JPH10229179A - 電荷結合デバイス撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
電荷結合デバイス撮像素子およびその製造方法Info
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- JPH10229179A JPH10229179A JP9029928A JP2992897A JPH10229179A JP H10229179 A JPH10229179 A JP H10229179A JP 9029928 A JP9029928 A JP 9029928A JP 2992897 A JP2992897 A JP 2992897A JP H10229179 A JPH10229179 A JP H10229179A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズの水平転送方向の曲率半径と
垂直転送方向の曲率半径の違いによって、水平または垂
直転送方向のどちらか一方の光束が有効に受光面に入射
することができないため、感度の低下、スミアの発生を
来していた。 【解決手段】 ＣＣＤ撮像素子１は、受光部開口１８の
上方（光が入射する側）に平面視略長方形のマイクロレ
ンズ２１を設けたものであって、マイクロレンズ２１は
球面もしくは略球面を有する凸レンズで形成されている
ものである。
垂直転送方向の曲率半径の違いによって、水平または垂
直転送方向のどちらか一方の光束が有効に受光面に入射
することができないため、感度の低下、スミアの発生を
来していた。 【解決手段】 ＣＣＤ撮像素子１は、受光部開口１８の
上方（光が入射する側）に平面視略長方形のマイクロレ
ンズ２１を設けたものであって、マイクロレンズ２１は
球面もしくは略球面を有する凸レンズで形成されている
ものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷結合デバイス
（以下、ＣＣＤという、ＣＣＤはCharge coupleddevice
の略）撮像素子およびその製造方法に関する。
（以下、ＣＣＤという、ＣＣＤはCharge coupleddevice
の略）撮像素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＣＣＤ撮像素子では、図８に示す
ように、ユニットセル形状（またはピクセル形状）１３
１が長方形状を有するＣＣＤ撮像素子１０１であって
も、マイクロレンズ１２１のギャップの高さは、ＣＣＤ
撮像素子１０１の水平転送方向Ｈ、垂直転送方向Ｖとも
に同一の高さになっている。そのため、マイクロレンズ
１２１の水平転送方向の曲率半径と、垂直転送方向の曲
率半径とが異なっていた。
ように、ユニットセル形状（またはピクセル形状）１３
１が長方形状を有するＣＣＤ撮像素子１０１であって
も、マイクロレンズ１２１のギャップの高さは、ＣＣＤ
撮像素子１０１の水平転送方向Ｈ、垂直転送方向Ｖとも
に同一の高さになっている。そのため、マイクロレンズ
１２１の水平転送方向の曲率半径と、垂直転送方向の曲
率半径とが異なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特に高い感度を要求さ
れる１／４インチ以下の２５万画素程度の中解像度タイ
プ撮像素子においては、長方形のユニットセル（または
ピクセル）形状になっている。そのため、以下のような
課題が生じている。図９に示すように、ＣＣＤ撮像素子
の水平転送方向におけるマイクロレンズ・ギャップの高
さｈH と垂直転送方向におけるマイクロレンズ・ギャッ
プの高さｈ V とが等しいマイクロレンズ１２１を備え、
ユニットセル（またはピクセル）形状が水平転送方向に
長い従来構造のＣＣＤ撮像素子１０１では、（１）に示
すように、受光部開口１１１に対して、水平転送方向で
集光するようにマイクロレンズ１２１の形状を形成した
場合、（２）に示すように、垂直転送方向ではマイクロ
レンズ１２１の曲率半径ｒV が水平転送方向の曲率半径
ｒH よりも小さくなる。
れる１／４インチ以下の２５万画素程度の中解像度タイ
プ撮像素子においては、長方形のユニットセル（または
ピクセル）形状になっている。そのため、以下のような
課題が生じている。図９に示すように、ＣＣＤ撮像素子
の水平転送方向におけるマイクロレンズ・ギャップの高
さｈH と垂直転送方向におけるマイクロレンズ・ギャッ
プの高さｈ V とが等しいマイクロレンズ１２１を備え、
ユニットセル（またはピクセル）形状が水平転送方向に
長い従来構造のＣＣＤ撮像素子１０１では、（１）に示
すように、受光部開口１１１に対して、水平転送方向で
集光するようにマイクロレンズ１２１の形状を形成した
場合、（２）に示すように、垂直転送方向ではマイクロ
レンズ１２１の曲率半径ｒV が水平転送方向の曲率半径
ｒH よりも小さくなる。
【０００４】そのため、受光部開口１１１の上方に集光
領域が形成されるので、受光部開口１１１内の受光面Ｓ
では光束Ｌの一部が受光面Ｓよりも広く拡がる。その結
果、受光面Ｓに照射されない光束Ｌの部分が増大する。
このように、長方形のユニットセル（またはピクセル）
形状を持つＣＣＤ撮像素子１０１の場合、マイクロレン
ズ１２１で集光された光束Ｌが有効に受光面Ｓに入射す
ることができないため、マイクロレンズ１２１による感
度向上効果が低く、十分な感度が得られなかった。ま
た、受光部開口１１１の近傍に斜め光が入射されるとス
ミアを発生させる原因になっていた。
領域が形成されるので、受光部開口１１１内の受光面Ｓ
では光束Ｌの一部が受光面Ｓよりも広く拡がる。その結
果、受光面Ｓに照射されない光束Ｌの部分が増大する。
このように、長方形のユニットセル（またはピクセル）
形状を持つＣＣＤ撮像素子１０１の場合、マイクロレン
ズ１２１で集光された光束Ｌが有効に受光面Ｓに入射す
ることができないため、マイクロレンズ１２１による感
度向上効果が低く、十分な感度が得られなかった。ま
た、受光部開口１１１の近傍に斜め光が入射されるとス
ミアを発生させる原因になっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたＣＣＤ撮像素子およびその製造方
法である。
決するためになされたＣＣＤ撮像素子およびその製造方
法である。
【０００６】すなわち、ＣＣＤ撮像素子は、受光部開口
の上方に平面視略長方形のマイクロレンズを設けたＣＣ
Ｄ撮像素子であって、マイクロレンズは球面もしくは略
球面を有する凸レンズである。
の上方に平面視略長方形のマイクロレンズを設けたＣＣ
Ｄ撮像素子であって、マイクロレンズは球面もしくは略
球面を有する凸レンズである。
【０００７】上記ＣＣＤ撮像素子は、受光部開口の上方
に平面視略長方形でかつ球面もしくは略球面を有する凸
型のマイクロレンズを設けたことから、このマイクロレ
ンズに入射された光は、マイクロレンズの長手方向およ
び短手方向を問わず集光領域がほぼ同等の高さになる。
そのため、集光領域を受光面内に設定することにより、
マイクロレンズに入射した光は受光部開口の外部に照射
されることなく効率よく受光面に入射される。
に平面視略長方形でかつ球面もしくは略球面を有する凸
型のマイクロレンズを設けたことから、このマイクロレ
ンズに入射された光は、マイクロレンズの長手方向およ
び短手方向を問わず集光領域がほぼ同等の高さになる。
そのため、集光領域を受光面内に設定することにより、
マイクロレンズに入射した光は受光部開口の外部に照射
されることなく効率よく受光面に入射される。
【０００８】ＣＣＤ撮像素子の製造方法は、マイクロレ
ンズ形成層を形成した後、その上にレジスト膜を形成す
る。次いでレジスト膜に対して、形成しようとするマイ
クロレンズの短手方向にそってストライプ状の第１の溝
を形成するとともに、形成しようとするマイクロレンズ
の長手方向にそってストライプ状の第２の溝を前記第１
の溝よりも浅く形成する。その後レジスト膜をリフロー
処理して、各第１の溝と各第２の溝とに囲まれた領域の
レジスト膜を表面が球面もしくは略球面の凸レンズ形状
に形成した後、このレジスト膜とともにマイクロレンズ
形成層をエッチバックして、マイクロレンズ形成層に表
面が球面もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ
を形成する。
ンズ形成層を形成した後、その上にレジスト膜を形成す
る。次いでレジスト膜に対して、形成しようとするマイ
クロレンズの短手方向にそってストライプ状の第１の溝
を形成するとともに、形成しようとするマイクロレンズ
の長手方向にそってストライプ状の第２の溝を前記第１
の溝よりも浅く形成する。その後レジスト膜をリフロー
処理して、各第１の溝と各第２の溝とに囲まれた領域の
レジスト膜を表面が球面もしくは略球面の凸レンズ形状
に形成した後、このレジスト膜とともにマイクロレンズ
形成層をエッチバックして、マイクロレンズ形成層に表
面が球面もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ
を形成する。
【０００９】上記ＣＣＤ撮像素子の製造方法では、マイ
クロレンズ形成層上に形成したレジスト膜に対して、形
成しようとするマイクロレンズの短手方向にそってスト
ライプ状の第１の溝を形成し、同長手方向にそってスト
ライプ状の第２の溝を第１の溝よりも浅く形成した後、
レジスト膜をリフロー処理することから、従来の製造方
法よりもマイクロレンズの長手方向にそった曲率半径は
大きくなり同短手方向にそった曲率半径とほぼ同等に形
成することが可能になる。その際、第１の溝と第２の溝
とは、マイクロレンズの長手方向にそった曲率半径と同
短手方向にそった曲率半径とがほぼ同等の長さになるよ
うな深さを適宜選択して形成される。その結果、各第１
の溝と各第２の溝とに囲まれた領域のレジスト膜の表面
は球面もしくは略球面を有する凸型のレンズ形状にな
る。そして上記レジスト膜とともにマイクロレンズ形成
層をエッチバックすることから、上記レジスト膜で形成
した凸レンズ形状の部分がマイクロレンズ形成層に転写
されて、表面が球面もしくは略球面を有する凸型のマイ
クロレンズが形成される。
クロレンズ形成層上に形成したレジスト膜に対して、形
成しようとするマイクロレンズの短手方向にそってスト
ライプ状の第１の溝を形成し、同長手方向にそってスト
ライプ状の第２の溝を第１の溝よりも浅く形成した後、
レジスト膜をリフロー処理することから、従来の製造方
法よりもマイクロレンズの長手方向にそった曲率半径は
大きくなり同短手方向にそった曲率半径とほぼ同等に形
成することが可能になる。その際、第１の溝と第２の溝
とは、マイクロレンズの長手方向にそった曲率半径と同
短手方向にそった曲率半径とがほぼ同等の長さになるよ
うな深さを適宜選択して形成される。その結果、各第１
の溝と各第２の溝とに囲まれた領域のレジスト膜の表面
は球面もしくは略球面を有する凸型のレンズ形状にな
る。そして上記レジスト膜とともにマイクロレンズ形成
層をエッチバックすることから、上記レジスト膜で形成
した凸レンズ形状の部分がマイクロレンズ形成層に転写
されて、表面が球面もしくは略球面を有する凸型のマイ
クロレンズが形成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のＣＣＤ撮像素子に係わる
実施形態の一例を、図１の概略構成断面図および図２の
レイアウト図によって説明する。図１の（１）にはＣＣ
Ｄ撮像素子の水平転送方向の断面を示し、図１の（２）
にはＣＣＤ撮像素子の垂直転送方向の断面を示す。な
お、以下の説明では、ＣＣＤ撮像素子の垂直転送方向を
垂直方向といい、ＣＣＤ撮像素子の水平転送方向を水平
方向という。
実施形態の一例を、図１の概略構成断面図および図２の
レイアウト図によって説明する。図１の（１）にはＣＣ
Ｄ撮像素子の水平転送方向の断面を示し、図１の（２）
にはＣＣＤ撮像素子の垂直転送方向の断面を示す。な
お、以下の説明では、ＣＣＤ撮像素子の垂直転送方向を
垂直方向といい、ＣＣＤ撮像素子の水平転送方向を水平
方向という。
【００１１】図１および図２に示すように、ＣＣＤ撮像
素子１は、従来のものと同様に、半導体基板１１の上層
には、電荷蓄積部１２およびそれに隣接する位置に垂直
転送ＣＣＤ１３が形成されている。また半導体基板１１
上にはゲート絶縁膜１４を介して多結晶シリコン膜から
なる転送電極１５が形成されている。さらに層間絶縁膜
１６、遮光金属膜１７が形成されている。そして電荷蓄
積部１２上に受光部開口１８が形成されている。上記遮
光金属膜１７を覆う状態にパッシベーション膜１９が形
成され、その上部に、本発明に係わるマイクロレンズ２
１が形成されている。
素子１は、従来のものと同様に、半導体基板１１の上層
には、電荷蓄積部１２およびそれに隣接する位置に垂直
転送ＣＣＤ１３が形成されている。また半導体基板１１
上にはゲート絶縁膜１４を介して多結晶シリコン膜から
なる転送電極１５が形成されている。さらに層間絶縁膜
１６、遮光金属膜１７が形成されている。そして電荷蓄
積部１２上に受光部開口１８が形成されている。上記遮
光金属膜１７を覆う状態にパッシベーション膜１９が形
成され、その上部に、本発明に係わるマイクロレンズ２
１が形成されている。
【００１２】次に上記マイクロレンズ２１を詳しく説明
する。前記マイクロレンズ２１は、上記受光部開口１８
の上方（光が入射する側）に設けられていて、平面視略
長方形を成し、球面もしくは略球面を有する凸型レンズ
で構成されている。したがって、垂直方向におけるマイ
クロレンズ・ギャップの高さｈV は水平方向におけるマ
イクロレンズ・ギャップの高さｈH よりも高く形成され
る（ここでは、マイクロレンズ・ギャップの高さは受光
面からの高さとした）。その差δｈ（＝ｈV −ｈH ）は
マイクロレンズ２１の表面形状が球面または略球面とな
る値に設定される。例えばマイクロレンズ２１が凸球面
レンズで構成されている場合、マイクロレンズ２１の水
平方向の幅ｗH 、同垂直方向の幅ｗV 、同曲率半径をｒ
とすると、δｈは（１）式のようになる。
する。前記マイクロレンズ２１は、上記受光部開口１８
の上方（光が入射する側）に設けられていて、平面視略
長方形を成し、球面もしくは略球面を有する凸型レンズ
で構成されている。したがって、垂直方向におけるマイ
クロレンズ・ギャップの高さｈV は水平方向におけるマ
イクロレンズ・ギャップの高さｈH よりも高く形成され
る（ここでは、マイクロレンズ・ギャップの高さは受光
面からの高さとした）。その差δｈ（＝ｈV −ｈH ）は
マイクロレンズ２１の表面形状が球面または略球面とな
る値に設定される。例えばマイクロレンズ２１が凸球面
レンズで構成されている場合、マイクロレンズ２１の水
平方向の幅ｗH 、同垂直方向の幅ｗV 、同曲率半径をｒ
とすると、δｈは（１）式のようになる。
【００１３】
【数１】
【００１４】したがって、水平方向の幅ｗH 、同垂直方
向の幅ｗV を有する平面視略長方形状のマイクロレンズ
２１は、上記垂直方向におけるマイクロレンズ・ギャッ
プの高さｈV と水平方向におけるマイクロレンズ・ギャ
ップの高さｈH との差δｈを上記（１）式を満足するよ
うに設計することによって、曲率半径がｒなる球面形状
の凸レンズとなる。当然のことながら、マイクロレンズ
２１は凸球面レンズであることから、マイクロレンズ２
１の水平方向における頂点と同垂直方向における頂点は
同一点になる。
向の幅ｗV を有する平面視略長方形状のマイクロレンズ
２１は、上記垂直方向におけるマイクロレンズ・ギャッ
プの高さｈV と水平方向におけるマイクロレンズ・ギャ
ップの高さｈH との差δｈを上記（１）式を満足するよ
うに設計することによって、曲率半径がｒなる球面形状
の凸レンズとなる。当然のことながら、マイクロレンズ
２１は凸球面レンズであることから、マイクロレンズ２
１の水平方向における頂点と同垂直方向における頂点は
同一点になる。
【００１５】上記ＣＣＤ撮像素子１は、図３に示すよう
に、受光部開口１８の上方に平面視略長方形でかつ球面
もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ２１を設
けたことから、マイクロレンズ２１に入射された光Ｌ
は、マイクロレンズ２１の長手方向（水平方向）および
同短手方向（垂直方向）を問わず集光領域がほぼ同等の
高さになる。そのため、集光領域を受光面Ｓに設定する
ことにより、マイクロレンズ２１に入射した光は受光部
開口１８の外部に照射されることなく効率よく受光面Ｓ
に入射される。
に、受光部開口１８の上方に平面視略長方形でかつ球面
もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ２１を設
けたことから、マイクロレンズ２１に入射された光Ｌ
は、マイクロレンズ２１の長手方向（水平方向）および
同短手方向（垂直方向）を問わず集光領域がほぼ同等の
高さになる。そのため、集光領域を受光面Ｓに設定する
ことにより、マイクロレンズ２１に入射した光は受光部
開口１８の外部に照射されることなく効率よく受光面Ｓ
に入射される。
【００１６】次にＣＣＤ撮像素子の製造方法に係わる実
施形態の一例を以下に説明する。まず、マイクロレンズ
形成層を形成するまでの工程を、図を用いずに簡単に説
明する。ここでの説明では、前記図１および図２によっ
て説明したのと同様の構成部品には、前記符号を併せて
付して説明する。
施形態の一例を以下に説明する。まず、マイクロレンズ
形成層を形成するまでの工程を、図を用いずに簡単に説
明する。ここでの説明では、前記図１および図２によっ
て説明したのと同様の構成部品には、前記符号を併せて
付して説明する。
【００１７】従来のプロセスと同様にして、イオン注入
法によって、半導体基板１１に電荷蓄積部１２、垂直転
送ＣＣＤ１３を形成する。その後酸化および化学的気相
成長（以下、ＣＶＤという。ＣＶＤはChemical Vapor D
eposition の略）法によって半導体基板１１上にゲート
絶縁膜１４、多結晶シリコン膜等を形成する。次に例え
ば反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥという。ＲＩ
ＥはReactiveIon Etchingの略）によって上記多結晶シ
リコン膜を加工して転送電極１５を形成する。さらにＣ
ＶＤ法によって層間絶縁膜１６を形成した後、スパッタ
リングによって遮光金属膜１７を形成する。そしてリソ
グラフィー技術とＲＩＥ技術とによって受光部開口１８
を形成する。次いでパッシベーション膜１９を形成す
る。その後、必要に応じて、平坦化膜、カラーフィルタ
層等を形成した後、マイクロレンズ形成層３１を形成す
る。
法によって、半導体基板１１に電荷蓄積部１２、垂直転
送ＣＣＤ１３を形成する。その後酸化および化学的気相
成長（以下、ＣＶＤという。ＣＶＤはChemical Vapor D
eposition の略）法によって半導体基板１１上にゲート
絶縁膜１４、多結晶シリコン膜等を形成する。次に例え
ば反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥという。ＲＩ
ＥはReactiveIon Etchingの略）によって上記多結晶シ
リコン膜を加工して転送電極１５を形成する。さらにＣ
ＶＤ法によって層間絶縁膜１６を形成した後、スパッタ
リングによって遮光金属膜１７を形成する。そしてリソ
グラフィー技術とＲＩＥ技術とによって受光部開口１８
を形成する。次いでパッシベーション膜１９を形成す
る。その後、必要に応じて、平坦化膜、カラーフィルタ
層等を形成した後、マイクロレンズ形成層３１を形成す
る。
【００１８】以下、マイクロレンズの形成方法につい
て、図４〜図５に製造工程図によって説明する。図４〜
図５では、前記図１，図２によって説明した構成部品と
同様のものには同一符号を付す。
て、図４〜図５に製造工程図によって説明する。図４〜
図５では、前記図１，図２によって説明した構成部品と
同様のものには同一符号を付す。
【００１９】図４の（１）のレイアウト図に示すよう
に、塗布法によって、上記マイクロレンズ形成層３１上
にレジスト膜３２をポジ型レジストで形成した後、その
レジスト膜３２に対して例えば垂直方向（形成しようと
するマイクロレンズの短手方向）に対してストライプ状
に露光する。この露光は、例えば、現像後に形成される
レジストパターンが水平方向に隣接するレジストパター
ンと完全に分離されるだけの十分な露光量で行う。その
結果、レジスト膜３２に露光領域３３と未露光領域３４
とが形成される。なお、図面では、レジスト膜３２の未
露光領域をハッチングにより示した。
に、塗布法によって、上記マイクロレンズ形成層３１上
にレジスト膜３２をポジ型レジストで形成した後、その
レジスト膜３２に対して例えば垂直方向（形成しようと
するマイクロレンズの短手方向）に対してストライプ状
に露光する。この露光は、例えば、現像後に形成される
レジストパターンが水平方向に隣接するレジストパター
ンと完全に分離されるだけの十分な露光量で行う。その
結果、レジスト膜３２に露光領域３３と未露光領域３４
とが形成される。なお、図面では、レジスト膜３２の未
露光領域をハッチングにより示した。
【００２０】次いで図４の（２）のレイアウト図に示す
ように、上記レジスト膜３２に対して水平方向（形成し
ようとするマイクロレンズの長手方向）に対してストラ
イプ状に露光する。この露光は、前記露光時の露光量と
比較して十分に少ない露光量で行うことで、現像後に形
成されるレジストパターンが垂直方向に隣接するレジス
トパターンと完全に分離されないようにする。この露光
の露光量を制御することによって、現像時にレジスト膜
３２の厚さに対して途中までのギャップを形成する。そ
の結果、レジスト膜３２にこの露光における露光領域３
５と未露光領域３６とが形成される。なお、図面では、
この露光におけるレジスト膜３２の未露光領域をハッチ
ングにより示した。
ように、上記レジスト膜３２に対して水平方向（形成し
ようとするマイクロレンズの長手方向）に対してストラ
イプ状に露光する。この露光は、前記露光時の露光量と
比較して十分に少ない露光量で行うことで、現像後に形
成されるレジストパターンが垂直方向に隣接するレジス
トパターンと完全に分離されないようにする。この露光
の露光量を制御することによって、現像時にレジスト膜
３２の厚さに対して途中までのギャップを形成する。そ
の結果、レジスト膜３２にこの露光における露光領域３
５と未露光領域３６とが形成される。なお、図面では、
この露光におけるレジスト膜３２の未露光領域をハッチ
ングにより示した。
【００２１】その後、上記露光したレジスト膜３２を現
像することによって、図５の（３）の断面図に示すよう
に、レジストパターン３７が形成される。このレジスト
パターン３７（３７ａ）は、水平方向断面図に示すよう
に、水平方向に隣接するレジストパターン３７（３７
ｈ）とは第１の溝３８によって完全に分離され、垂直方
向断面図に示すように、垂直方向に隣接するレジストパ
ターン３７（３７ｖ）とは第２の溝３９によって完全に
は分離されていない。
像することによって、図５の（３）の断面図に示すよう
に、レジストパターン３７が形成される。このレジスト
パターン３７（３７ａ）は、水平方向断面図に示すよう
に、水平方向に隣接するレジストパターン３７（３７
ｈ）とは第１の溝３８によって完全に分離され、垂直方
向断面図に示すように、垂直方向に隣接するレジストパ
ターン３７（３７ｖ）とは第２の溝３９によって完全に
は分離されていない。
【００２２】上記第１の溝３８の底部３８Ｓと第２の溝
３９の底部３９Ｓとの高さの差δｈ R は、その後リフロ
ー処理によって形成されるマイクロレンズの水平方向の
ギャップの高さｈH と同垂直方向のギャップの高さｈV
との差δｈが上記（１）式を満足するような値に設定さ
れる。したがって、上記δｈR の値は、形成しようとす
るマイクロレンズの水平方向の幅ｗH および同垂直方向
の幅ｗV 、同マイクロレンズの曲率半径ｒ、リフロー処
理の温度、同時間、リフロー処理した際のレジスト膜３
２の粘度等を考慮して適宜決定される。また、第２の溝
３９は、露光量、露光時間等を調節することによって、
所望の深さに形成することが可能である。
３９の底部３９Ｓとの高さの差δｈ R は、その後リフロ
ー処理によって形成されるマイクロレンズの水平方向の
ギャップの高さｈH と同垂直方向のギャップの高さｈV
との差δｈが上記（１）式を満足するような値に設定さ
れる。したがって、上記δｈR の値は、形成しようとす
るマイクロレンズの水平方向の幅ｗH および同垂直方向
の幅ｗV 、同マイクロレンズの曲率半径ｒ、リフロー処
理の温度、同時間、リフロー処理した際のレジスト膜３
２の粘度等を考慮して適宜決定される。また、第２の溝
３９は、露光量、露光時間等を調節することによって、
所望の深さに形成することが可能である。
【００２３】その後レジストパターン３７をリフロー処
理して、図５の（４）の断面図に示すように、上記レジ
ストパターン３７を球面もしくは略球面の凸レンズ形状
に形成する。
理して、図５の（４）の断面図に示すように、上記レジ
ストパターン３７を球面もしくは略球面の凸レンズ形状
に形成する。
【００２４】続いて上記レジストパターン３７（レジス
ト膜３２）およびマイクロレンズ形成層３１をエッチバ
ックする。その結果、図５の（５）の断面図に示すよう
に、マイクロレンズ形成層３１の表面に球面もしくは略
球面の凸レンズ形状のマイクロレンズ２１が形成され
る。
ト膜３２）およびマイクロレンズ形成層３１をエッチバ
ックする。その結果、図５の（５）の断面図に示すよう
に、マイクロレンズ形成層３１の表面に球面もしくは略
球面の凸レンズ形状のマイクロレンズ２１が形成され
る。
【００２５】上記ＣＣＤ撮像素子の製造方法では、マイ
クロレンズ形成層３１上に形成したレジスト膜３２に対
して、形成しようとするマイクロレンズの短手方向（垂
直方向）にそってストライプ状の第１の溝３８を形成
し、形成しようとするマイクロレンズの長手方向（水平
方向）にそってストライプ状の第２の溝３９を第１の溝
３８よりも浅く形成した後、レジスト膜３２をリフロー
処理することから、従来の製造方法よりもマイクロレン
ズ２１の長手方向にそった曲率半径は大きくなりマイク
ロレンズの短手方向にそった曲率半径とほぼ同等に形成
することが可能になる。その際、第１の溝３８と第２の
溝３９とを、マイクロレンズの長手方向にそった曲率半
径とマイクロレンズの短手方向にそった曲率半径とがほ
ぼ同等の長さになるような深さを適宜選択して形成す
る。その結果、各第１の溝３８と各第２の溝３９とに囲
まれた領域のレジスト膜３２の表面は球面もしくは略球
面を有する凸型のレンズ形状になる。
クロレンズ形成層３１上に形成したレジスト膜３２に対
して、形成しようとするマイクロレンズの短手方向（垂
直方向）にそってストライプ状の第１の溝３８を形成
し、形成しようとするマイクロレンズの長手方向（水平
方向）にそってストライプ状の第２の溝３９を第１の溝
３８よりも浅く形成した後、レジスト膜３２をリフロー
処理することから、従来の製造方法よりもマイクロレン
ズ２１の長手方向にそった曲率半径は大きくなりマイク
ロレンズの短手方向にそった曲率半径とほぼ同等に形成
することが可能になる。その際、第１の溝３８と第２の
溝３９とを、マイクロレンズの長手方向にそった曲率半
径とマイクロレンズの短手方向にそった曲率半径とがほ
ぼ同等の長さになるような深さを適宜選択して形成す
る。その結果、各第１の溝３８と各第２の溝３９とに囲
まれた領域のレジスト膜３２の表面は球面もしくは略球
面を有する凸型のレンズ形状になる。
【００２６】そして上記レジスト膜３２とともにマイク
ロレンズ形成層３１をエッチバックすることから、上記
レジスト膜３２で形成した凸レンズ形状の部分がマイク
ロレンズ形成層３１に転写されて、表面が球面もしくは
略球面を有する凸型のマイクロレンズ２１が形成され
る。
ロレンズ形成層３１をエッチバックすることから、上記
レジスト膜３２で形成した凸レンズ形状の部分がマイク
ロレンズ形成層３１に転写されて、表面が球面もしくは
略球面を有する凸型のマイクロレンズ２１が形成され
る。
【００２７】上記図４および図５によって説明した露光
方法では、２回の露光を行う必要がある。そこで１回の
露光で上記レジストパターン３３の形状を得る方法を以
下に説明する。レジスト膜３２はポジ型レジストで形成
する。そして図６に示すように、露光によって得られる
露光パターン４１を格子状とし、その格子状の露光パタ
ーン４１における水平方向の露光パターン４１ｈを、こ
の露光を行う露光装置の解像度よりも狭い幅ｗH とす
る。なお、図面では、未露光領域をハッチングにより示
した。
方法では、２回の露光を行う必要がある。そこで１回の
露光で上記レジストパターン３３の形状を得る方法を以
下に説明する。レジスト膜３２はポジ型レジストで形成
する。そして図６に示すように、露光によって得られる
露光パターン４１を格子状とし、その格子状の露光パタ
ーン４１における水平方向の露光パターン４１ｈを、こ
の露光を行う露光装置の解像度よりも狭い幅ｗH とす
る。なお、図面では、未露光領域をハッチングにより示
した。
【００２８】このような露光パターン４１を形成するこ
とで、現像後に形成されるレジストパターンは、前記図
４の（３）によって説明したのと同様に、水平方向に隣
接するレジストパターンと完全に分離され、垂直方向に
隣接するレジストパターンとは完全に分離されないよう
になる。その後、上記露光を行ったレジスト膜を現像す
ることで、上記図５の（４）に示すのと同様なるレジス
トパターンが得られる。
とで、現像後に形成されるレジストパターンは、前記図
４の（３）によって説明したのと同様に、水平方向に隣
接するレジストパターンと完全に分離され、垂直方向に
隣接するレジストパターンとは完全に分離されないよう
になる。その後、上記露光を行ったレジスト膜を現像す
ることで、上記図５の（４）に示すのと同様なるレジス
トパターンが得られる。
【００２９】またはレジスト膜３２はネガ型レジストで
形成する。そして図７に示すように、露光によって得ら
れる未露光パターン５１（ハッチングにより示す部分）
を格子状とし、その格子状の未露光パターン５１におけ
る水平方向の未露光パターン５１ｈを、この露光を行う
露光装置の解像度よりも狭い幅ｗH とする。
形成する。そして図７に示すように、露光によって得ら
れる未露光パターン５１（ハッチングにより示す部分）
を格子状とし、その格子状の未露光パターン５１におけ
る水平方向の未露光パターン５１ｈを、この露光を行う
露光装置の解像度よりも狭い幅ｗH とする。
【００３０】このような未露光パターン５１を形成する
ことで、現像後に形成されるレジストパターンは、前記
図４の（３）によって説明したのと同様に、水平方向に
隣接するレジストパターンと完全に分離され、垂直方向
に隣接するレジストパターンとは完全に分離されないよ
うになる。その後、上記露光を行ったレジスト膜を現像
することで、上記図５の（４）に示すのと同様なるレジ
ストパターンが得られる。
ことで、現像後に形成されるレジストパターンは、前記
図４の（３）によって説明したのと同様に、水平方向に
隣接するレジストパターンと完全に分離され、垂直方向
に隣接するレジストパターンとは完全に分離されないよ
うになる。その後、上記露光を行ったレジスト膜を現像
することで、上記図５の（４）に示すのと同様なるレジ
ストパターンが得られる。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のＣＣＤ撮
像素子によれば、受光部開口の上方に平面視略長方形で
かつ球面もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ
を設けたので、このマイクロレンズに入射された光は、
マイクロレンズの長手方向および短手方向を問わずほぼ
集光領域がほぼ同等の高さになる。そのため、集光領域
を受光面に設定することでマイクロレンズに入射した光
は受光部開口の外部に照射されることなく効率よく受光
面に入射されることが可能になる。これによって、長方
形のユニットセル（またはピクセル）形状を有するＣＣ
Ｄ撮像素子の感度を高めることができるとともに、スミ
アの改善が図れる。
像素子によれば、受光部開口の上方に平面視略長方形で
かつ球面もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズ
を設けたので、このマイクロレンズに入射された光は、
マイクロレンズの長手方向および短手方向を問わずほぼ
集光領域がほぼ同等の高さになる。そのため、集光領域
を受光面に設定することでマイクロレンズに入射した光
は受光部開口の外部に照射されることなく効率よく受光
面に入射されることが可能になる。これによって、長方
形のユニットセル（またはピクセル）形状を有するＣＣ
Ｄ撮像素子の感度を高めることができるとともに、スミ
アの改善が図れる。
【００３２】本発明のＣＣＤ撮像素子の製造方法によれ
ば、形成しようとするマイクロレンズの短手方向にそっ
てストライプ状の第１の溝を形成し、形成しようとする
マイクロレンズの長手方向にそってストライプ状の第２
の溝を第１の溝よりも浅く形成した後、レジスト膜をリ
フロー処理するので、第１の溝の深さと第２の溝の深さ
とを適宜選択することによって、各第１の溝および各第
２の溝に囲まれたレジスト膜の表面を球面もしくは略球
面を有する凸型のレンズ形状に形成することが可能にな
る。そして上記レジスト膜とともにマイクロレンズ形成
層をエッチバックすることにより、上記レジスト膜で形
成した凸レンズ形状がマイクロレンズ形成層に転写され
るので、このマイクロレンズ形成層に表面が球面もしく
は略球面を有する凸型のマイクロレンズを形成すること
ができる。この製造方法により、水平方向、垂直方向を
問わずに受光面内に効率良く入射光を集光するマイクロ
レンズを形成することが可能になる。
ば、形成しようとするマイクロレンズの短手方向にそっ
てストライプ状の第１の溝を形成し、形成しようとする
マイクロレンズの長手方向にそってストライプ状の第２
の溝を第１の溝よりも浅く形成した後、レジスト膜をリ
フロー処理するので、第１の溝の深さと第２の溝の深さ
とを適宜選択することによって、各第１の溝および各第
２の溝に囲まれたレジスト膜の表面を球面もしくは略球
面を有する凸型のレンズ形状に形成することが可能にな
る。そして上記レジスト膜とともにマイクロレンズ形成
層をエッチバックすることにより、上記レジスト膜で形
成した凸レンズ形状がマイクロレンズ形成層に転写され
るので、このマイクロレンズ形成層に表面が球面もしく
は略球面を有する凸型のマイクロレンズを形成すること
ができる。この製造方法により、水平方向、垂直方向を
問わずに受光面内に効率良く入射光を集光するマイクロ
レンズを形成することが可能になる。
【図１】本発明のＣＣＤ撮像素子に係わる実施形態の概
略構成断面図である。
略構成断面図である。
【図２】図１に示したＣＣＤ撮像素子のレイアウト図で
ある。
ある。
【図３】マイクロレンズの作用の説明図である。
【図４】本発明の製造方法の実施形態に係わる製造工程
図（その１）である。
図（その１）である。
【図５】本発明の製造方法の実施形態に係わる製造工程
図（その２）である。
図（その２）である。
【図６】別の露光方法の説明図である。
【図７】別の露光方法の説明図である。
【図８】従来のＣＣＤ撮像素子のレイアウト図である。
【図９】従来のマイクロレンズに係わる課題の説明図で
ある。
ある。
１ ＣＣＤ撮像素子 １８ 受光部開口 ２１ マ
イクロレンズ
イクロレンズ
Claims (5)
- 【請求項１】 受光部開口の上方に平面視略長方形のマ
イクロレンズを設けた電荷結合デバイス撮像素子であっ
て、 前記マイクロレンズは球面もしくは略球面を有する凸型
レンズであることを特徴とする電荷結合デバイス撮像素
子。 - 【請求項２】 平面視略長方形のマイクロレンズを形成
する電荷結合デバイス撮像素子の製造方法において、 電荷結合デバイス撮像素子のマイクロレンズ形成層を形
成した後、前記マイクロレンズ形成層上にレジスト膜を
形成する工程と、 前記レジスト膜に対して、形成しようとするマイクロレ
ンズの短手方向にそってストライプ状の第１の溝を形成
するとともに、形成しようとするマイクロレンズの長手
方向にそってストライプ状の第２の溝を前記第１の溝よ
りも浅く形成する工程と、 前記レジスト膜をリフロー処理して、前記各第１の溝と
前記各第２の溝とに囲まれた領域のレジスト膜の表面を
球面もしくは略球面の凸レンズ形状に形成する工程と、 前記レジスト膜とともに前記マイクロレンズ形成層をエ
ッチバックして、前記マイクロレンズ形成層に表面が球
面もしくは略球面を有する凸型のマイクロレンズを形成
する工程とを備えたことを特徴とする電荷結合デバイス
撮像素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の電荷結合デバイス撮像素
子の製造方法において、 前記第１の溝と前記第２の溝とを形成する工程は、 前記レジスト膜をポジ型レジストで形成し、 前記レジスト膜に対して、形成しようとするマイクロレ
ンズの短手方向にそってストライプ状に第１の露光を行
う工程と、 前記レジスト膜に対して、前記第１の露光よりも少ない
露光量で、形成しようとするマイクロレンズの長手方向
にそってストライプ状に第２の露光を行う工程と、 前記第１の露光および第２の露光を行ったレジスト膜を
現像する工程とを備えたことを特徴とする電荷結合デバ
イス撮像素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の電荷結合デバイス撮像素
子の製造方法において、 前記第１の溝と前記第２の溝とを形成する工程は、 前記レジスト膜をポジ型レジストで形成し、 形成しようとするマイクロレンズの短手方向にそった露
光パターンと、該露光を行う露光装置の解像度よりも狭
い幅を有するもので形成しようとするマイクロレンズの
長手方向にそった露光パターンとからなる格子状の露光
パターンを前記レジスト膜に対して露光する工程と、 前記露光を行ったレジスト膜を現像する工程とを備えた
ことを特徴とする電荷結合デバイス撮像素子の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項２記載の電荷結合デバイス撮像素
子の製造方法において、 前記第１の溝と前記第２の溝とを形成する工程は、 前記レジスト膜をネガ型レジストで形成し、 形成しようとするマイクロレンズの長手方向にそった未
露光部の幅を該露光を行う露光装置の解像度よりも狭い
幅にして、マイクロレンズの形成予定領域上のレジスト
膜を露光する工程と、 前記露光を行ったレジスト膜を現像する工程とを備えた
ことを特徴とする電荷結合デバイス撮像素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029928A JPH10229179A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 電荷結合デバイス撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029928A JPH10229179A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 電荷結合デバイス撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229179A true JPH10229179A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12289662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029928A Withdrawn JPH10229179A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 電荷結合デバイス撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229179A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006324675A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ピクセルのアレイを含むセンサおよびピクセル・センサ・アレイのマイクロレンズ構造を製作する方法（ピクセル・センサ用の接触するマイクロレンズ構造および製作方法） |
| JP2009065595A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置 |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP9029928A patent/JPH10229179A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006324675A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ピクセルのアレイを含むセンサおよびピクセル・センサ・アレイのマイクロレンズ構造を製作する方法（ピクセル・センサ用の接触するマイクロレンズ構造および製作方法） |
| JP2009065595A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041129 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050128 |