JP2003204050A - Solid state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、層内レンズを有す
る固体撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device having an intralayer lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、光電変換素子を２次元状に配列
させた固体撮像装置においては、半導体表面に光電変換
部および信号読み出し部を備えているので、実際に光電
変換に寄与する領域は、２０〜４０％程度の開口率に制
限されている。2. Description of the Related Art Generally, in a solid-state image pickup device in which photoelectric conversion elements are arranged two-dimensionally, a semiconductor surface is provided with a photoelectric conversion portion and a signal reading portion. Therefore, an area actually contributing to photoelectric conversion is The aperture ratio is limited to about 20-40%.
【０００３】この欠点を解決するための手段として、集
光のためのレンズを画素毎に設け、入射光を光電変換部
に集光する方法が一般的である。また、斜入射光に対す
る集光率を向上させるための手段として層内レンズを用
いる方法が特開平８−３１６４４８号公報等に提案され
ている。As a means for solving this drawback, a method is generally used in which a lens for condensing light is provided for each pixel and incident light is condensed on the photoelectric conversion portion. Further, a method using an in-layer lens as a means for improving the light collection rate for obliquely incident light is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-316448.
【０００４】また、サイドウォールを利用したレンズ
は、特開平５−３３５５３３号公報、特開平６−１３２
５０７号公報に開示されている。しかし、これらの場合
オンチップレンズ（トップレンズ）として利用されてい
る。A lens using a side wall is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 5-335533 and 6-132.
It is disclosed in Japanese Patent No. 507. However, in these cases, it is used as an on-chip lens (top lens).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の層内レンズはＣ
ＣＤを用いた固体撮像装置に用いられており、その構造
はＣＣＤの転送電極などにより形成される凹凸を利用
し、ＢＰＳＧ（ボロン・リンガラス）を堆積した後に熱
処理により形状をなだらかにし、その上に屈折率の異な
る材料を堆積し、平坦化処理を施して形成している。こ
の結果、層内レンズの形状は、ＣＣＤの構造に大きく左
右されその設計の自由度はきわめて低いものであった。
しかしながら、ＣＣＤからなる固体撮像装置自体が受光
部と転送部であるＣＣＤからなる単純な構成であるた
め、従来の層内レンズでも十分対応が可能であった。The conventional intralayer lens is C
It is used in a solid-state imaging device using a CD, and its structure utilizes the unevenness formed by the transfer electrodes of the CCD, etc., and after BPSG (boron phosphorus glass) is deposited, the shape is smoothed by heat treatment and then It is formed by depositing materials having different refractive indexes and performing a flattening process. As a result, the shape of the in-layer lens was largely influenced by the structure of the CCD, and the degree of freedom in its design was extremely low.
However, since the solid-state imaging device itself composed of a CCD has a simple structure composed of a CCD serving as a light receiving part and a transfer part, a conventional in-layer lens could be sufficiently used.
【０００６】これに対し、近年注目を浴びているＡＰＳ
（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｉｘｅｌ Ｓｅｎｓｏｒ）において
は、受光部の他の転送部はもちろんのこと、アナログ回
路やロジック回路なども多く含まれ、その形状はＣＣＤ
からなる固体撮像装置の単純な構造とは異なり、構造が
複雑になり、従来の形成方法からなる層内レンズではそ
の設計自由度の低さから十分な光学特性を得ることが不
可能であった。[0006] On the other hand, the APS that has been attracting attention in recent years
In (Active Pixel Sensor), not only other transfer units of the light receiving unit but also many analog circuits and logic circuits are included, and the shape thereof is CCD.
Unlike the simple structure of the solid-state imaging device made of, the structure is complicated, and it is impossible to obtain sufficient optical characteristics with the intralayer lens made by the conventional forming method due to its low degree of freedom in design. .
【０００７】また、ＡＰＳにおいては、微細なＣＭＯＳ
プロセスを利用することもあり、その場合は、配線工程
には、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）が利用され、従来の形成方法を
利用すること自体できなくなってしまっていた。Further, in APS, a fine CMOS
A process may be used, and in that case, in the wiring process, CMP (Chemical Mechanical) is used.
However, the conventional forming method cannot be used.
【０００８】さらなる問題点として、ＡＰＳにおいて
は、より複雑なアナログ回路やロジック回路などを搭載
することでそのセンサーの機能を向上することができ、
その際にはおのずと多層配線を用いることを余儀なくさ
れる。この結果、受光面から最上層のオンチップレンズ
までの距離が高くなり、光学特性が劣化してしまう問題
があった。従来のようなオンチップレンズ＋ひとつの層
内レンズでは十分な光学特性を得ることはできなかっ
た。As a further problem, in the APS, the function of the sensor can be improved by mounting a more complicated analog circuit or logic circuit,
In that case, it is unavoidable to use multilayer wiring. As a result, there is a problem that the distance from the light receiving surface to the uppermost on-chip lens is increased and the optical characteristics are deteriorated. Sufficient optical characteristics could not be obtained with the conventional on-chip lens + one in-layer lens.
【０００９】本発明の目的は、簡易な工程で製造され
る、従来の固体撮像装置より高い光学特性を有する固体
撮像装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a solid-state image pickup device manufactured by a simple process and having higher optical characteristics than the conventional solid-state image pickup device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段および作用】上記問題点を
解決するため、本発明にかかる固体撮像装置は、半導体
基板に光電変換素子が２次元状に配設される固体撮像装
置であって、前記光電変換素子に対応して表面に形成さ
れる第１のレンズと前記半導体基板との間に第２のレン
ズが形成され、該第２のレンズは、光透過性を有し、か
つ、前記光電変換素子に対応させて形成された芯部と、
該芯部の側面に接して形成されるサイドウォールとを有
する。In order to solve the above problems, a solid-state image pickup device according to the present invention is a solid-state image pickup device in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate. A second lens is formed between the first lens formed on the surface corresponding to the photoelectric conversion element and the semiconductor substrate, and the second lens has a light-transmitting property, and A core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element,
And a sidewall formed in contact with the side surface of the core portion.
【００１１】本発明にかかる固体撮像装置は、半導体基
板に光電変換素子が２次元状に配設される固体撮像装置
であって、前記光電変換素子に対応して表面に形成され
る第１のレンズと前記半導体基板との間に第２のレンズ
が形成され、該第２のレンズは、光透過性を有し、か
つ、前記光電変換素子に対応させて形成された芯部と、
該芯部を覆って形成される覆芯部とを有する。The solid-state image pickup device according to the present invention is a solid-state image pickup device in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate, and the first one is formed on the surface corresponding to the photoelectric conversion elements. A second lens is formed between the lens and the semiconductor substrate, the second lens has a light-transmitting property, and a core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element,
And a cover core portion formed so as to cover the core portion.
【００１２】本発明の固体撮像装置によって、任意の位
置にサイドウォールを配置することを可能とした。更に
は、ＣＭＰなど微細なＣＭＯＳプロセスとの親和性が高
く、各配線工程毎に層内レンズを配置することが可能と
なった。The solid-state image pickup device of the present invention makes it possible to dispose the sidewall at an arbitrary position. Further, it has a high affinity with a fine CMOS process such as CMP, and it is possible to dispose the in-layer lens in each wiring process.
【００１３】本発明者らは、研究の結果、もっとも優良
な光学設計はトップレンズにより全体の光を受光面に集
めるようにし、集めきれない光を層内レンズにより、受
光面に導くように設計するものであるという指針を得
た。このような知見に基づき、周辺部のみで光を屈折さ
せる「サイドウォールを利用したレンズ」は、トップレ
ンズに用いるよりは層内レンズに用いることがより優れ
た光学特性を得ることを見いだした。また、「サイドウ
ォールを利用したレンズ」をトップレンズに用いた場合
でも本発明レンズを複数層にわたる層内レンズとして組
み合わせることにより、より高い光学特性が得られるこ
とも見いだした。As a result of research, the inventors of the present invention designed the best optical design so that the top lens collects the whole light on the light receiving surface, and the light that cannot be collected is guided to the light receiving surface by the intralayer lens. I got a guideline to do it. Based on such knowledge, it was found that a "lens using a side wall" that refracts light only in the peripheral portion obtains better optical characteristics when used for an in-layer lens than for a top lens. It was also found that even when a "lens using a side wall" is used as a top lens, higher optical characteristics can be obtained by combining the lens of the present invention as an in-layer lens having a plurality of layers.
【００１４】すなわち、「サイドウォールを利用したレ
ンズ」を少なくともトップレンズと受光面の間に配置す
ることであり、この結果、特にＡＰＳに適したレンズ構
造を提供することができた。That is, the "lens using a side wall" is arranged at least between the top lens and the light receiving surface, and as a result, a lens structure particularly suitable for APS could be provided.
【００１５】このようにＭＯＳデバイスの短チャネル効
果を防止するのに有効なＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏ
ｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）形成工程で一般的に用いられるサ
イドウォール形成法で形成できるので、所望の曲率のレ
ンズを容易に製造することができる。また、サイドウォ
ール形成工程からエッチバック工程を省略した場合さら
に簡易な工程でレンズを精度良く製造することができ
る。As described above, LDD (Lightly Do) effective for preventing the short channel effect of the MOS device.
Since it can be formed by the sidewall forming method that is generally used in the ped drain forming step, a lens having a desired curvature can be easily manufactured. Further, when the etch back step is omitted from the side wall forming step, the lens can be manufactured with high accuracy by a simpler step.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明にかかる固体撮像装置について詳細に説明する。以下
の実施形態では、半導体基板の表面にはフォトダイオー
ド等の光電変換素子が２次元状に配設されるものとし、
各層は、その半導体基板の光電変換素子が配設される側
に形成され、第１のレンズ１０は、層の表面上に光電変
換素子に対応して形成されるものとする。各実施形態に
おいて、同一部材には同一の符号を付すものとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A solid-state image pickup device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, photoelectric conversion elements such as photodiodes are two-dimensionally arranged on the surface of the semiconductor substrate,
Each layer is formed on the side of the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion element is arranged, and the first lens 10 is formed on the surface of the layer corresponding to the photoelectric conversion element. In the respective embodiments, the same members are designated by the same reference numerals.
【００１７】［第１の実施形態］図５は本発明の一実施
形態としての第１の実施形態の断面図である。[First Embodiment] FIG. 5 is a sectional view of a first embodiment as an embodiment of the present invention.
【００１８】本実施形態の固体撮像装置は、フォトダイ
オード等の光電変換素子が２次元状に配設される半導体
基板１、その配設面に接して積層される絶縁層２、配線
層３、絶縁層２に接して積層され、配線層３によって生
じた凹凸を平坦化するための第１の平坦化層４、第１の
平坦化層４に接して積層され、配線層３への入射を遮る
ための遮光層５、第１の平坦化層４と遮光層５に接して
積層され、遮光層５を保護するための保護膜６、保護膜
６に接して積層され、表面を平坦化するための表面平坦
化層８、光電変換素子に対応して表面に形成される第１
のレンズ９および第１のレンズ９と半導体基板との間に
形成される第２のレンズ１０を有している。The solid-state image pickup device according to the present embodiment has a semiconductor substrate 1 on which photoelectric conversion elements such as photodiodes are two-dimensionally arranged, an insulating layer 2 laminated in contact with the surface on which the semiconductor substrate is arranged, a wiring layer 3, The first flattening layer 4 for contacting the insulating layer 2 and for flattening the unevenness caused by the wiring layer 3 and the first flattening layer 4 for contacting the wiring layer 3 A light blocking layer 5 for blocking, a first planarizing layer 4 and a light blocking layer 5 are stacked in contact with each other, and a protective film 6 for protecting the light blocking layer 5 is stacked in contact with the protective film 6 to planarize the surface. Surface flattening layer 8 for, first formed on the surface corresponding to the photoelectric conversion element
Lens 9 and the second lens 10 formed between the first lens 9 and the semiconductor substrate.
【００１９】本実施形態の第２のレンズ１０は、光透過
性を有し、光電変換素子に対応して形成された芯部とし
ての分割透明膜１０ａと、芯部の側面に接して形成され
るサイドウォール１０ｂとを有しており、本実施形態で
は保護膜１０上に形成されている。The second lens 10 of the present embodiment is light-transmissive and is formed in contact with the divided transparent film 10a as a core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element and the side surface of the core portion. And a side wall 10b which is formed on the protective film 10 in this embodiment.
【００２０】本実施形態の固体撮像装置の製造方法を図
１から図４に示す製造工程図を用いて説明する。図１は
半導体基板に配線層３、遮光層５が形成された後に保護
膜６が形成された段階での断面図である。その後、保護
膜６上に例えばＳｉ3 Ｎ4 からなる透明膜を形成し、続
いて透明膜の表面上にホトリソグラフィー法等によりレ
ジストを形成する。レジスト形成後、リアクティブイオ
ンエッチング法等により不要な部分の透明膜を除去す
る。その後、レジストを除去することにより、図２に示
すように分割透明膜１０ａが形成される。この場合、分
割透明膜１０の表面は平坦に形成される。A method of manufacturing the solid-state image pickup device according to this embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view at a stage where the protective film 6 is formed after the wiring layer 3 and the light shielding layer 5 are formed on the semiconductor substrate. After that, a transparent film made of, for example, Si 3 N 4 is formed on the protective film 6, and then a resist is formed on the surface of the transparent film by a photolithography method or the like. After the resist is formed, an unnecessary portion of the transparent film is removed by a reactive ion etching method or the like. Then, by removing the resist, the divided transparent film 10a is formed as shown in FIG. In this case, the surface of the divided transparent film 10 is formed flat.
【００２１】次に、図３に示すように分割透明膜１０ａ
を覆うように、例えばＳｉ3 Ｎ4 をＣＶＤ法等を用いて
堆積して、覆芯部１０ｂ’を形成する。図２に示す分割
透明膜のパターニングおよび図３に示すように透明材料
をＣＶＤ法を用いて堆積し、覆芯部１０ｂ’を形成する
までの工程を本明細書中においては工程Ａと呼ぶ。Next, as shown in FIG. 3, the divided transparent film 10a.
Si 3 N 4 is deposited by using a CVD method or the like so as to cover the above, thereby forming the covering core portion 10b ′. The step of patterning the divided transparent film shown in FIG. 2 and depositing the transparent material by the CVD method as shown in FIG. 3 to form the core 10b ′ is referred to as step A in this specification.
【００２２】次いで、ＲＩＥ法等により異方性エッチン
グを行い、分割透明膜を覆う透明材料の上部を図４に示
すような形状になるように除去して、分割透明膜の両側
面にサイドウォールを形成する。工程Ａに異方性エッチ
ングによりサイドウォールを形成する工程を加えた工程
を本明細書中においては工程Ｂと呼ぶ。すなわち、分割
透明膜１０ａを形成し、覆芯部１０ｂ’を形成するまで
の工程を工程Ａと呼び、さらに覆芯部１０ｂ’の上部を
除去してサイドウォールを形成するまでの工程を工程Ｂ
と呼ぶ。Next, anisotropic etching is carried out by the RIE method or the like to remove the upper portion of the transparent material covering the divided transparent film so as to have a shape as shown in FIG. 4, and to form sidewalls on both side surfaces of the divided transparent film. To form. The step obtained by adding the step of forming the sidewall by anisotropic etching to the step A is referred to as step B in the present specification. That is, the step of forming the divided transparent film 10a and forming the covering core portion 10b 'is referred to as step A, and the step of removing the upper portion of the covering core portion 10b' to form the sidewall is step B.
Call.
【００２３】その後、サイドウォールと異なる屈折率を
もつ、例えばＳｉＯ2 などの材料からなる表面平坦化層
８、第１のレンズ９を順次形成することにより図５で示
されるような固体撮像装置が製造される。After that, a surface flattening layer 8 made of a material such as SiO 2 and a first lens 9 having a refractive index different from that of the sidewall are sequentially formed, so that a solid-state image pickup device as shown in FIG. 5 is obtained. Manufactured.
【００２４】第１のレンズ９は、熱可塑性透明樹脂をパ
ターニングした後、熱リフローによって形状が形成され
ている。図３２にはその工程図が示されている。第２の
レンズが形成されていない場合、図２４に示されるよう
に斜入射光は受光部からはずれる光路をとるのに対し
て、図２５に示される本実施形態で示される固体撮像装
置では斜入射光は受光部に集光される。The shape of the first lens 9 is formed by thermal reflow after patterning a thermoplastic transparent resin. The process drawing is shown in FIG. When the second lens is not formed, as shown in FIG. 24, the oblique incident light takes an optical path that deviates from the light receiving portion, whereas in the solid-state imaging device shown in FIG. 25 according to the present embodiment, the oblique incident light is oblique. Incident light is focused on the light receiving portion.
【００２５】なお、第２のレンズを構成する分割透明膜
およびサイドウォールに用いる材料はＳｉＯ2 あるいは
Ｓｉ3 Ｎ4 に限らず、ＳｉＯＮやカラーフィルタ材も適
用可能であり、また第２のレンズ上の表面平坦化層もＳ
ｉＯ2 に限られず、カラーフィルタ材も適用可能であ
る。The material used for the divided transparent film and the side wall constituting the second lens is not limited to SiO 2 or Si 3 N 4 , but SiON or a color filter material can be applied. The surface flattening layer is also S
The color filter material is not limited to iO 2 and can be applied.
【００２６】上記のような構成にすれば、第１のレンズ
しか形成されていない構成の場合や、層内レンズにサイ
ドウォールや覆芯部を有しない構成の場合よりも、より
高い光学特性が得られる固体撮像装置を提供することが
できるようになった。With the above-mentioned structure, higher optical characteristics can be obtained as compared with the structure in which only the first lens is formed and the structure in which the inner lens does not have the sidewall or the core portion. It has become possible to provide the obtained solid-state imaging device.
【００２７】［第２の実施形態］図６から図８は本発明
の一実施形態としての第２の実施形態の断面図である。
本実施形態では、保護膜６上に第２の平坦化層７を設
け、第２の平坦化層７上に工程Ｂにより第２のレンズ１
０を形成している。図７の実施形態では絶縁層２上に工
程Ｂにより第２のレンズ１０を形成している。また、図
８の実施形態は第２の平坦化層７上に工程Ｂにより第２
のレンズを２つ形成した実施形態を示すものである。[Second Embodiment] FIGS. 6 to 8 are sectional views of a second embodiment as an embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the second flattening layer 7 is provided on the protective film 6, and the second lens 1 is formed on the second flattening layer 7 by the process B.
Forming 0. In the embodiment of FIG. 7, the second lens 10 is formed on the insulating layer 2 by the process B. In addition, the embodiment of FIG.
2 shows an embodiment in which two lenses are formed.
【００２８】図８では第１のレンズに対して形成される
第２のレンズ１０は第２の平坦化層７上に２つある。本
実施形態において一層上に形成される第２のレンズ１１
は１つ、あるいは２つであったが、この数は限定されな
い。本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の効果
が得られるようになった。In FIG. 8, there are two second lenses 10 formed on the first lens on the second planarization layer 7. In the present embodiment, the second lens 11 formed one layer higher
Was one or two, but this number is not limited. Also in the case of this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００２９】［第３の実施形態］図９、図１０は本発明
の一実施形態としての第３の実施形態の断面図である。
図９、図１０で示される実施形態では、第２のレンズ１
０を第２の平坦化層７上に工程Ｂにより形成し、第１の
レンズ９をそれぞれ工程Ｂ、工程Ａにより形成したもの
である。この場合、第１のレンズ９も半導体プロセスで
容易に精度良く製造できる。本実施形態の場合も、第１
の実施形態と同様の効果が得られるようになった。[Third Embodiment] FIGS. 9 and 10 are sectional views of a third embodiment as an embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the second lens 1
0 is formed on the second flattening layer 7 by the process B, and the first lens 9 is formed by the process B and the process A, respectively. In this case, the first lens 9 can also be easily and accurately manufactured by a semiconductor process. Also in the case of this embodiment, the first
The effect similar to that of the above embodiment can be obtained.
【００３０】［第４の実施形態］図１１から図１３は本
発明の一実施形態としての第４の実施形態の断面図であ
る。図１１から図１３で示される実施形態では第２のレ
ンズ１０は工程Ａによって形成され、覆芯部１０ｂ’を
有しているが、第１のレンズ１１は、各々異なる工程に
よって形成されている。図１１では、第１の実施形態の
場合と同様に、図３２に示される方法で形成されてい
る。[Fourth Embodiment] FIGS. 11 to 13 are sectional views of a fourth embodiment as an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 11 to 13, the second lens 10 is formed by the process A and has the core 10b ', but the first lens 11 is formed by different processes. . In FIG. 11, as in the case of the first embodiment, it is formed by the method shown in FIG.
【００３１】図１２では、工程Ｂによって、図１３では
工程Ａによって、それぞれ形成されている。工程Ａは工
程Ｂから異方性エッチングの工程を省略した工程である
ため、より簡易な工程で第２のレンズを形成することが
できる。本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の
効果が得られるようになった。It is formed by the process B in FIG. 12 and the process A in FIG. Since step A is a step in which the anisotropic etching step is omitted from step B, the second lens can be formed by a simpler step. Also in the case of this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００３２】［第５の実施形態］図１４から図１５は本
発明の一実施形態として適用される第４の実施形態の断
面図である。図１４、図１５で示される実施形態では、
第２の平坦化層７上以外に絶縁層２上にも第２のレンズ
１０が形成されている。第２の平坦化層７とは別の層に
第２のレンズ１０がさらに形成されることによって、よ
り高い光学特性が得られる。[Fifth Embodiment] FIGS. 14 to 15 are sectional views of a fourth embodiment applied as an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 14 and 15,
The second lens 10 is formed on the insulating layer 2 as well as on the second flattening layer 7. By further forming the second lens 10 in a layer different from the second flattening layer 7, higher optical characteristics can be obtained.
【００３３】図１４の絶縁層２上の第２のレンズ１０
は、工程Ｂによって形成されている。図１５の絶縁層２
上の第２のレンズ１０は、工程Ａによって形成されてい
る。The second lens 10 on the insulating layer 2 of FIG.
Are formed in step B. Insulation layer 2 of FIG.
The upper second lens 10 is formed by the process A.
【００３４】図８、図１４あるいは図１５のように第１
のレンズに対して複数の第２レンズが形成されることに
より、さらに高い光学特性を得ることが可能になった。As shown in FIG. 8, FIG. 14 or FIG.
By forming a plurality of second lenses with respect to the above lens, it is possible to obtain higher optical characteristics.
【００３５】［第６の実施形態］図１６から図２３は本
発明の一実施形態として適用される第６の実施形態の断
面図である。図１６から図２３は、表面平坦化層８にカ
ラーフィルタ１１を有する実施形態を示す図であり、表
面平坦化層８は上記の実施形態に記載したように第１の
レンズ９と光電変換素子が形成される半導体基板１との
間に形成される。また、第２のレンズ１０はカラーフィ
ルタ１１を有する表面平坦化層８と半導体基板１との間
に形成される。カラーフィルタは従来の方法で形成して
いる。[Sixth Embodiment] FIGS. 16 to 23 are sectional views of a sixth embodiment applied as an embodiment of the present invention. 16 to 23 are views showing an embodiment in which the color filter 11 is provided on the surface flattening layer 8, and the surface flattening layer 8 includes the first lens 9 and the photoelectric conversion element as described in the above embodiments. Is formed between the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1. The second lens 10 is formed between the surface flattening layer 8 having the color filter 11 and the semiconductor substrate 1. The color filter is formed by a conventional method.
【００３６】カラーフィルタ１１ａ、１１ｂは色素の異
なるカラーフィルタであり、図２４、図２５はカラーフ
ィルタ毎にサイズが異なる第２のレンズを有する実施形
態を示すものである。The color filters 11a and 11b are color filters having different pigments, and FIGS. 24 and 25 show an embodiment having a second lens having a different size for each color filter.
【００３７】上記のような構成にすることによって、カ
ラーフィルタが形成される構成にした場合も、他の実施
形態の場合同様に、第１のレンズのみの構成の場合や、
層内レンズとしての第２のレンズ１０がサイドウォール
や覆芯部１０ｂ’を有しない１層のみの構成の場合に比
べて、より簡易な製造工程でよりよい光学特性を有する
固体撮像装置を製造することができる。In the case where the color filter is formed by the above-mentioned structure, as in the other embodiments, the case where only the first lens is used,
A solid-state imaging device having better optical characteristics can be manufactured by a simpler manufacturing process, as compared with a case where the second lens 10 as an in-layer lens has only one layer without a sidewall or a core portion 10b ′. can do.
【００３８】また、図２６、図２７、図２８、図２９は
第１のレンズ９か、第２のレンズ１０の少なくとも１つ
に色素を含有した材料を用いている実施形態である。こ
の場合も上記と同様な効果を得ることができる。26, 27, 28, and 29 show an embodiment in which a material containing a pigment is used in at least one of the first lens 9 and the second lens 10. Also in this case, the same effect as described above can be obtained.
【００３９】本実施形態は第１のレンズ９、第２のレン
ズ１０の少なくとも何れかに色素を含有した材料を用い
ている例であり、第１のレンズ９、第２のレンズ１０の
製造工程の組み合わせは本実施形態に限られるものでは
ない。また、上記の実施形態でサイドウォールの形状は
限定されていないが、曲面状であるほうがより高い光学
特性を得ることができる。This embodiment is an example in which a material containing a pigment is used in at least one of the first lens 9 and the second lens 10. The manufacturing process of the first lens 9 and the second lens 10 is as follows. The combination of is not limited to this embodiment. Further, although the shape of the sidewall is not limited in the above-described embodiment, the curved surface can obtain higher optical characteristics.
【００４０】以上述べた第１から第６の実施形態におい
て、固体撮像装置はアルミ配線層およびアルミ遮光層で
構成される例を示したが、本発明はこれ以外の構造のも
のにも適用できることはいうまでもない。また、第２の
レンズを形成する位置、あるいは第１のレンズ９、第２
のレンズ１０、第３のレンズ１１の形成方法や個数の組
み合わせも上記の実施形態で述べたものに限られるもの
ではない。In the above-described first to sixth embodiments, the solid-state image pickup device is shown to be composed of the aluminum wiring layer and the aluminum light-shielding layer, but the present invention can be applied to other structures. Needless to say. In addition, the position where the second lens is formed, or the first lens 9 and the second lens
The method of forming the lens 10 and the third lens 11 and the combination of the numbers thereof are not limited to those described in the above embodiment.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上の実施形態で説明したように、本発
明によれば分割透明膜と、その側面に形成されるサイド
ウォールか、または分割透明膜を覆って堆積して形成さ
れる覆芯部で層内レンズを形成するため、非常に簡易な
工程で所望の曲率のレンズを製造することができる。こ
れにより、実施形態で述べたように第１のレンズのみの
場合より高い光学特性を得ることができる。As described in the above embodiments, according to the present invention, a divided transparent film and a sidewall formed on the side surface of the divided transparent film or a cover core formed by depositing the divided transparent film to cover the divided transparent film. Since the in-layer lens is formed in the part, a lens having a desired curvature can be manufactured by a very simple process. Thereby, as described in the embodiment, it is possible to obtain higher optical characteristics than the case where only the first lens is used.
【図１】本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製
造方法を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製
造方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製
造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製
造方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施形態として適用される固体撮像
装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施形態として適用される固体撮像
装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as one embodiment of the present invention.
【図７】本発明の一実施形態として適用される固体撮像
装置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図８】本発明の一実施形態として適用される固体撮像
装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図９】本発明の一実施形態として適用される固体撮像
装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１７】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１８】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図１９】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 19 is a sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２０】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２１】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２２】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２３】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２４】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２５】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as one embodiment of the present invention.
【図２６】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２７】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２８】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図２９】本発明の一実施形態として適用される固体撮
像装置の断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device applied as an embodiment of the present invention.
【図３０】第２のレンズがない固体撮像装置の層内での
光路例である。FIG. 30 is an example of an optical path in a layer of a solid-state imaging device without a second lens.
【図３１】工程Ｂによって形成された第２のレンズが層
内にある場合の光路例である。FIG. 31 is an example of an optical path when the second lens formed in step B is in the layer.
【図３２】熱可塑性透明樹脂をパターニングした後、熱
リフローによって形状が形成されるレンズの工程図であ
る。FIG. 32 is a process drawing of a lens in which a shape is formed by thermal reflow after patterning a thermoplastic transparent resin.
１ 半導体基板 ２ 絶縁層 ３ アルミ配線層 ４ 第１の平坦化層 ５ アルミ遮光層 ６ 保護膜 ７ 第２の平坦化層 ８ 表面平坦化層 ９ 第１のレンズ １０ 第２のレンズ １０ｂ サイドウォール １０ｂ’ 覆芯部 １１ カラーフィルタ 1 Semiconductor substrate 2 insulating layers 3 Aluminum wiring layer 4 First planarization layer 5 Aluminum light shielding layer 6 protective film 7 Second flattening layer 8 Surface flattening layer 9 First lens 10 Second lens 10b sidewall 10b 'core cover 11 color filters
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AB01 BA10 CA02 CA40 EA01 FA06 GB02 GC07 GD04 GD07 5C024 CX41 CY47 EX43 EX51 GX03 GY31 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4M118 AA01 AB01 BA10 CA02 CA40 EA01 FA06 GB02 GC07 GD04 GD07 5C024 CX41 CY47 EX43 EX51 GX03 GY31
Claims (14)
配設される固体撮像装置であって、 前記光電変換素子に対応して表面に形成される第１のレ
ンズと前記半導体基板との間に第２のレンズが形成さ
れ、該第２のレンズは、光透過性を有し、かつ、前記光
電変換素子に対応させて形成された芯部と、該芯部の側
面に接して形成されるサイドウォールとを有する固体撮
像装置。1. A solid-state imaging device in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate, wherein a first lens formed on a surface corresponding to the photoelectric conversion element and the semiconductor substrate. A second lens is formed between the second lens and the second lens. The second lens has a light-transmitting property and is formed in contact with a side surface of the core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element. Solid-state imaging device having a sidewall that is formed.
れる請求項１記載の固体撮像装置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the sidewall is formed in a curved shape.
配設される固体撮像装置であって、 前記光電変換素子に対応して表面に形成される第１のレ
ンズと前記半導体基板との間に第２のレンズが形成さ
れ、該第２のレンズは、光透過性を有し、かつ、前記光
電変換素子に対応させて形成された芯部と、該芯部を覆
って形成される覆芯部とを有する固体撮像装置。3. A solid-state imaging device in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate, wherein a first lens formed on the surface corresponding to the photoelectric conversion element and the semiconductor substrate. A second lens is formed between the second lens and the second lens. The second lens has a light-transmitting property and is formed so as to cover the core part and the core part formed corresponding to the photoelectric conversion element. A solid-state imaging device having a core.
とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像
装置。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the core has a flat surface.
レンズに対して複数形成される請求項１から４のいずれ
か１項に記載の固体撮像装置。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a plurality of the second lenses are formed for each of the first lenses.
が異なる請求項５記載の固体撮像装置。6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the plurality of second lenses have different sizes.
パターニングした後、熱リフローによって形成される請
求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。7. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first lens is formed by thermal reflow after patterning a thermoplastic transparent resin.
かつ、前記光電変換素子に対応して形成された芯部と、
該芯部の側面に接して形成されるサイドウォールとを有
する請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像装
置。8. The first lens has a light-transmitting property,
And, a core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element,
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a sidewall formed in contact with a side surface of the core portion.
ルは、曲面状に形成される請求項８記載の固体撮像装
置。9. The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the sidewall of the first lens is formed in a curved shape.
かつ、前記光電変換素子に対応して形成された芯部と、
該芯部を覆って形成される覆芯部とを有する請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。10. The first lens has a light-transmitting property,
And, a core portion formed corresponding to the photoelectric conversion element,
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a cover core portion formed to cover the core portion.
が平坦であることを特徴とする請求項７から１０のいず
れか１項に記載の固体撮像装置。11. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein a surface of the core portion of the first lens is flat.
との間にカラーフィルタを設け、前記第２のレンズは前
記カラーフィルタと前記光電変換素子との間に備えられ
る請求項１から１１のいずれか１項に記載の固体撮像装
置。12. The color filter is provided between the first lens and the photoelectric conversion element, and the second lens is provided between the color filter and the photoelectric conversion element. The solid-state imaging device according to claim 1.
ンズのサイズが異なる請求項１２記載の固体撮像装置。13. The solid-state imaging device according to claim 12, wherein the size of the second lens is different for each color filter.
ンズうちの少なくとも１つに色素を含有した材料を用い
た請求項１から１３のいずれか１項に記載の固体撮像装
置。14. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a material containing a pigment is used in at least one of the first lens and the second lens.
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