JP2001274369A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精細な固体撮像素子であっても感度低下、及
びノイズ増加のない、レンズ間ギャップ０．３μｍ以下
の開口率の高い固体撮像素子、及びその製造方法を提供
すること。 【解決手段】マイクロレンズ１１がエッチングレートの
高いアンダーコート層１３上に設けられ、且つマイクロ
レンズの裾部に、その領域を拡張する形状に選択的に透
明樹脂１２が配設されたこと。平坦化層１６とアンダ−
コート層１３の塗布積層工程と、マイクロレンズ形成層
及びマイクロレンズ１１とする工程と、透明樹脂層を塗
布形成する工程と、選択的に透明樹脂１２を配設するエ
ッチング工程、を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小なマイクロレ
ンズが設けられた固体撮像素子に関するものであり、特
に、マイクロレンズの実効的な開口率を上げて感度を向
上させ、スミアを低減させた高精細な固体撮像素子及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤなど固体撮像素子上の受光素子が
光電変換に寄与する領域（開口部）は、固体撮像素子の
サイズや画素数に依存するが、その全面積に対し２０〜
４０％程度に限られてしまう。開口部が小さいことは、
そのまま感度低下につながるので、これを補うため受光
素子上に集光用のマイクロレンズを形成することが一般
的である。しかしながら、近時、２００万画素を超える
高精細な固体撮像素子がつよく要求されるようになり、
この高精細な固体撮像素子に付随するマイクロレンズの
開口率低下（すなわち感度低下）、及びスミアなどのノ
イズ増加が大きな問題となってきている。

【０００３】このようなマイクロレンズの形成技術に関
する公知の技術としては、例えば、特開昭６０−５３０
７３号公報に比較的詳細に示されている。この特開昭６
０−５３０７３号公報には、レンズを丸く半球状に形成
する技術として熱による樹脂の熱流動性（熱フロー）を
用いた技術、また、いくつかのエッチング方法によりレ
ンズを加工する技術も詳細に開示されている。加えて、
レンズ表面の光散乱による集光性能のロスの改善策とし
て、レンズ表面にポリグリシジルメタクリレート（ＰＧ
ＭＡ）などの有機膜や、ＯＣＤ（東京応化工業（株）製
のＳｉＯ₂ 系被膜形成用塗布液）の無機膜を形成する技
術なども開示されている。

【０００４】一般に、マイクロレンズは、感光性樹脂を
用いてのフォトリソグラフィー技術と熱フロー技術を併
用し形成しているので、これらの技術からくる制約で、
マイクロレンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャップ
は、１μｍからせいぜい０．４μｍである。ところが高
精細な固体撮像素子においては、５μｍ以下のマイクロ
レンズの配列ピッチ、及び０．３μｍ以下のレンズ間ギ
ャップ（以下、挟ギャップ）となる。

【０００５】上記技術を用いてレンズ間ギャップを０．
３μｍ以下に形成すると、隣接するマイクロレンズは各
々の辺部でくっつき、ムラ不良となることが多く量産性
のある技術とはならない。こうした従来技術からくる制
約は、高精細な固体撮像素子におけるマイクロレンズの
開口率低下、換言すると固体撮像素子の感度低下、及び
スミアなどのノイズ増加につながる問題となっていた。

【０００６】このようなマイクロレンズの辺部でのくっ
つきを避けるための安定した生産技術として、或いは、
高開口率を有するマイクロレンズの形成技術として、上
記特開昭６０−５３０７３号公報や、特開平６−１１２
４５９号公報、特開平９−４５８８４号公報などにはエ
ッチングを利用した、所謂“溝方式”と呼ばれる技術が
開示されているが、これらの技術はレンズ間の凹部（１
μｍ程度のギャップ部）を活用する対応技術であり、凹
部を小さくする技術ではないので、レンズ間ギャップを
０．３μｍ以下にするといった挟ギャップ対応のもので
はない。

【０００７】すなわち、マイクロレンズを母型として、
ドライエッチなどによりエッチングしていくため、レン
ズ形状がなだらかで同時に凹部も丸く広がる傾向に加工
されてしまう。これは等方性エッチング、異方性エツチ
ングいずれにおいても基本的にはこの傾向であり挟ギャ
ップ対応のものではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細な固
体撮像素子において、光電変換に寄与する領域（開口
部）を補う集光用のマイクロレンズのレンズ間ギャップ
が０．３μｍ以下のレンズ間ギャップ（挟ギャップ）で
あるマイクロレンズを備えた、すなわち、高精細な固体
撮像素子であっても固体撮像素子の感度低下、及びスミ
アなどのノイズ増加のない固体撮像素子を提供すること
を課題とするものである。また、本発明は、上記レンズ
間ギャップが０．３μｍ以下のレンズ間ギャップ（挟ギ
ャップ）であるマイクロレンズを備えた、すなわち、高
精細な固体撮像素子であっても固体撮像素子の感度低
下、及びスミアなどのノイズ増加のない固体撮像素子の
製造方法を提供することを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における第一の発
明は、複数の光電変換素子と樹脂による複数のマイクロ
レンズを備えた固体撮像素子において、該マイクロレン
ズがマイクロレンズ材料よりエッチングレートの高い透
明樹脂によるアンダーコート層上に設けられており、且
つマイクロレンズの裾部に、マイクロレンズの領域を拡
張する形状に選択的に透明樹脂が配設されたマイクロレ
ンズであることを特徴とする固体撮像素子である。

【００１０】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記透明樹脂が配設されたマイクロレン
ズの隣接する対角方向の凹部が、前期透明樹脂が配設さ
れたマイクロレンズの隣接する辺方向の凹部の深さより
深く形成されていることを特徴とする固体撮像素子であ
る。

【００１１】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記透明樹脂が配設されたマイクロレン
ズの、透明樹脂が配設される前のマイクロレンズの並び
が、該マイクロレンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャ
ップを、予め０．５μｍ以下に設定せしめた並びであ
り、且つ前記透明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣
接する辺方向の凹部のアンダ−コート層が、その表面を
露出せしめた、もしくはアンダ−コート層の表面を深さ
０．３μｍ以下の凹状に形成せしめたアンダ−コート層
であることを特徴とする固体撮像素子である。

【００１２】本発明における第二の発明は、光電変換素
子上にマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方
法において、 １）少なくとも、複数の平坦化層の塗布積層工程と、 ２）マイクロレンズを構成する樹脂よりエッチングレー
トの高い樹脂によるアンダ−コート層の塗布積層工程
と、 ３）マイクロレンズ材料を塗布形成後に露光・現像して
マイクロレンズ形成層とする工程と、 ４）マイクロレンズ形成層を熱フローさせてマイクロレ
ンズとする工程と、 ５）マイクロレンズ上に透明樹脂層を塗布形成する工程
と、 ６）マイクロレンズ上の透明樹脂層をエッチングして、
マイクロレンズの裾部にマイクロレンズの領域を拡張す
る形状に選択的に透明樹脂を配設するエッチング工程、
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。

【００１３】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子の製造方法において、前記エッチング工程のエッチ
ング量は、透明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣接
する辺方向の凹部のアンダーコート層の表面が露出する
エッチング量、もしくは、アンダ−コート層の表面に深
さ０．３μｍ以下の凹状を形成せしめるエッチング量で
あることを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。

【００１４】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子の製造方法において、前記エッチング工程のエッチ
ング方法は、透明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣
接する対角方向の凹部の深さが、透明樹脂が配設された
マイクロレンズの隣接する辺方向の凹部の深さより深く
なる等方性の強いエッチング方法であることを特徴とす
る固体撮像素子の製造方法である。

【００１５】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子の製造方法において、前記アンダ−コート層の材料
のエッチングレートは、透明樹脂と同じ、もしくは、高
い樹脂であることを特徴とする固体撮像素子の製造方法
である。

【００１６】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子の製造方法において、前記マイクロレンズの並び
は、マイクロレンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャッ
プを、予め０．５μｍ以下に形成せしめた並びであり、
且つマイクロレンズ上に塗布形成する透明樹脂の膜厚を
０．３μｍ〜０．０３μｍの膜厚としたことを特徴とす
る固体撮像素子の製造方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明による固体撮像素子
を、その実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明
における第一の発明の固体撮像素子の一実施例を示す断
面図である。図１に示すように、固体撮像素子は、その
表面に光電変換素子（１９）、遮光層（１５）などが形
成された半導体基板（１４）上に、平坦化層（１７）、
カラーフィルタ（１８）、平坦化層（１６）、アンダー
コート層（１３）、マイクロレンズ（１１）、透明樹脂
（１２）が順次形成されたものである。

【００１８】本発明による固体撮像素子は、アンダーコ
ート層（１３）上に形成されたマイクロレンズ（１１）
の裾部にマイクロレンズの領域（集光機能）を拡張する
形状に選択的に透明樹脂（１２）が配設されているの
で、実効的にマイクロレンズの開口率を上げたものとな
る。マイクロレンズ（１１）の裾部に透明樹脂（１２）
を配設する事により、例えば、０．５μｍ〜０．４μｍ
のレンズ間ギャップ（Ｗ１）を０．３μｍ以下のレンズ
間ギャップ（狭ギャップ）（Ｗ２）とすることができ、
マイクロレンズの開口率を大幅に向上させることができ
る。

【００１９】本発明に用いるマイクロレンズ材料、透明
樹脂、アンダーコート層材料などの樹脂材料は、可視領
域の透明性（可視域透過率）が高く、耐熱性、耐光性、
耐熱サイクルなど実用的な信頼性があれば良く、特に限
定されるものでない。樹脂材料としては、例えば、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン
樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、或い
は、これらの共重合物などが使用可能である。マイクロ
レンズ材料には フェノール系の感光性樹脂が代表的に
用いられるが、低分子量のメラミンーエポキシ共重合物
が用いられることもある。

【００２０】図２は、請求項２に係わる発明を説明する
固体撮像素子の平面図である。図３（ａ）は、図２にお
けるマイクロレンズ（２１）の対角方向の凹部（２４）
をＡ−Ａ’断面で示す断面図であり、図３（ｂ）は、辺
方向の凹部（２５）をＢ−Ｂ’断面で示す断面図であ
る。図２、及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、マイ
クロレンズ（２１）の対角方向の凹部（２４）を、辺方
向の凹部（２５）より深く形成することにより（Ｄ１＞
Ｄ２）、マイクロレンズ（２１）の領域（集光機能）を
対角方向にも拡張することができるものとなる。

【００２１】マイクロレンズ（２１）の領域（集光機
能）を対角方向にも拡張する前のマイクロレンズの対角
方向の凹部は平坦なので、マイクロレンズとしては非有
効な部分である。この部分は面積比率が高く、この非有
効な部分からの表面反射が固体撮像素子のカバーガラス
で再反射、再入射してスミアなどのノイズの原因とな
り、固体撮像素子の特性を劣化させるものとなる。従っ
て、マイクロレンズ（２１）の対角方向の凹部（２４）
を、辺方向の凹部（２５）より深く形成することによ
り、固体撮像素子の特性改善に大きな効果があるものと
なる。

【００２２】図４（ａ）、（ｂ）は、請求項３に係わる
発明を説明する固体撮像素子の断面図である。図４
（ａ）は、図２におけるマイクロレンズ（２１）の対角
方向の凹部（２４）をＡ−Ａ’断面で示し、図４（ｂ）
は、辺方向の凹部（２５）をＢ−Ｂ’断面で示したもの
である。図２、及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、
マイクロレンズ（２１）の辺方向の凹部（２５）におい
ては、辺方向のレンズ間ギャップ（Ｗ３）を予め０．５
μｍ以下に設定し、マイクロレンズ上の透明樹脂をエッ
チングして辺方向の凹部（２５）のアンダーコート層の
表面を露出せしめ（４２）、且つ対角方向の凹部（２
４）においては、辺方向の凹部（２５）の深さより深く
エッチングして、すなわち、アンダ−コート層（２３）
を凹状（４１）にせしめる。このようにして、マイクロ
レンズ（２１）の領域（集光機能）を拡張することによ
り、更にマイクロレンズの開口率を大幅に向上させるこ
とができるものとなる。

【００２３】本発明の第二の発明による固体撮像素子の
製造方法は、アンダーコート層上に設けられた複数のマ
イクロレンズを覆うようにして透明樹脂の薄膜を積層し
たのち、アッシングやドライエッチの手法でマイクロレ
ンズ上の透明樹脂をほぼ等方にエッチング（異方性を持
たせたエッチングを併用しても良い）し、図１に示すよ
うにマイクロレンズの裾部にマイクロレンズの領域を拡
張する形状に選択的に透明樹脂を配設する製造方法であ
る。この透明樹脂を配設する前のマイクロレンズは、感
光性の樹脂材料を用い公知のフォトリソグラフィー技術
と熱フロー技術で形成し、透明樹脂をエッチング技術で
マイクロレンズの裾部に選択的に透明樹脂を配設するこ
とにより、マイクロレンズの辺方向のレンズ間ギャップ
を小さくし、マイクロレンズの開口率を向上させるもの
である。

【００２４】このマイクロレンズの開口率を更に向上さ
せるためには、エッチング工程におけるアンダ−コート
層のエッチング量を、アンダ−コート層が露出しはじめ
るエッチング量から精々０，３μｍの深さまでのエッチ
ング量に抑えることが好ましいことを本発明者らは見い
だした。また、通常のマイクロレンズには、対角方向の
曲率が大きくなるとともに 対角方向の凹部に平坦な部
分が存在するため、前記のように この平坦な部分がス
ミアなどのノイズの原因となることがあった。この平坦
な部分にもマイクロレンズの領域を拡張する形状を持た
せるように、更にエッチングで凹状にアンダ−コート層
を掘り下げるため、マイクロレンズの開口率を更に向上
させスミアの発生を解消する効果を得ることができる。

【００２５】また、本発明においては、マイクロレンズ
の形状を保持するために、マイクロレンズ材料のエッチ
ングレートは、透明樹脂やアンダーコート層材料より遅
い必要がある。本発明に用いる有機樹脂の材料は、この
観点でエッチングレートが重要であり、有機樹脂の屈折
率など光学特性は２次的になる。

【００２６】また、本発明においては、透明樹脂が配設
される前のマイクロレンズの並びにおいて、辺方向のレ
ンズ間ギャップを、予め０．５μｍ以下に形成すること
が好ましい。辺方向のレンズ間ギャップを０．７μｍ以
上、例えば、１．０μｍに形成した場合、本発明の狭ギ
ャップに対応した効果が薄くなってしまう。レンズ間ギ
ャップを０．６μｍ以下に形成し、塗布する透明樹脂の
膜厚を０，３μｍ以下に形成することによって、狭ギャ
ップを達成することが極めて容易となる。

【００２７】塗布形成する透明樹脂の膜厚は、０．３μ
ｍ以下の薄い膜厚であるとエッチング後のマイクロレン
ズの形状を保持しやすく、狭ギャップが達成しやすいも
のである。０．４μｍを超える膜厚であるとマイクロレ
ンズの凹部を埋め、平坦になりマイクロレンズの母型を
再現しにくくエッチング処理を施しても狭ギャップを達
成することが困難となる。

【００２８】また、０．３μｍ以下の薄い有機樹脂薄膜
を、スピンコートなどの一般的な塗布方法で形成する場
合、例えば、樹脂の固形分比を減らし塗布液の粘度を大
きく下げる必要がある。しかしながら、固形分比を減ら
すと塗布液の乾燥時に樹脂分が凝集し、ランド状、或い
は、希薄溶液のため不安定になり樹脂が溶液中で凝集し
てしまうなど均質な膜形成ができなくなる。実務的に塗
布での透明樹脂の膜厚の下限は０．０３μｍとなる。な
お、塗布液に塗布性や分散性を向上させるために界面活
性剤を添加したり、複数の溶剤を混合したり、或いは、
樹脂の分子量や他樹脂の添加を行っても良い。また、塗
布の前処理として軽くエッチング処理や紫外線洗浄を実
施しても良い。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 ＜実施例１＞図１は、本発明における固体撮像素子の実
施例１を示す断面図である。図１に示すように、固体撮
像素子は、その表面に光電変換素子（１９）、遮光層
（１５）などが形成された半導体基板（１４）上に、平
坦化層（１７）、カラーフィルタ（１８）、平坦化層
（１６）、アンダーコート層（１３）、マイクロレンズ
（１１）、透明樹脂（１２）が順次形成されたものであ
る。

【００３０】本発明による固体撮像素子は、アンダーコ
ート層（１３）上に形成されたマイクロレンズ（１１）
の裾部にマイクロレンズの領域（集光機能）を拡張する
形状に選択的に透明樹脂（１２）が配設されているの
で、実効的にマイクロレンズの開口率を上げたものとな
る。このマイクロレンズ（１１）は、光電変換素子（１
９）の配列に対応させて５μｍのマイクロレンズの配列
ピッチ、及び０．４μｍのレンズ間ギャップとした。こ
のマイクロレンズは、フェノール系樹脂にて１．４μｍ
の高さとしている。透明樹脂（１２）形成後のレンズ間
ギャップ（５６）は、およそ０．０５μｍと狭ギャップ
となっている。

【００３１】表１に、本発明における固体撮像素子のマ
イクロレンズの開口率と、従来例として、代表的な公知
技術（例えば、特開昭６−１１２４５９号公法に記載）
における１μｍのレンズ間ギャップを有するマイクロレ
ンズの開口率との比較を示した。開口率の向上は、撮像
素子の感度を高める効果がある。

【００３２】

【表１】

【００３３】図２に、実施例１に係わる固体撮像素子の
平面図を示す。図４（ａ）は、図２におけるマイクロレ
ンズ（２１）の対角方向の凹部（２４）をＡ−Ａ’断面
で示し、図４（ｂ）は、辺方向の凹部（２５）をＢ−
Ｂ’断面で示したものである。図２、及び図４（ａ）、
（ｂ）に示すように、マイクロレンズ（２１）の辺方向
の凹部（２５）においては、辺方向のレンズ間ギャップ
（Ｗ３）を予め０．５μｍ以下に設定し、マイクロレン
ズ上の透明樹脂をエッチングして辺方向の凹部（２５）
のアンダーコート層の表面を露出せしめ（４２）、且つ
対角方向の凹部（２４）においては、辺方向の凹部（２
５）の深さより深くエッチングして、すなわち、アンダ
ーコート層（２３）を凹状（４１）にせしめる。このよ
うにして、マイクロレンズ（２１）の領域（集光機能）
を拡張することにより、更にマイクロレンズの開口率を
大幅に向上させることができるものとなる。

【００３４】図４（ｂ）は、マイクロレンズ（２１）の
辺方向の凹部は、マイクロレンズの領域が拡張され集光
機能が向上した良好な形状を示すものである。また、図
４（ａ）は、アンダ−コート層（２３）の表面より約
０．３μｍ深く凹状（４１）が形成され、マイクロレン
ズの対角方向のレンズ曲率の緩やかさが更に拡張され集
光機能が向上している状況を示している。この深い凹状
（４１）の形成により、開口率の改善と同時に固体撮像
素子への斜め入射光の余分な反射を緩和し、スミアを解
消した画像品位の高い固体撮像素子を提供できるものと
なる。

【００３５】図５（イ）〜（ホ）は、本発明による固体
撮像素子の製造方法をその断面で示す説明図である。先
ず、公知の技術にて、その表面に光電変換素子、遮光
層、平坦化層、カラーフィルタ、平坦化層などが形成さ
れた半導体基板上に、アクリル系樹脂のアンダ−コート
層をスピンコートにて塗布形成した。

【００３６】次に、図５（イ）に示すように、アンダ−
コート層（５３）の硬膜後、感光性のフェノール系樹脂
（５０）（ＪＳＲ（株）製、３８０Ｈ（商品名））を乾
燥後の膜厚が１．２μｍになるように塗布形成した。高
精度のフォトマスク（凸版印刷（株）製レチクル）をス
テッパー用いて露光、引き続く現像により図５（ロ）に
示す０．６μｍのギャップ（５４）を有するマイクロレ
ンズ形成層（５０’）を設けた。なお、高精度のフォト
マスクを使用することにより、マイクロレンズ形成層の
現像後のギャップは０．５μｍ程度まで十分に形成可能
である。

【００３７】次に、１８０℃・３分間のホットプレート
での加熱による熱フロー処理を行い、レンズ間ギャップ
（５５）０．４μｍ、マイクロレンズの膜厚（マイクロ
レンズの高さ）（５７）１．５μｍのマイクロレンズ
（５１）とした。（図５（ハ））なお、熱フロー処理で
は、マイクロレンズ形成層の現像後の矩形状から片側
０．１μｍフローさせるが、このフロー量は０．２μｍ
以下に制御しないとマイクロレンズのくっつきなどから
くるムラ不良を生じるようになる。

【００３８】次に、図５（ニ）に示すように、粘度０．
９ｃｐｓの熱硬化タイプのフェノール樹脂液を３０００
回転でスピンコートし、乾燥後の膜厚で０．１８μｍの
透明樹脂（５２）を形成した。透明樹脂の形成後、アッ
シング装置にて、Ｏ₂ ガスを導入し、圧力８Ｐａ、ＲＦ
パワー８００Ｗ、基板温度１５０℃、アッシンクや処理
時間２５秒にて処理を行い、図５（ホ）に示す透明樹脂
がマイクロレンズの裾部に配設されたマイクロレンズと
した。

【００３９】なお、アッシング装置としては、バイアス
電圧を下げ、低真空側で操作することにより、ドライエ
ッチング装置も使用可能である。このようにして得られ
た、選択的に透明樹脂が配設されたマイクロレンズのレ
ンズ間ギャップは０．Ｏ５μｍと狭ギャップであった。
マイクロレンズの膜厚（マイクロレンズの高さ）は、当
初のマイクロレンズの高さより０．１μｍ低くなった
が、これはアッシングにより減少したものである。な
お、マイクロレンズの高さや曲率は、光電変換素子とマ
イクロレンズとの光学的な位置関係で最適化すれば良
く、予めアッシングによる減少分を見込んだ設計をする
ことになる。

【００４０】当実施例１で用いた樹脂のエッチングレー
トを表２に示した。いずれも硬膜後の酸素プラズマでの
エッチングレートをマイクロレンズ材料である感光性フ
ェノール系樹脂との比で示した。エッチングレートの大
きい方がエッチング（或いは、アッシング）が速いこと
を示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２に示す数値からして、マイクロレンズ
材料である感光性フェノール系樹脂エッチングレートが
遅いため、エッチングが進んでもマイクロレンズ形状を
保持してレンズ曲率の変化を少なくする効果と、アンダ
−コート層の材料であるアクリル樹脂のエッチングレー
トが高いためマイクロレンズの対角方向の凹部を深く加
工することが可能となる。

【００４３】＜実施例２＞実施例２として、透明樹脂が
配設される前のマイクロレンズの辺方向のレンズ間ギャ
ップと、透明樹脂がエッチングされマイクロレンズの領
域を拡張する形状に選択的に透明樹脂が配設されたマイ
クロレンズのレンズ間ギャップとの関係を表３に示し
た。なお、本実施例２においては、マイクロレンズの配
列ピッチを５μｍと一定とし、透明樹脂の塗布膜厚は、
０．１８μｍと一定とし、エッチング前のマイクロレン
ズのレンズ間ギャップを１．５〜０．４μｍの範囲で変
化させた。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３に示すように、透明樹脂が配設される
前のマイクロレンズの辺方向のレンズ間ギャップが０．
６μｍ以下の時に、エッチング後の選択的に透明樹脂が
配設されたマイクロレンズのレンズ間ギャップが０．３
μｍ以下の狭ギャップになることが示されている。透明
樹脂が配設される前のマイクロレンズの辺方向のレンズ
間ギャップが１μｍ以上となると、エッチング後も平坦
な凹部が一部残存し、アッシングやエッチング時に、ア
ンダ−コート層が露出されてアンダ−コート層のエッチ
ングが進むため、本発明による製造方法を適用しても狭
ギャップは得られない結果となる。

【００４６】

【発明の効果】本発明における第一の発明は、複数の光
電変換素子と樹脂による複数のマイクロレンズを備えた
固体撮像素子において、該マイクロレンズがマイクロレ
ンズ材料よりエッチングレートの高い透明樹脂によるア
ンダーコート層上に設けられており、且つマイクロレン
ズの裾部に、マイクロレンズの領域を拡張する形状に選
択的に透明樹脂が配設されたマイクロレンズであること
を特徴とする固体撮像素子であるので、光電変換に寄与
する領域（開口部）を補う集光用のマイクロレンズのレ
ンズ間ギャップが０．３μｍ以下のレンズ間ギャップ
（挟ギャップ）であるマイクロレンズを備えた、すなわ
ち、高精細な固体撮像素子であっても固体撮像素子の感
度低下、及びスミアなどのノイズ増加のない固体撮像素
子となる。

【００４７】本発明における第二の発明は、光電変換素
子上にマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方
法において、 １）少なくとも、複数の平坦化層の塗布積層工程と、 ２）マイクロレンズを構成する樹脂よりエッチングレー
トの高い樹脂によるアンダ−コート層の塗布積層工程
と、 ３）マイクロレンズ材料を塗布形成後に露光・現像して
マイクロレンズ形成層とする工程と、 ４）マイクロレンズ形成層を熱フローさせてマイクロレ
ンズとする工程と、 ５）マイクロレンズ上に透明樹脂層を塗布形成する工程
と、 ６）マイクロレンズ上の透明樹脂層をエッチングして、
マイクロレンズの裾部にマイクロレンズの領域を拡張す
る形状に選択的に透明樹脂を配設するエッチング工程、
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
るので、レンズ間ギャップが０．３μｍ以下のレンズ間
ギャップ（挟ギャップ）であるマイクロレンズを備え
た、すなわち、高精細な固体撮像素子であっても固体撮
像素子の感度低下、及びスミアなどのノイズ増加のない
固体撮像素子の製造方法となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す断
面図である。

【図２】請求項２に係わる発明を説明する固体撮像素子
の平面図である。

【図３】（ａ）は、図２におけるマイクロレンズの対角
方向の凹部をＡ−Ａ’断面で示す断面図である。（ｂ）
は、辺方向の凹部をＢ−Ｂ’断面で示す断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、請求項３に係わる発明を説
明する固体撮像素子の断面図である。

【図５】（イ）〜（ホ）は、本発明による固体撮像素子
の製造方法をその断面で示す説明図である。

【符号の説明】

１１、２１、５１…マイクロレンズ １２、２２、５２…透明樹脂 １３、２３、５３…アンダーコート層 １４…半導体基板 １５…遮光層 １６…平坦化層 １７…平坦化層 １８…カラーフィルタ １９…光電変換素子 ２４…対角方向の凹部 ２５…辺方向の凹部 ４１…アンダーコート層の凹状 ４２…アンダーコート層の表面の露出 ５０’…マイクロレンズ形成層 ５７…マイクロレンズの高さ Ｄ１…対角方向の凹部の深さ Ｄ２…辺方向の凹部の深さ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AA10 AB01 BA10 CA03 EA01 EA20 FA06 GC08 GD04 GD07 5C024 CX13 CX41 CY47 EX43 5F088 BB03 EA04 JA03 JA06 JA12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光電変換素子と樹脂による複数のマ
   イクロレンズを備えた固体撮像素子において、該マイク
   ロレンズがマイクロレンズ材料よりエッチングレートの
   高い透明樹脂によるアンダーコート層上に設けられてお
   り、且つマイクロレンズの裾部に、マイクロレンズの領
   域を拡張する形状に選択的に透明樹脂が配設されたマイ
   クロレンズであることを特徴とする固体撮像素子。
2. 【請求項２】前記透明樹脂が配設されたマイクロレンズ
   の隣接する対角方向の凹部が、前期透明樹脂が配設され
   たマイクロレンズの隣接する辺方向の凹部の深さより深
   く形成されていることを特徴とする請求項１記載の固体
   撮像素子。
3. 【請求項３】前記透明樹脂が配設されたマイクロレンズ
   の、透明樹脂が配設される前のマイクロレンズの並び
   が、該マイクロレンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャ
   ップを、予め０．５μｍ以下に設定せしめた並びであ
   り、且つ前記透明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣
   接する辺方向の凹部のアンダ−コート層が、その表面を
   露出せしめた、もしくはアンダ−コート層の表面を深さ
   ０．３μｍ以下の凹状に形成せしめたアンダ−コート層
   であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の
   固体撮像素子。
4. 【請求項４】光電変換素子上にマイクロレンズを形成す
   る固体撮像素子の製造方法において、 １）少なくとも、複数の平坦化層の塗布積層工程と、 ２）マイクロレンズを構成する樹脂よりエッチングレー
   トの高い樹脂によるアンダ−コート層の塗布積層工程
   と、 ３）マイクロレンズ材料を塗布形成後に露光・現像して
   マイクロレンズ形成層とする工程と、 ４）マイクロレンズ形成層を熱フローさせてマイクロレ
   ンズとする工程と、 ５）マイクロレンズ上に透明樹脂層を塗布形成する工程
   と、 ６）マイクロレンズ上の透明樹脂層をエッチングして、
   マイクロレンズの裾部にマイクロレンズの領域を拡張す
   る形状に選択的に透明樹脂を配設するエッチング工程、
   を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
5. 【請求項５】前記エッチング工程のエッチング量は、透
   明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣接する辺方向の
   凹部のアンダ−コート層の表面が露出するエッチング
   量、もしくは、アンダ−コート層の表面に深さ０．３μ
   ｍ以下の凹状を形成せしめるエッチング量であることを
   特徴とする請求項４記載の固体撮像素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記エッチング工程のエッチング方法は、
   透明樹脂が配設されたマイクロレンズの隣接する対角方
   向の凹部の深さが、透明樹脂が配設されたマイクロレン
   ズの隣接する辺方向の凹部の深さより深くなる等方性の
   強いエッチング方法であることを特徴とする請求項４、
   又は請求項５記載の固体撮像素子の製造方法。
7. 【請求項７】前記アンダ−コート層の材料のエッチング
   レートは、透明樹脂と同じ、もしくは、高い樹脂である
   ことを特徴とする請求項４、請求項５、又は請求項６記
   載の固体撮像素子の製造方法。
8. 【請求項８】前記マイクロレンズの並びは、マイクロレ
   ンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャップを、予め０．
   ５μｍ以下に形成せしめた並びであり、且つマイクロレ
   ンズ上に塗布形成する透明樹脂の膜厚を０．３μｍ〜
   ０．０３μｍの膜厚としたことを特徴とする請求項４、
   請求項５、請求項６、又は請求項７記載の固体撮像素子
   の製造方法。