JP2007053153A - Solid imaging element and its manufacturing method - Google Patents

Solid imaging element and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2007053153A
JP2007053153A JP2005235693A JP2005235693A JP2007053153A JP 2007053153 A JP2007053153 A JP 2007053153A JP 2005235693 A JP2005235693 A JP 2005235693A JP 2005235693 A JP2005235693 A JP 2005235693A JP 2007053153 A JP2007053153 A JP 2007053153A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
microlens
flat layer
shielding film
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005235693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Fukuyoshi
健蔵 福吉
Tadashi Ishimatsu
忠 石松
Tomohito Kitamura
智史 北村
Keisuke Ogata
啓介 緒方
Mitsuhiro Nakao
充宏 中尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2005235693A priority Critical patent/JP2007053153A/en
Publication of JP2007053153A publication Critical patent/JP2007053153A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element with a simple structure free from deposition of dust/foreign matters and free from noise, and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: A flat layer 19 having a roughened surface on a microlens and a shading film is formed on a solid imaging element including a photoelectric conversion element 10, a multicolor filter 14, and the microlens 18 laminated in an effective screen, and including the shading film 17 provided outside the effective screen. The flat layer is formed of fluorine-based acrylic resin. Light transmittance in a visible region of 400-600 nm of the shading film is 10% or less. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、CMOSやCCD等に代表される受光素子を有する撮像素子及び撮像素子上に形成されるマイクロレンズに関し、特に、マイクロレンズ表面にゴミ・異物付着などによる欠陥のない、またノイズのない撮像素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an image sensor having a light receiving element typified by a CMOS or CCD, and a microlens formed on the image sensor, and in particular, there is no defect due to dust and foreign matter adhesion on the surface of the microlens and no noise. The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof.

CMOS等の受光素子の光電変換に寄与する領域(フォトダイオードとしての開口部)は、素子サイズや画素数にも依存するが、画素ピッチから換算される画素面積に対し20〜40%程度に限られてしまう。開口部が小さいことは、そのまま感度低下につながるため、これを補う目的で集光のためにマイクロレンズを形成することが一般的である。   A region (opening as a photodiode) that contributes to photoelectric conversion of a light receiving element such as a CMOS is limited to about 20 to 40% of the pixel area converted from the pixel pitch, although it depends on the element size and the number of pixels. It will be. A small aperture leads to a decrease in sensitivity as it is, and therefore it is general to form a microlens for condensing in order to compensate for this.

CMOSやCCD等の受光素子を有する撮像素子は、画素数の拡大とともに画素の微細化が進展している。画素ピッチは、3μmをきり2μm以下の微細化に進む方向であり、画素数も携帯電話向けカメラにおいてさえ、300万画素あるいは500万画素の多画素化に進んでいる。受光素子上に配設されるマイクロレンズも同様、必然的に微細化、多画素化となっている。
半球状のマイクロレンズは、通常、有機樹脂から構成されるが、その高さは、およそ2μmから0.2μmの範囲にある。マイクロレンズの形成技術には、下記の代表的な技術がある。尚、特開平4−226073号公報に開示される技術は、有機樹脂のマイクロレンズの上にレンズの開口率アップのために、SiO2 などの無機膜を積層する技術である。
特開昭60−53073号公報 特開平2−244625号公報 特開平4−223371号公報 特開平4−226073号公報 特開平6−112459号公報
In an image pickup element having a light receiving element such as a CMOS or a CCD, pixel miniaturization is progressing with an increase in the number of pixels. The pixel pitch is in the direction of progressing to miniaturization of 3 μm to 2 μm or less, and the number of pixels is also progressing to increase to 3 million pixels or 5 million pixels even in cameras for mobile phones. Similarly, the microlens disposed on the light receiving element is inevitably miniaturized and multi-pixeled.
The hemispherical microlens is usually made of an organic resin, but its height is in the range of about 2 μm to 0.2 μm. There are the following representative techniques for forming microlenses. The technique disclosed in JP-A-4-226073 is a technique in which an inorganic film such as SiO 2 is laminated on an organic resin microlens to increase the aperture ratio of the lens.
JP 60-53073 A JP-A-2-244625 JP-A-4-223371 JP-A-4-226073 Japanese Patent Laid-Open No. 6-112659

CMOSやCCD等の受光素子に代表される撮像素子は、その画素数(例えば、200万画素)にて8インチ、或いは12インチのシリコンウエハーに数百個から数千個チップ(上記例では、1チップが200万画素となる)多面付けされており、カラーフィルタやマイクロレンズを形成した後に、個別のチップにカッティング(ダイシング)され、さらにモジュール化される。   An image sensor represented by a light receiving element such as a CMOS or a CCD has a number of pixels (for example, 2 million pixels) of 8 to 12 or 12 inches on a silicon wafer of hundreds to thousands of chips (in the above example, The chip is multifaceted (one chip has 2 million pixels), and after forming color filters and microlenses, it is cut (diced) into individual chips and further modularized.

こうした、ダイシング、モジュール化やパッケージ化などの後工程では、マイクロレンズにゴミ・異物が付着し、その収率を低下させることが多い。特に、高さのあるマイクロレンズのすぼまった部位にゴミ・異物が付着した場合、ゴミ・異物は除去しにくく、撮像での欠陥となってしまう傾向にあった。
また、カラーフィルタや有機樹脂のマイクロレンズ上を覆うように無機膜を形成する技術は、樹脂と無機膜の熱膨張率差からくる剥がれなどの問題、また、有機樹脂部位の吸湿後の急加熱でのフクレなど、信頼性に欠ける問題があった。
In such post-processes such as dicing, modularization, and packaging, dust / foreign matter adheres to the microlens, often reducing the yield. In particular, when dust / foreign matter adheres to a swelled portion of a high microlens, the dust / foreign matter is difficult to remove and tends to be a defect in imaging.
In addition, the technology to form an inorganic film so as to cover the color filter and organic resin microlens has problems such as peeling due to the difference in thermal expansion coefficient between the resin and the inorganic film, and rapid heating after moisture absorption of the organic resin part. There were problems with lack of reliability, such as blistering.

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、簡便な構成で、ゴミ・異物付着が避けられ、ノイズのない撮像素子及びその製造方法を提供するものである。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and provides an image pickup device having a simple configuration and avoiding dust / foreign matter adhesion and noise-free, and a method for manufacturing the same.

本発明は、少なくとも、撮像の有効画面内に2次元的に配設された光電変換素子の上方に、該光電変換素子の各々に対応した複数色のカラーフィルタとマイクロレンズとが積層され、該撮像の有効画面外に遮光膜が設けられた固体撮像素子において、該マイクロレンズ上及び遮光膜上に粗化した表面を有する平坦層が形成されたことを特徴とする固体撮像素子である。   In the present invention, a plurality of color filters and microlenses corresponding to each of the photoelectric conversion elements are stacked at least above the photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged in the effective imaging screen. A solid-state imaging device having a light-shielding film provided outside an effective imaging screen, wherein a flat layer having a roughened surface is formed on the microlens and the light-shielding film.

また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記平坦層がフッ素系アクリル樹脂を用いて形成されたことを特徴とする固体撮像素子である。   The present invention is the solid-state imaging device according to the invention, wherein the flat layer is formed using a fluorine-based acrylic resin.

また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記遮光膜は可視光領域400nm〜600nmにおける光透過率が10%以下であることを特徴とする固体撮像素子である。   The present invention is the solid-state imaging device according to the invention, wherein the light-shielding film has a light transmittance of 10% or less in a visible light region of 400 nm to 600 nm.

また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記複数色のカラーフィルタの1色が白(透明)カラーフィルタであり、該白(透明)カラーフィルタはマイクロレンズと同一材料を用い、マイクロレンズの形成と同時に形成されたことを特徴とする固体撮像素子である。   Further, according to the present invention, in the solid-state imaging device according to the above invention, one color of the plurality of color filters is a white (transparent) color filter, and the white (transparent) color filter uses the same material as the microlens. The solid-state imaging device is formed at the same time as the formation of the lens.

また、本発明は、少なくとも、撮像の有効画面内に2次元的に配設された光電変換素子の上方に、該光電変換素子の各々に対応した複数色のカラーフィルタとマイクロレンズとが積層され、該撮像の有効画面外に遮光膜が設けられた固体撮像素子の製造方法において、
1)複数色のカラーフィルタ、遮光膜、及びマイクロレンズを形成する工程、
2)マイクロレンズ上及び遮光膜上に平坦層を形成する工程、
3)パッド部に対応した部位を開口部とするフォトレジストを形成する工程、
4)ドライエッチングにより上記フォトレジストを除去して、平坦層の表面を粗化し、また、パッド部上の少なくとも平坦層及び遮光膜を除去して、パッド部を露出させる工程、を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
In the present invention, a plurality of color filters and microlenses corresponding to each of the photoelectric conversion elements are stacked at least above the photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged in the effective imaging screen. , In a method of manufacturing a solid-state imaging device in which a light-shielding film is provided outside the effective imaging screen,
1) forming a plurality of color filters, a light shielding film, and a microlens;
2) A step of forming a flat layer on the microlens and the light shielding film,
3) forming a photoresist having a portion corresponding to the pad portion as an opening,
4) removing the photoresist by dry etching to roughen the surface of the flat layer, and removing at least the flat layer and the light-shielding film on the pad portion to expose the pad portion. It is the manufacturing method of the solid-state image sensor characterized.

本発明により、従来の撮像素子で問題であったダイシングなどの後工程でのゴミ・異物付着が解消される。ゴミ・異物付着があっても、簡単な洗浄で除去できる。加えて、ドライエッチングされた平坦層の樹脂表面は、吸着による水分があるため静電気の帯電を抑制できるため、静電気によるゴミ・異物付着を防止できる。さらに、従来、高屈折率で光の反射の多いマイクロレンズや遮光膜からの反射光を抑えることができ、再反射光に起因するノイズを抑え、高画質の画像を得ることが可能となる。   According to the present invention, dust / foreign matter adhesion in a post-process such as dicing, which has been a problem with conventional image sensors, is eliminated. Even if dust or foreign matter adheres, it can be removed by simple cleaning. In addition, since the resin surface of the flat layer that has been dry-etched has moisture due to adsorption, electrostatic charge can be suppressed, so that dust and foreign matter can be prevented from adhering due to static electricity. Furthermore, conventionally, it is possible to suppress the reflected light from a microlens or a light shielding film having a high refractive index and a large amount of light reflection, thereby suppressing noise caused by re-reflected light and obtaining a high-quality image.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明においては、マイクロレンズの屈折率と平坦層の屈折率に差があることが必要である。平坦層下方の光電変換素子(フォトダーオード)に光を集光させるために、マイクロレンズが凹状のときは、レンズ材料の屈折率は平坦層の屈折率より低いことが必要である。また、マイクロレンズが凸状のときは、レンズ材料の屈折率は平坦層の屈折率より高いことが必要である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the present invention, it is necessary that there is a difference between the refractive index of the microlens and the refractive index of the flat layer. In order to focus light on a photoelectric conversion element (photodiode) below the flat layer, when the microlens is concave, the refractive index of the lens material needs to be lower than the refractive index of the flat layer. When the microlens is convex, the refractive index of the lens material needs to be higher than that of the flat layer.

本発明におけるマイクロレンズや平坦層に用いる材料は、透明であり、かつ、集光のた
めの屈折率の差があれば無機材料、樹脂材料、いずれからも選択可能である。例えば、光電変換素子(受光素子) の形成された半導体基板上に、さらにSiO2 (二酸化珪素)やSiNx (窒化珪素)をCVD等の手法で形成し,これをドライエッチングなどの手法でレンズ形状に加工したマイクロレンズを用いることができる。樹脂材料として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、あるいはこれらの共重合体などがあげられる。
The material used for the microlens and the flat layer in the present invention is transparent and can be selected from either an inorganic material or a resin material as long as there is a difference in refractive index for condensing. For example, SiO 2 (silicon dioxide) or SiNx (silicon nitride) is further formed on the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion element (light receiving element) is formed by a technique such as CVD, and this is formed into a lens shape by a technique such as dry etching. It is possible to use a microlens that has been processed. Examples of the resin material include acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, urethane resin, melamine resin, urea resin, styrene resin, phenol resin, polyimide resin, polyamide resin, and copolymers thereof.

平坦層に用いる材料としては、マイクロレンズ上に形成する場合に、スピンコートなどのウエットコーティングで塗布できる材料が好ましい。平坦化効果のある、例えば、平均分子量5000〜10000の範囲のアクリル樹脂やフッ素系アクリル樹脂の塗布液などがより好ましい。また、低屈折率化のために シリコン基やフッ素基を導入しても良い。シリコン基を含むハイブリッド(SiとC)系の樹脂を用いても良い。フッ素基を導入したアクリル樹脂は、フッ素基が樹脂表面に存在することで油脂などのゴミ・異物の付着を軽減する(汚れをはじく)効果があるためより好ましい。   The material used for the flat layer is preferably a material that can be applied by wet coating such as spin coating when formed on a microlens. For example, an acrylic resin or a fluorine-based acrylic resin coating solution having a flattening effect, for example, having an average molecular weight in the range of 5000 to 10,000 is more preferable. Further, a silicon group or a fluorine group may be introduced for lowering the refractive index. A hybrid (Si and C) resin containing a silicon group may be used. An acrylic resin into which a fluorine group has been introduced is more preferred because the fluorine group is present on the surface of the resin and has the effect of reducing the adhesion of dust and foreign matters such as oils and fats (repelling dirt).

樹脂などからなる平坦層の表面を粗化する手法として、熱処理、電子線、紫外線照射などのエネルギーを付与して樹脂表面を粗化する手法、あるいはプラズマもしくは機械的に表面を叩いて粗化させる手法などいずれでも良い。表面を粗化させることにより、粗化面に水分が吸着して帯電防止効果、すなわち、静電気によるゴミ・異物吸着を減らすことができる。この表面粗化には、酸素やフロン系ガスによる酸化処理を併用すると極めて効果的である。酸化処理した樹脂表面には、水和物を介してより水分吸着を促進できる。表面粗化に効果あるのは、酸素やフロン系ガスによるドライエッチングが好適である。この理由は、後述する実施例で詳述する。   As a method for roughening the surface of a flat layer made of resin, etc., a method of roughening the resin surface by applying energy such as heat treatment, electron beam or ultraviolet irradiation, or roughing the surface by hitting the surface with plasma or mechanically Any method may be used. By roughening the surface, moisture is adsorbed on the roughened surface, and an antistatic effect, that is, adsorption of dust and foreign matters due to static electricity can be reduced. For this surface roughening, it is extremely effective to use an oxidation treatment with oxygen or a chlorofluorocarbon gas. Moisture adsorption can be further promoted on the oxidized resin surface through hydrates. Dry etching with oxygen or a chlorofluorocarbon gas is suitable for surface roughening. The reason for this will be described in detail in the examples described later.

樹脂材料の観点からは、粗化した表面を得るためには、直鎖部分の多いポリマー骨格であるほうが良い。樹脂の耐熱性の観点からは、ベンゼン環を多く含むようなポリマーが好ましいが、ドライエッチング、その他の手法で表面を粗化する加工では、直鎖部分の多い樹脂/ポリマーの方が動きやすく、粗れた表面、あるいは、ポーラスな表面を得やすい。実際のポリマーや樹脂の選択に際しては、ゴミ・異物の付着のしにくさ、耐熱性、及び 後述する反射率因子などを考慮することになる。   From the viewpoint of the resin material, in order to obtain a roughened surface, it is better to have a polymer skeleton with many linear portions. From the viewpoint of the heat resistance of the resin, a polymer containing a large amount of benzene rings is preferable. However, in dry etching and other processes that roughen the surface, a resin / polymer with a large number of straight-chain parts is easier to move, It is easy to obtain a rough surface or a porous surface. In selecting an actual polymer or resin, consideration is given to the difficulty of adhering dust and foreign matter, heat resistance, and a reflectance factor described later.

マイクロレンズに用いる材料と平坦層に用いる材料(平坦層は、前記したように透明な有機樹脂が好ましい。)の屈折率の差は、集光効果を得るために大きい方が良い。マイクロレンズに用いる材料は、この観点から無機材料であればCVDなどで簡便に形成できる窒化シリコン(SiNX )が好適であり、有機材料であればフェノール樹脂、ポリスチレン樹脂、高屈折率のアクリル樹脂、ポリイミド樹脂が良い。これらの樹脂骨格に高屈折率化のためにハロゲン基やイオウ基などを導入したものを採用しても良い。 The difference in refractive index between the material used for the microlens and the material used for the flat layer (the flat layer is preferably a transparent organic resin as described above) is preferably large in order to obtain a light collecting effect. From this point of view, the material used for the microlens is preferably an inorganic material such as silicon nitride (SiN x ) that can be easily formed by CVD, and an organic material such as phenol resin, polystyrene resin, and high refractive index acrylic resin. Polyimide resin is preferable. These resin skeletons may be introduced with a halogen group, sulfur group or the like introduced to increase the refractive index.

マイクロレンズと、マイクロレンズ上に積層される平坦層との屈折率差は0.1以上あることが好ましい。既存の透明材料や有機樹脂との組み合わせで、屈折率差を大きめにとることが、集光効果とマイクロレンズ製造設計の自由度を高くできる。通常、マイクロレンズないしレンズ母型の材料には、感光性、アルカリ現像性、および熱リフロー性あるフェノール樹脂、ポリスチレン樹脂が使用されている。   The difference in refractive index between the microlens and the flat layer laminated on the microlens is preferably 0.1 or more. Taking a large difference in refractive index in combination with an existing transparent material or organic resin can increase the light collection effect and the degree of freedom in microlens manufacturing design. Generally, phenolic and polystyrene resins having photosensitivity, alkali developability, and heat reflow are used as materials for the microlens or lens matrix.

公知のフォトリソグラフィーの手法で、断面形状が矩形のパターンを形成し、これを熱処理して熱リフロー(溶かして)で断面形状を半球状に形成する方式が最も一般的である。熱リフロー時に、隣接するマイクロレンズ間のギャップ(隙間)を小さくすることと、断面形状の良い半球状のレンズであることが、同時に要求される。   The most common method is to form a pattern having a rectangular cross-sectional shape by a known photolithography technique and heat-treat the pattern to form a hemispherical cross-sectional shape by thermal reflow (melting). At the time of thermal reflow, it is simultaneously required to reduce the gap (gap) between adjacent microlenses and to have a hemispherical lens with a good cross-sectional shape.

しかし、熱リフロー方式では、薄すぎるレンズ及び厚すぎるレンズの形成は比較的むつかしい。薄すぎるレンズ、例えば、下記に表されるアスペクト比が0.14以下、厚みで言えば2μmのレンズ径で0.3μm膜厚未満のマイクロレンズは、半球状になりにくく、断面形状が台形になりやすい。
また、厚すぎるレンズ、例えば、アスペクト比が0.4以上のレンズは、熱リフロー時に外形が太りやすく0.3μm前後の狭いギャップのマイクロレンズを形成しにくい。隣接するマイクロレンズが融着して不良品になってしまう。
アスペクト比 = マイクロレンズ高さ / マクロレンズ直径。
However, in the thermal reflow method, it is relatively difficult to form a lens that is too thin and a lens that is too thick. A lens that is too thin, for example, a microlens having an aspect ratio expressed below of 0.14 or less and a thickness of 2 μm and a thickness of less than 0.3 μm is difficult to be hemispherical and has a trapezoidal cross-sectional shape. Prone.
In addition, a lens that is too thick, for example, a lens having an aspect ratio of 0.4 or more, is likely to be thickened during thermal reflow, and it is difficult to form a microlens with a narrow gap of about 0.3 μm. Adjacent microlenses are fused and become defective.
Aspect ratio = microlens height / macrolens diameter.

また、レンズの屈折率と、これに積層する平坦層の屈折率樹脂差が小さいと、受光素子までの必要な焦点距離を確保するには、極めて厚いレンズが、必要になり、実用的ではない。そのため、マイクロレンズの厚みを実用的な厚すぎない厚みに設定するためには、レンズ材料の屈折率と、これに積層する平坦層の屈折率との差を0.1以上、好ましくは0.15以上にすることが望ましい。   Moreover, if the refractive index resin difference between the refractive index of the lens and the flat layer laminated thereon is small, an extremely thick lens is required to secure the necessary focal distance to the light receiving element, which is not practical. . Therefore, in order to set the thickness of the microlens to a thickness that is not too practical, the difference between the refractive index of the lens material and the refractive index of the flat layer laminated thereon is 0.1 or more, preferably 0. It is desirable to make it 15 or more.

また、本発明において採用可能な平坦層の屈折率は限定するものでないが、撮像素子の最表面に位置するので、表面からの反射光を減少させるためには、低屈折率であるほうが良い。反射光は、撮像素子モジュールのカバーガラスや撮像レンズで再反射し受光部に再入射するものでありノイズの原因になる。
本発明における平坦層の表面の粗化は、光の波長レベルで、例えば、λ/4波長程度の凹凸に表面を粗化すことにより、ゴミ異物付着の軽減に寄与すると同時に反射光軽減の効果を併せ得ることもできる。
Further, although the refractive index of the flat layer that can be employed in the present invention is not limited, since it is located on the outermost surface of the image sensor, a lower refractive index is better in order to reduce reflected light from the surface. The reflected light is re-reflected by the cover glass of the image sensor module or the imaging lens and re-enters the light receiving section, which causes noise.
The roughening of the surface of the flat layer according to the present invention contributes to the reduction of the adhesion of dust particles and at the same time the effect of reducing the reflected light by roughening the surface to irregularities of about λ / 4 wavelength at the light wavelength level. It can also be obtained.

本発明においては、赤外線吸収機能、あるいは紫外線吸収機能をもつ色素(有機顔料や染料など)を添加した樹脂層をもうけても良い。紫外線吸収機能の付与のために、アントラセン類やキノン類を モノマーやポリマーにペンダントさせたり、ポリマー重合時に組み込んでも良い。   In the present invention, a resin layer to which a dye having an infrared absorbing function or an ultraviolet absorbing function (such as an organic pigment or a dye) is added may be provided. Anthracenes and quinones may be pendant to a monomer or polymer, or may be incorporated at the time of polymer polymerization in order to impart an ultraviolet absorbing function.

赤外吸収機能を持つものとして、酸化インジウムや酸化錫、酸化アンチモン、ジルコニア、セリアなどの金属酸化物の微粒子、ほかシアン顔料に代表されるフタロシアニン系有機顔料などがあり、いずれも 微粒子の形で本発明に適用可能である。染料系の赤外線吸収剤には、アントラキノン系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ポリメチレン系化合物、アゾ化合物、ジイモニウム系化合物、イモニウム系化合物などがあり、これらの適用が可能である。   Infrared absorbing functions include fine particles of metal oxides such as indium oxide, tin oxide, antimony oxide, zirconia, and ceria, as well as phthalocyanine organic pigments such as cyan pigments, all of which are in the form of fine particles. It is applicable to the present invention. Examples of dye-based infrared absorbers include anthraquinone compounds, phthalocyanine compounds, cyanine compounds, polymethylene compounds, azo compounds, diimonium compounds, and imonium compounds, and these can be applied.

紫外線吸収機能をもつものとして、酸化セリウムや酸化チタンなどの金属酸化物微粒子を用いても良い。ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、サリシレート系、クマリン系、キサンテン系あるいはメトキシケイ皮酸系の有機化合物などが挙げられ、これらの材料を添加、あるいは ポリマーにペンダントしても良い。   Metal oxide fine particles such as cerium oxide and titanium oxide may be used as those having an ultraviolet absorbing function. Examples include benzotriazole-based, benzophenone-based, triazine-based, salicylate-based, coumarin-based, xanthene-based, or methoxycinnamic acid-based organic compounds, and these materials may be added or may be pendant to a polymer.

本発明における遮光膜は、およそ350nmから600nm近傍の紫外線領域を含むおよそ可視光の範囲の光をカットして、半導体デバイスの受光素子に迷光として回り込みノイズ原因となることを防止することが第一義である。そのため、400nmから600nmにおける光透過率を10%以下としている。
複数色の一色、例えば、青(Blue)を遮光膜兼用として用いることも可能であるが、上記光の波長をカットすることが好ましい。
The light-shielding film in the present invention first cuts light in the range of about visible light including the ultraviolet region in the vicinity of about 350 nm to 600 nm, and prevents the light from entering the light receiving element of the semiconductor device as stray light and causing noise. It is righteousness. Therefore, the light transmittance from 400 nm to 600 nm is set to 10% or less.
Although it is possible to use one color of a plurality of colors, for example, blue (Blue) also as a light shielding film, it is preferable to cut the wavelength of the light.

なお、遮光膜の形成手段として、パターン露光、現像を行うフォトリソグラフィ法があげられる。パターン露光は、ステッパー露光装置を用いることが多いが、、ステッパー露光には波長364nmの光を用いることが多い。そのため、遮光膜が波長364nmの光
を通さないと、パターン露光してもパターン形成が出来ない。そのため、遮光膜が波長364nmの光透過率は1%以上あることが好ましい。
In addition, as a means for forming the light shielding film, there is a photolithography method in which pattern exposure and development are performed. For pattern exposure, a stepper exposure apparatus is often used, but light having a wavelength of 364 nm is often used for stepper exposure. Therefore, if the light shielding film does not transmit light having a wavelength of 364 nm, pattern formation cannot be performed even if pattern exposure is performed. Therefore, the light transmittance of the light shielding film with a wavelength of 364 nm is preferably 1% or more.


一般に多用されている赤外カットフィルタは、550nm付近から徐々に吸収を持たせ700nm以降の長波長をカットする特性のフィルタを用いているため、赤外カットフィルタを用いる撮像素子のシステムでは、遮光膜の吸収領域は、ほぼ、上記のおよそ350nmから600nm近傍の紫外線領域を含むおよそ可視光の範囲で十分である。
また、赤外カットフィルタを撮像素子モジュールの外付けの形で用いない場合は、600nm以降の長波長の光を含めてカットすることが好ましい。

In general, an infrared cut filter that is frequently used uses a filter that gradually absorbs light from around 550 nm and cuts a long wavelength after 700 nm. As the absorption region of the film, a range of approximately visible light including the ultraviolet region in the vicinity of approximately 350 nm to 600 nm is sufficient.
In addition, when the infrared cut filter is not used in an external form of the imaging element module, it is preferable to cut the light including light having a long wavelength of 600 nm or longer.

しかしながら、複数の有機顔料を混合しての遮光膜、また、赤外吸収性を付与するカーボンやグラファイトを顔料とする遮光膜、これらの表面反射率は、およそ6〜7%とかなり大きい。本発明に係る平坦層の主な目的は、後工程のダイシングなどでのゴミ付着防止であるが、撮像素子の有効画面外に形成した遮光膜の上にも積層することにより、遮光膜と平坦層界面からの反射率を極めて小さく、例えば、当界面からの反射率は0.5%以下にできる。
さらに 低屈折率の材料を平坦層に用いること、加えて、平坦層の表面の粗化を工夫することにより、平坦層表面からの反射を抑制できる。
However, the light-shielding film obtained by mixing a plurality of organic pigments, or the light-shielding film using carbon or graphite that imparts infrared absorptivity as a pigment, and the surface reflectivity thereof are considerably large at about 6 to 7%. The main purpose of the flat layer according to the present invention is to prevent dust from adhering to the dicing process in the post-process. However, the flat layer is also formed flat on the light shielding film formed outside the effective screen of the image sensor. The reflectance from the layer interface is extremely small. For example, the reflectance from the interface can be 0.5% or less.
Further, by using a material having a low refractive index for the flat layer, and by devising roughening of the surface of the flat layer, reflection from the flat layer surface can be suppressed.

平坦層表面からの反射を抑制するための粗化は、例えば、平坦層表面を酸素プラズマ雰囲気でドライエッチングする。平坦層の硬化剤の量に応じ、高さ0.1μmの柱状の樹脂突起あるいは高さ0.03〜0.3nmの柱状樹脂が並んだテクスチャーを示したり、あるいは、細かい凹凸の表面様相を示す。
このような表面様相は、樹脂、硬化剤の種類・量、塗布膜厚、硬膜条件、ドライエッチング条件などによって調整できる。
For roughening to suppress reflection from the flat layer surface, for example, the flat layer surface is dry-etched in an oxygen plasma atmosphere. Depending on the amount of the curing agent of the flat layer, it shows a texture in which columnar resin protrusions with a height of 0.1 μm or columnar resins with a height of 0.03 to 0.3 nm are arranged, or a surface appearance of fine irregularities. .
Such a surface appearance can be adjusted by the kind and amount of the resin and the curing agent, the coating film thickness, the film hardening condition, the dry etching condition, and the like.

ドライエッチングにより形成される柱状樹脂は、光の波長のおよそλ/4の大きさ、ピッチであることが光の反射防止硬化を増長させるために好ましい。正確にλ/4の大きさ、ピッチでなくとも、柱状樹脂の隙間によって平坦層表面の見かけ上の屈折率が下がるので反射を抑制する機能を有するものとなる。   The columnar resin formed by dry etching preferably has a size and a pitch of about λ / 4 of the wavelength of light in order to increase the antireflection curing of light. Even if the size and pitch are not exactly λ / 4, the apparent refractive index of the surface of the flat layer is lowered by the gap between the columnar resins, so that it has a function of suppressing reflection.

以下の実施例で本発明を詳細に説明する。
なお、実施例1では、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの4色のカラーフィルタを形成した撮像素子で、実施例2では、白(透明)、黄、赤、ブラックの4色のカラーフィルタを形成した撮像素子で記載してあるが、図9に示すような、緑、青、赤の3色構成の撮像素子に本発明を適用しても良い。
また、遮光膜を上記ブラックないし上記ブラックとは異なる黒色の単色構成で示したが、カラーフィルタに用いる複数色を重ねた構成であっても良い。遮光膜は、緑、青、赤の3色構成の撮像素子においては、青の単色でこれを兼用しても良い。
The following examples illustrate the invention in detail.
In the first embodiment, an image sensor having four color filters of cyan, yellow, magenta, and black is formed. In the second embodiment, four color filters of white (transparent), yellow, red, and black are formed. However, the present invention may be applied to an image sensor having a three-color configuration of green, blue, and red as shown in FIG.
Further, although the light shielding film is shown as a black single color configuration different from the above black or black, a configuration in which a plurality of colors used for a color filter are superimposed may be used. The light-shielding film may be a single blue color in an image sensor having a three-color configuration of green, blue, and red.

また、以下の実施例にて、平坦層をフッ素系アクリル樹脂のみで例示しているが、高耐熱性のアクリル樹脂などで形成しても、ほぼ同様の効果が得られる。
なお、フッ素系アクリ樹脂と高耐熱性のアクリル樹脂では、後者の樹脂材料の屈折率が高いため、マイクロレンズに用いる材料の屈折率をより高い材料(例えば、屈折率2.1の窒化シリコンなど)で形成する必要がある。
Further, in the following examples, the flat layer is exemplified only by the fluorine-based acrylic resin, but substantially the same effect can be obtained even if it is formed by a highly heat-resistant acrylic resin or the like.
In addition, in the fluorine-based acrylic resin and the high heat-resistant acrylic resin, since the refractive index of the latter resin material is high, the material used for the microlens has a higher refractive index (for example, silicon nitride having a refractive index of 2.1). ).

本実施例の固体撮像素子は、図1に示すように、光電変換素子10を有する半導体基板11上に、紫外線吸収膜13、カラーフィルタ14、遮光膜17、マイクロレンズ18、
平坦層19を積層したものである。
紫外線吸収膜13は、フォトリソグラフィーの工程において、カラーフィルタ14をパターン精度、形状良く形成するためのもので、カラーフィルタ形成前に塗布、形成しておく。紫外線吸収膜13は、前記したような透明樹脂に紫外線吸収機能を組み込んだ材料で、たとえば、0.06nm膜厚で形成する。
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device of the present embodiment has an ultraviolet absorption film 13, a color filter 14, a light shielding film 17, a microlens 18, and a semiconductor substrate 11 having a photoelectric conversion element 10.
A flat layer 19 is laminated.
The ultraviolet absorbing film 13 is used to form the color filter 14 with good pattern accuracy and shape in the photolithography process, and is applied and formed before forming the color filter. The ultraviolet absorbing film 13 is a material in which an ultraviolet absorbing function is incorporated into the transparent resin as described above, and is formed with a film thickness of, for example, 0.06 nm.

カラーフィルタ14は、シアンC、イエローY、マゼンタM、ブラックBlの有機顔料を、それぞれ分散したカラーレジスト(アクリル系感光性樹脂)を用い、塗布・乾燥・露光・現像・硬膜などのプロセスを経て、およそ1μm膜厚で形成したものである。
ブラックは、400nm〜600nmの光波長の範囲では、10%以下の透過率で、およそ700nm以降の近赤外域の長波長の光を透過する、言わば赤外透過フィルタである。すなわち、各カラーフィルタを通過した光を受けた受光素子で得られたシアン、イエロー、マゼンタ、それぞれの積分値(光電変換素子の出力値)からブラックの出力値を引き算する演算処理を行い、色補正、特に上記3色に対する赤外補正を行うためのフィルタである。
The color filter 14 uses a color resist (acrylic photosensitive resin) in which organic pigments of cyan C, yellow Y, magenta M, and black Bl are dispersed, and performs processes such as coating, drying, exposure, development, and hardening. After that, it was formed with a film thickness of about 1 μm.
Black is a so-called infrared transmission filter that transmits light having a long wavelength in the near-infrared region of about 700 nm or more with a transmittance of 10% or less in the light wavelength range of 400 nm to 600 nm. That is, an arithmetic process is performed to subtract the black output value from the respective integrated values (output values of the photoelectric conversion elements) of cyan, yellow, and magenta obtained by the light receiving elements that have received the light that has passed through each color filter. This is a filter for performing correction, particularly infrared correction for the above three colors.

また、遮光膜17を形成する材料として、上記ブラックのカラーレジストを兼ねて用いてもよい。遮光膜17は1μm膜厚に形成した。ブラックの有機顔料はシアンと赤など複数の有機顔料から構成される。   Further, the black color resist may be used as a material for forming the light shielding film 17. The light shielding film 17 was formed to a thickness of 1 μm. The black organic pigment is composed of a plurality of organic pigments such as cyan and red.

マイクロレンズ18は、UV吸収剤を5%含有する熱硬化タイプのアクリル樹脂(屈折率1.58)より形成されている。当アクリル樹脂は、屈折率を高めるためにUV吸収剤を含有させ、かつ、同様に、高屈折率化のため、そのポリマー骨格にはベンゼン環を導入してある。なお、実施例1において、マイクロレンズ18の樹脂材料へのUV吸収剤の添加は必須条件ではない。   The microlens 18 is made of a thermosetting acrylic resin (refractive index of 1.58) containing 5% of a UV absorber. The acrylic resin contains a UV absorber to increase the refractive index, and similarly, a benzene ring is introduced into the polymer skeleton in order to increase the refractive index. In Example 1, the addition of the UV absorber to the resin material of the microlens 18 is not an essential condition.

図8に、撮像素子1チップの概略平面図を示した。光電変換素子、カラーフィルタ、マイクロレンズが積層された撮像の有効画面88、遮光膜89、アルミニウムのパッド82の平面的な位置関係を示した。   FIG. 8 shows a schematic plan view of one chip of the image sensor. A planar positional relationship among an effective imaging screen 88 in which a photoelectric conversion element, a color filter, and a microlens are stacked, a light shielding film 89, and an aluminum pad 82 is shown.

平坦層19は、屈折率1.47のフッ素系アクリル樹脂(熱硬化タイプ)により形成されている。当平坦層19の表面は、図3のSEM像に示すように、λ/4に近い凹凸が形成されている。   The flat layer 19 is made of a fluorine-based acrylic resin (thermosetting type) having a refractive index of 1.47. As shown in the SEM image of FIG. 3, the surface of the flat layer 19 has irregularities close to λ / 4.

本実施例による固体撮像素子が形成された半導体基板をダイシングしたところ、平坦層19表面にダイシング屑などのゴミ・異物付着は殆ど観察されなかった。ゴミ・異物付着が観察された場合であっても、超音波を導波した純水を流しかける程度で容易に洗浄除去できた。   When the semiconductor substrate on which the solid-state imaging device according to the present example was formed was diced, almost no dust or foreign matter such as dicing dust was observed on the surface of the flat layer 19. Even when dust / foreign matter adhesion was observed, it could be easily removed by washing with pure water guided by ultrasonic waves.

また、本実施例の平坦層19の反射率を(株)村上色彩の積分球を用い、拡散光による全反射率を測定したところ、その表面の反射率は約3%であった。
通常のマイクロレンズ材料として用いられるフェノール樹脂(屈折率1.6)による平坦層(表面粗化なし)の表面反射率は約6%であった。なお、反射率測定は、本実施例の半導体基板を用いず、シリコンウエハーに黒色塗料を塗布し、この上に平坦層を形成したものを用いた。平坦層19は、後述するドライエッチングを施して表面を粗化させた。
Further, when the reflectance of the flat layer 19 of the present example was measured using an integrating sphere of Murakami Color Co., Ltd., and the total reflectance by diffused light was measured, the reflectance of the surface was about 3%.
The surface reflectance of the flat layer (without surface roughening) made of phenol resin (refractive index of 1.6) used as a normal microlens material was about 6%. In addition, the reflectance measurement did not use the semiconductor substrate of this example, but applied a black paint to a silicon wafer and formed a flat layer thereon. The flat layer 19 was subjected to dry etching described later to roughen the surface.

以下に、本実施例の製造方法につき、図2を用いて詳細に説明する。
図2(1)に示すように、0.06μm膜厚の紫外線吸収膜13、1μm膜厚のカラーフィルタ14、1μm膜厚の遮光膜17、紫外線吸収機能をもつマクロレンズ18を形成した半導体基板11を準備した。
図2(2)に示すように、フッ素系アクリル樹脂液を用い、スピンコーティングの手法にて1.5μm膜厚にて平坦層19を塗布形成した。
Below, the manufacturing method of a present Example is demonstrated in detail using FIG.
As shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate on which an ultraviolet absorbing film 13 having a thickness of 0.06 μm, a color filter 14 having a thickness of 1 μm, a light shielding film 17 having a thickness of 1 μm, and a macro lens 18 having an ultraviolet absorbing function are formed. 11 was prepared.
As shown in FIG. 2 (2), a flat layer 19 was applied and formed with a film thickness of 1.5 μm by a spin coating method using a fluorine-based acrylic resin liquid.

図2(3)に示すように、ノボラック系感光性樹脂を用いて1.5μm膜厚のレジストパターンを平坦層を覆うように、かつ、アルミニウムのパッド12の部分を除くように形成した。アルミニウムのパッド12の位置に相当する部分には、開口部22を露光・現像のフォトリソグラフィーのプロセスで形成した。
図2(3)に示した半導体基板に、ドライエッチング装置にてドライエッチングを施し、アルミニウムのパッド12の表面を露出させると同時に、レジストパターン20を除去し、図1に示す固体撮像素子を得た。ドライエッチングには、フロン系ガスと酸素と両方のガスを用いた。
本実施例の平坦層の表面には、図3に示した、およそ高さ0.1μm〜0.2μmの柱状の粗面が形成された。
As shown in FIG. 2 (3), a resist pattern having a thickness of 1.5 μm was formed using a novolak photosensitive resin so as to cover the flat layer and to exclude the aluminum pad 12 portion. In the portion corresponding to the position of the aluminum pad 12, an opening 22 was formed by an exposure / development photolithography process.
The semiconductor substrate shown in FIG. 2 (3) is dry-etched with a dry etching apparatus to expose the surface of the aluminum pad 12, and at the same time, the resist pattern 20 is removed, thereby obtaining the solid-state imaging device shown in FIG. It was. Both dry gas and oxygen gas were used for the dry etching.
A columnar rough surface having a height of approximately 0.1 μm to 0.2 μm shown in FIG. 3 was formed on the surface of the flat layer of this example.

本実施例の固体撮像素子は、図5に示すように、光電変換素子50を有する半導体基板51上に紫外線吸収膜53、カラーフィルタ、遮光膜57、マイクロレンズ58、平坦層59を積層したものである。
カラーフィルタは、図6に示すように、黄’カラーフィルタ54、白(透明)カラーフィルタ55、赤’カラーフィルタ56、ブラックカラーフィルタ(Bl)で構成されている。
As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device of this embodiment is obtained by laminating an ultraviolet absorbing film 53, a color filter, a light shielding film 57, a microlens 58, and a flat layer 59 on a semiconductor substrate 51 having a photoelectric conversion element 50. It is.
As shown in FIG. 6, the color filter includes a yellow color filter 54, a white (transparent) color filter 55, a red color filter 56, and a black color filter (Bl).

紫外線吸収膜53は、フォトリソグラフィーの工程において、カラーフィルタをパターン精度、形状良く形成するためのもので、カラーフィルタ形成前に塗布、形成しておく。紫外線吸収膜53は、前記したような透明樹脂に紫外線吸収機能を組み込んだ材料で、たとえば、0.06μm膜厚で形成する。   The ultraviolet absorbing film 53 is for forming a color filter with good pattern accuracy and shape in the photolithography process, and is applied and formed before forming the color filter. The ultraviolet absorbing film 53 is a material in which an ultraviolet absorbing function is incorporated into the transparent resin as described above, and is formed with a film thickness of, for example, 0.06 μm.

カラーフィルタは、黄’、赤’、ブラックの有機顔料を、それぞれ分散したカラーレジストを用い、塗布・乾燥・露光・現像・硬膜などのプロセスを経て、およそ1μm膜厚で形成したものである。ブラックは400nm〜600nmの光波長の範囲は10%以下の透過率で、およそ700nm以降、近赤外域の長波長の光を透過する、言わば赤外透過フィルタである。赤’の積分値(光電変換素子の出力値)から引き算の演算処理を行い、色補正を行うためのフィルターである。
ブラックの色は、バイオレットとイエローなど複数の有機顔料から構成される。
The color filter is formed with a film thickness of approximately 1 μm through processes such as coating, drying, exposure, development, and hardening using a color resist in which organic pigments of yellow, red, and black are dispersed. . Black is a so-called infrared transmission filter that transmits light of a long wavelength in the near infrared region after about 700 nm with a transmittance of 10% or less in a light wavelength range of 400 nm to 600 nm. This is a filter for performing color correction by performing a subtraction calculation process from the red 'integral value (output value of the photoelectric conversion element).
The black color is composed of a plurality of organic pigments such as violet and yellow.

また、遮光膜57を形成する材料として黒色のカラーレジストを用いた。黒色のカラーレジストは、顔料をカーボン微粒子を分散させれば、可視光のみならず近赤外光を吸収、カットする遮光膜を得ることができる。
遮光膜57は、黒色のカラーレジストにて、1μm膜厚に形成した。
A black color resist was used as a material for forming the light shielding film 57. The black color resist can obtain a light-shielding film that absorbs and cuts not only visible light but also near-infrared light by dispersing carbon fine particles in a pigment.
The light shielding film 57 was formed with a black color resist to a thickness of 1 μm.

なお、本実施例では、撮像素子に対応した青、緑、赤のそれぞれの色は、白(透明)、黄’、赤’、ブラックの各カラーフィルタを通過した光が入力した各受光素子からの出力値に対して、青 = 白 − 黄’、緑 = 黄’− 赤’、赤 = 赤’−ブラック、の演算処理を行うことでで得られる。   In this embodiment, the colors of blue, green, and red corresponding to the image sensor are the light receiving elements to which the light that has passed through the white (transparent), yellow ', red', and black color filters is input. Is obtained by performing an arithmetic process of blue = white-yellow ', green = yellow'-red', and red = red'-black.

本実施例による固体撮像素子が形成された半導体基板をダイシングしたところ、平坦層59表面にダイシング屑などのゴミ・異物付着はほとんど観察されなかった。ゴミ・異物付着が観察されたとしても、純水の超音波洗浄水を流す程度で容易に洗浄できた。   When the semiconductor substrate on which the solid-state imaging device according to this example was formed was diced, dust and foreign matter such as dicing trash were hardly observed on the surface of the flat layer 59. Even if dust / foreign matter adhesion was observed, it could be easily cleaned by flowing ultrasonic cleaning water of pure water.

以下に、本実施例の製造方法につき、図7を用いて詳細に説明する。
図7(1)に示すように、0.06μm膜厚の紫外線吸収膜53、1μm膜厚の黄’カラーフィルタ54、赤’カラーフィルタ(図示せず)、ブラックカラーフィルタ(図示せず)、カーボンを顔料とする1μm膜厚の遮光膜57、を形成した半導体基板51を準備した。
Below, the manufacturing method of a present Example is demonstrated in detail using FIG.
As shown in FIG. 7 (1), an ultraviolet absorbing film 53 having a thickness of 0.06 μm, a yellow color filter 54 having a thickness of 1 μm, a red color filter (not shown), a black color filter (not shown), A semiconductor substrate 51 on which a light-shielding film 57 having a film thickness of 1 μm using carbon as a pigment was prepared.

図7(2)に示すように、フッ素系アクリル樹脂液を用い、スピンコーティングの手法にて、1.8μm膜厚の転写層60を、フェノール系熱硬化型樹脂による1μm厚みのエッチング制御層61を、および公知の熱フロープロセス技術で熱リフローレンズのレンズ母型62を、それぞれ形成した。
次に、レンズ母型62をマスクとして、フロン系ガスを用いたドライエッチングにてエッチング制御層61を異方性エッチングし、図7(3)に示す中間レンズ63を形成した。中間レンズ63のレンズ間は、隣接する中間レンズがくっつく状態となった。
As shown in FIG. 7 (2), a transfer layer 60 having a film thickness of 1.8 μm is formed on a transfer layer 60 having a film thickness of 1.8 μm by a spin coating method using a fluorine-based acrylic resin liquid, and an etching control layer 61 having a thickness of 1 μm by a phenol-based thermosetting resin. And a lens matrix 62 of the thermal reflow lens were formed by a known thermal flow process technique.
Next, using the lens matrix 62 as a mask, the etching control layer 61 was anisotropically etched by dry etching using a chlorofluorocarbon gas to form the intermediate lens 63 shown in FIG. Adjacent intermediate lenses are in a state of sticking between the lenses of the intermediate lens 63.

さらにエッチングを進めて、中間レンズ63の形状を転写層60に写し込み、図7(4)に示すマイクロレンズ58とした。なお、転写層60の樹脂材料は、実施例1と同じくUV吸収剤を5%含有するアクリル樹脂とした。   Etching was further performed to copy the shape of the intermediate lens 63 onto the transfer layer 60, whereby a microlens 58 shown in FIG. The resin material of the transfer layer 60 was an acrylic resin containing 5% of a UV absorber as in Example 1.

図7(2)に示す、黄’カラーフィルタ54、赤’カラーフィルタ56(図示せず)、ブラックカラーフィルタ(ブラック)(図示せず)、及び遮光膜57が形成された半導体基板51上に設けられた転写層60は、図7(3)におけるエッチングによって、黄’カラーフィルタ54、赤’カラーフィルタ56、ブラックカラーフィルタ(ブラック)上にて、各々に対応したマイクロレンズ58に形成される。
一方、白(透明)カラーフィルタ55の場合は、転写層60の上半部分はマイクロレンズ58に形成され、残る下半部分は白(透明)カラーフィルタ55となる。すなわち、マイクロレンズ58の形成に用いられる材料と同一材料を用い、マイクロレンズ58の形成と同時に白(透明)カラーフィルタ55が形成されたことになる。
7 (2), on the semiconductor substrate 51 on which the yellow color filter 54, the red color filter 56 (not shown), the black color filter (black) (not shown), and the light shielding film 57 are formed. The provided transfer layer 60 is formed on the micro lens 58 corresponding to each of the yellow color filter 54, the red color filter 56, and the black color filter (black) by etching in FIG. .
On the other hand, in the case of the white (transparent) color filter 55, the upper half portion of the transfer layer 60 is formed on the microlens 58, and the remaining lower half portion is the white (transparent) color filter 55. That is, the same material as that used for forming the microlens 58 is used, and the white (transparent) color filter 55 is formed simultaneously with the formation of the microlens 58.

以下の工程は、実施例1と同様である。
図7(5)に示すように、ノボラック系感光性樹脂を用いて、2μm膜厚のレジストパターン64をフッ素系アクリル樹脂による平坦層59を覆うように、かつ、アルミニウムのパッド52の部分を除くように形成した。アルミニウムのパッド52の位置に相当する部分には、開口部65を露光・現像のフォトリソグラフィーのプロセスで形成した。
The following steps are the same as in Example 1.
As shown in FIG. 7 (5), using a novolac photosensitive resin, a resist pattern 64 having a thickness of 2 μm is covered with a flat layer 59 made of a fluorine-based acrylic resin, and the portion of the aluminum pad 52 is removed. Formed as follows. In the portion corresponding to the position of the aluminum pad 52, an opening 65 was formed by a photolithographic process of exposure and development.

図7(5)に示した半導体基板に、ドライエッチング装置にてドライエッチングを施し、アルミニウムのパッド52の表面を露出させると同時に、レジストパターン64を除去し、図7(6)に示す固体撮像素子を得た。ドライエッチングには、フロン系ガスと酸素と両方のガスを用いた。   The semiconductor substrate shown in FIG. 7 (5) is dry-etched by a dry etching apparatus to expose the surface of the aluminum pad 52, and at the same time, the resist pattern 64 is removed, and the solid-state imaging shown in FIG. 7 (6). An element was obtained. Both dry gas and oxygen gas were used for the dry etching.

本発明による固体撮像素子の実施例1の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of Example 1 of the solid-state image sensing device by the present invention. 実施例1の製造方法の工程を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a process of the manufacturing method of Example 1. 粗化された平坦層表面のSEM像である。It is a SEM image of the roughened flat layer surface. 実施例1のカラーフィルタ配列を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a color filter arrangement of Example 1. 本発明による固体撮像素子の実施例2の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of Example 2 of the solid-state image sensing device by the present invention. 実施例2のカラーフィルタ配列を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a color filter arrangement of Example 2. 実施例2の製造方法の工程を示す部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view showing a process of a manufacturing method of Example 2. FIG. 撮像素子1チップの概略平面図である。It is a schematic plan view of an image sensor 1 chip. 緑、青、赤のカラーフィルタ配列を示す平面図である。It is a top view which shows the color filter arrangement | sequence of green, blue, and red.

符号の説明Explanation of symbols

10、50・・・光電変換素子
11、51・・・半導体基板
12、52、82・・・アルミニウムのパッド
13、53・・・紫外線吸収膜
14・・・実施例1のカラーフィルタ
17、57、89・・・遮光膜
18、58・・・マイクロレンズ
19、59・・・平坦層
20・・・レジストパターン
22、65・・・開口部
54・・・黄’カラーフィルタ
55・・・白(透明)カラーフィルタ
56・・・赤’カラーフィルタ
60・・・転写層
61・・・エッチング制御層
63・・・中間レンズ
64・・・レジストパターン
88・・・撮像の有効画面
Bl・・・ブラックカラーフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 50 ... Photoelectric conversion element 11, 51 ... Semiconductor substrate 12, 52, 82 ... Aluminum pad 13, 53 ... Ultraviolet absorption film 14 ... Color filter 17, 57 of Example 1 , 89..., Light shielding films 18 and 58... Microlenses 19 and 59... Flat layer 20... Resist pattern 22 and 65. (Transparent) Color filter 56 ... Red 'color filter 60 ... Transfer layer 61 ... Etching control layer 63 ... Intermediate lens 64 ... Regist pattern 88 ... Effective imaging screen Bl ... Black color filter

Claims (5)

少なくとも、撮像の有効画面内に2次元的に配設された光電変換素子の上方に、該光電変換素子の各々に対応した複数色のカラーフィルタとマイクロレンズとが積層され、該撮像の有効画面外に遮光膜が設けられた固体撮像素子において、該マイクロレンズ上及び遮光膜上に粗化した表面を有する平坦層が形成されたことを特徴とする固体撮像素子。   At least above the photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged in the effective imaging screen, a plurality of color filters and microlenses corresponding to each of the photoelectric conversion elements are stacked, and the effective imaging screen A solid-state imaging device provided with a light-shielding film outside, wherein a flat layer having a roughened surface is formed on the microlens and the light-shielding film. 前記平坦層がフッ素系アクリル樹脂を用いて形成されたことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the flat layer is formed using a fluorine-based acrylic resin. 前記遮光膜は可視光領域400nm〜600nmにおける光透過率が10%以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の固体撮像素子。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light shielding film has a light transmittance of 10% or less in a visible light region of 400 nm to 600 nm. 前記複数色のカラーフィルタの1色が白(透明)カラーフィルタであり、該白(透明)カラーフィルタはマイクロレンズと同一材料を用い、マイクロレンズの形成と同時に形成されたことを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3記載の固体撮像素子。   One color of the plurality of color filters is a white (transparent) color filter, and the white (transparent) color filter is formed of the same material as the microlens and is formed simultaneously with the formation of the microlens. The solid-state imaging device according to claim 1, claim 2, or claim 3. 少なくとも、撮像の有効画面内に2次元的に配設された光電変換素子の上方に、該光電変換素子の各々に対応した複数色のカラーフィルタとマイクロレンズとが積層され、該撮像の有効画面外に遮光膜が設けられた固体撮像素子の製造方法において、
1)複数色のカラーフィルタ、遮光膜、及びマイクロレンズを形成する工程、
2)マイクロレンズ上及び遮光膜上に平坦層を形成する工程、
3)パッド部に対応した部位を開口部とするフォトレジストを形成する工程、
4)ドライエッチングにより上記フォトレジストを除去して、平坦層の表面を粗化し、また、パッド部上の少なくとも平坦層及び遮光膜を除去して、パッド部を露出させる工程、を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
At least above the photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged in the effective imaging screen, a plurality of color filters and microlenses corresponding to each of the photoelectric conversion elements are stacked, and the effective imaging screen In the manufacturing method of the solid-state imaging device provided with a light shielding film outside,
1) forming a plurality of color filters, a light shielding film, and a microlens;
2) A step of forming a flat layer on the microlens and the light shielding film,
3) forming a photoresist having a portion corresponding to the pad portion as an opening,
4) removing the photoresist by dry etching to roughen the surface of the flat layer, and removing at least the flat layer and the light-shielding film on the pad portion to expose the pad portion. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
JP2005235693A 2005-08-16 2005-08-16 Solid imaging element and its manufacturing method Pending JP2007053153A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005235693A JP2007053153A (en) 2005-08-16 2005-08-16 Solid imaging element and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005235693A JP2007053153A (en) 2005-08-16 2005-08-16 Solid imaging element and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007053153A true JP2007053153A (en) 2007-03-01

Family

ID=37917415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005235693A Pending JP2007053153A (en) 2005-08-16 2005-08-16 Solid imaging element and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007053153A (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009123109A1 (en) 2008-03-31 2009-10-08 富士フイルム株式会社 Photosensitive transparent resin composition, process for production of color filters, and color filters
EP2157130A1 (en) 2008-08-21 2010-02-24 Fujifilm Corporation Photosensitive resin composition, color filter and method of producing the same, and solid-state imaging device
JP2010267828A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Sony Corp Solid-state image pickup device, method of manufacturing solid-state image pickup device, and electronic device
CN101986432A (en) * 2010-10-25 2011-03-16 上海宏力半导体制造有限公司 Cmos image sensor
WO2012066694A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 パナソニック株式会社 Solid-state imaging device and method for manufacturing same
WO2012086410A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Fujifilm Corporation Photosensitive transparent composition for color filter of solid-state imaging device, and production method of color filter of solid-state imaging device, color filter of solid-state imaging device, and solid-state imaging device, each using the same
JP2013115335A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Sony Corp Solid state image sensor and manufacturing method thereof, electronic device, and solid state image sensor composition
KR20150046207A (en) 2012-11-01 2015-04-29 후지필름 가부시키가이샤 Photosensitive composition, grey cured film using same, grey pixel, and solid state imaging element
JP2015207638A (en) * 2014-04-18 2015-11-19 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
US9518031B2 (en) 2013-03-29 2016-12-13 Fujifilm Corporation Photo-sensitive resin composition, cured film, method for forming a pixel, solid state image sensor, color filter and ultraviolet absorber
CN105084297B (en) * 2014-05-04 2017-04-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 A kind of preparation method of MEMS
KR102056141B1 (en) * 2013-02-25 2019-12-16 삼성전자주식회사 Image sensor and computing system having the same
CN111279485A (en) * 2017-11-01 2020-06-12 凸版印刷株式会社 Solid imaging element and method for manufacturing the same
CN112753103A (en) * 2018-09-27 2021-05-04 Jsr株式会社 Solid-state image pickup device
WO2021186909A1 (en) * 2020-03-19 2021-09-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
WO2022190732A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Photodetector element

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100133396A (en) 2008-03-31 2010-12-21 후지필름 가부시키가이샤 Photosensitive transparent resin composition, process for production of color filters, and color filters
WO2009123109A1 (en) 2008-03-31 2009-10-08 富士フイルム株式会社 Photosensitive transparent resin composition, process for production of color filters, and color filters
US8883376B2 (en) 2008-03-31 2014-11-11 Fujifilm Corporation Photosensitive transparent resin composition, production method of color filter, and color filter
US8470502B2 (en) 2008-08-21 2013-06-25 Fujifilm Corporation Photosensitive resin composition, color filter and method of producing the same, and solid-state imaging device
EP2157130A1 (en) 2008-08-21 2010-02-24 Fujifilm Corporation Photosensitive resin composition, color filter and method of producing the same, and solid-state imaging device
JP2010267828A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Sony Corp Solid-state image pickup device, method of manufacturing solid-state image pickup device, and electronic device
US8432010B2 (en) 2009-05-15 2013-04-30 Sony Corporation Solid-state image pickup device, method of manufacturing solid-state image pickup device, and electronic apparatus
CN101986432A (en) * 2010-10-25 2011-03-16 上海宏力半导体制造有限公司 Cmos image sensor
CN101986432B (en) * 2010-10-25 2015-04-01 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Cmos image sensor
WO2012066694A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 パナソニック株式会社 Solid-state imaging device and method for manufacturing same
WO2012086410A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Fujifilm Corporation Photosensitive transparent composition for color filter of solid-state imaging device, and production method of color filter of solid-state imaging device, color filter of solid-state imaging device, and solid-state imaging device, each using the same
US20130285182A1 (en) * 2010-12-24 2013-10-31 Fujifilm Corporation Photosensitive transparent composition for color filter of solid-state imaging device, and production method of color filter of solid-state imaging device, color filter of solid-state imaging device, and solid-state imaging device, each using the same
JP2012137564A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Fujifilm Corp Photosensitive transparent composition for color filter of solid state imaging device, method for manufacturing color filter of solid state imaging device, color filter of solid state imaging device, and solid state imaging device using the same
US9354514B2 (en) 2010-12-24 2016-05-31 Fujifilm Corporation Photosensitive transparent composition for color filter of solid-state imaging device, and production method of color filter of solid-state imaging device, color filter of solid-state imaging device, and solid-state imaging device, each using the same
JP2013115335A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Sony Corp Solid state image sensor and manufacturing method thereof, electronic device, and solid state image sensor composition
KR20150046207A (en) 2012-11-01 2015-04-29 후지필름 가부시키가이샤 Photosensitive composition, grey cured film using same, grey pixel, and solid state imaging element
KR102056141B1 (en) * 2013-02-25 2019-12-16 삼성전자주식회사 Image sensor and computing system having the same
US9518031B2 (en) 2013-03-29 2016-12-13 Fujifilm Corporation Photo-sensitive resin composition, cured film, method for forming a pixel, solid state image sensor, color filter and ultraviolet absorber
JP2015207638A (en) * 2014-04-18 2015-11-19 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
CN105084297B (en) * 2014-05-04 2017-04-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 A kind of preparation method of MEMS
CN111279485A (en) * 2017-11-01 2020-06-12 凸版印刷株式会社 Solid imaging element and method for manufacturing the same
CN112753103A (en) * 2018-09-27 2021-05-04 Jsr株式会社 Solid-state image pickup device
WO2021186909A1 (en) * 2020-03-19 2021-09-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
WO2022190732A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Photodetector element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007053153A (en) Solid imaging element and its manufacturing method
TWI278991B (en) Solid image-pickup device and method of manufacturing the same
JP4598680B2 (en) Solid-state imaging device and camera
US7084472B2 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method therefor
WO2013121742A1 (en) Image pickup element
JP4857569B2 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2004200360A (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
WO2019215986A1 (en) Image-capturing element, and method for manufacturing image-capturing element
JP2013012518A (en) Solid state imaging device
JP4984400B2 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2010238726A (en) Solid-state image pickup device and manufacturing method of the same
JP4304987B2 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP4935118B2 (en) Image sensor manufacturing method and image sensor
JP5564751B2 (en) Manufacturing method of image sensor
JP2009198547A (en) Manufacturing method for microlens for solid imaging element, and microlens for solid imaging element
JP2004031532A (en) Manufacturing method of solid-state image sensing device
JP4725106B2 (en) Manufacturing method of solid-state imaging device
JP5027081B2 (en) Color imaging device and method for manufacturing color imaging device
JP2006156799A (en) Solid-state image sensor and its manufacturing method
JP2004335598A (en) Solid state imaging device and its manufacturing method
JP2006190904A (en) Solid-state image pickup element
JP2009152315A (en) Image sensor and its manufacturing method
JP4483294B2 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US20070145238A1 (en) Method for Manufacturing Mask and CMOS Image Sensor
JP2005166992A (en) Solid-state imaging element