CN1484318A - 固体摄像装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种即使在光学透镜和固体摄像元件一体化形成时，也能获得高度聚光能力的固体摄像装置。该固体摄像装置具备光学透镜、包含微型透镜的固体摄像元件、以及在光学透镜和固体摄像元件的微型透镜之间形成的树脂层。这样，即使在固体摄像元件和光学透镜之间形成树脂层，也能使来自树脂层入射于微型透镜的光发生折射。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄像装置及其制造方法，特别涉及包含具有光电转换功能的固体摄像元件的固体摄像装置及其制造方法。
背景技术
具备光电转换功能的固体摄像元件的固体摄像装置由来已久。图21就是表示以往的固体摄像装置的整体结构的简图。图22是图21所示的以往的固体摄像装置的固体摄像元件的截面图。首先，参照图21及图22，对以往的固体摄像装置的构造加以说明。
以往的固体摄像装置如图21所示，在固体摄像元件103的上方，通过折射率为1的空气层105设有用于聚集来自被摄物反射光的光学透镜104。
固体摄像元件103的具体构造如图22所示，在Si基板106的规定区域形成有将入射光转换为信号电荷的光电转换功能的受光部107。在形成了受光部107的Si基板106上形成层间绝缘膜108。在层间绝缘膜108上的规定区域形成遮光膜109。该遮光膜109具有防止光入射在规定区域的功能。而且，还形成了层间绝缘膜110，使之覆盖遮光膜109及层间绝缘膜108。在层间绝缘膜110上形成具有向上凸的凸部111a和平坦部111b的树脂膜111。该树脂膜111具有约1.5的折射率。而且，树脂膜111的凸部111a具有聚集光的微形透镜的功能。即，通过光学透镜104(参照图21)入射在空气层105上的光在树脂膜111上的折射率(约1.5)比在空气层105上的折射率(1.0)大，所以在树脂膜111的凸部111a的表面向内侧折射。因此，入射在树脂膜111凸部111a上的光聚集在受光部107。
近年来，伴随固体摄像装置所搭载的便携仪器等的小型化，要求固体摄像元件的小型化。但是，如图21所示的以往的固体摄像装置，由于隔着空气层105分别设有固体摄像元件103和光学透镜104，所以很难使具有固体摄像元件103和光学透镜104的固体摄像装置小型化。
为谋求固体摄像装置的小型化，以往曾提出将固体摄像元件和光学透镜隔着树脂层粘接，使固体摄像元件和光学透镜一体化的固体摄像装置。
但是，在上述以往提出的固体摄像装置中，为了粘接固体摄像元件和光学透镜，使用了折射率约1.5的树脂层。这时，即使在固体摄像元件上形成具有以往的微型透镜功能的折射率约1.5的树脂膜，由于作为粘接剂的树脂层的折射率(约1.5)和具有微型透镜功能的树脂膜的折射率(约1.5)大致相同，所以很难将来自树脂层入射于作为微型透镜的树脂膜的光折射。因此，在以往提出的固体摄像装置中，在固体摄像元件上没有形成微型透镜，而是隔着作为粘接剂的树脂层将固体摄像元件和光学透镜粘接。其结果是，存在光学透镜和固体摄像元件一体化后，难以获得具有高度聚光能力的固体摄像装置的问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供具有高度聚光能力的固体摄像装置。
本发明第1部分的固体摄像装置具备光学透镜、包含微型透镜的固体摄像元件及在光学透镜和固体摄像元件的微型透镜之间形成的树脂层。本发明的树脂层不仅是有机系的高分子，还包含无机SOG及Si系高分子等的广义概念。
如上所述，此第1部分的固体摄像装置的在光学透镜和固体摄像元件之间形成树脂层的构造中，由于将微型透镜设在固体摄像元件上，所以只要使该微型透镜能够折射来自树脂层的光，即使在固体摄像元件和光学透镜之间形成树脂层，也能将来自树脂层入射于微型透镜的光折射。这样，可将来自树脂层入射于微型透镜的光聚集。其结果是能得到具有高度聚光能力的固体摄像装置。
在上述第1部分的固体摄像装置中，光学透镜和固体摄像元件的微型透镜最好通过树脂层一体化形成。若是这样的构成，则与光学透镜和固体摄像元件的微型透镜分别形成时相比，可抑制固体摄像装置厚度的增大，能谋求固体摄像装置的小型化。
在上述第1部分的固体摄像装置中，固体摄像元件的微型透镜最好具有比树脂层大的折射率。若是这样的构成，则能使来自树脂层入射于微型透镜的光向内侧折射，易于将光聚集于受光部。
在上述第1部分的固体摄像装置中，固体摄像元件的微型透镜最好包含具有向上凸的形状的第1膜和形成于第1膜上的反映出第1膜的向上凸的形状的向上凸的第2膜。若是这样的构成，在第2膜具有树脂层折射率和第1膜折射率之间的中间折射率时，可由第2膜缓和树脂层和第1膜之间的折射率差。这样可抑制因折射率差大而造成的来自树脂层入射于第1膜的光的反射量增大，并能抑制聚光效率的降低。
在上述微型透镜的包含第1膜和第2膜的构成中，第1膜和第2膜最好由具有相同折射率的材料形成。若是这样的构成，则易于抑制第1膜和第2膜之间的折射率差的产生，并能抑制在第1膜和第2膜之间的界面的光反射。
上述情况下，第1膜和第2膜最好由SiN膜形成。若是这样的构成，则可抑制在第1膜和第2膜之间的界面的光反射，同时能得到折射率比树脂层更大的微型透镜。
在上述微型透镜的包含第1膜和第2膜的构成中，第1膜的向上凸的形状最好以规定间隔形成多个，第2膜的向上凸的形状也形成多个，使第1膜的间隙埋入。若是这样的构成，则第2膜毗连的向上凸的边界部就形成无规定间隔而直接连接的结构，与第1膜的具有微型透镜功能的区域相比，增加了第2膜的具有微型透镜功能的区域，这样可提高聚光效率。
上述情况下，第2膜毗连的向上凸的形状的边界部最好实质上不包含平坦的区域而连接。若是这样的构成，与第2膜毗连的向上凸的形状的边界部不具有将光聚集在受光部功能的实质上包含平坦的区域的情况不同，可抑制在第2膜毗连的向上凸的形状的边界部产生不能聚集的光。这样，与在第2膜毗连的向上凸的形状的边界部实质上包含平坦的区域的情况相比，能进一步提高聚光效率。
在形成上述第2膜使第1膜的间隙埋入的构成中，毗连的第2膜的向上凸的形状的边界部最好具有10nm以上的厚度。若是这样的构成，则能有效抑制水分从第2膜毗连的向上凸的形状的边界部渗入。这样，可提高固体摄像装置的耐湿性。此外，由于形成第2膜毗连的向上凸的形状的边界部具有10nm以上的厚度，所以没有必要在微型透镜上再另行设置用于防止水分渗入的钝化膜，这样可抑制固体摄像装置厚度的增大。
在上述第1部分的固体摄像装置中，最好还具备在固体摄像元件上形成的凹状的第3膜，固体摄像元件的微型透镜包含埋入于第3膜的凹状部的具有比第3膜更大的折射率、同时具有向下凸的形状的第4膜。若是这样的构成，则由于第4膜的折射率比第3膜的折射率大，所以在第4膜和第3膜之间的边界面的第4膜的向下凸的表面能使光向内侧折射，这样就没有必要使树脂层和第4膜具有折射率差，可以不考虑第4膜的折射率来选择树脂层的材料，能够扩大树脂层材料选择时的自由度。
在上述微型透镜的包含第4膜的构成中，第4膜最好由SiN膜形成。若是这样的构成，则易于得到具有比树脂层更大的折射率的微型透镜。
在上述第4膜由SiN膜形成的构成中，第3膜最好由SOG膜形成。若是这样的构成，则易于得到具有比SiN膜形成的第4膜更小的折射率的第3膜。这样，在由SiN膜形成的微型透镜的第4膜和由SOG膜形成的第3膜之间的界面就能使光发生折射。
本发明的第2部分的固体摄像装置的制造方法具有下列各工序：在固体摄像元件上形成具有规定折射率的第1膜的工序；在第1膜上的规定区域形成保护膜的工序；通过热处理使保护膜形成向上凸的形状的工序；同时对保护膜和第1膜进行浸蚀，形成反映出向上凸的保护膜形状的向上凸的第1膜的工序；通过折射率小于第1膜的树脂层使包含向上凸的第1膜的固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序。
如上所述，在此第2部分的固体摄像装置的制造方法中，使形成于固体摄像元件上的第1膜形成向上凸的形状后，通过折射率比第1膜小的树脂层使包含第1膜的固体摄像元件和光学透镜一体化形成，这样，即使是通过树脂层一体化形成固体摄像元件和光学透镜，也能使来自树脂层入射于具有微型透镜功能的第1膜的光向内侧折射。这样，能将来自树脂层入射于微型透镜的光聚集于受光部，易于形成具有高度聚光能力的固体摄像装置。
在上述第2部分的固体摄像装置的制造方法中，在通过树脂层使固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序之前，最好还具备形成第2膜的工序，为使毗连的第1膜的间隙埋入，该第2膜具有比树脂层大、在第1膜同等以下的折射率，同时具有向上凸的形状。若是这样的构成，就能使来自毗连的第1膜间隙上方入射的光射于第2膜。这时，由于第2膜的折射率比树脂层的折射率大，所以来自毗连的第1膜间隙上方入射于第2膜的光能够向内侧折射。这样，不仅来自第1膜上方的入射光，来自毗连的第1膜间隙上方的入射光也能通过第2膜聚集在受光部，能使聚光效率进一步提高。此外，如果第2膜具有树脂层折射率和第1膜折射率之间的中间折射率，则可由第2膜缓和树脂层和第1膜之间的折射率差。这样可抑制因折射率差大而造成的来自树脂层入射于第1膜的光的反射量增大，并能抑制聚光效率的降低。
在包含形成上述第2膜的工序的构成中，形成第2膜的工序最好包含第2膜毗连的向上凸的形状的边界部实质上不含平坦的区域而连接的工序。若是这样的构成，则与不具有将光聚集在受光部功能的实质上包含平坦的区域而形成第2膜毗连的向上凸形状的边界部的情况不同，可抑制在第2膜毗连的向上凸的形状的边界部产生不能聚集的光。这样，与实质上包含平坦的区域而形成第2膜毗连的向上凸形状的边界部的情况相比，能进一步提高聚光效率。
在包含上述形成第1膜的工序和形成第2膜的工序的构成中，第1膜和第2膜最好由具有相同折射率的材料形成。若是这样的构成，则能够抑制第1膜和第2膜之间的折射率差的产生，并能够抑制在第1膜和第2膜之间的界面的光反射。
上述情况下，第1膜和第2膜最好由SiN膜形成。若是这样的构成，则易于抑制在第1膜和第2膜之间的界面的光反射，同时能形成折射率大于树脂层的第1膜及第2膜。
本发明的第3部分的固体摄像装置的制造方法具有下列各工序：在固体摄像元件上的规定区域形成柱状部的工序；通过涂敷膜材料而覆盖柱状部形成凹状的涂敷膜的工序；形成折射率大于涂敷膜的具有向下凸的形状的透镜膜，使涂敷膜的凹状部埋入的工序；通过树脂层使具有向下凸形状的透镜膜的固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序。本发明的柱状部不单指柱状，还包括壁状等广义的概念。
如上所述，在此第3部分的固体摄像装置制造方法中，在固体摄像元件上形成凹状的涂敷膜，同时形成折射率比涂敷膜更大的向下凸的透镜膜，使涂敷膜的凹状部埋入，然后通过树脂层一体化形成包含透镜膜的固体摄像元件和光学透镜，这样即使通过树脂层将固体摄像元件和光学透镜一体化形成，由于透镜膜的折射率比涂敷膜的折射率大，所以在透镜膜和涂敷膜的边界面的透镜膜向下凸的表面能使光向内侧折射。这样就没有必要在树脂层和透镜膜间设折射率差。其结果是，可以不考虑透镜膜的折射率来选择树脂层的材料，能扩大树脂层材料选择时的自由度。
上述第3部分的固体摄像装置的制造方法，在包含形成透镜膜工序的构成中，透镜膜最好由SiN膜形成。若是这样的构成，则易于形成具有比树脂层更大折射率的透镜膜。
在包含由SiN膜形成上述透镜膜的工序的构成中，涂敷膜最好由SOG膜形成。若是这样的构成，则易于形成具有比SiN膜形成的透镜膜更小折射率的涂敷膜。这样，在由SiN膜形成的透镜膜和由SOG膜形成的涂敷膜之间的界面上能使光发生折射。
在上述第3部分的固体摄像装置的制造方法中，柱状部上部的宽度最好比下部的宽度小。若是这样的构成，则能缩小毗连的向下凸的透镜膜间的间隔，扩大透镜膜的向下凸的表面的长度。这样能扩大透镜膜的面积，进一步提高聚光效率。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的固体摄像装置的简略立体图。
图2是图1所示的实施方式1的固体摄像装置的固体摄像元件周围的截面图。
图3～图8是用于说明图1所示的实施方式1的固体摄像装置制造方法的截面图。
图9是用于说明图1所示的实施方式1的固体摄像装置制造方法的简略立体图。
图10是本发明实施方式2的固体摄像装置的固体摄像元件周围的截面图。
图11～图13是用于说明图10所示的实施方式2的固体摄像装置制造方法的截面图。
图14是用于说明图10所示的实施方式2的固体摄像装置制造方法的平面图。
图15是用于说明图10所示的实施方式2的固体摄像装置制造方法的截面图。
图16是用于说明图10所示的实施方式2的固体摄像装置制造方法的平面图。
图17～图19是用于说明图10所示的实施方式2的固体摄像装置制造方法的截面图。
图20是本发明实施方式2的变形例的固体摄像元件的截面图。
图21是表示以往的固体摄像装置的整体结构的简略图。
图22是图20所示的以往的固体摄像装置的固体摄像元件部的截面图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
首先，参照图1及图2，对实施方式1的固体摄像装置的构造加以说明。
如图1所示，实施方式1中，在安装基板1上组装驱动器等外围电路2及固体摄像元件3。在固体摄像元件3上通过树脂层5一体化地形成用于聚集来自被摄物的反射光的光学透镜4。该树脂层5由厚度约为1mm～2mm的环氧树脂形成，具有约1.5的折射率。
固体摄像元件3的具体构造如图2所示，在Si基板6的规定区域形成具有将入射光转换为信号电荷的光电转换功能的受光部7。在形成了受光部7的Si基板6上由SiO2形成厚度约为0.6μm的层间绝缘膜8。此SiO2形成的层间绝缘膜8具有约为1.46的折射率。然后，在层间绝缘膜8上的规定区域由Al形成厚度约为150nm(约0.15μm)的遮光膜9。此遮光膜9具有防止光入射规定区域的功能。接着，由SiO2形成厚度约为1.7μm的层间绝缘膜10，覆盖遮光膜9及层间绝缘膜8。此由SiO2形成的层间绝缘膜10具有约1.46的折射率。
实施方式1如图2所示，在层间绝缘膜10上形成具有向上凸的多个凸部11a和平坦部11b的SiN膜11。此SiN膜11的凸部11a配置于受光部7的上方及遮光膜9的部分区域的上方，同时离平坦部11b的高度约为1.52μm，且具有约2.82μm的曲率半径。SiN膜11的平坦部11b配置于遮光膜9的部分区域的上方，同时具有约0.2μm的宽度和约0.3μm的厚度。此SiN膜11具有约2.05的折射率。然后在SiN膜11上形成反映出SiN膜11的凸部11a的向上凸的形状的具有向上凸的凸部12a的SiN膜12。SiN膜12的凸部12a形成多个，使SiN膜11的平坦部11b埋入。此SiN膜12的凸部12a具有约0.1μm的厚度。此外，SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b实质上不含平坦的区域而连接。SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b具有10nm以上的厚度。SiN膜12具有约2.05的折射率。而且，SiN膜11及SiN膜12具有聚集光的微型透镜的功能。SiN膜11是本发明的[微型透镜]及[第1膜]的例子，SiN膜12是本发明的[微型透镜]及[第2膜]的例子。
然后，在SiN膜12上通过折射率约为1.5的由环氧树脂形成的树脂层5一体化地形成光学透镜4。
实施方式1如上所述，光学透镜4和固体摄像元件3的SiN膜12是通过树脂层5一体化形成的，所以与将光学透镜4和固体摄像元件3的SiN膜12分别形成的情况相比，能抑制固体摄像装置的厚度增大，可以谋求固体摄像装置的小型化。
实施方式1如上所述，在光学透镜4由树脂层5一体化形成的固体摄像元件3的受光部7上，设置了具有比树脂层5的折射率(约1.5)更大的折射率(约2.05)的作为微型透镜的SiN膜11及12，所以即使将固体摄像元件3和光学透镜4通过具有约1.5的折射率的树脂层5一体化形成，也能使来自树脂层5入射于作为微型透镜的SiN膜11及12的光向内侧折射。这样就能将来自树脂层5入射于作为微型透镜的SiN膜11及12的光聚集于受光部7，可以获得具有高度聚光能力的光学透镜一体化的固体摄像装置。
实施方式1如上所述，由于形成多个SiN膜12的凸部12a，使SiN膜11的平坦部11b埋入，所以SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b形成不相隔规定的间隔而直接连接的构成，与SiN膜11的具有微型透镜功能的区域相比，SiN膜12的具有微型透镜功能的区域增加。因此能使聚光效率得到提高。
实施方式1如上所述，由于SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b实质上不含平坦的区域而连接，所以SiN膜12毗连的凸部12a的边界部与不具有将光聚集在受光部7的功能的实质上包含平坦的区域的情况不同，可抑制在SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b产生不能聚集的光。因此，和在SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b实质上包含平坦的区域的情况相比，能进一步提高聚光效率。
在实施方式1中，形成SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b时使之具有10nm以上的厚度，所以能有效地抑制从SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b处的水分渗入。因此，能提高固体摄像装置的耐湿性。此外，由于在形成SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b时使之具有10nm以上的厚度，所以没有必要为了防止水分的渗入而另外在SiN膜12上设置钝化膜，这样能抑制固体摄像装置厚度的增大。
下面参照图1～图9，对于实施方式1的固体摄像装置制造方法加以说明。
如图3所示，首先在形成受光部7的Si基板6上形成厚度约为0.6μm的SiO2组成的层间绝缘膜8。接着在层间绝缘膜8上的规定区域形成厚度约为150nm的Al组成的遮光膜9。然后再形成厚度约为1.7μm的SiO2组成的层间绝缘膜10，覆盖遮光膜9及层间绝缘膜8。最后采用CVD法(化学汽相淀积法)在层间绝缘膜10上形成厚度约为2.5μm的SiN膜11。
如图4所示，接着在SiN膜11上涂敷厚度约为2μm的保护膜13。
如图5所示，接着采用平板印刷技术将保护膜13的宽度调整约为4.8μm、且使毗连的保护膜13之间的距离调整到约0.4μm的间隔。然后进行研磨加工，把薄薄地残留在毗连的保护膜13之间的SiN膜11上的保护膜部分(图中未示出)去除。该研磨加工的条件是采用O3气体，在约1个气压、约2000℃～约4000℃的温度下，进行约5秒～约30秒钟的加工。最后在约1500℃下进行约30分钟的热处理，使保护膜13的流动性提高。这样，如图6所示，由于表面张力而形成具有向上凸形状的保护膜13a。
然后，将此具有向上凸形状的保护膜13a和SiN膜11同时进行浸蚀，形成如图7所示的反映出保护膜13a的向上凸的形状的向上凸的SiN膜11。具体地是，将SiN膜11加工成具有曲率半径为2.82μm、且离平坦部11b的高度约为1.52μm的向上凸形状的凸部11a和宽度约为0.2μm、厚度约为0.3μm的平坦部11b的形状。在此浸蚀时增加氧气量还可同时进行对保护膜13a的研磨，所以在此浸蚀时可除去保护膜13a。具体的浸蚀条件是：气体压力约19.95Pa～约39.9Pa，CHF3气体(约0ml/s～约15ml/s)、CF4气体(约60ml/s～约100ml/s)、Ar气体(约600ml/s～约900ml/s)及O2气体(约25ml/s～约35ml/s)，高频电力约120w～约200w。
接着，如图8所示，采用CVD法在具有凸部11a和平坦部11b的SiN膜11上形成反映出SiN膜11的向上凸形状的向上凸的SiN膜12。具体地是在形成SiN膜12时使之具有反映出SiN膜11的凸部11a的向上凸形状的向上凸的凸部12a(厚度约0.1μm)，同时形成多个此SiN膜12的凸部12a，使SiN膜11的平坦部11b埋入。SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b实质上不含平坦的区域而连接。SiN膜12毗连的凸部12a的边界部12b形成时使之具有10nm以上的厚度。如图8所示，在SiN膜12毗连的凸部12a的表面最好不形成平坦部。这样能够形成具有作为微型透镜的SiN膜11及12的固体摄像元件3。
最后如图9所示，在安装基板1上组装驱动器等外围电路2及图8所示的固体摄像元件3。接着如图1及图2所示，将固体摄像元件3和光学透镜4通过厚度约为1mm～2mm的环氧树脂(折射率约1.5)组成的树脂层5一体化形成。这样就形成了实施方式1的固体摄像装置。
实施方式2
实施方式2与上述实施方式1不同，对形成了具备微型透镜功能的向下凸的SiN膜的固体摄像元件加以说明。实施方式2的微型透镜部之外的构造和
实施方式1相同。
在此实施方式2中，如图10所示，用于聚集来自被摄物的反射光的光学透镜24通过树脂层25一体化地形成于固体摄像元件23上。该树脂层25由厚度约为1mm～2mm的环氧树脂构成，且具有约1.5的折射率。
作为固体摄像元件23的具体构造，如图10所示，在Si基板26的规定区域形成具有将入射的光转换为信号电荷的光电转换功能的受光部27。在形成了受光部27的Si基板26上，由SiO2形成厚度约为0.6μm的层间绝缘膜28。此SiO2组成的层间绝缘膜28具有约为1.46的折射率。在层间绝缘膜28上的规定区域由Al形成厚度约为150nm(约0.15μm)的遮光膜29。此遮光膜29具有防止光入射于规定区域的功能。而且，为了覆盖遮光膜29及层间绝缘膜28，由SiO2形成厚度约为1.7μm的层间绝缘膜30。此SiO2组成的层间绝缘膜30具有约为1.46的折射率。
实施方式2如图10所示，在层间绝缘膜30上的无灵敏度区域形成SiO2组成的柱状部31。此柱状部31的宽度约为0.13μm、高度约为2.5μm，且为使毗连的柱状部31之间的距离约为5μm，形成从平面看为格子的形状。此外，柱状部31形成上部和下部具有相同宽度的长方形状。此外，为了覆盖层间绝缘膜30的上面和柱状部31的侧面，形成凹形的SOG膜32。此SOG膜32具有约1.4的折射率。SOG膜32的平坦部32a配置于受光部27的上方，具有约为2μm的宽度和约为0.5μm的厚度。SOG膜32的曲面部32b配置于遮光膜29近傍的上方，且曲率半径约为2.3μm。在由SOG膜32的平坦部32a及曲面部32b组成的凹状部埋入厚度约为2μm的SiN膜33。这样，此SiN膜33就具有向下凸的形状。此具有向下凸形状的SiN膜33的折射率约为2.05。SiN膜33的凸状的下面具有将光聚集的微型透镜的功能。SOG膜32是本发明的[涂敷膜]及[第3膜]的例子，SiN膜33是本发明的[微型透镜]、[第4膜]及[透镜膜]的例子。
实施方式2如上所述，由于在固体摄像元件23的受光部27设有凹状的SOG膜32和具有比SOG膜32折射率(约1.4)更大的折射率(约2.05)、且为使SOG膜32的凹状部埋入而形成的具有向下凸形状的SiN膜33，所以即使将固体摄像元件23和光学透镜24通过折射率约为1.5的树脂层25一体化地形成，也能使来自作为微型透镜的SiN膜33入射于SOG膜32的光在SiN膜33和SOG膜32之间的边界面，即SiN膜33的向下凸的表面(下面)向内侧折射。因此，能将来自向下凸的SiN膜33入射于SOG膜32的光聚集，可以形成具有高度聚光能力的固体摄像装置。
在实施方式2中，作为SiN膜33和SOG膜32的边界面的SiN膜33的下面能使光折射，所以就不必在树脂层25和SiN膜33设有折射率差。因此，就能不考虑SiN膜33的折射率而选择树脂层的材料，这样就可以扩大树脂层材料的选择自由度。
下面，参照图10～图19，对于实施方式2的固体摄像装置的制造方法加以说明。
如图11所示，首先在形成受光部27的Si基板26上由SiO2形成厚度约为0.6μm的层间绝缘膜28。接着，在层间绝缘膜28上的规定区域由Al形成厚度约为150nm的遮光膜29。然后，为了覆盖遮光膜29及层间绝缘膜28覆盖，由SiO2形成厚度约为1.7μm的层间绝缘膜30。最后采用CVD法在层间绝缘膜30上形成厚度约为2.5μm的SiO2膜31a。
接着，如图12所示，在SiO2膜31a上涂敷保护膜34。然后，如图13及图14所示，采用平板印刷技术将保护膜34加工成宽度约为0.13μm、且毗连的保护膜34之间的距离约为5μm的样子。
然后，如图15所示及图16所示，将保护膜34作为遮蔽对SiO2膜31进行浸蚀，形成宽度约为0.13μm、高度约为2.5μm的从平面看为格子状的柱状部31。此柱状部31形成时毗连的柱状部31之间的距离约为5μ。最后去除保护膜34。
接着，如图17所示，采用旋转涂层法在层间绝缘膜30上涂敷SOG膜32，以覆盖柱状部31的侧面，形成凹状的SOG膜32。这时，SOG膜32的平坦部32a的宽度约为2μm、厚度约为0.5μm，同时曲面部32b的曲率半径约为2.3μm。
接着，如图18所示，采用CVD法形成厚度约为3μm的SiN膜33，使SOG膜32的凹状部埋入，且整体覆盖。然后采用CMP法(化学机械研磨)对SiN膜33的上面进行研磨，使SiN膜33的上面平坦化，同时使SiN膜33的上面和柱状部31的上面大致相等。具体研磨到SiN膜33的厚度约为2μm。这样，就形成了包含具有微型透镜功能的向下凸的SiN膜33的固体摄像元件23。
最后，在安装基板(图中未示出)上组装固体摄像元件23和外围电路(图中未示出)。而且，如图10所示，将固体摄像元件23和光学透镜24通过厚度约为1mm～2mm的环氧树脂构成的树脂层25一体化形成。这样就形成了实施方式2的固体摄像装置。
这次公开的实施方式均为例示，本发明并不限于此。本发明的范围不是上述实施方式所述的内容，它包括权利要求范围所示的以及和权利要求范围具有同等意义和范围的所有变化。
例如，在上述实施方式1和2中，SiN膜11、12及33是作为微型透镜使用的，但本发明不受此限制，由其他高折射率材料组成的膜也可以作为微型透镜使用。这时，高折射率材料最好具有约1.8以上的折射率。作为高折射率材料可考虑采用氧化钛(折射率约2.76)、钛酸铅(折射率约2.7)、钛酸钾(折射率约2.68)、锐钛型氧化钛(折射率约2.52)、氧化锆(折射率约2.4)、硫化锌(折射率约2.37～2.43)、氧化锑(折射率约2.09～2.29)、氧化锌(折射率约2.01～2.03)及铅白(折射率约1.94～2.09)。
上述实施方式1中，在树脂层5和SiN膜11之间要由和SiN膜11相同的材料形成SiN膜12。但是本发明不受此限制，也可以形成具有比树脂层5折射率大、且比下侧的SiN膜11的折射率小的膜。例如，树脂层的折射率约为1.5，下侧的膜是具有约2.05折射率的SiN膜时，可考虑在树脂层和下侧膜之间形成具有约1.8～1.9的折射率的SiON膜。这种情况下，SiON膜可缓和树脂层和SiN膜之间的折射率差。这样就可以抑制因折射率差大而出现的来自树脂层入射于SiN膜的光的反射量增多的现象，可抑制聚光效率的降低。
上述实施方式1中要形成具有约2.82μm的曲率半径的SiN膜11，但是本发明不受此限制，也可以形成具有其他曲率半径的膜。这时，若缩小膜的曲率半径，可以进一步提高聚光效率。此外，即使是放大膜的曲率半径，只要膜的下面形成的层间膜的厚度增大，也能抑制聚光效率的降低。
在上述实施方式1中，在将保护膜13a作为遮蔽对SiN膜11进行浸蚀前，要将薄薄残留于保护膜13a之间的SiN膜11上的保护膜用研磨加工除去，但是本发明不受此限制，也可以在浸蚀后将残留的保护膜研磨除去。
在上述实施方式2中，在上部层间膜30上要形成具有约2μm宽的平坦部32a的凹状SOG膜32。但是本发明不受此限制，也可以形成具有其他宽度的平坦部的凹状膜。这时，若采用旋转涂层法，即使将平坦部的宽度扩大到4μm，曲面部的曲率半径也不变。
在上述实施方式2中，要将柱状部31形成为具有上部和下部相同宽度的长方形状。但是本发明不受此限制，也可以是柱状部上部宽度比下部宽度小的形状。即，如图20所示的变形例子，也可以形成柱状部41上部宽度比下部宽度小的尖细形状。在形成具有这种尖细形状的柱状部41时，要在柱状部41形成上部和下部相同宽度后，再将此柱状部41采用液体浸蚀或各向同性干浸蚀的方法形成如图20所示的锥形(尖细形状)的柱状部41。这时，也可使柱状部41的上部的前端部变尖。
在图20所示的实施方式2的变形例中，如上所述，通过将柱状部41的上部宽度变得比下部宽度小，可将毗连的作为微型透镜的SiN膜33之间的间隔缩小，这样能将SiN膜33的向下凸的表面的长度放长。因此，可放大SiN膜33的面积，进一步提高聚光效率。
此外，也可以采用SIP(System in Package)基板来代替上述实施方式1的安装基板1。
Claims (21)
1.固体摄像装置，其特征在于，具备光学透镜，包含微型透镜的固体摄像元件，以及在前述光学透镜和前述固体摄像元件的微型透镜之间形成的树脂层。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述光学透镜和前述固体摄像元件的微型透镜通过前述树脂层一体化形成。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述固体摄像元件的微型透镜具有比前述树脂层大的折射率。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述固体摄像元件的微型透镜包含具有向上凸形状的第1膜和形成于前述第1膜上的反映出前述第1膜的向上凸的形状的向上凸的第2膜。
5.如权利要求4所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第1膜和前述第2膜由具有相同折射率的材料形成。
6.如权利要求5所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第1膜和前述第2膜由SiN膜形成。
7.如权利要求4所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第1膜的向上凸的形状以规定间隔形成多个，前述第2膜的向上凸的形状也形成多个，使前述第1膜的间隙埋入。
8.如权利要求7所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第2膜毗连的向上凸的形状的边界部实质上不包含平坦的区域而连接。
9.如权利要求7所述的固体摄像装置，其特征还在于，毗连的前述第2膜的向上凸的形状的边界部具有10nm以上的厚度。
10.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征还在于，还具备在前述固体摄像元件上形成的凹状的第3膜，前述固体摄像元件的微型透镜包含埋入于前述第3膜的凹状部的具有比第3膜更大的折射率、同时具有向下凸的形状的第4膜。
11.如权利要求10所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第4膜由SiN膜形成。
12.如权利要求11所述的固体摄像装置，其特征还在于，前述第3膜由SOG膜形成。
13.固体摄像装置的制造方法，其特征在于，具备下列各工序：在固体摄像元件上形成具有规定折射率的第1膜的工序；在前述第1膜的规定区域形成保护膜的工序；通过热处理使前述保护膜形成向上凸的形状的工序；同时对前述保护膜和前述第1膜进行浸蚀，形成反映出前述向上凸的保护膜形状的向上凸的第1膜的工序；通过折射率小于第1膜的树脂层使包含前述向上凸的第1膜的固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序。
14.如权利要求13所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，在前述通过树脂层使固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序之前，还具备形成第2膜的工序，为使毗连的前述第1膜的间隙埋入，该第2膜具有比前述树脂层大、在前述第1膜同等以下的折射率，同时具有向上凸的形状。
15.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述形成第2膜的工序包含第2膜毗连的向上凸的形状的边界部实质上不含平坦的区域而连接的工序。
16.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述第1膜和前述第2膜由具有相同折射率的材料形成。
17.如权利要求16所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述第1膜和前述第2膜由SiN膜形成。
18.固体摄像装置的制造方法，其特征在于，具备下列各工序：在固体摄像元件上的规定区域形成柱状部的工序；通过涂敷膜材料而覆盖前述柱状部形成凹状的涂敷膜的工序；形成折射率大于前述涂敷膜的具有向下凸的形状的透镜膜，使前述涂敷膜的凹状部埋入的工序；通过树脂层使前述具有向下凸形状的透镜膜的固体摄像元件和光学透镜一体化形成的工序。
19.如权利要求18所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述透镜膜由SiN膜形成。
20.如权利要求19所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述涂敷膜由SOG膜形成。
21.如权利要求18所述的固体摄像装置的制造方法，其特征还在于，前述柱状部的上部宽度比下部宽度小。
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