(57)【要約】【課題】  受光面の広いマイクロレンズを効率よく形成する。【解決手段】  半導体基板上に所定の間隔を隔てて柱状の突起部が形成された第１の光透過膜を形成する工程と、第１の光透過膜上に第１の光透過膜と同一の材料の第２の光透過膜を形成する工程と、第２の光透過膜に向けてアルゴンイオンを照射する工程と、を備えることで上記課題を解決することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定の間隔を隔てて突起部が形成された第１の光透過膜を形成する工程と、
前記第１の光透過膜上に第２の光透過膜を形成する工程と、
前記第２の光透過膜に向けてガスイオンを照射する工程と、
を備えることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
前記突起部は柱状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
前記突起部はテーパー状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
前記第１の光透過膜及び前記第２の光透過膜は同一の光透過性材料で形成することを特徴とする請求項１乃至３に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項５】
半導体基板に複数の受光画素を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記複数の受光画素の形成された位置に対応させて突起部が形成された第１の光透過膜を形成する工程と、
前記第１の光透過膜上に第２の光透過膜を形成する工程と、
前記第２の光透過膜に向けてガスイオンを照射する工程と、
を備えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記突起部は柱状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記突起部はテーパー状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１の光透過膜及び前記第２の光透過膜は同一の光透過性材料で形成することを特徴とする請求項５乃至７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、マイクロレンズの製造方法と、マイクロレンズを備えた固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ撮像装置やＣＭＯＳ撮像装置は高画素化が求められている。撮像装置を高画素化すると装置全体が大型化してしまうが、携帯電話などのモバイル機器に搭載される小型の撮像装置では、装置全体を大きくすることができない。そのため、小型の撮像装置においては、個々の受光画素の面積を小さくすることで高画素化を実現している。
【０００３】
個々の受光画素の面積を小さくする場合、被写体に対応した光を受光する面積が小さくなるため、撮像装置の感度が低下する。この対策として、撮像装置の個々の受光画素に対応してマイクロレンズを形成する方法が知られている。マイクロレンズを形成することで、受光画素の面積より広い領域の光を集光させて情報電荷を生成することができるので、撮像装置の感度の向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したマイクロレンズを備える撮像装置では、感度を向上させるために、受光面の広いマイクロレンズを形成して撮像装置に入射した光を効率よく利用する必要がある。しかし、受光画素などが形成された基板上に受光面の広いマイクロレンズを効率よく形成することは困難であった。
【０００５】
そこで、本願発明は、受光面の広いマイクロレンズの製造方法及び受光面の広いマイクロレンズを備えた固体撮像素子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】
【０００６】
本願発明は、基板上に所定の間隔を隔てて突起部が形成された第１の光透過膜を形成する工程と、第１の光透過膜上に第２の光透過膜を形成する工程と、第２の光透過膜に向けてガスイオンを照射する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、受光面の広いマイクロレンズを効率よく形成することができ、撮像装置に入射した光を効率よく利用して撮像装置の感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２は、本願発明の第１の実施形態におけるマイクロレンズを備えた撮像装置の形成の工程を説明する図である。まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０の表面に第１の光透過膜１２を形成する。ここで、半導体基板１０は複数の受光画素が形成されたものであり、これらの受光画素は周知の製造方法で形成することができる。第１の光透過膜１２は光透過性材料で形成されるものであり、例えば、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜で形成される。第１の光透過膜１２は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などの、各種成膜技術を用いて形成することができる。
【０００９】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１の光透過膜１２上に、レンズを形成しようとする位置にレジスト膜１６を形成する。ここで、半導体基板１０に複数の受光画素が形成され
ている場合は、当該複数の受光画素が形成された位置の上部にマスクを形成する。ここでは、第１の光透過膜にレジストを塗布した後、露光によりパターニングして、レンズに対応する位置にレジスト膜１６を形成する。
【００１０】
次に、図１（ｃ）に示すように、レジスト膜１６が形成された第１の光透過膜１２に対して、エッチングを施す。ここで、エッチングはドライエッチングであってもよいしウェットエッチングであってもよい。エッチング量は必要とするレンズの高さに応じて決定することができる。第１の実施形態においては、ドライエッチングを用いて半導体基板１０の表面に対して垂直方向にのみエッチングを施すことが好適である。
【００１１】
次に、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜１６を除去する。こうして、第１の光透過膜１２には柱状の突起部１４が形成される。突起部１４は半導体基板１０に形成された複数の受光画素の形状に合わせて、その形状を決定することができる。例えば、受光画素が長方形の場合は直方体の突起部１４を形成することが好適である。
【００１２】
次に、図２（ｅ）に示すように、突起部１４の形成された第１の光透過膜１２の上に、第２の光透過膜１８を形成する。第２の光透過膜１８は、ＣＶＤ法を用いて、突起部１４の形成された第１の光透過膜１２の露出された表面に対しておよそ均一の膜厚で形成される。第２の光透過膜１８の形成には、ＣＶＤ法に以外にも、露出された表面に対しておよそ均一の膜厚で形成することが可能な成膜方法であれば適用することができる。第２の光透過膜１８は第１の光透過膜１２と同一の光透過性材料で形成されることが好ましく、第１の光透過膜１２がシリコン窒化膜で形成される場合は、第２の光透過膜１８もシリコン窒化膜で形成する。
【００１３】
その後、半導体基板１０上に形成された突起部１４に応じた突起部を有する第２の光透過膜１８に対して、ガスイオンを照射する。このガスイオンの照射は突起部の角部を削り落とす目的で実施される。ここで、ガスイオンは不活性ガスイオンであることが好ましく、不活性ガスイオンとしてアルゴンイオンを用いることができるが、他の不活性ガスイオンを照射してもよい。アルゴンイオンを第１、第２の光透過膜１２、１８に対して照射する場合、アルゴンイオンプラズマを生成し、生成されたプラズマに電界を掛けることにより第２の光透過膜１８にアルゴンイオンを照射（衝突）させる。このとき、アルゴンイオンの運動エネルギーは、第２の光透過膜の表面原子または分子の結合を切断して、照射方向の他の原子または分子との再結合を許容するよう（表面原子又は分子が突起部１４の近傍のみに移動するよう）、その大きさが調整される。
【００１４】
アルゴンイオンが照射された後の第１、第２の光透過膜は、図２（ｆ）に示すように、突起部１４上に形成された第２の光透過膜１８の角部が削り落とされ、その削り落とされた部分が突起部の周辺部分に移動している。こうして、突起部１４上の第２の光透過膜１８に曲部が形成され、第１及び第２の光透過膜が一体となって形成されたレンズが得られる。
【００１５】
ガスイオンを照射する工程を経ることによって、突起部１４の形成されていない第２の光透過膜１８の部分にも曲部が形成され、受光面の広いレンズを効率よく形成することができる。
【００１６】
ここで、第１の光透過膜に突起部１４を形成した後、アルゴンイオン照射して突起部１４の角部を削り落とすことによって、マイクロレンズを形成することもできる。この場合、受光面の広いレンズを形成するためには、隣接するレンズどうしが接触するように、突起部１４の間隔Ｗを最適に設定する必要があるが、突起部１４の間隔Ｗは露光技術に制約される。
【００１７】
一方、第１の実施形態では、突起部１４の形成される第１の光透過膜１２の上に第２の光透過膜を形成するので、隣接する突起部の間隔Ｗ’は突起部１４の間隔Ｗより小さくすることができる。このとき、第２の光透過膜の膜圧を制御することによって、隣接する突起部の間隔Ｗ’を制御することができる。したがって、アルゴンプラズマを照射することによって得られた第１及び第２の光透過膜が一体となって形成されたレンズは、受光面を広くすることができるので、撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１８】
なお、第１の実施形態では、長方形の受光画素の上に直方体の突起部１４を形成することとしたが、この方法に限定されるものではない。例えば、受光画素が六角形の場合は六角柱の突起部１４を形成することで、受光画素の形状に応じた受光面の広いレンズを効率よく形成することができる。
【００１９】
図３は、第１の実施形態に係るマイクロレンズの製造工程を示す平面図である。図３（Ａ）では、第１の光透過膜に突起部１４が形成される。この突起部１４は、半導体基板１０形成された複数の受光画素の上部に形成される。同図のＸ−Ｘ’の断面図は、図２（ｄ）に対応している。図３（Ｂ）では、突起部１４が形成された第１の光透過膜１２の上に第２の光透過膜１８が形成される。第２の光透過膜１８は、突起部１４の形成された第１の光透過膜１２の露出された表面に対しておよそ均一の膜厚で形成される。同図のＹ−Ｙ’の断面図は、図２（ｅ）に対応している。図３（Ｃ）では、第２の光透過膜１８に対して、ガスイオンを照射する。こうして、突起部１４上の第２の光透過膜１８に曲部が形成され、レンズ形状になった第１、第２の光透過膜１２、１８が得られる。同図のＺ−Ｚ’の断面図は、図２（ｆ）に対応している。
【００２０】
図４は、本願発明の第２の実施形態におけるマイクロレンズを備えた撮像装置の形成の工程を説明する図である。図４（ｄ）に示すように、半導体基板１０上に、突起部１４が形成された第１の光透過膜１２を形成する。第２の実施形態においては、突起部１４がテーパー状に形成された点で第１の実施形態とは異なる。第２の実施形態においては、レジスト膜を形成した第１の光透過膜に対してウェットエッチングを施すことでテーパー状の突起部１４は得ることができる。
【００２１】
後の工程は第１の実施形態と同様である。図４（ｅ）に示すように、テーパー状の突起部１４が形成された第１の光透過膜１２の上に第２の光透過膜１８が形成される。第２の光透過膜１８は、テーパー状の突起部１４の形成された第１の光透過膜１２の露出された表面に対しておよそ均一の膜厚で形成される。次に、図４（ｆ）に示すように第２の光透過膜１８に対して、ガスイオンを照射する。こうして、テーパー状の突起部１４上の第２の光透過膜１８に曲部が形成され、レンズ形状になった第１及び第２の光透過膜が得られる。
【００２２】
第２の実施形態においては、突起部１４をテーパー状に形成することで、レンズ形状になった第１、第２の光透過膜１２、１８の曲部の曲率を制御することができる。よって、所望の曲率を有するレンズを効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の第１の実施形態における、マイクロレンズの製造工程を示す断面図である。
【図２】本願発明の第１の実施形態における、マイクロレンズの製造工程を示す断面図である。
【図３】本願発明の第１の実施形態における、マイクロレンズの製造工程を示す平面図である。
【図４】本願発明の第２の実施形態における、マイクロレンズの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０：半導体基板、１２：第１の光透過膜、１４：突起部、１６：レジスト膜、１８：第２の光透過膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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