(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光感知素子を含む半導体構造体と、
前記半導体構造体上に形成された絶縁層であって、前記光感知素子に重なる位置にトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）部を含み、このトレンチ部が開口を有している絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記トレンチ部が空気で満たされるように、前記トレンチ部の開口を気密に覆っている凸面形状のフォトレジストパターンであって、前記フォトレジストがカラーフィルタ及びレンズとして機能するフォトレジストパターンと、
を含んでなることを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項２】
前記半導体構造体は、周辺回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項３】
前記光感知素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項４】
半導体構造体を提供するステップと、
前記半導体構造体内に光感知素子を形成するステップと、
前記半導体構造体上に絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記光感知素子の上方にトレンチ部を形成するステップと、
前記絶縁層上に染色されたフォトレジストを塗布して、前記トレンチ部をこのフォトレジストで気密に覆うステップと、
前記染色されたフォトレジストに対して露光工程及び現像工程を実施して、カラーフィルタパターンを獲得するステップと、
熱処理工程を実施するステップであって、前記カラーフィルタパターンが凸面形状となってマイクロレンズを形成し、前記トレンチ部が空気で満たされるステップと、
を含んでなることを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサの製造方法。
【請求項５】
前記半導体構造体は、周辺回路を含むことを特徴とする請求項４に記載のＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
【請求項６】
前記光感知素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項４又は５に記載のＣＭＯＳイメージセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、イメージセンサに関し、特に、マイクロレンズとして用いられる凸面形状のカラーフィルタパターンを形成して光透過度特性を向上させることのできるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、イメージセンサは、物体から反射される光を感知してイメージデータを生成する装置である。特に、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）技術を利用して製造されたイメージセンサをＣＭＯＳイメージセンサという。
【０００３】
一般に、ＣＭＯＳイメージセンサは、多数の単位画素からなり、各単位画素は、光感知素子と多数のトランジスタとからなる。フォトダイオードのような光感知素子は、入射光を感知して入射光量に相当する光電荷を生成し、トランジスタは、光電荷の伝送を制御するためのスイッチング動作を実行する。
【０００４】
図１は、ＣＭＯＳイメージセンサに含まれている単位画素１０部を示す回路図である。ここで、図面符号ＭＬは、単位画素１０の出力ノードＮＯを介して流れる電流を制御するための負荷トランジスタを示す。
【０００５】
図１を参照すると、単位画素１０は、フォトダイオード１２と４つのトランジスタからなり、４つのトランジスタは、伝送トランジスタＭＴ、リセットトランジスタＭＲ、駆動トランジスタＭＤ及び選択トランジスタＭＳからなる。
【０００６】
フォトダイオード１２は、入射光を感知して光電荷を生成する。伝送トランジスタＭＴは、フォトダイオード１２と感知ノードＮＳとに接続され、フォトダイオード１２で生成された光電荷を感知ノードＮＳに伝送し、リセットトランジスタＭＲは、電源電圧端ＶＤＤと感知ノードＮＳとの間に接続され、電圧源からのリセット電圧レベルをフォトダイオード１２と駆動トランジスタＭＤとに伝送する。
【０００７】
駆動トランジスタＭＤは、片側の端子が電源電圧端ＶＤＤに接続され、感知ノードＮＳの電圧レベルを増幅して増幅された信号を出力し、選択トランジスタＭＳは、駆動トランジスタＭＤと出力ノードＮＯとの間に接続され、スイッチング動作を行って出力ノードＮＯを介して増幅された信号をイメージデータとして出力する。
【０００８】
図２は、従来のイメージセンサを示す断面図である。図２を参照すると、フィールド酸化膜２１、伝送トランジスタ２２及びフォトダイオード２３を半導体基板２０上に形成した半導体構造体が提供され、絶縁膜２４及びカラーフィルタ２５が順に半導体構造体上に形成されている。また、平坦化のためのコーティング層（ＯＣＬ：Ｏｖｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ）２６がカラーフィルタ２５上に形成されており、コーティング層２６上にマイクロレンズ２７が形成されている。
【０００９】
この時、カラーフィルタ２５、コーティング層２６及びマイクロレンズ２７は、フォトレジストを利用して形成されるため、フォトレジストコーティング工程、露光工程及び現像工程のような一連の工程が繰り返して実行される。
したがって、積層されたフォトレジスタ中から欠陥のある層を置き換えることは困難であり、また、ＣＭＯＳイメージセンサの製造工程中に残余物が生じて光透過率が低下するという問題点が発生する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、従来のＣＭＯＳイメージセンサにおける問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズとして用いられる凸面形状のカラーフィルタパターンを形成して光透過度特性を向上させることのできるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明は、光感知素子を含む半導体構造体と、前記半導体構造体上に形成された絶縁層であって、前記光感知素子に重なる位置にトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）部を含み、このトレンチ部が開口を有している絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記トレンチ部が空気で満たされるように、前記トレンチ部の開口を気密に覆っている凸面形状のフォトレジストパターンであって、前記フォトレジストがカラーフィルタ及びレンズとして機能するフォトレジストパターンと、を含んでなることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するためになされた本発明は、半導体構造体を提供するステップと、前記半導体構造体内に光感知素子を形成するステップと、前記半導体構造体上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記光感知素子の上方にトレンチ部を形成するステップと、前記絶縁層上に染色されたフォトレジストを塗布して、前記トレンチ部をこのフォトレジストで気密に覆うステップと、前記染色されたフォトレジストに対して露光工程及び現像工程を実施して、カラーフィルタパターンを獲得するステップと、熱処理工程を実施するステップであって、前記カラーフィルタパターンが凸面形状となってマイクロレンズを形成し、前記トレンチ部が空気で満たされるステップと、を含んでなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図３は、本発明にかかるＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。図３を参照すると、本発明にかかるＣＭＯＳイメージセンサは、半導体構造体、半導体構造体上に形成され、トレンチ部３５を有している絶縁層３４、及び絶縁層３４上に形成され、トレンチ部３５を覆っている凸面形状のカラーフィルタパターン３６Ａからなる。
【００１５】
半導体構造体は、フォトダイオード３３のような光感知素子と、伝送トランジスタ３２のような周辺回路と、を含んでいる。また、染色されたフォトレジストを塗布して露光工程及び現像工程を実施した後、熱処理工程を施すことによってトレンチ部内の空気の外方向への動きによって凸面形状のカラーフィルタパターン３６Ａを得ることができる。
【００１６】
図４乃至図７を参照して図３に示したＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明する。
【００１７】
図４を参照すると、フィールド酸化膜３１、伝送トランジスタ３２及びフォトダイオード３２を半導体基板３０に形成した半導体構造体を提供する。その後、絶縁層３４を半導体構造体上に形成する。
【００１８】
図５を参照すると、絶縁層３４を選択的にエッチングして、トレンチ部３５をその下部がフォトダイオード３３の上部に形成されるように形成する。
【００１９】
図６を参照すると、染色されたフォトレジストを絶縁層３４に塗布し、露光工程及び現像工程を実施してカラーフィルタ３６を形成する。
【００２０】
図７を参照すると、熱処理工程が実行されると、トレンチ部３５内の空気がトレンチ部３５の外方向へ動こうとして、トレンチ部３５を覆っているカラーフィルタ３６が凸面形状に変化され、凸面形状のカラーフィルタパターン３６Ａを得ることができる。この時、凸面形状のカラーフィルタパターン３６Ａは、マイクロレンズとしての役割を果たす。
【００２１】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法は、一回のフォトレジストパターン形成工程でカラーフィルタ及びマイクロレンズを同時に得ることができるために、ＣＭＯＳイメージセンサの光透過度特性が向上する。また、欠陥部位の選択的置き換えが可能となり、コーティング層のような平坦化層の形成工程を省略することができるために、ＣＭＯＳイメージセンサの製造工程が単純化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＭＯＳイメージセンサに含まれている単位画素部を示す回路図である。
【図２】従来のＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。
【図３】本発明にかかるＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。
【図４】図３に示したＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図３に示したＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図３に示したＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図３に示したＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
３０        半導体基板
３１        フィールド酸化膜
３２        伝送トランジスタ
３３        フォトダイオード
３４        絶縁膜
３５        トレンチ部
３６        カラーフィルタ
３６Ａ      凸面形状のカラーフィルタパターン
【図１】
0004920142.tif 000002
【図２】
0004920142.tif 000003
【図３】
0004920142.tif 000004
【図４】
0004920142.tif 000005
【図５】
0004920142.tif 000006
【図６】
0004920142.tif 000007
【図７】
0004920142.tif 000008