專利名稱：微型透鏡的制造方法、固體攝像元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型透鏡的制造方法、固體攝像元件及其制造方法，特別涉及用于各種光學(xué)裝置等的微型透鏡的制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
微型透鏡(包括微型透鏡陣列)，設(shè)在例如固體攝像元件或液晶顯示裝置等光學(xué)裝置上。例如，當(dāng)在固體攝像元件上形成微型透鏡時，一般，在最上層形成彩色抗蝕劑這樣的有機(jī)膜，采用熱回流法形成透鏡。
但是，有機(jī)膜存在不耐熱的問題。具有耐熱性的微型透鏡有多種有利的應(yīng)用。例如，在采用有機(jī)膜在固體攝像元件上形成微型透鏡中，在工序中途形成透鏡，難于使透鏡接近各光電二極管，但如果采用無機(jī)膜，就能夠接近。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題而提出的，其目的是提供一種能夠形成耐熱的微型透鏡的制造方法、具有耐熱的微型透鏡的固體攝像元件的制造方法及固體攝像元件。
為解決上述問題，本發(fā)明的微型透鏡的制造方法，其特征在于，包括在基板上形成具有透光性的無機(jī)膜的工序；在與透鏡形成位置對應(yīng)的上述無機(jī)膜上的位置上，形成抗蝕劑膜的工序；蝕刻上述無機(jī)膜上的未形成上述抗蝕劑膜的部分的工序；去除殘存的上述抗蝕劑膜的工序；對通過去除上述抗蝕劑膜的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜照射惰性氣體離子的工序。
在本發(fā)明的制造方法中，首先，在基板上形成無機(jī)膜?；?，例如也可以是各種半導(dǎo)體基板。此時，各種半導(dǎo)體基板，也可以是已經(jīng)形成光電二極管等的。無機(jī)膜具有透光性，作成透鏡進(jìn)行加工。另外，在基板上形成無機(jī)膜的工序，例如也可以包括在上述基板上堆積硅氮化膜或硅氧化膜的工序。然后，在上述無機(jī)膜上的各透鏡形成位置上形成抗蝕劑膜?？刮g劑膜，可以由正極型抗蝕劑材料形成，也可以由負(fù)極型材料形成。
其后，蝕刻上述無機(jī)膜的未形成抗蝕劑膜的部分。蝕刻，可以是濕法蝕刻，也可以是干法蝕刻。然后去除殘存的抗蝕劑膜。如此，在與各透鏡形成位置對應(yīng)的位置上形成凸部，在透鏡形成位置之間形成凹部。然后，實(shí)施蝕刻，相對于去除抗蝕劑膜的帶凹凸的基板，照射惰性氣體離子。惰性氣體離子，例如可以包含氬離子。以切斷無機(jī)膜的表面原子或分子的鍵，允許照射方向的以外的原子或分子的再鍵合的方式，調(diào)整惰性氣體離子的運(yùn)動能量。
如果采用本發(fā)明，在工序中，在各透鏡形成位置上形成凸部，通過照射惰性氣體離子，配置在該凸部的上面周圍(邊緣)的原子或分子向照射方向移動。如此，凸部的上面周圍的原子或分子向凹部周圍(底部的邊緣)移動，可以說凸部的上面周圍塌落。如此，各凸部的周圍圓形化，能夠得到透鏡形狀。在本發(fā)明中，由于采用無機(jī)膜形成透鏡，所以能夠在半導(dǎo)體制造工序中途形成。此外，由于通過照射惰性氣體離子，使凸部上面周圍的原子或分子向凹部周圍移動，因此不那么需要微細(xì)加工，也能夠容易使透鏡間隔接近。
此外，作為本發(fā)明的一方案，也可以再包括對通過照射上述惰性氣體離子的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜堆積具有透光性的無機(jī)膜的工序。該工序，可以在照射惰性氣體離子工序后立即進(jìn)行，也可以在經(jīng)過其他工序后進(jìn)行。堆積無機(jī)膜的工序，也可以采用例如CVD法。無機(jī)膜，可以是硅氮化膜，也可以是硅氧化膜。如果采用本方式，在上述蝕刻的工序，不那么需要微細(xì)加工，也能夠容易使透鏡間隔接近。此外，由于能夠降低上述蝕刻工序中的微細(xì)加工的程度，因此在該工序和照射上述惰性氣體離子的工序之間設(shè)置其他工序的情況下，能夠簡化其作業(yè)。
此外，本發(fā)明的固體攝像元件的制造方法，其特征在于，包括在形成多個光電二極管的基板上形成具有透光性的無機(jī)膜的工序；在與各光電二極管對應(yīng)的上述無機(jī)膜上的位置上，形成抗蝕劑膜的工序；蝕刻上述無機(jī)膜上的未形成上述抗蝕劑膜的部分的工序；去除殘存的上述抗蝕劑膜的工序；對通過去除上述抗蝕劑膜的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜，照射惰性氣體離子的工序。
在以往方法中，在固體攝像元件上形成彩色濾光片等后，在最上層形成微型透鏡(單片微型透鏡)，但如果采用本發(fā)明，由于采用無機(jī)膜，所以能夠在制造工序中途形成透鏡。此外，如此，能夠使光電二極管和透鏡的距離接近。此外，通過照射惰性氣體離子，由于使凸部上面周圍原子或分子向凹部周圍移動，因此不那么需要微細(xì)加工，也能夠容易使透鏡間隔接近。
此外，本發(fā)明的固體攝像元件，利用上述方法制造。如果采用本發(fā)明，能夠縮短各光電二極管和透鏡的距離，此外能夠縮短透鏡的間隔。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的固體攝像元件的制造工序的固體攝像元件的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的固體攝像元件的制造工序(圖1所示工序的繼續(xù))的固體攝像元件的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的固體攝像元件的制造工序的固體攝像元件的剖面圖。
圖中10-P型硅基板，12-金屬膜，14-第1透鏡基材層(透光性無機(jī)膜)，16-抗蝕劑膜，18-凹部，20-凸部，20a-角部，20b-上面、20c-側(cè)面、20d-曲率部、22-第2透鏡基材層(透光性無機(jī)膜)。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的一實(shí)施方式。
圖1及圖2，是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的固體攝像元件的制造方法的圖。在上述圖中，按工序順序表示制造工序中途的固體攝像元件基板的剖面圖。
在本實(shí)施方式的方法中，首先，如該圖(A)所示，準(zhǔn)備作為形成微型透鏡的對象的基板。該基板，可以是硅晶圓本身，也可以是經(jīng)過一道或多道半導(dǎo)體制造工序的基板。此處，決定采用在P型硅基板10的部分表面上形成金屬膜12的基板。
下面，如該圖(B)所示，在該圖(A)所示的基板上堆積第1透鏡基材層14。第1透鏡基材層14是作為微型透鏡的一部(或全部)加工的，是具有透光性質(zhì)，即是由具有透光型的無機(jī)材料構(gòu)成的薄膜。這里，決定采用硅氮化膜，但也可以采用硅氧化膜等其他具有透光性的無機(jī)膜。第1透鏡基材層14，可以采用CVD(Chemical Vapor Deposition)法、PVD(PhysicalVapor Deposition)法等各種成膜技術(shù)堆積成膜。
下面，如該圖(C)所示，至少在要形成透鏡的位置上形成掩模。掩模的尺寸小于所需透鏡的尺寸。此處，在第1透鏡基材層14上涂布抗蝕劑后，通過曝光形成圖形，在與透鏡對應(yīng)的位置的周圍形成未形成抗蝕劑膜16的部分，在其他區(qū)域形成抗蝕劑膜16。如此形成圖形的抗蝕劑膜16，可以由正極型抗蝕劑形成，也可以由負(fù)極型抗蝕劑形成。
下面，如該圖(D)所示，對如此形成抗蝕劑膜16的基板實(shí)施蝕刻。蝕刻，可以是干蝕刻，也可以是濕蝕刻。蝕刻量，最好按第1透鏡基材層14的膜厚度范圍進(jìn)行。蝕刻量，可以根據(jù)所需透鏡的高度確定。如此，在第1透鏡基材層14，形成被凹部18圍住的凸部20。下面，如圖2(E)所示，去除抗蝕劑膜16。如此，露出凸部20的上面20b。
然后，對如上述那樣在透鏡周圍實(shí)施蝕刻、再去除抗蝕劑膜16的基板，照射惰性氣體離子。該惰性氣體離子的照射是為削掉凸部20的角部20a而實(shí)施的。此處，惰性氣體離子決定采用氬離子，但也可與照射其他惰性氣體離子。在對基板照射氬離子的時候，也可以采用東京應(yīng)化工業(yè)株式會社制的離子流蝕刻裝置，生成氬等離子體，通過對該等離子體施加電場，使氬離子照射(撞擊)在基板上。此時，以切斷第1透鏡基材層14的表面原子或分子的鍵，允許照射方向之外的原子或分子的再鍵合的方式(以表面原子或分子只在凹部18周圍的附近移動的方式)，調(diào)整氬離子的運(yùn)動能的大小。
該圖(F)表示經(jīng)過該惰性氣體離子的照射工序的基板的剖面。如該圖所示，削去凸部20的角部20a，該削去的部分移動到側(cè)面20c及凹部18的周圍。如此，由無機(jī)膜構(gòu)成的凸部20，所謂塌落地在凸部20的上面邊緣部形成曲率部20d，凸部20加工成透鏡狀。正好利用本工序得到熱回流有機(jī)膜的形狀。
然后，如該圖(G)所示，在如此加工的第1透鏡基材層14上，再次堆積第2透鏡基材層22。第2透鏡基材層22是作為微型透鏡的一部分加工的，是由具有透光性的無機(jī)材料構(gòu)成的薄膜。此處決定采用硅氮化膜，但也可以是硅氧化膜等其他具有透光性的無機(jī)膜。第2透鏡基材層22，也可以采用CVD法、PVD法等各種成膜技術(shù)堆積。
在惰性氣體離子的照射工序和第2透鏡基材層22的堆積工序的之間，也可以設(shè)置其他工序。例如，也可以設(shè)置在凸部20及凹部18以外的地方形成金屬膜等的工序。在本實(shí)施方式中，通過堆積第2透鏡基材層22，能得到最終的透鏡形狀，在中途的第1透鏡基材層14的階段，由于凹部18的寬度不那么窄化，因此具有容易從凹部18去除不需要的金屬膜等的效果。此外，由于不那么減窄凹部18，所以不需要微細(xì)加工，就能夠縮小透鏡間隔。另外，在形成金屬膜的時候，還能夠?qū)⒌?透鏡基材層22兼作該金屬膜的鈍化膜(保護(hù)膜)。
另外，此處，通過層疊第1透鏡基材層14和第2透鏡基材層22，得到微型透鏡，但也可以只通過第1透鏡基材層14得到微型透鏡。此時，在圖1(D)中，通過縮小實(shí)施蝕刻的寬度，增加圖2(F)中的惰性氣體離子的照射量，能夠縮小透鏡間隔。
圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的固體攝像元件的制造方法的圖。在該圖中，表示陣列配置微型透鏡的固體攝像元件的制造工序。在本實(shí)施方式中，首先如該圖(A)所示，通過對具有透光性的無機(jī)膜(第1透鏡基材層)有選擇地實(shí)施蝕刻，在各透鏡形成位置的周圍形成凹部18，由此，在透鏡形成位置上形成凸部20(與圖2(E)對應(yīng))。然后，如該圖(B)所示，照射惰性氣體離子，使各凸部20的角部圓形化，形成曲率部20d(與圖2(F)對應(yīng))。另外，如該圖(C)所示，在如此得到的基板上，再次堆積具有透光性的無機(jī)膜(第2透鏡基材層)(與圖2(G)對應(yīng))。如此，能夠得到由具有透光性的無機(jī)膜形成的、具有耐熱性的微型透鏡。
如果采用上述實(shí)施方式，由于采用無機(jī)膜形成微型透鏡，因此能夠形成為耐熱的微型透鏡。結(jié)果，能夠?qū)π纬晌⑿屯哥R后的基板，再次實(shí)施各種半導(dǎo)體工序。此外，由于能夠通過照射惰性氣體離子，使鍵合在凸部的上面邊緣部的原子或分子向照射方向移動、再鍵合，可以說使無機(jī)膜的構(gòu)成原子或分子塌落(因?yàn)槟軌虿幌魅?，所以能夠抑制加工凹部18及凸部20的微細(xì)程度，具有容易使透鏡間隔接近的效果。此外，在通過層疊第1透鏡基材層14和第2透鏡基材層22，得到透鏡形狀的時候，能夠進(jìn)一步抑制加工凹部18及凸部20的微細(xì)程度。
另外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。例如，微型透鏡的制造工序不限定于上述的工序，也可以根據(jù)需要，在各工序之間插入其他工序。此外，本發(fā)明，不只是用于固體攝像元件的微型透鏡的制造，也可用于液晶顯示裝置等其他光學(xué)裝置具備的微型透鏡的制造。
權(quán)利要求
1.一種微型透鏡的制造方法，其特征在于，包括在基板上形成具有透光性的無機(jī)膜的工序；在與透鏡形成位置對應(yīng)的上述無機(jī)膜上的位置形成抗蝕劑膜的工序；蝕刻上述無機(jī)膜上的未形成上述抗蝕劑膜的部分的工序；去除殘存的上述抗蝕劑膜的工序；對通過去除了上述抗蝕劑膜的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜，照射惰性氣體離子的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的微型透鏡的制造方法，其特征在于，形成上述無機(jī)膜的工序，包括在上述基板上堆積硅氮化膜或硅氧化膜的工序。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微型透鏡的制造方法，其特征在于，上述惰性氣體離子包含氬離子。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的微型透鏡的制造方法，其特征在于，還包括對通過照射上述惰性氣體離子的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜，堆積具有透光性的無機(jī)膜的工序。
5.一種固體攝像元件的制造方法，其特征在于，包括在形成有多個光電二極管的基板上形成具有透光性的無機(jī)膜的工序；在與各光電二極管對應(yīng)的上述無機(jī)膜上的位置形成抗蝕劑膜的工序；蝕刻上述無機(jī)膜上的未形成上述抗蝕劑膜的部分的工序；去除殘存的上述抗蝕劑膜的工序；對通過去除了上述抗蝕劑膜的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜，照射惰性氣體離子的工序。
6.一種固體攝像元件，其特征在于利用權(quán)利要求5所述的方法制造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠形成耐熱的微型透鏡的微型透鏡的制造方法、具有該耐熱的微型透鏡的固體攝像元件及固體攝像元件的制造方法。該微型透鏡的制造方法包括在基板上形成具有透光性的無機(jī)膜的工序、在與透鏡形成位置對應(yīng)的上述無機(jī)膜上的位置形成抗蝕劑膜的工序、蝕刻上述無機(jī)膜上的未形成上述抗蝕劑膜的部分的工序、去除殘存的上述抗蝕劑膜的工序、對通過去除上述抗蝕劑膜的上述蝕刻而形成圖形的無機(jī)膜照射惰性氣體離子的工序(F)。
文檔編號H01L27/14GK1616990SQ200410087989
公開日2005年5月18日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者竹川一之, 松井良次, 山田哲也, 今井勉, 甲斐誠二, 田中友子 申請人:三洋電機(jī)株式會社