JP2000031446A - 固体カラ―イメ―ジ素子及びその製造方法 - Google Patents
固体カラ―イメ―ジ素子及びその製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光の効率的な利用で画質を向上させ、レ
ンズの間、粒子が容易に除去できる固体カラーイメージ
素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の固体カラーイメージ素子は、要
素部分と伝送部分とを有する半導体基板１００を含み、
前記要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを発生
する複数の光反応要素１０２を含み、前記伝送部分は、
前記光反応要素１０２から発生されたキャリアを伝送す
るチャンネル領域の前記半導体基板１００上に形成され
たゲート電極層１１０を含む。前記固体カラーイメージ
素子は、前記各光反応要素１０２に入射される光を集め
る集光レンズ１２０と該レンズ１２０間に入射される光
を前記各光反応要素１０２に分散させる光分散層１２２
とを含むレンズ層１２４と、該レンズ層１２４によって
集まった光がカラーフィルタリングされて各光反応要素
１０２に入射させる光透過層１１８を含む。
ンズの間、粒子が容易に除去できる固体カラーイメージ
素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の固体カラーイメージ素子は、要
素部分と伝送部分とを有する半導体基板１００を含み、
前記要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを発生
する複数の光反応要素１０２を含み、前記伝送部分は、
前記光反応要素１０２から発生されたキャリアを伝送す
るチャンネル領域の前記半導体基板１００上に形成され
たゲート電極層１１０を含む。前記固体カラーイメージ
素子は、前記各光反応要素１０２に入射される光を集め
る集光レンズ１２０と該レンズ１２０間に入射される光
を前記各光反応要素１０２に分散させる光分散層１２２
とを含むレンズ層１２４と、該レンズ層１２４によって
集まった光がカラーフィルタリングされて各光反応要素
１０２に入射させる光透過層１１８を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体カラーイメー
ジ素子（solid-state color imaging device）及びその
製造方法に関するものであり、より詳しくは画質を向上
させ、安定的な工程を行わせる固体カラーイメージ素子
及びその製造方法に関するものである。
ジ素子（solid-state color imaging device）及びその
製造方法に関するものであり、より詳しくは画質を向上
させ、安定的な工程を行わせる固体カラーイメージ素子
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オン−チップ（on-chip）方式でＣＣＤ
カラーフィルタ（Charge Coupled Device colorfilte
r）を形成することによって、ＣＣＤ素子の感度向上の
ため、素子の最上部に集光効率を向上させる集光レンズ
を形成して使用している。
カラーフィルタ（Charge Coupled Device colorfilte
r）を形成することによって、ＣＣＤ素子の感度向上の
ため、素子の最上部に集光効率を向上させる集光レンズ
を形成して使用している。
【０００３】集光レンズ１０８は、通常のフォトレジス
ト膜をサーマルフロー（thermal flow）によって凸レン
ズ形態の曲率（curvature）を有するように形成する。
これにより、単位画素（pixel）当たり入射表面積を広
げて感度増加効果を得るようになる。
ト膜をサーマルフロー（thermal flow）によって凸レン
ズ形態の曲率（curvature）を有するように形成する。
これにより、単位画素（pixel）当たり入射表面積を広
げて感度増加効果を得るようになる。
【０００４】図１は、従来の固体カラーイメージ素子の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【０００５】図１を参照すると、まず従来の固体カラー
イメージ素子は、光ダイオード４及びゲート電極層１０
が形成された半導体基板２上に交互に形成された第１平
坦層１２及びカラーフィルタアレー１４を含む。ゲート
電極層１０下部の半導体基板２内にＣＣＤ素子のチャン
ネル領域５が形成されている。カラーフィルタアレー１
４は、各々光ダイオード４、即ち画素に各々対応される
ように形成され、例えばレッドカラーフィルタ層Ｒ、グ
リーンカラーフィルタ層Ｇ、そしてブルーカラーフィル
タ層Ｂとを含む。
イメージ素子は、光ダイオード４及びゲート電極層１０
が形成された半導体基板２上に交互に形成された第１平
坦層１２及びカラーフィルタアレー１４を含む。ゲート
電極層１０下部の半導体基板２内にＣＣＤ素子のチャン
ネル領域５が形成されている。カラーフィルタアレー１
４は、各々光ダイオード４、即ち画素に各々対応される
ように形成され、例えばレッドカラーフィルタ層Ｒ、グ
リーンカラーフィルタ層Ｇ、そしてブルーカラーフィル
タ層Ｂとを含む。
【０００６】前記素子は、カラーフィルタアレー１４を
含んで第１平坦層１２上に形成された第２平坦層１６を
含み、第２平坦層１６上に各々の画素に対応されるよう
に形成された集光レンズ１８を含む。集光レンズ１８
は、モザイク（mosaic）形状の画素は位置によって楕円
形態の長方形（rectangular type）模様を有する。従っ
て、画素と画素との間に非活用部分が存在するようにな
る。
含んで第１平坦層１２上に形成された第２平坦層１６を
含み、第２平坦層１６上に各々の画素に対応されるよう
に形成された集光レンズ１８を含む。集光レンズ１８
は、モザイク（mosaic）形状の画素は位置によって楕円
形態の長方形（rectangular type）模様を有する。従っ
て、画素と画素との間に非活用部分が存在するようにな
る。
【０００７】非活用部分に入射された光（参照番号２
０）は、乱反射されたり、隣接画素に入射され、各カラ
ーフィルタ層Ｒ、Ｇ、Ｂのエッジ部分から発生される不
均一なフィルタリングデータ（filtering data）を含む
ため、画質の低下を催すようになる。また、図１に図示
されたように集光レンズ１８が凸な形態（convex typ
e）である場合、後続工程であるパッケージ（package）
工程において、素子切断（sawing）時、発生される粒子
（particle）がレンズ１８とレンズ１８との間に付着さ
れる。このような粒子が清浄で除去できなくて、欠陥
（defect）で作用するようになり、これは収率（yiel
d）に大きい影響を及ぼすようになる。
０）は、乱反射されたり、隣接画素に入射され、各カラ
ーフィルタ層Ｒ、Ｇ、Ｂのエッジ部分から発生される不
均一なフィルタリングデータ（filtering data）を含む
ため、画質の低下を催すようになる。また、図１に図示
されたように集光レンズ１８が凸な形態（convex typ
e）である場合、後続工程であるパッケージ（package）
工程において、素子切断（sawing）時、発生される粒子
（particle）がレンズ１８とレンズ１８との間に付着さ
れる。このような粒子が清浄で除去できなくて、欠陥
（defect）で作用するようになり、これは収率（yiel
d）に大きい影響を及ぼすようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の諸般
問題点を解決するため提案されたものとして、入射光の
効率的な利用で画質を向上させることができ、レンズの
間、粒子が容易に除去できる固体カラーイメージ素子及
びその製造方法を提供することがその目的である。
問題点を解決するため提案されたものとして、入射光の
効率的な利用で画質を向上させることができ、レンズの
間、粒子が容易に除去できる固体カラーイメージ素子及
びその製造方法を提供することがその目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明によると、固体カラーイメージ素子は、要素
部分（element part）及び伝送部分（transfer part）
を有する半導体基板と、要素部分は、入射光に反応して
変化キャリア（change carriers）を発生させる半導体
基板内に形成された複数の光反応要素（light responsi
ve element）を含み、伝送部分は、光反応要素から発生
されたキャリアを伝送するチャンネル領域の半導体基板
上に形成されたゲート電極層を含み、各光反応要素に入
射される光を集める集光レンズ及びレンズとレンズとの
間に入射される光を各光反応要素に分散させる光分散層
（light dispersion layer）を含むレンズ層（lens lay
er）と、レンズ層によって集まった光がカラーフィルタ
リングされて各光反応要素に入射させる光透過層（ligh
t transmissive layer）を含む。
めの本発明によると、固体カラーイメージ素子は、要素
部分（element part）及び伝送部分（transfer part）
を有する半導体基板と、要素部分は、入射光に反応して
変化キャリア（change carriers）を発生させる半導体
基板内に形成された複数の光反応要素（light responsi
ve element）を含み、伝送部分は、光反応要素から発生
されたキャリアを伝送するチャンネル領域の半導体基板
上に形成されたゲート電極層を含み、各光反応要素に入
射される光を集める集光レンズ及びレンズとレンズとの
間に入射される光を各光反応要素に分散させる光分散層
（light dispersion layer）を含むレンズ層（lens lay
er）と、レンズ層によって集まった光がカラーフィルタ
リングされて各光反応要素に入射させる光透過層（ligh
t transmissive layer）を含む。
【００１０】この装置の望ましい態様において、光反応
要素は、光ダイオードである。
要素は、光ダイオードである。
【００１１】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズは、凸レンズである。
ンズは、凸レンズである。
【００１２】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズ及び光分散層は、相異なる屈折率を有する。
ンズ及び光分散層は、相異なる屈折率を有する。
【００１３】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、集光レンズより相対的に低い屈折率を有する。
層は、集光レンズより相対的に低い屈折率を有する。
【００１４】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズは、約１．６５〜１．７の屈折率を有し、光分散層
は、約１．４５〜１．５の屈折率を有する。
ンズは、約１．６５〜１．７の屈折率を有し、光分散層
は、約１．４５〜１．５の屈折率を有する。
【００１５】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、ｓｉｌｏｘａｎｅ系列のＳＯＧ膜である。
層は、ｓｉｌｏｘａｎｅ系列のＳＯＧ膜である。
【００１６】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、少なくともレンズとレンズとの間の領域を満たす
ように形成された。
層は、少なくともレンズとレンズとの間の領域を満たす
ように形成された。
【００１７】この装置の望ましい態様において、光透過
層は、光反応要素及びゲート電極層を含んで半導体基板
上に形成された第１平坦層と、第１平坦層上に形成され
たカラーフィルタアレーと、カラーフィルタアレーを含
んで第１平坦層上に形成された第２平坦層を含む。
層は、光反応要素及びゲート電極層を含んで半導体基板
上に形成された第１平坦層と、第１平坦層上に形成され
たカラーフィルタアレーと、カラーフィルタアレーを含
んで第１平坦層上に形成された第２平坦層を含む。
【００１８】この装置の望ましい態様において、第１及
び第２平坦層は、絶縁膜である。
び第２平坦層は、絶縁膜である。
【００１９】この装置の望ましい態様において、カラー
フィルタアレーは、各光反応要素に対応されるように形
成されたレッドカラーフィルタ層、グリーンカラーフィ
ルタ及びブルーカラーフィルタ層を含む。
フィルタアレーは、各光反応要素に対応されるように形
成されたレッドカラーフィルタ層、グリーンカラーフィ
ルタ及びブルーカラーフィルタ層を含む。
【００２０】上述の目的を達成するための本発明による
と、固体カラーイメージ素子の製造方法は、要素部分及
び伝送部分を有する半導体基板上に光透過層を形成する
段階と、要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを
発生させる半導体基板内に形成された複数の光反応要素
を含み、伝送部分は、光反応要素から発生されたキャリ
アを伝送するチャンネル領域の半導体基板上に形成され
たゲート電極層を含み、光透過層上に各光反応要素に入
射される光を集めるレンズを形成するが、光透過層上に
各光反応要素に対応される複数の集光レンズを形成し、
集光レンズを含んで、光透過層上に少なくともレンズと
レンズとの間の領域が満たされるように光分散層を形成
する段階とを含む。
と、固体カラーイメージ素子の製造方法は、要素部分及
び伝送部分を有する半導体基板上に光透過層を形成する
段階と、要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを
発生させる半導体基板内に形成された複数の光反応要素
を含み、伝送部分は、光反応要素から発生されたキャリ
アを伝送するチャンネル領域の半導体基板上に形成され
たゲート電極層を含み、光透過層上に各光反応要素に入
射される光を集めるレンズを形成するが、光透過層上に
各光反応要素に対応される複数の集光レンズを形成し、
集光レンズを含んで、光透過層上に少なくともレンズと
レンズとの間の領域が満たされるように光分散層を形成
する段階とを含む。
【００２１】この装置の望ましい態様において、光反応
要素は、半導体基板上の不純物イオンを注入して形成さ
れた光ダイオードである。
要素は、半導体基板上の不純物イオンを注入して形成さ
れた光ダイオードである。
【００２２】この装置の望ましい態様において、光透過
層は、半導体基板上に第１平坦層を形成する段階と、第
１平坦層上にカラーフィルタアレーを形成する段階と、
カラーフィルタアレーを含んで第１平坦層上に第２平坦
層を形成する段階とを含む。
層は、半導体基板上に第１平坦層を形成する段階と、第
１平坦層上にカラーフィルタアレーを形成する段階と、
カラーフィルタアレーを含んで第１平坦層上に第２平坦
層を形成する段階とを含む。
【００２３】この装置の望ましい態様において、第１平
坦層及び第２平坦層は、絶縁膜である。
坦層及び第２平坦層は、絶縁膜である。
【００２４】この装置の望ましい態様において、カラー
フィルタアレーは、各光反応要素に対応されるように形
成されたレッドカラーフィルタ層、グリーンカラーフィ
ルタ層及びブルーカラーフィルタ層を含む。
フィルタアレーは、各光反応要素に対応されるように形
成されたレッドカラーフィルタ層、グリーンカラーフィ
ルタ層及びブルーカラーフィルタ層を含む。
【００２５】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズは、凸レンズである。
ンズは、凸レンズである。
【００２６】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズと光分散層は、相異なる屈折率を有する。
ンズと光分散層は、相異なる屈折率を有する。
【００２７】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、集光レンズより相対的に低い屈折率を有する。
層は、集光レンズより相対的に低い屈折率を有する。
【００２８】この装置の望ましい態様において、集光レ
ンズの屈折率は、約１．６５〜１．７であり、光分散層
の屈折率は、１．４５〜１．５である。
ンズの屈折率は、約１．６５〜１．７であり、光分散層
の屈折率は、１．４５〜１．５である。
【００２９】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、siloxane系列のＳＯＧ膜で形成される。
層は、siloxane系列のＳＯＧ膜で形成される。
【００３０】この装置の望ましい態様において、光分散
層は、１．５〜２．５μｍの厚さで形成される。
層は、１．５〜２．５μｍの厚さで形成される。
【００３１】本発明の一態様による新規した固体カラー
イメージ素子及びその製造方法は、要素部分及び伝送部
分を有する半導体基板上に光透過層及びレンズ層を順序
に形成する。レンズ層は、要素部分に形成された各光反
応要素に入射される光を集める光レンズ及びレンズとレ
ンズとの間に入射される光を各光反応要素で分散させる
光分散層を含む。このような半導体装置及びその製造方
法によって、レンズとレンズとの間の領域をレンズの屈
折率より相対的に低い屈折率を有する物質で満たすこと
によって、外部からの入射光を各光ダイオードで殆ど１
００％集光させることができ、従って、感度を増加され
ることができ、結果的に画質を向上させることができ
る。また、後続工程であるチップの電気的な特性を検査
するＥＤＳ（Electric Die Sorting）及びパッケージ切
断（package sawing）工程から発生される粒子がレンズ
上に付着されてもこれを清浄工程によって容易に除去で
きる。
イメージ素子及びその製造方法は、要素部分及び伝送部
分を有する半導体基板上に光透過層及びレンズ層を順序
に形成する。レンズ層は、要素部分に形成された各光反
応要素に入射される光を集める光レンズ及びレンズとレ
ンズとの間に入射される光を各光反応要素で分散させる
光分散層を含む。このような半導体装置及びその製造方
法によって、レンズとレンズとの間の領域をレンズの屈
折率より相対的に低い屈折率を有する物質で満たすこと
によって、外部からの入射光を各光ダイオードで殆ど１
００％集光させることができ、従って、感度を増加され
ることができ、結果的に画質を向上させることができ
る。また、後続工程であるチップの電気的な特性を検査
するＥＤＳ（Electric Die Sorting）及びパッケージ切
断（package sawing）工程から発生される粒子がレンズ
上に付着されてもこれを清浄工程によって容易に除去で
きる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図２及び図３〜図６を参照
して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３３】図２は、本発明の実施形態による固体カラ
ーイメージ素子の構造を示す断面図である。
ーイメージ素子の構造を示す断面図である。
【００３４】図２を参照すると、本発明の実施形態によ
る固体カラーイメージ素子は、半導体基板１００と、光
透過層（light transmissive layer）１１８と、レンズ
層（lens layer）１２４を含む。
る固体カラーイメージ素子は、半導体基板１００と、光
透過層（light transmissive layer）１１８と、レンズ
層（lens layer）１２４を含む。
【００３５】半導体基板１００は、要素部分（element
part）と伝送部分（transfer part）を有する。要素部
分は、入射光に反応して、変化キャリア（change carri
ers）を発生させるように半導体基板１００内に形成さ
れた複数の光反応要素（light response element）１０
２を含む。光反応要素１０２は、半導体基板１００上
に、例えば不純物イオンを注入して形成された光ダイオ
ード（photo diode）１０２である。伝送部分は、光反
応要素１０２から発生されたキャリアを伝送するチャン
ネル領域（channel region）１０３を含み、またチャン
ネル領域１０３の半導体基板１００上に形成されたゲー
ト電極層（gate electrode layer）１１０を含む。ゲー
ト電極層１１０は、チャンネル領域１０３の半導体基板
１００上に形成されたゲート酸化膜１０６と各々ＣＣＤ
ゲート電極で使用される第１ポリシリコン膜１０８ａ及
び第２ポリシリコン膜１０８ｂを含む。第１及び第２ポ
リシリコン膜１０８ａ，１０８ｂは、絶縁膜によって囲
まれるように形成される。ゲート電極層１１０上には、
光遮蔽膜（light shielding film）（図示せず）がもっ
と形成されている。
part）と伝送部分（transfer part）を有する。要素部
分は、入射光に反応して、変化キャリア（change carri
ers）を発生させるように半導体基板１００内に形成さ
れた複数の光反応要素（light response element）１０
２を含む。光反応要素１０２は、半導体基板１００上
に、例えば不純物イオンを注入して形成された光ダイオ
ード（photo diode）１０２である。伝送部分は、光反
応要素１０２から発生されたキャリアを伝送するチャン
ネル領域（channel region）１０３を含み、またチャン
ネル領域１０３の半導体基板１００上に形成されたゲー
ト電極層（gate electrode layer）１１０を含む。ゲー
ト電極層１１０は、チャンネル領域１０３の半導体基板
１００上に形成されたゲート酸化膜１０６と各々ＣＣＤ
ゲート電極で使用される第１ポリシリコン膜１０８ａ及
び第２ポリシリコン膜１０８ｂを含む。第１及び第２ポ
リシリコン膜１０８ａ，１０８ｂは、絶縁膜によって囲
まれるように形成される。ゲート電極層１１０上には、
光遮蔽膜（light shielding film）（図示せず）がもっ
と形成されている。
【００３６】レンズ層１２４は、各光反応要素１０２に
入射される光を集める集光レンズ１２０及びレンズ１２
０とレンズ１２０との間に入射される光（参照番号１３
０）を各光反応要素１０２で分散させる光分散層（ligh
t dispersion layer）１２２を含む。集光レンズ１２０
は、ここで凸レンズである。集光レンズ１２０と光分散
層１２２は、相異なる屈折率を有する。ここでは、光分
散層１２２が集光レンズ１２０より相対的に低い屈折率
を有する。集光レンズ１２０は、約１．６５〜１．７の
屈折率を有し、例えばフォトレジスト膜であり、光分散
層１２２は、１．４５〜１．５の屈折率を有し、例えば
siloxane系列のＳＯＧ（Spin-On Glass）膜である。こ
のとき、光分散層１２２は、少なくともレンズ１２０と
レンズ１２０との領域を満たすように形成されている。
入射される光を集める集光レンズ１２０及びレンズ１２
０とレンズ１２０との間に入射される光（参照番号１３
０）を各光反応要素１０２で分散させる光分散層（ligh
t dispersion layer）１２２を含む。集光レンズ１２０
は、ここで凸レンズである。集光レンズ１２０と光分散
層１２２は、相異なる屈折率を有する。ここでは、光分
散層１２２が集光レンズ１２０より相対的に低い屈折率
を有する。集光レンズ１２０は、約１．６５〜１．７の
屈折率を有し、例えばフォトレジスト膜であり、光分散
層１２２は、１．４５〜１．５の屈折率を有し、例えば
siloxane系列のＳＯＧ（Spin-On Glass）膜である。こ
のとき、光分散層１２２は、少なくともレンズ１２０と
レンズ１２０との領域を満たすように形成されている。
【００３７】光透過層１１８は、レンズ層１２４によっ
て集まった光がカラーフィルタリングされて各光反応要
素１０２に入射されるようにする。光透過層１１８は、
第１平坦層１１２、カラーフィルタアレー１１４、そし
て第２平坦層１１６を含む。第１平坦層１１２は、ゲー
ト電極層１１０を含んで半導体基板１００上に形成され
ている。カラーフィルタアレー１１４は、第１平坦層１
１２上に形成されている。カラーフィルタアレー１１４
は、各光反応要素１０２に対応されるように形成された
レッドカラーフィルタ層Ｒ、グリーンカラーフィルタ層
Ｇ、そしてブルーカラーフィルタ層Ｂを含む。
て集まった光がカラーフィルタリングされて各光反応要
素１０２に入射されるようにする。光透過層１１８は、
第１平坦層１１２、カラーフィルタアレー１１４、そし
て第２平坦層１１６を含む。第１平坦層１１２は、ゲー
ト電極層１１０を含んで半導体基板１００上に形成され
ている。カラーフィルタアレー１１４は、第１平坦層１
１２上に形成されている。カラーフィルタアレー１１４
は、各光反応要素１０２に対応されるように形成された
レッドカラーフィルタ層Ｒ、グリーンカラーフィルタ層
Ｇ、そしてブルーカラーフィルタ層Ｂを含む。
【００３８】第２平坦層１１６は、カラーフィルタアレ
ー１１４を含んで第１平坦層１１２上に形成されてい
る。第１及び第２平坦層１１２，１１６は絶縁膜、例え
ばＳｉＯ２及びポリマー（polymer）のうち、１つで形
成される。
ー１１４を含んで第１平坦層１１２上に形成されてい
る。第１及び第２平坦層１１２，１１６は絶縁膜、例え
ばＳｉＯ２及びポリマー（polymer）のうち、１つで形
成される。
【００３９】上述のような固体カラ−イメージ素子は、
相対的に低い屈折率を有する光分散層１２２を使用して
レンズ１２０とレンズ１２０との間の領域に入射された
光（参照番号１３０）を分散させて各該当光反応要素１
０２に入射させることによって、外部の入射光を殆ど１
００％活用できられる。
相対的に低い屈折率を有する光分散層１２２を使用して
レンズ１２０とレンズ１２０との間の領域に入射された
光（参照番号１３０）を分散させて各該当光反応要素１
０２に入射させることによって、外部の入射光を殆ど１
００％活用できられる。
【００４０】上述のような固体カラーイメージ素子の製
造方法は、次のようである。
造方法は、次のようである。
【００４１】図３を参照すると、本発明の実施形態によ
る固体カラーイメージ素子の製造方法は、まず、要素部
分（element）及び伝送部分（transfer part）を有する
半導体基板１００上に光透過層１１８を形成する。
る固体カラーイメージ素子の製造方法は、まず、要素部
分（element）及び伝送部分（transfer part）を有する
半導体基板１００上に光透過層１１８を形成する。
【００４２】要素部分は、複数の光反応要素（light re
sponse element）１０２を含む。各光反応要素１０２
は、半導体基板１００上に不純物イオンを注入して形成
された光ダイオード１０２として、入射光に反応して変
化キャリア（changecarriers）を発生させる。
sponse element）１０２を含む。各光反応要素１０２
は、半導体基板１００上に不純物イオンを注入して形成
された光ダイオード１０２として、入射光に反応して変
化キャリア（changecarriers）を発生させる。
【００４３】伝送部分は、光反応要素１０２から発生さ
れたキャリアを伝送するチャンネル領域１０３を含み、
またチャンネル領域１０３の半導体基板１００上に絶縁
膜によって囲まれるように形成されたゲート電極層１１
０を含む。ゲート電極層１１０は、ゲート酸化膜１０６
上に順序に形成された第１ポリシリコン膜１０８ａ及
び、第２ポリシリコン膜１０８ｂを含む。第１及び第２
ポリシリコン膜１０８ａ，１０８ｂは、各々ＣＣＤゲー
ト電極で使用される。ゲート電極層１１０上部に光遮蔽
膜（図示せず）を形成する。
れたキャリアを伝送するチャンネル領域１０３を含み、
またチャンネル領域１０３の半導体基板１００上に絶縁
膜によって囲まれるように形成されたゲート電極層１１
０を含む。ゲート電極層１１０は、ゲート酸化膜１０６
上に順序に形成された第１ポリシリコン膜１０８ａ及
び、第２ポリシリコン膜１０８ｂを含む。第１及び第２
ポリシリコン膜１０８ａ，１０８ｂは、各々ＣＣＤゲー
ト電極で使用される。ゲート電極層１１０上部に光遮蔽
膜（図示せず）を形成する。
【００４４】光透過層１１８形成工程は、まず、半導体
基板１００上に第１平坦層１１２を形成する工程と、第
１平坦層１１２上にカラーフィルタアレー１１４を形成
する工程と、カラーフィルタアレー１１４を含んで第１
平坦層１１２上に第２平坦層１１６を形成する工程を含
む。第１平坦層１１２は、パッド１１保護及びカラーフ
ィルタアレー１１４形成のため使用される。第２平坦層
１１６は、カラーフィルタアレー１１４の保護及び後続
工程に形成される集光レンズ１２０の焦点長さ（focal
length）調節のため使用される。第１及び第２平坦層１
１２，１１６は絶縁膜、例えばＳｉＯ２とポリマーのう
ち、いずれ１つで形成される。カラーフィルタアレー１
１４は、各光反応要素１０２に対応されるように形成さ
れたレッドカラーフィルタ層Ｒ、グリーンカラーフィル
ター層Ｇ、そしてブルーカラーフィルタ層Ｂを含む。
基板１００上に第１平坦層１１２を形成する工程と、第
１平坦層１１２上にカラーフィルタアレー１１４を形成
する工程と、カラーフィルタアレー１１４を含んで第１
平坦層１１２上に第２平坦層１１６を形成する工程を含
む。第１平坦層１１２は、パッド１１保護及びカラーフ
ィルタアレー１１４形成のため使用される。第２平坦層
１１６は、カラーフィルタアレー１１４の保護及び後続
工程に形成される集光レンズ１２０の焦点長さ（focal
length）調節のため使用される。第１及び第２平坦層１
１２，１１６は絶縁膜、例えばＳｉＯ２とポリマーのう
ち、いずれ１つで形成される。カラーフィルタアレー１
１４は、各光反応要素１０２に対応されるように形成さ
れたレッドカラーフィルタ層Ｒ、グリーンカラーフィル
ター層Ｇ、そしてブルーカラーフィルタ層Ｂを含む。
【００４５】図４において、光透過層１１８上に各光反
応要素１０２に入射される光を集めるレンズ層１２４を
形成する。レンズ層１２４は、複数の集光レンズ１２０
及び光分散層１２２を含む。集光レンズ１２０は、第２
平坦層１１６上に各光反応要素１０２に対応されるよう
に形成される。集光レンズ１２０は、ここでは、凸レン
ズ（convex lens）として、この分野で通常的に使用す
るフォトレジスト膜を使用して形成される。このとき、
レンズ１２０とレンズ１２０との間は、サブマイクロン
（sub-micron）程度の間隙を有するように形成される。
応要素１０２に入射される光を集めるレンズ層１２４を
形成する。レンズ層１２４は、複数の集光レンズ１２０
及び光分散層１２２を含む。集光レンズ１２０は、第２
平坦層１１６上に各光反応要素１０２に対応されるよう
に形成される。集光レンズ１２０は、ここでは、凸レン
ズ（convex lens）として、この分野で通常的に使用す
るフォトレジスト膜を使用して形成される。このとき、
レンズ１２０とレンズ１２０との間は、サブマイクロン
（sub-micron）程度の間隙を有するように形成される。
【００４６】光分散層１２２は、集光レンズ１２０を含
んで光透過層１１８である第２平坦層１１６上に少なく
ともレンズ１２０とレンズ１２０との間の領域が満たさ
れるように、即ちレンズ１２０とレンズ１２０との間の
段差がないように形成される。光分散層１２２は、約
１．５〜２．５μｍ程度の厚さを有するように形成され
る。光分散層１２２は、レンズ１２０と相異なる屈折
率、即ち光分散層１２２がレンズ１２０に対して相対的
に低い屈折率を有する物質で形成される。レンズ１２０
は、約１．６５〜１．７程度の屈折率を有し、光分散層
１２２は、約１．４５〜１．５範囲内の屈折率を有す
る。より望ましく、光分散層１２２は、屈折率１．４５
であるsiloxane系列のＳＯＧで形成される。
んで光透過層１１８である第２平坦層１１６上に少なく
ともレンズ１２０とレンズ１２０との間の領域が満たさ
れるように、即ちレンズ１２０とレンズ１２０との間の
段差がないように形成される。光分散層１２２は、約
１．５〜２．５μｍ程度の厚さを有するように形成され
る。光分散層１２２は、レンズ１２０と相異なる屈折
率、即ち光分散層１２２がレンズ１２０に対して相対的
に低い屈折率を有する物質で形成される。レンズ１２０
は、約１．６５〜１．７程度の屈折率を有し、光分散層
１２２は、約１．４５〜１．５範囲内の屈折率を有す
る。より望ましく、光分散層１２２は、屈折率１．４５
であるsiloxane系列のＳＯＧで形成される。
【００４７】図５を参照すると、レンズ層１２４上にパ
ッド１１１を露出させるためのマスク層１２６を形成す
る。マスク層１２６は、プラズマに耐エッチング性のあ
る物質、例えば、フォトレジスト膜で形成する。
ッド１１１を露出させるためのマスク層１２６を形成す
る。マスク層１２６は、プラズマに耐エッチング性のあ
る物質、例えば、フォトレジスト膜で形成する。
【００４８】最後に、マスク層１２６を使用して光分散
層１２２、第２平坦層１１６、そして第１平坦層１１２
をプラズマでエッチングした後、マスク層１２６を除去
すると、図６に図示されたようにパッド１１が露出され
た固体カラーイメージ素子が完成される。
層１２２、第２平坦層１１６、そして第１平坦層１１２
をプラズマでエッチングした後、マスク層１２６を除去
すると、図６に図示されたようにパッド１１が露出され
た固体カラーイメージ素子が完成される。
【００４９】
【発明の効果】本発明は、従来の固体カラーイメージ素
子がレンズとレンズとの間の領域に入射される光の乱反
射及び隣接画素で入射される問題点とカラーフィルタ層
のエッジ部分から発生される不均一なフィルタリングデ
ータを有させる問題点と、後続工程であるＥＤＳ及びパ
ッケージ切断工程で発生される粒子がレンズとレンズと
の間に付着されて欠陥を発生させる問題点を解決したも
のである。
子がレンズとレンズとの間の領域に入射される光の乱反
射及び隣接画素で入射される問題点とカラーフィルタ層
のエッジ部分から発生される不均一なフィルタリングデ
ータを有させる問題点と、後続工程であるＥＤＳ及びパ
ッケージ切断工程で発生される粒子がレンズとレンズと
の間に付着されて欠陥を発生させる問題点を解決したも
のである。
【００５０】即ち、レンズとレンズとの領域をレンズの
屈折率より相対的に低い屈折率を有する物質で満たされ
ることによって、外部からの入射光を殆ど１００％集光
させることができ、従って、感度を増加させることがで
き、結果的に画質を向上させることができる効果があ
る。
屈折率より相対的に低い屈折率を有する物質で満たされ
ることによって、外部からの入射光を殆ど１００％集光
させることができ、従って、感度を増加させることがで
き、結果的に画質を向上させることができる効果があ
る。
【００５１】また、後続工程であるＥＤＳ及びパッケー
ジ切断工程で発生される粒子がレンズ上に付着されても
これを清浄工程によって容易に除去できる効果がある。
ジ切断工程で発生される粒子がレンズ上に付着されても
これを清浄工程によって容易に除去できる効果がある。
【図１】 従来の固体カラーイメージ素子の構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】 本発明の実施形態による固体カラーイメージ
素子の構造を示す断面図である。
素子の構造を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施形態による固体カラーイメージ
素子の製造方法を示す断面図である。
素子の製造方法を示す断面図である。
【図４】 図３と同様の図である。
【図５】 図３と同様の図である。
【図６】 図３と同様の図である。
２，１００ 半導体基板 ４，１０２ 光ダイオード ５，１０３ チャンネル領域 ６，１０６ ゲート酸化膜 ８ａ，１０８ａ 第１ポリシリコン膜 ８ｂ，１０８ｂ 第２ポリシリコン膜 １０，１１０ ゲート電極層 １２，１１２ 第１平坦層 １３，１１１ パッド １４，１１４ カラーフィルタアレー １６，１１６ 第２平坦層 １８，１２０ 集光レンズ １１８ 光透過層 １２２ 光分散層 １２４ レンズ層 １２６ マスク層
Claims (22)
- 【請求項１】 要素部分及び伝送部分を有する半導体基
板と、 前記要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを発生
させる半導体基板内に形成された複数の光反応要素を含
み、前記伝送部分は、光反応要素から発生されたキャリ
アを伝送するチャンネル領域の半導体基板上に形成され
たゲート電極層を含み、 前記各光反応要素に入射される光を集める集光レンズ及
び前記レンズとレンズとの間に入射される光を前記各光
反応要素に分散させる光分散層を含むレンズ層と、 前記レンズ層によって集まった光がカラーフィルタリン
グされて各光反応要素に入射させる光透過層とを含むこ
とを特徴とする固体カラーイメージ素子。 - 【請求項２】 前記光反応要素は、光ダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載の固体カラーイメージ
素子。 - 【請求項３】 前記集光レンズは、凸レンズであること
を特徴とする請求項１に記載の固体カラーイメージ素
子。 - 【請求項４】 前記集光レンズ及び光分散層は、相異な
る屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の固
体カラーイメージ素子。 - 【請求項５】 前記光分散層は、前記集光レンズより相
対的に低い屈折率を有することを特徴とする請求項１に
記載の固体カラーイメージ素子。 - 【請求項６】 前記集光レンズは、約１．６５〜１．７
の屈折率を有し、前記光分散層は、約１．４５〜１．５
の屈折率を有することを特徴とする請求項５に記載の固
体カラーイメージ素子。 - 【請求項７】 前記光分散層は、siloxane系列のＳＯＧ
膜であることを特徴とする請求項１に記載の固体カラー
イメージ素子。 - 【請求項８】 前記光分散層は、少なくとも前記レンズ
とレンズとの間の領域を満たすように形成されたことを
特徴とする請求項５に記載の固体カラーイメージ素子。 - 【請求項９】 前記光透過層は、前記光反応要素及びゲ
ート電極層を含んで半導体基板上に形成された第１平坦
層と、 前記第１平坦層上に形成されたカラーフィルタアレー
と、 前記カラーフィルタアレーを含んで第１平坦層上に形成
された第２平坦層を含むことを特徴とする請求項１に記
載の固体カラーイメージ素子。 - 【請求項１０】 前記第１及び第２平坦層は、絶縁膜で
あることを特徴とする請求項９に記載の固体カラーイメ
ージ素子。 - 【請求項１１】 前記カラーフィルタアレーは、前記各
光反応要素に対応されるように形成されたレッドカラー
フィルタ層、グリーンカラーフィルタ及びブルーカラー
フィルタ層を含むことを特徴とする請求項９に記載の固
体カラーイメージ素子。 - 【請求項１２】 要素部分及び伝送部分を有する半導体
基板上に光透過層を形成する段階と、 前記要素部分は、入射光に反応して変化キャリアを発生
させる前記半導体基板内に形成された複数の光反応要素
を含み、前記伝送部分は、前記光反応要素から発生され
たキャリアを伝送するチャンネル領域の半導体基板上に
形成されたゲート電極層を含み、 前記光透過層上に前記各光反応要素に入射される光を集
めるレンズを形成するが、前記光透過層上に前記各光反
応要素に対応される複数の集光レンズを形成し、 前記集光レンズを含んで、前記光透過層上に少なくとも
レンズとレンズとの間の領域が満たされるように光分散
層を形成する段階を含むことを特徴とする固体カラーイ
メージ素子製造方法。 - 【請求項１３】 前記光反応要素は、前記半導体基板上
の不純物イオンを注入して形成された光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項１２に記載の固体カラーイメ
ージ素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記光透過層は、前記半導体基板上に
第１平坦層を形成する段階と、 前記第１平坦層上にカラーフィルタアレーを形成する段
階と、 前記カラーフィルタアレーを含んで第１平坦層上に第２
平坦層を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項
１２に記載の固体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第１平坦層及び第２平坦層は、絶
縁膜であることを特徴とする請求項１４に記載の固体カ
ラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記カラーフィルタアレーは、前記各
光反応要素に対応されるように形成されたレッドカラー
フィルタ層、グリーンカラーフィルタ層及びブルーカラ
ーフィルタ層を含むことを特徴とする請求項１４に記載
の固体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項１７】 前記集光レンズは、凸レンズであるこ
とを特徴とする請求項１２に記載の固体カラーイメージ
素子の製造方法。 - 【請求項１８】 前記集光レンズと光分散層は、相異な
る屈折率を有することを特徴とする請求項１２に記載の
固体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項１９】 前記光分散層は、前記集光レンズより
相対的に低い屈折率を有することを特徴とする請求項１
２に記載の固体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項２０】 前記集光レンズの屈折率は、約１．６
５〜１．７であり、前記光分散層の屈折率は、１．４５
〜１．５であることを特徴とする請求項１９に記載の固
体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記光分散層は、siloxane系列のＳＯ
Ｇ膜で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の
固体カラーイメージ素子の製造方法。 - 【請求項２２】 前記光分散層は、１．５〜２．５μｍ
の厚さで形成されることを特徴とする請求項１２に記載
の固体カラーイメージ素子の製造方法。
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|---|---|---|---|
| KR1019980007218A KR100310102B1 (ko) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 고체 컬러 이미지 소자 및 그의 제조 방법 |
| KR19987218 | 1998-03-05 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006322232A Division JP2007067444A (ja) | 1998-03-05 | 2006-11-29 | 固体カラーイメージ素子及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11058852A Pending JP2000031446A (ja) | 1998-03-05 | 1999-03-05 | 固体カラ―イメ―ジ素子及びその製造方法 |
| JP2006322232A Withdrawn JP2007067444A (ja) | 1998-03-05 | 2006-11-29 | 固体カラーイメージ素子及びその製造方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006322232A Withdrawn JP2007067444A (ja) | 1998-03-05 | 2006-11-29 | 固体カラーイメージ素子及びその製造方法 |
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| KR (1) | KR100310102B1 (ja) |
| DE (1) | DE19815899C2 (ja) |
| GB (1) | GB2335078A (ja) |
| TW (1) | TW393784B (ja) |
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| JP2007242771A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Toppan Printing Co Ltd | 撮像素子の製造方法及び撮像素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| TW400657B (en) * | 1998-06-09 | 2000-08-01 | United Microelectronics Corp | The manufacture method of CMOS sensor device |
| JP2001033237A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-02-09 | Seiko Precision Inc | 光学検知装置 |
| KR100648800B1 (ko) * | 2000-08-17 | 2006-11-23 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서의 칼라필터 및 마이크로 렌즈 형성 방법 |
| KR100790209B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-01-02 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 |
| KR100399937B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광감도 개선을 위한 이미지 센서의 제조방법 |
| KR100402936B1 (ko) * | 2001-11-22 | 2003-10-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비대칭 페브리페로 공동구조를 갖는 시모스 이미지센서 및그 제조방법 |
| US7095026B2 (en) * | 2002-11-08 | 2006-08-22 | L-3 Communications Cincinnati Electronics Corporation | Methods and apparatuses for selectively limiting undesired radiation |
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