JP2001223846A - Image sensor and it manufacturing method - Google Patents
Image sensor and it manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原稿面の情報を読
み取ることを目的とした一次元イメージセンサに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a one-dimensional image sensor for reading information on a document surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ホームファクシミリなどの普及に
伴い、画像情報を電気信号に変換する一次元イメージセ
ンサの高性能化と小型化が要望されている。また、一次
元イメージセンサの小型化に伴い、ハンディスキャナへ
組込まれることが多く、この場合、厚い書籍の綴じ部付
近の文字の読取り等、イメージセンサが原稿に密着しな
い状態で使用されることがあるため、焦点深度の深いイ
メージセンサに対する要求も高くなっている。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of home facsimile machines and the like, there is a demand for higher performance and smaller size of one-dimensional image sensors for converting image information into electric signals. Also, with the downsizing of one-dimensional image sensors, they are often incorporated into handy scanners. In this case, the image sensor is often used in a state where the image sensor does not come in close contact with the document, such as reading characters near the binding portion of a thick book. Therefore, the demand for an image sensor having a large depth of focus is increasing.
【０００３】従来からの一次元イメージセンサとして
は、原稿面の反射光をミラーで折返しながら１つのレン
ズを用いて光電変換素子へ縮小結像させるレンズ縮小光
学型イメージセンサ、原稿面の反射光をセルフォックレ
ンズアレイを用いて光電変換素子へ等倍結像させる密着
型イメージセンサ、等がある。しかしながら、それぞれ
の構造に起因する問題点として、レンズ縮小光学型イメ
ージセンサは小型化が困難、密着型イメージセンサは焦
点深度が浅い等があげられる。As a conventional one-dimensional image sensor, a lens-reduced optical image sensor for reducing and forming an image on a photoelectric conversion element by using a single lens while reflecting light reflected from a document surface by a mirror, and reflecting light reflected from the document surface There is a contact type image sensor that forms an image at an equal magnification on a photoelectric conversion element using a selfoc lens array. However, problems resulting from the respective structures are that it is difficult to reduce the size of the lens-reduced optical image sensor and that the contact-type image sensor has a small depth of focus.
【０００４】また、マイクロレンズを組合せたイメージ
センサとしては、透明基板の片面にマイクロレンズアレ
イを、反対側の面に受光素子アレイをそれぞれ構成した
構造が提案されている。構造的に非常に小型化が可能で
あるが、隣接した画素間のクロストークを完全に防ぐこ
とは困難であり、そのため、原稿に密着させた読取りに
使用が限定される等、の問題がある。そこで、特開平３
−１５７６０２公報等に、クロストーク防止のために、
多分割構成で別途作製した筒状の遮光スペーサを、マイ
クロレンズアレイと受光素子との間に挟み込むように形
成した構造が提案されている。Further, as an image sensor in which a microlens is combined, a structure has been proposed in which a microlens array is formed on one surface of a transparent substrate and a light receiving element array is formed on the opposite surface. Although it is possible to make the device extremely small in structure, it is difficult to completely prevent crosstalk between adjacent pixels, and therefore, there is a problem that use is limited to reading in close contact with a document. . Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open
For example, to prevent crosstalk,
There has been proposed a structure in which a cylindrical light-blocking spacer separately manufactured in a multi-segment configuration is formed so as to be sandwiched between a microlens array and a light receiving element.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の一次元イメージ
センサであるレンズ縮小光学型イメージセンサ、及び密
着型イメージセンサは、上述の小型化、あるいは焦点深
度の問題点に加えて、個々の構成部品が独立した光学部
品であるために組立工程で高精度の位置合せが必要であ
り、組立工程が複雑となるため大量生産時のコストダウ
ンが容易ではない。The conventional lens-reduced optical image sensor and the contact type image sensor, which are one-dimensional image sensors, have individual components in addition to the above-described problems of miniaturization or depth of focus. However, since they are independent optical components, high-precision alignment is required in the assembly process, and the assembly process is complicated, so that it is not easy to reduce the cost during mass production.
【０００６】また、マイクロレンズを組合せたイメージ
センサは、透明基板を挟んでマイクロレンズと光電変換
素子の受光部が対向した構造であるため、受光部に対向
させたマイクロレンズで集光した目的の光以外に、隣接
するマイクロレンズとの隙間部分、あるいは他のマイク
ロレンズから透明基板を透過して斜めに受光部に入射す
る目的以外の光が存在する。これが、受光部の密度に比
較して、原稿読取りの解像度を悪化させるクロストーク
成分となる。ここで、透明基板が非常に薄く、原稿がレ
ンズに非常に接近している場合に限定すれば、このクロ
ストークは相対的に小さくなるため、原稿面の情報を読
み取ることが可能である。しかしながら、原稿面が離れ
た場合には、一つの受光部に広範囲からの光が入射する
ことになり、原稿を解像することが困難となるという問
題がある。[0006] Further, since the image sensor in which the microlens is combined has a structure in which the microlens and the light receiving portion of the photoelectric conversion element are opposed to each other with a transparent substrate interposed therebetween, the objective is to collect light by the microlens opposed to the light receiving portion. In addition to light, there is non-purpose light that is transmitted through the transparent substrate from a gap between adjacent microlenses or another microlens and is obliquely incident on the light receiving unit. This is a crosstalk component that deteriorates the resolution of document reading as compared with the density of the light receiving unit. Here, if it is limited to a case where the transparent substrate is very thin and the document is very close to the lens, the crosstalk becomes relatively small, so that information on the document surface can be read. However, when the document surface is separated, light from a wide range is incident on one light receiving unit, and there is a problem that it is difficult to resolve the document.
【０００７】また、筒状の遮光スペーサをマイクロレン
ズアレイと受光素子で挟み込むように形成したイメージ
センサは、隣接画素間のクロストーク防止効果はある
が、微小チップである光電変換素子ごとに遮光スペーサ
を固定しイメージセンサを組立てる必要があり、製造工
程が複雑となるため大量生産時のコストダウンが容易で
はない。An image sensor in which a cylindrical light-shielding spacer is sandwiched between a microlens array and a light-receiving element has an effect of preventing crosstalk between adjacent pixels. It is necessary to assemble the image sensor while fixing it, and the manufacturing process becomes complicated, so that it is not easy to reduce the cost during mass production.
【０００８】そこで、本発明は、上述の課題を解決する
ためになされたものであり、複数の受光部をもつ光電変
換素子と、受光部ごとに形成されたマイクロレンズとか
らなるイメージセンサにおいて、クロストークを防止
し、イメージセンサの小型化と長焦点深度化を可能にす
るとともに、ウェハ単位の製造が可能であり、微細に切
出した部品を高精度で位置合せするような組立工程を必
要とせず、量産に適した安価なイメージセンサを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an image sensor comprising a photoelectric conversion element having a plurality of light receiving units and a microlens formed for each light receiving unit is provided. Prevents crosstalk, enables downsizing of the image sensor and increases the depth of focus, enables wafer-by-wafer manufacturing, and requires an assembly process that aligns finely cut parts with high precision. And an inexpensive image sensor suitable for mass production.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明では、複数の受光部をもつ光電変換素子
と、受光部ごとに形成されたマイクロレンズとからなる
イメージセンサであって、光電変換素子とマイクロレン
ズとで挟まれた領域に受光部ごとに光の入射方向を制限
する遮光壁が光電変換素子上に一体的に形成されてお
り、遮光壁の光電変換素子側の開口部径：ｄ１とマイク
ロレンズ側の開口部径：ｄ２と遮光壁の厚さ：ｔとマイ
クロレンズの開口数：ＮＡとが ｔａｎ-1（（ｄ１＋ｄ２）／（２・ｔ）） ≦ ｓｉｎ-1ＮＡ の関係にあることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an image sensor comprising a photoelectric conversion element having a plurality of light receiving sections and a micro lens formed for each of the light receiving sections. A light-shielding wall for limiting the incident direction of light for each light-receiving portion is integrally formed on the photoelectric conversion element in a region sandwiched between the photoelectric conversion element and the microlens, and an opening of the light-shielding wall on the photoelectric conversion element side. The diameter: d1, the opening diameter on the microlens side: d2, the thickness of the light shielding wall: t, and the numerical aperture of the microlens: NA are tan −1 ((d1 + d2) / (2 · t)) ≦ sin −1 NA Is characterized by the following relationship.
【００１０】このように構成することにより、光電変換
素子の受光部ごとに光の入射方向を制限する遮光壁が形
成されており、遮光壁により制限され受光部に入射する
光の入射角度範囲がマイクロレンズの開口数と同じか、
あるいはそれ以下であるため、隣接する他のマイクロレ
ンズからの光が受光部に入射することなくクロストーク
のない良好な読取りが可能となる。With such a configuration, a light-shielding wall for limiting the light incident direction is formed for each light-receiving portion of the photoelectric conversion element, and the incident angle range of the light incident on the light-receiving portion limited by the light-shielding wall is formed. Is it the same as the numerical aperture of the micro lens,
Or, since it is equal to or less than that, light from another adjacent microlens does not enter the light receiving unit and good reading without crosstalk can be performed.
【００１１】また、遮光壁は光の入射角度を制限するた
め、マイクロレンズと受光部間の距離に比較して遮光壁
の厚さが薄くてもよく、焦点深度の長いマイクロレンズ
を用いることができるとともに、遮光壁を光電変換素子
と一体的に形成することができるためイメージセンサの
製造が容易となる。Further, since the light-shielding wall limits the incident angle of light, the thickness of the light-shielding wall may be smaller than the distance between the microlens and the light receiving portion, and a microlens with a long depth of focus may be used. In addition, since the light shielding wall can be formed integrally with the photoelectric conversion element, the manufacture of the image sensor becomes easy.
【００１２】さらに、本願発明では、上記のイメージセ
ンサにおいて、遮光壁が、光電変換素子面上に形成され
受光部ごとに所定の開口部を有する第１の遮光膜と、第
１の遮光膜上に形成されたスペーサ部と、スペーサ部上
に形成され受光部ごとに所定の開口部を有する第２の遮
光膜とからなることを特徴とする。Further, according to the present invention, in the above image sensor, the light shielding wall is formed on the photoelectric conversion element surface and has a predetermined opening for each light receiving portion; And a second light-shielding film formed on the spacer portion and having a predetermined opening for each light-receiving portion.
【００１３】このように、遮光壁が３つの構成要素から
形成されるように構成することにより、第１の遮光膜で
形成されると開口部の径と、スペーサ部の厚さと、第２
の遮光膜で形成されると開口部の径とをそれぞれ独立し
て形成することができ、受光部への入射光の入射角度範
囲を詳細に設定することができる。As described above, by forming the light shielding wall from three components, when the light shielding wall is formed by the first light shielding film, the diameter of the opening, the thickness of the spacer, and the second
When the light-shielding film is formed, the diameter of the opening can be formed independently of each other, and the incident angle range of the incident light to the light receiving portion can be set in detail.
【００１４】さらに、好ましくは、マイクロレンズと遮
光壁の間に、透過した光が独立した３色となるカラーフ
ィルタが形成されていることを特徴とする。Further, preferably, a color filter is formed between the microlens and the light shielding wall so that the transmitted light becomes three independent colors.
【００１５】このように構成することにより、光電変換
素子とカラーフィルタとマイクロレンズとが一体的に形
成されているために原稿上での各色の読取り相対位置が
正確で色ずれが防止できる。また、遮光壁が光の入射角
度を制限するため、クロストークを防止した上でマイク
ロレンズと遮光壁の間にカラーフィルタを挿入すること
が可能で、デバイス構成が簡単でありカラーイメージセ
ンサの製造が容易となる。With this configuration, since the photoelectric conversion element, the color filter, and the microlens are integrally formed, the relative reading position of each color on the document is accurate, and color misregistration can be prevented. In addition, since the light-shielding wall limits the incident angle of light, a color filter can be inserted between the microlens and the light-shielding wall while preventing crosstalk, thereby simplifying the device configuration and manufacturing a color image sensor. Becomes easier.
【００１６】さらに、本願発明による製造方法は、シリ
コンウェハ上に形成された複数の光電変換素子上に遮光
壁を形成し、遮光壁上にマイクロレンズを形成した後
に、一体的に各々の光電変換素子を切断分離することを
特徴とする。Further, according to the manufacturing method of the present invention, a light-shielding wall is formed on a plurality of photoelectric conversion elements formed on a silicon wafer, and a microlens is formed on the light-shielding wall. It is characterized in that the element is cut and separated.
【００１７】このように製造することにより、マイクロ
レンズと遮光壁と光電変換素子が一体となったイメージ
センサアレイを切断分離することで、個々の光学部品を
高精度で位置合せするような組立工程を必要とせずに、
容易に大量にイメージセンサを生産することができる。By manufacturing as described above, an image sensor array in which a microlens, a light shielding wall, and a photoelectric conversion element are integrated is cut and separated, so that an assembling process for positioning individual optical components with high precision. Without the need for
It is possible to easily produce a large number of image sensors.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】そこで、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明
の一実施形態を示す一次元イメージセンサの主走査方向
の部分断面図である。複数の受光部１１をもつ光電変換
素子１０上に、受光部毎に開口部をもつ遮光壁１２が形
成されている。さらに、その上に形成された透明基板１
３上には一列のアレイ状にマイクロレンズ１４が形成さ
れており、それぞれのマイクロレンズは複数の受光部と
一対一で対応するように配置される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view in a main scanning direction of a one-dimensional image sensor according to an embodiment of the present invention. A light-shielding wall 12 having an opening for each light-receiving section is formed on a photoelectric conversion element 10 having a plurality of light-receiving sections 11. Further, the transparent substrate 1 formed thereon is
The microlenses 14 are formed in a line in an array on the microlens 3, and each microlens is arranged so as to correspond one-to-one with a plurality of light receiving units.
【００１９】図示しない光源により照射された原稿１５
からの反射光は、マイクロレンズで集光され、遮光壁の
開口部を通って受光部へ入射し、電気信号へ変換され
る。遮光壁は、受光部への光の入射角度を制限してお
り、受光部と一対一で対応させたマイクロレンズで集光
した光のみを通過させ、それ以外の光、例えば図中の矢
印の方向からの光、等を受光部へ入射させないように機
能する。マイクロレンズの光軸上で受光部が一対一で対
応しているため、原稿面の距離が離れても原稿上の読取
り位置の明暗情報を良好に読取ることができる。Document 15 illuminated by a light source (not shown)
Is reflected by the microlens, enters the light receiving unit through the opening of the light shielding wall, and is converted into an electric signal. The light-shielding wall restricts the angle of incidence of light on the light-receiving part, allows only light condensed by the microlenses corresponding one-to-one with the light-receiving part to pass, and other light, for example, as indicated by arrows in the figure. It functions so that light from the direction, etc., does not enter the light receiving unit. Since the light receiving portions correspond one-to-one on the optical axis of the microlens, it is possible to satisfactorily read the brightness information at the reading position on the document even if the document surface is long.
【００２０】ここで、遮光壁、及びマイクロレンズの関
係は、遮光壁の光電変換素子側の開口部径をｄ１、マイ
クロレンズ側の開口部径をｄ２、遮光壁の厚さをｔ、マ
イクロレンズの開口数をＮＡでそれぞれ表すと、 ｔａｎ-1（（ｄ１＋ｄ２）／（２・ｔ）） ≦ ｓｉｎ-1ＮＡ となるように設定する。The relationship between the light-shielding wall and the microlens is as follows: the opening diameter of the light-shielding wall on the photoelectric conversion element side is d1, the opening diameter of the microlens side is d2, the thickness of the light-shielding wall is t, the microlens Is represented by NA, respectively, so that tan −1 ((d1 + d2) / (2 · t)) ≦ sin −1 NA is set.
【００２１】すなわち、遮光壁の開口部を通り受光部へ
入射できる光の角度を、マイクロレンズで集光される光
の角度と同一か、あるいはそれ以下となるように設定す
る。それにより、斜めから不必要な光が受光部へ入射す
ることを防止し、受光部へ入射する光を正面にある原稿
の所定の読取り領域からの反射光のみに限定することが
できる。遮光壁により光の入射角度を制限するため、マ
イクロレンズと受光部間の距離に比較して遮光壁の厚さ
が薄くてもよく、焦点深度の長いマイクロレンズを用い
ることができるとともに、遮光壁を光電変換素子と一体
的に形成することができるため、イメージセンサの製造
が容易となる。That is, the angle of light that can enter the light receiving portion through the opening of the light shielding wall is set to be equal to or smaller than the angle of light condensed by the microlens. This prevents unnecessary light from being obliquely incident on the light receiving unit, and restricts the light incident on the light receiving unit to only the reflected light from a predetermined reading area of the front document. Since the light incident angle is limited by the light shielding wall, the thickness of the light shielding wall may be thinner than the distance between the micro lens and the light receiving unit, and a micro lens with a long focal depth can be used. Can be formed integrally with the photoelectric conversion element, so that the manufacture of the image sensor is facilitated.
【００２２】次に、本願発明による製造方法について、
解像度４００ｄｐｉのイメージセンサの例により、以下
に示す。光電変換素子は、通常の製造方法で形成され得
る、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、等の受光素子を用い、シリコン
ウェハ上にアレイ状に複数個、形成し、個々の光電変換
素子は、１２８個の受光部が２０μｍ角、６２．５μｍ
ピッチで一列に並んだ８ｍｍ長の素子チップとなるよう
にパターン形成する。これにより、６インチのシリコン
ウェハ１枚より、４０００個程度の素子チップを形成す
ることが可能となる。Next, the manufacturing method according to the present invention will be described.
The following is an example of an image sensor having a resolution of 400 dpi. A plurality of photoelectric conversion elements are formed in an array on a silicon wafer using light receiving elements such as CCD, CMOS, etc., which can be formed by a normal manufacturing method, and each photoelectric conversion element has 128 light receiving sections. Is 20 μm square, 62.5 μm
A pattern is formed so as to be 8 mm long element chips arranged in a line at a pitch. Thus, about 4000 element chips can be formed from one 6-inch silicon wafer.
【００２３】遮光部は、光電変換素子アレイ上に、厚さ
ｔが２０μｍの遮光性膜をウェハ単位で形成後、それぞ
れの受光部に対応する箇所に、底面の開口部径ｄ１が３
μｍ、上面の開口部径ｄ２が４．５μｍとなるように、
フォトリソ工程により遮光壁の開口部を形成する。な
お、遮光性膜は、イメージセンサ使用時の原稿面照射光
の波長に対しての遮光特性を有する材料で形成すればよ
く、製造方法、コスト等を考慮して選定すればよい。こ
こではカーボン微粒子を含有させた高分子材料を用いて
形成した。マイクロレンズは、レンズ径：５５μｍ、開
口数ＮＡ：０．２、レンズピッチ：６２．５μｍのマイ
クロレンズアレイとなるように、ガラス基板上に感光性
樹脂材料を用いてフォトリソ工程により形成する。After forming a light-shielding film having a thickness t of 20 μm in units of wafers on the photoelectric conversion element array, the light-shielding portion has an opening diameter d1 of 3 at the bottom corresponding to each light-receiving portion.
μm, and the opening diameter d2 of the upper surface is 4.5 μm.
An opening of the light shielding wall is formed by a photolithography process. Note that the light-shielding film may be formed of a material having light-shielding characteristics with respect to the wavelength of light irradiated on the document surface when the image sensor is used, and may be selected in consideration of a manufacturing method, cost, and the like. Here, it was formed using a polymer material containing carbon fine particles. The microlenses are formed by a photolithography process using a photosensitive resin material on a glass substrate so as to form a microlens array having a lens diameter of 55 μm, a numerical aperture NA of 0.2, and a lens pitch of 62.5 μm.
【００２４】このように構成することにより、ｔａｎ-1
（（ｄ１＋ｄ２）／（２・ｔ）） ≦ ｓｉｎ-1ＮＡの
式において、左辺ｔａｎ―1（（３＋４.５）／（２・２
０））＝１０．６となり、右辺ｓｉｎ-1０．２＝１１．
５となり、上式を満足することになる。With this configuration, tan -1
In the formula of ((d1 + d2) / (2 · t)) ≦ sin −1 NA, the left side tan− 1 ((3 + 4.5) / (2 · 2)
0)) = 10.6, and the right side sin −1 0.2 = 11.
5, which satisfies the above expression.
【００２５】遮光壁を形成したウェハとマイクロレンズ
を形成したガラス基板を、透明樹脂により接合した後、
遮光壁とマイクロレンズを形成したガラス基板とで一体
となっているウェハを、ダイシングにより切断分離する
ことにより、個々のイメージセンサチップ（素子チップ
と遮光壁とマイクロレンズが一体となっているもの）を
作製する。なお、このときに、部分的にガラス板部分を
ハーフダイシングして、シリコン基板表面上のイメージ
センサの配線部を露出させてもよい。この後、例えば、
読取り幅がＢ５サイズ（１２８ｍｍ幅）のイメージセン
サを構成する場合には、回路基板上に合計１６個のイメ
ージセンサチップが一列に並ぶようにダイボンディング
して配置する。After joining the wafer on which the light shielding wall is formed and the glass substrate on which the microlenses are formed with a transparent resin,
Individual image sensor chips (element chips, light-shielding walls and microlenses are integrated) by dicing the wafer that is integrated with the light-shielding walls and the glass substrate on which the microlenses are formed. Is prepared. At this time, the glass plate portion may be partially half-diced to expose the wiring portion of the image sensor on the surface of the silicon substrate. After this, for example,
When an image sensor having a reading width of B5 size (128 mm width) is configured, a total of 16 image sensor chips are die-bonded on a circuit board so as to be arranged in a line.
【００２６】図２は、本発明の他の実施形態を示す要部
断面図であり、イメージセンサの遮光壁部分を表してい
る。遮光壁以外の部分は図１に示したイメージセンサと
同様である。遮光壁は、光電変換素子面上に形成され受
光部１１ごとに所定の開口部を有する第１の遮光膜１２
１と、第１の遮光膜上に形成されたスペーサ部１２２
と、スペーサ部上に形成され受光部ごとに所定の開口部
を有する第２の遮光膜１２３とから構成される。FIG. 2 is a sectional view of a principal part showing another embodiment of the present invention, and shows a light shielding wall portion of an image sensor. Portions other than the light shielding wall are the same as those of the image sensor shown in FIG. The light-shielding wall is a first light-shielding film 12 formed on the photoelectric conversion element surface and having a predetermined opening for each light-receiving portion 11.
1 and a spacer section 122 formed on the first light shielding film
And a second light shielding film 123 formed on the spacer portion and having a predetermined opening for each light receiving portion.
【００２７】遮光壁の製造方法は、まず、光電変換素子
アレイ上に第１の遮光膜を製膜後、フォトリソ工程によ
り開口部径ｄ１の開口部を形成する。その上に所定の厚
さのスペーサ部を形成し、第２の遮光膜を製膜後、フォ
トリソ工程により開口部径ｄ２の開口部を形成し、その
後、スペーサ部の開口部をエッチング除去する。遮光壁
が独立した３つの構成要素から形成されており、第１の
遮光膜で形成される開口部の径と、スペーサ部の厚さ
と、第２の遮光膜で形成される開口部の径とをそれぞれ
独立して形成することができ、受光部への入射光の入射
角度範囲を詳細に設定することができる。In the method of manufacturing the light shielding wall, first, after forming a first light shielding film on the photoelectric conversion element array, an opening having an opening diameter d1 is formed by a photolithography process. A spacer portion having a predetermined thickness is formed thereon, a second light-shielding film is formed, an opening having an opening diameter d2 is formed by a photolithography process, and then the opening of the spacer portion is removed by etching. The light shielding wall is formed from three independent components, and the diameter of the opening formed by the first light shielding film, the thickness of the spacer, and the diameter of the opening formed by the second light shielding film are determined. Can be independently formed, and the incident angle range of the incident light to the light receiving section can be set in detail.
【００２８】なお、第１の遮光膜、及び第２の遮光膜の
形成材料は、それぞれ独立したエッチング工程で開口部
を形成するために同一材料であってもよく、遮光性があ
れば導電性である必要はないが、通常の電極材料等に用
いられる金属膜を用いて容易に形成することができる。
一方、スペーサ部は、開口部を形成した第２の遮光膜を
マスクとしてエッチングを行うと開口部の形成が容易で
あるため、遮光膜とエッチング時の選択比がとれる材料
で形成するとよい。また、無機材料、あるいは有機材料
であっても差し支えないが、ある程度遮光性を有する材
料の方が、隣接する受光部への迷光が防止できるために
好ましく、上述の実施形態と同様にカーボン微粒子を含
有させた高分子材料等を用いて形成してもよい。The materials for forming the first light-shielding film and the second light-shielding film may be the same material for forming the openings by independent etching steps. However, it can be easily formed using a metal film used for an ordinary electrode material or the like.
On the other hand, when the spacer portion is etched using the second light-shielding film in which the opening is formed as a mask, the opening can be easily formed. In addition, an inorganic material or an organic material may be used, but a material having a certain light-shielding property is preferable because stray light to an adjacent light receiving portion can be prevented, and carbon fine particles are used similarly to the above-described embodiment. It may be formed using a polymer material or the like contained therein.
【００２９】図３は、本発明の他の実施形態を示すイメ
ージセンサの副走査方向の断面図である。光電変換素子
３０は、イメージセンサの副走査方向（紙面左右方向）
に３列で、主走査方向（紙面垂直方向）に複数の受光部
３１をもち、その上に、遮光壁３２、及びカラーフィル
タ（Ｒ）３６１、カラーフィルタ（Ｇ）３６２、カラー
フィルタ（Ｂ）３６３が形成されている。さらに、透明
基板３３上には、副走査方向に３列で、主走査方向に複
数のマイクロレンズ３４が形成されており、それぞれの
マイクロレンズは複数の受光部と一対一で対応するよう
に配置される。また、光電変換素子の表面には、ボンデ
ィングパット等の配線部３７が形成されている。FIG. 3 is a sectional view in the sub-scanning direction of an image sensor showing another embodiment of the present invention. The photoelectric conversion element 30 is provided in the sub-scanning direction of the image sensor (the left-right direction on the paper surface).
, Three rows, a plurality of light receiving sections 31 in the main scanning direction (perpendicular to the paper surface), a light shielding wall 32, a color filter (R) 361, a color filter (G) 362, and a color filter (B). 363 are formed. Further, on the transparent substrate 33, a plurality of microlenses 34 are formed in three rows in the sub-scanning direction and in the main scanning direction, and each microlens is arranged so as to correspond one-to-one with a plurality of light receiving portions. Is done. Further, a wiring portion 37 such as a bonding pad is formed on the surface of the photoelectric conversion element.
【００３０】図示しない白色光源で照射された原稿
（Ｒ）３５１、原稿（Ｇ）３５２、及び原稿（Ｂ）３５
３の各読取り位置からの反射光は、それぞれマイクロレ
ンズで集光され、カラーフィルタ（Ｒ）３６１、カラー
フィルタ（Ｇ）３６２、及びカラーフィルタ（Ｂ）３６
３のそれぞれ赤、緑、青の各色のフィルタを透過するこ
とで、独立した３色として遮光壁の開口部を通って受光
部へ入射し、それぞれ電気信号へ変換される。Document (R) 351, document (G) 352, and document (B) 35 illuminated by a white light source (not shown)
The reflected light from each reading position of No. 3 is condensed by a microlens, respectively, and the color filter (R) 361, the color filter (G) 362, and the color filter (B) 36
By passing through the red, green, and blue filters, respectively, the light enters the light receiving unit through the opening of the light shielding wall as three independent colors, and is converted into an electric signal.
【００３１】また、遮光壁は、前述の実施形態と同様
に、受光部と一対一で対応させたマイクロレンズで集光
した光のみを通過させ、それ以外の光を受光部へ入射さ
せないように機能する。光電変換素子とカラーフィルタ
とマイクロレンズとが一体的に形成されており、光電変
換素子の各色に対応する受光部のピッチと原稿上での各
色の読取り位置のピッチが正確に一致するため、各色の
信号を重ね合せたときに色ずれが発生しない良好な読取
りが可能となる。このように、遮光壁が光の入射角度を
制限する構造であるため、クロストークを防止した上で
マイクロレンズと遮光壁の間にカラーフィルタを挿入す
ることが可能となる。そのため、デバイス構成が簡単で
ありカラーイメージセンサの製造が容易となる。Further, as in the above-described embodiment, the light shielding wall allows only the light condensed by the microlens corresponding to the light receiving portion to correspond one-to-one, and prevents other light from entering the light receiving portion. Function. The photoelectric conversion element, the color filter, and the microlens are integrally formed, and the pitch of the light receiving section corresponding to each color of the photoelectric conversion element and the pitch of the reading position of each color on the document accurately match each other. In this case, it is possible to perform good reading without causing color shift when the signals are superimposed. As described above, since the light-shielding wall has a structure for limiting the incident angle of light, it is possible to insert a color filter between the microlens and the light-shielding wall while preventing crosstalk. Therefore, the device configuration is simple, and the manufacture of the color image sensor is easy.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本願発明によるイメージセンサでは、光
電変換素子の受光部ごとに光の入射方向を制限する遮光
壁が形成されており、遮光壁により制限され受光部に入
射する光の入射角度範囲がマイクロレンズの開口数と同
じか、あるいはそれ以下であるため、隣接する他のマイ
クロレンズからの光が受光部に入射することなくクロス
トークのない良好な読取りが可能となる。In the image sensor according to the present invention, a light-shielding wall for limiting the light incident direction is formed for each light-receiving portion of the photoelectric conversion element, and the incident angle range of the light incident on the light-receiving portion is limited by the light-shielding wall. Is equal to or less than the numerical aperture of the microlens, so that light from another adjacent microlens does not enter the light receiving portion and good reading without crosstalk is possible.
【００３３】また、遮光壁は光の入射角度を制限するた
め、マイクロレンズと受光部間の距離に比較して遮光壁
の厚さが薄くてもよく、焦点深度の長いマイクロレンズ
を用いることができるとともに、遮光壁を光電変換素子
と一体的に形成することができるためイメージセンサの
製造が容易となる。Further, since the light-shielding wall limits the incident angle of light, the thickness of the light-shielding wall may be smaller than the distance between the microlens and the light receiving portion, and a microlens with a long depth of focus may be used. In addition, since the light shielding wall can be formed integrally with the photoelectric conversion element, the manufacture of the image sensor becomes easy.
【００３４】さらに、遮光壁が３つの構成要素から形成
することにより、第１の遮光膜で形成されると開口部の
径と、スペーサ部の厚さと、第２の遮光膜で形成される
と開口部の径とをそれぞれ独立して形成することがで
き、受光部への入射光の入射角度範囲を詳細に設定する
ことができる。Further, by forming the light-shielding wall from three components, when the light-shielding wall is formed of the first light-shielding film, the diameter of the opening, the thickness of the spacer portion, and the second light-shielding film are formed. The diameter of the opening can be formed independently of each other, and the range of the incident angle of the incident light on the light receiving section can be set in detail.
【００３５】また、光電変換素子とカラーフィルタとマ
イクロレンズとを一体的に形成することにより、原稿上
での各色の読取り相対位置が正確で色ずれが防止でき
る。また、遮光壁が光の入射角度を制限するため、クロ
ストークを防止した上でマイクロレンズと遮光壁の間に
カラーフィルタを挿入することが可能で、デバイス構成
が簡単でありカラーイメージセンサの製造が容易とな
る。In addition, by integrally forming the photoelectric conversion element, the color filter, and the microlens, the relative reading position of each color on the document is accurate, and color misregistration can be prevented. In addition, since the light-shielding wall limits the incident angle of light, a color filter can be inserted between the microlens and the light-shielding wall while preventing crosstalk, thereby simplifying the device configuration and manufacturing a color image sensor. Becomes easier.
【００３６】さらに、本願発明によるイメージセンサの
製造方法では、マイクロレンズと遮光壁と光電変換素子
が一体となったイメージセンサアレイを切断分離するこ
とで、個々の光学部品を高精度で位置合せするような組
立工程を必要とせずに、容易に大量にイメージセンサを
生産することができる。Further, in the method of manufacturing an image sensor according to the present invention, the optical sensor is aligned with high precision by cutting and separating the image sensor array in which the microlens, the light shielding wall and the photoelectric conversion element are integrated. It is possible to easily produce a large number of image sensors without requiring such an assembling process.
【００３７】すなわち、本発明によれば、複数の受光部
をもつ光電変換素子と、受光部ごとに形成されたマイク
ロレンズとからなるイメージセンサにおいて、クロスト
ークを防止し、イメージセンサの小型化と長焦点深度化
が可能になるとともに、ウェハ単位の製造が可能であ
り、微細に切出した部品を高精度で位置合せするような
組立工程を必要とせず、量産に適した安価なイメージセ
ンサを提供することが可能となる。That is, according to the present invention, in an image sensor comprising a photoelectric conversion element having a plurality of light receiving portions and a micro lens formed for each light receiving portion, crosstalk is prevented, and the size of the image sensor can be reduced. Provides an inexpensive image sensor suitable for mass production, which enables a long focal depth and enables wafer-by-wafer manufacturing, eliminating the need for an assembly process for aligning finely cut parts with high precision. It is possible to do.
【図１】イメージセンサの一実施形態を示す主走査方向
の部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the main scanning direction showing an embodiment of an image sensor.
【図２】イメージセンサの他の実施形態を示す要部断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the image sensor.
【図３】イメージセンサの他の実施形態を示す副走査方
向の断面図である。FIG. 3 is a sectional view in the sub-scanning direction showing another embodiment of the image sensor.
１０、３０ 光電変換素子 １１、３１ 受光部 １２、３２ 遮光壁 １３、３３ 透明基板 １４、３４ マイクロレンズ １５ 原稿 ３７ 配線部 １２１ 第１の遮光膜 １２２ スペーサ部 １２３ 第２の遮光膜 ３５１ 原稿（Ｒ） ３５２ 原稿（Ｇ） ３５３ 原稿（Ｂ） ３６１ カラーフィルタ（Ｒ） ３６２ カラーフィルタ（Ｇ） ３６３ カラーフィルタ（Ｂ） 10, 30 photoelectric conversion element 11, 31 light receiving part 12, 32 light shielding wall 13, 33 transparent substrate 14, 34 microlens 15 document 37 wiring part 121 first light shielding film 122 spacer part 123 second light shielding film 351 document (R ) 352 Document (G) 353 Document (B) 361 Color filter (R) 362 Color filter (G) 363 Color filter (B)
Claims (4)
受光部ごとに形成されたマイクロレンズとからなるイメ
ージセンサにおいて、前記光電変換素子と前記マイクロ
レンズとで挟まれた領域に、前記受光部ごとに光の入射
方向を制限する遮光壁が、前記光電変換素子上に一体的
に形成されており、前記遮光壁の光電変換素子側の開口
部径：ｄ１と、該遮光壁マイクロレンズ側の開口部径：
ｄ２と、該遮光壁の厚さ：ｔと、該マイクロレンズの開
口数：ＮＡとが ｔａｎ-1（（ｄ１＋ｄ２）／（２・ｔ））≦ ｓｉｎ-1ＮＡ の関係となることを特徴とするイメージセンサ。1. An image sensor comprising: a photoelectric conversion element having a plurality of light receiving portions; and a micro lens formed for each of the light receiving portions. A light-shielding wall for limiting the incident direction of light for each light-receiving portion is integrally formed on the photoelectric conversion element, and the opening diameter of the light-shielding wall on the photoelectric conversion element side: d1, and the light-shielding wall microlens Side opening diameter:
d2, the thickness of the light-shielding wall: t, and the numerical aperture of the microlens: NA have a relationship of tan -1 ((d1 + d2) / (2.t)) ≤sin -1 NA. Image sensor.
て、前記遮光壁が、前記光電変換素子面上に形成され、
前記受光部ごとに所定の開口部を有する第１の遮光膜
と、該第１の遮光膜上に形成されたスペーサ部と、該ス
ペーサ部上に形成され前記受光部ごとに所定の開口部を
有する第２の遮光膜とからなることを特徴とするイメー
ジセンサ。2. The image sensor according to claim 1, wherein the light shielding wall is formed on the photoelectric conversion element surface,
A first light-shielding film having a predetermined opening for each light-receiving portion, a spacer portion formed on the first light-shielding film, and a predetermined opening for each light-receiving portion formed on the spacer portion. An image sensor comprising: a second light-shielding film.
に、透過した光が独立した３色となるカラーフィルタが
形成されていることを特徴とするイメージセンサ。3. An image sensor, wherein a color filter is formed between the microlens and the light-shielding wall so that transmitted light has three independent colors.
電変換素子上に前記遮光壁を形成し、該遮光壁上に前記
マイクロレンズを形成した後に、シリコンウェハ上に一
体となった遮光壁とマイクロレンズとを同時に、各々の
光電変換素子に切断分離することを特徴とするイメージ
センサの製造方法。4. The light-shielding wall is formed on a plurality of photoelectric conversion elements formed on a silicon wafer, and after forming the microlens on the light-shielding wall, a light-shielding wall integrated on the silicon wafer is formed. A method of manufacturing an image sensor, comprising simultaneously cutting and separating a microlens into respective photoelectric conversion elements.
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|---|---|---|---|
| JP2000032845A JP2001223846A (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Image sensor and it manufacturing method |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1494477A1 (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-05 | Thomson Licensing S.A. | Videophone comprising a combined display and detector |
| JP2008036058A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Hitachi Maxell Ltd | Image pickup device and biological authentication |
| JP2009026220A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Vascular image input apparatus and vascular image reading apparatus |
| JP2009043138A (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Maxell Ltd | Biological information acquisition device |
| JP2009206880A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Seiko Epson Corp | Lens array, read head and image reader |
| JP2017116634A (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 大日本印刷株式会社 | Lens sheet, imaging module, imaging apparatus |
| WO2018020846A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device |
| WO2018180569A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state image capture device and electronic apparatus |
| US10270944B2 (en) | 2016-03-01 | 2019-04-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Image capturing device |
| WO2022030615A1 (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 凸版印刷株式会社 | Optical fingerprint sensor |
| WO2022157962A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 三菱電機株式会社 | Image reading device |
| US11942489B2 (en) | 2019-09-05 | 2024-03-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Image reading device |
-
2000
- 2000-02-10 JP JP2000032845A patent/JP2001223846A/en active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1494477A1 (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-05 | Thomson Licensing S.A. | Videophone comprising a combined display and detector |
| JP2008036058A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Hitachi Maxell Ltd | Image pickup device and biological authentication |
| JP2009026220A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Vascular image input apparatus and vascular image reading apparatus |
| JP2009043138A (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Maxell Ltd | Biological information acquisition device |
| JP2009206880A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Seiko Epson Corp | Lens array, read head and image reader |
| JP2017116634A (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 大日本印刷株式会社 | Lens sheet, imaging module, imaging apparatus |
| US10270944B2 (en) | 2016-03-01 | 2019-04-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Image capturing device |
| WO2018020846A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device |
| US20190297234A1 (en) * | 2016-07-29 | 2019-09-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device |
| US10917546B2 (en) * | 2016-07-29 | 2021-02-09 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device utilizing sensor area of photoelectric conversion elements corresponding to incident light passed through optical elements including a layer of polarizers of horizontal and vertical directions and quarter wave plates |
| WO2018180569A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state image capture device and electronic apparatus |
| CN110431668A (en) * | 2017-03-30 | 2019-11-08 | 索尼半导体解决方案公司 | Solid-state imaging device and electronic equipment |
| JPWO2018180569A1 (en) * | 2017-03-30 | 2020-04-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device and electronic device |
| US11075241B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-07-27 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
| CN110431668B (en) * | 2017-03-30 | 2024-03-22 | 索尼半导体解决方案公司 | Solid-state image pickup device and electronic apparatus |
| US11942489B2 (en) | 2019-09-05 | 2024-03-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Image reading device |
| WO2022030615A1 (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 凸版印刷株式会社 | Optical fingerprint sensor |
| WO2022157962A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 三菱電機株式会社 | Image reading device |
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