JPH06188399A - 固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法 - Google Patents
固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法Info
- Publication number
- JPH06188399A JPH06188399A JP4355369A JP35536992A JPH06188399A JP H06188399 A JPH06188399 A JP H06188399A JP 4355369 A JP4355369 A JP 4355369A JP 35536992 A JP35536992 A JP 35536992A JP H06188399 A JPH06188399 A JP H06188399A
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- Japan
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- microlens
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- transparent resin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体撮像装置上に直接形成する固体撮像装置
用マイクロレンズの製造方法において、フォトリソグラ
フィー工程時における合わせずれの発生を阻止する。 【構成】 光電変換部２，Al金属膜３，パッシベーショ
ン膜４を形成た半導体基板１上に平坦層５を設けたの
ち、平坦層５上にネガ特性を有し且つ赤外波長光に感度
を有する熱軟化型樹脂膜６を形成する。次いで半導体基
板１の背面からAl金属膜３をマスクとして露光を行い、
光電変換部２上に樹脂膜６からなるレンズパターン７ａ
を自己整合的に形成し、次いでレンズパターン７ａを熱
処理して凸型マイクロレンズ７ｂを形成する。
用マイクロレンズの製造方法において、フォトリソグラ
フィー工程時における合わせずれの発生を阻止する。 【構成】 光電変換部２，Al金属膜３，パッシベーショ
ン膜４を形成た半導体基板１上に平坦層５を設けたの
ち、平坦層５上にネガ特性を有し且つ赤外波長光に感度
を有する熱軟化型樹脂膜６を形成する。次いで半導体基
板１の背面からAl金属膜３をマスクとして露光を行い、
光電変換部２上に樹脂膜６からなるレンズパターン７ａ
を自己整合的に形成し、次いでレンズパターン７ａを熱
処理して凸型マイクロレンズ７ｂを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置上に直
接形成する固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法に
関する。
接形成する固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤ等を用いた固体撮像装置
は、半導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を有し
ており、実際に光電変換に寄与する領域は、素子サイズ
に依存するが、一画素の面積に対して20〜50％程度に制
限されている。この欠点を解決する手段として、固体撮
像装置に集光マイクロレンズアレイを組み合わせ、入射
光を効率よく光電変換部に集光する方法が提案されてい
る。かかるマイクロレンズの形成方法については、例え
ば、特公昭６０−５９７５２号，特願平３−７４４４１
号，特願平３−１５７１０号等に開示されている。
は、半導体主面に光電変換部及び信号読み出し部を有し
ており、実際に光電変換に寄与する領域は、素子サイズ
に依存するが、一画素の面積に対して20〜50％程度に制
限されている。この欠点を解決する手段として、固体撮
像装置に集光マイクロレンズアレイを組み合わせ、入射
光を効率よく光電変換部に集光する方法が提案されてい
る。かかるマイクロレンズの形成方法については、例え
ば、特公昭６０−５９７５２号，特願平３−７４４４１
号，特願平３−１５７１０号等に開示されている。
【０００３】図４は、マイクロレンズ付固体撮像装置の
構成例を示す断面図である。同図において、101 はｐ型
シリコンからなる半導体基板、102 はｎ+ 型拡散領域
で、光電変換部に対応する。103 は信号検出配線用又は
遮光用としてのAl金属膜であり、該Al金属膜103 を含む
半導体基板101 の全面にパッシベーション膜104 が形成
されている。105 は該パッシベーション膜104 上に形成
された平坦層で、該平坦層105 上にマイクロレンズ106
が形成されている。
構成例を示す断面図である。同図において、101 はｐ型
シリコンからなる半導体基板、102 はｎ+ 型拡散領域
で、光電変換部に対応する。103 は信号検出配線用又は
遮光用としてのAl金属膜であり、該Al金属膜103 を含む
半導体基板101 の全面にパッシベーション膜104 が形成
されている。105 は該パッシベーション膜104 上に形成
された平坦層で、該平坦層105 上にマイクロレンズ106
が形成されている。
【０００４】上記図４に示したマイクロレンズ付固体撮
像装置のマイクロレンズ106 は、次のようなプロセスに
より形成される。すなわち、光電変換部102 ，Al金属膜
103，パッシベーション膜104 等を含む半導体基板101
上に、光学的に無色で光透過率の高い材料、例えばＰＭ
ＭＡ等の樹脂を回転塗布法により形成して平坦層105と
する。続いて、やはり光学的に無色で熱軟化性を有する
透明材料を回転塗布法により形成し、マイクロレンズ形
成部の端部をフォトリソグラフィー技術によって除去す
る。このようにして熱軟化透明材料のレンズパターンを
フォトリソグラフィーにより形成したのち、熱軟化透明
材料の熱軟化点以上の温度の熱処理によって、各透明レ
ンズパターンの周辺部にだれを生じさせ、マイクロレン
ズ106 を形成するようにしている。
像装置のマイクロレンズ106 は、次のようなプロセスに
より形成される。すなわち、光電変換部102 ，Al金属膜
103，パッシベーション膜104 等を含む半導体基板101
上に、光学的に無色で光透過率の高い材料、例えばＰＭ
ＭＡ等の樹脂を回転塗布法により形成して平坦層105と
する。続いて、やはり光学的に無色で熱軟化性を有する
透明材料を回転塗布法により形成し、マイクロレンズ形
成部の端部をフォトリソグラフィー技術によって除去す
る。このようにして熱軟化透明材料のレンズパターンを
フォトリソグラフィーにより形成したのち、熱軟化透明
材料の熱軟化点以上の温度の熱処理によって、各透明レ
ンズパターンの周辺部にだれを生じさせ、マイクロレン
ズ106 を形成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような方法で形
成されたマイクロレンズにより、固体撮像装置の受光部
における集光能力の向上が得られる。しかしながら、画
素の微細化にともない、従来の方法においては、マイク
ロレンズを形成する際のフォトリソグラフィー工程にお
ける下地受光域との合わせが、僅かでもずれることによ
り、集光率が変動する不具合が生じてしまうという問題
点がある。
成されたマイクロレンズにより、固体撮像装置の受光部
における集光能力の向上が得られる。しかしながら、画
素の微細化にともない、従来の方法においては、マイク
ロレンズを形成する際のフォトリソグラフィー工程にお
ける下地受光域との合わせが、僅かでもずれることによ
り、集光率が変動する不具合が生じてしまうという問題
点がある。
【０００６】この問題点を、図５に基づいて更に具体的
に説明する。図５において、平坦層105 の上部に形成さ
れるマイクロレンズのフォトリソグラフィー工程時、合
わせずれによって、マイクロレンズの位置が、 106ａで
示した本来の位置から 106ｂで示す位置にずれた場合、
入射光 107ａ， 107ｂ， 107ｃの中、入射光 107ｃはAl
金属膜103 によって反射されることとなり、集光能力が
本来より低下してしまう不具合が発生する。
に説明する。図５において、平坦層105 の上部に形成さ
れるマイクロレンズのフォトリソグラフィー工程時、合
わせずれによって、マイクロレンズの位置が、 106ａで
示した本来の位置から 106ｂで示す位置にずれた場合、
入射光 107ａ， 107ｂ， 107ｃの中、入射光 107ｃはAl
金属膜103 によって反射されることとなり、集光能力が
本来より低下してしまう不具合が発生する。
【０００７】本発明は、従来の固体撮像装置用マイクロ
レンズ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、フォトリソグラフィー工程時における
合わせずれが生じないようにした固体撮像装置用マイク
ロレンズの製造方法を提供することを目的とする。
レンズ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、フォトリソグラフィー工程時における
合わせずれが生じないようにした固体撮像装置用マイク
ロレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、固体撮像装置上に直接形成する
固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法において、受
光面に受光域と該受光域以外を遮光する遮光膜を有する
半導体基板の受光面に、熱軟化型の透明樹脂膜を形成す
る工程と、前記半導体基板の遮光膜をマスクとして前記
透明樹脂膜を受光域上に残存するように自己整合的に露
光・現像する工程と、受光域上に残存した透明樹脂膜を
加熱溶融し、凸レンズ形状に形成する工程とを備えるも
のである。
決するため、本発明は、固体撮像装置上に直接形成する
固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法において、受
光面に受光域と該受光域以外を遮光する遮光膜を有する
半導体基板の受光面に、熱軟化型の透明樹脂膜を形成す
る工程と、前記半導体基板の遮光膜をマスクとして前記
透明樹脂膜を受光域上に残存するように自己整合的に露
光・現像する工程と、受光域上に残存した透明樹脂膜を
加熱溶融し、凸レンズ形状に形成する工程とを備えるも
のである。
【０００９】このような工程により、受光域上に形成さ
れる透明樹脂膜は半導体基板に設けられた遮光膜をマス
クとして自己整合的に形成されることになり、露光時の
半導体基板の受光域との合わせずれによる集光能力の変
動等を抑えた、固体撮像装置用のマイクロレンズを形成
することができる。
れる透明樹脂膜は半導体基板に設けられた遮光膜をマス
クとして自己整合的に形成されることになり、露光時の
半導体基板の受光域との合わせずれによる集光能力の変
動等を抑えた、固体撮像装置用のマイクロレンズを形成
することができる。
【００１０】
【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用マイクロレンズの製造方法の第
１実施例を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。まず、図１の（Ａ）に示すように、ｐ型シリコンか
らなる半導体基板１上に、受光域となる光電変換部２
と、該光電変換部２以外の領域に形成した信号配線用又
は遮光用のAl金属膜３を設け、全面にパッシベーション
膜４を形成したのち、該パッシベーション膜４上に光学
的透明な樹脂、例えばＰＧＭＡ（ポリグリシジルメタク
リレート）などを回転塗布により所定の膜厚に形成し、
平坦層５とする。
明に係る固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法の第
１実施例を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。まず、図１の（Ａ）に示すように、ｐ型シリコンか
らなる半導体基板１上に、受光域となる光電変換部２
と、該光電変換部２以外の領域に形成した信号配線用又
は遮光用のAl金属膜３を設け、全面にパッシベーション
膜４を形成したのち、該パッシベーション膜４上に光学
的透明な樹脂、例えばＰＧＭＡ（ポリグリシジルメタク
リレート）などを回転塗布により所定の膜厚に形成し、
平坦層５とする。
【００１１】次いで、この平坦層５上にレンズ層とし
て、光学的に透明で、ネガ特性を有し且つ赤外波長領域
にホトレジスト感度を有する熱軟化型の樹脂膜６を、平
坦層５と同様な手法で形成する。続いて、半導体基板１
に対し透明な赤外波長を有する光９を用い、Al金属膜３
をマスクとして基板背面からの露光を行う。更に通常の
フォトリソグラフィー技術で用いられる現像処理を施す
ことにより、光電変換部２上にのみ選択的に樹脂膜６か
らなるレンズパターン７ａを残し、図１の（Ｂ）に示す
形状を得る。
て、光学的に透明で、ネガ特性を有し且つ赤外波長領域
にホトレジスト感度を有する熱軟化型の樹脂膜６を、平
坦層５と同様な手法で形成する。続いて、半導体基板１
に対し透明な赤外波長を有する光９を用い、Al金属膜３
をマスクとして基板背面からの露光を行う。更に通常の
フォトリソグラフィー技術で用いられる現像処理を施す
ことにより、光電変換部２上にのみ選択的に樹脂膜６か
らなるレンズパターン７ａを残し、図１の（Ｂ）に示す
形状を得る。
【００１２】最後に、マイクロレンズとなる樹脂膜６の
熱軟化点以上の温度による熱処理によって、レンズパタ
ーン７ａの周辺部にだれを生じさせ、図１の（Ｃ）に示
すように凸型マイクロレンズ７ｂを、Al金属膜３に対し
自己整合的に形成する。なお、Al金属膜３はマイクロレ
ンズ７ｂの形状を決定するマスクとなることから、遮光
特性に影響を与えない程度であれば、所望のレンズパタ
ーンとするためのレイアウト変更も可能である。
熱軟化点以上の温度による熱処理によって、レンズパタ
ーン７ａの周辺部にだれを生じさせ、図１の（Ｃ）に示
すように凸型マイクロレンズ７ｂを、Al金属膜３に対し
自己整合的に形成する。なお、Al金属膜３はマイクロレ
ンズ７ｂの形状を決定するマスクとなることから、遮光
特性に影響を与えない程度であれば、所望のレンズパタ
ーンとするためのレイアウト変更も可能である。
【００１３】次に、図２に基づいて第２の実施例につい
て説明する。まず図２の（Ａ）に示すように、第１の実
施例と同様にして、光電変換部２，Al金属膜３，パッシ
ベーション膜４を備えた半導体基板１上に平坦層５を形
成する。次いで、光学的に透明であり、赤外波長領域に
ホトレジスト感度を有し、且つポジ特性を有する樹脂膜
10を、回転塗布により所望膜厚に形成する。その後、図
２の（Ｂ）に示すように、半導体基板１の背面から赤外
波長を有する光９を用い、Al金属膜３をマスクとして露
光を行う。次いで、通常のフォトリソグラフィー技術で
用いられる現像処理によって、樹脂膜10からなる開口パ
ターン状のレンズマスクパターン11を形成する。
て説明する。まず図２の（Ａ）に示すように、第１の実
施例と同様にして、光電変換部２，Al金属膜３，パッシ
ベーション膜４を備えた半導体基板１上に平坦層５を形
成する。次いで、光学的に透明であり、赤外波長領域に
ホトレジスト感度を有し、且つポジ特性を有する樹脂膜
10を、回転塗布により所望膜厚に形成する。その後、図
２の（Ｂ）に示すように、半導体基板１の背面から赤外
波長を有する光９を用い、Al金属膜３をマスクとして露
光を行う。次いで、通常のフォトリソグラフィー技術で
用いられる現像処理によって、樹脂膜10からなる開口パ
ターン状のレンズマスクパターン11を形成する。
【００１４】続いて、レンズマスクパターン11をマスク
として、下地平坦層５の光電変換部２に対応する部分に
対し、等方的な凹状エッチング部12を、ウェットあるい
はケミカルドライエッチング等の手法によって形成す
る。次いで、樹脂膜10からなるレンズマスクパターン11
を、アッシング，硫酸等の手段により除去し、その後、
光学的に透明であり、屈折率が平坦層５より大なる樹脂
８を回転塗布等の手法により、光電変換部２上に形成さ
れた凹状エッチング部12に埋め込み、図２の（Ｃ）に示
す形状を得る。この凹状エッチング部12に埋め込まれた
樹脂８により形成された凸型レンズによって、光電変換
部２への入射光の集光能力を向上させることが可能とな
る。
として、下地平坦層５の光電変換部２に対応する部分に
対し、等方的な凹状エッチング部12を、ウェットあるい
はケミカルドライエッチング等の手法によって形成す
る。次いで、樹脂膜10からなるレンズマスクパターン11
を、アッシング，硫酸等の手段により除去し、その後、
光学的に透明であり、屈折率が平坦層５より大なる樹脂
８を回転塗布等の手法により、光電変換部２上に形成さ
れた凹状エッチング部12に埋め込み、図２の（Ｃ）に示
す形状を得る。この凹状エッチング部12に埋め込まれた
樹脂８により形成された凸型レンズによって、光電変換
部２への入射光の集光能力を向上させることが可能とな
る。
【００１５】また、第２の実施例と同様な手法を用いる
ことによって、光電変換部上でなくAl金属膜上に凹状エ
ッチング部を形成することによっても、一種のマイクロ
レンズを形成することができ、光電変換部への集光能力
を向上させることができる。
ことによって、光電変換部上でなくAl金属膜上に凹状エ
ッチング部を形成することによっても、一種のマイクロ
レンズを形成することができ、光電変換部への集光能力
を向上させることができる。
【００１６】この構成をもつ実施例を、図３に基づいて
説明する。まず第２の実施例と同様な手法により半導体
基板１に平坦層５を形成したのち、ネガ特性を有し且つ
赤外波長領域にホトレジスト感度を有する樹脂膜を塗布
形成する。次いで半導体基板１の背面からの赤外波長の
光による露光を行い、光電変換部２に対応するネガ型樹
脂膜からなるパターン13を形成する。このパターン13を
マスクとして等方性エッチングを行って、Al金属膜３上
の平坦層５に等方性エッチング部14を形成し、その後、
マスクパターン13を除去する。
説明する。まず第２の実施例と同様な手法により半導体
基板１に平坦層５を形成したのち、ネガ特性を有し且つ
赤外波長領域にホトレジスト感度を有する樹脂膜を塗布
形成する。次いで半導体基板１の背面からの赤外波長の
光による露光を行い、光電変換部２に対応するネガ型樹
脂膜からなるパターン13を形成する。このパターン13を
マスクとして等方性エッチングを行って、Al金属膜３上
の平坦層５に等方性エッチング部14を形成し、その後、
マスクパターン13を除去する。
【００１７】このようにして形成された等方性エッチン
グ部14によって得られる凹形状により、Al金属膜３の上
方に入射した光は、平坦層５の屈折率によって受光域で
ある光電変換部２へと導かれることになり、集光能力の
向上が可能となる。
グ部14によって得られる凹形状により、Al金属膜３の上
方に入射した光は、平坦層５の屈折率によって受光域で
ある光電変換部２へと導かれることになり、集光能力の
向上が可能となる。
【００１８】
【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、固体撮像装置の受光域に対して自己整
合的にマイクロレンズが形成可能となり、集光能力の変
動を抑えた固体撮像装置用マイクロレンズを形成するこ
とができる。
本発明によれば、固体撮像装置の受光域に対して自己整
合的にマイクロレンズが形成可能となり、集光能力の変
動を抑えた固体撮像装置用マイクロレンズを形成するこ
とができる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置用マイクロレンズの
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
断面図である。
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
断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を説明するための製造工程
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための製造工程
の一部を示す断面図である。
の一部を示す断面図である。
【図４】一般的なマイクロレンズ付固体撮像装置の構成
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図５】従来のマイクロレンズ付固体撮像装置における
集光率の変動が生じる態様を示す説明図である。
集光率の変動が生じる態様を示す説明図である。
１ 半導体基板 ２ 光電変換部 ３ Al金属膜 ４ パッシベーション膜 ５ 平坦層 ６ ネガ型樹脂膜 ７ａ レンズパターン ７ｂ 凸型マイクロレンズ ８ 樹脂 ９ 赤外光 10 ポジ型樹脂膜 11 レンズマスクパターン 12 凹状エッチング部 13 パターン 14 等方性エッチング部
Claims (6)
- 【請求項１】 固体撮像装置上に直接形成する固体撮像
装置用マイクロレンズの製造方法において、受光面に受
光域と該受光域以外を遮光する遮光膜を有する半導体基
板の受光面に、熱軟化型の透明樹脂膜を形成する工程
と、前記半導体基板の遮光膜をマスクとして前記透明樹
脂膜を受光域上に残存するように自己整合的に露光・現
像する工程と、受光域上に残存した透明樹脂膜を加熱溶
融し、凸レンズ形状に形成する工程とからなることを特
徴とする固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法。 - 【請求項２】 前記透明樹脂膜は、赤外波長領域の光に
ホトレジスト感度を有することを特徴とする請求項１記
載の固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法。 - 【請求項３】 前記露光工程を、赤外波長領域の光を半
導体基板の背面から照射して行うことを特徴とする請求
項２記載の固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法。 - 【請求項４】 固体撮像装置上に直接形成する固体撮像
装置用マイクロレンズの製造方法において、受光面に受
光域と該受光域以外を遮光する遮光膜を有する半導体基
板の受光面に、透明樹脂を塗布して平坦層を形成する工
程と、該平坦層上に透明樹脂膜を形成する工程と、前記
半導体基板の遮光膜をマスクとして前記透明樹脂膜を受
光域上が開口するように自己整合的に露光・現像する工
程と、前記現像工程で残存した透明樹脂膜をマスクとし
て等方性エッチングを行い前記平坦層の受光域上部分に
等方性エッチング部を形成する工程と、該等方性エッチ
ング部に平坦層を構成する透明樹脂より大なる屈折率を
もつ樹脂を埋め込み、凸レンズ形状に形成する工程とか
らなることを特徴とする固体撮像装置用マイクロレンズ
の製造方法。 - 【請求項５】 前記透明樹脂膜は、赤外波長領域の光に
ホトレジスト感度を有することを特徴とする請求項４記
載の固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法。 - 【請求項６】 前記露光工程を、赤外波長領域の光を半
導体基板の背面から照射して行うことを特徴とする請求
項５記載の固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355369A JPH06188399A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4355369A JPH06188399A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188399A true JPH06188399A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18443534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4355369A Withdrawn JPH06188399A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 固体撮像装置用マイクロレンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188399A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284710A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Nec Corp | 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4355369A patent/JPH06188399A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284710A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Nec Corp | 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置 |
| US6104021A (en) * | 1997-04-09 | 2000-08-15 | Nec Corporation | Solid state image sensing element improved in sensitivity and production cost, process of fabrication thereof and solid state image sensing device using the same |
| US6291811B1 (en) | 1997-04-09 | 2001-09-18 | Nec Corporation | Solid state image sensing element improved in sensitivity and production cost, process of fabrication thereof and solid state image sensing device using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |