JP2011096732A - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率等の向上が可能であって、撮像画像の画像品質を向上させる。
【解決手段】撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面である垂直断面（ｘｚ面）が矩形状になるように、マイクロレンズ１４０を形成する。ここでは、マイクロレンズ１４０において、第１屈折率層１４１を、高い屈折率（たとえば、ｎ１＝１．７）の材料で形成する。また、第２屈折率層１４２を、第１屈折率層１４１とは異なる低い屈折率（たとえば、ｎ２＝１．４５）の材料で形成する。また、マイクロレンズ１４０の垂直断面（ｘｚ面）において、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２との界面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚに沿うように形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、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、固体撮像装置として、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含む。

固体撮像装置は、複数の画素がマトリクス状に配列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。複数の画素のそれぞれには、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの光学系を介して入射する光を受光面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。

固体撮像装置では、光電変換部の受光面の上方にマイクロレンズが配置されており、入射光がマイクロレンズによって受光面へ集光される。

固体撮像装置においては、撮像領域の中心部分と周辺部分との間において感度差が生じるために、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。

具体的には、撮像領域の中心部分においては、外付けの光学系を介して入射する主光線の角度が、受光面に対して、ほぼ垂直であるのに対して、撮像領域の周辺部分においては、入射する主光線の角度が傾斜している。このため、撮像画像の中心部分が明るい画像になり、周辺部分が暗い画像になる場合があるので、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。つまり、いわゆるシェーディング現象が発生して、画像品質が低下する場合がある。

この他に、カラー画像を撮像する場合において、入射光が受光面に対して傾斜して入射したときには、その直下の受光面に入射せずに、本来、他の色の着色光を受光する他の受光面へ入射する場合がある。このため、いわゆる「混色」が発生して、撮像したカラー画像において色調のズレが生じ、画像品質が低下する場合がある。

特に、カメラ付き携帯電話のように、小型化されたモバイル用途の電子機器においては、外付けの光学系と、イメージセンサの受光面との間の距離が短いために、上記のような不具合の発生が顕在化する場合がある。

このような不具合を改善するために、「瞳補正」と称して、マイクロレンズ等の配置を補正することが、実施されている。たとえば、撮像領域の周辺において配置されるマイクロレンズの位置が、受光面に対して、撮像領域の中心側へシフトするように、マイクロレンズを設けることが実施されている（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。

上記のマイクロレンズとしては、球面レンズ，フレネルレンズのように、表面での屈折を利用した屈折型レンズが用いられている。

この他に、上記のマイクロレンズとしては、屈折率分布型レンズや回折レンズのように、表面での屈折を利用しないレンズが用いられている。ここでは、断面形状が矩形であるデジタルレンズが、マイクロレンズとして設けられている（たとえば、特許文献３〜８参照）。

たとえば、このマイクロレンズは、屈折率が異なる複数の層を含み、その複数の層が、マイクロレンズの光軸に対して垂直な横方向に交互に配列されている。また、複数の屈折率が異なる層を、マイクロレンズの光軸に沿った深さ方向に設けることによって、マイクロレンズが構成されている。このようなマイクロレンズは、波長オーダーまたはそれよりも小さいサブ波長領域の周期構造を有する集光素子（ＳＷＬＬ：Ｓｕｂｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｅｎｓ）であり、薄膜で、高い集光効率を実現することができる。

特許２６００２５０号 特開２００３−２７３３４２号公報 特開２００５−２０３５２６号公報 特開２００６−３４４７５２号公報 特開２００６−３５１９７２号公報 特開２００８−１０７７３号公報 特開２００８−１６７２２号公報 特開２００９−１５３１５号公報

しかしながら、上記のデジタルレンズのようなマイクロレンズは、高い集光効率を実現するためには、０．１μｍ単位の微細加工が必要である。このため、既存設備を用いて製造することが困難な場合がある。また、製造効率の低下や、製品の信頼性低下などの不具合が生ずる場合がある。この結果、コストの上昇が発生する場合がある。

そして、これらに伴って、高い集光効率を実現することが困難になり、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。

したがって、本発明は、製造効率等の向上が可能であって、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、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マイクロレンズとを具備し、前記マイクロレンズは、第１の屈折率である第１屈折率層と、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層とを有し、当該マイクロレンズは、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状であり、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれは、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うように形成されており、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光される。

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マイクロレンズとを具備し、前記マイクロレンズは、第１の屈折率である第１屈折率層と、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層とを有し、当該マイクロレンズは、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状であり、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれは、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うように形成されており、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光される。

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マイクロレンズを、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状になるように前記受光面の上方に設けるマイクロレンズ形成工程とを具備し、前記マイクロレンズ形成工程は、第１の屈折率である第１屈折率層を形成する第１屈折率層形成ステップと、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層を形成する第２屈折率層形成ステップとを有し、前記第１屈折率層形成ステップと前記第２屈折率層形成ステップとにおいては、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれが、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うと共に、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光されるように、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とを形成する。

本発明においては、入射光を受光面へ集光するマイクロレンズを、撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状になるように受光面の上方に設ける。マイクロレンズの形成においては、第１の屈折率である第１屈折率層を形成する。また、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層を形成する。ここでは、第１屈折率層と第２屈折率層とのそれぞれが、撮像面に沿った方向において隣接して並ぶように形成する。また、垂直断面において第１屈折率層と第２屈折率層との界面が、撮像面に対して垂直な方向に沿うように形成する。これにより、第１の屈折率および第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、入射光が第１屈折率層および第２屈折率層へ入射して受光面へ集光される。

本発明によれば、製造効率等の向上が可能であって、撮像画像の画像品質を向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、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１において、固体撮像装置１の全体構成を示すブロック図である。 図３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の回路構成の要部を示す図である。 図４は、本発明にかかる実施形態１において、画素Ｐから信号を読み出す際に、各部へ供給するパルス信号を示すタイミングチャートである。 図５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６は、本発明にかかる実施形態１において、カラーフィルタ１３０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、マイクロレンズ１４０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、マイクロレンズ１４０が集光する原理を説明するための図である。 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、マイクロレンズ１４０について光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 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２において、固体撮像装置１ｂの要部を示す図である。 図１５は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｂを製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。 図１６は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｃの要部を示す図である。 図１７は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｃの要部を示す図である。 図１８は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃ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１９は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃ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２０は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃ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２１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２２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２３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２４は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図２５は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図２６は、上凸曲面レンズであるマイクロレンズＯＣＬについて、光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図２７は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図２８は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図２９は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図３０は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｆの要部を示す図である。 図３１は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｆの要部を示す図である。 図３２は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｆの要部を示す図である。 図３３は、本発明にかかる実施形態５において、マイクロレンズ１４０ｆについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図３４は、本発明にかかる実施形態５において、マイクロレンズ１４０ｆについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図３５は、本発明にかかる実施形態５において、マイクロレンズ１４０ｆについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。 図３６は、本発明にかかる実施形態６において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。 図３７は、本発明にかかる実施形態６において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。 図３８は、本発明にかかる実施形態６において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。 図３９は、本発明にかかる実施形態７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４０は、本発明にかかる実施形態８において、固体撮像装置１ｂ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４１は、本発明にかかる実施形態９において、固体撮像装置１ｃ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。

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（第１屈折率層の周囲に第２屈折率層がある場合）
２．実施形態２（第２屈折率層が第１屈折率層の上面を覆う場合）
３．実施形態３（第１屈折率層が第２屈折率層の上面を覆う場合）
４．実施形態４（実施形態１について瞳補正する場合）
５．実施形態５（中心が第２屈折率層のみの場合）
６．実施形態６（中心が第１屈折率層のみの場合）
７．実施形態７（実施形態１に対して製造方法が異なる場合）
８．実施形態８（実施形態２に対して製造方法が異なる場合）
９．実施形態９（実施形態３に対して製造方法が異なる場合）
１０．その他

＜１．実施形態１＞
（Ａ）装置構成
（Ａ−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、制御部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を介して入射する光（被写体像）を撮像面ＰＳで受光して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、制御部４３から出力される制御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。

本実施形態では、図１に示すように、固体撮像装置１は、撮像面ＰＳの中心部分においては、光学系４２から出射される主光線Ｈ１が、撮像面ＰＳに対して垂直な角度で入射する。一方で、撮像面ＰＳの周辺部分においては、主光線Ｈ２が、固体撮像装置１の撮像面ＰＳに対して垂直な方向に対して傾斜した角度で入射する。ここでは、撮像面ＰＳの中心から周囲へ向かって入射光の主光線Ｈ２が傾斜する。

光学系４２は、結像レンズや絞りなどの光学部材を含み、入射する被写体像による光を、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。

本実施形態においては、光学系４２は、光軸が固体撮像装置１の撮像面ＰＳの中心に対応するように設けられている。このため、光学系４２は、図１に示すように、固体撮像装置１の撮像面ＰＳの中心部分に対しては、撮像面ＰＳに垂直な角度で主光線Ｈ１を出射する。一方で、撮像面ＰＳの周辺部分に対しては、撮像面ＰＳに垂直な方向に対して傾斜した角度で主光線Ｈ２を出射する。これは、絞りによって形成される射出瞳距離が有限であることに起因する。

制御部４３は、各種の制御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とを制御して駆動させる。

信号処理回路４４は、固体撮像装置１から出力されたロー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。

（Ａ−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１において、固体撮像装置１の全体構成を示すブロック図である。図３は、本発明にかかる実施形態１において、固体撮像装置１の回路構成の要部を示す図である。

本実施形態の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型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。

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。そして、撮像領域ＰＡにおいては、その中心が、図１に示した光学系４２の光軸に対応するように配置されている。

この撮像領域ＰＡは、図１に示した撮像面ＰＳに相当する。このため、上述したように、撮像領域ＰＡにて中心部分に配置された画素Ｐにおいては、撮像領域ＰＡの面に対して垂直な角度で主光線（図１のＨ１）が入射する。一方で、撮像領域ＰＡにて周辺部分に配置された画素Ｐにおいては、撮像領域ＰＡの面に対して垂直な方向に対して傾斜した角度で主光線（図１のＨ２）が入射する。

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。画素トランジスタは、基板１０１に活性化領域が形成されており、各ゲート電極が、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。

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、増幅トランジスタ２３のゲートに接続されている。そして、フォトダイオード２１においては、増幅トランジスタ２３のゲートに接続されているフローティングディフュージョンＦＤへ、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、フォトダイオード２１にて生成された信号電荷を、増幅トランジスタ２３のゲートへ電気信号として出力するように構成されている。具体的には、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、転送線２６からゲートに転送信号が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、転送トランジスタ２２から出力された電気信号を増幅して出力するように構成されている。具体的には、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に接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、ドレインが電源電位供給線Ｖｄｄに接続され、ソースが選択トランジスタ２４に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態になるように選択されたときには、撮像領域ＰＡ以外に設けられている定電流源（図示なし）から定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、選択トランジスタ２４に選択信号が供給されることによって、フローティングディフュージョンＦＤから出力された出力信号が増幅される。

画素Ｐにおいて、選択トランジスタ２４は、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ２３によって出力された電気信号を、垂直信号線２７へ出力するように構成されている。具体的には、選択トランジスタ２４は、図３に示すように、選択信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。選択トランジスタ２４は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。

画素Ｐにおいて、リセットトランジスタ２５は、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。具体的には、リセットトランジスタ２５は、図３に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインが電源電位供給線Ｖｄｄに接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号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を介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電位にリセットする。

周辺領域ＳＡは、図２に示すように、撮像領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。

具体的には、図２に示すように、垂直駆動回路１３と、カラム回路１４と、水平駆動回路１５と、外部出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８と、シャッター駆動回路１９とが、周辺回路として設けられている。

垂直駆動回路１３は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、撮像領域ＰＡの側部に設けられており、撮像領域ＰＡの画素Ｐを行単位で選択して駆動させるように構成されている。具体的には、垂直駆動回路１３は、図３に示すように、垂直選択手段２１５を含み、第１の行選択ＡＮＤ端子２１４と第２の行選択用ＡＮＤ端子２１７と第３の行選択用ＡＮＤ端子２１９とが、画素Ｐの行に対応するように、複数、設けられている。

垂直駆動回路１３において、垂直選択手段２１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、図３に示すように、第１の行選択ＡＮＤ端子２１４と第２の行選択用ＡＮＤ端子２１７と第３の行選択用ＡＮＤ端子２１９に電気的に接続されている。垂直選択手段２１５は、画素Ｐの各行を、順次、選択して駆動させるように、第１の行選択ＡＮＤ端子２１４と第２の行選択用ＡＮＤ端子２１７と第３の行選択用ＡＮＤ端子２１９とへ制御信号を出力する。

垂直駆動回路１３において、第１の行選択ＡＮＤ端子２１４は、図３に示すように、一方の入力端が、垂直選択手段２１５に接続されている。そして、他方の入力端は、転送信号を供給するパルス端子２１３に接続されている。そして、出力端は、転送線２６に接続されている。

垂直駆動回路１３において、第２の行選択用ＡＮＤ端子２１７は、図３に示すように、一方の入力端が、垂直選択手段２１５に接続されている。そして、他方の入力端は、リセット信号を供給するパルス端子２１６に接続されている。そして、出力端は、リセット線２９に接続されている。

垂直駆動回路１３において、第３の行選択用ＡＮＤ端子２１９は、図３に示すように、一方の入力端が、垂直選択手段２１５に接続されている。そして、他方の入力端は、選択信号を供給するパルス端子２１８に接続されている。そして、出力端は、アドレス線２８に接続されている。

カラム回路１４は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、撮像領域ＰＡの下端部に設けられており、列単位で画素Ｐから出力される信号について信号処理を実施する。カラム回路１４は、図３に示すように、垂直信号線２７に電気的に接続されており、垂直信号線２７を介して出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路１４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。

水平駆動回路１５は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されている。水平駆動回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４にて画素Ｐの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路１７へ出力させる。

外部出力回路１７は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されており、カラム回路１４から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路１７は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１７ａとＡＤＣ回路１７ｂとを含む。外部出力回路１７においては、ＡＧＣ回路１７ａが信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路１７ｂがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。

タイミングジェネレータ１８は、図２に示すように、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９に出力することで、各部について駆動制御を行う。

シャッター駆動回路１９は、画素Ｐを行単位で選択して、画素Ｐにおける露光時間を調整するように構成されている。

上記のほかに、周辺領域ＳＡでは、垂直信号線２７へ定電流を供給するためのトランジスタ２０８が、複数の垂直信号線２７のそれぞれに対応して複数形成されている。このトランジスタ２０８は、ゲートが定電位供給線２１２に接続されており、定電位供給線２１２によって一定の電位がゲートに印加されて、一定の電流を供給するように動作する。このトランジスタ２０８は、選択された画素の増幅トランジスタ２３に定電流を供給して、ソースフォロアとしてさせる。これにより、増幅トランジスタ２３の電位と、ある一定の電圧差をもつ電位が、垂直信号線２７に表れるようになる。

図４は、本発明にかかる実施形態１において、画素Ｐから信号を読み出す際に、各部へ供給するパルス信号を示すタイミングチャートである。図４においては、（ａ）が選択信号を示し、（ｂ）がリセット信号を示し、（ｃ）が転送信号を示している。

まず、図４に示すように、第１の時点ｔ１において、選択トランジスタ２４を導通状態にする。そして、第２の時点ｔ２において、リセットトランジスタ２５を導通状態にする。これにより、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットする。

つぎに、第３の時点ｔ３において、リセットトランジスタ２５を非導通状態にする。そして、この後、リセットレベルに対応した電圧を、カラム回路１４へ読み出す。

つぎに、第４の時点ｔ４において、転送トランジスタ２２を導通状態にし、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を増幅トランジスタ２３のゲートへ転送する。

つぎに、第５の時点ｔ５において、転送トランジスタ２２を非導通状態にする。そして、この後、蓄積された信号電荷の量に応じた信号レベルの電圧を、カラム回路１４へ読み出す。

カラム回路１４においては、先に読み出したリセットレベルと、後に読み出した信号レベルとを差分処理して、信号を蓄積する。これにより、画素Ｐごとに設けられた各トランジスタのＶｔｈのバラツキ等によって発生する固定的なパターンノイズが、キャンセルされる。

上記のように画素を駆動する動作は、各トランジスタ２２，２４，２５の各ゲートが、水平方向ｘに並ぶ複数の画素からなる行単位で接続されていることから、その行単位にて並ぶ複数の画素について同時に行われる。具体的には、上述した垂直駆動回路１３によって供給される選択信号によって、水平ライン（画素行）単位で垂直な方向に順次選択される。そして、タイミングジェネレータ１８から出力される各種タイミング信号によって各画素のトランジスタが制御される。これにより、各画素における出力信号が垂直信号線２７を通して画素列毎にカラム回路１４に読み出される。

そして、カラム回路１４にて蓄積された信号が、水平駆動回路１５によって選択されて、外部出力回路１７へ順次出力される。

（Ａ−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５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。

ここで、図５は、撮像領域ＰＡの断面を示している。

図５に示すように、固体撮像装置１は、フォトダイオード２１と、カラーフィルタ１３０と、マイクロレンズ１４０とを含む。なお、画素Ｐを構成する転送トランジスタ２２、増幅トランジスタ２３、選択トランジスタ２４、リセットトランジスタ２５（図３参照）についても、撮像領域ＰＡに形成されているが、ここでは、説明の都合上、図示を省略している。

各部について順次説明する。

（Ａ−３−１）フォトダイオード２１について
固体撮像装置１において、フォトダイオード２１は、図５に示すように、基板１０１の撮像面に設けられている。フォトダイオード２１は、入射光を受光面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は、図２において示した複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように、複数が、基板１０１の面において配置されている。

また、図５に示すように、フォトダイオード２１は、図２にて示した複数の画素Ｐに対応するように、複数が間を隔てて並んでいる。つまり、フォトダイオード２１は、図２では図示をしていないが、撮像領域ＰＡにおいて水平方向ｘと、水平方向ｘに直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで配列されている画素Ｐに対応するように設けられている。フォトダイオード２１は、受光面ＪＳが四角形状で形成されている。

そして、フォトダイオード２１が形成された基板１０１の上方においては、図５に示すように、配線層１１０が設けられている。この配線層１１０においては、各素子に電気的に接続された配線１１０ｈが絶縁層１１０ｚ内に形成されている。絶縁層１１０ｚは、光を透過する光透過性材料で形成されている。たとえば、絶縁層１１０ｚは、シリコン酸化膜（屈折率ｎ＝１．４３）で形成されている。また、配線１１０ｈは、金属などの導電材料によって形成されている。各配線１１０ｈは、図３にて示した、転送線２６，アドレス線２８，垂直信号線２７，リセット線２９などの配線として機能する。また、各配線１１０ｈは、基板１０１の面の上方にて、受光面ＪＳの上方に位置する部分以外の部分に形成されており、受光面ＪＳに対応する部分が開口した遮光部として機能する。

この他に、フォトダイオード２１の上方においては、図５に示すように、カラーフィルタ１３０とマイクロレンズ１４０とが配置されている。このため、フォトダイオード２１は、マイクロレンズ１４０とカラーフィルタ１３０とを順次介して入射する入射光を受光面ＪＳで受光する。

（Ａ−３−２）カラーフィルタ１３０について
固体撮像装置１において、カラーフィルタ１３０は、図５に示すように、基板１０１の面の上方において、配線層１１０上に位置するように形成されている。カラーフィルタ１３０は、被写体像による入射光を着色して、基板１０１の面へ透過するように構成されている。たとえば、カラーフィルタ１３０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。

図６は、本発明にかかる実施形態１において、カラーフィルタ１３０を示す図である。図６においては、カラーフィルタ１３０の上面を示している。

図６に示すように、カラーフィルタ１３０は、レッドフィルタ層１３０Ｒと、グリーンフィルタ層１３０Ｇと、ブルーフィルタ層１３０Ｂとを含む。そして、レッドフィルタ層１３０Ｒと、グリーンフィルタ層１３０Ｇと、ブルーフィルタ層１３０Ｂとのいずれかが、カラーフィルタ１３０として、各画素Ｐに設けられている。

ここでは、図６に示すように、レッドフィルタ層１３０Ｒと、グリーンフィルタ層１３０Ｇと、ブルーフィルタ層１３０Ｂとのそれぞれが、ベイヤー配列ＢＨで並ぶように配置されている。すなわち、複数のグリーンフィルタ層１３０Ｇが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、レッドフィルタ層１３０Ｒとブルーフィルタ層１３０Ｂとが、複数のグリーンフィルタ層１３０Ｇにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。

具体的には、カラーフィルタ１３０において、レッドフィルタ層１３０Ｒは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光が赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように構成されている。レッドフィルタ層１３０Ｒは、図６に示すように、平面構造が、四角形状で形成されている。ここでは、レッドフィルタ層１３０Ｒは、水平方向ｘにおける幅と、垂直方向ｙにおける幅とが同じ正方形状になるように形成されている。

また、カラーフィルタ１３０において、グリーンフィルタ層１３０Ｇは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光が緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように構成されている。グリーンフィルタ層１３０Ｇは、図６に示すように、平面構造が四角形状で形成されている。ここでは、グリーンフィルタ層１３０Ｇは、水平方向ｘにおける幅と垂直方向ｙにおける幅とが同じ正方形状になるように形成されている。

カラーフィルタ１３０において、ブルーフィルタ層１３０Ｂは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光が青色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように構成されている。ブルーフィルタ層１３０Ｂは、平面構造が四角形状で形成されている。ここでは、ブルーフィルタ層１３０Ｂは、水平方向ｘにおける幅と、垂直方向ｙにおける幅とが同じ正方形状になるように形成されている。

そして、カラーフィルタ１３０においては、図５に示すように、その上面に、平坦化膜ＨＴが被覆されている。平坦化膜ＨＴは、たとえば、アクリル系の熱硬化性樹脂をカラーフィルタ１３０の上面を被覆するようにスピンコート法によって塗布後、熱処理を実施することで形成される。

（Ａ−３−４）マイクロレンズ１４０について
固体撮像装置１において、マイクロレンズ１４０は、図５に示すように、基板１０１の面の上方において、カラーフィルタ１３０を被覆する平坦化膜ＨＴ上に形成されている。このマイクロレンズ１４０は、受光面ＪＳの上方に設けられており、入射光をフォトダイオード２１の受光面ＪＳへ集光するように構成されている。

本実施形態においては、マイクロレンズ１４０は、図５に示すように、第１屈折率層１４１と、第２屈折率層１４２とを含み、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状である。つまり、マイクロレンズ１４０は、屈折率分割型デジタルマイクロレンズ（ηレンズ）である。

マイクロレンズ１４０において、第１屈折率層１４１は、所定の屈折率である光透過性材料によって形成されている。本実施形態においては、第１屈折率層１４１は、第２屈折率層１４２を構成する材料の屈折率よりも高い屈折率の材料を用いて形成されている。

図５に示すように、第１屈折率層１４１は、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が、矩形状である。つまり、第１屈折率層１４１は、上面が撮像面（ｘｙ面）に沿うと共に、側面が撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚへ沿うように形成されている。そして、第１屈折率層１４１は、この垂直断面の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように設けられている。また、第１屈折率層１４１は、側面に、第２屈折率層１４２が設けられている。

マイクロレンズ１４０において、第２屈折率層１４２は、第１屈折率層１４１とは異なる屈折率の光透過性材料を用いて形成されている。本実施形態においては、第２屈折率層１４２は、第１屈折率層１４１を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率の材料を用いて形成されている。

図５に示すように、第２屈折率層１４２は、第１屈折率層１４１の側面を囲うように設けられている。第２屈折率層１４２は、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が矩形状であり、この矩形状の断面が第１屈折率層１４１を挟むように設けられている。

具体的には、第２屈折率層１４２は、上面が撮像面（ｘｙ面）に沿うと共に、内部の側面と外部の側面が撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚへ沿うように形成されている。また、第２屈折率層１４２は、内部に第１屈折率層１４１が形成されている。そして、第２屈折率層１４２は、垂直断面における全体の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように設けられている。

このように、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２とのそれぞれは、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向において隣接して並んでいる。そして、垂直断面において、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２との界面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚに沿うように形成されている。

たとえば、下記の材料を用いて、第１屈折率層１４１または第２屈折率層１４２を形成することができる。
・酸化亜鉛（屈折率ｎ＝１．９５）
・酸化ジルコニウム（屈折率ｎ＝２．４）
・酸化ニオブ（屈折率ｎ＝およそ２．３）
・酸化錫（屈折率ｎ＝２．０）
・酸化タンタル（屈折率ｎ＝２．１）
・酸化ハフニウム（屈折率ｎ＝２．０）
・酸化チタン（屈折率ｎ＝２．５２）
・Ｐ−ＳｉＯ（屈折率ｎ＝１．４５）
・Ｐ−ＳｉＮ（屈折率ｎ＝１．９０）
・Ｐ−ＳｉＯＮ（屈折率ｎ＝１．４５〜１．９０）

なお、上記において、Ｐ−ＳｉＯ，Ｐ−ＳｉＮ，Ｐ−ＳｉＯＮは、たとえば、プラズマＣＶＤ法によって、成膜温度が２５０℃以下（好ましくは、２００℃以下）の下、下記の条件で形成することができる。
・Ｐ−ＳｉＯ
成膜ガス種：ＳｉＨ_４，Ｎ_２Ｏ，Ｎ_２
・Ｐ−ＳｉＮ
成膜ガス種：ＳｉＨ_４，ＮＨ_３，Ｎ_２
・Ｐ−ＳｉＯＮ
成膜ガス種：ＳｉＨ_４，Ｎ_２Ｏ，ＮＨ_３，Ｎ_２

図７は、本発明にかかる実施形態１において、マイクロレンズ１４０を示す図である。図７においては、マイクロレンズ１４０の上面を示している。

図７に示すように、マイクロレンズ１４０は、撮像領域ＰＡにおいて、水平面（ｘｙ面）に沿った水平断面が矩形状になるように形成されている。

また、図７に示すように、マイクロレンズ１４０は、複数の画素Ｐに対応するように複数が間を隔てて並んでいる。ここでは、複数のマイクロレンズ１４０のそれぞれは、複数の画素Ｐに対応するように、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに並んでいる。そして、複数のマイクロレンズ１４０のそれぞれは、水平断面が、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、同じ大きさになるように形成されている。

本実施形態においては、マイクロレンズ１４０は、図７に示すように、水平断面において、第１屈折率層１４１の周囲を第２屈折率層１４２が囲うように形成されている。そして、複数のマイクロレンズ１４０のそれぞれは、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層が形成された領域の大きさが同じになるように形成されている。そして、これと共に、複数のマイクロレンズ１４０のそれぞれは、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、水平面（ｘｙ面）にて第２屈折率層１４２が形成された領域の大きさが同じになるように形成されている。

具体的には、第１屈折率層１４１は、図７に示すように、水平面（ｘｚ面）における水平断面が、正方形状になるように形成されている。そして、第１屈折率層１４１は、水平断面における中心が、画素Ｐの中心に対応するように設けられている。図７においては図示していないが、図５にて示したように、受光面ＪＳの中心に、第１屈折率層１４１の中心が対応するように形成されている。

これに対して、第２屈折率層１４２は、図７に示すように、水平面（ｘｚ面）における水平断面が第１屈折率層１４１の周囲において正方形を描くように形成されている。そして、第２屈折率層１４２は、水平断面全体における中心が、画素Ｐの中心に対応するように設けられている。図７においては図示していないが、図５にて示したように、受光面ＪＳの中心に、第２屈折率層１４２の断面全体の中心が対応するように形成されている。

そして、マイクロレンズ１４０においては、第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２よりも低い屈折率である空気層から、入射光が第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２へ入射して受光面ＪＳへ集光される。

上記のように垂直断面が矩形形状のマイクロレンズ１４０において集光機能を得るためには、第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２を、たとえば、下記の条件で形成する。下記条件は、固体撮像素子のユニットセルサイズが、１．１ｕｍ□である場合に適する一例について示している。
（第１屈折率層１４１の場合）
・材料：Ｐ−ＳｉＯＮ（プラズマ窒化酸化シリコン）
・幅：０．４μｍ
・厚み：０．５μｍ
（第２屈折率層１４２の場合）
・材料：Ｐ−ＳｉＯ（プラズマ酸化シリコン）
・幅：第1屈折率層を含み０．８μｍ
・厚み：０．５μｍ
このように構成することによって、矩形状のマイクロレンズ１４０が、凸レンズと同様に、集光機能を得る。
なお、下記を満たすように、矩形状のマイクロレンズ１４０を形成することが好適である。
（１）光学長（マイクロレンズ自身の光学的なレンズ長）に比べて相対的に薄いこと
（２）高屈折率層（第１屈折率層１４１）と低屈折率層（第２屈折率層１４２）とが光軸に対して交互に並んでおり、高屈折率層と低屈折率層の各幅が、入射光の波長オーダーまたはそれより小さいこと

図８は、本発明にかかる実施形態１において、マイクロレンズ１４０が集光する原理を説明するための図である。

第１屈折率層１４１は、高い屈折率であるのに対して、第２屈折率層１４２は、低い屈折率である。このため、第１屈折率層１４１と、第２屈折率層１４２との間においては、入射光が進行する速度が異なり、位相差が生ずる。

よって、図８に示すように、位相差の発生に起因して、光の波面が湾曲する。そして、波面の湾曲の連続によって、集光性が発生する。つまり、マイクロレンズ１４０は、いわゆる回折レンズとして機能して、集光機能が発現される。

（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の要部について説明する。ここでは、固体撮像装置１においてマイクロレンズ１４０を形成する工程について詳細に説明する。

図９〜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９〜図１１のそれぞれは、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。

（Ｂ−１）第１屈折率層１４１の成膜
まず、図９（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１を成膜する。

ここでは、第１屈折率層１４１の成膜に先立って、図９（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１の下層に位置する各部材について、基板１０１に形成する。つまり、図５などにて示したように、フォトダイオード２１などの各部材を、撮像領域ＰＡに形成する。また、周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路を構成する周辺回路素子を設ける。そして、図５にて示したように、基板１０１の表面に設けた各部を被覆するように、配線層１１０を形成する。そして、カラーフィルタ１３０の形成と、平坦化膜ＨＴの形成とを実施する。

この後、図９（Ａ）に示すように、平坦化膜ＨＴの上面を被覆するように、第１屈折率層１４１を成膜する。

たとえば、第１屈折率層１４１の成膜においては、Ｐ−ＳｉＮやＰ−ＳｉＯＮを用いることができる。また、樹脂中に、酸化亜鉛，酸化ジルコイウム，酸化ニオブ，酸化錫，酸化タンタル，酸化ハフニウムなどの金属酸化物微粒子を分散させた膜を成膜して、第１屈折率層１４１を形成することが好適である。

（Ｂ−２）フォトレジストマスクＰＲ１の形成
つぎに、図９（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ１を形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１の上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図９（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ１を形成する。

本実施形態においては、図５に示したように、マイクロレンズ１４０を構成する第１屈折率層１４１のパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲ１を形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０を構成する第１屈折率層１４１のパターンに対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ１を形成する。これにより、第１屈折率層１４１において、マイクロレンズ１４０を構成する第１屈折率層１４１の部分（図５参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲ１が形成される。

（Ｂ−３）第１屈折率層１４１の加工
つぎに、図１０（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１について加工する。

ここでは、図１０（Ａ）に示すように、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が、矩形状になるように、第１屈折率層１４１を加工する。具体的には、第１屈折率層１４１の上面が撮像面（ｘｙ面）に沿うと共に、側面が撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚへ沿うように、第１屈折率層１４１を形成する。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲ１を用いて、第１屈折率層１４１の一部をドライエッチング処理によって除去することで、図１０（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１を加工する。

（Ｂ−４）第２屈折率層１４２の成膜
つぎに、図１０（Ｂ）に示すように、第２屈折率層１４２を成膜する。

ここでは、図１０（Ｂ）に示すように、第１屈折率層１４１の上面を被覆するように、第２屈折率層１４２を成膜する。

たとえば、第２屈折率層１４２の成膜においては、フッ素を含んだ有機膜、エポキシ樹脂、有機ＳＯＧなどの材料を用いることができる。

（Ｂ−５）第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２の表面の平坦化
つぎに、図１１（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２の表面を、平坦化する。

ここでは、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することによって、第１屈折率層１４１の上面と第２屈折率層１４２の上面とを一体に平坦化する。ＣＭＰ処理の実施においては、第１屈折率層１４１をストッパーとして機能させて、第２屈折率層１４２を除去することで、この平坦化処理を実施する。

なお、ＣＭＰ処理の他に、エッチバック法によって、平坦化処理を実施しても良い。

（Ｂ−６）フォトレジストマスクＰＲ２の形成
つぎに、図１１（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２の上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図１１（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。

本実施形態においては、図５に示したように、マイクロレンズ１４０のパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０に対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。これにより、マイクロレンズ１４０を構成する第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２の部分（図５参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。

（Ｂ−７）マイクロレンズ１４０の形成
つぎに、図５に示したように、マイクロレンズ１４０を形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２についてパターン加工することによって、図５に示すように、マイクロレンズ１４０を形成する。具体的には、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が矩形状であり、この矩形状の断面が第１屈折率層１４１を挟むように、第２屈折率層１４２をパターン加工する。これにより、横方向（水平方向ｘ）において複数の異なる屈折率層が分断されているマイクロレンズ１４０が形成される。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲ２を用いて、第２屈折率層１４２の一部をドライエッチング処理によって除去することで、図５に示すように、第２屈折率層１４２を加工する。

（Ｃ）マイクロレンズ１４０の光学シミュレーション結果
図１２は、本発明にかかる実施形態１において、マイクロレンズ１４０について光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。

ここでは、マイクロレンズ１４０を下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。なお、マイクロレンズ１４０の下層が、屈折率１．４５の材料の層であるとして、シミュレーションを実施している。

・マイクロレンズ１４０の膜厚ｈ：０．５μｍ
・マイクロレンズ１４０の横幅ｄ：０．８μｍ
・マイクロレンズ１４０のピッチＰ：１．１μｍ
・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．７
・第２屈折率層１４２の屈折率ｎ２：１．４５
・第１屈折率層１４１の横幅：０．４μｍ
・第２屈折率層１４２にて第１屈折率層１４１を挟む部分の横幅ｄ２Ｌ，ｄ２Ｒ：０．２μｍ
・第２屈折率層１４２の横幅（全体）ｄ２（ｄ２Ｌ＋ｄ２Ｒ）：０．４μｍ
・主光線の入射角度θ：０°

図１２に示すように、マイクロレンズ１４０は、入射光を受光面ＪＳへ集光する。

（Ｄ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、入射光を受光面ＪＳへ集光するマイクロレンズ１４０が、基板１０１の撮像面（ｘｙ面）において受光面ＪＳの上方に設けられている。このマイクロレンズ１４０は、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面である垂直断面（ｘｚ面）が矩形状になるように形成されている。また、マイクロレンズ１４０は、第１屈折率層１４１と、第２屈折率層１４２とを有する。マイクロレンズ１４０において、第１屈折率層１４１は、高い屈折率（たとえば、ｎ１＝１．７）の材料で形成されている。これに対して、第２屈折率層１４２は、第１屈折率層１４１とは異なる低い屈折率（たとえば、ｎ２＝１．４５）の材料で形成されている。そして、マイクロレンズ１４０は、第１および第２の屈折率層１４１，１４２よりも低い屈折率である空気層（屈折率ｎ＝１）から、入射光が第１および第２の屈折率層１４１，１４２へ入射して受光面ＪＳへ集光されるように構成されている。具体的には、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２とのそれぞれは、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向ｘにおいて隣接して並んでいる。そして、マイクロレンズ１４０は、垂直断面（ｘｚ面）においては、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２との界面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚに沿うように形成されている（図５参照）。また、マイクロレンズ１４０は、水平面（ｘｙ面）においては、水平断面（ｘｙ面）が矩形状であり、この水平断面において第１屈折率層１４１の周囲を第２屈折率層１４２が囲うように形成されている（図７参照）。

上記構成のマイクロレンズ１４０は、既存設備を用いて、製造することが容易に可能であり、製造効率および製品の信頼性の向上を実現できる。この結果、コストダウンを実現できる。

そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。具体的には、ゴーストの発生を防止することができる。

この他に、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０の薄膜化を容易に実現することができる。

なお、上記においては、マイクロレンズ１４０にて内側に位置する第１屈折率層１４１の方が、外側に位置する第２屈折率層１４２よりも屈折率が高い場合について説明した。しかし、屈折率の関係については、逆であっても良い。つまり、マイクロレンズ１４０にて内側に位置する第１屈折率層１４１の方が、外側に位置する第２屈折率層１４２よりも屈折率が低くなるように、マイクロレンズ１４０を形成しても良い。この場合には、上記の場合と比較して、材料及びプロセス選択の自由度が広がる等のプロセス上のメリットがある。

＜２．実施形態２＞
（Ａ）装置構成
図１３と図１４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。

ここで、図１３は、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。図１４は、図７と同様に、マイクロレンズ１４０ｂの上面を示している。

図１３，図１４に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｂ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。

マイクロレンズ１４０ｂは、図１３，図１４に示すように、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２ｂとを含む。

そして、図１３に示すように、マイクロレンズ１４０ｂは、実施形態１の場合と同様に、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状である。

しかし、図１３に示すように、本実施形態では、実施形態１と異なり、マイクロレンズ１４０ｂは、撮像面（ｘｙ面）に沿った界面を含むように、第２屈折率層１４２ｂが第１屈折率層１４１上に積層された部分を有する。つまり、第２屈折率層１４２ｂが第１屈折率層１４１をキャップするように形成されている。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｂにおいて、第１屈折率層１４１は、図１３，図１４に示すように、実施形態１と同様に形成されている。

また、マイクロレンズ１４０ｂにおいて、第２屈折率層１４２ｂは、実施形態１の場合と同様に、第１屈折率層１４１とは異なる屈折率の光透過性材料を用いて形成されている。そして、第２屈折率層１４２ｂは、図１３，図１４に示すように、第１屈折率層１４１の側面を囲うように設けられている。これと共に、第２屈折率層１４２ｂは、図１３，図１４に示すように、第１屈折率層１４１の上面を被覆するように設けられている。つまり、第２屈折率層１４２ｂは、図１３に示すように、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向（ｘ方向，ｙ方向）において、垂直断面がコの字形になるように形成されている。

（Ｂ）製造方法
以下より、上記の固体撮像装置１ｂを製造する製造方法の要部について説明する。ここでは、固体撮像装置１ｂにおいてマイクロレンズ１４０ｂを形成する工程について詳細に説明する。

図１５は、本発明にかかる実施形態２において、固体撮像装置１ｂを製造する方法の工程にて設けられた要部を示す図である。図１５は、図１３と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。

固体撮像装置１ｂを製造する際には、実施形態１において、図１０（Ｂ）に示した場合と同様にして、第１屈折率層１４１の上面を被覆するように、第２屈折率層１４２ｂを成膜する。

つぎに、図１５に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２ｂの上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図１５に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを形成する。

本実施形態においては、図１３に示したように、マイクロレンズ１４０ｂのパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０ｂに対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを形成する。これにより、マイクロレンズ１４０ｂを構成する第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２ｂの部分（図１３参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを形成する。

つぎに、図１３に示したように、マイクロレンズ１４０ｂを形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２ｂについてパターン加工することによって、図１３に示すように、マイクロレンズ１４０ｂを形成する。具体的には、図１３に示すように、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向（ｘ方向，ｙ方向）において、垂直断面がコの字形になるように、第２屈折率層１４２ｂを形成する。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲ２ｂを用いて、第２屈折率層１４２ｂの一部をドライエッチング処理によって除去することで、図１３に示すように、第２屈折率層１４２を加工する。

（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態１の場合と同様に、マイクロレンズ１４０ｂは、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２ｂとのそれぞれが、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向ｘにおいて隣接して並んでいる。そして、マイクロレンズ１４０ｂは、垂直断面（ｘｚ面）においては、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２ｂとの界面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚに沿った部分を含むように形成されている（図１３参照）。

これと共に、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｂは、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２ｂとが、撮像面（ｘｙ面）に沿った界面を含むように、第２屈折率層１４２ｂが第１屈折率層１４１上に積層された部分を有する。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

また、本実施形態は、屈折率が低い第２屈折率層１４２ｂが第１屈折率層１４１上に積層されているので、光の反射を防止可能である。このため、ゴーストの発生を効果的に抑制し、撮像画像の画像品質を更に向上させることができる。

＜３．実施形態３＞
（Ａ）装置構成
図１６と図１７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。

ここで、図１６は、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。図１７は、図７と同様に、マイクロレンズ１４０ｃの上面を示している。

図１６，図１７に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｃ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。

マイクロレンズ１４０ｃは、図１６，図１７に示すように、第１屈折率層１４１ｃと第２屈折率層１４２とを含む。

図１６に示すように、マイクロレンズ１４０ｃは、実施形態１の場合と同様に、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状である。

しかし、図１６に示すように、本実施形態では、実施形態１と異なり、マイクロレンズ１４０ｃは、撮像面（ｘｙ面）に沿った界面を含むように、第１屈折率層１４１ｃが第２屈折率層１４２上に積層された部分を有する。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｃにおいて、第２屈折率層１４２は、図１６，図１７に示すように、実施形態１と同様に形成されている。

また、マイクロレンズ１４０ｃにおいて、第１屈折率層１４２ｃは、実施形態１の場合と同様に、第２屈折率層１４２とは異なる屈折率の光透過性材料を用いて形成されている。そして、第１屈折率層１４１ｃは、図１６，図１７に示すように、第２屈折率層１４２の内部を埋め込むように形成されている。これと共に、第１屈折率層１４１ｃは、図１６，図１７に示すように、第２屈折率層１４２の上面を、一部が被覆するように設けられている。つまり、第１屈折率層１４２ｃは、図１６に示すように、撮像面（ｘｙ面）に垂直な方向ｚにおいて、垂直断面がＴ字形になるように形成されている。

（Ｂ）製造方法
以下より、上記の固体撮像装置１ｃを製造する製造方法の要部について説明する。ここでは、固体撮像装置１ｃにおいてマイクロレンズ１４０ｃを形成する工程について詳細に説明する。

図１８〜図２０は、本発明にかかる実施形態３において、固体撮像装置１ｃ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１８〜図２０のそれぞれは、図１６と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。

（Ｂ−１）第１屈折率層１４１の成膜
まず、図１８（Ａ）に示すように、第２屈折率層１４２を成膜する。

ここでは、実施形態１の場合と同様に、第２屈折率層１４２の成膜に先立って、図１６に示すように、第２屈折率層１４２の下層に位置する各部材について、基板１０１に形成する。つまり、フォトダイオード２１などの各部材を、撮像領域ＰＡに形成する。また、周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路を構成する周辺回路素子を設ける。そして、基板１０１の表面に設けた各部を被覆するように、配線層１１０を形成する。そして、カラーフィルタ１３０の形成と、平坦化膜ＨＴの形成とを実施する。

この後、図１８（Ａ）に示すように、平坦化膜ＨＴの上面を被覆するように、第２屈折率層１４２を成膜する。ここでは、実施形態１の場合と同様な条件で、第２屈折率層１４２の成膜を実施する。

（Ｂ−２）フォトレジストマスクＰＲ１ｃの形成
つぎに、図１８（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ１ｃを形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２の上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図１８（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲ１ｃを形成する。

本実施形態においては、図１６に示したように、マイクロレンズ１４０ｃを構成する第２屈折率層１４２のパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲ１ｃを形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０ｃを構成する第２屈折率層１４２のパターンに対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ１ｃを形成する。これにより、第２屈折率層１４２において、マイクロレンズ１４０ｃを構成する第２屈折率層１４２の部分（図１６参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲ１ｃが形成される。

（Ｂ−３）第２屈折率層１４２の加工
つぎに、図１９（Ａ）に示すように、第２屈折率層１４２について加工する。

ここでは、図１９（Ａ）に示すように、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が、矩形状になるように、第２屈折率層１４２を加工する。具体的には、第２屈折率層１４２の上面が撮像面（ｘｙ面）に沿うと共に、側面が撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚへ沿うように、第２屈折率層１４２を形成する。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲ１ｃを用いて、第２屈折率層１４２の一部をドライエッチング処理によって除去することで、図１９（Ａ）に示すように、第２屈折率層１４２を加工する。

（Ｂ−４）第１屈折率層１４１ｃの成膜
つぎに、図１９（Ｂ）に示すように、第１屈折率層１４１ｃを成膜する。

ここでは、実施形態１の場合と同様な条件で、図１９（Ｂ）に示すように、第２屈折率層１４２の上面を被覆するように、第１屈折率層１４１ｃを成膜する。

（Ｂ−５）フォトレジストマスクＰＲ２ｃの形成
つぎに、図２０に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１ｃの上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図２０に示すように、フォトレジストマスクＰＲ２ｃを形成する。

本実施形態においては、図１６に示したように、マイクロレンズ１４０ｃのパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲ２ｃを形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０ｃに対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ２ｃを形成する。これにより、マイクロレンズ１４０ｃを構成する第１屈折率層１４１ｃおよび第２屈折率層１４２の部分（図１６参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲ２ｃが形成される。

（Ｂ−６）マイクロレンズ１４０ｃの形成
つぎに、図１６に示したように、マイクロレンズ１４０ｃを形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１ｃについてパターン加工することによって、図１６に示すように、マイクロレンズ１４０ｃを形成する。具体的には、図１６に示すように、撮像面（ｘｙ面）に垂直な方向ｚにおいて、垂直断面がＴ字形になるように、第１屈折率層１４２ｃを形成する。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲ２ｃを用いて、第１屈折率層１４１ｃの一部をドライエッチング処理によって除去することで、図１６に示すように、第１屈折率層１４１ｃを加工する。

（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態１の場合と同様に、マイクロレンズ１４０ｃは、第１屈折率層１４１ｃと第２屈折率層１４２とのそれぞれが、撮像面（ｘｙ面）に沿った方向ｘにおいて隣接して並んだ部分を含む。そして、マイクロレンズ１４０ｃは、垂直断面（ｘｚ面）においては、第１屈折率層１４１ｃと第２屈折率層１４２との界面が、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な方向ｚに沿った部分を含むように形成されている（図１６参照）。

これと共に、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｃは、第１屈折率層１４１ｃと第２屈折率層１４２とが、撮像面（ｘｙ面）に沿った界面を含むように、第１屈折率層１４１ｃが第２屈折率層１４２上に積層された部分を含む。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、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＞
（Ａ）装置構成など
図２１，図２２，図２３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。

ここで、図２１は、図７と同様に、撮像領域ＰＡの上面を示している。図２２と図２３は、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。図２２は、撮像領域ＰＡの中心部分であって、図２１に示すＸ１ｄｃ−Ｘ２ｄｃ部分の断面を示している。そして、図２３は、撮像領域ＰＡの周辺部分であって、図２１に示すＸ１ｄｓ−Ｘ２ｄｓ部分の断面を示している。

図２１，図２２，図２３に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｄ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。

マイクロレンズ１４０ｄは、図２１，図２２，図２３に示すように、第１屈折率層１４１ｄと第２屈折率層１４２ｄとを含む。

複数のマイクロレンズ１４０ｄのそれぞれは、図２１に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の大きさが同じになるように形成されている。また、これと共に、複数のマイクロレンズ１４０ｄのそれぞれは、図２１に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、第２屈折率層１４２ｄが形成された領域の大きさが同じになるように形成されている。

そして、図２２，図２３に示すように、マイクロレンズ１４０ｄは、実施形態１の場合と同様に、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状になるように形成されている。

マイクロレンズ１４０ｄは、撮像領域ＰＡの中心部分においては、図２１，図２２に示すように、実施形態１の場合と同様に形成されている。つまり、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように形成されている。そして、水平面（ｘｙ面）にて第２屈折率層１４２ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように形成されている。

しかし、本実施形態では、撮像領域ＰＡの周辺部分においては、マイクロレンズ１４０ｄは、図２１，図２３に示すように、実施形態１の場合と異なっている。

具体的には、図２１，図２３に示すように、第１屈折率層１４１ｄは、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対して、撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。たとえば、図２１，図２３に示すように、撮像領域ＰＡにおいて右側の端部に位置する画素では、第１屈折率層１４１ｄの中心が、受光面ＪＳの中心に対して左側（撮像領域ＰＡの中心側）へシフトするように形成されている。

つまり、図２１に示すように、第１屈折率層１４１ｄは、水平方向ｘにて複数が配列されたピッチＰ１ｘが、水平方向ｘにて複数の画素が配列された画素ピッチＰｘよりも小さい。同様に、垂直方向ｙにて複数の第１屈折率層１４１ｄが配列されたピッチＰ１ｙが、垂直方向ｙにて複数の画素が配列された画素ピッチＰｙよりも小さい。

これに対して、第２屈折率層１４２ｄは、図２１，図２３に示すように、撮像領域ＰＡの中心および周辺において、水平面（ｘｙ面）にて第２屈折率層１４２ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように形成されている。

つまり、図２１に示すように、第２屈折率層１４２ｄは、水平方向ｘにて複数が配列されたピッチＰ２ｘが、水平方向ｘにて複数の画素が配列された画素ピッチＰｘと同じである。同様に、垂直方向ｙにて複数の第２屈折率層１４２ｄが配列されたピッチＰ２ｙが、垂直方向ｙにて複数の画素が配列された画素ピッチＰｙと同じである。

このように、本実施形態においては、複数の第１屈折率層１４１ｄが配列されたピッチＰ１ｄｘ，Ｐ１ｄｙが、複数の第２屈折率層１４２ｄが配列されたピッチＰ２ｄｘ，Ｐ２ｄｙよりも小さくなるように、マイクロレンズ１４０ｄが形成されている。

（Ｂ）マイクロレンズ１４０ｄの光学シミュレーション結果
図２４，図２５は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。

ここで、図２４（Ａ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｄの中心に対して第１屈折率層１４１ｄの中心がシフトしたシフト量Ｘ：０．０５μｍ
・主光線の入射角度θ：５°

図２４（Ｂ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｄの中心に対して第１屈折率層１４１ｄの中心がシフトしたシフト量Ｘ：０．１μｍ
・主光線の入射角度θ：７．５°

図２５（Ｃ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｄの中心に対して第１屈折率層１４１ｄの中心がシフトしたシフト量Ｘ：０．１５μｍ
・主光線の入射角度θ：１０°

図２５（Ｄ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｄの中心に対して第１屈折率層１４１ｄの中心がシフトしたシフト量Ｘ：０．２μｍ
・主光線の入射角度θ：１５°

上記した条件を除いて、図２４，図２５においては、実施形態１において図１２で示した条件によって、マイクロレンズ１４０ｄを形成している。

図２６は、上凸曲面レンズであるマイクロレンズＯＣＬについて、光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。

ここでは、マイクロレンズＯＣＬを下記条件にて形成した場合について、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・屈折率：１．４５
・曲面部分の膜厚ｈ１：０．３５μｍ
・曲面部分の下層の膜厚ｈ２：０．２μｍ
・マイクロレンズＯＣＬの横幅およびピッチＰ：１．１μｍ

図２４，図２５に示すように、本実施形態のマイクロレンズ１４０ｄの場合には、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｄによって、撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。これに対して、図２６に示すように、上凸曲面レンズのマイクロレンズＯＣＬの場合においては、マイクロレンズＯＣＬによって主光線の傾きは、ほとんど変化せず、撮像面に対して垂直にならない。

図２７，図２８，図２９は、本発明にかかる実施形態４において、マイクロレンズ１４０ｄについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。

ここで、図２７（Ａ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．４５
・主光線の入射角度θ：１５°

図２７（Ｂ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．６
・主光線の入射角度θ：１５°

図２８（Ｃ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．７０
・主光線の入射角度θ：１５°

図２８（Ｄ）では、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．８０
・主光線の入射角度θ：１５°

ここで、図２９（Ｅ）においては、マイクロレンズ１４０ｄを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１：１．９０
・主光線の入射角度θ：１５°

上記した条件を除いて、図２７，図２８，図２９においては、実施形態１において図１２で示した条件によって、マイクロレンズ１４０ｄを形成している。

図２７（Ａ）に示すように、本実施形態のマイクロレンズ１４０ｄにて、第１屈折率層１４１ｄと第２屈折率層１４２ｄとの屈折率が同じ（ｎ１＝ｎ２＝１．４５）場合には、傾斜した主光線の傾きは、マイクロレンズ１４０ｄによって、ほとんど変化しない。これに対して、図２７（Ｂ），図２８，図２９に示すように、第１屈折率層１４１ｄと第２屈折率層１４２ｄとの屈折率が異なる場合には、傾斜した主光線の傾きは、撮像面に対してほぼ垂直になって受光面ＪＳへ集光される。特に、第１屈折率層１４１の屈折率ｎ１が、１．７の場合が好適である。

（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態では、第２屈折率層１４２ｄは、撮像領域ＰＡの中心および周辺において、水平面にて当該第２屈折率層１４２ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対応するように形成されている。これに対して、第１屈折率層１４１ｄは、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、水平面にて当該第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の中心が、受光面ＪＳの中心に対して、撮像領域ＰＡ面の中心の側へシフトするように形成されている。

このため、上述したように、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｄによって撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。つまり、いわゆる「瞳補正」がなされている。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

そして、本実施形態は、「瞳補正」を実現可能であるので、シェーディングの発生を防止し、撮像画像の画像品質を更に向上させることができる。

＜５．実施形態５＞
（Ａ）装置構成など
図３０，図３１，図３２は、本発明にかかる実施形態５において、固体撮像装置１ｆの要部を示す図である。

ここで、図３０は、図７と同様に、撮像領域ＰＡの上面を示している。図３１と図３２は、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。図３１は、撮像領域ＰＡの中心部分であって、図３０に示すＸ１ｆｃ−Ｘ２ｆｃ部分の断面を示している。そして、図３２は、撮像領域ＰＡの周辺部分であって、図３０に示すＸ１ｆｓ−Ｘ２ｆｓ部分の断面を示している。

図３０，図３１，図３２に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｆ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。

マイクロレンズ１４０ｆは、図３０，図３１，図３２に示すように、第１屈折率層１４１ｆと第２屈折率層１４２ｆとによって構成されている。第１屈折率層１４１ｆは、実施形態１と同様に、第２屈折率層１４２ｆよりも高い屈折率の材料を用いて形成されている。

複数のマイクロレンズ１４０ｆは、実施形態１の場合と同様に、図３０に示すように、水平断面が正方形であって、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、水平断面の大きさが同じになるように形成されている。

そして、図３１，図３２に示すように、マイクロレンズ１４０ｆは、実施形態１の場合と同様に、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状になるように形成されている。

しかし、本実施形態では、図３０に示すように、複数のマイクロレンズ１４０ｆは、撮像領域ＰＡの中心から周辺の間の配置位置に応じて、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層１４１ｆが形成された領域の大きさが異なるように形成されている。また、これと共に、図３０に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺の間の配置位置に応じて、第２屈折率層１４２ｆが形成された領域の大きさが異なるように形成されている。

具体的には、図３０，図３１，図３２に示すように、第１屈折率層１４１ｆは、各マイクロレンズ１４０ｆにおいて、第２屈折率層１４２ｆに対して、撮像領域ＰＡの中心側へ位置するように設けられている。一方で、第２屈折率層１４２ｆは、各マイクロレンズ１４０ｆにおいて、第１屈折率層１４１ｆに対して撮像領域ＰＡの周辺側に位置するように設けられている。

そして、複数のマイクロレンズ１４０ｆのそれぞれにおいては、図３０に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、第１屈折率層１４１ｆの水平断面が、第２屈折率層１４２ｆの水平断面よりも大きくなるように形成されている。すなわち、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、第２屈折率層１４２ｆの水平断面が、第１屈折率層１４１ｆの水平断面よりも小さくなるように形成されている。

本実施形態では、撮像領域ＰＡの中心部分においては、マイクロレンズ１４０ｆは、図３０，図３１に示すように、第１屈折率層１４１ｆを含まずに、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。

そして、撮像領域ＰＡの中心部分以外の周辺部分においては、マイクロレンズ１４０ｆは、図３０，図３２に示すように、第１屈折率層１４１ｆと第２屈折率層１４２ｆとの両者を含むように構成されている。そして、第１屈折率層１４１ｆが撮像領域ＰＡの中心側に位置し、第２屈折率層１４２ｆが撮像領域ＰＡの周辺側に位置するように、並んで形成されている。

たとえば、図３０，図３２に示すように、撮像領域ＰＡにおいて、中心画素から水平方向ｘに沿った右側端部に位置する画素では、実施形態６と同様に、第１屈折率層１４１ｆが左側（撮像領域ＰＡの中心側）に設けられている。具体的には、図３０，図３２に示すように、マイクロレンズ１４０ｆにおいて、垂直方向ｙを軸にして水平方向ｘにて２分割したときの左半分が、第１屈折率層１４１ｆによって構成されている。また、この画素においては、図３０，図３２に示すように、第２屈折率層１４２ｆが右側（撮像領域ＰＡの周辺側）に設けられている。具体的には、図３０，図３２に示すように、マイクロレンズ１４０ｆの右半分が、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。

そして、図３０に示すように、撮像領域ＰＡにおいて、中心画素と右側端部の画素との間の中央に位置する画素では、マイクロレンズ１４０ｆの左側にて１／４を占める部分が、第１屈折率層１４１ｆによって構成されている。つまり、中心画素にて第１屈折率層１４１ｆが占める割合と、右側端部の画素にて第１屈折率層１４１ｆが占める割合との間の割合で、マイクロレンズ１４０ｆが第１屈折率層１４１ｆを含むように、マイクロレンズ１４０ｆが形成されている。そして、この画素においては、マイクロレンズ１４０ｆの残りの部分が、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。つまり、マイクロレンズ１４０ｆの右側にて全体の３／４を占める部分が、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。

また、図３０に示すように、撮像領域ＰＡにて右上端部に位置する画素では、マイクロレンズ１４０ｆを水平方向ｘと垂直方向ｙで４分割したときの左下部分が、第１屈折率層１４１ｆによって構成されている。そして、この画素においては、マイクロレンズ１４０ｆの残りの部分が、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。

そして、撮像領域ＰＡにおいては、図３０に示すように、中心画素を軸にして、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて、第１屈折率層１４１ｆと第２屈折率層１４２ｆとが対称に配置されるように、複数のマイクロレンズ１４０ｆのそれぞれが形成されている。上記のようなマイクロレンズ１４０ｆは、実施形態１の場合と同様な工程を経て形成される。

（Ｂ）マイクロレンズ１４０ｆの光学シミュレーション結果
図３３，図３４，図３５は、本発明にかかる実施形態５において、マイクロレンズ１４０ｆについて光学シミュレーションを実施した結果を示す図である。

ここで、図３３（Ａ）では、マイクロレンズ１４０ｆを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｆの右端部にて第１屈折率層１４１ｆを形成した横幅Ｘ：０μｍ
・主光線の入射角度θ：０°

図３３（Ｂ）では、マイクロレンズ１４０ｆを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｆの右端部にて第１屈折率層１４１ｆを形成した横幅Ｘ：０．１μｍ
・主光線の入射角度θ：５°

図３４（Ｃ）では、マイクロレンズ１４０ｆを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｆの右端部にて第１屈折率層１４１ｆを形成した横幅Ｘ：０．２μｍ
・主光線の入射角度θ：７．５°

図３４（Ｄ）では、マイクロレンズ１４０ｆを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｆの右端部にて第１屈折率層１４１ｆを形成した横幅Ｘ：０．３μｍ
・主光線の入射角度θ：１０°

図３５（Ｅ）では、マイクロレンズ１４０ｆを下記条件にて形成した場合であって、主光線の入射角度が下記条件の場合において、ＦＤＴＤ法によってシミュレーションを実施したときの結果を示している。

・マイクロレンズ１４０ｆの右端部にて第１屈折率層１４１ｆを形成した横幅Ｘ：０．４μｍ
・主光線の入射角度θ：１５°

上記した条件を除いて、図２４，図２５においては、実施形態１において図１２で示した条件によって、マイクロレンズ１４０ｆを形成している。

図３３，図３４，図３５に示すように、本実施形態のマイクロレンズ１４０ｆでは、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｆによって、撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。

（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、第１屈折率層１４１ｆは、第２屈折率層１４２ｆに対して撮像領域ＰＡの中心側へ位置している。第２屈折率層１４２ｆは、第１屈折率層１４１ｆに対して撮像領域ＰＡの周辺側に位置している。ここでは、マイクロレンズ１４０ｆは、撮像領域ＰＡの中心においては、第１屈折率層１４１ｆを含まずに、第２屈折率層１４２ｆによって構成されている。そして、複数のマイクロレンズ１４０ｆは、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、第１屈折率層１４１ｆの水平断面が、第２屈折率層１４２ｆの水平断面よりも小さくなるように形成されている。このため、上述したように、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｆによって撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。つまり、本実施形態では、いわゆる「瞳補正」がなされている。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

そして、いわゆる「瞳補正」を実現可能であるので、シェーディングの発生を防止し、撮像画像の画像品質を更に向上させることができる。

＜６．実施形態６＞
（Ａ）装置構成など
図３６，図３７，図３８は、本発明にかかる実施形態６において、固体撮像装置１ｅの要部を示す図である。

ここで、図３６は、図７と同様に、撮像領域ＰＡの上面を示している。図３７と図３８は、図５と同様に、撮像領域ＰＡの断面を示している。図３７は、撮像領域ＰＡの中心部分であって、図３６に示すＸ１ｅｃ−Ｘ２ｅｃ部分の断面を示している。そして、図３８は、撮像領域ＰＡの周辺部分であって、図３６に示すＸ１ｅｓ−Ｘ２ｅｓ部分の断面を示している。

図３６，図３７，図３８に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｅ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。

マイクロレンズ１４０ｅは、図３６，図３７，図３８に示すように、第１屈折率層１４１ｅと第２屈折率層１４２ｅとによって構成されている。第１屈折率層１４１ｅは、実施形態１と同様に、第２屈折率層１４２ｅよりも高い屈折率の材料を用いて形成されている。

複数のマイクロレンズ１４０ｅは、実施形態１の場合と同様に、図３６に示すように、水平断面が正方形であって、撮像領域ＰＡの中心から周辺に渡って、水平断面の大きさが同じになるように形成されている。

そして、図３７，図３８に示すように、マイクロレンズ１４０ｅは、実施形態１の場合と同様に、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な面（ｘｚ面）である垂直断面が矩形状になるように形成されている。

しかし、本実施形態では、図３６に示すように、複数のマイクロレンズ１４０ｅは、撮像領域ＰＡの中心から周辺の間の配置位置に応じて、水平面（ｘｙ面）にて第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の大きさが異なるように形成されている。また、これと共に、図３６に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺の間の配置位置に応じて、第２屈折率層１４２ｄが形成された領域の大きさが異なるように形成されている。

具体的には、図３６，図３７，図３８に示すように、第１屈折率層１４１ｅは、各マイクロレンズ１４０ｅにおいて、第２屈折率層１４２ｅに対して、撮像領域ＰＡの中心側へ位置するように設けられている。一方で、第２屈折率層１４２ｅは、各マイクロレンズ１４０ｅにおいて、第１屈折率層１４１ｅに対して撮像領域ＰＡの周辺側に位置するように設けられている。

そして、複数のマイクロレンズ１４０ｅのそれぞれにおいては、図３６に示すように、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、第１屈折率層１４１ｅの水平断面が、第２屈折率層１４２ｅの水平断面よりも小さくなるように形成されている。

本実施形態では、撮像領域ＰＡの中心部分においては、マイクロレンズ１４０ｅは、図３６，図３７に示すように、第２屈折率層１４２ｅを含まずに、第１屈折率層１４１ｅによって構成されている。

そして、撮像領域ＰＡの中心部分以外の周辺部分においては、マイクロレンズ１４０ｄは、図３６，図３８に示すように、第１屈折率層１４１ｅと第２屈折率層１４２ｅとの両者を含むように構成されている。そして、第１屈折率層１４１ｅが撮像領域ＰＡの中心側に位置し、第２屈折率層１４２ｅが撮像領域ＰＡの周辺側に位置するように、並んで形成されている。

たとえば、図３６，図３８に示すように、撮像領域ＰＡにおいて、中心画素から水平方向ｘに沿った右側端部に位置する画素では、第１屈折率層１４１ｅが左側（撮像領域ＰＡの中心側）に設けられている。具体的には、図３６，図３８に示すように、マイクロレンズ１４０ｅにおいて、垂直方向ｙを軸にして水平方向ｘにて２分割したときの左半分が、第１屈折率層１４１ｅによって構成されている。また、この画素においては、図３６，図３８に示すように、第２屈折率層１４２ｅが右側（撮像領域ＰＡの周辺側）に設けられている。具体的には、図３６，図３８に示すように、マイクロレンズ１４０ｅの右半分が、第２屈折率層１４２ｅによって構成されている。

そして、図３６に示すように、撮像領域ＰＡにおいて、中心画素と右側端部の画素との間の中央に位置する画素では、マイクロレンズ１４０ｅの左側にて全体の３／４を占める部分が、第１屈折率層１４１ｅによって構成されている。つまり、中心画素にて第１屈折率層１４１ｅが占める割合と、右側端部の画素にて第１屈折率層１４１ｅが占める割合との間の割合で、マイクロレンズ１４０ｅが第１屈折率層１４１ｅを含むように、マイクロレンズ１４０ｅが形成されている。そして、この画素においては、マイクロレンズ１４０ｅの残りの部分が、第２屈折率層１４２ｅによって構成されている。つまり、マイクロレンズ１４０ｅの右側にて全体の１／４を占める部分が、第２屈折率層１４２ｅによって構成されている。

また、図３６に示すように、撮像領域ＰＡにて右上端部に位置する画素では、マイクロレンズ１４０ｅを水平方向ｘと垂直方向ｙで４分割したときの左下部分が、第１屈折率層１４１ｅによって構成されている。そして、この画素においては、マイクロレンズ１４０ｅの残りの部分が、第２屈折率層１４２ｅによって構成されている。

そして、撮像領域ＰＡにおいては、図３６に示すように、中心画素を軸にして、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて、第１屈折率層１４１ｅと第２屈折率層１４２ｅとが対称に配置されるように、複数のマイクロレンズ１４０ｅのそれぞれが形成されている。上記のようなマイクロレンズ１４０ｅは、実施形態１の場合と同様な工程を経て形成される。

また、実施形態５の場合と同様に、本実施形態のマイクロレンズ１４０ｅでは、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｅによって、撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。

（Ｃ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、第１屈折率層１４１ｅは、第２屈折率層１４２ｅに対して撮像領域ＰＡの中心側へ位置している。第２屈折率層１４２ｅは、第１屈折率層１４１ｅに対して撮像領域ＰＡの周辺側に位置している。ここでは、マイクロレンズ１４０ｅは、撮像領域ＰＡの中心においては、第２屈折率層１４２ｅを含まずに、第１屈折率層１４１ｅによって構成されている。そして、複数のマイクロレンズ１４０ｅは、撮像領域ＰＡの中心から周辺へ向かうに伴って、第１屈折率層１４１ｅの水平断面が、第２屈折率層１４２ｅの水平断面よりも大きくなるように形成されている。このため、上述したように、傾斜した主光線は、マイクロレンズ１４０ｅによって撮像面に対して垂直になって受光面ＪＳへ集光される。つまり、本実施形態では、いわゆる「瞳補正」がなされている。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

そして、いわゆる「瞳補正」を実現可能であるので、シェーディングの発生を防止し、撮像画像の画像品質を更に向上させることができる。

＜７．実施形態７＞
（Ａ）製造方法など
図３９は、本発明にかかる実施形態７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３９は、実施形態１において図５で示した固体撮像装置１の要部を示す断面図である。ここでは、固体撮像装置１を構成するマイクロレンズ１４０を形成する工程について詳細に説明する。

図３９に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０の製造工程が、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。

（Ａ−１）第１屈折率層１４１の成膜
本実施形態においては、第１屈折率層１４１の成膜前に、実施形態３にて図１８（Ａ）〜図１９（Ａ）に示した場合と同様にして、平坦化膜ＨＴ上に、第２屈折率層１４２をパターン加工する。

そして、図３９（Ａ）に示すように、そのパターン加工された第２屈折率層１４２を被覆するように、第１屈折率層１４１を成膜する。

ここでは、実施形態１の場合と同様な条件で、図１９（Ｂ）に示すように、第２屈折率層１４２の上面を被覆するように、第１屈折率層１４１を成膜する。

（Ａ−２）第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２の表面の平坦化
つぎに、図３９（Ｂ）に示すように、第１屈折率層１４１と第２屈折率層１４２の表面を、平坦化する。

ここでは、たとえば、ＣＭＰ処理を実施することによって、第１屈折率層１４１の上面と第２屈折率層１４２の上面とを平坦にする。ＣＭＰ処理の実施においては、第２屈折率層１４２をストッパーとして機能させて、第１屈折率層１４１を除去することで、平坦化処理を実施する。

（Ａ−３）フォトレジストマスクＰＲｇの形成
つぎに、図３９（Ｃ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲｇを形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２の上面にフォトレジスト膜（図示なし）を成膜後、そのフォトレジスト膜についてパターン加工を実施することで、図３９（Ｃ）に示すように、フォトレジストマスクＰＲｇを形成する。

本実施形態においては、図５に示したように、マイクロレンズ１４０のパターン形状に対応するように、フォトレジスト膜についてパターン加工を実施して、フォトレジストマスクＰＲｇを形成する。具体的には、マイクロレンズ１４０に対応したマスクパターン像を露光する露光処理の実施後に、現像処理を行って、フォトレジストマスクＰＲ２を形成する。これにより、マイクロレンズ１４０を構成する第１屈折率層１４１および第２屈折率層１４２の部分（図５参照）の表面を被覆し、それ以外の部分の表面が露出するように、フォトレジストマスクＰＲｇを形成する。

（Ａ−４）マイクロレンズ１４０の形成
つぎに、図５に示したように、マイクロレンズ１４０を形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１についてパターン加工することによって、図５に示すように、マイクロレンズ１４０を形成する。

本工程においては、フォトレジストマスクＰＲｇを用いて、第１屈折率層１４１の一部をドライエッチング処理によって除去することで、図５に示すように、第１屈折率層１４１を加工する。

（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態１の場合と同様に、マイクロレンズ１４０が形成されている。

したがって、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

＜８．実施形態８＞
（Ａ）製造方法など
図４０は、本発明にかかる実施形態８において、固体撮像装置１ｂ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４０は、実施形態２において図１３で示した固体撮像装置１ｂの要部を示す断面図である。ここでは、固体撮像装置１ｂを構成するマイクロレンズ１４０ｂを形成する工程について詳細に説明する。

図４０に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｂの製造工程が、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。

（Ａ−１）第１屈折率層１４１の成膜
まず、図４０（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１を成膜する。

ここでは、第１屈折率層１４１の成膜に先立って、実施形態２の場合と同様に、図４０（Ａ）に示すように、第１屈折率層１４１の下層に位置する各部材について、基板１０１に形成する。

この後、図４０（Ａ）に示すように、平坦化膜ＨＴの上面を被覆するように、第１屈折率層１４１を成膜する。

本実施形態においては、実施形態２の場合と異なり、感光性樹脂を用いて、第１屈折率層１４１を成膜する。

（Ａ−２）第１屈折率層１４１の加工
つぎに、図４０（Ｂ）に示すように、第１屈折率層１４１について加工する。

ここでは、図４０（Ｂ）に示すように、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が、矩形状になるように、第１屈折率層１４１を加工する。

本工程においては、実施形態２の場合と異なり、フォトレジストマスクを第１屈折率層１４１上に設けずに、第１屈折率層１４１について加工する。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｂを構成する第１屈折率層１４１のパターンに対応したマスクパターン像を、感光性樹脂からなる第１屈折率層１４１へ露光する露光処理を実施する。その後、現像処理を行う。これにより、第１屈折率層１４１をパターン加工する。

（Ａ−３）第２屈折率層１４２の成膜
つぎに、図４０（Ｃ）に示すように、第２屈折率層１４２ｂを成膜する。

ここでは、図４０（Ｃ）に示すように、第１屈折率層１４１の上面を被覆するように、第２屈折率層１４２ｂを成膜する。

本実施形態においては、実施形態２の場合と異なり、感光性樹脂を用いて、第２屈折率層１４２ｂを成膜する。

（Ａ−４）マイクロレンズ１４０ｂの形成

つぎに、図１３に示したように、マイクロレンズ１４０ｂを形成する。

ここでは、第２屈折率層１４２ｂについてパターン加工することによって、図１３に示すように、マイクロレンズ１４０ｂを形成する。

本工程においては、実施形態２の場合と異なり、フォトレジストマスクを第２屈折率層１４２ｂ上に設けずに、第２屈折率層１４２ｂについて加工する。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｂのパターンに対応したマスクパターン像を、感光性樹脂からなる第２屈折率層１４２ｂへ露光する露光処理を実施する。その後、現像処理を行う。これにより、第２屈折率層１４２ｂをパターン加工して、マイクロレンズ１４０ｂを形成する。

（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態２の場合と同様に、マイクロレンズ１４０ｂが形成されている。

したがって、本実施形態は、実施形態２の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、感光性樹脂を用いて、第１屈折率層１４１，第２屈折率層１４２ｂを形成するので、工程数の低減が可能であり、製造効率を更に向上させることができる。

なお、上記の実施形態のほかに、たとえば、実施形態１の場合において、感光性樹脂を用いて第１屈折率層，第２屈折率層を成膜して、上記のように、マイクロレンズを形成しても良い。

＜９．実施形態９＞
（Ａ）製造方法など
図４１は、本発明にかかる実施形態９において、固体撮像装置１ｃ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４１は、実施形態３において図１６で示した固体撮像装置１ｃの要部を示す断面図である。ここでは、固体撮像装置１ｃを構成するマイクロレンズ１４０ｃを形成する工程について詳細に説明する。

図４１に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ１４０ｃの製造工程が、実施形態３と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態３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。

（Ａ−１）第２屈折率層１４２の成膜
まず、図４１（Ａ）に示すように、第２屈折率層１４２を成膜する。

ここでは、第２屈折率層１４２の成膜に先立って、実施形態３の場合と同様に、図４１（Ａ）に示すように、第２屈折率層１４２の下層に位置する各部材について、基板１０１に形成する。

この後、図４１（Ａ）に示すように、平坦化膜ＨＴの上面を被覆するように、第２屈折率層１４２を成膜する。

本実施形態においては、実施形態３の場合と異なり、感光性樹脂を用いて、第２屈折率層１４２を成膜する。

（Ａ−２）第２屈折率層１４２の加工
つぎに、図４１（Ｂ）に示すように、第２屈折率層１４２について加工する。

ここでは、図４１（Ｂ）に示すように、撮像面（ｘｙ面）に対して垂直な垂直断面（ｘｚ面）が、矩形状になるように、第２屈折率層１４２を加工する。

本工程においては、実施形態３の場合と異なり、フォトレジストマスクを第２屈折率層１４２上に設けずに、第２屈折率層１４２について加工する。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｃを構成する第２屈折率層１４２のパターンに対応したマスクパターン像を、感光性樹脂からなる第２屈折率層１４２へ露光する露光処理を実施する。その後、現像処理を行う。これにより、第２屈折率層１４２をパターン加工する。

（Ａ−３）第１屈折率層１４１ｃの成膜
つぎに、図４１（Ｃ）に示すように、第２屈折率層１４２ｂを成膜する。

ここでは、図４１（Ｃ）に示すように、第２屈折率層１４２の上面を被覆するように、第１屈折率層１４１ｃを成膜する。

本実施形態においては、実施形態３の場合と異なり、感光性樹脂を用いて、第１屈折率層１４１ｃを成膜する。

（Ａ−４）マイクロレンズ１４０ｃの形成

つぎに、図１６に示したように、マイクロレンズ１４０ｃを形成する。

ここでは、第１屈折率層１４１ｃについてパターン加工することによって、図１６に示すように、マイクロレンズ１４０ｃを形成する。

本工程においては、実施形態３の場合と異なり、フォトレジストマスクを第１屈折率層１４１ｃ上に設けずに、第１屈折率層１４１ｃについて加工する。

具体的には、マイクロレンズ１４０ｃのパターンに対応したマスクパターン像を、感光性樹脂からなる第１屈折率層１４１ｃへ露光する露光処理を実施する。その後、現像処理を行う。これにより、第１屈折率層１４１ｃをパターン加工して、マイクロレンズ１４０ｃを形成する。

（Ｂ）まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態３の場合と同様に、マイクロレンズ１４０ｃが形成されている。

したがって、本実施形態は、実施形態３の場合と同様に、製造効率および製品の信頼性の向上を可能であって、コストダウンを実現できる。そして、これらに伴って、高い集光効率を実現可能であって、撮像画像の画像品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、感光性樹脂を用いて、第１屈折率層１４１ｃ，第２屈折率層１４２を形成するので、工程数の低減が可能であり、製造効率を更に向上させることができる。

なお、上記の実施形態のほかに、たとえば、実施形態１の場合において、感光性樹脂を用いて第１屈折率層，第２屈折率層を成膜して、上記のように、マイクロレンズを形成しても良い。

＜１０．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、基板において画素トランジスタが設けられた表面に対して反対側の裏面側から入射光を受光する裏面照射型の場合に、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。

上記の実施形態においては、マイクロレンズが第１屈折率層と第２屈折率層との２つの屈折率が異なる層によって形成される場合について説明したが、これに限定されない。マイクロレンズが３つ以上の屈折率が異なる層によって形成する場合に適用しても良い。たとえば、中心から周囲へ向かって、屈折率が低くなるように形成することが好適である。

上記の実施形態においては、カラーフィルタがフォトダイオードの上方に設けられており、カラーフィルタを透過した着色光をフォトダイオードが受光する場合について説明したが、これに限定されない。カラーフィルタを介さずに入射する入射光を受光する場合においても、同様に適用可能であり、シェーディング現象による画像品質の低下を防止することができる。

また、上記の実施形態においては、カラーフィルタを構成する３つの異なる色の着色層の間において区別無く、マイクロレンズを形成する場合について説明した。つまり、レッドフィルタ層と、グリーンフィルタ層と、ブルーフィルタ層との間で、同様に、マイクロレンズを形成する場合について説明した。しかしながら、これに限定されない。たとえば、実施形態４の場合において、高屈折率な第１屈折率層１４１ｄが形成された領域の中心が、画素の中心に対して撮像領域ＰＡの中心の側へシフトするシフト量が、各色の着色層の間にて、互いに異なるように、マイクロレンズ１４０ｄを形成しても良い。（図２１参照）つまり、水平方向ｘおよび垂直方向ｙにおいて複数の第１屈折率層が配列されるピッチが、各色の着色層の間にて、互いに異なるように、マイクロレンズ１４０ｄを形成しても良い。

具体的には、色シェーディングの発生を防止するために、レッドフィルタ層とグリーンフィルタ層とブルーフィルタ層との間において、上記のシフト量が、下記の順序になるように、マイクロレンズを形成することが好適である。
・レッドフィルタ層＞グリーンフィルタ層＞ブルーフィルタ層
上記のようにする理由は、微細なセルサイズの場合において、撮像素子へ入射した光が長波長であるほど受光面へ的確に集光されにくいからである（たとえば、赤色光の場合は、この赤色光より短波長な緑色光及び青色光よりも受光面へ的確に集光されにくい）。

なお、上記の実施形態において、固体撮像装置１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ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、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、カメラ４０は、本発明の電子機器に相当する。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、カラーフィルタ１３０は、本発明のカラーフィルタに相当する。また、上記の実施形態において、マイクロレンズ１４０，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ，１４０ｅ，１４０ｆは、本発明のマイクロレンズに相当する。また、上記の実施形態において、第１屈折率層１４１，１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆは、本発明の第１屈折率層に相当する。また、上記の実施形態において、第２屈折率層１４２，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ，１４２ｅ，１４２ｆは、本発明の第２屈折率層に相当する。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、撮像面ＰＳは、本発明の撮像面に相当する。

１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ：固体撮像装置、１３：垂直駆動回路、１４：カラム回路、１５：水平駆動回路、１７：外部出力回路、１７ａ：ＡＧＣ回路、１７ｂ：ＡＤＣ回路、１８：タイミングジェネレータ、１９：シャッター駆動回路、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、２６：転送線、２７：垂直信号線、２８：アドレス線、２９：リセット線、４０：カメラ、４２：光学系、４３：制御部、４４：信号処理回路、１０１：基板、１１０：配線層、１１０ｈ：配線、１１０ｚ：絶縁層、１３０：カラーフィルタ、１３０Ｂ：ブルーフィルタ層、１３０Ｇ：グリーンフィルタ層、１３０Ｒ：レッドフィルタ層、１４０，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ，１４０ｅ，１４０ｆ：マイクロレンズ、１４１，１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆ：第１屈折率層、１４２，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄ，１４２ｅ，１４２ｆ：第２屈折率層、２０８：トランジスタ、２１２：定電位供給線、２１３：パルス端子、２１４：第１の行選択ＡＮＤ端子、２１５：垂直選択手段、２１６：パルス端子、２１７：第２の行選択用ＡＮＤ端子、２１８：パルス端子、２１９：第３の行選択用ＡＮＤ端子、ＢＨ：ベイヤー配列、ＦＤ：フローティングディフュージョン、Ｈ：光、Ｈ１，Ｈ２：主光線、ＨＴ：平坦化膜、ＪＳ：受光面、ＯＣＬ：マイクロレンズ、Ｐ：画素、ＰＡ：撮像領域、ＰＲ１，ＰＲ１ｂ，ＰＲ１ｃ，ＰＲ２，ＰＲ２ｂ，ＰＲ２ｃ，ＰＲｇ：フォトレジストマスク、ＰＳ：撮像面、ＳＡ：周辺領域、Ｖｄｄ：電源電位供給線

Claims (18)

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マイクロレンズと
   を具備し、
   前記マイクロレンズは、
   第１の屈折率である第１屈折率層と、
   前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層と
   を有し、当該マイクロレンズは、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状であり、
   前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれは、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うように形成されており、
   前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光される
   固体撮像装置。
2. 前記マイクロレンズは、前記撮像面に沿った水平面において、水平断面が矩形状であり、当該水平断面において前記第１屈折率層の周囲を前記第２屈折率層が囲うように形成されている、
   請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１屈折率は、前記第２屈折率よりも高い、
   請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記第１屈折率層は、前記水平面における水平断面の中心が、前記受光面の中心に対応するように形成されており、
   前記第２屈折率層は、前記水平面における水平断面の中心が、前記受光面の中心に対応するように形成されている、
   請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記マイクロレンズは、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とが、前記撮像面に沿った界面を含むように、前記第２屈折率層が前記第１屈折率層上に積層された部分を有する、
   請求項３に記載の固体撮像装置。
6. 前記マイクロレンズは、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とが、前記撮像面に沿った界面を含むように、前記第１屈折率層が前記第２屈折率層上に積層された部分を含む、
   請求項３に記載の固体撮像装置。
7. 前記光電変換部は、前記撮像面において複数が間を隔てて並んでおり、
   前記マイクロレンズは、前記複数の光電変換部に対応するように複数が間を隔てて並んでおり、当該複数のマイクロレンズは、前記水平断面の大きさが、前記撮像面の中心から周辺において同じにな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。
8. 前記第１屈折率は、前記第２屈折率よりも高く、
   前記第１屈折率層は、前記撮像面の中心から周辺へ向かうに伴って、前記水平面にて当該第１屈折率層が形成された領域の中心が、前記受光面の中心に対して、前記撮像面の中心の側へシフトするように形成されており、
   前記第２屈折率層は、前記撮像面の中心および周辺において、前記水平面にて当該第２屈折率層が形成された領域の中心が、前記受光面の中心に対応するように形成されている、
   請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、前記撮像面の中心から周辺に渡って、前記水平面にて前記第１屈折率層が形成された領域の大きさが同じであると共に、前記第２屈折率層が形成された領域の大きさが同じになるように形成されている、
   請求項８に記載の固体撮像装置。
10. 前記複数の光電変換部は、前記撮像面において第１方向と当該第１方向と異なる第２方向とのそれぞれに並んで配列されており、
    前記複数のマイクロレンズは、前記複数の光電変換部に対応するように、前記第１方向と前記第２方向とのそれぞれに並んでいる、
    請求項９に記載の固体撮像装置。
11. 前記基板の撮像面に設けられており、前記入射光を着色して前記受光面へ透過するカラーフィルタ
    を具備し、
    前記カラーフィルタは、
    前記受光面の上方に設けられており、第１波長帯域において光透過率が高い第１着色層と、
    前記第１着色層が設けられた受光面と異なる受光面の上方に設けられており、前記第１方向において前記第１着色層に隣接して並んでおり、前記第１波長帯域と異なる第２波長帯域において光透過率が高い第２着色層と
    を少なくとも含み、
    前記マイクロレンズは、
    前記第１着色層の上方に設けられている第１マイクロレンズと、
    前記第２着色層の上方に設けられている第２マイクロレンズと
    を少なくとも含み、
    前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとの間においては、前記水平面にて前記第１屈折率層が形成された領域の中心が前記受光面の中心に対して前記撮像面の中心の側へシフトするシフト量が、互いに異なっている、
    請求項８に記載の固体撮像装置。
12. 前記光電変換部は、前記撮像面において複数が間を隔てて並んでおり、
    前記マイクロレンズは、前記複数の光電変換部に対応するように複数が間を隔てて並んでおり、当該複数のマイクロレンズは、前記撮像面に沿った水平面において水平断面が矩形状であって、前記撮像面の中心から周辺の間に渡って前記水平断面の大きさが同じになるように形成されており、
    前記第１屈折率は、前記第２屈折率よりも高く、
    前記第１屈折率層は、前記第２屈折率層に対して前記撮像面の中心側へ位置しており、
    前記第２屈折率層は、前記第１屈折率層に対して前記撮像面の周辺側に位置しており、
    前記複数のマイクロレンズは、前記撮像面の中心から周辺へ向かうに伴って、前記第１屈折率層の水平断面が、前記第２屈折率層の水平断面よりも小さくな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。
13. 前記マイクロレンズは、前記撮像面の中心においては、前記第１屈折率層を含まずに、前記第２屈折率層によって構成されている、
    請求項１２に記載の固体撮像装置。
14. 前記光電変換部は、前記撮像面において複数が間を隔てて並んでおり、
    前記マイクロレンズは、前記複数の光電変換部に対応するように複数が間を隔てて並んでおり、当該複数のマイクロレンズは、前記撮像面に沿った水平面において水平断面が矩形状であって、前記撮像面の中心から周辺の間に渡って前記水平断面の大きさが同じになるように形成されており、
    前記第１屈折率は、前記第２屈折率よりも高く、
    前記第１屈折率層は、前記第２屈折率層に対して前記撮像面の中心側へ位置しており、
    前記第２屈折率層は、前記第１屈折率層に対して前記撮像面の周辺側に位置しており、
    前記複数のマイクロレンズは、前記撮像面の中心から周辺へ向かうに伴って、前記第１屈折率層の水平断面が、前記第２屈折率層の水平断面よりも大きくな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。
15. 前記マイクロレンズは、前記撮像面の中心においては、前記第２屈折率層を含まずに、前記第１屈折率層によって構成されている、
    請求項１４に記載の固体撮像装置。
16. 前記撮像面の中心では前記入射光の主光線が垂直に入射し、前記撮像面の周囲では、当該撮像面の中心から周囲へ向かって前記入射光の主光線が傾斜する
    請求項１から１５のいずれかに記載の固体撮像装置。
17. 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マイクロレンズと
    を具備し、
    前記マイクロレンズは、
    第１の屈折率である第１屈折率層と、
    前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層と
    を有し、当該マイクロレンズは、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状であり、
    前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれは、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うように形成されており、
    前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光される
    電子機器。
18. 受光面にて入射光を受光し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マイクロレンズを、前記撮像面に対して垂直な面である垂直断面が矩形状になるように前記受光面の上方に設けるマイクロレンズ形成工程と
    を具備し、
    前記マイクロレンズ形成工程は、
    第１の屈折率である第１屈折率層を形成する第１屈折率層形成ステップと、
    前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率である第２屈折率層を形成する第２屈折率層形成ステップと
    を有し、
    前記第１屈折率層形成ステップと前記第２屈折率層形成ステップとにおいては、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とのそれぞれが、前記撮像面に沿った方向において隣接して並んでおり、前記垂直断面において前記第１屈折率層と前記第２屈折率層との界面が、前記撮像面に対して垂直な方向に沿うと共に、前記第１の屈折率および前記第２の屈折率よりも低い第３の屈折率である第３屈折率層から、前記入射光が前記第１屈折率層および前記第２屈折率層へ入射して前記受光面へ集光されるように、前記第１屈折率層と前記第２屈折率層とを形成する、
    固体撮像装置の製造方法。