JP6763187B2 - イメージセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の光電変換素子に代表されるイメージセンサの製造方法に関し、特に、イメージセンサにおける光電変換素子上に形成されたカラーフィルタ、及びカラーフィルタ上に形成されるマイクロレンズの製造方法に関する。

昨今では、カメラモジュールの小型・薄型化を目的に、ウエハプロセスにて作製できるモジュール構造が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。このようなモジュール構造では、イメージセンサが形成されたシリコンウエハの上面の光電変換素子面に、色分解用のカラーフィルタや集光用マイクロレンズが、画素毎に作りこまれる。
光電変換素子から得られる画像情報の電気信号は、シリコンウエハに形成される貫通孔内に充填もしくはその内壁を被覆する導電物質によりシリコンウエハの裏面に導かれ、パターン化された絶縁層と導電層とによって、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）方式による接続端子にて接続された外部回路基板に出力される。

カメラモジュールの以下のプロセスで製造される。まず、直径２０ｃｍ〜３０ｃｍのシリコンウエハの加工プロセスに、同じく直径２０〜３０ｃｍのガラス板の加工プロセスを組み合わせた、ウエハプロセスにて作製され、位置合わせをして積層された後、最終的にダイシング工程にて個々に断裁されて１個のカメラモジュールとなる。
一般に携帯電話に装着されるカメラの場合、カメラモジュールにおけるシリコンウエハの大きさは、０．３ｍｍ角程度であるから、直径２０ｃｍの一枚のウエハから３，５００〜４，３００個程度形成することが可能である。

マイクロレンズは、光電変換素子への集光効率を向上させるため、レンズ間ギャップを０に近づける必要がある。しかしながら、レンズ間ギャップを０とした場合、隣り合うマイクロレンズが接合してしまい、マイクロレンズ間の形状をｎｍ単位の精度で制御する事が難しい問題がある。
またレンズ間ギャップを設けた場合、レンズ間ギャップから入射光が入り込み、画素間のクロストークが増加する問題がある。
また、グレイトーンマスクを用いてマイクロレンズ形成することにより、マイクロレンズの形状自由度を向上する開発が行われている（特許文献１〜３）。

特許第４８８２２２４号公報 特許第４５９５５４８号公報 特許第５４８６８３８号公報

特許文献１〜３に記載の方法では、グレイトーンマスクを使用してマイクロレンズを形成している。しかしこうした製造方法では、隣り合うマイクロレンズの谷間部分でマスク露光量を制御することが難しく、マイクロレンズ間の横方向ならびに縦方向の谷間が埋まってしまい、レンズ間ギャップを０にできない。このため、受光感度が劣化する課題がある。

そこで本発明は、隣り合うマイクロレンズ間のレンズ間ギャップを０にすることができる、グレイトーンマスクを使用したマイクロレンズの製造方法を提供することを目的としている。

発明の一態様は、シリコンウエハ上にマトリクス状に配される複数の光電変換素子を形成する素子形成工程と、この素子形成工程の後、上記複数の光電変換素子に対応してマトリクス状に配される凸型形状の複数のマイクロレンズを形成するレンズ形成工程とを含み、上記レンズ形成工程が、上記複数のマイクロレンズのうち、千鳥状に配された複数の第１マイクロレンズを、グレイトーンマスクを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第１レンズ形成工程と、この第１レンズ形成工程の後、複数の上記マイクロレンズのうち、上記第１マイクロレンズ以外となる、千鳥状に配された複数の第２マイクロレンズを、グレイトーンを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第２レンズ形成工程と、上記第２レンズ形成工程の後、上記複数の第１マイクロレンズ及び上記複数の第２マイクロレンズを硬化させる硬化工程と、を含み、上記第１レンズ形成工程では、上記複数の光電変換素子上に感光性マイクロレンズ材を塗布し、塗布された該感光性マイクロレンズ材を、上記フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、上記複数の第１マイクロレンズを形成し、上記第２レンズ形成工程では、上記複数の光電変換素子上に感光性マイクロレンズ材を塗布し、塗布された該感光性マイクロレンズ材を、上記フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、上記複数の第２マイクロレンズを形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法である。

本発明の一態様によれば、隣り合うマイクロレンズ間のレンズ間ギャップを０にすることができる、グレイトーンマスクを使用したマイクロレンズの製造方法が提供される。

本発明の第１実施形態に係るイメージセンサを示す断面図である。 イメージセンサを示す平面図である。 第１実施形態に係るイメージセンサの製造方法を示す説明図である。 第１実施形態に係るイメージセンサの製造方法を示す説明図である。 第１実施形態に係るイメージセンサの製造方法を示す説明図である。 第２実施形態に係るイメージセンサの製造方法を示す説明図である。 第２実施形態に係るイメージセンサの製造方法を示す説明図である。 マイクロレンズ間の形状を示す説明図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜第１実施形態＞
［イメージセンサ］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るイメージセンサ１の構成について説明する。図１に示すように、イメージセンサ１は、シリコンウエハ２と、複数の光電変換素子３と、カラーフィルタ４と、複数のマイクロレンズ５と、導電物質６と、接続バンプ７とを備える。

シリコンウエハ２は、半導体基板である。シリコンウエハ２には、厚み方向（図１の紙面に対する上下方向）に貫通する複数の貫通孔２ａが形成される。
複数の光電変換素子３は、マイクロレンズ５を経由して入射する光を電化に変換する。複数の光電変換素子３は、シリコンウエハ２上に、図１の紙面に対する左右方向及び前後方向に並んだ、マトリクス状に等間隔に離間して配列される。

カラーフィルタ４は、複数の光電変換素子３上に設けられ、光電変換素子３に入射する光の経路において、光電変換素子に応じて特定の波長の光を透過する。第１実施形態では、カラーフィルタ４は、光電変換素子に応じて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）または青色（Ｂ）の３色のうちいずれか１色を透過させる複数のカラーフィルタ４ａ〜４ｃからなる。カラーフィルタ４は、３色の配列が図２に示すベイヤー配列となるように配される。なお、図２では、ベイヤー配列に配された各色ごとに、不図示の光電変換素子３が、カラーフィルタ４の下側（図２の紙面に対する後方）にそれぞれ配される。

複数のマイクロレンズ５は、各光電変換素子３に応じたカラーフィルタ４上に、それぞれ形成される凸型形状のレンズである。複数のマイクロレンズ５は、図１及び図２に示すように、シリコンウエハ２上において、千鳥状に配される第１マイクロレンズ５ａと、第１マイクロレンズ５ａと光電変換素子３で一個分だけずれた千鳥状に配される第２マイクロレンズ５ｂとからなる。つまり、光電変換素子３上には、カラーフィルタ４を介して、第１マイクロレンズ５ａと第２マイクロレンズ５ｂとが、光電変換素子３の配列方向（図２の紙面に対する上下方向（ｙ軸方向）及び左右方向（ｘ軸方向））に対して交互に形成される。

導電物質６は、貫通孔２ａ内に充填もしくは内壁を被覆する導電物質である。導電物質６は、シリコンウエハ２の上面側（図１の紙面に対する上側）においては、複数の光電変換素子３に接続される。
接続バンプ７は、ＢＧＡ方式の電極であり、シリコンウエハの下面（図１の紙面に対する下側の面）となる裏面に導かれた導電物質６に接続される。接続バンプ７は、画像情報である、導電物質６を介して得られる光電変換素子３からの出力信号を、接続される外部回路へと出力する。

その他、レンズモジュールの側壁には、フレア防止用で遮光性のある無電解めっき層が施されてもよい。その材質は、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、銅、金等から選択される金属の単一めっき層のほか、ニッケル−鉄、コバルト−鉄、銅−鉄等の組合せから選択される合金の無電解めっき層があげられる。そのほかに、銅等の金属を無電解めっきし、しかる後、その表面を化学処理や酸化処理して金属化合物とし、表面の光反射率の低い金属遮光層とすることも可能である。

［イメージセンサの製造方法］
次に、本発明の第１実施形態に係るイメージセンサ１の製造方法について説明する。まず、シリコンウエハ２に、光電変換素子３や遮光膜（不図示）、パッシベーション膜（不図示）を形成し、最上層に、熱硬化タイプのアクリル樹脂塗布液を用いてスピンコートにて平坦化層を形成する（素子形成工程）。

次いで、図３（Ａ）に示すように、平坦化膜が形成されたシリコンウエハ２の上に、カラーフィルタ４を、赤色、緑色及び青色の３色にて３回のフォトリソグラフィの手法で、それぞれ形成する（フィルタ形成工程）。グリーンレジストは、色材としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６が用いられ、さらにシクロヘキサノン、ＰＧＭＥＡなどの有機溶剤、ポリマーワニス、モノマー、開始剤を添加した構成のカラーレジストが用いられる。ブルーレジストは、色材としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３が用いられ、さらにシクロヘキサノン、ＰＧＭＡなどの有機溶剤、ポリマーワニス、モノマー、開始剤を添加した構成のカラーレジストが用いられる。レッドレジストの色材は、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９が用いられる。色材以外の組成は、グリーンレジストと同様である。着色画素の配列は、図２に示すように、一画素おきにＧ（緑）フィルタが設けられ、Ｇフィルタの間に一行おきにＲ（赤）フィルタとＢ（青）フィルタが設けられる、いわゆるベイヤー配列となる。

さらに、図３（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ２及びカラーフィルタ４上に、アルカリ可溶性、感光性及び熱リフロー性を有するスチレン樹脂を塗布することで、感光性マイクロレンズ材８を形成する。感光性マイクロレンズ材８は、光性透明樹脂であり、ポジ型の感光性樹脂である。
その後、図３（Ｃ）に示すように、感光性マイクロレンズ材８を、グレイトーンマスク９を使用する紫外ｉ線によるフォトリソグラフィのプロセスにより、第１マイクロレンズ５ａのみをパターン化する。グレイトーンマスク９は、第１マイクロレンズ５ａのレンズ要素の薄膜の部分に対応する部分については光透過率を高くした遮光膜を、石英基板上に形成したものであり、遮光膜に濃淡のグラデュエーション（階調）が付いたマスクである。この諧調の濃淡は、露光に用いる光では解像しない小さな径のドットの単位面積当たりの個数の部分的な差（粗密）によって達成される。第１実施形態では、特殊な露光用マスクであるグレイトーンマスク９を用いることで、マイクロレンズ５間のギャップ形状を露光法で制御することができる。

次いで、図３（Ｄ）に示すように、ＴＭＡＨ ３％現像液にて現像を行い、第１マイクロレンズ５ａを形成する。なお、上述の図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）で示す工程を、第１マイクロレンズ形成工程という。
さらに、図４（Ａ）に示すように、シリコンウエハ２、カラーフィルタ４及び第１マイクロレンズ５ａ上に、アルカリ可溶性、感光性及び熱リフロー性を有するスチレン樹脂を塗布することで、感光性マイクロレンズ材８を形成する。感光性マイクロレンズ材８は、図３（Ｂ）で説明したものと同じ光性透明樹脂である。

その後、図４（Ｂ）に示すように、感光性マイクロレンズ材８を、グレイトーンマスク９を使用する紫外ｉ線によるフォトリソグラフィのプロセスにより、第２マイクロレンズ５ｂのみをパターン化する。グレイトーンマスク９は、図３（Ｃ）で説明した、第１マイクロレンズ５ａを形成する際に用いられるものと同様なものである。
次いで、図４（Ｃ）に示すように、ＴＭＡＨ ３％現像液にて現像を行い、第２マイクロレンズ５ｂを形成する。なお、上述の図４（Ａ）〜図４（Ｃ）で示す工程を、第２マイクロレンズ形成工程という。

さらに、図４（Ｄ）に示すように、第１マイクロレンズ５ａと第２マイクロレンズ５ｂとを、加熱することで、硬化させる（硬化工程）。なお、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の一連の工程を、複数の光電変換素子に対応してマトリクス状に配される凸型形状の複数のマイクロレンズを形成する、レンズ形成工程という。
その後、シリコンウエハ２の裏面にフォトレジストを塗布し、定法のフォトリソグラフィ法により貫通孔２ａが形成されるべき部位に開口部を形成する。開口部を形成した後、フォトレジスト膜をマスクとして反応性イオンエッチングを行うことで、シリコンウエハ２を所定の深さまでエッチングし、貫通孔２ａを形成する。

次いで、シリコンウエハ２と後に形成する配線層とを絶縁するために、ＣＶＤ法により貫通孔２ａの内壁、底部及び裏面全体にＳｉＯ_２絶縁膜を形成する。ここで、絶縁膜は、その膜厚が貫通孔２ａの底部（アルミニウムなど導電性の高い金属からなるパッド）上の方がシリコンウエハ２の裏面上より薄くなるように形成される。絶縁膜を形成した後、反応性イオンエッチングを再度行い貫通孔２ａ底部の絶縁膜を除去する。そして、図５（Ａ）に示すように、スパッタ法により、導電膜を形成し、導電物質６による貫通孔２ａの埋設及びシリコンウエハ２の裏面の配線層を形成する。

さらに、定法のフォトリソグラフィ法により、配線層の一部で外部と接続させる部分を露出させ、当該露出部位に、スクリーン印刷によりはんだペーストを塗布することで、はんだボールを設ける。そして、リフロー処理を施し、残留フラックスを除去することで、図５（Ｂ）に示すように、接続バンプ７が形成される。この状態において、シリコンウエハ２には、複数のイメージセンサ１がマトリックス上に多面付けされた状態となる。
その後、図５（Ｃ）に示すように、レジンブレードを用いたダイシング装置により、マトリックス状に多面付けされたイメージセンサ１の中間部を断裁線として、表面より断裁溝を入れる。そして、図５（Ｄ）に示すように、断裁溝で個々のイメージセンサ１に分離することで、イメージセンサ１が製造される。

＜第２実施形態＞
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態に係るイメージセンサ１の製造方法について説明する。第２実施形態におけるイメージセンサ１は、第１実施形態と同様なものであり、その製造方法に違いがあるため、イメージセンサ１の構成についての説明については省略する。

[イメージセンサの製造方法]
まず、第１実施形態と同様に、シリコンウエハ２に、光電変換素子３や遮光膜、パッシベーション膜を形成し、最上層に、熱硬化タイプのアクリル樹脂塗布液を用いてスピンコートにて平坦化層を形成する（素子形成工程）。
次いで、図６（Ａ）に示すように、平坦化膜が形成されたシリコンウエハ２の上に、カラーフィルタ４を、赤色、緑色及び青色の３色にて３回のフォトリソグラフィの手法で、それぞれ形成する（フィルタ形成工程）。カラーフィルタ４の形成方法については、第１実施形態において図３（Ａ）を用いて説明した方法と同様である。

さらに、図６（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ２及びカラーフィルタ４上に、アルカリ可溶性、感光性及び熱リフロー性を有するスチレン樹脂を塗布することで、感光性マイクロレンズ材８を形成する。感光性マイクロレンズ材８の形成方法については、第１実施形態において図３（Ｂ）を用いて説明した方法と同様である。
その後、図６（Ｃ）に示すように、感光性マイクロレンズ材８を、グレイトーンマスク９を使用する紫外ｉ線によるフォトリソグラフィのプロセスにより、第１マイクロレンズ５ａのみをパターン化する。フォトリソグラフィのプロセスは、第１実施形態において図３（Ｃ）を用いて説明した方法と同様である。

次いで、図６（Ｄ）に示すように、ＴＭＡＨ ３％現像液にて現像を行い、第１マイクロレンズ５ａを形成する。第１マイクロレンズ５ａの形成方法は、第１実施形態において図３（Ｄ）を用いて説明した方法と同様である。なお、上述の図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）で示す工程を、第１マイクロレンズ形成工程という。
さらに、図６（Ｅ）に示すように、第１マイクロレンズ５ａを、加熱することで、硬化させる（第１硬化工程）。第１マイクロレンズ５ａの加熱は、第１実施形態において図４（Ｄ）を用いて説明した方法と同様に行われる。

その後、図７（Ａ）に示すように、シリコンウエハ２、カラーフィルタ４及び第１マイクロレンズ５ａ上に、アルカリ可溶性、感光性及び熱リフロー性を有するスチレン樹脂を塗布することで、感光性マイクロレンズ材８を形成する。感光性マイクロレンズ材８の形成方法については、第１実施形態において図４（Ａ）を用いて説明した方法と同様である。

次いで、図７（Ｂ）に示すように、感光性マイクロレンズ材８を、グレイトーンマスク９を使用する紫外ｉ線によるフォトリソグラフィのプロセスにより、第２マイクロレンズ５ｂのみをパターン化する。フォトリソグラフィのプロセスは、第１実施形態において図４（Ｂ）を用いて説明した方法と同様である。
さらに、図７（Ｃ）に示すように、ＴＭＡＨ ３％現像液にて現像を行い、第２マイクロレンズ５ｂを形成する。第２マイクロレンズ５ｂの形成方法は、第１実施形態において図４（Ｃ）を用いて説明した方法と同様である。なお、上述の図７（Ａ）〜図７（Ｃ）で示す工程を、第２マイクロレンズ形成工程という。

その後、図７（Ｄ）に示すように、第２マイクロレンズ５ｂを、加熱することで、硬化させる（第２硬化工程）。第２マイクロレンズ５ｂの加熱は、第１実施形態において図４（Ｄ）を用いて説明した方法と同様に行われる。なお、図６（Ｂ）〜図６（Ｅ）、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）の一連の工程を、複数の光電変換素子に対応してマトリクス状に配される凸型形状の複数のマイクロレンズを形成する、レンズ形成工程という。
次いで、第１実施形態と同様に、貫通孔２ａ、絶縁膜、導電膜、配線層、接続バンプ７が形成され、個々のイメージセンサ１に分離されることで、イメージセンサ１が製造される。つまり、第１実施形態において、図５を用いて説明した工程を経ることで、イメージセンサ１が製造される。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、必要に応じて熱フローやブリーチングなどの工程を実施して、マイクロレンズの形状と光透過性を制御することもできる。
また、上記実施形態では、フォトリソグラフィのプロセスにて、紫外ｉ線を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、フォトリソグラフィのプロセスでは、紫外ｉ線の代わりにＫｒＦレーザが用いられてもよい。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るイメージセンサ１の製造方法は、シリコンウエハ２上にマトリクス状に配される複数の光電変換素子３と、複数の光電変換素子３を形成する素子形成工程と、素子形成工程の後、複数の光電変換素子３に対応してマトリクス状に配される凸型形状の複数のマイクロレンズ５を形成するレンズ形成工程とを含み、レンズ形成工程が、複数のマイクロレンズ５のうち、千鳥状に配された複数の第１マイクロレンズ５ａを、グレイトーンマスクを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第１レンズ形成工程と、第１レンズ形成工程の後、複数のマイクロレンズ５のうち、第１マイクロレンズ５ａ以外となる、千鳥状に配された複数の第２マイクロレンズ５ｂを、グレイトーンを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第２レンズ形成工程とを含む。

ここで、上述のように、従来の製造方法では、マイクロレンズ５間にレンズ間ギャップが生じることが問題となっていた。マイクロレンズ５間のレンズ間ギャップについて、図８を参照して説明する。図８は、マイクロレンズ５の配列方向であるｘ軸方向及びシリコンウエハ２の厚み方向となるｚ軸方向に垂直な断面における、従来の製造方法によるマイクロレンズ５の表面（上面）形状を示す断面図である。従来の製造方法の場合、隣り合うマイクロレンズ５間の谷間５ｃは、破線で示すマイクロレンズ５のレンズ形状から得られる形状に対して、実線で示すように谷間が埋まった形状となる。この谷間５ｃにおける、レンズ形状から得られる形状と実際の形状のｚ軸方向の高さの差を、レンズ間ギャップという。

一方、上記（１）の構成によれば、第１レンズ形成工程及び第２レンズ形成工程の２工程でマイクロレンズを形成することで、グレイトーンマスクを使用した簡便なフォトリソ工程で、隣り合うマイクロレンズ間のレンズ間ギャップを０にすることができる。また、従来の複数回エッチング工法や複数回レジストパターニング工法に対して、製造コストを削減する効果がある。

（２）上記（１）の構成において、レンズ形成工程が、第２レンズ形成工程の後、複数の第１マイクロレンズ及び複数の第２マイクロレンズを硬化させる硬化工程をさらに含み、第１レンズ形成工程では、複数の光電変換素子３上に感光性マイクロレンズ材８を塗布し、塗布された感光性マイクロレンズ材８を、フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、複数の第１マイクロレンズ５ａを形成し、第２レンズ形成工程では、複数の光電変換素子上に感光性マイクロレンズ材８を塗布し、塗布された感光性マイクロレンズ材８を、フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、複数の第２マイクロレンズ５ｂを形成する。

（３）上記（１）の構成において、レンズ形成工程が、第１レンズ形成工程の後、且つ第２レンズ形成工程の前に、複数の第１マイクロレンズ５ａを硬化させる第１硬化工程と、第２レンズ形成工程の後、複数の第２マイクロレンズ５ｂを硬化させる第２硬化工程とをさらに含み、第１レンズ形成工程では、複数の光電変換素子３上に感光性マイクロレンズ材８を塗布し、塗布された感光性マイクロレンズ材８を、フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、複数の第１マイクロレンズ５ａを形成し、第２レンズ形成工程では、複数の光電変換素子３上に感光性マイクロレンズ材８を塗布し、塗布された感光性マイクロレンズ材８を、フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、複数の第２マイクロレンズ５ｂを形成する。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、第１レンズ形成工程及び第２レンズ形成工程では、フォトリソグラフィ法にて複数の第１マイクロレンズ５ａ及び複数の第２マイクロレンズ５ｂを形成する際に、紫外ｉ線またはＫｒＦレーザを用いる。
上記（４）の構成によれば、フォトリソグラフィ法に紫外ｉ線を使用することにより、対角レンズ間ギャップを１２０ｎｍから３６５ｎｍに制御する事が可能となり、画素サイズ１１００ｎｍ程度のマイクロレンズの集光効率向上に効果的である。またＫｒＦレーザを使用することにより、対角レンズ間ギャップを８０ｎｍから２４８ｎｍに制御する事が可能となり、画素サイズ９００ｎｍ以下のマイクロレンズの集光効率向上に効果的である。

次に、本発明者らが行った実施例１について説明する。実施例１では、上記の第１実施形態に係るイメージセンサ１の製造方法を用いて、イメージセンサ１を製造し、レンズ間ギャップをＡＦＭ観察にて測定した。
実施例１では、シリコンウエハ２として、厚さ０．７５ｍｍ、直径２０ｃｍのものを用いた。また、第１マイクロレンズ形成工程及び第２マイクロレンズ形成工程において、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）に示す、感光性マイクロレンズ材８を形成する際には、１μｍのスチレン樹脂を塗布した。さらに、硬化工程では、マイクロレンズ５を２５０℃で、５分間加熱することで、マイクロレンズ５の硬化を行った。

製造されたイメージセンサについて、ＡＦＭ観察を行った結果、第１マイクロレンズ５ａ及び第２マイクロレンズ５ｂは、厚さが約０．６μｍのスムースな半放物形状であった。また、ｘ軸及びｙ軸にそれぞれ４５度傾いた対角ｘｙ軸方向に隣り合う、第１マイクロレンズ５ａ間及び第２マイクロレンズ５ｂ間の対角レンズ間ギャップは０．１５μｍであった。さらに、隣り合う第１マイクロレンズ５ａと第２マイクロレンズ５ｂとの間のレンズ間ギャップは０μｍとなった。

次に、本発明者らが行った実施例２について説明する。実施例２では、上記の第２実施形態に係るイメージセンサ１の製造方法を用いて、イメージセンサ１を製造し、レンズ間ギャップをＡＦＭ観察にて測定した。
実施例２では、シリコンウエハ２として、厚さ０．７５ｍｍ、直径２０ｃｍのものを用いた。また、第１マイクロレンズ形成工程及び第２マイクロレンズ形成工程において、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）に示す、感光性マイクロレンズ材８を形成する際には、１μｍのスチレン樹脂を塗布した。さらに、第１硬化工程及び第２硬化工程では、第１マイクロレンズ５ａ及び第２マイクロレンズ５ｂを２５０℃で、５分間それぞれ加熱することで、第１マイクロレンズ５ａ及び第２マイクロレンズ５ｂの硬化を行った。

製造されたイメージセンサについて、ＡＦＭ観察を行った結果、第１マイクロレンズ５ａ及び第２マイクロレンズ５ｂは、厚さが約０．６μｍのスムースな半放物形状であった。また、ｘ軸及びｙ軸にそれぞれ４５度傾いた対角ｘｙ軸方向に隣り合う、第１マイクロレンズ５ａ間及び第２マイクロレンズ５ｂ間の対角レンズ間ギャップは０．１５μｍであった。さらに、隣り合う第１マイクロレンズ５ａと第２マイクロレンズ５ｂとの間のレンズ間ギャップは０μｍとなった。

以上の、実施例１，２の結果から、本発明に係るイメージセンサ１の製造方法を用いることで、従来は従来のマイクロレンズでは、隣り合うレンズ間の谷間が埋まる課題があったのに対して、配列方向におけるレンズ間ギャップが０となることを確認した。

１ イメージセンサ
２ シリコンウエハ
２ａ 貫通孔
３ 光電変換素子
４，４ａ〜４ｃ カラーフィルタ
５ マイクロレンズ
５ａ 第１マイクロレンズ
５ｂ 第２マイクロレンズ
５１
５２
６ 導電物質
７ 接続バンプ
８ 感光性マイクロレンズ材
９ａ，９ｂ グレイトーンマスク

Claims (2)

1. シリコンウエハ上にマトリクス状に配される複数の光電変換素子を形成する素子形成工程と、
   該素子形成工程の後、前記複数の光電変換素子に対応してマトリクス状に配される凸型形状の複数のマイクロレンズを形成するレンズ形成工程と
   を含み、
   前記レンズ形成工程が、
   前記複数のマイクロレンズのうち、千鳥状に配された複数の第１マイクロレンズを、グレイトーンマスクを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第１レンズ形成工程と、
   該第１レンズ形成工程の後、複数の前記マイクロレンズのうち、前記第１マイクロレンズ以外となる、千鳥状に配された複数の第２マイクロレンズを、グレイトーンを用いるフォトリソグラフィ法により形成する第２レンズ形成工程と、
   前記第２レンズ形成工程の後、前記複数の第１マイクロレンズ及び前記複数の第２マイクロレンズを硬化させる硬化工程と、を含み、
   前記第１レンズ形成工程では、前記複数の光電変換素子上に感光性マイクロレンズ材を塗布し、塗布された該感光性マイクロレンズ材を、前記フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、前記複数の第１マイクロレンズを形成し、
   前記第２レンズ形成工程では、前記複数の光電変換素子上に感光性マイクロレンズ材を塗布し、塗布された該感光性マイクロレンズ材を、前記フォトリソグラフィ法により千鳥状に露光することで、前記複数の第２マイクロレンズを形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。
2. 前記第１レンズ形成工程及び前記第２レンズ形成工程では、前記フォトリソグラフィ法にて前記複数の第１マイクロレンズ及び前記複数の第２マイクロレンズを形成する際に、紫外ｉ線またはＫｒＦレーザを用いることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。

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