JP2003229550A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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- JP2003229550A JP2003229550A JP2002025519A JP2002025519A JP2003229550A JP 2003229550 A JP2003229550 A JP 2003229550A JP 2002025519 A JP2002025519 A JP 2002025519A JP 2002025519 A JP2002025519 A JP 2002025519A JP 2003229550 A JP2003229550 A JP 2003229550A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロレンズアレイを備えた固体撮像素子
では、個々のマイクロレンズの平面視上の大きさを大き
くして集光効率の向上を図ろうとしても、各マイクロレ
ンズが非球面レンズとなることから、集光効率の向上が
小さい。 【解決手段】 多数個の光電変換素子の中から市松状に
選択した各光電変換素子に1つずつ対応させて、平面形
状が円形または近似円である第1マイクロレンズを互い
に離隔させて形成した後、これらの第1マイクロレンズ
が対応していない光電変換素子に1つずつ対応させて、
各々が近傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なるマ
イクロレンズ用パターンを形成し、該マイクロレンズ用
パターンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の第
2マイクロレンズを形成することによって、マイクロレ
ンズアレイを作製する。
では、個々のマイクロレンズの平面視上の大きさを大き
くして集光効率の向上を図ろうとしても、各マイクロレ
ンズが非球面レンズとなることから、集光効率の向上が
小さい。 【解決手段】 多数個の光電変換素子の中から市松状に
選択した各光電変換素子に1つずつ対応させて、平面形
状が円形または近似円である第1マイクロレンズを互い
に離隔させて形成した後、これらの第1マイクロレンズ
が対応していない光電変換素子に1つずつ対応させて、
各々が近傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なるマ
イクロレンズ用パターンを形成し、該マイクロレンズ用
パターンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の第
2マイクロレンズを形成することによって、マイクロレ
ンズアレイを作製する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子およ
びその製造方法ならびにマイクロレンズアレイの製造方
法に関する。
びその製造方法ならびにマイクロレンズアレイの製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】今日では、ビデオカメラ、デジタルスチ
ルカメラ等の多くの撮像装置において、CCD(電荷結
合素子)型の固体撮像素子やMOS(金属−酸化物−半
導体)型の固体撮像素子がエリア・イメージセンサとし
て利用されている。
ルカメラ等の多くの撮像装置において、CCD(電荷結
合素子)型の固体撮像素子やMOS(金属−酸化物−半
導体)型の固体撮像素子がエリア・イメージセンサとし
て利用されている。
【0003】CCD型およびMOS型のいずれの固体撮
像素子においても、半導体基板の一表面に多数個の光電
変換素子が複数行、複数列に亘って行列状に配置され
る。これらの光電変換素子に光が入射すると、当該光電
変換素子に電荷が蓄積される。
像素子においても、半導体基板の一表面に多数個の光電
変換素子が複数行、複数列に亘って行列状に配置され
る。これらの光電変換素子に光が入射すると、当該光電
変換素子に電荷が蓄積される。
【0004】固体撮像素子は、個々の光電変換素子に蓄
積された電荷に基づいて出力信号(画素信号)を生成す
る。多くの固体撮像素子では、各光電変換素子に蓄積さ
れた電荷に基づいて出力信号を生成することができる出
力信号生成部が、光電変換素子と一緒に1つの半導体基
板に集積される。
積された電荷に基づいて出力信号(画素信号)を生成す
る。多くの固体撮像素子では、各光電変換素子に蓄積さ
れた電荷に基づいて出力信号を生成することができる出
力信号生成部が、光電変換素子と一緒に1つの半導体基
板に集積される。
【0005】出力信号生成部は、その構成によって2つ
のタイプに大別することができる。1つは、CCD型の
固体撮像素子での出力信号生成部のように、CCDによ
って構成された1種または2種の電荷転送素子を用い
て、光電変換素子に蓄積された電荷を電荷検出回路まで
転送し、ここで出力信号を生成するタイプの出力信号生
成部である。
のタイプに大別することができる。1つは、CCD型の
固体撮像素子での出力信号生成部のように、CCDによ
って構成された1種または2種の電荷転送素子を用い
て、光電変換素子に蓄積された電荷を電荷検出回路まで
転送し、ここで出力信号を生成するタイプの出力信号生
成部である。
【0006】CCDは、半導体基板の一表面にチャネル
を設け、このチャネル上に電気的絶縁膜を介して複数の
電極(転送電極)を配置することによって構成すること
ができる。
を設け、このチャネル上に電気的絶縁膜を介して複数の
電極(転送電極)を配置することによって構成すること
ができる。
【0007】エリア・イメージとして利用されるCCD
型の固体撮像素子は、通常、1つの光電変換素子列に1
つずつ対応して配置される第1電荷転送素子(以下、
「垂直電荷転送素子」という。)と、これらの垂直電荷
転送素子に電気的に接続される1つの第2電荷転送素子
(以下、「水平電荷転送素子」という。)とを有する。
型の固体撮像素子は、通常、1つの光電変換素子列に1
つずつ対応して配置される第1電荷転送素子(以下、
「垂直電荷転送素子」という。)と、これらの垂直電荷
転送素子に電気的に接続される1つの第2電荷転送素子
(以下、「水平電荷転送素子」という。)とを有する。
【0008】他の1つは、MOS型の固体撮像素子での
出力信号生成部のように、トランジスタを介して光電変
換素子と出力信号線とを接続し、光電変換素子に蓄積さ
れた電荷に応じて前記の出力信号線に発生する電圧信号
または電流信号を検出して出力信号を生成するタイプの
出力信号生成部である。前記のトランジスタは、光電変
換素子と信号線とを所望の時期に電気的に接続するため
のスイッチング素子として利用される。
出力信号生成部のように、トランジスタを介して光電変
換素子と出力信号線とを接続し、光電変換素子に蓄積さ
れた電荷に応じて前記の出力信号線に発生する電圧信号
または電流信号を検出して出力信号を生成するタイプの
出力信号生成部である。前記のトランジスタは、光電変
換素子と信号線とを所望の時期に電気的に接続するため
のスイッチング素子として利用される。
【0009】エリア・イメージとして利用される固体撮
像素子では、多くの場合、各光電変換素子への入射光量
を増加させるために、マイクロレンズアレイが利用され
る。このマイクロレンズアレイは、個々の光電変換素子
の上方に1つずつ配置された多数個のマイクロレンズに
よって構成される。
像素子では、多くの場合、各光電変換素子への入射光量
を増加させるために、マイクロレンズアレイが利用され
る。このマイクロレンズアレイは、個々の光電変換素子
の上方に1つずつ配置された多数個のマイクロレンズに
よって構成される。
【0010】マイクロレンズアレイは、例えば、フォト
レジスト等で形成した透明樹脂層をフォトリソグラフィ
法等によって所定形状に区画した後に各区画の透明樹脂
層をリフローさせ、表面張力によって各区画の角部を丸
め込ませた後に冷却することによって得られる(以下、
この方法を「第1の方法」という。)。第1の方法で
は、1つの区画が1つのマイクロレンズに成形される。
レジスト等で形成した透明樹脂層をフォトリソグラフィ
法等によって所定形状に区画した後に各区画の透明樹脂
層をリフローさせ、表面張力によって各区画の角部を丸
め込ませた後に冷却することによって得られる(以下、
この方法を「第1の方法」という。)。第1の方法で
は、1つの区画が1つのマイクロレンズに成形される。
【0011】あるいは、所望のマイクロレンズ材料によ
って形成した層の上に上記第1の方法で第1のマイクロ
レンズアレイを形成した後、エッチングによって第1の
マイクロレンズアレイの立体形状をその下のマイクロレ
ンズ材料層に転写することによっても製造することがで
きる(以下、この方法を「第2の方法」という。)。
って形成した層の上に上記第1の方法で第1のマイクロ
レンズアレイを形成した後、エッチングによって第1の
マイクロレンズアレイの立体形状をその下のマイクロレ
ンズ材料層に転写することによっても製造することがで
きる(以下、この方法を「第2の方法」という。)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】個々の光電変換素子へ
の入射光量を増加させるうえからは、光電変換素子に対
応するマイクロレンズによってできるだけ多くの光を集
光することが望まれ、そのためには、個々のマイクロレ
ンズの平面視上の大きさをできるだけ大きくすることが
望まれる。
の入射光量を増加させるうえからは、光電変換素子に対
応するマイクロレンズによってできるだけ多くの光を集
光することが望まれ、そのためには、個々のマイクロレ
ンズの平面視上の大きさをできるだけ大きくすることが
望まれる。
【0013】しかしながら、上述した第1の方法では、
マイクロレンズになり得ない無効領域が各区画間に必ず
生じる。上記の無効領域を少なくするうえからは、個々
の区画の形状を円形にするよりも四角形にした方が有利
であるが、四角形の区画をリフローさせることによって
得られるマイクロレンズは非球面レンズとなる。マイク
ロレンズが非球面レンズであると、収差が大きいことか
ら、対応する光電変換素子への集光効率が低下する。
マイクロレンズになり得ない無効領域が各区画間に必ず
生じる。上記の無効領域を少なくするうえからは、個々
の区画の形状を円形にするよりも四角形にした方が有利
であるが、四角形の区画をリフローさせることによって
得られるマイクロレンズは非球面レンズとなる。マイク
ロレンズが非球面レンズであると、収差が大きいことか
ら、対応する光電変換素子への集光効率が低下する。
【0014】上述した第2の方法によれば、第1のマイ
クロレンズアレイの立体形状をマイクロレンズ材料層に
転写する際のエッチング条件を選定することによって、
無効領域の少ないマイクロレンズアレイを得ることが可
能である。しかしながら、第1のマイクロレンズアレイ
を構成する個々のマイクロレンズが非球面レンズであれ
ば、その立体形状を転写することによって得られるマイ
クロレンズも非球面レンズとなる。
クロレンズアレイの立体形状をマイクロレンズ材料層に
転写する際のエッチング条件を選定することによって、
無効領域の少ないマイクロレンズアレイを得ることが可
能である。しかしながら、第1のマイクロレンズアレイ
を構成する個々のマイクロレンズが非球面レンズであれ
ば、その立体形状を転写することによって得られるマイ
クロレンズも非球面レンズとなる。
【0015】本発明の目的は、光電変換素子への集光効
率を向上させやすい固体撮像素子を提供することであ
る。本発明の他の目的は、光電変換素子への集光効率を
向上させやすい固体撮像素子の製造方法を提供すること
である。
率を向上させやすい固体撮像素子を提供することであ
る。本発明の他の目的は、光電変換素子への集光効率を
向上させやすい固体撮像素子の製造方法を提供すること
である。
【0016】本発明の更に他の目的は、個々のマイクロ
レンズが球面レンズ、またはほぼ球面レンズとみなすこ
とができる形状を有すると共に、これらのマイクロレン
ズ間に無効領域が少ないマイクロレンズアレイを得るこ
とが容易なマイクロレンズアレイの製造方法を提供する
ことである。
レンズが球面レンズ、またはほぼ球面レンズとみなすこ
とができる形状を有すると共に、これらのマイクロレン
ズ間に無効領域が少ないマイクロレンズアレイを得るこ
とが容易なマイクロレンズアレイの製造方法を提供する
ことである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、(i) 半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に
複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の光
電変換素子と、(iii) 前記光電変換素子の各々に蓄積さ
れた電荷に基づいて出力信号を生成することができる出
力信号生成部と、(iv)前記光電変換素子の1個に1個ず
つ対応して前記多数個の光電変換素子の上方に行列状に
配置され、行方向から斜行する方向に隣り合うもの同士
の間に空隙を形成しつつ、行方向に隣り合うもの同士で
平面視上線接触すると共に列方向に隣り合うもの同士で
平面視上線接触し、前記線接触する箇所中央部での厚さ
が前記空隙に面した箇所での厚さよりも厚い多数個のマ
イクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを有する
固体撮像素子が提供される。
ば、(i) 半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に
複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の光
電変換素子と、(iii) 前記光電変換素子の各々に蓄積さ
れた電荷に基づいて出力信号を生成することができる出
力信号生成部と、(iv)前記光電変換素子の1個に1個ず
つ対応して前記多数個の光電変換素子の上方に行列状に
配置され、行方向から斜行する方向に隣り合うもの同士
の間に空隙を形成しつつ、行方向に隣り合うもの同士で
平面視上線接触すると共に列方向に隣り合うもの同士で
平面視上線接触し、前記線接触する箇所中央部での厚さ
が前記空隙に面した箇所での厚さよりも厚い多数個のマ
イクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを有する
固体撮像素子が提供される。
【0018】本発明の他の観点によれば、(A)一表面
に多数個の光電変換素子が複数行、複数列に亘って行列
状に配置されると共に、該多数個の光電変換素子の各々
に蓄積された電荷に基づいて出力信号を生成することが
できる出力信号生成部が形成され、さらに、前記出力信
号生成部を覆う光遮蔽膜と、該光遮蔽膜を平面視上覆っ
て前記多数個の光電変換素子の上方にマイクロレンズア
レイが形成される平坦面を提供する平坦化膜とが少なく
とも設けられた半導体基板を準備する工程と、(B)前
記多数個の光電変換素子の中から市松状に選択した各光
電変換素子に1個ずつ対応し、各々の平面形状が円形ま
たは近似円である複数個の第1マイクロレンズを、前記
平坦化膜上に互いに離隔させて形成する工程と、(C)
前記工程(B)で選択しなかった各光電変換素子に1個
ずつ対応し、各々が近傍の各第1マイクロレンズと部分
的に重なる複数個のマイクロレンズ用パターンを前記平
坦化膜上に形成する工程と、(D)前記マイクロレンズ
用パターンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の
第2マイクロレンズを形成する工程とを含む固体撮像素
子の製造方法が提供される。
に多数個の光電変換素子が複数行、複数列に亘って行列
状に配置されると共に、該多数個の光電変換素子の各々
に蓄積された電荷に基づいて出力信号を生成することが
できる出力信号生成部が形成され、さらに、前記出力信
号生成部を覆う光遮蔽膜と、該光遮蔽膜を平面視上覆っ
て前記多数個の光電変換素子の上方にマイクロレンズア
レイが形成される平坦面を提供する平坦化膜とが少なく
とも設けられた半導体基板を準備する工程と、(B)前
記多数個の光電変換素子の中から市松状に選択した各光
電変換素子に1個ずつ対応し、各々の平面形状が円形ま
たは近似円である複数個の第1マイクロレンズを、前記
平坦化膜上に互いに離隔させて形成する工程と、(C)
前記工程(B)で選択しなかった各光電変換素子に1個
ずつ対応し、各々が近傍の各第1マイクロレンズと部分
的に重なる複数個のマイクロレンズ用パターンを前記平
坦化膜上に形成する工程と、(D)前記マイクロレンズ
用パターンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の
第2マイクロレンズを形成する工程とを含む固体撮像素
子の製造方法が提供される。
【0019】本発明の更に他の観点によれば、(A)一
表面に多数個の光電変換素子が複数行、複数列に亘って
行列状に配置されると共に、該多数個の光電変換素子の
各々に蓄積された電荷に基づいて出力信号を生成するこ
とができる出力信号生成部が形成され、さらに、前記出
力信号生成部を覆う光遮蔽膜と、該光遮蔽膜を平面視上
覆って前記多数個の光電変換素子の上方にマイクロレン
ズアレイが形成される平坦面を提供する平坦化膜とが少
なくとも設けられた半導体基板を準備する工程と、
(B)前記平坦化膜上にマイクロレンズ材料層を形成す
る工程と、(C)前記多数個の光電変換素子の中から市
松状に選択した各光電変換素子に1個ずつ対応し、各々
の平面形状が円形または近似円である複数個の第1マイ
クロレンズを、前記マイクロレンズ材料層上に互いに離
隔させて形成する工程と、(D)前記工程(C)で選択
しなかった各光電変換素子に1個ずつ対応し、各々が近
傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマ
イクロレンズ用パターンを前記マイクロレンズ材料層上
に形成する工程と、(E)前記マイクロレンズ用パター
ンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の第2マイ
クロレンズを形成する工程と、(F)前記第1マイクロ
レンズの各々、前記第2マイクロレンズの各々、および
前記マイクロレンズ材料層をエッチングすることによっ
て、前記第1マイクロレンズおよび前記第2マイクロレ
ンズそれぞれの立体形状を前記マイクロレンズ材料層に
転写する工程とを含む固体撮像素子の製造方法が提供さ
れる。
表面に多数個の光電変換素子が複数行、複数列に亘って
行列状に配置されると共に、該多数個の光電変換素子の
各々に蓄積された電荷に基づいて出力信号を生成するこ
とができる出力信号生成部が形成され、さらに、前記出
力信号生成部を覆う光遮蔽膜と、該光遮蔽膜を平面視上
覆って前記多数個の光電変換素子の上方にマイクロレン
ズアレイが形成される平坦面を提供する平坦化膜とが少
なくとも設けられた半導体基板を準備する工程と、
(B)前記平坦化膜上にマイクロレンズ材料層を形成す
る工程と、(C)前記多数個の光電変換素子の中から市
松状に選択した各光電変換素子に1個ずつ対応し、各々
の平面形状が円形または近似円である複数個の第1マイ
クロレンズを、前記マイクロレンズ材料層上に互いに離
隔させて形成する工程と、(D)前記工程(C)で選択
しなかった各光電変換素子に1個ずつ対応し、各々が近
傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマ
イクロレンズ用パターンを前記マイクロレンズ材料層上
に形成する工程と、(E)前記マイクロレンズ用パター
ンの各々をリフローさせた後に冷却して複数の第2マイ
クロレンズを形成する工程と、(F)前記第1マイクロ
レンズの各々、前記第2マイクロレンズの各々、および
前記マイクロレンズ材料層をエッチングすることによっ
て、前記第1マイクロレンズおよび前記第2マイクロレ
ンズそれぞれの立体形状を前記マイクロレンズ材料層に
転写する工程とを含む固体撮像素子の製造方法が提供さ
れる。
【0020】本発明の更に他の観点によれば、一平面上
に複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の
マイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレ
イの製造方法であって、(A)前記一平面上に、各々の
平面形状が円形または近似円である複数個の第1マイク
ロレンズを互いに離隔させて市松状に形成する工程と、
(B)各々が、行方向に隣り合う第1マイクロレンズ間
に露出する前記一平面、または列方向に隣り合う第1マ
イクロレンズ間に露出する前記一平面を覆うと共に、近
傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマ
イクロレンズ用パターンを形成する工程と、(C)前記
マイクロレンズ用パターンの各々をリフローさせた後に
冷却して複数個の第2マイクロレンズを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製造方法が提供される。
に複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の
マイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレ
イの製造方法であって、(A)前記一平面上に、各々の
平面形状が円形または近似円である複数個の第1マイク
ロレンズを互いに離隔させて市松状に形成する工程と、
(B)各々が、行方向に隣り合う第1マイクロレンズ間
に露出する前記一平面、または列方向に隣り合う第1マ
イクロレンズ間に露出する前記一平面を覆うと共に、近
傍の各第1マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマ
イクロレンズ用パターンを形成する工程と、(C)前記
マイクロレンズ用パターンの各々をリフローさせた後に
冷却して複数個の第2マイクロレンズを形成する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製造方法が提供される。
【0021】本発明の更に他の観点によれば、一平面上
に複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の
マイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレ
イの製造方法であって、(A)平坦な上面を有するマイ
クロレンズ材料層を形成する工程と、(B)前記マイク
ロレンズ材料層上に、各々の平面形状が円形または近似
円である複数個の第1マイクロレンズを互いに離隔させ
て市松状に形成する工程と、(C)各々が、行方向に隣
り合う第1マイクロレンズ間に露出する前記マイクロレ
ンズ材料層の上面、または列方向に隣り合う第1マイク
ロレンズ間に露出するマイクロレンズ材料層の上面を覆
うと共に、近傍の各第1マイクロレンズと部分的に重な
る複数個のマイクロレンズ用パターンを形成する工程
と、(D)前記マイクロレンズ用パターンの各々をリフ
ローさせた後に冷却して複数個の第2マイクロレンズを
形成する工程と、(E)前記第1マイクロレンズの各
々、前記第2マイクロレンズの各々、および前記マイク
ロレンズ材料層をエッチングすることによって、前記第
1マイクロレンズおよび前記第2マイクロレンズそれぞ
れの立体形状を前記マイクロレンズ材料層に転写する工
程とを含むマイクロレンズアレイの製造方法が提供され
る。
に複数行、複数列に亘って行列状に配置された多数個の
マイクロレンズによって構成されるマイクロレンズアレ
イの製造方法であって、(A)平坦な上面を有するマイ
クロレンズ材料層を形成する工程と、(B)前記マイク
ロレンズ材料層上に、各々の平面形状が円形または近似
円である複数個の第1マイクロレンズを互いに離隔させ
て市松状に形成する工程と、(C)各々が、行方向に隣
り合う第1マイクロレンズ間に露出する前記マイクロレ
ンズ材料層の上面、または列方向に隣り合う第1マイク
ロレンズ間に露出するマイクロレンズ材料層の上面を覆
うと共に、近傍の各第1マイクロレンズと部分的に重な
る複数個のマイクロレンズ用パターンを形成する工程
と、(D)前記マイクロレンズ用パターンの各々をリフ
ローさせた後に冷却して複数個の第2マイクロレンズを
形成する工程と、(E)前記第1マイクロレンズの各
々、前記第2マイクロレンズの各々、および前記マイク
ロレンズ材料層をエッチングすることによって、前記第
1マイクロレンズおよび前記第2マイクロレンズそれぞ
れの立体形状を前記マイクロレンズ材料層に転写する工
程とを含むマイクロレンズアレイの製造方法が提供され
る。
【0022】マイクロレンズアレイを作製するにあたっ
て、上述のように第1マイクロレンズと第2マイクロレ
ンズとを別々に形成すると、上記多数個の矩形状マイク
ロレンズを含んだマイクロレンズアレイが得られる。
て、上述のように第1マイクロレンズと第2マイクロレ
ンズとを別々に形成すると、上記多数個の矩形状マイク
ロレンズを含んだマイクロレンズアレイが得られる。
【0023】このマイクロレンズアレイでは、矩形状マ
イクロレンズを含むいずれのマイクロレンズについて
も、球面レンズにすることが、あるいは球面レンズに近
づけることが容易である。また、マイクロレンズとして
機能しない無効領域を狭くすることも容易である。
イクロレンズを含むいずれのマイクロレンズについて
も、球面レンズにすることが、あるいは球面レンズに近
づけることが容易である。また、マイクロレンズとして
機能しない無効領域を狭くすることも容易である。
【0024】固体撮像素子のマイクロレンズアレイを上
述の方法で形成することにより、光電変換素子への集光
効率を向上させることが容易になる。
述の方法で形成することにより、光電変換素子への集光
効率を向上させることが容易になる。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は、第1の実施例によるマイ
クロレンズアレイの製造方法での工程を概略的に示す。
図1中の分図(A1)、(B1)、(C1)、および
(D1)は、各工程で形成されるパターンまたはマイク
ロレンズの平面配置を概略的に示し、分図(A2)、
(B2)、(C2)、および(D2)は、各工程で形成
されるパターンまたはマイクロレンズの断面形状を概略
的に示す。
クロレンズアレイの製造方法での工程を概略的に示す。
図1中の分図(A1)、(B1)、(C1)、および
(D1)は、各工程で形成されるパターンまたはマイク
ロレンズの平面配置を概略的に示し、分図(A2)、
(B2)、(C2)、および(D2)は、各工程で形成
されるパターンまたはマイクロレンズの断面形状を概略
的に示す。
【0026】図1(A1)および図1(A2)に示すよ
うに、マイクロレンズアレイを形成するにあたっては、
まず、マイクロレンズアレイを配置しようとする下地層
1上に、各々の平面形状が円形または八角形以上の多角
形である複数個の第1マイクロレンズ用パターン5Aを
互いに離隔させて市松状に形成する。図示の各第1マイ
クロレンズ用パターン5Aは、円板状を呈する。
うに、マイクロレンズアレイを形成するにあたっては、
まず、マイクロレンズアレイを配置しようとする下地層
1上に、各々の平面形状が円形または八角形以上の多角
形である複数個の第1マイクロレンズ用パターン5Aを
互いに離隔させて市松状に形成する。図示の各第1マイ
クロレンズ用パターン5Aは、円板状を呈する。
【0027】これらの第1マイクロレンズ用パターン5
Aは、例えば、これらの基となる透明樹脂層を下地層1
上に形成した後、この透明樹脂層をフォトリソグラフィ
法等によって所定形状にパターニングすることによって
作製することができる。このとき、下地層1の上面は平
坦面であることが好ましい。
Aは、例えば、これらの基となる透明樹脂層を下地層1
上に形成した後、この透明樹脂層をフォトリソグラフィ
法等によって所定形状にパターニングすることによって
作製することができる。このとき、下地層1の上面は平
坦面であることが好ましい。
【0028】上記の透明樹脂層は、リフローさせること
が可能で、リフロー後に硬化させると再度加熱してもリ
フローしない透明樹脂によって形成することが好まし
い。このような透明樹脂の具体例としては、JSR社製
のMFR−345、MFR−344等のアクリル系フォ
トレジストや、ノボラック系フォトレジストが挙げられ
る。
が可能で、リフロー後に硬化させると再度加熱してもリ
フローしない透明樹脂によって形成することが好まし
い。このような透明樹脂の具体例としては、JSR社製
のMFR−345、MFR−344等のアクリル系フォ
トレジストや、ノボラック系フォトレジストが挙げられ
る。
【0029】無効領域の少ないマイクロレンズアレイを
作製するうえからは、各第1マイクロレンズ用パターン
5Aの平面視上の面積を、これらの第1マイクロレンズ
用パターン5Aを互いに離隔させて形成することができ
る範囲内で、できるだけ広くすることが好ましい。
作製するうえからは、各第1マイクロレンズ用パターン
5Aの平面視上の面積を、これらの第1マイクロレンズ
用パターン5Aを互いに離隔させて形成することができ
る範囲内で、できるだけ広くすることが好ましい。
【0030】図1(B1)および図1(B2)に示すよ
うに、各第1マイクロレンズ用パターン5Aをリフロー
させ、表面張力によって丸め込ませた後に冷却する。個
々の第1マイクロレンズ用パターン5Aからマイクロレ
ンズ(以下、「第1マイクロレンズ」という。)5が1
つずつ得られる。
うに、各第1マイクロレンズ用パターン5Aをリフロー
させ、表面張力によって丸め込ませた後に冷却する。個
々の第1マイクロレンズ用パターン5Aからマイクロレ
ンズ(以下、「第1マイクロレンズ」という。)5が1
つずつ得られる。
【0031】第1マイクロレンズ用パターン5Aの平面
形状を円形にした場合には、平面形状が円形の第1マイ
クロレンズ5が得られる。第1マイクロレンズ用パター
ン5Aの平面形状を八角形以上の多角形にした場合に
は、平面形状が近似円の第1マイクロレンズ5が得られ
る。ここで、本明細書でいう「近似円」とは、八角形以
上の多角形の角部を丸め込ませた形状を意味する。
形状を円形にした場合には、平面形状が円形の第1マイ
クロレンズ5が得られる。第1マイクロレンズ用パター
ン5Aの平面形状を八角形以上の多角形にした場合に
は、平面形状が近似円の第1マイクロレンズ5が得られ
る。ここで、本明細書でいう「近似円」とは、八角形以
上の多角形の角部を丸め込ませた形状を意味する。
【0032】いずれにしても、個々の第1マイクロレン
ズ5は、球面レンズ形状、または、ほぼ球面レンズとみ
なすことができる表面形状を有する。図1(C1)およ
び図1(C2)に示すように、行方向Drに隣り合う第
1マイクロレンズ5間、および列方向Dcに隣り合う第
1マイクロレンズ5間に、第2マイクロレンズ用パター
ン10Aを形成する。図1(C1)においては、各第2
マイクロレンズ用パターン10Aを判りやすくするため
に、個々の第2マイクロレンズ用パターン10Aにハッ
チングを付してある。
ズ5は、球面レンズ形状、または、ほぼ球面レンズとみ
なすことができる表面形状を有する。図1(C1)およ
び図1(C2)に示すように、行方向Drに隣り合う第
1マイクロレンズ5間、および列方向Dcに隣り合う第
1マイクロレンズ5間に、第2マイクロレンズ用パター
ン10Aを形成する。図1(C1)においては、各第2
マイクロレンズ用パターン10Aを判りやすくするため
に、個々の第2マイクロレンズ用パターン10Aにハッ
チングを付してある。
【0033】図示のように、個々の第2マイクロレンズ
用パターン10Aは、行方向Drまたは列方向Dcに隣
り合う第1マイクロレンズ5間に露出する下地層1表面
を覆うと共に、近傍の各第1マイクロレンズ5と部分的
に重なるように形成する。
用パターン10Aは、行方向Drまたは列方向Dcに隣
り合う第1マイクロレンズ5間に露出する下地層1表面
を覆うと共に、近傍の各第1マイクロレンズ5と部分的
に重なるように形成する。
【0034】これらの第2マイクロレンズ用パターン1
0Aは、その基となる透明樹脂層をスピンコート法等に
よって形成した後、この透明樹脂層を例えばフォトリソ
グラフィによって所定形状にパターニングすることによ
って形成することができる。
0Aは、その基となる透明樹脂層をスピンコート法等に
よって形成した後、この透明樹脂層を例えばフォトリソ
グラフィによって所定形状にパターニングすることによ
って形成することができる。
【0035】第2マイクロレンズ用パターン10Aの基
となる透明樹脂層は、後述するリフロー後の屈折率が第
1マイクロレンズ5の屈折率と同じになる光透過性材料
によって形成することが好ましい。第1マイクロレンズ
5の材料として用いた透明樹脂と同質の透明樹脂を用い
て第2マイクロレンズ用パターン10Aを形成すること
により、隣り合うマイクロレンズ間に光学的な界面のな
いマイクロレンズアレイを得ることが容易になる。
となる透明樹脂層は、後述するリフロー後の屈折率が第
1マイクロレンズ5の屈折率と同じになる光透過性材料
によって形成することが好ましい。第1マイクロレンズ
5の材料として用いた透明樹脂と同質の透明樹脂を用い
て第2マイクロレンズ用パターン10Aを形成すること
により、隣り合うマイクロレンズ間に光学的な界面のな
いマイクロレンズアレイを得ることが容易になる。
【0036】図1(C1)においては、個々の第2マイ
クロレンズ用パターン10Aが近傍の第2マイクロレン
ズ用パターン10Aと平面視上点接触しているが、これ
らの第2マイクロレンズ用パターン10Aは互いに離隔
させることが好ましい。
クロレンズ用パターン10Aが近傍の第2マイクロレン
ズ用パターン10Aと平面視上点接触しているが、これ
らの第2マイクロレンズ用パターン10Aは互いに離隔
させることが好ましい。
【0037】無効領域の少ないマイクロレンズアレイを
作製するうえからは、各第2マイクロレンズ用パターン
10Aの平面形状を長方形または正方形にすると共に、
各第2マイクロレンズ用パターン10Aの平面視上の大
きさを、各々が近傍の第2マイクロレンズ用パターン1
0aと接触しない範囲内で、できるだけ大きくすること
が好ましい。
作製するうえからは、各第2マイクロレンズ用パターン
10Aの平面形状を長方形または正方形にすると共に、
各第2マイクロレンズ用パターン10Aの平面視上の大
きさを、各々が近傍の第2マイクロレンズ用パターン1
0aと接触しない範囲内で、できるだけ大きくすること
が好ましい。
【0038】このとき、第2マイクロレンズ用パターン
10Aを球面レンズ形状、または、ほぼ球面レンズとみ
なすことができる表面形状のマイクロレンズに成形する
うえからは、個々の第2マイクロレンズ用パターン10
Aとその近傍の各第1マイクロレンズ5とが次のように
重なるように、第2マイクロレンズ用パターン10Aお
よび第1マイクロレンズ5それぞれの大きさを選定する
ことが好ましい。すなわち、個々の第2マイクロレンズ
用パターン10Aとその近傍の第1マイクロレンズ5と
が重なっている領域を平面視したときに、第2マイクロ
レンズ用パターン10Aの一辺の概ね50%以上、好ま
しくは60%以上の領域が第1マイクロレンズ5上に位
置するように、第2マイクロレンズ用パターン10Aお
よび第1マイクロレンズ5それぞれの大きさを選定する
ことが好ましい。
10Aを球面レンズ形状、または、ほぼ球面レンズとみ
なすことができる表面形状のマイクロレンズに成形する
うえからは、個々の第2マイクロレンズ用パターン10
Aとその近傍の各第1マイクロレンズ5とが次のように
重なるように、第2マイクロレンズ用パターン10Aお
よび第1マイクロレンズ5それぞれの大きさを選定する
ことが好ましい。すなわち、個々の第2マイクロレンズ
用パターン10Aとその近傍の第1マイクロレンズ5と
が重なっている領域を平面視したときに、第2マイクロ
レンズ用パターン10Aの一辺の概ね50%以上、好ま
しくは60%以上の領域が第1マイクロレンズ5上に位
置するように、第2マイクロレンズ用パターン10Aお
よび第1マイクロレンズ5それぞれの大きさを選定する
ことが好ましい。
【0039】この後、図1(D1)および図1(D2)
に示すように、各第2マイクロレンズ用パターン10A
をリフローさせ、表面張力によって丸め込ませた後に冷
却する。個々の第2マイクロレンズ用パターン10Aか
らマイクロレンズ(以下、「第2マイクロレンズ」とい
う。)10が1つずつ得られると共に、マイクロレンズ
アレイ20が得られる。
に示すように、各第2マイクロレンズ用パターン10A
をリフローさせ、表面張力によって丸め込ませた後に冷
却する。個々の第2マイクロレンズ用パターン10Aか
らマイクロレンズ(以下、「第2マイクロレンズ」とい
う。)10が1つずつ得られると共に、マイクロレンズ
アレイ20が得られる。
【0040】図1(D2)に示すように、第1マイクロ
レンズ5の屈折率と第2マイクロレンズ10の屈折率と
が同じ場合には、これらのマイクロレンズ間に光学的な
界面が形成されない。個々の第2マイクロレンズ10
は、第2マイクロレンズ用パターン10Aと、その下に
位置していた第1マイクロレンズ5の一領域とから形成
されることになる。したがって、各マイクロレンズ5、
10において隣のマイクロレンズと接する箇所中央部で
の厚さは、マイクロレンズとして機能しない無効領域に
面している箇所での厚さよりも厚くなる。
レンズ5の屈折率と第2マイクロレンズ10の屈折率と
が同じ場合には、これらのマイクロレンズ間に光学的な
界面が形成されない。個々の第2マイクロレンズ10
は、第2マイクロレンズ用パターン10Aと、その下に
位置していた第1マイクロレンズ5の一領域とから形成
されることになる。したがって、各マイクロレンズ5、
10において隣のマイクロレンズと接する箇所中央部で
の厚さは、マイクロレンズとして機能しない無効領域に
面している箇所での厚さよりも厚くなる。
【0041】ここで、上述した方法で第2マイクロレン
ズ用パターン10Aから球面レンズ形状、または、ほぼ
球面レンズとみなすことができる表面形状を有する第2
マイクロレンズ10が得られる理由を、図2を用いて説
明する。
ズ用パターン10Aから球面レンズ形状、または、ほぼ
球面レンズとみなすことができる表面形状を有する第2
マイクロレンズ10が得られる理由を、図2を用いて説
明する。
【0042】図2は、4個の第1マイクロレンズ5の各
々と部分的に重なるようにして形成された第2マイクロ
レンズ用パターン10Aをリフローさせたときの様子を
示す。同図においては、リフローした第2マイクロレン
ズ用パターンを参照符号10Bで示す。
々と部分的に重なるようにして形成された第2マイクロ
レンズ用パターン10Aをリフローさせたときの様子を
示す。同図においては、リフローした第2マイクロレン
ズ用パターンを参照符号10Bで示す。
【0043】リフローさせる前の第2マイクロレンズ用
パターン10Aの平面形状は、前述のように、長方形ま
たは正方形である。平面形状が長方形または正方形のパ
ターンを平坦面上に形成してリフローさせると、その平
面形状は、長方形または正方形の四隅を丸めた形状とな
り、表面の曲率は平面視上の中央部に向かうに従って小
さくなる。非球面レンズ形状になる。この理由は、リフ
ローさせたときに表面張力によって半球形になろうとす
る力が働くものの、平坦面とパターンとの接触面の形状
(長方形または正方形)に倣おうとする力も働くためで
あると推察される。
パターン10Aの平面形状は、前述のように、長方形ま
たは正方形である。平面形状が長方形または正方形のパ
ターンを平坦面上に形成してリフローさせると、その平
面形状は、長方形または正方形の四隅を丸めた形状とな
り、表面の曲率は平面視上の中央部に向かうに従って小
さくなる。非球面レンズ形状になる。この理由は、リフ
ローさせたときに表面張力によって半球形になろうとす
る力が働くものの、平坦面とパターンとの接触面の形状
(長方形または正方形)に倣おうとする力も働くためで
あると推察される。
【0044】しかしながら、第2マイクロレンズ用パタ
ーン10Aは各第1マイクロレンズ5Aと部分的に重な
るようにして形成される。リフローした第2マイクロレ
ンズ用パターン10Bの表面形状は、球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズとみなすことができる形状で安
定する。この理由は、表面張力の他に、その下に位置し
ている各第1マイクロレンズ5Aの表面形状(球面レン
ズ形状、または、ほぼ球面レンズとみなすことができる
形状)に倣おうとする力が働くためであると推察され
る。
ーン10Aは各第1マイクロレンズ5Aと部分的に重な
るようにして形成される。リフローした第2マイクロレ
ンズ用パターン10Bの表面形状は、球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズとみなすことができる形状で安
定する。この理由は、表面張力の他に、その下に位置し
ている各第1マイクロレンズ5Aの表面形状(球面レン
ズ形状、または、ほぼ球面レンズとみなすことができる
形状)に倣おうとする力が働くためであると推察され
る。
【0045】したがって、リフローした第2マイクロレ
ンズ用パターン10Aを冷却すれば、球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズとみなすことができる表面形状
を有する第2マイクロレンズ10が得られる。
ンズ用パターン10Aを冷却すれば、球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズとみなすことができる表面形状
を有する第2マイクロレンズ10が得られる。
【0046】図3および図4は、上述の方法に従って製
造されたマイクロレンズアレイをそれぞれ異なる方向か
ら斜視したときの形状を示す走査型電子顕微鏡写真であ
り、図5は、図3〜図4に示したマイクロレンズアレイ
の平面形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。いずれ
の写真の撮影倍率も7500倍である。
造されたマイクロレンズアレイをそれぞれ異なる方向か
ら斜視したときの形状を示す走査型電子顕微鏡写真であ
り、図5は、図3〜図4に示したマイクロレンズアレイ
の平面形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。いずれ
の写真の撮影倍率も7500倍である。
【0047】図3および図4からも明らかなように、上
述の方法によれば、個々のマイクロレンズが球面レンズ
形状、または、ほぼ球面レンズとみなせる表面形状を有
するマイクロレンズアレイを製造することができる。
述の方法によれば、個々のマイクロレンズが球面レンズ
形状、または、ほぼ球面レンズとみなせる表面形状を有
するマイクロレンズアレイを製造することができる。
【0048】図5に示すように、また、図1(D1)に
示したように、上述の方法に従って製造されたマイクロ
レンズアレイでは、最も外側に位置する各行および各列
のマイクロレンズを除いて、個々のマイクロレンズの平
面形状が四角形の四隅を丸めた形状になる。これらのマ
イクロレンズを、以下、「矩形状マイクロレンズ」とい
う。
示したように、上述の方法に従って製造されたマイクロ
レンズアレイでは、最も外側に位置する各行および各列
のマイクロレンズを除いて、個々のマイクロレンズの平
面形状が四角形の四隅を丸めた形状になる。これらのマ
イクロレンズを、以下、「矩形状マイクロレンズ」とい
う。
【0049】これらの矩形状マイクロレンズは、行方向
に隣り合うもの同士、および列方向に隣り合うもの同士
が、平面視上、上記四隅を丸めた四角形の一辺で互いに
線接触する。最も外側に位置する各行および各列のマイ
クロレンズも、行方向に隣り合うもの同士、および列方
向に隣り合うもの同士で、平面視上、互いに線接触す
る。
に隣り合うもの同士、および列方向に隣り合うもの同士
が、平面視上、上記四隅を丸めた四角形の一辺で互いに
線接触する。最も外側に位置する各行および各列のマイ
クロレンズも、行方向に隣り合うもの同士、および列方
向に隣り合うもの同士で、平面視上、互いに線接触す
る。
【0050】行方向から斜行する方向に隣り合うマイク
ロレンズ同士の間には、空隙(無効領域)が形成され
る。隣り合うマイクロレンズ同士を上述のように互いに
接触させて形成することにより、個々のマイクロレンズ
の平面視上の面積が広く、マイクロレンズとして機能し
ない無効領域が狭いマイクロレンズアレイを容易に得る
ことができる。このようなマイクロレンズアレイは、前
述した第1の方法および第2の方法では得ることができ
ない。
ロレンズ同士の間には、空隙(無効領域)が形成され
る。隣り合うマイクロレンズ同士を上述のように互いに
接触させて形成することにより、個々のマイクロレンズ
の平面視上の面積が広く、マイクロレンズとして機能し
ない無効領域が狭いマイクロレンズアレイを容易に得る
ことができる。このようなマイクロレンズアレイは、前
述した第1の方法および第2の方法では得ることができ
ない。
【0051】次に、第2の実施例によるマイクロレンズ
アレイの製造方法について、図6および図7を参照しつ
つ説明する。図6に示すように、本実施例の方法によっ
てマイクロレンズアレイを製造するにあたっては、ま
ず、マイクロレンズアレイを配置しようとする下地層1
上にマイクロレンズ材料層25Aを形成し、その上に、
上述した第1の実施例による製造方法に従ってマイクロ
レンズアレイ20を形成する。
アレイの製造方法について、図6および図7を参照しつ
つ説明する。図6に示すように、本実施例の方法によっ
てマイクロレンズアレイを製造するにあたっては、ま
ず、マイクロレンズアレイを配置しようとする下地層1
上にマイクロレンズ材料層25Aを形成し、その上に、
上述した第1の実施例による製造方法に従ってマイクロ
レンズアレイ20を形成する。
【0052】マイクロレンズ材料層25Aは、所望の屈
折率を有すると共に可視光域で透明な有機または無機材
料、例えば透明樹脂、シリコン酸化物、シリコン窒化物
等、種々の材料を用いて形成可能である。このマクロレ
ンズ材料層25Aは、マイクロレンズアレイ20の立体
形状を転写し得る厚さと平坦な上面とを有する。
折率を有すると共に可視光域で透明な有機または無機材
料、例えば透明樹脂、シリコン酸化物、シリコン窒化物
等、種々の材料を用いて形成可能である。このマクロレ
ンズ材料層25Aは、マイクロレンズアレイ20の立体
形状を転写し得る厚さと平坦な上面とを有する。
【0053】この後、反応性イオンエッチング等の方法
によって、マイクレンズアレイ20およびマイクロレン
ズ材料層25Aをマイクロレンズアレイ20が消失する
まで、すなわち、第1マイクロレンズ5の各々および第
2マイクロレンズ10の各々が消失するまで、異方的に
エッチングする。このときのエッチング条件は、マイク
ロレンズアレイ20の材質およびマイクロレンズ材料層
25Aの材質に応じて適宜選定される。
によって、マイクレンズアレイ20およびマイクロレン
ズ材料層25Aをマイクロレンズアレイ20が消失する
まで、すなわち、第1マイクロレンズ5の各々および第
2マイクロレンズ10の各々が消失するまで、異方的に
エッチングする。このときのエッチング条件は、マイク
ロレンズアレイ20の材質およびマイクロレンズ材料層
25Aの材質に応じて適宜選定される。
【0054】図7に示すように、上記のエッチングによ
ってマイクロレンズアレイ20の立体形状がマイクロレ
ンズ材料層25Aに転写されて、マイクロレンズアレイ
25が得られる。同図においては、第1マイクロレンズ
5の立体形状が転写されたマイクロレンズを参照符号2
1で示し、第2マイクロレンズ10の立体形状が転写さ
れたマイクロレンズを参照符号23で示す。
ってマイクロレンズアレイ20の立体形状がマイクロレ
ンズ材料層25Aに転写されて、マイクロレンズアレイ
25が得られる。同図においては、第1マイクロレンズ
5の立体形状が転写されたマイクロレンズを参照符号2
1で示し、第2マイクロレンズ10の立体形状が転写さ
れたマイクロレンズを参照符号23で示す。
【0055】この方法によれば、第1の実施例による製
造方法に比べて、マイクロレンズ材料の選択の幅、換言
すれば、マイクロレンズの屈折率の選択の幅が広がる。
上記の方法では、マイクロレンズアレイ20に代えて、
立体形状はマイクロレンズアレイ20と同様であるが光
透過性がない、もしくは低い材料によって形成された部
材を用いることも可能である。
造方法に比べて、マイクロレンズ材料の選択の幅、換言
すれば、マイクロレンズの屈折率の選択の幅が広がる。
上記の方法では、マイクロレンズアレイ20に代えて、
立体形状はマイクロレンズアレイ20と同様であるが光
透過性がない、もしくは低い材料によって形成された部
材を用いることも可能である。
【0056】次に、実施例による固体撮像素子につい
て、図8〜図10を参照しつつ説明する。図8は、実施
例による固体撮像素子100での光電変換素子110、
第1電荷転送素子(垂直電荷転送素子)120、第2電
荷転送素子(水平電荷転送素子)140、および電荷検
出回路150の平面配置を概略的に示す。
て、図8〜図10を参照しつつ説明する。図8は、実施
例による固体撮像素子100での光電変換素子110、
第1電荷転送素子(垂直電荷転送素子)120、第2電
荷転送素子(水平電荷転送素子)140、および電荷検
出回路150の平面配置を概略的に示す。
【0057】図示の固体撮像素子100は、エリア・イ
メージセンサとして利用される固体撮像素子であり、半
導体基板1の一表面に多数個の光電変換素子110が複
数行、複数列に亘って正方行列状(行数と列数とが異な
る場合を含む。)に配置されている。エリア・イメージ
センサとして利用される実際の固体撮像素子での光電変
換素子110の総数は、例えば数10万個〜数100万
個である。
メージセンサとして利用される固体撮像素子であり、半
導体基板1の一表面に多数個の光電変換素子110が複
数行、複数列に亘って正方行列状(行数と列数とが異な
る場合を含む。)に配置されている。エリア・イメージ
センサとして利用される実際の固体撮像素子での光電変
換素子110の総数は、例えば数10万個〜数100万
個である。
【0058】光電変換素子110の各々は例えば埋込み
型のpnフォトダイオードによって構成され、平面視
上、例えば矩形を呈す。光電変換素子110に光が入射
すると、この光電変換素子110に電荷が蓄積される。
型のpnフォトダイオードによって構成され、平面視
上、例えば矩形を呈す。光電変換素子110に光が入射
すると、この光電変換素子110に電荷が蓄積される。
【0059】個々の光電変換素子110に蓄積された電
荷を電荷検出回路150へ転送するために、1つの光電
変換素子列に1つずつ、この光電変換素子列に沿って垂
直電荷転送素子120が配置される。個々の垂直電荷転
送素子120は、例えば4相駆動型のCCDによって構
成される。
荷を電荷検出回路150へ転送するために、1つの光電
変換素子列に1つずつ、この光電変換素子列に沿って垂
直電荷転送素子120が配置される。個々の垂直電荷転
送素子120は、例えば4相駆動型のCCDによって構
成される。
【0060】光電変換素子110からの電荷の読み出し
を制御するために、各垂直電荷転送素子120は、対応
する光電変換素子110それぞれに1つずつ、読出しゲ
ート130を有する。図8においては、読出しゲート1
30の位置を判りやすくするために、各読出しゲート1
30にハッチングを付してある。
を制御するために、各垂直電荷転送素子120は、対応
する光電変換素子110それぞれに1つずつ、読出しゲ
ート130を有する。図8においては、読出しゲート1
30の位置を判りやすくするために、各読出しゲート1
30にハッチングを付してある。
【0061】読出しゲート130に読出しパルス(電位
は例えば15V程度)を供給すると、この読出しゲート
130に対応する光電変換素子110から垂直電荷転送
素子120へ電荷が読み出される。光電変換素子110
から垂直電荷転送素子120への電荷の読出しは、光電
変換素子行単位で行われる。
は例えば15V程度)を供給すると、この読出しゲート
130に対応する光電変換素子110から垂直電荷転送
素子120へ電荷が読み出される。光電変換素子110
から垂直電荷転送素子120への電荷の読出しは、光電
変換素子行単位で行われる。
【0062】各垂直電荷転送素子120は、所定の駆動
信号によって駆動されて、対応する光電変換素子110
から読み出した電荷を水平電荷転送素子140へ転送す
る。水平電荷転送素子140は、例えば2相駆動型のC
CDによって構成される。この水平電荷転送素子140
は、所定の駆動信号によって駆動されて、各垂直電荷転
送素子120から受け取った電荷を電荷検出回路150
へ転送する。
信号によって駆動されて、対応する光電変換素子110
から読み出した電荷を水平電荷転送素子140へ転送す
る。水平電荷転送素子140は、例えば2相駆動型のC
CDによって構成される。この水平電荷転送素子140
は、所定の駆動信号によって駆動されて、各垂直電荷転
送素子120から受け取った電荷を電荷検出回路150
へ転送する。
【0063】電荷検出回路150は、水平電荷転送素子
140から転送されてくる電荷を順次検出して信号電圧
を生成すると共に増幅して、画素信号を順次生成する。
この電荷検出回路150は、例えば、水平電荷転送素子
140の出力端に電気的に接続された出力ゲートと、出
力ゲートに隣接して半導体基板1に形成されたフローテ
ィングディフュージョン領域(以下、「FD領域」と略
記する。)と、このFD領域に電気的に接続されたフロ
ーティングディフュージョンアンプ(以下、「FDA」
と略記する。)とを用いて構成することができる。
140から転送されてくる電荷を順次検出して信号電圧
を生成すると共に増幅して、画素信号を順次生成する。
この電荷検出回路150は、例えば、水平電荷転送素子
140の出力端に電気的に接続された出力ゲートと、出
力ゲートに隣接して半導体基板1に形成されたフローテ
ィングディフュージョン領域(以下、「FD領域」と略
記する。)と、このFD領域に電気的に接続されたフロ
ーティングディフュージョンアンプ(以下、「FDA」
と略記する。)とを用いて構成することができる。
【0064】出力ゲートは、水平電荷転送素子140か
らFD領域への電荷転送を制御する。FD領域の電位
は、電荷量に応じて変化する。FDAは、FD領域の電
位変動を増幅して画素信号を生成する。この画素信号
が、固体撮像素子100からの出力信号となる。
らFD領域への電荷転送を制御する。FD領域の電位
は、電荷量に応じて変化する。FDAは、FD領域の電
位変動を増幅して画素信号を生成する。この画素信号
が、固体撮像素子100からの出力信号となる。
【0065】FD領域に隣接してリセットゲートが配置
され、このリセットゲートに隣接して、リセットドレイ
ン領域が半導体基板1に形成される。FD領域と、リセ
ットゲートと、リセットドレイン領域とは、リセットト
ランジスタを構成する。
され、このリセットゲートに隣接して、リセットドレイ
ン領域が半導体基板1に形成される。FD領域と、リセ
ットゲートと、リセットドレイン領域とは、リセットト
ランジスタを構成する。
【0066】FDAによって検出された後の電荷、ある
いは、FDAによって検出する必要のない電荷は、FD
領域からリセットゲートを介してリセットドレイン領域
へ掃き出され、例えば電源電圧に吸収される。
いは、FDAによって検出する必要のない電荷は、FD
領域からリセットゲートを介してリセットドレイン領域
へ掃き出され、例えば電源電圧に吸収される。
【0067】上述した構成を有する固体撮像素子100
では、各垂直電荷転送素子120、水平電荷転送素子1
40、および電荷検出回路150によって出力信号生成
部が構成される。
では、各垂直電荷転送素子120、水平電荷転送素子1
40、および電荷検出回路150によって出力信号生成
部が構成される。
【0068】上述した固体撮像素子100は、前述した
第1の実施例による方法によって製造されたマイクロレ
ンズアレイを有する。このマイクロレンズアレイは、前
述した第1または第2の実施例による方法によって製造
される。
第1の実施例による方法によって製造されたマイクロレ
ンズアレイを有する。このマイクロレンズアレイは、前
述した第1または第2の実施例による方法によって製造
される。
【0069】以下、前述した第1の実施例による方法に
従って製造されたマイクロレンズアレイ20を有する場
合を例により、図1または図8で用いた参照符号を引用
しつつ、固体撮像素子100の構成をその製造方法も交
えて更に詳述する。
従って製造されたマイクロレンズアレイ20を有する場
合を例により、図1または図8で用いた参照符号を引用
しつつ、固体撮像素子100の構成をその製造方法も交
えて更に詳述する。
【0070】図9は、固体撮像素子100の上面を概略
的に示す。同図に示すように、マイクロレンズアレイ2
0は固体撮像素子100での最上層である。第1マイク
ロレンズ5は、前述した多数個の光電変換素子110の
中から市松状に選択された各光電変換素子110に1個
ずつ対応して配置される。第2マイクロレンズ10は、
第1マイクロレンズ5を形成する際に選択しなかった各
光電変換素子110に1つずつ対応して市松状に配置さ
れる。各マイクロレンズ5、10は、対応する光電変換
素子110を平面視上包含する。
的に示す。同図に示すように、マイクロレンズアレイ2
0は固体撮像素子100での最上層である。第1マイク
ロレンズ5は、前述した多数個の光電変換素子110の
中から市松状に選択された各光電変換素子110に1個
ずつ対応して配置される。第2マイクロレンズ10は、
第1マイクロレンズ5を形成する際に選択しなかった各
光電変換素子110に1つずつ対応して市松状に配置さ
れる。各マイクロレンズ5、10は、対応する光電変換
素子110を平面視上包含する。
【0071】図10は、図9に示したX−X線に沿った
固体撮像素子100の断面構造を概略的に示す。同図に
示すように、半導体基板101は、例えばn型シリコン
基板101aと、その一表面に形成されたp- 型不純物
添加領域101bとを有する。p- 型不純物添加領域1
01bは、n型シリコン基板101aの一表面にp型不
純物をイオン注入した後に熱処理を施すことによって、
あるいは、p型不純物を含有したシリコンをn型シリコ
ン基板101aの一表面上にエピタキシャル成長させる
ことによって形成される。
固体撮像素子100の断面構造を概略的に示す。同図に
示すように、半導体基板101は、例えばn型シリコン
基板101aと、その一表面に形成されたp- 型不純物
添加領域101bとを有する。p- 型不純物添加領域1
01bは、n型シリコン基板101aの一表面にp型不
純物をイオン注入した後に熱処理を施すことによって、
あるいは、p型不純物を含有したシリコンをn型シリコ
ン基板101aの一表面上にエピタキシャル成長させる
ことによって形成される。
【0072】以下の説明においては、同じ導電型を有す
る不純物添加領域間での不純物濃度の大小を区別するた
めに、不純物濃度が相対的に低いものから順番に、p-
型不純物添加領域、p型不純物添加領域、p+ 型不純物
添加領域、あるいはn- 型不純物添加領域、n型不純物
添加領域、n+ 型不純物添加領域と表記する。p- 型不
純物添加領域101bをエピタキシャル成長法によって
形成する場合以外、全ての不純物添加領域は、イオン注
入とその後の熱処理とによって形成することが好まし
い。
る不純物添加領域間での不純物濃度の大小を区別するた
めに、不純物濃度が相対的に低いものから順番に、p-
型不純物添加領域、p型不純物添加領域、p+ 型不純物
添加領域、あるいはn- 型不純物添加領域、n型不純物
添加領域、n+ 型不純物添加領域と表記する。p- 型不
純物添加領域101bをエピタキシャル成長法によって
形成する場合以外、全ての不純物添加領域は、イオン注
入とその後の熱処理とによって形成することが好まし
い。
【0073】光電変換素子110は、例えば、p- 型不
純物添加領域101bの所定箇所をn型不純物添加領域
110aに転換し、更に、このn型不純物添加領域11
0aの表層部をp+ 型不純物添加領域110bに転換す
ることによって形成された埋込み型のフォトダイオード
によって構成される。n型不純物添加領域110aは、
電荷蓄積領域として機能する。
純物添加領域101bの所定箇所をn型不純物添加領域
110aに転換し、更に、このn型不純物添加領域11
0aの表層部をp+ 型不純物添加領域110bに転換す
ることによって形成された埋込み型のフォトダイオード
によって構成される。n型不純物添加領域110aは、
電荷蓄積領域として機能する。
【0074】1列の光電変換素子列に1本ずつ対応し
て、p- 型不純物添加領域101bにn型チャネル12
3が形成される。個々のn型チャネル123は、その全
長に亘ってほぼ均一な不純物濃度を有し、対応する光電
変換素子列に沿って延在する。これらのn型チャネル1
23は、それぞれ、垂直電荷転送素子120での電荷転
送チャネル(以下、「垂直電荷転送チャネル」とい
う。)として機能する。
て、p- 型不純物添加領域101bにn型チャネル12
3が形成される。個々のn型チャネル123は、その全
長に亘ってほぼ均一な不純物濃度を有し、対応する光電
変換素子列に沿って延在する。これらのn型チャネル1
23は、それぞれ、垂直電荷転送素子120での電荷転
送チャネル(以下、「垂直電荷転送チャネル」とい
う。)として機能する。
【0075】各光電変換素子110(n型不純物添加領
域110a)における図8または図10での右側縁部に
沿って、p型不純物添加領域130aが1つずつ配置さ
れる。p型不純物添加領域130aの列方向の長さは、
対応する光電変換素子110の列方向の長さの例えば半
分程度である。各p型不純物添加領域130aは、読出
しゲート130用チャネル領域130aとして利用され
る。
域110a)における図8または図10での右側縁部に
沿って、p型不純物添加領域130aが1つずつ配置さ
れる。p型不純物添加領域130aの列方向の長さは、
対応する光電変換素子110の列方向の長さの例えば半
分程度である。各p型不純物添加領域130aは、読出
しゲート130用チャネル領域130aとして利用され
る。
【0076】必要に応じて、個々の垂直電荷転送チャネ
ル123の下方にも、p型不純物添加領域が配置され
る。チャネルストップ領域CSが、読出しゲート用チャ
ネル領域130aの形成箇所を除いた光電変換素子11
0および垂直電荷転送チャネル123の平面視上の周
囲、および水平電荷転送素子140を構成する電荷転送
チャネル(以下、「水平電荷転送チャネル」という。)
の平面視上の周囲に形成される。チャネルストップ領域
CSは、例えばp+ 型不純物添加領域によって構成され
る。
ル123の下方にも、p型不純物添加領域が配置され
る。チャネルストップ領域CSが、読出しゲート用チャ
ネル領域130aの形成箇所を除いた光電変換素子11
0および垂直電荷転送チャネル123の平面視上の周
囲、および水平電荷転送素子140を構成する電荷転送
チャネル(以下、「水平電荷転送チャネル」という。)
の平面視上の周囲に形成される。チャネルストップ領域
CSは、例えばp+ 型不純物添加領域によって構成され
る。
【0077】なお、水平電荷転送素子140を2相駆動
型のCCDによって構成する場合、その水平電荷転送チ
ャネルは、例えば、n型不純物添加領域とn- 型不純物
添加領域とが下流側から上流側に向かってこの順番で繰
り返し配置することによって構成することができる。本
明細書では、光電変換素子110から電荷検出回路15
0へ転送される電荷の移動を1つの流れとみなして、個
々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて「何々の上
流」、「何々の下流」等と称して特定する。
型のCCDによって構成する場合、その水平電荷転送チ
ャネルは、例えば、n型不純物添加領域とn- 型不純物
添加領域とが下流側から上流側に向かってこの順番で繰
り返し配置することによって構成することができる。本
明細書では、光電変換素子110から電荷検出回路15
0へ転送される電荷の移動を1つの流れとみなして、個
々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて「何々の上
流」、「何々の下流」等と称して特定する。
【0078】第1の電気的絶縁層105が、半導体基板
101上に配置される。各光電変換素子110上には、
第1の電気的絶縁層105として例えば熱酸化膜が配置
され、光電変換素子110上の領域を除いた他の領域上
には、第1の電気的絶縁層105として例えばONO膜
が配置される。
101上に配置される。各光電変換素子110上には、
第1の電気的絶縁層105として例えば熱酸化膜が配置
され、光電変換素子110上の領域を除いた他の領域上
には、第1の電気的絶縁層105として例えばONO膜
が配置される。
【0079】上記のONO膜は、例えば、膜厚が20〜
70nm程度のシリコン酸化膜(熱酸化膜)と、膜厚が
30〜80nm程度のシリコン窒化膜と、膜厚が10〜
50nm程度のシリコン酸化膜とを、半導体基板101
上にこの順番で堆積させた積層膜によって構成される。
図10においては、便宜上、1つの層で第1の電気的絶
縁層105を表している。
70nm程度のシリコン酸化膜(熱酸化膜)と、膜厚が
30〜80nm程度のシリコン窒化膜と、膜厚が10〜
50nm程度のシリコン酸化膜とを、半導体基板101
上にこの順番で堆積させた積層膜によって構成される。
図10においては、便宜上、1つの層で第1の電気的絶
縁層105を表している。
【0080】第1の電気的絶縁層105上に、垂直電荷
転送素子120を構成する転送電極(以下、「垂直転送
電極」という。)、水平電荷転送素子140を構成する
転送電極(以下、「水平転送電極」という。)、および
電荷検出回路150を構成する各種の電極が配置され
る。図10においては、1本の垂直転送電極125中の
2つの領域が見えている。
転送素子120を構成する転送電極(以下、「垂直転送
電極」という。)、水平電荷転送素子140を構成する
転送電極(以下、「水平転送電極」という。)、および
電荷検出回路150を構成する各種の電極が配置され
る。図10においては、1本の垂直転送電極125中の
2つの領域が見えている。
【0081】これらの電極は、例えば第1ポリシリコン
層と、第1ポリシリコン層を所定の電極にパターニング
した後に形成されて、その後に所定の電極にパターニン
グされる第2ポリシリコン層とを用いて形成される。個
々の電極は、例えば熱酸化膜等の電気的絶縁膜IFによ
って覆われる。
層と、第1ポリシリコン層を所定の電極にパターニング
した後に形成されて、その後に所定の電極にパターニン
グされる第2ポリシリコン層とを用いて形成される。個
々の電極は、例えば熱酸化膜等の電気的絶縁膜IFによ
って覆われる。
【0082】第2の電気的絶縁層160が、各光電変換
素子110、各垂直転送電極、水平電荷転送素子14
0、および電荷検出回路150を覆って、後述する光遮
蔽膜165とその下の各種の電極との電気的な分離を十
分なものとする。第2の電気的絶縁層160は、物理的
気相蒸着法(以下、「PVD」と略記する。)または化
学的気相蒸着法(以下、「CVD」と略記する。)によ
って例えばシリコン酸化物を堆積させることで形成され
る。
素子110、各垂直転送電極、水平電荷転送素子14
0、および電荷検出回路150を覆って、後述する光遮
蔽膜165とその下の各種の電極との電気的な分離を十
分なものとする。第2の電気的絶縁層160は、物理的
気相蒸着法(以下、「PVD」と略記する。)または化
学的気相蒸着法(以下、「CVD」と略記する。)によ
って例えばシリコン酸化物を堆積させることで形成され
る。
【0083】光遮蔽膜165が、各垂直転送電極、水平
電荷転送素子140、および電荷検出回路150を平面
視上覆って、光電変換素子110以外の領域で無用の光
電変換が行われるのを防止する。この光遮蔽膜165
は、タングステン、アルミニウム、クロム、チタン、モ
リブデン等の金属や、これらの金属の2種以上からなる
合金等をPVDまたはCVDによって堆積させることで
形成される。
電荷転送素子140、および電荷検出回路150を平面
視上覆って、光電変換素子110以外の領域で無用の光
電変換が行われるのを防止する。この光遮蔽膜165
は、タングステン、アルミニウム、クロム、チタン、モ
リブデン等の金属や、これらの金属の2種以上からなる
合金等をPVDまたはCVDによって堆積させることで
形成される。
【0084】各光電変換素子110へ光が入射すること
ができるように、光遮蔽膜165は、個々の光電変換素
子10の上方に開口部165aを1つずつ有する。個々
の開口部165aの平面視上の面積は、この開口部16
5aが対応している光電変換素子110の平面視上の面
積の例えば20%程度ないしはそれより小さい。光電変
換素子110表面において上記の開口部165a内に平
面視上位置する領域が、この光電変換素子110におけ
る光入射面となる。
ができるように、光遮蔽膜165は、個々の光電変換素
子10の上方に開口部165aを1つずつ有する。個々
の開口部165aの平面視上の面積は、この開口部16
5aが対応している光電変換素子110の平面視上の面
積の例えば20%程度ないしはそれより小さい。光電変
換素子110表面において上記の開口部165a内に平
面視上位置する領域が、この光電変換素子110におけ
る光入射面となる。
【0085】垂直電荷転送素子120用の駆動信号が供
給される配線(図示せず。)や水平電荷転送素子140
用の駆動信号が供給される配線(図示せず。)を、光遮
蔽膜165の材料とは異なる材料によって形成する場合
には、図10に示すように、光遮蔽膜165上に層間絶
縁膜170を形成することが好ましい。
給される配線(図示せず。)や水平電荷転送素子140
用の駆動信号が供給される配線(図示せず。)を、光遮
蔽膜165の材料とは異なる材料によって形成する場合
には、図10に示すように、光遮蔽膜165上に層間絶
縁膜170を形成することが好ましい。
【0086】この層間絶縁膜170は、例えばPVDま
たはCVDによってシリコン酸化物等を堆積させること
によって形成され、各垂直転送電極と配線との短絡、お
よび水平転送電極と前記の配線との短絡を防止する。前
記の配線を光遮蔽膜165の材料と同じ材料によって形
成する場合には、層間絶縁膜170を省略する代わりに
第2の電気的絶縁層160を厚膜化して、この第2の電
気的絶縁層を層間絶縁膜として利用することも可能であ
る。
たはCVDによってシリコン酸化物等を堆積させること
によって形成され、各垂直転送電極と配線との短絡、お
よび水平転送電極と前記の配線との短絡を防止する。前
記の配線を光遮蔽膜165の材料と同じ材料によって形
成する場合には、層間絶縁膜170を省略する代わりに
第2の電気的絶縁層160を厚膜化して、この第2の電
気的絶縁層を層間絶縁膜として利用することも可能であ
る。
【0087】パッシベーション膜175が層間絶縁膜1
70上に形成されて、その下の部材を保護する。このパ
ッシベーション膜175は、例えばPVDまたはCVD
によってシリコン窒化物等を堆積させることによって形
成される。
70上に形成されて、その下の部材を保護する。このパ
ッシベーション膜175は、例えばPVDまたはCVD
によってシリコン窒化物等を堆積させることによって形
成される。
【0088】第1の平坦化膜180が、例えばフォトレ
ジスト等の有機材料によってパッシベーション膜175
上に形成されて、色フィルタアレイ185を形成するた
めの平坦面を提供する。第1の平坦化膜180は、例え
ばスピンコート法によって形成される。
ジスト等の有機材料によってパッシベーション膜175
上に形成されて、色フィルタアレイ185を形成するた
めの平坦面を提供する。第1の平坦化膜180は、例え
ばスピンコート法によって形成される。
【0089】色フィルタアレイ185は、主に、カラー
撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子に配置
される。白黒撮影用の固体撮像素子や、3板式の撮像機
器に使用する固体撮像素子では、色フィルタアレイを省
略することができる。
撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子に配置
される。白黒撮影用の固体撮像素子や、3板式の撮像機
器に使用する固体撮像素子では、色フィルタアレイを省
略することができる。
【0090】この色フィルタアレイ185は、例えば、
互いに異なる色に着色された3種または4種類の樹脂
(カラーレジン)の層を、フォトリソグラフィ法等の方
法によって所定箇所に順次形成することによって作製す
ることができる。カラー撮影用の単板式撮像装置に使用
する固体撮像素子では、原色系または補色系の色フィル
タアレイが配置される。図10には2個の赤色フィルタ
185Rと1個の緑色フィルタ185Gとが示されてい
る。
互いに異なる色に着色された3種または4種類の樹脂
(カラーレジン)の層を、フォトリソグラフィ法等の方
法によって所定箇所に順次形成することによって作製す
ることができる。カラー撮影用の単板式撮像装置に使用
する固体撮像素子では、原色系または補色系の色フィル
タアレイが配置される。図10には2個の赤色フィルタ
185Rと1個の緑色フィルタ185Gとが示されてい
る。
【0091】第2の平坦化膜190が色フィルタアレイ
185上に形成されて、マイクロレンズアレイ20を形
成するための平坦面190aを提供する。第2の平坦化
膜190は、第1の平坦化膜180と同様に、例えばフ
ォトレジスト等の有機材料によって形成される。
185上に形成されて、マイクロレンズアレイ20を形
成するための平坦面190aを提供する。第2の平坦化
膜190は、第1の平坦化膜180と同様に、例えばフ
ォトレジスト等の有機材料によって形成される。
【0092】マイクロレンズアレイ20については既に
説明したので、ここではその説明を省略する。マイクロ
レンズアレイ20に代えて、前述した第2の実施例によ
る方法に従ってマイクロレンズアレイを形成することも
できる。
説明したので、ここではその説明を省略する。マイクロ
レンズアレイ20に代えて、前述した第2の実施例によ
る方法に従ってマイクロレンズアレイを形成することも
できる。
【0093】上述した断面構造を有する固体撮像素子1
00は、既に説明したマイクロレンズアレイ20を有し
ているので、個々の光電変換素子110への集光効率を
向上させやすい。
00は、既に説明したマイクロレンズアレイ20を有し
ているので、個々の光電変換素子110への集光効率を
向上させやすい。
【0094】第1マイクロレンズ5および第2マイクロ
レンズ10それぞれの集光効率は、これらのマイクロレ
ンズの材料が同一であれば、表面の曲率に大きく左右さ
れ、表面の曲率は各マイクロレンズ5、10の厚さ(高
さ)および平面視上の大きさに大きく左右される。各マ
イクロレンズ5、10の厚さ(高さ)を制御する、換言
すれば、マイクロレンズの材料として用いる透明樹脂の
材質(粘土)や、リフローとその後の冷却とによってマ
イクロレンズに成形される透明樹脂パターンの膜厚およ
び平面視上の大きさ、リフロー条件等を適宜選定するこ
とにより、第1マイクロレンズ5の集光効率と第2マイ
クロレンズ10の集光効率とを相対的に変化させること
ができる。
レンズ10それぞれの集光効率は、これらのマイクロレ
ンズの材料が同一であれば、表面の曲率に大きく左右さ
れ、表面の曲率は各マイクロレンズ5、10の厚さ(高
さ)および平面視上の大きさに大きく左右される。各マ
イクロレンズ5、10の厚さ(高さ)を制御する、換言
すれば、マイクロレンズの材料として用いる透明樹脂の
材質(粘土)や、リフローとその後の冷却とによってマ
イクロレンズに成形される透明樹脂パターンの膜厚およ
び平面視上の大きさ、リフロー条件等を適宜選定するこ
とにより、第1マイクロレンズ5の集光効率と第2マイ
クロレンズ10の集光効率とを相対的に変化させること
ができる。
【0095】例えば原色系の色フィルタアレイ185で
の各色フィルタの配列をベイヤー配列にした場合、緑色
フィルタ185Gは市松状に分布する。緑色フィルタ1
85Gに対応するマイクロレンズ(図10に示した固体
撮像素子100では第1マイクロレンズ5)の集光効率
と、赤色フィルタ185Rおよび青色フィルタ(図10
においては見えていない。)に対応するマイクロレンズ
(図10に示した固体撮像素子100では第2マイクロ
レンズ10)の集光効率とを互いに異ならせることによ
り、固体撮像素子100の感度特性を制御することが可
能である。
の各色フィルタの配列をベイヤー配列にした場合、緑色
フィルタ185Gは市松状に分布する。緑色フィルタ1
85Gに対応するマイクロレンズ(図10に示した固体
撮像素子100では第1マイクロレンズ5)の集光効率
と、赤色フィルタ185Rおよび青色フィルタ(図10
においては見えていない。)に対応するマイクロレンズ
(図10に示した固体撮像素子100では第2マイクロ
レンズ10)の集光効率とを互いに異ならせることによ
り、固体撮像素子100の感度特性を制御することが可
能である。
【0096】以上、実施例によるマイクロレンズアレイ
の製造方法、固体撮像素子およびその製造方法について
説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。
の製造方法、固体撮像素子およびその製造方法について
説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。
【0097】特に、固体撮像素子におけるマイクロレン
ズアレイ以外の構成は、目的とする固体撮像素子の用途
や性能等に応じて種々変更可能である。例えば、多数個
の光電変換素子を正方行列状に配置した場合、垂直電荷
転送素子の構成は、1行の光電変換素子行あたり例えば
2〜3本の垂直転送電極を備えた構成にすることができ
る。
ズアレイ以外の構成は、目的とする固体撮像素子の用途
や性能等に応じて種々変更可能である。例えば、多数個
の光電変換素子を正方行列状に配置した場合、垂直電荷
転送素子の構成は、1行の光電変換素子行あたり例えば
2〜3本の垂直転送電極を備えた構成にすることができ
る。
【0098】図11は、多数個の光電変換素子110が
正方行列状に配置され、各垂直電荷転送素子120が1
行の光電変換素子行あたり2本の垂直転送電極125
a、125bを備えた固体撮像素子100Aを概略的に
示す。
正方行列状に配置され、各垂直電荷転送素子120が1
行の光電変換素子行あたり2本の垂直転送電極125
a、125bを備えた固体撮像素子100Aを概略的に
示す。
【0099】同図に示す垂直電荷転送素子120の各々
は、配線WLV1〜WLV4を介して供給される4相の駆動
信号φV1〜φV4によって駆動される4相駆動型のC
CDによって構成され、それぞれの垂直電荷転送チャネ
ル123は、対応する光電変換素子列に沿って直線的に
延在する。
は、配線WLV1〜WLV4を介して供給される4相の駆動
信号φV1〜φV4によって駆動される4相駆動型のC
CDによって構成され、それぞれの垂直電荷転送チャネ
ル123は、対応する光電変換素子列に沿って直線的に
延在する。
【0100】これらの垂直電荷転送チャネル123を平
面視上横切るようにして、各光電変換素子行の上流側に
第1垂直転送電極125aが1本ずつ配置され、各光電
変換素子行の下流側に第2垂直転送電極125bが1本
ずつ配置されている。これら第1〜第2垂直転送電極1
25a〜125bは対応する光電変換素子行に沿って延
在し、各垂直電荷転送チャネル123上において、第2
垂直転送電極125bの一端が第1垂直転送電極125
aの一端に平面視上重なっている。
面視上横切るようにして、各光電変換素子行の上流側に
第1垂直転送電極125aが1本ずつ配置され、各光電
変換素子行の下流側に第2垂直転送電極125bが1本
ずつ配置されている。これら第1〜第2垂直転送電極1
25a〜125bは対応する光電変換素子行に沿って延
在し、各垂直電荷転送チャネル123上において、第2
垂直転送電極125bの一端が第1垂直転送電極125
aの一端に平面視上重なっている。
【0101】必要に応じて、最も下流の第2垂直転送電
極125bの下流側に、更に複数本の垂直転送電極、例
えば3本の垂直転送電極が配置される。垂直転送電極の
各々は、全ての垂直電荷転送素子120について、その
一部を構成する。
極125bの下流側に、更に複数本の垂直転送電極、例
えば3本の垂直転送電極が配置される。垂直転送電極の
各々は、全ての垂直電荷転送素子120について、その
一部を構成する。
【0102】図11においては図示を省略しているが、
この固体撮像素子100Aは、前述した固体撮像素子1
00と同様に、図10に示した第2の電気的絶縁層16
0、光遮蔽膜165、層間絶縁膜170、パッシベーシ
ョン膜175、第1の平坦化膜180、色フィルタアレ
イ185、第2の平坦化膜190を有し、更に、第2の
平坦化膜190上にマイクロレンズアレイを有する。マ
イクロレンズアレイは、前述した第1または第2の実施
例による方法に従って製造される。
この固体撮像素子100Aは、前述した固体撮像素子1
00と同様に、図10に示した第2の電気的絶縁層16
0、光遮蔽膜165、層間絶縁膜170、パッシベーシ
ョン膜175、第1の平坦化膜180、色フィルタアレ
イ185、第2の平坦化膜190を有し、更に、第2の
平坦化膜190上にマイクロレンズアレイを有する。マ
イクロレンズアレイは、前述した第1または第2の実施
例による方法に従って製造される。
【0103】固体撮像素子を構成する多数個の光電変換
素子は、画素ずらし配置にすることもできる。この場
合、垂直電荷転送素子の構成は、1行の光電変換素子行
あたり例えば1〜2本の垂直転送電極を備えた構成にす
ることができる。
素子は、画素ずらし配置にすることもできる。この場
合、垂直電荷転送素子の構成は、1行の光電変換素子行
あたり例えば1〜2本の垂直転送電極を備えた構成にす
ることができる。
【0104】ここで、本明細書でいう「画素ずらし配
置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子列中の各光電
変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子列中の
光電変換素子の各々が、光電変換素子列内での光電変換
素子のピッチの約1/2、列方向にずれ、奇数番目に当
たる光電変換素子行中の各光電変換素子に対し、偶数番
目に当たる光電変換素子行中の光電変換素子の各々が、
光電変換素子行内での光電変換素子のピッチの約1/
2、行方向にずれ、光電変換素子列の各々が奇数行また
は偶数行の光電変換素子のみを含むような、多数個の光
電変換素子の配置を意味する。「画素ずらし配置」は、
多数個の光電変換素子を複数行、複数列に亘って行列状
に配置する際の一形態である。
置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子列中の各光電
変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子列中の
光電変換素子の各々が、光電変換素子列内での光電変換
素子のピッチの約1/2、列方向にずれ、奇数番目に当
たる光電変換素子行中の各光電変換素子に対し、偶数番
目に当たる光電変換素子行中の光電変換素子の各々が、
光電変換素子行内での光電変換素子のピッチの約1/
2、行方向にずれ、光電変換素子列の各々が奇数行また
は偶数行の光電変換素子のみを含むような、多数個の光
電変換素子の配置を意味する。「画素ずらし配置」は、
多数個の光電変換素子を複数行、複数列に亘って行列状
に配置する際の一形態である。
【0105】上記の「光電変換素子列内での光電変換素
子のピッチの約1/2」とは、1/2を含む他に、製造
誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸
め誤差等の要因によって1/2から外れてはいるもの
の、得られる固体撮像素子の性能およびその画像の画質
からみて実質的に1/2と同等とみなすことができる値
をも含むものとする。上記の「光電変換素子行内での光
電変換素子のピッチの約1/2」についても同様であ
る。
子のピッチの約1/2」とは、1/2を含む他に、製造
誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸
め誤差等の要因によって1/2から外れてはいるもの
の、得られる固体撮像素子の性能およびその画像の画質
からみて実質的に1/2と同等とみなすことができる値
をも含むものとする。上記の「光電変換素子行内での光
電変換素子のピッチの約1/2」についても同様であ
る。
【0106】図12は、多数個の光電変換素子が画素ず
らし配置された固体撮像素子の一例を概略的に示す。図
示の固体撮像素子200は、(i) 多数個の光電変換素子
110が画素ずらし配置されている点、および(ii)個々
の垂直電荷転送素子120が蛇行形状を有する点を除
き、図11に示した固体撮像素子100Aと同様の構成
を有する。図12に示した構成要素と機能上共通する構
成要素が全て図11に示されている。図11に示した構
成要素と機能上共通する構成要素には図11で用いた参
照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
らし配置された固体撮像素子の一例を概略的に示す。図
示の固体撮像素子200は、(i) 多数個の光電変換素子
110が画素ずらし配置されている点、および(ii)個々
の垂直電荷転送素子120が蛇行形状を有する点を除
き、図11に示した固体撮像素子100Aと同様の構成
を有する。図12に示した構成要素と機能上共通する構
成要素が全て図11に示されている。図11に示した構
成要素と機能上共通する構成要素には図11で用いた参
照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【0107】多数個の光電変換素子110を画素ずらし
配置した場合には、垂直電荷転送素子120の各々を図
11に示すような蛇行形状にすることによって、光電変
換素子110の集積度を高めやすくなる。垂直電荷転送
チャネル123の各々は、対応する光電変換素子列に沿
って蛇行し、第1垂直転送電極125aおよび第2垂直
転送電極125bの各々は、対応する光電変換素子行に
沿って蛇行する。
配置した場合には、垂直電荷転送素子120の各々を図
11に示すような蛇行形状にすることによって、光電変
換素子110の集積度を高めやすくなる。垂直電荷転送
チャネル123の各々は、対応する光電変換素子列に沿
って蛇行し、第1垂直転送電極125aおよび第2垂直
転送電極125bの各々は、対応する光電変換素子行に
沿って蛇行する。
【0108】多数個の光電変換素子110を画素ずらし
配置した場合でも、半導体基板101の上方には、図1
0に示した第2の電気的絶縁層160、光遮蔽膜16
5、層間絶縁膜170、パッシベーション膜175、第
1の平坦化膜180、色フィルタアレイ185、および
第2の平坦化膜190が順次形成され、その上に、前述
した第1または第2の実施例による方法に従ってマイク
ロレンズアレイが配置される。
配置した場合でも、半導体基板101の上方には、図1
0に示した第2の電気的絶縁層160、光遮蔽膜16
5、層間絶縁膜170、パッシベーション膜175、第
1の平坦化膜180、色フィルタアレイ185、および
第2の平坦化膜190が順次形成され、その上に、前述
した第1または第2の実施例による方法に従ってマイク
ロレンズアレイが配置される。
【0109】固体撮像素子200を構成するマイクロレ
ンズアレイを前述した第1の実施例による方法に従って
製造した場合、1列おきに選択された各光電変換素子列
中の全ての光電変換素子110に第1マイクロレンズ5
(図1(D1)参照)が対応し、他の1列おきに選択さ
れた各光電変換素子列中の全ての光電変換素子110に
第2マイクロレンズ10(図1(D1)参照)が対応す
る。
ンズアレイを前述した第1の実施例による方法に従って
製造した場合、1列おきに選択された各光電変換素子列
中の全ての光電変換素子110に第1マイクロレンズ5
(図1(D1)参照)が対応し、他の1列おきに選択さ
れた各光電変換素子列中の全ての光電変換素子110に
第2マイクロレンズ10(図1(D1)参照)が対応す
る。
【0110】ただし、光電変換素子列に平面視上斜行す
る方向での第1マイクロレンズ5および第2マイクロレ
ンズ10の分布を見ると、これら第1マイクロレンズ5
および第2マイクロレンズ10は、それぞれ、市松状に
分布する。
る方向での第1マイクロレンズ5および第2マイクロレ
ンズ10の分布を見ると、これら第1マイクロレンズ5
および第2マイクロレンズ10は、それぞれ、市松状に
分布する。
【0111】多数個の光電変換素子を正方行列状に配置
する場合および画素ずらし配置する場合のいずれにおい
ても、垂直電荷転送素子や水平電荷転送素子を何相の駆
動信号で駆動するかは、1行の光電変換素子行に対応す
る垂直転送電極の数、または1つの垂直電荷転送素子に
対応する水平転送電極の数、あるいは、垂直電荷転送素
子または水平電荷転送素子の駆動方法等に応じて、適宜
選定可能である。水平電荷転送素子は、1つの垂直電荷
転送素子あたり2本以上の水平転送電極を配置すること
によって構成可能である。
する場合および画素ずらし配置する場合のいずれにおい
ても、垂直電荷転送素子や水平電荷転送素子を何相の駆
動信号で駆動するかは、1行の光電変換素子行に対応す
る垂直転送電極の数、または1つの垂直電荷転送素子に
対応する水平転送電極の数、あるいは、垂直電荷転送素
子または水平電荷転送素子の駆動方法等に応じて、適宜
選定可能である。水平電荷転送素子は、1つの垂直電荷
転送素子あたり2本以上の水平転送電極を配置すること
によって構成可能である。
【0112】図1〜図5を用いて説明したマイクロレン
ズアレイ20や、図6〜図7を用いて説明したマイクロ
レンズアレイ25は、MOS型の固体撮像素子に適用す
ることもできる。
ズアレイ20や、図6〜図7を用いて説明したマイクロ
レンズアレイ25は、MOS型の固体撮像素子に適用す
ることもできる。
【0113】図13(A)は、エリア・イメージセンサ
として利用されるMOS型の固体撮像素子での光電変換
素子および出力信号生成部の配置を概略的に示す。図示
の固体撮像素子300では、半導体基板201の一表面
に複数行、複数列に亘って多数個の光電変換素子210
が正方行列状に配置される。1個の光電変換素子210
に1つずつ、図示を省略したスイッチング回路が接続さ
れる。
として利用されるMOS型の固体撮像素子での光電変換
素子および出力信号生成部の配置を概略的に示す。図示
の固体撮像素子300では、半導体基板201の一表面
に複数行、複数列に亘って多数個の光電変換素子210
が正方行列状に配置される。1個の光電変換素子210
に1つずつ、図示を省略したスイッチング回路が接続さ
れる。
【0114】1つの光電変換素子列に1本ずつ、この光
電変換素子列に沿って出力信号線230が配置され、こ
れらの出力信号線230に1つずつ、負荷トランジスタ
240が接続される。各出力信号線230は、信号生成
部250に接続される。
電変換素子列に沿って出力信号線230が配置され、こ
れらの出力信号線230に1つずつ、負荷トランジスタ
240が接続される。各出力信号線230は、信号生成
部250に接続される。
【0115】光電変換素子210に光が入射すると、こ
の光電変換素子210に電荷が蓄積される。図示を省略
したスイッチング回路の動作を適宜制御することによ
り、光電変換素子210に蓄積された電荷に応じた大き
さの電気信号を、対応する出力信号線230に発生させ
ることができる。この電気信号は信号生成部250によ
って検出されると共に、所定の出力信号(画素信号)に
変換されて出力される。この出力が、固体撮像素子30
0の出力となる。
の光電変換素子210に電荷が蓄積される。図示を省略
したスイッチング回路の動作を適宜制御することによ
り、光電変換素子210に蓄積された電荷に応じた大き
さの電気信号を、対応する出力信号線230に発生させ
ることができる。この電気信号は信号生成部250によ
って検出されると共に、所定の出力信号(画素信号)に
変換されて出力される。この出力が、固体撮像素子30
0の出力となる。
【0116】個々の光電変換素子210に接続されたス
イッチング回路の動作を光電変換素子行単位で制御する
ために、行読出し走査部260と行リセット走査部26
5とが半導体基板201に配置される。
イッチング回路の動作を光電変換素子行単位で制御する
ために、行読出し走査部260と行リセット走査部26
5とが半導体基板201に配置される。
【0117】行読出し走査部260は、各スイッチング
回路の動作を制御して、光電変換素子210とこれに対
応する出力信号線230との電気的な接続を制御する。
行リセット走査部265は、各スイッチング回路の動作
を制御して、光電変換素子210に蓄積された電荷の掃
き出し動作を制御する。
回路の動作を制御して、光電変換素子210とこれに対
応する出力信号線230との電気的な接続を制御する。
行リセット走査部265は、各スイッチング回路の動作
を制御して、光電変換素子210に蓄積された電荷の掃
き出し動作を制御する。
【0118】これらの制御に必要な信号を伝達するため
に、行選択信号線224およびリセット信号線227
が、それぞれ、1行の光電変換素子行に1本ずつ対応し
て配置される。また、1行の光電変換素子行もしくは1
列の光電変換素子列に1本ずつ対応して、電源電圧供給
線225が配置される。各スイッチング回路は、これら
の信号線および供給線にも電気的に接続可能である。
に、行選択信号線224およびリセット信号線227
が、それぞれ、1行の光電変換素子行に1本ずつ対応し
て配置される。また、1行の光電変換素子行もしくは1
列の光電変換素子列に1本ずつ対応して、電源電圧供給
線225が配置される。各スイッチング回路は、これら
の信号線および供給線にも電気的に接続可能である。
【0119】制御部270が半導体基板201上に配置
されて、信号生成部250、行読出し走査部260、お
よび行リセット走査部265の動作を制御する。図13
(B)は、スイッチング回路の一例を示す。同図に示す
スイッチング回路220は、出力用トランジスタ22
1、行選択用トランジスタ222、およびリセット用ト
ランジスタ223を含む。これらのトランジスタは、例
えばMOS型トランジスタである。
されて、信号生成部250、行読出し走査部260、お
よび行リセット走査部265の動作を制御する。図13
(B)は、スイッチング回路の一例を示す。同図に示す
スイッチング回路220は、出力用トランジスタ22
1、行選択用トランジスタ222、およびリセット用ト
ランジスタ223を含む。これらのトランジスタは、例
えばMOS型トランジスタである。
【0120】出力用トランジスタ221と行選択用トラ
ンジスタ222とが直列に接続され、出力用トランジス
タ222のゲートに光電変換素子210が、行選択用ト
ランジスタ222のゲートに行選択信号線224が接続
される。出力用トランジスタの残りの一端が電源電圧供
給線225に接続され、行選択用トランジスタ222の
残りの一端が出力信号線230に接続される。
ンジスタ222とが直列に接続され、出力用トランジス
タ222のゲートに光電変換素子210が、行選択用ト
ランジスタ222のゲートに行選択信号線224が接続
される。出力用トランジスタの残りの一端が電源電圧供
給線225に接続され、行選択用トランジスタ222の
残りの一端が出力信号線230に接続される。
【0121】リセット用トランジスタ223は、出力用
トランジスタ222と光電変換素子210とを接続する
配線226に接続されると共に、電源電圧供給線225
にも接続され、そのゲートにはリセット信号線227が
接続される。
トランジスタ222と光電変換素子210とを接続する
配線226に接続されると共に、電源電圧供給線225
にも接続され、そのゲートにはリセット信号線227が
接続される。
【0122】各スイッチング回路220、各出力信号線
230、各負荷トランジスタ240、信号生成部25
0、行読出し走査部260、および行リセット走査部2
65は、出力信号生成部を構成する。
230、各負荷トランジスタ240、信号生成部25
0、行読出し走査部260、および行リセット走査部2
65は、出力信号生成部を構成する。
【0123】行読出し走査部260から行選択信号線2
24に読出し信号が供給されると、この行選択信号線2
24に接続されている行選択用トランジスタ222がオ
ンになる。出力用トランジスタ221と、これに対応す
る出力信号線230とが電気的に接続される。
24に読出し信号が供給されると、この行選択信号線2
24に接続されている行選択用トランジスタ222がオ
ンになる。出力用トランジスタ221と、これに対応す
る出力信号線230とが電気的に接続される。
【0124】出力用トランジスタ221のゲートに印加
される電圧の値は、この出力用トランジスタ221に接
続されている光電変換素子110に蓄積された電荷に応
じて変化する。したがって、出力用トランジスタ221
に流れるドレイン電流の大きさも、光電変換素子210
に蓄積された電荷に応じて変化する。結果的に、行選択
用トランジスタ222がオンになると、光電変換素子2
10に蓄積された電荷に応じた電気信号が出力用信号線
230に発生する。
される電圧の値は、この出力用トランジスタ221に接
続されている光電変換素子110に蓄積された電荷に応
じて変化する。したがって、出力用トランジスタ221
に流れるドレイン電流の大きさも、光電変換素子210
に蓄積された電荷に応じて変化する。結果的に、行選択
用トランジスタ222がオンになると、光電変換素子2
10に蓄積された電荷に応じた電気信号が出力用信号線
230に発生する。
【0125】行リセット走査部265からリセット信号
線227にリセット信号が供給されると、このリセット
信号線227に接続されているリセット用トランジスタ
223がオンになる。このリセット用トランジスタ22
3に対応する光電変換素子210が電源電圧供給線22
5に接続され、光電変換素子210に蓄積されていた電
荷が電源電圧供給線225に排出される。
線227にリセット信号が供給されると、このリセット
信号線227に接続されているリセット用トランジスタ
223がオンになる。このリセット用トランジスタ22
3に対応する光電変換素子210が電源電圧供給線22
5に接続され、光電変換素子210に蓄積されていた電
荷が電源電圧供給線225に排出される。
【0126】MOS型の固体撮像素子300において
も、半導体基板201の上方には、図10に示した第2
の電気的絶縁層160、光遮蔽膜165、層間絶縁膜1
70、パッシベーション膜175、第1の平坦化膜18
0、色フィルタアレイ185、および第2の平坦化膜1
90が順次形成され、その上に、前述した第1または第
2の実施例による方法に従ってマイクロレンズアレイが
配置される。
も、半導体基板201の上方には、図10に示した第2
の電気的絶縁層160、光遮蔽膜165、層間絶縁膜1
70、パッシベーション膜175、第1の平坦化膜18
0、色フィルタアレイ185、および第2の平坦化膜1
90が順次形成され、その上に、前述した第1または第
2の実施例による方法に従ってマイクロレンズアレイが
配置される。
【0127】ただし、CCD型およびMOS型のいずれ
の固体撮像素子においても、色フィルタアレイは、前述
のように省略することが可能である。色フィルタアレイ
を省略した場合には、第2の平坦化膜も一緒に省略し
て、第1の平坦化膜上にマイクロレンズアレイを配置す
ることが可能である。
の固体撮像素子においても、色フィルタアレイは、前述
のように省略することが可能である。色フィルタアレイ
を省略した場合には、第2の平坦化膜も一緒に省略し
て、第1の平坦化膜上にマイクロレンズアレイを配置す
ることが可能である。
【0128】上面が平坦な層間絶縁膜を形成することに
より、第1の平坦化膜を省略することも可能である。こ
のような層間絶縁膜は、例えば、シリコン酸化物(スピ
ンオンガラスを含む。)、ボロホスホシリケートガラス
(BPSG)、ホスホシリケートガラス(PSG)、ボ
ロシリケートガラス(BSG)等からなる比較的厚肉の
層をリフローすることによって、あるいは、前記の層に
エッチバックあるいはケミカルメカニカルドリリング等
を施すことによって、形成可能である。
より、第1の平坦化膜を省略することも可能である。こ
のような層間絶縁膜は、例えば、シリコン酸化物(スピ
ンオンガラスを含む。)、ボロホスホシリケートガラス
(BPSG)、ホスホシリケートガラス(PSG)、ボ
ロシリケートガラス(BSG)等からなる比較的厚肉の
層をリフローすることによって、あるいは、前記の層に
エッチバックあるいはケミカルメカニカルドリリング等
を施すことによって、形成可能である。
【0129】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能であることは、当業者に自明であろう。
が可能であることは、当業者に自明であろう。
【0130】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光電変換素子への集光効率を向上させやすい固体撮像素
子が提供される。感度の高い固体撮像素子を提供するこ
とが容易になる。
光電変換素子への集光効率を向上させやすい固体撮像素
子が提供される。感度の高い固体撮像素子を提供するこ
とが容易になる。
【図1】第1の実施例によるマイクロレンズアレイの製
造方法を示す工程図である。
造方法を示す工程図である。
【図2】第1の実施例によるマイクロレンズアレイの製
造方法によって第2マイクロレンズが球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズと見なすことができる表面形状
のマイクロレンズになる原理を説明するための斜視図で
ある。
造方法によって第2マイクロレンズが球面レンズ形状、
または、ほぼ球面レンズと見なすことができる表面形状
のマイクロレンズになる原理を説明するための斜視図で
ある。
【図3】第1の実施例による方法に従って製造されたマ
イクロレンズアレイを斜視したときの形状を示す走査型
電子顕微鏡写真である。
イクロレンズアレイを斜視したときの形状を示す走査型
電子顕微鏡写真である。
【図4】図3に示したマイクロレンズアレイを図3とは
異なる方向から斜視したときの形状を示す走査型電子顕
微鏡写真である。
異なる方向から斜視したときの形状を示す走査型電子顕
微鏡写真である。
【図5】図3に示したマイクロレンズアレイの平面形状
を示す走査型電子顕微鏡写真である。
を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図6】第2の実施例によるマイクロレンズアレイの製
造方法での一工程を示す断面図である。
造方法での一工程を示す断面図である。
【図7】第2の実施例によるマイクロレンズアレイの製
造方法によって製造されたマイクロレンズアレイを概略
的に示す断面図である。
造方法によって製造されたマイクロレンズアレイを概略
的に示す断面図である。
【図8】実施例による固体撮像素子での光電変換素子、
第1電荷転送素子(垂直電荷転送素子)、第2電荷転送
素子(水平電荷転送素子)、および電荷検出回路の平面
配置を示す概略図である。
第1電荷転送素子(垂直電荷転送素子)、第2電荷転送
素子(水平電荷転送素子)、および電荷検出回路の平面
配置を示す概略図である。
【図9】実施例による固体撮像素子を概略的に示す平面
図である。
図である。
【図10】図10に示したX−X線に沿った固体撮像素
子の断面を示す概略図である。
子の断面を示す概略図である。
【図11】多数個の光電変換素子が正方行列状に配置さ
れ、各垂直電荷転送素子が1行の光電変換素子行あたり
2本の垂直転送電極を備えた固体撮像素子を示す概略図
である。
れ、各垂直電荷転送素子が1行の光電変換素子行あたり
2本の垂直転送電極を備えた固体撮像素子を示す概略図
である。
【図12】多数個の光電変換素子が画素ずらし配置され
た固体撮像素子の一例を概略的に示す平面図である。
た固体撮像素子の一例を概略的に示す平面図である。
【図13】図13(A)は、エリア・イメージセンサと
して利用されるMOS型固体撮像素子での光電変換素子
および出力信号生成部の配置を示す概略図であり、図1
3(B)は、図13(A)に示した光電変換素子に接続
されるスイッチング回路の一例を示す回路図である。
して利用されるMOS型固体撮像素子での光電変換素子
および出力信号生成部の配置を示す概略図であり、図1
3(B)は、図13(A)に示した光電変換素子に接続
されるスイッチング回路の一例を示す回路図である。
5A…第1マイクロレンズ用パターン、 5…第1マイ
クロレンズ、 10A…第2マイクロレンズ用パター
ン、 10…第2マイクロレンズ、 20、25…マイ
クロレンズアレイ、 25A…マイクロレンズ材料層、
100、100A、200、300…固体撮像素子、
101、201…半導体基板、 110、210…光
電変換素子、 120…第1電荷転送素子(垂直電荷転
送素子)、123…垂直電荷転送チャネル、 125…
垂直転送電極、125a…第1垂直転送電極、 125
b…第2垂直転送電極、 130…読出しゲート、 1
40…第2電荷転送素子(水平電荷転送素子)、 15
0…電荷検出回路、 160…第2の電気的絶縁層、
165…光遮蔽膜、 170…層間絶縁膜、 175…
パッシベーション膜、 180…第1の平坦化膜、 1
85…色フィルタアレイ、 190…第2の平坦化膜。
クロレンズ、 10A…第2マイクロレンズ用パター
ン、 10…第2マイクロレンズ、 20、25…マイ
クロレンズアレイ、 25A…マイクロレンズ材料層、
100、100A、200、300…固体撮像素子、
101、201…半導体基板、 110、210…光
電変換素子、 120…第1電荷転送素子(垂直電荷転
送素子)、123…垂直電荷転送チャネル、 125…
垂直転送電極、125a…第1垂直転送電極、 125
b…第2垂直転送電極、 130…読出しゲート、 1
40…第2電荷転送素子(水平電荷転送素子)、 15
0…電荷検出回路、 160…第2の電気的絶縁層、
165…光遮蔽膜、 170…層間絶縁膜、 175…
パッシベーション膜、 180…第1の平坦化膜、 1
85…色フィルタアレイ、 190…第2の平坦化膜。
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フロントページの続き
Fターム(参考) 4M118 AB01 BA13 BA14 CA02 CA32
FA06 FA07 GC07 GD02 GD04
GD07
5C024 AX01 CY33 CY47 EX43 GY01
GY31
5F088 AA02 AB03 BA18 BB03 CB18
EA04 EA08 HA05 JA12 JA13
KA03
Claims (11)
- 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の一表面に複数行、複数列に亘って行列
状に配置された多数個の光電変換素子と、 前記光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づいて出
力信号を生成することができる出力信号生成部と、 前記光電変換素子の1個に1個ずつ対応して前記多数個
の光電変換素子の上方に行列状に配置され、行方向から
斜行する方向に隣り合うもの同士の間に空隙を形成しつ
つ、行方向に隣り合うもの同士で平面視上線接触すると
共に列方向に隣り合うもの同士で平面視上線接触し、前
記線接触する箇所中央部での厚さが前記空隙に面した箇
所での厚さよりも厚い多数個のマイクロレンズを有する
マイクロレンズアレイとを有する固体撮像素子。 - 【請求項2】 前記マイクロレンズアレイが、アクリル
系フォトレジストによって形成される請求項1に記載の
固体撮像素子。 - 【請求項3】 前記多数個の光電変換素子が画素ずらし
配置されている請求項1または請求項2に記載の固体撮
像素子。 - 【請求項4】 CCD型の固体撮像素子である請求項1
〜請求項3のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 【請求項5】 MOS型の固体撮像素子である請求項1
〜請求項3のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 【請求項6】 (A)一表面に多数個の光電変換素子が
複数行、複数列に亘って行列状に配置されると共に、該
多数個の光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づい
て出力信号を生成することができる出力信号生成部が形
成され、さらに、前記出力信号生成部を覆う光遮蔽膜
と、該光遮蔽膜を平面視上覆って前記多数個の光電変換
素子の上方にマイクロレンズアレイが形成される平坦面
を提供する平坦化膜とが少なくとも設けられた半導体基
板を準備する工程と、(B)前記多数個の光電変換素子
の中から市松状に選択した各光電変換素子に1個ずつ対
応し、各々の平面形状が円形または近似円である複数個
の第1マイクロレンズを、前記平坦化膜上に互いに離隔
させて形成する工程と、(C)前記工程(B)で選択し
なかった各光電変換素子に1個ずつ対応し、各々が近傍
の各第1マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマイ
クロレンズ用パターンを前記平坦化膜上に形成する工程
と、(D)前記マイクロレンズ用パターンの各々をリフ
ローさせた後に冷却して複数の第2マイクロレンズを形
成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項7】 前記第1マイクロレンズそれぞれの平面
視上の大きさが、該第1マイクロレンズの各々を互いに
離隔させて形成し得る最大の大きさである請求項6に記
載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項8】 前記第1マイクロレンズの各々および前
記第2マイクロレンズの各々が、同一のアクリル系フォ
トレジストによって形成される請求項6または請求項7
に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項9】 (A)一表面に多数個の光電変換素子が
複数行、複数列に亘って行列状に配置されると共に、該
多数個の光電変換素子の各々に蓄積された電荷に基づい
て出力信号を生成することができる出力信号生成部が形
成され、さらに、前記出力信号生成部を覆う光遮蔽膜
と、該光遮蔽膜を平面視上覆って前記多数個の光電変換
素子の上方にマイクロレンズアレイが形成される平坦面
を提供する平坦化膜とが少なくとも設けられた半導体基
板を準備する工程と、(B)前記平坦化膜上にマイクロ
レンズ材料層を形成する工程と、(C)前記多数個の光
電変換素子の中から市松状に選択した各光電変換素子に
1個ずつ対応し、各々の平面形状が円形または近似円で
ある複数個の第1マイクロレンズを、前記マイクロレン
ズ材料層上に互いに離隔させて形成する工程と、(D)
前記工程(C)で選択しなかった各光電変換素子に1個
ずつ対応し、各々が近傍の各第1マイクロレンズと部分
的に重なる複数個のマイクロレンズ用パターンを前記マ
イクロレンズ材料層上に形成する工程と、(E)前記マ
イクロレンズ用パターンの各々をリフローさせた後に冷
却して複数の第2マイクロレンズを形成する工程と、
(F)前記第1マイクロレンズの各々、前記第2マイク
ロレンズの各々、および前記マイクロレンズ材料層をエ
ッチングすることによって、前記第1マイクロレンズお
よび前記第2マイクロレンズそれぞれの立体形状を前記
マイクロレンズ材料層に転写する工程とを含む固体撮像
素子の製造方法。 - 【請求項10】 一平面上に複数行、複数列に亘って行
列状に配置された多数個のマイクロレンズによって構成
されるマイクロレンズアレイの製造方法であって、
(A)前記一平面上に、各々の平面形状が円形または近
似円である複数個の第1マイクロレンズを互いに離隔さ
せて市松状に形成する工程と、(B)各々が、行方向に
隣り合う第1マイクロレンズ間に露出する前記一平面、
または列方向に隣り合う第1マイクロレンズ間に露出す
る前記一平面を覆うと共に、近傍の各第1マイクロレン
ズと部分的に重なる複数個のマイクロレンズ用パターン
を形成する工程と、(C)前記マイクロレンズ用パター
ンの各々をリフローさせた後に冷却して複数個の第2マ
イクロレンズを形成する工程とを含むマイクロレンズア
レイの製造方法。 - 【請求項11】 一平面上に複数行、複数列に亘って行
列状に配置された多数個のマイクロレンズによって構成
されるマイクロレンズアレイの製造方法であって、
(A)平坦な上面を有するマイクロレンズ材料層を形成
する工程と、(B)前記マイクロレンズ材料層上に、各
々の平面形状が円形または近似円である複数個の第1マ
イクロレンズを互いに離隔させて市松状に形成する工程
と、(C)各々が、行方向に隣り合う第1マイクロレン
ズ間に露出する前記マイクロレンズ材料層の上面、また
は列方向に隣り合う第1マイクロレンズ間に露出するマ
イクロレンズ材料層の上面を覆うと共に、近傍の各第1
マイクロレンズと部分的に重なる複数個のマイクロレン
ズ用パターンを形成する工程と、(D)前記マイクロレ
ンズ用パターンの各々をリフローさせた後に冷却して複
数個の第2マイクロレンズを形成する工程と、(E)前
記第1マイクロレンズの各々、前記第2マイクロレンズ
の各々、および前記マイクロレンズ材料層をエッチング
することによって、前記第1マイクロレンズおよび前記
第2マイクロレンズそれぞれの立体形状を前記マイクロ
レンズ材料層に転写する工程とを含むマイクロレンズア
レイの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002025519A JP2003229550A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002025519A JP2003229550A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003229550A true JP2003229550A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27747651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002025519A Withdrawn JP2003229550A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003229550A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006001317A1 (en) | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and substrate for solid state imaging device |
KR100829379B1 (ko) | 2006-12-27 | 2008-05-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 제조방법 |
US7474350B2 (en) | 2003-09-08 | 2009-01-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid state image pickup device comprising lenses for condensing light on photodetection parts |
JP2009198547A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子用マイクロレンズの製造方法及び固体撮像素子用マイクロレンズ |
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KR20120123409A (ko) * | 2010-01-25 | 2012-11-08 | 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 | 마이크로 렌즈의 제조 방법 |
US8525199B2 (en) | 2006-05-16 | 2013-09-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state image capturing device, method for manufacturing the same and electronic information device |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002025519A patent/JP2003229550A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2006001317A1 (en) | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and substrate for solid state imaging device |
US8004028B2 (en) | 2004-06-23 | 2011-08-23 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and substrate for solid state imaging device |
EP3185297A1 (en) | 2004-06-23 | 2017-06-28 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid state imaging device |
US8525199B2 (en) | 2006-05-16 | 2013-09-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state image capturing device, method for manufacturing the same and electronic information device |
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KR101959345B1 (ko) | 2010-01-25 | 2019-03-18 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 마이크로 렌즈의 제조 방법 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |