JP2678074B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複数個の受光部の上方に丸みをもったマイ
クロレンズ層を備えた固体撮像装置の製造方法に関する
ものである。

従来の技術 近年、固体撮像装置にカラーフィルターを組合わせる
方式として、同フィルターを半導体基板上に直接形成す
る方式が主流となってきている。以下、従来のカラー固
体撮像装置の構造について説明する。第４図は従来のカ
ラー固体撮像装置の断面図であり、半導体基板１にフォ
トダイオードからなる受光部２が形成され、その上に絶
縁膜３が形成された後、受光部２以外の上方にポリシリ
コン２層からなるスイッチング部４が形成され、さらに
その上にアルミニウムからなる遮光部５が形成される。
さらにその上に表面保護膜６と透明高分子樹脂からなる
平坦化層７が形成される。続いてカラーフィルター層と
して、感光性を持たせかつ粘度調製された、カゼイン，
ゼラチン等の材料を所望の受光部上に形成し、適切な染
料により染色することにより、所望のカラーフィルター
層８を得る。さらに、混色を防止するために平坦化層７
に使用したものと同じ透明高分子樹脂からなる中間層９
が形成される。

以下同様の工程を各色層ごとに繰り返し、最後に、こ
れらの上に、平坦化層７および中間層９に使用したもの
と同じ透明高分子樹脂からなる保護膜10を形成すること
により、イエロー・シアン・マゼンタ・グリーン・レッ
ド・グリーン・ブルー等の色群からなるカラーフィルタ
ーを実現している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の技術では、固体撮像
装置の小型化あるいは高画素化に伴う、受光領域の面積
の減少による感度低下、S/N悪化という問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、有効
に、簡単にかつ精度よく感度を向上させることのできる
固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の固体撮像装置の製
造法は、半導体基板に形成された複数個の受光部の上方
にネガ型レジストを塗布したのち、同レジストに焦点位
置をずらしてマスク露光し、その後現像することにより
丸みをもたせたマイクロレンズ層を形成する工程を備え
ている。

作用 この構成によって丸みをもったマイクロレンズ層に到
達した光の多くが受光部に集光するため、固体撮像装置
の感度を向上させることができる。

また、露光時の焦点位置を任意に設定できる露光装置
を用い、その焦点位置をずらして露光することにより、
マイクロレンズ層の形状の制御が可能であり、再現性よ
く形成することができる。さらに、ゼラチン系レジスト
はｇ線に感光性をもっているので、ｇ線ステッパー露光
装置を用いて、マイクロレンズ層と受光部およびカラー
フィルター層を高精度でアライメントすることができ
る。

なお、平坦化層および中間膜層に遠紫外線ポジ型のレ
ジストを用いる場合には、ｇ線に感光性を持つゼラチン
系レジストはその条件に適している。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面の参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置の断
面図を示すものである。ここで、１は半導体基板、２は
受光部、３は絶縁膜、４はスイッチング部、５は遮光
部、６は表面保護層、７は平坦化層、８はカラーフィル
ター層、９は中間層であり、これらは従来の固体撮像装
置と同じ構成である。

次に、中間層９と同じ透明高分子樹脂からなるカラー
ファルター・レンズ間層20を形成する。次に感光性を持
たせかつ粘度調製されたゼラチン系レジストを全面に１
〜３μｍの膜厚で塗布する。プリベークの後、焦点位置
を任意に設定できる露光装置を用いてドット状にパター
ニングされたマスクを介して第２図のようにジャストフ
ォカス点より１〜４μｍ焦点位置をずらして露光し、そ
の後温水で現像し、ポストベークの後、所望の丸みをも
ったマイクロレンズ層21が形成される。最後に中間層９
で使用したものと同じ透明高分子樹脂からなる保護膜22
を、マイクロレンズ層の形状をそこなわないために、0.
6μｍ以下の膜厚で塗布する。

本実施例では、第２図のように、フォトマスク101,縮
小レンズ102およびマイクロレンズベース層103を介し
て、焦点位置をずらして露光することにより、露光用ｇ
線光が分散するため、現像後ネガ型ゼラチン系レジスト
は丸みをおびるのである。

第３図はマイクロレンズ層の形状による集光の仕方を
示した図である。この図からわかるように、適切な丸み
をもったマイクロレンズ層を形成することによって、外
光を有効的に受光部に集光して、感度を向上させること
ができる。

なおこの実施例では、半導体基板上に直接カラーフィ
ルターを形成するカラー固体撮像装置について述べた
が、平坦化層の形成終了後にマイクロレンズ層を形成す
ることにより得られる白黒固体撮像装置にも効果がある
ことは言うまでもない。

発明の効果 本発明によれば、受光部の上方にネガ型レジストを用
いて、焦点位置をずらして露光したのち現像して、丸み
をもたせてドット状に形成されたマイクロレンズ層を設
けることにより、より多くの光を有効的に受光部に集光
することができ、感度を向上させることのできる優れた
固体撮像装置を実現できる。

なお、露光時の焦点位置を任意に設定できる露光装置
を用いれば、簡単にマイクロレンズ層の形状を制御する
ことができ、再現性よくマイクロレンズ層を形成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置の断面
図、第２図は露光時の焦点位置をずらして露光して、現
像後の形状を示した概念図、第３図はマイクロレンズ層
による集光の仕方を示した要部断面図、第４図は従来の
固体撮像装置の断面図である。 １……半導体基板、２……受光部、３……絶縁膜、４…
…スイッチング部、５……遮光部、６……表面保護膜、
７……平坦化層、８……カラーフィルター層、９……中
間層、10……保護膜、20……カラーフィルタ・レンズ間
層、21……マイクロレンズ層、22……保護膜、101……
フォトマスク、102……縮小レンズ、103……マイクロレ
ンズベース層、104……マイクロレンズ層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板に形成された複数個の受光部の
   上方にネガ型レジストを塗布する工程と、焦点位置をず
   らして前記レジストをマスク露光する工程と、その後現
   像する工程を経て丸みをもったマイクロレンズ層を形成
   する工程を備えた固体撮像装置の製造方法。