(57)【要約】【課題】  マイクロレンズを備える半導体装置において、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルの発生を抑制すると共にマイクロレンズの表面荒れの発生を防止する。【解決手段】  基板３００上に、下地膜３０１を形成する工程（ａ）と、下地膜３０１に、レンズ形成領域３０４を選択的に形成する工程（ｂ）と、レンズ形成領域３０４上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズ３０５ａを形成する工程（ｃ）とを備え、工程（ｂ）は、レンズ形成領域３０４での金属酸化物の成膜速度が、下地膜３０１におけるレンズ形成領域３０４が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程である。【選択図】  図５
2007017758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下地膜と、
前記下地膜上に形成された金属酸化物よりなるマイクロレンズとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記下地膜には、開口部が形成されており、
前記下地膜上には、前記開口部の内部を埋め込むように、前記金属酸化物よりなる前記マイクロレンズが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記下地膜は、
前記基板上に形成された第１の下地膜と、
前記第１の下地膜上に形成された、前記第１の下地膜を露出させる前記開口部を有する第２の下地膜とを備えることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とは、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とは、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とは、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
マイクロレンズの下方に存在している部分の屈折率が、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基板上に容量素子を更に備え、
前記容量素子における容量絶縁膜は、前記金属酸化物よりなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
基板上に、下地膜を形成する工程（ａ）と、
前記下地膜に、レンズ形成領域を選択的に形成する工程（ｂ）と、
前記レンズ形成領域上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成する工程（ｃ）とを備え、
前記工程（ｂ）は、前記レンズ形成領域での前記金属酸化物の成膜速度が、前記下地膜における前記レンズ形成領域が存在していない領域での前記金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）は、
前記金属酸化物の成膜反応における反応律速条件に基づいて行う工程であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｂ）は、
前記下地膜に不純物を拡散させることにより、前記レンズ形成領域を形成する工程であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｂ）は、
前記下地膜にイオン注入を行うことにより、前記レンズ形成領域を形成する工程であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）は、
前記下地膜に、前記基板における前記レンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ａ）は、
前記基板上に第１の下地膜を形成した後、前記第１の下地膜上に第２の下地膜を形成することにより、前記第１の下地膜及び前記第２の下地膜よりなる前記下地膜を形成する工程であり、
前記工程（ｂ）は、
前記第２の下地膜に、前記第１の下地膜における前記レンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１５】
同一基板上に、請求項９〜１４に記載のマイクロレンズの製造方法によって製造されるマイクロレンズと容量素子とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ｃ）は、同一工程にて、前記容量素子を構成する容量絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズの製造方法、並びに該マイクロレンズを備える半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃharge  Ｃoupled  Ｄevice）固体撮像素子には、高感度化を図ることを目的に、オンチップマイクロレンズと呼ばれるマイクロレンズがＣＣＤ固体撮像素子上に形成されている。このようなマイクロレンズの製造方法として、レンズ形状転写方式によるマイクロレンズの製造方法が挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。以下に、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【０００３】
まず、図７(a) に示すように、内部にＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）が形成された基板４００上に、例えば、金属酸化物よりなる塗布膜４０１を形成する。続いて、リソグラフィーにより、所望の形状を有するレジストパターン４０２を形成する。このとき、レジストパターン４０２は、基板４００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子に対応するように形成されている。
【０００４】
次に、図７(b) に示すように、熱処理により、レジストパターン４０２のエッジをなまらせることにより、レジストパターン４０２の表面が曲面化されたリフローレジストパターン４０２ａを形成する。
【０００５】
次に、図７(c) に示すように、リフローレジストパターン４０２ａをマスクとして、リフローレジストパターン４０２ａ及び塗布膜４０１に対してエッチバックを行うことにより、リフローレジストパターン４０２ａをエッチオフすると共に、リフローレジストパターン４０２ａの形状を塗布膜４０１に転写することによって、所望の形状を有するマイクロレンズ４０１ａを形成する。続いて、熱処理を行うことにより、マイクロレンズ４０１ａの表面荒れの除去を行う。
【特許文献１】特開２００１−１１１０１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法では、図７(c) に示す工程におけるエッチバックの際に、ウエハが設置されたチャンバーの内壁に、エッチバックによって除去された金属酸化物等が付着する。このため、チャンバーの内壁に付着している付着物が、チャンバーの内壁から剥がれて、チャンバー内に設置されているウェハの表面に付着した場合、ウエハの表面に付着している付着物（パーティクル）によって、マイクロレンズ４０１ａが汚染されるので、マイクロレンズの歩留まりの著しい低下を招くという問題があった。
【０００７】
更には、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置では、マイクロレンズの汚染による撮像欠陥が生じるので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができないという問題があった。
【０００８】
また、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法では、エッチバックの際に、マイクロレンズ４０１ａの表面に荒れが発生するため、図７(c) に示すように、マイクロレンズ４０１ａの表面荒れを除去するための熱処理を行わなければならない。
【０００９】
しかしながら、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置では、該半導体装置を構成する回路が微細化されるに従って、該回路は熱によるダメージに敏感となるため、図７(c) に示す工程における熱処理の際に、許容される熱処理の温度が制限されて低くなるので、マイクロレンズ４０１ａの表面荒れを充分に除去することが困難となる。
【００１０】
特に、マイクロレンズ４０１ａを構成する金属酸化物として、高い屈折率を有する強誘電体材料（例えば、ＳＢＴ）を用いた場合、強誘電体材料の融点は、一般に高温（例えば、１０００℃以上）であるので、回路が微細化されるに従って、マイクロレンズ４０１ａの表面荒れを充分に除去することがより一層困難となる。
【００１１】
前記に鑑み、本発明の目的は、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルの発生を抑制すると共にマイクロレンズの表面荒れの発生を防止することができる、マイクロレンズの製造方法及び該マイクロレンズを備える半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、基板上に形成された下地膜と、下地膜上に形成された金属酸化物よりなるマイクロレンズとを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る半導体装置によると、例えば、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とを適宜調整する、又は下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【００１４】
このため、本発明に係る半導体装置では、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域と比較して、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【００１５】
このように、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【００１７】
本発明に係る半導体装置において、下地膜には、開口部が形成されており、下地膜上には、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズが形成されていることが好ましい。
【００１８】
このようにすると、例えば、開口部に露出された領域を構成する材料と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、開口部に露出された領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【００１９】
このため、本発明に係る半導体装置では、下地膜における開口部が存在していない領域と比較して、下地膜における開口部が存在している領域には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【００２０】
更には、このようにすると、下地膜上には、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズが形成されているので、金属酸化物における、開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、光導波口の役割を果たすことができる。
【００２１】
このため、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズによって集光された光が、光導波口を通過して、受光素子（例えば、ＣＣＤ固体撮像素子）へ入射することができるため、受光素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。このように、本発明に係る半導体装置では、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合と比較して、受光素子に効率良く光を導くことができる。
【００２２】
本発明に係る半導体装置において、下地膜は、基板上に形成された第１の下地膜と、第１の下地膜上に形成された、第１の下地膜を露出させる開口部を有する第２の下地膜とを備えることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、例えば、第１の下地膜を構成する材料と第２の下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、第１の下地膜での金属酸化物の成膜速度が、第２の下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【００２４】
このため、本発明に係る半導体装置では、第２の下地膜と比較して、開口部に露出されている第１の下地膜上には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【００２５】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とは、互いに異なることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とを適宜選択することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００２７】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とは、互いに異なることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域（例えば、ドーピング領域）での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００２９】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とは、互いに異なることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域（例えば、イオン注入領域）での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００３１】
本発明に係る半導体装置において、マイクロレンズの下方に存在している部分の屈折率が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【００３２】
このようにすると、マイクロレンズの下方に存在している部分は、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００３３】
ここで、マイクロレンズの下方に存在している部分とは、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分に相当しており、開口部を有する下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分に相当している。
【００３４】
具体的には、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分には、例えば、ドーピングが施される又はイオン注入が施されることにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分の屈折率が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きくなるように調整されている。これにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００３５】
また、具体的には、開口部を有する下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整されている。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００３６】
このように、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００３７】
このため、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズによって集光された光が、光導波路を通過して、受光素子（例えば、ＣＣＤ固体撮像素子）へ入射することができるため、受光素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【００３８】
本発明に係る半導体装置において、基板上に容量素子を更に備え、容量素子における容量絶縁膜は、金属酸化物よりなることが好ましい。
【００３９】
このようにすると、金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料（例えば、ＳＢＴ等）を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを実現すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を実現することができる。
【００４０】
このため、本発明に係る半導体装置では、１度の金属酸化物の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を実現することができるので、ＣＣＤセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に提供することができる。
【００４１】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法は、基板上に、下地膜を形成する工程（ａ）と、下地膜に、レンズ形成領域を選択的に形成する工程（ｂ）と、レンズ形成領域上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成する工程（ｃ）とを備え、工程（ｂ）は、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程であることを特徴とする。
【００４２】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法によると、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるようにレンズ形成領域を形成するので、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００４３】
このように、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、マイクロレンズの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。このため、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【００４４】
更には、マイクロレンズの形成の際に、マイクロレンズの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【００４５】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程（ｃ）は、金属酸化物の成膜反応における反応律速条件に基づいて行う工程であることが好ましい。
【００４６】
このようにすると、金属酸化物の成膜反応を支配する反応律速条件に基づいて、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００４７】
具体的には、反応律速条件、例えば、金属酸化物が成膜される下地膜の材料、下地膜を構成する元素の組成比、下地膜に含まれる不純物の濃度、又は反応温度等に基づいて、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００４８】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００４９】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程（ｂ）は、下地膜に不純物を拡散させることにより、レンズ形成領域を形成する工程であることが好ましい。
【００５０】
このようにすると、下地膜に、例えば、ニッケル等の不純物を選択的にドーピングすることによって、レンズ形成領域となるドーピング領域を形成することができる。これにより、ドーピング領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるドーピング領域が存在していない領域（すなわち、非ドーピング領域）に含まれる不純物の濃度とを調整することができるので、ドーピング領域（すなわち、レンズ形成領域）での金属酸化物の成膜速度が、非ドーピング領域（すなわち、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域）での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００５１】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域（例えば、ドーピング領域）に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００５２】
更には、ドーピング領域に含まれる不純物の濃度と非ドーピング領域に含まれる不純物の濃度とを調整することにより、ドーピング領域の屈折率が、非ドーピング領域の屈折率よりも大きくなるように調整することも可能である。これにより、マイクロレンズの下方に存在している部分に相当するドーピング領域が、該領域の屈折率よりも小さい屈折率を有する非ドーピング領域（すなわち、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分に相当する）によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００５３】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程（ｂ）は、下地膜にイオン注入を行うことにより、レンズ形成領域を形成する工程であることが好ましい。
【００５４】
このようにすると、下地膜に、例えば、ビスマスイオン等のイオンを選択的にイオン注入することによって、レンズ形成領域となるイオン注入領域を形成することができる。これにより、イオン注入領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるイオン注入領域が存在していない領域（すなわち、非イオン注入領域）を構成する元素の組成比とを調整することができるので、イオン注入領域（すなわち、レンズ形成領域）での金属酸化物の成膜速度が、非イオン注入領域（すなわち、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域）での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００５５】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域（すなわち、イオン注入領域）に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００５６】
更には、イオン注入領域を構成する元素の組成比と非イオン注入領域を構成する元素の組成比とを調整することにより、イオン注入領域の屈折率が、非イオン注入領域の屈折率よりも大きくなるように調整することも可能である。これにより、マイクロレンズの下方に存在している部分に相当するイオン注入領域が、該領域の屈折率よりも小さい屈折率を有する非イオン注入領域（すなわち、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分に相当する）によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００５７】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程（ｂ）は、下地膜に、基板におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることが好ましい。
【００５８】
このようにすると、例えば、基板を構成する材料と下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、基板での金属酸化物の成膜速度が、下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００５９】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、下地膜と比較して、開口部に露出されている基板、すなわち、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００６０】
また、このようにすると、下地膜上に、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成することができるので、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、光導波口の役割を果たすことができる。
【００６１】
更には、このようにすると、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整することができる。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００６２】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程（ａ）は、基板上に第１の下地膜を形成した後、第１の下地膜上に第２の下地膜を形成することにより、第１の下地膜及び第２の下地膜よりなる下地膜を形成する工程であり、工程（ｂ）は、第２の下地膜に、第１の下地膜におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることが好ましい。
【００６３】
このようにすると、例えば、第１の下地膜を構成する材料と第２の下地膜を構成する材料とを適宜選択する、第１の下地膜を構成する元素の組成比と第２の下地膜を構成する元素の組成比とを適宜調整する、又は第１の下地膜に含まれる不純物の濃度と第２の下地膜に含まれる不純物の濃度とを適宜調整することにより、第１の下地膜での金属酸化物の成膜速度が、第２の下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００６４】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、第２の下地膜と比較して、開口部に露出されている第１の下地膜、すなわち、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【００６５】
更には、このようにすると、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、第２の下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、第２の下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整することができる。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する第２の下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【００６６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、同一基板上に、請求項９〜１４に記載のマイクロレンズの製造方法によって製造されるマイクロレンズと容量素子とを備える半導体装置の製造方法であって、工程（ｃ）は、同一工程にて、容量素子を構成する容量絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００６７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料（例えば、ＳＢＴ等）を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを形成すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を形成することができる。
【００６８】
このため、本発明に係る半導体装置の製造方法では、１度の金属酸化物の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を形成することができるため、半導体装置の製造コストの低減を図ると共に半導体装置の製造時間の削減を図ることができるので、ＣＣＤセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。このため、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留りの向上を図ることができる。
【００７０】
更には、マイクロレンズの形成の際に、マイクロレンズの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【００７１】
また、本発明に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【００７２】
また、本発明に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００７４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図１(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図１(a) 〜(c) は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【００７５】
まず、図１(a) に示すように、プラズマＣＶＤ法により、シリコンよりなる基板１００上に、膜厚が１００ｎｍであって酸化シリコンよりなる第１の下地膜１０１を形成する。続いて、スパッタ法により、第１の下地膜１０１上に、膜厚が５０ｎｍであって酸化イリジウムよりなる第２の下地膜１０２を形成する。続いて、リソグラフィーにより、第２の下地膜１０２上に、開口部を有するようにパターニングされたフォトレジスト１０３を形成する。
【００７６】
次に、図１(b) に示すように、フォトレジスト１０３をマスクとして、第２の下地膜１０２に対してドライエッチングを行った後、フォトレジスト１０３を除去する。このようにして、第２の下地膜１０２に、第１の下地膜１０１におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部１０４を選択的に形成する。このとき、第１の下地膜１０１を露出させる開口部１０４は、基板１００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）に対応するように形成されている。
【００７７】
次に、図１(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）法により、基板温度が３００℃〜３５０℃の下、第２の下地膜１０１の上、並びに開口部１０４の底部及び側壁に、開口部１０４の内部を埋め込むように、ＳＢＴ（Ｓｒ1 Ｂｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ）よりなる金属酸化物膜１０５を成膜する。このようにして、開口部１０４に露出された第１の下地膜１０１、すなわち、レンズ形成領域上に、開口部１０４の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物層１０５ｂを得ると共に、金属酸化物層１０５ｂ上に、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ１０５ａを得ることができる。ここで、可視光がＳＢＴを透過する割合は１００％であり、マイクロレンズ１０５ａを構成する金属酸化物としてＳＢＴを選択することにより、マイクロレンズ１０５ａにおける可視光の透過率を１００％に調整することができる。
【００７８】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、開口部１０４に露出された第１の下地膜１０１上に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜１０５が優先的に成膜される理由について、以下に詳細に説明する。
【００７９】
ＳＢＴの成膜反応では、反応温度が３００℃〜３５０℃に調整されている場合、ＳＢＴの成膜速度は、ＳＢＴの原料が下地膜へ拡散される拡散速度ではなく、ＳＢＴが下地膜へ成膜する反応速度によって支配されている。すなわち、反応温度が３００℃〜３５０℃に調整されている場合のＳＢＴの成膜速度は、拡散律速ではなく、反応律速である。
【００８０】
また、ＳＢＴが下地膜へ成膜する反応速度は、下地膜及び反応温度によって支配されている。具体的には、下地膜とは、例えば、下地膜を構成する材料、下地膜を構成する元素の組成比、又は下地膜に含まれる不純物の濃度等のことであり、反応温度とは、例えば、ＭＯＣＶＤ法によるＳＢＴの成膜反応の場合では、基板温度に相当する。
【００８１】
このように、反応温度が３００℃〜３５０℃に調整されている場合のＳＢＴの成膜速度は、反応律速であり、ＳＢＴが下地膜へ成膜する反応速度によって支配されており、該反応速度は、下地膜等によって支配されている。このため、反応温度が３００℃〜３５０℃に調整されている場合のＳＢＴの成膜反応では、例えば、下地膜を構成する材料を適宜選択することにより、ＳＢＴの成膜速度を調整することができる。
【００８２】
本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図１(a) に示すように、第１の下地膜１０１を構成する材料として酸化シリコンが選択されていると共に、第２の下地膜１０２を構成する材料として酸化イリジウムが選択されており、一般に、ＳＢＴが酸化シリコンへ成膜する反応速度は、ＳＢＴが酸化イリジウムへ成膜する反応速度よりも大きいので、第１の下地膜１０１でのＳＢＴの成膜速度が、第２の下地膜１０２でのＳＢＴの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【００８３】
このため、図１(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板温度が３００℃〜３５０℃の下、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜１０５を成膜する際に、第２の下地膜１０２へのＳＢＴの成膜反応と比較して、第１の下地膜１０１へのＳＢＴの成膜反応が優先的に進行するため、開口部１０４に露出されている第１の下地膜１０１上に、ＳＢＴを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ１０５ａを得ることができる。
【００８４】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ１０５ａの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ１０５ａを得ることができる。このため、マイクロレンズ１０５ａの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【００８５】
更には、マイクロレンズ１０５ａの形成の際に、マイクロレンズ１０５ａの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【００８６】
以下に、本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【００８７】
図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１は、基板１００、ＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）、第１の下地膜１０１、第２の下地膜１０２、金属酸化物膜１０５（マイクロレンズ１０５ａ及び金属酸化物層１０５ｂを含む）を備えている。
【００８８】
具体的には、図２に示すように、シリコンよりなる基板１００内には、ＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）が形成されている。また、基板１００上には、酸化シリコンよりなる第１の下地膜１０１及び酸化イリジウムよりなる第２の下地膜１０２が下から順に形成されており、第２の下地膜１０２には、第１の下地膜１０１を露出させる開口部（１０４）が形成されている。このとき、第１の下地膜１０１を露出させる開口部（１０４）は、基板１００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子に対応するように形成されている。
【００８９】
第２の下地膜１０２の上、並びに開口部（１０４）の側面及び底面には、開口部（１０４）の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜１０５が形成されている。このようにして、開口部（１０４）に露出されている第１の下地膜１０１上には、開口部（１０４）の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物層１０５ｂが形成されていると共に、金属酸化物層１０５ｂ上には、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ１０５ａが形成されている。
【００９０】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ１０５ａを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【００９１】
また、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ１０５ａを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【００９２】
更には、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置によると、図２に示すように、金属酸化物膜１０５における、マイクロレンズ１０５ａの下方に存在している部分、すなわち、開口部（１０４）の内部に存在している部分である金属酸化物層１０５ｂが、光導波口の役割を果たすことができる。
【００９３】
このため、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ１０５ａによって集光された光が、光導波口１０５ｂを通過して、ＣＣＤ固体撮像素子へ入射することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。このように、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置では、開口部を持たない下地膜上に、マイクロレンズが形成されている場合と比較して、ＣＣＤ固体撮像素子に効率良く光を導くことができる。
【００９４】
尚、本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、酸化イリジウムよりなる第２の下地膜１０２とシリコンよりなる基板１００との間に、酸化シリコンよりなる第１の下地膜１０１を形成しているが、本発明はこれに限定されることはない。
【００９５】
例えば、シリコンよりなる基板１００上に、第１の下地膜１０１を介在させることなく、酸化イリジウムよりなる第２の下地膜１０２を直接形成しても良い。
【００９６】
このようにすると、シリコンよりなる基板１００へのＳＢＴの成膜速度は、酸化イリジウムよりなる第２の下地膜１０２へのＳＢＴの成膜速度よりも大きいため、基板１００を露出させる開口部１０４の形成領域上に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜１０５を優先的に成膜させることができるので、本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
尚、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置では、金属酸化物層１０５ｂは、前述したように、光導波口の役割を果たしている。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、金属酸化物層１０５ｂを構成する材料が、第２の下地膜１０２を構成する材料の屈折率よりも大きくなるように適宜選択することにより、更なる効果を図ることができる。
【００９８】
具体的には、このようにすると、金属酸化物層１０５ｂは、金属酸化物層１０５ｂの屈折率よりも小さい屈折率を有する第２の下地膜１０２によって囲まれているので、光導波口ではなく光導波路の役割を果たすことができる。
【００９９】
これにより、マイクロレンズ１０５ａによって集光された光が、光導波口１０５ｂよりも優れた集光率を有する光導波路を通過して、ＣＣＤ固体撮像素子へ入射することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子により一層効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【０１００】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図３(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図３(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【０１０１】
まず、図３(a) に示すように、プラズマＣＶＤ法により、シリコンよりなる基板２００上に、膜厚が７００ｎｍであって酸化シリコンよりなる第１の下地膜２０１を形成する。続いて、スパッタ法により、第１の下地膜２０１上に、膜厚が５０ｎｍであって白金よりなる第２の下地膜２０２を形成する。続いて、リソグラフィーにより、第２の下地膜２０２上に、開口部を有するようにパターニングされたフォトレジスト２０３を形成する。
【０１０２】
次に、図３(b) に示すように、フォトレジスト２０３をマスクとして、第２の下地膜２０２及び第１の下地膜２０１に対してドライエッチングを行った後、フォトレジスト２０３を除去する。このようにして、第１の下地膜２０１及び第２の下地膜２０２に、基板２００を露出させる開口部２０４を選択的に形成する。このとき、開口部２０４は、基板２００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）に対応するように形成されている。
【０１０３】
ここで、開口部２０４の形成は、必ずしも基板２００を露出させるように行う必要はなく、充分に深い開口部２０４であれば良い。充分に深い開口部２０４とは、開口部２０４の上端における開口径Ａと開口部２０４の深さＢとの比であるＢ／Ａが、１以上を満たすように調整された開口部２０４のことを言う。本実施形態では、Ｂ／Ａが約２．５となるように開口部２０４が形成されており、これにより、後述するように、次工程であるＳＢＴの成膜工程の際に、開口部２０４の形成領域上に、ＳＢＴを優先的に成膜させることができる。
【０１０４】
次に、図３(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板温度が３００℃〜３５０℃の下、第２の下地膜２０２の上、並びに開口部２０４の底部及び側壁に、開口部２０４の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜２０５を成膜する。このようにして、開口部２０４の形成領域、すなわち、レンズ形成領域上に、開口部２０４の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物層２０５ｂを得ると共に、金属酸化物層２０５ｂ上に、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ２０５ａを得ることができる。
【０１０５】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、開口部２０４の形成領域上に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜２０５が優先的に成膜される理由について、以下に詳細に説明する。
【０１０６】
本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図３(b) に示すように、開口部２０４の深さが深い（具体的には、７５０ｎｍ）ため、図３(c) に示すように、開口部２０４の内部へのＳＢＴの成膜の際に、ＳＢＴに応力が加わるので、開口部２０４の内部でのＳＢＴの成膜速度が上昇することが予想される。
【０１０７】
このため、開口部２０４の形成領域でのＳＢＴの成膜速度が、第２の下地膜２０２における開口部２０４の形成領域が存在していない領域でのＳＢＴの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【０１０８】
したがって、本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、第２の下地膜２０２における開口部２０４の形成領域が存在していない領域でのＳＢＴの成膜反応と比較して、開口部２０４の形成領域でのＳＢＴの成膜反応が優先的に進行するため、図３(c) に示すように、開口部２０４の形成領域上に、ＳＢＴを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ２０５ａを得ることができる。
【０１０９】
このように、本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、開口部２０４の内部へのＳＢＴの成膜の際に、ＳＢＴに加わる応力を利用することにより、開口部２０４の形成領域上に、ＳＢＴを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ２０５ａを得ることができる。
【０１１０】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ２０５ａの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ２０５ａを得ることができる。このため、マイクロレンズ２０５ａの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【０１１１】
更には、マイクロレンズ２０５ａの形成の際に、マイクロレンズ２０５ａの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【０１１２】
以下に、本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示すＳＥＭ断面写真である。
【０１１３】
図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置２は、基板２００、ＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）、第１の下地膜２０１、第２の下地膜２０２、金属酸化物膜２０５（マイクロレンズ２０５ａ及び金属酸化物層２０５ｂを含む）を備えている。
【０１１４】
具体的には、図４に示すように、シリコンよりなる基板２００内には、ＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）が形成されている。また、基板２００上には、酸化シリコンよりなる第１の下地膜２０１及び白金よりなる第２の下地膜２０２が下から順に形成されており、第１の下地膜２０１及び第２の下地膜２０２には、所望の深さ（例えば、７５０ｎｍ）を有する開口部（２０４）が形成されている。このとき、開口部（２０４）は、基板２００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子に対応するように形成されている。
【０１１５】
第２の下地膜２０２の上、並びに開口部（２０４）の側面及び底面には、開口部（２０４）の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜２０５が形成されている。このようにして、開口部（２０４）の形成領域上には、開口部（２０４）の内部を埋め込むように、ＳＢＴよりなる金属酸化物層２０５ｂが形成されていると共に、金属酸化物層２０５ｂ上には、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ２０５ａが形成されている。
【０１１６】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ２０５ａを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【０１１７】
また、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ２０５ａを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【０１１８】
更には、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置によると、図４に示すように、金属酸化物膜２０５における、マイクロレンズ２０５ａの下方に存在している部分、すなわち、開口部（２０４）の内部に存在している部分である金属酸化物層２０５ｂは、ＳＢＴよりなる金属酸化物層２０５ｂの屈折率よりも小さい屈折率を有する酸化シリコンよりなる第１の下地膜２０１によって囲まれているので、金属酸化物層２０５ｂにおける第１の下地膜２０１によって囲まれている部分が、光導波路の役割を果たすことができる。
【０１１９】
このため、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ２０５ａによって集光された光が、光導波路２０５ｂを通過して、ＣＣＤ固体撮像素子へ入射することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【０１２０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図５(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図５(a) 〜(c) は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【０１２１】
まず、図５(a) に示すように、プラズマＣＶＤ法により、シリコンよりなる基板３００上に、膜厚が１００ｎｍであって酸化シリコンよりなる下地膜３０１を形成する。続いて、リソグラフィーにより、下地膜３０１上に、開口部３０３を有するようにパターニングされたフォトレジスト３０２を形成する。
【０１２２】
次に、図５(b) に示すように、イオン注入により、フォトレジスト３０２をマスクとして、開口部３０３に露出された下地膜３０１に対してビスマスイオンを注入した後、フォトレジスト３０２を除去する。このようにして、下地膜３０１に、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域３０４を選択的に形成する。このとき、イオン注入領域３０４は、基板３００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）に対応するように形成されている。
【０１２３】
次に、図５(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板温度が３００℃〜３５０℃の下、下地膜３０１及びイオン注入領域３０４上に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５を成膜する。このようにして、イオン注入領域３０４、すなわち、レンズ形成領域上に、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ３０５ａを得ることができる。
【０１２４】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、イオン注入領域３０４上に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５が優先的に成膜される理由について、以下に簡単に説明する。
【０１２５】
前述したように、反応温度が３００℃〜３５０℃に調整されている場合のＳＢＴの成膜反応では、例えば、下地膜を構成する元素の組成比を適宜調整することにより、ＳＢＴの成膜速度を調整することができる。
【０１２６】
本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図５(b) に示すように、酸化シリコンよりなる下地膜３０１に、ビスマスイオンを選択的にイオン注入することによって、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域３０４を形成する。これにより、イオン注入領域３０４を構成する元素の組成比と、下地膜３０１におけるイオン注入領域３０４が存在していない領域（すなわち、非イオン注入領域）を構成する元素の組成比とを調整することができる。
【０１２７】
一般に、ＳＢＴが酸化ビスマスシリコンへ成膜する反応速度は、ＳＢＴが酸化シリコンへ成膜する反応速度よりも大きい。このように、イオン注入領域３０４を構成する元素の組成比と非イオン注入領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、イオン注入領域３０４でのＳＢＴの成膜速度が、非イオン注入領域でのＳＢＴの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【０１２８】
このため、図５(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板温度が３００℃〜３５０℃の下、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５を成膜する際に、下地膜３０１におけるイオン注入領域３０４が存在していない領域へのＳＢＴの成膜反応と比較して、イオン注入領域３０４へのＳＢＴの成膜反応が優先的に進行するため、イオン注入領域３０４上に、ＳＢＴを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ３０５ａを得ることができる。
【０１２９】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ３０５ａの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ３０５ａを得ることができる。このため、マイクロレンズ３０５ａの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【０１３０】
更には、マイクロレンズ３０５ａの形成の際に、マイクロレンズ３０５ａの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【０１３１】
以下に、本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【０１３２】
図６に示すように、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置３は、基板３００、ＣＣＤ固定撮像素子（図示せず）、下地膜３０１、イオン注入領域３０４、及び金属酸化物膜３０５（マイクロレンズ３０５ａを含む）を備えている。
【０１３３】
具体的には、図６に示すように、シリコンよりなる基板３００内には、ＣＣＤ固体撮像素子（図示せず）が形成されている。また、基板３００上には、酸化シリコンよりなる下地膜３０１及び酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域３０４が形成されている。このとき、イオン注入領域３０４は、基板３００内に形成されたＣＣＤ固体撮像素子に対応するように形成されている。また、下地膜３０１及びイオン注入領域３０４上には、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５が形成されている。このようにして、イオン注入領域３０４上には、ＳＢＴよりなるマイクロレンズ３０５ａが形成されている。
【０１３４】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ３０５ａを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【０１３５】
また、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ３０５ａを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【０１３６】
更には、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置によると、図６に示すように、マイクロレンズ３０５ａの下方に存在している部分、すなわち、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域３０４は、酸化ビスマスシリコンの屈折率よりも小さい屈折率を有する酸化シリコンよりなる下地膜３０１によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【０１３７】
このため、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ３０５ａによって集光された光が、光導波路３０４を通過して、ＣＣＤ固体撮像素子へ入射することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【０１３８】
尚、本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、下地膜３０１に、ビスマスイオンを選択的にイオン注入することにより、イオン注入領域３０４でのＳＢＴの成膜速度が、非イオン注入領域でのＳＢＴの成膜速度よりも大きくなるように調整することにより、イオン注入領域３０４に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５を優先的に成膜しているが、本発明はこれに限定されることはない。
【０１３９】
例えば、下地膜３０１に、例えば、ニッケル等の触媒材料を選択的にドーピングすることにより、ドーピング領域でのＳＢＴの成膜速度が、非ドーピング領域でのＳＢＴの成膜速度よりも大きくなるように調整することにより、ドーピング領域に、ＳＢＴよりなる金属酸化物膜３０５を優先的に成膜することができる。
【０１４０】
尚、本発明の第１〜第３の実施形態に係る半導体装置では、基板上に、マイクロレンズだけでなく、更に、容量素子を備えるように構成されていても良い。
【０１４１】
このようにすると、マイクロレンズ及び容量素子における容量絶縁膜を構成する金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料（例えば、ＳＢＴ等）を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを実現すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を実現することができる。
【０１４２】
このため、本発明の第１〜第３の実施形態に係る半導体装置では、１度の金属酸化物膜の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を実現することができるので、ＣＣＤセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に提供することができる。
【０１４３】
また、本発明の第１〜第３の実施形態に係る半導体装置では、基板（１００、２００及び３００）と第１の下地膜（１０１、２０１及び３０１）との間に、例えば、薄膜等が介在されるように構成されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、マイクロレンズの形成の際に発生する、パーティクル及びマイクロレンズの表面荒れを防止することができるので、マイクロレンズを備える半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置のＳＥＭ断面写真である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置の構造を示す断面図である。
【図７】従来技術に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１、２、３                                    半導体装置
１００、２００、３００                        基板
１０１、２０１                                第１の下地膜
３０１                                        下地膜
１０２、２０２                                第２の下地膜
１０３、２０３、３０２                        フォトレジスト
１０４、２０４、３０３                        開口部
３０４                                        イオン注入領域
１０５、２０５、３０５                        金属酸化物膜
１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ                  マイクロレンズ
１０５ｂ、２０５ｂ                            金属酸化物層
Ａ                                            開口径
Ｂ                                            深さ
４００                                        基板
４０１                                        塗布膜
４０１ａ                                      マイクロレンズ
４０２                                        レジストパターン
４０２ａ                                      リフローレジストパターン
【図１】
2007017758.tif 000003
【図２】
2007017758.tif 000004
【図３】
2007017758.tif 000005
【図５】
2007017758.tif 000006
【図６】
2007017758.tif 000007
【図７】
2007017758.tif 000008
【図４】
2007017758.tif 000009