JPH04278582A - Solid-state image sensing device and manufacture thereof - Google Patents
Solid-state image sensing device and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用い
られる高感度の固体撮像装置およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly sensitive solid-state imaging device used in video cameras and the like, and a method for manufacturing the same.
【0002】0002
【従来の技術】近年、固体撮像装置は、小型軽量,高信
頼性および高寿命等の利点を有しており、カラービデオ
カメラ,スチルカメラは勿論のこと計測器,生産機械や
画像情報処理装置等に広く利用されている。[Background Art] In recent years, solid-state imaging devices have advantages such as small size, light weight, high reliability, and long life. etc., are widely used.
【0003】従来の固体撮像装置の一例を図3に基づい
て説明する。半導体基板1の表面には、光電変換素子と
して機能するフォトダイオード2がマトリックス状に形
成されているとともに、このフォトダイオード2の間に
フォトダイオード2で光電変換された信号を転送する電
荷転送部3がポリシリコン等により形成されている。そ
してさらにこの上方にアルミニウム遮光膜4およびパシ
ベーション膜としてシリコン窒化膜5が設けられている
。An example of a conventional solid-state imaging device will be explained based on FIG. 3. On the surface of the semiconductor substrate 1, photodiodes 2 functioning as photoelectric conversion elements are formed in a matrix, and between the photodiodes 2 there is a charge transfer section 3 that transfers signals photoelectrically converted by the photodiodes 2. is made of polysilicon or the like. Further above this, an aluminum light shielding film 4 and a silicon nitride film 5 are provided as a passivation film.
【0004】そして、高感度の固体撮像装置ではシリコ
ン窒化膜5の上面に平滑層6を形成し、この平滑層6の
上面で、かつフォトダイオード2の上方位置にマイクロ
レンズ層7を設け、さらにこの上面を保護膜8で覆い、
マイクロレンズ層7により光をフォトダイオード2に集
光させ感度を向上させている。In a high-sensitivity solid-state imaging device, a smooth layer 6 is formed on the top surface of the silicon nitride film 5, a microlens layer 7 is provided on the top surface of the smooth layer 6 and above the photodiode 2, and This upper surface is covered with a protective film 8,
The microlens layer 7 focuses light onto the photodiode 2 to improve sensitivity.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
イクロレンズ層7は、平滑層6の上面に形成されている
とはいえ、この平滑層6の表面はフォトダイオード2上
面と電荷転送部3上面とに段差が生じているためこれに
沿って凹凸が発生し、マイクロレンズ層7はこれに沿っ
た形状に形成されてしまい、入射光が拡散してしまい感
度が低下するといった問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, although the microlens layer 7 is formed on the top surface of the smooth layer 6, the surface of the smooth layer 6 is different from the top surface of the photodiode 2 and the top surface of the charge transfer section 3. Since there is a step, unevenness occurs along this, and the microlens layer 7 is formed in a shape along this, which causes the problem that incident light is diffused and sensitivity is reduced.
【0006】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、フォトダイオード上面と電荷転送部との段差により
発生する凹凸をなくし平坦化し、入射光をフォトダイオ
ードに集光させ感度が向上するマイクロレンズ層を有す
る固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目
的とする。[0006] The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a microstructure that eliminates and flattens the unevenness caused by the difference in level between the top surface of the photodiode and the charge transfer section, and focuses incident light on the photodiode to improve sensitivity. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a lens layer and a method for manufacturing the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明における固体撮像装置は、まずフォトダイオー
ド上面に第1のマイクロレンズ層を、電荷転送部との段
差分の厚さで目玉状に形成し、表面を平坦化した後に、
その上面にさらに平滑層を堆積し、その上面に第2のマ
イクロレンズ層を形成した構成による。[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the solid-state imaging device of the present invention first forms a first microlens layer on the top surface of the photodiode with a thickness corresponding to the difference in level from the charge transfer portion. After forming and flattening the surface,
The structure is such that a smooth layer is further deposited on the upper surface, and a second microlens layer is formed on the upper surface.
【0008】[0008]
【作用】この構成によって、第1のマイクロレンズ層が
表面を平坦化するため、その上方に容易に第2のマイク
ロレンズ層を半凸状に形成できる。また両マイクロレン
ズ層により入射光をフォトダイオードに集光するため感
度を向上させることができる。[Operation] With this structure, since the surface of the first microlens layer is flattened, the second microlens layer can be easily formed in a semi-convex shape above it. Furthermore, since both microlens layers condense incident light onto the photodiode, sensitivity can be improved.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例である固体撮像装置
を図1に示す。図1において、1〜5は従来例の図3と
同一であるので、同一番号を付し、説明を省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid-state imaging device which is an embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 1 to 5 are the same as those in the conventional example shown in FIG. 3, so the same numbers are given and the explanation will be omitted.
【0010】すなわち本発明の特徴は、少なくともフォ
トダイオード2を覆う大きさで、フォトダイオード2上
方と、アルミニウム遮光膜4上方との間にできるシリコ
ン窒化膜5の段差を埋設するように水溶性カゼイン樹脂
からなる目玉状の第1のマイクロレンズ層11を設けた
ことである。この第1のマイクロレンズ層11を形成す
ることで、フォトダイオード2により多くの光を集めて
光量を増加させることができる。さらにアルミニウム遮
光膜4上方のシリコン窒化膜5と第1のマイクロレンズ
層11とを平滑化するためにアクリル形透明樹脂の平滑
層12を形成し、少なくとも第1のマイクロレンズ層1
1より大きく、アルミニウム遮光膜4上方の一部も含む
大きさで平滑層12の上面に設けられた水溶性カゼイン
からなる半凸状の第2のマイクロレンズ層13を設けて
いる。14は保護層である。That is, the feature of the present invention is that the water-soluble casein film is large enough to cover at least the photodiode 2 and is buried in the step of the silicon nitride film 5 formed between the upper part of the photodiode 2 and the upper part of the aluminum light-shielding film 4. This is achieved by providing the eyeball-shaped first microlens layer 11 made of resin. By forming this first microlens layer 11, more light can be collected by the photodiode 2 and the amount of light can be increased. Further, in order to smooth the silicon nitride film 5 and the first microlens layer 11 above the aluminum light shielding film 4, a smoothing layer 12 of acrylic transparent resin is formed, and at least the first microlens layer 1
A semi-convex second microlens layer 13 made of water-soluble casein is provided on the upper surface of the smooth layer 12 with a size larger than 1 and including a part above the aluminum light-shielding film 4. 14 is a protective layer.
【0011】この第2のマイクロレンズ層13を形成す
ることで、アルミニウム遮光膜4上方の光をフォトダイ
オード2に集光させることが可能となり、第1のマイク
ロレンズ層11とともに光を増加させることができ、感
度を向上させることができる。[0011] By forming this second microlens layer 13, it becomes possible to condense the light above the aluminum light shielding film 4 onto the photodiode 2, and together with the first microlens layer 11, the light is increased. can be used to improve sensitivity.
【0012】以下、本発明の一実施例である固体撮像装
置の製造工程断面図を図2を用いて説明する。図2(a
)は固体撮像装置の断面図を示すもので、半導体基板1
の表面には、光電変換素子として機能するフォトダイオ
ード2が所定のピッチで形成され、このフォトダイオー
ド2の間の絶縁層の電荷転送部3には、これを司る転送
電極がポリシリコン等により形成されている。Hereinafter, a cross-sectional view of the manufacturing process of a solid-state imaging device, which is an embodiment of the present invention, will be explained with reference to FIG. Figure 2 (a
) shows a cross-sectional view of the solid-state imaging device, in which the semiconductor substrate 1
On the surface of the photodiode 2, which functions as a photoelectric conversion element, are formed at a predetermined pitch, and in the charge transfer section 3 of the insulating layer between the photodiodes 2, a transfer electrode that controls this is formed of polysilicon or the like. has been done.
【0013】さらにこの上には、アルミニウム遮光膜4
およびパッシベーション膜として機能するシリコン窒化
膜5がそれぞれ設けられている。Furthermore, on top of this, an aluminum light shielding film 4 is provided.
and a silicon nitride film 5 functioning as a passivation film.
【0014】次に図2(b)に示すようにこのシリコン
窒化膜5の上面に、例えば水溶性カゼイン樹脂11Aを
塗布する。続いてこれをプリベークした後、マスク15
により露光する。Next, as shown in FIG. 2(b), the upper surface of the silicon nitride film 5 is coated with, for example, a water-soluble casein resin 11A. Next, after pre-baking this, mask 15
Expose to light.
【0015】次に図2(c)に示すように、現像,ポス
トベークし、フォトダイオード2上方のみに目玉状レン
ズ形の第1のマイクロレンズ層11を形成し平坦化する
。このように表面を平坦化した層の上方に第2のマイク
ロレンズ層13を形成するので、第2のマイクロレンズ
層13を容易に半凸に形成できる。Next, as shown in FIG. 2C, development and post-baking are performed to form and planarize the first microlens layer 11 in the shape of an eye-shaped lens only above the photodiode 2. Since the second microlens layer 13 is formed above the layer whose surface has been flattened in this manner, the second microlens layer 13 can be easily formed into a semi-convex shape.
【0016】この上面に、例えばアクリル系透明樹脂に
より、2μm程度の平滑層12を堆積する。次に、上記
平滑層12の上に、水溶性カゼイン樹脂13Aを塗布し
、プリベーク後マスク16により露光し、現像,ポスト
ベークを行なう。そして図2(d)に示すように半凸レ
ンズ形の第2のマイクロレンズ層13を形成する。なお
、この半凸レンズのサイズは、フォトダイオード2より
大きなサイズにし、電荷転送部3の領域も含んでもよい
。[0016] On this upper surface, a smooth layer 12 of about 2 μm is deposited, for example, from an acrylic transparent resin. Next, a water-soluble casein resin 13A is applied onto the smooth layer 12, and after pre-baking, it is exposed to light using a mask 16, followed by development and post-baking. Then, as shown in FIG. 2(d), a semi-convex lens-shaped second microlens layer 13 is formed. Note that the size of this semi-convex lens may be larger than the photodiode 2 and may also include the area of the charge transfer section 3.
【0017】そして、図2(e)に示すように、上記半
凸レンズ形の第2のマイクロレンズ層13を形成した基
板上にアクリル系樹脂を、例えば、1.0μm程度の膜
厚で塗布し、所定のマスクを介して露光し、専用現像液
で一括して、保護膜14を形成する。Then, as shown in FIG. 2E, an acrylic resin is applied to a thickness of, for example, about 1.0 μm onto the substrate on which the semi-convex lens-shaped second microlens layer 13 is formed. , the protective film 14 is formed by exposing through a predetermined mask and using a special developer all at once.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上のように本発明は、第1のマイクロ
レンズ層で表面を平坦化し、その上方の平坦層の上に第
2のマイクロレンズ層を形成することにより、第2のマ
イクロレンズ層の形状を容易に半凸形状に形成でき、両
マイクロレンズ層により光を多く集めフォトダイオード
に集光する光量を増加させることによって感度の高い固
体撮像装置を提供できる。As described above, the present invention flattens the surface of the first microlens layer and forms the second microlens layer on the flat layer above the first microlens layer. The layers can be easily formed into a semi-convex shape, and a solid-state imaging device with high sensitivity can be provided by collecting a large amount of light with both microlens layers and increasing the amount of light condensed on the photodiode.
【図1】本発明の一実施例の固体撮像装置の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図
2】同固体撮像装置の製造工程断面図[Figure 2] Cross-sectional view of the manufacturing process of the solid-state imaging device
【図3】従来の固
体撮像装置の断面図[Figure 3] Cross-sectional view of a conventional solid-state imaging device
【符号の説明】 1 半導体基板 2 フォトダイオード 3 電荷転送部 4 遮光膜 5 シリコン窒化膜(絶縁膜) 11 第1のマイクロレンズ層 12 平滑層 13 第2のマイクロレンズ層 14 保護膜[Explanation of symbols] 1 Semiconductor substrate 2 Photodiode 3 Charge transfer section 4. Light shielding film 5 Silicon nitride film (insulating film) 11 First microlens layer 12 Smooth layer 13 Second microlens layer 14 Protective film
Claims (2)
ドと、そのフォトダイオードで変換された信号電荷で転
送する電荷転送部と、その電荷転送部に入射する光を遮
断する遮光膜とを少なくとも有する固体撮像装置におい
て、前記フォトダイオード上方に形成されたそのフォト
ダイオードと前記電荷転送部との表面の段差を平坦化し
、前記フォトダイオードを覆う大きさの第1のマイクロ
レンズ層と、その第1のマイクロレンズ層の表面を含む
全表面に形成された前記第1のマイクロレンズ層の表面
と前記遮光膜上部表面との段差をさらに平滑にする平滑
層と、前記フォトダイオードの上部の前記平滑層上部に
形成された少なくともそのフォトダイオードより大きな
面積の第2のマイクロレンズ層とを有することを特徴と
する固体撮像装置。1. A photodiode formed on a semiconductor substrate, a charge transfer section that transfers signal charges converted by the photodiode, and a light shielding film that blocks light incident on the charge transfer section. In the solid-state imaging device, a first microlens layer formed above the photodiode and having a size that flattens the surface level difference between the photodiode and the charge transfer section and covers the photodiode; a smoothing layer for further smoothing the step between the surface of the first microlens layer and the upper surface of the light shielding film formed on the entire surface including the surface of the microlens layer; and the upper part of the smoothing layer above the photodiode. 1. A solid-state imaging device comprising at least a second microlens layer formed on the surface of the photodiode and having a larger area than the photodiode.
イオードを形成し、そのフォトダイオードの間の前記半
導体基板上に絶縁膜を介して信号電荷を転送する電荷転
送部およびその電荷転送部を遮光する遮光膜を形成した
後、前記フォトダイオード上面に、表面を平坦化し、か
つ集光するための第1のマイクロレンズ層を形成する工
程と、その第1のマイクロレンズ層の表面を含む全表面
に表面の平滑性をさらに向上させるための平滑層を形成
する工程と、その平滑層の上に前記フォトダイオードを
少なくとも覆う大きさの第2のマイクロレンズ層を形成
する工程とを少なくとも有することを特徴とする固体撮
像装置の製造方法。2. Photodiodes are formed in a matrix on a semiconductor substrate, and a charge transfer section for transferring signal charges on the semiconductor substrate between the photodiodes via an insulating film, and the charge transfer section are shielded from light. After forming the light shielding film, a step of flattening the surface and forming a first microlens layer for condensing light on the upper surface of the photodiode, and a step of forming a first microlens layer on the entire surface including the surface of the first microlens layer. It is characterized by comprising at least the steps of forming a smooth layer to further improve surface smoothness, and forming a second microlens layer having a size that at least covers the photodiode on the smooth layer. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3039995A JPH04278582A (en) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | Solid-state image sensing device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3039995A JPH04278582A (en) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | Solid-state image sensing device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04278582A true JPH04278582A (en) | 1992-10-05 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3039995A Pending JPH04278582A (en) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | Solid-state image sensing device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04278582A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5534720A (en) * | 1994-02-23 | 1996-07-09 | Lg Semicon Co., Ltd. | Solid state image sensing element |
US5691548A (en) * | 1993-09-28 | 1997-11-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device having high sensitivity and exhibiting high degree of light utilization and method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3039995A patent/JPH04278582A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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