特許 6818684 固体撮像素子、製造方法、および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6818684

(24)【登録日】2021年1月5日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】固体撮像素子、製造方法、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20210107BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/146 D

   H04N5/369

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-539099(P2017-539099)

(86)(22)【出願日】2016年8月24日

(86)【国際出願番号】JP2016074580

(87)【国際公開番号】WO2017043308

(87)【国際公開日】20170316

【審査請求日】2019年8月19日

(31)【優先権主張番号】特願2015-175387(P2015-175387)

(32)【優先日】2015年9月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121131

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082131

【弁理士】

【氏名又は名称】稲本 義雄

(72)【発明者】

【氏名】梶原 健一

【審査官】 西出 隆二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０７１９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８８１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１２８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６５７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１４９３９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１４７７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１５０２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１８１９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６９９６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ５／３６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の凹部を埋め込むように設けられた平坦化膜と、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成された凹み領域内に配置されたカラーフィルタ層と
を備え、
前記凹み領域の外周部に、前記カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面が設けられ、
前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である
固体撮像素子。

【請求項2】

前記凹み領域は、１層の前記平坦化膜を前記カラーフィルタ層の厚みに応じた深さで前記平坦化膜の前記画素領域に対応する領域で凹ませてなる構成である
請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項3】

前記平坦化膜および前記カラーフィルタ層からなる平面上に設けられたオンチップレンズ層
をさらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項4】

前記テーパ面の角度は、前記カラーフィルタ層としての機能が有効とされる領域である有効領域の外側に設けられる無効領域に前記塗布ムラが発生する範囲が収まるように設定される
請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項5】

前記カラーフィルタ層としての機能が有効とされる領域である有効領域の外側に設けられる無効領域に、前記カラーフィルタ層の端部が配置される形成位置で前記カラーフィルタ層が設けられた
請求項１に記載の固体撮像素子。

【請求項6】

複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板の凹部を埋め込むように平坦化膜を成膜し、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に凹み領域を形成する際に、前記凹み領域の外周部に、カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面を形成し、
前記凹み領域内に前記カラーフィルタ層を形成する
工程を含み、
前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である
固体撮像素子の製造方法。

【請求項7】

複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の凹部を埋め込むように設けられた平坦化膜と、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成された凹み領域内に配置されたカラーフィルタ層と
を有し、
前記凹み領域の外周部に、前記カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面が設けられ、
前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である
固体撮像素子を備える電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固体撮像素子、製造方法、および電子機器に関し、特に、より品質の向上を図ることができるようにした固体撮像素子、製造方法、および電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子の製造方法では、平坦化膜などの各種の膜を半導体基板上に成膜する工程がある。このような膜を形成する工程では、半導体基板を高速回転させることによる遠心力を利用して均一に薄膜を成膜することができるスピンコート法が使用されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、膜形成にスピンコート法を使用しても、画質の向上を図ることができる固体撮像素子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−２１７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したようなスピンコート法を利用してカラーフィルタパターンやオンチップレンズなどを形成する際に、平坦化膜上に突出するような段差の影響によって塗布ムラが発生し、均一に材料を塗布することが困難であった。これにより、固体撮像素子の品質が低下し、画質にも影響を及ぼすことがあった。

【0006】

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より品質の向上を図ることができるようにするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面の固体撮像素子は、複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の凹部を埋め込むように設けられた平坦化膜と、前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成された凹み領域内に配置されたカラーフィルタ層とを備え、前記凹み領域の外周部に、前記カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面が設けられ、前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である。

【0008】

本開示の一側面の固体撮像素子の製造方法は、複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板の凹部を埋め込むように平坦化膜を成膜し、前記画素領域に対応して前記平坦化膜に凹み領域を形成する際に、前記凹み領域の外周部に、前記カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面を形成し、前記凹み領域内にカラーフィルタ層を形成する工程を含み、前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である。

【0009】

本開示の一側面の電子機器は、複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、前記半導体基板の凹部を埋め込むように設けられた平坦化膜と、前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成された凹み領域内に配置されたカラーフィルタ層とを有し、前記凹み領域の外周部に、前記カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面が設けられ、前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成である固体撮像素子を備える。

【0010】

本開示の一側面においては、複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板の凹部を埋め込むように平坦化膜が設けられ、画素領域に対応して平坦化膜に形成された凹み領域内にカラーフィルタ層が配置される。そして、凹み領域の外周部に、カラーフィルタ層を製造する際に塗布されるレジストの塗布ムラの発生を抑制する角度のテーパ面が設けられており、凹み領域は、所定の厚みで平坦に設けられた第１の平坦化膜、および、第１の平坦化膜に対して画素領域に対応する領域の外側に設けられた第２の平坦化膜の２層からなる構成とされる。

【発明の効果】

【0011】

本開示の一側面によれば、より品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本技術を適用した固体撮像素子の一実施の形態の構成例を示す図である。

【図2】固体撮像素子の製造方法を説明する図である。

【図3】固体撮像素子の製造方法を説明する図である。

【図4】従来の固体撮像素子の構成例を示す図である。

【図5】スピンコート法において発生する塗布ムラを説明する図である。

【図6】オンチップレンズ層のレンズ材料を塗布する際に発生する塗布ムラについて説明する図である。

【図7】固体撮像素子の製造方法の変形例を説明する図である。

【図8】カラーフィルタ層の周辺部分の構成を示す図である。

【図9】本技術を適用した電子機器の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図10】イメージセンサを使用する使用例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0014】

＜固体撮像素子の構成例＞

【0015】

図１は、本技術を適用した固体撮像素子の一実施の形態の構成例を示す図である。図１のＡには、固体撮像素子の断面的な構成例が示されており、図１のＢには、図１のＡの固体撮像素子のカラーフィルタ層における平面的な構成示されている。

【0016】

図１に示すように、固体撮像素子１１は、半導体基板１２、平坦化膜１３、カラーフィルタ層１４、およびオンチップレンズ層１５が積層されて構成される。

【0017】

半導体基板１２は、例えば、単結晶シリコンを薄くスライスした板状のウェハであり、複数の画素がアレイ状に配置された画素領域２１が形成される。

【0018】

平坦化膜１３は、例えば、有機または無機の高分子材料をスピンコート法により塗布することで、半導体基板１２に形成されている凹部（例えば、スクライブラインなど）を埋め込むように成膜され、その表面を平坦な状態にする。

【0019】

カラーフィルタ層１４は、画素領域２１に形成される複数の画素ごとに、それぞれの画素が受光する色（例えば、赤色、青色、および緑色の三原色）の光を透過するフィルタが配置されて構成される。ここで、図１のＡに示すように、固体撮像素子１１では、カラーフィルタ層１４は、平坦化膜１３の表面を凹ませて形成される凹み領域（後述する図２の凹み領域３２）に埋め込まれるように形成される。また、カラーフィルタ層１４は、その表面が、平坦化膜１３の表面とフラットな状態となるように形成される。

【0020】

オンチップレンズ層１５は、画素領域２１に形成される複数の画素ごとに光を集光するように、画素サイズの小型のレンズが配置されて構成される。

【0021】

このように構成される固体撮像素子１１は、カラーフィルタ層１４を平坦化膜１３の凹み領域に埋め込む構成とすることで、カラーフィルタ層１４を形成する際に発生する塗布ムラを抑制することができる。これにより、カラーフィルタ層１４の厚みを均一に形成することができ、固体撮像素子１１の品質の向上を図ることができる。従って、固体撮像素子１１により撮像される画像の色ごと（カラーフィルタ層１４の各色のフィルタごと）に、明るさの不均一性が発生することを回避することができ、画質を向上させることができる。

【0022】

また、固体撮像素子１１は、カラーフィルタ層１４を形成した状態で、平坦化膜１３およびカラーフィルタ層１４の表面が平坦となる構成とすることで、その表面にオンチップレンズ層１５を形成する際に発生する塗布ムラを抑制することができる。これにより、オンチップレンズ層１５のレンズを均一な形状で形成することができ、固体撮像素子１１の品質の向上を図ることができる。従って、固体撮像素子１１により撮像される画像の画素ごと（オンチップレンズ層１５のレンズごと）に、明るさの不均一性が発生することを回避することができ、画質を向上させることができる。

【0023】

＜固体撮像素子の製造方法＞

【0024】

次に、図２および図３を参照して、固体撮像素子１１の製造方法について説明する。

【0025】

まず、第１の工程において、図２の１段目に示すように、例えば、Ｐ型の半導体基板１２に対してＮ型の不純物をイオン注入して画素ごとにフォトダイオードを形成することで、半導体基板１２に画素領域２１を形成する。また、半導体基板１２の画素領域２１が形成される周辺となる周辺領域には、例えば、アライメントマークなどに利用される凹状に窪んだ溝部２２、および、固体撮像素子１１を個片化する際の境界となる凹状に窪んだスクライブライン２３が形成されている。なお、複数個の固体撮像素子１１を１枚の半導体ウェハで同時に製造することができ、後の工程で個片化される。

【0026】

そして、第２の工程において、図２の２段目に示すように、平坦化膜１３となる材料をスピンコート法により半導体基板１２に塗布して、平坦化膜１３の表面を平坦な状態とする。このとき、平坦化膜１３は、溝部２２およびスクライブライン２３を埋め込むように成膜される。

【0027】

また、第３の工程において、図２の３段目に示すように、平坦化膜１３上にフォトレジスト３１を塗布する。

【0028】

その後、第４の工程において、図２の４段目に示すように、フォトレジスト３１上から露光現像処理を行って一部分を除去し、後の工程でカラーフィルタ層１４を形成する領域に対応して開口する開口部をフォトレジスト３１に形成する。即ち、カラーフィルタ層１４を形成する領域以外の部分に、フォトレジスト３１を残すように露光現像処理を行う。

【0029】

そして、第５の工程において、エッチング装置を使用して、必要な量（深さ）だけ平坦化膜１３をエッチングすることで、フォトレジスト３１の開口部に対応する平坦化膜１３の一部分を除去する。その後、フォトレジスト３１を除去することで、図２の５段目に示すように、平坦化膜１３の表面がくり抜かれ、半導体基板１２の画素領域２１に対応してカラーフィルタ層１４を埋め込むための凹み領域３２が形成される。

【0030】

次に、第６の工程において、図３の１段目に示すように、平坦化膜１３に形成された凹み領域３２内に、カラーフィルタ層１４を構成する緑色フィルタ１４Ｇのパターンが形成される。例えば、緑色のカラーフィルタレジスト（一般的にはネガ型の感光性樹脂）をスピンコート法により塗布し、緑色のカラーフィルタレジストが乾燥した後、紫外線照射のできるマスクを用いて露光し、専用の現像液を用いて緑色フィルタ１４Ｇのパターンが形成される。

【0031】

そして、第７の工程において、図３の２段目に示すように、平坦化膜１３に形成された凹み領域３２内に、カラーフィルタ層１４を構成する青色フィルタ１４Ｂのパターンが形成される。例えば、青色のカラーフィルタレジストをスピンコート法により塗布し、青色のカラーフィルタレジストが乾燥した後、紫外線照射のできるマスクを用いて露光し、専用の現像液を用いて青色フィルタ１４Ｂのパターンが形成される。

【0032】

続いて、第８の工程において、図３の３段目に示すように、平坦化膜１３に形成された凹み領域３２内に、カラーフィルタ層１４を構成する赤色フィルタ１４Ｒのパターンが形成される。例えば、赤色のカラーフィルタレジストをスピンコート法により塗布し、赤色のカラーフィルタレジストが乾燥した後、紫外線照射のできるマスクを用いて露光し、専用の現像液を用いて赤色フィルタ１４Ｒのパターンが形成される。これにより、緑色フィルタ１４Ｇ、青色フィルタ１４Ｂ、および赤色フィルタ１４Ｒからなるカラーフィルタ層１４が凹み領域３２内に形成される。

【0033】

また、第９の工程において、図３の４段目に示すように、平坦化膜１３およびカラーフィルタ層１４の表面に、透明な樹脂からなるレンズ材料１５ａをスピンコート法により塗布する。

【0034】

そして、第１０の工程において、レンズ材料１５ａに対して画素ごとにレンズパターンを形成することで、図３の５段目に示すように、オンチップレンズ層１５が形成される。

【0035】

その後、例えば、ダイシングブレードなどを使用して、スクライブライン２３に沿ってウェハを切断することで、個片化された固体撮像素子１１が製造される。

【0036】

以上のような工程により製造される固体撮像素子１１は、画素領域２１に応じて平坦化膜１３に形成される凹み領域３２にカラーフィルタ層１４を形成することで、カラーフィルタレジストをスピンコート法により塗布する際に発生する塗布ムラを抑制することができる。また、平坦化膜１３およびカラーフィルタ層１４からなる平坦な表面に対してオンチップレンズ層１５を形成することで、レンズ材料１５ａをスピンコート法により塗布する際に発生する塗布ムラを抑制することができる。

【0037】

ここで、図４を参照して、従来の固体撮像素子の構成について説明する。

【0038】

図４のＡには、従来の固体撮像素子１１Ａの断面的な構成例が示されており、図４のＢには、固体撮像素子１１Ａのカラーフィルタ層１４を製造する工程が示されている。

【0039】

図示するように、固体撮像素子１１Ａは、画素領域２１が形成された半導体基板１２に平坦化膜１３の表面が平坦に成膜され、平坦化膜１３の表面にカラーフィルタ層１４が形成され、その上にオンチップレンズ層１５が積層された構成となっている。即ち、図１の固体撮像素子１１は、平坦化膜１３にくり抜かれた凹み領域３２（図２参照）に埋め込まれるようにカラーフィルタ層１４が形成された構成であるのに対し、固体撮像素子１１Ａは、平坦化膜１３上にカラーフィルタ層１４が形成された構成となっている。このような構成の違いにより、固体撮像素子１１Ａでは、カラーフィルタ層１４を形成する際に、カラーフィルタレジストに塗布ムラが発生することがあった。

【0040】

つまり、図４のＢに示すように、赤色フィルタ１４Ｒを形成する赤色のカラーフィルタレジストを塗布する工程では、平坦化膜１３上に凸形状となるように緑色フィルタ１４Ｇおよび青色フィルタ１４Ｂが形成されている。このとき、緑色フィルタ１４Ｇおよび青色フィルタ１４Ｂが平坦化膜１３から突出するように形成される段差によって、赤色のカラーフィルタレジストに塗布ムラが発生することになる。

【0041】

なお、青色フィルタ１４Ｂを形成する青色のカラーフィルタレジストを塗布する工程においても、同様に、平坦化膜１３上に凸形状に形成されている緑色フィルタ１４Ｇによって、青色のカラーフィルタレジストに塗布ムラが発生する。

【0042】

例えば、スピンコート法では、図５に示すように、複数の固体撮像素子１１Ａが形成される半導体ウェハ５１の中心点を回転軸として、半導体ウェハ５１を高速回転させ、半導体ウェハ５１の中央にカラーフィルタレジスト（感光性の有機材料）が塗布される。そして、回転による遠心力によってカラーフィルタレジストが拡がることにより、半導体ウェハ５１の全面に均一の厚みで塗布される。

【0043】

その際、平坦化膜１３上に凸形状となるように緑色フィルタ１４Ｇおよび青色フィルタ１４Ｂが形成されていると、その段差の高い部分が原因となって、半導体ウェハ５１の中心から外側に向かって、破線で図示するような塗布ムラが発生することになる。

【0044】

これに対し、固体撮像素子１１では、上述した図３に示したように、赤色フィルタ１４Ｒを形成する赤色のカラーフィルタレジストを塗布する第８の工程では、赤色フィルタ１４Ｒが形成される箇所が平坦化膜１３に対して凹形状となっている。このため、平坦化膜１３上に緑色フィルタ１４Ｇおよび青色フィルタ１４Ｂが凸形状に形成されている状況と異なり、赤色のカラーフィルタレジストを成膜する際に段差により受ける影響を抑制することができる。

【0045】

なお、固体撮像素子１１では、青色フィルタ１４Ｂを形成する青色のカラーフィルタレジストを塗布する工程においても、青色フィルタ１４Ｂが形成される箇所が平坦化膜１３に対して凹形状となっているため、その段差により受ける影響を抑制することができる。

【0046】

このように、固体撮像素子１１は、固体撮像素子１１Ａとの構造の違いにより、カラーフィルタ層１４を形成する際に、カラーフィルタレジストに発生する塗布ムラを抑制することができる。

【0047】

さらに、固体撮像素子１１は、オンチップレンズ層１５のレンズ材料１５ａを塗布する際に発生する塗布ムラを抑制することができる。

【0048】

図６を参照して、従来の固体撮像素子１１Ａにおいてレンズ材料１５ａを塗布する工程について説明する。

【0049】

図４のＡに示したように、固体撮像素子１１Ａは、平坦な平坦化膜１３の表面上にカラーフィルタ層１４が形成されるため、図６の上側に示すように、カラーフィルタ層１４の端部（破線で囲んだ部分）に段差が形成されることになる。このため、図６の下側に示すように、レンズ材料１５ａをスピンコート法で塗布するとき、カラーフィルタ層１４の端部の段差が起因となって塗布ムラが発生してしまう。

【0050】

これに対し、図１の固体撮像素子１１は、上述した図３に示したように、平坦化膜１３およびカラーフィルタ層１４の表面が平坦に形成されるため、レンズ材料１５ａを塗布する際の塗布ムラの発生を抑制することができる。従って、レンズ材料１５ａが均一な厚みで形成されることより、レンズ材料１５ａから形成されるオンチップレンズ層１５のレンズを高精度に均一な形状で形成することができる。

【0051】

＜固体撮像素子の製造方法の変形例＞

【0052】

次に、図７を参照して、固体撮像素子１１の製造方法の変形例について説明する。

【0053】

まず、第２１の工程において、図７の１段目に示すように、上述の第１の工程（図２）と同様に、半導体基板１２に画素領域２１を形成する。

【0054】

そして、第２２の工程において、図７の２段目に示すように、第１の平坦化膜１３−１となる樹脂をスピンコート法により半導体基板１２に塗布して、第１の平坦化膜１３−１の表面を平坦な状態とする。ここで、第１の平坦化膜１３−１は、図１の平坦化膜１３の厚みよりも薄く、平坦化膜１３に凹み領域３２が形成された残りの厚みと同等となるように形成される。また、第１の平坦化膜１３−１には、感光性を有さない樹脂が用いられる。

【0055】

また、第２３の工程において、図７の３段目に示すように、第２の平坦化膜１３−２となる樹脂を第１の平坦化膜１３−１上にスピンコート法により塗布して、第２の平坦化膜１３−２の表面を平坦な状態とする。ここで、第２の平坦化膜１３−２は、カラーフィルタ層１４の高さとなる膜厚で成膜される。また、第２の平坦化膜１３−２には、第１の平坦化膜１３−１と同一の材料となる樹脂に、感光材を添加することにより感光性を有した樹脂が用いられる。

【0056】

そして、第２４の工程において、図７の４段目に示すように、カラーフィルタ層１４を形成する領域に応じて第２の平坦化膜１３−２をくり抜くために、レチクルを用いた露光を行って現像処理し、第２の平坦化膜１３−２の一部分を除去する。これにより、画素領域２１に対応する領域の外側に第２の平坦化膜１３−２が成膜され、第１の平坦化膜１３−１および第２の平坦化膜１３−２からなる平坦化膜１３に凹み領域３２が形成される。

【0057】

その後、図３の第６の工程以降と同様の工程が行われることで、カラーフィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５が形成され、固体撮像素子１１が製造される。このような製造方法により平坦化膜１３に凹み領域３２を形成することで、上述した製造方法と同様に、カラーフィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５を形成するときに発生する塗布ムラを抑制することができる。

【0058】

次に、図８を参照して、カラーフィルタ層１４の周辺部分の構成について説明する。

【0059】

図８のＡには、図２の５段目と同様に、平坦化膜１３に凹み領域３２が形成された状態における断面的な構成例が示されている。図示するように、平坦化膜１３の凹み領域３２の外周部には、破線で囲う部分のように、中央に向かって凹むような段差が形成されている。このため、カラーフィルタ層１４の形成時に、凹み領域３２の段差の影響によって、カラーフィルタ層１４の周囲部分に塗布ムラが発生することが想定される。

【0060】

そこで、固体撮像素子１１では、カラーフィルタ層１４の形成時における凹み領域３２の段差の影響が抑制されるように、図８のＢに示すように、凹み領域３２の外周部に、凹み領域３２の高さ（深さ）に応じて所定の角度で傾斜するテーパ面を形成する。これにより、カラーフィルタレジストを塗布する際の凹み領域３２の段差の影響を抑制することができ、カラーフィルタレジストに塗布ムラが発生する範囲を制限することができる。

【0061】

例えば、カラーフィルタ層１４としての機能が有効とされる領域である有効領域の外側に無効領域を設け、カラーフィルタレジストに塗布ムラが発生する範囲が無効領域内に収まるように、凹み領域３２の外周部のテーパ面の角度を設定する。これにより、カラーフィルタ層１４の有効領域においては、均一な厚みでカラーフィルタレジストを塗布することができ、塗布ムラが画質に悪影響を及ぼすことを回避することができる。

【0062】

さらに、図８のＣに示すように、カラーフィルタ層１４の端部が無効領域内に配置されるように、カラーフィルタ層１４の形成位置を、凹み領域３２の外周部から所定の間隔が設けられるように設定する。このように、カラーフィルタ層１４が、凹み領域３２よりも若干内側に形成されるように形成位置を調整することによっても、カラーフィルタレジストを塗布する際の凹み領域３２の段差の影響を抑制することができる。

【0063】

以上のように、固体撮像素子１１は、例えば、凹み領域３２を形成する際のプロセス条件を適切に設定することで、凹み領域３２の外周部にテーパ面を形成することができ、カラーフィルタレジストに塗布ムラが発生する範囲を無効領域内に制限することができる。これにより、固体撮像素子１１は、有効領域におけるカラーフィルタ層１４を均一な厚みで形成することができ、品質の向上を図ることができる。

【0064】

なお、固体撮像素子１１において凹み領域３２を形成する工程としては、図２および図７を参照して上述したような手法に限定されることなく、その他の様々な手法を採用することができる。

【0065】

＜電子機器の構成例＞

【0066】

なお、上述したような実施の形態の固体撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。

【0067】

図９は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

【0068】

図９に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。

【0069】

光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。

【0070】

撮像素子１０３としては、上述した実施の形態の固体撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。

【0071】

信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。

【0072】

このように構成されている撮像装置１０１では、上述した実施の形態の固体撮像素子１１を適用することで、例えば、明るさが均一で良好な画質の画像を撮像することができる。

【0073】

＜イメージセンサの使用例＞

【0074】

図１０は、上述のイメージセンサ（固体撮像素子１１）を使用する使用例を示す図である。

【0075】

上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。

【0076】

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置

【0077】

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の凹部を埋め込むように成膜される平坦化膜と、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成される凹み領域内に形成されるカラーフィルタ層と
を備える固体撮像素子。
（２）
前記凹み領域は、前記平坦化膜を成膜した後、前記カラーフィルタ層の厚みに応じて前記平坦化膜の前記画素領域に対応する領域をくり抜くことにより形成される
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記凹み領域は、所定の厚みで平坦に第１の平坦化膜を成膜し、前記第１の平坦化膜に対して前記画素領域に対応する領域の外側に第２の平坦化膜を成膜することにより形成される
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記平坦化膜および前記カラーフィルタ層からなる平面上に形成されるオンチップレンズ層
をさらに備える上記（１）から（３）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
前記凹み領域の外周部にテーパ面が形成される
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）
前記カラーフィルタ層としての機能が有効とされる領域である有効領域の外側に設けられる無効領域に、前記カラーフィルタ層の端部が配置される形成位置で前記カラーフィルタ層が形成される
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板の凹部を埋め込むように平坦化膜を成膜し、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成される凹み領域内にカラーフィルタ層を形成する
工程を含む固体撮像素子の製造方法。
（８）
複数の画素がアレイ状に配置された画素領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の凹部を埋め込むように成膜される平坦化膜と、
前記画素領域に対応して前記平坦化膜に形成される凹み領域内に形成されるカラーフィルタ層と
を有する固体撮像素子を備える電子機器。

【0078】

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

【符号の説明】

【0079】

１１ 固体撮像素子， １２ 半導体基板， １３ 平坦化膜， １４ カラーフィルタ層， １４Ｇ 緑色フィルタ， １４Ｂ 青色フィルタ， １４Ｒ 赤色フィルタ， １５ オンチップレンズ層， ２１ 画素領域， ２２ 溝部， ２３ スクライブライン， ３１ フォトレジスト， ３２ 凹み領域， ５１ 半導体ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】