JP2002280532A

JP2002280532A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2002280532A
Application number: JP2001073196A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Urabe; 洋志卜部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP3693162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換部の光感度を向上させ、選択されて
いない画素からの信号電荷の漏れよりにじみが生じるス
ミア現象を抑制する。【解決手段】半導体基板１の内部に受光部である複数
の光電変換部２が一定の間隔をあけて設けられており、
半導体基板１上に各光電変換部２にてそれぞれ生成され
た信号電荷を転送する電荷転送電極４が、各光電変換部
２の間に、それぞれ設けられるとともに、半導体基板１
上に各電荷転送電極４を埋め込むように絶縁膜６が積層
されていて、絶縁膜６上の光電変換部２に対向する位置
に、画素分離膜７がそれぞれ設けられており、隣接する
一対の画素分離膜７の側面同士の間に所定の角度を有す
る断面Ｖ字状の溝部８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に、受光部である光電変換部の集光効率を向上さ
せた固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置は、市場において、
利便性等の観点より形状の小型化および画像の高画素化
が求められている。この結果、固体撮像装置の受光部で
ある光電変換部と電荷転送部とから構成されるユニット
セルは、固体撮像装置の内部における占有面積が縮小さ
れている。このようなユニットセルの占有面積の縮小に
伴う光電変換部の面積の縮小は、入射光の光電変換部へ
の集光率を減少させ、固体撮像装置の主要特性の１つで
ある光電変換部の光感度を低下させるおそれがある。

【０００３】従来、このような光電変換部の光感度の低
下に対して、固体撮像装置の受光部である光電変換部に
対向するように、光電変換部の上部の入射光の光路上に
マイクロレンズを形成し、入射光を効率よく光電変換部
に集光させて、光電変換部の光感度を向上させることが
図られている。

【０００４】図５は、このように、入射光を光電変換部
に集光させるマイクロレンズを用いることによって、光
電変換部の集光率を向上させている従来の固体撮像装置
の概略断面図である。図５に示す固体撮像装置では、半
導体基板１の上部に、複数の光電変換部２が一定の間隔
をあけて埋め込まれている。隣接する光電変換部２の間
には、電荷転送部（転送レジスタ：図示せず）が設けら
れており、全ての光電変換部２および電荷転送部を覆う
ように、電荷読み出し部（転送ゲート：図示せず）およ
び層間膜３が形成されている。層間膜３上には、断面が
長方形である複数の電荷転送電極４が、一定間隔で隣接
する光電変換部２の間に、それぞれ形成されており、各
電荷転送電極４の表面は、入射光の感光領域を規定する
遮光膜５によってそれぞれ被覆されている。

【０００５】層間膜３上には、絶縁膜６が、遮光膜５に
よって被覆されている電荷転送電極４を埋め込むよう
に、積層されている。絶縁膜６上には、カラーフィルタ
ー１９、カラーフィルター１９の表面を平坦化する透明
な平坦化膜２０が順番に積層されている。平坦化膜２０
上には、入射光を各光電変換部２にそれぞれ集光させる
複数のマイクロレンズ１５が一定の間隔をあけて各画素
毎に形成されている。マイクロレンズ１５は、受光部で
ある光電変換部２に対向する位置に、光電変換部２の領
域（幅）よりも拡張されて設けられている。各マイクロ
レンズ１５は、中央部が周縁部よりも厚くなった凸レン
ズである。

【０００６】図５に示すように、外部よりマイクロレン
ズ１５に入射した入射光（図５に矢印１３，１６、１
７、１８で示す）は、マイクロレンズ１５の表面で屈折
して光電変換部２に向かって進行し、平坦化膜２０、カ
ラーフィルター１９、絶縁膜６、層間膜３を経て光電変
換部２の受光面に照射され、光電変換部２にて信号電荷
を励起する。入射光（図５に矢印１３，１６、１７、１
８で示す）によって励起された信号電荷は、電荷転送電
極４の下部に形成されている電荷読み出し部（転送ゲー
ト：図示せず）にて読み出され、電荷転送部（転送レジ
スタ：図示せず）に転送される。電荷転送電極４を覆う
遮光膜５は、電荷読み出し部（転送ゲート：図示せず）
および電荷転送部（転送レジスタ：図示せず）への光の
入射量を低下させる機能を備えている。

【０００７】マイクロレンズ１５は、光電変換部２の幅
よりも大きくなっているために、マイクロレンズ１５の
周縁部に外部から入射した入射光１３は、入射光１３の
入射した位置が光電変換部２の領域（幅）から外れてい
るにもかかわらず、マイクロレンズ１５によって光電変
換部２に集光される。

【０００８】このように、光電変換部２に対向する位置
にマイクロレンズ１５を設けることによって、光電変換
部２において励起される信号電荷が増加するとともに、
遮光膜５に入射する入射光を減少させ、光電変換部２の
光感度の向上、および、選択されていない画素からの信
号電荷の漏れによるにじみが生じるスミア現象の抑制等
の大きな効果が得られる。したがって、外部からの入射
光がマイクロレンズ１５の表面上に入射するように、平
坦化膜２０上に設けられるマイクロレンズ１５の底面を
大きくし、マイクロレンズ１５の存在しない領域をさら
に小さくすれば、図５に矢印１１および１２で示す入射
光も光電変換部２に集光されるため、光電変換部２に集
光される光量が増加し、光電変換部２の光感度の向上、
および、選択されていない画素からの信号電荷の漏れよ
り生じるスミア現象の抑制がより一層向上させることが
できる。

【０００９】尚、本明細書では、説明上、簡単のために
マイクロレンズ１５、平坦化膜２０、カラーフィルター
１９、絶縁膜６の屈折率は全て同一としている。マイク
ロレンズ１５には、通常、屈折率が１．６程度である物
質を用いている。

【００１０】しかしながら、平坦化膜２０上において、
マイクロレンズ１５の底面を大きくし、マイクロレンズ
１５の存在しない領域を小さくすると、例えば、平坦化
膜２０上に隣接する複数のマイクロレンズ１５同士が接
触し、マイクロレンズ１５の接触部分が画素欠陥となり
画質を著しく劣化させるおそれがある。また、マイクロ
レンズ１５の形成時の加工バラツキによって、外部より
固体撮像装置のマイクロレンズ１５に投射された入射光
の一部が、隣接する光電変換部２に対向するカラーフィ
ルター１９を通過し、画像に混色が生じるというおそれ
がある。したがって、平坦化膜２０上において、マイク
ロレンズ１５の底面を大きくし、マイクロレンズ１５の
存在しない領域を小さくすることは容易ではない。

【００１１】このため、平坦化膜２０上におけるマイク
ロレンズ１５が存在しない領域に入射した入射光（図５
に矢印１１，１２で示す）を受光部である光電変換部２
に集光させるために、図６および図７に示すように、平
坦化膜２０上のマイクロレンズ１５の存在しない領域
に、外部からの入射光を拡散させる作用を有する凹レン
ズを形成した固体撮像装置が特開平５−２７１９６号公
報、特開平９−４５８８４号公報、特開平１１−８７６
７３号公報等に開示されている。

【００１２】図６に示す固体撮像装置は、絶縁膜６上に
は、入射光を光電変換部２に集光させるマイクロレンズ
１５が一定間隔で画素毎に形成されている。絶縁膜６上
には、また、マイクロレンズ１５が形成されていない電
荷転送電極４に対向する位置に、凹面状の凹レンズ２１
がそれぞれ形成されている。マイクロレンズ１５と凹レ
ンズ２１とは、絶縁膜６の表面上に、交互に連続して形
成されている。その他の構成は、図５に示す固体撮像装
置の構造と同様になっている。

【００１３】このように、図６の固体撮像装置は、絶縁
膜６の表面にマイクロレンズ１５および凹レンズ２１が
相互に隣接して設けられており、外部よりマイクロレン
ズ１５に入射した入射光（図６に矢印１３，１６、１
７、１８で示す）は、マイクロレンズ１５の表面で屈折
して光電変換部２に向かって進行し、マイクロレンズ１
５の内部、絶縁膜６、層間膜３を経て光電変換部２の受
光面に照射される。また、マイクロレンズ１５の底面近
傍において凹レンズ２１に入射する入射光（図６に矢印
１２で示す）は、凹レンズ２１によって屈折されて、光
電変換部２に向かって進行し、絶縁膜６、層間膜３を経
て光電変換部２の受光面に照射される。

【００１４】しかしながら、凹レンズ２１の中心部近傍
に入射する入射光（図６の矢印１１参照）は、凹レンズ
２１によって屈折されて、光電変換部２に向かって絶縁
膜６内を進行するが、電荷転送電極４を覆う遮光膜５に
よって光路を遮断され光電変換部２の受光面まで到達す
ることができない。凹レンズ２１の中央部近傍に入射す
る入射光（図６の矢印１１参照）を光電変換部２の受光
面に到達させるためには、入射光（図６の矢印１１参
照）の光路上に遮光膜５が存在しないように絶縁膜６の
膜厚を厚くする必要がある。

【００１５】図７に示す固体撮像装置では、層間膜３上
に、遮光膜５によって被覆されている電荷転送電極４が
一定間隔で形成されており、この電荷転送電極４を埋め
込むように第１の中間膜２２が積層されている。第１の
中間膜２２の表面には、遮光膜５によって被覆されてい
る電荷転送電極４と対向する領域の中心部に、凹レンズ
２３が一定間隔で形成されている。第１の中間膜２２上
には、第１の中間膜２２より屈折率が小さい第２の中間
膜２４が積層されている。そして、第２の中間膜２４上
には、入射光を光電変換部２にそれぞれ集光させる複数
のマイクロレンズ１５が一定間隔で画素毎に形成されて
いる。第２の中間膜２４上に形成されている各マイクロ
レンズ１５の間隔は、第１の中間膜２２に形成されてい
る凹レンズ２３の幅に対応する。その他の構成は、図５
に示す固体撮像装置の構造と同様になっている。

【００１６】図７の固体撮像装置は、第１の中間膜２２
上の第２の中間膜２４との間に凹レンズ２３が設けられ
ているために、外部よりマイクロレンズ１５に入射した
入射光（図７に矢印１３，１６、１７、１８にて示す）
は、マイクロレンズ１５にて屈折して光電変換部２に向
かって進行し、第２の中間膜２４、第１の中間膜２２、
層間膜３を経て光電変換部２の受光面に照射される。ま
た、マイクロレンズ１５が形成されていない領域に入射
した光は、第２の中間膜２４を経て第１の中間膜２２に
形成されている凹レンズ２３に到達する。この場合、凹
レンズ２３の周縁部に入射する入射光（図７の矢印１２
参照）は、凹レンズ２３の表面で屈折して、光電変換部
２に向かって進行し、第１の中間膜２２、層間膜３を経
て光電変換部２の受光面に照射される。しかしながら、
凹レンズ２３の中央部近傍に入射する入射光（図７の矢
印１１参照）は、凹レンズ２３の表面で、光電変換部２
に向かって屈折して第１の中間膜２２内を進行するが、
電荷転送電極４を覆う遮光膜５によって光路を遮断され
光電変換部２の受光面まで到達させることができない。
その結果、図６に示す固体撮像装置と同様に、凹レンズ
２３の中央部近傍に入射する入射光（図７の矢印１１参
照）を光電変換部２の受光面に到達させるために、入射
光（図７の矢印１１参照）の光路上に遮光膜５が存在し
ないように第１の中間膜２２の膜厚を厚くする必要があ
る。

【００１７】

【発明が解決しようする課題】固体撮像装置の光電変換
部２における入射光の集光特性の主要部分となるマイク
ロレンズ１５には、マイクロレンズ１５と光電変換部２
との間の距離に関して、画素欠陥を生じさせないための
最適値が存在する。このために、図６の固体撮像装置の
ように、絶縁膜６の膜厚を厚くしたり、図７の固体撮像
装置のように、第１の中間膜２２の膜厚を厚くすると、
入射光の減衰により光電変換部２における入射光の集光
率を低下させることになるため、光電変換部２の光感度
の低下および選択されていない画素からの信号電荷の漏
れによってにじみが生じるスミア現象が促進されるおそ
れがある。

【００１８】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、受光部である光電変換部の光感度
を向上させるとともに、選択されていない画素からの信
号電荷の漏れよりにじみが生じるスミア現象を抑制する
固体撮像装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板の内部に、受光部である複数の光電変換
部が一定の間隔をあけて設けられており、該半導体基板
上に各光電変換部にてそれぞれ生成された信号電荷を転
送する電荷転送電極が、各光電変換部の間に、それぞれ
設けられるとともに、該半導体基板上に各電荷転送電極
を埋め込むように絶縁膜が積層された固体撮像装置であ
って、該絶縁膜上の該光電変換部に対向する位置に、画
素分離膜がそれぞれ設けられており、隣接する一対の画
素分離膜の側面同士の間に所定の角度を有する断面Ｖ字
状の溝部が形成されていることを特徴とする。

【００２０】前記各画素分離膜が透明膜によってそれぞ
れ被覆されるとともに、前記各溝部内に透明膜が設けら
れている。

【００２１】前記透明膜の屈折率が前記画素分離膜の屈
折率より低い値である。

【００２２】前記各溝部に設けられた透明膜の表面が凹
面状になっている。

【００２３】前記各溝部に設けられた透明膜が断面Ｖ字
状になっている。

【００２４】前記各画素分離膜上に凸レンズ状のマイク
ロレンズがそれぞれ設けられている。

【００２５】前記各マイクロレンズの底面の周縁部が前
記透明膜上配置されている。

【００２６】前記画素分離膜がカラーフィルターであ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００２８】図１は、本発明の第１の実施形態である固
体撮像装置の要部の概略断面図である。第１の実施形態
の固体撮像装置は、半導体基板１の上部に、複数の光電
変換部２が一定の間隔をあけて埋め込まれている。隣接
する光電変換部２の間には、電荷転送部（転送レジス
タ：図示せず）が設けられており、全ての光電変換部２
および電荷転送部を覆うように、電荷読み出し部（転送
ゲート：図示せず）および層間膜３が形成されている。
層間膜３上には、複数の電荷転送電極４が、一定間隔で
隣接する光電変換部２の間にそれぞれ形成されており、
各電荷転送電極４の表面は、入射光の感光領域を規定す
る遮光膜５によってそれぞれ被覆されている。層間膜３
上には、絶縁膜６が、遮光膜５によって被覆されている
電荷転送電極４を埋め込むように、積層されている。

【００２９】絶縁膜６上には、受光部である各光電変換
部２に対向して、画素分離膜７が、画素毎にそれぞれ形
成されている。各画素分離膜７は、上側になるにつれて
順次断面積が小さくなる上面が平坦な四角錐台形状にな
っており、その底面は、光電変換部２の領域（幅）より
も広くなっている。隣接する一対の画素分離膜７の間に
は、各画素分離膜７の相互に対向する傾斜した側面同士
により断面Ｖ字状の溝部８が形成されている。全ての画
素分離膜７上には、各画素分離膜７より屈折率の低い透
明膜９が積層されている。そして、隣接する各画素分離
膜７の間に形成された各溝部８上に位置する透明膜９の
表面は、凹面状に窪んだ状態になって、凹レンズ１０が
それぞれ形成されている。

【００３０】図１に示す固体撮像装置では、画素分離膜
７として屈折率ｎ１≒１．６の感光性透明樹脂（例えば
富士薬品工業株式会社製：ＦＶＲ）が使用されている。
この感光性透明樹脂は、絶縁膜６上に０．５μｍ〜１．
０μｍの膜厚で塗布され、フォトリソグラフィーによっ
て四角錐台形状の画素分離膜７のパターンが形成され
る。それぞれが四角錐台形状になった画素分離膜７は、
光電変換部２と電荷転送部（図示せず）からなる任意の
ユニットセル毎にパターン形成されるが、隣接するユニ
ットセルに対する各画素分離膜７のパターンが同時に形
成されないように、１つのユニットセルに対する各画素
分離膜７のパターン形成は、複数回に分けて行われる。
この時、各画素分離膜７の側面の傾斜角度は、光源から
の光照射量および照射光の焦点に基づいて水平方向に対
して４０°〜８０°の範囲で変更され、隣接する一対の
画素分離膜７の相互に対向する側面によって断面Ｖ字状
の溝部８が形成される。このようにして、四角錐台形状
の画素分離膜７が全ての光電変換部２に対向する位置に
それぞれ形成される。

【００３１】さらに、全ての画素分離膜７上に積層され
る透明膜９には、画素分離膜７より屈折率の低い屈折率
ｎ２≒１．３５の弗素系樹脂（例えば旭硝子株式会社
製：サイトップ）が使用されている。この弗素系樹脂
は、画素分離膜７上に０．２μｍ〜０．５μｍの膜厚で
スピン塗布され、溝部８の上部に凹面状の凹レンズ１０
を有する透明膜９が形成される。尚、凹レンズ１０の凹
面形状は、弗素系樹脂の粘度およびスピン塗布の回転数
等によって調整される。

【００３２】このような構成により凹レンズ１０の表面
から画素分離膜７の上面に入射する入射光は、画素分離
膜７、絶縁膜６、層間膜３を通って光電変換部２の受光
面に照射される。また、溝部８を覆う透明膜９上に形成
された凹レンズ１０の中央部近傍に入射した入射光（図
１の矢印１１で示す）、および、凹レンズ１０に対して
その入射光（図１の矢印１１で示す）よりも周縁部側に
入射した入射光（図１の矢印１２および１３で示す）
は、凹レンズ１０の表面で屈折して透明膜９内を進行
し、さらに、画素分離膜７の側面によって、光電変換部
２に向かって屈折される。そして、画素分離膜７の内
部、絶縁膜６、層間膜３を通って光電変換部２の受光面
に到達し、光電変換部２にて信号電荷が励起される。

【００３３】したがって、図１に示す固体撮像装置で
は、透明膜９の各凹レンズ１０の間の表面および凹レン
ズ１０内に入射した入射光のほとんどが光電変換部２の
受光面に照射され、光電変換部２の光感度を向上させる
ことができる。

【００３４】図２は、本発明の第２の実施形態である固
体撮像装置の要部の概略断面図である。第２の実施形態
の固体撮像装置では、画素分離膜７上に形成される透明
膜９の溝部８内に各画素分離膜７の傾斜した側面と同様
の断面Ｖ字状の溝部１４がそれぞれ設けられている。画
素分離膜７上に設けられた透明膜９は、画素分離膜７よ
りも屈折率が低くなっている。その他の構成は、図１に
示す第１の実施形態の固体撮像装置と同様になってい
る。

【００３５】透明膜９としては、屈折率ｎ２≒１．４５
のシリコン酸化膜が使用されている。このシリコン酸化
膜は、画素分離膜７上にプラズマＣＶＤ（成膜温度：２
５０℃）によって、０．２μｍ〜０．５μｍの膜厚で積
層されている。

【００３６】このような構成の固体撮像装置では、透明
膜９上に形成された断面Ｖ字状の溝部１４の中央部近傍
に入射した入射光（図２の矢印１１で示す）、および、
溝部１４に対して、その入射光（図２の矢印１１で示
す）より上側に入射した入射光（図２の矢印１２および
１３で示す）は、溝部１４の表面で屈折して透明膜９内
を進行し、さらに、画素分離膜７の側面によって光電変
換部２に向かって屈折される。そして、画素分離膜７の
内部、絶縁膜６、層間膜３を通って光電変換部２の受光
面に到達し、光電変換部２にて信号電荷が励起される。

【００３７】したがって、図２に示す固体撮像装置で
は、透明膜９の各溝部１４の間の表面および溝部１４内
に入射した入射光のほとんどが光電変換部２の受光面に
照射され、光電変換部２の光感度を向上させることがで
きる。

【００３８】尚、第２の実施形態の固体撮像装置の構造
では、透明膜９に形成された溝部１４を形成する傾斜面
と、溝部８を形成する各画素分離膜７の傾斜面とが一定
の距離になっているために、溝部１４の傾斜面および画
素分離膜７の傾斜面において、入射光を拡散させること
なく光電変換部２の方向に屈折させることができる。こ
のため、第２の実施形態の固体撮像装置では、透明膜９
における平坦な表面に近接した溝部１４の上部の領域に
入射した入射光も、透明膜９の内部、画素分離膜７の内
部、絶縁膜６、層間膜３を経て、光電変換部２に確実に
照射され、隣の遮光膜５に到達するおそれがない。その
結果、光電変換部２の受光面への集光率が一層向上す
る。

【００３９】図３は、本発明の第３の実施形態である固
体撮像装置の要部の概略断面図である。第３の実施形態
の固体撮像装置では、四角錐台形状の画素分離膜７の平
坦な上面にマイクロレンズ１５が形成されており、マイ
クロレンズ１５および画素分離膜７が透明膜９によって
覆われている。そして、隣接する画素分離膜７の間に位
置する透明膜９の部分に凹レンズ１０がそれぞれ形成さ
れている。その他の構成は、図１に示す第１の実施形態
のの固体撮像装置と同様になっている。

【００４０】図３に示す固体撮像装置では、マイクロレ
ンズ１５に屈折率ｎ３≒１．６の熱硬化型感光性樹脂
（例えば富士薬品工業株式会社製：ＰＭＲ）が使用され
ている。この熱硬化型感光性樹脂は、画素分離膜７の平
坦部上に０．５μｍ〜１．０μｍの膜厚でスピン塗布さ
れ、フォトリソグラフィーによってパターン形成を行っ
た後に、１５０℃程度の加熱を行うことによって、中心
部分の厚さが０．７μｍ〜１．５μｍ程度のマイクロレ
ンズ１５に形成される。そして、マイクロレンズ１５が
形成された後に、画素分離膜７より屈折率の低い透明膜
９を、第１の実施形態の固体撮像装置において説明した
手順に基づいて、各画素分離膜７の側面および各マイク
ロレンズ１５を被覆するように積層することによって、
図３に示すように画素分離膜７間の溝部８内に凹面状の
凹レンズ１０が形成される。

【００４１】このような構成の固体撮像装置では、透明
膜９を通過して、マイクロレンズ１５に入射する入射光
（図３に矢印１６、１７、１８で示す）は、マイクロレ
ンズ１５によって集光されて、画素分離膜７、絶縁膜
６、層間膜３を通って光電変換部２の受光面に確実に照
射される。尚、透明膜９の表面の凹レンズ１０（または
Ｖ字面）の中央部近傍に入射した入射光（図３に矢印１
１で示す）、および、凹レンズ１０に対してその入射光
（図３に矢印１１で示す）よりも周縁部側に入射した入
射光（図３で矢印１２および１３で示す）は、凹レンズ
１０の表面で屈折して透明膜９内を進行し、さらに、画
素分離膜７の側面によって光電変換部２に向かって屈折
される。そして、画素分離膜７の内部、絶縁膜６、層間
膜３を通って光電変換部２の受光面に到達し、光電変換
部２にて、信号電荷が励起される。

【００４２】したがって、図３に示す固体撮像装置で
は、透明膜９の各凹レンズ１０の間の表面および凹レン
ズ１０内に入射した入射光のほとんどが光電変換部２の
受光面に照射され、光電変換部２の光感度を向上させる
ことができる。

【００４３】尚、透明膜９の屈折率ｎ２は、マイクロレ
ンズ１５の屈折率ｎ３よりも小さい（ｎ２＜ｎ３）ため
に、マイクロレンズ１５に対して反射防止膜としての機
能も有しており、従来の固体撮像装置のマイクロレンズ
表面における入射光の反射が、透明膜９よって低減され
る。

【００４４】図４は、本発明の第４の実施形態である固
体撮像装置の要部の概略断面図である。第４の実施形態
の固体撮像装置では、各画素分離膜７に形成されるマイ
クロレンズ１５の底面は、画素分離膜７の上面よりも広
く、その周縁部が画素分離膜７の上面の周囲に配置され
ている。そして、隣接する溝部８内にのみ透明膜９がそ
れぞれ設けられて、各透明膜９にて凹レンズ１０（また
はＶ字面）がそれぞれ形成されている。各透明膜９の両
側の上端面は、マイクロレンズ１５の底面にてそれぞれ
覆われている。その他の構成は、図３に示す固体撮像装
置と同様になっている。

【００４５】図４に示す固体撮像装置では、絶縁膜６上
に傾斜した側面を有する四角錐台形状の画素分離膜７を
積層し、画素分離膜７上に画素分離膜７よりも屈折率の
低い透明膜９を、第１の実施形態の固体撮像装置におい
て説明した手順に基づいて、同様に積層し、その後、画
素分離膜７の平坦な上面に積層された透明膜９を除去す
る。画素分離膜７の上面に積層されている透明膜９の除
去方法としては、例えば、透明膜９が凹レンズ１０を有
する場合には、膜表面を平坦化する方法であるプラズマ
によるエッチバックを用いる。この方法では、第１の実
施形態の固体撮像装置に設けられている透明膜９の膜厚
よりも薄くできるために、表面積の大きな凹面状の凹レ
ンズ１０を形成することができる。

【００４６】さらに、画素分離膜７の上面に積層されて
いる透明膜９の他の除去方法としては、透明膜９の表面
の凹レンズ１０（またはＶ字面）上にフォトレジストに
よりパターン形成を行い、画素分離膜７の上面の透明膜
９のみをドライエッチングし、その後、凹レンズ１０
（またはＶ字面）上のフォトレジストを除去する。この
方法では、透明膜９の表面上の凹レンズ１０の形状は、
第１の実施形態の固体撮像装置の設けられた凹レンズ１
０と同様の形状となる。

【００４７】このように、画素分離膜７の上面の透明膜
９を除去し、その後、第３の実施形態の固体撮像装置に
おいて説明した手順に基づいてマイクロレンズ１５を画
素分離膜７の平坦部上と、四角錐台形状の画素分離膜７
の傾斜した側面上の平坦化された一部の透明膜９上とに
形成する。尚、マイクロレンズ１５の底面は、透明膜９
の表面に形成されている凹レンズ１０（またはＶ字面）
の領域に、はみ出さないように設定されている。

【００４８】このような構成の固体撮像装置では、外部
よりマイクロレンズ１５に直接入射する入射光（図４に
矢印１６、１７、１８で示す）は、マイクロレンズ１５
によって集光されて、画素分離膜７、絶縁膜６、層間膜
３を通って光電変換部２の受光面に確実に照射される。
尚、透明膜９の表面の凹レンズ１０（またはＶ字面）の
中央部近傍に入射した入射光（図４に矢印１１で示
す）、および、凹レンズ１０に対してその入射光（図４
に矢印１１で示す）よりも周縁部側に入射した入射光
（図４に矢印１２および１３で示す）は、凹レンズ１０
の表面で屈折して透明膜９内を進行し、さらに、画素分
離膜７の側面によって光電変換部２に向かって屈折され
る。そして、画素分離膜７の内部、絶縁膜６、層間膜３
を通って光電変換部２の受光面に到達し、光電変換部２
にて信号電荷が励起される。

【００４９】したがって、図４に示す固体撮像装置で
は、マイクロレンズ１５および透明膜９の凹レンズ１０
内に入射した入射光のほとんどが光電変換部２の受光面
に照射され、光電変換部２の光感度を向上させることが
できる。

【００５０】また、本発明の第１、第２、第３および第
４の実施形態の固体撮像装置をカラーデバイス等に適用
する場合は、各実施形態における画素分離膜７をカラー
フィルターに置き換えるだけでよい。この場合、カラー
フィルターの屈折率ｎ１は、一般的にｎ１＝１．６程度
である。絶縁膜６上に四角錐台形状のカラーフィルター
を光電変換部２に対向する位置に一定間隔で積層する。
例えば、カラーフィルターには、富士フィルムオーリン
株式会社製のＣＯＬＯＲＭＯＳＡＩＣＣＭ−８０００
を使用して、０．５μｍ〜１．０μｍの膜厚で積層す
る。

【００５１】四角錐台形状のカラーフィルターは、光電
変換部２および電荷転送部から成る任意のユニットセル
毎にパターン形成されるが、隣接するユニットセルに対
する各カラーフィルターのパターンが同時に形成されな
いように、１つのユニットセルに対する各カラーフィル
ターのパターン形成は複数回に分けて行われる。このよ
うにして、四角錐台形状のカラーフィルターを全ての光
電変換部２に対向する位置にそれぞれ設けることができ
る。

【００５２】四角錐台形状のカラーフィルターの側面の
傾斜角度は、光源からの光照射量および照射光の焦点に
よって水平方向に対して４０°〜８０°の範囲で変更さ
れる。

【００５３】画素分離膜７の代わりに四角錐台形状のカ
ラーフィルターを用いる場合には、透明膜９の表面に形
成される凹レンズ１０の中心が隣接する各カラーフィル
ターの境界位置（溝部８の最下部）にほぼ一致するため
に、任意のカラーフィルターを通過した入射光が隣接す
るカラーフィルターに対向する位置にある光電変換部２
に到達することが抑制され、各カラーフィルター上に形
成されるマイクロレンズ１５の加工に際しての寸法のバ
ラツキ等による混色が防止される。

【００５４】

【発明の効果】本発明の固体撮像装置は、半導体基板の
内部に受光部である複数の光電変換部が一定の間隔をあ
けて設けられており、半導体基板上に各光電変換部にて
それぞれ生成された信号電荷を転送する電荷転送電極
が、各光電変換部の間に、それぞれ設けられるととも
に、半導体基板上に各電荷転送電極を埋め込むように絶
縁膜が積層されている状態において、絶縁膜上の光電変
換部に対向する位置に、画素分離膜がそれぞれ設けられ
ており、隣接する一対の画素分離膜の側面同士の間に所
定の角度を有する断面Ｖ字状の溝部が形成されているこ
とによって、光電変換部の光感度を向上させるととも
に、選択されていない画素からの信号電荷の漏れよりに
じみが生じるスミア現象を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の要部
の概略断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の固体撮像装置の要部
の概略断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の要部
の概略断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態の固体撮像装置の要部
の概略断面図である。

【図５】従来の固体撮像装置の概略断面図である。

【図６】従来の他の固体撮像装置の概略断面図である。

【図７】従来のさらに他の固体撮像装置の概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１半導体基板２光電変換部３層間膜４電荷転送電極５遮光膜６絶縁膜７画素分離膜８溝部９透明膜１０凹レンズ１１入射光１２入射光１３入射光１４溝部１５入射光１６入射光１７入射光１８入射光１９カラーフィルター２０平坦化膜２１凹レンズ２２中間膜２３凹レンズ２４中間膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の内部に、受光部である複数
の光電変換部が一定の間隔をあけて設けられており、該
半導体基板上に各光電変換部にてそれぞれ生成された信
号電荷を転送する電荷転送電極が、各光電変換部の間
に、それぞれ設けられるとともに、該半導体基板上に各
電荷転送電極を埋め込むように絶縁膜が積層された固体
撮像装置であって、該絶縁膜上の該光電変換部に対向する位置に、画素分離
膜がそれぞれ設けられており、隣接する一対の画素分離
膜の側面同士の間に所定の角度を有する断面Ｖ字状の溝
部が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】前記各画素分離膜が透明膜によってそれ
ぞれ被覆されるとともに、前記各溝部内に透明膜が設け
られている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】前記透明膜の屈折率が前記画素分離膜の
屈折率より低い値である請求項２に記載の固体撮像装
置。
【請求項４】前記各溝部に設けられた透明膜の表面が
凹面状になっている請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】前記各溝部に設けられた透明膜が断面Ｖ
字状になっている請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】前記各画素分離膜上に凸レンズ状のマイ
クロレンズがそれぞれ設けられている請求項１に記載の
固体撮像装置。
【請求項７】前記各マイクロレンズの底面の周縁部が
前記透明膜上配置されている請求項６に記載の固体撮像
装置。
【請求項８】前記画素分離膜がカラーフィルターであ
る請求項１に記載の固体撮像装置。