JP2829066B2 - マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像素子及びその製造方法に関するも
のであり、特に、フォトレジストパターンによりマイク
ロレンズを形成することを特徴とする固体撮像素子及び
その製造方法に関するものである。
のであり、特に、フォトレジストパターンによりマイク
ロレンズを形成することを特徴とする固体撮像素子及び
その製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 固体撮像素子は、通常、CCDあるいはMOSイメージング
デバイスと言われており、シリコン半導体デバイスの一
種である。固体撮像素子は、受光エリアと受光エリアを
駆動し画像信号を取り出すための垂直並びに水平の走査
回路から成り立っている。また、受光エリアには微細な
多数の画素なる構成要素からなっており、この画素は更
に受光部分と、この画素から電気信号を取り出したりす
る配線などの信号部分から成り立っている。全体に対す
る受光部分の割合を開口率といっているが、これらのデ
バイスは一般に開口率が低く、信号処理部分に入射する
光は利用されず、光の利用率が低いという欠点があっ
た。このため、光の利用率を改善することがこれまでに
検討されてきた。
デバイスと言われており、シリコン半導体デバイスの一
種である。固体撮像素子は、受光エリアと受光エリアを
駆動し画像信号を取り出すための垂直並びに水平の走査
回路から成り立っている。また、受光エリアには微細な
多数の画素なる構成要素からなっており、この画素は更
に受光部分と、この画素から電気信号を取り出したりす
る配線などの信号部分から成り立っている。全体に対す
る受光部分の割合を開口率といっているが、これらのデ
バイスは一般に開口率が低く、信号処理部分に入射する
光は利用されず、光の利用率が低いという欠点があっ
た。このため、光の利用率を改善することがこれまでに
検討されてきた。
固体撮像素子の画素毎に集光のためのマイクロレンズ
を設ける提案は種々なされており、古くは特開昭55−12
4366,特開昭57−9180,特開昭57−124485などに見られ、
その後も特開昭60−60756などに見られる。受光素子や
発光素子にレンズ状のキャップを設ける方法は従来から
周知のことであり、光デバイス等に多く見られ、前記マ
イクロレンズの応用はこの線にそった提案といえる。し
かし、これまでに提案されている方法は、具体的実施の
面で困難なものが多く、歩留りの観点からも問題の多い
ものが多かった。
を設ける提案は種々なされており、古くは特開昭55−12
4366,特開昭57−9180,特開昭57−124485などに見られ、
その後も特開昭60−60756などに見られる。受光素子や
発光素子にレンズ状のキャップを設ける方法は従来から
周知のことであり、光デバイス等に多く見られ、前記マ
イクロレンズの応用はこの線にそった提案といえる。し
かし、これまでに提案されている方法は、具体的実施の
面で困難なものが多く、歩留りの観点からも問題の多い
ものが多かった。
例えば、金型に加熱しながら押しつけて固体撮像素子
状の有機樹脂層にレンズ状の凹凸を設ける方法では、有
機樹脂層に気泡を巻き込むことなく均質なレンズを形成
することが極めて困難であり、また、金型にスティッキ
ングのような現象を起こさないようにすることも困難で
ある。
状の有機樹脂層にレンズ状の凹凸を設ける方法では、有
機樹脂層に気泡を巻き込むことなく均質なレンズを形成
することが極めて困難であり、また、金型にスティッキ
ングのような現象を起こさないようにすることも困難で
ある。
また、ガラス板の表面にイオンエッチングでＶ字形の
溝を形成し、プリズム状の屈折回折素子とし、これを固
体撮像素子上に配置することなども検討されている。し
かし、この方法では、素子上に精度良く貼りあわせるこ
とが極めて困難であり実用性や量産性の点で問題があっ
た。
溝を形成し、プリズム状の屈折回折素子とし、これを固
体撮像素子上に配置することなども検討されている。し
かし、この方法では、素子上に精度良く貼りあわせるこ
とが極めて困難であり実用性や量産性の点で問題があっ
た。
本発明は、従来技術の欠点をなくし、半導体素子の製
造に広く使用されているフォトリソグラフィー技術を用
いて、マイクロレンズアレイ（微小レンズアレイ）を直
接に固体撮像素子上に形成しようとするものであり、特
に、生産性，歩留り、コスト等の面で優れた方法を提供
することにある。
造に広く使用されているフォトリソグラフィー技術を用
いて、マイクロレンズアレイ（微小レンズアレイ）を直
接に固体撮像素子上に形成しようとするものであり、特
に、生産性，歩留り、コスト等の面で優れた方法を提供
することにある。
上記目的を達成するために、材料並びにプロセスを種
々検討した結果、フォトリソグラフィー技術を用いて矩
形状に形成したフォトレジストパターンを後露光し、熱
処理により流動させ、マイクロレンズを形成することが
良いことを見い出した。すなわち、本発明は、特定のフ
ォトレジスタ材料を後露光（全面露光）すると効率良く
ブリーチングし、400nm以上の波長においてほとんど透
明となること（透過率:95％以上）、並びに、矩形状レ
ジストパターンを所定の温度で加熱処理すると、パター
ンの底の幅がほとんど変化せずにほぼ完全な円弧状パタ
ーンとなること、並びに、このようにして形成されたフ
ォトレジストの円弧状パターンがレンズとしての集光能
力を持っていることの発見に基づいている。
々検討した結果、フォトリソグラフィー技術を用いて矩
形状に形成したフォトレジストパターンを後露光し、熱
処理により流動させ、マイクロレンズを形成することが
良いことを見い出した。すなわち、本発明は、特定のフ
ォトレジスタ材料を後露光（全面露光）すると効率良く
ブリーチングし、400nm以上の波長においてほとんど透
明となること（透過率:95％以上）、並びに、矩形状レ
ジストパターンを所定の温度で加熱処理すると、パター
ンの底の幅がほとんど変化せずにほぼ完全な円弧状パタ
ーンとなること、並びに、このようにして形成されたフ
ォトレジストの円弧状パターンがレンズとしての集光能
力を持っていることの発見に基づいている。
以下、本発明のマイクロレンズの形成方法について具
体的に説明する。
体的に説明する。
現在、半導体フォトリソグラフィーにおいてはアルカ
リ可溶性樹脂（例えば、フェノールノボラック樹脂な
ど）と感光剤（例えば、ナフトキノンジアジド化合物な
ど）とからなるアルカリ現像形のポジ形フォトレジスト
が使用されている。これらは、露光部がアルカリ現像液
に可溶化し、ポジ形のパターンが得られる。通常、これ
らのレジストはｉ線（365nm）からｇ線（436nm）の波長
領域で感光し、光照射前は強い光吸収を有している。し
かしながら、これらのレジストにある程度以上の光照射
を行うと、効率良くブリーチング（漂白作用の意味で、
光吸収がなくなり、透過率が向上すること）し、400nm
以上の波長領域においてほとんど透明となる（透過率:9
5％以上）となることを見い出した。この場合、レジス
トのマトリックスポリマーとなるアルカリ可溶性樹脂40
0nm以上の波長領域において光吸収を有するものもあ
り、材料として限定する必要がある。
リ可溶性樹脂（例えば、フェノールノボラック樹脂な
ど）と感光剤（例えば、ナフトキノンジアジド化合物な
ど）とからなるアルカリ現像形のポジ形フォトレジスト
が使用されている。これらは、露光部がアルカリ現像液
に可溶化し、ポジ形のパターンが得られる。通常、これ
らのレジストはｉ線（365nm）からｇ線（436nm）の波長
領域で感光し、光照射前は強い光吸収を有している。し
かしながら、これらのレジストにある程度以上の光照射
を行うと、効率良くブリーチング（漂白作用の意味で、
光吸収がなくなり、透過率が向上すること）し、400nm
以上の波長領域においてほとんど透明となる（透過率:9
5％以上）となることを見い出した。この場合、レジス
トのマトリックスポリマーとなるアルカリ可溶性樹脂40
0nm以上の波長領域において光吸収を有するものもあ
り、材料として限定する必要がある。
また、KrFエキシマレーザー（248nm）などの短波長の
光に感光するDeepUVレジストは、光照射前においても40
0nm以上の波長領域においてほとんど透明であるものが
ほとんどであり、本発明のレンズ形成用材料に適してい
る。
光に感光するDeepUVレジストは、光照射前においても40
0nm以上の波長領域においてほとんど透明であるものが
ほとんどであり、本発明のレンズ形成用材料に適してい
る。
これらのポジ形フォトレジストは、いずれも百数十℃
に熱変形温度を有しており、矩形状にパターニングした
後、加熱処理を行うと、水玉状のレンズパターンが得ら
れる。固体の矩形パターンを液化して、レンズを形成し
たことによる光利用率の改善効果については特開昭60−
60756に詳しく記載されているので、ここでは省略する
が、光利用率の改善効果が約1.55になることが示されて
いる。
に熱変形温度を有しており、矩形状にパターニングした
後、加熱処理を行うと、水玉状のレンズパターンが得ら
れる。固体の矩形パターンを液化して、レンズを形成し
たことによる光利用率の改善効果については特開昭60−
60756に詳しく記載されているので、ここでは省略する
が、光利用率の改善効果が約1.55になることが示されて
いる。
以下、本発明を具体的な材料及びプロセスを用いて説
明する。
明する。
光電変換を行う受光部２、その受光部で発生した電気
信号を取り出す走査部３、これら受光部と走査部を保護
するためのパッシベーション膜４及びカラーフィルター
層５からなる固体撮像素子シリコン基板１（第１図に示
す。尚、この図は機能を説明するための模式的な断面図
である。）上にレンズ固定層６を設ける。レンズ固定層
の材料としては、特に限定されるものではないが、ポリ
グリシジルメタクリレート，ポリメチルメタクリレート
などの有機高分子材料が望ましい。尚、レンズ固定層は
上記有機高分子材料の溶液（例えば溶媒としてエチルセ
ロソルブアセテートなどを使用）をスピン塗布すること
により形成される。
信号を取り出す走査部３、これら受光部と走査部を保護
するためのパッシベーション膜４及びカラーフィルター
層５からなる固体撮像素子シリコン基板１（第１図に示
す。尚、この図は機能を説明するための模式的な断面図
である。）上にレンズ固定層６を設ける。レンズ固定層
の材料としては、特に限定されるものではないが、ポリ
グリシジルメタクリレート，ポリメチルメタクリレート
などの有機高分子材料が望ましい。尚、レンズ固定層は
上記有機高分子材料の溶液（例えば溶媒としてエチルセ
ロソルブアセテートなどを使用）をスピン塗布すること
により形成される。
この上に、マイクロレンズ形成層７をスピン塗布する
ことにより形成する。マイクロレンズ形成層の材料とし
ては、ポジ形フォトレジスト材料が望ましく、特に、ア
ルカリ現像形で高解像性のポジ形フォトレジスト材料が
望ましい。特に注意すべきことは、ポジ形フォトレジス
ト材料のマトリックスポリマーであるアルカリ可溶性ポ
リマーが400nmに95％以上の透過率を有すること、ま
た、上記ポリマーと感光剤とからなるレジストが光照射
により効率良くブリーチングすること（光照射後、400n
mに95％以上の透過率を有すること）が必要である。こ
のような材料としてラダーシリコーンをマトリックスポ
リマーとする有機シリコン系ポジ形フォトレジスト（日
立化成製RU−1600P）、高解像性ｉ線（365nm）〜ｇ線
（436nm）ポジ形フォトレジスト（東京応化製TSMR−V3
など）、KrF（248nm）エキシマレーザーなどに感光する
DeepUVレジストなどが挙げられる。
ことにより形成する。マイクロレンズ形成層の材料とし
ては、ポジ形フォトレジスト材料が望ましく、特に、ア
ルカリ現像形で高解像性のポジ形フォトレジスト材料が
望ましい。特に注意すべきことは、ポジ形フォトレジス
ト材料のマトリックスポリマーであるアルカリ可溶性ポ
リマーが400nmに95％以上の透過率を有すること、ま
た、上記ポリマーと感光剤とからなるレジストが光照射
により効率良くブリーチングすること（光照射後、400n
mに95％以上の透過率を有すること）が必要である。こ
のような材料としてラダーシリコーンをマトリックスポ
リマーとする有機シリコン系ポジ形フォトレジスト（日
立化成製RU−1600P）、高解像性ｉ線（365nm）〜ｇ線
（436nm）ポジ形フォトレジスト（東京応化製TSMR−V3
など）、KrF（248nm）エキシマレーザーなどに感光する
DeepUVレジストなどが挙げられる。
マイクロレンズ形成層のパターニングは、通常のフォ
トリソグラフィー技術によって行われる。すなわち、Kr
F（248nm）エキシマレーザー,i線（365nm）、あるい
は、ｇ線（436nm）などの光を照射し、アルカリ現像液
を用いて現像し、流水でリンスすることによりマイクロ
レンズ形成層パターンが得られる。（（第２図（ｂ））
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンに大過剰の
光を全面照射し、400nm以上においてほとんど光吸収が
なくなるように、後露光により効率良くブリーチングさ
せる。次にこのマイクロレンズ形成層パターンを所定の
温度（例えば、100℃〜150℃／数十分）熱処理し、熱流
動させることにより第２図（ｃ）に示すようなマイクロ
レンズを形成する。このようにして形成したマイクロレ
ンズの熱変形を防止するために、この後、酸素プラズマ
で軽くアッシングすることなども効果的である。
トリソグラフィー技術によって行われる。すなわち、Kr
F（248nm）エキシマレーザー,i線（365nm）、あるい
は、ｇ線（436nm）などの光を照射し、アルカリ現像液
を用いて現像し、流水でリンスすることによりマイクロ
レンズ形成層パターンが得られる。（（第２図（ｂ））
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンに大過剰の
光を全面照射し、400nm以上においてほとんど光吸収が
なくなるように、後露光により効率良くブリーチングさ
せる。次にこのマイクロレンズ形成層パターンを所定の
温度（例えば、100℃〜150℃／数十分）熱処理し、熱流
動させることにより第２図（ｃ）に示すようなマイクロ
レンズを形成する。このようにして形成したマイクロレ
ンズの熱変形を防止するために、この後、酸素プラズマ
で軽くアッシングすることなども効果的である。
以上、本発明の製造方法を実際の材料及びプロセスを
用いて説明したが、これに限定されるものではない。
用いて説明したが、これに限定されるものではない。
本発明のマイクロレンズ付き固体撮像素子の製造方法
においては、半導体製造に利用されるフォトリソグラフ
ィー技術を用いているために、量産性が高く、かつ、高
歩留りで固体撮像素子を製造することが可能である。ま
た、高解像度化の観点からも優れた方法である。
においては、半導体製造に利用されるフォトリソグラフ
ィー技術を用いているために、量産性が高く、かつ、高
歩留りで固体撮像素子を製造することが可能である。ま
た、高解像度化の観点からも優れた方法である。
以下、本発明を具体的実施例をもって説明する。
実施例１ 固体撮像素子基板（第１図に示す。尚、この図は機能
を説明するための模式的な断面図である。）上にレンズ
固定層６をPGMA（ポリグリシジルメタクリレート）など
を主成分とする無色透明な有機樹脂で比較的厚く形成す
る。本実施例では、PGMAに架橋剤として2,2′,4,4′−
テトラヒドロキシベンゾフェノンを1wt.％添加したもの
を使用した。尚、PGMA膜の形成はスピン塗布により行
い、200℃/30分でベーキングし、熱架橋させた。この上
に、マイクロレンズ形成層７を、アルカリ可溶性ラダー
シリコーンをマトリックスポリマーとする有機シリコン
系ポジ形フオトレジスト（日立化成製RU−1600P）を用
い、スピン塗布により形成した。尚、マイクロレンズ形
成層の膜は、1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし
た。また、固体撮像素子の画素ピッチが23μｍの2/3イ
ンチ固体撮像素子基板を用い、レンズ固定層の膜厚を数
〜10μｍに設定した。尚、この状態を示したのが第２図
（ａ）である。
を説明するための模式的な断面図である。）上にレンズ
固定層６をPGMA（ポリグリシジルメタクリレート）など
を主成分とする無色透明な有機樹脂で比較的厚く形成す
る。本実施例では、PGMAに架橋剤として2,2′,4,4′−
テトラヒドロキシベンゾフェノンを1wt.％添加したもの
を使用した。尚、PGMA膜の形成はスピン塗布により行
い、200℃/30分でベーキングし、熱架橋させた。この上
に、マイクロレンズ形成層７を、アルカリ可溶性ラダー
シリコーンをマトリックスポリマーとする有機シリコン
系ポジ形フオトレジスト（日立化成製RU−1600P）を用
い、スピン塗布により形成した。尚、マイクロレンズ形
成層の膜は、1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし
た。また、固体撮像素子の画素ピッチが23μｍの2/3イ
ンチ固体撮像素子基板を用い、レンズ固定層の膜厚を数
〜10μｍに設定した。尚、この状態を示したのが第２図
（ａ）である。
次に、マイクロレンズ形成層として用いた上記有機シ
リコン系ポジ形フォトレジスト、RU−1600Pを通常のフ
ォトリソグラフィー技術によってパターニングした。す
なわち、ｇ線（436nm）ステッパを用いて約200mJ/cm2照
射し、アルカリ現像液（0.66wt.％−NMD−３）を用いて
現像し、流水でリンスすることによりマイクロレンズ形
成層パターンを得た。（第２図（ｂ））この状態でのマ
イクロレンズ形成層の光透過率は第３図（ａ）であり、
400nm以上での光吸収が大きく、マイクロレンズとして
は不適である。
リコン系ポジ形フォトレジスト、RU−1600Pを通常のフ
ォトリソグラフィー技術によってパターニングした。す
なわち、ｇ線（436nm）ステッパを用いて約200mJ/cm2照
射し、アルカリ現像液（0.66wt.％−NMD−３）を用いて
現像し、流水でリンスすることによりマイクロレンズ形
成層パターンを得た。（第２図（ｂ））この状態でのマ
イクロレンズ形成層の光透過率は第３図（ａ）であり、
400nm以上での光吸収が大きく、マイクロレンズとして
は不適である。
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンに大過剰
の光を全面照射（後露光、例えば、約2000mJ/cm2を照
射）した。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過
率は第３図（ｂ）であり、400nm以上においてほとんど
光吸収がなく、後露光により効率良くブリーチングし、
マイクロレンズとして適した状態になっていることが分
かる。次に、このマイクロレンズ形成層パターンを130
℃/20分で熱処理し、熱流動させることにより第２図
（ｃ）に示すようなマイクロレンズを形成した。このよ
うにしてマイクロレンズを形成した場合、光利用率は約
50％改善されることが確認され、極めて特性の優れた固
体撮像素子が得られることが確認された。
の光を全面照射（後露光、例えば、約2000mJ/cm2を照
射）した。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過
率は第３図（ｂ）であり、400nm以上においてほとんど
光吸収がなく、後露光により効率良くブリーチングし、
マイクロレンズとして適した状態になっていることが分
かる。次に、このマイクロレンズ形成層パターンを130
℃/20分で熱処理し、熱流動させることにより第２図
（ｃ）に示すようなマイクロレンズを形成した。このよ
うにしてマイクロレンズを形成した場合、光利用率は約
50％改善されることが確認され、極めて特性の優れた固
体撮像素子が得られることが確認された。
実施例２ 実施例１と同様にして、PGMAからなるレンズ固定層が
形成された固体撮像素子基板上に、高解像度ポジ形フォ
トレジスト（東京応化製TSMR−V3）を用い、スピン塗布
によりマイクロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロ
レンズ形成層の膜厚は1.3μｍとし、90℃/30分でプリベ
ークし、実施例１と同様な固体撮像素子基板を使用し
た。次に、上記ポジ形フォトレジスト,TSMR−V3を水銀
ランプを用いてコンタクト露光し、約30mJ/cm2（UV強度
は365nmで測定）の光を照射した。続いて、アルカリ現
像液（2.38wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水でリ
ンスすることによりマイクロレンズ形成層パターンを得
た。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過率は第
４図（ａ）であり、400nm以上での光吸収が大きく、マ
イクロレンズとしては不適である。
形成された固体撮像素子基板上に、高解像度ポジ形フォ
トレジスト（東京応化製TSMR−V3）を用い、スピン塗布
によりマイクロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロ
レンズ形成層の膜厚は1.3μｍとし、90℃/30分でプリベ
ークし、実施例１と同様な固体撮像素子基板を使用し
た。次に、上記ポジ形フォトレジスト,TSMR−V3を水銀
ランプを用いてコンタクト露光し、約30mJ/cm2（UV強度
は365nmで測定）の光を照射した。続いて、アルカリ現
像液（2.38wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水でリ
ンスすることによりマイクロレンズ形成層パターンを得
た。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過率は第
４図（ａ）であり、400nm以上での光吸収が大きく、マ
イクロレンズとしては不適である。
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンに水銀ラ
ンプを用いて全面露光し、約200mJ/cm2（UV強度は365nm
で測定）の光を照射した。この状態でのマイクロレンズ
形成層の光透過率は第４図（ｂ）であり、400nm以上に
おいてほとんど光吸収がなく、後露光により効率良くブ
リーチングし、マイクロレンズとして適した状態になっ
ていることが分かる。次に、このマイクロレンズ形成層
パターンを150℃/20分で熱処理し、熱流動させることに
よりマイクロレンズを形成した。このようにしてマイク
ロレンズを形成した場合、光利用率は約50％改善される
ことが確認され、極めて特性の優れた固体撮像素子が得
られることが確認された。
ンプを用いて全面露光し、約200mJ/cm2（UV強度は365nm
で測定）の光を照射した。この状態でのマイクロレンズ
形成層の光透過率は第４図（ｂ）であり、400nm以上に
おいてほとんど光吸収がなく、後露光により効率良くブ
リーチングし、マイクロレンズとして適した状態になっ
ていることが分かる。次に、このマイクロレンズ形成層
パターンを150℃/20分で熱処理し、熱流動させることに
よりマイクロレンズを形成した。このようにしてマイク
ロレンズを形成した場合、光利用率は約50％改善される
ことが確認され、極めて特性の優れた固体撮像素子が得
られることが確認された。
実施例３ 実施例１と同様にして、PGMAからなるレンズ固定層が
形成された固体撮像素子基板状に、ポジ形フォトレジス
ト（シプレイ製AZ−2400を用い、スピン塗布によりマイ
クロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロレンズ形成
層の膜厚は1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし実施
例１と同様な固体撮像素子基板を使用した。
形成された固体撮像素子基板状に、ポジ形フォトレジス
ト（シプレイ製AZ−2400を用い、スピン塗布によりマイ
クロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロレンズ形成
層の膜厚は1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし実施
例１と同様な固体撮像素子基板を使用した。
次に、上記ポジ形フォトレジスト、AZ−2400を水銀ラ
ンプを用いてコンタクト露光し、約20mJ/cm2（UV強度は
365nmで測定）の光を照射した。続いて、アルカリ現像
液（2.38wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水でリン
スすることによりマイクロレンズ形成層パターンを得
た。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過率は第
５図（ａ）であり、400nm以上での光吸収が大きく、マ
イクロレンズとしては不適である。
ンプを用いてコンタクト露光し、約20mJ/cm2（UV強度は
365nmで測定）の光を照射した。続いて、アルカリ現像
液（2.38wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水でリン
スすることによりマイクロレンズ形成層パターンを得
た。この状態でのマイクロレンズ形成層の光透過率は第
５図（ａ）であり、400nm以上での光吸収が大きく、マ
イクロレンズとしては不適である。
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンに水銀ラ
ンプを用いて全面露光し、約200mJ/cm2（UV強度は365nm
で測定）の光を照射した。この状態でのマイクロレンズ
形成層の光透過率は第５図（ｂ）であり、400nm以上に
おいてほとんど光吸収がなく、後露光により効率良くブ
リーチングし、マイクロレンズとして適した状態になっ
ていることが分かる。次に、このマイクロレンズ形成層
パターンを140℃/30分で熱処理し、熱流動させることに
よりマイクロレンズを形成した。このようにしてマイク
ロレンズを形成した場合、光利用率は約50％改善される
ことが確認され、極めて特性の優れた固体撮像素子が得
られることが確認された。
ンプを用いて全面露光し、約200mJ/cm2（UV強度は365nm
で測定）の光を照射した。この状態でのマイクロレンズ
形成層の光透過率は第５図（ｂ）であり、400nm以上に
おいてほとんど光吸収がなく、後露光により効率良くブ
リーチングし、マイクロレンズとして適した状態になっ
ていることが分かる。次に、このマイクロレンズ形成層
パターンを140℃/30分で熱処理し、熱流動させることに
よりマイクロレンズを形成した。このようにしてマイク
ロレンズを形成した場合、光利用率は約50％改善される
ことが確認され、極めて特性の優れた固体撮像素子が得
られることが確認された。
実施例４〜６ 実施例１と同様にして、PGMAからなるレンズ固定層が
形成された固体撮像素子基板上に、高解像度ポジ形フォ
トレジスト，日本合成ゴム製JSR−7750（実施例４），
日本合成ゴム製JSR−7950（実施例５）並びに、日立化
成製RI−7179（実施例６）を用いてマイクロレンズ形成
層を形成した。尚、マイクロレンズ形成層の膜厚は1.2
μｍとし、90℃/30分でプリベークした。
形成された固体撮像素子基板上に、高解像度ポジ形フォ
トレジスト，日本合成ゴム製JSR−7750（実施例４），
日本合成ゴム製JSR−7950（実施例５）並びに、日立化
成製RI−7179（実施例６）を用いてマイクロレンズ形成
層を形成した。尚、マイクロレンズ形成層の膜厚は1.2
μｍとし、90℃/30分でプリベークした。
次に、上記ポジ形フォトレジストに、ｇ線（436nm）
ステッパを用いてそれぞれ約300mJ/cm2照射し、アルカ
リ現像液（0.66wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水
でリンスすることによりマイクロレンズ形成層パターン
を得た。続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンを
全面照射（後露光、例えば、約1000mJ/cm2）を照射し、
150℃/10分で熱処理し、熱流動させることによりマイク
ロレンズが形成改善されることが確認された。
ステッパを用いてそれぞれ約300mJ/cm2照射し、アルカ
リ現像液（0.66wt.％−NMD−３）を用いて現像し、流水
でリンスすることによりマイクロレンズ形成層パターン
を得た。続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンを
全面照射（後露光、例えば、約1000mJ/cm2）を照射し、
150℃/10分で熱処理し、熱流動させることによりマイク
ロレンズが形成改善されることが確認された。
実施例７ 実施例１と同様にして、PGMAからなるレンズ固定層が
形成された固体撮像素子基板上に、アルカリ可溶性ラダ
ーシリコーンをマトリックスポリマーとする有機シリコ
ン系ポジ形DeepUVレジストを用い、スピン塗布によりマ
イクロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロレンズ形
成層の膜厚は1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし、
実施例１と同様な固体撮像素子基板を使用した。
形成された固体撮像素子基板上に、アルカリ可溶性ラダ
ーシリコーンをマトリックスポリマーとする有機シリコ
ン系ポジ形DeepUVレジストを用い、スピン塗布によりマ
イクロレンズ形成層を形成した。尚、マイクロレンズ形
成層の膜厚は1.2μｍとし、90℃/30分でプリベークし、
実施例１と同様な固体撮像素子基板を使用した。
次に、上記ポジ形DeepUVレジストをKrFエキシマレー
ザーを用いてコンタクト露光し、約300mJ/cm2の光を照
射した。続いて、アルカリ現像液（0.66wt.％−NMD−
３）を用いて現像し、流水でリンスすることによりマイ
クロレンズ形成層パターンを得た。この状態でのマイク
ロレンズ形成層は、400nm以上ではほとんど光吸収を持
たず、マイクロレンズとして適していた。
ザーを用いてコンタクト露光し、約300mJ/cm2の光を照
射した。続いて、アルカリ現像液（0.66wt.％−NMD−
３）を用いて現像し、流水でリンスすることによりマイ
クロレンズ形成層パターンを得た。この状態でのマイク
ロレンズ形成層は、400nm以上ではほとんど光吸収を持
たず、マイクロレンズとして適していた。
この場合、特に、後露光をする必要はない。次に、こ
のマイクロレンズ形成層パターンを140℃/30分で熱処理
し、熱流動させることによりマイクロレンズを形成し
た。このようにしてマイクロレンズを形成した場合、光
利用率は約50％改善されることが確認され、極めて特性
の優れた固体撮像素子が得られることが確認された。
のマイクロレンズ形成層パターンを140℃/30分で熱処理
し、熱流動させることによりマイクロレンズを形成し
た。このようにしてマイクロレンズを形成した場合、光
利用率は約50％改善されることが確認され、極めて特性
の優れた固体撮像素子が得られることが確認された。
比較例１ PGMAからなるレンズ固定層が形成された固体撮像素子
基板上に、汎用ポジ形フォトレジスト,OFPR−800（東京
応化製）をスピン塗布しマイクロレンズ形成層を成膜し
た。尚、マイクロレンズ形成層の膜厚は1.2μｍとし、9
0℃/30分でプリベークした。
基板上に、汎用ポジ形フォトレジスト,OFPR−800（東京
応化製）をスピン塗布しマイクロレンズ形成層を成膜し
た。尚、マイクロレンズ形成層の膜厚は1.2μｍとし、9
0℃/30分でプリベークした。
次に、上記OFPR−800膜にｇ線（436nm）ステッパを用
いて約200mJ/cm2照射し、アルカリ現像液（0.66wt.％−
NMD−３）を用いて現像し、流水でリンスすることによ
りマイクロレンズ形成層パターンを得た。この状態での
マイクロレンズ形成層の光透過率は第６図（ａ）であ
り、400nm以上での光吸収が大きい。
いて約200mJ/cm2照射し、アルカリ現像液（0.66wt.％−
NMD−３）を用いて現像し、流水でリンスすることによ
りマイクロレンズ形成層パターンを得た。この状態での
マイクロレンズ形成層の光透過率は第６図（ａ）であ
り、400nm以上での光吸収が大きい。
続いて、上記マイクロレンズ形成層パターンを全面照
射し、約2000mJ/cm2の光を照射した。この状態でのマイ
クロレンズ形成層の光透過率は第３図（ｂ）であり、40
0nm以上においても光吸収があり、後露光によりブリー
チングしても、実施例のようには透明にはならず、マイ
クロレンズとしては不適であることが確認された。
射し、約2000mJ/cm2の光を照射した。この状態でのマイ
クロレンズ形成層の光透過率は第３図（ｂ）であり、40
0nm以上においても光吸収があり、後露光によりブリー
チングしても、実施例のようには透明にはならず、マイ
クロレンズとしては不適であることが確認された。
本発明によると、通常のフォトリソグラフィーによっ
て固体撮像素子基板上にマイクロレンズを容易に形成で
きる。すなわち、本発明で使用される技術はシリコン半
導体の製造に使用される技術であり、量産性とともに低
コスト化並びに歩留り向上が期待できる。
て固体撮像素子基板上にマイクロレンズを容易に形成で
きる。すなわち、本発明で使用される技術はシリコン半
導体の製造に使用される技術であり、量産性とともに低
コスト化並びに歩留り向上が期待できる。
また、本発明は高解像度化に対して有用なものであ
り、将来の高解像度固体撮像素子の製造に極めて有用な
ものである。
り、将来の高解像度固体撮像素子の製造に極めて有用な
ものである。
第１図は固体撮像素子基板の模式的な断面図を示す。 １…シリコン基板 ２…受光部分 ３…遮光部分 ４…パッシベーション層 ５…カラーフィルター層 第２図は本発明のマイクロレンズ形成プロセスを示すも
のである。 ６…レンズ固定層 ７…マイクロレンズ層 第３図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:RU−1600P 第４図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:TSMR−V3 第５図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:AZ−2400 第６図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:OFPR−800
のである。 ６…レンズ固定層 ７…マイクロレンズ層 第３図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:RU−1600P 第４図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:TSMR−V3 第５図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:AZ−2400 第６図はマイクロレンズ層の光照射前後における光透過
率を示す。 マイクロレンズ材料:OFPR−800
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 順 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中野 寿夫 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 泉 章也 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 磯田 ▲高▼志 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−38989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293239（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−505655（ＪＰ，Ａ) 原徹、柏木正弘編，「半導体プロセス 材料実務便覧」，サイエンスフォーラ ム，昭和58年４月25日，Ｐ．274−275 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/14
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された光電変換を行う
受光部、その受光部で発生した電気信号を取り出す走査
部、これら受光部と走査部を保護するためのパッシベー
ション膜、及びカラーフィルター層からなる固体撮像素
子の上に、レンズ固定層を設け、このレンズ固定層の上
にフォトレジストパターンからなる凸レンズを設けたマ
イクロレンズ付き固体撮像素子であって、上記フォトレ
ジスト材料が、光照射により効率良くブリーチングし、
膜厚１μｍにおいて、波長400nm以上における光透過率
が光照射後95％以上である有機ケイ素系ポジ形レジスト
からなることを特徴とするマイクロレンズ付き固体撮像
素子。 - 【請求項２】半導体基板上に、光電変換を行う受光部、
及びその受光部で発生した電気信号を取り出す走査部を
形成し、その上にこれら受光部と走査部を保護するため
のパッシベーション膜、及びカラーフィルター層を形成
した固体撮像素子の上に、レンズ固定層を設け、このレ
ンズ固定層の上にフォトレジストパターンを形成し、こ
のフォトレジストパターンを全面露光し、加熱処理し、
更に酸素プラズマによるライトエッチングをすることに
より、凸レンズを形成することを特徴とするマイクロレ
ンズ付き固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1307722A JP2829066B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1307722A JP2829066B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03169076A JPH03169076A (ja) | 1991-07-22 |
| JP2829066B2 true JP2829066B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17972464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1307722A Expired - Fee Related JP2829066B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | マイクロレンズ付き固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829066B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100793563B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-01-14 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 제조방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100373173C (zh) * | 2005-03-22 | 2008-03-05 | 联华电子股份有限公司 | 微透镜烘烤工艺的监测标记布局 |
| JP2008159748A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子の製造方法及び固体撮像素子 |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP1307722A patent/JP2829066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 原徹、柏木正弘編，「半導体プロセス材料実務便覧」，サイエンスフォーラム，昭和５８年４月２５日，Ｐ．２７４−２７５ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100793563B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-01-14 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 제조방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03169076A (ja) | 1991-07-22 |
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