JP2007184322A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】基板面内における各受光部の感度を均一にして、輝度シェーディングを抑制した固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラを提供する。
【解決手段】本実施形態に係る固体撮像装置は、基板１０に配置された複数の受光部５と、受光部５に対応して基板１０上に配置された複数のマイクロレンズ５０と、マイクロレンズ５０上に形成され、マイクロレンズ５０よりも低い屈折率をもつ透明膜６０とを有し、透明膜６０の表面が、曲面形状をもつ。
【選択図】図４

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラに関し、特に、マイクロレンズを備えた固体撮像装置およびその製造方法、並びに当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。

固体撮像素子の微細化に伴い、デバイスの重要特性である感度向上のための技術開発がさかんに行われている。特にカメラ付き携帯電話に代表されるモバイル用途に使用される固体撮像素子においては、カメラ（モジュール）のレンズから固体撮像素子までの距離が短い為に、固体撮像素子の受光領域の特に外周に向かって入射する光の角度が急峻となり、感度特性を劣化させていた。これは固体撮像素子における輝度シェーディング（撮像画面内の感度のバラツキ）となり、画質を劣化させる一因となり、改善策が望まれていた。

この輝度シェーディングの改善方法として、固体撮像素子のカラーフィルタとマイクロレンズの中間層を固体撮像素子の受光領域中央部から周辺に向かって連続的或いは、ステップ状に凸状となるように形成した技術が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら本法においては、中間層の具体的な製造方法は示されていない。又、何らかの方法でこの凸形状を形成できたとしても、中間層の上に設置するマイクロレンズ形成に問題が残る。これは平坦ではないマイクロレンズ下地（中間層）の上に、受光領域全面に渡って均一にマイクロレンズを形成することは、パターン形成する際に使用されるウェーハステッパーの焦点深度の関係から現実的でないといえる。
特開平６−１１８２０９号公報 特開２００３−３３８６１３号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板面内における各受光部の感度を均一にして、輝度シェーディングを抑制した固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に配置された複数の受光部と、前記受光部に対応して、前記基板上に配置された複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上に形成され、前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもつ透明膜とを有し、前記透明膜の表面が、曲面形状をもつ。

上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板に複数の受光部を形成する工程と、前記基板上に、前記受光部に対応した複数のマイクロレンズを形成する工程と、前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもち、かつ、表面が曲面の透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程とを有する。

上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に配置された複数の受光部と、前記受光部に対応して、前記基板上に配置された複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上に形成され、前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもつ透明膜とを有し、前記透明膜の表面が、曲面形状をもつ。

上記の本発明では、透明膜に入射した斜め光は、透明膜のレンズ作用によりマイクロレンズへの小さい入射角度で入射する。これにより、マイクロレンズにより光が集光されて、受光部に入射する。

本発明によれば、基板面内における各受光部の感度を均一にして、輝度シェーディングを抑制した固体撮像装置およびカメラを実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付してある。本実施形態では、本発明をインターライントランスファ方式のＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像装置に適用した例について説明する。ただし、転送方式に特に限定はない。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。本実施形態に係る固体撮像装置１は、撮像部２と、水平転送部３と、出力部４とを有する。

撮像部２には、画素毎に行列状に配置された複数の受光部５と、受光部５の垂直列ごとに配置された複数本の垂直転送部７と、受光部５と垂直転送部７との間に配置された読み出しゲート部６とを有する。

受光部５は、例えばフォトダイオードからなり、被写体から入射する像光（入射光）をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。読み出しゲート部６は、受光部５に蓄積された信号電荷を垂直転送部７に読み出す。

垂直転送部７は、４相のクロック信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４によって駆動され、受光部５から読み出された信号電荷を垂直方向（図中、下方向）に転送する。なお、クロック信号としては、４相に限定されるものではない。クロック信号φＶ１〜φＶ４は、例えば０Ｖあるいは−８．５Ｖである。

水平転送部３は、２相のクロック信号φＨ１，φＨ２によって駆動され、垂直転送部７から垂直転送された信号電荷を、水平方向（図中、左方向）に転送する。

垂直転送部７および水平転送部３は、基板に形成された転送方向に伸びる転送チャネルと、転送チャネル上に絶縁膜を介在させた状態で、転送方向に並べて形成された複数の転送電極とを有する。

出力部４は、例えば、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部４ａを有し、水平転送部３により水平転送された信号電荷を電気信号に変換して、アナログ画像信号として出力する。

図２は、撮像部２における要部平面図である。

マトリックス状に配置された受光部５に隣接して、転送方向に伸びる転送チャネル１４が形成されている。転送チャネル１４上には、絶縁膜を介在させた状態で、第１転送電極２１と第２転送電極２２が転送方向に交互に繰り返し並んでいる。第１転送電極２１および第２転送電極２２を区別する必要がない場合には、単に転送電極２０と称する。転送チャネル１４と、転送電極２０により垂直転送部７が構成される。転送方向に並んだ第１転送電極２１および第２転送電極２２は、端部が互いに重なるように配置されている。

水平方向における第１転送電極２１および第２転送電極２２は、互いに接続されている。第１転送電極２１は１層目のポリシリコン層により形成され、第２転送電極２２は２層目のポリシリコン層により形成される。本実施形態では、２層構造の転送電極の例について説明するが、単層構造であっても、３層以上の構造であってもよい。

第１転送電極２１および第２転送電極２２に電圧を印加すると、転送チャネル１４に電位井戸が形成される。この電位井戸を形成するためのクロック信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が、転送方向に並べられた第１転送電極２１および第２転送電極２２に対して位相をずらして印加されることで、電位井戸の分布が順次変化し、電位井戸内の電荷が転送方向に沿って転送される。

図３は、本実施形態に係る固体撮像装置の一画素の断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’線における断面図に相当する。

例えば、ｎ型のシリコン基板（以下、基板１０という）に、ｐ型ウェル１１が形成されている。ｐ型ウェル１１は、オーバーフローバリアを形成する。

受光部５は、ｐ型ウェル１１に形成されたｎ型の信号電荷蓄積領域１２と、信号電荷蓄積領域１２の表層に形成されたｐ^＋型の正孔蓄積領域１３を有する。正孔蓄積領域１３は、信号電荷蓄積領域１２の表面近くで発生し、雑音源となる暗電流を抑制するために設けられている。

受光部５には、信号電荷蓄積領域１２、ｐ型ウェル１１および基板１０により、ｎｐｎ構造が形成されている。このｎｐｎ構造は、受光部５に強い光が入射して過剰に発生した信号電荷がｐ型ウェル１１により形成されるオーバーフローバリアを超えると、当該信号電荷を基板１０側に排出する縦型オーバーフロードレイン構造を構成する。

また、上記の受光部５は電子シャッタの機能を備えている。すなわち、基板１０に供給される基板電位を高レベル（例えば＋１２Ｖ）にすることにより、ｐ型ウェル１１の電位障壁が下がり、信号電荷蓄積領域１２に蓄積された電荷が当該電位障壁を乗り越えて、縦方向すなわち基板１０に掃き捨てられる。これにより露光期間を調整することができる。

垂直転送部７は、信号電荷蓄積領域１２と所定間隔を隔ててｐ型ウェル１１に形成されたｎ型の転送チャネル１４と、転送チャネル１４上に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１８を介して形成された、例えばポリシリコンからなる転送電極２０により構成されている。転送チャネル１４の下には、比較的高濃度のｐ型領域１５が形成されている。ｐ型領域１５は、転送チャネル１４の下に電位障壁を形成する。このため、基板１０の深部で光電変換された信号電荷が転送チャネル１４へ入ることが防止され、スミアの発生が抑制される。

読み出しゲート部６は、信号電荷蓄積領域１２と転送チャネル１４との間のｐ型の読み出しゲート領域１６と、読み出しゲート領域１６上にゲート絶縁膜１８を介して形成された転送電極２０により構成されている。読み出しゲート領域１６は、ｎ型の信号電荷蓄積領域１２と転送チャネル１４との間に、電位障壁を形成する。読み出し時には、転送電極に正の読み出し電圧（例えば１５Ｖ）が印加されて、読み出しゲート領域１６の電位障壁が引き下げられて、信号電荷は信号電荷蓄積領域１２から転送チャネル１４へと移される。

信号電荷蓄積領域１２に対して読み出し側とは反対側には、ｐ型のチャネルストップ領域１７が形成されている。チャネルストップ領域１７は、信号電荷に対して電位障壁を形成し、信号電荷の流出入を防止する。

転送電極２０上には、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜２３を介して、転送電極２０を被覆する遮光膜２４が形成されている。遮光膜２４は、例えばタングステンなどの高融点金属からなる。遮光膜２４には、受光部５に光を入射させるための開口部が形成されている。

遮光膜２４上には、例えばＢＰＳＧ（Boron Phosphorous Silicate glass）からなる第１層間絶縁膜２５が形成されている。第１層間絶縁膜２５には、下地の表面段差に起因する凹凸が形成されている。第１層間絶縁膜２５上には、第１層間絶縁膜２５よりも高屈折率材料からなる第２層間絶縁膜２６が形成されている。第２層間絶縁膜２６は例えば窒化シリコンからなる。第２層間絶縁膜２６の表面は、平坦化されている。第１層間絶縁膜２５と第２層間絶縁膜２６の界面により層内レンズが形成されている。

第２層間絶縁膜２６上には、カラーフィルタ３０が形成されている。カラーフィルタ３０は例えば原色タイプであり、グリーンカラーフィルタ３１と、ブルーカラーフィルタ３２と、レッドカラーフィルタ３３とを有する。補色タイプの場合には、カラーフィルタ３０はシアン、マゼンタ、イエロー、グリーンのカラーフィルタにより形成される。

カラーフィルタ３０上には、例えばアクリル熱硬化樹脂からなる平坦化膜４０が形成されている。平坦化膜４０上には、マイクロレンズ５０が形成されている。

マイクロレンズ５０は、各受光部５に対応して配置されている。マイクロレンズ５０の屈折率は、例えば１．８５〜２．１０である。マイクロレンズ５０は、金属酸化物粒子を含有する感光性樹脂からなる。感光性樹脂は、例えばポリイミド樹脂である。マイクロレンズ５０の屈折率は、金属酸化物粒子の添加量を変えることにより調整される。すなわち、金属酸化物粒子の添加量を増やせば、マイクロレンズ５０の屈折率が高くなる。金属酸化物粒子は、例えば酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化錫である。なお、マイクロレンズ５０は、金属酸化物粒子を含有する感光性樹脂と、当該感光性樹脂を被覆する窒化シリコン膜の積層構造であってもよい。あるいは、マイクロレンズ５０は窒化シリコン膜のみにより形成されていてもよい。

図４は、固体撮像装置１の全体の概略断面図である。

マイクロレンズ５０を被覆するように、マイクロレンズ５０よりも屈折率の低い透明膜６０が形成されている。透明膜６０の表面は、曲面となっている。本例では、透明膜６０は、基板１０の中央部から周辺部に向かうにしたがって低くなるように凸状に形成されている。透明膜６０として、１．４〜１．５５程度の屈折率をもつ、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂（光硬化性樹脂）、あるいは熱併用型ＵＶ硬化性樹脂が使用される。例えば、透明膜６０として、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらのフッ素化合物が使用される。

マイクロレンズ５０（屈折率１．８５〜２．１０）と、透明膜６０（屈折率１．４〜１．５５）により、両者の屈折率差を０．３以上確保することができる。なお、材料の組み合わせにより最大で０．７程度の屈折率差を確保することができる。

上記の固体撮像装置では、入射光は、マイクロレンズ５０により集光されて各カラーフィルタ３１，３２，３３に到達する。所定の波長領域の光のみが各カラーフィルタを通過し、第１層間絶縁膜２５および第２層間絶縁膜２６の界面により形成される層内レンズによりさらに集光されて、受光部５に入射する。受光部５に入射した光は、入射光量に応じた信号電荷に光電変換されて、信号電荷蓄積領域１２に蓄積される。その後、転送チャネル１４に読み出されて、垂直転送部７により垂直方向に転送される。

次に、上記の固体撮像装置の効果について説明する。図５は、平坦な透明膜６０をもつ比較例の固体撮像装置の集光作用を説明する断面図である。図６は、本実施形態に係る固体撮像装置の集光作用を説明する断面図である。

図５に示すように、マイクロレンズ５０より屈折率の低い透明膜６０を設けることにより、入射した光線は、透明膜の表面で屈折して、入射角度が小さくなる。しかしながら、固体撮像装置１の特に外周部での入射光が受光部５から外れてしまい、輝度シェーディングを悪化させてしまう。

図６に示すように、マイクロレンズ５０上に、マイクロレンズ５０より屈折率の低い球面状の透明膜６０を設けることにより、レンズ作用により、比較例に比べて入射光の入射角をさらに小さくすることができる。この結果、透明膜６０を通過した光はマイクロレンズ５０により集光されて受光部５に入射する。従って、固体撮像装置１の撮像部２内の感度をほぼ均一にすることができ、感度シェーディングを抑制することができる。

次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図７〜図１１を参照して説明する。

図７（ａ）に示すように、ｎ型のシリコンからなる基板１０に、イオン注入法により、ｐ型ウェル１１、ｎ型の信号電荷蓄積領域１２、ｎ型の転送チャネル１４、ｐ型領域１５、ｐ型の読み出しゲート領域１６、ｐ型のチャネルストップ領域１７を形成する。続いて、熱酸化法により基板１０上に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１８を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜１８上に転送電極２０を形成する。転送電極２０は、ポリシリコンを堆積した後に、レジストを用いてポリシリコンをエッチングすることにより形成する。転送電極２０が２層構造の場合には、１層目と２層目の転送電極間には絶縁膜を形成する。転送電極２０を形成した後に、例えばＣＶＤ法により転送電極２０を被覆する酸化シリコンからなる絶縁膜２３を形成する。続いて、転送電極２０をマスクとしたイオン注入により、信号電荷蓄積領域１２の表層にｐ型の正孔蓄積領域１３を形成する。これにより、基板１０に受光部５、読み出しゲート部６および垂直転送部７が形成される。

次に、図８（ａ）に示すように、受光部５の位置に開口部２４ａをもち、転送電極２０を被覆する遮光膜２４を形成する。遮光膜２４は、例えば基板１０上にタングステンなどの高融点金属膜を堆積し、レジストマスクを用いたドライエッチングにより高融点金属膜を加工して形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、基板１０上に、例えばＢＰＳＧを堆積させて、リフロー処理を行うことにより第１層間絶縁膜２５を形成する。続いて、第１層間絶縁膜２５上に、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を堆積し、窒化シリコン膜の表面を平坦化加工することにより第２層間絶縁膜２６を形成する。

次に、図９（ａ）に示すように、第２層間絶縁膜２６上にカラーフィルタ３０を形成する。カラーフィルタ３０は、例えばカラーレジスト法を用いて形成する。例えば第２層間絶縁膜２６上にグリーンカラーレジストを形成した後に、グリーンカラーレジストを露光および現像することにより、グリーンカラーフィルタ３１のパターンを形成する。同様に、カラーレジストの形成、露光および現像を行うことにより、ブルーカラーフィルタ３２およびレッドカラーフィルタ３３を形成する。なお、カラーフィルタ３０の形成順序に限定はない。

次に、図９（ｂ）に示すように、カラーフィルタ３０の表面凹凸を平坦化する目的で、カラーフィルタ３０上に透明な平坦化膜４０を形成する。平坦化膜４０としては、例えばアクリル熱硬化樹脂を用いる。

次に、平坦化膜４０上に金属酸化物粒子を分散させた感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、露光および現像を行ってパターニングし、熱処理を行うことによりレンズ形状に加工する。必要に応じて、レンズ形状に加工された樹脂を被覆する窒化シリコン膜を形成する。これにより、図１０（ａ）に示すように、受光部５に対応したマイクロレンズ５０が形成される。ここで、全てのマイクロレンズ５０が受光部５の直上に形成されている必要はなく、瞳補正を行っても良い。瞳補正とは、撮像部２の周辺部において、マイクロレンズ５０の位置をわずかに中心方向に寄せる技術をいう。

次に、図１０（ｂ）に示すように、マイクロレンズ５０上に、マイクロレンズ５０よりも屈折率の低い透明膜６０ａをスピンコートにより形成する。透明膜６０として、１．４〜１．５５程度の屈折率をもつ、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、あるいは熱併用型ＵＶ硬化性樹脂を用いる。例えば、透明膜６０として、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらのフッ素化合物を用いる。

次に、ナノインプリント法により、透明膜６０を加工する。すなわち、図１１（ａ）に示すように、透明膜６０ａに原版７０をプレスする。その後、熱処理、ＵＶ処理、あるいはその併用により透明膜６０ａを硬化させた後、原版７０を剥がす。これにより、図１１（ｂ）に示すように、原版の型を反映した曲面をもつ透明膜６０が形成される。マイクロレンズと凸状の透明膜６０のアライメント精度は非常に重要である。以下、アライメント精度向上技術に関して説明する。

図１２は、ナノインプリント装置の要部構成図である。ナノインプリント装置は、アライメント用の白色光源８１と、透明膜の硬化用のＵＶ光源８２と、白色光／ＵＶ光切り替え器８３と、出力検出器８４と、原版７０のアライメント制御器８５とを備える。

図１２に示すように、原版７０をプレスした状態で、白色光源８１により固体撮像装置１に光を照射し、固体撮像装置１からの出力波形を出力検出器８４により測定する。

図１３（ａ）は固体撮像装置１の概観図であり、（ｂ）は出力検出器８４により測定されるａ−ｂ線に沿った出力信号を示し、（ｃ）は出力検出器８４により測定されるｃ−ｄ線に沿った出力信号を示す。図１３（ｂ）、（ｃ）において、アライメント前の出力信号を破線で示し、アライメント後の出力信号を実線で示す。

出力検出器８４により検出される出力信号が、左右上下において均一になるように（シェーディング量が最低となるように）、アライメント制御器８５により白色光下で原版７０をアライメントする。アライメント完了後、ＵＶ光源８２からＵＶ光を照射して、透明膜６０ａを硬化する。これにより、凸状の透明膜６０を得ることができる。

上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、マイクロレンズ５０に対して高精度に位置合わせされた透明膜６０を形成することができ、基板面内における各受光部の感度を均一にして、輝度シェーディングを抑制した固体撮像装置を製造することができる。

固体撮像装置は、モバイル用途、デジタルスチルカメラ等、様々なセットに搭載される。それら搭載されるセットの光学仕様に基づき、透明膜６０の形状をナノインプリント法により最適化する。

図１４は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。

カメラ１００は、上記した固体撮像装置１と、光学系１０２と、駆動回路１０３と、信号処理回路１０４とを有する。

光学系１０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１の各受光部５において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、受光部５の信号電荷蓄積領域１２において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。

駆動回路１０３は、上述した４相のクロック信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４および２相のクロック信号φＨ１，φＨ２などの各種のタイミング信号を固体撮像装置１に与える。これにより、固体撮像装置１の信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの各種の駆動が行われる。また、これらの駆動により、固体撮像装置１の出力部４からアナログ画像信号が出力される。

信号処理回路１０４は、固体撮像装置１から出力されたアナログ画像信号に対して、ノイズ除去や、デジタル信号に変換するといった各種の信号処理を行う。信号処理回路１０４による信号処理が行われた後に、メモリなどの記憶媒体に記憶される。

ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのカメラ３０において、光感度を向上させた固体撮像装置１を用いることにより、光感度を向上させたカメラ１００を実現することができる。

（第２実施形態）
図１５は、第２実施形態に係る固体撮像装置の概略断面図である。

固体撮像装置１が搭載されるカメラによっては、撮像部２の周辺部において、外側から内側へ向かう方向の斜め光が入射する場合がある。この場合には、基板１０の中央部から周辺部に向かうにしたがって高くなる凹状の透明膜６０を形成してもよい。

これにより、透明膜６０のレンズ作用により、周辺部における斜め入射光の入射角を小さくすることができる。この結果、透明膜６０を通過した光はマイクロレンズ５０により集光されて受光部５に入射する。従って、固体撮像装置１の撮像部２内の感度をほぼ均一にすることができ、感度シェーディングを抑制することができる。

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態に係る固体撮像装置の概略断面図である。

第１、第２実施形態のように、透明膜６０の表面は１つの曲率をもった曲面でなくてもよい。例えば、固体撮像装置１が搭載されるカメラによっては、光学系１０２として非球面レンズを用いる場合がある。このような非球面レンズを用いる場合には、非球面レンズを通過した斜め光の角度を最小にするように、透明膜６０の曲面を最適化する。

これにより、透明膜６０のレンズ作用により、周辺部における斜め入射光の入射角を小さくすることができる。この結果、透明膜６０を通過した光はマイクロレンズ５０により集光されて受光部５に入射する。従って、固体撮像装置１の撮像部２内の感度をほぼ均一にすることができ、感度シェーディングを抑制することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図１７および図１８を参照して説明する。

図１７（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして、マイクロレンズ５０までを形成する。

次に、図１７（ｂ）に示すように、マイクロレンズ５０上に、マイクロレンズ５０よりも屈折率の低い透明平坦化膜６０−１をスピンコートにより形成する。透明平坦化膜６０−１として、１．４〜１．５５程度の屈折率をもつ、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、あるいは熱併用型ＵＶ硬化性樹脂を用いる。例えば、透明膜６０として、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらのフッ素化合物を用いる。その後、熱処理、ＵＶ処理、あるいはその併用により透明平坦化膜６０−１を硬化させる。

次に、図１８（ａ）に示すように、透明平坦化膜６０−１上に、予め加工されたレンズ６０−２を貼り付ける。レンズ６０−２としては、１．４〜１．５５程度の屈折率をもつ、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらのフッ素化合物を用いる。例えば、レンズ６０−２として、透明平坦化膜６０−１と同じ材料を用いる。

これにより、図１８（ｂ）に示すように、透明平坦化膜６０−１とレンズ６０−２からなる透明膜６０が形成される。レンズ貼り付け法によっても、透明膜６０を形成することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図１９を参照して説明する。なお、マイクロレンズ５０の形成工程までは第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

図１９（ａ）に示すように、マイクロレンズ５０上に、マイクロレンズ５０よりも屈折率の低い透明膜６０ａをスピンコートにより形成する。透明膜６０ａとして、１．４〜１．５５程度の屈折率をもつ、ポジ型の感光性樹脂を用いる。例えば、透明膜６０ａとして、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、またはそれらのフッ素化合物を用いる。

次に、いわゆるグレートーンマスク９０を用いて透明膜６０ａを露光する。グレートーンマスク９０には、遮光パターンと透過パターンとの対から構成されるパターンブロックが複数連続して配置されているとともに、そのパターンブロックのピッチが一定で、遮光パターンと透過パターンの比率が徐々に変化するように設けられている。このピッチは、そのパターンブロックを介して結像面へ到達する光が０次光のみとなる大きさである。このグレートーンマスク９０を用いることにより、例えば、基板１０の中央部から周辺部にいくに従って露光量が徐々に大きくなる露光分布を得ることができる。

図１９（ｂ）に示すように、透明膜６０ａを現像することにより、基板１０基板の中央部から周辺部に向かうにしたがって低くなる凸状の透明膜６０が形成される。

以上のように、グレートーンマスクを用いることにより、１回の露光でレンズ形状の透明膜６０を加工することができる。これにより、製造工程を増加させることなく、固体撮像装置を製造することができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。本発明は、インターライントランスファ方式以外にも、フレームトランスファ方式、フレームインターライントランスファ方式の固体撮像装置に適用することもできる。また、ＣＣＤ型の固体撮像装置以外にもＭＯＳ型の固体撮像装置に本発明を適用することもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本実施形態に係る固体撮像装置の一例を示す概略構成図である。 撮像部の要部平面図である。 撮像部の要部断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。 比較例の固体撮像装置の集光作用を説明するための図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の集光作用を説明するための図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 ナノインプリント法を実施する装置の概略構成図である。 （ａ）は固体撮像装置の概観図であり、（ｂ）は（ａ）のａ−ｂ線に沿った出力信号を示し、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｄ線に沿った出力信号を示す。 本実施形態に係る固体撮像装置を備えたカメラの概略構成図である。 第２実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。 第３実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。 第４実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第４実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。 第５実施形態に係る固体撮像装置の製造における工程断面図である。

符号の説明

１…固体撮像装置、２…撮像部、３…水平転送部、４…出力部、４ａ…電荷―電圧変換部、５…受光部、６…読み出しゲート部、７…垂直転送部、１０…基板、１１…ｐ型ウェル、１２…信号電荷蓄積領域、１３…正孔蓄積領域、１４…転送チャネル、１５…ｐ型領域、１６…読み出しゲート領域、１７…チャネルストップ領域、１８…ゲート絶縁膜、２０…転送電極、２１…第１転送電極、２２…第２転送電極、２３…絶縁膜、２４…遮光膜、２４ａ…開口部、２５…第１層間絶縁膜、２６…第２層間絶縁膜、３０…カラーフィルタ、３１…グリーンカラーフィルタ、３２…ブルーカラーフィルタ、３３…レッドカラーフィルタ、４０…平坦化膜、５０…マイクロレンズ、６０ａ，６０…透明膜、６０−１…透明平坦化膜、６０−２…レンズ、７０…原版、８１…白色光源、８２…ＵＶ光源、８３…白色光／ＵＶ光切り替え器、８４…出力検出器、８５…アライメント制御器、９０…マスク、１００…カメラ、１０２…光学系、１０３…駆動回路、１０４…信号処理回路

Claims (9)

1. 基板に配置された複数の受光部と、
   前記受光部に対応して、前記基板上に配置された複数のマイクロレンズと、
   前記マイクロレンズ上に形成され、前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもつ透明膜と
   を有し、
   前記透明膜の表面が、曲面形状をもつ
   固体撮像装置。
2. 前記透明膜は、前記基板の中央部から周辺部に向かうにしたがって低くなるように凸状に形成されている
   請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記透明膜は、感光性樹脂あるいは熱硬化性樹脂により形成されている
   請求項１記載の固体撮像装置。
4. 基板に複数の受光部を形成する工程と、
   前記基板上に、前記受光部に対応した複数のマイクロレンズを形成する工程と、
   前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもち、かつ、表面が曲面の透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程と
   を有する固体撮像装置の製造方法。
5. 前記透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程において、前記基板の中央部から周辺部に向かうにしたがって低くなる凸状の前記透明膜を形成する
   請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 前記透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程は、
   前記マイクロレンズ上に光硬化性透明樹脂を塗布する工程と、
   前記光硬化性透明樹脂に原版を押し付ける工程と、
   前記原版を押し付けた状態で前記光硬化性透明樹脂に光を照射して、前記光硬化性透明樹脂を硬化させる工程と
   を有する請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
7. 前記透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程は、
   前記マイクロレンズ上に熱硬化性透明樹脂を形成する工程と、
   前記熱硬化性透明樹脂に原版を押し付ける工程と、
   前記原版を押し付けた状態で前記熱硬化性透明樹脂を加熱して、前記熱硬化性透明樹脂を硬化させる工程と
   を有する請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 前記透明膜を前記マイクロレンズ上に形成する工程は、
   前記マイクロレンズ上に感光性透明樹脂を塗布する工程と、
   前記感光性透明樹脂を露光する工程と、
   前記感光性樹脂を現像する工程と
   を有する請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
9. 固体撮像装置と、
   前記固体撮像装置の撮像面に光を結像させる光学系と、
   前記固体撮像装置からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と
   を有し、
   前記固体撮像装置は、
   基板に配置された複数の受光部と、
   前記受光部に対応して、前記基板上に配置された複数のマイクロレンズと、
   前記マイクロレンズ上に形成され、前記マイクロレンズよりも低い屈折率をもつ透明膜と
   を有し、
   前記透明膜の表面が、曲面形状をもつ
   カメラ。

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