JP2010267770A - 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 - Google Patents

固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】撮像画像の画像品質を向上させると共に、製造効率を向上させる。
【解決手段】バインダー樹脂１１２Ｒと、低屈折率粒子１１２Ｐとを用いて、反射防止層１１２を形成する。ここでは、下層のオンチップレンズ１１１よりも屈折率が低いバインダー樹脂１１２Ｒを用いる。そして、バインダー樹脂１１２Ｒよりも屈折率が低い低屈折率粒子１１２Ｐを用いる。
【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器に関する。特に、本発明は、光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、その受光面へ光を導く光導波路とを具備する固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器に関する。
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。たとえば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｃｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを、固体撮像装置として含む。
固体撮像装置においては、複数の画素が形成されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。この撮像領域においては、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部が、その複数の画素に対応するように、複数形成されている。たとえば、フォトダイオードが、この光電変換部として形成されている。
このような固体撮像装置では、多画素化に伴って、各画素のセルサイズが小さくなってきている。その結果、各画素当たりの受光量が減少して、感度が低下する場合がある。
このため、光の集光効率を高めて、感度を向上するために、オンチップレンズが、各画素に対応するように形成されている。
そして、このオンチップレンズの表面上においては、反射防止膜を形成することによって、フレアやゴーストなどの発生による撮像画像の画像品質の低下を防止している。
たとえば、反射防止膜をポーラスな膜であって、その膜厚が、反射させる光の波長λに対して、１／４（つまり、λ／４）になるように形成することが提案されている。また、たとえば、反射防止膜を、オンチップレンズよりも低屈折率な材料を用いて形成することが提案されている（たとえば、特許文献１〜５参照）。
また、上記した不具合を改善するために、バインダー樹脂に微粒子を含有させて、オンチップレンズを形成することが提案されている（たとえば、特許文献６参照）。
特開２００２−２６１２６１号公報 特開２００３−２５８２２４号公報 特開２００８−６６６７９号公報 特開２００６−３３２４３３号公報 特開平１０−２７０６７２号公報 特開２００８−３０４６４号公報
しかしながら、上記の構成においては、十分に集光効率を高めることが困難な場合があり、感度を向上が十分でなく、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。また、フレアやゴーストなどの発生を十分に抑制できず、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。
この不具合の改善のために、オンチップレンズの曲率を高めて形成する等の方策が考えられるが、製造プロセス上の難易度が高まり、製造コストが上昇するなどの不具合が発生する場合がある。
このように、撮像画像の画像品質の向上や、製造効率の向上が困難な場合がある。
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質を向上させることができ、また、製造効率を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供する。
本発明の固体撮像装置は、基板の撮像面に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記基板の撮像面において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと、前記基板の撮像面において前記オンチップレンズの上面に設けられている反射防止層とを有し、前記反射防止層は、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む。
本発明の固体撮像装置は、基板の撮像領域に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記基板の撮像領域において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズとを有し、前記オンチップレンズは、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む。
本発明の電子機器は、基板の撮像面に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記基板の撮像面において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと、前記基板の撮像面において前記オンチップレンズの上面に設けられている反射防止層とを有し、前記反射防止層は、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む。
本発明の電子機器は、基板の撮像領域に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、前記基板の撮像領域において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズとを有し、前記オンチップレンズは、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を、基板の撮像面に設ける光電変換部形成工程と、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズを、前記光電変換部の受光面の上方に設けるオンチップレンズ形成工程と、前記オンチップレンズの上面に反射防止膜を設ける反射防止層形成工程とを有し、前記反射防止層形成工程においては、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、前記反射防止層を形成する。
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を、基板の撮像面に設ける光電変換部形成工程と、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズを、前記光電変換部の受光面の上方に設けるオンチップレンズ形成工程とを有し、前記オンチップレンズ形成工程においては、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、前記オンチップレンズを形成する。
本発明においては、オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、そのバインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、反射防止層を形成する。または、バインダー樹脂と、そのバインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、オンチップレンズを形成する。このため、低屈折率粒子の曲率を利用した位相差によるリップルを低減することが可能である。
本発明によれば、撮像画像の画像品質を向上させることができ、また、製造効率を向上可能な、固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器を提供することができる。
図１は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。 図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の構成の概略を示す図である。 図３は、本発明にかかる実施形態において、撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐの要部を示す回路図である。 図４は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の要部を示す図である。 図５は、本発明にかかる実施形態１の固体撮像装置１において、反射防止層１１２を含む部分を示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図７は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図１０は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図１１は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。 図１２は、本発明にかかる実施形態１において、反射防止層１１２の屈折率と、感度との関係を示す図である。 図１３は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｂの要部を示す図である。 図１４は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃの要部を示す図である。 図１５は、本発明にかかる実施形態３において、反射防止層１１２ｃの屈折率と、感度との関係を示す図である。 図１６は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置１ｄの要部を示す図である。 図１７は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。 図１８は、本発明にかかる実施形態５の固体撮像装置１ｅにおいて、オンチップレンズ１１１ｅを製造する工程の要部を示す図である。 図１９は、本発明にかかる実施形態５において、オンチップレンズ１１１ｅの屈折率ｎおよび膜厚ｄｍ（μｍ）と、感度との関係を示す図である。
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（反射防止膜の膜厚が均一な場合）
２．実施形態２（ＯＣＬの凸部よりも凹部において、反射防止膜の膜厚が厚い場合）
３．実施形態３（反射防止膜の表面がフラットな場合）
４．実施形態４（反射防止膜が多層で形成されている場合）
５．実施形態５（ＯＣＬに低屈折率粒子が含有している場合）
６．その他
＜１．実施形態１（反射防止膜の膜厚が均一な場合）＞
［Ａ］装置構成
（１）カメラの要部構成
図１は、本発明にかかる実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
図１に示すように、カメラ４０は、固体撮像装置１と、光学系４２と、駆動回路４３と、信号処理回路４４とを有する。各部について、順次、説明する。
固体撮像装置１は、光学系４２を介して入射する入射光（被写体像）Ｈを撮像面ＰＳで受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置１は、駆動回路４３から出力される駆動信号に基づいて駆動する。具体的には、信号電荷を読み出して、ローデータとして出力する。
光学系４２は、入射する被写体像による入射光Ｈを、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
駆動回路４３は、各種の駆動信号を固体撮像装置１と信号処理回路４４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理回路４４とを駆動させる。
信号処理回路４４は、固体撮像装置１から出力されたデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
（２）固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置１の全体構成について説明する。
図２は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置１の構成の概略を示す図である。
本実施形態の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型カラーイメージセンサであり、図２に示すように、基板１０１を含む。この基板１０１は、たとえば、シリコンからなる半導体基板であり、図２に示すように、基板１０１の面においては、撮像領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。
（２−１）撮像領域ＰＡについて
撮像領域ＰＡについて説明する。
撮像領域ＰＡは、図２に示すように、矩形形状であり、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。
具体的には、画素Ｐは、図２に示すように、水平方向ｘにｍ個、垂直方向ｙにｎ個が並ぶように、配置されている。つまり、ｍ行ｎ列の画素配置になるように、複数の画素Ｐが配列されている。画素Ｐの詳細な構成については後述する。
そして、撮像領域ＰＡにおいては、行制御線ＶＬが設けられている。行制御線ＶＬは、撮像領域ＰＡにて水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐのそれぞれに電気的に接続されている。行制御線ＶＬは、垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように、複数が垂直方向ｙに並んで設けられている。すなわち、行制御線ＶＬは、撮像領域ＰＡに設けられた画素Ｐの行ごと（１行からｎ行）に、第１の行制御線ＶＬ１から第ｎの行制御線ＶＬｎが配線されている。
また、撮像領域ＰＡにおいては、列信号線ＨＬが設けられている。列信号線ＨＬは、撮像領域ＰＡにて垂直方向ｙに並ぶ複数の画素Ｐのそれぞれに電気的に接続されている。列信号線ＨＬは、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐに対応するように、複数が水平方向ｘに並んで設けられている。すなわち、列信号線ＨＬは、撮像領域ＰＡに設けられた画素Ｐの列ごと（１列からｍ列）に、第１の列信号線ＨＬ１から第ｍの列信号線ＨＬｍが配線されている。
図３は、本発明にかかる実施形態において、撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐの要部を示す回路図である。
撮像領域ＰＡにおいて設けられた画素Ｐは、図３に示すように、フォトダイオード２１と、転送トランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、選択トランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５とを含む。つまり、フォトダイオード２１と、このフォトダイオード２１から信号電荷を読み出す動作を実施する画素トランジスタとが、設けられている。
画素Ｐにおいて、フォトダイオード２１は、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成し蓄積する。フォトダイオード２１は、図３に示すように、転送トランジスタ２２を介して、フローティングディフュージョンＦＤに接続されており、その蓄積した信号電荷が、転送トランジスタ２２によって出力信号として転送される。
画素Ｐにおいて、転送トランジスタ２２は、図３に示すように、フォトダイオード２１とフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在するように設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、転送パルスＴＲＧがゲートに与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティングディフュージョンＦＤに出力信号として転送する。
画素Ｐにおいて、増幅トランジスタ２３は、図３に示すように、ゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続されており、フローティングディフュージョンＦＤを介して出力される出力信号を増幅するように構成されている。ここでは、増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４を介して列信号線ＨＬに接続されており、選択トランジスタ２４がオン状態になったときには、列信号線ＨＬに接続されている定電流源Ｉとの間でソースフォロアを構成する。
画素Ｐにおいて、選択トランジスタ２４は、図３に示すように、ゲートに選択パルスＳＥＬが供給されるように構成されている。選択トランジスタ２４は、信号を読み出す画素を行単位で選択するものであり、選択パルスＳＥＬが供給された際にはオン状態になる。そして、オン状態のときには、上述したように、増幅トランジスタ２３と定電流源Ｉとがソースフォロアを構成し、フローティングディフュージョンＦＤの電圧に連動する電圧が列信号線ＨＬに出力される。
画素Ｐにおいて、リセットトランジスタ２５は、図３に示すように、ゲートにリセットパルスＲＳＴが供給されるように構成されている。また、電源ＶｄｄとフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在するように接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセットパルスＲＳＴがゲートに供給された際に、フローティングディフュージョンＦＤの電位を、電源Ｖｄｄの電位にリセットする。
画素Ｐは、後述する周辺領域ＳＡに設けられた周辺回路から行制御線ＶＬを介して各種パルス信号が供給されることによって、水平ライン（画素行）単位で、順次、選択されて駆動される。
（２−２）周辺領域について
周辺領域ＳＡについて説明する。
周辺領域ＳＡは、図２に示すように、撮像領域ＰＡの周辺に位置している。
この周辺領域ＳＡにおいては、画素Ｐにおいて生成された信号電荷を処理する周辺回路が設けられている。ここでは、たとえば、周辺回路として、行走査回路１３と、カラム回路１４と、列走査回路１５と、出力回路１７と、タイミング制御回路１８とが設けられている。
行走査回路１３は、シフトレジスタ（図示なし）を含み、画素Ｐを行単位で選択駆動するように構成されている。ここでは、行走査回路１３は、図２に示すように、複数の行制御線ＶＬのぞれぞれの一端が、電気的に接続されており、行制御線ＶＬのそれぞれを介して、撮像領域ＰＡに配置された複数の画素Ｐについて行単位で走査を行う。具体的には、行走査回路１３は、リセットパルス信号，転送パルス信号などの各種パルス信号を、行制御線ＶＬを介して、各画素Ｐに行単位で出力し、画素Ｐを駆動する。
カラム回路１４は、複数の列信号線ＨＬのぞれぞれの一端が電気的に接続されており、列単位で画素Ｐから読み出した信号について信号処理を実施するように構成されている。ここでは、カラム回路１４は、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換回路）４００を有しており、画素Ｐから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換動作を実施する。具体的には、ＡＤＣ４００は、撮像領域ＰＡにて水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐの列に対応するように、複数が水平方向ｘに並んで設けられている。そして、複数のＡＤＣ４００は、画素Ｐの列ごとに設けられた複数の列信号線ＨＬに電気的に接続されており、画素Ｐの列ごとに出力される信号について、Ａ／Ｄ変換動作を実施する。
列走査回路１５は、シフトレジスタ（図示なし）を含み、画素Ｐの列を選択し、カラム回路１４から水平出力線１６へデジタル信号を出力するように構成されている。列走査回路１５は、図２に示すように、カラム回路１４を構成する複数のＡＤＣ４００に電気的に接続されており、カラム回路１４を介して各画素Ｐから読み出した信号が、水平方向ｘにおいて、順次、水平出力線１６へ出力される。
出力回路１７は、たとえば、アンプ（図示なし）を含み、列走査回路１５によって出力されたデジタル信号について、増幅処理などの信号処理を実施後、外部へ出力する。
タイミング制御回路１８は、各種のタイミング信号を生成し、行走査回路１３、カラム回路１４、列走査回路１５に出力することで、各部について駆動制御を行う。
（３）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１の詳細内容について説明する。
図４は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の要部を示す図である。図４は、撮像領域ＰＡに設けられた画素Ｐの断面を示している。なお、撮像領域ＰＡにおいては、上記したように、基板１０１上に、画素Ｐが配置されているが、主要部を除き、図示を省略している。
図４に示すように、固体撮像装置１は、フォトダイオード２１と、オンチップレンズ１１１と、反射防止層１１２と、光導波路コア部１３１と、カラーフィルタ３０１とが、画素Ｐに対応して、基板１０１に設けられている。
各部について順次説明する。
（３−１）フォトダイオード２１について
フォトダイオード２１は、図４に示すように、基板１０１の内部に設けられている。フォトダイオード２１は、入射光Ｈを受光面ＪＳで受光し光電変換することによって信号電荷を生成するように構成されている。
フォトダイオード２１においては、図４に示すように、受光面ＪＳの上方に、オンチップレンズ１１１と、反射防止層１１２と、光導波路コア部１３１と、カラーフィルタ３０１とが配置されている。フォトダイオード２１の上方では、受光面ＪＳの側から、光導波路コア部１３１、カラーフィルタ３０１、オンチップレンズ１１１、反射防止層１１２の順で配置されている。このため、本実施形態においては、フォトダイオード２１は、各部を介して、入射した入射光Ｈを、受光面ＪＳで受光して信号電荷を生成する。また、このフォトダイオード２１に隣接するように、基板１０１上に、転送トランジスタ２２が形成されている。
（３−２）オンチップレンズ１１１について
オンチップレンズ１１１は、いわゆるマイクロレンズであって、図４に示すように、基板１０１の受光面ＪＳの上方に設けられており、入射光Ｈを受光面ＪＳへ集光するように構成されている。
ここでは、オンチップレンズ１１１は、受光面ＪＳから上方へ向かって凸状に突出した凸レンズである。つまり、オンチップレンズ１１１は、フォトダイオード２１の受光面ＪＳから光導波路コア部１３１へ向かう方向にて、中心が縁よりも厚く形成されている。
オンチップレンズ１１１は、基板１０１の深さ方向ｚにおいて、カラーフィルタ３０１と光導波路コア部１３１とを介在して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに対面している。このため、オンチップレンズ１１１によって集光された光は、カラーフィルタ３０１と光導波路コア部１３１とを介在して、フォトダイオード２１の受光面ＪＳにおいて受光される。
また、本実施形態においては、オンチップレンズ１１１は、複数のフォトダイオード２１に対応するように、複数が配置されている。複数のオンチップレンズ１１１のそれぞれの間には、スペースが設けられている。
オンチップレンズ１１１は、たとえば、スチレン樹脂などの透明な樹脂を用いて形成される。
（３−３）反射防止層１１２について
反射防止層１１２は、図４に示すように、複数のオンチップレンズ１１１の上面を被覆しており、オンチップレンズ１１１の上面において、入射光Ｈが反射することを防止するように構成されている。
図５は、本発明にかかる実施形態１の固体撮像装置１において、反射防止層１１２を含む部分を示す図である。図５では、この部分の断面を拡大して示している。図５は、概念を模式的にしており、各部のスケールは、実際と異なる。
図５に示すように、上記の反射防止層１１２は、低屈折率粒子１１２Ｐと、バインダー樹脂１１２Ｒとを用いて形成されている。
ここでは、バインダー樹脂１１２Ｒとしては、オンチップレンズ１１１よりも屈折率が低い材料を用いる。また、低屈折率粒子１１２Ｐとしては、バインダー樹脂１１２Ｒよりも屈折率が低いものを用いる。
そして、反射防止層１１２は、図５に示すように、受光面ＪＳの上方において、受光面ＪＳから離れるに伴って、低屈折率粒子１１２Ｐがバインダー樹脂１１２Ｒよりも多く分布するように形成されている。
ここでは、低屈折率粒子１１２Ｐとして、内部に空洞を有する中空無機粒子を用いることが好適であり、たとえば、中空シリカ（屈折率ｎ＝１．２５〜１．４０程度）が好適である。中空シリカなどの中空粒子は、空気（屈折率ｎ＝１）を内包しており、屈折率が低いからである。
この他に、低屈折率粒子としては、中空シリカのように、内部に空隙を有し、比重が小さいものが好適であり、チタニヤ、アルミナ、ジルコニアなどの無機材料を用いることが好適である。この他に、内部に空隙を有し、比重が小さい有機材料についても、用いることができる。
この中空シリカとしては、平均粒径が、２０ｎｍ以上，１００ｎｍ以下のものが好適である。本範囲を超えた場合には、保存安定性が悪くなること，形成した膜中にボイドが発生すること等の不具合が生ずる場合がある。また、本範囲未満の場合には、低屈折率なものを使用することが困難等の不具合が生ずる場合がある。
また、バインダー樹脂１１２Ｒとしては、たとえば、ポリシロキサン樹脂（屈折率ｎ＝１．５程度）を用いることが好適である。この他に、アクリル樹脂などを好適に用いることができる。
そして、反射防止層１１２においては、たとえば、上記の低屈折率粒子１１２Ｐが、１０〜５０重量％になるように含有させることが好適である。本範囲を超えた場合には、膜中にボイドが発生すると共に、保存安定性の悪化が生ずる場合がある。一方で、本範囲未満の場合には、低屈折率なものを使用することが困難等の不具合が生ずる場合がある。
また、本実施形態においては、反射防止層１１２は、オンチップレンズ１１１の上面において、膜厚ｄが均一になるように設けられている。
具体的には、反射させる光の波長λに対して、膜厚ｄが１／４になるように、反射防止層１１２を形成することが好適である。つまり、膜厚ｄが、λ／４になるように形成する。このように構成することによって、反射防止層１１２に入射後に反射した反射光は、入射光に対して位相がシフトするので、この反射光と、反射防止層１１２に入射する光とが、互いに打ち消しあい、反射防止機能を好適に発現することができる。
（３−４）光導波路コア部１３１について
光導波路コア部１３１は、図４に示すように、基板１０１の面の上方に設けられており、入射した光をフォトダイオード２１の受光面ＪＳへ導くように構成されている。
図４に示すように、光導波路コア部１３１は、カラーフィルタ３０１と、フォトダイオード２１の受光面ＪＳとの間に介在しており、オンチップレンズ１１１とカラーフィルタ３０１とを、順次、介した光を、フォトダイオード２１の受光面ＪＳへ導く。
ここでは、光導波路コア部１３１は、図４に示すように、フォトダイオード２１の受光面ＪＳに沿った面の面積が、オンチップレンズ１１１からフォトダイオード２１へ向かう方向にて小さくなる形状で形成されている。すなわち、光導波路コア部１３１は、テーパー状に形成されている。
この光導波路コア部１３１は、図４に示すように、側面および底面が、クラッドとして機能する層間絶縁膜Ｓｚで囲われている。図４に示すように、光導波路コア部１３１の側面部分に位置する層間絶縁膜Ｓｚの内部には、複数の配線Ｈが設けられている。たとえば、層間絶縁膜Ｓｚに配線用の溝を形成し、その溝の表面にバリアメタル層ＢＭの形成した後に、その溝を、銅などの導電材料で埋めることで、配線Ｈが形成されている。そして、配線Ｈを構成する銅の拡散を防止するために、複数の層間絶縁膜Ｓｚの層間に、拡散防止層ＫＢが形成されている。
本実施形態においては、光導波路コア部１３１は、図４に示すように、第１のコア部１３１ａと、第２のコア部１３１ｂとを含む。
光導波路コア部１３１において、第１のコア部１３１ａは、図４に示すように、各層間絶縁膜Ｓｚの一部を除去して形成された孔Ｋの表面、および、複数の層間絶縁膜Ｓｚの最上面上に形成されている。この第１のコア部１３１ａは、パッシベーション膜として機能する。ここでは、第１のコア部１３１ａは、クラッドとして機能する各層間絶縁膜Ｓｚよりも屈折率が高い光学材料にて形成されている。また、第１のコア部１３１ａは、その内部に設けられている第２のコア部１３１ｂよりも屈折率が高い光学材料にて形成されている。たとえば、層間絶縁膜Ｓｚがシリコン酸化膜によって形成されている。そして、第１のコア部１３１ａは、プラズマＣＶＤ法によってシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を成膜することで、各層間絶縁膜Ｓｚよりも屈折率が高くなるように形成される。この他に、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたプラズマＳｉＯＮ膜、フォトレジスト膜、酸化チタン膜によって形成することが好適である。
光導波路コア部１３１において、第２のコア部１３１ｂは、図４に示すように、埋め込み層であって、第１のコア部１３１ａの内部に埋め込まれている。この第２のコア部１３１ｂは、各層間絶縁膜Ｓｚの一部を除去して形成された孔Ｋに、第１のコア部１３１ａを介在して、光学材料を埋め込んで形成される。また、第２のコア部１３１ｂは、層間絶縁膜Ｓｚの最上面の上にて、第１のコア部１３１ａを介在して設けられており、表面を平坦化している。この第２のコア部１３１ｂは、第１のコア部１３１ａよりも屈折率が小さい光学材料を用いて形成されている。たとえば、第２のコア部１３１ｂは、スピンコート法によってアクリル系樹脂を成膜することで形成される。この他に、ポリイミド樹脂、Ｓｉ３Ｎ４膜、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜、ポリシロキサン樹脂膜を用いて形成することが好適である。
（３−５）カラーフィルタ３０１について
カラーフィルタ３０１は、図４に示すように、基板１０１の面の上方にて受光面ＪＳに対面して配置されており、入射光Ｈが着色されて受光面ＪＳへ透過するように構成されている。
ここでは、カラーフィルタ３０１は、図４に示すように、光導波路コア部１３１を構成する第２のコア部１３１ｂの上に形成されている。
具体的には、カラーフィルタ３０１は、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。たとえば、第２のコア部１３１ｂと同様に、アクリル系樹脂を、感光性樹脂として用いて、カラーフィルタ３０１が形成される。カラーフィルタ３０１と、第２のコア部１３１ｂとが、同様にアクリル系樹脂を用いて形成されているため、両者は、好適に密着して形成される。
図示を省略しているが、カラーフィルタ３０１は、グリーンフィルタ層と、レッドフィルタ層と、ブルーフィルタ層との３原色のフィルタ層を含んでおり、各画素Ｐに対応するように設けられている。たとえば、グリーンフィルタ層と、レッドフィルタ層と、ブルーフィルタ層とのそれぞれは、複数の画素Ｐのそれぞれに、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。
［Ｂ］製造方法
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法について説明する。
図６から図１１は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。図６から図１１は、図４と同様な部分の断面を示している。
（１）フォトダイオード２１などの形成
まず、図６に示すように、フォトダイオード２１などの各部の形成が行われる。
たとえば、ｐ型シリコン基板である基板１０１にｎ型不純物をイオン注入することで、フォトダイオード２１が形成される。
そして、転送トランジスタ２２など、画素Ｐを構成する各部が形成される。
その後、この基板１０１の面において、フォトダイオード２１を被覆するように複数の層間絶縁膜Ｓｚが形成される。たとえば、ＣＶＤ法によって、酸化シリコン膜を成膜することによって、各層間絶縁膜Ｓｚが形成される。
この複数の層間絶縁膜Ｓｚの形成においては、層間絶縁膜Ｓｚの間に、たとえば、ダマシンプロセスによって、配線Ｈを形成する。
ここでは、層間絶縁膜Ｓｚに配線用の溝を形成し、その溝の表面にバリアメタル層ＢＭの形成をした後に、そのバリアメタル層ＢＭが形成された溝を導電材料で埋めることで、配線Ｈを形成する。たとえば、スパッタリング法によって、タンタル膜と窒化タンタル膜とを順次積層させてバリアメタル層ＢＭを形成する。そして、たとえば、銅のシード層（図示なし）を形成後に電界メッキ処理の実施によって銅膜を成膜し、ＣＭＰ処理の実施にて表面を平坦化することによって、この配線Ｈを形成する。
そして、配線Ｈを構成する銅の拡散を防止するために、複数の層間絶縁膜Ｓｚの層間に、拡散防止層ＫＢを形成する。たとえば、配線Ｈの上層になるように、ＣＶＤ法によって炭化シリコン膜を成膜することによって、この拡散防止層ＫＢを形成する。
（２）孔Ｋの形成
つぎに、図７に示すように、孔Ｋを形成する。
ここでは、層間絶縁膜Ｓｚの一部をエッチング処理にて除去することで、孔Ｋを形成する。
具体的には、図６に示すように、複数の層間絶縁膜Ｓｚ等においてフォトダイオード２１の受光面ＪＳの中心部分に対応する部分についてエッチングする。本実施形態においては、孔Ｋにおいて受光面ＪＳに沿った面が、受光面ＪＳから上方へ向かうに伴って、順次、大きな面積になるように、この孔Ｋを形成する。つまり、孔Ｋの側面が受光面ＪＳに垂直なｚ方向に対して傾斜するように、孔Ｋがテーパー状に形成される。たとえば、ドライエッチング処理などの異方性のエッチング処理を実施することで、この孔Ｋを形成する。
つぎに、図８に示すように、第１のコア部１３１ａを形成する。
ここでは、上記にて形成された孔Ｋの表面に、第１のコア部１３１ａを形成する。たとえば、プラズマＣＶＤ法によってシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を、その孔Ｋの表面を被覆するように成膜することで、この第１のコア部１３１ａを形成する。
具体的には、たとえば、０．５μｍの膜厚で、孔Ｋの表面を被覆するように、この第１のコア部１３１ａを形成する。
（３）第２のコア部１３１ｂの形成
つぎに、図９に示すように、第２のコア部１３１ｂを形成する。
ここでは、上記のように、孔Ｋの表面に第１のコア部１３１ａを成膜後に、その孔Ｋに光学材料で埋め込むことで、第２のコア部１３１ｂを形成する。たとえば、スピンコート法によって、アクリル樹脂膜を成膜することで、この第２のコア部１３１ｂを形成する。
上記のようにして、第１のコア部１３１ａと第２のコア部１３１ｂとからなる光導波路コア部１３１を形成する。
（４）カラーフィルタ３０１の形成
つぎに、図１０に示すように、カラーフィルタ３０１を形成する。
ここでは、色素と感光性樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工することで、カラーフィルタ３０１を構成する各色のフィルタ層を、順次、形成する。
具体的には、露光光として、ｉ線を、フォトマスクに照射して、マスクパターン像を感光性樹脂膜に転写することによって、露光処理を実施する。その後、露光処理された感光性樹脂膜について、現像処理を実施する。この各処理を、各色ごとに実施する。これにより、グリーンフィルタ層（図示なし）と、レッドフィルタ層（図示なし）と、ブルーフィルタ層（図示なし）とを、順次、設けて、カラーフィルタ３０１を形成する。
（５）オンチップレンズ１１１の形成
つぎに、図１１に示すように、オンチップレンズ１１１を形成する。
ここでは、レンズ材膜（図示なし）を成膜した後に、そのレンズ材膜を加工して、オンチップレンズ１１１を形成する。
たとえば、ポリスチレン樹脂（屈折率ｎ＝１．６０）を用いて、レンズ材膜（図示なし）をカラーフィルタ３０１上に成膜する。その後、そのレンズ材膜上に感光性樹脂膜（図示なし）を形成する。そして、オンチップレンズ１１１の形状に対応するように、その感光性樹脂膜についてリフロー処理等の処理を実施することで、感光性樹脂膜をパターン加工する。そして、そのパターン加工された感光性樹脂膜をマスクとして、レンズ材膜について、エッチバック処理を実施することで、オンチップレンズ１１１を形成する。
本実施形態においては、複数のオンチップレンズ１１１が互いに接するように、この形成を実施する。
（６）反射防止層１１２の形成
つぎに、図４に示すように、反射防止層１１２を形成する。
ここでは、低屈折率粒子とバインダー樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法によって塗布して塗膜を形成後、ベーク処理を実施することによって、反射防止層１１２を形成する。
たとえば、低屈折率粒子１１２Ｐとして、中空シリカ（屈折率：１．２５〜１．４０程度）を用いると共に、バインダー樹脂１１２Ｒとして、ポリシロキサン樹脂（屈折率：１．５程度）を用いる。
具体的には、膜厚ｄが、反射させる光の波長λに対して、１／４になるように、反射防止層１１２を形成する。たとえば、膜厚が１００ｎｍ〜２００ｎｍになるように塗膜を形成する。その後、たとえば、１２０℃の温度の下で３分間、ベーク処理を実施後に、さらに、２００℃の温度の下で、５分間、ベーク処理を実施し、塗膜中から溶媒を揮発させる。複数回、ベーク処理をすることで、ボイド，発泡の発生を抑制することができる。なお、塗布膜の成膜前の前処理においては、オンチップレンズ１１１について、親水性処理を実施せずに、疎水性を保持するようにすることが好適である。
このように各部を形成することで、固体撮像装置１を完成させる。
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態においては、反射防止層１１２は、バインダー樹脂１１２Ｒと、低屈折率粒子１１２Ｐとを含む（図５参照）。ここでは、バインダー樹脂１１２Ｒは、下層のオンチップレンズ１１１よりも屈折率が低い。また、低屈折率粒子１１２Ｐは、バインダー樹脂１１２Ｒよりも屈折率が低い。
このため、本実施形態においては、低屈折率粒子１１２Ｐの曲率を利用した位相差によるリップルを低減することが可能である。具体的には、低反射膜であるので、反射防止機能を持つと共に、ある程度の曲率を有しているので、オンチップレンズの実効曲率を下げずに低反射機能の実現が容易にできる。
また、本実施形態では、低屈折率粒子１１２Ｐとして、中空シリカを用いている。そして、反射防止層１１２は、受光面ＪＳの上方において受光面ＪＳから離れるに伴って、低屈折率粒子１１２Ｐがバインダー樹脂１１２Ｒよりも多く分布するように形成されている（図５参照）。つまり、本実施形態では、入射光Ｈが受光面ＪＳへ向かう方向において、屈折率が順次高くなるように、反射防止層１１２が形成されている。
よって、本実施形態は、多段的な反射防止機能を反射防止層１１２が有することから、反射防止特性を向上させることができる。
具体的には、シリコン酸化膜（屈折率ｎ＝１．４２）を用いて反射防止層を形成した場合は、緑色光に対する反射率が４％であった。これに対して、本実施形態のように、反射防止層１１２に中空シリカ（屈折率ｎ＝１．２８）を低屈折率粒子１１２Ｐとして用いた場合は、緑色光に対する反射率を１％以下に低減させることができた。
また、反射防止層１１２の屈折率を変更することで、感度特性を最適化することができる。
図１２は、本発明にかかる実施形態１において、反射防止層１１２の屈折率と、感度との関係を示す図である。図１２では、基準サンプルの感度を用いて規格化した感度を示している。
図１２に示すように、反射防止層１１２の屈折率ｎが１．２５〜１．３２において、特に好適に、感度を向上させることができる。
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
＜２．実施形態２（ＯＣＬの凸部よりも凹部において、反射防止膜の膜厚が厚い場合）＞
［Ａ］装置構成など
図１３は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｂの要部を示す図である。図１３は、図４の場合と同様な部分の断面を示している。
図１３に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｂは、オンチップレンズ１１１ｂが、実施形態１と異なる。また、反射防止層１１２ｂが、実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
オンチップレンズ１１１ｂは、図１３に示すように、複数が互いに接して配置されている。つまり、複数のオンチップレンズ１１１ｂの間には、スペースが設けられず、互いに一体になるように形成されている。
反射防止層１１２ｂは、実施形態１の場合と同様に、バインダー樹脂（図示なし）と、低屈折率粒子（図示なし）とを含むように形成されている。つまり、中空シリカを含むように、構成されている。
そして、本実施形態においては、反射防止層１１２ｂは、図１３に示すように、表面がオンチップレンズ１１１の上面を沿っており、波型になるように設けられている。
ここでは、反射防止層１１２ｂは、複数のオンチップレンズ１１１ｂの間において凹んだ凹部における第１の膜厚ｄ１が、複数のオンチップレンズ１１１ｂにおいて凸状に突出した頂部における第２の膜厚ｄ２よりも厚くなるように設けられている。
たとえば、反射防止層１１２ｂは、上記の第２の膜厚ｄ２が、反射させる光の波長λに対して、１／４になるように形成される。つまり、第２の膜厚ｄ２が、λ／４になるように形成される。このように構成することによって、反射防止層１１２ｂに入射後に反射した反射光は、入射光に対して位相がシフトするので、この反射光と、反射防止層１１２ｂに入射する光とが、互いに打ち消しあい、反射防止機能を好適に発現することができる。そして、第１の膜厚ｄ１が、この第２の膜厚ｄ２の膜厚であるλ／４よりも、厚くなるように形成する。
ここでは、第１の膜厚ｄ１と第２の膜厚ｄ２が、たとえば、下記の関係式（Ａ）を満たすように形成することが好適である。このようにすることで、好適な集光性能を実現できる。
ｄ２＋オンチップレンズ１１１ｂの厚み−ｄ１＞１００ｎｍ ・・・（Ａ）
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態では、オンチップレンズ１１１ｂは、「ギャップレス構造」であって、複数が互いに接して配置されている。そして、反射防止層１１２ｂは、複数のオンチップレンズ１１１ｂの間において凹んだ凹部が、オンチップレンズ１１１において凸状に突出した頂部よりも厚い「ウェーブ型」になるように、設けられている。
複数のオンチップレンズの間にギャップ（スペース）を設けた場合には、いわゆる「混色」が発生し、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。しかし、本実施形態では、オンチップレンズ１１１ｂがギャップレス構造であるので、この不具合の発生を防止することができる。
そして、本実施形態では、反射防止層１１２ｂを、上述の「ウェーブ型」で形成している。よって、本実施形態は、ｄ1＝ｄ2の場合（通常のコンフォーマル型の反射防止膜構造）に比べて曲面が増えるので、リップルを低減可能である。このために、感度特性を向上させることができる。また、低層化や微細化に伴って、レンズの厚みを超薄膜にしたり、厚くすることが必要とされる場合があるが、プロセス的に実現が困難であり、ｄ２部分の厚みを変更ことで、比較的容易にレンズの集光位置をコントロールできる。
具体的には、「ウェーブ型」でない場合（ｄ１＝ｄ２）と比較して、緑色光における感度を、２％程度、向上させることができた。
本実施形態においては、実施形態１の場合と同様に、反射防止層１１２ｂは、バインダー樹脂（図示なし）と、低屈折率粒子（図示なし）とを含む。このため、実施形態１の場合と同様に、反射防止特性を向上させることができる。
また、反射防止層１１２ｂの屈折率を変更することで、感度特性を最適化することができる。
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
＜３．実施形態３（反射防止膜の表面がフラットな場合）＞
［Ａ］装置構成など
ｃは、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃの要部を示す図である。図１４は、図４の場合と同様な部分の断面を示している。
図１４に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｃは、反射防止層１１２ｃが、実施形態２と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
反射防止層１１２ｃは、実施形態２の場合と同様に、バインダー樹脂（図示なし）と、低屈折率粒子（図示なし）とを含むように形成されている。つまり、中空シリカを含むように形成されている。
しかし、本実施形態においては、図１４に示すように、反射防止層１１２ｃは、実施形態２の場合と異なり、表面が基板１０１の面（ｘｙ面）に沿って平坦になるように、オンチップレンズ１１１ｂの上面に設けられている。
本実施形態においては、オンチップレンズ１１１ｂにおいて凸状に突出した頂部における膜厚ｄｃが、たとえば、２００ｎｍ〜６００ｎｍになるように、反射防止層１１２ｃを形成することが好適である。
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、反射防止層１１２ｃは、実施形態１および実施形態２の場合と同様に、バインダー樹脂（図示なし）と、低屈折率粒子（図示なし）とを含む。このため、同様に、反射防止特性を向上させることができる。また、反射防止層１１２ｃの膜厚を調整することで、感度特性を向上させることができる。
この他に、反射防止膜の表面を平坦にした場合には、オンチップレンズの集光効率が低下する場合があるが、反射防止層１１２ｃの屈折率を変更することで、感度特性を最適化することができる。
図１５は、本発明にかかる実施形態３において、反射防止層１１２ｃの屈折率と、感度との関係を示す図である。図１５では、基準サンプルの感度を用いて規格化した感度を示している。
図１５に示すように、反射防止層１１２ｃの屈折率ｎが１．２５の場合において、特に好適に、感度を向上させることができる。
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
＜４．実施形態４（反射防止膜が多層で形成されている場合）＞
［Ａ］装置構成など
図１６は、本発明にかかる実施形態４において、固体撮像装置１ｄの要部を示す図である。図１６は、図４の場合と同様な部分の断面を示している。
図１６に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｄは、反射防止層１１２ｄが、実施形態２と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
反射防止層１１２ｄは、図１６に示すように、第１の反射防止層１１２１と、第２の反射防止層１１２２とを含む。
第１の反射防止層１１２１は、図１６に示すように、オンチップレンズ１１１の上面に設けられている。
第２の反射防止層１１２２は、図１６に示すように、第１の反射防止層１１２１の上方に設けられている。
反射防止層１１２ｄにおいて、第１の反射防止層１１２１と第２の反射防止層１１２２とのそれぞれは、実施形態２の場合と同様に、低屈折率粒子（図示なし）と、バインダー樹脂（図示なし）とを含む。
ここでは、上層の第２の反射防止層１１２２が、下層の第１の反射防止層１１２１よりも、低屈折率粒子を多く含有するように形成されている。たとえば、中空シリカを、低屈折率粒子として含有するように形成されている。
具体的には、下層の第１の反射防止層１１２１は、下記の条件に対応するように形成される。
・中空シリカの含有割合：１０〜５０重量％（好適には、１０〜４０重量％）
・膜厚：３０〜１００ｎｍ
また、上層の第２の反射防止層１１２２は、下記の条件に対応するように形成されている。
・中空シリカの含有割合：１０〜５０重量％（好適には、２０〜５０重量％）
・膜厚：３０〜１００ｎｍ
なお、第１の反射防止層１１２１について、上記の含有割合を４０重量％，膜厚を５０ｎｍとし、第２の反射防止層１１２２について、含有割合を５０重量％，膜厚を５０ｎｍとした場合、単層の反射防止層に比べて、約０．５％の反射防止機能の向上が確認された。
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、反射防止層１１２ｄは、複数の層１１２１，１１２２を積層することによって形成されている。ここでは、上層の方が下層よりも、低屈折率粒子を多く含有するように形成されている。
よって、本実施形態は、実施形態２の場合と同様に、多段的な反射防止機能を反射防止層１１２ｄが有することから、反射防止特性を向上させることができる。
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
なお、上記においては、上層に含まれる低屈折率粒子の粒径が、下層に含まれる低屈折率粒子の粒径も大きいことが、好適である。この場合には、熱による凝集効果によって粒径が大きなものが上方へ向かうので、複数回の塗布を実施しなくても、上層に粒径が大きい低屈折率層が形成されるからである。
＜５．実施形態５（ＯＣＬに低屈折率粒子が含有している場合）＞
［Ａ］装置構成など
図１７は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。図１７は、図４の場合と同様な部分の断面を示している。
図１７に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｅは、オンチップレンズ１１１ｅが設けられている。また、反射防止膜が設けられていない。この点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
オンチップレンズ１１１ｅは、図示を省略しているが、実施形態２における反射防止膜の場合と同様に、低屈折率粒子（図示なし）と、バインダー樹脂（図示なし）とを用いて形成されている。
低屈折率粒子としては、バインダー樹脂よりも屈折率が低いものを用いる。他の実施形態において反射防止膜に含有させた低屈折率粒子を好適に用いることができる。たとえば、中空シリカ（屈折率ｎ＝１．２５〜１．４０程度）を用いることが好適である。
また、バインダー樹脂としては、低屈折率粒子よりも屈折率が高いものを用いる。たとえば、ポリスチレン樹脂（屈折率ｎ＝１．６０）を用いることが好適である。
そして、オンチップレンズ１１１ｅにおいては、上記の低屈折率粒子１１１Ｐが、たとえば、１０〜５０重量％になるように含有させることが好適である。本範囲を超えた場合には、膜中にボイドが発生すると共に、保存安定性の悪化が生ずる場合がある。一方で、本範囲未満の場合には、低屈折率なものを使用することが困難等の不具合が生ずる場合がある。
このオンチップレンズ１１１ｅは、低屈折率粒子と、バインダー樹脂とを含むレンズ材膜（図示なし）を成膜した後に、そのレンズ材膜を加工して形成される。
図１８は、本発明にかかる実施形態５の固体撮像装置１ｅにおいて、オンチップレンズ１１１ｅを製造する工程の要部を示す図である。図１８は、図４と同様な部分の断面であって、オンチップレンズ１１１ｅを形成する部分を拡大して示している。
（１）レンズ材膜ＬＭの形成
まず、図１８（ａ）に示すように、レンズ材膜ＬＭを形成する。
ここでは、レンズ材膜ＬＭの形成に先立って、実施形態１で示したように、カラーフィルタ３０１の形成を実施する（図１０参照）。
そして、そのカラーフィルタ３０１上に、レンズ材膜ＬＭを成膜する。
具体的には、上述した低屈折率粒子とバインダー樹脂とを含む塗布液を、たとえば、スピンコート法によって塗布した後に、ベーク処理を実施して溶媒を揮発させることで、たとえば、膜厚が５００ｎｍのレンズ材膜ＬＭを形成する。たとえば、１２０℃の温度条件の下で３分間のベーク処理を実施後に、さらに、２００℃の温度条件の下で５分間のベーク処理を実施する。
つぎに、図１８（ｂ）に示すように、レジストパターンＰＭを形成する。
ここでは、レンズ材膜ＬＭ上にフォトレジスト膜（図示なし）を形成後、そのフォトレジスト膜を、オンチップレンズ１１１ｅの形状に対応するように加工する。たとえば、フォトリソグラフィ技術でパターン加工後に、リフロー処理等の処理を実施することで、オンチップレンズ１１１ｅの形状にレジストパターンＰＭを形成する。つまり、レジストパターンＰＭの表面が、オンチップレンズ１１１ｅのレンズ面に沿った曲面になるように、加工を行う。
つぎに、図１８（ｃ）に示すように、オンチップレンズ１１１ｅを形成する。
ここでは、上記のように加工されたレジストパターンＰＭをマスクとして用いて、レンズ材膜ＬＭについて、ドライエッチング処理にてエッチバックすることで、オンチップレンズ１１１ｅを形成する。つまり、レジストパターンＰＭの全部を除去すると共に、レンズ材膜ＬＭの一部を除去する。レンズ材膜ＬＭについては、カラーフィルタ３０１の表面が露出しないように、カラーフィルタ３０１の表面からの膜厚が、少なくとも５０〜１００ｎｍ程度残す。また、上記のドライエッチング処理は、たとえば、ガスがＣＦ４ガスであって、パワーが７００Ｗの条件で実施される。
これにより、オンチップレンズ１１１ｅは、中心部分において、上方へ向かうに伴って、低屈折率粒子がバインダー樹脂よりも多く分布するように形成される。
なお、上記においては、オンチップレンズ１１１ｅを、レンズ面が球形な凸レンズとして形成する場合について説明したが、これに限定されない。図１８（ｄ）に示すように、オンチップレンズ１１１ｅｂを、断面が矩形なデジタルレンズとして形成しても良い。
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態のオンチップレンズ１１１ｅは、低屈折率粒子１１１Ｐとバインダー樹脂１１１Ｒとを含む。
このため、本実施形態は、実施形態２の場合と同様に、反射防止特性を向上させることができる。
図１９は、本発明にかかる実施形態３において、オンチップレンズ１１１ｅの屈折率ｎおよび膜厚ｄｍ（μｍ）と、感度との関係を示す図である。図１９では、基準サンプル（屈折率１．６０）の感度を用いて規格化した感度を示している。また、図１９では、（ａ）が、カメラのレンズ（図１の光学系４２）がＦ５．６である場合を示し、（ｂ）が、Ｆ２．８である場合を示している。
図１９に示すように、オンチップレンズ１１１ｅの屈折率等を変更することで、感度特性を最適化することができる。たとえば、屈折率ｎを１．３５以下にすることによって、３％以上、感度を向上させることができる。
したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を向上させることができる。
＜５．その他＞
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
上記の実施形態においては、ＣＭＯＳイメージセンサに適用する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＣＣＤイメージセンサについて、適用可能である。
また、上記の実施形態においては、カメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
また、上記の実施形態において、オンチップレンズなどの光学部材については、いわゆる瞳補正に対応するように、配置してもよい。具体的には、複数のフォトダイオードが撮像面に配列されたピッチよりも、オンチップレンズなどの光学部材が撮像面に配列されたピッチが狭くなるように配列しても良い。
なお、上記の実施形態において、固体撮像装置１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅは、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、基板１０１は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、撮像面ＰＳは、本発明の撮像面に相当する。また、上記の実施形態において、受光面ＪＳは、本発明の受光面に相当する。また、上記の実施形態において、フォトダイオード２１は、本発明の光電変換部に相当する。また、上記の実施形態において、オンチップレンズ１１１，１１１ｂ，１１１ｅは、本発明のオンチップレンズに相当する。また、上記の実施形態において、反射防止層１１２，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄは、本発明の反射防止層に相当する。また、上記の実施形態において、バインダー樹脂１１１Ｒ，１１２Ｒは、本発明のバインダー樹脂に相当する。また、上記の実施形態において、低屈折率粒子１１１Ｐ，１１２Ｐは、本発明の低屈折率粒子に相当する。また、上記の実施形態において、第１の膜厚ｄ１は、本発明の第１の膜厚に相当する。また、上記の実施形態において、第２の膜厚ｄ２は、本発明の第２の膜厚に相当する。また、上記の実施形態において、第１の反射防止層１１２１は、本発明の第１の反射防止層に相当する。また、上記の実施形態において、第２の反射防止層１１２２は、本発明の第２の反射防止層に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ４０は、本発明の電子機器に相当する。
１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ：固体撮像装置、１３：行走査回路、１４：カラム回路、１５：列走査回路、１６：水平出力線、１７：出力回路、１８：タイミング制御回路、２１：フォトダイオード、２２：転送トランジスタ、２３：増幅トランジスタ、２４：選択トランジスタ、２５：リセットトランジスタ、４０：カメラ、４２：光学系、４３：駆動回路、４４：信号処理回路、１０１：基板、１１１，１１１ｂ，１１１ｅ：オンチップレンズ、１１１Ｐ：低屈折率粒子、１１１Ｒ：バインダー樹脂、１１２，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ：反射防止層、１１２Ｐ：低屈折率粒子、１１２Ｒ：バインダー樹脂、１３１：光導波路コア部、１３１ａ：第１のコア部、１３１ｂ：第２のコア部、３０１：カラーフィルタ、４００：ＡＤＣ、１１２１：第１の反射防止層、１１２２：第２の反射防止層、ＢＭ：バリアメタル層、ＦＤ：フローティングディフュージョン、Ｈ：配線、ＨＬ：列信号線、ＪＳ：受光面、Ｋ：孔、ＫＢ：拡散防止層、Ｐ：画素、ＰＡ：撮像領域、ＰＳ：撮像面、ＳＡ：周辺領域、Ｓｚ：層間絶縁膜、ＶＬ：行制御線、ｄ１：第１の膜厚、ｄ２：第２の膜厚

Claims (13)

  1. 基板の撮像面に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
    前記基板の撮像面において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと、
    前記基板の撮像面において前記オンチップレンズの上面に設けられている反射防止層と
    を有し、
    前記反射防止層は、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む、
    固体撮像装置。
  2. 前記反射防止層は、中空シリカを、前記低屈折率粒子として含む、
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記反射防止層は、前記受光面の上方において前記受光面から離れるに伴って、前記低屈折率粒子が前記バインダー樹脂よりも多く分布するように形成されている、
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記光電変換部は、複数が前記撮像面に配置されており、
    前記オンチップレンズは、前記受光面から上方へ向かって凸状に突出した凸レンズであって、前記複数の光電変換部に対応するように、複数が互いに接して配置されており、
    前記反射防止層は、前記複数のオンチップレンズの上面を被覆して設けられている、
    請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記反射防止膜は、前記複数のオンチップレンズの間において凹んだ凹部における第１の膜厚が、前記複数のオンチップレンズにおいて凸状に突出した頂部における第２の膜厚よりも厚くなるように設けられている、
    請求項４に記載の固体撮像装置。
  6. 前記反射防止膜は、表面が前記基板の撮像面に沿って平坦になるように、前記オンチップレンズの上面に設けられている、
    請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 前記反射防止膜は、
    前記オンチップレンズの上面に設けられた第１の反射防止層と、
    前記第１の反射防止層の上方に設けられた第２の反射防止層と
    を少なくとも有し、
    前記第１の反射防止層と前記第２の反射防止層とのそれぞれは、前記低屈折率粒子と、前記バインダー樹脂とを含み、
    前記第２の反射防止層が前記第１の反射防止層よりも前記低屈折率粒子を多く含有するように形成されている、
    請求項５に記載の固体撮像装置。
  8. 基板の撮像領域に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
    前記基板の撮像領域において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと
    を有し、
    前記オンチップレンズは、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む、
    固体撮像装置。
  9. 前記オンチップレンズは、中空シリカを、前記低屈折率粒子として含有する、
    請求項８に記載の固体撮像装置。
  10. 基板の撮像面に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
    前記基板の撮像面において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと、
    前記基板の撮像面において前記オンチップレンズの上面に設けられている反射防止層と
    を有し、
    前記反射防止層は、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む、
    電子機器。
  11. 基板の撮像領域に設けられており、受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
    前記基板の撮像領域において前記光電変換部の受光面の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズと
    を有し、
    前記オンチップレンズは、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを含む、
    電子機器。
  12. 受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を、基板の撮像面に設ける光電変換部形成工程と、
    前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズを、前記光電変換部の受光面の上方に設けるオンチップレンズ形成工程と、
    前記オンチップレンズの上面に反射防止膜を設ける反射防止層形成工程と
    を有し、
    前記反射防止層形成工程においては、前記オンチップレンズよりも屈折率が低いバインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、前記反射防止層を形成する、
    固体撮像装置の製造方法。
  13. 受光面にて入射光を受光し光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部を、基板の撮像面に設ける光電変換部形成工程と、
    前記入射光を前記受光面へ集光するオンチップレンズを、前記光電変換部の受光面の上方に設けるオンチップレンズ形成工程と
    を有し、
    前記オンチップレンズ形成工程においては、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂よりも屈折率が低い低屈折率粒子とを用いて、前記オンチップレンズを形成する、
    固体撮像装置の製造方法。
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