JP2988556B2 - マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上にマイクロレン
ズを形成するマイクロレンズの製造方法および表面にマ
イクロレンズを有する半導体装置の製造方法に関する。
ズを形成するマイクロレンズの製造方法および表面にマ
イクロレンズを有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化および微細
化に伴って製造工程および性能面で多くの課題が発生し
ているが、特に固体撮像装置においては小型化および画
素数の増大に伴って光電変換部の面積の減少による感度
の低下およびＳ／Ｎの低下が問題となっている。そのた
めに光電変換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。
化に伴って製造工程および性能面で多くの課題が発生し
ているが、特に固体撮像装置においては小型化および画
素数の増大に伴って光電変換部の面積の減少による感度
の低下およびＳ／Ｎの低下が問題となっている。そのた
めに光電変換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】以下従来のマイクロレンズの製造方法につ
いて、固体撮像装置の例について説明する。図３は従来
の固体撮像装置の要部断面図である。図３において、１
はシリコン単結晶からなる半導体基板、２はフォトダイ
オードからなる光電変換部、３は光電変換部２からの電
荷を転送する転送部、４は金属膜からなる遮光部、５は
有機透明膜からなる平坦化層、６は所望の色に染色され
た有機膜からなるカラーフィルタ層、７は有機透明膜か
らなる中間層、８は有機透明材料からなり凸型形状に形
成されたマイクロレンズである。
いて、固体撮像装置の例について説明する。図３は従来
の固体撮像装置の要部断面図である。図３において、１
はシリコン単結晶からなる半導体基板、２はフォトダイ
オードからなる光電変換部、３は光電変換部２からの電
荷を転送する転送部、４は金属膜からなる遮光部、５は
有機透明膜からなる平坦化層、６は所望の色に染色され
た有機膜からなるカラーフィルタ層、７は有機透明膜か
らなる中間層、８は有機透明材料からなり凸型形状に形
成されたマイクロレンズである。
【０００４】以上のように形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。まず光電変換部２およ
び遮光部４の上方に入射した光がマイクロレンズ８で集
光され、中間層７、カラーフィルター層６および平坦化
層５を通り光電変換部２に到達する。光電変換部２に到
達した光は電荷に変換され、その電荷が転送部３で転送
され、信号として出力される。
いて、以下その動作を説明する。まず光電変換部２およ
び遮光部４の上方に入射した光がマイクロレンズ８で集
光され、中間層７、カラーフィルター層６および平坦化
層５を通り光電変換部２に到達する。光電変換部２に到
達した光は電荷に変換され、その電荷が転送部３で転送
され、信号として出力される。
【０００５】次に従来のマイクロレンズの製造方法につ
いて説明する。図４は従来のマイクロレンズの製造方法
における第１工程を説明する断面図、図５は同製造方法
における第２工程を説明する断面図、図６は同製造方法
における第３工程を説明する断面図、図７は同製造方法
における第４工程を説明する断面図である。まず図４に
示すように、光電変換部２、転送部３、遮光部４などが
形成された半導体基板１の上に平坦化層５、カラーフィ
ルタ層６および中間層７を形成した後、最終的にレンズ
８となるレンズ樹脂材料を回転塗布し、透明層８ａを形
成する。次に図５に示すように、マイクロレンズ８の形
状を決めるマスク９を使用し、紫外線１０を照射して透
明層８ａを露光する。図５は透明層８ａがポジ型の場合
を示しており、露光領域１１が現像によって除去され、
図６に示すように透明層８ａのパターンが間隔１２によ
って区切られる。次に図７に示すように、透明層８ａを
均一加熱し熱溶融してマイクロレンズ８を間隔１２を隔
てて形成した後、加熱硬化する。
いて説明する。図４は従来のマイクロレンズの製造方法
における第１工程を説明する断面図、図５は同製造方法
における第２工程を説明する断面図、図６は同製造方法
における第３工程を説明する断面図、図７は同製造方法
における第４工程を説明する断面図である。まず図４に
示すように、光電変換部２、転送部３、遮光部４などが
形成された半導体基板１の上に平坦化層５、カラーフィ
ルタ層６および中間層７を形成した後、最終的にレンズ
８となるレンズ樹脂材料を回転塗布し、透明層８ａを形
成する。次に図５に示すように、マイクロレンズ８の形
状を決めるマスク９を使用し、紫外線１０を照射して透
明層８ａを露光する。図５は透明層８ａがポジ型の場合
を示しており、露光領域１１が現像によって除去され、
図６に示すように透明層８ａのパターンが間隔１２によ
って区切られる。次に図７に示すように、透明層８ａを
均一加熱し熱溶融してマイクロレンズ８を間隔１２を隔
てて形成した後、加熱硬化する。
【０００６】次にマイクロレンズ８を形成する前後の透
明層８ａの形状について説明する。図８（ａ）は露光現
像後の透明層のパターンの平面図、図８（ｂ）は加熱後
のマイクロレンズの平面図である。図８（ａ）に示すよ
うに、レンズ樹脂材料を回転塗布して透明層８ａを形成
し、露光現像した直後ではマスク９に忠実に長方形にパ
ターンが形成されており、間隔１２も設計値通りとなっ
ているが、透明層８ａを加熱溶融した後では一般に図８
（ｂ）に示すように各辺が外方向に膨らむ。
明層８ａの形状について説明する。図８（ａ）は露光現
像後の透明層のパターンの平面図、図８（ｂ）は加熱後
のマイクロレンズの平面図である。図８（ａ）に示すよ
うに、レンズ樹脂材料を回転塗布して透明層８ａを形成
し、露光現像した直後ではマスク９に忠実に長方形にパ
ターンが形成されており、間隔１２も設計値通りとなっ
ているが、透明層８ａを加熱溶融した後では一般に図８
（ｂ）に示すように各辺が外方向に膨らむ。
【０００７】
【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、透明層８ａのパターン形成時に間隔１２
を狭くすると加熱溶融した際に隣接する透明層８ａが接
触し、できあがったマイクロレンズ９が変形するという
課題を有していた。
来の構成では、透明層８ａのパターン形成時に間隔１２
を狭くすると加熱溶融した際に隣接する透明層８ａが接
触し、できあがったマイクロレンズ９が変形するという
課題を有していた。
【０００８】この課題を解決するためには図８（ａ）に
おける間隔１２を加熱溶融時の透明層８ａの膨張分を考
慮して広くしておかなければならない。図９は隣接する
マイクロレンズ間の距離と固体撮像装置の相対光感度の
関係を示す図である。間隔１２を小さくするほどマイク
ロレンズ９の占有面積が増加して光電変換部２に集光さ
れる光量は増加し相対光感度が向上する。しかしながら
相対光感度を向上させるためにマイクロレンズ９の間隔
１２を小さくしていくと、透明層８ａが変形し、流れ出
したレンズ樹脂材料が互いに接触して混じり合い、所望
のレンズ形状が得られなくなる。さらにその状態が進む
とレンズ形状を失って平坦になり、急激に相対光感度が
低下する。このような状態を図１０、図１１に示した。
おける間隔１２を加熱溶融時の透明層８ａの膨張分を考
慮して広くしておかなければならない。図９は隣接する
マイクロレンズ間の距離と固体撮像装置の相対光感度の
関係を示す図である。間隔１２を小さくするほどマイク
ロレンズ９の占有面積が増加して光電変換部２に集光さ
れる光量は増加し相対光感度が向上する。しかしながら
相対光感度を向上させるためにマイクロレンズ９の間隔
１２を小さくしていくと、透明層８ａが変形し、流れ出
したレンズ樹脂材料が互いに接触して混じり合い、所望
のレンズ形状が得られなくなる。さらにその状態が進む
とレンズ形状を失って平坦になり、急激に相対光感度が
低下する。このような状態を図１０、図１１に示した。
【０００９】図１０（ａ）は露光現像後の透明層パター
ンの平面図、図１０（ｂ）は同透明層パターンの断面
図、図１１（ａ）は透明層を加熱溶融して形成したマイ
クロレンズの平面図、図１１（ｂ）は同マイクロレンズ
の断面図である。図１０（ａ）に示すレンズ樹脂材料を
塗布し、現像し、露光して形成した透明層８ａのパター
ンおよび図１０（ｂ）に示すその断面が正確に出ていた
としても、間隔１２が狭いと図１１（ａ）に示すように
透明層８ａのパターンの辺の中央部が膨れて透明層８ａ
が互いに接触し、図１１（ｂ）に示すようにマイクロレ
ンズ８の形状が崩れてしまうことになる。
ンの平面図、図１０（ｂ）は同透明層パターンの断面
図、図１１（ａ）は透明層を加熱溶融して形成したマイ
クロレンズの平面図、図１１（ｂ）は同マイクロレンズ
の断面図である。図１０（ａ）に示すレンズ樹脂材料を
塗布し、現像し、露光して形成した透明層８ａのパター
ンおよび図１０（ｂ）に示すその断面が正確に出ていた
としても、間隔１２が狭いと図１１（ａ）に示すように
透明層８ａのパターンの辺の中央部が膨れて透明層８ａ
が互いに接触し、図１１（ｂ）に示すようにマイクロレ
ンズ８の形状が崩れてしまうことになる。
【００１０】この現象を防止するためにマイクロレンズ
９の間隔を広くすると、図９のＡ点で示すように相対光
感度を十分に上げることができない。
９の間隔を広くすると、図９のＡ点で示すように相対光
感度を十分に上げることができない。
【００１１】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、間隔を詰めても隣接する透明層が接触しないためで
きあがったマイクロレンズが変形しないマイクロレンズ
の製造方法を提供することを目的とする。
で、間隔を詰めても隣接する透明層が接触しないためで
きあがったマイクロレンズが変形しないマイクロレンズ
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のマイクロレンズの製造方法は、基板上に透明
層を形成する工程と、マスクを用いて透明層を多角形で
かつ隣合う頂点を結ぶ線よりも内側に辺がある透明層パ
ターンに加工する工程と、この透明層パターンを熱溶融
してレンズを形成する工程とを有し、透明層パターンの
隣合う頂点を結ぶ線と辺とでできる形が三角形であるこ
とを特徴とする。
に本発明のマイクロレンズの製造方法は、基板上に透明
層を形成する工程と、マスクを用いて透明層を多角形で
かつ隣合う頂点を結ぶ線よりも内側に辺がある透明層パ
ターンに加工する工程と、この透明層パターンを熱溶融
してレンズを形成する工程とを有し、透明層パターンの
隣合う頂点を結ぶ線と辺とでできる形が三角形であるこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】この構成によって、レンズ樹脂材料からなる透
明層を加熱溶融してマイクロレンズを形成する際、透明
層のパターンの各辺が隣接する頂点を結ぶ線より内側に
あるため溶融中に隣接する透明層が接触することがな
い。すなわち固体撮像装置に適用したとき、従来のよう
にマイクレンズを小さくし性能を犠牲にして（図９のＡ
点）間隔を大きくする必要がないので図９のＢ点で示す
相対光感度を得ることができる。
明層を加熱溶融してマイクロレンズを形成する際、透明
層のパターンの各辺が隣接する頂点を結ぶ線より内側に
あるため溶融中に隣接する透明層が接触することがな
い。すなわち固体撮像装置に適用したとき、従来のよう
にマイクレンズを小さくし性能を犠牲にして（図９のＡ
点）間隔を大きくする必要がないので図９のＢ点で示す
相対光感度を得ることができる。
【００１４】
【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。図１（ａ）は本発明の一実施例にお
けるマイクロレンズの製造方法の前半工程を説明する平
面図、図１（ｂ）は同製造方法の前半工程を説明する断
面図、図２（ａ）は同製造方法の後半工程を説明する平
面図、図２（ｂ）は同製造方法の後半工程を説明する断
面図であり、それぞれ基板が固体撮像装置の例について
示している。これらの図において、従来例と同一箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。なお固体撮像装置
の製造工程は基本的には図４〜図７に示す製造工程と同
じであり、レンズ樹脂材料８ａのパターン形成に使用す
るマスクが異なっている。
しながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例にお
けるマイクロレンズの製造方法の前半工程を説明する平
面図、図１（ｂ）は同製造方法の前半工程を説明する断
面図、図２（ａ）は同製造方法の後半工程を説明する平
面図、図２（ｂ）は同製造方法の後半工程を説明する断
面図であり、それぞれ基板が固体撮像装置の例について
示している。これらの図において、従来例と同一箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。なお固体撮像装置
の製造工程は基本的には図４〜図７に示す製造工程と同
じであり、レンズ樹脂材料８ａのパターン形成に使用す
るマスクが異なっている。
【００１５】まず図１（ａ）に示すように、固体撮像装
置が形成された半導体基板の最上層である中間層７の上
にレンズ樹脂材料を回転塗布して透明層８ａを形成し、
マスクを用いて露光する。透明層８ａのパターンは頂点
がｄ，ｅ，ｆ，ｇで、各辺が隣接する頂点を結ぶ線より
内側に設計されたマスクを用いて露光される。この場合
は各辺の中間点８ｂが内側にある多角形のパターンの例
を示している。またその断面形状は図１（ｂ）に示すよ
うになっており、透明層８ａの間隔１２は１個のパター
ンの頂点と隣接するパターンの頂点との間隔を示してい
る。このように形成された透明層８ａを加熱溶融してマ
イクロレンズ８を形成する。
置が形成された半導体基板の最上層である中間層７の上
にレンズ樹脂材料を回転塗布して透明層８ａを形成し、
マスクを用いて露光する。透明層８ａのパターンは頂点
がｄ，ｅ，ｆ，ｇで、各辺が隣接する頂点を結ぶ線より
内側に設計されたマスクを用いて露光される。この場合
は各辺の中間点８ｂが内側にある多角形のパターンの例
を示している。またその断面形状は図１（ｂ）に示すよ
うになっており、透明層８ａの間隔１２は１個のパター
ンの頂点と隣接するパターンの頂点との間隔を示してい
る。このように形成された透明層８ａを加熱溶融してマ
イクロレンズ８を形成する。
【００１６】次に図２（ａ）に示すように、透明層８ａ
を溶融加熱すると、各辺がパターンの各頂点を結ぶ線に
まで広がる。この広がり量をマスク設計時に考慮してお
くことにより、できあがったときの間隔１２を容易に制
御することができる。すなわち図２（ｂ）に示すように
間隔１２が設計値通りに確保されるために、マイクロレ
ンズ８が変形することなく形成される。
を溶融加熱すると、各辺がパターンの各頂点を結ぶ線に
まで広がる。この広がり量をマスク設計時に考慮してお
くことにより、できあがったときの間隔１２を容易に制
御することができる。すなわち図２（ｂ）に示すように
間隔１２が設計値通りに確保されるために、マイクロレ
ンズ８が変形することなく形成される。
【００１７】なお本実施例では、透明層８ａのパターン
において各辺の中間点８ｂが隣接する頂点を結ぶ直線か
ら内側にあり８角形になっている例を示したが、円弧状
にへこんでいても、中間点８ｂの近傍が直線でその部分
がへこんでいてもよい。また透明層８ａのパターン形状
は略長方形でなく、多角形でもよい。
において各辺の中間点８ｂが隣接する頂点を結ぶ直線か
ら内側にあり８角形になっている例を示したが、円弧状
にへこんでいても、中間点８ｂの近傍が直線でその部分
がへこんでいてもよい。また透明層８ａのパターン形状
は略長方形でなく、多角形でもよい。
【００１８】なお本実施例では基板が固体撮像装置が形
成された半導体基板の例について説明したが、１次元の
ラインセンサーやガラス基板でも全く同様にしてマイク
ロレンズ８を形成することができる。
成された半導体基板の例について説明したが、１次元の
ラインセンサーやガラス基板でも全く同様にしてマイク
ロレンズ８を形成することができる。
【００１９】また本実施例では透明層８ａのパターンの
４辺全てをへこませた例について説明したが、必要とす
る辺のみへこませても同様の効果が得られる。
４辺全てをへこませた例について説明したが、必要とす
る辺のみへこませても同様の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明は、透明層パターン
の隣合う頂点を結ぶ線と辺とでできる形が三角形である
ことにより、熱溶融したときに隣接する透明層パターン
が接触することがないため、できあがったマイクロレン
ズの形状が変形せずかつマイクロレンズの間隔を従来に
比べて狭くできる優れたマイクロレンズの製造方法を実
現できるものである。
の隣合う頂点を結ぶ線と辺とでできる形が三角形である
ことにより、熱溶融したときに隣接する透明層パターン
が接触することがないため、できあがったマイクロレン
ズの形状が変形せずかつマイクロレンズの間隔を従来に
比べて狭くできる優れたマイクロレンズの製造方法を実
現できるものである。
【００２１】また本発明によるマイクロレンズの製造方
法を固体撮像装置に適用すると、マイクロレンズを従来
より大きくできるため、より多くの光を集めることがで
き相対光感度を向上させることができる。
法を固体撮像装置に適用すると、マイクロレンズを従来
より大きくできるため、より多くの光を集めることがで
き相対光感度を向上させることができる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例におけるマイクロレ
ンズの製造方法の前半工程を説明する平面図 （ｂ）は同製造方法の前半工程を説明する断面図
ンズの製造方法の前半工程を説明する平面図 （ｂ）は同製造方法の前半工程を説明する断面図
【図２】（ａ）は同製造方法の後半工程を説明する平面
図 （ｂ）は同製造方法の後半工程を説明する断面図
図 （ｂ）は同製造方法の後半工程を説明する断面図
【図３】従来の固体撮像装置の要部断面図
【図４】従来のマイクロレンズの製造方法における第１
工程を説明する断面図
工程を説明する断面図
【図５】従来のマイクロレンズの製造方法における第２
工程を説明する断面図
工程を説明する断面図
【図６】従来のマイクロレンズの製造方法における第３
工程を説明する断面図
工程を説明する断面図
【図７】従来のマイクロレンズの製造方法における第４
工程を説明する断面図
工程を説明する断面図
【図８】（ａ）は露光現像後の透明層のパターンの平面
図 （ｂ）は加熱後のマイクロレンズの平面図
図 （ｂ）は加熱後のマイクロレンズの平面図
【図９】隣接するマイクロレンズ間の距離と固体撮像装
置の相対光感度の関係を示す図
置の相対光感度の関係を示す図
【図１０】（ａ）は露光現像後の透明層のパターンの平
面図 （ｂ）は同透明層のパターンの断面図
面図 （ｂ）は同透明層のパターンの断面図
【図１１】（ａ）は透明層を加熱溶融して形成したマイ
クロレンズの平面図 （ｂ）は同マイクロレンズの断面図
クロレンズの平面図 （ｂ）は同マイクロレンズの断面図
８ａ 透明層 ８ｂ 中間点（辺の少なくとも一部） ｄ，ｅ，ｆ，ｇ 頂点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/14 G02B 3/00 H04N 5/335
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に透明層を形成する工程と、マス
クを用いて前記透明層を多角形でかつ隣合う頂点を結ぶ
線よりも内側に辺がある透明層パターンに加工する工程
と、前記透明層パターンを熱溶融してレンズを形成する
工程とを有し、前記透明層パターンの前記隣合う頂点を
結ぶ線と前記辺とでできる形が三角形であることを特徴
とするマイクロレンズの製造方法 - 【請求項２】 少なくとも、光電変換部と前記光電変換
部で発生した電荷を転送するための転送部とが形成され
た半導体基板の上に透明層を形成する工程と、マスクを
用いて前記透明層を多角形でかつ隣合う頂点を結ぶ線よ
りも内側に辺がある透明層パターンに加工する工程と、
前記透明層パターンを熱溶融してレンズを形成する工程
とを有し、前記透明層パターンの前記隣合う頂点を結ぶ
線と前記辺とでできる形が三角形であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254538A JP2988556B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254538A JP2988556B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112454A JPH06112454A (ja) | 1994-04-22 |
| JP2988556B2 true JP2988556B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=17266440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4254538A Expired - Fee Related JP2988556B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | マイクロレンズの製造方法および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2988556B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002094082A (ja) | 2000-07-11 | 2002-03-29 | Seiko Epson Corp | 光素子及びその製造方法並びに電子機器 |
| KR100410672B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2003-12-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 씨모스 이미지센서의 마이크로렌즈 형성방법 |
| JP4696927B2 (ja) * | 2006-01-23 | 2011-06-08 | 凸版印刷株式会社 | マイクロレンズアレイの製造方法 |
| JP5677076B2 (ja) * | 2010-01-07 | 2015-02-25 | キヤノン株式会社 | フォトマスクデータの生成方法、その作製方法、そのためのプログラム、固体撮像装置の製造方法、および、マイクロレンズアレイの製造方法 |
| JP2014016454A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Toppan Printing Co Ltd | マイクロレンズの製造方法およびマイクロレンズ製造用フォトマスク |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP4254538A patent/JP2988556B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06112454A (ja) | 1994-04-22 |
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