JPH0774331A - マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法Info
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- JPH0774331A JPH0774331A JP5218902A JP21890293A JPH0774331A JP H0774331 A JPH0774331 A JP H0774331A JP 5218902 A JP5218902 A JP 5218902A JP 21890293 A JP21890293 A JP 21890293A JP H0774331 A JPH0774331 A JP H0774331A
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- microlens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】中間層での光の吸収を低減し各受光部に入射す
る光の強度を高めるために、中間層の膜厚を薄膜化する
マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法を提
供する。 【構成】平坦化のための中間層５０１に中空部８を形成
し、この中に屈折率の大きな樹脂を充填して、マイクロ
レンズ９にする。
る光の強度を高めるために、中間層の膜厚を薄膜化する
マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法を提
供する。 【構成】平坦化のための中間層５０１に中空部８を形成
し、この中に屈折率の大きな樹脂を充填して、マイクロ
レンズ９にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受光部上にマイクロレ
ンズを備えた固体撮像素子及びその製造方法に関する。
ンズを備えた固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像方
式は、撮像管を用いた撮像方式に比べて小型軽量であ
り、また、耐久性も優れている。これらの利点により、
固体撮像素子は、家庭用ビデオカメラ等として、最も一
般的に使用されている。一般に、固体撮像素子は、受光
部と電荷転送部からなる。光は、各受光部で光電変換さ
れ、電荷を生じ、蓄積される。蓄積された電荷は、各受
光部から順次転送され、外部に出力される。
式は、撮像管を用いた撮像方式に比べて小型軽量であ
り、また、耐久性も優れている。これらの利点により、
固体撮像素子は、家庭用ビデオカメラ等として、最も一
般的に使用されている。一般に、固体撮像素子は、受光
部と電荷転送部からなる。光は、各受光部で光電変換さ
れ、電荷を生じ、蓄積される。蓄積された電荷は、各受
光部から順次転送され、外部に出力される。
【０００３】カラー用固体撮像素子は、カラー信号を得
るために、色分解フィルタを装着する。一般には、固体
撮像素子の各受光部上にゼラチンやカゼインを染色した
カラーフィルタを形成する方法が使用されている。ま
た、近年微細化が進み、受光部のサイズが５μｍ×５μ
ｍの固体撮像素子も開発されている。しかし、このよう
に、微細化が進むと、それぞれの受光部に入射する光信
号強度が弱くなり、十分な感度が得られなくなる。そこ
で、各受光部上にマイクロレンズを形成し、受光部周辺
の光を集光し、感度を増大させる方法が、一般に使用さ
れている。
るために、色分解フィルタを装着する。一般には、固体
撮像素子の各受光部上にゼラチンやカゼインを染色した
カラーフィルタを形成する方法が使用されている。ま
た、近年微細化が進み、受光部のサイズが５μｍ×５μ
ｍの固体撮像素子も開発されている。しかし、このよう
に、微細化が進むと、それぞれの受光部に入射する光信
号強度が弱くなり、十分な感度が得られなくなる。そこ
で、各受光部上にマイクロレンズを形成し、受光部周辺
の光を集光し、感度を増大させる方法が、一般に使用さ
れている。
【０００４】このような、カラーフィルタとマイクロレ
ンズを組み合わせた固体撮像素子の構造には、カラーフ
ィルタの上部にマイクロレンズが形成される構造（以
下、トップレンズ構造と称す）と、マイクロレンズの上
部にカラーフィルタが形成される構造（以下、トップフ
ィルタ構造と称す）とが挙げられる。図４は、トップレ
ンズ構造の固体撮像素子を示す断面図である。Ｓｉ基板
１の表面には、周知の技術により拡散や配線形成等が施
されており、そのために段差が生じている。この段差
は、通常２〜３μｍにも及ぶ。段差のある基板表面に直
接カラーフィルタを形成すれば、クラックや段切れを生
ずる。そこで、平坦化のために中間層５を形成し、その
上に、ブルー、グリーン、レッドからなるカラーフィル
タ１０を形成する。しかし、ここで、カラーフィルタ１
０上には再度段差が生ずる。この段差も通常は２〜３μ
ｍに及ぶ。図５は、ここでマイクロレンズを形成した場
合の断面図である。段差の上面に生ずるマイクロレンズ
９ａと段差の下面に生ずるマイクロレンズ９ｂは、カラ
ーフィルタ１０の段差により、大きさに差が生じてしま
う。従って、同一素子内の各受光部への入射光量にばら
つきが生じ、感度が変わってしまう。そこで、図４のよ
うに、再度平坦化のために中間層６を形成し、その上に
マイクロレンズ９を形成する。
ンズを組み合わせた固体撮像素子の構造には、カラーフ
ィルタの上部にマイクロレンズが形成される構造（以
下、トップレンズ構造と称す）と、マイクロレンズの上
部にカラーフィルタが形成される構造（以下、トップフ
ィルタ構造と称す）とが挙げられる。図４は、トップレ
ンズ構造の固体撮像素子を示す断面図である。Ｓｉ基板
１の表面には、周知の技術により拡散や配線形成等が施
されており、そのために段差が生じている。この段差
は、通常２〜３μｍにも及ぶ。段差のある基板表面に直
接カラーフィルタを形成すれば、クラックや段切れを生
ずる。そこで、平坦化のために中間層５を形成し、その
上に、ブルー、グリーン、レッドからなるカラーフィル
タ１０を形成する。しかし、ここで、カラーフィルタ１
０上には再度段差が生ずる。この段差も通常は２〜３μ
ｍに及ぶ。図５は、ここでマイクロレンズを形成した場
合の断面図である。段差の上面に生ずるマイクロレンズ
９ａと段差の下面に生ずるマイクロレンズ９ｂは、カラ
ーフィルタ１０の段差により、大きさに差が生じてしま
う。従って、同一素子内の各受光部への入射光量にばら
つきが生じ、感度が変わってしまう。そこで、図４のよ
うに、再度平坦化のために中間層６を形成し、その上に
マイクロレンズ９を形成する。
【０００５】図６は、トップフィルタ構造の固体撮像素
子を示す断面図である。トップレンズ同様Ｓｉ基板１上
には、段差が生じている。そこで、中間層５を形成し、
その上にマイクロレンズ９を形成する。このマイクロレ
ンズにより、再度段差が生ずる。そこで、再度中間層を
形成し、その上にカラーフィルタ１０を形成する。
子を示す断面図である。トップレンズ同様Ｓｉ基板１上
には、段差が生じている。そこで、中間層５を形成し、
その上にマイクロレンズ９を形成する。このマイクロレ
ンズにより、再度段差が生ずる。そこで、再度中間層を
形成し、その上にカラーフィルタ１０を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズ付きカ
ラー固体撮像素子は、基板にある段差の平坦化と、フィ
ルタ又はマイクロレンズによる段差の平坦化を行うのが
一般的であった。これらの段差は、それぞれ２〜３μｍ
あり、この段差を平坦化するには、中間層をそれぞれ４
〜６μｍの膜厚にする必要があった。従って、中間層の
膜厚は、トップレンズでは総計８μｍ以上にもなってい
た。中間層がこのような厚い膜厚になると、中間層によ
る光の吸収や拡散が無視できない大きさになる。そし
て、各受光部に入射する光の強度は低下し、感度の低下
を引き起こすという問題が生ずるのであった。また、ト
ップフィルタにおいては、基板の平坦化は、必ずしも必
要ではない。しかし、マイクロレンズの平坦化は必要で
あり、中間層での光の吸収を低減し入射する光の強度を
高めるには、この中間層を薄膜化するのが好ましい。
ラー固体撮像素子は、基板にある段差の平坦化と、フィ
ルタ又はマイクロレンズによる段差の平坦化を行うのが
一般的であった。これらの段差は、それぞれ２〜３μｍ
あり、この段差を平坦化するには、中間層をそれぞれ４
〜６μｍの膜厚にする必要があった。従って、中間層の
膜厚は、トップレンズでは総計８μｍ以上にもなってい
た。中間層がこのような厚い膜厚になると、中間層によ
る光の吸収や拡散が無視できない大きさになる。そし
て、各受光部に入射する光の強度は低下し、感度の低下
を引き起こすという問題が生ずるのであった。また、ト
ップフィルタにおいては、基板の平坦化は、必ずしも必
要ではない。しかし、マイクロレンズの平坦化は必要で
あり、中間層での光の吸収を低減し入射する光の強度を
高めるには、この中間層を薄膜化するのが好ましい。
【０００７】本発明の目的は、中間層での光の吸収を低
減し受光部に入射する光の強度を高めるために、中間層
の膜厚を薄膜化するマイクロレンズ付き固体撮像素子及
びその製造方法を提供することにある。
減し受光部に入射する光の強度を高めるために、中間層
の膜厚を薄膜化するマイクロレンズ付き固体撮像素子及
びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために、従来は平坦化のために用いていた中間
層に中空部を形成し、その中にマイクロレンズを埋め込
ませる構造を初めて見出した。従来は、マイクロレンズ
と中間層を別々の層として形成していたのである。本発
明では、これを見かけ上一つの層としたのである。 す
なわち、中間層の一部に中空部を形成し、その中に中間
層より大きな屈折率である樹脂を充填させ、マイクロレ
ンズを形成したのである。言い換えれば、中間層の一部
をマイクロレンズに置換したのである。このようにすれ
ば、マイクロレンズと中間層とを合わせた膜厚は、薄膜
化できる。そして、受光部の上に位置する中間層は、実
質上薄膜化する。
達成するために、従来は平坦化のために用いていた中間
層に中空部を形成し、その中にマイクロレンズを埋め込
ませる構造を初めて見出した。従来は、マイクロレンズ
と中間層を別々の層として形成していたのである。本発
明では、これを見かけ上一つの層としたのである。 す
なわち、中間層の一部に中空部を形成し、その中に中間
層より大きな屈折率である樹脂を充填させ、マイクロレ
ンズを形成したのである。言い換えれば、中間層の一部
をマイクロレンズに置換したのである。このようにすれ
ば、マイクロレンズと中間層とを合わせた膜厚は、薄膜
化できる。そして、受光部の上に位置する中間層は、実
質上薄膜化する。
【０００９】本発明は、基板上に中間層を形成し、前記
中間層の前記受光部上に位置する部分に中空部を形成
し、前記中空部を前記中間層より大きな屈折率を有する
樹脂で充填して前記マイクロレンズを形成することを特
徴としている。
中間層の前記受光部上に位置する部分に中空部を形成
し、前記中空部を前記中間層より大きな屈折率を有する
樹脂で充填して前記マイクロレンズを形成することを特
徴としている。
【００１０】
【作用】本発明において、中間層は、平坦化のためばか
りでなくマイクロレンズを埋没させるための支持層とし
ても作用する。中空部は、エッチングやレジストのオー
バーハング構造を利用して得られる。具体的には、次の
二つの方法が挙げられる。いずれの方法によっても、上
に凸の中空部が生ずる。
りでなくマイクロレンズを埋没させるための支持層とし
ても作用する。中空部は、エッチングやレジストのオー
バーハング構造を利用して得られる。具体的には、次の
二つの方法が挙げられる。いずれの方法によっても、上
に凸の中空部が生ずる。
【００１１】第一の方法では、過剰なドライエッチング
（オーバーエッチング）を利用するものである。図７
は、これを説明するＳｉ基板の断面図である。まず、エ
ッチングする層１２の上にレジスト１３をパターニング
する［図７（ａ）］。次に、ドライエッチングを施す。
このとき、異方性エッチングされる条件を選択すると、
層１２は、理想的には図７（ｂ）のようにエッチングさ
れる。更にエッチングを進めると層１２のレジストに近
いエッチング側面には、レジストが再付着する［図７
（ｃ）］。そのため、この部分は基板近傍に比べてエッ
チング速度は遅くなる。そして、更に過剰にオーバーエ
ッチングし、レジストを剥離すると、図７（ｄ）のよう
にオーバーハング構造が得られる。
（オーバーエッチング）を利用するものである。図７
は、これを説明するＳｉ基板の断面図である。まず、エ
ッチングする層１２の上にレジスト１３をパターニング
する［図７（ａ）］。次に、ドライエッチングを施す。
このとき、異方性エッチングされる条件を選択すると、
層１２は、理想的には図７（ｂ）のようにエッチングさ
れる。更にエッチングを進めると層１２のレジストに近
いエッチング側面には、レジストが再付着する［図７
（ｃ）］。そのため、この部分は基板近傍に比べてエッ
チング速度は遅くなる。そして、更に過剰にオーバーエ
ッチングし、レジストを剥離すると、図７（ｄ）のよう
にオーバーハング構造が得られる。
【００１２】第二の方法では、ポジレジストであるノボ
ラック樹脂のオーバーハング構造を用いる。図８は、こ
れを説明するＳｉ基板の断面図である。まず、ポジレジ
ストであるノボラック樹脂１４を塗布する［図８
（ａ）］。そして、この樹脂の一部１４ａを露光する
［図８（ｂ）］。現像する前にクロルベンゼンに浸漬す
ると、図８（ｃ）に示すように、ノボラック樹脂表面１
４ｂは変質し、現像液による溶解を受け難くなる。この
状態で現像すると、図８（ｄ）に示すように、オーバー
ハング構造が得られる。この方法は、配線金属形成方法
として周知のリフトオフ法を応用したものである。
ラック樹脂のオーバーハング構造を用いる。図８は、こ
れを説明するＳｉ基板の断面図である。まず、ポジレジ
ストであるノボラック樹脂１４を塗布する［図８
（ａ）］。そして、この樹脂の一部１４ａを露光する
［図８（ｂ）］。現像する前にクロルベンゼンに浸漬す
ると、図８（ｃ）に示すように、ノボラック樹脂表面１
４ｂは変質し、現像液による溶解を受け難くなる。この
状態で現像すると、図８（ｄ）に示すように、オーバー
ハング構造が得られる。この方法は、配線金属形成方法
として周知のリフトオフ法を応用したものである。
【００１３】マイクロレンズは、これらの方法で得られ
た中空部に、中間層より高い屈折率の樹脂を充填して形
成される。樹脂は、中空部のみ充填しても、過剰に塗布
して中間層の上にこの樹脂による新たな層が形成されて
も、或いは更にその後に、新たな層をエッチバックによ
って除去しても構わない。いずれにせよ、マイクロレン
ズを含む中間層の上面は、平坦となる。
た中空部に、中間層より高い屈折率の樹脂を充填して形
成される。樹脂は、中空部のみ充填しても、過剰に塗布
して中間層の上にこの樹脂による新たな層が形成されて
も、或いは更にその後に、新たな層をエッチバックによ
って除去しても構わない。いずれにせよ、マイクロレン
ズを含む中間層の上面は、平坦となる。
【００１４】なお、中空部は、受光部の上部に位置する
ように形成する。そうすれば、受光部の位置に合わせて
マイクロレンズが形成され、受光部上の中間層は、マイ
クロレンズに置換された形状となる。そして、受光部の
上に位置する中間層は、実質上、薄膜化する。上記の方
法に従えば、マイクロレンズは、凸部が受光部の反対側
に生ずる片凸レンズになる。 より集光効率を高めるな
ら、両凸レンズにする。すなわち、まず、エッチングや
現像のされ難い物質からなる第１の中間層を比較的薄く
形成する。すると、第１の中間層は、基板段差の影響で
受光部中央が凹の状態に形成される。次に、中空部を配
置するための第２の中間層を形成する。そして、上記の
ように処理すれば、マイクロレンズは、両凸型となる。
ように形成する。そうすれば、受光部の位置に合わせて
マイクロレンズが形成され、受光部上の中間層は、マイ
クロレンズに置換された形状となる。そして、受光部の
上に位置する中間層は、実質上、薄膜化する。上記の方
法に従えば、マイクロレンズは、凸部が受光部の反対側
に生ずる片凸レンズになる。 より集光効率を高めるな
ら、両凸レンズにする。すなわち、まず、エッチングや
現像のされ難い物質からなる第１の中間層を比較的薄く
形成する。すると、第１の中間層は、基板段差の影響で
受光部中央が凹の状態に形成される。次に、中空部を配
置するための第２の中間層を形成する。そして、上記の
ように処理すれば、マイクロレンズは、両凸型となる。
【００１５】トップフィルタ構造は、基板とカラーフィ
ルタの間にマイクロレンズを形成する構造である。従来
は、少なくともマイクロレンズの上部に中間層を形成す
る必要があった。本発明においては、マイクロレンズを
含む中間層の上面は平坦となり、その後、新たな平坦化
は必要ない。従って、中間層の膜厚は、極めて薄膜化す
る事が出来る。そして、中間層での光の吸収を低減する
ことにより各受光部に入射する光の強度を向上できる。
すなわち、感度を改善することが出来る。
ルタの間にマイクロレンズを形成する構造である。従来
は、少なくともマイクロレンズの上部に中間層を形成す
る必要があった。本発明においては、マイクロレンズを
含む中間層の上面は平坦となり、その後、新たな平坦化
は必要ない。従って、中間層の膜厚は、極めて薄膜化す
る事が出来る。そして、中間層での光の吸収を低減する
ことにより各受光部に入射する光の強度を向上できる。
すなわち、感度を改善することが出来る。
【００１６】トップレンズ構造では、本発明において
も、基板を平坦にするための中間層は必要である。しか
し、マイクロレンズを平坦にするための中間層は、受光
部上がマイクロレンズに置換されている。従って、実質
上薄膜化されており、中間層での光の吸収は低減し、感
度は改善される。また、素子製造後、素子を保護する目
的で樹脂にてモールドすることがある。従来は、モール
ドする前にマイクロレンずによる段差を平坦にする必要
があった。なぜならば、モールド樹脂の応力により、レ
ンズの変形を生ずるのである。そのため、中間層の総膜
厚は増大し、感度はさらに悪化した。しかし、本発明に
よれば、マイクロレンズを含む中間層の上面は平坦であ
り、直接樹脂を形成出来る。
も、基板を平坦にするための中間層は必要である。しか
し、マイクロレンズを平坦にするための中間層は、受光
部上がマイクロレンズに置換されている。従って、実質
上薄膜化されており、中間層での光の吸収は低減し、感
度は改善される。また、素子製造後、素子を保護する目
的で樹脂にてモールドすることがある。従来は、モール
ドする前にマイクロレンずによる段差を平坦にする必要
があった。なぜならば、モールド樹脂の応力により、レ
ンズの変形を生ずるのである。そのため、中間層の総膜
厚は増大し、感度はさらに悪化した。しかし、本発明に
よれば、マイクロレンズを含む中間層の上面は平坦であ
り、直接樹脂を形成出来る。
【００１７】
【実施例】次に、図を引用して本発明のいくつかの実施
例を説明する。 しかし、本発明は、これらの例に限ら
れるものではない。図１は、本実施例にかかる固体撮像
素子の各工程の断面図である。まず、従来技術に従い、
Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図示していな
い）の形成など、固体撮像素子に必要な配線形成までの
処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、２〜３μｍ
の段差が生じる。この状態が図１（ａ）である。
例を説明する。 しかし、本発明は、これらの例に限ら
れるものではない。図１は、本実施例にかかる固体撮像
素子の各工程の断面図である。まず、従来技術に従い、
Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図示していな
い）の形成など、固体撮像素子に必要な配線形成までの
処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、２〜３μｍ
の段差が生じる。この状態が図１（ａ）である。
【００１８】次に、中間層として、有機系のＳｉＯ2 膜
５０１（東京応化製、商品名ＯＣＤタイプ７）を形成す
る。この膜の屈折率は、およそ１．４である。Ｓｉ基板
１上の段差は、この中間層５０１により消滅し平坦にな
る。その上にレジスト７を塗布しパターニングする［図
１（ｂ）］。レジスト７は、受光部中央の一部７ａが取
り除かれるようにパターニングする。
５０１（東京応化製、商品名ＯＣＤタイプ７）を形成す
る。この膜の屈折率は、およそ１．４である。Ｓｉ基板
１上の段差は、この中間層５０１により消滅し平坦にな
る。その上にレジスト７を塗布しパターニングする［図
１（ｂ）］。レジスト７は、受光部中央の一部７ａが取
り除かれるようにパターニングする。
【００１９】次に、このレジスト７をマスクとして中間
層５０１をドライエッチングする。エッチングガスはＣ
Ｆ4 を使用し、３００％程度のオーバーエッチングを施
す。この処理によって、中間層５０１には、図１（ｃ）
のような上に凸の中空部８が発生する。次に、レジスト
を剥離し、次いで、中空部８にポリイミド樹脂［日立化
成（株）商品名ＰＩＸ１４００］を充填しマイクロレン
ズ９を形成する［図１（ｄ）］。中空部には、上に片凸
型のマイクロレンズが形成される。ポリイミド樹脂の屈
折率は、およそ１．８である。マイクロレンズ９を含む
中間層５０１の上面は、マイクロレンズ９形成と同時に
平坦になる。
層５０１をドライエッチングする。エッチングガスはＣ
Ｆ4 を使用し、３００％程度のオーバーエッチングを施
す。この処理によって、中間層５０１には、図１（ｃ）
のような上に凸の中空部８が発生する。次に、レジスト
を剥離し、次いで、中空部８にポリイミド樹脂［日立化
成（株）商品名ＰＩＸ１４００］を充填しマイクロレン
ズ９を形成する［図１（ｄ）］。中空部には、上に片凸
型のマイクロレンズが形成される。ポリイミド樹脂の屈
折率は、およそ１．８である。マイクロレンズ９を含む
中間層５０１の上面は、マイクロレンズ９形成と同時に
平坦になる。
【００２０】最後に、従来の方法でカラーフィルター１
０を受光部上に形成する〔図１（ｅ）〕。中間層５０１
は、マイクロレンズ９に比べて屈折率が小さな樹脂なら
よい。比較的屈折率の小さな樹脂として、有機系のＳｉ
Ｏ2 の他、例えば、ポリメチルメタクリレート等が挙げ
られる。マイクロレンズ９は、中間層５０１に比べて屈
折率の大きな樹脂ならよい。例えば、ポリイミドの他、
ポリスチレン等が挙げられる。
０を受光部上に形成する〔図１（ｅ）〕。中間層５０１
は、マイクロレンズ９に比べて屈折率が小さな樹脂なら
よい。比較的屈折率の小さな樹脂として、有機系のＳｉ
Ｏ2 の他、例えば、ポリメチルメタクリレート等が挙げ
られる。マイクロレンズ９は、中間層５０１に比べて屈
折率の大きな樹脂ならよい。例えば、ポリイミドの他、
ポリスチレン等が挙げられる。
【００２１】図２は、本発明による別の実施例にかかる
固体撮像素子の各工程の断面図である。まず、従来技術
に従い、Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図示し
ていない）の形成など固体撮像素子に必要な配線形成ま
での処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、２〜３
μｍの段差が生じる。次に、第１の中間層５０２を形成
する。その膜厚は、Ｓｉ基板１上の段差が残る程度の厚
さにする。すると、第１の中間層５０２は、基板段差の
影響で受光部中央が凹の状態に形成される。次に、第２
の中間層５０３としてポジレジストであるノボラック樹
脂を塗布する。この状態が図２（ａ）である。第１の中
間層５０２は、ポジレジストの現像液で除去されず、か
つ、屈折率が第２の中間層５０３とほぼ等しい樹脂を選
択する。
固体撮像素子の各工程の断面図である。まず、従来技術
に従い、Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図示し
ていない）の形成など固体撮像素子に必要な配線形成ま
での処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、２〜３
μｍの段差が生じる。次に、第１の中間層５０２を形成
する。その膜厚は、Ｓｉ基板１上の段差が残る程度の厚
さにする。すると、第１の中間層５０２は、基板段差の
影響で受光部中央が凹の状態に形成される。次に、第２
の中間層５０３としてポジレジストであるノボラック樹
脂を塗布する。この状態が図２（ａ）である。第１の中
間層５０２は、ポジレジストの現像液で除去されず、か
つ、屈折率が第２の中間層５０３とほぼ等しい樹脂を選
択する。
【００２２】次に、受光部中央の一部５０３ａを露光
し、次いで、クロルベンゼンに浸漬し現像する。第１の
中間層５０２は除去されないので、第２の中間層５０３
には両凸型の中空部８０１が生ずる。この状態が図２
（ｂ）である。次に、両凸型中空部８０１に樹脂を充填
し、マイクロレンズ９０１を形成する。中空部には、両
凸型のマイクロレンズが形成される。マイクロレンズ９
０１形成と同時にそのマイクロレンズ９０１を含む中間
層５０３の上面は、平坦となる〔図２（ｃ）〕。最後
に、従来の方法でカラーフィルタ１０を受光部上に形成
する〔図２（ｄ）〕。
し、次いで、クロルベンゼンに浸漬し現像する。第１の
中間層５０２は除去されないので、第２の中間層５０３
には両凸型の中空部８０１が生ずる。この状態が図２
（ｂ）である。次に、両凸型中空部８０１に樹脂を充填
し、マイクロレンズ９０１を形成する。中空部には、両
凸型のマイクロレンズが形成される。マイクロレンズ９
０１形成と同時にそのマイクロレンズ９０１を含む中間
層５０３の上面は、平坦となる〔図２（ｃ）〕。最後
に、従来の方法でカラーフィルタ１０を受光部上に形成
する〔図２（ｄ）〕。
【００２３】図３は、本発明による更に別の実施例にか
かる固体撮像素子の各工程の断面図である。まず、従来
技術に従い、Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図
示していない）の形成など、固体撮像素子に必要な配線
形成までの処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、
２〜３μｍの段差が生じる。次に、中間層５を形成して
基板の段差を平坦にする。次に、カラーフィルタ１０を
形成する。この時、最上面に形成する保護膜１０１は厚
く形成し、フィルターの段差を平坦にする。この状態が
図３（ａ）である。
かる固体撮像素子の各工程の断面図である。まず、従来
技術に従い、Ｓｉ基板１上に受光部３や電荷転送部（図
示していない）の形成など、固体撮像素子に必要な配線
形成までの処理を行う。このとき、Ｓｉ基板１上には、
２〜３μｍの段差が生じる。次に、中間層５を形成して
基板の段差を平坦にする。次に、カラーフィルタ１０を
形成する。この時、最上面に形成する保護膜１０１は厚
く形成し、フィルターの段差を平坦にする。この状態が
図３（ａ）である。
【００２４】次に、バックエッチを行い、保護膜１０１
を薄膜化し、次いで、ポジレジストであるノボラック樹
脂にて中間層６０１を形成し、受光部中央の一部６０１
ａを露光する。この状態が図３（ｂ）である。そして、
クロルベンゼンに浸漬し、現像する。保護膜１０１は、
ポジレジストの現像液で除去されない。そして、中間層
６０１には、上に凸の中空部が発生する。
を薄膜化し、次いで、ポジレジストであるノボラック樹
脂にて中間層６０１を形成し、受光部中央の一部６０１
ａを露光する。この状態が図３（ｂ）である。そして、
クロルベンゼンに浸漬し、現像する。保護膜１０１は、
ポジレジストの現像液で除去されない。そして、中間層
６０１には、上に凸の中空部が発生する。
【００２５】次に、中空部にポリイミド樹脂［日立化成
（株）商品名ＰＩＸ１４００］を充填しマイクロレンズ
９０２を形成する［図３（ｃ）］。ポリイミド樹脂の屈
折率はおよそ１．８である。マイクロレンズ９０２を含
む中間層６０１の上面は、マイクロレンズ９０２形成と
同時に平坦となる。中間層６０１は、マイクロレンズに
使用する樹脂の屈折率に比べて屈折率が小さな樹脂なら
よい。比較的屈折率の小さな樹脂として例えば、有機系
のＳｉＯ2の他、ポリメチルメタクリエート等が挙げら
れる。マイクロレンズ９０２は、中間層に使用する樹脂
の屈折率に比べて屈折率が大きな樹脂ならよい。例え
ば、ポリイミドの他、ポリスチレン等が挙げられる。
（株）商品名ＰＩＸ１４００］を充填しマイクロレンズ
９０２を形成する［図３（ｃ）］。ポリイミド樹脂の屈
折率はおよそ１．８である。マイクロレンズ９０２を含
む中間層６０１の上面は、マイクロレンズ９０２形成と
同時に平坦となる。中間層６０１は、マイクロレンズに
使用する樹脂の屈折率に比べて屈折率が小さな樹脂なら
よい。比較的屈折率の小さな樹脂として例えば、有機系
のＳｉＯ2の他、ポリメチルメタクリエート等が挙げら
れる。マイクロレンズ９０２は、中間層に使用する樹脂
の屈折率に比べて屈折率が大きな樹脂ならよい。例え
ば、ポリイミドの他、ポリスチレン等が挙げられる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、受光部
上の中間層を実質上薄膜化する事が出来る。従って、中
間層での光の吸収を低減することが出来、各受光部に入
射する光の強度は向上し、感度は改善される。また、マ
イクロレンズ形成と同時にそれを含む中間層の上面は、
平坦となる。従って、トップフィルタ構造では、樹脂モ
ールドする際、改めて平坦化する必要がない。
上の中間層を実質上薄膜化する事が出来る。従って、中
間層での光の吸収を低減することが出来、各受光部に入
射する光の強度は向上し、感度は改善される。また、マ
イクロレンズ形成と同時にそれを含む中間層の上面は、
平坦となる。従って、トップフィルタ構造では、樹脂モ
ールドする際、改めて平坦化する必要がない。
【図１】本発明の一実施例における固体撮像素子の各工
程の断面図。
程の断面図。
【図２】本発明の別の実施例における固体撮像素子の各
工程の断面図。
工程の断面図。
【図３】本発明の更に別の実施例における固体撮像素子
の各工程の断面図。
の各工程の断面図。
【図４】従来のトップレンズ構造による固体撮像素子の
断面図。
断面図。
【図５】平坦化を省略した場合のマイクロレンズ断面
図。
図。
【図６】従来のトップフィルタ構造による固体撮像素子
の断面図。
の断面図。
【図７】オーバーエッチングを利用した中空部作成の各
工程の断面図。
工程の断面図。
【図８】レジストのオーバーハングを利用した中空部作
成の各工程の断面図。
成の各工程の断面図。
１・・・・・Ｓｉ基板 ２・・・・・受光部拡散領域 ３・・・・・受光部 ４・・・・・基板段差 ５・・・・・中間層 ５０１・・・・・中間層（有機系ＳｉＯ2 ） ５０２・・・・・第１の中間層 ５０３・・・・・第２の中間層（ノボラック樹脂） ５０３ａ・・・・露光される領域 ６・・・・・中間層 ６０１・・・・・中間層（ノボラック樹脂） ６０１ａ・・・・露光される領域 ７・・・・・レジスト ７ａ・・・・レジストが取り除かれる領域 ８・・・・・上に凸の中空部 ８０１・・・・・両凸型中空部 ９・・・・・マイクロレンズ ９ａ・・・・段差部上面のマイクロレンズ ９ｂ・・・・段差部下面のマイクロレンズ ９０１・・・・・マイクロレンズ ９０２・・・・・マイクロレンズ １０・・・・・カラーフィルタ １０１・・・・・保護膜 １１・・・・・レジスト照射光 １２・・・・・エッチングする層 １３・・・・・レジスト １３ａ・・・・再付着したレジスト １４・・・・・ノボラック樹脂 １４ａ・・・・露光される領域 １４ｂ・・・・クロルベンゼン処理した表面 以上
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に受光部と電荷転送部を形
成し、前記受光部に対向するマイクロレンズを有する固
体撮像素子の製造方法において、 前記基板上に中間層を形成し、前記中間層の前記受光部
上に位置する部分に中空部を形成し、前記中空部を前記
中間層より大きな屈折率を有する樹脂で充填して前記マ
イクロレンズを形成することを特徴とする固体撮像素子
の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の中間層と中空部の下に、
前記中間層とは別の第２中間層を形成することを特徴と
する請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記マイクロレンズの凸部が少なくとも
前記受光部と反対側に有することを特徴とする、請求項
１または２記載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板上に受光部と電荷転送部を形
成し、前記受光部に対向するマイクロレンズを有する固
体撮像素子において、 前記中間層に中空部が形成されており、前記マイクロレ
ンズが前記中空部内に配置されたことを特徴とする固体
撮像素子。 - 【請求項５】 前記マイクロレンズの凸部が少なくとも
前記受光部と反対側に有することを特徴とする、請求項
４記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218902A JPH0774331A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5218902A JPH0774331A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774331A true JPH0774331A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16727109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5218902A Pending JPH0774331A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774331A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2335078A (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-08 | Samsung Electronics Co Ltd | CCD microlens array |
| EP1414071A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Method for forming an image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| EP1414068A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Image sensor having integrated thin film infrared filter |
| EP1414070A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| JP2005150697A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像装置 |
| KR100662501B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-01-02 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 제조방법 |
| US7193289B2 (en) | 2004-11-30 | 2007-03-20 | International Business Machines Corporation | Damascene copper wiring image sensor |
| JP2015068888A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロレンズアレイ基板の製造方法、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 |
| CN108074806A (zh) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 在基体的表面形成凸起结构的方法 |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP5218902A patent/JPH0774331A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2335078A (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-08 | Samsung Electronics Co Ltd | CCD microlens array |
| US6157017A (en) * | 1998-03-05 | 2000-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solid-state imaging devices having combined microlens and light dispersion layers for improved light gathering capability and methods of forming same |
| KR100662501B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-01-02 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 제조방법 |
| EP1414068A3 (en) * | 2002-10-25 | 2005-09-21 | OmniVision International Holding Ltd | Image sensor having integrated thin film infrared filter |
| EP1414070A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| EP1414070A3 (en) * | 2002-10-25 | 2005-08-10 | OmniVision International Holding Ltd | Image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| EP1414071A3 (en) * | 2002-10-25 | 2005-08-24 | OmniVision International Holding Ltd | Method for forming an image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| EP1414068A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Image sensor having integrated thin film infrared filter |
| EP1414071A2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Hua Wei Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd | Method for forming an image sensor having concave-shaped micro-lenses |
| US7388242B2 (en) | 2002-10-25 | 2008-06-17 | Omnivision International Holding Ltd. | Image sensor having integrated thin film infrared filter |
| JP2005150697A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JP4514576B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2010-07-28 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像装置 |
| US7193289B2 (en) | 2004-11-30 | 2007-03-20 | International Business Machines Corporation | Damascene copper wiring image sensor |
| US7655495B2 (en) | 2004-11-30 | 2010-02-02 | International Business Machiens Corporation | Damascene copper wiring optical image sensor |
| JP2015068888A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロレンズアレイ基板の製造方法、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 |
| CN108074806A (zh) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 在基体的表面形成凸起结构的方法 |
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