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JP2014179413A - 固体撮像装置 - Google Patents

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勝雄 岩田
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Abstract

【課題】感度の向上と混色の低減を同時に実現することができる固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１３の表面に設けられた電荷蓄積層１４、および半導体基板１３の裏面側に設けられた赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、または青色フィルタ層１１Ｂ、をそれぞれが有する複数の画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが配列された固体撮像装置である。赤色フィルタ層１１Ｒの透過波長域、緑色フィルタ層１１Ｇの透過波長域、青色フィルタ層１１Ｂの透過波長域は、互いに異なる。さらに、赤色画素１０Ｒに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒの厚さ、緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｇの厚さ、青色画素１０Ｂに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｂの厚さ、は互いに異なる。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
シリコン基板の表面上に配線層を有し、シリコン基板の裏面側から光を受光する裏面照射型の固体撮像装置において、通常、シリコン基板は薄型化されている。従って、特にシリコンに対する吸収係数が小さい赤色成分の光（以下、Ｒ光と称する）においては薄いシリコン基板に十分に吸収されずにシリコン基板を透過する。このため、従来の裏面照射型の固体撮像装置は、Ｒ光に対する感度が悪く、このことが固体撮像装置の感度を低下させていた。
上述した問題を回避するために、Ｒ光が十分に吸収される程度にシリコン基板を厚くすると、混色が発生する、という問題が発生する。すなわち、シリコンに対する吸収係数が大きい青色成分の光（以下、Ｂ光と称する）がシリコン基板に入射されると、その大部分はシリコン基板の裏面近傍において吸収され、電荷が発生する。一方、裏面照射型の固体撮像装置において、電荷蓄積層は、シリコン基板の表面に設けられる。従って、従来の裏面照射型の固体撮像装置において、感度を向上させるためにシリコン基板を厚くすると、電荷が主に発生する場所と電荷蓄積層との距離が長くなり、発生した電荷の移動距離が長くなる。このため、発生した電荷が隣接画素の電荷蓄積層に移動しやすくなり、混色が発生する。
このように、従来の裏面照射型の固体撮像装置においては、感度の向上と混色の低減を同時に実現することは困難であった。
特開２０１１−３６２２号公報
実施形態は、感度の向上と混色の低減を同時に実現することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板の表面に設けられた電荷蓄積層、および前記半導体基板の裏面側に設けられたフィルタ層、をそれぞれが有する複数の画素が配列された固体撮像装置である。前記複数の画素がそれぞれ有する前記フィルタ層の透過波長域は互いに異なる。さらに、前記複数の画素にそれぞれ含まれる前記半導体基板の厚さは、互いに異なる。
第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部を示す平面図である。 図１に示す固体撮像装置の部分断面図であって、同図（ａ）は、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図であり、同図（ｂ）は、図１の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の変形例を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の変形例を説明するための図であって、同図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。 第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部を簡略化して示す上面図である。 図９に示す固体撮像装置の部分断面図であり、同図（ａ）は、図９の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面図、同図（ｂ）は、図９の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。 第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図１０（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図１０（ｂ）に対応する断面図である。 第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図１０（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図１０（ｂ）に対応する断面図である。 同図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、周辺部の画素群内の画素の感度を向上させることができる理由を説明するための図であって、中央部の画素群内の任意の一画素に含まれる半導体基板、および周辺部の画素群内の任意の一画素に含まれる半導体基板、を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係る固体撮像装置を示す部分断面図であって、同図（ａ）は、図９の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面図、同図（ｂ）は、図９の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。 第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図１４（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図１４（ｂ）に対応する断面図である。 第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、同図（ａ）は、図１４（ａ）に対応する断面図、同図（ｂ）は、図１４（ｂ）に対応する断面図である。 同図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、周辺部の画素群に含まれる各画素において発生する混色を抑制することができる理由を説明するための図であって、中央部の画素群内の任意の一画素に含まれる半導体基板、および周辺部の画素群内の任意の一画素に含まれる半導体基板を、模式的に示す図である。 第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置を画素アレイに適用した固体撮像装置の全体の概略構成を示すブロック図である。 図１８に示す固体撮像装置を備えるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 図１９に示すデジタルカメラの概略構成を示す図である。
以下に、本実施形態に係る固体撮像装置を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の要部を簡略化して示す上面図である。図２はそれぞれ、図１に示す固体撮像装置の部分断面図であり、同図（ａ）は、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った断面図、同図（ｂ）は、図１の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の画素が格子状に配列されたものである。複数の画素は、赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ、および青色画素１０Ｂ、からなり、これらは、ベイヤー配列されている。
赤色画素１０Ｒは、赤色成分の光（以下、Ｒ光と称する）を透過させる透過波長域を有する赤色フィルタ層１１Ｒを含む。緑色画素１０Ｇは、緑色成分の光（以下、Ｇ光と称する）を透過させる透過波長域を有する緑色フィルタ層１１Ｇを含む。そして、青色画素１０Ｂは、青色成分の光（以下、Ｂ光と称する）を透過させる透過波長域を有する青色フィルタ層１１Ｂを含む。
なお、以下の説明において、赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ、および青色画素１０Ｂを含む複数画素を画素群１２と称する。本実施形態においては、上述のように配列された４画素、すなわち、ベイヤー配列された１つの赤色画素１０Ｒ、２つの緑色画素１０Ｇ、および１つの青色画素１０Ｂを、画素群１２と称する。実際の固体撮像装置は、この画素群１２と同様の画素群１２を複数有し、複数の画素群１２が２次元配列されたものである。
また、後述するように、実際には赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ、および青色画素１０Ｂはそれぞれマイクロレンズを有するが、図１において、マイクロレンズは省略されている。
図２に示すように、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂはそれぞれ、例えばｐ型のシリコン基板である半導体基板１３の裏面側（図中の上面側）に設けられている。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置において、入射光は、半導体基板１３の裏面側から入射される。
半導体基板１３は、その表面（図中の下面）が平坦であるのに対して、裏面に凹凸を有するものである。すなわち、半導体基板１３は、赤色画素１０Ｒに含まれる領域１３Ｒの厚さ、緑色画素１０Ｇに含まれる領域１３Ｇの厚さ、および青色画素１０Ｂに含まれる領域１３Ｂの厚さ、が互いに異なるものである。言い換えると、半導体基板１３は、半導体基板１３の表面から後述する裏面側の平坦化層１７までの厚さが、色が異なる画素毎に、互いに異なるものである。
なお、各領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さは、この領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板１３に対する吸収係数に依存しており、吸収係数が小さいほど、各領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さは厚く形成される。
Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のシリコンに対する吸収係数は、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の順に低くなる。従って、複数の画素が、赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ、および青色画素１０Ｂからなり、半導体基板１３がシリコン基板である場合、赤色画素１０Ｒに含まれる領域１３Ｒの厚さＬＲは最も厚く（図２（ａ））、青色画素１０Ｂに含まれる領域１３Ｂの厚さＬＢは最も薄くなっている（図２（ａ））。そして、緑色画素１０Ｇに含まれる領域１３Ｇの厚さＬＧは、領域１３Ｒより薄く、かつ領域１３Ｂより厚くなっている（図２（ａ）、（ｂ））。
各領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、上述のように、各領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板１３に対する吸収係数に依存し、各領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）を十分に吸収することができる程度の厚さとなっているが、さらに、領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ、および青色画素１０Ｂにおける混色を十分に抑制することができる程度の厚さとなっている。例えば、領域１３Ｒの厚さＬＧは２μｍ、領域１３Ｇの厚さＬＧは１μｍ、領域１３Ｂの厚さＬＢは０．５μｍとなっている。
このように領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ毎に厚さが異なる半導体基板１３の表面には、入射光を吸収することによって発生した電荷（光電変換によって発生した電荷）を蓄積する電荷蓄積層１４が、画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ毎に設けられている。電荷蓄積層１４は、例えばｎ＋型の不純物層であって、図１に示すように、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに設けられている。
また、半導体基板１３には、画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ毎に、裏面から電荷蓄積層１４に接する位置に至る領域に、第１導電型の半導体層１５Ａが設けられている。第１導電型の半導体層１５Ａは、例えばｎ型の不純物層である。なお、第１導電型の半導体層１５Ａは、ｎ型の半導体基板を利用したものであってもよいし、ｎ型のイオンを半導体基板１３に注入することにより形成したものであってもよい。
さらに半導体基板１３には、画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ毎に、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに含まれる第１導電型の半導体層１５Ａと、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに隣接する他の画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに含まれる第１導電型の半導体層１５Ａと、を分離する第２導電型の半導体層１５Ｂが設けられている。すなわち、第２導電型の半導体層１５Ｂは、複数の第１導電型の半導体層１５Ａの間の半導体基板１３に設けられている。
また、少なくとも電荷蓄積層１４を有する半導体基板１３の表面上には、配線層１６が設けられている。配線層１６は、層状に重ねられた複数の配線１６ａ、および配線１６ａ間に設けられた層間絶縁膜１６ｂ、を有する。図示は省略しているが、配線層１６に含まれる配線１６ａのうち、最下層の配線１６ａ（半導体基板１３の表面に最も近い配線１６ａ）の一部は、各電荷蓄積層１４に接続されている。電荷蓄積層１４に電荷が蓄積されることによって発生する電圧は、配線１６ａを介して取り出される。
また、少なくとも電荷蓄積層１４を有する半導体基板１３の裏面上には、例えばシリコン酸化膜からなる透明層である平坦化層１７が設けられている。平坦化層１７の厚さは、画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ毎に異なっている。しかしながら、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにそれぞれ含まれる半導体基板１３の厚さと、平坦化層１７の厚さと、の和は、他の画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに含まれる半導体基板１３の厚さと平坦化層１７の厚さとの和と、実質的に等しくなっている。すなわち、平坦化層１７の表面は、平坦化されている。
この平坦化層１７上には、上述の赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂがベイヤー配列されている。さらに、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂ上にはそれぞれ、マイクロレンズ１８が設けられている。
次に、以上に説明した固体撮像装置の製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。図３〜図６はそれぞれ、図１および図２に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、各図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、各図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。
まず、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、電荷蓄積層１４および必要に応じて第１導電型の半導体層１５Ａが形成された半導体基板１３の表面上に、配線層１６を形成する。さらに、配線層１６が形成された半導体基板１３に、支持基板１９を、半導体基板１３と支持基板１９との間に配線層１６が介在するように貼りつける。
次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１３全体を、半導体基板１３が所定の厚さになるまで裏面から薄型化する。所定の厚さとは、例えば製造後の半導体基板１３のうち、最も厚い領域において必要な厚さである。本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、半導体基板１３のうち、赤色画素１０Ｒに含まれる領域１３Ｒの厚さＬＲが最も厚いため、赤色画素１０Ｒにおいて必要な厚さＬＲとなるように、半導体基板１３全体が薄型化される。
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、薄型化された半導体基板１３の裏面に凹凸を設ける。凹凸は、例えばエッチング等によって、半導体基板１３を部分的に薄くすることにより設ける。
具体的には、製造後の固体撮像装置の複数の画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにそれぞれ含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さが互いに異なるように、半導体基板１３を部分的に薄くする。本実施形態においては、例えば、製造後の緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒの厚さがＬＧ（＜ＬＲ）、製造後の青色画素１０Ｂに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｂの厚さがＬＢ（＜ＬＧ）となるように、半導体基板１３を部分的に薄くする。この工程により、領域１３Ｒ、領域１３Ｇ、領域１３Ｂの順に厚さが薄くなる半導体基板１３が形成される。
なお、このような半導体基板１３の部分的な薄型化により、第１導電型の半導体層１５Ａも同時に薄型化される。従って、第１導電型の半導体層１５Ａはそれぞれ、電荷蓄積層１４に接し、かつ半導体基板１３の裏面から露出するように形成される。半導体基板１３は、領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ毎に厚さが異なっているため、第１導電型の半導体層１５Ａもそれぞれ、領域１３Ｒ,１３Ｇ、１３Ｂ毎に厚さが異なっている。
このように半導体基板１３の裏面に凹凸を設けた後に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１３の裏面上に平坦化層１７を形成し、続いて平坦化層１７上の所定位置に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂを形成する。赤色フィルタ層１１Ｒは、製造後の固体撮像装置の赤色画素１０Ｒに含まれる位置（例えば半導体基板１３の領域１３Ｒの裏面上方）に形成し、緑色フィルタ層１１Ｇは、製造後の固体撮像装置の緑色画素１０Ｇに含まれる位置（例えば半導体基板１３の領域１３Ｇの裏面上方）に形成し、青色フィルタ層１１Ｂは、製造後の固体撮像装置の青色画素１０Ｂに含まれる位置（例えば半導体基板１３の領域１３Ｂの裏面上方）に形成する。
最後に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂ上にそれぞれマイクロレンズ１８、を形成し、図１および図２に示す固体撮像装置が製造される。
なお、この固体撮像装置の製造方法は、上述の製造方法に限定されない。以下に、図７および図８を参照して、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の変形例について説明する。図７および図８はそれぞれ、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の変形例を説明するための図であって、各図（ａ）は、図２（ａ）に対応する断面図、各図（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示す工程を経た後、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１３全体を、半導体基板１３が所定の厚さになるまで裏面から薄型化する。変形例に係る製造方法において、所定の厚さとは、例えば製造後の半導体基板１３のうち、最も薄い領域において必要な厚さである。本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、半導体基板１３のうち、青色画素１０Ｂに含まれる領域１３Ｂの厚さＬＢが最も薄いため、青色画素１０Ｂにおいて必要な厚さＬＢとなるように、半導体基板１３全体が薄型化される。
次に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、薄型化された半導体基板１３の裏面に凹凸を設ける。凹凸は、例えば半導体基板１３と同一材料のエピタキシャル成長等によって、半導体基板１３を部分的に厚くすることにより設ける。
具体的には、製造後の固体撮像装置の複数の画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにそれぞれ含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの厚さが互いに異なるように、半導体基板１３を部分的に厚くする。本実施形態においては、例えば、製造後の緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｇの厚さがＬＧ（＞ＬＢ）、製造後の赤色画素１０Ｒに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒの厚さがＬＲ（＞ＬＧ）となるように、半導体基板１３を部分的に厚くする。この工程により、領域１３Ｒ、領域１３Ｇ、領域１３Ｂの順に厚さが薄くなる半導体基板１３が形成される。
なお、このように半導体基板１３を部分的に厚くしても、第１導電型の半導体層１５Ａの厚さは、図７（ａ）、（ｂ）に示される第１導電型の半導体層１５Ａの厚さから変化しない。従って、青色画素１０Ｂに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｂ内の第１導電型の半導体層１５Ａは、電荷蓄積層１４に接し、かつ領域１３Ｂの裏面から露出するように形成されるが、赤色画素１０Ｒに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒ内の第１導電型の半導体層１５Ａ、および緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｇ内の第１導電型の半導体層１５Ａはそれぞれ、電荷蓄積層１４に接し、かつ領域１３Ｒ、１３Ｇ内に埋もれるように形成される。半導体基板１３は、領域１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ毎に厚さが異なっているが、全ての第１導電型の半導体層１５Ａの厚さは、実質的に同一の厚さとなっている。
この後、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板１３の裏面上に平坦化層１７を形成し、続いて平坦化層１７上の所定位置に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂを形成する。そして、最後に赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂ上にそれぞれマイクロレンズ１８、を形成する。このようにして、図１および図２に示す固体撮像装置を製造してもよい。
なお、この製造方法においては、製造後の半導体基板１３のうち、最も薄い領域において必要な厚さに合わせて半導体基板１３を薄くするため、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１導電型の半導体層１５Ａもこの工程に応じて薄くなる。従って、図８（ａ）、（ｂ）に示すように半導体基板１３の裏面に凹凸を形成した後であって、平坦化層１７を形成する前に、必要に応じて、図２に示すような第１導電型の半導体層１５Ａをさらに形成してもよい。
以上に説明した本実施形態によれば、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂがそれぞれ受光する光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板１３に対する吸収係数に応じて、半導体基板１３の厚さが、各画素１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ毎に異なっている。半導体基板１３がシリコン基板である場合、半導体基板１３は、領域１３Ｂ、領域１３Ｇ、領域１３Ｒ、の順に厚くなるように設けられている。従って、特にＲ光を受光する赤色画素１０Ｒの感度を向上させ、固体撮像装置の感度を向上させることができると同時に、特にＢ光を受光する青色画素１０Ｂにおいて発生する混色を抑制し、固体撮像装置の混色を抑制することができる。
以上に説明した第１の実施形態において、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる例えば赤色画素１０Ｒ間において、各赤色画素１０Ｒに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒの厚さＬＲは、実質的に同一である。同様に、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる緑色画素１０Ｇ間において、各緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｇの厚さＬＧは、実質的に同一であり、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる青色画素１０Ｂ間において、各青色画素１０Ｂに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｂの厚さＬＢは、実質的に同一である。しかしながら、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる例えば赤色画素１０Ｒ間において、各赤色画素１０Ｒに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｒの厚さＬＲは、半導体基板１３の中央部と周辺部とで異なっていてもよい。同様に、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる緑色画素１０Ｇ間において、各緑色画素１０Ｇに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｇの厚さＬＧは、半導体基板１３の中央部と周辺部とで異なっていてもよく、異なる画素群１２にそれぞれ含まれる青色画素１０Ｂ間において、各青色画素１０Ｂに含まれる半導体基板１３の領域１３Ｂの厚さＬＢは、半導体基板１３の中央部と周辺部とで異なっていてもよい。
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部を簡略化して示す上面図である。図１０はそれぞれ、図９に示す固体撮像装置の部分断面図であり、同図（ａ）は、図９の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面図、同図（ｂ）は、図９の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。なお、図９においても、図１と同様に、マイクロレンズは省略されている。
図９に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置において、半導体基板の中央部には、図１と同様の画素群２２ｍが配置され、半導体基板の周辺部には、半導体基板の厚さを除いて図１と同様の複数の画素群２２ｏが、中央部の画素群２２ｍを囲うように配置されている。画素群２２ｍおよび複数の画素群２２ｏは、２次元配列されている。
なお、図９においては、半導体基板の中央部に一つの画素群２２ｍが配置されているが、半導体基板の中央部に複数個の画素群２２ｍが２次元配列されていてもよい。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板２３の中央部の画素群２２ｍ内において、半導体基板２３は、赤色画素２０Ｒｍに含まれる領域２３Ｒｍの厚さ、緑色画素２０Ｇｍに含まれる領域２３Ｇｍの厚さ、および青色画素２０Ｂｍに含まれる領域２３Ｂｍの厚さ、が互いに異なるものである。
半導体基板２３がシリコン基板である場合、画素群２２ｍ内において、赤色画素２０Ｒｍに含まれる領域２３Ｒｍの厚さＬＲｍは最も厚く（図１０（ａ））、青色画素２０Ｂｍに含まれる領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍは最も薄くなっている（図１０（ｂ））。そして、緑色画素２０Ｇｍに含まれる領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍは、領域２３Ｒｍより薄く、かつ領域２３Ｂｍより厚くなっている（図１０（ａ）、（ｂ））。
各領域２３Ｒｍ、２３Ｇｍ、２３Ｂｍの厚さＬＲｍ、ＬＧｍ、ＬＢｍは、各領域２３Ｒｍ、２３Ｇｍ、２３Ｂｍに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板２３に対する吸収係数に依存し、各領域２３Ｒｍ、２３Ｇｍ、２３Ｂｍに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）を十分に吸収することができる程度の厚さとなっているが、さらに、領域２３Ｒｍ、２３Ｇｍ、２３Ｂｍの厚さＬＲｍ、ＬＧｍ、ＬＢｍは、赤色画素２０Ｒｍ、緑色画素２０Ｇｍ、および青色画素２０Ｂｍにおける混色を十分に抑制することができる程度の厚さとなっている。
半導体基板２３の周辺部の画素群２２ｏ内においても同様に、赤色画素２０Ｒｏに含まれる領域２３Ｒｏの厚さ、緑色画素２０Ｇｏに含まれる領域２３Ｇｏの厚さ、および青色画素２０Ｂｏに含まれる領域２３Ｂｏの厚さ、が互いに異なっている。
半導体基板２３がシリコン基板である場合、画素群２２ｏ内において、赤色画素２０Ｒｏに含まれる領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏは最も厚く（図１０（ａ））、青色画素２０Ｂｏに含まれる領域２３Ｂｏの厚さＬＢｏは最も薄くなっている（図１０（ｂ））。そして、緑色画素２０Ｇｏに含まれる領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏは、領域２３Ｒｏより薄く、かつ領域２３Ｂｏより厚くなっている（図１０（ａ）、（ｂ））。
しかしながら、本実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏに含まれる領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群２２ｍ内の赤色画素２０Ｒｍに含まれる領域２３Ｒｍの厚さＬＲｍより厚くなっている。同様に、周辺部の画素群２２ｏ内の緑色画素２０Ｇｏに含まれる領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏは、中央部の画素群２２ｍ内の緑色画素２０Ｇｍに含まれる領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍより厚くなっており、周辺部の画素群２２ｏ内の青色画素２０Ｂｏに含まれる領域２３Ｂｏの厚さＬＢｏは、中央部の画素群２２ｍ内の青色画素２０Ｂｍに含まれる領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍより厚くなっている。
なお、本実施形態において、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、青色フィルタ層１１Ｂ，電荷蓄積層１４、第１導電型の半導体層１５Ａ、第２導電型の半導体層１５Ｂ、配線層１６、平坦化層１７、およびマイクロレンズ１８についてはそれぞれ、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様であるため、説明を省略するとともに、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同一の符号を付している。
以下に、この固体撮像装置の製造方法について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１および図１２は、第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、各図（ａ）は、図１０（ａ）に対応する断面図、各図（ｂ）は、図１０（ｂ）に対応する断面図である。
まず、図３に示した方法と同様に、電荷蓄積層１４および第１導電型の半導体層１５Ａが形成された半導体基板２３の表面上に配線層１６を形成し、支持基板１９を、半導体基板２３と支持基板１９との間に配線層１６が介在するように貼りつける。
次に、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板２３全体を、半導体基板２３が所定の厚さになるまで裏面から薄型化する。所定の厚さとは、例えば製造後の半導体基板２３のうち、最も厚い領域において必要な厚さである。本実施形態においては、図１０（ａ）に示すように、半導体基板２３のうち、周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏに含まれる領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏが最も厚いため、赤色画素２０Ｒｏにおいて必要な厚さＬＲｏとなるように、半導体基板２３全体が薄型化される。
なお、所定の厚さとは、製造後の半導体基板２３のうち、最も薄い領域において必要な厚さであってもよい。すなわち、本実施形態においては、図１０（ｂ）に示すように、半導体基板２３のうち、中央部の画素群２２ｍ内の青色画素２０Ｂｍに含まれる領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍが最も薄いため、青色画素２０Ｂｍにおいて必要な厚さＬＢｍとなるように、半導体基板２３全体を薄型化してもよい。
次に、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、薄型化された半導体基板２３の裏面に凹凸を設ける。凹凸は、例えばエッチングまたはエピタキシャル成長等によって設ける。図１１（ａ）、（ｂ）に示す工程において、半導体基板２３全体を、赤色画素２０Ｒｏにおいて必要な厚さＬＲｏとなるように薄型化した場合、凹凸は、エッチング等によって半導体基板２３を部分的に薄くすることにより設けられる。また、図１１（ａ）、（ｂ）に示す工程において、半導体基板２３全体を、青色画素２０Ｂｍにおいて必要な厚さＬＢｍとなるように薄型化した場合、凹凸は、エピタキシャル成長等によって半導体基板２３を部分的に厚くすることにより設けられる。
具体的には、製造後の固体撮像装置の中央部の画素群２２ｍ内の赤色画素２０Ｒｍ、緑色画素２０Ｇｍ、青色画素２０Ｂｍ、にそれぞれ含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｍ、２３Ｇｍ、２３Ｂｍ、の厚さが互いに異なるとともに、製造後の固体撮像装置の周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏ、緑色画素２０Ｇｏ、青色画素２０Ｂｏ、にそれぞれ含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｏ、２３Ｇｏ、２３Ｂｏ、の厚さが互いに異なるように、凹凸を形成する。さらに、周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｏの厚さが、中央部の画素群２２ｍ内の赤色画素２０Ｒｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｍの厚さと異なり、周辺部の画素群２２ｏ内の緑色画素２０Ｇｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｏの厚さが、中央部の画素群２２ｍ内の緑色画素２０Ｇｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｍの厚さと異なり、周辺部の画素群２２ｏ内の青色画素２０Ｂｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｏの厚さが、中央部の画素群２２ｍ内の青色画素２０Ｂｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｍの厚さと異なるように、凹凸を形成する。
本実施形態においては、例えば、固体撮像装置製造後の中央部の画素群２２ｍ内において、赤色画素２０Ｒｍとなる半導体基板２３の領域２３Ｒｍの厚さＬＲｍが、緑色画素２０Ｇｍとなる半導体基板２３の領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍより厚く、緑色画素２０Ｇｍとなる半導体基板２３の領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍが、青色画素２０Ｂｍとなる半導体基板２３の領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍより厚くなるように凹凸を形成するとともに、固体撮像装置製造後の周辺部の画素群２２ｏ内においても同様に、赤色画素２０Ｒｏとなる半導体基板２３の領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏが、緑色画素２０Ｇｏとなる半導体基板２３の領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏより厚く、緑色画素２０Ｇｏとなる半導体基板２３の領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏが、青色画素２０Ｂｏとなる半導体基板２３の領域２３Ｂｏの厚さＬＢｏより厚くなるように凹凸を形成する、さらに、本実施形態においては、周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群２２ｍ内の赤色画素２０Ｒｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｍの厚さＬＲｍより厚く、周辺部の画素群２２ｏ内の緑色画素２０Ｇｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏが、中央部の画素群２２ｍ内の緑色画素２０Ｇｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍより厚く、周辺部の画素群２２ｏ内青色画素２０Ｂｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｏの厚さＬＢｏが、中央部の画素群２２ｍ内の青色画素２０Ｂｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍより厚くなるように、凹凸を形成する。この工程により、同一画素群内においては、領域２３Ｒｍ、２３Ｒｏ、領域２３Ｇｍ、２３Ｇｏ、領域２３Ｂｍ、２３Ｂｏの順に厚さが厚くなり、異なる画素群間においては、領域２３Ｒｏが領域２３Ｒｍより厚く、領域２３Ｇｏが領域２３Ｇｍより厚く、かつ領域２３Ｂｏが領域２３Ｂｍより厚くなる半導体基板２３が形成される。
このように半導体基板２３の裏面に凹凸を設けた後に、図６（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板２３の裏面上に平坦化層１７を形成し、続いて平坦化層１７上の所定位置に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂを形成する。最後に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂ上にそれぞれマイクロレンズ１８、を形成し、図９および図１０に示す固体撮像装置が製造される。
以上に説明した本実施形態においても、各画素２０Ｒｍ、２０Ｒｏ、２０Ｇｍ、２０Ｇｏ、２０Ｂｍ、２０Ｂｏがそれぞれ受光する光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板２３に対する吸収係数に応じて、同一画素群２２ｍ、２２ｏ内における半導体基板２３の厚さが、各画素２０Ｒｍ、２０Ｒｏ、２０Ｇｍ、２０Ｇｏ、２０Ｂｍ、２０Ｂｏ毎に異なっている。半導体基板２３がシリコン基板である場合、半導体基板２３は、同一画素群２２ｍ、２２ｏ内において、領域２３Ｂｍ、２３Ｂｏ、領域２３Ｇｍ、２３Ｇｏ、領域２３Ｒｍ、２３Ｒｏ、の順に厚くなるように設けられている。従って、特にＲ光を受光する赤色画素２０Ｒｍ、２０Ｒｏの感度を向上させ、固体撮像装置の感度を向上させることができると同時に、特にＢ光を受光する青色画素２０Ｂｍ、２０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制し、固体撮像装置の混色を抑制することができる。
さらに、第２の実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群２２ｏ内の赤色画素２０Ｒｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群２２ｍ内の赤色画素２０Ｒｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｒｍの厚さＬＲｍより厚く、周辺部の画素群２２ｏ内の緑色画素２０Ｇｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｏの厚さＬＧｏが、中央部の画素群２２ｍ内の緑色画素２０Ｇｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｇｍの厚さＬＧｍより厚く、かつ周辺部の画素群２２ｏ内青色画素２０Ｂｏに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｏの厚さＬＢｏが、中央部の画素群２２ｍ内の青色画素２０Ｂｍに含まれる半導体基板２３の領域２３Ｂｍの厚さＬＢｍより厚くなっている。従って、周辺部の画素群２２ｏに含まれる各画素２０Ｒｏ、２０Ｇｏ、２０Ｂｏの感度を向上させることができる。この結果、各画素２０Ｒｏ、２０Ｇｏ、２０Ｂｏの感度と、中央部の画素群２２ｍに含まれる各画素２０Ｒｍ、２０Ｇｍ、２０Ｂｍの感度と、の差を小さくすることができる。以下に、周辺部の画素群２２ｏに含まれる各画素２０Ｒｏ、２０Ｇｏ、２０Ｂｏの感度を向上させることができる理由を説明する。
図１３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、周辺部の画素群２２ｏに含まれる各画素２０Ｒｏ、２０Ｇｏ、２０Ｂｏの感度を向上させることができる理由を説明するための図であって、中央部の画素群２２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｍ、および周辺部の画素群２２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｏを、模式的に示す図である。ただし、中央部の画素群２２ｍ内の任意の一画素と、周辺部の画素群２２ｏ内の任意の一画素とは、同色の画素であるものとする。
図１３（ａ）に示すように、中央部の画素群２２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｍには、半導体基板２３ｍの裏面に対してほぼ垂直方向から光Ｓが入射される。従って、半導体基板２３ｍの厚さが、この基板２３ｍに入射される光Ｓを十分に吸収することができる厚さであれば、中央部の画素群２３ｍ内の任意の一画素の感度を、所望の感度にすることができる。
しかしながら、周辺部の画素群２２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｏには、半導体基板２３ｏの裏面に対して斜め方向から光Ｓが入射される。そして、入射された光は、半導体基板２３ｏを斜めに横切る。従って、半導体基板２３ｏの厚さを、半導体基板２３ｍの厚さと同じ厚さにした場合であっても、半導体基板２３ｏに入射される光Ｓが、半導体基板２３ｏ中を進行する距離Ｌ１は短い。このため、光Ｓは半導体基板２３ｏに十分に吸収されない。従って、周辺部の画素群２２ｏ内の画素の感度は、中央部の画素群２２ｍ内の画素の感度より低下する。この結果、中央部の画素群２２ｍ内の画素の感度と、周辺部の画素群２２ｏ内の画素の感度と、に差が生じる。
これに対して、図１３（ｂ）に示すように、周辺部の画素群２２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｏの厚さを、中央部の画素群２２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板２３ｍより厚くすると、半導体基板２３ｏの裏面に対して斜め方向から光Ｓが入射されても、光Ｓが半導体基板２３ｏ中を進行する距離Ｌ２をＬ１より長くすることができる。このため、光Ｓを半導体基板２３ｏに十分に吸収させることができる。従って、周辺部の画素群２２ｏ内の画素の感度を向上させることができる。この結果、中央部の画素群２２ｍ内の画素の感度と、周辺部の画素群２２ｏ内の画素の感度と、の差を小さくすることができる。
以上に説明した理由により、第２の実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群２２ｏに含まれる各画素２０Ｒｏ、２０Ｇｏ、２０Ｂｏの感度を向上させることができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る固体撮像装置の上面図は、図９と同様であるため図示を省略する。以下に、図９および図１４を参照して、第３の実施形態に係る固体撮像装置を説明する。図１４は、第３の実施形態に係る固体撮像装置を示す部分断面図であって、同図（ａ）は、図９の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面図、同図（ｂ）は、図９の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面図である。
図９に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置において、半導体基板の中央部には、図１と同様の画素群３２ｍが配置され、半導体基板の周辺部には、半導体基板の厚さを除いて図１と同様の複数の画素群３２ｏが、中央部の画素群３２ｍを囲うように配置されている。画素群３２ｍおよび複数の画素群３２ｏは、２次元配列されている。
なお、図９においては、半導体基板の中央部に一つの画素群３２ｍが配置されているが、半導体基板の中央部に複数個の画素群３２ｍが２次元配列されていてもよい。
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板３３の中央部の画素群３２ｍ内において、半導体基板３３は、赤色画素３０Ｒｍに含まれる領域３３Ｒｍの厚さ、緑色画素３０Ｇｍに含まれる領域３３Ｇｍの厚さ、および青色画素３０Ｂｍに含まれる領域３３Ｂｍの厚さ、が互いに異なるものである。
半導体基板３３がシリコン基板である場合、画素群３２ｍ内において、赤色画素３０Ｒｍに含まれる領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍは最も厚く（図１４（ａ））、青色画素３０Ｂｍに含まれる領域３３Ｂｍの厚さＬＢｍは最も薄くなっている（図１４（ｂ））。そして、緑色画素３０Ｇｍに含まれる領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍは、領域３３Ｒｍより薄く、かつ領域３３Ｂｍより厚くなっている（図１４（ａ）、（ｂ））。
各領域３３Ｒｍ、３３Ｇｍ、３３Ｂｍの厚さＬＲｍ、ＬＧｍ、ＬＢｍは、各領域３３Ｒｍ、３３Ｇｍ、３３Ｂｍに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板３３に対する吸収係数に依存し、各領域３３Ｒｍ、３３Ｇｍ、３３Ｂｍに入射される光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）を十分に吸収することができる程度の厚さとなっているが、さらに、領域３３Ｒｍ、３３Ｇｍ、３３Ｂｍの厚さＬＲｍ、ＬＧｍ、ＬＢｍは、赤色画素３０Ｒｍ、緑色画素３０Ｇｍ、および青色画素３０Ｂｍにおける混色を十分に抑制することができる程度の厚さとなっている。
半導体基板３３の周辺部の画素群３２ｏ内においても同様に、赤色画素３０Ｒｏに含まれる領域３３Ｒｏの厚さ、緑色画素３０Ｇｏに含まれる領域３３Ｇｏの厚さ、および青色画素３０Ｂｏに含まれる領域３３Ｂｏの厚さ、が互いに異なっている。
半導体基板３３がシリコン基板である場合、画素群３２ｏ内において、赤色画素３０Ｒｏに含まれる領域３３Ｒｏの厚さＬＲｏは最も厚く（図１４（ａ））、青色画素３０Ｂｏに含まれる領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏは最も薄くなっている（図１４（ｂ））。そして、緑色画素３０Ｇｏに含まれる領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏは、領域３３Ｒｏより薄く、かつ領域３３Ｂｏより厚くなっている（図１４（ａ）、（ｂ））。
しかしながら、本実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群３２ｏ内の赤色画素３０Ｒｏに含まれる領域３３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍに含まれる領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍより薄くなっている。同様に、周辺部の画素群３２ｏ内の緑色画素３０Ｇｏに含まれる領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏは、中央部の画素群３２ｍ内の緑色画素３０Ｇｍに含まれる領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍより薄くなっており、周辺部の画素群３２ｏ内の青色画素３０Ｂｏに含まれる領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏは、中央部の画素群３２ｍ内の青色画素３０Ｂｍに含まれる領域３３Ｂｍの厚さＬＢｍより薄くなっている。
なお、本実施形態において、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、青色フィルタ層１１Ｂ，電荷蓄積層１４、第１導電型の半導体層１５Ａ、第２導電型の半導体層１５Ｂ、配線層１６、平坦化層１７、およびマイクロレンズ１８についてはそれぞれ、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様であるため、説明を省略するとともに、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同一の符号を付している。
以下に、この固体撮像装置の製造方法について、図１５および図１６を参照して説明する。図１５および図１６は、第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明するための図であって、各図（ａ）は、図１４（ａ）に対応する断面図、各図（ｂ）は、図１４（ｂ）に対応する断面図である。
まず、図３に示した方法と同様に、電荷蓄積層１４および第１導電型の半導体層１５Ａが形成された半導体基板３３の表面上に配線層１６を形成し、支持基板１９を、半導体基板２３と支持基板１９との間に配線層１６が介在するように貼りつける。
次に、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板３３全体を、半導体基板３３が所定の厚さになるまで裏面から薄型化する。所定の厚さとは、例えば製造後の半導体基板３３のうち、最も厚い領域において必要な厚さである。本実施形態においては、図１４（ａ）に示すように、半導体基板３３のうち、中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍに含まれる領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍが最も厚いため、赤色画素３０Ｒｍにおいて必要な厚さＬＲｍとなるように、半導体基板３３全体が薄型化される。
なお、所定の厚さとは、製造後の半導体基板３３のうち、最も薄い領域において必要な厚さであってもよい。すなわち、本実施形態においては、図１４（ｂ）に示すように、半導体基板３３のうち、周辺部の画素群３２ｏ内の青色画素３０Ｂｏに含まれる領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏが最も薄いため、青色画素３０Ｂｏにおいて必要な厚さＬＢｏとなるように、半導体基板３３全体を薄型化してもよい。
次に、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、薄型化された半導体基板３３の裏面に凹凸を設ける。凹凸は、例えばエッチングまたはエピタキシャル成長等によって設ける。図１５（ａ）、（ｂ）に示す工程において、半導体基板３３全体を、赤色画素３０Ｒｍにおいて必要な厚さＬＲｍとなるように薄型化した場合、凹凸は、エッチング等によって半導体基板３３を部分的に薄くすることにより設けられる。また、図１５（ａ）、（ｂ）に示す工程において、半導体基板３３全体を、青色画素３０Ｂｏにおいて必要な厚さＬＢｏとなるように薄型化した場合、凹凸は、エピタキシャル成長等によって半導体基板３３を部分的に厚くすることにより設けられる。
具体的には、製造後の固体撮像装置の中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍ、緑色画素３０Ｇｍ、青色画素３０Ｂｍ、にそれぞれ含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｍ、３３Ｇｍ、３３Ｂｍ、の厚さが互いに異なるとともに、製造後の固体撮像装置の周辺部の画素群３２ｏ内の赤色画素３０Ｒｏ、緑色画素３０Ｇｏ、青色画素３０Ｂｏ、にそれぞれ含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｏ、３３Ｇｏ、３３Ｂｏ、の厚さが互いに異なるように、凹凸を形成する。さらに、周辺部の画素群３２ｏ内の赤色画素３０Ｒｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｏの厚さが、中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｍの厚さと異なり、周辺部の画素群３２ｏ内の緑色画素３０Ｇｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｏの厚さが、中央部の画素群３２ｍ内の緑色画素３０Ｇｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｍの厚さと異なり、周辺部の画素群３２ｏ内の青色画素３０Ｂｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｏの厚さが、中央部の画素群３２ｍ内の青色画素３０Ｂｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｍの厚さと異なるように、凹凸を形成する。
本実施形態においては、例えば、固体撮像装置製造後の中央部の画素群３２ｍ内において、赤色画素３０Ｒｍとなる半導体基板３３の領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍが、緑色画素３０Ｇｍとなる半導体基板３３の領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍより厚く、緑色画素３０Ｇｍとなる半導体基板３３の領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍが、青色画素３０Ｂｍとなる半導体基板３３の領域３３Ｂｍの厚さＬＢｍより厚くなるように凹凸を形成するとともに、固体撮像装置製造後の周辺部の画素群３２ｏ内においても同様に、赤色画素３０Ｒｏとなる半導体基板３３の領域３３Ｒｏの厚さＬＲｏが、緑色画素３０Ｇｏとなる半導体基板３３の領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏより厚く、緑色画素３０Ｇｏとなる半導体基板２３の領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏが、青色画素３０Ｂｏとなる半導体基板３３の領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏより厚くなるように凹凸を形成する、さらに、本実施形態においては、周辺部の画素群３２ｏ内の赤色画素３０Ｒｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍより薄く、周辺部の画素群３２ｏ内の緑色画素３０Ｇｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏが、中央部の画素群３２ｍ内の緑色画素３０Ｇｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍより薄く、周辺部の画素群３２ｏ内青色画素３０Ｂｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏが、中央部の画素群３２ｍ内の青色画素３０Ｂｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｍの厚さＬＢｍより薄くなるように、凹凸を形成する。この工程により、同一画素群内においては、領域３３Ｒｍ、３３Ｒｏ、領域３３Ｇｍ、３３Ｇｏ、領域３３Ｂｍ、３３Ｂｏの順に厚さが厚くなり、異なる画素群間においては、領域３３Ｒｏが領域３３Ｒｍより薄く、領域３３Ｇｏが領域３３Ｇｍより薄く、かつ領域３３Ｂｏが領域３３Ｂｍより薄くなる半導体基板３３が形成される。
このように半導体基板３３の裏面に凹凸を設けた後に、図６（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板３３の裏面上に平坦化層１７を形成し、続いて平坦化層１７上の所定位置に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂを形成する。最後に、赤色フィルタ層１１Ｒ、緑色フィルタ層１１Ｇ、および青色フィルタ層１１Ｂ上にそれぞれマイクロレンズ１８、を形成し、図９および図１４に示す固体撮像装置が製造される。
以上に説明した本実施形態においても、各画素３０Ｒｍ、３０Ｒｏ、３０Ｇｍ、３０Ｇｏ、３０Ｂｍ、３０Ｂｏがそれぞれ受光する光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の半導体基板３３に対する吸収係数に応じて、同一画素群３２ｍ、３２ｏ内における半導体基板３３の厚さが、各画素３０Ｒｍ、３０Ｒｏ、３０Ｇｍ、３０Ｇｏ、３０Ｂｍ、３０Ｂｏ毎に異なっている。半導体基板３３がシリコン基板である場合、半導体基板３３は、同一画素群３２ｍ、３２ｏ内において、領域３３Ｂｍ、３３Ｂｏ、領域３３Ｇｍ、３３Ｇｏ、領域３３Ｒｍ、３３Ｒｏ、の順に厚くなるように設けられている。従って、特にＲ光を受光する赤色画素３０Ｒｍ、３０Ｒｏの感度を向上させ、固体撮像装置の感度を向上させることができると同時に、特にＢ光を受光する青色画素３０Ｂｍ、３０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制し、固体撮像装置の混色を抑制することができる。
さらに、第３の実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群３２ｏ内の赤色画素３０Ｒｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｏの厚さＬＲｏが、中央部の画素群３２ｍ内の赤色画素３０Ｒｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｒｍの厚さＬＲｍより薄く、周辺部の画素群３２ｏ内の緑色画素３０Ｇｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｏの厚さＬＧｏが、中央部の画素群３２ｍ内の緑色画素３０Ｇｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｇｍの厚さＬＧｍより薄く、かつ周辺部の画素群３２ｏ内の青色画素３０Ｂｏに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｏの厚さＬＢｏが、中央部の画素群３２ｍ内の青色画素３０Ｂｍに含まれる半導体基板３３の領域３３Ｂｍの厚さＬＢｍより薄くなっている。従って、周辺部の画素群３２ｏに含まれる各画素３０Ｒｏ、３０Ｇｏ、３０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制することができる。以下に、周辺部の画素群３２ｏに含まれる各画素３０Ｒｏ、３０Ｇｏ、３０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制することができる理由を説明する。
図１７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、周辺部の画素群３２ｏに含まれる各画素３０Ｒｏ、３０Ｇｏ、３０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制することができる理由を説明するための図であって、中央部の画素群３２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｍ、および周辺部の画素群３２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｏを、模式的に示す図である。ただし、中央部の画素群３２ｍ内の任意の一画素と、周辺部の画素群３２ｏ内の任意の一画素とは、同色の画素であるものとする。
図１７（ａ）に示すように、中央部の画素群３２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｍには、半導体基板３３ｍの裏面に対してほぼ垂直方向から光Ｓが入射される。従って、半導体基板３３ｍの厚さが、混色を低減することができる厚さであれば、中央部の画素群３３ｍ内の任意の一画素において発生する混色を抑制することができる。
しかしながら、周辺部の画素群３２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｏには、半導体基板３３ｏの裏面に対して斜め方向から光Ｓが入射される。そして、入射された光は、半導体基板３３ｏを斜めに横切る。従って、半導体基板３３ｏの厚さを、半導体基板３３ｍの厚さと同じ厚さにした場合、半導体基板３３ｏに入射される光Ｓは、この画素に隣接する他の画素内に侵入する。従って、周辺部の画素群３２ｏ内の各画素は、中央部の画素群３２ｍ内の各画素より混色が多く発生する。
これに対して、図１７（ｂ）に示すように、周辺部の画素群３２ｏ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｏの厚さを、中央部の画素群３２ｍ内の任意の一画素に含まれる半導体基板３３ｍより薄くすると、半導体基板３３ｏの裏面に対して斜め方向から入射された光Ｓは、隣接する他の画素に侵入する前に、光Ｓが入射された画素の半導体基板３３ｏの表面から外部に出射される。このため、周辺部の画素群３２ｏ内の各画素において発生する混色を抑制することができる。
以上に説明した理由により、第３の実施形態に係る固体撮像装置においては、周辺部の画素群３２ｏに含まれる各画素３０Ｒｏ、３０Ｇｏ、３０Ｂｏにおいて発生する混色を抑制することができる。
以上の第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置の説明は、例えば固体撮像装置中の画素アレイについての説明である。従って、以下の説明において、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置を画素アレイと称し、この画素アレイを含む固体撮像装置全体を、固体撮像装置と称する。
以下に、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置を適用したデジタルカメラについて説明する。
（他の実施形態）
図１８は、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置を画素アレイに適用した固体撮像装置の全体の概略構成を示すブロック図である。図１８に示す固体撮像装置４０は、信号処理回路４１、及び撮像素子であるイメージセンサ４２を備える。イメージセンサ４２は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサである。イメージセンサ４２は、ＣＭＯＳイメージセンサの他、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であっても良い。
イメージセンサ４２は、第１〜第３の実施形態に係る固体撮像装置のいずれかを適用した画素アレイ４３、垂直シフトレジスタ４４ｐ、水平シフトレジスタ４４ｈ、タイミング制御部４５、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）４６、自動利得制御部（ＡＧＣ）４７、及びアナログデジタル変換部（ＡＤＣ）４８、を有する。
画素アレイ４３は、イメージセンサ４２の撮像領域に設けられている。画素アレイ４３は、上述の各実施形態において説明したように、水平方向（行方向）及び垂直方向（列方向）へアレイ状に配置された複数の画素からなる。
また、信号処理回路４１は、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）合成回路４９を有する。
図１９は、図１８に示す固体撮像装置４０を備えるデジタルカメラ５０の概略構成を示すブロック図である。図１９に示すように、デジタルカメラ５０は、カメラモジュール５１及び後段処理部５２を有する。カメラモジュール５１は、撮像光学系５３及び固体撮像装置４０を有する。後段処理部５２は、イメージシグナルプロセッサ（ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＩＳＰ）５４、記憶部５５、及び表示部５６、を有する。カメラモジュール５１は、デジタルカメラ５０以外に、例えばカメラ付き携帯端末等の電子機器に適用される。
撮像光学系５３は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置４０は、被写体像を撮像する。ＩＳＰ５４は、固体撮像装置４０での撮像により得られた画像信号の信号処理を実施する。記憶部５５は、ＩＳＰ５４での信号処理を経た画像を格納する。記憶部５５は、ユーザの操作等に応じて、表示部５６へ画像信号を出力する。表示部５６は、ＩＳＰ５４あるいは記憶部５５から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部５６は、例えば、液晶ディスプレイである。
図２０は、図１９に示すデジタルカメラ５０の概略構成を示す図である。図２０に示すように、被写体からデジタルカメラ５０の撮像光学系５３へ入射した光は、メインミラー１０１、サブミラー１０２及びメカシャッタ１０６を経て固体撮像装置４０へ進行する。デジタルカメラ５０は、固体撮像装置４０において被写体像を撮像する。
サブミラー１０２で反射した光は、オートフォーカス（ＡＦ）センサ１０３へ進行する。デジタルカメラ１００は、ＡＦセンサ１０３での検出結果を使用するフォーカス調整を行う。メインミラー１０１で反射した光は、レンズ１０４及びプリズム１０５を経てファインダー１０８へ進行する。
以上説明したデジタルカメラによれば、感度の向上と混色の低減を同時に実現することができる固体撮像装置４０を用いているため、高品質なデジタルカメラを提供することができる。
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０Ｒ、２０Ｒｍ、２０Ｒｏ、３０Ｒｍ、３０Ｒｏ・・・赤色画素
１０Ｇ、２０Ｇｍ、２０Ｇｏ、３０Ｇｍ、３０Ｇｏ・・・緑色画素
１０Ｂ、２０Ｂｍ、２０Ｂｏ、３０Ｂｍ、３０Ｂｏ・・・青色画素
１１Ｒ・・・赤色フィルタ層
１１Ｇ・・・緑色フィルタ層
１１Ｂ・・・青色フィルタ層
１２、２２ｍ、２２ｏ、３２ｍ、３２ｏ・・・画素群
１３、２３、３３・・・半導体基板
１３Ｒ、２３Ｒｍ、２３Ｒｏ、３３Ｒｍ、３３Ｒｏ・・・赤色画素に含まれる領域
１３Ｇ、２３Ｇｍ、２３Ｇｏ、３３Ｇｍ、３３Ｇｏ・・・緑色画素に含まれる領域
１３Ｂ、２３Ｂｍ、２３Ｂｏ、３３Ｂｍ、３３Ｂｏ・・・青色画素に含まれる領域
１４・・・電荷蓄積層
１５Ａ・・・第１導電型の半導体層
１５Ｂ・・・第２導電型の半導体層
１６・・・配線層
１６ａ・・・配線
１６ｂ・・・層間絶縁膜
１７・・・平坦化層
１８・・・マイクロレンズ
１９・・・支持基板
４０・・・固体撮像装置
４１・・・信号処理回路
４２・・・イメージセンサ
４３・・・画素アレイ
４４ｐ・・・垂直シフトレジスタ
４４ｈ・・・水平シフトレジスタ
４５・・・タイミング制御部
４６・・・相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）
４７・・・自動利得制御部（ＡＧＣ）
４８・・・アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）
４９・・・ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）合成回路
５０・・・デジタルカメラ
５１・・・カメラモジュール
５２・・・後段処理部
５３・・・撮像光学系
５４・・・イメージシグナルプロセッサ（ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＩＳＰ）
５５・・・記憶部
５６・・・表示部
１０１・・・メインミラー
１０２・・・サブミラー
１０３・・・オートフォーカス（ＡＦ）センサ
１０４・・・レンズ
１０５・・・プリズム
１０６・・・メカシャッタ
１０８・・・ファインダー

Claims (5)

  1. シリコン基板の表面に設けられた電荷蓄積層、入射光が照射される前記シリコン基板の裏面から、前記電荷蓄積層に接する位置に至る領域に形成された第１導電型の半導体層、および前記シリコン基板の裏面側に設けられた赤色フィルタ層、有する赤色画素と、
    前記シリコン基板の表面に設けられた電荷蓄積層、前記シリコン基板の裏面から、前記電荷蓄積層に接する位置に至る領域に形成された第１導電型の半導体層、および前記シリコン基板の裏面側に設けられた緑色フィルタ層、有する緑色画素と、
    前記シリコン基板の表面に設けられた電荷蓄積層、前記シリコン基板の裏面から、前記電荷蓄積層に接する位置に至る領域に形成された第１導電型の半導体層、および前記シリコン基板の裏面側に設けられた青色フィルタ層、有する青色画素と、
    が配列された固体撮像装置であって、
    前記赤色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さは、前記緑色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さより厚く、かつ前記緑色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さは、前記青色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さより厚いことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 半導体基板の表面に設けられた電荷蓄積層、および前記半導体基板の裏面側に設けられたフィルタ層、をそれぞれが有する複数の画素が配列された固体撮像装置であって、
    前記複数の画素がそれぞれ有する前記フィルタ層の透過波長域は、互いに異なっており、
    前記複数の画素にそれぞれ含まれる前記半導体基板の厚さは、互いに異なることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 前記フィルタ層は、赤色フィルタ層、緑色フィルタ層、または青色フィルタ層であり、
    前記複数の画素は、前記赤色フィルタ層を有する赤色画素、前記緑色フィルタ層を有する緑色画素、および前記青色フィルタ層を有する青色画素、であり、
    前記赤色画素に含まれる前記半導体基板の厚さ、前記緑色画素に含まれる前記半導体基板の厚さ、および前記青色画素に含まれる前記半導体基板の厚さ、は、互いに異なることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記半導体基板はシリコン基板であり、
    前記赤色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さは、前記緑色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さより厚く、かつ前記緑色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さは、前記青色画素に含まれる前記シリコン基板の厚さより厚いことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記複数の画素はそれぞれ、入射光が照射される前記半導体基板の裏面から、前記電荷蓄積層に接する位置に至る領域に設けられた第１導電型の半導体層と、
    この第１導電型の半導体層と、この半導体層に隣接する他の前記第１導電型の半導体層と、の間の前記半導体基板に設けられ、これらの第１導電型の半導体層を互いに分離する第２導電型の半導体層と
    前記半導体基板の裏面と前記フィルタ層との間に設けられた平坦化層と、
    を有し、
    前記平坦化層の厚さは、前記画素毎に異なることを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置。
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