６０を介してゲート電極３６が形成される。このゲート電極３６上には光透過膜で構成される第１の層間絶縁膜６２（例えばシリコン酸化膜）が形成される。クロック配線３８及びその突起部４２はそれぞれ、層間絶縁膜６２には受光画素の境界に対応する位置に形成された溝６２ａ及び６２ｂに埋め込まれたかたちで形成されている。クロック配線３８はコンタクト孔４０を介して、ゲート電極３６-1〜３６-3のいずれかに選択的に接続され、そのゲート電極３６に転送クロックが印加される。
【００２９】
ここで、クロック配線３８及びその突起部４２は溝６２ａ，６２ｂを完全には埋めず、クロック配線３８及びその突起部４２の上面は層間絶縁膜６２の表面より低い位置にある。すなわち、溝６２ａ，６２ｂには段差が残される。
【００３０】
この段差が残された層間絶縁膜６２の上に、マイクロレンズアレイを形成するためのレンズ膜として光透過膜で構成される第２の層間絶縁膜６４（例えばシリコン窒化膜）が堆積される。層間絶縁膜６４は、下地となる層間絶縁膜６２と溝６２ａ，６２ｂとの凹凸の影響を受けて、その表面に凹凸を生じる。すなわち、層間絶縁膜６４の表面は、溝の部分で凹み、溝と溝との間にて凸状の曲面を形成する。この形状を利用し、層間絶縁膜６４によりマイクロレンズアレイが構成される。
【００３１】
層間絶縁膜６４の上には、直接に、又は層間絶縁膜６４より屈折率の低い光透過膜６６を介して、カラーフィルタ６８が積層される。カラーフィルタ６８はレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）といった複数のフィルタ６８ａからなり、これらフィルタ６８ａは各受光画素に対応して規則的に配列される。また、このカラーフィルタ６８の上にはカラーフィルタ６８を平坦化する例えばアクリルからなる平坦化膜７０が積層される。
【００３２】
この構成では、層間絶縁膜６４を例えば、シリコン窒化膜のように比較的屈折率の大きい材料で形成し、その上の層を層間絶縁膜６４より小さい屈折率の材料で形成することで、各受光画素上に形成される層間絶縁膜６４の凸部が入射光を各受光画素毎に集光するレンズ機能を有する。
【００３３】
次に、ＣＣＤイメージセンサ３０の製造方法について図５を参照して説明する。図５は、本製造方法の工程を説明する撮像部３０ｉの模式的な断面図であり、ここでは図２の線分Ｂ−Ｂに沿った断面を示している。
【００３４】
ＣＣＤイメージセンサ３０の製造に際してはまず、図５（ａ）に示されるように、半導体基板５０の一主面にｐウェル５２を形成するとともに、このｐウェル５２の表面領域にチャネル領域３２及びチャネルストップ領域３４を形成する。続いて、チャネル領域３２及びチャネルストップ領域３４の表面上にゲート絶縁膜６０を介してゲート電極３６を形成する。
【００３５】
このゲート電極３６上に、例えばプラズマＣＶＤ法等により第１の層間絶縁膜６２を成膜する。続いて、その第１の層間絶縁膜６２の上に図示しないレジストを塗布し、このレジストを周知のフォトリソグラフィによってコンタクト孔４０に対応した開口部を有する形状にするとともに、このレジストをマスクとして例えばドライエッチング等によるエッチングを行う。これにより、図５（ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜６２を貫通してゲート電極３６に達するコンタクト孔４０が形成される。
【００３６】
次いで、図５（ｂ）に示されるように、上記エッチングに続けて例えばドライエッチング等によるエッチングを第１の層間絶縁膜６２に対して同様に行い、層間絶縁膜６２の表面にクロック配線３８に対応する溝６２ａを形成する。なお、図には表されていないが、このとき、クロック配線３８の突起部４２に対応する溝６２ｂも同時に層間絶縁膜６２の表面に形成される。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示されるように、コンタクト孔４０及び溝６２ａ，６２ｂの内壁面を含めた第１の層間絶縁膜６２の表面に、例えば蒸着やスパッタリング等によって配線材料膜８０（例えばタングステン合金からなる膜）を成膜する。続いて、図５（ｄ）に示されるように、その配線材料膜６２をエッチバックすることで配線材料膜８０を除去して第１の層間絶縁膜６２を露出させる。このとき、エッチバック量を多めに設定することで、溝６２ａ，６２ｂに埋め込まれた配線材料膜８０の上部を溝６２ａ，６２ｂの途中の深さまで除去する。このように配線材料膜８０の表面を層間絶縁膜６２の表面よりリセスさせることにより、溝６２ａ，６２ｂに埋め込まれるクロック配線３８及びその突起部４２が形成される一方で、溝６２，６２ｂの位置が凹部となり層間絶縁膜６２の表面が凸部となる凹凸が形成される。
【００３８】
この凹凸を有する層間絶縁膜６２を下地として、図５（ｅ）に示されるように、例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により、第２の層間絶縁膜６４を成膜する。層間絶縁膜６４の表面は下地に応じて凹凸を生じる。すなわち、溝６２ａ，６２ｂの近傍では、配線材料膜８０をオーバーエッチして形成した凹部を埋める分、層間絶縁膜６４の表面は窪む。ここで層間絶縁膜６４の成膜工程自体が下地の凹凸を或る程度平坦化する作用を有するため、層間絶縁膜６４の表面高さは溝６２ａ，６２ｂの外側（つまり層間絶縁膜６２の上）から滑らかに低くなり始め、溝６２ａ，６２ｂの中央付近にて最も低くなる。これにより、各受光画素の上における層間絶縁膜６４の表面を滑らかに曲がる凸形状とすることができ、層間絶縁膜６４によりマイクロレンズアレイが構成される。
【００３９】
層間絶縁膜６４の表面に直接、又は図５（ｆ）に示すように層間絶縁膜６４より屈折率の低い材料からなる光透過膜６６を積層して平坦化した後、カラーフィルタ６８を受光画素に対応して形成する。さらに、そのカラーフィルタ６８上に、例えばアクリルからなる平坦化膜７０を形成してもよい。
【００４０】
なお、ここでは図２の線分Ｂ−Ｂに沿った断面について表した図５を用いて各工程を説明したが、図２の線分Ａ−Ａに沿った断面についても図５と基本的に同様の構造が各工程において形作られる。
【００４１】
以上説明したＣＣＤイメージセンサ３０の撮像部３０ｉの構成によれば、層間絶縁膜６４の凹凸として形成されるマイクロレンズアレイの配列が、溝６２ａ，６２ｂによって規定される。溝６２ａ，６２ｂは斜め入射光による受光画素間での混色を防止するために受光画素の境界上に配置されているため、マイクロレンズアレイの配列は受光画素の配列に対してセルフアラインで配置される。また、マイクロレンズアレイの凹凸を生じさせる層間絶縁膜６２における受光画素境界の凹部は、クロック配線３８及びその突起部４２と併せて形成され、別途、層間絶縁膜６２をパターニングするといった工程が不要であるので、製造工程の簡素化が図られる。
【００４２】
なお、層間絶縁膜６４の凹凸として形成されるマイクロレンズアレイの配列は、撮像領域の端に向かうほど各マイクロレンズアレイの中心を画素中心からずらしてもよい。つまり、撮像領域の中心から撮像領域の端部に向かうにつれて、隣接するクロック配線３８の間隔を順次狭めることで、撮像領域の端に向かうほど各マイクロレンズアレイの中心は撮像領域の中心寄りへずれるように形成される。上記の態様でクロック配線３８及びマイクロレンズアレイを形成することで、ＣＣＤイメージセンサ３０の上部に備えられるレンズ（図示せず）から各マイクロレンズへの光路差（光の入射角度の違い）による各画素でのマイクロレンズアレイの集光位置の相違が緩和されるので、各画素での感度の差を低減することができ、撮像領域全体に亘って均等な感度を有するＣＣＤイメージセンサを提供することができる。
【００４３】
また、本願発明におけるマイクロレンズアレイは固体撮像素子の各画素に設けるものに限定されるものではなく、例えば、表示装置の各画素に設けてもよい。
【００４４】
［第２の実施の形態］
本実施形態は、上記第１の実施形態のＣＣＤイメージセンサ３０と基本的に同様の構造のＣＣＤイメージセンサに関するものであるが、その製造方法の一部において第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、上記説明及び図面を援用し説明の簡略化を図る。本実施形態におけるＣＣＤイメージセンサ３０の撮像部３０ｉは、図５（ｄ）までは第１の実施形態と同様に形成される。図６は、本実施形態の製造方法における図５（ｄ）に続く工程を説明する撮像部３０ｉの模式的な断面図であり、ここでは図２の線分Ｂ−Ｂに沿った断面を示している。
【００４５】
図６（ａ）は、配線材料膜８０をオーバーエッチして溝６２ａ，６２ｂの部分を層間絶縁膜６２よりリセスさせた下地に層間絶縁膜６４を例えば、ＣＶＤ法を用いて堆積させた状態を示している。この図は、層間絶縁膜６４を積層しただけでは、溝６２ａ，６２ｂ近傍の層間絶縁膜６４の表面が滑らかに曲がる形状とならず、比較的に下地に似た角張った段差が形成されている様子を示している。このような層間絶縁膜６４の断面形状は、例えば、層間絶縁膜６４の厚さが薄い場合に形成され得る。この層間絶縁膜６４は、溝６２ａ，６２ｂ近傍領域に入射した光を受光画素に向けて効率的に集光させることができない。そこで、層間絶縁膜６４を積層した後、層間絶縁膜６４に対して、ガスイオンを照射する。このガスイオンの照射は層間絶縁膜６４の段差の角部９０を削り落とす目的で実施される。ここで、ガスイオンは不活性ガスイオンであることが好ましく、不活性ガスイオンとしてアルゴンイオンを用いることができるが、他の不活性ガスイオンを照射してもよい。この層間絶縁膜６４に対するアルゴンイオンの照射においては、アルゴンイオンプラズマを生成し、生成されたプラズマに電界を掛けて層間絶縁膜６４にアルゴンイオンを衝突させる。このとき、アルゴンイオンの運動エネルギーは、層間絶縁膜６４の表面原子または分子の結合を切断して、照射方向の他の原子または分子との再結合を許容するよう（表面原子又は分子が溝６２ａ，６２ｂの段差部近傍のみに移動するよう）、その大きさが調整される。
【００４６】
アルゴンイオンが照射された後の層間絶縁膜６４は、図６（ｂ）に示すように、角部９０が削り落とされ、その削り落とされた部分が、図６（ａ）において溝６２ａ，６２ｂの位置に形成されていた層間絶縁膜６４の凹部へ移動している。こうして、層間絶縁膜６４の断面の曲率を平滑化して、溝６２ａ，６２ｂ近傍に入射した光が受光画素に集光する表面形状が形成され、マイクロレンズアレイが構成される。このとき、図６（ａ）に示すガスイオン照射前においては溝６２ａ，６２ｂ内にて凹部の底面９２を形成していた部分が、ガスイオン照射後においてはレンズ状の曲面の一部となる。すなわち、ガスイオンの照射によりレンズの外縁が拡大し、受光面の広いレンズが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】フレームトランスファ型のＣＣＤイメージセンサの概略の構成を示す模式的な平面図である。
【図２】実施形態のＣＣＤイメージセンサの撮像部の構成を示す模式的な平面図である。
【図３】実施形態のＣＣＤイメージセンサの撮像部の構造を示す模式的な断面図であり、図２に示す線分Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】実施形態のＣＣＤイメージセンサの撮像部の構造を示す模式的な断面図であり、図２に示す線分Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】ＣＣＤイメージセンサの撮像部の第１の実施形態に係る製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図６】ＣＣＤイメージセンサの撮像部の第２の実施形態に係る製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図７】従来の固体撮像素子におけるマイクロレンズアレイの製造方法を説明する模式的な素子断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
３０  ＣＣＤイメージセンサ、３２  チャネル領域、３４  チャネルストップ領域、３６  ゲート電極、３８  クロック配線、４０  コンタクト孔、４２  突起部、５０  半導体基板、５２  ｐウェル、５６  絶縁層、６０  ゲート絶縁膜、６２，６４  層間絶縁膜、６８  カラーフィルタ、８０  配線材料膜。
【図１】
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【図２】
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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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