(57)【要約】【課題】反射防止膜自体の光吸収に起因する特性劣化が抑制された固体撮像装置を提供する。【解決手段】半導体基板１上に配列される受光部２の各々に対応して、分光特性が互いに異なるカラーフィルタ８ａ〜８ｃが設けられる。更に、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの上方には、複数のマイクロレンズ１０が設けられる。所定の分光特性を有するカラーフィルタ８ｂ上に設けられたマイクロレンズ１０の表面には、選択的に複数の反射防止膜１１ａが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部と、
前記受光部上に形成される複数のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの各々の上方に形成される複数のマイクロレンズと、
一部の前記マイクロレンズ表面に選択的に形成される複数の反射防止膜とを備える、固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射防止膜は、所定の分光特性を有するカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に選択的に形成されることを特徴とする、請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記反射防止膜の表面は、平坦状であることを特徴とする、請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記反射防止膜の表面は、前記マイクロレンズの表面に沿った曲面状であることを特徴とする、請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記受光部が配列される画素領域の中心部に設けられる反射防止膜は、前記画素領域の周辺部に設けられる反射防止膜より厚いことを特徴とする、請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、赤、緑及び青の各フィルタを含む原色フィルタ配列を構成し、
前記反射防止膜は、赤のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記カラーフィルタは、シアン、マゼンタ、イエロー及び緑の各フィルタを含む補色フィルタ配列を構成し、
前記反射防止膜は、マゼンタのフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部と、
前記受光部上に形成される複数のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの各々の上方に形成される複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズの表面に形成され、前記マイクロレンズ毎にその厚みが設定された複数の反射防止膜とを備える、固体撮像装置。
【請求項９】
前記反射防止膜は、前記カラーフィルタの分光特性に応じて異なる厚みを有することを特徴とする、請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記反射防止膜の表面は、平坦状であることを特徴とする、請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記反射防止膜の表面は、前記マイクロレンズの表面に沿った曲面状であることを特徴とする、請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記受光部が配列される画素領域の中心部に設けられる反射防止膜は、前記画素領域の周辺部に設けられる反射防止膜より厚いことを特徴とする、請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記カラーフィルタは、赤、緑及び青の各フィルタを含む原色フィルタ配列を構成し、
赤のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、青及び緑の各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されるカラーフィルタより厚いことを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
緑のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、青のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜より薄いことを特徴とする、請求項１４記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記カラーフィルタは、シアン、マゼンタ、イエロー及び緑の各フィルタを含む補色フィルタ配列を構成し、
マゼンタのフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、シアン、イエロー及び緑の各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されるカラーフィルタより厚いことを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
緑のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、シアン及びイエローの各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜より薄いことを特徴とする、請求項１５記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
半導体基板と、前記半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部とを含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記受光部の上層に複数のカラーフィルタを形成し、
前記カラーフィルタの各々の上層に複数のマイクロレンズを形成し、
前記マイクロレンズの各々の表面に、前記マイクロレンズの屈折率より低い屈折率を有する感光性材料を塗布し、
フォトマスクを用いて前記感光性材料の一部を露光し、一部の前記マイクロレンズ表面に複数の反射防止膜を選択的に形成する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記反射防止膜は、所定の分光特性を有するカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に選択的に形成されることを特徴とする、請求項１７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
半導体基板と、前記半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部とを含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記受光部の上層に複数のカラーフィルタを形成し、
前記カラーフィルタの上層に複数のマイクロレンズを形成し、
前記マイクロレンズの各々の表面に、前記マイクロレンズの屈折率より低い屈折率を有する感光性材料を塗布し、
前記カラーフィルタの各々の分光特性に対応して光透過率が異なるグレイスケールマスクを用いて前記感光性材料を露光し、前記マイクロレンズ毎にその厚みが設定された複数の反射防止膜とを備える、固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
前記反射防止膜は、前記カラーフィルタの分光特性に応じて異なる厚みを有するように形成されることを特徴とする、請求項１９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】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、より特定的には、マイクロレンズ表面に反射防止膜が形成された固体撮像装置と、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、小型、軽量、長寿命、低残像、低消費電力等の点で優れた特徴を備えており、近年では、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラに組み込まれる撮像素子として、その利用が急速に伸張している。
【０００３】
固体撮像装置には、集光効率を向上するために、透明材料により形成されたマイクロレンズが設けられる場合がある。一般に、マイクロレンズは、アクリル樹脂やポリスチレン等の透明樹脂により形成されることが多いが、透明樹脂表面の反射率は１０％程度である。集光効率を一層向上するために、従来、この反射率の更なる低減が図られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、マイクロレンズ表面の反射率を低減するために、マイクロレンズ上に、ラングミュア・ブロジェット法（以下、「ＬＢ法」という）または水面キャスト法で反射防止膜を形成する方法が記載されている。以下、図面を参照しながら、特許文献１に記載される反射防止膜によるコーティング方法について簡単に説明する。
【０００５】
図１６〜１８は、特許文献１に記載されている従来のＬＢ法の工程を示す図である。
【０００６】
ＬＢ法は、低分子量で揮発性の高い溶媒を用いる場合に適用される方法である。溶媒としては、エーテルやケトンの水素原子をフッ素原子に置換したものを使用する。この溶媒に、フッ素含有樹脂（例えば、フッ素を含むエポキシ樹脂やポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂）を、その濃度が１０％以下（好ましくは５％以下）になるように溶解させる。
【０００７】
上記のように調整されたフッ素樹脂溶液を水面に滴下すると、溶液に含まれる高揮発性の溶媒の大部分が蒸発し、図１６に示されるように、フッ素含有樹脂が単分子膜状態で水面上に残存する。水面上に残った単分子膜には浮子及びおもりを用いて表面圧を十分にかけ、固体膜の状態を保持する。
【０００８】
そして、図１７に示されるように、水面を通過してウェハまたはチップ等の基板を上下させることによって、単分子膜を基板上に移し取る。この結果、基板上に設けられたマイクロレンズ表面をフッ素含有樹脂膜（反射防止膜）でコーティングすることができる。また、図１８に示されるように、基板を上下する操作を繰り返すことによって、所望の膜厚を有する反射防止膜を形成できる。
【０００９】
尚、必要に応じて、余剰の溶媒を加熱等で除去する処理を更に行い、基板とフッ素含有樹脂膜との密着性の向上を図ってもよい。ＬＢ法においては、均一な膜厚を実現するために、フッ素含有樹脂の種類及び濃度がポイントとなる。
【００１０】
一方、水面キャスト法では、フッ素樹脂溶液を水面に数滴滴下することによって、厚さ数１０ｎｍの薄膜を作製する。その後、ＬＢ法と同様に、水面を通過して基板を上下させることによって薄膜（反射防止膜）をマイクロレンズ上に積層する。あるいは、基板を水平に保ちながら水面上の薄膜に可能な限り近づけた後、僅かに基板を傾けて基板の一辺を薄膜に接触させることによって、薄膜（反射防止膜）を基板に移し取っても良い。
【００１１】
図１９は、特許文献２に記載されている従来の固体撮像装置の断面図である。
【００１２】
特許文献２には、スピンコート法によって、図１９に示すように複数のマイクロレンズ全体を埋め込むように透明樹脂膜を形成することが記載されている。
【特許文献１】特許第２７１９２３８号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の従来技術には、次のような問題がある。
【００１４】
まず、特許文献１では、マイクロレンズ上への反射防止膜の形成をＬＢ法または水面キャスト法によって行うことが記載されている。しかしながら、ウェハ単位でこのような方法を適用した場合、反射防止膜の転写ムラが生じるので、各マイクロレンズ上の反射防止膜の厚みがウェハ間でばらつくという問題が生じる。また、ウェハ裏面に反射膜材料が付着した場合、後続の工程での製造装置の汚染に繋がり、結果として生産性の低下を招くという懸念もある。
【００１５】
次に、特許文献２では、マイクロレンズの頂点上における膜厚が０．２〜０．５μｍとなるように、マイクロレンズの全体を埋め込むように反射防止膜を形成することが示されている。更に、反射防止膜表面の平坦性を良くするために、膜厚を厚くすることが記載されている。しかしながら、膜厚が厚くなるにつれて、反射防止膜自体の光吸収によりフォトダイオードに入射する光量が減少し、感度やＳ／Ｎ比等の特性に劣化が生じるという問題がある。
【００１６】
それ故に、本発明は、反射防止膜自体の光吸収に起因する特性劣化が抑制された固体撮像装置と、当該固体撮像装置を高い歩留りで製造することができる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】
【００１７】
第１の発明は、固体撮像装置に関するものである。当該固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部と、受光部上に形成される複数のカラーフィルタと、カラーフィルタの各々の上方に形成される複数のマイクロレンズと、一部のマイクロレンズ表面に選択的に形成される複数の反射防止膜とを備える。
【００１８】
この場合、反射防止膜は、所定の分光特性を有するカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に選択的に形成されても良い。
【００１９】
カラーフィルタが、赤、緑及び青の各フィルタを含む原色フィルタ配列を構成する場合、反射防止膜は、赤のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されることが好ましい。
【００２０】
あるいは、カラーフィルタが、シアン、マゼンタ、イエロー及び緑の各フィルタを含む補色フィルタ配列を構成する場合、反射防止膜は、マゼンタのフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されることが好ましい。
【００２１】
第２の発明は、固体撮像装置に関するものである。当該固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部と、受光部上に形成される複数のカラーフィルタと、カラーフィルタの各々の上方に形成される複数のマイクロレンズと、マイクロレンズの表面に形成され、マイクロレンズ毎にその厚みが設定された複数の反射防止膜とを備える。
【００２２】
この場合、反射防止膜は、カラーフィルタの分光特性に応じて異なる厚みを有していても良い。
【００２３】
カラーフィルタが、赤、緑及び青の各フィルタを含む原色フィルタ配列を構成する場合、赤のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、青及び緑の各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されるカラーフィルタより厚いことが好ましい。
【００２４】
更に、緑のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、青のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜より薄いことがより好ましい。
【００２５】
カラーフィルタが、シアン、マゼンタ、イエロー及び緑の各フィルタを含む補色フィルタ配列を構成する場合、マゼンタのフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、シアン、イエロー及び緑の各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成されるカラーフィルタより厚いことが好ましい。
【００２６】
更に、緑のフィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜は、シアン及びイエローの各フィルタ上のマイクロレンズ表面に形成される反射防止膜より薄いことがより好ましい。
【００２７】
上記の各固体撮像装置において、反射防止膜の表面は、平坦状であっても良いし、マイクロレンズの表面に沿った曲面状であっても良い。
【００２８】
また、受光部が配列される画素領域の中心部に設けられる反射防止膜は、画素領域の周辺部に設けられる反射防止膜より厚く形成されても良い。
【００２９】
第３の発明は、半導体基板と、半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部とを含む固体撮像装置の製造方法に関するものである。当該製造方法においては、受光部の上層に複数のカラーフィルタを形成し、カラーフィルタの各々の上層に複数のマイクロレンズを形成し、マイクロレンズの各々の表面に、マイクロレンズの屈折率より低い屈折率を有する感光性材料を塗布し、フォトマスクを用いて感光性材料の一部を露光し、一部のカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に複数の反射防止膜を選択的に形成する。
【００３０】
この場合、反射防止膜を、所定の分光特性を有するカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に選択的に形成しても良い。
【００３１】
第４の発明は、半導体基板と、半導体基板上にマトリクス状に配列される複数の受光部とを含む固体撮像装置の製造方法に関するものである。当該製造方法においては、受光部の上層に複数のカラーフィルタを形成し、カラーフィルタの上層に複数のマイクロレンズを形成し、マイクロレンズの各々の表面に、マイクロレンズの屈折率より低い屈折率を有する感光性材料を塗布し、カラーフィルタの各々の分光特性に対応して光透過率が異なるグレイスケールマスクを用いて感光性材料を露光し、カラーフィルタ毎にその厚みが設定された複数の反射防止膜とを備える。
【００３２】
この場合、反射防止膜を、カラーフィルタの分光特性に応じて異なる厚みを有するように形成しても良い。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、カラーフィルタの分光特性を考慮してマイクロレンズ表面に反射防止膜が形成されるので、感度等の特性劣化が抑制され、画質の優れた固体撮像装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。図２は、原色フィルタ配列を示す図であり、図３は、補色フィルタ配列を示す図である。尚、図１は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面に相当する。
【００３５】
固体撮像装置１０１ａは、半導体基板１と、半導体基板１上にマトリクス上に形成された複数の受光部２と、複数の転送電極３とを含んでいる。転送電極３の各々は、受光部２の列毎に設けられ、同一列の受光部２から出力される電荷を順に列方向に転送するために用いられる。転送電極３と半導体基板１との間は、絶縁膜４によって絶縁されている。更に、転送電極３への光の入射を阻止するため、転送電極３及び絶縁膜４を覆うように遮光膜５が設けられている。
【００３６】
受光部２及び遮光膜５上には、平坦化のために、例えば透明アクリル樹脂よりなる透明平坦化膜６が形成されている。透明平坦化膜６上には、例えば透明アクリル樹脂よりなるカラーフィルタ下地膜７が形成され、カラーフィルタ下地膜７上には、例えば顔料系のカラーフィルタ８ａ〜８ｃが形成されている。
【００３７】
以下の説明では、カラーフィルタ８ａ〜８ｃは、図２に示されるような原色カラーフィルタ配列を構成する場合を想定する。カラーフィルタ８ａ、８ｂ及び８ｃは、緑フィルタＧ、赤フィルタＲ及び青フィルタＢにそれぞれ対応している。
【００３８】
ただし、原色フィルタに代えて、シアン、マゼンタ及びイエロー３色の補色フィルタ、または、図３に示すような、当該３色に緑を加えた４色の補色フィルタを採用しても良い。補色フィルタが用いられる場合には、図１のカラーフィルタ８ｂがマゼンタフィルタＭｇに対応する。
【００３９】
カラーフィルタ８ａ〜８ｃの表面には色ごとに高低差（図示せず）があるので、カラーフィルタ８ａ〜８ｃ上には、高低差を平坦化するための平坦化膜９が形成されている。平坦化膜９上には、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの各々に対応するように、複数のマイクロレンズ１０が設けられている。マイクロレンズ１０は、例えばアクリル系のポジ型感光性樹脂によって形成される。
【００４０】
そして、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面には、反射防止膜１１ａが選択的に形成されている。本実施形態では、反射防止膜１１ａの表面は平坦状に形成されている。
【００４１】
尚、固体撮像装置１０１ａが中空パッケージに搭載される場合には、マイクロレンズ１０及び反射防止膜１１ａの表面には気体層が存在する。あるいは、固体撮像装置１０１ａに封止ガラスを接着する場合には、マイクロレンズ１０及び反射防止膜１１ａの表面には接着剤を含む接着層が設けられる。
【００４２】
上述のように、本実施の形態に係る固体撮像装置１０１ａは、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面にのみ反射防止膜１１ａが形成され、緑及び青のカラーフィルタ８ａ及び８ｃ上のマイクロレンズ表面には、反射防止膜が形成されない点に特徴を有している。このように赤の画素にのみ反射防止膜を設けるのは、全体スミア特性に対して赤色スミア特性の与える影響が大きいためである。また、その他の色の画素に反射防止膜を形成しないのは、感度特性を優先するためである。
【００４３】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図であり、図５は、図４に続く工程を示す図である。
【００４４】
まず、受光部２の各々の上層にカラーフィルタ８ａ〜８ｃを形成し、更に、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの上層にマイクロレンズ１０を形成する。カラーフィルタ８ａ〜８ｃ及びマイクロレンズ１０の形成方法は特に限定されず、あらゆる方法が適用可能である。また、受光部２、転送電極３、絶縁膜４、遮光膜５、透明平坦化膜６、カラーフィルタ下地膜７及び平坦化膜９の形成にも様々な方法を適用することができる。
【００４５】
次に、図４に示されるように、マイクロレンズ１０が形成されたウェハ１２上に、マイクロレンズ１０の屈折率より低屈折率のネガ型感光性材料１９を回転塗布する。回転塗布後、塗布された感光性材料に含まれている溶媒を揮発させる。
【００４６】
そして、図５に示されるように、赤のカラーフィルタ８ｂの配置に対応して光を透過するパターンを配置したフォトマスク２０を用いて紫外線露光処理を行う。その後、現像処理を行うことによって、図１に示されるように、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面に選択的に反射防止膜１１ａを形成することができる。
【００４７】
本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、スピンコート法によって、ウェハ１２の単一面に均一な厚みで塗膜形成をすることができるので、ウェハ１２の裏面へと感光性材料が回り込むことに起因する装置汚染が防止される。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、所定の分光特性を有するカラーフィルタ上のマイクロレンズ表面に選択的に反射防止膜が形成されるので、各カラーフィルタの分光特性毎に、感度特性、スミア特性、混色特性、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【００４９】
尚、上記においては、本発明をＣＣＤ型固体撮像装置１０１ａに適用した例を説明したが、本発明は、ＭＯＳ型固体撮像装置に適用しても良い。以下、ＭＯＳ型固体撮像装置への適用例について説明する。
【００５０】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００５１】
固体撮像装置１０１ｂは、半導体基板１８と、半導体基板１８上にマトリクス状に形成された複数の受光部２と、受光部２に蓄積された電荷を読み出すための読み出しゲート１３と、受光部２の上部に形成される反射防止積層膜１５と、異なる層に形成される配線１６ａ及び１６ｂと、配線１６ａ及び１６ｂを絶縁するための層間絶縁膜１７ａ〜１７ｃとを含んでいる。また、半導体基板１８上に設けられる電極等（図示せず）及び配線１６ａは、導電プラグ１４ａによって接続され、配線１６ａ及び１６ｂは、導電プラグ１４ｂによって接続されている。
【００５２】
層間絶縁膜１７ｃ上には、図１に示されるものと同様のカラーフィルタ８ａ〜８ｃと、平坦化膜９と、マイクロレンズ１０とが設けられ、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面には選択的に反射防止膜１１ａが形成されている。
【００５３】
図６に示されるように、ＭＯＳ型の固体撮像装置（ＣＭＯＳセンサー）においては、２層以上の多層配線が形成される場合が多い。この場合、受光部２とこれに対応するマイクロレンズ１０との距離は、ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて大きくなるので、集光効率の低下や混色が生じやすい。それ故に、本発明を適用したＭＯＳ型固体撮像装置に用いた場合、ＣＣＤ型固体撮像装置に用いた場合よりも混色ノイズなどの不良低減効果は大きい。
【００５４】
更に、本実施形態に係る固体撮像装置１０１ａ及び１０１ｂにおいて、受光部２が配列される画素領域の位置に応じて、反射防止膜１１ａの厚みを変化させても良い。以下、この点について説明する。
【００５５】
図７は、画素領域の中心部からの距離と反射防止膜の厚みとの関係を示す図である。図７においては、画素領域の中心部から周辺部に至るまでの固体撮像装置の断面が模式的に示されている。
【００５６】
図７に示す例では、反射防止膜１１ａは、その厚みが画素領域の中心部において最も厚く、画素領域の中心部から周辺部へと向かうにつれて薄くなるように形成されている。一般に、画素領域の周辺部への入射光量は中心部と比べて低下する傾向にある。図６の例のように反射防止膜の厚みを調整すれば、反射防止膜１１ａ自体による光吸収の程度を、画素領域の中心部からの距離に応じて軽減することができるので、画素間の感度差を改善することができる。
【００５７】
図７に示される反射防止膜１１ａは、例えば、感光性材料の露光時にグレイスケールマスクを用いることによって形成できる。グレイスケールマスクには、反射防止膜１１ａを形成すべき画素に対応する位置に、反射防止膜１１ａの厚みに応じて光の透過率が異なるパターンを形成すれば良い。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００５８】
本実施形態に係る固体撮像装置１０２ａの基本的な構造は、図１に示される固体撮像装置１０１ａと同様である。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、反射防止膜１１ｂは、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面に選択的に形成されている。ただし、本実施形態の反射防止膜１１ｂは、その表面がマイクロレンズ１０に沿った曲面状に形成されている点で、第１の実施形態の反射防止膜１１ａと相異する。
【００５９】
図８に示すように、反射防止膜１１ｂをマイクロレンズ１０の表面に沿って曲面状に形成しておけば、マイクロレンズ１０に対する入射する光の入射方向や入射位置にかかわらず、反射防止膜１１ｂによる光の吸収をほぼ一定にすることができる。
【００６０】
図９及は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図であり、図１０は、図９に続く工程を示す図である。
【００６１】
まず、図９に示されるように、カラーフィルタ８ａ〜８ｃ及びマイクロレンズ１０が形成されたウェハ１２上に、マイクロレンズ１０の屈折率より低屈折率の感光性材料を滴下し、回転塗布する。塗布される感光性材料には、マイクロレンズ１０の表面に沿った膜を形成できるように、予め溶媒を添加することで、第１の実施形態に係る感光性材料より低粘度化されている。回転塗布後、塗布された感光性材料に含まれる溶媒を揮発させる。
【００６２】
そして、図１０に示されるように、赤のカラーフィルタ８ｂに対応する部分において光を透過するパターンを有するフォトマスク２０を用いて紫外線露光処理を行う。その後、現像処理を行うことによって、図８に示されるように、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ表面に沿って、選択的に反射防止膜１１ｂを形成することができる。
【００６３】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００６４】
上記においては、本発明をＣＣＤ型固体撮像装置１０２ａに適用した例を説明したが、本発明は、図１１に示されるように、ＭＯＳ型固体撮像装置１０２ｂに適用しても良い。ＭＯＳ型固体撮像装置では、ＭＯＳ型の固体撮像装置（ＣＭＯＳセンサー）においては、２層以上の多層配線が形成される場合が多い。この場合、受光部２とこれに対応するマイクロレンズ１０との距離は、ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて大きくなるが、本発明を適用することによって混色ノイズ等の不具合を低減することができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１０２ａ及び１０２ｂによれば、反射防止膜１１ｂによる光の吸収を抑制することができるので、更に、感度特性、スミア特性、混色ノイズ特性、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００６６】
本実施形態に係る固体撮像装置１０３ａの基本的な構造は、図１に示される固体撮像装置１０１ａと同様である。ただし、本実施形態では、赤のカラーフィルタ８ｂ上のマイクロレンズ１０のみならず、青のカラーフィルタ８ａ及び緑のカラーフィルタ８ｃ上のマイクロレンズ１０にも、反射防止膜１１ｃが設けられている。
【００６７】
反射防止膜１１ｃの厚みは、対応するカラーフィルタ８ａ〜８ｃの分光特性ごとに設定されている。具体的には、赤、緑及び青の原色フィルタが用いられる場合には、赤フィルタ上の反射防止膜１１ｃを最も厚く形成し、緑フィルタ上に設けられる反射防止膜１１ｃを最も薄く形成する。また、シアン、マゼンタ及びイエローを含む補色フィルタが用いられる場合には、マゼンタフィルタ上の反射防止膜１１ｃを最も厚く形成する。また、補色フィルタに緑フィルタが更に含まれる場合には、緑フィルタ上の反射防止膜１１ｃを最も薄く形成する。
【００６８】
本実施形態において、赤（マゼンタ）フィルタ上のマイクロレンズ１０に設ける反射防止膜１１ｃを最も厚く形成するのは、全体スミア特性に対して赤色スミア特性が与える影響が大きいためである。一方、緑フィルタ上のマイクロレンズ１０に設ける反射防止膜１１ｃを薄く形成するのは、解像性能を向上させるために、緑の感度特性を重視するからである。
【００６９】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図であり、図１４は、図１３に続く工程を示す図である。
【００７０】
まず、図１３に示されるように、カラーフィルタ８ａ〜８ｃ及びマイクロレンズ１０が形成されたウェハ上に、マイクロレンズ１０の屈折率より低屈折率の感光性材料を滴下し、回転塗布する。回転塗布後、塗布された感光性材料に含まれる溶媒を揮発させる。
【００７１】
次に、図１４に示されるように、グレイスケールマスク２１を用いて紫外線露光処理を行う。グレイスケールマスク２１は、光透過率が異なる複数のパターンの組み合わせによって構成されている。また、各パターンの配置は、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの配置に対応する。具体的には、カラーフィルタ８ｂに対応するパターンの光透過率が最も高く、カラーフィルタ８ｃに対応するパターンの光透過率が最も低い。
【００７２】
このようなグレイスケールマスク２１の作製方法は特に限定されないが、一例として次のような作製方法を適用することができる。まず、透明シート上に、黒のドットの粗密によって表現された濃淡パターンを複数印刷して、グレイスケールマスク２１の原画を作製する。各濃淡パターンのドットの粗密は、要求される光透過率に基づいて設定される。次に、縮小投影光学系を用いて、作製した原画を写真感材に縮小転写する。このとき、光学系の縮小倍率を調整して原画のドットの像をぼかし、ドットの濃度を平均化する。以上の工程によって、カラーフィルタの分光特性対応して光透過率が異なる領域よりなるグレイスケールマスク２１を作製することができる。
【００７３】
露光処理に続いて、現像処理を行うことによって、図１２に示されるように、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの分光特性毎に厚みの異なる反射防止膜１１ｃが形成される。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１０３ａによれば、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの配列パターンに対応して、反射防止膜１１ｃの厚みをマイクロレンズ１０毎に変えることができる。この結果、カラーフィルタ８ａ〜８ｃの分光特性毎に、反射防止膜１１ｃによる光吸収の程度を調整できるので、分光特性を考慮してきめ細かく、感度特性、スミア特性、混色ノイズ特性、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【００７５】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【００７６】
上記においては、本発明をＣＣＤ型固体撮像装置１０３ａに適用した例を説明したが、本発明は、図１５に示されるように、ＭＯＳ型固体撮像装置１０３ｂに適用しても良い。ＭＯＳ型固体撮像装置では、ＭＯＳ型の固体撮像装置（ＣＭＯＳセンサー）においては、２層以上の多層配線が形成される場合が多い。この場合、受光部２とこれに対応するマイクロレンズ１０との距離は、ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて大きくなるが、本発明を適用することによって混色ノイズ等の不具合を低減することができる。
【００７７】
（その他の変形例）
尚、上記の第１〜第３の各実施形態において、受光部とマイクロレンズとの間に更に層内レンズ（第２のマイクロレンズ）が設けられていても良い。
【００７８】
また、上記の第１〜第３の各実施形態では、ネガ型感光性材料で反射防止膜が形成されているが、ポジ型感光性材料（レジスト）で反射防止膜を形成しても良い。ポジ型感光性材料が用いられる場合、フォトマスクまたはグレイスケールマスクに形成する遮光領域と透光領域とを適宜変更することにより、ネガ型感光性材料を用いる場合と同様に反射防止膜を形成することができる。
【００７９】
更に、上記の第１〜第３の各実施形態では、ＣＣＤ型固体撮像装置の反射膜形成方法について説明したが、これらの反射膜形成方法は、ＭＯＳ型固体撮像装置にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００８０】
更に、上記の第１〜第３の各実施形態において、固体撮像装置の表面にガラス等の部材を貼り付ける必要がある場合には、アクリル樹脂などの透明有機化合物よりなる接着剤を介して、当該部材をマイクロレンズ及び反射防止膜上に貼り付けても良い。
【００８１】
更に、上記の第１〜第３の各実施形態に示した反射防止膜の配置は、固体撮像装置に求められる性能に基づいて選択されれば良い。例えば、感度特性をより重視する場合には、第１または第２の実施形態に示されるように、特定色のカラーフィルタにのみ対応して選択的に反射防止膜を形成すれば良い。
【００８２】
更に、上記の第１〜第３の実施形態では、カラーフィルタの分光特性毎に反射防止膜の有無や厚みが設定されているが、本発明に係る反射防止膜の形成方法によれば、マスクパターンの変更によって、画素領域上の任意の位置に（すなわち、任意のマイクロレンズ上に）任意の厚みで反射防止膜を形成することができる。反射防止膜の有無及び厚みは、カラーフィルタの分光特性ではなく、画素領域上の受光部の位置毎の入射光特性を考慮して設定しても良い。
【００８３】
更に、上記の第１〜第３の実施形態で説明した反射防止膜の形成方法は、液晶プロジェクターや光通信コネクター等に組み込まれるマイクロレンズに対しても応用できる。
【００８４】
更に、上記の第１及び第２の実施形態では、赤またはマゼンタの全てのカラーフィルタ上に選択的に反射防止膜を形成しているが、他の色のカラーフィルタ上に選択的に反射防止膜を形成しても良い。また、ある分光特性を有するカラーフィルタの一部に対応して反射防止膜を設けても良い。また、第３の実施形態でも、一部の画素のみに反射防止膜を形成しても良い。
【００８５】
更に、上記の第２及び第３の実施形態においても、第１の実施形態（図７）と同様に、画素領域の中央部に位置する反射防止膜を、周辺部に位置する反射防止膜より厚く形成することができる。この場合、例えば、グレイスケールマスクに形成される各透光領域の光透過率を変更すれば、画素領域の中央部に位置する反射防止膜を、周辺部に位置する反射防止膜より厚く形成することもできる。この場合、図７の例と同様に、画素領域の中心部からの距離に起因する画素間の感度差を改善することができる。
【００８６】
更に、上記の第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、各反射防止膜をマイクロレンズの表面に沿った曲面状に形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、マイクロレンズ上に選択的に反射防止膜を形成できる点に特徴を有しており、例えば、ＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図２】原色フィルタ配列を示す図
【図３】補色フィルタ配列を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図
【図５】図４に続く工程を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図７】画素領域の中心部からの距離と反射防止膜の厚みとの関係を示す図
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図
【図１０】図９に続く工程を示す図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための概略工程図
【図１４】図１３に続く工程を示す図
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成を示す断面図
【図１６】従来のＬＢ法の工程を示す図
【図１７】図１６に続く工程を示す図
【図１８】図１７に続く工程を示す図
【図１９】従来の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
【００８９】
１、１８  半導体基板
２  受光部
８  カラーフィルタ
１０  マイクロレンズ
１１  反射防止膜
１９  感光性材料
２０  フォトマスク
２１  グレイスケールマスク
１０１、１０２、１０３  固体撮像装置
【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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