JPH06112454A - マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法

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JPH06112454A
JPH06112454A JP4254538A JP25453892A JPH06112454A JP H06112454 A JPH06112454 A JP H06112454A JP 4254538 A JP4254538 A JP 4254538A JP 25453892 A JP25453892 A JP 25453892A JP H06112454 A JPH06112454 A JP H06112454A
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義和 佐野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロレンズの製造方法において、マイク
ロレンズの間隔を詰めても隣接するレンズ樹脂材料が接
触しないようにする。 【構成】 基板上に熱溶融するレンズ樹脂材料からなる
透明層8aを選択的に形成する工程と、透明層8aを熱
溶融しマイクロレンズ8を形成する工程とを有し、熱溶
融前の透明層8aを多角形でかつ辺の少なくとも一部8
bが隣合う頂点d,e,f,gを結ぶ線より内側にある
形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上にマイクロレン
ズを形成するマイクロレンズの製造方法および表面にマ
イクロレンズを有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化および微細
化に伴って製造工程および性能面で多くの課題が発生し
ているが、特に固体撮像装置においては小型化および画
素数の増大に伴って光電変換部の面積の減少による感度
の低下およびS/Nの低下が問題となっている。そのた
めに光電変換部の上にマイクロレンズを備えた固体撮像
装置が利用されるようになってきた。
【0003】以下従来のマイクロレンズの製造方法につ
いて、固体撮像装置の例について説明する。図3は従来
の固体撮像装置の要部断面図である。図3において、1
はシリコン単結晶からなる半導体基板、2はフォトダイ
オードからなる光電変換部、3は光電変換部2からの電
荷を転送する転送部、4は金属膜からなる遮光部、5は
有機透明膜からなる平坦化層、6は所望の色に染色され
た有機膜からなるカラーフィルタ層、7は有機透明膜か
らなる中間層、8は有機透明材料からなり凸型形状に形
成されたマイクロレンズである。
【0004】以上のように形成された固体撮像装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず光電変換部2およ
び遮光部4の上方に入射した光がマイクロレンズ8で集
光され、中間層7、カラーフィルター層6および平坦化
層5を通り光電変換部2に到達する。光電変換部2に到
達した光は電荷に変換され、その電荷が転送部3で転送
され、信号として出力される。
【0005】次に従来のマイクロレンズの製造方法につ
いて説明する。図4は従来のマイクロレンズの製造方法
における第1工程を説明する断面図、図5は同製造方法
における第2工程を説明する断面図、図6は同製造方法
における第3工程を説明する断面図、図6は同製造方法
における第4工程を説明する断面図、図7は同製造方法
における第5工程を説明する断面図である。まず図4に
示すように、光電変換部2、転送部3、遮光部4などが
形成された半導体基板1の上に平坦化層5、カラーフィ
ルタ層6および中間層7を形成した後、最終的にレンズ
8となるレンズ樹脂材料を回転塗布し、透明層8aを形
成する。次に図5に示すように、マイクロレンズ8の形
状を決めるマスク9を使用し、紫外線10を照射して透
明層8aを露光する。図5は透明層8aがポジ型の場合
を示しており、露光領域11が現像によって除去され、
図6に示すように透明層8aのパターンが間隔12によ
って区切られる。次に図7に示すように、透明層8aを
均一加熱し熱溶融してマイクロレンズ8を間隔12を隔
てて形成した後、加熱硬化する。
【0006】次にマイクロレンズ8を形成する前後の透
明層8aの形状について説明する。図8(a)は露光現
像後の透明層のパターンの平面図、図8(b)は加熱後
のマイクロレンズの平面図である。図8(a)に示すよ
うに、レンズ樹脂材料を回転塗布して透明層8aを形成
し、露光現像した直後ではマスク9に忠実に長方形にパ
ターンが形成されており、間隔12も設計値通りとなっ
ているが、透明層8aを加熱溶融した後では一般に図8
(b)に示すように各辺が外方向に膨らむ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、透明層8aのパターン形成時に間隔12
を狭くすると加熱溶融した際に隣接する透明層8aが接
触し、できあがったマイクロレンズ9が変形するという
課題を有していた。
【0008】この課題を解決するためには図8(a)に
おける間隔12を加熱溶融時の透明層8aの膨張分を考
慮して広くしておかなければならない。図9は隣接する
マイクロレンズ間の距離と固体撮像装置の相対光感度の
関係を示す図である。間隔12を小さくするほどマイク
ロレンズ9の占有面積が増加して光電変換部2に集光さ
れる光量は増加し相対光感度が向上する。しかしながら
相対光感度を向上させるためにマイクロレンズ9の間隔
12を小さくしていくと、透明層8aが変形し、流れ出
したレンズ樹脂材料が互いに接触して混じり合い、所望
のレンズ形状が得られなくなる。さらにその状態が進む
とレンズ形状を失って平坦になり、急激に相対光感度が
低下する。このような状態を図10、図11に示した。
【0009】図10(a)は露光現像後の透明層パター
ンの平面図、図10(b)は同透明層パターンの断面
図、図11(a)は透明層を加熱溶融して形成したマイ
クロレンズの平面図、図11(b)は同マイクロレンズ
の断面図である。図10(a)に示すレンズ樹脂材料を
塗布し、現像し、露光して形成した透明層8aのパター
ンおよび図10(b)に示すその断面が正確に出ていた
としても、間隔12が狭いと図11(a)に示すように
透明層8aのパターンの辺の中央部が膨れて透明層8a
が互いに接触し、図11(b)に示すようにマイクロレ
ンズ8の形状が崩れてしまうことになる。
【0010】この現象を防止するためにマイクロレンズ
9の間隔を広くすると、図9のA点で示すように相対光
感度を十分に上げることができない。
【0011】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、間隔を詰めても隣接する透明層が接触しないためで
きあがったマイクロレンズが変形しないマイクロレンズ
の製造方法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】この目的を達成するため
に本発明のマイクロレンズの製造方法は、基板上に熱溶
融する透明層を選択的に形成する工程と透明層を熱溶融
しレンズを形成する工程とを有し、熱溶融前の透明層を
多角形でかつ辺の少なくとも一部が隣合う頂点を結ぶ線
より内側にある形状に形成する構成を有しており、基板
が固体撮像装置の場合に同様にして光電変換部上にマイ
クロレンズを形成する構成を有している。
【0013】
【作用】この構成によって、レンズ樹脂材料からなる透
明層を加熱溶融してマイクロレンズを形成する際、透明
層のパターンの各辺が隣接する頂点を結ぶ線より内側に
あるため溶融中に隣接する透明層が接触することがな
い。すなわち固体撮像装置に適用したとき、従来のよう
にマイクレンズを小さくし性能を犠牲にして(図9のA
点)間隔を大きくする必要がないので図9のB点で示す
相対光感度を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下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(a)は本発明の一実施例にお
けるマイクロレンズの製造方法の前半工程を説明する平
面図、図1(b)は同製造方法の前半工程を説明する断
面図、図2(a)は同製造方法の後半工程を説明する平
面図、図2(b)は同製造方法の後半工程を説明する断
面図であり、それぞれ基板が固体撮像装置の例について
示している。これらの図において、従来例と同一箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。なお固体撮像装置
の製造工程は基本的には図4〜図7に示す製造工程と同
じであり、レンズ樹脂材料8aのパターン形成に使用す
るマスクが異なっている。
【0015】まず図1(a)に示すように、固体撮像装
置が形成された半導体基板の最上層である中間層7の上
にレンズ樹脂材料を回転塗布して透明層8aを形成し、
マスクを用いて露光する。透明層8aのパターンは頂点
がd,e,f,gで、各辺が隣接する頂点を結ぶ線より
内側に設計されたマスクを用いて露光される。この場合
は各辺の中間点8bが内側にある多角形のパターンの例
を示している。またその断面形状は図1(b)に示すよ
うになっており、透明層8aの間隔12は1個のパター
ンの頂点と隣接するパターンの頂点との間隔を示してい
る。このように形成された透明層8aを加熱溶融してマ
イクロレンズ8を形成する。
【0016】次に図2(a)に示すように、透明層8a
を溶融加熱すると、各辺がパターンの各頂点を結ぶ線に
まで広がる。この広がり量をマスク設計時に考慮してお
くことにより、できあがったときの間隔12を容易に制
御することができる。すなわち図2(b)に示すように
間隔12が設計値通りに確保されるために、マイクロレ
ンズ8が変形することなく形成される。
【0017】なお本実施例では、透明層8aのパターン
において各辺の中間点8bが隣接する頂点を結ぶ直線か
ら内側にあり8角形になっている例を示したが、円弧状
にへこんでいても、中間点8bの近傍が直線でその部分
がへこんでいてもよい。また透明層8aのパターン形状
は略長方形でなく、多角形でもよい。
【0018】なお本実施例では基板が固体撮像装置が形
成された半導体基板の例について説明したが、1次元の
ラインセンサーやガラス基板でも全く同様にしてマイク
ロレンズ8を形成することができる。
【0019】また本実施例では透明層8aのパターンの
4辺全てをへこませた例について説明したが、必要とす
る辺のみへこませても同様の効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明は、熱溶融前のレン
ズ樹脂材料で形成した透明層を多角形でかつ辺の少なく
とも一部が隣合う頂点を結ぶ線より内側にある形状に形
成することにより、熱溶融したときに隣接する透明層が
接触することがないため、できあがったマイクロレンズ
の形状が変形せずかつマイクロレンズの間隔を従来に比
べて狭くできる優れたマイクロレンズの製造方法を実現
できるものである。
【0021】また本発明によるマイクロレンズの製造方
法を固体撮像装置に適用すると、マイクロレンズを従来
より大きくできるため、より多くの光を集めることがで
き相対光感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例におけるマイクロレ
ンズの製造方法の前半工程を説明する平面図 (b)は同製造方法の前半工程を説明する断面図
【図2】(a)は同製造方法の後半工程を説明する平面
図 (b)は同製造方法の後半工程を説明する断面図
【図3】従来の固体撮像装置の要部断面図
【図4】従来のマイクロレンズの製造方法における第1
工程を説明する断面図
【図5】従来のマイクロレンズの製造方法における第2
工程を説明する断面図
【図6】従来のマイクロレンズの製造方法における第3
工程を説明する断面図
【図7】従来のマイクロレンズの製造方法における第4
工程を説明する断面図
【図8】(a)は露光現像後の透明層のパターンの平面
図 (b)は加熱後のマイクロレンズの平面図
【図9】隣接するマイクロレンズ間の距離と固体撮像装
置の相対光感度の関係を示す図
【図10】(a)は露光現像後の透明層のパターンの平
面図 (b)は同透明層のパターンの断面図
【図11】(a)は透明層を加熱溶融して形成したマイ
クロレンズの平面図 (b)は同マイクロレンズの断面図
【符号の説明】
8a 透明層 8b 中間点(辺の少なくとも一部) d,e,f,g 頂点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に熱溶融する透明層を選択的に形
    成する工程と、前記透明層を熱溶融しレンズを形成する
    工程とを有し、前記熱溶融前の透明層を多角形でかつ辺
    の少なくとも一部が隣合う頂点を結ぶ線より内側にある
    形状に形成することを特徴とするマイクロレンズの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも、光電変換部と前記光電変換
    部で発生した電荷を転送するための転送部とが形成され
    た半導体基板の上に熱溶融する透明層を選択的に形成す
    る工程と前記透明層を熱溶融しレンズを形成する工程と
    を有し、前記熱溶融前の透明層を多角形でかつ辺の少な
    くとも一部が隣合う頂点を結ぶ線より内側にある形状に
    形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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