【手続補正書】
【提出日】平成16年10月29日(2004.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板主面にマトリックス状に複数の光電変換素子が配置され、前記光電変換素子上に各光電変換素子に対応する光学ブロックを有しており、隣接する光学部ブロック間に溝が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記光学部ブロックが集光手段を有することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記集光手段が、レンチキュラレンズである請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記集光手段が、凸状の光学レンズである請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記溝を形成する壁面に金属鏡面が形成されている請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、隣接する光電変換素子の間の領域において前記平坦化膜を深さ方向に選択的に除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜の上に集光手段を形成する工程と、隣接する光電変換素子の間の領域において、少なくとも前記平坦化膜を深さ方向に選択的に除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、前記透明樹脂層の上面に感光性樹脂層を形成したのち、前記感光性樹脂層を選択的に露光して前記光電変換素子に対応する領域に溝状のパターンを形成する工程と、前記感光性樹脂層をマスクとして前記透明樹脂層、平坦化膜をエッチングにより深さ方向に選択的に除去して溝を形成する工程と、前記透明樹脂層を加熱して軟化させ、表面を凸状に成形した集光手段を形成する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、前記透明樹脂層に溝を形成したのちに前記透明樹脂層を加熱し軟化させて凸状に成形した集光手段を形成する工程と、前記集光手段をマスクとして平坦化膜を前記溝の深さ方向にエッチング除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、前記透明樹脂層に溝を形成したのちに前記透明樹脂層を加熱し軟化させて凸状に成形した集光手段を形成する工程と、前記集光手段の表面に選択的に感光性樹脂パターンを形成する工程と、前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記平坦化膜を前記溝の深さ方向にエッチング除去したのち前記感光性樹脂パターンを除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
平坦化膜を形成する工程が、第１の平坦化膜を形成した後、その上面にカラーフィルタ層を挟んで第２の平坦化膜を形成する２つの工程よりなる請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
透明樹脂層、平坦化膜を深さ方向に選択的に除去して形成された溝が、集光手段の隣接領域に平行線状に形成されている請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
透明樹脂層、平坦化膜を深さ方向に選択的に除去して形成された溝が集光手段の隣接領域に碁盤目状に形成されている請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
溝を形成する工程が、ドライエッチング法を用いて行う工程である請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
溝を形成する工程のあとに、前記溝を構成する内壁面に金属薄膜を形成する工程を付加する請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、基板主面上にマトリックス状に複数の光電変換素子が配置され、前記半導体基板上に前記光電変換素子に対応して平坦化膜を有する光学ブロックを備えており、隣接する光学ブロック間に溝を形成することにより、入射した光をその光学ブロック内で多重反射させて光の利用効率を高めるものである。また、前記光学ブロックは、前記平坦化膜の上に集光手段を有することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、半導体基板主面にマトリックス状に複数の光電変換素子が配置され、光電変換素子上に各光電変換素子に対応する光学ブロックを有しており隣接する光学ブロック間に溝が形成されていることを特徴とし、溝を構成する２面または４面の壁面において光を反射させ、入射光を無駄なく光電変換素子に取り込み光の利用効率を高めることができる。また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の固体撮像装置において、光学ブロックが集光手段を有するものであり、溝を構成する２面または４面の壁面においてマイクロレンズにより屈折入射された光を反射させ、入射光を無駄なく光電変換素子に取り込み光の利用効率を高めることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の固体撮像装置において、集光手段をレンチキュラレンズとしたものであり、比較的簡単な製造工程により請求項１に記載の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２記載の固体撮像装置において、集光手段を凸状の光学レンズとしたものであり、光電変換素子の上面に位置する光学ブロックの４面が反射面を形成しているために入射光の極めて高い利用効率を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載の固体撮像装置において、溝を構成する壁面に金属薄膜を形成したものであり、集光手段を透過した光が金属薄膜によって鏡面化した溝の壁面で全反射するため、光の利用効率を大きく向上することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、隣接する光電変換素子の間の領域において、平坦化膜を深さ方向に選択的に除去する工程を有する。
本発明の請求項７に記載の発明は、光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、平坦化膜の上に集光手段を形成する工程と隣接する光電変換素子の間の領域において、少なくとも平坦化膜を深さ方向に選択的に除去する工程を有する。
本発明の請求項８に記載の発明は、光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、透明樹脂層の上面に感光性樹脂層を形成したのち、感光性樹脂層を選択的に露光して光電変換素子に対応する領域に溝状のパターンを形成する工程と、感光性樹脂層をマスクとして透明樹脂層、平坦化膜をエッチングにより深さ方向に選択的に除去して溝を形成する工程と、透明樹脂層を加熱して軟化させ、表面を凸状に成形した集光手段を形成する工程とを有する固体撮像装置の製造方法であり、固体撮像装置の全域に亘って均一でかつノイズの少ない画像が得られる固体撮像装置を提供することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の請求項９に記載の発明は、光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、透明樹脂層に溝を形成したのちに透明樹脂層を加熱し軟化させて凸状に成形した集光手段を形成する工程と、集光手段をマスクとして平坦化膜を溝の深さ方向にエッチング除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法であり、固体撮像装置の全域に亘って均一でかつノイズの少ない画像が得られる固体撮像装置を提供することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の請求項１０に記載の発明は、光電変換素子がマトリックス状に配置形成された基板の主面上に平坦化膜を形成する工程と、平坦化膜の上面に透明樹脂層を形成する工程と、透明樹脂層に溝を形成したのちに透明樹脂層を加熱し軟化させて凸状に成形した集光手段を形成する工程と、集光手段の表面に選択的に感光性樹脂パターンを形成する工程と、感光性樹脂パターンをマスクとして平坦化膜を溝の深さ方向にエッチング除去したのち感光性樹脂パターンを除去する工程とを有する固体撮像装置の製造方法であり、固体撮像装置の全域に亘って均一でかつノイズの少ない画像が得られる固体撮像装置を提供することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法に関し、平坦化膜を形成する工程が、第１の平坦化膜を形成した後、その上面にカラーフィルタ層を挟んで第２の平坦化膜を形成する２つの工程よりなるものであり、色純度に優れたカラー映像を撮像する固体撮像装置を提供できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法に関し、溝状のパターンを光学変換素子に対応して平行線状に形成し、透明樹脂層、平坦化膜を深さ方向に選択的に除去して形成された溝を集光手段の隣接領域に平行線状に形成したものであり、集光手段をレンチキュラレンズとして形成でき、集光効率に優れた固体撮像装置を比較的安価に提供することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法に関し、溝状のパターンを光学変換素子に対応して碁盤目状に形成し、透明樹脂層、平坦化膜を深さ方向に選択的に除去して形成された溝を集光手段の隣接領域に碁盤目状に形成したものであり、集光手段を独立した凸状のレンズとして形成でき、レンズより入射した光を光学ブロックを構成する４面の壁面で反射することができるため、ノイズ光を遮断することにより集光効率および解像度に優れた固体撮像装置を製造することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法に関し、溝を形成する工程をドライエッチング法を用いて行うものであり、極めて高い加工精度を有する製造方法を提供することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項６から１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法に関し、溝を形成する工程のあとに、その溝を構成する内壁面に金属薄膜を形成する工程を付加するものであり、光の利用効率を大きく向上することができる固体撮像装置を製造することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図１に示すように、斜め方向から入射した光ａ，ｂ，ｃはそれぞれマイクロレンズ１９によって屈折され、光ａの場合は遮光膜１５上の絶縁層１４で反射し、光ｂは同じく絶縁層１４で反射されて本発明の特徴的構造である溝２０によって形成された光学ブロック２１の内壁面２３で反射したのちマイクロレンズ１９および光学ブロック２１の他の内壁面２３で反射し、また光ｃは光学ブロック２１の内壁面２３で反射し、それぞれ光ａｒ，ｂｒ，ｃｒとなって光電変換素子１２へ入射される。溝２０の内部は空気で満たされており、十分な反射率を得ることができるが、溝２０によって生じた光学ブロック２１の外壁面２２に蒸着またはスパッタリング等によりクロムまたはアルミニウム等の金属薄膜を設けることによりさらに反射効率を向上することができる。