JPH0624232B2 - Method of manufacturing solid-state imaging device - Google Patents

Method of manufacturing solid-state imaging device

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JPH0624232B2
JPH0624232B2 JP62065134A JP6513487A JPH0624232B2 JP H0624232 B2 JPH0624232 B2 JP H0624232B2 JP 62065134 A JP62065134 A JP 62065134A JP 6513487 A JP6513487 A JP 6513487A JP H0624232 B2 JPH0624232 B2 JP H0624232B2
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microlens
resist
solid
photosensitive
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勝久 三田
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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、各感光部上にマイクロレンズを設けた固体撮
像装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a microlens is provided on each photosensitive portion.

(従来の技術) 固体撮像装置は小型軽量、高信頼性、長寿命等の半導体
素子としての利点の他に、撮像管の欠点である焼き付き
や図形ひすみ等が無く、加えて、低残像である特徴を有
している。このため、カラーコンパクトビデオカメラは
当然のこと、計測器、生産機械、画像情報処理装置等へ
広く利用されている。
(Prior Art) A solid-state imaging device has advantages such as small size and light weight, high reliability, and long life as a semiconductor element, and is free from image sticking defects such as image sticking and pattern fading. It has certain characteristics. Therefore, the color compact video camera is naturally widely used for measuring instruments, production machines, image information processing devices and the like.

従来のカラー固体撮像装置の構造を第6図の断面図を用
いて説明する。半導体基板1上に光電変換素子として機
能するフォトダイオード2が所定ピッチで形成され、こ
の上に酸化膜等から成る絶縁膜3が形成され、更にその
上にパッシベーション膜として機能するPSG膜4が形
成される。更にこの上に、アルミニウム遮光膜5および
アクリル系レジストから成る平滑層6が形成される。フ
ォトダイオード2が形成された部分は感光部となり、ア
ルミニウム遮光膜5には前記感光部に相当する領域に開
口部が設けられる。そして、PEP法(Photo Engravin
g Process )と染色法により所定の感光部上にシアン染
色層7が形成され、混式防止のための中間層8を介し
て、別の所定感光部上にイエロー染色層9が形成され
る。白色光を検出する感光部上には染色層は設けられな
い。最後にこの上に保護層10が設けられる。前記の中
間層8および保護層10も平滑層6と同様にアクリル系
レジストから成る。
The structure of a conventional color solid-state imaging device will be described with reference to the sectional view of FIG. Photodiodes 2 functioning as photoelectric conversion elements are formed at a predetermined pitch on a semiconductor substrate 1, an insulating film 3 made of an oxide film or the like is formed thereon, and a PSG film 4 functioning as a passivation film is further formed thereon. To be done. Further, an aluminum light-shielding film 5 and a smoothing layer 6 made of an acrylic resist are formed on this. The portion where the photodiode 2 is formed becomes a photosensitive portion, and the aluminum light shielding film 5 is provided with an opening portion in a region corresponding to the photosensitive portion. And PEP method (Photo Engravin
g Process) and a dyeing method to form a cyan dyeing layer 7 on a predetermined photosensitive portion, and a yellow dyeing layer 9 is formed on another predetermined photosensitive portion via an intermediate layer 8 for preventing mixing. No dyeing layer is provided on the photosensitive section that detects white light. Finally, a protective layer 10 is provided on this. The intermediate layer 8 and the protective layer 10 are also made of an acrylic resist like the smooth layer 6.

(発明が解決しようとする問題点) こうした従来の固体撮像装置では、解像度を増すために
は、画素数を増加させることが必要であるが、そのため
有効画素面積に対する感光部面積は小さくなり、結局感
度低下を招くことになる。感度は、固体撮像装置の重要
な要素であり、この感度低下は、致命的な欠点となり、
性能が低下することになる。
(Problems to be Solved by the Invention) In such a conventional solid-state imaging device, it is necessary to increase the number of pixels in order to increase the resolution. Therefore, the photosensitive portion area with respect to the effective pixel area is reduced, and eventually, This leads to a decrease in sensitivity. Sensitivity is an important element of a solid-state imaging device, and this decrease in sensitivity is a fatal drawback.
Performance will be reduced.

この問題を解決するため、各感光部上にマイクロレンズ
をを設ける提案が今までに種々なされているが、それが
十分にに成功しているとは必ずしも言えない。
In order to solve this problem, various proposals have been made so far to provide a microlens on each photosensitive portion, but it cannot always be said that it has been sufficiently successful.

例えば、特開昭60−38989号には、パターン現像
された感光性樹脂を熱処理し、軟化して、凸レンズ状に
成型したマイクロレンズを得る方法が記載されている。
しかしながら、軟化した感光性樹脂が隣のマイクロレン
ズとつながってしまう、製造プロセスが複雑になる等
の、不具合がある。
For example, JP-A-60-38989 describes a method of obtaining a microlens molded into a convex lens shape by heat-treating a pattern-developed photosensitive resin and softening it.
However, there are problems that the softened photosensitive resin is connected to the adjacent microlens, the manufacturing process is complicated, and the like.

本発明は、より簡便な製造プロセスで、感度低下防止の
ためのマイクロレンズが、多画素化により精細化された
感光部上で有効にその機能を発揮できるようにした固体
撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention provides a method of manufacturing a solid-state image pickup device, which enables a microlens for preventing a decrease in sensitivity to effectively exhibit its function on a photosensitive section that has been made finer by increasing the number of pixels by a simpler manufacturing process. The purpose is to provide.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方
法は、半導体基板(1) 上に、複数の感光部(2) が行列状
に配列された画素領域(101) が形成されている固体撮像
像装置(2から9)の表面を平滑にするために、第1の感光
性樹脂を基板全体に塗布して平滑層(200) を形成する平
滑層形成過程と、上記平滑層(200) 上に、カゼイン系レ
ジストを第2の感光性樹脂として塗布し、このレジスト
を露光、現像して、上記複数の感光部(2) 上にマイクロ
レンズ層(201) を、レジストの軟化温度以上の熱処理を
加えることなく、形成するマイクロレンズ層形成過程
と、上記マイクロレンズ層(201) 及び上記平滑層(200又
は6)上に、第3の感光性樹脂を塗布して、保護膜(202)
を形成する過程と、を含むことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a pixel in which a plurality of photosensitive parts (2) are arranged in a matrix on a semiconductor substrate (1). In order to smooth the surface of the solid-state imaging device (2 to 9) in which the region (101) is formed, the first photosensitive resin is applied to the entire substrate to form the smooth layer (200). In the forming process, a casein-based resist is applied as a second photosensitive resin on the smoothing layer (200), and the resist is exposed and developed to form a microlens layer ( 201) is formed without applying heat treatment above the softening temperature of the resist, and a third photosensitive resin is formed on the microlens layer (201) and the smooth layer (200 or 6). Apply the protective film (202)
And a step of forming.

(作 用) 固体撮像装置の表面に第1乃至第3の感光性樹脂によっ
て、平滑層、マイクロレンズ層、表面保護膜が順次に形
成される。マイクロレンズ層となる第2の感光性樹脂
は、カゼイン系レジストである。この材料を塗布し、パ
ターン現像すると、膜のエッジが、第4図に示されるよ
うに、丸みを帯びる。これにより、低温プロセスで、感
光部上に凸状のマイクロレンズを簡便に形成することが
できる。
(Operation) A smooth layer, a microlens layer, and a surface protective film are sequentially formed on the surface of the solid-state imaging device by the first to third photosensitive resins. The second photosensitive resin that becomes the microlens layer is a casein resist. When this material is applied and pattern developed, the edges of the film are rounded as shown in FIG. This makes it possible to easily form a convex microlens on the photosensitive portion in a low temperature process.

また、第1及び第3の感光性樹脂によって、平滑層、保
護層を形成している。加熱による軟化処理がない、低温
プロセスでマイクロレンズを形成するので、一旦形成し
た樹脂膜が熱によって変形することはない。このため、
平滑層、中間層、保護層等に、同種の感光性樹脂を用い
ることができる。積層された同種の感光性樹脂は、一回
のパターン現像によって、表面の保護層から平滑層まで
の各層を同時に現像可能である。これにより、従来工程
で必要である、撮像装置のボンディングパット部(第2
図)の開口や、基板のスクライブ(ダイシング)線上の
感光性樹脂の除去を、最終的工程の保護層のパターニン
グ段階で、一括して行うことが可能となる。
Further, a smooth layer and a protective layer are formed of the first and third photosensitive resins. Since the microlenses are formed by a low temperature process without softening treatment by heating, the resin film once formed is not deformed by heat. For this reason,
The same kind of photosensitive resin can be used for the smooth layer, the intermediate layer, the protective layer, and the like. The laminated photosensitive resins of the same kind can simultaneously develop each layer from the surface protective layer to the smooth layer by one pattern development. As a result, the bonding pad section (second
The removal of the photosensitive resin on the openings shown in the drawing) and on the scribe (dicing) lines of the substrate can be performed collectively at the final step of patterning the protective layer.

この結果、固体撮像装置にマイクロレンズを形成するた
めに必要となる工程が簡便になり、工程数もへる。パタ
ーン現像されたマイクロレズ用のレジストを、熱処理に
よって軟化(流動化)させて、凸レンズ状に成型する工
程が余分に必要となる不具合を回避することができる。
熱処理によって流動化したレジストのパターンが広がる
不具合も回避される。
As a result, the steps required to form the microlenses in the solid-state imaging device are simplified and the number of steps is reduced. It is possible to avoid the problem that an extra step of molding the resist for pattern-developed micro-resist to be softened (fluidized) by heat treatment and molded into a convex lens shape is required.
The problem that the pattern of the resist fluidized by the heat treatment spreads is also avoided.

また、平滑層形成段階では、上記ボンディングパット部
の開口等のために、平滑層をパターン現像しないので、
段差のない平滑層上に次のレジストを塗布でき、レジス
トの塗布ムラ(ストリェーション)が発生しない。これ
により、品質及び歩留の良い製造プロセスが実現でき
る。
Further, in the smoothing layer forming step, since the smoothing layer is not pattern-developed due to the opening of the bonding pad portion and the like,
The next resist can be coated on the smooth layer having no steps, and resist unevenness (striation) does not occur. As a result, a manufacturing process with good quality and yield can be realized.

(実施例) 以下、本発明を図示する一実施例に基づいて詳述する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an illustrated example.

第1図(d)に、本発明に基づくカラー固体撮像装置の
一実施例の水平方向の断面図図を示す。
FIG. 1D shows a horizontal sectional view of an embodiment of the color solid-state imaging device according to the present invention.

半導体基板1中の表面にフォトダイオード2が所定ピッ
チで形成されており、その上にはフォトダイドーオ2に
対応する部分のみ薄く形成された絶縁膜3、PSG膜
4、フォトダイオード2に対応する部分のみ開口された
アルミニウム遮光膜5、平滑層6、所定フォトダイオー
ド2に対応する部分のみに形成されたシアン染色層7、
混色防止用の透明な第1の中間層8、および所定フオト
ダイオード2に対応する部分のみに形成されたイエロー
染色層9が従来装置と同様に形成されている。
Photodiodes 2 are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 at a predetermined pitch, and only the portions corresponding to the photodiodes 2 are thinly formed on the surface of the semiconductor substrate 1, the PSG film 4, and the photodiodes 2. An aluminum light-shielding film 5 having an opening only in a portion, a smoothing layer 6, a cyan dyeing layer 7 formed only in a portion corresponding to a predetermined photodiode 2,
A transparent first intermediate layer 8 for preventing color mixing and a yellow dyeing layer 9 formed only in a portion corresponding to a predetermined photodiode 2 are formed as in the conventional device.

イエロー層9の上には、透明の第2の中間層200が形
成され、その上の各フォトダイオード2に対応する部分
にマイクロレンズ層201が形成されている。このマイ
クロレンズ201上には、保護層202が設けられてい
る。
The transparent second intermediate layer 200 is formed on the yellow layer 9, and the microlens layer 201 is formed on the portion corresponding to each photodiode 2 thereon. A protective layer 202 is provided on the microlens 201.

第2図は、この固体撮像装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of this solid-state imaging device.

フォトダイオード2(図示省略)は、基板表面の画素領
域101に、水平レジスタ(図示省略)に沿う水平方向
Xに複数行および垂直レジスタ(図示省略)に沿う垂直
方向Yに複数列配列されるように、マトリックス状に形
成されている。
The photodiodes 2 (not shown) are arranged in the pixel region 101 on the substrate surface in a plurality of rows in a horizontal direction X along a horizontal register (not shown) and in a plurality of columns in a vertical direction Y along a vertical register (not shown). Are formed in a matrix.

この画素領域101の拡大図を第3図に示す。An enlarged view of this pixel region 101 is shown in FIG.

上述したようにフォトダイオード2(図示省略)の配列
に対応して、遮光膜の開口部102が水平方向Xおよび
垂直方向Yにマトリックス状に配列形成されている。マ
イクロレンズ層201は、開口部102の垂直方向の各
列に対応する位置に、垂直方向へストライブ状に形成さ
れ、開口部102の水平方向Xの幅よりも若干大きい幅
を有している。このストライプ状マイクロレンズ層は、
カゼイン系レジストにより形成されている。
As described above, the openings 102 of the light-shielding film are arranged in a matrix in the horizontal direction X and the vertical direction Y corresponding to the arrangement of the photodiodes 2 (not shown). The microlens layer 201 is formed in a stripe shape in the vertical direction at a position corresponding to each column in the vertical direction of the opening 102, and has a width slightly larger than the width of the opening 102 in the horizontal direction X. . This striped microlens layer is
It is formed of a casein-based resist.

次にこのようなカラー固体撮像装置の製造工程を第1図
に示す断面図を参照して説明する。
Next, a manufacturing process of such a color solid-state image pickup device will be described with reference to the sectional view shown in FIG.

まず、半導体基板1の表面に、光電変換素子であるフォ
トダイオード2を所定ピッチで形成する。つづいて、基
板1上に、例えば酸化膜等の絶縁膜3、その上にパッシ
ベーション膜、例えばPSG膜4を形成する。次いで、
このPSG膜4上にフォトダイオード2に対応する部分
が開口したアルミニウム遮光膜5を蒸着およびパターニ
ングにより形成する。しかる後、スピン塗布により全面
にアクリル樹脂等の透明高分子樹脂層よりなる平滑層6
を2μmの膜厚で形成する(第1図(a))。
First, the photodiodes 2 which are photoelectric conversion elements are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 at a predetermined pitch. Subsequently, an insulating film 3 such as an oxide film is formed on the substrate 1, and a passivation film such as a PSG film 4 is formed thereon. Then
An aluminum light-shielding film 5 having an opening corresponding to the photodiode 2 is formed on the PSG film 4 by vapor deposition and patterning. Then, a smooth layer 6 made of a transparent polymer resin layer such as acrylic resin is formed on the entire surface by spin coating.
Is formed with a film thickness of 2 μm (FIG. 1 (a)).

次に上記平滑層6の上に水溶性レジストを1.0μmの
膜厚でスピン塗布する。ここで、水溶性レジスト材料と
しては、ゼラチンやカゼイン等の蛋白質またはポリビニ
ルアルコールに感光剤の重クロム酸アンモニウム1%添
加したしたものがある。つづいて、この水溶性レジスト
を70℃で40分間プリベークした後、高圧水銀ランプ
を用いて所定のマスクを介して50mJ/cm2の条件で
露光する。その後、基板1を純水中に10秒間浸漬した
後ポストベークを行ない、水溶性レジスト層のうち所定
のフォトダイオード(シアン色感光部となるもの)に対
応する部分のみを残存させる。
Next, a water-soluble resist having a film thickness of 1.0 μm is spin-coated on the smooth layer 6. Examples of the water-soluble resist material include proteins such as gelatin and casein, or polyvinyl alcohol to which 1% ammonium dichromate as a photosensitizer is added. Subsequently, this water-soluble resist is pre-baked at 70 ° C. for 40 minutes, and then exposed under a condition of 50 mJ / cm 2 through a predetermined mask using a high pressure mercury lamp. After that, the substrate 1 is immersed in pure water for 10 seconds and then post-baked to leave only a portion of the water-soluble resist layer corresponding to a predetermined photodiode (which becomes a cyan photosensitive portion).

続いて基板1を60℃に保持されたシアン染色液に2分
間浸漬して残存水溶性レジスト層の染色を行ない、これ
を純水洗浄した後、乾燥することにより所定のフォトダ
イオードに対応する部分にシアン染色層7が形成される
(第1図(b))。
Subsequently, the residual water-soluble resist layer is dyed by immersing the substrate 1 in a cyan dyeing solution kept at 60 ° C. for 2 minutes, washing it with pure water, and then drying it to form a portion corresponding to a predetermined photodiode. A cyan dyed layer 7 is formed on the surface (FIG. 1 (b)).

続いて、平滑層と同じ方法により、基板全面に0.5μ
mの膜厚でアクリル系レジスト製の第1の中間層8を形
成する(第1図(b))。この中間層8は、混色防止膜
として機能する。
Then, by the same method as the smoothing layer, 0.5 μ
A first intermediate layer 8 made of an acrylic resist is formed to a film thickness of m (FIG. 1 (b)). The intermediate layer 8 functions as a color mixing prevention film.

次いで、前述のシアン染色層形成工程と同様にして、所
定の感光部(イエロー感光部となるもの)上にのみ水溶
性レジスト層を形成した後、基板1を60℃に保持した
イエロー染色液中に3分間浸漬し純水洗浄、乾燥を行な
ってイエロー染色層9を形成する(第1図(c))。
Then, in the same manner as in the cyan dyeing layer forming step described above, a water-soluble resist layer is formed only on a predetermined photosensitive portion (which becomes a yellow photosensitive portion), and then the substrate 1 is kept at 60 ° C. in a yellow dyeing liquid. It is immersed for 3 minutes in water, washed with pure water and dried to form a yellow dyed layer 9 (FIG. 1 (c)).

ここまでの工程は、従来装置の製造工程と同じである。
以後の工程が本発明の特徴となる部分である。
The steps up to this point are the same as the manufacturing steps of the conventional device.
The subsequent steps are the features of the present invention.

次に、第1の中間層8の形成工程と同様にして、基板全
面にアクリル系レジストを用いて第2の中間層200を
形成する(第1図(d))。この中間層200は、後に
形成されるマイクロレンズ層201に対して、平滑層と
しても機能する。続いて、カゼイン系レジスト、例えば
1%の重クロム酸アンモニウムを添加したカゼンインを
基板1上に1.0μmの膜厚で塗布し、前述の染色層形
成工程と同様にして、プリベーキングの後所定のマスク
を介して露光し、次いで基板ごと純水に浸漬した後ポス
トベークを行なって、第3図に示したようなストライプ
状のマイクロレンズ層201を形成する。(第1図
(d))。
Next, similarly to the step of forming the first intermediate layer 8, the second intermediate layer 200 is formed on the entire surface of the substrate using an acrylic resist (FIG. 1 (d)). The intermediate layer 200 also functions as a smooth layer with respect to the microlens layer 201 formed later. Then, a casein-based resist, for example, caseinin containing 1% ammonium dichromate is applied to the substrate 1 to a film thickness of 1.0 μm, and after the pre-baking, predetermined steps are performed in the same manner as the dyeing layer forming step. Then, the substrate is immersed in pure water and then post-baked to form a stripe-shaped microlens layer 201 as shown in FIG. (FIG. 1 (d)).

最後に、平滑層、中間層の形成工程と同様にして、アク
リル系レジストから成る保護層202をPEP法(Phot
o Engraving Process )により形成する。前述したよう
に、平滑層、中間層、保護層の各層は、いずれもアクリ
ル系レジストによって形成されるので、表面の保護層に
PEP法を行ってパターン現像すると、その下層の中間
層、平滑層も同時に現像される。このため、マイクロレ
ンズの保護膜202から基板表面の素子を保護するパシ
ベーション(PSG膜)4の上までの不要部分のレジス
ト層を一括して除去することができる。そして、本発明
に係るカラー固体撮像装置が完成する。
Finally, the protective layer 202 made of an acrylic resist is formed by the PEP method (Phot method) in the same manner as the steps of forming the smooth layer and the intermediate layer.
o Engraving Process). As described above, since each of the smooth layer, the intermediate layer and the protective layer is formed of an acrylic resist, when the surface protective layer is subjected to the pattern development by the PEP method, the intermediate layer and the smooth layer underneath thereof are formed. Are also developed at the same time. Therefore, it is possible to collectively remove an unnecessary portion of the resist layer from the protective film 202 of the microlens to the passivation (PSG film) 4 for protecting the elements on the substrate surface. Then, the color solid-state imaging device according to the present invention is completed.

第4図は、第1図(d)の主要部分の拡大断面図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1 (d).

ストライプパターンに形成されたマイクロレンズ層20
1は、アルミニウム遮光膜5の開口寸法よりも若干大き
い幅を有している。
Microlens layer 20 formed in a stripe pattern
1 has a width slightly larger than the opening size of the aluminum light shielding film 5.

第5図は、遮光膜開口寸法に対するマイクロレンズ幅の
(片側当りの)広がり量δが感光部の相対感度に及ぼす
効果の実測結果を示す。ここで、相対感度100%とは
マイクロレンズが無い場合の感度である。
FIG. 5 shows the actual measurement results of the effect of the spread amount δ (per one side) of the microlens width on the light-shielding film opening size on the relative sensitivity of the photosensitive portion. Here, the relative sensitivity of 100% is the sensitivity when there is no microlens.

同図からわかるように、マイクロレンズ層201は遮光
膜開口部に対して約1μm程度両側へ広がっている場合
に最も高い感度向上効果を発揮する。これは、マイクロ
レンズ層201の主としてその断面形状に基づく光学的
機能から、開口部より若干広がっている場合に最も多く
の光を開口部内へ集光するためと考えられる。つまり、
それよりもレンズ幅が小さい場合はレンズへの入射光量
が減少するため、またレンズ幅が大きさ過ぎる場合はレ
ンズの有効部分の断面形状が平板状に近くなりレンズと
しての集光機能が低下するためと考えられる。
As can be seen from the figure, the microlens layer 201 exhibits the highest effect of improving the sensitivity when the microlens layer 201 is spread to both sides by about 1 μm with respect to the opening of the light shielding film. It is considered that this is because the optical function mainly based on the cross-sectional shape of the microlens layer 201 condenses most light into the opening when the light slightly spreads from the opening. That is,
When the lens width is smaller than that, the amount of light incident on the lens decreases, and when the lens width is too large, the cross-sectional shape of the effective part of the lens becomes close to a flat plate shape, and the light collecting function as the lens deteriorates. It is thought to be because.

第5図に示す最大感度与えるδ=1μmという値は、遮
光膜開口部の寸法や開口部とマイクロレンズ層との間隔
などによって多少変化すると考えられるが、とくかくマ
イロレング層の幅を開口寸法より若干大きく形成すると
いうことが肝要である。
The value of δ = 1 μm, which gives the maximum sensitivity shown in FIG. 5, is considered to change somewhat depending on the size of the opening of the light-shielding film and the distance between the opening and the microlens layer. It is important to form it slightly larger.

このように、高い感度向上効果を得るためには、マイク
ロレンズ層201の幅寸法の制御およびマイクロレンズ
層201と遮光膜開口部との位置合わせを精度良く行な
うことが必要となる。特に多画素化、高精細化した場合
には極めて高い精度が要求される。
As described above, in order to obtain a high sensitivity improving effect, it is necessary to accurately control the width dimension of the microlens layer 201 and accurately align the microlens layer 201 and the light shielding film opening. Particularly when the number of pixels is increased and the definition is increased, extremely high accuracy is required.

本発明では、マイクロレンズ層201をカゼイン系レジ
ストにより形成しているため、カゼイン系レジストは微
細加工の解像度が他のレンズ用材料に比べ高いことか
ら、高い寸法精度をもつマイクロレンズ層を形勢するこ
とができる。さらに、マイクロレンズ層201を垂直方
向にストライプ状に形勢するようにしているため、垂直
方向の遮光膜開口部の位置ずれは水平方向に比べほとん
ど無いことから、マイクロレンズ層201と遮光膜開口
部との位置合わせを高い精度で行なうことができる。
In the present invention, since the microlens layer 201 is formed of the casein-based resist, the casein-based resist has a higher microfabrication resolution than other lens materials, so that it forms a microlens layer having high dimensional accuracy. be able to. Further, since the microlens layer 201 is formed in a stripe shape in the vertical direction, there is almost no positional deviation of the light shielding film opening in the vertical direction as compared with the horizontal direction. The alignment with and can be performed with high accuracy.

また、本発明の固体撮像装置の製造方法では、カゼイン
系レジストのパターン現像後のエッジが、第4図に示す
ように、丸みを帯びることをマイクロレンズ層の形成に
積極的に利用しており、マイクロレンズをより球面化す
るために、マイクロレンズ層201を熱処理して軟化
(リフロー)させることはしない。このため、熱軟化処
理におけるが如き、マイクロレンズの底部が広がってレ
ンズアレー同士が繋がるような不具合は生じない。この
ような熱処理を行わないで、既に積層され、レジストに
よって形成される、平滑層、中間層、保護層、色フィル
タ等が熱変形せずに済む。そして、各層に用いられるレ
ジスト材料間に軟化温度の相違が要求されないので、同
種の感光性樹脂を平滑層、中間層、保護層として共用す
ることが可能である。
Further, in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, it is positively used for forming the microlens layer that the edge of the casein resist after pattern development is rounded as shown in FIG. In order to make the microlens more spherical, the microlens layer 201 is not heat-treated to be softened (reflowed). Therefore, there does not occur such a problem that the bottoms of the microlenses are widened and the lens arrays are connected to each other as in the heat softening treatment. Without such heat treatment, the smooth layer, the intermediate layer, the protective layer, the color filter and the like which are already laminated and formed of the resist do not have to be thermally deformed. Since the difference in softening temperature is not required between the resist materials used for each layer, it is possible to use the same kind of photosensitive resin as a smooth layer, an intermediate layer and a protective layer.

このようにして、本発明に係る固体撮像装置は、高精細
化された場合にも高い感度を維持することができる。
In this way, the solid-state imaging device according to the present invention can maintain high sensitivity even when the definition is increased.

なお、上記実施例ではシアン、イエロー、ホワイトから
成る色フィルタを有するカラー固体撮像装置について述
べたが、本発明は例えば、シアン、イエロー、グリー
ン、マゼンタの補色方式、またはレッド、グリーン、ブ
ルーの3原色方式の色フィルタを積層したカラー固体撮
像装置や、モノクロ固体撮像装置にも適用できることは
勿論である。
Although the color solid-state image pickup device having the color filters of cyan, yellow, and white has been described in the above embodiment, the present invention is applicable to, for example, a complementary color system of cyan, yellow, green, and magenta, or three types of red, green, and blue. It is needless to say that the present invention can be applied to a color solid-state image pickup device in which primary color type color filters are laminated and a monochrome solid-state image pickup device.

この場合には、色フィルタを形成するための平滑層6〜
染色層9は、不要となる。またCCD型の固体撮像装置
だけでなく、MOS型、BBD型(バケツリレー型撮像
装置)CID型(電荷注入型撮像装置)にも適用可能で
ある。
In this case, the smoothing layer 6 to form the color filter
The dyeing layer 9 becomes unnecessary. Further, not only the CCD type solid-state image pickup device but also the MOS type, the BBD type (bucket relay type image pickup device) and the CID type (charge injection type image pickup device) are applicable.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の固体撮像装置の製造方法
においては、パターン現像された後の、カゼイン系レジ
ストのエッジが丸みを帯びるという性質を活用してマイ
クロレンズ層を形成する。このため、マイクロレンズ層
を熱処理によって軟化させ、凸レンズ状に成型処理する
従来の熱処理工程を回避することができる。
As described above, in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the microlens layer is formed by utilizing the property that the edges of the casein-based resist are rounded after pattern development. Therefore, it is possible to avoid the conventional heat treatment step of softening the microlens layer by heat treatment and molding it into a convex lens shape.

この結果、従来の熱処理工程を行うために、使用する膜
に不可欠の条件、すなわち、「マイクロレンズ層(感光
性樹脂)が軟化しても、その他の層(感光性樹脂)が軟
化しない」という条件が、本発明のプロセスでは、平滑
層、中間層、フィルタ層、マイクロレンズ層、及び保護
層等の各材質に課させることはない。よって、感光性樹
脂材料の選択の自由度が大きい。例えば、第1図に示し
た実施例のように、平滑層、中間層、保護層に同一種類
の感光性樹脂を用いることができる。こうした場合に
は、これ等の同種材質の層を後で一括してパターン現像
することが可能となる利点がある。従って、本発明によ
れば、より簡便な製造プロセスで、寸法制御及び位置合
わせ精度の良いマイクロレンズ層を形成することが可能
となる。
As a result, in order to carry out the conventional heat treatment step, an indispensable condition for the film to be used, that is, "even if the microlens layer (photosensitive resin) is softened, other layers (photosensitive resin) are not softened" The conditions are not imposed on the respective materials such as the smooth layer, the intermediate layer, the filter layer, the microlens layer and the protective layer in the process of the present invention. Therefore, there is a high degree of freedom in selecting the photosensitive resin material. For example, as in the embodiment shown in FIG. 1, the same kind of photosensitive resin can be used for the smooth layer, the intermediate layer and the protective layer. In such a case, there is an advantage that these layers of the same material can be subjected to pattern development collectively at a time. Therefore, according to the present invention, it becomes possible to form the microlens layer with high dimensional control and alignment accuracy by a simpler manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に係る固体撮像装置の製造工程および
構造の一実施例を示す断面図、第2図は第1図の固体撮
像装置の平面図、第3図は第2図の部分拡大図、第4図
は第1図(d)の部分拡大図、第5図は遮光膜開口寸法
に対するマイクロレンズ幅の広がり量が感度向上に及ぼ
す効果を示す図、第6図は従来の固体撮像装置の構造を
示す断面図。 1……半導体基板、2……フォトダイオード、3……絶
縁膜、4……パッシベーション膜、5……アルミニウム
遮光膜、6……平滑層、7……シアン染色層、8……中
間層、9……イエロー染色層、101……画素領域、1
02……遮光膜開口部、201……マイクロレンズ層、
202……保護層。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a manufacturing process and structure of a solid-state image pickup device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the solid-state image pickup device of FIG. 1, and FIG. 3 is a part of FIG. FIG. 4 is an enlarged view, FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 1 (d), FIG. 5 is a view showing the effect of the spread amount of the microlens width with respect to the aperture size of the light-shielding film, on the sensitivity improvement, and FIG. Sectional drawing which shows the structure of an imaging device. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Photodiode, 3 ... Insulating film, 4 ... Passivation film, 5 ... Aluminum light-shielding film, 6 ... Smoothing layer, 7 ... Cyan dyeing layer, 8 ... Intermediate layer, 9: yellow dye layer, 101: pixel area, 1
02: light-shielding film opening, 201: microlens layer,
202 ... a protective layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板(1) 上に、複数の感光部(2) が
行列状に配列された画素領域(101) が形成されている固
体撮像像装置(2から9)の表面を平滑にするために、第1
の感光性樹脂を基板全体に塗布し平滑層(200) を形成す
る平滑層形成過程と、 前記平滑層(200) 上に、カゼイン系レジストを第2の感
光性樹脂として塗布し、このレジストを露光、現像し
て、前記複数の感光部(2) 上にマイクロレンズ層(201)
を、レジストの軟化温度以上の熱処理を加えることな
く、形成するマイクロレンズ層形成過程と、 前記マイクロレンズ層(201) 及び前記平滑層(200) 上
に、第3の感光性樹脂を塗布して、保護膜(202) を形成
する過程と、 を含む、ことを特徴とする、固体撮像装置の製造方法。
1. A surface of a solid-state imaging device (2 to 9) having a plurality of photosensitive regions (2) arranged in a matrix on a semiconductor substrate (1) and having a smooth surface. To be the first
The smoothing layer forming process of forming the smoothing layer (200) by applying the photosensitive resin of 2) to the entire substrate, and applying a casein resist as the second photosensitive resin on the smoothing layer (200), After exposure and development, a microlens layer (201) is formed on the plurality of photosensitive parts (2).
A microlens layer forming process for forming the same without applying a heat treatment above the softening temperature of the resist, and applying a third photosensitive resin on the microlens layer (201) and the smoothing layer (200). And a step of forming a protective film (202), and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
【請求項2】前記第1及び第3の感光性樹脂は、いずれ
もアクリル系レジストであること特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の固体撮像装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the first and third photosensitive resins are both acrylic resists.
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