JP2723686B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JP2723686B2 JP2723686B2 JP3068268A JP6826891A JP2723686B2 JP 2723686 B2 JP2723686 B2 JP 2723686B2 JP 3068268 A JP3068268 A JP 3068268A JP 6826891 A JP6826891 A JP 6826891A JP 2723686 B2 JP2723686 B2 JP 2723686B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は感度向上に有効なマイク
ロレンズを備えた固体撮像装置およびその製造方法に関
する。
ロレンズを備えた固体撮像装置およびその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置の小型化、高画素化
に伴う受光部面積の減少による感度およびＳ／Ｎ比の低
下が問題となっている。この問題を解決するために、受
光部の上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置が利用
されるようになってきた。
に伴う受光部面積の減少による感度およびＳ／Ｎ比の低
下が問題となっている。この問題を解決するために、受
光部の上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置が利用
されるようになってきた。
【０００３】以下に従来の固体撮像装置について説明す
る。図５は従来の固体撮像装置の要部断面図である。図
５において、１はシリコンからなる半導体基板、２はフ
ォトダイオードからなる受光部、３はアルミニウムから
なる遮光部、４はアクリル系透明膜からなる平坦化層、
５はゼラチン系レジストからなり所望の色に染色された
色フィルター層、６はアクリル系透明膜からなる中間
層、７はアクリル系樹脂からなり断面が半円状に形成さ
れたマイクロレンズである。
る。図５は従来の固体撮像装置の要部断面図である。図
５において、１はシリコンからなる半導体基板、２はフ
ォトダイオードからなる受光部、３はアルミニウムから
なる遮光部、４はアクリル系透明膜からなる平坦化層、
５はゼラチン系レジストからなり所望の色に染色された
色フィルター層、６はアクリル系透明膜からなる中間
層、７はアクリル系樹脂からなり断面が半円状に形成さ
れたマイクロレンズである。
【０００４】以上のように構成された固体撮像装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、受光部２の上方
だけでなく遮光部３の上方にも入射された光がマイクロ
レンズ７を通り集光され、そして中間層６を通り、さら
に所望の波長をもった光のみが色フィルター層５を通
り、さらに平坦化層４を通り、受光部２に入射する。さ
らに受光部２に入射した光はその量に応じて受光部２で
信号電荷に変換される。
いて、以下その動作を説明する。まず、受光部２の上方
だけでなく遮光部３の上方にも入射された光がマイクロ
レンズ７を通り集光され、そして中間層６を通り、さら
に所望の波長をもった光のみが色フィルター層５を通
り、さらに平坦化層４を通り、受光部２に入射する。さ
らに受光部２に入射した光はその量に応じて受光部２で
信号電荷に変換される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、図６に示すように、光が固体撮像装置に
対して斜めから入射した場合、すなわちビデオカメラの
絞りを開放にした場合、マイクロレンズ７のすそに入射
してきた光は受光部２に集光されず、固体撮像装置の感
度が効果的に向上しないという課題を有していた。
来の構成では、図６に示すように、光が固体撮像装置に
対して斜めから入射した場合、すなわちビデオカメラの
絞りを開放にした場合、マイクロレンズ７のすそに入射
してきた光は受光部２に集光されず、固体撮像装置の感
度が効果的に向上しないという課題を有していた。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、ビデオカメラのレンズ絞りに影響されることなく、
効果的に感度を向上させることのできる固体撮像装置お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
で、ビデオカメラのレンズ絞りに影響されることなく、
効果的に感度を向上させることのできる固体撮像装置お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体撮像装置は、受光部に対応して第１のレ
ンズ体が上に凸形状となるよう形成され、第１のレンズ
体を第２のレンズ体が覆い、第２のレンズ体は第１のレ
ンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同じ第１の膜厚で、
かつすそでは第１の膜厚より厚く形成されている。また
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光部に対応して
第１のレンズ体を上に凸形状となるよう形成する工程
と、第１のレンズ体を第２のレンズ体が覆い、第２のレ
ンズ体は第１のレンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同
じ第１の膜厚で、かつすそでは第１の膜厚より厚く形成
する工程を有するものである。
に本発明の固体撮像装置は、受光部に対応して第１のレ
ンズ体が上に凸形状となるよう形成され、第１のレンズ
体を第２のレンズ体が覆い、第２のレンズ体は第１のレ
ンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同じ第１の膜厚で、
かつすそでは第１の膜厚より厚く形成されている。また
本発明の固体撮像装置の製造方法は、受光部に対応して
第１のレンズ体を上に凸形状となるよう形成する工程
と、第１のレンズ体を第２のレンズ体が覆い、第２のレ
ンズ体は第１のレンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同
じ第１の膜厚で、かつすそでは第１の膜厚より厚く形成
する工程を有するものである。
【０００８】
【作用】この構成によって、マイクロレンズのすそに入
射した光は入射角が小さくなるため、屈折角が小さくな
って受光部に集光されるため、ビデオカメラのレンズ絞
りの影響を受けず、固体撮像装置の感度を向上させるこ
とができる。
射した光は入射角が小さくなるため、屈折角が小さくな
って受光部に集光されるため、ビデオカメラのレンズ絞
りの影響を受けず、固体撮像装置の感度を向上させるこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例における固体撮像
装置の要部断面図である。図５に示す従来例と同一箇所
には同一符号を付して、詳細説明を省略した。なお、７
は固体撮像素子の受光部２の上に光透過率の高い材料で
形成した断面が部分半円状のマイクロレンズ（以下、部
分半円状レンズと称する）、８は部分半円状レンズ７の
すそに逆円弧状に広がった領域（以下、逆円弧状領域と
称する）９を設けた層（以下、入射角補正層と称する）
である。最終的には部分半円状レンズ７と入射角補正層
８からなるマイクロレンズ１０が受光部２の上に形成さ
れたことになる。入射角補正層８は、部分半円状レンズ
７の上部ではほぼ同じ膜厚であるが、すその逆円弧状領
域では上部での膜厚より厚く形成されていることにな
る。
装置の要部断面図である。図５に示す従来例と同一箇所
には同一符号を付して、詳細説明を省略した。なお、７
は固体撮像素子の受光部２の上に光透過率の高い材料で
形成した断面が部分半円状のマイクロレンズ（以下、部
分半円状レンズと称する）、８は部分半円状レンズ７の
すそに逆円弧状に広がった領域（以下、逆円弧状領域と
称する）９を設けた層（以下、入射角補正層と称する）
である。最終的には部分半円状レンズ７と入射角補正層
８からなるマイクロレンズ１０が受光部２の上に形成さ
れたことになる。入射角補正層８は、部分半円状レンズ
７の上部ではほぼ同じ膜厚であるが、すその逆円弧状領
域では上部での膜厚より厚く形成されていることにな
る。
【００１１】以上のように構成された固体撮像装置につ
いて、以下にその動作について説明する。図１に示すよ
うに、光が固体撮像装置に対して垂直に入射したとき
は、受光部２の上方だけでなく遮光部３の上方に入射し
た光もマイクロレンズ１０を通り集光され、そして中間
層６を通り、さらに所望の波長をもった光のみが色フィ
ルター層５を通り、さらに平坦化層４を通り、受光部２
に入射する。さらに受光部２に入射した光はその量に応
じて信号電荷に変換される。一方、光が固体撮像装置に
対して斜めに入射したときの状態を図２に示したが、こ
のときも受光部２の上方に入射した光はもちろん、遮光
部３の上方、すなわちマイクロレンズ１０の逆円弧状領
域９に入射した光もマイクロレンズ１０に対する入射角
が小さく、あまり屈折しないため、固体撮像装置に対し
て垂直に入射したときとほぼ同等の集光効果を得ること
ができる。
いて、以下にその動作について説明する。図１に示すよ
うに、光が固体撮像装置に対して垂直に入射したとき
は、受光部２の上方だけでなく遮光部３の上方に入射し
た光もマイクロレンズ１０を通り集光され、そして中間
層６を通り、さらに所望の波長をもった光のみが色フィ
ルター層５を通り、さらに平坦化層４を通り、受光部２
に入射する。さらに受光部２に入射した光はその量に応
じて信号電荷に変換される。一方、光が固体撮像装置に
対して斜めに入射したときの状態を図２に示したが、こ
のときも受光部２の上方に入射した光はもちろん、遮光
部３の上方、すなわちマイクロレンズ１０の逆円弧状領
域９に入射した光もマイクロレンズ１０に対する入射角
が小さく、あまり屈折しないため、固体撮像装置に対し
て垂直に入射したときとほぼ同等の集光効果を得ること
ができる。
【００１２】次に本発明の一実施例における固体撮像装
置の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
まず半導体基板１の上に、受光部２、遮光部３、アクリ
ル系透明膜による平坦化層４、色フィルター層５からな
る固体撮像素子を形成する。次に、色フィルター層５が
形成された固体撮像素子の上に平坦化層４で使用したも
のと同じアクリル系透明膜を塗布し、中間層６を形成す
る。なお中間層６の膜厚はマイクロレンズ１０の効果を
最大限に上げるために、中間層４の上面までの距離が９
μｍ程度となるように塗布膜厚を調節する。次に、光透
過率の高い材料、例えばｇ線に感光性をもつポジ型のア
クリル系樹脂を全面に２〜３μｍの膜厚で塗布する。プ
リベーク後、受光部２の上にドット状のパターンが残る
ように露光、現像を行う。その後１５０〜２００℃の温
度で熱フローすることにより断面が部分半円状レンズ７
が形成される。その後中間層６で使用したものと同じア
クリル系透明膜を２０〜３０ｃｐに粘度調合し、膜厚が
０．３〜０．５μｍとなるように全面に塗布することに
より、すその断面形状が受光部に対して２０〜７０°に
だれた、上に凹の入射角補正層８が形成される。なお、
これらのアクリル系透明膜は表面保護膜としても作用す
る。
置の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
まず半導体基板１の上に、受光部２、遮光部３、アクリ
ル系透明膜による平坦化層４、色フィルター層５からな
る固体撮像素子を形成する。次に、色フィルター層５が
形成された固体撮像素子の上に平坦化層４で使用したも
のと同じアクリル系透明膜を塗布し、中間層６を形成す
る。なお中間層６の膜厚はマイクロレンズ１０の効果を
最大限に上げるために、中間層４の上面までの距離が９
μｍ程度となるように塗布膜厚を調節する。次に、光透
過率の高い材料、例えばｇ線に感光性をもつポジ型のア
クリル系樹脂を全面に２〜３μｍの膜厚で塗布する。プ
リベーク後、受光部２の上にドット状のパターンが残る
ように露光、現像を行う。その後１５０〜２００℃の温
度で熱フローすることにより断面が部分半円状レンズ７
が形成される。その後中間層６で使用したものと同じア
クリル系透明膜を２０〜３０ｃｐに粘度調合し、膜厚が
０．３〜０．５μｍとなるように全面に塗布することに
より、すその断面形状が受光部に対して２０〜７０°に
だれた、上に凹の入射角補正層８が形成される。なお、
これらのアクリル系透明膜は表面保護膜としても作用す
る。
【００１３】以上のように本実施例によれば、マイクロ
レンズ１０に対する光の入射角に関係なく、すなわちビ
デオカメラのレンズの絞り状態に関係なく、遮光部３の
上方に入射した光も受光部２に集光することができる。
また暗い場所を撮影する場合、レンズ絞りを開放にする
ので、本実施例のようにマイクロレンズ１０のすその表
面を凹状に形成することにより、暗い場所を撮影する場
合も固体撮像装置の感度が向上し、高感度で撮影するこ
とができ非常に有用である。
レンズ１０に対する光の入射角に関係なく、すなわちビ
デオカメラのレンズの絞り状態に関係なく、遮光部３の
上方に入射した光も受光部２に集光することができる。
また暗い場所を撮影する場合、レンズ絞りを開放にする
ので、本実施例のようにマイクロレンズ１０のすその表
面を凹状に形成することにより、暗い場所を撮影する場
合も固体撮像装置の感度が向上し、高感度で撮影するこ
とができ非常に有用である。
【００１４】なお、以上の実施例では、マイクロレンズ
１０の断面を上に凹の形状としたが、断面形状を図３ま
たは図４に示すように台形状マイクロレンズ１１として
も同様の効果が得られる。なお、図３は光が固体撮像装
置に対して垂直に入射した場合、図４は光が固体撮像装
置に対して斜めに入射した場合である。
１０の断面を上に凹の形状としたが、断面形状を図３ま
たは図４に示すように台形状マイクロレンズ１１として
も同様の効果が得られる。なお、図３は光が固体撮像装
置に対して垂直に入射した場合、図４は光が固体撮像装
置に対して斜めに入射した場合である。
【００１５】また、本実施例では半導体基板の上に形成
された固体撮像素子の上に直接カラーフィルター層を形
成するカラー固体撮像装置について説明したが、カラー
フィルター層を形成しない白黒固体撮像装置でも同様の
効果がある。
された固体撮像素子の上に直接カラーフィルター層を形
成するカラー固体撮像装置について説明したが、カラー
フィルター層を形成しない白黒固体撮像装置でも同様の
効果がある。
【００１６】以上のように本発明は、受光部に対応して
第１のレンズ体が上に凸形状となるよう形成され、第１
のレンズ体を第２のレンズ体が覆い、第２のレンズ体は
第１のレンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同じ第１の
膜厚で、かつすそでは第１の膜厚より厚く形成すること
により、ビデオカメラのレンズ絞りの状態に関係なく感
度を向上させることのできる優れた固体撮像装置および
その製造方法を実現できるものである。
第１のレンズ体が上に凸形状となるよう形成され、第１
のレンズ体を第２のレンズ体が覆い、第２のレンズ体は
第１のレンズ体を覆う凸形状の上部ではほぼ同じ第１の
膜厚で、かつすそでは第１の膜厚より厚く形成すること
により、ビデオカメラのレンズ絞りの状態に関係なく感
度を向上させることのできる優れた固体撮像装置および
その製造方法を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施例における固体撮像装置の要部
断面図
断面図
【図２】本発明の一実施例における固体撮像装置で光が
斜めに入射したときの状態を説明する固体撮像装置の要
部断面図
斜めに入射したときの状態を説明する固体撮像装置の要
部断面図
【図３】本発明の一実施例におけるマイクロレンズが台
形状で光が垂直に入射したときの固体撮像装置の要部断
面図
形状で光が垂直に入射したときの固体撮像装置の要部断
面図
【図４】本発明の一実施例におけるマイクロレンズが台
形状で光が斜めに入射したときの状態を説明するための
固体撮像装置の要部断面図
形状で光が斜めに入射したときの状態を説明するための
固体撮像装置の要部断面図
【図５】従来の固体撮像装置の要部断面図
【図６】従来の固体撮像装置で光が斜めに入射したとき
の状態を説明するための固体撮像装置の要部断面図
の状態を説明するための固体撮像装置の要部断面図
１ 半導体基板 ２ 受光部 ９ 逆円弧状領域（すその表面が凹の逆円弧状に広がっ
た領域） １０ マイクロレンズ
た領域） １０ マイクロレンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に受光部を有する固体撮像
素子が形成され、前記固体撮像素子上に前記受光部に対
応し第１のレンズ体が上に凸形状となるよう形成され、
前記第１のレンズ体を第２のレンズ体が覆い、前記第２
のレンズ体は前記第１のレンズ体を覆う前記凸形状の上
部ではほぼ同じ第１の膜厚で、かつすそでは前記第１の
膜厚より厚く形成されていることを特徴とする固体撮像
装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に受光部を有する固体撮像
素子を形成する工程と、前記固体撮像素子上に前記受光
部に対応して第１のレンズ体を上に凸形状となるよう形
成する工程と、前記第１のレンズ体を前記第２のレンズ
体が覆い、前記第２のレンズ体は前記第１のレンズ体を
覆う前記凸形状の上部ではほぼ同じ第１の膜厚で、かつ
すそでは前記第１の膜厚より厚く形成する工程を有する
固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項３】 第１のレンズ体の断面がおおむね部分半
円状の形状あるいは台形の形状であることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068268A JP2723686B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068268A JP2723686B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303801A JPH04303801A (ja) | 1992-10-27 |
| JP2723686B2 true JP2723686B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=13368837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068268A Expired - Fee Related JP2723686B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723686B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950140B2 (en) | 2000-01-26 | 2005-09-27 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid image-pickup device having a micro lens array and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100310102B1 (ko) * | 1998-03-05 | 2001-12-17 | 윤종용 | 고체 컬러 이미지 소자 및 그의 제조 방법 |
| JP4114060B2 (ja) | 2003-02-06 | 2008-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子の製造方法 |
| TWI289352B (en) * | 2005-07-06 | 2007-11-01 | Asia Optical Co Inc | Micro lens and its manufacturing method |
| JP2013016639A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Sharp Corp | 受光ユニット及び電気機器 |
| WO2017130682A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5992568A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子などの受光装置とその製造方法 |
| JPS6150101A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-12 | Matsushita Electronics Corp | 集光性フイルタ−の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068268A patent/JP2723686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950140B2 (en) | 2000-01-26 | 2005-09-27 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid image-pickup device having a micro lens array and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04303801A (ja) | 1992-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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