JP2000260970A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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- JP2000260970A JP2000260970A JP11066576A JP6657699A JP2000260970A JP 2000260970 A JP2000260970 A JP 2000260970A JP 11066576 A JP11066576 A JP 11066576A JP 6657699 A JP6657699 A JP 6657699A JP 2000260970 A JP2000260970 A JP 2000260970A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギ
ャップ領域に入射された光を有効利用することにより、
より高感度な固体撮像素子及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】複数の受光部が形成された基板上に、各受
光部の周囲を取巻く溝部１３を設けた平坦化層２を有
し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レンズ１、溝部内に
凹レンズ１５を有する。この構造によって、凸レンズに
入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入射
する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射する
ので、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミア
の減少につながる。なお、溝部の存在により各レンズが
融着することはない。
ャップ領域に入射された光を有効利用することにより、
より高感度な固体撮像素子及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】複数の受光部が形成された基板上に、各受
光部の周囲を取巻く溝部１３を設けた平坦化層２を有
し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レンズ１、溝部内に
凹レンズ１５を有する。この構造によって、凸レンズに
入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入射
する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射する
ので、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミア
の減少につながる。なお、溝部の存在により各レンズが
融着することはない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は凸レンズ（マイクロ
レンズ）を有したCCD(Charge Coupled Device)等の固体
撮像素子とその製造方法に関するものである。
レンズ）を有したCCD(Charge Coupled Device)等の固体
撮像素子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に一般な固体撮像素子の断面図を示
す。半導体基板上には受光部（フォトダイオード）６、
この受光部の電荷を転送するための転送部７、転送部へ
の光の入射を防ぐ遮光膜４などが存在する。遮光膜の上
には中間層を介して、受光部に対応する位置にカラーフ
ィルタ３が形成される。その上に透明樹脂による平坦化
層２が形成される。このような構造では、半導体基板上
の１００％の領域を受光部として利用することができな
いという問題が発生する。
す。半導体基板上には受光部（フォトダイオード）６、
この受光部の電荷を転送するための転送部７、転送部へ
の光の入射を防ぐ遮光膜４などが存在する。遮光膜の上
には中間層を介して、受光部に対応する位置にカラーフ
ィルタ３が形成される。その上に透明樹脂による平坦化
層２が形成される。このような構造では、半導体基板上
の１００％の領域を受光部として利用することができな
いという問題が発生する。
【０００３】この問題の解消方法として、それぞれの受
光部の上に凸レンズ（マイクロレンズ）１を形成するこ
とで、入射光を光学的に屈折させ、受光部への入射光を
効率的に利用している。一般的な凸レンズの形成方法を
図４に示す。まず、平坦化層２の上にポジ型レジスト１
１を塗布する（図４（ａ）参照）。プレベイク後、露光
（図４（ｂ）参照）、現像を行いそれぞれの受光部（画
素）に対応する位置にパターン形成を行う（図４（ｃ）
参照）。このレジストを加熱処理すると、表面張力によ
って凸レンズに変形する（図４（ｄ）参照）。
光部の上に凸レンズ（マイクロレンズ）１を形成するこ
とで、入射光を光学的に屈折させ、受光部への入射光を
効率的に利用している。一般的な凸レンズの形成方法を
図４に示す。まず、平坦化層２の上にポジ型レジスト１
１を塗布する（図４（ａ）参照）。プレベイク後、露光
（図４（ｂ）参照）、現像を行いそれぞれの受光部（画
素）に対応する位置にパターン形成を行う（図４（ｃ）
参照）。このレジストを加熱処理すると、表面張力によ
って凸レンズに変形する（図４（ｄ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】凸レンズによって入射
光の利用率を向上させるには、凸レンズの開口面積を大
きくする必要がある。そのために図４（ｄ）中１２に示
す凸レンズ間の間隔( レンズ間ギャップ) を狭くする必
要がある。レンズ間ギャップの制御因子としては、パタ
ーニング寸法、露光条件、熱リフロー温度等が考えられ
るが、より狭いギャップを得ようとすると、熱リフロー
によってレンズパターンが変形していく過程で、隣同士
のレンズが融着してしまい、感度が低下するという問題
点が存在する。
光の利用率を向上させるには、凸レンズの開口面積を大
きくする必要がある。そのために図４（ｄ）中１２に示
す凸レンズ間の間隔( レンズ間ギャップ) を狭くする必
要がある。レンズ間ギャップの制御因子としては、パタ
ーニング寸法、露光条件、熱リフロー温度等が考えられ
るが、より狭いギャップを得ようとすると、熱リフロー
によってレンズパターンが変形していく過程で、隣同士
のレンズが融着してしまい、感度が低下するという問題
点が存在する。
【０００５】この問題によって、マイクロレンズの融着
が起こらない条件でマイクロレンズを製造すると、マイ
クロレンズ間にはレンズ間ギャップが存在してしまう。
このレンズ間ギャップの領域に入射した光は、そのまま
直進して、受光部ではない遮光部へ入射し、乱反射して
しまうため感度には寄与しないうえ、転送部に光が漏れ
ることによるスミアの原因となる。固体撮像素子の高画
素化、小型化のために素子が細分化するに従い、感度向
上のためレンズ間ギャップに入射する光を有効に利用す
ることが必要となってくる。
が起こらない条件でマイクロレンズを製造すると、マイ
クロレンズ間にはレンズ間ギャップが存在してしまう。
このレンズ間ギャップの領域に入射した光は、そのまま
直進して、受光部ではない遮光部へ入射し、乱反射して
しまうため感度には寄与しないうえ、転送部に光が漏れ
ることによるスミアの原因となる。固体撮像素子の高画
素化、小型化のために素子が細分化するに従い、感度向
上のためレンズ間ギャップに入射する光を有効に利用す
ることが必要となってくる。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するもの
で、レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギャッ
プ領域に入射された光を有効利用することにより、より
高感度な固体撮像素子及びその製造方法を提供する。
で、レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギャッ
プ領域に入射された光を有効利用することにより、より
高感度な固体撮像素子及びその製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の受光部が形成された基板上に、各受光部の周
囲を取巻く溝部を設けた平坦化層を有し、かつ、該平坦
化層の溝部外に凸レンズ、溝部内に凹レンズを有するこ
とを特徴とする固体撮像素子である。
は、複数の受光部が形成された基板上に、各受光部の周
囲を取巻く溝部を設けた平坦化層を有し、かつ、該平坦
化層の溝部外に凸レンズ、溝部内に凹レンズを有するこ
とを特徴とする固体撮像素子である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、複数の受光部が
形成された基板上に、各受光部の周囲を取巻く溝部を設
けた平坦化層を有し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レ
ンズ、溝部内に凹レンズを有することを特徴とする固体
撮像素子の製造方法であって、溝部内にポジ型レジスト
による凹レンズ形成用パターンを形成し、該パターンを
熱リフローすることにより凹レンズを形成する工程を少
なくとも具備することを特徴とする固体撮像素子の製造
方法である。
形成された基板上に、各受光部の周囲を取巻く溝部を設
けた平坦化層を有し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レ
ンズ、溝部内に凹レンズを有することを特徴とする固体
撮像素子の製造方法であって、溝部内にポジ型レジスト
による凹レンズ形成用パターンを形成し、該パターンを
熱リフローすることにより凹レンズを形成する工程を少
なくとも具備することを特徴とする固体撮像素子の製造
方法である。
【０００９】請求項３に記載の発明は、複数の受光部が
形成された基板上に、各受光部の周囲を取巻く溝部を設
けた平坦化層を有し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レ
ンズ、溝部内に凹レンズを有することを特徴とする固体
撮像素子の製造方法であって、ポジ型レジストによる溝
部外に凸レンズ形成用パターン及び溝部内に凹レンズ形
成用パターンを同時に形成し、両パターンを熱リフロー
することにより凸レンズ及び凹レンズを形成する工程を
少なくとも具備することを特徴とする固体撮像素子の製
造方法である。
形成された基板上に、各受光部の周囲を取巻く溝部を設
けた平坦化層を有し、かつ、該平坦化層の溝部外に凸レ
ンズ、溝部内に凹レンズを有することを特徴とする固体
撮像素子の製造方法であって、ポジ型レジストによる溝
部外に凸レンズ形成用パターン及び溝部内に凹レンズ形
成用パターンを同時に形成し、両パターンを熱リフロー
することにより凸レンズ及び凹レンズを形成する工程を
少なくとも具備することを特徴とする固体撮像素子の製
造方法である。
【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２および
３に記載の発明を前提とし、凹レンズ形成用のポジ型レ
ジストが、凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同
じもしくは高い屈折率を有することを特徴とする固体撮
像素子の製造方法である。
３に記載の発明を前提とし、凹レンズ形成用のポジ型レ
ジストが、凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同
じもしくは高い屈折率を有することを特徴とする固体撮
像素子の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る固体撮像素子では、
それぞれの受光部に対応して，凸レンズが製造され、隣
接する凸レンズ間には凹レンズが製造してある。凸レン
ズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに
入射する光も，凹レンズにより屈折され、受光部に入射
するために、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。
それぞれの受光部に対応して，凸レンズが製造され、隣
接する凸レンズ間には凹レンズが製造してある。凸レン
ズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに
入射する光も，凹レンズにより屈折され、受光部に入射
するために、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。
【００１２】［実施例１］図１は本発明の第１実施例に
係る固体撮像素子の断面図である。レンズ形成の前工程
として、複数の受光部が形成された基板上に、平坦化層
２を設け、ドライエッチング等の手法により各受光部の
周囲を取巻く溝部１３を形成する。本実施例の場合、溝
部の平面形状は直角格子状である。
係る固体撮像素子の断面図である。レンズ形成の前工程
として、複数の受光部が形成された基板上に、平坦化層
２を設け、ドライエッチング等の手法により各受光部の
周囲を取巻く溝部１３を形成する。本実施例の場合、溝
部の平面形状は直角格子状である。
【００１３】そして、溝部を形成した平坦化層上に、ポ
ジ型レジストである凸レンズ（マイクロレンズ）用レジ
ストを塗布した後、マスク露光及び現像を行い、平坦化
層の溝部外に凸レンズ形成用パターンを形成する。この
パターンに加熱処理を行うと、熱リフローが起こり凸レ
ンズ状となるが、溝部１３があるため、各々の凸レンズ
１は融着しない（図１（ａ）参照）。
ジ型レジストである凸レンズ（マイクロレンズ）用レジ
ストを塗布した後、マスク露光及び現像を行い、平坦化
層の溝部外に凸レンズ形成用パターンを形成する。この
パターンに加熱処理を行うと、熱リフローが起こり凸レ
ンズ状となるが、溝部１３があるため、各々の凸レンズ
１は融着しない（図１（ａ）参照）。
【００１４】次に、平坦化層にポジ型レジストである凹
レンズ用レジストを塗布した後、マスク露光及び現像を
行い、溝部内に収まる大きさに凹レンズ形成用パターン
１４を形成する（図１（ｂ）参照）。このパターンに加
熱処理を行うと、熱リフローが起こり溝部内でおこるメ
ニスカスの効果により凹レンズ１５となる（図１（ｃ）
参照）。なお、凹レンズ形成用のポジ型レジストが、凸
レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、高い屈折率を有
すれば、画像の境界に入射した光はフォトダイオードに
向けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更に
高くなるので好ましい。
レンズ用レジストを塗布した後、マスク露光及び現像を
行い、溝部内に収まる大きさに凹レンズ形成用パターン
１４を形成する（図１（ｂ）参照）。このパターンに加
熱処理を行うと、熱リフローが起こり溝部内でおこるメ
ニスカスの効果により凹レンズ１５となる（図１（ｃ）
参照）。なお、凹レンズ形成用のポジ型レジストが、凸
レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、高い屈折率を有
すれば、画像の境界に入射した光はフォトダイオードに
向けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更に
高くなるので好ましい。
【００１５】このようにして、製造された固体撮像素子
は、溝部及び凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比
較して約１５％の感度向上が見られた。
は、溝部及び凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比
較して約１５％の感度向上が見られた。
【００１６】なお、上記実施例においては、凸レンズ
を、熱リフローによって形成する製造法を示したが、ド
ライエッチング法によって形成してもよい。
を、熱リフローによって形成する製造法を示したが、ド
ライエッチング法によって形成してもよい。
【００１７】［実施例２］図２に本発明の第２実施例に
係る固体撮像素子の断面図である。実施例１と同様に、
平坦化層に溝部を形成する。その後、レンズ用レジスト
を塗布し、パターンを形成する際に、溝部外に形成する
凸レンズとなる凸レンズ形成用パターンに加えて、溝部
内にも凹レンズとなる凹レンズ形成用パターン１６を形
成する（図２（ａ）参照）。この状態で加熱処理するこ
とで凸レンズと凹レンズ１７を同時に形成することがで
きる（図２（ｂ）参照）。実施例２の製造方法は、実施
例１と比較すると、工程を少なくすることができるとい
う利点がある。
係る固体撮像素子の断面図である。実施例１と同様に、
平坦化層に溝部を形成する。その後、レンズ用レジスト
を塗布し、パターンを形成する際に、溝部外に形成する
凸レンズとなる凸レンズ形成用パターンに加えて、溝部
内にも凹レンズとなる凹レンズ形成用パターン１６を形
成する（図２（ａ）参照）。この状態で加熱処理するこ
とで凸レンズと凹レンズ１７を同時に形成することがで
きる（図２（ｂ）参照）。実施例２の製造方法は、実施
例１と比較すると、工程を少なくすることができるとい
う利点がある。
【００１８】このようにして、製造された固体撮像素子
は、溝部及び凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比
較して約１５％の感度向上が見られた。
は、溝部及び凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比
較して約１５％の感度向上が見られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明からも明らかなように、請求項
１に記載の固体撮像素子によれば、それぞれの受光部に
対応する凸レンズが製造され、隣接する凸レンズ間には
凹レンズが製造してある。この構造によって、凸レンズ
に入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入
射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射す
る。従って、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。なお、溝部があるため、各々のレンズ
は融着しない。
１に記載の固体撮像素子によれば、それぞれの受光部に
対応する凸レンズが製造され、隣接する凸レンズ間には
凹レンズが製造してある。この構造によって、凸レンズ
に入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入
射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射す
る。従って、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。なお、溝部があるため、各々のレンズ
は融着しない。
【００２０】また、請求項２、３に記載の固体撮像素子
の製造方法によれば、ドライエッチング等の手法で凹レ
ンズを製造するのに比べ、凹レンズ用レジストをパター
ニング、熱リフローと、工程が少なくて良いという利点
がある。さらに、レンズ間ギャップには凹レンズを形成
するため、レンズ間ギャップに余裕を持って凸レンズが
製造できる。これによって、凸レンズ製造に関しての隣
接する凸レンズ同士の融着が防げ、生産安定性が向上す
る。
の製造方法によれば、ドライエッチング等の手法で凹レ
ンズを製造するのに比べ、凹レンズ用レジストをパター
ニング、熱リフローと、工程が少なくて良いという利点
がある。さらに、レンズ間ギャップには凹レンズを形成
するため、レンズ間ギャップに余裕を持って凸レンズが
製造できる。これによって、凸レンズ製造に関しての隣
接する凸レンズ同士の融着が防げ、生産安定性が向上す
る。
【００２１】更に、請求項４に記載の固体撮像素子の製
造方法によれば、凹レンズに高い屈折率の材料を用いる
ことで、画素の境界に入射した光は、フォトダイオード
に向けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更
に高くなる。
造方法によれば、凹レンズに高い屈折率の材料を用いる
ことで、画素の境界に入射した光は、フォトダイオード
に向けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更
に高くなる。
【００２２】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の製造方法（実施例
１）を示す説明図である。
１）を示す説明図である。
【図２】本発明に係る固体撮像素子の製造方法（実施例
２）を示す説明図である。
２）を示す説明図である。
【図３】従来の固体撮像素子の説明図である。
【図４】従来のマイクロレンズ製造方法を示す説明図で
ある。
ある。
１ 凸レンズ ２ 平坦化層 ３ カラーフィルタ ４ 遮光部 ５ ポリシリコン ６ 受光部 ７ 転送部 １３ 溝部 １４ 凹レンズ形成用パターン １５ 凹レンズ １６ レンズ形成用パターン １７ 凹レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】複数の受光部が形成された基板上に、各受
光部の周囲を取巻く溝部を設けた平坦化層を有し、か
つ、該平坦化層の溝部外に凸レンズ、溝部内に凹レンズ
を有することを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】複数の受光部が形成された基板上に、各受
光部の周囲を取巻く溝部を設けた平坦化層を有し、か
つ、該平坦化層の溝部外に凸レンズ、溝部内に凹レンズ
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法であ
って、 溝部内にポジ型レジストによる凹レンズ形成用パターン
を形成し、該パターンを熱リフローすることにより凹レ
ンズを形成する工程を少なくとも具備することを特徴と
する固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項３】複数の受光部が形成された基板上に、各受
光部の周囲を取巻く溝部を設けた平坦化層を有し、か
つ、該平坦化層の溝部外に凸レンズ、溝部内に凹レンズ
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法であ
って、 ポジ型レジストによる溝部外に凸レンズ形成用パターン
及び溝部内に凹レンズ形成用パターンを同時に形成し、
両パターンを熱リフローすることにより凸レンズ及び凹
レンズを形成する工程を少なくとも具備することを特徴
とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項４】凹レンズ形成用のポジ型レジストが、凸レ
ンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同じもしくは高い
屈折率を有することを特徴とする請求項２または３に記
載の固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066576A JP2000260970A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066576A JP2000260970A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260970A true JP2000260970A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13319932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11066576A Pending JP2000260970A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000260970A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382723B1 (ko) * | 2000-11-13 | 2003-05-09 | 삼성전자주식회사 | 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
| US7233445B2 (en) * | 2003-02-07 | 2007-06-19 | Yamaha Corporation | Method of manufacturing microlens array |
| US8075810B2 (en) | 2006-05-12 | 2011-12-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing microlens |
| WO2016076125A1 (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および製造方法、並びに電子機器 |
| KR20180084768A (ko) | 2015-11-13 | 2018-07-25 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11066576A patent/JP2000260970A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382723B1 (ko) * | 2000-11-13 | 2003-05-09 | 삼성전자주식회사 | 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
| US7233445B2 (en) * | 2003-02-07 | 2007-06-19 | Yamaha Corporation | Method of manufacturing microlens array |
| US8075810B2 (en) | 2006-05-12 | 2011-12-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing microlens |
| WO2016076125A1 (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および製造方法、並びに電子機器 |
| US10070086B2 (en) | 2014-11-12 | 2018-09-04 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic device |
| KR20180084768A (ko) | 2015-11-13 | 2018-07-25 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
| US10986293B2 (en) | 2015-11-13 | 2021-04-20 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid-state imaging device including microlenses on a substrate and method of manufacturing the same |
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