[发明专利]固体摄象装置及其制造方法

说明书

本发明涉及一种固体摄象装置及其制造方法。

近年来，固体摄象装置的小型化不断发展，但随着小型化各固体摄象元件的受光部面积也缩小，从而使得固体摄象装置中光敏度的下降成为问题。为解决这个问题，人们已经实现了具有将光聚集到受光部的微型透镜的固体摄象装置微型透镜形成技术现在已成为固体摄象装置制造中不可缺少的技术。

下面就已有的固体摄象装置加以说明。

图8为示出现有固体摄象装置的一个结构例的断面图。图8中，标号11为半导体衬底，标号12为在半导体衬底11的表面部形成的、将入射光转换成电荷的光电二极管部，标号13为将半导体衬底11的表面整平的第一平整层，标号14为在第一平整层13上形成的滤色片，标号15为将滤色片14的台阶高差整平的第二平整层，标号50为形成于第二平整层15上的、将光聚集到光电二极管部12的微型透镜。

第一平整层13通过在半导体衬底11上的涂敷必要厚度的透明薄膜材料形成。滤色片14对应于各光电二极管部12由例如光刻技术形成。第二平整层15通过在滤色片14上涂敷必要厚度的透明薄膜材料形成。

微型透镜50由酚醛树脂构成，在各光电二极管部12的上方位置形成为半球状。另外，其高度可使照射到微型透镜50表面的光高效率地聚集到光电二极管部12。

微型透镜50的半球形状由如下的工序形成。首先，在第二平整层15上涂敷透镜抗蚀剂。然后，采用透镜掩膜进行曝光处理，并进一步进行显影处理，从而在各光电二极管部12的上方位置使透镜抗蚀剂成型。再进行加热处理，使成型的透镜抗蚀剂熔化，利用表面张力形成微型透镜50的半球形状。

另外，图9为从已有固体摄象装置上方观看到的视图。图9中，标号50为微型透镜。另外，X为微型透镜50中部的间隔，Y为端部的间隔。

图10为示出已有固体摄象装置其它例子的结构断面图。图10中，标号11为半导体衬底，标号12为光电二极管部，标号13为第一平整层，标号14为滤色片，标号15为第二平整层，这些与图8所示相同。在半导体衬底11与第一平整层13之间形成层间绝缘膜16，这是与图8所示固体摄象装置不同之处。层间绝缘膜16的表面虽然光滑，但沿着半导体衬底11的凹凸也有凹凸。第一平整层13就是为整平层间绝缘膜16表面的凹凸而形成的。

然而，已有的固体摄象装置及其制造方法存在以下那样的问题。

在图8所示固体摄象装置中，为进一步提高光敏度，希望相邻微型透镜50的间隔S尽可能小，从而扩大微型透镜50的受光面积。

可是，过去在加热成型的透镜抗蚀剂(以下称透镜型块)以形成微型透镜50时，加热温度处于透镜型块完全熔化的温度。为此，会产生熔化的透镜型块从成型时的底面溢出的现象。

因此，如图9所示那样，相邻微型透镜中部的间隔X比端部的间隔Y小。这样，即使中部间隔X能无限小，端部间隔Y也不能无限小。所以，使微型透镜50的受光面积扩大是有极限的。

另外，相邻透镜型块的间隔过小时，加热熔化使溢出的透镜型块相互接触、流出。这样微型透镜的形状破坏，半球状部分的表面积变小，而且高度也降低，从而聚集到光电二极管部12的光量变少、光敏度降低。

根据我们的研究可知，受光部表面积小的场合，在微型透镜的高度大且微型透镜与受光部的距离小的情况下光敏度好。

然而，采用已有技术时，由于透镜型块完全熔化，出于表面张力的原因，微型透镜50的高度H不能够比底面沿受光部配置方向的宽度的一半R更大。所以，微型透镜50与光电二极管部12的距离小的情况下，有可能不能够形成聚光效果最佳的微型透镜50的形状。

另外，如图10所示固体摄象装置那样，在半导体衬底11的上面形成层间绝缘膜16时，微型透镜50到光电二极管部12的距离只能增大到层间绝缘膜16厚度的量。所以，即使微型透镜50的形状最优化，入射光线也可能受到散射等的影响而不能聚集到光电二极管部12。特别是在层间绝缘膜16的折射率比第一平整层13和滤色片14的折射率高的场合，会显著出现这样的现象，使光敏度下降。

本发明的目的在于使固体摄象装置的光敏度与过去相比进一步得到提高。另外，本发明的目的还在于即使对于在半导体衬底上形成层间绝缘膜的固体摄象装置，使其也能抑制光敏度的下降从而获得高的光敏度。

为达到上述目的，本发明通过使形成微型透镜时的加热温度低于透镜抗蚀剂完全熔化的温度，可靠地形成微型透镜的半球形状，并扩大微型透镜的表面积。