JP3254759B2 - 光学素子およびオンチップレンズの製造方法 - Google Patents
光学素子およびオンチップレンズの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば固体撮像素子
あるいは液晶表示素子などに用いられるオンチップレン
ズを有した光学素子およびオンチップレンズの製造方法
に関し、さらに詳しくは、実質的に開口率を向上させる
ことができるオンチップレンズを有した光学素子および
オンチップレンズの製造方法に関する。
あるいは液晶表示素子などに用いられるオンチップレン
ズを有した光学素子およびオンチップレンズの製造方法
に関し、さらに詳しくは、実質的に開口率を向上させる
ことができるオンチップレンズを有した光学素子および
オンチップレンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば固体撮像素子では、図６に示す
ように、半導体基板２上に、受光部４と、電荷転送部６
とが形成され、その電荷転送部６の上には、ゲート電極
および遮光膜が形成され、遮光部８が構成される。この
ような固体撮像素子においては、光を受ける部分は受光
部４のみであり、電荷転送部６へ入射した光は感度に寄
与しない。
ように、半導体基板２上に、受光部４と、電荷転送部６
とが形成され、その電荷転送部６の上には、ゲート電極
および遮光膜が形成され、遮光部８が構成される。この
ような固体撮像素子においては、光を受ける部分は受光
部４のみであり、電荷転送部６へ入射した光は感度に寄
与しない。
【０００３】現在では、固体撮像素子においても素子の
微細化が進んでいる。しかし、受光部のパターン上の開
口率は、デバイスの素子特性上などの問題から、その縮
小比以上の比で縮小する。その結果、信号量を十分に確
保できず、Ｓ／Ｎ比の劣化および感度低下などの問題が
発生し、素子の特性維持が困難となる。したがって、よ
り実質的に開口率を挙げる必要がある。
微細化が進んでいる。しかし、受光部のパターン上の開
口率は、デバイスの素子特性上などの問題から、その縮
小比以上の比で縮小する。その結果、信号量を十分に確
保できず、Ｓ／Ｎ比の劣化および感度低下などの問題が
発生し、素子の特性維持が困難となる。したがって、よ
り実質的に開口率を挙げる必要がある。
【０００４】そこで、高感度化を図る技術として、オン
チップレンズ９を固体撮像素子の表面に形成する技術が
知られている。また、液晶表示素子の表面にもオンチッ
プレンズを形成しようとする試みもなされている。オン
チップレンズ９では、受光部４および遮光部８が形成し
てある半導体基板２の表面に、透明なレンズ材層１０を
積層させ、このレンズ材層１０の表面に、受光部４に対
応するように凸レンズ部１２を形成してある。このオン
チップレンズ９を設けることで、凸レンズ部１２へ入射
する光が受光部４へ集束され、感度を向上させることが
できる。
チップレンズ９を固体撮像素子の表面に形成する技術が
知られている。また、液晶表示素子の表面にもオンチッ
プレンズを形成しようとする試みもなされている。オン
チップレンズ９では、受光部４および遮光部８が形成し
てある半導体基板２の表面に、透明なレンズ材層１０を
積層させ、このレンズ材層１０の表面に、受光部４に対
応するように凸レンズ部１２を形成してある。このオン
チップレンズ９を設けることで、凸レンズ部１２へ入射
する光が受光部４へ集束され、感度を向上させることが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、レンズ材層
１０の表面に形成される凸レンズ部１２は、所定パター
ンに加工されたレンズ材層をリフローして成形したり、
特開昭６４−１０６６６号公報に示すように、熱変形性
樹脂をリフローし、その形状を異方性エッチングなどで
転写することにより形成するため、リフロー時のマージ
ンが必要となり、必然的に凸レンズ部１２相互間には、
平坦な谷部１６が形成されていた。平坦な谷部の幅Ｌ
は、製造工程上の理由から約０．８μｍであった。
１０の表面に形成される凸レンズ部１２は、所定パター
ンに加工されたレンズ材層をリフローして成形したり、
特開昭６４−１０６６６号公報に示すように、熱変形性
樹脂をリフローし、その形状を異方性エッチングなどで
転写することにより形成するため、リフロー時のマージ
ンが必要となり、必然的に凸レンズ部１２相互間には、
平坦な谷部１６が形成されていた。平坦な谷部の幅Ｌ
は、製造工程上の理由から約０．８μｍであった。
【０００６】この平坦な谷部１６へ入射する光１８は、
そのまま直進し、受光部４ではない遮光部８へ入射し、
感度には寄与しなかった。素子がさらに微細化してくる
と、この平坦な谷部１６へ入射する光の量が相対的に大
きくなり、実質的に受光部の開口率が低下するという問
題点が見い出されている。
そのまま直進し、受光部４ではない遮光部８へ入射し、
感度には寄与しなかった。素子がさらに微細化してくる
と、この平坦な谷部１６へ入射する光の量が相対的に大
きくなり、実質的に受光部の開口率が低下するという問
題点が見い出されている。
【０００７】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、受光部などの画素部の実質的な開口率を向上させ、
撮像素子においては感度の向上を図り、微細化された素
子の素子特性を向上させることができるオンチップレン
ズを有した光学素子およびオンチップレンズの製造方法
を提供することを目的とする。
れ、受光部などの画素部の実質的な開口率を向上させ、
撮像素子においては感度の向上を図り、微細化された素
子の素子特性を向上させることができるオンチップレン
ズを有した光学素子およびオンチップレンズの製造方法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のオンチップレン
ズの製造方法は、上記目的を達成するために、凸レンズ
部が形成してあるレンズ材層の表面を等方性エッチング
処理することにより、凸レンズ部間の谷部に凹レンズ部
を形成することを特徴とする。
ズの製造方法は、上記目的を達成するために、凸レンズ
部が形成してあるレンズ材層の表面を等方性エッチング
処理することにより、凸レンズ部間の谷部に凹レンズ部
を形成することを特徴とする。
【０００９】さらに、本発明のオンチップレンズの製造
方法は、上記目的を達成するために、異方性エッチン
グ、弱異方性エッチングおよび等方性エッチング処理を
組み合わせて使用したり、あるいはこれらのエッチング
とオンチップの製造過程において用いるレンズ形状転写
層の表面に補助層を形成することなどを組み合わせて使
用することにより、レンズ転写層の表面に形成される凸
レンズ形状部分相互間の谷部に凹レンズ形状部分を形成
することによって、オンチップレンズの表面に凸レンズ
部と凹レンズ部とを組み合わせて形成する。
方法は、上記目的を達成するために、異方性エッチン
グ、弱異方性エッチングおよび等方性エッチング処理を
組み合わせて使用したり、あるいはこれらのエッチング
とオンチップの製造過程において用いるレンズ形状転写
層の表面に補助層を形成することなどを組み合わせて使
用することにより、レンズ転写層の表面に形成される凸
レンズ形状部分相互間の谷部に凹レンズ形状部分を形成
することによって、オンチップレンズの表面に凸レンズ
部と凹レンズ部とを組み合わせて形成する。
【００１０】
【作用】本発明では、受光部などの画素部に対応するよ
うに、レンズ材層の表面に、凸レンズ部が配置され、こ
の凸レンズ部間の谷部に凹レンズ部が形成してあるの
で、凸レンズ部へ入射した光は、画素部へ集束されて入
射し、凹レンズ部へ入射した光も画素部へ集束されて入
射する。したがって、従来無駄になっていた光を有効に
画素部へ集めることができ、実質的に開口率を上げるこ
とができ、撮像素子においては感度を向上させることが
できる。
うに、レンズ材層の表面に、凸レンズ部が配置され、こ
の凸レンズ部間の谷部に凹レンズ部が形成してあるの
で、凸レンズ部へ入射した光は、画素部へ集束されて入
射し、凹レンズ部へ入射した光も画素部へ集束されて入
射する。したがって、従来無駄になっていた光を有効に
画素部へ集めることができ、実質的に開口率を上げるこ
とができ、撮像素子においては感度を向上させることが
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るオンチップレ
ンズおよびその製造方法について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るオンチッ
プレンズの概略断面図、図２は本発明の一実施例に係る
オンチップレンズの製造方法を示す概略要部断面図、図
３〜５はそれぞれ本発明のその他の実施例に係るオンチ
ップレンズの製造方法を示す要部概略断面図である。
ンズおよびその製造方法について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るオンチッ
プレンズの概略断面図、図２は本発明の一実施例に係る
オンチップレンズの製造方法を示す概略要部断面図、図
３〜５はそれぞれ本発明のその他の実施例に係るオンチ
ップレンズの製造方法を示す要部概略断面図である。
【００１２】図１に示す実施例は、本発明のオンチップ
レンズを固体撮像素子に対して適用した例である。図示
するように、固体撮像素子では、半導体基板２上に、画
素部、特に固体撮像素子においてはその受光部４と、電
荷転送部６とを有し、その電荷転送部６の上には、ゲー
ト電極および遮光膜が形成され、遮光部８を構成してい
る。
レンズを固体撮像素子に対して適用した例である。図示
するように、固体撮像素子では、半導体基板２上に、画
素部、特に固体撮像素子においてはその受光部４と、電
荷転送部６とを有し、その電荷転送部６の上には、ゲー
ト電極および遮光膜が形成され、遮光部８を構成してい
る。
【００１３】本実施例では、これら受光部４、電荷転送
部６および遮光部８が設けられた半導体基板２の表面
に、オンチップレンズ１９を形成するため、レンズ材層
２０が皮膜してある。このレンズ材層２０の表面には、
受光部４に対応するように、凸レンズ部２２が配置して
ある。凸レンズ部２２の形状は、凸レンズ形状であれば
特に限定されないが、たとえば各受光部４毎に形成され
る略半球状、あるいは一列に並んだ複数の受光部４毎に
形成される略半円柱形状などである。
部６および遮光部８が設けられた半導体基板２の表面
に、オンチップレンズ１９を形成するため、レンズ材層
２０が皮膜してある。このレンズ材層２０の表面には、
受光部４に対応するように、凸レンズ部２２が配置して
ある。凸レンズ部２２の形状は、凸レンズ形状であれば
特に限定されないが、たとえば各受光部４毎に形成され
る略半球状、あるいは一列に並んだ複数の受光部４毎に
形成される略半円柱形状などである。
【００１４】特に本実施例では、この凸レンズ部２２間
の谷部に相当するレンズ材層２０の表面に凹レンズ部２
４が形成してある。従来では、この谷部に相当する部分
は、製造工程上の理由から平坦に形成されていた。本発
明では、後述する製造方法を用いることにより、この谷
部に相当する部分に凹レンズ部２４を形成することが可
能になった。
の谷部に相当するレンズ材層２０の表面に凹レンズ部２
４が形成してある。従来では、この谷部に相当する部分
は、製造工程上の理由から平坦に形成されていた。本発
明では、後述する製造方法を用いることにより、この谷
部に相当する部分に凹レンズ部２４を形成することが可
能になった。
【００１５】本実施例のオンチップレンズ１９では、受
光部４に対応するように、レンズ材層２０の表面に、凸
レンズ部２２が配置され、この凸レンズ部２２間の谷部
に凹レンズ部２４が形成してあるので、凸レンズ部２２
へ入射した光１４は、受光部４へ集束されて入射し、凹
レンズ部２４へ入射した光１８も受光部４へ集束されて
入射する。したがって、従来無駄になっていた光を有効
に受光部４へ集めることができ、実質的に開口率を上げ
ることができ、感度を向上させることができる。
光部４に対応するように、レンズ材層２０の表面に、凸
レンズ部２２が配置され、この凸レンズ部２２間の谷部
に凹レンズ部２４が形成してあるので、凸レンズ部２２
へ入射した光１４は、受光部４へ集束されて入射し、凹
レンズ部２４へ入射した光１８も受光部４へ集束されて
入射する。したがって、従来無駄になっていた光を有効
に受光部４へ集めることができ、実質的に開口率を上げ
ることができ、感度を向上させることができる。
【００１６】次に、オンチップレンズ１９を製造するた
めの製造方法の実施例を示す。図２に示す実施例では、
まず同図（Ａ）に示すように、下層側に受光部が形成し
てある下地層３０の表面に、レンズ材層を成膜し、この
レンズ材層を受光部に対応するパターンでパターニング
し、複数のレンズ単位部３２に分割する。パターニング
されたレンズ単位部３２相互間の間隔Ｌ1 は、次工程で
のリフロー処理を考慮して、好ましくは１μｍ程度とす
る。
めの製造方法の実施例を示す。図２に示す実施例では、
まず同図（Ａ）に示すように、下層側に受光部が形成し
てある下地層３０の表面に、レンズ材層を成膜し、この
レンズ材層を受光部に対応するパターンでパターニング
し、複数のレンズ単位部３２に分割する。パターニング
されたレンズ単位部３２相互間の間隔Ｌ1 は、次工程で
のリフロー処理を考慮して、好ましくは１μｍ程度とす
る。
【００１７】レンズ単位部３２の形成材料としては、特
に限定されないが、後述するリフロー工程によりレンズ
形状に加工される材料であることから、熱変形しかつ透
明な材料であれば良く、耐熱性を有することが好まし
い。このレンズ単位部３２としては、通常のレジスト材
や透明樹脂を用いることができる。レンズ単位部として
透明樹脂を用いる場合には、塗布により形成することが
できる。
に限定されないが、後述するリフロー工程によりレンズ
形状に加工される材料であることから、熱変形しかつ透
明な材料であれば良く、耐熱性を有することが好まし
い。このレンズ単位部３２としては、通常のレジスト材
や透明樹脂を用いることができる。レンズ単位部として
透明樹脂を用いる場合には、塗布により形成することが
できる。
【００１８】次に、図２（Ｂ）に示すように、このレン
ズ単位部３２を熱処理し、リフローさせ、パターニング
されたレンズ単位部３２をそれぞれ凸レンズ形状にす
る。その際には、完全に滑らかな凸レンズ形状が得られ
ることを目的とするリフロー条件でなくともよい。次工
程において、補助レンズ材層３４が表面に皮膜されるか
らである。
ズ単位部３２を熱処理し、リフローさせ、パターニング
されたレンズ単位部３２をそれぞれ凸レンズ形状にす
る。その際には、完全に滑らかな凸レンズ形状が得られ
ることを目的とするリフロー条件でなくともよい。次工
程において、補助レンズ材層３４が表面に皮膜されるか
らである。
【００１９】次工程では、図２（Ｃ）に示すように、補
助レンズ材層３４をレンズ単位部３２の表面から塗布な
どの手段で成膜する。この補助レンズ材層３４でレンズ
単位部３２の表面全体を覆うことで、レンズ単位部３２
に沿って凸レンズ部２２が形成されると共に、凸レンズ
部２２の間の谷部に、凹レンズ部２４が形成される。補
助レンズ材層３４の粘性、膜厚、塗布方法などの条件を
最適化することにより、凸レンズ部２２間の谷部に補助
レンズ材層３４が凹レンズ形状に埋め込まれる。すなわ
ち、この方法によれば、ステッパーで抜いた線幅以下の
微細な凹レンズ部分２４を自己整合的に形成することが
できる。必要であれば、この後さらにリフロー処理を施
しても良い。
助レンズ材層３４をレンズ単位部３２の表面から塗布な
どの手段で成膜する。この補助レンズ材層３４でレンズ
単位部３２の表面全体を覆うことで、レンズ単位部３２
に沿って凸レンズ部２２が形成されると共に、凸レンズ
部２２の間の谷部に、凹レンズ部２４が形成される。補
助レンズ材層３４の粘性、膜厚、塗布方法などの条件を
最適化することにより、凸レンズ部２２間の谷部に補助
レンズ材層３４が凹レンズ形状に埋め込まれる。すなわ
ち、この方法によれば、ステッパーで抜いた線幅以下の
微細な凹レンズ部分２４を自己整合的に形成することが
できる。必要であれば、この後さらにリフロー処理を施
しても良い。
【００２０】補助レンズ材層３４の材質としては、レン
ズ単位部３２の材質と同じでも良いが、屈折率が最適に
なるように相違させても良い。図３に示す実施例では、
同図（Ａ）に示すように、下層側に受光部が形成してあ
る下地層３０を、レンズ材で構成し、その上に図２
（Ａ），（Ｂ）に示す方法により、凸レンズ形状のレン
ズ単位部３２を形成する。その後、図３（Ｂ）に示すよ
うに、等方性エッチングまたは弱異方性エッチング処理
を行い、凸レンズ部２２相互間の谷部に相当する下地層
３０の表面をエッチングし、ここに凹レンズ部２４を自
己整合的に形成する。
ズ単位部３２の材質と同じでも良いが、屈折率が最適に
なるように相違させても良い。図３に示す実施例では、
同図（Ａ）に示すように、下層側に受光部が形成してあ
る下地層３０を、レンズ材で構成し、その上に図２
（Ａ），（Ｂ）に示す方法により、凸レンズ形状のレン
ズ単位部３２を形成する。その後、図３（Ｂ）に示すよ
うに、等方性エッチングまたは弱異方性エッチング処理
を行い、凸レンズ部２２相互間の谷部に相当する下地層
３０の表面をエッチングし、ここに凹レンズ部２４を自
己整合的に形成する。
【００２１】次に、本発明のその他の実施例に係るオン
チップレンズの製造方法について説明する。図４に示す
実施例では、まず、同図（Ａ）に示すように、半導体基
板２上に、複数の受光部４を形成し、この受光部に隣接
して電荷転送部６を形成する。この電荷転送部６の上に
は、ゲート電極および遮光膜が形成され、遮光部８を構
成している。そして、これら受光部４および遮光部８が
形成された半導体基板２上に、透明な下地層３０を形成
する。透明な下地層３０は、透明樹脂などで形成され、
半導体基板の表面の凹凸の平坦化を行なう。なお、カラ
ー固体撮像装置の場合には、半導体基板２の表面にカラ
ーフィルターが形成される。なお、次に形成されるレン
ズ材層３２ａが平坦化の機能を有する場合には、下地層
３０は特に設けなくとも良い。
チップレンズの製造方法について説明する。図４に示す
実施例では、まず、同図（Ａ）に示すように、半導体基
板２上に、複数の受光部４を形成し、この受光部に隣接
して電荷転送部６を形成する。この電荷転送部６の上に
は、ゲート電極および遮光膜が形成され、遮光部８を構
成している。そして、これら受光部４および遮光部８が
形成された半導体基板２上に、透明な下地層３０を形成
する。透明な下地層３０は、透明樹脂などで形成され、
半導体基板の表面の凹凸の平坦化を行なう。なお、カラ
ー固体撮像装置の場合には、半導体基板２の表面にカラ
ーフィルターが形成される。なお、次に形成されるレン
ズ材層３２ａが平坦化の機能を有する場合には、下地層
３０は特に設けなくとも良い。
【００２２】下地層３０の形成後には、同図（Ｂ）に示
すように、その下地層３０の上にレンズ材層３２ａを形
成する。このレンズ材層３２ａは、後述する工程により
レンズ形状に加工される膜であって、透明な材料であれ
ば良く、耐熱性を有することが好ましい。そして、この
レンズ材層３２ａは、特に熱軟化製樹脂などの熱により
変形する特性は不要である。図２，３に示す実施例と異
なり、レンズ材層３２ａ自体が熱変形するものではない
からである。このレンズ材層３２ａ自体の選択露光は行
なわれず、加工されるのみであるからである。
すように、その下地層３０の上にレンズ材層３２ａを形
成する。このレンズ材層３２ａは、後述する工程により
レンズ形状に加工される膜であって、透明な材料であれ
ば良く、耐熱性を有することが好ましい。そして、この
レンズ材層３２ａは、特に熱軟化製樹脂などの熱により
変形する特性は不要である。図２，３に示す実施例と異
なり、レンズ材層３２ａ自体が熱変形するものではない
からである。このレンズ材層３２ａ自体の選択露光は行
なわれず、加工されるのみであるからである。
【００２３】このレンズ材層３２ａとしては、透明樹脂
を用いることができるが、酸化シリコンや窒化シリコン
などの無機物でも良い。レンズ材層３２ａとして透明樹
脂を用いる場合には、塗布により形成することができ
る。次に、同図（Ｃ）に示すように、レンズ材層３２ａ
の上にレンズ形状転写層４０を形成する。このレンズ形
状転写層４０は、上記レンズ材層３２ａをレンズ形状に
加工するためのマスク層として機能する。特に、マスク
としてのみ用いられるために透明性は必ずしも必要でな
く、感光性があればよい。また、マスクとしてのみ用い
られることから、耐熱性は低くともよく、１００℃〜１
５０℃程度で熱変形するものであれば十分である。この
レンズ形状転写層４０として、耐熱性の低い樹脂を選択
することで、カラーフィルターの退色を防止することが
容易となる。レンズ形状転写層４０の一例として、たと
えば、フェノール・ノルボラック系レジストなどを用い
ることができる。
を用いることができるが、酸化シリコンや窒化シリコン
などの無機物でも良い。レンズ材層３２ａとして透明樹
脂を用いる場合には、塗布により形成することができ
る。次に、同図（Ｃ）に示すように、レンズ材層３２ａ
の上にレンズ形状転写層４０を形成する。このレンズ形
状転写層４０は、上記レンズ材層３２ａをレンズ形状に
加工するためのマスク層として機能する。特に、マスク
としてのみ用いられるために透明性は必ずしも必要でな
く、感光性があればよい。また、マスクとしてのみ用い
られることから、耐熱性は低くともよく、１００℃〜１
５０℃程度で熱変形するものであれば十分である。この
レンズ形状転写層４０として、耐熱性の低い樹脂を選択
することで、カラーフィルターの退色を防止することが
容易となる。レンズ形状転写層４０の一例として、たと
えば、フェノール・ノルボラック系レジストなどを用い
ることができる。
【００２４】次に、このようなレンズ形状転写層４０を
同図（Ｃ）に示すように選択的に除去する。このパター
ニングは、レンズ形状転写層４０を前記受光部に対応し
た単位領域に区分するために行なわれる。
同図（Ｃ）に示すように選択的に除去する。このパター
ニングは、レンズ形状転写層４０を前記受光部に対応し
た単位領域に区分するために行なわれる。
【００２５】次に、同図（Ｄ）に示すように、その単位
領域毎に区分されたレンズ形状転写層４０を加熱し、な
だらかな凸レンズ状の外形形状を有するようにレンズ形
状転写層４０を熱変形させる。加熱温度は、たとえば１
４０℃程度であり、略半球状の外形形状のレンズ単位部
分４０ａを得ることができる。この時、レンズ形状転写
層４０の耐熱性を低いものとすることができれば、容易
に熱変形させることができると共に、カラーフィルター
などの退色なども有効に防止できる。さらに、その後、
図２（Ｃ）に示す実施例と同様にして、レンズ単位部分
４０ａを有するレンズ形状転写層４０の表面全体に、補
助転写層４２を全体に皮膜する。この補助転写層４２で
レンズ単位部分４０ａの表面全体を覆うことで、レンズ
単位部分４２ａに沿って凸レンズ形状が形成されると共
に、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａ間の谷部に、
凹レンズ形状が形成される。補助転写層４２の粘性、膜
厚、塗布方法などの条件を最適化することにより、レン
ズ単位部分４２ａ間の谷部に補助転写層４２が凹レンズ
形状に埋め込まれる。
領域毎に区分されたレンズ形状転写層４０を加熱し、な
だらかな凸レンズ状の外形形状を有するようにレンズ形
状転写層４０を熱変形させる。加熱温度は、たとえば１
４０℃程度であり、略半球状の外形形状のレンズ単位部
分４０ａを得ることができる。この時、レンズ形状転写
層４０の耐熱性を低いものとすることができれば、容易
に熱変形させることができると共に、カラーフィルター
などの退色なども有効に防止できる。さらに、その後、
図２（Ｃ）に示す実施例と同様にして、レンズ単位部分
４０ａを有するレンズ形状転写層４０の表面全体に、補
助転写層４２を全体に皮膜する。この補助転写層４２で
レンズ単位部分４０ａの表面全体を覆うことで、レンズ
単位部分４２ａに沿って凸レンズ形状が形成されると共
に、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａ間の谷部に、
凹レンズ形状が形成される。補助転写層４２の粘性、膜
厚、塗布方法などの条件を最適化することにより、レン
ズ単位部分４２ａ間の谷部に補助転写層４２が凹レンズ
形状に埋め込まれる。
【００２６】次に、同図（Ｅ）に示すように、凸レンズ
形状および凹レンズ形状が形成してある補助転写層４２
の上から、補助転写層４２、レンズ単位部分４０ａおよ
びレンズ材層３２ａの垂直方向異方性エッチングを行
う。異方性エッチングとしては、たとえば酸素などを用
いたＲＩＥが例示される。
形状および凹レンズ形状が形成してある補助転写層４２
の上から、補助転写層４２、レンズ単位部分４０ａおよ
びレンズ材層３２ａの垂直方向異方性エッチングを行
う。異方性エッチングとしては、たとえば酸素などを用
いたＲＩＥが例示される。
【００２７】このような垂直方向の異方性エッチングを
行なった場合には、レンズ単位部分４０ａの表面に形成
してある補助転写層４２の形状がレンズ材層３２ａに転
写されていく。この時、同時にレンズ単位部分４０ａも
削られて行き、十分にレンズ材層３２ａの表面が加工さ
れたところでエッチングを終了させる。その結果、補助
転写層４２の表面形状をレンズ材層３２ａの表面に転写
するとができ、レンズ材層３２ａの表面に、凸レンズ部
２２および凹レンズ部２４を形成することができる。
行なった場合には、レンズ単位部分４０ａの表面に形成
してある補助転写層４２の形状がレンズ材層３２ａに転
写されていく。この時、同時にレンズ単位部分４０ａも
削られて行き、十分にレンズ材層３２ａの表面が加工さ
れたところでエッチングを終了させる。その結果、補助
転写層４２の表面形状をレンズ材層３２ａの表面に転写
するとができ、レンズ材層３２ａの表面に、凸レンズ部
２２および凹レンズ部２４を形成することができる。
【００２８】たとえば、レンズ単位部分４０ａおよび補
助転写層４２とレンズ材層３２ａのエッチングレートの
比を１対１とすれば、外形形状が忠実に転写されること
になる。なお、エッチングレートの比は１対１に限定さ
れず、材料に応じて変化させても良い。
助転写層４２とレンズ材層３２ａのエッチングレートの
比を１対１とすれば、外形形状が忠実に転写されること
になる。なお、エッチングレートの比は１対１に限定さ
れず、材料に応じて変化させても良い。
【００２９】なお、図４に示す実施例の変形例として、
図４（Ｄ）に示す工程において、補助転写層４２を形成
することなく、レンズ材層３２ａを加工し、このレンズ
材層３２ａの表面に、図２（Ｃ）に示すような方法で補
助レンズ材層３４を皮膜することにより、凹レンズ部２
４を形成することもできる。
図４（Ｄ）に示す工程において、補助転写層４２を形成
することなく、レンズ材層３２ａを加工し、このレンズ
材層３２ａの表面に、図２（Ｃ）に示すような方法で補
助レンズ材層３４を皮膜することにより、凹レンズ部２
４を形成することもできる。
【００３０】図５は本発明のその他の実施例に係るオン
チップレンズの製造方法を示すが、図５（Ａ）〜（Ｃ）
に示す工程は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す工程と同一で
あり、その説明を省略する。本実施例では、図５（Ｄ）
に示す工程において、凸レンズ形状のレンズ単位部分４
０ａの表面に補助転写層を積層させることなく、弱異方
性エッチングを行い、図５（Ｅ）に示すように、レンズ
単位部分４０ａの凸レンズ形状をレンズ材層３２ａの表
面に転写し、レンズ材層３２ａの表面に凸レンズ部２２
を形成すると共に、この弱異方性エッチングにより凸レ
ンズ部２２間の谷部に凹レンズ部２４を同時に形成す
る。
チップレンズの製造方法を示すが、図５（Ａ）〜（Ｃ）
に示す工程は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す工程と同一で
あり、その説明を省略する。本実施例では、図５（Ｄ）
に示す工程において、凸レンズ形状のレンズ単位部分４
０ａの表面に補助転写層を積層させることなく、弱異方
性エッチングを行い、図５（Ｅ）に示すように、レンズ
単位部分４０ａの凸レンズ形状をレンズ材層３２ａの表
面に転写し、レンズ材層３２ａの表面に凸レンズ部２２
を形成すると共に、この弱異方性エッチングにより凸レ
ンズ部２２間の谷部に凹レンズ部２４を同時に形成す
る。
【００３１】図５に示す実施例の変形例として、図５
（Ｄ）に示す工程において、等方性エッチングを短時間
行い、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａの相互間
に、凹レンズ形状部分を自己整合的に形成し、その後、
異方性エッチングを行い、レンズ材層３２ａの表面に、
凸レンズ部２２と凹レンズ部２４とを形成することもで
きる。
（Ｄ）に示す工程において、等方性エッチングを短時間
行い、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａの相互間
に、凹レンズ形状部分を自己整合的に形成し、その後、
異方性エッチングを行い、レンズ材層３２ａの表面に、
凸レンズ部２２と凹レンズ部２４とを形成することもで
きる。
【００３２】さらに、図５に示す実施例の変形例とし
て、図５（Ｄ）に示す工程において、異方性エッチング
を行い、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａの形状を
レンズ材層３２の表面に転写した後、等方性エッチング
を短時間行い、凸レンズ部２２相互間の谷部に凹レンズ
部２４を形成することも可能である。
て、図５（Ｄ）に示す工程において、異方性エッチング
を行い、凸レンズ形状のレンズ単位部分４０ａの形状を
レンズ材層３２の表面に転写した後、等方性エッチング
を短時間行い、凸レンズ部２２相互間の谷部に凹レンズ
部２４を形成することも可能である。
【００３３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、上述した実施例では、本発明のオ
ンチップレンズを固体撮像素子に対して適用したが、本
発明はこれに限定されず、液晶表示素子を初めとしてそ
の他の光学素子に対して応用することが可能である。
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、上述した実施例では、本発明のオ
ンチップレンズを固体撮像素子に対して適用したが、本
発明はこれに限定されず、液晶表示素子を初めとしてそ
の他の光学素子に対して応用することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、画素部に対応するように、レンズ材層の表面に、凸
レンズ部が配置され、この凸レンズ部間の谷部に凹レン
ズ部が形成してあるので、凸レンズ部へ入射した光は、
画素部へ集束されて入射し、凹レンズ部へ入射した光も
画素部へ集束されて入射する。したがって、従来無駄に
なっていた光を有効に画素部へ集めることができ、実質
的に開口率を上げることができ、撮像素子においては感
度を向上させることができる。したがって、本発明のオ
ンチップレンズを有した光学素子は、超微細化された固
体撮像素子あるいは液晶表示素子などに好適に応用する
ことができ、素子特性の向上に寄与する。
ば、画素部に対応するように、レンズ材層の表面に、凸
レンズ部が配置され、この凸レンズ部間の谷部に凹レン
ズ部が形成してあるので、凸レンズ部へ入射した光は、
画素部へ集束されて入射し、凹レンズ部へ入射した光も
画素部へ集束されて入射する。したがって、従来無駄に
なっていた光を有効に画素部へ集めることができ、実質
的に開口率を上げることができ、撮像素子においては感
度を向上させることができる。したがって、本発明のオ
ンチップレンズを有した光学素子は、超微細化された固
体撮像素子あるいは液晶表示素子などに好適に応用する
ことができ、素子特性の向上に寄与する。
【図１】本発明の一実施例に係るオンチップレンズの概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るオンチップレンズの製
造方法を示す概略要部断面図である。
造方法を示す概略要部断面図である。
【図３】本発明のその他の実施例に係るオンチップレン
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
【図４】本発明のその他の実施例に係るオンチップレン
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
【図５】本発明のその他の実施例に係るオンチップレン
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
ズの製造方法を示す要部概略断面図である。
【図６】従来例に係るオンチップレンズの要部概略断面
図である。
図である。
２… 半導体基板 ４… 受光部 ６… 電荷転送部 ８… 遮光部 １９… オンチップレンズ ２０… レンズ材層 ２２… 凸レンズ部 ２４… 凹レンズ部 ３０… 下地層 ３２… レンズ単位部分 ３４… 補助レンズ層 ４０… レンズ形状転写層 ４０ａ… レンズ単位部分 ４２… 補助転写層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 G02B 3/00 H01L 23/28 H04N 5/335
Claims (5)
- 【請求項１】 凸レンズ部が形成してあるレンズ材層
の表面を等方性エッチング処理することにより、凸レン
ズ部間の谷部に凹レンズ部を形成することを特徴とする
オンチップレンズの製造方法。 - 【請求項２】 複数の画素部を形成した半導体基板上
に、レンズ材層を形成する工程と、 このレンズ材層上に、レンズ形状転写層を形成する工程
と、 このレンズ形状転写層を複数のレンズ単位部分に分割す
る工程と、 複数のレンズ単位部分に分割されたレンズ形状転写層を
加熱することにより熱変形させて各レンズ単位部分を凸
レンズ形状に成形する工程と、 凸レンズ形状に成形されたレンズ単位部分を有するレン
ズ形状転写層の表面に補助転写層を全体に皮膜すること
により、凸レンズ形状のレンズ単位部分の表面には凸レ
ンズ形状部分を形成し、凸レンズ形状のレンズ単位部分
相互の谷部には凹レンズ形状部分を形成する工程と、 凸レンズ形状部分および凹レンズ形状部分が形成してあ
る補助転写層の上から、補助転写層、レンズ形状転写層
およびレンズ材層の垂直異方性エッチングを行い、補助
転写層の表面形状をレンズ材層の表面に転写し、上記レ
ンズ材層の表面に、凸レンズ部および凹レンズ部を形成
する工程とを有するオンチップレンズの製造方法。 - 【請求項３】 複数の画素部を形成した半導体基板上
に、レンズ材層を形成する工程と、 このレンズ材層上に、レンズ形状転写層を形成する工程
と、 このレンズ形状転写層を複数のレンズ単位部分に分割す
る工程と、 複数のレンズ単位部分に分割されたレンズ形状転写層を
加熱することにより熱変形させて各レンズ単位部分を凸
レンズ形状に成形する工程と、 凸レンズ形状に成形されたレンズ単位部分を有するレン
ズ形状転写層の上から、レンズ形状転写層およびレンズ
材層の弱異方性エッチングを行い、レンズ形状転写層の
凸レンズ形状をレンズ材層の表面に転写し、上記レンズ
材層の表面に凸レンズ部を形成すると共に、この弱異方
性エッチングにより凸レンズ部間の谷部に凹レンズ部を
同時に形成する工程とを有するオンチップレンズの製造
方法。 - 【請求項４】 複数の画素部を形成した半導体基板上
に、レンズ材層を形成する工程と、 このレンズ材層上に、レンズ形状転写層を形成する工程
と、 このレンズ形状転写層を複数のレンズ単位部分に分割す
る工程と、 複数のレンズ単位部分に分割されたレンズ形状転写層を
加熱することにより熱変形させて各レンズ単位部分を凸
レンズ形状に成形する工程と、 レンズ形状転写層の上から等方性エッチングを行うこと
により、各レンズ単位部分の谷部のレンズ材層に凹レン
ズ形状部分を形成する工程と、 次に、レンズ形状転写層の上から、レンズ形状転写層お
よびレンズ材層の異方性エッチングを行い、レンズ形状
転写層の表面形状をレンズ材層の表面に転写し、上記レ
ンズ材層の表面に、凸レンズ部と凹レンズ部とを形成す
る工程とを有するオンチップレンズの製造方法。 - 【請求項５】 複数の画素部を形成した半導体基板上
に、レンズ材層を形成する工程と、 このレンズ材層上に、レンズ形状転写層を形成する工程
と、 このレンズ形状転写層を複数のレンズ単位部分に分割す
る工程と、 複数のレンズ単位部分に分割されたレンズ形状転写層を
加熱することにより熱変形させて各レンズ単位部分を凸
レンズ形状に成形する工程と、 凸レンズ形状に成形されたレンズ単位部分を有するレン
ズ形状転写層の上から、レンズ形状転写層およびレンズ
材層の異方性エッチングを行い、レンズ形状転写層の表
面形状をレンズ材層の表面に転写し、上記レンズ材層の
表面に、凸レンズ部を形成する工程と、 凸レンズ部が形成されたレンズ材層の表面から等方性エ
ッチングを行うことにより、レンズ材層の表面に前記凸
レンズ部の谷間に凹レンズ部を形成する工程とを有する
オンチップレンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28069492A JP3254759B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 光学素子およびオンチップレンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28069492A JP3254759B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 光学素子およびオンチップレンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112459A JPH06112459A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3254759B2 true JP3254759B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17628648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28069492A Expired - Fee Related JP3254759B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 光学素子およびオンチップレンズの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254759B2 (ja) |
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| KR100521969B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-01-12 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 높은 광감도를 갖는 이미지센서 및 그 제조방법 |
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| JP3693162B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2005-09-07 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP4830306B2 (ja) | 2004-06-23 | 2011-12-07 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| KR100664790B1 (ko) | 2005-06-27 | 2007-01-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서의 제조 방법 |
| KR101822804B1 (ko) | 2011-07-07 | 2018-01-29 | 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 | 수지 조성물 |
| WO2013035569A1 (ja) | 2011-09-05 | 2013-03-14 | 日産化学工業株式会社 | 樹脂組成物 |
| JP6264570B2 (ja) | 2012-10-23 | 2018-01-24 | 日産化学工業株式会社 | 非感光性樹脂組成物 |
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| JP6687906B2 (ja) | 2014-08-08 | 2020-04-28 | 日産化学株式会社 | 平坦化膜用又はマイクロレンズ用樹脂組成物 |
| US10793677B2 (en) | 2015-10-27 | 2020-10-06 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Polymer and resin composition containing the same |
| CN108291007B (zh) | 2015-12-21 | 2021-04-13 | 日产化学工业株式会社 | 树脂组合物 |
| JP6963215B2 (ja) | 2016-07-28 | 2021-11-05 | 日産化学株式会社 | 樹脂組成物 |
| JP7292014B2 (ja) * | 2018-06-21 | 2023-06-16 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロレンズの製造方法およびプラズマ処理装置 |
| WO2020044918A1 (ja) | 2018-08-30 | 2020-03-05 | 日産化学株式会社 | ネガ型感光性樹脂組成物 |
| TWI786237B (zh) | 2018-11-21 | 2022-12-11 | 日商日產化學股份有限公司 | 熱硬化性樹脂組成物 |
| JPWO2021210445A1 (ja) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | ||
| JP7477443B2 (ja) | 2020-12-24 | 2024-05-01 | 東京応化工業株式会社 | 硬化性樹脂組成物、その硬化物、硬化膜の製造方法、及びマイクロレンズの製造方法 |
| JP2024025108A (ja) | 2022-08-10 | 2024-02-26 | 東京応化工業株式会社 | 感光性樹脂組成物 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP28069492A patent/JP3254759B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06112459A (ja) | 1994-04-22 |
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