JP2009111250A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光量を増大させる。
【解決手段】撮像部１００において、半導体基板１１に受光部１２が、各画素部１０毎に形成され、それらの上層に、透明膜部１３が形成される。透明膜部１３のうち第２透明膜部１３Ｂ内には、受光部１２の上方において、透明膜部１３に比し屈折率の高い領域である高屈折率部１５が各画素部１０毎に形成される。高屈折率部１５の側壁１５ｂは透明膜部１３に囲まれ、底部１５ａは、受光部１２の受光面１２ａよりも高い位置に位置する。層内レンズ１４は、高屈折率部１５の底部１５ａと受光部１２の受光面１２ａとの間に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射した光を受光部に導く固体撮像装置及びその製造方法に関する。

従来、固体撮像装置（乃至固体撮像素子）においては、性能を向上させる上で、次の２つのポイントが重要とされる。１つは、入射光を光センサ部である受光部に効率よく集めることである。もう１つは、隣の画素部との干渉を低減することである。

下記特許文献１の固体撮像装置では、これら２つのポイントを考慮し、受光部の上方に形成される透明膜において、受光部の上方に、周辺よりも屈折率の高い透明膜を形成するという工夫がなされている。以降、このような構造を「井戸型構造」と呼称し、特に受光部の上方に設けられた、周辺よりも屈折率の高い透明膜の領域を、「井戸構造内部領域」と呼称する。

図８（ａ）、（ｂ）は、上記「井戸型構造」が採用された従来の固体撮像装置の一例を示す１画素部の縦断面図である。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板（以下、単に「基板」という）１１に、受光部１２が、各画素部毎に形成される。受光部１２及び基板１１の上層に、透明膜部１３が形成されている。透明膜部１３内において、受光部１２の上方には、透明膜部１３よりも屈折率が高い高屈折率部１１５が形成される。透明膜部１３の上層に、カラーフィルタ１６が配設され、カラーフィルタ１６の上に、マイクロレンズ１７が配設される。

これらの例では、上記した「井戸構造内部領域」に高屈折率部１１５が相当し、「周辺」の領域に、透明膜部１３が相当する。また、同図（ａ）の例と同図（ｂ）の例とでは、高屈折率部１１５の深さが異なる。同図（ａ）の例では、高屈折率部１１５の底部が受光部１２の上面である受光面と同じ位置となっている。一方、同図（ｂ）の例では、高屈折率部１１５の底部が受光部１２の受光面よりも高い位置となっている。

このような井戸型構造を採用することで、下記特許文献１に示されるように、本来、受光部１２に到達しない光を、高屈折率部１１５とその周辺の屈折率の低い透明膜部１３との間の境界で反射させることができ、受光部１２に光を導くことができる。その結果、受光量、乃至受光効率を向上させるとともに、隣接する画素との干渉を低減させることができる。
特開２００３−０４６０７４号公報

しかしながら、近年、固体撮像装置においては、各画素部のさらなる微細化が求められており、微細化が進むことで、各画素部内に上記井戸型構造を作製することが困難になってくることが予想される。各画素部のさらなる微細化に伴い井戸型構造の作製を難しくする要因として、主に以下に示す２つの要因が考えられる。

まず、１つ目の要因は、井戸構造内部領域のアスペクト比が大きくなることである。各画素部を微細化するに伴い、井戸構造内部領域のアスペクト比（図８（ａ）、（ｂ）における「深さＤ／幅Ｗ」）が大きくなる。現在、一般的に使用されている井戸型構造形成プロセスでは、アスペクト比が大きくなるほど、井戸構造内部領域への屈折率の高い物質の埋め込みが困難である。これは、屈折率の高い物質の埋め込み時にボイド（空隙）が発生し、内部の均一性が保てなくなる恐れがあるからである。

２つ目の要因は、暗電流の増加である。井戸型構造を作製することで暗電流が増加することが明らかとなっており、各画素部を微細化することでＳ／Ｎ比が悪くなることが予想される。

井戸型構造の作製を容易にするためには、単純には、井戸構造内部領域のアスペクト比を、屈折率の高い物質の埋め込みが十分できるくらいの小さいアスペクト比に設定するのがよい。例えば、図８（ｂ）に示すように、井戸構造内部領域である高屈折率部１１５を形成する際、その底部の位置を、受光部１２の受光面に到達する前に止め、すなわち、浅く形成する。このような構成によれば、井戸型構造が受光部の受光面に届く前に止めることになり、同時に暗電流の増加を防ぐことが可能である。また、Ｓ／Ｎ比を悪化させない井戸型構造となる。

しかしながら、井戸構造内部領域の底部を受光面から離した位置に形成するため、井戸構造内部領域の底部と受光面との隙間から光が漏れることが考えられ、受光量が低下することが懸念される。例えば、図８（ｂ）に示す入射光線１８（１８Ａ、１８Ｂ）のうち、入射光線１８Ｂについては、高屈折率部１１５の底部と受光部１２との隙間から、側方に外れ、受光面に到達しない。このような状況になると、集光効率を高めて受光量を増大させるという、井戸型構造を採用した意義を、打ち消してしまうおそれがある。

本発明の目的は、受光量を増大させることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の固体撮像装置は、基板に設けられ、２次元的に複数配列された受光部と、前記基板において前記受光部の上層に形成された透明膜部と、底部及び側壁を有し、前記透明膜部よりも屈折率が高く、前記受光部に対応し、対応する受光部の上方において前記透明膜部の中に形成され、前記透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する受光部の受光面よりも高い位置に位置するように設けられた高屈折率部と、前記受光部に対応して設けられ、前記透明膜部の中における、対応する受光部の受光面と対応する前記高屈折率部の前記底部との間に設けられた層内レンズとを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項２の固体撮像装置は、基板に設けられ、２次元的に複数配列された受光部と、前記基板において前記受光部の上層に形成された透明膜部と、底部及び側壁を有し、前記透明膜部よりも屈折率が高く、前記受光部に対応し、対応する受光部の上方において前記透明膜部内に形成され、前記透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する受光部の受光面よりも高い位置に位置するように設けられた高屈折率部と、前記受光部に対応して設けられ、対応する高屈折率部内において該高屈折率部の前記底部上に設けられた層内レンズとを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項５の固体撮像装置の製造方法は、受光部を基板に２次元的に複数配列するように形成する第１工程と、前記基板において前記受光部の上層に第１透明膜部を形成する第２工程と、前記受光部に対応させて前記第１透明膜部の上に層内レンズを形成する第３工程と、前記第１透明膜部及び前記層内レンズの上に、前記第１透明膜部と同じ物質でなる第２透明膜部を堆積させる第４工程と、底部及び側壁を有し、前記第１透明膜部及び前記第２透明膜部よりも屈折率が高い高屈折率部を、前記受光部に対応させて、対応する受光部の上方において前記第２透明膜部の中に形成する工程であって、前記第２透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する層内レンズの上端よりも高い位置に位置するようにすることで、前記層内レンズが、前記第２透明膜部の中における、前記対応する受光部の受光面と前記対応する高屈折率部の前記底部との間に配置されるようにする第５工程とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項６の固体撮像装置の製造方法は、受光部を基板に２次元的に複数配列するように形成する第１工程と、前記基板において前記受光部の上層に第１透明膜部を形成する第２工程と、前記受光部に対応させて前記第１透明膜部の上に層内レンズを形成する第３工程と、前記第１透明膜部及び前記層内レンズの上に、前記第１透明膜部と同じ物質でなる第２透明膜部を堆積させる第４工程と、底部及び側壁を有し、前記第１透明膜部及び前記第２透明膜部よりも屈折率が高い高屈折率部を、前記受光部に対応させて、対応する受光部の上方において前記第２透明膜部の中に形成する工程であって、前記第２透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する層内レンズの下端と同じ位置に位置するようにすることで、前記層内レンズが、対応する高屈折率部の中において該高屈折率部の前記底部上に配置されるようにする第５工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、受光量を増大させることができる。

請求項４によれば、入射方向の差を考慮して、配置位置に応じた側に層内レンズをシフトさせることで、画素部の位置の違いによる受光量の差を小さくすることができる。

請求項７によれば、製造が容易である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の撮像部の平面図である。この固体撮像装置は、撮像部１００を有し、この撮像部１００が、複数の画素部１０が２次元的に配列される領域を提供する。図１（ａ）では、図示の便宜上、画素部１０の数は少ないが、実際にはこれよりはるかに多数である。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う１つの画素部１０の断面図である。この図では、例えば、撮像部１００のうち画素部１０が配設されている領域の中心Ｐ０に位置する画素部１０Ａの構成を示す。他の画素部１０（画素部１０Ｂを含む）の構成は基本的に同様であり、後述する層内レンズ１４の配置位置だけが異なる。以降、上下方向については、図１（ｂ）を基準とし、入射光線１８（１８Ａ、１８Ｂ）は上方から入射するものとする。

図１（ｂ）に示すように、撮像部１００には、シリコン基板等の半導体基板（以下、単に「基板」という）１１が設けられ、半導体基板１１に、光センサである受光部１２が、各画素部１０毎に形成される。受光部１２の上面である受光面１２ａは半導体基板１１の上面と面一になっている。そして、これらの上層に、下側の第１透明膜部１３Ａ及び上側の第２透明膜部１３Ｂとでなる透明膜部１３が形成されている。第１透明膜部１３Ａと第２透明膜部１３Ｂとは、同じ物質で形成されて一体の透明膜部１３となっている。ただし、後述する製造工程との関係上、分けて呼称することがある。

第２透明膜部１３Ｂ内には、受光部１２の上方において、高屈折率部１５が各画素部１０毎に形成される。第２透明膜部１３Ｂ内において、高屈折率部１５を避けた適所に、電気信号を送るための配線１９が設けられる。第２透明膜部１３Ｂの上面と高屈折率部１５の上面とは面一になっており、それらの上層に、カラーフィルタ１６が配設される。さらに、カラーフィルタ１６の上に、マイクロレンズ１７が各画素部１０毎に配設される。マイクロレンズ１７は、その大きさが、１つの画素部に収まる程度であり、対応する受光部１２に効率的に入射光を導く。

受光部１２としては、例えば基板１１にイオン注入をすることによって形成されたｎ型領域を用いることができる。受光部１２は、その受光面１２ａ入射した光を感知し電荷を発生させる。透明膜部１３は、光学的に透明で屈折率の低い領域であり、例えばその屈折率は１．４５程度である。透明膜部１３としては、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いることができる。

この固体撮像装置においては、「井戸型構造」が採用され、「井戸構造内部領域」に該当する高屈折率部１５が、透明膜部１３に対して井戸のごとく彫り込まれたような形状となっている。従って、高屈折率部１５の側壁１５ｂは、透明膜部１３（第２透明膜部１３Ｂ）に囲まれている。高屈折率部１５の底面である底部１５ａは、透明膜部１３（第１透明膜部１３Ａ）に接している。高屈折率部１５の「周辺」の領域に、透明膜部１３が該当する。

高屈折率部１５は、光学的に透明で、透明膜部１３に比し屈折率の高い領域であって、その屈折率は、例えば、１．９程度である。高屈折率部１５としては、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。高屈折率部１５の水平断面形状及びその大きさは、受光部１２の受光面１２ａとほぼ同じである。高屈折率部１５の底部１５ａは、受光部１２の受光面１２ａよりも高い位置に位置する。

また、第１透明膜部１３Ａ内には、受光部１２の上方において、層内レンズ１４が、各画素部１０毎に形成される。層内レンズ１４は、少なくともその周辺を構成する物質（この実施の形態では、透明膜部１３）よりも高い屈折率を有する。この実施の形態では、層内レンズ１４は上方に凸である凸レンズとして構成され、その下面（下端）から頂部（上端）までの厚みが高さＨである（図１（ｂ）参照）。

層内レンズ１４は、高屈折率部１５の底部１５ａと受光部１２の受光面１２ａとの間に位置する。詳細には、層内レンズ１４の下面は、受光面１２ａよりも高く、且つ、層内レンズ１４の頂部は、底部１５ａよりも低い位置に位置する。

特に、中心の画素部１０Ａ（図１（ａ）、（ｂ）参照）については、受光部１２の中心Ｐ１と層内レンズ１４の光学中心位置Ｐ２とは一致している。層内レンズ１４の大きさは、受光部１２とほぼ同程度以上とするのが望ましい。

かかる構成において、シミュレーションとして、各種条件の下で入射光に対する受光部１２での受光量を測定した結果を説明する。そのシミュレーションでは、入射光の波長を０．５５μｍ、受光部１２の深さを５．０μｍとし、中心の画素部１０Ａにおいて、受光面１２ａに到達した光がすべて受光されたものと考え、その受光量の計算を行った。

図２（ａ）は、層内レンズ１４の高さＨを異ならせたときの光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。縦軸が受光量、横軸が入射光の入射角を示す。同図（ａ）における数字は、左のものが層内レンズ１４の屈折率（２．１）を示し、右のもの（０．１〜０．５）が高さＨ（μm）を表す。層内レンズ１４の屈折率は、ここに例示したもの以外のもの（例えば、１．８〜２．０）でも試した。

図２（ｂ）は、井戸型、井戸型（深さ半分）、及び本実施の形態における層内レンズ１４を設けた構成（屈折率２．１、高さＨ＝０．２）のそれぞれについて、光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。縦軸及び横軸は図２（ａ）と同じものを示す。図２（ｂ）において、井戸型は、従来の図８（ａ）に示す構成であり、井戸型（深さ半分）は、図８（ｂ）に示す構成である。

図２（ｃ）は、本実施の形態において層内レンズ１４の屈折率及び高さＨを異ならせたときの評価の一覧を示した図である。図２（ｃ）の一覧において、二重丸は、受光特性が大きく向上したことを示しており、白丸は、受光特性がやや向上したことを示している。

図２（ｂ）からわかるように、層内レンズ１４を、高屈折率部１５の底部１５ａと受光部１２の受光面１２ａとの間に形成したことで、従来の構成に比し、入射光の入射角が０〜１４°の間で受光量が増大している。また、図２（ａ）、（ｃ）からわかるように、層内レンズ１４を、屈折率＝１．８または１．９で高さＨ＝０．３としたときが、最も受光量が多い。

次に、本実施の形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）は、固体撮像装置の撮像部１００の製造段階を示す１つの画素部１０に相当する部分の模式的断面図である。

まず、イオン注入等によって、基板１１に、各画素部１０毎に受光部１２を形成する（図３（ａ）参照：第１工程）。次に、受光部１２が形成された基板１１の上に第１透明膜部１３Ａを形成する（図３（ｂ）参照；第２工程）。このときの第１透明膜部１３Ａの高さで、後に配置したい層内レンズ１４の配置高さが定まる。

次に、第１透明膜部１３Ａの上に、層内レンズ１４を形成する（図３（ｃ）参照；第３工程）。層内レンズ１４は、特開２００６−３１０８２６号公報等に示されるような公知の形成手法にて行うことができる。例えば、層内レンズ１４のレンズ材を堆積させ、その上にレジストを目的のレンズ形状にパターニングし、その後、ドライエッチングによりレジストによるレンズ形状をレンズ材の膜に転写する。

次に、図４（ａ）に示すように、第１透明膜部１３Ａの上に層内レンズ１４が形成されたものの上層に、第２透明膜部１３Ｂを堆積させる（第４工程）。これにより、第１透明膜部１３Ａと第２透明膜部１３Ｂとで一体の透明膜部１３が形成される。さらに、配線１９を設ける。

次に、透明膜部１３に対してエッチングにより高屈折率部１５を形成する（第５工程）。図４（ｂ）に示すように、エッチングによって高屈折率部１５をどこまで深く形成（埋め込み）するかはある程度調節自在である。本実施の形態では、少なくとも、高屈折率部１５の底部１５ａが層内レンズ１４の頂部に達する前の段階で埋め込みを止めることで、図１（ｂ）に示す構成を実現することができる。

なお、ここで例示した製造方法は一例であり、画素部１０を構成する各構成要素、条件、層内レンズ１４の形状、各構成要素の材料及び作製方法も、例示したものに限定されるものではない。従って、構成要素、条件の変更及び追加、または構成要素の材料の変更、さらには作製方法、作製順序を変えても良い。

このようにして製造される図１（ｂ）に示す構成により、例えば、入射光線１８のうち、比較的大きな角度で入射した入射光線１８Ｂについても、受光面１２ａに到達させることができる。すなわち、仮に、層内レンズ１４がないとすると、入射光線１８Ｂは、図１（ｂ）に示すように、入射光線１８Ｂ１となって漏れるおそれがあった。しかし、層内レンズ１４を設けたので、入射光線１８Ｂは、層内レンズ１４で屈折して、入射光線１８Ｂ２となって受光面１２ａに到達する。しかも、従来と同様に、高屈折率部１５の側壁１５ｂが透明膜部１３に囲まれている構成において、底部１５ａが受光部１２の受光面１２ａよりも高い位置にあるので、Ｓ／Ｎ比の悪化回避は確保されている。

図５は、撮像部１００のうち画素部１０が配設されている領域の中心Ｐ０から離間して配置された画素部１０Ｂ（図１（ａ）参照）の断面図である。同図に示すように、画素部１０Ｂでは、中心の画素部１０Ａに比し、層内レンズ１４の位置がシフトしている点だけが異なる。受光部１２に対する層内レンズ１４のシフトの方向は、領域の中心Ｐ０から遠い側である。

その他の画素部１０についても、その配置位置に応じて層内レンズ１４のシフト方向及びシフト量が異なる。具体的には、各層内レンズ１４のうち、その配置位置が、領域の中心Ｐ０に対して離れている層内レンズ１４ほど、その光学中心位置Ｐ２が、対応する受光部１２の中心Ｐ１に対して、領域の中心Ｐ０から遠い側に大きくシフトしている。

領域の中心Ｐ０から離れた画素部１０に入射する入射光は、入射角が大きくなる。そのため、上記のような層内レンズ１４のシフト配置によって、入射光を矯正し、受光部１２に効率的に導くことができる。

本実施の形態によれば、層内レンズ１４を、高屈折率部１５の底部１５ａと受光部１２の受光面１２ａとの間に形成したので、各画素部１０内での光漏れを抑制して集光効率を高めることができ、受光量を増大させることができる。また、各画素部１０の配置位置に応じた層内レンズ１４のシフト配置によって、画素部１０の位置の違いによる受光量の差を小さくすることができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の撮像部の１つの画素部の断面図である。本実施の形態では、層内レンズ１４と高屈折率部１５の底部１５ａとの相対的位置関係が第１の実施の形態とは異なり、層内レンズ１４は、透明膜部１３ではなく高屈折率部１５内に形成されている。その他の構成は第１の実施の形態のものと同じである。

同図に示すように、高屈折率部１５の底部１５ａと層内レンズ１４の下面との位置が一致しており、層内レンズ１４は、対応する高屈折率部１５の底部１５ａ上に設けられる。

この固体撮像装置の製造方法は、透明膜部１３及び配線１９を設ける工程までは、第１の実施の形態と同じである（図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ｃ）参照）。しかし、その後の、エッチングによって高屈折率部１５を形成する工程（図４（ｂ）参照）において、高屈折率部１５の形成深さが異なる。

すなわち、層内レンズ１４が持つエッチングストッパの機能を利用して、井戸構造内部領域である高屈折率部１５を形成する。エッチングを行っていくと、層内レンズ１４がエッチングストッパとして機能するので、層内レンズ１４の下面の位置に、高屈折率部１５の底部１５ａの位置が自然に一致する。特に、層内レンズ１４が受光部１２と同程度の大きさであるので、エッチングストッパの役割を担うだけの十分な大きさを持つ。

かかる構成において、シミュレーションとして、各種条件の下で入射光に対する受光部１２での受光量を測定した結果を説明する。シミュレーションの条件は、第１の実施の形態におけるものと同じである。

図７（ａ）は、本実施の形態における層内レンズ１４の高さＨを異ならせたときの光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。縦軸が受光量、横軸が入射光の入射角を示す。同図（ａ）における数字は、左のものが層内レンズ１４の屈折率（２．１）を示し、右のもの（０．１〜０．５）が高さＨ（μm）を表す。層内レンズ１４の屈折率は、ここに例示したもの以外のもの（例えば、１．８〜２．０）でも試した。

図７（ｂ）は、井戸型、井戸型（深さ半分）、及び本実施の形態における層内レンズ１４を設けた構成（屈折率２．１、高さＨ＝０．４）のそれぞれについて、光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。縦軸及び横軸は図７（ａ）と同じものを示す。図７（ｂ）において、井戸型は、従来の図８（ａ）に示す構成であり、井戸型（深さ半分）は、図８（ｂ）に示す構成である。

図７（ｃ）は、本実施の形態において層内レンズ１４の屈折率及び高さＨを異ならせたときの評価の一覧を示した図である。図７（ｃ）の一覧において、二重丸は、受光特性が大きく向上したことを示しており、白丸は、受光特性がやや向上したことを示している。

図７（ｂ）からわかるように、層内レンズ１４を、高屈折率部１５内において底部１５ａの上に形成したことで、従来の構成に比し、入射光の入射角が０〜１２°の間で受光量が増大している。また、図７（ａ）、（ｃ）からわかるように、層内レンズ１４を、屈折率＝２．１で高さＨ＝０．４または０．５としたときが、最も受光量が多い。

本実施の形態によれば、受光量を増大させることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、高屈折率部１５を形成する際、層内レンズ１４を、エッチングストッパとして利用できるので、製造が容易である。特に、層内レンズ１４が上方に凸であって、下面が平坦であるので、層内レンズ１４の下面に高屈折率部１５の底部１５ａの位置を合わせることが容易である。

なお、層内レンズ１４のシフト配置（図５参照）は、第２の実施の形態にも適用可能である。

なお、撮像部１００のうち画素部１０が配設される領域中の各画素部１０の位置に応じて、層内レンズ１４の配置だけでなく、層内レンズ１４の構成自体（例えば高さＨ、形状、物性値等）も異ならせてもよい。さらには、各画素部１０おける光の入射条件や、対応する高屈折率部１５の構成に応じて、層内レンズ１４の構成を異ならせてもよい。

なお、構成を簡単にする観点からは、すべての画素部１０において層内レンズ１４のシフト配置を廃止してもよい。

なお、第１、第２の実施の形態において、受光量を増大させる観点に限って言えば、層内レンズ１４を下方に凸、または上下双方に凸のレンズとしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の撮像部の平面図（図（ａ））、図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う１つの画素部の断面図（図（ｂ））である。 図（ａ）は、層内レンズの高さを異ならせたときの光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。図（ｂ）は、井戸型、井戸型（深さ半分）、及び本実施の形態における層内レンズを設けた構成のそれぞれについて、光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。図（ｃ）は、層内レンズの屈折率及び高さを異ならせたときの評価の一覧を示した図である。 固体撮像装置の撮像部の製造段階を示す１つの画素部に相当する部分の模式的断面図である。 固体撮像装置の撮像部の製造段階を示す１つの画素部に相当する部分の模式的断面図である。 撮像部のうち画素部が配設されている領域の中心から離間して配置された画素部の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の撮像部の１つの画素部の断面図である。 図（ａ）は、本実施の形態における層内レンズの高さを異ならせたときの光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。図（ｂ）は、井戸型、井戸型（深さ半分）、及び本実施の形態における層内レンズを設けた構成のそれぞれについて、光の入射角に対する受光量の関係を示す図である。図（ｃ）は、層内レンズの屈折率及び高さを異ならせたときの評価の一覧を示した図である。 「井戸型構造」が採用された従来の固体撮像装置の一例を示す１画素部の縦断面図（（ａ）、（ｂ））である。

符号の説明

１０ 画素部
１１ 半導体基板
１２ 受光部
１２ａ 受光面
１３ 透明膜部
１３Ａ 第１透明膜部
１３Ｂ 第２透明膜部
１４ 層内レンズ
１５ 高屈折率部
１５ａ 底部
１５ｂ 側壁
１００ 撮像部
Ｐ０ 領域の中心
Ｐ１ 中心
Ｐ２ 光学中心位置

Claims (7)

1. 基板に設けられ、２次元的に複数配列された受光部と、
   前記基板において前記受光部の上層に形成された透明膜部と、
   底部及び側壁を有し、前記透明膜部よりも屈折率が高く、前記受光部に対応し、対応する受光部の上方において前記透明膜部の中に形成され、前記透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する受光部の受光面よりも高い位置に位置するように設けられた高屈折率部と、
   前記受光部に対応して設けられ、前記透明膜部の中における、対応する受光部の受光面と対応する前記高屈折率部の前記底部との間に設けられた層内レンズとを有することを特徴とする固体撮像装置。
2. 基板に設けられ、２次元的に複数配列された受光部と、
   前記基板において前記受光部の上層に形成された透明膜部と、
   底部及び側壁を有し、前記透明膜部よりも屈折率が高く、前記受光部に対応し、対応する受光部の上方において前記透明膜部の中に形成され、前記透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する受光部の受光面よりも高い位置に位置するように設けられた高屈折率部と、
   前記受光部に対応して設けられ、対応する高屈折率部の中において該高屈折率部の前記底部上に設けられた層内レンズとを有することを特徴とする固体撮像装置。
3. 前記層内レンズは、上方に向かって凸の凸レンズであることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
4. 前記層内レンズのうち、その配置位置が、前記基板における前記複数の受光部が配列された領域の中心に対して離れている層内レンズほど、その光学中心位置が、対応する受光部の中心に対して、前記領域の中心から遠い側に大きくシフトしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 受光部を基板に２次元的に複数配列するように形成する第１工程と、
   前記基板において前記受光部の上層に第１透明膜部を形成する第２工程と、
   前記受光部に対応させて前記第１透明膜部の上に層内レンズを形成する第３工程と、
   前記第１透明膜部及び前記層内レンズの上に、前記第１透明膜部と同じ物質でなる第２透明膜部を堆積させる第４工程と、
   底部及び側壁を有し、前記第１透明膜部及び前記第２透明膜部よりも屈折率が高い高屈折率部を、前記受光部に対応させて、対応する受光部の上方において前記第２透明膜部の中に形成する工程であって、前記第２透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する層内レンズの上端よりも高い位置に位置するようにすることで、前記層内レンズが、前記第２透明膜部の中における、前記対応する受光部の受光面と前記対応する高屈折率部の前記底部との間に配置されるようにする第５工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
6. 受光部を基板に２次元的に複数配列するように形成する第１工程と、
   前記基板において前記受光部の上層に第１透明膜部を形成する第２工程と、
   前記受光部に対応させて前記第１透明膜部の上に層内レンズを形成する第３工程と、
   前記第１透明膜部及び前記層内レンズの上に、前記第１透明膜部と同じ物質でなる第２透明膜部を堆積させる第４工程と、
   底部及び側壁を有し、前記第１透明膜部及び前記第２透明膜部よりも屈折率が高い高屈折率部を、前記受光部に対応させて、対応する受光部の上方において前記第２透明膜部の中に形成する工程であって、前記第２透明膜部により前記側壁が囲まれると共に、前記底部が前記対応する層内レンズの下端と同じ位置に位置するようにすることで、前記層内レンズが、対応する高屈折率部の中において該高屈折率部の前記底部の上に配置されるようにする第５工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
7. 前記第５工程において、前記高屈折率部は、エッチングを行うことにより形成され、その際、前記層内レンズをエッチングストッパとして利用することで、前記底部の位置を前記対応する層内レンズの下端と同じ位置に位置させることを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。

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