JP2012209542A - 固体撮像装置、固体撮像装置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、カラーフィルタの剥離を抑制する。
【解決手段】 固体撮像装置１００は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子１１を有する画素１１２と、画素１１２に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタ１５と、カラーフィルタ１５を介して入射光を光電変換素子１１に集光するマイクロレンズ１６と、カラーフィルタ１５の各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜１７と、カラーフィルタ１５と遮光膜１７との間に設けられ、非平坦化された密着性膜１９と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】 固体撮像装置１００は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子１１を有する画素１１２と、画素１１２に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタ１５と、カラーフィルタ１５を介して入射光を光電変換素子１１に集光するマイクロレンズ１６と、カラーフィルタ１５の各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜１７と、カラーフィルタ１５と遮光膜１７との間に設けられ、非平坦化された密着性膜１９と、を有する。
【選択図】図２
Description
本開示は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器に関する。
従来、デジタルカメラやビデオカメラに用いられる固体撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像装置やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の固体撮像装置が知られている。これらの固体撮像装置は、受光部に入射される光の方向によって大きく２種類に大別される。
ひとつは、配線層が形成された半導体基板の表面側から入射する光を受光する固体撮像装置である。もうひとつは、配線層が形成されていない半導体基板の裏面側から入射する光を受光する、いわゆる裏面照射型固体撮像装置である。
これらの固体撮像装置には、感度や混色の改善のため、画素間を遮光するために遮光膜が設けられている。固体撮像装置には画質の更なる向上が要求されており、更なる混色・感度の改善が求められている。さらに、微細化が進むと、各層、特に遮光膜、カラーフィルタ及びマイクロレンズの重ね合わせ精度が劣化し、混色へ大きな悪影響を与える。
固体撮像装置の低背化や、遮光膜とカラーフィルタの重ね合わせ精度の向上のため、例えば、特許文献１の固体撮像装置では、隣接画素への混色を低減する遮光膜がカラーフィルタと同一平面上に形成されている。
しかしながら特許文献１で開示される方法では、カラーフィルタが遮光膜及び半導体基板の上に形成されているため、カラーフィルタが半導体基板から剥離しやすいという問題がある。
本開示は、上述の点を鑑みてなされたものであり、カラーフィルタの剥離を抑制す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ものである。
また、本開示は、かかる固体撮像装置を備えた電子機器を提供するものである。
上記課題を解決するため、本開示に係る固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、を有する。
本開示に係る固体撮像装置では、カラーフィルタと遮光膜との間に非平坦化された密着性膜を設けることでカラーフィルタの剥離を抑制することができる。
また、本開示に係る固体撮像装置の製造方法は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を形成する工程とカラーフィルタの複数の色目フィルタ成分の間に設けられる遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜上に非平坦化された密着性膜を成膜する工程と、前記密着性膜上であって前記遮光膜の間に前記カラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上に、前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズを形成する工程と、を有する。
本開示に係る電子機器は、上述した固体撮像装置と、光学レンズと、信号処理回路とを有する。
本技術によれば、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。
（第１実施形態）
図１は、本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示す固体撮像装置１００は、シリコンで構成される基板１１１と、基板１１１上に配列された複数の画素１１２を有する画素部１１３と、垂直駆動回路１１４と、カラム信号処理回路１１５と、水平駆動回路１１６と、出力回路１１７と、制御回路１１８と、を備える。
図１は、本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示す固体撮像装置１００は、シリコンで構成される基板１１１と、基板１１１上に配列された複数の画素１１２を有する画素部１１３と、垂直駆動回路１１４と、カラム信号処理回路１１５と、水平駆動回路１１６と、出力回路１１７と、制御回路１１８と、を備える。
画素部１１３は、２次元アレイ状に規則的に複数配置された画素１１２を有する。画素部１１３は、実際に入射光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を増幅してカラム信号処理回路１１５に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域（図示せず）とで構成される。黒基準画素領域は、通常有効画素領域の外周部に形成される。
画素１１２は、例えばフォトダイオードである光電変換素子（図示せず）と、複数の画素トランジスタ（図示せず）で構成される。画素１１２は、基板１１１上に２次元アレイ状に規則的に複数配置される。複数の画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、アンプトランジスタで構成される４つのＭＯＳトランジスタであっても、選択トランジスタを除いた３つのトランジスタであってもよい。
制御回路１１８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路１１４、カラム信号処理回路１１５、及び水平駆動回路１１６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。制御回路１１８は、クロック信号や制御信号を用いて垂直駆動回路１１４、カラム信号処理回路１１５、及び水平駆動回路１１６を制御する。
垂直駆動回路１１４は、例えばシフトレジスタで構成され、画素１１２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。垂直駆動回路１１４は、画素１１２の光電変換素子での受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線１１９を通してカラム信号処理回路１１５に供給する。
カラム信号処理回路１１５は、例えば画素１１２の列毎に配置されており、１行分の画素１１２から出力される信号を画素列毎に黒基準画素領域からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅などの信号処理を行う。カラム信号処理回路１１５の出力段には、図示しない水平選択スイッチが水平信号線１２０との間に設けられている。
水平駆動回路１１６は、例えばシフトレジスタで構成される。水平駆動回路１１６は、水平走査パルスを順次出力することで、カラム信号処理回路１１５の各々を順番に選択し、各カラム信号処理回路１１５から画素信号を水平信号線１２０に出力させる。
出力回路１１７は、水平信号線１２０を介して、各カラム信号処理回路１１５から順次供給される画素信号に対し信号処理を施して図示しない外部装置に出力する。
次に、図２を用いて、固体撮像装置１００の詳細を説明する。
図２に示すように、本実施形態の固体撮像装置１００は、基板１１１と、基板１１１の表面側に形成された配線層２６、及び支持基板１４と、基板１１１の裏面側に絶縁膜１８を介して形成されたカラーフィルタ１５、及びマイクロレンズ１６と、を備える。
図２に示すように、本実施形態の固体撮像装置１００は、基板１１１と、基板１１１の表面側に形成された配線層２６、及び支持基板１４と、基板１１１の裏面側に絶縁膜１８を介して形成されたカラーフィルタ１５、及びマイクロレンズ１６と、を備える。
基板１１１は、シリコンで構成される半導体基板である。基板１１１は、３μｍ〜５μｍの厚みを有する。基板１１１には光電変換素子１１と、画素回路部を構成する複数の画素トランジスタＴｒとで構成される画素１１２が、二次元マトリクス状に複数形成されている。また、図２では図示を省略するが、基板１１１に形成された画素１１２の周辺領域には、周辺回路部が構成されている。
光電変換素子１１は、例えばフォトダイオードであり、入射光の受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。
画素トランジスタＴｒは、基板１１１の表面側に形成された図示しないソース・ドレイン領域と、基板１１１の表面上にゲート絶縁膜１２９を介して形成されたゲート電極１２８と、を有している。
画素トランジスタＴｒは、基板１１１の表面側に形成された図示しないソース・ドレイン領域と、基板１１１の表面上にゲート絶縁膜１２９を介して形成されたゲート電極１２８と、を有している。
また、隣接する画素１１２の間には、基板１１１の表面から裏面にかけて高濃度不純物領域で構成される素子分離領域２４が形成されている。素子分離領域２４により、各画素１１２は電気的に分離されている。
配線層２６は、基板１１１の表面側に形成されており、層間絶縁膜２７を介して複数層（図２では３層）に積層された配線２６１を有する。配線層２６に形成される配線２６１を介して、画素１１２を構成する画素トランジスタＴｒが駆動される。
支持基板１４は、配線層２６の基板１１１に面する側とは反対側の面に形成されている。支持基板１４は、製造段階で基板１１１の強度を確保するために構成される。支持基板１４は、例えばシリコン基板で構成される。
カラーフィルタ１５は、基板１１１の裏面側に絶縁膜１８を介して形成されており、画素毎に例えば、第１色目、第２色目、及び第３色目フィルタ成分を有する。例えば、第１色目フィルタ成分、第２色目フィルタ成分及び３色目フィルタ成分を、それぞれグリーンフィルタ成分、レッドフィルタ成分及びブルーフィルタ成分としてもよいが、これに限らず、任意の色フィルタ成分としてもよい。また、色フィルタ成分以外でも、例えば可視光を透過する透明樹脂や、例えば透明樹脂中にカーボンブラック色素を添加して形成されるＮＤフィルタのように可視光を減衰するフィルタ成分を用いることも可能である。
カラーフィルタ１５では、所望の波長の光が透過され、透過した光が基板１１１内の光電変換素子１１に入射する。
カラーフィルタ１５では、所望の波長の光が透過され、透過した光が基板１１１内の光電変換素子１１に入射する。
カラーフィルタ１５の各色フィルタ成分の間には、遮光膜１７が設けられる。遮光膜１７及び絶縁膜１８と、カラーフィルタ１５との間には密着性膜１９が形成される。
遮光膜１７は、入射光が隣接する光電変換素子１１に漏れる混色を低減するために設けられる。遮光膜１７は、導電性の材料や黒色の色材を分散した有機材料で構成される。
密着性膜１９は、カラーフィルタ１５と、遮光膜１７及び絶縁膜１８とを密着させるために、カラーフィルタ１５と、遮光膜１７及び絶縁膜１８との間に設けられる。密着性膜１９は、非平坦化された透明な膜であり、カラーフィルタ、酸化膜、窒化膜、金属と密着性の良い非平坦化膜である。密着性膜１９は、熱効果の過程において、ある温度領域においては下地（ここでは遮光膜１７及び絶縁膜１８）の凹凸段差による塗布ムラを軽減するように熱流動性を有する熱可塑特性を有し、熱処理最終過程において熱硬化性を兼ね備える樹脂材料を用いることが望ましい。
上述した樹脂材料の例として、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、シロキサン系樹脂、或いはそれらの共重合樹脂、エポキシ系樹脂などの有機膜が挙げられる。具体的には、例えば「ＴＭＲ−Ｃ００６」」（東京応化工業株式会社製、製品名）などがある。なお、エポキシ系樹脂を硬化性基や硬化剤に用いた場合も含む。また、密着性膜１９としては、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃ（炭素）、Ｈ（水素）を主成分とする絶縁膜、例えば、ＳｉＣＨ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＮＨなどの単膜の無機膜を用いてもよい。
密着性膜１９は、遮光膜１７の形状を利用して形成される。つまり、遮光膜１７が形成された後に密着性膜１９が成膜されるため、遮光膜１７の上面及び側壁に密着性膜１９が形成される。
密着性膜１９は、カラーフィルタ１５の少なくとも一部が各画素に対応して形成された遮光膜１７よりも低い位置に形成されるような厚みに成膜すればよい。すなわち、密着性膜１９は、遮光膜１７の膜厚をＴ１とすると、密着性膜１９の膜厚Ｔ２がＴ２＞Ｔ１となるような厚みに成膜する。なお、密着性膜１９は、リソグラフィーによるパターニングとエッチングにより、遮光膜１７の上面及び側壁のみを覆うように形成してもよい。
続いて、固体撮像装置１００の製造方法を説明する。固体撮像装置１００は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子１１を有する画素１１２を形成する工程と、カラーフィルタ１５の複数の色目フィルタ成分の間に設けられる遮光膜１７を形成する工程と、遮光膜１７上に非平坦化された密着性膜１９を成膜する工程と、密着性膜１９上であって遮光膜１７の間にカラーフィルタ１５を形成する工程と、カラーフィルタ１５上に、カラーフィルタ１５を介して入射光を光電変換素子１１に集光するマイクロレンズ１６を形成する工程とを備える。
図３を用いて固体撮像装置１００の製造方法の詳細を説明する。なお、画素１１２は従来技術と同様に形成できるため、説明を省略する。
図３（ａ）に示すように、光電変換素子１１上に絶縁膜１８を、ＣＶＤ／ＡＬＤ／ＰＶＤ法などを用いて成膜する。
次に、遮光膜１７となる膜１７１（ここでは金属）を成膜する（図３（ｂ））。その後、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１をエッチングし、遮光膜１７を形成する（図３（ｃ））。
次に、遮光膜１７となる膜１７１（ここでは金属）を成膜する（図３（ｂ））。その後、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１をエッチングし、遮光膜１７を形成する（図３（ｃ））。
図３（ｄ）に示すように、遮光膜１７を形成後、スピン塗布法や、スプレー塗布法、スリット塗布法などを用いて密着性膜１９を成膜・塗布する。密着性膜１９の上に光学的に効率の良い１００ｎｍ−１ｕｍ程度の厚みのカラーフィルタ１５を形成する（図３（ｅ））。
カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図３（ｆ））。
カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図３（ｆ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１００は、カラーフィルタ１５と遮光膜１７との間に非平坦化した密着性膜１９を設けることで、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。
また、カラーフィルタ１５の一部を遮光膜１７の層に埋め込んでいるため、固体撮像装置１００の低背化が可能となる。これにより、固体撮像装置３００の混色低減や感度向上を実現できる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１９とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
また、カラーフィルタ１５の一部を遮光膜１７の層に埋め込んでいるため、固体撮像装置１００の低背化が可能となる。これにより、固体撮像装置３００の混色低減や感度向上を実現できる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１９とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る固体撮像装置２００を説明する。固体撮像装置２００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点等をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第２実施形態に係る固体撮像装置２００を説明する。固体撮像装置２００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点等をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図４に示す固体撮像装置２００は、遮光膜１７と同一層に設けられたカラーフィルタ２５と、遮光膜１７の側壁と絶縁膜１８上に形成された密着性膜２９とを有する。
密着性膜２９は、遮光膜１７とカラーフィルタ２５との間に形成される。密着性膜２９は、遮光膜１７の側壁に形成されており遮光膜１７の側壁と直交する一面には形成されていない。密着性膜２９は、絶縁膜１８上にも形成されている。密着性膜２９は、形状をのぞき構成や材料等は図２の密着性膜１９と同じである。
カラーフィルタ２５は、平坦化されており、遮光膜１７と同一層に形成される。
カラーフィルタ２５は、平坦化されており、遮光膜１７と同一層に形成される。
固体撮像装置２００は、遮光膜１７及び絶縁膜１８で形成される開口に、密着性膜２９及びカラーフィルタ２５が順に形成された構成となっている。密着性膜２９は、カラーフィルタ２５と絶縁膜１８との間だけでなく、遮光膜１７の側壁とカラーフィルタ２５との間にも形成されている。
続いて、固体撮像装置２００の製造方法を説明する。カラーフィルタ２５を形成するまでは、図３（ａ）〜図３（ｅ）と同じであるため、説明を省略する。
図３では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図５に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図３では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図５に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図５（ａ）に示すように、カラーフィルタ２５を形成後、ＣＭＰ・ＤＲＹエッチング等によりカラーフィルタ２５を平坦化する。ここでは遮光膜１７の表面が露出するまでカラーフィルタ２５の平坦化を行っている。従って、遮光膜１７の一面上に形成された密着性膜２９もエッチングされているが、密着性膜２９が残る程度でエッチングを停止してもよい。これにより、密着性膜２９は遮光膜１７の側壁と絶縁膜１８上に形成される。
図５（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２５を平坦化した後、カラーフィルタ２５上にマイクロレンズ１６を形成する。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置２００は、カラーフィルタ２５を平坦化することで、ムラ・シェーディング・感度比等を改善することができ、画質を向上させることができるとともに、カラーフィルタ２５と、遮光膜１７及び絶縁膜１８との間に密着性膜２９を設けることで、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。また、カラーフィルタ２５を遮光膜１７の層に埋め込んでいるため、固体撮像装置１００の低背化が可能となる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ２５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ２５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る固体撮像装置３００を説明する。固体撮像装置３００は、密着性膜３９の形状をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第３実施形態に係る固体撮像装置３００を説明する。固体撮像装置３００は、密着性膜３９の形状をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図６に示す固体撮像装置３００は、遮光膜１７の一面とカラーフィルタ１５との間に形成された密着性膜３９を有する。
密着性膜３９は、遮光膜１７の側壁及び絶縁膜１８上には形成されておらず、遮光膜１７の一部、本実施形態では一面に形成されている。密着性膜３９の材料等は、図２に示す密着性膜１９と同じであるため説明を省略する。
密着性膜３９は、遮光膜１７の側壁及び絶縁膜１８上には形成されておらず、遮光膜１７の一部、本実施形態では一面に形成されている。密着性膜３９の材料等は、図２に示す密着性膜１９と同じであるため説明を省略する。
続いて、固体撮像装置３００の製造方法を説明する。膜１７１を形成するまでは、図３（ａ）、（ｂ）と同じであるため、説明を省略する。
図７（ａ）に示すように、膜１７１を形成後、密着性膜３９を膜１７１上に成膜する。次に、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１及び密着性膜３９をエッチングし、遮光膜１７及び密着性膜３９を形成する（図７（ｂ））。
図７（ａ）に示すように、膜１７１を形成後、密着性膜３９を膜１７１上に成膜する。次に、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１及び密着性膜３９をエッチングし、遮光膜１７及び密着性膜３９を形成する（図７（ｂ））。
次に、カラーフィルタ１５を形成し（図７（ｃ））、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図７（ｄ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置３００は、絶縁膜１８とカラーフィルタ１５との間に密着性膜３９を設けていないため、図２に示す固体撮像装置１００と比較して低背化が可能である。これにより、固体撮像装置３００の混色低減や感度向上を実現できる。また、遮光膜１７の一面とカラーフィルタ１５との間には密着性膜３９を設けているため、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
本実施形態に係る固体撮像装置３００は、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との密着性が、絶縁膜１８とカラーフィルタ１５の密着性より悪い場合に特に有用である。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る固体撮像装置４００を説明する。固体撮像装置４００は、絶縁膜４８の形状をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第４実施形態に係る固体撮像装置４００を説明する。固体撮像装置４００は、絶縁膜４８の形状をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図８に示すように、固体撮像装置４００は、凹形状を有する絶縁膜４８を備える。
絶縁膜４８は、一面に凹凸形状を有する。凸形状の上には、遮光膜１７が形成され、凹形状の内部には、密着性膜１９及びカラーフィルタ１５が形成される。このように、固体撮像装置４００では、密着性膜１９及びカラーフィルタ１５が絶縁膜４８に埋め込まれている。
絶縁膜４８は、一面に凹凸形状を有する。凸形状の上には、遮光膜１７が形成され、凹形状の内部には、密着性膜１９及びカラーフィルタ１５が形成される。このように、固体撮像装置４００では、密着性膜１９及びカラーフィルタ１５が絶縁膜４８に埋め込まれている。
続いて、固体撮像装置４００の製造方法を説明する。膜１７１を形成するまでは、図３（ａ）、（ｂ）と同じであるため説明を省略する。
図９（ａ）に示すように、膜１７１を形成後、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１及び絶縁膜４８をエッチングする。エッチングの深さは、遮光膜１７及び絶縁膜４８を合わせて１００ｎｍ−１ｕｍ程度である。これにより、遮光膜１７及び凹形状を有する絶縁膜４８が形成される。
次に、図９（ｂ）に示すように、遮光膜１７を形成後、スピン塗布法や、スプレー塗布法、スリット塗布法などを用いて密着性膜１９を成膜・塗布する。さらに、１００ｎｍ−１ｕｍ程度の厚みのカラーフィルタ１５を形成し（図９（ｃ））、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図９（ｄ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置４００は、絶縁膜４８を掘り込むことで凹形状を形成し、凹形状の内部にカラーフィルタ１５を埋め込む。これにより、遮光膜１７の膜厚を厚くすることなくカラーフィルタ１５を所望の厚さにしつつ固体撮像装置４００の低背化が可能となる。これにより固体撮像装置４００の混色低減や感度向上が実現できる。また、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との間には密着性膜１９を設けているため、カラーフィルタ１５の剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
また、図９（ａ）で絶縁膜４８をエッチングする際、等方エッチングを行い、絶縁膜４８の凹形状をラウンド形状とするようにしてもよい。これにより、遮光膜１７及び密着性膜１９で構成される光導波路の下部が下に凸のレンズとなるため、マイクロレンズ１６から入射した光をさらに集光できるようになる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る固体撮像装置５００を説明する。固体撮像装置５００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点等をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第５実施形態に係る固体撮像装置５００を説明する。固体撮像装置５００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点等をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図１０に示す固体撮像装置５００は、遮光膜１７と同一層に設けられたカラーフィルタ２５と、遮光膜１７の側壁と絶縁膜１８上に形成された密着性膜２９とを有する。
密着性膜２９は、遮光膜１７とカラーフィルタ２５との間に形成される。密着性膜２９は、遮光膜１７の側壁に形成されており遮光膜１７の側壁と直交する一面には形成されていない。密着性膜２９は、絶縁膜１８上にも形成されている。密着性膜２９は、形状をのぞき構成や材料等は図２の密着性膜１９と同じである。
カラーフィルタ２５は、平坦化されており、遮光膜１７と同一層に形成される。
カラーフィルタ２５は、平坦化されており、遮光膜１７と同一層に形成される。
固体撮像装置５００は、遮光膜１７及び絶縁膜１８で形成される開口に、密着性膜２９及びカラーフィルタ２５が順に形成された構成となっている。密着性膜２９は、カラーフィルタ２５と絶縁膜１８との間だけでなく、遮光膜１７の側壁とカラーフィルタ２５との間にも形成されている。
続いて、固体撮像装置５００の製造方法を説明する。カラーフィルタ２５を形成するまでは、図９（ａ）〜図９（ｃ）と同じであるため、説明を省略する。
図９では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図１１に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図９では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図１１に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図１１（ａ）に示すように、カラーフィルタ２５を形成後、ＣＭＰ・ＤＲＹエッチング等によりカラーフィルタ２５を平坦化する。図１１（ａ）に示すように、ここでは遮光膜１７の表面が露出するまでカラーフィルタ２５の平坦化を行っている。従って、遮光膜１７に形成された密着性膜２９もエッチングされているが、密着性膜２９が残る程度でエッチングを停止してもよい。これにより、密着性膜２９は遮光膜１７の側壁と絶縁膜１８上に形成される。
図１１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２５を平坦化した後、カラーフィルタ２５上にマイクロレンズ１６を形成する。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置５００は、カラーフィルタ２５を平坦化することで、ムラ・シェーディング・感度比等を改善することができ、画質を向上させることができるとともに、カラーフィルタ２５と、遮光膜１７及び絶縁膜１８との間に密着性膜２９を設けることで、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ２５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ２５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る固体撮像装置６００を説明する。固体撮像装置６００は、密着性膜３９の形状をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第６実施形態に係る固体撮像装置６００を説明する。固体撮像装置６００は、密着性膜３９の形状をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図１２に示す固体撮像装置６００は、遮光膜１７の一面とカラーフィルタ１５との間に形成された密着性膜３９を有する。
密着性膜３９は、遮光膜１７の側壁及び絶縁膜１８上には形成されておらず、遮光膜１７の一部、本実施形態では一面に形成されている。密着性膜３９の材料等は、図２に示す密着性膜１９と同じであるため説明を省略する。
密着性膜３９は、遮光膜１７の側壁及び絶縁膜１８上には形成されておらず、遮光膜１７の一部、本実施形態では一面に形成されている。密着性膜３９の材料等は、図２に示す密着性膜１９と同じであるため説明を省略する。
続いて、固体撮像装置６００の製造方法を説明する。密着性膜３９を膜１７１上に成膜するまでは、図７（ａ）までと同じであるため説明を省略する。
図１３（ａ）に示すように、密着性膜３９を形成後、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１及び絶縁膜４８をエッチングする。さらに、１００ｎｍ−１ｕｍ程度の厚みのカラーフィルタ１５を形成し（図１３（ｂ））、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図１３（ｃ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置６００は、絶縁膜１８とカラーフィルタ１５との間に密着性膜３９を設けていないため、図８に示す固体撮像装置４００と比較して低背化が可能である。これにより、固体撮像装置６００の混色低減や感度向上を実現できる。また、遮光膜１７の一面とカラーフィルタ１５との間には密着性膜３９を設けているため、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
本実施形態に係る固体撮像装置６００は、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との密着性が、絶縁膜１８とカラーフィルタ１５の密着性より悪い場合に特に有用である。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態に係る固体撮像装置７００を説明する。
図１４に示すように、固体撮像装置７００は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子１１を有する画素１１２と、画素１１２に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタ１５と、カラーフィルタ１５を介して入射光を光電変換素子１１に集光するマイクロレンズ１６と、絶縁膜４８上であってカラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜１７とを有し、カラーフィルタ１５は、絶縁膜４８に埋め込まれていることを特徴とする。
絶縁膜４８は、カラーフィルタ１５との密着性が高い材料が選択される。
固体撮像装置７００は、密着性膜１９を有していない点をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第７実施形態に係る固体撮像装置７００を説明する。
図１４に示すように、固体撮像装置７００は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子１１を有する画素１１２と、画素１１２に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタ１５と、カラーフィルタ１５を介して入射光を光電変換素子１１に集光するマイクロレンズ１６と、絶縁膜４８上であってカラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜１７とを有し、カラーフィルタ１５は、絶縁膜４８に埋め込まれていることを特徴とする。
絶縁膜４８は、カラーフィルタ１５との密着性が高い材料が選択される。
固体撮像装置７００は、密着性膜１９を有していない点をのぞき、図８の固体撮像装置４００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
続いて、固体撮像装置７００の製造方法を説明する。膜１７１及び絶縁膜４８をエッチングし、遮光膜１７及び絶縁膜４８を形成するまでは、図９（ａ）までと同じであるため説明を省略する。
図１５（ａ）に示すように、遮光膜１７を形成後、密着性膜を形成せずに、１００ｎｍ−１ｕｍ程度の厚みのカラーフィルタ１５を形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置７００は、絶縁膜４８を掘り込むことで凹形状を形成し、凹形状にカラーフィルタ１５を埋め込む構成を有する。さらに、絶縁膜４８としてカラーフィルタ１５との密着性が高い材料を選択することで、カラーフィルタ１５と絶縁膜４８との密着性を高めることができ、カラーフィルタ１５の剥離を抑制することができる。
また、絶縁膜４８にカラーフィルタ１５を埋め込むことで、遮光膜１７の膜厚を厚くすることなくカラーフィルタ１５を所望の厚さにしつつ固体撮像装置４００の低背化が可能となる。これにより、固体撮像装置４００の混色低減や感度向上が実現できる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
また、絶縁膜４８にカラーフィルタ１５を埋め込むことで、遮光膜１７の膜厚を厚くすることなくカラーフィルタ１５を所望の厚さにしつつ固体撮像装置４００の低背化が可能となる。これにより、固体撮像装置４００の混色低減や感度向上が実現できる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第８実施形態）
次に、第８実施形態に係る固体撮像装置８００を説明する。固体撮像装置８００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点をのぞき、図１４の固体撮像装置７００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第８実施形態に係る固体撮像装置８００を説明する。固体撮像装置８００は、カラーフィルタ２５を平坦化している点をのぞき、図１４の固体撮像装置７００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図１６に示す固体撮像装置８００は、遮光膜１７と同一層に設けられたカラーフィルタ２５を有する。
続いて、固体撮像装置８００の製造方法を説明する。カラーフィルタ２５を形成するまでは、図１５（ａ）までと同じであるため、説明を省略する。
図１５では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図１７に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図１５では、カラーフィルタ１５を形成後、マイクロレンズ１６を形成しているが、本実施形態では、図１７に示すようにカラーフィルタ２５を形成後、マイクロレンズ１６の形成前に、カラーフィルタ２５を平坦化する。
図１７（ａ）に示すように、カラーフィルタ２５を形成後、ＣＭＰ・ＤＲＹエッチング等によりカラーフィルタ２５を平坦化する。ここでは遮光膜１７の表面が露出するまでカラーフィルタ２５の平坦化を行っている。
図１７（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２５を平坦化した後、カラーフィルタ２５上にマイクロレンズ１６を形成する。
図１７（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２５を平坦化した後、カラーフィルタ２５上にマイクロレンズ１６を形成する。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置８００は、カラーフィルタ２５を平坦化することで、ムラ・シェーディング・感度比等を改善することができ、画質を向上させることができる。また、固体撮像装置８００は、絶縁膜４８を掘り込むことで凹形状を形成し、凹形状にカラーフィルタ２５を埋め込む構成を有する。さらに、絶縁膜４８としてカラーフィルタ２５との密着性が高い材料を選択することで、カラーフィルタ２５と絶縁膜４８との密着性を高めることができ、カラーフィルタ２５の剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ２５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ２５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第９実施形態）
次に、第９実施形態に係る固体撮像装置９００を説明する。固体撮像装置９００は、密着性膜１９と遮光膜１７との間に酸化膜４０を有している点をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第９実施形態に係る固体撮像装置９００を説明する。固体撮像装置９００は、密着性膜１９と遮光膜１７との間に酸化膜４０を有している点をのぞき、図２の固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図１８に示すように、固体撮像装置９００は、遮光膜１７の表面（一面及び側壁）及び絶縁膜１８に形成された酸化膜４０を有する。酸化膜４０上に密着性膜１９が成膜される。密着性膜１９を、酸化膜４０と密着性のよい材料で形成する。酸化膜４０と密着性膜１９は、カラーフィルタ１５の少なくとも一部が各画素に対応して形成された遮光膜１７よりも低い位置に形成されるような厚みに成膜すればよい。すなわち、酸化膜４０と密着性膜１９とを合わせた膜厚Ｔ３が、遮光膜１７の膜厚をＴ１とすると、Ｔ３＜Ｔ１となるように、酸化膜４０及び密着性膜１９を成膜する。
酸化膜４０の材料としては、例えば、水酸化シリコン（ＳｉｎＨ２ｎ＋２）、アルキルシラン（ＳｉＨｎＲ４−ｎ、ＳｉＲ４）、アルコキシシラン（ＳｉＨｎ（ＯＲ）４−ｎ、Ｓｉ（ＯＲ）４、Ｓｉ（ＯＲ）２（ＯＲ’）２）、ポリシロキサンの少なくともいずれかの材料ガスと酸化剤を用いて成膜されるＳｉＯ２膜、Ｐ−ＳｉＯ膜、ＨＤＰ−ＳｉＯ膜などが挙げられる。なお、酸化膜４０の代わりに窒化膜を用いてもよい。
なお、酸化膜４０と密着性膜１９は、リソグラフィーによるパターニングとエッチングにより、遮光膜１７の上面および側壁のみを覆うように形成してもよい。
なお、酸化膜４０と密着性膜１９は、リソグラフィーによるパターニングとエッチングにより、遮光膜１７の上面および側壁のみを覆うように形成してもよい。
続いて、固体撮像装置９００の製造方法を説明する。遮光膜１７を形成するまでは、図３（ａ）〜図３（ｃ）と同じであるため説明を省略する。
図１９（ａ）に示すように、遮光膜１７を形成後、スピン塗布法や、スプレー塗布法、スリット塗布法などを用いて酸化膜４０を成膜・塗布する。次に、酸化膜４０上に、スプレー塗布法、スリット塗布法などを用いて密着性膜１９を成膜する（図１９（ｂ））。密着性膜１９上にカラーフィルタ１５を形成し（図１９（ｃ））、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図１９（ｄ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置９００のように酸化膜４０に密着性膜１９を積層することができる。酸化膜４０を形成しても、カラーフィルタ１５と遮光膜１７との間に密着性膜１９及び酸化膜４０が形成されているため、カラーフィルタの剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
（第１０実施形態）
次に、第１０実施形態に係る固体撮像装置１０００を説明する。固体撮像装置１０００は、酸化膜５０が遮光膜１７の一面に形成されている点をのぞき、図１８に示す固体撮像装置９００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第１０実施形態に係る固体撮像装置１０００を説明する。固体撮像装置１０００は、酸化膜５０が遮光膜１７の一面に形成されている点をのぞき、図１８に示す固体撮像装置９００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図２０に示すように、固体撮像装置１０００は、遮光膜１７の一面に形成された酸化膜５０を有する。酸化膜５０及び絶縁膜１８上と遮光膜１７の側壁に密着性膜１９が成膜される。密着性膜１９は、酸化膜５０、遮光膜１７と密着性のよい材料で構成される。酸化膜５０は、遮光膜１７の一面に形成されるが、図１８の固体撮像装置９００とは異なり、絶縁膜１８及び遮光膜１７の側壁には形成されない。
続いて固体撮像装置１０００の製造方法を説明する。膜１７１を形成するまでは、図３（ａ）、（ｂ）と同じであるため説明を省略する。
図２１（ａ）に示すように、膜１７１を形成後、酸化膜５０を膜１７１上に成膜する。次に、リソグラフィーを用いて画素１１２毎に膜１７１が開口するようにパターニングしてから膜１７１及び酸化膜５０をエッチングし、遮光膜１７及び酸化膜５０を形成する
次に、遮光膜１７及び酸化膜５０上にスピン塗布法や、スプレー塗布法、スリット塗布法などを用いて密着性膜１９を成膜・塗布する。（図２１（ｂ））。カラーフィルタ１５を形成し（図２１（ｃ））、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ１６を形成する（図２１（ｄ））。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１０００は、絶縁膜１８とカラーフィルタ１５との間に酸化膜５０を設けていないため、図１８に示す固体撮像装置９００と比較して低背化が可能である。これにより、固体撮像装置１０００の混色低減や感度向上が実現できる。また、遮光膜１７の一面とカラーフィルタ１５との間に密着性膜１９を設けているため、カラーフィルタ１５の剥離を抑制することができる。さらに、画素間に形成される遮光膜１７に基づいてセルフアライメントでカラーフィルタ１５を形成可能であり、遮光膜１７とカラーフィルタ１５との重ね合わせ精度を向上することができる。
なお、第９、第１０実施形態では、図２の固体撮像装置１００に酸化膜４０，５０を設ける例について説明したが、図８に示す固体撮像装置４００に酸化膜４０，５０を設けてもよい。
（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態に係る固体撮像装置１１００を説明する。固体撮像装置１１００は、遮光膜の形状が異なる点をのぞき、図２に示す固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
次に、第１１実施形態に係る固体撮像装置１１００を説明する。固体撮像装置１１００は、遮光膜の形状が異なる点をのぞき、図２に示す固体撮像装置１００と同じ構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
図２２を用いて、固体撮像装置１１００の詳細を説明する。図２２（ａ）は、固体撮像装置１１００の画素１１２の辺方向における断面図である。図２２（ｂ）は、固体撮像装置１１００の画素１１２の対角方向における断面図である。
遮光膜は、第１遮光部２７１及び第２遮光部２７２を有する。第１遮光部２７１及び第２遮光部２７２は、カラーフィルタ１５の各色目フィルタ成分の間に設けられる。第１遮光部２７１は、画素１１２からマイクロレンズ１６に最も近い面までの距離が、第２遮光部２７２よりも長くなっている。つまり、第１遮光部２７１及び第２遮光部２７２の画素１１２からマイクロレンズ１６に最も近い面までの距離をそれぞれｄ１、ｄ２（ｄ１、ｄ２＞０）とすると、ｄ１＞ｄ２となる。
本実施形態では、図２２の一点鎖線から一点鎖線で囲まれた部分であって、画素１１２、カラーフィルタ１５の色目フィルタ成分、マイクロレンズ１６を含む領域を画素領域と称する。各画素領域の境界である図２２の一点鎖線を画素境界と称する。本実施形態に係る固体撮像装置１１００の画素領域の平面は四角形状をしており、四角形状の対向する辺の中点を通る線分を画素領域の辺方向、四角形状の対角線を結ぶ線分を画素領域の対角方向と称する。
次に図２３を用いて、本実施形態に係る遮光膜について説明する。図２３（ａ）は、遮光膜の平面図である。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のａ−ａ’ （画素領域の辺方向）、図２３（ｃ）は、ｂ−ｂ’（画素領域の対角方向）における断面のうち遮光膜及び絶縁膜１８を示した図である。
遮光膜は、画素境界上、すなわち画素領域の周囲であってカラーフィルタ１５の各色目フィルタ成分の間に形成される。遮光膜は、図２３（ａ）の通り格子状に形成される。
遮光膜は、画素領域の辺部に形成された第１遮光部２７１と、画素境界の角部に形成された第２遮光部２７２とを有する。
遮光膜は、画素領域の辺部に形成された第１遮光部２７１と、画素境界の角部に形成された第２遮光部２７２とを有する。
第１遮光部２７１は、格子状の遮光膜の辺部に形成される。第１遮光部２７１は、所定の膜厚を有する。画素領域はマイクロレンズ１６側からみて四角形状をしている。四角形状の辺を含み一定の幅を持った領域を画素領域の辺部と称する。第１遮光部２７１は、カラーフィルタ１５の各色目フィルタ成分の間であって画素領域の辺部に形成される。第１遮光部２７１は、マイクロレンズ１６と接する端面（第１の端面）と、第１の端面と対向する端面（第２の端面）とを有する。第１遮光部２７１は、所定の膜厚がｄ１を有し、第１の端面の幅が第２の端面の幅より狭い略テーパ形状を有する。
第２遮光部２７２は、格子状の遮光膜の交差部に形成される。第２遮光部２７２は、第１遮光部２７１の膜厚より薄い所定の膜厚を有し、平面視で十字形状を有する。画素領域はマイクロレンズ１６側からみて四角形状をしている。四角形状の角を含み一定の幅を持った領域を画素領域の角部と称する。第２遮光部２７２は、カラーフィルタ１５と同一平面上であって画素領域の角部に形成される。第２遮光部２７２は、マイクロレンズ１６と接する端面（第１の端面）と、第１の端面と対向する端面（第２の端面）とを有する。
なお、本実施形態に係る固体撮像装置１１００は、基板１１１の裏面側の絶縁膜１８の上に遮光膜が形成されている。そのため画素１１２の表面からマイクロレンズ１６側の第１遮光部２７１の端面までの距離は、第１遮光部２７１の膜厚と絶縁膜１８の膜厚とを合わせた距離になる。また画素１１２の表面からマイクロレンズ１６側の第２遮光部２７２の端面までの距離は、第２遮光部２７２の膜厚と絶縁膜１８の膜厚とを合わせた距離になる。絶縁膜１８の膜厚は一定だが、第１遮光部２７１の膜厚が第２遮光部２７２の膜厚より厚いため、画素１１２の表面からマイクロレンズ１６側の第１遮光部２７１の端面までの距離ｄ１は、画素１１２の表面からマイクロレンズ１６側の第２遮光部２７２の端面までの距離より長くなる。
次に、図２４Ａ〜Ｆを用いて本実施形態に係る固体撮像装置１１００の製造方法を説明する。なお、絶縁膜１８を形成するまでは、図２の固体撮像装置１００と同じ工程のため説明を省略する。
図２４Ａ〜Ｆの（ａ）は画素領域の辺方向における断面図を、（ｂ）は画素領域の対角方向における断面図を示す。図２４中の一点鎖線は、画素領域の境界を示す。
図２４Ａ〜Ｆの（ａ）は画素領域の辺方向における断面図を、（ｂ）は画素領域の対角方向における断面図を示す。図２４中の一点鎖線は、画素領域の境界を示す。
図２４Ａに示すように、絶縁膜１８の上に膜３１を形成する。膜３１は、入射光を遮る材料で形成される。例えば、遮光膜として導電性の材料を用いる場合は、アルミニウム、タングステンなどを用いる。また遮光膜として有機材料を用いる場合は、カーボンブラックや、チタンブラックを含む有機膜など黒色の色材を分散した材料を用いる。
図２４Ｂに示すように、膜３１上に第１のフォトレジスト３２を形成する。第１のフォトレジスト３２は、第２遮光部２７２と同様に十字形状を有し、十字形状の幅が第２遮光部２７２よりも大きい開口部を画素領域の角部に有する（図２４Ｂ（ｂ）の符号Ａ参照）。
第１のフォトレジスト３２をマスクとして、その下地の膜３１をドライエッチングする（図２４Ｃ参照）。ここでは、図２４Ｃ（ｂ）の符号Ｂに示すように、膜３１の厚さ以下でエッチングが終了するようにドライエッチングが行われる。これにより、膜３１には凹状の穴が形成される。
ドライエッチングが終了すると、第１のフォトレジスト３２が除去され、膜３１上に第２のフォトレジスト３３が形成される。第２のフォトレジスト３３は、画素領域の辺部に第１遮光部２７１と、画素領域の角部に第２遮光部２７２と同様の形状になるように形成される。従って、第２のフォトレジスト３３のうち画素領域の角部に形成される部分は、膜３１の凹状の穴の内側に形成される（図２４Ｄ（ｂ）の符号Ｃ参照）。
図２４Ｅに示すように、第２のフォトレジスト３３をマスクとして、その下地の膜３１をドライエッチングし、図２４Ｆに示すように、第２のフォトレジスト３３を除去することで、第１遮光部２７１、第２遮光部２７２が形成される。
このように、フォトレジストパータン及びドライエッチングをそれぞれ２回行うことで、厚さの異なる第１遮光部２７１と第２遮光部２７２を形成することができる。
密着性膜１９及びカラーフィルタ１５を形成する方法は、図２の固体撮像装置１００と同じであるため説明を省略する。
このように、フォトレジストパータン及びドライエッチングをそれぞれ２回行うことで、厚さの異なる第１遮光部２７１と第２遮光部２７２を形成することができる。
密着性膜１９及びカラーフィルタ１５を形成する方法は、図２の固体撮像装置１００と同じであるため説明を省略する。
図２５Ａ〜Ｆを用いてマイクロレンズ１６の形成方法を説明する。図２５Ａ〜Ｆの（ａ）は画素領域の辺方向の断面図、（ｂ）は画素領域の対角方向の断面図である。
図２５Ａに示すように、カラーフィルタ１５を形成した後、カラーフィルタ１５上にマイクロレンズ母材４３を形成する。マイクロレンズ母材には、ポリスチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、これら樹脂とアクリル系樹脂の共重合系樹脂、或いはアクリル系樹脂の側鎖に芳香環を付与した樹脂などが用いられる。
図２５Ｂに示すように、マイクロレンズ母材４３の上にポジ型フォトレジスト４４を塗布する。ポジ型フォトレジスト４４には、例えば主成分としてノボラック樹脂が用いられる。
次に、ポジ型フォトレジスト４４を、フォトリソグラフィー法を用いて各画素に対応してパターニングする（図２５Ｃ）。
パターン形成したポジ型フォトレジスト４４を熱軟化点より高い温度で熱処理を行い、レンズ形状のポジ型フォトレジスト４４を形成する（図２５Ｄ）。ポジ型フォトレジスト４４の線幅は、画素領域の辺方向（Ｗ１）が対角方向（Ｗ２）より狭くなる。
パターン形成したポジ型フォトレジスト４４を熱軟化点より高い温度で熱処理を行い、レンズ形状のポジ型フォトレジスト４４を形成する（図２５Ｄ）。ポジ型フォトレジスト４４の線幅は、画素領域の辺方向（Ｗ１）が対角方向（Ｗ２）より狭くなる。
レンズ形状のポジ型フォトレジスト４４をマスクとして、ドライエッチング法を用いてレンズ形状を下地のマイクロレンズ母材４３にパターン転写する（図２５Ｅ）。ポジ型フォトレジスト４４の線幅は、画素領域の辺方向（Ｗ１）が対角方向（Ｗ２）より狭いため、画素領域の辺方向で隣接するレンズは実質的に間隔がないが、対角方向で隣接するレンズは間隔がある。
本実施形態に係る固体撮像装置１１００では、対角方向で隣接するレンズの間隔をなくすため、エッチングを継続して行う。図２５Ｆに示すように、辺方向で隣接するレンズの間隔が実質的になくなった後もエッチングを継続して行うことで、対角方向で隣接するレンズの間隔が実質的にゼロとなる。隣接するマイクロレンズ１６に隙間があっても、この隙間が２００ｎｍ以下であれば、光の波長より十分小さく固体撮像装置の感度特性に影響を与えないため、隣接するマイクロレンズ１６は、実質的に接触しており、隣接するレンズの間隔が実質的にゼロとなるとする。
上述したようにマイクロレンズ１６を形成することで、マイクロレンズ１６は、画素境界の辺部の厚さｈ４が、角部の厚さｈ５より厚くなる。つまり、マイクロレンズ１６は、上面の高さが同一で、画素領域の角部に形成されたマイクロレンズ１６の底面（隣接するマイクロレンズ１６が接する箇所）より、辺部に形成されたマイクロレンズ１６の底面が低い位置（カラーフィルタ１５により近い位置）に形成される。
次に、図２６を用いて第２遮光部２７２の膜厚を第１遮光部２７１の膜厚より薄くとしたことによる効果を説明する。
図２６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置１１００のマイクロレンズ１６、カラーフィルタ１５、遮光膜及び密着性膜１９の断面を示す図である。
図２６（ｃ）、（ｄ）は、第２遮光部２７２の膜厚を第１遮光部２７１の膜厚と同じとした場合の固体撮像装置を示している。第２遮光部２７２の膜厚以外は、図２６（ａ）、（ｂ）と同じ構成である。
図２６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置１１００のマイクロレンズ１６、カラーフィルタ１５、遮光膜及び密着性膜１９の断面を示す図である。
図２６（ｃ）、（ｄ）は、第２遮光部２７２の膜厚を第１遮光部２７１の膜厚と同じとした場合の固体撮像装置を示している。第２遮光部２７２の膜厚以外は、図２６（ａ）、（ｂ）と同じ構成である。
図２６では、マイクロレンズ１６を介して集光される入射光のうち垂直に入射した光を実線で、主光線が傾き、斜めに入射した光（斜め入射光）を破線で示している。
図２６（ａ）、（ｃ）に示すように、固体撮像装置１１００のマイクロレンズ１６の中心を通り、画素境界と平行な面（画素領域の辺方向における断面）では、垂直入射光は第１遮光部２７１に遮られることなくカラーフィルタ１５に入射されている。一方、斜め入射光の一部はどちらも第１遮光部２７１で反射している。
図２６（ｄ）に示すように、固体撮像装置１１００のマイクロレンズ１６の中心、及び画素領域の対角線を通る面（画素領域の対角方向における断面）では、入射光は第２遮光部２７２に遮られてしまい、いわゆるケラレが生じている。特に、マイクロレンズ１６の角部では、垂直入射光、斜め入射光ともに遮光膜で反射してしまい、固体撮像装置１１００の光感度が低下してしまう。
第２遮光部２７２は、絶縁膜１８上に膜１７１の成膜を行った後にリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、次いでドライエッチ法を用いてエッチングを行うことで形成される。リソグラフィー法で形成されたレジストパターンは、平面的に開口が小さくなるよう開口部がラウンド形状を持つ（図２３（ａ）参照）。従って、第２遮光部２７２の辺方向の幅Ｗ１に対して対角方向の幅Ｗ２がより広く形成されてしまう。このように、第２遮光部２７２の線幅Ｗ２は、第１遮光部２７１の線幅Ｗ１より広くなってしまうため、マイクロレンズ１６の角部から入射された光の多くが第２遮光部２７２で反射してしまい、固体撮像装置１１００の光感度が低下してしまう。
一方、図２６（ｂ）に示すように、第２遮光部２７２の膜厚を第１遮光部２７１の膜厚より薄くすると、第２遮光部２７２に遮られる入射光が減少する。特に、マイクロレンズ１６の角部では、垂直入射光が遮光膜に遮られることなくカラーフィルタ１５を通過している。また斜め入射光も一部は第２遮光部２７２で反射してしまうが、図２６（ｄ）では通過できなかった斜め入射光Ｌがカラーフィルタ１５を通過している。
このように、第２遮光部２７２の膜厚を低くすることで、遮光膜で反射する入射光を減らすことができるため、固体撮像装置１１００の光感度の低下を抑制することができる。また第１遮光部２７１の膜厚を低くしないことで、入射光が隣接する光電変換素子１１に漏れる混色を低減することができる。
さらに、第２遮光部２７２の膜厚をカラーフィルタ１５の膜厚より薄くすることで、第２遮光部２７２の上部にカラーフィルタ１５が形成されない領域が生じる。これにより、図２７に示すように、マイクロレンズ１６の角部をカラーフィルタ１５の層内に形成することができる。つまり、カラーフィルタ１５の光電変換素子１１側の面からマイクロレンズ１６の角部までの距離ｄ３を、カラーフィルタ１５の膜厚より短くすることができ、マイクロレンズ１６をより薄く形成することが可能となる。
また、遮光膜とカラーフィルタ１５との間には密着性膜１９を設けているため、カラーフィルタ１５の剥離を抑制することができる。
なお、第１１実施形態では、第１実施形態の固体撮像装置１００の遮光膜の角部の膜厚を薄くする例について説明したが、第２〜第１０実施形態の固体撮像装置２００〜１０００の遮光膜の角部を同様に薄くしてもよい。
なお、第１１実施形態では、第１実施形態の固体撮像装置１００の遮光膜の角部の膜厚を薄くする例について説明したが、第２〜第１０実施形態の固体撮像装置２００〜１０００の遮光膜の角部を同様に薄くしてもよい。
（第１２実施形態）
次に、図２８を用いて、本技術の第１２実施形態では、固体撮像装置１００の応用例を説明する。図２８は、固体撮像装置１００を電子機器１２００に応用した例を示す。電子機器１２００としては、例えばデジタルカメラや、携帯電話機等のカメラ、スキャナ、監視カメラ等が挙げられるが、ここでは電子機器１２００がデジタルカメラである場合について説明する。
次に、図２８を用いて、本技術の第１２実施形態では、固体撮像装置１００の応用例を説明する。図２８は、固体撮像装置１００を電子機器１２００に応用した例を示す。電子機器１２００としては、例えばデジタルカメラや、携帯電話機等のカメラ、スキャナ、監視カメラ等が挙げられるが、ここでは電子機器１２００がデジタルカメラである場合について説明する。
本実施形態に係る電子機器１２００は、固体撮像装置１００と、光学レンズ２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１００の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１００内に一定期間信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１００への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路２１２は、固体撮像装置１００の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１００への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路２１２は、固体撮像装置１００の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。
固体撮像装置１００は、駆動信号に基づき光電変換素子１１に蓄積された信号電荷を電気信号として出力する。
信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理回路２１３は、固体撮像装置１００が出力する電気信号に対して信号処理を施して映像信号を生成し、図示しないメモリなどの記憶媒体やモニタ等に出力する。
信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理回路２１３は、固体撮像装置１００が出力する電気信号に対して信号処理を施して映像信号を生成し、図示しないメモリなどの記憶媒体やモニタ等に出力する。
以上のように、本実施形態に係る電子機器１２００は、第１実施形態に係る固体撮像装置１００を搭載しているため、カラーフィルタ１５の剥離を抑制し、映像信号の画質を向上させることができる。
ここでは、電子機器１２００に第１実施形態に係る固体撮像装置１００を搭載する例を示したが、電子機器１２００に第２〜第１０実施形態に係る固体撮像装置を搭載してもよい。
なお、上述した各実施形態では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置を例に説明したが、ＣＣＤ型の固体撮像装置であっても表面照射型固体撮像装置であっても本技術を適用できることは言うまでもない。
また、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置。
（２）前記カラーフィルタは平坦化されている前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）前記密着性膜は、前記遮光膜の一面と前記カラーフィルタとの間に設けられる前記（１）または前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記光電変換素子と前記カラーフィルタとの間に絶縁膜をさらに有し、
前記カラーフィルタは、前記絶縁膜に埋め込まれている前記（１）〜（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）前記密着性膜と前記遮光膜との間に酸化膜を有する前記（１）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）前記酸化膜は、前記遮光膜の一面に設けられる前記（５）記載の固体撮像装置。
（７）前記遮光膜は、
前記色目フィルタ成分の辺部に形成された第１遮光部と、
前記画素領域の角部に形成された第２遮光部と、を有し、
前記第２遮光部の、前記画素の表面から前記マイクロレンズ側の端面までの距離が、前記第１遮光部の前記距離よりも短い、
前記（１）〜（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を形成する工程と
カラーフィルタの複数の色目フィルタ成分の間に設けられる遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜上に非平坦化された密着性膜を成膜する工程と、
前記密着性膜上であって前記遮光膜の間に前記カラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上に、前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズを形成する工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。
（９）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置と、
前記光電変換素子に前記入射光を導く光学レンズと、
前記電気信号を処理する信号処理回路と、
を備える電子機器。
（１）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置。
（２）前記カラーフィルタは平坦化されている前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）前記密着性膜は、前記遮光膜の一面と前記カラーフィルタとの間に設けられる前記（１）または前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記光電変換素子と前記カラーフィルタとの間に絶縁膜をさらに有し、
前記カラーフィルタは、前記絶縁膜に埋め込まれている前記（１）〜（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）前記密着性膜と前記遮光膜との間に酸化膜を有する前記（１）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）前記酸化膜は、前記遮光膜の一面に設けられる前記（５）記載の固体撮像装置。
（７）前記遮光膜は、
前記色目フィルタ成分の辺部に形成された第１遮光部と、
前記画素領域の角部に形成された第２遮光部と、を有し、
前記第２遮光部の、前記画素の表面から前記マイクロレンズ側の端面までの距離が、前記第１遮光部の前記距離よりも短い、
前記（１）〜（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を形成する工程と
カラーフィルタの複数の色目フィルタ成分の間に設けられる遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜上に非平坦化された密着性膜を成膜する工程と、
前記密着性膜上であって前記遮光膜の間に前記カラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上に、前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズを形成する工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。
（９）入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置と、
前記光電変換素子に前記入射光を導く光学レンズと、
前記電気信号を処理する信号処理回路と、
を備える電子機器。
最後に、上述した各実施形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
１１２ 画素
１１４ 垂直駆動回路
１１５ カラム信号処理回路
１１６ 水平駆動回路
１１７ 出力回路
１１８ 制御回路
１１１ 基板
１４ 支持基板
１５，２５ カラーフィルタ
１６ マイクロレンズ
２４ 素子分離領域
１８，４８ 絶縁膜
１７，２７ 遮光膜
２７１ 第１遮光部
２７２ 第２遮光部
２１０ 光学レンズ
２１１ シャッタ装置
２１２ 駆動回路
２１３ 信号処理回路
１１４ 垂直駆動回路
１１５ カラム信号処理回路
１１６ 水平駆動回路
１１７ 出力回路
１１８ 制御回路
１１１ 基板
１４ 支持基板
１５，２５ カラーフィルタ
１６ マイクロレンズ
２４ 素子分離領域
１８，４８ 絶縁膜
１７，２７ 遮光膜
２７１ 第１遮光部
２７２ 第２遮光部
２１０ 光学レンズ
２１１ シャッタ装置
２１２ 駆動回路
２１３ 信号処理回路
Claims (9)
- 入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置。 - 前記カラーフィルタは平坦化されている請求項１に記載の固体撮像装置。
- 前記密着性膜は、前記遮光膜の一面と前記カラーフィルタとの間に設けられる請求項１に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換素子と前記カラーフィルタとの間に絶縁膜をさらに有し、
前記カラーフィルタは、前記絶縁膜に埋め込まれている請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記密着性膜と前記遮光膜との間に酸化膜を有する請求項１に記載の固体撮像装置。
- 前記酸化膜は、前記遮光膜の一面に設けられる請求項５記載の固体撮像装置。
- 前記遮光膜は、
前記色目フィルタ成分の辺部に形成された第１遮光部と、
前記画素領域の角部に形成された第２遮光部と、を有し、
前記第２遮光部の、前記画素の表面から前記マイクロレンズ側の端面までの距離が、前記第１遮光部の前記距離よりも短い、
請求項１に記載の固体撮像装置。 - 入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を形成する工程と
カラーフィルタの複数の色目フィルタ成分の間に設けられる遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜上に非平坦化された密着性膜を成膜する工程と、
前記密着性膜上であって前記遮光膜の間に前記カラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上に、前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズを形成する工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。 - 入射光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素と、
前記画素に対応して形成され、複数の色目フィルタ成分を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタを介して前記入射光を前記光電変換素子に集光するマイクロレンズと、
前記カラーフィルタの各色目フィルタ成分間に配置される遮光膜と、
前記カラーフィルタと前記遮光膜との間に設けられ、非平坦化された密着性膜と、
を有する固体撮像装置と、
前記光電変換素子に前記入射光を導く光学レンズと、
前記電気信号を処理する信号処理回路と、
を備える電子機器。
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