JP2003209231A - Solid-state imaging device and system thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and system thereof

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JP2003209231A
JP2003209231A JP2002004891A JP2002004891A JP2003209231A JP 2003209231 A JP2003209231 A JP 2003209231A JP 2002004891 A JP2002004891 A JP 2002004891A JP 2002004891 A JP2002004891 A JP 2002004891A JP 2003209231 A JP2003209231 A JP 2003209231A
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microlens
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light
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device which can shorten a distance between a microlens and a light receiving surface and can design the thickness of an anti-reflection film easily and optimumly and produce less cracking when the film is formed. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device at least having a light receiving part 109 and a microlens is arranged so that the surface of the microlens comes into contact with a vapor phase. A refractive-index distribution region 103(a) having a refractive index spread as varied is formed as associated with the light receiving part 109 in a planarized layer 103 provided on an incident light side of the light receiving part 109 to thereby form a microlens. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、入射光をマイクロ
レンズで受光部に集光する固体撮像装置および固体撮像
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device and a solid-state image pickup system in which incident light is condensed on a light receiving portion by a microlens.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体撮像装置は、画像の高解像度
化と撮影システムの小型化の要求から受光チップの小型
化と高画素化に向けた開発が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, solid-state image pickup devices have been developed to reduce the size of light-receiving chips and increase the number of pixels because of the demand for higher image resolution and smaller image pickup systems.

【0003】チップの小型化と高画素化を達成するため
には、画素サイズを縮小することが必須である。受光領
域の縮小に伴う電気的な出力信号の低下を補うために光
電変換素子の高感度化、S/N比改善、各画素の実質的
な開口率の増加等の対策がとられている。
In order to achieve the miniaturization of the chip and the increase in the number of pixels, it is essential to reduce the pixel size. In order to compensate for the decrease in the electrical output signal due to the reduction of the light receiving area, measures such as increasing the sensitivity of the photoelectric conversion element, improving the S / N ratio, and substantially increasing the aperture ratio of each pixel are taken.

【0004】マイクロレンズはチップに入射する光の利
用効率の改善を目的として考案されたものであり、決め
られた画素領域に入射する光線を効率よく受光領域に集
光することにより実質的に開口率をあげている。
The microlens is designed for the purpose of improving the utilization efficiency of the light incident on the chip, and effectively condenses the light rays incident on a predetermined pixel region on the light receiving region to substantially open the aperture. I'm raising the rate.

【0005】マイクロレンズは通常、個々の受光部に対
応して設けられている。マイクロレンズの形成方法とし
てはフォトリソグラフィー法を用いる方法が一般的であ
る。この方法は、開口部上面を透明樹脂によって平坦化
した後に、マイクロレンズとなる感光性樹脂をフォトリ
ソグラフィー法によって各受光部に対応するように島状
に形成し、加熱することによって島状の樹脂を軟化さ
せ、その表面張力によって球面化して曲面状のマイクロ
レンズを形成するものである。
The microlens is usually provided corresponding to each light receiving portion. As a method for forming the microlens, a method using a photolithography method is generally used. In this method, after the upper surface of the opening is flattened with a transparent resin, a photosensitive resin to be a microlens is formed into an island shape by photolithography so as to correspond to each light receiving portion, and the island resin is heated. Is softened, and the surface tension makes the surface spherical to form a curved microlens.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように形
成されるマイクロレンズは、受光部上にカラーフィルタ
ーや平坦化層を形成し、それらの上に形成されなければ
ならないためにマイクロレンズと受光部との距離を短縮
することが難しく、このことはマイクロレンズの開口数
をあげる上で大きな制約になっていた。
However, the microlens formed as described above has a color filter and a flattening layer formed on the light receiving portion and must be formed on the color filter and the flattening layer. It is difficult to shorten the distance to the part, which has been a major limitation in raising the numerical aperture of the microlens.

【0007】また、このように形成されるマイクロレン
ズは高屈折率のマイクロレンズ樹脂界面が露出している
ので入射光の反射損失が大きく、画像形成のための光利
用効率が低くなるとともに、迷光成分の増加によりコン
トラストの低下や、ゴーストの発生などといった撮像画
質の低下をもたらしていた。
Further, in the microlens formed as described above, the interface of the microlens resin having a high refractive index is exposed, so that the reflection loss of incident light is large, the light utilization efficiency for image formation is lowered, and the stray light is lost. The increase in the components causes a reduction in contrast and a reduction in image quality such as a ghost.

【0008】また、マイクロレンズの表面における反射
損失を減らすために有機樹脂材料からなるマイクロレン
ズ表面に無機薄膜等の反射防止膜を形成した場合には、
その熱的性質の違いから表面にクラックが入りやすいこ
とも問題となっていた。その1つ1つが同等な撮像機能
を果たさなければならない撮像素子アレイの場合には、
クラックの発生は致命的であり、その発生の防止が望ま
れていた。
When an antireflection film such as an inorganic thin film is formed on the surface of the microlens made of an organic resin material in order to reduce the reflection loss on the surface of the microlens,
Another problem is that cracks easily form on the surface due to the difference in their thermal properties. In the case of an image sensor array in which each of them must perform an equivalent imaging function,
The occurrence of cracks is fatal, and it has been desired to prevent the occurrence of cracks.

【0009】また、反射防止膜の膜厚を設計する際に
は、マイクロレンズ表面における入射光の角度依存性
と、反射防止膜の形成の際に必然的に発生する膜厚の分
布を考慮しなければならず、最適な膜厚の設計が困難で
あることも問題となっていた。
Further, when designing the film thickness of the antireflection film, the angular dependence of the incident light on the surface of the microlens and the distribution of the film thickness which is inevitably generated when the antireflection film is formed are taken into consideration. However, it is also difficult to design the optimum film thickness.

【0010】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、マイクロレンズと受光部との距離を短縮する
と同時に、反射防止膜が形成される際には最適な膜厚の
設計が容易で、クラックが発生しにくい固体撮像装置お
よび固体撮像システムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to shorten the distance between the microlens and the light receiving portion, and at the same time, to easily design the optimum film thickness when the antireflection film is formed. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a solid-state imaging system in which cracks are unlikely to occur.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る固体撮像装置は、受光部と、マイク
ロレンズとを少なくとも有し、前記マイクロレンズの表
面が気相に接するように構成された固体撮像装置におい
て、前記受光部の光入射側に設けられる平坦化層に、屈
折率が拡がって変化する屈折率分布を前記受光部に対応
させて形成することによって前記マイクロレンズが形成
されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a solid-state image pickup device according to the present invention has at least a light receiving portion and a microlens, and the surface of the microlens is in contact with a gas phase. In the solid-state imaging device configured as described above, in the flattening layer provided on the light incident side of the light receiving unit, the microlenses are formed by forming a refractive index distribution in which the refractive index spreads and changes corresponding to the light receiving unit. It is characterized by being formed.

【0012】本発明に係る固体撮像装置は、受光部と、
該受光部上に設けられた平坦化層と、マイクロレンズと
を少なくとも有し、前記マイクロレンズの表面が気相に
接するように構成された固体撮像装置において、前記平
坦化層に屈折率が拡がって変化する屈折率分布を形成す
ることによって前記マイクロレンズが形成されているこ
とを特徴とする。
A solid-state image pickup device according to the present invention includes a light receiving portion,
In a solid-state imaging device having at least a flattening layer provided on the light receiving portion and a microlens, and configured so that the surface of the microlens is in contact with the gas phase, the flattening layer has a refractive index spreading. It is characterized in that the microlens is formed by forming a refractive index distribution that changes as a result.

【0013】本発明に係る固体撮像装置は、受光部と、
該受光部上に設けられたカラーフィルターと、マイクロ
レンズとを少なくとも有し、前記マイクロレンズの表面
が気相に接するように構成された固体撮像装置におい
て、前記カラーフィルターに屈折率が拡がって変化する
屈折率分布を形成することによって前記マイクロレンズ
が形成されていることを特徴とする。
A solid-state image pickup device according to the present invention includes a light receiving section,
In a solid-state imaging device having at least a color filter provided on the light-receiving unit and a microlens, and the surface of the microlens being in contact with the gas phase, the refractive index of the color filter changes and spreads. The microlens is formed by forming a refractive index distribution that

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】(実施形態1)図1は実施形態1の模式的
断面図を示す。図1において、110は反射防止膜、1
02は表面平坦化層103の表面、103は表面平坦化
層を示す。表面平坦化層103は受光部(光電変換素
子)109の光入射側に形成され、低屈折率樹脂で形成
されている。表面平坦化層103には受光部109に対
応するように屈折率分布領域103aが形成されてい
る。103bは低屈折率樹脂領域である。屈折率分布領
域103aは表面平坦化層103の上部側から下部側に
向け拡がりながら、屈折率が次第に減少する構成となっ
ている。図1の曲線はその様子を示したものである。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic sectional view of the first embodiment. In FIG. 1, 110 is an antireflection film, 1
Reference numeral 02 represents the surface of the surface flattening layer 103, and 103 represents the surface flattening layer. The surface flattening layer 103 is formed on the light incident side of the light receiving portion (photoelectric conversion element) 109 and is made of a low refractive index resin. A refractive index distribution region 103a is formed on the surface flattening layer 103 so as to correspond to the light receiving portion 109. 103b is a low refractive index resin region. The refractive index distribution region 103a has a structure in which the refractive index gradually decreases while expanding from the upper side to the lower side of the surface flattening layer 103. The curve in FIG. 1 shows the situation.

【0016】この屈折率分布領域103aはマイクロレ
ンズとしての機能を果たしていて、入射光を受光部に集
めている。図1では、各領域に境界があるような図示に
なっているが、実際にはこれらの領域に明確な境界はな
い。また、屈折率分布領域103aは表面平坦化層10
3の内部に形成されているので、その表面は略平面にな
っている。
The refractive index distribution region 103a functions as a microlens and collects incident light in the light receiving portion. Although FIG. 1 illustrates that each area has a boundary, in reality, these areas do not have a clear boundary. Further, the refractive index distribution region 103a is formed on the surface flattening layer 10
Since it is formed inside 3, the surface is substantially flat.

【0017】また、104はカラーフィルター、105
は層内平坦化層、106は遮光膜、107は層間絶縁
層、108は配線、109は受光部を示す。
Further, 104 is a color filter and 105
Is an in-layer flattening layer, 106 is a light-shielding film, 107 is an interlayer insulating layer, 108 is a wiring, and 109 is a light receiving portion.

【0018】以下、本実施形態の製造方法について説明
する。まず、シリコン等を材料とするウェハに受光部1
09、配線108、層間絶縁層107、遮光層106、
層内平坦化層105を形成する。この方法は従来の半導
体製造工程で行うので説明を省略する。ついで、カラー
フィルター104を形成する。この方法も従来のカラー
フィルター形成工程で行うので説明を省略する。
The manufacturing method of this embodiment will be described below. First, the light receiving portion 1 is formed on a wafer made of silicon or the like.
09, wiring 108, interlayer insulating layer 107, light shielding layer 106,
The in-layer planarization layer 105 is formed. Since this method is performed in the conventional semiconductor manufacturing process, its description is omitted. Then, the color filter 104 is formed. Since this method is also performed in the conventional color filter forming step, its explanation is omitted.

【0019】カラーフィルター104の形成後、カラー
フィルター104の凹凸を平坦化するために、アクリル
系樹脂等の低屈折率樹脂からなる表面平坦化層103を
形成する。それから、特開平06−94903号公報等
で開示される拡散重合法により表面平坦化層103の表
面の所望の位置に屈折率分布領域を形成する。屈折率分
布領域における表面の平坦性は、1つの領域内で0.2
μm以内としている。
After forming the color filter 104, a surface flattening layer 103 made of a low refractive index resin such as an acrylic resin is formed in order to flatten the irregularities of the color filter 104. Then, a refractive index distribution region is formed at a desired position on the surface of the surface flattening layer 103 by the diffusion polymerization method disclosed in JP-A 06-94903. The surface flatness in the refractive index distribution region is 0.2 within one region.
Within μm.

【0020】ついで、表面平坦化層の表面102に反射
防止膜110を形成する。その形成方法は、一般的な反
射防止膜の形成方法を用いることができる。本実施形態
の反射防止膜110は酸化チタン/酸化珪素の4層積層
膜からなり、400〜700nmの可視領域における反
射率を2%以下としている。
Next, an antireflection film 110 is formed on the surface 102 of the surface flattening layer. As the forming method, a general method for forming an antireflection film can be used. The antireflection film 110 of the present embodiment is formed of a four-layer laminated film of titanium oxide / silicon oxide and has a reflectance of 2% or less in the visible region of 400 to 700 nm.

【0021】本実施形態では屈折率分布型領域の形成方
法として拡散重合法を用いているが、それ以外にも特開
昭61−251540号公報に開示されるイオン交換
法、特開平02−310501号公報に開示される選択
的重合法等がある。この形成方法は屈折率分布領域のマ
イクロレンズとしての機能の設計に応じて選択、適用が
可能である。
In this embodiment, the diffusion polymerization method is used as the method of forming the gradient index region, but other than that, the ion exchange method disclosed in JP-A-61-251540 and JP-A-02-310501 are used. There is a selective polymerization method and the like disclosed in the publication. This forming method can be selected and applied according to the design of the function of the microlens in the refractive index distribution region.

【0022】(実施形態2)本実施形態は、実施形態1
と同様の構成をとるが、反射防止膜110の材料および
その形成方法が異なる。本実施形態では、反射防止膜1
10として有機材料としての低屈折率のフッ素樹脂を含
むサイトップ(旭硝子製)を用い、形成方法としてはデ
ィッピング法を用いる。
(Embodiment 2) This embodiment is the same as Embodiment 1.
However, the material of the antireflection film 110 and the method of forming the same are different. In the present embodiment, the antireflection film 1
CYTOP (made by Asahi Glass) containing a low refractive index fluororesin as an organic material is used as 10, and a dipping method is used as a forming method.

【0023】以下、本実施形態の製造方法について説明
する。まず、シリコン等を材料とするウェハに受光部1
09、配線108、層間絶縁層107、遮光層106、
層内平坦化層105を形成する。この方法は従来の半導
体製造工程で行うので説明を省略する。ついで、カラー
フィルター104を形成する。この方法も従来のカラー
フィルター製造工程で行うので説明を省略する。
The manufacturing method of this embodiment will be described below. First, the light receiving portion 1 is formed on a wafer made of silicon or the like.
09, wiring 108, interlayer insulating layer 107, light shielding layer 106,
The in-layer planarization layer 105 is formed. Since this method is performed in the conventional semiconductor manufacturing process, its description is omitted. Then, the color filter 104 is formed. Since this method is also performed in the conventional color filter manufacturing process, description thereof will be omitted.

【0024】カラーフィルター104の形成後、カラー
フィルター104の凹凸を平坦化するために、アクリル
系樹脂等の低屈折率樹脂からなる表面平坦化層103を
形成する。それから、拡散重合法により表面平坦化層1
03の表面の所望の位置に屈折率分布を形成する。屈折
率分布領域103aの表面の平坦性は、1つの領域内で
0.2μm以内としている。
After forming the color filter 104, a surface flattening layer 103 made of a low refractive index resin such as an acrylic resin is formed in order to flatten the irregularities of the color filter 104. Then, the surface flattening layer 1 is formed by the diffusion polymerization method.
A refractive index distribution is formed at a desired position on the surface of No. 03. The flatness of the surface of the refractive index distribution region 103a is within 0.2 μm within one region.

【0025】ついで、屈折率分布領域の形成後、表面平
坦化層の表面にディッピング法により反射防止膜110
を形成する。反射防止膜の材料としては、有機材料とし
ての低屈折率のフッ素樹脂を含むサイトップ(旭硝子
製)を用い、屈折率1.34の膜を膜厚約0.2μm形
成することにより、400〜700nmの可視領域にお
ける反射率を1.5%以下とすることができた。
After forming the refractive index distribution region, the antireflection film 110 is formed on the surface of the surface flattening layer by a dipping method.
To form. As a material for the antireflection film, CYTOP (manufactured by Asahi Glass) containing a low-refractive-index fluororesin as an organic material is used, and a film having a refractive index of 1.34 is formed to a thickness of about 0.2 μm. The reflectance in the visible region of 700 nm could be 1.5% or less.

【0026】本実施形態では、反射防止膜の形成にはデ
ィッピング法を用いているが、ディッピング法以外のス
ピンコート法等の塗布法を用いることも可能である。
In this embodiment, the dipping method is used for forming the antireflection film, but a coating method such as a spin coating method other than the dipping method can be used.

【0027】また、本実施形態でも、屈折率分布領域の
形成には拡散重合法以外にイオン交換法、選択的重合法
等を用いることが可能である。
Also in the present embodiment, it is possible to use an ion exchange method, a selective polymerization method or the like other than the diffusion polymerization method for forming the refractive index distribution region.

【0028】(実施形態3)次に、実施形態3について
図2を用いて詳細に説明する。図2は実施形態3の模式
的断面図を示す。110は反射防止膜、101はカラー
フィルターの表面、104はカラーフィルターである。
カラーフィルター104は受光部(光電変換素子)10
9の光入射側に形成され、低屈折率樹脂で形成されてい
る。カラーフィルター104には受光部109に対応す
るように屈折率分布領域104aが形成されている。1
04bは低屈折率樹脂領域である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows a schematic sectional view of the third embodiment. 110 is an antireflection film, 101 is the surface of a color filter, and 104 is a color filter.
The color filter 104 is a light receiving unit (photoelectric conversion element) 10
9 is formed on the light incident side and is made of a low refractive index resin. A refractive index distribution region 104a is formed in the color filter 104 so as to correspond to the light receiving unit 109. 1
04b is a low refractive index resin region.

【0029】屈折率分布領域104aは表面平坦化層1
04の上部側から下部側に向け拡がりながら、屈折率が
次第に減少する構成となっている。図2の曲線はその様
子を示したものである。この屈折率分布領域はマイクロ
レンズとしての機能を果たしていて、入射光を受光部に
集めている。
The refractive index distribution region 104a is a surface flattening layer 1
The refractive index gradually decreases while spreading from the upper side to the lower side of 04. The curve in FIG. 2 shows the situation. This refractive index distribution region functions as a microlens and collects incident light in the light receiving portion.

【0030】図2では、各領域に境界があるような図示
になっているが、実際にはこれらの領域に明確な境界は
ない。また、屈折率分布領域104aはカラーフィルタ
ー104の内部に形成されているので、その表面は略平
面になっている。
Although FIG. 2 shows that each region has a boundary, in reality, these regions do not have a clear boundary. Further, since the refractive index distribution region 104a is formed inside the color filter 104, its surface is substantially flat.

【0031】105は層内平坦化層、106は遮光膜、
107は層間絶縁層、108は配線、109は受光部を
示す。本実施形態では、カラーフィルター104上に表
面平坦化層103がない構成になっている。
Reference numeral 105 is an in-layer flattening layer, 106 is a light-shielding film,
107 is an interlayer insulating layer, 108 is a wiring, and 109 is a light receiving portion. In this embodiment, the surface flattening layer 103 is not provided on the color filter 104.

【0032】以下、本実施形態の製造方法について説明
する。まず、シリコン等のを材料とするウェハに受光部
109、配線108、層間絶縁層107、遮光層10
6、層内平坦化層105を形成する。この方法は従来の
半導体製造工程で行うので説明を省略する。ついで、カ
ラーフィルター104を形成する。この方法も従来のカ
ラーフィルター製造工程で行うので説明を省略する。
The manufacturing method of this embodiment will be described below. First, the light receiving portion 109, the wiring 108, the interlayer insulating layer 107, and the light shielding layer 10 are formed on a wafer made of silicon or the like.
6. An in-layer flattening layer 105 is formed. Since this method is performed in the conventional semiconductor manufacturing process, its description is omitted. Then, the color filter 104 is formed. Since this method is also performed in the conventional color filter manufacturing process, description thereof will be omitted.

【0033】カラーフィルター104の形成後、前述の
拡散重合法によりカラーフィルター104の表面の所望
の位置に屈折率分布領域を形成する。
After forming the color filter 104, a refractive index distribution region is formed at a desired position on the surface of the color filter 104 by the diffusion polymerization method described above.

【0034】ついで、屈折率分布領域の形成後、カラー
フィルター104の表面にディッピング法により反射防
止膜110を形成する。反射防止膜の材料としては、低
屈折率のフッ素樹脂を含む有機材料であるサイトップ
(旭硝子製)を用い、屈折率1.34の膜を膜厚約0.
2μm形成することにより、400〜700nmの可視
領域における反射率を1.5%以下とすることができ
た。
Then, after forming the refractive index distribution region, an antireflection film 110 is formed on the surface of the color filter 104 by a dipping method. As a material for the antireflection film, CYTOP (manufactured by Asahi Glass), which is an organic material containing a low-refractive-index fluororesin, is used, and a film having a refractive index of 1.34 is formed at a thickness of about 0.
By forming 2 μm, the reflectance in the visible region of 400 to 700 nm could be 1.5% or less.

【0035】本実施形態では、反射防止膜の形成にはデ
ィッピング法を用いているが、ディッピング法以外のス
ピンコート法等の塗布法を用いることも可能である。
In the present embodiment, the dipping method is used for forming the antireflection film, but a coating method such as a spin coating method other than the dipping method can be used.

【0036】また、実施形態1、実施形態2の場合同様
に、屈折率分布領域の形成には拡散重合法以外にイオン
交換法、選択的重合法等を用いることが可能である。
As in the case of the first and second embodiments, it is possible to use an ion exchange method, a selective polymerization method or the like other than the diffusion polymerization method for forming the refractive index distribution region.

【0037】以上の実施形態において、マイクロレンズ
としての機能を果たす屈折率分布領域は光入射側に形成
される表面平坦化層やカラーフィルターの光入射面に形
成されているので、それらの上にマイクロレンズを形成
していた従来の場合より受光部との距離を近づけること
が可能となり、開口数をあげることが可能になった。
In the above embodiments, since the refractive index distribution region that functions as a microlens is formed on the surface flattening layer formed on the light incident side or the light incident surface of the color filter, the refractive index distribution region is formed on the surface of the surface. It is possible to reduce the distance from the light receiving portion and increase the numerical aperture, compared to the conventional case where a microlens is formed.

【0038】また、平面状の層の上に反射防止膜を形成
するため、曲面状のマイクロレンズ上に反射防止膜を形
成していた従来の場合に比べて、反射防止特性に対する
最適な膜厚の設計を容易に行うことができるようになっ
た。
Further, since the antireflection film is formed on the planar layer, the optimum film thickness for the antireflection property is obtained as compared with the conventional case where the antireflection film is formed on the curved microlens. The design of can now be done easily.

【0039】また、略平面で平坦性の高い層上に反射防
止膜を形成するので、曲面状で微小な凹凸を有するマイ
クロレンズ上に形成される反射防止膜に比較して、密着
性が向上した。
Further, since the antireflection film is formed on a layer having a substantially flat surface and high flatness, the adhesion is improved as compared with the antireflection film formed on a microlens having a curved surface and minute irregularities. did.

【0040】また、平面状の層上に反射防止膜が形成さ
れることにより、反射防止膜にクラックが発生しにくく
なった。さらに、反射防止膜の材料に有機材料を用いた
場合は、クラックはさらに発生しにくくなった。
Further, since the antireflection film is formed on the flat layer, cracks are less likely to occur in the antireflection film. Furthermore, when an organic material is used as the material of the antireflection film, cracks are less likely to occur.

【0041】また、スピンコート法、ディッピング法等
によって反射防止膜を形成することが可能になったの
で、従来、その形成方法に採用されていた気相成長法で
形成する場合と比較して、その形成の際のコストを大幅
に削減することが可能になった。
Further, since it becomes possible to form the antireflection film by the spin coating method, the dipping method, etc., as compared with the case where it is formed by the vapor phase growth method which has been conventionally adopted as the forming method, It has become possible to significantly reduce the cost of forming it.

【0042】(実施形態4)図3は、上記各実施形態で
説明した固体撮像装置を用いた固体撮像システムの一例
であるスチルビデオカメラのブロック図である。上記の
実施形態で説明した固体撮像装置は固体撮像装置204
として利用されている。図3において、バリア201は
レンズのプロテクトとメインスイッチを兼ね、レンズ2
02は被写体の光学像を固体撮像装置204に結像させ
る。絞り203はレンズを通った光量を可変するための
もので、固体撮像装置204はレンズ202で結像され
た被写体を画像信号として取り込むため装置である。撮
像信号処理回路205は固体撮像装置204から出力さ
れる画像信号に各種の補正、クランプ等の処理を行い、
A/D変換器206は固体撮像装置204より出力され
る画像信号のアナログ−ディジタル変換を行う。
(Fourth Embodiment) FIG. 3 is a block diagram of a still video camera which is an example of a solid-state imaging system using the solid-state imaging device described in each of the above-described embodiments. The solid-state imaging device described in the above embodiment is the solid-state imaging device 204.
Is used as. In FIG. 3, the barrier 201 serves both as a lens protector and a main switch, and the lens 2
02 forms an optical image of a subject on the solid-state imaging device 204. The diaphragm 203 is for varying the amount of light that has passed through the lens, and the solid-state imaging device 204 is a device for taking in the subject formed by the lens 202 as an image signal. The image pickup signal processing circuit 205 performs various corrections, clamps, and other processing on the image signal output from the solid-state image pickup device 204,
The A / D converter 206 performs analog-digital conversion of the image signal output from the solid-state imaging device 204.

【0043】信号処理部207はA/D変換器206よ
り出力された画像データに各種の補正を行ったりデータ
を圧縮したりする。タイミング発生部208は固体撮像
装置204、撮像信号処理回路205、A/D変換器2
06、信号処理部207に各種タイミング信号を出力
し、全体制御・演算部209は各種演算とスチルビデオ
カメラ全体を制御する。メモリ部210は画像データを
一時的に記憶するためのもので、記録媒体制御I/F
(インターフェイス)部211は記録媒体に記録又は読
み出しを行うためのインターフェイスである。記録媒体
212は画像データの記録又は読み出しを行うための半
導体メモリで着脱可能である。外部I/F(インターフ
ェイス)部213は外部コンピュータ等と通信するため
のインターフェイスである。
The signal processing unit 207 performs various corrections on the image data output from the A / D converter 206 and compresses the data. The timing generator 208 includes the solid-state imaging device 204, the imaging signal processing circuit 205, and the A / D converter 2.
06, outputs various timing signals to the signal processing unit 207, and the overall control / arithmetic unit 209 controls various arithmetic operations and the entire still video camera. The memory unit 210 is for temporarily storing image data, and is a recording medium control I / F.
The (interface) unit 211 is an interface for recording or reading on a recording medium. The recording medium 212 is a detachable semiconductor memory for recording or reading image data. The external I / F (interface) unit 213 is an interface for communicating with an external computer or the like.

【0044】次に、図3の動作について説明する。バリ
ア201が開くとメイン電源がオンされ、次にコントロ
ール系の電源がオンし、A/D変換器206などの撮像
系回路の電源がオンされる。それから、露光量を制御す
るために、全体制御・演算部209は絞り203を開放
にし、固体撮像装置204から出力された信号は、撮像
信号処理回路205をスルーしてA/D変換器206へ
出力される。A/D変換器206は、その信号をA/D
変換して、信号処理部207に出力する。信号処理部2
07は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算
部209で行う。
Next, the operation of FIG. 3 will be described. When the barrier 201 is opened, the main power source is turned on, then the control system power source is turned on, and the image pickup system circuit such as the A / D converter 206 is turned on. Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 209 opens the diaphragm 203, and the signal output from the solid-state imaging device 204 is passed through the imaging signal processing circuit 205 to the A / D converter 206. Is output. The A / D converter 206 converts the signal into an A / D signal.
It is converted and output to the signal processing unit 207. Signal processing unit 2
In step 07, the overall control / calculation unit 209 calculates the exposure based on the data.

【0045】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部209は絞りを
制御する。次に、固体撮像装置204から出力された信
号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の
演算を全体制御・演算部209で行う。その後、レンズ
を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断
したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / calculation unit 209 controls the diaphragm according to the result. Next, based on the signal output from the solid-state imaging device 204, the overall control / calculation unit 209 extracts the high frequency component and calculates the distance to the subject. After that, the lens is driven to determine whether or not it is in focus. When it is determined that the lens is not in focus, the lens is driven again to measure the distance.

【0046】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像装置204から出力
された画像信号は、撮像信号処理回路205において補
正等がされ、さらにA/D変換器206でA/D変換さ
れ、信号処理部207を通り全体制御・演算209によ
りメモリ部210に蓄積される。その後、メモリ部21
0に蓄積されたデータは、全体制御・演算部209の制
御により記録媒体制御I/F部211を通り半導体メモ
リ等の着脱可能な記録媒体212に記録される。また外
部I/F部213を通り直接コンピュータ等に入力して
画像の加工を行ってもよい。
Then, after the focus is confirmed, the main exposure starts. When the exposure is completed, the image signal output from the solid-state image pickup device 204 is corrected in the image pickup signal processing circuit 205, further A / D converted by the A / D converter 206, and passes through the signal processing unit 207 to perform overall control. It is stored in the memory unit 210 by the operation 209. After that, the memory unit 21
The data stored in 0 passes through the recording medium control I / F unit 211 and is recorded on the removable recording medium 212 such as a semiconductor memory under the control of the overall control / arithmetic unit 209. Alternatively, the image may be processed by directly inputting it to a computer or the like through the external I / F unit 213.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、次の効
果がある。 (1) マイクロレンズとしての機能を果たす屈折率分
布領域は平坦化層やカラーフィルターの表面に形成され
ているので、平坦化層やカラーフィルター上にマイクロ
レンズを形成していた従来の場合より受光部との距離を
近づけることが可能となり、開口数をあげることが可能
になった。 (2) 平面状の層上に反射防止膜を形成するので、曲
面状のマイクロレンズ上に反射防止膜を形成していた従
来の場合に比べて、反射防止特性に対する膜厚の最適設
計を容易に行うことができるようになった。 (3) 略平面で平坦性の高い層上に反射防止膜を形成
するので、曲面状で微小な凹凸を有するマイクロレンズ
上に形成される反射防止膜に比較して、マイクロレンズ
との密着性が向上した。 (4) 平面状の層上に反射防止膜が形成されることに
より、反射防止膜にクラックが発生しにくくなった。さ
らに、反射防止膜の材料に有機材料を用いた場合には、
クラックはさらに発生しにくくなった。 (5) スピンコート法、ディッピング法等の塗布法に
よって反射防止膜を形成することが可能になったので、
従来の方法で形成する場合と比較して、その形成の際の
コストを大幅に削減することが可能になった。
As described above, the present invention has the following effects. (1) Since the refractive index distribution region that functions as a microlens is formed on the surface of the flattening layer or color filter, it receives light more than in the conventional case where the microlens is formed on the flattening layer or color filter. It has become possible to increase the numerical aperture by increasing the distance from the part. (2) Since the antireflection film is formed on the planar layer, it is easier to optimally design the film thickness with respect to the antireflection property, as compared with the conventional case where the antireflection film is formed on the curved microlens. Now you can do it. (3) Since the antireflection film is formed on a layer having a substantially flat surface and high flatness, the adhesion to the microlens is better than that of the antireflection film formed on the microlens having a curved surface and minute irregularities. Has improved. (4) By forming the antireflection film on the planar layer, cracks were less likely to occur in the antireflection film. Furthermore, when an organic material is used as the material of the antireflection film,
Cracks became even less likely to occur. (5) Since the antireflection film can be formed by a coating method such as a spin coating method or a dipping method,
Compared with the case of forming by the conventional method, it has become possible to significantly reduce the cost at the time of forming.

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

【図1】本発明の実施形態1および実施形態2の模式的
断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of Embodiments 1 and 2 of the present invention.

【図2】本発明の実施形態3の模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 3 of the present invention.

【図3】本発明の実施形態4の一構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 カラーフィルター表面 102 表面平坦化層表面 103 表面平坦化層 104 カラーフィルター 105 層内平坦化層 106 遮光膜 107 層間絶縁膜 108 配線 109 受光部 110 反射防止膜 201 バリア 202 レンズ 203 絞り 204 固体撮像装置 205 撮像信号処理回路 206 A/D変換器 207 信号処理部 208 タイミング発生部 209 全体制御・演算部 210 メモリ部 211 記録媒体制御I/F部 212 記録媒体 213 外部I/F部 101 Color filter surface 102 surface of flattening layer 103 surface flattening layer 104 color filter 105 In-layer planarization layer 106 Light-shielding film 107 interlayer insulating film 108 wiring 109 Light receiving part 110 Anti-reflection film 201 Barrier 202 lens 203 aperture 204 Solid-state imaging device 205 image pickup signal processing circuit 206 A / D converter 207 Signal processing unit 208 Timing generator 209 Overall control / arithmetic unit 210 memory 211 Recording medium control I / F unit 212 recording medium 213 External I / F section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/335 G02B 1/10 A Fターム(参考) 2H048 BB02 BB08 BB10 BB28 BB47 2K009 AA07 CC03 CC26 DD02 4M118 AA01 AA05 AA10 AB01 BA06 CA02 CB13 EA01 GC07 GD04 GD10 5C024 CX41 CY47 EX43 EX52 5F088 BA03 BA20 BB03 EA04 HA01 HA05 HA10 HA20 JA12 JA13─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04N 5/335 G02B 1/10 A F term (reference) 2H048 BB02 BB08 BB10 BB28 BB47 2K009 AA07 CC03 CC26 DD02 4M118 AA01 AA05 AA10 AB01 BA06 CA02 CB13 EA01 GC07 GD04 GD10 5C024 CX41 CY47 EX43 EX52 5F088 BA03 BA20 BB03 EA04 HA01 HA05 HA10 HA20 JA12 JA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光部と、マイクロレンズとを少なくと
も有し、前記マイクロレンズの表面が気相に接するよう
に構成された固体撮像装置において、 前記受光部の光入射側に設けられる平坦化層に、屈折率
分布を前記受光部に対応させて形成することによって前
記マイクロレンズが形成されていることを特徴とする固
体撮像装置。
1. A solid-state imaging device comprising at least a light-receiving portion and a microlens, the surface of the microlens being in contact with a gas phase, wherein a flattening layer provided on the light-incident side of the light-receiving portion. In the solid-state image pickup device, the microlens is formed by forming a refractive index distribution corresponding to the light receiving portion.
【請求項2】 受光部と、該受光部上に設けられた平坦
化層と、マイクロレンズとを少なくとも有し、前記マイ
クロレンズの表面が気相に接するように構成された固体
撮像装置において、 前記平坦化層に屈折率分布を形成することによって前記
マイクロレンズが形成されていることを特徴とする固体
撮像装置。
2. A solid-state imaging device having at least a light-receiving portion, a planarization layer provided on the light-receiving portion, and a microlens, wherein the surface of the microlens is in contact with the gas phase. A solid-state imaging device, wherein the microlens is formed by forming a refractive index distribution in the flattening layer.
【請求項3】 受光部と、該受光部上に設けられたカラ
ーフィルターと、マイクロレンズとを少なくとも有し、
前記マイクロレンズの表面が気相に接するように構成さ
れた固体撮像装置において、 前記カラーフィルターに屈折率分布を形成することによ
って前記マイクロレンズが形成されていることを特徴と
する固体撮像装置。
3. A light receiving unit, a color filter provided on the light receiving unit, and a microlens,
A solid-state imaging device configured such that a surface of the microlens is in contact with a gas phase, wherein the microlens is formed by forming a refractive index distribution in the color filter.
【請求項4】 前記平坦化層はカラーフィルター上に形
成されていることを特徴とする請求項2に記載の固体撮
像装置。
4. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the flattening layer is formed on a color filter.
【請求項5】 前記平坦化層または前記カラーフィルタ
ーの表面には反射防止膜が形成されていることを特徴と
する請求項1から4のいずれか1項に記載の固体撮像装
置。
5. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on the surface of the flattening layer or the color filter.
【請求項6】 前記反射防止膜は有機材料であることを
特徴とする請求項5記載の固体撮像装置。
6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the antireflection film is an organic material.
【請求項7】 前記反射防止膜は塗布法によって形成さ
れることを特徴とする請求項5または6記載の固体撮像
装置。
7. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the antireflection film is formed by a coating method.
【請求項8】 前記塗布法はディッピング法であること
を特徴とする請求項7記載の固体撮像装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the coating method is a dipping method.
【請求項9】 請求項1から8のいずれか1項に記載の
固体撮像装置と、 前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、 前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とする固体撮像システム。
9. The solid-state imaging device according to claim 1, an optical system that forms an image of light on the solid-state imaging device, and signal processing that processes an output signal from the solid-state imaging device. A solid-state imaging system comprising: a circuit.
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