JP2006157004A - イメージセンサのマイクロレンズ及びその形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のイメージセンサは焦点距離を増加させるために両面が曲面のマイクロレンズを含み、これによって、目的とする受光素子への集光効率は高くなり、隣接した受光素子へ光が漏れることを防止することができる。
【選択図】図2
Description
111 基板
115a、115b 受光素子
117 金属配線
119 層間絶縁膜
121a、121b カラーフィルター
123 保護膜
125 バッファ膜
127a、127b マイクロレンズ
Claims (23)
- イメージセンサに使用されるマイクロレンズにおいて、
前記マイクロレンズはバッファ膜上に配置され、凸形状の上部面を有し、
前記マイクロレンズの下部面と接する前記バッファ膜の上部面は凸形状であり、
前記バッファ膜の屈折率は前記マイクロレンズの屈折率より小さいことを特徴とするイメージセンサ。 - 前記バッファ膜の下部面に接する平坦な上部面を有する保護膜をさらに含み、
前記保護膜の屈折率は前記バッファ膜の屈折率より大きいことを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。 - 前記マイクロレンズは屈折率が約1.5であるポリマー系列の樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。
- 前記バッファ膜は屈折率が約1.43乃至1.45である低温酸化膜または屈折率が約1.33乃至1.35であるポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。
- 前記マイクロレンズは屈折率が約1.5であるポリマー樹脂であり、
前記バッファ膜は屈折率が約1.43乃至1.45である低温酸化膜または屈折率が約1.33乃至1.35であるポリマーであり、
前記保護膜は屈折率が約1.5程度であるシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサ。 - 受光素子を具備する基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルターと、
前記絶縁膜及びカラーフィルター上に形成された平坦な上部面を有する保護膜と、
前記保護膜上に形成され、凸形状の上部面を有するバッファ膜と、
前記バッファ膜の凸形状の上部面上に形成され、前記バッファ膜より屈折率が高く、凸形状の上部面及び前記バッファ膜の凸形状の上部面に接する凹形状の下部面を有するマイクロレンズと、を含むことを特徴とするイメージセンサ。 - 前記マイクロレンズの上部面の曲率半径は前記バッファ膜の凸形状の上部面の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項6に記載のイメージセンサ。
- 前記バッファ膜の屈折率は前記保護膜の屈折率より小さいことを特徴とする請求項6に記載のイメージセンサ。
- 前記マイクロレンズは屈折率が約1.5程度であり、
前記バッファ膜は屈折率が約1.43乃至1.45である低温酸化膜または屈折率が約1.33乃至1.35であるポリマーであり、
前記保護膜は屈折率が約1.5程度であるシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項6または7に記載のイメージセンサ。 - 前記マイクロレンズの下部の絶縁膜及び保護膜の屈折率は前記バッファ膜の屈折率と同等であることを特徴とする請求項6または7に記載のイメージセンサ。
- イメージセンサに使用されるマイクロレンズを形成する方法において、
基板上に上部が平坦なバッファ膜を形成し、
前記バッファ膜が凸形状の上部面を有するように前記バッファ膜を一部乾式エッチングし、
前記凸形状の上部面を有するバッファ膜上に上部面が凸形状のマイクロレンズを形成することを含むことを特徴とするマイクロレンズ形成方法。 - 前記バッファ膜を一部乾式エッチングして、前記バッファ膜の上部面を凸形状にする段階は、
前記上部面が平坦なバッファ膜上にマスクパターンを形成し、
前記マスクパターンの端部から遠くなるほどエッチング率が減少するように、フッ化炭素系列のガス及び酸素ガスを使用して前記マスクパターンによって露出したバッファ膜を乾式エッチングすることを含んでなることを特徴とする請求項11に記載のマイクロレンズ形成方法。 - 前記バッファ膜は前記マイクロレンズより屈折率が小さい低温酸化膜で形成されることを特徴とする請求項11または12に記載のマイクロレンズ形成方法。
- 前記バッファ膜は前記マイクロレンズより屈折率が小さいポリマーで形成されることを特徴とする請求項11または12に記載のレンズ形成方法。
- 前記マイクロレンズは屈折率が約1.5程度であるポリマーで形成し、
前記バッファ膜は屈折率が約1.43乃至1.45程度である低温酸化膜または屈折率が約1.33乃至1.35程度であるポリマーで形成することを特徴とする請求項11または12に記載のマイクロレンズ形成方法。 - 受光素子を具備する基板上に層間絶縁膜を形成し、
前記受光素子上に整列されるカラーフィルターを前記層間絶縁膜上に形成し、
前記カラーフィルターを覆い、前記カラーフィルターの上側で凸形状の表面を有するバッファ膜を前記層間絶縁膜上に形成し、
前記バッファ膜の凸形状の表面上に前記バッファ膜の屈折率より高い屈折率を有する上部面が凸形状のマイクロレンズを形成することを含むことを特徴とするイメージセンサ形成方法。 - 前記凸形状の表面を有するバッファ膜を形成する段階は、
前記層間絶縁膜及びカラーフィルター上に上部面が平坦なバッファ膜を形成し、
前記バッファ膜上に前記受光素子を露出させるように隣接したカラーフィルターの間の層間絶縁膜上にマスクパターンを形成し、
前記バッファ膜が前記カラーフィルターの上側で凸形状の表面を有するように、前記マスクパターンの端部に隣接したバッファ膜は相対的に高いエッチング率で、前記マスクパターンの端部から遠くなるほど相対的に低いエッチング率で前記マスクパターンによって露出したバッファ膜を乾式エッチングし、
前記マスクパターンを除去することを含んでなることを特徴とする請求項16に記載のイメージセンサ形成方法。 - 前記乾式エッチングはフッ化炭素系列のガス及び酸素ガスを使用することを特徴とする請求項17に記載のイメージセンサ形成方法。
- 前記バッファ膜はポリマーで形成されることを特徴とする請求項17に記載のイメージセンサ形成方法。
- 前記バッファ膜は低温酸化膜で形成されることを特徴とする請求項17に記載のイメージセンサ形成方法
- 前記バッファ膜を形成する前に、上部が平坦であり、前記バッファ膜より高い屈折率を有する保護膜を前記層間絶縁膜及び前記カラーフィルター上に形成することをさらに含むことを特徴とする請求項16乃至20のうちのいずれか一項に記載のイメージセンサ形成方法。
- 前記バッファ膜はポリマーまたは低温酸化膜で形成され、
前記層間絶縁膜及び前記保護膜は前記バッファ膜より屈折率が大きいシリコン酸化膜で形成されることを特徴とする請求項21に記載のイメージセンサ形成方法。 - 前記凸形状の上部面を有するマイクロレンズを形成する段階は、
前記カラーフィルターの上側で凸形状の上部面を有するバッファ膜上にマイクロレンズパターンを形成し、
リフロー工程を進行して前記マイクロレンズパターンが流動性を有するようにし、凸形状の上部面を有するようにすることを含んでなることを特徴とする請求項17に記載のイメージセンサ形成方法。
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