JP2000012814A - Solid color imaging element with on-chip lens and manufacturing method therefor - Google Patents

Solid color imaging element with on-chip lens and manufacturing method therefor

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JP2000012814A
JP2000012814A JP10172457A JP17245798A JP2000012814A JP 2000012814 A JP2000012814 A JP 2000012814A JP 10172457 A JP10172457 A JP 10172457A JP 17245798 A JP17245798 A JP 17245798A JP 2000012814 A JP2000012814 A JP 2000012814A
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Japan
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color
chip lens
color filter
film
thickness
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JP10172457A
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Taichi Natori
太知 名取
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a spectral adjustment for an element easy by so forming as a curvature and a thickness of an on-chip lens to become even per each pixel, by forming a color filter film on the surface and by so fixing the thickness of the color filter as to be a set value for obtaining required spectral characteristics per each color. SOLUTION: A on-chip lens 18 which is provided corresponding to each photo-sensitive element 12 has no color and is transparent and additionally its curvature and a height are constant not relating to different pixel colors. A color filter films 19r, 19g are formed on the on-chip lens 18. A color filter film 19r is a red one and a color filter film 19g is a green one. Film thickness tr, tg and tb of each color filter film 19r, 19g and 19b is not even and the film thicknesses are independently set as their respective required spectral characteristics to be obtained separately. By the means required color representing performance can be obtained and the color representing performance can be easily enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各画素に対応して
その受光素子に集光するオンチップレンズを備えたオン
チップレンズ付カラー固体撮像素子と、その製造方法に
関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a color solid-state image pickup device with an on-chip lens provided with an on-chip lens for focusing light on a light-receiving element corresponding to each pixel, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】カラー固体撮像素子は、一般に基板表面
に赤、青、緑の原色フィルタ、あるいはシアン、マゼン
タ等の補色フィルタ等を適宜配置した色フィルタを有し
ている。そして、斯かるカラー固体撮像素子には各画素
毎にその受光素子に集光して画素の感度を上げるレンズ
素子(マイクロレンズ)を備えたものが多い。図3はそ
のようなオンチップレンズ付カラー固体撮像素子の従来
例の一つを示す概略断面図である。
2. Description of the Related Art A color solid-state imaging device generally has a color filter on which a primary color filter of red, blue, and green or a complementary color filter of cyan, magenta, or the like is appropriately arranged on a substrate surface. In many cases, such a color solid-state imaging device is provided with a lens element (microlens) for increasing the sensitivity of the pixel by condensing the light on the light receiving element for each pixel. FIG. 3 is a schematic sectional view showing one conventional example of such a color solid-state imaging device with an on-chip lens.

【0003】同図において、1は半導体基板、2、2、
・・・は各画素の受光素子、3は基板1表面に形成され
た平坦化膜で、色フィルタ4、4、・・・の下地を成
す。尚、基板1上にはゲート絶縁膜、転送電極、層間絶
縁膜、遮光膜等があり、その上に平坦化膜3があるが、
これらの図示、説明を省略する。色フィルタ4、4、・
・・は透明樹脂を形成し、これに染料を添加してなる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate;
.. Are light receiving elements of each pixel, and 3 is a flattening film formed on the surface of the substrate 1 and forms a base of the color filters 4, 4,. Note that a gate insulating film, a transfer electrode, an interlayer insulating film, a light-shielding film, and the like are provided on the substrate 1, and a planarizing film 3 is provided thereon.
These illustrations and descriptions are omitted. Color filters 4, 4, ...
.. forms a transparent resin, to which a dye is added.

【0004】5は透明樹脂からなり、表面を凸球面状に
形成することにより形成されたオンチップレンズで、凸
レンズとして機能する。従って、被写体側から結像用レ
ンズを通して各画素に向けてきた光をその画素の受光素
子2、2、・・・に比較的有効に集光することができ
る。
An on-chip lens 5 is formed of a transparent resin and has a convex spherical surface, and functions as a convex lens. Therefore, light directed to each pixel from the subject side through the imaging lens can be relatively effectively condensed on the light receiving elements 2, 2,... Of the pixel.

【0005】図4(A)乃至(E)は図3に示したオン
チップレンズ付カラー固体撮像素子の製造方法を工程順
に示す断面図である。
FIGS. 4A to 4E are sectional views showing a method of manufacturing the color solid-state image pickup device with the on-chip lens shown in FIG.

【0006】(A)半導体基板1表面部に図4(A)に
示すように受光素子2、2、・・・を始め、図面に現れ
ない垂直レジスタ、水平レジスタ等必要なものを形成
し、更に、基板1表面上に転送電極、層間絶縁膜、遮光
膜(Al)などを形成する。
(A) As shown in FIG. 4A, necessary elements such as light-receiving elements 2, 2,..., And vertical registers and horizontal registers not shown in the drawing are formed on the surface of the semiconductor substrate 1, Further, a transfer electrode, an interlayer insulating film, a light-shielding film (Al) and the like are formed on the surface of the substrate 1.

【0007】(B)次に、図4(B)に示すように、平
坦化膜3を形成する。該平坦化膜3表面の半導体基板1
表面からの高さは例えば1.5〜3μmである。
(B) Next, as shown in FIG. 4B, a flattening film 3 is formed. The semiconductor substrate 1 on the surface of the flattening film 3
The height from the surface is, for example, 1.5 to 3 μm.

【0008】(C)次に、図4(C)に示すように色フ
ィルタ4、4、・・・を形成する。該色フィルタ4は染
料あるいは顔料を添加した樹脂をパターニングすること
により1色分の色フィルタを形成することを必要な色分
複数回繰り返すことにより行うとか、一旦全面的に透明
樹脂を形成し、その後、選択的に染色することを複数回
繰り返すという方法により形成される。
(C) Next, as shown in FIG. 4C, color filters 4, 4,... Are formed. The color filter 4 is formed by patterning a resin to which a dye or a pigment is added and forming a color filter for one color by repeating a plurality of times for a required color, or once forming a transparent resin entirely, Thereafter, selective dyeing is repeated a plurality of times.

【0009】(D)次に、図4(D)に示すように、保
護膜(膜厚例えば3〜4μm)6を塗布する。該保護膜
6は例えばSOGからなり、レンズ5を成す透明樹脂と
略等しいエッチング速度を有している。
(D) Next, as shown in FIG. 4D, a protective film (thickness, for example, 3 to 4 μm) 6 is applied. The protective film 6 is made of, for example, SOG and has an etching rate substantially equal to that of the transparent resin forming the lens 5.

【0010】(E)次に、上記保護膜6上に、オンチッ
プレンズとなる透明樹脂を形成し、該透明樹脂を各画素
毎に互いに独立して他から分離するようにするエッチン
グをし、その後、リフロー処理することにより各独立し
た透明樹脂の表面を、図4(E)に示すように、凸球面
状にしてオンチップレンズ5、5、・・・とする。この
各レンズ5、5、・・・の高さ(保護膜表面からの高
さ)は例えば2〜3μmである。
(E) Next, a transparent resin to be an on-chip lens is formed on the protective film 6, and etching is performed so that the transparent resin is separated from each other independently for each pixel. After that, the surface of each independent transparent resin is subjected to reflow treatment to form on-chip lenses 5, 5,..., As shown in FIG. The height (height from the surface of the protective film) of each of the lenses 5, 5,... Is, for example, 2 to 3 μm.

【0011】その後、そのレンズ5、5、・・・及び保
護膜6をエッチングバックすることにより図3に示すオ
ンチップレンズ付カラー固体撮像素子が出来上がる。
Then, the lenses 5, 5,... And the protective film 6 are etched back to complete the color solid-state imaging device with the on-chip lens shown in FIG.

【0012】ところで、そのような従来のオンチップレ
ンズ付カラー固体撮像素子には、オンチップレンズ5、
5、・・・が色フィルタ4上に形成され、オンチップレ
ンズの基板1の表面からの高さが高くなり、受光素子に
有効に集光できず、感度を充分に上げることが難しいと
いう問題があった。
By the way, such a conventional color solid-state imaging device with an on-chip lens includes an on-chip lens 5,
Are formed on the color filter 4, the height of the on-chip lens from the surface of the substrate 1 increases, the light cannot be effectively collected on the light receiving element, and it is difficult to sufficiently increase the sensitivity. was there.

【0013】即ち、基板1表面の層間絶縁膜を介して例
えば2層あるいは3層等多層構造に形成された転送電極
上に遮光膜を形成し、更に、該遮光膜上に平坦化膜3を
形成し、その上に色フィルタ4、4、・・・を形成し、
該色フィルタ4、4、・・・上に保護膜6を形成し、該
保護膜6上にオンチップレンズ5、5、・・・を形成す
るので、エッチングバックにより若干低くなるとはい
え、オンチップレンズ5、5、・・・の高さは相当に高
く、そのために、感度を高くすることが難しく、集光ず
れが発生し易かったのである。
That is, a light-shielding film is formed on a transfer electrode formed in a multilayer structure such as two layers or three layers via an interlayer insulating film on the surface of the substrate 1, and a flattening film 3 is further formed on the light-shielding film. , And color filters 4, 4,...
Since the protective film 6 is formed on the color filters 4, 4,..., And the on-chip lenses 5, 5,... Are formed on the protective film 6, the on-chip lenses 5, 5,. The heights of the chip lenses 5, 5,... Are considerably high, so that it is difficult to increase the sensitivity, and condensed light is easily shifted.

【0014】そこで、色フィルタそのものでレンズを形
成することが試みられた。即ち、各色フィルタの表面を
凸球面状にしてオンチップレンズとしての機能を発揮さ
せるのである。しかし、従来においては、色の異なる画
素間で感度の齟齬が生じるという問題があった。
Therefore, an attempt was made to form a lens using the color filter itself. That is, the surface of each color filter is made convex spherical so that the function as an on-chip lens is exhibited. However, in the related art, there has been a problem that inconsistency in sensitivity occurs between pixels having different colors.

【0015】というのは、画素は色フィルタの光透過率
等の違いにより色毎に感度が異なり、原色フィルタを例
に採ると、緑が最も高感度で、次に赤の感度が高く、青
が最も低感度である。従って、同じ構造であってもその
色フィルタによる感度差ができた。
This is because pixels have different sensitivities for each color due to differences in light transmittance of the color filters and the like, and taking the primary color filters as an example, green has the highest sensitivity, red has the next highest sensitivity, and blue has the highest sensitivity. Is the lowest sensitivity. Therefore, even with the same structure, there was a difference in sensitivity due to the color filters.

【0016】斯かる感度差は撮像画像の色再現性を低減
する要因となり、好ましくない。そこで、本願出願人会
社においてはその問題を克服すべく模索が為され、オン
チップレンズの高さにより集光効率を異ならせることに
より色フィルタの感度差を補償するという着想に基づ
く、オンチップレンズを色フィルタにより形成し、該色
フィルタの各色毎の画素の感度に応じてその画素のオン
チップレンズの高さを異ならせる、という発明が為さ
れ、そして、その発明について特願平7−329769
号により技術的提案が為された(特開平9−14854
9号公報)。
Such a difference in sensitivity becomes a factor for reducing the color reproducibility of a picked-up image and is not preferable. Therefore, the applicant of the present application has sought to overcome the problem, and has developed an on-chip lens based on the idea of compensating for the sensitivity difference of the color filter by changing the light-collecting efficiency according to the height of the on-chip lens. Is formed by a color filter, and the height of the on-chip lens of the pixel is made different depending on the sensitivity of the pixel for each color of the color filter, and the invention is disclosed in Japanese Patent Application No. 7-329969.
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-14854)
No. 9).

【0017】このようなオンチップレンズ付カラー固体
撮像素子によれば、色フィルタとオンチップレンズを別
個に形成するわけではないので、色フィルタの厚さ分オ
ンチップレンズの高さを低くすることができ、延いて
は、全体的に感度を高くすることができるのみならず、
製造工数を少なくでき、延いては、製造コストの低減を
図ることができるうえに、色フィルタによる各色毎の感
度の違いに応じて感度の低い画素についてはオンチップ
レンズを感度が高くなる高さにし、その逆のときは感度
が低くなる高さにすることにより画素の色間の色フィル
タによる感度差を是正することができる。その点でこれ
は優れた発明であるといえる。
According to such a color solid-state image pickup device with an on-chip lens, the color filter and the on-chip lens are not separately formed. Therefore, the height of the on-chip lens is reduced by the thickness of the color filter. Not only can the overall sensitivity be increased,
The manufacturing man-hours can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the on-chip lens is used for pixels with low sensitivity according to the difference in sensitivity for each color by the color filter. On the contrary, by setting the height at which the sensitivity becomes low, it is possible to correct the sensitivity difference due to the color filter between the colors of the pixels. In this respect, this is an excellent invention.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術(特開平−148549号公報により公開
された技術)には、分光調整ができないという問題があ
った。即ち、この従来技術においては、各色のレンズの
高さ、曲率は被写体側からの光をできるだけ素子受光部
に集光させるという目的上と色フィルタの色の違いに起
因する各色間の感度差等をなくすという面から自ずと決
まってしまい、レンズの厚みによる分光の調整は不可能
なのである。
However, the conventional technique described above (the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 148549) has a problem that spectral adjustment cannot be performed. That is, in this prior art, the height and curvature of the lens of each color are different from each other for the purpose of condensing light from the object side as much as possible on the element light receiving portion and for the sensitivity difference between each color due to the difference in color of the color filter. It is decided by itself from the aspect of eliminating lens, and it is impossible to adjust the spectral distribution by the thickness of the lens.

【0019】本発明はこのような問題を解決すべく為さ
れたもので、オンチップレンズ付カラー固体撮像素子の
分光の調整が容易なるようにすることを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to make it easy to adjust the spectrum of a color solid-state imaging device with an on-chip lens.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、オンチップレ
ンズを曲率、厚さが各画素毎に均一になるように形成
し、その表面に薄いカラーフィルタ膜を形成し、該カラ
ーフィルタ膜の厚さを各色毎に所望の分光特性が得られ
るように設定された値にするものである。
According to the present invention, an on-chip lens is formed so that the curvature and the thickness are uniform for each pixel, a thin color filter film is formed on the surface thereof, The thickness is set to a value set so as to obtain a desired spectral characteristic for each color.

【0021】従って、本発明によれば、オンチップレン
ズは均一な曲率、厚さに形成しても、その表面上に形成
する色フィルタ膜の厚さにより分光特性を調整できるの
で、所望の分光特性が得られ、延いては所望の色再現特
性が得られ、色再現性を容易に高めることができる。
Therefore, according to the present invention, even if the on-chip lens is formed to have a uniform curvature and thickness, the spectral characteristics can be adjusted by the thickness of the color filter film formed on the surface thereof. Characteristics can be obtained, and in addition, desired color reproduction characteristics can be obtained, and color reproducibility can be easily improved.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明オンチップレンズ付カラー
固体撮像素子は、基本的には、各画素に対応してその受
光素子に集光するオンチップレンズを備えたオンチップ
レンズ付カラー固体撮像素子において、該オンチップレ
ンズの曲率、厚さを各画素毎に均一に形成し、該オンチ
ップレンズの表面に薄いカラーフィルタ膜を形成し、該
カラーフィルタ膜の厚さを各色毎に所望の分光特性が得
られるように設定された値にしてなるものであり、本発
明の対象はCCD固体撮像素子であってもMOS型固体
撮像素子であっても増幅型固体撮像素子であっても良
く、また、エリアセンサタイプの固体撮像素子あっても
リニアセンサタイプの固体撮像素子であっても良い。即
ち、本発明は総てのオンチップレンズ付カラー固体撮像
素子に適用でき得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A color solid-state image pickup device with an on-chip lens according to the present invention is basically a color solid-state image pickup device with an on-chip lens having an on-chip lens corresponding to each pixel and condensing the light on its light receiving element. In the device, the curvature and thickness of the on-chip lens are formed uniformly for each pixel, a thin color filter film is formed on the surface of the on-chip lens, and the thickness of the color filter film is set to a desired value for each color. It is a value set so as to obtain spectral characteristics, and the object of the present invention may be a CCD solid-state imaging device, a MOS solid-state imaging device, or an amplification-type solid-state imaging device. Further, an area sensor type solid-state imaging device or a linear sensor type solid-state imaging device may be used. That is, the present invention can be applied to all color solid-state imaging devices with an on-chip lens.

【0023】オンチップレンズはガラスにより形成して
も良いし、樹脂により形成しても良いし、形成方法も既
知の方法であっても良いし、未知の新しい方法であって
も良く、製造方法の如何を問わない。要は、全画素に渡
り各画素上のオンチップレンズを所望の曲率、高さに均
一に形成できればどのような方法で形成しても良い。勿
論、カラーフィルタ膜を有しない白黒のオンチップレン
ズ付固体撮像素子のオンチップレンズ形成に用いられる
方法であっても良い。
The on-chip lens may be formed of glass, may be formed of resin, may be formed by a known method, or may be formed by an unknown new method. It doesn't matter. In short, any method may be used as long as the on-chip lens on each pixel can be uniformly formed at a desired curvature and height over all the pixels. Of course, a method used for forming an on-chip lens of a black-and-white solid-state imaging device with an on-chip lens having no color filter film may be used.

【0024】オンチップレンズの表面へのカラーフィル
タ膜の形成も、各色毎に別々に形成し、各色のカラーフ
ィルタ膜の厚さを変えるということができればどのよう
な方法であっても良い。要は、各色毎にカラーフィルタ
膜を所望の分光特性が得られるような厚さに形成すれば
よく、例えばカラーフィルタ膜を蒸着により形成するこ
ととし、蒸着量等によりその各色のカラーフィルタ膜の
厚さを比較的高い精度で制御することができる。従っ
て、分光特性の制御性が高く、高い色再現性を得ること
ができる。尚、本発明は原色系のカラーフィルタか、補
色系のカラーフィルタかを問わずオンチップレンズ付カ
ラー固体撮像素子に適用できる。
The color filter film can be formed on the surface of the on-chip lens by any method as long as it can be formed separately for each color and the thickness of the color filter film for each color can be changed. The point is that the color filter film may be formed for each color so as to have a desired spectral characteristic.For example, the color filter film may be formed by vapor deposition, and the color filter film of each color may be formed according to the amount of vapor deposition. The thickness can be controlled with relatively high precision. Therefore, controllability of spectral characteristics is high, and high color reproducibility can be obtained. The present invention can be applied to a color solid-state imaging device with an on-chip lens regardless of whether it is a primary color filter or a complementary color filter.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図1は本発明オンチップレンズ付カラー固体撮
像素子の一つの実施例を示す断面図である。図面におい
て、11は半導体基板、12、12、・・・は該基板1
1の表面部に形成された受光素子、13は該基板1表面
に形成されたゲート絶縁膜、14、14、・・・は転送
電極、15は例えばアルミニウムからなる遮光膜、1
6、16、・・・は該遮光膜15の各受光素子12、1
2、・・・上方にあたる部分に形成された開口で、被写
体からの光はこの開口を通って各受光素子12、12、
・・・に入射する。17は平坦化膜、18、18、・・
・は各受光素子12、12、・・・に対応して設けられ
たオンチップレンズで、無色、透明であって、且つ、そ
の曲率及び高さは画素の色の違いに関係なく一定であ
る。この点、オンチップレンズが色フィルタとしても機
能し、且つ色感度の違いに応じて色毎にオンチップレン
ズの曲率、高さを変えた特開平9−148549号に記
載された技術とは異なる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a color solid-state imaging device with an on-chip lens according to the present invention. In the drawings, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate, 12, 12,.
, A light-receiving element formed on the surface of the substrate 1, a gate insulating film 13 formed on the surface of the substrate 1, transfer electrodes 14, 14,...
.., Are light receiving elements 12, 1 of the light shielding film 15.
2,... An opening formed in an upper portion, and light from the subject passes through this opening to each of the light receiving elements 12, 12,.
... 17 is a flattening film, 18, 18, ...
.. Are on-chip lenses provided corresponding to the respective light receiving elements 12, 12,..., Which are colorless and transparent, and whose curvature and height are constant irrespective of the color difference of the pixel. . In this regard, the on-chip lens also functions as a color filter, and differs from the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-148549 in which the curvature and height of the on-chip lens are changed for each color according to the difference in color sensitivity. .

【0026】19r、19g、19r、19g、・・・
はオンチップレンズ18、18、・・・上に形成された
カラーフィルタ膜であり、19r 、19r、・・・は赤
の、19g、19g、・・・は緑のカラーフィルタ膜で
ある。ところで、本例では青のカラーフィルタ膜19
b、19b、・・・もあるが、図1に示した水平ライン
では赤と、緑しか存在しないので、本来図1には現れな
いが、右下部分に青のカラーフィルタ膜19bも図示し
た。もう一つ隣の水平ラインでは青と緑のカラーフィル
タ膜19b、19gが交互に配置されているのである。
19r, 19g, 19r, 19g,...
Are color filter films formed on the on-chip lenses 18, 18,..., 19r, 19r,... Are red, 19g, 19g,. By the way, in this example, the blue color filter film 19 is used.
, but there are only red and green in the horizontal line shown in FIG. 1, so they do not originally appear in FIG. 1, but a blue color filter film 19b is also shown in the lower right part. . In the next adjacent horizontal line, blue and green color filter films 19b and 19g are alternately arranged.

【0027】そして、各カラーフィルタ膜19r、19
g、19bはその膜厚tr 、tg 、tb が均一ではな
く、それぞれ所望の分光特性が得られるように各別に独
立に膜厚設定が為されている。従って、このようなオン
チップレンズ付カラー固体撮像素子によれば、色フィル
タ膜の厚さにより分光特性を調整できるので、所望の分
光特性が得られ、延いては所望の色再現特性が得られ、
色再現性を容易に高めることができる。
Then, each of the color filter films 19r, 19
g, 19b is a thickness t r, t g, t b is not uniform, the film thickness setting is made independently for each different as each desired spectral characteristic can be obtained. Therefore, according to such a color solid-state imaging device with an on-chip lens, since the spectral characteristics can be adjusted by the thickness of the color filter film, desired spectral characteristics can be obtained, and further, desired color reproduction characteristics can be obtained. ,
Color reproducibility can be easily increased.

【0028】図2(A)〜(C)は図1に示すオンチッ
プレンズ付カラー固体撮像素子の製造方法の要部を示す
断面図である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing a main part of a method of manufacturing the color solid-state imaging device with an on-chip lens shown in FIG.

【0029】(A)固体撮像素子上の平坦膜(尚、平坦
膜は必ずしも必要不可欠ではなく、なくても良い。)3
上にオンチップレンズ18、18、・・・を形成する。
このオンチップレンズ18、18、・・・の形成は、例
えばカラーフィルタ膜を有しない白黒のオンチップレン
ズ付固体撮像素子のオンチップレンズ形成に用いられる
方法で行う。即ち、レジスト膜を全面的に形成し、該レ
ジスト膜の各画素間上にあたる部分をエッチングにより
除去し、その後、レジストの熱によるリフローによりド
ーム状に整形し、その形状をエッチバック法等によりオ
ンチップレンズ材料に複写するというような方法で全画
素分一斉にオンチップレンズを形成する。従って、画素
の色の如何に拘わらず膜厚、曲率は一定である。
(A) Flat film on solid-state image sensor (Flat film is not necessarily indispensable, and need not be provided.)
The on-chip lenses 18, 18,... Are formed thereon.
The on-chip lenses 18, 18,... Are formed by, for example, a method used for forming on-chip lenses of a black-and-white solid-state imaging device with an on-chip lens having no color filter film. That is, a resist film is formed over the entire surface, a portion of the resist film above each pixel is removed by etching, and thereafter, the resist film is shaped into a dome shape by reflow by heat, and the shape is turned on by an etch-back method or the like. An on-chip lens is formed simultaneously for all pixels by a method such as copying to a chip lens material. Therefore, the film thickness and curvature are constant regardless of the color of the pixel.

【0030】その後、第1番目のカラーフィルタ膜、例
えば19rを形成する。それには、先ず、そのカラーフ
ィルタ膜19rを形成すべきオンチップレンズ18以外
のオンチップレンズ18をレジスト膜20でマスクす
る。図2(A)はレジスト膜20形成後の状態を示す。
Thereafter, a first color filter film, for example, 19r is formed. First, the on-chip lenses 18 other than the on-chip lenses 18 on which the color filter films 19 r are to be formed are masked with the resist film 20. FIG. 2A shows a state after the formation of the resist film 20.

【0031】(B)次に、その色、例えば赤の色素を真
空蒸着をする。21rは赤の色素の蒸着膜である。尚、
色素として熱に強い顔料を用いる。具体的には、顔料を
加熱し昇華させることにより薄く、均一な蒸着膜21r
を形成することができる。この時、カラーフィルター膜
21rの膜厚を、所望の色再現を得るために必要な分光
特性が得られるように設定された膜厚tr に膜厚調整す
る。図2(B)は真空蒸着時の状態を示す。
(B) Next, a color, for example, a red dye is vacuum-deposited. 21r is a red dye vapor deposition film. still,
A heat-resistant pigment is used as the pigment. Specifically, the thin and uniform vapor deposition film 21r is formed by heating and sublimating the pigment.
Can be formed. At this time, the film thickness of the color filter film 21r, to a film thickness adjusted to the thickness t r at which the spectral characteristic is set so as to obtain required to obtain the desired color reproduction. FIG. 2B shows a state at the time of vacuum deposition.

【0032】(C)その後、図2(C)に示すようにレ
ジスト膜20を除去することにより、リフトオフにより
蒸着膜21rの不要部分を除去する。即ち、リフトオフ
によってカラーフィルタ膜21rを形成する。
(C) Thereafter, as shown in FIG. 2C, the resist film 20 is removed, and unnecessary portions of the vapor deposition film 21r are removed by lift-off. That is, the color filter film 21r is formed by lift-off.

【0033】その後、第2の色(例えば緑)のカラーフ
ィルタ膜19gを同じ方法で形成し、それが終わると第
3の色(例えば青)のカラーフィルタ膜19bをやはり
同じ方法で形成すると、図1に示すオンチップレンズ付
カラー固体撮像素子を得ることができる。この場合、重
要なのは、各色毎にカラーフィルタ膜を所望の分光特性
が得られるような厚さに形成するということである。
尚、原色系のカラーフィルタの場合、カラーフィルタ膜
の形成は赤、緑、青と3回繰り返すことが必要である
が、補色系のカラーフィルタの場合は、3色とは限ら
ず、4色以上の場合もあり、カラーフィルタ膜形成の繰
り返し回数は色の種類数と同じである。
After that, a second color (for example, green) color filter film 19g is formed by the same method, and after that, a third color (for example, blue) color filter film 19b is formed by the same method. The color solid-state imaging device with an on-chip lens shown in FIG. 1 can be obtained. In this case, what is important is that the color filter film is formed for each color so as to have a desired spectral characteristic.
In the case of a primary color filter, it is necessary to repeat formation of a color filter film three times in red, green, and blue. However, in the case of a complementary color filter, the color filter is not limited to three colors and may be four colors. In some cases, the number of repetitions of the color filter film formation is the same as the number of colors.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、オンチップレンズは均
一な曲率、厚さに形成しても、その表面上に形成する色
フィルタ膜の厚さにより分光特性を調整できるので、所
望の分光特性が得られ、延いては所望の色再現特性が得
られ、色再現性を容易に高めることができる。
According to the present invention, even if the on-chip lens is formed to have a uniform curvature and thickness, the spectral characteristics can be adjusted by the thickness of the color filter film formed on the surface thereof. Characteristics can be obtained, and in addition, desired color reproduction characteristics can be obtained, and color reproducibility can be easily improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】(A)乃至(C)は図1に示した第1の実施例
のオンチップレンズ付カラー固体撮像素子の製造方法
(本発明オンチップレンズ付カラー固体撮像素子の製造
方法の第1の実施例)の要部を工程順に示す断面図であ
る。
FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating a method of manufacturing a color solid-state imaging device with an on-chip lens according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of Example 1) in the order of steps.

【図3】従来例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional example.

【図4】(A)乃至(E)は図3に示した従来例の製造
方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views showing the manufacturing method of the conventional example shown in FIG. 3 in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・半導体基板、12・・・受光素子、17・・
・平坦膜、18・・・オンチップレンズ、19r、19
g、19b・・・カラーフィルタ膜、tr 、tg 、tb
・・・カラーフィルタ膜の膜厚。
11 ... semiconductor substrate, 12 ... light receiving element, 17 ...
・ Flat film, 18 ・ ・ ・ On-chip lens, 19r, 19
g, 19b ··· color filter film, t r, t g, t b
... The thickness of the color filter film.

フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 CA27 CA32 CA40 FA06 FA08 GB11 GC07 GC08 GC09 GD04 GD07 5C024 AA01 CA12 CA31 DA01 EA04 EA08 FA01 GA01 GA51 5C065 BB01 BB42 CC01 DD01 EE10 EE11 Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 CA27 CA32 CA40 FA06 FA08 GB11 GC07 GC08 GC09 GD04 GD07 5C024 AA01 CA12 CA31 DA01 EA04 EA08 FA01 GA01 GA51 5C065 BB01 BB42 CC01 DD01 EE10 EE11

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各画素に対応してその受光素子に集光す
るオンチップレンズを備えたオンチップレンズ付カラー
固体撮像素子において、 上記オンチップレンズの曲率、厚さを各画素毎に均一に
形成し、 上記オンチップレンズの表面に薄いカラーフィルタ膜を
形成し、 上記カラーフィルタ膜の厚さを各色毎に所望の分光特性
が得られるように設定された値にしてなることを特徴と
するオンチップレンズ付カラー固体撮像素子。
1. A color solid-state imaging device with an on-chip lens provided with an on-chip lens for converging light on a light-receiving element corresponding to each pixel, wherein the curvature and thickness of the on-chip lens are made uniform for each pixel. Forming a thin color filter film on the surface of the on-chip lens, and setting the thickness of the color filter film to a value set to obtain a desired spectral characteristic for each color. Color solid-state image sensor with on-chip lens.
【請求項2】 各画素に対応してその受光素子に集光す
るオンチップレンズを備え該オンチップレンズの曲率、
厚さが全画素に渡って均一に形成され、該オンチップレ
ンズの表面に薄いカラーフィルタ膜が形成され、該カラ
ーフィルタ膜の厚さが各色毎に所望の分光特性が得られ
るような値にされた該オンチップレンズ付カラー固体撮
像素子の製造方法であって、 全画素のオンチップレンズを画素の色の如何を問わず同
じ曲率、厚さに同時に形成した後、該オンチップレンズ
の表面に薄いカラーフィルタ膜を、各色毎に所望の分光
特性が得られるように設定された厚さに順次形成する工
程を有することを特徴とするオンチップレンズ付カラー
固体撮像素子の製造方法。
2. An on-chip lens for condensing light on a light-receiving element corresponding to each pixel, wherein the on-chip lens has a curvature,
The thickness is formed uniformly over all the pixels, a thin color filter film is formed on the surface of the on-chip lens, and the thickness of the color filter film is set to a value such that a desired spectral characteristic can be obtained for each color. A method for manufacturing the color solid-state imaging device with the on-chip lens, wherein the on-chip lenses of all pixels are simultaneously formed with the same curvature and thickness regardless of the color of the pixel, and then the surface of the on-chip lens is formed. Forming a thin color filter film having a thickness set so as to obtain a desired spectral characteristic for each color.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002314058A (en) * 2001-04-17 2002-10-25 Sony Corp Solid-state image sensing element and its manufacturing method
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