JP2000260969A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JP2000260969A JP2000260969A JP11066575A JP6657599A JP2000260969A JP 2000260969 A JP2000260969 A JP 2000260969A JP 11066575 A JP11066575 A JP 11066575A JP 6657599 A JP6657599 A JP 6657599A JP 2000260969 A JP2000260969 A JP 2000260969A
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- Japan
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- lenses
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- image pickup
- pickup element
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- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギ
ャップ領域に入射された光を有効利用することにより、
より高感度な固体撮像素子の製造方法を提供する。 【解決手段】複数の受光部が形成された基板上に平坦化
層２を有し、平坦化層の受光部上部に凸レンズ１及び凸
レンズ間の境界に凹レンズ８を有する固体撮像素子の製
造方法において、凸レンズの形成後に凸レンズの間隙に
ポジ型レジストによる凹レンズ形成用パターン１０を形
成し、熱リフローすることにより凹レンズを形成する。
凸レンズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レ
ンズに入射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部
に入射することにより、感度を向上させるとともにスミ
アの減少につながる固体撮像素子を、ドライエッチング
等の手法で凹レンズを製造するのに比べ少ない工程で製
造することができる。
ャップ領域に入射された光を有効利用することにより、
より高感度な固体撮像素子の製造方法を提供する。 【解決手段】複数の受光部が形成された基板上に平坦化
層２を有し、平坦化層の受光部上部に凸レンズ１及び凸
レンズ間の境界に凹レンズ８を有する固体撮像素子の製
造方法において、凸レンズの形成後に凸レンズの間隙に
ポジ型レジストによる凹レンズ形成用パターン１０を形
成し、熱リフローすることにより凹レンズを形成する。
凸レンズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レ
ンズに入射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部
に入射することにより、感度を向上させるとともにスミ
アの減少につながる固体撮像素子を、ドライエッチング
等の手法で凹レンズを製造するのに比べ少ない工程で製
造することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は凸レンズ（マイクロレン
ズ）を有したCCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像
素子とその製造方法に関するものである。
ズ）を有したCCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像
素子とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２に一般な固体撮像素子の断面図を示
す。半導体基板上には受光部（フォトダイオード）６、
この受光部の電荷を転送するための転送部７、転送部へ
の光の入射を防ぐ遮光膜４などが存在する。遮光膜の上
には中間層を介して、受光部に対応する位置にカラーフ
ィルタ３が形成される。その上に透明樹脂による平坦化
層２が形成される。このような構造では、半導体基板上
の１００％の領域を受光部として利用することができな
いという問題が発生する。
す。半導体基板上には受光部（フォトダイオード）６、
この受光部の電荷を転送するための転送部７、転送部へ
の光の入射を防ぐ遮光膜４などが存在する。遮光膜の上
には中間層を介して、受光部に対応する位置にカラーフ
ィルタ３が形成される。その上に透明樹脂による平坦化
層２が形成される。このような構造では、半導体基板上
の１００％の領域を受光部として利用することができな
いという問題が発生する。
【０００３】この問題の解消方法として、それぞれの受
光部の上に凸レンズ（マイクロレンズ）１を形成するこ
とで、入射光を光学的に屈折させ、受光部への入射光を
効率的に利用している。一般的な凸レンズの形成方法を
図３に示す。まず、平坦化層２の上にポジ型レジスト１
１を塗布する（図３（ａ）参照）。プレベイク後、露光
（図３（ｂ）参照）、現像を行いそれぞれの受光部（画
素）に対応する位置にパターン形成を行う（図３（ｃ）
参照）。このレジストを加熱処理すると、表面張力によ
って凸レンズに変形する（図３（ｄ）参照）。
光部の上に凸レンズ（マイクロレンズ）１を形成するこ
とで、入射光を光学的に屈折させ、受光部への入射光を
効率的に利用している。一般的な凸レンズの形成方法を
図３に示す。まず、平坦化層２の上にポジ型レジスト１
１を塗布する（図３（ａ）参照）。プレベイク後、露光
（図３（ｂ）参照）、現像を行いそれぞれの受光部（画
素）に対応する位置にパターン形成を行う（図３（ｃ）
参照）。このレジストを加熱処理すると、表面張力によ
って凸レンズに変形する（図３（ｄ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】凸レンズによって入射
光の利用率を向上させるには、凸レンズの開口面積を大
きくする必要がある。そのために図３（ｄ）中１２に示
す凸レンズ間の間隔( レンズ間ギャップ) を狭くする必
要がある。レンズ間ギャップの制御因子としては、パタ
ーニング寸法、露光条件、熱リフロー温度等が考えられ
るが、より狭いギャップを得ようとすると、熱リフロー
によってレンズパターンが変形していく過程で、隣同士
のレンズが融着してしまい、感度が低下するという問題
点が存在する。
光の利用率を向上させるには、凸レンズの開口面積を大
きくする必要がある。そのために図３（ｄ）中１２に示
す凸レンズ間の間隔( レンズ間ギャップ) を狭くする必
要がある。レンズ間ギャップの制御因子としては、パタ
ーニング寸法、露光条件、熱リフロー温度等が考えられ
るが、より狭いギャップを得ようとすると、熱リフロー
によってレンズパターンが変形していく過程で、隣同士
のレンズが融着してしまい、感度が低下するという問題
点が存在する。
【０００５】この問題によって、マイクロレンズの融着
が起こらない条件でマイクロレンズを製造すると、マイ
クロレンズ間にはレンズ間ギャップが存在してしまう。
このレンズ間ギャップの領域に入射した光は、そのまま
直進して、受光部ではない遮光部へ入射し、乱反射して
しまうため感度には寄与しないうえ、転送部に光が漏れ
ることによるスミアの原因となる。固体撮像素子の高画
素化、小型化のために素子が細分化するに従い、感度向
上のためレンズ間ギャップに入射する光を有効に利用す
ることが必要となってくる。
が起こらない条件でマイクロレンズを製造すると、マイ
クロレンズ間にはレンズ間ギャップが存在してしまう。
このレンズ間ギャップの領域に入射した光は、そのまま
直進して、受光部ではない遮光部へ入射し、乱反射して
しまうため感度には寄与しないうえ、転送部に光が漏れ
ることによるスミアの原因となる。固体撮像素子の高画
素化、小型化のために素子が細分化するに従い、感度向
上のためレンズ間ギャップに入射する光を有効に利用す
ることが必要となってくる。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するもの
で、レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギャッ
プ領域に入射された光を有効利用することにより、より
高感度な固体撮像素子の製造方法を提供する。
で、レンズの融着が起こることがなく、レンズ間ギャッ
プ領域に入射された光を有効利用することにより、より
高感度な固体撮像素子の製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の受光部が形成された基板上に平坦化層を有
し、平坦化層の受光部上部に凸レンズ及び凸レンズ間の
境界に凹レンズを有する固体撮像素子の製造方法におい
て、凸レンズの形成後に凸レンズの間隙にポジ型レジス
トによる凹レンズ形成用パターンを形成し、熱リフロー
することにより凹レンズを形成することを特徴とする固
体撮像素子の製造方法である。
は、複数の受光部が形成された基板上に平坦化層を有
し、平坦化層の受光部上部に凸レンズ及び凸レンズ間の
境界に凹レンズを有する固体撮像素子の製造方法におい
て、凸レンズの形成後に凸レンズの間隙にポジ型レジス
トによる凹レンズ形成用パターンを形成し、熱リフロー
することにより凹レンズを形成することを特徴とする固
体撮像素子の製造方法である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明を前提とし、凹レンズ形成用のポジ型レジストが、
凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同じもしくは
高い屈折率を有することを特徴とする固体撮像素子の製
造方法である。
発明を前提とし、凹レンズ形成用のポジ型レジストが、
凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同じもしくは
高い屈折率を有することを特徴とする固体撮像素子の製
造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る固体撮像素子では、
それぞれの受光部に対応して、凸レンズが製造され、隣
接する凸レンズ間には凹レンズが製造してある。凸レン
ズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに
入射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射
するために、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。
それぞれの受光部に対応して、凸レンズが製造され、隣
接する凸レンズ間には凹レンズが製造してある。凸レン
ズに入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに
入射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射
するために、従来利用できなかった光までも有効利用で
き、固体撮像素子の感度を向上させるとともにスミアの
減少につながる。
【００１０】［実施例］本発明を図面に基づき詳細に説
明する。
明する。
【００１１】図１は本発明に係る固体撮像素子の製造方
法を示す説明図である。本発明の固体撮像素子は、平坦
化層２上に複数個の凸レンズ１が形成され、それぞれの
隣接する凸レンズの裾の部分に、凹レンズ８が形成して
ある。
法を示す説明図である。本発明の固体撮像素子は、平坦
化層２上に複数個の凸レンズ１が形成され、それぞれの
隣接する凸レンズの裾の部分に、凹レンズ８が形成して
ある。
【００１２】以下、本発明の製造方法を工程ごとに説明
する。まず、一般的な凸レンズの製造方法等を用いて、
固体撮像素子の平坦化層２上に凸レンズを形成する（図
１（ａ）参照）。
する。まず、一般的な凸レンズの製造方法等を用いて、
固体撮像素子の平坦化層２上に凸レンズを形成する（図
１（ａ）参照）。
【００１３】つぎに凸レンズと同じ材料、もしくはより
屈折率の高い凹レンズ形成用ポジ型レジスト９を塗布す
る（図１（ｂ）参照）。なお、凹レンズ形成用のポジ型
レジストが、凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、
高い屈折率を有すれば、画素の境界に入射した光はフォ
トダイオードに向けて大きく屈折することになり、光の
利用効率が更に高くなるので好ましい。
屈折率の高い凹レンズ形成用ポジ型レジスト９を塗布す
る（図１（ｂ）参照）。なお、凹レンズ形成用のポジ型
レジストが、凸レンズ形成用のポジ型レジストに比べ、
高い屈折率を有すれば、画素の境界に入射した光はフォ
トダイオードに向けて大きく屈折することになり、光の
利用効率が更に高くなるので好ましい。
【００１４】そして、塗布したレジストを露光、現像す
ることにより、凸レンズの周囲に格子状の凹レンズ形成
用パターン１０を形成する（図１（ｃ）参照）。この凹
レンズ形成用パターン１０のサイズとしては、凸レンズ
のギャップ間隔より小さいサイズになるように、マスク
寸法、露光条件等によって最適化を行う。
ることにより、凸レンズの周囲に格子状の凹レンズ形成
用パターン１０を形成する（図１（ｃ）参照）。この凹
レンズ形成用パターン１０のサイズとしては、凸レンズ
のギャップ間隔より小さいサイズになるように、マスク
寸法、露光条件等によって最適化を行う。
【００１５】その後、所定の温度に加熱することによっ
て、凹レンズ形成用パターン１０をリフローさせる。そ
の際の加熱温度としては、リフローによって広がったレ
ジストが、凸レンズまできちんと広がるように、十分な
加熱温度が必要となる。凹レンズ形成用パターン１０を
凸レンズまでリフローすると、広がったレジストはメニ
スカスの効果により凹レンズ８となる（図１（ｄ）参
照）。
て、凹レンズ形成用パターン１０をリフローさせる。そ
の際の加熱温度としては、リフローによって広がったレ
ジストが、凸レンズまできちんと広がるように、十分な
加熱温度が必要となる。凹レンズ形成用パターン１０を
凸レンズまでリフローすると、広がったレジストはメニ
スカスの効果により凹レンズ８となる（図１（ｄ）参
照）。
【００１６】このようにして、製造された固体撮像素子
は、凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比較して約
１５％の感度向上が見られた。
は、凹レンズ等が無い従来の固体撮像素子と比較して約
１５％の感度向上が見られた。
【００１７】なお、上記実施例においては、凸レンズ
を、熱リフローによって形成する製造法を示したが、ド
ライエッチング法によって形成してもよい。
を、熱リフローによって形成する製造法を示したが、ド
ライエッチング法によって形成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明からも明らかなように、請求項
１に記載の固体撮像素子の製造方法によれば、凸レンズ
に入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入
射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射す
ることにより、感度を向上させるとともにスミアの減少
につながる固体撮像素子を、ドライエッチング等の手法
で凹レンズを製造するのに比べ、凹レンズ用レジストを
パターニング、熱リフローという、少ない工程で製造す
ることができるという利点がある。
１に記載の固体撮像素子の製造方法によれば、凸レンズ
に入射する光は受光部に集光され、また、凹レンズに入
射する光も、凹レンズにより屈折され、受光部に入射す
ることにより、感度を向上させるとともにスミアの減少
につながる固体撮像素子を、ドライエッチング等の手法
で凹レンズを製造するのに比べ、凹レンズ用レジストを
パターニング、熱リフローという、少ない工程で製造す
ることができるという利点がある。
【００１９】更に、請求項２に記載の固体撮像素子の製
造方法によれば、凹レンズに高屈折率な材料を用いるこ
とで、画素の境界に入射した光はフォトダイオードに向
けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更に高
くなる。
造方法によれば、凹レンズに高屈折率な材料を用いるこ
とで、画素の境界に入射した光はフォトダイオードに向
けて大きく屈折することになり、光の利用効率が更に高
くなる。
【００２０】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の製造方法を示す説
明図である。
明図である。
【図２】従来の固体撮像素子の説明図である。
【図３】従来のマイクロレンズ製造方法を示す説明図で
ある。
ある。
１ 凸レンズ ２ 平坦化層 ３ カラーフィルタ ４ 遮光部 ５ ポリシリコン ６ 受光部 ７ 転送部 ８ 凹レンズ ９ 凹レンズ形成用ポジ型レジスト １０ 凹レンズ形成用パターン １１ 凸レンズ形成用ポジ型レジスト １２ レンズ間ギャップ
Claims (2)
- 【請求項１】複数の受光部が形成された基板上に平坦化
層を有し、平坦化層の受光部上部に凸レンズ及び凸レン
ズ間の境界に凹レンズを有する固体撮像素子の製造方法
において、凸レンズの形成後に凸レンズの間隙にポジ型
レジストによる凹レンズ形成用パターンを形成し、熱リ
フローすることにより凹レンズを形成することを特徴と
する固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項２】凹レンズ形成用のポジ型レジストが、凸レ
ンズ形成用のポジ型レジストに比べ、同じもしくは高い
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
撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066575A JP2000260969A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066575A JP2000260969A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260969A true JP2000260969A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13319902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11066575A Pending JP2000260969A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000260969A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757653B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2007-09-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 광감지소자의 제조방법 |
| CN100466226C (zh) * | 2005-12-29 | 2009-03-04 | 东部电子股份有限公司 | Cmos图像传感器的制造方法 |
| KR100976791B1 (ko) | 2007-12-17 | 2010-08-19 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| JP2017212291A (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子および電子機器 |
| KR20180084768A (ko) | 2015-11-13 | 2018-07-25 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
| WO2021210445A1 (ja) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11066575A patent/JP2000260969A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757653B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2007-09-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 광감지소자의 제조방법 |
| CN100466226C (zh) * | 2005-12-29 | 2009-03-04 | 东部电子股份有限公司 | Cmos图像传感器的制造方法 |
| KR100976791B1 (ko) | 2007-12-17 | 2010-08-19 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| KR20180084768A (ko) | 2015-11-13 | 2018-07-25 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
| US10986293B2 (en) | 2015-11-13 | 2021-04-20 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid-state imaging device including microlenses on a substrate and method of manufacturing the same |
| JP2017212291A (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子および電子機器 |
| WO2021210445A1 (ja) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
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