JPH07106538A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH07106538A JPH07106538A JP5265393A JP26539393A JPH07106538A JP H07106538 A JPH07106538 A JP H07106538A JP 5265393 A JP5265393 A JP 5265393A JP 26539393 A JP26539393 A JP 26539393A JP H07106538 A JPH07106538 A JP H07106538A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロレンズ及びカバーガラス又はプリズ
ムを備えた固体撮像装置を短時間で容易に製造できる製
造方法を提供する。 【構成】 半導体基板１にフォトダイオード２を形成し
たのち透明材料からなる薄膜３を全面に形成する。次い
でシリコン酸化膜４を形成したのち該シリコン酸化膜４
にイオン注入法で表面よりイオン５を注入し、レジスト
膜６を表面に塗布したのち、フォトダイオード部分に開
口部７を形成する。次にウェットエッチング法によりシ
リコン酸化膜４中に凹部８を形成し、レジスト膜６を除
去する。次いでシリコン酸化膜４と薄膜３のエッチング
レートが等しくなるような条件で、表面より異方性エッ
チングを行い、薄膜３に転写凹部８ａを形成する。次い
で高屈折率の接着剤10を用いて、カバーガラス又はプリ
ズム９を薄膜３上に接着する。
ムを備えた固体撮像装置を短時間で容易に製造できる製
造方法を提供する。 【構成】 半導体基板１にフォトダイオード２を形成し
たのち透明材料からなる薄膜３を全面に形成する。次い
でシリコン酸化膜４を形成したのち該シリコン酸化膜４
にイオン注入法で表面よりイオン５を注入し、レジスト
膜６を表面に塗布したのち、フォトダイオード部分に開
口部７を形成する。次にウェットエッチング法によりシ
リコン酸化膜４中に凹部８を形成し、レジスト膜６を除
去する。次いでシリコン酸化膜４と薄膜３のエッチング
レートが等しくなるような条件で、表面より異方性エッ
チングを行い、薄膜３に転写凹部８ａを形成する。次い
で高屈折率の接着剤10を用いて、カバーガラス又はプリ
ズム９を薄膜３上に接着する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置の製造
方法に関し、特に感度を向上させるためのマイクロレン
ズとカバーガラス又はプリズムを備えた固体撮像装置の
製造方法に関する。
方法に関し、特に感度を向上させるためのマイクロレン
ズとカバーガラス又はプリズムを備えた固体撮像装置の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤやＣＭＤ（Charge Modul
ation Device）等を用いた固体撮像装置においては、半
導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を備えている
ので、実際に光電変換に寄与する領域は、20〜50％程度
に制限されている。この欠点を解決するための手段とし
て、集光のためのマイクロレンズを画素毎に設け、入射
光を光電変換部に集光する方法が特公昭６０−５９７５
２号公報などに提案されている。
ation Device）等を用いた固体撮像装置においては、半
導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を備えている
ので、実際に光電変換に寄与する領域は、20〜50％程度
に制限されている。この欠点を解決するための手段とし
て、集光のためのマイクロレンズを画素毎に設け、入射
光を光電変換部に集光する方法が特公昭６０−５９７５
２号公報などに提案されている。
【０００３】図７は、上記公報記載のマイクロレンズ付
の固体撮像装置の画素部の構造を示す断面図であり、図
７において、11はシリコン基板、12はチャネルストッ
プ、13は拡散層、14はフォトダイオード、15は絶縁膜、
16はポリシリコンゲート、17は例えばホトレジスト等の
有機材料よりなるマイクロレンズ集束体であり、この構
成により、Ｄで示す範囲の入射光がフォトダイオード14
に照射されるようになっている。
の固体撮像装置の画素部の構造を示す断面図であり、図
７において、11はシリコン基板、12はチャネルストッ
プ、13は拡散層、14はフォトダイオード、15は絶縁膜、
16はポリシリコンゲート、17は例えばホトレジスト等の
有機材料よりなるマイクロレンズ集束体であり、この構
成により、Ｄで示す範囲の入射光がフォトダイオード14
に照射されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで固体撮像装置
の用途によっては、図８に示すように、図７に示したマ
イクロレンズ付の固体撮像装置上に、カバーガラス19及
びカバーガラス接着層18を形成することが要求される場
合がある。更にはまた、クリアモールド実装の場合に
も、マイクロレンズ上に接してクリアモールド材が形成
されることとなる。このような構成とした場合には、通
常の有機材料で形成されたマイクロレンズの屈折率は約
1.６であり、一方カバーガラス接着層あるいはクリアモ
ールド材の屈折率も、ほぼマイクロレンズ材料の屈折率
値に近いため、マイクロレンズ効果が大幅に低下する。
の用途によっては、図８に示すように、図７に示したマ
イクロレンズ付の固体撮像装置上に、カバーガラス19及
びカバーガラス接着層18を形成することが要求される場
合がある。更にはまた、クリアモールド実装の場合に
も、マイクロレンズ上に接してクリアモールド材が形成
されることとなる。このような構成とした場合には、通
常の有機材料で形成されたマイクロレンズの屈折率は約
1.６であり、一方カバーガラス接着層あるいはクリアモ
ールド材の屈折率も、ほぼマイクロレンズ材料の屈折率
値に近いため、マイクロレンズ効果が大幅に低下する。
【０００５】この点を改善するため、特開昭５８−２２
０１０６号公報には、クリアモールド等の実装に適する
マイクロレンズの構造が開示されている。図９は、その
公報開示中の一実施例であり、21は半導体基板、22は該
半導体基板21中に形成されたフォトダイオード、23は酸
化膜、24は凹形状を有するガラス，樹脂等よりなる薄
膜、25は薄膜24の凹部に充填された、透光性を有し薄膜
24よりも高屈折率を有する材料である。この図９のよう
な構成とすることにより、入射光26は、充填材料25及び
薄膜24のマイクロレンズ効果により効果的にフォトダイ
オード22に集光されることとなる。しかしながら、この
公報には薄膜24は樹脂よりなり、一方、薄膜24の凹部の
充填材料25は透光性材料としか記載されておらず、具体
的な材料は開示されていない。
０１０６号公報には、クリアモールド等の実装に適する
マイクロレンズの構造が開示されている。図９は、その
公報開示中の一実施例であり、21は半導体基板、22は該
半導体基板21中に形成されたフォトダイオード、23は酸
化膜、24は凹形状を有するガラス，樹脂等よりなる薄
膜、25は薄膜24の凹部に充填された、透光性を有し薄膜
24よりも高屈折率を有する材料である。この図９のよう
な構成とすることにより、入射光26は、充填材料25及び
薄膜24のマイクロレンズ効果により効果的にフォトダイ
オード22に集光されることとなる。しかしながら、この
公報には薄膜24は樹脂よりなり、一方、薄膜24の凹部の
充填材料25は透光性材料としか記載されておらず、具体
的な材料は開示されていない。
【０００６】また、特開昭６２−２３１６１号公報に
は、図９に示したものと同様に、クリアモールド実装に
適したマイクロレンズの製法が開示されており、図10を
用いてその構成を説明する。図10において、31はシリコ
ン中に形成されたフォトダイオード部、32はシリコン酸
化膜からなる凹形状を有する薄膜、33は窒化シリコンよ
りなるレンズである。窒化シリコンからなるレンズ33の
形成方法は、まずＣＶＤ法等により厚く窒化シリコンを
堆積し、その後エッチバック法により、その表面を平坦
化するという工程がとられており、そのプロセス工程が
煩雑である欠点を有していた。
は、図９に示したものと同様に、クリアモールド実装に
適したマイクロレンズの製法が開示されており、図10を
用いてその構成を説明する。図10において、31はシリコ
ン中に形成されたフォトダイオード部、32はシリコン酸
化膜からなる凹形状を有する薄膜、33は窒化シリコンよ
りなるレンズである。窒化シリコンからなるレンズ33の
形成方法は、まずＣＶＤ法等により厚く窒化シリコンを
堆積し、その後エッチバック法により、その表面を平坦
化するという工程がとられており、そのプロセス工程が
煩雑である欠点を有していた。
【０００７】本発明は、従来のマイクロレンズを備えた
固体撮像装置における上記問題点を解消するためになさ
れたもので、カバーガラス又はプリズムを配設する場合
においても、レンズ効果が消失しないようなマイクロレ
ンズを容易に形成することができ、且つ小型化の可能な
固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
固体撮像装置における上記問題点を解消するためになさ
れたもので、カバーガラス又はプリズムを配設する場合
においても、レンズ効果が消失しないようなマイクロレ
ンズを容易に形成することができ、且つ小型化の可能な
固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、半導体基板の表面領域にマトリ
クス状に配設された複数の光電変換素子と、前記半導体
基板上の前記各光電変換素子に対応する部分に入射光を
収束するマイクロレンズをそれぞれ備えた固体撮像装置
の製造方法において、前記半導体基板上に各光電変換素
子に対応して凹形状部を有する低屈折率の透明膜を形成
し、該透明膜上にカバーガラス又はプリズムを前記透明
膜に比べ高屈折率を有する透明接着剤で接着するもので
ある。
決するため、本発明は、半導体基板の表面領域にマトリ
クス状に配設された複数の光電変換素子と、前記半導体
基板上の前記各光電変換素子に対応する部分に入射光を
収束するマイクロレンズをそれぞれ備えた固体撮像装置
の製造方法において、前記半導体基板上に各光電変換素
子に対応して凹形状部を有する低屈折率の透明膜を形成
し、該透明膜上にカバーガラス又はプリズムを前記透明
膜に比べ高屈折率を有する透明接着剤で接着するもので
ある。
【０００９】このように凹形状部を有する低屈折率の透
明膜を形成したのち、カバーガラス又はプリズムを高屈
折率を有する透明接着剤で接着することにより、高屈折
率の接着剤が透明膜の凹形状部に充填され、カバーガラ
ス又はプリズムの接着と共に、容易に且つ迅速にマイク
ロレンズが形成される。
明膜を形成したのち、カバーガラス又はプリズムを高屈
折率を有する透明接着剤で接着することにより、高屈折
率の接着剤が透明膜の凹形状部に充填され、カバーガラ
ス又はプリズムの接着と共に、容易に且つ迅速にマイク
ロレンズが形成される。
【００１０】
【実施例】次に本発明に係る固体撮像装置の製造方法の
実施例を、図１〜図６に示す製造工程図を用いて説明す
る。まず図１に示すように、半導体基板１にマトリクス
状に配設される画素を構成する多数のＰＮ接合フォトダ
イオード２を形成し、該半導体基板表面に、その中に凹
構造を形成する透明材料からなる薄膜３を設ける。この
薄膜３を形成する透明材料としては、本実施例において
は、例えば、フッ素系樹脂よりなる商品名“サイトッ
プ”等の低屈折率（サイトップの屈折率値は約1.35であ
る）を有するものが用いられる。
実施例を、図１〜図６に示す製造工程図を用いて説明す
る。まず図１に示すように、半導体基板１にマトリクス
状に配設される画素を構成する多数のＰＮ接合フォトダ
イオード２を形成し、該半導体基板表面に、その中に凹
構造を形成する透明材料からなる薄膜３を設ける。この
薄膜３を形成する透明材料としては、本実施例において
は、例えば、フッ素系樹脂よりなる商品名“サイトッ
プ”等の低屈折率（サイトップの屈折率値は約1.35であ
る）を有するものが用いられる。
【００１１】薄膜３中に凹部を形成する方法は、前記特
開昭５８−２２０１０６号又は特開昭６２−２３１６１
号に開示されている方法の他に種々のものが考えられる
が、本実施例では、イオン注入法とウェットエッチング
法を適用した凹部形成方法を用いており、次にその説明
を行う。まず図２に示すように、薄膜３を形成したの
ち、シリコン酸化膜４を薄膜３にダメージを与えないよ
うな低温状態で、薄膜３上に形成する。このシリコン酸
化膜４の形成方法としては、ＥＣＲＣＶＤ（Electron C
ycrotron Resonance Chemical Vapor Deposition）法あ
るいはＳ．Ｏ．Ｇ（Spin On Glass ）法等を用いること
ができる。
開昭５８−２２０１０６号又は特開昭６２−２３１６１
号に開示されている方法の他に種々のものが考えられる
が、本実施例では、イオン注入法とウェットエッチング
法を適用した凹部形成方法を用いており、次にその説明
を行う。まず図２に示すように、薄膜３を形成したの
ち、シリコン酸化膜４を薄膜３にダメージを与えないよ
うな低温状態で、薄膜３上に形成する。このシリコン酸
化膜４の形成方法としては、ＥＣＲＣＶＤ（Electron C
ycrotron Resonance Chemical Vapor Deposition）法あ
るいはＳ．Ｏ．Ｇ（Spin On Glass ）法等を用いること
ができる。
【００１２】シリコン酸化膜４の形成後、イオン注入法
を用いて表面よりイオン５を注入する。このイオン注入
処理により、シリコン酸化膜４のウェットエッチングの
際のエッチングレートは表面ほど大きくなる。次に、図
３に示すように、フォトリソグラフィー法により、レジ
スト膜６をウェハー表面に塗布し、次の露光・現像工程
により、フォトダイオード２の中心に対応する部分に、
所望の大きさを有する開口部７を形成する。その後、Ｈ
Ｆ系のウェットエッチング法により、図４に示すように
凹部８をシリコン酸化膜４中に形成する。先に述べたよ
うに、シリコン酸化膜４はイオン注入処理により、表面
に近いほどエッチングレートが大きい性質を有するた
め、アスペクト比が１／２以下の曲面状の凹部８が形成
可能となる。したがって光学設計により最適な凹部形状
が設定された場合、その最適な凹部形状をウェットエッ
チング法で形成可能なように、イオン注入法の加速エネ
ルギー，ドーズ量等の条件を設定すればよいことにな
る。
を用いて表面よりイオン５を注入する。このイオン注入
処理により、シリコン酸化膜４のウェットエッチングの
際のエッチングレートは表面ほど大きくなる。次に、図
３に示すように、フォトリソグラフィー法により、レジ
スト膜６をウェハー表面に塗布し、次の露光・現像工程
により、フォトダイオード２の中心に対応する部分に、
所望の大きさを有する開口部７を形成する。その後、Ｈ
Ｆ系のウェットエッチング法により、図４に示すように
凹部８をシリコン酸化膜４中に形成する。先に述べたよ
うに、シリコン酸化膜４はイオン注入処理により、表面
に近いほどエッチングレートが大きい性質を有するた
め、アスペクト比が１／２以下の曲面状の凹部８が形成
可能となる。したがって光学設計により最適な凹部形状
が設定された場合、その最適な凹部形状をウェットエッ
チング法で形成可能なように、イオン注入法の加速エネ
ルギー，ドーズ量等の条件を設定すればよいことにな
る。
【００１３】次に、図４に示す断面形状のシリコン酸化
膜４が得られたのち、レジスト膜６を除去し、続いてシ
リコン酸化膜４と薄膜３のエッチングレートが等しくな
るようなエッチング条件で、表面よりＲ．Ｉ．Ｅ（Reac
tive Ion Etching）法により、異方性エッチングを行う
と（エッチバック工程）、図５に示すように、凹部８の
形成されたシリコン酸化膜４の表面形状が薄膜３に転写
され、薄膜３に転写凹部８ａが形成される。この工程の
終了後、イメージセンサの検査工程が行われ、次いでウ
ェハースクライブ工程後、良品チップは組立工程に移さ
れる。
膜４が得られたのち、レジスト膜６を除去し、続いてシ
リコン酸化膜４と薄膜３のエッチングレートが等しくな
るようなエッチング条件で、表面よりＲ．Ｉ．Ｅ（Reac
tive Ion Etching）法により、異方性エッチングを行う
と（エッチバック工程）、図５に示すように、凹部８の
形成されたシリコン酸化膜４の表面形状が薄膜３に転写
され、薄膜３に転写凹部８ａが形成される。この工程の
終了後、イメージセンサの検査工程が行われ、次いでウ
ェハースクライブ工程後、良品チップは組立工程に移さ
れる。
【００１４】続いて、図６に示すように、カバーガラス
又はプリズム９の下面を接着剤10を用いて薄膜３上に接
着する。この接着剤10には、薄膜３の屈折率よりも高屈
折率を有する可視光に透明な材料が用いられ、屈折率は
1.７〜1.８以上のものが望ましい。このような高屈折率
を有する接着剤としては、エポキシ系あるいはポリイミ
ド系の熱硬化性樹脂などがある。
又はプリズム９の下面を接着剤10を用いて薄膜３上に接
着する。この接着剤10には、薄膜３の屈折率よりも高屈
折率を有する可視光に透明な材料が用いられ、屈折率は
1.７〜1.８以上のものが望ましい。このような高屈折率
を有する接着剤としては、エポキシ系あるいはポリイミ
ド系の熱硬化性樹脂などがある。
【００１５】そして、接着剤10が薄膜３の転写凹部８ａ
に充填された図６に示した構造をもたせることにより、
通常のチップ最表面に凸レンズを備え気密封止させた固
体撮像装置と同様な、オンチップマイクロレンズの集光
効果が得られ、感度の向上が達成される。
に充填された図６に示した構造をもたせることにより、
通常のチップ最表面に凸レンズを備え気密封止させた固
体撮像装置と同様な、オンチップマイクロレンズの集光
効果が得られ、感度の向上が達成される。
【００１６】このように構成した固体撮像装置を単板カ
ラーカメラ用として用いる場合には、薄膜３中あるいは
薄膜３の下にカラーフィルター群を形成する。また三板
カラーカメラ用として用いる場合には、接着剤の透明度
としては、各色に対応した光を透過することは必要であ
るが、それ以外の光は透過させる必要はなくてもよい。
なお、単板カラーカメラ用において、接着剤に波長によ
り変化する光透過特性を有する場合は、カラーフィルタ
ー群を、接着剤の透過特性を考慮し、設計，形成すれば
よい。
ラーカメラ用として用いる場合には、薄膜３中あるいは
薄膜３の下にカラーフィルター群を形成する。また三板
カラーカメラ用として用いる場合には、接着剤の透明度
としては、各色に対応した光を透過することは必要であ
るが、それ以外の光は透過させる必要はなくてもよい。
なお、単板カラーカメラ用において、接着剤に波長によ
り変化する光透過特性を有する場合は、カラーフィルタ
ー群を、接着剤の透過特性を考慮し、設計，形成すれば
よい。
【００１７】なお、上記実施例では、ＰＮ接合フォトダ
イオードを有する固体撮像装置に本発明を適用したもの
を示したが、本発明はＭＯＳフォトダイオードを有する
固体撮像装置などにも勿論適用できるものである。
イオードを有する固体撮像装置に本発明を適用したもの
を示したが、本発明はＭＯＳフォトダイオードを有する
固体撮像装置などにも勿論適用できるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、マイクロレンズとカバーガラス又はプ
リズムを備えた固体撮像装置を、短時間で容易に製造す
ることができ、またチップ上にカバーガラス又はプリズ
ムが空気を介することなく形成されるため、信頼性を損
なうことなく、実装パッケージを含めた固体撮像装置の
小型化を図ることができる。
本発明によれば、マイクロレンズとカバーガラス又はプ
リズムを備えた固体撮像装置を、短時間で容易に製造す
ることができ、またチップ上にカバーガラス又はプリズ
ムが空気を介することなく形成されるため、信頼性を損
なうことなく、実装パッケージを含めた固体撮像装置の
小型化を図ることができる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の製造方法の実施例
を説明するための製造工程を示す図である。
を説明するための製造工程を示す図である。
【図２】図１に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図３】図２に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図４】図３に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図５】図４に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図６】図５に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
である。
【図７】従来のマイクロレンズを備えた固体撮像装置の
構成例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
【図８】カバーガラスを備えた従来の固体撮像装置の構
成例を示す断面図である。
成例を示す断面図である。
【図９】クリアモールド実装に適するマイクロレンズを
備えた従来の固体撮像装置の構成例を示す断面図であ
る。
備えた従来の固体撮像装置の構成例を示す断面図であ
る。
【図10】クリアモールド実装に適するマイクロレンズを
備えた従来の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図で
ある。
備えた従来の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図で
ある。
１ 半導体基板 ２ フォトダイオード ３ 薄膜 ４ シリコン酸化膜 ５ イオン ６ レジスト膜 ７ 開口部 ８ 凹部 ８ａ 転写凹部 ９ カバーガラス又はプリズム 10 接着剤
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板の表面領域にマトリクス状に
配設された複数の光電変換素子と、前記半導体基板上の
前記各光電変換素子に対応する部分に入射光を収束する
マイクロレンズをそれぞれ備えた固体撮像装置の製造方
法において、前記半導体基板上に各光電変換素子に対応
して凹形状部を有する低屈折率の透明膜を形成し、該透
明膜上にカバーガラス又はプリズムを前記透明膜に比べ
高屈折率を有する透明接着剤で接着することを特徴とす
る固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265393A JPH07106538A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5265393A JPH07106538A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106538A true JPH07106538A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17416554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5265393A Pending JPH07106538A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106538A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284710A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Nec Corp | 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置 |
| JP2002006111A (ja) * | 2000-06-19 | 2002-01-09 | Canon Inc | 撮像装置および実装装置 |
| CN100342542C (zh) * | 2002-03-08 | 2007-10-10 | 三洋电机株式会社 | 固态摄像元件及其制造方法 |
| CN100416844C (zh) * | 2004-05-06 | 2008-09-03 | 美格纳半导体有限会社 | 具有棱镜的cmos图像传感器及其制造方法 |
| JP2014526825A (ja) * | 2011-09-09 | 2014-10-06 | アップル インコーポレイテッド | 光スプリッタを伴うデジタルカメラ |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5265393A patent/JPH07106538A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| US6291811B1 (en) | 1997-04-09 | 2001-09-18 | Nec Corporation | Solid state image sensing element improved in sensitivity and production cost, process of fabrication thereof and solid state image sensing device using the same |
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| US9465221B2 (en) | 2011-09-09 | 2016-10-11 | Apple Inc. | Digital camera with light splitter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020702 |