DE69313024T2 - Festkörperbildaufnahmeanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Festkörperbildaufnahmeanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer Lichtkonvergiereinrichtung über einem phctoempfindlichen Element, und sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen derselben.
    • 2. Beschreibung der einschlägigen Technik
  • Als Typ einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ist eine solche mit ladungsgekoppeltem Bauteil (CCD) mit Zwischenzeilen-Übertragungssystem bekannt. Eine derartige Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom CCD-Typ umfasst ein photoempfindliches Element zum Umsetzen von Licht in elektrische Ladung sowie ein CCD, das die elektrische Ladung überträgt. In Fig. 4 ist eine derartige Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 vom CCD-Typ dargestellt. Diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 umfasst eine Vielzahl photoempfindlicher Elemente 1 in Form von Photodioden mit pn-Übergang zum Umwandeln von Licht in elektrische Ladung. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist die Vielzahl photoempfindlicher Elemente 1 in einem Array von Zeilen und Spalten entlang einer ersten Richtung (nachfolgend als vertikale Richtung bezeichnet) und einer zweiten Richtung (nachfolgend als horizontale Richtung bezeichnet), die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung verläuft, auf einem Halbleitersubstrat 8 wie einem Siliziumsubstrat angeordnet. Zwischen den photoempfindlichen Elementen 1, die in horizontaler Richtung einander benachbart sind, sind Vertikal-CCD-Registerabschnitte 2 ausgebildet, die sich in vertikaler Richtung erstrecken. Ein Ende jedes dieser Vertikal-CCD-Registerabschnitte 2 ist mit einem Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 verbunden, der rechtwinklig zu den Vertikal-CCD-Registerabschnitten 2 angeordnet ist. Darüber hinaus ist in der Nähe des Horizontal-CCD-Registerabschnitts 3 ein Ausgabeabschnitt 4 zum Entnehmen der elektrischen Ladung aus dem Horizontal-CCD-Register 3 vorhanden. Über den oben genannten Vertikal-CCD-Registerabschnitten 2 und dem Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 ist ein Lichtsperrfilm (nicht dargestellt) vorhanden, um zu verhindern, dass Licht einen anderen Bereich als den photoempfindlicher Elemente 1 erreicht.
  • Fig. 5A zeigt einen Querschnitt in horizontaler Richtung der Festkörper Bildaufnahmevorrichtung 101 entlang einer Linie A-A' in Fig. 4. Das Halbleitersubstrat 8 umfasst einen photoempfindlichen Bereich 6 und einen Übertragungsbereich 5, in dem das photoempfindliche Element 1 bzw. ein CCD 31 ausgebildet sind. Über dem CCD 31 sind erste und zweite Elektroden 9 und 10 aus polykristallinem Silizium (Polysilizium) hergestellt. Der Vertikal-CCD- Registerabschnitt 2 besteht aus dem CCD 31 und den ersten und zweiten Polysiliziumelektroden 9 und 10. Außerdem ist über der zweiten Polysilizium elektrode 10 ein Lichtsperrfilm 11 ausgebildet. Der Abstand von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 bis zur Oberseite des Lichtsperrfilms 11 ist durch eine Höhe 15 gekennzeichnet. Ein Passivierungsfilm 12 ist so ausgebildet, dass er die gesamte Fläche des Substrats bedeckt.
  • Fig. 5B zeigt einen Querschnitt in der vertikalen Richtung der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung 101 entlang einer Linie B-B' in Fig. 4. Im photoempfindlichen Bereich 6 des Halbleitersubstrats 1 ist das photoempfindliche Element 1 ausgebildet. Im Halbleitersubstrat 8 ist zwischen den photoempfindlichen Elementen 1, die in vertikaler Richtung zueinander benachbart sind, ein Pixelisolierbereich 7 ausgebildet. Über dem pixelisolierbereich 7 sind die erste und die zweite Polysiliziumelektrode 9 und 10 ausgebildet. Über der zweiten Polysiliziumelektrode 10 ist der Lichtsperrfilm 11 ausge bildet. Schließlich ist der Passivierungsfilm 12 so ausgebildet, dass er die gesamte Fläche des Substrats bedeckt.
  • Der Lichtsperrfilm 11 wird auf solche Weise hergestellt, dass er einen Bereich bedeckt, der sehr nahe am photoempfindlichen Element 1 liegt, um eine Bildverschmierung zu verringern. Auf der gesamten Qberf läche des Halbleitersubstrats 8, auf der der Lichtsperrfilm 11 hergestellt wurde, ist der Passivierungsfilm 12 als oberste Schicht ausgebildet. Zwischen der ersten Polysiliziumelektrode 9 und der zweiten Polysiliziumelektrode 10 sowie zwischen der zweiten Polysiliziumelektrode 10 und dem Lichtsperrfilm 11 ist ein Isolierfilm 12' wie ein Siliziumoxidfilm so ausgebildet, dass er diese jeweils gegeneinander isoliert.
  • Bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 mit dem oben genannten Auf bau enthält die Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 die Übertragungsbereiche 5 und die Pixelisolierbereiche 7 zusätzlich zu den photeempfindlichen Bereichen 6 mit den photoempfindlichen Elementen 1. Gemäß diesem Aufbau ist 40 die von den photoempfindlichen Elementen 1 belegte Fläche klein im Vergleich zur gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 8, und hinsichtlich Lichtstrahlen 32 und 33, die auf die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 fallen, können nur diejenigen Lichtstrahlen 32, die auf Gebiete über den photoempfindlichen Bereichen 6 fallen, in die Festkörper-Bildaufnahmevor richtung 101 eindringen und die photoempfindlichen Bereiche 6 erreichen, um in elektrische Ladung zum Erzeugen von Bildinformation umgewandelt zu werden. Genauer gesagt, können im Fall der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 der Fig. 5A und 5B nur ungefähr 25% des einfallenden Lichts zum Erzeugen von Bildinformation beitragen. Dies bedeutet, dass der Eindringwir kungsgrad für Licht nicht allzu gut ist und dass demgemäß die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 schlecht ist.
  • Um den obigen Mangel zu beseitigen, wird die zusätzliche Herstellung von Mikrolinsen 14 auf der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 mit dem oben genannten Aufbau vorgeschlagen. Die Mikrolinsen 14 können den Eindringwirkungsgrad für Licht verbessern, das die photoempfindlichen Bereiche 6 erreichen kann, um die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101 mit den Mikrolinsen 14 zu verbessern. Fig. 6A zeigt einen Querschnitt in horizontaler Richtung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 102 mit den Mikrolinsen 14. Fig. 68 zeigt einen Querschnitt in vertikaler Richtung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 102.
  • Bei der in den Fig. 6A und 6B dargestellten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 102 ist auf der Oberfläche einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 101, wie sie z. B. in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, eine transparente e Harzschicht 13 ausgebildet, und auf dieser sind Mikrolinsen 14 zum Konvergieren des einfallenden Lichts auf die photoempfindlichen Bereiche 6 ausgebildet. Die transparente Harzschicht 13 wird hergestellt, um die Brennweiten der Mikrolinsen 14 einzustellen. Wenn die Festkörper-Bildaufnahmevor richtung 102 der Fig. 6A und 68 eine Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung ist, sind Farbfilter über den jeweiligen photoempfindlichen Bereichen 6 so vorhanden, dass sie vertikal innerhalb der transparenten Harzschicht 13 eingebettet sind.
  • Es existieren zwei Verfahren zum Herstellen einer derartigen Mikrolinse. Bei einem Verfahren wird zunächst ein Photoresist gleichmäßig aufgetragen. Ein Teil des Photoresists, der dem Umfang der herzustellenden Mikrolinse entspricht, wird durch Photolithographie- und Ätztechniken entfernt, um ein Resistmuster auszubilden. Dann wird der Kantenabschnitt des Resistmusters durch Erwärmen geschmolzen, um die Mikrolinsen 14 auszubilden (japanische Patentveröffentlichung Nr. 60-59 752). Als Material für die Mikrolinse 14 verwendet dieses Verfahren ein Material, das durch Photolithographie- und Ätztechniken entfernt werden kann. Das andere Verfahren verwendet für die Mikrolinse 14 ein Material ohne Photoempfindlichkeit. Das heißt, dass beim anderen Verfahren verschiedene Arten von Materialien als Material für die Mikrolinse 14 verfügbar sind. Beim letzteren Verfahren wird eine Schicht eines stark lichtdurchlässigen Materials hergestellt, und darauf wird eine thermisch verformbare Harzschicht hergestellt. Diese thermisch verformbare Harzschicht wird dann selektiv entfernt, um einen Teil derselben über dem photoempfindlichen Bereich zu belassen. Der restliche Teil der thermisch verformbaren Harzschicht wird durch Erwärmen verformt. Unter Verwendung der verformten Schicht als Maske wird die Schicht des stark lichtdurchlässigen Materials selektiv durch eine Trockenätztechnik entfernt, um die Mikrolinse 14 herzustellen (japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 60- 53 073).
  • Wenn die Mikrolinse 14 durch eines der oben beschriebenen zwei Verfahren hergestellt wird, sind die Höhen h1 und h2 der Mikrolinse 14 im Horizontalund im Vertikalschnitt der Fig. 6A bzw. 6B einander gleich. Jedoch sind die Breiten w1 und w2 voneinander verschieden. Die Breite w1 in horizontaler Richtung wird dadurch erhalten, dass ein Zwischenraum 16 zwischen Mikrolinsen 14 von der Anordnungsschrittweite der Mikrolinsen 14 abgezogen wird. Die Breite w2 wird dadurch erhalten, dass ein Zwischenraum 16 von der Anordnungsschrittweite der Mikrolinse 14 in vertikaler Richtung abgezogen wird. Um das einfallende Licht wirkungsvoll auf den photoempfindlichen Bereich 6 zu konvergieren, sollte der Zwischenraum 16 zwischen den Mikrolinsen 14 so klein wie möglich sein, und die Breiten w1 und w2 der Mikrolinsen 14 sollten so groß wie möglich sein. Daher wird, wie es in den Fig. 6c und 6D dargestellt ist, ein Resistmuster 19 so auf der transparenten Harzschicht 13 hergestellt, dass Zwischenräume zwischen benachbarten Harzmustern 19 in horizontaler und vertikaler Richtung auf den minimalen Wert eingestellt sind, der durch den Prozess erhalten werden kann. Zum Beispiel wird bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die gemäß einer Submikrometer-Regel konzipiert ist, der Zwischenraum 20 auf 0,6 bis 0,8 µm eingestellt. Bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die gemäß einer Halbmikrometer-Regel eingestellt ist, wird der Spalt 20 auf 0,5 µm eingestellt.
  • Wie oben beschrieben, sind bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 102 die Höhen h1 und h2 der Mikrolinse 14 gleich, jedoch sind die Breiten w1 und w2 derselben in horizontaler und vertikaler Richtung verschieden. Dies bedeutet, dass die Krümmungen der Mikrolinse 14 in horizontaler und vertikaler Richtung verschieden sind, was zu einem Unterschied der Brennweiten in horizontaler und vertikaler Richtung führt. In dieser Beschreibung ist der Begriff "Krümmung" einer Mikrolinse als multiplikativer Kehrwert des Radius eines Kreises definiert, der an die Krümmungskurve der Mikrolinse angenähert ist. Demgemäß sind auch die Konvergenzbedingungen für einfallendes Licht 17 in vertikaler und horizontaler Richtung verschieden. Darüber hinaus entstehen die folgenden Probleme, mit Ausnahme des Falls, dass die Anordnungsschrittweiten von Pixeln in horizontaler und vertikaler Richtung übereinstimmen. Diese Probleme werden unter Bezugnahme auf die Fig. 7A, 7B, 8, 9A, 9B, 10A und 10B beschrieben. Diese Figuren simulieren die Konvergenzbedingungen in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 102 mit der Mikrolinse 14. Die Simulation verwendet das Snellsche Gesetz. Die Fig. 7A, 9A und 10A zeigen Querschnitte in horizontaler Richtung. Die Fig. 7B, 8, 9B und 10B zeigen Querschnitte in vertikaler Richtung. In jeder der Figuren bezeichnet die Bezugszahl 18 eine Schicht mit der ersten und zweiten Polysiliziumelektrode 9 und 10, dem Lichtsperrfilm 11 und dergleichen über dem Übertragungsbereich 5 oder dem Pixelisolierbereich 7. Die Dicke der transparenten Harzschicht 13 sowie die Dicke der Mikrolinse 14 sind mit L bzw. T gekennzeichnet.
  • Die Fig. 7A und 7B zeigen einen Teil einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zur Verwendung beim NTSC (National Television System committee)-System mit 525 Abrasterzeilen in vertikaler Richtung. Diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verfügt über einen photoempfindlichen Schirm mit einem 1/2- Zoll-Optiksystem. Wie es in Fig. 7A dargestellt ist, beträgt die Breite der Mikrolinse 14 in horizontaler Richtung ungefähr 12,5 pm, und die Breite der Mikrolinse 14 in vertikaler Richtung beträgt, wie es in Fig. 78 dargestellt ist, ungefähr 10,0 pm. Die Dicke L der transparenten Harzschicht 13 ist auf 11 eingestellt, und die Dicke T der Mikrolinse 14 ist auf t1 eingestellt. In diesem Fall kann selbst dann, wenn die Brennweiten in horizontaler und vertikaler Richtung auf Grund einer Differenz der Krümmungen der Mikrolinse 14 in horizontaler und vertikaler Richtung verschieden sind, das einfallen de Licht wirkungsvoll auf den photoempfindlichen Bereich 6 konvergiert werden.
  • Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zur Verwendung beim PAL(phase alternation line)-System mit einem photoempfindlichen Schirm mit einem 1/2-Zoll-Optiksystem. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verfügt über 625 Abrasterzeilen in vertikaler Richtung. Diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung für das PAL-System benötigt im Vergleich mit einer Vorrichtung für das NTSC-System in starker Weise das Anbringen von Mikrolinsen 14, um die Empfindlichkeit nicht durch Verringerung der Pixelschrittweiten und demgemäß eine Verringerung der Fläche des photoempfindlichen Bereichs 6 zu beeinträchtigen. In diesem Fall wird die Pixelschrittweite in vertikaler Richtung auf ungefähr 8,5 pm eingestellt, was kleiner als die ungefähr 10,8 µm bei der Vorrichtung für das NTSC-System ist. Daher ist, obwohl die Krümmung der Mikrolinse 14 in horizontaler Richtung optimal ist, die Krümmung dieser Mikrolinse 14 in vertikaler Richtung klein, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Im Ergebnis ist die Brennweite kürzer als im Fall für das NTSC-System. Demgemäß wird ein Teil des einfallenden Lichts durch den Lichtsperrfilm 11 innerhalb der Schicht 18 gesperrt und kann den photoempfindlichen Bereich 6 nicht erreichen, was bewirkt, dass der Konvergenzwirkungsgrad beeinträchtigt ist.
  • Die Fig. 9A und 9B zeigen Querschnitte einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung für das NTSC-System mit einem photeempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem, was kleiner als bei den obigen Beispielen ist.
  • In diesem Fall ist, wie es in Fig. 98 dargestellt ist, die Dicke L der transparenten Harzschicht 13 auf 12 (mit 12 ( 11) verringert, um den Brennpunkt der Mikrolinse 14 in vertikaler Richtung auf den photoempfindlichen Bereich 6 zu positionieren.
  • Die Fig. 10A und 10B zeigen Querschnitte einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung für das PAL-System mit einem photeempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem. In diesem Fall ist, wie es in Fig. LOB dargestellt ist, die Dicke T der Mikrolinse 14 auf t2 (mit t2 < t1) verringert, um den Brennpunkt der Mikrolinse 14 in vertikaler Richtung durch Erhöhen der Brennweite auf den photoempfindlichen Bereich 6 zu positionieren.
  • Jedoch ist durch den obigen Aufbau die Brennweite der Mikrolinse 14 in horizontaler Richtung in unvermeidlicher Weise erhöht, wie es in den Fig. 9A und 10A dargestellt ist. Im Ergebnis ist, solange nicht die Höhe 15 (z. B. Fig. 6c) von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 bis zur Oberseite des Lichtsperrfilms 11 ausreichend klein ist, der Konvergenzwirkungsgrad der Mikrolinse 14 in horizontaler Richtung beeinträchtigt, da das einfallende Licht durch den Lichtsperrfilm 11 in der Schicht 18 gesperrt wird. Anders gesagt, wird, durch Positionieren des Brennpunkts der Mikrolinse 14 in entweder horizontaler oder vertikaler Richtung auf dem photoempfindlichen Bereich 6 der Brennpunkt in der anderen Richtung nicht auf den photoempfindlichen Bereich 6 positioniert. Im Ergebnis ist der Konvergenzwirkungsgrad der Mikrolinse 14 beeinträchtigt.
  • Wie oben beschrieben, kann die Mikrolinse 14 gemäß der herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung dieser Mikrolinse 14 in horizontaler und vertikaler Richtung verschiedene Breiten w1 und w2 aufweisen, um die Lichtempfangsfläche zu maximieren. Daher sind die Brennweiten für die horizontale und vertikale Richtung für die Mikrolinse 14 voneinander verschieden. Bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit kleinen Pixelschrittweiten für ein PAL- oder ein NTSC-System ist, wenn der Brennpunkt in entweder der horizontalen oder vertikalen Richtung auf dem photoempfindlichen Bereich positioniert ist, der Brennpunkt in der anderen Richtung nicht auf diesem positioniert. Im Ergebnis entsteht ein Problem dahingehend, dass der Konvergenzwirkungsgrad der Mikrolinse beeinträchtigt ist.
  • Das Dokument EP-A-0 523 825, das Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ für die benannten Staaten DE, FR, GB und NL in der vorliegenden Anmeldung darstellt, offenbart eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem Matrixarray von Mikrolinsen, die über einem entsprechenden Array Licht empfangender Abschnitte auf einem Substrat ausgebildet sind. Jede Mikrolinse verfügt über Zweischichtstruktur, die für gleichmäßige Linsenkrümmung in den zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen der Matrix sorgt. Das Dokument Optoelectronics Devices and Technologies, Vo. 6, No. 2. Dezember 1991, Tokyo, Japan, Seiten 219 - 229, Y. Sano et al: "Submicron Spaces Lens Array Process Technology for a High Photosensitivity CCD Image Sensor" betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, die bei einem Beispiel ein Array halbkugelförmiger Mikrolinsen (siehe Fig. 6) aufweist.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer Erscheinungsform schafft die Erfindung eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit
  • - einer Vielzahl photoempfindlicher Elemente zum Umsetzen von Licht in elektrische Ladung, die in einem Substrat nahe einer Oberfläche desselben ausgebildet sind und in einer Matrix mit verschiedenen Schrittweiten in einer ersten und einer zweiten Richtung, die zueinander rechtwinklig verlaufen, angeordnet sind; und
  • - einer Vielzahl Licht konvergierender Mikrolinsen, die jeweils über der Vielzahl photoempfindlicher Elemente angeordnet sind und jeweils aus einer einzelnen Schicht eines Materials bestehen und in der ersten und zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Krümmung aufweisen; 1 dadurch gekennzeichnet, dass
  • - die Mikrolinsen, die in der der Richtung kleinerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, in Kontakt miteinander stehen, während die Mikrolinsen, die in der der Richtung mit größerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, nicht in Kontakt miteinander stehen.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung schneidet die gekrümmte Fläche jede der Mikrolinse die gekrümmte Fläche der benachbarten Mikrolinse, mit der sie in Kontakt steht.
  • Gemäß einer anderen Erscheinungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, umfassend:
  • - Herstellen einer Vielzahl photoempfindlicher Elemente zum Umsetzen von Licht in elektrische Ladung in einem Substrat nahe einer Oberfläche desselben, wobei diese Vielzahl photoelektrischer Elemente in einer Matrix mit verschiedenen Schrittweiten der Elemente in einer ersten und einer zweiten Richtung, die zueinander rechtwinklig verlaufen, angeordnet sind;
  • - Herstellen einer Vielzahl von Mustern aus einem Material jeweils über der Vielzahl photoempfindlicher Elemente, wobei die Vielzahl der Muster in der ersten und der zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Länge aufweist; und
  • - Herstellen einer Vielzahl von Licht konvergierenden Mikrolinsen auf der Vielzahl photoempfindlicher Elemente durch Ausführen eines Verformungsprozesses an jedem der Vielzahl von Mustern, um die Vielzahl von Mustern zu jeweiligen Mikrolinsen zu verformen, wobei jede der Vielzahl von Mikrolinsen in der ersten und der zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Krümmung aufweist;
  • - wobei die Mikrolinsen, die in einer der Richtung mit kleinerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, in Kontakt miteinander stehen, während die Mikrolinsen, die in einer der Richtung mit größerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, nicht in Kontakt miteinander stehen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verformungsprozess den Schritt einer Wärmebehandlung der Vielzahl der Muster bei einer Temperatur, die auf Grundlage der Wärmeverformungseigenschaften des Materials bestimmt ist, wobei diese Wärmeverformungseigenschaften zuvor durch Versuch gemessen wurden.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung hat die Mikrolinse in vertikaler und horizontaler Richtung dieselbe Krümmung. Daher kann durch Einstellen der Brennweite in vertikaler oder horizontaler Richtung die Brennweite in der anderen Richtung eingestellt werden. Im Ergebnis kann im wesentlichen das gesamte durch die Mikrolinse fallende Licht auf das photoempfindliche Element konvergiert werden, ohne durch den Lichtsperrfilm ausgeblendet zu werden, so dass der Konvergenzwirkungsgrad verbessert werden kann. Außerdem ist die erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung auf verschiedene Pixelschrittweiten anwendbar, wie zur Miniaturisierung der Vorrichtung und für hohe Integration der Pixel erforderlich.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung kann die Krümmung der Mikrolinse unter Verwendung der thermischen Verformungscharakteristik des Materials der Mikrolinse eingestellt werden. Daher können die Brennweiten in vertikaler und horizontaler Richtung auf denselben Wert eingestellt werden und die Lichtempfangsfläche kann vergrößert werden. So kann der Konvergenzwirkungsgrad verbessert werden.
  • Demgemäß ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, die folgenden Ziele zu erreichen: (1) Schaffen einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit hoher Empfindlichkeit, bei der der Konvergenzwirkungsgrad einer Mikrolinse unabhängig von der Anzahl der Abrasterzeilen und der Anordnungsschrittweite von Pixeln verbessert sein kann; und (2) Schaffen eines Verfahrens zum Herstellen einer derartigen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1A ist eine Schnittansicht in horizontaler Richtung (entlang einer Linie A-A' in Fig. 2) einer erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photeempfindlichen Schirm gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem PAL-System.
  • Fig. 1B ist eine Schnittansicht in vertikaler Richtung (entlang einer Linie B-B' in Fig. 2) der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
  • Fig. 1C ist eine Schnittansicht in horizontaler Richtung (entlang der Linie A-A' in Fig. 2) zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. 1
  • Fig. 1D ist eine Schnittansicht in vertikaler Richtung (entlang der Linie B-B' in Fig. 2) zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht, die eine erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zeigt.
  • Fig. 3A ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen der thermischen Verformungscharakteristik eines Mikrolinsenmaterials.
  • Fig. 3B ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen der thermischen Verformungscharakteristik eines Mikrolinsenmaterials.
  • Fig. 4 ist eine Draufsicht, die eine bekannte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zeigt.
  • Fig. 5A ist eine Schnittansicht in horizontaler Richtung (entlang einer Linie A-A' in Fig. 4) der bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
  • Fig. 5B ist eine Schnittansicht in vertikaler Richtung (entlang einer Linie B-B' in Fig. 4) der bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
  • Fig. 6A ist eine Schnittansicht in horizontaler Richtung einer bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Mikrolinsen.
  • Fig. 6B ist eine Schnittansicht in vertikaler Richtung einer bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Mikrolinsen.
  • Fig. 6C ist eine Schnittansicht in horizontaler Richtung zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen der bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Mikrolinsen.
  • Fig. 6D ist eine Schnittansicht in vertikaler Richtung zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen der bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Mikrolinsen.
  • Fig. 7A zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in horizontaler Richtung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempf indlichen Schirm gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem NTSC-System.
  • Fig. 7B zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in vertikaler Richtung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem NTSC-System.
  • Fig. 8 zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in vertikaler Richtung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photeempfindlichen System gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem PAL-System.
  • Fig. 9A zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in horizontaler Richtung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempf indlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem NTSC-System.
  • Fig. 9B zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in vertikaler Richtung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem NTSC-System.
  • Fig. 10A zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in horizontaler Richtung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem PAL-System.
  • Fig. 10B zeigt die Konvergenzbedingungen für Licht in vertikaler Richtung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem PAL-System.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen beschrieben.
  • Fig. 1A zeigt einen Querschnitt in horizontaler Richtung (entlang einer Linie A-A' in Fig. 2) einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 103 mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für ein Zwischenzeilen-Übertragungssystem gemäß einem PAL-System. Fig. 1B zeigt einen Querschnitt in vertikaler Richtung derselben (entlang einer Linie B- B' in Fig. 2). Fig. 2 ist eine Draufsicht der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 103 der Fig. 1A und 1B. Diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 103 umfasst eine Vielzahl photoempfindlicher Elemente 1 in Form von Photodioden mit pn-Übergang zum Umwandeln von Licht in elektrische Ladung. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Vielzahl photoempfindlicher Elemente 1 auf einem Halbleitersubstrat 8 in Form eines Siliziumsubstrats in einem Array von Zeilen und Spalten entlang einer ersten Richtung (nachfolgend als vertikale Richtung bezeichnet) und einer zweiten Richtung (nachfolgend als horizontale Richtung bezeichnet), die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung verläuft, angeordnet.
  • Zwischen den photoempfindlichen Elementen 1, die in horizontaler Richtung einander benachbart sind, sind Vertikal-CCD-Registerabschnitte 2, die sich in vertikaler Richtung erstrecken, als Ladungsübertragungsabschnitte in der ersten Richtung ausgebildet. Auf die jeweiligen photeempfindlichen Elemente 1 fallendes Licht wird durch dieselben in elektrische Ladung umgewandelt. Diese elektrische Ladung wird an die Vertikal-CCD-Registerabschnitte 2 übertragen, die benachbart zu den entsprechenden photoempfindlichen Elementen 1 sind. Die von den jeweiligen photeempfindlichen Elementen 1 übertragene Ladung wird in den Vertikal-CCD-Registerabschnitten 2 weiter in verti kaler Richtung übertragen. An den Enden der Vertikal-CCD-Registerabschnitte 2 ist ein Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 als Ladungsübertragungsabschnitt in zweiter Richtung rechtwinklig zu den Vertikal-CCD-Registerabschnitten 2 vorhanden. Die elektrische Ladung wird von den Vertikal-CCD- Registerabschnitten 2 an den Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 übertragen.
  • Darüber hinaus ist in der Nähe des Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 ein Ausgabeabschnitt 4 zum Entnehmen der elektrischen Ladung aus dem Horizontal-CCD-Register 3 vorhanden. Über den oben genannten Vertikal-CCD-Registerabschnitten 2 und dem Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3 ist ein Lichtsperrfilm (nicht dargestellt) vorhanden, um zu verhindern, dass Licht in die Vorrichtung eindringt.
  • Das Halbleitersubstrat 8 umfasst einen photoempfindlichen Bereich 6 und einen Übertragungsbereich 5, in dem das photoempfindliche Element 1 bzw. ein CCD 31 ausgebildet sind. Über dem CCD 31 sind eine erste und eine zweite Polysiliziumelektrode 9 und 10 ausgebildet. Der Vertikal-CCD-Registerabschnitt 2 besteht aus dem CCD 31 und der ersten und der zweiten Polysiliziumelektrode 9 und 10. Außerdem ist ein Lichtsperrfilm 11 über der zweiten Polysiliziumelektrode 10 aus4ebildet. Ein Passivierungsfilm 12 ist so ausgebildet, dass er die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 bedeckt.
  • Der Lichtsperrfilm 11 ist auf solche Weise ausgebildet, dass er ein Gebiet bedeckt, das sehr nahe am photoempfindlichen Element 1 liegt, um Bildverschmierung zu verringern. Auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 8, auf der der Lichtsperrfilm 11 hergestellt wurde, ist der Passivierungsfilm 12 als oberste Schicht ausgebildet. Zwischen der ersten Polysiliziumelektrode 9 und der zweiten Polysiliziumelektrode 10 sowie zwischen der zweiten Polysiliziumelektrode 10 und dem Lichtsperrfilm 11 ist ein Isolierfilm 12' wie ein Siliziumoxidfilm so ausgebildet, dass er diese jeweils gegeneinander isoliert.
  • Der Passivierungsfilm 12 ist auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersub strats 8 ausgebildet, und auf der gesamten Oberfläche dieses Passivierungsfilms 12 ist eine transparente Harzschicht 13 ausgebildet. Über jedem der photeempfindlichen Elemente 1 und auf der transparenten Harzschicht 13 ist eine Mikrolinse 14 ausgebildet. Die transparente Harzschicht 13 ist vorhanden, um die Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 zu glätten und um den Abstand vorn Brennpunkt der auf der transparenten Harzschicht 13 ausgebildeten Mikrolinse 14 zur Oberfläche des photoempfindlichen Bereichs 6 einzustellen.
  • In jeder der Mikrolinsen 14 ist die Krümmung rv in vertikaler Richtung so eingestellt, dass sie der Krümmung rh in horizontaler Richtung gleich ist. Bei diesem Beispiel sind Mikrolinsen 14, die in vertikaler Richtung einander benachbart sind, so ausgebildet, dass sie in Kontakt miteinander stehen, d.h., dass die konvexe Kurve einer vorgegebenen Mikrolinse 14 die konvexe Kurve einer benachbarten Mikrolinse 14 z. B. in einem Punkt P körperlich schneidet. In horizontaler Richtung sind die benachbarten Mikrolinsen 14 so ausgebildet, dass ein Zwischenraum 16 dazwischen vorliegt. Wenn die Krümmung rv in vertikaler Richtung der Mikrolinse 14 im wesentlichen denselben Wert wie den der Krümmung rh in horizontaler Richtung aufweist, können die Wirkungen der Erfindung erzielt werden. Jedoch ist es erwünscht, dass die Mikrolinsen 14 in vertikaler oder horizontaler Richtung, abhängig davon, in welcher die kleinere Anordnungsschrittweite der angeordneten photoempfindlichen Elemente 1 vorliegt, in Kontakt miteinander stehen, um den Konvergenzwirkungsgrad zu maximieren. Außerdem ist bei diesem Beispiel der Brennpunkt der Mikrolinse 14 geringfügig über der Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 positioniert. Alternativ kann, wenn das konvergierte Licht insgesamt auf das photoempfindliche Element 1 fällt, der Brennpunkt der Mikrolinse 14 im Halbleitersubstrat 8 positioniert sein.
  • Für diese Erfindung wurde zum Herstellen der Mikrolinse 14 mit den obigen Krümmungen und der obigen Anordnung ein Versuch hinsichtlich der Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und der thermischen Verformungscharakteristik eines für die Mikrolinsen 14 verwendeten Photoresists ausgeführt. Bei diesem Beispiel wurde als Photoresist mit Photoempfindlichkeit und mit hervorragender Transparenz das Material CMS-DU verwendet, das käuflich von Tosoh Corp. verfügbar ist.
  • Wie es in Fig. 3A dargestellt ist, erreicht ein Teil des Resistmusters beim Erwärmen das Substrat nach unten hin, um die Bodenfläche des Resistmusters zu erhöhen. Gleichzeitig nimmt das Resistmuster auf dem Substrat eine konvexe und gekrümmte Form ein. Es sei angenommen, dass ein Resistmuster mit einer Breite w vor der Erwärmung so verformt wird, dass es nach der Erwärmung die Breite w' aufweist. Der Wert, der der Hälfte der Differenz zw1schen den Breiten w und w' in einer Richtung mit einer Krümmung der konvexen Kurve entspricht, ist durch ein Verschiebeausmaß &Delta;w repräsentiert.
  • Fig. 3B ist ein Kurvenbild, das die thermische Verforrnungscharakteristik des Photoresists zeigt. Die horizontale Achse des Kurvenbilds zeigt die Erwärmungstemperatur (ºC), und die vertikale Achse desselben zeigt das Verschiebungsausmaß &Delta;w (µm). Die Erwärmung wurde vier 4 Minuten vorgenommen. Dieses Kurvenbild zeigt den Fall, dass die Breite w des Resistmusters vor dem Erwärmen 7,8 µm beträgt. Wie es aus dem Kurvenbild von Fig. 3B erkennbar ist, ist die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem Verschiebeausmaß &Delta;w im wesentlichen linear, obwohl die Beziehung von der Dicke der Mikrolinse abhängt. Daher kann, durch Ändern der Erwärmungstemperatur, die Breite w' der Mikrolinse abhängig von der Dicke derselben eingestellt werden.
  • Die Krümmung der Mikrolinse ist durch die Dicke T des Photoresists und das Verschiebeausmaß &Delta;w bestimmt. Demgemäß kann, wenn eine gewünschte Erwärmungstemperatur unter Berücksichtigung der Differenz zwischen den Anordnungsschrittweiten der Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung ausgewählt wird, die Krümmung in horizontaler Richtung der Mikrolinse so eingestellt werden, dass sie der Krümmung in vertikaler Richtung gleich ist.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. iG, 1D, 2, 3A und 38 ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahrnevorrichtung beschrieben.
  • Unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens werden auf einem Halbleitersubstrat 8 eine Vielzahl photoempfindlicher Elemente 1, eine Vielzahl vertikal-CCD-Registerabschnitte 2 mit jeweils einem CCD 31 und einer ersten und zweiten Polysiliziurnelektrode 9 und 10, ein Horizontal-CCD-Registerabschnitt 3, ein Ausgabeabschnitt 4 und ein Isolierfilm 12' hergestellt. Danach wird auf dem Halbleitersubstrat 8 eine Lichtsperrschicht 11 aus Aluminium hergestellt, um zu verhindern, dass Licht ein anderes Gebiet als das der photoempfindlichen Elemente 1 erreicht. Dann wird ein Passivierungsfilm 12 so hergestellt, dass er das Halbleitersubstrat 8 bedeckt.
  • Als nächstes wird mittels eines Schleuderbeschichtungsverfahrens eine transparente Harzschicht 13 (Dicke L: 10,5 pm) auf dem Passivierungsfilm 12 hergestellt. Diese transparente Harzschicht 13 wird vorzugsweise aus Acrylharz hergestellt. Bei diesem Beispiel wurde FVR-10, das von Fuji Yakuhin Kogyo K.K. käuflich erwerbbar ist, für die transparente Harzschicht 13 verwendet. Unter Verwendung des Schleuderbeschichtungsverfahrens können die Dicken in vertikaler und horizontaler Richtung gleichmäßig gemacht werden.
  • Dann wird durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren ein Mikrolinsenmaterial (Dicke T: 3 pm) auf der transparenten Harzschicht 13 hergestellt. Als Mikrolinsenmaterial wird ein solches verwendet, das photeempfindlich und transparent ist und eine bekannte thermische Verformungscharakteristik aufweist. Bei diesem Beispiel wurde als Photoresist mit Photoempfindlichkeit, thermischer Verformungscharakteristik und hervorragender Transparenz das Material CMS-DU verwendet, das von Tosoh Corp. käuflich verfügbar ist.
  • Als nächstes wird die Krümmung der herzustellenden Mikrolinse 14 unter Berücksichtigung der Dicken der transparenten Harzschicht 13 und der Mikrolinse 14 bestimmt. Bei diesem Beispiel zeigte es sich, dass eine geeignete Krümmung dadurch erhalten werden konnte, dass das Verschiebeausmaß &Delta;w als Ergebnis eines Versuchs auf 0,85 µm eingestellt wurde. Dabei betrugen die Krümmung rv in vertikaler Richtung und die Krümmung rh in horizontaler Richtung der Mikrolinse beide ungefähr 0,2/µm. Wie es aus dem Kurvenbild von Fig. 3B erkennbar ist, kann ein Verschiebeausmaß &Delta;w von 0,85 pm durch Einstellen der Erwärmungstemperatur auf 160 ºC erzielt werden.
  • Das Resistmuster 19 wird dadurch konzipiert, dass, zusätzlich zum oben genannten Verschiebeausmaß, die Schrittweiten der photoempfindlichen Elemente 1 in horizontaler und vertikaler Richtung sowie eine Höhe 15 (Fig. 1A) von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 8 bis zur Oberseite des Lichtsperrfilms 11 berücksichtigt werden. Außerdem ist es erwünscht, wie es in Fig. 1B dargestellt ist, dass das Resistmuster 19 auf solche Weise hergestellt wird, dass benachbarte Mikrolinsen 14 nach dem Erwärmen in vertikaler Richtung, in der die kleinere Anordnungsschrittweite der photoempfindlichen Elemente 1 vorliegt, miteinander in Kontakt stehen.
  • Bei diesem Beispiel sind, wie es in den Fig. 1C und 1D dargestellt ist, die Breite w3 in horizontaler Richtung und die Breite w4 in vertikaler Richtung des Resistmusters 19 beide gleich, z. B. auf 7,8 µm, eingestellt. Durch Gleichmachen der Werte der Breiten w3 und w4 des Resistmusters 19 haben auch die Krümmungen in horizontaler und vertikaler Richtung nach dem Erwärmen denselben Wert. Der Zwischenraum 21 in horizontaler Richtung und der Zwischenraum 22 in vertikaler Richtung des Resistmusters 19 sind auf 4,7 µm bzw. 0,7 µm eingestellt. Um das Resistmuster 19 mit der oben genannten Struktur auszubilden, wird eine Belichtungsentwicklung unter Verwendung einer Photomaske ausgeführt. So wird das Resistmuster 19 mit der in den Fig. 1C und 1D dargestellten Form erhalten.
  • Als nächstes wird das Halbleitersubstrat 8, unter Verwendung eines Reinofens oder einer Wärmeplatte, für vier Minuten auf 160 ºC erwärmt. Durch e diese Erwärmung wird das Resistmuster 19 so verformt, dass sich die Mikrolinsen 14 mit konvexer Kurve bilden. Wie es in Fig. 1B dargestellt ist, stehen benachbarte Mikrolinsen 14 in vertikaler Richtung miteinander in Kontakt. Durch diese Anordnung ist der Konvergenzwirkungsgrad stärker als dann verbessert, wenn sie nicht in Kontakt miteinander stehen. Die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 103 dieses Beispiels ist auf das 2,1 bis 2,6-fache derjenigen einer herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ohne Mikrolinsen verbessert.
  • Wie oben beschrieben, können durch Einstellen der Breiten in vertikaler und horizontaler Richtung des Resistmusters 19 zum Herstellen der Mikrolinse 14 auf denselben Wert die Krümmungen in vertikaler und horizontaler Richtung der Mikrolinse 14 ebenfalls denselben Wert aufweisen. Demgemäß entspricht die Brennweite in horizontaler Richtung der Brennweite in vertikaler Richtung. Daher wird das einfallende Licht durch den Lichtsperrfilm 11 nicht ausgeblendet. Darüber hinaus kann, gemäß der Erfindung, Licht, das gemäß dem Stand der Technik zwar konvergiert wird, jedoch nicht auf den photoempfindlichen Bereich 6 fällt, auf denselben konvergiert werden. Im Ergebnis ist der Konvergenzwirkungsgrad verbessert. Demgemäß kann für die miniatunsierte Vorrichtung und die hohe Integration von Pixeln, wofür ein starker Bedarf besteht, hohe Empfindlichkeit durch Ausbilden von Mikrolinsen mit gutem Konvergenzwirkungsgrad erzielt werden.
  • Außerdem können durch Berücksichtigen der thermischen Verformungscharakteristik des Materials für die Mikrolinse 14 sowie durch Untersuchen der Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem Verschiebeausmaß die Krümmungen der Mikrolinsen 14 und die Breiten der Mikrolinsen 14 eingestellt werden. Im Ergebnis können benachbarte Mikrolinsen 14 so hergestellt werden, dass sie in derjenigen Richtung in Kontakt miteinander stehen, in der für die photoempfindlichen Elemente 1 die kleinere Anordnungsschrittweite besteht. Daher können die Brennweiten in vertikaler und horizontaler Richtung der Mikrolinse 14 denselben Wert aufweisen und die Lichtempfangsfläche kann maximiert werden. So kann der Konvergenzwirkungsgrad verbessert werden.
  • Beim obigen Beispiel ist die Erfindung auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photeempfindlichen Schirm gemäß einem 1/2-Zoll-Optiksystem für das PAL-System angewandt. Die Erfindung ist nicht auf diese spezlelle Anwendung beschränkt. Durch Berücksichtigen der thermischen Verfor rnungscharakteristik des Mikrolinsenmaterials kann die Erfindung auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß dem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein NTSC-System oder auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem photoempfindlichen Schirm gemäß einem 1/3-Zoll-Optiksystem für ein PAL-System angewandt werden. Auch hinsichtlich dieser Vorrichtungen kann der Konvergenzwirkungsgrad verbessert werden.
  • Beim obigen Beispiel ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Zwischenzeilen-Übertragungssystern beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Beispiel beschränkt. Es ist zu beachten, dass die Erfindung bei hoch-auflösendem Fernsehen (HDTV) oder bei einer Festkörper-Bildaufnahrnevorrichtung mit verschiedenen Schrittweiten der Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung angewandt werden kann. Ferner kann die Erfindung auf jeden beliebigen Typ von Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung angewandt werden, wie auf eine Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung, bei der Farbfilter vorhanden sind, einen CCD-Bildsensor vom Vollbild-Übertragungssystem, oder einen MOS-Bildsensor. Die Erfindung kann im wesentlichen auf jeden beliebigen Typ von Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung angewandt werden, wenn die Vorrichtung einen photoempfindlichen Abschnitt zum Empfangen von Licht und zum Umwandeln des Lichts in elektrische Ladung, einen Übertragungsabschnitt zum sequentiellen Lesen der elektrischen Ladung und einen Ausgabeabschnitt auf einem Halbleitersubstrat von einem Leitungstyp aufweist.

Claims (4)

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit: 1
- einer Vielzahl photeempfindlicher Elemente (1) zum Umsetzen von Licht in elektrische Ladung, die in einem Substrat (8) nahe einer Oberfläche desselben ausgebildet sind und in einer Matrix mit verschiedenen Schrittweiten in einer ersten und einer zweiten Richtung, die zueinander rechtwinklig verlaufen, angeordnet sind; und
- einer Vielzahl Licht konvergierender Mikrolinsen (14), die jeweils über der Vielzahl photoempfindlicher Elemente (1) angeordnet sind und jeweils aus einer einzelnen Schicht eines Materials bestehen und in der ersten und zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Krümmung (rv, rh) aufweisen; dadurch gekennzeichnet, dass
- die Mikrolinsen (14 - Fig 1B), die in der der Richtung kleinerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, in Kontakt miteinander stehen, während die Mikrolinsen (14 - Fig. 1A), die in der der Richtung mit größerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, nicht in Kontakt miteinander stehen.
2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Fläche jeder der Mikrolinsen (14) die gekrümmte Fläche der benachbarten Mikrolinse schneidet, mit der sie in Kontakt steht.
25
3. Verfahren zum Herstellen einer Festkörper-Bildaufnahrnevorrichtung, umfassend:
- Herstellen einer Vielzahl photoempfindlicher Elemente (1) zum Umsetzen von Licht in elektrische Ladung in einem Substrat (8) nahe einer Oberfläche desselben, wobei diese Vielzahl photoelektrischer Elemente (1) in einer Matrix mit verschiedenen Schrittweiten der Elemente in einer ersten und einer zweiten Richtung, die zueinander rechtwinklig verlaufen, angeordnet sind;
- Herstellen einer Vielzahl von Mustern (19) aus einem Material jeweils über der Vielzahl photoempfindlicher Elemente (1), wobei die Vielzahl der Muster (19) in der ersten und der zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Länge (w4, w3) aufweist; und
- Herstellen einer Vielzahl von Licht konvergierenden Mikrolinsen (14) auf der Vielzahl photoernpfindlicher Elemente (1) durch Ausführen eines Verformungsprozesses an jedem der Vielzahl von Mustern (19), um die Vielzahl von Mustern zu jeweiligen Mikrolinsen (14) zu verformen, wobei jede der Vielzahl von Mikrolinsen (14) in der ersten und der zweiten Richtung im wesentlichen dieselbe Krümmung (rv, rh) aufweist;
- wobei die Mikrolinsen (14 - fig. 1B), die in einer der Richturig mit kleinerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, in Kontakt miteinander stehen, während die Mikrolinsen (14 - Fig. 1A), die in einer der Richtung mit größerer Schrittweite der Matrix entsprechenden Richtung benachbart sind, nicht in Kontakt miteinander stehen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsprozess den Schritt einer Wärmebehandlung der Vielzahl der Muster (1) bei einer Temperatur umfasst, die auf Grundlage der Wärmeverformungseigenschaften des Materials bestimmt ist, wobei diese Wärmeverformungseigenschaften zuvor durch Versuch gemessen wurden.
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