(57)【要約】【課題】固体撮像装置の光感度を向上させる。【解決手段】実施形態の固体撮像装置は、第１〜第４受光領域が設けられた基板と、第１〜第３色光が照射される第１斜面を有し、第２または第３色光は第１斜面によって反射される第１色光分離部と、第１斜面によって反射される第２または第３色光を第３受光領域に導く第１導波路部と、第１〜第３色光を第１色光分離部に集光する第１光集光部と、第１〜第３色光が照射される第２斜面を有し、第２または第３色光は第２斜面によって反射される第２色光分離部と、第２斜面によって反射される第２または第３色光を第４受光領域に導く第２導波路部と、第１〜第３色光を第２受光領域に集光することが可能な第２光集光部と、を備える。第１色光分離部から第２または第３色光が第３受光領域に導かれる方向と、第２色光分離部から第２または第３色光が第４受光領域に導かれる方向と、が逆になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色光を受光することが可能な第１受光領域および第２受光領域と、前記第１受光領域の横に設けられ、第２色光を受光することが可能な第３受光領域と、前記第２受光領域の横に設けられ、第３色光を受光することが可能な第４受光領域と、が設けられた基板と、
前記基板の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光が照射される第１斜面を有し、前記第１斜面は前記第１受光領域の上に配置され、前記第１色光は前記第１斜面を透過し、前記第２色光または前記第３色光は前記第１斜面によって反射される第１色光分離部と、
前記第１色光分離部および前記基板の上に設けられ、前記第１斜面によって反射される前記第２色光または前記第３色光を前記第３受光領域に導く第１導波路部と、
前記第１導波路部の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光を前記第１色光分離部に集光することが可能な第１光集光部と、
前記基板の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光が照射される第２斜面を有し、前記第２斜面は前記第２受光領域の上に配置され、前記第１色光は前記第２斜面を透過し、前記第２色光または前記第３色光は前記第２斜面によって反射される第２色光分離部と、
前記第２色光分離部および前記基板の上に設けられ、前記第２斜面によって反射される前記第２色光または前記第３色光を前記第４受光領域に導く第２導波路部と、
前記第２導波路部の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光を前記第２受光領域に集光することが可能な第２光集光部と、
を備え、
前記第１色光分離部から前記第２色光または前記第３色光が前記第３受光領域に導かれる方向と、前記第２色光分離部から前記第２色光または前記第３色光が前記第４受光領域に導かれる方向と、が逆になっている固体撮像装置。
【請求項２】
前記第３受光領域は、前記第１受光領域から前記第３受光領域に向かう方向に対して交差する方向において、前記第２受光領域の横に設けられ、
前記第４受光領域は、前記第２受光領域から前記第４受光領域に向かう方向に対して交差する方向において、前記第１受光領域の横に設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１受光領域と前記第１色光分離部との間および前記第２受光領域と前記第２色光分離部との間に第１フィルタと、
前記第３受光領域と前記第１導波路部との間に第２フィルタと、
前記第４受光領域と前記第２導波路部との間に第３フィルタと、
をさらに備え、
前記第１フィルタにおいて、前記第１色光に対する透過率は、前記第２色光および前記第３色光に対する透過率よりも高く、
前記第２フィルタにおいて、前記第２色光に対する透過率は、前記第１色光および前記第３色光に対する透過率よりも高く、
前記第３フィルタにおいて、前記第３色光に対する透過率は、前記第１色光および前記第２色光に対する透過率よりも高い請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
第１受光領域、第２受光領域、第３受光領域、および第４受光領域と、が設けられ、前記第１受光領域と前記第３受光領域とは第１方向に並び、前記第２受光領域と前記第４受光領域とは前記第１方向に並び、前記１受光領域と前記第４受光領域とは前記第１方向に交差する第２方向に並び、前記第２受光領域と前記第３受光領域とは前記第２方向に並ぶ基板の上に、第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上にレジスト層を塗布する工程と、
マスクを介して露光し、第１斜面と第２斜面とが連なる部分の厚さが前記レジスト層の厚さで最も薄くなるか、または厚くなるように、前記第１受光領域の上および前記第４受光領域の上に前記第１斜面と、前記第２受光領域の上および前記第３受光領域の上に前記第２斜面と、を形成する工程と、
前記レジスト層および前記第１絶縁層をエッチングし、前記第１斜面と前記第２斜面の表面形状を前記第１絶縁層に転写する工程と、
前記第１絶縁層の上に、多層膜を形成する工程と、
前記第３受光領域の上および前記第４受光領域の上の前記多層膜を除去する工程と、
を備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記レジスト層として、ポジ型レジスト層を用い、
前記マスクを通過する露光光の強度は、前記レジスト層の厚さが最も厚くなる部分から前記レジスト層の厚さが最も薄くなる部分に向かうにつれ強くなる請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１絶縁層の上および前記多層膜の上に、第２絶縁層を形成する工程を、さらに備えた請求項４または５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２絶縁層を形成する工程においては、
前記第２絶縁層が前記第１受光領域の上および前記第３受光領域の上と、前記第２受光領域の上および前記第４受光領域の上と、に選択的に形成される請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１受光領域の上および前記第３受光領域の上に設けられた前記第２絶縁層の表面と、前記第２受光領域の上および前記第４受光領域の上に設けられた前記第２絶縁層の表面と、に金属層を形成する工程をさらに備えた請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１絶縁層の材料は、前記第２絶縁層の材料と同じである請求項６〜８のいずれか１つに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
第１受光領域、第２受光領域、第３受光領域、および第４受光領域と、が設けられ、前記第１受光領域と前記第３受光領域とは第１方向に並び、前記第２受光領域と前記第４受光領域とは前記第１方向に並び、前記１受光領域と前記第４受光領域とは前記第１方向に交差する第２方向に並び、前記第２受光領域と前記第３受光領域とは前記第２方向に並ぶ基板の上に、第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上にレジスト層を塗布する工程と、
マスクを介して露光し、第１斜面と第２斜面とが連なる部分の厚さが前記レジスト層の厚さで最も薄くなっているか、または厚くなり、前記第１受光領域の上および前記第３受光領域の上に設けられた前記レジスト層の最も薄い部分の横に、前記第２受光領域の上および前記第４受光領域の上に設けられた前記レジスト層の最も厚い部分が位置するように、前記第１受光領域の上および前記第２受光領域の上に前記第１斜面と、前記第３受光領域の上および前記第４受光領域の上に前記第２斜面と、を形成する工程と、
前記レジスト層および前記第１絶縁層をエッチングし、前記第１斜面と前記第２斜面の表面形状を前記第１絶縁層に転写する工程と、
前記第１絶縁層の上に、多層膜を形成する工程と、
前記第３受光領域の上および前記第４受光領域の上の前記多層膜を除去する工程と、
を備えた固体撮像装置の製造方法。  
【請求項１１】
前記レジスト層として、ポジ型レジスト層を用い、
前記マスクを通過する露光光の強度は、前記レジスト層の厚さが最も厚くなる部分から前記レジスト層の厚さが最も薄くなる部分に向かうにつれ強くなり、
前記マスクには、前記第１受光領域および前記第３受光領域と、前記第２受光領域および前記第４受光領域と、の境界に位相シフタが設けられている請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置のなかには、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の色光を装置内で分離するために、内部にプリズムを備えたものがある。例えば、プリズムは、斜面を持つ下地層上に形成され、その下地層は、ＰＥＰ（Photo Engraving Process）等で作製される。ＰＥＰでは、グレーティングマスクと呼ばれるレチクルが使用される。
【０００３】
しかし、斜面を持った下地層において、その高さが最も高くなる頂部は、固体撮像装置の基板から急峻に立ち上っている。このような部分をグレーティングマスクを用いて加工すると、その角部が丸みを帯びてしまい、充分な大きさの斜面が得られない場合がある。この現象は、固体撮像装置の画素の微細化が進むほど顕著になる。充分な大きさの斜面が得られないことは、プリズムを透過する光および反射する光の量が減ることを意味する。その結果、固体撮像装置の光感度が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高い光感度を有する固体撮像装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の固体撮像装置は、第１色光を受光することが可能な第１受光領域および第２受光領域と、前記第１受光領域の横に設けられ、第２色光を受光することが可能な第３受光領域と、前記第２受光領域の横に設けられ、第３色光を受光することが可能な第４受光領域と、が設けられた基板と、前記基板の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光が照射される第１斜面を有し、前記第１斜面は前記第１受光領域の上に配置され、前記第１色光は前記第１斜面を透過し、前記第２色光または前記第３色光は前記第１斜面によって反射される第１色光分離部と、前記第１色光分離部および前記基板の上に設けられ、前記第１斜面によって反射される前記第２色光または前記第３色光を前記第３受光領域に導く第１導波路部と、前記第１導波路部の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光を前記第１色光分離部に集光することが可能な第１光集光部と、前記基板の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光が照射される第２斜面を有し、前記第２斜面は前記第２受光領域の上に配置され、前記第１色光は前記第２斜面を透過し、前記第２色光または前記第３色光は前記第２斜面によって反射される第２色光分離部と、前記第２色光分離部および前記基板の上に設けられ、前記第２斜面によって反射される前記第２色光または前記第３色光を前記第４受光領域に導く第２導波路部と、前記第２導波路部の上に設けられ、前記第１色光、前記第２色光、および前記第３色光を前記第２受光領域に集光することが可能な第２光集光部と、を備える。
【０００７】
前記第１色光分離部から前記第２色光または前記第３色光が前記第３受光領域に導かれる方向と、前記第２色光分離部から前記第２色光または前記第３色光が前記第４受光領域に導かれる方向と、が逆になっている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部を表す模式的断面図であり、図１（ａ）は、図２のＡ−Ａ’線に沿った位置での模式的断面図であり、図１（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿った位置での模式的断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置のレンズおよび受光部のレイアウトを表す模式的平面図である。
【図３】図３（ａ）は、第１実施形態の固体撮像装置を形成する露光工程で使用されるグレーティングマスクの模式的平面図であり、図３（ｂ）は、グレーティングマスクを通過した光の強度分布を表すグラフであり、図３（ｃ）は、グレーティングマスクを通過した露光光がレジスト層に照射された後の様子を表す模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）は、グレーティングマスクを透過した露光光がレジスト層に照射された後の様子を表す模式的断面図であり、図４（ｂ）は、レジスト層を現像した後の様子を表す模式的断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を表す模式的斜視図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を表す模式的斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を表す模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を表す模式的断面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部の製造方法を表す模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、第１実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、参考例の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【図１２】図１２は、参考例の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第２実施形態の固体撮像装置を形成する露光工程で使用されるグレーティングマスクの模式的平面図であり、図１３（ｂ）は、グレーティングマスクを通過した光の強度分布の一例を表すグラフである。
【図１４】図１４は、グレーティングマスクを通過した露光光がレジスト層に照射され、レジスト層を現像した後の様子を表す模式的斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【図１６】図１６（ａ）〜図１６（ｂ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｂ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【図１８】図１８（ａ）〜図１８（ｂ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）  
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係る固体撮像装置の要部を表す模式的断面図であり、図１（ａ）は、図２のＡ−Ａ’線に沿った位置での模式的断面図であり、図１（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿った位置での模式的断面図である。
【００１１】
図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置のレンズおよび受光部のレイアウトを表す模式的平面図である。
【００１２】
第１実施形態に係る固体撮像装置１は、第１受光領域（以下、受光領域１０Ｇ１）、第２受光領域（以下、受光領域１０Ｇ２）、第３受光領域（以下、受光領域１０Ｂ）、および第４受光領域（以下、受光領域１０Ｒ）が設けられた基板１０と、第１光集光部（以下、光集光部７１）と、第１色光分離部（以下、色光分離部２１）と、第１導波路部（以下、導波路部３１）と、第２光集光部（以下、光集光部７２）と、第２色光分離部（以下、色光分離部２２）と、第２導波路部（以下、導波路部３２）と、を備える。さらに、固体撮像装置１は、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒと、金属層５０と、絶縁膜３５、３６と、絶縁層３７と、を備える（図１（ａ）、（ｂ））。
【００１３】
基板１０は、例えば、半導体基板である。半導体基板は、シリコン（Ｓｉ）を含む。基板１０の上面には、受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｂ、１０Ｒが設けられている。受光領域１０Ｇ１および受光領域１０Ｇ２は、第１色光（以下、緑色光（Ｇ））を受光することができる。受光領域１０Ｂは、第２色光（以下、青色光（Ｂ））を受光することができる。受光領域１０Ｒは、第３色光（以下、赤色光（Ｒ））を受光することができる。
【００１４】
受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｂ、１０Ｒのそれぞれは、アレイ状に配置されている（図２）。固体撮像装置１は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話等に適用されるカメラ等の一部である。
【００１５】
例えば、受光領域１０Ｂは、Ｘ方向において、受光領域１０Ｇ１の横に設けられている。つまり、受光領域１０Ｇ１と受光領域１０Ｂとは、Ｘ方向（第１方向）に並んでいる。受光領域１０Ｒは、Ｘ方向において、受光領域１０Ｇ２の横に設けられている。つまり、受光領域１０Ｇ２と受光領域１０Ｒとは、Ｘ方向に並んでいる。受光領域１０Ｂは、受光領域１０Ｇ１から受光領域１０Ｂに向かう方向（Ｘ方向）に対して交差する方向（Ｙ方向）において、受光領域１０Ｇ２の横に設けられている。つまり、受光領域１０Ｇ２と受光領域１０ＢとはＹ方向に並んでいる。受光領域１０Ｒは、受光領域１０Ｇ２から受光領域１０Ｒに向かう方向（例えば、Ｘ方向）に対して交差する方向（例えば、Ｙ方向）において、受光領域１０Ｇ１の横に設けられている。つまり、受光領域１０Ｇ１と受光領域１０ＲとはＸ方向に交差するＹ方向に並んでいる。
【００１６】
受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｂ、１０Ｒは、光を電気信号に変換する光電変換素子を備える。光電変換素子は、例えば、シリコンを含むフォトダイオードを含む。受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２は、例えば、緑色光を検出する。受光領域１０Ｂは、例えば、青色光を検出する。受光領域１０Ｒは、例えば、赤色光を検出する。また、固体撮像装置１では、受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｂ、１０Ｒのそれぞれの一個のみを含む領域を、一画素とする。
【００１７】
色光分離部２１は、基板１０の上に設けられている。色光分離部２１は、例えば、基板１０と光集光部７１との間に設けられている。色光分離部２１は、例えば、緑色光が優先的に透過するダイクロイックミラーを有している。ダイクロイックミラーは、高屈折率部材（例えば、チタン酸化物（ＴｉＯ２））を含む層と、低屈折率部材（例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ２））を含む層と、が交互に積層された多層膜である。例えば、ダイクロイックミラーには、例えば、４９０ｎｍから５８０ｎｍの緑色光が透過し、４９０ｎｍ以下の青色光と、５８０ｎｍ以上の赤色光と、が反射する。また、ダイクロイックミラーの再表面には、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を含む層を設けてもよい。
【００１８】
色光分離部２１は、緑色光、青色光、および赤色光が照射される第１斜面（以下、斜面２１ｔ）を有している。斜面２１ｔは受光領域１０Ｇ１の上に配置されている。緑色光は斜面２１ｔを透過する。青色光または赤色光は斜面２１ｔによって反射される。
【００１９】
導波路部３１は、色光分離部２１および基板１０の上に設けられている。導波路部３１は、色光分離部２１および基板１０と、光集光部７１と、の間に設けられている。斜面２１ｔによって反射された青色光または赤色光は、導波路部３１によって、受光領域１０Ｂに導かれる。例えば、青色光または赤色光は、導波路部３１内で全反射されて、受光領域１０Ｂに導かれる。導波路部３１は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）を含む。
【００２０】
光集光部７１は、導波路部３１の上に設けられている。光集光部７１は、凸型のレンズ７１Ｌと、レンズ７１Ｌの下に設けられた導波路７１Ｗと、を有している。光集光部７１は、レンズ７１Ｌに入射した緑色光、青色光、および赤色光を色光分離部２１に向けて集光する。導波路７１Ｗは、レンズ７１Ｌによって集光された光を色光分離部２１に向けて導波する。レンズ７１Ｌを上から見た場合、レンズ７１Ｌの形状は、例えば、角部が丸められた正方形になっている。
【００２１】
レンズ７１Ｌは、受光領域１０Ｇ１の位置を中心またはレンズを通過した光が受光領域１０Ｇ１の中心に集光するように配置されている。レンズ７１Ｌが配置された範囲は、受光領域１０Ｇ１の受光面、受光領域１０Ｇ１とＸ方向において隣接する受光領域１０Ｂの受光面の一部、および受光領域１０Ｇ１とＹ方向において隣接する受光領域１０Ｒの受光面の一部にまで及んでいる。例えば、上から見たときのレンズ７１Ｌの面積は、およそ画素二個分の面積になっている。すなわち、固体撮像装置１では、受光領域１０Ｇ１、１０Ｂ、１０Ｒの組合せに対して、一つのレンズ７１Ｌが対応した構造になっている。このようなレンズの構造は、後述するレンズ７２Ｌにおいても同じである。
【００２２】
色光分離部２２は、基板１０の上に設けられている。色光分離部２２は、上述したダイクロイックミラーを有している。色光分離部２２は、緑色光、青色光、および赤色光が照射される第２斜面（以下、斜面２２ｔ）を有している。斜面２２ｔは、受光領域１０Ｇ２の上に配置されている。緑色光は、斜面２２ｔを透過し、青色光または赤色光は、斜面２２ｔによって反射される。
【００２３】
導波路部３２は、色光分離部２２および基板１０の上に設けられている。斜面２２ｔによって反射された青光または赤光は、導波路部３２によって受光領域１０Ｒに導かれる。例えば、青色光または赤色光は、導波路部３２内で全反射されて、受光領域１０Ｒに導かれる。導波路部３２は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）を含む。
【００２４】
光集光部７２は、導波路部３２の上に設けられている。緑色光、青色光、および赤色光は、光集光部７２によって色光分離部２２に集光される。光集光部７２は、凸型のレンズ７２Ｌと、レンズ７２Ｌの下に設けられた導波路７２Ｗと、を有している。導波路７２Ｗは、レンズ７２Ｌによって集光された光を色光分離部２２に導波する。レンズ７２Ｌを上から見た場合、レンズ７２Ｌの形状は、例えば、角部が丸められた正方形になっている。
【００２５】
固体撮像装置１においては、色光分離部２１から受光領域１０Ｂに青色光または赤色光が導かれる方向（矢印α）と、色光分離部２２から、受光領域１０Ｒに青色光または赤色光が導かれる方向（矢印β）と、が逆になっている。
【００２６】
固体撮像装置１においては、受光領域１０Ｇ１と色光分離部２１との間および受光領域１０Ｇ２と色光分離部２２との間に、第１フィルタ（以下、色フィルタ４０Ｇ）が設けられている。受光領域１０Ｂと導波路部３１との間には、第２フィルタ（以下、色フィルタ４０Ｂ）が設けられている。受光領域１０Ｒと導波路部３２との間には、第３フィルタ（以下、色フィルタ４０Ｒ）が設けられている。
【００２７】
色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒを上から見た場合、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒの形状は、例えば、正方形である。色フィルタ４０Ｇにおいて、緑色光に対する透過率は、青色光および赤色光に対する透過率よりも高い。色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒは、例えば、有機樹脂等を含む。
【００２８】
色フィルタ４０Ｂにおいて、青色光に対する透過率は、緑色光および赤色光に対する透過率よりも高い。例えば、導波路部３１によって受光領域１０Ｂに、青色光または赤色光が導かれたとしても、赤色光は色フィルタ４０Ｂによって遮断され、受光領域１０Ｂには、青色光が優先的に到達する。色フィルタ４０Ｒにおいて、赤色光に対する透過率は、緑色光および青色光に対する透過率よりも高い。例えば、導波路部３２によって受光領域１０Ｒに、青色光または赤色光が導かれたとしても、青色光は色フィルタ４０Ｒによって遮断され、受光領域１０Ｒには、赤色光が優先的に到達する。
【００２９】
固体撮像装置１においては、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒを設けない構造であってもよい。例えば、ダイクロイックミラーを含む色光分離部２１は、緑色光を優先的に透過し、赤色光を優先的に吸収し、青色光を優先的に反射してもよい。また、ダイクロイックミラーを含む色光分離部２２は、緑色光を優先的に透過し、青色光を優先的に吸収し、赤色光を優先的に反射してもよい。
【００３０】
固体撮像装置１においては、導波路部３１、３２の上に、金属層５０が設けられている。金属層５０は、透明な導波路部３１、３２内を進行する光が反射する反射ミラーになっている。金属層５０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等を含む。固体撮像装置１においては、色フィルタ４０Ｇと色光分離部２１との間、色フィルタ４０Ｂと導波路部３１との間、色フィルタ４０Ｇと色光分離部２２との間、および色フィルタ４０Ｒと導波路部３２との間に、絶縁膜３５が設けられている。金属層５０を空隙にした構造も本実施形態に含まれる。この場合、空隙には空気等が入っている。
【００３１】
固体撮像装置１においては、色光分離部２１、２２の側壁に、絶縁膜３６が設けられている。絶縁膜３５、３６は、例えば、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）等を含む。例えば、色光分離部２２の屈折率と絶縁膜３６との屈折率とを変えることにより、色光分離部２２と絶縁膜３６との境界で光の全反射、あるいは全反射に近い反射が起こり易くなる。これにより、緑色光は効率よく受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２に集束される。
【００３２】
固体撮像装置１においては、色光分離部２１、２２の下に絶縁層３７が設けられている。絶縁層３７は、透明な層であり、色光分離部２１、２２の支持台である。絶縁層３７は、例えば、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）等を含む。
【００３３】
レンズに入射した光の進行の様子について図１（ａ）の例にして説明する。図１（ａ）には、矢印Ｇ、Ｂ、Ｒにより、レンズ７１Ｌ、７２Ｌに入射した光の経路が模式的に表されている。
【００３４】
例えば、図１（ａ）の例では、レンズ７１Ｌに入射した、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、および赤色光（Ｒ）を含む光が光集光部７１のレンズ７１Ｌにより集光され、さらに光集光部７１の導波路７１Ｗにより集束される。光は、光集光部７１から導波路部３１を経由して、色光分離部２１へ向けて射出される。
【００３５】
色光分離部２１は、緑色光を透過させ、青色光と赤色光とを反射する。色光分離部２１を透過した緑色光は、受光領域１０Ｇ１に直進し、光電変換素子によって電荷に変換される。色光分離部２１で反射された青色光と赤色光は、光路が曲げられ、金属層５０（反射ミラー）へ向けて進行する。金属層５０へ向けて進行した青色光と赤色光は、導波路部３１内で全反射が複数回、繰り返され、受光領域１０Ｂに向けて進行する。受光領域１０Ｂに向けて進行した青色光と赤色光とのうち、赤色光は、色フィルタ４０Ｂにより遮断される。受光領域１０Ｂに入射した青色光は、光電変換素子Ｂによって電荷に変換される。
【００３６】
図１（ｂ）にも、矢印Ｇ、Ｂ、Ｒにより、レンズ７１Ｌ、７２Ｌに入射した光の経路が模式的に表されている。図１（ｂ）では、色光分離部２２を透過した緑色光が受光領域１０Ｇ２に直進し、光電変換素子によって電荷に変換される。さらに、受光領域１０Ｒに入射した赤色光が光電変換素子Ｂによって電荷に変換される。
【００３７】
固体撮像装置１の製造過程について説明する。
【００３８】
図３（ａ）は、第１実施形態の固体撮像装置を形成する露光工程で使用されるグレーティングマスクの模式的平面図であり、図３（ｂ）は、グレーティングマスクを通過した光の強度分布を表すグラフであり、図３（ｃ）は、グレーティングマスクを通過した露光光がレジスト層に照射された後の様子を表す模式的断面図である。
【００３９】
図３（ａ）に表すグレーティングマスク８０（マスク）は、例えば、画素を露光する際に用いられる。図３（ａ）に示されるグレーティングマスク８０は、グレーティングマスクの最小ユニットである。グレーティングマスク８０において、この最小ユニットがＸ方向およびＹ方向に繰り返し配置されている。但し、第１実施形態に係るグレーティングマスクにおいては、例えば、Ｘ方向において、最小ユニット毎に位置Ｐと位置Ｑとの向きが反転されている（後述）。このグレーティングマスク８０によって、ウェーハ全体を露光することができる。図３（ａ）に表すように、グレーティングマスク８０には、ストライプ状で平行に並ぶ複数の透明部８０ｈが設けられている。グレーティングマスク８０は、透明部８０ｈと、透明部８０ｈ以外のライン部（遮光部）と、を含む構造を有している。複数の透明部８０ｈの幅は、位置Ｐから位置Ｑに向かうにつれ広くなっている。なお、それぞれの透明部８０ｈは、ストライプ状である必要はなく、例えば、ストライプに沿って、複数の円状の透明部が列になって並んだ構造でもよい。この場合、位置Ｐから位置Ｑに向かうにつれ、円の径が広くなる。
【００４０】
このようなマスクに露光光を通過させると、最小ユニット内では、通過した露光光の強度は、位置Ｐから位置Ｑに向かい強くなる（図３（ｂ））。露光光としては、例えば、ｉ線を用いる。
【００４１】
図３（ｃ）には、最小ユニットにおいて、グレーティングマスク８０を通過した露光光が、例えば、ポジ型のレジスト層ＲＳに照射された後の状態が表されている。レジスト層ＲＳにおいては、位置Ｐから位置Ｑに向かうほど、受光した露光光の光量が多くなっている。これにより、位置Ｐでは、表面からの露光部Ｒ１が薄く、位置Ｑでは表面からの露光部Ｒ１が厚くなる。従って、露光部Ｒ１と、露光部Ｒ１下の非露光部Ｒ２との間には、下地に対して傾いた境界面ＲＢが形成される。例えば、図３（ｃ）の例では、露光部Ｒ１と非露光部Ｒ２との境界面ＲＢが右下がりになる。換言すれば、グレーティングマスク８０を使用し、露光部Ｒ１を現像によって除けば、上面が傾斜面となるレジスト層ＲＳが形成される。
【００４２】
図４（ａ）は、グレーティングマスクを通過した露光光がレジスト層に照射された後の様子を表す模式的断面図であり、図４（ｂ）は、レジスト層を現像した後の様子を表す模式的断面図である。
【００４３】
例えば、図４（ａ）に表すように、位置Ｐと位置Ｑとを最小ユニット毎に反転させたグレーティングマスク８０を、ポジ型のレジスト層ＲＳの上側に設置する。そして、ポジ型のレジスト層ＲＳにグレーティングマスク８０を介して露光光を照射する。
【００４４】
その後、レジスト層ＲＳを現像する。これにより、レジスト層ＲＳがパターニングされる。現像後のレジスト層ＲＳには、山と谷が形成される。この状態を、図４（ｂ）に表す。
【００４５】
例えば、レジスト層ＲＳは、斜面ＲＴ１と斜面ＲＴ２とを有し、斜面ＲＴ１と斜面ＲＴ２とが連なる部分の厚さは、レジスト層ＲＳの厚さで最も薄くなっているか（矢印Ｌの部分）、または厚くなる（矢印Ｈの部分）。
【００４６】
このように、第１実施形態では、レジスト層ＲＳの厚さが最も厚くなる部分からレジスト層ＲＳの厚さが最も薄くなる部分に向かうにつれ、マスクを通過する露光光の強度が強くなるグレーティングマスク８０を用いる。
【００４７】
図５（ａ）〜図６（ｂ）は、第１実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【００４８】
例えば、図５（ａ）に表すように、受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｂ、１０Ｒが設けられた基板１０の上に、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒを形成する。受光領域１０Ｇ２は、Ｙ方向において、受光領域１０Ｂの奥か手前に位置している。
【００４９】
受光領域１０Ｒは、Ｙ方向において、受光領域１０Ｇ１の奥か手前に位置している。色フィルタ４０Ｒは、図示されていないが、Ｙ方向において、色フィルタ４０Ｇの奥か手前に位置している。
【００５０】
続いて、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒの上に、絶縁膜３５を形成する。
【００５１】
続いて、絶縁膜３５の上に、第１絶縁層（絶縁層３７）を形成する。
【００５２】
続いて、絶縁層３７の上にポジ型レジスト層９０を塗布する。その後、レジスト層９０にグレーティングマスク８０を介して露光光を照射する。その後、レジスト層９０を現像する。これにより、レジスト層９０がパターニングされる。レジスト層９０の表面には、山と谷が形成される。
【００５３】
例えば、図５（ａ）に表すように、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｒの上に、第１斜面（以下、例えば、斜面９０ｔ１）を有し、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｂの上に第２斜面（以下、例えば、９０ｔ２）を有するレジスト層９０が形成される。レジスト層９０において、斜面９０ｔ１と斜面９０ｔ２とが連なる部分の厚さは、レジスト層９０の厚さで最も薄くなっているか（矢印Ｌの部分）、または厚くなっている（矢印Ｈの部分）。また、斜面９０ｔ１と、斜面９０ｔ２と、はＹ方向に連続的に延びている。このような表面形状を有するレジスト層９０が絶縁層３７の上に形成される。
【００５４】
このように、斜面９０ｔ１と斜面９０ｔ２とが連なる部分の厚さがレジスト層９０の厚さで最も薄くなるか、または厚くなるように、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｒの上に斜面９０ｔ１と、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｂの上に斜面９０ｔ２と、が形成される。
【００５５】
続いて、レジスト層９０の表面を、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によってエッチバックし絶縁層３７の表面をレジスト層９０から露出させる。この後、ＲＩＥを続け、レジスト層９０をエッチバック（エッチング）により除去する。さらに、露出された絶縁層３７の表面をＲＩＥによりエッチバックし、上述したレジスト層９０の斜面９０ｔ１と斜面９０ｔ２との表面形状（山と谷との形状）を絶縁層３７の表面に転写する。この状態を、図５（ｂ）に示す。
【００５６】
次に、図６（ａ）に表すように、表面形状が転写された絶縁層３７の上に、多層膜２５を形成する。多層膜２５は、上述した色光分離部２１または色光分離部２２と同じ積層構造を有している。続いて、受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２の上側に設けられた多層膜２５の上にマスク層９１を選択的に形成する。
【００５７】
次に、多層膜２５の不要部分をＰＥＰ工程により除去する。例えば、受光領域１０Ｂの上および受光領域１０Ｒの上の多層膜２５をＲＩＥにより選択的に除去する。この後、マスク層９１を除去する。この状態を、図６（ｂ）に示す。
【００５８】
ＲＩＥにより多層膜２５は、複数の領域に分割される。受光領域１０Ｇ１の上に設けられた多層膜２５は、上述した色光分離部２１であり、受光領域１０Ｇ２の上に設けられた多層膜２５は、上述した色光分離部２２である。
【００５９】
以下、分離された多層膜２５については、色光分離部２１または色光分離部２２として、この後の製造工程について説明する。
【００６０】
また、この後の製造工程については、斜視図に代えて断面図を用いて説明する。例えば、図６（ｂ）のＡ−Ａ’線を含むＸ−Ｚ面に平行な切断面と、Ｂ−Ｂ’線を含むＸ−Ｚ面に平行な切断面と、を同時に例示して説明する。
【００６１】
図７（ａ）〜図１０（ｂ）は、第１実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【００６２】
また、図７（ａ）〜図１０（ｂ）の各図（ａ）は、図６（ｂ）のＡ−Ａ’線を含むＸ−Ｚ平面における切断面に対応し、各図（ｂ）は、Ｂ−Ｂ’線を含むＸ−Ｚ面における切断面に対応している。
【００６３】
図７（ａ）および図７（ｂ）に表すように、絶縁層３７の上および多層膜２５の上に、例えば、絶縁膜３６を形成する。
【００６４】
次に、図８（ａ）および図８（ｂ）に表すように、絶縁膜３６にＲＩＥを施し、色光分離部２１の側壁２１ｗに接する絶縁膜３６以外の絶縁膜３６、および色光分離部２２の側壁２２ｗに接する絶縁膜３６以外の絶縁膜３６を除去する。
【００６５】
次に、図９（ａ）および図９（ｂ）に表すように、絶縁層３７の上および色光分離部２１、２２の上に、第２絶縁層（以下、例えば、絶縁層３８）を形成する。
【００６６】
次に、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表すように、絶縁層３８の上にマスク層９２を選択的に形成する。続いて、ＲＩＥ等の異方性エッチングおよび等方性エッチングを組合わせ、絶縁層３８を分離させる。例えば、絶縁層３８は、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上と、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上と、に選択的に形成される。以下、分離された絶縁層３８を、導波路部３１または導波路部３２として、この後の製造工程について説明する。
【００６７】
受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上には、導波路部３１が形成され、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上には、導波路部３２が形成される。ここで、絶縁層３８の下の絶縁層３７は、導波路部３１または導波路部３２の一部になっている。絶縁層３７の材料が絶縁層３８の材料と同じである場合、導波路部３１または導波路部３２は、屈折率が均一または略均一な層になる。
【００６８】
また、導波路部３１に形成される斜面３１ｔ１、３１ｔ２のそれぞれは、エッチング条件を調整することにより、適宜、角度が調整される。また、導波路部３２に形成される斜面３２ｔ１、３２ｔ２のそれぞれは、エッチング条件を調整することにより、適宜、その角度が調整される。この後、マスク層９２は除去される。
【００６９】
この後、図１（ａ）、（ｂ）に表すように、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上に設けられた導波路部３１の上、および受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上に設けられた導波路部３１の上に金属層５０を形成する。さらに、金属層５０を選択的にエッチングし、導波路７１Ｗ，７２Ｗを形成する。続いて、レンズ７１Ｌ、７２Ｌを形成する。
【００７０】
第１実施形態に係る固体撮像装置１の効果を説明する前に、参考例に係る固体撮像装置について説明する。
【００７１】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）、および図１２は、参考例の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【００７２】
図１１（ａ）に表すように、参考例においても絶縁層３７の上にレジスト層９００がパターニングされる。参考例においてもレジスト層９００を形成するＰＥＰ工程では、グレーティングマスクが用いられる。但し、参考例では、グレーティングマスクについて、第１実施形態のように、位置Ｐと位置Ｑとを反転させていない。参考例では、現像後のレジスト層９００において、複数の斜面９００ｔがＸ方向およびＹ方向において分離されている。また、現像後、レジスト層９００において、Ｘ方向に並ぶ複数の斜面９００ｔの位相がＹ方向において一列ずつ１８０°ずれている。つまり、参考例では、複数の斜面９００ｔが同じ向きを向くようにレジスト層９００がパターンニングされる。
【００７３】
ＲＩＥによってレジスト層９００の表面形状を、下地層である絶縁層３７に転写した後の様子を、図１１（ｂ）に示す。
【００７４】
図１１（ｂ）に表すように、レジスト層９００の表面形状が転写された絶縁層３７においても、複数の斜面３７ｔは、Ｘ方向およびＹ方向において分離されている。また、Ｘ方向に並ぶ複数の斜面３７ｔの位相は、Ｙ方向において一列ずつ１８０°ずれている。また、複数の斜面３７ｔは、同じ向きを向いている。
【００７５】
参考例においても、絶縁層３７の斜面３７ｔの上にダイクロイックミラーを設け、斜面３７ｔの下側に受光領域１０Ｇ１（または、１０Ｇ２）を配置することができる。さらに、斜面３７ｔに隣り合う領域３７Ｂの下側に受光領域１０Ｂを配置し、斜面３７ｔに隣り合う領域３７Ｒの下側に受光領域１０Ｒを配置することができる。
【００７６】
このようにすれば、例えば、レンズ７１Ｌを、受光領域１０Ｇ１の受光面の上、受光領域１０Ｇ１とＸ方向において隣接する受光領域１０Ｂの受光面の一部の上、および受光領域１０Ｇ１とＹ方向において隣接する受光領域１０Ｒの受光面の一部の上に配置することができる。すなわち、参考例においても、受光領域１０Ｇ１、１０Ｂ、１０Ｒの組合せに対して、一つのレンズ７１Ｌが対応した固体撮像装置を形成することができる。
【００７７】
しかし、現像後のレジスト層９００の表面形状は、図１１（ａ）に表す形状にならない場合がある。例えば、現像後のレジスト層９００の表面形状の一例を、図１２に表す。
【００７８】
例えば、レジスト層９００が急峻に立ち上がる部分９００ａ（例えば、Ｚ方向に略垂直に立ち上がる部分）は、鋭い角にならない場合がある。すなわち、レジスト層９００の頂部は、なだらかな曲面になる。換言すれば、斜面９００ｔを上から見た場合、斜面９００ｔは矩形ではなく、丸みを帯びている。そして、このようなレジスト層９００によってパターニングされた絶縁層３７の斜面３７ｔは、レジスト層９００と同様に、広い面積を持たず、丸みを帯びることになる。この現象は、固体撮像装置の微細化が進むほど顕著になる。
【００７９】
これは、次の理由による。固体撮像装置の微細化が進むと、一画素の微細化も進行する。これに応じて、一画素分におけるグレーティングマスク８０の透明部（または、遮光部）の数が減ることになる。これにより、一画素分におけるレジスト層９００の斜面９００ｔを形成する露光精度が低下してしまう。
【００８０】
仮に、絶縁層３７の斜面３７ｔの上に、色光分離部２１、２２を形成しても、色光分離部２１、２２は、下地が丸みを帯びているために、充分に広い面積を持たない。その結果、色光分離部２１、２２を透過する緑色光、および色光分離部２１、２２を反射する青色光、赤色光の量は低下してしまう。つまり、参考例では、固体撮像装置の光感度が低下する。
【００８１】
ここで、固体撮像装置の微細化に応じて、グレーティングマスク８０の透明部（または遮光部）の数を増加させ、グレーティングマスク８０による露光の精度を上げる方法がある。しかし、この方法は、グレーティングマスク８０自体を加工する際に、さらなる高精度な加工技術を要する。つまり、この方法では、グレーティングマスク８０の価格が上昇してしまう。
【００８２】
これに対して、第１実施形態では、現像されたレジスト層９０は、参考例のごとく急峻な立ち上がり部を持たない。例えば、レジスト層９０の厚さが最も厚くなる部分（矢印Ｈの頂部）の角度は鈍角（＞９０°）であり、且つレジスト層９０の斜面９０ｔ１，９０ｔ２は、Ｙ方向に連続的に延びている。そして、レジスト層９０の表面形状を絶縁層３７の表面に転写し、絶縁層３７の上に多層膜２５（色光分離部２１、２２）を設け、この後、多層膜２５の不要部分をＰＥＰ工程により除去している。
【００８３】
つまり、第１実施形態によれば、色光分離部２１、２２の下地層として、充分に広い斜面を持つ絶縁層３７が形成される。従って、色光分離部２１、２２を透過する緑色光、および色光分離部２１、２２を反射する青色光および赤色光の量は低減し難くなる。つまり、第１実施形態によれば、高い光感度を持った固体撮像装置１が実現する。
【００８４】
また、第１実施形態では、さらなる高精度な加工技術によってグレーティングマスク８０を作り直す必要がない。これにより、グレーティングマスク８０の価格上昇を招かない。
【００８５】
（第２実施形態）  
図１３（ａ）は、第２実施形態の固体撮像装置を形成する露光工程で使用されるグレーティングマスクの模式的平面図であり、図１３（ｂ）は、グレーティングマスクを通過した光の強度分布の一例を表すグラフである。
【００８６】
図１３（ａ）には、グレーティングマスク８１の最小ユニットが表されている。図１３（ａ）に表すグレーティングマスク８１は、第１マスク部Ｍ１と第２マスク部Ｍ２とを有している。最小ユニットは、例えば、四画素の領域を露光することができる。グレーティングマスク８１においては、この最小ユニットがＸ方向およびＹ方向に繰り返し並んでいる。図１３（ａ）に表すように、グレーティングマスク８１には、ストライプ状で平行に並ぶ複数の透明部８１ｈが設けられている。
【００８７】
第１マスク部Ｍ１および第２マスク部Ｍ２は、透明部８１ｈと、透明部８１ｈ以外のライン部と、を含む構造を有している。複数の透明部８１ｈの幅は、位置Ｐから位置Ｑに向かうにつれ広くなっている。第１マスク部Ｍ１における位置Ｐから位置Ｑに向かう方向と、第２マスク部Ｍ２における位置Ｐから位置Ｑに向かう方向とは逆になっている。
【００８８】
第１マスク部Ｍ１および第２マスク部Ｍ２において、位置Ｐから位置Ｑに向かう方向における光強度分布は、図３（ｂ）と同じである。但し、第２マスク部Ｍ２には、位相シフタが設けられている。第１マスク部を通過する光の位相は、第２マスク部を通過する光の位相に対して１８０°ずれている。位相シフタは、フッ素、タンタル、モリブデン等の材料を含む。
【００８９】
図１３（ｂ）に、一例として、グレーティングマスク８１おける位置Ｓから位置Ｔに向かう方向の光強度分布を実線で示す。位置Ｓから位置Ｔに向かう方向は、位置Ｐから位置Ｑに向かう方向と直交している。また、位置Ｓと位置Ｔとを結ぶ線は、位置Ｐと位置Ｑとの間にある。また、図１３（ｂ）では、第１マスク部Ｍ１と第２マスク部Ｍ２との間を、位置Ｒとしている。
【００９０】
グレーティングマスク８１を通過する光強度分布は、位置Ｓ、位置Ｔ、および位置Ｒのそれぞれの付近で急峻に立ち上がる。ここで、第１マスク部を通過する光の位相は、第２マスク部を通過する光の位相に対して１８０°ずれるために、位置Ｒにおける光強度は、ほぼ０になる。
【００９１】
また、位置Ｓと位置Ｔとを結ぶ線が位置Ｓと位置Ｔとの範囲で図の上側に移動すると、その光強度分布は、２点破線のようになり、位置Ｓと位置Ｔとを結ぶ線が位置Ｓと位置Ｔとの範囲で図の下側に移動すると、その光強度分布は、破線のようになる。これら２点破線および破線の場合も、第１マスク部を通過する光の位相は、第２マスク部を通過する光の位相に対して１８０°ずれている。従って、位置Ｒにおける光強度は、ほぼ０になる。
【００９２】
図１４は、グレーティングマスクを通過させた露光光をレジスト層に照射し、レジスト層を現像した後の様子を表す模式的斜視図である。
【００９３】
基板１０の上には、色フィルタ４０Ｇ、４０Ｂ、４０Ｒと絶縁膜３５を介して、絶縁層３７が設けられている。絶縁層３７の上には、レジスト層９３が設けられている。レジスト層９３は、絶縁層３７の上にレジストが塗布された後、グレーティングマスク８１を介して露光光が照射され、現像された状態にある。
【００９４】
レジスト層９３は、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｇ２の上に斜面９３ｔ１を有し、受光領域１０Ｂの上および受光領域１０Ｒの上に斜面９３ｔ２を有している。斜面９３ｔ１と斜面９３ｔ２とが連なる部分の厚さは、レジスト層９３の厚さで最も薄くなっているか、または厚くなっている。
【００９５】
露光工程では、レジスト層９３の厚さで最も薄くなる部分の上に、グレーティングマスク８１の位置Ｑが位置し、レジスト層９３の厚さで最も厚くなる部分は、グレーティングマスク８１の位置Ｐが位置している。また、露光光をレジスト層９３に照射する際、グレーティングマスク８１には、受光領域１０Ｇ１および第３受光領域１０Ｂと、受光領域１０Ｇ２および受光領域１０Ｒと、の境界の上に位相シフタが設けられている。
【００９６】
Ｙ方向においては、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上に設けられたレジスト層９３の最も薄い部分（矢印Ｑで示す部分）の横に、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上に設けられたレジスト層９３の最も厚い部分（矢印Ｐで示す部分）が位置する。第２実施形態では、このような表面形状のレジスト層９３が絶縁層３７の上に形成される。このように、斜面９３ｔ１と斜面９３ｔ２とが連なる部分の厚さがレジスト層９３の厚さで最も薄くなっているか、または厚くなり、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上に設けられたレジスト層９３の最も薄い部分の横に、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上に設けられたレジスト層９３の最も厚い部分が位置するように、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｇ２の上に斜面９３ｔ１と、受光領域１０Ｂの上および受光領域１０Ｒの上に第２斜面９３ｔ２と、が形成される。
【００９７】
レジスト層９３の最も薄い部分（矢印Ｑで示す部分）からレジスト層９３の最も厚い部分（矢印Ｐで示す部分）は、急峻に立ち上がっている。これは、グレーティングマスク８１を通過した露光光の光強度分布がこの部分において急峻に立ち上がることに対応している。
【００９８】
次に、レジスト層９３の表面を、例えば、ＲＩＥによってエッチバックし絶縁層３７の表面をレジスト層９３から露出させる。この後、ＲＩＥを続け、レジスト層９３をエッチバックにより除去する。さらに、露出された絶縁層３７の表面をＲＩＥによりエッチバックし、上述したレジスト層９３の斜面９３ｔ１、９３ｔ２の表面形状を絶縁層３７の表面に転写する。この状態を、図１５（ａ）に示す。
【００９９】
図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的斜視図である。
【０１００】
例えば、図１５（ａ）に表すように、絶縁層３７には、レジスト層９３の表面形状が転写されている。
【０１０１】
次に、図１５（ｂ）に表すように、表面形状が転写された絶縁層３７の上に、多層膜２５を形成する。続いて、受光領域１０Ｇ１、１０Ｇ２の上側に設けられた多層膜２５の上にマスク層９４を選択的に形成する。
【０１０２】
次に、図１５（ｃ）に表すように、多層膜２５の不要部分をＰＥＰ工程により除去する。例えば、受光領域１０Ｂの上および受光領域１０Ｒの上の多層膜２５をＲＩＥにより選択的に除去する。この後、マスク層９１を除去する。
【０１０３】
ＲＩＥにより多層膜２５は、複数の領域に分割される。受光領域１０Ｇ１の上に設けられた多層膜２５は、色光分離部２１になり、受光領域１０Ｇ２の上に設けられた多層膜２５は、色光分離部２２になる。
【０１０４】
以下、分離された多層膜２５については、色光分離部２１または色光分離部２２として、この後の製造工程について説明する。
【０１０５】
また、この後の製造工程については、斜視図に代えて断面図を用いて説明する。例えば、図１５（ｃ）のＡ−Ａ’線を含むＸ−Ｚ面に平行な切断面と、Ｂ−Ｂ’線を含むＸ−Ｚ面に平行な切断面と、を同時に例示して説明する。
【０１０６】
図１６（ａ）〜図１８（ｂ）は、第２実施形態の固体撮像装置の要部に係る製造方法を表す模式的断面図である。
【０１０７】
また、図１６（ａ）〜図１８（ｂ）の各図（ａ）は、図６（ｂ）のＡ−Ａ’線を含むＸ−Ｚ平面における切断面に対応し、各図（ｂ）は、Ｂ−Ｂ’線を含むＸ−Ｚ面における切断面に対応している。
【０１０８】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に表すように、色光分離部２１の側壁２１ｗに絶縁膜３６を形成し、色光分離部２２の側壁２２ｗに絶縁膜３６を形成する。
【０１０９】
次に、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に表すように、絶縁層３７の上および色光分離部２１、２２の上に、絶縁層３８を形成する。
【０１１０】
次に、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に表すように、絶縁層３８の上にマスク層９２を選択的に形成する。続いて、ＲＩＥ等の異方性エッチングおよび等方性エッチングを組合わせ、絶縁層３８を分離させる。例えば、絶縁層３８は、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上と、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上と、に選択的に形成される。以下、分離された絶縁層３８を、導波路部３１または導波路部３２として、この後の製造工程について説明する。
【０１１１】
受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上には、導波路部３１が形成され、受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上には、導波路部３２が形成される。ここで、絶縁層３８の下の絶縁層３７は、導波路部３１または導波路部３２の一部になっている。絶縁層３７の材料が絶縁層３８の材料と同じである場合、導波路部３１または導波路部３２は、屈折率が均一または略均一な層になる。
【０１１２】
また、導波路部３１に形成される斜面３１ｔ１、３１ｔ２のそれぞれは、エッチング条件を調整することにより、適宜、角度が調整される。また、導波路部３２に形成される斜面３２ｔ１、３２ｔ２のそれぞれは、エッチング条件を調整することにより、適宜、その角度が調整される。この後、マスク層９２は除去される。
【０１１３】
この後、受光領域１０Ｇ１の上および受光領域１０Ｂの上に設けられた導波路部３１の上、および受光領域１０Ｇ２の上および受光領域１０Ｒの上に設けられた導波路部３１の上に金属層５０を形成する。さらに、金属層５０を選択的にエッチングし、導波路７１Ｗ、７２Ｗを形成する。続いて、レンズ７１Ｌ、７２Ｌを形成する。このような製造過程で形成された固体撮像装置を、固体撮像装置２とする。
【０１１４】
第２実施形態においても、色光分離部２１、２２の下地層として、充分に広い斜面を持つ絶縁層３７が形成される。従って、色光分離部２１、２２を透過する緑色光、および色光分離部２１、２２を反射する青色光および赤色光の量は低減し難くなる。つまり、第２実施形態によれば、高い光感度を持った固体撮像装置２が実現する。
【０１１５】
第２実施形態では、色光分離部２１の斜面２１ｔと色光分離部２２の斜面２２ｔとが同じ向きを向いている。これにより、固体撮像装置２においては、色光分離部２１から、青色光または赤色光が受光領域１０Ｂに導かれる方向と、色光分離部２２から、青色光または赤色光が受光領域１０Ｒに導かれる方向と、が同じになる。
【０１１６】
例えば、従来の固体撮像装置において、色光分離部２１の斜面２１ｔと色光分離部２２の斜面２２ｔとが同じ向きを向いている場合には、第２実施形態で従来の固体撮像装置から画素のレイアウト変更を要さない。これにより、第２実施形態では、従来の固体撮像装置で使用した信号処理方法をそのまま適用することができる。
【０１１７】
また、カメラレンズから受光領域へ光が入射すると、中央部に配置された受光領域には垂直に入射する光が相対的に多く入射され、周辺部に配置された受光領域には、相対的に斜めに入射する光が相対的に多く入射される。このため、固体撮像装置では、画素アレイの中央部と周辺部とで、色むらが起きる可能性がある。
【０１１８】
この色むらを抑制するために、中央部に配置された受光領域の受光感度または周辺部に配置された受光領域の受光感度を補正する場合がある。第２実施形態によれば、色光分離部２１の斜面２１ｔと色光分離部２２の斜面２２ｔとが同じ向きを向いている。これにより、第２実施形態では、従来の固体撮像装置で使用した補正値を適用することができ、新たな補正値の導出を要しない。
【０１１９】
上記の実施形態では、「ＡはＢの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、ＡがＢに接触して、ＡがＢの上に設けられている場合の他に、ＡがＢに接触せず、ＡがＢの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「ＡはＢの上に設けられている」は、ＡとＢとを反転させてＡがＢの下に位置した場合や、ＡとＢとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。
【０１２０】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【０１２１】
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１、２  固体撮像装置、  １０  基板、  １０Ｂ、１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｒ  受光領域、  ２１、２２  色光分離部、  ２１ｔ、２２ｔ、３１ｔ１、３１ｔ２、３２ｔ１、３２ｔ２、３７ｔ、９０ｔ１、９０ｔ２、９３ｔ１、９３ｔ２、９００ｔ  斜面、  ２１ｗ、２２ｗ  側壁、  ２５  多層膜、  ３１、３２  導波路部、  ３５、３６  絶縁膜、  ３７、３８  絶縁層、  ３７Ｂ、３７Ｒ  領域、  ４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒ  色フィルタ、  ５０  金属層、  ７１、７２  光集光部、  ７１Ｌ、２Ｌ  レンズ、  ７１Ｗ、７２Ｗ  導波路、  ８０、８１  グレーティングマスク、  ８０ｈ、８１ｈ  透明部、  ９０、９３、９００  レジスト層、  ９１、９２、９４  マスク層、  ９００ａ  部分
【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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