JPH0922995A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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- JPH0922995A JPH0922995A JP8099730A JP9973096A JPH0922995A JP H0922995 A JPH0922995 A JP H0922995A JP 8099730 A JP8099730 A JP 8099730A JP 9973096 A JP9973096 A JP 9973096A JP H0922995 A JPH0922995 A JP H0922995A
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Abstract
を形成することができる、固体撮像装置の製造方法を提
供する。 【解決手段】 マイクロレンズを形成する工程におい
て、まず、第2の平坦化層15の上にレンズレジスト1
0aを塗布し、レンズマスク18を用いて露光及び現像
処理を行いレンズパターン10bを形成する。UV光を
照射して透過性を向上させた後、加熱して半球状のマイ
クロレンズ10cを形成する。このとき、加熱温度をレ
ンズパターン10bが完全に溶解する温度よりも低くす
ることによりレンズパターン10bが流れ出すことはな
く、マイクロレンズ10cのスペースS2 は、レンズパ
ターン10bのスペースS1 と同じ大きさとなる。
Description
その製造方法に関するものである。
るが、小型化に伴って各固体撮像素子の受光部の面積が
縮小するために、固体撮像装置における光感度の低下が
問題となっている。この問題を解決するために、受光部
に光を集めるマイクロレンズを備えた固体撮像装置がす
でに実現されている。マイクロレンズ形成技術は、現
在、固体撮像装置の製造には欠くことのできない技術と
なっている。
る。
を示すための断面図である。図8において、11は半導
体基板、12は半導体基板11の表面部に形成され、入
射された光を電荷に変換するフォトダイオード部、13
は半導体基板11の表面を平坦にするための第1の平坦
化層、14は第1の平坦化層13上に形成されたカラー
フィルタ、15はカラーフィルタ14の段差を平坦にす
るための第2の平坦化層、50は第2の平坦化層15上
に形成され、フォトダイオード部12に光を集めるマイ
クロレンズである。
上に透明膜材料を必要な厚さだけ塗布することにより形
成される。カラーフィルタ14は、各フォトダイオード
部12に対応するように例えばフォトリソグラフィー技
術により形成される。第2の平坦化層15は、カラーフ
ィルタ14の上に透明膜材料を必要な膜厚だけ塗布する
ことにより形成される。
からなり、各フォトダイオード部12の上方に当る位置
に半球状に形成されている。また、マイクロレンズ50
の表面に当たった光がフォトダイオード部12に効率良
く集められるような高さを持っている。
下のような工程により形成される。まず、第2の平坦化
層15の上にレンズレジストを塗布する。次に、レンズ
マスクを用いて露光処理を行い、さらに現像処理を行う
ことにより、各フォトダイオード部12の上方に当る位
置にレンズレジストをパターン化する。さらに、加熱処
理を行い、パターン化されたレンズレジストを溶解する
ことにより、表面張力を利用してマイクロレンズ50の
半球状の形状を形成することができる。
ら見た図である。図9において、50はマイクロレンズ
である。また、xはマイクロレンズ50の中央部におけ
るスペース、yは端部におけるスペースである。
構造を示すための断面図である。図10において、11
は半導体基板、12はフォトダイオード部、13は第1
の平坦化層、14はカラーフィルタ、15は第2の平坦
化層であり、図8に示されているものと同じである。半
導体基板11と第1の平坦化層13の間に層間絶縁膜1
6が形成されている点が、図8に示した固体撮像装置と
異なる。層間絶縁膜16の表面は滑らかであるが、半導
体基板11の凹凸に沿って凹凸を有している。第1の平
坦化層13は、層間絶縁膜16の表面の凹凸を平坦にす
るために形成されている。
固体撮像装置及びその製造方法には、以下のような問題
があった。
に光感度を向上させるためには、隣り合うマイクロレン
ズ50のスペースSをできるだけ小さくして、マイクロ
レンズ50の受光面積を拡大することが望ましい。
レジスト(以下、レンズパターンと称する)を加熱して
マイクロレンズ50を形成する際に、加熱温度をレンズ
パターンが完全に溶解する温度としていた。このため、
溶解されたレンズパターンがパターン化されたときの底
面からはみ出してしまうという現象が生じていた。
マイクロレンズ50の中央部におけるスペースxは、端
部におけるスペースyよりも小さくなる。このため、中
央部におけるスペースxを限りなく小さくしたとしても
端部におけるスペースyは限りなく小さくはならない。
したがって、マイクロレンズ50の受光面積を拡大する
のに限界があることになる。
を小さくし過ぎた場合、加熱溶解によりはみ出したレン
ズパターンが互いに接触してしまい流れ出すことにな
る。このため、マイクロレンズ50の形状が崩れてしま
い、半球状の部分の表面積が小さくなると共に高さも低
くなる。したがって、フォトダイオード部12に集めら
れる光量が少なくなり光感度が低下してしまう。
積が小さい場合、マイクロレンズの高さが高く且つマイ
クロレンズと受光部との距離が小さい方が光感度が良い
ことが分かっている。
ンが完全に溶解するため、表面張力により、マイクロレ
ンズ50の高さHを底面の受光部配列方向の幅の半分R
よりも大きくすることができない。このため、マイクロ
レンズ50とフォトダイオード部12との距離が小さい
場合、光を集めるのに最適なマイクロレンズ50の形状
を形成できない可能性がある。
に、半導体基板11の上に層間絶縁膜16が形成されて
いる場合、マイクロレンズ50からフォトダイオード部
12までの距離は層間絶縁膜16の膜厚の分だけ長くな
る。このため、マイクロレンズ50の形状を最適化して
も、入射した光が散乱等の影響を受けてフォトダイオー
ド部12に集まらない可能性がある。特に、層間絶縁膜
16の屈折率が第1の平坦化層13やカラーフィルタ1
4の屈折率よりも高い場合、このような現象が顕著に現
れ、光感度が低下してしまう。
撮像装置の光感度を従来よりも向上させることを課題と
する。また、半導体基板上に層間絶縁膜が形成された固
体撮像装置でも光感度の低下を抑制して高い光感度を得
ることができるようにすることを課題とする。
め、本発明は、マイクロレンズを形成するときの加熱温
度をレンズレジストが完全に溶解する温度よりも低い温
度にすることにより、マイクロレンズの半球状の形状を
確実に形成すると共にマイクロレンズの表面積を拡大す
るものである。
にマイクロレンズを形成するときの加熱温度をレンズレ
ジストが完全に溶解する温度よりも低い温度にすること
により、縦長のマイクロレンズを形成するものである。
マイクロレンズの形を縦長にできると、マイクロレンズ
と受光部との距離を小さくして入射した光を受光部に集
中させることができる。
の材料を層間絶縁膜よりも屈折率の高いものにすること
により、受光部に光を集める擬似凸レンズを形成するも
のである。さらに、平坦化層の材料を加熱により液状に
溶解するものにし、製造工程において加熱処理を行うこ
とにより平坦化層を極めて薄く形成して、マイクロレン
ズから受光部までの距離を小さくするものである。
は、入射された光を電荷に変換する受光部と前記受光部
に光を集めるマイクロレンズとを備えた固体撮像装置と
して、前記マイクロレンズの底面は方形状であり、前記
マイクロレンズの高さは該マイクロレンズの底面の短辺
の半分以上であるものである。
形が縦長であるので、マイクロレンズと受光部との距離
を小さくして入射した光を受光部に集中させることがで
きる。
された光を電荷に変換する受光部を有し受光部領域が凹
状に形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成
され受光部領域が凹状に窪んでいる絶縁膜と、前記絶縁
膜上に形成され該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層と
を備えた固体撮像装置として、前記平坦化層は、前記絶
縁膜よりも屈折率の高い材料により形成されているもの
である。
よりも屈折率の高い材料により形成されるので、凹状に
窪んだ受光部領域において擬似凸レンズが形成される。
この擬似凸レンズによって、従来の固体撮像装置では装
置内部で散乱して受光部に達しなかった光を受光部に集
中させることができる。
の固体撮像装置において、前記受光部に光を集めるマイ
クロレンズをさらに備え、前記マイクロレンズの底面は
方形状であり、前記マイクロレンズの高さは該マイクロ
レンズの底面の短辺の半分以上であるものとする。
成され、従来の固体撮像装置では装置内部で散乱して受
光部に達しなかった光を受光部に集中させることができ
ると共に、マイクロレンズの形が縦長であるので、装置
本体表面と受光部との距離を小さくして入射した光を受
光部に集中させることができる。
された光を電荷に変換する受光部を有し受光部領域が凹
状に形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成
され受光部領域が凹状に窪んでいる絶縁膜と、前記絶縁
膜上に形成され該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層と
を備えた固体撮像装置として、前記平坦化層は、前記絶
縁膜よりも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解する
材料により形成されているものである。
よりも屈折率が高い材料により形成されるので、凹状に
窪んだ受光部領域において擬似凸レンズが形成される。
この擬似凸レンズによって、従来の固体撮像装置では装
置内部で散乱して受光部に達しなかった光を受光部に集
中させることができる。また、平坦化層は加熱により溶
解する材料により形成されるため、製造工程において加
熱することにより平坦化層を極めて薄く形成できるの
で、マイクロレンズから受光部までの距離が小さくな
り、マイクロレンズに入射した光を受光部に集めやすく
なる。
の固体撮像装置において、前記受光部に光を集めるマイ
クロレンズをさらに備え、前記マイクロレンズの底面は
方形状であり、前記マイクロレンズの高さは該マイクロ
レンズの底面の短辺の半分以上であるものとする。
成され且つマイクロレンズから受光部までの距離が小さ
くなるので、従来の固体撮像装置では受光部に達しなか
った光を受光部に集中させることができると共に、マイ
クロレンズの形が縦長であるので、装置本体表面と受光
部との距離が小さくても入射した光を受光部に集中させ
ることができる。
体基板上に形成された受光部の上方にレンズレジストを
塗布するレジスト塗布工程と、前記レンズレジストを所
定形状にパターン化してレンズパターンを形成するパタ
ーン形成工程と、前記レンズパターンを加熱することに
より前記受光部に光を集めるためのマイクロレンズを形
成するレンズ形成工程とを備えた固体撮像装置の製造方
法として、前記レンズ形成工程は、前記レンズパターン
がほぼ完全に溶解する温度よりも低い温度下において前
記マイクロレンズを形成する工程を含むものである。
おける加熱温度はレンズパターンが完全に溶解する温度
よりも低いので、溶解されたレンズパターンがパターン
化されたときの底面からはみ出してしまうという現象が
起こらない。このため、隣り合うレンズパターンが接触
して流れ出すことがなく、形成されるマイクロレンズの
形状が崩れることはない。したがって、半球状の形状を
備え且つ十分高さのあるマイクロレンズを確実に形成す
ることができる。また、溶解されたレンズパターンがパ
ターン化されたときの底面からはみ出すことがないた
め、隣り合うマイクロレンズの中央部におけるスペース
と端部におけるスペースとは等しくなる。したがって、
従来よりも端部におけるスペースを小さくすることがで
きるので、マイクロレンズの受光面積を拡大することが
できる。
の固体撮像装置の製造方法におけるレンズ形成工程は、
前記レンズパターン同士の間隔と形成されるマイクロレ
ンズ同士の間隔とを変化させないように前記マイクロレ
ンズを形成する工程を含むものとする。
士の間隔を狭めることによりマイクロレンズ同士の間隔
を狭めることができるので、マイクロレンズの受光面積
を制御することができる。
の固体撮像装置の製造方法におけるレジスト塗布工程
は、前記レンズ形成工程において形成されるマイクロレ
ンズの方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つよう
に前記レンズレジストを塗布する工程を含むものとす
る。
え且つ縦長のマイクロレンズを形成することができる。
部を有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板上に
絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上に該
絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層を形成する平坦化層
形成工程とを備えた固体撮像装置の製造方法として、前
記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜より
も屈折率の高い材料により形成する工程を含むものであ
る。
よりも屈折率の高い材料により形成されるので、凹状に
窪んだ受光部領域において擬似凸レンズが形成される。
この擬似凸レンズは、従来の固体撮像装置では装置内部
で散乱して受光部に達しなかった光を、受光部に集中さ
せることができる。
光部を有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板上
に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上に
該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層を形成する平坦化
層形成工程と、前記受光部の上方にレンズレジストを塗
布するレジスト塗布工程と、前記レンズレジストを所定
形状にパターン化してレンズパターンを形成するパター
ン形成工程と、前記レンズパターンを加熱することによ
り前記受光部に光を集めるためのマイクロレンズを形成
するレンズ形成工程とを備えた固体撮像装置の製造方法
として、前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記
絶縁膜よりも屈折率の高い材料により形成する工程を含
み、前記レンズ形成工程は、前記レンズパターンがほぼ
完全に溶解する温度よりも低い温度下において前記マイ
クロレンズを形成する工程を含むものである。
光部領域における平坦化層により擬似凸レンズが形成さ
れる。また、レンズ形成工程において、溶解されたレン
ズパターンがパターン化されたときの底面からはみ出し
てしまうという現象が起こらないので、半球状の形状を
備え且つ十分高さのあるマイクロレンズを確実に形成す
ることができる。また、従来よりも端部におけるスペー
スを小さくすることができるので、マイクロレンズの受
光面積を拡大することができる。
10の固体撮像装置の製造方法におけるレンズ形成工程
は、前記レンズパターン同士の間隔と形成される前記マ
イクロレンズ同士の間隔とを変化させないように前記マ
イクロレンズを形成する工程を含むものとする。
同士の間隔を狭めることによりマイクロレンズ同士の間
隔を狭めることができるので、マイクロレンズの受光面
積を制御することができる。
10の固体撮像装置の製造方法におけるレジスト塗布工
程は、前記レンズ形成工程において形成されるマイクロ
レンズの方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つよ
うに前記レンズレジストを塗布する工程を含むものとす
る。
備え且つ縦長のマイクロレンズを形成することができ
る。
光部を有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板上
に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上に
該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層を形成する平坦化
層形成工程とを備えた固体撮像装置の製造方法として、
前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜よ
りも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解する材料に
より形成し、加熱により該材料を溶解して前記平坦化層
表面を平坦にする工程を含むものである。
膜よりも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解する材
料により形成される。そのため凹状に窪んだ受光部領域
において擬似凸レンズが形成され、またマイクロレンズ
から受光部までの距離が小さくなるので、従来の固体撮
像装置では受光部に達しなかった光を受光部に集中させ
ることができる。
光部を有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板上
に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上に
該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化層を形成する平坦化
層形成工程と、前記受光部の上方にレンズレジストを塗
布するレジスト塗布工程と、前記レンズレジストを所定
形状にパターン化してレンズパターンを形成するパター
ン形成工程と、前記レンズパターンを加熱することによ
り前記受光部に光を集めるためのマイクロレンズを形成
するレンズ形成工程とを備えた固体撮像装置の製造方法
として、前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記
絶縁膜よりも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解す
る材料により形成し、加熱により該材料を溶解して前記
平坦化層表面を平坦にする工程を含み、前記レンズ形成
工程は、前記レンズパターンがほぼ完全に溶解する温度
よりも低い温度下において前記マイクロレンズを形成す
る工程を含むものである。
光部領域における平坦化層により擬似凸レンズが形成さ
れ、マイクロレンズから受光部までの距離が小さくな
る。また、レンズ形成工程において、溶解されたレンズ
パターンがパターン化されたときの底面からはみ出して
しまうという現象が起こらないので、半球状の形状を備
え且つ十分高さのあるマイクロレンズを確実に形成する
ことができる。また、従来よりも端部におけるスペース
を小さくすることができるので、マイクロレンズの受光
面積を拡大することができる。
14の固体撮像装置の製造方法におけるレンズ形成工程
は、前記レンズパターン同士の間隔と形成される前記マ
イクロレンズ同士の間隔とを変化させないように前記マ
イクロレンズを形成する工程を含むものとする。
同士の間隔を狭めることによりマイクロレンズ同士の間
隔を狭めることができるので、マイクロレンズの受光面
積を制御することができる。
14の固体撮像装置の製造方法におけるレジスト塗布工
程は、前記レンズ形成工程において形成されるマイクロ
レンズの方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つよ
うに前記レンズレジストを塗布する工程を含むものとす
る。
備え且つ縦長のマイクロレンズを形成することができ
る。
係る固体撮像装置の製造方法におけるマイクロレンズの
製造工程を示す図であり、各工程における固体撮像装置
の断面図である。
12は半導体基板11の表面部に形成され、入射された
光を電荷に変換する受光部としてのフォトダイオード
部、13は半導体基板11の表面を平坦にするための第
1の平坦化層、14は第1の平坦化層13上に例えばフ
ォトリソグラフィー技術により形成されたカラーフィル
タ、15はカラーフィルタ14上の段差を平坦にするた
めの第2の平坦化層である。なお、図1(b)〜(d)
では、半導体基板11、フォトダイオード部12、第1
の平坦化層13、及びカラーフィルタ14は省略されて
いる。
坦化層15の表面に、フェノール系等の熱可塑性樹脂か
らなるレンズレジスト10aを塗布する。レンズレジス
ト10aは加熱により変形するものであり、また、屈折
率は1.3以上である。
ジスト10aの上方にレンズマスク18を配置する。こ
のレンズマスク18は、フォトダイオード部12の位置
に応じたピッチで配置される。
行い、さらに現像処理を行うことにより、図1(c)に
示すように、レンズパターン10bを形成する。さら
に、光の透過率を向上させるために、レンズパターン1
0bに対してUV光を照射する。これにより、レンズパ
ターン10bは、含有していた感光剤が分解されて無色
透明になる。
ように、マイクロレンズ10cを形成する。このときの
加熱温度は130〜140℃とする。レンズパターン1
0bは、加熱温度が120〜130℃に達すると溶解し
始め、150〜160℃に達すると完全に溶解する。加
熱温度を、完全に溶解する温度より10〜20℃低い1
30〜140℃にすることにより、レンズパターン10
bはパターン化されたときの底面からはみ出すことはな
い。このため、隣り合うレンズパターンが接触して流れ
出すことはなく、形成されるマイクロレンズ10cの形
状が崩れることはない。すなわち、半球状の形状を備え
且つ十分高さのあるマイクロレンズ10cを確実に形成
することができる。
ペースS2 は、隣り合うレンズパターン10bのスペー
スS1 と同じ大きさになる。このため、レンズパターン
10bのスペースS1 を0に近づけることにより、マイ
クロレンズ10cのスペースS2 も0に近づけることが
できる。すなわち、マイクロレンズ10cの表面積を拡
大することができる。
の加熱温度を、レンズパターン10bが完全に溶解しな
い温度に設定することにより、フォトダイオード部12
に効率良く集光できるマイクロレンズ10cを形成する
ことができる。また、加熱温度を130〜140℃の範
囲で制御することにより、マイクロレンズ10cの形状
も制御することが可能となる。
された固体撮像装置を上方から見た図である。図2にお
いて、10はマイクロレンズである。また、xはマイク
ロレンズ10の中央部におけるスペースの寸法、yは端
部におけるスペースの寸法である。
レンズパターン10bは完全には溶解しないので、中央
部におけるスペースxと端部におけるスペースyとは等
しくなる。したがって、中央部におけるスペースxと端
部におけるスペースyとを共に小さくすることができる
ので、従来よりも、マイクロレンズ10の受光面積を拡
大することができる。
の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法におけるマイ
クロレンズの製造工程を示す図であり、各工程における
固体撮像装置の断面図である。
12はフォトダイオード部、13は第1の平坦化層、1
4はカラーフィルタ、15は第2の平坦化層であり、図
1(a)に示されたものと同じである。また、図3
(b)〜(d)では、半導体基板11、フォトダイオー
ド部12、第1の平坦化層13、及びカラーフィルタ1
4は省略されている。
るのは、レンズレジスト20aを厚く塗布する点であ
る。
坦化層15の表面上に、熱可塑性樹脂からなるレンズレ
ジスト20aを、2〜4μmの厚さで塗布する。
ジスト20aの上方にレンズマスク18を配置する。こ
のレンズマスク18は、フォトダイオード部12の位置
に応じたピッチで配置される。
行い、さらに現像処理を行うことにより、図3(c)に
示すように、レンズパターン20bを形成する。さら
に、光の透過率を向上させるために、レンズパターン2
0bに対してUV光を照射する。これにより、レンズパ
ターン20bは、含有していた感光剤が分解されて無色
透明になる。
ように、マイクロレンズ20cを形成する。このときの
加熱温度を、レンズパターン20bが完全に溶解する温
度より10〜20℃低い130〜140℃にすることに
より、レンズパターン20bはパターン化されたときの
底面からはみでて流れ出すことはなく、半球状の形状を
備え且つ十分高さのあるマイクロレンズ20cが形成さ
れる。
ズが小さい場合は、マイクロレンズ20cの高さHはマ
イクロレンズ20cの底面の受光部配列方向の幅の半分
Rよりも大きくなる。また、表面張力により、マイクロ
レンズ20cの形状が崩れることはない。このため、縦
長のマイクロレンズが形成されることになる。
より製造された固体撮像装置の構造を示すための断面図
である。
フォトダイオード部、13は第1の平坦化層、14はカ
ラーフィルタ、15は第2の平坦化層であり、図3
(a)に示されたものと同じである。20は第2の平坦
化層上に形成されたマイクロレンズである。また、R1
はマイクロレンズ20の底面の受光部配列方向の幅の半
分、R2 はセルサイズの受光部配列方向の幅の半分、H
はマイクロレンズ20の高さである。隣り合うマイクロ
レンズ20は、実際には、互いに接しない程度の0.1
〜1.5μmのスペースがあけられている。
ド曲線または放物線で表現できるような縦長の半楕円と
なっており、高さHは、底面の受光部配列方向の幅の半
分R1 よりも大きくなっている。また、本実施形態によ
り、マイクロレンズ20の高さHを、セルサイズの受光
部配列方向の幅の半分R2 よりも大きくすることもでき
る。縦長のマイクロレンズを形成することにより、マイ
クロレンズ20からフォトダイオード部12までの距離
が小さい固体撮像装置でも、入射した光をフォトダイオ
ード部12に集中させることができる。
の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であ
る。図5において、11は半導体基板、12は半導体基
板11の表面部に形成された受光部としてのフォトダイ
オード部、16は半導体基板11上に形成された絶縁膜
としての層間絶縁膜、30は層間絶縁膜16の表面の凹
凸を平坦化する平坦化層としての第1の平坦化層、14
は第1の平坦化層30上に形成されたカラーフィルタ、
15はカラーフィルタ14の表面の段差を平坦化する第
2の平坦化層、50は第2の平坦化層15上に形成され
たマイクロレンズである。
べて屈折率の高い材料を用いる。例えば層間絶縁膜16
と第1の平坦化層30とはそれぞれ、シリコン酸化膜と
フェノール系樹脂膜、又はフッ素系樹脂膜とシリコン酸
化膜、又はフッ素系樹脂膜とアクリル系樹脂膜、又はフ
ッ素系樹脂膜とフェノール系樹脂膜、又はフッ素系樹脂
膜とポリイミド系樹脂膜、又はシリコン酸化膜とアクリ
ル系樹脂膜、又はシリコン酸化膜とポリイミド系樹脂
膜、アクリル系樹脂膜とフェノール系樹脂膜等の組み合
わせで形成する。
の厚さを持っている。層間絶縁膜16の上に形成されて
いる第1の平坦化層30は、層間絶縁膜16やカラーフ
ィルタ14や第2の平坦化層15よりも大きい屈折率を
もつ。
も屈折率の高い材料により形成されていることにより、
層間絶縁膜16の凹状の部分において、下向きの擬似凸
レンズ31が形成される。擬似凸レンズ31の中心は、
フォトダイオード部12の中心と一致している。この擬
似凸レンズ31により、従来の固体撮像装置ではフォト
ダイオード部12に集まらなかった光も、フォトダイオ
ード部12に集光することができる。また、擬似凸レン
ズ31が形成されても、マイクロレンズ50からフォト
ダイオード部12までの距離は変化しないので、マイク
ロレンズ50による集光効果は従来どおり得られる。
層間絶縁膜16の厚さを変えることにより変化させるこ
とができる。マイクロレンズ50及び擬似凸レンズ31
の形状や、マイクロレンズ50及び擬似凸レンズ31か
らフォトダイオード部12までの距離を最適化すること
により、フォトダイオード部12の形状に関わらず、光
感度の高い固体撮像装置を得ることができる。
形態と組み合わせることによって、固体撮像装置の光感
度をさらに向上させることができる。
ラー固体撮像装置だけでなく、カラーフィルタをもたな
い白黒固体撮像装置に適用することも可能である。
の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であ
る。図6において、11は半導体基板、12は半導体基
板11の表面部に形成された受光部としてのフォトダイ
オード部、16は半導体基板11上に形成された絶縁膜
としての層間絶縁膜、32は層間絶縁膜16の表面の凹
凸を平坦化する平坦化層としての第1の平坦化層、14
は第1の平坦化層32上に形成されたカラーフィルタ、
15はカラーフィルタ14の表面の段差を平坦化する第
2の平坦化層、50は第2の平坦化層15上に形成され
たマイクロレンズである。
リコン酸化膜又はアクリル系樹脂膜からなり、0.1〜
1.5μm程度の厚さを持っている。層間絶縁膜16の
上に形成されている第1の平坦化層32はフェノール系
等の熱可塑性樹脂からなり、層間絶縁膜16やカラーフ
ィルタ14や第2の平坦化層15よりも大きい屈折率を
もつ。
も屈折率の高い材料により形成されていることにより、
層間絶縁膜16の凹状の部分において下向きの擬似凸レ
ンズ33が形成される。擬似凸レンズ33の中心は、フ
ォトダイオード部12の中心と一致している。この擬似
凸レンズ33により、従来の固体撮像装置ではフォトダ
イオード部12に集まらなかった光もフォトダイオード
部12に集光することができる。また、第1の平坦化層
32は熱可塑性をもつため、加熱すると液状に溶解して
ごく薄膜で完全な平坦性を得ることができる。このこと
により、マイクロレンズ50からフォトダイオード部1
2までの距離を小さくすることができるので、マイクロ
レンズ50からフォトダイオード部12までの距離を最
適化でき、さらに光を集中できる。
層間絶縁膜16の厚さを変えることにより変化させるこ
とができる。マイクロレンズ50及び擬似凸レンズ33
の形状や、マイクロレンズ50及び擬似凸レンズ33か
らフォトダイオード部12までの距離を最適化すること
により、フォトダイオード部12の形状に関わらず、光
感度の高い固体撮像装置を得ることができる。
造方法における第1の平坦化層の製造工程を示す図であ
り、各工程における固体撮像装置の断面図である。図7
(a)に示すように、フォトダイオード部12が表面部
に形成された半導体基板11上に層間絶縁膜16がすで
に形成されているものとする。
膜16の上にフェノール系等の熱可塑性樹脂からなる第
1の平坦化レジスト32aを塗布する。このとき、塗布
しただけでは第1の平坦化レジスト32a表面の平坦性
は良くない。次に、図7(c)に示すように、第1の平
坦化レジスト32aを加熱により液状に溶解して第1の
平坦化層32bを形成する。このような工程により、表
面が平坦であり且つ薄膜の第1の平坦化層32bを形成
することができる。
形態と組み合わせることによって、固体撮像装置の光感
度をさらに向上させることができる。
ラー固体撮像装置だけでなく、カラーフィルタをもたな
い白黒固体撮像装置に適用することも可能である。
ロレンズの形を縦長にできるので、マイクロレンズと受
光部との距離を小さくして入射した光を受光部に集中さ
せることができ、高い光感度を得ることができる。ま
た、マイクロレンズの受光面積を拡大することができ
る。
でき、さらに平坦化層を薄く且つ表面をより平坦に形成
できるので、半導体基板上に絶縁膜が形成されている場
合でも高い光感度を得ることができる。
製造方法における、マイクロレンズの製造工程を示す図
であり、各工程における固体撮像装置の断面図である。
製造された固体撮像装置を上方から見た図である。
製造方法における、マイクロレンズの製造工程を示す図
であり、各工程における固体撮像装置の断面図である。
製造された固体撮像装置の構造を示すための断面図であ
る。
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
製造方法における、平坦化層の製造工程を示す図であ
り、各工程における固体撮像装置の断面図である。
断面図である。
めの断面図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 入射された光を電荷に変換する受光部
と、前記受光部に光を集めるマイクロレンズとを備えた
固体撮像装置において、 前記マイクロレンズの底面は方形状であり、 前記マイクロレンズの高さは、該マイクロレンズの底面
の短辺の半分以上であることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項2】 入射された光を電荷に変換する受光部を
有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板と、前記
半導体基板上に形成され受光部領域が凹状に窪んでいる
絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され該絶縁膜の表面を平
坦にする平坦化層とを備えた固体撮像装置において、 前記平坦化層は、前記絶縁膜よりも屈折率の高い材料に
より形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】 受光部に光を集めるマイクロレンズをさ
らに備え、 前記マイクロレンズの底面は方形状であり、 前記マイクロレンズの高さは、該マイクロレンズの底面
の短辺の半分以上であることを特徴とする請求項2に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 入射された光を電荷に変換する受光部を
有し受光部領域が凹状に形成された半導体基板と、前記
半導体基板上に形成され受光部領域が凹状に窪んでいる
絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され該絶縁膜の表面を平
坦にする平坦化層とを備えた固体撮像装置において、 前記平坦化層は、前記絶縁膜よりも屈折率が高く且つ加
熱により液状に溶解する材料により形成されていること
を特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項5】 受光部に光を集めるマイクロレンズをさ
らに備え、 前記マイクロレンズの底面は方形状であり、 前記マイクロレンズの高さは、該マイクロレンズの底面
の短辺の半分以上であることを特徴とする請求項4に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項6】 半導体基板上に形成された受光部の上方
にレンズレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記
レンズレジストを所定形状にパターン化してレンズパタ
ーンを形成するパターン形成工程と、前記レンズパター
ンを加熱することにより前記受光部に光を集めるための
マイクロレンズを形成するレンズ形成工程とを備えた固
体撮像装置の製造方法において、 前記レンズ形成工程は、前記レンズパターンがほぼ完全
に溶解する温度よりも低い温度下において前記マイクロ
レンズを形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記レンズ形成工程は、 前記レンズパターン同士の間隔と、形成されるマイクロ
レンズ同士の間隔とを変化させないように前記マイクロ
レンズを形成する工程を含むことを特徴とする請求項6
に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記レジスト塗布工程は、 前記レンズ形成工程において形成されるマイクロレンズ
の方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つように前
記レンズレジストを塗布する工程を含むことを特徴とす
る請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項9】 受光部を有し受光部領域が凹状に形成さ
れた半導体基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、前記絶縁膜上に該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化
層を形成する平坦化層形成工程とを備えた固体撮像装置
の製造方法において、 前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜よ
りも屈折率の高い材料により形成する工程を含むことを
特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項10】 受光部を有し受光部領域が凹状に形成
された半導体基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、前記絶縁膜上に該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化
層を形成する平坦化層形成工程と、前記受光部の上方に
レンズレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記レ
ンズレジストを所定形状にパターン化してレンズパター
ンを形成するパターン形成工程と、前記レンズパターン
を加熱することにより前記受光部に光を集めるためのマ
イクロレンズを形成するレンズ形成工程とを備えた固体
撮像装置の製造方法において、 前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜よ
りも屈折率の高い材料により形成する工程を含み、 前記レンズ形成工程は、前記レンズパターンがほぼ完全
に溶解する温度よりも低い温度下において前記マイクロ
レンズを形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項11】 レンズ形成工程は、 レンズパターン同士の間隔と、形成されるマイクロレン
ズ同士の間隔とを変化させないように前記マイクロレン
ズを形成する工程を含むことを特徴とする請求項10に
記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記レジスト塗布工程は、 前記レンズ形成工程において形成されるマイクロレンズ
の方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つように前
記レンズレジストを塗布する工程を含むことを特徴とす
る請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項13】 受光部を有し受光部領域が凹状に形成
された半導体基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、前記絶縁膜上に該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化
層を形成する平坦化層形成工程とを備えた固体撮像装置
の製造方法において、 前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜よ
りも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解する材料に
より形成し、加熱により該材料を溶解して前記平坦化層
表面を平坦にする工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項14】 受光部を有し受光部領域が凹状に形成
された半導体基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、前記絶縁膜上に該絶縁膜の表面を平坦にする平坦化
層を形成する平坦化層形成工程と、前記受光部の上方に
レンズレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記レ
ンズレジストを所定形状にパターン化してレンズパター
ンを形成するパターン形成工程と、前記レンズパターン
を加熱することにより前記受光部に光を集めるためのマ
イクロレンズを形成するレンズ形成工程とを備えた固体
撮像装置の製造方法において、 前記平坦化層形成工程は、前記平坦化層を前記絶縁膜よ
りも屈折率が高く且つ加熱により液状に溶解する材料に
より形成し、加熱により該材料を溶解して前記平坦化層
表面を平坦にする工程を含み、 前記レンズ形成工程は、前記レンズパターンがほぼ完全
に溶解する温度よりも低い温度下において前記マイクロ
レンズを形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記レンズ形成工程は、 前記レンズパターン同士の間隔と、形成される前記マイ
クロレンズ同士の間隔とを変化させないように前記マイ
クロレンズを形成する工程を含むことを特徴とする請求
項14に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項16】 前記レジスト塗布工程は、 前記レンズ形成工程において形成されるマイクロレンズ
の方形状の底面の短辺の半分以上の厚さを持つように前
記レンズレジストを塗布する工程を含むことを特徴とす
る請求項14に記載の固体撮像装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP09973096A JP3672663B2 (ja) | 1995-05-02 | 1996-04-22 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP7-108390 | 1995-05-02 | ||
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| JPH0922995A true JPH0922995A (ja) | 1997-01-21 |
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ID=26440834
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|---|---|
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-
1996
- 1996-04-22 JP JP09973096A patent/JP3672663B2/ja not_active Expired - Lifetime
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