JPH0521770A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置及びその製造方法

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JPH0521770A
JPH0521770A JP3300738A JP30073891A JPH0521770A JP H0521770 A JPH0521770 A JP H0521770A JP 3300738 A JP3300738 A JP 3300738A JP 30073891 A JP30073891 A JP 30073891A JP H0521770 A JPH0521770 A JP H0521770A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 感光画素（感光部）の形状に拘らず、入射光
を効率良く感光部に集光させるようにした画体撮像装置
を提供する。 【構成】 各感光部上方の集光レンズ６′の曲率又は肉
厚を互いに独立に調整して、感光画素（感光部）の形
状、即ち、感光部の行方向長さが列方向長さよりも長い
場合にあっても、入射光を感光部に効率良く入射するよ
うにしている。より詳しくは、マトリクス状に並ぶ感光
部のうちの列方向に並ぶものの上方に帯状層１１を形成
し、それらの帯状層上に集光レンズを構成し、上記所望
の曲率又は肉厚を得るようにして、集光効率を高めてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置及びその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、固体撮像装置は、感光部を有す
る撮像素子からなる画素を複数個配列することによって
構成される。各撮像素子は、受光部に入射した光を感光
部（例えばフォトダイオード等）で信号電荷に変換す
る。この信号電荷は、固体撮像装置の電荷転送部によっ
て外部に出力される。
【０００３】このような固体撮像装置においては、受光
部を大きくすることなしに受光感度を高める１つの方法
として、フォトダイオード（感光部）の上方に集光レン
ズを配置し、外部からの光をこの集光レンズで感光部に
集光させる手段がある。
【０００４】集光レンズを有している従来の固体撮像装
置の製造方法の一例を図１３（ａ）〜（ｄ）を参照して
説明する。
【０００５】まず、同図（ａ）からわかるように、半導
体基板１の表面の所定領域に複数個の感光部（フォトダ
イオード）２を形成する。このフォトダイオード２の表
面をパッシベーション膜３によって被覆する。このパッ
シベーション膜３上に被染色膜、例えばゼラチンを用い
てカラーフィルタ４1 ，４2 ，４3 を設ける。カラーフ
ィルタ４1 は赤、４2 は緑、４3 は青のフィルタを示
す。これらのカラーフィルタ４1 ，４2 ，４3 上にパッ
シベーション膜５を被覆する。
【０００６】次に、同図（ｂ）からわかるように、パッ
シベーション膜５上に全体的にフォトレジスト層６Ａを
形成する。このフォトレジスト層６Ａをパターニングし
て、フォトダイオード２上にフォトレジスト膜６を形成
する。
【０００７】その後、同図（ｃ）に示すように例えば光
７を照射して、フォトレジスト膜６を透明化する。
【０００８】次に、同図（ｄ）に示すように、この透明
化された膜６を熱変形させて集光レンズ６′を形成す
る。
【０００９】図１１（ａ）〜（ｃ）は、このようにして
形成された従来の固体撮像装置を示し、（ｃ）は平面
図、（ａ）は（ｃ）のＡ5 −Ａ5 ′線断面図、（ｂ）は
（ｃ）のＢ5 −Ｂ5 ′線断面図を示す。図１１（ａ）は
図１３（ｄ）に対応している。
【００１０】また、従来の製造方法の他の例を図１４
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００１１】図１４（ａ）に示すパッシベーション膜５
を形成するまでは図１３（ａ）までと同様の工程で行
う。このパッシベーション膜５上に、集光レンズ１０
６′（同図（ｄ）参照）の構成材料となる透明膜１０６
を形成する。
【００１２】次に、同図（ｂ）からわかるように、透明
膜１０６上にフォトレジスト層１０７Ａを形成する。写
真蝕刻法を用いて、このフォトレジスト層１０７Ａをパ
ターニングし、集光レンズ形成用パターン化したフォト
レジスト膜１０７を形成する。
【００１３】その後、同図（ｃ）、（ｄ）からわかるよ
うに、異方性エッチング（例えばＲＩＥ）を用いて透明
膜１０６及びフォトレジスト膜１０７のエッチングを行
う。これにより、フォトレジスト膜１０７の形状が透明
膜１０６に転写され、集光レンズ１０６′が形成され
る。この装置の平面図及びＢ5 −Ｂ5 ′線断面図は図９
（ｃ）、（ｂ）に示される。 図１４に示した製造工程
によって製造される固体撮像装置においては、図１４
（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜１０７は平坦な
パッシベーション膜５上に形成される。このため、Ｘ及
びＹ方向とも膜厚はほぼ一定である。これにより、Ｘ方
向及びＹ方向の曲率はフォトレジスト膜１０７による集
光レンズパターン形状により決定される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図１１（ａ）に示す集
光レンズ６′（１０６′）のＡ5 −Ａ5 ′線方向の集光
効率は、光が集光レンズ６′によって屈折されてフォト
ダイオード２の中心付近に集まるため、良好である。し
かしＢ5 −Ｂ5 ′線方向の集光効率は、集光レンズ６′
（１０６′）のＢ5 −Ｂ5 ′線に沿う面内における曲率
が、Ａ−Ａ線に沿う面内における曲率よりも大きいこと
に起因していわゆる“円形収差”の現象が生じるため、
あまり良好でない。すなわち、レンズ効果を示す図１２
から分かるように、例えばＸ方向（Ａ−Ａ方向）の光は
十分に集光できても、Ｙ方向（Ｂ−Ｂ方向）の光は十分
に集光できない。このため、集光有効領域９の面積は狭
いものとなる。つまり、集光レンズ６の集光度が低いこ
とになる。
【００１５】また、Ｙ方向の光が十分に集光できるよう
な曲率に設定した場合には、各画素のＸ方向の寸法がＹ
方向の寸法よりも大きいことから、上記とは逆に、Ｘ方
向の光が十分に集光できなくなる。つまり、フォトダイ
オードの周辺領域の光のほとんどを利用できなくなる。
このことは、特に、ＰＡＬ方式のように縦方向の画素数
が多い場合に著しい。
【００１６】このように、従来の装置では、十分な大き
さの集光効果領域９（図１２）が得られない。このた
め、マイクロ集光レンズ６′（１０６′）のＸ方向幅と
Ｙ方向幅との比が変わると、場合によっては、Ｙ方向か
らの集光レンズ効果がなくなってしまう。つまり、フォ
トダイオード２のＹ方向両側が集光無効領域１０になっ
てしまうことがある。これに伴って、この集光無効領域
１０に入射した光は、周辺の他のフォトダイオードへ入
り込んで、色のクロストークやスミアの増加等の新たな
問題が生じる。
【００１７】さらに、Ｙ方向、すなわちＢ5 −Ｂ5 ′線
に沿う断面方向の集光レンズ６′（１０６′）の膜厚を
薄くして曲率を小さくすることが考えられる。しかしな
がら、このようにすると、当然のことながら、Ｘ方向、
すなわちＡ5 −Ａ5 ′線に沿う断面方向の集光レンズの
曲率も低下する。これにより、集光有効領域が減少す
る。この集光有効領域の減少を補うために、Ｘ方向のフ
ォトダイオードの大きさを拡大していくと、スミアの悪
化等の問題が生じる。
【００１８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、画素のセルサイズにかかわらず高受光感度の
固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、感光部を有する固体撮像素子の複数を有し、前記感
光部の複数はほぼマトリクス状に配列されており、前記
感光部の行方向長さが列方向長さよりも長く設定されて
おり、さらに前記各感光部の上方にそれぞれ集光レンズ
が設けられており、前記集光レンズに入射した光をその
前記集光レンズに対応する前記感光部に集光するように
した、固体撮像装置において、前記集光レンズの行方向
断面における第１の曲率及び列方向断面における第２の
曲率を、それぞれ、前記集光レンズに入射した光を、そ
の集光レンズに対応する前記感光部に向かって屈折させ
る値に設定したものとして構成される。
【００２０】本発明の異なる固体撮像装置は、感光部を
有する固体撮像素子の複数を有し、前記感光部の複数は
ほぼマトリクス状に配列されており、前記感光部の行方
向長さよりも列方向長さが長く設定されており、さらに
前記各感光部の上方に各集光レンズが設けられており、
前記集光レンズに入射した光をその前記集光レンズに対
応する前記感光部に集光するようにした、固体撮像装置
において、前記集光レンズの行方向断面における第１の
肉厚及び列方向断面における第２の肉厚を、それぞれ、
前記集光レンズに入射した光を、その集光レンズに対応
する前記感光部に向かって屈折させる値に設定したもの
として構成される。
【００２１】本発明の固体撮像装置の製造方法は、感光
部を有する固体撮像素子の複数を有し、前記感光部の複
数はほぼマトリクス状に配列されており、前記感光部の
行方向長さよりも列方向長さが長く設定されており、さ
らに前記各感光部の上方に各集光レンズが設けられてお
り、前記集光レンズに入射した光をその前記集光レンズ
に対応する前記感光部に集光するようにした、固体撮像
装置において、前記複数の感光部のうち各列方向に並ぶ
ものの上方に、透明な帯状層をそれぞれ形成する工程
と、前記半導体基板及び前記複数の帯状層上にフォトレ
ジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層をパ
ターニングして、前記各感光部の上方において前記各帯
状層を被覆するフォトレジスト層片の複数をマトリクス
状に残存させる工程と、前記各フォトレジスト層片を熱
変形させて、行方向及び列方向にそれぞれ入射する光
を、対応する前記感光部に向けて屈折させる曲率を有す
る集光レンズを、熱変形した前記フォトレジスト層片と
前記帯状層とにより形成する工程と、を備えるものとし
て構成される。
【００２２】本発明の固体撮像装置の他の製造方法は、
半導体基板の表面の所定領域に、感光部を有する撮像素
子の複数を形成する工程であって、前記感光部の複数が
ほぼマトリクス状に並び、前記感光部の行方向長さより
も列方向長さの方が長くなるように、複数の撮像素子を
形成する工程と、複数の前記感光部の上方にそれらを被
う透明膜層を形成する工程と、前記透明膜層上の、前記
複数の感光部のうち各列方向に並ぶものの上方に、帯状
層をそれぞれ形成する工程と、前記透明膜層及び前記帯
状層上にレンズ型形成用膜を形成し、そのレンズ型形成
用膜をエッチングして、前記各感光部の上方に、それぞ
れレンズ形状のレンズ型を形成する工程と、前記レンズ
型、前記帯状層及び前記透明膜層をエッチングして、前
記透明膜層に前記レンズ型を転写して、行方向及び列方
向にそれぞれ入射する光を、対応する前記感光部に向け
て屈折させる肉厚を有する集光レンズを、前記各感光部
上に形成する工程と、を備えるものとして構成される。
【００２３】
【作用】本発明の固体撮像装置においては、固体撮像素
子の感光部は、マトリスク状に配列され、各感光部の上
法に各集光レンズが位置している。各集光レンズの曲
率、即ち、前記マトリクスにおける行方向の断面での第
１の曲率及び列方向の断面での第２の曲率が、行及び列
方向から各集光レンズに入射した光が対応する感光部に
向う値に設定されている。従って、感光部の形状に拘ら
ず、各集光レンズに行方向及び列方向から入射した光
は、それに対応する各感光部に向う。
【００２４】本発明の他の固体撮像装置においては、集
光レンズの肉厚を所望の値に設定している。従って、各
集光レンズに行及び列方向から入射した光は、前記の装
置におけると同様に、感光部の形状に拘らず、対応する
感光部に向う。
【００２５】本発明の固体撮像装置の製造方法において
は、列方向に並ぶ複数の感光部上にそれぞれ帯状層を形
成し、それらの帯状層上に集光レンズの外側部分を形成
するようにしている。これにより、集光レンズの曲率
は、行方向断面及び列方向断面での値をそれぞれ独立に
制御可能なものとして得られる。これにより、行及び列
方向から入射した光を、対応する感光部に向かわせるこ
とのできる集光レンズを備えた固体撮像装置が得られ
る。
【００２６】本発明の他の固体撮像装置の製造方法にお
いては、列方向に並ぶ複数の感光部の上方にそれぞれ帯
状層を形成し、帯状層上に、帯状層を利用して行方向断
面及び列方向断面での肉厚を制御したレンズ型を形成
し、レンズ型を転写して集光レンズを形成するようにし
ている。このため、行及び列方向断面の肉厚が適当なも
のに調整された集光レンズを備えた固体撮像装置が得ら
れる。
【００２７】
【実施例】本発明による固体撮像装置の第１の実施例を
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図２を参照して説明す
る。
【００２８】この第１の実施例の固体撮像装置の平面図
を図１（ｃ）に、そのＡ1 −Ａ1 ′線断面を図１（ａ）
に、Ｂ1 −Ｂ1 ′線断面を図１（ｂ）に各々示す。
【００２９】この第１の実施例の固体撮像装置は以下の
要素を有する。即ち、半導体基板１の表面の所定領域に
形成される複数個のフォトダイオード２と、このフォト
ダイオードを保護するパッシベーション膜（保護膜）３
と、フォトダイオード２に対応してパッシベーション膜
３上に形成されるカラーフィルタ４1，４2 ，４3 と、
このカラーフィルタ４1 ，４2 ，４3 を保護するパッシ
ベーション膜５と、フォトダイオード２を覆うようにパ
ッシベーション膜５上に形成される透明な帯状層１１
と、この透明な帯状層１１を被覆するように形成される
集光レンズ６′とを備えている。フォトダイオード２、
パッシベーション膜３、カラーフィルタ４1 ，４2 ，４
3 及びパッシベーション膜５は従来のものと同一である
ため説明を省略する。帯状層１１は、透明材で形成さ
れ、図１（ｃ）からわかるように、Ｙ方向に走るほぼ帯
状のものである。帯状層１１のＡ−Ａ線断面形状は、図
１（ａ）からわかるように、矩形状となっている。つま
り、フォトダイオード２の大きい寸法の方向（図１
（ｃ）におけるＸ方向）に沿った帯状層１１の長さは、
フォトダイオード２のＸ方向の寸法よりも大きく、帯状
層１１のＹ方向の長さはＹ方向に配列している複数のフ
ォトダイオード２を連続的に覆う長さとなっている。ま
た、各集光レンズ６′は、各フォトダイオード２に対応
しており、ある帯状層１１上にそれを被覆するように形
成される。これによって、図１（ａ）からわかるよう
に、Ａ1 −Ａ1 ′線断面方向の集光レンズ６′の曲率は
従来のものとほぼ同一の値となる。しかし、同図（ｂ）
からわかるように、Ｂ1 −Ｂ1 ′線断面方向の集光レン
ズ６′の曲率は変化している。即ち、Ｂ−Ｂ線断面方向
の集光レンズ６′の厚さ、つまり集光作用を有する部分
の厚さが、従来に比べて薄くなる。これにより、集光レ
ンズ６′の曲率が所望の値となって、各集光レンズ６′
に入射する入射光のほとんど全てが、各レンズ６′に対
応するフォトダイオード２に集光する。
【００３０】この結果、図２に示すように、集光レンズ
６′に入射する外光８のほとんど全てが、Ｘ方向からだ
けでなく、Ｙ方向からもフォトダイオード２に集光され
る。つまり、全方角から外光８を集光することが可能と
なる。このため、従来の装置に比べて、集光有効領域９
の面積が拡がり、受光感度が向上する。
【００３１】また、第１の実施例においては、図１
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）から分かるように、隣り合っ
た２つの集光レンズ６′，６′は、互いに可及的に近接
するように配列されるとともに、各集光レンズ６′は入
射するほぼ全ての入射光がそのレンズ６′に対応するフ
ォトダイオード２に集光させる曲率を有している。この
ため、フォトダイオード２に入射できない外光の領域、
すなわち、集光無効領域１０が縮小される。例えば、画
素の横と縦の寸法が各々９．６μｍ×９．６μｍで、フ
ォトダイオード２の寸法が２μｍ×３μｍである従来の
固体撮像装置について説明する。この場合においては、
集光無効領域１０の幅は最大２．０μｍ程度である。こ
れに対し、第１の実施例の固体撮像装置においては、集
光無効領域１０の幅は最大０．５μｍ程度に縮小され
る。すなわち、マクロ的にみれば、固体撮像装置の受光
部のほとんど全部が集光レンズ６′の集合体によって実
質的に覆われているといえる。この結果、フレアの発生
及びスミアの発生が低減され、固体撮像装置の信頼性も
向上する。
【００３２】第１の実施例の固体撮像装置の製造方法を
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ａ）〜（ｄ）を参照して
説明する。
【００３３】図３（ａ）〜（ｄ）は図１（ｃ）のＡ1 −
Ａ1 ′線断面工程図であり、図４（ａ）〜（ｄ）はＢ1
−Ｂ1 ′線断面工程図である。
【００３４】図３（ａ）及び図４（ａ）において、パッ
シベーション膜５を形成するまでは従来の製造方法と同
一の製造工程で行う。
【００３５】図３（ｂ）及び図４（ｂ）からわかるよう
に、パッシベーション膜５上に、例えばスチレン系のレ
ジストまたはアクリル系のレジストを用いて膜１１Ａを
形成する。この膜１１Ａをパターニングして、Ｙ方向に
並ぶ複数のフォトレジスト２，２，…を連続的に覆う、
所定の寸法で透明な帯状層１１を形成する。
【００３６】その後、図３（ｃ）及び図４（ｃ）からわ
かるように、この帯状層１１を被覆するフォトポジレジ
スト膜６Ａを形成する。このフォトポジレジスト膜６Ａ
を、写真蝕刻法により、所定形状にパターニングする。
そしてパターニングしたフォトポジレジスト膜６を、例
えば光を照射することによって透明化させる。
【００３７】この後、図３（ｄ）及び図４（ｄ）からわ
かるように、熱変形させて集光レンズ６′，６′，…を
形成する。
【００３８】このような製造方法によれば、集光レンズ
６′のＸ方向とＹ方向の集光作用を有する部分の膜厚
を、従来のものと異なって、各々違った値となるように
製造することが可能である。これにより、集光レンズ
６′の全周における曲率を所望の曲率として、集光レン
ズ６′に入射するほとんど全ての入射光をそのレンズ
６′に対応するフォトダイオード２に集光させることが
できる。
【００３９】次に、本発明による固体撮像装置の第２の
実施例を図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。この
第２の実施例の固体撮像装置の平面図を図５（ｃ）に、
図５（ｃ）に示すＡ2 −Ａ2 ′線に沿う断面を図５
（ａ）に、図５（ｃ）に示すＢ2 −Ｂ2 ′線に沿う断面
を図５（ｂ）に各々示す。
【００４０】図５（ａ）及び（ｂ）から分るように、こ
の第２の実施例が第１実施例と異なる点は、透明な帯状
層１１と集光レンズ６′との間に、帯状層保護用の透明
材料製の保護膜１１′を設けた点と、帯状層１１のＡ2
−Ａ2 ′線断面形状をほぼ台形状とした点にある。第２
実施例において、第１実施例と同等の部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
【００４１】この第２実施例においては、帯状層１１は
保護膜１１′で被覆されている。このため、帯状層１１
の材料として、例えばゼラチンまたはアクリル系のネガ
レジスト等を用いることができ、材料の選択の自由度は
増す。しかし、保護膜１１′の材料としては、集光レン
ズ６′の材料と混合しないものを使用するのが望まし
い。
【００４２】このような第２の実施例の固体撮像装置に
よれば、第１の実施例と同様に、集光レンズ６′の曲率
を所望のものとすることができ、第１の実施例と同様の
効果を得ることができる。また、帯状層１１を透明な保
護膜１１′で覆うようにしたので、第１の実施例のもの
と異なり、レンズ６′の膜厚が薄くなっても、帯状層１
１の特にコーナ部分が露光することがなく、装置として
の安定性が向上する。
【００４３】次に本発明の第３の実施例を図６（ａ）〜
（ｃ）に示す。図６（ｃ）は第３の実施例の固体撮像装
置の平面図、図６（ａ）は図６（ｃ）のＡ3−Ａ3 ′線
断面図、図６（ｂ）は図６（ｃ）のＢ3 −Ｂ3 ′線断面
図である。
【００４４】この第３の実施例の固体撮像装置は、カラ
ーフィルタ４1 ，４2 ，４3 を保護するパッシベーショ
ン膜５の形成までは第１の実施例と同様にして行う。そ
の後、このパッシベーション膜５上に第１の集光レンズ
６1 ′及び第２の集光レンズ６2 ′からなる集光レンズ
６0 ′を形成したものである。第１の集光レンズ６1 ′
は、Ａ3 −Ａ3 ′線断面形状がほぼ三日月型をしてい
る。そして、このレンズ６1 ′はＹ方向に延びており、
Ｙ方向に並ぶ複数のフォトダイオード２，２，…を被っ
ている。
【００４５】第１の集光レンズ６1 ′は、集光作用を有
する曲率を持つ帯状層と考えることができる。従って、
第３実施例は、第１、第２の実施例と同様に、帯状層
（第１の集光レンズ６1 ′）上を覆うように、第２の集
光レンズ６2 ′が設けられていると考えることができ
る。また、第２の集光レンズ６2 ′は、個々のフォトダ
イオード２に対応して集光レンズ６1 ′を被覆してい
る。したがって、Ａ3 −Ａ3 ′線断面での集光レンズ６
0 ′の曲率は集光レンズ６1′及び６2 ′によって決定
され、Ｂ3 −Ｂ3 ′線断面での曲率は集光レンズ６2 ′
によって決定される。これにより、Ａ3 −Ａ3 ′線断面
及びＢ3 −Ｂ3′線断面での曲率を所望のものとするこ
とが可能となる。また、隣接する第２の集光レンズ
６2 ′を可及的に隣接するように構成すれば、集光無効
領域１０の面積を減少させることが可能となり、第１の
実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４６】なお、第３の実施例においては、第１の集
光レンズ６1 ′の材料としては、第２の集光レンズ
６2 ′の材料と互いに混り合わない（インターミキシン
グしない）ものを選択するのが望ましい。一例として
は、第１の集光レンズ６1 ′の材料として熱硬化剤を添
加した材料を用いる。素材を熱により変形させて図６
（ａ）に示すレンズ６1 ′の形状とした後、硬化させ
て、集光レンズ６1 ′を形成する。この後、第１の集光
レンズ６1 ′上にレンズ素材層を形成し、その層をエッ
チングして第２の集光レンズ６2 ′を形成する。このよ
うにすれば、第１及び第２のレンズ６1 ′，６2 ′が互
いにインターミキシングするのが防がれる。
【００４７】また、第３の実施例においては、集光レン
ズ６0 ′を多層のレンズ６1 ′，６2 ′により構成して
いる。このため、一層の場合よりも厚膜化できる。一層
で厚くすると、微細パターンの精度が低下するという問
題を生じるが、多層で構成する場合には、これを回避す
ることができる。
【００４８】次に本発明による固体撮像装置の第４の実
施例を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明す
る。この固体撮像装置の平面図を図７（ｃ）に示し、こ
の図７（ｃ）に示すＡ4 −Ａ4 ′線に沿う断面を図７
（ａ）に示し、図７（ｃ）に示すＢ4 −Ｂ4 ′線に沿う
断面を図７（ｂ）に示す。
【００４９】先ず、この固体撮像装置の製造工程を図９
（ａ）〜（ｅ）及び図１０（ａ）〜（ｅ）を参照して説
明する。
【００５０】図９（ａ）及び図１０（ａ）からわかるよ
うに、図３（ａ）と同様にして、半導体基板１上にフォ
トダイオード２、パッシベーション膜３、カラーフィル
タ４1 ，４2 ，４3 及び、パッシベーション膜５を形成
する。
【００５１】図９（ｂ）及び図１０（ｂ）からわかるよ
うに、このパッシベーション膜５上に透明材料製の膜層
１０６を形成する。
【００５２】図９（ｃ）及び図１０（ｃ）からわかるよ
うに、この膜層１０６上に、図３（ｃ）の帯状層１１と
同様の帯状層１１′を形成する。帯状層１１′上に、図
３（ｃ）のフォトポジレジスト膜６と同様のレジスト膜
６を形成する。
【００５３】次に図９（ｄ）及び図１０（ｄ）に示すよ
うに、加熱してレジスト膜６をレンズ型６″とする。後
のエッチングにより集光レンズを透明な膜により形成す
る為、帯状層１１′及びレンズ型６″は透明である必要
はない。このためこれらの層１１′，６″の材料の選択
の幅が拡がる。
【００５４】この後、図９（ｅ）及び図１０（ｅ）から
かわるように、例えば、Ｏ2 ＲＩＥにより異方性エッチ
ングをほどこす。これにより、レンズ型６″の形状を透
明な膜層１０６に転写して集光レンズ１０６′を形成す
る。
【００５５】このようにして製造された固体撮像装置
は、第１の実施例と同様に、Ａ4 −Ａ4 ′線断面及びＢ
4 −Ｂ4 ′線断面での集光レンズ１０６′の曲率をそれ
ぞれ所望のものとすることができる。これにより、図８
に示すように、集光レンズ１０６′に入射するほとんど
全ての入射光８を、対応するフォトダイオード２に、集
光させることができる。これにより、第１の実施例と同
様に、受光感度が著しく向上する。なお、この固体撮像
装置を製造するに当り、第１の実施例のような帯状層及
び集光レンズ形状形成用パターンを形成する代わりに、
第２の実施例のような帯状層及び集光レンズ形状形成用
パターンを形成した後、もしくは第３の実施例のような
集光レンズ６1 ′及び６2 ′を形成した後、異方性エッ
チングにより透明な膜層にパターン転写を行うことによ
り集光レンズ１０６′を形成することもできる。
【００５６】尚、上記各実施例においては、帯状層の横
断面形状を矩形状、四辺形形状、及び三日月型とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、帯状層の
上記の機能をはたすものであればどのような横断面形状
でもよい。
【００５７】上記実施例の説明においては、カラーフィ
ルタを有する固体撮像装置を例にとって説明した。しか
し、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
は、カラーフィルタを有さない固体撮像装置に適用でき
るのは、言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置によれば、集光レ
ンズの曲率又は肉厚を適当なものに設定してあるので、
集光レンズに行方向及び列方向のいずれの方向から入射
した光であっても、感光部の形状に拘らず、効率良く対
応する感光部に集光することができ、受光感度を著しく
向上させることができる。
【００５９】本発明の固体撮像装置の製造方法によれ
ば、列方向に並ぶ感光部の上方にそれぞれ帯状層を形成
し、帯状層を直接的に又は間接的に利用して集光レンズ
を形成するようにしたので、集光レンズの行方向及び列
方向断面での曲率又は肉厚を互いに独立に制御して、感
光部の形状に拘らず、行方向及び列方向から入射した光
を効率良く対応する感光部に集光する集光レンズを有す
る固体撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の固体撮像装置の第１の実施例の
平面図、Ａ1 −Ａ1 ′線断面図、Ｂ1 −Ｂ1 ′線断面
図。
【図２】第１の実施例の効果を説明する平面図。
【図３】第１の実施例の固体撮像装置の製造方法を示す
工程図。
【図４】第１の実施例の固体撮像装置の製造方法を示す
工程図。
【図５】第２の実施例の平面図、Ａ2 −Ａ2 ′線断面
図、Ｂ2 −Ｂ2 ′線断面図。
【図６】第３の実施例の平面図、Ａ3 −Ａ3 ′線断面
図、Ｂ3 −Ｂ3 ′線断面図。
【図７】本発明の固体撮像装置の平面図、Ａ4 −Ａ4 ′
線断面図、Ｂ4 −Ｂ4 ′線断面図。
【図８】図７の固体撮像装置の効果を説明する平面図。
【図９】図７の装置の製造工程断面図。
【図１０】図７の装置の製造工程断面図。
【図１１】従来の固体撮像装置の平面図、Ａ5 −Ａ5 ′
線断面図、Ｂ5 −Ｂ5 ′線断面図。
【図１２】従来の固体撮像装置の問題点を説明する平面
図。
【図１３】従来の固体撮像装置の製造工程を示す断面
図。
【図１４】従来の固体撮像装置の製造工程を示す断面
図。
【符号の説明】
１ 半導体基板 ２ フォトダイオード ３，５ パッシベーション膜 ４1 ，４2 ，４3 カラーフィルタ １１ 帯状層 ６，６1 ′，６2 ′，１０６′ 集光レンズ １１′ 保護膜

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】感光部を有する固体撮像素子の複数を有
    し、前記感光部の複数はほぼマトリクス状に配列されて
    おり、前記感光部の行方向長さが列方向長さよりも長く
    設定されており、さらに前記各感光部の上方にそれぞれ
    集光レンズが設けられており、前記集光レンズに入射し
    た光をその前記集光レンズに対応する前記感光部に集光
    するようにした、固体撮像装置において、 前記集光レンズの行方向断面における第１の曲率及び列
    方向断面における第２の曲率を、それぞれ、前記集光レ
    ンズに入射した光を、その集光レンズに対応する前記感
    光部に向かって屈折させる値に設定したことを特徴とす
    る、固体撮像装置。
  2. 【請求項２】前記各集光レンズの前記第１の曲率及び前
    記第２の曲率は、行方向及び列方向から入射する光を共
    に前記各集光レンズに対応する前記各感光部の中心近傍
    に集光する値に設定されている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】前記集光レンズは、複数の層を積層したも
    のとして構成されている、請求項１又は２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】前記各集光レンズは、前記各感光部上方の
    内側層と、その内側層を被う外側層とを有する、請求項
    ３記載の装置。
  5. 【請求項５】前記各集光レンズは、前記各感光部上方の
    内側層と、その内側層を被う任意数層の中間層と、その
    中間層を被う外側層とを有する、請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】前記外側層の形状を、行方向断面での弧長
    よりも、列方向断面での弧長が短くなるように設定し
    た、請求項４又は５に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記内側層のうち列方向に並ぶ複数のもの
    同士のそれぞれが一体となってそれぞれ帯状層を形成し
    ている、請求項４〜６の１つに記載の装置。
  8. 【請求項８】感光部を有する固体撮像素子の複数を有
    し、前記感光部の複数はほぼマトリクス状に配列されて
    おり、前記感光部の行方向長さよりも列方向長さが長く
    設定されており、さらに前記各感光部の上方に各集光レ
    ンズが設けられており、前記集光レンズに入射した光を
    その前記集光レンズに対応する前記感光部に集光するよ
    うにした、固体撮像装置において、 前記集光レンズの行方向断面における第１の肉厚及び列
    方向断面における第２の肉厚を、それぞれ、前記集光レ
    ンズに入射した光を、その集光レンズに対応する前記感
    光部に向かって屈折させる値に設定したことを特徴とす
    る、固体撮像装置。
  9. 【請求項９】前記各集光レンズの前記第１の肉厚及び前
    記第２の肉厚は、行方向及び列方向から入射する光を共
    に前記各集光レンズに対応する前記各感光部の中心近傍
    に集光する値に設定されている、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記各集光レンズの形状を、行方向断面
    での弧長よりも、列方向断面での弧長が短くなるように
    設定した、請求項８又は９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】半導体基板の表面の所定領域に、感光部
    を有する撮像素子の複数を形成する工程であって、前記
    感光部の複数がほぼマトリクス状に並び、前記感光部間
    の行方向長さが列方向長さよりも長くなるように、複数
    の撮像素子を形成する工程と、前記複数の感光部のうち
    各列方向に並ぶものの上方に、透明な帯状層をそれぞれ
    形成する工程と、 前記半導体基板及び前記複数の帯状層上にフォトレジス
    ト層を形成する工程と、 前記フォトレジスト層をパターニングして、前記各感光
    部の上方において前記各帯状層を被覆するフォトレジス
    ト層片の複数をマトリクス状に残存させる工程と、 前記各フォトレジスト層片を熱変形させて、行方向及び
    列方向にそれぞれ入射する光を、対応する前記感光部に
    向けて屈折させる曲率を有する集光レンズを、熱変形し
    た前記フォトレジスト層片と前記帯状層とにより形成す
    る工程と、を備えることを特徴とする固体撮像装置の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】半導体基板の表面の所定領域に、感光部
    を有する撮像素子の複数を形成する工程であって、前記
    感光部の複数がほぼマトリクス状に並び、前記感光部の
    行方向長さよりも列方向長さの方が長くなるように、複
    数の撮像素子を形成する工程と、 複数の前記感光部の上方にそれらを被う透明膜層を形成
    する工程と、前記透明膜層上の、前記複数の感光部のう
    ち各列方向に並ぶものの上方に、帯状層をそれぞれ形成
    する工程と、 前記透明膜層及び前記帯状層上にレンズ型形成用膜を形
    成し、そのレンズ型形成用膜をエッチングして、前記各
    感光部の上方に、それぞれレンズ形状のレンズ型を形成
    する工程と、 前記レンズ型、前記帯状層及び前記透明膜層をエッチン
    グして、前記透明膜層に前記レンズ型を転写して、行方
    向及び列方向にそれぞれ入射する光を、対応する前記感
    光部に向けて屈折させる肉厚を有する集光レンズを、前
    記各感光部上に形成する工程と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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