(57)【要約】【課題】加熱リフローを用いずに層内レンズの下凸形状を形成する。【解決手段】遮光膜１７を覆うように絶縁膜３０を形成し、この上面を平坦化する。絶縁膜３０の平坦面３０ａ上の受光部３０の直上位置に、受光部３０より径が小さい開口を有するレジストマスクを形成して等方性エッチングを行い、絶縁膜３０中に凹部３０ｂを形成する。レジストマスクを除去し、絶縁膜３０の平坦面３０ａ上に、その端部が凹部３０ｂの端部に連続するように上凸形状の曲面３２ａを有するレジスト膜３２を形成する（図５（Ａ））。絶縁膜３０及びレジスト膜３２を、半導体基板１０に対して略垂直方向にほぼ一定のレートで異方性エッチングを行い、絶縁膜３０にレジスト膜３２の形状を転写するとともに、受光部３０上に凹部３０ｂの形状を残存させる（図５（Ｂ））。絶縁膜３０より屈折率が高い高屈折率膜を積層することにより層内レンズを形成する。【選択図】図５
2009060021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内の受光部に向けて突出した下凸形状の層内レンズを有する固体撮像装置の製造方法において、
光電変換により信号電荷を生成する複数個の受光部を半導体基板内に形成する工程と、
前記半導体基板上の前記受光部の周囲に、電極及びこの電極上を覆う遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を覆うように前記半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上面を平坦化する工程と、
前記絶縁膜上の前記受光部の直上位置に、前記受光部より径が小さい開口を有するレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクに基づいて等方性エッチングを行い、前記開口下の前記絶縁膜中に凹部を形成する工程と、
前記レジストマスクを除去し、前記絶縁膜の平坦面上に、その端部が前記凹部の端部に連続するように上凸形状の曲面を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記レジスト膜を、前記半導体基板に対して略垂直方向にほぼ一定のレートで異方性エッチングを行い、前記絶縁膜に前記レジスト膜の形状を転写するとともに、前記受光部上に前記凹部の形状を残存させる工程と、
前記絶縁膜より屈折率が高い高屈折率膜を積層することにより層内レンズを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁膜は、ＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記高屈折率膜は、窒化シリコンからなることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板内の受光部に向けて突出した下凸形状の層内レンズを有する固体撮像装置の製造方法において、
光電変換により信号電荷を生成する複数個の受光部を半導体基板内に形成する工程と、
前記半導体基板上の前記受光部の周囲に、電極及びこの電極上を覆う遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を覆うように前記半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上面を平坦化する工程と、
前記絶縁膜上に前記絶縁膜とはエッチングレートが異なる絶縁材料からなるエッチング調整膜を形成する工程と、
前記エッチング調整膜上の前記受光部の直上位置に、前記受光部より径が小さい開口を有するレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクに基づいて等方性エッチングを行い、前記開口下の前記エッチング調整膜及び前記絶縁膜中に凹部を形成する工程と、
前記レジストマスクを除去し、前記エッチング調整膜の平坦面上に、その端部が前記凹部の端部に連続するように上凸形状の曲面を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記レジスト膜を、前記半導体基板に対して略垂直方向にほぼ一定のレートで異方性エッチングを行い、前記絶縁膜に前記レジスト膜の形状を転写するとともに、前記受光部上に前記凹部の形状を残存させる工程と、
前記絶縁膜より屈折率が高い高屈折率膜を積層することにより層内レンズを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁膜は、ＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング調整膜は、前記絶縁膜と不純物濃度が異なるＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記高屈折率膜は、窒化シリコンからなることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法によって製造されたことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換により生成した信号電荷を電圧信号に変換して出力する固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、半導体基板内の受光部に向けて突出した下凸形状の層内レンズを有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の電子式カメラには、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置が組み込まれている。これらの固体撮像装置は、２次元状に複数配設された受光部により撮像を行う。受光部は、光電変換により入射光の光量に応じた信号電荷を生成し蓄積するものである。受光部に蓄積された信号電荷は、固体撮像装置の種類に応じた方式で受光部から出力アンプに転送され、出力アンプにより電圧信号（撮像信号）に変換され外部出力される。
【０００３】
上記の固体撮像装置においては、高画素化・高解像度化の要求から、画素の微細化が進んでいる。この画素の微細化に伴い、受光部が縮小されるため、その分、感度が低下するといった問題がある。そこで、受光窓の周辺に入射する光を集光して受光部に導くことにより感度を高める技術が種々提案されている。この技術として、カラーフィルタ上に上凸形状のマイクロレンズ（オンチップマイクロレンズ）を形成する技術がよく知られている。近年では、さらに、受光部の直上位置の層間絶縁膜に凹部を形成し、この凹部に高屈折率材料を積層することにより、下凸形状の層内レンズを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この層内レンズの下凸形状は、特許文献１に開示されているように、受光部上及び転送電極を覆う遮光膜上に、比較的低温（９００℃程度）で流動化するＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicate Glass）を層間絶縁膜として積層し、これを上記温度で加熱リフローを行うことにより形成されている。
【特許文献１】特開２００７−１８０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来の製造方法では、層間絶縁膜を加熱リフローすることにより層内レンズの下凸形状を形成しているため、この熱処理によって、層間絶縁膜下の構造に影響が生じ、特性が変化するといった問題がある。具体的には、半導体基板中の不純物拡散プロファイルがその熱処理によって変動し、光電変換の特性や信号電荷の読み出し特性が変化するといった問題がある。また、転送電極の低抵抗化を図るためにシリサイド化を行っている場合には、その熱処理によってシリサイド凝集が生じ、抵抗値が変化するといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、加熱リフローを用いずに層内レンズの下凸形状を形成することができる固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板内の受光部に向けて突出した下凸形状の層内レンズを有する固体撮像装置の製造方法において、光電変換により信号電荷を生成する複数個の受光部を半導体基板内に形成する工程と、前記半導体基板上の前記受光部の周囲に、電極及びこの電極上を覆う遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を覆うように前記半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上面を平坦化する工程と、前記絶縁膜上の前記受光部の直上位置に、前記受光部より径が小さい開口を有するレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクに基づいて等方性エッチングを行い、前記開口下の前記絶縁膜中に凹部を形成する工程と、前記レジストマスクを除去し、前記絶縁膜の平坦面上に、その端部が前記凹部の端部に連続するように上凸形状の曲面を有するレジスト膜を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記レジスト膜を、前記半導体基板に対して略垂直方向にほぼ一定のレートで異方性エッチングを行い、前記絶縁膜に前記レジスト膜の形状を転写するとともに、前記受光部上に前記凹部の形状を残存させる工程と、前記絶縁膜より屈折率が高い高屈折率膜を積層することにより層内レンズを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この製造方法により形成される層内レンズの下凸形状は、略半球形状となる。
【０００８】
なお、前記絶縁膜は、ＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることが好ましい。この場合、前記高屈折率膜は、窒化シリコンからなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板内の受光部に向けて突出した下凸形状の層内レンズを有する固体撮像装置の製造方法において、光電変換により信号電荷を生成する複数個の受光部を半導体基板内に形成する工程と、前記半導体基板上の前記受光部の周囲に、電極及びこの電極上を覆う遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を覆うように前記半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上面を平坦化する工程と、前記絶縁膜上に前記絶縁膜とはエッチングレートが異なる絶縁材料からなるエッチング調整膜を形成する工程と、前記エッチング調整膜上の前記受光部の直上位置に、前記受光部より径が小さい開口を有するレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクに基づいて等方性エッチングを行い、前記開口下の前記エッチング調整膜及び前記絶縁膜中に凹部を形成する工程と、前記レジストマスクを除去し、前記エッチング調整膜の平坦面上に、その端部が前記凹部の端部に連続するように上凸形状の曲面を有するレジスト膜を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記レジスト膜を、前記半導体基板に対して略垂直方向にほぼ一定のレートで異方性エッチングを行い、前記絶縁膜に前記レジスト膜の形状を転写するとともに、前記受光部上に前記凹部の形状を残存させる工程と、前記絶縁膜より屈折率が高い高屈折率膜を積層することにより層内レンズを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。この製造方法では、エッチング調整膜のエッチングレートの調整により、層内レンズの下凸形状のアスペクト比（縦横比）を制御することができる。
【００１０】
なお、前記絶縁膜は、ＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることが好ましい。この場合、前記エッチング調整膜は、前記絶縁膜と不純物濃度が異なるＢＰＳＧまたはＰＳＧからなることが好ましい。さらに、前記高屈折率膜は、窒化シリコンからなることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置は、上記いずれかの製造方法によって製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、加熱リフローを用いずに層内レンズの下凸形状を形成することができる。これにより、半導体基板中の純物拡散プロファイルの変動や転送電極の抵抗変動などの熱処理による影響を防止することができ、特性が安定した固体撮像装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１において、本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置２は、インターライン転送方式のＣＣＤ型イメージセンサとして構成され、受光部３が水平方向（Ｘ方向）とこれに直交する垂直方向（Ｙ方向）に沿って２次元マトリクス状（正方格子状）に配列されている。各受光部３には、読み出しゲート４が接続されており、読み出しゲート４には、垂直列ごとに垂直転送路５が接続されている。また、各垂直転送路５の終端には、水平転送路６が共通に接続されている。さらに、水平転送路６の終端には、出力アンプ７が接続されている。
【００１４】
各受光部３は、入射光量に応じた量の信号電荷を光電変換により生成し蓄積する。蓄積期間（露光期間）が終了すると、各受光部３に蓄積された信号電荷は、読み出しゲート４を介して一斉に垂直転送路５に移送される。垂直転送路５に移送された信号電荷は、順に水平転送路６に向けて垂直転送され、一行ずつ水平転送路６に移送される。水平転送路６に移送された信号電荷は、順に出力アンプ７に向けて水平転送され、画素単位ごとに出力アンプ７に入力される。出力アンプ７は、入力された信号電荷を順に電荷量に応じた電圧信号に変換し、撮像信号として外部に出力する。
【００１５】
図１のＩ−Ｉ線に沿う断面構造を示す図２において、ｎ型シリコンからなる半導体基板１０の表層にはｐ型ウェル層１１が形成されている。ｐ型ウェル層１１内には、ｎ型層からなり光電変換により信号電荷（この場合は電子）を生成して蓄積する受光部３が形成されている。この受光部３の上には、暗電流を防止するためのｐ＋型のホール蓄積層１２が形成されている。受光部３の一方の側方には、ｐ型ウェル層１１の表層部からなる読み出しゲート４を介して、ｎ型層からなる垂直転送路５が形成されている。受光部３の他方の側方には、ｐ＋型層からなるチャネルストップ１３を介して隣接画素に属する垂直転送路５が形成されている。
【００１６】
半導体基板１０の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなるゲート絶縁膜１４が形成され、このゲート絶縁膜１４上には、垂直転送路５、読み出しゲート４、及びチャネルストップ１３の略直上を覆うように、ポリシリコン等からなる転送電極１５が形成されている。この転送電極１５及びゲート絶縁膜１４の表面を覆うように、酸化シリコン等からなる絶縁膜１６が形成されている。この絶縁膜１６上には、転送電極１５の上方及び側方をほぼ覆うとともに受光部３の直上位置の一部に受光窓１７ａを有するタングステン等からなる遮光膜１７が形成されている。
【００１７】
遮光膜１７上及び受光窓１７ａから露呈した絶縁膜１６上には、受光部３の直上に下凸形状（略半球形状）の表面１８ａを有する層間絶縁膜１８が形成されている。層間絶縁膜１８は、ＢＰＳＧにより形成されている。また、層間絶縁膜１８には、下凸形状の表面１８ａに連続するように、遮光膜１７の直上に上凸形状の表面１８ｂが形成されている。この層間絶縁膜１８上には、層間絶縁膜１８より屈折率が高い窒化シリコン（ＳｉＮ）が積層され、受光部３に向けて突出した下凸形状の層内レンズ１９が形成されている。層内レンズ１９の上面は平坦化されており、その上には、透光性の有機膜からなる平坦化膜２０を介して、カラーフィルタ２１が形成されている。さらに、カラーフィルタ２１の上には、透光性の有機膜からなる平坦化膜２２を介して、上凸形状のマイクロレンズ２３が形成されている。
【００１８】
以上の構成により、入射光は、マイクロレンズ２３によって集光され、カラーフィルタ２１に入射する。カラーフィルタ２１を透過した光は、さらに層内レンズ１９によって集光された結果、効率よく受光窓１７ａ内に導かれ、受光部３によって受光される。
【００１９】
次に、固体撮像装置２の製造方法を図３〜図７に示す各工程図に沿って説明する。なお、図３〜図７は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面における製造工程を示し、半導体基板１０内については、受光部３以外の図示を省略している。
【００２０】
半導体基板１０内にｐ型及びｎ型の不純物イオンをそれぞれ注入することにより、前述のｐ型ウェル層１１、受光部３、ホール蓄積層１２、チャネルストップ１３、垂直転送路５、読み出しゲート４等（図２参照）を形成する。この後、図３（Ａ）に示すように、半導体基板１０上にゲート絶縁膜１４を形成し、このゲート絶縁膜１４上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフィによって形成したレジストマスクに基づいてポリシリコン膜をパターニングすることにより転送電極１５を形成する。なお、転送電極１５の表層をシリサイド化する工程をポリシリコン膜の形成後に追加してもよい。
【００２１】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、ＣＶＤ法によって全面に絶縁膜１６を形成し、この上にスパッタリング法によってチタンナイトライドからなる密着性層（図示せず）を形成し、さらにこの密着性層の上にＣＶＤ法によってタングステン膜を形成した後、フォトリソグラフィによって形成したレジストマスクに基づいてタングステン膜及び密着性層をパターニングすることにより、受光部３の直上位置の一部に受光窓１７ａ有する遮光膜１７を形成する。次いで、図３（Ｃ）に示すように、遮光膜１７上及び受光窓１７ａを覆うように、ＣＶＤ法によってＢＰＳＧからなる絶縁膜３０を形成する。この絶縁膜３０は、ＢＰＳＧに限られず、ＰＳＧ（Phospho Silicate Glass）等の他の透明絶縁材料により形成してもよい。
【００２２】
次いで、図４（Ａ）に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によって絶縁膜３０の表面を研摩して平坦面３０ａを形成し、この平坦面３０ａ上にレジスト材を塗布してフォトリソグラフィを行うことにより、受光部３の中心位置（受光窓１７ａの中心位置）の直上位置に開口（孔）３１ａを有するレジストマスク３１を形成する。なお、開口３１ａの径は、受光部３及び受光窓１７ａの径より小さく設定する。また、平坦面３０ａの形成に際しては、ＣＭＰ法に限られず、レジストエッチバック法等の手法を用いることも可能である。
【００２３】
次いで、レジストマスク３１に基づいて等方性エッチングを施し、図４（Ｂ）に示すように、開口３１ａ下の絶縁膜３０中に凹部３０ｂを形成する。この凹部３０ｂは、略半球形状となる。なお、この等方性エッチングとしては、例えば、ＨＦ（フッ化水素）系のウェットエッチング法を用いる。
【００２４】
次いで、アッシング（灰化処理）により、レジストマスク３１を除去した後、図５（Ａ）に示すように、平坦面３０ａ上に、上凸形状の曲面３２ａを有するレジスト膜３２を、その端部が凹部３０ｂの端部に連続するように形成する。なお、レジスト膜３２の上凸形状は、平坦面３０ａ上に、断面が矩形状のレジスト膜をフォトリソグラフィによって形成した後、このレジスト膜を熱処理（２００℃程度）により溶融させるか、または、熱処理を用いず、フォトリソグラフィの露光時にフォーカスを調整することにより形成する。また、レジスト膜３２の材料としては、続く異方性エッチングに対するエッチングレートが絶縁膜３０とほぼ同等のものを用いる。
【００２５】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、半導体基板１０に対して略垂直方向に異方性エッチングを施し、絶縁膜３０とともにレジスト膜３２をほぼ一定のレートでエッチングする、いわゆるレジストエッチバックを行い、図６（Ａ）に示すように、レジスト膜３２が完全に除去された後、エッチングを停止し、凹部３０ｂを受光部３の直上に残存させることで、前述の層間絶縁膜１８を形成する。層間絶縁膜１８の下凸形状の表面１８ａは、凹部３０ｂにより形成される。また、層間絶縁膜１８の上凸形状の表面１８ｂは、レジスト膜３２の曲面３２ａの形状が転写されたものである。なお、この異方性エッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いる。
【００２６】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜１８上を覆うように、ＣＶＤ法によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）を積層し、絶縁膜３０より屈折率が高い高屈折率膜３３を形成する。なお、ＳｉＮの屈折率は約２．０であり、ＢＰＳＧの屈折率は約１．４５である。そして、図７に示すように、高屈折率膜３３の上面をＣＭＰ法やレジストエッチバック法により平坦化することにより、前述の層内レンズ１９が形成される。
【００２７】
この後、層内レンズ１９上に平坦化膜２０を形成し、この平坦化膜２０上にカラーフィルタ２１を形成し、さらにカラーフィルタ２１上に平坦化膜２２を形成した後、平坦化膜２２上にマイクロレンズ２３を形成することにより、図２に示す断面構造を有する固体撮像装置２が完成する。
【００２８】
以上の製造方法によれば、従来のように熱フローを用いることなく、層内レンズ１９の下凸形状を形成することができ、転送電極１５の抵抗変動や半導体基板１０中の不純物拡散プロファイルの変動等、熱処理による特性変動を防止することができる。上記の製造方法では、ＣＶＤ法による成膜温度（４００℃程度）が最大の熱処理温度となる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係わる固体撮像装置４０は、層間絶縁膜４１及び層内レンズ４２以外は上記第１の実施形態と同一の構成であるため、同一の部分については第１の実施形態と同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３０】
層間絶縁膜４１は、ＢＰＳＧにより形成されており、受光部３の直上の表面４１ａは下凸形状であり、遮光膜１７の直上の表面４１ｂは上凸形状である。表面４１ａは、第１の実施形態とは異なり、半球形状からアスペクト比が縦方向にやや縮小した（縦方向の半径が横方向の半径より小さい）略半楕円形状となっている。なお、表面４１ｂは、第１の実施形態と同一形状である。この層間絶縁膜４１の形状により、その上に形成された層内レンズ４２の下凸形状は、第１の実施形態とは曲率が異なり、略半楕円形状となっている。
【００３１】
この固体撮像装置４０の製造方法を図９〜図１１に示す各工程図に沿って説明する。第１の実施形態と同様に、図９〜図１１は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面における製造工程を示し、半導体基板１０内については、受光部３以外の図示を省略している。
【００３２】
遮光膜１７上及び受光窓１７ａを覆うようにＢＰＳＧからなる絶縁膜３０を形成し、絶縁膜３０の表面を研摩して平坦面３０ａを形成するまでの製造工程は、第１の実施形態で示した通りであるため、説明は省略する。本実施形態では、図９（Ａ）に示すように、絶縁膜３０の上に、絶縁膜３０とはエッチングレートが異なるエッチング調整膜４３を薄く形成し（平坦面３０ａに形成するのでエッチング調整膜４３の表面は平坦面４３ａとなる）、この平坦面４３ａ上にレジスト材を塗布してフォトリソグラフィによって形成したレジストマスクに基づいてパターニングすることにより、受光部３の中心位置（受光窓１７ａの中心位置）の直上位置に開口（孔）４４ａを有するレジストマスク４４を形成する。なお、開口４４ａの径は、受光部３及び受光窓１７ａの径より小さく設定する。また、平坦面４３ａの形成に際しては、ＣＭＰ法に限られず、レジストエッチバック法等の手法を用いることも可能である。
【００３３】
また、エッチング調整膜４３は、Ｂ（ボロン）及びＰ（リン）の濃度が絶縁膜３０を構成するＢＰＳＧより高められたＢＰＳＧからなり、エッチングレートは、絶縁膜３０より大きい。これは、ＢＰＳＧ膜のエッチングレートは不純物濃度に依存し、不純物濃度を高めるとエッチングレートが大きくなるといった特性に基づいている。なお、エッチング調整膜４３は、ＢＰＳＧに限られず、ＰＳＧ等の他の透明絶縁材料により形成してもよく、ＰＳＧの場合には、Ｐ（リン）の濃度調整によりエッチングレートを変更することが可能である。
【００３４】
次いで、レジストマスク４４に基づいて等方性エッチングを施し、図９（Ｂ）に示すように、開口４４ａ下のエッチング調整膜４３及び絶縁膜３０中に凹部４５を形成する。先に述べたように、エッチング調整膜４３のエッチングレートが絶縁膜３０より高いため、異方性エッチングは縦方向（厚み方向）より横方向に進行し易い。これにより、凹部４５は、アスペクト比が縦方向にやや縮小した（縦方向の半径が横方向の半径より小さい）略半楕円形状となる。なお、この等方性エッチングとしては、例えば、ＨＦ系のウェットエッチング法を用いる。
【００３５】
次いで、アッシングにより、レジストマスク４４を除去した後、図１０（Ａ）に示すように、平坦面４３ａ上に、上凸形状の曲面４６ａを有するレジスト膜４６を、その端部が凹部４５の端部に連続するように形成する。なお、レジスト膜４６の上凸形状は、平坦面４３ａ上に、断面が矩形状のレジスト膜をフォトリソグラフィによって形成した後、このレジスト膜を熱処理（２００℃程度）により溶融させるか、または、熱処理を用いず、フォトリソグラフィの露光時にフォーカスを調整することにより形成する。また、レジスト膜４６の材料としては、続く異方性エッチングに対するエッチングレートが絶縁膜３０とほぼ同等のものを用いる。
【００３６】
次いで、半導体基板１０に対して略垂直方向に異方性エッチングを施し、絶縁膜３０とともにレジスト膜４６を一定のレートでエッチングする、いわゆるレジストエッチバックを行い、図１０（Ｂ）に示すように、レジスト膜４６が完全に除去された後、エッチングを停止し、凹部４５を受光部３の直上に残存させることで、前述の層間絶縁膜４１を形成する。層間絶縁膜４１の下凸形状の表面４１ａは、凹部４５により形成される。また、層間絶縁膜４１の上凸形状の表面４１ｂは、レジスト膜４６の曲面４６ａの形状が転写されたものである。なお、この異方性エッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いる。
【００３７】
次いで、図１１（Ａ）に示すように、層間絶縁膜４１上を覆うように、ＣＶＤ法によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）を積層し、絶縁膜３０より屈折率が高い高屈折率膜４７を形成する。そして、図１１（Ｂ）に示すように、高屈折率膜４７の上面をＣＭＰ法やレジストエッチバック法により平坦化することにより、前述の層内レンズ４２が形成される。
【００３８】
この後、層内レンズ４２上に平坦化膜２０を形成し、この平坦化膜２０上にカラーフィルタ２１を形成し、さらにカラーフィルタ２１上に平坦化膜２２を形成した後、平坦化膜２２上にマイクロレンズ２３を形成することにより、図８に示す断面構造を有する固体撮像装置４０が完成する。
【００３９】
以上の製造方法によれば、従来のように熱フローを用いることなく、層内レンズ４２の下凸形状を形成することができるとともに、エッチング調整膜４３のエッチングレートを不純物濃度により調整することにより、層内レンズ４２の下凸形状のアスペクト比を制御することができる。また、エッチング調整膜４３の膜厚を調整することでも層内レンズ４２の下凸形状のアスペクト比を制御することができる。
【００４０】
また、上記第１及び第２の実施形態では、固体撮像装置としてインターライン転送方式のＣＣＤ型イメージセンサを例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものでなく、フレーム転送方式のＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置を示す概略平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その２）である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その３）である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その４）である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その５）である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる固体撮像装置を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その１）である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その２）である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係わる固体撮像装置の製造工程を示す縦断面図（その３）である。
【符号の説明】
【００４２】
２  固体撮像装置
３  受光部
１０  半導体基板
１４  ゲート絶縁膜
１５  転送電極
１７  遮光膜
１８  層間絶縁膜
１８ａ，１８ｂ  表面
１９  層内レンズ
３０  絶縁膜
３０ａ  平坦面
３０ｂ  凹部
３１  レジストマスク
３１ａ  開口
３２  レジスト膜
３２ａ  曲面
３３  高屈折率膜
４０  固体撮像装置
４１  層間絶縁膜
４１ａ，４１ｂ  表面
４２  層内レンズ
４３  エッチング調整膜
４３ａ  平坦面
４４  レジストマスク
４４ａ  開口
４５  凹部
４６  レジスト膜
４６ａ  曲面
４７  高屈折率膜
【図１】
2009060021.tif 000003
【図２】
2009060021.tif 000004
【図３】
2009060021.tif 000005
【図４】
2009060021.tif 000006
【図５】
2009060021.tif 000007
【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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