JPS61203663A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置の製造方法に関するものである
。

〔従来技術〕

一般に固体撮像装置は、半導体基板主面に光電変換部及
び信号読み出し部を有するため、有効な光電変換領域と
して１００チ使用することはできない。この欠点を解決
する手段として、光電変換領域と信号読み出し領域を分
離したＣ０Ｄ（電荷結合素子）フレーム・トランスファ
一方式、あるいはＣＯＤインターライン転送方式、ＭＯ
８型撮像素子上に光導電膜を形成し、光電変換効率を向
上させる構成が提案されている。しかし、これらの方法
はチップサイズの増大、製作の困難さ、光電変換以外の
特性劣化など間組点も多い。さらに固体撮像装置をカラ
ー撮像装置に応用する場合、光電変換領域とカラーフィ
ルタアレーとの目合せずれによって生じる混色の問題が
あった。

そこで、高感度で混色のない固体撮像装置を形成するた
めに、同一半導体基板上にモザイク上に形成された光電
変換素子群と、光電変換素子群で光電変換された信号を
読み出す手段とからなる固体撮像装置において、前記光
電変換素子群の各光電変換素子に対応し、なお且つ、こ
の光電変換素子の主面に色フイルタアレーが形成されて
なり、該色フイルタアレー上に感光性樹脂を用いて前記
光電変換素子に入射光を集光させるための集光レンズが
形成されていることｔｌ−特徴とする固体撮像装置が開
発され特開昭５９−１２２１９３号公報で公開されてい
る。簡単に、上記固体撮像装置について図を用いて説明
する。第２図（ａｌ〜（Ｃ１は主要工程における固体撮
像装置の断面概念図を示している。

ｆ４２図（ａｌは通常のＣＯＤインターライン方式固体
撮像装置の断面を模式的に示したもので半導体基板１０
の主面には例えばフォトダイオードからなる光電変換領
域１１が配置されている。１２は光電変換領域１１で光
電変換した信号を読み出すＣＣＤレジスタの領域で、第
２図（ａｌには図示してないが光電変換領域１１とＣＣ
Ｄレジスタ１２の間には信号電荷の伝送を制御するトラ
ンスファゲートが配置されている。またＣＣＤレジスタ
およびトランスファゲート領域は例えば、１１のような
光を通さない層１３で遮光されている。ＣＣＤレジスタ
およびトランスファゲート領域の主面と遮光層１３間に
は、絶縁層転送電極が配置されているが本発明の動作と
関係がないため図示されていない。第２図（ｂｌは第２
図（ａｌに示したＣＯＤインターライン転送方式に色フ
ィルターを形成した場合の一１９１例である。１４は例
えばポリビニールアルコール、アクリルなどの可染性樹
脂層で、フォトレジスト技術を用いて、次々に赤１５．
緑１６．青１７の染料を染め分けたものである。第２図
＋ｅ）は素子表面上にモザイク状あるいはストライプ状
に色フィルターを形成した後、例えば可染性樹脂層１４
あるいはＰＧＭＡのような透明で感光性のある樹脂層１
８ｆｔ形成する。樹脂層１８は、染色層の保ＩＩｉ膜と
しての役割も行っている。樹脂層１８を被覆した後、撮
像装置のポンディングパッド部上のＰＧｌｌへ有効に集
光するよう形成されたレンズアレーで１９のような凸レ
ンズを形成した一例である。

入射光２０はレンズ１９の曲率半径と樹脂層１８の厚さ
により光電変換領域の中に完全に集光することができる
。このように入射光を光電変換部の１点おるいは、小さ
な面積上に集光することＫよプ、色フィルタ１５，１６
．１７の目合せかずれても、充分マージンをもって混色
のない固体撮像装置を得ることができる。

〔従来技術の問題点〕

このような固体撮像装置においては、形成する除光を集
光させるために、透明性の良い２−３μｍの平坦層１Ｂ
を形成し、しかもレンズ層１９ｔ−精度よくパターニン
グする必要がある。また、パターニングされた層をレン
ズ化するために、熱でレンズ層を形成するので、平坦層
は、このレンズ形成の場合に、レンズ層をレンズ化する
ための温度で変形しない事が必要である。しかし、２〜
３μｍの膜厚の平坦層を得るためには、粘度の高い溶液
を用いねばならず、従って、塗布後の平坦層の表面に凹
凸が生じた９、レンズ層の感光性樹脂を塗布する際に、
レンズ層が下の平坦層とミキシングを生じるために、パ
ターニングがでキナくするという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
であり、その目的とするところは、上記欠点をなくシ、
高感度で混色のない固体撮像装置の製造方法を提供する
事である。

〔発明の構成〕

本発明の固体撮像装置の製造方法は、同一半導体基板上
にモザイク状に形成された光電変換素子群と、前記光電
変換素子群で光電変換された信号を読み出す手段からな
る固体撮像装置で、前記光′Ｉ！変換素子群の各光電変
換素子に対応して、主面上に色フィルターアレーが形成
され、該色フィルターアレー上に感光性樹脂を用いて前
記各光電変換素子上に入射光を集光させるための感光性
透明樹脂平坦層とレンズ層からなる集光レンズが形成さ
れてなる固体撮像装置の製造方法において、前記フィル
ターアレー上に感光性樹脂層を複数層に分けて形成し各
層ごとに紫外線によシ架橋反応を生せしめ集光レンズ層
の平坦層を形成する工程と、該平坦層上に感光性樹脂層
を形成した後パターニングし、しかる後熱フロー処理を
施すことによりレンズ層を形成する工程とを含んで構成
される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。第１図（ａｌ　、　（ｂｌは本発明の一実施例を説
明するための主要工程に於ける断面図である。

本実施例の製造方法で従来例の第２図（ａｌ　、　（ｂ
ｌの工程は本実施例でも同一のため第２図（Ｃ）　、　
（ｄｌに相当する工程を第１図（１１、（ｂ）として示
した。なお第２図ｔａ）〜（ｄ）に示す従来例と同一構
成要素は同一記号で表示しである。

まず第１図（ａｌに示すように、第２図（ａｌ　、　（
ｂｌの工程と同様にして半導体基板１０に光電変換領域
１１゜信号読み出し領域１２．遮光層１３２色フィルタ
１５．１６．１７を形成する。

次いで、感光性透明樹脂平坦層１８を形成する。

本実施例における感光性透明樹脂平坦層の形成は、先ず
架橋型のネガレジス）２１ｍｌスピンコーティング法で
約１μｍの膜厚忙形成した後、遠紫外線で充分架橋を生
せしめる。更にその上に同様なスピンコーティングによ
りネガレジスト層２１ｂを形成し遠紫外線で架橋する。

この工程を繰り返すことにより２１ｃ　、２１ｄ等を積
み重ね形成し、３〜４μｍの平坦な樹脂層１８を形成す
る。この感光性透明樹脂平坦層１８は遠紫外線照射工程
で、各々のネガレジスト層を不溶化できるため、多層塗
布で平坦な層が形成できる。

次に、第１図（ｂ）に示すように感光性樹脂平坦層１８
上にレンズ樹脂層１９ｔ−形成し、パターン化し、次い
で熱フロー処理を行いレンズ化すると本発明の一実施例
の半導体装置は光取する。

なお、感光性樹脂平坦層１８は上記したように、平坦で
しかも不溶化されているので、レンズ樹脂層塗布する際
に、感光性樹脂平坦層１８とレンズ樹脂層１９はミキシ
ングをしないのでレンズ樹脂層１９のパターン形成の際
に障害を起すことはない。

更に、複数のネガレジスト層２１ａ〜２１　ｄ　カらな
る感光性樹脂平坦層１８は充分架橋しているので、ガラ
ス転位温度が上昇し、感光性樹脂平坦層１Ｂ上に形成す
るレンズ樹脂層１９を熱フローでレンズ化する際に用い
る温度も高くすることができる。従ってレンズアレーを
形成する樹脂層１９を広い範囲から選ぶことができる。

このような平坦層に用いるネガレジストの特性としては
、透明性が良くて遠紫外線に対して感度を有し、出来る
だけガラス転移温度が高い事が要求される。従って、り
ａルメチル化ポリスチレン。

クロルメチル化ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（ク
ロルα−メチルスチレン）、ボ！Ｊ（クロルメチルスチ
レン）、ポリ（ハロゲノスチレン）等を用いる事ができ
る。また、上層のレンズ層に用いるレジストとしては平
坦層よりもガラス転移温度が低く、透明性があり、遠紫
外線照射によりパターニングできる事が必要である。従
って、レンズ層に用いるレジストとしては、ポリメチル
イソプロペニルケトン、ポリメチルメタクリレート。

ポリグリシジルメタマクリレート、ポリビニルアルコー
ル、ポリ（ヒドロキシスチレン）ドアシト化合物の混合
系レジスト等を用いる事ができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明による固体撮像装置の製
造方法は、集光レンズ層を、各層ごとに遠紫外線により
架橋反応を生ぜしめたネガレジスト数層からなる平坦層
を形成し、次いで、レンズ形成層のレジスト層を形成し
、パターニングした後。

熱フローによシレンズを形成する工程からなるので平坦
な厚い３〜４μｍの膜が容易に得られるばかシでなく、
レンズ形成層は、塗布時に、架橋反応によυ不溶化して
いる平坦層とミキシングを生じないために、パターニン
グの際に障害を生じないという効果を有する。更には、
架橋反応を充分に生じさせる事にょシ、平坦層のガラス
転移温度が高くなシ、熱フロ一温度の限界を高くする事
ができ、レンズ層に用いるレジストの選択の範囲が広が
るという効果を有する。

従って本発明は固体撮像装置の形成方法に有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ　、　（ｂｌは本発明の一実施例を説明す
るため工程順に示した主要工程の断面図、第２図（ａｌ
〜（ｄｌは従来の固体撮像装置の製造方法を説明するた
めに工程順に示した主要工程の断面図である。 １０・・・・・・半導体基板、１１・・・・・・光電変
換領域、１２・・・・・・信号読み出し領域、１３・・
・・・・遮光層、１４・・・・・・可染性樹脂層、１５
，１６．１７・・・・・・色フィルタ、１８・・・・・
・感光性透明樹脂平坦層、１９・・・・・・レンズ層、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ−−−−・−ネガレジ
スト層。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋、′−１竿１＠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一半導体基板上にモザイク状に形成された光電変換素
   子群と、前記光電変換素子群で光電変換された信号を読
   み出す手段からなる固体撮像装置で、前記光電変換素子
   群の各光電変換素子に対応して、主面上に色フィルター
   アレーが形成され、該色フィルターアレー上に感光性樹
   脂を用いて前記各光電変換素子上に入射光を集光させる
   ための感光性透明樹脂平坦層とレンズ層からなる集光レ
   ンズが形成されてなる固体撮像装置の製造方法において
   、前記フィルターアレー上に感光性樹脂層を複数層に分
   けて形成し各層ごとに紫外線により架橋反応を生ぜしめ
   集光レンズ層の平坦層を形成する工程と、該平坦層上に
   感光性樹脂層を形成した後パターニングし、しかる後熱
   フロー処理を施すことによりレンズ層を形成する工程と
   を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。