JPH0529590A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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JPH0529590A
JPH0529590A JP3177942A JP17794291A JPH0529590A JP H0529590 A JPH0529590 A JP H0529590A JP 3177942 A JP3177942 A JP 3177942A JP 17794291 A JP17794291 A JP 17794291A JP H0529590 A JPH0529590 A JP H0529590A
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JP
Japan
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resist
light
image sensor
shape
microlens
Prior art date
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Pending
Application number
JP3177942A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Sugiyama
仁 杉山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】本発明は、製造プロセスが長くならずにフォト
ダイオードの開口部の形状に合わせたマイクロレンズを
形成しようとするものである。 【構成】パターン化工程において撮像素子基板上に熱変
形樹脂から成るレジストが塗布され露光処理により撮像
素子の形状に応じたパターンが形成され、次の透光化工
程においてレジストに光線が照射されてこのレジストを
透光性レジスト22とし、次の硬化工程において透光性
レジスト22に対して撮像素子の形状に応じた孔の形成
されたマスク21を通して所定の光が照射されて硬化さ
れ、次の加熱工程において透光性レジストが加熱されて
硬化部分以外が湾曲化される。又、透光化工程の次に変
形工程に移り、この工程において透光性レジスト22に
対して紫外線ハートーニング処理して透光性レジストを
変形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロレンズの製造を
行う固体撮像素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】かかるマイクロレンズの製造方法には例
えば第1技術として特開平2−89687号公報、第2
技術として特開昭64−10666号公報に示すものが
ある。第1技術の製造工程図を図6に示す。半導体基板
1には同図(a) に示すようにフォトダイオード2が複数
配列して形成されるとともにこれらフォトダイオード2
の間に転送路3が形成され、この転送路3にしゃへい膜
4を形成してその上部に色フィルタ層5が形成されてい
る。まず、同図(b) に示すように色フィルタ層5の表面
上にポジ型レジスト7が塗布されて各フォトダイオード
2の配置位置に応じてパターニングされる。次に同図
(c) に示すようにポジ型レジスト7は所定の光の照射に
より透明化されたレジスト8となり、次にこのレジスト
8に対して加熱が行われてマイクロレンズ9となる。
【0003】図7は第2技術の製造工程図である。同図
(b) に示すように色フィルタ層5の表面上には透明レジ
スト10が塗布され、次に同図(c)に示すようにその上
部にポジ型レジスト7が塗布されて各フォトダイオード
2の配置位置に応じてパターニングされる。次に同図
(d) に示すようにポジ型レジスト7は加熱が行われてレ
ンズ状のレジスト11に変形され、次に反応性スパッタ
エッチング(RIE)の処理によりパターン転写が行わ
れて同図(e) に示すマイクロレンズ12が形成される。
しかして、これらマイクロレンズ9、12により各フォ
トダイオード2に光が集光され、撮像素子の高感度化に
つながる。又、他の技術として図8に示すようにマイク
ロレンズを2層13、14に形成することが行なわれて
いる。
【0004】ところで、フォトダイオード2は図9に示
すように転送路3が形成されているために、これら転送
路3に沿って縦長の形状となる。そして、上記第1及び
第2技術で製造されるマイクロレンズはその断面形状が
ポジ型レジスト7の膜厚及び幅により決まる。又、これ
らマイクロレンズのレンズパターンは図6及び図7に示
すようにY方向(以下、縦方向と称する)のフォトダイ
オード2に対してX方向(以下、横方向と称する)に形
成される。
【0005】従って、マイクロレンズのレンズパターン
はフォトダイオード2の開口部の一辺の長さに合わせて
形成され、かつこの開口部の形状に応じてレジスト7の
膜厚及び幅が決まる。例えば、マイクロレンズ9、12
のレンズパターンを図10に示す横方向から見たフォト
ダイオード2の一辺の長さに合わせると、縦方向では図
11に示すようにマイクロレンズ9、12の曲率が大き
くなり集光した光がフォトダイオード2から外れる。
又、逆にレンズパターンを図12に示す縦方向から見た
フォトダイオード2の一辺の長さに合わせると、横方向
では図13に示すように光の集光性が悪い。従って、フ
ォトダイオード2の開口部の形状に合わせてマイクロレ
ンズ9、12のレンズパターンを形成することは困難と
なる。
【0006】又、図8に示す2層のマイクロレンズ1
3、14ではフォトダイオード2に対する光の集光性は
よいが、マイクロレンズを2回形成しなければならず、
製造プロセスが長くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにフォトダ
イオードの開口部の形状に合わせたマイクロレンズを形
成することが困難であり、又そのレンズを形成できても
製造プロセスが長い。
【0008】そこで本発明は、製造プロセスが長くなら
ずにフォトダイオードの開口部の形状に合わせたマイク
ロレンズを形成できる固体撮像素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮像素子を形
成しその上部にフィルタ層を形成した基板上の撮像素子
と対応する部分にマイクロレンズを形成する固体撮像素
子の製造方法において、基板上に熱変形樹脂から成るレ
ジストを塗布しこの熱変形樹脂を露光処理により撮像素
子の形状に応じてパターン化するパターン化工程と、レ
ジストに光線を照射してこのレジストを透光性レジスト
とする透光化工程と、透光性レジストに対して撮像素子
の形状に応じた孔の形成されたマスクを通して所定の光
を透光性レジストに照射してこの光照射部分を硬化する
硬化工程と、透光性レジストを加熱して硬化部分以外を
湾曲化する加熱工程とから上記目的を達成しようとする
固体撮像素子の製造方法である。
【0010】又本発明は、撮像素子を形成しその上部に
フィルタ層を形成した基板上の撮像素子と対応する部分
にマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方法に
おいて、基板上に熱変形樹脂から成るレジストを塗布し
この熱変形樹脂を露光処理により撮像素子の形状に応じ
てパターン化するパターン化工程と、レジストに光線を
照射してこのレジストを透光性レジストとする透光化工
程と、透光性レジストに対して紫外線ハードニング処理
して透光性レジストを変形する変形工程とから上記目的
を達成しようとする固体撮像素子の製造方法である。
【0011】
【作用】このような手段を備えたことにより、パターン
化工程において撮像素子基板上に熱変形樹脂から成るレ
ジストが塗布され露光処理により撮像素子の形状に応じ
たパターンが形成され、次の透光化工程においてレジス
トに光線が照射されてこのレジストを透光性レジストと
し、次の硬化工程において透光性レジストに対して撮像
素子の形状に応じた孔の形成されたマスクを通して所定
の光が照射されて硬化され、次の加熱工程において透光
性レジストが加熱されて硬化部分以外が湾曲化される。
【0012】又、上記手段を備えたことにより、パター
ン化工程において撮像素子基板上に熱変形樹脂から成る
レジストが塗布され露光処理により撮像素子の形状に応
じたパターンが形成され、次の透光化工程においてレジ
ストに光線が照射されてこのレジストを透光性レジスト
とし、次の変形工程において透光性レジストに対して紫
外線ハードニング処理により透光性レジストは変形す
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照しながら説明する。なお、図6及び図7と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【0014】図1及び図2はマイクロレンズ製造方法の
製造工程図であって、図1はマイクロレンズを横方向か
ら見た製造工程図、図2は同レンズを縦方向から見た製
造工程図である。同図では色フィルタ層5の下層にあた
る半導体基板1等は省略してある。
【0015】先ず、図1及び図2の各(a) に示すように
パターン化工程において色フィルタ層5の表面上に熱変
形樹脂から成るポジ型レジスト20が塗布される。この
ポジ型レジスト20はスチレン系、ノボラック系から成
るもので、加熱により変形するものである。次にフォト
ダイオード2の形状に応じたマスク21が配置される。
このマスク21は各フォトダイオード2の配置間隔に応
じたピッチで配置されている。次にこのマスク21を通
して露光処理が行なわれ、この処理によって同図(b) に
示すようにフォトダイオード2の形状に応じたパターン
にポジ型レジスト20が形成される。
【0016】次に透光化工程においてポジ型レジスト2
0に対してUV光が照射される。これにより、ポジ型レ
ジスト20の感光性の成分が分解され、ポジ型レジスト
20は無色透明な透光性レジスト22となる。
【0017】次の硬化工程において同図(c) に示すよう
に透光性レジスト22に対してマスク23が配置され
る。このマスク23は図3に示すように孔24が形成さ
れている。この孔24の横方向の寸法はフォトダイオー
ド2の横幅よりも短い 1.0〜2.0 μm程度に形成され、
又横方向の寸法はできるだけ狭く形成されている。次に
このマスク23を通してUV光が照射される。このUV
光の波長は短波長側の 300nm以下が最適である。この
UV光の照射により、UV光の照射された透光性レジス
ト22の表面部分Aは硬化される。そして、マスク23
が別の位置に移動される。
【0018】次の加熱工程において透光性レジスト22
が温度 150〜160 ℃に加熱され、この加熱により硬化部
分A以外は変形して湾曲化する。かくして、マイクロレ
ンズ25が形成される。
【0019】図4はかかるマイクロレンズ25を横方向
から見た断面形状であり、図5はマイクロレンズ25を
縦方向から見た断面形状である。同図から分かるように
光はフォトダイオード2の横方向に対して一様で、かつ
縦方向に対しては1点に集中するように集光される。
【0020】このように上記第1実施例おいては、レジ
スト20を塗布して露光処理によりフォトダイオード2
の形状に応じたパターンを形成し、次にレジスト20に
光線を照射して透光性レジスト22とし、次に透光性レ
ジスト22に対してフォトダイオード2の形状に応じた
孔24を形成したマスク23を通してUV光を照射して
硬化し、次に透光性レジスト22を加熱して硬化部分A
以外を変形するので、フォトダイオード2の開口部の形
状に合った断面形状のマイクロレンズ25を形成するこ
とができ、横方向及び縦方向に対する集光性をよくでき
る。又、マスク23の孔24のパターン寸法を変えるこ
とによって任意の形状つまり任意の曲率をもったマイク
ロレンズ25の形成できる。さらに、少ない工程で集光
性のよいマイクロレンズ25を形成できる。次に本発明
の第2実施例について説明する。
【0021】この実施例は上記一実施例における硬化工
程及び加熱工程を変形工程に代えたものである。この変
形工程は透光性レジスト22の全面に対してUV光を照
射する紫外線ハードニング処理を行って透光性レジスト
22を変形するもので、UV光の照射量によってマイク
ロレンズ25の形状を制御することができる。すなわ
ち、UV光の照射量を小さくすればマイクロレンズ25
の形状は球面状に形成され、照射量を大きくすればマイ
クロレンズ25の形状は角形状等の非球面状に形成され
る。
【0022】このような変形工程とすることにより、任
意の曲率をもった球面のマイクロレンズを形成でき、さ
らに球面に限らずや角形状等の非球面状のマイクロレン
ズを形成できる。
【0023】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、UV光の波長領域ついては限定するもので
ない。又、マイクロレンズは無色透明でなく透光性で色
が付いていてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、製
造プロセスが長くならずにフォトダイオードの開口部の
形状に合わせたマイクロレンズを形成できるマイクロレ
ンズ製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロレンズ製造方法の一実施
例を横方向から見たときの製造工程図。
【図2】同方法の一実施例を縦方向から見たときの製造
工程図。
【図3】同方法に用いるマスクの構成図。
【図4】同方法により形成されたマイクロレンズの集光
状態を示す図。
【図5】同方法により形成されたマイクロレンズの集光
状態を示す図。
【図6】従来におけるマイクロレンズ製造方法の製造工
程図。
【図7】従来におけるマイクロレンズ製造方法の製造工
程図。
【図8】従来における2層のマイクロレンズの構成図。
【図9】フォトダイオードの配置状態を示す図。
【図10】従来のマイクロレンズの集光状態を示す図。
【図11】従来のマイクロレンズの集光状態を示す図。
【図12】従来のマイクロレンズの集光状態を示す図。
【図13】従来のマイクロレンズの集光状態を示す図。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…フォトダイオード、3…転送路、
4…しゃへい層、5…色フィルタ層、20…ポジ型レジ
スト、21…マスク、22…透光性レジスト、23…マ
スク、24…孔、25…マイクロレンズ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子を形成しその上部に少なくとも
    フィルタ層を形成した基板上の前記撮像素子と対応する
    部分にマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方
    法において、前記基板上に熱変形樹脂から成るレジスト
    を塗布しこの熱変形樹脂を露光処理により前記撮像素子
    の形状に応じてパターン化するパターン化工程と、前記
    レジストに光線を照射してこのレジストを透光性レジス
    トとする透光化工程と、前記透光性レジストに対して前
    記撮像素子の形状に応じた孔の形成されたマスクを通し
    て所定の光を前記透光性レジストに照射してこの光照射
    部分を硬化する硬化工程と、前記透光性レジストを加熱
    して前記硬化部分以外を湾曲化する加熱工程とから成る
    ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 撮像素子を形成しその上部に少なくとも
    フィルタ層を形成した基板上の前記撮像素子と対応する
    部分にマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方
    法において、前記基板上に熱変形樹脂から成るレジスト
    を塗布しこの熱変形樹脂を露光処理により前記撮像素子
    の形状に応じてパターン化するパターン化工程と、前記
    レジストに光線を照射してこのレジストを透光性レジス
    トとする透光化工程と、前記透光性レジストに対して紫
    外線ハードニング処理して前記透光性レジストを変形す
    る変形工程とから成ることを特徴とする固体撮像素子の
    製造方法。
JP3177942A 1991-07-18 1991-07-18 固体撮像素子の製造方法 Pending JPH0529590A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979588B2 (en) 2003-01-29 2005-12-27 Hynix Semiconductor Inc. Method for manufacturing CMOS image sensor having microlens therein with high photosensitivity
JP2012242588A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd レンズ部品および画像表示装置

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