JP2010239076A - 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】固体撮像装置において、画素が微細化されても混色抑制する。
【解決手段】各画素に対応して形成された各色フィルタ成分３６から成るオンチップカラーフィルタ３８と、隣接する各色フィルタ成分３６の境界に形成された遮光体３７を有する。さらに、各色フィルタ成分３６の直下に、セルフアラインにより形成された下凸レンズ３９を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置とその製造方法、及びこの固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器に関する。
固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のＭＯＳ型イメージセンサに代表される増幅型固体撮像装置が知られている。また、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサに代表される電荷転送型固体撮像装置が知られている。これら固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどに広く用いられている。近年、カメラ付き携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などのモバイル機器に搭載される固体撮像装置としては、電源電圧が低く、消費電力の観点などからＭＯＳ型イメージセンサが多く用いられている。
ＭＯＳ固体撮像装置は、単位画素が光電変換部となるフォトダイオードと複数の画素トランジスタで形成され、この複数の単位画素が２次元アレイ状に配列された画素部（撮像領域）と、周辺回路領域を有して構成される。この固体撮像装置では、層間絶縁膜を介して複数層の配線を有する多層配線層が設けられる。複数の画素トランジスタは、ＭＯＳトランジスタで形成され、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅とトランジスタの３トランジスタ、あるいは選択トランジスタを加えた４トランジスタで構成される。さらに、光入射側には、オンチップカラーフィルタ及びその上のオンチップマイクロレンズが形成されている。
ＣＣＤ固体撮像装置は、２次元アレイ状に配列された複数の単位画素、すなわち光電変換部となるフォトダイオードと、各フォトダイオード列に対応して配置されたＣＣＤ構造の垂直転送レジスタからなる画素部（撮像領域）を有する。ＣＣＤ型の固体撮像装置は、さらに画素部からの信号電荷を水平方向に転送するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ、出力部、及び信号処理回路を構成する周辺回路などを有して構成される。この固体撮像装置においても、光入射側にオンチップカラーフィルタ及びその上のオンチップマイクロレンズが形成されている。
この種の固体撮像装置では、画素の微細化に伴い、画素の感度の向上、混色の抑制が求められている。特許文献１には、下地に対してセルフアラインで層内レンズを形成し、集光特性の向上を図ったＭＯＳ固体撮像装置が、開示されている。
特開２００７−８８３０６号公報
上述の固体撮像装置においては、画素がさらに微細化されて来ると混色が起き易くなる。混色の要因には、オンチップカラーフィルタ内での混色、多層配線層による混色、シリコン内での混色がある。画素の微細化に伴い、オンチップカラーフィルタにおいて、その各色フィルタ成分の重なり具合が大きく影響し、混色が起き易く、分光特性が悪くなる。
オンチップカラーフィルタ２０１は、図２２に示すように赤（Ｒ）緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色フィルタ成分２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂが必ずテーパ、あるいは逆テーパを有する台形状をなし、一部隣接する色フィルタ成分が重なって形成される。このオンチップカラーフィルタ２０１上に、オンチップマイクロレンズ２０２が形成される。隣接する色フィルタ成分の重なり領域の存在で分光特性が悪くなる。図２２に示すように、重なり部分を混色領域２０３とすると、画素の微細化で１ピクセルピッチＰが縮まってくれば、この混色領域のピクセルピッチＰに対する割合が大きくなり、分光特性はさらに悪くなる。
図２３にピクセルピッチｐと、混色領域３の割合との関係を示す。図２３では、縦軸に混色領域３に相当する感度低下領域（％）を取り、横軸にピクセルピッチＰ（μｍ）を取って示す。パラメータの角度は、図２２で示す色フィルタ成分のテーパ角θである。テーパ角θが大きくなる程、ピクセルピッチＰを小さくして行くと、感度低下領域の割合が増え、混色が増える。感度低下領域としては、１０％以下に抑えたい。
本発明は、上述の点に鑑み、画素が微細化されても、混色を抑制した固体撮像装置とその製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記本発明の固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器を提供するものである。
本発明に係る固体撮像装置は、各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、隣接する各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体とを有する。本発明の固体撮像装置は、さらに各色フィルタ成分の直下に、遮光体をマスクとしたセルフアラインにより形成された下凸レンズを有する。
本発明の固体撮像装置では、隣接する各色フィルタ成分の境界に遮光体が形成されるので、各色フィルタ成分に入射した光は、遮光体で反射、吸収され、隣接の色フィルタ成分に入射されない。各色フィルタ成分の直下に下凸レンズが形成されるので、下凸レンズで入射光が集光され、一部の光が隣接する画素に入射されることがない。下凸レンズは遮光体をマスクにセルフアラインで形成されるので、色フィルタ成分と下凸レンズとの位置ずれが生じない。
本発明に係る固体撮像装置は、各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、隣接する各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体とを有する。本発明の固体撮像装置は、さらに各色フィルタ成分の直下に、下地膜に対してセルフアラインにより形成された下凸レンズを有する。
本発明の固体撮像装置では、隣接する各色フィルタ成分の境界に遮光体が形成されるので、各色フィルタ成分に入射した光は、遮光体で反射、吸収され、隣接の色フィルタ成分に入射されない。各色フィルタ成分の直下に下凸レンズが形成されるので、下凸レンズで入射光が集光され、一部の光が隣接する画素に入射されることがない。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、各隣接する画素の間に対応する上部に遮光体を形成する工程と、遮光体をマスクにセルフアラインにより下地膜を選択的に除去する工程とを有する。この後、高密度プラズマ成膜法により、除去部内に所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有する第１絶縁膜を埋め込む工程と、第１絶縁膜の凹部内に第２絶縁膜を埋め込み、セルフアラインにより下凸レンズを形成する工程とを有する。さらにこの後、各下凸レンズの直上における各隣り合う遮光体の間に色フィルタ成分を形成してオンチップカラーフィルタを形成する工程を有する。
本発明の固体撮像装置の製造方法では、遮光体をマスクに下地膜を選択除去し、その後に高密度プラズマ成膜法で、除去部内に第１絶縁膜を埋め込むようにしている。この高密度プラズマ成膜法で埋め込まれた第１絶縁膜は、傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有するので、この凹部内にレンズ部材となる第２絶縁膜を埋め込むことにより、遮光体をマスクとしたセルフアラインで下凸レンズが形成される。つまり、下凸レンズと各色フィルタ成分は、位置ずれすることなく形成できる。また、遮光体を形成した後に各色フィルタ成分を形成するので、隣接する各色フィルタ成分の境界に遮光体を有するオンチップカラーフィルタが形成できる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の画素の光電変換部上に対応する下地膜を選択的に除去して凹部を形成する工程を有する。この後、高密度プラズマ成膜法により、選択的に除去した除去部内に所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有する第１絶縁膜を形成する工程を有する。さらにこの後、第１絶縁膜の凹部内に第２絶縁膜を埋め込みセルフアラインにより下凸レンズを形成する工程と、各画素の光電変換部の間に対応する面上に選択的に遮光体を形成する工程とを有する。さらにこの後、各下凸レンズの直上に遮光体で囲まれた色フィルタ成分を形成してオンチップカラーフィルタを形成する工程を有する。
本発明の固体撮像装置の製造方法では、下地膜を選択除去し、その後に高密度プラズマ成膜法で、除去部内に第１絶縁膜を埋め込むようにしている。この高密度プラズマ成膜法で埋め込まれた第１絶縁膜は、傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有するので、この凹部内にレンズ部材となる第２絶縁膜を埋め込むことにより、下地膜に対してセルフアラインで下凸レンズが形成される。その後に、遮光体を形成し、遮光体で囲まれた各色フィルタ成分を形成するので、隣接する各色フィルタ成分の境界に遮光体を有するオンチップカラーフィルタが形成できる。
本発明に係る電子機器は、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、隣接する前記各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体を有する。さらに、固体撮像装置は、各色フィルタ成分の直下に、セルフアラインにより形成された下凸レンズとを有する。
本発明の電子機器では、固体撮像装置において、隣接する各色フィルタ成分の境界に遮光体を有し、各色フィルタ成分の直下にセルフアラインによる下凸レンズが形成される。この構成により、各色フィルタ成分に入射した光は遮光体にて反射、吸入され、隣接する色フィルタ成分へ入射することがない。また、色フィルタ成分を透過した光は、下凸レンズで集光されるので、隣接画素への入射が防止される。
本発明に係る固体撮像装置によれば、画素が微細化されても、混色を抑制することができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、画素が微細化されても混色が抑制された固体撮像装置を製造することができる。
本発明による電子機器によれば、固体撮像装置において混色が抑制されるので、高品質の電子機器を提供することができる。
本発明の各実施の形態に適用される固体撮像装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す要部の概略構成図である。 Ａ〜Ｂ 第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。 Ｃ〜Ｄ 第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。 Ｅ〜Ｆ 第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その３）である。 Ｇ〜Ｈ 第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その４）である。 本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第７実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第８実施の形態を示す要部の概略構成図である。 Ａ〜Ｂ 第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その１）である。 Ｃ〜Ｄ 第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その２）である。 Ｅ〜Ｆ 第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その３）である。 Ｇ〜Ｈ 第８実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の例を示す製造工程図（その４）である。 本発明の各実施の形態に適用される構成の説明図である。 本発明に係る固体撮像装置の第９実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明に係る固体撮像装置の第１０実施の形態を示す要部の概略構成図である。 本発明の第１２実施の形態に係る電子機器の概略構成図である。 従来の固体撮像装置におけるオンチップカラーフィルタの要部の断面図である。 従来の固体撮像装置における色フィルタ成分のテーパ角をパラメータとする、感度低下領域（％）とピクセルピッチ（μｍ）との関係を示すグラフである。
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．ＭＯＳ固体撮像装置の概略構成例
２．第１実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例とその製造方法の例）
３．第２実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
４．第３実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
５．第４実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
６．第５実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
７．第６実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
８．第７実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
９．第８実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例とその製造方法の例）
１０．第９実施の形態（表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
１１．第１０実施の形態（裏面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例）
１２．第１１実施の形態（ＣＣＤ固体撮像装置の構成例）
１３．第１２実施の形態（電子機器の構成例）
＜１．ＭＯＳ固体撮像装置の概略構成例＞
図１に、本発明の各実施の形態に適用されるＭＯＳ固体撮像装置の一例の概略構成を示す。本例の固体撮像装置１は、図１に示すように、半導体基板１１例えばシリコン基板に複数の光電変換部を含む画素２が規則的に２次元アレイ状に配列された画素部（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路部とを有して構成される。画素２は、光電変換部となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ（いわゆるＭＯＳトランジスタ）を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタ追加して４つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。画素２は、１つの単位画素として構成することができる。また、画素２は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する１つのフローティングディフージョンと、共有する１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
周辺回路部は、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８などを有して構成される。
制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基いて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力する。
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換部となる例えばフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基く画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列ごとに配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳや、信号増幅、ＡＤ変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをする。
＜２．第１実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図２に、本発明に係る固体撮像装置の第１実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部から周辺回路部の要部を示す。第１実施の形態に係る固体撮像装置２１は、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板（シリコン基板）２２に、第２導電型、例えばｐ型の半導体ウェル領域２３が形成された半導体基体を有する。このｐ型半導体ウェル領域２３の画素部２４側に、各単位画素の領域に対応して、光電変換部となるフォトダイオードＰＤと複数の画素トランジスタとが形成され、複数の画素が２次元アレイ状に形成される。図では、複数の画素トランジスタを、転送ゲート電極２７を有する転送トランジスタＴｒ１で代表して示す。
フォトダイオードＰＤは、ｎ型半導体領域２８と表面側のｐ型半導体領域２９を有して構成される。ｐ型半導体領域は、暗電流を抑制するための正孔蓄積領域を兼ねている。２次元アレイ状に形成された画素の領域上には、層間絶縁膜３１を介して複数層、本例では２層の配線３２を形成してなる多層配線層３３が形成される。層間絶縁膜３１は、例えばシリコン酸化膜で形成される。配線３２は、例えば銅（Ｃｕ）配線で形成され、下面及び側面をＣｕ配線の拡散防止用のバリアメタル膜（図示せず）が形成されると共に、上面にバリアメタル膜３４を形成して構成される。バリアメタル膜３４としては、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＴｉＮなどで形成される。本例ではバリアメタル膜３４をＳｉＣ膜で形成している。
バリアメタル膜３４を含む配線３２は、フォトダイオードＰＤに対応する部分には形成されない。各フォトダイオードＰＤに対応する多層配線層３３上には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］が形成され、隣接する各色フィルタ成分３６の境界に遮光体３７が形成される。すなわち、各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、平面的に見ると格子状の遮光体３７内に充填されるように形成される。オンチップカラーフィルタ３８は、遮光体３７で囲まれた各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂから構成される。
各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］の直下には、遮光体３７をマスクとしたセルフアラインによる第１の下凸レンズ３９が形成される。この色フィルタ成分３６直下の第１の下凸レンズ３９は、層内レンズに相当する。下凸レンズ３９の形成は、後述するが、遮光体３７をマスクにして下地膜を選択的にエッチング除去して凹部４１を形成する。この凹部４１内に高密度プラズマ（ＨＤＰ）成膜法を用いて第１絶縁膜４２を埋め込む。ＨＤＰ成膜法では、スパッタしながら堆積させる成膜法である。このため、段差を有する凹部内への成膜では、所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部４３を有するように第１絶縁膜４２が形成される。上記傾斜した側壁面は、略４５度の面となる。第１絶縁膜４２としては、光透過性の例えばシリコン酸化膜が用いられる。
この第１絶縁膜４２の凹部４３内に表面が平坦化した第２絶縁膜４４を埋め込んで、セルフアラインによる第１の下凸レンズ３９が形成される。第２絶縁膜４４としては、レンズ部材となる膜であり、第１絶縁膜４２より屈折率の高い、光透過性の例えばシリコン窒化膜にて形成することができる。
また、各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ３６Ｂの直上に、セルフアラインによる第２の下凸レンズ４６が形成される。この下凸レンズ４６の形成は、後述するが、ＨＤＰ成膜法により、第１の下凸レンズ３９の凹部４３を有する第１絶縁膜４２を成膜したとき、同時に遮光体３７上に、所要の角度で形成する側壁面を有する枠状の第１絶縁膜４７が形成される。この第１絶縁膜４７は、平面で見ると各色フィルタ成分３６を囲う枠状であって、全体的には遮光体３７と同じ格子状に形成される。上記傾斜した側壁面は、略４５度の面となる。本例では断面三角形の枠状の第１絶縁膜４７が遮光体３７に対してセルフアラインで形成される。この枠状の第１絶縁膜４７で囲まれた凹部４９内に表面が平坦化した第２絶縁膜４８を形成することにより、第２の下凸レンズ４６が形成される。前述と同様に、光透過性の第１絶縁膜４７はシリコン酸化膜で形成し、レンズ部材となる光透過性の第２絶縁膜４８はシリコン窒化膜で形成することができる。
枠状の第１絶縁膜４７を含んで遮光体３７を覆うように耐光性を有する膜５２が設けられる。特に、遮光体３７がアルミニウム（Ａｌ）で形成されるときは、このアルミニウムの遮光体３７に光が当たると腐食する恐れがある。耐光性を有る膜５２は、Ａｌの遮光体３７の腐食を防止する。耐光性を有する膜５２としては、例えばシリコン窒化膜を用いることができる。
遮光体３７は、光吸収、光反射を含む遮光膜、あるいは光を反射させる膜で形成される。また、遮光体３７は、耐熱性のある膜で形成される。遮光体３７としては、微細加工が可能な材料膜で形成することが望ましい。遮光体３７は、一般的に使われる例えばアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の膜で形成することができる。遮光体３７は、フォトダイオードＰＤ間に対応する配線３２の幅、より正確にはバリアメタル膜３４の幅以内に形成される。
さらに、第２の下凸レンズ４６上に、遮光体３７上の断面三角形の頂部で終端するように隣接するレンズ間にギャップが形成されない所謂ギャップレスのオンチップマイクロレンズ５１が形成される。
本例では、画素部２４に対応する配線３２は２層メタルで形成される。画素の微細化に伴って感度を確保するためには、出来るだけフォトダイオードＰＤとオンチップマイクロレンズ５１間の距離を短くすることが望まれる。
一方、周辺回路部２５側では、ｐ型半導体ウェル領域２３にｎチャネルＭＯＳトランジスタ、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ等のトランジスタＴｒ２が形成される。この周辺回路部２５にも多層配線層３３が形成され、この多層配線層３３上に遮光層５３が形成される。遮光層５３は、遮光体３７と同時に形成される。
第１実施の形態に係る固体撮像装置２１によれば、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］の相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。すなわち、オンチップマイクロレンズ５１を透過しオンチップカラーフィルタ３８中に入射した光は、各色フィルタ３６間に形成された遮光体３７で反射し、あるいは吸収して隣接する色フィルタ成分３６に入射されず、各色フィルタ３６間での混色が防止される。元々、フォトダイオードＰＤの間に対応する上部にはバリアメタル膜３４を含む配線３２が配置されているので、この配線３２の上部に遮光体３７が形成されていても、遮光体３７が配線３２及びバリアメタル３４の幅内であれば、感度が低下することはない。
各色フィルタ成分３６の直下には第１の下凸レンズ３９が形成され、この下凸レンズ３９はフォトダイオードＰＤの近傍まで埋め込まれている。従って、オンチップマイクロレンズ５１から入射された光は、この第１の下凸レンズ３９を透過してフォトダイオードＰＤに入射されるので、さらに混色が起こらない。すなわち、色フィルタ成分３６を透過した光が第１の下凸レンズ３９により集光されるので、この光の一部が配線３１間を通って隣接するフォトダイオードＰＤへ入射されることがない。
各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの直上には、第２の下凸レンズ４６が形成されている。この第２の下凸レンズ４６は、オンチップマイクロレンズ５１から色フィルタ成分３６へ入射する間の光を集光して色フィルタ成分３６へ入射させるので、混色の抑制と、集光に寄与する。本実施の形態では、色フィルタ成分３６を挟んで上下に下凸レンズ４６及び３９を有するので、更なる混色の抑制と、集光効率の向上を可能にする。
第１の下凸レンズ３９は、遮光体３７をマスクとしたセルフアラインで形成され、第２の下凸レンズ４６もセルフアラインで形成される。各色フィルタ成分３６も遮光体３７に対しセルフアラインで形成される。従って、各色フィルタ成分３６、各色フィルタ成分３６を挟む第１及び第２の下凸レンズ３９及び４６の相互間で、互いに位置ずれすることがない。画素の微細化に伴い、相互の僅かな位置ずれ、合せずれが生じても、分光特性、感度特性などに影響を与える。本実施の形態では、各色フィルタ成分３６、第１の下凸レンズ３９及び第２の下凸レンズ４６間の相互の位置ずれが生じないので、画素の微細化にともなっても、分光特性、感度特性などに影響を与えない。
隣接する色フィルタ成分３６との間に遮光体３７を有するので、各色フィルタ成分３６の膜厚を厚く形成することができる。色フィルタ成分の膜厚を大きくするときは、分光特性が良くなる。
遮光体３７は、耐光性を有する膜５２で覆われているので、遮光体３７の劣化を防止することができる。遮光体３７が耐光性の悪い例えばＡｌ膜で形成した場合には、入射光によりＡｌ遮光体３７が腐食し、遮光性が劣化する。遮光体３７がＡｌ膜で形成されていても、プラズマシリコン窒化膜による耐光性の良い膜５２により遮光体３７が腐食されず、長期使用においても、遮光性を維持することができる。
オンチップマイクロレンズ５１は、各レンズが断面三角形の枠状の第１絶縁膜４７の頂部で終端するように、隣接するレンズ間にギャップが形成されない、いわゆるギャップレスのオンチップマイクロレンズとして形成される。これによって、入射光量の利用効率がさらに向上する。
第１実施の形態に係る固体撮像装置２１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の製造方法例］
図３〜図６に、第１実施の形態に係る固体撮像装置２１の製造方法の例を示す。各図は、フォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタ、周辺回路部が形成された半導体基板側を省略し、オンチップマイクロレンズ、オンチップカラーフィルタ及び下凸レンズが形成され要部の断面構造のみを示す。
本実施の形態は、先ず、図示しないが、半導体基板の画素部形成領域２４１にフォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタからなる単位画素を複数、２次元アレイ状に形成する。また、半導体基板の周辺回路部形成領域２５１にロジック回路などの所要の電気回路を形成する。そして、図３Ａに示すように、層間絶縁膜３１を介して複数層、本例では２層の配線３２とバリアメタル膜３４を形成してなる多層配線層３３を形成する。層間絶縁膜３１として本例では、例えばシリコン酸化膜を用いている。各層の配線３２は、フォトダイオードＰＤ間に対応する領域上に形成される。各層のバリアメタル膜３４は画素部形成領域２４１及び周辺回路部形成領域２５１を含む全域に形成される。さらに最上層の層間絶縁膜３１上に遮光体となる遮光体材料膜３７ａを形成する。遮光体材料膜３７ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の金属、あるいはその他の光反射、光吸収する膜、本例ではアルミニウム膜を用いる。
次に、図３Ｂに示すように、遮光体材料膜３７ａ上にハードマスクとなる膜厚の薄い材料膜５５ａ、本例ではシリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜５５ａ上に所要パターンのレジストマスク５６を形成する。このレジストマスク５６は、画素部形成領域２４１では遮光体を形成すべき部分を残し、フォトダイオードＰＤに対応する部分が開口しているパターンを有する。このレジストマスク５６を介して下地のシリコン酸化膜５５ａをパターニングしてハードマスク５５を形成する。そして、このハードマスク５５を介して遮光体材料膜３７ａをエッチングによりパターニングして、各フォトダイオードＰＤ間に対応する部分に遮光体３７を形成する。このパターニングで、周辺回路部形成領域２５１側では、遮光層５３を形成する。
ハードマスク５５を介して遮光体材料膜３７ａをパターニングするので、膜厚の大きいかつ微細パターンの遮光体３７を形成することができる。
次に、図４Ｃに示すように、周辺回路部形成領域２５１側をレジストマスク５７で被覆した状態で、遮光体３７をマスクに下地膜の層間絶縁膜３１、バリアメタル膜３４を選択エッチングして所要深さの凹部４１を形成する。本例では１層目の配線３２の近傍の深さまでエッチング除去している。
次に、図４Ｄに示すように、高密度プラズマ（ＨＤＰ）成膜法により凹部４１内に第１絶縁膜４２、本例ではシリコン酸化膜を埋め込む。段差を有することにより、スパッタをしながら堆積され、第１絶縁膜４２は、凹部４１の上端縁側で所要の角度、本例では略４５度に傾斜した側壁面となる凹部４４を有した形状で埋め込まれる。同時に、遮光体３７上に、傾斜角が略４５度をなす断面三角形の第１絶縁膜４７、本例では同じシリコン酸化膜が成膜する。凹部４４の上端縁は遮光体３７の下面エッジ部で終端される。この第２絶縁膜４７は、平面的に見ると、格子状の遮光体３７上に形成されるので、各フォトダイオードＰＤに対応する単位領域では枠状に形成される。周辺回路部形成領域２５１の遮光層５３上には、段差がないので、平坦な第２絶縁膜４２が形成される。
次に、図５Ｅに示すように、画素部形成領域２４１側では第１絶縁膜４２の凹部４４内に表面が平坦化されたレンズ部材となる第２絶縁膜３９、本例ではシリコン窒化膜を埋め込み、第１の下凸レンズ３９を形成する。
次に、図５Ｆに示すように、遮光体３７及びその上の断面三角形の第１絶縁膜４７を覆うように、表面に沿った耐光性を有する膜５２、本例ではシリコン窒化膜を形成する。この耐光性を有する膜５２は周辺回路部形成領域２５１側を含む全面に形成される。
次に、図６Ｇに示すように、遮光体３７で囲まれた部分、すなわちフォトダイオードＰＤに対応する部分に各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを充填するように形成し、オンチップカラーフィルタ３８を形成する。各色フィルタ成分３６は、遮光体３７の高さと同じ寸法の膜厚で形成することができる。各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色フィルタ成分、あるいは補色フィルタ成分などで形成することができる。
図６Ｇの工程では、各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ上に、断面三角形の第１絶縁膜４７で囲まれた凹部４９が形成される。
次に、図６Ｈに示すように、この凹部４９内に埋め込まれるように、レンズ部材となる第２絶縁膜４８を成膜し、エッチバックして第２絶縁膜４８の表面を平坦化して、第２の下凸レンズ４６を形成する。本例では、第２の絶縁膜４８をシリコン窒化膜で形成する。
ここで、各色フィルタ成分３６上の第２の下凸レンズ４６では、埋め込む第２絶縁膜４８を屈折率の異なる複数の層で形成することができる。例えば、シリコン酸化膜と似たような屈折率を有するＵＶ−シリコン窒化膜、その上に屈折率の高いプラズマシリコン窒化膜、その上に屈折率の低いＵＶ−シリコン窒化膜を成膜することができる。なお、単層のシリコン窒化膜でも可能であるが、反射を考慮すると、上記３層のシリコン窒化膜が好ましい。その後、表面にフォトレジスト膜を体積し、エッチバック処理を施して、表面を平坦化する。
次いで、第２の下凸レンズ４６が形成された平面上にオンチップマイクロレンズ５１を形成する。このオンチップマイクロレンズ５１は、各レンズの下面エッジ部が断面三角形の頂部で終端するように形成し、ギャップレスのオンチップマイクロレンズとして形成する。このようにして、目的の第１実施の形態に係る固体撮像装置２１を得る。
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、各色フィルタ成分３６が遮光体３７で囲われ、各色フィルタ成分３６が上下をセルフラインによる第２及び第１の下凸レンズ４６及び３９で挟まれた固体撮像装置２１を製造することができる。すなわち、上述した混色の発生を抑制し、画質の良い画像が得られる、微細画素で構成された固体撮像装置２１を製造することができる。
＜３．第２実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図７に、本発明に係る固体撮像装置の第２実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第２実施の形態に係る固体撮像装置６１は、前述と同様に、多層配線層３３上に、赤、緑、青の色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］からなるオンチップカラーフィルタ３８が形成され、隣接する各色フィルタ成分３６の境界に遮光体３７が形成されて成る。各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを挟んで上下に、セルフアラインによる第１及び第２の下凸レンズ３９及び４６が形成される。オンチップカラーフィルタ３８上にはオンチップマイクロレンズ５１が形成される。
本実施の形態においては、第１の下凸レンズ３９を構成する第２絶縁膜４４がセルフアラインで断面三角形状に形成される。その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第２実施の形態に係る固体撮像装置６１によれば、断面三角形状の第２絶縁膜４４で形成した第１の下凸レンズ３９もレンズ作用を有して、入射光をフォトダイオードＰＤに集光させることができる。そして、本実施の形態においても、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］の相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。さらに、第１の下凸レンズ３９が第１実施の形態よりフォトダイオードＰＤの近傍まで埋め込まれているので、入射光を確実に集光させ、隣接画素へ入射させることがない。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
＜４．第３実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図８に、本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部と電極パッド部を含む領域の要部を示す。第３実施の形態に係る固体撮像装置６３は、遮光体３７をアルミニウム（Ａｌ）膜で形成したとき、この遮光体３７のアルミニウム（Ａｌ）膜を利用して、固体撮像装置の電極パッド部６４を形成して構成される。すなわち、多層配線層３３において、最上層となる２層目の配線３２及びバリアメタル膜３４を形成した後、シリコン酸化膜による層間絶縁膜３１ａが形成される。この層間絶縁膜３１ａは、最上層の層間絶縁膜に相当する。その後に、第１の下凸レンズ３９が形成され、さらにアルミニウム（Ａｌ）膜による遮光体３７と電極パッド部６４とが形成される。
後述の実施の形態で示すも、最上層のバリアメタル膜３４及びこのバリアメタル膜３４の表面と同一平面を有する層間絶縁膜３１上に直接、遮光体３７を形成することもできる。しかし、電極パッド部６４を、遮光体３７のアルミニウム（Ａｌ）膜で同時に電極パッド６４を形成するには、予め電極パッド６４となるＡｌ膜と配線３２との間にシリコン酸化膜が必要になる。本実施の形態では、上記最上層のバリアメタル膜３４上の層間絶縁膜３１ａを形成することにより、電極パッド部の下のシリコン酸化膜３１ａを同時に形成するようにしている。電極パッド部６４は、シリコン酸化膜３１ａ及びＳｉＣのバリアメタル膜３４にコンタクトホール６５を形成した後、コンタクトホール６５内を含めて、Ａｌ膜を成膜し、パターニングすることにより形成される。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第３実施の形態に係る固体撮像装置６３によれば、遮光体３７と電極パッド部６４とが同時に形成されるので、製造工程の簡素化が図れる。また、前述と同様に、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。さらに、第１の下凸レンズ３９が第１実施の形態よりフォトダイオードＰＤの近傍まで埋め込まれているので、入射光を確実に集光させ、隣接画素へ入射させることがない。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
＜５．第４実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図９に、本発明に係る固体撮像装置の第４実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部から周辺回路部の要部を示す。第４実施の形態に係る固体撮像装置６７は、多層配線層３３を最上層の配線３１及びバリアメタル膜３４までの構成とし、バリアメタル膜３４及びバリアメタル膜３４の表面と同一面の層間絶縁膜３１上に直接遮光体３７が形成される。すなわち、本実施の形態では、前述の第１実施の形態に示す、最上層のバリアメタル膜３４と遮光体３７との間に形成したシリコン酸化膜による層間絶縁膜３１を省略した構成としている。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第４実施の形態に係る固体撮像装置６７によれば、バリアメタル膜３４上に直接、遮光体３７が形成されるので、バリアメタル膜３４と遮光体３７との間の層間絶縁膜３１が省略される。この省略した分、オンチップマイクロレンズ５１とフォトダイオードＰＤの受光面との間の距離が短くなり、より混色を抑制し、集光効率を向上することができる。また、前述と同様に、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
＜６．第５実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図１０に、本発明に係る固体撮像装置の第５実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第５実施の形態に係る固体撮像装置６８は、遮光体３７を、耐光性を有するタングステン（Ｗ）膜で形成し、遮光体３７を覆う耐光性の膜５２を省略した構成とする。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第５実施の形態に係る固体撮像装置６８によれば、遮光体３７を覆う耐光性の膜が省略されている分、製造工程数が削減され、製造の簡素化を図ることができる。また、前述と同様に、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
＜７．第６実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図１１に、本発明に係る固体撮像装置の第６実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第５実施の形態に係る固体撮像装置６９は、第１の下凸レンズ３９を、フォトダイオードＰＤ（図示せず）に近づけるように遮光体３７の下面より下げて形成し、その分、各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６ＢをフォトダイオードＰＤに近づけて構成される。第１の下凸レンズ３９がフォトダイオードＰＤに近づけた分、各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの膜厚が大きくなる。
その他の構成は、第１実施の形態、第４実施の形態で説明したと同様であるので、図２、図９と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第６実施の形態に係る固体撮像装置６９によれば、各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］がよりフォトダイオードＰＤに近づけて形成されるので、より混色を抑制することができる。また、各色フィルタ成分３６の膜厚が大きくなった分、分光特性も向上する。また、前述と同様に、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態、第４実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
＜８．第７実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図１２に、本発明に係る固体撮像装置の第７実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第７実施の形態に係る固体撮像装置７１は、各色フィルタ成分３６の境界に遮光体３７を有するオンチップカラーフィルタ３８と、セルフアラインによる第１及び第２の下凸レンズ３９及び４６とを有し、オンチップマイクロレンズ５２を省略して構成される。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第７実施の形態に係る固体撮像装置７１によれば、オンチプマイクロレンズを省略しても、第２及び第１の下凸レンズ４６及び３９により入射光を集光させることができ、かつ遮光体３７により色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。入射光の一部は、遮光体３７にて遮光されるが、遮光体３７自体が極めて薄いので、入射光の損失は軽微である。オンチップマイクロレンズを省略することにより、固体撮像装置の構成の簡素化、製造工数の節減が可能になる。
一方、画素がより微細化されてゆくと、オンチップマイクロレンズが機能しなくなることが分かってきた。オンチップマイクロレンズの寸法が光の波長よりも短くなると、光が曲げられず、透過してしまう。本実施の形態においては、画素がより微細化された場合、オンチップマイクロレンズを省略することで、構成の無駄を省くことができる。
その他、第１実施の形態態で説明したと同様の効果を奏する。
＜９．第８実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図１３に、本発明に係る固体撮像装置の第８実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第８実施の形態に係る固体撮像装置７３は、各画素に対応して形成された各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］から成るオンチップカラーフィルタ３８と、隣接する各色フィルタ成分３６の境界に形成され遮光体３７を有する。さらに本実施の形態は、各色フィルタ成分３６の直下に下地膜に対してセルフアラインにより形成された第１の下凸レンズ３９と、オンチップカラーフィルタ３８上に形成したオンチプマイクロレンズ５１とを有して構成される。
すなわち、本実施の形態の固体撮像装置７３は、遮光体３７を形成する前に、第１の下凸レンズ３９が形成され、その後に遮光体３７、色フィルタ成分３６が形成されて構成される。各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ及び３６Ｂの上には、前述の第２の下凸レンズ４６は形成されない。遮光体３７を例えばタングステン（Ｗ）で形成するときは、遮光体３７の表面を覆う耐光性の膜５２は不要であるが、遮光体３７を例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成するときは、遮光体３７の表面を耐光性の膜５２で覆うことが好ましい。
第１の下凸レンズ３９は、後述するも、次のようにして形成される。多層配線層３３を形成した後、各フォトダイオードＰＤに対応する部分の層間絶縁膜３１を所要の深さに選択的にエッチング除去して凹部４１を形成する。次に、凹部４１内にＨＤＰ成膜法により第１絶縁膜４２、本例ではシリコン酸化膜を埋め込む。このとき、前述したように、側壁面が略４５度の凹部４３を有する第１絶縁膜４２が形成される。同時にバリアメタル膜３４及びバリアメタル膜３４の表面と同一平面の層間絶縁膜３１上にも連続して略４５度の斜面を有する三角形の第１絶縁膜４２が形成される。第１絶縁膜４２の凹部４３は平面的に見て格子状に形成される。この第１絶縁膜４２の凹部４３内に表面が平坦化された第２絶縁膜４４、本例ではシリコン窒化膜を埋め込むことにより、第１の下凸レンズ３９が形成される。すなわち、第１の下凸レンズ３９は、凹部４１を有する下地膜、すなわち層間絶縁膜３１に対してセルフアラインにより形成される。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第８実施の形態に係る固体撮像装置７３によれば、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］の相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。さらに、第１の下凸レンズ３９を有するので、入射光を確実に集光させ、隣接画素へ入射させることがない。従って、本実施の形態の固体撮像装置６１は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
その他、第１実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の製造方法の例］
図１４〜図１７に、第８実施の形態に係る固体撮像装置７３の製造方法の例を示す。各図は、フォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタ、周辺回路部が形成された半導体基板側を省略し、オンチップマイクロレンズ、オンチップカラーフィルタ及び下凸レンズが形成され要部の断面構造のみを示す。
本実施の形態は、先ず、図示しないが、半導体基板の画素部形成領域にフォトダイオードＰＤ及び画素トランジスタからなる単位画素を複数、２次元アレイ状に形成する。また、半導体基板の周辺回路部形成領域にロジック回路などの所要の電気回路を形成する。
そして、図１４Ａに示すように、層間絶縁膜３１を介して複数層、本例では２層の配線３２とバリアメタル膜３４を形成してなる多層配線層３３を形成する。層間絶縁膜３１として本例では、例えばシリコン酸化膜を用いている。各層の配線３２は、フォトダイオードＰＤ間に対応する領域上に形成される。各層のバリアメタル膜３４は、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＴｉＮなどの膜、本例ではＳｉＣ膜を用いて、画素部形成領域２４１及び周辺回路部形成領域（図示せず）を含む全域に形成される。
次いで、多層配線層３３の最上層のバリアメタル膜３４上に、ハードマスクとなる膜厚の薄い材料膜５５ａ、本例ではシリコン酸化膜を形成し、その上に所要パターンのレジストマスク５６を形成する。このレジストマスク５６は、フォトダイオードＰＤに対応する部分が開口しているパターンを有する。このレジストマスク５６を介して下地のシリコン酸化膜をパターニングしてシリコン酸化膜によるハードマスク５５を形成する。
次に、図１４Ｂに示すように、このハードマスク５５を介して下地のバリアメタル膜３４及び層間絶縁膜３１所要の深さまで選択エッチングして凹部４１を形成する。
次に、図１５Ｃに示すように、ＨＤＰ成膜法により、凹部４１内に第１絶縁膜４２、本例ではシリコン酸化膜を埋め込む。第１絶縁膜４２は、前述と同様に、略４５度の側壁面で囲まれた凹部４３を有して埋め込まれる。このＨＤＰ成膜時に、同時に凹部４３の側壁面に連続して凹部４３の一部を構成するように、バリアメタル膜３４及びバリアメタル膜３４の表面と同一面の層間絶縁膜３１上に格子状の第１絶縁膜４２が形成される。この第１絶縁膜４２は、略４５度の斜面を有する断面三角形を有する。凹部４３は平面的に見て格子状に形成される。
次に、図１５Ｄに示すように、凹部４３内にレンズ部材となる第２絶縁膜４４、本例ではシリコン窒化膜を埋め込み、第１の下凸レンズ３９を形成する。各凹部４３に埋め込まれた第２絶縁膜４４は、各表面が同一平面となるように一様に平坦化されている。この第１の下凸レンズ３９は、凹部４１を有する下地膜に対してセルフアラインで形成される。
次に、図１６Ｅに示すように、各第１の下凸レンズ３９上の全面に、所要の膜厚を有する遮光体材料膜３７ａを形成する。遮光体材料膜３７ａとしては、前述と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の金属膜を用いることができる。
次に、図１６Ｆに示すように、遮光体材料膜３７ａ上に、形成すべき遮光体のパターンに対応したパターンのハードマスク５５を形成し、遮光体材料膜３７ａを選択エッチングしてパターニングし、遮光体３７３７を形成する。
次に、図１７Ｇに示すように、遮光体３７で囲まれた部分、すなわちフォトダイオードＰＤ（図示せず）に対応する部分に各色フィルタ成分３Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを充填するように形成し、オンチップカラーフルタ３８を形成する。なお、遮光体３７をアルミニウム（Ａｌ）膜で形成したときには、遮光体３７の表面を、鎖線で示すように耐光性を有する膜５２で覆うようにする。
次に、オンチップカラーフィルタ３８上にオンチップマイクロレンズ５１を形成して、目的の第８実施の形態の固体撮像装置７３を得る。
本実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、各色フィルタ成分３６が遮光体３７で囲まれ、各色フィルタ成分３６の直下にセルフアラインによる下凸レンズ３９が形成された固体撮像装置７３を製造することができる。すなわち、混色の発生を抑制し、画質の良い画像が得られる、微細画素で構成された固体撮像装置７３を製造することができる。
前述の第１〜第８実施の形態において、図１８に示すように、凹部４１内に埋め込む第１絶縁膜４２の成膜厚を制御して、第１絶縁膜４２の凹部４３の底面位置を制御することにより、第１の下凸レンズ３９のフォトダイオードＰＤからの距離Ｈ１を制御できる。
＜１０．第９実施の形態＞
［表面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図１９に、本発明に係る固体撮像装置の第９実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、表面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第９実施の形態に係る固体撮像装置７５は、遮光体３７をマスクに等方性エッチングと、エッチング凹部内のレンズ部材の埋め込みとにより、各色フィルタ成分３６の直下に曲面を有する下凸レンズを形成して構成される。この固体撮像装置７５は、比較的に幅ｗ１が広い遮光体３７を有したときの構成例である。
すなわち、本発明実施の形態では、幅ｗ１が広い遮光体３７を形成した後、この遮光体３７をマスクに下地膜である例えばシリコン酸化膜による層間絶縁膜３１を等方性エッチングにより選択的に除去して底面が曲面の凹部７６を形成する。この凹部７６内にレンズ部材となる第２絶縁膜４４、本例ではシリコン窒化膜を埋め込み、曲面を有する第１の下凸レンズ７７を形成する。次いで、必要に応じて遮光体３７の表面を耐光性の膜５２で覆った後、遮光体３７で囲まれた部分に各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを埋め込み、オンチップカラーフィルタ３８を形成する。色フィルタ成分３６上の第２の下凸レンズは形成されない。その後、オンチップカラーフィルタ３８上にオンチップマイクロレンズ５１を形成して、固体撮像装置７５が構成される。
その他の構成は、第１実施の形態で説明したと同様であるので、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
第９実施の形態に係る固体撮像装置７５によれば、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。また、各色フィルタ成分３６の下に遮光体３７をマスクにセルフアラインで形成した第１の下凸レンズ３９を有するので、入射光の集光と共に、隣接画素への光の漏れを防止している。第１の下凸レンズ３９が遮光体３７をマスクにセルフアラインで形成されるので、各色フィルタ成分３６とした凸レンズ３９とが位置ずれすることがない。従って、本実施の形態の固体撮像装置７５は、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
＜１１．第１０実施の形態＞
［裏面照射型ＭＯＳ固体撮像装置の構成例］
図２０に、本発明に係る固体撮像装置の第１０実施の形態を示す。本実施の形態の固体撮像装置は、裏面照射型のＭＯＳ固体撮像装置であり、同図はその画素部の要部を示す。第１０実施の形態に係る固体撮像装置８１は、第２導電型、例えばｐ型の半導体基板８２の画素部２４に対応する領域に、複数の単位画素が２次元アレイ状に形成されて成る。各単位画素は、フォトダイオードＰＤと複数の画素トランジスタから構成される。フォトダイオードＰＤは、半導体基板８２の厚み方向の略全域にわたるｎ型半導体領域８３と、ｎ型半導体領域８３の表裏両面に形成されたｐ型半導体領域８４，８５とを有して構成される。ｐ型半導体領域８４，８５は、暗電流を抑制するための正孔蓄積領域を兼ねている。図では、複数の画素トランジスタを、転送ゲート電極８６を有する転送トランジスタＴｒ１で代表して示す。
半導体基板８２の表面側には、層間絶縁膜８８を介して複数層、本例では２層の配線８９を形成してなる多層配線層９１が形成される。層間絶縁膜８８は、例えばシリコン酸化膜で形成される。配線８９は、例えば銅（Ｃｕ）配線で形成され、下面及び側面をＣｕ配線の拡散防止用のバリアメタル膜（図示せず）が形成されると共に、上面にバリアメタル膜９２を形成して構成される。バリアメタル膜９２としては、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＴｉＮなどで形成される。本例ではバリアメタル膜９２をＳｉＣ膜で形成している。配線８９及びバリアメタル膜９２は、フォトダイオードＰＤに係わりなく形成することができる。多層配線層９１上には、例えばシリコン基板などによる支持基板９３が接合される。
受光側となる半導体基板８２の裏面側には、各画素に対応して形成された各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］から成るオンチップカラーフィルタ３８、その上のオンチップマイクロレンズ５１が形成される。
本実施の形態においては、隣接する各色フィルタ成分３６の境界に遮光体３７が形成され、各色フィルタ成分３６フォトダイオードＰＤ側の直下に遮光体３７をマスクとしたセルフアラインによる第１の下凸レンズ３９が形成される。また、各色フィルタ成分３６のオンチップマイクロレンズ５１側の直上に、同様にセルフアラインによる第２の下凸レンズ４６が形成される。
すなわち、本実施の形態では、前述と同様に、半導体基板８２の裏面上に例えばシリコン酸化膜による絶縁膜９３を介して遮光体３７を形成し、この遮光膜３７をマスクに絶縁膜９３を所要深さまで選択エチングして凹部４１を形成する。次いで、ＨＤＰ成膜法により凹部４１内に略４５度の側壁面で囲まれた凹部４３を有する第１絶縁膜４２を埋め込み、さらに凹部４３内に表面が平坦化された第２絶縁膜で埋め込み、第１の下凸レンズ３９を形成する。ＨＤＰ成膜時、同時に遮光体３７の上面に略４５度の斜面を有する断面三角形の枠状の第１絶縁膜４７が形成される。次いで、必要に応じて遮光体３７を覆う耐光性の膜５２を形成し、遮光体３７で囲まれた部分に各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂを充填するように形成する。次いで、各色フィルタ成分３６上の断面三角形の枠状の第１絶縁膜４７でかこまれた凹部内に第２絶縁膜４８を埋め込んで、第２の下凸レンズ４６を形成する。上記第１絶縁膜４２，４７は例えばシリコン酸化膜で形成され、レンズ部材となる上記第２絶縁膜４４，４８は例えばシリコン窒化膜で形成される。
第１０実施の形態に係る裏面照射型の固体撮像装置８１によれば、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂの相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。また、各色フィルタ成分３６の上下にセルフアラインで形成した第１の下凸レンズ３９第２の下凸レンズ４６を有するので、入射光の集光と共に、隣接画素への光の漏れを防止している。第１及び第２の下凸レンズ３９及び４６が遮光体３７をマスクにセルフアラインで形成されるので、各色フィルタ成分３６とした凸レンズ３９とが位置ずれすることがない。従って、本実施の形態の固体撮像装置８１においても、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
第１０実施の形態では、第１の下凸レンズ３９及びオンチップカラーフィルタ３８を含む上方の構成を、第１実施の形態と同様の構成としたが、その他の上述の各実施の形態の構成とすることも可能である。
＜１２．第１１実施の形態＞
［ＣＣＤ固体撮像装置の構成例］
本発明の固体撮像装置の第１１実施の形態を説明する。本実施の形態はＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。第１１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置は、図示しないが、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板（シリコン基板）に第２導電型であるｐ型の第１半導体ウェル領域が形成される。このｐ型第１半導体ウェル領域に受光部（光電変換部）を構成するフォトダイオード（ＰＤ）が２次元アレイ状に形成される。フォトダイオードは、電荷蓄積領域となるｎ型半導体領域と、表面の暗電流を抑制する正孔蓄積領域を兼ねるｐ型半導体領域を有して形成される。ｐ型第１半導体ウェル領域には、さらに、埋め込み型のｎ型転送チャネル領域、ｐ型チャネルストップ領域が形成され、ｎ型転送チャネル領域の直下にｐ型の第２半導体ウェル領域が形成される。
ｎ型転送チャネル領域上には、ゲート絶縁膜を介して垂直方向に沿って複数のポリシリコン膜による転送電極が形成される。フォトダイオード（ＰＤ）を除いて転送電極を覆うように遮光膜が形成され、さらに上面に絶縁膜による平坦化膜が形成される。
本実施の形態では、平坦化膜を例えばシリコン酸化膜で形成する。そして、前述の例えば第１実施の形態で説明したと同様に、下地膜に相当するこの平坦化膜上に、形成すべき各色フィルタ成分の境界に対応して、平面的に見て格子状の遮光体３７を形成する。そして、遮光体３７をマスクとしたセルフアラインでフォトダイオード（ＰＤ）に対応する平坦化膜中に第１の下凸レンズ３９を形成する。次いで、遮光体３７で囲まれた部分に各色フィルタ成分３６［３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂ］を形成してオンチップカラーフィルタ３８を形成する。さらに、各色フィルタ成分３６上に第２の下凸レンズ４６を形成し、その上に「オンチップマイクロレンズ５１を形成して、第１１実施の形態のＣＣＤ固体撮像装置が構成される。
第１１実施の形態のＣＣＤ固体撮像装置においても、第１実施の形態で説明したと同様に、オンチップカラーフィルタ３８の各色フィルタ成分３６の相互間の境界に遮光体３７が形成されているので、色フィルタ成分３６の間での混色を抑制することができる。また、各色フィルタ成分３６の上下にセルフアラインで形成した第１の下凸レンズ３９第２の下凸レンズ４６を有するので、入射光の集光と共に、隣接画素への光の漏れを防止している。従って、本実施の形態の固体撮像装置８１においても、画素が微細化されても、混色を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
第１１実施の形態では、第１の下凸レンズ３９及びオンチップカラーフィルタ３８を含む上方の構成を、第１実施の形態と同様の構成としたが、その他の上述の各実施の形態の構成とすることも可能である。ＣＣＤ固体撮像装置の第１の下凸レンズ３９及びオンチップカラーフィルタ３８を含む上方の構成は、上記平坦化膜を下地膜として、前述した図３〜図６の製法、あるいは図１４〜図１７の製法を用いて形成ることができる。
なお、上述の実施の形態に係る固体撮像装置では、信号電荷を電子とし、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として構成したが、信号電荷を正孔とする固体撮像装置にも適用できる。この場合、各半導体基板あるいは半導体領域の導電型を逆にし、ｐ型が第１導電型，ｎ型が第２導電型となる。
＜１３．第１２実施の形態＞
［電子機器の構成例］
本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像装置を備えたその他の機器、等の電子機器に適用することができる。特に、微細画素の小型の固体撮像装置を備えたカメラに適用できる。
図２１に、本発明の電子機器の一例としてカメラに適用した実施の形態を示す。本実施の形態に係るカメラ１０１は、固体撮像装置１０３と、入射光を固体撮像装置１０３の光電変換部に導く光学系（光学レンズ）１０２と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路１０４とを備えてなる。固体撮像装置１０３は、上述した各実施の形態のいずれか１つの固体撮像装置が適用される。光学系１０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１０３の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１０３の光電変換部であるフォトダイオードにおいて一定期間信号電荷が蓄積される。信号処理回路１０４は、固体撮像装置１０３の出力信号に対して種々の信号処理を施して出力する。本実施の形態のカメラ１０１は、光学系１０２、固体撮像装置１０３、信号処理回路１０４がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。
本発明は、図２１の構成を、光学系１０２、固体撮像装置１０３、信号処理回路１０４を有する構成がモジュール化され、いわゆる撮像機能を有するモジュールとして構成することができる。すなわち、上記カメラの構成は、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
本実施の形態に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、混色が抑制されるので、画素の微細化、それに伴う小型化が進んでも、高画質の画像得られる、高品質の電子機器を提供することができる。
１・・固体撮像装置、２・・画素、３・・画素部、４・・垂直駆動回路、５・・カラム信号処理回路、６・・水平駆動回路、７・・出力回路、８・・制御回路、９・・垂直信号線、１０・・水平信号線、１２・・入出力端子、２１・・表面照射型の固体撮像装置、２２・・ｎ型半導体基板、２３・・ｐ型半導体ウェル領域、ＰＤ・・フォトダイオード、２４・・画素部、２５・・周辺回路部、２７・・転送ゲート電極、Ｔｒ１・・転送トランジスタ、２８・・ｎ型半導体領域、２９・・ｐ型半導体領域、３１層間絶縁膜、３２・・配線、３３・・多層配線層、３４・・バリアメタル膜、３６［３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ］・・色フィルタ成分、３７・・遮光体、３８・・オンチップカラーフィルタ、３９・・第１の下凸レンズ、４１・・凹部、４２、４７・・第１絶縁膜、４３・・凹部、４４、４８・・第２絶縁膜、４６・・第２の下凸レンズ、４９・・凹部、５１・・オンチップマイクロレンズ、５２・・耐光性の膜、５３・・遮光層

Claims (14)

  1. 各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、
    隣接する前記各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体と、
    前記各色フィルタ成分の直下に、前記遮光体をマスクとしたセルフアラインにより形成された下凸レンズと
    を有する固体撮像装置。
  2. 前記各色フィルタ成分の直上にセルフアラインにより形成された下凸レンズを有する
    請求項１記載の固体撮像装置。
  3. 前記各色フィルタ成分の直下の前記下凸レンズは、
    所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有する第１絶縁膜と、
    前記凹部内に埋め込まれた第２絶縁膜とから構成されている
    請求項１記載の固体撮像装置。
  4. 前記各色フィルタ成分の直上の前記下凸レズ部は、
    前記遮光体の上に形成され、所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた枠状の第１絶縁膜と、
    前記枠状の第１絶縁膜内に埋め込まれた第２絶縁膜とから構成されている
    請求項２記載の固体撮像装置。
  5. 前記遮光体上に形成された枠状の第１絶縁膜が断面三角形を成し、
    前記断面三角形の頂部で終端するように、前記オンチップカラーフィルタ上にギャップレスのオンチップマイクロレンズが形成されている
    請求項４記載の固体撮像装置。
  6. 前記遮光体が耐光性の膜で覆われている
    請求項１記載の固体撮像装置。
  7. 各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、
    隣接する前記各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体と、
    前記各色フィルタ成分の直下に、下地膜に対してセルフアラインにより形成された下凸レンズと
    を有する固体撮像装置。
  8. 各隣接する画素の間に対応する上部に遮光体を形成する工程と、
    前記遮光体をマスクにセルフアラインにより下地膜を選択的に除去する工程と、
    高密度プラズマ成膜法により、除去部内に所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有する第１絶縁膜を埋め込む工程と、
    前記第１絶縁膜の凹部内に第２絶縁膜を埋め込み、セルフアラインにより下凸レンズを形成する工程と、
    各下凸レンズの直上における各隣り合う前記遮光体の間に色フィルタ成分を形成してオンチップカラーフィルタを形成する工程を有する
    固体撮像装置の製造方法。
  9. 前記高密度プラズマ成膜法により、前記除去部内に凹部を有する第１絶縁膜を埋め込むと同時に、前記遮光膜の上に所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた枠状の第１絶縁膜を形成する工程と、
    前記色フィルタ成分を形成した後、前記枠状の第１絶縁膜内に第２絶縁膜を埋め込み、前記色フィルタ成分の直上にセルフアラインにより下凸レンズを形成する工程を有する
    請求項８記載の固体撮像装置の製造方法。
  10. 前記遮光体の上の枠状の第１絶縁膜を断面三角形となし、
    前記色フィルタ成分の直上の下凸レンズを形成した後、 前記断面三角形の頂部で終端するように、前記下凸レンズ上にギャップレスのオンチップマイクロレンズを形成する工程を有する
    請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
  11. 前記遮光体の上に枠状の第１絶縁膜を形成した後に、前記遮光体を覆う耐光性の膜を形成する工程を有する
    請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
  12. 複数の画素の光電変換部上に対応する下地膜を選択的に除去して凹部を形成する工程と、
    高密度プラズマ成膜法により、前記選択的に除去した除去部内から前記配線に上部に連続して、所要の角度で傾斜した側壁面で囲まれた凹部を有する第１絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１絶縁膜の凹部内に第２絶縁膜を埋め込みセルフアラインにより下凸レンズを形成する工程と、
    各画素の光電変換部の間に対応する面上に選択的に遮光体を形成する工程と、
    各下凸レンズの直上に前記遮光体で囲まれた色フィルタ成分を形成してオンチップカラーフィルタを形成する工程を有する
    固体撮像装置の製造方法。
  13. 固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
    前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
    前記固体撮像装置は、
    各画素に対応して形成された各色フィルタ成分から成るオンチップカラーフィルタと、
    隣接する前記各色フィルタ成分の境界に形成された遮光体と、
    前記各色フィルタ成分の直下に、セルフアラインにより形成された下凸レンズとを有する
    電子機器。
  14. 前記固体撮像装置において、
    前記各色フィルタ成分の直上にセルフアラインにより形成された下凸レンズを有する
    請求項１３記載の電子機器。
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US (1) US8477223B2 (ja)
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182429A (ja) * 2011-02-09 2012-09-20 Canon Inc 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP2013036814A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Canon Inc 軟ｘ線検出装置、及び軟ｘ線検出システム
JP2014011304A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Toshiba Corp 固体撮像装置
JPWO2013054535A1 (ja) * 2011-10-13 2015-03-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
WO2019176302A1 (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像素子の製造方法
US10431617B2 (en) 2017-02-28 2019-10-01 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device and apparatus

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5468133B2 (ja) * 2010-05-14 2014-04-09 パナソニック株式会社 固体撮像装置
US10008522B2 (en) * 2010-06-01 2018-06-26 Boly Media Communications (Shenzen) Co., Ltd. Multi-spectrum photosensitive device and manufacturing method thereof
FR2965976A1 (fr) * 2010-10-08 2012-04-13 St Microelectronics Sa Capteur d'images eclaire par la face arriere
KR101132852B1 (ko) * 2011-01-26 2012-04-03 주식회사 동부하이텍 픽셀 어레이 및 이를 포함하는 이미지센서
JP5783741B2 (ja) * 2011-02-09 2015-09-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法
US8742525B2 (en) * 2011-03-14 2014-06-03 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2012191136A (ja) * 2011-03-14 2012-10-04 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
US8878969B2 (en) 2011-07-27 2014-11-04 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with color filter barriers
US9721984B2 (en) * 2012-04-12 2017-08-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor manufacturing methods
US9349769B2 (en) 2012-08-22 2016-05-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor comprising reflective guide layer and method of forming the same
JP2015026675A (ja) * 2013-07-25 2015-02-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
CN104425519A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 图像传感器及其形成方法
US9978790B2 (en) 2013-11-14 2018-05-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and method for manufacturing thereof
US9497366B1 (en) 2015-05-27 2016-11-15 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with integrated light shield structures
JP2017022293A (ja) * 2015-07-13 2017-01-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
US9991302B1 (en) * 2016-11-17 2018-06-05 Visera Technologies Company Limited Optical sensor with color filters having inclined sidewalls
US10269844B2 (en) 2017-06-27 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Structure and formation method of light sensing device
CN108281447A (zh) * 2018-01-30 2018-07-13 德淮半导体有限公司 半导体装置及其制作方法
KR102572059B1 (ko) 2018-02-12 2023-08-29 삼성전자주식회사 유기 광전층을 가지는 이미지 센서 및 그 제조 방법
US11244978B2 (en) 2018-10-17 2022-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and equipment including the same
US11121160B2 (en) 2018-10-17 2021-09-14 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and equipment comprising a light shielding part in a light receiving region and a light shielding film in a light shielded region
KR20210023459A (ko) * 2019-08-23 2021-03-04 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US11398512B2 (en) * 2019-12-19 2022-07-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photo-sensing device and manufacturing method thereof
KR20210110912A (ko) 2020-03-02 2021-09-10 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR20220060380A (ko) 2020-11-04 2022-05-11 삼성전자주식회사 이미지 센서 패키지
US11990488B2 (en) * 2021-03-12 2024-05-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grid structure with at least partially angled sidewalls

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3447510B2 (ja) * 1997-04-09 2003-09-16 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置
JP3571909B2 (ja) * 1998-03-19 2004-09-29 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
US20020102498A1 (en) * 2001-01-31 2002-08-01 Chih-Hsing Hsin Method for forming biconvex microlens of image sensor
US20060151818A1 (en) * 2002-09-27 2006-07-13 Yoshinori Toumiya Solid state imaging device and production method therefor
US6737719B1 (en) * 2002-10-25 2004-05-18 Omnivision International Holding Ltd Image sensor having combination color filter and concave-shaped micro-lenses
JP4075669B2 (ja) * 2003-04-03 2008-04-16 ソニー株式会社 固体撮像素子
US6803250B1 (en) * 2003-04-24 2004-10-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Image sensor with complementary concave and convex lens layers and method for fabrication thereof
JP4546797B2 (ja) * 2004-09-24 2010-09-15 パナソニック株式会社 固体撮像装置、その製造方法およびカメラ
KR20060081154A (ko) * 2005-01-07 2006-07-12 삼성전자주식회사 색필터 표시판 및 그를 포함하는 액정 표시 장치, 표시 장치
KR100807214B1 (ko) * 2005-02-14 2008-03-03 삼성전자주식회사 향상된 감도를 갖는 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP4967291B2 (ja) 2005-09-22 2012-07-04 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP2007180156A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Fujifilm Corp 固体撮像素子
JP2007201091A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Fujifilm Corp 固体撮像素子の製造方法
JP4705499B2 (ja) * 2006-03-27 2011-06-22 パナソニック株式会社 オンチップレンズの形成方法および固体撮像装置の製造方法
JP5098310B2 (ja) * 2006-11-28 2012-12-12 凸版印刷株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP2009224980A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその製造方法
JP2010093081A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Panasonic Corp 固体撮像装置およびその製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182429A (ja) * 2011-02-09 2012-09-20 Canon Inc 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP2013036814A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Canon Inc 軟ｘ線検出装置、及び軟ｘ線検出システム
US9075152B2 (en) 2011-08-05 2015-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Detection apparatus configured to detect soft X-ray radiation and detection system configured to detect soft X-ray radiation
JPWO2013054535A1 (ja) * 2011-10-13 2015-03-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP2014011304A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Toshiba Corp 固体撮像装置
US10431617B2 (en) 2017-02-28 2019-10-01 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device and apparatus
WO2019176302A1 (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像素子の製造方法

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CN101853871A (zh) 2010-10-06
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US20100245637A1 (en) 2010-09-30

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