JPH10173159A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像素子およびその製造方法

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JPH10173159A
JPH10173159A JP8328115A JP32811596A JPH10173159A JP H10173159 A JPH10173159 A JP H10173159A JP 8328115 A JP8328115 A JP 8328115A JP 32811596 A JP32811596 A JP 32811596A JP H10173159 A JPH10173159 A JP H10173159A
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JP
Japan
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oxide film
solid
cvd oxide
plasma cvd
forming
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JP8328115A
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English (en)
Inventor
Masunori Takamori
益教 高森
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オンチップマイクロレンズを備えた固体撮像
素子において、レンズ材料として熱可塑性樹脂を用いて
いるので、レンズ形状にバラツキが発生し、固体撮像素
子の受光感度が劣化するという課題があった。 【解決手段】 固体撮像素子は色フィルター層5上に段
差7を有し、第1プラズマCVD酸化膜8と、CVD酸
化膜9と、第2プラズマCVD酸化膜10とによりオン
チップマイクロレンズ11が形成されている。このオン
チップマイクロレンズは、熱可塑性樹脂によるものでは
なく、段差7を利用したCVD酸化膜によるオンチップ
マイクロレンズであるため、耐湿性、耐光性、微細加
工、密着性の点が優れているものである。そのため、固
体撮像素子の品質および信頼性を著しく向上させる効果
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光を電気信号に変換
する固体撮像素子およびその製造方法に関し、特に受光
部に光を集光させるためのオンチップマイクロレンズを
有した固体撮像素子およびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来のオンチップマイクロレンズを備え
た固体撮像素子について図面を参照しながら説明する。
図6は従来の固体撮像素子を示し、図6(a)は概略斜
視図、図6(b)は図6(a)のA−A1箇所の断面図
である。
【0003】図示するように、半導体基板1には電荷転
送部2と、光を受光するフォトダイオードからなる受光
部3が形成されている。そして電荷転送部2の真上に位
置するように、半導体基板1上には、アルミからなる遮
光部4が形成されている。以上のような構造により固体
撮像素子を構成していた。
【0004】また受光部3上には、カラー撮像を可能に
しているオンチップの色フィルター層5が形成されてい
る。前記受光部3の真上に位置する色フィルター層5上
には、透明な熱可塑性樹脂からなるオンチップマイクロ
レンズ6が形成されている。ここで、オンチップマイク
ロレンズ6は、各受光部の画素毎に形成されており、そ
の形成プロセスは、レジストをパターニング後、所定の
時間、加熱(140〜160℃)することで、斜視図に
示すように半円状のレンズを形成している。そのため、
オンチップマイクロレンズ作成には処理工程数が多く、
開発期間、リードタイム短縮のためには工程簡略化が必
要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のオンチップマイ
クロレンズを備えた固体撮像素子およびその製造方法に
おいては、オンチップマイクロレンズ材料としては、熱
可塑性樹脂を用い、加熱によりレンズ形成を行っている
ため、製造条件によるレンズ形状にバラツキが発生し、
結果として、固体撮像素子の受光感度が劣化するという
課題があった。
【0006】そこで本発明は、固体撮像素子の受光感度
の劣化を防止するために、レンズ形状のバラツキの発生
を防止することに着目し、変形のないオンチップマイク
ロレンズを有した固体撮像素子およびその製造方法を提
供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に電荷転送
部、受光部、およびその電荷転送部の真上に位置するよ
うに色フィルター層が形成されてなる固体撮像素子であ
って、受光部上の色フィルター層上に段差を有し、その
段差上に第1プラズマCVD酸化膜と、CVD酸化膜
と、第2プラズマCVD酸化膜とによるオンチップマイ
クロレンズが設けられているものである。
【0008】また固体撮像素子の製造方法は、半導体基
板に受光部、電荷転送部が形成された固体撮像素子に対
して、少なくとも前記半導体基板上の受光部上に色フィ
ルター層を形成する工程と、前記色フィルター上にオン
チップマイクロレンズを形成する工程とを有する固体撮
像素子の製造方法であって、前記オンチップマイクロレ
ンズを形成する工程は、前記半導体基板上の受光部に相
当する色フィルター層上にフォトレジストをパターニン
グ形成し、前記色フィルター層をエッチングし、前記受
光部上の色フィルター層上に段差を形成する工程と、シ
ランと亜酸化窒素を原材ガスとしてプラズマCVD法に
より、前記色フィルター層上に第1プラズマCVD酸化
膜を形成する工程と、前記形成した第1プラズマCVD
酸化膜上に、シランと過酸化水素を原材ガスとして、C
VD酸化膜を形成する工程と、前記CVD酸化膜上にシ
ランと亜酸化窒素を原材ガスとして、プラズマCVD法
により、第2プラズマCVD酸化膜を形成する工程とよ
りなるものである。
【0009】また第1プラズマCVD酸化膜上に、シラ
ンと過酸化水素を原材ガスとして、CVD酸化膜を形成
する工程では、屈折率の制御のために、原材ガスとして
他にメタノール等のアルコールを添加するものである。
【0010】前記構成により、固体撮像素子のオンチッ
プマイクロレンズの一部がプラズマCVD膜で形成され
ているため、耐湿性等の信頼性を向上させることができ
る。そして本発明のCVD法によるオンチップマイクロ
レンズ形成はCVD酸化膜の成長温度と周辺部との段差
部形成による自己形成型を特徴としているため、製造プ
ロセスも簡略化できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【0012】図1は本実施形態の固体撮像素子を示す断
面図である。図1に示すように、本実施形態の固体撮像
素子は、半導体基板1には電荷転送部2と、光を受光す
るフォトダイオードからなる受光部3が形成されてい
る。そして電荷転送部2の真上に位置するように、半導
体基板1上には、アルミからなる遮光部4が形成されて
いる。また受光部3上には、カラー撮像を可能にしてい
るオンチップの色フィルター層5が形成されている。こ
こで本実施形態の固体撮像素子は、色フィルター層5上
に段差7を有し、第1プラズマCVD酸化膜8と、CV
D酸化膜9と、第2プラズマCVD酸化膜10とにより
オンチップマイクロレンズ11が形成されているもので
ある。
【0013】本実施形態のオンチップマイクロレンズ1
1を構成している第1プラズマCVD酸化膜は、シラン
と亜酸化窒素を原材ガスとして、プラズマCVD法によ
り反応圧力50〜200[Pa]、成長温度200〜4
00[℃]にて、50〜300[nm]程度の膜厚であ
り、CVD酸化膜9は、シランと過酸化水素を原材ガス
として、反応圧力100〜200[Pa]、成長温度2
0〜100[℃]程度の高温にて0.5〜1.5[μ
m]程度の膜厚であり、第2プラズマCVD酸化膜10
は、シランと亜酸化窒素を原材ガスとして、プラズマC
VD法により反応圧力50〜200[Pa]、成長温度
200〜400[℃]にて、全面に50〜300[n
m]程度の膜厚である。
【0014】以上のように、本実施形態の固体撮像素子
は、オンチップマイクロレンズ11がプラズマCVD膜
で形成されているため、耐湿性等の信頼性が向上するも
のである。そして本実施形態のCVD法によるオンチッ
プマイクロレンズ11は、CVD酸化膜の成長温度と周
辺部との段差部形成による自己形成型であるため、均一
な形状のレンズを構成するものである。
【0015】次に本実施形態の固体撮像素子の製造方法
について図面を参照しながら説明する。
【0016】図2〜図5は本実施形態の固体撮像素子の
製造方法を示す工程別の断面図であり、特にオンチップ
マイクロレンズの形成工程を示すものである。
【0017】まず図2に示すように、シリコン等の半導
体基板1に電荷転送部2、受光部3、遮光部4を形成し
た固体撮像素子に対して、受光部3等の上に色フィルタ
ー層5を形成する。
【0018】そして図3に示すように、半導体基板1上
の色フィルター層5を除くようにフォトレジスト12を
パターニングし、色フィルター層5を部分的にエッチン
グする。この場合のエッチング方法は、ウエットエッチ
ング、ドライエッチングどちらでも良い。また、前記半
導体基板1上の色フィルター層5をエッチングにより完
全に取り除く必要はなく、前記受光部3上の色フィルタ
ー層5の膜厚と電荷転送部2上の色フィルター層5の膜
厚差が0.1[μm]以上になるようにエッチングすれ
ばよい。
【0019】次に図4に示すように、エッチングにより
受光部3上に相当する色フィルター層5の表面には段差
7が形成される。
【0020】そして図5に示すように、シランと亜酸化
窒素を原材ガスとして、プラズマCVD法により反応圧
力50〜200[Pa]、成長温度200〜400
[℃]にて、色フィルター層5上の全面に50〜300
[nm]程度の膜厚の第1プラズマCVD酸化膜8を形
成した後、その第1プラズマCVD酸化膜8上に、シラ
ンと過酸化水素を原材ガスとして、反応圧力100〜2
00[Pa]、成長温度20〜100[℃]程度の高温
にて0.5〜1.5[μm]程度の膜厚のCVD酸化膜
9を形成する。このとき原材ガスとして他にメタノール
等のアルコールを添加し屈折率の制御に用いても良い。
膜厚および成長温度を制御することにより、形成するオ
ンチップマイクロレンズの曲率半径を制御することが可
能であり、成長温度を変化させることにより、受光部3
上に選択的にCVD酸化膜9を成長させることができ
る。続いてシランと亜酸化窒素を原材ガスとして、プラ
ズマCVD法により、反応圧力50〜200[Pa]、
成長温度200〜400[℃]にて、前記CVD酸化膜
9上の全面に50〜300[nm]程度の膜厚の第2プ
ラズマCVD酸化膜10を形成する。その結果、第1プ
ラズマCVD酸化膜8、CVD酸化膜9、第2プラズマ
CVD酸化膜10によるオンチップマイクロレンズ11
を形成することができる。
【0021】以上のような工程により、色フィルター層
5上に段差7を有し、第1プラズマCVD酸化膜8と、
CVD酸化膜9と、第2プラズマCVD酸化膜10とに
よりオンチップマイクロレンズ11が形成された固体撮
像素子が製造できる。
【0022】以上のように本実施形態の固体撮像素子
は、従来のような熱可塑性樹脂によるオンチップマイク
ロレンズを有したものではなく、段差を利用したCVD
酸化膜によるオンチップマイクロレンズであるため、耐
湿性、耐光性、微細加工、密着性の点が優れている。そ
のため、固体撮像素子の品質および信頼性を著しく向上
させる効果が得られる。また、従来の製造プロセスに比
べ、処理工程数が少ないため、開発期間、リードタイム
の短縮ができるものである。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、固体撮像
素子のオンチップマイクロレンズがシランと過酸化水素
を原材ガスとしたCVD酸化膜で形成されているため、
レンズ形状のバラツキを防止でき、固体撮像素子の受光
感度が劣化することを防止できるものである。また従来
の熱可塑性樹脂を用いたオンチップマイクロレンズに比
べ耐湿性、耐光性、微細加工、密着性の点が優れている
ため、固体撮像素子の品質および信頼性を著しく向上さ
せる効果が得られる。また、従来の製造プロセスに比べ
処理工程数が少ないため、開発期間、リードタイムの短
縮ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の固体撮像素子を示す断面
【図2】本発明の一実施形態の固体撮像素子の製造方法
を示す断面図
【図3】本発明の一実施形態の固体撮像素子の製造方法
を示す断面図
【図4】本発明の一実施形態の固体撮像素子の製造方法
を示す断面図
【図5】本発明の一実施形態の固体撮像素子の製造方法
を示す断面図
【図6】従来の固体撮像素子を示す図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 電荷転送部 3 受光部 4 遮光部 5 色フィルター層 6 オンチップマイクロレンズ 7 段差 8 第1プラズマCVD酸化膜 9 CVD酸化膜 10 第2プラズマCVD酸化膜 11 オンチップマイクロレンズ 12 フォトレジスト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に電荷転送部、受光部、お
    よび前記電荷転送部の真上に位置するように色フィルタ
    ー層が形成されてなる固体撮像素子であって、前記受光
    部上の色フィルター層上に段差を有し、前記段差上に第
    1プラズマCVD酸化膜と、CVD酸化膜と、第2プラ
    ズマCVD酸化膜とによるオンチップマイクロレンズが
    設けられたことを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 オンチップマイクロレンズは、シランと
    過酸化水素を原材ガスとしたCVD酸化膜で形成された
    ものであることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素
    子。
  3. 【請求項3】 半導体基板に受光部、電荷転送部が形成
    された固体撮像素子に対して、少なくとも前記半導体基
    板上の受光部上に色フィルター層を形成する工程と、前
    記色フィルター上にオンチップマイクロレンズを形成す
    る工程とを有する固体撮像素子の製造方法であって、前
    記オンチップマイクロレンズを形成する工程は、前記半
    導体基板上の受光部に相当する色フィルター層上にフォ
    トレジストをパターニング形成し、前記色フィルター層
    をエッチングし、前記受光部上の色フィルター層上に段
    差を形成する工程と、シランと亜酸化窒素を原材ガスと
    してプラズマCVD法により、前記色フィルター層上に
    第1プラズマCVD酸化膜を形成する工程と、前記形成
    した第1プラズマCVD酸化膜上に、シランと過酸化水
    素を原材ガスとして、CVD酸化膜を形成する工程と、
    前記CVD酸化膜上にシランと亜酸化窒素を原材ガスと
    して、プラズマCVD法により、第2プラズマCVD酸
    化膜を形成する工程とよりなることを特徴とする固体撮
    像素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 第1プラズマCVD酸化膜上に、シラン
    と過酸化水素を原材ガスとして、CVD酸化膜を形成す
    る工程において、 屈折率の制御のために、原材ガスとして他にメタノール
    等のアルコールを添加することを特徴とする請求項3記
    載の固体撮像素子の製造方法。
JP8328115A 1996-12-09 1996-12-09 固体撮像素子およびその製造方法 Pending JPH10173159A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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