JP2007311662A - Photoelectric converting device, manufacturing method thereof, and focus detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び焦点検出システムに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device, a method for manufacturing a photoelectric conversion device, and a focus detection system.
従来より、位相差を介してデフォーカス量を検出して焦点を合わせる方式である位相差検出方式に用いられる光電変換装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
位相差検出方式を用いたカメラは、コントラスト検出方式を用いたカメラに対して、デフォーカス量を求めることができるので合焦するまでの時間を大幅に短縮することができるという利点を有する。特許文献1〜3には、位相差検出方式に用いられる光電変換装置が示されている。 A camera using a phase difference detection method has an advantage that a defocus amount can be obtained as compared with a camera using a contrast detection method, so that the time until focusing is significantly reduced. Patent Documents 1 to 3 show photoelectric conversion devices used for the phase difference detection method.
しかし、位相差検出方式に用いられる光電変換装置では、位相差を精度よく検出するために、次のような構造が望まれる。例えば、光電変換素子と、その光電変換素子に光を集光させるマイクロレンズとの間隔が、第1間隔以上(例えば、30μm以上)確保される。このため、光電変換素子とマイクロレンズとの間に配置される層の厚さが厚くなるように形成される傾向にある。このような層がドライエッチングされる際に、マスクとなるフォトレジストも厚くなるように形成される傾向にある。 However, in the photoelectric conversion device used for the phase difference detection method, the following structure is desired in order to detect the phase difference with high accuracy. For example, an interval between the photoelectric conversion element and a microlens that collects light on the photoelectric conversion element is secured at a first interval or more (for example, 30 μm or more). For this reason, it exists in the tendency for the thickness of the layer arrange | positioned between a photoelectric conversion element and a micro lens to become thick. When such a layer is dry-etched, the photoresist serving as a mask tends to be formed to be thick.
この場合、例えば、ドライエッチング(例えば、RIE)において、エッチングされている部分で発生した熱が、表面や半導体基板を通じて放出されにくくなることがある。これにより、半導体基板の裏面部とエッチング部分との温度差が大きくなることがあるため、熱応力によって層にクラックが発生するおそれがある。また、その熱によってフォトレジストが炭化し、剥離除去が困難になる場合もある。したがって、厚い層を有する撮像装置において貫通孔等を形成する際には、歩留まりが低下する場合がある。 In this case, for example, in dry etching (for example, RIE), heat generated in the etched portion may be difficult to be released through the surface or the semiconductor substrate. Thereby, since the temperature difference between the back surface portion and the etched portion of the semiconductor substrate may become large, there is a possibility that cracks may occur in the layer due to thermal stress. In addition, the photoresist may be carbonized by the heat, and peeling and removal may be difficult. Therefore, when forming a through hole or the like in an imaging device having a thick layer, the yield may be reduced.
よって、このような課題を鑑みて、本発明の目的は、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減し、歩留まりを向上させることにある。 Therefore, in view of such problems, an object of the present invention is to reduce the thickness of a photoresist necessary for forming, for example, a through hole and improve the yield.
本発明に係る光電変換装置は、光電変換素子と、マイクロレンズと、層と、透明膜とを備える。マイクロレンズは、入射光を光電変換素子に集光させる。層は、光電変換素子とマイクロレンズとの間に配置されている。透明膜は、マイクロレンズ及び層を覆うように配置されている。透明膜は、マイクロレンズの屈折率よりも、屈折率が小さい。その透明膜は、開口を有する。層は、貫通孔を有する。その貫通孔は、開口に整合している。 The photoelectric conversion device according to the present invention includes a photoelectric conversion element, a microlens, a layer, and a transparent film. The microlens condenses incident light on the photoelectric conversion element. The layer is disposed between the photoelectric conversion element and the microlens. The transparent film is disposed so as to cover the microlens and the layer. The transparent film has a refractive index smaller than that of the microlens. The transparent film has an opening. The layer has a through hole. The through hole is aligned with the opening.
このような光電変換装置の構成は、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することに寄与する。具体的には、層の厚さよりも薄い厚さのフォトレジストを用いて、透明膜の開口を形成することができる。この透明膜をマスクとして層をエッチングすることにより、貫通孔を形成することができる。 Such a configuration of the photoelectric conversion device contributes to reducing the thickness of the photoresist necessary for forming, for example, a through hole. Specifically, the opening of the transparent film can be formed using a photoresist having a thickness smaller than the thickness of the layer. A through hole can be formed by etching the layer using the transparent film as a mask.
これにより、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することができる。よって、貫通孔等の形成が容易となり、歩留まりを向上することができる。 Thereby, for example, the thickness of the photoresist necessary for forming a through hole or the like can be reduced. Therefore, formation of a through-hole etc. becomes easy and a yield can be improved.
本発明に係る光電変換装置の製造方法は、次のようなステップを有する。第1ステップでは、光電変換素子の上方に層を形成する。第2ステップでは、層の上にマイクロレンズを形成する。第3ステップでは、マイクロレンズ及び層を覆うように、透明膜を形成する。第4ステップでは、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程により、透明膜をエッチングして開口を形成する。第5ステップでは、フォトレジストを除去する。第6ステップでは、透明膜をマスクとして層をエッチングして、貫通孔を層に形成する。貫通孔は、開口に整合している。 The manufacturing method of the photoelectric conversion device according to the present invention includes the following steps. In the first step, a layer is formed above the photoelectric conversion element. In the second step, a microlens is formed on the layer. In the third step, a transparent film is formed so as to cover the microlens and the layer. In the fourth step, an opening is formed by etching the transparent film by a photolithography process using a photoresist. In the fifth step, the photoresist is removed. In the sixth step, the layer is etched using the transparent film as a mask to form a through hole in the layer. The through hole is aligned with the opening.
このような光電変換装置の製造方法は、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することに寄与する。例えば、層の厚さよりも薄い厚さのフォトレジストを用いて、透明膜の開口を形成することができる。そして、その透明膜をマスクとして層をエッチングすることにより、開口に整合した貫通孔を形成することができる。 Such a method for manufacturing a photoelectric conversion device contributes to reducing the thickness of a photoresist necessary for forming, for example, a through hole. For example, a transparent film opening can be formed using a photoresist having a thickness smaller than the thickness of the layer. Then, by etching the layer using the transparent film as a mask, a through hole aligned with the opening can be formed.
このように、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程により透明膜に開口を形成することができ、この透明膜をマスクとしてその下の層をエッチングすることで、貫通孔を形成することができる。これにより、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することができ、歩留まりを向上することができる。 In this manner, an opening can be formed in the transparent film by a photolithography process using a photoresist, and a through hole can be formed by etching the underlying layer using this transparent film as a mask. Thereby, for example, the thickness of the photoresist necessary for forming a through hole or the like can be reduced, and the yield can be improved.
ここで、貫通孔等とは、電極用の貫通孔や半導体基板に設けられたスクライブラインなどである。 Here, the through hole or the like is a through hole for an electrode or a scribe line provided in a semiconductor substrate.
本発明に係る光電変換装置の構成によって、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することができる。そして、光電変換装置の歩留まりを向上することができる。 With the configuration of the photoelectric conversion device according to the present invention, for example, the thickness of a photoresist necessary for forming a through hole or the like can be reduced. Then, the yield of the photoelectric conversion device can be improved.
本発明に係る光電変換装置の製造方法では、例えば貫通孔等の形成のために必要なフォトレジストの厚さを低減することができる。光電変換装置の歩留まりを向上することができる。 In the method for manufacturing a photoelectric conversion device according to the present invention, for example, the thickness of a photoresist necessary for forming a through hole or the like can be reduced. The yield of the photoelectric conversion device can be improved.
<本発明の課題>
発明者らが見出した本発明の課題について、図7〜図10を参照して詳細に説明する。図7は、光電変換装置の構造を示す断面図である。図8〜図10は、光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
<Problem of the present invention>
The problems of the present invention found by the inventors will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the photoelectric conversion device. 8-10 is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus.
(光電変換装置の構成及び動作)
光電変換装置100は、例えば、位相差検出方式を用いて、焦点位置を検出する装置である。光電変換装置100は、図7に示すように、主として、半導体基板101、光電変換素子102、配線103、遮光膜104、層間絶縁膜105、パッシベーション膜106、電極部107、平坦化膜108及びマイクロレンズ109を備える。
(Configuration and operation of photoelectric conversion device)
The
半導体基板101は、略板形状であり、シリコンなどの半導体で形成されている。
The
光電変換素子102は、半導体基板101に設けられている。光電変換素子102に入射された光は、電荷信号に変換される。この電荷信号は、例えば転送トランジスタ等を介して増幅トランジスタ等のゲートに提供されうる。
The
配線103は、このような回路を構成する素子の間を接続する伝導体である。この配線103は、ポリシリコン、タングステンなどの金属や、タングステンシリサイドなどの金属珪化物の少なくとも一種で形成されている。
The
遮光膜104は、光電変換素子102の一部や配線103などの上方に設けられている。この遮光膜104は、アルミニウム、チタン、タングステンなどで形成されている。
The
電極部107は、半導体基板101の周辺部付近に位置しており、遮光膜104よりもさらに上方に設けられている。この電極部107は、アルミニウムなどで形成されている。
The
層間絶縁膜105は、半導体基板101と遮光膜104と電極部107との隙間を埋めるように、半導体基板101と電極部107との間に設けられている。これにより、半導体基板101、配線103、遮光膜104及び電極部107が互いに絶縁されている。この層間絶縁膜105は、SiO2膜などで形成されている。
The interlayer
パッシベーション膜106は、層間絶縁膜105の上に形成されている。これにより、層間絶縁膜105、光電変換素子102及び配線103などが機械的・化学的に保護されている。
The
平坦化膜108は、パッシベーション膜106及び電極部107の上に形成されている。平坦化膜108の上面は、平坦化されている。この平坦化膜108は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などで形成されている。
The
ここで、平坦化膜108は、貫通孔108aを有している。貫通孔108aは、電極部107上面から上方へ向かうように、平坦化膜108を貫通している。すなわち、電極部107は、貫通孔108aの底部に設けられている。なお、平坦化膜108の厚さD108は、例えば位相差検出方式に用いられる撮像装置の場合、十分な焦点検出特性が得られるように、第1厚さ以上(例えば、30μm以上)に形成される必要がある。
Here, the
マイクロレンズ109は、平坦化膜108の上において、上に凸の曲面を有するように形成されている。これにより、マイクロレンズ109への入射光を、平坦化膜108及び層間絶縁膜105を経由して、光電変換素子102に集光させることができるようになっている。このマイクロレンズ109は、ポジ型i線フォトレジストなどで形成されている。
The
(光電変換装置の製造方法)
光電変換装置の製造方法を、図7の断面図及び図8〜図10の工程断面図を用いて説明する。
(Manufacturing method of photoelectric conversion device)
A method for manufacturing a photoelectric conversion device will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. 7 and the cross-sectional views of steps in FIGS.
第1ステップS101では、光電変換装置が形成されたウェハにおける光電変換素子の上方に平坦化膜が形成される。すなわち、図8に示すように、光電変換素子102の上方であってパッシベーション膜106の上に、平坦化膜108が形成される。
In the first step S101, a planarizing film is formed above the photoelectric conversion element in the wafer on which the photoelectric conversion device is formed. That is, as shown in FIG. 8, the
第2ステップS102では、平坦化膜の上にマイクロレンズが形成される。すなわち、平坦化膜108の上にポジ型i線フォトレジストが塗布される。そのポジ型i線フォトレジストは、フォトリソグラフィー法により所定の位置に上面視矩形状にパターニングされる。その後、ポジ型i線フォトレジストは、例えば、140℃〜160℃の温度で加熱処理され、図8に示すように、上に凸の曲面を有するようになる。これにより、マイクロレンズ109が形成される。
In the second step S102, a microlens is formed on the planarizing film. That is, a positive i-line photoresist is applied on the
第7ステップS107では、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程が実施されて、平坦化膜に貫通孔が形成される。すなわち、図9に示すように、平坦化膜108及びマイクロレンズ109の上にフォトレジスト111が塗布される。そして、フォトリソグラフィー法により、フォトレジスト111において電極部107の上方の位置に第2開口111aが形成される。その後、例えば120℃程度の温度で300秒程度ベイキングが行われる。さらに、ウェハがドライエッチング装置に設置される。このとき、ウェハの裏面(半導体基板101の裏面)がドライエッチング装置の基盤に接するように、ウェハがドライエッチング装置のチャンバ内に設置される。そして、図10に示すように、第2開口111aが形成されたフォトレジスト111をマスクとして異方性ドライエッチングが行われて、平坦化膜108に貫通孔108aが形成される。
In the seventh step S107, a photolithography process using a photoresist is performed to form a through hole in the planarization film. That is, as shown in FIG. 9, a
ここで、フォトレジスト111も平坦化膜108もともに有機材料で形成されているので、フォトレジスト111のエッチングレートと平坦化膜108のエッチングレートとは略等しくなっている。このため、平坦化膜108において深さD108の貫通孔108aが形成されるのと同時に、フォトレジスト111の厚さもD111aからD111b(≒D111a−D108)に減少している。
Here, since both the
第8ステップS108では、フォトレジストが除去される。すなわち、ドライエッチング後に残ったフォトレジスト111は、図7に示すように、有機溶剤を含む剥離液により除去される。その後、ウェハには、リンス処理が行われ、スピンドライ法によって乾燥される。
In the eighth step S108, the photoresist is removed. That is, the
以上のように、平坦化膜108がエッチングされるエッチング条件において、平坦化膜108のエッチングレートとフォトレジスト111のエッチングレートとが同等である。これにより、平坦化膜108の厚さD108が厚く(例えば、30μm以上に)なると、異方性ドライエッチングに用いられるフォトレジスト111の厚さD111aも厚く(例えば、30μm以上に)なる傾向にある。特に、フォトレジスト111の厚さD111a(≒D108+D111b,図10参照)は、平坦化膜108の厚さD108よりも厚くなっている。
As described above, the etching rate of the
この場合、第7ステップS107において、平坦化膜108においてドライエッチングされているエッチング部分に発生した熱が、半導体基板101を通じて、ドライエッチング装置の基盤へ放出されにくい傾向にある。これにより、半導体基板101の裏面部とエッチング部分との温度差が大きくなることがあるため、熱応力によって平坦化膜108にクラックが発生するおそれがある。
In this case, in the seventh step S107, the heat generated in the etched portion of the
また、エッチング部分に発生した熱により、平坦化膜108を介してフォトレジスト111も加熱され炭化することがある。このフォトレジスト111において炭化した部分は、有機溶剤を含む剥離液に溶けにくいので、剥離液よって剥離除去されないことがある。
Further, the
このように、平坦化膜108にクラックが発生した場合や、フォトレジスト111において炭化した部分が残存した場合、光電変換装置100の歩留まりが低下することになる。
As described above, when a crack occurs in the
このような歩留まりの低下は、位相差検出方式に用いられる光電変換装置に限らず、光電変換素子と、その光電変換素子に光を集光させるマイクロレンズとの間隔が大きい光電変換装置において、生じる可能性がある。 Such a decrease in yield occurs not only in the photoelectric conversion device used for the phase difference detection method, but also in a photoelectric conversion device in which the distance between the photoelectric conversion element and the microlens that collects light on the photoelectric conversion element is large. there is a possibility.
<本発明の好適な実施形態に係る光電変換装置>
本発明の好適な実施形態に係る光電変換装置について、図1〜図6を参照して説明する。図1は、光電変換装置の構造を示す断面図である。図2〜図6は、光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。以下では、上記の光電変換装置100と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については、同じ番号で示し説明を省略する。
<Photoelectric Conversion Device According to a Preferred Embodiment of the Present Invention>
A photoelectric conversion device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a photoelectric conversion device. 2-6 is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus. Below, it demonstrates centering on a different part from said
(光電変換装置の構成及び動作)
光電変換装置200は、図1に示すように、透明膜210をさらに備える点で上記の光電変換装置100と異なる。
(Configuration and operation of photoelectric conversion device)
As shown in FIG. 1, the
透明膜210は、マイクロレンズ109及び平坦化膜108を覆うように配置されている。この透明膜210は、例えばSiO2膜などで形成されている。
The
ここで、透明膜210は、第1開口210aを有している。第1開口210aは、透明膜210において電極部107の上方に位置する部分が除去されて形成されている。また、平坦化膜108の貫通孔108aは、この第1開口210aに整合している。
Here, the
(光電変換装置の製造方法)
本発明の好適な実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、図1の断面図及び図2〜図6の工程断面図を用いて説明する。
(Manufacturing method of photoelectric conversion device)
A method for manufacturing a photoelectric conversion device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. 1 and the cross-sectional views of FIGS.
第1ステップS101及び第2ステップS102は、図2に示すように、上記の光電変換装置100の製造方法と同様である。
The first step S101 and the second step S102 are the same as the method for manufacturing the
第3ステップS203では、マイクロレンズ及び平坦化膜を覆うように、透明膜が形成される。すなわち、図3に示すように、プラズマCVD法により、マイクロレンズ109及び平坦化膜108の上に透明膜210が堆積される。
In the third step S203, a transparent film is formed so as to cover the microlens and the planarizing film. That is, as shown in FIG. 3, the
ここで、透明膜210の厚さD210は、平坦化膜108の厚さD108に比べて十分小さい。また、透明膜210の厚さD210は、後述のフォトレジスト211の厚さD211aに比べても十分小さくなっている。
Here, the thickness D210 of the
第4ステップS204では、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程により、透明膜がエッチングされて第1開口が形成される。すなわち、図4に示すように、透明膜210の上にフォトレジスト211が塗布される。そして、フォトリソグラフィー法により、フォトレジスト211において電極部107の上方の位置に第3開口211aが形成される。その後、ベイキングが行われる。さらに、(光電変換装置200が形成されている)ウェハがドライエッチング装置に設置される。そして、図5に示すように、第3開口211aが形成されたフォトレジスト211をマスクとして異方性ドライエッチングが行われて、透明膜210に第1開口210aが形成される。なお、異方性ドライエッチングは、フォトレジスト(有機材料)に対して透明膜210(例えばSiO2)が選択的にエッチングされるような条件で行われる。例えば、異方性ドライエッチングでは、フッ化系ガス(CF4)がエッチングガスとして用いられる。
In the fourth step S204, the transparent film is etched to form the first opening by a photolithography process using a photoresist. That is, as shown in FIG. 4, a
このとき、透明膜210において深さD210の第1開口210aが形成されるのと同時に、フォトレジスト211の厚さもD211aからD211bに減少している。ここで、フォトレジスト211の厚さD211aは、厚さD210の透明膜210がエッチングされた際にフォトレジスト211が残存する厚さであれば十分なので、低く抑えることができる。
At this time, the thickness of the
第5ステップS205では、フォトレジストが除去される。すなわち、ドライエッチング後に残ったフォトレジスト211は、図6に示すように、有機溶剤を含む剥離液により除去される。その後、ウェハは、リンス処理が行われ、スピンドライ法によって乾燥される。
In the fifth step S205, the photoresist is removed. That is, the
第6ステップS206では、透明膜をマスクとして平坦化膜がエッチングされて、第1開口に整合した貫通孔が平坦化膜に形成される。すなわち、図1に示すように、透明膜210をマスクとして異方性ドライエッチングが行われて、平坦化膜108に貫通孔108aが形成される。なお、異方性ドライエッチングは、電極部107(金属)に対して平坦化膜108(有機材料)が選択的にエッチングされるような条件で行われる。例えば、異方性ドライエッチングでは、酸素ガス(O2)及びフッ化系ガス(CF4)がエッチングガスとして用いられる。このとき、電極部107をエッチングストップ層として用いることが可能である。
In the sixth step S206, the planarizing film is etched using the transparent film as a mask, and a through hole aligned with the first opening is formed in the planarizing film. That is, as shown in FIG. 1, anisotropic dry etching is performed using the
ここで、透明膜210のエッチングレートは、平坦化膜108のエッチングレートより遅くすることが容易になっている。このため、平坦化膜108がエッチングされる際に、透明膜210はほとんどエッチングされないようになっている。すなわち、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程により透明膜210に第1開口210aが形成され、この透明膜210をマスクとしてその下の平坦化膜108をエッチングすることが可能となる。これにより、例えば貫通孔108a等の形成のために必要なフォトレジスト211の厚さは低減される。
Here, it is easy to make the etching rate of the
以上のように、平坦化膜108の厚さD108が厚く(例えば、30μm以上に)なっても、異方性ドライエッチングに用いられるフォトレジスト211の厚さD211aは、フォトレジスト111の厚さD111a(図9参照)に比べて薄く抑えられている。特に、フォトレジスト111の厚さD111a(≒D108+D111b,図10参照)が平坦化膜108の厚さD108より厚いのに対して、フォトレジスト211の厚さD211aは、平坦化膜108の厚さD108より薄くなっている。
As described above, even if the thickness D108 of the
この場合、透明膜210においてドライエッチングされているエッチング部分に発生した熱が表面から放出されやすい。したがって、ドライエッチングされているエッチング部分に発生した熱を低減することが可能である。
In this case, heat generated in the etched portion of the
(実施形態に関する特徴)
(1)
光電変換装置200の構成は、例えば貫通孔108a等の形成のために必要なフォトレジスト211の厚さD211aを低減することに寄与する。例えば、平坦化膜108の厚さD108よりも薄い厚さのフォトレジスト211を用いて、透明膜210の開口210aが形成される。そして、透明膜210をマスクとして平坦化膜108をエッチングすることにより、開口210aに整合した貫通孔108aが形成される。ここで、平坦化膜108上に形成されるマイクロレンズよりも屈折率の小さい透明膜210をマイクロレンズ上にも配することにより、マイクロレンズへ入射する光の、その入射面における反射を低減することが可能となっている。
(Characteristics regarding the embodiment)
(1)
The configuration of the
このように、フォトレジスト211を用いるフォトリソグラフィー工程により透明膜210に第1開口210aが形成され、この透明膜210をマスクとしてその下の平坦化膜108をエッチングすることにより貫通孔108aを形成される。これにより、例えば貫通孔108a等の形成のために必要なフォトレジスト211の厚さは低減する。
As described above, the
すなわち、平坦化膜108の上に形成されるフォトレジスト211の厚さD211aが低減されるので、平坦化膜108に発生した熱が放出されやすくなっている。このため、平坦化膜108に働く熱応力が低減されているので、平坦化膜108にクラックが発生することは抑制される。
That is, since the thickness D211a of the
また、平坦化膜108に発生した熱が放出されやすくなっているので、平坦化膜108を介してフォトレジスト211が加熱されることも低減されている。これにより、フォトレジスト211が炭化することは抑制される。
Further, since the heat generated in the
これらの結果、歩留まりを向上することができるようになる。 As a result, the yield can be improved.
(2)
ここでは、透明膜210は、例えばSiO2膜などで形成されている。すなわち、既存の技術を用いて容易に形成することができるようになっている。
(2)
Here, the
(3)
ここでは、第4ステップS204において、平坦化膜108の厚さD108よりも厚さD211aが小さくなるように、フォトレジスト211が透明膜210の上に形成される。すなわち、フォトレジスト211の厚さD211aは、厚さD210の透明膜210をエッチングされても、フォトレジスト211が残存する厚さであれば十分なので、低く抑えることができるようになっている。
(3)
Here, in the fourth step S204, the
(変形例)
(A)本実施形態においては、主に、焦点位置を検出するための光電変換装置について説明してきた。しかし、本実施形態に示される考え方は、光電変換素子とマイクロレンズとの間に配置される層の厚さが厚ければ、他の目的のための光電変換装置にも適用可能である。例えば、本実施形態に示される考え方は、画像情報を得るための光電変換装置にも適用可能である。
(Modification)
(A) In the present embodiment, the photoelectric conversion device for detecting the focal position has been mainly described. However, the idea shown in this embodiment can also be applied to a photoelectric conversion device for other purposes as long as the thickness of the layer disposed between the photoelectric conversion element and the microlens is large. For example, the idea shown in this embodiment can be applied to a photoelectric conversion device for obtaining image information.
(B)透明膜は、SiON膜、SiO2膜及びポリ尿素膜の少なくとも1つで形成されていてもよい。この場合でも、異方性ドライエッチングにおいて、透明膜のエッチングレートは、平坦化膜108のエッチングレートより遅くなる。このため、透明膜をマクスとして用いることが可能である。すなわち、フォトレジスト211を用いなくても(十分に薄い透明膜を用いて)、平坦化膜108に貫通孔108aを形成することができるようになる。
(B) The transparent film may be formed of at least one of a SiON film, a SiO 2 film, and a polyurea film. Even in this case, in anisotropic dry etching, the etching rate of the transparent film is slower than the etching rate of the
(C)透明膜は、SiONで形成されてもよい。この場合、第3ステップS203において、プラズマCVD法により透明膜210が堆積される際の混合ガス(SiH4,O2,N2)の組成比を調整する。これにより、透明膜の屈折率を調整する(例えば、1.46〜1.85に変化させる)ことができるようになっている。すなわち、マイクロレンズ109を変えずに、マイクロレンズ109の焦点位置を調整することができる。
(C) The transparent film may be formed of SiON. In this case, in the third step S203, the composition ratio of the mixed gas (SiH 4 , O 2 , N 2 ) when the
(D)透明膜は、ポリ尿素膜で形成されてもよい。この場合、透明膜の屈折率をマイクロレンズ109の屈折率より低くすることが容易になっている。これにより、透明膜を通過してマイクロレンズ109に入射する光量を多く確保することができるようになっている。
(D) The transparent film may be formed of a polyurea film. In this case, it is easy to make the refractive index of the transparent film lower than the refractive index of the
このような変形例によって、マイクロレンズに光が入射する際の反射を低減することが可能となる。 Such a modification makes it possible to reduce reflection when light enters the microlens.
<光電変換装置の応用>
本発明の光電変換装置の応用として、撮像システムに適用した場合を示す。
<Application of photoelectric conversion device>
As an application of the photoelectric conversion device of the present invention, a case where it is applied to an imaging system is shown.
図11は、撮像システムとしてスチルカメラに用いた場合の一実施形態を示すブロック図である。図11において、301はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、302は被写体の光学像を光電変換装置304に結像するレンズ、303はレンズ302を通った光量を可変するための絞りである。図示しないが、これら光学系を駆動するための駆動部が設けられている。304はレンズ302で結像された被写体を画像信号として取り込むための光電変換装置である。
FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment when used in a still camera as an imaging system. In FIG. 11,
更に、焦点検出のシステムとして、305のAE(Auto Exposure)AF(Auto Focus)用光電変換装置が設けられている。このAF用とAE用光電変換装置とは別の構成でもよい。ここで、305においては、前述の実施形態で説明した光電変換装置が用いられている。304においても、前述の光電変換装置が用いられている。 Further, as a focus detection system, 305 photoelectric converters for AE (Auto Exposure) AF (Auto Focus) are provided. The AF and AE photoelectric conversion devices may have different configurations. Here, in 305, the photoelectric conversion device described in the above embodiment is used. Also in 304, the above-described photoelectric conversion device is used.
306は光電変換装置304やAEAF用光電変換装置305から出力される画像信号、AE信号、AF信号を信号処理する撮像信号処理回路である。そして、307は撮像信号処理回路306からの出力をアナログ−ディジタル変換するA/D変換器、308はA/D変換器307より出力された画像データに対する各種の補正やデータを圧縮する信号処理部である。更に、309は固体撮像素子304、撮像信号処理回路306、A/D変換器307や信号処理部308等に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部である。310は各種演算とカメラ全体を制御する全体制御・演算部、311は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部である。312は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部である。そして、313は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、314は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。
このような構成のスチルカメラの撮影時の動作について説明する。バリア301がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換器307等の撮像系回路の電源がオンされる。次いで、露光量を制御するために全体制御・演算部310は絞り303を開放にし、AEAF用光電変換装置305のAEセンサから出力された信号がA/D変換器307で変換された後、信号処理部308に入力される。そのデータを基に、露出の演算を全体制御・演算部310で行う。
An operation at the time of shooting of the still camera having such a configuration will be described. When the
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部310は絞り303を調節する。また、AEAF用光電変換装置305のAF用の光電変換装置から出力された信号をもとに前述のような位相差検出により全体制御・演算部310で行う。その後、レンズ302を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は再びレンズ302を駆動して、オートフォーカス制御を行う。
The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control /
次いで、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、光電変換装置304から出力された画像信号はA/D変換器307でA−D変換され、信号処理部308を通り全体制御・演算310によりメモリ部311に書き込まれる。その後、メモリ部311に蓄積されたデータは全体制御・演算部310の制御により記録媒体制御I/F部312を通り着脱可能な記録媒体313に記録される。また、外部I/F部314を通り直接コンピュータ等に入力してもよい。
Next, the main exposure starts after the in-focus state is confirmed. When the exposure is completed, the image signal output from the
このような動作で、画像を得ることが可能となる。 With such an operation, an image can be obtained.
100,200 光電変換装置
101 半導体基板
102 光電変換素子
107 電極部
108 平坦化膜
108a 貫通孔
109 マイクロレンズ
111,211 フォトレジスト
210 透明膜
210a 第1開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200
Claims (6)
入射光を前記光電変換素子に集光させるマイクロレンズと、
前記光電変換素子と前記マイクロレンズとの間に配置された層と、
前記マイクロレンズ及び前記層を覆うように配置され、前記マイクロレンズの屈折率よりも屈折率の小さい透明膜と、
を備え、
前記透明膜は、開口を有し、
前記層は、前記開口に整合した貫通孔を有する、
光電変換装置。 A photoelectric conversion element;
A microlens that focuses incident light on the photoelectric conversion element;
A layer disposed between the photoelectric conversion element and the microlens;
A transparent film disposed so as to cover the microlens and the layer, and having a refractive index smaller than that of the microlens;
With
The transparent film has an opening;
The layer has through holes aligned with the openings;
Photoelectric conversion device.
請求項1に記載の光電変換装置。 Further comprising an electrode part at the bottom of the through hole,
2. The photoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光電変換装置。 The transparent film includes at least one of a SiO film, a SiON film, and a polyurea film.
The photoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1に記載の光電変換装置。 The transparent film has an etching selectivity lower than that of the layer in an etching condition when the through hole is formed in the layer.
The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記層の上にマイクロレンズを形成する第2ステップと、
前記マイクロレンズ及び前記層を覆うように、透明膜を形成する第3ステップと、
フォトレジストを用いるフォトリソグラフィー工程により、前記透明膜をエッチングして開口を形成する第4ステップと、
前記フォトレジストを除去する第5ステップと、
前記透明膜をマスクとして前記層をエッチングして、前記開口に整合した貫通孔を前記層に形成する第6ステップと、
を備えた、
光電変換装置の製造方法。 A first step of forming a layer above the photoelectric conversion element;
A second step of forming a microlens on the layer;
A third step of forming a transparent film so as to cover the microlens and the layer;
A fourth step of forming an opening by etching the transparent film by a photolithography process using a photoresist;
A fifth step of removing the photoresist;
Etching the layer using the transparent film as a mask to form a through hole in the layer aligned with the opening;
With
A method for manufacturing a photoelectric conversion device.
前記光電変換装置へ光を結像する光学系と、
前記光電変換装置からの出力信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路からの信号を基に前記光学系を駆動する駆動部と、
を備えた、
位相差検出による焦点検出システム。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
An optical system for imaging light onto the photoelectric conversion device;
A signal processing circuit for processing an output signal from the photoelectric conversion device;
A drive unit for driving the optical system based on a signal from the signal processing circuit;
With
Focus detection system based on phase difference detection.
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---|---|---|---|
JP2006140901A JP2007311662A (en) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | Photoelectric converting device, manufacturing method thereof, and focus detection system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103208499A (en) * | 2012-01-13 | 2013-07-17 | 索尼公司 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
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- 2006-05-19 JP JP2006140901A patent/JP2007311662A/en not_active Withdrawn
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