JPH1093060A - 固体撮像素子の構造及び製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の構造及び製造方法Info
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- JPH1093060A JPH1093060A JP9221462A JP22146297A JPH1093060A JP H1093060 A JPH1093060 A JP H1093060A JP 9221462 A JP9221462 A JP 9221462A JP 22146297 A JP22146297 A JP 22146297A JP H1093060 A JPH1093060 A JP H1093060A
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F39/10—Integrated devices
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F39/156—CCD or CID colour image sensors
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズの集光効率を良くして感度を
向上させるのに適した固体撮像素子の構造及び製造方法
を提供すること。 【解決手段】 一定の幅で一定方向に延びる突条を垂直
電荷転送領域の部分に対応する位置に配置する。光電変
換素子の列の部分にはその突条がかからないようにす
る。そして、この突条の間の光電変換素子に対応する位
置に隣接する突条の表面に短軸方向の両端部分が載るよ
うにマイクロレンズを形成させている。
向上させるのに適した固体撮像素子の構造及び製造方法
を提供すること。 【解決手段】 一定の幅で一定方向に延びる突条を垂直
電荷転送領域の部分に対応する位置に配置する。光電変
換素子の列の部分にはその突条がかからないようにす
る。そして、この突条の間の光電変換素子に対応する位
置に隣接する突条の表面に短軸方向の両端部分が載るよ
うにマイクロレンズを形成させている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明の固体撮像素子に係
り、特にマイクロレンズの長軸方向の曲率半径と短軸方
向の曲率半径をほぼ同一に形成するようにした固体撮像
素子の構造及び製造方法に関する。
り、特にマイクロレンズの長軸方向の曲率半径と短軸方
向の曲率半径をほぼ同一に形成するようにした固体撮像
素子の構造及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は一般的な固体撮像素子のレイアウ
ト図である。固体撮像素子は光学的な画像を電気信号に
変換する装置であって、現在CCDを利用したものが主
に使われている。
ト図である。固体撮像素子は光学的な画像を電気信号に
変換する装置であって、現在CCDを利用したものが主
に使われている。
【0003】一般に、固体撮像素子は図1に示すよう
に、一定間隔を置いてマトリックス状に配列され、光の
信号を電気信号に変換して映像信号電荷を生成する複数
のフォトダイオード(PD)領域と、垂直方向のフォト
ダイオード領域の間にそれぞれ形成され、フォトダイオ
ード領域からの送られた映像信号電荷を垂直方向に転送
する複数の垂直電荷転送(VCCD)領域と、垂直方向
に転送された映像信号電荷を水平方向に転送する水平電
荷転送(HCCD)領域と、水平方向に転送された映像
信号電荷を感知するセンスアンプ(SA)とを有してい
る。さらに、図1には示していないが、前記各フォトダ
イオード領域上にはカラーフィルタ層及びマイクロレン
ズが形成される。
に、一定間隔を置いてマトリックス状に配列され、光の
信号を電気信号に変換して映像信号電荷を生成する複数
のフォトダイオード(PD)領域と、垂直方向のフォト
ダイオード領域の間にそれぞれ形成され、フォトダイオ
ード領域からの送られた映像信号電荷を垂直方向に転送
する複数の垂直電荷転送(VCCD)領域と、垂直方向
に転送された映像信号電荷を水平方向に転送する水平電
荷転送(HCCD)領域と、水平方向に転送された映像
信号電荷を感知するセンスアンプ(SA)とを有してい
る。さらに、図1には示していないが、前記各フォトダ
イオード領域上にはカラーフィルタ層及びマイクロレン
ズが形成される。
【0004】次に、前記した一般な固体撮像素子の内部
構造を説明する。図2は図1のA−A’線に沿った一般
な固体撮像素子の構造断面図である。固体撮像素子は図
2に示すように、半導体基板1に光の信号を電気信号に
変換するフォトダイオード領域2が一定の間隔でマトリ
ックス状に配列される。マトリックス状に配列されたフ
ォトダイオード領域2の各列の間には信号電荷を垂直方
向に転送するための垂直電荷転送領域3が形成されてい
る。この垂直電荷転送領域3上に金属遮光層4が形成さ
れ、金属遮光層4を含んだ全面に第1平坦層5が形成さ
れている。第1平坦層5上にはカラーフィルタ層(第
1,第2,第3染色層)6が形成される。カラーフィル
タ層6を含んだ全面に第2平坦層7が形成され、第2平
坦層7上には前記各フォトダイオード領域2に対向して
マイクロレンズ8が形成される。このマイクロレンズ8
は被写体の光を最大に該当するフォトダイオード領域2
に集束させるためのものである。
構造を説明する。図2は図1のA−A’線に沿った一般
な固体撮像素子の構造断面図である。固体撮像素子は図
2に示すように、半導体基板1に光の信号を電気信号に
変換するフォトダイオード領域2が一定の間隔でマトリ
ックス状に配列される。マトリックス状に配列されたフ
ォトダイオード領域2の各列の間には信号電荷を垂直方
向に転送するための垂直電荷転送領域3が形成されてい
る。この垂直電荷転送領域3上に金属遮光層4が形成さ
れ、金属遮光層4を含んだ全面に第1平坦層5が形成さ
れている。第1平坦層5上にはカラーフィルタ層(第
1,第2,第3染色層)6が形成される。カラーフィル
タ層6を含んだ全面に第2平坦層7が形成され、第2平
坦層7上には前記各フォトダイオード領域2に対向して
マイクロレンズ8が形成される。このマイクロレンズ8
は被写体の光を最大に該当するフォトダイオード領域2
に集束させるためのものである。
【0005】図3は図2の一般な固体撮像素子の構造に
よる光の集束距離を説明するための図である。図3aは
一般な固体撮像素子のマイクロレンズを示すもので、マ
イクロレンズ8はフォトダイオード領域2と垂直電荷転
送領域3の構造によって細長い楕円形になっている。従
って、その長軸方向での曲率半径が短軸方向の曲率半径
より大きくなる。従って、図3aのA−A’及びB−
B’線の断面で示すマイクロレンズの長軸と短軸による
光の集光距離は互いに異る。これを図3bに示した。
よる光の集束距離を説明するための図である。図3aは
一般な固体撮像素子のマイクロレンズを示すもので、マ
イクロレンズ8はフォトダイオード領域2と垂直電荷転
送領域3の構造によって細長い楕円形になっている。従
って、その長軸方向での曲率半径が短軸方向の曲率半径
より大きくなる。従って、図3aのA−A’及びB−
B’線の断面で示すマイクロレンズの長軸と短軸による
光の集光距離は互いに異る。これを図3bに示した。
【0006】このため、一般な固体撮像素子の構造は次
のような問題点があった。固体撮像素子において、マイ
クロレンズの曲率半径が小さければ小さいほどマイクロ
レンズから近い距離にフォーカシングされる。ところ
が、一般の固体撮像素子におけるマイクロレンズは、単
純に遮光領域と投光領域に区分されたマスクを用いて露
光及び現像工程で感光膜をセル模様に応じた長方形状に
パターニングして、それを熱処理して形成していた。し
たがって、短軸方向の曲率半径は小さくなる。
のような問題点があった。固体撮像素子において、マイ
クロレンズの曲率半径が小さければ小さいほどマイクロ
レンズから近い距離にフォーカシングされる。ところ
が、一般の固体撮像素子におけるマイクロレンズは、単
純に遮光領域と投光領域に区分されたマスクを用いて露
光及び現像工程で感光膜をセル模様に応じた長方形状に
パターニングして、それを熱処理して形成していた。し
たがって、短軸方向の曲率半径は小さくなる。
【0007】つまり、長方形状に形成されたマイクロレ
ンズでは、縦方向と横方向の曲率半径の差が大きくなっ
て受光した光を該当するフォトダイオード領域に正確に
フォーカシングせず、受光された光の一部をその他の地
域、例えばVCCD上のアルミニウム(Al)遮光層に
フォーカシングされるので、光の損失が大きく且つ解像
度が低下する。
ンズでは、縦方向と横方向の曲率半径の差が大きくなっ
て受光した光を該当するフォトダイオード領域に正確に
フォーカシングせず、受光された光の一部をその他の地
域、例えばVCCD上のアルミニウム(Al)遮光層に
フォーカシングされるので、光の損失が大きく且つ解像
度が低下する。
【0008】以下、添付図面を参照してこのような問題
を解決するようにした従来の固体撮像素子の構造及び製
造方法を説明する。図4は従来の固体撮像素子の構造を
示す構造断面図である。従来の固体撮像素子は、図4に
示すように、半導体基板11上に光の信号を電気信号に
変換するフォトダイオード領域12が一定の間隔を置い
てマトリックス状に配列される。そのマトリックス状に
配列されたフォトダイオード領域12の列の間にフォト
ダイオードで形成された信号電荷を垂直方向に転送する
垂直電荷転送領域13が形成される。垂直電荷転送領域
13上には受光領域以外の部分への光の染込みを防ぐた
めの金属遮光層14が形成される。この金属遮光層14
を含んだ全面に保護膜用絶縁膜15及び第1平坦層16
が順次形成され、第1平坦層16上にはフォトダイオー
ド領域12に特定波長の光のみを通過させるためのカラ
ーフィルタ層(第1,第2,第3染色層)17が形成さ
れる。カラーフィルタ層17を含んだ全面に第2平坦層
18が形成されている。この第2平坦層18上に各フォ
トダイオード領域12に対応してブロックストレートパ
ターン19が形成され、ブロックストレートパターン1
9を覆うようにフォトダイオード領域12に対応したマ
イクロレンズ20aが形成される。
を解決するようにした従来の固体撮像素子の構造及び製
造方法を説明する。図4は従来の固体撮像素子の構造を
示す構造断面図である。従来の固体撮像素子は、図4に
示すように、半導体基板11上に光の信号を電気信号に
変換するフォトダイオード領域12が一定の間隔を置い
てマトリックス状に配列される。そのマトリックス状に
配列されたフォトダイオード領域12の列の間にフォト
ダイオードで形成された信号電荷を垂直方向に転送する
垂直電荷転送領域13が形成される。垂直電荷転送領域
13上には受光領域以外の部分への光の染込みを防ぐた
めの金属遮光層14が形成される。この金属遮光層14
を含んだ全面に保護膜用絶縁膜15及び第1平坦層16
が順次形成され、第1平坦層16上にはフォトダイオー
ド領域12に特定波長の光のみを通過させるためのカラ
ーフィルタ層(第1,第2,第3染色層)17が形成さ
れる。カラーフィルタ層17を含んだ全面に第2平坦層
18が形成されている。この第2平坦層18上に各フォ
トダイオード領域12に対応してブロックストレートパ
ターン19が形成され、ブロックストレートパターン1
9を覆うようにフォトダイオード領域12に対応したマ
イクロレンズ20aが形成される。
【0009】次に、このような構造をもつ従来の固体撮
像素子の製造方法を説明する。図5a〜bは従来の固体
撮像素子の製造方法を示す工程断面図である。従来の固
体撮像素子の製造方法はまず、図5aに示すように、半
導体基板11上に光の信号を電気信号に変換するフォト
ダイオード領域12を一定の間隔でマトリックス状に形
成する。そして、マトリックス状に配列されたフォトダ
イオード領域12の各列の間に信号電荷を垂直方向に転
送する垂直電荷転送領域13を形成する。次に、垂直電
荷転送領域13上に受光領域以外の部分への光の染込み
を防ぐための金属遮光層14を形成し、金属遮光層14
を含んだ全面にパッシベーション用絶縁膜15を形成
し、その全面に後工程における段差を減らすための第1
平坦層16を形成する。次に、第1平坦層16の上部に
加熱性フォトレジスト(図示せず)を塗布した後、露光
及び現像工程でパターニングする。そのパターニングさ
れたフォトレジストに染色装備で染色を施して第1染色
層を形成する。さらに、第1染色層の形成と同一の方法
で第1平坦層16上の所定の部分に第2染色層を形成
し、第2染色層に一部がオーバーラップするように第1
平坦層上の所定の部分に第3染色層を順次形成する。第
1,第2,第3染色層はカラーフィルタ層17を形成し
ている。次に、カラーフィルタ層17を含んだ全面に第
2平坦層18を形成する。そして、第2平坦層18上に
透過率の良い感光性樹脂を塗布した後、前記フォトダイ
オード領域12に対応するように露光及び現像工程を施
してブロックストレートパターン19を形成する。次
に、前記ブロックストレートパターン19を含んだ全面
にマイクロレンズ用感光膜を塗布した後、前記ブロック
ストレートパターン19上にのみ残るように露光及び現
像工程でパターニングして感光膜パターン20を形成す
る。そして、前記マイクロレンズ用感光膜パターン20
をリフロー工程によって図5bのようなマイクロレンズ
20aに形成する。
像素子の製造方法を説明する。図5a〜bは従来の固体
撮像素子の製造方法を示す工程断面図である。従来の固
体撮像素子の製造方法はまず、図5aに示すように、半
導体基板11上に光の信号を電気信号に変換するフォト
ダイオード領域12を一定の間隔でマトリックス状に形
成する。そして、マトリックス状に配列されたフォトダ
イオード領域12の各列の間に信号電荷を垂直方向に転
送する垂直電荷転送領域13を形成する。次に、垂直電
荷転送領域13上に受光領域以外の部分への光の染込み
を防ぐための金属遮光層14を形成し、金属遮光層14
を含んだ全面にパッシベーション用絶縁膜15を形成
し、その全面に後工程における段差を減らすための第1
平坦層16を形成する。次に、第1平坦層16の上部に
加熱性フォトレジスト(図示せず)を塗布した後、露光
及び現像工程でパターニングする。そのパターニングさ
れたフォトレジストに染色装備で染色を施して第1染色
層を形成する。さらに、第1染色層の形成と同一の方法
で第1平坦層16上の所定の部分に第2染色層を形成
し、第2染色層に一部がオーバーラップするように第1
平坦層上の所定の部分に第3染色層を順次形成する。第
1,第2,第3染色層はカラーフィルタ層17を形成し
ている。次に、カラーフィルタ層17を含んだ全面に第
2平坦層18を形成する。そして、第2平坦層18上に
透過率の良い感光性樹脂を塗布した後、前記フォトダイ
オード領域12に対応するように露光及び現像工程を施
してブロックストレートパターン19を形成する。次
に、前記ブロックストレートパターン19を含んだ全面
にマイクロレンズ用感光膜を塗布した後、前記ブロック
ストレートパターン19上にのみ残るように露光及び現
像工程でパターニングして感光膜パターン20を形成す
る。そして、前記マイクロレンズ用感光膜パターン20
をリフロー工程によって図5bのようなマイクロレンズ
20aに形成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の固体撮像素子の構造及び製造方法は次の問題点があ
った。即ち、後に図11a−2とともに説明するよう
に、マイクロレンズがブロック19の上に形成されるの
で、両端のPとして示す部分を透過する光がフォトダイ
オード領域に集束されず、損失となるので、長軸方向と
短軸方向との曲率半径が一致しても、その損失分によっ
て長・短軸集光効果が喪失される。本発明はかかる問題
点を解決するためのもので、マイクロレンズの集光効率
を良くして感度を向上させるのに適した固体撮像素子の
構造及び製造方法を提供することを目的とする。
来の固体撮像素子の構造及び製造方法は次の問題点があ
った。即ち、後に図11a−2とともに説明するよう
に、マイクロレンズがブロック19の上に形成されるの
で、両端のPとして示す部分を透過する光がフォトダイ
オード領域に集束されず、損失となるので、長軸方向と
短軸方向との曲率半径が一致しても、その損失分によっ
て長・短軸集光効果が喪失される。本発明はかかる問題
点を解決するためのもので、マイクロレンズの集光効率
を良くして感度を向上させるのに適した固体撮像素子の
構造及び製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の固体撮像素子の構造は、従来例のブロッ
クストレートパターンと似た一定の幅で一定方向に延び
ている突条を従来例とは違って垂直電荷転送領域の部分
に対応する位置に配置したことを特徴とするものであ
る。すなわち、本発明においては、光電変換素子の列の
部分にはその突条がかからないようにされている。そし
て、この突条の間の光電変換素子に対応する位置に隣接
する突条の表面に短軸方向の両端部分が載るようにマイ
クロレンズを形成させている。
めに、本発明の固体撮像素子の構造は、従来例のブロッ
クストレートパターンと似た一定の幅で一定方向に延び
ている突条を従来例とは違って垂直電荷転送領域の部分
に対応する位置に配置したことを特徴とするものであ
る。すなわち、本発明においては、光電変換素子の列の
部分にはその突条がかからないようにされている。そし
て、この突条の間の光電変換素子に対応する位置に隣接
する突条の表面に短軸方向の両端部分が載るようにマイ
クロレンズを形成させている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態の固体撮像素子の構造及び製造方法を詳細
に説明する。図6は本実施形態の固体撮像素子の構造を
示す構造断面図である。この固体撮像素子の構造は図6
に示すように、半導体基板31上に光の信号を電気信号
に変換する、光電変換素子としてのフォトダイオード領
域32が一定の間隔で従来同様マトリックス状に配列さ
れる。マトリックス状に配列されたフォトダイオード領
域32の各列の間に信号電荷を垂直方向に転送するため
の垂直電荷転送領域33が形成される。この垂直電荷転
送領域33上には受光領域以外の部分への光の染込みを
防ぐための金属遮光層34が形成されている。金属遮光
層34を含んだ全面にパッシベーション用絶縁膜35が
形成される。
の一実施形態の固体撮像素子の構造及び製造方法を詳細
に説明する。図6は本実施形態の固体撮像素子の構造を
示す構造断面図である。この固体撮像素子の構造は図6
に示すように、半導体基板31上に光の信号を電気信号
に変換する、光電変換素子としてのフォトダイオード領
域32が一定の間隔で従来同様マトリックス状に配列さ
れる。マトリックス状に配列されたフォトダイオード領
域32の各列の間に信号電荷を垂直方向に転送するため
の垂直電荷転送領域33が形成される。この垂直電荷転
送領域33上には受光領域以外の部分への光の染込みを
防ぐための金属遮光層34が形成されている。金属遮光
層34を含んだ全面にパッシベーション用絶縁膜35が
形成される。
【0013】このように形成された構造を黒白固体撮像
素子という。前記のように形成された黒白固体撮像素子
の前記パッシベーション用絶縁膜35上に第1平坦層2
6を形成し、第1平坦層36上にはそれぞれのフォトダ
イオード領域32に特定波長の光のみを通過させるため
のカラーフィルタ層(第1,第2,第3染色層)37が
形成される。カラーフィルタ層37を含んだ全面に第2
平坦層38が形成され、第2平坦層38上に一定の間隔
でフォトダイオード領域12の間の部分に対応させて複
数個のブロックストレートパターン、すなわち突条39
が形成される。本実施形態の場合、突条39を従来のよ
うにフォトダイオード領域12の上ではなく、その領域
12の間の垂直電荷転送領域の部分に形成させている。
この突条39の幅は電荷転送領域33の幅とほぼ等し
く、フォトダイオード領域32の列をあけるように形成
させてある。そして、フォトダイオード領域12に対応
してマイクロレンズ41が突条39と突条39の間に形
成される。この時、前記突条39は三角柱、四角柱、半
円柱などの多様な多角形柱状にすることができる。
素子という。前記のように形成された黒白固体撮像素子
の前記パッシベーション用絶縁膜35上に第1平坦層2
6を形成し、第1平坦層36上にはそれぞれのフォトダ
イオード領域32に特定波長の光のみを通過させるため
のカラーフィルタ層(第1,第2,第3染色層)37が
形成される。カラーフィルタ層37を含んだ全面に第2
平坦層38が形成され、第2平坦層38上に一定の間隔
でフォトダイオード領域12の間の部分に対応させて複
数個のブロックストレートパターン、すなわち突条39
が形成される。本実施形態の場合、突条39を従来のよ
うにフォトダイオード領域12の上ではなく、その領域
12の間の垂直電荷転送領域の部分に形成させている。
この突条39の幅は電荷転送領域33の幅とほぼ等し
く、フォトダイオード領域32の列をあけるように形成
させてある。そして、フォトダイオード領域12に対応
してマイクロレンズ41が突条39と突条39の間に形
成される。この時、前記突条39は三角柱、四角柱、半
円柱などの多様な多角形柱状にすることができる。
【0014】次に、このような構造をもつ本発明の第1
実施形態による固体撮像素子の製造方法を説明する。図
7は本発明の第1実施形態による固体撮像素子の製造方
法を示す工程断面図である。まず、本発明の第1実施形
態による固体撮像素子の製造方法は、図7aに示すよう
に、半導体基板31上に一定の間隔を置いてマトリック
ス状に配列され、且つ光の信号を電気信号に変換するフ
ォトダイオード領域32を形成する。マトリックス状に
配列されたフォトダイオード領域32の各列の間に信号
電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送領域33
を形成する。そして、全面に金属を蒸着し、前記フォト
ダイオード領域33のみを除去するようにパターニング
して、受光領域以外の部分への光の染込みを防ぐための
金属遮光層34を形成する。その金属遮光層34を含ん
だ全面にパッシベーション用絶縁膜35を形成して黒白
固体撮像素子を形成する。次に、前記のように形成され
た黒白固体撮像素子の前記パッシベーション35上に段
差を減らすための第1平坦層36を形成する。その上に
フォトレジスト(図示せず)を塗布した後、露光及び現
像工程でパターニングし、パターニングされたフォトレ
ジストに染色装備で染色を施して第1染色層を形成す
る。第1染色層の形成と同一の方法で、第1平坦層36
上の所定の部分に第2染色層を形成し、第2染色層に一
部をオーバーラップするように第1平坦層36上の所定
の部分に第3染色層を順次形成する。この第1,第2,
第3染色層は、それぞれのフォトダイオード領域32に
特定波長の光のみを通過させるカラーフィルタ層37で
ある。次に、前記カラーフィルタ層37を含んだ全面に
第2平坦層38を形成する。第2平坦層38の上部に透
過率の良い感光性樹脂を塗布した後、露光及び現像工程
で断面形状が長方形で細長いブロックストレート形状に
厚さ0.4〜1.5μmの突条39を形成する。この突
条39はフォトダイオード領域32の列の間の部分、す
なわちVCCD領域の上の部分に対応し、且つピクセル
の長軸に平行するように長く形成する。突条39を形成
させた全面にコーティングされたマイクロレンズ用感光
膜40を塗布する。この時、突条39の凸凹状態とほぼ
一致するように形成する。感光性樹脂をパターニングす
る場合には、断面長方形のブロックストレート形状だけ
でなく、三角柱、四角柱、半円柱などの多様な多角形状
のうちの少なくとも一種にパターニングすることができ
る。この感光性樹脂は、透過率を可視光線領域で85%
以上とし、マイクロレンズ用感光膜との屈折率の差異を
±0.05とする。
実施形態による固体撮像素子の製造方法を説明する。図
7は本発明の第1実施形態による固体撮像素子の製造方
法を示す工程断面図である。まず、本発明の第1実施形
態による固体撮像素子の製造方法は、図7aに示すよう
に、半導体基板31上に一定の間隔を置いてマトリック
ス状に配列され、且つ光の信号を電気信号に変換するフ
ォトダイオード領域32を形成する。マトリックス状に
配列されたフォトダイオード領域32の各列の間に信号
電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送領域33
を形成する。そして、全面に金属を蒸着し、前記フォト
ダイオード領域33のみを除去するようにパターニング
して、受光領域以外の部分への光の染込みを防ぐための
金属遮光層34を形成する。その金属遮光層34を含ん
だ全面にパッシベーション用絶縁膜35を形成して黒白
固体撮像素子を形成する。次に、前記のように形成され
た黒白固体撮像素子の前記パッシベーション35上に段
差を減らすための第1平坦層36を形成する。その上に
フォトレジスト(図示せず)を塗布した後、露光及び現
像工程でパターニングし、パターニングされたフォトレ
ジストに染色装備で染色を施して第1染色層を形成す
る。第1染色層の形成と同一の方法で、第1平坦層36
上の所定の部分に第2染色層を形成し、第2染色層に一
部をオーバーラップするように第1平坦層36上の所定
の部分に第3染色層を順次形成する。この第1,第2,
第3染色層は、それぞれのフォトダイオード領域32に
特定波長の光のみを通過させるカラーフィルタ層37で
ある。次に、前記カラーフィルタ層37を含んだ全面に
第2平坦層38を形成する。第2平坦層38の上部に透
過率の良い感光性樹脂を塗布した後、露光及び現像工程
で断面形状が長方形で細長いブロックストレート形状に
厚さ0.4〜1.5μmの突条39を形成する。この突
条39はフォトダイオード領域32の列の間の部分、す
なわちVCCD領域の上の部分に対応し、且つピクセル
の長軸に平行するように長く形成する。突条39を形成
させた全面にコーティングされたマイクロレンズ用感光
膜40を塗布する。この時、突条39の凸凹状態とほぼ
一致するように形成する。感光性樹脂をパターニングす
る場合には、断面長方形のブロックストレート形状だけ
でなく、三角柱、四角柱、半円柱などの多様な多角形状
のうちの少なくとも一種にパターニングすることができ
る。この感光性樹脂は、透過率を可視光線領域で85%
以上とし、マイクロレンズ用感光膜との屈折率の差異を
±0.05とする。
【0015】次に、図7bに示すように、前記ブロック
ストレート形状の突条39上の前記マイクロレンズ用感
光膜40を露光及び現像工程で感光膜パターン40aを
形成する。このマイクロレンズ用感光膜パターン40
は、突条39の間の部分に、両隣の突条39に両端部分
が一部オーバラップするようにして、フォトダイオード
領域32に対応するように形成する。
ストレート形状の突条39上の前記マイクロレンズ用感
光膜40を露光及び現像工程で感光膜パターン40aを
形成する。このマイクロレンズ用感光膜パターン40
は、突条39の間の部分に、両隣の突条39に両端部分
が一部オーバラップするようにして、フォトダイオード
領域32に対応するように形成する。
【0016】そして、図7cに示すように、両隣の突条
39の表面にわたって形成された前記マイクロレンズ用
感光膜パターン40aを熱リフローさせてマイクロレン
ズ41を形成する。マイクロレンズ用感光膜パターンは
短軸方向の両端部分が突条にかかっている。すなわち、
段差を有する。一方長軸方向では平坦な面にそのパター
ンが載っている。その状態で熱処理をしてリフローさせ
ると、段差があるため短軸方向での曲率半径が小さくな
らない。そのため、結果として長軸方向の曲率半径とほ
ぼ等しくなる。
39の表面にわたって形成された前記マイクロレンズ用
感光膜パターン40aを熱リフローさせてマイクロレン
ズ41を形成する。マイクロレンズ用感光膜パターンは
短軸方向の両端部分が突条にかかっている。すなわち、
段差を有する。一方長軸方向では平坦な面にそのパター
ンが載っている。その状態で熱処理をしてリフローさせ
ると、段差があるため短軸方向での曲率半径が小さくな
らない。そのため、結果として長軸方向の曲率半径とほ
ぼ等しくなる。
【0017】図8a〜bは本発明による集束距離を説明
するための図面である。図8aはレイアウト図であり、
図8bは図8aのA−A’及びB−B’線に沿った断面
図である。図8aに示すように、マイクロレンズ41
は、その楕円の長円の短軸方向の一部が突条39にかか
るため、前記のように曲率半径が大きくなり、フォトダ
イオード領域32に入射する光の集束距離がマイクロレ
ンズ41の長軸及び短軸とも一致させることができ、フ
ォトダイオード領域32の一つの地点に光を集光させる
ことができる。。
するための図面である。図8aはレイアウト図であり、
図8bは図8aのA−A’及びB−B’線に沿った断面
図である。図8aに示すように、マイクロレンズ41
は、その楕円の長円の短軸方向の一部が突条39にかか
るため、前記のように曲率半径が大きくなり、フォトダ
イオード領域32に入射する光の集束距離がマイクロレ
ンズ41の長軸及び短軸とも一致させることができ、フ
ォトダイオード領域32の一つの地点に光を集光させる
ことができる。。
【0018】以下、添付図面を参照して本発明の第2実
施形態による固体撮像素子の製造方法を説明する。図
9、10は本発明の第2実施形態による固体撮像素子の
製造方法を示す工程断面図である。前記第1実施形態は
突条を形成させるのに透過率の良い材料を使用するが、
この実施形態は、それほど透過率を考慮しなくても良い
例である。まず、本発明の第2実施形態による固体撮像
素子の製造方法は、図9aに示すように、半導体基板3
1上にフォトダイオード領域32、垂直電荷転送領域3
3、金属遮光層34、パッシベーション用絶縁膜35、
第1平坦層36、カラーフィルタ層37などを備え、前
記カラーフィルタ層37を含んだ全面に第2平坦層38
を形成する。この時、第2平坦層38の屈折率(P)と
後工程で形成されるマイクロレンズの屈折率(M)との
関係はM≦P≦M+0.3である。次に、第2平坦層3
8の上部に透過率を考慮しない感光性樹脂を塗布した
後、露光及び現像工程でパターニングしてブロックスト
レート形状の突条39を形成する。この突条39を形成
する場合、ブロックストレート形状だけでなく、三角
柱、四角柱、半円柱などのいろんな多角形状にパターニ
ングすることができるのは前記の通りである。突条39
はフォトダイオード領域32の間の部分に対応するよう
に形成する。
施形態による固体撮像素子の製造方法を説明する。図
9、10は本発明の第2実施形態による固体撮像素子の
製造方法を示す工程断面図である。前記第1実施形態は
突条を形成させるのに透過率の良い材料を使用するが、
この実施形態は、それほど透過率を考慮しなくても良い
例である。まず、本発明の第2実施形態による固体撮像
素子の製造方法は、図9aに示すように、半導体基板3
1上にフォトダイオード領域32、垂直電荷転送領域3
3、金属遮光層34、パッシベーション用絶縁膜35、
第1平坦層36、カラーフィルタ層37などを備え、前
記カラーフィルタ層37を含んだ全面に第2平坦層38
を形成する。この時、第2平坦層38の屈折率(P)と
後工程で形成されるマイクロレンズの屈折率(M)との
関係はM≦P≦M+0.3である。次に、第2平坦層3
8の上部に透過率を考慮しない感光性樹脂を塗布した
後、露光及び現像工程でパターニングしてブロックスト
レート形状の突条39を形成する。この突条39を形成
する場合、ブロックストレート形状だけでなく、三角
柱、四角柱、半円柱などのいろんな多角形状にパターニ
ングすることができるのは前記の通りである。突条39
はフォトダイオード領域32の間の部分に対応するよう
に形成する。
【0019】次に、図9bに示すように、前記突条39
を含んだ前記第2平坦層38の全面を一定の深さにエッ
チングする。前記突条39と第2平坦層38の全面をエ
ッチングする時、平坦層の最終の厚さが0.4〜1.5μ
m程度となるようにエッチングする。
を含んだ前記第2平坦層38の全面を一定の深さにエッ
チングする。前記突条39と第2平坦層38の全面をエ
ッチングする時、平坦層の最終の厚さが0.4〜1.5μ
m程度となるようにエッチングする。
【0020】次に、図10cに示すように、前記突条3
9と第2平坦層38上にコーティングされたマイクロレ
ンズ用感光膜(図示せず)を塗布する。次に、突条39
上の間の部分にマイクロレンズ用感光膜が残るように露
光及び現像工程で選択的に除去してマイクロレンズ用感
光膜パターン40aを形成する。
9と第2平坦層38上にコーティングされたマイクロレ
ンズ用感光膜(図示せず)を塗布する。次に、突条39
上の間の部分にマイクロレンズ用感光膜が残るように露
光及び現像工程で選択的に除去してマイクロレンズ用感
光膜パターン40aを形成する。
【0021】最後に、図10dに示すように、前記感光
膜パターン40aを熱リフローさせることによりマイク
ロレンズ41を形成する。このような固体撮像素子で
は、マイクロレンズ41を通して入射した光はそれぞれ
の第2平坦層38及び該当のカラーフィルタ層37を経
てフォトダイオード領域32に集光する。ここで、マイ
クロレンズ41は被写体の光を最大に該当のフォトダイ
オード領域32に集束させるように形成した。そして、
前記フォトダイオード領域32によって映像電荷信号に
変換された後、VCCDとHCCDを経て浮動拡散に達
すると、一部はリセットドレインに転送され、一部はセ
ンスアンプを介して出力されて画像を再現する。
膜パターン40aを熱リフローさせることによりマイク
ロレンズ41を形成する。このような固体撮像素子で
は、マイクロレンズ41を通して入射した光はそれぞれ
の第2平坦層38及び該当のカラーフィルタ層37を経
てフォトダイオード領域32に集光する。ここで、マイ
クロレンズ41は被写体の光を最大に該当のフォトダイ
オード領域32に集束させるように形成した。そして、
前記フォトダイオード領域32によって映像電荷信号に
変換された後、VCCDとHCCDを経て浮動拡散に達
すると、一部はリセットドレインに転送され、一部はセ
ンスアンプを介して出力されて画像を再現する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子は、マイクロレンズの長軸方向の曲率半径と短軸方
向の曲率半径がほぼ同一になって光の損失を防止するた
めに、感度の向上と解像度を良くすることができる。さ
らに、本発明素子の場合、突条の間にマイクロレンズを
形成させているので、従来のように、図11a−2にみ
られるpの部分の損失がなく、図11b−2に示すよう
にレンズ全体を通る光を利用することができる。また、
本発明の製造方法は、従来の製造方法と比べて特に余分
な工程が付け加えられていないので、従来技術そのまま
利用することができる。
素子は、マイクロレンズの長軸方向の曲率半径と短軸方
向の曲率半径がほぼ同一になって光の損失を防止するた
めに、感度の向上と解像度を良くすることができる。さ
らに、本発明素子の場合、突条の間にマイクロレンズを
形成させているので、従来のように、図11a−2にみ
られるpの部分の損失がなく、図11b−2に示すよう
にレンズ全体を通る光を利用することができる。また、
本発明の製造方法は、従来の製造方法と比べて特に余分
な工程が付け加えられていないので、従来技術そのまま
利用することができる。
【図1】 一般な固体撮像素子のレイアウト図。
【図2】 図1のA−A’線に沿った一般な固体撮像素
子の構造を示す構造断面図。
子の構造を示す構造断面図。
【図3】 一般な固体撮像素子の製造方法による集束距
離を説明するための図面。
離を説明するための図面。
【図4】 従来の固体撮像素子の構造を示す構造断面
図。
図。
【図5】 従来の固体撮像素子の製造方法を示す工程断
面図。
面図。
【図6】 本発明の固体撮像素子の構造を示す構造断面
図。
図。
【図7】 本発明の第1実施形態による固体撮像素子の
製造方法を示す工程断面図。
製造方法を示す工程断面図。
【図8】 本発明による集束距離を説明するための図
面。
面。
【図9】 本発明の第2実施形態による固体撮像素子の
製造方法を示す工程断面図。
製造方法を示す工程断面図。
【図10】 本発明の第2実施形態による固体撮像素子
の製造方法を示す工程断面図。
の製造方法を示す工程断面図。
【図11】 従来の技術と本発明との差異点を示す説明
図。
図。
31 半導体基板 32 フォトダイオード領域 33 垂直電荷転送領域 34 金属遮光層 35 保護膜 36 第1平坦層 37 カラーフィルタ層 38 第2平坦層 39 ストレートパターン 40 マイクロレンズ用感光膜 40a マイクロレンズ用感光膜パターン 41 マイクロレンズ
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板にマトリックス状に形成される複数個の
光電変換素子と、 前記複数個の光電変換素子の間の前記半導体基板に垂直
方向に形成される複数の電荷転送領域と、 前記半導体基板上に形成される第1平坦層と、 前記複数の電荷転送領域に相応する前記第1平坦層上に
形成されるストライプシェープ層と、 前記複数個の光電変換素子に相応する位置の前記第1平
坦層上に形成される複数個のマイクロレンズとを備える
ことを特徴とする固体撮像素子の構造。 - 【請求項2】 それぞれ特定波長の光を通過させるため
に前記第1平坦層上に形成される複数個のカラーフィル
タ層と、 前記複数個のカラーフィルタ層上に形成される第2平坦
層と、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の
固体撮像素子の構造。 - 【請求項3】 半導体基板上に複数の光電変換素子を形
成する工程と、 前記複数個の光電変換素子の間の前記半導体基板に垂直
方向に複数の電荷転送領域を形成する工程と、 前記光電変換素子及び電荷転送領域を形成させた半導体
基板上に第1平坦層を形成する工程と、 前記第1平坦層上の記複数の電荷転送領域に相応する位
置に突条層を形成する工程と、 前記第1平坦層上の複数の光電変換素子に相応する位置
に複数のマイクロレンズを形成する工程と、を備えるこ
とを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項4】 それぞれ特定波長の光を通過させるため
に前記第1平坦層上に複数のカラーフィルタ層を形成す
る工程と、 前記複数のカラーフィルタ層上に第2平坦層を形成する
工程と、を更に備えることを特徴とする請求項3に記載
の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項5】 前記複数のマイクロレンズと第1平坦層
との間に複数のカラーフィルタ層を形成することを特徴
とする請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960035541A KR100223853B1 (ko) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 고체촬상소자의 구조 및 제조방법 |
| KR35541/1996 | 1996-08-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1093060A true JPH1093060A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=19470801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9221462A Pending JPH1093060A (ja) | 1996-08-26 | 1997-08-18 | 固体撮像素子の構造及び製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5900655A (ja) |
| JP (1) | JPH1093060A (ja) |
| KR (1) | KR100223853B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7349159B2 (en) | 2004-10-21 | 2008-03-25 | Seiko Epson Corporation | Mold for manufacturing a microlens substrate, a method of manufacturing microlens substrate, a microlens substrate, a transmission screen, and a rear projection |
| US9362323B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-06-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor |
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|---|---|---|---|---|
| KR100553672B1 (ko) * | 1998-09-21 | 2006-09-20 | 삼성전자주식회사 | 고체 컬러 이미지 소자의 제조 방법 |
| JP2002158278A (ja) | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法ならびに設計方法 |
| KR100617065B1 (ko) * | 2004-07-15 | 2006-08-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
| US7264976B2 (en) * | 2005-02-23 | 2007-09-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Advance ridge structure for microlens gapless approach |
| KR100698091B1 (ko) * | 2005-06-27 | 2007-03-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| EP1903608B1 (en) * | 2005-07-08 | 2013-04-24 | Nikon Corporation | Solid-state image sensor |
| KR100720457B1 (ko) * | 2005-11-10 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
| KR101060069B1 (ko) * | 2008-11-18 | 2011-08-29 | 주식회사 동부하이텍 | Cmos 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| JP2014056014A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Canon Inc | 撮像素子および撮像装置 |
| USD758372S1 (en) | 2013-03-13 | 2016-06-07 | Nagrastar Llc | Smart card interface |
| USD729808S1 (en) * | 2013-03-13 | 2015-05-19 | Nagrastar Llc | Smart card interface |
| USD759022S1 (en) * | 2013-03-13 | 2016-06-14 | Nagrastar Llc | Smart card interface |
| KR102197476B1 (ko) * | 2014-06-09 | 2020-12-31 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 이미지 센서 |
| USD780763S1 (en) * | 2015-03-20 | 2017-03-07 | Nagrastar Llc | Smart card interface |
| USD864968S1 (en) * | 2015-04-30 | 2019-10-29 | Echostar Technologies L.L.C. | Smart card interface |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0485960A (ja) * | 1990-07-30 | 1992-03-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| KR960000223B1 (ko) * | 1990-11-16 | 1996-01-03 | 가부시키가이샤 도시바 | 고체촬상장치 및 그 제조방법 |
| JPH057007A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Hitachi Ltd | マイクロレンズおよびその製造方法 |
| DE69320113T2 (de) * | 1992-05-22 | 1999-03-11 | Matsushita Electronics Corp., Kadoma, Osaka | Festkörper-Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPH05335531A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-17 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| JP2833941B2 (ja) * | 1992-10-09 | 1998-12-09 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法 |
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| JP2950714B2 (ja) * | 1993-09-28 | 1999-09-20 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
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-
1996
- 1996-08-26 KR KR1019960035541A patent/KR100223853B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-28 US US08/848,555 patent/US5900655A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-18 JP JP9221462A patent/JPH1093060A/ja active Pending
-
1998
- 1998-12-16 US US09/212,605 patent/US6093582A/en not_active Expired - Lifetime
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| US9362323B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-06-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5900655A (en) | 1999-05-04 |
| US6093582A (en) | 2000-07-25 |
| KR19980016033A (ko) | 1998-05-25 |
| KR100223853B1 (ko) | 1999-10-15 |
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