(57)【要約】【課題】光電変換効率を向上することができる固体撮像素子を提供することである。【解決手段】実施形態の固体撮像素子は、基板と、複数のマイクロレンズと、第１の電極と、有機光電変換膜と、第２の電極とを持つ。前記複数のマイクロレンズは、前記基板の一面にアレイ状に配置され、凸状の曲面とされた受光面を持つ。前記第１の電極は、前記複数のマイクロレンズの受光面に沿って設けられ、光透過性を有し、かつ受光面を持つ。前記有機光電変換膜は、前記第１の電極の受光面を覆うとともに、複数の前記画素及び該画素間に跨るように、該第１の電極の受光面に沿って設けられ、受光面を持つ。前記第２の電極は、前記有機光電変換膜の受光面を覆うように配置され、光透過性を持つ。【選択図】図２
2016152381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
アレイ状に配置される画素毎に対応するように、前記基板の一面に配置され、受光面が凸状の曲面とされた複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの受光面に沿って設けられ、光透過性を有し、かつ受光面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の受光面を覆うとともに、複数の前記画素及び該画素間に跨るように、該第１の電極の受光面に沿って設けられ、受光面を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の受光面を覆うように配置され、かつ光透過性を有する第２の電極と、
を備える固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１の電極は、分離された複数の電極部を備え、
前記マイクロレンズの受光面の一部が、前記複数の電極部から露出している請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記複数のマイクロレンズは、所定の間隔で離間して配置されており、
前記マイクロレンズ間に、前記第１の電極と接続され、前記有機光電変換膜で発生した電荷を前記基板に供給する導電部を備える請求項１または２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記基板の一面側に位置する前記複数のマイクロレンズの面は、平面であることを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記マイクロレンズが形成された前記基板の一面に配置され、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、前記有機光電変換膜が光電変換する光色とは異なる色の光を透過させる２種類のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと対向するように配置され、前記カラーフィルタを通過した光を光電変換する光電変換部と、
を有し、
前記複数の電極部間に配置され、該複数の電極部を分離する分離領域は、前記カラーフィルタを介して、前記光電変換部と対向配置する請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記基板は、半導体基板を母材とし、一面に前記複数のマイクロレンズが配置される基板本体と、
前記基板本体の他面に設けられた多層配線構造体と、
を備える請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。
【請求項７】
基板と、
前記基板の一面に配置された第１の電極と、
前記第１の電極の受光面に設けられ、かつアレイ状に配置された凸状の曲面とされた複数の受光面を有する有機光電変換膜と、
前記複数の受光面を覆うように設けられ、光透過性を有する第２の電極と、
を備える固体撮像素子。
【請求項８】
前記第１の電極は、複数の電極部に分離されている請求項７記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１の電極と接触し、かつ前記複数の受光面の反対側に位置する前記有機光電変換膜の面は、平面である請求項７または８記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記基板は、一面に前記第１の電極が配置される絶縁膜と、
半導体基板を母材とし、一面に前記絶縁膜が配置される基板本体と、
前記基板本体の他面に設けられた多層配線構造体と、
前記絶縁膜を貫通し、前記第１の電極と前記多層配線構造体とを電気的に接続する導電部と、
を備える請求項７ないし９のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の幅広い分野で使用されている。
このような固体撮像素子では、高解像度化を図るために画素の微細化が必要となる。しかしながら、画素の微細化が進展すると、受光面の面積の低下により、光電変換効率が低下する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２４３７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−５５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、光電変換効率を向上することができる固体撮像素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の固体撮像素子は、基板と、複数のマイクロレンズと、第１の電極と、有機光電変換膜と、第２の電極とを持つ。前記複数のマイクロレンズは、前記基板の一面にアレイ状に配置され、凸状の曲面とされた受光面を持つ。前記第１の電極は、前記複数のマイクロレンズの受光面に沿って設けられ、光透過性を有し、かつ受光面を持つ。前記有機光電変換膜は、前記第１の電極の受光面を覆うとともに、複数の前記画素及び該画素間に跨るように、該第１の電極の受光面に沿って設けられ、受光面を持つ。前記第２の電極は、前記有機光電変換膜の受光面を覆うように配置され、光透過性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す平面図。
【図２】図１の固体撮像素子をＡ−Ａ線で切断した断面図。
【図３】第１の電極の第１変形例を示す平面図。
【図４】第１の電極の第２変形例を示す平面図。
【図５】第１の電極の第３変形例を示す平面図。
【図６】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その１）を示す平面図。
【図７】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その１）を示す断面図。
【図８】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その２）を示す平面図。
【図９】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その２）を示す断面図。
【図１０】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その３）を示す平面図。
【図１１】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その３）を示す断面図。
【図１２】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その４）を示す平面図。
【図１３】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その４）を示す断面図。
【図１４】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その５）を示す平面図。
【図１５】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その５）を示す断面図。
【図１６】第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その６）を示す断面図。
【図１７】第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの一例を示す斜視図。
【図１８】第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの他の例を示す斜視図。
【図１９】ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるスマートフォンの平面図。
【図２０】ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるタブレット端末の平面図。
【図２１】車載用カメラ及び画像表示装置が搭載された自動車の一例を示す平面図。
【図２２】車載用カメラ及び画像表示装置が搭載された自動車の他の例を示す平面図。
【図２３】第２の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す断面図。
【図２４】第１及び第２の実施形態の固体撮像素子に適用可能な複数の電極部の配置例を説明するための平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の固体撮像素子を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す平面図である。図１において、Ｘ方向は画素１１が配列される行方向を示しており、Ｙ方向は画素１１が配列される列方向を示している。また、図１では、マイクロレンズ１７、導電部２１、第１の電極２３（第１の電極２３を構成する複数の電極部５３も含む）、コンタクト４４、及び複数の電極部５３間に配置された分離領域５５を点線で図示する。
【０００９】
図２は、図１の固体撮像素子をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２に示すＺ方向は、固体撮像素子１０の厚さ方向を示している。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
なお、第１の実施形態の固体撮像素子１０は、図１及び図２に示す撮像部（主要部）と、撮像部の周囲に配置された周辺回路部と、を有するが、図１及び図２では、第１の実施形態での説明に必要な撮像部のみ図示する。
【００１０】
図１及び図２を参照するに、第１の実施形態の固体撮像素子１０は、複数の画素１１がＸ方向及びＹ方向に隣接して配置（言い換えれば、アレイ状に配置）された構成とされている。
第１の実施形態の固体撮像素子１０は、基板１３と、カラーフィルタ１４，１５（２種のカラーフィルタ）と、マイクロレンズ１７と、導電部２１と、第１の電極２３と、有機光電変換膜２５と、第２の電極２６と、を有する。
第１の実施の形態において、画素１１とは、マイクロレンズ１７の円形とされた面１７ｂ（受光面１７ａの反対側に位置する面）の直径（外径）の値を４つの辺の長さとする平面視四角形の領域のことをいう。
【００１１】
基板１３は、基板本体２８と、多層配線構造体２９と、伝送トランジスタ３２と、絶縁膜３３と、を有する。
基板本体２８は、半導体基板３５と、光電変換部であるフォトダイオード３７，３８と、ＳＤ４１（蓄積ダイオード）と、ＦＤ４２（フローティングディフュージョン）と、コンタクト４４と、を有する。
【００１２】
半導体基板３５は、薄板化された基板（基板本体２８の母材）であり、平坦な表面３５ａ及び裏面３５ｂを有する。半導体基板３５としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができるが、これに限定されない。以下、一例として、半導体基板３５としてｐ型の単結晶シリコン基板を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
フォトダイオード３７は、カラーフィルタ１４の下方に位置する半導体基板３５に内設されている。フォトダイオード３７は、半導体基板３５の表面３５ａに露出された第１の不純物領域（図示せず）と、第１の不純物拡散領域上に接合された第２の不純物拡散領域（図示せず）と、で構成されている。
第１の不純物拡散領域としては、例えば、高濃度ｐ型不純物拡散領域を用いることができる。この場合、第２の不純物拡散領域としては、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。
【００１４】
フォトダイオード３７は、半導体基板３５の一部を介して、カラーフィルタ１４と対向するように配置されている。例えば、カラーフィルタ１４が赤色を透過させるフィルタの場合、フォトダイオード３７は、赤色光を受光した際、該赤色光を光電変換し、該赤色光に対応した電荷を生成する。なお、上記赤色光とは、波長域が６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光のことをいう。
【００１５】
フォトダイオード３８は、カラーフィルタ１５の下方に位置する半導体基板３５に内設されている。フォトダイオード３８は、先に説明したフォトダイオード３７と同様な構成とされている。
フォトダイオード３８は、半導体基板３５の一部を介して、カラーフィルタ１５と対向するように配置されている。例えば、カラーフィルタ１５が青色を透過させるフィルタの場合、フォトダイオード３８は、青色光を受光した際、該青色光を光電変換し、該青色光に対応した電荷を生成する。なお、上記青色光とは、波長域が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の光のことをいう。
上記説明したフォトダイオード３７，３８は、Ｘ方向及びＹ方向に対して、交互に配置されている。
【００１６】
ＳＤ４１は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５に配置されている。ＳＤ４１は、Ｚ方向に延在するように、半導体基板３５に内設されている。ＳＤ４１の一端は、半導体基板３５の表面３５ａから露出されている。ＳＤ４１の他端は、半導体基板３５内に配置されている。
ＳＤ４１は、第１の電極２３を構成する１つの電極部５３と電気的に接続されている。ＳＤ４１は、電極部５３と該電極部５３の上方に配置された第２の電極２６とで挟まれた有機光電変換膜２５で生成された電荷を蓄積する機能を有する。
例えば、有機光電変換膜２５が緑色光を吸収する膜である場合、ＳＤ４１は、有機光電変換膜２５が受光した緑色光に対応した電荷を蓄積する。なお、上記緑色光とは、波長域が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光のことをいう。
ＳＤ４１としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。
【００１７】
ＦＤ４２は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５に設けられている。ＦＤ４２は、ＳＤ４１から離間するように配置されている。ＦＤ４２は、Ｚ方向における深さがＳＤ４１よりも浅くなるように構成されている。ＦＤ４２は、その一部が半導体基板３５の表面３５ａから露出されている。
ＦＤ４２は、伝送トランジスタ３２を介して、ＳＤ４１から伝送される電荷を一時的に蓄積する機能を有する。ＦＤ４２としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。
【００１８】
コンタクト４４は、導電部２１とＳＤ４１との間に位置する半導体基板３５に設けられている。コンタクト４４の一端は、ＳＤ４１の他端と接触している。コンタクト４４の他端は、半導体基板３５の裏面３５ｂから露出されている。コンタクト４４は、導電部２１とＳＤ４１とを電気的に接続している。
コンタクト４４としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域、或いは、図示していない絶縁膜を介して、半導体基板３５に設けられたビアを用いることができる。コンタクト４４の形状は、例えば、平面視十字形状とすることができる。
【００１９】
多層配線構造体２９は、ゲート絶縁膜４６と、絶縁膜４７と、配線４８と、ビア４９と、を有する。
ゲート絶縁膜４６は、半導体基板３５の表面３５ａを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜４６は、伝送トランジスタ３２のゲート絶縁膜として機能する膜である。
【００２０】
絶縁膜４７は、ゲート絶縁膜４６の面４６ａ（半導体基板３５の表面３５ａと接触する面とは反対側に位置する面）に積層配置されている。絶縁膜４７は、Ｚ方向に積層された図示していない複数の絶縁層（例えば、シリコン酸化膜）で構成されている。
配線４８は、複数の絶縁層間に配置されている。ビア４９は、Ｚ方向に配置された配線４８間に位置する絶縁層を貫通するように設けられている。ビア４９は、Ｚ方向に配置された配線４８間を電気的に接続している。
【００２１】
伝送トランジスタ３２は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５及び多層配線構造体２９の一部に設けられている。伝送トランジスタ３２を構成するゲート電極は、ＳＤ４１とＦＤ４２との間に位置するゲート絶縁膜４６の面４６ａに配置されている。
【００２２】
絶縁膜３３は、半導体基板３５の裏面３５ｂに設けられている。絶縁膜３３は、コンタクト４４を露出する開口部３３Ａを有する。絶縁膜３３は、基板１３の一面となる面３３ａ（半導体基板３５の裏面３５ｂと接触する面とは反対側に位置する面）を有する。絶縁膜３３としては、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光の光透過率が８０％以上の光透過性樹脂を用いることができる。
【００２３】
カラーフィルタ１４，１５は、マイクロレンズ１７の形成領域に対応する絶縁膜３３の面３３ａに設けられている。カラーフィルタ１４，１５は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向に対して、交互に配置することができる。
カラーフィルタ１４，１５は、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、有機光電変換膜２５が光電変換する光色とは異なる色の光を透過させる。カラーフィルタ１５は、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、カラーフィルタ１４が透過させる色光とは異なる色光を透過させる。
例えば、有機光電変換膜２５として緑色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「緑色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、赤色光を透過させるカラーフィルタと青色を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。
【００２４】
また、有機光電変換膜２５として赤色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「赤色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、青色光を透過させ透過させるカラーフィルタと緑色光を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。
また、有機光電変換膜２５として青色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「青色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、赤色光を透過させ透過させるカラーフィルタと緑色光を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。
【００２５】
ところで、先に説明した緑色光、赤色光、及び青色光の波長域から、緑色光、赤色光、及び青色光のうち、赤色光の波長が最も長く、青色光の波長が最も短く、緑色光の波長が赤色光の波長と青色光の波長の間に位置していることが分かる。
したがって、有機光電変換膜２５として、緑色光を光電変換する有機光電変換膜を用い、有機光電変換膜２５の下層に赤色光及び青色光のうち一方の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５を配置することで、赤色光と青色光との分離を精度良く行うことができる。
【００２６】
マイクロレンズ１７は、集光用のレンズであり、アレイ状に配置された各画素１１に対してそれぞれ１つ設けられている。マイクロレンズ１７は、Ｘ方向及びＹ方向に対して、所定の間隔で離間した状態でアレイ状に配置されている。
これにより、マイクロレンズ１７間には、隙間５１が形成されている。マイクロレンズ１７は、カラーフィルタ１４またはカラーフィルタ１５の大部分を覆うように、絶縁膜３３の面３３ａに設けられている。
マイクロレンズ１７は、凸状の曲面とされた受光面１７ａと、受光面１７ａの反対側に配置された平面である面１７ｂと、を有する。
【００２７】
マイクロレンズ１７を構成する膜としては、第１の電極２３、有機光電変換膜２５、及び第２の電極２６の形成工程で使用する温度及び薬品に対して、耐性を有する膜が好ましい。
このような条件を満たすマイクロレンズ１７を構成する膜としては、例えば、酸化膜であるＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を例示することができる。
【００２８】
導電部２１は、開口部３３Ａを充填するように設けられており、コンタクト４４の他端と接続されている。導電部２１は、電極部５３と接続されている。導電部２１は、有機光電変換膜２５での光電変換により発生した電荷をコンタクト４４に供給する機能を有する。導電部２１は、例えば、電極部５３と一体に構成してもよい。
導電部２１を構成する材料としては、例えば、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。
第１の実施形態において、光透過性を有するとは、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させることが可能な性質のことをいう。
【００２９】
第１の電極２３は、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられている。第１の電極２３は、光透過性を有し、かつ分離された複数の電極部５３で構成されている。
複数の電極部５３は、隣り合う位置に配置された４つのマイクロレンズ１７の受光面１７ａの略１／２の領域に跨るように配置されている。言い換えれば、複数の電極部５３は、隣り合う位置に配置された４つの画素１１の略１／２の領域に跨るように配置されている。
このような構成とすることで、１つの画素１１に対してのみ電極部５３を設けた場合と比較して、電極部５３の受光面５３ａの面積を約２倍にすることが可能となる。これにより、有機光電変換膜２５での光電変換効率を最大限にすることができる。
【００３０】
複数の電極部５３は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出している。第１の電極２３が複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられているため、複数の電極部５３は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状が転写された受光面５３ａ（複数の凸状の曲面を含む受光面）を有する。
受光面５３ａは、マイクロレンズ１７の受光面１７ａと接触する面とは反対側に配置されている。受光面５３ａは、第１の電極２３の受光面に相当する面である。
【００３１】
複数の電極部５３は、下部電極として機能する。各電極部５３は、その中央部において導電部２１と接続されている。
なお、電極部５３と導電部２１とが接続される位置は、電極部５３の中央部に限定されない。電極部５３と導電部２１との接続位置は、コンタクト４４と電極部５３との間の位置であればよい。
【００３２】
複数の電極部５３を構成する材料としては、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。
電極部５３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内が好ましい。電極部５３の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、電気抵抗が高くなる可能性がある。一方、電極部５３の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、電極部５３を構成する膜の応力が高くなるためクラックが発生する可能性や、電極部５３を透過する光の透過率が低下する可能性がある。
したがって、電極部５３の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で設定することで、高抵抗化やクラックの発生を抑制した上で、光の透過率を十分に確保することができる。
【００３３】
複数の電極部５３間には、複数の電極部５３を分離する分離領域５５が配置されている。分離領域５５は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの中央を通過する溝である。分離領域５５は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出している。分離領域５５は、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する方向に延在している。
分離領域５５の一部は、マイクロレンズ１７及びカラーフィルタ１４を介して、フォトダイオード３７と対向するように配置されている。また、分離領域５５の他の一部は、マイクロレンズ１７及びカラーフィルタ１５を介して、フォトダイオード３８と対向するように配置されている。
【００３４】
このような構成とされた分離領域５５を有することで、固体撮像素子１０が受光した光のうち、分離領域５５を通過する光の第１の電極２３に起因する光吸収損失がなくなる。
これにより、フォトダイオード３７，３８が受光する光の強度が増加するため、高感度化を実現することができる。
画素１１のピッチが１μｍ（言い換えれば、画素１１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれの幅が１μｍ）の場合、分離領域５５の幅Ｗ１は、０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００３５】
なお、図１及び図２では、一例として、分離領域５５がマイクロレンズ１７の受光面１７ａの中央を通過する場合を例に挙げて説明したが、分離領域５５は、少なくともマイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出していればよく、必ずしも受光面１７ａの中央を通過する必要はない。
【００３６】
有機光電変換膜２５は、複数の電極部５３の受光面５３ａと、分離領域５５に位置するマイクロレンズ１７の受光面１７ａ及び絶縁膜３３の面３３ａと、マイクロレンズ１７から露出されたカラーフィルタ１４，１５と、を覆うとともに、複数の画素１１及び該画素１１間に跨るように配置されている。
有機光電変換膜２５は、複数の電極部５３の受光面５３ａ（第１の電極２３の受光面）に沿って設けられている。有機光電変換膜２５は、分離領域５５を充填するように配置されている。
【００３７】
有機光電変換膜２５は、受光面２５ａを介して、受光した光に含まれる赤色光、青色光、緑色光のうち、いずれか１種の光を光電変換する。
有機光電変換膜２５は、第１の電極２３を介して、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状（具体的には、凸形状の曲面）が転写された受光面２５ａを有する。有機光電変換膜２５の受光面２５ａは、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置されている。つまり、受光面２５ａは、画素１１間で分断されておらず、画素１１間にも配置されている。
【００３８】
このように、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置され、複数の凸形状の曲面を含んだ受光面２５ａを有する有機光電変換膜２５を有することで、平面上に有機光電変換膜２５を形成した場合と比較して、受光面２５ａの表面積を増加させることが可能となる。これにより、受光面２５ａにおける受光効率が向上するため、有機光電変換膜２５での光電変換効率を向上させることができる。
【００３９】
有機光電変換膜２５としては、例えば、緑色光用有機光電変換膜、赤色光用有機光電変換膜、及び青色光用有機光電変換膜のうち、いずれか１種を用いることができる。
緑色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、キナクリドン誘導体、ペリレンビスイミド誘導体、オリゴチオフェン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、及びケトシアニン誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。
赤色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、フタロシアニン誘導体、スクアリリウム誘導体、及びサブナフタロシアニン誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。
【００４０】
青色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、ポルフィリンコバルト錯体、クマリン誘導体、フラーレン、フラーレンの誘導体、フルオレン化合物、及びピラゾール誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。
【００４１】
また、上記説明した緑色光用有機光電変換膜の材料に、例えば、フタロシアニン誘導体、スクアリリウム誘導体、及びサブナフタロシアニン誘導体のうち、少なくとも１種の添加剤を添加させてもよい。
これにより、緑色光用有機光電変換膜中において、赤色光に相当するエネルギーを吸収することが可能となるので、緑色光用有機光電変換膜内で赤色発光が発生することを抑制できる。
【００４２】
また、上記説明した青色光用有機光電変換膜の材料に、例えば、キナクリドン誘導体、ペリレンビスイミド誘導体、オリゴチオフェン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、及びケトシアニン誘導体のうち、少なくとも１種の添加剤を添加させてもよい。
これにより、青色光用有機光電変換膜中において、緑色光に相当するエネルギーを吸収することが可能となるので、青色光用有機光電変換膜内で緑色発光が発生することを抑制できる。
【００４３】
電極部５３の受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で適宜設定するとよい。
有機光電変換膜２５の厚さが３０ｎｍよりも薄いと、有機光電変換膜２５での光電変換率を十分に確保することが困難となる可能性がある。一方、有機光電変換膜２５の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、有機光電変換膜２５に印加する電圧を高くする可能性（言い換えれば、低消費電力化に向かない可能性）があるため、低消費電力化に向かない恐れがある。
また、有機光電変換膜２５の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、有機光電変換膜２５が吸収する色光（赤色光、青色光、緑色光のうちの１つ）以外の色光の透過率が低下する可能性がある。
したがって、有機光電変換膜２５の厚さを３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、高い電圧を印加することなく、かつ有機光電変換膜２５が吸収する色光以外の色の光を十分に透過させた上で、有機光電変換膜２５での光電変換率を十分に確保することができる。
【００４４】
第２の電極２６は、有機光電変換膜２５の受光面２５ａを覆うように設けられている。これにより、第２の電極２６は、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置されている。
第２の電極２６は、複数の画素１１の共通の上部電極として機能する。第２の電極は、光透過性を有する。第２の電極２６は、有機光電変換膜２５の受光面２５ａの形状が転写された受光面２６ａを有する。
第２の電極２６を構成する材料としては、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いる。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。
【００４５】
第２の電極２６の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で適宜設定するとよい。
第２の電極２６の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、電気抵抗が高くなる可能性がある。一方、第２の電極２６の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、第２の電極２６を構成する膜の応力が高くなるためクラックが発生する可能性がある。
したがって、第２の電極２６の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、電気抵抗が高くなることやクラックが発生することを抑制できる。
【００４６】
第１の実施形態の固体撮像素子は、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられ、受光面５３ａを有する第１の電極２３と、第１の電極２３の受光面（複数の電極部５３の受光面５３ａ）を覆うとともに、複数の画素１１及び該画素１１間に跨るように、第１の電極２３の受光面に沿って設けられ、受光面２５ａを有する有機光電変換膜２５と、受光面２５ａを覆う第２の電極２６と、を有する。
これにより、平面上に有機光電変換膜２５を形成した場合と比較して、受光面２５ａの表面積を増加させることが可能となり、受光面２５ａにおける受光効率が向上するため、有機光電変換膜２５における光電変換効率を向上させることができる。
【００４７】
図３は、第１の電極の第１変形例を示す平面図である。図３では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、コンタクト４４、第１の電極５８、及び複数の導電部５９のみ図示する。図３において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００４８】
図１では、一例として、隣り合う位置に配置された４つの画素１１の略１／２の領域に跨るように、電極部５３を配置させた場合を例に挙げて説明したが、図３に示すように、第１の電極５８を構成する電極部５９を画素１１毎に設けてもよい。この場合、画素１１毎に、導電部２１を設ける。
このように、第１の電極５８を構成する電極部５９を画素１１毎に電極部５９を設けることで、異なる色の光（赤色光、青色光、緑色光のうちのいずれか１つ）を透過させるカラーフィルタ１４，１５毎に電極部５９を配置することが可能となる。これにより、サンプリング時に混色が発生することを抑制することができる。
【００４９】
図４は、第１の電極の第２変形例を示す平面図である。図４では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、コンタクト４４、第１の電極６１、及び複数の導電部６２のみ図示する。図４において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５０】
図４に示すように、第１の電極６１を構成する電極部６２の大きさを図３に示す電極部５９と同じ大きさにするとともに、Ｘ方向において、半ピッチずらして、電極部６２を配置させてもよい。
この場合、複数の電極部６２のうちの一部が、異なる色の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５に跨るように配置される。
このような電極部６２を設けることで、色信号を補完することが可能となるため、正確な色成分を取得することができる。
【００５１】
図５は、第１の電極の第３変形例を示す平面図である。図５では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、第１の電極６４、及び複数の導電部６５のみ図示する。図５において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５２】
図５に示すように、第１の電極６４を構成する電極部６５を、平面視した状態で画素１１と同じ外形にするとともに、画素１１の配設位置に対して半ピッチずれるように配置させてもよい。
このような電極部６５を有することで、有機光電変換膜２５により、画素１１間を通過する大部分の光を光電変換することができる。
【００５３】
第１の実施形態では、固体撮像素子１０の一例として、裏面照射型の固体撮像素子を例に挙げて説明したが、上述した第１の電極２３，５８，６１，６４、有機光電変換膜２５、及び第２の電極２６は、表面照射型の固体撮像素子にも適用可能である。表面照射型の固体撮像素子に適用した場合、第１の固体撮像素子１０と同様な効果を得ることができる。
【００５４】
図６、図８、図１０、図１２、及び図１４は、第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程を示す平面図である。図７、図９、図１１、図１３、図１５、及び図１６は、第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。図７、図９、図１１、図１３、図１５、及び図１６に示す構造体の切断面は、図１に示すＡ−Ａ線断面に対応している。
図６〜図１５において、Ｂは画素１１（図１及び図２参照）が形成される画素形成領域（以下、「画素形成領域Ｂ」という）を示している。図６〜図１６において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５５】
図６〜図１６を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０の製造方法について説明する。
初めに、図６及び図７に示す工程では、薄板化されていない半導体基板３５を準備する。半導体基板３５としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができる。以下、一例として、半導体基板３５としてｐ型の単結晶シリコン基板を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００５６】
次いで、周知の手法により、フォトダイオード３７，３８、ＳＤ４１、ＦＤ４２、及びコンタクト４４を形成する。
具体的には、フォトダイオード３７，３８は、例えば、半導体基板３５に、ｐ型不純物（例えば、ホウ素）をイオン注入し、次いで、ｎ型不純物（例えば、リン）をイオン注入し、その後、アニール処理を行うことで形成する。
ＳＤ４１、ＦＤ４２、及びコンタクト４４は、半導体基板３５に、ｎ型不純物（例えば、リン）をイオン注入し、その後、アニール処理を行うことで形成する。
【００５７】
次いで、周知の手法により、半導体基板３５の表面３５ａに、ゲート絶縁膜４６、絶縁膜４７、配線４８、及びビア４９を有する多層配線構造体２９と、伝送トランジスタ３２と、を形成する。
次いで、周知の手法により、半導体基板３５の裏面３５ｂ側から半導体基板３５を薄板化する。このとき、フォトダイオード３７，３８が露出されないように薄板化する。
次いで、周知の手法により、コンタクト４４を露出する開口部３３Ａを有する絶縁膜３３を形成する。これにより、基板本体２８、多層配線構造体２９、伝送トランジスタ３２、及び絶縁膜３３よりなる基板１３が製造される。
【００５８】
次いで、図８及び図９に示す工程では、周知の手法により、絶縁膜３３の面３３ａに、カラーフィルタ１４，１５を形成する。具体的には、例えば、カラーレジスト（図示せず）を塗布、露光、現像する工程を２回行うことで、異なる色の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５を形成する。
【００５９】
次いで、図１０及び図１１に示す工程では、周知の手法により、各画素形成領域Ｂに位置する絶縁膜３３の面３３ａに、カラーフィルタ１４またはカラーフィルタ１５の大部分を覆うマイクロレンズ１７を形成する。このとき、隣り合う位置に配置されたマイクロレンズ１７間に隙間５１が形成されるように、複数のマイクロレンズ１７を形成する。
【００６０】
具体的には、複数のマイクロレンズ１７は、例えば、下記手法により形成することができる。初めに、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、図７及び図８に示す構造体の上面を覆う酸化膜（例えば、ＴＥＯＳ膜）を成膜する。
次いで、周知の手法により、複数の凸レンズ状の凸部（各画素形成領域Ｂに配置された凸部）を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。
その後、該レジスト膜をエッチングマスクとする異方性エッチング（例えば、ドライエッチング）により、コンタクト４４が露出するまでエッチングを行うことで、凸状の曲面とされた受光面１７ａを有するマイクロレンズ１７が複数形成される。
【００６１】
次いで、図１２及び図１３に示す工程では、分離領域５５により分離された複数の電極部５３を有する第１の電極２３と、複数の開口部３３Ａに配置された導電部２１と、を一括形成する。
具体的には、例えば、下記手法により、第１の電極２３及び導電部２１を形成する。初めに、図１０及び図１１に示す構造体の上面を覆うとともに、複数の開口部３３Ａを埋め込むように、第１の電極２３及び導電部２１の母材となる光透過性導電膜６７（例えば、ＩＴＯ（（Ｉｎｄｉｕｍｕ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））膜）を成膜する。
光透過性導電膜６７としてＩＴＯ膜を用いる場合、ＩＴＯ膜は、例えば、電子ビーム法、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（例えば、ゾルゲル法）、酸化インジウムスズの分散物の塗布等の方法で成膜することができる。
【００６２】
光透過性導電膜６７の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。光透過性導電膜６７の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、均一な厚さで光透過性導電膜６７を形成することが困難となる可能性がある。
一方、光透過性導電膜６７の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、異方性エッチングにより光透過性導電膜６７をパターニングして複数の電極部５３を形成する際に、エッチング時間が長くなりすぎるため、生産性が低下する可能性がある。
したがって、光透過性導電膜６７の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、生産性を低下させることなく、均一な厚さとされた光透過性導電膜６７を成膜することができる。
【００６３】
次いで、周知のフォトリソグラフィ技術により、光透過性導電膜６７の表面６７ａのうち、導電部５３の形成領域に対応する部分を覆い、かつ分離領域５５に対応する部分を露出するエッチング用レジスト膜（図示せず）を形成する。
次いで、異方性エッチング（例えば、ドライエッチング）により、分離領域５５に位置する光透過性導電膜６７をエッチングして除去する。これにより、分離領域５５により分離された複数の電極部５３を有する第１の電極２３、及び複数の導電部２１が一括形成される。その後、エッチング用レジスト膜（図示せず）を除去する。
画素１１のピッチが１μｍ（言い換えれば、画素１１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれの幅が１μｍ）の場合、分離領域５５の幅Ｗ１は、０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００６４】
なお、ここでは、一例として、第１の電極２３、及び複数の導電部２１を一括形成する場合を例に挙げて説明したが、第１の電極２３を形成する工程と、複数の導電部２１を形成する工程と、を別々の工程で行ってもよい。この場合、第１の電極２３を構成する材料と、複数の導電部２１を構成する材料と、を異ならせてもよい。
【００６５】
次いで、図１４及び図１５に示す工程では、周知の手法により、図１１及び図１２に示す構造体の上面を覆うとともに、分離領域５５を埋め込む厚さとされた有機光電変換膜２５を形成する。
これにより、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状が転写された受光面２５ａを有し、複数の画素形成領域Ｂに共通の有機光電変換膜２５が形成される。
【００６６】
このとき、有機光電変換膜２５の形成方法としては、例えば、乾式成膜法、或いは湿式成膜法を用いることができる。
乾式成膜法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法等の物理気相成長法や、ＣＶＤ法を用いることができる。
湿式成膜法としては、例えば、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ラングミュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法等を用いることができる。なお、インクジェット印刷やスクリーン印刷等の印刷法、熱転写やレーザ転写等の転写法を用いてもよい。
【００６７】
有機光電変換膜２５の材料として高分子化合物を用いる場合、容易に作製する観点から、湿式成膜法、印刷法、転写法等の手法を用いることが好ましい。
一方、有機光電変換膜２５の材料として低分子化合物を用いる場合、乾式成膜法を用いることが好ましく、特に、真空蒸着法が好ましい。
真空蒸着法を用いる場合、均一な蒸着を行う観点から、基板１３を回転させながら蒸着を行うことが好ましい。
【００６８】
なお、有機光電変換膜２５の材料としては、先に説明した緑色光用有機光電変換膜の材料、赤色光用有機光電変換膜の材料、青色光用有機光電変換膜の材料を用いることができる。
また、有機光電変換膜２５として、緑色光用有機光電変換膜を形成する場合には、緑色光用有機光電変換膜の材料に先に説明した添加剤を添加させてもよい。
また、有機光電変換膜２５として、青色光用有機光電変換膜を形成する場合には、青色光用有機光電変換膜の材料に先に説明した添加剤を添加させてもよい。
受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内で設定するとよい。
【００６９】
次いで、図１６に示す工程では、周知の手法により、有機光電変換膜２５の受光面２５ａを覆う第２の電極２６を形成する。これにより、第１の実施形態の固体撮像素子１０が製造される。
具体的には、第２の電極２６は、光透過性導電膜６９を成膜することで形成する。光透過性導電膜６９としては、例えば、ＩＴＯ膜、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）膜、グラフェン膜等を用いることができる。光透過性導電膜６９は、先に説明した光透過性導電膜６７と同様な手法により形成することができる。
受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内で設定するとよい。
【００７０】
このように、有機光電変換膜２５の受光面２５ａに配置される第２の電極２６を、光透過性導電膜６９を成膜することで形成することで、異方性エッチングにより光透過性導電膜６９をパターニングする工程が不要となるため、固体撮像素子１０の製造工程を簡略化することができる。
また、光透過性導電膜６９を異方性エッチングする工程が不要となることで、該異方性エッチングにより光透過性導電膜６９の下層に配置されたが有機光電変換膜２５がエッチングにより損傷することを防止できる。
【００７１】
図１７は、第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの一例を示す斜視図である。図１７において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００７２】
ここで、図２及び図１７を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０が適用されたＣＭＯＳイメージセンサ７０の一例について説明する。
ＣＭＯＳイメージセンサ７０は、Ｆｕｌｌ  ＨＤ（１０８０ｐ）タイプのＣＭＯＳイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサ７０は、固体撮像素子１０と、外部接続端子である複数のはんだボール（図示せず）と、封止樹脂７１と、を有する。
【００７３】
複数のはんだボール（図示せず）は、受光面２５ａの反対側に位置する固体撮像素子１０の面に設けられている。複数のはんだボール（図示せず）は、多層配線構造体２９を構成する配線４８及びビア４９と電気的に接続されている。
封止樹脂７１は、第２の電極２６の受光面２６ａ、及び複数のはんだボール（図示せず）を露出した状態で、固体撮像素子１０を封止している。封止樹脂７１としては、例えば、トランスファーモールド法で形成されたモールド樹脂を用いることができる。
【００７４】
第１の実施形態の固体撮像素子１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ７０の一部として組み込まれた状態で、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の撮像装置に使用される。
【００７５】
図１８は、第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの他の例を示す斜視図である。図１８において、図１７に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００７６】
ここで、図２及び図１８を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０が適用されたＣＭＯＳイメージセンサ７５の他の例について説明する。
ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、ＶＧＡタイプのＣＭＯＳイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）技術を適用したチップサイズパッケージである。
【００７７】
ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、固体撮像素子１０と、外部接続端子である複数のはんだボール（図示せず）と、封止樹脂７１と、を有する。
第１の実施形態の固体撮像素子１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ７５の一部として組み込まれた状態で、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の幅広い分野で使用される。
【００７８】
図１９は、ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるスマートフォンの平面図である。
図１９を参照するに、スマートフォン８０は、撮像装置であり、スマートフォン本体８１と、操作画面８２（タッチパネル）と、カメラモジュール（図示せず）と、を有する。
カメラモジュール（図示せず）は、レンズ（図示せず）と、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）と、を有する。
【００７９】
レンズ（図示せず）は、操作画面８２の反対側に位置するスマートフォン本体８１から露出されている。ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、該レンズと受光面２６ａ（図１７及び図１８参照）とが対向するように、スマートフォン本体８１に内設されている。
このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、スマートフォン８０に適用することができる。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、ガラパゴス携帯のカメラモジュールにも適用可能である。
【００８０】
図２０は、ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるタブレット端末の平面図である。
図２０を参照するに、タブレット端末８５は、撮像装置であり、タブレット本体８６と、操作画面８７（タッチパネル）と、カメラモジュール（図示せず）と、を有する。
カメラモジュール（図示せず）は、レンズ（図示せず）と、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）と、を有する。
【００８１】
レンズ（図示せず）は、操作画面８７の反対側に位置するタブレット本体８６から露出されている。ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、該レンズと受光面２６ａ（図１７及び図１８参照）とが対向するように、タブレット本体８６に内設されている。
このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、図１９に示すスマートフォン８０の他に、タブレット端末８５にも適用することができる。
【００８２】
図２１は、撮像装置である車載用カメラ、及び画像表示装置が搭載された自動車の一例を示す平面図である。
図２１を参照するに、車載用カメラ９１は、撮像装置であり、自動車９０の先端部９０Ａに設けられている。車載用カメラ９１には、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）が内蔵されている。
【００８３】
車載用カメラ９１は、インストルメンタルパネル９２のうち、運転手が画面を見ることが可能な位置に固定された画像表示装置９３（例えば、ディスプレイ）と電気的に接続されている。
車載用カメラ９１は、自動車９０の前方の画像を撮像し、画像表示装置９３に撮像した画像をリアルタイムで表示させる。これにより、運転手の死角確認や駐車を支援することができる。このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、車載用カメラ９１に適用することができる。
【００８４】
図２２は、撮像装置である車載用カメラ、及び画像表示装置が搭載された自動車の他の例を示す平面図である。図２２において、図２１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００８５】
図２２を参照するに、自動車９５は、自動車９５の後端部９５Ａに、配線９６を介して、画像表示装置９３と電気的に接続された車載カメラ９１を設けたこと以外は、図２１に示す自動車９０と同様に構成される。
このように、自動車９５の後端部９５Ａに、画像表示装置９３と電気的に接続された車載カメラ９１を設けることで、運転手の後方確認を支援することができる。
【００８６】
なお、図２１及び図２２では、先端部９０Ａまたは後端部９５Ａに車載カメラ９１を設けた場合を例に挙げて説明したが、車載カメラ９１の数及び配設位置は、これに限定されない。例えば、自動車９０，９５の先端部及び後端部の両方に車載カメラ９１を設けてもよい。また、車載カメラ９１を自動車９０，９５の側面部に設けてもよい。
【００８７】
上述した図１９に示すスマートフォン８０、図１９に示すタブレット端末８５、並びに図２１及び図２２に示す自動車９０，９５は、図１７及び図１８に示すＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５が適用される撮像装置の一例であって、これらの撮像装置に限定されない。
ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）以外の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等にも適用可能である。
【００８８】
（第２の実施形態）
図２３は、第２の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す断面図である。図２３に示すＺ方向は、固体撮像素子１００の厚さ方向を示している。
なお、第１の実施形態の固体撮像素子１００は、図２３に示す撮像部（主要部）と、撮像部の周囲に配置された周辺回路部と、を有するが、図２３では、第２の実施形態での説明に必要な撮像部のみ図示する。
【００８９】
図２３を参照するに、第２の実施形態の固体撮像素子１００は、複数の画素１０１がアレイ状に配置された構成とされている。第２の実施の形態において、画素１０１とは、有機光電変換膜の１１０のうち、受光面１１０ａを構成する凸部の受光面１１０ａの反対側に位置する仮想円形面の直径の値を、４つの辺の長さとする平面視四角形の領域のことをいう。
第２の実施形態の固体撮像素子１００は、第１の実施形態の固体撮像素子１０（図２参照）を構成する基板１３、絶縁膜３３、マイクロレンズ１７、導電部２１、第１の電極２３、及び有機光電変換膜２５に替えて、基板１０３、絶縁膜１０５、導電部１０７、第１の電極１０８、及び有機光電変換膜１１０を有すること以外は、固体撮像素子１０と同様に構成される。
【００９０】
基板１０３は、図２で説明した基板１３の構成に、さらに絶縁膜１０５を有し、カラーフィルタ１４，１５及び導電部１０７を内蔵すること以外は、基板１３と同様に構成される。
カラーフィルタ１４，１５は、半導体基板３５の裏面３５ｂのうち、各画素１０１に対応する部分に配置されている。カラーフィルタ１４，１５は、アレイ状に交互に配置されている。
【００９１】
絶縁膜１０５は、カラーフィルタ１４，１５を覆うように、半導体基板３５の裏面３５ａに設けられている。絶縁膜１０５は、平坦な面１０５ａ（基板１０３の一面）を有する。面１０５ａは、半導体基板３５と接触する面とは反対側に位置する絶縁膜１０５の面である。
絶縁膜１０５の材料としては、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させる光透過性樹脂を用いることができる。
カラーフィルタ１４，１５の厚さが５００ｎｍの場合、絶縁膜１０５の厚さは、例えば、７００ｎｍとすることができる。
【００９２】
導電部１０７は、コンタクト４４上に位置する絶縁膜１０５を貫通するように設けられている。導電部１０７の下端は、コンタクト４４と接続されている。第１の電極１０８は、分離された複数の電極部１１３を有する。
電極部１１３は、各画素１０１に対応する絶縁膜１０５の面１０５ａに設けられている。電極部１１３は、各画素１０１に対してそれぞれ１つ設けられている。電極部１１３は、平坦な受光面１１３ａ（第１の電極１０８の受光面）を有する。電極部１１３は、導電部１０７の上端と接続されるように配置されている。電極部１１３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。
【００９３】
有機光電変換膜１１０は、複数の電極部１１３の受光面１１３ａを覆うとともに、複数の電極部１１３間に形成された隙間を埋め込むように配置されている。
有機光電変換膜１１０は、アレイ状に配置され、かつ凸状の曲面とされた複数の受光面１１０ａを有する。受光面１１０ａは、各画素１０１にそれぞれ１つ配置されている。受光面１１０ａの反対側に位置し、かつ導電部１１３の受光面１１３ａと接触する有機光電変換膜１１０の面１１０ｂは、平坦な面とされている。
【００９４】
有機光電変換膜１１０の材料及び添加剤としては、第１の実施形態で説明した有機光電変換膜２５（図２参照）の材料と同様な材料及び添加剤を用いることができる。
有機光電変換膜１１０のうち、一番厚い部分の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。
【００９５】
上記構成とされた有機光電変換膜１１０は、第１の実施形態で説明したマイクロレンズ１７（図２参照）の機能を有する。
このような有機光電変換膜１１０を有することで、複数のマイクロレンズ１７を形成する工程を設ける必要がなくなるため、固体撮像素子１００の製造工程を簡略化することができる。
【００９６】
上記構成とされた第２の実施形態の固体撮像素子１００は、第１の実施形態の固体撮像素子１０と同様な効果を得ることができる。
【００９７】
なお、図２３に示す複数の電極部１１３（言い換えれば、画素１０１毎に配置された電極部）に替えて、例えば、図１に示す複数の電極部５３、図３に示す複数の電極部５９、図４に示す複数の電極部６２、図５に示す複数の電極部６５のうち、いずれかの電極部により第１の電極１０８を構成してもよい。
【００９８】
次に、図２３を参照して、第２の実施形態の固体撮像素子１００の製造方法について説明する。
初めに、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いて、基板本体２８、及び多層配線構造体２９を形成する。
次いで、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いて、カラーフィルタ１４，１５を形成する。
【００９９】
次いで、周知の手法により、半導体基板３５の裏面３５ｂに、カラーフィルタ１４，１５を覆う光透過性樹脂（波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させる光透過性樹脂）を形成する。その後、該光透過性樹脂の上部を研磨処理することで、平坦な面１０５ｂを有し、かつ該光透過性樹脂を母材とする絶縁膜１０５を形成する。
【０１００】
次いで、周知の手法により、コンタクト４４上に位置する絶縁膜１０５を貫通する導電部１０７を形成する。導電部１０７の材料としては、例えば、タングステンを用いることができる。
次いで、第１の実施形態で説明した第１の電極２３（図１２及び図１３参照）の形成方法と同様な手法により、導電部１０７と接続された複数の導電部１１３よりなる第１の電極１０８を形成する。
【０１０１】
次いで、絶縁膜１０５の面１０５ａに、複数の電極部１１３を覆う有機光電変換膜１１０を形成する。
有機光電変換膜１１０は、例えば、メタルシャドーマスクを介して、有機光電変換膜１１０の母材となる有機光電変換膜を成膜することで形成することができる。該有機光電変換膜の成膜方法は、例えば、第１の実施の形態で説明した有機光電変換膜２５（図１４及び図１５参照）の形成方法と同様な手法を用いることができる。
該有機光電変換膜の材料及び添加剤は、例えば、第１の実施の形態で説明した有機光電変換膜２５（図２参照）の材料及び添加剤と同様な材料及び添加剤を用いることができる。
【０１０２】
有機光電変換膜１１０の他の形成方法として、例えば、下記手法を用いることができる。初めに、有機光電変換膜１１０の母材となる有機光電変換膜を成膜する。次いで、該有機光電変換膜上にフォトレジスト膜（図示せず）を形成する。その後、該フォトレジスト膜をリフロー処理させることで、各画素１０１に対応する凸状の曲面を有する変形フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１０３】
次いで、該変形フォトレジスト膜をエッチングマスクとする異方性エッチングにより、有機光電変換膜をエッチングすることで、凸状の曲面とされた複数の受光面１１０ａを有する有機光電変換膜１１０が形成される。
なお、有機光電変換膜１１０を形成後、周知の手法により、該変形フォトレジスト膜を除去する。
【０１０４】
その後、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法により、有機光電変換膜１１０の複数の受光面１１０ａを覆う第２の電極２６を形成する。これにより、第２の実施の形態の固体撮像素子１００が製造される。
【０１０５】
なお、第２の実施形態では、固体撮像素子１００の構成要素として第１の電極１０８を用いる場合を例に挙げて説明したが、第１の電極１０８に替えて、図１に示す第１の電極２３、図４に示す第１の電極６１、図５に示す第１の電極６４を用いてもよい。
【０１０６】
図２４は、第１及び第２の実施形態の固体撮像素子に適用可能な複数の電極部の配置例を説明するための平面図である。図２４では、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図２４では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、第１の電極２３（複数の電極部５３を含む）、及び分離領域５５のみを図示する。
【０１０７】
図２４に示すように、第１の電極２３を構成する複数の電極部５３の配設位置を図１に示す位置からずらして配置させてもよい。このような位置に複数の電極部５３を配置させることで、マイクロレンズ１７における集光効率を向上させることができる。
図２４に示す第１の電極２３は、第１及び第２の実施形態の固体撮像素子１０，１００に適用することができる。
【０１０８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１の電極２３，５８，６１，６４，１０８のうちの１つの電極と、有機光電変換膜２５，１１０のうちの１つの有機光電変換膜と、第２の電極２６と、を持つことにより、有機光電変換膜２５，１１０における光電変換効率を向上させることができる。
【０１０９】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０，１００…固体撮像素子、１１，１０１…画素、１３，１０３…基板、１４，１５…カラーフィルタ、１７…マイクロレンズ、１７ａ，２５ａ，２６ａ，５３ａ，１１０ａ，１１３ａ…受光面、１７ｂ，３３ａ，４６ａ，１０５ａ，１１０ｂ…面、２１，１０７，１１３…導電部、２３，５８，６１，６４，１０８…第１の電極、２５，１１０…有機光電変換膜、２６…第２の電極、２８…基板本体、２９…多層配線構造体、３２…伝送トランジスタ、３３，４７，１０５…絶縁膜、３３Ａ…開口部、３５…半導体基板、３５ａ，６７ａ…表面、３５ｂ…裏面、３７，３８…フォトダイオード、４１…ＳＤ、４２…ＦＤ、４４…コンタクト、４６…ゲート絶縁膜、４８…配線、４９…ビア、５１…隙間、５３，５９，６２，６５…電極部、５５…分離領域、６７，６９…光透過性導電膜、７０，７５…ＣＭＯＳイメージセンサ、７１…封止樹脂、８０…スマートフォン、８１…スマートフォン本体、８２，８７…操作画面、８５…タブレット端末、８６…タブレット本体、９０，９５…自動車、９０Ａ…先端部、９５Ｂ…後端部、９１…車載カメラ、９２…インストルメンタルパネル、９３…画像表示装置、９６…配線、Ｂ…画素形成領域、Ｗ１…幅
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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