JP2001077339A - Solid-state image sensing element - Google Patents

Solid-state image sensing element

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JP2001077339A
JP2001077339A JP24947199A JP24947199A JP2001077339A JP 2001077339 A JP2001077339 A JP 2001077339A JP 24947199 A JP24947199 A JP 24947199A JP 24947199 A JP24947199 A JP 24947199A JP 2001077339 A JP2001077339 A JP 2001077339A
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JP
Japan
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light
solid
receiving sensor
film
shielding
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JP24947199A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Kimura
匡雄 木村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid-state image sensing element which is constructed so that an area of an opening part can be enlarged practically. SOLUTION: A solid-state image sensing element 20 is formed by providing a light receiving sensor 3 which performs photoelectric conversion to a surface layer of a base 2, and providing transfer electrodes 4, 5 for transferring charge formed in a light receiving sensor onto the base 2 and a light screening film 6 covering the same. A lattice-like or stripe-like light screening wall 21 which becomes a partition for picture element isolation is provided on the light screening film 6. Each picture element partitioned by a light screening wall is provided with inlay lenses 22, 23 positioned in part immediately above a light receiving sensor part 3. A flattened passivation film 27 is provided on the light screening wall. A color filter layer 28 is provided on the passivation film 27. An on-chip lens 29 is provided on the color filter layer 28.

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、受光センサ部への
集光効率を高めた固体撮像素子に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solid-state image pickup device having improved light-collecting efficiency to a light-receiving sensor unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子として、従来、例えば図3
(a)に示す構造のものが知られている。この固体撮像
素子1は、シリコン基板等からなる基板(基体)2の表
層部に光電変換をなす受光センサ部3を形成し、基板2
上に、受光センサ部3で形成された電荷を転送するため
の第1転送電極4および第2転送電極5と、該転送電極
4、5を覆う遮光膜6とを形成したものである。受光セ
ンサ部3の直上部には遮光膜6の開口部6aが形成され
ており、この開口部6a内に臨む面が受光センサ部3の
実質的な受光面となっている。
2. Description of the Related Art As a solid-state imaging device, for example, FIG.
The structure shown in (a) is known. In this solid-state imaging device 1, a light receiving sensor unit 3 for performing photoelectric conversion is formed on a surface layer of a substrate (base) 2 made of a silicon substrate or the like.
A first transfer electrode 4 and a second transfer electrode 5 for transferring charges formed by the light receiving sensor unit 3 and a light-shielding film 6 covering the transfer electrodes 4 and 5 are formed thereon. An opening 6 a of the light-shielding film 6 is formed directly above the light receiving sensor unit 3, and a surface facing the opening 6 a is a substantial light receiving surface of the light receiving sensor unit 3.

【0003】また、基板2上には、遮光膜6、6の間、
および遮光膜6上に埋め込み平坦化層7が形成され、さ
らにこの上にパッシベーション膜8が形成されている。
そして、このパッシベーション膜8上にはカラーフィル
タ層9が形成され、このカラーフィルタ層9上にはオン
チップレンズ10が形成されている。
[0003] Further, on the substrate 2, between the light shielding films 6, 6,
A buried flattening layer 7 is formed on the light-shielding film 6, and a passivation film 8 is further formed thereon.
A color filter layer 9 is formed on the passivation film 8, and an on-chip lens 10 is formed on the color filter layer 9.

【0004】ところで、近年固体撮像素子では、チップ
サイズの縮小や多画素化の促進に伴い、その単位画素サ
イズの縮小が進んでいる。しかしながら、このような単
位画素サイズの縮小は基板2の面方向(水平方向)での
縮小がほとんどであり、基板2の厚み方向(垂直方向)
での縮小に関しては、面方向に比べ技術的に困難である
ことから遅れているのが現状である。このため、単位画
素について注目した場合、そのアスペクト比(基板の面
方向に対する垂直方向の比率)は上昇する一方となって
いる。
[0004] In recent years, in solid-state imaging devices, the unit pixel size has been reduced along with the reduction in chip size and the increase in the number of pixels. However, such reduction in the unit pixel size is almost always reduced in the plane direction (horizontal direction) of the substrate 2, and is reduced in the thickness direction (vertical direction) of the substrate 2.
The current situation is that the reduction in size is delayed because it is technically more difficult than in the plane direction. For this reason, when attention is paid to the unit pixel, the aspect ratio (the ratio in the vertical direction to the surface direction of the substrate) is only increasing.

【0005】例えば、図3(a)に示したようにセルサ
イズを4μm□とし、第1転送電極4、第2転送電極5
の膜厚を400nmとした場合で考えると、第1転送電
極4と第2転送電極5とが重ね合わされた箇所では、受
光センサ部3の受光面のレベルからオンチップレンズ1
0の裾部分(カラーフィルタ層10の上面のレベル)ま
での厚さが約4.5μm程度となる。したがって、この
場合のアスペクト比は、4.5/4=1.125とな
る。
For example, as shown in FIG. 3A, the cell size is 4 μm square, and the first transfer electrode 4 and the second transfer electrode 5
Considering the case where the thickness of the first transfer electrode 4 and the second transfer electrode 5 are overlapped with each other, the on-chip lens 1
The thickness up to the bottom portion of 0 (the level on the upper surface of the color filter layer 10) is about 4.5 μm. Therefore, the aspect ratio in this case is 4.5 / 4 = 1.125.

【0006】一方、図3(b)に示すようにセルサイズ
を3μm□とした場合には、受光センサ部3からその上
の層に何等変化がないとすると、アスペクト比は4.5
/3=1.5となる。このとき、オンチップレンズ10
の厚さが1μm程度であるとすると、その断面形状は図
3(b)に示したようになる。すなわち、図3(a)に
示した状態から図3(b)に示した状態となるように、
単一画素サイズ(セルサイズ)が縮小されるにもかかわ
らずオンチップレンズ10の厚みに変化がないと、図3
(b)に示したようにオンチップレンズ10の曲率半径
が小さくなってその焦点が受光センサ部3の受光面でな
くこれより上方に位置するようになり、その結果、集光
効率が低下してしまうのである。このような集光効率の
低下は、今後単一画素サイズの縮小が進むに連れ、さら
に悪化すると予想される。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the cell size is 3 μm square, the aspect ratio is 4.5 if there is no change from the light receiving sensor unit 3 to the layer thereabove.
/3=1.5. At this time, the on-chip lens 10
Is about 1 μm, the cross-sectional shape is as shown in FIG. That is, the state shown in FIG. 3A is changed from the state shown in FIG.
If the thickness of the on-chip lens 10 does not change even though the single pixel size (cell size) is reduced, FIG.
As shown in (b), the radius of curvature of the on-chip lens 10 is reduced, and the focal point thereof is located not above the light receiving surface of the light receiving sensor unit 3 but above the light receiving surface. As a result, the light collection efficiency is reduced. It will be. Such a decrease in light collection efficiency is expected to worsen as the size of a single pixel decreases in the future.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来、集光効率の向上
を図るためには、オンチップレンズ10の形状等の最適
化などを検討してきたが、オンチップレンズ10の形状
の最適化は該レンズ10の加工限界に大きく依存するた
め、集光状態を改善して集光効率を高めるにも限界があ
り、特にアスペクト比の大きい単一画素の場合では、受
光センサ部3に効率よく集光させるのは困難であった。
Conventionally, optimization of the shape of the on-chip lens 10 and the like have been studied in order to improve the light collection efficiency. Since it largely depends on the processing limit of the lens 10, there is a limit in improving the light-collecting state and increasing the light-collecting efficiency. Particularly, in the case of a single pixel having a large aspect ratio, the light is efficiently collected on the light receiving sensor unit 3. It was difficult to do.

【0008】したがって、前述したように集光効率の低
下が進むと、固体撮像素子の面内での感度勾配や、隣接
画素への入射による混色、さらには感度低下やスミアレ
ベルの悪化など、特性の低下が引き起こされてしまう。
例えば、図3(a)中の矢印Aで示すようにオンチップ
レンズ10、カラーフィルタ層9を透過した光が隣接画
素に入射してしまって混色が起きたり、矢印Bで示すよ
うに光が遮光膜6上に到達してここで反射されることに
より受光センサ部3に入射せず、結果として感度の低下
が起きているのである。また、基板2の表面より上の層
に何らかの改善を行い、層厚を薄くすることも考えられ
るが、その場合には電気的特性上の制約や特性低下が誘
発されてしまい、デバイス設計・作製に制約が与えられ
てその自由度が低下してしまう。
Accordingly, as described above, when the light-collecting efficiency is reduced, characteristics such as sensitivity gradient in the plane of the solid-state image sensor, color mixing due to incidence on adjacent pixels, and further, sensitivity reduction and smear level deterioration are caused. Will be reduced.
For example, light transmitted through the on-chip lens 10 and the color filter layer 9 enters adjacent pixels as shown by an arrow A in FIG. The light reaches the light-shielding film 6 and is reflected by the light-shielding film 6, so that the light does not enter the light-receiving sensor unit 3, and as a result, the sensitivity is reduced. It is also conceivable to make some improvement on the layer above the surface of the substrate 2 to reduce the layer thickness. However, in that case, restrictions on electric characteristics and deterioration of characteristics are induced, and device design and fabrication are performed. Is restricted, and the degree of freedom is reduced.

【0009】一方、面方向の縮小に関しては、単一画素
サイズの縮小に伴って第1転送電極4や第2転送電極5
を単純に縮小した場合、取扱い電荷量の特性が著しく低
下してしまうため、これら転送電極4、5の縮小率を単
一画素サイズの縮小率に一致させることができない。し
たがって、図3(a)に示した状態から図3(b)に示
した状態となるように面方向を縮小した場合、受光セン
サ部3の実質的な受光面となる遮光膜6の開口部6aの
面積が減少してしまい、感度の低下が引き起こされるこ
とになる。
On the other hand, regarding the reduction in the plane direction, the first transfer electrode 4 and the second transfer electrode 5
Is simply reduced, the characteristics of the amount of electric charges to be handled are remarkably deteriorated, so that the reduction ratio of the transfer electrodes 4 and 5 cannot be made equal to the reduction ratio of the single pixel size. Therefore, when the surface direction is reduced from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. 3B, the opening of the light-shielding film 6 which becomes a substantial light receiving surface of the light receiving sensor unit 3 The area of 6a is reduced, which causes a decrease in sensitivity.

【0010】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、単一画素サイズのアスペ
クト比に大きく依存することがなく、かつ、開口部6a
の面積を実質的に拡げることのできるような構造の固体
撮像素子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is not to largely depend on an aspect ratio of a single pixel size, and to provide an opening 6a.
It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device having a structure capable of substantially increasing the area of the solid-state imaging device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく鋭意研究を進めた結果、図3(a)、(b)に
示したような構造の従来の固体撮像素子にあっては、遮
光膜6より上側には酸化ケイ素等の半導体材料層や樹脂
層が設けられているだけであり、光の透過を防止し、ま
たは光を反射する構成が設けられていないことに注目し
た。すなわち、このような構成が設けられていないこと
から、集光効率が低下した場合に、隣接画素への入射を
抑えることができず、また、遮光膜6の上方に入射する
光を感度に寄与させることが全くできないでいたのであ
る。
Means for Solving the Problems The inventor of the present invention has made intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the present inventors have developed a conventional solid-state imaging device having a structure as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Noted that only a semiconductor material layer such as silicon oxide or a resin layer was provided above the light-shielding film 6, and no structure for preventing light transmission or reflecting light was provided. . That is, since such a configuration is not provided, when the light-collecting efficiency is reduced, the incidence on the adjacent pixels cannot be suppressed, and the light incident above the light shielding film 6 contributes to the sensitivity. He could not do anything at all.

【0012】そこで、本発明の固体撮像素子では、基体
の表層部に光電変換をなす受光センサ部が設けられ、基
体上に受光センサ部で形成された電荷を転送するための
転送電極と該転送電極を覆う遮光膜とが設けられてなる
固体撮像素子において、前記遮光膜上に、画素分離をな
すための仕切りとなる格子状あるいはストライプ状の遮
光壁を設け、前記遮光壁で仕切られた各画素毎に、前記
受光センサ部の直上部に位置して層内レンズを設け、前
記遮光壁の上に平坦化されたパッシベーション膜を設
け、前記パッシベーション膜の上にカラーフィルタ層を
設け、前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズを
設けことを前記課題の解決手段とした。
Therefore, in the solid-state imaging device of the present invention, a light receiving sensor unit for performing photoelectric conversion is provided on the surface layer of the base, and a transfer electrode for transferring electric charges formed by the light receiving sensor on the base and the transfer electrode are provided. In a solid-state imaging device provided with a light-shielding film that covers an electrode, on the light-shielding film, a lattice-shaped or stripe-shaped light-shielding wall serving as a partition for separating pixels is provided, and each of the light-shielding walls is partitioned by the light-shielding wall. For each pixel, an in-layer lens is provided immediately above the light receiving sensor unit, a flattened passivation film is provided on the light shielding wall, and a color filter layer is provided on the passivation film. Providing an on-chip lens on the filter layer is a means for solving the above problem.

【0013】この固体撮像素子によれば、遮光膜上に画
素分離をなすための仕切りとして格子状あるいはストラ
イプ状の遮光壁を設けたので、この遮光壁により、入射
光のうちこの遮光壁に到達した光が隣接する画素に入射
してしまうのを防止することが可能となり、さらに、該
入射光を遮光壁で反射して受光センサ部に入射させ、集
光効率を向上させることが可能になる。
According to this solid-state imaging device, a lattice-shaped or stripe-shaped light-shielding wall is provided as a partition for separating pixels on the light-shielding film, and the light-shielding wall allows the incident light to reach the light-shielding wall. It is possible to prevent the incident light from being incident on the adjacent pixels, and furthermore, it is possible to improve the light-collecting efficiency by reflecting the incident light on the light-shielding wall and causing the incident light to enter the light-receiving sensor unit. .

【0014】また、層内レンズとオンチップレンズとを
設けたことにより、集光効率をさらに向上させることが
可能になる。また、平坦化されたパッシベーション膜の
上にカラーフィルタ層を設けたので、このカラーフィル
タ層の膜厚が一定になり、したがってカラーフィルタ層
の全域において分光特性に差が生じないことにより、良
好なカラー表示が可能になる。
Further, the provision of the in-layer lens and the on-chip lens makes it possible to further improve the light collection efficiency. Further, since the color filter layer is provided on the flattened passivation film, the film thickness of the color filter layer becomes constant, and therefore, there is no difference in the spectral characteristics over the entire color filter layer. Color display becomes possible.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像素子を詳
しく説明する。図1は本発明の固体撮像素子の一実施形
態例を示す図であり、図1中符号20は固体撮像素子で
ある。この固体撮像素子20は、従来のものと同様にシ
リコン基板等からなる基板(基体)2の表層部に光電変
換をなす受光センサ部3を形成し、基板2上に、受光セ
ンサ部3で形成された電荷を転送するための第1転送電
極4および第2転送電極5と、該転送電極4、5を覆う
遮光膜6とを形成したものである。受光センサ部3の直
上部には遮光膜6の開口部6aが形成されており、この
開口部6a内に臨む面が受光センサ部3の実質的な受光
面となっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a solid-state imaging device. In the solid-state imaging device 20, a light-receiving sensor unit 3 that performs photoelectric conversion is formed on a surface layer of a substrate (base) 2 made of a silicon substrate or the like as in a conventional device, and the light-receiving sensor unit 3 is formed on the substrate 2. A first transfer electrode 4 and a second transfer electrode 5 for transferring the transferred charges, and a light shielding film 6 covering the transfer electrodes 4 and 5 are formed. An opening 6 a of the light-shielding film 6 is formed directly above the light receiving sensor unit 3, and a surface facing the opening 6 a is a substantial light receiving surface of the light receiving sensor unit 3.

【0016】前記遮光膜6上には、画素分離をなすため
の仕切りとなる格子状の遮光壁21が設けられている。
この遮光壁21は、本例では金属等の遮光材料からなる
遮光膜6と同じ材料で形成されたもので、矩形状に形成
された遮光膜6の開口部6aを囲むようにして形成され
たものであり、遮光膜6に連続した状態で形成されたも
のである。また、この遮光壁21は、本例においてはそ
の幅が転送電極4(5)を覆っている遮光膜6の幅より
狭く形成されている。
On the light-shielding film 6, a lattice-shaped light-shielding wall 21 serving as a partition for pixel separation is provided.
The light-shielding wall 21 is formed of the same material as the light-shielding film 6 made of a light-shielding material such as a metal in this example, and is formed so as to surround the opening 6a of the rectangular light-shielding film 6. That is, it is formed continuously with the light shielding film 6. Further, in this example, the light shielding wall 21 is formed to have a width smaller than the width of the light shielding film 6 covering the transfer electrode 4 (5).

【0017】基板2上には、遮光壁21、21で仕切ら
れた各画素毎に凸型と凹型の層内レンズ22、23が形
成されている。この凸型と凹型の層内レンズ22、23
は、それぞれ前記受光センサ部3の直上部に位置するよ
う形成されたもので、遮光膜6の開口部6a内に集光す
るようその焦点設計がなされたものであり、基板2上に
例えばシリコン酸化膜等の低屈折率材料からなる低屈折
率層24が形成され、その上にシリコン窒化膜等の高屈
折率材料からなる高屈折率層25が形成され、さらにそ
の上にSOG(Spin On Grass )からなる低屈折率層2
6が形成されたことによって構成されたものである。す
なわち、低屈折率層24と高屈折率層25との界面が上
に凹となることによってこれら低屈折率層24と高屈折
率層25との界面で凹型の層内レンズ22が形成され、
高屈折率層25と低屈折率層26との界面が上に凸とな
ることによってこれら高屈折率層25と低屈折率層26
との界面で凸型の層内レンズ23が形成されているので
ある。
On the substrate 2, convex and concave inner lenses 22, 23 are formed for each pixel partitioned by the light shielding walls 21, 21. The convex and concave inner lenses 22, 23
Are formed so as to be located directly above the light receiving sensor unit 3, respectively, and are designed so that the light is condensed in the opening 6 a of the light shielding film 6. A low-refractive-index layer 24 made of a low-refractive-index material such as an oxide film is formed, a high-refractive-index layer 25 made of a high-refractive-index material such as a silicon nitride film is formed thereon, and an SOG (Spin On Grass) low refractive index layer 2
6 is formed. That is, since the interface between the low-refractive index layer 24 and the high-refractive index layer 25 is concave upward, the concave inner lens 22 is formed at the interface between the low-refractive index layer 24 and the high-refractive index layer 25,
Since the interface between the high refractive index layer 25 and the low refractive index layer 26 is convex upward, the high refractive index layer 25 and the low refractive index layer 26
The convex inner lens 23 is formed at the interface with the substrate.

【0018】また、低屈折率層26および遮光壁21の
上には、シリコン窒化膜からなるパッシベーション膜2
7が形成されている。このパッシベーション膜27は、
後述するようにその下地である低屈折率層26および遮
光壁21が平坦化されていることにより、該パッシベー
ション膜27自体も平坦化されたものとなっている。そ
して、このように平坦化されたパッシベーション膜27
の上にはカラーフィルタ層28が形成され、このカラー
フィルタ層28の上にはオンチップレンズ29が形成さ
れている。
On the low refractive index layer 26 and the light shielding wall 21, a passivation film 2 made of a silicon nitride film is formed.
7 are formed. This passivation film 27
As described below, the passivation film 27 itself is also flattened because the low refractive index layer 26 and the light-shielding wall 21 which are the bases are flattened. Then, the passivation film 27 thus planarized
On the color filter layer 28, an on-chip lens 29 is formed.

【0019】このような構成の固体撮像素子20を作製
するにあたり、特に層内レンズ22、23、および遮光
壁21を形成するには、従来と同様にして基板2上に遮
光膜6を形成し、受光センサ部3上を開口して開口部6
aを形成した後、低屈折率材料を成膜する。そして、こ
の低屈折率材料からなる膜を従来公知のリソグラフィー
技術、エッチング技術によってパターニングし、図1に
示したように受光センサ部3の直上位置にて上に凹とな
るような曲面形状に加工して低屈折率層24とする。
In manufacturing the solid-state image pickup device 20 having such a structure, in particular, in order to form the intralayer lenses 22, 23 and the light-shielding wall 21, the light-shielding film 6 is formed on the substrate 2 in the same manner as in the prior art. Opening on the light receiving sensor section 3 to form an opening 6
After forming a, a low refractive index material is deposited. Then, the film made of the low-refractive-index material is patterned by a conventionally known lithography technique and etching technique, and is processed into a curved surface shape that is concave upward at a position immediately above the light receiving sensor unit 3 as shown in FIG. Thus, a low refractive index layer 24 is formed.

【0020】次に、この低屈折率層24の上に高屈折率
材料を成膜する。そして、この高屈折率材料からなる膜
を前記低屈折率層24の場合と同様にリソグラフィー技
術、エッチング技術によってパターニングし、受光セン
サ部3の直上位置にて上に凸となるような曲面形状に加
工して高屈折率層25とする。これにより、この高屈折
率層25と前記低屈折率層24との間に凹型の層内レン
ズ22が形成される。次いで、この高屈折率層25の上
にSOG膜を形成してこれを低屈折率層26とする。こ
れにより、この低屈折率層26と前記高屈折率層25と
の間に凸型の層内レンズ23が形成される。
Next, a high refractive index material is formed on the low refractive index layer 24. The film made of the high-refractive-index material is patterned by lithography and etching in the same manner as in the case of the low-refractive-index layer 24, so that the film has a curved surface shape that is upwardly convex just above the light-receiving sensor unit 3. It is processed to form the high refractive index layer 25. As a result, a concave inner lens 22 is formed between the high refractive index layer 25 and the low refractive index layer 24. Next, an SOG film is formed on the high-refractive-index layer 25 to form a low-refractive-index layer 26. As a result, a convex inner lens 23 is formed between the low refractive index layer 26 and the high refractive index layer 25.

【0021】このようにして層内レンズ22、23を形
成したら、従来公知のリソグラフィー技術、エッチング
技術によって前記低屈折率層26、前記高屈折率層2
5、低屈折率層24をパターニングし、遮光膜6の開口
部6aを囲むようにして転送電極4(5)上の遮光膜6
の上に該遮光膜6の上面に通じる格子状の溝(図示略)
を形成する。なお、このように遮光膜6に通じるように
して溝を形成することから、低屈折率層26、前記高屈
折率層25、低屈折率層24の材料としては、遮光膜6
の材料に対して高い選択比がとれるものを選択するのが
望ましい。次いで、この溝内を埋め込むようにして金属
等の遮光材料を成膜し、その後、エッチバックまたはC
MP法(化学的機械的研磨法)によって低屈折率層26
上の遮光材料を除去し、溝内に遮光壁21を形成すると
ともに遮光膜21の上面および低屈折率層26の表面を
平坦化する。
After the inner lenses 22 and 23 are formed in this manner, the low refractive index layer 26 and the high refractive index layer 2 are formed by a conventionally known lithography technique and etching technique.
5, the low refractive index layer 24 is patterned, and the light shielding film 6 on the transfer electrode 4 (5) is surrounded by the opening 6a of the light shielding film 6.
Lattice-shaped grooves (not shown) communicating with the upper surface of the light shielding film 6
To form Since the grooves are formed so as to communicate with the light shielding film 6, the materials of the low refractive index layer 26, the high refractive index layer 25, and the low refractive index layer 24 are the light shielding film 6.
It is desirable to select a material having a high selectivity to the material. Next, a light-shielding material such as metal is deposited so as to fill the groove, and then etched back or C
Low refractive index layer 26 by MP method (chemical mechanical polishing method)
The upper light shielding material is removed, the light shielding wall 21 is formed in the groove, and the upper surface of the light shielding film 21 and the surface of the low refractive index layer 26 are flattened.

【0022】図1に示した固体撮像素子20にあって
は、遮光膜上に画素分離をなすための仕切りとして格子
状の遮光壁21を形成したので、この遮光壁21によ
り、図1中矢印Cで示すように入射光のうちこの遮光壁
21に到達した光が隣接する画素に入射してしまうのを
防止することができ、さらに、該入射光を遮光壁21で
反射して受光センサ部3に入射させ、集光効率を向上さ
せることができる。
In the solid-state imaging device 20 shown in FIG. 1, a grid-shaped light-shielding wall 21 is formed on the light-shielding film as a partition for separating pixels. As shown by C, it is possible to prevent the light that has reached the light-shielding wall 21 out of the incident light from being incident on an adjacent pixel. 3, the light collection efficiency can be improved.

【0023】また、遮光壁21の幅を遮光膜6の幅より
狭く形成しているので、遮光壁21、21間の開口幅を
遮光膜6の開口部6aの開口幅より十分に広くすること
ができ、したがって遮光膜6の開口部6aを実質的に拡
げて集光効率をより向上させることができる。さらに、
このような遮光壁21を形成したことから、従来の遮光
膜6の開口を実質的に遮光壁21で囲まれる開口に代え
ることができ、したがってこの開口をパッシベーション
膜27のすぐ下にまで上昇させることができ、これによ
り全体の層圧を薄くした状態、すなわち単位画素サイズ
を基板の垂直方向に縮小したのと同等の効果を得ること
ができる。
Further, since the width of the light-shielding wall 21 is formed smaller than the width of the light-shielding film 6, the opening width between the light-shielding walls 21 and 21 must be sufficiently larger than the opening width of the opening 6a of the light-shielding film 6. Therefore, the aperture 6a of the light-shielding film 6 can be substantially expanded to further improve the light-collecting efficiency. further,
Since such a light-shielding wall 21 is formed, the conventional opening of the light-shielding film 6 can be replaced by an opening substantially surrounded by the light-shielding wall 21, and thus this opening is raised to just below the passivation film 27. As a result, it is possible to obtain an effect equivalent to a state where the overall layer pressure is reduced, that is, the unit pixel size is reduced in the vertical direction of the substrate.

【0024】また、このように実質的な開口をパッシベ
ーション膜27のすぐ下にまで上昇させることができる
ことができることから、パッシベーション膜27より下
の各層の層厚が特性に与える影響を減少させることがで
き、これによりパッシベーション膜27より下の構造の
自由度を高めることができる。
In addition, since the substantial opening can be raised to just below the passivation film 27, the influence of the thickness of each layer below the passivation film 27 on the characteristics can be reduced. Thus, the degree of freedom of the structure below the passivation film 27 can be increased.

【0025】また、遮光壁21を遮光膜6に連続して形
成したので、これら遮光壁21と遮光膜6との間を光が
通り抜けしまうことを確実に防止することができる。ま
た、層内レンズ22、23を設けたことにより、図1中
矢印Dで示すように平行光だけでなく斜め光も混在する
F値光に対してもその集光効率を向上させることができ
る。また、平坦化されたパッシベーション膜27の上に
カラーフィルタ層28を設けたので、このカラーフィル
タ層28の膜厚が一定になり、したがってカラーフィル
タ層28の全域において分光特性に差が生じないことに
より、良好なカラー表示をなすことができる。
Further, since the light shielding wall 21 is formed continuously with the light shielding film 6, it is possible to reliably prevent light from passing between the light shielding wall 21 and the light shielding film 6. In addition, by providing the inner lenses 22 and 23, as shown by an arrow D in FIG. 1, the light-collecting efficiency can be improved not only for parallel light but also for F-value light in which oblique light is mixed. . Further, since the color filter layer 28 is provided on the flattened passivation film 27, the film thickness of the color filter layer 28 becomes constant, so that there is no difference in spectral characteristics over the entire area of the color filter layer 28. Thereby, good color display can be achieved.

【0026】なお、前記実施形態例では、受光センサ部
3の直上部に凹型の層内レンズ22と凸型の層内レンズ
23とを形成したが、本発明はこれに限定されることな
く、例えば図2に示すように凹型の層内レンズ22のみ
を形成してもよく、また図示しないものの凸型の層内レ
ンズのみを形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the concave inner lens 22 and the convex inner lens 23 are formed directly above the light receiving sensor section 3, but the present invention is not limited to this. For example, only the concave inner lens 22 may be formed as shown in FIG. 2, or only a convex inner lens (not shown) may be formed.

【0027】また、前記実施形態例では、遮光壁21を
格子状に形成したが、遮光膜6の開口部6aを挟むよう
にして該遮光壁21をストライプ状に形成してもよい。
ここで、実質的に受光センサ部3の受光面となる遮光膜
6の開口部6aは通常矩形に形成されているが、その場
合には、この矩形の長辺に沿って遮光壁21を形成する
のが望ましい。
In the above embodiment, the light-shielding wall 21 is formed in a lattice shape. However, the light-shielding wall 21 may be formed in a stripe shape so as to sandwich the opening 6a of the light-shielding film 6.
Here, the opening 6a of the light-shielding film 6, which is substantially the light-receiving surface of the light-receiving sensor unit 3, is usually formed in a rectangular shape. In this case, the light-shielding wall 21 is formed along the long side of the rectangle. It is desirable to do.

【0028】なぜなら、このように矩形の開口部6aの
上に形成されるオンチップレンズ29は開口部6a形状
に対応して平面視略楕円状(長円状)に形成されるが、
その場合に開口部6aの短辺方向で曲率半径が小さくな
り、屈折が大きくなってその屈折光が受光センサ部3の
受光面より上の位置に集められ、該受光面への入射率が
低下するからであり、このように短辺方向に沿って斜め
に入射する光の受光面への入射率が低下することから、
長辺に沿って遮光壁21を形成することにより、受光面
から外れた光を遮光壁21で反射して受光面に入射さ
せ、あるいは隣接する画素に入射するのを防止すること
ができるのである。
This is because the on-chip lens 29 formed on the rectangular opening 6a is formed in a substantially elliptical shape (oval shape) in plan view corresponding to the shape of the opening 6a.
In this case, the radius of curvature decreases in the short side direction of the opening 6a, the refraction increases, and the refracted light is collected at a position above the light receiving surface of the light receiving sensor unit 3, and the incidence rate on the light receiving surface decreases. Since the incidence rate of light incident obliquely along the short side direction on the light receiving surface decreases as described above,
By forming the light shielding wall 21 along the long side, light deviating from the light receiving surface can be reflected by the light shielding wall 21 to be incident on the light receiving surface, or can be prevented from being incident on an adjacent pixel. .

【0029】また、前記実施形態例では、遮光壁21の
幅を遮光膜6の幅より狭く形成したが、本発明はこれに
限定されることなく、該遮光膜6の幅と同等に形成する
ようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the width of the light shielding wall 21 is formed narrower than the width of the light shielding film 6, but the present invention is not limited to this, and is formed to be equal to the width of the light shielding film 6. You may do so.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子は、遮光膜上に画素分離をなすための仕切りとして格
子状あるいはストライプ状の遮光壁を設けたものである
から、この遮光壁により、入射光のうちこの遮光壁に到
達した光が隣接する画素に入射してしまうのを防止する
ことができ、さらに、該入射光を遮光壁で反射して受光
センサ部に入射させ、集光効率を向上させることができ
る。
As described above, the solid-state imaging device according to the present invention is provided with a lattice-shaped or stripe-shaped light-shielding wall as a partition for separating pixels on the light-shielding film. In addition, it is possible to prevent the light that has reached the light-shielding wall out of the incident light from being incident on an adjacent pixel, and further reflects the incident light on the light-shielding wall to make it incident on the light-receiving sensor unit, thereby condensing the light. Efficiency can be improved.

【0031】また、層内レンズとオンチップレンズとを
設けたことにより、集光効率をさらに向上させることが
できるとともに、特に層内レンズを設けたことにより、
平行光だけでなく斜め光も混在するF値光に対してもそ
の集光効率を向上させることができる。また、平坦化さ
れたパッシベーション膜の上にカラーフィルタ層を設け
たので、このカラーフィルタ層の膜厚を一定にすること
ができ、したがってカラーフィルタ層の全域において分
光特性に差が生じないようにして良好なカラー表示を可
能にすることができる。
Further, by providing the inner lens and the on-chip lens, the light collection efficiency can be further improved, and in particular, by providing the inner lens,
The focusing efficiency can be improved not only for the parallel light but also for the F-value light in which the oblique light is mixed. In addition, since the color filter layer is provided on the flattened passivation film, the thickness of the color filter layer can be made constant, so that there is no difference in spectral characteristics over the entire color filter layer. And good color display can be achieved.

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

【図1】本発明の固体撮像素子の一実施形態例の概略構
成を示す要部側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a main part of a schematic configuration of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明の固体撮像素子の他の実施形態例の概略
構成を示す要部側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of a main part showing a schematic configuration of another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

【図3】(a)、(b)はそれぞれ従来の固体撮像素子
の一例の概略構成を示す要部側断面図である。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are cross-sectional side views of main parts showing a schematic configuration of an example of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…基板(基体)、3…受光センサ部、4…第1転送電
極、5…第2転送電極、6…遮光膜、6a…開口部、2
0…固体撮像素子、21…遮光壁、22…層内レンズ、
23…層内レンズ、24…低屈折率層、25…高屈折率
層、26…低屈折率層、27…パッシベーション膜、2
8…カラーフィルタ層、29…オンチップレンズ
Reference numeral 2 denotes a substrate (substrate), 3 denotes a light receiving sensor unit, 4 denotes a first transfer electrode, 5 denotes a second transfer electrode, 6 denotes a light shielding film, 6a denotes an opening, 2
0: solid-state imaging device, 21: light-shielding wall, 22: intra-layer lens,
23: intra-layer lens, 24: low refractive index layer, 25: high refractive index layer, 26: low refractive index layer, 27: passivation film, 2
8 ... Color filter layer, 29 ... On-chip lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体の表層部に光電変換をなす受光セン
サ部が設けられ、基体上に受光センサ部で形成された電
荷を転送するための転送電極と該転送電極を覆う遮光膜
とが設けられてなる固体撮像素子において、 前記遮光膜上に、画素分離をなすための仕切りとなる格
子状あるいはストライプ状の遮光壁が設けられ、 前記遮光壁で仕切られた各画素毎に、前記受光センサ部
の直上部に位置して層内レンズが設けられ、 前記遮光壁の上に平坦化されたパッシベーション膜が設
けられ、 前記パッシベーション膜の上にカラーフィルタ層が設け
られ、 前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズが設けら
れてなることを特徴とする固体撮像素子。
1. A light receiving sensor unit for performing photoelectric conversion is provided on a surface layer of a base, and a transfer electrode for transferring electric charges formed by the light receiving sensor on the base and a light shielding film covering the transfer electrode are provided. In the solid-state imaging device, a grid-shaped or stripe-shaped light-shielding wall serving as a partition for separating pixels is provided on the light-shielding film, and the light-receiving sensor is provided for each pixel partitioned by the light-shielding wall. An inner lens is provided immediately above the portion, a flattened passivation film is provided on the light shielding wall, a color filter layer is provided on the passivation film, and a color filter layer is provided on the passivation film. An on-chip lens is provided on the solid-state imaging device.
【請求項2】 前記遮光壁が遮光膜に連続して形成され
ていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said light-shielding wall is formed continuously with a light-shielding film.
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