JPS62254474A - 微小凸レンズ状ピクセルをもつ感光性デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｌａｌ　　産業上の利用分野 本発明は感光性半導体デバイスへ向けられている。さら
に特定には１本発明はマルチピクセル感光性半導体デバ
イスへ向けられている。

ｌｂｌ　　従来の技術 横方向に間隔を置いたセンサーの配列で以て構成される
画像感知デバイスはよく知られており。

各種の形をとることができる。その配列は通常ピクセル
とよばれ各々が別々のセンサーを含む、多数の横方向の
うねり（ｏｒｒｓｅｔ　）領域で構成されているものと
見なすことができる。当業においては、各ピクセルにつ
いて微小凸レンズ表面を形成することによって感知の優
位性が実現され得ることが認識され℃おり、その総体的
な生成表面はレンテイキュラー（１ｅｎｔｉｃｕｌａｒ
　）表面（微小凸しンズ表面）とよばれる。

各種のマルチピクセル半導体デバイスが知られている。

表面樹脂層の中で半円筒状レンズを形成することによっ
てそれらの感光性質を改善することについての教示がな
されてきた。それらの半円筒状レンズはフェノール・ノ
ボラック系に型模様を与え（すなわちポ：）壓レジスト
）次に残留樹脂をそのガラス転移温度をこえる温度へ加
熱することによって形成される。個々の樹脂領域は横方
向に流れ、凸表面が形成される。この技法は次の文献に
よって述べられている。

Ｒ−１イシハラらの「継ぎ目なし樹脂レンズの配列をも
つ高感光度ＩＬ−ＣＯＤ画像センサー」。

ＩＥＤＭ、１９．３　４９７−５００頁（１９８３）：
Ｒ−２ミャタの日本公開５９−１４７．５８６（１９８
４年８月２３日公閘）； Ｒ−３ミャタの日本公開５９−１４８，４８２（１９８
４年８月２５日公聞）； Ｒ−４サエキらの「ＭＯＳカラーイメジャーへのマイク
ロレンズ配列の効果Ｊ、　　ＩＥＥＥＴｒａｎＳａＣｔ
ｉＯｎＳ　　Ｏｎ　　ｃｏｎｓｕｍｅｒ　　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ。

Ｖｏｌ、ｃＥ−３１、Ａ２．１９８５年５月。

当業の従来の状態を考える際には、仮定される構成につ
いての模型的図形と実際において実現される構造体との
間の差異を認識することがもちろん重要である。実際に
構成された報告されたデバイスにおいては、多数の困難
に遭遇してきた。レンズの曲率は望まれるよりも小さく
、レンズ形成物質の光学的澄明度が限定されてきた。製
作に際して、レンズ形成物質を凸レンズ表面を達成させ
るのに必要とされる流動形態とするときに、レンズ形成
物質の領域の横方向への延展がおこることが観察された
。このことは領域の境界限定を複雑とし隣接領域からの
物質と接触状態となるときに表面曲率が急速に失なわれ
る結果となる。低いレンズ曲率はある程度までは、下層
として存在する半導体性基板の感知要素からレンズを分
離している層の厚さを増すことによって補償することが
できるけれども、これらの分離用の層を構成する際に困
難を経験してきた。その分離用の層を形成する物質を時
間をかけて多数回施用することが実際に行なわれてきた
けれども、総体的な層の厚みは光学的目的にとって最適
の水準より低いままであった。最後に、試みられたレン
ズ形状は最適の光学的形態に及ばないものであった。例
えばマルチピクセル半導体センサー配列のための微小凸
レンズ表面の利点は自明のものとされてきたが、それら
の利点は大きくは実現されないままであった。

＋Ｃ１本発明が解決しようとする問題点、本発明の目的
は照明に対して増進した応答を示す感光性半導体デノξ
イスを提供することであり。

その装置は、少くとも二つの向い合うピクセル縁から横
方向に内向きで間隔が置かれた感光性部分を含む半導体
基板；および、上記感光性部分の横方向外側に光を受け
かつ上記感光性部分の方へその光を向けることができる
凸表面を示すレンズと、それらのレンズと感光性部分と
の間に挿置した光透過性部分とを含む、上記感光性部分
へ入射光を透過させる手段；から成る感光性ピクセルの
配列を含む。

同　問題点を解決するための手段、 照明に対する応答を増大させる目的は、ピクセルの少く
とも一つにおいて光透過性部分がレンズの厚さをこえる
厚みをもつレンズ支持層から成り、かつそのレンズがレ
ンズ支持層とで少くとも二つの向い合うピクセル縁の間
で横方向で囲われていることを特徴とする。上述のとお
りの感光性半導体デバイスを提供することによって達成
される。

図１においては、マルチピクセル半導体配列１００が、
逆導電性型（ｆなわち、ＰまたはＮ伝導型）の多数の横
方向に間隔をとられた領域３０４を含む妻−伝導型（す
なわち、ＮまたはＰ伝導型）の半導体基板１０２によっ
て形成されて示されている。この両者は一緒になって、
適切な表面電導体とともに、半導体基板の上面１０６上
で元センサーの有用配列を形成することができる。基板
とで横方向にへだてられた多数の光ダイオードを形成し
℃いる。簡単にするために１本発明の理解に関係のない
、共通の表面数字はセンサーも含めて表面１０６から省
略した。

この半導体配列は多数のピクセルで構成され。

各ピクセルは上部表面に隣接して中央に位置する光ダイ
オードを含み、かつ各々は破線１０８によって示される
直線の多角形境界によって周辺がかこわれているものと
して見ることができる。

図２および図３においては、マルチピクセル配列１００
が断面で慣用的微小凸レンズ伏表面１１０と一緒に示さ
れており、その中で１個々の微小凸レンズは各々半円筒
形に近く、ただし、この形状とするのに必要とするより
もずっと長い曲率半径を示している。このレンズ形状の
非効率性は図１における切断線２−２と３−３の交点に
あるピクセル１１２にあたる光を表わしている矢印を注
目することによって見ることができる。まず図２に注目
すると、矢印１１４によって示されているとおり、光の
いくらかはセンサー直上のレンズ表面にあたり、かつセ
ンサーへ、レンズが存在しないときにもおこるとおりに
向けられる。矢印１１６ａと１１６ｂによって示される
とおり、光のいくらかはレンズ表面を横方向でセンサー
から外側においてあたりかつレンズへ再び向けられてい
る。矢印１１８ａと１１８ｂによって示されるとおり。

ピクセルの外縁により近くピクセルにあたる光はセンサ
ーへ到達するほど十分な程度には内側へ向けられること
がない。センサを外れる光は、矢印１２０ａと１２０ｂ
によって示されているが、そのレンズの非効率さを反映
する。図３に戻ると。

半円筒状レンズの形は光をこの軸に沿ってセンサーの方
へ向は直す際に非効率であることを見ることができる。

その正味の結果は、慣用的微小凸レンズ表面構造体を使
用することＫよってレンゲが受ける光はある程度は増す
が、しかし、その微小凸レンズ表面構造体は光収斂レン
ズとしてはそれでもきわめて非効率である。ということ
である。

図４と図５はそれぞれ切断線２−２と３−３に沿って見
た半導体配列１００を示しているが、しかし１図２およ
び３の物質を提供する慣用的微小凸レンズ表面が、ピク
セルセンサーへ入射光をより効率的に透過させるための
本発明に従う構造体によって置換えられている。半導体
配列１００の表面１０６上の透明層１２２は個々のレン
ズ１２４を支持しかつ横方向の間隔をあけるように作用
している。

特に図６を注目すると、各レンズ１２４はレンズ支持層
１２２の上でピクセルの周縁からすぐ内側に位置してい
る。この１式において、レンズはピクセル上に入射する
光のほとんどすべてをさえぎるが、それでもピクセル境
界の内でかこまれたままである。図４と図５において矢
印で示すとおり、慣用的微小凸レンズとちがって１個々
のレンズは半導体性基板のセンサーまたはそのと１疋お
いてそれらの焦点をもつことができる。

図示のとおり、入射光は個別レンズによって各センサー
の中心へ向けられる。これは一部には。

レンズの光遮断面の主要部分にわたって半球状形態に似
ている個別レンズによって達成され、はるかく非効率で
ある半円筒状レンズ形状物とは対照的である、この結果
にとってまた重要であることは１個別レンズの曲率半径
がより小さいこと、および、半導体性表面１０６からレ
ンズの光遮断面へのへだたりが大きいことである。後者
はレンズ自体よりも大きい厚みを示すレンズ支持層によ
って可能とされる。レンズ支持層は、実際には、半導体
性基板上に通常値Ｉｔするホトレジスト層のような厚み
よりはるかに厚いことが好ましい。

過去においては、微小凸レンズ表面（これらはしかし別
々に分離したレンズではない）がポジ型ホトレジストを
使用してつくられてきた（例えば。

フェノール・ノボラック栃脂）、）ホトレジストは向い
合う平行のピクセル境界に沿ってｌｆｆ１Ｉ＠に元され
、現像されて露光されていないレジスト領域を残留させ
てきた。その後、その領域を形成するポリマーのガラス
転移温度より高い温度へ加熱することにより、それらの
領域かその縁に活って地滑べりをおこすことになり、半
円筒状レンズ近似をもたらす。３μｍまたは４μｍより
厚いホトレジスト層は次々に電ねて被覆を施こす場合で
も形成されにくいので、レンズ表面は半導体基板表面か
らレンズの曲率半径よりはるかに小さい厚さしかヘだて
られなかった。フェノール・ノボラック樹脂の支持層が
ホトレジスト領域形ｔｆｃｆＷ１に形成されたときには
、ガラス転移温度にあるホトレジストが下にある層を容
易に濡らしかつ横方向にひろがるという困難を経験した
。濡れそのものはレンズ曲率半径を増す。隣りの領域か
らの軟化物質が支持層上で出会うときには、レンズは曲
率半径の一層顕著な増加を示し、すなわち、所望曲率の
形が著しく消失する傾向となる。

本発明のきわめて望ましい光学的性質をもちかつ上述の
ような従来遭遇した欠点を回避する微小凸レンズ状表面
が１個別の分離された横方向にへたたるレンズとレンズ
支持層とを構成するために異なる物質を採用することに
よって達成され得ることが発見されたのである、一つの
好ましい試みによると、レンズ形成物質はレンズ形成領
域のポリマーがそのガラス転移温度をこえて加熱される
ときにレンズ支持層の限定された程度の濡れを示すよう
に選ばれる。レンズ形成ポリマーが下にある支持層を濡
らすことができない場合には、それは円形境界線をつく
り、レンズ表面自体は、それらの領域がはじめに直線状
多角形縁をもつときでも、半球状境界に近似する。この
場合には、接触角（支持層との交点におけるレンズ表面
の角度）はきわめて高く、短かい曲率半径をもたらす。

個別にはなれた横方向でへたたるレンズが支持層上で形
成され、濡れと隣りの軟化ｙＮ　ＩＪママ−域の併合と
に基づく曲率半径の増大が全くさけられる。

本発明の好ましい形においては、レンズ形成ポリマー領
域による支持層の限定された濡れが存在する。それらの
ポリマー領域は、それらが最初に接触状態に置かれる支
持層部分を濡らすことができるがしかし、ガラス転移温
度へ加熱されるときに支持層の取巻き表面をそれ以上濁
らすことができないように、ポリマー領域を！＃４成す
ることが可能である。軟化されるときのレンズ形５１ｉ
：ボリマーは濡れが可能の全表面にわたってひろがる傾
向があるが、濡れ゛が可能でない取巻き領域から反撥さ
れるので、その結果、ポリマー領域と支持層の間の接触
の面積の形で、生成レンズの基底面が動かないように束
縛されあるいはつなぎとめられる。

支持層上でのレンズ形成ポリマーの認められる程の横方
向のひろがりがおこらない。レンズポリマーが支持層を
濡らすことができないときに限定された程度までおこる
ような支持層表面からの引き戻しは、認められるほどに
はおこらない。濡れがおこる領域内では、軟化中のポリ
マーは表面積を最小にするよう形状をとり直し、これは
液体についての既知の表面張力応答であるが、しかし、
レンズの周縁のかこいは不変である。

取巻き領域の濡れをおこさせることなくポリマー領域に
よる支持層の選択的濡れを達成する一つの試みは、ポリ
マー領域が形成されるホトレジストの中で揮発性濡れ剤
を組入れることである、ホトレジスト層を露光および現
像してポリマー領域を残すことに続いて、均質加熱によ
りそのポリマー領域をとりかこむ支持層表面から濡れ剤
が蒸発される、この濡れ剤の蒸発はポリマー領域に相当
する領域において遅らされるが、それはポリマー＾１ｋ
Ｆ鋳陪鵡し１イ六田？スジ）へ−九ス　エ小此凰ポリマ
ー領域をとりかこむ領域において濡れ剤を選択的に除き
、−万ではｙｔ？　＋Ｊママ−域の下で支持層と接触し
た状態で濡れ剤を残留させるために。

加熱を用いることができる。選択的蒸発を促進する加熱
が特定的に試みられるけれども、長時間焼付けのような
過度の加熱はホＩＪマー領域からも碕れ剤を除き、かつ
、より疎水性の支持層が用いられるときにおこるように
、レンズ形成物質と支持層の間の接触領域のいくらかの
収縮をおこし得る。

凸表面を表わす個別の、好ましくは多角形基底面をもち
かつそれでなければ半球形撥界に近似するレンズを形成
させることができる。その種の多角形基底面のレンズ形
態はピロー（ｐｉｌｌｏｗ　）　レンズとよばれる。ピ
ローレンズ形態は同じ横方向最低間隔を保持する円形基
底面レンズよりも十分に多角形ピクセル領域を占有する
。

個別に離れた横方向にへたたるレンズ要素を形成させか
つ支持層とのそれらの濡れを調節することによって、レ
ンズ要素の曲率半径を従来法の微小凸レンズ伏表面構成
と比べて小さくすることができる。支持層の厚さを調節
することによってレンズの焦点はセンサーに関して最適
な位置におくことかできることがさらに予期される。理
論的には、レンズによって集められる入射光のすべてが
センサー中央における焦点へ向けられるようにセンサー
を置くことができる。実際には、センサーとレンズとの
適切な相対的な位置ぎめは大部分の光をセンサーの限定
された中央領域へ向けさせることができる、センサーの
これらの中央受光領域のみが必要とされるので、各々の
個別センサーの面積を小さクシ、その他の有用機能を果
たさせるために半導体性基板上で利用できる追加領域を
残させることができる、あるいはまた、より有効な集光
装置の使用を通じて必要とされるセンサー面積を減らす
ことにより、その面積の節約を個別ピクセルの寸法を減
らすことに用いることができる。

このことは単位面積あたりのピクセル数（すなわち、ピ
クセルの充填密度）を増させることができる。与えられ
た基板表面についての充填密度は単一半導体デバイス中
で製作し得るピクセル数の全体的増加に翻訳することが
できる、このように。

本発明はメガピクセル半導体デバイス配列と両立する。

個別センサにおける入射光の最適一度のためには、レン
ズ支持層は通常のホトレジスト？Ｉ＋質で以て容易に製
作されるよりも実質的に大きい厚さで以て形成されるの
が好ましい。半導体製造におけルハターン限定用に用い
るホトレジストは精密な縁の限定を達成するよう調合さ
れ、その厚さは３または４μｍより大きいことはほとん
どない。同時に、その糧のホトレジストはレンズ構成に
とって望まれる＃度を十分こえた光学的一度を示す。

ホトレジスト自体を形成するポリマーはしばしば実質上
透明であるけれども、活性剤およびその他の性能変性用
助剤はホトレジスト層密度（ｄｅｎａ　ｉ　ｊ、ｙ　）
を上げる。

本発明の実際において用いられる支持層は好ましくは、
受ける光の少くとも９５％、最適には９９％以上を透過
する。最適性能を得るための支持層の最小の厚さはピク
セル寸法が増すにつれて増す。

平均幅が約６μｍでセンサー幅が３μｍの比較的小さい
ピクセルについては１層の厚みは好ましくは少くとも約
６μｍである。平均幅が１０μｍでセンサー幅が６μｍ
またはそれより大きい、より普通に経験するピクセル寸
法については、その支持層の厚みは好ましくは１０μｍ
より大きい。半導体デバイス製造においてパターン限定
を達成するのに通常用いられるホトレジストで以て好ま
しい支持層の光学的透明度または厚さをいずれも達成す
ることは可能ではない。

レンズ要素は、しかし、支持層より実質的に小さい厚さ
を示すが、フェノール・ノボラック樹脂のような慣用的
ポジ型ホトレジスト物質であることができ、そして好ま
しくはそれで形成される。

レンズ要素が比較的限られた厚さであるために。

有機質の光吸収性成分はポリマー領域を形成する現像の
のちニホトブリーチング（ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈ−ｉ
ｎｇ　）によって脱色され得る。個別のレンズ要素を形
成する際に有用である既知のポジ型ホトレジストの典型
的なものは英国特許１，５４６，６３３および米国特許
４，３６５．０１９において開示されており。

それらの教示は文献としてここに組入れられている。

その他のレンズ要素物質の選択も、もちろん。

いくつかの一般的な資格が維持されるかぎり、可能であ
る。レンズ要素物質は制御された面積の領域が支持層上
で位置することを可能とするものでなければならず、か
つ、そのレンズ要素物質は支持層上で横方向にひろがる
ことな（所望の凸型表面形態をとるようその位置におい
て軟化され得るものでなければならない。

レンズ形Ｆｆｔ物質がポジ型ホトレジストについて代表
的であるように、水性現像剤中で現像可能であるときに
は、基板層は比較的疎水性の高いポリマーで形成されて
レンズ要素の横方向のひろがりを防止しかつ現像剤の浸
透に抵抗性をもつことが好ましい。これは次のテストに
関して定量的に表現することができる：テトラメチルア
ンモニウムハイド９０オキサイド９０１．５重量％水溶
液の一滴を露光レンズ形成物質の水平平面上に置（とき
、同じ溶液を支持体層上に置くときに示す接触角よりも
少くとも５度小さい接触角を示すべきである。

接触角は接触後約２分で測定される。

多くの有機ポリマーは本性は疎水性であるので。

広範な種類の比較的疎水性の支持層が可能であることは
明らかである。支持層は各種の既知有機ポリマー、例え
ば、ビニルポリマー、ポリエステル。

ポリアミド、などから選ぶことができる。支持層の限ら
れた渦れが必要とされない場合には、弗素ポリマー−例
えばポリ（四弗化エチレン）のような高度疎水性ポリマ
ーを使用することができる、疎水性の程度がより低い例
えばポリ（エチレン］およびポリ（プロピレンであるポ
リアルキレンおよびポリ（スチレン）のような、さらに
他のポリマーの使用が考えられる。

レンズ物質による支持層の制御された濡れが得られるよ
う疎水性を変えるためには、酸、エステル、アミド、あ
るいは他の普通の極性の基のような１個または１個以上
の側基をもつポリマーを支持層として用いることが好ま
しい。上記接触角の関係を満足させるアクリルおよびメ
タクリルの酸。

エステルおよびアミドのポリマー、およびコポリマーは
支持層形成に特に好ましい。

半導体性基板はたいていの場合において、ピクセル面積
のほかに、外部り−ｒ線取付は用の面積のような領域を
提供するので、領域的にパターンを施こすことができる
支持層物質を用いることが一般的に好ましい。好ましい
支持層物は１画像繕光とそれに続く非電光物質を除去す
る現像によって、半導体性基板とにピクセル領域の上に
重なって選択的に位置することができるものである。モ
ノマー被膜中の重合あるいは線状ポリマー被膜中の架橋
を開始させる慣用的光活性化剤の組入れは支持層の所望
の光による限定を達成するために利用することができる
。

上記で論じた好ましい支持層の厚さと光学的透明度を達
成すべき場合には、他の場合には有用である多くの物質
が、過度の光吸収を示すためか。

あるいは過度の内部応力を発生するためか、のいずれか
のために不適当である。他の場合には有用であるポリマ
ー基板物質が約６μｍより大きい厚さで被覆されるとき
に、亀裂０割れ、まくれ、およびそれらの光学的有用性
を制限するその他の機械的欠陥を生成することによって
光学的インソルビライゼーシａ　：／　（ｐｈｏｔｏ　
１ｎｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）に応答することが
観察されている　これらの機械的欠陥は比較的厚い一体
性被膜において適切には消すことができない過度の内部
応力に帰せられる。

透明度すもちかつ観堅できる機械的欠陥があるとしても
少ししかない、厚さが１０μｍをこえ約３０、（Ａｍに
及ぶ厚い支持層が、アクリルモノマーまたはメタクリル
モノマーとアクリルポリマーまたはメタクリルポリマー
との約５：ｌから１：３の重合比である混線物を使って
生成されたのである。特定的な好ましい調合は実施例に
おいて提供されている。

好ましいマルチピクセル半導体デバイスへの本発明の応
用を解説するために１本発明による集光構成を与えられ
た。インターライン（１ｎｔｅｒｌｉｎｅ）つてかこわ
れたピクセルが図７において示されている。半導体性基
板２０１１代表的には単結晶シリコン基板、が土部主要
面２０３と下部主要面２０５とをもつよう示されている
。電導層２０７が下部主要面を蔽っている。この半導体
性基板はＮ伝導型領域２０９とと部主要面２０３から拡
散によって形成されたＰ伝導凰ウェル（ｗｅｌｌ　）と
ヲモっている。元ダイオードは上部主要面からＮ拡散２
１３によってピクセル中で中央に形成される。この光ダ
イオードの機能は電子をＰウェルへ露光で受けた光量に
比例して供給することである。

それらの電子は隣接する電荷転送素子へ供給される。電
子移送用の埋没チャンネルをつくるために浅いＮ伝導型
領域２１５が上部主要面に隣接して置かれている。この
ようにして形成された埋没チャンネルはこの光ダイオー
ド９から隣接ＣＣＤへのびている。望まない横方向の荷
電伝導を防ぐために、チャンネル−ストップとよばれる
Ｐ　伝導型帯域２１７は元ダイオードと隣接ＣＯＤとを
他のｍ接表面構造から孤立させる、 多結晶シリコンで代表的には形成されるゲート電極２１
９が半導体性基板の上部表面の上に重なって示されてい
る。多結晶シリコンは透明であるので、アルミニウムで
代表的には形成される光シールド“２２１がゲート電極
の上に重なっている。

透明絶縁体２２３が半導体基板のと部主要面全体の上に
重なりかつまたゲート電極を光シールドから分離するよ
うに、示されている。代表的には。

その絶縁体は二酸化珪素であり、硼珪酸ガラスのような
ノξツシバント（ｐａｓｓｉＶａｎｔ　）の表面付与が
普通である。単一体として示されているけれども、絶縁
体は代表的にはいくつかの連続的に行なう製作段階にお
いて形成される。通常は平面化用物質（ｐｌａｎａｒｉ
Ｚｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　）とよばれる透明絶縁性
物質２２５は滑かな表面２２７を与えるために置かれて
いる。この表面とにはピクセル境界と間延的な、付加的
−次フイルター要素（ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｐｒｉｍａｒ
ｙ　ｆｉｌｔ８ｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ　）＋７）ような要
素２３１をもつフィルター２２９が置かれている。

比較的厚いレンズ支持層２３３がそのフィルターの上に
重なり、上部表面２３５を提供する。ピクセルレンズ要
素２３７はこの支持層の上部表面の上に置かれる。この
レンズ要素はこのピクセルの境界から内向きにへたてら
れ、従ってすべての隣接ピクセルのレンズ要素から横方
向でへだてられているロレンズ表面２３９は必要ならば
半円筒状であることができるが、しかし、半球形である
ことが好ましい。本発明の最適な形態においては。

ピクセル境界内の支持層表面２３５は多角形であり、レ
ンズの縁はピクセル境界と平行でかつ境界のすぐ内側に
へだてられている。これはピロー形レンズをもたらす。

垂直矢印によって示す、レンズ表面２３９にあたる光は
支持層２３３の中の収斂性矢印によって示されるとおり
、内向きに曲げられる。光は光ダイオードの表面との焦
点Ｆへ向くよう示されている。

レンズから光ダイオードへ光を内向きに方向づけること
は、光をフィルターの中心部分のみによって受けさせる
ことを認めるべきである。このように、このレンズ構成
は、ピクセル境界とフィルター要素との縁の整合を光学
的不利益を伴うことなく楽に行なわせる。

典型的な半導体デバイスの唯１個のピクセルを図７にお
いて示しているが、実際のデバイスは代表的にはきわめ
て多数の本質上類似のピクセルを含み、実際の数は役立
てる応用に応じて１０から１０の程度の大きさの範囲に
あることは予期される。本発明は光を光ダイオードへ向
けること圧関して述べてきたが、多くのＣＯＤが元を直
接感知するよう構成され、そして、その種の応用に対し
て、各々のＣＯＤセンサーがピクセル中央位置を占める
ことが予想される。さらにその他の感光性マルチピクセ
ル半導体配列への本発明の応用は容易に期待される。

（ｅ＋　実施例 本発明は以下の特定的実施例を参照することによってよ
りよく理解できる。

実施例　１ ６８個のマルチピクセル半導体配列を含み各々が図７に
示すのと類似の数十個のピクセルを含むが、支持層２３
３とレンズ要素とをもたない。

直径Ｚｏｏｍの単結晶シリコンウニバーを出発要素とし
て使用した。

このウェハーにそれの被接のための調製を施こすために
、窒素雰囲気中で２００℃で６分間焼付け、室温へ冷却
した。エチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト中のへキサメチルジシラザンの５０重量％溶液の２ｍ
ｌをウェハー表面上へ分散させ、ウニバーを１５秒間３
　Ｋｒｐｍ　（３，０００回／分）で回転させた。

塗膜溶液は、８０．（ｌのクロロベンゼン溶剤。

２．０ｙ−のケト−クマリン増感剤、２．０７のエチル
ｐ−ジメチル了ミノベンゾエート重合反応活性化剤、２
５．ＯＰのアクリルモノマー、ジペンタエリトリトール
モノヒト９０キシペンタアクリレート（商業的にはパサ
ディナ州ウェストチエータのサートマー拳カンパニーか
ら商標５Ｒ−３９９とＬて入手できる）、および、０．
５の内部粘度と約１５０．０００の分子量をもつ可溶性
メチルメタクリレートポリマー（商業的にはデュポンか
ら商標エルバサイトとして入手できる）の２５．０ＳＦ
−、を組合わせることによってつくった。５ｍ／！のこ
の塗布溶液をウェハーへ施用し、ウェハーを１．５　Ｋ
ｒｐｍで２分間回転させた。このウェハーを次に１３０
℃で８分間周辺空気中で焼付けた。

写真平版マスクを使用して、レンズを必要とするピクセ
ルの上に菫なる領域において化学線へ選択的にウェハに
露光させた。紫外線輻射線はキャノン社のオプティカル
φプロダクツ部門から入手できる「パラレル・ライト・
アライナ−ＪＰＬＡ−５０’　ＦＡ型を使って供給した
。画（’Ｉｌ１ｇ−光被膜の非鉛被膜域は、ウェハーを
０．２Ｋｒｐｍにおいて３０秒間回転させ、−万、４−
メチル−２−ペンタノンを現像剤として塗膜表面へ継続
的に適用することによって除去した。このウェハーを次
に１９５℃において１０分間、窒素雰囲気中で焼付け、
室温へ冷却した。

レンズを形成するには、１００センチストークスの粘度
をもつ米国特許４，３６５，０１９において記載されて
いる種類のポジをホトレジスト組成物の３ｍｌをウェハ
ーへ施用した。このレンズ形成物質を均一に分配するた
めに、ウェハーを１．　Ｉ　Ｋｒｐｍにおいて４分間回
転させた。ウェハーを次に９５℃において８分間窒素環
境の中で焼付けた。

整合させた写真平版マスクを使って、ウェハー塗膜をビ
クセル境界に宿った領域において上記規定の光源からの
化学線へ選択的に露光した。塗膜の露光部分は、界面活
性剤をも含む脱イオン水の中のテトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドの１．５重量％溶液の中で９０秒
間浸漬することによって除去した。ウェハーを０．２　
Ｋｒｐｍにおいて３０秒間、脱イオン水を継続的に施用
しながら回転することによってすすいだ。最後に、ウェ
ハーを３Ｋｒｐｍにおいて６０秒間回転乾燥した。

残留するポジ型ホトレジスト領域を、Ｊ：記規定の光源
を再び使って、４０秒間均一にここで路光した。この長
２間露光はそれらの領域のホトプリ−チ（ｐｈｏｔｏｂ
ｌｅａｃｈ　）をおこし、それらの光学的＃度を減少さ
せた。周辺条件下での９０秒間の暗室貯蔵後において、
そのホトレジスト領域は、ウェハーを１６０℃で３６分
間窒素雰囲気中で焼付けることによってビロー観レンズ
へ変換された切断ビクセルを含めた顕微鏡検査のピクセ
ルは。

ピロー型レンズが１８μｍの長い万の縁と１０μｍの短
かい万の縁とをもつ長嘴形ピクセルの境界の内部でかつ
境界に平行して存在することを示している。支持層の厚
さはこの場合１１．５μｍであった。レンズ形成物質に
よる横方向ひろがりの兆候は存在せず、顕微鏡検査を行
なったレンズはどれもビクセル境界をこえてひろがって
いない。レンズは比較的短かい曲率半径を示し、レンズ
焦点は支持層内部に存在するように見える、 実施例　２ 実施例１の支持層とレンズ形成物質の相対的疎水性を各
物質の平面層を使って次の方式で比較した： 盃答４Ｔｈへ＋ノリイ責仁協沙中−のｌ１ｌｆ松ｈイ；
索べた各段階を用いただしこの層の上塗を中止して。

ガラス基板上で形成させた。レンズ形成物質の平面状塗
膜を実施例１に述べた各段階を使用してガラス基板上で
同様に塗布し、ただし、この層は均一に露光したが、現
像しなかった、 各々の塗膜の上へ１．５重量％のテトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイドを含み商業的ｙｄ）型ホトレジ
スト現像剤と等しいアルカリ度を与える脱イオン水の一
滴を置いた。この滴と支持層表−との間の接触角をゴニ
ノメーターを使って測定した。

支持層接触角ははじめは５５°であったが９０秒後にお
いて５２°へ落ち、初期接触後１２０秒において５２°
のままであった。

レンズ形成物質の平面層接触角ははじめは５３゜であっ
たが、９０秒後において４３°へ落ち、初期接触ｖｉ１
２０秒において４２°であった。このように、１２０秒
後において、レンズ形成物質は支持層より１０’低い滴
との最終接触角をもっている。

このことは支持層が実質的により疎水性であることを示
した。

実施例　３ ６８個のマルチピクセル半導体配列を含み各々が図７に
示すのと同じ数千ピクセルを含み、ただし支持層２３３
とレンズ要素をもたない、直径１００鑓の単結晶シリコ
ンウェハーを出発物質として使用した。

ウェハーにそれに被膜を施こすための調整を行うために
、窃素雰囲気中で２００℃において６分間焼付１　た。

エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート中の
へキサメチルジシラザンの５０重量％溶液の２　ｍｌを
ウェハー表面上に分散させ。

ウェハーを１５秒間３Ｋｒｐｍにおいて回転させた（３
，０００回転／分）。

塗膜溶液は、ポリ（メチルメタクリレート（コネチカッ
ト州ワリングフォードのＫＴＩケミカルズからＫＴＩ−
９５０Ｋ　　ＰＭＭＡとして商業的に入手できる）のク
ロロベンゼン溶剤中の９重量％溶液のＩＩＩＰ；２０５
’のジペンタエリトリトールモノヒドロキシペン７アク
リレート（コネティカット州つエストチェスタのサート
マー・カンパニーから５Ｒ−３９９の商標で商業的に入
手できる）：１．０５４のケト−クマリン増感剤、２．
０ｐのエチルｐ−ジメチルアミノベンゾエート重合反応
活性化剤；および、０．１９の内部粘度と約３５，００
０の分子量をもつ可溶性メチルメタクリレートホリマ−
（デュポンから商標エルバサイ）２００８として商業的
に入手できる）の１０．０．Ｐ；を組合わせることによ
ってつくった。５ＩＩＩｌのこの塗布浴液をつ〒バーへ
施用し、ウェハーを１．５　Ｋｒｐｍで２分間回転させ
た。ウェハーを次に１３０℃において５分間１周辺空気
中で焼付けた。

写真平版マスクを使い、レンズを必要とするピクセルの
上に重なっているウェハーの領域においてウェハーを選
択的に化学線へ露光した。紫外線はキャノン社のオプチ
カル−プロダクツ部門から入手できる「ノξラレル・ラ
イト・アライナ−」ＰＬＡ−５０１ＦＡ型を使って供給
ワた。画像露光を与えた塗膜の非露光領域は、ウェハー
を６０秒間４−メチル−２−ペンタノン現像剤で以てス
プＬ／−Ｌ、　［いて３０秒間イソプロピルアルコール
で以てスプレーし、そして３Ｋｒｐｍにおいて６０秒間
回転乾燥させることによって除去した。ウェハーを次に
１９５℃において１０分間窒素雰囲気中で焼付は室温へ
冷却した。支持層の厚さは１１．０μｍであった。

実施例　４ 実施例３を繰返したが、現像は２−ブタノンを１５秒間
スプレーすることによって達成された。

同じ支持層の厚さが得られた。

実施例　５ 実施例３を繰返したが、しかし１次の成分を組合わせる
ことＫよってつくった塗布溶液で置換えた：３５ｙ−の
１，２−ジクロロ−エタン；３５？ノクロロベンゼン’
２．０ｉのケト−クマリン増感剤；３５？のジペンタエ
リトリトールモノヒドロキシペンタ了クリレート（パサ
ディナ州つエストチェスタのサートマー−カンパニーか
ら５Ｒ−３９９の商標で商業的に入手できる）；および
、０．１９の内部粘度と約３５，０００の分子量をもつ
可溶性メチルメタクリレートポリマー（デエポンカラエ
ルバサイ）２００８の商標で商業的に入手できる）の２
５７゜現像は画像露光ずみ支持層を１０秒間２−ブタノ
ンで以てスプレーし、続いて３０秒間イソプロピルアル
コールで以てスプレーシ、ソして３Ｋｒｐｍにおいて６
０秒間回転乾燥させることによって、変更した。支持層
の厚さは１３．３μｍであった、 実施例　６ 実施例５を繰返し　が、しかし、現像は４−メチル−２
−ペンタノンで以て１５秒間スプレーすることによって
達成された。支持層の厚さは１２．６μ田であった。

実施例　７ 実施例３を繰返したが、しかし１次の成分を組合わせる
ことによってつ（つた塗膜溶液で置換えた：すなわち、
８５？のクロロ−ベンゼン；２、ＯｆＰのケト−クマリ
ン増感剤；３．０５Ｌのエチルｐ−ジメチル−アミノベ
ンゾエート活性化剤；２０．０ｆ（Ｄジペンタエリ°リ
トールモノーヒト１０キシペンタアクリレート（パサデ
ィナ州つエストチェスタのサートマー・カンパニーから
５Ｒ−３９０の商標で商業的に入手できる）；および。

２５？の、内部粘度が０．１９で分子量が約３５，００
０の可溶性メチルメタクリレートポリマー（デュポンか
らエルバサイト２００Ｂの商標で商業的に入手できる）
６現像は画＠露光ずみの支持層を１０秒間２−ブタノン
で以てスプレーし、続いて３０秒間イノプロピルアルコ
ールで以てスプレーし。

そして、３Ｋｒｐｍで６０秒間回転乾燥させることによ
って変更した。支持層の厚さは６．２μｍであった。

実施例　８ 実施例７を繰返したが、しかし、現像は４−メチル−２
−ペンタノンで以て１５秒間スフレ−することによって
達成された。支持層の厚さは６．６μｍであった。

実施例　９ 実施例３を繰返したが１次の成分を組合わせることによ
って塗膜溶液を置換えた：すなわち、ｓｏｙのクロロベ
ンゼン：２．０９−のケトークマリン増ｒＧ剤；　２．
Ｏｔのエチルｐ−ジメチルアミノベンゾエート活性化剤
；２３．０５１’−のジペンタエリトリトールモノヒト
９０キシペンタアクリレート（パサデイナ州つエストチ
ェスタのサートマー・カンパニーから５Ｒ−３９９の商
標で商業的に入手できる）；および、２５？の、内部粘
度が０．１９で分子量が約３５，０００である可溶性４
チルメタクリレートポリマー（デュポンからエルバサイ
ト２００８の商標で商業的に入手できる）。現像は画像
露光ずみ支持層をクロロベンゼンで以て４５秒間スプレ
ーし、続いて３０秒間イソプロピルアルコールで以てス
プレーし、そして、３Ｋｒｐｍにおいて６０秒間回転乾
゛−させた。支持層の厚みは７．９μｍであった。

実施例　１０ 実施例９を繰返したが、しかし、現像は４−メチル−２
＝ペンタノンで以て１５秒間スフレ−することによって
達成された。支持層の厚さは８．２μｍであった。

実施例　１１ 実施例９を繰返したが、しかし、支持層組成物の回転速
度は１．　ＯＫｒｐｍ　ヘ１．５　Ｋｒｐｍ　カら落と
した。現像はクロロベンゼンで以て３０秒間スプレーし
、続いてイソプロピルアルコールで以て３０秒間スプレ
ーすることによって行なわれた。ウェアーを次に３Ｋｒ
ｐｍにおいて４５秒間、焼付は前に１回転させた。支持
層の厚さは１２μｍであった。

レンズを形成するために、米国特許４，３６５．０１９
に記載されている種類の、１００センチポイズの粘度を
もつポジ型ホトレジスト組成物の３　ａｔをウェハーへ
施用した。このレンズ形成物質を均一に分配するために
、ウェハーを１．　Ｉ　Ｋｒｐｍにおいて４分間回転さ
せた。ウェハーを次に９５℃において８分間窒素雰囲気
中で焼付けた。

整合させた写真平版マスクを使って　ウェハー被膜を上
記で規定した光源からのイヒ学線へピクセル境界に沿っ
た領域において選択的に霧光した。

オン水中のテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド
の１．５重量％溶液の中で９０秒間浸漬することによっ
て除去した。ウェハーは０．２　Ｋｒｐｍにおいて３０
秒間回転させその間継続的に脱イオン水を施用すること
によってすすいだ。最後に　ウェハーを３　Ｋｒｐｍで
６０秒間回転乾燥させた。

残留するポジ型ホトレジスト領域をここで、再び上記で
規定の光源を使って均一に４８秒間嬉霧光た。この長期
霧光はこの領域のホトプリーチをおこし、それらの光学
的濃度を減らす。周辺条件下で９０分間の暗室貯蔵後に
おいて、これらのホトレジスト領域はウェハーを１６０
℃において３６分間窒素雰囲気中で焼付けることによっ
てピロー形レンズへ変換された。

薄片化ピクセルを含めて顕微鏡的に検査したピクセルは
ピロー形レンズが１８μｍの長縁と１０μｍの短縁を゛
つ−１形ピクセルの境界の内部でかつ境界に平行して横
たわっていることを示した。

支持層の厚さはこの場合１１．５μｍであった　し顕微
鏡的に検査したレンズはどれもピクセル境界をこえてひ
ろがっているものはなかった。レンズは比較的短かい曲
率半径をもち、レンズの焦点は支持層内にあるように見
えた。

実施例　１２ 実施例３を繰返したが、しかし１次の成分を組合わせる
ことによってつくった塗膜溶液で置換えた：すなわち、
８０？のクロロベンゼン；３．０１のケト−クマリン増
感剤；３．Ｏｙ−のエチル−ｐ−ジメチルーアミノアゾ
ベンゾエーＭｌ化剤；４０．０１ｉ’のジペンタエリト
リトールモノヒドロキシペンタ了クリレート（パサデイ
ナ州つエストチェスタのサートマー・カンパニーカラ５
Ｒ−３９９の商標で商業的に入手できる）；および、８
．０？の、内部粘度が０．５０で分子量が約１５０，０
００である可溶性メチルメタクリレート（デュポンから
エル・；サイ）２０２１の商標で商業的に入手できる）
、Ｊ：記組成物はウェハーを０．７５　Ｋｒｐｍで２分
間回転させながら塗布した。ウェハーを次に１３０℃に
おいて８分間周辺空気中で焼付けた。

現像はウェハーを０．２　Ｋｒｐｍで３０秒間回転させ
なからアセトンを継続的に施用し、続いて３　Ｋｒｐｍ
において６０秒間回転乾燥させることによって。

変更した。支持層の厚さは７．０μｍであった。

実施例　１３ 実施例３を繰返したが、しかし１次の成分を組合わせる
ことによってつくった塗膜溶液で置換えた：ｆなわち、
８０ｆｆのりａ口ベンゼン；１．０？のケト−クマリン
増感剤；１．０７のエチルｐ−ジメチルアミノベンゾエ
ート活性化剤；１７．Ｏｉのジペンタエリトリトールモ
ノヒドロキシペンタ了クリレート（パサデイナ州つエス
トチェスタのサートマー・カンパニーから５Ｒ−３９９
の商標で商業的に利用できる）；および、３５．０Ｐの
。

内部粘度が０．５０で分子量が約１５０，０００の可溶
性メチルメタクリレートポリマー（デュポンからエルバ
サイ）２０２１の商標で画業的に入手できる）。現像は
ウェハーを０．２　Ｋｒｐｍにおいて４５秒間を回転さ
せなから４−メチル−２−ペンタノンを継続的に施用し
、続いて３Ｋｒｐｍにおいて６０秒間回転乾燥させるこ
とによって、変更した。

支持層の厚さは１５．８μｍであった、実施例　１４ ６８個のマルチピクセル半導体配列を含み各々が図７に
示すものと類似の数十個のピクセルを含むが、支持層２
３３とレンズ要素が欠けている。

単結晶シリコンウェハーを出発要素として使用した。

エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート中の
へキサメチルジシラザンの５０重量％溶液の３　ｍｌを
ウェハー表面へ分散させ、ウェハーを】０秒間３　Ｋｒ
ｐｍ　（３，０００回転／分）において回転させた。

塗膜溶液は、８０．０Ｐのクロロベンゼン溶剤。

２．０１のケト−クマリン増感剤、２．０Ｐのエチルｐ
−ジメチルアミノベンゾエート重合反応活性化剤、　２
５．０９−のアクリルモノマージペンタエリトリトール
−モノヒドロキシペンタアクリレート（パサディナ州つ
エストチェスタのサートマー・カンパニーから５Ｒ−３
９９の商標で商業的に利用できる）；および、２５．０
Ｐの、内部粘度が０．５で分子量が約１５０，０００の
可溶性メチルメタクリレートポリマー（デュポンからエ
ルバサイト２０２１の商標で商業的に入手できる）；を
組合わせることによってつくった。この塗布溶液の５ａ
ｔをウェハーへ施用し、ウェハーを１．２　Ｋｒｐｍに
おいて２分間回転させた。ウェハーを次に１３０℃で１
５分間周辺空気中で焼付けた。

写真平版マスクを便って、レンズを必要とするピクセル
の土に重なるウェハー領域において化学線へウェハーを
選択的に露光した。紫外線はキャノン社のオプチカル−
プロダクツ部門から入手でキル［パラレル・ライト・了
うイナーｊＰＬＡ−５０１ＦＡ型を使って供給した。こ
の画像露光被膜の非露光領域は、４−メチル−２−ペン
タノンを現像剤として被膜表面へ継続的に施用しながら
０、３　Ｋｒｐｍにおいて３０秒間ウェハーを回転する
ことによって除去した。ウェハーを次に２００’Ｃにお
いて１０分間空気中で焼付け１周辺ｍｌｆへ冷却した。

レンズを形成するために、米国特許４，３６５，０１９
に記載のタイプの１００センチストークスの粘度をもつ
ポジ型ホトレジスト組成物の３ｄをウェハーへ施用した
。レンズ形成物質を均一に分散させるために、ウェハー
を１、ＯＫｒｐｍにおいて２分間回転させた。ウェハー
を次に９５℃において１５分間窒素環境中で焼付けた。

整合させた平版印刷マスクを使って、ピクセル境界に沿
った領域において上述規定の光源からの化学線ヘウエハ
ー被膜を選択的に露光させた。被膜の露光部分は、界面
活性剤も含む脱イオン水の中のテトラメチルアンモニウ
ムヒト９０オキサイドの１．５　ｉｊ量％溶液の中で９
０秒間浸漬することによって除去した。ウェハーは脱イ
オン水を継続的に施用しながら０．２　Ｋｒｐｍにおい
て１５秒間回転させることによってすすいだ。最後に、
ウェハーはａＫｒｐｍにおいて６０秒間回転乾燥させた
。

残留するポ：）ｍホトレジスト領域をここで、上記規定
の光源を再び使って４８秒間均均−Ｃ１ｘＬ光した。こ
の長時間無光はそれらの領域にホトプリーチを施こし、
それらの光学的濃度を減らした。周辺条件下で９０分間
暗室貯蔵後、ホトレジスト領域は、ウェハーを１７０℃
において５分間音素雰囲気中で焼付けることによってピ
ロー形レンズに変換された。

薄片化ピクセルを含めて顕微鏡的に検査したピクセルは
、ピロー形レンズが１８μｍの長縁と１０μｍの短縁な
もつ長方形ピクセルの境界の内部でかつそれと平行して
横たわっていることを示した。支持層の厚さはこの場合
１５μｍであった。

レンズ形成物質による横方向のひろがりの徴候は存在せ
ず、顕微鏡的に検査したレンズはどれもピクセル境界を
こえてひろがるものはなかった。レンズは比較的短かい
曲率半径を示し、レンズ焦点は支持層内にあると思われ
た、 クリコンウェハーをウェハープローブ・ステーシーａ　
７　（ｐｒｏｂｅ　５ｔａｔｉｏｎ　）と普通によばれ
る試験装置中に置いた６６８個のマルチピクセル半導体
配列の一つへ電気的接触をつくり、適切な電圧を付与し
て信号読取を可能にさせた。

配列全体を平行光線で以て均一に照射した。半導体配列
の光誘導出力信号を測定し、二つの領域。

すなわち、本発明によるビロー凰レンズで以て蔽われた
ピクセルに相当する一つの領域、および。

レンズが欠けていてその他は同等のピクセルを含むもう
一つの領域、と関係づけた。

レンズで蔽われたピクセルとレンズを含まないピクセル
の両方からの信号水準は照射のないときには同じであっ
た。両領域を照射する場合、レンズで蔽われたピクセル
からの信号はレンズで蔽われていない領域におけるピク
セルからの信号より２．３７倍太きかった。

５２個のマルチピクセル半導体配列を含み各々が図７で
示すものと類似の数十個のピクセルを含み、ただし支持
層とレンズ要素とが欠けている。

直径１１００ａの単結晶シリコンウェハーを出発物質と
して用いた。各々の感光性領域はその面積は５．４平方
マイクロメートルであった。領域間の横方向のへただり
は７，８マイクロメートルであり。

その直角方向では６．８マイクロメートルであった。

エチレングリコールモノエチルアセテートの中のへキサ
メチルジシラザンの５０重量％溶液の３ｄをウェハー表
面上で分散させ、ウェハーを１５秒間３．５Ｋｒｐｍに
おいて回転させた。

塗膜溶液は、８０．０Ｐのクロロベンゼン溶剤。

２．０１のケト−クマリン増感剤、２．’ｌのエチルレ
ジメチルアミノベンゾニート重合反応活性化剤。

２０．０Ｆのアクリル七ツマージペンタエリトリトール
モノヒト９０Φジペンタアクリレート（パサデイナ州つ
エストチェスタのサートマー・カンパニーから５Ｒ−３
９９の商標で商業的に入手できる）。

および、２２．０？の、内部粘度が０．５であり分子量
が約１５０，０００の可溶性メチルメタクリレートポリ
マー（デュポンからエルバサイ）２０２１の商標で商業
的に入手できる）、を組合せることによってつ（つた。

塗膜溶液の５ｍｌをウ　バーへ施用し、ウェハーを２．
ＯＫｒｐｍで９０秒間回転させた。ウェハーを次に］３
５℃において１２分間周辺空気中で焼付けた、 写真平版印刷マスクを使って、レンズを必要とするピク
セルに重なるウェハーの領域において化学線へウェハー
を選択的に露光した。紫外線はキャノン社のオプチカル
・プロダクツ部門から入手−ｃ−キルｒパラレル・ライ
ト・アライナ−Ｊ　ＰＬＡ−５０ＩＦＡ型を使って供給
された。画像露光ずみ被膜の非線光領域は、ウニＩ・−
をＱ、５　Ｋｒｐｍにおいて５５秒間回転させ、その間
、５５部（容積で）のキシレンと４５部（容積）の２．
６−シメチルー４−ヘプタノンの混合物を現像剤として
被膜表面へ継続的に施用することによって除去した。

ウェハーを次に２００℃において１０分間窒素雰囲気の
中で焼付け、室温へ冷却した。

レンズを形成するために、米国特許４，３６５，０１９
において記載の種類の、２７センチストークスの粘ＩＥ
をもつポジ型ホトレジスト組成物をウエノ１−へ施用し
た。このレンズ形成物質を均一に分散させるために、ウ
ェハーを１．８Ｋｒｐｍにおいて６０秒回転させた。ウ
ェハーを次に９５℃において１０分間窒素環境の中で焼
付けた。

整合させた写真平版マスクを使って、ピクセル境界に沿
った領域において上記で規程した光源からの化学線ヘウ
エハー塗膜を選択的に露光した。

被膜の露光部分は、界面活性剤も含む脱イオン水の中の
テトラメチルアンモニウムヒト９０キサイド９の１．５
重量％溶液の中で４５秒間浸漬することによって除去し
た。ウェハーは０．２Ｋｒｐｍにおいて３０秒間回転さ
せ、その間継続的に脱イオン水を施用することによって
すすいだ。最後に、ウェハーを３Ｋｒｐｍにおいて６０
秒間回転乾燥させた。

残留するポジ型ホトレジスト領域をここで、上記で規定
の光源を再び使って４８時間均一に露光した。この長時
間露光はそれらの領域にホトプリーチをおこさせ、それ
らの光学的＃度を低下させた。周辺条件下で１２０分間
暗所貯蔵後、これらのホトレジスト領域はウェハーを１
５０℃で３０分間窒素雰囲気中で焼付けることによって
ピロー形レンズへ変換された。

薄片化ピクセルを含めて顕微鏡的に検査されたピクセル
は、ピロー形レンズが長方形ピクセルの境界内でそれと
平行して横たわっていることを示した。レンズは７μｍ
の長縁と６μｍの短縁をもっていた。支持層の厚さはこ
の場合８．２μｍであった。レンズ形成物質による横方
向のひろがりの徴候は存在せず、顕、微鏡的に検査した
レンズはどれもピクセル境界をこえてひろがるものがな
かった。

実施例１４で記載の手順によって試験を行なった。照射
時において、ピロー形レンズをのせたピクセルからの信
号は５００ミリボルトであったが。

−万、レンズをのせていないで他の点では匹敵し得るピ
クセルからの信号はわずかに８０ミリボルトであったが
、この場合、暗信号（照射が無い場合の信号）はゼロの
値が与えられた。

実施例　１６ 実施例１５を繰返したが、ただし、この場合。

各々の感光領域はその面積は１２．７平方マイクロメー
トルであった。領域間の横方向のへだたりは８．６マイ
クロメードルであり、直角方向でに測定すると６．８マ
イクロメートルであった。薄片化ピクセルを含めて顕微
鏡的に検査したピクセルは。

ピロー形レンズが７．８μｍの長縁と６μｍの短縁とを
もつ長方形ピクセルの境界の内側でかつ平行に横たわっ
ていることを示した。支持層の厚さはこの場合、５．０
μｍであった。レンズ形成物質による横方向のひろがり
の徴候が存在せず、かつ。

顕微鏡的に検査されたレンズがどれもピクセル境界をこ
えてひろがるものがなかった。レンズは比較的小さい曲
率半径を示し、レンズの焦点は支持層内にあると思われ
た。

照射下においては、ピロー形レンズをのせた感光性領域
からの信号は５４０　ミ１７ボルトであったが、−万、
レンズをのせていない感光性領域からの信号は２００　
ミＩＪポルｂであり、この場合、暗信号（照射が存在し
ないときの信号）にはゼロの値が与えられている− ＋ｆ）発明の効果 前記の記述から、光を集めるために存在するレンズをも
つことの結果として、ｍｘｔｉ半導体デバイスの応答が
増進されることは明らかである、

【図面の簡単な説明】

図１はマルチピクセル半導体配列の平面図であり。 図２および図３は１図１においてそれぞれ切断線２−２
および３−３に沿って取った断面図であり、慣用的の微
小凸レンズ表面の姿を示しており。 図４および図５は図１においてそれぞれ切断線２−２お
よび３−３に泊って取った断面図であり。 本発明の要請を満たす微小凸レンズの特徴を示しており
。 図６は本発明の要請を満たす単一ピクセルの等１０４・
・・横方向にへだてられた領域、　１０６・・・基板の
上部表面、　　１０８・・・ピクセル境界。 １１０・・・微小凸レンズ表面、　１１２・・・ピクセ
ル。 ］１４．］］６ａ、］１６ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、］
２０ａ。 】２０ｂ・・・光を表わす矢印、　１２２・・・透明層
。 １２４・・・レンズ、　２０１・・・半導体性基板。 ２０３．２０５・・・基板の主要表面、　２０７・・・
電導層。　２０９・・・Ｎ電導型領域、　２１１・・・
Ｐ電導型ウェル、　２１３・・・Ｎ電導型拡散、　２１
５・・・浅いＮｌ［導凰領域、　２１７・・・Ｐ＋寛導
塁領域。 ２１９・・・ゲート電極、　　２２１・・・光シールド
９゜２２３は透明絶縁体、　２２５は平面化用物質。 ２２７・・・一つの表面、　２２９・・・フィルター。 ２３１・・・フィルター要素、　２３３・・・レンズ支
持層、　２３５・・・土部表面、　２３７・・・レンズ
。 ２３９・・・レンズ表面。 （外５°名） ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 感光性ピクセルの配列を含む感光性半導体デバイスであ
   つて、 少くとも二つの向い合うピクセル縁から横方向で内側へ
   間隔をへだてた感光性部分を含む半導体性基板； および、上記感光性部分の横方向外側で光を受けとりか
   つその光を上記感光性部分の方へ向けることができる凸
   状表面を提供するレンズと、 このレンズと上記の感光性部分の間に挿置された光透過
   性部分、 とを含む上記感光性部分へ入射光を透過させる手段；か
   ら成り、 上記ピクセルの少くとも一つにおいて、 上記の光透過性部分が上記レンズの厚さをこえる厚さの
   レンズ支持層から成り、かつ、上記レンズが上記レンズ
   支持層の上において横方向で、少くとも上記二つの向い
   合うピクセル縁の間にかこまれていることとを特徴とす
   る、感光性ピクセルの配列を含む感光性半導体デバイス
   。