JP4483294B2 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、マイクロレンズをドライエッチング加工する技術は、上記の技術以外に特開平1−10666号公報に詳細な記載がある。また、マイクロレンズの表面にフッ素系樹脂、フッ素含有樹脂など低屈折率材料を形成する技術は、特開昭61−42630号公報、特開昭58−4101号公報、特開昭61−87362号公報などで公知である。
下距離58となっている。レンズの半径を小さくすることができるように、レンズ下距離を小さくすることは、固体撮像素子の集光効率の改善に重要な技術的課題である。本発明における第一の課題はマイクロレンズの集光性を改善することである。
1)色素により着色した複数のカラーレジストを用いて、複数回のフォトリソグラフィ法によりカラーフィルタを形成する工程、
2)該カラーフィルタ上に、1.38〜1.47の屈折率を有する透明樹脂塗布液を用いて、透明樹脂層を形成する工程、
3)該透明樹脂層上に、界面活性剤、あるいは、界面活性剤を含むフェノール樹脂もしくは、界面活性剤を含むアクリル樹脂の薄膜を塗布し、マイクロレンズの熱フロー制御機能を付与する工程、
4)該透明樹脂層上に、アルカリ可溶性で熱フロー性を有する感光性樹脂を用いて、レンズ母型を形成する工程、
5)ドライエッチングにより、レンズ母型をマスクとして該透明樹脂層をエッチングし、透明樹脂層をアスペクト比(レンズ厚み/レンズ巾)が0.14〜0.38である転写レンズ(マイクロレンズ)に形成し、転写レンズ(マイクロレンズ)間の非開口部のカラーフィルタ表面に0.01〜0.15μmの突起で構成された、反射率を低減する微小凹凸を形成する工程、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
また、本発明は、マイクロレンズの材料が低屈折率を有するフッ素系アクリル樹脂であるので、レンズ厚を厚くすることができ、マイクロレンズの加工の容易さが確保できる。アスペクト比の適性なマイクロレンズを容易に得ることができる。
また、本発明は、マイクロレンズの材料が低屈折率を有するフッ素系アクリル樹脂であるので、マイクロレンズ表面からの反射光を低減して、固体撮像素子のS/N比を改善する。また、マイクロレンズ間の非開口部に微小凹凸を有するカラーフィルタ表面が露出しているので、非開口部からの反射光を低減して、固体撮像素子のS/N比を改善する。
図4は、本発明による固体撮像素子の一実施例の平面図である。図1は、図4のA−A’線での断面図、図3は、図4のB−B’線での断面図である。
図4、図1、図3に示すように、本発明による固体撮像素子は、半導体基板11上に、光電変換素子12、平坦化層13、カラーフィルタ14、転写レンズ(マイクロレンズ)15が形成されたものである。マイクロレンズ間の非開口部16にはカラーフィルタ14の表面が露出しており、この部分には微小凹凸が形成されている。
このことは、また、レンズ厚を厚くして、マイクロレンズとして形成する際の加工を容易にしたマイクロレンズとすることを意味している。
ペクト比の適性なマイクロレンズを容易に得ることができる。
尚、透明樹脂の屈折率は、1.37以下ではムラ、ハジキ、密着性など塗布膜を形成する際に問題が発生する。また、1.48以上では通常のアクリル樹脂と大差なく、得られる効果が少ない。
すなわち、本発明においては、マイクロレンズは、カラーフィルタの直上に設け、低屈折率のフッ素系アクリル樹脂を用いることにより、隣接するレンズが融着することなく、所望する半径を得ることができる。
のあるカラーフィルタ面とすることにより、若干の反射率の低減効果が得られる。カラーフィルタの凹凸は、軽いドライエッチング処理で、カラーフィルタ表面に形成することができる。
折率1.6程度)と比較して1〜2%の反射率の低減、また、微小凹凸を形成した非開口部は、微小凹凸のないものと比較して0.1〜0.5%の反射率の低減が得られる。
なお、マイクロレンズ間の非開口部に、例えば、0.3μm前後の突起をカラーフィルタ表面に形成するためには、構成に含まれるそれぞれカラーフィルタ、例えば、R、G、B各色の膜厚を0.2μm以下の膜厚差、望むらくは0.15μm以下の均一な膜厚に揃える必要がある。
請求項2に関わる本発明では、フッ素系アクリル樹脂のような透明樹脂(レンズ下地樹脂)表面に熱フロー制御機能を付与する工程を加えている。
アクリル樹脂はフェノール樹脂(フェノールノボラック樹脂含む)と比較して1.1倍から1.5倍の範囲でドライエッチングのエッチングレートが高い傾向にある。レンズ母型をフェノール樹脂とし、レンズの下地樹脂(透明樹脂層)をアクリル樹脂として、透明樹脂層にマイクロレンズを転写すると転写されたレンズ間距離が小さくできる技術を見いだした。転写レンズ(マイクロレンズ)は、もとのレンズ母型より、やや大きくなり実効的なレンズ開口率を増やすことができる。
また、図3に示した転写レンズ(マイクロレンズ)15間の非開口部16には、0.01μm〜0.1μmの高さの微小凹凸を形成してある。
た。
12、52…光電変換素子
13…平坦化層
14、54…カラーフィルタ
15、56…転写レンズ(マイクロレンズ)
15’…透明樹脂層
16、59…非開口部
26…熱フロー制御機能をもつ制御層
27…レンズ母型
53…第一平坦化層
55…第二平坦化層
58…レンズ下距離
59…非開口部
Claims (5)
- 2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに対応して配設されたカラーフィルタと、該カラーフィルタ上に形成された複数のマイクロレンズを具備した固体撮像素子において、該マイクロレンズの材料が1.38〜1.47の屈折率を有する透明樹脂であり、マイクロレンズの位置がカラーフィルタの直上で、そのアスペクト比(レンズ厚み/レンズ巾)が0.14〜0.38であり、マイクロレンズ間の非開口部に0.01〜0.15μmの突起で構成された、反射率を低減する微小凹凸を有するカラーフィルタ表面が露出していることを特徴とする固体撮像素子。
- 前記透明樹脂が、フッ素系アクリル樹脂であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
- 2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに対応して配設されたカラーフィルタと、該カラーフィルタ上に形成された複数のマイクロレンズを具備した固体撮像素子の製造方法において、
1)色素により着色した複数のカラーレジストを用いて、複数回のフォトリソグラフィ法によりカラーフィルタを形成する工程、
2)該カラーフィルタ上に、1.38〜1.47の屈折率を有する透明樹脂塗布液を用いて、透明樹脂層を形成する工程、
3)該透明樹脂層上に、界面活性剤、あるいは、界面活性剤を含むフェノール樹脂もしくは、界面活性剤を含むアクリル樹脂の薄膜を塗布し、マイクロレンズの熱フロー制御機能を付与する工程、
4)該透明樹脂層上に、アルカリ可溶性で熱フロー性を有する感光性樹脂を用いて、レンズ母型を形成する工程、
5)ドライエッチングにより、レンズ母型をマスクとして該透明樹脂層をエッチングし、透明樹脂層をアスペクト比(レンズ厚み/レンズ巾)が0.14〜0.38である転写レンズ(マイクロレンズ)に形成し、転写レンズ(マイクロレンズ)間の非開口部のカラーフィルタ表面に0.01〜0.15μmの突起で構成された、反射率を低減する微小凹凸を形成する工程、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 前記透明樹脂層が、前記アルカリ可溶性で熱フロー性を有する感光性樹脂のエッチングレートより速いエッチングレートを有する透明樹脂層であることを特徴とする請求項3記
載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記透明樹脂層の透明樹脂が、フッ素系アクリル樹脂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。
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