JP3695082B2 - 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子とその製造方法と撮像装置とに関し、特にＣＣＤ型の固体撮像素子（以下、ＣＣＤ固体撮像素子と記す）、ＣＣＤ固体撮像素子の製造方法およびＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤ固体撮像素子としては、例えば図９の要部断面図に示すような画素構造を有するものが知られている。すなわち、シリコン（Ｓｉ）基板３１には、ライン状の垂直転送部３２が間隔をあけて設けられている。またＳｉ基板３１の上方でかつ垂直転送部３２の直上位置にはライン状の転送電極３３が形成されており、転送電極３３のライン間におけるＳｉ基板３１には、光電変換をなす島状のセンサ部３４が形成されている。
【０００３】
上記転送電極３３の上方には、転送電極３３を覆いかつセンサ部３４の直上位置を開口した状態で遮光膜３５が形成されている。そしてこの遮光膜３５の開口部３６を介してセンサ部３４に光が入射され、また遮光膜３５によってセンサ部３４以外への光の入射が遮断されるようになっている。さらに遮光膜３５の上方には、センサ部３４への入射光を集光する、いわゆるオンチップレンズ（ＯＣＬ）３７が設けられている。
【０００４】
このようなＣＣＤ固体撮像素子３０では、遮光膜３５の開口部３６側の端部から光が入射し、遮光膜３５とＳｉ基板３１との間で反射して垂直転送部３２に入射することに因る、いわゆるスミア成分の低減を図るために、上記遮光膜３５の下端をさらにセンサ部３４上まで張り出した張り出し部３５ａが設けられている。なお従来において、上記オンチップレンズ３７は、その焦点が例えば遮光膜３５の開口部３６にてセンサ部３４の受光面３４ａの近傍、すなわち張り出し部３５ａの高さ付近に設けられるように形成されている。
【０００５】
また従来の撮像装置としては、例えば図１０の概略構成図に示すものが知られている。この撮像装置５０は、Ｓｉ基板３１の縦横にそれぞれ画素が配列された撮像領域３９を有するとともにその各画素が上記したような断面構造を有するＣＣＤ固体撮像素子３０と、その上方に設けられて撮像レンズ４１および絞り４２を有するカメラレンズ系４０とを備えて構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のＣＣＤ固体撮像素子３０では、図９に示すようにオンチップレンズ３７の端を光が通過すると、この光Ａがセンサ部３４に入射する前に遮光膜３５の上端部（肩の部分）で反射されて（蹴られて）オンチップレンズ３７の外側に出てセンサ部３４に入射しないという不具合が生じる。また、光Ａよりオンチップレンズ３７の中心側に入射した光Ｂも、遮光膜３５の側面で反射され、さらにセンサ部３４上に張り出した遮光膜３５の張り出し部分３５ａで反射されてセンサ部３４に入射しない。これは後述するように、張り出し部分３５ａの高さ付近にオンチップレンズ３７の焦点が設けられていることによると考えられる。上記の遮光膜３５での反射は入射光に含まれる光Ａ，Ｂのような斜め光成分によって増大し、特に斜め光成分を多く含む光、例えば図１０に示す撮像装置５０のカメラレンズ系４０のフォーカス値（Ｆ値）開放時の光やカメラレンズ系４０の絞り４２からセンサ部３４の受光面３４ａまでのいわゆる瞳距離ｓが短い光に対して著しく増大する。
【０００７】
そこで、これらの対策としてオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａから遠く離すあるいは近づける、またオンチップレンズ３７の曲率を変える等の試みもなされているが、上記ＣＣＤ固体撮像素子３０の構造では、センサ部３４への入射光のうち遮光膜３５に遮られる光が生じてしまう。さらに上記構造では、途中で遮光膜３５に遮られない光Ｃはセンサ部３４の受光面３４ａに入射するが、受光面３４ａであるＳｉ基板３１の表面で一部反射される。
【０００８】
このように従来のＣＣＤ固体撮像素子３０では、オンチップレンズ３７でセンサ部３４に向けて光を収束しても、この光が遮光膜３５やＳｉ基板３１の表面で反射されてオンチップレンズ３７の外側に出てしまってセンサ部３４に入射しない、つまり感度に寄与しない成分となる場合が多く、このことがＣＣＤ固体撮像素子３０における感度の低下を招いている。なお、Ｓｉ基板３１の表面での反射比率は３０％以上あると言われている。
【０００９】
また図１０に示した従来の撮像装置５０では、カメラレンズ系４０が瞳距離ｓの短いものの場合、カメラレンズ系４０からオンチップレンズ３７を介してセンサ部３４に入射する光が、前述したように特に斜め光成分を多く含むものとなる。また図１０では、センサ部３４への入射光の中で絞り４２の略中心を通過して焦点に集光する光（以下、これを主光線と記す）Ｅ1 が、撮像領域３９の中心部から周辺部に向かうにつれてセンサ部３４の受光面３４ａに対し次第に大きく角度をついて入射する様子を示しており、この図から瞳距離ｓが短い場合、撮像領域３９の周辺部に向かうにつれて入射光に含まれる斜め光成分が増大するのは明らかである。その結果、撮像領域３９の中心部から周辺部に向かうにつれて各画素のオンチップレンズ３７の焦点が遮光膜３５の開口部３６の略中心から少しずつずれてしまい、特に撮像領域３９の周辺部のセンサ部３４への集光効率が低下して感度の低下およびシェーディングの問題が生じる。
【００１０】
上記問題を解決するために従来では、図１０における（ロ）の要部拡大断面図である図１１に示すように、オンチップレンズ３７の位置を撮像領域３９の中心部から周辺部に向けて少しずつずらして、瞳距離Ｓに応じて光の入射位置を補正する試み（瞳距離補正）がなされている。しかしながら、この場合にも、張り出し部分３５ａの高さ付近にオンチップレンズ３７の焦点が設けられていることに起因する後述の理由によって、オンチップレンズ３７の端付近を通過する光Ｅがセンサ部３４に入射する前に遮光膜３５の上端部で反射されてセンサ部３４に入射しないことがあり、集光効率を十分に向上するまでには至っていない。
【００１１】
一方、ＣＣＤ固体撮像素子３０の小型化に伴って画素サイズの微細化を進めても、遮光膜３５においてはその縦方向の厚みに物理的にある程度の厚さが必要であるため、遮光膜３５を薄くすることが難しい。またスミア成分を増大させないためには、センサ部３４上にある幅の遮光膜３５の覆い、すなわち張り出し部３５ａが必要である。したがって、画素サイズが微細化されると、遮光膜３５の上端部からセンサ部３４の受光面３４ａまで（おおよそ焦点まで）が相対的に深くなることとなり、その結果、オンチップレンズ３７で光を集光しても上記光Ａ，Ｂ，Ｅのように遮光膜３５で反射される成分が増大してセンサ部３４への集光効率が低下し、感度が低下する。特にＦ値開放時の光や瞳距離が短い光に対しては、大幅に感度が低下してしまう。このため、画素サイズの微細化は困難となっている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の知見を得た。図６（ａ）に示すようにオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａから遠く離し、かつ遮光膜３５の開口部３６の位置でかつ張り出し部３５ａの高さ位置付近に焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離を長くすると、受光面３４ａ側での焦点位置のズレ幅が大きくなるため、センサ部３４への入射光のうちのオンチップレンズ３７の端を通過した斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は遮光膜３５の張り出し部３５ａに当たって反射されてしまう。よって、左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は固体撮像素子の感度に寄与しない。
【００１３】
一方、図６（ｂ）に示すようにオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａに近づけかつオンチップレンズ３７の曲率を大きくして、遮光膜３５の開口部３６上でかつ遮光膜３５の上端部（肩の部分）と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離を短くすると、受光面３４ａ側での焦点位置のズレ幅が小さくなって遮光膜３５の上端部での反射が抑制され、遮光膜３５の開口部３６側の側面で形成される開口３８に同図（ａ）と同じ左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 の双方を入射させることができる。上記開口３８内に入射すれば、遮光膜３５の側面での反射によって斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 はセンサ部３４に向かって進むため、固体撮像素子の感度に寄与することになる。これは、カメラレンズ径の瞳距離の短い光や、Ｆ値開放時の光等の斜め光成分の多い光に対しても感度の低下を低減できることを示すものである。
【００１４】
そして、本発明者は、このような知見に基づき本発明を完成させたのである。すなわち、本発明の固体撮像素子は、転送電極を覆うとともにセンサ部の直上位置を開口して基体上に形成された遮光膜の、そのセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、上記側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部分が設けられ、遮光膜の上方に設けられてセンサ部への入射光を集光するレンズが、その焦点がセンサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、上記側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成されている構成となっている。
【００１５】
本発明の固体撮像素子では、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成されているため、例えばレンズの高さ位置が従来と同じであるとすると、実効的なセンサ部の受光面の位置が高くなった状態となり、焦点距離が短くなる。前述したように焦点距離が短くなると、センサ部の受光面側での焦点位置のズレ幅が小さくなることから、センサ部への入射光に含まれている斜め光成分のほぼ全てが遮光膜の側面で囲まれる開口内に入射することになる。
【００１６】
また、遮光膜の側面の上端部に張り出し部が設けられていることから、遮光膜の側面で囲まれる開口は上周縁部がさらに張り出し部で囲まれた状態になっている。よってこの開口内に入射した斜め光が、遮光膜の側面や下端部側の張り出し部で反射して上記開口の外側に向かっても、開口の外側に出ずに上端部側の張り出し部で反射され易くなる。この結果、開口内に入射した光が、遮光膜での反射しても、その反射を何度も繰り返して最終的にセンサ部の受光面に入射する率が高くなり、斜め光成分のセンサ部への集光効率を大幅に高めることが可能になる。また、センサ部の受光面への入射光のうち、その受光面で反射する光成分も、遮光膜の側面や上端部側の張り出し部で多重反射して少なくとも一部はセンサ部の受光面に再入射することになる。よって、受光面で反射する光成分のセンサ部への集光効率を大幅に高めることも可能になる。また遮光膜の側面の下端部に設けられた張り出し部によって、スミアの発生が抑えられる。
【００１７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、基体上に転送電極と光電変換をなす島状のセンサ部とを備えた中間体を用い、まずその中間体の基体上に、センサ部以外への光の入射を遮断する第１遮光膜を、転送電極を覆いかつセンサ部の直上位置を開口した状態で形成するとともに、この第１遮光膜のセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の下端部に、その側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した下張り出し部を設ける。次いで、基体上に第１遮光膜を覆う絶縁膜を形成し、続いて絶縁膜に第１遮光膜の上面を外側に臨ませるあるいは第１遮光膜の上面に近接するコンタクトホールを形成する。次に、上記絶縁膜上に上記光に対して遮光性を有する材料からなる材料膜を形成するとともにこの材料膜でコンタクトホールの内面を覆い、その後、この材料膜を、そのセンサ部の直上位置を開口しかつこの開口によって形成される端縁がコンタクトホールの内面を構成する側面よりもセンサ部の略中心側に位置するようにエッチングして第２遮光膜を得る構成となっている。
【００１８】
本発明の固体撮像素子の製造方法では、絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、この内面を覆うようにして遮光性を有する材料膜を形成し、該材料膜をエッチングして第２遮光膜を得るため、コンタクトホールの内面のうちの側面を覆う材料膜によって、第２遮光膜のセンサ部の直上位置が開口した側の面である側面が形成される。また上記エッチングは、材料膜の開口によって形成される端縁がコンタクトホールの側面よりもセンサ部の略中心側に位置するように行うため、第２遮光膜の側面の上端部からこの側面よりもセンサ部の略中心に向けて張り出し、かつ上記開口によって形成される端縁が先端部となる上張り出し部が形成される。また、エッチングによってセンサ部の直上位置を開口するため、このことにより形成される第２遮光膜の開口部の大きさやその形成位置を自由かつ容易に調整することが可能となる。
【００１９】
さらに上記コンタクトホールを、第１遮光膜の上面を外側に臨ませるあるいは第１遮光膜の上面に近接するように形成するため、第１遮光膜上にこの上面に接触するようにあるいは近接して第２遮光膜が形成される。よって、第１遮光膜および第２遮光膜は隣接する画素間の光分離領域となり、第１遮光膜と第２遮光膜との間からの光漏れが防止される。
【００２０】
本発明の撮像装置は、基体の縦横に、縦横それぞれに画素が配列されてなる撮像領域を有する固体撮像素子を備えたものであって、撮像領域は、基体上の縦方向の画素列間に配列されたライン状の転送電極と、基体の転送電極のライン間に画素毎に形成された光電変換をなす島状のセンサ部と、転送電極を覆って基体上に形成されるとともにセンサ部の直上位置を開口した状態で形成されてセンサ部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、遮光膜の上方に画素毎に設けられてセンサ部への入射光を集光するレンズとを備えてなり、遮光膜は、そのセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、その側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部が設けられ、上記レンズは、その焦点がセンサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成され、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部は、張り出し部によって囲まれた状態で形成された開口部の略中心に焦点が位置するように、撮像領域の略中央部からその周辺部に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されてなる構成となっている。
【００２１】
本発明の撮像装置では、上記発明の固体撮像素子と同様に、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成され、遮光膜の側面の上端部および下端部にそれぞれ張り出し部が設けられているため、上記発明の固体撮像素子と同様の作用が得られる。また遮光膜の側面の上端部の張り出し部が、これによって形成された開口部の略中心にレンズの焦点が位置するように撮像領域の略中央からその周辺に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されているため、撮像領域の中心部だけでなく周辺部においても入射光の斜め光成分が遮光膜の側面で囲まれる開口内に一層効率良く集光する。よって、センサ部への入射光が瞳距離の短い光で、撮像領域の中心部から周辺部に向かうにつれて斜め光成分が大幅に増大する光であっても、レンズの位置を撮像領域の中心部から周辺部に向けて徐々にずらすことなく、撮像領域の周辺部におけるセンサ部への集光効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の固体撮像素子の一実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の要部断面図であり、特に本発明の特徴である画素領域の断面を示したものである。
【００２３】
図１に示すようにこのＣＣＤ固体撮像素子１では、本発明の基体となる例えばＳｉからなる基板２にライン状の垂直転送部３が間隔をあけて設けられている。また基板２の上方でかつ垂直転送部３の直上位置には、ゲート絶縁膜４を介してライン状の転送電極５が形成されており、転送電極５のライン間における基板２には島状のセンサ部６が、転送電極５のライン方向に所定の間隔で形成されている。センサ部６は、入射する光Ｒを信号電荷に変換して蓄積する領域であり、転送電極５はセンサ部６にて蓄積された信号電荷をそのライン方向に転送する領域である。
【００２４】
基板２上には転送電極５を覆うように第１絶縁膜７が形成されており、第１絶縁膜７上にはこの第１絶縁膜７を介して転送電極５を覆いかつセンサ部６の直上位置を開口した状態で遮光膜１０が形成されている。この遮光膜１０は、第１絶縁膜７上に形成された第１遮光膜８と、第１遮光膜８上に第１遮光膜８の上面８ａに接した状態で形成された第２遮光膜９とから構成されており、第１遮光膜８、第２遮光膜９はそれぞれセンサ部６の直上位置を開口している（以下、第１遮光膜８の開口した部分を第１開口部１１、第２遮光膜９の開口した部分を第２開口部１２と記す）。
【００２５】
第１遮光膜８には、その第１開口部１１側の面である側面８ｂの下端部に、側面８ｂの位置からセンサ部６の略中心に向けて張り出した下張り出し部８１が設けられている。また第２遮光膜９には、その第２開口部１２側の面である側面９ａの上端部に、側面９ａの位置からセンサ部６の略中心に向けて張り出した上張り出し部９１が設けられている。よって、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれるとともに、第２遮光膜９の第２開口部１２が入口、第１遮光膜８の第１開口部１１が出口となる開口１３が形成された状態となっている。
【００２６】
この実施形態では、第１遮光膜８の下張り出し部８１と第２遮光膜９の上張り出し部９１とが、基板２の表面に対して略平行に張り出した状態で形成されている。また、第２遮光膜９において第２開口部１２を挟んで相対向する上張り出し部９１の先端部９１ａ間の寸法ｘは、その先端部９１ａ間の下方で第１遮光膜８が開口した位置を挟んで相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成されている。
【００２７】
そして、第２遮光膜９の第２開口部１２、開口１３および第１遮光膜８の開口部１１を介してセンサ部６に光Ｒが入射される一方、第１遮光膜８および第２遮光膜９によってセンサ部６以外への光Ｒの入射が遮断されているようになっている。また第２遮光膜９は、第１遮光膜８の上面８ａに接した状態で形成されていることから、これら第１遮光膜８、第２遮光膜９は隣接する画素間の光分離領域となって、第１遮光膜８と第２遮光膜９との間から隣接する画素への光漏れが防止されている。
【００２８】
第１遮光膜８および第２遮光膜９の形成材料は、光Ｒに対して遮光性を有するものであればいかなるものを用いることができる。一例として、タングステン（Ｗ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）等が上げられる。また第１遮光膜８と第２遮光膜９とは同じ材料で形成されていても異なる材料で形成されていてもよい。
【００２９】
さらに第１絶縁膜７上でかつ上記のように第１遮光膜８と第２遮光膜９とから形成された上記開口１３内には、絶縁性を有しかつ入射する光Ｒを透過可能な本発明における絶縁膜となる第２絶縁膜１４が形成されている。ここでは、第２絶縁膜１４は表面が平坦に形成された平坦化膜からなり、第２絶縁膜１４の表面に第２遮光膜９の上張り出し部９１が設けられている。このような第２絶縁膜１４の材料としては、例えばスピンオングラス（ＳＯＧ）膜、オゾン（Ｏ3 ）−ＴＥＯＳ（tetra ethoxy silane)系のプラズマＣＶＤ（ＣＶＤ；化学的気相成長）膜、窒化シリコン（ＴｉＮ）膜、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜等が挙げられる。
【００３０】
第２絶縁膜１４上には、第２遮光膜９を覆うようにして層間絶縁膜１５が形成されている。層間絶縁膜１５は、図示はしないが例えば入射する光Ｒを透過可能な平坦化透明層と、カラーフィルタ層とが遮光膜１０上に順次積層されて構成されている。そして層間絶縁膜１５を介して遮光膜１０の上方には、センサ部６への光Ｒを集光するレンズであるオンチップレンズ１６が画素毎、つまりセンサ部６毎に設けられている。オンチップレンズ１６は、その焦点Ｐがセンサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２開口部１２の位置に設けられるように形成されている。
【００３１】
次に、上記のように構成されたＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法に基づき、本発明に係る固体撮像素子の製造方法の実施形態を説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、ＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法を工程順に示す要部断面図である。ＣＣＤ固体撮像素子１を製造するにあたっては、まず図２（ａ）に示すように、従来の技術によって基板２に垂直転送部３、センサ部６を形成するとともに基板２上にゲート絶縁膜４、転送電極５、この転送電極５を覆う第１絶縁膜７を形成した中間体１７を得る。
【００３２】
次いで従来の遮光膜の形成と同様にして、この中間体１７の基板２上に、第１絶縁膜７を介して第１遮光膜８を形成する。例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって、第１遮光膜８用の例えばＡｌ膜からなる材料膜（図示略）、基板２の全面に形成し、次いでリソグラフィおよびエッチングによって、材料膜のセンサ部６の直上位置を開口して第１遮光膜８およびその第１開口部１１を形成する。またこの際、第１遮光膜８の側面８ｂの下端部に、側面８ｂからセンサ部６の略中心に向けて張り出した下張り出し部８１が形成されるようにエッチングを行う。
【００３３】
次に、基板２の全面に遮光膜８を覆いかつ表面が平坦な第２絶縁膜１４を形成する。この第２絶縁膜１４の形成は、例えば平滑化性の優れたＳＯＧやＯ3 −ＴＥＯＳ系のプラズマＣＶＤを用いて行う。あるいは、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜、ＳｉＯ2 膜を形成した後、エッチバックによってこれらの表面を平坦化することにより形成する。また平坦化の手段としてメカニカルケミカルポリッシング（機械的化学研磨）法を用いてもよい。そして、リソグラフィおよびエッチングによって、第２絶縁膜１４に第１遮光膜８の上面８ａを外側に臨ませるコンタクトホール１８を形成する。このとき第１遮光膜８がエッチングストッパー層になる。
【００３４】
次に図２（ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって、第２絶縁膜１４上に第２遮光膜９用の例えばＡｌ膜からなる材料膜（図示略）を基板２の全面に形成するとともに、この材料膜でコンタクトホール１８の内面を覆う。次いで、材料膜をエッチングして第２遮光膜９を得る。その際、センサ部６の直上位置を開口し、かつこの開口によって形成される端縁がコンタクトホール１８の側面１８ａ、さらには第１遮光膜８の側面８ｂよりもセンサ部６の略中心側に位置するようにエッチングを行う。
【００３５】
この結果、コンタクトホール１８の側面１８ａを覆って形成された側面９ａと、第２絶縁膜１４の表面に側面９ａよりもセンサ部６の略中心に向けて張り出した上張り出し部９１とを備えた第２遮光膜９、および第２遮光膜９の第２開口部１２が形成される。なお、第２遮光膜９の上記エッチングによる開口によって形成される端縁は、上張り出し部９１の先端部９１ａとなる。また第２遮光膜９の上張り出し部９１の相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘは、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成される。また、第１遮光膜８上に、この上面８ａに接触して第２遮光膜９が形成され、第１遮光膜８および第２遮光膜９からなる遮光膜１０が完成する。
【００３６】
その後は、従来技術によって図２（ｃ）に示すように、第２遮光膜９を覆うようにして第２絶縁膜１４上に平坦化透明層、カラーフィルタ層をこの順に積層して層間絶縁膜１５を形成し、層間絶縁膜１５上にオンチップレンズ１６を設ける。この際、オンチップレンズ１６の焦点が、センサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置に設けられるようにオンチップレンズ１６の曲率や焦点距離等を調整して形成する。例えばオンチップレンズ１６の高さ位置を従来と同じとし、オンチップレンズ１６の曲率を大きくして形成する。あるいは、オンチップレンズ１６をセンサ部６の受光面６ａ側に近づけかつオンチップレンズ１６の曲率を大きくして形成する。以上の工程によって、ＣＣＤ固体撮像素子１が製造される。
【００３７】
上記のように製造されるＣＣＤ固体撮像素子１では、第２開口部１２の位置に焦点Ｐが設けられているため、例えばオンチップレンズ１６の高さ位置が従来と同じであるとすると焦点距離が短くなる。そのため、センサ部６の受光面６ａ側での焦点Ｐ位置のズレ幅を小さくでき、センサ部６へ入射する光Ｒに含まれている斜め光成分が遮光膜１０で反射されるのを抑制することができる。よって、図１に示すように光Ｒの斜め光成分のほぼ全てを、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれて形成される開口１３内に入射させることができる。
【００３８】
また、第２遮光膜９の側面９ａの上端部に上張り出し部９１によって、開口１３は上周縁部が上張り出し部９１で囲まれており、特に、第２遮光膜９の上張り出し部９１の相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘが、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成されているので、開口１３の入口が狭くなっている。よってその開口１３内に入射した斜め光が、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａや下張り出し部８１で反射して開口１３の外側に向かっても、開口１３の外側に出ずに上張り出し部９１で反射され易い。
【００３９】
したがって、開口１３内に入射した光Ｒが、第１遮光膜８、第２遮光膜９での反射を何度も繰り返して最終的にセンサ部６の受光面６ａに入射する率が高くなるため、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができる。その結果、光Ｒが、Ｆ値開放時の光であっても、またカメラレンズ系の瞳距離が短い光であっても、これらの光に多く含まれる斜め光成分を感度に取り入れることができるため、感度を向上させることができるとともにシェーディングを抑制することができる。
【００４０】
また、センサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち、受光面６ａで反射する光成分も、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａや上張り出し部９１、下張り出し部８１で多重反射して少なくとも一部は受光面６ａに再入射させることができる。これは、センサ部６の受光面６ａが大きい画素の場合に非常に有効となる。このように、斜め光成分および受光面６ａで反射する光成分のいずれにおいてもセンサ部６への集光効率を高めることができるため、大幅な感度の向上を図ることができる。さらに下張り出し部８１によって、スミアの発生も抑えることができるので、良好な光学特性を維持しつつ画素サイズの微細化を実現することができる。
【００４１】
また上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法では、コンタクトホール１８の内面を覆うようにして遮光性を有する材料膜を形成し、該材料膜をエッチングしてセンサ部６の直上位置を開口するため、このことにより形成される第２遮光膜９の第２開口部１２の大きさを自由かつ容易に調整することができる。また第２開口部１２の形成位置も自由に調整することができる。このことから、従来では、カメラレンズ系の瞳距離が短い光源の場合、遮光膜ではセンサ部への光の入射位置を補正できないため、瞳距離に応じてオンチップレンズのピッチをずらして入射位置を補正していたが、本実施形態によれば第２開口部１２を瞳距離に応じて基板２の２次元平面で少しずつずらして形成するだけで、センサ部６への光の入射位置を簡単に補正することができる。その結果、瞳距離が短い光源に対してシェーディングの少ないＣＣＤ固体撮像素子１を製造できる。
【００４２】
さらにセンサ部６への光Ｒの入射位置を第２遮光膜９の第２開口部１２の形成位置によって補正する場合には、オンチップレンズ１６を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせ（アライメント）よりも基板２に近いところで、第２開口部１２を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせを行うことができる。したがって、アライメント精度を向上でき、第２開口部１２を所定の位置により正確に形成できるため、センサ部６への光Ｒの入射位置の補正を精度良く行うことが可能となる。
【００４３】
なお、上記の実施形態では、本発明における遮光膜が第１遮光膜と第２遮光膜の２層からなる場合について述べたが、例えば１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた構成としてもよい。また第１遮光膜上に、この上面に接触した状態で第２遮光膜が形成されている例を説明したが、第１遮光膜の上面に近接して第２遮光膜を形成してもよい。この場合には、第１遮光膜と第２遮光膜との間から隣接する画素への光漏れがない程度に第１遮光膜の上面に近接して第２遮光膜を形成することが必要である。このような第２遮光膜を形成する場合には、例えば第２絶縁膜に形成するコンタクトホールを、第１遮光膜の上面に近接する深さに形成すればよい。
【００４４】
また上記の実施形態では、第２遮光膜の上張り出し部が基板の表面に対して略平行に張り出した状態で形成されている場合について述べたが、第２遮光膜のセンサ部直上位置にて開口した側の側面よりもセンサ部の略中心に向けて張り出して形成されていればよくこの例に限定されない。例えば図３の第１変形例に示すように、第２遮光膜９の側面９ａの上端部から斜め上方に張り出した状態に上張り出し部９２が形成されていてもよく、また図４の第２変形例に示すように、第２遮光膜９の側面９ａの上端部から斜め下方に張り出した状態に上張り出し部９３が形成されていてもよい。
【００４５】
これら第１変形例、第２変形例においても、第２遮光膜９の上張り出し部９２，９３の相対向する先端部９２ａ，９３ａ間の寸法が、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法よりも小さい寸法に形成されていると、センサ部６への集光効率をより高められる点で好適である。また、オンチップレンズ１６の焦点は、上張り出し部９２，９３の先端部９２ａ，９３ａと略等しい高さ位置、つまり第２遮光膜９の開口部１２の位置に設けられるようにする。
【００４６】
第１変形例のような第２遮光膜９を製造する場合には、例えば第２絶縁膜１４にコンタクトホール１８を、その側面１８ａにテーパを付けた状態で形成すればよく、コンタクトホール１８の形状以外は上記実施形態で説明した製造方法と同様の手順にて形成することができる。また第２変形例のような第２遮光膜９を形成する場合には、例えば第２絶縁膜１４をその表面が凹凸になるように形成することで上記実施形態で説明した製造方法と同様の手順にて形成することができる。
【００４７】
第１変形例、第２変形例に係るＣＣＤ固体撮像素子１にあっても、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９２，９３で囲まれて開口１３が形成され、その入口が第２遮光膜９の上張り出し部９２，９３によって狭くなっている。よって、光Ｒの斜め光成分がその開口１３内に入射し、開口１３内で反射されて開口１３の外側に向かっても、開口１３の外側に出ずに上張り出し部９１で反射され易いため、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができる。またセンサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち受光面６ａで反射する光成分も、開口１３内における多重反射によって少なくとも一部は受光面６ａに再入射させることができ、センサ部６への集光効率を向上できる。したがって、第１，第２変形例においても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、第２遮光膜の上張り出し部における相対向する先端部間の寸法が、相対向する第１遮光膜の側面間の寸法よりも小さい寸法に形成されている例を述べたが、さらに図５に示す第３変形例のように第２遮光膜９の上張り出し部９１における相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘが、その先端部９１ａ間の下方で第１遮光膜８の相対向する下張り出し部８１の先端部８１ａ間の寸法ｚよりも小さい寸法に形成されていてもよい。この第３変形例においても、オンチップレンズ１６の焦点は、上張り出し部９１の先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２遮光膜９の開口部１２の位置に設けられるようにする。
【００４９】
第３変形例においては、上張り出し部９１で囲まれる第２開口部６がさらに小さく形成されていることから、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ａ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれた開口１３内に入射した光Ｒの斜め光成分が、開口１３内で反射されて外側に向かっても、さらに上張り出し部９１で反射され易くなる。また特に、センサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち受光面６ａで反射する光成分は、開口１３に臨む上張り出し部９１の面で反射されて受光面６ａに再入射する率が高くなる。したがって、センサ部６への集光効率を一層向上させることができるので、より感度が向上したＣＣＤ固体撮像素子１を実現できる。この第３変形例は、センサ部６の受光面が大きい画素に対して特に有効なものとなる。
【００５０】
ここで第３変形例では、本発明における遮光膜が第１遮光膜と第２遮光膜の２層からなる場合について述べたが、例えば１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた構成とした場合にも、上端部に設けられた張り出し部の先端部間の寸法を下端部に設けられた張り出し部の先端部間の寸法よりも小さくすることにより、第３変形例と同様に一層の感度の向上を図ることができるのはもちろんである。
【００５１】
次に、本発明に係る撮像装置の一実施形態を図７および図８を用いて説明する。なお、図７、図８において図１に示す実施形態と同一の形成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図７は実施形態に係る撮像装置の一例を示す概略構成図であり、構成要素であるＣＣＤ固体撮像素子の基板、遮光膜、オンチップレンズ以外を省略してある。また図８は図７の（イ）部分における要部拡大断面図である。
【００５２】
この撮像装置２０は、本発明の基体となるＳｉの基板２の縦横に、縦横それぞれに画素が配列されて構成された撮像領域２１ａを有するＣＣＤ固体撮像素子２１と、ＣＣＤ固体撮像素子２１のオンチップレンズ１６の上方に設けられたカメラレンズ系４０とを備えて構成されている。カメラレンズ系４０は従来と同様に、例えば撮像レンズ４１と絞り４２とを備えたもので、ここでは瞳距離ｓが短いものとなっている。撮像レンズ４１としては、図７では２枚のレンズからなる場合が例示されているが、２枚以上のレンズで構成されたズームレンズ等で構成されていてもよい。
【００５３】
一方、図８に示すようにＣＣＤ固体撮像素子２１の撮像領域２１ａの各画素は、図１を用いて説明したＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有している。ただし、ライン状の垂直転送部３は、基板２縦方向の画素列間に設けられている。また基板２の上方に設けられた転送電極５のライン間における基板２には、画素毎に島状のセンサ部６が形成されている。
【００５４】
そして基板２上には図１に示したＣＣＤ固体撮像素子１と同様に、下張り出し部８１および第１開口部１１を有する第１遮光膜８と、上張り出し部９１および第２開口部１２を有する第２光膜９とからなる遮光膜１０、開口１３、第２絶縁膜１４、層間絶縁膜１５およびオンチップレンズ１６等が形成されている。したがって、オンチップレンズ１６は、その焦点Ｐがセンサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２開口部１２の位置に設けられるように形成されている。
【００５５】
また上張り出し部９１は、これによって囲まれた状態で形成された第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するように、撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向けて第２開口部１２の位置がずれた状態で形成されている。ここで、センサ部６への光Ｒ中の主光線Ｒ1 は、前述したようにカメラレンズ系４０の絞り４２の略中心を通過して焦点Ｐに集光する光である。
【００５６】
したがって、この撮像装置２０では、撮像領域２１ａの中心部、周辺部のいずれにおいても各画素のセンサ部６に入射する主光線Ｒ1 がそれぞれの画素の第２開口部１２の略中心を通過することになり、各画素のセンサ部６へ入射する光Ｒの全成分の入射位置が補正されることになる。よって、カメラレレンズ系４０の瞳距離ｓが短いために、主光線Ｒ1 が撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向かうにつれてセンサ部６の受光面６ａに対し次第に大きく角度をついて入射し、特に周辺部への光Ｒに含まれる斜め光成分が増大しても、上記の補正により周辺部においても一層効率良く集光できる。
【００５７】
上記した撮像装置２０におけるＣＣＤ固体撮像素子２１は、上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法と同様のプロセスにて形成できるものであり、リソグラフィおよびエッチングによって遮光性を有する材料膜を加工することにより第２開口部１２を形成できる。
【００５８】
本実施形態の撮像装置２０では、上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有するＣＣＤ固体撮像素子２１を備えているため、センサ部６へ入射する光Ｒに含まれている斜め光成分が遮光膜１０で反射されるのを抑制して、光Ｒの斜め光成分のほぼ全てを、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれて形成される開口１３内に入射させることができるといった上記ＣＣＤ固体撮像素子１と同様の効果が得られる。これとともに、開口１３内に入射した光Ｒが第１遮光膜８、第２遮光膜９、受光面６ａで反射して開口１３の外側に向かっても第２遮光膜９の張り出し部９１で反射して最終的に受光面６ａに入射する確率を高くできるので、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができ、さらに下張り出し部８１によって、スミアの発生も抑えることができるので、良好な光学特性を維持しつつ画素サイズの微細化を実現することができる効果も得ることができる。
【００５９】
また上記のごとく上張り出し部９１は、第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するように、撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向けて第２開口部１２の位置がずれた状態で形成されて、いわゆる瞳距離ｓに応じた光Ｒの入射位置の補正がなされているため、カメラレレンズ系４０の瞳距離ｓが短い場合でも撮像領域２１ａの周辺部における光Ｒの斜め光成分をより効率良く集光できる。したがって、撮像領域２１ａの周辺部における感度を大幅に向上させることができるので、撮像領域２１ａ全体の感度向上およびシェーディングの低減を図ることができる。
【００６０】
また、従来のようにオンチップレンズの位置を撮像領域の中心部から周辺部に向けて少しずつずらして瞳距離ｓに応じた補正を行わなくても、第２遮光膜９の第２開口部１２の形成位置を調整することによって撮像領域２１ａの周辺部における感度を大幅に向上させることができる。そのため、第２遮光膜９の第２開口部１２の形成の際には、オンチップレンズ１６を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせ（アライメント）よりも基板２に近いところで位置合わせを行うことができることになる。結果として、アライメント精度を向上でき、第２開口部１２を所定の位置に一層正確に形成できるので、瞳距離ｓに応じたセンサ部６への光の入射位置の補正を精度良く行うことが可能となる。
【００６１】
さらに、第２開口部１２の位置に焦点Ｐが設けられているため、例えばオンチップレンズ１６の高さ位置が従来と同じであるとするとオンチップレンズ１６から焦点Ｐまでの距離が短くなる。よって、瞳距離ｓに応じた第２開口部１２のずらしの距離が少なくて済むので、ＣＣＤ固体撮像素子２１を形成する際のオンチップレンズ１６と第２開口部１２とを精度良く位置合わせすることができ、これによってもセンサ部６への光の入射位置の補正を精度良くできる効果が得られる。
【００６２】
なお本実施形態の撮像装置２０では、瞳距離ｓに応じて第２開口部１２の形成位置のみを調整する場合について述べたが、第２開口部１２の形成位置とともにオンチップレンズ１６の形成位置を調整して光Ｒの入射位置の補正を行ってもよいのはもちろんである。この場合、第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するようにオンチップレンズ１６の形成位置を調整する。また第２開口部１２の形成位置とともにオンチップレンズ１６の形成位置を調整する場合には、第２開口部１２、オンチップレンズ１６をそれぞれ独立にずらすことができるので、基板２の２次元平面（横（Ｈ）方向，縦（Ｖ）方向）の設計を各々独立に行える。よって、撮像領域２１ａの中心部，周辺部というような上記した２次元平面上での感度の向上およびシェーディングの低減を容易に図れるとともに、設計の自由度も高いという効果が得られる。
【００６３】
また上記実施形態の撮像装置２０ではＣＣＤ固体撮像素子２１として、図１に示したＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有するものを用いた例を述べたが、この例に限定されない。例えば遮光膜が、第１遮光膜と第２遮光膜の２層でなく１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた固体撮像素子を用いてもよい。その他、図３〜図４に示すような断面構造を有する固体撮像素子を用いてもよいのはもちろんである。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像素子では、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置でかつ遮光膜の上張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成されているため、入射光の斜め光成分のほぼ全てを遮光膜のセンサ部直上を開口する側の面で形成された開口内に入射させることができる。また遮光膜の側面の上端部に張り出し部が設けられていることから、遮光膜の開口内に入射した斜め光成分や、センサ部の受光面への入射光のうちその受光面で反射する光成分のセンサ部への集光効率を高めることができる。したがって、斜め光成分の多いＦ値開放時の光や、瞳距離が短い光であっても効率良くセンサ部に集光でき、これにより感度向上を図れるので、本発明によれば良好な光学特性を維持しながら画素サイズの微細化を実現することができる。
【００６５】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、コンタクトホールの内面を覆うようにして形成された遮光性を有する材料膜をエッチングすることによって、センサ部の直上位置を開口するため、この開口によって形成される端縁が先端部となる上張り出し部を備えた上記発明の固体撮像素子を製造することができる。またエッチングによって、上張り出し部の先端部で囲まれた状態に形成される第２遮光膜の開口部を形成するため、この開口部の大きさおよび開口部の位置を自由かつ容易に調整することができる。この結果、カメラレンズ系の瞳距離に応じて第２遮光膜の開口部の形成位置を基体の２次元平面で少しずつずらして形成することができるため、センサ部への光の入射位置を簡単に補正することができる。したがって、瞳距離が短い光源に対してシェーディングの少ないＣＣＤ固体撮像素子を製造するうえで非常に有効な方法となる。
【００６６】
本発明の撮像装置によれば、撮像領域における各画素の断面構造が上記発明の固体撮像素子と同様の構造を有しているため、上記発明の固体撮像素子と同様の効果を得ることができる。また、遮光膜の側面の上端部の張り出し部が、これによって形成された開口部の略中心にレンズの焦点が位置するように撮像領域の略中央からその周辺に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されているため、撮像領域の周辺部においても光の斜め光成分の集光効率を一層向上させることができる。よって、センサ部への入射光が瞳距離の短い光であっても撮像領域の周辺部の感度を大幅に向上させることができるので、さらなる撮像領域全体の感度向上およびシェーディングの低減を図ることができる。また従来のようにレンズの位置をずらさなくても、より基体に近い遮光膜の開口部の形成位置によって上記したような瞳距離に応じた光の入射位置の補正を行えるので、その開口部の形成の際には従来のオンチップレンズの形成に比較してアライメント精度を向上できる。したがって、所望の位置に正確に開口部を形成でき、光の入射位置を精度良く補正できるので、撮像領域全体の感度向上およびシェーディングの低減を確実に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の固体撮像素子の製造方法の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造方法の一例を工程順に説明する図である。
【図３】実施形態の第１変形例を示す要部断面図である。
【図４】実施形態の第２変形例を示す要部断面図である。
【図５】実施形態の第３変形例を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の原理を説明するための図である。
【図７】本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図８】図７における（イ）の要部拡大断面図である。
【図９】従来のＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す要部断面図である。
【図１０】従来の撮像装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】図１０における（ロ）の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１，２１…ＣＣＤ固体撮像素子、２…基板、５…転送電極、６…センサ部、８…第１遮光膜、８ａ…上面、８ｂ，９ａ、１８ａ…側面、９…第２遮光膜、１０…遮光膜、１１…第１開口部、１２…第２開口部、１３…開口、１４…第２絶縁膜、１６…オンチップレンズ、１７…中間体、１８…コンタクトホール、２０…撮像装置、２１ａ…撮像領域、４０…カメラレンズ系、８１…下張り出し部、８１ａ，９１ａ，９２ａ，９３ａ…先端部、９１、９２、９３…上張り出し部、Ｒ…光、Ｐ…焦点
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子とその製造方法と撮像装置とに関し、特にＣＣＤ型の固体撮像素子（以下、ＣＣＤ固体撮像素子と記す）、ＣＣＤ固体撮像素子の製造方法およびＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤ固体撮像素子としては、例えば図９の要部断面図に示すような画素構造を有するものが知られている。すなわち、シリコン（Ｓｉ）基板３１には、ライン状の垂直転送部３２が間隔をあけて設けられている。またＳｉ基板３１の上方でかつ垂直転送部３２の直上位置にはライン状の転送電極３３が形成されており、転送電極３３のライン間におけるＳｉ基板３１には、光電変換をなす島状のセンサ部３４が形成されている。
【０００３】
上記転送電極３３の上方には、転送電極３３を覆いかつセンサ部３４の直上位置を開口した状態で遮光膜３５が形成されている。そしてこの遮光膜３５の開口部３６を介してセンサ部３４に光が入射され、また遮光膜３５によってセンサ部３４以外への光の入射が遮断されるようになっている。さらに遮光膜３５の上方には、センサ部３４への入射光を集光する、いわゆるオンチップレンズ（ＯＣＬ）３７が設けられている。
【０００４】
このようなＣＣＤ固体撮像素子３０では、遮光膜３５の開口部３６側の端部から光が入射し、遮光膜３５とＳｉ基板３１との間で反射して垂直転送部３２に入射することに因る、いわゆるスミア成分の低減を図るために、上記遮光膜３５の下端をさらにセンサ部３４上まで張り出した張り出し部３５ａが設けられている。なお従来において、上記オンチップレンズ３７は、その焦点が例えば遮光膜３５の開口部３６にてセンサ部３４の受光面３４ａの近傍、すなわち張り出し部３５ａの高さ付近に設けられるように形成されている。
【０００５】
また従来の撮像装置としては、例えば図１０の概略構成図に示すものが知られている。この撮像装置５０は、Ｓｉ基板３１の縦横にそれぞれ画素が配列された撮像領域３９を有するとともにその各画素が上記したような断面構造を有するＣＣＤ固体撮像素子３０と、その上方に設けられて撮像レンズ４１および絞り４２を有するカメラレンズ系４０とを備えて構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のＣＣＤ固体撮像素子３０では、図９に示すようにオンチップレンズ３７の端を光が通過すると、この光Ａがセンサ部３４に入射する前に遮光膜３５の上端部（肩の部分）で反射されて（蹴られて）オンチップレンズ３７の外側に出てセンサ部３４に入射しないという不具合が生じる。また、光Ａよりオンチップレンズ３７の中心側に入射した光Ｂも、遮光膜３５の側面で反射され、さらにセンサ部３４上に張り出した遮光膜３５の張り出し部分３５ａで反射されてセンサ部３４に入射しない。これは後述するように、張り出し部分３５ａの高さ付近にオンチップレンズ３７の焦点が設けられていることによると考えられる。上記の遮光膜３５での反射は入射光に含まれる光Ａ，Ｂのような斜め光成分によって増大し、特に斜め光成分を多く含む光、例えば図１０に示す撮像装置５０のカメラレンズ系４０のフォーカス値（Ｆ値）開放時の光やカメラレンズ系４０の絞り４２からセンサ部３４の受光面３４ａまでのいわゆる瞳距離ｓが短い光に対して著しく増大する。
【０００７】
そこで、これらの対策としてオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａから遠く離すあるいは近づける、またオンチップレンズ３７の曲率を変える等の試みもなされているが、上記ＣＣＤ固体撮像素子３０の構造では、センサ部３４への入射光のうち遮光膜３５に遮られる光が生じてしまう。さらに上記構造では、途中で遮光膜３５に遮られない光Ｃはセンサ部３４の受光面３４ａに入射するが、受光面３４ａであるＳｉ基板３１の表面で一部反射される。
【０００８】
このように従来のＣＣＤ固体撮像素子３０では、オンチップレンズ３７でセンサ部３４に向けて光を収束しても、この光が遮光膜３５やＳｉ基板３１の表面で反射されてオンチップレンズ３７の外側に出てしまってセンサ部３４に入射しない、つまり感度に寄与しない成分となる場合が多く、このことがＣＣＤ固体撮像素子３０における感度の低下を招いている。なお、Ｓｉ基板３１の表面での反射比率は３０％以上あると言われている。
【０００９】
また図１０に示した従来の撮像装置５０では、カメラレンズ系４０が瞳距離ｓの短いものの場合、カメラレンズ系４０からオンチップレンズ３７を介してセンサ部３４に入射する光が、前述したように特に斜め光成分を多く含むものとなる。また図１０では、センサ部３４への入射光の中で絞り４２の略中心を通過して焦点に集光する光（以下、これを主光線と記す）Ｅ1 が、撮像領域３９の中心部から周辺部に向かうにつれてセンサ部３４の受光面３４ａに対し次第に大きく角度をついて入射する様子を示しており、この図から瞳距離ｓが短い場合、撮像領域３９の周辺部に向かうにつれて入射光に含まれる斜め光成分が増大するのは明らかである。その結果、撮像領域３９の中心部から周辺部に向かうにつれて各画素のオンチップレンズ３７の焦点が遮光膜３５の開口部３６の略中心から少しずつずれてしまい、特に撮像領域３９の周辺部のセンサ部３４への集光効率が低下して感度の低下およびシェーディングの問題が生じる。
【００１０】
上記問題を解決するために従来では、図１０における（ロ）の要部拡大断面図である図１１に示すように、オンチップレンズ３７の位置を撮像領域３９の中心部から周辺部に向けて少しずつずらして、瞳距離Ｓに応じて光の入射位置を補正する試み（瞳距離補正）がなされている。しかしながら、この場合にも、張り出し部分３５ａの高さ付近にオンチップレンズ３７の焦点が設けられていることに起因する後述の理由によって、オンチップレンズ３７の端付近を通過する光Ｅがセンサ部３４に入射する前に遮光膜３５の上端部で反射されてセンサ部３４に入射しないことがあり、集光効率を十分に向上するまでには至っていない。
【００１１】
一方、ＣＣＤ固体撮像素子３０の小型化に伴って画素サイズの微細化を進めても、遮光膜３５においてはその縦方向の厚みに物理的にある程度の厚さが必要であるため、遮光膜３５を薄くすることが難しい。またスミア成分を増大させないためには、センサ部３４上にある幅の遮光膜３５の覆い、すなわち張り出し部３５ａが必要である。したがって、画素サイズが微細化されると、遮光膜３５の上端部からセンサ部３４の受光面３４ａまで（おおよそ焦点まで）が相対的に深くなることとなり、その結果、オンチップレンズ３７で光を集光しても上記光Ａ，Ｂ，Ｅのように遮光膜３５で反射される成分が増大してセンサ部３４への集光効率が低下し、感度が低下する。特にＦ値開放時の光や瞳距離が短い光に対しては、大幅に感度が低下してしまう。このため、画素サイズの微細化は困難となっている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の知見を得た。図６（ａ）に示すようにオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａから遠く離し、かつ遮光膜３５の開口部３６の位置でかつ張り出し部３５ａの高さ位置付近に焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離を長くすると、受光面３４ａ側での焦点位置のズレ幅が大きくなるため、センサ部３４への入射光のうちのオンチップレンズ３７の端を通過した斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は遮光膜３５の張り出し部３５ａに当たって反射されてしまう。よって、左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は固体撮像素子の感度に寄与しない。
【００１３】
一方、図６（ｂ）に示すようにオンチップレンズ３７をセンサ部３４の受光面３４ａに近づけかつオンチップレンズ３７の曲率を大きくして、遮光膜３５の開口部３６上でかつ遮光膜３５の上端部（肩の部分）と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離を短くすると、受光面３４ａ側での焦点位置のズレ幅が小さくなって遮光膜３５の上端部での反射が抑制され、遮光膜３５の開口部３６側の側面で形成される開口３８に同図（ａ）と同じ左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 の双方を入射させることができる。上記開口３８内に入射すれば、遮光膜３５の側面での反射によって斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 はセンサ部３４に向かって進むため、固体撮像素子の感度に寄与することになる。これは、カメラレンズ径の瞳距離の短い光や、Ｆ値開放時の光等の斜め光成分の多い光に対しても感度の低下を低減できることを示すものである。
【００１４】
そして、本発明者は、このような知見に基づき本発明を完成させたのである。すなわち、本発明の固体撮像素子は、転送電極を覆うとともにセンサ部の直上位置を開口して基体上に形成された遮光膜の、そのセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、上記側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部分が設けられ、遮光膜の上方に設けられてセンサ部への入射光を集光するレンズが、その焦点がセンサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、上記側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成されている構成となっている。
【００１５】
本発明の固体撮像素子では、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成されているため、例えばレンズの高さ位置が従来と同じであるとすると、実効的なセンサ部の受光面の位置が高くなった状態となり、焦点距離が短くなる。前述したように焦点距離が短くなると、センサ部の受光面側での焦点位置のズレ幅が小さくなることから、センサ部への入射光に含まれている斜め光成分のほぼ全てが遮光膜の側面で囲まれる開口内に入射することになる。
【００１６】
また、遮光膜の側面の上端部に張り出し部が設けられていることから、遮光膜の側面で囲まれる開口は上周縁部がさらに張り出し部で囲まれた状態になっている。よってこの開口内に入射した斜め光が、遮光膜の側面や下端部側の張り出し部で反射して上記開口の外側に向かっても、開口の外側に出ずに上端部側の張り出し部で反射され易くなる。この結果、開口内に入射した光が、遮光膜での反射しても、その反射を何度も繰り返して最終的にセンサ部の受光面に入射する率が高くなり、斜め光成分のセンサ部への集光効率を大幅に高めることが可能になる。また、センサ部の受光面への入射光のうち、その受光面で反射する光成分も、遮光膜の側面や上端部側の張り出し部で多重反射して少なくとも一部はセンサ部の受光面に再入射することになる。よって、受光面で反射する光成分のセンサ部への集光効率を大幅に高めることも可能になる。また遮光膜の側面の下端部に設けられた張り出し部によって、スミアの発生が抑えられる。
【００１７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、基体上に転送電極と光電変換をなす島状のセンサ部とを備えた中間体を用い、まずその中間体の基体上に、センサ部以外への光の入射を遮断する第１遮光膜を、転送電極を覆いかつセンサ部の直上位置を開口した状態で形成するとともに、この第１遮光膜のセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の下端部に、その側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した下張り出し部を設ける。次いで、基体上に第１遮光膜を覆う絶縁膜を形成し、続いて絶縁膜に第１遮光膜の上面を外側に臨ませるあるいは第１遮光膜の上面に近接するコンタクトホールを形成する。次に、上記絶縁膜上に上記光に対して遮光性を有する材料からなる材料膜を形成するとともにこの材料膜でコンタクトホールの内面を覆い、その後、この材料膜を、そのセンサ部の直上位置を開口しかつこの開口によって形成される端縁がコンタクトホールの内面を構成する側面よりもセンサ部の略中心側に位置するようにエッチングして第２遮光膜を得る構成となっている。
【００１８】
本発明の固体撮像素子の製造方法では、絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、この内面を覆うようにして遮光性を有する材料膜を形成し、該材料膜をエッチングして第２遮光膜を得るため、コンタクトホールの内面のうちの側面を覆う材料膜によって、第２遮光膜のセンサ部の直上位置が開口した側の面である側面が形成される。また上記エッチングは、材料膜の開口によって形成される端縁がコンタクトホールの側面よりもセンサ部の略中心側に位置するように行うため、第２遮光膜の側面の上端部からこの側面よりもセンサ部の略中心に向けて張り出し、かつ上記開口によって形成される端縁が先端部となる上張り出し部が形成される。また、エッチングによってセンサ部の直上位置を開口するため、このことにより形成される第２遮光膜の開口部の大きさやその形成位置を自由かつ容易に調整することが可能となる。
【００１９】
さらに上記コンタクトホールを、第１遮光膜の上面を外側に臨ませるあるいは第１遮光膜の上面に近接するように形成するため、第１遮光膜上にこの上面に接触するようにあるいは近接して第２遮光膜が形成される。よって、第１遮光膜および第２遮光膜は隣接する画素間の光分離領域となり、第１遮光膜と第２遮光膜との間からの光漏れが防止される。
【００２０】
本発明の撮像装置は、基体の縦横に、縦横それぞれに画素が配列されてなる撮像領域を有する固体撮像素子を備えたものであって、撮像領域は、基体上の縦方向の画素列間に配列されたライン状の転送電極と、基体の転送電極のライン間に画素毎に形成された光電変換をなす島状のセンサ部と、転送電極を覆って基体上に形成されるとともにセンサ部の直上位置を開口した状態で形成されてセンサ部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、遮光膜の上方に画素毎に設けられてセンサ部への入射光を集光するレンズとを備えてなり、遮光膜は、そのセンサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、その側面の位置からセンサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部が設けられ、上記レンズは、その焦点がセンサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成され、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部は、張り出し部によって囲まれた状態で形成された開口部の略中心に焦点が位置するように、撮像領域の略中央部からその周辺部に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されてなる構成となっている。
【００２１】
本発明の撮像装置では、上記発明の固体撮像素子と同様に、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置で、遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成され、遮光膜の側面の上端部および下端部にそれぞれ張り出し部が設けられているため、上記発明の固体撮像素子と同様の作用が得られる。また遮光膜の側面の上端部の張り出し部が、これによって形成された開口部の略中心にレンズの焦点が位置するように撮像領域の略中央からその周辺に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されているため、撮像領域の中心部だけでなく周辺部においても入射光の斜め光成分が遮光膜の側面で囲まれる開口内に一層効率良く集光する。よって、センサ部への入射光が瞳距離の短い光で、撮像領域の中心部から周辺部に向かうにつれて斜め光成分が大幅に増大する光であっても、レンズの位置を撮像領域の中心部から周辺部に向けて徐々にずらすことなく、撮像領域の周辺部におけるセンサ部への集光効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の固体撮像素子の一実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の要部断面図であり、特に本発明の特徴である画素領域の断面を示したものである。
【００２３】
図１に示すようにこのＣＣＤ固体撮像素子１では、本発明の基体となる例えばＳｉからなる基板２にライン状の垂直転送部３が間隔をあけて設けられている。また基板２の上方でかつ垂直転送部３の直上位置には、ゲート絶縁膜４を介してライン状の転送電極５が形成されており、転送電極５のライン間における基板２には島状のセンサ部６が、転送電極５のライン方向に所定の間隔で形成されている。センサ部６は、入射する光Ｒを信号電荷に変換して蓄積する領域であり、転送電極５はセンサ部６にて蓄積された信号電荷をそのライン方向に転送する領域である。
【００２４】
基板２上には転送電極５を覆うように第１絶縁膜７が形成されており、第１絶縁膜７上にはこの第１絶縁膜７を介して転送電極５を覆いかつセンサ部６の直上位置を開口した状態で遮光膜１０が形成されている。この遮光膜１０は、第１絶縁膜７上に形成された第１遮光膜８と、第１遮光膜８上に第１遮光膜８の上面８ａに接した状態で形成された第２遮光膜９とから構成されており、第１遮光膜８、第２遮光膜９はそれぞれセンサ部６の直上位置を開口している（以下、第１遮光膜８の開口した部分を第１開口部１１、第２遮光膜９の開口した部分を第２開口部１２と記す）。
【００２５】
第１遮光膜８には、その第１開口部１１側の面である側面８ｂの下端部に、側面８ｂの位置からセンサ部６の略中心に向けて張り出した下張り出し部８１が設けられている。また第２遮光膜９には、その第２開口部１２側の面である側面９ａの上端部に、側面９ａの位置からセンサ部６の略中心に向けて張り出した上張り出し部９１が設けられている。よって、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれるとともに、第２遮光膜９の第２開口部１２が入口、第１遮光膜８の第１開口部１１が出口となる開口１３が形成された状態となっている。
【００２６】
この実施形態では、第１遮光膜８の下張り出し部８１と第２遮光膜９の上張り出し部９１とが、基板２の表面に対して略平行に張り出した状態で形成されている。また、第２遮光膜９において第２開口部１２を挟んで相対向する上張り出し部９１の先端部９１ａ間の寸法ｘは、その先端部９１ａ間の下方で第１遮光膜８が開口した位置を挟んで相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成されている。
【００２７】
そして、第２遮光膜９の第２開口部１２、開口１３および第１遮光膜８の開口部１１を介してセンサ部６に光Ｒが入射される一方、第１遮光膜８および第２遮光膜９によってセンサ部６以外への光Ｒの入射が遮断されているようになっている。また第２遮光膜９は、第１遮光膜８の上面８ａに接した状態で形成されていることから、これら第１遮光膜８、第２遮光膜９は隣接する画素間の光分離領域となって、第１遮光膜８と第２遮光膜９との間から隣接する画素への光漏れが防止されている。
【００２８】
第１遮光膜８および第２遮光膜９の形成材料は、光Ｒに対して遮光性を有するものであればいかなるものを用いることができる。一例として、タングステン（Ｗ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）等が上げられる。また第１遮光膜８と第２遮光膜９とは同じ材料で形成されていても異なる材料で形成されていてもよい。
【００２９】
さらに第１絶縁膜７上でかつ上記のように第１遮光膜８と第２遮光膜９とから形成された上記開口１３内には、絶縁性を有しかつ入射する光Ｒを透過可能な本発明における絶縁膜となる第２絶縁膜１４が形成されている。ここでは、第２絶縁膜１４は表面が平坦に形成された平坦化膜からなり、第２絶縁膜１４の表面に第２遮光膜９の上張り出し部９１が設けられている。このような第２絶縁膜１４の材料としては、例えばスピンオングラス（ＳＯＧ）膜、オゾン（Ｏ3 ）−ＴＥＯＳ（tetra ethoxy silane)系のプラズマＣＶＤ（ＣＶＤ；化学的気相成長）膜、窒化シリコン（ＴｉＮ）膜、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜等が挙げられる。
【００３０】
第２絶縁膜１４上には、第２遮光膜９を覆うようにして層間絶縁膜１５が形成されている。層間絶縁膜１５は、図示はしないが例えば入射する光Ｒを透過可能な平坦化透明層と、カラーフィルタ層とが遮光膜１０上に順次積層されて構成されている。そして層間絶縁膜１５を介して遮光膜１０の上方には、センサ部６への光Ｒを集光するレンズであるオンチップレンズ１６が画素毎、つまりセンサ部６毎に設けられている。オンチップレンズ１６は、その焦点Ｐがセンサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２開口部１２の位置に設けられるように形成されている。
【００３１】
次に、上記のように構成されたＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法に基づき、本発明に係る固体撮像素子の製造方法の実施形態を説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、ＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法を工程順に示す要部断面図である。ＣＣＤ固体撮像素子１を製造するにあたっては、まず図２（ａ）に示すように、従来の技術によって基板２に垂直転送部３、センサ部６を形成するとともに基板２上にゲート絶縁膜４、転送電極５、この転送電極５を覆う第１絶縁膜７を形成した中間体１７を得る。
【００３２】
次いで従来の遮光膜の形成と同様にして、この中間体１７の基板２上に、第１絶縁膜７を介して第１遮光膜８を形成する。例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって、第１遮光膜８用の例えばＡｌ膜からなる材料膜（図示略）、基板２の全面に形成し、次いでリソグラフィおよびエッチングによって、材料膜のセンサ部６の直上位置を開口して第１遮光膜８およびその第１開口部１１を形成する。またこの際、第１遮光膜８の側面８ｂの下端部に、側面８ｂからセンサ部６の略中心に向けて張り出した下張り出し部８１が形成されるようにエッチングを行う。
【００３３】
次に、基板２の全面に遮光膜８を覆いかつ表面が平坦な第２絶縁膜１４を形成する。この第２絶縁膜１４の形成は、例えば平滑化性の優れたＳＯＧやＯ3 −ＴＥＯＳ系のプラズマＣＶＤを用いて行う。あるいは、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜、ＳｉＯ2 膜を形成した後、エッチバックによってこれらの表面を平坦化することにより形成する。また平坦化の手段としてメカニカルケミカルポリッシング（機械的化学研磨）法を用いてもよい。そして、リソグラフィおよびエッチングによって、第２絶縁膜１４に第１遮光膜８の上面８ａを外側に臨ませるコンタクトホール１８を形成する。このとき第１遮光膜８がエッチングストッパー層になる。
【００３４】
次に図２（ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって、第２絶縁膜１４上に第２遮光膜９用の例えばＡｌ膜からなる材料膜（図示略）を基板２の全面に形成するとともに、この材料膜でコンタクトホール１８の内面を覆う。次いで、材料膜をエッチングして第２遮光膜９を得る。その際、センサ部６の直上位置を開口し、かつこの開口によって形成される端縁がコンタクトホール１８の側面１８ａ、さらには第１遮光膜８の側面８ｂよりもセンサ部６の略中心側に位置するようにエッチングを行う。
【００３５】
この結果、コンタクトホール１８の側面１８ａを覆って形成された側面９ａと、第２絶縁膜１４の表面に側面９ａよりもセンサ部６の略中心に向けて張り出した上張り出し部９１とを備えた第２遮光膜９、および第２遮光膜９の第２開口部１２が形成される。なお、第２遮光膜９の上記エッチングによる開口によって形成される端縁は、上張り出し部９１の先端部９１ａとなる。また第２遮光膜９の上張り出し部９１の相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘは、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成される。また、第１遮光膜８上に、この上面８ａに接触して第２遮光膜９が形成され、第１遮光膜８および第２遮光膜９からなる遮光膜１０が完成する。
【００３６】
その後は、従来技術によって図２（ｃ）に示すように、第２遮光膜９を覆うようにして第２絶縁膜１４上に平坦化透明層、カラーフィルタ層をこの順に積層して層間絶縁膜１５を形成し、層間絶縁膜１５上にオンチップレンズ１６を設ける。この際、オンチップレンズ１６の焦点が、センサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置に設けられるようにオンチップレンズ１６の曲率や焦点距離等を調整して形成する。例えばオンチップレンズ１６の高さ位置を従来と同じとし、オンチップレンズ１６の曲率を大きくして形成する。あるいは、オンチップレンズ１６をセンサ部６の受光面６ａ側に近づけかつオンチップレンズ１６の曲率を大きくして形成する。以上の工程によって、ＣＣＤ固体撮像素子１が製造される。
【００３７】
上記のように製造されるＣＣＤ固体撮像素子１では、第２開口部１２の位置に焦点Ｐが設けられているため、例えばオンチップレンズ１６の高さ位置が従来と同じであるとすると焦点距離が短くなる。そのため、センサ部６の受光面６ａ側での焦点Ｐ位置のズレ幅を小さくでき、センサ部６へ入射する光Ｒに含まれている斜め光成分が遮光膜１０で反射されるのを抑制することができる。よって、図１に示すように光Ｒの斜め光成分のほぼ全てを、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれて形成される開口１３内に入射させることができる。
【００３８】
また、第２遮光膜９の側面９ａの上端部に上張り出し部９１によって、開口１３は上周縁部が上張り出し部９１で囲まれており、特に、第２遮光膜９の上張り出し部９１の相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘが、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法ｙよりも小さい寸法に形成されているので、開口１３の入口が狭くなっている。よってその開口１３内に入射した斜め光が、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａや下張り出し部８１で反射して開口１３の外側に向かっても、開口１３の外側に出ずに上張り出し部９１で反射され易い。
【００３９】
したがって、開口１３内に入射した光Ｒが、第１遮光膜８、第２遮光膜９での反射を何度も繰り返して最終的にセンサ部６の受光面６ａに入射する率が高くなるため、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができる。その結果、光Ｒが、Ｆ値開放時の光であっても、またカメラレンズ系の瞳距離が短い光であっても、これらの光に多く含まれる斜め光成分を感度に取り入れることができるため、感度を向上させることができるとともにシェーディングを抑制することができる。
【００４０】
また、センサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち、受光面６ａで反射する光成分も、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａや上張り出し部９１、下張り出し部８１で多重反射して少なくとも一部は受光面６ａに再入射させることができる。これは、センサ部６の受光面６ａが大きい画素の場合に非常に有効となる。このように、斜め光成分および受光面６ａで反射する光成分のいずれにおいてもセンサ部６への集光効率を高めることができるため、大幅な感度の向上を図ることができる。さらに下張り出し部８１によって、スミアの発生も抑えることができるので、良好な光学特性を維持しつつ画素サイズの微細化を実現することができる。
【００４１】
また上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法では、コンタクトホール１８の内面を覆うようにして遮光性を有する材料膜を形成し、該材料膜をエッチングしてセンサ部６の直上位置を開口するため、このことにより形成される第２遮光膜９の第２開口部１２の大きさを自由かつ容易に調整することができる。また第２開口部１２の形成位置も自由に調整することができる。このことから、従来では、カメラレンズ系の瞳距離が短い光源の場合、遮光膜ではセンサ部への光の入射位置を補正できないため、瞳距離に応じてオンチップレンズのピッチをずらして入射位置を補正していたが、本実施形態によれば第２開口部１２を瞳距離に応じて基板２の２次元平面で少しずつずらして形成するだけで、センサ部６への光の入射位置を簡単に補正することができる。その結果、瞳距離が短い光源に対してシェーディングの少ないＣＣＤ固体撮像素子１を製造できる。
【００４２】
さらにセンサ部６への光Ｒの入射位置を第２遮光膜９の第２開口部１２の形成位置によって補正する場合には、オンチップレンズ１６を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせ（アライメント）よりも基板２に近いところで、第２開口部１２を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせを行うことができる。したがって、アライメント精度を向上でき、第２開口部１２を所定の位置により正確に形成できるため、センサ部６への光Ｒの入射位置の補正を精度良く行うことが可能となる。
【００４３】
なお、上記の実施形態では、本発明における遮光膜が第１遮光膜と第２遮光膜の２層からなる場合について述べたが、例えば１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた構成としてもよい。また第１遮光膜上に、この上面に接触した状態で第２遮光膜が形成されている例を説明したが、第１遮光膜の上面に近接して第２遮光膜を形成してもよい。この場合には、第１遮光膜と第２遮光膜との間から隣接する画素への光漏れがない程度に第１遮光膜の上面に近接して第２遮光膜を形成することが必要である。このような第２遮光膜を形成する場合には、例えば第２絶縁膜に形成するコンタクトホールを、第１遮光膜の上面に近接する深さに形成すればよい。
【００４４】
また上記の実施形態では、第２遮光膜の上張り出し部が基板の表面に対して略平行に張り出した状態で形成されている場合について述べたが、第２遮光膜のセンサ部直上位置にて開口した側の側面よりもセンサ部の略中心に向けて張り出して形成されていればよくこの例に限定されない。例えば図３の第１変形例に示すように、第２遮光膜９の側面９ａの上端部から斜め上方に張り出した状態に上張り出し部９２が形成されていてもよく、また図４の第２変形例に示すように、第２遮光膜９の側面９ａの上端部から斜め下方に張り出した状態に上張り出し部９３が形成されていてもよい。
【００４５】
これら第１変形例、第２変形例においても、第２遮光膜９の上張り出し部９２，９３の相対向する先端部９２ａ，９３ａ間の寸法が、相対向する第１遮光膜８の側面８ｂ間の寸法よりも小さい寸法に形成されていると、センサ部６への集光効率をより高められる点で好適である。また、オンチップレンズ１６の焦点は、上張り出し部９２，９３の先端部９２ａ，９３ａと略等しい高さ位置、つまり第２遮光膜９の開口部１２の位置に設けられるようにする。
【００４６】
第１変形例のような第２遮光膜９を製造する場合には、例えば第２絶縁膜１４にコンタクトホール１８を、その側面１８ａにテーパを付けた状態で形成すればよく、コンタクトホール１８の形状以外は上記実施形態で説明した製造方法と同様の手順にて形成することができる。また第２変形例のような第２遮光膜９を形成する場合には、例えば第２絶縁膜１４をその表面が凹凸になるように形成することで上記実施形態で説明した製造方法と同様の手順にて形成することができる。
【００４７】
第１変形例、第２変形例に係るＣＣＤ固体撮像素子１にあっても、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９２，９３で囲まれて開口１３が形成され、その入口が第２遮光膜９の上張り出し部９２，９３によって狭くなっている。よって、光Ｒの斜め光成分がその開口１３内に入射し、開口１３内で反射されて開口１３の外側に向かっても、開口１３の外側に出ずに上張り出し部９１で反射され易いため、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができる。またセンサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち受光面６ａで反射する光成分も、開口１３内における多重反射によって少なくとも一部は受光面６ａに再入射させることができ、センサ部６への集光効率を向上できる。したがって、第１，第２変形例においても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、第２遮光膜の上張り出し部における相対向する先端部間の寸法が、相対向する第１遮光膜の側面間の寸法よりも小さい寸法に形成されている例を述べたが、さらに図５に示す第３変形例のように第２遮光膜９の上張り出し部９１における相対向する先端部９１ａ間の寸法ｘが、その先端部９１ａ間の下方で第１遮光膜８の相対向する下張り出し部８１の先端部８１ａ間の寸法ｚよりも小さい寸法に形成されていてもよい。この第３変形例においても、オンチップレンズ１６の焦点は、上張り出し部９１の先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２遮光膜９の開口部１２の位置に設けられるようにする。
【００４９】
第３変形例においては、上張り出し部９１で囲まれる第２開口部６がさらに小さく形成されていることから、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ａ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれた開口１３内に入射した光Ｒの斜め光成分が、開口１３内で反射されて外側に向かっても、さらに上張り出し部９１で反射され易くなる。また特に、センサ部６の受光面６ａに入射する光Ｒのうち受光面６ａで反射する光成分は、開口１３に臨む上張り出し部９１の面で反射されて受光面６ａに再入射する率が高くなる。したがって、センサ部６への集光効率を一層向上させることができるので、より感度が向上したＣＣＤ固体撮像素子１を実現できる。この第３変形例は、センサ部６の受光面が大きい画素に対して特に有効なものとなる。
【００５０】
ここで第３変形例では、本発明における遮光膜が第１遮光膜と第２遮光膜の２層からなる場合について述べたが、例えば１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた構成とした場合にも、上端部に設けられた張り出し部の先端部間の寸法を下端部に設けられた張り出し部の先端部間の寸法よりも小さくすることにより、第３変形例と同様に一層の感度の向上を図ることができるのはもちろんである。
【００５１】
次に、本発明に係る撮像装置の一実施形態を図７および図８を用いて説明する。なお、図７、図８において図１に示す実施形態と同一の形成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図７は実施形態に係る撮像装置の一例を示す概略構成図であり、構成要素であるＣＣＤ固体撮像素子の基板、遮光膜、オンチップレンズ以外を省略してある。また図８は図７の（イ）部分における要部拡大断面図である。
【００５２】
この撮像装置２０は、本発明の基体となるＳｉの基板２の縦横に、縦横それぞれに画素が配列されて構成された撮像領域２１ａを有するＣＣＤ固体撮像素子２１と、ＣＣＤ固体撮像素子２１のオンチップレンズ１６の上方に設けられたカメラレンズ系４０とを備えて構成されている。カメラレンズ系４０は従来と同様に、例えば撮像レンズ４１と絞り４２とを備えたもので、ここでは瞳距離ｓが短いものとなっている。撮像レンズ４１としては、図７では２枚のレンズからなる場合が例示されているが、２枚以上のレンズで構成されたズームレンズ等で構成されていてもよい。
【００５３】
一方、図８に示すようにＣＣＤ固体撮像素子２１の撮像領域２１ａの各画素は、図１を用いて説明したＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有している。ただし、ライン状の垂直転送部３は、基板２縦方向の画素列間に設けられている。また基板２の上方に設けられた転送電極５のライン間における基板２には、画素毎に島状のセンサ部６が形成されている。
【００５４】
そして基板２上には図１に示したＣＣＤ固体撮像素子１と同様に、下張り出し部８１および第１開口部１１を有する第１遮光膜８と、上張り出し部９１および第２開口部１２を有する第２光膜９とからなる遮光膜１０、開口１３、第２絶縁膜１４、層間絶縁膜１５およびオンチップレンズ１６等が形成されている。したがって、オンチップレンズ１６は、その焦点Ｐがセンサ部６の直上にて、上張り出し部９１における先端部９１ａと略等しい高さ位置、つまり第２開口部１２の位置に設けられるように形成されている。
【００５５】
また上張り出し部９１は、これによって囲まれた状態で形成された第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するように、撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向けて第２開口部１２の位置がずれた状態で形成されている。ここで、センサ部６への光Ｒ中の主光線Ｒ1 は、前述したようにカメラレンズ系４０の絞り４２の略中心を通過して焦点Ｐに集光する光である。
【００５６】
したがって、この撮像装置２０では、撮像領域２１ａの中心部、周辺部のいずれにおいても各画素のセンサ部６に入射する主光線Ｒ1 がそれぞれの画素の第２開口部１２の略中心を通過することになり、各画素のセンサ部６へ入射する光Ｒの全成分の入射位置が補正されることになる。よって、カメラレレンズ系４０の瞳距離ｓが短いために、主光線Ｒ1 が撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向かうにつれてセンサ部６の受光面６ａに対し次第に大きく角度をついて入射し、特に周辺部への光Ｒに含まれる斜め光成分が増大しても、上記の補正により周辺部においても一層効率良く集光できる。
【００５７】
上記した撮像装置２０におけるＣＣＤ固体撮像素子２１は、上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法と同様のプロセスにて形成できるものであり、リソグラフィおよびエッチングによって遮光性を有する材料膜を加工することにより第２開口部１２を形成できる。
【００５８】
本実施形態の撮像装置２０では、上記実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有するＣＣＤ固体撮像素子２１を備えているため、センサ部６へ入射する光Ｒに含まれている斜め光成分が遮光膜１０で反射されるのを抑制して、光Ｒの斜め光成分のほぼ全てを、下張り出し部８１、第１遮光膜８の側面８ｂ、第２遮光膜９の側面９ａ、上張り出し部９１で囲まれて形成される開口１３内に入射させることができるといった上記ＣＣＤ固体撮像素子１と同様の効果が得られる。これとともに、開口１３内に入射した光Ｒが第１遮光膜８、第２遮光膜９、受光面６ａで反射して開口１３の外側に向かっても第２遮光膜９の張り出し部９１で反射して最終的に受光面６ａに入射する確率を高くできるので、斜め光成分のセンサ部６への集光効率を大幅に高めることができ、さらに下張り出し部８１によって、スミアの発生も抑えることができるので、良好な光学特性を維持しつつ画素サイズの微細化を実現することができる効果も得ることができる。
【００５９】
また上記のごとく上張り出し部９１は、第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するように、撮像領域２１ａの中心部から周辺部に向けて第２開口部１２の位置がずれた状態で形成されて、いわゆる瞳距離ｓに応じた光Ｒの入射位置の補正がなされているため、カメラレレンズ系４０の瞳距離ｓが短い場合でも撮像領域２１ａの周辺部における光Ｒの斜め光成分をより効率良く集光できる。したがって、撮像領域２１ａの周辺部における感度を大幅に向上させることができるので、撮像領域２１ａ全体の感度向上およびシェーディングの低減を図ることができる。
【００６０】
また、従来のようにオンチップレンズの位置を撮像領域の中心部から周辺部に向けて少しずつずらして瞳距離ｓに応じた補正を行わなくても、第２遮光膜９の第２開口部１２の形成位置を調整することによって撮像領域２１ａの周辺部における感度を大幅に向上させることができる。そのため、第２遮光膜９の第２開口部１２の形成の際には、オンチップレンズ１６を形成するためのリソグラフィにおける位置合わせ（アライメント）よりも基板２に近いところで位置合わせを行うことができることになる。結果として、アライメント精度を向上でき、第２開口部１２を所定の位置に一層正確に形成できるので、瞳距離ｓに応じたセンサ部６への光の入射位置の補正を精度良く行うことが可能となる。
【００６１】
さらに、第２開口部１２の位置に焦点Ｐが設けられているため、例えばオンチップレンズ１６の高さ位置が従来と同じであるとするとオンチップレンズ１６から焦点Ｐまでの距離が短くなる。よって、瞳距離ｓに応じた第２開口部１２のずらしの距離が少なくて済むので、ＣＣＤ固体撮像素子２１を形成する際のオンチップレンズ１６と第２開口部１２とを精度良く位置合わせすることができ、これによってもセンサ部６への光の入射位置の補正を精度良くできる効果が得られる。
【００６２】
なお本実施形態の撮像装置２０では、瞳距離ｓに応じて第２開口部１２の形成位置のみを調整する場合について述べたが、第２開口部１２の形成位置とともにオンチップレンズ１６の形成位置を調整して光Ｒの入射位置の補正を行ってもよいのはもちろんである。この場合、第２開口部１２の略中心に焦点Ｐが位置するようにオンチップレンズ１６の形成位置を調整する。また第２開口部１２の形成位置とともにオンチップレンズ１６の形成位置を調整する場合には、第２開口部１２、オンチップレンズ１６をそれぞれ独立にずらすことができるので、基板２の２次元平面（横（Ｈ）方向，縦（Ｖ）方向）の設計を各々独立に行える。よって、撮像領域２１ａの中心部，周辺部というような上記した２次元平面上での感度の向上およびシェーディングの低減を容易に図れるとともに、設計の自由度も高いという効果が得られる。
【００６３】
また上記実施形態の撮像装置２０ではＣＣＤ固体撮像素子２１として、図１に示したＣＣＤ固体撮像素子１と同様の断面構造を有するものを用いた例を述べたが、この例に限定されない。例えば遮光膜が、第１遮光膜と第２遮光膜の２層でなく１層の遮光膜からなり、そのセンサ部直上位置にて開口した側の面である側面の上端部、下端部にそれぞれ張り出し部を設けた固体撮像素子を用いてもよい。その他、図３〜図４に示すような断面構造を有する固体撮像素子を用いてもよいのはもちろんである。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像素子では、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置でかつ遮光膜の上張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズが形成されているため、入射光の斜め光成分のほぼ全てを遮光膜のセンサ部直上を開口する側の面で形成された開口内に入射させることができる。また遮光膜の側面の上端部に張り出し部が設けられていることから、遮光膜の開口内に入射した斜め光成分や、センサ部の受光面への入射光のうちその受光面で反射する光成分のセンサ部への集光効率を高めることができる。したがって、斜め光成分の多いＦ値開放時の光や、瞳距離が短い光であっても効率良くセンサ部に集光でき、これにより感度向上を図れるので、本発明によれば良好な光学特性を維持しながら画素サイズの微細化を実現することができる。
【００６５】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、コンタクトホールの内面を覆うようにして形成された遮光性を有する材料膜をエッチングすることによって、センサ部の直上位置を開口するため、この開口によって形成される端縁が先端部となる上張り出し部を備えた上記発明の固体撮像素子を製造することができる。またエッチングによって、上張り出し部の先端部で囲まれた状態に形成される第２遮光膜の開口部を形成するため、この開口部の大きさおよび開口部の位置を自由かつ容易に調整することができる。この結果、カメラレンズ系の瞳距離に応じて第２遮光膜の開口部の形成位置を基体の２次元平面で少しずつずらして形成することができるため、センサ部への光の入射位置を簡単に補正することができる。したがって、瞳距離が短い光源に対してシェーディングの少ないＣＣＤ固体撮像素子を製造するうえで非常に有効な方法となる。
【００６６】
本発明の撮像装置によれば、撮像領域における各画素の断面構造が上記発明の固体撮像素子と同様の構造を有しているため、上記発明の固体撮像素子と同様の効果を得ることができる。また、遮光膜の側面の上端部の張り出し部が、これによって形成された開口部の略中心にレンズの焦点が位置するように撮像領域の略中央からその周辺に向けて開口部の位置がずれた状態で形成されているため、撮像領域の周辺部においても光の斜め光成分の集光効率を一層向上させることができる。よって、センサ部への入射光が瞳距離の短い光であっても撮像領域の周辺部の感度を大幅に向上させることができるので、さらなる撮像領域全体の感度向上およびシェーディングの低減を図ることができる。また従来のようにレンズの位置をずらさなくても、より基体に近い遮光膜の開口部の形成位置によって上記したような瞳距離に応じた光の入射位置の補正を行えるので、その開口部の形成の際には従来のオンチップレンズの形成に比較してアライメント精度を向上できる。したがって、所望の位置に正確に開口部を形成でき、光の入射位置を精度良く補正できるので、撮像領域全体の感度向上およびシェーディングの低減を確実に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の固体撮像素子の製造方法の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造方法の一例を工程順に説明する図である。
【図３】実施形態の第１変形例を示す要部断面図である。
【図４】実施形態の第２変形例を示す要部断面図である。
【図５】実施形態の第３変形例を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の原理を説明するための図である。
【図７】本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図８】図７における（イ）の要部拡大断面図である。
【図９】従来のＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す要部断面図である。
【図１０】従来の撮像装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】図１０における（ロ）の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１，２１…ＣＣＤ固体撮像素子、２…基板、５…転送電極、６…センサ部、８…第１遮光膜、８ａ…上面、８ｂ，９ａ、１８ａ…側面、９…第２遮光膜、１０…遮光膜、１１…第１開口部、１２…第２開口部、１３…開口、１４…第２絶縁膜、１６…オンチップレンズ、１７…中間体、１８…コンタクトホール、２０…撮像装置、２１ａ…撮像領域、４０…カメラレンズ系、８１…下張り出し部、８１ａ，９１ａ，９２ａ，９３ａ…先端部、９１、９２、９３…上張り出し部、Ｒ…光、Ｐ…焦点
Claims (8)
- 基体上に間隔をあけて配列されたライン状の転送電極と、
前記基体の前記転送電極のライン間に形成された光電変換をなす島状のセンサ部と、
前記転送電極を覆って前記基体上に形成されるとともに前記センサ部の直上位置を開口した状態で形成されて該センサ部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、
前記遮光膜の上方に設けられて前記センサ部への入射光を集光するレンズとを備えた固体撮像素子において、
前記遮光膜は、その前記センサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、該側面の位置から前記センサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部が設けられ、
前記レンズは、その焦点が前記センサ部の直上にて前記遮光膜が開口した位置で、前記上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記遮光膜は、前記転送電極を覆って前記基体上に形成された第１遮光膜と、該第１遮光膜上にこの第１遮光膜の上面に接した状態であるいは該第１遮光膜の上面に近接した状態で形成された第２遮光膜とからなり、
前記第１遮光膜は、その前記センサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の下端部に、該側面の位置から前記センサ部の略中心に向けて張り出した下張り出し部が設けられ、
前記第２遮光膜は、その前記センサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部に、該側面の位置から前記センサ部の略中心に向けて張り出した上張り出し部が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。 - 前記第２遮光膜の上張り出し部は、その第２遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する先端部間が、この上張り出し部の先端部間の下方で前記第１遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する前記第１遮光膜の側面間よりも小さい寸法となるように形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。 - 前記遮光膜は、この側面の上端部に設けられた張り出し部における該遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する先端部間が、前記側面の下端部に設けられた張り出し部における前記上端部に設けられた張り出し部の先端部間の下方で前記遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する先端部間よりも小さい寸法になるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。 - 前記第２遮光膜の上張り出し部は、その第２遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する先端部間が、その上張り出し部の先端部間の下方で前記第１遮光膜が開口した位置を挟んで相対向する前記第１遮光膜の下張り出し部の先端部間よりも小さい寸法となるように形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。 - 基体上に間隔をあけて配列されたライン状の転送電極と、前記基体の前記転送電極のライン間に形成された光電変換をなす島状のセンサ部とを備えた中間体を用いる固体撮像素子の製造方法であって、
前記中間体の基体上に、前記センサ部以外への光の入射を遮断する第１遮光膜を、前記転送電極を覆いかつ前記センサ部の直上位置を開口した状態で形成するとともに、この第１遮光膜の前記センサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の下端部に、該側面の位置から前記センサ部の略中心に向けて張り出した下張り出し部を設ける工程と、
前記基体上に前記第１遮光膜を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記第１遮光膜の上面を外側に臨ませるあるいは第１遮光膜の上面に近接するコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に前記光に対して遮光性を有する材料からなる材料膜を形成するとともに該材料膜で前記コンタクトホールの内面を覆う工程と、
前記材料膜を、その前記センサ部の直上位置を開口しかつこの開口によって形成される端縁が前記コンタクトホールの内面を構成する側面よりも前記センサ部の略中心側に向けて張り出した上部張り出し部となるようにエッチングして第２遮光膜を得る工程と、
前記第２遮光膜の上部に、前記センサ部の直上にて当該第２遮光膜が開口した位置で、前記下記上部張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられるようにレンズを形成する工程と、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 基体の縦横に、縦横それぞれに画素が配列されてなる撮像領域を有する固体撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像領域は、基体上の縦方向の画素列間に配列されたライン状の転送電極と、
前記基体の前記転送電極のライン間に前記画素毎に形成された光電変換をなす島状のセンサ部と、
前記転送電極を覆って前記基体上に形成されるとともに前記センサ部の直上位置を開口した状態で形成されて該センサ部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、
前記遮光膜の上方に前記画素毎に設けられて前記センサ部への入射光を集光するレンズとを備えてなり、
前記遮光膜は、その前記センサ部の直上位置にて開口した側の面である側面の上端部および下端部のそれぞれに、該側面の位置から前記センサ部の略中心に向けて張り出した張り出し部が設けられ、
前記レンズは、その焦点が前記センサ部の直上にて前記遮光膜が開口した位置で、前記上端部に設けられた張り出し部の先端部と略等しい高さ位置に設けられるように形成され、
前記遮光膜の側面の上端部に設けられた張り出し部は、該張り出し部によって囲まれた状態で形成された開口部の略中心に前記焦点が位置するように、前記撮像領域の略中心部からその周辺部に向けて前記開口部の位置がずれた状態で形成されてなる
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記レンズの上方にはカメラレンズ系が設けられている、
ことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
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| KR100399971B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| KR20030056338A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광효율을 향상시키기 위한 이미지센서 및 그 제조 방법 |
| US20040085463A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-06 | Manish Sharma | Imaging system with non-volatile memory |
| JP4123060B2 (ja) * | 2003-06-11 | 2008-07-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2005079338A (ja) | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置とその製造方法 |
| JP2005086186A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置とその製造方法 |
| US6969899B2 (en) * | 2003-12-08 | 2005-11-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor with light guides |
| KR100630679B1 (ko) * | 2003-12-17 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 포토 다이오드 및 이의 제조 방법 |
| JP2005228997A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| DE102004011548B4 (de) * | 2004-03-08 | 2015-02-12 | Giesecke & Devrient Gmbh | Tragbarer Datenträger mit optischem Sensor und geeigneter Sensor und Verfahren zur Herstellung |
| TWI253597B (en) * | 2004-03-09 | 2006-04-21 | Pixart Imaging Inc | Solid-state image sensor for improving sensing quality and manufacturing method thereof |
| KR100689885B1 (ko) * | 2004-05-17 | 2007-03-09 | 삼성전자주식회사 | 광감도 및 주변광량비 개선을 위한 ｃｍｏｓ 이미지 센서및 그 제조방법 |
| US7049168B2 (en) * | 2004-05-28 | 2006-05-23 | Stmicroelectronics Ltd. | Image sensor comprising a pixel array having an optical element positioned relative to each pixel |
| JP5188011B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2013-04-24 | キヤノン株式会社 | 撮像素子 |
| JP5040088B2 (ja) * | 2005-09-12 | 2012-10-03 | セイコーエプソン株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP2007201047A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| CN100517653C (zh) * | 2006-12-08 | 2009-07-22 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 用于dram单元和外围晶体管的方法及所产生的结构 |
| KR100819708B1 (ko) * | 2006-12-27 | 2008-04-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| KR100907892B1 (ko) | 2007-12-24 | 2009-07-15 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그의 제조 방법 |
| JP5503209B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-05-28 | キヤノン株式会社 | 撮像素子及び撮像装置 |
| JP5370268B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2013-12-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP5812610B2 (ja) | 2011-01-18 | 2015-11-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像素子を有する撮像システム |
| JP5404732B2 (ja) | 2011-02-09 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子およびこれを用いた光電変換装置、撮像システム |
| JP6016396B2 (ja) | 2011-03-24 | 2016-10-26 | キヤノン株式会社 | 撮像素子および撮像装置 |
| JP6232108B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2017-11-15 | キヤノン株式会社 | 撮像素子および撮像装置 |
| JP5710510B2 (ja) * | 2012-01-12 | 2015-04-30 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| KR102290502B1 (ko) | 2014-07-31 | 2021-08-19 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
| US9780133B2 (en) * | 2015-08-04 | 2017-10-03 | Creative Sensor Inc. | Wafer-level lens structure for contact image sensor module |
| KR102025012B1 (ko) * | 2018-05-08 | 2019-09-24 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | 멀티 픽셀 마이크로 렌즈 픽셀 어레이와 컬러 믹스 문제를 해결하기 위한 카메라 시스템 및 그 동작 방법 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134274A (en) * | 1991-03-18 | 1992-07-28 | Hughes Aircraft Company | Two-sided solid-state imaging device |
| JPH04334056A (ja) * | 1991-05-09 | 1992-11-20 | Toshiba Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
| US5654202A (en) * | 1992-03-24 | 1997-08-05 | Eastman Kodak Company | Stabilization of a patterned planarizing layer for solid state imagers prior to color filter pattern formation |
| DE69320113T2 (de) * | 1992-05-22 | 1999-03-11 | Matsushita Electronics Corp., Kadoma, Osaka | Festkörper-Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPH06244392A (ja) * | 1993-02-17 | 1994-09-02 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP3405620B2 (ja) * | 1995-05-22 | 2003-05-12 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH0922994A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-01-21 | Sony Corp | カラー固体撮像素子およびカラー固体撮像装置 |
| US5804827A (en) * | 1995-10-27 | 1998-09-08 | Nikon Corporation | Infrared ray detection device and solid-state imaging apparatus |
| JP3511772B2 (ja) * | 1995-12-21 | 2004-03-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、カメラ装置及びカメラシステム |
| JPH09213921A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-08-15 | Sharp Corp | 増幅型固体撮像素子及び増幅型固体撮像装置 |
| US5781233A (en) * | 1996-03-14 | 1998-07-14 | Tritech Microelectronics, Ltd. | MOS FET camera chip and methods of manufacture and operation thereof |
| US5990506A (en) * | 1996-03-20 | 1999-11-23 | California Institute Of Technology | Active pixel sensors with substantially planarized color filtering elements |
| JP2821421B2 (ja) * | 1996-05-21 | 1998-11-05 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH09331055A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-22 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| US5925898A (en) * | 1996-07-18 | 1999-07-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelectronic transducer and production methods |
| JPH1174499A (ja) * | 1997-07-04 | 1999-03-16 | Toshiba Corp | 固体撮像装置及びその製造方法並びにその固体撮像装置を用いたシステム |
-
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