JPS61287263A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS61287263A JPS61287263A JP60130342A JP13034285A JPS61287263A JP S61287263 A JPS61287263 A JP S61287263A JP 60130342 A JP60130342 A JP 60130342A JP 13034285 A JP13034285 A JP 13034285A JP S61287263 A JPS61287263 A JP S61287263A
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- Japan
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- solid
- convex lens
- film
- imaging device
- state imaging
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- Pending
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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。
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〕
この発明は、感度の向上を目的として集光マイクロレン
ズを設けた固体撮像装置及びその製造方法に関するもの
である。
ズを設けた固体撮像装置及びその製造方法に関するもの
である。
第３図は従来のマイクロレンズの形成法を示している。
このレンズを固体撮像素子に応用した例として 文献
ヤスオイシハラ、カツミタニガキ国際電子デバイス会議
予稿集８３巻４９７頁より （Ｙａｓｕｏ ｒｓｈ
ｉｈａｒａ＋ Ｋａｔｓｕｍｉ Ｔａｎｉｇａｋｉ
、 ＩＥＤＭ ８３ ｐ、４９７〜）がある。
ヤスオイシハラ、カツミタニガキ国際電子デバイス会議
予稿集８３巻４９７頁より （Ｙａｓｕｏ ｒｓｈ
ｉｈａｒａ＋ Ｋａｔｓｕｍｉ Ｔａｎｉｇａｋｉ
、 ＩＥＤＭ ８３ ｐ、４９７〜）がある。
第３図において、３０は基板、３１は透明樹脂であり、
該形成法を固体撮像素子に応用する場合には、基板３０
のかわりに固体撮像素子の上にレンズを形成することに
なる。
該形成法を固体撮像素子に応用する場合には、基板３０
のかわりに固体撮像素子の上にレンズを形成することに
なる。
第４図は固体撮像素子上にマイクロレンズを形成した構
造の従来例である。第４図において、４１はｐ型シリコ
ン基板、４２はｎ型半導体領域（ドレイン）、４３はｎ
型半導体領域（ソース）、４４はフィールド酸化膜、４
５はポリシリコンゲート、４６．４８はシリコン酸化膜
、４７はアルミ配線、４９はアルミ遮光膜、５０は平坦
化膜、５１はマイクロレンズである。
造の従来例である。第４図において、４１はｐ型シリコ
ン基板、４２はｎ型半導体領域（ドレイン）、４３はｎ
型半導体領域（ソース）、４４はフィールド酸化膜、４
５はポリシリコンゲート、４６．４８はシリコン酸化膜
、４７はアルミ配線、４９はアルミ遮光膜、５０は平坦
化膜、５１はマイクロレンズである。
次に従来技術について説明する。第３図において、マイ
クロレンズを形成すべき基板３０（同図（ａ）参照）上
に形成した透明樹脂３１ （同図（ｂ）参照）を、各画
素間をエツチングすることにより同図（ｃ）のように分
離する。次に加熱を行なうことにより、分離された各透
明樹脂３１は溶融し、表面張力によって、同図（ｄ＋の
ようなレンズ状の形状が得られる。そしてこの樹脂の厚
さによってレンズの厚さが決まるので、焦点距離の制御
が可能となる。透明樹脂の屈折率は１゜５であり、表面
が空気（屈折率＃１）の場合、レンズとしての働きを有
する。
クロレンズを形成すべき基板３０（同図（ａ）参照）上
に形成した透明樹脂３１ （同図（ｂ）参照）を、各画
素間をエツチングすることにより同図（ｃ）のように分
離する。次に加熱を行なうことにより、分離された各透
明樹脂３１は溶融し、表面張力によって、同図（ｄ＋の
ようなレンズ状の形状が得られる。そしてこの樹脂の厚
さによってレンズの厚さが決まるので、焦点距離の制御
が可能となる。透明樹脂の屈折率は１゜５であり、表面
が空気（屈折率＃１）の場合、レンズとしての働きを有
する。
従来のマイクロレンズ付固体撮像装置は以上のように構
成されているので、レンズ上に透明の保護用樹脂等、屈
折率が１．５付近の物質を設けると、レンズ効果がなく
なってしまうという欠点があった。
成されているので、レンズ上に透明の保護用樹脂等、屈
折率が１．５付近の物質を設けると、レンズ効果がなく
なってしまうという欠点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、固体撮像装置の表面に設ける保護膜によって
レンズ効果のなくなるようなことのない固体撮像装置及
びその製造方法を得ることを目的とする。
たもので、固体撮像装置の表面に設ける保護膜によって
レンズ効果のなくなるようなことのない固体撮像装置及
びその製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る固体撮像装置及びその製造方法は、窒化
シリコンからなる凸レンズを該窒化シリコンより屈折率
の低い透明層中に形成したもので、凸レンズ形状の窒化
シリコンを、凸レンズ形状のポリシリコンを窒化するこ
とにより得るものであり、該凸レンズ形状のポリシリコ
ンは、ポリシリコンを、窒化膜をマスクにして選択酸化
した後、窒化膜及びシリコン酸化膜を除去することによ
り得るものである。
シリコンからなる凸レンズを該窒化シリコンより屈折率
の低い透明層中に形成したもので、凸レンズ形状の窒化
シリコンを、凸レンズ形状のポリシリコンを窒化するこ
とにより得るものであり、該凸レンズ形状のポリシリコ
ンは、ポリシリコンを、窒化膜をマスクにして選択酸化
した後、窒化膜及びシリコン酸化膜を除去することによ
り得るものである。
（作用〕
この発明においては、マイクロレンズを窒化シリコンに
より形成したため、固体撮像装置の感度を向上させるた
めのレンズ効果は、該凸レンズ形状の窒化シリコンの屈
折率が周囲の透明層より高いことから確実に得られる。
より形成したため、固体撮像装置の感度を向上させるた
めのレンズ効果は、該凸レンズ形状の窒化シリコンの屈
折率が周囲の透明層より高いことから確実に得られる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は、この発明の一実施例に係る製造方法で製造さ
れた固体撮像装置の一画素の断面図である。第１図にお
いて、ｌはシリコン基板、２は受光部であり、基板１と
は反対導電型の半導体領域からなるものである。また３
はシリコン酸化膜（透明層）、５は窒化シリコンからな
るマイクロレンズ、６はポリシリコンゲート、７はアル
ミ配線、８はフィールド酸化膜、１２は受光部２と同一
導電型の半導体領域である。
れた固体撮像装置の一画素の断面図である。第１図にお
いて、ｌはシリコン基板、２は受光部であり、基板１と
は反対導電型の半導体領域からなるものである。また３
はシリコン酸化膜（透明層）、５は窒化シリコンからな
るマイクロレンズ、６はポリシリコンゲート、７はアル
ミ配線、８はフィールド酸化膜、１２は受光部２と同一
導電型の半導体領域である。
また第２図は、この発明に係る製造方法を工程順に示す
図である１図中の番号は第１図と共通しており、４はポ
リシリコンである。
図である１図中の番号は第１図と共通しており、４はポ
リシリコンである。
以下、本発明に係る製造方法を第２図に従って説明する
。第２図（ａ）は、シリコン基板１上に形成された受光
部２を示しており、例えばｐ型シリコン基板１上に形成
したｎ型半導体領域２をフォトダイオードとして使用す
る。第２図（ｂ）において、シリコン酸化膜３をシリコ
ン基板１および受光部２上に熱酸化又はＣＶＤ法等によ
って形成する。
。第２図（ａ）は、シリコン基板１上に形成された受光
部２を示しており、例えばｐ型シリコン基板１上に形成
したｎ型半導体領域２をフォトダイオードとして使用す
る。第２図（ｂ）において、シリコン酸化膜３をシリコ
ン基板１および受光部２上に熱酸化又はＣＶＤ法等によ
って形成する。
次に第２図（Ｃ）に示すように、ポリシリコン４を例え
ばＬ Ｐ Ｇ Ｖ Ｄ （Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法等によって堆積する。次に第２図Ｆｄｌのように窒
化膜をＬＰＣＶＤ法等により堆積後。
ばＬ Ｐ Ｇ Ｖ Ｄ （Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法等によって堆積する。次に第２図Ｆｄｌのように窒
化膜をＬＰＣＶＤ法等により堆積後。
受光部２を覆うようにパターニングする。次に、酸化を
行なうと、窒化膜９下部のポリシリコンは酸化されず、
窒化膜９に覆われていない部分だけが酸化される。そし
て窒化膜に覆われた端の部分は、第２図（ｅ）に示した
ように、通常バーズビーク（ｂｉｒｃｌ’５ｂｅａｋ
）と呼ばれているようなテーパー（ｔａｐｅｒ）状にな
る。
行なうと、窒化膜９下部のポリシリコンは酸化されず、
窒化膜９に覆われていない部分だけが酸化される。そし
て窒化膜に覆われた端の部分は、第２図（ｅ）に示した
ように、通常バーズビーク（ｂｉｒｃｌ’５ｂｅａｋ
）と呼ばれているようなテーパー（ｔａｐｅｒ）状にな
る。
次に窒化膜９及び酸化されたポリシリコンを除去すると
、第２図（ｆ）に示したような形状になる。
、第２図（ｆ）に示したような形状になる。
このとき、シリコン酸化膜のエツチングは第２図（ｆ）
の状態になったところで止める。第２図（ｆ）ではポリ
シリコン４は周辺が薄くなった凸レンズ形状となってい
る。このポリシリコン４を窒化するとこの形状のまま、
ポリシリコンはシリコン窒化膜となる。なおこのとき、
窒化プロセスでは酸化膜３は変化しない。このようにし
て凸レンズ状の窒化シリコンが形成された状態は、第２
図（ｇｌに示されている。この後、表面にＣＶＤ法等に
よりシリコン酸化膜３を堆積すると、窒化膜の凸レンズ
５は、第２図（ｈ）に示すように屈折率の低い材料で挟
まれることになり、凸レンズ効果を呈する。
の状態になったところで止める。第２図（ｆ）ではポリ
シリコン４は周辺が薄くなった凸レンズ形状となってい
る。このポリシリコン４を窒化するとこの形状のまま、
ポリシリコンはシリコン窒化膜となる。なおこのとき、
窒化プロセスでは酸化膜３は変化しない。このようにし
て凸レンズ状の窒化シリコンが形成された状態は、第２
図（ｇｌに示されている。この後、表面にＣＶＤ法等に
よりシリコン酸化膜３を堆積すると、窒化膜の凸レンズ
５は、第２図（ｈ）に示すように屈折率の低い材料で挟
まれることになり、凸レンズ効果を呈する。
このように本実施例では窒化シリコン（屈折率２．８２
）からなるマイクロレンズの上、下両面をマイクロレン
ズより低屈折率のシリコン酸化膜（屈折率１．９８）で
囲んだことにより、安定したレンズ効果を得ることがで
き、このレンズ効果は、酸化シリコン）ｌ１３上に後で
形成されるカラーフィルタ等の材料の性質には依存しな
い。
）からなるマイクロレンズの上、下両面をマイクロレン
ズより低屈折率のシリコン酸化膜（屈折率１．９８）で
囲んだことにより、安定したレンズ効果を得ることがで
き、このレンズ効果は、酸化シリコン）ｌ１３上に後で
形成されるカラーフィルタ等の材料の性質には依存しな
い。
なお窒化プロセスは、アンモニア（Ｎ）Ｉｎ ）雰囲気
中でＳｔを熱処理することによって行なわれ、１ 文
献としては、イトウ（Ｉｔｏ ）ら、電気化学学会雑誌
（Ｊ、旧ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、ｓｏｃ、 １２５，３
．４４９（１９７８））や１、 ムラ−力（Ｍｕｒａ
ｒｋａ ）ら、電気化学学会雑誌（Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏ
ｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、１２６，６．（１９７８））があ
る。
中でＳｔを熱処理することによって行なわれ、１ 文
献としては、イトウ（Ｉｔｏ ）ら、電気化学学会雑誌
（Ｊ、旧ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、ｓｏｃ、 １２５，３
．４４９（１９７８））や１、 ムラ−力（Ｍｕｒａ
ｒｋａ ）ら、電気化学学会雑誌（Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏ
ｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、１２６，６．（１９７８））があ
る。
なお、上記実施例では、窒化膜レンズ形成後に堆積する
膜としてシリコン酸化膜を示したが、これは屈折率が窒
化膜の屈折率（２，８２）よりも低い透明材料であれば
他のどのような材料形状のものであってもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
膜としてシリコン酸化膜を示したが、これは屈折率が窒
化膜の屈折率（２，８２）よりも低い透明材料であれば
他のどのような材料形状のものであってもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明に係る固体撮像装置およびその
製造方法によれば、屈折率の相対的に高い窒化膜による
凸レンズを受光部上に形成し、該レンズを屈折率の低い
材料内に埋め込むようにしたので、固体撮像装置の表面
保護膜の材料、形状に関係なく、凸レンズ効果が確実に
得られ、感度を向上できる効果がある。
製造方法によれば、屈折率の相対的に高い窒化膜による
凸レンズを受光部上に形成し、該レンズを屈折率の低い
材料内に埋め込むようにしたので、固体撮像装置の表面
保護膜の材料、形状に関係なく、凸レンズ効果が確実に
得られ、感度を向上できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による窒化膜レンズを使用
した固体撮像装置の一画素の断面図、第２図はこの発明
の窒化膜レンズの形成工程を順に示す図、第３図は従来
の固体撮像装置において用いられていたマイクロレンズ
の形成方法を示す図、第４図は第３図の方法により形成
されたマイクロレンズを有する固体撮像装置の一画素の
断面図である。 ｌ・・・シリコン基板、２・・・受光部、３・・・シリ
コン酸化膜（′？ｉ明層）、４・・・ポリシリコン、５
・・・窒化シリコンレンズ、６・・・ポリシリコンゲー
ト、７・・・アルミ配線、８・・・フィールド酸化膜、
９・・・窒化膜。
した固体撮像装置の一画素の断面図、第２図はこの発明
の窒化膜レンズの形成工程を順に示す図、第３図は従来
の固体撮像装置において用いられていたマイクロレンズ
の形成方法を示す図、第４図は第３図の方法により形成
されたマイクロレンズを有する固体撮像装置の一画素の
断面図である。 ｌ・・・シリコン基板、２・・・受光部、３・・・シリ
コン酸化膜（′？ｉ明層）、４・・・ポリシリコン、５
・・・窒化シリコンレンズ、６・・・ポリシリコンゲー
ト、７・・・アルミ配線、８・・・フィールド酸化膜、
９・・・窒化膜。
Claims (5)
- （１）マトリクス状に配列された複数の半導体素子の各
々から入射光強度を電気信号として読み出す固体撮像装
置において、 受光面の入射光側に設けられた窒化シリコンよりなる凸
レンズ形状体を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - （２）上記凸レンズ形状体は、該凸レンズ形状体より屈
折率の低い透明層中に形成されたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。 - （３）マトリクス状に配列された複数の半導体素子の各
々から入射光強度を電気信号として読み出す固体撮像装
置の製造方法において、 固体撮像素子の表面に一様なポリシリコン層を形成し、 該ポリシリコン層をパターニングして凸レンズ状に整形
し、 この凸レンズ状ポリシリコンを窒化して凸レンズ状の窒
化シリコンを形成することを特徴とする固体撮像装置の
製造方法。 - （４）上記ポリシリコン層のパターニングは、上記一様
なポリシリコン層のうち受光部に面した領域のみに窒化
膜を堆積し、 その後ポリシリコン層の酸化を行なって窒化膜のない周
辺領域を酸化シリコン層とし、 上記窒化膜及び上記酸化シリコン層を除去することによ
り行われることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の固体撮像装置の製造方法。 - （５）上記凸レンズ状窒化シリコン上に、上記固体撮像
素子の表面と同一材料からなる、該窒化シリコンより低
屈折率の透明層を形成することを特徴とする特許請求の
範囲第３項または第４項記載の固体撮像装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130342A JPS61287263A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130342A JPS61287263A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61287263A true JPS61287263A (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=15032092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60130342A Pending JPS61287263A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61287263A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188102A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-03 | Fujitsu Ltd | カラ−固体撮像素子 |
| WO1991004504A1 (en) * | 1989-09-20 | 1991-04-04 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Converging filter and method of producing same |
| JPH04252074A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| US5670384A (en) * | 1993-09-17 | 1997-09-23 | Polaroid Corporation | Process for forming solid state imager with microlenses |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP60130342A patent/JPS61287263A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188102A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-03 | Fujitsu Ltd | カラ−固体撮像素子 |
| WO1991004504A1 (en) * | 1989-09-20 | 1991-04-04 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Converging filter and method of producing same |
| JPH04252074A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| US5670384A (en) * | 1993-09-17 | 1997-09-23 | Polaroid Corporation | Process for forming solid state imager with microlenses |
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