(57)【要約】【課題】微細化が進んでも、フレア防止効果を維持しながら高感度化を実現できる固体撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成された受光部１０１と、光の反射を低減させるために前記受光部１０１上以外に配された反射防止膜１１０と、前記受光部上にマイクロレンズ１０９とを備え、半導体基板１００と垂直方向において反射防止膜１１０は前記マイクロレンズ１０９の高さ以上の位置に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された受光部と、前記受光部上以外に配された反射防止膜と、前記受光部上にマイクロレンズとを備えた固体撮像装置であって、
前記半導体基板と垂直方向において前記反射防止膜は前記マイクロレンズの高さ以上の位置に形成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射防止膜は前記マイクロレンズと同じ高さの層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記反射防止膜は前記マイクロレンズよりも高い位置の層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像装置は、さらにマイクロレンズ上にマイクロレンズよりも屈折率の低い透明膜を備え、
前記反射防止膜は、前記受光部を含む撮像領域の周辺の領域に形成される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像装置は、さらに前記マイクロレンズおよび前記反射防止膜上に、マイクロレンズよりも屈折率が低い透明膜を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記固体撮像装置は、さらに、前記マイクロレンズおよびその周辺領域の上にマイクロレンズよりも屈折率が低い第１の透明膜と、前記第１の透明膜の上にマイクロレンズよりも屈折率が低い第２の透明膜とを備え、
前記反射防止膜は、前記周辺領域における第１の透明膜上に形成され、
前記第２の透明膜は、前記第１の透明膜の上および前記反射防止膜の上に形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、
前記受光部の上に形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜の上に形成された中間透明膜とを備え、
前記マイクロレンズは、前記中間透明膜の上に形成され、
前記反射防止膜は、前記中間透明膜上またはそれより上の層に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項９】
固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板上に受光部を形成するステップと、
前記受光部上にマイクロレンズを形成するステップと、
前記受光部上以外に光の反射を低減させるために反射防止膜を形成するステップとを有し、
反射防止膜形成ステップにおいて、前記半導体基板と垂直方向において前記反射防止膜を前記マイクロレンズの高さ以上の位置に形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記反射防止膜形成ステップにおいて、反射防止膜を、リソグラフィプロセス、ドライエッチングプロセスおよび蒸着とリフトオフを含むプロセスの少なくとも１つにより形成する、
ことを特徴とする請求項９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】
本発明は、固体撮像装置の感度向上、フレア低減についての構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置のチップサイズの小型化や画素数の増大とあいまって、ムービーカメラ等の小型化、高性能化が進んでいる。
【０００３】
そこで、図面を参照にしながら、特許文献１に示された従来技術の固体撮像装置について説明する。
【０００４】
図１５より、半導体基板１００には、有効画素領域１０２、オプティカルブラック（ＯＢ）部１０３、更にその領域を除く周辺領域１０４が、拡散工程にて形成される。その後素子の平坦化を施した後、フレア特性を向上させるために黒色顔料を含有したレジスト（反射防止膜１１０）が少なくとも有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４に形成される。更に反射防止膜１１０形成によって生じた段差の平坦化と集光効果の最大化を図るために望むべき膜厚に制御されたマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８が形成される。その上にマイクロレンズ１０９が形成されている。
【０００５】
すなわち、周辺領域１０４に高輝度の光が入射した際に発生するフレアを低減するためにブラックなどの反射防止膜１１０を配している。その透過率としてはフレア低減のため２０％以下であることが望ましく、そのためにはある一定以上の厚みを生じることとなる。また固体撮像装置の高感度化を目的として、マイクロレンズ１０９を形成している。
【特許文献１】特開平４−３４９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１５に示した従来技術の固体撮像装置は、カメラの小型化による固体撮像装置のセルの微細化が進むと、受光部からマイクロレンズまでの距離を薄膜化することが困難であり、集光最適化に限界がある（第１の課題）。
【０００７】
その理由について図１６を用いて説明する。
図１６（ａ）は、セルが大きい世代の有効画素部断面構造を示し、図１６（ｂ）は、微細化された世代のマイクロレンズ下中間膜が薄膜化できない場合の有効画素部断面構造を示す。図１６（ａ）に示すように、セルが大きい世代の画素部では、マイクロレンズ１０９による集光の焦点が受光部１０１で結ぶことが比較的容易である。これに対して、図１６（ｂ）に示すように、微細化セルになるとマイクロレンズ１０９による集光の焦点が受光部１０１で結ばなくなり（受光部１０１の上側となり）、最適集光が困難となる。特に斜め光成分の集光性が悪くなり、カメラとしては絞りの開放側での感度劣化が顕著となる（第２の課題）。
【０００８】
また、黒色顔料を含有したレジストにおいて透過率特性を維持しながら薄膜化するには顔料濃度を上げる必要があるが、現在の技術では大幅な薄膜化は難しく、フレア防止効果を維持しながらの薄膜化は容易ではない（第３の課題）。
【０００９】
また、別の提案として受光部１０１からマイクロレンズ１０９までの距離を薄膜化するために、先にマイクロレンズ１０９を形成した後に、少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４に反射防止膜１１０を配することも考えられるが、反射防止膜１１０は、耐溶剤性が悪いため、固体撮像装置表面に形成することができないという課題がある（第４の課題）。
【００１０】
本発明の目的は、セルの微細化が進んでも、フレア防止効果を維持しながら高感度化を実現できる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の固体撮像装置は、半導体基板上に形成された受光部と、前記受光部上以外に配された反射防止膜と、前記受光部上にマイクロレンズとを備えた固体撮像装置であって、前記半導体基板と垂直方向において前記反射防止膜は前記マイクロレンズの高さ以上の位置に形成される。
【００１２】
この構成によれば、反射防止膜は前記マイクロレンズの高さ以上の位置に形成されるので、反射防止膜の存在がマイクロレンズの集光最適化の妨げとなることを防止することができる。これにより、セルの微細化が進んでも高感度化を実現することができる。また、反射防止膜の膜厚が集光最適化に影響しないので、セルの微細化に応じて反射防止膜を薄膜化する必要がなく、フレア防止効果を維持することができる。
【００１３】
ここで、前記反射防止膜は前記マイクロレンズと同じ高さの層に形成されてもよい。
ここで、前記反射防止膜は前記マイクロレンズよりも高い位置の層に形成されてもよい。
【００１４】
ここで、前記固体撮像装置は、さらにマイクロレンズ上にマイクロレンズよりも屈折率の低い透明膜を備え、前記反射防止膜は、前記受光部を含む撮像領域周辺の領域に形成されてもよい。
【００１５】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに前記マイクロレンズおよび前記反射防止膜上に、マイクロレンズよりも屈折率が低い透明膜を備えてもよい。
【００１６】
この構成によれば、マイクロレンズよりも屈折率の低い透明膜により、マイクロレンズの集光効果を低下させないで、受光部の感度特性を維持することができる。
【００１７】
ここで、さらに、前記マイクロレンズおよびその周辺領域の上にマイクロレンズよりも屈折率が低い第１の透明膜と、前記第１の透明膜の上にマイクロレンズよりも屈折率が低い第２の透明膜とを備え、前記反射防止膜は、前記周辺領域における第１の透明膜上に形成され、前記第２の透明膜は、前記第１の透明膜の上および前記反射防止膜の上に形成されるようにしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、反射防止膜をドライエッチングによって形成可能であるので、加工精度を容易に向上させることができる。
【００１９】
ここで、前記固体撮像装置は、前記受光部の上に形成された平坦化膜と、前記平坦化膜の上に形成された中間透明膜とを備え、前記マイクロレンズは、前記中間透明膜の上に形成され、前記反射防止膜は、前記中間透明膜上またはそれより上の層に形成されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、マイクロレンズ下の中間透明膜は、反射防止膜の影響を受けずに自由に膜厚を設定することができる。中間透明膜の膜厚を調整することによりマイクロレンズの集光最適化を容易に実現することができる。
【００２１】
また、本発明のカメラは、上記固体撮像装置と同様の構成、効果を有する。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に受光部を形成するステップと、前記受光部上にマイクロレンズを形成するステップと、前記受光部上以外に光の反射を低減させるために反射防止膜を形成するステップとを有し、反射防止膜形成ステップにおいて、前記半導体基板と垂直方向において前記反射防止膜を前記マイクロレンズの高さ以上の位置に形成することを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記反射防止膜形成ステップにおいて、反射防止膜を、リソグラフィプロセス、ドライエッチングプロセスおよび蒸着とリフトオフを含むプロセスの少なくとも１つにより形成してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の固体撮像装置は、フレア特性が維持でき、かつ、セルの微細化が進んでも、反射防止膜１１０の膜厚に律束することなく、集光最適化可能なマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８の膜厚を設定することができる。
【００２４】
また、本発明のカメラは、このような効果を有する固体撮像装置を有し、フレアを抑えながらも高感度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を示した構造断面図である。
図１より、半導体基板１００には、有効画素領域１０２、オプティカルブラック（ＯＢ）部１０３、更にその周辺領域１０４が、拡散工程にて形成される。その後素子の平坦化１０７を施す。ここで、有効画素領域１０２とは、固体撮像装置の上方からの光が固体撮像装置（受光部）に入射して信号電荷が発生する。また、オプティカルブラック部とは、画像データを出力する際の基準となる画素（黒基準となる）のことである。
【００２７】
また、図１より有効画素領域１０２では、セルサイズに応じて、集光が最適となる所望の厚み（マイクロレンズに入射した光が、受光部に焦点を合わせられる膜厚）に制御されたマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８があり、その上にマイクロレンズ１０９が形成されている。また有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４上のマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８上に反射防止膜１１０があり、その反射防止膜１１０と同層になるマイクロレンズ１０９上には、マイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１が形成されている。
【００２８】
ここで、フレアとは、高輝度の光が入射した際にその光の反射がイメージセンサチップ表面とフェースガラスとの間、フェースガラスとカメラレンズとの間、カメラレンズ内などで発生し、画像のコントラスト低下を引き起こす現象である。画像では、部分的に白っぽくなる特性劣化である。
【００２９】
また、フレア特性を改善するために設ける反射防止膜１１０を形成するエリアは、高輝度の光が入射した際に、その光がチップ表面で反射し画質に影響が出やすいエリアに形成することが必要で、少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４に形成する必要がある。反射防止膜１１０は、反射防止フィルタ、光吸収フィルタまたはブラックカラーフィルタとも呼ばれる。
【００３０】
ただし、オプティカルブラック（ＯＢ）部１０３の材質もしくはオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３上に反射率の高い材質を形成（例えばアルミ）している場合は、その上にも反射防止膜を形成する必要がある。
【００３１】
また、マイクロレンズ１０９上にマイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１を形成する理由は、マイクロレンズ１０９と同層に形成している反射防止膜１１０は耐溶剤性が悪いため、耐溶剤性の高い膜を反射防止膜１１０上に形成する必要があり、その場合、マイクロレンズ１０９上にも耐溶剤性の高い膜が形成する必要がある。しかし、マイクロレンズ１０９よりも屈折率が同一以上の膜を形成した場合、マイクロレンズ１０９の集光効果が低下し、固体撮像装置の感度特性が低下する。
【００３２】
したがって、以上の理由により、マイクロレンズ１０９の集光効果を維持するために、マイクロレンズ１０９よりも低屈折率の透明膜を形成する。
【００３３】
この構造によって、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置は、フレア低減効果を損なうことなく、マイクロレンズ下の透明膜（中間膜）１０８の膜厚設定の自由度が広がり、マイクロレンズ１０９に入射した光が、受光部に焦点を合わせることが容易となり、図１６（ｃ）のような最適集光を容易に図ることができる。
【００３４】
すなわち、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、反射防止膜１１０をマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８より上に形成することによって、これにより、セルサイズが縮小化されても反射防止膜１１０膜厚に律束されないマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８膜厚を決定でき、マイクロレンズ１０９に入射した光が、受光部に焦点を合わせることができ、これによって最適集光をすることができ、カメラの絞りの開放側での感度劣化を防ぐことが出来る。
【００３５】
さらに、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、反射防止膜１１０をマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８より上に形成することによって、反射防止膜１１０の分光感度を維持することができ、フレア防止効果を維持しながらの受光部からマイクロレンズ下までの距離の薄膜化を実現することが出来る。
【００３６】
さらに、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、反射防止膜１１０上に耐溶剤性のあるマイクロレンズよりも低屈折率の透明膜１１１を形成することによって、反射防止膜１１０を組立工程でさらされる溶剤から保護することができ、これによって反射防止膜１１０を固体撮像装置表面に形成することできる。
【００３７】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について第１〜第４の製造方法について説明する。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｈは、第１の実施の形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。第１の製造方法では、単層の反射防止膜を、リソグラフィプロセス（塗布、露光、現像）により形成する。
【００３９】
まず、図３Ａに示すように、素子を平坦化した後、図３Ｂに示すように中間膜１０８を塗布し、マイクロレンズ下中間膜を形成する。
【００４０】
次に、図３Ｃに示すように既存の方法にてマイクロレンズ１０９を形成する。
次に、図３Ｄに示すように単層でかつマイクロレンズと同層に形成する場合は反射防止膜１１０形成用レジストを塗布、露光を行う。なお、ネガレジストの場合は図３Ｅのように、（ポジレジストの場合は図３Ｆ）のように塗布、露光を行なう。
【００４１】
次に、図３Ｇのように現像、（さらに染色の場合は図３Ｈのように染色も行なう）を行ない、少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺エリアに形成する。
【００４２】
図４Ａ〜図４Ｊは、第１の実施の形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す図である。第２の製造方法では、反射防止膜を２層で、リソグラフィプロセス（塗布、露光、現像）により形成する。
【００４３】
第２の製造方法は、第１の製造方法と比べて、図３Ｄ〜図３Ｈの代わりに図４Ａ〜図４Ｊの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４４】
図３Ｃのマイクロレンズ１０９の形成後、図４Ａに示すように、反射防止膜形成用レジストを積層（例えば、ＲｅｄとＢｌｕｅの２層）で形成する場合、１層目のレジストを０.３μｍ〜１.５μｍ塗布する。
【００４５】
次に、図４Ｂのように、ネガレジストの場合は（ポジレジストの場合は図４Ｃのように）露光を行なう。
【００４６】
次に、図４Ｄのように、現像（染色の場合はさらに図４Ｅを行なう）を行ない、少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺エリアに形成するに形成する。なお、図４Ｆ〜図４Ｊのように、２層目のフィルタも１色目と同じように形成し、積層する。
【００４７】
図５Ａ〜図５Ｇは、第１の実施の形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。第３の製造方法では、単層の反射防止膜を蒸着およびリフトオフ法により形成する。
【００４８】
第３の製造方法は、第１の製造方法と比べて、図３Ｄ〜図３Ｈの代わりに図５Ａ〜図５Ｇの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４９】
図３Ｃのマイクロレンズ１０９の形成後、図５Ａのように、反射防止膜１１０を蒸着で単層形成し、かつマイクロレンズ１０９層と同層に形成する場合、レジストを塗布する。
【００５０】
次に、ネガレジストの場合は、図５Ｂのように、ポジレジストの場合は、図５Ｃのように露光する。
【００５１】
次に図５Ｄのように現像し、さらに図５Ｅのように反射防止膜１１０を蒸着する。その後、レジスト（Ｐ−ＳｉＮ）１１４を除去し、有効画素領域の反射防止膜１１０を除去する（リフトオフ方式）。
【００５２】
なお、蒸着については、ドライエッチによる形成方法もあるが、図５Ａ〜図５Ｇの場合は、マイクロレンズ１０９まで削ってしまうため、ドライエッチ法は使えない。
【００５３】
図６Ａ〜図６Ｌは、第１の実施の形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。第４の製造方法では、２層の反射防止膜を、蒸着およびリフトオフ法により形成する。
【００５４】
第４の製造方法は、第１の製造方法と比べて、図３Ｄ〜図３Ｈの代わりに図６Ａ〜図６Ｌの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５５】
図３Ｃのマイクロレンズ１０９の形成後、反射防止膜１１０を２層重ねて形成する。つまり、図６Ａ〜図６Ｆのように、図５Ａ〜図５Ｇと同様に１層目を形成し、２層目についても１層目と同様に図６Ｇ〜図６Ｌのように形成する。
【００５６】
また、マイクロレンズ１０９よりも先に反射防止膜１１０を形成した場合、周辺に段差を形成しているところにマイクロレンズ１０９をスピンコート塗布すると、塗布の不均一性が発生し、マイクロレンズ１０９の大きさが有効画素領域内でばらつき、画質や感度、スミアに悪影響を及ぼすので、先にマイクロレンズ１０９を形成する。
【００５７】
以上、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、反射防止膜１１０を少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺エリアにマイクロレンズ１０９と同層に形成し、屈折率の低い透明膜１１１で表面を覆い形成することを特徴とする。
【００５８】
これにより、マイクロレンズ１０９の下には、集光を最適化するための透明膜（中間膜）１０８しか存在しないため、反射防止膜１１０の膜厚に律束することなく、設計自由度を広げることが出来る。さらに、１画素のマイクロレンズ１０９に入射する光を受光部に焦点を合わせることが容易となり、フレア低減は確保しながら、集光最適化が図ることが可能となった。集光最適化により、感度を向上させることが出来る。
【００５９】
なお、上記の「集光最適化」という言葉を、より具体的に技術的に説明するとマイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８の膜厚を制御し、受光部に焦点を合わせることということである。
【００６０】
さらに、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、マイクロレンズ１０９を形成後に反射防止膜１１０を塗布、露光、現像、（染色の場合は染色）もしくは、蒸着する反射防止膜１１０のパターニングのためのレジスト（Ｐ−ＳｉＮ）１１４塗布、露光、現像後、反射防止膜１１０蒸着、現像でリフトオフさせ、反射防止膜１１０を形成する。その後、マイクロレンズ１０９よりも低屈折率の透明膜を形成し、反射防止膜１１０がマイクロレンズ１０９下に形成する必要がなくなった分、マイクロレンズ下の透明膜（中間膜）１０８の膜厚の設定自由度が広がり、感度、スミアが最適化することが出来る。
【００６１】
なお、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置は図１３Ａに示すように、層内レンズ１１２を搭載したＣＣＤイメージセンサのも用いられ、また、図１４Ａ、図１４Ｃに示すようにＭＯＳイメージセンサにも用いることが出来る。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、図面（図２）を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法について説明する。
【００６３】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を示した構造断面図である。
図２より、半導体基板１００には、有効画素領域１０２、オプティカルブラック（ＯＢ）部１０３、更にその周辺領域には、配線１０６が、拡散工程にて形成される。その後、平坦化１０７を施す。
【００６４】
また、有効画素領域１０２では、セルサイズに応じて、集光が最適となる所望の厚み（マイクロレンズに入射した光が、受光部に焦点を合わせられる膜厚に制御された中間膜１０８があり、その上にマイクロレンズ１０９が形成されている。また、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺エリアに形成された反射防止膜１１０が、マイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１上に形成されている。
【００６５】
次に図２に示した固体撮像装置について第１〜第６製造方法を図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図７Ａ〜図７Ｊは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。第１の製造方法では、単層の反射防止膜を塗布、露光、現像により形成する。
【００６７】
まず、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、図３Ａ〜図３Ｃと同様に、素子平坦化、マイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８形成、マイクロレンズ１０９を形成した後、図７Ｄに示すように、マイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１を塗布する。
【００６８】
次に、図７Ｅに示すように、反射防止膜１１０形成用レジストを塗布する。
次に、図７Ｆに示すように、ネガレジストの場合は露光する。なお、ポジレジストの場合は図７Ｇのように露光する。
【００６９】
次に、図７Ｈのように現像する。その後、マイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１を塗布する。染色が必要な場合は、図７Ｉに示すように染色する。最後に、図７Ｊのように、マイクロレンズよりも屈折率の低い透明膜１１１を形成する。
【００７０】
図８Ａ〜図８Ｋは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。第２の製造方法では、２層で形成する反射防止膜を塗布、露光、現像、（染色）により形成する。
【００７１】
第２の製造方法は、第２の実施の形態における第１の製造方法と比べて、図７Ｅ〜図７Ｊの代わりに図８Ａ〜図８Ｋの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７２】
図７Ｄの透明膜１１１の形成後、反射防止膜を２層重ねて形成する。つまり、１層目形成については、図８Ａ〜図８Ｅに示すとおり、図７Ｅ〜図７Ｉと同様に形成する。２層目についても１層目と同様に、図８Ｆ〜図８Ｊのように形成し、最後に図８Ｋのようにマイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１を形成する。
【００７３】
図９Ａ〜図９Ｇは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。第３の製造方法では、単層の反射防止膜を、蒸着およびリフトオフ法により形成する。
【００７４】
第３の製造方法は、第２の実施の形態における第１の製造方法と比べて、図７Ｅ〜図７Ｊの代わりに図９Ａ〜図９Ｇの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７５】
図７Ｄの透明膜１１１の形成後、単層の反射防止膜１１０を蒸着とリフトオフ法とを使って形成する。すなわち、マイクロレンズ１０９上に透明膜１１１を形成後、レジストを図９Ａのように塗布し、図９Ｂもしくは図９Ｃのように露光、図９Ｄのように現像し、レジストを有効画素内に残す。次に反射防止膜１１０を図９Ｅのように蒸着し、図９Ｆのようにレジストを除去する。最後に図９Ｇのようにマイクロレンズ１０９よりも屈折率の低い透明膜１１１を形成する。
【００７６】
図１０Ａ〜図１０Ｈは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。第４の製造方法では、単層の反射防止膜を、蒸着およびドライエッチング法により形成する。
【００７７】
第４の製造方法は、第２の実施の形態における第１の製造方法と比べて、図７Ｅ〜図７Ｊの代わりに図１０Ａ〜図１０Ｈの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７８】
図７Ｄの透明膜１１１の形成後、単層の反射防止膜１１０を蒸着とドライエッチ法とを使って形成する。すなわち、素子平坦化、マイクロレンズ下透明膜（中間膜）１０８形成、マイクロレンズ１０９形成後、反射防止膜１１０を図１０Ａのように蒸着し、その後、図１０Ｂのようにレジストを塗布する。図１０Ｃ（もしくは図１０Ｄのように露光した後、図１０Ｅ）のように現像し、パターニングする。パターニング後、図１０Ｆのようにドライエッチで、少なくとも、有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４のみ、反射防止膜１１０を残す。その後、図１０Ｇのようにレジストを除去し、図１０Ｈのように透明膜１１１を塗布する。
【００７９】
図１１Ａ〜図１１Ｍは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。第５の製造方法では、２層の反射防止膜を、蒸着およびリフトオフ法により形成する。
【００８０】
第５の製造方法は、第２の実施の形態における第１の製造方法と比べて、図７Ｅ〜図７Ｊの代わりに図１１Ａ〜図１１Ｍの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００８１】
図７Ｄの透明膜１１１の形成後、反射防止膜を２層で形成し、蒸着とリフトオフを使って形成する。すなわち、１層目は、図９Ａ〜図９Ｅと同様に図１１Ａ〜図１１Ｆのように形成し、２層目も同様に行ない、図１１Ｇ〜図１１Ｌのように形成する。最後に図１１Ｍのように低屈折率の透明膜を塗布して形成する。
【００８２】
図１２Ａ〜図１２Ｎは、第２の実施の形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。第６の製造方法では、２層の反射防止膜を、蒸着およびリフトオフ法により形成する。
【００８３】
第６の製造方法は、第２の実施の形態における第１の製造方法と比べて、図７Ｅ〜図７Ｊの代わりに図１２Ａ〜図１２Ｎの工程を含む点が異なっている。同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００８４】
図７Ｄの透明膜１１１の形成後、蒸着した反射防止膜をドライエッチ法でパターン形成する。すなわち、図１２Ａ〜図１２Ｇのように、図１０Ａ〜図１０Ｇと同様な方法で１層目の反射防止膜を形成し、２層目の反射防止膜形成も１層目と同様な方法で形成する（図１２Ｈ〜図１２Ｎ）。また、反射防止膜の２層形成は、２層連続蒸着で形成し、ドライエッチやリフトオフ法で、パターニングする方法もある。
【００８５】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、マイクロレンズ１０９を形成後にマイクロレンズよりも屈折率の低い透明膜１１１を形成し、その後、（ａ）反射防止膜１１０形成用レジストを塗布、露光、現像、（染色の場合は染色）もしくは、（ｂ）蒸着する反射防止膜１１０のパターニングのためのレジスト（Ｐ−ＳｉＮ）１１４塗布、露光、現像後、反射防止膜１１０蒸着、現像でリフトオフさせ、もしくは、（ｃ）反射防止膜１１０の蒸着、パターニング用レジスト塗布、露光、現像、ドライエッチで、反射防止膜１１０を形成する。その後、マイクロレンズ１０９よりも低屈折率の透明膜１１１を形成することにより、反射防止膜１１０がマイクロレンズ１０９下に形成する必要がなく、マイクロレンズ１０９下の透明膜（中間膜）１０８の膜厚の設定自由度が広げることが出来る。これにより、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置は、感度、スミアの特性を向上させることが出来る。
【００８６】
また、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、反射防止膜１１０のパターニングするときに、マイクロレンズをエッチングされることがないため、加工精度の優れたドライエッチング処理を用いることが出来る。
【００８７】
すなわち、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびその製造方法は、反射防止膜１１０をマイクロレンズ１０９と同層に有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４に配置、もしくはマイクロレンズ１０９の上層にマイクロレンズ１０９よりも低屈折率の透明膜１１１を形成したあと、反射防止膜１１０を有効画素領域１０２とオプティカルブラック（ＯＢ）部１０３を除く周辺領域１０４に配置、形成することで、固体撮像装置、有効画素領域の微細化が進んでも、優れた感度特性、スミア特性、フレア特性を得ることが出来る。
【００８８】
なお、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置は図１３Ｂに示すように、層内レンズ１１２を搭載したＣＣＤイメージセンサのも用いられ、また、図１４Ｂ、図１４Ｄに示すようにＭＯＳイメージセンサにも用いることが出来る。
【００８９】
また、上記各実施形態における固体撮像装置はディジタルカメラ等に搭載される。このディジタルカメラは、被写体からの入射光を固体撮像素子の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系と、固体撮像素子の駆動を制御する制御部と、固体撮像素子の出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部とを備えている。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、反射防止膜をマイクロレンズ層と同層もしくはマイクロレンズ層の上層にマイクロレンズよりも低屈折率の透明膜を形成し、その上の有効画素領域外の周辺領域に配置することで、微細化が進んでも、感度、スミアが最適化でき、かつフレア特性を維持することができるという利点を備えた固体撮像装置として有用であり、ＣＣＤセンサ、ＭＯＳセンサなどの固体撮像装置において利用可能であり、さらに、固体撮像装置を備えるディジタルスティルカメラやディジタルムービーカメラやカメラ付き携帯電話機に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施形態における固体撮像装置の断面構造を示す。
【図２】第２の実施形態における固体撮像装置の断面構造を示す。
【図３Ａ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｂ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｃ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｄ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｅ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｆ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｇ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図３Ｈ】第１の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図４Ａ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｂ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｃ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｄ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｅ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｆ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｇ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｈ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｉ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図４Ｊ】第１の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図５Ａ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｂ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｃ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｄ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｅ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｆ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図５Ｇ】第１の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図６Ａ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｂ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｃ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｄ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｅ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｆ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｇ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｈ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｉ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｊ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｋ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図６Ｌ】第１の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図７Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｈ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｉ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図７Ｊ】第２の実施形態における固体撮像装置の第１の製造方法を示す。
【図８Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｈ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｉ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｊ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図８Ｋ】第２の実施形態における固体撮像装置の第２の製造方法を示す。
【図９Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図９Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第３の製造方法を示す。
【図１０Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１０Ｈ】第２の実施形態における固体撮像装置の第４の製造方法を示す。
【図１１Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｈ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｉ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｊ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｋ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｌ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１１Ｍ】第２の実施形態における固体撮像装置の第５の製造方法を示す。
【図１２Ａ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｂ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｃ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｄ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｅ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｆ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｇ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｈ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｉ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｊ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｋ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｌ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｍ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１２Ｎ】第２の実施形態における固体撮像装置の第６の製造方法を示す。
【図１３Ａ】第１の実施形態における、層内レンズがあるＣＣＤイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１３Ｂ】第２の実施形態における、層内レンズがあるＣＣＤイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１４Ａ】第１の実施形態における、層内レンズがないＭＯＳイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１４Ｂ】第２の実施形態における、層内レンズがないＭＯＳイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１４Ｃ】第１の実施形態における、層内レンズがあるＭＯＳイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１４Ｄ】第２の実施形態における、層内レンズがあるＭＯＳイメージセンサの断面構造例を示す。
【図１５】従来技術における固体撮像装置の断面構造を示す。
【図１６】（ａ）セルが大きい世代の有効画素部断面構造、（ｂ）微細化された世代のマイクロレンズ下中間膜が薄膜化できない場合の有効画素部断面構造、（ｃ）微細化された世代のマイクロレンズ下中間膜が薄膜化できた場合の有効画素部断面構造を示す。
【符号の説明】
【００９２】
１００  半導体基板
１０１  受光部
１０２  有効画素領域
１０３  ＯＢ部
１０４  画素領域やボンディングパッド部以外の周辺領域
１０５  転送電極
１０６  配線
１０７  拡散表面平坦化膜
１０８  中間膜
１０９  マイクロレンズ
１１０  反射防止膜
１１１  マイクロレンズよりも屈折率が低い透明膜
１１２  層内レンズ
１１３  配線
１１４  レジスト
１１３  光
【図１】
2009021379.tif 000003
【図２】
2009021379.tif 000004
【図３Ａ】
2009021379.tif 000005
【図３Ｂ】
2009021379.tif 000006
【図３Ｃ】
2009021379.tif 000007
【図３Ｄ】
2009021379.tif 000008
【図３Ｅ】
2009021379.tif 000009
【図３Ｆ】
2009021379.tif 000010
【図３Ｇ】
2009021379.tif 000011
【図３Ｈ】
2009021379.tif 000012
【図４Ａ】
2009021379.tif 000013
【図４Ｂ】
2009021379.tif 000014
【図４Ｃ】
2009021379.tif 000015
【図４Ｄ】
2009021379.tif 000016
【図４Ｅ】
2009021379.tif 000017
【図４Ｆ】
2009021379.tif 000018
【図４Ｇ】
2009021379.tif 000019
【図４Ｈ】
2009021379.tif 000020
【図４Ｉ】
2009021379.tif 000021
【図４Ｊ】
2009021379.tif 000022
【図５Ａ】
2009021379.tif 000023
【図５Ｂ】
2009021379.tif 000024
【図５Ｃ】
2009021379.tif 000025
【図５Ｄ】
2009021379.tif 000026
【図５Ｅ】
2009021379.tif 000027
【図５Ｆ】
2009021379.tif 000028
【図５Ｇ】
2009021379.tif 000029
【図６Ａ】
2009021379.tif 000030
【図６Ｂ】
2009021379.tif 000031
【図６Ｃ】
2009021379.tif 000032
【図６Ｄ】
2009021379.tif 000033
【図６Ｅ】
2009021379.tif 000034
【図６Ｆ】
2009021379.tif 000035
【図６Ｇ】
2009021379.tif 000036
【図６Ｈ】
2009021379.tif 000037
【図６Ｉ】
2009021379.tif 000038
【図６Ｊ】
2009021379.tif 000039
【図６Ｋ】
2009021379.tif 000040
【図６Ｌ】
2009021379.tif 000041
【図７Ａ】
2009021379.tif 000042
【図７Ｂ】
2009021379.tif 000043
【図７Ｃ】
2009021379.tif 000044
【図７Ｄ】
2009021379.tif 000045
【図７Ｅ】
2009021379.tif 000046
【図７Ｆ】
2009021379.tif 000047
【図７Ｇ】
2009021379.tif 000048
【図７Ｈ】
2009021379.tif 000049
【図７Ｉ】
2009021379.tif 000050
【図７Ｊ】
2009021379.tif 000051
【図８Ａ】
2009021379.tif 000052
【図８Ｂ】
2009021379.tif 000053
【図８Ｃ】
2009021379.tif 000054
【図８Ｄ】
2009021379.tif 000055
【図８Ｅ】
2009021379.tif 000056
【図８Ｆ】
2009021379.tif 000057
【図８Ｇ】
2009021379.tif 000058
【図８Ｈ】
2009021379.tif 000059
【図８Ｉ】
2009021379.tif 000060
【図８Ｊ】
2009021379.tif 000061
【図８Ｋ】
2009021379.tif 000062
【図９Ａ】
2009021379.tif 000063
【図９Ｂ】
2009021379.tif 000064
【図９Ｃ】
2009021379.tif 000065
【図９Ｄ】
2009021379.tif 000066
【図９Ｅ】
2009021379.tif 000067
【図９Ｆ】
2009021379.tif 000068
【図９Ｇ】
2009021379.tif 000069
【図１０Ａ】
2009021379.tif 000070
【図１０Ｂ】
2009021379.tif 000071
【図１０Ｃ】
2009021379.tif 000072
【図１０Ｄ】
2009021379.tif 000073
【図１０Ｅ】
2009021379.tif 000074
【図１０Ｆ】
2009021379.tif 000075
【図１０Ｇ】
2009021379.tif 000076
【図１０Ｈ】
2009021379.tif 000077
【図１１Ａ】
2009021379.tif 000078
【図１１Ｂ】
2009021379.tif 000079
【図１１Ｃ】
2009021379.tif 000080
【図１１Ｄ】
2009021379.tif 000081
【図１１Ｅ】
2009021379.tif 000082
【図１１Ｆ】
2009021379.tif 000083
【図１１Ｇ】
2009021379.tif 000084
【図１１Ｈ】
2009021379.tif 000085
【図１１Ｉ】
2009021379.tif 000086
【図１１Ｊ】
2009021379.tif 000087
【図１１Ｋ】
2009021379.tif 000088
【図１１Ｌ】
2009021379.tif 000089
【図１１Ｍ】
2009021379.tif 000090
【図１２Ａ】
2009021379.tif 000091
【図１２Ｂ】
2009021379.tif 000092
【図１２Ｃ】
2009021379.tif 000093
【図１２Ｄ】
2009021379.tif 000094
【図１２Ｅ】
2009021379.tif 000095
【図１２Ｆ】
2009021379.tif 000096
【図１２Ｇ】
2009021379.tif 000097
【図１２Ｈ】
2009021379.tif 000098
【図１２Ｉ】
2009021379.tif 000099
【図１２Ｊ】
2009021379.tif 000100
【図１２Ｋ】
2009021379.tif 000101
【図１２Ｌ】
2009021379.tif 000102
【図１２Ｍ】
2009021379.tif 000103
【図１２Ｎ】
2009021379.tif 000104
【図１３Ａ】
2009021379.tif 000105
【図１３Ｂ】
2009021379.tif 000106
【図１４Ａ】
2009021379.tif 000107
【図１４Ｂ】
2009021379.tif 000108
【図１４Ｃ】
2009021379.tif 000109
【図１４Ｄ】
2009021379.tif 000110
【図１５】
2009021379.tif 000111
【図１６】
2009021379.tif 000112