JP2007281047A - Solid imaging element and its manufacturing method - Google Patents
Solid imaging element and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007281047A JP2007281047A JP2006102712A JP2006102712A JP2007281047A JP 2007281047 A JP2007281047 A JP 2007281047A JP 2006102712 A JP2006102712 A JP 2006102712A JP 2006102712 A JP2006102712 A JP 2006102712A JP 2007281047 A JP2007281047 A JP 2007281047A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interlayer film
- layer
- microlens
- layer microlens
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 127
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子の構造及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a structure of a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.
現在、固体撮像素子(Charge-Coupled Devices;CCD)は、デジタルカメラの受光素子として広く用いられている。近年、半導体プロセスの微細化に伴い、固体撮像素子の小型化や画素の高密度化が進んで、感度の低下が問題となっている。 Currently, solid-state imaging devices (Charge-Coupled Devices; CCDs) are widely used as light receiving devices for digital cameras. In recent years, with the miniaturization of semiconductor processes, the size of solid-state imaging devices and the increase in density of pixels have progressed, and a decrease in sensitivity has become a problem.
従来、感度を向上させるために、各単位受光部の上に層内マイクロレンズとオンチップレンズを設ける構造が用いられている。 Conventionally, in order to improve sensitivity, a structure in which an in-layer microlens and an on-chip lens are provided on each unit light receiving portion is used.
従来の固体撮像素子の構造について、図6を用いて説明する。図6(a)は第1の従来構造の固体撮像素子を上方から見た場合の平面図である。受光部501全体にかかるように第1の層内マイクロレンズ502が配置され、第1の層内マイクロレンズ502全体にかかるようにオンチップレンズ503が形成されている。
The structure of a conventional solid-state image sensor will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a plan view of the solid-state imaging device having the first conventional structure as viewed from above. A first in-
図6(b)は、図6(a)における、B−B’方向の断面図である。 FIG. 6B is a cross-sectional view in the B-B ′ direction in FIG.
図6(b)に示すように、半導体基板表層に複数の受光部501が形成されており、各受光部501の間に位置するようにゲート504と、ゲート504を覆う遮光膜505が形成されている。受光部501及び遮光膜505は第1の層間膜507で覆われており、第1の層間膜507上に第1の層内マイクロレンズ502が形成されている。さらに第1の層内マイクロレンズ502は、受光部501の上方に配置されている。また、第1の層内マイクロレンズ502は、その上面を第2の層間膜508で覆われている。第2の層間膜508上には全面にカラーフィルター506が形成されており、カラーフィルター506上には、受光部501及び第1の層内マイクロレンズ502の直上位置に、オンチップレンズ503が形成されている。
As shown in FIG. 6B, a plurality of
このように形成された固体撮像素子は、図6(b)から、隣り合うオンチップレンズ503に隙間が有ることがわかる。この隙間を通過する光は、さらにカラーフィルター506、第2の層間膜508及び第1の層間膜507を通過し、遮光膜505上に届くことになる。よって、オンチップレンズ503の間を通過する光は受光部501に集光することができないため、高い集光効率が得られなかった。
It can be seen from FIG. 6B that the solid-state imaging device formed in this way has a gap between adjacent on-
この課題を解決するために、層内マイクロレンズをオンチップレンズの隙間を埋める位置に配置する構造とすることが特許文献1に記載されている。以下、図7を用いて第2の従来構造を説明する。
In order to solve this problem,
図7(a)は第2の従来構造の固体撮像素子の平面図である。受光部601全体を覆うようにオンチップレンズ603が配置され、オンチップレンズ603の隙間を埋めるように第1の層内マイクロレンズ602が配置されている。
FIG. 7A is a plan view of a solid-state imaging device having a second conventional structure. An on-
また、図7(b)は図7(a)における、C−C’方向の断面図である。 FIG. 7B is a cross-sectional view in the C-C ′ direction in FIG.
図7(b)に示すように、半導体基板表層に複数の受光部601が形成されており、各受光部601の間に、ゲート604と、ゲート604を覆う遮光膜605が形成されている。受光部601及び遮光膜605は第1の層間膜607で覆われており、第1の層間膜607上方に凹型の第1の層内マイクロレンズ602が形成されている。さらに第1の層内マイクロレンズ602は、受光部601の間に配置された遮光膜605の上方に配置されている。
As shown in FIG. 7B, a plurality of
第1の層内マイクロレンズ602及び第1の層間膜607の全面を覆うようにカラーフィルター606が形成されており、カラーフィルター606上には、受光部601の直上位置に、オンチップレンズ603が形成されている。
A
この第2の従来構造によれば、隣り合うオンチップレンズ603の隙間を通過する光は、オンチップレンズ603の下層のカラーフィルター606の下に設けられ、かつ、オンチップレンズ603の隙間に配置された凹型の第1の層内マイクロレンズ602により、光を受光部601に集光することができ、高い集光効率を得ることができる。
しかしながら、この第2の従来構造の固体撮像素子において、オンチップレンズの隙間の無効領域を通過した光は、第1の層内マイクロレンズによって屈折され、受光部に集められ集光効率を上げることができると同時に斜光によるスミアを発生させてしまう。 However, in the solid-state imaging device having the second conventional structure, the light that has passed through the ineffective region of the gap between the on-chip lenses is refracted by the first in-layer microlens and collected in the light receiving unit to increase the light collection efficiency. At the same time, smear due to oblique light is generated.
図8を用いて、第2の従来構造における斜光によるスミアの発生について説明する。図8は第2の従来構造の固体撮像素子の断面図であり、その構造は図7(b)と同じである。図8において、第1の層内マイクロレンズ602によって屈折された光は、受光部601にも集められる(Y)が、同時に一部は遮光膜605の下層に入り込み、スミアを発生させる(Z)。即ち、感度特性を悪化させる。
The generation of smear due to oblique light in the second conventional structure will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device having a second conventional structure, and the structure is the same as FIG. 7B. In FIG. 8, the light refracted by the first in-
以上のことから、本発明は、層内マイクロレンズとオンチップレンズを併せ持つ固体撮像素子において、高い集光効率を維持しながら、スミアの発生を低減させて感度特性を向上することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to improve sensitivity characteristics by reducing the occurrence of smear while maintaining high light collection efficiency in a solid-state imaging device having both in-layer microlenses and on-chip lenses. .
前記の目的を達成するため、本発明は、カラーフィルター上にあるオンチップレンズの隙間、即ち無効領域を通過する入射光を、第2の層内マイクロレンズ及び第1の層内マイクロレンズで屈折させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention refracts incident light passing through a gap, that is, an ineffective region of an on-chip lens on a color filter, by the second in-layer microlens and the first in-layer microlens. It is characterized by making it.
即ち、本発明の固体撮像素子は、基板上に形成された複数の受光部と、受光部の直上位置に第1の層間膜を介して設けられた凸型の第1の層内マイクロレンズと、第1の層内マイクロレンズの直上位置に設けられたオンチップレンズと、オンチップレンズと第1の層内マイクロレンズにはさまれた層内に凹型の第2の層内マイクロレンズとを備えており、第2の層内マイクロレンズは、オンチップレンズに囲まれた領域の直下に配置された構造である。 That is, the solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of light receiving portions formed on a substrate, and a convex first in-layer microlens provided via a first interlayer film at a position immediately above the light receiving portion. An on-chip lens provided immediately above the first in-layer microlens, and a concave second in-layer microlens in a layer sandwiched between the on-chip lens and the first in-layer microlens. The second in-layer microlens has a structure arranged immediately below a region surrounded by the on-chip lens.
これにより、オンチップレンズを通過する光は第1の層内マイクロレンズで屈折し、受光部に到達することができるため、高い集光効率を得ることができる。さらに、オンチップレンズに囲まれた無効領域を通過する光は、凹型の第2の層内マイクロレンズ及び凸型の第1の層内マイクロレンズにより屈折するため受光部と遮光膜の界面に光が入り込むことにより発生するスミアを低減することができる。 Thereby, the light passing through the on-chip lens is refracted by the first in-layer microlens and can reach the light receiving unit, so that high light collection efficiency can be obtained. Furthermore, since the light passing through the ineffective area surrounded by the on-chip lens is refracted by the concave second in-layer microlens and the convex first in-layer microlens, the light passes through the interface between the light receiving unit and the light shielding film. It is possible to reduce smear that occurs due to the penetration of.
また、第1の層内マイクロレンズと第2の層内マイクロレンズの間に第2の層間膜と、第2の層内マイクロレンズとオンチップフィルターの間にカラーフィルターを設けることが好ましい。 It is also preferable to provide a second interlayer film between the first in-layer microlens and the second in-layer microlens and a color filter between the second in-layer microlens and the on-chip filter.
尚、第1の層内マイクロレンズは酸化膜またはアクリル樹脂で形成され、第2の層間膜は酸窒化膜で形成され、第2の層内マイクロレンズは酸化膜またはアクリル樹脂で形成されることが好ましい。 The first in-layer microlens is formed of an oxide film or an acrylic resin, the second interlayer film is formed of an oxynitride film, and the second in-layer microlens is formed of an oxide film or an acrylic resin. Is preferred.
このようにすると、層内マイクロレンズと層間膜の屈折率の差を利用して、スミアの発生を抑制すると共に受光部への集光効率を高めることができる。 In this way, the difference in refractive index between the in-layer microlens and the interlayer film can be used to suppress the occurrence of smear and increase the light collection efficiency to the light receiving unit.
また、第2の層間膜と第2の層内マイクロレンズの間に第3の層間膜を有することが好ましい。 In addition, it is preferable to have a third interlayer film between the second interlayer film and the second in-layer microlens.
尚、第1の層内マイクロレンズは窒化膜で形成され、第2の層間膜は酸窒化膜で形成され、第3の層間膜は窒化膜で形成され、第2の層内マイクロレンズは酸化膜またはアクリル樹脂で形成されることが好ましい。 The first intralayer microlens is formed of a nitride film, the second interlayer film is formed of an oxynitride film, the third interlayer film is formed of a nitride film, and the second intralayer microlens is oxidized. It is preferably formed of a film or an acrylic resin.
このようにすると、第2の層間膜と第1の層間膜の屈折率の差も利用することができ、スミアの発生を抑制すると共に受光部への集光効率をさらに高めることができる。 In this way, the difference in refractive index between the second interlayer film and the first interlayer film can also be used, so that the occurrence of smear can be suppressed and the light collection efficiency to the light receiving section can be further increased.
また、前記の目的を達成するため、本発明の第1の固体撮像素子の製造方法は、基板に複数の受光部を形成する工程と、受光部の隙間を埋める位置に遮光膜に覆われたゲートを形成する工程と、受光部の直上位置に第1の層間膜を介して凸型の第1の層内マイクロレンズを形成する工程と、第1の層内マイクロレンズ及び第1の層間膜上に第2の層間膜を形成する工程と、第2の層間膜上に開口部を有するハードマスクを形成する工程と、ハードマスクを介して第2の層間膜に対して等方性エッチングを行う工程と、ハードマスクを除去し第2の層内マイクロレンズとなる材料を埋め込み平坦化する工程と、カラーフィルターを形成する工程と、第1の層内マイクロレンズの直上位置にオンチップレンズを形成する工程とを有しており、さらにハードマスクの開口部は、第1の層内マイクロレンズに囲まれた領域の直上位置に形成されるものである。 In order to achieve the above object, the first solid-state imaging device manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a plurality of light receiving parts on a substrate and a light shielding film covered at a position filling a gap between the light receiving parts. A step of forming a gate; a step of forming a convex first in-layer microlens via a first interlayer film at a position directly above the light-receiving portion; a first in-layer microlens and a first interlayer film Forming a second interlayer film thereon, forming a hard mask having an opening on the second interlayer film, and isotropically etching the second interlayer film through the hard mask. A step of removing the hard mask and embedding and planarizing a material to be the second in-layer microlens, a step of forming a color filter, and an on-chip lens at a position immediately above the first in-layer microlens. And forming a process. Opening of the hard mask is that formed immediately above the position of the region surrounded by the first layer microlens.
このようにすると、オンチップレンズを通過する光を第1の層内マイクロレンズで屈折させて受光部に到達させ、集光効率を高めることができると共に、さらに、オンチップレンズに囲まれた無効領域を通過する光を、凹型の第2の層内マイクロレンズ及び凸型の第1の層内マイクロレンズにより屈折させ、受光部と遮光膜の界面に光が入り込むことにより発生するスミアを低減することができる固体撮像素子を製造することができる。 In this way, the light passing through the on-chip lens is refracted by the first in-layer microlens and reaches the light receiving unit, so that the light collection efficiency can be improved, and further, the invalidity surrounded by the on-chip lens. The light passing through the region is refracted by the concave second in-layer microlens and the convex first in-layer microlens to reduce smear that occurs when light enters the interface between the light receiving portion and the light shielding film. The solid-state image sensor which can be manufactured can be manufactured.
また、本発明の第2の固体撮像素子の製造方法は、基板に複数の受光部を形成する工程と、受光部の隙間を埋める位置に遮光膜に覆われたゲートを形成する工程と、受光部の直上位置に第1の層間膜を介して凸型の第1の層内マイクロレンズを形成する工程と、第1の層内マイクロレンズ及び第1の層間膜上に第2の層間膜及び第3の層間膜を順に形成する工程と、第3の層間膜上に開口部を有するハードマスクを形成する工程と、ハードマスクを介して第3の層間膜に対して等方性エッチングを行う工程と、ハードマスクを除去し第2の層内マイクロレンズとなる材料を埋め込み平坦化する工程と、カラーフィルターを形成する工程と、第1の層内マイクロレンズの直上位置に前記カラーフィルターを介してオンチップレンズを形成する工程とを有しており、さらにハードマスクの開口部は、第1の層内マイクロレンズに囲まれた領域の直上位置に形成されるものである。 The second method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention includes a step of forming a plurality of light receiving portions on a substrate, a step of forming a gate covered with a light shielding film at a position filling a gap between the light receiving portions, Forming a convex first in-layer microlens via a first interlayer film at a position directly above the first portion; a second interlayer film on the first in-layer microlens and the first interlayer film; A step of sequentially forming the third interlayer film, a step of forming a hard mask having an opening on the third interlayer film, and isotropic etching are performed on the third interlayer film through the hard mask. A step of removing a hard mask and embedding and planarizing a material to be a second in-layer microlens; a step of forming a color filter; and a position directly above the first in-layer microlens via the color filter. To form an on-chip lens Has bets, the opening of the further hard mask is to be formed immediately above the position of the region surrounded by the first layer microlens.
このようにすると、第2の層間膜と第1の層間膜の屈折率の差も利用することができ、スミアの発生を抑制すると共に受光部への集光効率をさらに高めることが可能な固体撮像素子を製造することができる。 In this way, the difference in refractive index between the second interlayer film and the first interlayer film can also be used, and the solid that can suppress the occurrence of smear and further increase the light collection efficiency to the light receiving unit. An image sensor can be manufactured.
本発明によれば、層内マイクロレンズとオンチップレンズを持つ固体撮像素子において、高い集光効率を維持しながら、スミアの発生を低減し感度特性を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of a smear can be reduced and a sensitivity characteristic can be improved, maintaining a high condensing efficiency in the solid-state image sensor which has an in-layer microlens and an on-chip lens.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における固体撮像素子の構造について、図1を用いて説明する。
(First embodiment)
The structure of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1(a)は本発明の固体撮像素子を上面から見た場合の平面図である。受光部101全体にかかるように第1の層内マイクロレンズ102が配置され、第1の層内マイクロレンズ102全体にかかるようにオンチップレンズ104が形成されている。
FIG. 1A is a plan view of the solid-state imaging device according to the present invention as viewed from above. A first in-
図1(b)は、図1(a)における、A−A’方向の断面図である。図1(b)において、半導体基板105表層に複数の受光部101が形成されており、各受光部101の間にゲート106と、ゲート106を覆う遮光膜107が形成されている。受光部101及び遮光膜107は第1の層間膜108で覆われており、第1の層間膜108上には、凸型の第1の層内マイクロレンズ102が形成されている。第1の層内マイクロレンズ102は、受光部101の上方に配置されている。また、第1の層内マイクロレンズ102は、第2の層間膜109で全体を覆われている。第2の層間膜109の上方には、凹型の第2の層内マイクロレンズ103が形成されている。さらに第2の層内マイクロレンズ103は、遮光膜107の上方に配置されている。第2の層間膜109及び第2の層内マイクロレンズ103の全面を覆うようにカラーフィルター110が形成されており、カラーフィルター110上には、受光部101及び第1の層内マイクロレンズ102の直上位置に、オンチップレンズ104が形成されている。言い換えれば、第2の層内マイクロレンズ103は、オンチップレンズ104の隙間を補完する位置に設けられている。
FIG. 1B is a cross-sectional view in the A-A ′ direction in FIG. In FIG. 1B, a plurality of light receiving
第1の実施形態に示す固体撮像素子における入射光の進行について、以下、図2を用いて説明する。 Hereinafter, the progress of incident light in the solid-state imaging device shown in the first embodiment will be described with reference to FIG.
図2は第1の実施形態の固体撮像素子における、入射光の進行方向についての概略図である。Xは入射光の進行方向を示す。オンチップレンズ104の隙間からカラーフィルター110を通過した入射光は、第2の層内マイクロレンズ103を通過する時に屈折し、さらに第1の層内マイクロレンズ102を通過する時にも屈折する。このように入射光を2段階に屈折させることにより、遮光膜107の下層に光が入り込むことを防ぐ。即ち、スミアを低減することとなる。
FIG. 2 is a schematic view of the traveling direction of incident light in the solid-state imaging device of the first embodiment. X indicates the traveling direction of incident light. Incident light that has passed through the
次に、本発明の第1の実施形態における固体撮像素子の製造方法を、図3を用いて説明する。各工程の断面図を図3に示す。 Next, the manufacturing method of the solid-state image sensor in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. A cross-sectional view of each step is shown in FIG.
まず、図3(a)に示すように、半導体基板105の表層に複数の受光部101を形成し、各受光部101の間にはゲート106及び、ゲート106を覆うように遮光膜107を形成する。その後、受光部101及び遮光膜107の全面を覆うように第1の層間膜108を堆積する。
First, as shown in FIG. 3A, a plurality of light receiving
次に、図3(b)に示すように、受光部101の上方に第1の層間膜108を介して、屈折率2.0のプラズマ窒化膜を第1の層内マイクロレンズ102として、通常のレンズ形成工程にて凸型レンズを形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a plasma nitride film having a refractive index of 2.0 is normally formed as a first in-
次に、図3(c)に示すように、第1の層間膜108と第1の層内マイクロレンズ102の上に第2の層間膜109として、屈折率1.7のプラズマ酸窒化膜を堆積する。さらに、第2の層間膜109上にハードマスクを形成するための膜111を堆積する。
Next, as shown in FIG. 3C, a plasma oxynitride film having a refractive index of 1.7 is formed as the
次に、図3(d)に示すように、ハードマスクを形成する膜111の上に、第2の層内マイクロレンズの位置を規定する開口部を有するレジストマスク112を形成する。その後、通常のドライエッチングを行い、ハードマスク111を形成する。
Next, as shown in FIG. 3D, a resist
次に、図3(e)に示すように、レジスト112を除去し、更に、ハードマスク111を用いて第2の層間膜109をエッチングする。この第2の層間膜109のエッチングとして等方性ドライエッチングやウェットエッチングを実施することで、凹型のくぼみを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 3E, the resist 112 is removed, and the
次に、図3(f)に示すように、ハードマスク111を除去する。その後、図3(g)に示すように、第2の層内レンズの材料として、屈折率1.4の酸化膜を堆積、全面エッチバックや、CMPなどの通常の手段を用いて平坦化することにより、凹型の第2の層内マイクロレンズ103を形成する。
Next, as shown in FIG. 3F, the hard mask 111 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 3G, an oxide film having a refractive index of 1.4 is deposited as a material for the second intra-layer lens, and planarized by using ordinary means such as etch back or CMP. Thus, the concave second in-
次に、図3(h)に示すように、第2の層間膜109と第2の層内マイクロレンズ103の全面を覆うようにカラーフィルター110を形成する。更に、図3(i)に示すように、カラーフィルター110の上にオンチップレンズ104を形成する。オンチップレンズ104は、受光部101及び、第1の層内マイクロレンズ102の直上に配置されるように形成する。言い換えると、オンチップレンズ104は、第2の層内マイクロレンズ103を補完する位置に形成されることとなる。
Next, as shown in FIG. 3H, the
本発明の第1の固体撮像素子において、第1の層内マイクロレンズ102として屈折率2.0のプラズマ窒化膜を、第2の層間膜109として屈折率1.7のプラズマ酸窒化膜を、第2の層内マイクロレンズ103として屈折率1.4の酸化膜を選択したが、第1の層内マイクロレンズ102の材料として屈折率が約1.6乃至2.6のプラズマ窒化膜を、第2の層間膜109の材料として屈折率が約1.5乃至1.9のプラズマ酸窒化膜を、第2の層内マイクロレンズ103の材料として屈折率が約1.2乃至1.7の酸化膜を用いても良い。
In the first solid-state imaging device of the present invention, a plasma nitride film having a refractive index of 2.0 is used as the first in-
また、第2の層内マイクロレンズ103の材料は屈折率が約1.5乃至1.7のアクリル樹脂としても、スミアの低減には有効である。
The material of the second in-
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における固体撮像素子の構造について、図4を用いて説明する。
(Second Embodiment)
The structure of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明における第2の固体撮像素子を上面から見た場合の平面図は、第1の実施形態と同じであり、図1(a)に示す通りである。第2の実施形態における固体撮像素子の断面図を図4に示す。図4は、図1(a)におけるA−A’方向の断面図である。 A plan view of the second solid-state imaging device according to the present invention when viewed from above is the same as that of the first embodiment, as shown in FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the solid-state imaging device in the second embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view in the A-A ′ direction in FIG.
図4において、半導体基板105表層に複数の受光部101が形成されており、各受光部101の間にゲート106と、ゲート106を覆う遮光膜107が形成されている。受光部101及び遮光膜107は第1の層間膜108で覆われており、第1の層間膜108上には、凸型の第1の層内マイクロレンズ102が形成されている。第1の層内マイクロレンズ102は、受光部101の上方に配置されている。また、第1の層内マイクロレンズ102及び第1の層間膜108は、第2の層間膜109で全体を覆われており、以上は、第1の実施形態と同じである。
In FIG. 4, a plurality of light receiving
第1の実施形態と異なるのは、第2の層間膜109の上に、さらに第3の層間膜113を形成し、第3の層間膜113の表層に凹型の第2の層内マイクロレンズ103を設けたことである。第2の層内マイクロレンズ103が、遮光膜107の上方に配置されていることは、第1の実施形態と同じである。
The difference from the first embodiment is that a
カラーフィルター110は、第3の層間膜113及び第2の層内マイクロレンズ103の全面を覆うように形成されており、カラーフィルター110上には、受光部101及び第1の層内マイクロレンズ102の直上位置に、オンチップレンズ104が形成されている。
The
次に、本発明の第2の実施形態における固体撮像素子の製造方法を、図5を用いて説明する。各工程の断面図を図5に示す。 Next, the manufacturing method of the solid-state image sensor in the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. A cross-sectional view of each step is shown in FIG.
まず、図5(a)に示すように、半導体基板105の表層に複数の受光部101を形成し、各受光部101の間にはゲート106及び、ゲート106を覆うように遮光膜107を形成する。その後、受光部101及び遮光膜107の全面を覆うように第1の層間膜108を堆積する。
First, as shown in FIG. 5A, a plurality of light receiving
次に、図5(b)に示すように、受光部101の上方に第1の層間膜108を介して、屈折率2.0のプラズマ窒化膜を第1の層内マイクロレンズ102として、通常のレンズ形成により凸型レンズを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a plasma nitride film having a refractive index of 2.0 is usually used as the first in-
次に、図5(c)に示すように、第1の層間膜108と第1の層内マイクロレンズ102の上に第2の層間膜109として、屈折率1.7のプラズマ酸窒化膜を堆積する。以上は、第1の実施形態における固体撮像素子の製造方法と同じである。
Next, as shown in FIG. 5C, a plasma oxynitride film having a refractive index of 1.7 is formed as the
次に第2の層間膜109を第1の層内マイクロレンズ102が露出しない程度に、エッチバックする。
Next, the
その後、図5(d)に示すように、第3の層間膜113として、屈折率2.0のプラズマ窒化膜を堆積する。更に、第3の層間膜113の上にハードマスクを形成する膜111を堆積する。その後、ハードマスクを形成する膜111の上に、第2の層内マイクロレンズの位置を規定する開口部を有するレジストマスク112を形成する。更に、レジストマスク112に覆われていない部分をエッチングすることによって、ハードマスク111を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5D, a plasma nitride film having a refractive index of 2.0 is deposited as the
以降は、第1の実施形態における固体撮像素子の製造方法と同じである。 The subsequent steps are the same as the method for manufacturing the solid-state imaging device in the first embodiment.
図5(e)に示すように、レジストマスク112を除去する。更に、ハードマスク111を用いて第3の層間膜113をエッチングする。この第3の層間膜113のエッチングに等方性ドライエッチングやウェットエッチングを実施することで、第3の層間膜113の表面に凹型のくぼみを形成する。この時、エッチングは第2の層間膜109に到達しないように行い、凹型のくぼみは第3の層間膜113にのみ形成する。
As shown in FIG. 5E, the resist
次に、図5(f)に示すように、ハードマスク111を除去する。その後、図5(g)に示すように、第2の層内レンズの材料として、屈折率1.4の酸化膜を堆積、全面エッチバックや、CMPなどの通常の手段を用いて平坦化することにより、第3の層間膜113に凹型の第2の層内マイクロレンズ103を形成する。
Next, as shown in FIG. 5F, the hard mask 111 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 5G, an oxide film having a refractive index of 1.4 is deposited as a material for the second intralayer lens, and is planarized using ordinary means such as etch back and CMP. Thus, the concave second in-
次に、図5(h)に示すように、第3の層間膜113と第2の層内マイクロレンズ103の全面を覆うようにカラーフィルター110を形成する。更に、図5(i)に示すように、カラーフィルター110の上にオンチップレンズ104を形成する。オンチップレンズ104は、受光部101及び、第1の層内マイクロレンズ102の上方に配置されるように形成する。
Next, as shown in FIG. 5H, the
第2の実施形態の固体撮像素子においては、層間膜を2層にすることによって層間膜の屈折率の差を大きく設計することができるため、第1の実施形態に記載の固体撮像素子に比べて、スミアの発生を抑えつつ、集光効率をより一層に向上させることが可能となる。 In the solid-state imaging device of the second embodiment, the difference in the refractive index of the interlayer film can be designed to be large by making the interlayer film into two layers. Therefore, compared with the solid-state imaging device described in the first embodiment. Thus, it is possible to further improve the light collection efficiency while suppressing the occurrence of smear.
なお、本発明の第2の固体撮像素子において、第1の層内マイクロレンズ102の材料は屈折率が約1.6乃至2.6のプラズマ窒化膜を、第2の層間膜109の材料は屈折率が約1.2乃至1.7の酸化膜を、第3の層間膜113の材料は屈折率が約1.6乃至2.6のプラズマ窒化膜を、第2の層内マイクロレンズ103の材料は屈折率が約1.2乃至1.7の酸化膜を用いても構わない。
In the second solid-state imaging device of the present invention, the material of the first in-
また、第2の層内マイクロレンズ103の材料として屈折率が約1.5乃至1.7のアクリル樹脂を用いても構わない。
Further, an acrylic resin having a refractive index of about 1.5 to 1.7 may be used as the material of the second in-
本発明は、半導体基板上に形成された複数の受光素子を有する固体撮像素子、それに備えられる信号電荷検出装置、その固体撮像素子を有するカメラに適しており、例えば、CCDイメージセンサ、MOSイメージセンサ、デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話機、ノートパソコンに内蔵のカメラ、情報処理機器に接続されるカメラユニット等に適している。 The present invention is suitable for a solid-state imaging device having a plurality of light-receiving elements formed on a semiconductor substrate, a signal charge detection device provided therein, and a camera having the solid-state imaging device, for example, a CCD image sensor, a MOS image sensor. It is suitable for digital still cameras, camera-equipped mobile phones, cameras built in notebook computers, camera units connected to information processing equipment, and the like.
101 受光部
102 第1の層内マイクロレンズ
103 第2の層内マイクロレンズ
104 オンチップレンズ
105 半導体基板
106 ゲート
107 遮光膜
108 第1の層間膜
109 第2の層間膜
110 カラーフィルター
111 ハードマスクを形成する膜
112 レジストマスク
113 第3の層間膜
501 受光部
502 第1の層内マイクロレンズ
503 オンチップレンズ
504 ゲート
505 遮光膜
506 カラーフィルター
507 第1の層間膜
508 第2の層間膜
601 受光部
602 第1の層内マイクロレンズ
603 オンチップレンズ
604 ゲート
605 遮光膜
606 カラーフィルター
607 第1の層間膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第2の層内マイクロレンズは、前記オンチップレンズに囲まれた領域の直下に配置されることを特徴とする固体撮像素子。 A plurality of light-receiving portions formed on a substrate; a convex first in-layer microlens provided via a first interlayer film immediately above the light-receiving portion; and the first in-layer microlens An on-chip lens provided immediately above, and a concave second in-layer micro lens in a layer sandwiched between the on-chip lens and the first in-layer micro lens,
The second in-layer microlens is disposed immediately below a region surrounded by the on-chip lens.
前記ハードマスクの開口部は、前記第1の層内マイクロレンズに囲まれた領域の直上位置に形成されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 A step of forming a plurality of light receiving portions on the substrate, a step of forming a gate covered with a light-shielding film at a position filling a gap between the light receiving portions, and a position protruding directly above the light receiving portion via a first interlayer film Forming a first in-layer microlens of the mold, forming a second interlayer film on the first in-layer microlens and the first interlayer film, and on the second interlayer film Forming a hard mask having an opening in the substrate, performing isotropic etching on the second interlayer film through the hard mask, removing the hard mask, and forming a second in-layer microlens A step of embedding and planarizing a material to be formed, a step of forming a color filter on the second interlayer film and the second microlens in the second layer, and the color at a position directly above the microlens in the first layer ONCH through filter And forming a Prens,
The manufacturing method of a solid-state imaging device, wherein the opening of the hard mask is formed at a position immediately above a region surrounded by the first in-layer microlens.
前記ハードマスクの開口部は、前記第1の層内マイクロレンズに囲まれた領域の直上位置に形成されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 A step of forming a plurality of light receiving portions on the substrate, a step of forming a gate covered with a light-shielding film at a position filling a gap between the light receiving portions, and a position protruding directly above the light receiving portion via a first interlayer film Forming a first in-layer microlens of the mold, forming a second interlayer film and a third interlayer film in order on the first in-layer microlens and the first interlayer film, Forming a hard mask having an opening on the third interlayer film; performing isotropic etching on the third interlayer film through the hard mask; and removing the hard mask. A step of embedding and planarizing a material to be a second in-layer microlens, a step of forming a color filter so as to cover the third interlayer film and the second in-layer microlens, and the first layer The column is positioned directly above the inner microlens. And forming an on-chip lens through a filter,
The manufacturing method of a solid-state imaging device, wherein the opening of the hard mask is formed at a position immediately above a region surrounded by the first in-layer microlens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006102712A JP2007281047A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Solid imaging element and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006102712A JP2007281047A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Solid imaging element and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007281047A true JP2007281047A (en) | 2007-10-25 |
Family
ID=38682217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006102712A Pending JP2007281047A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Solid imaging element and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007281047A (en) |
-
2006
- 2006-04-04 JP JP2006102712A patent/JP2007281047A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5468133B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP6060851B2 (en) | Method for manufacturing solid-state imaging device | |
US8866205B2 (en) | Photoelectric conversion device and image sensing | |
TWI668849B (en) | Solid-state imaging element, imaging device and electronic device | |
JP2007013061A (en) | Solid-state imaging apparatus and its manufacturing method | |
JP2009021415A (en) | Solid-state imaging apparatus and manufacturing method thereof | |
US7135725B2 (en) | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same | |
JP5298617B2 (en) | SOLID-STATE IMAGING DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE | |
US20110284979A1 (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing same | |
JP2012186396A (en) | Solid state image pickup device and manufacturing method of the same | |
JP4549195B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP5224685B2 (en) | Photoelectric conversion device, manufacturing method thereof, imaging module, and imaging system | |
JP2006332347A (en) | Inlay lens, solid-state image sensing element, electronic information device, formation method of inlay lens and manufacturing method of solid-state image sensing element | |
JP2008066409A (en) | Solid-state imaging apparatus, and its manufacturing method | |
JP2010245202A (en) | Solid-state image pickup device and method of manufacturing the same | |
JP2007227474A (en) | Solid-state imaging apparatus | |
JP2007287818A (en) | Solid imaging device and its manufacturing method | |
JP2009146957A (en) | Solid-state imaging apparatus, and manufacturing method of solid-state imaging apparatus | |
JP5383124B2 (en) | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof | |
JP2005166919A (en) | Solid-state imaging device and its manufacturing method | |
JP5332823B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging device | |
JP2007281047A (en) | Solid imaging element and its manufacturing method | |
JP4626255B2 (en) | Manufacturing method of solid-state imaging device | |
KR100967477B1 (en) | Image sensor and method for fabricating the same | |
JP2006351855A (en) | Solid state imaging device and manufacturing method thereof |