(57)【要約】【課題】固体撮像装置のオンチップマイクロレンズの表面反射に起因したゴーストの発生を低減し、感度特性の向上を図る。【解決手段】半導体基板１２に形成され光電変換部ＰＤと該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素と、画素上のカラーフィルタ２６と、有機膜によるオンチップマイクロレンズ２７を]有する。さらに、オンチップマイクロレンズ２７の表面上に、オンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜３１と、その上のオンチップマイクロレンズ及び第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜とからなる反射防止膜３３が形成される。少なくとも第２の無機膜３２は、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。【選択図】図１
2012084608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成され光電変換部と該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素と、
前記画素上のカラーフィルタと、
各画素に対応して前記カラーフィル上に形成された有機膜によるオンチップマイクロレンズと、
前記オンチップマイクロレンズの表面上に形成され該オンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜と、
前記第１の無機膜の表面上に形成され前記オンチップマイクロレンズ及び前記第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜とを有し、
少なくとも前記第２の無機膜が、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の無機膜がシリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜で形成され、
前記第２の無機膜がシリコン酸化膜、またはシリコン酸化炭化膜で形成される
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の無機膜に接する下層の有機膜が熱可塑性樹脂であり、
前記第１の無機膜の膜厚が４５０ｎｍ以下である
請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の無機膜に接する下層の有機膜が熱可塑性樹脂であり、
前記第１の無機膜がシリコン酸化窒化膜である
請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の無機膜に接する熱可塑組成性樹脂による下層が、隣り合うオンチップマイクロレンズ間に露出するカラーフィルタカバー膜である
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタ上のカラーフィルタカバー膜が非平坦化されている
請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の無機膜の合計の膜厚が、前記オンチップマイクロレンズの頂部より前記隣り合う第２の無機膜の境界に対応する凹部の方が薄くなるように設定され、
前記第２の無機膜の表面が非球面に形成される
請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記画素が光電変換部と複数の画素トランジスタとから成り、
ＣＭＯＳ固体撮像装置として構成される
請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素が光電変換部と垂直転送レジスタの前記光電変換部に対応する転送部とから成り、
ＣＣＤ固体撮像装置として構成される
請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
半導体基板に光電変換部と該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素を形成する工程と、
前記画素上にカラーフィルタを形成する工程と、
各画素に対応して前記カラーフィルタ上に有機膜によるオンチップマイクロレンズを形成する工程と、
前記オンチップマイクロレンズの表面上にオンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜を形成する工程と、
前記第１の無機膜の表面上に前記オンチップマイクロレンズ及び前記第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜を、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の無機膜をシリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜で形成し、
前記第２の無機膜をシリコン酸化膜、またはシリコン酸化炭化膜で形成する
請求項１０記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の無機膜に接する下層の有機膜を熱可塑性樹脂で形成し、
前記第１の無機膜を膜厚４５０ｎｍ以下で形成する
請求項１０又は１１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の無機膜に接する下層の有機膜を熱可塑性樹脂で形成し、
前記第１の無機膜をシリコン酸化窒化膜で形成する
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の無機膜の合計の膜厚を、前記オンチップマイクロレンズの頂部より前記隣り合う第２の無機膜の境界に対応する凹部の方が薄くなるように設定し、
前記第２の無機膜の表面を非球面に形成する
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記オンチップマイクロレンズの形成工程では、
前記カラーフィルタを形成した後、該カラーフィルタの全面上に有機膜によるレンズ材料層を形成する工程と、
前記レンズ材料層上に各画素に対応する位置に選択的に有機膜によるレンズ形状層を形成する工程と、
エッチバックして前記レンズ材料層に前記レンズ形状層を転写してオンチップレンズを形成する工程を有する
請求項１０乃至１４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記オンチップマイクロレンズの形成工程では、
前記カラーフィルタを形成した後、該カラーフルタ上に熱可塑性樹脂によるカラーフィルタカバー膜を形成する工程と、
前記カラーフィルタカバー膜上に各画素に対応する位置に選択的に有機膜を形成する工程と、
該有機膜をリフロー処理してオンチップマイクロレンズを形成する工程を有し、
前記第１の無機膜の形成工程では、前記オンチップマイクロレンズの表面と、オンチップマイクロレンズ間に露出する前記カラーフィルタカバー膜の表面とにわたって前記第１の無機膜を形成する
請求項１０乃至１４のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記オンチップマイクロレンズを形成する前に、前記カラーフィルタ上に非平坦化されたカラーフィルタカバー膜を形成する工程を有する
請求項１０乃至１６のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記固体撮像装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の固体撮像装置で構成される
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置とその製造方法、並びに固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳ固体撮像装置あるいはＣＣＤ固体撮像装置等が知られている。これら固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、さらにカメラ付き携帯電話などの各種携帯端末機器等に用いられている。ＣＭＯＳ固体撮像装置は、ＣＣＤ固体撮像装置に比べて電源電圧が低く、消費電力の観点などで有利とされている。
【０００３】
ＣＭＯＳ固体撮像装置は、受光部となるフォトダイオード（光電変換部）と複数の画素トランジスタにより単位画素を形成し、複数の画素を２次元的に配列して構成される。複数の画素トランジスタは、通常、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ及び選択トランジスタの４トランジスタ、あるいは選択トランジスタを省略した３トランジスタで構成される。あるいはこれらの画素トランジスタは、複数のフォトダイオードで共有することもできる。これらの複数の画素トランジスタに所望のパルス電圧を印加し、信号電流を読み出すために、画素トランジスタの各端子は、多層配線で接続される。
【０００４】
ＣＣＤ固体撮像装置は、２次元的に配列され複数の受光部となるフォトダイオードと、各受光部列に配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタと、垂直転送レジスタ端に配置されたＣＣＤ構造の水平転送レジスタと、水平転送レジスタ端の出力部とを有して成る。
【０００５】
上記固体撮像装置では、感度特性を向上するために、各画素に対応してカラーフィルタ上にオンチップマイクロレンズ（以下、マイクロレンズと略称する）を形成し、入射した光をマイクロレンズによりフォトダイオードに集光させるようにしている。
【０００６】
マイクロレンズの製造方法に関しては、メルトフロー法、あるいはエッチバック法等が知られている。メルトフロー法は、感光性レジストであるマイクロレンズ材を用い、パターニングして画素毎に形成した上記マイクロレンズ材を熱によるリフロー処理してマイクロレンズを形成する方法である。エッチバック法は、レンズ材料層上に感光性レジストによるレンズ形状を形成し、ドライエッチング法にてエッチバック処理し、レンズ形状をレンズ材料層に転写してマイクロレンズを形成する方法である。
【０００７】
一方、特許文献１には、固体撮像装置の画素上部に設けられたマイクロレンズの外表面に、単層膜または多層膜による反射防止膜を形成する技術が開示されている。例えば、２層膜からなる反射防止膜の構成としては、マイクロレンズの外表面に順次第１層目の膜、第２層目の膜が積層され、屈折率がマイクロレンズから第１層目の膜、第２層目の膜の順に低く設定されている。つまり屈折率の大小関係は、マイクロレンズ＞第１層目の膜＞第２層目の膜となる。屈折率が第２層目の膜からマイクロレンズまで漸次高くなる構成により、空気媒体とマイクロレンズとの間での屈折率の変化が小さくなり、入射光の反射が防止される。この反射防止膜により、反射に起因するフレア（ゴースト）を抑制し、感度特性の向上を図るようにしている。
【０００８】
特許文献２には、固体撮像装置の画素上部に設けられたマイクロレンズを含む表面に、マイクロレンズ間のギャップを実効的に狭くするマイクロレンズカバー膜を形成し、レンズ系を拡大して光感度特性を向上させる技術が紹介されている。マイクロレンズとマイクロレンズカバー膜との屈折率の差が大きいとレンズ焦点の設計が困難となる。このため、マイクロレンズの屈折率が１．６〜１．７程度であれば、マイクロレンズカバー膜としては、屈折率が１．６〜１．８のＳｉＯＮ膜を用いるのが好適とされている。一方で、屈折率の差を積極的に利用して色収差の低減を実現可能としている。さらに、マイクロレンズカバー膜の表面に反射防止膜を設けてもよいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２２３３７１号公報
【特許文献２】特許第３１６６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
固体撮像装置を用いたカメラシステムにおいては、マイクロレンズの表面反射に起因して発生するゴーストの問題があり、このゴーストを低減して撮像画像の高品質化を実現することが望まれている。前述の特許文献１では、マイクロレンズの表面に反射防止膜を設けてマイクロレンズの表面反射を抑制している。しかし、この場合、屈折率差を小さくして反射を抑制しているため、各マイクロレンズ、第１層目の膜、第２層目の膜の表面で反射する光成分が存在し、ゴーストの抑制に限界がある。
【００１１】
ゴーストの発生するメカニズムを、図２０を用いて説明する。例えばＲＧＢベイヤー配列のカラーフィルタ２上にマイクロレンズ３が形成された固体撮像装置１がパッケージ（図示せず）内に配置される。パッケージの上方に赤外線カットフィルタ４が配置され、さらにその上方にカメラレンズ５が配置される。カメラレンズ５は模式的平面とした。カメラレンズを通して入射した光Ｌは、赤外線カットフィルタ４を透過して固体撮像装置１に到達する。このとき、赤外線カトフィルタ４に無機干渉多層膜から成る光反射タイプの赤外線カットフィルタを用いた場合、これに起因してカラー撮像画像にゴーストが発生する場合がある。
【００１２】
具体的には、カメラセットに用いる各部材、例えば赤外線カットフィルタ４、カメラレンズ５、鏡筒内部等を透過した赤色光、緑色光、青色光成分を含む入射光Ｌがマイクロレンズ３の表面で反射し、再度、赤外線カットフィルタ４で反射されて別の画素へ入射する。特に、３原色の着色光のうち、波長が長い赤色光Ｌｒは、他の着色光と異なり、光反射タイプの赤外線カットフィルタ４によって反射されるので、撮像画像に、いわゆる赤色成分のゴーストが発生する。
【００１３】
赤色光以外の緑色光や青色光についても、赤外線カットフィルタ以外の部材、例えばカメラレンズで反射されて（図中Ｌｇ、Ｌｂ）別の画素へ入射される場合があるので、撮像画像に、いわゆる緑色成分のゴースト、青色成分のゴーストが発生する。
【００１４】
固体撮像装置のマイクロレンズには、一般的にポリスチレン系樹脂や、アクリル系樹脂あるいはその共重合系樹脂などが用いられる。その表面の光反射率は約５．５〜４.１％程度ある。よって、固体撮像装置へ入射下光がマイクロレンズ表面で反射し、前記ゴーストの発生原因の一つとなっている。
【００１５】
よって、赤色光をはじめとして、緑色光や青色光を含めた可視光におけるマイクロレンズ表面の反射率をより有効に低減し、撮像画面に発生するゴーストを低減したり、各色毎に反射防止を抑制して、色再現性を向上させることが求められている。
【００１６】
また、反射防止とともに、マイクロレンズ間のギャップを狭くしよりレンズ領域を拡大させる構成の簡単化も求められている。
【００１７】
メルトフロー法では、マイクロレンズ間のギャップを縮小するために、熱によるレジストリフロー処理時に出来るだけ狭ギャップ化するプロセス条件（主に加熱方式、加熱温度、加熱時間など）を設定する。しかし、各種プロセス条件の僅かなバラツキ等が発生した場合、隣接画素において各マイクロレンズが融着してしまい、レンズ形状が崩れてマイクロレンズとしての集光機能が劣化する。
【００１８】
さらに、固体撮像装置の重要特性である感度特性の向上には、一般的に断面構造において、薄膜化が必要となる。薄膜化のためには、カラーフィルタ上に形成されるカラーフィルタカバー膜も薄膜化する必要がある。カラーフィルタカバー膜を薄膜化するために用いられる材料膜としては、アクリル熱可塑性樹脂が好適である。アクリル熱可塑性樹脂は、スピンコートした直後はカラーフィルタの段差（凹凸）に沿って表面も波打ち、凹凸状となっているが、その後の熱処理で熱融着し表面が実質的に平坦で且つ薄膜化される。
【００１９】
表面が平坦化され、薄膜化したカラーフィルタカバー膜上に、その後、前述のメルトフロー法によりマイクロレンズを形成した場合、マイクロレンズ間に一部カラーフィルタカバー膜が露出することになる。この状態で、マイクロレンズ表面に例えばＳｉＮ膜による反射防止膜を成膜すると、ＳｉＮ膜に接するカラーフィルタカバー膜であるアクリル系熱可塑性樹脂がＳｉＮの膜応力に耐えられず伸縮現象を起す。この伸縮現象により、アクリル系熱可塑性樹脂膜と共に、ＳｉＮ膜に「しわ」が発生することが判明した。従って、反射防止効果を損なわずに、しわの発生を防止することが望まれる。
【００２０】
本発明は、上述の点に鑑み、少なくともマイクロレンズの表面反射に起因したゴーストの発生をより低減して撮像画像の高品質化を図ると共に、マイクロレンズの有効面積をより広げて、感度特性の向上を図った固体撮像装置とその製造方法を提供するものである。
本発明は、さらに加えて、反射防止膜、カラーフィルタカバー膜のしわの発生を防止した固体撮像装置とその製造方法を提供するものである。
本発明は、かかる固体撮像装置を備えたカメラなどの電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に形成され光電変換部と該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素と、画素上のカラーフィルタと、各画素に対応して前記カラーフィル上に形成された有機膜によるオンチップマイクロレンズを有する。さらに、オンチップマイクロレンズの表面上に形成されオンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜と、第１の無機膜の表面上に形成されオンチップマイクロレンズ及び第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜とを有する。そして、少なくとも第２の無機膜は、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。
【００２２】
本発明の固体撮像装置では、第１の無機膜と第２の無機膜との２層膜で、オンチップマイクロレンズ表面の反射防止膜が形成される。そして、第１の無機膜がオンチップマイクロレンズより屈折率が高く、第２の無機膜がオンチップマイクロレンズ及び第１の無機膜より屈折率が低い構成を有している。このため、各無機膜の膜厚を制御することにより、オンチップマイクロレンズ表面での反射光と、第１及び第２の無機膜での反射光との干渉でオンチップマイクロレンズ表面での反射を可及的に小さくし、実質的の無くすことができる。また、少なくとも第２の無機膜が、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成されるので、オンチップマイクロレンズの実質的なレンズ面積、即ち有効面積がより広がる。つまり本発明では、２層膜による反射防止膜を用いる簡単な構成で、より好ましい反射防止とオンチップマイクロレンズの有効面積の拡大を図ることができる。
【００２３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に光電変換部と該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素を形成する工程と、画素上にカラーフィルタを形成する工程を有する。次いで、各画素に対応してカラーフィルタ上に有機膜によるオンチップマイクロレンズを形成する工程を有する。次いで、オンチップマイクロレンズの表面上にオンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜を形成する工程を有する。次いで、第１の無機膜の表面上にオンチップマイクロレンズ及び第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜を、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成する工程を有する。
【００２４】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、オンチップマイクロレンズの表面に、上記屈折率条件を有する第１及び第２の無機膜を形成するので、オンチップマイクロレンズ表面での反射を可及的に小さくし、実質的に無くすことができる反射防止膜が形成できる。第２の無機膜を、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成するので、実質的なレンズ面積が広がったオンチップマイクロレンズが形成される。
【００２５】
本発明に係る電子機器は、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを備える。固体撮像装置は、半導体基板に形成され光電変換部と該光電変換部の信号電荷を読み出す手段からなる複数の画素と、画素上のカラーフィルタと、各画素に対応して前記カラーフィル上に形成された有機膜によるオンチップマイクロレンズを有する。さらに、オンチップマイクロレンズの表面上に形成されオンチップマイクロレンズより屈折率の高い第１の無機膜と、第１の無機膜の表面上に形成されオンチップマイクロレンズ及び第１の無機膜より屈折率の低い第２の無機膜とを有する。そして、少なくとも第２の無機膜は、隣り合う第２の無機膜の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。
【００２６】
本発明の電子機器では、上記固体撮像装置を備えるので、オンチップマイクロレンズ表面での反射を可及的に小さくし、実質的に無くすことができ、また、オンチップマイクロレンズの実質的なレンズ面積をより広げることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る固体撮像装置によれば、反射光の干渉によりオンチップマイクロレンズ表面での光反射が可及的に小さくなるので、マイクロレンズの表面反射に起因したゴーストの発生をより低減して撮像画像の高品質化を図ることができる。マイクロレンズの有効面積がより広げられるので、感度特性の向上を図ることができる。
【００２８】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、マイクロレンズの表面反射に起因したゴーストの発生をより低減して撮像画像の高品質化を図り、且つより感度特性の向上を図った固体撮像装置を製造することができる。
【００２９】
本発明に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、高感度で且つ良質の撮像画像が得られ、従って高品質の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す要部の概略構成図である。
【図２】Ａ〜Ｄ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図３】Ｅ〜Ｇ  第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図４】Ａ〜Ｃ  図３Ｅの工程のエッチバック量の違いによるマイクロレンズの平面図である。
【図５】本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す要部の概略構成図である。
【図６】Ａ〜Ｄ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その１）である。
【図７】Ｅ〜Ｇ  第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法例を示す製造工程図（その２）である。
【図８】本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す要部の概略構成図である。
【図９】本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す要部の概略構成図である。
【図１０】本発明に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す要部の概略構成図である。
【図１１】Ａ，Ｂ  本発明に係る反射防止膜の好適な２層膜の膜厚、及び周波数―反射率のグラフである。
【図１２】ポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に、２層からなる反射防止膜の第１の無機膜の膜厚を変化させたときの周波数―反射率のグラフである。
【図１３】マイクロレンズの説明に供する説明図である。
【図１４】Ａ、Ｂ  本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を概略構成と共に示す製造工程図である。
【図１５】Ａ、Ｂ  本発明に係るマイクロレンズの説明に供する説明図である。
【図１６】図１４Ｂの模式図であってマイクロレンズに入射した光の光路の説明図である。
【図１７】Ａ、Ｂ  本発明に係る固体撮像装置の第７実施の形態を概略構成と共に示す製造工程図である。
【図１８】本発明に適用されるベイヤー配列のカラーフィルタの例を示す平面図である。
【図１９】本発明の第８実施の形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図２０】固体撮像装置におけるゴースト発生のメカニズムを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
２．第２実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
３．第３実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
４．第４実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
５．第５実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
６．第６実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
７．第７実施の形態（固体撮像装置の構成例とその製造方法例）
８．第８実施の形態（電子機器の構成例）
【００３２】
＜１．第１実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１に、本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す。本実施の形態は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。図１は、受光部となる光電変換部（フォトダイオード）と、垂直転送レジスタを含む要部の概略断面構造を示す。第１実施の形態の固体撮像装置１１は、半導体基板１２に、複数の受光部となる光電変換部、例えばフォトダイオードＰＤが２次元的に配列され、各受光部列に対応してフォトダイオードＰＤの信号電荷を読み出すＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ１３を有して成る。半導体基板１２は、例えばシリコン基板を用いることができる。垂直転送レジスタ１３では、フォトダイオードＰＤから読み出された信号電荷が垂直方向に転送される。さらに、図示しないが、垂直転送レジスタ１３の端部に垂直転送レジスタからの信号電荷を水平方向に転送するＣＣＤ構造の水平転送レジスタと、水平転送レジスタの終段に接続された電荷電圧変換部を含む出力部とを有して成る。
【００３３】
画素１５は、フォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの信号電荷読み出す手段、すなわち電荷読み出し部１４を含んで垂直転送レジスタ１３のフォトダイオードＰＤに対応した転送部とから構成される。フォトダイオードＰＤは、半導体基板１２に形成した第１導電型、例えばｐ型の第１半導体ウェル領域１６に、第２導電型、例えばｎ型の半導体領域とその表面側の暗電流抑制を兼ねるｐ型半導体領域とを有して形成される。ｐ型第１半導体ウェル領域１６には、各受光部列に対応するｎ型の埋め込みチャネル領域１７、埋め込みチャネル領域１７直下のｐ型第２半導体ウェル領域１８及び画素１５を分離するｐ型のチャネルストップ領域１９が形成される。フォトダイオードＰＤと垂直転送レジスタ１３との間に上記電荷読み出し部１４が形成される。
【００３４】
埋め込みチャネル領域１７上を含んでゲート絶縁膜２１が形成され、ゲート絶縁膜２１上に埋め込みチャネル領域１７、電荷読み出し部１４及びチャネルストップ領域１９にわたる幅を有して転送方向に沿って転送電極２２が配列される。垂直転送レジスタ１３は、埋め込みチャネル領域１７、ゲート絶縁膜２１及び転送電極２２により形成される。
【００３５】
フォトダイオードＰＤの開口部を除いて、転送電極２２を含む他部全面に絶縁膜２３を介して遮光膜２４が形成される。さらに全面上に絶縁膜２５が形成され、絶縁膜２５の平坦面上にカラーフィルタ２６、各画素に対応するオンチップマイクロレンズ（以下、マイクロレンズと略称する）２７が積層して形成される。カラーフィルタ２６は、例えば緑色、赤色、青色の原色系カラーフィルタ、或いは黄色、シアン色、マゼンタ色の補色系カラーフィルタ等を用いることができる。カラーフィルタ２６として例えばベイヤー配列の原色系カラーフィルタを用いることができる。
【００３６】
そして、本実施の形態では、後述の製造工程で明らかなように、マイクロレンズ２７が、エッチバック法で形成されて垂直、水平方向に隣り合うマイクロレンズ２７の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。つまり、マイクロレンズ２７では、隣り合うマイクロレンズ２７の端部が接触し、隣り合うマイクロレンズ２７間にＶ字状の凹部２８が形成される。このマイクロレンズ２７の表面に、第１の無機膜３１と第２の無機膜３２を積層した２層膜構造の反射防止膜３３が形成される。
【００３７】
反射防止膜３３を構成する第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７より屈折率の高い材料で形成され、第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率の低い材料で形成される。すなわち、屈折率の関係を示すと、次の通りとなる。
第１の無機膜３１＞マイクロレンズ２７＞第２の無機膜３２。
【００３８】
マイクロレンズ２７は、有機膜で形成される。この有機膜としては、次の材料を用いることができる。例えば、アクリル系熱硬化性樹脂（屈折率約１．５０）、アクリル系熱可塑性樹脂（屈折率約１．５０）、スチレン系熱硬化性樹脂（屈折率１．６１）、スチレン系光硬化性樹脂、或いはそれらの共重合系樹脂（屈折率約１．５１〜１．６０）等の有機膜である。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜（屈折率約１．８１〜１．９０）またはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜（屈折率約１．５２〜１．８０）で形成することができる。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜（屈折率約１．４７）またはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜（屈折率約１．４０）で形成することができる。
【００３９】
第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７の曲率面に沿って被着形成され、いずれも隣り合う無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成される。つまり、第１の無機膜３１では、隣り合う第１の無機膜３１の端部が接触し、隣り合う第１の無機膜３１間にＶ字状の凹部３４が形成される。同様に、第２の無機膜３２では、隣り合う第２の無機膜３２の端部が接触し、隣り合う第２の無機膜３２間にＶ字状の凹部３５が形成される。
【００４０】
マイクロレンズ２７の表面での光反射を防止する反射防止膜３３としては、第１の無機膜３１に屈折率が高いシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を用い、第２の無機膜３２に屈折率の低いシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜を用いた構成が好ましい。
【００４１】
反射防止効果の観点からは、シリコン酸化（ＳｉＯ）よりも屈折率の低いシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜が好ましい。第２の無機膜３２としては、反射防止効果が第２の無機膜３２にシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜を用いた場合よりも若干劣るものの、工程簡略化のためにはシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を用いることができる。工程簡略化について説明する。第２の無機膜３２にシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜を用いた場合、その成膜がスにＳｉＨ（ＣＨ３）３を用いると、その表面にＣＨ３基が存在するために、成膜後の表面が疎水性なので、ダイシング処理時のパーティクル付着が起こる。この場合、第２の無機膜３２にＳｉＯＣ膜を用いたときには、ウェハ分断前に、酸素ガスなどを用いて表面をプラズマ処理（ライトアッシング）して表面を親水性とする必要がある。これに対し、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜は親水性であるので、親水性にするためのプラズマ処理が不要になり、工程の簡略化がはかれる。これら第２の無機膜は、反射防止効果や、工程簡略化の観点から自由に選択されるものである。
【００４２】
又、少なくとも、第１の無機膜３１にシリコン窒化膜を用いたときは、各面からの反射光の干渉による反射防止効果が優れる。一方、マイクロレンズ２７をアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン窒化膜で形成した場合について「しわ」発生の有無について検証した。その結果、第１の無機膜３１であるシリコン窒化膜の膜厚を４５０ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下としたとき、第１の無機膜３１であるシリコン窒化膜の成膜時に観察される「しわ」が発生しないことが確認された。第１の無機膜３１であるシリコン窒化膜の膜厚を５００ｎｍ以上としたときには、第１の無機膜３１の成膜時に観察される「しわ」が発生することが確認された。マイクロレンズにアクリル熱可塑性樹脂を用いて、その表面にＳｉＮ膜による反射防止膜を成膜すると、ＳｉＮ膜に接するマイクロレンズであるアクリル系熱可塑性樹脂がＳｉＮ膜の膜応力に耐えられず伸縮現象を起す。この伸縮現象により、アクリル系熱可塑性樹脂膜と共に、ＳｉＮ膜に「しわ」が発生する。従って、本実施の形態では、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１の材料として、それぞれアクリル系熱可塑性樹脂等の熱可塑性樹脂膜及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を選択したときには、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。
【００４３】
マイクロレンズ２７をアクリル系熱可塑性樹脂膜で形成し、第１の無機膜３１をシリコン窒化膜より屈折率の低いシリコン酸化窒化膜で形成することができる。このときには、反射防止効果は若干劣るものの、第１の無機膜３１の膜厚を上記のように薄くしなくても、第１の無機膜３１に「しわ」が発生しないことが確認された。
【００４４】
第１実施の形態に係る固体撮像装置１１によれば、マイクロレンズ２７の表面に、マイクロレンズ２７よりも屈折率が高い第１の無機膜３１と、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率が低い第２の無機膜３２とからなる反射防止膜３３が形成される。この反射防止膜３３は、マイクロレンズ２７表面の反射光と第１の無機膜３１表面の反射光と第２の無機膜３２表面の反射光との干渉作用を利用しており、その結果、マイクロレンズ２７表面での反射光を可及的に小さく、実質的に反射光を無くすことができる。従って、固体撮像装置１１を例えばカメラセットに適用したときに、マイクロレンズ２７の表面反射に起因して発生するゴースト、特に顕在化する赤色光のゴーストを、より低減することができ、撮像画質のより高品質化を実現することができる。
【００４５】
第１及び第２の無機膜３１及び３２による反射防止膜３３では、マイクロレンズ２７と共にマイクロレンズの一部を構成している。隣り合うマイクロレンズの反射防止膜３３が互いに接触し、反射防止膜３３間に非レンズ領域が存在しないので、実質的なマイクロレンズの有効面積が拡大し、固体撮像装置１１の感度特性を向上することができる。本実施の形態では、２層膜構造の反射防止膜３３によって、ゴーストの低減と感度特性の向上の両方を達成することができ、構成の簡単化を図ることができる。
【００４６】
マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、反射防止膜３３の第１の無機膜３１をシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成するときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。これにより、優れた反射防止効果を有すると同時に、第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぎ、高品質の固体撮像装置を提供することができる。また、マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成するときは、反射防止効果が若干劣るも、第１の無機膜３１の膜厚によらず、しわ発生を防ぐことができる。従って、この場合も反射防止効果を出来るだけ損なわずに、しわの発生が無い品質の良い固体撮像装置を提供することができる。
反射防止膜３３を２層にした際に、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜や、シリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜を用いると、反射防止効果の他に、酸素遮断効果が向上する。このため、有機膜で構成されるマイクロレンズやカラーフィルタカバー膜などの耐光性が、例えばマイクロレンズ上にシリコン酸化（ＳｉＯ）膜単層で形成された反射防止膜よりも向上する。
【００４７】
［固体撮像装置の製造方法例］
図２〜図３に、第１実施の形態に係る固体撮像装置１１の製造方法例を示す。同図では、カラーフィルタ２６より下層に形成される構造体を省略している。
先ず、図示しないが、シリコン半導体基板１２にフォトダイオードＰＤ、垂直転送レジスタ１３、水平転送レジスタを形成し、遮光膜２４を形成して複数の画素が２次元的に配列された撮像領域を形成し、出力部を形成する。
【００４８】
次に、図２Ａに示すように、全面に絶縁膜２５を形成し、絶縁膜２５の表面を平坦化してその上にカラーフィルタ２６を形成する。カラーフィルタ２６は、緑色、赤色、青色からなる原色系フィルタ、或いは黄色、シアン色、マゼンタ色からなる補色系フィルタとすることができる。
【００４９】
次に、図２Ｂに示すように、カラーフィルタ２６上に、有機膜によるマイクロレンズ材料層２７Ａを形成する。このマイクロレンズ材料層２７Ａは、本例ではポリスチレン−アクリル共重合系熱硬化性樹脂をスピンコート法にて塗布し、ホットプレート上で熱硬化して形成する。ここで、本実施の形態ではエッチバック法によりマイクロレンズを形成するので、マイクロレンズ材料層２７Ａを厚く塗布して形成することができる。このため、マイクロレンズ材料層２７Ａは、カラーフィルタ２６の表面の凹凸を吸収して表面が実質的に平坦に形成される。
【００５０】
次に、図２Ｃに示すように、マイクロレンズ材料層２７Ａ上に、各画素に対応した状態で、レジスト層３７を形成する。すなわち、マイクロレンズ材料層２７Ａ上に感光性樹脂膜、例えばポジ型感光性樹脂膜を形成し、フォトリソグラフィ法にてパターニングして各画素に対応した位置にレジスト層３７を形成する。
【００５１】
次に、図２Ｄに示すように、レジスト層３７をその熱軟化点より高い温度で加熱処理を行い、上に凸の曲面を持ったレンズ形状層３７Ａを形成する。このレンズ形状層３７Ａは、エッチングマスク層となる。
【００５２】
次に、図３Ｅに示すように、エッチバック処理を施し、レンズ形状層３７Ａのレンズ形状をマイクロレンズ材料層２７Ａに転写して、各画素に対応した位置にマイクロレンズ２７を形成する。このエッチバック処理の制御することにより、隣り合うマイクロレンズ２６は、そのレンズ端が接触し、マイクロレンズ間の境界に非レンズ領域が存在しない状態で、且つマイクロレンズ間でＶ字状の凹部２８を有して形成される。
【００５３】
次に、図３Ｆに示すように、マイクロレンズ２６の表面上に第１の無機膜３１を成膜する。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜或いはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜をＣＶＤ（化学気相成長)法を用いて成膜することができる。このとき、第１の無機膜３１の成膜温度は、各種有機膜で形成されたカラーフィルタ２６、マイクロレンズ２７の耐熱性の観点から、２５０℃以下が好ましい。第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７表面に倣って形成される。これによって、隣り合うマイクロレンズ２７上の第１の無機膜３１は、互いに端部が接触し、第１の無機膜３１間の境界に非レンズ領域が存在しない状態で、且つ第１の無機膜３１間でＶ字状の凹部３４を有して形成される。
【００５４】
次に、図３Ｇに示すように、第１の無機膜３１の表面全面上に第２の無機膜３２を成膜する。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜、或いはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜をプラズマＣＶＤ法を用いて成膜することができる。このとき、第２の無機膜３２の成膜温度は、各種有機膜で形成されたカラーフィルタ２６、マイクロレンズ２７の耐熱性の観点から、２５０℃以下が好ましい。第２の無機膜３２は、第１の無機膜３１表面に倣って形成される。これによって、隣り合うマイクロレンズ２７上の第２の無機膜３２は、互いに端部が接触し、第２の無機膜３２間の境界に非レンズ領域が存在しない状態で、且つ第１の無機膜３２間でＶ字状の凹部３５を有して形成される。
【００５５】
このようにして、マイクロレンズ２７の表面上に、第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２からなる２層膜による反射防止膜３３を有する目的の固体撮像装置１１を得る。
【００５６】
なお、マイクロレンズ２７の有機膜にアクリル系熱可塑性樹脂を選択し、第１の無機膜３１の材料膜にシリコン窒化膜を選択したときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下に設定する。また、前述したように、マイクロレンズ２７の有機膜にアクリル系熱可塑性樹脂を選択し、第１の無機膜３１の材料膜にシリコン酸化窒化膜を適用してもよい。
【００５７】
本実施の形態の固体撮像装置１１の製造方法によれば、エッチバック法によりマイクロレンズ２７を形成し、マイクロレンズ２７の表面上に上記の屈折率関係を有する２層膜構造の反射防止膜３３を形成している。これにより、マイクロレンズ２７の表面反射に起因したゴーストの発生がより低減し、且つマイクロレンズ２７の有効面積が拡大して、撮像画像の高品質化と感度特性の向上を図った固体撮像装置を製造することができる。
【００５８】
図４Ａ、Ｂは、上述の図３Ｅの工程で示したマイクロレンズ２７の平面図である。図４Ａでは、固体撮像装置における水平方向及び垂直方向の各マイクロレンズ２７間のギャップ、すなわちギャップが実質的にゼロである状態を示している。図４Ｂも、固体撮像装置における水平方向及び垂直方向の各マイクロレンズ２７間のギャップが実質的にゼロである状態を示している。
【００５９】
図４Ａと図４Ｂとの違いは、対角方向のマイクロレンズ２７間のギャップの差である。図４Ａの状態からエッチバック量を増やすことで図４Ｂに示すように対角方向のマイクロレンズ２７間のギャップがより小さくなる。ここで、図４Ａよりもエッチバック量を減らした場合には、図４Ｃに示すように、水平方向、垂直方向及び対角方向のそれぞれにギャップが生じる。エッチバック量が少なければ、エッチングによるプラズマダメージが低減し、エッチング装置の生産性が向上するが、マイクロレンズ２７の２次元方向の有効面積が縮小するため、感度特性が低下する。第１実施の形態では、対角方向のマイクロレンズ２７間に多少のギャップが存在しても、少なくとも水平方向及び垂直方向のギャップが存在しないように反射防止膜３３を形成しているので、マイクロレンズ２７の有効面積が拡大し、感度特性が向上する。ここで、図４Ａ〜図４Ｃは、夫々図３Ｅの工程でのエッチバック量に応じたマイクロレンズ２７の平面状態を示すもので、図４Ａ〜図４Ｃの夫々の場合において、その後の図３Ｆ以降の工程で反射防止膜３３が形成される。
【００６０】
＜第２実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図５に、本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す。本実施の形態は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。図４は、前述と同様に、受光部となる光電変換部（フォトダイオード）と、垂直転送レジスタを含む要部の概略断面構造を示す。第２実施の形態に係る固体撮像装置４１は、第１実施の形態で説明した撮像領域のカラーフィルタ２６上に、マイクロレンズ２７をメルトフロー法で形成し、このマイクロレンズ２７の表面上に２層膜からなる反射防止膜３３を形成して構成される。即ち、固体撮像装置４１は、カラーフィルタ２６の表面に熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂膜によるカラーフィルタカバー膜４２が形成され、このカラーフィルタカバー膜４２上にメルトフロー法によるマイクロレンズ２７が形成される。カラーフィルタカバー膜４２は、平坦に形成される。カラーフィルタカバー膜４２の材料としては、アクリル系熱可塑性樹脂膜以外に、例えばフェノール系熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【００６１】
カラーフィルタカバー膜４２は、カラーフィルタ２６の凹凸表面を平坦化するための絶縁膜であり、薄膜で表面が平坦に形成される。マイクロレンズ２７は、各画素に対応して形成され、隣り合うマイクロレンズ２７間にギャップを有して形成される。従って、マイクロレンズ２７が形成された状態では、撮像領域の水平方向及び垂直方向に隣り合うマイクロレンズ２７間には、下地のカラーフィルタカバー膜４２の一部が露出される。
【００６２】
マイクロレンズ２７の表面上を含む全面に、第１の無機膜３１が形成され、さらに第１の無機膜３１上の全面に第２の無機膜３２が形成される。第１の無機膜３１は、当然に露出されたカラーフィルタカバー膜４２の表面上にも形成される。少なくとも第２の無機膜３２は、隣り合うマイクロレンズ２７上の第２の無機膜３２の端部が互いに接触し、この隣り合う第２の無機膜３２間にＶ字状の凹部３５を有するように形成される。このマイクロレンズ２７の表面に、第１の無機膜３１と第２の無機膜３２を積層した２層膜構造の反射防止膜３３が形成される。
【００６３】
第１実施の形態で説明したと同様に、反射防止膜３３を構成する第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７より屈折率の高い材料で形成され、第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率の低い材料で形成される。屈折率の関係は次の通りとなる。
第１の無機膜３１＞マイクロレンズ２７＞第２の無機膜３２。
【００６４】
マイクロレンズ２７は、有機膜で形成される。この有機膜は、例えばポジ型感光性アクリル系樹脂（屈折率約1.５０）、ポジ型感光性スチレン系樹脂（屈折率約１．６１）、それらの共重合系樹脂（屈折率約１．５１〜１．６０）を用いることができる。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜（屈折率約１．８１〜１．９０）またはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜（屈折率約１．５２〜１．８０）で形成することができる。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜（屈折率約１．４７）またはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜（屈折率約１．４０）で形成することができる。
【００６５】
第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７の曲率面に沿って被着形成され、少なくとも隣り合う第２の無機膜３２の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成される。
【００６６】
マイクロレンズ２７の表面での光反射を防止する反射防止膜３３としては、第１の無機膜３１に屈折率が高いシリコン窒化膜を用い、第２の無機膜３２に屈折率の低いシリコン酸化炭化膜、若しくはシリコン酸化膜を用いた構成が好ましい。
【００６７】
前述と同様に、反射防止効果の観点からは、シリコン酸化（ＳｉＯ）よりも屈折率の低いシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜が好ましい。第２の無機膜３２としては、反射防止効果が第２の無機膜３２にシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜を用いた場合よりも若干劣るものの、工程簡略化のためにはシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を用いることができる。工程簡略化については、前述と同様である。第２の無機膜３２にシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜を用いた場合、その成膜がスにＳｉＨ（ＣＨ３）３を用いると、その表面にＣＨ３基が存在するために、成膜後の表面が疎水性なので、ダイシング処理時のパーティクル付着が起こる。この場合、第２の無機膜３２にＳｉＯＣ膜を用いたときには、ウェハ分断前に、酸素ガスなどを用いて表面をプラズマ処理（ライトアッシング）して表面を親水性とする必要がある。これに対し、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜は親水性であるので、親水性にするためのプラズマ処理が不要になり、工程の簡略化がはかれる。これら第２の無機膜は、反射防止効果や、工程簡略化の観点から自由に選択されるものである。
【００６８】
又、少なくとも、第１の無機膜３１にシリコン窒化膜を用いたときは、各面からの反射光の干渉による反射防止効果が優れる。一方、カラーフィルタカバー膜４２をアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン窒化膜で形成した場合の「しわ」発生を防ぐために、第１の無機膜３１の膜厚が制御される。前述と同様に、第１の無機膜３１であるシリコン窒化膜の膜厚は、４５０ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下に設定する。また、前述したように、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成するときは、しわが発生しないので、膜厚をシリコン窒化(ＳｉＮ)膜ほど薄くする必要はない。
【００６９】
カラーフィルタ２６及びマイクロレンズ２７を除く他の構成、すなわちフォトダイオードＰＤ，垂直転送レジスタ１３、電荷読み出し部１４、更には水平転送レジスタ、出力部などの構成は、第１実施の形態で説明したと同様である。従って、図５において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７０】
第２実施の形態に係る固体撮像装置４１によれば、マイクロレンズ２７の表面に、マイクロレンズ２７よりも屈折率が高い第１の無機膜３１と、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率が低い第２の無機膜３２とからなる反射防止膜３３が形成される。この反射防止膜３３は、マイクロレンズ２７表面の反射光と第１の無機膜３１表面の反射光と第２の無機膜３２表面の反射光との干渉作用を利用しており、その結果、マイクロレンズ２７表面での反射光を可及的に小さく、実質的に反射光を無くすことができる。従って、固体撮像装置４１を例えばカメラセットに適用したときに、マイクロレンズ２７の表面反射に起因して発生するゴースト、特に顕在化する赤色光のゴーストを、より低減することができ、撮像画質のより高品質化を実現することができる。
【００７１】
第１及び第２の無機膜３１及び３２による反射防止膜３３では、マイクロレンズ２７と共にマイクロレンズの一部を構成している。隣り合うマイクロレンズの反射防止膜３３（少なくともその第２の無機膜３１）が互いに接触し、反射防止膜３３間に非レンズ領域が存在しないので、実質的なマイクロレンズの有効面積が拡大し、固体撮像装置４１の感度特性を向上することができる。本実施の形態では、２層膜構造の反射防止膜３３によって、ゴーストの低減と感度特性の向上の両方を達成することができ、構成の簡単化を図ることができる。
【００７２】
カラーフィルタカバー膜４２は、熱流動性に優れた熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂膜で形成するのが好ましい。カラーフィルタカバー膜４２を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、反射防止膜３３の第１の無機膜３１をシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成するときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。これにより、優れた反射防止効果を有すると同時に、カラーフィルタカバー膜４２及び第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぎ、高品質の固体撮像装置を提供することができる。また、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成するときは、反射防止効果が若干劣るも、第１の無機膜３１の膜厚によらず、カラーフィルタカバー膜４２及び第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぐことができる。従って、この場合も反射防止効果を出来るだけ損なわずに、しわの発生が無い品質の良い固体撮像装置を提供することができる。
【００７３】
［固体撮像装置の製造方法例］
図６〜図７に、第２実施の形態に係る固体撮像装置４１の製造方法例を示す。同図では、カラーフィルタ２６より下層に形成される構造体を省略している。
先ず、図示しないが、シリコン半導体基板１２にフォトダイオードＰＤ、垂直転送レジスタ１３、水平転送レジスタを形成し、遮光膜２４を形成して複数の画素が２次元的に配列された撮像領域を形成し、出力部を形成する。
【００７４】
次に、図６Ａに示すように、全面に絶縁膜２５を形成し、絶縁膜２５の表面を平坦化してその上にカラーフィルタ２６を形成する。カラーフィルタ２６は、緑色、赤色、青色からなる原色系フィルタ、或いは黄色、シアン色、マゼンタ色からなる補色系フィルタとすることができる。
【００７５】
図６Ｂに示すように、カラーフィルタ２６上に熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂４２Ａをスピンコート法にて塗布する。このアクリル系熱可塑性樹脂膜４２Ａは、出来るだけ薄膜であり、その表面が平坦に形成する必要がある。図５Ｂはスピンコート直後の状態を示したものであり、これから判るように、カラーフィルタ２６の表面での段差（凹凸）に沿ってアクリル系熱可塑性樹脂膜４２Ａの表面も波打っている。
【００７６】
次に、図６Ｃに示すように、アクリル系熱可塑性樹脂膜４２Ａをホットプレート上で加熱処理する。アクリル系熱可塑性樹脂膜４２Ａは、その流動性により、熱処理後において薄膜化し且つ表面が実質平坦化される。これにより、カラーフィルタ２６上にアクリル系熱可塑性樹脂膜によるカラーフィルタカバー膜４２が形成される。
【００７７】
次に、カラーフィルタカバー膜４２上に熱流動性と熱硬化性を持った、例えばポジ型感光性アクリル系樹脂、ポジ型感光性スチレン系樹脂、或いはそれらの共重合系樹脂などによる感光性樹脂膜を形成する。この感光性樹脂膜に対して、リソグラフィー法を用いて、各画素に対応してパターニングし、図５Ｄに示すように、各画素に対応する位置に有機膜、すなわちレジスト膜４３を形成する。レジスト膜４３の形成後には、レジスト膜４３中に残っている感光剤の光吸収を低減する目的で、紫外線照射を行う。これにより、感光剤が分解し、レジスト膜４３の光透過性が向上する。
【００７８】
次に、図７Ｅに示すように、形成されたレジスト膜４３を、その熱軟化点より高い温度で加熱処理を行い、すなわちリフロー処理を行い、上に凸で曲面を持ったマイクロレンズ２７を形成する。レジスト膜４３は、その樹脂の分子中に熱硬化基を含むものや、熱硬化剤が添加されているので、熱処理の過程で、熱流動を起した後に硬化する。
【００７９】
マイクロレンズ２７は、隣り合うマイクロレンズ間にギャップを有して形成される。このため、隣り合うマイクロレンズ２７の間に、一部カラーフィルタカバー膜４２が露出する。
【００８０】
次に、図７Ｆに示すように、マイクロレンズ２７の表面及び露出するカラーフィルタカバー膜４２の表面を含む全面に、第１の無機膜３１を成膜する。第１の無機膜３１は、プラズマＣＶＤ法で成膜した例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、或いはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成する。このとき、成膜温度は、各種有機膜で形成されたカラーフィルタ２６、マイクロレンズ２７の耐熱性を考慮して、２５０℃以下が好ましい。ここで、マイクロレンズ材料にアクリル系熱可塑性樹脂が選択された場合には、第１の無機膜３１として膜厚が４５０ｎｍ以下のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を適用する。
【００８１】
第１の無機膜３１としてシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜を適用することもできる。この場合は、反射防止効果は若干劣るものの、しわの発生は生じない。
【００８２】
次に、図７Ｇに示すように、第１の無機膜３１の表面全面上に第２の無機膜３２を成膜する。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜、或いはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜をプラズマＣＶＤ法を用いて成膜することができる。このとき、第２の無機膜３２の成膜温度は、各種有機膜で形成されたカラーフィルタ２６、マイクロレンズ２７の耐熱性の観点から、２５０℃以下が好ましい。隣り合うマイクロレンズ２７上の第２の無機膜３２は、互いに端部が接触し、第２の無機膜３２間の境界に非レンズ領域が存在しない状態で、且つ第１の無機膜３２間でＶ字状の凹部３５を有して形成される。
【００８３】
このようにして、マイクロレンズ２７の表面上に、第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２からなる２層膜による反射防止膜３３を有する目的の固体撮像装置４１を得る。
【００８４】
本実施の形態の固体撮像装置４１の製造方法によれば、メルとフロー法によりマイクロレンズ２７を形成し、マイクロレンズ２７の表面上に上記の屈折率関係を有する２層膜構造の反射防止膜３３を形成している。反射防止膜３３の少なくとも第２の無機膜３２は、互いにギャップを空けることなく形成される。これにより、マイクロレンズ２７の表面反射に起因したゴーストの発生がより低減し、且つマイクロレンズ２７の有効面積が拡大して、撮像画像の高品質化と感度特性の向上を図った固体撮像装置を製造することができる。
【００８５】
＜３．第３実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図８に、本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す。本実施の形態は、表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第３実施の形態に係る固体撮像装置４５は、シリコン半導体基板４７に、光電変換部となるフォトダイオードＰＤと、複数の画素トランジスタとからなる複数の画素を規則的に２次元的に配列した撮像領域を有して構成される。画素トランジスタは、フォトダイオードＰＤの信号電荷を読み出す手段となる。フォトダイオードＰＤは、図示しないが、光電変換と電荷蓄積を兼ねた第１導電型、本例ではｎ型の電荷蓄積領域と、その表面の暗電流抑制を兼ねる第２導電型、本例ではｐ型の半導体領域とを有して形成される。
【００８６】
フォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタは、図示しないが、半導体基板４７の表面側に形成されたｐ型半導体ウェル領域に形成される。図８では、画素を構成する複数の画素トランジスタを、そのうちの転送トランジスタＴｒ１で代表して示している。転送トランジスタＴｒ１は、フォトダイオードＰＤをソースとし、ｎ型半導体領域によるフローティングディフージョンＦＤをドレインとして、ゲート絶縁膜４８を介して形成した転送ゲート電極４９を有して形成される。
【００８７】
画素を構成する複数の画素トランジスタとしては、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの４トランジスタ、或いは選択トランジスタを省略した３トランジスタで構成することができる。画素としては、１つの光電変換部と複数の画素トランジスタからなる単位画素を適用することができる。なお、画素としては、複数の光電変換部が転送トランジスタを除く他の画素トランジスタを共有した、いわゆる画素共有の構造を適用することもできる。
【００８８】
半導体基板４７には、各単位画素間を分離する素子分離領域５１が形成される。半導体基板４７の表面側に層間絶縁膜５２を介して複数層の配線５３を配置した多層配線層５４が形成される。配線５３は、ダマシンプロセスで形成されたバリアメタル層と銅による導電層とから構成される。層間絶縁膜５２は、例えばシリコン酸化膜で形成される。多層配線層５４上には、カラーフィルタ２６及び各画素に対応するマイクロレンズ２７が積層して形成される。
【００８９】
カラーフィルタ２６は、前述したように、例えば緑色、赤色、青色の原色系カラーフィルタ、或いは黄色、シアン色、マゼンタ色の補色系カラーフィルタ等を用いることができる。カラーフィルタ２６として例えばベイヤー配列の原色系カラーフィルタを用いることができる。
【００９０】
そして、本実施の形態では、第１実施の形態と同様に、マイクロレンズ２７が、エッチバック法で形成されて垂直、水平方向に隣り合うマイクロレンズ２７の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。つまり、マイクロレンズ２７では、隣り合うマイクロレンズ２７の端部が接触し、隣り合うマイクロレンズ２７間にＶ字状の凹部２８が形成される。このマイクロレンズ２７の表面に、第１の無機膜３１と第２の無機膜３２を積層した２層膜構造の反射防止膜３３が形成される。
【００９１】
前述と同様に、反射防止膜３３を構成する第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７より屈折率の高い材料で形成され、第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率の低い材料で形成される。マイクロレンズ２７は、有機膜、例えばアクリル系熱硬化性樹脂、アクリル系熱可塑性樹脂、スチレン系熱硬化性樹脂、スチレン系光硬化性樹脂、或いはそれらの共重合系樹脂等の有機膜を用いることができる。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、またはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜、またはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜で形成することができる。
【００９２】
第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７の曲率面に沿って被着形成され、いずれも隣り合う無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成される。
【００９３】
その他の、マイクロレンズ２７、反射防止膜３３の第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２に関する構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【００９４】
［固体撮像装置の製造方法例］
第３実施の形態に係る固体撮像装置４５の製造方法としては、通常の製造工程でカラーフィルタ２６までが形成される。すなわち、半導体基板４７にフォトダイオードＰＤ及び複数の画素トランジスタからなる複数の画素、素子分離領域５１を形成する工程と、半導体基板４７の表面上部の層間絶縁膜５２を介して複数層の配線５３を配置した多層配線層５４を形成する工程を有する。多層配線層５４は、ダマシンプロセスを用いて例えばシリコン酸化膜による層間絶縁膜５２に埋め込まれるようにバリアメタル層と銅からなる導電層とによる配線５３を配置して形成することができる。さらに、撮像領域の多層配線層５４上にカラーフィルタ２６を形成する。
【００９５】
次に、前述の図２Ａ〜図３Ｇに示すと同様の工程によって、マイクロレンズ２７と、マイクロレンズの表面上に第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２を順次性膜して反射防止膜３３を形成し、目的の固体撮像装置４５を得る。
【００９６】
第３実施の形態に係る固体撮像装置４５によれば、マイクロレンズ２７の表面に、マイクロレンズ２７よりも屈折率が高い第１の無機膜３１と、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率が低い第２の無機膜３２とからなる反射防止膜３３が形成される。また、第１及び第２の無機膜３１及び３２による反射防止膜３３では、マイクロレンズ２７と共にマイクロレンズの一部を構成している。隣り合うマイクロレンズの反射防止膜３３が互いに接触し、反射防止膜３３間に非レンズ領域が存在しないので、実質的なマイクロレンズの有効面積が拡大している。
【００９７】
この構成により、第１実施の形態で説明したと同様に、マイクロレンズ２７表面での反射光を可及的に小さく、実質的に反射光を無くすことができる。従って、固体撮像装置４５を例えばカメラセットに適用したときに、マイクロレンズ２７の表面反射に起因して発生するゴースト、特に顕在化する赤色光のゴーストを、より低減することができ、撮像画質のより高品質化を実現することができる。また、固体撮像装置４５の感度特性を向上することができる。本実施の形態では、２層膜構造の反射防止膜３３によって、ゴーストの低減と感度特性の向上の両方を達成することができ、構成の簡単化を図ることができる。
【００９８】
さらに、マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、反射防止膜３３の第１の無機膜３１をシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成するときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。これにより、優れた反射防止効果を有すると同時に、第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぎ、高品質の固体撮像装置を提供することができる。また、マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。このときは、反射防止効果が若干劣るも、第１の無機膜３１の膜厚によらず、しわ発生を防ぐことができる。従って、この場合も反射防止効果を出来るだけ損なわずに、しわの発生が無い品質の良い固体撮像装置を提供することができる。
【００９９】
＜４．第４実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図９に、本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す。本実施の形態は、表面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。図９は、前述の図８と同様に、光電変換部となるフォトダイオードと、複数の画素トランジスタからなる画素を含む要部の概略断面構造を示す。第４実施の形態に係る固体撮像装置４６は、第３実施の形態で説明した撮像領域のカラーフィルタ２６上に、マイクロレンズ２７をメルトフロー法で形成し、このマイクロレンズ２７の表面上に２層膜からなる反射防止膜３３を形成して構成される。即ち、固体撮像装置４６は、カラーフィルタ２６の表面に熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂膜によるカラーフィルタカバー膜４２が形成され、このカラーフィルタカバー膜４２上にメルトフロー法によるマイクロレンズ２７が形成される。
【０１００】
第２実施の形態で説明下と同様に、カラーフィルタカバー膜４２は、カラーフィルタ２６の凹凸表面を平坦化するための絶縁膜であり、薄膜で表面が平坦に形成される。マイクロレンズ２７は、各画素に対応して形成され、隣り合うマイクロレンズ２７間にギャップを有して形成される。従って、マイクロレンズ２７が形成された状態では、撮像領域の水平方向及び垂直方向に隣り合うマイクロレンズ２７間には、下地のカラーフィルタカバー膜４２の一部が露出される。
【０１０１】
マイクロレンズ２７の表面上を含む全面に、第１の無機膜３１が形成され、さらに第１の無機膜３１上の全面に第２の無機膜３２が形成される。第１の無機膜３１は、当然に露出されたカラーフィルタカバー膜４２の表面上にも形成される。少なくとも第２の無機膜３２は、隣り合うマイクロレンズ２７上の第２の無機膜３２の端部が互いに接触し、この隣り合う第２の無機膜３２間にＶ字状の凹部３５を有するように形成される。このマイクロレンズ２７の表面に、第１の無機膜３１と第２の無機膜３２を積層した２層膜構造の反射防止膜３３が形成される。
【０１０２】
前述と同様に、反射防止膜３３を構成する第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７より屈折率の高い材料で形成され、第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率の低い材料で形成される。マイクロレンズ２７は、有機膜、例えばポジ型感光性アクリル系樹脂、ポジ型感光性スチレン系樹脂、それらの共重合系樹脂等の有機膜を用いることができる。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、またはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜、またはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜で形成することができる。
【０１０３】
第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７の曲率面に沿って被着形成され、少なくとも隣り合う第２の無機膜３２の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成される。その他の、カラーフィルタカバー膜４２、マイクロレンズ２７、反射防止膜３３の第１及び第２の無機膜３１及び３２に関する構成は、第２実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
【０１０４】
カラーフィルタカバー膜４２より下層のその他の構成、すなわち多層配線層５４、フォトダイオードＰＤ、画素トランジスタ等の構成は、第３実施の形態で説明したと同様であるので、図９において、図８と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０５】
［固体撮像装置の製造方法例］
第４実施の形態に係る固体撮像装置４６の製造方法としては、通常の表面照射型の固体撮像装置の製造工程でカラーフィルタ２６までが形成される。すなわち、半導体基板４７にフォトダイオードＰＤ及び複数の画素トランジスタからなる複数の画素、素子分離領域５１を形成する工程と、半導体基板４７の表面上部の層間絶縁膜５２を介して複数層の配線５３を配置した多層配線層５４を形成する工程を有する。多層配線層５４は、ダマシンプロセスを用いて例えばシリコン酸化膜による層間絶縁膜５２に埋め込まれるようにバリアメタル層と銅からなる導電層とによる配線５３を配置して形成することができる。さらに、撮像領域の多層配線層５４上にカラーフィルタ２６を形成する。
【０１０６】
次に、前述の図６Ａ〜図７Ｇに示すと同様の工程によって、カラーフィルタカバー膜４２、マイクロレンズ２７と、マイクロレンズ２７の表面上に第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２を順次性膜して反射防止膜３３を形成し、目的の固体撮像装置４６を得る。
【０１０７】
第４実施の形態に係る固体撮像装置４６によれば、マイクロレンズ２７の表面に、マイクロレンズ２７よりも屈折率が高い第１の無機膜３１と、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率が低い第２の無機膜３２とからなる反射防止膜３３が形成される。また、第１及び第２の無機膜３１及び３２による反射防止膜３３では、マイクロレンズ２７と共にマイクロレンズの一部を構成している。隣り合うマイクロレンズの反射防止膜３３、少なくとも第２の無機膜３２が互いに接触し、反射防止膜３３間に非レンズ領域が存在しないので、実質的なマイクロレンズの有効面積が拡大している。
【０１０８】
この構成により、第２実施の形態で説明したと同様に、マイクロレンズ２７表面での反射光を可及的に小さく、実質的に反射光を無くすことができる。従って、固体撮像装置４６を例えばカメラセットに適用したときに、マイクロレンズ２７の表面反射に起因して発生するゴースト、特に顕在化する赤色光のゴーストを、より低減することができ、撮像画質のより高品質化を実現することができる。また、固体撮像装置４６の感度特性を向上することができる。本実施の形態では、２層膜構造の反射防止膜３３によって、ゴーストの低減と感度特性の向上の両方を達成することができ、構成の簡単化を図ることができる。
【０１０９】
さらに、カラーフィルタカバー膜４２を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、反射防止膜３３の第１の無機膜３１をシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成するときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。これにより、優れた反射防止効果を有すると同時に、カラーフィルタカバー膜４２と共に第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぎ、高品質の固体撮像装置を提供することができる。また、カラーフィルタカバー膜４２を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。このときは、反射防止効果が若干劣るも、カラーフィルタカバー膜４２及び第１の無機膜３１の膜厚によらず、しわ発生を防ぐことができる。従って、この場合も反射防止効果を出来るだけ損なわずに、しわの発生が無い品質の良い固体撮像装置を提供することができる。
【０１１０】
＜５．第５実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例］
図１０に、本発明に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す。本実施の形態は、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置に適用した場合である。第５実施の形態に係る固体撮像装置５７は、薄膜化されたシリコン半導体基板６２に、光電変換部となるフォトダイオードＰＤと、複数の画素トランジスタからなる複数の画素を規則的に２次元配列した画素領域を有して構成される。フォトダイオードＰＤは、半導体基板６２の厚み方向の全域にわたり、図示しないが、光電変換と電荷蓄積を兼ねた第１導電型、本例ではｎ型の電荷蓄積領域と、その表裏両界面の暗電流抑制を兼ねる第２導電型、本例ではｐ型の半導体領域とを有して形成される。フォトダイオードＰＤは、複数の画素トランジスタの下方に延長するように形成される。複数の画素トランジスタは、半導体基板６２の表面側に形成されたｐ型の半導体ウェル領域６３に形成される。図示では、複数の画素トランジスタを、そのうちの転送トランジスタＴｒ１で代表して示している。転送トランジスタＴｒ１は、フォトダイオードＰＤをソースとし、ｎ型半導体領域によるフローティングディフージョンＦＤをドレインとして、ゲート絶縁膜６４を介して形成した転送ゲート電極６５を有して形成される。隣接する画素間には、素子分離領域６６となる例えばｐ型半導体層が形成される。
【０１１１】
半導体基板６２の表面側に層間絶縁膜６７を介して複数層の配線６８を配置した多層配線層６９が形成され、この多層配線層６９上に支持基板７０が貼り合わされる。配線６８は、配置の制限がなく、フォトダイオードＰＤ上にも形成される。半導体基板６２の多層配線層６９とは反対側の裏面が受光面となり、この基板裏面側にカラーフィルタ２６が形成される。カラーフィルタ２６は、前述したと同様の構成とすることができる。
【０１１２】
そして、本実施の形態では、第１実施の形態と同様に、マイクロレンズ２７が、エッチバック法で形成されて垂直、水平方向に隣り合うマイクロレンズ２７の境界に非レンズ領域を存在させない状態で形成される。つまり、マイクロレンズ２７では、隣り合うマイクロレンズ２７の端部が接触し、隣り合うマイクロレンズ２７間にＶ字状の凹部２８が形成される。このマイクロレンズ２７の表面に、第１の無機膜３１と第２の無機膜３２を積層した２層膜構造の反射防止膜３３が形成される。
【０１１３】
前述と同様に、反射防止膜３３を構成する第１の無機膜３１は、マイクロレンズ２７より屈折率の高い材料で形成され、第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７及び第１の無機膜３１より屈折率の低い材料で形成される。マイクロレンズ２７は、有機膜、例えばアクリル系熱硬化性樹脂、アクリル系熱可塑性樹脂、スチレン系熱硬化性樹脂、スチレン系光硬化性樹脂、或いはそれらの共重合系樹脂等の有機膜を用いることができる。第１の無機膜３１は、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜、またはシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。第２の無機膜３２は、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜、またはシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜で形成することができる。
【０１１４】
第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２は、マイクロレンズ２７の曲率面に沿って被着形成され、いずれも隣り合う無機膜の境界に非レンズ領域が存在しない状態で形成される。
【０１１５】
その他の、マイクロレンズ２７、反射防止膜３３の第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２に関する構成は、前述の第１実施の形態で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
第５実施の形態の裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置では、カラーフィルタカバー膜を有しない構成としたが、カラーフィルタカバー膜を有する構成とすることもできる。
【０１１６】
［固体撮像装置の製造方法例］
第５実施の形態に係る固体撮像装置４７の製造方法としては、通常の裏面面照射型の固体撮像装置の製造工程でカラーフィルタ２６までが形成される。すなわち、半導体基板６２の撮像領域にフォトダイオードＰＤ及び複数の画素トランジスタから成る複数の画素、画素間を分離する素子分離領域を形成する。半導体基板７０の表面上に層間絶縁膜６７を介して複数層の配線６８を配置した多層配線層６９を形成する。多層配線層６９は、前述と同様に、ダマシンプロセスを用いて形成することができる。次いで、多層配線層６９上に例えばシリコン基板などによる支持基板７０を貼り合わせて後、半導体基板６２の裏面側よりＣＭＰ（化学機械研磨）法などを用いて、フォトダイオードＰＤが基板裏面に臨むように、半導体基板６２を薄膜化する。薄膜化の後に基板裏面に暗電流抑制を兼ねるｐ型半導体層を形成する。
【０１１７】
次に、前述の図２Ａ〜図３Ｇに示すと同様の工程によって、マイクロレンズ２７と、マイクロレンズ２７の表面上に第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２を順次性膜して反射防止膜３３を形成し、目的の固体撮像装置４７を得る。
【０１１８】
第５実施の形態に係る固体撮像装置５７によれば、光は半導体基板６２の多層配線６９が形成されない裏面側から入射される。そして、マイクロレンズ２７及び反射防止膜３３が第３実施の形態で説明したと同様に構成されるので、隣り合うマイクロレンズの反射防止膜３３間に非レンズ領域が存在せず、実質的なマイクロレンズの有効面積が拡大し感度特性が向上する。マイクロレンズ２７表面での反射光を実質的に無くすことができ、固体撮像装置４７をカメラセットに適用したときに、マイクロレンズ２７の表面反射に起因して発生するゴースト、特に顕在化する赤色光のゴーストを、より低減することができる。よって、撮像画質のより高品質化を実現することができる。本実施の形態では、２層膜構造の反射防止膜３３によって、ゴーストの低減と感度特性の向上の両方を達成することができ、構成の簡単化を図ることができる。
【０１１９】
さらに、マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、反射防止膜３３の第１の無機膜３１をシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成するときは、第１の無機膜３１の膜厚を４５０ｎｍ以下に設定する。これにより、優れた反射防止効果を有すると同時に、第１の無機膜３１でのしわ発生を防ぎ、高品質の固体撮像装置を提供することができる。また、マイクロレンズ２７を熱可塑性樹脂膜、例えばアクリル系熱可塑性樹脂で形成し、第１の無機膜３１をシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜で形成することができる。このときは、反射防止効果が若干劣るも、第１の無機膜３１の膜厚によらず、しわ発生を防ぐことができる。従って、この場合も反射防止効果を出来るだけ損なわずに、しわの発生が無い品質の良い固体撮像装置を提供することができる。
【０１２０】
第５実施の形態では、マイクロレンズ２７をエッチバック法により形成したが、その他、前述の第４実施の形態で説明したメルトフロー法を用いて形成して、裏面照射型のＣＭＯＳ固体撮像装置を構成することも出来る。この場合には、第４実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１２１】
第５実施の形態に係る裏面面照射型の固体撮像装置は、図１０に示すように、カラーフィルタカバー膜が無く、フォトダイオード（ＰＤ）とマイクロレンズ２７間の距離が短いために、マイクロレンズ２７の焦点距離を短縮する手法としても有利となる。
【０１２２】
ここで、上述の各実施の形態におけるマイクロレンズ２７の反射防止効果について、更に詳述する。図１１Ｂに、各試料の表面反射（曲線ａ、曲線ｂ群、曲線ｃ）を比較した、表面反射率を示す。曲線ａは、ポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ単体の表面反射率である。曲線ｂ群は、上記マイクロレンズ単体の表面上に本実施の形態における２層膜からなる反射防止膜３３を形成した場合の表面反射率である。曲線ｃは、マイクロレンズ単体の表面上に単層からなる反射防止膜として、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜のみを１００ｎｍ形成した場合の表面反射率である。
【０１２３】
反射防止膜３３は、第１の無機膜３１としてシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を用い、第２の無機膜３２としてシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を用いた。図１１Ａは、第１の無機膜であるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の膜厚を９０ｎｍ〜１５５ｎｍの間で変化させ、第２の無機膜３２であるシリコン酸化（ＳｉＯ）膜の膜厚を６０ｎｍ〜１００ｎｍの間で変化させたときの、好ましい各膜厚の組み合わせを示している。第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２の各膜厚の組合わせにおいて、反射率のピークが、ポリスチレン系樹脂単体のマイクロレンズの表面に単層の反射防止膜（ＳｉＯ）のみを１００ｎｍ形成した場合の反射よりも低減可能な組合わせを、図１１Ａの白抜き部に示す。目盛は５ｎｍ単位としている。ここで、シリコン酸化（ＳｉＯ）を比較例とした理由は、マイクロレンズ単体の表面反射を低減する目的として、マイクロレンズより屈折率が低く且つ、半導体プロセスとしては汎用的に用いられる膜種であり且つ、簡易的に成膜可能な膜種であるからである。図１１Ｂ中の曲線ａと曲線ｂ群を比較した場合、マイクロレンズ単体（図１１Ｂa）に対して、単層からなる反射防止膜として、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜のみを１００ｎｍ形成した場合、その表面反射は１/２以下となることが判る。
【０１２４】
（１）本発明の実施の形態は、反射防止膜をＳｉＯ単層とし場合よりも反射防止効果が高い。すなわち、単層の反射防止膜では効果が少ない。（２）ＳｉＯ単層の反射防止膜では、適度な反射防止効果を得るための膜厚を、１００ｎｍ程度にするのが好ましいが、この膜厚だと、メルトフローによるマイクロレンズ間の隙間が埋まらずに感度特性について、本発明より劣る。（３）ＳiＯＣ単層の反射防止膜だとＳｉＯ単層よりも反射防止効果は高いが、（２）と同じ理由で適度な反射防止効果を得る膜厚ではマイクロレンズ間の隙間が埋まらない。
【０１２５】
表１に、上記低減可能な各膜厚の範囲を示す。
【表１】
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【０１２６】
図１１Ｂの曲線ｂ群に、図１１Ａ及び表１に示す各膜厚の組み合わせに応じた反射防止膜３３の入射光の波長（ｎｍ）に対する反射率（％）示している。曲線ｂ群の各細線及び太線の曲線は、各膜厚の組み合わせに対応している。
【０１２７】
曲線（太線）ａは、前記ポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ単体において、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける表面反射特性を示す。
【０１２８】
曲線（太破線）ｃは、前記ポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズの表面上に１層からなる反射防止膜として、ＳｉＯのみを１００ｎｍ形成した場合について、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける表面反射特性を示す。
【０１２９】
曲線（太線）ｄは、本実施の形態の表面に反射防止膜３３を成膜したマイクロレンズにおいて、緑色光に対して良好な反射防止効果を示す膜厚構成としたときの、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける表面反射特性を示す。この膜厚構成としては、第１の無機膜３１であるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の膜厚を１０５ｎｍとし、第２の無機膜３２であるシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を８５ｎｍとして成膜している。
【０１３０】
曲線（太線）ｆは、本実施の形態の表面に反射防止膜３３を成膜したマイクロレンズにおいて、青色光と赤色光に対して良好な反射防止効果を示す膜厚構成としたときの、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける表面反射特性を示す。この膜厚構成としては、第１の無機膜３１であるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の膜厚を１３５ｎｍとし、第２の無機膜３２であるシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を８５ｎｍとして成膜している。
【０１３１】
曲線（太線）ｅは、本実施の形態の表面に反射防止膜３３を成膜したマイクロレンズにおいて、赤色光に対して良好な反射防止効果を示す膜厚構成としたときの、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける表面反射特性を示す。この膜厚構成としては、第１の無機膜３１であるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の膜厚を１２０ｎｍとし、第２の無機膜３２であるシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を８５ｎｍとして成膜している。
【０１３２】
このとき用いたポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ材料の屈折率は１．６１である。第１の無機膜３１であるシリコン窒化（ＳｉＮ）膜は、ＣＶＤ法を用いて１８０℃〜２００℃で成膜している。このときのシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の屈折率は、１．８６である。第２の無機膜３２であるシリコン酸化（ＳｉＯ）膜は、ＣＶＤ法を用いて１８０℃〜２００℃で成膜している。このときのシリコン酸化（ＳｉＯ）膜の屈折率は、１．４７である。
【０１３３】
このように、２層膜からなる反射防止膜３３の膜厚構成は、例えば全体の反射率を、単体マイクロレンズの表面上に１層の反射防止膜として、ＳｉＯ膜のみを１００ｎｍ形成した場合より少なくして、更に特定色の感度特性を向上させることができる。すなわち、緑色の感度を向上させたい場合は、図１１Ｂの曲線ｄなどを選択すれば良い。青色と赤色の感度を恒常させたい場合は、図１１Ｂの曲線ｆなどを選択すれば良い。赤色の感度を向上させたい場合は、図１１Ｂの曲線ｅを選択すれば良い。
【０１３４】
本実施の形態では、反射抑制効果により、各色の感度特性の調整が可能とり、優れた感度特性や、良好な色再現性を持った固体撮像装置を提供することができる。更には、本実施の形態の反射防止膜３３を、前述の反射型の赤外線カットフィルタと組み合わせて使用される場合、特に、約６４０ｎｍ程度の成分において、その反射率も低減できることから、前述したようにゴースト発生を低減することができる。
【０１３５】
検討した２層膜からなる反射防止膜３３において、第１の無機膜３１には屈折率が１．８６のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を適用した。通常、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜の成膜には、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスが用いられ、成膜温度が４００℃程度で屈折率が約２．０程度のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜が成膜可能である。本実施の形態における反射防止膜３３の第１の無機膜３１の構成において、屈折率は１．８６より２．０の方が好ましい。
【０１３６】
しかし、屈折率が約２．０のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜は、その膜中にＳｉ−Ｈ基を多く有することから、光の透過率が悪化してしまう。また、４００℃程度で成膜した場合、カラーフィルタ、マイクロレンズ、後述のカラーフィルタカバー膜などの有機膜の耐熱性を考慮すると、４００℃程度で成膜するシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を用いることは現実的でない。
【０１３７】
シリコン窒化（ＳｉＮ）膜の成膜温度を現実的な２００℃程度まで例えば下げた場合、膜の屈折率は低下するものの、上記の有機膜へのダメージは無くなる。
【０１３８】
上記効果の検討は、ポリスチレン系樹脂（屈折率１．６１程度）からなるマイクロレンズ上の反射防止膜として、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜とシリコン酸化（ＳｉＯ）膜との組み合わせで行った結果である。その他、マイクロレンズ材を、アクリル系樹脂（屈折率約１．５０程度）、あるいはポリスチレン系とアクリル系の共重合系樹脂（屈折率１．５１〜１．６０程度）とした場合にも、同等の効果が得られている。また、第１の無機膜として、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜の代わりにシリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜を適用しても同様の傾向を示す結果を得ている。
【０１３９】
更に、第２の無機膜を、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜（屈折率１．４７）から更に屈折率の低いシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜（屈折率１．４）にすることで、その膜厚構成の傾向は変化せずに、反射防止効果が向上することが判明した。
【０１４０】
図１２に、屈折率１．６１のポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に、２層からなる反射防止膜の第１の無機膜の膜厚を変化させたときの反射率を示す。試料では、第１の無機膜として屈折率の１．８６のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜をそれぞれ１０５ｎｍ、１３５ｎｍ、１２０ｎｍ形成した。そして、それぞれの第１の無機膜上に、屈折率１．４７のシリコン酸化（ＳｉＯ）膜と、屈折率の１．４０のシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜の各第２の無機膜を８５ｎｍ形成した。図１２は、この場合についての反射率を示す。
【０１４１】
曲線ｇ′は、屈折率１．６１のポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に屈折率１．４７のシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を１００ｎｍ形成した場合の反射率を示す。曲線ｈ′は、屈折率１．６１のポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に屈折率１．４０のシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜を１００ｎｍ形成した場合の反射率を示す。
【０１４２】
曲線ａ′〜ｃ′は、屈折率１．６１のポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に、２層からなる反射防止膜を形成した場合の反射率を示す。第１の無機膜は、屈折率の１．８６のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜であり、第２の無機膜は、屈折率１．４７のシリコン酸化（ＳｉＯ）膜である。第１及び第２の無機膜の膜厚構成を表２に示す。
【０１４３】
曲線ｄ′〜ｅ′は、屈折率１．６１のポリスチレン系樹脂からなるマイクロレンズ上に、２層からなる反射防止膜を形成した場合の反射率を示す。第１の無機膜は、屈折率の１．８６のシリコン窒化（ＳｉＮ）膜であり、第２の無機膜は、屈折率１．４０のシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜である。第１及び第２の無機膜の膜厚構成を表２に示す。
【０１４４】
【表２】
2012084608.tif 000004
【０１４５】
＜６．第６実施の形態＞
固体撮像装置では、画素の微細化に伴い、感度特性を向上するための手法として、マイクロレンズからフォトダイオードまでの距離を縮小することで、斜め入射光に対しての感度が改善することが一般的に知られている。マイクロレンズからフォトダイオードまでの距離を縮小する場合、マイクロレンズの曲率半径をより小さくコントロールする必要が生じる。しかし、前述の図２及び図３、或いは図６及び図７に示したマイクロレンズの製法においては、断面方向で各マイクロレンズ間のギャップを実質的にゼロに出来た場合、図１３に示すように、レンズ曲率半径ｒは画素サイズｗの約１／２程度までが限界であった。
【０１４６】
第６実施の形態に係る固体撮像装置は、マイクロレンズ２７の表面上の２層膜による反射防止膜３３の成膜をコントロールすることにより、実質的なマイクロレンズのレンズ曲率半径の縮小を可能としている。
【０１４７】
［固体撮像装置の構成例とその製造方法例］
図１４に、本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す。本実施の形態は、表面上に２層膜の反射防止膜を有するマイクロレンズの構成に特徴が有るので、ＣＣＤ固体撮像装置及び表面照射型や裏面照射型ＣＭＯＳ固体撮像装置のいずれにも適用できる。図１３では、固体撮像装置７２の要部、すなわちカラーフィルタ上の２層膜の反射防止膜を有するマイクロレンズを示し、それ以外の固体撮像装置の構成は省略している。
【０１４８】
第６実施の形態においては、図１４Ａに示すように、カラーフィルタ２６上にエッチバック法により有機膜からなるマイクロレンズ２７を形成する。マイクロレンズ２７では、隣り合うマイクロレンズ間にギャップが実質的にゼロとなるように形成する。このとき、隣り合うマイクロレンズ２７間にはＶ字状の凹部２８が形成される。マイクロレンズ２７の曲面は略球面状に形成される。
【０１４９】
次に、図１４Ｂに示すように、マイクロレンズ２７の表面上に２層膜、すなわち第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２を成膜して反射防止膜３３を形成する。
【０１５０】
ここで、表面が凹凸形状を有するマイクロレンズ群の表面に、プラズマＣＶＤ法を用いて膜形成を行うと、凸部に比べて微細な凹部２８への成膜レートが遅い。本実施の形態では、凸部と微細な凹部２８への成膜レートの差を利用し、更にその現象を拡大するようにして第１及び第２の無機膜３１及び３２を成膜する。
【０１５１】
すなわち、例えば、スチレン系樹脂からなるマイクロレンズ２７の表面上にシリコン窒化（ＳｉＮ）膜による第１の無機膜３１をプラズマＣＶＤ法により形成する。このときの第１の無機膜３１の成膜時の成膜チャンバー内の圧力を通常より高くして成膜する。通常、プラズマＣＶＤ成膜装置の成膜チャンバー内の圧力は、マイクロレンズ群の表面凹凸部上に出来るだけ膜厚差が生じないように、成膜される分子の平均自由行程を向上させるべく、２〜４Ｔｏｒｒ程度の低圧力で成膜する。これに対し、本実施の形態では、凸部よりも微細な凹部２８の成膜レートが低くなるように、故意に成膜チャンバー内の圧力を通常より高く、例えば５〜１０Ｔｏｒｒの高圧側にコントロールし、凹部２８での成膜される分子の平均自由行程を低下させる。これによって、マイクロレンズ２７群の凹凸部に対し、凸部の成膜レートを上げ、凹部２８の成膜レートを下げ、レンズ凸部では厚い膜厚を有し、レンズ凹部２８では薄い膜厚を有する第１の無機膜３１が成膜される。
【０１５２】
次いで、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ）膜による第２の無機膜３２を同様の圧力の下で成膜する。これにより、レンズ凸部では厚く、レンズ凹部では薄い第２の無機膜３２が成膜される（図１４Ｂ参照）。
【０１５３】
このようにして、図１４Ｂに示すように、マイクロレンズ２７凸部、すなわち頂部の膜厚ｔ１が最も厚く、これより漸次薄膜化してマイクロレンズ２７凹部の膜厚ｔ２が最も薄くなる反射防止膜３３を形成し（ｔ１＞ｔ２）、目的の固体撮像装置７２を得る。固体撮像装置７２における反射防止膜３３を含むマイクロレンズ２７の実質的なレンズ曲面、すなわち第２の無機膜３２表面のレンズ曲面は、凸状の非球面となる。
【０１５４】
第６実施の形態に係る固体撮像装置７２によれば、反射防止膜３３を、第１及び第２の無機膜３１及び３２がレンズの凸部と凹部で膜厚差が生じるように成膜し、レンズ曲面を凸状の非球面としている。これにより、マイクロレンズ２７の実質的な焦点距離を短縮することができ、マイクロレンズからフォトダイオードまでの距離が縮小され、斜め入射光に対して感度を向上させることができる。よって、固体撮像装置の画素サイズの微細化にゆり有利となる。
【０１５５】
固体撮像装置７２における反射防止膜３３を含むマイクロレンズ２７の実質的なレンズ曲面、すなわち第２の無機膜３２表面のレンズ曲面となる凸状の非球面となる形状を実現するには、第６実施の形態の形成方法に限らない。すなわち、マイクロレンズ２７の形成方法は、第６実施の形態で説明したエッチバック方法によらず、前述の熱リフロー法による形成方法でもよい。
【０１５６】
図１５を用いて、更に詳述する。固体撮像装置におけるマイクロレンズに入射する光は、色々な角度が存在する。図１５Ａに、有機膜からなるマイクロレンズ２７に対して断面方向に垂直に入射した光が集光した状態を示す。図１５Ｂに、マイクロレンズ２７の表面上に２層膜の反射防止膜３３を有する、第６実施の形態の実質的なマイクロレンズに対して断面方向に垂直に入射した光が集光した状態を示す。
【０１５７】
図１５Ａにおけるマイクロレンズの焦点距離はｆ１であり、図１５Ｂの本実施の形態のマイクロレンズの焦点距離はｆ２である。図１５Ａと図１５Ｂとの比較で明らかなように、２層膜の反射防止膜３３の膜厚がレンズ凸部ａで厚く、レンズ凹部ｂで薄く、前記したようにその成膜条件を制御することにより、図１５Ｂの焦点距離ｆ２の方が図１５Ａの焦点距離ｆ１より短くできる（ｆ２＜ｆ１）。このように図１５Ｂに示す本実施の形態の固体撮像装置７２は、焦点距離の差分Δｆだけマイクロレンズからフォトダイオードまでの距離を縮小できるので、より感度特性が向上し、画素サイズが微細化した固体撮像装置に適用して好適である。
【０１５８】
図１６は、図１５Ｂを模式的に示した図である。図１６及び図１５Ｂの凸部ａと凹部ｂに示すように、マイクロレンズ２７上に形成された反射防止膜３３に入射し集光された光の光路長さを考えた場合、レンズ凸部ａに入射した光Ｌの光路長とレンズ凹部ｂに入射した光Ｌの光路長が実効的に等しくなる。このため、反射防止膜３３の設定膜厚は、レンズ凸部ａでその最適化を行えばよい。またマイクロレンズの表面反射は、レンズ凸部ａ付近（マイクロレンズの中央付近）の影響が大きいために、少なくとも反射防止膜３３の構成において、レンズ凸部a、におけるその膜厚構成が表１と図１１Ａに示した範囲となるように形成してもよい。
【０１５９】
マイクロレンズの一個一個につき、成膜される反射防止膜はマイクロレンズの各部位で最適化がなされることが理想的であるが、現実的には難しい。第６実施の形態の固体撮像装置７２では、前述した構成により、反射防止膜効果が平均化され、且つ経典距離に縮小化で、マイクロレンズ表面の反射防止と、集光特性の向上が得られる。第６実施の形態の固体撮像装置７２は、その他、前述の実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１６０】
第６実施の形態において、次のような反射防止膜構成としてマイクロレンズの表面反射を抑制することもできる。すなわち、第１の無機膜３１をマイクロレンズ２７と同等の屈折率を有する例えばＳｉＯＮ膜で成膜し、平均的の有効面積を拡大したマイクロレンズを形成する。次いで、ＳｉＯＮ膜より屈折率に低いシリコン酸化(ＳｉＯ)膜やシリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜の第２の無機膜３２を成膜して反射防止巻く３３を形成する。
【０１６１】
図１５Ｂの第６実施の形態では、マイクロレンズをエッチバック法で形成したが、メルトフロー法を用いて、同様にレンズ凸部とレンズ凹部で膜厚をコントロールした反射防止膜３３を形成した構成とすることもできる。
【０１６２】
他の例としては、マイクロレンズの表面に上記非球面状の第１の無機膜及び第２の無機膜からなる反射防止膜を形成した構成において、マイクロレンズと第１の無機膜の屈折率を同等にした構成とすることもできる。単層の反射防止膜ではマイクロレンズ間の隙間が埋まらない。上記ＳｉＮ、ＳｉＯＮによるマイクロレンズと同等のＳｉＮ、ＳｉＯＮによる第１の無機膜で、マイクロレンズ間の隙間を出来るだけ埋めて、その表面にＳｉＯ膜やＳｉＯＣ膜による第２の無機膜を単層の反射膜として形成する。このように構成した非球面状のマイクロレンズを有する場合にも、マイクロレンズの実質的な商店距離を短縮し、斜め入射光に対して感度を向上させることができる。
第６実施の形態では、カラーフィルタカバー膜を有しない構成としたが、カラーフィルタカバー膜を有する構成とすることもできる。
【０１６３】
＜７．第７実施の形態＞
［固体撮像装置の構成例とその製造方法］
図１７に、本発明に係る固体撮像装置の第７実施の形態を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置７４は、カラーフィルタ２６上のカラーフィルタカバー膜４２を非平坦化して、オンチップマイクロレンズの頂部とフォトダイオードＰＤ間の距離を短縮して構成される。本実施の形態に係る固体撮像装置７３は、ＣＣＤ固体撮像装置及び表面照射型や裏面照射型ＣＭＯＳ固体撮像装置のいずれにも適用できる。図１７では、固体撮像装置７４の要部、すなわちカラーフィルタカバー膜４２及びカラーフィルタ２６上の２層膜の反射防止膜３３を有するマイクロレンズ２７を示し、それ以外の固体撮像装置の構成は省略している。図１７において、上述の実施の形態と対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１６４】
カラーフィルタカバー膜４２にアクリル系熱可塑性樹脂を用いた場合、アクリル樹脂の分子量を実質的に平坦に形成される樹脂の分子量よりも低減すると、各画素に対応するカラーフィルタの四隅部分のアクリル熱可塑性樹脂が薄く形成される。すなわち、カラーフィルタの四隅部分に対応するアクリル熱可塑性樹脂の表面が、カラーフィルタ２６の中央部に形成されたアクリル系熱可塑性樹脂の表面より低い位置に形成され、カラーフィルタカバー膜が、非平坦化されると共に、より薄膜化される。更に述べると、カラーフルタの四隅が、その中央部より薄く形成されているため、樹脂の分子量を下げて、熱処理による熱収縮率を上げることにより、四隅が薄く形成されたカラーフィルタ上のアクリル系熱可塑性樹脂は薄く形成される。
【０１６５】
図１８に、カラーフィルタ２６の一例を示す。このカラーフィルタ２６は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）をベイヤー配列したカラーフィルタが用いられる。市松配列された緑（Ｇ）は、対角方向に連続して形成され、赤（Ｒ）、青（Ｂ）は、緑（Ｇ）により取り囲まれるように配置される。図１７Ａ，Ｂの左側は、図１８のＡ―Ｂ線上の断面、右側は図１８のＡ−Ｃ断面を示す。
【０１６６】
第７実施の形態においては、図１７Ａに示すように、赤（Ｒ）と青（Ｂ）で挟まれた対角方向の緑（Ｇ）部分７５（図１８参照）の膜厚が他部より薄く形成される（同図右側参照）。このカラーフィルタ２６上に、例えばアクリル系熱可塑性樹脂によるカラーフィルタカバー膜４２を、膜厚を薄くして塗布形成する。塗布した後、アクリル系熱可塑性樹脂を熱処理してカラーフィルタカバー膜４２を形成する。このときのアクリル系熱可塑性樹脂は、分子量が低減したものを用い、塗布直後（熱処理前）の膜厚からの熱処理後の膜収縮が、２０％以上であることが望ましい。これにより、カラーフィルタカバー膜４２は、薄く形成され、各画素に対応したカラーフィルタ２６の四隅の部分では凹み部７５を有して非平坦に形成される。カラーフィルタ２６の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の対角方向の凹み部７５の凹み量Δｔ２は、辺方向の凹み量Δｔ１より大きい。
【０１６７】
次に、図１７Ｂに示すように、カラーフィルタカバー膜４２上に、マイクロレンズ２７を形成し、マイクロレンズ２７の表面上に２層膜、すなわち第１の無機膜３１及び第２の無機膜３２を成膜して反射防止膜３３を形成する。マイクロレンズ２７の周端は、カラーフィルタカバー膜４２の凹み部７５に形成されることになる。これにより、マイクロレンズ２７は、その底部の位置を、上述した実施の形態における平坦化したカラーフィルタカバー膜上のマイクロレンズの底部の位置より下げて形成される。
【０１６８】
第７実施の形態に係る固体撮像装置７４及びその製造方法によれば、カラーフィルタカバー膜４２を非平坦化することにより、カラーフィルタカバー膜４２をより薄膜化すると共に、マイクロレンズ２７の底部の位置を下げることができる。これにより、マイクロレンズの頂部からフォトダイオードＰＤまでの距離をより短縮することができ、集光特性を改善し、感度特性を向上することができる。また、カラーフィルタカバー膜４２の凹み部７５が、レンズ作用を有するので、隣り合うマイクロレンズの境界では非レンズ領域が形成されない。その他、２層膜の反射防止膜を有するので、上述の実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
【０１６９】
第７実施の形態の２層膜の反射防止膜３３に、第６実施の形態の非球面の反射防止膜を適用することもできる。
【０１７０】
なお、カラーフィルタカバー膜は、アクリル系熱硬化樹脂でも非平坦に形成することができる。カラーフィルタカバー膜を全体的に厚く平坦に形成するには、熱可塑性樹脂が好ましい。
【０１７１】
２層膜の反射防止膜３３では、最上部となる第２の無機膜３２の表面状態が親水性であることが望ましい。これは、ウェハ状態からチップ状態へダイシング処理を行う際に、純水を流しながらダイサーを用いて分断するが、このときのパーティクル付着の問題を回避するためである。
【０１７２】
上述の各実施の形態における２層膜の反射防止膜３３では、第２の無機膜３２がシリコン酸化（ＳｉＯ）膜であるときは表面が親水性なので、ダイシング処理時のパーティクル付着が起こらない。なお、シリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜は、その成膜がスにＳｉＨ（ＣＨ３）３を用いた場合、その表面にＣＨ３基が存在するため表面が疎水性である。第２の無機膜３２にＳｉＯＣ膜を用いたときには、ウェハ分断前に、酸素ガスなどを用いて表面をプラズマ処理（ライトアッシング）して表面を親水性とする。
【０１７３】
本実施の形態に係る反射防止膜３３の成膜条件の一例を次に示す。
（１）シリコン窒化（ＳｉＮ）膜
ガス：ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２
温度：約２００℃程度
圧力：２〜４Ｔｏｒｒ程度（通常）
圧力：分子の平均自由行程低下時は５〜１０Ｔｏｒｒ程度
（２）シリコン酸化窒化（ＳｉＯＮ）膜
ガス：ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、Ｎ２
温度：約２００℃程度
圧力：２〜４Ｔｏｒｒ程度（通常）
圧力：分子の平均自由行程低下時は５〜１０Ｔｏｒｒ程度
（３）シリコン酸化（ＳｉＯ）膜
ガス：ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ
温度：約２００℃程度
圧力：２〜４Ｔｏｒｒ程度（通常）  
圧力：分子の平均自由行程低下時は５〜１０Ｔｏｒｒ程度
（４）シリコン酸化炭化（ＳｉＯＣ）膜
ガス：ＳｉＨ（ＣＨ３）３、Ｏ２、Ｈｅ
温度：約２００℃程度
圧力：２〜４Ｔｏｒｒ程度（通常）  
圧力：分子の平均自由行程低下時は５〜１０Ｔｏｒｒ程度
【０１７４】
上述の各実施の形態に係る固体撮像装置では、信号電荷を電子とし、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型として構成したが、信号電荷を正孔とする固体撮像装置にも適用できる。この場合ｎ型が第２導電型，ｐ型が第２導電型となる。
【０１７５】
＜８．第８実施の形態＞
［電子機器の構成例］
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
【０１７６】
図１９に、本発明に係る電子機器の一例としてカメラに適用した第７実施の形態を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。本実施形態例のカメラ８１は、固体撮像装置８２と、固体撮像装置８２の受光センサ部に入射光を導く光学系８３と、シャッタ装置８４と、固体撮像装置８２を駆動する駆動回路８５と、固体撮像装置８２の出力信号を処理する信号処理回路８６とを有する。
【０１７７】
固体撮像装置８２は、上述した各実施の形態の固体撮像装置のいずれかが適用される。光学系（光学レンズ）８３は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置８２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置８２内に、一定期間信号電荷が蓄積される。光学系８３は、複数の光学レンズから構成された光学レンズ系としてもよい。シャッタ装置８４は、固体撮像装置８２への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路８５は、固体撮像装置８２の転送動作及びシャッタ装置８４のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路８５から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置８２の信号転送を行う。信号処理回路８６は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【０１７８】
第７実施の形態に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、上述した反射防止膜３３を有するマイクロレンズ２７を備えるので、マイクロレンズ２７の表面反射に起因したゴーストの発生を低減し、感度特性の向上、しわの発生を防止することができる。従って、高感度で且つ良質の撮像画像が得られ、高品質の電子機器を提供することができる。例えば、高品質のカメラなどを提供することができる。
【符号の説明】
【０１７９】
１１・・固体撮像装置、ＰＤ・・光電変換部、２６・・カラーフィルタ、２７・・オンチップマイクロレンズ、３１・第１の無機膜、３２・・第２の無機膜、３３・・反射防止膜、４２・・カラー７フィルタカバー膜
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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