JPH03286566A

JPH03286566A - 固体撮像素子の製造方法

Info

Publication number: JPH03286566A
Application number: JP2089687A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sugiyama; 仁杉山; Ryuichi Yanagi; 柳　龍一
Original assignee: Toshiba Corp; Iwate Toshiba Electronics Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Semiconductor Corp
Priority date: 1990-04-03
Filing date: 1990-04-03
Publication date: 1991-12-17

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は入力画像データを読取る固体撮像素子の製造方
法に係わり、特に、感光層に光を集光させるためのレン
ズ状断面形状を有した集光体を形成する固体撮像素子の
製造方法に関する。

（従来の技術）例えば携帯型のＴＶカメラには固体撮像素子が組込まれ
ている。この固体撮像素子は一般的に第３図に示す断面
構造を有している。例えばＰ型Ｓｉ（シリコン）で形成
された半導体基板６上にＮ゛層からなる電荷転送路層２
と、例えばフォトダイオードからなる感光層３が設けら
れている。

そして、電化転送路層２の上面を例えば光反射率の良い
アルミ系材料で形成され遮光層４で覆っている。そして
、遮光層４および感光層３を透光性を有した例えばカラ
ーフィルタ等の透光層５で共通に覆っている。そして、
この透光層５の上面に透明樹脂でレンズ状断面形状を有
する集光体６が形成されている。

このような固体撮像素子において、上方から人力され、
前記集光体６を通過する光は屈折されて感光層３上に集
光される。また、集光体６以外の透光層５の上面に入射
された光は遮光層４にて反射されて、電荷転送路層２に
達しない。

一般に上述した固体撮像素子における集光体を形成する
手法としては、第４図に示すように、透光層５の上面の
感光層３に対向する位置に透明樹脂層７を形成し、その
上面に所定厚みの保護膜８を塗布する製造方法がある。

また、第５図（ａ）に示すように、透光層５の上面の感
光層３に対向する位置に透明の熱変形樹脂層９を形成し
て、この熱変形樹脂層９を加熱して、同図（ｂ）に示す
ように、レンズ状断面形状を有する集光体９ａに形成す
る製造方法が提唱されている。

さらに、第６図に示す製造方法が提唱されている（特開
昭６４−１０６６６号公報）。すなわち、透光層５の上
面に別の透明材料層１０を形成しく第６図（ｂ））　、
さらにこの透明材料層１０の上面の感光層３に対向する
位置に透明の熱変形樹脂層１１を形成して（同図（Ｃ）
）、この熱変形樹脂層１１を加熱して、同図（ｄ）に示
すように、レンズ状断面形状層１１ａに変形する。そし
て、最後に、このレンズ状断面形状層１１ａを用いてそ
の下部に存在する透明材料層１０に対して例えば酸素等
を用いたＲＩＥ等の異方性エツチング処理を行って、こ
の透明材料層１０をレンズ状断面形状層１１ａに相似す
る集光体１０ａに形成する。

しかしながら上述した各製造方法においてもまだ解消す
べき次のような問題があった。

すなわち、第４図に示す製造方法においては、製造工程
は簡単であるが、透明樹脂層７と保護膜８とで完全なレ
ンズ状断面形状を形成することは困難であるので、保護
層８の間部分８ａ近傍の集光性能が大幅に低下する問題
がある。

また、第５図に示す製造方法においては、熱変形樹脂層
９から形成された集光体９ａがそのまま露出しているの
で、この製造された固体撮像素子の後工程となる、マウ
ントキュアー工程や、シーリング工程における熱によっ
て、レンズ状断面形状に形成された集光体９ａの形状が
再度熱変形して、集光性能が劣化する問題がある。また
、集光体９ａの耐熱性能が低いので、固体撮像素子とし
て実際の稼働時に強い光が長時間に亘って入射した場合
に、その熱によって、集光体９ａが再度熱変形する懸念
もある。

上述した集光性能が劣化する問題点を解消したのが第６
図に示す製造方法であるが、この製造方法によれば、Ｒ
ＩＥ等の異方性エツチング処理工程が必要となる。した
がって、工程数が増大して、製造時間と製造費用が増大
する問題がある。また、エツチングの処理条件をよほど
正確に設定しないと、レンズ状断面形状層１１Ｈに相似
する形状の集光体１０ａが得られない懸念がある。すな
わち、この製造方法によれば、最終的な、レンズ状断面
形状を有する集光体１０ａを得るために、熱変形処理と
エッチンク処理との二つの工程が必要となるので、正確
なレンズ状断面形状を得るのが非常に難しい。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の製造方法によれば、正確な安定した
レンズ状断面形状を有した集光体を得ることが困難であ
り、また、製造工程か複雑化する問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
紫外線ハードニング工程を付加するのみで、−旦熱変形
した後の熱変形を防止でき、長期に亘って正確な安定し
たレンズ状断面形状を維持できる集光体を形成でき、製
造費を大きく上昇させることなく、高性能の撮像素子を
製造てきる固体撮像素子の製造方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記課題を解消するために本発明は、半導体基板上に電
荷転送路層と感光層とを設け、電荷転送路層の上面に遮
光層を形成した固体撮像素子の製造方法において、感光層および遮光層を共通に透光層で覆う工程と、透光
層の上面における感光層に対向する位置に熱変形樹脂層
を形成する工程と、前記形成された熱変形樹脂層を加熱
してレンズ状断面形状を有した集光体に熱変形する工程
と、レンズ状断面形状に熱変形された集光体に対して紫
外線ハードニング処理を行う工程とを備えたものである
。

（作用）このような製造方法によれば、レンズ状断面形状に熱変
形された集光体に対して紫外線ハードニング処理を実行
しているので、従来の熱変形された状態で放置された集
光体に比較して、耐熱性能か上昇する。よって、安定し
たパータン形状の集光体が形成できる。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の固定撮像素子の製造方法を示す工程図
である。第３図と同一部分には同一符号を付しいてる。

先ず、第１図（ａ）に示すように、例えばＰ型Ｓｉ（シ
リコン）で形成された半導体基板６上にＮ゛層からなる
電荷転送路層２と、例えばフォトダイオードからなる感
光層３を形成する。そして、電化転送路層２の上面を例
えば光反射率の良いアルミ系材料で形成され遮光層４で
覆う。次に、遮光層４および感光層３を透光性を有した
例えばカラーフィルタ等の透光層５で共通に覆う。

次に、第１図（ｂ）に示すように、透光層５の上面の感
光層３に対向する位置に、例えばノボラック系またはス
チレン系の熱変形樹脂層２１を所定厚みで形成する。こ
の状態においては、熱変形樹脂層２１には若干の着色が
存在するので、第１図（ｃ）に示すように、この熱変形
樹脂層２１の全面に紫外線を照射して透明な熱変形樹脂
層２１ａとするＣ後露光処理）。

しかるのち、この透明になった熱変形樹脂層２１ａを１
３０〜１５０℃で所定時間加熱して、同図（ｄ）に示す
ように、レンズ状断面形状を有する集光体２１ｂに形成
する。

このままでは、前述したように、マウントキュアー工程
や、シーリング工程等の後工程において、−旦レンズ状
断面形状に形成された集光体２１ｂの形状が再度熱変形
されて、こりレンズ状断面形状が変形する懸念があるの
で、同図（ｅ）に示すように、この集光体２１ｂに対し
て紫外線ハードニング処理を実行して、耐熱性を向上さ
せた集光体２１ｃとする。

この紫外線ハードニンク処理は、樹脂中に含まれるＤｊ
ａｚｉｄｅか光エネルギーにより中間体を形成し、この
中間体が樹脂およびＤｉａｚｉｄｅを結合して高分子化
し、耐熱性が向上する現象を利用したものである。そし
て、実施例においては、第２図に示すように、第１図（
ｄ）の工程が終了した固体撮像素子を酸素（０２）雰囲
気下に制御して、紫外線を照射しながら、例えば１００
秒の時間をかけて温度を１００℃から１８０℃まで上昇
させる。

そして、温度１８０℃を維持した状態でさらに１００秒
間紫外線を照射する。なお、熱の印加時間は短く、また
紫外線が照射されるので、同図（ｄ）の工程でレンズ状
断面形状に熱変形された集光体２１ｂかさらに熱変形す
ることはない。なお、酸素（０２）雰囲気下でなくとも
、真空中であってもよい。

しかして、耐熱性を向上させた集光体２１（が得られる
。

このような固体撮像素子の製造方法であれば、熱変形樹
脂層２１ａを加熱してレンズ状断面形状を有した集光体
２１ｂに形成したのち、さらに紫外線ハードニング処理
を実行することによって、耐熱性を大幅に向上した集光
体２１ｃを得ることかできる。したかって、マウントキ
ュアー工程や。

シーリング工程等の後工程において、たとえ−旦レンズ
状断面形状に形成された集光体２１　Ｃに熱が印加され
たとしても、この集光体２１ｃか再度熱変形されること
はないので、このレンズ状断面形状か変形することを未
然に防止できる。また、この固体撮像素子の稼働時に強
い光か連続して入射して、固体撮像素子の温度か上昇し
たとしても、集光体２１ｃのレンズ状断面形状か変形す
ることはない。

しかして、−旦形成されたレンズ状断面形状は長期間に
亘ってその形状か維持されるので１．この集光体２１ｃ
に入射した光は確実に半導体基板上１に形成された感光
層３へ集光する。よって、この固体撮像素子の性能を長
期に亘って良好に維持できる。

また、紫外線ハードニング処理は、前述したように、簡
単な条件設定と簡単な装置で実現可能である。また、こ
の紫外線ハードニング処理工程は製品を一連の前工程か
ら連続して流すように配設すことか可能である。

したがって、エツチング処理における形状転写でもって
最終的なレンズ状断面形状を得る第６図に示した製造方
法に比較して、エツチング工程に起因する複雑な条件設
定や、かつ複雑なエツチング装置が不要であるので、製
造工程を大幅に簡素化でき、製造費を大幅に低減できる
。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては、第１図（ｄ）の熱変形処理工程
と同図（ｅ）の紫外線ハードニング処理工程とを別々の
装置で行うように説明したが、紫外線ハードニング装置
でもって、第２図に示す温度条件で紫外線を照射する前
に、紫外線を照射しないで温度だけを前述したように　
１３０〜１５０℃で所定時間加熱することによって、熱
変形樹脂層２１ａをレンズ状断面形状に熱変形させても
よい。

また、実施例方法によれば、透光層５をカラー画像を受
光する目的で、カラーフィルタで構成したか、モノクロ
（白黒）の画像を受光する場合は、通常の透明な保護膜
であってもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明の固体撮像素子の製造方法に
よれば、従来の製造工程に簡単な紫外線ハードニング工
程を付加するのみて、熱変形樹脂層における一旦レンズ
状断面形状に熱変形した後の再熱変形を防止できる。し
たがって、長期間に亘って正確な安定したレンズ状断面
形状を維持できる集光体を形成できるので、製造費を大
きく上昇させることなく、高性能の固体撮像素子を製造
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる固体撮像素子の製造
方法を示す工程図、第２図は実施例方法における紫外線
ハードニング処理工程の温度条件を示す図、第３図は一
般的な固体撮像素子を示す断面模式図、第４図乃至第６
図はそれぞれ従来の製造方法を示す工程図である。１・・・半導体基板、２・・・電荷転送路層、３・・・
感光層、４・・遮光層、５・・・透光層、２１゜２１ａ
・・・熱変形樹脂層、２１ｂ、２ＩＣ・・・集光体。

Claims

【特許請求の範囲】　半導体基板上に電荷転送路層と感光層とを設け、前記
電荷転送路層の上面に遮光層を形成した固体撮像素子の
製造方法において、前記感光層および前記遮光層を共通に透光層で覆う工程
と、前記透光層の上面における前記感光層に対向する位
置に熱変形樹脂層を形成する工程と、前記形成された熱
変形樹脂層を加熱してレンズ状断面形状を有した集光体
に熱変形する工程と前記レンズ状断面形状に熱変形され
た集光体に対して紫外線ハードニング処理を行う工程と
を備えた固体撮像素子の製造方法。