JP2013012506A - 固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子、電子機器の製造方法、および電子機器。 - Google Patents

Abstract

【課題】各画素の受光部に対応して設けられるレンズ同士の境界部分に遮光部を設けるに際し、遮光部をセルフアラインで形成することができ、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる固体撮像素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本技術は、固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子、それを備えた電子機器の製造方法、および電子機器に関する。

ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型に代表される固体撮像素子は、例えば行列状に配置される複数の画素を備えるとともに、各画素に対応して設けられるカラーフィルタおよびレンズを備える。

固体撮像素子を構成する各画素は、光電変換機能を有するフォトダイオード等の受光部を有する。各画素に対応して設けられるカラーフィルタは、例えば赤色、緑色、および青色のいずれかの色のフィルタ部分であり、各色の成分の光を透過させる。各画素に対応して設けられるレンズは、各画素の受光部に対応して設けられ、外部からの入射光を、対応する受光部に集光する。固体撮像素子が備えるレンズとしては、カラーフィルタの上側（光が入射する側）に設けられるオンチップレンズや、各画素を構成する積層構造の内部に設けられ、カラーフィルタを透過した光を集光する層内レンズ等がある。

このような固体撮像素子においては、いわゆる混色という現象が生じる場合がある。混色とは、互いに異なる色の画素が隣接する画素間の境界部分において、一方の色の画素に対応するカラーフィルタに入射した光の一部が、斜め光等として、他方の色の画素のフォトダイオードに入射する現象である。混色は、固体撮像素子における感度や画質のムラを生じさせる原因ともなる。こうした混色による問題は、固体撮像素子における微細化や画素数の増大等にともなって顕著となる。

固体撮像素子における混色を抑制するため、従来、互いに隣接する画素間に、遮光機能を有する層ないし膜としての遮光部を設けることが行われている。例えば、特許文献１には、固体撮像素子において、ユニットセル区画ごとに格子状のマス型に形成された遮光部としてのメタル薄膜を備える構成が開示されている。

特許文献１に開示されている構成においては、マス型のメタル薄膜の各内側の部分がセグメント化された受光部領域となり、各受光部領域に、カラーフィルタとマイクロレンズが独立して設けられる。そして、マス型のメタル薄膜は、各画素に対応して設けられるカラーフィルタおよびマイクロレンズの、隣接画素間における境界部分に存在する。

特開平１０−１６３４６２号公報

確かに、特許文献１のように、固体撮像素子における各受光部領域を囲むマス型のメタル薄膜を備える構成によれば、各受光部領域がメタル薄膜によって筒状に囲まれ、集光効率が向上して感度の向上や混色の抑制を図ることができると考えられる。

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の固体撮像素子においては、隣接画素間に設けられる遮光部がパターニングにより形成されているため、各画素の受光部に対応して設けられるレンズと、隣接画素間に位置する遮光部とのパターンずれが生じやすく、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度が低い。レンズと遮光部とのパターン合わせ精度が十分に得られないと、固体撮像素子における微細化や画素数の増大に対応することが困難となる。

本技術の目的は、各画素の受光部に対応して設けられるレンズ同士の境界部分に遮光部を設けるに際し、遮光部をセルフアラインで形成することができ、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子、電子機器の製造方法、および電子機器を提供することである。

本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含むものである。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法においては、好ましくは、前記遮光性を有する材料は、金属である。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法においては、好ましくは、前記遮光層を形成する工程は、前記レンズを形成する材料に対して前記遮光性を有する材料を密着させる密着層を形成する工程を有する。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、前記レンズを形成する工程と、前記遮光層を形成する工程との間に、前記レンズ上に、前記遮光性を有する材料に対してエッチング選択性を有する材料によりエッチングストッパ膜を形成する工程をさらに備える。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、前記エッチング選択性を有する材料として、前記レンズを形成する材料よりも屈折率が低く、前記エッチングストッパ膜を介して前記レンズ上に形成される層の材料よりも屈折率が高い材料を用いる。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、遮光層を形成する工程および前記エッチングストッパ膜を形成する工程では、前記遮光層および前記エッチングストッパ膜の成膜を、前記レンズの温度が２００℃以下となる温度条件で行う。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜し、前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、前記遮光層上に、平坦化用レジスト膜を塗布する工程をさらに備え、前記遮光部を形成する工程では、前記遮光層とともに前記平坦化用レジスト膜をエッチングする。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、前記遮光層上における前記レンズの境界部分に、ハードマスクを形成する工程をさらに備える。

また、本技術に係る固体撮像素子の製造方法は、好ましくは、前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜する。

本技術に係る固体撮像素子は、半導体基板上の撮像領域に配列され、入射光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する受光部を有する複数の画素と、前記複数の画素の画素ごとに設けられるカラーフィルタと、前記複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズと、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に設けられ、金属により構成される遮光部と、を備えるものである。

また、本技術に係る固体撮像素子は、好ましくは、前記レンズとして、前記カラーフィルタ上に設けられるオンチップレンズと、前記各画素を構成する積層構造の内部に設けられる層内レンズと、を有する。

また、本技術に係る固体撮像素子においては、前記レンズは、隣り合う前記レンズとの間にギャップを有しないギャップレスのレンズを含む。

本技術に係る電子機器の製造方法は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有する電子機器の製造方法であって、前記固体撮像素子を製造する工程として、半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含むものである。

本技術に係る電子機器は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板上の撮像領域に配列され、入射光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する受光部を有する複数の画素と、前記複数の画素の画素ごとに設けられるカラーフィルタと、前記複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズと、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に設けられ、金属により構成される遮光部と、を備えるものである。

本技術によれば、各画素の受光部に対応して設けられるレンズ同士の境界部分に遮光部を設けるに際し、遮光部をセルフアラインで形成することができ、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる。

本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の構成を示す図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の構成を示す断面図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の効果についての説明図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子のシミュレーション結果の一例を示す図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の変形例を示す断面図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の製造方法についての説明図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の変形例についての説明図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の変形例についての説明図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の変形例についての説明図。 本技術の一実施形態に係る固体撮像素子の製造方法の変形例についての説明図。 本技術の第２実施形態に係る固体撮像素子の製造方法についての説明図。 本技術の第３実施形態に係る固体撮像素子の製造方法についての説明図。 本技術の第４実施形態に係る固体撮像素子の製造方法についての説明図。 本技術の第５実施形態に係る固体撮像素子の製造方法についての説明図。 本技術の一実施形態に係る電子機器の構成を示す図。

［本技術の概要］
近年の固体撮像素子の小型化や高画素化の要求によって、固体撮像素子の画角端への光の入射角度はますます大きくなっている。入射角度の大きい光は、斜め入射光として画素間における混色を生じさせる原因となる。そこで、斜め入射光によって悪化する混色を改善するためには、各画素の受光部に対応して設けられるレンズの画素間における境界部分、例えばレンズ間のギャップ部のボトムに遮光部を設けることが有効である。しかしながら、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度が低いと、固体撮像素子の微細化や高画素化への対応が困難となり、感度の低下が生じることもある。

本技術は、各画素の受光部に対応して設けられるレンズ同士の間の境界部分に遮光部を設けることで、混色を低減するとともに、レンズ間の遮光部をセルフアラインで形成することを可能とするものである。これにより、レンズと遮光部とのパターン合わせ精度を向上させ、固体撮像素子の微細化や高画素化への対応を容易とするものである。

また、本技術は、隣り合うレンズ間に設ける遮光部を構成する材料として金属を用いることで、遮光部について高い遮光能力を得ながら、高温プロセスに耐えられ、応用範囲の広い固体撮像素子を実現しようとするものである。

以下、本技術の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態では、固体撮像素子として、ＣＣＤ型の固体撮像素子（メージ・センサ）を例に説明する。ただし、本技術は、ＣＣＤ型の他、ＣＭＯＳ型等、他の固体撮像素子にも広く適用することができる。

［固体撮像素子の構成］
本技術の第１実施形態に係る固体撮像素子の構成について、図１および図２を用いて説明する。なお、図２は、図１におけるＡ−Ａ’位置の部分断面図に相当する。

図１および図２に示すように、固体撮像素子１は、半導体基板１１上に構成される矩形状の撮像領域２を有する。固体撮像素子１は、撮像領域２に、複数の受光部３を備える。複数の受光部３は、半導体基板上の撮像領域２にて行列状に配列される。つまり、複数の受光部３は、矩形状の撮像領域２に沿って、縦方向・横方向に２次元行列状に配置される。本実施形態の固体撮像素子１では、図１において、縦方向を垂直方向とし、横方向を水平方向とする。

受光部３は、光電変換素子であるフォトダイオード１７により構成され、撮像領域２における画素７を構成する。つまり、固体撮像素子１が備える複数の画素７は、半導体基板１１上の撮像領域２に配列され、それぞれ受光部３を有する。受光部３は、入射光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する。つまり、受光部３は、受光面を有し、その受光面に入射した光量（強度）に応じた信号電荷を光電変換により生成し、生成した信号電荷を蓄積する。

固体撮像素子１は、受光部３で生成された信号電荷を転送する電荷転送部（転送レジスタ）として、信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタ４と、垂直転送レジスタ４により転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ５とを備える。

垂直転送レジスタ４は、複数の受光部３の行列状の２次元配列における各列方向（垂直方向）の並びに沿って設けられる。つまり、図１に示すように、複数の垂直転送レジスタ４は、行列状に配置される複数の受光部３の垂直方向に並ぶ列毎に、各列の一側（図１では左側）に隣接するように、受光部３の垂直方向の並びに沿って互いに平行に配された状態で設けられる。受光部３により生成された信号電荷は、垂直転送レジスタ４に読み出され、垂直転送レジスタ４によって垂直方向に転送される。

水平転送レジスタ５は、矩形状の撮像領域２に対して垂直方向の一側（図１では下側）の水平方向の辺に沿って配置される。したがって、垂直転送レジスタ４は、受光部３から読み出された信号電荷を、水平転送レジスタ５側（図１では下側）に向けて垂直方向に転送する。

垂直転送レジスタ４および水平転送レジスタ５により転送された信号電荷は、水平転送レジスタ５の終端側に設けられる出力部６から出力される。出力部６は、転送された信号電荷を、ＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）アンプ等の出力アンプによって電気信号に変換して出力する。

垂直転送レジスタ４および水平転送レジスタ５は、それぞれ、複数種類の電極と、この電極の下側（半導体基板１１側）に設けられる埋め込み転送領域とを有する。図２には、垂直転送レジスタ４を構成する電極である転送電極１２が示されている。

垂直転送レジスタ４および水平転送レジスタ５は、それぞれ複数相の駆動パルスにより駆動される。垂直転送レジスタ４は、例えば、４相駆動パルスにより駆動される。この場合、垂直転送レジスタ４は、転送電極１２として、４相駆動に対応する４種類の転送電極を有する。この４種類の転送電極には、受光部３から信号電荷を読み出すための読み出し電極が含まれる。垂直転送レジスタ４において、４種類の転送電極は、垂直方向に隣り合う２つの画素７ごと（２画素ごと）に垂直方向に所定の順序で繰り返し設けられる。

そして、垂直転送レジスタ４を構成する４種類の転送電極には、駆動電圧としての４相のクロック・パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４が、各電極に独立して与えられる。この４相のクロック・パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４の大きさとタイミングが適切に制御されることにより、各受光部３から垂直転送レジスタ４に読み出された信号電荷が、垂直転送レジスタ４の電極の並びに従って転送される。

また、水平転送レジスタ５は、例えば、３相駆動パルスにより駆動される。この場合、水平転送レジスタ５は、電極として、３相駆動に対応する３種類の転送電極を有する。水平転送レジスタ５を構成する３種類の転送電極には、駆動電圧としての３相のクロック・パルスＨφ１，Ｈφ２，Ｈφ３が、各電極に独立して与えられる。この３相のクロック・パルスＨφ１，Ｈφ２，Ｈφ３の大きさとタイミングが適切に制御されることにより、垂直転送レジスタ４から水平転送レジスタ５に転送された信号電荷が、水平方向に転送される。

固体撮像素子１の断面構造について説明する。図２に示すように、垂直転送レジスタ４の転送電極１２上には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）である絶縁膜１３を介して接続配線１４が設けられる。接続配線１４は、例えばタングステン等により構成されるコンタクト部１５を介して、転送電極１２に電気的に接続される。接続配線１４は、各種の転送電極１２の配置に対応して、水平方向および垂直方向の各方向に沿うように所定の経路で配され、各転送電極１２に所定の駆動電圧を印加するために機能する。

図２に示すように、半導体基板１１上には、半導体層１６が設けられ、この半導体層１６に、受光部３を構成するフォトダイオード１７が設けられる。半導体層１６は、例えば、半導体基板１１が第１導電型であるｎ型のシリコン半導体基板である場合、第２導電型であるｐ型の半導体ウェル領域として形成される。

また、半導体層１６上においては、垂直転送レジスタ４の転送電極１２の下に、ゲート酸化膜１８が設けられる。つまり、半導体層１６上においては、ゲート酸化膜１８を介して転送電極１２が設けられ、転送電極１２上に、絶縁膜１３を介して接続配線１４が設けられる。絶縁膜１３は、転送電極１２および転送電極１２上に設けられる接続配線１４が配置される領域、および受光部３が配置される領域を含む部分を覆うように設けられる。

また、絶縁膜１３上においては、受光部３が設けられる領域を除く領域に、垂直転送レジスタ４の転送電極１２および接続配線１４を被覆するように、遮光膜１９が設けられる。一方、受光部３上には、絶縁膜１３の一部が存在するとともに、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）である絶縁膜２０が設けられる。この受光部３上の絶縁膜１３、２０による積層絶縁膜は、半導体基板１１の界面の反射防止層として機能し、感度の低下を防止する。

撮像領域２において、受光部３が設けられる半導体層１６の上側には、入射光を受光部３に集光するための導波路２１が設けられる。導波路２１は、クラッド層２２と、コア層２３とにより構成される。

クラッド層２２は、受光部３の配列に沿って設けられる垂直転送レジスタ４の転送電極１２、接続配線１４、および遮光膜１９からなる積層構造の形状に倣って、この積層構造を覆うように形成される。したがって、クラッド層２２においては、隣り合う垂直転送レジスタ４の間に凹部が形成される。

コア層２３は、クラッド層２２において形成される凹部を埋めるように設けられる。コア層２３は、クラッド層２２を構成する材料よりも高い屈折率を有する材料により構成される。例えば、クラッド層２２がシリコン酸化膜で形成される場合、コア層２３は、シリコン酸化膜よりも屈折率が高い材料であるシリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜等により形成される。

導波路２１上には、層内レンズ３０が設けられる。本実施形態では、層内レンズ３０は、画素７を構成する受光部３（フォトダイオード１７）に対応して、画素７ごとに設けられる。したがって、複数の層内レンズ３０は、画素７と同様に平面的に行列状に配置される。本実施形態では、層内レンズ３０は、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の無機材料により構成される。このように、固体撮像素子１は、複数の画素７の各画素７の受光部３に対応して設けられ、受光部３に対して光を集光する層内レンズ３０を備える。

図２に示すように、層内レンズ３０は、光が入射する側（図２における上側）に凸な形状を有する。具体的には、本実施形態では、層内レンズ３０は、略楕円形状ないし略円形状となる断面形状を有する。このため、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分は、凹部を形成する。本実施形態では、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分には、ギャップ部３１が存在し、層内レンズ３０のボトム同士を繋ぐ平坦部３２が設けられている。平坦部３２は、互いに隣り合う層内レンズ３０間において、導波路２１のコア層２３の上面に沿う膜状の部分であり、層内レンズ３０とともに形成される部分である。

層内レンズ３０上には、パシベーション膜２４が設けられる。パシベーション膜２４は、平坦部３２を含み層内レンズ３０の表面の全面を覆うように形成される。パシベーション膜２４は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）等により形成される。パシベーション膜２４上には、平坦化膜２５を介してカラーフィルタ層２６が設けられる。平坦化膜２５は、例えばアクリル樹脂などの有機塗布膜により形成される。なお、パシベーション膜２４が省略され、層内レンズ３０上に、平坦化膜２５が設けられてもよい。この場合、平坦化膜２５は、平坦部３２を含み層内レンズ３０の表面の全面を覆うように形成される。

カラーフィルタ層２６は、各画素７に対応して設けられるカラーフィルタ２７に区分される。つまり、カラーフィルタ層２６は、各画素７を構成する受光部３（フォトダイオード１７）ごとに複数のカラーフィルタ２７に区分される。本実施形態の固体撮像素子１では、各カラーフィルタ２７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のいずれかの色のフィルタ部分であり、各色の成分の光を透過させる。各色のカラーフィルタ２７は、いわゆるオンチップカラーフィルタであり、複数の画素７の配列に従って形成される。このように、固体撮像素子１は、複数の画素７の画素７ごとに設けられるカラーフィルタ２７を備える。

カラーフィルタ層２６上には、複数のマイクロレンズ３５が設けられる。マイクロレンズ３５は、いわゆるオンチップマイクロレンズであり、画素７を構成する受光部３（フォトダイオード１７）に対応して、画素７ごとに形成される。したがって、複数のマイクロレンズ３５は、画素７と同様に平面的に行列状に配置される。本実施形態では、マイクロレンズ３５は、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の無機材料により構成される。このように、固体撮像素子１は、複数の画素７の各画素７の受光部３に対応して設けられ、受光部３に対して光を集光するマイクロレンズ３５を備える。

図２に示すように、マイクロレンズ３５は、光が入射する側（図２における上側）に凸な形状を有する。このため、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分は、凹部を形成する。

マイクロレンズ３５は、外部からの入射光を、対応する画素７の受光部３（フォトダイオード１７）に集光する。マイクロレンズ３５により集束された光は、上述したように導波路２１上に設けられる層内レンズ３０によってさらに集光され、受光部３に導かれる。

このように、本実施形態の固体撮像素子１は、複数の画素７の各画素７の受光部３に対応して設けられ、受光部３に対して光を集光するレンズとして、カラーフィルタ２７上に設けられるオンチップレンズであるマイクロレンズ３５と、各画素７を構成する積層構造の内部に設けられる層内レンズ３０とを有する。これにより、受光部３に対する高い集光効率が得られ、良好な感度が得られる。

以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子１においては、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光部４０が設けられている。遮光部４０は、互いに隣り合う層内レンズ３０のレンズ間において、平坦部３２上に積層される層状ないし膜状の部分として設けられる。つまり、遮光部４０は、層内レンズ３０のレンズ間におけるギャップ部３１のボトムに設けられている。

遮光部４０は、金属を材料として構成される。遮光部４０を構成する金属としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔｉ（チタン）等のうちいずれか１種、あるいはこれらの金属のうち２種以上の金属を含む合金が用いられる。

このように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光部４０が設けられることにより、互いに異なる色の画素７が隣接する画素７間の境界部分における混色を低減することができる。ここで、画素７について「色」とは、その画素７に対応するカラーフィルタ２７の色である。遮光部４０による混色の低減効果について、図３を用いて説明する。

図３では、画素７の色が互いに異なる異色画素の組み合わせの一例として、緑色のカラーフィルタ２７Ｇを有する緑（Ｇ）の画素７（以下「Ｇ画素７Ｇ」とする。）と、赤色のカラーフィルタ２７（２７Ｒ）を有する赤（Ｒ）の画素７（以下「Ｒ画素７Ｒ」とする。）とが互いに隣り合う組み合わせを示している。また、図３に示す断面図では、便宜上、一部の構成要素についてのハッチングを省略している。

図３に示すように、Ｇ画素７Ｇのマイクロレンズ３５に入射した光のうちの大部分は、緑色のカラーフィルタ２７Ｇを透過して、Ｇ画素７Ｇのフォトダイオード１７に入射する。その一方で、Ｇ画素７Ｇのマイクロレンズ３５に入射した光には、マイクロレンズ３５が集光しきれずに、緑色のカラーフィルタ２７Ｇを透過した後、Ｇ画素７Ｇに隣接するＲ画素７Ｒ側に向かい、このＲ画素７Ｒのフォトダイオード１７に入射するような斜め光が含まれる（実線矢印Ｌ、破線矢印Ｌ２参照）。

また、Ｒ画素７Ｒのマイクロレンズ３５に入射した光のうちの大部分は、赤色のカラーフィルタ２７Ｒを透過して、Ｒ画素７Ｒのフォトダイオード１７に入射する。したがって、上記のとおり緑色のカラーフィルタ２７Ｇを透過した光が斜め光としてＲ画素７Ｒのフォトダイオード１７に入射した場合、緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の混色が生じる。つまり、フォトダイオード１７に入射する光が透過したカラーフィルタ２７の色と、その光を受光するフォトダイオード１７に対応して設けられるカラーフィルタ２７の色とが異なることで、光学的な混色が生じる。

そこで、本実施形態の固体撮像素子１のように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光部４０が設けられることにより、光学的な混色が抑制される。具体的には、図３に示すように、例えば、Ｇ画素７Ｇのマイクロレンズ３５に入射した光のうち、マイクロレンズ３５により集光されずに、Ｇ画素７Ｇに隣接するＲ画素７Ｒ側に向かう斜め光（実線矢印Ｌ１）は、層内レンズ３０間の境界部分に存在する遮光部４０によって遮光される。つまり、遮光部４０が存在しない場合にＧ画素７Ｇ側から隣のＲ画素７Ｒのフォトダイオード１７に入射する光（破線矢印Ｌ２）が、遮光部４０に入射して反射される（実線矢印Ｌ２、Ｌ３）。これにより、異色画素間において混色の原因となる斜め光のフォトダイオード１７への入射が阻止され、混色が抑制される。

また、本実施形態の固体撮像素子１において層内レンズ３０のレンズ間に設けられる遮光部４０は、金属により構成されていることから、高い遮光能力を得ることができる。すなわち、遮光性を有する層を形成する材料としては、例えば、熱硬化樹脂にカーボンを含有させた樹脂材料が考えられるが、こうした樹脂材料は遮光能力が低く、混色を十分に抑制できない場合がある。この点、本実施形態の固体撮像素子１が備える遮光部４０は、金属により構成されているため、高い遮光能力を得ることができ、効果的に混色を低減させることができる。

また、本実施形態の固体撮像素子１が備える遮光部４０が金属により構成されていることから、固体撮像素子１の製造過程において高温プロセスに対して高い耐熱性を容易に得ることができる。すなわち、遮光部４０を構成する材料として上記のような樹脂材料が用いられた場合、例えばマイクロレンズ３５を形成する際のリフロー処理を行う工程等の高温プロセスに耐えられない場合がある。この点、本実施形態の固体撮像素子１が備える遮光部４０は、金属により構成されているため、高い耐熱性を得ることができ、応用範囲を広げることができる。

図３に示すように、本実施形態の固体撮像素子１は、層内レンズ３０のレンズ間に設けられる遮光部４０に加え、オンチップレンズであるマイクロレンズ３５においても、レンズ間に遮光部４５を備える。つまり、本実施形態の固体撮像素子１においては、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分に、遮光部４５が設けられている。

遮光部４５は、層内レンズ３０のレンズ間の遮光部４０と同様にして、マイクロレンズ３５のレンズ間に設けられる。マイクロレンズ３５は、隣り合うマイクロレンズ３５との関係において、ギャップ部を有しない、いわゆるギャップレスのレンズである。このようなギャップレスの構成においても、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分に存在する凹部に、遮光部４５が設けられる。

遮光部４５は、層内レンズ３０のレンズ間の遮光部４０と同様に、金属を材料として構成される。すなわち、遮光部４５を構成する金属としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔｉ（チタン）等のいずれか、あるいはこれらの金属のうち２種以上の金属を含む合金が用いられる。

このように、層内レンズ３０のレンズ間の遮光部４０に加え、マイクロレンズ３５のレンズ間においても遮光部４５を設けることにより、異色画素間において混色の原因となる斜め光のフォトダイオード１７への入射を効果的に阻止することができ、混色の低減効果を高めることができる。また、遮光部４５は、層内レンズ３０のレンズ間の遮光部４０と同様に金属により構成されていることから、高い遮光能力、および高温プロセスに対する高い耐熱性を容易に得ることができる。

次に、本実施形態の固体撮像素子１による光学的なシミュレーション結果の一例について説明する。本例では、シミュレーション条件として、本実施形態の固体撮像素子１のように層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を備える場合（「本実施例」とする。）と、層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を備えない場合（「比較例」とする。）の各場合について、図３に示すように、緑色のカラーフィルタ２７Ｇを透過した緑色の入射光の入射角度が０°（鉛直方向、矢印Ｘ０参照）の場合と１０°（矢印Ｘ１参照）の場合とを用いた。また、遮光部４０を構成する材料として、Ｗ（タングステン）を採用した。このような条件の下、混色率（Ｒ画素感度／Ｇ画素感度［％］）と、感度の各値についてのシミュレーションを行った。

図４に、本シミュレーションの結果を示す。図４において、破線で示すグラフＧ１、Ｇ２は、混色率についてのシミュレーション結果であり、グラフＧ１は本実施例、グラフＧ２は比較例を示す。また、図４において、実線で示すグラフＧ３、Ｇ４は、感度についてのシミュレーション結果であり、グラフＧ３は本実施例、グラフＧ４は比較例を示す。

混色率について、図４のグラフＧ１、Ｇ２からわかるように、入射光の入射角度が０°の場合、混色率の値は、本実施例と比較例とで略同じである。一方、入射光の入射角度が１０°の場合、比較例（グラフＧ２）では、混色率が大きく上昇しているのに対し、本実施例（グラフＧ１）では、混色率の上昇はわずかである。つまり、層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を配置することで、混色率が低減する。具体的には、本実施例の比較例に対する混色率の低下量は２％程度という結果が得られた。

感度について、図４のグラフＧ３、Ｇ４からわかるように、本実施例（グラフＧ３）の感度は、比較例（グラフＧ４）の感度よりもわずかながら低い。また、本実施例（グラフＧ３）および比較例（グラフＧ４）のいずれについても、入射光の入射角度が０°の場合に対して、入射角度が１０°の場合は感度が低下している。この感度の低下度合いは、本実施例（グラフＧ３）と比較例（グラフＧ４）とで略同じである。つまり、層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を配置することで、感度が低下するものの、その低下量はわずかである。具体的には、本実施例の比較例に対する感度の低下量は１％程度という結果が得られた。

このように、本シミュレーションにより、本実施形態の固体撮像素子１のように層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を備えることにより、大きな感度の低下を招くことなく、つまり感度をほぼ維持した状態で、混色を低減できるという結果が得られた。

（変形例）
本実施形態の固体撮像素子１の変形例について、図５を用いて説明する。図５に示すように、本例の固体撮像素子１Ａは、層内レンズ３０を備えていない点で、図２に示す固体撮像素子１と異なる。すなわち、本例の固体撮像素子１Ａにおいては、導波路２１上に、パシベーション膜２４が設けられ、パシベーション膜２４上に、平坦化膜２５を介してカラーフィルタ層２６および複数のマイクロレンズ３５が設けられている。

そして、本例の固体撮像素子１Ａにおいては、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分に、遮光部４５が設けられている。つまり、本例の固体撮像素子１Ａは、層内レンズを有しないことから、互いに隣り合う画素７間におけるレンズ間の遮光部として、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分に設けられる遮光部４５のみを備える。

このように、互いに隣り合うマイクロレンズ３５の境界部分にのみ遮光部４５を備える構成によっても、上述したような混色の低減効果を得ることができる。なお、図２に示すように、層内レンズ３０を備える構成において、層内レンズ３０のレンズ間、およびマイクロレンズ３５のレンズ間のいずれか一方のみに遮光部４０、４５を備える構成が採用されてもよい。

［固体撮像素子の製造方法］
本実施形態の固体撮像素子１の製造方法として、層内レンズ３０のレンズ間に設けられる遮光部４０（以下「層内レンズ３０の遮光部４０」という。）、およびマイクロレンズ３５のレンズ間に設けられる遮光部４５（以下「マイクロレンズ３５の遮光部４５」という。）を形成する方法について説明する。なお、層内レンズ３０の遮光部４０、およびマイクロレンズ３５の遮光部４５は、共通の手法により形成することができるため、以下では、層内レンズ３０の遮光部４０を形成する場合を主に説明する。

（レンズ形成）
層内レンズ３０の遮光部４０の形成に際しては、まず、層内レンズ３０を形成する工程が行われる。図６（ａ）に示すように、本実施形態の固体撮像素子１の場合、導波路２１上、詳しくは導波路２１を構成するコア層２３の表面上に、各画素７の受光部３に対応する複数の層内レンズ３０が形成される。

複数の層内レンズ３０は、例えばリフロー法等、固体撮像素子の技術分野において公知の方法により形成される。層内レンズ３０が形成された状態においては、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、ギャップ部３１が存在する。また、層内レンズ３０のボトム同士を繋ぐ平坦部３２が、層内レンズ３０とともに形成される。

層内レンズ３０は、層内レンズ３０上に形成される層ないし膜を構成する材料よりも、屈折率が高い材料により形成される。すなわち、層内レンズ３０を構成する材料の屈折率をｎ１、層内レンズ３０上に形成される層ないし膜を構成する材料の屈折率をｎ２とすると、層内レンズ３０を構成する材料としては、ｎ１＞ｎ２の関係を満たすものが用いられる。この屈折率の関係は、層内レンズ３０について、層内レンズ３０の下方に位置するフォトダイオード１７に対して、光を屈折させて集光する光学的要素としての機能を得るための条件である。

本実施形態の固体撮像素子１のように、層内レンズ３０上にパシベーション膜２４が形成される構成においては、例えば、パシベーション膜２４を構成する材料がＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）である場合、層内レンズ３０は、ＳｉＮ（窒化シリコン）により構成される。光の波長が５５０ｎｍの場合において、ＳｉＯ_２の屈折率（ｎ２）は１．４〜１．５であり、ＳｉＮの屈折率（ｎ１）は作成法等により１．８〜２．１程度の範囲内の値となる。また、上述したようにパシベーション膜２４が省略されて層内レンズ３０上に平坦化膜２５が形成される場合においては、層内レンズ３０がＳｉＮにより構成されるのに対し、平坦化膜２５は、例えばアクリル樹脂などの有機塗布膜により形成される。光の波長が５５０ｎｍの場合において、有機塗布膜の屈折率（ｎ２）は、１．４〜１．５である。

なお、層内レンズ３０の材料としては、上記の例に限定されず、層内レンズ３０上に形成される層ないし膜の材料との屈折率の関係等に基づいて適宜の材料が採用される。また、層内レンズ３０の材料として樹脂等の有機材料を用いることで、作成法等により屈折率を１．６前後で調整することができる。ただし、高温プロセスに耐えうる耐熱性を得る観点からは、層内レンズ３０の材料は、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の無機材料が好ましい。

また、層内レンズ３０上に形成される膜として、ＬＴＯ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）膜が採用される場合、屈折率（ｎ２）を１．３程度に抑えることができるので、屈折率の点から、層内レンズ３０の材料の選択の範囲を広げることができる。また、層内レンズ３０上に形成される層としては、真空層であってもよい。この場合、真空層の屈折率（ｎ２）は１となる。

また、オンチップレンズであるマイクロレンズ３５の場合、レンズを形成する工程では、カラーフィルタ層２６上において、各カラーフィルタ２７に対応してマイクロレンズ３５が形成される。この場合、マイクロレンズ３５上は空気（大気）が存在することになるので、マイクロレンズ３５の材料としては、空気よりも屈折率が高い材料が用いられる。

（遮光層成膜）
次に、層内レンズ３０上に、遮光層を形成する工程が行われる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、導波路２１上に形成された層内レンズ３０上に、遮光性を有する材料（以下「遮光材料」という。）により成膜することで、遮光層４１が形成される。

遮光層４１を形成する工程では、互いに隣り合う層内レンズ３０間のギャップ部３１を埋めるように、遮光部４０を構成する遮光材料が成膜され、遮光層４１が形成される。遮光材料として、例えば、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｔｉ（チタン）等のうちいずれか１種、あるいはこれらの金属のうち２種以上の金属を含む合金が用いられ、遮光層４１が成膜される。ただし、遮光層４１を形成する遮光材料は、金属に限定されず、例えば、熱硬化樹脂にカーボンを含有させた樹脂材料等であってもよい。

遮光層４１は、複数の層内レンズ３０およびこれらの境界部分に存在する平坦部３２を全体的に覆うように形成される。このため、遮光層４１の上面は、例えば、層内レンズ３０の形状に倣った凸形状を有する。

遮光層４１を成膜する手法としては、スパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が用いられる。スパッタリング法は、遮光層４１の層内レンズ３０および平坦部３２に対する高い密着性が得られることから好ましい。また、ＣＶＤ法は、遮光層４１を形成する金属材料のギャップ部３１に対する高い埋め込み性が得られることから好ましい。そこで、遮光層４１を形成する工程では、次のような手法を採用することができる。

まず、スパッタリング法により、遮光層４１を形成する遮光材料を、平坦部３２を含む層内レンズ３０群に対して成膜することで、高い密着性を得る。次に、ＣＶＤ法により、遮光層４１を形成する遮光材料の成膜を続行することで、ギャップ部３１に対する高い埋め込み性を得ながら、遮光層４１を形成する。この場合、遮光層４１を形成する工程は、スパッタリングにより層内レンズ３０上に遮光材料を成膜する第１の成膜工程と、第１の工程の後、ＣＶＤにより層内レンズ３０上に成膜された遮光材料に対して遮光材料をさらに成膜する第２の成膜工程とを有する。このように、スパッタリング法およびＣＶＤ法の両者を組み合わせた２段階の成膜方法を採用することで、両者の利点を得ることができ、遮光層４１についての良好な成膜性が得られる。

また、遮光層４１の材料の層内レンズ３０の材料に対する密着性に関しては、遮光層４１の成膜の手法のほか、層内レンズ３０の材料と遮光層４１の材料との組み合わせに影響を受ける。このため、遮光層４１の材料の選択に際しては、層内レンズ３０の材料との組み合わせによる密着性が考慮される。

（エッチング）
そして、エッチングにより、層内レンズ３０上に形成した遮光層４１を部分的に除去することで、遮光層４１を構成する遮光材料により層内レンズ３０の遮光部４０を形成する工程が行われる。すなわち、図６（ｃ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１をエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０が形成される。

このエッチングの工程では、層内レンズ３０のレンズ間における平坦部３２上に、遮光層４１が所定の膜厚で残り、遮光層４１の材料により遮光部４０が形成されるように、遮光層４１が部分的に除去される。この際、層内レンズ３０上に遮光層４１が残ることなく、かつ、層内レンズ３０が除去されることがないように、エッチングが行われる。

このような選択的なエッチングを行うため、エッチング条件として、層内レンズ３０の材料と遮光層４１の材料との選択比が取れるエッチング条件が適用される。例えば、層内レンズ３０の材料がＳｉＮ（窒化シリコン）であり、遮光層４１の材料がタングステンである場合は、ＳｉＮとタングステンとの選択比がとれるエッチング条件が適用される。

層内レンズ３０の材料と遮光層４１の材料との選択比が取れるエッチング条件としては、例えば次のような条件が用いられる。エッチングガスとして、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）とＣｌ_２（塩素）とＯ_２（酸素）とＮ_２（窒素）との混合ガスが用いられ、各ガスは、ＳＦ_６は１００［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｃｌ_２は５０［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｏ_２は１０［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｎ_２は５０［ｍｌ／ｍｉｎ］の流量で使用される。また、処理雰囲気の圧力は、０．５［Ｐａ］とされる。また、ソースパワーは１０００［Ｗ］程度、ウエーハ側（半導体基板１１側）に印加するバイアスパワーは２５［Ｗ］程度とされる。また、エッチング処理対象が載置されるステージの温度が６０［℃］程度とされる。また、最終的な遮光部４０の膜厚は、エッチングにおける時間制御、または終点検出により調整される。なお、層内レンズ３０の材料と遮光層４１の材料との選択比が取れるエッチング条件を満たすことができるものであれば、エッチングガスを用いたドライエッチング、およびウエットエッチングを含み、適宜のエッチング方法が用いられる。

また、層内レンズ３０のレンズ機能を確保する観点からは、平坦部３２上に残す遮光層４１の膜厚、つまり遮光部４０の膜厚は薄いほど好ましいが、遮光部４０の膜厚が薄いことは、遮光部４０による遮光機能を確保することとのトレードオフとなる。このため、このエッチングの工程において遮光層４１を除去する量、つまり平坦部３２上に残す遮光層４１の膜厚（遮光部４０の膜厚）は、層内レンズ３０および遮光層４１それぞれの材料および層内レンズ３０の形状ごとに最適設計を行うことが望ましい。

以上のようにして、本実施形態の固体撮像素子１が備える層内レンズ３０の遮光部４０が形成される。以上のような各工程を含む本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、各画素７の受光部３に対応して設けられる層内レンズ３０のレンズ同士の境界部分に遮光部４０を設けるに際し、遮光部４０をセルフアラインで形成することができ、層内レンズ３０と遮光部４０とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる。

具体的には、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、遮光層４１を形成する工程において層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１に遮光材料が埋め込まれることで形成された遮光層４１の、ギャップ部３１に対する埋め込み部分が、平坦部３２上に設けられる遮光部４０として形成される。したがって、層内レンズ３０を形成する工程で層内レンズ３０とともに形成されるギャップ部３１および平坦部３２の形状が、後の工程において遮光部４０を形成する部分の形状として利用される。このため、層内レンズ３０に対する位置合わせを行うことなく、層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を形成することができる。このように、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、遮光部４０をセルフアラインにより形成することができる。

仮に、層内レンズ３０を形成した後に、遮光膜を成膜し、フォトリソグラフィ等のパターニングによって遮光部を形成する場合は、層内レンズ３０に対するパターンの位置合わせが必要となり、層内レンズ３０と遮光部との間で高いパターン合わせ精度を得ることが困難である。このため、パターニングによって遮光部が形成される場合、固体撮像素子の微細化や画素数の増大に対応することが難しい。この点、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、上記のとおりセルフアラインで遮光部４０を形成することができるので、層内レンズ３０と遮光部４０との間で高いパターン合わせ精度を得ることができ、微細化や画素数の増大への対応が容易となる。

また、フォトリソグラフィ等のパターニングによって遮光部を形成する手法は、マスクを形成する工程等を必要とするため、工程数の大幅な増加を招く。この点、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法は、層内レンズ３０を形成する工程に対して、遮光層４１を形成する工程と、遮光層４１を部分的に除去するエッチングの工程との２工程を追加するだけなので、工程数の大幅な増加を招くことなく、コスト面で有利である。

また、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法において、遮光部４０の材料として例えばタングステン等の金属を用いることで、高い遮光能力を得ることができ、効果的に混色を低減させることができる。また、遮光部４０の材料として金属を用いることで、高温プロセスに対して高い耐熱性を得ることができ、応用範囲を広げることができる。

なお、マイクロレンズ３５の遮光部４５についても、上述した各工程と同様の手法により形成することができ、上述したような効果を得ることができる。すなわち、マイクロレンズ３５の遮光部４５の場合、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、各画素７の受光部３に対応して設けられるマイクロレンズ３５のレンズ同士の境界部分に遮光部４５を設けるに際し、遮光部４５をセルフアラインで形成することができ、マイクロレンズ３５と遮光部４５とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる。

ただし、層内レンズ３０のギャップ部３１に当たる入射光はほぼ混色成分に限定されることから、入射光のケラレによる感度の低下を防止する観点からは、マイクロレンズ３５において遮光部４５を設けることよりも、層内レンズ３０において遮光部４０を設けることの方が、より効果的である。

すなわち、マイクロレンズ３５のレンズ間に設けられる遮光部４５は、入射光の一部が遮られること、いわゆる入射光のケラレを生じさせる場合があり、入射光のケラレは、感度低下の原因となる。この点、層内レンズ３０の場合は、上記のとおりギャップ部３１への入射光はほぼ混色成分に限定されることから、感度を維持する観点からは、層内レンズ３０の遮光部４０の方が、マイクロレンズ３５の遮光部４５よりも優先的に採用される。

（変形例１）
本実施形態の固体撮像素子１の製造方法の変形例について、図７を用いて説明する。図７に示すように、本変形例では、レンズを形成する工程にて形成される層内レンズ３０Ａが、矩形状の断面形状を有するデジタルレンズとして形成される。

本変形例の場合、互いに隣り合う層内レンズ３０Ａの境界部分に形成される凹部として、断面視で矩形状となる溝状のギャップ部３１Ａが形成される。このように、層内レンズ３０Ａがデジタルレンズである場合においても、上述した各工程と同様の手法により、ギャップ部３１Ａ内におけるボトムである平坦部３２上に、遮光部４０Ａを形成することができる。

すなわち、図７（ａ）に示すように、導波路２１上に、各画素７の受光部３に対応する複数の層内レンズ３０Ａが形成される。次に、図７（ｂ）に示すように、導波路２１上に形成された層内レンズ３０Ａ上に、遮光材料により成膜することで、遮光層４１Ａが形成される。この遮光層４１Ａを形成する工程では、互いに隣り合う層内レンズ３０Ａ間のギャップ部３１Ａを埋めるように、遮光部４０Ａを構成する遮光材料が成膜され、遮光層４１Ａが形成される。そして、図７（ｃ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０Ａの境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１Ａをエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０Ａの境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０Ａが形成される。

以上のように、デジタルレンズとして形成される層内レンズ３０Ａを備える構成においても、上述したように断面視で略楕円形状ないし略円形状を有する層内レンズ３０の場合と同様にしてレンズ間に遮光部４０Ａを形成することができ、同様の効果を得ることができる。

（変形例２）
本実施形態の固体撮像素子１の製造方法の他の変形例について、図８を用いて説明する。図８に示すように、本変形例では、レンズを形成する工程にて形成される層内レンズ３０Ｂが、隣り合う層内レンズ３０Ｂとの間にギャップを有しないギャップレスのレンズである。

本変形例の場合、互いに隣り合う層内レンズ３０Ｂの境界部分に形成される凹部として、断面視で略楕円形状ないし略円形状となる曲面の端部同士により断面視で略Ｖ字状の溝部３３が形成される。つまり、本変形例では、互いに隣り合うレンズ間に、図６に示すようなギャップ部３１および平坦部３２が存在せず、互いに隣り合う層内レンズ３０Ｂ同士が連続的に形成される。このように、層内レンズ３０Ｂがギャップレスのレンズである場合においても、上述した各工程と同様の手法により、溝部３３上に、遮光部４０Ｂを形成することができる。

すなわち、図８（ａ）に示すように、導波路２１上に、各画素７の受光部３に対応する複数の層内レンズ３０Ｂが形成される。次に、図８（ｂ）に示すように、導波路２１上に形成された層内レンズ３０Ｂ上に、遮光材料により成膜することで、遮光層４１Ｂが形成される。この遮光層４１Ｂを形成する工程では、互いに隣り合う層内レンズ３０Ｂ間の溝部３３を埋めるように、遮光部４０Ｂを構成する遮光材料が成膜され、遮光層４１Ｂが形成される。そして、図８（ｃ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０Ｂの境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１Ｂをエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０Ｂの境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０Ｂが形成される。

以上のように、ギャップレスのレンズとして形成される層内レンズ３０Ｂを備える構成においても、上述したように断面視で略楕円形状ないし略円形状を有する層内レンズ３０の場合と同様にしてレンズ間に遮光部４０Ｂを形成することができ、同様の効果を得ることができる。

また、本変形例のように、レンズを形成する工程にて形成される層内レンズ３０Ｂがギャップレスのレンズである場合、レンズ間にギャップ部（図６（ａ）、ギャップ部３１参照）を有する場合との比較において、レンズ間の凹部が浅くなる。このため、例えばドライエッチングにより遮光層４１Ｂをエッチングする際に、レンズ間の凹部に存在する遮光層４１Ｂに対してもエッチングガスが十分に行き届き、レンズ間の凹部における遮光層４１Ｂの除去を確実に行うことができる。

具体的には、図６（ａ）に示すように層内レンズ３０のレンズ間にギャップ部３１が存在する場合、遮光層４１を除去するエッチングの工程で、ギャップ部３１内にエッチングガスが十分に行き届かず、例えば図９に示すように、遮光部４０上における層内レンズ３０の周囲に、除去されなかった遮光層４１によるサイドウォール４１ｓが形成される。このように層内レンズ３０の周囲に形成される遮光材料によるサイドウォール４１ｓは、感度を確保する観点から好ましくない。この点、本変形例のようにギャップレスの層内レンズ３０Ｂの場合、レンズ間の凹部内に存在する遮光層４１Ｂもエッチングガスに十分に晒され、サイドウォール４１ｓが形成されることがなく、感度を確保することができる。

（変形例３）
本変形例は、遮光層４１を形成する工程において、層内レンズ３０を形成する材料に対して遮光材料を密着させる密着層を形成する工程が行われる。

具体的には、遮光層４１を形成するに際し、図１０（ａ）に示すように、レンズを形成する工程において形成した層内レンズ３０上に、密着層としての下地膜４２を形成する。下地膜４２は、複数の層内レンズ３０およびこれらの境界部分に存在する平坦部３２を全体的に覆うようにコンフォーマルに形成される。下地膜４２は、例えばスパッタリング法により形成される。

そして、下地膜４２を形成した後、図１０（ｂ）に示すように、下地膜４２上に、互いに隣り合う層内レンズ３０間のギャップ部３１を埋めるように、遮光部４０（図６（ｃ）参照）を構成する遮光材料が成膜され、遮光層４１が形成される。

上述したように、遮光層４１の材料の層内レンズ３０の材料に対する密着性は、層内レンズ３０と遮光層４１の材料の組み合わせの影響を受ける。そこで、本変形例のように、層内レンズ３０と遮光層４１の材料の組み合わせに応じて、層内レンズ３０の材料および遮光層４１の材料のいずれの材料に対しても密着性の良い材料により、下地膜４２を形成しても良い。

例えば、層内レンズ３０の材料がＳｉＮ（窒化シリコン）であり、遮光層４１の材料がタングステンである場合、下地膜４２の材料としてＳｉＯ_２を用いて成膜する。つまり、この場合、層内レンズ３０および平坦部３２を含むＳｉＮ膜上に、ＳｉＯからなる下地膜４２を１層形成し、この下地膜４２の上に、遮光層４１を形成する。また、遮光層４１の材料としては、Ｗ（タングステン）のほか、Ａｌ（アルミニウム）等が挙げられ、下地膜４２の材料としては、ＳｉＯ_２のほか、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）、ＴｉＯ_２（二酸化チタン）等が挙げられ、これらの材料が遮光層４１および下地膜４２の材料として適宜の組み合わせで用いられる。

このように、本変形例では、遮光層４１を形成する工程は、層内レンズ３０を形成する材料に対して遮光材料を密着させる下地膜４２を形成する工程を有し、層内レンズ３０上に形成される遮光層４１が、層内レンズ３０との間に介装される下地膜４２を含む積層構造を有する。これにより、層内レンズ３０のレンズ間に形成される遮光部４０の、層内レンズ３０の材料に対する密着性を向上させることができる。本実施形態では、最終的にギャップ部３１のボトムに形成される遮光部４０について、下地膜４２上に遮光部４０が形成され、主に平坦部３２に対する密着性を高めることができる。

［第２実施形態］
本技術の第２実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態では、第１実施形態と共通する部分については同一の符号を用いる等して適宜説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。本実施形態の固体撮像素子１の製造方法は、層内レンズ３０を形成する工程と、遮光層４１を形成する工程との間に、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１を形成する工程を備える点で、第１実施形態と異なる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法においては、まず、図１１（ａ）に示すように、導波路２１上に、例えば、ＳｉＮ等により層内レンズ３０が形成された後、同図（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成される。

エッチングストッパ膜５１は、遮光部４０を形成する工程での遮光層４１に対するエッチングにおいて、層内レンズ３０に対するエッチングを防止するための膜である。このため、エッチングストッパ膜５１は、遮光層４１に対してエッチング特性が異なる膜として形成される。つまり、エッチングストッパ膜５１は、遮光層４１を形成する遮光材料に対してエッチング選択性を有する材料により形成される。

エッチングストッパ膜５１は、複数の層内レンズ３０およびこれらの境界部分に存在する平坦部３２を全体的に覆うようにコンフォーマルに形成される。エッチングストッパ膜５１は、例えばスパッタリング法により形成される。エッチングストッパ膜５１は、例えば、数１０〜１００ｎｍ（ナノメートル）の膜厚で形成される。エッチングストッパ膜５１を形成する材料としては、例えば、ＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）が用いられる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法においては、エッチングストッパ膜５１を形成する材料として、層内レンズ３０を形成する材料よりも屈折率が低く、エッチングストッパ膜５１を介して層内レンズ３０上に形成される層の材料よりも屈折率が高い材料を用いることが好ましい。ここで、エッチングストッパ膜５１を介して層内レンズ３０上に形成される層とは、固体撮像素子１において層内レンズ３０上に形成されたエッチングストッパ膜５１上に形成される層であり、本実施形態の固体撮像素子１の場合、パシベーション膜２４である（図２参照）。

上述したように、層内レンズ３０は、層内レンズ３０上に形成される層ないし膜を構成する材料、つまりパシベーション膜２４を構成する材料よりも、屈折率が高い材料により形成される。そこで、本実施形態のように層内レンズ３０上にエッチングストッパ膜５１が形成される構成において、材料の屈折率に関し、層内レンズ３０、エッチングストッパ膜５１、パシベーション膜２４の順に小さくなるような関係を満たす材料が選択されることが好ましい。

すなわち、層内レンズ３０を形成する材料の屈折率をｎ１、エッチングストッパ膜５１を形成する材料の屈折率をｎ２、層内レンズ３０上に形成されるパシベーション膜２４を構成する材料の屈折率をｎ３とすると、エッチングストッパ膜５１を形成する材料としては、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３の関係を満たすものが好適に用いられる。

具体的には、例えば、層内レンズ３０を形成する材料がＳｉＮ（窒化シリコン）であり、パシベーション膜２４を構成する材料がＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）である場合、エッチングストッパ膜５１の材料としては、ＳｉＮおよびＳｉＯ_２に対する中間屈折率材料であるＳｉＯＮ（シリコン酸窒化膜）が用いられる。光の波長が５５０ｎｍの場合において、ＳｉＮの屈折率（ｎ１）は作成法等により１．８〜２．１程度の範囲内で調整可能であり、ＳｉＯＮの屈折率（ｎ２）は１．５〜１．８程度であり、ＳｉＯ_２の屈折率（ｎ３）は１．４〜１．５である。

また、例えば、層内レンズ３０を形成する材料がＳｉＮ（窒化シリコン）である場合において、エッチングストッパ膜５１を形成する材料としてＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）を用いたときには、パシベーション膜２４を構成する材料として、ＳｉＯ_２よりも低屈折率材料が用いられる。

このように、エッチングストッパ膜５１を形成する材料として、層内レンズ３０の材料よりも低屈折率材料、かつ、エッチングストッパ膜５１を介して層内レンズ３０上に形成される層の材料よりも高屈折率材料を用いることで、エッチングストッパ膜５１を、層内レンズ３０に入射する光に対する反射防止膜として機能させることができる。つまり、エッチングストッパ膜５１を形成する材料について、その上下に存在する層構造の材料に対して上述のような屈折率の条件を満たすことで、エッチングストッパ膜５１に、反射防止膜を兼ねることができる。

図１１（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成された後、図１１（ｃ）に示すように、層内レンズ３０を覆うエッチングストッパ膜５１上に、遮光材料により成膜することで、遮光層４１が形成される。この遮光層４１を形成する工程では、スパッタリングやＣＶＤ等により、互いに隣り合う層内レンズ３０間のギャップ部３１を埋めるように、遮光部４０を構成する遮光材料がエッチングストッパ膜５１上に成膜され、遮光層４１が形成される。

そして、図１１（ｄ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１をエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０が形成される。本実施形態では、遮光部４０は、層内レンズ３０および平坦部３２上に成膜されたエッチングストッパ膜５１上に形成される。

このエッチングの工程では、層内レンズ３０のレンズ間における平坦部３２上に、エッチングストッパ膜５１を介して遮光層４１が所定の膜厚で残り、遮光層４１の材料により遮光部４０が形成されるように、遮光層４１が部分的に除去される。この際、層内レンズ３０上に遮光層４１が残ることなく、かつ、エッチングストッパ膜５１が除去されることがないように、エッチングが行われる。

このような選択的なエッチングを行うため、エッチング条件として、エッチングストッパ膜５１の材料と遮光層４１の材料との選択比が取れるエッチング条件が適用される。つまり、上記のとおりエッチングストッパ膜５１は、遮光層４１を形成する遮光材料に対してエッチング選択性を有する材料により形成されるため、エッチングストッパ膜５１と遮光層４１との選択的なエッチングを行うことができる。例えば、遮光層４１の材料がタングステンであり、エッチングストッパ膜５１の材料がＳｉＯＮである場合は、タングステンとＳｉＯＮの選択比がとれるエッチング条件が適用される。

本実施形態では、エッチングとしてドライエッチングが行われ、そのエッチング条件として、例えば次のような条件が用いられる。エッチングガスとして、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）とＣｌ_２（塩素）とＯ_２（酸素）とＮ_２（窒素）との混合ガスが用いられ、各ガスは、ＳＦ_６は１００［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｃｌ_２は５０［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｏ_２は１０［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｎ_２は５０［ｍｌ／ｍｉｎ］の流量で使用される。また、処理雰囲気の圧力は、０．５［Ｐａ］とされる。また、ソースパワーは５００［Ｗ］程度、ウエーハ側（半導体基板１１側）に印加するバイアスパワーは５０［Ｗ］程度とされる。また、エッチング処理対象が載置されるステージの温度が２５［℃］程度とされる。また、最終的な遮光部４０の膜厚は、エッチングにおける時間制御、または終点検出により調整される。

以上のようにして、本実施形態の固体撮像素子１が備える層内レンズ３０の遮光部４０が形成される。本実施形態の製造方法のように、層内レンズ３０を形成する工程と遮光層４１を形成する工程との間に、エッチングストッパ膜５１を形成する工程を行う方法によれば、層内レンズ３０の材料と遮光層４１の遮光材料との選択比にかかわらず、エッチングの工程において層内レンズ３０がエッチングされることを回避することができる。つまり、本実施形態の製造方法は、層内レンズ３０の材料と遮光層４１の遮光材料との選択比を取ることが困難な場合に、好適に用いられる。

［第３実施形態］
本技術の第３実施形態について説明する。本実施形態の固体撮像素子１の製造方法は、層内レンズ３０上に形成する遮光層をコンフォーマルに成膜し、その後、遮光層の上に平坦化用レジスト膜を塗布する点で、上述した各実施形態と異なる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法においては、まず、図１２（ａ）に示すように、導波路２１上に、例えば、ＳｉＮ等により層内レンズ３０が形成された後、同図（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成される。

次に、図１２（ｃ）に示すように、層内レンズ３０を覆うエッチングストッパ膜５１上に、遮光材料により成膜することで、遮光層４１Ｃが形成される。ここで、本実施形態では、遮光層４１Ｃは、コンフォーマルに成膜される。つまり、エッチングストッパ膜５１が複数の層内レンズ３０およびこれらの境界部分に存在する平坦部３２を全体的に覆うようにコンフォーマルに形成された状態から、遮光層４１Ｃが、層内レンズ３０および平坦部３２の形状にならってエッチングストッパ膜５１に積層されるように成膜される。

遮光層４１Ｃをコンフォーマルに成膜する手法としては、スパッタリングが好適に用いられる。ただし、遮光層４１Ｃを成膜する手法は限定されるものではなく、適宜ＣＶＤ等の他の成膜方法を用いることができる。

続いて、図１２（ｄ）に示すように、コンフォーマルに成膜した遮光層４１Ｃ上に、平坦化用レジスト膜６１が塗布される。平坦化用レジスト膜６１の材料としては、公知のレジスト材料を用いることができる。平坦化用レジスト膜６１は、少なくとも平坦面６１ａが形成される程度の厚さに形成される。したがって、平坦化用レジスト膜６１は、層内レンズ３０上においてコンフォーマルに成膜された遮光層４１Ｃの、層内レンズ３０の形状に沿う高さ寸法（符号Ｄ１参照）よりも厚く形成される。

そして、図１２（ｅ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１Ｃおよび平坦化用レジスト膜６１をエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０が形成される。

このエッチングの工程では、層内レンズ３０のレンズ間における平坦部３２上に、エッチングストッパ膜５１を介して遮光層４１Ｃが所定の膜厚で残り、遮光層４１Ｃの材料により遮光部４０が形成されるように、遮光層４１Ｃが部分的に除去されるとともに、平坦化用レジスト膜６１が全体的に除去される。この際、層内レンズ３０上に平坦化用レジスト膜６１や遮光層４１Ｃが残ることなく、かつ、エッチングストッパ膜５１が除去されることがないように、エッチングが行われる。

このような選択的なエッチングを行うため、本実施形態では、ドライエッチングにより、平坦化用レジスト膜６１の平坦面６１ａ側から全面エッチバックすることが行われる。そして、エッチング条件として、平坦化用レジスト膜６１の材料と遮光層４１Ｃの材料とが１：１の選択比で、かつ、エッチングストッパ膜５１の材料と遮光層４１Ｃの材料との選択比が取れるエッチング条件が適用される。

すなわち、平坦化用レジスト膜６１および遮光層４１Ｃは、平坦面６１ａに沿って均一にエッチングされていくことで、層内レンズ３０のレンズ間において所定の膜厚の遮光部４０が得られることから、平坦化用レジスト膜６１と遮光層４１Ｃとが１：１の選択比でエッチングされる。また、エッチングストッパ膜５１は、層内レンズ３０上に残す必要があるので、エッチングストッパ膜５１と遮光層４１Ｃとは選択的にエッチングされる。

本実施形態では、平坦化用レジスト膜６１と遮光層４１Ｃとを１：１の選択比でエッチングするため、エッチング条件として、第２実施形態において例示したエッチング条件に対して、例えば次のような条件が用いられる。遮光層４１Ｃの材料がＷ（タングステン）、エッチングストッパ膜５１の材料がＳｉＯ_２の場合、エッチングガスとして、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）とＣｌ_２（塩素）とＯ_２（酸素）との混合ガスが用いられ、各ガスは、ＳＦ_６が３０［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｃｌ_２が１００［ｍｌ／ｍｉｎ］、Ｏ_２が５０［ｍｌ／ｍｉｎ］の流量で使用される。また、ソースパワーは１０００［Ｗ］程度、バイアスパワーは５０［Ｗ］程度とされる。

以上のように、本実施形態においては、遮光層４１Ｃを形成する工程では、遮光材料をコンフォーマルに成膜し、遮光層４１Ｃを形成する工程と、遮光部４０を形成する工程との間に、遮光層４１Ｃ上に、平坦化用レジスト膜６１を塗布する工程をさらに備える。そして、遮光部４０を形成する工程では、遮光層４１Ｃとともに平坦化用レジスト膜６１がエッチングされる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、遮光層４１Ｃを形成する工程において、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１に対して遮光材料の十分な埋め込み性が得られない場合であっても、容易に対応することができる。つまり、本実施形態の製造方法は、遮光層４１Ｃを形成する工程において、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１を埋めるような成膜が困難な場合、好適に用いられる。なお、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１を埋めるような成膜が困難な場合としては、例えば、上記のとおり高い埋め込み性が得られるＣＶＤ法がプロセス上安定せずに使用できない場合等が挙げられる。

また、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、次のような付随的な効果も得られる。固体撮像素子１においては、画素７が配列される撮像領域２の周辺に、配線領域が存在する。このため、遮光層４１Ｃを形成した後は、その撮像領域２の周辺配線領域にも、遮光層４１Ｃを形成する遮光材料が残る場合がある。このような場合、撮像領域２をレジストでマスクし、周辺配線領域の遮光材料をエッチング等により除去する必要がある。

この点、本実施形態の固体撮像素子１の製造方法を採用することで、遮光層４１Ｃ上に平坦化用レジスト膜６１を塗布した後、平坦化用レジスト膜６１の周辺配線領域の部分をあらかじめ露光して除去してから、遮光部４０を形成するためのエッチングを行うことができる。これにより、上述のような周辺配線領域の遮光材料を除去する工程を削減することができる。

［第４実施形態］
本技術の第４実施形態について説明する。本実施形態の固体撮像素子１の製造方法は、主に、層内レンズ３０上に形成する遮光層をコンフォーマルに成膜した後、コンフォーマルな遮光層における層内レンズ３０のレンズ間のギャップに、ハードマスクを形成する工程を備える点で、上述した第３実施形態と異なる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法においては、まず、図１３（ａ）に示すように、導波路２１上に、例えば、ＳｉＮ等により層内レンズ３０が形成された後、同図（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成される。次に、図１３（ｃ）に示すように、層内レンズ３０を覆うエッチングストッパ膜５１上に、遮光材料によりコンフォーマルに成膜することで、遮光層４１Ｃが形成される。

続いて、図１３（ｄ）に示すように、コンフォーマルに成膜した遮光層４１Ｃ上に、ハードマスク７１が形成される。ハードマスク７１は、遮光部４０を形成する工程におけるエッチング時にハードマスクとして機能するものであり、例えば酸化膜である。

ハードマスク７１は、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分におけるギャップ部３１を埋めるように選択的に形成される。つまり、図１３（ｄ）に示すように、ハードマスク７１は、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１における遮光層４１Ｃ上では、層内レンズ３０上の遮光層４１Ｃの頂点部分よりも低い位置まで形成され、遮光層４１Ｃ上におけるギャップ部３１以外の部分には、比較的薄く形成される。

ハードマスク７１は、例えば、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜等として樹脂膜が塗布されることで形成される。また、ハードマスク７１は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスを用いたＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（ボロン・リン・シリケートガラス）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）として形成される。また、ハードマスク７１は、例えば、バイアス高密度プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ_２系のＣＶＤ膜として形成される。

ハードマスク７１が形成された後、図１３（ｅ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１Ｃおよびハードマスク７１をエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光材料からなる遮光部４０が形成される。

このエッチングの工程では、層内レンズ３０のレンズ間における平坦部３２上に、エッチングストッパ膜５１を介して遮光層４１Ｃが所定の膜厚で残り、遮光層４１Ｃの材料により遮光部４０が形成されるように、遮光層４１Ｃおよびハードマスク７１が部分的に除去される。この際、層内レンズ３０の頂点部分において遮光層４１Ｃ上に形成された比較的薄いハードマスク７１が先に除去されてから、遮光層４１Ｃがエッチングされる。そして、層内レンズ３０上に遮光層４１Ｃが残ることなく、かつ、エッチングストッパ膜５１が除去されることがないように、エッチングが行われる。

このような選択的なエッチングを行うため、本実施形態では、エッチング条件として、上述したようなエッチングストッパ膜５１の材料と遮光層４１Ｃの材料との選択比が取れるエッチング条件が適用される。なお、図１３（ｅ）に示すように、本実施形態では、エッチングの工程が行われた後、場合によっては、遮光部４０上に、ハードマスク７１の残膜７１ａが存在する。

以上のように、本実施形態においては、遮光層４１Ｃを形成する工程では、遮光材料をコンフォーマルに成膜し、遮光層４１Ｃを形成する工程と、遮光部４０を形成する工程との間に、遮光層４１Ｃ上における層内レンズ３０の境界部分に、ハードマスク７１を形成する工程をさらに備える。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、遮光層４１Ｃを形成する工程において、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１に対して遮光材料の十分な埋め込み性が得られない場合で、しかも、エッチングにおいて平坦化用レジスト膜６１と遮光層４１Ｃとの選択比を１：１にすること（第３実施形態参照）が難しい場合あっても、容易に対応することができる。つまり、本実施形態の製造方法は、遮光層４１Ｃを形成する工程において、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１を埋めるような成膜が困難であり、かつ、平坦化用レジスト膜６１と遮光層４１Ｃとの間で１：１の選択比を取ることが困難な場合、好適に用いられる。なお、平坦化用レジスト膜６１と遮光層４１Ｃとの間で１：１の選択比を取ることが困難となる原因としては、エッチングガスの流量が安定しないことや、遮光層４１Ｃを形成する金属材料のエッチング特性等が挙げられる。

（変形例）
本実施形態の固体撮像素子１の製造方法の変形例について説明する。本変形例では、コンフォーマルに成膜した遮光層４１Ｃ上に形成するハードマスクとして、ＮＳＧ（Ｎｏｎｅ−Ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜を形成する。

このように、ハードマスクとしてＮＳＧ膜を採用する場合、遮光部４０を形成する工程におけるエッチングとしてドライエッチングが行われ、そのエッチング条件として、例えば次のような条件が用いられる。エッチングガスとして、Ａｒ（アルゴン）とＣＦ_４（四フッ化炭素）とＣＨＦ_３（トリフルオロメタン）との混合ガスが用いられ、各ガスは、Ａｒは２００［ｍｌ／ｍｉｎ］、ＣＦ_４は２０［ｍｌ／ｍｉｎ］、ＣＨＦ_３は１５［ｍｌ／ｍｉｎ］の流量で使用される。また、処理雰囲気の圧力は、１．５［Ｐａ］とされる。また、ソースパワーは７００［Ｗ］程度、ウエーハ側（半導体基板１１側）に印加するバイアスパワーは７０［Ｗ］程度とされる。また、エッチング処理対象が載置されるステージの温度が２５［℃］程度とされる。また、最終的な遮光部４０の膜厚は、エッチングにおける時間制御により調整される。

このように、コンフォーマルに成膜した遮光層４１Ｃ上に形成するハードマスクとして、酸化膜等の代わりにＮＳＧ膜を形成することによっても、同様の効果を得ることができる。

［第５実施形態］
本技術の第５実施形態について説明する。本実施形態の固体撮像素子１の製造方法は、遮光層４１を形成する工程において、互いに隣り合う層内レンズ３０間のギャップ部３１を埋めるように遮光層４１が形成される点で、上述した第４実施形態と異なる。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法においては、まず、図１４（ａ）に示すように、導波路２１上に、例えば、ＳｉＮ等により層内レンズ３０が形成された後、同図（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成される。次に、図１４（ｃ）に示すように、層内レンズ３０を覆うエッチングストッパ膜５１上に、遮光材料により層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１を埋めるように成膜することで、遮光層４１が形成される。

続いて、図１４（ｄ）に示すように、ギャップ部３１を埋めるように成膜した遮光層４１上に、ハードマスク７１Ａが形成される。ハードマスク７１Ａは、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分におけるギャップ部３１を埋めるように選択的に形成される。つまり、図１４（ｄ）に示すように、ハードマスク７１Ａは、層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１における遮光層４１上では、層内レンズ３０上の遮光層４１の頂点よりも低い位置まで形成され、遮光層４１上におけるギャップ部３１以外の、頂点を含む部分には、比較的薄く形成される。

ハードマスク７１Ａが形成された後、図１４（ｅ）に示すように、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光材料を残すように遮光層４１およびハードマスク７１Ａをエッチングすることで、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に、遮光材料からなる遮光部８０が形成される。

このエッチングの工程では、層内レンズ３０のレンズ間における平坦部３２上に、エッチングストッパ膜５１を介して遮光層４１が所定の膜厚で残り、遮光層４１の材料により遮光部８０が形成されるように、遮光層４１およびハードマスク７１Ａが部分的に除去される。この際、層内レンズ３０の頂点部分において遮光層４１上に形成された比較的薄いハードマスク７１Ａが先に除去されてから、遮光層４１がエッチングされる。そして、層内レンズ３０上に遮光層４１が残ることなく、かつ、エッチングストッパ膜５１が除去されることがないように、エッチングが行われる。

このような選択的なエッチングを行うため、本実施形態では、エッチング条件として、上述したようなエッチングストッパ膜５１の材料と遮光層４１の材料との選択比が取れるエッチング条件が適用される。

また、図１４（ｅ）に示すように、エッチングの工程では、遮光層４１が柱状となるように加工されることで遮光部８０が形成されるように、等方性エッチングが行われる。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に形成される遮光部８０は、ギャップ部３１のボトムだけでなく、柱状の部分としてギャップ部３１の上部まで形成される。遮光部８０の上側には、ハードマスク７１Ａの残膜７１Ａａが存在する。したがって、遮光部８０の高さ（膜厚）は、遮光層４１の、ギャップ部３１を埋めるように成膜された部分の膜厚に対応する。

以上のように、本実施形態においては、遮光層４１を形成する工程では、遮光材料をギャップ部３１を埋めるように成膜し、遮光層４１を形成する工程と、遮光部８０を形成する工程との間に、遮光層４１上における層内レンズ３０の境界部分に、ハードマスク７１Ａを形成する工程をさらに備える。

本実施形態の固体撮像素子１の製造方法によれば、層内レンズ３０のレンズ機能を損ねることなく、レンズ間のギャップ部３１のボトムだけでなく上部にまで遮光部８０を形成することができるので、遮光部８０による遮光機能を向上させることができる。特に、入射角度の大きい斜め光に対して高い遮光性が得られる。これにより、固体撮像素子１において混色防止効果が高い構造を得ることができる。なお、本実施形態においても、第４実施形態の変形例と同様に、ハードマスクとしてＮＳＧ膜を採用することができる。

［成膜条件について］
上述した各実施形態の製造方法は、層内レンズ３０の材料について、高温プロセスを許容する、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の無機材料を想定した製造方法である。このため、層内レンズ３０の材料が、例えば樹脂等の場合等、高温プロセスに耐えられない場合がある。

そこで、遮光層４１を形成する工程、およびエッチングストッパ膜５１を形成する工程の各工程において、遮光層４１またはエッチングストッパ膜５１の成膜条件として、層内レンズ３０の温度が２００℃以下となる温度条件を用いることができる。つまり、層内レンズ３０として、例えば樹脂レンズ等の高温プロセスに耐えられないレンズを用いる場合には、２００℃以下の低温プロセスが望ましい。具体的には、次の通りである。

例えば図１４（ａ）に示すように、導波路２１上に、例えば、ＳｉＮ等により層内レンズ３０が形成された後、同図（ｂ）に示すように、層内レンズ３０上に、エッチングストッパ膜５１が形成される。ここで、エッチングストッパ膜５１として、例えば、ＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）が、数１０〜１００ｎｍ（ナノメートル）の膜厚で、２００℃以下の温度条件で、コンフォーマルに成膜される。

次に、例えば図１４（ｃ）に示すように、層内レンズ３０を覆うエッチングストッパ膜５１上に、遮光材料により層内レンズ３０のレンズ間のギャップ部３１を埋めるように成膜することで、遮光層４１が形成される。ここで、２００℃以下の成膜条件で、遮光層４１が形成される。２００℃以下の成膜条件で遮光層４１を形成する手法としては、スパッタリング法や蒸着やＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が好適に用いられる。その後は、上述した各実施形態のように、例えばハードマスク７１が形成される工程を経て、エッチングによりレンズ間に遮光部４０を形成する工程が行われる。

以上のように、層内レンズ３０として例えば樹脂レンズ等の高温プロセスに耐えられないレンズを用いる場合には、遮光層４１を形成する工程およびエッチングストッパ膜５１を形成する工程では、遮光層４１およびエッチングストッパ膜５１の成膜を、層内レンズ３０の温度が２００℃以下となる温度条件で行うことが望ましい。これにより、層内レンズ３０が樹脂レンズ等の、比較的高温プロセスに耐えられないようなレンズであっても、層内レンズ３０のレンズ間に遮光部４０を形成することが可能となる。なお、エッチングストッパ膜５１を形成する工程が行われない場合は、遮光層４１を形成する工程において、遮光層４１の成膜条件として、２００℃以下の温度条件が用いられる。

以上説明した第２〜５実施形態においては、第１実施形態と同様に、層内レンズ３０がデジタルレンズ（図７参照）やギャップレスのレンズ（図８参照）であったり、遮光層４１が密着層としての下地膜４２を含む積層構造（図１０参照）であったりしてもよく、同様の効果を得ることができる。

［電子機器の構成例］
上述した実施形態に係る固体撮像素子は、例えば、いわゆるデジタルカメラと称されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、撮像機能を有する携帯電話器その他の機器等、各種の電子機器に適用される。以下では、上述した実施形態に係る固体撮像素子を備える電子機器の一例であるビデオカメラ１００について、図１５を用いて説明する。

ビデオカメラ１００は、静止画像または動画の撮影を行うものである。ビデオカメラ１００は、上述した実施形態に係る固体撮像素子１０１と、光学系１０２と、シャッタ装置１０３と、駆動回路１０４と、信号処理回路１０５とを有する。

光学系１０２は、例えば一または複数の光学レンズを有する光学レンズ系として構成されるものであり、固体撮像素子１０１の受光部（受光部３）に入射光を導く。光学系１０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子１０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子１０１内に、一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置１０３は、固体撮像素子１０１への光照射期間および遮光期間を制御するための構成である。

駆動回路１０４は、固体撮像素子１０１を駆動させる。駆動回路１０４は、固体撮像素子１０１を所定のタイミングで駆動するための駆動信号（タイミング信号）を生成し、固体撮像素子１０１に供給する。駆動回路１０４から固体撮像素子１０１に供給される駆動信号により、固体撮像素子１０１の信号電極の転送動作等が制御される。つまり、固体撮像素子１０１は、駆動回路１０４から供給される駆動信号により、信号電荷の転送動作等を行う。

駆動回路１０４は、固体撮像素子１０１を駆動するための駆動信号として各種のパルス信号を生成する機能と、生成したパルス信号を、固体撮像素子１０１を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバとしての機能とを有する。駆動回路１０４は、シャッタ装置１０３の動作を制御するための駆動信号の生成・供給も行う。

信号処理回路１０５は、各種の信号処理を行う機能を有し、固体撮像素子１０１の出力信号を処理する。信号処理回路１０５は、入力された信号を処理することで、映像信号を出力する。信号処理回路１０５から出力された映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力されたりする。なお、ビデオカメラ１００は、駆動回路１０４等に電源を供給するバッテリ等の電源部、撮像により生成した映像信号等を記憶する記憶部、装置全体を制御する制御部等を有する。

なお、本実施形態のビデオカメラ１００は、固体撮像素子１０１と、光学系１０２と、シャッタ装置１０３と、駆動回路１０４と、信号処理回路１０５とがモジュール化されたカメラモジュールあるいは撮像機能モジュールの形態も含む。

以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子１０１を有するビデオカメラ１００によれば、互いに隣り合う層内レンズ３０の境界部分に遮光部４０が設けられることにより、互いに異なる色の画素７が隣接する画素７間の境界部分における混色を低減することができる。また、遮光部４０が金属により構成されていることから、高い遮光能力を得ることができるとともに、高温プロセスに対しても耐え得る高い耐熱性を得ることができ、応用範囲を広げることができる。

そして、ビデオカメラ１００が有する固体撮像素子１０１を製造する工程として、上述した各実施形態の固体撮像素子の製造方法を採用することで、各画素７の受光部３に対応して設けられる層内レンズ３０のレンズ同士の境界部分に遮光部４０を設けるに際し、遮光部４０をセルフアラインで形成することができ、層内レンズ３０と遮光部４０とのパターン合わせ精度を向上することができ、微細化や画素数の増大に容易に対応することができる。

なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含む、固体撮像素子の製造方法。

（２）前記遮光性を有する材料は、金属である、前記（１）に記載の固体撮像素子の製造方法。

（３）前記遮光層を形成する工程は、前記レンズを形成する材料に対して前記遮光性を有する材料を密着させる密着層を形成する工程を有する、前記（１）または前記（２）に記載の固体撮像素子の製造方法。

（４）前記レンズを形成する工程と、前記遮光層を形成する工程との間に、前記レンズ上に、前記遮光性を有する材料に対してエッチング選択性を有する材料によりエッチングストッパ膜を形成する工程をさらに備える、前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の固体撮像素子の製造方法。

（５）前記エッチング選択性を有する材料として、前記レンズを形成する材料よりも屈折率が低く、前記エッチングストッパ膜を介して前記レンズ上に形成される層の材料よりも屈折率が高い材料を用いる、前記（４）に記載の固体撮像素子の製造方法。

（６）遮光層を形成する工程および前記エッチングストッパ膜を形成する工程では、前記遮光層および前記エッチングストッパ膜の成膜を、前記レンズの温度が２００℃以下となる温度条件で行う、前記（４）または前記（５）に記載の固体撮像素子の製造方法。

（７）前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜し、前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、前記遮光層上に、平坦化用レジスト膜を塗布する工程をさらに備え、前記遮光部を形成する工程では、前記遮光層とともに前記平坦化用レジスト膜をエッチングする、前記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の固体撮像素子の製造方法。

（８）前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、前記遮光層上における前記レンズの境界部分に、ハードマスクを形成する工程をさらに備える、前記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の固体撮像素子の製造方法。

（９）前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜する、前記（８）に記載の固体撮像素子の製造方法。

（１０）前記レンズは、隣り合う前記レンズとの間にギャップを有しないギャップレスのレンズである、前記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の固体撮像素子の製造方法。

１ 固体撮像素子
２ 撮像領域
３ 受光部
７ 画素
１１ 半導体基板
２７ カラーフィルタ
３０ 層内レンズ
３１ ギャップ部
３２ 平坦部
３５ マイクロレンズ
４０ 遮光部
４１ 遮光層
４１Ｃ 遮光層
４２ 下地膜（密着層）
４５ 遮光部
５１ エッチングストッパ膜
６１ 平坦化用レジスト膜
７１ ハードマスク
７１Ａ ハードマスク
１００ ビデオカメラ（電子機器）
１０１ 固体撮像素子
１０２ 光学系
１０４ 駆動回路
１０５ 信号処理回路

Claims (14)

1. 半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、
   前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、
   互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含む、
   固体撮像素子の製造方法。
2. 前記遮光性を有する材料は、金属である、
   請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
3. 前記遮光層を形成する工程は、
   前記レンズを形成する材料に対して前記遮光性を有する材料を密着させる密着層を形成する工程を有する、
   請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
4. 前記レンズを形成する工程と、前記遮光層を形成する工程との間に、
   前記レンズ上に、前記遮光性を有する材料に対してエッチング選択性を有する材料によりエッチングストッパ膜を形成する工程をさらに備える、
   請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
5. 前記エッチング選択性を有する材料として、前記レンズを形成する材料よりも屈折率が低く、前記エッチングストッパ膜を介して前記レンズ上に形成される層の材料よりも屈折率が高い材料を用いる、
   請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法。
6. 遮光層を形成する工程および前記エッチングストッパ膜を形成する工程では、
   前記遮光層および前記エッチングストッパ膜の成膜を、前記レンズの温度が２００℃以下となる温度条件で行う、
   請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法。
7. 前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜し、
   前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、前記遮光層上に、平坦化用レジスト膜を塗布する工程をさらに備え、
   前記遮光部を形成する工程では、前記遮光層とともに前記平坦化用レジスト膜をエッチングする、
   請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
8. 前記遮光層を形成する工程と、前記遮光部を形成する工程との間に、
   前記遮光層上における前記レンズの境界部分に、ハードマスクを形成する工程をさらに備える、
   請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
9. 前記遮光層を形成する工程では、遮光性を有する材料をコンフォーマルに成膜する、
   請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
10. 前記レンズは、隣り合う前記レンズとの間にギャップを有しないギャップレスのレンズである、
    請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
11. 半導体基板上の撮像領域に配列され、入射光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する受光部を有する複数の画素と、
    前記複数の画素の画素ごとに設けられるカラーフィルタと、
    前記複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズと、
    互いに隣り合う前記レンズの境界部分に設けられ、金属により構成される遮光部と、を備える、
    固体撮像素子。
12. 前記レンズとして、
    前記カラーフィルタ上に設けられるオンチップレンズと、
    前記各画素を構成する積層構造の内部に設けられる層内レンズと、を有する、
    請求項１１に記載の固体撮像素子。
13. 固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子の受光部に入射光を導く光学系と、
    前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
    前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有する電子機器の製造方法であって、
    前記固体撮像素子を製造する工程として、
    半導体基板上の撮像領域に配列される複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズを形成する工程と、
    前記レンズ上に、遮光性を有する材料により成膜することで、遮光層を形成する工程と、
    互いに隣り合う前記レンズの境界部分に前記遮光性を有する材料を残すように前記遮光層をエッチングすることで、前記レンズの境界部分に、前記遮光性を有する材料からなる遮光部を形成する工程と、を含む、
    電子機器の製造方法。
14. 固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子の受光部に入射光を導く光学系と、
    前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
    前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、
    前記固体撮像素子は、
    半導体基板上の撮像領域に配列され、入射光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する受光部を有する複数の画素と、
    前記複数の画素の画素ごとに設けられるカラーフィルタと、
    前記複数の画素の各画素の前記受光部に対応して設けられ、前記受光部に対して光を集光するレンズと、
    互いに隣り合う前記レンズの境界部分に設けられ、金属により構成される遮光部と、を備える、
    電子機器。

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