JP2006295125A - Solid-state imaging apparatus, its manufacturing method and camera - Google Patents

Solid-state imaging apparatus, its manufacturing method and camera Download PDF

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Toshihiro Higuchi
Tomoko Komatsu
敏弘 樋口
智子 駒津
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus having an on chip filter capable of preventing color mixture from an adjacent pixel by oblique light. <P>SOLUTION: A solid-state imaging apparatus comprises a semiconductor substrate 1, a light receiving element 2 formed on a semiconductor substrate in a matrix shape, and a plurality of color filter layers 8a to 8c formed on an upper layer of the light receiving element 2, and a light condensing means formed on the plurality of color filter layers 8a to 8c for condensing light on the light receiving element 2, wherein a gap 9 is formed between the plurality of color filters 8a to 8c, and gas exists in the gap 9. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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前記固体撮像装置を備えたカメラに関する。 The present invention relates to a camera having a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and the solid-state imaging device comprising the color of the on-chip filter.

従来から、光を電荷に変換する光電変換部を有するCCD固体撮像装置およびMOS固体撮像装置などの固体撮像装置は、ビデオカメラおよびデジタルスチルカメラあるい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, solid-state imaging device such as a CCD solid-state imaging device and a MOS solid-state imaging device having a photoelectric conversion unit that converts light into charges have been used in various image input devices such as video cameras and digital still camera or a facsimile .

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。 As these solid-state imaging device, it is also known color solid-state imaging device having a color filter. 従来のカラー固体撮像装置は、例えば、レッド(R)、ブルー(B)およびグリーン(G)の組み合わせからなる原色カラーフィルタ、あるいはシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)およびグリーン(G)の組み合わせからなる補色カラーフィルタを、固体撮像素子に二次元配列された受光素子の受光面に、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した構成を有する。 Conventional color solid-state imaging device, for example, red (R), blue (B) and green combined primary color filter consisting of (G) or cyan (C),, magenta (M), yellow (Y) and green ( the complementary color filter consisting of a combination of G), the light receiving surface of the light receiving elements arranged two-dimensionally on the solid-state imaging device has a configuration laminated in a predetermined pattern so that one color corresponding to a light receiving element. このように、受光素子の受光面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。 Thus, the color filters are laminated on the light receiving surface of the light receiving element is commonly referred to as "on-chip filter."

ところで、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。 Meanwhile, light incident on the light receiving surface of the color solid-state imaging device, not necessarily the vertical and mutually parallel with respect to the light-receiving surface. 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、混色が生じてしまうという問題がある。 Light incident from an oblique direction with respect to the light receiving surface, passes through one color filter obliquely, when incident on the adjacent light receiving element, there is a problem that color mixing occurs.

このような混色の問題を解決するための構造として、フォトダイオード(PD)が配置する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が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a structure for solving such a problem of color mixing, the boundary of the light-receiving pixel region where the photodiode (PD) is arranged in the (pixel boundaries), the color solid-state imaging device 91 provided with the light shielding film 96a~96c black is known (e.g., see Patent Document 1). 図19は、従来のカラー固体撮像装置の構造を模式的に示す断面図である。 19, the structure of a conventional color solid-state imaging device is a cross-sectional view schematically showing. 図19に示すカラー固体撮像装置は、以下の工程を経て製造される。 Color solid-state imaging device shown in FIG. 19 is manufactured through the following steps.

まず、固体撮像素子91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、第1の遮光膜96aを形成する。 First, the pixel boundary on the imaging surface of the solid-state imaging device 91, by staining with a black dye and patterning dyeable resin to a predetermined thickness to form the first light shielding film 96a. 次に、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、第1のカラーフィルタ(R)93を形成する。 Next, a predetermined region of the separation region in the light-shielding film 96a, by staining by patterning a dyeable resin, to form a first color filter (R) 93.

次に、第1の遮光膜96aおよび第1のカラーフィルタ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、第2の遮光膜96bを形成する。 Next, the first light shielding film 96a and the first color filter 93 and the formed light-receiving surface, a transparent dye repellent film 97 is formed, the pixel boundary portion thereon, a dyeable resin given by staining with a black dye is patterned on the film thickness, to form a second light shielding film 96b. 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、第2のカラーフィルタ(G)94を形成する。 Next, a predetermined region of the separation region in the light shielding film 96b, by staining by patterning a dyeable resin, to form a second color filter (G) 94.

さらに、上記と同様にして、透明な防染膜98、第3の遮光膜96c、第3のカラーフィルタ(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 repellent film 98, the third light shielding film 96c, a third with a color filter (B) 95, to form finally a transparent dye repellent film 99 as a protective layer.

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、隣接する受光画素領域(PD部)92へ入射することがない。 Thus, by forming the light shielding film 96A~96c the black pixel boundary portion, for example, light transmitted therethrough obliquely incident to the color filter 95 B is blocked by the light blocking film 96A~96c, It never enters the light-receiving pixel region (PD portion) 92 adjacent. 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。 Thus, it is possible to prevent color mixing by oblique light.

ところで、固体撮像装置は、基板に形成された各受光部上に、平坦化層、カラーフィルタ層および集光レンズ形成層を有している。 Incidentally, the solid-state imaging device, on each light receiving portion formed on the substrate, a planarization layer, and a color filter layer and the condenser lens forming layer. 現在では、集光レンズを形成する方法として、熱フローによって形成する方法またはドライエッチング技術によって転写する方法が使用されている。 At present, as a method of forming a condenser lens, a method of transferring by a method or a dry etching technique to form the heat flow is used.

特許文献2に開示されたレンズ形成技術では、感光性レジストを基板の上面全体に塗布して第1の温度で加熱し、そのレジストを選択的に露光してパターンを形成し、そのパターンを全面露光によって脱色する。 In Patent Document 2 to the disclosed lens formation technique, a photosensitive resist is heated at a first temperature is applied to the entire upper surface of the substrate, forming a pattern using the resist is selectively exposed to the entire surface of the pattern decolorized by exposure. その後、第2の温度で加熱して熱変形によって形状を形成し、第2の温度よりも高い第3の温度で熱硬化させる。 Then heated at a second temperature to form a shape by thermal deformation, thermal curing at a high third temperature than the second temperature. この感光性レジストの屈折率は、空気1に対し1.6程度の値を有している。 The refractive index of the photoresist has a value of about 1.6 to air 1. この感光性レジストからなる集光レンズを用いた場合には、集光レンズを形成しない場合に比べて個々の画素の集光量が増加し、感度がおよそ2倍程度に向上する。 This in the case of using the condensing lens composed of a photosensitive resist, current quantity of each pixel is increased in comparison with the case of not forming the condenser lens, the sensitivity is increased to approximately approximately two-fold. しかし、この方法では、感光性レジストには、光学特性だけではなく、塗布特性、パターンニング特性、熱フロー特性および耐熱性など様々な特性が要求される。 However, in this method, the photosensitive resist, not only the optical properties, coating properties, patterning property, heat flow properties and heat resistance and various properties are required. そのため、材料の選定が容易ではない。 Therefore, it is not easy to select materials. 換言すれば、感光性レジストの選択によっては、プロセスの精度が問われることとなる。 In other words, depending on the choice of the photoresist, so that the accuracy of the process is limited.

一方、特許文献3に開示されたレンズ形成技術では、ポリイミド系の非感光性材料を塗布した後に加熱キュアする。 Meanwhile, in the disclosed lens formation technique in Patent Document 3, heat curing after applying the non-photosensitive material polyimide. その後、非感光性材料の上全体に第1のフォトレジストを塗布し、選択的に露光して第1のフォトレジストのうち電極パッド部の上に位置する部分を除去する。 Thereafter, the first photoresist is coated on the entire top of the non-photosensitive material to remove the portion located on the electrode pad portions of the first photoresist by selective exposure. さらに、その上に第2のフォトレジストを全面に塗布し、第2のフォトレジストを受光部に対応して選択的に除去し、その後に加熱を行うことにより第1の集光レンズ原形を形成する。 Further, the second photoresist is applied to the entire surface thereon, a second photoresist is selectively removed in correspondence to the light receiving portion, forming a first condenser lens original by performing subsequent heating to. 続いて、エッチバックにより第1の集光レンズ原形を第1のフォトレジストに転写して、第2の集光レンズ原型を形成する。 Subsequently, a first condensing lens original is transferred to the first photoresist by etching back to form the second condenser lens prototype. その後、非感光性材料に第2の集光レンズ原型を転写して集光レンズを形成する。 Thereafter, the non-photosensitive material to transfer the second condenser lens prototype form condenser lens. 特許文献2に開示された技術と比較すると、集光レンズとなる材料に求められる特性として、パターンニング特性および熱フロー特性が挙げられないため、材料選択の幅が広がる。 Compared to the technique disclosed in Patent Document 2, as properties required for the material comprising a condenser lens, since not include patterning properties and thermal flow characteristics, the width of material selection is widened.
特開平2−084766号公報 JP-2-084766 discloses 特許第2604890号公報 Patent No. 2604890 Publication 特許第3158466号公報 Patent No. 3158466 Publication

しかしながら、上記特許文献1に開示された構成では、(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。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, (1) Formation of light-shielding film of black, (2) formation of the first color filter, the formation of (3) dye repellent film, (4) the light-shielding film of black formation of, (5) formation of the second color filter, (6) formation of dye repellent film, (7) forming the light-shielding film of black (8) forming a third color filter, (9) a protective layer formation, require multiple steps of. また、固体撮像装置の小型化や多画素化によって各画素寸法が小さくなり、リソグラフィーによって黒色の遮光膜パターンを形成することが困難であるといった不具合もある。 Each pixel size by downsizing and the number of pixels of the solid-state imaging device is reduced, there is a problem such that it is difficult to form the light shielding film pattern of black lithographically.

そこで、本発明の第1の目的は、斜め光による混色を防止することができる微細な画素サイズの固体撮像装置を、より簡単な製造工程によって提供することにある。 Accordingly, a first object of the present invention, a solid-state imaging device of a fine pixel size can prevent color mixing due to the oblique light, to provide by a simpler manufacturing process.

一方、特許文献3に開示された技術では、基板上に塗布する非感光性材料を溶剤で希釈する必要があり、材料の保存安定性が悪いという不具合が生じる。 On the other hand, the disclosed in Patent Document 3 technologies, it is necessary to dilute the non-photosensitive material to be applied to the substrate with a solvent, a problem of poor storage stability of the material occurs. また、溶剤で希釈するために、非感光性材料の電子密度が低下し屈折率が下がるという問題がある。 In order to dilute with a solvent, a non-electron density of the photosensitive material is a problem that reduced refractive index decreases.

そこで、本発明の第2の目的は、固体撮像素子における集光レンズの製造方法において、保存安定性の高い高屈折率のレンズを容易に形成することにある。 Therefore, a second object of the present invention is the manufacturing method of the condenser lens in the solid-state imaging device is to easily form a high storage stability high refractive index lenses.

本発明の第1態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には気体が存在している。 The solid-state imaging device of the first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, is formed on an upper layer of the light receiving element, a plurality of color filter layers that are separated from each other by a gap When formed on an upper layer of the plurality of color filter layers, wherein a light receiving element and the solid-state imaging device and a focusing means for focusing said the gap is present a gas.

本発明の第1態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと空気の屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 According to the solid-state imaging device of the first aspect of the present invention, since the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter by the difference in refractive index between the color filter and air, to increase the utilization efficiency of light can. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 本発明の第1態様の固体撮像装置では、従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 In the solid-state imaging device of the first aspect of the present invention, since the conventional no need to pattern width to form a thin black staining pattern as, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明の第2態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には、前記複数のカラーフィルタよりも光に対する屈折率が低い材質が充填されている。 Solid-state imaging device of the second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, is formed on an upper layer of the light receiving element, a plurality of color filter layers that are separated from each other by a gap When formed on an upper layer of the plurality of color filter layers, wherein a light receiving element and the solid-state imaging device and a focusing means for focusing, wherein the gap, with respect to the light than the plurality of color filters low refractive index material is filled.

本発明の第2態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと低屈折率層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 According to the solid-state imaging device of the second aspect of the present invention, since the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter by the refractive index difference between the color filter and the low refractive index layer, use of light it is possible to increase the efficiency. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 本発明の第2態様の固体撮像装置によれば、従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 According to the solid-state imaging device of the second aspect of the present invention, in order pattern width as in the prior art is not necessary to form a thin black staining pattern, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明の第3態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には有機顔料層が充填されている。 The solid-state imaging device of the third aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, is formed on an upper layer of the light receiving element, a plurality of color filter layers that are separated from each other by a gap When formed on an upper layer of the plurality of color filter layers, the light-receiving element a solid-state imaging device comprising a condensing means for condensing the organic pigment layer is filled into the gap.

本発明の第3態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと有機顔料層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 According to the solid-state imaging device of the third aspect of the present invention, for reflecting oblique light incident on the color filter of a pixel is the difference in refractive index between the color filter and an organic pigment layer on the wall surface of the color filter, the light use efficiency of it can be increased. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 For the pattern width as in the prior art is not necessary to form a thin black staining pattern, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記半導体基板はチップの一部であって、前記チップの中央部では前記隙間の側面は上記半導体基板の上面に対して垂直であって、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間の側面は前記半導体基板の上面に対する垂直方向から傾いていてもよい。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, the semiconductor substrate is part of a chip, the side surface of the gap in the central portion of the chip is a perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate in the part located outside the said central portion of said chip, the side surface of the gap may be inclined from the direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate. この場合には、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In this case, it is possible to correct the deviation of the light reflected from the color filter at the periphery of the chip, it is possible to prevent shading at the edges of the output image.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記半導体基板はチップの一部であって、前記受光素子は複数設けられ、前記チップの中央部では、前記隙間が、隣接する前記受光素子の境界の上方(半導体基板の上面に対する垂直方向を上下方向とした場合の上方)に形成されており、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間は、隣接する前記受光素子の境界の上方からずれた位置に形成されていてもよい。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, the semiconductor substrate is part of a chip, the light receiving element is provided in plurality, the central portion of the chip, the gap, the adjacent light receiving is formed on the (upper in the case of the vertical direction as a vertical direction with respect to the upper surface of the semiconductor substrate) boundary of the upper element, the part located outside the said central portion of said chip, said gap adjacent it may be formed at a position displaced from the upper boundary of the light receiving element. この場合には、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In this case, it is possible to correct the deviation of the light reflected from the color filter at the periphery of the chip, it is possible to prevent shading at the edges of the output image.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記隙間は、上に向かって幅が狭くなる形状を有していてもよい。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, the gap may have a shape that widths upward becomes narrow. この場合には、隣接するレンズから斜めに入射された光がカラーフィルタの上部を通過する場合に、隣接するカラーとの混色が発生しにくくなり、かつ光の利用効率が高くなる。 In this case, when the light incident obliquely from adjacent lens passes the top of the color filter, color mixing between adjacent color hardly occurs, and light use efficiency is high.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記カラーフィルタの下面上に形成された下地膜をさらに備え、前記隙間は、前記下地膜にも形成されていてもよい。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention further comprises a base film formed on a lower surface of the color filter, the gap may also be formed on the base film.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記カラーフィルタの上面上に形成された平坦化膜をさらに備え、前記隙間は、前記平坦化膜にも形成されていてもよい。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, further comprising a top surface planarization layer formed on the color filter, the gap, the may also be formed on the planarizing film.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置を備えたカメラでは、混色が防止される。 In the camera having a solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, color mixing is prevented. そのため、画質の優れたディジタルカメラを低コストで実現することができる。 Therefore, it is possible to realize excellent digital camera image quality at low cost.

本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置において、前記カラーフィルタ層は、例えば、原色ベイヤ配列のカラーフィルタ、原色ストライプ配列のカラーフィルタまたは補色のカラーフィルタで構成することができる。 In the solid-state imaging device of the first to third aspect of the present invention, the color filter layer, for example, it can be composed of color filters or complementary color filters of the color filter, the primary color stripe arrangement of Bayer pattern.

本発明の第1態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(d)とを備える。 Manufacturing method of the first aspect of the solid-state imaging device of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate, an upper layer in the color filter forming layer of the light receiving element forming to step and (a), the photosensitive resin layer is formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer, the groove-like to the photosensitive resin layer and (b) forming a pattern, by forming the grooves of the photosensitive resin layer on the color filter formation film by etching as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c) , the upper layer of the plurality of color filter layers, and a (d) forming a condensing unit.

本発明の第1態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと空気の屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of the first aspect of the present invention, since the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter by the difference in refractive index between the color filter and air, light utilization efficiency it can be increased. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 For the pattern width as in the prior art is not necessary to form a thin black staining pattern, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明における第1態様の製造方法において、前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(e)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(f)とをさらに備え、前記工程(c)の後であって前記工程(d)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(g)をさらに備え、前記工程(d)では、前記シートの上に前記集光手段を形成してもよい。 In the manufacturing method of the first aspect of the present invention, before the step (a), the and (e) forming the light receiving element in said semiconductor substrate, a planarization film on the semiconductor substrate and the light receiving element further comprising the step (f) of forming, the prior even after the step (c) of the step (d), put a sheet of an organic material over said plurality of color filter layer step (g) further comprising a, in the step (d), the focusing means may be formed on the sheet.

本発明における第2態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記溝内に、前記複数のカラーフィルタ層よりも光に対する屈折率の低い低屈折率層を形成する工程(d)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工 Method for manufacturing a solid-state imaging device of the second aspect of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate, an upper layer in the color filter forming layer of the light receiving element forming to step and (a), the photosensitive resin layer is formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer, the groove-like to the photosensitive resin layer and (b) forming a pattern, by forming the grooves of the photosensitive resin layer on the color filter formation film by etching as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c) , in the groove, and (d) forming a low refractive index and low refractive index layer for said plurality of light than the color filter layer, the upper layer of the plurality of color filter layers to form a condensing means Engineering (e)とを備えることを特徴とする。 Characterized in that it comprises a (e).

本発明の第2態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと低屈折率層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of the second aspect of the present invention, for reflecting on the wall surface of the color filter oblique light incident on the color filter of a pixel is the difference in refractive index between the color filter and the low refractive index layer, it is possible to enhance the utilization efficiency of light. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 For the pattern width as in the prior art is not necessary to form a thin black staining pattern, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明の第3態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記溝内に、有機顔料を蒸着する工程(d)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(e)とを備えることを特徴とする。 Manufacturing method of the third aspect of the solid-state imaging device of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate, an upper layer in the color filter forming layer of the light receiving element forming to step and (a), the photosensitive resin layer is formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer, the groove-like to the photosensitive resin layer and (b) forming a pattern, by forming the grooves of the photosensitive resin layer on the color filter formation film by etching as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c) , in the groove, the step of depositing an organic pigment (d), the upper layer of the plurality of color filter layers, characterized in that it comprises a step (e) to form the focusing means.

本発明の第3態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと有機顔料層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of the third aspect of the present invention, for reflecting oblique light incident on the color filter of a pixel is the difference in refractive index between the color filter and an organic pigment layer on the wall surface of the color filter, light it is possible to enhance the utilization efficiency of. また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。 Further, by the oblique light incident on the color filter of a pixel is refracted at the wall surface of the color filter, it is possible to prevent the entry into the adjacent light receiving elements. これにより、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。 Thus, it is possible to prevent color mixing from adjacent pixels by oblique light. 従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 For the pattern width as in the prior art is not necessary to form a thin black staining pattern, it is possible to provide even a fine pixel size. また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 Further, since there is no need to form a narrow black shielding film of the pattern width as in the conventional solid-state imaging device, it is possible to miniaturization of the pixel size.

本発明の第3態様の製造方法において、前記工程(d)では、単色または複数色の前記有機顔料を蒸着させてもよい。 In the manufacturing method of the third aspect of the present invention, In the step (d), it may be deposited the organic pigment of a single color or multiple colors.

本発明の第2態様および第3態様の固体撮像装置の製造方法において、前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(f)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(g)とをさらに備え、前記工程(d)の後であって前記工程(e)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(h)をさらに備え、前記工程(e)では、前記シートの上に前記集光手段を形成してもよい。 The method of manufacturing a solid-state imaging device of the second aspect and third aspect of the present invention, before the step (a), the and (f) forming the light receiving element in said semiconductor substrate, said semiconductor substrate and said light receiving further comprising the step (g) forming a planarizing film on the element, before the step (e) even after the step (d), an organic material over said plurality of color filter layers in consisting sheet further comprising a step (h) to stick, said step (e), the focusing means may be formed on the sheet.

本発明における第4態様の固体撮像装置の製造方法は、集光レンズを有するイメージセンサーの製造方法であって、複数の受光素子が形成された基板上に、シート状材料を貼る工程(a)と、前記シート状材料の上に、レンズ形状レジストを形成する工程(b)と、エッチングによって前記レンズ形状レジストの形状を前記シート状材料に転写することにより、前記集光レンズを形成する工程(c)とを備える。 Method for manufacturing a solid-state imaging device of the fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an image sensor having a condensing lens, put on a substrate having a plurality of light receiving elements are formed, a sheet-like material step (a) If, on the sheet material, (b) forming a lens shape resist, by transferring the shape of the lens-shaped resist to the sheet material by etching, the step of forming the condenser lenses ( equipped with a c) and.

本発明の第4態様の製造方法によると、集光レンズをシート状材料から形成するため、従来のように、集光レンズの材料を溶剤希釈してワニス状にする必要がない。 According to the manufacturing method of the fourth aspect of the present invention, in order to form a condenser lens from a sheet-like material, as in the prior art, it is not necessary to be a solvent diluted varnish material of the condenser lens. そのため、集光レンズの保存安定性を向上することができる。 Therefore, it is possible to improve the storage stability of the condenser lens. さらに、集光レンズの電子密度が低下し屈折率が下がることも防止することができる。 Furthermore, it is also possible to prevent the electron density decreases the refractive index of the condenser lens is lowered.

本発明の第4態様の製造方法において、前記シート状材料の屈折率は1.6以上であることが好ましい。 In the manufacturing method of the fourth aspect of the present invention, the refractive index of said sheet-like material is preferably 1.6 or more. この場合には、イメージセンサにおける個々の画素の集光量を効果的に増加させることができる。 In this case, it is possible to increase the current amount of each pixel in the image sensor effectively. これにより、イメージセンサの感度を向上させることができる。 Thus, it is possible to improve the sensitivity of the image sensor.

本発明の第4態様の製造方法において、屈折率が高いシート状材料には、具体的な例として、カルボジイミド基を含む材料が挙げられる。 In the manufacturing method of the fourth aspect of the present invention, the high refractive index sheet materials, specific examples include materials containing carbodiimide groups. または、ポリイミド樹脂またはフェノール樹脂といった熱硬化型樹脂が挙げられる。 Or include thermosetting resins such as polyimide resin or phenol resin.

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、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 According to the present invention, the solid-state imaging device having a capable of preventing on-chip filter color mixing from adjacent pixels by oblique light, it is possible to provide even a fine pixel size.

(第1の実施形態) (First Embodiment)
本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。 A solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention will be described below. なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図1は、第1の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 1 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to the first embodiment. 図1に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。 1, the solid-state imaging device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a plurality of the light receiving portion 2 formed in a matrix on the semiconductor substrate 1, the light receiving section 2 to each other in the top of the semiconductor substrate 1 and a transfer electrode 3 provided in a region located between the.

転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。 Transfer electrodes 3 are provided on the semiconductor substrate 1 through the insulating film 4. 転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。 The upper surface of the transfer electrodes 3 and the insulating film 4, the light shielding film 5 to prevent the light incident to the transfer electrodes 3 are formed. 受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。 On the light receiving portion 2 and the light shielding film 5, in order to planarize the predetermined value or less a level difference between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3, high transparency flat film 6 transmittance optically is formed. その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。 The film that can be used for the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2, or polyimides resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and phenolic resin or a silicone resin.

透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。 On top of the transparent flat film 6 color filter under layer 7 is formed, the color filters 8a is formed on the color filter base film 7, 8b, 8c are formed. カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9があり、カラーフィルタ8a、8b、8cは互いに離間している。 Color filters 8a, 8b, between the respective 8c there is a gap 9 are spaced color filters 8a, 8b, 8c each other.

カラーフィルタ8a、8b、8cおよび隙間9の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。 Color filters 8a, 8b, on the 8c and the gap 9 is formed with a planarization film 10 made of acrylic resin. 平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。 On the planarization layer 10 is aligned with each of the light receiving section 2, the micro lens 11 for condensing the incident light on the light receiving portion 2 is formed.

本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。 When oblique light a is incident on the micro lens 11 of the present embodiment, it passes through the color filter 8a for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the sidewalls of the color filters 8a (the boundary between the color filters 8a and gaps 9), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8a. そのため、光の利用効率を高めることができる。 Therefore, it is possible to enhance the utilization efficiency of light. また、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Also, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filters 8a also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

図2は、第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 2 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a modification of the first embodiment. 図2に示すように、隙間9は、上に向かって幅が狭くなる三角形状の断面を有していてもよい。 As shown in FIG. 2, the gap 9 may have a triangular cross-section width upward becomes narrow.

(第2の実施形態) (Second Embodiment)
本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。 A solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention will be described below. なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図3は、第2の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 3 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a second embodiment. 図3に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。 As shown in FIG. 3, the solid-state imaging device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a plurality of the light receiving portion 2 formed in a matrix on the semiconductor substrate 1, the light receiving section 2 to each other in the top of the semiconductor substrate 1 and a transfer electrode 3 provided in a region located between the.

転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。 Transfer electrodes 3 are provided on the semiconductor substrate 1 through the insulating film 4. 転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。 The upper surface of the transfer electrodes 3 and the insulating film 4, the light shielding film 5 to prevent the light incident to the transfer electrodes 3 are formed. 受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。 On the light receiving portion 2 and the light shielding film 5, in order to planarize the predetermined value or less a level difference between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3, high transparency flat film 6 transmittance optically is formed. その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。 The film that can be used for the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2, or polyimides resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and phenolic resin or a silicone resin.

透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。 On top of the transparent flat film 6 color filter under layer 7 is formed, the color filters 8a is formed on the color filter base film 7, 8b, 8c are formed. カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には、光の屈折率がカラーフィルタよりも低い低屈折率層12が形成されている。 Color filters 8a, 8b, between the respective 8c, the refractive index of the optical low-refractive index layer 12 is formed lower than the color filter.

カラーフィルタ8a、8b、8cおよび低屈折率層12の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。 Color filters 8a, 8b, on the 8c and low refractive index layer 12 is formed planarization film 10 made of acrylic resin. 平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。 On the planarization layer 10 is aligned with each of the light receiving section 2, the micro lens 11 for condensing the incident light on the light receiving portion 2 is formed.

本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。 When oblique light a is incident on the micro lens 11 of the present embodiment, it passes through the color filter 8a for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと低屈折率層12との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the side wall of the color filters 8a (the boundary between the color filters 8a and the low refractive index layer 12), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8a. または、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Or, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filters 8a also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

(第3の実施形態) (Third Embodiment)
本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。 A solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention will be described below. なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図4は、第3の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 4 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a third embodiment. 図4に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。 As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a plurality of the light receiving portion 2 formed in a matrix on the semiconductor substrate 1, the light receiving section 2 to each other in the top of the semiconductor substrate 1 and a transfer electrode 3 provided in a region located between the.

転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。 Transfer electrodes 3 are provided on the semiconductor substrate 1 through the insulating film 4. 転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。 The upper surface of the transfer electrodes 3 and the insulating film 4, the light shielding film 5 to prevent the light incident to the transfer electrodes 3 are formed. 受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。 On the light receiving portion 2 and the light shielding film 5, in order to planarize the predetermined value or less a level difference between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3, high transparency flat film 6 transmittance optically is formed. その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。 The film that can be used for the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2, or polyimides resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and phenolic resin or a silicone resin.

透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。 On top of the transparent flat film 6 color filter under layer 7 is formed, the color filters 8a is formed on the color filter base film 7, 8b, 8c are formed. カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には有機顔料層13が形成されている。 Color filters 8a, 8b, the organic pigment layer 13 is formed between each 8c.

カラーフィルタ8a、8b、8cおよび有機顔料層13の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。 Color filters 8a, 8b, on the 8c and organic pigment layer 13 is formed planarization film 10 made of acrylic resin. 平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。 On the planarization layer 10 is aligned with each of the light receiving section 2, the micro lens 11 for condensing the incident light on the light receiving portion 2 is formed.

本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。 When oblique light a is incident on the micro lens 11 of the present embodiment, it passes through the color filter 8a for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと有機顔料層13との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the sidewalls of the color filters 8a (the boundary between the color filters 8a and the organic pigment layer 13), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8a. または、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Or, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filters 8a also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

(第4の実施形態) (Fourth Embodiment)
本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。 A solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention will be described below. なお、ここではCCD固体撮像装置を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図5は、第4の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 5 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment. 図5に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。 As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a plurality of the light receiving portion 2 formed in a matrix on the semiconductor substrate 1, the light receiving section 2 to each other in the top of the semiconductor substrate 1 and a transfer electrode 3 provided in a region located between the.

転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。 Transfer electrodes 3 are provided on the semiconductor substrate 1 through the insulating film 4. 転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。 The upper surface of the transfer electrodes 3 and the insulating film 4, the light shielding film 5 to prevent the light incident to the transfer electrodes 3 are formed. 受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。 On the light receiving portion 2 and the light shielding film 5, in order to planarize the predetermined value or less a level difference between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3, high transparency flat film 6 transmittance optically is formed. その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。 The film that can be used for the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2, or polyimides resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and phenolic resin or a silicone resin.

透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。 On top of the transparent flat film 6 color filter under layer 7 is formed, the color filters 8a is formed on the color filter base film 7, 8b, 8c are formed. カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9が形成されている。 Color filters 8a, 8b, the gap 9 is formed between each 8c. 1つのチップ内では、中央から離れるにしたがって、カラーフィルタ8a、8b、8cへ入射する光の入射角が大きくなる。 Within one chip, the distance from the center, the color filter 8a, 8b, the incident angle of light incident to 8c increases. そのため、チップ中央から離れたチップ周辺部では、レンズ11と受光部2の中心は、チップ中央側にずれて形成されている。 Therefore, in the periphery of the chip away from the chip center, the center of the lens 11 and the light receiving portion 2 is formed deviated to the chip central side. それに対応するために、本実施形態では、チップの中央から離れるにしたがって、隙間9の側壁の傾きを大きくしている。 To accommodate this, in the present embodiment, the distance from the center of the chip, which increases the inclination of the side wall of the gap 9.

カラーフィルタ8a、8b、8cおよび隙間9の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。 Color filters 8a, 8b, on the 8c and the gap 9 is formed with a planarization film 10 made of acrylic resin. 平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。 On the planarization layer 10 is aligned with each of the light receiving section 2, the micro lens 11 for condensing the incident light on the light receiving portion 2 is formed.

本実施形態では、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In the present embodiment, it is possible to correct the deviation of the light reflected from the color filter at the periphery of the chip, it is possible to prevent shading at the edges of the output image.

(第5の実施形態) (Fifth Embodiment)
本発明の第5の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。 A solid-state imaging device according to a fifth embodiment of the present invention will be described below. なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図6は、第5の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 6 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a fifth embodiment. 図6に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。 As shown in FIG. 6, the solid-state imaging device of this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a plurality of the light receiving portion 2 formed in a matrix on the semiconductor substrate 1, the light receiving section 2 to each other in the top of the semiconductor substrate 1 and a transfer electrode 3 provided in a region located between the.

転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。 Transfer electrodes 3 are provided on the semiconductor substrate 1 through the insulating film 4. 転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。 The upper surface of the transfer electrodes 3 and the insulating film 4, the light shielding film 5 to prevent the light incident to the transfer electrodes 3 are formed. 受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。 On the light receiving portion 2 and the light shielding film 5, in order to planarize the predetermined value or less a level difference between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3, high transparency flat film 6 transmittance optically is formed. その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。 The film that can be used for the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2, or polyimides resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and phenolic resin or a silicone resin.

透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。 On top of the transparent flat film 6 color filter under layer 7 is formed, the color filters 8a is formed on the color filter base film 7, 8b, 8c are formed. カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9が形成されている。 Color filters 8a, 8b, the gap 9 is formed between each 8c. 1つのチップ内では、中央から離れるにしたがって、カラーフィルタ8a、8b、8cへ入射する光の入射角が大きくなる。 Within one chip, the distance from the center, the color filter 8a, 8b, the incident angle of light incident to 8c increases. そのため、チップ中央から離れた周辺部では、レンズ11と受光部2の中心は、チップ中央側にずれて形成されている。 Therefore, in the peripheral portion away from the chip center, the center of the lens 11 and the light receiving portion 2 is formed deviated to the chip central side. それに対応するために、本実施形態では、チップの中央から離れるにしたがって隙間9の中心を内側にずらして形成している。 To accommodate this, in the present embodiment, it is formed by shifting the center of the gap 9 inside the distance from the center of the chip.

本実施形態では、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In the present embodiment, it is possible to correct the deviation of the light reflected from the color filter at the periphery of the chip, it is possible to prevent shading at the edges of the output image.

(第6の実施形態) (Sixth Embodiment)
次に、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。 It will now be described solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Figure 7 is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention.

図7に示すように、本実施形態の固体撮像装置では、隙間9が、カラーフィルタ8a〜8cの間だけでなく、平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7にも形成されている。 As shown in FIG. 7, the solid-state imaging device of the present embodiment, the gap 9, not only between the color filters 8a to 8c, are also formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. それ以外の構成は、第1の実施形態で述べたのと同じであるので、その説明を省略する。 Since other configuration is the same as described in the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態の構成では、隙間9の形成される領域が多くなるので、より多くの光を反射させることができる。 In the configuration of this embodiment, since the region formed of the gap 9 increases, can reflect more light. これにより、より確実に、光を受光部2に入射させることができる。 Thus, more reliably, it is possible to input the light to the light receiving portion 2.

なお、図7には、図1に示す構造における隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7にも形成されている場合を示した。 Incidentally, in FIG. 7 shows the case where the gap 9 in the structure shown in FIG. 1 is also formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. しかしながら、図2〜図6に示す構造における隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 However, the gap 9 in the structure shown in FIGS. 2-6 may be formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. 具体的に説明すると、図2に示す構造においては、三角形の断面を有する隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 Specifically, in the structure shown in FIG. 2, the gap 9 having a triangular cross-section may be formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. 図3に示す構造においては、低屈折率層12が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 In the structure shown in FIG. 3, the low refractive index layer 12 may be formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. 図4に示す構造においては、有機顔料層13が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 In the structure shown in FIG. 4, the organic pigment layer 13 may be formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7. 図5に示す構造においては、側壁の傾いた隙間9が平坦化層10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 In the structure shown in FIG. 5, the gap 9 which is inclined with side walls may be formed on the planarizing layer 10 and the color filter base film 7. 図6に示す構造においても、隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。 Also in the structure shown in FIG. 6, the gap 9 may be formed on the planarization film 10 and the color filter base film 7.

(第7の実施形態) (Seventh Embodiment)
本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。 A method for manufacturing the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention will be described below. なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the case of manufacturing a CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図8(a)〜図11(b)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 Figure 8 (a) ~ FIG. 11 (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention. なお、本実施形態の製造方法は、第1の実施形態における固体撮像装置を製造する方法である。 The manufacturing method of this embodiment is a method of manufacturing a solid-state imaging device in the first embodiment.

本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、まず図8(a)に示す工程で、半導体基板1の上に、複数の受光部2をマトリクス状に配列させて形成し、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に転送電極3を形成する。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device in the present embodiment, first, in the step shown in FIG. 8 (a), on the semiconductor substrate 1, a plurality of light receiving portions 2 formed by arranging in a matrix, on the semiconductor substrate 1 forming a transfer electrode 3 in a region located between the adjacent light receiving section 2 in. そして、転送電極3の上に、転送電極3へ光が入射するのを阻止するための遮光膜5を形成する。 Then, on the transfer electrode 3, the light to the transfer electrodes 3 to form a light shielding film 5 for preventing the incident. 続いて、受光部2と転送電極3とにより生じる段差を一定値以下に平坦化するために、これらの上に透明平坦膜6を形成する。 Subsequently, in order to flatten the predetermined value or less a step formed by the light receiving section 2 and the transfer electrodes 3, to form a transparent flat film 6 on these. 透明平坦膜6としては、光学的に透過率の高い材料であるBPSGまたはSiO 2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などを用いる。 As the transparent flat film 6, an inorganic film such as BPSG or SiO 2 is a high transmittance optically material, or polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, a phenol resin or a silicone resin. 透明平坦膜6として樹脂を用いた場合には、基板上に膜厚0.5〜5μmの樹脂を塗布した後に、180〜250℃の温度で2〜5minの条件で熱硬化を行えばよい。 When using a resin transparent as a flat film 6, after applying the resin having a thickness of 0.5~5μm on the substrate, it may be performed thermally cured at conditions 2~5min at a temperature of 180 to 250 ° C..

次に、透明平坦膜6の上に透明樹脂(図示せず)を塗布し、180〜250℃の温度で2〜5minの条件で熱硬化を行うことにより、膜厚0.05μm〜0.3μmのカラーフィルタ下地膜7を形成する。 Next, a transparent resin (not shown) is coated on the transparent planarization film 6, by performing thermal curing under conditions of 2~5min at a temperature of 180 to 250 ° C., the thickness 0.05μm~0.3μm forming a color filter under film 7. カラーフィルタ下地膜7としては、その上に形成するカラーフィルタ8a、8b、8c(図8(b)等に示す)と密着性が高く、現像残渣が生じず相性のよい、光学的な透過率の高い透明樹脂を用いる。 The color filter base film 7, the color filters 8a formed thereon, 8b, 8c (FIG. 8 (b), etc. are shown) and high adhesiveness, good development residues are congenial not occur, the optical transmittance using a high-transparent resin.

次に、図8(b)に示す工程で、カラーフィルタ下地膜7の上全体に、ネガ型顔料レジスト(図示せず)を塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 8 (b), it is applied to the entire top of the color filter base film 7, negative pigment resist (not shown). この塗布は、3〜5ccのレジストをスピンナーメイン回転1500〜3000rpmで30秒間供給することにより行う。 The coating is carried out by supplying 30 seconds resist 3~5cc a spinner main rotation 1500~3000Rpm. レジストを塗布した後、80〜100℃の温度で30〜80秒のプリベークを行う。 After a resist is applied, prebaked for 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C.. その後、フォトマスク(図示せず)を用いて紫外線(i線)照射を行うことにより、レジストを選択的に露光する。 Thereafter, by performing the UV (i-ray) irradiation using a photomask (not shown), selectively exposing the resist. その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像し、180℃〜250℃の温度で2〜5minのポストベークを行うことにより、レジストを熱硬化させる。 Thereafter, it developed using aqueous alkaline developer, and then post-baking 2~5min at a temperature of 180 ° C. to 250 DEG ° C., the resist is thermally cured. これにより、レジストからなる第1カラーフィルタ8aを形成する。 Thereby forming a first color filter 8a made of a resist. 同様の方法を行うことにより、第2カラーフィルタ8b、第3カラーフィルタ8cを形成する。 By performing a similar method, the second color filter 8b, to form a third color filter 8c.

次に、図8(c)に示す工程で、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cの上に、膜厚1.0〜5.0μmのポジ型感光性樹脂(図示せず)を塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 8 (c), on the first to third color filter 8a to 8c, the thickness 1.0~5.0μm positive photosensitive resin (not shown) applied to. この塗布は、レジストを、メイン回転1500〜3000rpmで30秒の間供給することにより行う。 This coating, the resist is carried out by supplying for 30 seconds in the main rotation 1500~3000Rpm. その後、80〜100℃の温度で30〜80秒のプリベークを行う。 Thereafter, prebaking of 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C.. その後、フォトマスク(図示せず)を用いて紫外線(i線)照射を行うことにより、レジストを選択的に露光する。 Thereafter, by performing the UV (i-ray) irradiation using a photomask (not shown), selectively exposing the resist. その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像することにより、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cのそれぞれの境界に位置する部分を開口するパターン14を形成する。 Thereafter, development was carried out using a water-soluble alkaline developer to form a pattern 14 for opening the portion positioned in each of the boundary of the first to third color filter 8a to 8c. その後、パターン14の上からCF 4とO 2の混合ガス等でドライエッチングを行うことにより、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cの間に隙間9を形成する。 Thereafter, by dry etching with mixed gas of CF 4 and O 2 from the top of pattern 14, forms a gap 9 between the first to third color filter 8a to 8c.

その後、図9(a)に示す工程で、メチルブチルケトンなどの溶剤を用いることにより、カラーフィルタ8a、8b、8cの上に残ったパターン14を除去する。 Then, in the step shown in FIG. 9 (a), by using a solvent such as methyl butyl ketone, color filters 8a, 8b, the remaining pattern 14 on the 8c it is removed.

次に、図9(b)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cの上に、平坦化膜10を形成した後、その上に膜厚0.5〜2.0μmの高屈折率シート材料(図示せず)を貼り、180℃〜250℃の温度で2〜5分間の熱硬化を行うことにより、マイクロレンズ11を形成する。 Next, in the step shown in FIG. 9 (b), color filters 8a, 8b, on the 8c, after the formation of the planarizing film 10, a high refractive index of the film thickness 0.5~2.0μm thereon sheet bonding the material (not shown), by thermal curing of 2-5 minutes at a temperature of 180 ° C. to 250 DEG ° C., to form the microlens 11. なお、高屈折率シート材料としては、カルボジイミド基を含むシートを用いてもよいし、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化型シートを用いてもよい。 As the high refractive index sheet material, it may be used a sheet containing carbodiimide groups, may be used thermosetting sheet such as polyimide resin or phenol resin.

次に、図10(a)に示す工程で、ノボラック樹脂をメイン回転1500〜3000rpmを30秒間供給することによりウェハ全面に塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 10 (a), it is coated on the entire surface of the wafer by a novolak resin supply main rotation 1500~3000Rpm 30 seconds. その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行い、膜厚0.5μm〜2.0μmのレンズ原型層15を形成する。 Thereafter, prebaking 30-80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C., to form the lens prototype layer 15 having a thickness of 0.5Myuemu~2.0Myuemu. フォトマスク16の上から紫外線(i線)照射を行うことにより、レンズ原型層15に対して選択的な露光を行う。 By performing ultraviolet (i-ray) irradiation from above the photomask 16, performing selective exposure the lens prototype layer 15.

次に、図10(b)に示す工程で、水溶性アルカリ現像液を用いて現像することにより、レンズ原型層15にパターンを形成する。 Next, in the step shown in FIG. 10 (b), a development process was performed by using a water-soluble alkaline developer to form a pattern on the lens prototype layer 15.

次に、図11(a)に示す工程で、135℃〜200℃の温度で2〜5分のベークを行うことにより、ノボラック樹脂の表面張力を利用して、レンズ原型層15の表面を凸レンズ状の曲面にする。 Next, the convex lens in the step shown in FIG. 11 (a), by performing the baking of 2-5 minutes at a temperature of 135 ° C. to 200 DEG ° C., utilizing the surface tension of the novolak resin, the surface of the lens prototype layer 15 to Jo of the curved surface.

次に、図11(b)に示す工程で、ドライエッチングによるエッチバックを行うことにより、レンズ原型層15の形状をマイクロレンズ11に転写する。 Next, in the step shown in FIG. 11 (b), by etching back by dry etching, transferring the shape of the lens prototype layer 15 to the microlens 11. このドライエッチングは、レンズ原型層15とマイクロレンズ11とのエッチング速度がほぼ等しくなるような条件で行われ、例えば、CF 4とO 2の混合ガスで行われる。 This dry etching, the etching rate of the lens prototype layer 15 and a microlens 11 is made in substantially equal conditions, for example, it carried out in a mixed gas of CF 4 and O 2. また、このドライエッチングの際に、CF系デポ物をマイクロレンズ11の側面に堆積させることによって、転写されたマイクロレンズ11のレンズギャップをレンズ原型層15のレンズギャップよりも小さくする。 At the time of the dry etching, by depositing a CF-based deposits on the side surface of the microlens 11 is smaller than the lens gap of the lens prototype layer 15 of the lens gap of the micro lenses 11 that have been transferred.

本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of this embodiment, when the oblique light a is incident on the micro lens 11, passes through the color filter 8b for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the side wall of the color filter 8b (a boundary between the color filter 8b and the gap 9), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8b. または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Or, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filter 8b also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。 Further, without increasing the cell size, it is possible to enlarge the installation area of ​​the microlens to the maximum.

(第8の実施形態) (Eighth Embodiment)
本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。 A method for manufacturing the solid-state imaging device according to an eighth embodiment of the present invention will be described below. なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the case of manufacturing a CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図12(a)〜(c)は、本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 Figure 12 (a) ~ (c) are sectional views showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to an eighth embodiment of the present invention. なお、本実施形態の製造方法は、第2の実施形態における固体撮像装置を製造する方法である。 The manufacturing method of this embodiment is a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.

本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、第7の実施形態において説明した図8(a)〜8(c)に示す工程と同様の工程を行う。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device in the present embodiment, a step similar to the step shown in FIG. 8 described in the embodiments of the 7 (a) ~8 (c). そして、図8(c)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cの間に隙間9を形成した後に、図12(a)に示す工程で、スピンコート法によって隙間9内にフッ素系樹脂からなる低屈折率層12を塗布して、熱硬化を行う。 Then, in the step shown in FIG. 8 (c), the color filter 8a, 8b, after forming the gap 9 between the 8c, in the step shown in FIG. 12 (a), fluorine-based resin into the gap 9 by spin coating a low refractive index layer 12 made by applying, by thermal curing.

次に、図12(b)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cおよび低屈折率層12の上にアクリル樹脂(図示せず)を塗布し、熱によって硬化することにより、平坦化膜10を形成する。 Next, in the step shown in FIG. 12 (b), color filters 8a, 8b, coated with acrylic resin (not shown) on the 8c and low refractive index layer 12, by curing by heat, the planarization film 10 to form a.

次に、図12(c)に示す工程で、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂といった樹脂(図示せず)を、メイン回転1500〜3000rpmで30秒間供給することにより、ウェハ全面に塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 12 (c), a novolac resin, a resin (not shown) such as polyimide resin or acrylic resin, by supplying 30 seconds in the main rotation 1500~3000Rpm, applied to the entire surface of the wafer. その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。 Thereafter, prebaking of 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C.. その後、フォトマスク(図示せず)の上から紫外線(i線)を照射することにより選択的な露光を行う。 Thereafter, the selective exposure by irradiating ultraviolet light (i-line) from above the photomask (not shown). その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行い、さらに、135℃〜200℃の温度で2〜5分間のベークを行う。 Thereafter, development is performed using an aqueous alkaline developer, further, it is baked for 2-5 minutes at a temperature of 135 ° C. to 200 DEG ° C.. これにより、ノボラック樹脂の表面張力を利用して、凸レンズ形状の表面を有するレンズ11を形成する。 Thus, by utilizing the surface tension of the novolac resin to form a lens 11 having a surface of convex lens shape.

本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of this embodiment, when the oblique light a is incident on the micro lens 11, passes through the color filter 8b for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと低屈折率層12との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the side wall of the color filter 8b (a boundary between the color filter 8b and the low refractive index layer 12), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8b. または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Or, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filter 8b also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。 Further, without increasing the cell size, it is possible to enlarge the installation area of ​​the microlens to the maximum.
なお、マイクロレンズは、第1の実施形態で述べたようにドライエッチ方法で形成しても良い。 Incidentally, the micro lenses may be formed by dry etching method as described in the first embodiment.
さらに、本実施形態では、隙間9を形成した後に低屈折率層を形成する場合について説明したが、本発明では、蒸着によって有機顔料層を形成することも可能である。 Furthermore, in the present embodiment has described the case of forming the low refractive index layer after forming the gap 9, in the present invention, it is also possible to form the organic pigment layer by vapor deposition.

(第9の実施形態) (Ninth Embodiment)
本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。 A method for manufacturing the solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention will be described below. なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the case of manufacturing a CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図13(a)〜図14(b)は、本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 Figure 13 (a) ~ FIG. 14 (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention. なお、本実施形態の製造方法は、図6に示す固体撮像装置を製造する方法である。 The manufacturing method of this embodiment is a method of manufacturing a solid-state imaging device shown in FIG.

本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、まず図13(a)に示す工程で、図8(a)に示す工程と同様の工程を行う。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device in the present embodiment, first, in the step shown in FIG. 13 (a), performs the steps similar to the steps shown in FIG. 8 (a).

次に、図13(b)に示す工程で、ネガ型顔料レジストを全面に塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 13 (b), applying a negative type pigment resist on the entire surface. この塗布条件は、3〜5ccでスピンナーメイン回転1500〜3000rpmを30秒で行う。 The coating conditions were carried out in 30 seconds spinner main rotation 1500~3000rpm in 3~5Cc. この塗布後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。 After the coating, prebaked for 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C.. その後、フォトマスク(図示せず)の上から紫外線(i線)を照射することにより、選択的な露光を行う。 Thereafter, by irradiating ultraviolet light (i-line) from above the photomask (not shown), performs selective exposure. その後、水溶性アルカリ現像液にて現像し、180℃〜250℃の温度で2〜5分間の熱硬化を行うことにより、第1カラーフィルタ8aを形成する。 Then developed with aqueous alkaline developer, by thermal curing of 2-5 minutes at a temperature of 180 ° C. to 250 DEG ° C., to form the first color filter 8a. その露光する際に、フォーカスをデフォーカスすることによって、第1カラーフィルタ8aを逆テーパー形状にする。 When the exposure, by defocusing the focus, the first color filter 8a in reverse tapered.

次に、第1カラーフィルタ8aを形成した条件と同様の条件によって、図14(a)に示す工程において第2のカラーフィルタ8bを形成し、図14(b)に示す工程で、第3のカラーフィルタ8cを形成する。 Next, the same conditions as to form a first color filter 8a, the second color filter 8b formed in the step shown in FIG. 14 (a), in the step shown in FIG. 14 (b), the third to form a color filter 8c.

本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。 In the solid-state imaging device manufactured by the manufacturing method of this embodiment, when the oblique light a is incident on the micro lens 11, passes through the color filter 8b for example, after passing through the micro lenses 11 and the planarizing film 10. そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。 The light a is reflected or multiple reflection on the side wall of the color filter 8b (a boundary between the color filter 8b and the gap 9), enters the light receiving unit 2 disposed below the color filter 8b. または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。 Or, it lights a refracted without being reflected by the side walls of the color filter 8b also to reach such a light shielding film 5, does not enter into the other light receiving portion 2 adjacent. そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。 Therefore, each light receiving portion 2 becomes oblique light hardly enters, color mixing due to oblique light is less likely to occur.

また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。 Further, without increasing the cell size, it is possible to enlarge the installation area of ​​the microlens to the maximum.

(第10の実施形態) (Tenth Embodiment)
本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。 A method for manufacturing the solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention will be described below. なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、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可能である。 Here, illustrate the case of manufacturing a CCD solid-state imaging device, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, it is also applicable to a MOS type solid-state imaging device or the like.

図15(a)〜図17(b)は、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 Figure 15 (a) ~ FIG. 17 (b) is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention.

本実施形態の製造方法では、まず図15(a)に示す工程で、半導体基板1の上部に形成され、マトリクス状に配置する複数の受光部2と、半導体基板1における複数の受光部2のそれぞれに隣接する領域の上に位置する複数の転送電極3と、半導体基板1と転送電極3との間に介在し、転送電極3の上も覆う絶縁膜4と、転送電極3および絶縁膜4の上面および側面を覆い、転送電極3へ光が入射するのを防止する遮光膜5と、受光部2と転送電極3との間の段差を一定値以下まで平坦化するための透明平坦膜6とを形成する。 In the production method of the present embodiment, at first, the step shown in FIG. 15 (a), formed on a semiconductor substrate 1, a plurality of light receiving portions 2 arranged in a matrix, a plurality of the semiconductor substrate 1 of the light receiving portion 2 a plurality of transfer electrodes 3 located above the region adjacent to each interposed between the semiconductor substrate 1 and the transfer electrodes 3, an insulating film 4 covering also on the transfer electrodes 3, the transfer electrodes 3 and the insulating film 4 covers the top and side surfaces, transfer the light-shielding film 5 to the electrode 3 is light to prevent the incident, transparent planarization film for planarizing to below a certain value the step between the light receiving portion 2 and the transfer electrodes 3 6 to form the door. 透明平坦膜6には、光透過性の高い材質を用いる。 Transparent flat film 6, having a high optical transparency material. 例えば、透明平坦膜6として、BPSGまたはSiO 2などの無機膜や、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂膜を用いればよい。 For example, a transparent planarization film 6, and an inorganic film such as BPSG or SiO 2, polyimide resins, epoxy resins, acrylic resins, urethane resins, may be used a resin film such as a phenolic resin or a silicone resin. 樹脂膜を用いる場合には、基板上に樹脂膜を塗布した後に熱硬化すればよく、この場合の熱硬化は、180〜250℃の温度で2〜5分間だけ行えばよい。 In the case of using a resin film may be heat cured after the resin film is applied on a substrate, thermosetting in this case may be performed only 2-5 minutes at a temperature of 180 to 250 ° C.. また、樹脂膜の膜厚は0.5〜5.0μm程度であることが好ましい。 Further, it is preferable that the thickness of the resin film is about 0.5 to 5.0 .mu.m.

続いて、透明平坦膜6の上に、膜厚0.05μm〜0.3μmの透明樹脂膜(図示せず)を塗布した後、180〜250℃の温度範囲で2〜5分間の熱処理を行うことにより、カラーフィルタ下地膜7を形成する。 Subsequently, on the transparent planarization film 6, after applying the transparent resin film having a thickness 0.05Myuemu~0.3Myuemu (not shown), a heat treatment is carried out in 2-5 minutes at a temperature range of 180 to 250 ° C. it allows to form a color filter base film 7. なお、カラーフィルタ下地膜7としては、後に形成するカラーフィルタ(図15(b)等に示す)に対して密着性などの相性がよく、かつ現像残渣が生じにくく、光学的に透過率の高い透明樹脂を用いることが好ましい。 As the color filter under layer 7, after the color filter (shown in FIG. 15 (b), etc.) be compatible such as adhesion to, and development residues hardly caused to form a high transmittance optical it is preferable to use a transparent resin.

次に、図15(b)に示す工程で、カラーフィルタ下地膜7の上全体にネガ型顔料レジスト(図示せず)を塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 15 (b), is applied to the entire top of the color filter under layer 7 negative pigment resist (not shown). この塗布は、例えば、1秒あたり3〜5ccの量の薬液を、スピンナーメイン回転1500〜3000rpmの条件で30秒継続して供給することにより行う。 The coating is performed, for example, by the amount of the chemical per second 3~5Cc, it is continuously supplied 30 seconds under conditions of a spinner main rotating 1500~3000Rpm. ネガ型顔料レジストを塗布した後、80〜100℃の温度で30〜80秒間プリベークを行う。 After applying the negative pigment resist, performing 30-80 seconds pre-bake at temperatures of 80 to 100 ° C.. このプリベーク後に、フォトマスク(図示せず)を用いて、紫外線(i線)を選択的に露光する。 After this pre-baking, using a photomask (not shown), selectively exposed to ultraviolet rays (i-rays). 露光後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行い、180〜250℃の温度で2〜5分間のポストベークを行ってネガ型顔料レジストを熱硬化することにより、第1カラーフィルタ8aを形成する。 After exposure, development is performed using an aqueous alkaline developer, by thermally curing the negative pigment resist was post-baked for 2 to 5 minutes at a temperature of 180 to 250 ° C., forming a first color filter 8a to. 第1カラーフィルタ8aは、複数の受光部2のうちのいずれかの上方に形成する。 The first color filter 8a is formed on either the upper of the plurality of light receiving portions 2. そして、複数の受光部2のうちの他のものの上方には、第1カラーフィルタ8aの形成方法と同様の方法により、第2カラーフィルタ8bまたは第3カラーフィルタ8cを形成する。 Then, above the other of the plurality of light receiving portions 2, by the same method as the method for forming the first color filter 8a, to form a second color filter 8b or third color filter 8c.

次に、図15(c)に示す工程で、第1カラーフィルタ8a、第2カラーフィルタ8bおよび第3カラーフィルタ8cにおけるそれぞれの段差を軽減するために、これらのカラーフィルタ8a〜8cの上全体にアクリル樹脂(図示せず)を塗布する。 Then, the whole in the step shown in FIG. 15 (c), the first color filter 8a, in order to reduce the respective step in the second color filter 8b, and the third color filter 8c, on these color filters 8a~8c applying the acrylic resin (not shown). そして、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行った後に、180〜250℃の温度で2〜5分間のポストベークを行うことにより、アクリル樹脂を熱硬化して、透明平坦膜21を形成する。 Then, after the pre-bake of 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C., and then post-baking 2-5 minutes at a temperature of 180 to 250 ° C., and thermosetting acrylic resins, transparent planarization film 21 to the formation.

次に、図16(a)に示す工程で、膜厚0.5〜2.0μmのカルボジイミド基を含む高屈折率のシート材料(図示せず)をウェハ全面に貼り、180〜250℃の温度で2〜5分間の熱処理を行う。 Next, in the step shown in FIG. 16 (a), adhesive tape material having a high refractive index comprising carbodiimide groups thickness 0.5~2.0μm (not shown) on the entire surface of the wafer, the temperature of 180 to 250 ° C. in a heat treatment is carried out for 2 to 5 minutes. これにより、シート部材を熱硬化させてレンズ層22を形成する。 Thus, the sheet member to form the lens layer 22 is thermally cured. なお、シート材料として、カルボジイミド基を含むシートの代わりに、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化型シートを用いてもよい。 Incidentally, as a sheet material, instead of a sheet comprising a carbodiimide group may be used thermosetting sheet such as polyimide resin or phenol resin. なお、高屈折率のシート材料としては、屈折率が1.6以上のものを用いることが好ましい。 As the sheet material having a high refractive index, the refractive index is preferable to use a 1.6 or higher.

次に、図16(b)に示す工程で、ノボラック樹脂等からなるレジスト膜(図示せず)を、メイン回転1500〜3000rpmの条件で30秒間継続して供給することによりウェハ全面に塗布する。 Next, in the step shown in FIG. 16 (b), a resist film made of a novolac resin or the like (not shown) is coated on the entire surface of the wafer by supplying continuously for 30 seconds under the conditions of the main rotation 1500~3000Rpm. その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。 Thereafter, prebaking of 30 to 80 seconds at a temperature of 80 to 100 ° C.. これにより、膜厚0.5〜2.0μmのレンズ原型層23を形成する。 This forms a lens prototype layer 23 having a thickness of 0.5 to 2.0 [mu] m.

その後、フォトマスク24の上から紫外線(i線)を照射することにより、レンズ原型層23に対して選択的な露光を行う。 Thereafter, by irradiating ultraviolet light (i-line) from the top of the photomask 24, performing selective exposure the lens prototype layer 23.

その後、図16(c)に示す工程で、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行うことにより、レンズ原型層23のうち不要な部分を除去して、レンズ原型層23を複数の層に分離する。 Then, in the step shown in FIG. 16 (c), a development process is performed by using a water-soluble alkaline developing solution to remove the unnecessary portion of the lens prototype layer 23, separating the lens prototype layer 23 into a plurality of layers to.

その後、図17(a)に示す工程で、135〜200℃の温度で2〜5秒間のベークを行う。 Then, in the step shown in FIG. 17 (a), it is baked in 2-5 seconds at a temperature of 135 to 200 ° C.. このようなベークを行うと、ノボラック樹脂の表面張力によって、レンズ原型層23の表面は凸レンズ状の曲率を有するようになる。 Doing so baking, the surface tension of the novolak resin, the surface of the lens prototype layer 23 will have a convex-shaped curvature.

次に、図17(b)に示す工程で、このレンズ原型層23をレンズ層22に転写する。 Next, in the step shown in FIG. 17 (b), transferring the lens prototype layer 23 on the lens layer 22. この転写は、ドライエッチングによるエッチバックによって行われ、レンズ原型層23とレンズ層22のエッチング速度がほぼ等しくなるような条件で行う。 This transfer is performed by an etch back using dry etching, the etching rate of the lens prototype layer 23 and the lens layer 22 is carried out at approximately equal conditions. 例えば、このドライエッチングはCF 4とO 2の混合ガスで行う。 For example, the dry etching is carried out with a mixed gas of CF 4 and O 2. この混合ガスを用いる場合には、CF系デポ物をレンズ原型層23の側面上に堆積させながらエッチングを行うことにより、隣接するレンズ原型層23同士の距離(レンズギャップ)よりも、隣接するレンズ層22同士の距離を小さくする。 In the case of using the mixed gas, etching is performed while depositing the CF-based deposits on the sides of the lens prototype layer 23, than the distance between the lens prototype layer 23 adjacent (lens gap), adjacent lenses to reduce the distance of the layer 22 together.

本実施形態では、レンズ層22をシート状材料から形成するため、従来のように、レンズ層の材料を溶剤希釈してワニス状にする必要がない。 In the present embodiment, in order to form a lens layer 22 from the sheet-like material, as in the prior art, it is not necessary to varnish form by solvent diluting the material of the lens layer. そのため、レンズ層22の保存安定性を向上することができる。 Therefore, it is possible to improve the storage stability of the lens layer 22. さらに、レンズ層22の電子密度が低下し屈折率が下がることも防止することができる。 Furthermore, the electron density of the lens layer 22 can be prevented that the reduced refractive index decreases.

(その他の実施形態) (Other embodiments)
以上の第1〜第6の実施形態で述べた固体撮像装置は、ディジタルカメラに適用することができる。 A solid-state imaging device described in the above first to sixth embodiments can be applied to a digital camera.

図18は、本発明の固体撮像装置を用いたディジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 Figure 18 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera using a solid-state imaging device of the present invention. 図18に示すように、本発明のディジタルカメラは、固体撮像装置30と、被写体からの入射光を固体撮像装置30の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系31と、固体撮像装置30の駆動を制御する制御部32と、固体撮像装置30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33と、画像処理部33で処理された画像信号を表示するディスプレイ34と、画像処理部33で処理された画像信号を記憶する画像メモリ35を備えている。 As shown in FIG. 18, the digital camera of the present invention includes a solid-state imaging device 30, an optical system 31 including lenses for imaging the incident light from an object on the imaging surface of the solid-state imaging device 30, the solid-state imaging a control unit 32 for controlling the driving of the device 30, a display 34 for displaying an image processing unit 33 for performing various signal processing on the output signal from the solid-state imaging device 30, an image signal processed by the image processing unit 33 When, an image memory 35 for storing the image signals processed by the image processing unit 33.

本発明の固体撮像装置を用いたディジタルカメラでは、混色が防止される。 In a digital camera using a solid-state imaging device of the present invention, color mixing is prevented. そのため、画質の優れたディジタルカメラを低コストで実現することができる。 Therefore, it is possible to realize excellent digital camera image quality at low cost.

なお、本発明におけるディジタルカメラは、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うちのいずれであってもよい。 Incidentally, the digital camera of the present invention, capable of photographing still camera only still images, and may be any of the both possible shooting camera with a video camera and a still image can image a video with video.

本発明は、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、微細な画素サイズでも提供することが可能となる点で産業上の利用可能性は高い。 The present invention is a solid-state imaging device having a capable of preventing on-chip filter color mixing from adjacent pixels by oblique light, high industrial applicability in that it is possible to provide even a fine pixel size.

また、CCD、MOSセンサー等のセンサー部やデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ付携帯電話等に搭載される固体撮像装置に適用できる点でも産業上の利用可能性は高い。 Moreover, CCD, the availability of the MOS sensor or the like of the sensor unit and digital video cameras, digital still cameras, in terms that can be applied to a solid-state imaging device mounted on a camera-equipped cellular phone industry is high.

第1の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 It is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to the first embodiment. 第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a modification of the first embodiment. 第2の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a second embodiment. 第3の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a third embodiment. 第4の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment. 第5の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a fifth embodiment. 第6の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。 Is a sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to a sixth embodiment. (a)〜(c)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A) ~ (c) are sectional views showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a seventh embodiment of the present invention. (a)〜(c)は、本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A) ~ (c) are sectional views showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to an eighth embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention. (a)〜(c)は、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A) ~ (c) are sectional views showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention. (a)〜(c)は、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A) ~ (c) are sectional views showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention. (a)、(b)は、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 (A), (b) is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the solid-state imaging device according to a tenth embodiment of the present invention. 本発明の固体撮像装置を用いたディジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera using a solid-state imaging device of the present invention. 従来のカラー固体撮像装置の構造を模式的に示す断面図である。 The structure of a conventional color solid-state imaging device is a cross-sectional view schematically showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 半導体基板 1 semiconductor substrate
2 受光部 2 light-receiving unit
3 転送電極 3 transfer electrodes
4 絶縁膜 4 insulating film
5 遮光膜 5 light-shielding film
6 透明平坦膜 6 transparent flat film
7 カラーフィルタ下地膜 7 color filter base film
8a、8b、8c カラーフィルタ 8a, 8b, 8c color filter
9 隙間 9 gap
10 平坦化膜 10 flat film
11 マイクロレンズ 11 micro-lens
12 低屈折率層 12 low-refractive index layer
13 有機顔料層 13 organic pigment layer
14 パターン 14 pattern
15 レンズ原型層 15 lens prototype layer
16 フォトマスク 16 photomask
30 固体撮像装置 30 solid-state imaging device
31 光学系 31 optical system
32 制御部 32 control unit
33 画像処理部 33 image processing unit
34 ディスプレイ 34 display
35 画像メモリ 35 image memory
91 カラー固体撮像装置 91 color solid-state imaging device
93 第1のカラーフィルタ 93 the first color filter
96a〜96c 遮光膜 96a~96c light-shielding film
97 防染膜 97 dye repellent film
98 防染膜 98 dye repellent film
99 防染膜 99 dye repellent film

Claims (19)

  1. 半導体基板と、 And the semiconductor substrate,
    前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、 A light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、 Is formed on an upper layer of the light receiving element, and a plurality of color filter layers that are separated from one another by a gap,
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、 Wherein formed on the upper layer of the plurality of color filter layers, the light to the light receiving element to a solid-state imaging device and a focusing means for focusing,
    前記隙間には気体が存在している固体撮像装置。 A solid-state imaging device gas is present in the gap.
  2. 半導体基板と、 And the semiconductor substrate,
    前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、 A light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、 Is formed on an upper layer of the light receiving element, and a plurality of color filter layers that are separated from one another by a gap,
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、 Wherein formed on the upper layer of the plurality of color filter layers, the light to the light receiving element to a solid-state imaging device and a focusing means for focusing,
    前記隙間には、前記複数のカラーフィルタよりも光に対する屈折率が低い材質が充填されている固体撮像装置。 Wherein the gap, a solid-state imaging device in which the refractive index for light is low material are filled than the plurality of color filters.
  3. 半導体基板と、 And the semiconductor substrate,
    前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、 A light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、 Is formed on an upper layer of the light receiving element, and a plurality of color filter layers that are separated from one another by a gap,
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、 Wherein formed on the upper layer of the plurality of color filter layers, the light to the light receiving element to a solid-state imaging device and a focusing means for focusing,
    前記隙間には有機顔料層が充填されている固体撮像装置。 The solid-state imaging device in which the organic pigment layer is filled into the gap.
  4. 前記半導体基板はチップの一部であって、 It said semiconductor substrate is a part of the chip,
    前記チップの中央部では前記隙間の側面は上記半導体基板の上面に対して垂直であって、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間の側面は前記半導体基板の上面に対する垂直方向から傾いている、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置。 Wherein the central portion of the chip side surface of the gap is a perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate, the portion located outside the said central portion of said chip, the side surface of the gap is the upper surface of the semiconductor substrate It is inclined from the direction perpendicular to the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  5. 前記半導体基板はチップの一部であって、 It said semiconductor substrate is a part of the chip,
    前記受光素子は複数設けられ、 The light receiving element is provided in plurality,
    前記チップの中央部では、前記隙間が、隣接する前記受光素子の境界の上方に形成されており、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間は、隣接する前記受光素子の境界の上方からずれた位置に形成されている、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置。 In the central portion of the chip, the gap is formed in the upper boundary of the light receiving element adjacent the portion located outside the said central portion of said chip, the gap, the adjacent light receiving is formed at a position displaced from above the boundary of the element, the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  6. 前記隙間は、上に向かって幅が狭くなる形状を有する、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置。 The gap has a shape whose width upward is narrowed, the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  7. 前記カラーフィルタの下面上に形成された下地膜をさらに備え、 Further comprising a base film formed on a lower surface of the color filter,
    前記隙間は、前記下地膜にも形成されている、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置。 The gap is the also formed on the base film, the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  8. 前記カラーフィルタの上面上に形成された平坦化膜をさらに備え、 Further comprising a planarization layer formed on the upper surface of the color filter,
    前記隙間は、前記平坦化膜にも形成されている、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置。 The gap is the also formed in the planarization film, the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  9. 請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の固体撮像装置を備えたカメラ。 Camera having a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3.
  10. 半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、 A manufacturing method of a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、 (A) forming a top layer on the color filter forming layer of the light receiving element,
    前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、 The photosensitive resin layer was formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer to form a pattern of groove-like in the photosensitive resin layer (b )When,
    前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、 By forming a groove in the color filter formation film by etching the photosensitive resin layer as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c),
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(d)とを備える固体撮像装置の製造方法。 The upper layer of the plurality of color filter layers, the manufacturing method of the solid-state imaging device and a (d) forming a condensing unit.
  11. 前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(e)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(f)とをさらに備え、 Prior to the step (a), the further comprises a step (e) of forming the light receiving element in said semiconductor substrate, and (f) forming a planarizing film on the semiconductor substrate and the light receiving element,
    前記工程(c)の後であって前記工程(d)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(g)をさらに備え、 Before After at a in the process of the step (c) (d), further comprising a step (g) affixing a sheet of an organic material over said plurality of color filter layers,
    前記工程(d)では、前記シートの上に前記集光手段を形成する、請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法。 In the step (d), a said focusing means on the sheet, a manufacturing method of a solid-state imaging device according to claim 10.
  12. 半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、 A manufacturing method of a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、 (A) forming a top layer on the color filter forming layer of the light receiving element,
    前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、 The photosensitive resin layer was formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer to form a pattern of groove-like in the photosensitive resin layer (b )When,
    前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、 By forming a groove in the color filter formation film by etching the photosensitive resin layer as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c),
    前記溝内に、前記複数のカラーフィルタ層よりも光に対する屈折率の低い低屈折率層を形成する工程(d)と、 In the groove, and (d) forming a low refractive index layer having a refractive index lower for the plurality of light than the color filter layer,
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(e)とを備える固体撮像装置の製造方法。 The upper layer of the plurality of color filter layers, the manufacturing method of the solid-state imaging device and a step (e) to form the focusing means.
  13. 半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、 A manufacturing method of a solid-state imaging device having a light receiving element formed in a matrix on a semiconductor substrate,
    前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、 (A) forming a top layer on the color filter forming layer of the light receiving element,
    前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、 The photosensitive resin layer was formed on the color filter formation film, by performing selective exposure to said photosensitive resin layer to form a pattern of groove-like in the photosensitive resin layer (b )When,
    前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、 By forming a groove in the color filter formation film by etching the photosensitive resin layer as a mask, and forming a plurality of color filter layers (c),
    前記溝内に、有機顔料を蒸着する工程(d)と、 In the groove, the step of depositing an organic pigment (d),
    前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(e)とを備える固体撮像装置の製造方法。 The upper layer of the plurality of color filter layers, the manufacturing method of the solid-state imaging device and a step (e) to form the focusing means.
  14. 前記工程(d)では、単色または複数色の前記有機顔料を蒸着する、請求項13記載の固体撮像装置の製造方法。 In the step (d), depositing the organic pigment of a single color or multiple colors, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein.
  15. 前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(f)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(g)とをさらに備え、 Prior to the step (a), the further comprising a step (f) of forming the light receiving element in said semiconductor substrate, and a step (g) forming a planarizing film on the semiconductor substrate and the light receiving element,
    前記工程(d)の後であって前記工程(e)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(h)をさらに備え、 Before After at a in the process of the step (d) (e), further comprising a step (h) affixing the sheet of an organic material over said plurality of color filter layers,
    前記工程(e)では、前記シートの上に前記集光手段を形成する、請求項12または13に記載の固体撮像装置の製造方法。 In the step (e), a said focusing means on the sheet, a manufacturing method of a solid-state imaging device according to claim 12 or 13.
  16. 集光レンズを有する固体撮像装置の製造方法であって、 A method of manufacturing a solid-state imaging device having a condenser lens,
    複数の受光素子が形成された基板上に、シート状材料を貼る工程(a)と、 A plurality of light receiving elements on the substrate is formed, the step of affixing the sheet-like material (a),
    前記シート状材料の上に、レンズ形状レジストを形成する工程(b)と、 On the sheet material, (b) forming a lens shape resist,
    エッチングによって前記レンズ形状レジストの形状を前記シート状材料に転写することにより、前記集光レンズを形成する工程(c)とを備える、固体撮像装置の製造方法。 By transferring the shape of the lens-shaped resist to the sheet material by etching, and a step (c) of forming the condenser lens, a manufacturing method of a solid-state imaging device.
  17. 前記シート状材料の屈折率は1.6以上である、請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法。 The refractive index of the sheet material is 1.6 or more, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 16.
  18. 前記シート状材料はカルボジイミド基を含む、請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法。 The sheet material comprises a carbodiimide group, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 16.
  19. 前記シート状材料はポリイミド樹脂またはフェノール樹脂である、請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法。 The sheet material is a polyimide resin or phenol resin, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 16.
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