JP2015029011A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より良好な集光特性を得る。【解決手段】固体撮像装置は、画素が配置された撮像領域と、撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、撮像領域で、画素毎に形成される層内レンズとを備える。層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、接続領域は、電極パッド上に塗布された高屈折率材料から、電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する。本技術は、例えばCMOSイメージセンサに適用することができる。【選択図】図３

Description

本技術は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、良好な集光特性を得ることができるようにする固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関する。

近年、デジタルカメラ等に搭載される固体撮像装置は、画素の微細化に伴い、小型化・多画素化が進んでいる。具体的には、各画素の光電変換部（受光部）の面積が縮小され、受光部のサイズに合わせて、集光部であるマイクロレンズのサイズも縮小されている。

一方、画素の集光特性改善のために、光入射面の最上層に形成されるマイクロレンズに加え、マイクロレンズと受光部との間に、高屈折率材料で形成される層内レンズ（インナーレンズ）を備える固体撮像装置が知られている。

例えば、配線層に層内レンズを形成するようにした固体撮像装置がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、層内レンズは、平坦化された層間絶縁膜上に形成されるため、段差の影響を受けることなく形成されるが、最上層に形成されるマイクロレンズとの距離が比較的遠くなるため、良好な集光特性を得るためには、厳密な構造設計が必要とされる。

これに対して、配線層の上に層内レンズを形成するようにした固体撮像装置がある（例えば、特許文献２参照）。この構造によれば、層内レンズとマイクロレンズとの距離を近づけることができる。

特開２０００−１６４８３７号公報 特開２００９−１５８９４４号公報

特許文献２の固体撮像装置のような構造では、配線（電極パッド）によって段差が生じるため、その段差を緩和して層内レンズを形成する必要があるが、その分、層内レンズと受光部との距離が大きくなり、受光部への入射光量が減少してしまう。

また、層内レンズより上層に形成されるカラーフィルタは、平坦な領域に形成される必要があるため、上述した段差を緩和しないで層内レンズを形成した場合であっても、層内レンズと電極パッドの上層に平坦化膜を形成することになり、その分、層内レンズとマイクロレンズとの距離が大きくなり、集光特性が悪化してしまう。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より良好な集光特性を得ることができるようにするものである。

本技術の一側面の固体撮像装置は、画素が配置された撮像領域と、前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズとを備え、前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する。

前記高屈折率材料の上層に形成される平坦化膜と、前記撮像領域の前記平坦化膜上で、前記画素毎に形成されるカラーフィルタおよびマイクロレンズをさらに設け、前記開口部は、前記接続領域において、前記平坦化膜および前記マイクロレンズの材料がエッチングされることで形成されるようにすることができる。

前記電極パッドの上面の一部は、前記平坦化膜に接しているようにすることができる。

前記撮像領域には、前記画素として、受光面の一部が遮光された位相差検出画素が配置されるようにすることができる。

前記位相差検出画素の前記マイクロレンズは、他の前記画素の前記マイクロレンズより曲率が小さくなるように形成されるようにすることができる。

前記位相差検出画素の前記層内レンズは、他の前記画素の前記層内レンズより曲率が小さくなるように形成されるようにすることができる。

パッシベーション層をさらに設け、前記高屈折率材料は、前記パッシベーション層の上に塗布されるようにすることができる。

前記高屈折率材料は、金属酸化膜微粒子が含有されてなるようにすることができる。

本技術の一側面の固体撮像装置の製造方法は、画素が配置された撮像領域と、前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズとを備える固体撮像装置の製造方法であって、前記層内レンズを、塗布系の高屈折率材料に対するエッチバックにより形成し、前記接続領域に、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにより、前記電極パッドの上面を露出させた開口部を形成するステップを含む。

前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにおいて、前記電極パッドがプラズマにアタックされることで発生する発光波長がモニタリングされるようにすることができる。

前記電極パッド上の前記高屈折率材料の膜厚は、前記高屈折率材料に対するエッチバックのエッチング量より小さくなるようにすることができる。

本技術の一側面の電子機器は、画素が配置された撮像領域と、前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズとを備え、前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する固体撮像装置を備える。

本技術の一側面においては、層内レンズが、塗布系の高屈折率材料で形成され、接続領域が、電極パッド上に塗布された高屈折率材料から、電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する。

本技術の一側面によれば、より良好な集光特性を得ることが可能となる。

本技術の一実施の形態の固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施の形態の固体撮像装置の構成例を示す平面図である。 本技術の一実施の形態の固体撮像装置の構成例を示す断面図である。 従来の層内レンズの形成の工程を示す図である。 本技術の層内レンズの形成処理について説明するフローチャートである。 本技術の層内レンズの形成の工程を示す図である。 本技術の層内レンズの形成の工程を示す図である。 電極パッド上の高屈折率材料の膜厚とエッチング量の関係について説明する図である。 電極パッド上の高屈折率材料の膜厚とエッチング量の関係について説明する図である。 電極パッド上の高屈折率材料の膜厚とエッチング量の関係について説明する図である。 位相差検出画素を含む固体撮像装置の構成例を示す断面図である。 位相差検出画素を含む固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 位相差検出画素を含む固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 位相差検出画素を含む固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 スクライブラインについて説明する図である。 本技術の一実施の形態の電子機器の構成例を示すブロック図である。

以下、本技術の実施の形態について図を参照して説明する。

［固体撮像装置の構成］
図１は、本技術の一実施の形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。

固体撮像装置１は、表面照射型のCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサとして構成され、複数の画素１０、垂直信号線VDL、垂直選択回路１１、水平選択／信号処理回路１２、および出力回路１３を備えている。

画素１０は、Si基板等の半導体基板上に行列状に配置されている。画素１０は、受光光量に応じた電荷を生成する受光部（フォトダイオード）と、各種の画素トランジスタを含む画素回路とをそれぞれ有している。

垂直信号線VDLは、各画素１０で生成された電荷に応じた信号を水平選択／信号処理回路１２へ送る配線であり、垂直方向（列方向）に沿って配線されている。

垂直選択回路１１は、行単位で画素１０を選択し、垂直方向に沿って順次走査する回路である。

水平選択／信号処理回路１２は、列単位で画素１０を選択し、水平方向に沿って順次走査する回路と、垂直信号線VDLを介して送られてきた信号を処理する回路とを有する。水平選択／信号処理回路１２は、垂直選択回路１１による走査に同期して水平方向に沿った画素１０を順次選択する。選択の順に応じて画素１０の信号が垂直信号線VDLを介して順次水平選択／信号処理回路１２へ送られる。水平選択／信号処理回路１２は、順次送られてきた画素１０の信号を出力回路１３へ送る。

出力回路１３は、水平選択／信号処理回路１２から順次送られてくる画素１０の信号に対して、種々の信号処理を施して出力する。

［固体撮像装置の平面図］
図２は、固体撮像装置１の平面図である。

固体撮像装置１は、その受光面内において、撮像領域３１、周辺回路領域３２、および外部接続領域３３を備えている。

撮像領域３１は、矩形状の領域であり、上述した複数の画素１０が行列状に配置される。

周辺回路領域３２は、撮像領域３１の周囲を囲む矩形状に形成され、上述した垂直選択回路１１や水平選択／信号処理回路１２が配置される。

外部接続領域３３は、周辺回路領域３２の周囲を囲む矩形状に形成され、固体撮像装置１と外部の回路とを電気的に接続する電極パッドやその電極パッドに接続される配線が設けられる。

［固体撮像装置の断面図］
図３は、図２のＡ−Ａ’線上に沿った固体撮像装置１の断面図である。

図３に示されるように、固体撮像装置１においては、Si等で形成される半導体基板４１に、受光部としてのフォトダイオード４２が形成される。

半導体基板４１の上層には、積層配線層４３が形成される。積層配線層４３は、層間絶縁膜４４，４５と、複数の配線層４６とにより構成される。層間絶縁膜４４，４５は、例えば、SiO2で形成されるシリコン酸化膜により構成される。配線層４６は、複数の金属（配線材料）で形成され、層間に形成されるプラグ４７，４８等を介して互いに接続される。配線層４６は、例えば、Al配線であればAl合金とバリアメタル（Ti，TiN等）とで形成され、Cu配線であれば、Cuとバリアメタル（Ta，TaN等）とで形成される。

さらに、撮像領域３１の積層配線層４３上には、配線層４９が形成され、外部接続領域３３と周辺回路領域３２の一部の積層配線層４３上には、電極パッド５０が形成される。配線層４９と電極パッド５０とは、例えばAl等の同一の金属で形成されるものとするが、異なる金属で形成されるようにしてもよい。

配線層４９の上層には、高屈折率層５１が形成され、その一部として、画素１０毎に層内レンズ５１ａが形成される。層内レンズ５１ａを含む高屈折率層５１は、塗布系の高屈折率材料で形成される。なお、電極パッド５０は、その上面が高屈折率層５１から露出するようになされている。

高屈折率層５１の上層には、平坦化膜５２が形成され、撮像領域３１の平坦化膜５２上には、画素１０毎に、カラーフィルタ５３が形成される。さらにその上には、マイクロレンズ材５４が形成され、その一部として、画素１０毎にマイクロレンズ５４ａが形成されている。

また、外部接続領域３３においては、電極パッド５０と外部の回路とを電気的に接続するための開口部５５が設けられる。開口部５５は、平坦化膜５３およびマイクロレンズ材５４がエッチングされることで形成される。

上述したように、電極パッド５０の上面が高屈折率層５１から露出するようになされているので、電極パッド５０の上面において、開口部５５によって開口されている領域以外の領域は、平坦化膜５２と接触するようになされている。

次に、固体撮像装置１の製造工程のうちの、層内レンズ５１ａの形成の工程について説明するが、その前に、従来の固体撮像装置における層内レンズの形成の工程について説明する。

［従来の層内レンズの形成について］
まず、図４を参照して、従来の固体撮像装置における層内レンズの形成の工程について説明する。なお、図４においては、電極パッド５０が形成された後の工程について説明する。

電極パッド５０が形成された後、CVD（Chemical Vapor Deposition）により図示せぬパッシベーション層が形成され、図４Ａに示されるように、高屈折率を有する高屈折率層７１が形成される。

従来の技術においては、高屈折率層７１として、CVDにより形成される窒化シリコン膜や酸窒化シリコン膜等が用いられる。CVDにより形成される高屈折率層７１は、被成膜基材の段差に合わせてコンフォーマルに成膜される。したがって、電極パッド５０上にも、設定膜厚と同等の膜厚で、高屈折率層７１が成膜される。

図４Ａの状態の後、高屈折率層７１に層内レンズを形成するためのレジストが形成される。レジスト形成後、リソグラフィによってレンズパターンを形成し、熱処理（リフロー）を行うことで、図４Ｂに示されるように、球面状のレジスト７２が形成される。

図４Ｂの状態の後、ドライエッチングにより全面エッチバックが行われ、球面状に形成されたレジスト７２が、高屈折率層７１に転写されることで、図４Ｃに示されるように、層内レンズ７１ａが形成される。

その後、図４Ｄに示されるように、高屈折率層７１上に平坦化膜５２が形成され、平坦化膜５２上にカラーフィルタ材が塗布、露光、現像されることで、カラーフィルタ５３が形成される。カラーフィルタ５３としては、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３種類のカラーフィルタが形成されるものとするが、その他の色のカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。

カラーフィルタ５３が形成される領域が平坦でない場合、塗布ムラによりカラーフィルタ５３が均一に形成されず、カラーフィルタ５３の性能が撮像面内でばらついてしまう。そこで、ここでは、平坦化膜５２により、カラーフィルタ５３が形成される領域が、段差のない平坦な状態になされる。

また、上述したように、CVDにより形成された高屈折率層７１は、コンフォーマルに形成されるため、電極パッド５０による大きな段差が存在する。そこで、ここでは、平坦化膜５２を厚く形成することにより、その段差が解消される。

そして、図４Ｅに示されるように、マイクロレンズ５４ａと開口部５５が形成される。マイクロレンズ５４ａの形成には、リフロー、エッチバック、ナノインプリント等の手法が用いられるが、その手法はこれらに限定されるものではない。また、開口部５５は、レジスト形成、露光、現像の工程を経て、ドライエッチングによりマイクロレンズ材５４、平坦化膜５２、高屈折率層７１がエッチングされることで、電極パッド５０の上面が露出されるようになる。

被エッチング層であるマイクロレンズ材５４、平坦化膜５２、高屈折率層７１、さらに図示せぬ反射防止材等には、無機膜や有機膜等の様々な材料が用いられるので、開口部５５のドライエッチングにおいては、できる限り膜層数が少ない方が、プロセスの安定性を高めることができる。

［本技術の層内レンズの形成について］
次に、図５および図６を参照して、本技術の固体撮像装置における層内レンズの形成の工程について説明する。図５は、層内レンズ５１ａの形成処理について説明するフローチャートであり、図６は、層内レンズ５１ａの形成の工程について説明する図である。なお、図５および図６においても、電極パッド５０が形成された後の工程について説明する。

電極パッド５０が形成された後、CVDにより図示せぬパッシベーション層が形成されると、ステップＳ１１において、塗布系の高屈折率材料が塗布される。これにより、図６Ａに示されるように、高屈折率層５１が形成される。

塗布系の高屈折率材料としては、例えば、TiOx，ZnOx等の透明金属酸化膜微粒子が含有されたシロキサンベースの材料が用いられるが、その材料はこれに限定されるものではない。高屈折率材料の屈折率としては、一般的に光路として用いられる材料の屈折率1.4乃至1.6より高い屈折率とされ、1.8以上であることが好ましい。

高屈折率層５１の成膜には、例えばスピンコートが用いられ、その膜厚は、電極パッド５０の高さより厚い膜厚とされるが、電極パッド５０の高さや層内レンズ５１ａの所望される高さに応じて最適化される。なお、層内レンズ５１ａの高さに応じて、電極パッド５０の高さを変えるようしてもよい。

高屈折率層５１は、塗布によって形成されるので、電極パッド５０による段差は高屈折率材料で解消することができ、さらに、電極パッド５０上の高屈折率層５１の膜厚を薄くすることができる。つまり、電極パッド５０による段差が平坦化されるようにして、高屈折率層５１が形成される。

ステップＳ１１の後、高屈折率層５１に層内レンズ５１ａを形成するためのレジストが形成される。レジスト形成後、ステップＳ１２において、リソグラフィによってレンズパターンを形成し、熱処理（リフロー）を行うことで、図６Ｂに示されるように、球面状のレジスト７２が形成される。

ここでも、高屈折率層５１表面には段差がないので、レジスト塗布による塗布ムラが低減され、球面状のレジスト７２を撮像面内で均一に形成することができる。

ステップＳ１３において、ドライエッチングにより全面エッチバックが行われ、球面状に形成されたレジスト７２が、高屈折率層５１に転写されることで、図６Ｃに示されるように、層内レンズ５１ａが形成される。

上述したように、電極パッド５０上の高屈折率材料（高屈折率層５１）の膜厚は薄いので、このエッチバックにおいては、電極パッド５０の露出を検知することで、エッチング量が調整することができる。

ここで、図７を参照して、ステップＳ１３において行われるエッチバックの詳細について説明する。図７においては、図６Ｂの状態を時刻t=0、図６Ｃの状態を時刻t=4とし、時刻t=1乃至t=4における高屈折率層５１の変化について説明する。

なお、エッチングに用いるエッチングガスの種類は、CF4，C4F8等のフロロカーボンガスやO2等とされる。

まず、時刻t=0の状態からエッチバックが開始されると、時刻t=1の状態においては、層内レンズ部分でレジスト７２がエッチングされながら、レジストがない部分でもエッチングされる。そのため、レジスト７２が被覆されていないレジスト７２下の高屈折率層５１は、レジスト７２が転写されるようにエッチングされる。なお、電極パッド５０上にはレジスト７２がないので、電極パッド５０上の高屈折率層５１の膜厚は、時刻t=0の状態より薄くなる。

時刻t=2の状態になると、レジスト７２下の高屈折率層５１においては、レジスト７２の転写がさらに進むとともに、電極パッド５０上の高屈折率層５１の膜厚はさらに薄くなる。

そして、時刻t=3の状態になると、電極パッド５０上の高屈折率層５１が全てエッチングされ、電極パッド５０が露出することにより、電極パッド５０（Al）がエッチングされる（プラズマにアタックされる）ようになる。このとき、Alと、エッチング時のプラズマ中のイオン／ラジカルとの反応生成イオン／ラジカル種が飛散する。

ドライエッチングにおいて、イオン／ラジカル種のモニタリングは、一般的に行われており、エッチング装置に備えられているエンドポイントディテクタ（EPD）によって、イオン／ラジカル種がモニタリングされる。イオン／ラジカル種に応じて、プラズマ中の発光波長は特定の波長となるので、プラズマ中の発光波長をモニタリングすることで、終点検知、すなわち、電極パッド５０の露出（エッチング）の検知がなされるようになる。

時刻t=3の状態で、EPDによって終点検知がなされた後、所定のオーバーエッチングが行われると、時刻t=4の状態となる。オーバーエッチングのエッチング量は、所望されるレンズ形状によって決定される。例えば、曲率の大きいレンズを形成するためには、オーバーエッチングが長い時間行われるようにする。

ところで、図７を参照して説明したエッチバックにおいて、EPDによる終点検知がなされるためには、電極パッド５０上の高屈折率材料（高屈折率層５１）の膜厚と、エッチバックのエッチング量との関係が重要となる。

図８は、電極パッド５０の高さを一定にし、高屈折率材料の膜厚を変化させた場合の、エッチバック開始時（時刻t=0）の状態と、エッチバック終了時（時刻t=4）の状態とを示している。図８Ａは、高屈折率材料の膜厚を最も薄くした場合を示しており、図８Ｅは、高屈折率材料の膜厚を最も厚くした場合を示している。

図８Ａの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が薄すぎるため、EPDによる終点検知にマージンがなく、所望されるレンズ形状の層内レンズ５１ａを形成することができない。

図８Ｂおよび図８Ｃの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が適切であり、EPDによる終点検知が適切になされることで、所望されるレンズ形状の層内レンズ５１ａを形成することが可能となる。

一方、図８Ｄおよび図８Ｅの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が厚すぎるため、EPDによる終点検知がなされない。

また、図９は、高屈折率材料の膜厚を一定にし、電極パッド５０の高さ（膜厚）を変化させた場合の、エッチバック開始時（時刻t=0）の状態と、エッチバック終了時（時刻t=4）の状態とを示している。図９Ａは、電極パッド５０の膜厚を最も薄くした場合を示しており、図９Ｅは、電極パッド５０の膜厚を最も厚くした場合を示している。

図９Ａおよび図９Ｂの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が厚すぎるため、EPDによる終点検知がなされない。

図９Ｃの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が適切であり、EPDによる終点検知が適切になされることで、所望されるレンズ形状の層内レンズ５１ａを形成することが可能となる。

一方、図９Ｄおよび図９Ｅの場合、時刻t=0での高屈折率材料の膜厚が薄すぎるため、EPDによる終点検知にマージンがなく、所望されるレンズ形状の層内レンズ５１ａを形成することができない。

以上のことから、図１０に示されるように、エッチバック開始時（時刻t=0）の電極パッド５０上の高屈折率材料（高屈折率層５１）の膜厚をTaとし、エッチバックのエッチング量をTbとすると、EPDによる終点検知が適切になされ、所望されるレンズ形状の層内レンズ５１ａが形成されるための条件は、Tb＞Taとされる。

高屈折率材料の成膜量とエッチバックのエッチング量とは、必ずしも一定ではないので、これらのばらつきがレンズ形状のばらつきの原因となることがあるが、以上の条件の下でエッチングの終点検知が行われることで、レンズ形状のばらつきを抑えることができる。

さて、図５のフローチャートに戻り、図６Ｄに示されるように、ステップＳ１４においては、高屈折率層５１上に平坦化膜５２が形成され、ステップＳ１５においては、平坦化膜５２上にカラーフィルタ５３が形成される。

従来のレンズ形成の工程では、高屈折率層７１において、電極パッド５０による大きな段差が存在するため、平坦化膜５２を厚く形成する必要があった（図４Ｄ）。一方、本技術のレンズ形成の工程では、高屈折率層５１において、電極パッド５０による段差はほとんど存在しないため、平坦化膜５２を薄く形成することができる。

そして、図６Ｅに示されるように、ステップＳ１６においては、マイクロレンズ５４ａが形成され、ステップＳ１７においては、開口部５５（パッド開口部）が形成される。

従来のレンズ形成の工程では、被エッチング層は、マイクロレンズ材５４、平坦化膜５２、高屈折率層７１、および図示せぬ反射防止材等であったが、本技術のレンズ形成の工程では、マイクロレンズ材５４、平坦化膜５２、および図示せぬ反射防止材となる。このように、本技術のレンズ形成の工程では、従来のレンズ形成の工程と比べて、被エッチング層を少なくすることができる。

以上の処理によれば、平坦化膜５２を薄く形成することができるので、従来の技術と比べて、マイクロレンズ５４ａと層内レンズ５１ａとの距離を近づけることができ、集光性向上や、減衰する光量低減といった観点で、より良好な集光特性を得ることが可能となる。

また、層内レンズ５１ａの形状のばらつきを抑えることができるので、集光性のばらつきを抑えるとともに、混色を抑制することも可能となる。

さらに、従来のレンズ形成の工程と比べて、被エッチング層を少なくすることができるので、電極パッド５０のエッチングによるAlエッチング量の低減、Al含有デポ物の低減によるポリマー剥離工程の容易化、フッ化アルミニウム低減によるコロージョンの低減といった効果を奏することができ、また、開口部５５の開口の工程におけるドライエッチングのプロセス時間を短縮することができる。さらにまた、開口部５５の深さを抑えることができるので、固体撮像装置１の実装時に行われるボンディングを容易にすることができる。

ところで、デジタルカメラ等におけるオートフォーカス機能は、システム内の機械的な構造を用いたコントラスト方式により実現されるが、近年、固体撮像装置の画素中に、位相差検出画素を混在させることで、オートフォーカス機能を実現することが行われている（位相差検出方式）。位相差検出画素は、受光部に入射する光を、その上層に設けられた遮光膜で遮光するようになされている。

以下においては、位相差検出画素を含む固体撮像装置の構成について説明する。

［位相差検出画素を含む固体撮像装置の構成例］
図１１は、位相差検出画素を含む固体撮像装置の構成例を示している。

位相差検出画素は、固体撮像装置１の撮像領域３１において、行列状に配置される複数の画素１０の中に散在して配置される。例えば、位相差検出画素は、その受光部の右側が遮光された画素と、受光部の左側が遮光された画素とからなり、これらの画素が、固体撮像装置１における画素行のうちの所定の１行において、画素１０の一部を置き換えることで、特定のパターンで規則的に配置される。

図１１においては、フォトダイオード４２の受光面の一部（具体的には、右側の略半分）が遮光された位相差検出画素８０の断面が示されている。

なお、図１１に示される位相差検出画素８０と、図３を参照して説明した画素１０とで、同様にして形成される部分については、その説明を省略する。

図１１に示される位相差検出画素８０においては、配線層４６の一部が、フォトダイオード４２の受光面の一部を遮光する遮光部として形成される。

位相差検出画素８０においては、受光面の一部が遮光されるため、感度の低下は避けられないが、本技術の層内レンズ５１ａにより、集光性を向上させることができるので、遮光による感度の低下を抑えることが可能となる。

［位相差検出画素を含む固体撮像装置の他の構成例］
図１２は、位相差検出画素を含む固体撮像装置の他の構成例を示している。

図１２に示される位相差検出画素８０においては、マイクロレンズとして、他の画素１０のマイクロレンズ５４ａより曲率の小さいマイクロレンズ５４ａ'が形成される。

このような構成により、集光性をより向上させることができ、遮光による感度の低下をよりよく抑えることが可能となる。

［位相差検出画素を含む固体撮像装置のさらに他の構成例］
図１３は、位相差検出画素を含む固体撮像装置のさらに他の構成例を示している。

図１３に示される位相差検出画素８０においては、層内レンズとして、他の画素１０の層内レンズ５１ａより曲率の小さい層内レンズ５１ａ'が形成される。

このような構成においても、集光性をより向上させることができ、遮光による感度の低下をよりよく抑えることが可能となる。

［位相差検出画素を含む固体撮像装置のさらに他の構成例］
図１４は、位相差検出画素を含む固体撮像装置のさらに他の構成例を示している。

図１４に示される位相差検出画素８０においては、層内レンズとして、他の画素１０の層内レンズ５１ａより曲率の小さい層内レンズ５１ａ'が形成され、マイクロレンズとして、他の画素１０のマイクロレンズ５４ａより曲率の小さいマイクロレンズ５４ａ'が形成される。

このような構成により、集光性をさらに向上させることができ、遮光による感度の低下をより一層抑えることが可能となる。

［パッシベーション性の確保］
本技術の層内レンズ５１ａを形成する高屈折率材料には、パッシベーション性がない場合がある。この場合、図１５に示されるように、固体撮像装置１を、高屈折率材料がパッシベーション層の上に塗布される構造を有するようにすることができる。

図１５に示される固体撮像装置１と、図３を参照して説明した固体撮像装置１とで、同様にして形成される部分については、その説明を省略する。

図１５の固体撮像装置１においては、電極パッド５０（配線層４９）が形成される前に、窒化シリコン膜等のパッシベーション層１０１が形成される。

このような構造により、高屈折率材料にパッシベーション性がない場合であっても、パッシベーション性を確保することができる。

また、固体撮像装置１を、図１６に示される構造を有するようにしてもよい。

図１６の固体撮像装置１においては、電極パッド５０（配線層４９）が形成された後に、窒化シリコン膜等のパッシベーション層１０２が形成される。

この場合、電極パッド５０の上面のパッシベーション層１０２は、層内レンズ５１ａ形成時のエッチバックの際に除去されてしまうが、その領域は小さく、また、電極パッド５０の側面のパッシベーション層１０２は除去されずに残るので、十分にパッシベーション性を確保することができる。

［ダイシング時の膜剥がれについて］
一般的に、半導体装置において、平坦化膜の材料として、有機系の比較的柔らかい材料が用いられるが、その柔らかさのために、ダイシングの際、ダイシングブレードから平坦化膜に与えられる物理的な力によって、平坦化膜の切断面が破壊されることがある。これにより、平坦化膜そのものが剥がれたり、その上下の層が剥がれたりする。

図１７は、ダイシング前の固体撮像装置１の断面図を示している。

図１７に示されるように、固体撮像装置１と他の固体撮像装置１の間には、スクライブライン１２１が設けられている。ダイシングの際には、ダイシングブレードによってスクライブライン１２１が切削されることによって、固体撮像装置１がチップ化される。

ここで、本技術においては、平坦化膜５２の膜厚は薄く形成されるので、平坦化膜５２とダイシングブレードとが接触する面積が小さくなる。したがって、ダイシングブレードから平坦化膜に与えられる物理的な力を小さくすることができ、結果として、平坦化膜５２の膜剥がれを抑制することが可能となる。

以上においては、本技術を、表面照射型のCMOSイメージセンサに適用した構成について説明してきたが、裏面照射型のCMOSイメージセンサやCCD（Charge Coupled Device）イメージセンサといった固体撮像装置に適用するようにしてもよい。

また、本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。

[電子機器の構成例]
ここで、図１８を参照して、本技術を適用した電子機器の構成例について説明する。

図１８に示される電子機器２００は、光学レンズ２０１、シャッタ装置２０２、固体撮像装置２０３、駆動回路２０４、および信号処理回路２０５を備えている。図１８においては、固体撮像装置２０３として、上述した本技術の固体撮像装置１を電子機器（デジタルスチルカメラ）に設けた場合の実施の形態を示す。

光学レンズ２０１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置２０３の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置２０３内に一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置２０２は、固体撮像装置２０３に対する光照射期間および遮光期間を制御する。

駆動回路２０４は、固体撮像装置２０３の信号転送動作およびシャッタ装置２０２のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置２０３は信号転送を行う。信号処理回路２０５は、固体撮像装置２０３から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。

本実施の形態の電子機器２００においては、固体撮像装置２０３において、より良好な集光特性を得ることができるため、結果として画質の向上が図られるようになる。

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）
画素が配置された撮像領域と、
前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
を備え、
前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、
前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する
固体撮像装置。
（２）
前記高屈折率材料の上層に形成される平坦化膜と、
前記撮像領域の前記平坦化膜上で、前記画素毎に形成されるカラーフィルタおよびマイクロレンズをさらに備え、
前記開口部は、前記接続領域において、前記平坦化膜および前記マイクロレンズの材料がエッチングされることで形成される
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記電極パッドの上面の一部は、前記平坦化膜に接している
（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記撮像領域には、前記画素として、受光面の一部が遮光された位相差検出画素が配置される
（１）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記位相差検出画素の前記マイクロレンズは、他の前記画素の前記マイクロレンズより曲率が小さくなるように形成される
（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記位相差検出画素の前記層内レンズは、他の前記画素の前記層内レンズより曲率が小さくなるように形成される
（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
パッシベーション層をさらに備え、
前記高屈折率材料は、前記パッシベーション層の上に塗布される
（１）乃至（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記高屈折率材料は、金属酸化膜微粒子が含有されてなる
（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
画素が配置された撮像領域と、
前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
を備える固体撮像装置の製造方法において、
前記層内レンズを、塗布系の高屈折率材料に対するエッチバックにより形成し、
前記接続領域に、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにより、前記電極パッドの上面を露出させた開口部を形成する
ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
（１０）
前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにおいて、前記電極パッドがプラズマにアタックされることで発生する発光波長がモニタリングされる
（９）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１１）
前記電極パッド上の前記高屈折率材料の膜厚は、前記高屈折率材料に対するエッチバックのエッチング量より小さくなるようになされる
（１０）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１２）
画素が配置された撮像領域と、
前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
を備え、
前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、
前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する固体撮像装置
を備える電子機器。

１ 固体撮像装置， １０ 画素， ３１ 撮像領域， ３２ 周辺回路領域， ３３ 外部接続領域， ４１ 半導体基板， ４２ フォトダイオード， ４３ 積層配線層， ４４，４５ 層間絶縁膜， ４６ 配線層， ４７，４８ プラグ， ４９ 配線層， ５０ 電極パッド， ５１ 高屈折率層， ５１ａ 層内レンズ， ５２ 平坦化膜， ５３ カラーフィルタ， ５４ マイクロレンズ材， ５４ａ マイクロレンズ， ５５ 開口部， ８０ 位相差検出画素， １０１，１０２ パッシベーション層， １２１ スクライブライン， ２００ 電子機器， ２０３ 固体撮像装置

Claims (12)

1. 画素が配置された撮像領域と、
   前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
   前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
   を備え、
   前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、
   前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する
   固体撮像装置。
2. 前記高屈折率材料の上層に形成される平坦化膜と、
   前記撮像領域の前記平坦化膜上で、前記画素毎に形成されるカラーフィルタおよびマイクロレンズをさらに備え、
   前記開口部は、前記接続領域において、前記平坦化膜および前記マイクロレンズの材料がエッチングされることで形成される
   請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記電極パッドの上面の一部は、前記平坦化膜に接している
   請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記撮像領域には、前記画素として、受光面の一部が遮光された位相差検出画素が配置される
   請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記位相差検出画素の前記マイクロレンズは、他の前記画素の前記マイクロレンズより曲率が小さくなるように形成される
   請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記位相差検出画素の前記層内レンズは、他の前記画素の前記層内レンズより曲率が小さくなるように形成される
   請求項４に記載の固体撮像装置。
7. パッシベーション層をさらに備え、
   前記高屈折率材料は、前記パッシベーション層の上に塗布される
   請求項１に記載の固体撮像装置。
8. 前記高屈折率材料は、金属酸化膜微粒子が含有されてなる
   請求項１に記載の固体撮像装置。
9. 画素が配置された撮像領域と、
   前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
   前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
   を備える固体撮像装置の製造方法において、
   前記層内レンズを、塗布系の高屈折率材料に対するエッチバックにより形成し、
   前記接続領域に、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにより、前記電極パッドの上面を露出させた開口部を形成する
   ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
10. 前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料に対するエッチバックにおいて、前記電極パッドがプラズマにアタックされることで発生する発光波長がモニタリングされる
    請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
11. 前記電極パッド上の前記高屈折率材料の膜厚は、前記高屈折率材料に対するエッチバックのエッチング量より小さくなるようになされる
    請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
12. 画素が配置された撮像領域と、
    前記撮像領域の周囲で電極パッドが設けられた接続領域と、
    前記撮像領域で、前記画素毎に形成される層内レンズと
    を備え、
    前記層内レンズは、塗布系の高屈折率材料で形成され、
    前記接続領域は、前記電極パッド上に塗布された前記高屈折率材料から、前記電極パッドの上面が露出されて形成される開口部を有する固体撮像装置
    を備える電子機器。

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