米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 マイクロレンズの製造方法、並びに該マイクロレンズを備える半導体装置及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17758(P2007−17758A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−200096(P2005−200096)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100077931
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘
発明者 磯貝 和範 / 伊田 進太郎
要約 課題
マイクロレンズを備える半導体装置において、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルの発生を抑制すると共にマイクロレンズの表面荒れの発生を防止する。

解決手段
基板300上に、下地膜301を形成する工程(a)と、下地膜301に、レンズ形成領域304を選択的に形成する工程(b)と、レンズ形成領域304上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズ305aを形成する工程(c)とを備え、工程(b)は、レンズ形成領域304での金属酸化物の成膜速度が、下地膜301におけるレンズ形成領域304が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程である。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板上に形成された下地膜と、
前記下地膜上に形成された金属酸化物よりなるマイクロレンズとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記下地膜には、開口部が形成されており、
前記下地膜上には、前記開口部の内部を埋め込むように、前記金属酸化物よりなる前記マイクロレンズが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記下地膜は、
前記基板上に形成された第1の下地膜と、
前記第1の下地膜上に形成された、前記第1の下地膜を露出させる前記開口部を有する第2の下地膜とを備えることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とは、互いに異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とは、互いに異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記下地膜における前記マイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とは、互いに異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項7】
マイクロレンズの下方に存在している部分の屈折率が、前記下地膜における前記マイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記基板上に容量素子を更に備え、
前記容量素子における容量絶縁膜は、前記金属酸化物よりなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項9】
基板上に、下地膜を形成する工程(a)と、
前記下地膜に、レンズ形成領域を選択的に形成する工程(b)と、
前記レンズ形成領域上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成する工程(c)とを備え、
前記工程(b)は、前記レンズ形成領域での前記金属酸化物の成膜速度が、前記下地膜における前記レンズ形成領域が存在していない領域での前記金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程であることを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項10】
前記工程(c)は、
前記金属酸化物の成膜反応における反応律速条件に基づいて行う工程であることを特徴とする請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項11】
前記工程(b)は、
前記下地膜に不純物を拡散させることにより、前記レンズ形成領域を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項12】
前記工程(b)は、
前記下地膜にイオン注入を行うことにより、前記レンズ形成領域を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項13】
前記工程(b)は、
前記下地膜に、前記基板における前記レンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項14】
前記工程(a)は、
前記基板上に第1の下地膜を形成した後、前記第1の下地膜上に第2の下地膜を形成することにより、前記第1の下地膜及び前記第2の下地膜よりなる前記下地膜を形成する工程であり、
前記工程(b)は、
前記第2の下地膜に、前記第1の下地膜における前記レンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項15】
同一基板上に、請求項9〜14に記載のマイクロレンズの製造方法によって製造されるマイクロレンズと容量素子とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)は、同一工程にて、前記容量素子を構成する容量絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。


















発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロレンズの製造方法、並びに該マイクロレンズを備える半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、CCD(Charge Coupled Device)固体撮像素子には、高感度化を図ることを目的に、オンチップマイクロレンズと呼ばれるマイクロレンズがCCD固体撮像素子上に形成されている。このようなマイクロレンズの製造方法として、レンズ形状転写方式によるマイクロレンズの製造方法が挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。以下に、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法について、図7を参照しながら説明する。図7は、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【0003】
まず、図7(a) に示すように、内部にCCD固体撮像素子(図示せず)が形成された基板400上に、例えば、金属酸化物よりなる塗布膜401を形成する。続いて、リソグラフィーにより、所望の形状を有するレジストパターン402を形成する。このとき、レジストパターン402は、基板400内に形成されたCCD固体撮像素子に対応するように形成されている。
【0004】
次に、図7(b) に示すように、熱処理により、レジストパターン402のエッジをなまらせることにより、レジストパターン402の表面が曲面化されたリフローレジストパターン402aを形成する。
【0005】
次に、図7(c) に示すように、リフローレジストパターン402aをマスクとして、リフローレジストパターン402a及び塗布膜401に対してエッチバックを行うことにより、リフローレジストパターン402aをエッチオフすると共に、リフローレジストパターン402aの形状を塗布膜401に転写することによって、所望の形状を有するマイクロレンズ401aを形成する。続いて、熱処理を行うことにより、マイクロレンズ401aの表面荒れの除去を行う。
【特許文献1】特開2001−111017
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法では、図7(c) に示す工程におけるエッチバックの際に、ウエハが設置されたチャンバーの内壁に、エッチバックによって除去された金属酸化物等が付着する。このため、チャンバーの内壁に付着している付着物が、チャンバーの内壁から剥がれて、チャンバー内に設置されているウェハの表面に付着した場合、ウエハの表面に付着している付着物(パーティクル)によって、マイクロレンズ401aが汚染されるので、マイクロレンズの歩留まりの著しい低下を招くという問題があった。
【0007】
更には、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置では、マイクロレンズの汚染による撮像欠陥が生じるので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができないという問題があった。
【0008】
また、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法では、エッチバックの際に、マイクロレンズ401aの表面に荒れが発生するため、図7(c) に示すように、マイクロレンズ401aの表面荒れを除去するための熱処理を行わなければならない。
【0009】
しかしながら、従来技術に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置では、該半導体装置を構成する回路が微細化されるに従って、該回路は熱によるダメージに敏感となるため、図7(c) に示す工程における熱処理の際に、許容される熱処理の温度が制限されて低くなるので、マイクロレンズ401aの表面荒れを充分に除去することが困難となる。
【0010】
特に、マイクロレンズ401aを構成する金属酸化物として、高い屈折率を有する強誘電体材料(例えば、SBT)を用いた場合、強誘電体材料の融点は、一般に高温(例えば、1000℃以上)であるので、回路が微細化されるに従って、マイクロレンズ401aの表面荒れを充分に除去することがより一層困難となる。
【0011】
前記に鑑み、本発明の目的は、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルの発生を抑制すると共にマイクロレンズの表面荒れの発生を防止することができる、マイクロレンズの製造方法及び該マイクロレンズを備える半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、基板上に形成された下地膜と、下地膜上に形成された金属酸化物よりなるマイクロレンズとを備えることを特徴とする。
【0013】
本発明に係る半導体装置によると、例えば、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とを適宜調整する、又は下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【0014】
このため、本発明に係る半導体装置では、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域と比較して、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【0015】
このように、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【0016】
また、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【0017】
本発明に係る半導体装置において、下地膜には、開口部が形成されており、下地膜上には、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズが形成されていることが好ましい。
【0018】
このようにすると、例えば、開口部に露出された領域を構成する材料と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、開口部に露出された領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【0019】
このため、本発明に係る半導体装置では、下地膜における開口部が存在していない領域と比較して、下地膜における開口部が存在している領域には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【0020】
更には、このようにすると、下地膜上には、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズが形成されているので、金属酸化物における、開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、光導波口の役割を果たすことができる。
【0021】
このため、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズによって集光された光が、光導波口を通過して、受光素子(例えば、CCD固体撮像素子)へ入射することができるため、受光素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。このように、本発明に係る半導体装置では、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合と比較して、受光素子に効率良く光を導くことができる。
【0022】
本発明に係る半導体装置において、下地膜は、基板上に形成された第1の下地膜と、第1の下地膜上に形成された、第1の下地膜を露出させる開口部を有する第2の下地膜とを備えることが好ましい。
【0023】
このようにすると、例えば、第1の下地膜を構成する材料と第2の下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、第1の下地膜での金属酸化物の成膜速度が、第2の下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整されている。
【0024】
このため、本発明に係る半導体装置では、第2の下地膜と比較して、開口部に露出されている第1の下地膜上には、金属酸化物が優先的に成膜されているので、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができる。
【0025】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とは、互いに異なることが好ましい。
【0026】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する材料と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する材料とを適宜選択することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0027】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とは、互いに異なることが好ましい。
【0028】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域に含まれる不純物の濃度とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域(例えば、ドーピング領域)での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0029】
本発明に係る半導体装置において、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とは、互いに異なることが好ましい。
【0030】
このようにすると、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している領域(例えば、イオン注入領域)での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0031】
本発明に係る半導体装置において、マイクロレンズの下方に存在している部分の屈折率が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【0032】
このようにすると、マイクロレンズの下方に存在している部分は、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0033】
ここで、マイクロレンズの下方に存在している部分とは、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分に相当しており、開口部を有する下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分に相当している。
【0034】
具体的には、開口部を持たない下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分には、例えば、ドーピングが施される又はイオン注入が施されることにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分の屈折率が、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分の屈折率よりも大きくなるように調整されている。これにより、下地膜におけるマイクロレンズが存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0035】
また、具体的には、開口部を有する下地膜上にマイクロレンズが形成されている場合では、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整されている。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0036】
このように、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0037】
このため、本発明に係る半導体装置では、マイクロレンズによって集光された光が、光導波路を通過して、受光素子(例えば、CCD固体撮像素子)へ入射することができるため、受光素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【0038】
本発明に係る半導体装置において、基板上に容量素子を更に備え、容量素子における容量絶縁膜は、金属酸化物よりなることが好ましい。
【0039】
このようにすると、金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料(例えば、SBT等)を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを実現すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を実現することができる。
【0040】
このため、本発明に係る半導体装置では、1度の金属酸化物の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を実現することができるので、CCDセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に提供することができる。
【0041】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法は、基板上に、下地膜を形成する工程(a)と、下地膜に、レンズ形成領域を選択的に形成する工程(b)と、レンズ形成領域上に、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成する工程(c)とを備え、工程(b)は、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように行われる工程であることを特徴とする。
【0042】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法によると、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるようにレンズ形成領域を形成するので、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0043】
このように、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、マイクロレンズの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。このため、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【0044】
更には、マイクロレンズの形成の際に、マイクロレンズの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【0045】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程(c)は、金属酸化物の成膜反応における反応律速条件に基づいて行う工程であることが好ましい。
【0046】
このようにすると、金属酸化物の成膜反応を支配する反応律速条件に基づいて、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0047】
具体的には、反応律速条件、例えば、金属酸化物が成膜される下地膜の材料、下地膜を構成する元素の組成比、下地膜に含まれる不純物の濃度、又は反応温度等に基づいて、レンズ形成領域での金属酸化物の成膜速度が、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0048】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0049】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程(b)は、下地膜に不純物を拡散させることにより、レンズ形成領域を形成する工程であることが好ましい。
【0050】
このようにすると、下地膜に、例えば、ニッケル等の不純物を選択的にドーピングすることによって、レンズ形成領域となるドーピング領域を形成することができる。これにより、ドーピング領域に含まれる不純物の濃度と、下地膜におけるドーピング領域が存在していない領域(すなわち、非ドーピング領域)に含まれる不純物の濃度とを調整することができるので、ドーピング領域(すなわち、レンズ形成領域)での金属酸化物の成膜速度が、非ドーピング領域(すなわち、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域)での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0051】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域(例えば、ドーピング領域)に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0052】
更には、ドーピング領域に含まれる不純物の濃度と非ドーピング領域に含まれる不純物の濃度とを調整することにより、ドーピング領域の屈折率が、非ドーピング領域の屈折率よりも大きくなるように調整することも可能である。これにより、マイクロレンズの下方に存在している部分に相当するドーピング領域が、該領域の屈折率よりも小さい屈折率を有する非ドーピング領域(すなわち、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分に相当する)によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0053】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程(b)は、下地膜にイオン注入を行うことにより、レンズ形成領域を形成する工程であることが好ましい。
【0054】
このようにすると、下地膜に、例えば、ビスマスイオン等のイオンを選択的にイオン注入することによって、レンズ形成領域となるイオン注入領域を形成することができる。これにより、イオン注入領域を構成する元素の組成比と、下地膜におけるイオン注入領域が存在していない領域(すなわち、非イオン注入領域)を構成する元素の組成比とを調整することができるので、イオン注入領域(すなわち、レンズ形成領域)での金属酸化物の成膜速度が、非イオン注入領域(すなわち、下地膜におけるレンズ形成領域が存在していない領域)での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0055】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、レンズ形成領域(すなわち、イオン注入領域)に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0056】
更には、イオン注入領域を構成する元素の組成比と非イオン注入領域を構成する元素の組成比とを調整することにより、イオン注入領域の屈折率が、非イオン注入領域の屈折率よりも大きくなるように調整することも可能である。これにより、マイクロレンズの下方に存在している部分に相当するイオン注入領域が、該領域の屈折率よりも小さい屈折率を有する非イオン注入領域(すなわち、下地膜におけるマイクロレンズが存在していない部分に相当する)によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0057】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程(b)は、下地膜に、基板におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることが好ましい。
【0058】
このようにすると、例えば、基板を構成する材料と下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、基板での金属酸化物の成膜速度が、下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0059】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、下地膜と比較して、開口部に露出されている基板、すなわち、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0060】
また、このようにすると、下地膜上に、開口部の内部を埋め込むように、金属酸化物よりなるマイクロレンズを形成することができるので、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、光導波口の役割を果たすことができる。
【0061】
更には、このようにすると、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整することができる。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0062】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法において、工程(a)は、基板上に第1の下地膜を形成した後、第1の下地膜上に第2の下地膜を形成することにより、第1の下地膜及び第2の下地膜よりなる下地膜を形成する工程であり、工程(b)は、第2の下地膜に、第1の下地膜におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部を形成する工程であることが好ましい。
【0063】
このようにすると、例えば、第1の下地膜を構成する材料と第2の下地膜を構成する材料とを適宜選択する、第1の下地膜を構成する元素の組成比と第2の下地膜を構成する元素の組成比とを適宜調整する、又は第1の下地膜に含まれる不純物の濃度と第2の下地膜に含まれる不純物の濃度とを適宜調整することにより、第1の下地膜での金属酸化物の成膜速度が、第2の下地膜での金属酸化物の成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0064】
このため、本発明に係るマイクロレンズの製造方法では、第2の下地膜と比較して、開口部に露出されている第1の下地膜、すなわち、レンズ形成領域上に、金属酸化物を優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。
【0065】
更には、このようにすると、例えば、マイクロレンズを構成する材料である金属酸化物と、第2の下地膜を構成する材料とを適宜選択することにより、金属酸化物の屈折率が、第2の下地膜の屈折率よりも大きくなるように調整することができる。これにより、金属酸化物における開口部の内部に存在している部分、すなわち、マイクロレンズの下方に存在している部分が、該部分の屈折率よりも小さい屈折率を有する第2の下地膜によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0066】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、同一基板上に、請求項9〜14に記載のマイクロレンズの製造方法によって製造されるマイクロレンズと容量素子とを備える半導体装置の製造方法であって、工程(c)は、同一工程にて、容量素子を構成する容量絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0067】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料(例えば、SBT等)を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを形成すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を形成することができる。
【0068】
このため、本発明に係る半導体装置の製造方法では、1度の金属酸化物の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を形成することができるため、半導体装置の製造コストの低減を図ると共に半導体装置の製造時間の削減を図ることができるので、CCDセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【0069】
本発明に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズを得ることができる。このため、マイクロレンズの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留りの向上を図ることができる。
【0070】
更には、マイクロレンズの形成の際に、マイクロレンズの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【0071】
また、本発明に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【0072】
また、本発明に係るマイクロレンズの製造方法によって製造されたマイクロレンズを備える半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0073】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0074】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図1(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図1(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【0075】
まず、図1(a) に示すように、プラズマCVD法により、シリコンよりなる基板100上に、膜厚が100nmであって酸化シリコンよりなる第1の下地膜101を形成する。続いて、スパッタ法により、第1の下地膜101上に、膜厚が50nmであって酸化イリジウムよりなる第2の下地膜102を形成する。続いて、リソグラフィーにより、第2の下地膜102上に、開口部を有するようにパターニングされたフォトレジスト103を形成する。
【0076】
次に、図1(b) に示すように、フォトレジスト103をマスクとして、第2の下地膜102に対してドライエッチングを行った後、フォトレジスト103を除去する。このようにして、第2の下地膜102に、第1の下地膜101におけるレンズ形成領域となる領域を露出させる開口部104を選択的に形成する。このとき、第1の下地膜101を露出させる開口部104は、基板100内に形成されたCCD固体撮像素子(図示せず)に対応するように形成されている。
【0077】
次に、図1(c) に示すように、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により、基板温度が300℃〜350℃の下、第2の下地膜101の上、並びに開口部104の底部及び側壁に、開口部104の内部を埋め込むように、SBT(Sr1 Bi2 Ta2 9 )よりなる金属酸化物膜105を成膜する。このようにして、開口部104に露出された第1の下地膜101、すなわち、レンズ形成領域上に、開口部104の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物層105bを得ると共に、金属酸化物層105b上に、SBTよりなるマイクロレンズ105aを得ることができる。ここで、可視光がSBTを透過する割合は100%であり、マイクロレンズ105aを構成する金属酸化物としてSBTを選択することにより、マイクロレンズ105aにおける可視光の透過率を100%に調整することができる。
【0078】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、開口部104に露出された第1の下地膜101上に、SBTよりなる金属酸化物膜105が優先的に成膜される理由について、以下に詳細に説明する。
【0079】
SBTの成膜反応では、反応温度が300℃〜350℃に調整されている場合、SBTの成膜速度は、SBTの原料が下地膜へ拡散される拡散速度ではなく、SBTが下地膜へ成膜する反応速度によって支配されている。すなわち、反応温度が300℃〜350℃に調整されている場合のSBTの成膜速度は、拡散律速ではなく、反応律速である。
【0080】
また、SBTが下地膜へ成膜する反応速度は、下地膜及び反応温度によって支配されている。具体的には、下地膜とは、例えば、下地膜を構成する材料、下地膜を構成する元素の組成比、又は下地膜に含まれる不純物の濃度等のことであり、反応温度とは、例えば、MOCVD法によるSBTの成膜反応の場合では、基板温度に相当する。
【0081】
このように、反応温度が300℃〜350℃に調整されている場合のSBTの成膜速度は、反応律速であり、SBTが下地膜へ成膜する反応速度によって支配されており、該反応速度は、下地膜等によって支配されている。このため、反応温度が300℃〜350℃に調整されている場合のSBTの成膜反応では、例えば、下地膜を構成する材料を適宜選択することにより、SBTの成膜速度を調整することができる。
【0082】
本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図1(a) に示すように、第1の下地膜101を構成する材料として酸化シリコンが選択されていると共に、第2の下地膜102を構成する材料として酸化イリジウムが選択されており、一般に、SBTが酸化シリコンへ成膜する反応速度は、SBTが酸化イリジウムへ成膜する反応速度よりも大きいので、第1の下地膜101でのSBTの成膜速度が、第2の下地膜102でのSBTの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0083】
このため、図1(c) に示すように、MOCVD法により、基板温度が300℃〜350℃の下、SBTよりなる金属酸化物膜105を成膜する際に、第2の下地膜102へのSBTの成膜反応と比較して、第1の下地膜101へのSBTの成膜反応が優先的に進行するため、開口部104に露出されている第1の下地膜101上に、SBTを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ105aを得ることができる。
【0084】
以上のように、本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ105aの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ105aを得ることができる。このため、マイクロレンズ105aの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【0085】
更には、マイクロレンズ105aの形成の際に、マイクロレンズ105aの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【0086】
以下に、本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【0087】
図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置1は、基板100、CCD固体撮像素子(図示せず)、第1の下地膜101、第2の下地膜102、金属酸化物膜105(マイクロレンズ105a及び金属酸化物層105bを含む)を備えている。
【0088】
具体的には、図2に示すように、シリコンよりなる基板100内には、CCD固体撮像素子(図示せず)が形成されている。また、基板100上には、酸化シリコンよりなる第1の下地膜101及び酸化イリジウムよりなる第2の下地膜102が下から順に形成されており、第2の下地膜102には、第1の下地膜101を露出させる開口部(104)が形成されている。このとき、第1の下地膜101を露出させる開口部(104)は、基板100内に形成されたCCD固体撮像素子に対応するように形成されている。
【0089】
第2の下地膜102の上、並びに開口部(104)の側面及び底面には、開口部(104)の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物膜105が形成されている。このようにして、開口部(104)に露出されている第1の下地膜101上には、開口部(104)の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物層105bが形成されていると共に、金属酸化物層105b上には、SBTよりなるマイクロレンズ105aが形成されている。
【0090】
以上のように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ105aを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【0091】
また、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ105aを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【0092】
更には、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置によると、図2に示すように、金属酸化物膜105における、マイクロレンズ105aの下方に存在している部分、すなわち、開口部(104)の内部に存在している部分である金属酸化物層105bが、光導波口の役割を果たすことができる。
【0093】
このため、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ105aによって集光された光が、光導波口105bを通過して、CCD固体撮像素子へ入射することができるため、CCD固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。このように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置では、開口部を持たない下地膜上に、マイクロレンズが形成されている場合と比較して、CCD固体撮像素子に効率良く光を導くことができる。
【0094】
尚、本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、酸化イリジウムよりなる第2の下地膜102とシリコンよりなる基板100との間に、酸化シリコンよりなる第1の下地膜101を形成しているが、本発明はこれに限定されることはない。
【0095】
例えば、シリコンよりなる基板100上に、第1の下地膜101を介在させることなく、酸化イリジウムよりなる第2の下地膜102を直接形成しても良い。
【0096】
このようにすると、シリコンよりなる基板100へのSBTの成膜速度は、酸化イリジウムよりなる第2の下地膜102へのSBTの成膜速度よりも大きいため、基板100を露出させる開口部104の形成領域上に、SBTよりなる金属酸化物膜105を優先的に成膜させることができるので、本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法と同様の効果を得ることができる。
【0097】
尚、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置では、金属酸化物層105bは、前述したように、光導波口の役割を果たしている。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、金属酸化物層105bを構成する材料が、第2の下地膜102を構成する材料の屈折率よりも大きくなるように適宜選択することにより、更なる効果を図ることができる。
【0098】
具体的には、このようにすると、金属酸化物層105bは、金属酸化物層105bの屈折率よりも小さい屈折率を有する第2の下地膜102によって囲まれているので、光導波口ではなく光導波路の役割を果たすことができる。
【0099】
これにより、マイクロレンズ105aによって集光された光が、光導波口105bよりも優れた集光率を有する光導波路を通過して、CCD固体撮像素子へ入射することができるため、CCD固体撮像素子により一層効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【0100】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図3(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図3(a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【0101】
まず、図3(a) に示すように、プラズマCVD法により、シリコンよりなる基板200上に、膜厚が700nmであって酸化シリコンよりなる第1の下地膜201を形成する。続いて、スパッタ法により、第1の下地膜201上に、膜厚が50nmであって白金よりなる第2の下地膜202を形成する。続いて、リソグラフィーにより、第2の下地膜202上に、開口部を有するようにパターニングされたフォトレジスト203を形成する。
【0102】
次に、図3(b) に示すように、フォトレジスト203をマスクとして、第2の下地膜202及び第1の下地膜201に対してドライエッチングを行った後、フォトレジスト203を除去する。このようにして、第1の下地膜201及び第2の下地膜202に、基板200を露出させる開口部204を選択的に形成する。このとき、開口部204は、基板200内に形成されたCCD固体撮像素子(図示せず)に対応するように形成されている。
【0103】
ここで、開口部204の形成は、必ずしも基板200を露出させるように行う必要はなく、充分に深い開口部204であれば良い。充分に深い開口部204とは、開口部204の上端における開口径Aと開口部204の深さBとの比であるB/Aが、1以上を満たすように調整された開口部204のことを言う。本実施形態では、B/Aが約2.5となるように開口部204が形成されており、これにより、後述するように、次工程であるSBTの成膜工程の際に、開口部204の形成領域上に、SBTを優先的に成膜させることができる。
【0104】
次に、図3(c) に示すように、MOCVD法により、基板温度が300℃〜350℃の下、第2の下地膜202の上、並びに開口部204の底部及び側壁に、開口部204の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物膜205を成膜する。このようにして、開口部204の形成領域、すなわち、レンズ形成領域上に、開口部204の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物層205bを得ると共に、金属酸化物層205b上に、SBTよりなるマイクロレンズ205aを得ることができる。
【0105】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、開口部204の形成領域上に、SBTよりなる金属酸化物膜205が優先的に成膜される理由について、以下に詳細に説明する。
【0106】
本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図3(b) に示すように、開口部204の深さが深い(具体的には、750nm)ため、図3(c) に示すように、開口部204の内部へのSBTの成膜の際に、SBTに応力が加わるので、開口部204の内部でのSBTの成膜速度が上昇することが予想される。
【0107】
このため、開口部204の形成領域でのSBTの成膜速度が、第2の下地膜202における開口部204の形成領域が存在していない領域でのSBTの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0108】
したがって、本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、第2の下地膜202における開口部204の形成領域が存在していない領域でのSBTの成膜反応と比較して、開口部204の形成領域でのSBTの成膜反応が優先的に進行するため、図3(c) に示すように、開口部204の形成領域上に、SBTを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ205aを得ることができる。
【0109】
このように、本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、開口部204の内部へのSBTの成膜の際に、SBTに加わる応力を利用することにより、開口部204の形成領域上に、SBTを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ205aを得ることができる。
【0110】
以上のように、本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ205aの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ205aを得ることができる。このため、マイクロレンズ205aの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【0111】
更には、マイクロレンズ205aの形成の際に、マイクロレンズ205aの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【0112】
以下に、本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構造を示すSEM断面写真である。
【0113】
図4に示すように、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置2は、基板200、CCD固体撮像素子(図示せず)、第1の下地膜201、第2の下地膜202、金属酸化物膜205(マイクロレンズ205a及び金属酸化物層205bを含む)を備えている。
【0114】
具体的には、図4に示すように、シリコンよりなる基板200内には、CCD固体撮像素子(図示せず)が形成されている。また、基板200上には、酸化シリコンよりなる第1の下地膜201及び白金よりなる第2の下地膜202が下から順に形成されており、第1の下地膜201及び第2の下地膜202には、所望の深さ(例えば、750nm)を有する開口部(204)が形成されている。このとき、開口部(204)は、基板200内に形成されたCCD固体撮像素子に対応するように形成されている。
【0115】
第2の下地膜202の上、並びに開口部(204)の側面及び底面には、開口部(204)の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物膜205が形成されている。このようにして、開口部(204)の形成領域上には、開口部(204)の内部を埋め込むように、SBTよりなる金属酸化物層205bが形成されていると共に、金属酸化物層205b上には、SBTよりなるマイクロレンズ205aが形成されている。
【0116】
以上のように、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ205aを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【0117】
また、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ205aを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【0118】
更には、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置によると、図4に示すように、金属酸化物膜205における、マイクロレンズ205aの下方に存在している部分、すなわち、開口部(204)の内部に存在している部分である金属酸化物層205bは、SBTよりなる金属酸化物層205bの屈折率よりも小さい屈折率を有する酸化シリコンよりなる第1の下地膜201によって囲まれているので、金属酸化物層205bにおける第1の下地膜201によって囲まれている部分が、光導波路の役割を果たすことができる。
【0119】
このため、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ205aによって集光された光が、光導波路205bを通過して、CCD固体撮像素子へ入射することができるため、CCD固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【0120】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図5(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図5(a) 〜(c) は、本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【0121】
まず、図5(a) に示すように、プラズマCVD法により、シリコンよりなる基板300上に、膜厚が100nmであって酸化シリコンよりなる下地膜301を形成する。続いて、リソグラフィーにより、下地膜301上に、開口部303を有するようにパターニングされたフォトレジスト302を形成する。
【0122】
次に、図5(b) に示すように、イオン注入により、フォトレジスト302をマスクとして、開口部303に露出された下地膜301に対してビスマスイオンを注入した後、フォトレジスト302を除去する。このようにして、下地膜301に、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域304を選択的に形成する。このとき、イオン注入領域304は、基板300内に形成されたCCD固体撮像素子(図示せず)に対応するように形成されている。
【0123】
次に、図5(c) に示すように、MOCVD法により、基板温度が300℃〜350℃の下、下地膜301及びイオン注入領域304上に、SBTよりなる金属酸化物膜305を成膜する。このようにして、イオン注入領域304、すなわち、レンズ形成領域上に、SBTよりなるマイクロレンズ305aを得ることができる。
【0124】
ここで、レンズ形成領域、すなわち、イオン注入領域304上に、SBTよりなる金属酸化物膜305が優先的に成膜される理由について、以下に簡単に説明する。
【0125】
前述したように、反応温度が300℃〜350℃に調整されている場合のSBTの成膜反応では、例えば、下地膜を構成する元素の組成比を適宜調整することにより、SBTの成膜速度を調整することができる。
【0126】
本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、図5(b) に示すように、酸化シリコンよりなる下地膜301に、ビスマスイオンを選択的にイオン注入することによって、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域304を形成する。これにより、イオン注入領域304を構成する元素の組成比と、下地膜301におけるイオン注入領域304が存在していない領域(すなわち、非イオン注入領域)を構成する元素の組成比とを調整することができる。
【0127】
一般に、SBTが酸化ビスマスシリコンへ成膜する反応速度は、SBTが酸化シリコンへ成膜する反応速度よりも大きい。このように、イオン注入領域304を構成する元素の組成比と非イオン注入領域を構成する元素の組成比とを適宜調整することにより、イオン注入領域304でのSBTの成膜速度が、非イオン注入領域でのSBTの成膜速度よりも大きくなるように調整することができる。
【0128】
このため、図5(c) に示すように、MOCVD法により、基板温度が300℃〜350℃の下、SBTよりなる金属酸化物膜305を成膜する際に、下地膜301におけるイオン注入領域304が存在していない領域へのSBTの成膜反応と比較して、イオン注入領域304へのSBTの成膜反応が優先的に進行するため、イオン注入領域304上に、SBTを優先的に成膜させることができるので、所望の形状を有するマイクロレンズ305aを得ることができる。
【0129】
以上のように、本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によると、マイクロレンズ305aの形成の際に、従来のように、エッチバックを行うことなく、所望の形状を有するマイクロレンズ305aを得ることができる。このため、マイクロレンズ305aの形成の際に、パーティクルが殆ど発生しないので、マイクロレンズの歩留まりの向上を図ることができる。
【0130】
更には、マイクロレンズ305aの形成の際に、マイクロレンズ305aの表面に荒れが発生しないため、従来のように、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理を行う必要がないので、マイクロレンズの製造コストの低減を図ると共にマイクロレンズの製造時間の削減を図ることができる。
【0131】
以下に、本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によって製造された、マイクロレンズを備える半導体装置について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【0132】
図6に示すように、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置3は、基板300、CCD固定撮像素子(図示せず)、下地膜301、イオン注入領域304、及び金属酸化物膜305(マイクロレンズ305aを含む)を備えている。
【0133】
具体的には、図6に示すように、シリコンよりなる基板300内には、CCD固体撮像素子(図示せず)が形成されている。また、基板300上には、酸化シリコンよりなる下地膜301及び酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域304が形成されている。このとき、イオン注入領域304は、基板300内に形成されたCCD固体撮像素子に対応するように形成されている。また、下地膜301及びイオン注入領域304上には、SBTよりなる金属酸化物膜305が形成されている。このようにして、イオン注入領域304上には、SBTよりなるマイクロレンズ305aが形成されている。
【0134】
以上のように、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズに対してエッチバックが施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ305aを実現することができるため、マイクロレンズに由来するパーティクルが殆ど発生しないので、高い信頼性を有する半導体装置を提供することができる。
【0135】
また、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置によると、マイクロレンズの表面荒れを除去するための熱処理が施されることなく、所望の形状を有するマイクロレンズ305aを実現することができるため、半導体装置の歩留まりを低下させることなく、熱によるダメージに敏感な微細回路を備える半導体装置を提供することができるので、半導体装置の微細化に対応することができる。
【0136】
更には、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置によると、図6に示すように、マイクロレンズ305aの下方に存在している部分、すなわち、酸化ビスマスシリコンよりなるイオン注入領域304は、酸化ビスマスシリコンの屈折率よりも小さい屈折率を有する酸化シリコンよりなる下地膜301によって囲まれているので、光導波路の役割を果たすことができる。
【0137】
このため、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置では、マイクロレンズ305aによって集光された光が、光導波路304を通過して、CCD固体撮像素子へ入射することができるため、CCD固体撮像素子に効率良く光を導くことができるので、半導体装置の微細化により一層対応することができる。
【0138】
尚、本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法では、下地膜301に、ビスマスイオンを選択的にイオン注入することにより、イオン注入領域304でのSBTの成膜速度が、非イオン注入領域でのSBTの成膜速度よりも大きくなるように調整することにより、イオン注入領域304に、SBTよりなる金属酸化物膜305を優先的に成膜しているが、本発明はこれに限定されることはない。
【0139】
例えば、下地膜301に、例えば、ニッケル等の触媒材料を選択的にドーピングすることにより、ドーピング領域でのSBTの成膜速度が、非ドーピング領域でのSBTの成膜速度よりも大きくなるように調整することにより、ドーピング領域に、SBTよりなる金属酸化物膜305を優先的に成膜することができる。
【0140】
尚、本発明の第1〜第3の実施形態に係る半導体装置では、基板上に、マイクロレンズだけでなく、更に、容量素子を備えるように構成されていても良い。
【0141】
このようにすると、マイクロレンズ及び容量素子における容量絶縁膜を構成する金属酸化物として、高い屈折率を有し且つ高い誘電率を有する強誘電体材料(例えば、SBT等)を選択することにより、高い屈折率を有するマイクロレンズを実現すると共に高い誘電率を有する容量絶縁膜を実現することができる。
【0142】
このため、本発明の第1〜第3の実施形態に係る半導体装置では、1度の金属酸化物膜の成膜工程によって、所望の特性を有するマイクロレンズ及び容量絶縁膜を実現することができるので、CCDセンサと誘電体メモリとが混載された半導体装置を容易に提供することができる。
【0143】
また、本発明の第1〜第3の実施形態に係る半導体装置では、基板(100、200及び300)と第1の下地膜(101、201及び301)との間に、例えば、薄膜等が介在されるように構成されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【0144】
本発明は、マイクロレンズの形成の際に発生する、パーティクル及びマイクロレンズの表面荒れを防止することができるので、マイクロレンズを備える半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0145】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置の構造を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置のSEM断面写真である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係るマイクロレンズを備える半導体装置の構造を示す断面図である。
【図7】従来技術に係るマイクロレンズの製造方法を示す要部工程断面図である。
【符号の説明】
【0146】
1、2、3 半導体装置
100、200、300 基板
101、201 第1の下地膜
301 下地膜
102、202 第2の下地膜
103、203、302 フォトレジスト
104、204、303 開口部
304 イオン注入領域
105、205、305 金属酸化物膜
105a、205a、305a マイクロレンズ
105b、205b 金属酸化物層
A 開口径
B 深さ
400 基板
401 塗布膜
401a マイクロレンズ
402 レジストパターン
402a リフローレジストパターン





























 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013