JPH056988A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH056988A JPH056988A JP3180442A JP18044291A JPH056988A JP H056988 A JPH056988 A JP H056988A JP 3180442 A JP3180442 A JP 3180442A JP 18044291 A JP18044291 A JP 18044291A JP H056988 A JPH056988 A JP H056988A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロレンズを備えた固体撮像装置におい
て、クリアモールド実装等においてもレンズ効果が消失
せず、開口率が高く且つ化学的耐久性の高いマイクロレ
ンズの製造方法を提供する。 【構成】 フォトダイオード２を配設した半導体基板１
上にゾル状の屈折率分布型レンズ基材３を塗布形成す
る。次いで室温保存でレンズ基材３をゲル化した後、そ
の上にマスク材４を形成してフォトリソ工程で加工し、
次にレンズ基材３を硫酸等にさらして高屈折率成分を選
択的に溶出する。これにより高屈折率領域５と低屈折率
領域６とからなる屈折率分布型レンズが形成される。
て、クリアモールド実装等においてもレンズ効果が消失
せず、開口率が高く且つ化学的耐久性の高いマイクロレ
ンズの製造方法を提供する。 【構成】 フォトダイオード２を配設した半導体基板１
上にゾル状の屈折率分布型レンズ基材３を塗布形成す
る。次いで室温保存でレンズ基材３をゲル化した後、そ
の上にマスク材４を形成してフォトリソ工程で加工し、
次にレンズ基材３を硫酸等にさらして高屈折率成分を選
択的に溶出する。これにより高屈折率領域５と低屈折率
領域６とからなる屈折率分布型レンズが形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置の製造
方法、特に微小レンズ（マイクロレンズ）を固体撮像素
子上に直接積層して形成する固体撮像装置の製造方法に
関する。
方法、特に微小レンズ（マイクロレンズ）を固体撮像素
子上に直接積層して形成する固体撮像装置の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤやＣＭＤ（Charge Modul
ation Device）等を用いた固体撮像装置においては、半
導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を備えている
ので、実際に光電変換に寄与する領域は、20〜50％程度
に制限されている。この欠点を解決するための手段とし
て、集光のためのマイクロレンズを画素毎に設け、入射
光を光電変換部に集光する方法が特公昭６０−５９７５
２号公報などに提案されている。
ation Device）等を用いた固体撮像装置においては、半
導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を備えている
ので、実際に光電変換に寄与する領域は、20〜50％程度
に制限されている。この欠点を解決するための手段とし
て、集光のためのマイクロレンズを画素毎に設け、入射
光を光電変換部に集光する方法が特公昭６０−５９７５
２号公報などに提案されている。
【０００３】図６は、上記公報記載のマイクロレンズ付
の固体撮像装置の画素部の構造を示す断面図であり、図
において、21はシリコン基板、22はチャネルストップ、
23は拡散層、24はフォトダイオード、25は絶縁膜、26は
ポリシリコンゲート、27は例えばホトレジスト等の有機
材料よりなるマイクロレンズ集束体であり、この構成に
より、Ｄで示す範囲の入射光がフォトダイオード24に照
射されるようになっている。
の固体撮像装置の画素部の構造を示す断面図であり、図
において、21はシリコン基板、22はチャネルストップ、
23は拡散層、24はフォトダイオード、25は絶縁膜、26は
ポリシリコンゲート、27は例えばホトレジスト等の有機
材料よりなるマイクロレンズ集束体であり、この構成に
より、Ｄで示す範囲の入射光がフォトダイオード24に照
射されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで固体撮像装置
の用途によっては、図７に示すように、図６に示したマ
イクロレンズ付の固体撮像装置上に、カバーガラス29及
びカバーガラス接着層28を形成することが要求される場
合がある。更にはまた、クリアモールド実装の場合に
も、マイクロレンズ上に接してクリアモールド材が形成
されることとなる。このような構成とした場合には、通
常の有機材料で形成されたマイクロレンズの屈折率は約
1.６であり、一方カバーガラス接着層あるいはクリアモ
ールド材の屈折率も、ほぼマイクロレンズ材料の屈折率
値に近いため、マイクロレンズ効果が大幅に低下する。
の用途によっては、図７に示すように、図６に示したマ
イクロレンズ付の固体撮像装置上に、カバーガラス29及
びカバーガラス接着層28を形成することが要求される場
合がある。更にはまた、クリアモールド実装の場合に
も、マイクロレンズ上に接してクリアモールド材が形成
されることとなる。このような構成とした場合には、通
常の有機材料で形成されたマイクロレンズの屈折率は約
1.６であり、一方カバーガラス接着層あるいはクリアモ
ールド材の屈折率も、ほぼマイクロレンズ材料の屈折率
値に近いため、マイクロレンズ効果が大幅に低下する。
【０００５】この問題点は、受光領域上に屈折率分布型
レンズを設ければ解決することができる。屈折率分布型
レンズとは、特定の材料中にレンズ状の屈折率分布をも
たせて構成するもので、平板形状に加工された材料であ
っても、この材料中にレンズ効果をもたせることができ
る。図８は、平板形状に加工された屈折率分布型レンズ
の構成例を示すものであり、例えば屈折率が1.５程度の
平板材料31中に屈折率が1.７程度の高屈折率領域32をレ
ンズ状に形成して、屈折率分布型レンズを構成している
ものである。
レンズを設ければ解決することができる。屈折率分布型
レンズとは、特定の材料中にレンズ状の屈折率分布をも
たせて構成するもので、平板形状に加工された材料であ
っても、この材料中にレンズ効果をもたせることができ
る。図８は、平板形状に加工された屈折率分布型レンズ
の構成例を示すものであり、例えば屈折率が1.５程度の
平板材料31中に屈折率が1.７程度の高屈折率領域32をレ
ンズ状に形成して、屈折率分布型レンズを構成している
ものである。
【０００６】このような屈折率分布型レンズを固体撮像
素子上に形成する提案は、特開昭５８−２２０１０６号
に提案されており、この提案は図９に示すように、イオ
ン交換法を用いて屈折率分布型レンズを形成するもので
ある。すなわち、光電変換素子41を配設した半導体基板
42上に酸化膜43を介して塗布, 蒸着等によりガラス層44
を形成し、該ガラス層44の上に多数の微小な孔45を有す
るマスク46を重ねて、該微小孔45よりイオン拡散を行っ
て、微小孔45を中心とした同心球状に屈折率の低下した
屈折率分布47を得て、屈折率分布型のレンズを形成する
ようにしている。
素子上に形成する提案は、特開昭５８−２２０１０６号
に提案されており、この提案は図９に示すように、イオ
ン交換法を用いて屈折率分布型レンズを形成するもので
ある。すなわち、光電変換素子41を配設した半導体基板
42上に酸化膜43を介して塗布, 蒸着等によりガラス層44
を形成し、該ガラス層44の上に多数の微小な孔45を有す
るマスク46を重ねて、該微小孔45よりイオン拡散を行っ
て、微小孔45を中心とした同心球状に屈折率の低下した
屈折率分布47を得て、屈折率分布型のレンズを形成する
ようにしている。
【０００７】ところで、このようなイオン交換法によっ
て屈折率分布の付与は勿論可能であるが、イオン交換可
能なイオンは１価の金属イオンのみに制限されているた
めに、屈折率差を大きくすることは困難であり、したが
って開口率を高くすることは困難である。また屈折率分
布を付与する工程においては、ガラス（固体）中に１価
の金属イオンを拡散させて屈折率分布付与を行うため、
500 ℃程度の高温及び長時間の処理を要する。更に母材
ガラス及び得られた屈折率分布型レンズには１価の金
属、通常はアルカリ金属を含むため、化学的耐性が悪い
という欠点を有している。
て屈折率分布の付与は勿論可能であるが、イオン交換可
能なイオンは１価の金属イオンのみに制限されているた
めに、屈折率差を大きくすることは困難であり、したが
って開口率を高くすることは困難である。また屈折率分
布を付与する工程においては、ガラス（固体）中に１価
の金属イオンを拡散させて屈折率分布付与を行うため、
500 ℃程度の高温及び長時間の処理を要する。更に母材
ガラス及び得られた屈折率分布型レンズには１価の金
属、通常はアルカリ金属を含むため、化学的耐性が悪い
という欠点を有している。
【０００８】本発明は、従来のマイクロレンズを備えた
固体撮像装置の製造方法における上記問題点を解消する
ためになされたもので、クリアモールド実装等の場合に
おいてもレンズ効果が消失せず、且つ開口率が高く化学
的耐性の高いマイクロレンズを容易に形成することの可
能な固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
固体撮像装置の製造方法における上記問題点を解消する
ためになされたもので、クリアモールド実装等の場合に
おいてもレンズ効果が消失せず、且つ開口率が高く化学
的耐性の高いマイクロレンズを容易に形成することの可
能な固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、半導体基板の表面領域にマトリ
クス状に配設された複数の光電変換素子と、前記半導体
基板上に配設され前記各光電変換素子に対応する部分に
入射光を収束するマイクロレンズを備えた固体撮像装置
の製造方法において、前記半導体基板上にゾル状基材を
塗布する工程と、該ゾル状基材をゲル化したのちに該ゲ
ル状基材の構成物質の一部を部分的に溶出させるか、又
は該ゲル状基材へ外部より屈折率付与物質を導入する工
程と、該ゲル状基材を焼成してガラス転化する工程を含
む方法で屈折率分布型のマイクロレンズを形成するもの
である。
決するため、本発明は、半導体基板の表面領域にマトリ
クス状に配設された複数の光電変換素子と、前記半導体
基板上に配設され前記各光電変換素子に対応する部分に
入射光を収束するマイクロレンズを備えた固体撮像装置
の製造方法において、前記半導体基板上にゾル状基材を
塗布する工程と、該ゾル状基材をゲル化したのちに該ゲ
ル状基材の構成物質の一部を部分的に溶出させるか、又
は該ゲル状基材へ外部より屈折率付与物質を導入する工
程と、該ゲル状基材を焼成してガラス転化する工程を含
む方法で屈折率分布型のマイクロレンズを形成するもの
である。
【００１０】本発明において、マイクロレンズとして屈
折率分布型レンズを形成する上記工程は、ゾル−ゲル法
を用いてオン・ウェハープロセスで半導体基板上にマイ
クロレンズを形成するものであるが、ゾル−ゲル法と
は、半導体プロセス工程で広く用いられているSpin On
Glass 法（Ｓ．Ｏ．Ｇ法と略称されている）が例として
挙げられ、具体的には、原料の液体状態を化学反応によ
り固体状態へ転化する方法である。その過程は、主に金
属アルコキシドのアルコール溶液を酸又は塩基を触媒と
し、室温付近で加水分解，脱水，縮合することによっ
て、ゾル（液体）からゼリー状のゲルを形成し、乾燥後
ドライゲルを経て、加熱によりガラスに転化するように
して行われる。
折率分布型レンズを形成する上記工程は、ゾル−ゲル法
を用いてオン・ウェハープロセスで半導体基板上にマイ
クロレンズを形成するものであるが、ゾル−ゲル法と
は、半導体プロセス工程で広く用いられているSpin On
Glass 法（Ｓ．Ｏ．Ｇ法と略称されている）が例として
挙げられ、具体的には、原料の液体状態を化学反応によ
り固体状態へ転化する方法である。その過程は、主に金
属アルコキシドのアルコール溶液を酸又は塩基を触媒と
し、室温付近で加水分解，脱水，縮合することによっ
て、ゾル（液体）からゼリー状のゲルを形成し、乾燥後
ドライゲルを経て、加熱によりガラスに転化するように
して行われる。
【００１１】ゲルは細孔内に液体が満たされた多孔質体
であり、細孔内の溶液は容易に置換する。本発明におい
ては、この特徴を生かし、ゲル状基材を酸など適当な液
体中に浸漬することによって、ゲル中の構成物質の一部
である金属成分を部分的に溶解させ、ゲル状基材内の液
相を通してゲル状基材外に溶出させる。あるいはゲル状
基材を屈折率付与成分である金属イオンを高濃度に含有
する溶液中にさらし、金属イオンをレンズ基材へ拡散さ
せる。これによりゲル状基材中に金属成分の濃度分布を
付与することができる。次いでこのゲル状基材に適宜、
濃度分布の固定，洗浄などを行って乾燥後に熱処理して
ガラス化し、最終的な屈折率分布型レンズを得る。
であり、細孔内の溶液は容易に置換する。本発明におい
ては、この特徴を生かし、ゲル状基材を酸など適当な液
体中に浸漬することによって、ゲル中の構成物質の一部
である金属成分を部分的に溶解させ、ゲル状基材内の液
相を通してゲル状基材外に溶出させる。あるいはゲル状
基材を屈折率付与成分である金属イオンを高濃度に含有
する溶液中にさらし、金属イオンをレンズ基材へ拡散さ
せる。これによりゲル状基材中に金属成分の濃度分布を
付与することができる。次いでこのゲル状基材に適宜、
濃度分布の固定，洗浄などを行って乾燥後に熱処理して
ガラス化し、最終的な屈折率分布型レンズを得る。
【００１２】ゲル状基材に対する金属成分の濃度分布の
付与は、液相を通して行われるため、常温付近で且つ短
時間で行うことができる。また基本的には濃度分布を付
与する金属成分は、イオン交換法のように１価の金属に
は制限されず、より屈折率を変化せしめる多価の金属成
分を用いることができる。更に最終的に得られる屈折率
分布型レンズは、SiＯ2 が主成分となり、アルカリ金属
を含んでいないため、化学的な耐久性が極めてよい。更
にはまた、このようなゾル−ゲル法によれば、ゾル状基
材をスピンコート等の手段で半導体基板上に均一に塗布
することが可能であり、容易にレンズ層を形成できると
いう利点も得られる。
付与は、液相を通して行われるため、常温付近で且つ短
時間で行うことができる。また基本的には濃度分布を付
与する金属成分は、イオン交換法のように１価の金属に
は制限されず、より屈折率を変化せしめる多価の金属成
分を用いることができる。更に最終的に得られる屈折率
分布型レンズは、SiＯ2 が主成分となり、アルカリ金属
を含んでいないため、化学的な耐久性が極めてよい。更
にはまた、このようなゾル−ゲル法によれば、ゾル状基
材をスピンコート等の手段で半導体基板上に均一に塗布
することが可能であり、容易にレンズ層を形成できると
いう利点も得られる。
【００１３】
【実施例】次に実施例について説明する。図１は、本発
明に係る固体撮像装置の製造方法の第１実施例を説明す
るための製造工程を示す図である。図１の（Ａ）は、フ
ォトダイオード２を配設したシリコン等の半導体基板１
に、ゾル状の化合物からなる屈折率分布型レンズの基材
３を塗布形成した状態を示している。なお、図１の
（Ａ）においては、レンズ基材３がフォトダイオード２
を含む半導体基板１上に直接形成しているように示して
いるが、実際にはレンズ基材３は保護膜等を介して半導
体基板１上に形成される。レンズ基材３としては種々の
ゾル状の化合物を用いることができるが、ここでは、Si
（ＯEt）4 ，Zr（ＯBun ）4 のエタノール溶液を出発基
材とし、ガラス化過程でSiＯ2 −ZrＯ2 系ガラスを得る
こととする。
明に係る固体撮像装置の製造方法の第１実施例を説明す
るための製造工程を示す図である。図１の（Ａ）は、フ
ォトダイオード２を配設したシリコン等の半導体基板１
に、ゾル状の化合物からなる屈折率分布型レンズの基材
３を塗布形成した状態を示している。なお、図１の
（Ａ）においては、レンズ基材３がフォトダイオード２
を含む半導体基板１上に直接形成しているように示して
いるが、実際にはレンズ基材３は保護膜等を介して半導
体基板１上に形成される。レンズ基材３としては種々の
ゾル状の化合物を用いることができるが、ここでは、Si
（ＯEt）4 ，Zr（ＯBun ）4 のエタノール溶液を出発基
材とし、ガラス化過程でSiＯ2 −ZrＯ2 系ガラスを得る
こととする。
【００１４】半導体基板１上に形成されたレンズ基材３
は、室温保存にてゲル化された後、図１の（Ｂ）に示す
ように、レンズ基材３上の所定部分にマスク材４を形成
する。マスク材４は通常のフォトリソ工程を用いて簡便
に加工形成されるが、ゲル状のレンズ基材３との密着性
のよい材料であることが望ましい。マスク材４が形成さ
れた後、レンズ基材３はZr成分だけが選択的に溶出する
溶液、例えば硫酸にさらされ、一定時間の放置後に乾
燥，洗浄，焼成，マスク材の除去の各工程を経て、図１
の（Ｃ）に示すように、Zrが溶出せずに残った高屈折率
ガラス領域５と、Zrが溶出した低屈折率ガラス領域６と
からなる屈折率分布型レンズが得られる。このようにし
て形成される屈折率分布型レンズにおいては、入射光７
は矢印で示す経路でフォトダイオード２に集光される。
は、室温保存にてゲル化された後、図１の（Ｂ）に示す
ように、レンズ基材３上の所定部分にマスク材４を形成
する。マスク材４は通常のフォトリソ工程を用いて簡便
に加工形成されるが、ゲル状のレンズ基材３との密着性
のよい材料であることが望ましい。マスク材４が形成さ
れた後、レンズ基材３はZr成分だけが選択的に溶出する
溶液、例えば硫酸にさらされ、一定時間の放置後に乾
燥，洗浄，焼成，マスク材の除去の各工程を経て、図１
の（Ｃ）に示すように、Zrが溶出せずに残った高屈折率
ガラス領域５と、Zrが溶出した低屈折率ガラス領域６と
からなる屈折率分布型レンズが得られる。このようにし
て形成される屈折率分布型レンズにおいては、入射光７
は矢印で示す経路でフォトダイオード２に集光される。
【００１５】上記第１実施例においては、屈折率分布型
レンズをオン・ウェハープロセスで形成することが可能
であるが、マスク材４については、その材質として、ゲ
ル状のレンズ基材３との密着性のよいものには限りがあ
るほか、ゲル状レンズ基材３中の屈折率付与物を溶出さ
せる過程が長時間に及ぶと、剥がれ易くなるという問題
点がある。
レンズをオン・ウェハープロセスで形成することが可能
であるが、マスク材４については、その材質として、ゲ
ル状のレンズ基材３との密着性のよいものには限りがあ
るほか、ゲル状レンズ基材３中の屈折率付与物を溶出さ
せる過程が長時間に及ぶと、剥がれ易くなるという問題
点がある。
【００１６】本発明の第２実施例は、上記マスク材とゲ
ル状レンズ基材との密着性の向上を計ったものであり、
図２に基づいて説明する。まず図２の（Ａ）に示すよう
に、フォトダイオード２を設けた半導体基板１上にゾル
状の屈折率分布型レンズ基材３を塗布し、該レンズ基材
３をゲル化させたのち、その上にマスクとの密着を強化
するための密着強化層８を形成する。この密着強化層８
は、例えば低温ＣＶＤ法等の方法で形成したガラス層を
用いてもよいが、実際には化学処理により、−ＯＨ基，
−Cl基が付与されたゲルの表面改質層として形成するの
が工程上簡単である。
ル状レンズ基材との密着性の向上を計ったものであり、
図２に基づいて説明する。まず図２の（Ａ）に示すよう
に、フォトダイオード２を設けた半導体基板１上にゾル
状の屈折率分布型レンズ基材３を塗布し、該レンズ基材
３をゲル化させたのち、その上にマスクとの密着を強化
するための密着強化層８を形成する。この密着強化層８
は、例えば低温ＣＶＤ法等の方法で形成したガラス層を
用いてもよいが、実際には化学処理により、−ＯＨ基，
−Cl基が付与されたゲルの表面改質層として形成するの
が工程上簡単である。
【００１７】次に図２の（Ｂ）に示すように、密着強化
層８上にマスク材４を形成し、パターニングして所定部
分の密着強化層８を除去する。次いで、ゲル状レンズ基
材３中の屈折率付与成分の溶出，乾燥，洗浄，焼成，マ
スク材４及び密着強化層８の除去の各工程が行われて、
図２の（Ｃ）に示すように、高屈折率ガラス領域５と低
屈折率ガラス領域６とからなる屈折率分布型レンズが得
られる。この実施例によれば、マスク材の剥がれによる
不良率が低下する。
層８上にマスク材４を形成し、パターニングして所定部
分の密着強化層８を除去する。次いで、ゲル状レンズ基
材３中の屈折率付与成分の溶出，乾燥，洗浄，焼成，マ
スク材４及び密着強化層８の除去の各工程が行われて、
図２の（Ｃ）に示すように、高屈折率ガラス領域５と低
屈折率ガラス領域６とからなる屈折率分布型レンズが得
られる。この実施例によれば、マスク材の剥がれによる
不良率が低下する。
【００１８】上記マスク材とゲル状レンズ基材との密着
性に関する問題は、次に示す本発明の第３の実施例にお
いても改善可能である。この実施例は、ゲル状レンズ基
材を加工する点と、屈折率付与のウェット処理をマスク
材なしで行う点に特徴があり、図３に基づいて説明す
る。まず第１実施例と同様に、図３の（Ａ）に示すよう
に、フォトダイオード２を設けた半導体基板１上にゾル
状の屈折率分布型レンズ基材を塗布形成する。次にレン
ズ基材３をゲル化した後、図３の（Ｂ）に示すように、
マスク材４をレンズ基材３上に形成し、マスク材４及び
レンズ基材３ともにパターニングして所定部分を除去す
る。なお、９は前記パターニングにより形成されたレン
ズ基材３の溝部である。このパターニングをドライエッ
チング処理で行えば、ウェット処理ほどには、マスク材
４とレンズ基材３との密着性は必要なく、例えばマスク
材４をフォトレジストで形成し、露光・現像によりパタ
ーン化した後に、レンズ基材３にパターン転写するとい
う方法も採用可能である。
性に関する問題は、次に示す本発明の第３の実施例にお
いても改善可能である。この実施例は、ゲル状レンズ基
材を加工する点と、屈折率付与のウェット処理をマスク
材なしで行う点に特徴があり、図３に基づいて説明す
る。まず第１実施例と同様に、図３の（Ａ）に示すよう
に、フォトダイオード２を設けた半導体基板１上にゾル
状の屈折率分布型レンズ基材を塗布形成する。次にレン
ズ基材３をゲル化した後、図３の（Ｂ）に示すように、
マスク材４をレンズ基材３上に形成し、マスク材４及び
レンズ基材３ともにパターニングして所定部分を除去す
る。なお、９は前記パターニングにより形成されたレン
ズ基材３の溝部である。このパターニングをドライエッ
チング処理で行えば、ウェット処理ほどには、マスク材
４とレンズ基材３との密着性は必要なく、例えばマスク
材４をフォトレジストで形成し、露光・現像によりパタ
ーン化した後に、レンズ基材３にパターン転写するとい
う方法も採用可能である。
【００１９】次いで、マスク材４を除去した後に、レン
ズ基材３から屈折率付与成分の溶出処理を行えば、図３
の（Ｃ）に示すように、高屈折率ガラス領域５と低屈折
率ガラス領域６とからなる屈折率分布が得られ、更に乾
燥，洗浄，焼成の各工程を経て、レンズ基材３がガラス
に転化されて屈折率分布型レンズが形成される。図３の
（Ｄ）は、レンズ基材３間のパターニングで形成された
溝部９を埋めて平坦化した態様を示しており、この平坦
化層10は例えばスピンコート法やエッチバック法で形成
される。本実施例によれば、マスク材として利用可能な
材質の範囲が広がるという効果が得られる。
ズ基材３から屈折率付与成分の溶出処理を行えば、図３
の（Ｃ）に示すように、高屈折率ガラス領域５と低屈折
率ガラス領域６とからなる屈折率分布が得られ、更に乾
燥，洗浄，焼成の各工程を経て、レンズ基材３がガラス
に転化されて屈折率分布型レンズが形成される。図３の
（Ｄ）は、レンズ基材３間のパターニングで形成された
溝部９を埋めて平坦化した態様を示しており、この平坦
化層10は例えばスピンコート法やエッチバック法で形成
される。本実施例によれば、マスク材として利用可能な
材質の範囲が広がるという効果が得られる。
【００２０】上記各実施例においては、ゲル状レンズ基
材から高屈折率成分を溶出させて屈折率分布を得るよう
にしたものを示したが、必ずしも溶出させる成分が高屈
折率成分である必要はない。図４の（Ａ）は、レンズ基
材３中に低屈折率成分を含有させておき、この低屈折率
成分を溶出させて屈折率分布型レンズを得るようにした
第４実施例により形成された固体撮像装置を示す断面図
である。なお、この第４実施例のように低屈折率成分を
溶出させて屈折率分布型レンズを形成する場合には、高
屈折率成分を溶出させて屈折率分布型レンズを形成する
場合と入射光の屈折の態様が代わるので、屈折率分布付
与成分の溶出領域とフォトダイオードとの位置関係を変
える必要がある点に留意しなければならない。
材から高屈折率成分を溶出させて屈折率分布を得るよう
にしたものを示したが、必ずしも溶出させる成分が高屈
折率成分である必要はない。図４の（Ａ）は、レンズ基
材３中に低屈折率成分を含有させておき、この低屈折率
成分を溶出させて屈折率分布型レンズを得るようにした
第４実施例により形成された固体撮像装置を示す断面図
である。なお、この第４実施例のように低屈折率成分を
溶出させて屈折率分布型レンズを形成する場合には、高
屈折率成分を溶出させて屈折率分布型レンズを形成する
場合と入射光の屈折の態様が代わるので、屈折率分布付
与成分の溶出領域とフォトダイオードとの位置関係を変
える必要がある点に留意しなければならない。
【００２１】すなわち、第１実施例のように高屈折率成
分を溶出させる場合は、図４の（Ｂ）に示すように、半
導体基板１上のレンズ基材３の高屈折率成分をマスク材
開口領域11より溶出させて、低屈折率領域６を形成し屈
折率分布型レンズが形成されるが、このレンズにおいて
は入射光７は矢印で示す経路で集光される。したがって
フォトダイオード２は隣り合うマスク材の開口領域11の
間に配置されなければならない。一方、図４の（Ａ）に
示す第４実施例のように、半導体基板１上のレンズ基材
３の低屈折率成分をマスク材開口領域11より溶出させて
高屈折率領域５を形成して、屈折率分布型レンズを形成
した場合は、入射光７はマスク材開口領域11の直下に集
光される。したがってこの場合は、フォトダイオード２
はマスク材開口領域11の直下に配置されなければならな
い。
分を溶出させる場合は、図４の（Ｂ）に示すように、半
導体基板１上のレンズ基材３の高屈折率成分をマスク材
開口領域11より溶出させて、低屈折率領域６を形成し屈
折率分布型レンズが形成されるが、このレンズにおいて
は入射光７は矢印で示す経路で集光される。したがって
フォトダイオード２は隣り合うマスク材の開口領域11の
間に配置されなければならない。一方、図４の（Ａ）に
示す第４実施例のように、半導体基板１上のレンズ基材
３の低屈折率成分をマスク材開口領域11より溶出させて
高屈折率領域５を形成して、屈折率分布型レンズを形成
した場合は、入射光７はマスク材開口領域11の直下に集
光される。したがってこの場合は、フォトダイオード２
はマスク材開口領域11の直下に配置されなければならな
い。
【００２２】屈折率分布型レンズは、更にゲル状レンズ
基材を屈折率付与の金属イオンを含有する溶液にさらし
て、該溶液からレンズ基材への金属イオンの移動として
形成することも可能である。この方法を適用した本発明
の第５の実施例を図５に基づいて説明する。まず図５の
（Ａ）に示すように、フォトダイオード２を設けた半導
体基板１上にゾル状の屈折率分布型レンズ基材３、例え
ばSi（ＯEt）4 のエタノール溶液が塗布され、更に該レ
ンズ基材３が室温保存にてゲル化された後に、レンズ基
材３上にマスク材４を形成する。ここまでの工程は第１
実施例と同様である。次いで図５の（Ｂ）に示すよう
に、レンズ基材３は屈折率付与成分である金属イオンを
高濃度に含有する溶液12、例えばZrCl2 Ｏ・８Ｈ2 Ｏ
（オキシ塩化ジルコニウム８水和物）の水溶液中にさら
される。この工程において、溶液12はマスク材４の開口
部よりゲル状レンズ基材３の細孔内に入り込み、もとも
とレンズ基材３が含んでいる液体と置換されて、金属イ
オンのレンズ基材３への拡散が進行する。金属イオンが
レンズ基材３中に所望の濃度分布となるまで拡散させた
のち、レンズ基材３は好ましくは、金属イオンを固定す
るために、例えば氷冷したメタノールにさらしてレンズ
基材中に金属の微結晶を析出したのちに、乾燥，洗浄，
焼成、マスク材４の除去の各工程を経て、図５の（Ｃ）
に示すように低屈折率領域６と高屈折率領域５とからな
る屈折率分布型レンズが得られる。
基材を屈折率付与の金属イオンを含有する溶液にさらし
て、該溶液からレンズ基材への金属イオンの移動として
形成することも可能である。この方法を適用した本発明
の第５の実施例を図５に基づいて説明する。まず図５の
（Ａ）に示すように、フォトダイオード２を設けた半導
体基板１上にゾル状の屈折率分布型レンズ基材３、例え
ばSi（ＯEt）4 のエタノール溶液が塗布され、更に該レ
ンズ基材３が室温保存にてゲル化された後に、レンズ基
材３上にマスク材４を形成する。ここまでの工程は第１
実施例と同様である。次いで図５の（Ｂ）に示すよう
に、レンズ基材３は屈折率付与成分である金属イオンを
高濃度に含有する溶液12、例えばZrCl2 Ｏ・８Ｈ2 Ｏ
（オキシ塩化ジルコニウム８水和物）の水溶液中にさら
される。この工程において、溶液12はマスク材４の開口
部よりゲル状レンズ基材３の細孔内に入り込み、もとも
とレンズ基材３が含んでいる液体と置換されて、金属イ
オンのレンズ基材３への拡散が進行する。金属イオンが
レンズ基材３中に所望の濃度分布となるまで拡散させた
のち、レンズ基材３は好ましくは、金属イオンを固定す
るために、例えば氷冷したメタノールにさらしてレンズ
基材中に金属の微結晶を析出したのちに、乾燥，洗浄，
焼成、マスク材４の除去の各工程を経て、図５の（Ｃ）
に示すように低屈折率領域６と高屈折率領域５とからな
る屈折率分布型レンズが得られる。
【００２３】なおこの第５実施例においても、第２実施
例で示したゲル状基材上にマスク材密着層を形成する方
法や、第３実施例で示したゲル状基材のレンズ形成部以
外の部分を除去する方法を適用することができる。
例で示したゲル状基材上にマスク材密着層を形成する方
法や、第３実施例で示したゲル状基材のレンズ形成部以
外の部分を除去する方法を適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、最表層が平坦で内部にマイクロレンズ
を有し、クリアモールド実装等により表面に有機材料が
隣接形成されても、マイクロレンズ効果消失による感度
低下を回避することの可能な固体撮像装置を容易に製造
することができる。また開口率が高く且つ化学的耐性の
高いマイクロレンズが得られ、信頼性の高い固体撮像装
置を容易に製造することができる。
本発明によれば、最表層が平坦で内部にマイクロレンズ
を有し、クリアモールド実装等により表面に有機材料が
隣接形成されても、マイクロレンズ効果消失による感度
低下を回避することの可能な固体撮像装置を容易に製造
することができる。また開口率が高く且つ化学的耐性の
高いマイクロレンズが得られ、信頼性の高い固体撮像装
置を容易に製造することができる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の製造方法の第１実
施例を説明するための製造工程を示す図である。
施例を説明するための製造工程を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例を説明するための製造工程
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例を説明するための製造工程
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例を説明するための固体撮像
装置の断面を示す図である。
装置の断面を示す図である。
【図５】本発明の第５実施例を説明するための製造工程
を示す図である。
を示す図である。
【図６】従来のマイクロレンズを備えた固体撮像装置の
構成例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
【図７】従来のマイクロレンズを備えた固体撮像装置の
問題点を説明するための断面図である。
問題点を説明するための断面図である。
【図８】屈折率分布型レンズの説明図である。
【図９】従来の屈折率分布型レンズ付の固体撮像装置の
構成例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
１ 半導体基板
２ フォトダイオード
３ 屈折率分布型レンズ基材
４ マスク材
５ 高屈折率領域
６ 低屈折率領域
８ 密着強化層
９ 溝部
10 平坦化層
11 マスク材開口領域
12 溶液
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板の表面領域にマトリクス状に
配設された複数の光電変換素子と、前記半導体基板上に
配設され前記各光電変換素子に対応する部分に入射光を
収束するマイクロレンズを備えた固体撮像装置の製造方
法において、前記半導体基板上にゾル状基材を塗布する
工程と、該ゾル状基材をゲル化したのちに該ゲル状基材
の構成物質の一部を部分的に溶出させる工程と、該ゲル
状基材を焼成してガラス転化する工程を含む方法で屈折
率分布型のマイクロレンズを形成することを特徴とする
固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板の表面領域にマトリクス状に
配設された複数の光電変換素子と、前記半導体基板上に
配設され前記各光電変換素子に対応する部分に入射光を
収束するマイクロレンズを備えた固体撮像装置の製造方
法において、前記半導体基板上にゾル状基材を塗布する
工程と、該ゾル状基材をゲル化したのちに該ゲル状基材
へ外部より屈折率付与物質を導入する工程と、該ゲル状
基材を焼成してガラス転化する工程を含む方法で屈折率
分布型のマイクロレンズを形成することを特徴とする固
体撮像装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記ゾル状基材を半導体基板上に塗布し
ゲル化したのちに、該ゲル状基材上にマスク材密着層を
形成する工程を備えていることを特徴とする請求項１又
は２記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記ゲル状基材の構成物質の一部を部分
的に溶出させる工程の前に、該ゲル状基材のレンズ形成
部以外の部分を除去する工程を備えていることを特徴と
する請求項１又は３記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記ゲル状基材へ外部より屈折率付与物
質を導入する工程の前に、該ゲル状基材のレンズ形成部
以外の部分を除去する工程を備えていることを特徴とす
る請求項２又は３記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180442A JPH056988A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180442A JPH056988A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056988A true JPH056988A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=16083310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3180442A Withdrawn JPH056988A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH056988A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633527A (en) * | 1995-02-06 | 1997-05-27 | Sandia Corporation | Unitary lens semiconductor device |
| WO2005041562A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 撮像装置とその製造方法、携帯機器、及び撮像素子とその製造方法 |
| JP2012507458A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-03-29 | サン−ゴバン グラス フランス | イオン交換による集光領域を備えた板ガラス |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP3180442A patent/JPH056988A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633527A (en) * | 1995-02-06 | 1997-05-27 | Sandia Corporation | Unitary lens semiconductor device |
| WO2005041562A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 撮像装置とその製造方法、携帯機器、及び撮像素子とその製造方法 |
| US7924327B2 (en) | 2003-10-22 | 2011-04-12 | Panasonic Corporation | Imaging apparatus and method for producing the same, portable equipment, and imaging sensor and method for producing the same |
| US8218032B2 (en) | 2003-10-22 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Imaging apparatus and method for producing the same, portable equipment, and imaging sensor and method for producing the same |
| JP2012507458A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-03-29 | サン−ゴバン グラス フランス | イオン交換による集光領域を備えた板ガラス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |