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JP2001085657A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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JP2001085657A
JP2001085657A JP26192699A JP26192699A JP2001085657A JP 2001085657 A JP2001085657 A JP 2001085657A JP 26192699 A JP26192699 A JP 26192699A JP 26192699 A JP26192699 A JP 26192699A JP 2001085657 A JP2001085657 A JP 2001085657A
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JP
Japan
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microlens
imaging device
state imaging
solid
microlenses
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JP26192699A
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Tadashi Ishimatsu
忠 石松
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】固体撮像素子上のマイクロレンズ同士の間隔が
0.2〜0.3μmである高開口率のマイクロレンズ
を、マイクロレンズ同士の融着が無く、安定して製造す
ることができる方法を提供すること。 【解決手段】マイクロレンズの材料となる感光性樹脂を
塗布、露光、現像した後に、感光性樹脂外周のエッジ部
分の仮硬化のために遠紫外域を含む紫外光を照射し、続
いて加熱して溶解・変形・硬化させて形成する。また、
用いる遠紫外域を含む紫外光の波長が200〜365n
m、その照射量がレンズ材料の膜厚1μm当たり、波長
254nmにおいて50〜100mJ/cm2であるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光用マイクロレ
ンズを有する固体撮像素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CCD(Charge Coupled Device) 等の固
体撮像素子は、例えば図4に示すように、シリコン等の
基体1内に埋設された複数の矩形の受光素子2よりなる
光電変換部と、受光素子2から接続される電極層3など
の信号の読み出し回路部の2つの領域から成り、これら
の上層に、透明材料で構成された下部平滑化層4、受光
素子2の間隙部に対応する部位に設けられる遮光層5、
およびカラー画像対応の素子にあっては赤、緑、青のカ
ラーフィルタ層6が形成された構成となっている。
【0003】ここで、信号の読み出し回路部は、入射光
成分に対する不感領域である。そこで従来、この不感領
域上に入射する光成分を光電変換部に集光し、撮像素子
の高感度化を達成するとともに、他の素子を劣化させな
い有効な手段の一つとして、固体撮像素子上に透明な凸
レンズ状のマイクロレンズアレイを配置し、不感領域で
ある信号読み出し回路上に到達する入射光成分を、光電
変換部に集光させるようにした撮像素子一体型のマイク
ロレンズアレイが提案されている。
【0004】マイクロレンズを形成する方法としては、
熱軟化性の材料でパターンを形成し、加熱溶解して変形
加工し硬化させて形成する熱フロー法が一般的である。
熱フロー法によるマイクロレンズの形成方法は、レンズ
材料となる感光性樹脂を0.5〜5μmの厚さに塗布
し、露光、現像後、超高圧水銀灯等の、波長365nm
を中心としたi線と呼ばれる紫外光の照射を行い、その
後、加熱溶解により変形させ、半球状の凸レンズ形状に
して硬化させるものである。ここで用いる紫外光は、レ
ンズ材料の感光性樹脂中の感光剤を分解し、光透過率を
向上させるのに適した波長である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、CCDはデジタ
ルカメラ用途などに代表されるように、高解像度化、小
型化の開発傾向にある。高解像度化により、画素サイズ
は縮小され、撮像素子の受光面積は減少し、必然的に光
感度の低下という問題が生じる。
【0006】この問題を解決するための方法の一つとし
て、各画素上に形成するマイクロレンズの開口率を高く
し、光感度の向上を図ればよい。言い換えると、隣接す
るマイクロレンズ同士の間隔を狭くすればよい。
【0007】現状、デジタルカメラなどに採用される2
00万画素CCDのマイクロレンズのピッチは5μm前
後であり、形成するマイクロレンズ同士の間隔は、上述
した光感度の低下を避けるために必要な0.2〜0.3
μmで形成されている。
【0008】しかしながら、上述した従来の熱フロー法
で形成されるマイクロレンズでは、図3に示すように、
加熱溶解時にパターン片側で0.2μmの熱フロー量
(変形拡大量)がある。このフロー量は大きいため、マ
イクロレンズの間隔を0.2〜0.3μmで形成しよう
としても、熱フロー量のバラツキにより、隣接するマイ
クロレンズ同士が癒着してしまうことがあり、安定して
所望間隔に独立したマイクロレンズを形成することが困
難である。
【0009】従って、本発明の課題は、固体撮像素子上
のマイクロレンズ同士の間隔が0.2〜0.3μmであ
る高開口率のマイクロレンズを、マイクロレンズ同士の
癒着が無く、安定して製造することができる方法を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、マイクロレンズ同士の間隔が0.2〜0.3μ
mである高開口率のマイクロレンズを、マイクロレンズ
同士の癒着が無く安定して形成できる熱フロー法による
マイクロレンズの形成方法を見出すことができた。
【0011】すなわち、請求項1に関する発明は、マイ
クロレンズを有する固体撮像素子の製造方法において、
各素子の上層にマイクロレンズを形成する際、材料とな
る感光性樹脂を塗布、露光、現像した後に、遠紫外(Dee
p-UV) 域を含む紫外光を照射し、続いて加熱して溶解・
変形・硬化させて形成することを特徴とする、固体撮像
素子の製造方法である。
【0012】また本発明者らは、マイクロレンズ外周の
エッジ部分を仮硬化させる遠紫外光の波長としては、2
00〜300nmが適していることを見出した。さら
に、レンズ材料の感光性樹脂中の赤色に着色した感光剤
を分解し、感光性樹脂の光透過率を向上させる紫外光の
波長としては、365nmである。
【0013】すなわち、請求項2に関わる発明は、マイ
クロレンズの形成時に用いる遠紫外域を含む紫外光の波
長が200〜365nmであることを特徴とする、請求
項1記載の固体撮像素子の製造方法である。
【0014】また、遠紫外域を含む紫外光の照射量が、
レンズ材となる感光性樹脂の膜厚1μm当たり、波長2
54nmにおいて50mJ/cm2未満では、マイクロ
レンズ外周のエッジ部分を仮硬化できず、さらに同波長
において100mJ/cm2以上の照射量では、マイク
ロレンズ外周のエッジ部分だけでなくマイクロレンズ中
央部も仮硬化してしまい、その後の加熱において半球状
のマイクロレンズを得ることができず、台形状になって
しまうことを見出した。
【0015】すなわち、請求項3に関わる発明は、マイ
クロレンズの形成時に用いる遠紫外域を含む紫外光の照
射量が、レンズ材料の膜厚1μm当たり、波長254n
mにおいて50〜100mJ/cm2であることを特徴
とする、請求項1記載の固体撮像素子の製造方法であ
る。
【0016】以上の方法によれば、固体撮像素子上に設
けられたマイクロレンズ同士の間隔が0.2〜0.3μ
mである高開口率のマイクロレンズを、マイクロレンズ
同士の癒着無く、安定して形成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下の実
施例により、また比較例との比較により説明する。
【0018】<実施例>図1は、半導体基板上に形成さ
れる固体撮像素子の製造工程の概略を示したものであ
る。半導体基板Aは、シリコン基体1上に、図中にある
受光素子2を含むフォトダイオード部、電荷の転送部、
そのほか転送電極、垂直レジスタ部からなる垂直レジス
タ部などの半導体素子を従来と同様の方法で形成し、そ
の上に下部平滑化層4、遮光層5、カラーフィルタ6、
および表面平滑化のためのオーバーコート層7を従来法
にて積層して作成した。
【0019】以上のような半導体素子やカラーフィルタ
等を形成した半導体基板A上に、ジェイエスアール
(株)製感光性レジスト「MFR380H」をスピンコ
ートにて、回転数1800min-1で塗布し、100℃
のホットプレートで3分間ベークを行い、膜厚1.25
μmに形成した(図1(a)参照)。
【0020】その半導体基板Aに対し、ニコン(株)製
i線ステッパーにて露光を行った後、アルカリ現像液N
MD−W(東京応化工業(株)製)を用いてスピン現像
を30〜40秒間行い、純水によりリンスを行った後、
スピン乾燥を行った。このときのマイクロレンズのパタ
ーン同士の間隔は、0.45μmであり、膜厚は1.2
μmであった(図1(b)参照)。
【0021】さらに、遠紫外域を含む紫外光、例えばウ
シオ電機(株)製遠紫外ランプUXM−501MA等を
用いて、波長254nmの紫外線照射量が60mJ/c
2になるまで紫外線照射を行った。
【0022】その後、この半導体基板Aを100℃のホ
ットプレートを用いて3分間加熱し、続いて180℃の
ホットプレートで6分間加熱して溶解、変形、硬化を実
施して、図2に示すようなピッチ5μm、マイクロレン
ズ同士の間隔0.25μm、膜厚1.5μmのマイクロ
レンズ8が完成した(図1(c)参照)。この時の熱フ
ロー量は、図2に示すように、パターン片側で0.1μ
mであった。
【0023】本実施例の半導体基板は、図5に示すよう
にマイクロレンズ同士の癒着による外観ムラの発生が半
導体基板内で全く無く、良好な外観特性が得られた。
【0024】<比較例>まず、上記の実施例と同様に、
半導体基板Aを従来法にて作成した。その半導体基板A
上に、上記実施例と同様に、ジェイエスアール(株)製
感光性レジスト「MFR380H」をスピンコートに
て、回転数1800min-1で塗布し、100℃のホッ
トプレートで3分間ベークを行い、膜厚1.25μmに
形成した。
【0025】その半導体基板Aに対し、ニコン(株)製
i線ステッパーにて露光を行った後、アルカリ現像液N
MD−W(東京応化工業(株)製)を用いてスピン現像
を30〜40秒間行い、純水によりリンスを行った後、
スピン乾燥を行った。このときのマイクロレンズのパタ
ーン同士の間隔は、0.65μmであり、膜厚は1.2
μmであった。
【0026】さらに、遠紫外域をほとんど含まない紫外
光を発する、超高圧水銀灯で紫外線照射を行った。この
時の紫外線照射量は波長365nmにて300mJ/c
2であった。
【0027】その後、この半導体基板Aを100℃のホ
ットプレートを用いて3分間加熱し、続いて180℃の
ホットプレートで6分間加熱して溶解、変形、硬化を実
施して、図3に示すようなピッチ5μm、マイクロレン
ズ同士の間隔0.25μm、膜厚1.5μmのマイクロ
レンズ8が完成した。この時の熱フロー量は、図3に示
すように、パターン片側で0.2μmであった。
【0028】本比較例の半導体基板は、図6に示すよう
に、マイクロレンズ同士の癒着による外観ムラが半導体
基板内で部分的に発生しており、良好な外観特性を満足
するものではなかった。
【0029】また、本比較例において、マイクロレンズ
同士の癒着を防止するため、熱フロー量を減ずる方法と
して、熱フロー時の温度を低温化する方法が挙げられ
る。しかしながら、本比較例において熱フロー温度を低
温にして熱フローを行うと、マイクロレンズ形成時の熱
フロー量は減じてマイクロレンズ同士の癒着は防止でき
たが、出来上がったマイクロレンズ形状は、断面から見
たとき半球状ではなく台形に近い形状となり、良好な形
状のマイクロレンズを得ることはできなかった。
【0030】
【発明の効果】本発明の固体撮像素子の製造方法によれ
ば、固体撮像素子の高解像度化に伴う画素サイズ・受光
面積の減少による光感度の低下を補うためのマイクロレ
ンズ同士の間隔の縮小に際しても、マイクロレンズ形成
時の加熱による感光性樹脂のレンズ形状加工の前の、感
光性樹脂外周のエッジ部分の仮硬化において使用する紫
外光の波長が200〜300nmを含むことにより、マ
イクロレンズ同士の癒着を生ずることなく、安定した形
状に形成することが可能となる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】熱フロー法によるマイクロレンズを有する固体
撮像素子の製造工程を示す説明図である。
【図2】本発明の実施例のマイクロレンズの概略を示す
説明図である。
【図3】比較例のマイクロレンズの概略を示す説明図で
ある。
【図4】固体撮像素子の構成の一例を示す断面図であ
る。
【図5】本発明の実施例のマイクロレンズの断面を表し
た電子顕微鏡写真である。
【図6】比較例のマイクロレンズの断面を表した電子顕
微鏡写真である。
【符号の説明】
1 シリコン基体 2 受光素子 3 電極層 4 下部平滑化層 5 遮光層 6 カラーフィルタ 7 オーバーコート層 8 マイクロレンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロレンズを有する固体撮像素子の製
    造方法において、各素子の上層にマイクロレンズを形成
    する際、材料となる感光性樹脂を塗布、露光、現像した
    後に、遠紫外域を含む紫外光を照射し、続いて加熱して
    溶解・変形・硬化させて形成することを特徴とする、固
    体撮像素子の製造方法。
  2. 【請求項2】マイクロレンズの形成時に用いる遠紫外域
    を含む紫外光の波長が200〜365nmであることを
    特徴とする、請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。
  3. 【請求項3】マイクロレンズの形成時に用いる遠紫外域
    を含む紫外光の照射量が、レンズ材料の膜厚1μm当た
    り、波長254nmにおいて50〜100mJ/cm2
    であることを特徴とする、請求項1記載の固体撮像素子
    の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107721A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nikon Corp マイクロレンズの製造方法、物品の製造方法、レジスト層の加工方法、および、マイクロレンズ
JP2004235635A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Hynix Semiconductor Inc Cmosイメージセンサの製造方法
JP2005268356A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
JP2007281875A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Toppan Printing Co Ltd 撮像素子
US20090206430A1 (en) * 2005-08-19 2009-08-20 Toshihiro Higuchi Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
JP2009198870A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Toppan Printing Co Ltd 微細構造体配列の製造方法及び濃度分布マスク
CN115097553A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 京东方科技集团股份有限公司 微透镜阵列基板及其制备方法、显示装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107721A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nikon Corp マイクロレンズの製造方法、物品の製造方法、レジスト層の加工方法、および、マイクロレンズ
JP2004235635A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Hynix Semiconductor Inc Cmosイメージセンサの製造方法
US7932546B2 (en) 2003-01-29 2011-04-26 Crosstek Capital, LLC Image sensor having microlenses and high photosensitivity
JP2005268356A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
US20090206430A1 (en) * 2005-08-19 2009-08-20 Toshihiro Higuchi Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
JP2007281875A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Toppan Printing Co Ltd 撮像素子
JP2009198870A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Toppan Printing Co Ltd 微細構造体配列の製造方法及び濃度分布マスク
CN115097553A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 京东方科技集团股份有限公司 微透镜阵列基板及其制备方法、显示装置
CN115097553B (zh) * 2022-06-24 2023-10-31 京东方科技集团股份有限公司 微透镜阵列基板及其制备方法、显示装置

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