JPH05259425A - イメージセンサ - Google Patents

イメージセンサ

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JPH05259425A
JPH05259425A JP4088266A JP8826692A JPH05259425A JP H05259425 A JPH05259425 A JP H05259425A JP 4088266 A JP4088266 A JP 4088266A JP 8826692 A JP8826692 A JP 8826692A JP H05259425 A JPH05259425 A JP H05259425A
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JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
image sensor
opening
metal layer
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP4088266A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Sakai
義彦 酒井
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP4088266A priority Critical patent/JPH05259425A/ja
Publication of JPH05259425A publication Critical patent/JPH05259425A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工形状がコントロ−ルしやすく、光量の損
失を少なくし、集光が容易なマイクロミラ−レンズを用
いた感度又は分解能の高いイメ−ジセンサを提供するこ
とを目的とする。 【構成】 受光アレイ上に形成された金属層が、受光部
上に開口部を備え、該開口部の側壁が下方向に凸状のテ
−パ−形状で、更に該側壁面が凹面形状のマイクロミラ
−レンズを有するイメ−ジセンサ。 【効果】 開口部へ入射する光を該マイクロミラ−レン
ズを使って受光部へ集光させ、センサの感度を向上させ
る効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ等の光セ
ンサとして用いられるイメ−ジセンサに係り、特に感度
向上及び分解能(MTF)向上を実現するマイクロミラ
−レンズ付きのイメ−ジセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、イメ−ジセンサ或いは固体撮像素
子の感度向上の方法として、透光性樹脂材料等によるマ
イクロレンズが用いられてきた(特公昭60−5975
2号公報、特開平3−148173号公報参照)。
【0003】従来の固体撮像素子のマイクロレンズの構
成について図6を使って説明する。図6は、従来の固体
撮像素子の断面説明図である。図6に示すように、固体
撮像素子は、P型シリコン基板1にチャンネルストップ
2、転送段の拡散層3、フォトダイオ−ド4が形成さ
れ、この基板上に絶縁膜5、多結晶シリコンゲ−ト6が
積層形成されて、更にフォトダイオ−ド4の上部に半球
状の透光性樹脂材料等から成る集束体7が形成される構
成となっている。そして、透光性の材料から成る半球状
の集束体7は屈折率が1より大きく、この集束体7がマ
イクロレンズの役割を果たしている。また、この固体撮
像素子の受光領域はフォトダイオ−ド4の上面となって
いる。
【0004】このような固体撮像素子の構成となってい
るので、マイクロレンズである集束体7が入射光を屈折
させて、各受光領域のフォトダイオ−ド4へ集束させて
受光するようになっている。
【0005】次に、従来の固体撮像素子のマイクロレン
ズの製造方法について図7を使って説明する。図7は、
従来の固体撮像素子のマイクロレンズの製造方法を示す
製造プロセス断面説明図である。
【0006】P型シリコン基板1上にチャンネルストッ
プ2、転送段の拡散層3、フォトダイオ−ド4、絶縁膜
5、多結晶シリコンゲ−ト6をそれぞれ形成し、この上
に熱軟化性の材料からなる層、例えば、フォトレジスト
8を一様に塗布する(図7(a)参照)。
【0007】次に、フォトエッチング工程により、各受
光領域上面にフォトレジスト8がそれぞれ残るようにエ
ッチングし、(図7(b)参照)、その後、加熱により
フォトレジスト8を軟化させ、エッチングされたフォト
レジスト8の角の部分にだれを生じさせて、集束体(マ
イクロレンズ)7を形成する(図7(c)参照)。但
し、破線形状部分9は加熱する以前の集束体7の形状を
示すものである。このようにして、固体撮像素子のマイ
クロレンズが製造される。
【0008】従来の固体撮像素子のマイクロレンズの構
成をファクシミリ等に用いられるイメ−ジセンサに応用
すると、受光素子の表面に透光性の半球状の集束体7を
形成して、イメ−ジセンサの受光領域に入射する光の大
半を利用できるようにし、イメ−ジセンサの感度や輝度
を向上させることができるようになっていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマイクロレンズを用いたイメ−ジセンサでは、加熱
によるフォトレジストの「だれ」を利用してマイクロレ
ンズの球面を形成していたため、製造上の再現性が得ら
れず、加工処理が困難であるという問題点があった。
【0010】また、フォトレジストとして樹脂が利用さ
れていたため、光の吸収や散乱等による透過率の低下
が、入射光量の低下を招き、レンズとしての性能が十分
に得られず、イメ−ジセンサの感度向上を図ることが困
難であるという問題点があった。
【0011】本発明は上記実情に鑑みて成されたもの
で、加工形状がコントロ−ルしやすく、光量の損失を少
なくし、集光が容易なマイクロミラ−レンズを用いた感
度又は分解能の高いイメ−ジセンサを提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項1記載の発明は、複数の受光部がア
レイ状に配列された受光アレイを有するイメ−ジセンサ
において、前記受光アレイ上に、前記各受光部に対応し
た開口部を有する金属層を設け、前記金属層上面側の開
口部の面積を前記受光部側の開口部の面積より大きくし
たことを特徴としている。
【0013】上記従来例の問題点を解決するための請求
項2記載の発明は、請求項1記載のイメ−ジセンサにお
いて、前記金属層の前記開口部の側壁面が凹面形状を有
することを特徴としている。
【0014】上記従来例の問題点を解決するための請求
項3記載の発明は、請求項1記載のイメ−ジセンサにお
いて、前記金属層の前記開口部の底辺部分が前記受光部
の受光領域の一部を覆うよう形成されたことを特徴とし
ている。
【0015】
【作用】請求項1記載の発明によれば、受光アレイ上に
金属層が形成され、該金属層の受光部上に開口部が設け
られ、金属層上面側の開口部の面積を受光部側の開口部
の面積より大きくしたイメージセンサとしているので、
受光部の上方向からの光を集光させることができ、セン
サの感度を向上させることができる。
【0016】請求項2記載の発明によれば、金属層の開
口部の側壁面が凹面形状を有する請求項1記載のイメ−
ジセンサとしているので、受光部の上方向からの光を更
に集光させることができ、センサの感度を更に向上させ
ることができる。
【0017】請求項3記載の発明によれば、金属層の開
口部の底辺部分が受光部の受光領域の一部を覆うよう形
成された請求項1記載のイメ−ジセンサとしているの
で、入射光の漏れを防ぐことができ、分解能を向上させ
ることができる。
【0018】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図1は、本発明の一実施例に係るイメ−ジ
センサの平面説明図であり、図2は、図1のA−A′部
分の断面説明図である。
【0019】本実施例のイメ−ジセンサの構成について
図1及び図2を使って説明する。図1及び図2に示すよ
うに、ガラス等の透明基板20上に形成されたアモルフ
ァスシリコンを光電変換層とする受光素子21と、受光
素子21を覆うように積層されているポリイミド等から
なる表面保護層22と、テ−パ−形状の側壁を有するア
ルミニウム(Al)等から形成されたマイクロミラ−レ
ンズ23とから形成されている。つまり、マイクロミラ
−レンズ23は、各受光素子21に対応してAl等の金
属層に開口部が設けられ、金属層上面側の開口部の面積
が受光素子側の開口部の面積より大きくなるよう形成さ
れている。
【0020】そして、本実施例のイメ−ジセンサのマイ
クロミラ−レンズ23は、表面保護層22上にある程度
の厚さ(2〜3μm程度)を有するAl層を積層し、各
受光素子21の受光領域を開口するようフォトリソエッ
チング工程でAlを取り除いて形成され、各受光素子2
1の受光領域を囲むような側壁を有する構成となってい
る。
【0021】また、本実施例のマイクロミラ−レンズ2
3の側壁は下側に進む程に凸形状となってテ−パ−形状
を形成しており、更に側壁面の形状が凹面形状の湾曲面
となっている。つまり、図2に示すように、このテ−パ
−形状の側壁をもって受光領域への入射光を集光する構
成となっているので、受光領域を囲む側壁面が凹面鏡の
役割を果たしている。
【0022】次に、本実施例のイメ−ジセンサのマイク
ロミラ−レンズの製造方法について図3を使って説明す
る。図3は本実施例のイメ−ジセンサのマイクロミラ−
レンズの製造方法を示す製造プロセス断面説明図であ
る。
【0023】まず、ポリイミド等の表面保護層22に覆
われている、受光素子21や配線部を有するガラス基板
20上にマイクロミラ−レンズ23用の金属層となるア
ルミニウム(Al)層23aをDCスパッタリング法に
より2〜3μm程度着膜する(図3(a)参照)。
【0024】このとき、基板温度を低くすることにより
反射率の高いAl膜が得られることが知られているの
で、マイクロミラ−レンズ23の側壁における反射率を
高くするためには基板20の温度を低くしてAl層23
aを形成すればよい。
【0025】次に、受光素子21の受光領域に開口部を
形成するために、つまり、受光素子21の外周部分を側
壁で囲むようにマイクロミラ−レンズ23を形成するた
めに、Al層23a上にレジスト24を塗布し、フォト
リソエッチングラフィ−法により受光素子21上部にレ
ジストが形成されないようにレジスト24のパタ−ニン
グを行う(図3(b)参照)。
【0026】更に、ドライエッチング法によりAl層2
3aのエッチングを行う。このとき、エッチングガス
(例えば、Cl2 、CCl4 、BCl3 、CHCl3
等)やエッチング条件(例えば、圧力、パワ−、加速電
圧、放電周波数等)を最適化することにより、等方性エ
ッチングや異方性エッチング、更にテ−パ−角度等を自
由に選ぶことができる。
【0027】上記ドライエッチング法によるAl層のテ
ーパーエッチングについては、広く知られているところ
であり、例えば、「IEDM Technical Digest, p.
54」等に具体的に記載されている。
【0028】即ち、上記の一定条件のエッチング方法に
よれば、Al層の側面形状を再現性良くコントロ−ルす
ることができ、これによりAl層23bの側壁形状を下
に凸のテ−パ−形状にすることができる(図3(c)参
照)。
【0029】この後、レジスト24を除去すれば所望の
テ−パ−形状となったAl層のパタ−ニングが得られ、
このAl層23bの側壁を凹面鏡としてみれば、集光性
の優れたマイクロミラ−レンズ23として用いることが
できる(図3(d)参照)。
【0030】本実施例のイメ−ジセンサによれば、従来
のイメ−ジセンサにおける樹脂材料で形成されたマイク
ロレンズと比較して、透過率の低下やレンズ形状の精度
が悪化等による光量の損失がなく、また金属の加工精度
及び再現性が良好であるため、イメ−ジセンサの感度を
向上できる効果がある。
【0031】また、本実施例のイメ−ジセンサによれ
ば、マイクロミラ−レンズ23のテ−パ−形状を下に凸
とすることにより集光性が増すことができるために、よ
り光量の損失を少なくし、イメ−ジセンサの感度を向上
させる効果がある。
【0032】尚、上記実施例では受光部の周辺を囲むよ
うにマイクロミラ−レンズ23を形成したが、別の実施
例として、図4の平面説明図及び図4のB−B′部分の
断面説明図である図5に示すように、マイクロミラ−レ
ンズの開口部を受光素子21の受光領域部分よりも内側
とする構成も考えられる。つまり、受光素子21の受光
領域の一部(端部)をマイクロミラ−レンズのAl層で
覆う構成とするものである。
【0033】上記別の実施例のような構成とすることに
より、マイクロミラ−レンズ23′が入射光のもれを防
ぐためのシャドウマスク(遮光層)として用いることが
できるため、感度の向上とともに、分解能(MTF)を
増加させることができる効果もある。
【0034】また、上記別の実施例のイメ−ジセンサに
よれば、マイクロミラ−レンズ23′を遮光用のシャド
ウマスクとして兼用することができるため、シャドウマ
スク形成のためのプロセスが省くことができ、イメ−ジ
センサの製造を容易にできる効果がある。
【0035】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、受光アレ
イ上に金属層が形成され、該金属層の受光部上に開口部
が設けられ、金属層上面側の開口部の面積を受光部側の
開口部の面積より大きくしたイメージセンサとしている
ので、受光部の上方向からの光を集光させることがで
き、センサの感度を向上させることができる効果があ
る。
【0036】請求項2記載の発明によれば、金属層の開
口部の側壁面形状が凹面形状を有する請求項1記載のイ
メ−ジセンサとしているので、受光部の上方向からの光
を更に集光させることができ、センサの感度を更に向上
させることができる効果がある。
【0037】請求項3記載の発明によれば、金属層の開
口部の底辺部分が受光部の受光領域の一部を覆うよう形
成された請求項1記載のイメ−ジセンサとしているの
で、入射光の漏れを防ぐことができ、分解能を向上させ
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係るイメ−ジセンサの平
面説明図である。
【図2】 図1のA−A′部分の断面説明図である。
【図3】 (a)〜(d)は本実施例のイメ−ジセンサ
のマイクロミラーレンズの製造プロセス断面説明図であ
る。
【図4】 別の実施例のイメ−ジセンサの平面説明図で
ある。
【図5】 図4のB−B′部分の断面説明図である。
【図6】 従来のマイクロレンズを用いた固体撮像装置
の断面説明図である。
【図7】 従来の固体撮像装置の製造プロセス断面説明
図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、 2…チャンネルストップ、 3…
拡散層、 4…フォトダイオ−ド、 5…絶縁膜層、
6…多結晶シリコンゲ−ト、 7…集束体、8…フォト
レジスト、 9…破線形状部分、 20…基板、 21
…受光素子、22…表面保護層、 23…マイクロミラ
ーレンズ、 24…レジスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の受光部がアレイ状に配列された受
    光アレイを有するイメ−ジセンサにおいて、前記受光ア
    レイ上に、前記各受光部に対応した開口部を有する金属
    層を設け、前記金属層上面側の開口部の面積を前記受光
    部側の開口部の面積より大きくしたことを特徴とするイ
    メ−ジセンサ。
  2. 【請求項2】 前記金属層の前記開口部の側壁面が凹面
    形状を有することを特徴とする請求項1記載のイメ−ジ
    センサ。
  3. 【請求項3】 前記金属層の前記開口部の底辺部分が前
    記受光部の受光領域の一部を覆うよう形成されたことを
    特徴とする請求項1記載のイメ−ジセンサ。
JP4088266A 1992-03-13 1992-03-13 イメージセンサ Pending JPH05259425A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100410594B1 (ko) * 2001-06-30 2003-12-18 주식회사 하이닉스반도체 씨모스 이미지센서의 제조방법
JP2008014795A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Nissan Motor Co Ltd 赤外線センサおよび該赤外線センサの製造方法

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