JP3166199B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JP3166199B2 JP3166199B2 JP10726091A JP10726091A JP3166199B2 JP 3166199 B2 JP3166199 B2 JP 3166199B2 JP 10726091 A JP10726091 A JP 10726091A JP 10726091 A JP10726091 A JP 10726091A JP 3166199 B2 JP3166199 B2 JP 3166199B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microlens
- lens
- solid
- state imaging
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 46
- 239000013039 cover film Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置の構造およ
びその製造方法に関し、特に光感度を著しく改善するこ
とを特徴とした固体撮像装置に関する。
びその製造方法に関し、特に光感度を著しく改善するこ
とを特徴とした固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置としては、すでに種々の構
造が提案され一部は実用化されている。従来の固体撮像
装置は、例えば図４に示す如き構造である。同図は電荷
転送（ＣＣＤ）型の２次元固体撮像装置の平面構造を説
明する図であり、図に於て１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１
２ｄは光電変換を行うフォトダイオードを、２１，２２
はＣＣＤチャネルを示す。当該固体撮像装置の動作は概
略次の通りである。まず、固体撮像装置上に投影される
光パターン強度に応じた電荷がフォトダイオード１１ａ
〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄに蓄積される。所定時間経過
後にフォトダイオードに蓄積された電荷が、例えばフォ
トダイオード１１ａ〜１１ｄからＣＣＤチャネル２１に
矢印３１ａ〜３１ｄに示された如く一括転送され、続い
て当該電荷がＣＣＤチャネル２１の出力部に向けて矢印
４１に示す方向に転送され順次読み出される。
造が提案され一部は実用化されている。従来の固体撮像
装置は、例えば図４に示す如き構造である。同図は電荷
転送（ＣＣＤ）型の２次元固体撮像装置の平面構造を説
明する図であり、図に於て１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１
２ｄは光電変換を行うフォトダイオードを、２１，２２
はＣＣＤチャネルを示す。当該固体撮像装置の動作は概
略次の通りである。まず、固体撮像装置上に投影される
光パターン強度に応じた電荷がフォトダイオード１１ａ
〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄに蓄積される。所定時間経過
後にフォトダイオードに蓄積された電荷が、例えばフォ
トダイオード１１ａ〜１１ｄからＣＣＤチャネル２１に
矢印３１ａ〜３１ｄに示された如く一括転送され、続い
て当該電荷がＣＣＤチャネル２１の出力部に向けて矢印
４１に示す方向に転送され順次読み出される。
【０００３】図５は、図４のＡＡ’における断面構造を
説明する図であり、図４に於て、１はｎ型半導体基板、
２はＰ型ウェル、３はｎ型不純物領域からなるフォトダ
イオード、４はｎ型不純物領域からなるＣＣＤチャネ
ル、５は分離用Ｐ+ 領域、６は絶縁膜、７１は第１電
極、７２は第２電極、８は光を遮断する遮光膜、９はト
ランジスタのゲート部、１０は光路、をそれぞれ示す。
説明する図であり、図４に於て、１はｎ型半導体基板、
２はＰ型ウェル、３はｎ型不純物領域からなるフォトダ
イオード、４はｎ型不純物領域からなるＣＣＤチャネ
ル、５は分離用Ｐ+ 領域、６は絶縁膜、７１は第１電
極、７２は第２電極、８は光を遮断する遮光膜、９はト
ランジスタのゲート部、１０は光路、をそれぞれ示す。
【０００４】当該構造固体撮像装置による動作原理は次
の通りである。まず、フォトダイオード３に入射した光
により電荷が発生し、これがフォトダイオード３に蓄積
される。所定時間経過後に第１電極７１にパルス電圧を
印加しトランジスタのゲート部９を導通状態にすること
でフォトダイオード３内の蓄積電荷をＣＣＤチャネル４
に移す。しかる後にトランジスタのゲート部９が導通し
ない程度の低電圧パルス列を電極７１および７２に加
え、ＣＣＤチャネル内を電荷転送する。フォトダイオー
ド３の周囲部の電極７１，７２側壁部および電極７１，
７２の上部には絶縁膜６を介して遮光膜８が設けられ、
フォトダイオード以外の領域に光が入射するのを防いで
いる。
の通りである。まず、フォトダイオード３に入射した光
により電荷が発生し、これがフォトダイオード３に蓄積
される。所定時間経過後に第１電極７１にパルス電圧を
印加しトランジスタのゲート部９を導通状態にすること
でフォトダイオード３内の蓄積電荷をＣＣＤチャネル４
に移す。しかる後にトランジスタのゲート部９が導通し
ない程度の低電圧パルス列を電極７１および７２に加
え、ＣＣＤチャネル内を電荷転送する。フォトダイオー
ド３の周囲部の電極７１，７２側壁部および電極７１，
７２の上部には絶縁膜６を介して遮光膜８が設けられ、
フォトダイオード以外の領域に光が入射するのを防いで
いる。
【０００５】上述した固体撮像装置では、フォトダイオ
ード３に入る光は遮光膜８で規定されたフォトダイオー
ド開口部の範囲に限られる。ＣＣＤ型固体撮像装置で
は、フォトダイオード３はＣＣＤチャネル４と同一平面
上に形成されるため、１画素のしめる面積に対するフォ
トダイオード開口面積（開口率）は高々３０％程度に制
限されてしまう。即ち、固体撮像装置に投影される光の
３０％が有効に利用されるにすぎない。これを改善する
手段として、フォトダイオード３の上部にマイクロレン
ズを設け集光することが行われている。図６はマイクロ
レンズを設けたＣＣＤ型固体撮像装置の断面構造を説明
する図であり、図５と同じ部分の断面を示す。図に於
て、６５は平坦化膜、１１はマイクロレンズを示す。マ
イクロレンズ１１に入射した光は、光路１０に示される
如くフォトダイオード３の開口部に集光される。即ち、
レンズに入射する光の大部分がフォトダイオード３に入
るため、マイクロレンズの径を大きくとれば固体撮像装
置に入射する光を有効に利用することが出来、実行的に
開口率を大きくすることができる。従来のレンズでは実
行的開口率を６０〜７５％、即ち、マイクロレンズを設
けることにより感度を２〜２．５倍に向上させる効果が
あった。
ード３に入る光は遮光膜８で規定されたフォトダイオー
ド開口部の範囲に限られる。ＣＣＤ型固体撮像装置で
は、フォトダイオード３はＣＣＤチャネル４と同一平面
上に形成されるため、１画素のしめる面積に対するフォ
トダイオード開口面積（開口率）は高々３０％程度に制
限されてしまう。即ち、固体撮像装置に投影される光の
３０％が有効に利用されるにすぎない。これを改善する
手段として、フォトダイオード３の上部にマイクロレン
ズを設け集光することが行われている。図６はマイクロ
レンズを設けたＣＣＤ型固体撮像装置の断面構造を説明
する図であり、図５と同じ部分の断面を示す。図に於
て、６５は平坦化膜、１１はマイクロレンズを示す。マ
イクロレンズ１１に入射した光は、光路１０に示される
如くフォトダイオード３の開口部に集光される。即ち、
レンズに入射する光の大部分がフォトダイオード３に入
るため、マイクロレンズの径を大きくとれば固体撮像装
置に入射する光を有効に利用することが出来、実行的に
開口率を大きくすることができる。従来のレンズでは実
行的開口率を６０〜７５％、即ち、マイクロレンズを設
けることにより感度を２〜２．５倍に向上させる効果が
あった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズの径を
大きくすれば、実行的な開口率を１００％近くに高める
ことは原理的には可能であるが、現状ではマイクロレン
ズの作り方の上で制約がある。図７は、マイクロレンズ
を作る手順を説明する図であり、図６における平坦化膜
６５を形成する以降の工程を示している。まず、遮光膜
や周辺部の配線を形成する工程まで完了した固体撮像装
置の表面に、平坦化剤（液体）を塗布し平坦化膜６５が
形成される（図７（ａ））。次に、マイクロレンズとな
る感光材料（フォトレジストなど）を塗布した後に、マ
スクを用いて露光を行いフォトレジストパターン１１０
を形成する（図７（ｂ））。しかる後に、ベーキングを
行い、フォトレジストパターンをリフローすることによ
り、マイクロレンズ１１を形成する（図７（ｃ））。
大きくすれば、実行的な開口率を１００％近くに高める
ことは原理的には可能であるが、現状ではマイクロレン
ズの作り方の上で制約がある。図７は、マイクロレンズ
を作る手順を説明する図であり、図６における平坦化膜
６５を形成する以降の工程を示している。まず、遮光膜
や周辺部の配線を形成する工程まで完了した固体撮像装
置の表面に、平坦化剤（液体）を塗布し平坦化膜６５が
形成される（図７（ａ））。次に、マイクロレンズとな
る感光材料（フォトレジストなど）を塗布した後に、マ
スクを用いて露光を行いフォトレジストパターン１１０
を形成する（図７（ｂ））。しかる後に、ベーキングを
行い、フォトレジストパターンをリフローすることによ
り、マイクロレンズ１１を形成する（図７（ｃ））。
【０００７】図８はマイクロレンズを形成するための他
の従来法を説明する図であり、６６はレンズ材料膜であ
る。当該法では平坦化膜６５の表面にレンズ材料膜６６
を設けたのちにフォトレジストパターン１１０を形成す
る（図８（ａ））。次にベーキングを行い、フォトレジ
ストパターン１１０をリフローすることによりレンズ形
状パターン１１を形成する（図８（ｂ））。しかるのち
にレンズ形状パターン１１をマスク材としてリアクティ
ブイオンエッチング法によりレンズ材料膜６６をエッチ
ングすることにより、レンズ形状パターン１１の形状が
レンズ材料膜６６に転写されレンズ１６が形成される
（図８（ｃ））。
の従来法を説明する図であり、６６はレンズ材料膜であ
る。当該法では平坦化膜６５の表面にレンズ材料膜６６
を設けたのちにフォトレジストパターン１１０を形成す
る（図８（ａ））。次にベーキングを行い、フォトレジ
ストパターン１１０をリフローすることによりレンズ形
状パターン１１を形成する（図８（ｂ））。しかるのち
にレンズ形状パターン１１をマスク材としてリアクティ
ブイオンエッチング法によりレンズ材料膜６６をエッチ
ングすることにより、レンズ形状パターン１１の形状が
レンズ材料膜６６に転写されレンズ１６が形成される
（図８（ｃ））。
【０００８】当該従来形成法では、フォトレジストを露
光する時のパターン間のスペースは、レンズ厚が２〜３
μｍと厚いために０．８〜１μｍ程度を形成するのが限
度である。２次元固体撮像装置の１画素のしめる面積
を、例えば５５μｍ2 とした時、マイクロレンズ間のス
ペースを１μｍにしたとすると、画素面積に対する実行
的な集光能力が、即ち開口率は高々７５％である。さら
に高感度化をめざして開口率を高めるとするならばレン
ズ間のスペースをさらに狭める必要があるが露光技術の
点で制約がある。即ち、上記した従来法では、現露光技
術ではこれ以上の開口率の向上は不可能であるという点
を有していた。さらに、今後の露光技術が進歩し０．７
〜０．５μｍのレンズ間スペースが解像できたとしても
実効的な開口率を１００％近くまで高めることは困難で
ある。なお、レンズパターン１１０をベーキングする条
件を選び、レンズパターンの先端部をパターン間の平坦
な部分にもリフローさせることにより、マイクロレンズ
間のスペースを短くすることは可能である。しかし、リ
フロー工程でレンズが近接するとその表面張力によりパ
ターンの先端部がくっつき合い、レンズ端部の形状が下
に凸の丸みをおびる。かかる形状はレンズの集光能力を
低下させるため好ましくない。
光する時のパターン間のスペースは、レンズ厚が２〜３
μｍと厚いために０．８〜１μｍ程度を形成するのが限
度である。２次元固体撮像装置の１画素のしめる面積
を、例えば５５μｍ2 とした時、マイクロレンズ間のス
ペースを１μｍにしたとすると、画素面積に対する実行
的な集光能力が、即ち開口率は高々７５％である。さら
に高感度化をめざして開口率を高めるとするならばレン
ズ間のスペースをさらに狭める必要があるが露光技術の
点で制約がある。即ち、上記した従来法では、現露光技
術ではこれ以上の開口率の向上は不可能であるという点
を有していた。さらに、今後の露光技術が進歩し０．７
〜０．５μｍのレンズ間スペースが解像できたとしても
実効的な開口率を１００％近くまで高めることは困難で
ある。なお、レンズパターン１１０をベーキングする条
件を選び、レンズパターンの先端部をパターン間の平坦
な部分にもリフローさせることにより、マイクロレンズ
間のスペースを短くすることは可能である。しかし、リ
フロー工程でレンズが近接するとその表面張力によりパ
ターンの先端部がくっつき合い、レンズ端部の形状が下
に凸の丸みをおびる。かかる形状はレンズの集光能力を
低下させるため好ましくない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来法で形成
したマイクロレンズの表面に均一な厚さのマイクロレン
ズカバー膜を２００℃以下の低温で数１０００オングス
トーロム程度の厚さに形成することにより、マイクロレ
ンズ間スペースを実効的に狭めるものである。本発明に
よれば、現状の露光技術を用いてマイクロレンズを形成
した上でマイクロレンズカバー膜を形成する工程を追加
しレンズ間スペースを原理的に零に近くすることが可能
であり、またレンズ間の形状をＶ字型に形成することが
できる。このため実効的開口率を１００％近くに高める
ことができる。
したマイクロレンズの表面に均一な厚さのマイクロレン
ズカバー膜を２００℃以下の低温で数１０００オングス
トーロム程度の厚さに形成することにより、マイクロレ
ンズ間スペースを実効的に狭めるものである。本発明に
よれば、現状の露光技術を用いてマイクロレンズを形成
した上でマイクロレンズカバー膜を形成する工程を追加
しレンズ間スペースを原理的に零に近くすることが可能
であり、またレンズ間の形状をＶ字型に形成することが
できる。このため実効的開口率を１００％近くに高める
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例につき詳述
する。
する。
【００１１】図１は本発明一実施例になるマイクロレン
ズが設けられた固体撮像装置の断面構造を示しており、
図６と同じ部分の構造図を示す。図に於て、図６と同一
記号は同一機能を有する物質を示し、１２はマイクロレ
ンズカバー膜を示す。当該構造の固体撮像装置では、マ
イクロレンズ１１の表面にマイクロレンズカバー膜１２
が設けられており、この両者がレンズとして機能する。
マイクロレンズカバー膜１２を設けた場合にはレンズ間
に平坦な部分はなく、Ｖ字型となっている。このため、
当該構造の固体撮像装置はレンズ径が極めて大きく、入
射光に対する実効的な開口率が１００％近いという特徴
がある。
ズが設けられた固体撮像装置の断面構造を示しており、
図６と同じ部分の構造図を示す。図に於て、図６と同一
記号は同一機能を有する物質を示し、１２はマイクロレ
ンズカバー膜を示す。当該構造の固体撮像装置では、マ
イクロレンズ１１の表面にマイクロレンズカバー膜１２
が設けられており、この両者がレンズとして機能する。
マイクロレンズカバー膜１２を設けた場合にはレンズ間
に平坦な部分はなく、Ｖ字型となっている。このため、
当該構造の固体撮像装置はレンズ径が極めて大きく、入
射光に対する実効的な開口率が１００％近いという特徴
がある。
【００１２】図２は図１に示した固体撮像装置の形成方
法を説明する図であり、図１に示した平坦化膜６５を形
成する以降のレンズ形成工程を説明している。図に於
て、マイクロレンズ１１を形成するまでの工程は図７で
説明した従来法と全く同様にして形成される（図２
（ｃ））。次に、マイクロレンズ１１および平坦化膜６
５の表面にマイクロレンズカバー膜１２を形成する（同
図（ｄ））。当該膜にはマイクロレンズの形状を忠実に
反映させる必要があり、膜圧均一性の良い化学気相成長
法などの手法で形成するのが望ましい。マイクロレンズ
１１は材質的に耐熱性が不充分であるため、化学気相成
長は１５０〜２００℃の温度で行う必要があり、この要
求を満足する手法としてはプラズマ方式の気相成長法が
好ましい。
法を説明する図であり、図１に示した平坦化膜６５を形
成する以降のレンズ形成工程を説明している。図に於
て、マイクロレンズ１１を形成するまでの工程は図７で
説明した従来法と全く同様にして形成される（図２
（ｃ））。次に、マイクロレンズ１１および平坦化膜６
５の表面にマイクロレンズカバー膜１２を形成する（同
図（ｄ））。当該膜にはマイクロレンズの形状を忠実に
反映させる必要があり、膜圧均一性の良い化学気相成長
法などの手法で形成するのが望ましい。マイクロレンズ
１１は材質的に耐熱性が不充分であるため、化学気相成
長は１５０〜２００℃の温度で行う必要があり、この要
求を満足する手法としてはプラズマ方式の気相成長法が
好ましい。
【００１３】図３はかかる気相成長法でＳｉＯ2 膜を形
成する場合の膜堆積速度の結果を示している。ガスとし
てはＳｉＨ4 とＯ2 を各々５０ＳＣＣＭ，５００ＳＣＣ
Ｍ流し、圧力０．５Ｔｏｒｒ、プラズマ周波数５０ＫＨ
ｚ〜１ＭＨｚの条件での結果である。例えば、マイクロ
レンズ間の平坦部が１μｍの場合には、マイクロレンズ
カバー膜１２として０．５μｍの膜厚を設ければ当該平
坦部を零にすることができる。図３の結果によれば１５
０℃での膜堆積速度は７５０オングストローム／分であ
り、０．５μｍの膜堆積に要する時間は７分弱と実用上
充分な速度である。当該法で形成したマイクロレンズカ
バー膜１２のレンズ間の部分を観察すると良好なＶ字型
を程しており、集光効率は極めて良好であった。
成する場合の膜堆積速度の結果を示している。ガスとし
てはＳｉＨ4 とＯ2 を各々５０ＳＣＣＭ，５００ＳＣＣ
Ｍ流し、圧力０．５Ｔｏｒｒ、プラズマ周波数５０ＫＨ
ｚ〜１ＭＨｚの条件での結果である。例えば、マイクロ
レンズ間の平坦部が１μｍの場合には、マイクロレンズ
カバー膜１２として０．５μｍの膜厚を設ければ当該平
坦部を零にすることができる。図３の結果によれば１５
０℃での膜堆積速度は７５０オングストローム／分であ
り、０．５μｍの膜堆積に要する時間は７分弱と実用上
充分な速度である。当該法で形成したマイクロレンズカ
バー膜１２のレンズ間の部分を観察すると良好なＶ字型
を程しており、集光効率は極めて良好であった。
【００１４】なお、レンズの集光効率はレンズに入射す
る光を固体撮像装置のフォトダイオードに集光する割合
と定義される。従って集光効率はレンズ径，レンズの高
さ，平坦化膜の厚さに依存するため、これらを最適に選
ぶ必要がある。一例として、屈折率が１．６と１．５５
のレンズ材および平坦化膜を用いるとした時の最適数値
は、レンズ径６．５μ、レンズ間スペース０．８μ、レ
ンズ高さ１．６μ、平坦化膜の厚さ５．５μであり、屈
折率１．５４のレンズカバー膜を０．４μｍ設けて９５
％以上の集光効率を得た。
る光を固体撮像装置のフォトダイオードに集光する割合
と定義される。従って集光効率はレンズ径，レンズの高
さ，平坦化膜の厚さに依存するため、これらを最適に選
ぶ必要がある。一例として、屈折率が１．６と１．５５
のレンズ材および平坦化膜を用いるとした時の最適数値
は、レンズ径６．５μ、レンズ間スペース０．８μ、レ
ンズ高さ１．６μ、平坦化膜の厚さ５．５μであり、屈
折率１．５４のレンズカバー膜を０．４μｍ設けて９５
％以上の集光効率を得た。
【００１５】図９は本発明を実現するための他の手法を
説明する図である。図に於て、図８と同記号は同一機能
を有する物質を示す。当該例では、平坦化膜６５には有
機材料からなる膜を用い、レンズ材料膜６６にはＳｉＯ
2 等の無機材料からなる膜を用いる。従って、フォトレ
ジストによるレンズパターン１１をマスクとして転写さ
れたレンズ１６には無機材料から形成される（図９
（ｃ））。次に、レンズ１６表面にのみ選択的にＳｉＯ
2 膜を堆積する。かかる膜成長法としては、例えば室温
・液相成長を適用できる。即ち、Ｈ2ＳｉＦ6 水溶液中
にＳｉＯ2 粉末を溶解し飽和状態とする。かかる溶液に
図９（ｃ）に示す構造基板を入れたのちにほう酸（Ｈ3
ＢＯ3 ）水溶液を添加しＳｉＯ2 を過飽とさせることで
レンズ１６の表面にＳｉＯ2 を堆積させる。この時、有
機材料からなる平坦化膜６５の表面にはＳｉＯ2 は形成
されず、レンズ１６の表面にのみＳｉＯ2 が堆積され、
図９（ｄ）に示すマイクロレンズカバー膜１２が形成さ
れる。
説明する図である。図に於て、図８と同記号は同一機能
を有する物質を示す。当該例では、平坦化膜６５には有
機材料からなる膜を用い、レンズ材料膜６６にはＳｉＯ
2 等の無機材料からなる膜を用いる。従って、フォトレ
ジストによるレンズパターン１１をマスクとして転写さ
れたレンズ１６には無機材料から形成される（図９
（ｃ））。次に、レンズ１６表面にのみ選択的にＳｉＯ
2 膜を堆積する。かかる膜成長法としては、例えば室温
・液相成長を適用できる。即ち、Ｈ2ＳｉＦ6 水溶液中
にＳｉＯ2 粉末を溶解し飽和状態とする。かかる溶液に
図９（ｃ）に示す構造基板を入れたのちにほう酸（Ｈ3
ＢＯ3 ）水溶液を添加しＳｉＯ2 を過飽とさせることで
レンズ１６の表面にＳｉＯ2 を堆積させる。この時、有
機材料からなる平坦化膜６５の表面にはＳｉＯ2 は形成
されず、レンズ１６の表面にのみＳｉＯ2 が堆積され、
図９（ｄ）に示すマイクロレンズカバー膜１２が形成さ
れる。
【００１６】マイクロレンズカバー膜１２の材質として
は、有機材料膜を用いても、あるいはＳｉＯ2 ・Ｓｉ3
Ｎ4 ・ＳｉＯＮなどの無機材料膜を用いてもその選択は
自由であるが、機械的強度の点では無機材料膜を用いる
のが望ましい。なお、マイクロレンズ１１の屈折率は
１．６〜１．７程度であるのに対し、ＳｉＯ2 では１．
４５、Ｓｉ3 Ｎ4 では２．０である。マイクロレンズ１
１とマイクロレンズカバー膜１２との屈折率差が大きい
とマイクロレンズの焦点の設計が困難となる。この点で
はＳｉＯＮは１．６〜１．８程度の範囲で選択が可能で
あるため好ましい材料である。しかし、一方では屈折率
の差を積極的に利用して色収差を低減したレンズを実現
することも出来る。さらに、マイクロレンズカバー膜１
２の表面に反射防止膜を設けることにより固体撮像装置
に入射する光の反射を防止する手段を適用するのも一法
であり、反射にはゴーストの発生を防止すると共に、光
に対する感度をさらに改善する効果があり好ましい結果
を得る。
は、有機材料膜を用いても、あるいはＳｉＯ2 ・Ｓｉ3
Ｎ4 ・ＳｉＯＮなどの無機材料膜を用いてもその選択は
自由であるが、機械的強度の点では無機材料膜を用いる
のが望ましい。なお、マイクロレンズ１１の屈折率は
１．６〜１．７程度であるのに対し、ＳｉＯ2 では１．
４５、Ｓｉ3 Ｎ4 では２．０である。マイクロレンズ１
１とマイクロレンズカバー膜１２との屈折率差が大きい
とマイクロレンズの焦点の設計が困難となる。この点で
はＳｉＯＮは１．６〜１．８程度の範囲で選択が可能で
あるため好ましい材料である。しかし、一方では屈折率
の差を積極的に利用して色収差を低減したレンズを実現
することも出来る。さらに、マイクロレンズカバー膜１
２の表面に反射防止膜を設けることにより固体撮像装置
に入射する光の反射を防止する手段を適用するのも一法
であり、反射にはゴーストの発生を防止すると共に、光
に対する感度をさらに改善する効果があり好ましい結果
を得る。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はマイクロ
レンズが設けられた固体撮像装置の表面にマイクロレン
ズカバー膜を設けレンズ径を拡大することにより、入射
光に対する開口率を実効的に１００％近くに向上出来、
従って光感度を大幅に改善する効果を有する。さらに、
マイクロレンズカバー膜として無機材料を選ぶことによ
りレンズの機械的強度を高められる効果がある。また、
マイクロレンズカバー膜の屈折率を選ぶことにより色収
差の少いレンズを実現することが出来るため、感度の波
長依存性を改善できる効果を持つ。さらに、マイクロレ
ンズカバー膜表面に反射防止膜を設けることにより、表
面反射により発生するゴーストを除去すると共に、感度
をさらに向上できる効果を有する。
レンズが設けられた固体撮像装置の表面にマイクロレン
ズカバー膜を設けレンズ径を拡大することにより、入射
光に対する開口率を実効的に１００％近くに向上出来、
従って光感度を大幅に改善する効果を有する。さらに、
マイクロレンズカバー膜として無機材料を選ぶことによ
りレンズの機械的強度を高められる効果がある。また、
マイクロレンズカバー膜の屈折率を選ぶことにより色収
差の少いレンズを実現することが出来るため、感度の波
長依存性を改善できる効果を持つ。さらに、マイクロレ
ンズカバー膜表面に反射防止膜を設けることにより、表
面反射により発生するゴーストを除去すると共に、感度
をさらに向上できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の装置の製造工程を部分的に示す断面図で
ある。
ある。
【図３】膜の堆積速度を示す図である。
【図４】固体撮像装置の原理を示す図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【図６】他の従来例を示す断面図である。
【図７】従来例の方法を示す断面図である。
【図８】他の従来例の方法を示す断面図である。
【図９】本発明他の実施例の方法を示す断面図である。
１ ｎ型半導体基板 ２ Ｐ型ウェル ３ フォトダイオード ４ ＣＣＤチャネル ５ Ｐ+ 領域 ６ 絶縁膜 ６５ 平坦化膜 ７１，７２ 電極 ８ 遮光膜 １０ 光路 １１，１６ マイクロレンズ １２ マイクロレンズカバー膜
Claims (5)
- 【請求項１】 画素の上部に設けられたマイクロレンズ
と、該マイクロレンズの表面を含む装置の表面に設けら
れたマイクロレンズカバー膜とで構成されたレンズを有
する固体撮像装置において、隣り合うレンズ間部分の形
状が、下に凸の丸みをおびることなく、Ｖ字型に形成さ
れたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記マイクロレンズと、屈折率の異なる
複数層の膜で構成された前記マイクロレンズカバー膜と
で色収差を除去したレンズが構成されたことを特徴とす
る請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記レンズの表面に、反射防止膜が設け
られたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 画素の上部に設けられたマイクロレンズ
と、該マイクロレンズの表面を含む装置の表面に設けら
れたマイクロレンズカバー膜とで構成されたレンズを有
する固体撮像装置の製造方法において、画素の上部にマ
イクロレンズを形成する工程と、該マイクロレンズ表面
を含む装置の表面に、前記マイクロレンズの径を拡大し
て隣り合うレンズ同士を接触させ、かつ隣り合うレンズ
間部分の形状が、下に凸の丸みをおびることなく、Ｖ字
型になるように、マイクロレンズカバー膜を設ける工程
とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記マイクロレンズカバー膜はマイクロ
レンズの表面にのみ選択的に成長させることを特徴とす
る請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10726091A JP3166199B2 (ja) | 1990-05-16 | 1991-05-13 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12615190 | 1990-05-16 | ||
| JP2-126151 | 1990-05-16 | ||
| JP10726091A JP3166199B2 (ja) | 1990-05-16 | 1991-05-13 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226073A JPH04226073A (ja) | 1992-08-14 |
| JP3166199B2 true JP3166199B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=26447301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10726091A Expired - Lifetime JP3166199B2 (ja) | 1990-05-16 | 1991-05-13 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166199B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9087761B2 (en) | 2010-10-07 | 2015-07-21 | Sony Corporation | Solid-state imaging device including an on-chip lens with two inorganic films thereon |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244392A (ja) * | 1993-02-17 | 1994-09-02 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US5605783A (en) * | 1995-01-06 | 1997-02-25 | Eastman Kodak Company | Pattern transfer techniques for fabrication of lenslet arrays for solid state imagers |
| US5723264A (en) * | 1996-03-14 | 1998-03-03 | Eastman Kodak Company | Pattern transfer techniques for fabrication of lenslet arrays using specialized polyesters |
| JP3447510B2 (ja) | 1997-04-09 | 2003-09-16 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置 |
| KR100259085B1 (ko) * | 1997-06-19 | 2000-06-15 | 김영환 | 고체촬상소자구조및이의제조방법 |
| US6043001A (en) * | 1998-02-20 | 2000-03-28 | Eastman Kodak Company | Dual mask pattern transfer techniques for fabrication of lenslet arrays |
| JP2001068658A (ja) | 1999-08-27 | 2001-03-16 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| US6221687B1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-04-24 | Tower Semiconductor Ltd. | Color image sensor with embedded microlens array |
| KR100670536B1 (ko) * | 2000-08-31 | 2007-01-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 마이크로렌즈 상부에 평탄화 산화층을 갖는 이미지센서 |
| JP4647090B2 (ja) * | 2000-12-13 | 2011-03-09 | ローム株式会社 | 透明積層体の検査装置 |
| KR100388474B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 포토다이오드의 캐패시턴스를 증가시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법 |
| JP3693162B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2005-09-07 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| KR100410613B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2003-12-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 적외선필터를 구비한 이미지센서 |
| JP4940517B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2012-05-30 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| KR100449951B1 (ko) * | 2001-11-14 | 2004-09-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 및 그 제조 방법 |
| JP4725106B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2011-07-13 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| JP4923456B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2012-04-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
| JP4684859B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2011-05-18 | 大日本印刷株式会社 | 光収束シート、面光源装置 |
| KR20080062825A (ko) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 제조방법 |
| KR100871553B1 (ko) * | 2007-03-14 | 2008-12-01 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2008305972A (ja) | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Panasonic Corp | 光学デバイス及びその製造方法、並びに、光学デバイスを用いたカメラモジュール及び該カメラモジュールを搭載した電子機器 |
| JP4930539B2 (ja) * | 2009-04-13 | 2012-05-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| JP2012023251A (ja) | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法、電子機器 |
| TW201210006A (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | Pixart Imaging Inc | Image sensing device |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP10726091A patent/JP3166199B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9087761B2 (en) | 2010-10-07 | 2015-07-21 | Sony Corporation | Solid-state imaging device including an on-chip lens with two inorganic films thereon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04226073A (ja) | 1992-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3166199B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP4733030B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US7670867B2 (en) | Method for manufacturing CMOS image sensor having microlens therein with high photosensitivity | |
| KR100603859B1 (ko) | 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치 | |
| JP5556122B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器 | |
| JP5487686B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器 | |
| TWI473258B (zh) | 固態成像裝置、固態成像裝置製造方法、電子裝置及透鏡陣列 | |
| US7579209B2 (en) | Image sensor and fabricating method thereof | |
| JP6505180B2 (ja) | 平坦なマイクロレンズを有する固体撮像素子の製造方法 | |
| US20190312073A1 (en) | Image sensor | |
| CN101707203A (zh) | 光电转换器件及其制造方法 | |
| KR100585137B1 (ko) | 높은 집광 효율을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지 소자 및 그제조방법 | |
| US20220262845A1 (en) | Lens structure configured to increase quantum efficiency of image sensor | |
| JP2004047682A (ja) | 固体撮像装置 | |
| KR100937654B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| CN114335035A (zh) | 固态成像装置 | |
| CN109346494A (zh) | 相位对焦图像传感器及其形成方法 | |
| KR19980059901A (ko) | 고체 촬상 소자의 제조 방법 | |
| CN110164897B (zh) | 相位对焦图像传感器及其形成方法 | |
| JP2002359363A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP2013076859A (ja) | カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法、及び固体撮像素子 | |
| JP2000357786A (ja) | 固体撮像装置 | |
| TWI773209B (zh) | 固態成像裝置 | |
| KR20190118726A (ko) | 후면 조사형 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| CN110061020B (zh) | 图像传感器及其形成方法、工作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010206 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080309 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090309 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 11 |