JP2007305866A - 撮像素子および撮像素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マイクロレンズユニットMSUは、隆起部BGに支えられているマイクロレンズMS(凸レンズMS[BG])の周縁の少なくとも一部と溝部DHとを、平担化膜31の面内に対する垂直方向VVにおいて重ねている。
【選択図】図1
Description
○所望の曲率設定に要するパラメータを増加させたマイクロレンズユニット等の提供
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、図面によっては便宜上、部材番号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、理解を容易にすべくハッチングを省略している場合もある。
この図2に示すように、CMOSセンサDVE[CS]は、1画素に応じて1個のフォトダイオードPDを有している。また、CMOSセンサDVE[CS]は、フォトダイオードPDに外部光を集光させるマイクロレンズMSも有している(図2では不図示)。そこで、マイクロレンズMSの形状を理解しやすいように図示した図1Aおよび図1Bを用いて、このCMOSセンサDVE[CS]について説明する。
図1Aおよび図1Bに示されるCMOSセンサDVE[CS]は、フォトダイオードPDを備える基板11を有する基板ユニット(基板構造)SCUと、マイクロレンズMSを支える平担化膜31を有するマイクロレンズユニット(複層構造)MSUと、を含んでいる。
基板ユニットSCUは、基板11、フォトダイオードPD、トランジスタ、メタル配線層21、層間絶縁膜22(22a・22b・22c)、および離間絶縁膜23を含む。
マイクロレンズユニットMSUは、基板ユニットSCUに重なるように設けられており、平担化膜(下地層)31とレンズ材料膜(レンズ層)32とを含む。
ここで、CMOSセンサDVE[CS]の製造方法について図4A〜図4Fおよび図5A〜図5Fを用いて説明する。特に、平担化膜31に溝部DHを設けることで、所望の曲率を有するマイクロレンズMSを製造する製造方法である。そのため、基板ユニットSCUの製造工程は省略し、マイクロレンズユニットMSUの製造工程を重点的に説明していく。
ここで、マイクロレンズMSの形状(レンズ形状)について説明する。通常、レンズ材料膜32は、一定の粘度(0.005〜0.01Pa・s程度)を有しているために、溝部DHの底面における中心(例えば溝幅方向の中心)に向かって徐々に浸入していく。そのため、溝幅D’が比較的広い場合(例えば、溝幅D3’の溝部DH3の場合)、溝部DH3の底面における中心と、溝部DH3の底面における外縁(溝部DH3の側壁付近)とで、レンズ材料膜32の厚みが異なってくる。これは、比較的高い粘度のために、溝部DH3の底面における中心付近にレンズ材料が到達しにくいためである。
続いて、CCDを用いた撮像素子(CCDセンサ)DVE[CC]について説明する。なお、CMOSセンサDVE[CS]で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
そして、図8Aおよび図8Bに示されるCCDセンサDVE[CC]は、フォトダイオードPDを備える基板11を有する基板ユニット(基板構造)SCUと、マイクロレンズMSを支える平担化膜31を有するマイクロレンズユニット(複層構造)MSUと、を含んでいる。
基板ユニットSCUは、基板11、フォトダイオードPD、電荷転送路41、第1絶縁膜42、第1ゲート電極43a、第2ゲート電極43b、遮光膜44、下地絶縁膜45、および保護膜46、を含む。
マイクロレンズユニットMSUは、基板ユニットSCUに重なるように設けられており、平担化膜31とレンズ材料膜32とを含む。
ここで、CCDセンサDVE[CC]の製造方法について図10A〜図10Fおよび図11A〜図11Fを用いて説明する。なお、かかる説明においても、マイクロレンズユニットMSUの製造工程を重点的に説明していく。
なお、CMOSセンサDVE[CS]の製造方法同様に、レンズ材料は溝部DHの底面における中心に向かって徐々に浸入していく。そのため、図8Aおよび図10Fに示すように、溝幅D’が比較的広い場合(例えば、溝幅D5’の溝部DH5の場合)、その溝部DH5内に凹状のマイクロレンズMS(凹レンズMS[DH])が形成される。つまり、溝部DH5内に流れ込んだレンズ材料膜32は、外部側からみて窪んだ形状(すなわち長手方向LDに沿った断面が凹形状)になる。
《3−1.総括1》
以上のように、図1A・図1B並びに図8Bに示すように、マイクロレンズユニットMSUは、隆起部BGに支えられているマイクロレンズMS(凸レンズMS[BG])の周縁の少なくとも一部と溝部DHとを、平担化膜31の面内に対する垂直方向VVにおいて重ねている。
ところで、CMOSセンサDVE[CS]およびCCDセンサDVE[CC]には、マイクロレンズMSを有するレンズ材料膜32と、そのレンズ材料膜32を支持する平担化膜31とを含むマイクロレンズユニットMSUが存在する。そして、かかるマイクロレンズユニットMSUの製造方法では、下記のいくつかの製造工程が含まれる。
膜32を成膜させる工程。なお、平担化膜31は、基板ユ ニットSCUに支えられるようになっていることから、基 板ユニットSCUの主材ともいえる基板11に支えられて いると称してもよい。
・除去溝形成工程 …スリットSTを備えるマスクMKを介し、レンズ材料膜3 2を露光した後に現像することで、レンズ材料膜32の面 内に除去溝JDを形成させる工程。
・溝部形成工程 …除去溝JDの底に対応する平担化膜31をエッチングする
ことで、溝部DHを形成させる工程。
・マイクロレンズ形成工程…熱を加えることで、レンズ材料膜32を溶融させて平担化
膜31の溝部DHに流し込み、レンズ材料膜32にマイク
ロレンズMSを形成させる工程。この工程により、基板1
1に支えられる平担化膜31の面内に隣り合うように形成
されている隆起部BGおよび溝部DHに対し、マイクロレ
ンズを備えるレンズ材料膜32が積層することになる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
・溝幅D’の大小関係が「D1’<D3’」のとき、
乖離間隔Eの大小関係が「E1>E3’」
・溝幅D’の大小関係が「D2’<D3’」のとき、
乖離間隔Eの大小関係が「E2>E3’」
・溝幅D’の大小関係が「D4’<D5’」のとき、
乖離間隔Eの大小関係が「E4>E5’」
31 平担化膜(下地層)
32 レンズ材料膜(レンズ層)
PD フォトダイオード(受光部)
MS マイクロレンズ
BG 隆起部
DH 溝部
D’ 溝幅
JD 除去溝
MK マスク
ST スリット
D スリット幅
SCU 基板ユニット
MSU マイクロレンズユニット
DVE 撮像素子
DVE[CS] CMOSセンサ(撮像素子)
DVE[CC] CCDセンサ(撮像素子)
HD 横方向(一方向、または一方向とは異なる方向)
VD 縦方向(一方向とは異なる方向、または一方向)
LD 長手方向(一方向、または一方向とは異なる方向)
SD 短手方向(一方向とは異なる方向、または一方向)
VV 垂直方向
E 乖離間隔
J 隙間間隔
Claims (10)
- 基板に支えられる下地層の面内で隣り合うように形成されている隆起部および溝部に対し、マイクロレンズを備えるレンズ層を積層させているマイクロレンズユニットにあって、
上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁の少なくとも一部と溝部とが、下地層の面内に対する垂直方向において重なっているマイクロレンズユニット。 - 上記溝部が複数形成されており、それらの溝部の溝幅に大小関係がある場合、
上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、
乖離間隔同士は、上記溝幅の大小関係に相反する大小関係になっている請求項1に記載のマイクロレンズユニット。 - 上記下地層において複数ある上記溝部の深さが、溝部の溝幅に応じて異なっている請求項2に記載のマイクロレンズユニット。
- 上記溝部が複数形成されており、それらの溝部の深さに大小関係がある場合、
上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、
乖離間隔同士は、上記溝部の深さの大小関係に相反する大小関係になっている請求項1に記載のマイクロレンズユニット。 - 上記溝部が複数形成されており、それらの溝部の体積に大小関係がある場合、
上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、溝部に隣り合う上記隆起部に支えられているマイクロレンズの周縁から上記基板に至るまでの間隔を乖離間隔とすると、
乖離間隔同士は、上記溝部の体積の大小関係に相反する大小関係になっている請求項1に記載のマイクロレンズユニット。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のマイクロレンズユニットと、
上記隆起部に支えられるマイクロレンズ毎に応じた受光部と、
を備える撮像素子。 - 上記溝幅の幅方向と上記下地層の面内に対する垂直方向とを含む断面において、上記隆起部に支えられるマイクロレンズに対応した画素毎を区切る境界面から上記受光部までの間隔を隙間間隔とすると、
隙間間隔同士に大小関係がある場合、
上記乖離間隔同士は、隙間間隔同士の大小関係に相反する大小関係になっている請求項6に記載の撮像素子。 - 上記溝幅を異にする複数の溝部が、溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列されている請求項6または7に記載の撮像素子。
- 上記の溝幅の大小関係を交互に異ならせるようにして並列している溝部の並列方向とは異なる方向に、さらに異なる溝幅を有する溝部を並列させている請求項8の撮像素子。
- 上記溝幅を相異ならせる溝部を第1溝部および第2溝部とする場合、
上記第1溝部が一方向に並列される一方、上記第2溝部が一方向とは異なる方向に並列されている請求項6または7に記載の撮像素子。
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