(57)【要約】【課題】レンズ形状を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合に感度向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現できる。【解決手段】第１平坦化層１１の表面側からＩｎイオンを注入することにより、Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズ１２を形成するレンズ形成工程を有している。第１平坦化層１１は、受光部３とこの受光部３に入射光を集光させるためのマイクロレンズ１５との間に設けられている。イオン注入領域は、屈折率１．７〜２．０に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の層間膜に設けられ、入射光を所定位置に集光させる層内レンズにおいて、Ｉｎイオンの注入により該層間膜のイオン注入領域が高屈折率化されて下にのみ凸形状のレンズ形状に形成されている層内レンズ。
【請求項２】
前記層間膜は平坦化層間膜であり、前記レンズ形状の上表面は平坦面である請求項１に記載の層内レンズ。
【請求項３】
前記層間膜は、前記所定位置と該所定位置に入射光を集光させるためのマイクロレンズとの間に設けられている請求項１に記載の層内レンズ。
【請求項４】
前記イオン注入領域の屈折率は１．７〜２．０に形成されている請求項１に記載の層内レンズ。
【請求項５】
被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配列された固体撮像素子において、該受光部に入射光を集光させるためのマイクロレンズと該受光部との間の層間膜に、請求項１〜４のいずれかに記載の層内レンズが設けられた固体撮像素子。
【請求項６】
前記層内レンズは、前記受光部と前記マイクロレンズとの間の平坦化層間膜中に形成されている請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
ＣＣＤ固体撮像素子またはＭＯＳ固体撮像素子である請求項５または６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記ＣＣＤ固体撮像素子は、
画素部毎に光電変換部として前記受光部が設けられ、該受光部に隣接して、該受光部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するための転送電極が配置され、更にその上に遮光膜が配置されている請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記ＣＭＯＳ型固体撮像素子は、
画素部毎に光電変換部として前記受光部が設けられ、該受光部に隣接して、該受光部からの信号電荷を電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、
該受光部毎に該電荷転送トランジスタにより該電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅して該画素部毎の撮像信号を読み出すための読出回路とを有する請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の層内レンズを用いて入射光を所定位置に集光させる電子情報機器。
【請求項１１】
請求項５〜９のいずれかに記載の固体撮像素子からの撮像信号に基づいて表示部に撮像画像を表示可能とする電子情報機器。
【請求項１２】
請求項５〜９のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【請求項１３】
入射光を所定位置に集光させるための層内レンズの形成方法において、
基板上の層間膜中にその表面側からＩｎイオンを注入することにより、Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズを形成するレンズ形成工程を有する層内レンズの形成方法。
【請求項１４】
前記レンズ形成工程は、レジストマスクを用いて前記層間膜にＩｎイオンの注入領域を規定するＩｎイオン注入工程を有する請求項１３に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項１５】
前記レンズ形成工程は、
前記層間膜上に、該層間膜上のイオン注入領域に対応する開口パターンのレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、
該レジストマスクを用いて、Ｉｎイオンを該層間膜のレンズ形成領域中に注入するＩｎイオン注入工程とを有する請求項１３に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項１６】
前記レジストマスクは、所定のレンズ形状に形成するように、Ｉｎイオンの注入領域に対応した開口サイズおよび開口形状を有する請求項１４または１５に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項１７】
前記レジストマスクは、所定のレンズ形状に形成するように、前記レジストマスクの膜厚を調整する請求項１４または１５に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項１８】
前記Ｉｎイオン注入工程において、所定のレンズ形状に形成するように、Ｉｎイオンの注入領域に対するＩｎイオンの注入エネルギーおよび注入角度を調整する請求項１４または１５に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項１９】
前記Ｉｎイオンの注入角度は、基板面に対する垂線からの角度である請求項１８に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項２０】
前記Ｉｎイオン注入工程において、所定の屈折率になるように、Ｉｎイオンの注入領域に対するＩｎイオンの注入量および注入エネルギーのうちの少なくとも該注入量を調整する請求項１４または１５に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項２１】
前記Ｉｎイオンを注入する平面視イオン注入角度は、対向する２方向とこれに直交する対向２方向との４方向または、該４方向とこれに対して４５度づつずれた４方向との８方向からイオン注入する請求項１３に記載の層内レンズの形成方法。
【請求項２２】
前記レンズ形成工程において、Ｉｎイオン源として、ＩｎＦ３、ＩｎＣｌ３およびＩｎＩ３のうちの少なくともいずれかから生成したＩｎイオンを用いる請求項１３〜１５のいずれかに記載の層内レンズの形成方法。
【請求項２３】
請求項１３〜２２のいずれかに記載の層内レンズの形成方法のレンズ形成工程を用いて層内レンズを形成する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２４】
半導体基板の各画素部毎に、被写体からの入射光を信号電荷に光電変換して撮像する受光部、該受光部から該信号電荷を読み出すための読み出しゲート部および、読み出した信号電荷を所定方向に電荷転送するための転送チャネルをこの順に順次隣接して形成する拡散層形成工程と、該読み出しゲート部および該転送チャネル上にゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する転送電極形成工程と、該転送電極上に層間絶縁膜介して、該受光部上を開口した遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、該遮光膜および該ゲート絶縁膜の凹凸面上に第１平坦化層を形成する第１平坦化層形成工程とを有し、
前記レンズ形成工程は、該第１平坦化層の表面側からＩｎイオンを注入して該Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズを形成する請求項２３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２５】
前記第１平坦化層および、該第１平坦化層に形成された層内レンズ上に、第２平坦化層を介して、前記受光部に対応する位置にカラーフィルタおよびその上のオンチップマイクロレンズを形成するカラーフィルタおよびマイクロレンズ形成工程を更に有する請求項２４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された例えばＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ型のイメージャーなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器、この固体撮像素子の積層構造内部に用いて好適な層内レンズおよびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の固体撮像素子では、画素部の微細化に伴い感度を向上させる必要が生じ、従来のカラーフィルタ上のレンズ（オンチップマイクロレンズ）のみでは、充分な感度向上が図れなくなってきている。そこで、カラーフィルタと半導体センサ部（光電変換部）  との間の積層構造内にもレンズを形成する所謂、層内レンズという技術が併用して用いられている。
【０００３】
上述した従来の層内レンズの形成方法の一つとして、層間絶縁膜中にＴｉイオンやＴａイオンを注入することにより高屈折率領域を形成し、下に凸形状の層内レンズを形成する手法が特許文献１に提案されている。
【０００４】
図９は、特許文献１に開示されている従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を示した縦断面図である。
【０００５】
図９において、従来のＣＣＤ固体撮像素子１００は、半導体基板１０１（シリコン基板）の表面部で各画素部毎に、入射光を光電変換する光電変換部で構成された半導体センサ部１０２（受光部）が読み出しゲート部１０３を介してＣＣＤ転送チャネル１０４に順次隣接して設けられている。さらに、ＣＣＤ転送チャネル１０４に隣接して、隣の半導体センサ部１０２との間に、素子分離用のストッパ層１０５が配置されている。
【０００６】
また、この固体撮像素子１００は、半導体基板１０１の表面上に、ゲート絶縁膜１０６と、その上の転送電極１０７と、転送電極１０７上の層間絶縁膜１０８と、その上に設けられ、受光部１０２上を開口した遮光膜１０９と、これらのゲート絶縁膜１０６および遮光膜１０９の凹凸面上を覆い、その表面が平坦化された第１平坦化層１１０と、受光部１０２および遮光膜１０９の開口部１０９ａに対応するように第１平坦化層１１０の表面内に下にのみ凸形状が形成された層内レンズ１１１と、第１平坦化層１１０および層内レンズ１１１上の第２平坦化層１１２と、その上のカラーフィルタ１１３と、その上であって受光部１０２および遮光膜１０９の開口部１０９ａに対応する位置に形成されたオンチップマイクロレンズ１１４とを下からこの順に形成している。
【０００７】
転送電極１０７は、１層目および２層目のシリコンゲート電極で構成されており、３層のシリコンゲート電極を有する場合もある。この転送電極１０７には、第１層目のポリシリコン層からなるものと、第２層目のポリシリコン層からなるものとがある。
【０００８】
層間絶縁膜１０８は、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）膜または、熱酸化により成膜したシリコン酸化膜から構成されている。
【０００９】
遮光膜１０９は、例えばタングステン材料からなる遮光膜で、各受光素子の半導体センサ部である受光部１０２と対応する部分に開口部１０９ａが形成され、この開口部１０９ａを介して受光部１０２に入射光が入るようになっている。
【００１０】
第１平坦化層１１０は、遮光膜１０９および絶縁膜１０６上に形成された層間絶縁膜であり、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）膜などのリフロー膜またはＨＤＰ（高密度プラズマ）ＣＶＤ膜などで構成されている。この層間絶縁膜は、遮光膜１０９による段差に対して表面を平坦化するための層である。その表面は、研磨法または熱処理によるリフローで平坦化されている。
【００１１】
層内レンズ１１１は、所定のレンズ形成領域へのチタン（Ｔｉ）イオンなどの金属イオンの注入により、そのレンズ形成領域が高屈折率化されて、表面がフラットで下にのみ凸形状に形成されている。この層内レンズ１１１は、通常の高屈折率の層内レンズ材料を用いずに、既知の手法で層間膜である第１平坦化層１１０までを形成した後に、この第１平坦化層１１０上に不図示のレジストマスクを設け、これに所定のパターニング（開口部１０９ａに対向する領域を開口）を行い、Ｔｉイオンなどの金属イオンを第１平坦化層１１０の所定のレンズ形成領域中に注入することによって高屈折率膜を膜中に形成し、その後、第１平坦化層１１０上からレジストマスクを除去することによって、層間膜形成段階から半導体基板１０１との光学距離およびそのばらつきを一切変化（増加）させずに形成することができる。
【００１２】
以上により、層内レンズ１１１を、平坦化された層間膜の第１平坦化層１１０中に形成することによって、半導体基板１０１とオンチップマイクロレンズ１１４間の距離はばらつきなく全く変動させずに、ＣＣＤ固体撮像素子１００を形成することができる。したがって、従来のように層内レンズを上に凸形状にした場合に比べて、層内レンズの凸形状の高さ分だけオンチップマイクロレンズ１１４と受光部１０２（半導体基板１０１）との距離を低減することができて、ＣＣＤ固体撮像素子１００の受光感度をより向上させることができる。
【００１３】
一方、特許文献２には、レジストに金属酸化物微粒子として、例えばインジウムなどの酸化物（微粒子）を分散させてポリマーで凝集しないようにして高屈折材料に形成された中間層（層内レンズ）が記載されており、また、屈折率についても１．６以上であることが記載されている。要するに、遮光膜とゲート絶縁膜の凹凸面に、まず、下地層としてオーバーコート層を形成し、そのオーバーコート層の凹面をレンズ曲面に利用して、その上に、インジウムなどの微粒子を分散させた透明なアクリル系の樹脂膜で埋め込んで高屈折率の中間層（層内レンズ）を形成している。もちろんその透明なアクリル系の樹脂膜の表面は平坦化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−３３２３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６７９９号公報（明細書の段落番号００２８および００３１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１の従来のＣＣＤ固体撮像素子１００では、ＴｉイオンやＴａイオンの注入により形成される高屈折率領域の屈折率はおおよそ２．０から２．５５であるが、図９に示すように、レンズ−基板間距離が短い場合は、高屈折率であるメリットは大きいが今後の微細化によるゲート配線の低抵抗化や受光部の縮小によって、レンズ−基板間距離が増加する場合には、ＴｉイオンやＴａイオンの注入で高屈折率になり過ぎることにより、図１０に示すように、斜め入射光Ｌを半導体センサ部１０２（受光部）へ効率的に集光することが困難となっている。これが、多層配線構造を採用するＣＭＯＳイメージセンサの場合にはより顕著になることが予想される。
【００１６】
また、ＴｉイオンやＴａイオンの注入によって高屈折率化してレンズを作ることは、トランジスタを作るという現状のイオン注入装置の目的とは全く異なり、そのレンズ生産の量産実績も全くなく、イオン種に応じた気化温度やイオン加速も全く異なり、ＴｉイオンやＴａイオンに適した設備を新規に導入しなければならず、現実的に実施が困難であった。さらに、Ｔｉイオンは水素吸蔵特性がよいために、水素イオンによる暗時特性回復効果が劣化することも知られており、副作用も懸念される。
【００１７】
次に、特許文献２の従来のＣＣＤ固体撮像素子では、遮光膜とゲート絶縁膜の凹凸面を、種類の異なるオーバーコート層と、インジウム微粒子を分散させたアクリル樹脂とで埋め込むため、異なる設備を必要とし、所望のレンズ形状を形成するのに、ゲート電極から遮光膜を含めた厚さの管理の他に、オーバーコート層の膜厚やデポのカバレッジなど、大量生産時の管理がしにくくレンズ形状を安定的に制御しにくいという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合に感度向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現できる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器、この固体撮像素子の積層構造内部に用いて好適な層内レンズ、この層内レンズの形成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】
【００１９】
本発明の層内レンズは、基板上の層間膜に設けられ、入射光を所定位置に集光させる層内レンズにおいて、Ｉｎイオンの注入により該層間膜のイオン注入領域が高屈折率化されて下にのみ凸形状のレンズ形状に形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
また、好ましくは、本発明の層内レンズにおける層間膜は平坦化層間膜であり、前記レンズ形状の上表面は平坦面である。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズにおける層間膜は、前記所定位置と該所定位置に入射光を集光させるためのマイクロレンズとの間に設けられている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズにおけるイオン注入領域の屈折率は１．７〜２．０に形成されている。
【００２３】
本発明の固体撮像素子は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配列された固体撮像素子において、該受光部に入射光を集光させるためのマイクロレンズと該受光部との間の層間膜に、本発明の上記層内レンズが設けられたであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における層内レンズは、前記受光部と前記マイクロレンズとの間の平坦化層間膜中に形成されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、ＣＣＤ固体撮像素子またはＭＯＳ固体撮像素子である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるＣＣＤ固体撮像素子は、画素部毎に光電変換部として前記受光部が設けられ、該受光部に隣接して、該受光部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するための転送電極が配置され、更にその上に遮光膜が配置されている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子は、画素部毎に光電変換部として前記受光部が設けられ、該受光部に隣接して、該受光部からの信号電荷を電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、該受光部毎に該電荷転送トランジスタにより該電荷電圧変換部に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅して該画素部毎の撮像信号を読み出すための読出回路とを有する。
【００２８】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記層内レンズを用いて入射光を所定位置に集光させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子からの撮像信号に基づいて表示部に撮像画像を表示可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３１】
本発明の層内レンズの製造方法は、入射光を所定位置に集光させるための層内レンズの形成方法において、基板上の層間膜中にその表面側からＩｎイオンを注入することにより、Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズを形成するレンズ形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
また、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるレンズ形成工程は、レジストマスクを用いて前記層間膜にＩｎイオンの注入領域を規定するＩｎイオン注入工程を有する。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるレンズ形成工程は、前記層間膜上に、該層間膜上のイオン注入領域に対応する開口パターンのレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、該レジストマスクを用いて、Ｉｎイオンを該層間膜のレンズ形成領域中に注入するＩｎイオン注入工程とを有する。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるレジストマスクは、所定のレンズ形状に形成するように、Ｉｎイオンの注入領域に対応した開口サイズおよび開口形状を有する。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるレジストマスクは、所定のレンズ形状に形成するように、前記レジストマスクの膜厚を調整する。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるＩｎイオン注入工程において、所定のレンズ形状に形成するように、Ｉｎイオンの注入領域に対するＩｎイオンの注入エネルギーおよび注入角度を調整する。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるＩｎイオンの注入角度は、基板面に対する垂線からの角度である。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるＩｎイオン注入工程において、所定の屈折率になるように、Ｉｎイオンの注入領域に対するＩｎイオンの注入量および注入エネルギーのうちの少なくとも該注入量を調整する。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法において、前記Ｉｎイオンを注入する平面視イオン注入角度は、対向する２方向とこれに直交する対向２方向との４方向または、該４方向とこれに対して４５度づつずれた４方向との８方向からイオン注入する。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の層内レンズの製造方法におけるレンズ形成工程において、Ｉｎイオン源として、ＩｎＦ３、ＩｎＣｌ３およびＩｎＩ３のうちの少なくともいずれかから生成したＩｎイオンを用いる。
【００４１】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、本発明の上記層内レンズの形成方法のレンズ形成工程を用いて層内レンズを形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、基板の各画素部毎に、被写体からの入射光を信号電荷に光電変換して撮像する受光部、該受光部から該信号電荷を読み出すための読み出しゲート部および、読み出した信号電荷を所定方向に電荷転送するための転送チャネルをこの順に順次隣接して形成する拡散層形成工程と、該読み出しゲート部および該転送チャネル上にゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する転送電極形成工程と、該転送電極上に層間絶縁膜介して、該受光部上を開口した遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、該遮光膜および該ゲート絶縁膜の凹凸面上に第１平坦化層を形成する第１平坦化層形成工程とを有し、
前記レンズ形成工程は、該第１平坦化層の表面側からＩｎイオンを注入して該Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズを形成する。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第１平坦化層および、該第１平坦化層に形成された層内レンズ上に、第２平坦化層を介して、前記受光部に対応する位置にカラーフィルタおよびその上のオンチップマイクロレンズを形成するカラーフィルタおよびマイクロレンズ形成工程を更に有する。
【００４４】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４５】
本発明と特許文献１、２との差異は、層内レンズを形成するための金属イオンとしてＩｎ（インジウム）イオンを用いて屈折率を１．７〜２．０にした点である。特許文献２では、本発明のように層内レンズをイオン注入ではなく、層内レンズの下地層の凹部に金属酸化物微粒子としてＩｎ（インジウム）の酸化物微粒子を分散させたレジストを埋め込んで形成している点で本発明と特許文献２とは相違している。
【００４６】
したがって、本発明では、基板上の層間膜に設けられ、入射光を所定位置に集光させる層内レンズは、Ｉｎイオンの注入によりイオン注入領域が高屈折率化されて下にのみ凸形状のレンズ形状に形成されている。
【００４７】
また、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配列された固体撮像素子において、該受光部に入射光を集光させるためのマイクロレンズと該受光部との間に本発明の上記層内レンズが設けられている。
【００４８】
この場合、層内レンズ部分の形成にＩｎイオンを用いて屈折率を１．７から２．０に形成することが可能となって、特許文献１のようにＴｉイオンやＴａイオンの注入の場合の屈折率２．０から２．５５に比べて屈折率を大幅に下げることが可能となる。これによって、今後の微細化によりレンズ−基板間距離が相対的に増加した場合、即ち、微細化により受光部の大きさが基板面方向に縮小し、レンズ−基板間距離自体は変化しない場合に、微細化により受光部の大きさが基板面方向に縮小した分だけ相対的に、レンズ−基板間距離が増加することになるが、この場合にも、入射光を効率よく集光させることができ、暗時特性の副作用なく感度向上が実現可能となる。このように、微細化によって受光部の面積低下や配線部の厚膜化やそれに伴う受光感度の低下などの問題は、半導体基板との光学距離に応じて好適な層内レンズを設置することで解決することができる。
【００４９】
このレンズ−基板間距離の増加による受光感度の低下を解決するために、Ｉｎイオンの注入量、注入エネルギーおよび注入角度の調整により、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率が従来よりも容易かつ広範囲に制御可能となる。また、レジスト膜厚およびレジスト開口パターンサイズの調整により、レンズ形状およびレンズ部分の大きさが容易に制御可能である。これによって、層内レンズを所望の焦点距離に容易かつ広範囲に調節することが可能となる。
【００５０】
また、トランジスタのイオン注入のイオン種として、３属元素のＢ（ボロン）、５族元素の軽いＰ（リン）や重いＡｓ（砒素）があり、熱で拡散してほしくない領域では重いＡｓ（砒素）を用いるのが一般的である。３属元素で軽いのがＢ（ボロン）で、重いのがＩｎ（インジュウム）があり、熱で拡散してほしくない領域では重いＩｎ（インジュウム）を用いることができることから、特許文献１のようにＩｎ（インジュウム）は、ＴｉイオンやＴａイオンの注入に比べて既存のイオン注入装置で容易にイオン注入を行うこができる。
【００５１】
以上により、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合にも受光感度の向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００５２】
以上により、本発明によれば、層間膜内で層内レンズが下にのみ凸形状に形成されているため、積層構造の厚さをより薄くできて、受光感度の向上が見込まれ、微細化に伴う感度低下などの特性不具合を改善できる。このように、これを固体撮像素子に適用した場合には、受光部との光学距離およびそのばらつきを増加させることなく今後の微細化に対してより好適な屈折率の層内レンズを選択して形成することができる。
【００５３】
したがって、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合にも受光感度の向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のＣＣＤ固体撮像素子の実施形態１における概略要部構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するための遮光膜パターニング工程までを示す要部縦断面図である。
【図３】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するための平坦化膜形成工程を示す要部縦断面図である。
【図４】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するための層内レンズ形成用のフォトリソ工程を示す要部縦断面図である。
【図５】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するための層内レンズ形成用のＩｎイオン注入工程を示す要部縦断面図である。
【図６】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するためのレジストマスク除去工程を示す要部縦断面図である。
【図７】図１のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法を説明するためのカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程を示す要部縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図９】特許文献１に開示されている従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を示した縦断面図である。
【図１０】図９の従来のＣＣＤ固体撮像素子において、層内レンズが高屈折率である過ぎることによる受光部への集光不良を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下に、本発明の層内レンズおよびその形成方法を固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合の実施形態１および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００５６】
（実施形態１）
図１は、本発明のＣＣＤ固体撮像素子の実施形態１における概略要部構成例を示す縦断面図である。
【００５７】
図１において、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１は、半導体基板２の表面部に、各画素部毎に、入射光を光電変換する光電変換部である半導体センサ部としての受光部３が読み出しゲート部４を介してＣＣＤ転送チャネル５に順次隣接して設けられている。さらに、このＣＣＤ固体撮像素子１は、ＣＣＤ転送チャネル５に隣接して、隣の受光部３との間に素子分離用のストッパ層６が設けられている。
【００５８】
また、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１は、半導体基体２の表面上に、ゲート絶縁膜７と、その上の、読み出しゲート部４およびＣＣＤ転送チャネル５に対応する位置に形成された転送電極８と、その上の層間絶縁膜９と、その上の、半導体センサ部３（受光部）上を開口した遮光膜１０と、ゲート絶縁膜７および遮光膜１０の凹凸面を埋め込んでその表面を平坦化した平坦化層間膜（層間膜）としての第１平坦化層１１と、受光部３および遮光膜１０の開口部１０ａに対応するように第１平坦化層１１に下にのみ凸の形状が形成された層内レンズ１２と、第１平坦化層１１および層内レンズ１２上の第２平坦化層１３と、第２平坦化層１３上のカラーフィルタ１４と、受光部３および遮光膜１０の開口部１０ａに対応する位置に形成されたオンチップマイクロレンズ１５とを下からこの順に順次形成している。
【００５９】
転送電極８は、１層目および２層目のシリコンゲート電極で構成されており、３層のシリコンゲート電極を有する場合もある。この転送電極８には、第１層目のポリシリコン層からなるものと、第２層目のポリシリコン層からなるものとがあるが、図１には一方のポリシリコン層からなる転送電極のみが表現されている。
【００６０】
層間絶縁膜９は、絶縁のために転送電極８と遮光膜１０間に設けられ、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）膜または、熱酸化により成膜したシリコン酸化膜から構成されている。
【００６１】
遮光膜１０は、例えばタングステン材料などからなる遮光膜であって、各受光素子の受光部３と対応する部分に開口部１０ａが形成され、この開口部１０ａを介して受光部３に入射光が入るようになっている。
【００６２】
第１平坦化層１１は、遮光膜１０およびゲート絶縁膜７上に形成された層間絶縁膜（層間膜）であり、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）膜などのリフロー膜またはＨＤＰ（高密度プラズマ）ＣＶＤ膜などで構成されている。この第１平坦化層１１は、遮光膜１０による段差に対して表面を平坦化させるための層である。その表面は、研磨法または熱処理によるリフローなどで平坦化されている。また、この第１平坦化層１１は、所定位置（受光部３の表面位置）とこの所定位置に入射光を集光させるためのマイクロレンズ１５との間に設けられている。
【００６３】
層内レンズ１２は、入射光を所定の受光部３の表面位置に集光させるものである。このため、層内レンズ１２は、所定のレンズ形成領域へのインジウム（Ｉｎ）イオンの注入により、そのレンズ形成領域の屈折率が１．７〜２．０に高屈折率化されて、表面がフラットで下にのみ凸形状に形成されている。この層内レンズ１２は、通常の高屈折率の層内レンズ材料を用いずに、既知の手法で層間膜である第１平坦化層１１までを形成した後に、この第１平坦化層１１上に不図示のレジストマスクを設け、これに所定のパターニング（受光部３と遮光膜１０の開口部１０ａとに対向する領域を開口）を行い、Ｉｎイオンを第１平坦化層１１の所定のレンズ形成領域中に注入することによって高屈折率膜を膜中に形成する。その後、第１平坦化層１１上からレジストパターンを除去することによって、層間膜形成段階から半導体基板２の表面（受光部３の表面）との光学距離およびそのばらつきを一切変化（増加）させずに、第１平坦化層１１の表面部分に層内レンズ１２を形成することができる。
【００６４】
上記構成により、以下に、本実施形態１の層内レンズ１２の形成方法を含むＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法について、図２〜図７を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図２〜図７はそれぞれ、図１のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法を説明するための各製造工程を示す要部縦断面図である。なお、この場合、最終工程の図７と図１とが対応している。
【００６６】
図２では遮光膜パターニング工程までを示している。まず、図２に示すように、シリコン基板などの半導体基板２の表面部内の各画素部毎に、半導体センサ部（光電変換部）としての受光部３を形成し、この受光部３、読み出しゲート部４およびＣＣＤ転送チャネル５をこの順に順次隣接して形成する。さらに、半導体基板２の表面部内に、素子分離層として、ストッパ層６をＣＣＤ転送チャネル５と隣の受光部３との間に形成する。
【００６７】
さらに、上記拡散層が形成された半導体基板２全面にゲート絶縁膜７を形成する。
【００６８】
ゲート絶縁膜７は、例えばＳｉＯ２の単層膜（ＭＯＳ構造）またはＳｉＯ２／ＳｉＮ／  ＳｉＯ２の三層膜（ＭＯＮＯＳ構造）からなっている。このゲート絶縁膜７の厚さは、ＳｉＯ２の単層膜（ＭＯＳ構造）の場合、例えば５０〜６０ｎｍが好適であり、ＳｉＯ２／  ＳｉＮ／ＳｉＯ２の三層膜（ＭＯＮＯＳ構造）の場合、例えばＳｉＯ２：１０ｎｍ／ＳｉＮ：４０ｎｍ／ＳｉＯ２：３０ｎｍ（上層から下層への順の各層の厚さ）が好適であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６９】
その後、受光部３上以外の読み出しゲート部４およびＣＣＤ転送チャネル５上にゲート絶縁膜７を介して転送電極８を形成する。要するに、読み出しゲート部４の信号電荷読み出し領域上と、ＣＣＤ転送チャネル５の信号電荷転送領域上に対応する位置に転送電極８を形成する。具体的には、２層のうちの例えば第１層目のポリシリコンからなる転送電極８の材料をゲート絶縁膜７上に成膜し、その上に既知のアライメント方法でレジストパターン形成する。さらに、ドライエッチングによって所定パターンの転送電極８に加工する。この転送電極８は、信号電荷読み出しと信号電荷の転送を兼用している。
【００７０】
さらに、転送電極８上に層間絶縁膜９を形成し、さらにこの上にタングステン膜からなる遮光膜１０を成膜する。この遮光膜１０に、受光部３上を開口する開口部１０ａをパターン形成する。
【００７１】
次に、図３の平坦化膜形成工程に示すように、所定パターン（受光部３上の開口部１０ａ）にパターニングされた遮光膜１０およびゲート絶縁膜７の凹凸面上に、リフローにより形成した膜、例えばＢＰＳＧ膜やＨＤＰ（高密度プラズマ）ＣＶＤ法によって形成したＨＤＰＣＶＤ膜により第１平坦化層１１を成膜し、第１平坦化層１１の表面の平坦化を行う。この第１平坦化層１１の平坦化は、リフローによる方法や表面研磨により行うことができる。
【００７２】
続いて、図４の層内レンズ形成用のフォトリソ工程に示すように、平坦化された層間膜（第１平坦化層１１）上でレンズ形成領域（開口部２１ａに対応するイオン注入領域）に対応するレジストパターン（開口部２１ａ）に既知の手法でレジストマスク２１に加工する。
【００７３】
このレジストマスク２１として、複数の受光部３を含む撮像素子上（周辺領域を除く部分上）には、所定形状にパターニングされたシリコンナイトライド膜が形成される。レジストマスク２１は、例えばプラズマシリコンナイトライドまたはＵＶシリコンナイトライド膜（厚さ例えば２０〜５０ｎｍが好適であるが、特に、３０ｎｍが好適である。）で構成されている。
【００７４】
その後、図５の層内レンズ形成用のＩｎイオン注入工程に示すように、このレジストマスク２１を用いて、Ｉｎイオンを層間膜（第１平坦化層１１）のレンズ形成領域（開口部２１ａに対応するイオン注入領域）中に注入する。この場合には、ＩｎＦ３などのＩｎを含有する固体を高温でガス化したＩｎイオンを、レジストマスク２１の各開口部２１ａをそれぞれ通して層間膜（第１平坦化層１１）の各レンズ形成領域中へそれぞれ注入する。このレンズ形状は、レジストマスク２１の厚さおよびレジストパターンサイズ（開口部のサイズによりレンズ形状の外形が決まる）とイオン注入角度および注入エネルギー（どこまで深くレンズを形成するか）によって所望のレンズ形状に形成することができる。イオン注入装置を回転させて、平面視で例えば４方向または８方向からイオン注入するが、このとき、基板面に対する垂線からのＩｎイオンの注入角度を変えることにより（イオン注入角度により）、レンズ中央部が深くその周辺部ほど浅い所望のレンズ形状を形成することができる。
【００７５】
このとき、Ｉｎイオンの注入量により屈折率を制御する。これらのレジストマスク２１の厚さおよびレジストパターンサイズと、イオン注入角度および注入エネルギー、さらにＩｎイオンの注入量について、受光部３の平面視的な大きさおよび、オンチップマイクロレンズ１５と半導体基板２の表面間の距離に応じて適宜最適値が異なるため、調整が必要となる。本実施形態１では、平坦化された層間膜（第１平坦化層１１）中に金属イオンを注入する際に、レジスト膜厚、イオン注入角度、レジストパターンサイズ、Ｉｎイオンの注入量および注入エネルギーを変更することによって、下に凸型の任意の厚さでかつ１．７〜２．０の所望の屈折率を有する層内レンズ１２のレンズ形状を形成している。
【００７６】
さらに、図６のレジストマスク除去工程に示すように、第１平坦化層１１のレンズ形成領域へのＩｎイオンの注入後、レジストマスク２１をＯ２プラズマにて除去する。このとき、層間膜（第１平坦化層１１）中には、金属イオンが注入されたレンズ形成領域のみ、屈折率が高くなっており、下にのみ凸形状のレンズが形成されたのと同様の状態（層内レンズ１２）になっている。
【００７７】
さらに、図７のカラーフィルタ・マイクロレンズ形成工程に示すように、受光部３の上方に層内レンズ１２が形成された第１平坦化層１１上に、周囲のアルミニュウム配線平坦化用の第２平坦化層１３、その上のカラーフィルタ１４さらにその上のオンチップマイクロレンズ１５をこの順に下から順次形成して本実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１を形成することができる。
【００７８】
したがって、本実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法は、半導体基板２の表面部内の各画素部毎に、受光部３、読み出しゲート部４およびＣＣＤ転送チャネル５をこの順に順次隣接して形成する拡散層形成工程と、受光部３上以外の読み出しゲート部４およびＣＣＤ転送チャネル５上にゲート絶縁膜７を介して転送電極８を形成する転送電極形成工程と、転送電極８上に層間絶縁膜９介して、受光部３上を開口した遮光膜１０を形成する遮光膜形成工程と、遮光膜１０およびゲート絶縁膜７の凹凸面上に第１平坦化層１１を形成する第１平坦化層形成工程と、第１平坦化層１１の表面側からＩｎイオンを注入することにより、Ｉｎイオンの注入領域のみを高屈折率化して、下にのみ凸形状の層内レンズ１２を形成するレンズ形成工程と、第１平坦化層１１および層内レンズ１２上に、第２平坦化層１３を介して、受光部３に対応する位置にカラーフィルタ１４さらにその上にオンチップマイクロレンズ１５を形成するカラーフィルタおよびマイクロレンズ形成工程とを有している。
【００７９】
このレンズ形成工程は、層内レンズの形成方法として、第１平坦化層１１上に、レンズ形成領域に対応したレジスト開口パターンのレジストマスク２１を形成するレジストマスク形成工程と、このレジストマスク２１を用いて、Ｉｎイオンを第１平坦化層１１のレンズ形成領域に注入して、受光部３に対応する位置に層内レンズ１２を形成するＩｎイオン注入工程と、第１平坦化層１１上のレジストマスク２１をＯ２プラズマにて除去するレジストマスク除去工程とを有している。
【００８０】
このＩｎイオン注入工程は、レジストマスク２１の厚さおよびレジストパターンサイズとイオン注入角度および注入エネルギーによって所望のレンズ形状に形成する。このイオン注入角度は、基板面に対する垂線からの角度である。平面視イオン注入角度は、対向する２方向とこれに直交する対向する２方向との４方向または、この４方向が４５度づつずれた８方向からイオン注入する。
【００８１】
以上により、本実施形態１によれば、層内レンズ１２を、平坦化された層間膜の第１平坦化層１１の表面部中に形成することによって、半導体基板２の表面とオンチップマイクロレンズ１５間の距離はばらつきなく全く変動させずに、ＣＣＤ固体撮像素子１を形成することができる。したがって、従来のように層内レンズを上に凸形状にした場合に比べて、層内レンズの凸形状の高さ分だけオンチップマイクロレンズ１５と受光部３（半導体基板２の表面）との距離を低減することができて、ＣＣＤ固体撮像素子１の感度を向上させることができる。
【００８２】
また、Ｉｎイオン注入時、レジストマスク２１のレジスト膜厚、レジストパターンサイズ、金属イオンのイオン注入量、イオン注入エネルギーおよび注入角度を変更することによって、層内レンズ１２の厚さおよびレンズ形状、さらに屈折率を１．７から２．０の範囲で任意に変更することが可能となる。これにより、入射光の焦点距離の範囲を広げることができて、層内レンズ１２の焦点距離を、より広い範囲において所望の焦点距離に調節することができる。しかも、オンチップレンズ１５と受光部３（半導体基板の表面）との距離およびそのばらつきは変動させないで層内レンズ１２の形成が可能である。したがって、今後の微細化により受光部３が高アスペクト化した場合にも、ＣＣＤ固体撮像素子１に対して、感度向上を図ることができ、微細化技術の適用によりユニットセルサイズの縮小にも感度低下をもたらさずに対応することができる。
【００８３】
層間膜内で層内レンズ１２が上表面が平坦面で下にのみ凸形状に形成されているため、積層構造の厚さをより薄くできて、受光部３の受光感度の向上が見込まれ、微細化に伴う感度低下などの特性不具合を改善できる。このように、これをＣＣＤ固体撮像素子１に適用した場合には、受光部との光学距離およびそのばらつきを増加させることなく今後の微細化に対してより好適な屈折率の層内レンズ１２を選択して形成することができる。
【００８４】
したがって、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合にも受光感度の向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現することができる。
【００８５】
なお、上記実施形態１においては、本発明の層内レンズ１２およびその形成方法は、ＣＣＤ固体撮像素子１に適用して説明したが、これに限らず、本発明の層内レンズ１２およびその形成方法は、ＭＯＳ型撮像素子（ＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａ；図８）などの他の固体撮像素子や、各画素毎に層内レンズを設けた液晶表示素子などの表示素子についても適用することができ、上述の実施形態１と同様のレンズ形成方法で所望の厚さおよびレンズ形状の層内レンズ１２を得ることができる。したがって、上述の素子において本発明の層内レンズ１２の形成方法を適用することにより、感度や層内レンズ１２の焦点距離を広範囲に適宜調節して素子の特性の最適化を図ることができる。
【００８６】
このように、ＣＣＤ固体撮像素子１やＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａなどの固体撮像素子からの撮像信号に基づいて表示部に撮像画像を表示可能とする電子情報装置を得ることができる。また、図８で詳細に説明するが、ＣＣＤ固体撮像素子１やＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａなどの固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器を得ることができる。要するに、本発明の実施形態１の層内レンズ１２を用いて入射光を所定位置（例えば受光部３の表面位置）に集光させる各種の電子情報装置を得ることができる。
【００８７】
なお、上記本実施形態１では、層内レンズ１２の最表面は平坦化されている場合を示したが、レンズ−基板間の絶縁膜の一部を高屈折率化するだけでも集光効果が得られるために異種膜を積層する場合があるがその場合にも同一膜種で層間膜で形成した後に屈折率差を持たせる場合にも有効である。
【００８８】
なお、上記実施形態１では、画素部毎に光電変換部として受光部３が設けられ、受光部３に隣接して、受光部３からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部（ＣＣＤ転送チャネル５）および、この上に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するための転送電極８が配置され、更にその上に遮光膜１０が配置されているＣＣＤ固体撮像素子１およびその製造方法に本発明の層内レンズ１２およびその形成方法を適用した場合について説明したが、これに限らず、画素部毎に光電変換部として受光部が設けられ、この受光部に隣接して、受光部からの信号電荷が電荷電圧変換部に電荷転送するための電荷転送トランジスタと、受光部毎に電荷転送トランジスタにより電荷電圧変換部（ＦＤ）に電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅トランジスタで増幅されて画素部毎の撮像信号として信号線に読み出すための読出回路とを有するＣＭＯＳ型固体撮像素子１Ａ（図８）およびその製造方法に本発明の層内レンズ１２およびその形成方法を適用することもできる。
【００８９】
さらに、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、上記実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１やＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａ（図８）からの撮像信号を用いて表示部に画像表示可能とするデジタルカメラなどの電子情報装置を容易に得ることができる。さらに、上記ＣＣＤ固体撮像素子１やＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａ（図８）からの撮像信号を通信する通信部や、この撮像信号をメモリするメモリ部を持つカメラ付き携帯電話装置などの電子情報装置を容易に得ることができる。以上について、次の実施形態２において図８を用いて詳細に説明する。
【００９０】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子１または１Ａを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００９１】
図８において、本実施形態２の電子情報機器９０は、上記実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１またはＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａからの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００９２】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００９３】
したがって、本実施形態２によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００９４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された例えばＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ型のイメージャーなどの固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器、この固体撮像素子の積層構造内部に用いて好適な層内レンズおよびその形成方法の分野において、層間膜内で層内レンズが下にのみ凸形状に形成されているため、積層構造の厚さをより薄くできて、受光感度の向上が見込まれ、微細化に伴う感度低下などの特性不具合を改善できる。このように、これを固体撮像素子に適用した場合には、受光部との光学距離およびそのばらつきを増加させることなく今後の微細化に対してより好適な屈折率の層内レンズを選択して形成することができる。したがって、レンズ形状およびレンズ部分の屈折率を比較的容易に制御でき、レンズ−基板間距離が増加した場合にも受光感度の向上および今後の微細化を暗時特性の副作用なく実現することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  ＣＣＤ固体撮像素子
１Ａ  ＣＭＯＳ固体撮像素子
２  半導体基板（シリコン基板）
３  受光部
４  読み出しゲート部
５  ＣＣＤ転送チャネル
６  素子分離用のストッパ層
７  ゲート絶縁膜
８  転送電極
９  層間絶縁膜（層間膜）
１０  遮光膜
１０ａ  開口部
１１  第１平坦化層
１２  層内レンズ
１３  第２平坦化層
１４  カラーフィルタ
１５  オンチップマイクロレンズ
２１  レジストマスク
２１ａ  開口部
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【図１】
2012049270.tif 000003
【図２】
2012049270.tif 000004
【図３】
2012049270.tif 000005
【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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