固态摄像装置及其制造方法与流程

1.本公开涉及固态摄像装置和制造该固态摄像装置的方法。


背景技术：

2.为了防止固态摄像装置的像素之间的颜色混合，可以在相邻的片上透镜之间分别设置沟槽。这使得能够抑制入射到一个像素的片上透镜的光进入到另一个像素的片上透镜上，否则将导致颜色混合。
3.引用列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请特开第2008-270679号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术问题
7.然而，由于在相邻的片上透镜之间设置有沟槽，光可能从沟槽入射到遮光膜等上，从而降低了固态摄像装置的图像质量。
8.因此，本公开提供了一种能够抑制由透镜之间的沟槽引起的图像质量的降低的固态摄像装置，并且还提供了该固态摄像装置的制造方法。
9.技术问题的解决方案
10.根据本公开的第一方面的固态摄像装置包括多个光电转换部和设置在所述多个光电转换部上方的多个透镜。所述多个透镜各自包括设置在所述透镜之间的沟槽，并且所述沟槽包括成形为向下突出的底面。因此，成形为向下突出的底面能够抑制由所述透镜之间的所述沟槽引起的图像质量的降低。
11.此外，在第一方面中，所述沟槽可以包括夹在相邻的两个透镜之间的第一部分和夹在相邻的四个透镜之间的第二部分，并且所述第二部分的下端可以位于比所述第一部分的下端低的位置处。这使得在相邻的两个透镜之间设置线性平面形状的沟槽，同时使得在相邻的四个透镜之间能够设置点状平面形状的沟槽。
12.此外，根据第一方面的固态摄像装置还可以包括设置在所述第一部分和所述第二部分下方的遮光膜。在这种情况下，具有成形为向下突出的所述底面的沟槽可以抑制由从所述沟槽入射到所述遮光膜上的光引起的固态摄像装置的图像质量的降低。
13.此外，在第一方面中，所述沟槽的上端可以是所述透镜的表面的曲率的拐点。这使得例如能够通过蚀刻形成所述沟槽。
14.此外，在第一方面中，所述沟槽的底面的纵截面可以成形为类似半圆形、三角形或梯形。这使得所述沟槽的底面能够成形为向下突出。
15.此外，在第一方面中，所述沟槽的底面的垂直端面可以成形为相对于所述沟槽的所述纵截面的中心线对称。例如，这使得光能够被所述沟槽的底面均匀地引导朝向所述沟槽周围的多个滤色器。
16.此外，在第一方面中，所述沟槽在某一高度处的宽度可以随所述高度变低而变窄。例如，这使得光能够被所述沟槽引导朝向所述滤色器而不是朝向所述遮光膜。
17.此外，在第一方面中，所述沟槽的表面可以包括曲率的拐点，所述拐点位于比所述沟槽的上端低但比所述沟槽的下端高的位置处。例如，这能够增加所述沟槽的形状的自由度。
18.此外，在第一方面中，对于所述沟槽的表面的倾斜角，所述上端与所述拐点之间的角度可以小于所述拐点与所述下端之间的角度。例如，这使得所述沟槽的所述纵截面形状拉长。
19.此外，在第一方面中，在所述上端和所述拐点之间，所述沟槽的表面的倾斜角可以小于30度。这使得减小所述沟槽的前表面与所述透镜的前表面的比率，能够抑制由所述沟槽引起的所述透镜的聚光率的降低。
20.此外，在第一方面中，在所述拐点和所述下端之间，所述沟槽的表面的倾斜角可以小于90度。这使得所述沟槽的所述下端附近的聚光率增加，并且还能够抑制由所述沟槽的下端附近的光引起的颜色混合。
21.此外，第一方面的所述固态摄像装置还可以包括设置在所述多个光电转换部和所述多个透镜之间的多个滤色器，所述第二部分的宽度可以等于或大于所述滤色器之间的距离，并且所述第二部分的下端的高度可以高于所述滤色器的上表面的高度。这使得在形成所述沟槽时抑制对所述滤色器的损坏。
22.此外，第一方面的所述固态摄像装置还可以包括设置在所述透镜的上表面上的抗反射膜。这使得抑制入射在所述透镜上的光的反射。
23.此外，在第一方面中，所述抗反射膜还可以设置在所述沟槽的表面上。这使得抑制入射到所述沟槽中的光的反射。
24.此外，第一方面的所述固态摄像装置还可以包括设置在所述沟槽中并且具有比所述透镜低的折射率的第一膜。这使得抑制光从所述透镜泄漏到所述沟槽中。
25.此外，在第一方面中，所述第一膜还可以设置在所述透镜的上表面上。例如，这使得设置在所述透镜的上表面上的所述膜用作所述第一膜。
26.此外，第一方面的固态摄像装置还可以包括设置在所述透镜的上表面上的第一膜和设置在所述沟槽中并且具有比所述透镜低的折射率的第二膜。这能够抑制光从所述透镜泄露到所述沟槽中。
27.此外，在第一方面中，所述第二膜可以具有比所述第一膜低的折射率。例如，这能够抑制光从所述第一膜泄露到所述第二膜。
28.此外，在第一方面中，所述第二膜可以是用于在所述第一膜上方设置玻璃的玻璃密封树脂。这使得所述玻璃密封树脂能够用作所述第二膜。
29.此外，第一方面中的所述固态摄像装置可以通过wlcsp(晶圆级芯片尺寸/规模封装)封装。例如，这使得覆盖所述透镜的树脂用作所述第一膜或所述第二膜。
30.根据本公开的第二方面的固态摄像装置的制造方法包括：形成多个光电转换部；在所述多个光电转换部上方形成多个透镜；以及在所述透镜之间形成沟槽，所述沟槽包括成形为向下突出的底面。这使得成形为向下突出的所述底面抑制由所述透镜之间的所述沟槽引起的图像质量降低。
31.此外，在第二方面中，所述沟槽可以包括夹在相邻的两个透镜之间的第一部分和夹在四个相邻的透镜之间的第二部分，并且所述第二部分的下端可以形成在比所述第一部分的下端低的位置处。这使得在相邻的两个透镜之间设置具有线性平面形状的沟槽，同时使得在相邻的四个透镜之间设置具有点状平面形状的沟槽。
32.此外，根据第二方面的所述固态摄像装置的制造方法可以包括：在所述透镜之间形成所述沟槽之后，在所述透镜的上表面和所述沟槽的表面上形成抗反射膜。这能够抑制入射在所述透镜上的光和所述沟槽中的光的反射。
33.此外，根据第二方面的所述固态摄像装置的制造方法可以包括：在所述透镜之间形成所述沟槽之前，在所述透镜的上表面上形成抗反射膜，并且所述沟槽可以形成在所述透镜之间，使得孔穿透所述抗反射膜。这能够抑制入射到所述透镜上的光的反射，并且还能够用空气或除所述抗反射膜之外的膜填充所述沟槽的内部。
34.此外，根据第二方面的所述固态摄像装置的制造方法还可以包括：在所述沟槽中形成具有低于所述透镜的折射率的第一膜。这能够抑制光从所述透镜泄露到所述沟槽中。
附图说明
35.图1是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的构成的框图。
36.图2是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。
37.图3是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的平面图。
38.图4是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的平面图和横截面图。
39.图5示出了在根据第一实施方案的固态摄像装置和根据比较例的固态摄像装置之间进行比较的横截面图。
40.图6是示出了根据第一实施方案的变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
41.图7是示出了根据第一实施方案的另一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
42.图8是示出了根据第一实施方案的又一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
43.图9是示出了根据第一实施方案的再一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
44.图10是示出了根据第一实施方案的又一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
45.图11是示出了说明根据第一实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(1/4)。
46.图12是示出了说明根据第一实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(2/4)。
47.图13示出了说明根据第一实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(3/4)。
48.图14示出了说明根据第一实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(4/4)。
49.图15是示出了根据第二实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。
50.图16是示出了根据第二实施方案的变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
51.图17是示出了根据第二实施方案的另一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
52.图18是示出了说明根据第二实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(1/2)。
53.图19是示出了说明根据第二实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图(2/2)。
54.图20是示出了根据第三实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。
具体实施方案
55.下面将参照附图说明本发明的实施方案。
56.(第一实施方案)
57.图1是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的构成的框图。
58.图1的固态摄像装置是cmos(互补金属氧化物半导体)固态摄像装置，并且包括具有多个像素1的像素阵列区域2、控制电路3、垂直驱动电路4、多个列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、多条垂直信号线8和水平信号线9。
59.各像素1包括用作光电转换部的光电二极管和多个像素晶体管。作为示例，像素晶体管是包括传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管的四种mos晶体管。然而，像素晶体管可以是与除了选择晶体管之外的四种mos晶体管对应的三种mos晶体管。
60.像素阵列区域2包括以二维阵列布置的多个像素1。像素阵列区域2包括接收光、执行光电转换、放大由光电转换产生的信号电荷并且输出放大后的信号电荷的有效像素区域以及用于输出用作黑电平基准的光学黑的黑基准像素区域(未示出)。通常，黑基准像素区域配置在有效像素区域的外周部。
61.控制电路3根据垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，生成与用于垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作的基准相对应的各种信号。控制电路3生成的信号例如包括时钟信号和控制信号，并且被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
62.垂直驱动电路4包括例如移位寄存器，并且以行为单位在垂直方向上顺序地选择性地扫描像素阵列区域2中的像素1。垂直驱动电路4还通过垂直信号线8向列信号处理电路5提供基于由各像素1根据接收到的光量产生的信号电荷的像素信号。
63.列信号处理电路5例如针对像素阵列区域2中的像素1的各列配置，并且根据来自于来自黑基准像素区域的信号，针对各列，对从一行的像素1输出的信号执行信号处理。信号处理的示例包括噪声消除和信号放大。在列信号处理电路5的输出级，在输出级和水平信号线9之间设置有水平选择开关(未示出)。
64.水平驱动电路6例如包括移位寄存器，并且顺序地输出水平扫描脉冲以选择列信号处理电路5，以使列信号处理电路5的各者向水平信号线9输出像素信号。
65.输出电路7对通过水平信号线9从列信号处理电路5顺序提供的信号执行信号处理，并且输出经过信号处理的信号。
66.图2是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。图2示出了图
1的像素阵列区域2的纵向截面。
67.根据本实施方案的固态摄像装置包括支撑基板11、多个配线层12、13和14、层间绝缘膜15以及包括在各传输晶体管tr1中的栅极电极16和栅绝缘膜17。
68.根据本实施方案的固态摄像装置包括基板21、基板21中的多个光电转换部22、包括在各个光电转换部22中的p型半导体区域23、n型半导体区域24和p型半导体区域25、基板21中的像素隔离层26、p阱层27和多个浮动扩散部28。
69.根据本实施方案的固态摄像装置还包括沟槽31、设置在沟槽31中的元件隔离部32、包括在元件隔离部32中的固定电荷膜(具有负固定电荷的膜)33和绝缘膜34、遮光膜35、多个滤色器36、多个片上透镜37以及各自在片上透镜37之间的沟槽38。
70.图2示出了彼此垂直的x轴、y轴和z轴。x方向和y方向对应于横向(水平方向)，并且z方向对应于纵向(垂直方向)。此外，+z方向对应于向上方向，并且-z方向对应于向下方向。-z方向可以与重力方向精确地对齐或可以与重力方向不精确地对齐。
71.基板21例如是诸如硅(si)基板等半导体基板。在图2中，基板21的-z方向的面是基板21的正面，并且基板21的z方向的面是基板21的背面(后表面)。根据本实施方案的固态摄像装置是背面照射型，并且因此滤色器36和片上透镜37设置在基板21的背面并且位于图2的基板21的上侧。基板21的背面对应于基板21的光入射面。另一方面，在图2中，配线层12至14设置在基板21的正面并且位于基板21的下侧。基板21例如具有1～6μm的厚度。
72.光电转换部22针对各像素1设置在基板21中。图2示出了用于各自的三个像素1的三个光电转换部22。各光电转换部22包括在基板21中从基板21的正面朝向背面顺序形成的p型半导体区域23、n型半导体区域24和p型半导体区域25。在光电转换部22中，主要光电二极管由p型半导体区域23和n型半导体区域24之间的pn结以及n型半导体区域24和p型半导体区域25之间的pn结来实现，并且光电二极管将光转换为电荷。光电转换部22经由滤色器36接收入射在片上透镜37上的光，根据接收到的光量产生信号电荷，并且将产生的信号电荷累积在n型半导体区域24中。
73.像素隔离层26是设置在彼此相邻的光电转换部22之间的p型半导体区域。p阱层27是相对于像素分离层26设置在基板21的正面的p型半导体区域。浮动扩散部28是相对于p阱层27设置在基板21的正面的n型半导体区域。浮动扩散部28通过在p阱层27中掺杂高浓度的n型杂质而形成。
74.注意，根据本实施方案的基板21中的p型半导体区域和n型半导体区域可以相互替换。换言之，p型半导体区域23、p型半导体区域25、像素隔离层26和p阱层27可以换成n型半导体区域，而n型半导体区域24和浮动扩散部28可以换成p型半导体区域。
75.沟槽31成形为从基板21的后表面沿着深度方向(-z方向)延伸，并且如像素分离层26一样，设置在彼此相邻的光电转换部22之间。在像素隔离层26中通过蚀刻形成凹部来形成沟槽31。根据本实施方案的沟槽31到达p阱层27，但未到达浮动扩散部28。
76.元件隔离部32包括顺序形成在沟槽31中的固定电荷膜33和绝缘膜34。固定电荷膜33形成在沟槽31的侧面和底面上。绝缘膜34通过固定电荷膜33嵌入在沟槽31中。
77.固定电荷膜33是具有负固定电荷的膜并且形成元件隔离部32的材料。通常，在固态摄像装置中，即使没有入射光或信号电荷，电荷也可能由存在于基板21的界面中的微缺陷产生。该电荷引起称为暗电流的噪声。然而，具有负固定电荷的膜对于抑制这种暗电流的
产生是有效的。因此，根据本实施方案，固定电荷膜33能够减少暗电流。根据本实施方案的固定电荷膜33形成在基板21的整个后表面，并且配置在光电转换部22上方以及元件隔离部32中。
78.固定电荷膜33优选地由当固定电荷膜33形成在诸如硅基板等基板21上时能够产生固定电荷以增强钉扎的材料形成。这种固定电荷膜33的示例包括诸如高折射率材料膜和高介电膜等的绝缘膜。
79.固定电荷膜33例如是包含铪(hf)、铝(al)、锆(zr)、钽(ta)和钛(ti)中的至少一种金属元素的氧化膜或氮化膜。形成固定电荷膜33的方法例如是cvd(化学气相沉积)、溅射、ald(原子层沉积)等。使用ald，在形成固定电荷膜33的步骤中，可以将与减少界面态的膜对应的氧化硅膜形成为大约1nm的厚度。固定电荷膜33的其他示例包括包含镧(la)、镨(pr)、铈(ce)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)和钇(y)中至少一种金属元素的氧化物或氮化物。此外，固定电荷膜33可以是氧氮化铪膜或氧氮化铝膜。
80.可以将硅(si)或氮(n)加入到固定电荷膜33中，以达到固定电荷膜33的绝缘特性不受损害的程度。这使得能够提高固定电荷膜33的耐热性和离子注入抑制能力。
81.在本实施方案中，元件隔离部32由固定电荷膜33等实现，并且在元件隔离部32的与固定电荷膜33接触的表面上形成反型层。因此，基板21被反型层钉扎，抑制了暗电流的产生。在本实施方案中，在基板21中形成有沟槽31，并且因此沟槽31的侧面和底面可能受到物理损伤，可能导致沟槽31周围的非钉扎。然而，在本实施方案中，固定电荷膜33形成在沟槽31的侧面和底面上，使得能够防止非钉扎。
82.绝缘膜34与固定电荷膜33一起形成元件隔离部32的材料。绝缘膜34优选地由具有与固定电荷膜33不同的折射率的材料形成。这种绝缘膜34的示例包括氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、树脂等。此外，绝缘膜34可以是不具有正固定电荷或仅有少量正固定电荷的膜。根据本实施方案的绝缘膜34形成于基板21的整个后表面，并且配置在光电转换部22的上方以及元件隔离部32中。
83.在本实施方案中，沟槽31嵌入有绝缘膜34等，以通过绝缘膜34等将光电转换部22彼此隔离。因此，信号电荷不可能从各像素1泄露到相邻的像素1，并且因此，在产生超过饱和电荷量的信号电荷的情况下，本实施方案能够减少溢出光电转换部22的信号电荷泄露到相邻的光电转换部22。这使得能够抑制像素1之间的颜色混合。
84.遮光膜35形成在形成于基板21的后表面的绝缘膜34的预定区域，并且具有阻挡来自片上透镜37的光的效果。在像素阵列区域2中，遮光膜35形成为类似网，使得光电转换部22对片上透镜37开放，并且具体地形成在元件隔离部32的上方。遮光膜35是由阻光材料形成并且例如包含诸如钨(w)、铝(al)或铜(cu)等的元素的膜。
85.滤色器36针对各像素1形成在绝缘膜34和遮光膜35上。例如，针对红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)的滤色器36分别配置在用于红色、绿色和蓝色的像素1的光电转换部22的上方。此外，滤色器36可以在用于红外光的像素1的光电转换部22的上方包括针对红外光的滤色器36。各个滤色器36具有能够透射预定波长的光的特性，并且透过各滤色器36的光经由绝缘膜34和固定电荷膜33入射在光电转换部22上。
86.片上透镜37形成在针对各个像素1的各个滤色器36上。各片上透镜37具有收集入
射光的特性，并且各片上透镜37收集的光经由滤色器36、绝缘膜34和固定电荷膜33入射在光电转换部22上。片上透镜37由透光材料形成，并且根据本实施方案的片上透镜37通过该材料连接。稍后将说明片上透镜37的进一步细节。
87.沟槽38各自形成在彼此相邻的片上透镜37之间并且在-z方向上延伸。根据本实施方案的沟槽38是通过在形成片上透镜37的材料中蚀刻形成凹部而形成的。为了防止片上透镜37被切掉，形成根据本实施方案的沟槽38。此外，根据本实施方案的沟槽38配置在元件隔离部32和遮光膜35的上方，并且在滤色器36之间的间隙上方。稍后将说明沟槽38的进一步细节。
88.支撑基板11隔着层间绝缘膜15设置在基板21的正面，并且设置成保持基板21的强度。支撑基板11例如是诸如硅(si)基板等半导体基板。
89.配线层12～14设置在基板21正面设置的层间绝缘膜15中，并且形成多层配线结构。根据本实施方案的多层配线结构包括三层配线层12至14，但也可以包括四层以上配线层。配线层12至14包括用于驱动传输晶体管tr1等的像素晶体管的各种配线。配线层12～14例如是含有诸如钨、铝或铜等元素的金属层。层间绝缘膜15例如是包含氧化硅膜等的绝缘膜。
90.各传输晶体管tr1的栅极电极16经由栅极绝缘膜17设置在p型半导体区23和浮动扩散部28之间的p阱层27下方。各传输晶体管tr1可以将光电转换部的信号电荷传输至浮动扩散部28。栅极电极16和栅绝缘膜17设置在层间绝缘膜15中。
91.在根据本实施方案的固态摄像装置中，基板21被来自背面的光照射，并且光进入片上透镜37。进入片上透镜37的光被片上透镜37收集并且经由滤色器36等进入光电转换部22。光电转换部22进行光电转换以将光转换为电荷，产生信号电荷。通过设置在基板21正面的配线层12至14中的垂直信号线8将信号电荷作为像素信号输出。
92.图3是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的平面图。图3示出了当从-z方向观察时图1的像素阵列区域2的平面结构。
93.在图3中，四个像素1共用像素晶体管。图3示出了由像素1共用的四个传输晶体管tr1、两个复位晶体管tr2、两个放大器晶体管tr3和两个选择晶体管tr4。
94.传输晶体管tr1包括经由栅极绝缘膜17(图2)设置在基板21的正面的栅极电极16。类似地，复位晶体管tr2、放大晶体管tr3和选择晶体管tr4分别包括经由栅极绝缘膜(未示出)设置在基板21的正面的栅极电极41、栅极电极42和栅极电极43。根据本实施方案的固态摄像装置在基板21中还包括用于复位晶体管tr2、放大晶体管tr3和选择晶体管tr4的源漏区域44、源漏区域45、源漏区域46和源漏区域47。这四种晶体管用作根据本实施方案的固态摄像装置的像素晶体管。
95.图3示出了针对四个像素1各自设置的p型半导体区域23、插入在p型半导体区域23之间的p阱层27、以及被四个像素1共用的浮动扩散部28。图3还用虚线示出了元件隔离部32的位置。四个传输晶体管tr1的栅极电极16配置为在对应的p型半导体区域23和浮动扩散部28上方延伸。传输晶体管tr1可以将对应光电转换部22中的信号电荷传输至浮动扩散部28。
96.下面将说明根据本实施方案的片上透镜37和沟槽38的进一步细节。在下面的说明中，将片上透镜37简称为“透镜37”。
97.图4示出了说明根据第一实施方案的固态摄像装置的结构的平面图和横截面图。
98.在图4中，a是示出了根据本实施方案的固态摄像装置的多个透镜37中的四个相邻透镜37的平面图。根据本实施方案的透镜37配置在沿着x方向延伸的多条直线与沿着y方向延伸的多条直线的交点处，换言之，以方格状布置。除了配置在端部的那些之外，各个透镜37在
±
x方向上与两个透镜37相邻，在
±
y方向上与两个透镜37相邻，在
±
x'方向上与两个透镜37相邻，在
±
y'方向上与两个透镜37相邻。这里，x'方向表示相对于x方向倾斜45度的方向，并且y'方向表示相对于y方向倾斜45度的方向。
99.在图4中，a还示出了设置在透镜37之间的沟槽38。根据本实施方案的沟槽38包括夹在相邻两个透镜37之间的第一部分38a和夹在相邻四个透镜37之间的第二部分38b。除了设置在端部的那些之外，根据本实施方案的各个透镜37由四个第一部分37a和四个第二部分37b包围。第一部分38a具有大致线状平面形状，并且第二部分38b具有大致点状平面形状。
100.在图4中，b是沿着平行于x方向的线i-i'的横截面图，示出了在
±
x方向上彼此相邻的两个透镜37的xz截面。在图4中，b示出了沟槽38的第一部分38a的纵截面形状。根据本实施方案的第一部分38a配置在元件隔离部32和遮光膜35的上方并且在滤色器36之间的间隙的上方。注意，在图4的b中，省略了图2所示的光电转换部22等的图示(这也适用于下述的图)。
101.在图4中，c是沿着平行于x'方向的线j-j'的横截面图，示出了在
±
x'方向上彼此相邻的两个透镜37的x'z截面。在图4中，c示出了沟槽38的第二部分38b的纵截面形状。与第一部分38a一样，根据本实施方案的第二部分38b配置在元件隔离部32和遮光膜35的上方并且在滤色器36之间的间隙上方。
102.根据本实施方案的沟槽38露出在空气中。因此，形成透镜37的材料具有比沟槽38内的物质(即空气)高的折射率，使得光难以从透镜37漏射到沟槽38中。因此，本实施方案能够抑制入射到一个像素1的透镜37的光进入到另一个像素1的透镜37上，否则将造成颜色混合。另一方面，光可以容易地从沟槽38进入透镜37。注意，如后将述，沟槽38可以嵌入有具有比形成透镜37的材料低的折射率的材料。
103.此外，根据本实施方案的沟槽38包括如图4的b和c所示的成形为向下突出的底面。因此，根据本实施方案，入射到沟槽38的底面的光能够被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35，使得能够抑制由沟槽38引起的图像质量的降低。稍后将说明该效果的细节。注意，根据本实施方案的沟槽38的底面的纵截面为半圆形。这使得沟槽38的底面成形为向下突出。
104.在图4中，b和c示出了沟槽38的下端p。沟槽38的下端p对应于沟槽38的前表面具有最小高度的点。根据本实施方案的沟槽38的下端p位于成形为向下突出的底面的下端处。
105.在图4中，b和c示出了沟槽38的上端q。根据本实施方案的沟槽38的上端q对应于透镜37的前表面的曲率的拐点(拐点线)，并且更具体地，对应于透镜37的前表面的一个以上曲率中最接近透镜37的顶点的曲率的拐点(拐点线)。根据本实施方案的沟槽38对应于设置在透镜37之间的上端q和下端p之间的空间。
106.在图4中，b和c还示出了成形为向下突出的底面的上端r。根据本实施方案的沟槽38包括在透镜37之间的上端r和下端p之间成形为向下突出的底面。上端r不对应于图4的b和c的拐点，但可以形成作为上端q的拐点。
107.根据本实施方案的沟槽38包括在第一部分38a和第二部分38b两者中成形为向下
突出的底面。然而，根据本实施方案的沟槽38形成为使得第二部分38b的下端pb低于第一部分38a的下端pa。因此，第二部分38b的深度db大于第一部分38a的深度da。这是因为通过蚀刻同时形成沟槽38的第一部分38a和第二部分38b时，由于蚀刻的特性，第二部分38b自然地变得比第一部分38a深。注意，第二部分38b的深度db可以由于其他原因而大于第一部分38a的深度db，或者可以等于第一部分38b的深度da。
108.第一部分38a的深度da对应于在z方向上第一部分38a的下端pa和第一部分38a的上端qa之间的距离，并且第二部分38b的深度db对应于在z方向上第二部分38b的下端pb和第二部分38b的上端qb之间的距离。如图4的b和c中，第一部分38a的上端qa与第二部分38b的上端qb处于相同的高度(z坐标)，但是上端qa和上端qb可以处于不同的高度。注意，在这点上，因为沟槽38是通过蚀刻形成的，所以第一部分38a的上端qa和第二部分38b的上端qb对应于拐点，但是上端qa和上端qb不必对应于拐点。
109.在图4中，b和c示出了作为成形为向下突出的底面的上端r的第一部分38a的底面的上端ra和第二部分38b的底面的上端rb。在图4的b和c中，第一部分38a的底面的上端ra与第二部分38b的底面的上端rb处于相同的高度(z坐标)，但是上端ra和上端rb可以处于不同的高度。
110.注意，根据本实施方案的沟槽38的底面的纵截面在第一部分38a和第二部分38b两者中都是半圆形。然而，根据本实施方案的第一部分38a的底面成形为半圆柱状，而根据本实施方案的第二部分38b的底面成形为半圆形。注意，根据本实施方案的沟槽38的底面的纵截面可以具有除了半圆形以外的如后将述的形状。
111.图5示出了在根据第一实施方案的固态摄像装置和根据比较例的固态摄像装置之间进行比较的横截面图。
112.在图5中，a示出了根据本实施方案的固态摄像装置的纵截面，具体地示出了如在图4的c中的x'z截面。根据本实施方案的沟槽38包括如上所述的成形为向下突出的底面。
113.在图5中，b示出了根据比较例的固态摄像装置的纵截面，具体地示出了x'z截面。根据比较例的固态摄像装置具有与根据本实施方案的固态摄像装置类似的结构，除了根据比较例的沟槽38包括具有平坦形状的底面。
114.下面将根据本实施方案的固态摄像装置与根据比较例的固态摄像装置进行比较。
115.根据本实施方案的沟槽38(图5的a)露出在空气中。因此，形成透镜37的材料具有比沟槽38内的物质(即，空气)高的折射率，使得光不太可能从透镜37漏射到沟槽38中。因此，本实施方案能够抑制入射到一个像素1的透镜37的光入射到另一个像素1的透镜37上，否则将造成颜色混合。在图5的a中，从透镜37被引导朝向沟槽38的光以全反射方式在沟槽38的侧面反射。
116.这也适用于根据比较例的沟槽38(图5的b)。在图5的b中，从透镜37被引导朝向沟槽38的光以全反射方式在沟槽38的侧面反射。
117.然而，根据比较例(图5的b)的沟槽38包括具有平坦形状的底面。因此，入射在沟槽38的底面的光进入设置在沟槽38下方的遮光膜35的上表面，如图5的b所示。这可能导致遮光膜35吸收光，降低固态摄像装置的灵敏度。此外，遮光膜35反射光，导致杂散光或眩光。使用如上所述设置在相邻透镜37之间的沟槽38，光可能从沟槽38进入遮光膜35并且降低固态摄像装置的图像质量。当像素1的尺寸减小并且沟槽38的尺寸相对于透镜37的尺寸增加时，
这个问题可能会更加严重。注意，在光被除遮光膜35以外的膜吸收或反射的情况下，这个问题也可能发生。
118.另一方面，根据本实施方案的沟槽38(图5的a)包括成形为向下突出的底面。因此，根据本实施方案，如图5的a所示，由于反向透镜效应，入射到沟槽38的底面上的光可以被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35，从而能够抑制由沟槽38引起的图像质量的降低。该效果可以由沟槽38的第一部分38a以及沟槽38的第二部分38b获得。
119.参照图6至图10，下面将说明根据本实施方案的各种变形例的固态摄像装置的结构。下面的说明集中在沟槽38的第二部分38b。然而，除非另有说明(这也适用于下面将述的第二实施方案和第三实施方案)，本说明也适用于沟槽38的第一部分38a。
120.图6是示出了根据第一实施方案的变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
121.在图6的a所示的变形例中，沟槽38的底面与图4的c的情况一样，成形为向下突出。但是，如图6的a所示，根据变形例的沟槽38的底面的纵截面为三角形。这使得入射在沟槽38的底面上的光能够被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35。
122.在图6的b所示的变形例中，沟槽38的底面与图4的c的情况一样，也成形为向下突出。但是，如图6的b所示，根据本变形例的沟槽38的底面的纵截面成形为类似梯形。这使得入射在沟槽38的底面上的光能够被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35。注意，在本变形例中，入射在梯形的上底(沟槽38的平坦表面)的光可能入射到遮光膜35的上表面。然而，根据变形例的沟槽38的平坦表面可以制成小于根据比较例的沟槽38的平坦表面。因此，与比较例相比，本变形例能够抑制由沟槽38引起的图像质量的降低。
123.图7是示出了根据第一实施方案的另一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
124.在图7所示的变形例中，沟槽38的底面的纵截面成形为相对于沟槽38的纵截面的中心线c对称。因此，根据本变形例，沟槽38的底面使得光能够均匀被引导朝向沟槽38周围的多个滤色器36。例如，各第一部分38a能够使光被均匀地引导朝向第一部分38a周围的两个滤色器36，而各第二部分38b能够使光被均匀地引导朝向第二部分38b周围的四个滤色器36。这使得减小像素1之间的灵敏度差异。
125.注意，根据本变形例的各第一部分38的底面成形为相对于中央面反射对称。在这种情况下，上述中心线c位于中心表面上。另一方面，根据本变形例的第二部分38的底面成形为相对于中心线c旋转对称。
126.图8示出了说明根据第一实施方案的又一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
127.在图8的a所示的变形例中，沟槽38的整个前表面形成沟槽38的底面，并且底面的纵截面成形为类似三角形。具体地，根据本变形例的沟槽38的前表面具有倒锥形形状。这使得入射在沟槽38上的光被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35。
128.仍然在图8的b所示的变形例中，沟槽38的整个前表面形成沟槽38的底面，并且底面的纵截面成形为类似三角形。具体地，底面的纵截面成形为类似具有一个圆角的三角形。根据变形例的沟槽38的前表面也具有倒锥形形状。这使得入射在沟槽38上的光被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35。
129.在图8中，b示出了沟槽38在某一高度(深度)d处的宽度w。在本变形例中，在某一高
度d处的沟槽38的宽度w与高度d一致地减小。这使得沟槽38的前表面逐渐变细。在图8的a中，高度d和宽度w之间的这种关系也成立。
130.注意，在图8的a和b中，宽度w对应于随着深度d的增加而减小的“深度d的单调递减函数”，但是，如图4的c所示，宽度w可以对应于随着深度d的增加而减小或保持不变的“高度d的递减函数”。具体地，沟槽38的前表面可以仅由倾斜表面形成，或者由倾斜表面和垂直表面形成。
131.图9示出了图示根据第一实施方案的再一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
132.在图9的a所示的变形例中，沟槽38的整个前表面形成槽沟38的底面，并且底面的纵截面成形为类似三角形。具体地，底面的纵截面成形为类似于三角形变为五边形的形状。根据本变形例的沟槽38的前表面也具有倒锥形形状。这使得入射在沟槽38上的光被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35。根据本变形例的沟槽38包括对应于沟槽38的上端q的拐点和位于比上端q低但比下端p高的位置处的拐点s。例如，设置在沟槽38的前表面上的这种拐点s增加了沟槽38的形状的自由度。
133.在图9中，a示出了作为沟槽38的前表面的倾斜角的在上端q与拐点s之间的倾斜角θ1和在拐点s与下端p之间的倾斜角θ2。倾斜角θ1和θ2具有0
°
《θ1《θ2《90
°
的关系。这使得例如沟槽38的纵截面形状伸长。
134.期望防止倾斜角θ1过大，并且期望大于0
°
但等于或小于30
°
(0
°
《θ1≤30
°
)。这是因为大于30
°
的倾斜角θ1增加了沟槽38的前表面与透镜37的前表面的比率，使得透镜37接近于三角形透镜。近似于三角形透镜的透镜37能降低透镜37的集光率，从而降低了固态摄像装置的灵敏度。
135.另一方面，只要倾斜角θ2大于倾斜角θ1，倾斜角θ2可以是0
°
和90
°
之间的任何角度(0
°
《θ2《90
°
)。90
°
的倾斜角θ2防止在底面靠近下端p附近实现光收集效果。因此，期望倾斜角θ2小于90
°
而不是90
°
。此外，大于90
°
的倾斜角θ2使得底面在下端p附近成形为向上凸起，并且因此入射在某个像素1上的光不会被收集在该像素1上，而收集在下端p附近的另一个像素1上。这导致像素1之间的颜色混合，因此期望倾斜角θ2小于90
°
而不是大于90
°
。
136.注意，针对倾斜角θ1的条件“0
°
《θ1≤30
°”
也可以应用于图8的a的三角形的底面以及图8的b的三角形部分的底面。
137.在图9的b所示的变形例中，沟槽38(第二部分38b)的宽度w1等于或大于相邻滤色器36之间的距离w2(w1≥w2)。在这种情况下，在沟槽38过深的情况下，当通过蚀刻形成沟槽38时，可能到达并且损坏滤色器36。
138.因此，在图9的b中，沟槽38(第二部分38b)的下端p的高度h1大于滤色器36的上表面的高度h2(h1＞h2)。换言之，在沟槽38到达滤色器36之前，完成了沟槽38的蚀刻。这使得能够在形成沟槽38时抑制对滤色器36的损坏。
139.注意，图9的b所示的变形例可以应用于沟槽38的第一部分38a和第二部分38b两者中。然而，在很多情况下，第二部分38b比第一部分38a深，并且因此图9的b所示的变形例期望主要应用于第二部分38b。
140.图10示出了图示根据第一实施方案的又一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
141.根据图10的a所示的变形例的固态摄像装置包括形成在透镜37的上表面上的抗反射膜51。这使得抑制入射在透镜37上的光的反射。根据本变形例的抗反射膜51形成在透镜37的上表面上，而不在沟槽38的前表面上。这样的抗反射膜51可以通过例如在各个透镜37上形成抗反射膜51，然后在透镜37之间形成沟槽38使得孔穿透抗反射膜51来形成。
142.根据图10的b所示的变形例的固态摄像装置包括在透镜37的上表面和沟槽38的前表面形成的抗反射膜52。这使得抑制入射在透镜37和沟槽38上的光的反射。这样的抗反射膜52可以通过例如在透镜37之间形成沟槽38，然后在透镜37的上表面和沟槽38的前表面上形成抗反射膜52来形成。注意，在本变形例与其他变形例组合实施的情况下，沟槽38的形状和尺寸按未设置抗反射膜52的状态进行处理。
143.抗反射膜51和抗反射膜52的示例包括氧化硅膜和氮化硅膜。根据本实施方案的固态摄像装置可以包括图10的a所示的抗反射膜51或图10的b所示的抗反射膜52b。
144.图11～图14是示出了根据第一实施方案的固态摄像装置的制造方法的横截面图。在图11的a至图12的b中所示的是根据本实施方案的固态摄像装置的xz截面，并且在图13的a至图14的b中所示的是根据本实施方案的固态摄像装置的x'z截面。
145.首先，如图11的a所示，在基板21中和基板21上形成以下：p型半导体区23、n型半导体区24、p型半导体区25、像素隔离层26、p阱层27、浮动扩散部28、栅绝缘膜17、栅极电极16等。在这个阶段，还形成用于复位晶体管tr2、放大晶体管tr3和选择晶体管tr4的栅极绝缘膜、栅极电极41至栅极电极43以及源漏区域44至源漏区域47。以这种方式，形成光电转换部22和像素晶体管。然后，如图11的a所示，在基板21的正面交替地形成层间绝缘膜15和配线层12～配线层14。注意，在基板21的正面朝上并且基板21的背面朝下的情况下，执行图11的a的步骤。
146.接着，如图11的b所示，将支撑基板11经由层间绝缘膜15接合至基板21的正面，然后将基板21上下颠倒。在图11中，b示出了正面朝下并且背面朝上的情况下的基板21。
147.然后，如图11的b所示，从后表面减薄基板21，并且在基板21中通过蚀刻到预定深度来形成沟槽31。从基板21的后表面，在像素隔离层26中形成沟槽31。考虑到光谱特性，沟槽31的深度优选地为距基板21的后表面为0.2μm以上，并且更优选为1.0μm以上。此外，考虑到光谱特性，沟槽31的宽度优选地为0.02μm以上。设置沟槽31的较大宽度，有助于沟槽31的加工。然而，沟槽31的较大宽度示出较差的光谱特性和较小的饱和电荷量，因此沟槽31的宽度更优选地为0.02μm左右。根据本实施方案的沟槽31形成为沟槽31到达p阱层27但不到达浮动扩散部28以及源漏区域44至源漏区域47的深度。
148.接下来，如图12的a所示，在基板21的后表面依次顺序形成固定电荷膜33和绝缘膜34。因此，固定电荷膜33形成在沟槽31的侧面和底面上以及光电转换部22上。此外，绝缘膜34通过固定电荷膜33嵌入在沟槽31中并且通过固定电荷膜33形成在光电转换部22上。以这种方式，在沟槽31中形成元件隔离部32。通过例如cvd、溅射或ald形成固定电荷膜33。通过例如cvd形成绝缘膜34。
149.然后，如图12的b所示，在形成在基板21的后表面的绝缘膜34上的预定区域形成遮光膜35。遮光膜35通过例如在绝缘膜34上形成遮光膜35的材料层并且将材料层图案成预定形状而形成。根据本实施方案的遮光膜35形成在元件隔离部32上方。
150.然后，如图13的a所示，在绝缘膜34和遮光膜35上依次顺序形成多个滤色器36和多
个透镜37。因此，在光电转换部22上方依次顺序形成了滤色器36和透镜37。
151.然后，如图13的b所示，在透镜37上形成抗蚀膜53，并且通过光刻和蚀刻在抗蚀膜53上形成沟槽54。抗蚀膜53中的沟槽54分别形成在透镜37之间的将形成沟槽38的区域上。
152.然后，如图14的a所示，使用抗蚀膜53作为掩模，通过干蚀刻对形成透镜37的材料进行处理。因此，抗蚀膜53中的沟槽54被转移到材料上，在透镜37之间形成了沟槽38。沟槽38形成在相邻的两个透镜37之间或相邻的四个透镜37之间。从而，形成了如上所述的包括第一部分38a和第二部分38b的沟槽38。接着，去除抗蚀膜53。
153.根据本实施方案的沟槽38形成为使得沟槽38的底面成形为向下突出。这样的沟槽38可以通过例如在抗蚀膜53露出期间进行散焦以使抗蚀膜53中的沟槽54的前表面为倒锥形来形成。注意，可以使用任何其他方法来形成成形为向下突出的沟槽38。如上所述，制造了图4的a至c所示的固态摄像装置。
154.接着，如图14的b所示，在整个基板21上可以形成上述抗反射膜52。因此，在透镜37的上表面和沟槽38的前表面上形成了抗反射膜52，制造了图10的b所示的固态摄像装置。注意，当制造了图10的a所示的固态摄像装置时，在图13的a步骤后，在透镜37的上表面上形成抗反射膜51，并且在图14的a的步骤中，在透镜37之间形成沟槽38使得孔穿透抗反射膜51。
155.注意，根据本实施方案的沟槽38包括在第一部分38a和第二部分38b两者中成形为向下突出的底面。然而，根据本实施方案的沟槽38形成为使得第二部分38b的下端pb低于第一部分38a的下端pa。因此，第二部分38b的深度db大于第一部分38a的深度da(见图4的a至c)。这是因为在图14的a的步骤中，通过蚀刻同时地形成沟槽38的第一部分38a和第二部分38b，由于蚀刻的特性，第二部分38b自然形成得比第一部分38a更深。注意，第二部分38b的深度db可以由于其他原因而大于第一部分38a的深度db，或者可以等于第一部分38b的深度da。
156.如上所述，根据本实施方案的透镜37包括设置在透镜37之间的沟槽38，并且沟槽38包括成形为向下突出的底面。因此，根据本实施方案，成形为向下突出的底面能够抑制由透镜37之间的沟槽38引起的图像质量的降低。
157.(第二实施方案)
158.图15是示出了根据第二实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。与图4的c一样，图15示出了根据本实施方案的固态摄像装置的x'z截面。
159.除了根据图2、图4a、图4b、图4c等所示的第一实施方案的固态摄像装置的构成要素之外，根据本实施方案的固态摄像装置还包括设置在透镜37的上表面上和沟槽38内的平坦化膜61。根据本实施方案的平坦化膜61形成在整个基板21上，覆盖透镜37和沟槽38，从而平坦化基板21的后表面的表面。平坦化膜61是根据本公开的第一膜的示例。
160.根据本实施方案的平坦化膜61具有比透镜37的折射率n2低的折射率n1(n1＜n2)。例如，平坦化膜61的折射率n1低于1.5，并且透镜37的折射率n2高于1.5。形成透镜37的材料例如是氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化钛膜、丙烯酸树脂等。平坦化膜61例如是含有氧化硅、硅氧烷等填料的树脂。硅氧烷可以含有氟。含氟硅氧烷具有例如从1.15至1.45范围的折射率。
161.根据本实施方案，在沟槽38中设置有具有比透镜37的折射率n2低的折射率n1的平坦化膜61。这使得与沟槽38露出在空气中的情况相同，光难以从透镜37漏射到沟槽38中。因
此，本实施方案能够抑制入射到一个像素1的透镜37的光进入到另一个像素1的透镜37，否则将引起颜色混合。另一方面，光能够容易地从沟槽38进入透镜37。
162.注意，在本实施方案中，形成在沟槽38中的膜是形成在透镜37的上表面上的平坦化膜61，但如后将描述的，在沟槽38中可以形成除平坦化膜61以外的膜。然而，根据本实施方案，平坦化膜61形成在沟槽38中，使得无需执行与形成平坦化膜61的步骤分开的在沟槽38中形成膜的步骤。
163.参照图16和图17，下面将说明根据本实施方案的各种变形例的固态摄像装置的结构。
164.图16示出了图示根据第二实施方案的变形例的固态摄像装置的结构的截面图。
165.在图16的a所示的变形例中，与图16的情况一样，平坦化膜61形成在透镜37的上表面和沟槽38中。在图16中，a还示出了设置在平坦化膜61上的覆盖膜62。
166.在本变形例中，平坦化膜61的折射率n1低于透镜37的折射率n2，使得光难以从透镜37漏射到沟槽38中。在图16的a中，由于全反射模式，从透镜37向沟槽38行进的光被沟槽38的侧面反射。
167.此外，在本变形例中，沟槽38的底面成形为向下突出。因此，根据本变形例，如图16的a所示，由于反向透镜效应，入射在沟槽38底面的光能够被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35，使得抑制由沟槽38引起的图像质量的降低。
168.根据图16的b所示的变形例的固态摄像装置包括设置在透镜37之间的沟槽38和穿透平坦化膜61和覆盖膜62的沟槽63。沟槽63设置在沟槽38上方并且与沟槽38形成为一个沟槽。沟槽38和沟槽63可以通过如下所述的在同一步骤中蚀刻形成贯穿透镜37、平坦化膜61和覆盖膜62的沟槽(沟槽38和沟槽63)而形成。然而，沟槽38和沟槽63可以在不同的步骤中形成。
169.根据本变形例的沟槽38和沟槽63露出在空气中，因此光难以从透镜37漏射到沟槽38中，并且进而从平坦化膜61和覆盖膜62漏射到沟槽63中。在图16的b中，由于全反射模式，从透镜37向沟槽38行进的光被沟槽38的侧面反射，并且由于全反射模式，从平坦化膜61向沟槽63行进的光被沟槽63的侧面反射。
170.此外，在本变形例中，沟槽38的底面成形为向下突出。因此，根据本变形例，如图16的b所示，由于反向透镜效应，入射在沟槽38底面上的光能够被引导朝向滤色器36而不朝向遮光膜35，使得能够抑制由沟槽38引起的图像质量的降低。
171.图17示出了说明根据第二实施方案的另一变形例的固态摄像装置的结构的横截面图。
172.根据图17的a所示的变形例的固态摄像装置除了图16的a所示的构成要素以外，还包括依次顺序设置在覆盖膜62上的玻璃密封树脂64和玻璃65。根据本变形例的玻璃65通过玻璃密封树脂64接合至覆盖膜62。例如，玻璃65形成固态摄像装置的封装的一部分。
173.与图17的a所示的变形例的情况一样，根据图17的b所示的变形例的固态摄像装置除了图16的b所示的构成要素以外，还包括依次顺序设置在覆盖膜62上的玻璃密封树脂64和玻璃65。然而，在沟槽38和沟槽63中也嵌入有根据本变形例的玻璃密封树脂64。玻璃密封树脂64是根据本公开的第二膜的示例。
174.根据本实施方案的玻璃密封树脂64具有比透镜37低的折射率。例如，玻璃密封树
脂64的折射率低于1.5，并且透镜37的折射率高于1.5。根据本变形例，在沟槽38内设置有折射率比透镜37低的玻璃密封树脂64，使得光难以从透镜37漏射到沟槽38中。
175.此外，根据本变形例的玻璃密封树脂64具有比平坦化膜61低的折射率。例如，玻璃密封树脂64的折射率低于1.3，但平坦化膜61的折射率高于1.3。根据本变形例，在沟槽63中设置有折射率比平坦化膜64低的玻璃密封树脂64，使得光难以从平坦化膜64漏射到沟槽63中。注意，玻璃密封树脂64具有范围例如从1.15到1.3的折射率。此外，在平坦化膜64为含氟硅氧烷的情况下，平坦化膜64的折射率可以在例如从1.3到1.45范围内。
176.注意，稍后将在第三实施方案中说明包括平坦化膜61、玻璃密封树脂64、玻璃65等的固态摄像装置的进一步细节。
177.图18和图19是示出了图示根据第二实施方案的固态摄像装置的制造方法的截面图。
178.首先，在执行图11的a至图13的a所述的步骤后，在透镜37上依次顺序形成平坦化膜61和覆盖膜62(图18的a)。接着，在覆盖膜62上形成抗蚀膜66，并且通过光刻和蚀刻在抗蚀膜66上形成沟槽67(图18的b)。沟槽67形成在将形成沟槽38和沟槽63的区域上方。
179.然后，使用抗蚀膜66作为掩模，通过干蚀刻处理覆盖膜62、平坦化膜61和形成透镜37的材料(图18的c)。因此，抗蚀膜66中的沟槽67被转移到覆盖膜62、平坦化膜61和形成透镜膜37的材料上。这形成了穿透覆盖膜62和平坦化膜61的沟槽63，进而在透镜37之间形成沟槽38。沟槽38形成在相邻的两个透镜37之间或相邻的四个透镜37之间。因此，形成了上述包括第一部分38a和第二部分38b的沟槽38。接着，去除抗蚀膜66(图19的a)。
180.根据本实施方案的沟槽38形成为使得沟槽38的底面成形为向下突出。这样的沟槽38可以通过，例如，在抗蚀膜66露出期间进行散焦以使抗蚀膜66中的沟槽67的表面为倒锥状来形成。注意，成形为向下突出的沟槽38可以使用任何其他方法形成。
181.然后，通过涂敷法在整个基板21上形成玻璃密封树脂64(图19的b)。因此，玻璃密封树脂64形成在覆盖膜62的上表面以及沟槽38和沟槽63中。然后，玻璃65通过玻璃密封树脂64接合至覆盖膜62(图19的c)。以这种方式，制造了图17的b所示的固态摄像装置。
182.注意，当制造了图17的a所示的固态摄像装置时，在执行图11的a至图13的b所示的步骤之后，执行图18的a、图19的b和图19的c所示的步骤。此外，在根据本实施方案的固态摄像装置中设置有抗反射膜51或抗反射膜52的情况下，例如，在图18的a中的步骤执行之前在透镜38上形成抗反射膜51或抗反射膜52。
183.注意，本实施方案的沟槽38包括在第一部分38a和第二部分38b两者中成形为向下突出的底面。然而，根据本实施方案的沟槽38形成为使得第二部分38b的下端pb低于第一部分38a的下端pa。因此，第二部分38b的深度db大于第一部分38a的深度da(参照图4的a至c)。这是因为，在图18的c中的步骤中，当沟槽38的第一部分38a和第二部分38b通过蚀刻同时形成时，由于蚀刻的特性，第二部分38b自然地形成得比第一部分38a更深。注意，第二部分38b的深度db可以由于其他原因而大于第一部分38a的深度db，或者可以等于第一部分38b的深度da。
184.如上所述，与第一实施方案的情况一样，根据本实施方案的透镜37包括设置在透镜37之间的沟槽38，并且沟槽38包括成形为向下突出的底面，因此，根据本实施方案，成形为向下突出的底面能够抑制由透镜37之间的沟槽38引起的图像质量的降低。
185.(第三实施方案)
186.图20是示出了根据第三实施方案的固态摄像装置的结构的横截面图。
187.除了与图17的a所示的固态摄像装置的构成要素类似的构成要素之外，根据本实施方案的固态摄像装置还包括绝缘膜71、配线层72、多个金属焊盘73、阻焊膜74和多个焊球75。然而，图20示出了比图17的a更大的区域，并且因此，省略了图17的a所示的一些构成要素(例如，沟槽38)。
188.图20示出了在通过切割得到的具有芯片尺寸的基板21上的设置为覆盖有色膜36和透镜37的平坦化膜61、覆盖膜62、玻璃密封树脂64和玻璃65。根据本实施方案的固态摄像装置由wlcsp(晶圆级芯片尺寸/规模封装)封装。因此，玻璃65的上表面的尺寸与基板21的上表面(后表面)的尺寸大致地相同。
189.绝缘膜71和配线层72依次顺序设置在基板21的下表面。另一方面，在基板21的上表面上设置有金属焊盘73。配线层72包括穿透基板21的多个通孔线72a，并且通孔线72a与金属焊盘73的下表面接触。这使得基板21的上表面上的各种器件电连接至配线层72。金属焊盘73是，例如，铝焊盘。
190.阻焊膜74设置在配线层72的下表面。焊球75设置在从阻焊膜74露出的配线层72的下表面上。这使得根据本实施方案的固态摄像装置通过焊球75电连接至任何其他装置。
191.根据本实施方案的平坦化膜61是覆盖有色膜36和透镜37的树脂。根据本实施方案，在沟槽38中可以形成有树脂。这使得能够省去执行与用树脂覆盖有色膜36和透镜37的步骤分开的在沟槽38中形成膜的步骤。
192.注意，根据本实施方案的固态摄像装置可以包括与图17的b所示的固态摄像装置的构成要素类似的构成要素。在这种情况下，在沟槽38(和沟槽63)中形成有玻璃密封树脂64。这使得能够省去执行与形成玻璃密封树脂64的步骤分开的在沟槽38中形成膜的步骤。
193.此外，代替用作平坦化膜61的树脂，根据本实施方案的固态摄像装置可以包括以环状包围有色膜36和透镜37的方式设置在基板21的端面上的隔离树脂。在这种情况下，与根据第一实施方案的固态摄像装置的情况一样，沟槽38露出在空气中。如上所述，本实施方案的结构可以应用于第一实施方案以及第二实施方案。
194.如上所述，根据本实施方案的固态摄像装置通过如图20所示的wlcsp封装。根据本实施方案，得到了与wlcsp的优点相对应的封装尺寸的减小，同时可以实现根据第一实施方案和第二实施方案的固态摄像装置的结构。
195.尽管上面已经说明了本公开的实施方案，但是在不背离本公开的主旨的情况下对实施方案进行各种变形来实施。例如，可以结合两个或多个实施方案来实施。
196.注意，本公开还可以采用下述构造。
197.(1)
198.一种固态摄像装置，包括：
199.多个光电转换部；和
200.多个透镜，其设置在所述多个光电转换部的上方，其中，
201.所述多个透镜各自包括设置在所述透镜之间的沟槽，并且
202.所述沟槽包括成形为向下突出的底面。
203.(2)
204.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
205.所述沟槽包括夹在相邻的两个透镜之间的第一部分和夹在相邻的四个透镜之间的第二部分，并且
206.所述第二部分的下端位于比所述第一部分的下端低的位置处。
207.(3)
208.根据(2)所述的固态摄像装置，还包括：
209.遮光膜，其设置在所述第一部分和所述第二部分下方。
210.(4)
211.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
212.所述沟槽的上端是所述透镜的表面的曲率的拐点。
213.(5)
214.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
215.所述沟槽的底面的纵截面成形为类似半圆形、三角形或梯形。
216.(6)
217.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
218.所述沟槽的底面的垂直端面成形为相对于所述沟槽的纵截面的中心线对称。
219.(7)
220.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
221.所述沟槽在某一高度处的宽度随所述高度变低而变窄。
222.(8)
223.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
224.所述沟槽的表面包括曲率的拐点，所述拐点位于比所述沟槽的上端低但比所述沟槽的下端高的位置处。
225.(9)
226.根据(8)所述的固态摄像装置，其中，
227.对于所述沟槽的表面的倾斜角，所述上端与所述拐点之间的角度小于所述拐点与所述下端之间的角度。
228.(10)
229.根据(9)所述的固态摄像装置，其中，
230.在所述上端和所述拐点之间，所述沟槽的表面的倾斜角小于30度。
231.(11)
232.根据(9)所述的固态摄像装置，其中，
233.在所述拐点和所述下端之间，所述沟槽的表面的倾斜角小于90度。
234.(12)
235.根据(2)所述的固态摄像装置，还包括：
236.多个滤色器，其设置在所述多个光电转换部和所述多个透镜之间，其中，
237.所述第二部分的宽度等于或大于所述滤色器之间的距离，并且
238.所述第二部分的下端的高度高于所述滤色器的上表面的高度。
239.(13)
240.根据(1)所述的固态摄像装置，还包括：
241.设置在所述透镜的上表面上的抗反射膜。
242.(14)
243.根据(13)所述的固态摄像装置，其中，
244.所述抗反射膜还设置在所述沟槽的表面上。
245.(15)
246.根据(1)所述的固态摄像装置，还包括：
247.设置在所述沟槽中并且具有比所述透镜低的折射率的第一膜。
248.(16)
249.根据(15)所述的固态摄像装置，其中，
250.所述第一膜还设置在所述透镜的上表面上。
251.(17)
252.根据(1)所述的固态摄像装置，还包括：
253.第一膜，其设置在所述透镜的上表面上；和
254.第二膜，其设置在所述沟槽中并且具有比所述透镜低的折射率。
255.(18)
256.根据(17)所述的固态摄像装置，其中，
257.所述第二膜具有比所述第一膜低的折射率。
258.(19)
259.根据(17)所述的固态摄像装置，其中，
260.所述第二膜包括用于在所述第一膜上方设置玻璃的玻璃密封树脂。
261.(20)
262.根据(1)所述的固态摄像装置，其中，
263.所述固态摄像装置通过wlcsp(晶圆级芯片尺寸/规模封装)封装。
264.(21)
265.一种固态摄像装置的制造方法，所述方法包括：
266.形成多个光电转换部；
267.在所述多个光电转换部上方形成多个透镜；以及
268.在所述透镜之间形成沟槽，所述沟槽包括成形为向下突出的底面。
269.(22)
270.根据(21)所述的固态摄像装置的制造方法，其中，
271.所述沟槽包括夹在相邻的两个透镜之间的第一部分和夹在四个相邻的透镜之间的第二部分，并且
272.所述第二部分的下端形成在比所述第一部分的下端低的位置处。
273.(23)
274.根据(21)所述的固态摄像装置的制造方法，还包括：
275.在所述透镜之间形成所述沟槽之后，在所述透镜的上表面和所述沟槽的前表面上形成抗反射膜。
276.(24)
277.根据(21)所述的固态摄像装置的制造方法，还包括：
278.在所述透镜之间形成所述沟槽之前，在所述透镜的上表面上形成抗反射膜，其中，
279.所述沟槽形成在所述透镜之间，使得孔穿透所述抗反射膜。
280.(25)
281.根据(21)所述的固态摄像装置的制造方法，还包括：
282.在所述沟槽中形成具有低于所述透镜的折射率的第一膜。
283.附图标记列表
284.1：像素
285.2：像素阵列区域
286.3：控制电路
287.4：垂直驱动电路
288.5：列信号处理电路
289.6：水平驱动电路
290.7：输出电路
291.8：垂直信号线
292.9：水平信号线
293.11：支撑基板
294.12、13、14：配线
295.15：层间绝缘膜
296.16：栅极电极
297.17：栅极绝缘膜
298.21：基板
299.22：光电转换部
300.23：p型半导体区域
301.24：n型半导体区域
302.25：p型半导体区域
303.26：像素隔离层
304.27：p阱层
305.28：浮动扩算部
306.31：沟槽
307.32：元件隔离部
308.33：固定电荷膜
309.34：绝缘膜
310.35：遮光膜
311.36：滤色器
312.37：片上透镜
313.38：沟槽
314.38a：第一部分
315.38b：第二部分
316.41、42、43：栅极电极
317.44、45、46、47：源漏区域
318.51：抗反射膜
319.52：抗反射膜
320.53：抗蚀膜
321.54：沟槽
322.61：平坦化膜
323.62：覆盖膜
324.63：沟槽
325.64:玻璃密封树脂
326.65：玻璃
327.66：抗蚀膜
328.67：沟槽
329.71：绝缘膜
330.72：配线层
331.72a：通孔线
332.73：金属焊盘
333.74：阻焊膜
334.75：焊球。