JPH11307750A - 固体撮像装置およびその検査方法および製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその検査方法および製造方法Info
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- JPH11307750A JPH11307750A JP10109739A JP10973998A JPH11307750A JP H11307750 A JPH11307750 A JP H11307750A JP 10109739 A JP10109739 A JP 10109739A JP 10973998 A JP10973998 A JP 10973998A JP H11307750 A JPH11307750 A JP H11307750A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外観検査によってマイクロレンズの形状不良
を判別可能にする。 【解決手段】 撮像領域内の光電変換素子に光を集光さ
せる集光用マイクロレンズと同一形状・同一寸法の形状
検査用マイクロレンズ19bと、その下方に位置する検
査用の下地パターン23とを、撮像領域外に配設してお
き、下地パターン23の、形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る像を観察することにより、形状検査用マイク
ロレンズ19bの形状を検査する。この検査結果はその
まま集光用マイクロレンズに対してもあてはまる。
を判別可能にする。 【解決手段】 撮像領域内の光電変換素子に光を集光さ
せる集光用マイクロレンズと同一形状・同一寸法の形状
検査用マイクロレンズ19bと、その下方に位置する検
査用の下地パターン23とを、撮像領域外に配設してお
き、下地パターン23の、形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る像を観察することにより、形状検査用マイク
ロレンズ19bの形状を検査する。この検査結果はその
まま集光用マイクロレンズに対してもあてはまる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置および
その検査方法および製造方法に関し、特に、オンチップ
マイクロレンズを有する固体撮像装置において、マイク
ロレンズの集光率等の検査を効率よく行ない得る固体撮
像装置およびその検査方法および製造方法に関する。
その検査方法および製造方法に関し、特に、オンチップ
マイクロレンズを有する固体撮像装置において、マイク
ロレンズの集光率等の検査を効率よく行ない得る固体撮
像装置およびその検査方法および製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、ビデオカメラ用や、パーソナルコ
ンピュータの画像入力カメラ用の固体撮像装置の開発が
盛んになっている。固体撮像装置が一般に広まるにつ
れ、要求される性能が高度化しており、特に多画素化と
小型化は開発における不可欠な課題となっている。例え
ば多画素化に関しては、最近一般的になってきたデジタ
ルスチルカメラ用途において、33万画素(640ドッ
ト×480ドット)から、130万画素(1280ドッ
ト×1024ドット)へと推移する様相を呈している。
また小型化に関しては、33万画素クラスでいえば、こ
れまでの主流は1/3インチフォーマット(対角5.5
mm)から、1/4インチフォーマット(対角4mm)
へと移行しつつある。
ンピュータの画像入力カメラ用の固体撮像装置の開発が
盛んになっている。固体撮像装置が一般に広まるにつ
れ、要求される性能が高度化しており、特に多画素化と
小型化は開発における不可欠な課題となっている。例え
ば多画素化に関しては、最近一般的になってきたデジタ
ルスチルカメラ用途において、33万画素(640ドッ
ト×480ドット)から、130万画素(1280ドッ
ト×1024ドット)へと推移する様相を呈している。
また小型化に関しては、33万画素クラスでいえば、こ
れまでの主流は1/3インチフォーマット(対角5.5
mm)から、1/4インチフォーマット(対角4mm)
へと移行しつつある。
【0003】このような固体撮像装置の多画素化、小型
化にともない、画素サイズの縮小が余儀なくされてい
る。前述の33万画素クラスでいえば、1/3インチフ
ォーマットでは、画素サイズは、画素が正方形であると
すれば一辺が約6.8μmであったものが、1/4イン
チフォーマットでは、画素の一辺が5.0μmとなる。
画素サイズが縮小されると、入射する光量が減ることに
なり、結果として感度の低下を招き、SN比が悪化し、
画質が劣化する。そのため、画素サイズが縮小された場
合においても、いかに感度を高く維持するかが課題とな
っている。この課題を解決するために、フォトダイオー
ド上にオンチップマイクロレンズを形成して、フォトダ
イオードへの集光率を高める構成が、従来より採用され
ている。
化にともない、画素サイズの縮小が余儀なくされてい
る。前述の33万画素クラスでいえば、1/3インチフ
ォーマットでは、画素サイズは、画素が正方形であると
すれば一辺が約6.8μmであったものが、1/4イン
チフォーマットでは、画素の一辺が5.0μmとなる。
画素サイズが縮小されると、入射する光量が減ることに
なり、結果として感度の低下を招き、SN比が悪化し、
画質が劣化する。そのため、画素サイズが縮小された場
合においても、いかに感度を高く維持するかが課題とな
っている。この課題を解決するために、フォトダイオー
ド上にオンチップマイクロレンズを形成して、フォトダ
イオードへの集光率を高める構成が、従来より採用され
ている。
【0004】ここで、従来の固体撮像素子の構成につい
て具体的に説明する。まず、従来の一般的なインターラ
イン型CCD撮像装置について説明する。なお、CCD
とは、電荷結合素子のことである。
て具体的に説明する。まず、従来の一般的なインターラ
イン型CCD撮像装置について説明する。なお、CCD
とは、電荷結合素子のことである。
【0005】図22に、インターライン型CCD撮像装
置の平面構成図を示す。撮像装置は、半導体基板の一主
面の中央部に設けられた撮像領域101と、撮像領域1
01に隣接して設けられた水平CCD102と、この水
平CCD102の出力部(電荷検出部)103とからな
り、これら以外の部分はフィールド領域108となって
いる。撮像領域101には、光を信号電荷に変換し蓄積
する光電変換素子であるフォトダイオード104が、2
次元マトリックス状に複数個配置されている。
置の平面構成図を示す。撮像装置は、半導体基板の一主
面の中央部に設けられた撮像領域101と、撮像領域1
01に隣接して設けられた水平CCD102と、この水
平CCD102の出力部(電荷検出部)103とからな
り、これら以外の部分はフィールド領域108となって
いる。撮像領域101には、光を信号電荷に変換し蓄積
する光電変換素子であるフォトダイオード104が、2
次元マトリックス状に複数個配置されている。
【0006】各フォトダイオード104の列に隣接し
て、垂直方向に信号電荷を転送する垂直CCD105が
設けられている。そして、フォトダイオード104と垂
直CCD105との間には、各フォトダイオード104
から垂直CCD105に信号電荷を読み出すための読み
出し領域106が設けられている。撮像領域101内の
上記以外の部分は素子分離領域107である。各垂直C
CD105は水平CCD102と接続されている。図2
2には図示していないが、各フォトダイオード4の上方
には、後述する集光用マイクロレンズ119がそれぞれ
設けられている。
て、垂直方向に信号電荷を転送する垂直CCD105が
設けられている。そして、フォトダイオード104と垂
直CCD105との間には、各フォトダイオード104
から垂直CCD105に信号電荷を読み出すための読み
出し領域106が設けられている。撮像領域101内の
上記以外の部分は素子分離領域107である。各垂直C
CD105は水平CCD102と接続されている。図2
2には図示していないが、各フォトダイオード4の上方
には、後述する集光用マイクロレンズ119がそれぞれ
設けられている。
【0007】図23に、このようなCCD撮像装置の1
つの画素の断面図を示す。N型基板109上にP型ウェ
ル110が形成され、P型ウェル110内には光電変換
を行い生じた信号電荷を蓄積するN型フォトダイオード
層(フォトダイオード)104と、電荷を垂直方向に転
送するN型垂直CCD埋め込み層102と、フォトダイ
オード104から垂直CCD埋め込み層112に電荷を
読み出す読み出し領域106とが形成されている。垂直
CCD埋め込み層112の下部には、P型垂直CCDウ
ェル層113が、また、フォトダイオード104表面と
素子分離領域107には高濃度P型不純物層114が形
成されている。垂直CCD埋め込み層112上には、絶
縁膜115を介して垂直CCD転送電極116が形成さ
れ、その上部には、さらに絶縁膜115を介して遮光膜
117が形成されており、フォトダイオード104上に
遮光膜開口118が設けられている。前記した垂直CC
D105は、垂直CCD埋め込み層112、P型垂直C
CDウェル層113、垂直CCD転送電極116等から
なる。
つの画素の断面図を示す。N型基板109上にP型ウェ
ル110が形成され、P型ウェル110内には光電変換
を行い生じた信号電荷を蓄積するN型フォトダイオード
層(フォトダイオード)104と、電荷を垂直方向に転
送するN型垂直CCD埋め込み層102と、フォトダイ
オード104から垂直CCD埋め込み層112に電荷を
読み出す読み出し領域106とが形成されている。垂直
CCD埋め込み層112の下部には、P型垂直CCDウ
ェル層113が、また、フォトダイオード104表面と
素子分離領域107には高濃度P型不純物層114が形
成されている。垂直CCD埋め込み層112上には、絶
縁膜115を介して垂直CCD転送電極116が形成さ
れ、その上部には、さらに絶縁膜115を介して遮光膜
117が形成されており、フォトダイオード104上に
遮光膜開口118が設けられている。前記した垂直CC
D105は、垂直CCD埋め込み層112、P型垂直C
CDウェル層113、垂直CCD転送電極116等から
なる。
【0008】このような半導体基板上に、平坦化層12
0が形成され、その上に各遮光膜開口118に対応して
集光用マイクロレンズ119が形成されている。この集
光用マイクロレンズ119は光学的に凸レンズの働きを
して、入射光121が遮光膜開口118を通過してフォ
トダイオード104に集光することにより、感度の向上
を図るものである。なお、図23には、均一な物質から
なる平坦化層20を有する構成を、図24には、平坦化
層120内に画素ごとの所望の色層122が形成されて
いるカラー撮像装置の構成を示している。なお、図24
に示す構成は、色層122以外は図23と同じ構成であ
る。
0が形成され、その上に各遮光膜開口118に対応して
集光用マイクロレンズ119が形成されている。この集
光用マイクロレンズ119は光学的に凸レンズの働きを
して、入射光121が遮光膜開口118を通過してフォ
トダイオード104に集光することにより、感度の向上
を図るものである。なお、図23には、均一な物質から
なる平坦化層20を有する構成を、図24には、平坦化
層120内に画素ごとの所望の色層122が形成されて
いるカラー撮像装置の構成を示している。なお、図24
に示す構成は、色層122以外は図23と同じ構成であ
る。
【0009】次に、この撮像装置の形成方法の一例を示
す。図25に示すように、詳述しないが、半導体基板1
09上に、前述のP型ウェル110、フォトダイオード
104、垂直CCD埋め込み層112および垂直CCD
ウェル層113、高濃度P型不純物層114などを、一
般的におこなわれている半導体製造工程により形成す
る。そして、その上に絶縁膜115を形成する。
す。図25に示すように、詳述しないが、半導体基板1
09上に、前述のP型ウェル110、フォトダイオード
104、垂直CCD埋め込み層112および垂直CCD
ウェル層113、高濃度P型不純物層114などを、一
般的におこなわれている半導体製造工程により形成す
る。そして、その上に絶縁膜115を形成する。
【0010】次に、図26に示すように、垂直CCD転
送電極116、遮光膜117、遮光膜開口118などを
形成し、撮像装置の下地を完成させる。そして、図27
に示すように、半導体製造工程により形成された撮像装
置の下地上に、例えばアクリル系樹脂からなる平坦化層
120を形成する。単板カラーの撮像装置の場合、画素
ごとに所望の色層(顔料系材料の色層または染色系材料
の色層)122を形成する(ただし、単板カラー以外の
撮像装置では、この色層122を形成しない場合もあ
る)。さらに、色層122形成後の平坦性を保つため
に、再び平坦化層120を形成する場合もある。その
後、図28に示すように、リソグラフィ技術をもちい
て、各遮光膜開口118のそれぞれの上方、凸レンズと
なる部分に、例えばアクリル系材料からなる樹脂のパタ
ーニングをおこなう。この樹脂が集光用マイクロレンズ
119の基材119aである。その後、例えば熱による
リフローなどの加工により、図24に示すように所望の
曲率をもつ凸レンズ型の集光用マイクロレンズ119を
形成して、撮像装置が完成する。
送電極116、遮光膜117、遮光膜開口118などを
形成し、撮像装置の下地を完成させる。そして、図27
に示すように、半導体製造工程により形成された撮像装
置の下地上に、例えばアクリル系樹脂からなる平坦化層
120を形成する。単板カラーの撮像装置の場合、画素
ごとに所望の色層(顔料系材料の色層または染色系材料
の色層)122を形成する(ただし、単板カラー以外の
撮像装置では、この色層122を形成しない場合もあ
る)。さらに、色層122形成後の平坦性を保つため
に、再び平坦化層120を形成する場合もある。その
後、図28に示すように、リソグラフィ技術をもちい
て、各遮光膜開口118のそれぞれの上方、凸レンズと
なる部分に、例えばアクリル系材料からなる樹脂のパタ
ーニングをおこなう。この樹脂が集光用マイクロレンズ
119の基材119aである。その後、例えば熱による
リフローなどの加工により、図24に示すように所望の
曲率をもつ凸レンズ型の集光用マイクロレンズ119を
形成して、撮像装置が完成する。
【0011】集光用マイクロレンズ119の凸レンズ形
状および寸法は、入射光121をフォトダイオード10
4上にすべて集光させ得るように設定されている。集光
用マイクロレンズ119を形成するにあたっては、事前
に光学シミュレーションなどにより、適切な平坦化層1
20の厚さと、集光用マイクロレンズ119の高さおよ
び幅を決定しておく。そして、製造工程においては、平
坦層120の膜厚や集光用マイクロレンズ119の高さ
については、例えばアクリル系樹脂の塗布時の膜厚をモ
ニターし、適切な膜厚であることを確認しながら形成を
行なうことにより管理する。また、集光用マイクロレン
ズ119の凸レンズ曲面の形成においては、リソグラフ
ィ技術におけるパターニングの形状をモニタすること、
および、リフロー工程における温度および時間を管理す
ることにより、所望の形状を得ている。
状および寸法は、入射光121をフォトダイオード10
4上にすべて集光させ得るように設定されている。集光
用マイクロレンズ119を形成するにあたっては、事前
に光学シミュレーションなどにより、適切な平坦化層1
20の厚さと、集光用マイクロレンズ119の高さおよ
び幅を決定しておく。そして、製造工程においては、平
坦層120の膜厚や集光用マイクロレンズ119の高さ
については、例えばアクリル系樹脂の塗布時の膜厚をモ
ニターし、適切な膜厚であることを確認しながら形成を
行なうことにより管理する。また、集光用マイクロレン
ズ119の凸レンズ曲面の形成においては、リソグラフ
ィ技術におけるパターニングの形状をモニタすること、
および、リフロー工程における温度および時間を管理す
ることにより、所望の形状を得ている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前記のように集光用マ
イクロレンズ119の製造工程において管理を行なって
も、平坦化膜120の厚さや集光用マイクロレンズ11
9の形状が適切に形成されない場合がある。この場合、
光学顕微鏡による外観検査を行なって、集光用マイクロ
レンズの形状が不良であることが分かった場合は、不良
と判断する。不良と判断された撮像装置は、アクリル系
樹脂からなる集光用マイクロレンズ119や平坦化層1
20を一旦除去して、再度、形成し直している。
イクロレンズ119の製造工程において管理を行なって
も、平坦化膜120の厚さや集光用マイクロレンズ11
9の形状が適切に形成されない場合がある。この場合、
光学顕微鏡による外観検査を行なって、集光用マイクロ
レンズの形状が不良であることが分かった場合は、不良
と判断する。不良と判断された撮像装置は、アクリル系
樹脂からなる集光用マイクロレンズ119や平坦化層1
20を一旦除去して、再度、形成し直している。
【0013】しかし、光学顕微鏡による外観検査によっ
てチェックできる項目は、目視で判別可能なごくはっき
りした形状不良、例えば、分離されるべき集光用マイク
ロレンズ119同士が互いに接触しているといった形状
不良のみである。
てチェックできる項目は、目視で判別可能なごくはっき
りした形状不良、例えば、分離されるべき集光用マイク
ロレンズ119同士が互いに接触しているといった形状
不良のみである。
【0014】外観検査において不良とチェックされなか
った撮像装置は、その後、撮像装置を実際に駆動する実
駆動検査が行われる。この検査においては、撮像装置の
電気光学的特性が測定される。この実駆動検査は、1チ
ップごとにおこなわれるうえ、検査のテスティングに時
間がかかるなど煩雑なものである。
った撮像装置は、その後、撮像装置を実際に駆動する実
駆動検査が行われる。この検査においては、撮像装置の
電気光学的特性が測定される。この実駆動検査は、1チ
ップごとにおこなわれるうえ、検査のテスティングに時
間がかかるなど煩雑なものである。
【0015】この実駆動検査において不良と判断される
撮像装置は、実際には集光用マイクロレンズ119が形
状不良であり、本来は外観検査によりチェックされるべ
きものである場合がある。しかし、前記の通り、光学顕
微鏡を用いた検査では微細な形状不良は見逃されてしま
う場合が多く、実駆動検査によりはじめて不良が発見さ
れることがある。この場合、外観検査時に不良が見逃さ
れてしまったために、テスティング時間が膨大にかか
り、製造工程のターン・アラウンド・タイム(TAT)
を落とすことになり、製造効率に多大な損失を与える。
撮像装置は、実際には集光用マイクロレンズ119が形
状不良であり、本来は外観検査によりチェックされるべ
きものである場合がある。しかし、前記の通り、光学顕
微鏡を用いた検査では微細な形状不良は見逃されてしま
う場合が多く、実駆動検査によりはじめて不良が発見さ
れることがある。この場合、外観検査時に不良が見逃さ
れてしまったために、テスティング時間が膨大にかか
り、製造工程のターン・アラウンド・タイム(TAT)
を落とすことになり、製造効率に多大な損失を与える。
【0016】そこで本発明の目的は、外観検査によって
マイクロレンズの形状不良をより確実に判別可能にする
固体撮像装置およびその検査方法および製造方法を提供
することにある。
マイクロレンズの形状不良をより確実に判別可能にする
固体撮像装置およびその検査方法および製造方法を提供
することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板の主面の撮像領域内に配列された複数の
光電変換素子と、前記光電変換素子の上方に配設され、
該光電変換素子に光を集光させる集光用マイクロレンズ
と、前記半導体基板の前記主面の前記撮像領域外に配設
されている、前記集光用マイクロレンズと同一形状の形
状検査用マイクロレンズとを有することを特徴とする。
この構成によると、撮像のために実際に用いられる集光
用マイクロレンズを用いずに、撮像領域外に設けられた
形状検査用マイクロレンズを用いて外観検査を行なうこ
とができる。従って、撮像領域外に、形状検査用マイク
ロレンズの外観検査を容易にするための加工が可能であ
る。
は、半導体基板の主面の撮像領域内に配列された複数の
光電変換素子と、前記光電変換素子の上方に配設され、
該光電変換素子に光を集光させる集光用マイクロレンズ
と、前記半導体基板の前記主面の前記撮像領域外に配設
されている、前記集光用マイクロレンズと同一形状の形
状検査用マイクロレンズとを有することを特徴とする。
この構成によると、撮像のために実際に用いられる集光
用マイクロレンズを用いずに、撮像領域外に設けられた
形状検査用マイクロレンズを用いて外観検査を行なうこ
とができる。従って、撮像領域外に、形状検査用マイク
ロレンズの外観検査を容易にするための加工が可能であ
る。
【0018】前記形状検査用マイクロレンズの下方に、
検査用の下地パターンが形成されていることが好まし
い。この構成によると、下地パターンを利用して、形状
検査用マイクロレンズを精度よく外観検査することがで
きる。
検査用の下地パターンが形成されていることが好まし
い。この構成によると、下地パターンを利用して、形状
検査用マイクロレンズを精度よく外観検査することがで
きる。
【0019】前記下地パターンが、金属膜パターンまた
はポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差によるパ
ターンのいずれかからなっていてもよい。
はポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差によるパ
ターンのいずれかからなっていてもよい。
【0020】前記形状検査用マイクロレンズが複数配置
されており、それぞれの前記形状検査用マイクロレンズ
に対応する前記下地パターンの大きさが異なっていても
よい。
されており、それぞれの前記形状検査用マイクロレンズ
に対応する前記下地パターンの大きさが異なっていても
よい。
【0021】前記下地パターンは、全て前記形状検査用
マイクロレンズよりも小さいことが好ましい。
マイクロレンズよりも小さいことが好ましい。
【0022】複数の前記形状検査用マイクロレンズが列
をなすように配置されており、該形状検査用マイクロレ
ンズの配列方向に沿って延びる細長い四角形状の前記下
地パターンが形成されていてもよい。その場合、前記下
地パターンの幅が、前記形状検査用マイクロレンズの幅
よりも小さいことが好ましい。
をなすように配置されており、該形状検査用マイクロレ
ンズの配列方向に沿って延びる細長い四角形状の前記下
地パターンが形成されていてもよい。その場合、前記下
地パターンの幅が、前記形状検査用マイクロレンズの幅
よりも小さいことが好ましい。
【0023】さらに、前記形状検査用マイクロレンズの
列が複数設けられており、該形状検査用マイクロレンズ
列ごとに、前記下地パターンの幅が異なることが好まし
い。前記下地パターンが長方形形状であってもよい。ま
た、前記下地パターンが、一端から他端に向かって徐々
に幅が細くなる細長い台形形状であってもよい。
列が複数設けられており、該形状検査用マイクロレンズ
列ごとに、前記下地パターンの幅が異なることが好まし
い。前記下地パターンが長方形形状であってもよい。ま
た、前記下地パターンが、一端から他端に向かって徐々
に幅が細くなる細長い台形形状であってもよい。
【0024】また、本発明の固体撮像装置の検査方法
は、前記したいずれかの構成の固体撮像装置に関し、前
記下地パターンの、前記形状検査用マイクロレンズに映
る像を観察することにより、前記形状検査用マイクロレ
ンズの形状を検査することを特徴とする。
は、前記したいずれかの構成の固体撮像装置に関し、前
記下地パターンの、前記形状検査用マイクロレンズに映
る像を観察することにより、前記形状検査用マイクロレ
ンズの形状を検査することを特徴とする。
【0025】また、本発明の固体撮像装置の製造方法
は、半導体基板の主面の撮像領域内に複数の光電変換素
子を配列する工程と、前記光電変換素子の上方に、前記
光電変換素子に光を集光させる集光用マイクロレンズ
を、前記半導体基板の前記主面の前記撮像領域外に、前
記集光用マイクロレンズと同一形状の形状検査用マイク
ロレンズをそれぞれ形成する工程とを含む。
は、半導体基板の主面の撮像領域内に複数の光電変換素
子を配列する工程と、前記光電変換素子の上方に、前記
光電変換素子に光を集光させる集光用マイクロレンズ
を、前記半導体基板の前記主面の前記撮像領域外に、前
記集光用マイクロレンズと同一形状の形状検査用マイク
ロレンズをそれぞれ形成する工程とを含む。
【0026】そして、前記集光用マイクロレンズと、前
記形状検査用マイクロレンズとを同時に形成することが
好ましい。
記形状検査用マイクロレンズとを同時に形成することが
好ましい。
【0027】さらに、前記半導体基板の前記主面の前記
撮像領域外に、検査用の下地パターンを形成し、その後
で前記下地パターン上に前記形状検査用マイクロレンズ
を形成することが好ましい。
撮像領域外に、検査用の下地パターンを形成し、その後
で前記下地パターン上に前記形状検査用マイクロレンズ
を形成することが好ましい。
【0028】前記下地パターンを、金属膜パターンまた
はポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差によるパ
ターンのいずれかにより形成してもよい。
はポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差によるパ
ターンのいずれかにより形成してもよい。
【0029】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の固体撮像装置の
第1の実施形態を示す平面図である。本実施形態の、後
述する形状検査用マイクロレンズ19bおよび下地パタ
ーン23以外の構成は、前記した従来の構成と実質的に
同一であるので、ここでは簡単に説明する。
第1の実施形態を示す平面図である。本実施形態の、後
述する形状検査用マイクロレンズ19bおよび下地パタ
ーン23以外の構成は、前記した従来の構成と実質的に
同一であるので、ここでは簡単に説明する。
【0030】半導体基板(N型基板:図3〜7参照)の
一方の主面の中央部に、撮像領域1が設けられ、撮像領
域1に隣接して水平CCD2と、この水平CCD2の出
力部(電荷検出部)3とが設けられている。これら以外
の部分はフィールド領域8となっている。撮像領域1に
は、フォトダイオード(光電変換素子)4が、2次元マ
トリックス状に複数個配置されている。各フォトダイオ
ード4の列に隣接して、垂直CCD(電荷結合素子)5
が設けられている。そして、フォトダイオード4と垂直
CCD5との間には、読み出し領域6が設けられてい
る。撮像領域1内の上記以外の部分は素子分離領域7で
ある。各垂直CCD5は水平CCD2と接続されてい
る。この図では図示していないが、各フォトダイオード
4の上方には、後述する集光用マイクロレンズ19a
(図3参照)がそれぞれ設けられている。
一方の主面の中央部に、撮像領域1が設けられ、撮像領
域1に隣接して水平CCD2と、この水平CCD2の出
力部(電荷検出部)3とが設けられている。これら以外
の部分はフィールド領域8となっている。撮像領域1に
は、フォトダイオード(光電変換素子)4が、2次元マ
トリックス状に複数個配置されている。各フォトダイオ
ード4の列に隣接して、垂直CCD(電荷結合素子)5
が設けられている。そして、フォトダイオード4と垂直
CCD5との間には、読み出し領域6が設けられてい
る。撮像領域1内の上記以外の部分は素子分離領域7で
ある。各垂直CCD5は水平CCD2と接続されてい
る。この図では図示していないが、各フォトダイオード
4の上方には、後述する集光用マイクロレンズ19a
(図3参照)がそれぞれ設けられている。
【0031】フィールド領域8には、後述する下地パタ
ーン23が形成され、その下地パターン23上に形状検
査用マイクロレンズ19bが設けられている。形状検査
用マイクロレンズ19bは、集光用マイクロレンズ19
aと同時に形成され同一形状である。
ーン23が形成され、その下地パターン23上に形状検
査用マイクロレンズ19bが設けられている。形状検査
用マイクロレンズ19bは、集光用マイクロレンズ19
aと同時に形成され同一形状である。
【0032】図2にこのようなCCD撮像装置の形状検
査用マイクロレンズ19bの部分の拡大図が、図3に撮
像領域1の集光用マイクロレンズ19aが形成されてい
る部分と、フィールド領域8の形状検査用マイクロレン
ズ19bが形成されている部分とを示す拡大断面図が、
それぞれ示されている。撮像領域1の構成は、従来の技
術として説明した撮像装置の撮像領域101(図22参
照)の構成と実質的に同一であるので、簡単に説明す
る。
査用マイクロレンズ19bの部分の拡大図が、図3に撮
像領域1の集光用マイクロレンズ19aが形成されてい
る部分と、フィールド領域8の形状検査用マイクロレン
ズ19bが形成されている部分とを示す拡大断面図が、
それぞれ示されている。撮像領域1の構成は、従来の技
術として説明した撮像装置の撮像領域101(図22参
照)の構成と実質的に同一であるので、簡単に説明す
る。
【0033】撮像領域1においては、N型基板9上にP
型ウェル10が形成され、P型ウェル10内にはN型フ
ォトダイオード層(フォトダイオード)4と、N型垂直
CCD埋め込み層12と、読み出し領域6とが形成され
ている。垂直CCD埋め込み層12の下部には、P型垂
直CCDウェル層13が、また、フォトダイオード4表
面と素子分離領域7には高濃度P型不純物層14が形成
されている。垂直CCD埋め込み層12上には、絶縁膜
15を介して垂直CCD転送電極16が形成され、その
上部にさらに設けられた絶縁膜15を介して遮光膜17
が形成されており、フォトダイオード4上の一部に遮光
膜開口18が設けられている。前記した垂直CCD5
は、垂直CCD埋め込み層12、P型垂直CCDウェル
層13、垂直CCD転送電極16からなる。
型ウェル10が形成され、P型ウェル10内にはN型フ
ォトダイオード層(フォトダイオード)4と、N型垂直
CCD埋め込み層12と、読み出し領域6とが形成され
ている。垂直CCD埋め込み層12の下部には、P型垂
直CCDウェル層13が、また、フォトダイオード4表
面と素子分離領域7には高濃度P型不純物層14が形成
されている。垂直CCD埋め込み層12上には、絶縁膜
15を介して垂直CCD転送電極16が形成され、その
上部にさらに設けられた絶縁膜15を介して遮光膜17
が形成されており、フォトダイオード4上の一部に遮光
膜開口18が設けられている。前記した垂直CCD5
は、垂直CCD埋め込み層12、P型垂直CCDウェル
層13、垂直CCD転送電極16からなる。
【0034】本実施形態のフィールド領域8において
は、N型基板9上にP型ウェル10が形成され、さらに
絶縁膜15が形成されている。そして、金属膜からなる
下地パターン23が形成されている。
は、N型基板9上にP型ウェル10が形成され、さらに
絶縁膜15が形成されている。そして、金属膜からなる
下地パターン23が形成されている。
【0035】それから、撮像領域1およびフィールド領
域8の両方に、平坦化層20および色層22が形成さ
れ、その上に、撮像領域1の各遮光膜開口18とフィー
ルド領域8の下地パターン23とにそれぞれ対応してマ
イクロレンズ(凸レンズ)19が形成されている。
域8の両方に、平坦化層20および色層22が形成さ
れ、その上に、撮像領域1の各遮光膜開口18とフィー
ルド領域8の下地パターン23とにそれぞれ対応してマ
イクロレンズ(凸レンズ)19が形成されている。
【0036】この撮像装置の製造工程について説明する
と、まず図4に示すように、半導体基板9の撮像領域1
に、P型ウェル10、フォトダイオード4、垂直CCD
埋め込み層12および垂直CCDウェル層13、高濃度
P型不純物層14、絶縁膜15が、通常の半導体製造工
程により形成される。一方、フィールド領域8には、撮
像領域1と同時にP型ウェル10および絶縁膜15が形
成される。
と、まず図4に示すように、半導体基板9の撮像領域1
に、P型ウェル10、フォトダイオード4、垂直CCD
埋め込み層12および垂直CCDウェル層13、高濃度
P型不純物層14、絶縁膜15が、通常の半導体製造工
程により形成される。一方、フィールド領域8には、撮
像領域1と同時にP型ウェル10および絶縁膜15が形
成される。
【0037】次に、図5に示すように、撮像領域1に
は、垂直CCD転送電極16、遮光膜17、遮光膜開口
18などが形成される。一方、フィールド領域8には、
金属膜がパターニングされて下地パターン23が形成さ
れる。こうして、撮像装置の下地が完成する。
は、垂直CCD転送電極16、遮光膜17、遮光膜開口
18などが形成される。一方、フィールド領域8には、
金属膜がパターニングされて下地パターン23が形成さ
れる。こうして、撮像装置の下地が完成する。
【0038】次に、図6に示すように、半導体製造工程
において形成された撮像装置の下地上に、アクリル系樹
脂などからなる平坦化層20が形成される。単板カラー
の撮像装置であれば、画素ごとに所望の色層22を形成
する。さらに、色層形成後の平坦性を保つために、もう
一度平坦化層20を形成する。その後、図7に示すよう
に、リソグラフィ技術をもちいて、各遮光膜開口18の
それぞれの上方および下地パターン23の上方に、樹脂
のパターニングをおこなう。この樹脂がマイクロレンズ
19の基材25となる。その後、例えば熱によるリフロ
ーにより、所望の曲率をもつ凸レンズ型になるように加
工してマイクロレンズ19が完成する(図3参照)。な
お、撮像領域1に設けられたマイクロレンズが集光用マ
イクロレンズ19a、フィールド領域8に設けられたマ
イクロレンズが形状検査用マイクロレンズ19bであ
り、両者を総称してマイクロレンズ19と表している。
において形成された撮像装置の下地上に、アクリル系樹
脂などからなる平坦化層20が形成される。単板カラー
の撮像装置であれば、画素ごとに所望の色層22を形成
する。さらに、色層形成後の平坦性を保つために、もう
一度平坦化層20を形成する。その後、図7に示すよう
に、リソグラフィ技術をもちいて、各遮光膜開口18の
それぞれの上方および下地パターン23の上方に、樹脂
のパターニングをおこなう。この樹脂がマイクロレンズ
19の基材25となる。その後、例えば熱によるリフロ
ーにより、所望の曲率をもつ凸レンズ型になるように加
工してマイクロレンズ19が完成する(図3参照)。な
お、撮像領域1に設けられたマイクロレンズが集光用マ
イクロレンズ19a、フィールド領域8に設けられたマ
イクロレンズが形状検査用マイクロレンズ19bであ
り、両者を総称してマイクロレンズ19と表している。
【0039】集光用マイクロレンズ19aの凸レンズ形
状および寸法は、撮像領域1において入射光がフォトダ
イオード4上にすべて集光されるように設定されてい
る。フィールド領域8の外観検査用マイクロレンズ19
bは、集光用マイクロレンズ19aと全く同じ工程で同
時に形成されるので、両マイクロレンズ19は同一形状
かつ同一寸法となっている。具体的には、マイクロレン
ズ19を形成するにあたって、事前に光学シミュレーシ
ョンなどにより、マイクロレンズ19の高さおよび幅を
決定しておく。そして、例えばアクリル系樹脂の塗布時
の膜厚をモニターし、適切な膜厚であることを確認しな
がら形成を行なうことによりマイクロレンズ19の高さ
を管理する。また、マイクロレンズ19の凸レンズ曲面
の形成においては、リソグラフィ技術におけるパターニ
ングの形状をモニターすることと、リフロー工程におけ
る温度および時間を管理することにより、曲面形状を管
理している。しかし、厳密な管理の下で形成したつもり
でも、製造誤差等によりマイクロレンズ19の形状また
は寸法が狂ってしまう場合がある。そこで本実施形態で
は、下地パターン23と形状検査用マイクロレンズ19
bを用いて、外観検査が行われる。
状および寸法は、撮像領域1において入射光がフォトダ
イオード4上にすべて集光されるように設定されてい
る。フィールド領域8の外観検査用マイクロレンズ19
bは、集光用マイクロレンズ19aと全く同じ工程で同
時に形成されるので、両マイクロレンズ19は同一形状
かつ同一寸法となっている。具体的には、マイクロレン
ズ19を形成するにあたって、事前に光学シミュレーシ
ョンなどにより、マイクロレンズ19の高さおよび幅を
決定しておく。そして、例えばアクリル系樹脂の塗布時
の膜厚をモニターし、適切な膜厚であることを確認しな
がら形成を行なうことによりマイクロレンズ19の高さ
を管理する。また、マイクロレンズ19の凸レンズ曲面
の形成においては、リソグラフィ技術におけるパターニ
ングの形状をモニターすることと、リフロー工程におけ
る温度および時間を管理することにより、曲面形状を管
理している。しかし、厳密な管理の下で形成したつもり
でも、製造誤差等によりマイクロレンズ19の形状また
は寸法が狂ってしまう場合がある。そこで本実施形態で
は、下地パターン23と形状検査用マイクロレンズ19
bを用いて、外観検査が行われる。
【0040】本実施形態の下地パターン23は、フィー
ルド領域8上に金属膜をパターニングすることにより形
成されている。図2に示すように、この下地パターン2
3は、個々の形状検査用マイクロレンズ19b毎に大き
さの異なる正方形パターンである。図8は、複数の下地
パターン23および平坦化層20および形状検査用マイ
クロレンズ19bの正面断面図であり、入射光21の入
射する様子を示している。なお、簡略化のため、断面図
では色層22を省略して図示している。
ルド領域8上に金属膜をパターニングすることにより形
成されている。図2に示すように、この下地パターン2
3は、個々の形状検査用マイクロレンズ19b毎に大き
さの異なる正方形パターンである。図8は、複数の下地
パターン23および平坦化層20および形状検査用マイ
クロレンズ19bの正面断面図であり、入射光21の入
射する様子を示している。なお、簡略化のため、断面図
では色層22を省略して図示している。
【0041】次に、この下地パターン23を用いた形状
検査用マイクロレンズ19bの形状検査方法を説明す
る。図2,8に示す形状検査用の下地パターン23およ
び形状検査用マイクロレンズ19bを、顕微鏡を用いて
観察する。この時、形状検査用マイクロレンズ19bの
形状により、下地パターン23の見え方が異なってくる
ので、その見え方により形状検査用マイクロレンズ19
bの形状の検査を行うことができる。例えば、図9に示
すように、所定の大きさの下地パターン23が、形状検
査用マイクロレンズ19bいっぱいに拡大されて見える
状態であれば、集光率の高い適正な形状のマイクロレン
ズ19が形成されていると判定できる。なお、平面図中
において、下地パターンの形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る像は、クロスハッチングにより示されてい
る。
検査用マイクロレンズ19bの形状検査方法を説明す
る。図2,8に示す形状検査用の下地パターン23およ
び形状検査用マイクロレンズ19bを、顕微鏡を用いて
観察する。この時、形状検査用マイクロレンズ19bの
形状により、下地パターン23の見え方が異なってくる
ので、その見え方により形状検査用マイクロレンズ19
bの形状の検査を行うことができる。例えば、図9に示
すように、所定の大きさの下地パターン23が、形状検
査用マイクロレンズ19bいっぱいに拡大されて見える
状態であれば、集光率の高い適正な形状のマイクロレン
ズ19が形成されていると判定できる。なお、平面図中
において、下地パターンの形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る像は、クロスハッチングにより示されてい
る。
【0042】一方、同様に顕微鏡を用いて観察した時
に、同じ下地パターン23が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に小さく見える場合、
形状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が
正確でないと判定される。その場合、図2に示すよう
に、本実施形態では大きさの少しずつ異なる正方形状の
複数の下地パターン23が形成されているので、どの大
きさの下地パターン23が形状検査用マイクロレンズ1
9bいっぱいに拡大されて見えるかを調べることによ
り、その撮像装置のマイクロレンズ19がどのような形
状であるか、すなわち所望の形状に対する誤差がどの程
度であるかが確認できる。さらに、この下地パターン2
3を基準として一定の許容誤差範囲を設定することがで
き、形成されたマイクロレンズ19の良否判断を行なう
ようにすることができる。なお、前記した本実施形態の
製造方法によると、両マイクロレンズ19は同一形状か
つ同一寸法に形成されるので、形状検査用マイクロレン
ズ19bによる検査結果が、集光用マイクロレンズ19
aにそのままあてはまる。
に、同じ下地パターン23が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に小さく見える場合、
形状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が
正確でないと判定される。その場合、図2に示すよう
に、本実施形態では大きさの少しずつ異なる正方形状の
複数の下地パターン23が形成されているので、どの大
きさの下地パターン23が形状検査用マイクロレンズ1
9bいっぱいに拡大されて見えるかを調べることによ
り、その撮像装置のマイクロレンズ19がどのような形
状であるか、すなわち所望の形状に対する誤差がどの程
度であるかが確認できる。さらに、この下地パターン2
3を基準として一定の許容誤差範囲を設定することがで
き、形成されたマイクロレンズ19の良否判断を行なう
ようにすることができる。なお、前記した本実施形態の
製造方法によると、両マイクロレンズ19は同一形状か
つ同一寸法に形成されるので、形状検査用マイクロレン
ズ19bによる検査結果が、集光用マイクロレンズ19
aにそのままあてはまる。
【0043】なお、下地パターン23の形状は正方形に
限られず、円形、菱形、三角形、星形、多角形などにす
ることができる。ただし、下地パターン23の形成(パ
ターニング)を簡単にするため、あまり複雑な形状にす
ることは好ましくない。
限られず、円形、菱形、三角形、星形、多角形などにす
ることができる。ただし、下地パターン23の形成(パ
ターニング)を簡単にするため、あまり複雑な形状にす
ることは好ましくない。
【0044】また、図11に示すように、ポリシリコン
膜などの樹脂膜からなる下地パターン24を形成しても
よく、また絶縁膜15に段差を設けることにより下地パ
ターン15aを形成してもよい。さらにまた、図示しな
いが、このようなパターンを反転させて、例えば正方形
が白抜きのネガ表示状である下地パターンを形成するこ
ともできる。このような反転パターンは、微細な下地パ
ターンを形成する際に、パターンが飛んでしまい観察困
難になるおそれがない。
膜などの樹脂膜からなる下地パターン24を形成しても
よく、また絶縁膜15に段差を設けることにより下地パ
ターン15aを形成してもよい。さらにまた、図示しな
いが、このようなパターンを反転させて、例えば正方形
が白抜きのネガ表示状である下地パターンを形成するこ
ともできる。このような反転パターンは、微細な下地パ
ターンを形成する際に、パターンが飛んでしまい観察困
難になるおそれがない。
【0045】図13は、本発明の第2の実施形態の撮像
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン26の平面図である。図14はその断面図
である。なお、本実施形態は、下地パターン26のみが
第1の実施形態と異なっており、それ以外の構成は第1
の実施形態と実質的に同一であるので簡単に説明する。
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン26の平面図である。図14はその断面図
である。なお、本実施形態は、下地パターン26のみが
第1の実施形態と異なっており、それ以外の構成は第1
の実施形態と実質的に同一であるので簡単に説明する。
【0046】形状検査用の下地パターン26は、フィー
ルド領域8に金属膜をパターニングすることにより形成
されている。この下地パターン26は、マイクロレンズ
列を貫く長方形状であり、それぞれのマイクロレンズ列
毎に細長い長方形パターンの幅が異なっている。この例
では、5列のマイクロレンズ列が設けられており、それ
に対応して5列の長方形状の下地パターン26が設けら
れている。この下地パターン26は、図13,14の右
側の列から左側に向かって徐々に幅広になっている。
ルド領域8に金属膜をパターニングすることにより形成
されている。この下地パターン26は、マイクロレンズ
列を貫く長方形状であり、それぞれのマイクロレンズ列
毎に細長い長方形パターンの幅が異なっている。この例
では、5列のマイクロレンズ列が設けられており、それ
に対応して5列の長方形状の下地パターン26が設けら
れている。この下地パターン26は、図13,14の右
側の列から左側に向かって徐々に幅広になっている。
【0047】本実施形態において、形状検査用マイクロ
レンズ19bの形状検査方法を行なう場合について説明
する。図13,14に示す形状検査用下地パターン26
を、顕微鏡を用いて観察した場合、形状検査用マイクロ
レンズ19bの形状により、長方形状の下地パターン2
6の見え方が異なる。その見え方により検査をおこなう
ことができる。例えば、図15に示すように、所定の下
地パターン26が形状検査用マイクロレンズ19bいっ
ぱいに拡大されて見える状態であれば、集光率の高い適
正な形状のマイクロレンズ19bが形成されていると判
定される。
レンズ19bの形状検査方法を行なう場合について説明
する。図13,14に示す形状検査用下地パターン26
を、顕微鏡を用いて観察した場合、形状検査用マイクロ
レンズ19bの形状により、長方形状の下地パターン2
6の見え方が異なる。その見え方により検査をおこなう
ことができる。例えば、図15に示すように、所定の下
地パターン26が形状検査用マイクロレンズ19bいっ
ぱいに拡大されて見える状態であれば、集光率の高い適
正な形状のマイクロレンズ19bが形成されていると判
定される。
【0048】一方、同様に顕微鏡を用いて観察した時
に、同じ下地パターン26が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に細く見える場合、形
状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が正
確でないと判定される。その場合、図16に示すよう
に、本実施形態では幅が少しずつ異なる5列の長方形状
の下地パターン23が形成されているので、どの幅の下
地パターン23が形状検査用マイクロレンズ19bいっ
ぱいに拡大されて見えるかを調べることにより、その撮
像装置のマイクロレンズ19がどのような形状である
か、すなわち所望の形状に対する誤差がどの程度である
かが確認できる。さらに、この下地パターン26を基準
として一定の許容誤差範囲を設定することができ、マイ
クロレンズ19形成の良否判断を行なうようにすること
ができる。
に、同じ下地パターン26が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に細く見える場合、形
状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が正
確でないと判定される。その場合、図16に示すよう
に、本実施形態では幅が少しずつ異なる5列の長方形状
の下地パターン23が形成されているので、どの幅の下
地パターン23が形状検査用マイクロレンズ19bいっ
ぱいに拡大されて見えるかを調べることにより、その撮
像装置のマイクロレンズ19がどのような形状である
か、すなわち所望の形状に対する誤差がどの程度である
かが確認できる。さらに、この下地パターン26を基準
として一定の許容誤差範囲を設定することができ、マイ
クロレンズ19形成の良否判断を行なうようにすること
ができる。
【0049】また、図示しないが、ポリシリコン膜など
の樹脂膜により下地パターン26を形成してもよく、ま
た絶縁膜に段差を設けることにより下地パターン26を
形成してもよい。さらにまた、このようなパターンを反
転させて、例えば正方形が白抜きのネガ表示状である下
地パターンを形成することもできる。このような反転パ
ターンは、微細な下地パターンを形成する際に、パター
ンが飛んでしまい観察困難になるおそれがない。
の樹脂膜により下地パターン26を形成してもよく、ま
た絶縁膜に段差を設けることにより下地パターン26を
形成してもよい。さらにまた、このようなパターンを反
転させて、例えば正方形が白抜きのネガ表示状である下
地パターンを形成することもできる。このような反転パ
ターンは、微細な下地パターンを形成する際に、パター
ンが飛んでしまい観察困難になるおそれがない。
【0050】図17は、本発明の第3の実施形態の撮像
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン28a,28bの平面図である。なお、本
実施形態は、形状検査用マイクロレンズ19bの数と下
地パターン28a,28bのみが第1の実施形態と異な
っており、それ以外の構成は第1の実施形態と実質的に
同一であるので簡単に説明する。
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン28a,28bの平面図である。なお、本
実施形態は、形状検査用マイクロレンズ19bの数と下
地パターン28a,28bのみが第1の実施形態と異な
っており、それ以外の構成は第1の実施形態と実質的に
同一であるので簡単に説明する。
【0051】形状検査用の下地パターン28a,28b
は、フィールド領域8に金属膜をパターニングすること
により形成されている。下地パターン28aは、第2の
実施形態の下地パターン26と実質的に同じであり、マ
イクロレンズ列を縦方向(Y方向)に貫く細長い長方形
状であり、それぞれのマイクロレンズ列毎に長方形パタ
ーンの幅が異なっている。下地パターン28bは、第2
の実施形態の下地パターン26を90度回転させたよう
な形状であり、マイクロレンズ列を横方向(X方向)に
貫く細長い長方形状であり、それぞれのマイクロレンズ
列毎に長方形パターンの幅が異なっている。
は、フィールド領域8に金属膜をパターニングすること
により形成されている。下地パターン28aは、第2の
実施形態の下地パターン26と実質的に同じであり、マ
イクロレンズ列を縦方向(Y方向)に貫く細長い長方形
状であり、それぞれのマイクロレンズ列毎に長方形パタ
ーンの幅が異なっている。下地パターン28bは、第2
の実施形態の下地パターン26を90度回転させたよう
な形状であり、マイクロレンズ列を横方向(X方向)に
貫く細長い長方形状であり、それぞれのマイクロレンズ
列毎に長方形パターンの幅が異なっている。
【0052】この例では、縦5列、横9列のマイクロレ
ンズ列が設けられており、横4列の上方部分29aと横
5列の下方部分29bとの2領域に分けられる。上方部
分29aの下地パターン28aは、図17の右側の列か
ら左側に向かって徐々に幅広になっており、下方部分2
9bの下地パターン28bは、図17の下側の列から上
側に向かって徐々に幅広になっている。
ンズ列が設けられており、横4列の上方部分29aと横
5列の下方部分29bとの2領域に分けられる。上方部
分29aの下地パターン28aは、図17の右側の列か
ら左側に向かって徐々に幅広になっており、下方部分2
9bの下地パターン28bは、図17の下側の列から上
側に向かって徐々に幅広になっている。
【0053】本実施形態においても、第2の実施形態と
同様に、形状検査用マイクロレンズ19bに映る下地パ
ターン28a,28bの像を顕微鏡を用いて観察するこ
とにより、マイクロレンズ19bの形状を検査すること
ができる。なお、上方部分29aに関しては、縦方向の
下地パターン28aにより、形状検査用マイクロレンズ
19bの横方向の集光率を調べることができる。一方、
下方部分29bに関しては、横方向の下地パターン28
bにより、形状検査用マイクロレンズ19bの縦方向の
集光率を調べることができる。
同様に、形状検査用マイクロレンズ19bに映る下地パ
ターン28a,28bの像を顕微鏡を用いて観察するこ
とにより、マイクロレンズ19bの形状を検査すること
ができる。なお、上方部分29aに関しては、縦方向の
下地パターン28aにより、形状検査用マイクロレンズ
19bの横方向の集光率を調べることができる。一方、
下方部分29bに関しては、横方向の下地パターン28
bにより、形状検査用マイクロレンズ19bの縦方向の
集光率を調べることができる。
【0054】また、図示しないが、本実施形態の下地パ
ターン28a,28bも、ポリシリコン膜や絶縁膜の段
差により形成することもでき、反転パターンとすること
もできる。さらに、任意の角度方向にマイクロレンズ列
を準備し、その方向に下地長方形パターンを形成する
と、任意の方向の集光率を調べることができる。
ターン28a,28bも、ポリシリコン膜や絶縁膜の段
差により形成することもでき、反転パターンとすること
もできる。さらに、任意の角度方向にマイクロレンズ列
を準備し、その方向に下地長方形パターンを形成する
と、任意の方向の集光率を調べることができる。
【0055】図18は、本発明の第4の実施形態の撮像
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン27の平面図である。形状検査用マイクロ
レンズ19bの数と下地パターン27のみが第1の実施
形態と異なっており、それ以外の構成は第1の実施形態
と実質的に同一であるので説明は一部省略する。
装置における、形状検査用マイクロレンズ19bおよび
下地パターン27の平面図である。形状検査用マイクロ
レンズ19bの数と下地パターン27のみが第1の実施
形態と異なっており、それ以外の構成は第1の実施形態
と実質的に同一であるので説明は一部省略する。
【0056】形状検査用の下地パターン27は、フィー
ルド領域8に金属膜をパターニングすることにより形成
されている。この下地パターン27は、細長い四角形の
一端から他端に向かって徐々に幅が細くなっている、マ
イクロレンズ列を貫く先細の細長い台形形状である。
ルド領域8に金属膜をパターニングすることにより形成
されている。この下地パターン27は、細長い四角形の
一端から他端に向かって徐々に幅が細くなっている、マ
イクロレンズ列を貫く先細の細長い台形形状である。
【0057】本実施形態において、形状検査用マイクロ
レンズ19bの形状検査方法を行なう場合について説明
する。図18に示す形状検査用下地パターン27を、顕
微鏡を用いて観察した場合、形状検査用マイクロレンズ
19bの形状により、下地パターン27の見え方が異な
る。その見え方により検査をおこなうことができる。例
えば、図19に示すように、所定の下地パターン27が
形状検査用マイクロレンズ19bいっぱいに拡大されて
見える状態であれば、集光率の高い適正な形状のマイク
ロレンズ19bが形成されていると判定される。
レンズ19bの形状検査方法を行なう場合について説明
する。図18に示す形状検査用下地パターン27を、顕
微鏡を用いて観察した場合、形状検査用マイクロレンズ
19bの形状により、下地パターン27の見え方が異な
る。その見え方により検査をおこなうことができる。例
えば、図19に示すように、所定の下地パターン27が
形状検査用マイクロレンズ19bいっぱいに拡大されて
見える状態であれば、集光率の高い適正な形状のマイク
ロレンズ19bが形成されていると判定される。
【0058】一方、同様に顕微鏡を用いて観察した時
に、同じ下地パターン27が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に細く見える場合、形
状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が正
確でないと判定される。その場合、図20(a)に示す
ように実際の下地パターン27が下向きに細くなる形状
であり、図20(b)に示すように形状検査用マイクロ
レンズ19bに映る下地パターン28a,28bの像も
また下向きに細くなる形状であると、図20(c)に示
すように、形状検査用マイクロレンズ19bの合焦点が
下地パターン27よりも先(図20(c)下方)に位置
することが分かる。従って、これを補正するためには、
平坦化層20またはマイクロレンズ19の厚さを厚くす
るか、マイクロレンズ19の曲率半径を大きくする必要
がある。これに対し、図21(a)に示すように実際の
下地パターン27が下向きに細くなる形状であるのに、
図21(b)に示すように形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る下地パターン28a,28bの像は逆に上向
きに細くなる形状であると、図21(c)に示すよう
に、形状検査用マイクロレンズ19bの合焦点が下地パ
ターン27よりも手前(図21(c)上方)に位置する
ことが分かる。従って、これを補正するためには、平坦
化層20またはマイクロレンズ19の厚さを薄くする
か、マイクロレンズ19の曲率半径を小さくする必要が
ある。
に、同じ下地パターン27が、形状検査用マイクロレン
ズ19bいっぱいに拡大されては見えず、形状検査用マ
イクロレンズ19bの中央部付近に細く見える場合、形
状検査用マイクロレンズ19bの集光率が低く形状が正
確でないと判定される。その場合、図20(a)に示す
ように実際の下地パターン27が下向きに細くなる形状
であり、図20(b)に示すように形状検査用マイクロ
レンズ19bに映る下地パターン28a,28bの像も
また下向きに細くなる形状であると、図20(c)に示
すように、形状検査用マイクロレンズ19bの合焦点が
下地パターン27よりも先(図20(c)下方)に位置
することが分かる。従って、これを補正するためには、
平坦化層20またはマイクロレンズ19の厚さを厚くす
るか、マイクロレンズ19の曲率半径を大きくする必要
がある。これに対し、図21(a)に示すように実際の
下地パターン27が下向きに細くなる形状であるのに、
図21(b)に示すように形状検査用マイクロレンズ1
9bに映る下地パターン28a,28bの像は逆に上向
きに細くなる形状であると、図21(c)に示すよう
に、形状検査用マイクロレンズ19bの合焦点が下地パ
ターン27よりも手前(図21(c)上方)に位置する
ことが分かる。従って、これを補正するためには、平坦
化層20またはマイクロレンズ19の厚さを薄くする
か、マイクロレンズ19の曲率半径を小さくする必要が
ある。
【0059】このように本実施形態では、マイクロレン
ズの形状が不正確であることを検知するだけでなく、ど
のような形状不良であるかを知ることができ、それに伴
って、補正する方法もわかるという効果がある。
ズの形状が不正確であることを検知するだけでなく、ど
のような形状不良であるかを知ることができ、それに伴
って、補正する方法もわかるという効果がある。
【0060】本実施形態の下地パターン27に関して
も、図示しないが、ポリシリコン膜や絶縁膜の段差によ
って形成することや、反転パターンとして形成すること
ができる。
も、図示しないが、ポリシリコン膜や絶縁膜の段差によ
って形成することや、反転パターンとして形成すること
ができる。
【0061】以上説明した本発明の各実施形態において
は、固体撮像装置として、インターライントランスファ
ー型CCD撮像装置について説明したが、他の型式の撮
像装置に関しても本発明を適用することができる。例え
ば、フレームインターライントランスファー型CCD、
フルフレームトランスファー型CCD、MOS型イメー
ジセンサ、CMOS型イメージセンサ、アクティブピク
セル型イメージセンサ、など、光電変換素子上にマイク
ロレンズが形成されている撮像装置であれば、様々な装
置に適用可能である。
は、固体撮像装置として、インターライントランスファ
ー型CCD撮像装置について説明したが、他の型式の撮
像装置に関しても本発明を適用することができる。例え
ば、フレームインターライントランスファー型CCD、
フルフレームトランスファー型CCD、MOS型イメー
ジセンサ、CMOS型イメージセンサ、アクティブピク
セル型イメージセンサ、など、光電変換素子上にマイク
ロレンズが形成されている撮像装置であれば、様々な装
置に適用可能である。
【0062】
【発明の効果】本発明によると、撮像装置の電気光学特
性のテスティングを行なわなくても、マイクロレンズの
形状の良否判定を行ない、マイクロレンズの形成不良を
知ることができる。これにより、不良品が出た場合に、
従来のように、撮像装置を完成させて電気光学特性のテ
スティングを行なった後に再加工を行なうする場合に比
べ、作業効率が著しく向上する。
性のテスティングを行なわなくても、マイクロレンズの
形状の良否判定を行ない、マイクロレンズの形成不良を
知ることができる。これにより、不良品が出た場合に、
従来のように、撮像装置を完成させて電気光学特性のテ
スティングを行なった後に再加工を行なうする場合に比
べ、作業効率が著しく向上する。
【0063】また、撮像装置の試作段階において、さま
ざまな加工条件(リフロー温度やリフロー時間等)を試
して、最適な条件を求める場合にも、電気光学特性を評
価することなく、顕微鏡観察だけで判断可能であり、開
発のターンアラウンドタイム(TAT)を短縮できる。
ざまな加工条件(リフロー温度やリフロー時間等)を試
して、最適な条件を求める場合にも、電気光学特性を評
価することなく、顕微鏡観察だけで判断可能であり、開
発のターンアラウンドタイム(TAT)を短縮できる。
【図1】本発明の第1の実施形態のインターライン型C
CD撮像装置の平面図である。
CD撮像装置の平面図である。
【図2】図1に示す撮像装置の形状検査用マイクロレン
ズおよび下地パターンの拡大平面図である。
ズおよび下地パターンの拡大平面図である。
【図3】図1に示す撮像装置の完成状態の断面図であ
る。
る。
【図4】図1に示す撮像装置の製造工程の第1段階を示
す断面図である。
す断面図である。
【図5】図1に示す撮像装置の製造工程の第2段階を示
す断面図である。
す断面図である。
【図6】図1に示す撮像装置の製造工程の第3段階を示
す断面図である。
す断面図である。
【図7】図1に示す撮像装置の製造工程の第4段階を示
す断面図である。
す断面図である。
【図8】図1に示す撮像装置の要部拡大断面図である。
【図9】図1に示す撮像装置によるマイクロレンズの形
状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検査用
マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面図、
(b)は断面図である。
状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検査用
マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面図、
(b)は断面図である。
【図10】図1に示す撮像装置によるマイクロレンズの
形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面
図、(b)は断面図である。
形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面
図、(b)は断面図である。
【図11】図1に示す撮像装置において他の下地パター
ンを形成した例を示す要部拡大断面図である。
ンを形成した例を示す要部拡大断面図である。
【図12】図1に示す撮像装置においてさらに他の下地
パターンを形成した例を示す要部拡大断面図である。
パターンを形成した例を示す要部拡大断面図である。
【図13】本発明の第2の実施形態の形状検査用マイク
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
【図14】図13に示す撮像装置の要部拡大断面図であ
る。
る。
【図15】図13に示す撮像装置によるマイクロレンズ
の形状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面
図、(b)は断面図である。
の形状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平面
図、(b)は断面図である。
【図16】図13に示す撮像装置によるマイクロレンズ
の形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状
検査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平
面図、(b)は断面図である。
の形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状
検査用マイクロレンズに映る下地パターンの像を示す平
面図、(b)は断面図である。
【図17】本発明の第3の実施形態の形状検査用マイク
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
【図18】本発明の第4の実施形態の形状検査用マイク
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
ロレンズおよび下地パターンの拡大平面図である。
【図19】図18に示す撮像装置によるマイクロレンズ
の形状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の位置関係
を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレンズに映
る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断面図であ
る。
の形状検査の一例を示す説明図であり、(a)は形状検
査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の位置関係
を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレンズに映
る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断面図であ
る。
【図20】図18に示す撮像装置によるマイクロレンズ
の形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状
検査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の位置関
係を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレンズに
映る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断面図で
ある。
の形状検査の他の例を示す説明図であり、(a)は形状
検査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の位置関
係を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレンズに
映る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断面図で
ある。
【図21】図18に示す撮像装置によるマイクロレンズ
の形状検査のさらに他の例を示す説明図であり、(a)
は形状検査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の
位置関係を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレ
ンズに映る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断
面図である。
の形状検査のさらに他の例を示す説明図であり、(a)
は形状検査用マイクロレンズと下地パターンとの実際の
位置関係を示す平面図、(b)は形状検査用マイクロレ
ンズに映る下地パターンの像を示す平面図、(c)は断
面図である。
【図22】従来のインターライン型CCD撮像装置の平
面図である。
面図である。
【図23】従来の撮像装置の断面図である。
【図24】従来の撮像装置の他の例の断面図である。
【図25】図24に示す撮像装置の製造工程の第1段階
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図26】図24に示す撮像装置の製造工程の第2段階
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図27】図24に示す撮像装置の製造工程の第3段階
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図28】図24に示す撮像装置の製造工程の第4段階
を示す断面図である。
を示す断面図である。
1,101 撮像領域 2,102 水平CCD 3,103 出力部(電荷検出部) 4,104 フォトダイオード(光電変換素子) 5,105 垂直CCD 6,106 読み出し領域 7,107 素子分離領域 8,108 フィールド領域 9,109 N型基板(半導体基板) 10,110 P型ウェル 12,112 N型垂直CCD埋込み層 13,113 P型垂直CCDウェル層 14,114 高濃度P型不純物層 15,115 絶縁膜 15a,23,24,26,27,28a,28b
下地パターン 16,116 垂直CCD転送電極 17,117 遮光膜 18,118 遮光膜開口 19 マイクロレンズ 19a,119 集光用マイクロレンズ 19b 形状検査用マイクロレンズ 20,120 平坦化層 21,121 入射光 22,121 色層 25,119a 基材 29a 上方部分 29b 下方部分
下地パターン 16,116 垂直CCD転送電極 17,117 遮光膜 18,118 遮光膜開口 19 マイクロレンズ 19a,119 集光用マイクロレンズ 19b 形状検査用マイクロレンズ 20,120 平坦化層 21,121 入射光 22,121 色層 25,119a 基材 29a 上方部分 29b 下方部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 徹 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 山本 克己 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 原 敬一 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内
Claims (15)
- 【請求項1】 半導体基板の撮像領域内に配列された複
数の光電変換素子と、 前記光電変換素子の上方に配設され、前記光電変換素子
に光を集光させる集光用マイクロレンズと、 前記半導体基板の前記撮像領域外に配設されており、前
記集光用マイクロレンズと同一形状の形状検査用マイク
ロレンズとを有することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記形状検査用マイクロレンズの下方
に、検査用の下地パターンが形成されている請求項1に
記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記下地パターンが、金属膜パターンま
たはポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差による
パターンのいずれかからなる請求項2に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項4】 前記形状検査用マイクロレンズが複数配
置されており、それぞれの前記形状検査用マイクロレン
ズに対応する前記下地パターンの大きさがそれぞれ異な
ることを特徴とする請求項2または3に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項5】 前記下地パターンは、全て前記形状検査
用マイクロレンズよりも小さい請求項4に記載の固体撮
像装置。 - 【請求項6】 複数の前記形状検査用マイクロレンズが
列をなすように配置されており、該形状検査用マイクロ
レンズの配列方向に沿って延びる細長い四角形状の前記
下地パターンが形成されている請求項2または3に記載
の固体撮像装置。 - 【請求項7】 前記下地パターンの幅が、前記形状検査
用マイクロレンズの幅よりも小さい請求項6に記載の固
体撮像装置。 - 【請求項8】 前記形状検査用マイクロレンズの列が複
数設けられており、該形状検査用マイクロレンズ列ごと
に、前記下地パターンの幅が異なることを特徴とする請
求項7に記載の固体撮像装置。 - 【請求項9】 前記下地パターンが長方形形状である請
求項6〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項10】 前記下地パターンが、一端から他端に
向かって徐々に幅が細くなる細長い台形形状である請求
項6〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項11】 請求項2〜10のいずれか1項に記載
の固体撮像装置の検査方法であって、 前記下地パターンの、前記形状検査用マイクロレンズに
映る像を観察することにより、前記形状検査用マイクロ
レンズの形状を検査することを特徴とする固体撮像装置
の検査方法。 - 【請求項12】 半導体基板の撮像領域内に複数の光電
変換素子を配列する工程と、 前記光電変換素子の上方に、前記光電変換素子に光を集
光させる集光用マイクロレンズを、前記半導体基板の前
記撮像領域外に、前記集光用マイクロレンズと同一形状
の形状検査用マイクロレンズをそれぞれ形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記集光用マイクロレンズと、前記形
状検査用マイクロレンズとを同時に形成する請求項12
に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記半導体基板の前記撮像領域外に、
検査用の下地パターンを形成し、その後で前記下地パタ
ーン上に前記形状検査用マイクロレンズを形成する請求
項12または13に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記下地パターンを、金属膜パターン
またはポリシリコン膜パターンまたは絶縁膜の段差によ
るパターンのいずれかにより形成する請求項14に記載
の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10109739A JP3120778B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 固体撮像装置およびその検査方法および製造方法 |
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