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JP2004264489A - Lens forming method - Google Patents

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Publication number
JP2004264489A
JP2004264489A JP2003053798A JP2003053798A JP2004264489A JP 2004264489 A JP2004264489 A JP 2004264489A JP 2003053798 A JP2003053798 A JP 2003053798A JP 2003053798 A JP2003053798 A JP 2003053798A JP 2004264489 A JP2004264489 A JP 2004264489A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
material layer
resist mask
gas pressure
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003053798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Miyazawa
信二 宮澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2003053798A priority Critical patent/JP2004264489A/en
Publication of JP2004264489A publication Critical patent/JP2004264489A/en
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Abstract

【課題】レンズの肩部や頭頂部が平坦になることがない、レジストマスクのレンズ形状をその下層のレンズ材料層に正確に転写することが可能なレンズ形成方法を提供する。
【解決手段】レンズ材料層上にレンズ形状のレジストマスクを形成するマスク形成工程と、レジストマスク及びレンズ材料層をドライエッチングによりそれぞれエッチバックし、レンズ材料層にレジストマスクの形状を転写させてレンズを形成するドライエッチング工程とを有するレンズ形成方法であって、ドライエッチング工程は、レンズ材料層及びレジストマスクを収容する反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつドライエッチングを行う。
【選択図】 図10
An object of the present invention is to provide a lens forming method capable of accurately transferring a lens shape of a resist mask to a lens material layer thereunder without flattening a shoulder portion or a crown portion of the lens.
A lens forming step of forming a lens-shaped resist mask on a lens material layer, etching back of the resist mask and the lens material layer by dry etching, and transferring the resist mask shape to the lens material layer. Wherein the dry etching is performed while setting the gas pressure in the reaction chamber accommodating the lens material layer and the resist mask to a plurality of values.
[Selection] Fig. 10

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光を集光するレンズを形成するためのレンズ形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、固体撮像装置は、光電変換効率を向上させるため、入射光量に応じて信号電荷を発生する受光部(光電変換部)に対して外部からの光を集光するレンズを備えている。レンズは、シリコン窒化膜や有機樹脂等の透明絶縁膜を用いて形成され、例えば、受光部を含む基板上に順次積層された配線、層間絶縁膜、カラーフィルタ、及び平坦化層等の上に形成される。このレンズの形成方法として、従来、特許文献1に転写エッチング法が提案されている。
【0003】
転写エッチング法は、レンズとなるレンズ材料層上に選択的にレジストマスクを形成し、熱処理を加えて該レジストマスクをそれぞれレンズ形状に変形(リフロー)させる。そして、ドライエッチングの一種である反応性イオンエッチング(RIE:Reactive ion Etching)法を用いてレジストマスク及びレンズ材料層にエッチングを行うことで、レジストマスクを除去すると共にレジストマスクの形状をレンズ材料層に転写してレンズを形成する手法である。
【0004】
【特許文献1】
特開昭64−10666号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来のレンズ形成方法では、反応性イオンエッチング工程において、レンズ材料層及びレジストマスクが積層された基板を収容する反応チェンバ内のガス圧力が133Pa以下の状態では、プラズマ放電によって発生したイオンが基板に対してほぼ垂直方向に照射される。そのため、イオン照射方向に対して被エッチング面が斜めに位置するレジストマスクの肩部のイオン密度が疎になり、イオン照射方向に対して被エッチング面が略垂直に位置するレジストマスクの頭頂部のイオン密度が密になる。したがって、このような条件下でレンズ材料層に転写エッチングを行うと、図11に示すように頭頂部が平坦な形状のレンズが形成されてしまう。
【0006】
一方、反応チェンバ内のガス圧力が133Paより大きい状態では、プラズマ放電によって発生したイオンどうしの衝突確率が高くなり、イオンが散乱して基板に照射されるため、レジストマスクの肩部のイオン密度が密になり、レジストマスクの頭頂部のイオン密度が疎になる。したがって、このような条件下でレンズ材料層に転写エッチングを行うと、図12に示すように肩部が平坦な山状のレンズが形成されてしまう。
【0007】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、レンズの肩部や頭頂部が平坦になることがない、レジストマスクのレンズ形状をその下層のレンズ材料層に正確に転写することが可能なレンズ形成方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のレンズ形成方法は、レンズ材料層上にレンズ形状のレジストマスクを形成するマスク形成工程と、
前記レジストマスク及び前記レンズ材料層にドライエッチングを行い、前記レンズ材料層に前記レジストマスクの形状を転写させてレンズを形成するドライエッチング工程と、
を有するレンズ形成方法であって、
前記ドライエッチング工程は、
前記レンズ材料層及び前記レジストマスクを収容する反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつ前記ドライエッチングを行う方法である。
【0009】
このとき、前記ガス圧力を、前記反応チェンバ内で発生するイオンが前記レンズ材料層に対して略垂直方向に照射される低圧力から、前記反応チェンバ内で発生するイオンが散乱して前記レンズ材料層に照射される高圧力に推移させてもよく、
前記ガス圧力を、67Paから200Pa以上まで推移させることが好ましい。
【0010】
また、前記レンズの肩部を形成する際の前記ガス圧力と、前記レンズの頭頂部を形成する際の前記ガス圧力とを異なる値に設定してもよく、
前記レンズの肩部を形成する際の前記ガス圧力は67Pa〜133Paであり、
前記レンズの頭頂部を形成する際の前記ガス圧力は133Pa〜333Paであるのが好ましい。
【0011】
なお、前記レンズ材料層は、
透明絶縁膜であってもよく、
シリコン窒化膜、または有機樹脂であることが好ましい。
【0012】
上記のようなレンズ形成方法では、ドライエッチング工程において、反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつドライエッチングを行うことで、反応チェンバ内で発生するイオンのレジストマスクに対する照射方向を、その形状に応じて適宜変化させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【0014】
図1〜4は本発明のレンズ形成方法の製造工程を模式的に示す側断面図である。
【0015】
本実施形態のレンズ形成方法では、まず、図1に示すように半導体基板1上に周知のプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法や減圧CVD法等を用いてレンズとなるシリコン窒化膜2を成膜する。
【0016】
続いて、シリコン窒化膜2上にレジスト膜を堆積し、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて該レジスト膜を所望の形状にパターニングした後、熱処理を加えて該レジスト膜を変形させ、レンズ形状のレジストマスク3を形成する。なお、本実施形態では半導体基板1上にレンズを形成する例を示すが、半導体基板1に代えて、例えば、PGMA(ポリグリシジルメタアクリレート)、PMMA(ポリメチルメタアクリレート)、あるいはポリイミド等の有機樹脂を用いてもよい。有機樹脂を基板として用いる場合は、基板表面を周知のCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて平坦化した後、その上にシリコン窒化膜2を形成すればよい。
【0017】
次に、周知の反応性イオンエッチング法を用いてレジストマスク3及びシリコン窒化膜2にエッチングを行うことで、レジストマスク3を除去すると共にレジストマスク3の形状をシリコン窒化膜2に転写してレンズを形成する。なお、エッチング処理には、例えば、周知の平行平板型のRIEエッチング装置を使用する。
【0018】
本実施形態では、転写エッチングの開始初期においては、RIEエッチング装置の反応チェンバ内のガス圧力を133Pa以下(例えば67Pa)に設定し、図2に示すようにプラズマ放電によって発生したイオン4を半導体基板1に対してほぼ垂直方向に照射させてレンズの肩部を形成する。そして、反応チェンバ内のガス圧力を除々に上昇させて133Pa以上(好ましくは200Pa以上)に設定する。上述したように反応チェンバ内のガス圧力を133Pa以上に設定すると、プラズマ放電によって発生したイオンどうしの衝突確率が高くなり、図3に示すようにイオン4が散乱して半導体基板1に照射される。したがって、シリコン窒化膜2に転写されるレンズの肩部及び頭頂部のそれぞれが平坦にならず、図4に示すようなレンズ形状に形成される。
【0019】
本実施形態のレンズ形成方法によれば、反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつ反応性イオンエッチングを行うことで、反応チェンバ内で発生するイオンのレジストマスク3に対する照射方向を、その形状に応じて適宜変化させることができるため、レジストマスク3の形状をその下層のシリコン窒化膜2(レンズ材料層)に正確に転写することが可能になる。よって、肩部や頭頂部が平坦にならない良質なレンズを得ることができる。
【0020】
【実施例】
次に本発明のレンズ形成方法の実施例について、固体撮像装置を例にして説明する。
【0021】
図5は本発明のレンズ形成方法で形成したレンズを備える固体撮像装置の構造を示す側断面図である。
【0022】
図5に示すように、固体撮像装置は、半導体基板1の表面近傍に、入射光量に応じた信号電荷を発生する受光部7を備えた構成である。受光部7は格子状に配列された複数の画素毎に設けられ、各画素は半導体基板1の表面近傍に設けられた素子分離領域6によってそれぞれ分離されている。なお、半導体基板1上には、一般に受光部7と共に不図示の能動素子が形成される。
【0023】
半導体基板1上には、ポリシリコン等を用いて所望の形状にパターニングされた第1の配線8、及び受光部7上に開口を備えたBPSG(Boro−Phospho Silicated Glass)膜等から成る第1の層間絶縁膜9が成膜され、第1の層間絶縁膜9上にはAl(アルミニウム)等を用いて所望の形状にパターニングされた第2の配線10が形成される。
【0024】
また、第1の層間絶縁膜9上にはプラズマCVD法等で形成されたSiO膜から成る第2の層間絶縁膜12、Al等を用いて所望の形状にパターニングされた第3の配線13、プラズマCVD法等で形成されたSiO膜から成る第3の層間絶縁膜15、及びAl等を用いて所望の形状にパターニングされた第4の配線16が回路パターンに対応して順次形成される。
【0025】
第1の配線8と第2の配線10とは第1の層間絶縁膜9に設けられた第1のスルーホール11を介して接続され、第2の配線10と第3の配線13とは第2の層間絶縁膜12に設けられた第2のスルーホール14を介して接続され、第3の配線13と第4の配線16とは第3の層間絶縁膜15に設けられた第3のスルーホール17を介して接続される。これらの層間絶縁膜及び配線は図5に示した4層構造である必要はなく、3層、2層、1層、あるいは4層以上の構造であってもよい。
【0026】
第3の層間絶縁膜16上には、第3の配線16を覆うようにして、プラズマCVD法等で形成されたSiO膜からなる保護膜18が成膜され、その上に、本発明のレンズ形成方法で形成された層内レンズ19と、有機膜等からなる第1の平坦化層20とが形成される。
【0027】
第1の平坦化膜20上には、各画素に対応して入射光を分光するカラーフィルタ21が形成される。カラーフィルタ21は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色の顔料を含むフォトレジストを用いて形成される。カラーフィルタ21上には、光透過性を有する有機膜等から成る第2の平坦化層12が形成される。
【0028】
このような構成において、次に本実施例の固体撮像装置の製造方法について図6〜10を用いて説明する。
【0029】
図6〜9は本発明のレンズ形成方法を適用する固体撮像装置の製造手順を工程順に示す側断面図であり、図10は反応性イオンエッチング処理時に設定するエッチング時間と反応チェンバ内のガス圧力との関係を示すグラフである。
【0030】
本実施例では、まず、図6に示すように、受光部7を含む半導体基板1上に、第1の配線8、第1の層間絶縁膜9、第2の配線10、第2の層間絶縁膜12、第3の配線13、第3の層間絶縁膜15、第4の配線16、及び保護膜18を順次形成した後、保護膜18の表面をCMP法により平坦化する。
【0031】
続いて、図7に示すように、プラズマCVD法あるいは減圧CVD法により、保護膜18上に層内レンズ19となるシリコン窒化膜2を成膜した後、図8に示すように、シリコン窒化膜2上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて該レジスト膜を選択的にパターニングする。さらに、熱処理を加えて該レジスト膜を変形させ、レンズ形状のレジストマスク3を形成する。
【0032】
次に、図9に示すように、反応性イオンエッチングによりレジストマスク3及びシリコン窒化膜2にエッチングを行い、レジストマスク3を除去すると共にレジストマスク3の形状をシリコン窒化膜2に転写してレンズを形成する。このとき、本実施例では、図10に示すように、反応チェンバ内のガス圧力を67Paから333Paまで変化させて転写エッチングを行う。すなわち、反応性イオンエッチングの開始初期時においてはガス圧力を67Paに設定して主として層内レンズ19の肩部を形成し、その後、ガス圧力を漸次上昇させて333Paに設定し、主として層内レンズ19の頭頂部を形成する。
【0033】
最後に、有機膜等から成る第1の平坦化膜20、カラーフィルタ21、及び有機膜等から成る第2の平坦化層22を順次成膜して図5に示した固体撮像素子を形成する。
【0034】
本実施例のように反応性イオンエッチング時に反応チェンバ内のガス圧力を67Paから333Paまで変化させて転写エッチングを行うことで、肩部や頭頂部が平坦にならない良質な層内レンズを備えた固体撮像装置を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【0036】
ドライエッチング工程において、反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつドライエッチングを行うことで、反応チェンバ内で発生するイオンのレジストマスクに対する照射方向を、その形状に応じて適宜変化させることができるため、レジストマスクの形状をレンズ材料層に正確に転写することが可能になり、肩部や頭頂部が平坦にならない良質なレンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズ形成方法の製造工程を模式的に示す側断面図である。
【図2】本発明のレンズ形成方法の製造工程を模式的に示す側断面図である。
【図3】本発明のレンズ形成方法の製造工程を模式的に示す側断面図である。
【図4】本発明のレンズ形成方法の製造工程を模式的に示す側断面図である。
【図5】本発明のレンズ形成方法で形成したレンズを備える固体撮像装置の構造を示す側断面図である。
【図6】本発明のレンズ形成方法を適用する固体撮像装置の製造手順を工程順に示す側断面図である。
【図7】本発明のレンズ形成方法を適用する固体撮像装置の製造手順を工程順に示す側断面図である。
【図8】本発明のレンズ形成方法を適用する固体撮像装置の製造手順を工程順に示す側断面図である。
【図9】本発明のレンズ形成方法を適用する固体撮像装置の製造手順を工程順に示す側断面図である。
【図10】反応性イオンエッチング処理時に設定するエッチング時間と反応チェンバ内のガス圧力との関係を示すグラフである。
【図11】従来のレンズ形成方法で形成されるレンズ形状の一例を示す側断面図である。
【図12】従来のレンズ形成方法で形成されるレンズ形状の他の例を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 シリコン窒化膜
3 レジストマスク
4 イオン
6 素子分離領域
7 受光部
8 第1の配線
9 第1の層間絶縁膜
10 第2の配線
11 第1のスルーホール
12 第2の層間絶縁膜
13 第3の配線
14 第2のスルーホール
15 第3の層間絶縁膜
16 第4の配線
17 第3のスルーホール
18 保護膜
19 層内レンズ
20 第1の平坦化層
21 カラーフィルタ
22 第2の平坦化層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens forming method for forming a lens that collects light.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to improve photoelectric conversion efficiency, a solid-state imaging device includes a lens that collects external light to a light receiving unit (photoelectric conversion unit) that generates signal charges according to the amount of incident light. The lens is formed using a transparent insulating film such as a silicon nitride film or an organic resin, and is formed on, for example, wiring, an interlayer insulating film, a color filter, and a planarizing layer sequentially stacked on a substrate including a light receiving unit. It is formed. As a method for forming this lens, a transfer etching method has been conventionally proposed in Patent Document 1.
[0003]
In the transfer etching method, a resist mask is selectively formed on a lens material layer to be a lens, and heat treatment is applied to deform (reflow) each of the resist masks into a lens shape. Then, the resist mask and the lens material layer are etched using a reactive ion etching (RIE) method, which is a kind of dry etching, to remove the resist mask and change the shape of the resist mask to the lens material layer. This is a method of forming a lens by transferring the image to a lens.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-64-10666
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional lens forming method as described above, in the reactive ion etching step, when the gas pressure in the reaction chamber accommodating the substrate on which the lens material layer and the resist mask are laminated is 133 Pa or less, the gas is generated by plasma discharge. The irradiated ions are irradiated on the substrate in a substantially vertical direction. Therefore, the ion density of the shoulder portion of the resist mask where the surface to be etched is oblique to the ion irradiation direction becomes low, and the top of the resist mask where the surface to be etched is positioned substantially perpendicular to the ion irradiation direction. The ion density becomes high. Therefore, when transfer etching is performed on the lens material layer under such conditions, a lens having a flat top is formed as shown in FIG.
[0006]
On the other hand, when the gas pressure in the reaction chamber is higher than 133 Pa, the probability of collision between ions generated by the plasma discharge increases, and the ions are scattered and irradiated onto the substrate. As a result, the ion density at the top of the resist mask becomes low. Therefore, if transfer etching is performed on the lens material layer under such conditions, a mountain-shaped lens having a flat shoulder is formed as shown in FIG.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and does not flatten the shoulder or crown of the lens. It is an object of the present invention to provide a method for forming a lens that can be accurately transferred to a material layer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the lens forming method of the present invention includes a mask forming step of forming a lens-shaped resist mask on a lens material layer,
A dry etching step of performing dry etching on the resist mask and the lens material layer, and transferring a shape of the resist mask to the lens material layer to form a lens;
A lens forming method having
The dry etching step includes:
The dry etching is performed while setting a gas pressure in a reaction chamber accommodating the lens material layer and the resist mask to a plurality of values.
[0009]
At this time, the gas pressure is changed from the low pressure at which the ions generated in the reaction chamber are irradiated in a direction substantially perpendicular to the lens material layer, the ions generated in the reaction chamber are scattered and the lens material is scattered. The pressure may be shifted to a high pressure applied to the layer,
It is preferable to change the gas pressure from 67 Pa to 200 Pa or more.
[0010]
Further, the gas pressure when forming the shoulder of the lens and the gas pressure when forming the crown of the lens may be set to different values,
The gas pressure when forming the shoulder of the lens is 67 Pa to 133 Pa,
It is preferable that the gas pressure when forming the top of the lens is 133 Pa to 333 Pa.
[0011]
The lens material layer is
It may be a transparent insulating film,
Preferably, it is a silicon nitride film or an organic resin.
[0012]
In the lens forming method as described above, in the dry etching step, by performing dry etching while setting the gas pressure in the reaction chamber to a plurality of values, the irradiation direction of ions generated in the reaction chamber to the resist mask, It can be changed appropriately according to the shape.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
1 to 4 are side sectional views schematically showing manufacturing steps of the lens forming method of the present invention.
[0015]
In the lens forming method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 1, a silicon nitride film 2 serving as a lens is formed on a semiconductor substrate 1 by using a well-known plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a low pressure CVD method, or the like. I do.
[0016]
Subsequently, after depositing a resist film on the silicon nitride film 2 and patterning the resist film into a desired shape using a known photolithography technique, the resist film is subjected to a heat treatment to deform the resist film to form a lens-shaped resist. A mask 3 is formed. In this embodiment, an example in which a lens is formed on the semiconductor substrate 1 is shown. However, instead of the semiconductor substrate 1, for example, an organic material such as PGMA (polyglycidyl methacrylate), PMMA (polymethyl methacrylate), or polyimide is used. A resin may be used. When an organic resin is used as the substrate, the surface of the substrate may be planarized by using a well-known CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and then the silicon nitride film 2 may be formed thereon.
[0017]
Next, the resist mask 3 and the silicon nitride film 2 are etched by using a well-known reactive ion etching method, thereby removing the resist mask 3 and transferring the shape of the resist mask 3 to the silicon nitride film 2 to form a lens. To form For the etching process, for example, a well-known parallel plate type RIE etching device is used.
[0018]
In the present embodiment, in the initial stage of the start of the transfer etching, the gas pressure in the reaction chamber of the RIE etching apparatus is set to 133 Pa or less (for example, 67 Pa), and the ions 4 generated by the plasma discharge as shown in FIG. Irradiation in a direction substantially perpendicular to 1 forms the shoulder of the lens. Then, the gas pressure in the reaction chamber is gradually increased to 133 Pa or more (preferably 200 Pa or more). When the gas pressure in the reaction chamber is set to 133 Pa or more as described above, the collision probability of ions generated by plasma discharge increases, and the ions 4 are scattered and radiated to the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. . Therefore, each of the shoulder portion and the top portion of the lens transferred to the silicon nitride film 2 does not become flat, and is formed into a lens shape as shown in FIG.
[0019]
According to the lens forming method of the present embodiment, by performing reactive ion etching while setting the gas pressure in the reaction chamber to a plurality of values, the irradiation direction of ions generated in the reaction chamber to the resist mask 3 can be changed. Since the shape can be appropriately changed according to the shape, the shape of the resist mask 3 can be accurately transferred to the underlying silicon nitride film 2 (lens material layer). Therefore, it is possible to obtain a high-quality lens in which the shoulder and the crown are not flat.
[0020]
【Example】
Next, an embodiment of the lens forming method of the present invention will be described using a solid-state imaging device as an example.
[0021]
FIG. 5 is a side sectional view showing the structure of a solid-state imaging device including a lens formed by the lens forming method of the present invention.
[0022]
As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device has a configuration including a light receiving unit 7 that generates a signal charge according to the amount of incident light near the surface of the semiconductor substrate 1. The light receiving unit 7 is provided for each of a plurality of pixels arranged in a lattice shape, and each pixel is separated by an element isolation region 6 provided near the surface of the semiconductor substrate 1. Note that an active element (not shown) is generally formed on the semiconductor substrate 1 together with the light receiving section 7.
[0023]
A first wiring 8 patterned into a desired shape using polysilicon or the like on the semiconductor substrate 1 and a first BPSG (Boro-Phospho Silicated Glass) film having an opening on the light receiving section 7 and the like. Is formed, and a second wiring 10 patterned into a desired shape using Al (aluminum) or the like is formed on the first interlayer insulating film 9.
[0024]
Further, on the first interlayer insulating film 9, a second interlayer insulating film 12 made of a SiO 2 film formed by a plasma CVD method or the like, a third wiring 13 patterned into a desired shape using Al or the like. A third interlayer insulating film 15 made of a SiO 2 film formed by a plasma CVD method or the like, and a fourth wiring 16 patterned into a desired shape by using Al or the like are sequentially formed corresponding to the circuit pattern. You.
[0025]
The first wiring 8 and the second wiring 10 are connected via a first through hole 11 provided in the first interlayer insulating film 9, and the second wiring 10 and the third wiring 13 are The third wiring 13 and the fourth wiring 16 are connected via a second through hole 14 provided in the second interlayer insulating film 12, and are connected to a third through hole provided in the third interlayer insulating film 15. The connection is made via a hole 17. These interlayer insulating films and wirings do not need to have the four-layer structure shown in FIG. 5, but may have a structure of three layers, two layers, one layer, or four or more layers.
[0026]
On the third interlayer insulating film 16, a protective film 18 made of a SiO 2 film formed by a plasma CVD method or the like is formed so as to cover the third wiring 16. An inner lens 19 formed by the lens forming method and a first planarization layer 20 made of an organic film or the like are formed.
[0027]
On the first flattening film 20, a color filter 21 for separating incident light corresponding to each pixel is formed. The color filter 21 is formed using, for example, a photoresist containing pigments of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). On the color filter 21, a second flattening layer 12 made of a light-transmitting organic film or the like is formed.
[0028]
In such a configuration, a method of manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described next with reference to FIGS.
[0029]
6 to 9 are side sectional views showing a manufacturing procedure of a solid-state imaging device to which the lens forming method of the present invention is applied in order of steps. FIG. 6 is a graph showing a relationship with the graph.
[0030]
In the present embodiment, first, as shown in FIG. 6, a first wiring 8, a first interlayer insulating film 9, a second wiring 10, a second interlayer insulating After sequentially forming the film 12, the third wiring 13, the third interlayer insulating film 15, the fourth wiring 16, and the protection film 18, the surface of the protection film 18 is planarized by the CMP method.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 7, a silicon nitride film 2 serving as an inner lens 19 is formed on the protective film 18 by a plasma CVD method or a low pressure CVD method, and then, as shown in FIG. 2, a resist film is formed, and the resist film is selectively patterned using a photolithography technique. Further, the resist film is deformed by heat treatment to form a lens-shaped resist mask 3.
[0032]
Next, as shown in FIG. 9, the resist mask 3 and the silicon nitride film 2 are etched by reactive ion etching to remove the resist mask 3 and transfer the shape of the resist mask 3 to the silicon nitride film 2 to form a lens. To form At this time, in this embodiment, as shown in FIG. 10, transfer etching is performed while changing the gas pressure in the reaction chamber from 67 Pa to 333 Pa. That is, in the initial stage of the start of the reactive ion etching, the gas pressure is set to 67 Pa to mainly form the shoulder portion of the inner lens 19, and then the gas pressure is gradually increased to 333 Pa to mainly set the inner lens. Form the 19 crowns.
[0033]
Finally, a first flattening film 20 made of an organic film or the like, a color filter 21, and a second flattening layer 22 made of an organic film or the like are sequentially formed to form the solid-state imaging device shown in FIG. .
[0034]
By performing transfer etching while changing the gas pressure in the reaction chamber from 67 Pa to 333 Pa at the time of reactive ion etching as in the present embodiment, a solid with a high-quality in-layer lens whose shoulder and top are not flattened An imaging device can be obtained.
[0035]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0036]
In the dry etching process, by performing dry etching while setting the gas pressure in the reaction chamber to a plurality of values, the irradiation direction of ions generated in the reaction chamber to the resist mask can be appropriately changed according to its shape. Therefore, the shape of the resist mask can be accurately transferred to the lens material layer, and a high-quality lens in which the shoulder and the crown are not flattened can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a manufacturing process of a lens forming method of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view schematically showing a manufacturing process of the lens forming method of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view schematically showing a manufacturing process of the lens forming method of the present invention.
FIG. 4 is a side sectional view schematically showing a manufacturing process of the lens forming method of the present invention.
FIG. 5 is a side sectional view showing a structure of a solid-state imaging device including a lens formed by the lens forming method of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view showing a manufacturing procedure of the solid-state imaging device to which the lens forming method of the present invention is applied in the order of steps.
FIG. 7 is a side sectional view showing a manufacturing procedure of the solid-state imaging device to which the lens forming method of the present invention is applied in the order of steps.
FIG. 8 is a side sectional view showing a manufacturing procedure of the solid-state imaging device to which the lens forming method of the present invention is applied in the order of steps.
FIG. 9 is a side sectional view showing a manufacturing procedure of the solid-state imaging device to which the lens forming method of the present invention is applied in the order of steps.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an etching time set during a reactive ion etching process and a gas pressure in a reaction chamber.
FIG. 11 is a side sectional view showing an example of a lens shape formed by a conventional lens forming method.
FIG. 12 is a side sectional view showing another example of a lens shape formed by a conventional lens forming method.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 silicon nitride film 3 resist mask 4 ions 6 element isolation region 7 light receiving section 8 first wiring 9 first interlayer insulating film 10 second wiring 11 first through hole 12 second interlayer insulating film 13 Third wiring 14 Second through hole 15 Third interlayer insulating film 16 Fourth wiring 17 Third through hole 18 Protective film 19 In-layer lens 20 First planarizing layer 21 Color filter 22 Second planar Layer

Claims (8)

レンズ材料層上にレンズ形状のレジストマスクを形成するマスク形成工程と、
前記レジストマスク及び前記レンズ材料層にドライエッチングを行い、前記レンズ材料層に前記レジストマスクの形状を転写させてレンズを形成するドライエッチング工程と、
を有するレンズ形成方法であって、
前記ドライエッチング工程は、
前記レンズ材料層及び前記レジストマスクを収容する反応チェンバ内のガス圧力を複数の値に設定しつつ前記ドライエッチングを行うレンズ形成方法。
A mask forming step of forming a lens-shaped resist mask on the lens material layer,
A dry etching step of performing dry etching on the resist mask and the lens material layer, and transferring a shape of the resist mask to the lens material layer to form a lens;
A lens forming method having
The dry etching step includes:
A lens forming method for performing the dry etching while setting a gas pressure in a reaction chamber accommodating the lens material layer and the resist mask to a plurality of values.
前記ガス圧力を、前記反応チェンバ内で発生するイオンが前記レンズ材料層に対して略垂直方向に照射される低圧力から、前記反応チェンバ内で発生するイオンが散乱して前記レンズ材料層に照射される高圧力に推移させる請求項1記載のレンズ形成方法。The gas pressure is irradiated from the low pressure at which ions generated in the reaction chamber are irradiated in a direction substantially perpendicular to the lens material layer. 2. The method according to claim 1, wherein the pressure is changed to a high pressure. 前記ガス圧力を、67Paから200Pa以上まで推移させる請求項2記載のレンズ形成方法。3. The lens forming method according to claim 2, wherein the gas pressure is changed from 67 Pa to 200 Pa or more. 前記レンズの肩部を形成する際の前記ガス圧力と、前記レンズの頭頂部を形成する際の前記ガス圧力とを異なる値に設定する請求項1記載のレンズ形成方法。The lens forming method according to claim 1, wherein the gas pressure when forming the shoulder of the lens and the gas pressure when forming the crown of the lens are set to different values. 前記レンズの肩部を形成する際の前記ガス圧力は67Pa〜133Paであり、
前記レンズの頭頂部を形成する際の前記ガス圧力は133Pa〜333Paである請求項4記載のレンズ形成方法。
The gas pressure when forming the shoulder of the lens is 67 Pa to 133 Pa,
5. The lens forming method according to claim 4, wherein the gas pressure when forming the crown of the lens is 133 Pa to 333 Pa.
前記レンズ材料層は、
透明絶縁膜である請求項1記載のレンズ形成方法。
The lens material layer,
2. The method according to claim 1, wherein the lens is a transparent insulating film.
前記レンズ材料層は、
シリコン窒化膜である請求項6記載のレンズ形成方法。
The lens material layer,
7. The method according to claim 6, wherein the lens is a silicon nitride film.
前記レンズ材料層は、
有機樹脂である請求項6記載のレンズ形成方法。
The lens material layer,
7. The method according to claim 6, wherein the lens is an organic resin.
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