JPH06132505A - 固体撮像素子及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】所望のレンズギャップを有するオンチップマイ
クロレンズを備えた固体撮像素子、及びかかる固体撮像
素子の作製方法を提供する。 【構成】オンチップマイクロレンズ３０が下地材料層２
０表面に形成された固体撮像素子は、オンチップマイク
ロレンズ３０が形成された領域の外側の下地材料層２０
の部分に、溝２６が形成されていることを特徴とする。
また、固体撮像素子の作製方法は、下地材料層表面に溝
を形成する工程と、溝の部分を除く下地材料層表面に、
オンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層を形
成する工程と、レンズ材層を加熱処理して、オンチップ
マイクロレンズを形成する工程、から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンチップマイクロレ
ンズを備えた固体撮像素子、及びかかる固体撮像素子の
作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固体撮像素子には複数のオンチ
ップマイクロレンズが備えられている。オンチップマイ
クロレンズは固体撮像素子の受光部分の上に形成され、
受光部分への集光効率を高める機能を有する。オンチッ
プマイクロレンズ相互の間隔（以下、レンズギャップと
もいう）が小さい程、より多くの光束を受光部分に集光
させることができ、受光部分の光電変換特性が向上し、
固体撮像素子の感度が高くなる。

【０００３】通常、オンチップマイクロレンズは、以下
の工程によって作製することができる。尚、各工程を説
明するための固体撮像素子の模式的な一部断面図を図１
２に示す。

【０００４】［工程−１０］受光部分１０や電荷転送部
分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦化
及び焦点距離調節用の透明平坦化層１００を形成する
（図１２の（Ａ）参照）。かかる透明平坦化層１００が
下地材料層に相当し、透明樹脂から構成され、固体撮像
素子の凹凸の平坦化のために形成されている。尚、全て
の図面において、受光部分１０の領域を模式的に表し
た。

【０００５】［工程−２０］次に、透明平坦化層１００
表面に、オンチップマイクロレンズの材料であるレンズ
材層１０２を形成する（図１２の（Ｂ）参照）。かかる
レンズ材層は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成
る。

【０００６】［工程−３０］次いで、受光部分１０に対
応して、従来のフォトリソグラフィ技術によってレンズ
材層１０２をパターニングする（図１２の（Ｃ）参
照）。

【０００７】［工程−４０］その後、加熱処理を施し、
パターニングされたレンズ材層１０２を変形（リフロ
ー）させて、受光部分１０の上に凸状のレンズ形状のレ
ンズ部１０４（オンチップマイクロレンズ）を形成する
（図１２の（Ｄ）参照）。

【０００８】あるいは又、特開昭６４−１０６６６号公
報に開示されたオンチップマイクロレンズの作製方法
は、以下の工程から成る。尚、各工程を説明するための
固体撮像素子の模式的な一部断面図を図１３に示す。

【０００９】［工程−１０Ａ］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦
化及び焦点距離調節用の透明平坦化層１００を形成す
る。かかる透明平坦化層１００は透明樹脂から構成さ
れ、固体撮像素子の凹凸の平坦化のために形成されてお
り、下地材料層に相当する。

【００１０】［工程−２０Ａ］次に、透明平坦化層１０
０の上に透明材料層１０６を形成する（図１３の（Ａ）
参照）。透明材料層１０６は、透明樹脂、酸化シリコ
ン、窒化シリコン等から構成することができる。透明材
料層１０６が、オンチップマイクロレンズの材料である
レンズ材層に相当する。

【００１１】［工程−３０Ａ］次に、透明材料層１０６
表面に熱変形樹脂層１０８を形成する（図１３の（Ｂ）
参照）。熱変形樹脂層１０８は、フォトレジスト等の熱
変形樹脂から成る。この熱変形樹脂層１０８は、透明材
料層１０６をレンズ状に加工するためのマスク層として
機能する。

【００１２】［工程−４０Ａ］次いで、受光部分１０に
対応して、従来のフォトリソグラフィ技術によって熱変
形樹脂層１０８をパターニングする（図１３の（Ｃ）参
照）。

【００１３】［工程−５０Ａ］その後、加熱処理を施
し、パターニングされた熱変形樹脂層１０８を変形（リ
フロー）させて、受光部分１０の上に凸状のレンズ形状
の熱変形樹脂層１０８Ａを形成する（図１３の（Ｄ）参
照）。

【００１４】［工程−６０Ａ］次に、レンズ形状の熱変
形樹脂層１０８Ａをマスクとして、透明材料層１０６の
垂直方向の選択的なエッチングを行う。エッチングは、
例えば酸素を用いたリアクティブ・イオン・エッチング
（ＲＩＥ）等の異方性エッチングとすることができる。
これによって、透明材料層１０６は、レンズ形状の熱変
形樹脂層１０８Ａの形状を反映しながらエッチングされ
ていく。この状態を図１３の（Ｅ）に示す。熱変形樹脂
層１０８Ａの全部又は一部が除去され、透明材料層１０
６が所定の形状に加工された時点でエッチングを終了さ
せる。こうして、透明材料層１０６から成る凸状のレン
ズ形状を有するオンチップマイクロレンズが形成され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法において
は、［工程−４０］（図１２の（Ｄ）参照）あるいは
［工程−５０Ａ］（図１３の（Ｄ）参照）において、加
熱処理を施し、パターニングされたレンズ材層１０２あ
るいは熱変形樹脂層１０８（以下、レンズ材層等ともい
う）を変形（リフロー）させて、凸状のレンズ形状とす
る。この形状はレンズ材層等の表面張力に依存する。レ
ンズ材層等の加熱処理時、レンズ材層等が下地材料層あ
るいは透明材料層（以下、下地材料層等ともいう）上を
水平方向に滑り、レンズ材層等が凸状のレンズ形状とな
ったとき、レンズギャップが狭くなるという問題がある
（図１４の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。そして、最悪の場
合、隣接したレンズ材層等が重なり合い、レンズを形成
できないことすらある。この場合、固体撮像素子間に感
度のばらつきが生じる。

【００１６】このレンズ材層等の滑り量は正確に制御す
ることが困難である。従って、レンズギャップを狭くす
ることには限界があり、ある程度レンズギャップを広く
設定せざるを得ない。その結果、集光率の高いオンチッ
プマイクロレンズを形成できないという問題が生じてい
る。

【００１７】従って、本発明の第１の目的は、所望のレ
ンズギャップを有するオンチップマイクロレンズを備え
た固体撮像素子を提供することにある。

【００１８】更に、本発明の第２の目的は、レンズ材層
等を変形（リフロー）させて凸状のレンズ形状とする場
合の下地材料層等上におけるレンズ材層の滑り量を正確
に制御し得るオンチップマイクロレンズの形成工程を含
む、固体撮像素子の作製方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】オンチップマイクロレン
ズが下地材料層表面に形成された、本発明の第１の態様
にかかる固体撮像素子は、上記第１の目的を達成するた
めに、オンチップマイクロレンズが形成された領域の外
側の下地材料層の部分に、溝が形成されていることを特
徴とする。

【００２０】オンチップマイクロレンズを下地材料層表
面に形成された、本発明の第２の態様にかかる固体撮像
素子は、上記第１の目的を達成するために、オンチップ
マイクロレンズが形成された領域の外側の下地材料層の
部分に、突起が形成されていることを特徴とする。

【００２１】オンチップマイクロレンズを下地材料層表
面に形成する、本発明の第１の態様にかかる固体撮像素
子の作製方法は、上記第２の目的を達成するために、下
地材料層表面に溝を形成する工程と、溝の部分を除く下
地材料層表面に、オンチップマイクロレンズの材料であ
るレンズ材層を形成する工程と、レンズ材層を加熱処理
して、オンチップマイクロレンズを形成する工程、から
成ることを特徴とする。

【００２２】更に、オンチップマイクロレンズを下地材
料層表面に形成する、本発明の第２の態様にかかる固体
撮像素子の作製方法は、上記第２の目的を達成するため
に、下地材料層表面に突起を形成する工程と、突起の部
分を除く下地材料層表面に、オンチップマイクロレンズ
の材料であるレンズ材層を形成する工程と、レンズ材層
を加熱処理して、オンチップマイクロレンズを形成する
工程、から成ることを特徴とする。

【００２３】あるいは又、オンチップマイクロレンズを
形成する、本発明の第３の態様にかかる固体撮像素子の
作製方法は、上記第２の目的を達成するために、固体撮
像素子上にオンチップマイクロレンズの材料であるレン
ズ材層を形成し、レンズ材層の表面に溝を形成する工程
と、溝の部分を除くレンズ材層の表面に熱変形樹脂層を
形成した後、熱変形樹脂層を加熱処理して熱変形樹脂層
の垂直方向断面形状をレンズ状とする工程と、熱変形樹
脂層及びレンズ材層をエッチングして、レンズ材層から
オンチップマイクロレンズを形成する工程、から成るこ
とを特徴とする。

【００２４】更に、オンチップマイクロレンズを形成す
る、本発明の第４の態様にかかる固体撮像素子の作製方
法は、上記第２の目的を達成するために、固体撮像素子
上にオンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層
を形成し、レンズ材層の表面に突起を形成する工程と、
突起の部分を除くレンズ材層表面に熱変形樹脂層を形成
した後、熱変形樹脂層を加熱処理して熱変形樹脂層の垂
直方向断面形状をレンズ状とする工程と、熱変形樹脂層
及びレンズ材層をエッチングして、レンズ材層からオン
チップマイクロレンズを形成する工程、から成ることを
特徴とする。

【００２５】

【作用】本発明においては、溝又は突起が下地材料層あ
るいはレンズ材層に形成される。これによって、レンズ
材層あるいは熱変形樹脂層を加熱処理してリフローさせ
た時、下地材料層あるいはレンズ材層上でのレンズ材層
あるいは熱変形樹脂層の滑り量を正確に制御することが
できる。その結果、レンズギャップを正確に制御でき、
レンズギャップを従来より狭くすることが可能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の固体撮像素子及びその作製方
法を、実施例に基づき、図面を参照して説明する。

【００２７】（実施例−１）実施例−１の固体撮像素子
は、本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子であり、
図１に模式的な一部断面図を示すように、オンチップマ
イクロレンズ３０が下地材料層２０表面に形成されてお
り、オンチップマイクロレンズを形成すべき領域の外側
の下地材料層の部分に、溝２６が形成されていることを
特徴とする。かかる実施例−１の固体撮像素子の作製方
法である本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法を、以下、図２を参照して説明する。

【００２８】［工程−１００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、固体
撮像素子の凹凸の平坦化及び焦点距離調節のための透明
な下地材料層２０を形成する（図２の（Ａ）参照）。下
地材料層２０は透明樹脂から構成されている。尚、カラ
ー固体撮像素子の場合には、固体撮像素子の表面と下地
材料層２０の間にカラーフィルターが形成される。

【００２９】［工程−１１０］次に、下地材料層２０の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の外側の部分に相当する下地材料層
上に形成される。その後、ＲＩＥ等の異方性エッチン
グ、あるいは等方性エッチングによって、開口部２４の
底部の下地材料層２０に溝２６を形成する（図２の
（Ｂ）参照）。

【００３０】溝２６の幅は、例えば０．５μｍ程度ある
いはそれ以下の、概ねレンズギャップに等しくする。溝
２６の深さは数十ｎｍ程度でよい。溝２６の断面形状
は、矩形だけでなく、半円やＶ字等、任意の形状とする
ことができる。溝２６の縁部の平面形状は、形成すべき
オンチップマイクロレンズの平面形状と類似していれば
よく、例えば、矩形、多角形、角を丸めた矩形や多角
形、円形、楕円形等を例示することができる。その後、
レジスト層２２を除去する（図２の（Ｃ）参照）。この
下地材料層２０にレンズギャップに相当する溝２６を形
成する点が本発明の第１の態様の固体撮像素子の作製方
法の特徴である。

【００３１】［工程−１２０］次に、下地材料層２０表
面にオンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層
２８を形成する。かかるレンズ材層は、フォトレジスト
等の熱変形樹脂から成る。

【００３２】［工程−１３０］次いで、受光部分１０に
対応して、従来のフォトリソグラフィ技術によってレン
ズ材層２８をパターニングする（図２の（Ｄ）参照）。
パターニングされたレンズ材層２８は、下地材料層２０
に形成された溝２６と溝２６の間の下地材料層２０上に
概ね残される。尚、レンズ材層２８の位置合わせずれを
考慮すると、溝２６と溝２６の間の下地材料層２０の幅
Ｗ₁よりもレンズ材層２８の幅Ｗ₂の方が若干狭いことが
望ましい。

【００３３】［工程−１４０］その後、加熱処理を施
し、パターニングされたレンズ材層２８を変形（リフロ
ー）させて、レンズ材層２８から凸状のレンズ形状のオ
ンチップマイクロレンズ３０を受光部分１０の上に形成
する。こうして、図１に示す実施例−１の固体撮像素子
を作製することができる。

【００３４】下地材料層２０に溝２６を形成することに
よって、レンズ材層２８を加熱処理して変形させたと
き、レンズ材層２８の水平方向の滑りが溝２６によって
制限される。その結果、レンズギャップが溝２６の幅よ
り狭くなることを防止することができる。尚、溝２６に
公知の手段によって遮光膜を形成してもよい。遮光膜を
溝に形成することにより、電荷転送部分への光の洩れを
抑制することができる。

【００３５】次に、［工程−１００］から［工程−１４
０］にて説明した、本発明の第１の態様にかかる固体撮
像素子の作製方法の変形を、以下、図３を参照して説明
する。

【００３６】［工程−２００］［工程−１００］と同様
に、受光部分１０や電荷転送部分（図示せず）が形成さ
れた固体撮像素子上に、平坦化及び焦点距離調節のため
の透明な下地材料層２０を形成する（図２の（Ａ）参
照）。

【００３７】［工程−２１０］次に、下地材料層２０の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の部分に相当する下地材料層上に形
成される（図３の（Ａ）参照）。即ち、オンチップマイ
クロレンズを形成すべき領域の外側の部分に相当する下
地材料層２０上には、レジスト層２２が残される。その
後、レジスト層２２にて被覆されていない下地材料層２
０上に、即ち開口部２４内に、再度下地材料層２０Ａを
形成する（図３の（Ｂ）参照）。その後、レジスト層２
２を除去する（図３の（Ｃ）参照）。こうして、下地材
料層２０に溝２６が形成される。

【００３８】［工程−２２０］以降、下地材料層２０表
面にオンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層
２８を形成し、レンズ材層２８をパターニングした後、
レンズ材層２８に加熱処理を施し、オンチップマイクロ
レンズを形成する。これらの工程は、［工程−１２０］
〜［工程−１４０］と同様とすることができ、その詳細
な説明は省略する。

【００３９】（実施例−２）実施例−２は本発明の第２
の態様にかかる固体撮像素子であり、図４の（Ａ）又は
（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、オンチップ
マイクロレンズ３０が下地材料層２０表面に形成されて
おり、オンチップマイクロレンズを形成すべき領域の外
側の下地材料層の部分に、突起３２が形成されているこ
とを特徴とする。かかる実施例−２の固体撮像素子の作
製方法である本発明の第２の態様にかかる固体撮像素子
の作製方法を、以下、図５を参照して説明する。

【００４０】［工程−３００］［工程−１００］と同様
に、受光部分１０や電荷転送部分（図示せず）が形成さ
れた固体撮像素子上に、平坦化及び焦点距離調節のため
の透明な下地材料層２０を形成する（図２の（Ａ）参
照）。

【００４１】［工程−３１０］次に、下地材料層２０の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の部分に相当する下地材料層上に形
成される（図５の（Ａ）参照）。即ち、オンチップマイ
クロレンズを形成すべき領域の外側の部分に相当する下
地材料層２０上には、レジスト層２２が残される。

【００４２】その後、レジスト層２２にて被覆されてい
ない下地材料層２０を、ＲＩＥ等の異方性エッチング、
あるいは等方性エッチングによってエッチングし、下地
材料層２０に凹部を形成する（図５の（Ｂ）参照）。そ
の後、レジスト層２２を除去する。こうして、下地材料
層２０には突起３２が形成される（図５の（Ｃ）参
照）。突起３２の幅は、例えば０．５μｍ程度あるいは
それ以下の、概ねレンズギャップに等しくする。突起３
２の高さは数十ｎｍ程度でよい。突起３２の断面形状
は、矩形だけでなく、半円や台形等、任意の形状とする
ことができる。突起３２の縁部の平面形状は、形成すべ
きオンチップマイクロレンズの平面形状と類似していれ
ばよく、例えば、矩形、多角形、角を丸めた矩形や多角
形、円形、楕円形等を例示することができる。この下地
材料層２０にレンズギャップに相当する突起３２を形成
する点が本発明の第２の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法の特徴である。

【００４３】［工程−３２０］以降、下地材料層２０表
面にオンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層
２８を形成し、レンズ材層２８をパターニングした後
（図５の（Ｄ）参照）、レンズ材層２８に加熱処理を施
し、図４の（Ａ）又は（Ｂ）に示した実施例−２の固体
撮像素子を作製することができる。これらの工程は、
［工程−１２０］〜［工程−１４０］と同様とすること
ができ、その詳細な説明は省略する。

【００４４】下地材料層２０に突起３２を形成すること
によって、レンズ材層２８を加熱処理して変形させたと
き、レンズ材層２８の水平方向の滑りが突起３２によっ
て制限される。その結果、レンズギャップが突起３２の
幅より狭くなることを防止することができる。尚、突起
３２の頂面に公知の手段によって遮光膜を形成してもよ
い。遮光膜を突起の頂面に形成することにより、電荷転
送部分への光の洩れを抑制することができる。

【００４５】次に、［工程−３００］から［工程−３２
０］にて説明した、本発明の第２の態様にかかる固体撮
像素子の作製方法の変形を、以下、図６を参照して説明
する。

【００４６】［工程−４００］［工程−１００］と同様
に、受光部分１０や電荷転送部分（図示せず）が形成さ
れた固体撮像素子上に、平坦化及び焦点距離調節のため
の透明な下地材料層２０を形成する（図２の（Ａ）参
照）。

【００４７】［工程−４１０］次に、下地材料層２０の
上にレジスト層２２を形成する（図６の（Ａ）参照）。
そして、通常のフォトリソグラフィ技術によって、レジ
スト層２２から突起３２を形成する（図６の（Ｂ）参
照）。尚、このレジスト層２２は、後の工程でレンズ材
層２８を加熱処理したとき、変形しない材料とする。

【００４８】［工程−４２０］以降、下地材料層２０表
面にオンチップマイクロレンズの材料であるレンズ材層
２８を形成し、レンズ材層２８をパターニングした後、
レンズ材層２８に加熱処理を施し、オンチップマイクロ
レンズを形成する。これらの工程は、［工程−１２０］
〜［工程−１４０］と同様とすることができ、その詳細
な説明は省略する。

【００４９】特開昭６４−１０６６６号公報に開示され
た固体撮像素子の作製方法に本発明の方法を適用するこ
とができる。以下、特開昭６４−１０６６６号公報に開
示された固体撮像素子の作製方法を改良した、本発明の
第３の態様にかかる固体撮像素子の作製方法を、図７を
参照して説明する。

【００５０】［工程−５００］受光部分１０や電荷転送
部分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、固体
撮像素子の凹凸の平坦化及び焦点距離調節のための透明
平坦化層４０を形成する。かかる透明平坦化層４０は透
明樹脂から構成されている。また、カラー固体撮像素子
の場合には、透明平坦化層４０の上にカラーフィルター
が形成される。

【００５１】［工程−５１０］次に、透明平坦化層４０
の上に透明材料から成るレンズ材層４２を形成する（図
７の（Ａ）参照）。レンズ材層４２は、透明樹脂、酸化
シリコン、窒化シリコン等から構成することができる。
レンズ材層４２はオンチップマイクロレンズの材料であ
る。

【００５２】［工程−５２０］次に、レンズ材層４２の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の外側の部分に相当するレンズ材層
４２上に形成される。その後、ＲＩＥ等の異方性エッチ
ング、あるいは等方性エッチングによって、開口部２４
の底部のレンズ材層４２に溝２６を形成する（図７の
（Ｂ）参照）。

【００５３】溝２６の幅は、例えば０．５μｍ程度ある
いはそれ以下の、概ねレンズギャップに等しくする。溝
２６の深さは数十ｎｍ程度でよい。溝２６の断面形状
は、矩形だけでなく、半円やＶ字等、任意の形状とする
ことができる。溝２６の縁部の平面形状は、形成すべき
オンチップマイクロレンズの平面形状と類似していれば
よく、例えば、矩形、多角形、角を丸めた矩形や多角
形、円形、楕円形等を例示することができる。その後、
レジスト層２２を除去する（図７の（Ｃ）参照）。この
レンズ材層４２にレンズギャップに相当する溝２６を形
成する点が本発明の第３の態様にかかる固体撮像素子の
作製方法の特徴である。

【００５４】［工程−５３０］次に、レンズ材層４２表
面に熱変形樹脂層４４を形成する。熱変形樹脂層４４
は、フォトレジスト等の熱変形樹脂から成る。この熱変
形樹脂層４４は、レンズ材層４２をレンズ状に加工する
ためのマスク層として機能する。

【００５５】［工程−５４０］次いで、受光部分１０に
対応して、従来のフォトリソグラフィ技術によって熱変
形樹脂層４４をパターニングする（図８の（Ａ）参
照）。

【００５６】［工程−５５０］その後、加熱処理を施
し、パターニングされた熱変形樹脂層４４を変形（リフ
ロー）させて、受光部分１０の上に、垂直方向断面形状
が凸状のレンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａを形成する
（図８の（Ｂ）参照）。

【００５７】［工程−５６０］次に、レンズ形状の熱変
形樹脂層４４Ａをマスクとして、レンズ材層４２の垂直
方向の選択的なエッチングを行う。エッチングは、例え
ば酸素を用いたＲＩＥ等の異方性エッチングとすること
ができる。これによって、レンズ材層４２は、レンズ形
状の熱変形樹脂層４４Ａの形状を反映しながらエッチン
グされていく。この状態を図８の（Ｃ）に示す。熱変形
樹脂層４４Ａの全部又は一部が除去され、レンズ材層４
２が所望の形状に加工された時点でエッチングを終了さ
せる。こうして、レンズ材層４２からオンチップマイク
ロレンズが作製される。例えば、熱変形樹脂層４４Ａと
レンズ材層４２のエッチングレートの比を１：１とした
場合、レンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａの形状が、忠実
にレンズ材層４２に転写される。尚、エッチングレート
の比は１：１以外であってもよい。こうして、オンチッ
プマイクロレンズを備えた固体撮像素子が作製される。

【００５８】次に、［工程−５００］から［工程−５６
０］にて説明した、本発明の第３の態様にかかる固体撮
像素子の作製方法の変形を、以下、図９を参照して説明
する。

【００５９】［工程−６００］［工程−５００］及び
［工程−５１０］と同様に、受光部分１０や電荷転送部
分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦化
及び焦点距離調節のための透明平坦化層４０及びレンズ
材層４２を形成する。

【００６０】［工程−６１０］次に、レンズ材層４２の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の部分に相当するレンズ材層４２上
に形成される（図９の（Ａ）参照）。即ち、オンチップ
マイクロレンズを形成すべき領域の外側の部分に相当す
るレンズ材層４２上には、レジスト層２２が残される。
その後、レジスト層２２にて被覆されていないレンズ材
層４２上に、即ち開口部２４内に、再度レンズ材層４２
Ａを形成する（図９の（Ｂ）参照）。その後、レジスト
層２２を除去する（図９の（Ｃ）参照）。こうして、レ
ンズ材層４２に溝２６が形成される。

【００６１】［工程−６２０］以降、レンズ材層４２表
面に熱変形樹脂層４４を形成し、熱変形樹脂層４４をパ
ターニングした後、熱変形樹脂層４４を変形（リフロ
ー）させて、レンズ材層４２の上に、垂直方向断面形状
がレンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａを形成する。次に、
レンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａをマスクとして、レン
ズ材層４２の垂直方向の選択的なエッチングを行い、オ
ンチップマイクロレンズを形成する。これらの工程は、
［工程−５３０］〜［工程−５６０］と同様であり、詳
細な説明は省略する。

【００６２】次に、特開昭６４−１０６６６号公報に開
示された固体撮像素子の作製方法を改良した、本発明の
第４の態様にかかる固体撮像素子の作製方法を、図１０
を参照して説明する。

【００６３】［工程−７００］［工程−５００］及び
［工程−５１０］と同様に、受光部分１０や電荷転送部
分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦化
及び焦点距離調節のための透明平坦化層４０及びレンズ
材層４２を形成する。

【００６４】［工程−７１０］次に、レンズ材層４２の
上にレジスト層２２を形成する。そして、通常のフォト
リソグラフィ技術によって、レジスト層２２に開口部２
４を形成する。開口部２４は、オンチップマイクロレン
ズを形成すべき領域の部分に相当するレンズ材層４２上
に形成される（図１０の（Ａ）参照）。即ち、オンチッ
プマイクロレンズを形成すべき領域の外側の部分に相当
するレンズ材層４２上には、レジスト層２２が残され
る。

【００６５】その後、レジスト層２２にて被覆されてい
ないレンズ材層４２を、ＲＩＥ等の異方性エッチング、
あるいは等方性エッチングによってエッチングし、レン
ズ材層４２に凹部を形成する（図１０の（Ｂ）参照）。
その後、レジスト層２２を除去する。こうして、レンズ
材層４２には突起３２が形成される（図１０の（Ｃ）参
照）。突起３２の幅は、例えば０．５μｍ程度あるいは
それ以下の、概ねレンズギャップに等しくする。突起３
２の高さは数十ｎｍ程度でよい。突起３２の断面形状
は、矩形だけでなく、半円や台形等、任意の形状とする
ことができる。突起３２の縁部の平面形状は、形成すべ
きオンチップマイクロレンズの平面形状と類似していれ
ば、例えば、矩形、多角形、角を丸めた矩形や多角形、
円形、楕円形等を例示することができる。このレンズ材
層４２にレンズギャップに相当する突起３２を形成する
点が本発明の第４の態様にかかる固体撮像素子の作製方
法の特徴である。

【００６６】［工程−７２０］以降、レンズ材層４２表
面に熱変形樹脂層４４を形成し、熱変形樹脂層４４をパ
ターニングした後、熱変形樹脂層４４を変形（リフロ
ー）させて、レンズ材層４２の上に、垂直方向断面形状
が凸状のレンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａを形成する。
次に、レンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａをマスクとし
て、レンズ材層４２の垂直方向の選択的なエッチングを
行い、オンチップマイクロレンズを形成する。これらの
工程は、［工程−５３０］〜［工程−５６０］と同様で
あり、詳細な説明は省略する。

【００６７】次に、［工程−７００］から［工程−７２
０］にて説明した、本発明の第４の態様にかかる固体撮
像素子の作製方法の変形を、以下、図１１を参照して説
明する。

【００６８】［工程−８００］［工程−５００］及び
［工程−５１０］と同様に、受光部分１０や電荷転送部
分（図示せず）が形成された固体撮像素子上に、平坦化
及び焦点距離調節のための透明平坦化層４０及びレンズ
材層４２を形成する。

【００６９】［工程−８１０］次に、レンズ材層４２の
上にレジスト層２２を形成する（図１１の（Ａ）参
照）。そして、通常のフォトリソグラフィ技術によっ
て、レジスト層２２から突起３２を形成する（図１１の
（Ｂ）参照）。尚、このレジスト層２２は、後の工程で
レンズ材層２８を加熱処理したとき、変形しない材料と
する。

【００７０】［工程−８２０］以降、レンズ材層４２表
面に熱変形樹脂層４４を形成し、熱変形樹脂層４４をパ
ターニングした後、熱変形樹脂層４４を変形（リフロ
ー）させて、レンズ材層４２の上に、垂直方向断面形状
が凸状のレンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａを形成する。
次に、レンズ形状の熱変形樹脂層４４Ａをマスクとし
て、レンズ材層４２の垂直方向の選択的なエッチングを
行い、オンチップマイクロレンズを形成する。これらの
工程は、［工程−５３０］〜［工程−５６０］と同様で
あり、詳細な説明は省略する。

【００７１】

【発明の効果】本発明においては、レンズ材層あるいは
熱変形材料層に加熱処理を施し、リフローさせる際、レ
ンズ材層あるいは熱変形材料層の水平方向の滑り量を正
確に制御することができる。従って、所望のレンズギャ
ップを容易に得ることができ、固体撮像素子の製造歩留
まりの向上を図ることができる。

【００７２】また、レンズギャップのマージンを少なく
することができ、固体撮像素子の感度を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子の模
式的な一部断面図である。

【図２】本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法の各工程を説明するための、固体撮像素子の模式
的な一部断面図である。

【図３】本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法を変形した方法の各工程を説明するための、固体
撮像素子の模式的な一部断面図である。

【図４】本発明の第１の態様にかかる固体撮像素子の模
式的な一部断面図である。

【図５】本発明の第２の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法の各工程を説明するための、固体撮像素子の模式
的な一部断面図である。

【図６】本発明の第２の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法を変形した方法の各工程を説明するための、固体
撮像素子の模式的な一部断面図である。

【図７】本発明の第３の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法の各工程を説明するための、固体撮像素子の模式
的な一部断面図である。

【図８】図７に引き続き、本発明の第３の態様にかかる
固体撮像素子の作製方法の各工程を説明するための、固
体撮像素子の模式的な一部断面図である。

【図９】本発明の第３の態様にかかる固体撮像素子の作
製方法を変形した方法の各工程を説明するための、固体
撮像素子の模式的な一部断面図である。

【図１０】本発明の第４の態様にかかる固体撮像素子の
作製方法の各工程を説明するための、固体撮像素子の模
式的な一部断面図である。

【図１１】本発明の第４の態様にかかる固体撮像素子の
作製方法を変形した方法の各工程を説明するための、固
体撮像素子の模式的な一部断面図である。

【図１２】従来の固体撮像素子の作製方法の各工程を説
明するための、固体撮像素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図１３】従来の固体撮像素子の別の作製方法の各工程
を説明するための、固体撮像素子の模式的な一部断面図
である。

【図１４】従来の固体撮像素子の作製方法における問題
点を説明するための、固体撮像素子の模式的な一部断面
図である。

【符号の説明】 １０ 受光部分 ２０ 下地材料層 ２２ レジスト層 ２４ 開口部 ２６ 溝 ２８ レンズ材層 ３０ オンチップマイクロレンズ ３２ 突起 ４０ 透明平坦化層 ４２，４２Ａ レンズ材層 ４４ 熱変形樹脂層 ４４Ａ レンズ形状の熱変形樹脂層 １００ 透明平坦化層 １０２ レンズ材層 １０４ レンズ部 １０６ 透明材料層 １０８ 熱変形樹脂層 １０８Ａ レンズ形状の熱変形樹脂層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オンチップマイクロレンズが下地材料層表
   面に形成された固体撮像素子であって、 オンチップマイクロレンズが形成された領域の外側の下
   地材料層の部分に、溝が形成されていることを特徴とす
   る固体撮像素子。
2. 【請求項２】レンズオンチップマイクロレンズが下地材
   料層表面に形成された固体撮像素子であって、 オンチップマイクロレンズが形成された領域の外側の下
   地材料層の部分に、突起が形成されていることを特徴と
   する固体撮像素子。
3. 【請求項３】オンチップマイクロレンズを下地材料層表
   面に形成する、固体撮像素子の作製方法であって、 下地材料層表面に溝を形成する工程と、 溝の部分を除く該下地材料層表面に、オンチップマイク
   ロレンズの材料であるレンズ材層を形成する工程と、 該レンズ材層を加熱処理して、オンチップマイクロレン
   ズを形成する工程、 から成ることを特徴とする固体撮像素子の作製方法。
4. 【請求項４】オンチップマイクロレンズを下地材料層表
   面に形成する、固体撮像素子の作製方法であって、 下地材料層表面に突起を形成する工程と、 突起の部分を除く該下地材料層表面に、オンチップマイ
   クロレンズの材料であるレンズ材層を形成する工程と、 該レンズ材層を加熱処理して、オンチップマイクロレン
   ズを形成する工程、 から成ることを特徴とする固体撮像素子の作製方法。
5. 【請求項５】オンチップマイクロレンズを形成する、固
   体撮像素子の作製方法であって、 固体撮像素子上にオンチップマイクロレンズの材料であ
   るレンズ材層を形成し、該レンズ材層の表面に溝を形成
   する工程と、 溝の部分を除く該レンズ材層の表面に熱変形樹脂層を形
   成した後、該熱変形樹脂層を加熱処理して熱変形樹脂層
   の垂直方向断面形状をレンズ状とする工程と、 該熱変形樹脂層及びレンズ材層をエッチングして、レン
   ズ材層からオンチップマイクロレンズを形成する工程、 から成ることを特徴とする固体撮像素子の作製方法。
6. 【請求項６】オンチップマイクロレンズを形成する、固
   体撮像素子の作製方法であって、 固体撮像素子上にオンチップマイクロレンズの材料であ
   るレンズ材層を形成し、該レンズ材層の表面に突起を形
   成する工程と、 突起の部分を除く該レンズ材層表面に熱変形樹脂層を形
   成した後、該熱変形樹脂層を加熱処理して熱変形樹脂層
   の垂直方向断面形状をレンズ状とする工程と、 該熱変形樹脂層及びレンズ材層をエッチングして、レン
   ズ材層からオンチップマイクロレンズを形成する工程、 から成ることを特徴とする固体撮像素子の作製方法。