JPH03148173A - マイクロレンズの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体撮像素子の感度向上を図るために、そ
の光電変換部前方に配置するマイクロレンズ（微小集光
体）の形成方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特公昭６０−５９７５２号公報に示され
た、従来のマイクロレンズの形成方法を示す断面フロー
図であり、図において、１はシリコン基板、２はフォト
ダイオード、３はチャネルストップ、４は転送部、５．
７は絶縁層、６はポリシリコン・ゲート、８はアル逅遮
光膜、９はマイクロレンズ、１０は固体撮像素子の下地
部である。

次にその製造工程について説明する。受光部や転送部等
を有する半導体基板１０上に熱軟化性を有する透光性材
料９ａから成る膜をスピン塗布法等により形成する（第
４図（ａ）参照）。次に各受光部間の遮光膜８上で、マ
イクロレンズ形成部の端部をエツチングにより除去し、
断面矩形体９ｂを形成する（第４図（ハ）参照）。次い
でこの矩形体９ｂを加熱し、「だれ」を生じさせてマイ
クロレンズ９を形成する（第４図（Ｃ）参照）。

この方法で形成したマイクロレンズは、高い曲率を容易
に得ることができ、かつ高い集光能力を持つことができ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のマイクロレンズの形成方法は、以上のように構成
されているので、製造されたレンズは熱安定性に欠ける
等の問題点があった。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので、熱安定性が高く、かつ、高い集
光能力を持つマイクロレンズを製造できるマイクロレン
ズの形成方法を得ることをを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るマイクロレンズの形成方法は、熱安定性
の高い透光性材料をマイクロレンズの母材とし、熱軟化
性材料にてマイクロレンズ形状を形成した後、その高い
曲率形状を反映させてレンズ母材をエツチングして形成
するようにしたものである。

〔作用〕 この発明においては、マイクロレンズは、熱的に安定な
材料により形成されるため、高信頼性を有するとともに
高い集光機能を有する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例によるマイクロレンズの形成方法
を示し、図において、２１はマイクロレンズ、２１ａは
マイクロレンズ母材、２２ａは熱軟化性材料、２２ｂは
バターニング後の熱軟化性材料、２２ｃは熱リフロー後
の熱軟化性材料である。

本発明のマイクロレンズの形成方法を第１図の製造フロ
ーに沿って説明する。まず受光部や、転送部等を有する
半導体基板ＩＯ上に、透光性かつ熱的に安定な材料、例
えばＪＳＲ製オプトマーＳＳシリーズ等の熱硬化性樹脂
、冨士薬品製ＦＶＲ等の光硬化性樹脂、Ｓｉｎ、等の無
機透明材料等からなる層２１ａをスピン塗布法等により
例えば２〜３逅クロン厚になるように形成し、硬化性樹
脂についてはそれぞれの方法で硬化させた後、例えば東
京応化製０ＦＰＲ−８００等のノボラック系樹脂、０Ｄ
ＵＪ’？−１０１３等の熱軟化性の樹脂層２２ａをスピ
ン塗布法等により熱硬化性樹脂槽と同程度の厚みになる
ように積層する（第１図（ａ）参照）。

次に、上記熱軟化性樹脂層２２ａにおいて、各受光部間
の遮光膜８あるいは、分離上の一部を写真製版等により
取り除き、断面矩形体２２ｂを形成する（第１図（ハ）
参照）。さらに、基板を加熱し、１５０℃〜１８０°Ｃ
程度で熱リフローさせて、熱軟化性樹脂２２ｂをマイク
ロレンズと同形状のレンズ形状体２２ｃにする（第１図
（Ｃ）参照）。

続いて、マイクロレンズ母材２１ａとリフロー後の熱軟
化性樹脂２１ｃのエッチレートが等しくなるような、ガ
ス、ガス圧、分圧（混合ガス）温度、パワー等を選択し
て、異方性エツチングを行い、熱軟化性樹脂のマイクロ
レンズ形状をマイクロレンズ母材に反映させる（第１図
（イ）参照）。最後に、不必要な熱軟化性樹脂を剥離（
ノボラック系であれば、アルコール浸漬等）して、例え
ば半径数ミクロンないし十数ミクロンのマイクロレンズ
２１を形成する（第１図（ｅ）参照）。

なお、上記実施例では、マイクロレンズ母材が画素ごと
に分離されたものについて示したが、第２図に示すよう
に、マイクロレンズ母材を例えば５〜７ξクロン程度の
十分な厚みに形成することにより、画素間が連続したも
のでも良く、この場合、光路長が増加し、その集光能力
も増大する。

又、上記実施例では、エツチングを途中で止め、集光作
用に寄与する画素外部のマイクロレンズ母材にのみエツ
チングを行っているが、第３図に示すように、画素内部
にまで形状を反映させても良く、熱軟化性樹脂が無くな
るまでエツチングを行えば、剥離の工程を省くことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るマイクロレンズの形成方
法によれば、マイクロレンズ母材として熱的に安定な材
料を用いて、レンズ母材上に形成した熱軟化性材料に、
レンズ母材に形成すべきマイクロレンズ形状を持たせた
後、その高い曲率形状がレンズ母材に反映するようにエ
ツチングを行なうことによりレンズを形成するようにし
たので、熱的に安定でかつ高い集光能力を持ったマイク
ロレンズが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるマイクロレンズの形
成方法を示す断面フロー図、第２図および第３図はこの
発明の他の実施例により形成されたマイクロレンズの断
面を示す図、第４図は従来のマイクロレンズの形成方法
を示す断面フロー図である。 図において、１はシリコン基板、２はフォトダイオード
、３はチャンネルストップ、４は転送部、５．７は絶縁
層、６はポリシリコン・ゲート、８はアル藁遮光膜、９
．２１はマイクロレンズ、１０は固体撮像素子の下地部
、２１ａはマイクロレンズ母材、２２ａは熱軟化材料、
２２ｂはパターニング後の熱軟化材料、２２ｃは熱リフ
ロー後の熱軟化材料である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロレンズの形成方法において、受光部や信
   号転送部を有する半導体基板上に、熱的に安定な、透光
   性材料層を形成する第１の工程と、 上記透光性材料層上にさらに熱軟化性樹脂層を積層した
   のち、該熱軟化性樹脂層から受光部間の未開口部分上の
   一部を除去し、熱リフローさせる第２の工程と、 上記熱リフローした熱軟化性樹脂の形状を反映させて上
   記透光性材料をエッチングしマイクロレンズを得る第３
   の工程とを備えたことを特徴とするマイクロレンズの形
   成方法。