JP2006196626A - Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera - Google Patents
Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006196626A JP2006196626A JP2005005732A JP2005005732A JP2006196626A JP 2006196626 A JP2006196626 A JP 2006196626A JP 2005005732 A JP2005005732 A JP 2005005732A JP 2005005732 A JP2005005732 A JP 2005005732A JP 2006196626 A JP2006196626 A JP 2006196626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- imaging device
- state imaging
- layer
- color filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 11
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 96
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、カラーのオンチップフィルタを備えた固体撮像装置、及びその製造方法、並びに固体撮像装置を備えたカメラに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device including a color on-chip filter, a manufacturing method thereof, and a camera including the solid-state imaging device.
従来、固体撮像装置は、ビデオカメラ、及びデジタルスチルカメラ、又はファクシミリなどの、様々な画像入力機器に使用されている。 Conventionally, a solid-state imaging device is used in various image input devices such as a video camera, a digital still camera, and a facsimile.
固体撮像装置は、光を電荷に変換する光電変換部を有し、大別して、CCD(Charge-Coupled Devices)固体撮像装置、及びMOS(Metal Oxide Semiconductor)固体撮像装置などがある。 The solid-state imaging device has a photoelectric conversion unit that converts light into electric charge, and is roughly classified into a CCD (Charge-Coupled Devices) solid-state imaging device and a MOS (Metal Oxide Semiconductor) solid-state imaging device.
また、これらの固体撮像装置として、カラーフィルタを備えたカラー固体撮像装置も知られている。例えば、従来のカラー固体撮像装置は、レッド(R)、ブルー(B)、グリーン(G)の組み合わせからなる原色カラーフィルタ、又はシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、グリーン(G)の組み合わせからなる補色カラーフィルタの二種類に分類される。そして、固体撮像素子に二次元配列された受光素子の受光面には、一受光素子に一色が対応するように所定のパターンで積層されている。このように、受光素子の受光面の上に積層されたカラーフィルタは、一般に、「オンチップフィルタ」と称されている。 As these solid-state imaging devices, color solid-state imaging devices including color filters are also known. For example, a conventional color solid-state imaging device has a primary color filter composed of a combination of red (R), blue (B), and green (G), or cyan (C), magenta (M), yellow (Y), green ( G) are classified into two types of complementary color filters composed of combinations. Then, the light receiving surfaces of the light receiving elements that are two-dimensionally arranged on the solid-state imaging device are stacked in a predetermined pattern so that one color corresponds to one light receiving element. As described above, the color filter stacked on the light receiving surface of the light receiving element is generally referred to as an “on-chip filter”.
ところが、カラー固体撮像装置の受光面への入射光は、必ずしも、受光面に対して垂直、かつ、互いに並行であるとは限らない。受光面に対して斜め方向から入射した光が、1つのカラーフィルタを斜めに透過し、隣接する受光素子に入射すると、混色が生じる。 However, the incident light on the light receiving surface of the color solid-state imaging device is not necessarily perpendicular to the light receiving surface and parallel to each other. When light incident from an oblique direction with respect to the light receiving surface transmits obliquely through one color filter and enters an adjacent light receiving element, color mixing occurs.
これに対して、例えば、図18に示されるように、フォトダイオード92(PD)で形成された受光画素領域の境界部(画素境界部)に、黒色の遮光膜96a〜96cを設けたカラー固体撮像装置91が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 18, a color solid in which black
図18に示されるように、固体撮像装置90は、以下の工程を経て製造される。
先ず、固体撮像素子90の撮像面上の画素境界部に、可染性樹脂を所定の膜厚にパターニングして黒色染料で染色することにより、遮光膜96aを形成する。
As shown in FIG. 18, the solid-
First, a light-
続いて、この遮光膜96aで区画された領域のうち所定の領域に、可染性樹脂をパターニングして染色することにより、カラーフィルタ(R)93を形成する。
Subsequently, a color filter (R) 93 is formed by patterning and dyeing a dyeable resin in a predetermined region among the regions partitioned by the
続いて、遮光膜96a、及びカラーフィルタ93を形成した受光面上に、透明な防染膜97を形成し、その上の前記画素境界部に、可染性樹脂を所定の膜厚にパターニングして黒色染料で染色することにより、遮光膜96bを形成する。次に、この遮光膜96bで区画された領域のうち所定の領域に、可染性樹脂をパターニングして染色することにより、カラーフィルタ(G)94を形成する。
Subsequently, a transparent dye-
さらに、上記と同様にして、透明な防染膜98、遮光膜96c、カラーフィルタ(B)95を形成し、最後に透明な防染膜99を保護層として形成する。
Further, in the same manner as described above, a transparent dye-
このように、画素境界部に黒色の遮光膜96a〜96cを形成することにより、例えば、Bのカラーフィルタ95へ斜めに入射してこれを透過した光は、遮光膜96a〜96cによって遮られ、隣接するフォトダイオード92へ入射することがない。これにより、斜め光による混色を防止することが可能となっている。
しかしながら、前記従来の技術においては、(1)黒色の遮光膜の形成、(2)第1のカラーフィルタの形成、(3)防染膜の形成、(4)黒色の遮光膜の形成、(5)第2のカラーフィルタの形成、(6)防染膜の形成、(7)黒色の遮光膜の形成、(8)第3のカラーフィルタの形成、(9)保護層の形成、という多数の工程を必要とするという問題がある。 However, in the prior art, (1) formation of a black light-shielding film, (2) formation of a first color filter, (3) formation of a stain-proof film, (4) formation of a black light-shielding film, 5) Formation of a second color filter, (6) Formation of a stain-proof film, (7) Formation of a black light-shielding film, (8) Formation of a third color filter, (9) Formation of a protective layer There is a problem that this process is required.
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、斜め光による隣接画素からの混色を防止可能なオンチップフィルタを有する固体撮像装置を、より簡単な製造工程によって提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device having an on-chip filter that can prevent color mixing from adjacent pixels due to oblique light by a simpler manufacturing process. And
前記目的を達成するために、本発明にかかる固体撮像装置は、(a)半導体基板にマトリクス状に形成されている複数の受光部と、(b)前記複数の受光部の夫々に対応し、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタと、(c)前記複数の受光部の夫々に対応して、各受光部の上方、且つ各カラーフィルタの下方に形成されている層内レンズと、(d)少なくとも一部の光波長域を減衰し、前記層内レンズと同一層内、且つ前記層内レンズ同士の間に形成されている減衰層とを備えることとする。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention corresponds to (a) a plurality of light receiving portions formed in a matrix on a semiconductor substrate, and (b) each of the plurality of light receiving portions, A color filter having any one of the spectral characteristics of a plurality of colors; and (c) formed above each light receiving unit and below each color filter corresponding to each of the plurality of light receiving units. And (d) an attenuation layer formed in the same layer as the intra-layer lens and between the intra-layer lenses. .
これによって、ある画素(例えばRやB)のカラーフィルタを透過した斜め光が減衰層(例えばG)に入射すると、カラーフィルタと減衰層の色が互いに異なるので、斜め光が打ち消される効果が生じる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を激減することができる。従来のような黒色の遮光膜が不要であるため、製造工程が簡略化され、より低コストの固体撮像装置を提供できる。 As a result, when oblique light that has passed through a color filter of a certain pixel (for example, R or B) enters the attenuation layer (for example, G), the color of the color filter and the attenuation layer are different from each other. . Thereby, it is possible to drastically reduce color mixing from adjacent pixels due to oblique light. Since a conventional black light-shielding film is unnecessary, the manufacturing process is simplified, and a lower-cost solid-state imaging device can be provided.
さらに、前記減衰層は、前記複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有する前記カラーフィルタと同一材料よりなることとしてもよい。 Furthermore, the attenuation layer may be made of the same material as the color filter having one of the spectral characteristics of the plurality of colors.
これによって、減衰層は前記カラーフィルタ層の少なくともある同色のカラーフィルタで形成されること、および、従来のような黒色の遮光膜の形成工程が不要であることにより、製造工程が簡略化され、より低コストの固体撮像装置を提供できる。 As a result, the attenuation layer is formed of at least the same color filter of the color filter layer, and the manufacturing process of the black light-shielding film as in the prior art is unnecessary, thereby simplifying the manufacturing process. A lower-cost solid-state imaging device can be provided.
さらに、着色されたフォトレジスト材料により形成されていることとしてもよい。
これによって、前記カラーフィルタ層が、着色されたフォトレジストで形成された構成とすれば、染色工程を要さずに製造可能であるので、製造コストをさらに削減できる。
Furthermore, it may be formed of a colored photoresist material.
Thus, if the color filter layer is formed of a colored photoresist, it can be manufactured without requiring a dyeing process, and therefore the manufacturing cost can be further reduced.
また、前記減衰層は、黒色であることとしてもよい。
また、可視光帯域の全域に渡って入射光を減衰させるものであってもよい。
The attenuation layer may be black.
Further, the incident light may be attenuated over the entire visible light band.
また、前記カラーフィルタは、前記層内レンズの上に赤・緑・青の原色ベイヤ配列、あるいは赤・緑・青の原色ストライプ配列、又はシアン・マゼンタ・黄・緑の補色色差順次配列で形成されることとしてもよい。ここで、前記減衰層は、緑色であることが好ましい。 Further, the color filter is formed on the inner lens by a red / green / blue primary color Bayer arrangement, a red / green / blue primary color stripe arrangement, or a cyan / magenta / yellow / green complementary color difference sequential arrangement. It may be done. Here, the attenuation layer is preferably green.
また、前記減衰層の高さは、前記層内レンズの高さよりも低いとしてもよい。
また、前記減衰層は、前記層内レンズに接して、前記層内レンズ同士の間を埋めるように形成されているとしてもよい。さらに、前記カラーフィルタの上方に前記複数の受光部の夫々に対応して、複数のマイクロレンズが形成されているとしてもよい。
The height of the attenuation layer may be lower than the height of the intralayer lens.
Further, the attenuation layer may be formed so as to be in contact with the inner lens and fill between the inner lenses. Furthermore, a plurality of microlenses may be formed above the color filter so as to correspond to each of the plurality of light receiving units.
前記目的を達成するために、本発明にかかる固体撮像装置の製造方法は、(a)半導体基板に複数の受光部をマトリクス状に形成する工程と、(b)前記複数の受光部の夫々に対応し、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタを選択的に形成する工程と、(c)前記複数の受光部の夫々に対応して、各受光部の上方、且つ各カラーフィルタの下方に、層内レンズを形成する工程と、(d)少なくとも一部の光波長域を減衰し、前記層内レンズと同一層内、且つ前記層内レンズ同士の間に減衰層を形成する工程とを含むこととする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes: (a) a step of forming a plurality of light receiving portions in a matrix on a semiconductor substrate; and (b) a step of forming each of the plurality of light receiving portions. Correspondingly, a step of selectively forming a color filter having any one of the spectral characteristics of a plurality of colors, and (c) corresponding to each of the plurality of light receiving parts, above each light receiving part, And a step of forming an in-layer lens below each color filter; (d) attenuating at least a part of the light wavelength region, and attenuating in the same layer as the in-layer lens and between the in-layer lenses. Forming a layer.
これによって、斜め光による隣接画素からの混色を防止し得る固体撮像装置を製造できる。すなわち、この固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタを透過した斜め光が減衰層に入射すると、カラーフィルタと減衰層なるカラーフィルタの色が互いに異なるので、斜め光が打ち消される効果が生じる。これにより、斜め光による混色を激減できる。 As a result, a solid-state imaging device that can prevent color mixing from adjacent pixels due to oblique light can be manufactured. That is, in this solid-state imaging device, when oblique light that has passed through a color filter of a certain pixel enters the attenuation layer, the color filter and the color filter that is the attenuation layer are different from each other. As a result, color mixing due to oblique light can be drastically reduced.
さらに、前記減衰層は、前記複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタと同一材料により形成されるとしてもよい。 Further, the attenuation layer may be formed of the same material as the color filter having any one of the spectral characteristics of the plurality of colors.
さらに、前記固体撮像の製造方法は、可染性樹脂を用いて前記減衰層を形成してから、前記カラーフィルタを選択的に形成するまでの間に、前記可染性樹脂をパターニングする工程と、パターニングされた前記可染性樹脂を染色する工程とを含むとしてもよい。 Furthermore, the manufacturing method of the solid-state imaging includes a step of patterning the dyeable resin between the formation of the attenuation layer using the dyeable resin and the selective formation of the color filter. And dyeing the patterned dyeable resin.
さらに、前記固体撮像装置の製造方法は、前記可染性樹脂を染色した後に、固着液を浸潤させる工程を含むことが好ましい。防染膜が不要なので、製造工程の簡略化が図れ、オンチップフィルタの薄膜化が可能となるからである。 Furthermore, it is preferable that the manufacturing method of the solid-state imaging device includes a step of infiltrating the fixing liquid after dyeing the dyeable resin. This is because a stain-proof film is unnecessary, so that the manufacturing process can be simplified and the on-chip filter can be made thin.
また、減衰層を形成する工程において、前記減衰層は、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィにより形成されるとしてもよい。 In the step of forming the attenuation layer, the attenuation layer may be formed by photolithography using a gray tone mask.
以上、本発明によれば、斜め光による隣接画素からの混色を防止可能なオンチップフィルタを有する固体撮像装置を、簡単な工程で低コストに提供することが可能となる。また、従来例のようにカラーフィルタ間にフォトリソグラフィ等により遮光膜を設ける必要が無いため、画素の微細化が可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device having an on-chip filter that can prevent color mixing from adjacent pixels due to oblique light at a low cost with a simple process. Further, unlike the conventional example, it is not necessary to provide a light shielding film between the color filters by photolithography or the like, so that the pixels can be miniaturized.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
本発明に係る実施の形態1における固体撮像装置は、(a)半導体基板にマトリクス状に形成されている複数の受光部と、(b)複数の受光部の夫々に対応し、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタと、(c)複数の受光部の夫々に対応して、各受光部の上方、且つ各カラーフィルタの下方に形成されている層内レンズと、(d)少なくとも一部の光波長域を減衰し、前記層内レンズと同一層内、且つ前記層内レンズ同士の間に形成されている減衰層とを備えることを特徴とする。 The solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention corresponds to each of (a) a plurality of light receiving portions formed in a matrix on a semiconductor substrate, and (b) a plurality of light receiving portions, and a multi-color spectroscopic device. A color filter having a spectral characteristic of any one of the characteristics; and (c) an intra-layer lens formed above each light receiving part and below each color filter corresponding to each of the plurality of light receiving parts. (D) Attenuating at least a part of the light wavelength region, and including an attenuation layer formed in the same layer as the inner lens and between the inner lenses.
以上の点を踏まえて、実施の形態1における固体撮像装置について、説明する。なお、ここでは、一例として、CCD固体撮像装置に適用した場合ついて説明する。しかし、本発明は、CCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用することができる。
Based on the above points, the solid-state imaging device according to
先ず、実施の形態1における固体撮像装置の構成について説明する。
図1に示されるように、固体撮像装置10は、ベイヤ配列を基本としたカラーフィルタ層を有する。一例として、縦2×横2の4画素のうち対角線上の2画素にG(緑)のカラーフィルタ4、残りの2画素のうち1画素にR(赤)のカラーフィルタ6、さらに残りの1画素にB(青)のカラーフィルタ5が配置されているとする。
First, the configuration of the solid-state imaging device according to
As shown in FIG. 1, the solid-
図2に示されるように、固体撮像装置10は、半導体基板1と、半導体基板1にマトリクス状に形成された複数のフォトダイオード2と、転送電極9とを有する。
As shown in FIG. 2, the solid-
なお、ここでは、隣接画素同士の関係が分かりやすいように、列方向の3画素分の構成を示している。 Here, a configuration for three pixels in the column direction is shown so that the relationship between adjacent pixels can be easily understood.
図2(a)は、図1に示される固体撮像装置をa−a’線において切断した場合における矢視方向の断面図であり、図2(b)は、b−b’線において切断した場合における矢視方向の断面図である。 2A is a cross-sectional view in the direction of the arrow when the solid-state imaging device shown in FIG. 1 is cut along the line aa ′, and FIG. 2B is cut along the line bb ′. It is sectional drawing of the arrow direction in a case.
転送電極9は、フォトダイオード2に隣接するように、絶縁膜12を介して半導体基板1上に設けられている。
The
また、絶縁膜12の上面、及び側面には、遮光膜11が設けられている。これによって、転送電極9と転送電極9との下にある電荷転送部に光が入射することを阻止することができる。
A
さらに、フォトダイオード2、及び転送電極9等が形成された半導体基板1の上層に第1平坦膜3が設けられている。ここでは、一例として、第1平坦膜3は、透明アクリル樹脂からなるとする。
Further, a first
そして、図2に示されるように、第1平坦膜3の上層に、上に凸の層内レンズ13をフォトダイオード2の上方に位置するように設け、互いに隣接する層内レンズ13の間に減衰層15が設けられている。さらに、これら層内レンズ13および減衰層15の上層に第2平坦膜14が設けられており、その上層にはカラーフィルタ層が形成されている。ここでは、一例として、第2平坦膜14は、アクリル樹脂からなるとする。また、減衰層15は、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタからなるとする。
Then, as shown in FIG. 2, an upper convex
このカラーフィルタ層は、図2(a)に示されるように、ベイヤ配列のGB列では、第1平坦膜3の上層に、各フォトダイオード2に対応して、カラーフィルタ4、5の位置が合わされており、G(緑)のカラーフィルタ4とB(青)のカラーフィルタ5とが交互に設けられている。同様に、図2(b)に示されるように、ベイヤ配列のGR列では、第1平坦膜3の上層に、各フォトダイオード2に対応して、カラーフィルタ4、6の位置が合わされており、G(緑)のカラーフィルタ4とR(赤)のカラーフィルタ6とが交互に設けられている。
As shown in FIG. 2 (a), the color filter layers are arranged on the upper layer of the first
さらに、上記のG(緑)のカラーフィルタ4、B(青)のカラーフィルタ5、R(赤)のカラーフィルタ6からなるカラーフィルタ層の上層に第3平坦膜7が設けられている。そして、第3平坦膜7の上層に、フォトダイオード2のそれぞれに対応して位置合わせして、入射光を各フォトダイオード2に集光させるためのマイクロレンズ8が設けられている。ここでは、一例として、第3平坦膜7は、透明アクリル樹脂からなるとする。
Further, a third
続いて、固体撮像装置10に斜め光が入射した場合について、説明する。
図3に示されるように、例えば、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した光が、G(緑)のカラーフィルタ4の直下にあるフォトダイオード2へ入射する場合を考える。この場合、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した斜め光は、層内レンズ13の間に設けられた減衰層15に入射する。
Next, a case where oblique light is incident on the solid-
As shown in FIG. 3, for example, a case where light transmitted through the R (red)
ここで、減衰層15を無色透明とすれば、光の透過率が通常90%である。これにより、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した斜め光は、減衰層15を透過して、G(緑)のカラーフィルタ4の下方に位置するフォトダイオード2に入射する。
Here, if the
これに対して、固体撮像装置10の減衰層15は、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタからなる。例えば、減衰層15を特にR(赤)色に対して透過率を30%程度に抑えるカラーフィルタを用いれば、透過率を抑えることができる。さらに、減衰層15を黒色のカラーフィルタを用いれば、透過率をほぼ0%にすることができる。
On the other hand, the
これにより、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した斜め光は、減衰層15で減衰され、G(緑)のカラーフィルタ4の下方に位置するフォトダイオード2へ斜め入射する光量を大幅に低減し、混色を防止して高画質な再生画像が実現できる。
As a result, the oblique light transmitted through the R (red)
一方、G(緑)のカラーフィルタ4を透過して層内レンズ13を透過する垂直光は減衰することなくフォトダイオード2へ入射するため、透過光量を損なうことはない。
On the other hand, since the vertical light passing through the G (green)
なお、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した斜め光について説明したが、G(緑)のカラーフィルタ4を透過した斜め光についても同様である。
Although the oblique light transmitted through the R (red)
また、入射光を各フォトダイオード2に集光させるためのマイクロレンズ8を備える構成について説明したが、マイクロレンズ8を有さない場合においても同様の混色防止の効果を得ることができる。
Moreover, although the structure provided with the
(実施の形態2)
次に、本発明に係る実施の形態2について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Next,
本発明に係る実施の形態2における固体撮像装置は、減衰層がR(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかのカラーフィルタで構成されていることを特徴とする。
The solid-state imaging device according to
以上の点を踏まえて、実施の形態2における固体撮像装置について、説明する。なお、実施の形態1における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
Based on the above points, the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described. In addition, about the component same as the component in
先ず、実施の形態2における固体撮像装置の構成について説明する。
図4に示されるように、固体撮像装置20は、固体撮像装置10と比べて、減衰層15の代わりに、減衰層25から構成される点が異なる。
First, the configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the solid-
減衰層25は、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかのカラーフィルタからなる。
続いて、固体撮像装置20に斜め光が入射した場合について、説明する。
The
Next, a case where oblique light is incident on the solid-
図5に示されるように、例えば、R(赤)のカラーフィルタ6を透過した光が、G(緑)のカラーフィルタ4の直下にあるフォトダイオード2へ入射する場合を考える。この場合、Rのカラーフィルタ6を透過した斜め光は、層内レンズ13の間に設けられた減衰層25に入射する。
As shown in FIG. 5, for example, a case where light transmitted through the R (red)
図6に示されるように、互いに異なるカラーフィルタを透過した場合の分光特性は、夫々のカラーフィルタの分光特性の積となる。 As shown in FIG. 6, the spectral characteristics when the light passes through different color filters are the product of the spectral characteristics of the respective color filters.
例えば、減衰層25が、G(緑)のカラーフィルタで構成される場合には、R(赤)のカラーフィルタ6と減衰層25を透過した斜め光の透過率は、R(赤)のカラーフィルタとG(緑)のカラーフィルタの分光特性の積となる。
For example, when the
これにより、本来有するR(赤)の透過率に比べ著しく低下し、G(緑)のカラーフィルタ4の下方に位置するフォトダイオード2へ斜め入射する光量を大幅に低減し、混色を防止して高画質な再生画像が実現できる。
As a result, the transmittance of R (red) that is inherently reduced is significantly reduced, and the amount of light incident obliquely on the
また、G(緑)のカラーフィルタ4を透過して層内レンズ13を透過する垂直光は減衰することなくフォトダイオード2へ入射する。さらに、G(緑)のカラーフィルタ4を透過し、減衰層25を透過し、G(緑)のカラーフィルタ4の下方に位置するフォトダイオード2へ入射する垂直光の透過率は透過するカラーフィルタが同色G(緑)同士であるため、透過光はほとんど減衰することなくフォトダイオード2に入射され、透過光量を損なうことはない。
Further, the vertical light that passes through the G (green)
同様に、例えば、R(赤)のカラーフィルタ6(又はB(青)のカラーフィルタ5)を透過して、減衰層25を透過し、G(緑)のカラーフィルタ4の下方にあるフォトダイオード2へ入射する垂直光を考えた場合に、上記層内レンズ13の間に設けられた減衰層25の厚みを適切な膜厚にしておくことで、マイクロレンズ8によって集光された透過光はG(緑)のカラーフィルタからなる減衰層25の影響をほとんど受けることなく層内レンズ13によってさらに集光され、R(赤)のカラーフィルタ6(又はB(青)のカラーフィルタ5)の下方に位置するフォトダイオード2に入射される。
Similarly, for example, a photodiode that passes through the R (red) color filter 6 (or B (blue) color filter 5), passes through the
以上のように、固体撮像装置20では、斜め光による隣接画素からの混色を効果的に防止することができる。特にG(緑)の画素において隣接するR(赤)のカラーフィルタ6やB(青)のカラーフィルタ5を透過した斜め光に光量差があるため、斜め光がG(緑)のカラーフィルタ4の直下にあるフォトダイオード2に入射することで、もたらしていたGR列のG(以下、Grと呼称する。)とGB列のG(以下、Gbと呼称する。)の感度差が、固体撮像装置20では斜め光による隣接画素からの混色を効果的に防止するため、GrとGbの感度差がなくなるという利点がある。
As described above, the solid-
なお、人の視感度が最も高いG(緑)の感度をなるべく損なわないようにするため、また、GrとGbの感度差を効果的になくすため、減衰層25としてG(緑)のカラーフィルタを用いたが、減衰層25として他の色R(赤)およびB(青)のカラーフィルタを用いても斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。この場合、R(赤)とB(青)のカラーフィルタを順不同で積層することにより、等価的に隣接画素からの斜め光による混色を防止し、GrとGbの感度差をなくすことができる。
It should be noted that a G (green) color filter is used as the
続いて、実施の形態2における固体撮像装置の製造方法について、説明する。ここでは、減衰層25としてG(緑)のカラーフィルタを用いた場合について説明する。
Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to
先ず、図7に示されるように、半導体基板1に、公知の手法によりフォトダイオード2、絶縁膜12、転送電極9、遮光膜11、第1平坦膜3、層内レンズ13を形成する。その後、図8に示されるように、G(緑)のフォトレジストをスピンコートし、層内レンズ13と層内レンズ13の間のみをマスクキングして露光し、さらに現像、過熱乾燥して減衰層25を形成する。
First, as shown in FIG. 7, a
続いて、減衰層25を形成した後に、図9に示されるように、公知の手法を用いて第2平坦膜14を形成し、平坦化されたその上面にR(赤)のカラーフィルタ6、G(緑)のカラーフィルタ4、B(青)のカラーフィルタ5を、各フォトダイオード2の位置に合わせて形成し、その上にカラーフィルタ4〜6の形成後の凹凸を緩和させるための第3平坦膜7を形成する。その後、各フォトダイオード2に対応したマイクロレンズ8を形成することにより、図4に示される固体撮像装置20が完成する。
Subsequently, after the
以上の製造方法によれば、(1)G(緑)のフォトレジストの塗布、(2)層内レンズ間のマスキング+露光、(3)現像+乾燥硬化、といった3工程で減衰層を形成することができる。従って、上述したように黒色の遮光膜を画素境界領域に有する従来の構成と比較して、製造工程を大幅に簡略化することが可能である。 According to the above manufacturing method, an attenuation layer is formed in three steps: (1) application of G (green) photoresist, (2) masking between the lenses in the layer + exposure, and (3) development + dry curing. be able to. Therefore, as described above, the manufacturing process can be greatly simplified as compared with the conventional configuration having the black light shielding film in the pixel boundary region.
(その他)
なお、上記の製造方法は、あくまでも一例に過ぎず、様々な変更が可能である。例えば、G(緑)のカラーフィルタ4aからなる減衰層15は、B(青)のカラーフィルタ5あるいはR(赤)のカラーフィルタ6あるいは黒色のカラーフィルタ、または単なる光の減衰作用を有する膜であっても構わない。
(Other)
Note that the above manufacturing method is merely an example, and various modifications can be made. For example, the
また、ここでは上凸の層内レンズ間に減衰層を形成する方法を記したが、図10に示されるように、下に凸の層内レンズの場合も同様に形成することができる。先ず、図11に示されるように、第1平坦膜3の上層に減衰層35を形成した後、レジスト塗布、下凸層内レンズ部のパターニングを行い、図12に示されるように、等方性エッチングにより下凸レンズ部を形成し、アクリル膜を塗布することで、図13に示されるように、減衰層35を有する下凸の層内レンズをもつ構造が得られる。
Although a method of forming an attenuation layer between upper convex in-layer lenses is described here, as shown in FIG. 10, a downward convex inner lens can be formed in the same manner. First, as shown in FIG. 11, after forming an
その後、公知の手法により平坦膜、カラーフィルタ、マイクロレンズを形成し図10に示されるように、減衰層35を有する下凸層内レンズ構造の固体撮像装置30を製造することができる。
Thereafter, a flat film, a color filter, and a microlens are formed by a known method, and as shown in FIG. 10, a solid-
また、カラーフィルタ、及び減衰層の材料として、上述した着色レジストの代わりに、可染性樹脂等を用いても良い。可染性樹脂を用いる場合には、上述のように防染膜を用いる代わりに、染色工程の後に固着液を浸潤させる工程を加えても良い。この場合、固着液が浸潤した可染性樹脂は、その後に他の染料に浸しても染色されないので、防染膜が不要となり、カラーフィルタ層が厚くならないという利点がある。 Further, as a material for the color filter and the attenuation layer, a dyeable resin or the like may be used instead of the above-described colored resist. In the case of using a dyeable resin, a step of infiltrating the fixing liquid after the dyeing step may be added instead of using the dye-resistant film as described above. In this case, since the dyeable resin infiltrated with the fixing liquid is not dyed even if it is subsequently immersed in another dye, there is an advantage that a dyeproof film is not required and the color filter layer is not thickened.
また、図2に示されるように、G(緑)の減衰層15は、層内レンズの高さより薄く形成されている。しかし、本発明の減衰層はこの具体例にのみ限定されるものではない。減衰層は、層内レンズ間の少なくとも一部に形成されていれば良い。例えば、図14、図15に示されるように、減衰層が形成されても、隣接画素からの斜め光による混色を激減するという効果を奏することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the G (green)
図14に示される減衰層45は、その厚みが、層内レンズの高さより低くなるように形成されており、図15に示される減衰層55は、層内レンズの高さの1/4程度の厚みになるように形成されている。減衰層は、スピンコートで形成するのが代表的であるが、この回転数を制御することにより、減衰層を任意の厚みに形成できる。減衰層は感光性材料のレジストで、スチレン系、アクリル系、エポキシ系のものが好ましい。
The
また、上記の説明では、カラーフィルタの基本配列が原色ベイヤ配列である構成を例示したが、三原色のストライプ配列のカラーフィルタの場合にも、本発明を適用できる。
さらに、補色のカラーフィルタによって本発明を実施することも可能である。図16に示されるように、CMYG(シアン・マゼンタ・黄・緑)の各色の分光特性のグラフ110から、斜め光による混色を低減させるためには、CMY(シアン・マゼンタ・黄)に対してG(緑)の減衰層が有効であるが、同色Gに対し完全ではないため全色の透過光量を減衰させるべく黒色が配置されることが好ましい。
In the above description, the configuration in which the basic arrangement of the color filters is the primary color Bayer arrangement is illustrated, but the present invention can also be applied to a color filter having a stripe arrangement of the three primary colors.
Furthermore, the present invention can be implemented by a complementary color filter. As shown in FIG. 16, from the
なお、上記実施例において、カラーフィルタ層、減衰層について、一般的な有機レジストを用いた場合について説明したが、無機、有機を問わず本発明の効果が得られることは明らかである。 In the above-described embodiment, the case where a general organic resist is used for the color filter layer and the attenuation layer has been described. However, it is clear that the effects of the present invention can be obtained regardless of inorganic or organic.
なお、減衰層を形成する工程において、減衰層は、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィにより形成されるとしてもよい。 In the step of forming the attenuation layer, the attenuation layer may be formed by photolithography using a gray tone mask.
なお、図17に示されるように、実施の形態1における固体撮像装置10をディジタルカメラに適用すれば、混色が防止されることにより画質に優れたディジタルカメラを低コストで実現できる。なお、減衰層25、35、45、55等を有する固体撮像装置についても同様である。
As shown in FIG. 17, when the solid-
ここで、カメラは、固体撮像装置10と、被写体からの入射光を固体撮像装置10の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系61と、固体撮像装置10の駆動を制御する制御部62と、固体撮像装置10からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部63と、画像処理部63で処理された画像信号を表示するディスプレイ64と、画像処理部63で処理された画像信号を記憶する画像メモリ65等を備えている。なお、このカメラは、静止画のみを撮影可能なスチルカメラ、動画を撮影可能なビデオカメラ、および、静止画と動画との両方を撮影可能なカメラ、のいずれであっても良い。
Here, the camera controls the solid-
本発明は、固体撮像装置等として、特に、混色を防止して高画質な再生画像が得られる固体撮像装置等として、利用することができる。 The present invention can be used as a solid-state imaging device or the like, particularly as a solid-state imaging device or the like that can prevent color mixing and obtain a high-quality reproduced image.
1 半導体基板
2 フォトダイオード
3 第1平坦膜
4 カラーフィルタ(G)
5 カラーフィルタ(B)
6 カラーフィルタ(R)
7 第3平坦膜
8 マイクロレンズ
9 転送電極
10,20,30 固体撮像装置
11 遮光膜
12 絶縁膜
13 層内レンズ
14 第2平坦膜
15,25,35,45,55 減衰層
61 光学系
62 制御部
63 画像処理部
64 ディスプレイ
65 画像メモリ
DESCRIPTION OF
5 Color filter (B)
6 Color filter (R)
7 Third
Claims (17)
前記複数の受光部の夫々に対応し、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタと、
前記複数の受光部の夫々に対応して、各受光部の上方、且つ各カラーフィルタの下方に形成されている層内レンズと、
少なくとも一部の光波長域を減衰し、前記層内レンズと同一層内、且つ前記層内レンズ同士の間に形成されている減衰層と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of light receiving portions formed in a matrix on a semiconductor substrate;
A color filter corresponding to each of the plurality of light receiving units, and having a spectral characteristic of any one of a plurality of spectral characteristics;
Corresponding to each of the plurality of light receiving portions, an inner lens formed above each light receiving portion and below each color filter,
A solid-state imaging device comprising: an attenuation layer that attenuates at least a part of a light wavelength region and is formed in the same layer as the intra-layer lens and between the intra-layer lenses.
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the attenuation layer is made of the same material as the color filter having spectral characteristics of any one of the spectral characteristics of the plurality of colors.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the attenuation layer is formed of a colored photoresist material.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the attenuation layer is green.
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the attenuation layer is black.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a height of the attenuation layer is lower than a height of the in-layer lens.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the attenuation layer is formed so as to be in contact with the inner lens and to fill a space between the inner lenses.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the color filter is formed in a primary color Bayer array of red, green, and blue above the plurality of intra-layer lenses.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter is formed in a primary color stripe arrangement of red, green, and blue above the plurality of in-layer lenses.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter is formed in a sequential order of complementary color differences of cyan, magenta, yellow, and green above the plurality of intra-layer lenses. .
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の固体撮像装置。 11. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a plurality of microlenses formed above the plurality of color filters so as to correspond to each of the plurality of light receiving units. The solid-state imaging device described in 1.
前記複数の受光部の夫々に対応し、複数色の分光特性のうちのいずれかの分光特性を有するカラーフィルタを選択的に形成する工程と、
前記複数の受光部の夫々に対応して、各受光部の上方、且つ各カラーフィルタの下方に、層内レンズを形成する工程と、
少なくとも一部の光波長域を減衰し、前記層内レンズと同一層内、且つ前記層内レンズ同士の間に減衰層を形成する工程と
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 Forming a plurality of light receiving portions in a matrix on a semiconductor substrate;
A step of selectively forming a color filter corresponding to each of the plurality of light receiving portions and having a spectral characteristic of any one of a plurality of spectral characteristics;
Forming an in-layer lens above each light receiving portion and below each color filter corresponding to each of the plurality of light receiving portions;
And a step of attenuating at least a part of the light wavelength region, and forming an attenuation layer in the same layer as the in-layer lens and between the in-layer lenses.
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein the attenuation layer is formed of the same material as the color filter having spectral characteristics of any one of the spectral characteristics of the plurality of colors.
前記可染性樹脂をパターニングする工程と、
パターニングされた前記可染性樹脂を染色する工程と
を含むことを特徴とする請求項14記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing the solid-state imaging device further includes forming the attenuation layer using a dyeable resin and then selectively forming the color filter.
Patterning the dyeable resin;
The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 14, further comprising: dyeing the patterned dyeable resin.
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein in the step of forming an attenuation layer, the attenuation layer is formed by photolithography using a gray-tone mask.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005005732A JP2006196626A (en) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005005732A JP2006196626A (en) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006196626A true JP2006196626A (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=36802471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005005732A Pending JP2006196626A (en) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006196626A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100784871B1 (en) | 2006-07-31 | 2007-12-14 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating image sensor having inner lens |
JP2010199331A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Sharp Corp | Color filter and method of manufacturing the same, method of manufacturing solid-state imaging element, and electronic information equipment |
US7972891B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-07-05 | Dongbu Hitek Co., Ltd. | Image sensor and method for manufacturing the same |
US9263491B2 (en) | 2013-10-22 | 2016-02-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus, method for manufacturing the same, and camera |
-
2005
- 2005-01-12 JP JP2005005732A patent/JP2006196626A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100784871B1 (en) | 2006-07-31 | 2007-12-14 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating image sensor having inner lens |
US7875488B2 (en) | 2006-07-31 | 2011-01-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating image sensor having inner lens |
US7972891B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-07-05 | Dongbu Hitek Co., Ltd. | Image sensor and method for manufacturing the same |
JP2010199331A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Sharp Corp | Color filter and method of manufacturing the same, method of manufacturing solid-state imaging element, and electronic information equipment |
US9263491B2 (en) | 2013-10-22 | 2016-02-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus, method for manufacturing the same, and camera |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5845856B2 (en) | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device | |
JP4598680B2 (en) | Solid-state imaging device and camera | |
KR20060048083A (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same and camera | |
KR100654143B1 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, camera | |
US7579639B2 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
US7538363B2 (en) | Solid-state imaging device and method for fabricating the same | |
US7535043B2 (en) | Solid-state image sensor, method of manufacturing the same, and camera | |
JP4341700B2 (en) | SOLID-STATE IMAGING DEVICE, COLOR FILTER, CAMERA, AND COLOR FILTER MANUFACTURING METHOD | |
US8339488B2 (en) | Solid-state image pickup device having laminated color filters, manufacturing method thereof, and electronic apparatus incorporating same | |
CN102693997A (en) | Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
JP2006245101A (en) | Imaging apparatus having color filter | |
JP2010272654A (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method thereof | |
JP2010062417A (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same | |
US20050045805A1 (en) | Solid-state image sensor and a manufacturing method thereof | |
WO2014021130A1 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic device | |
JP2006196626A (en) | Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera | |
US7180112B2 (en) | Solid-state imaging apparatus having an upwardly convex color filter layer and method of manufacturing the same | |
US8138467B2 (en) | Color filter array including color filters only of first type and second type, method of fabricating the same, and image pickup device including the same | |
JP5874209B2 (en) | On-chip color filter for color solid-state image sensor | |
JP7423908B2 (en) | solid-state imaging device | |
JP2011165923A (en) | Color solid-state imaging element, and method of manufacturing the same | |
JP2008016635A (en) | Solid-state imaging apparatus and its manufacturing method | |
JP2001223348A (en) | Solid state image sensor | |
JP2008021699A (en) | Solid-state imaging apparatus, its manufacturing method, and camera | |
JP2008193008A (en) | Solid-state imaging device and its manufacturing method |