JP2006128433A - Optical device equipped with optical filter, and its manufacturing method - Google Patents

Optical device equipped with optical filter, and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device equipped with an optical filter which is formed on the light-incident side or light-exiting side of a photoelectric converter or a light modulation portion, has no deterioration of shape even if a unit cell is miniaturized, will not have degradation produced in the spectral characteristics due to deterioration of the shape, and can be manufactured with a high productivity and high yield. <P>SOLUTION: In a CCD solid-state imaging device 20, a photosensor 3 and a signal charge vertical transfer 4 are formed in a silicon substrate 1, and then a first gate electrode 6, etc. are formed thereon via a gate insulation film 2, thus forming the photoelectric converter. On the light-incident side of the photoelectric converter, partitions 13 are so formed as to rise vertically to the substrate 1 to mutually divide a color filter layer 15, in correspondence with individual unit cell regions. In a light-receiving region 14 surrounded by the partitions 13, a pixel color filter layer 15 is formed by the reflow of a dye-containing photoresist, or by using a dye-containing negative type chemically-amplified photoresist. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、CCD(Charge Coupled Device)や液晶表示装置などの、光電変換部または光変調部の光入射側または光出射側に光フィルタを備えた光フィルタ付き光学装置、及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an optical device with an optical filter provided with an optical filter on a light incident side or a light outgoing side of a photoelectric conversion unit or a light modulation unit, such as a CCD (Charge Coupled Device) or a liquid crystal display device, and a method for manufacturing the same. It is.

単板式のカラー用固体撮像素子では、センサ部の光入射側に、透過波長特性(分光特性)の異なる複数色の画素カラーフィルタが所定の繰り返し色配列で配置された多色カラーフィルタが設けられ、所望の色信号が得られるように構成されている。   In a single-plate color solid-state imaging device, a multicolor color filter in which a plurality of color pixel color filters having different transmission wavelength characteristics (spectral characteristics) are arranged in a predetermined repeating color arrangement is provided on the light incident side of the sensor unit. The desired color signal is obtained.

CCDに代表される固体撮像素子は、近年、画素数の増大と装置の小型化において、著しい向上が実現され、それに応じて多色カラーフィルタの構造などに関しても、色再現性の向上や色むらの防止を目的として、種々の工夫が行われている。   In recent years, solid-state imaging devices represented by CCDs have achieved significant improvements in the increase in the number of pixels and the downsizing of the apparatus, and accordingly, the color reproducibility and color unevenness are also improved with regard to the structure of the multicolor filter. Various devices have been devised for the purpose of preventing this.

例えば、固体撮像素子の多色カラーフィルタは、従来、ガゼインやゼラチンなどの被染色体をカラーフィルタの色に対応した染料で着色させる染色法で形成するのが一般的であったが、近年、固体撮像素子の単位セル(単位画素)の微細化にともない、十分な精度をもつ微細なカラーフィルタを染色法によって形成することが困難になってきた。   For example, a multicolor filter for a solid-state image sensor has been conventionally formed by a staining method in which a chromosome such as casein or gelatin is colored with a dye corresponding to the color of the color filter. With the miniaturization of unit cells (unit pixels) of an image sensor, it has become difficult to form a fine color filter with sufficient accuracy by a staining method.

そこで、染色法に代わって、加工性に優れる染料含有フォトレジストを用いる方法が採用されるようになってきた。ここで、染料含有フォトレジストとは、ノボラック樹脂などのバインダー樹脂と感光剤と熱硬化剤とから成るフォトレジストに、染料を混合して形成されるフォトレジストである。   Therefore, in place of the dyeing method, a method using a dye-containing photoresist having excellent processability has been adopted. Here, the dye-containing photoresist is a photoresist formed by mixing a dye with a photoresist composed of a binder resin such as a novolak resin, a photosensitive agent, and a thermosetting agent.

例えば、後述の特許文献1には、白色フィルタ、黄色フィルタ、シアン色フィルタおよび緑色フィルタの4色のカラーフィルタからなる多色カラーフィルタの形成方法が開示されている。なお、この方法では、白色フィルタに求められる分光特性は、黄色フィルタの透過率を増大させることによって得られることを利用して、黄色フィルタの膜厚を薄くしたものを白色フィルタとすることとし、黄色フィルタと白色フィルタは、黄色染料を用いた工程で同時に形成する。   For example, Patent Document 1 described below discloses a method for forming a multicolor filter including four color filters, a white filter, a yellow filter, a cyan filter, and a green filter. In this method, the spectral characteristic required for the white filter is obtained by increasing the transmittance of the yellow filter, and the white filter is formed by reducing the thickness of the yellow filter. The yellow filter and the white filter are formed simultaneously in a process using a yellow dye.

図11は、特許文献1に開示されている従来の多色カラーフィルタ109の形成方法を示す断面図である。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method for forming the conventional multicolor filter 109 disclosed in Patent Document 1. In FIG.

まず、図11(a)に示すように、表面を平坦化した下地層101の上に、黄色染料含有ポジ型フォトレジスト102を1.5μmの厚さに塗布する。下地層101の下方には、図示しないフォトセンサ部が設けられ、CCD固体撮像素子の場合には、さらに転送電極や遮光膜やCCDレジスタなどが形成されている。   First, as shown in FIG. 11A, a yellow dye-containing positive photoresist 102 is applied to a thickness of 1.5 μm on a base layer 101 having a planarized surface. A photo sensor unit (not shown) is provided below the base layer 101. In the case of a CCD solid-state imaging device, a transfer electrode, a light shielding film, a CCD register, and the like are further formed.

次に、図11(b)に示すように、黄色フィルタと白色フィルタを形成する部分を第1のマスク103で被覆して、黄色染料含有ポジ型フォトレジスト102に対して第1回目の露光を行う。   Next, as shown in FIG. 11 (b), the yellow mask and the white filter are covered with a first mask 103, and the yellow dye-containing positive photoresist 102 is exposed for the first time. Do.

次に、図11(c)に示すように、白色フィルタを形成する部分以外を第2のマスク103で被覆して、第1回目の露光量の80%程度の露光量で、黄色染料含有ポジ型フォトレジスト102に対して第2回目の露光を行う。   Next, as shown in FIG. 11C, the portion other than the portion where the white filter is formed is covered with the second mask 103, and the yellow dye-containing positive is obtained with an exposure amount of about 80% of the first exposure amount. A second exposure is performed on the mold photoresist 102.

次に、図11(d)に示すように、一括現像と熱硬化処理を行い、露光部分を除去する。これによって、非露光領域に黄色染料含有ポジ型フォトレジスト102から成る黄色フィルタ105が形成され、第2回目の不完全な露光を行った領域に、黄色染料含有ポジ型フォトレジスト102から成り、黄色フィルタ105の20%程度の厚さをもつ白色フィルタ106が形成される。   Next, as shown in FIG. 11D, batch development and thermosetting are performed to remove the exposed portion. As a result, a yellow filter 105 made of a yellow dye-containing positive photoresist 102 is formed in the non-exposed area, and a yellow dye-containing positive photoresist 102 is made in the area where the second incomplete exposure has been performed. A white filter 106 having a thickness of about 20% of the filter 105 is formed.

続いて、シアン色染料含有ポジ型フォトレジストを用いて、上記と同様、レジストの塗布、パターン露光、現像と熱硬化処理の工程を行い、シアン色フィルタ107を形成する。さらに、緑色染料含有ポジ型フォトレジストを用いて同様の工程を行い、緑色フィルタ108を形成する。   Subsequently, using a cyan dye-containing positive photoresist, the steps of resist application, pattern exposure, development, and thermosetting are performed in the same manner as described above to form the cyan filter 107. Further, the same process is performed using a green dye-containing positive photoresist to form a green filter 108.

以上のようにして各色のカラーフィルタを順次形成し、図11(e)に示すように、黄色フィルタ105、白色フィルタ106、シアン色フィルタ107、および緑色フィルタ108を所定の色配列で配置した多色カラーフィルタ109を形成する。   As described above, the color filters for each color are sequentially formed, and as shown in FIG. 11E, a yellow filter 105, a white filter 106, a cyan filter 107, and a green filter 108 are arranged in a predetermined color arrangement. A color filter 109 is formed.

上述したように、染料含有フォトレジストは、バインダー樹脂と感光剤と熱硬化剤とから成るフォトレジストに、カラーフィルタ特性付与のための染料を混合して形成する。通常の一般的なフォトレジストは、特別な場合を除き、このような染料を含まない(ただし、露光光の反射防止の目的で、露光光吸収染料を添加するものはある)。   As described above, the dye-containing photoresist is formed by mixing a dye for imparting color filter characteristics to a photoresist composed of a binder resin, a photosensitive agent, and a thermosetting agent. Ordinary general photoresists do not contain such dyes except in special cases (however, there are those that add exposure light absorbing dyes for the purpose of preventing reflection of exposure light).

具体的には、染料含有フォトレジストは、10%程度以上の染料を固形分中に含んでいる。染料は、固体撮像素子における分光特性を実現するためのものであるが、フォトレジストとして機能しない色素であり、フォトレジスト成分中の色素の比率が多くなりすぎると、染料を含まないフォトレジストに比べてレジスト機能が悪化する。従って、良好なカラーフィルタの分光特性を確保しつつ、レジスト機能との両立をはかることが必要になる。また、公知のフォトリソグラフィ法による露光および現像処理によっても、カラーフィルタ並びにレジスト機能に障害をきたす場合がある。例えば、露光に用いる光(g線、i線、エキシマレーザー光など)が、添加された色素によって吸収されてしまう場合や、現像処理によるフォトレジストの膜減りや色素の溶解などによって、レジスト形状やカラーフィルタ特性が影響を受ける場合などである。これらの場合には、フォトリソグラフィにおける露光と現像処理によってパターニングする際、カラーフィルタの側面を下地に対して垂直に近い形状で形成することが困難になることがある。   Specifically, the dye-containing photoresist contains about 10% or more of the dye in the solid content. Dyes are used to achieve the spectral characteristics of solid-state image sensors, but are dyes that do not function as photoresists. If the ratio of the dyes in the photoresist component is too high, it is compared to photoresists that do not contain dyes. As a result, the resist function deteriorates. Therefore, it is necessary to ensure compatibility with the resist function while ensuring good spectral characteristics of the color filter. Also, exposure and development processing by a known photolithography method may impair the color filter and the resist function. For example, the light used for exposure (g-line, i-line, excimer laser light, etc.) is absorbed by the added dye, or the resist shape or This is the case when the color filter characteristics are affected. In these cases, when patterning is performed by exposure and development processing in photolithography, it may be difficult to form the side surface of the color filter in a shape that is nearly perpendicular to the base.

図12は、特許文献1などに開示されている従来のカラーフィルタの形成方法の問題点を説明するためのCCD固体撮像素子110の模式的な断面図である。CCD固体撮像素子110では、シリコン基板111の各単位セル領域の中心部にフォトセンサ部113が形成され、その側方上部に信号電荷の垂直転送部を構成する第1ゲート電極114が形成され、それらの上部に、平坦化膜115を介して、例えば、緑色の画素カラーフィルタ116a、青色の画素カラーフィルタ116bおよび赤色の画素カラーフィルタ116cと、マイクロレンズ117とが設けられている。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a CCD solid-state imaging device 110 for explaining the problems of the conventional color filter forming method disclosed in Patent Document 1 and the like. In the CCD solid-state imaging device 110, a photosensor portion 113 is formed at the center of each unit cell region of the silicon substrate 111, and a first gate electrode 114 constituting a signal charge vertical transfer portion is formed at the upper side of the photosensor portion 113. For example, a green pixel color filter 116 a, a blue pixel color filter 116 b, a red pixel color filter 116 c, and a microlens 117 are provided above them via a planarization film 115.

図12に示すように、CCD固体撮像素子110では、カラーフィルタ116a〜116cを成形したり区画したりする手段が設けられていないので、矩形あるいは矩形に近い形状の断面形状をもつカラーフィルタを形成することができない。例えば、カラーフィルタの断面形状が台形または逆台形になると、カラーフィルタの厚さが均一でなくなるとともに、カラーフィルタ間の境界が曖昧になる。このようなカラーフィルタの形状悪化によって、各カラーフィルタ116a〜116cの分光特性が悪化するとともに、隣り合うカラーフィルタの重なりによる混色が生じる。これは、固体撮像素子の単位画素が2.5μm以下に微細化するにともない、特に深刻な問題となっている。   As shown in FIG. 12, in the CCD solid-state imaging device 110, there is no means for forming or partitioning the color filters 116a to 116c, so that a color filter having a rectangular shape or a cross-sectional shape close to the rectangular shape is formed. Can not do it. For example, when the cross-sectional shape of the color filter is trapezoidal or inverted trapezoidal, the thickness of the color filter is not uniform, and the boundary between the color filters becomes ambiguous. Due to the deterioration of the shape of the color filter, the spectral characteristics of the color filters 116a to 116c are deteriorated, and color mixture occurs due to the overlapping of adjacent color filters. This is a particularly serious problem as the unit pixel of the solid-state image sensor is miniaturized to 2.5 μm or less.

図13は、従来のカラーフィルタの断面形状の一例を示す顕微鏡写真(a)と、分光特性の一例を示すグラフ(b)とである。図13(a)に示すように、カラーフィルタの断面形状は、1辺の長さLが2.5μmである場合には、ほぼ、比較的矩形に近い台形であるが、1辺の長さLが2.2μmである場合には、上面の平坦性が失われ、台形とさえ言えない形状に悪化している。これに対応して、図13(b)の透過率の波長依存性を示すグラフでは、Lが2.2μmのカラーフィルタでは、Lが2.5μmのカラーフィルタに比べ、両方向矢印で示すように、透過領域の波長幅が広がり、かつ、片方向矢印で示すように、本来の吸収領域である左右の波長領域における透過率の低下が不十分であり、色再現性に関わる色純度や色分離性能などの分光特性が劣化していることがわかる。   FIG. 13 is a micrograph (a) showing an example of a cross-sectional shape of a conventional color filter, and a graph (b) showing an example of spectral characteristics. As shown in FIG. 13 (a), the cross-sectional shape of the color filter is a trapezoid that is relatively close to a rectangle when the length L of one side is 2.5 μm. When L is 2.2 μm, the flatness of the upper surface is lost and the shape is not even a trapezoid. Correspondingly, in the graph showing the wavelength dependence of the transmittance in FIG. 13B, the color filter with L of 2.2 μm is indicated by the double-pointed arrow as compared with the color filter with L of 2.5 μm. The wavelength width of the transmission region is widened, and as indicated by a one-way arrow, the transmittance in the left and right wavelength regions, which is the original absorption region, is insufficiently reduced, and color purity and color separation related to color reproducibility It can be seen that the spectral characteristics such as performance are deteriorated.

一方、固体撮像素子の小型化と単位画素の高密度化にともない、単位画素の受光エリアが減少し、固体撮像素子の感度が低下するという問題もある。この対策として、近年の固体撮像素子では、カラーフィルタの光入射側に単位画素ごとにマイクロレンズを設け、入射光をフォトセンサ部に集光する構成が用いられている。この際、マイクロレンズの形成工程は、レンズ形状の下地依存性が強いため、カラーフィルタの上部形状が平坦でないと、マイクロレンズ形状のばらつきが大きくなり、均一な感度を確保することが難しくなるいという問題がある。   On the other hand, with the downsizing of the solid-state imaging device and the increase in density of the unit pixels, there is a problem that the light receiving area of the unit pixel is reduced and the sensitivity of the solid-state imaging device is lowered. As a countermeasure, in recent solid-state imaging devices, a configuration is used in which a microlens is provided for each unit pixel on the light incident side of a color filter, and incident light is condensed on a photosensor unit. At this time, since the microlens formation process is strongly dependent on the base of the lens shape, if the upper shape of the color filter is not flat, the variation of the microlens shape becomes large and it is difficult to ensure uniform sensitivity. There is a problem.

そこで、後述の特許文献2には、固体撮像素子のフォトセンサ部のメタル遮光膜の上部にメタル薄膜を格子状に設け、単位セル(単位画素)領域を枡形に区画し、このメタル薄膜で区画された単位セル領域ごとにカラーフィルタとマイクロレンズとを形成することで、高感度化を実現し、感度むらや画像むらを低減する固体撮像素子が提案されている。   Therefore, in Patent Document 2 to be described later, a metal thin film is provided in a lattice shape above the metal light-shielding film of the photosensor portion of the solid-state imaging device, and unit cell (unit pixel) regions are partitioned in a bowl shape, and partitioned by this metal thin film. A solid-state imaging device has been proposed that realizes high sensitivity by forming a color filter and a microlens for each unit cell region, and reduces sensitivity variations and image variations.

図14は、特許文献2に開示されているCCD固体撮像素子120の構造を示す断面図である。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of the CCD solid-state imaging device 120 disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.

CCD固体撮像素子120では、シリコン基板121の上面にゲート絶縁膜122が形成され、その下部のシリコン基板121中には、図14の中央部に、図示省略したpn接合からなるフォトセンサ部123が形成され、フォトセンサ部123の側部に、図示省略した垂直転送部のn型領域が形成されている。   In the CCD solid-state imaging device 120, a gate insulating film 122 is formed on the upper surface of a silicon substrate 121, and a photosensor portion 123 made of a pn junction (not shown) is provided in the central portion of FIG. The n-type region of the vertical transfer unit (not shown) is formed on the side of the photosensor unit 123.

ゲート絶縁膜122の上には、垂直転送部のn型領域の上方に第1ゲート電極124がパターニングして形成され、第1ゲート電極124の表面は絶縁膜125で被覆されている。フォトセンサ部123および第1ゲート電極124の上にはPSG(リンガラス)などのリフロー膜126が形成され、その上にフォトセンサ部123の上部の領域を開口して、第1ゲート電極124を覆うように遮光メタル膜127(フォトシールド)が形成され、さらに全面にプラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長法)による窒化シリコン膜などのパッシベーション膜128が形成されている。   On the gate insulating film 122, the first gate electrode 124 is formed by patterning above the n-type region of the vertical transfer portion, and the surface of the first gate electrode 124 is covered with the insulating film 125. A reflow film 126 such as PSG (phosphorus glass) is formed on the photosensor portion 123 and the first gate electrode 124. An upper region of the photosensor portion 123 is opened on the reflow film 126, and the first gate electrode 124 is formed. A light shielding metal film 127 (photoshield) is formed so as to cover it, and a passivation film 128 such as a silicon nitride film by a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition) is further formed on the entire surface.

そして遮光メタル膜127の上には、シリコン基板121に垂直に立ち上がるように、メタル薄膜131が格子状に形成されている。メタル薄膜131はフォトセンサ部123を中心とする単位セル領域を枡形に取り囲み、その内側がセグメントに区画された受光部領域となる。この受光部領域にはカラーフィルタ層132が形成され、その上にはマイクロレンズ133が形成されている。このように、カラーフィルタ層132とマイクロレンズ133は、区画された受光部領域ごとに独立して配設されている。   On the light shielding metal film 127, a metal thin film 131 is formed in a lattice shape so as to rise perpendicularly to the silicon substrate 121. The metal thin film 131 surrounds the unit cell region centering on the photosensor unit 123 in a bowl shape, and the inside thereof becomes a light receiving region divided into segments. A color filter layer 132 is formed in the light receiving portion region, and a microlens 133 is formed thereon. Thus, the color filter layer 132 and the microlens 133 are disposed independently for each partitioned light receiving area.

以下、特許文献2に従い、CCD固体撮像素子120の製造方法を説明する。   A method for manufacturing the CCD solid-state imaging device 120 will be described below according to Patent Document 2.

まず、シリコン基板121にイオン注入法などで所望の不純物拡散層を形成させた後、熱酸化法やCVD法によりゲート絶縁膜122を形成する。次に、第1ゲート電極124をCVD法により堆積させ、フォトリソグラフィとドライエッチングなどにより所定の形状にパターニングする。次に、第1ゲート電極124を酸化法またはCVD法などにより絶縁膜で被覆した後、図示省略した第2ゲート電極5の形成と加工を行う。3層以上の電極構造の場合はこれを繰り返す。次に、これらの電極構造の上に酸化法またはCVD法により絶縁膜125形成する。   First, after forming a desired impurity diffusion layer on the silicon substrate 121 by ion implantation or the like, the gate insulating film 122 is formed by thermal oxidation or CVD. Next, the first gate electrode 124 is deposited by a CVD method and patterned into a predetermined shape by photolithography and dry etching. Next, after the first gate electrode 124 is covered with an insulating film by an oxidation method or a CVD method, the second gate electrode 5 (not shown) is formed and processed. This is repeated in the case of an electrode structure having three or more layers. Next, an insulating film 125 is formed on these electrode structures by an oxidation method or a CVD method.

次に、フォトセンサ部123上方のゲート絶縁膜122および第1ゲート電極124の上にPSGなどのリフロー膜126を形成し、その上には、フォトセンサ部123の上方の領域を開口しつつ第1ゲート電極124を覆うように、遮光メタル膜127(フォトシールド)を形成し、さらに全面にプラズマCVD法による窒化シリコン膜などのパッシベーション膜128を積層して形成する。なお、このパッシベーション膜128は、次の工程で平坦化膜として形成する酸化シリコン系膜の除去エッチャント(例えばフッ化水素系薬液)に対し、ストッパになりうる膜を選択することが望ましい。   Next, a reflow film 126 such as PSG is formed on the gate insulating film 122 and the first gate electrode 124 above the photosensor unit 123, and a region above the photosensor unit 123 is opened on the first reflow film 126. A light shielding metal film 127 (photoshield) is formed so as to cover one gate electrode 124, and a passivation film 128 such as a silicon nitride film formed by plasma CVD is laminated on the entire surface. As the passivation film 128, it is desirable to select a film that can serve as a stopper with respect to a silicon oxide film removal etchant (for example, a hydrogen fluoride chemical solution) that is formed as a planarizing film in the next step.

次に、SOG(スピンオンガラス)などの塗布法による樹脂膜や、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法による酸化シリコン膜またはBPSG(ボロンリンガラス)膜や、バイアス高密度プラズマCVD法による酸化シリコン系膜などによって平坦化膜を形成し、エッチバックやCMP(化学的機械研磨法)などで表面の平坦化加工を行う。   Next, a resin film by a coating method such as SOG (spin-on-glass), a silicon oxide film or BPSG (boron phosphorus glass) film by a CVD method using TEOS (tetraethoxysilane), or an oxidation by a bias high-density plasma CVD method A planarizing film is formed by a silicon-based film or the like, and the surface is planarized by etch back, CMP (Chemical Mechanical Polishing), or the like.

次に、上記平坦化膜の単位画素領域間の境界部に、幅1μm以下の格子状の溝をフォトリソグラフィとドライエッチングにより形成する。その後、高圧リフローなどの高アスペクト比埋め込み性向上手法を用いて、CVD法またはスパッタ法によりメタル薄膜131を溝部に埋め込んだ後、エッチバックやCMPなどで平坦化膜上のメタル薄膜を除去し、溝部に埋め込んだメタル薄膜131のみを残す。なお、メタル薄膜131の材料は高反射率のアルミニウムなどが最適である。   Next, a lattice-like groove having a width of 1 μm or less is formed by photolithography and dry etching at the boundary between the unit pixel regions of the planarizing film. Thereafter, using a high aspect ratio embedding improvement technique such as high-pressure reflow, the metal thin film 131 is embedded in the groove portion by CVD or sputtering, and then the metal thin film on the planarizing film is removed by etch back or CMP. Only the metal thin film 131 embedded in the groove is left. The material of the metal thin film 131 is optimally high reflectivity aluminum or the like.

次に、フッ化水素系薬液などのエッチャントを用いて酸化シリコン系膜などからなる上記平坦化膜を選択的に除去し、メタル薄膜131によって枡形形状に取り囲まれた受光部領域を露出させる。   Next, the planarizing film made of a silicon oxide film or the like is selectively removed using an etchant such as a hydrogen fluoride chemical solution, and the light receiving portion region surrounded by the metal thin film 131 is exposed.

次に、複数色の画素カラーフィルタ層132を所定の繰り返し色配列で配置した多色カラーフィルタを形成する。この際、まず、染色法や染料含有フォトレジストの塗布により、複数色のうちの1つの色の画素カラーフィルタ層132をすべての単位画素の受光部領域に形成し、続いてフォトリソグラフィとエッチングによってメタル薄膜131を境界にしてパターニングし、所定の繰り返し色配列で決まる所定の画素位置の画素カラーフィルタ層132のみを残す。この工程を複数色の色数だけ繰り返し、複数色の画素カラーフィルタ層132を所定の繰り返し色配列で配置した多色カラーフィルタを形成する。   Next, a multicolor filter in which a plurality of pixel color filter layers 132 are arranged in a predetermined repeated color array is formed. At this time, first, a pixel color filter layer 132 of one of a plurality of colors is formed in the light receiving region of all the unit pixels by a dyeing method or application of a dye-containing photoresist, followed by photolithography and etching. Patterning is performed with the metal thin film 131 as a boundary, leaving only the pixel color filter layer 132 at a predetermined pixel position determined by a predetermined repeated color arrangement. This process is repeated for the number of colors of a plurality of colors to form a multicolor color filter in which the pixel color filter layers 132 of a plurality of colors are arranged in a predetermined repeated color arrangement.

最後に、各画素カラーフィルタ層132の上にマイクロレンズ133を熱溶融性透明樹脂などにより形成する。   Finally, a microlens 133 is formed on each pixel color filter layer 132 using a hot-melt transparent resin or the like.

上述したCCD固体撮像素子120によれば、画素カラーフィルタ層132がメタル薄膜131を境界にして単位セルごとに区画され、受光部領域に入射した光のうち、メタル薄膜131に達した光は反射され、中心部のフォトセンサ部123の方へ導かれるので集光効率が向上し、撮像感度が改善される。さらに隣接単位セルへ透過して行く光がなくなることで混色成分がなくなり、色むらが減少する。   According to the CCD solid-state imaging device 120 described above, the pixel color filter layer 132 is partitioned for each unit cell with the metal thin film 131 as a boundary, and the light that has reached the metal thin film 131 is reflected among the light incident on the light receiving portion region. Then, since the light is guided toward the center of the photo sensor unit 123, the light collection efficiency is improved, and the imaging sensitivity is improved. Further, since there is no light transmitted to the adjacent unit cell, the mixed color component is eliminated and the color unevenness is reduced.

また、画素カラーフィルタ132は、メタル薄膜131に密着するように形成され、メタル薄膜131の内壁面に沿う形に成形されるので、画素カラーフィルタ層132の形状悪化が防止され、カラーフィルタの形状悪化による分光特性悪化の問題も解消される。   Further, the pixel color filter 132 is formed so as to be in close contact with the metal thin film 131 and is formed along the inner wall surface of the metal thin film 131, so that the shape deterioration of the pixel color filter layer 132 is prevented and the shape of the color filter is reduced. The problem of deterioration of spectral characteristics due to deterioration is also solved.

さらに、メタル薄膜131によって区画された画素カラーフィルタ層132の上にマイクロレンズ133が形成されるので、マイクロレンズ133の下地形状が安定し、この結果、マイクロレンズ133の形状も安定して、画素ごとの感度のばらつきが減少する。   Furthermore, since the microlens 133 is formed on the pixel color filter layer 132 partitioned by the metal thin film 131, the ground shape of the microlens 133 is stabilized, and as a result, the shape of the microlens 133 is also stabilized, Sensitivity variation from one to another is reduced.

特開2001−144277(第3頁、図4及び5)JP 2001-144277 (3rd page, FIGS. 4 and 5) 特開平10−163462(第2及び3頁、図1)JP-A-10-163462 (2nd and 3rd pages, FIG. 1)

特許文献2の方法では、染色法と染料含有フォトレジスト法とのいずれで形成するにしても、メタル薄膜131を境界として画素カラーフィルタ層132をパターニングするリソグラフィ工程が必要であり、リソグラフィ工程におけるマスク位置をメタル薄膜131の位置に正確に位置合わせしなければならない。   In the method of Patent Document 2, a lithography process for patterning the pixel color filter layer 132 using the metal thin film 131 as a boundary is required regardless of whether the dyeing method or the dye-containing photoresist method is used. The position must be accurately aligned with the position of the metal thin film 131.

マスクの位置ずれが生じると、メタル薄膜131と画素カラーフィルタ層132との間に隙間が生じ、画素カラーフィルタ層132の形状をメタル薄膜131によって成形することができず、画素カラーフィルタ層132の形状悪化による分光特性悪化の問題を解消することができなくなる。   When the mask is displaced, a gap is generated between the metal thin film 131 and the pixel color filter layer 132, and the shape of the pixel color filter layer 132 cannot be formed by the metal thin film 131. The problem of deterioration of spectral characteristics due to shape deterioration cannot be solved.

また、露光時にメタル薄膜131に照射された光が、メタル薄膜131の側壁で反射または散乱され、非露光領域の染料含有フォトレジストに入射することによってパターンくずれが生じ、画素カラーフィルタ層132の分光特性が悪化することも懸念される。   Further, the light irradiated to the metal thin film 131 during exposure is reflected or scattered by the side wall of the metal thin film 131 and is incident on the dye-containing photoresist in the non-exposed region. There is also concern that the characteristics will deteriorate.

上記のように、特許文献2の方法では、リソグラフィによって画素カラーフィルタ層132をパターニングする際の精度の低下が、固体撮像素子の性能低下や製造歩留まりの悪化に直結する。しかしながら、固体撮像素子の画素数が増大し、単位セル(単位画素)が微小化するほどに、上記マスクの位置合わせをすべての単位セルに対し正確に行うことは困難になる。   As described above, in the method of Patent Document 2, a decrease in accuracy when the pixel color filter layer 132 is patterned by lithography directly leads to a decrease in performance of the solid-state imaging device and a decrease in manufacturing yield. However, as the number of pixels of the solid-state imaging device increases and the unit cell (unit pixel) becomes smaller, it becomes more difficult to accurately align the mask with respect to all unit cells.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、光電変換部または光変調部の光入射側又は光出射側に光フィルタを備えた光学装置であって、単位セルが微小化しても形状悪化とそれに起因する分光特性の悪化が生じにくく、生産性や歩留まりよく製造できる光フィルタを備えた光学装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is an optical device including an optical filter on a light incident side or a light emitting side of a photoelectric conversion unit or a light modulation unit, and a unit An object of the present invention is to provide an optical device including an optical filter that can be manufactured with good productivity and yield, and a method for manufacturing the optical device.

即ち、本発明は、光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側に光フィルタを備えた光学装置であって、前記光フィルタが、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域に対応したフィ ルタ部を互いに分離する区画体と、
前記区画体で囲まれた領域内に配され、リフローによって前記区画体に密着している フィルタ材からなる前記フィルタ部と
を有する、第1の光フィルタ付き光学装置に係わり、また、光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側に光フィルタを備えた光学装置であって、前記光フィルタが、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域に対応したフィ ルタ部を互いに分離する区画体と、
前記区画体で囲まれた領域内に配され、化学増幅作用によって前記区画体に密着硬化 しているネガ型の化学増幅型フォトレジストからなる前記フィルタ部と
を有する、第2の光フィルタ付き光学装置に係わるものである。
That is, the present invention is an optical device including an optical filter on a light incident side or a light emitting side of a photoelectric conversion unit or a light modulation unit, and the optical filter includes:
A partition that separates the filter units corresponding to the unit cell regions on the light incident side or the light emitting side of the photoelectric conversion unit or the light modulation unit;
And a filter unit that is arranged in a region surrounded by the partition and is made of a filter material that is in close contact with the partition by reflow, and a photoelectric conversion unit. Alternatively, an optical device including an optical filter on a light incident side or a light emitting side of the light modulation unit, wherein the optical filter includes:
A partition that separates the filter units corresponding to the unit cell regions on the light incident side or the light emitting side of the photoelectric conversion unit or the light modulation unit;
A second optical filter-equipped optical filter, comprising: a filter portion made of a negative-type chemically amplified photoresist that is disposed in a region surrounded by the compartments and is adhered and cured to the compartments by a chemical amplification action. It relates to the device.

また、前記第1の光フィルタ付き光学装置の製造方法であって、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域を互いに分離す る区画体を形成する工程と、
前記区画体で囲まれた領域内に前記フィルタ材を設ける工程と、
前記フィルタ材を所定温度に加熱してリフローさせる工程と
を有する、第1の光フィルタ付き光学装置の製造方法に係わり、また、前記第2の光フィルタ付き光学装置の製造方法であって、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域を互いに分離す る区画体を形成する工程と、
少なくとも前記区画体で囲まれた受光部領域の全面にネガ型の化学増幅型染料含有フ ォトレジストを設ける工程と、
前記区画体よりも内側に存在する前記化学増幅型フォトレジストを露光する工程と、
加熱処理によって、露光された前記化学増幅型フォトレジストと前記区画体との間に 存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを不溶化する工程と
を有する、第2の光フィルタ付き光学装置の製造方法に係わるものである。
Moreover, it is a manufacturing method of the first optical device with an optical filter,
Forming a partition that separates the unit cell regions on the light incident side or light emission side of the photoelectric conversion unit or light modulation unit;
Providing the filter material in a region surrounded by the partition;
A method of manufacturing the first optical device with an optical filter, comprising the step of reflowing the filter material by heating to a predetermined temperature, and the manufacturing method of the second optical device with an optical filter,
Forming a partition that separates the unit cell regions on the light incident side or light emission side of the photoelectric conversion unit or light modulation unit;
Providing a negative chemically amplified dye-containing photoresist on the entire surface of at least the light receiving region surrounded by the partition;
Exposing the chemically amplified photoresist present inside the compartment; and
Manufacturing an optical device with a second optical filter, comprising: a step of insolubilizing the unexposed chemically amplified photoresist present between the exposed chemically amplified photoresist and the partition by heat treatment. It is related to the method.

本発明の第1の光フィルタ付き光学装置では、前記単位セル領域に対応した前記フィルタ部において、前記フィルタ部を互いに分離する前記区画体に対し、前記フィルタ材がリフローによって密着している。本発明の第2の光フィルタ付き光学装置では、前記単位セル領域に対応した前記フィルタ部において、前記フィルタ部を互いに分離する前記区画体に対し、前記ネガ型の化学増幅型フォトレジストが化学増幅作用によって密着硬化している。いずれの場合も、前記フィルタ部は前記区画体の内壁面に沿う形、例えば、矩形又はほぼ矩形に成形されているので、前記フィルタ部の形状悪化に起因する分光特性悪化などの不都合が防止される。   In the first optical device with an optical filter of the present invention, in the filter portion corresponding to the unit cell region, the filter material is in close contact with the partition body that separates the filter portions from each other by reflow. In the second optical device with an optical filter according to the present invention, in the filter unit corresponding to the unit cell region, the negative chemically amplified photoresist is chemically amplified with respect to the partition body that separates the filter unit from each other. It is closely cured by action. In any case, since the filter part is formed in a shape along the inner wall surface of the partition body, for example, rectangular or substantially rectangular, inconveniences such as spectral characteristic deterioration due to deterioration of the shape of the filter part are prevented. The

また、本発明の第1の光フィルタ付き光学装置の製造方法は、前記区画体で囲まれた領域内に前記フィルタ材を設ける工程と、前記フィルタ材を所定温度に加熱してリフローさせる工程を有する。この製造方法では、リフローした前記フィルタ材が流動性のある状態で前記区画体に密着し、この密着した状態で固化して前記フィルタ部が形成されるので、前記フィルタ部は前記区画体を型にしてその内壁に沿う形に自動的に成形される。従って、前記区画体で囲まれた領域内に前記フィルタ材を設ける工程においては、前記フィルタ材を正確にパターニングする必要がない。   Moreover, the manufacturing method of the 1st optical apparatus with an optical filter of this invention has the process of providing the said filter material in the area | region enclosed by the said division body, and the process of heating the said filter material to predetermined temperature, and making it reflow Have. In this manufacturing method, the reflowed filter material is in close contact with the partition body in a fluid state, and is solidified in this close contact state to form the filter section. Therefore, the filter section molds the partition body. Thus, it is automatically formed into a shape along the inner wall. Therefore, it is not necessary to pattern the filter material accurately in the step of providing the filter material in the region surrounded by the compartments.

また、本発明の第2の光フィルタ付き光学装置の製造方法は、少なくとも前記区画体で囲まれた受光部領域の全面にネガ型の化学増幅型染料含有フォトレジストを設ける工程と、前記区画体よりも内側に存在する前記化学増幅型フォトレジストを露光する工程と、露光後の加熱処理によって、露光された前記化学増幅型フォトレジストと前記区画体との間に存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを不溶化する工程を有する。この製造方法では、未露光の前記化学増幅型フォトレジストが流動性のある状態で前記区画体に密着し、この密着した状態で前記区画体に囲まれた前記化学増幅型染料含有フォトレジスト全体が不溶化して、前記フィルタ部が形成されるので、前記フィルタ部は前記区画体を型にしてその内壁に沿う形に自動的に成形される。この際、フィルタ材として前記ネガ型の化学増幅型染料含有フォトレジストを用い、露光された前記化学増幅型フォトレジストと前記区画体との間に存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを露光後の加熱処理によって不溶化する工程を有するので、前記化学増幅型フォトレジストを露光する工程においては、前記区画体の位置と形状に正確に合わせて前記化学増幅型フォトレジストを露光する必要がない。   The second method for manufacturing an optical device with an optical filter according to the present invention includes a step of providing a negative type chemically amplified dye-containing photoresist on the entire surface of the light receiving part region surrounded by at least the partition, and the partition The step of exposing the chemically amplified photoresist existing inside and the unexposed chemical amplification present between the exposed chemically amplified photoresist and the partition by a heat treatment after exposure. A step of insolubilizing the mold photoresist. In this manufacturing method, the unexposed chemically amplified photoresist is in close contact with the compartment in a fluid state, and the entire chemically amplified dye-containing photoresist surrounded by the compartment is in close contact. Since the filter portion is formed by insolubilization, the filter portion is automatically formed into a shape along the inner wall of the partition body as a mold. In this case, the negative chemically amplified dye-containing photoresist is used as a filter material, and the unexposed chemically amplified photoresist existing between the exposed chemically amplified photoresist and the partition is exposed. Since there is a step of insolubilization by a subsequent heat treatment, in the step of exposing the chemically amplified photoresist, it is not necessary to expose the chemically amplified photoresist in accordance with the position and shape of the compartments.

上記のように、前記第1および前記第2の光フィルタ付き光学装置の製造方法は、フォトリソグラフィによって前記フィルタ部を前記区画体に合わせて正確にパターニングする工程が不要であるため、単位セルが微小化しても前記フィルタ部の形状悪化が生じにくい。また、さほど露光精度を必要としない工程で前記光フィルタを形成することができ、その結果、前記第1および前記第2の光フィルタ付き光学装置をそれぞれ、生産性よく、製造歩留まりよく、低コストで製造することができる。   As described above, the manufacturing method of the first and second optical devices with an optical filter does not require a step of accurately patterning the filter portion in accordance with the partition by photolithography. Even if the size is reduced, the shape of the filter portion is hardly deteriorated. Further, the optical filter can be formed in a process that does not require much exposure accuracy. As a result, the first and second optical devices with the optical filter can be manufactured with high productivity, good manufacturing yield, and low cost. Can be manufactured.

本発明の第1の光フィルタ付き光学装置及びその製造方法において、前記区画体が前記リフローによって変形しない材料からなるのがよい。   In the first optical device with an optical filter and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is preferable that the partition body is made of a material that is not deformed by the reflow.

また、前記フィルタ材は、特に限定されるものではないが、リソグラフィとエッチングとによってパターニングして配置することができることから、染料含有フォトレジストを用いるのがよい。あるいは、前記フィルタ材として印刷法で配置できる材料を用い、インクジェット法などの印刷法で配置するのもよい。   The filter material is not particularly limited, but a dye-containing photoresist is preferably used because it can be arranged by patterning by lithography and etching. Alternatively, a material that can be arranged by a printing method is used as the filter material, and the filter material may be arranged by a printing method such as an inkjet method.

また、前記染料含有フォトレジストを塗布した後、リソグラフィ及びエッチングによってパターニングして配置する際、前記区画体の内壁面から離れた位置に外側面が存在するように前記フィルタ材をパターニングするのがよい。このようにすると、位置ずれに対する十分なマージンをもって前記フィルタ材をパターニングすることができ、誤って隣接する前記単位セル領域をパターニングしたり、隣接する前記単位セル領域に照射光の散乱などによる悪影響を与えたりすることを避けることができる。   In addition, after applying the dye-containing photoresist, it is preferable to pattern the filter material so that the outer surface is present at a position away from the inner wall surface of the partition when being patterned by lithography and etching. . In this way, the filter material can be patterned with a sufficient margin against misalignment, and adversely affected by patterning the adjacent unit cell region by mistake or scattering of irradiation light on the adjacent unit cell region. You can avoid giving.

本発明の第2の光フィルタ付き光学装置の製造方法において、所定の単位セル領域以外に存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを除去するのがよい。これは、前記光フィルタが光透過特性が異なる複数種の前記フィルタ部によって構成されている場合に、必要になる工程である。この場合、まず、複数種のうちの1種のフィルタ部を所定の繰り返し配列で決まる所定の単位セル領域に形成し、所定の単位セル領域以外にはこのフィルタ部を形成しない。この工程を複数種の数だけ繰り返し、複数種の前記フィルタ部が所定の繰り返し配列で配置された前記光フィルタを形成する。   In the second method for producing an optical device with an optical filter according to the present invention, the unexposed chemically amplified photoresist existing outside the predetermined unit cell region may be removed. This is a process that is necessary when the optical filter is composed of a plurality of types of filter units having different light transmission characteristics. In this case, first, one type of filter unit among a plurality of types is formed in a predetermined unit cell region determined by a predetermined repetitive arrangement, and this filter unit is not formed outside the predetermined unit cell region. This process is repeated for a plurality of types to form the optical filter in which a plurality of types of filter units are arranged in a predetermined repeating arrangement.

また、前記区画体の内壁面との接触領域を除いて前記化学増幅型フォトレジストを露光するのがよい。このようにすると、本発明の第1の光フィルタ付き光学装置の製造方法について前述したと同様に、位置ずれに対する十分なマージンをもって前記フィルタ材をパターニングすることができ、誤って隣接する前記単位セル領域を境界としてパターニングしたり、隣接する前記単位セル領域に照射光の散乱などによる悪影響を与えたりすることを避けることができる。   The chemically amplified photoresist may be exposed except for a contact region with the inner wall surface of the partition. In this way, the filter material can be patterned with a sufficient margin against misalignment in the same manner as described above for the first method for manufacturing an optical device with an optical filter of the present invention. It is possible to avoid patterning with the region as a boundary or adversely affecting the adjacent unit cell region due to scattering of irradiation light.

本発明において、前記光フィルタが、光透過特性が異なる複数種の前記フィルタ部によって構成されているのがよい。また、前記光フィルタが、透過波長特性の異なる多色カラーフィルタとして構成されているのがよい。前記光フィルタは、単色の濃淡フィルタであっても、多色のカラーフィルタであってもよい。   In the present invention, the optical filter may be constituted by a plurality of types of the filter units having different light transmission characteristics. The optical filter may be configured as a multicolor color filter having different transmission wavelength characteristics. The optical filter may be a single color shading filter or a multicolored color filter.

また、前記区画体が枠状パターンの壁部として形成されているのがよい。前記区画体の形状は特に限定されるものではないが、形成しやすい形状がよい。   Moreover, it is good for the said division body to be formed as a wall part of a frame-shaped pattern. The shape of the partition is not particularly limited, but a shape that is easy to form is preferable.

また、前記区画体が、前記フィルタ材よりも屈折率の小さい材料からなるのがよい。例えば、前記区画体が多孔質シリカからなるのがよい。このようにすると、屈折率の大きい前記フィルタ部が、屈折率の小さい前記区画体に取り囲まれている構造が形成され、これは、光導波路において屈折率の大きいコアが、屈折率の小さいクラッドに取り囲まれているのと類似した構造である。この結果、屈折率の大きい前記フィルタ部から漏れ出そうとする光は、屈折率の小さい前記区画体に入射することになり、反射されて前記フィルタ部へ戻されやすくなり、光の漏れ出しが抑えられる。このようにして、本発明の光学装置が受光装置である場合には、前記単位セルの受光部領域に入射した光のうち、前記区画体に達した光が、反射されて中心部のフォトセンサ部の方へ導かれやすくなるので、集光効率が向上し、撮像感度が改善される。さらに隣接する単位セルへ透過して行く光が減少することで、混色成分が減少し、色むらが減少する。また、本発明の光学装置が発光装置である場合には、発光部から出射された光のうち、前記区画体に達した光は反射され、光出射側へ導かれるので光の出射効率が向上し、輝度が向上する。   Further, it is preferable that the partition body is made of a material having a refractive index smaller than that of the filter material. For example, the partition body may be made of porous silica. In this way, a structure is formed in which the filter portion having a high refractive index is surrounded by the partition having a low refractive index. This is because the core having a high refractive index in the optical waveguide becomes a cladding having a low refractive index. The structure is similar to what is surrounded. As a result, light that is about to leak out from the filter portion having a high refractive index is incident on the partition body having a low refractive index, is easily reflected and returned to the filter portion, and light leaks out. It can be suppressed. In this way, when the optical device of the present invention is a light receiving device, the light reaching the partition body out of the light incident on the light receiving portion region of the unit cell is reflected to be a photosensor in the central portion. Therefore, the light collection efficiency is improved and the imaging sensitivity is improved. Furthermore, since the light transmitted to the adjacent unit cells is reduced, the color mixture component is reduced and the color unevenness is reduced. In addition, when the optical device of the present invention is a light emitting device, the light reaching the partition is reflected among the light emitted from the light emitting unit and guided to the light emitting side, so that the light emission efficiency is improved. And the brightness is improved.

また、前記区画体の側面に光反射層が設けられているのがよい。このようにすると、本発明の光学装置が受光装置である場合には、前記単位セルの受光部領域に入射した光のうち、前記区画体に達した光は反射され、中心部のフォトセンサ部の方へ導かれるので集光効率が向上し、撮像感度が改善される。さらに隣接する単位セルへ透過して行く光がなくなることで混色成分がなくなり、色むらが減少するなど、分光カラー特性が向上する。また、本発明の光学装置が発光装置である場合には、発光部から出射された光のうち、前記区画体に達した光は反射され、光出射側へ導かれるので光の出射効率が向上し、輝度が改善される。   Moreover, it is preferable that a light reflecting layer is provided on a side surface of the partition. In this case, when the optical device of the present invention is a light receiving device, the light reaching the partition is reflected among the light incident on the light receiving portion region of the unit cell, and the photosensor portion at the center portion Therefore, the light collection efficiency is improved and the imaging sensitivity is improved. Furthermore, the spectral color characteristics are improved, for example, by eliminating the light transmitted to the adjacent unit cells, the mixed color component is eliminated and the color unevenness is reduced. In addition, when the optical device of the present invention is a light emitting device, the light reaching the partition is reflected among the light emitted from the light emitting unit and guided to the light emitting side, so that the light emission efficiency is improved. And the brightness is improved.

また、前記単位セル領域において、前記光フィルタの下地として、前記光電変換部又は光変調部との間の光透過領域に高屈折率材料層が配置され、この高屈折率材料層の周囲に低屈折率材料層が配置されているのがよい。この際、例えば、前記高屈折率材料層が窒化シリコンからなり、前記低屈折率材料層が多孔質シリカからなるのがよい。このようにすると、前記光フィルタの下地領域における光透過領域においても、前述した前記光フィルタ領域におけると同様の光導波路に類似した構造を実現することができる。この結果、本発明の光学装置が受光装置である場合には、前記単位セルの受光部領域に入射した光のうち、前記区画体に達した光が、反射されて中心部のフォトセンサ部の方へ導かれやすくなるので、集光効率が向上し、撮像感度が改善される。さらに隣接する単位セルへ透過して行く光が減少することで、混色成分が減少し、色むらが減少するなど、分光カラー特性が向上する。また、本発明の光学装置が発光装置である場合には、発光部から出射された光のうち、前記区画体に達した光は反射され、光出射側へ導かれるので光の出射効率が向上し、輝度が向上する。   Further, in the unit cell region, a high refractive index material layer is disposed in a light transmission region between the photoelectric conversion unit or the light modulation unit as a base of the optical filter, and a low refractive index material layer is provided around the high refractive index material layer. A refractive index material layer is preferably disposed. At this time, for example, the high refractive index material layer may be made of silicon nitride, and the low refractive index material layer may be made of porous silica. In this way, a structure similar to the optical waveguide similar to that in the optical filter region described above can be realized also in the light transmission region in the base region of the optical filter. As a result, when the optical device of the present invention is a light receiving device, the light that has reached the partition body out of the light incident on the light receiving region of the unit cell is reflected and reflected by the photosensor portion at the center. Therefore, the light collection efficiency is improved and the imaging sensitivity is improved. Further, the light passing through the adjacent unit cells is reduced, so that the color mixing component is reduced and the color unevenness is reduced. In addition, when the optical device of the present invention is a light emitting device, the light reaching the partition is reflected among the light emitted from the light emitting unit and guided to the light emitting side, so that the light emission efficiency is improved. And the brightness is improved.

また、前記下地と前記光フィルタとの間に、前記区画体をエッチング加工する際のストッパ層が形成されているのがよい。   Moreover, it is preferable that a stopper layer for etching the partition is formed between the base and the optical filter.

また、前記フィルタ部の光入射側又は光出射側に前記単位セルごとにマイクロレンズが設けられているのがよい。これにより、前記区画体によって区画された前記フィルタ部の上にマイクロレンズが形成されるので、マイクロレンズの下地形状が安定し、この結果、マイクロレンズの形状も安定し、単位セルごとのばらつきが減少する。   Further, it is preferable that a micro lens is provided for each unit cell on the light incident side or the light emitting side of the filter unit. As a result, since the microlens is formed on the filter section partitioned by the partition body, the base shape of the microlens is stabilized, and as a result, the shape of the microlens is also stable, and there is a variation for each unit cell. Decrease.

また、前記光フィルタ付き光学装置を固体撮像素子として構成し、これを製造するのがよい。本発明が最も有効に適用されるのは、小型化と単位セル(単位画素)の高密度化が最も進んでいるCCDやMOSイメージセンサなどの固体撮像素子などである。また、前記光変調部を有する表示装置である液晶表示装置(LCD)などに応用するのもよい。   The optical device with an optical filter is preferably configured as a solid-state imaging device and manufactured. The present invention is most effectively applied to a solid-state imaging device such as a CCD or a MOS image sensor in which miniaturization and unit cell (unit pixel) density are most advanced. Further, the present invention may be applied to a liquid crystal display (LCD) which is a display device having the light modulation unit.

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.

実施の形態1
実施の形態1は、主として請求項1〜3および16〜19に対応するものである。すなわち、実施の形態1は、本発明の第1の光フィルタを備えた光学装置の例としての、前記染料含有フォトレジストからなる前記光フィルタを備えたCCD固体撮像素子、およびその製造方法に係わり、前記光フィルタを構成する前記光フィルタ部を前記染料含有フォトレジストのリフローによって形成する。
Embodiment 1
The first embodiment mainly corresponds to claims 1 to 3 and 16 to 19. That is, the first embodiment relates to a CCD solid-state imaging device including the optical filter made of the dye-containing photoresist as an example of an optical device including the first optical filter of the present invention, and a method for manufacturing the same. The optical filter portion constituting the optical filter is formed by reflowing the dye-containing photoresist.

リフローさせる染料含有フォトレジストは、レジスト固形分として、染料、樹脂、熱硬化剤、感光剤、添加剤(例えば、界面活性剤などのストリエーション防止剤等)を含み、スピンコートによる成膜の目的で、有機溶媒にこれらの固形分を溶解した材料である。リフローさせる温度は、130℃〜240℃が好適である。又、リフロー補助剤などは特に必要とせず、前述した固形分で構成されるレジスト膜の熱軟化点以上の温度でリフローさせる。   The dye-containing photoresist to be reflowed contains, as a resist solid content, a dye, a resin, a thermosetting agent, a photosensitizer, and an additive (for example, a striation inhibitor such as a surfactant). Thus, a material in which these solid contents are dissolved in an organic solvent. The reflow temperature is preferably 130 ° C to 240 ° C. Further, a reflow auxiliary agent or the like is not particularly required, and the reflow is performed at a temperature equal to or higher than the thermal softening point of the resist film composed of the solid content described above.

図1と2は、実施の形態1に基づくCCD固体撮像素子20の構造を示す説明図である。図2はCCD固体撮像素子20の上面図であり、図1は、図2にA−A線で示した位置におけるCCD固体撮像素子20の断面図である。   1 and 2 are explanatory views showing the structure of a CCD solid-state imaging device 20 based on the first embodiment. FIG. 2 is a top view of the CCD solid-state imaging device 20, and FIG. 1 is a cross-sectional view of the CCD solid-state imaging device 20 at the position indicated by the line AA in FIG.

図1に示すように、CCD固体撮像素子20では、シリコン基板1の上面にゲート絶縁膜2が形成され、その下部のシリコン基板1中には、図1の中央部に示すpn接合からなるフォトセンサ部3が形成され、そのフォトセンサ部3の側部に信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部のn型領域4が形成されている。また、シリコン基板1の下部には、オーバーフロードレイン領域5が形成されている。   As shown in FIG. 1, in a CCD solid-state imaging device 20, a gate insulating film 2 is formed on the upper surface of a silicon substrate 1, and a photo of a pn junction shown in the center of FIG. A sensor unit 3 is formed, and an n-type region 4 of a vertical transfer unit that transfers signal charges in the vertical direction is formed on the side of the photosensor unit 3. An overflow drain region 5 is formed below the silicon substrate 1.

ゲート絶縁膜2の上には、垂直転送部のn型領域4の上方に第1ゲート電極(垂直転送電極)6がパターニングして形成され、第1ゲート電極6の表面は絶縁膜8で被覆されている。さらに、図2に示すように、第1ゲート電極6に一部が重なるように第2ゲート電極7が形成され、その表面も絶縁膜8で被覆されている。第1ゲート電極6および第2ゲート電極7は、垂直転送部9を構成する電極である。垂直転送部9が3層以上の電極構造を有する場合にはその数だけ、上記と同様のゲート電極が設けられる。   On the gate insulating film 2, a first gate electrode (vertical transfer electrode) 6 is formed by patterning above the n-type region 4 of the vertical transfer portion, and the surface of the first gate electrode 6 is covered with an insulating film 8. Has been. Further, as shown in FIG. 2, the second gate electrode 7 is formed so as to partially overlap the first gate electrode 6, and the surface thereof is also covered with the insulating film 8. The first gate electrode 6 and the second gate electrode 7 are electrodes constituting the vertical transfer unit 9. When the vertical transfer unit 9 has an electrode structure having three or more layers, the same number of gate electrodes as those described above are provided.

図3は、シリコン基板1のより詳細な断面図(a)と、信号電荷の流れを示すポテンシャル図(b)とである。なお、ポテンシャル図は、断面図に示した水平方向のO−A線上および基板深さ方向のO−B線上における電子のポテンシャルエネルギーを示している。受光時にフォトセンサ部3に蓄積された信号電荷(電子)は、第1ゲート電極6に印加される読み出し電圧によって、垂直転送部のn型領域4へ引き出され、この後、図2に示した垂直転送部9を垂直方向に転送され、さらに図示省略した水平転送部を水平方向に転送された後、図示省略した増幅器をへて出力される。また、フォトセンサ部3に蓄積された信号電荷が過剰になると、過剰な信号電荷はオーバーフロードレイン領域へ流出するように構成されている。   FIG. 3 is a more detailed cross-sectional view (a) of the silicon substrate 1 and a potential diagram (b) showing the flow of signal charges. The potential diagram shows the potential energy of electrons on the OA line in the horizontal direction and the OB line in the substrate depth direction shown in the cross-sectional view. The signal charges (electrons) accumulated in the photosensor unit 3 during light reception are extracted to the n-type region 4 of the vertical transfer unit by the read voltage applied to the first gate electrode 6, and thereafter shown in FIG. The vertical transfer unit 9 is transferred in the vertical direction, and further, the horizontal transfer unit (not shown) is transferred in the horizontal direction, and then output to an amplifier (not shown). In addition, when the signal charge accumulated in the photosensor unit 3 becomes excessive, the excess signal charge flows out to the overflow drain region.

図1に示すように、第1ゲート電極6などのゲート電極の上には、フォトセンサ部3の上方の領域を開口しつつ第1ゲート電極6などのゲート電極を覆うように、タングステンなどからなる遮光膜10が形成されている。フォトセンサ部3上方のゲート絶縁膜2と遮光膜10との上には、BPSG(ボロンリンガラス)などからなるリフロー膜11が形成され、そのリフロー膜11の上部には、プラズマCVD法によって形成された窒化シリコン膜12が形成されて、画素カラーフィルタ層15の下地を形成している。   As shown in FIG. 1, on the gate electrode such as the first gate electrode 6, tungsten or the like is used so as to cover the gate electrode such as the first gate electrode 6 while opening a region above the photosensor portion 3. The light shielding film 10 is formed. A reflow film 11 made of BPSG (boron phosphorous glass) or the like is formed on the gate insulating film 2 and the light shielding film 10 above the photosensor unit 3, and is formed on the reflow film 11 by a plasma CVD method. The silicon nitride film 12 thus formed is formed to form the base of the pixel color filter layer 15.

そして窒化シリコン膜12の上部には、シリコン基板1に垂直に立ち上がるように、区画体13が格子状に形成されている。区画体13は、フォトセンサ部3を中心とする単位セル(単位画素)領域を枡形に取り囲み、その内側がセグメントに区画された受光部領域14となる。この受光部領域14には前記フィルタ部である画素カラーフィルタ層15が形成され、その上には平坦化膜16を介して各単位セルに対応したマイクロレンズ17が形成されている。   A partition 13 is formed in a lattice shape on the silicon nitride film 12 so as to rise vertically to the silicon substrate 1. The partition 13 surrounds a unit cell (unit pixel) region centered on the photosensor unit 3 in a bowl shape, and becomes a light receiving unit region 14 that is partitioned into segments. A pixel color filter layer 15 as the filter portion is formed in the light receiving portion region 14, and a microlens 17 corresponding to each unit cell is formed thereon via a planarizing film 16.

上記のように、画素カラーフィルタ層15は、区画された受光部領域14ごとに独立して配設される。画素カラーフィルタ層15は、混合する染料の選択によって、例えば、緑色フィルタ、赤色フィルタ、青色フィルタ、黄色フィルタ、シアン色フィルタ、およびマゼンタ色フィルタなどが形成され、所定の繰り返し色配列で配置されて、画素カラーフィルタ層15のアレイからなる多色カラーフィルタが前記光フィルタとして形成されている。   As described above, the pixel color filter layer 15 is provided independently for each partitioned light receiving region 14. For example, a green color filter, a red color filter, a blue color filter, a yellow color filter, a cyan color filter, and a magenta color filter are formed in the pixel color filter layer 15 according to the selection of the dye to be mixed, and the pixel color filter layer 15 is arranged in a predetermined repeating color array. A multicolor color filter comprising an array of pixel color filter layers 15 is formed as the optical filter.

図4〜6は、実施の形態1に基づくCCD固体撮像素子の多色カラーフィルタおよびマイクロレンズの製造方法を示すフロー図である。なお、図4〜6においてシリコン基板1は図示省略し、フォトセンサ部3の位置のみを示す(以下、同様。)。図4(a)は、CCD固体撮像素子20の作製工程において、公知の方法により窒化シリコン膜12を成膜した状態を示し、以下、この状態から始めて多色カラーフィルタおよびマイクロレンズを作製する工程を説明する。   4 to 6 are flowcharts showing a method for manufacturing the multicolor color filter and the microlens of the CCD solid-state imaging device based on the first embodiment. 4 to 6, the silicon substrate 1 is not shown, and only the position of the photosensor unit 3 is shown (the same applies hereinafter). FIG. 4A shows a state in which the silicon nitride film 12 is formed by a known method in the manufacturing process of the CCD solid-state imaging device 20. Hereinafter, a process of manufacturing a multicolor filter and a microlens is started from this state. Will be explained.

初めに、図4(b)〜(d)に示す工程によって区画体13を形成する。   First, the partition 13 is formed by the steps shown in FIGS.

まず、図4(b)に示すように、後の工程で格子状の区画体13に成形される区画材層21を形成する。区画体13の材料としては、後の工程で行う染料含有フィルタ材27のリフロー工程における加熱温度において、実質的に変形や変質を起こさない材料であれば何でもよく、有機材料であるか、無機材料であるかを問わず、用いることができる。   First, as shown in FIG. 4B, a partition material layer 21 to be formed into a lattice-shaped partition body 13 in a later step is formed. The material of the partition 13 may be any material as long as it does not cause substantial deformation or alteration at the heating temperature in the reflow process of the dye-containing filter material 27 performed in the subsequent process. It can be used regardless of whether or not.

例えば、区画体13を有機膜で形成するのであれば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、有機SOG系樹脂などを窒化シリコン膜12の上に塗布した後、熱硬化などを行い、成膜する。また、無機膜で形成するのであれば、CVD法によって多結晶シリコン膜を形成したり、プラズマCVD法によって酸化シリコン膜を形成したり、プラズマCVD法によって窒化シリコン膜を形成したり、スパッタリング法あるいはCVD法でタングステンやアルミニウムなどの金属膜を形成する。これから後の工程は、CVD法によって形成された多結晶シリコン膜を用いて区画体13を形成する場合を想定して、説明する。   For example, if the partition 13 is formed of an organic film, an acrylic resin, a polystyrene resin, a polyimide resin, an organic SOG resin, or the like is applied on the silicon nitride film 12, and then thermosetting is performed. Form a film. In addition, if an inorganic film is used, a polycrystalline silicon film is formed by a CVD method, a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method, a silicon nitride film is formed by a plasma CVD method, a sputtering method or A metal film such as tungsten or aluminum is formed by a CVD method. Subsequent steps will be described on the assumption that the partition 13 is formed using a polycrystalline silicon film formed by the CVD method.

次に、図4(c)に示すように、フォトリソグラフィにより、区画体13の配置位置に対応するレジストパターン22を形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, a resist pattern 22 corresponding to the arrangement position of the partition 13 is formed by photolithography.

次に、図4(d)に示すように、レジストパターン22をマスクとして、多結晶シリコン膜からなる区画材層21をドライエッチングし、格子状にパターニングされた区画体13を形成する。これにより、各単位セル領域に、区画体13によって枡形形状に取り囲まれた受光部領域14が形成される。   Next, as shown in FIG. 4D, using the resist pattern 22 as a mask, the partition material layer 21 made of a polycrystalline silicon film is dry-etched to form a partition 13 patterned in a lattice shape. Thereby, the light receiving part region 14 surrounded by the partition 13 in a bowl shape is formed in each unit cell region.

続いて、図5(e)〜図6(i)に示す工程によって、複数色の画素カラーフィルタ層15を所定の繰り返し色配列で各受光部領域14に形成し、多色カラーフィルタを形成する。この際、まず、複数色のうちの1つの色の画素カラーフィルタ層15を、所定の繰り返し色配列で決まる所定の画素位置の受光部領域14に形成する。この工程を複数色の色数だけ繰り返し、複数色の画素カラーフィルタ層15を所定の繰り返し色配列で配置した多色カラーフィルタを形成する。   Subsequently, by the steps shown in FIGS. 5E to 6I, the pixel color filter layers 15 of a plurality of colors are formed in each light receiving region 14 with a predetermined repetitive color arrangement to form a multicolor filter. . In this case, first, the pixel color filter layer 15 of one color among the plurality of colors is formed in the light receiving part region 14 at a predetermined pixel position determined by a predetermined repeated color arrangement. This process is repeated for the number of colors of a plurality of colors to form a multicolor color filter in which the pixel color filter layers 15 of a plurality of colors are arranged in a predetermined repeated color arrangement.

まず、図5(e)に示すように、塗布法などによって、複数色のうちの1つの色、例えば緑色の染料含有フォトレジスト層23を全面に形成する。   First, as shown in FIG. 5 (e), one of a plurality of colors, for example, a green dye-containing photoresist layer 23 is formed on the entire surface by a coating method or the like.

次に、図5(f)に示すように、マスク24を用いて、緑色の画素カラーフィルタ層15aを設ける単位セル25以外の染料含有フォトレジスト層23を露光する。この際、特許文献2の方法のように区画体13を境界として露光するのではなく、単位セル25の受光部領域に露光領域27が少し入り込むように露光する。すなわち、マスク24の外周部の水平方向位置が、単位セル25における区画体13の内壁面より内側になるようにして露光する。このようにすると、位置ずれに対する十分なマージンをもって染料含有フォトレジスト層23を区画体13の内側にパターニングすることができ、誤って隣接する単位セル領域を境界としてパターニングすることを避けることができる。   Next, as shown in FIG. 5F, the mask 24 is used to expose the dye-containing photoresist layer 23 other than the unit cell 25 in which the green pixel color filter layer 15a is provided. At this time, the exposure is performed so that the exposure region 27 slightly enters the light receiving region of the unit cell 25 instead of performing exposure using the partition 13 as a boundary as in the method of Patent Document 2. That is, the exposure is performed so that the horizontal position of the outer peripheral portion of the mask 24 is inside the inner wall surface of the partition 13 in the unit cell 25. In this way, the dye-containing photoresist layer 23 can be patterned inside the partition 13 with a sufficient margin for misregistration, and it is possible to avoid erroneous patterning with the adjacent unit cell region as a boundary.

次に、図5(g)に示すように、現像処理によって露光領域27の染料含有フォトレジスト23を除去する。次に、このようにして単位セル25の受光部領域に配置された染料含有フォトレジスト層28中に含まれる感光剤(キノンジアジド系化合物)を分解して光吸収能を失活させるために、紫外線を用いて露光処理(ブリーチング露光)を行う。   Next, as shown in FIG. 5G, the dye-containing photoresist 23 in the exposed region 27 is removed by development processing. Next, in order to deactivate the light absorbing ability by decomposing the photosensitizer (quinonediazide compound) contained in the dye-containing photoresist layer 28 arranged in the light receiving part region of the unit cell 25 in this manner, Is used to perform exposure processing (bleaching exposure).

次に、図5(h)に示すように、染料含有フォトレジスト28を軟化点より高い温度に加熱して熱リフローさせ、受光領域全面に展開させる。流動性をもった染料含有フォトレジストは窒化シリコン膜12および区画体13に密着し、その状態で固化することによって、区画体13を型にして、その内壁面に沿う形状、例えば断面が矩形の直方体状に自動的に成形され、緑色の画素カラーフィルタ層15aが形成される。   Next, as shown in FIG. 5 (h), the dye-containing photoresist 28 is heated to a temperature higher than the softening point to be thermally reflowed and spread over the entire light receiving region. The dye-containing photoresist having fluidity is in close contact with the silicon nitride film 12 and the partition body 13 and solidifies in that state, thereby forming the partition body 13 as a mold and a shape along the inner wall surface, for example, a rectangular cross section. The green pixel color filter layer 15a is formed automatically in a rectangular parallelepiped shape.

上記のように、図5(g)に示したリフロー前の染料含有フォトレジスト28は、区画体13で囲まれた領域内にあれば十分であって、正確にパターニングされている必要はない。従って、インクジェット法などの印刷法によって染料含有フォトレジストを配置することもできる。また、ここではフォトレジストがポジ型である場合を説明したが、ネガ型であってもよく、この場合は、図5(g)において非露光領域26と露光領域27とを逆にすればよい。   As described above, it is sufficient that the dye-containing photoresist 28 before reflow shown in FIG. 5G is in the region surrounded by the partitions 13 and does not need to be patterned accurately. Therefore, the dye-containing photoresist can be arranged by a printing method such as an ink jet method. Although the case where the photoresist is a positive type has been described here, it may be a negative type. In this case, the non-exposed region 26 and the exposed region 27 may be reversed in FIG. .

次に、図6(i)に示すように、緑色の画素カラーフィルタ層15aと同様に、例えば、青色の画素カラーフィルタ層15bと赤色の画素カラーフィルタ層15cを順次所定の繰り返し色配列に配置して形成する。この際、画素カラーフィルタ層15a〜15cの形成順は特に問わない。   Next, as shown in FIG. 6 (i), for example, a blue pixel color filter layer 15 b and a red pixel color filter layer 15 c are sequentially arranged in a predetermined repeated color array in the same manner as the green pixel color filter layer 15 a. To form. At this time, the order in which the pixel color filter layers 15a to 15c are formed is not particularly limited.

次に、図6(j)に示すように、複数の画素カラーフィルタ層15がアレイ状に形成された上面にアクリル系熱硬化樹脂、あるいはアクリル系熱溶融樹脂から成る平坦化膜16を塗布とその後の熱硬化によって形成する。   Next, as shown in FIG. 6 (j), a planarizing film 16 made of acrylic thermosetting resin or acrylic thermomelting resin is applied to the upper surface on which a plurality of pixel color filter layers 15 are formed in an array. It is formed by subsequent thermosetting.

次に、図6(j)に示すように、ポジ型フォトレジストから成る、マイクロレンズ材を塗布し、マイクロレンズ材層29を形成する。   Next, as shown in FIG. 6J, a microlens material layer made of a positive photoresist is applied to form a microlens material layer 29.

次に、図6(j)に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによってマイクロレンズ材層29を現像してパターニングした後、紫外線を用いて、フォトレジスト中に含まれる感光剤の光吸収能を失活させる露光処理(ブリーチング露光)を行い、次に熱リフローによってマイクロレンズ形状に成形して、マイクロレンズ17のアレイを得る。   Next, as shown in FIG. 6 (j), after the microlens material layer 29 is developed and patterned by photolithography and etching, the light absorbing ability of the photosensitizer contained in the photoresist is lost using ultraviolet rays. An exposure process (breaching exposure) to be activated is performed, and then molded into a microlens shape by thermal reflow to obtain an array of microlenses 17.

図7は、実施の形態1の変形例に基づくCCD固体撮像素子を作製する工程の一部を示すフロー図である。この変形例は、主として請求項10および28に対応するもので、区画体13の側面に前記光反射層として、例えば、アルミニュウム、タングステン、銀などの金属薄膜層19を設けるものである。   FIG. 7 is a flowchart showing a part of a process for producing a CCD solid-state imaging device based on a modification of the first embodiment. This modification mainly corresponds to claims 10 and 28, and a metal thin film layer 19 such as aluminum, tungsten, silver, or the like is provided on the side surface of the partition 13 as the light reflecting layer.

図7(a)は、窒化シリコン膜12の上に区画体13が形成された、図4(d)と同じ状態を示している。変形例では、この次に、図7(b)に示すように、スパッタ法などにより全面に、例えば、アルミニウムやタングステンなどの金属薄膜18を形成する。   FIG. 7A shows the same state as FIG. 4D in which the partition 13 is formed on the silicon nitride film 12. In the modification, next, as shown in FIG. 7B, a metal thin film 18 such as aluminum or tungsten is formed on the entire surface by sputtering or the like.

次に、金属薄膜18をエッチバックして除去し、図7(c)に示すように、区画体13の側面に形成された金属薄膜19のみを残す。   Next, the metal thin film 18 is etched back and removed, leaving only the metal thin film 19 formed on the side surface of the partition 13 as shown in FIG.

区画体13の側面に金属薄膜19などの光反射層が設けられていると、単位セルの受光部領域14の画素カラーフィルタ層15に入射した光のうち、区画体13に達した光は反射され、中心部のフォトセンサ部3の方へ導かれるので集光効率が向上し、撮像感度が改善される。さらに隣接する単位セルへ透過して行く光がなくなることで混色成分がなくなり、色むらが減少する。当然のことながら、区画体13が多結晶シリコン以外の材料からなる場合でも、金属薄膜19などの光反射層を効果的に設けることが可能である。   When a light reflecting layer such as a metal thin film 19 is provided on the side surface of the partition 13, the light reaching the partition 13 out of the light incident on the pixel color filter layer 15 in the light receiving region 14 of the unit cell is reflected. In addition, since the light is guided toward the center of the photosensor unit 3, the light collection efficiency is improved and the imaging sensitivity is improved. Furthermore, since there is no light transmitted to the adjacent unit cells, the color mixture component is eliminated and the color unevenness is reduced. Naturally, even when the partition 13 is made of a material other than polycrystalline silicon, a light reflecting layer such as the metal thin film 19 can be effectively provided.

以上に述べたように、本実施の形態によれば、前記フィルタ部である画素カラーフィルタ15が区画体13によって単位セルごとに分離され、枡形の区画体13の内壁面に沿う形、矩形又はほぼ矩形に成形されているので、CCD固体撮像素子の画素数が増加して単位セルが微小化しても、フィルタ部の形状悪化とそれに起因する分光特性悪化などの不都合が生じにくい。また、画素カラーフィルタ15の形状が均一になり、単位セルごとの光学特性のばらつきが減少する。   As described above, according to the present embodiment, the pixel color filter 15 serving as the filter unit is separated for each unit cell by the partition 13 and has a shape, rectangle, or shape along the inner wall surface of the bowl-shaped partition 13. Since it is formed in a substantially rectangular shape, even if the number of pixels of the CCD solid-state imaging device is increased and the unit cell is miniaturized, inconveniences such as deterioration of the shape of the filter part and deterioration of spectral characteristics due to the deterioration are hardly caused. Further, the shape of the pixel color filter 15 becomes uniform, and the variation in optical characteristics for each unit cell is reduced.

また、画素カラーフィルタ15の成形は、リフローした染料含有フォトレジストが区画体13の枡形に密着することによってセルフアライメントで行われるので、フォトリソグラフィによって区画体13に合わせて正確に画素カラーフィルタ15をパターニングする工程が不要であるため、さほど露光精度を必要としない工程で、生産性よく、製造歩留まりよく、低コストでCCD固体撮像素子を製造することができる。これに対し、特許文献2の方法では、すべての単位セルにおいて区画体13を境界として正確にパターニング露光する必要があり、画素数が百万ピクセルに達するCCD固体撮像素子において実行することは実際上不可能である。   In addition, the pixel color filter 15 is formed by self-alignment when the reflowed dye-containing photoresist is brought into close contact with the saddle shape of the partition 13, so that the pixel color filter 15 is accurately aligned with the partition 13 by photolithography. Since a patterning process is not required, a CCD solid-state imaging device can be manufactured at a low cost and with a high productivity, a high manufacturing yield, and a process that does not require much exposure accuracy. On the other hand, in the method of Patent Document 2, it is necessary to accurately perform patterning exposure with the partition body 13 as a boundary in all unit cells, and it is practically performed in a CCD solid-state imaging device having the number of pixels reaching one million pixels. Impossible.

また、フィルタ材として染料含有フォトレジストを用いているので、リソグラフィとエッチングとによって、容易にフィルタ材を所定の単位セル領域に配置することができる。   Further, since the dye-containing photoresist is used as the filter material, the filter material can be easily disposed in a predetermined unit cell region by lithography and etching.

また、透過波長特性の異なる画素カラーフィルタ15によって容易に多色カラーフィルタを構成することができ、R(赤)、G(緑)、B(青)の三原色に対応する画素カラーフィルタ15a〜15cを形成すれば、フルカラーのCCD固体撮像素子を得ることができる。   Further, a multicolor color filter can be easily configured by the pixel color filter 15 having different transmission wavelength characteristics, and the pixel color filters 15a to 15c corresponding to the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue). Can be obtained, a full-color CCD solid-state imaging device can be obtained.

実施の形態2
実施の形態2は、主として請求項8と11、および請求項26と29に対応し、光透過領域に高屈折率材料層を配置し、この高屈折率材料層の周囲に低屈折率材料層を配置することによって、屈折率の大きい光透過領域から漏れ出そうとする光を、高屈折率材料層と低屈折率材料層との境界で全反射させ、光透過領域からの光の漏れ出しを抑え、光を一定方向へ導く光導波路構造と同様の効果を有する構造を光透過領域に実現し、優れた感度特性、並びに分光カラー特性を有するCCD固体撮像素子を得るものである。
Embodiment 2
The second embodiment mainly corresponds to claims 8 and 11 and claims 26 and 29, and a high refractive index material layer is disposed in the light transmission region, and a low refractive index material layer is provided around the high refractive index material layer. The light that leaks from the light transmitting region with a large refractive index is totally reflected at the boundary between the high refractive index material layer and the low refractive index material layer, and the light leaks from the light transmitting region. Thus, a structure having the same effect as that of an optical waveguide structure for guiding light in a certain direction is realized in the light transmission region, and a CCD solid-state imaging device having excellent sensitivity characteristics and spectral color characteristics is obtained.

図8は、実施の形態2に基づくCCD固体撮像素子30の構造を示す断面図である。なお、この断面図は、図1のCCD固体撮像素子20の断面図に相当する位置における断面図である。CCD固体撮像素子30は、次の2つの部分の構造がCCD固体撮像素子20と異なっている。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the CCD solid-state imaging device 30 based on the second embodiment. This sectional view is a sectional view at a position corresponding to the sectional view of the CCD solid-state imaging device 20 of FIG. The CCD solid-state imaging device 30 is different from the CCD solid-state imaging device 20 in the structure of the following two parts.

1つは、多色カラーフィルタにおいて、画素カラーフィルタ15の間を区画分離している区画体34が、多孔質シリカなどの低屈折率材料(n=1.1〜1.3程度)で形成されていることである。この屈折率は、画素カラーフィルタ15を構成する染料含有フォトレジストの屈折率(およそn=1.6程度)に比べはるかに小さい。このようにすると、屈折率の大きい画素カラーフィルタ15が、屈折率の小さい区画体に取り囲まれている、光導波路に類似した構造が形成される。この結果、屈折率の大きい画素カラーフィルタ15から漏れ出そうとする光は、屈折率の小さい区画体34に入射することになり、反射されて画素カラーフィルタ15へ戻されやすくなり、光の漏れ出しが抑えられる。   First, in the multicolor color filter, the partition body 34 that partitions and separates the pixel color filters 15 is formed of a low refractive index material (n = 1.1 to 1.3) such as porous silica. It has been done. This refractive index is much smaller than the refractive index of the dye-containing photoresist constituting the pixel color filter 15 (approximately n = 1.6). In this way, a structure similar to an optical waveguide is formed in which the pixel color filter 15 having a high refractive index is surrounded by a partition having a low refractive index. As a result, the light that is about to leak out from the pixel color filter 15 having a high refractive index enters the partition 34 having a low refractive index, and is easily reflected and returned to the pixel color filter 15, thereby leaking light. Suppression is suppressed.

他の1つは、画素カラーフィルタ15の下地領域である、画素カラーフィルタ15とフォトセンサ3または遮光膜10との間の領域にも、上記と同様の光導波路類似の構造が形成されていることである。   The other one is a base region of the pixel color filter 15, and a region similar to the above optical waveguide is also formed in the region between the pixel color filter 15 and the photosensor 3 or the light shielding film 10. That is.

すなわち、この下地領域には、図1に示したCCD固体撮像素子20では、リフロー膜11と窒化シリコン膜12とが、各単位セル間を分離せずに連続して設けられているのに対し、図8に示すCCD固体撮像素子30では、高屈折率材料層である、プラズマCVD法による窒化シリコン膜31(n=1.9〜2.0程度)のみが配置されている。さらに、その窒化シリコン膜31を単位セルごとに分離するように、区画体34と同様の機能を有する区画体32が、低屈折率材料である多孔質シリカを用いて形成されている。   That is, in the base region, in the CCD solid-state imaging device 20 shown in FIG. 1, the reflow film 11 and the silicon nitride film 12 are continuously provided without separating each unit cell. In the CCD solid-state imaging device 30 shown in FIG. 8, only a silicon nitride film 31 (n = about 1.9 to 2.0) by a plasma CVD method, which is a high refractive index material layer, is disposed. Further, a partition 32 having a function similar to that of the partition 34 is formed using porous silica which is a low refractive index material so that the silicon nitride film 31 is separated for each unit cell.

この結果、屈折率の大きい窒化シリコン膜31からなる光透過領域から漏れ出そうとする光は、屈折率の小さい区画体32に入射することになり、反射されて光透過領域へ戻されやすくなり、光の漏れ出しが抑えられる。   As a result, light that is about to leak out from the light transmission region made of the silicon nitride film 31 having a high refractive index enters the partition 32 having a low refractive index, and is easily reflected and returned to the light transmission region. , Light leakage is suppressed.

このように、光透過方向に連続して2段に設けられた光導波路類似構造によって、画素カラーフィルタ15に入射した光は、斜めに入射した光であっても効率よく、フォトセンサ3の方向に導かれる。この結果、CCD固体撮像素子30の感度特性が向上し、隣接する単位セル領域へ透過する光が減少するために、隣接単位セル間での混色が抑えられる。   As described above, the light incident on the pixel color filter 15 is efficiently incident on the pixel color filter 15 by the optical waveguide similar structure provided in two steps continuously in the light transmission direction. Led to. As a result, the sensitivity characteristics of the CCD solid-state imaging device 30 are improved, and light transmitted to the adjacent unit cell regions is reduced, so that color mixing between adjacent unit cells can be suppressed.

以下、上記の構造の作製工程を説明する。   Hereinafter, a manufacturing process of the above structure will be described.

まず、遮光膜10を形成した後、フォトセンサ3上方のゲート絶縁膜2および遮光膜10の上に、プラズマCVD法によって窒化シリコン膜31を成膜する。その後、表面をCMP法によって平坦化するか、あるいは、フォトレジストを全面に塗布した後、全面をエッチバックする方法によって実質的に平坦化する(特回2000−164837号公報参照。)。これによって、画素カラーフィルタ15からフォトセンサ3までの光透過領域に、高屈折率材料層である、プラズマCVD法による窒化シリコン膜31(n=1.9〜2.0程度)のみを配置するようにすることができる。   First, after the light shielding film 10 is formed, a silicon nitride film 31 is formed on the gate insulating film 2 and the light shielding film 10 above the photosensor 3 by a plasma CVD method. Thereafter, the surface is planarized by a CMP method, or a photoresist is applied over the entire surface, and then the entire surface is etched back (see Japanese Patent Publication No. 2000-164837). Thus, only the silicon nitride film 31 (n = about 1.9 to 2.0) by the plasma CVD method, which is a high refractive index material layer, is disposed in the light transmission region from the pixel color filter 15 to the photosensor 3. Can be.

次に、窒化シリコン膜31の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィとエッチングとにより、区画体32に対応した開口部を有する形状にパターニングする。次に、このフォトレジストをマスクとするドライエッチングにより、区画体32に対応し遮光膜10に達する深さの溝を窒化シリコン膜31に形成する。次に、この溝を埋めるように、窒化シリコン膜31の上に多孔質シリカ膜を形成する。多孔質シリカは、半導体用途として一般的に使用されているlow k材料であり、多孔質シリカを溶媒中に分散させた分散液を、公知のスピンコート法で塗布した後、熱硬化させて成膜する。その後、窒化シリコン膜31の表面の位置まで全面にドライエッチングを行い、窒化シリコン31の上の多孔質シリカを除去し、溝部に埋め込んだ多孔質シリカのみを残して、区画体32を形成する。エッチバックの代わりに、窒化シリコン膜31の表面の位置までCMP法によって研磨して平坦化してもよい。   Next, a photoresist is applied on the silicon nitride film 31 and patterned into a shape having an opening corresponding to the partition 32 by photolithography and etching. Next, a trench having a depth corresponding to the partition 32 and reaching the light shielding film 10 is formed in the silicon nitride film 31 by dry etching using the photoresist as a mask. Next, a porous silica film is formed on the silicon nitride film 31 so as to fill the groove. Porous silica is a low-k material that is generally used for semiconductor applications. A dispersion in which porous silica is dispersed in a solvent is applied by a known spin coating method and then thermally cured. Film. Thereafter, dry etching is performed on the entire surface up to the position of the surface of the silicon nitride film 31 to remove the porous silica on the silicon nitride 31 and leave only the porous silica embedded in the groove portions, thereby forming the partition bodies 32. Instead of the etch back, the surface of the silicon nitride film 31 may be polished and planarized by the CMP method.

次に、区画体32が形成された窒化シリコン膜31の上部に平坦化膜33を100〜300nm程度の厚さに形成する。平坦化膜33は、区画体34をドライエッチングによって形成する際のエッチングストッパーとして機能する。平坦化膜33の材料は、多孔質シリカの耐熱温度以下の温度で成膜可能な材料、例えば、プラズマCVD法で形成される窒化シリコンなどがよい。   Next, a planarizing film 33 is formed to a thickness of about 100 to 300 nm on the silicon nitride film 31 on which the partition bodies 32 are formed. The planarizing film 33 functions as an etching stopper when the partition body 34 is formed by dry etching. The material of the planarizing film 33 is preferably a material that can be formed at a temperature lower than the heat resistant temperature of porous silica, for example, silicon nitride formed by a plasma CVD method.

次に、図4(b)〜(d)を用いて既述したと同様にして、区画体34を形成する。まず、平坦化膜33の上に多孔質シリカの溶液を塗布した後、熱硬化させ、後の工程で区画体34に成形される区画材層を形成し、次に、この区画材層の上にフォトリソグラフィによって、区画体34の配置位置に対応するレジストパターンを形成し、次に、このレジストパターンをマスクとして区画材層をドライエッチングして、多孔質シリカからなる区画体34を形成する。   Next, the partition body 34 is formed in the same manner as described above with reference to FIGS. First, a porous silica solution is applied on the planarizing film 33 and then thermally cured to form a partition material layer that is formed into a partition body 34 in a later step. Then, a resist pattern corresponding to the arrangement position of the partition body 34 is formed by photolithography, and then the partition material layer is dry-etched using the resist pattern as a mask to form the partition body 34 made of porous silica.

この後は、全く同じであるので説明は省略するが、実施の形態1で図5(e)〜図6(l)を用いて説明したようにして、多色カラーフィルタとマイクロレンズを形成する。   Thereafter, the description is omitted because it is exactly the same, but a multicolor color filter and a microlens are formed as described with reference to FIGS. 5 (e) to 6 (l) in the first embodiment. .

以上に述べたように、本実施の形態によれば、各単位セルの光透過領域に屈折率の異なる材料を用いて光導波路に類似した構造を形成することによって、撮像感度が改善され、混色成分が減少し、色むらが減少する。   As described above, according to the present embodiment, imaging sensitivity is improved and color mixing is performed by forming a structure similar to an optical waveguide using a material having a different refractive index in the light transmission region of each unit cell. Ingredients are reduced and color unevenness is reduced.

その他の点では実施の形態1と同じであるから、本実施の形態においても実施の形態と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。すなわち、画素カラーフィルタ15が区画体34によって単位セルごとに分離され、枡形の区画体34の内壁面に沿う形、矩形又はほぼ矩形に成形されているので、CCD固体撮像素子の画素数が増加して単位セルが微小化しても、フィルタ部の形状悪化とそれに起因する分光特性悪化などの不都合が生じにくい。また、画素カラーフィルタ15の形状が均一になり、単位セルごとの光学特性のばらつきが減少する。   Since the other points are the same as those of the first embodiment, it is needless to say that the same effects as those of the embodiment can be obtained in the present embodiment. That is, the pixel color filter 15 is separated for each unit cell by the partition body 34 and formed into a shape, a rectangle, or a substantially rectangular shape along the inner wall surface of the bowl-shaped partition body 34, so that the number of pixels of the CCD solid-state imaging device increases. Even if the unit cell is miniaturized, inconveniences such as deterioration of the shape of the filter part and deterioration of spectral characteristics due to the deterioration are unlikely to occur. Further, the shape of the pixel color filter 15 becomes uniform, and the variation in optical characteristics for each unit cell is reduced.

また、画素カラーフィルタ15の成形は、リフローした染料含有フォトレジストが区画体34の枡形に密着することによってセルフアライメントで行われるので、フォトリソグラフィによって区画体34に合わせて正確に画素カラーフィルタ15をパターニングする工程が不要であるため、さほど露光精度を必要としない工程で、生産性よく、製造歩留まりよく、低コストでCCD固体撮像素子を製造することができる。これに対し、特許文献2の方法では、すべての単位セルにおいて区画体34を境界として正確にパターニング露光する必要があり、画素数が百万ピクセルに達するCCD固体撮像素子において実行することは実際上不可能である。   In addition, the pixel color filter 15 is formed by self-alignment when the reflowed dye-containing photoresist is brought into close contact with the saddle shape of the partition body 34. Therefore, the pixel color filter 15 is accurately formed according to the partition body 34 by photolithography. Since a patterning process is not required, a CCD solid-state imaging device can be manufactured at a low cost and with a high productivity, a high manufacturing yield, and a process that does not require much exposure accuracy. On the other hand, in the method of Patent Document 2, it is necessary to accurately perform patterning exposure with the partition body 34 as a boundary in all unit cells, and it is practically performed in a CCD solid-state imaging device having the number of pixels reaching one million pixels. Impossible.

また、フィルタ材として染料含有フォトレジストを用いているので、リソグラフィとエッチングとによって、容易にフィルタ材を所定の単位セル領域に配置することができる。   Further, since the dye-containing photoresist is used as the filter material, the filter material can be easily disposed in a predetermined unit cell region by lithography and etching.

また、透過波長特性の異なる画素カラーフィルタ15によって容易に多色カラーフィルタを構成することができ、R(赤)、G(緑)、B(青)の三原色に対応する画素カラーフィルタ15a〜15cを形成すれば、フルカラーのCCD固体撮像素子を得ることができる。   Further, a multicolor color filter can be easily configured by the pixel color filter 15 having different transmission wavelength characteristics, and the pixel color filters 15a to 15c corresponding to the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue). Can be obtained, a full-color CCD solid-state imaging device can be obtained.

実施の形態3
実施の形態3は、主として請求項4および20に対応するものである。すなわち、実施の形態3は、本発明の第2の光フィルタを備えた光学装置の例としての、染料を含有した前記ネガ型の化学増幅型フォトレジストからなる前記光フィルタを備えたCCD固体撮像素子、およびその製造方法に係わるものである。
Embodiment 3
The third embodiment mainly corresponds to claims 4 and 20. That is, the third embodiment is a CCD solid-state imaging device including the optical filter made of the negative type chemically amplified photoresist containing a dye as an example of an optical device including the second optical filter of the present invention. The present invention relates to an element and a manufacturing method thereof.

本実施の形態は、実施の形態1と比べて、前記光フィルタを構成する前記光フィルタ部の成形を、染料含有フォトレジストのリフローではなく、染料を含有するネガ型の化学増幅型フォトレジストの露光とその後の加熱処理によって行う点のみが異なっている。以下、実施の形態1との相違点に重点をおいて説明する。   In the present embodiment, the optical filter portion constituting the optical filter is molded not by reflow of the dye-containing photoresist, but by the negative type chemically amplified photoresist containing the dye, as compared with the first embodiment. The only difference is in the exposure and the subsequent heat treatment. The following description will be given with emphasis on the differences from the first embodiment.

ネガ型の化学増幅型フォトレジストは、例えば、アルカリ可溶性樹脂と酸発生剤(PAG)と架橋剤と溶媒などの混合物である(例えば、特開2003−121999参照。)。アルカリ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂やポリビニルフェノールなどが挙げられる。酸発生剤は、紫外光や電子線などの放射線を吸収すると酸(水素イオン)を生成する化合物で、例えば p-トルエンスルホン酸塩などのスルホネート化合物などが挙げられる。架橋剤は、酸の存在下でアルカリ可溶性樹脂を架橋し得る化合物で、例えばメチロール基含有メラミン化合物などのメラミン系化合物などを挙げることができる。   The negative chemically amplified photoresist is, for example, a mixture of an alkali-soluble resin, an acid generator (PAG), a crosslinking agent, a solvent, and the like (see, for example, JP-A-2003-121999). Examples of the alkali-soluble resin include novolak resin and polyvinyl phenol. An acid generator is a compound that generates an acid (hydrogen ion) upon absorption of radiation such as ultraviolet light or an electron beam. Examples thereof include sulfonate compounds such as p-toluenesulfonate. The crosslinking agent is a compound capable of crosslinking an alkali-soluble resin in the presence of an acid, and examples thereof include melamine compounds such as a methylol group-containing melamine compound.

この化学増幅型フォトレジストを紫外光などの放射線で露光すると、放射線を吸収した酸発生剤から酸(水素イオン)が生成し、酸の触媒作用などの影響によって付近のアルカリ可溶性樹脂が架橋剤によって架橋される。   When this chemically amplified photoresist is exposed to radiation such as ultraviolet light, an acid (hydrogen ion) is generated from the acid generator that has absorbed the radiation, and the nearby alkali-soluble resin is affected by the cross-linking agent due to the influence of acid catalysis. Cross-linked.

続いて、露光後の加熱(PEB;Post Exposure Bake)を行うと、酸存在下での架橋反応が活性化され、露光領域が不溶化する。また、加熱された酸(水素イオン)が拡散することによって、露光領域に隣接する非露光領域にも架橋反応が進行する領域が形成される。この結果、PEB加熱の加熱時間が長くなるとともに、不溶化領域が露光領域から非露光領域に向けて拡大する。   Subsequently, when post-exposure heating (PEB; Post Exposure Bake) is performed, the crosslinking reaction in the presence of an acid is activated, and the exposed region becomes insoluble. Further, when the heated acid (hydrogen ions) diffuses, a region where a crosslinking reaction proceeds also forms in the non-exposed region adjacent to the exposed region. As a result, the heating time for PEB heating becomes longer, and the insolubilized area expands from the exposed area toward the non-exposed area.

図9と10は、実施の形態3に基づくCCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。図9(a)は、窒化シリコン膜12の上に区画体13が形成された、図4(d)と同じ状態を示している。ここでは、この状態から始めて、図6(i)に示した状態に相当する状態を形成するまでの工程を説明する。なお、図9と10は、図1の断面図に相当する位置における断面図である。   9 and 10 are flowcharts showing a part of the manufacturing process of the CCD solid-state imaging device based on the third embodiment. FIG. 9A shows the same state as FIG. 4D in which the partition 13 is formed on the silicon nitride film 12. Here, the steps from this state to the formation of a state corresponding to the state shown in FIG. 9 and 10 are cross-sectional views at positions corresponding to the cross-sectional view of FIG.

まず、図9(b)に示すように、塗布法などによって、複数色のうちの1つの色、例えば緑色の染料を含有するネガ型の化学増幅型フォトレジスト層51を全面に形成する。但し、その厚さは区画体13の高さ以下とし、各受光部領域14の化学増幅型フォトレジスト層51が区画体13によって分離されているようにする。   First, as shown in FIG. 9B, a negative chemically amplified photoresist layer 51 containing one of a plurality of colors, for example, a green dye, is formed on the entire surface by a coating method or the like. However, the thickness is not more than the height of the partition 13 so that the chemically amplified photoresist layer 51 in each light receiving region 14 is separated by the partition 13.

次に、図9(c)に示すように、マスク52を用いて、緑色の画素カラーフィルタ層41aを設ける単位セル53の化学増幅型フォトレジスト層51を露光する。この際、特許文献2の方法のように区画体13を境界として露光するのではなく、単位セル53の受光部領域に非露光領域55が少し入り込むように露光する。すなわち、マスク52の開口部の水平方向位置が、単位セル53における区画体13の内壁面より内側になるようにして露光する。このようにすると、位置ずれに対する十分なマージンをもって化学増幅型フォトレジスト層51を区画体13の内側にパターニング露光することができ、誤って隣接する単位セル領域をパターニング露光したり、隣接する単位セル領域に照射光の散乱などによる悪影響を与えたりすることを避けることができる。   Next, as shown in FIG. 9C, using the mask 52, the chemically amplified photoresist layer 51 of the unit cell 53 in which the green pixel color filter layer 41a is provided is exposed. At this time, the exposure is performed so that the non-exposure area 55 slightly enters the light receiving area of the unit cell 53 instead of exposing the section 13 as a boundary as in the method of Patent Document 2. That is, the exposure is performed so that the horizontal position of the opening of the mask 52 is inside the inner wall surface of the partition 13 in the unit cell 53. In this way, the chemically amplified photoresist layer 51 can be patterned and exposed to the inside of the partition 13 with a sufficient margin for misalignment, and the adjacent unit cell region can be erroneously patterned and exposed, or the adjacent unit cell can be exposed. It is possible to avoid adversely affecting the region due to scattering of irradiation light.

次に、図10(d)に示すように、露光後の加熱(PEB)を行うと、酸存在下での架橋反応が活性化され、露光領域54が不溶化する。また、酸(水素イオン)が拡散して、架橋反応が進行する領域56が、露光領域54に隣接する非露光領域に形成される。この結果、PEB加熱時間を十分長くとると、露光領域54と区画体13との間の非露光領域56に存在する化学増幅型フォトレジスト層51を不溶化させることができる。このようにして、緑色の染料を含有する化学増幅型フォトレジスト層51は、区画体13を型にして、その内壁面に沿う形状、例えば断面が矩形の直方体状に自動的に成形され、緑色の画素カラーフィルタ層41aが形成される。   Next, as shown in FIG. 10D, when post-exposure heating (PEB) is performed, the crosslinking reaction in the presence of an acid is activated, and the exposed region 54 is insolubilized. In addition, a region 56 in which an acid (hydrogen ion) diffuses and a crosslinking reaction proceeds is formed in a non-exposed region adjacent to the exposed region 54. As a result, when the PEB heating time is sufficiently long, the chemically amplified photoresist layer 51 existing in the non-exposed region 56 between the exposed region 54 and the partition 13 can be insolubilized. In this way, the chemically amplified photoresist layer 51 containing the green dye is automatically formed into a shape along the inner wall surface, for example, a rectangular parallelepiped shape having a rectangular section, using the partition 13 as a mold. The pixel color filter layer 41a is formed.

次に、図10(e)に示すように、アルカリ現像液を用いて現像処理を行い、不溶化していない化学増幅型フォトレジスト層51を除去する。続いて、画素カラーフィルタ層41a中に含まれる感光剤を分解して光吸収能を失活させるために、紫外線を用いて露光処理(ブリーチング露光)を行う。   Next, as shown in FIG. 10E, development processing is performed using an alkaline developer, and the chemically amplified photoresist layer 51 that has not been insolubilized is removed. Subsequently, in order to decompose the photosensitizer contained in the pixel color filter layer 41a and deactivate the light absorption ability, exposure processing (bleaching exposure) is performed using ultraviolet rays.

次に、図10(f)に示すように、緑色の画素カラーフィルタ層41aと同様にして、例えば、青色の画素カラーフィルタ層41bと赤色の画素カラーフィルタ層41cを順次所定の繰り返し色配列に配置して形成する。この際、画素カラーフィルタ層41a〜41cの形成順は特に問わない。   Next, as shown in FIG. 10F, in the same manner as the green pixel color filter layer 41a, for example, the blue pixel color filter layer 41b and the red pixel color filter layer 41c are sequentially arranged in a predetermined repeated color array. Place and form. At this time, the order in which the pixel color filter layers 41a to 41c are formed is not particularly limited.

以上に述べたように、本実施の形態によれば、画素カラーフィルタ15の成形は、未露光の化学増幅型フォトレジスト層が区画体13の枡形に密着し、その状態で不溶化することによってセルフアライメントで行われるので、フォトリソグラフィによって区画体13に合わせて正確に画素カラーフィルタ15をパターニングする工程が不要であるため、さほど露光精度を必要としない工程で、生産性よく、製造歩留まりよく、低コストでCCD固体撮像素子を製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, the pixel color filter 15 is molded by the unexposed chemical amplification type photoresist layer being in close contact with the saddle shape of the partition 13 and being insolubilized in that state. Since alignment is performed, a process of accurately patterning the pixel color filter 15 according to the partition 13 by photolithography is not necessary. Therefore, a process that does not require much exposure accuracy, high productivity, high manufacturing yield, and low A CCD solid-state imaging device can be manufactured at low cost.

その他の点では実施の形態1と同じであるから、本実施の形態においても実施の形態と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。すなわち、前記フィルタ部である画素カラーフィルタ41が区画体13によって単位セルごとに分離され、枡形の区画体13の内壁面に沿う形、矩形又はほぼ矩形に成形されているので、CCD固体撮像素子の画素数が増加して単位セルが微小化しても、フィルタ部の形状悪化とそれに起因する分光特性悪化などの不都合が生じにくい。また、画素カラーフィルタ41の形状が均一になり、単位セルごとの光学特性のばらつきが減少する。   Since the other points are the same as those of the first embodiment, it is needless to say that the same effects as those of the embodiment can be obtained in the present embodiment. That is, the pixel color filter 41 as the filter section is separated for each unit cell by the partition 13 and is formed into a shape along the inner wall surface of the bowl-shaped partition 13, a rectangle, or a substantially rectangular shape. Even if the number of pixels increases and the unit cell becomes smaller, inconveniences such as the deterioration of the shape of the filter portion and the deterioration of the spectral characteristics due to the deterioration are unlikely to occur. In addition, the shape of the pixel color filter 41 becomes uniform, and variations in optical characteristics between unit cells are reduced.

また、透過波長特性の異なる画素カラーフィルタ15によって容易に多色カラーフィルタを構成することができ、R(赤)、G(緑)、B(青)の三原色に対応する画素カラーフィルタ15a〜15cを形成すれば、フルカラーのCCD固体撮像素子を得ることができる。   Further, a multicolor color filter can be easily configured by the pixel color filter 15 having different transmission wavelength characteristics, and the pixel color filters 15a to 15c corresponding to the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue). Can be obtained, a full-color CCD solid-state imaging device can be obtained.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention.

本発明の光フィルタ付き光学装置は、光フィルタが区画体によって単位セルごとにフィルタ部に分離され、フィルタ部が区画体の内壁面に沿う形、例えば、矩形又はほぼ矩形に成形されているので、固体撮像素子などの光学装置の画素数が増加し、単位セルが微小化しても、フィルタ部の形状悪化とそれに起因する分光特性悪化などの不都合が生じにくい。また、フォトリソグラフィによってフィルタ部を区画体に合わせて正確にパターニングする工程が不要であるため、さほど露光精度を必要としない工程で、生産性よく、製造歩留まりよく、低コストで光フィルタ付き光学装置を製造することができる。この結果、本発明は、CCD固体撮像素子や液晶表示装置などの小型化や高性能化に寄与できる。   In the optical device with an optical filter according to the present invention, the optical filter is separated into filter units for each unit cell by the partition body, and the filter portion is formed in a shape along the inner wall surface of the partition body, for example, rectangular or almost rectangular. Even if the number of pixels of an optical device such as a solid-state image sensor increases and the unit cell becomes smaller, inconveniences such as a deterioration in the shape of the filter part and a deterioration in spectral characteristics due to the deterioration are unlikely to occur. In addition, since the process of accurately patterning the filter portion in accordance with the partition body by photolithography is unnecessary, the optical apparatus with an optical filter can be manufactured with high productivity, good manufacturing yield, and low cost in a process that does not require much exposure accuracy. Can be manufactured. As a result, the present invention can contribute to miniaturization and high performance of a CCD solid-state imaging device and a liquid crystal display device.

本発明の実施の形態1に基づくCCD固体撮像素子の平面図である。It is a top view of the CCD solid-state image sensor based on Embodiment 1 of this invention. 同、CCD固体撮像素子の断面図である。It is sectional drawing of a CCD solid-state image sensor similarly. 同、CCD固体撮像素子のシリコン基板の断面図(a)とポテンシャル図(b)とである。FIG. 4 is a cross-sectional view (a) and a potential diagram (b) of the silicon substrate of the CCD solid-state imaging device. 同、CCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of a CCD solid-state image sensor similarly. 同、CCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of a CCD solid-state image sensor similarly. 同、CCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of a CCD solid-state image sensor similarly. 同、変形例に基づくCCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of the CCD solid-state image sensor based on a modification similarly. 本発明の実施の形態2に基づくCCD固体撮像素子の断面図である。It is sectional drawing of the CCD solid-state image sensor based on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に基づくCCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of the CCD solid-state image sensor based on Embodiment 3 of this invention. 同、CCD固体撮像素子の作製工程の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of manufacturing process of a CCD solid-state image sensor similarly. 特許文献1に開示されている従来の多色カラーフィルタアレイの形成方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation method of the conventional multicolor filter array currently disclosed by patent document 1. FIG. 特許文献1に開示されている従来の多色カラーフィルタの形成方法の問題点を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the problem of the formation method of the conventional multicolor color filter currently disclosed by patent document 1. FIG. 従来のカラーフィルタの断面形状の一例を示す顕微鏡写真(a)と、分光特性の一例を示すグラフ(b)とである。It is the microscope picture (a) which shows an example of the cross-sectional shape of the conventional color filter, and the graph (b) which shows an example of a spectral characteristic. 特許文献2に開示されている固体撮像素子の断面図である。It is sectional drawing of the solid-state image sensor currently disclosed by patent document 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリコン基板、2…ゲート絶縁膜、3…フォトセンサ部、
4…垂直転送部のn型領域、5…オーバーフロードレイン領域、
6…第1ゲート電極(垂直転送電極)、7…第2ゲート電極(垂直転送電極)、
8…絶縁膜、9…垂直転送部、10…遮光膜(タングステンなど)、
11…リフロー膜(BPSGなど)、12…窒化シリコン膜、13…区画体、
14…受光部領域、15…画素カラーフィルタ層、
15a…画素カラーフィルタ層(緑色)、15b…画素カラーフィルタ層(青色)、
15c…画素カラーフィルタ層(赤色)、16…平坦化膜、17…マイクロレンズ、
18、19…金属薄膜、20…CCD固体撮像素子、21…区画材層、
22…レジストパターン、23…染料含有フォトレジスト層、24…マスク、
25…緑色の画素カラーフィルタ層を設ける単位セル、26…非露光領域、
27…露光領域、28…受光部領域に配置された染料含有フォトレジスト、
29…マイクロレンズ材層、30…CCD固体撮像素子、31…窒化シリコン膜、
32…区画体、33…平坦化膜、34…区画体、
41a…画素カラーフィルタ層(緑色)、41b…画素カラーフィルタ層(青色)、
41c…画素カラーフィルタ層(赤色)、51…化学増幅型フォトレジスト層、
52…マスク、53…緑色の画素カラーフィルタ層を設ける単位セル、54…露光領域、
55…非露光領域、56…酸拡散領域(非露光領域)、101…下地層、
102…黄色染料含有レジスト、103…第1のマスク、104…第2のマスク、
105…黄色フィルタ、106…白色フィルタ、107…シアン色フィルタ、
108…緑色フィルタ、109…多色カラーフィルタ、110…CCD撮像素子、
111…シリコン基板、112…フォトセンサ部、113…第1ゲート電極、
114…平坦化膜、115a…画素カラーフィルタ(緑色)、
115b…画素カラーフィルタ(青色)、115c…画素カラーフィルタ(赤色)、
116…マイクロレンズ、120…CCD撮像素子、121…シリコン基板、
122…ゲート絶縁膜、123…フォトセンサ部、124…第1ゲート電極、
125…絶縁膜、126…リフロー膜、127…遮光メタル膜(フォトシールド)、
128…パッシベーション膜、131…メタル薄膜、132…画素カラーフィルタ層、
133…マイクロレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Gate insulating film, 3 ... Photosensor part,
4 ... n-type region of vertical transfer portion, 5 ... overflow drain region,
6 ... 1st gate electrode (vertical transfer electrode), 7 ... 2nd gate electrode (vertical transfer electrode),
8 ... insulating film, 9 ... vertical transfer part, 10 ... light shielding film (tungsten, etc.),
11 ... Reflow film (BPSG etc.), 12 ... Silicon nitride film, 13 ... Partition body,
14 ... light receiving area, 15 ... pixel color filter layer,
15a ... Pixel color filter layer (green), 15b ... Pixel color filter layer (blue),
15c ... Pixel color filter layer (red), 16 ... Flattened film, 17 ... Microlens,
18, 19 ... Metal thin film, 20 ... CCD solid-state imaging device, 21 ... Partition material layer,
22 ... resist pattern, 23 ... dye-containing photoresist layer, 24 ... mask,
25: Unit cell for providing a green pixel color filter layer, 26: Non-exposed area,
27 ... exposure region, 28 ... dye-containing photoresist disposed in the light receiving region,
29 ... a microlens material layer, 30 ... a CCD solid-state imaging device, 31 ... a silicon nitride film,
32 ... partition body, 33 ... flattening film, 34 ... partition body,
41a ... Pixel color filter layer (green), 41b ... Pixel color filter layer (blue),
41c ... pixel color filter layer (red), 51 ... chemically amplified photoresist layer,
52... Mask, 53... Unit cell provided with a green pixel color filter layer, 54.
55 ... non-exposed area, 56 ... acid diffusion area (non-exposed area), 101 ... undercoat layer,
102 ... Yellow dye-containing resist, 103 ... First mask, 104 ... Second mask,
105 ... Yellow filter, 106 ... White filter, 107 ... Cyan color filter,
108: Green filter, 109: Multicolor filter, 110: CCD image sensor,
111 ... Silicon substrate, 112 ... Photosensor part, 113 ... First gate electrode,
114: planarizing film, 115a: pixel color filter (green),
115b ... pixel color filter (blue), 115c ... pixel color filter (red),
116: Microlens, 120: CCD image sensor, 121 ... Silicon substrate,
122: Gate insulating film, 123: Photo sensor portion, 124: First gate electrode,
125 ... insulating film, 126 ... reflow film, 127 ... light shielding metal film (photoshield),
128 ... Passivation film, 131 ... Metal thin film, 132 ... Pixel color filter layer,
133 ... Microlens

Claims (33)

光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側に光フィルタを備えた光学装置であって、前記光フィルタが、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域に対応したフィ ルタ部を互いに分離する区画体と、
前記区画体で囲まれた領域内に配され、リフローによって前記区画体に密着している フィルタ材からなる前記フィルタ部と
を有する、光フィルタ付き光学装置。
An optical device including an optical filter on a light incident side or a light emitting side of a photoelectric conversion unit or a light modulation unit, wherein the optical filter is
A partition that separates the filter units corresponding to the unit cell regions on the light incident side or the light emitting side of the photoelectric conversion unit or the light modulation unit;
An optical device with an optical filter, comprising: the filter unit that is arranged in a region surrounded by the partition and is made of a filter material that is in close contact with the partition by reflow.
前記区画体が前記リフローによって変形しない材料からなる、請求項1に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein the partition body is made of a material that is not deformed by the reflow. 前記フィルタ材が染料含有フォトレジストからなる、請求項1に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein the filter material is made of a dye-containing photoresist. 光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側に光フィルタを備えた光学装置であって、前記光フィルタが、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域に対応したフィ ルタ部を互いに分離する区画体と、
前記区画体で囲まれた領域内に配され、化学増幅作用によって前記区画体に密着硬化 しているネガ型の化学増幅型フォトレジストからなる前記フィルタ部と
を有する、光フィルタ付き光学装置。
An optical device including an optical filter on a light incident side or a light emitting side of a photoelectric conversion unit or a light modulation unit, wherein the optical filter is
A partition that separates the filter units corresponding to the unit cell regions on the light incident side or the light emitting side of the photoelectric conversion unit or the light modulation unit;
An optical device with an optical filter, comprising: a filter portion made of a negative-type chemically amplified photoresist that is disposed in a region surrounded by the partition and is adhered and cured to the partition by a chemical amplification action.
前記光フィルタが、光透過特性が異なる複数種の前記フィルタ部によって構成されている、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1 or 4, wherein the optical filter is configured by a plurality of types of the filter units having different light transmission characteristics. 前記光フィルタが、透過波長特性の異なる多色カラーフィルタとして構成されている、請求項5に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 5, wherein the optical filter is configured as a multicolor color filter having different transmission wavelength characteristics. 前記区画体が枠状パターンの壁部として形成されている、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein the partition is formed as a wall portion of a frame-like pattern. 前記区画体が、前記フィルタ材よりも屈折率の小さい材料からなる、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein the partition body is made of a material having a refractive index smaller than that of the filter material. 前記区画体が多孔質シリカからなる、請求項8に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 8, wherein the partition body is made of porous silica. 前記区画体の側面に光反射層が設けられている、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein a light reflection layer is provided on a side surface of the partition body. 前記単位セル領域において、前記光フィルタの下地として、前記光電変換部又は光変調部との間の光透過領域に高屈折率材料層が配置され、この高屈折率材料層の周囲に低屈折率材料層が配置されている、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   In the unit cell region, as a base of the optical filter, a high refractive index material layer is disposed in a light transmission region between the photoelectric conversion unit or the light modulation unit, and a low refractive index is formed around the high refractive index material layer. The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein a material layer is disposed. 前記高屈折率材料層が窒化シリコンからなり、前記低屈折率材料層が多孔質シリカからなる、請求項11に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 11, wherein the high refractive index material layer is made of silicon nitride, and the low refractive index material layer is made of porous silica. 前記下地と前記光フィルタとの間に、前記区画体をエッチング加工する際のストッパ層が形成されている、請求項11に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 11, wherein a stopper layer for etching the partition is formed between the base and the optical filter. 前記画素フィルタの光入射側又は光出射側に前記単位セルごとにマイクロレンズが設けられている、請求項1又は4に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 1, wherein a microlens is provided for each unit cell on a light incident side or a light emitting side of the pixel filter. 固体撮像素子として構成された、請求項1又は4に記載した光フィルタを備えた光学装置。   An optical apparatus comprising the optical filter according to claim 1 or 4 configured as a solid-state imaging device. 請求項1に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法であって、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域を互いに分離す る区画体を形成する工程と、
前記区画体で囲まれた領域内に前記フィルタ材を設ける工程と、
前記フィルタ材を所定温度に加熱してリフローさせる工程と
を有する、光フィルタ付き光学装置の製造方法。
A method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 1,
Forming a partition that separates the unit cell regions on the light incident side or light emission side of the photoelectric conversion unit or light modulation unit;
Providing the filter material in a region surrounded by the partition;
A method of manufacturing an optical device with an optical filter, comprising: heating the filter material to a predetermined temperature and reflowing the filter material.
前記区画体を前記リフロー時に変形しない材料によって形成する、請求項16に記載した光フィルタ付き光学装置。   The optical device with an optical filter according to claim 16, wherein the partition body is formed of a material that does not deform during the reflow. 前記フィルタ材として染料含有フォトレジストを用いる、請求項16に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 16, wherein a dye-containing photoresist is used as the filter material. 前記染料含有フォトレジストの塗布後のリソグラフィ及びエッチングによって、前記区画体の内壁面から離れた位置に外側面が存在するように前記フィルタ材をパターニングする、請求項18に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The optical device with an optical filter according to claim 18, wherein the filter material is patterned by lithography and etching after application of the dye-containing photoresist so that an outer surface is present at a position away from an inner wall surface of the partition. Manufacturing method. 請求項4に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法であって、
前記光電変換部又は光変調部の光入射側又は光出射側の単位セル領域を互いに分離す る区画体を形成する工程と、
少なくとも前記区画体で囲まれた受光部領域の全面にネガ型の化学増幅型染料含有フ ォトレジストを設ける工程と、
前記区画体よりも内側に存在する前記化学増幅型フォトレジストを露光する工程と、
加熱処理によって、露光された前記化学増幅型フォトレジストと前記区画体との間に 存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを不溶化する工程と
を有する、光フィルタ付き光学装置の製造方法。
A method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 4,
Forming a partition that separates the unit cell regions on the light incident side or light emission side of the photoelectric conversion unit or light modulation unit;
Providing a negative chemically amplified dye-containing photoresist on the entire surface of at least the light receiving region surrounded by the partition;
Exposing the chemically amplified photoresist present inside the compartment; and
And a step of insolubilizing the unexposed chemically amplified photoresist existing between the exposed chemically amplified photoresist and the partition by heat treatment.
所定の単位セル領域以外に存在する未露光の前記化学増幅型フォトレジストを除去する、請求項20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   21. The method of manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 20, wherein the unexposed chemically amplified photoresist existing outside a predetermined unit cell region is removed. 前記区画体の内壁面との接触領域を除いて前記化学増幅型フォトレジストを露光する、請求項20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   21. The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 20, wherein the chemically amplified photoresist is exposed excluding a contact region with an inner wall surface of the partition. 前記光フィルタを、光透過特性が異なる複数種の前記フィルタ部によって構成する、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   21. The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein the optical filter includes a plurality of types of the filter units having different light transmission characteristics. 前記光フィルタを、透過波長特性の異なる多色カラーフィルタとして構成する、請求項23に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 23, wherein the optical filter is configured as a multicolor color filter having different transmission wavelength characteristics. 前記区画体を枠状パターンの壁部として形成する、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The manufacturing method of the optical apparatus with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein the partition is formed as a wall portion of a frame-like pattern. 前記区画体を、前記画素フィルタよりも屈折率の小さい材料で形成する、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein the partition is formed of a material having a refractive index smaller than that of the pixel filter. 前記区画体を多孔質シリカによって形成する、請求項26に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   27. The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 26, wherein the partition body is formed of porous silica. 前記区画体の側面に光反射層を設ける、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein a light reflecting layer is provided on a side surface of the partition. 前記単位セル領域において、前記光フィルタの下地として、前記光電変換部又は光変調部との間の光透過領域に高屈折率材料を配置し、この高屈折率材料層の周囲に低屈折率材料層を配置する、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   In the unit cell region, as a base of the optical filter, a high refractive index material is disposed in a light transmission region between the photoelectric conversion unit or the light modulation unit, and a low refractive index material is disposed around the high refractive index material layer. The method for producing an optical device with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein the layer is disposed. 前記高屈折率材料層を窒化シリコンを用いて形成し、前記低屈折率材料層を多孔質シリカを用いて形成する、請求項29に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   30. The method for manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 29, wherein the high refractive index material layer is formed using silicon nitride, and the low refractive index material layer is formed using porous silica. 前記下地と前記光フィルタとの間に、前記区画体をエッチング加工する際のストッパ層を形成する、請求項29に記載した光フィルタ付き光学装置。   30. The optical device with an optical filter according to claim 29, wherein a stopper layer for etching the partition is formed between the base and the optical filter. 前記画素フィルタの光入射側又は光出射側に前記単位セルごとにマイクロレンズを設ける、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   21. The method of manufacturing an optical device with an optical filter according to claim 16 or 20, wherein a microlens is provided for each unit cell on a light incident side or a light emitting side of the pixel filter. 固体撮像素子を製造する、請求項16又は20に記載した光フィルタ付き光学装置の製造方法。   The manufacturing method of the optical apparatus with an optical filter according to claim 16 or 20, which manufactures a solid-state imaging device.
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