JP2008115219A - Curable composition for solid state-imaging element and solid state-imaging element by using the same - Google Patents

Curable composition for solid state-imaging element and solid state-imaging element by using the same Download PDF

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基樹 星野
Shuichi Sugawara
周一 菅原
Nobuyasu Shinohara
宣康 篠原
Hideaki Takase
英明 高瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a curable composition for a solid state-imaging element, excellent in applicability and curability and obtaining a cured film having a high refractive index and excellent in light transmission, and also a cured film for the solid state-imaging element having a high refractive index by using the same. <P>SOLUTION: This curable composition for the solid state-imaging element contains (A) particles consisting of ≥1 oxide of metal element selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc as a main component and surface-treated by an alkoxysilane compound having a group reacting with the following component (B), (B) a compound expressed by formula (b-1) or (b-2), (C) a compound producing an acid by heating and (D) an organic solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子用硬化性組成物及びそれを用いた固体撮像素子用硬化膜に関する。   The present invention relates to a curable composition for a solid-state imaging device and a cured film for a solid-state imaging device using the same.

特許文献1には、平坦化膜をマイクロレンズより大きな屈折率のポリイミド樹脂で形成することが記載されている。しかし、この固体撮像素子は、ポリイミド樹脂の屈折率が十分大きくないため、固体撮像素子の受光部への集光効率が十分でなく、また、硬化温度が高いため、工作精度の点で問題があった。
従って、マイクロレンズの下方にある層であって、より高い屈折率を備える層が求められていた。
Patent Document 1 describes that a planarizing film is formed of a polyimide resin having a refractive index larger than that of a microlens. However, since the refractive index of the polyimide resin is not sufficiently large in this solid-state image sensor, the light collection efficiency of the solid-state image sensor on the light receiving portion is not sufficient, and the curing temperature is high, so there is a problem in terms of work accuracy. there were.
Therefore, a layer under the microlens and having a higher refractive index has been demanded.

一方、金属酸化物粒子として、酸化ジルコニウムを用いて、1.7程度の屈折率を有し、保存安定性を改良した高屈折率材料が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, a high refractive index material having a refractive index of about 1.7 and improved storage stability using zirconium oxide as metal oxide particles has been disclosed (for example, see Patent Document 2).

上記の高屈折率材料には、さらに屈折率を増大させるため、屈折率の高い金属酸化物粒子である酸化チタン粒子を用いることが示唆されている。
しかし、酸化チタン粒子は、一般に光触媒能を有するため、このような金属酸化物粒子を含有する膜は、その耐光性が低下するという欠点があった。本願出願人は、酸化チタン粒子を特定の金属元素の酸化物で被覆し、酸化チタンの光触媒活性を抑え、耐光性を向上させる技術を発明し、特許出願している(特許文献3)。
このように、反射防止性を有する高屈折率膜が知られているが、屈折率が十分に高くない、あるいは耐光性が十分でない等の問題を有していた。また、固体撮像素子において用いることができるより簡便な高屈折率膜用材料が望まれていた。
It has been suggested that titanium oxide particles, which are metal oxide particles having a high refractive index, are used for the high refractive index material in order to further increase the refractive index.
However, since titanium oxide particles generally have a photocatalytic activity, a film containing such metal oxide particles has a drawback in that its light resistance decreases. The applicant of the present application has invented a technology for coating titanium oxide particles with an oxide of a specific metal element, suppressing the photocatalytic activity of titanium oxide, and improving light resistance (Patent Document 3).
As described above, a high refractive index film having antireflection properties is known, but has a problem that the refractive index is not sufficiently high or light resistance is not sufficient. In addition, a simpler material for a high refractive index film that can be used in a solid-state imaging device has been desired.

特開平5−134111号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-134111 特開2000−186216号公報JP 2000-186216 A 特開2005−228888号公報JP 2005-228888 A

本発明は、塗布性、硬化性に優れ、屈折率が高く、光透過性に優れた硬化膜が得られる固体撮像素子用硬化性組成物、及びそれを用いた高屈折率の固体撮像素子用硬化膜を提供することを目的とする。   The present invention relates to a curable composition for a solid-state imaging device that is excellent in coating property and curability, has a high refractive index, and is excellent in light transmittance, and a solid-state imaging device having a high refractive index using the same. An object is to provide a cured film.

本発明者らは鋭意検討した結果、メラミン化合物と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理された高屈折率の金属酸化物粒子、メラミン化合物、硬化触媒及び有機溶剤を含む硬化性組成物を、固体撮像素子用硬化性組成物として用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a curable composition containing high-refractive-index metal oxide particles, a melamine compound, a curing catalyst, and an organic solvent that are surface-treated with an alkoxysilane compound having a group capable of reacting with a melamine compound Was used as a curable composition for a solid-state imaging device, and the present invention was completed.

本発明によれば、下記の固体撮像素子用硬化性組成物、それからなる硬化膜、硬化膜の製造方法及び固体撮像素子が提供される。
1.下記成分(A)〜(D):
(A)アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物を主成分とし、下記成分(B)と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理された粒子
(B)下記一般式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物

Figure 2008115219
(式(b−1)及び(b−2)中、R、R、Rは炭素数1〜4のアルキレン基又はアルキリデン基を示し、R、R、Rは水素又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
(C)加熱により酸を発生する化合物
(D)有機溶剤
を含有する固体撮像素子用硬化性組成物。
2.前記成分(B)と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物が、チオール基、水酸基、エポキシ基、アミノ基及びイソシアネート基からなる群から選択される1以上の基を有するトリアルコキシシラン化合物である上記1に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。
3.前記成分(B)がアルコキシメチル化メラミン化合物である上記1又は2に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。
4.前記成分(C)が脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、芳香族スルホン酸塩、芳香族カルボン酸塩、金属塩及びリン酸エステルからなる群から選択される一種以上の化合物である上記1〜3のいずれかに記載の固体撮像素子用硬化性組成物。
5.前記(D)有機溶剤が、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びシクロヘキサノンからなる群から選択される一以上の溶剤を含むものである上記1〜4のいずれかに記載の固体撮像素子用硬化性組成物。
6.上記1〜5のいずれかに記載の固体撮像素子用硬化性組成物を硬化させてなる屈折率が1.60以上の固体撮像素子用硬化膜。
7.上記1〜6のいずれかに記載の固体撮像素子用硬化性組成物をスピンコート法により塗布して該組成物の塗布膜を形成した後に、加熱又は放射線を照射して該塗布膜を硬化せしめる工程を有する上記6に記載の固体撮像素子用硬化膜の製造方法。
8.受光部、上記7に記載の硬化膜、マイクロレンズを、この順に含む固体撮像素子。 According to the present invention, the following curable composition for a solid-state imaging device, a cured film comprising the same, a method for producing the cured film, and a solid-state imaging device are provided.
1. The following components (A) to (D):
(A) by an alkoxysilane compound having as a main component an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc, and having a group capable of reacting with the following component (B) Surface-treated particles (B) A compound having a structure represented by the following general formula (b-1) or (b-2)
Figure 2008115219
(In formulas (b-1) and (b-2), R 1 , R 3 and R 5 represent an alkylene group or alkylidene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 6 represent hydrogen or carbon. Represents an alkyl group of formulas 1 to 4.)
(C) The curable composition for solid-state image sensors containing the compound (D) organic solvent which generate | occur | produces an acid by heating.
2. The alkoxysilane compound having a group capable of reacting with the component (B) is a trialkoxysilane compound having one or more groups selected from the group consisting of a thiol group, a hydroxyl group, an epoxy group, an amino group, and an isocyanate group 1. The curable composition for a solid-state imaging device according to 1.
3. 3. The curable composition for a solid-state imaging device according to 1 or 2 above, wherein the component (B) is an alkoxymethylated melamine compound.
4). The component (C) is one or more compounds selected from the group consisting of aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, aromatic sulfonates, aromatic carboxylates, metal salts, and phosphate esters. The curable composition for solid-state image sensors according to any one of 1 to 3.
5. 5. The curable composition for a solid-state imaging device as described in any one of 1 to 4 above, wherein the (D) organic solvent contains one or more solvents selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether and cyclohexanone.
6). A cured film for a solid-state imaging device having a refractive index of 1.60 or more obtained by curing the curable composition for a solid-state imaging device according to any one of 1 to 5 above.
7). After applying the curable composition for a solid-state imaging device according to any one of the above 1 to 6 by a spin coat method to form a coating film of the composition, the coating film is cured by heating or irradiation. The manufacturing method of the cured film for solid-state image sensors of said 6 which has a process.
8). A solid-state imaging device including the light receiving unit, the cured film described in 7 above, and a microlens in this order.

本発明の硬化性組成物によれば、塗布性及び硬化性に優れ、屈折率が高く、光透過性に優れた硬化膜が得られる。
本発明によれば、集光効率が高く、感度の高い固体撮像素子が得られる。
According to the curable composition of the present invention, a cured film having excellent coatability and curability, a high refractive index, and excellent light transmittance can be obtained.
According to the present invention, a solid-state imaging device with high light collection efficiency and high sensitivity can be obtained.

本発明の固体撮像素子用硬化性組成物(以下、本発明の硬化性組成物という)に関する実施の形態(第1の実施形態)及び固体撮像素子用硬化膜(以下、本発明の硬化膜という)に関する実施の形態(第2の実施形態)を具体的に説明する。   Embodiment (first embodiment) relating to curable composition for solid-state imaging device of the present invention (hereinafter referred to as curable composition of the present invention) and cured film for solid-state imaging device (hereinafter referred to as the cured film of the present invention) ) (Second embodiment) will be specifically described.

[第1の実施形態]
本発明の硬化性組成物は、(A)アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物を主成分とし、下記成分(B)と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理された粒子と、(B)前記一般式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物(以下、成分(B)の化合物ということがある)と、(C)加熱により酸を発生する化合物と、(D)有機溶剤とを含有する。
[First Embodiment]
The curable composition of the present invention comprises (A) an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc as a main component, and reacts with the following component (B). Particles surface-treated with an alkoxysilane compound having a possible group, and (B) a compound having the structure represented by the general formula (b-1) or (b-2) (hereinafter referred to as a component (B) compound) And (C) a compound that generates an acid by heating, and (D) an organic solvent.

(A)アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物を主成分とし、成分(B)の化合物と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理された粒子(以下、反応性粒子(A)という)
本発明において用いられる反応性粒子(A)は、本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化膜の屈折率を高める機能を有し、さらに成分(B)の化合物と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理されていることで他の成分との相溶性が改善され、高い屈折率を維持しつつ、塗布性、硬化性等を改善することができる。
(A) an alkoxysilane compound having as a main component an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc, and having a group capable of reacting with the compound of component (B) Particles surface-treated with (hereinafter referred to as reactive particles (A))
The reactive particle (A) used in the present invention has a function of increasing the refractive index of a cured film obtained by curing the curable composition of the present invention, and further a group capable of reacting with the compound of the component (B). By being surface-treated with the alkoxysilane compound having the above, compatibility with other components is improved, and coating properties, curability and the like can be improved while maintaining a high refractive index.

(1)アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物を主成分とする粒子(以下、金属酸化物粒子という)
反応性粒子(A)を構成する金属酸化物粒子は、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物からなる粒子である。
金属酸化物粒子の屈折率は、通常、2.7〜1.8の範囲であり、2.7〜1.9の範囲であることが好ましく、2.7〜2.0の範囲であることがより好ましい。高屈折率、安定性の観点から、金属酸化物粒子は、ジルコニウムの酸化物粒子であることが好ましい。
また、金属酸化物粒子が酸化チタンである場合には、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物で被覆された粒子を用いることもできる。
金属酸化物粒子の数平均粒子径(凝集している場合には、一次粒子径)は、0.1μm以下であることが好ましい。数平均粒子径が0.1μmを超えると、反応性粒子(A)を均一に分散させることが困難となる場合がある。また、反応性粒子(A)が沈降し易くなり、保存安定性に欠ける場合がある。さらには、得られる硬化膜の透明性が低下したり、濁度(Haze値)が上昇する場合がある。数平均粒子径は、0.005〜0.08μmがより好ましく、0.01〜0.05μmがさらに好ましい。
(1) Particles mainly composed of an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc (hereinafter referred to as metal oxide particles)
The metal oxide particles constituting the reactive particles (A) are particles made of an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc.
The refractive index of the metal oxide particles is usually in the range of 2.7 to 1.8, preferably in the range of 2.7 to 1.9, and preferably in the range of 2.7 to 2.0. Is more preferable. From the viewpoint of high refractive index and stability, the metal oxide particles are preferably oxide particles of zirconium.
When the metal oxide particles are titanium oxide, particles coated with an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc are used. You can also.
The number average particle diameter of the metal oxide particles (primary particle diameter in the case of aggregation) is preferably 0.1 μm or less. When the number average particle diameter exceeds 0.1 μm, it may be difficult to uniformly disperse the reactive particles (A). In addition, the reactive particles (A) are likely to settle and lack storage stability. Furthermore, the transparency of the obtained cured film may decrease, or turbidity (Haze value) may increase. The number average particle diameter is more preferably 0.005 to 0.08 μm, and further preferably 0.01 to 0.05 μm.

(2)成分(B)の化合物と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物(以下、反応性シラン化合物という)
本発明で用いる反応性シラン化合物は、成分(B)の化合物と反応可能な基とアルコキシシリル基を有する化合物であり、アルコキシシリル基によって金属酸化物粒子と結合を形成し、反応可能な基によって、後述する成分(B)の組成物と結合することができる。
(2) An alkoxysilane compound having a group capable of reacting with the component (B) compound (hereinafter referred to as a reactive silane compound)
The reactive silane compound used in the present invention is a compound having an alkoxysilyl group and a group capable of reacting with the compound of component (B), and forms a bond with the metal oxide particle by the alkoxysilyl group. It can combine with the composition of the component (B) mentioned later.

(i)成分(B)の化合物と反応可能な基
成分(B)の化合物と反応可能な基としては、ヒドロキシル基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基が挙げられる。これらのうち、ヒドロキシル基、メルカプト基、エポキシ基が好ましい。成分(B)の化合物と反応可能な基の選択は、硬化性化合物である成分(B)の化合物との組み合わせで適宜選択することが好ましい。
(I) Group capable of reacting with compound of component (B) Examples of the group capable of reacting with compound of component (B) include hydroxyl group, mercapto group, epoxy group, amino group and isocyanate group. Of these, a hydroxyl group, a mercapto group, and an epoxy group are preferable. The group capable of reacting with the component (B) compound is preferably selected as appropriate in combination with the component (B) compound which is a curable compound.

(ii)アルコキシシリル基
アルコキシシリル基としては、1〜3個の炭素数1〜10のアルコキシ基が挙げられ、3個の炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。
(Ii) Alkoxysilyl group As the alkoxysilyl group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms may be mentioned, and an alkoxy group having 3 to 1 carbon atoms is preferable.

(iii)反応性シラン化合物の具体例
反応性シラン化合物の例としては、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(Z6062、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン(Z6911、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(Z6040、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(Z6041、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(Z6044、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(Z6042、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(Z6043、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(Z6011、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
(Iii) Specific examples of reactive silane compounds Examples of reactive silane compounds include, for example, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (Z6062, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 3-mercaptopropyltriethoxysilane (Z6911). Toray Dow Corning Silicone), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Z6040, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 3-glycidoxypropyltriethoxysilane (Z6041, Toray Dow Corning Silicone), 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (Z6044, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane (Z6042, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 2- (3,4-epoxy Chlorohexyl) ethyltrimethoxysilane (Z6043, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 3-aminopropyltrimethoxysilane (Z6011, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, and the like. .

(3)金属酸化物粒子の反応性シラン化合物による表面処理
金属酸化物粒子表面を反応性シラン化合物で処理する方法としては特に制限はないが、反応性シラン化合物と粒子を混合し、加熱、攪拌処理することにより製造することが可能である。尚、反応性シラン化合物のアルコキシシリル基と粒子とを効率よく結合させるため、反応は水の存在下で行われるのが好ましい。
粒子に対する反応性シラン化合物の反応量は、粒子及び反応性シラン化合物の合計を100重量%として、好ましくは0.001重量%以上であり、さらに好ましくは0.01重量%以上である。0.001重量%未満であると。組成物中の粒子の分散性が十分でなく、得られる硬化物の塗布性、硬化性が十分でなくなる可能性がある。
(3) Surface treatment of metal oxide particles with reactive silane compound The method of treating the metal oxide particle surface with a reactive silane compound is not particularly limited, but the reactive silane compound and particles are mixed, heated and stirred. It can be manufactured by processing. Note that the reaction is preferably performed in the presence of water in order to efficiently bond the alkoxysilyl group of the reactive silane compound and the particles.
The reaction amount of the reactive silane compound with respect to the particles is preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.01% by weight or more, with the total of the particles and the reactive silane compound being 100% by weight. When it is less than 0.001% by weight. The dispersibility of the particles in the composition is not sufficient, and the applicability and curability of the resulting cured product may not be sufficient.

以下、反応性シラン化合物による金属酸化物粒子の表面処理方法をさらに詳細に説明する。
表面処理時においてアルコキシシリル基の加水分解で消費される水の量は、1分子中のケイ素上のアルコキシ基の少なくとも1個が加水分解される量であればよい。好ましくは加水分解の際に添加、又は存在する水の量は、ケイ素上の全アルコキシ基のモル数に対し3分の1以上であり、さらに好ましくは全アルコキシ基のモル数の2分の1以上3倍未満である。完全に水分の存在しない条件下で反応性シラン化合物と粒子とを混合して得られる生成物は、粒子表面に反応性シラン化合物が物理吸着した生成物である。
Hereinafter, the surface treatment method of the metal oxide particles with the reactive silane compound will be described in more detail.
The amount of water consumed by hydrolysis of the alkoxysilyl group during the surface treatment may be an amount by which at least one alkoxy group on silicon in one molecule is hydrolyzed. Preferably, the amount of water added or present during hydrolysis is at least one third of the number of moles of all alkoxy groups on the silicon, more preferably one half of the number of moles of all alkoxy groups. It is less than 3 times. The product obtained by mixing the reactive silane compound and the particles under the condition where moisture is completely absent is a product in which the reactive silane compound is physically adsorbed on the particle surface.

表面処理時においては、反応性シラン化合物を別途加水分解操作に付した後、これと粉体粒子又は粒子の溶剤分散ゾルを混合し、加熱、攪拌操作を行う方法;反応性シラン化合物の加水分解を粒子の存在下で行う方法;又は、他の成分、例えば、重合開始剤等の存在下、粒子の表面処理を行う方法等を選ぶことができる。この中では、反応性シラン化合物の加水分解を粒子の存在下で行う方法が好ましい。表面処理時、その温度は、好ましくは0℃以上150℃以下であり、さらに好ましくは20℃以上100℃以下である。また、処理時間は通常5分から24時間の範囲である。   At the time of surface treatment, after subjecting the reactive silane compound to a separate hydrolysis operation, this is mixed with powder particles or solvent dispersion sol of the particles, followed by heating and stirring operation; hydrolysis of the reactive silane compound Can be selected in the presence of particles; or a method in which particles are surface-treated in the presence of other components such as a polymerization initiator. In this, the method of performing a hydrolysis of a reactive silane compound in presence of particle | grains is preferable. During the surface treatment, the temperature is preferably 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. The processing time is usually in the range of 5 minutes to 24 hours.

表面処理時において、粉体状の金属酸化物粒子を用いる場合、反応性シラン化合物との反応を円滑にかつ均一に行わせることを目的として、有機溶剤を添加してもよい。そのような有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類を挙げることができる。中でも、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレンが好ましい。
これらの溶剤の添加量は反応を円滑、均一に行わせる目的に合う限り特に制限はない。
When powdered metal oxide particles are used during the surface treatment, an organic solvent may be added for the purpose of smoothly and uniformly carrying out the reaction with the reactive silane compound. Examples of such organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and octanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, and γ-butyrolactone. Esters such as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone it can. Of these, methanol, isopropanol, butanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, toluene and xylene are preferred.
The amount of these solvents added is not particularly limited as long as it meets the purpose of carrying out the reaction smoothly and uniformly.

粒子として溶剤分散ゾルを用いる場合、溶剤分散ゾルと、反応性シラン化合物とを少なくとも混合することにより製造することができる。ここで、反応初期の均一性を確保し、反応を円滑に進行させる目的で、水と均一に相溶する有機溶剤を添加してもよい。   When a solvent-dispersed sol is used as the particles, it can be produced by mixing at least a solvent-dispersed sol and a reactive silane compound. Here, an organic solvent which is uniformly compatible with water may be added for the purpose of ensuring the uniformity at the initial stage of the reaction and allowing the reaction to proceed smoothly.

また、表面処理時において、反応を促進するため、触媒として酸、塩又は塩基を添加してもよい。
酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸等の無機酸;メタンスルフォン酸、トルエンスルフォン酸、フタル酸、マロン酸、蟻酸、酢酸、蓚酸等の有機酸;メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸等の不飽和有機酸を、塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウム塩酸塩、テトラブチルアンモニウム塩酸塩等のアンモニウム塩を、また、塩基としては、例えば、アンモニア水、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジブチルアミン、シクロヘキシルアミン等の1級、2級又は3級脂肪族アミン、ピリジン等の芳香族アミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウムヒドロキシド類等を挙げることができる。
これらの中で好ましい例は、酸としては、有機酸、不飽和有機酸、塩基としては3級アミン又は4級アンモニウムヒドロキシドである。これらの酸、塩又は塩基の添加量は、反応性シラン化合物100重量部に対して、好ましくは0.001重量部から1.0重量部、さらに好ましくは0.01重量部から0.1重量部である。
In addition, an acid, a salt or a base may be added as a catalyst to promote the reaction during the surface treatment.
Examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; organic acids such as methanesulfonic acid, toluenesulfonic acid, phthalic acid, malonic acid, formic acid, acetic acid, and succinic acid; methacrylic acid, acrylic acid, and itacone An unsaturated organic acid such as an acid, as a salt, for example, an ammonium salt such as tetramethylammonium hydrochloride or tetrabutylammonium hydrochloride, and as a base, for example, aqueous ammonia, diethylamine, triethylamine, dibutylamine, Primary, secondary or tertiary aliphatic amines such as cyclohexylamine, aromatic amines such as pyridine, quaternary ammonium hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide Etc. can be mentioned.
Among these, preferred examples of the acid include organic acids and unsaturated organic acids, and the base includes tertiary amine or quaternary ammonium hydroxide. The amount of these acids, salts or bases added is preferably 0.001 to 1.0 part by weight, more preferably 0.01 to 0.1 part by weight, based on 100 parts by weight of the reactive silane compound. Part.

また、反応を促進するため、脱水剤を添加することも好ましい。
脱水剤としては、ゼオライト、無水シリカ、無水アルミナ等の無機化合物や、オルト蟻酸メチル、オルト蟻酸エチル、テトラエトキシメタン、テトラブトキシメタン等の有機化合物を用いることができる。中でも、有機化合物が好ましく、オルト蟻酸メチル、オルト蟻酸エチル等のオルトエステル類がさらに好ましい。
尚、粒子に結合した反応性シラン化合物の量は、通常、乾燥粉体を空気中で完全に燃焼させた場合の重量減少%の恒量値として、空気中で110℃から800℃までの熱重量分析により求めることができる。
In order to accelerate the reaction, it is also preferable to add a dehydrating agent.
As the dehydrating agent, inorganic compounds such as zeolite, anhydrous silica, and anhydrous alumina, and organic compounds such as methyl orthoformate, ethyl orthoformate, tetraethoxymethane, and tetrabutoxymethane can be used. Of these, organic compounds are preferable, and orthoesters such as methyl orthoformate and ethyl orthoformate are more preferable.
The amount of the reactive silane compound bonded to the particles is usually a thermogravimetric weight from 110 ° C. to 800 ° C. in air as a constant value of weight loss% when the dry powder is completely burned in air. It can be obtained by analysis.

本発明の硬化性組成物中における成分(A)の配合量は、有機溶剤(D)を除く固形分全量を100重量%としたときに、通常、60〜95重量%、好ましくは65〜95重量%、より好ましくは70〜90重量%である。成分(A)の配合量が60重量%未満であると、屈折率が1.6未満となるおそれがあり、95重量%を超えると、塗布性、透明性、硬化性が低下するおそれがある。
尚、成分(A)の配合量は、固形分を意味し、成分(A)が分散液の形態で用いられるときは、その配合量には分散媒の量を含まない。
The compounding amount of the component (A) in the curable composition of the present invention is usually 60 to 95% by weight, preferably 65 to 95% when the total solid content excluding the organic solvent (D) is 100% by weight. % By weight, more preferably 70 to 90% by weight. If the blending amount of component (A) is less than 60% by weight, the refractive index may be less than 1.6, and if it exceeds 95% by weight, applicability, transparency and curability may be reduced. .
In addition, the compounding quantity of a component (A) means solid content, and when a component (A) is used with the form of a dispersion liquid, the quantity of a dispersion medium is not included in the compounding quantity.

(B)式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物
本発明の組成物においては、硬化性化合物として、下記式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物を用いる。

Figure 2008115219
(B) Compound having structure represented by formula (b-1) or (b-2) In the composition of the present invention, the curable compound is represented by the following formula (b-1) or (b-2). A compound having a structure is used.
Figure 2008115219

式(b−1)及び(b−2)中、R、R、Rは炭素数1〜4のアルキレン基又はアルキリデン基を示し、好ましくはメチレン基である。R、R、Rは水素又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、好ましくはメチル基である。 In formulas (b-1) and (b-2), R 1 , R 3 and R 5 represent an alkylene group or alkylidene group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a methylene group. R 2 , R 4 and R 6 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a methyl group.

上記式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物としては、メラミン化合物、尿素化合物、ベンゾグアナミン化合物、グリコールウリル化合物等が挙げられ、メラミン化合物が好ましい。硬化性化合物として、メラミン化合物を用いることにより、硬化性組成物の保存安定性を向上させることができる。また、比較的低温、例えば、200℃以下での短時間硬化が可能となる。
メラミン化合物は、一般にトリアジン環に窒素原子が結合した骨格を有する化合物として知られているものであり、具体的には、メラミン、アルキル化メラミン、メチロールメラミン、アルコキシ化メチルメラミン等を挙げることができるが、1分子中にメチロール基及びアルコキシ化メチル基のいずれか一方又は両方を合計で2個以上有するものが好ましい。具体的には、メラミンとホルムアルデヒドとを塩基性条件下で反応させて得られるメチロール化メラミン、アルコキシ化メチルメラミン、又はそれらの誘導体が好ましく、特に本発明の組成物に良好な保存安定性が得られる点、及び良好な反応性が得られる点で、アルコキシ化メチルメラミンが好ましい。架橋性化合物として用いられるメチロール化メラミン及びアルコシ化メチルメラミンには特に制約はなく、例えば、文献「プラスチック材料講座[8]ユリア・メラミン樹脂」(日刊工業新聞社)に記載されている方法で得られる各種の樹脂状物の使用も可能である。
Examples of the compound having the structure represented by the formula (b-1) or (b-2) include melamine compounds, urea compounds, benzoguanamine compounds, glycoluril compounds, and the like, and melamine compounds are preferable. By using a melamine compound as the curable compound, the storage stability of the curable composition can be improved. Further, it can be cured for a short time at a relatively low temperature, for example, 200 ° C. or less.
Melamine compounds are generally known as compounds having a skeleton in which a nitrogen atom is bonded to a triazine ring, and specific examples include melamine, alkylated melamine, methylol melamine, and alkoxylated methyl melamine. However, those having one or both of a methylol group and an alkoxylated methyl group in one molecule in total are preferably 2 or more. Specifically, methylolated melamine obtained by reacting melamine and formaldehyde under basic conditions, alkoxylated methylmelamine, or a derivative thereof is preferable, and particularly, the composition of the present invention has good storage stability. Alkoxylated methyl melamine is preferable in that it can be obtained and good reactivity can be obtained. There are no particular restrictions on the methylolated melamine and the alkoxylated methylmelamine used as the crosslinkable compound. Various resinous materials can be used.

メラミン化合物としては、分子内にメチロール基及びアルコキシ化メチル基又はいずれか一方を2個以上有するメラミン化合物が最も好ましい。また、これらのメラミン化合物のうちでも、ヘキサメチルエーテル化メチロールメラミン化合物、ヘキサブチルエーテル化メチロールメラミン化合物、メチルブチル混合エーテル化メチロールメラミン化合物、メチルエーテル化メチロールメラミン化合物、ブチルエーテル化メチロールメラミン化合物等のメチル化メラミン化合物がより好ましい。   The melamine compound is most preferably a melamine compound having two or more methylol groups and alkoxylated methyl groups in the molecule. Among these melamine compounds, methylated melamines such as hexamethyletherified methylolmelamine compounds, hexabutyletherified methylolmelamine compounds, methylbutyl mixed etherified methylolmelamine compounds, methyletherified methylolmelamine compounds, butyletherified methylolmelamine compounds, etc. Compounds are more preferred.

上記一般式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物の例としては、サイメル300、301、303、350、370、771、325、327、703、712、272、202、207、212、253、254、506、508、1123、1123−10、1128、1170、1172、1141、1125−80、マイコート102、105、106、130(いずれも三井サイテック製)等が挙げられる。   Examples of the compound having the structure represented by the general formula (b-1) or (b-2) include Cymel 300, 301, 303, 350, 370, 771, 325, 327, 703, 712, 272, 202. 207, 212, 253, 254, 506, 508, 1123, 1123-10, 1128, 1170, 1172, 1141, 1125-80, My Coat 102, 105, 106, 130 (all manufactured by Mitsui Cytec), etc. It is done.

本発明の硬化性組成物中における成分(B)の配合量は、有機溶剤(D)を除く固形分全量を100重量%としたときに、通常、1〜40重量%、好ましくは3〜30重量%、より好ましくは5〜20重量%である。成分(B)の配合量が1重量%未満であると、硬化性が著しく低下する。40重量%を超えると、屈折率が1.60未満となるおそれがある。   The compounding amount of the component (B) in the curable composition of the present invention is usually 1 to 40% by weight, preferably 3 to 30% when the total solid content excluding the organic solvent (D) is 100% by weight. % By weight, more preferably 5 to 20% by weight. Curing property will fall remarkably that the compounding quantity of a component (B) is less than 1 weight%. If it exceeds 40% by weight, the refractive index may be less than 1.60.

(C)加熱により酸を発生する化合物
成分(C)の加熱により酸を発生する化合物は、硬化触媒であり、成分成分(B)の化合物の反応を促進するものであれば、好適に使用することができる。より具体的には、脂肪族スルホン酸、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸塩、芳香族スルホン酸、芳香族スルホン酸塩、芳香族カルボン酸、芳香族カルボン酸塩、金属塩、リン酸エステル等が挙げられる。これらのうち、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、芳香族スルホン酸塩、芳香族カルボン酸塩、金属塩、リン酸エステル等が好ましい。これらの化合物は一種単独又は二種以上の組み合わせで使用することができる。
これらのうち、メチル化メラミン化合物等の硬化性化合物の硬化速度をより向上させることができる点から、芳香族スルホン酸塩が最も好ましい。
(C) Compound that generates acid by heating The compound that generates acid by heating component (C) is a curing catalyst, and is suitably used as long as it promotes the reaction of the component component (B). be able to. More specifically, aliphatic sulfonic acid, aliphatic sulfonate, aliphatic carboxylic acid, aliphatic carboxylate, aromatic sulfonic acid, aromatic sulfonate, aromatic carboxylic acid, aromatic carboxylate, Examples thereof include metal salts and phosphate esters. Of these, aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, aromatic sulfonates, aromatic carboxylates, metal salts, phosphate esters, and the like are preferable. These compounds can be used singly or in combination of two or more.
Among these, aromatic sulfonates are most preferable because the curing rate of curable compounds such as methylated melamine compounds can be further improved.

本発明の硬化性組成物中における成分(C)の配合量は、有機溶剤(D)を除く固形分全量を100重量%としたときに、通常、0.01〜20重量%、好ましくは0.05〜15重量%、より好ましくは0.1〜10重量%である。成分(C)の配合量が0.01重量%未満であると、硬化触媒の添加効果が発現しない。10重量%を超えると、硬化性組成物の保存安定性が低下する。   The compounding amount of the component (C) in the curable composition of the present invention is usually 0.01 to 20% by weight, preferably 0 when the total solid content excluding the organic solvent (D) is 100% by weight. 0.05 to 15% by weight, more preferably 0.1 to 10% by weight. When the compounding amount of the component (C) is less than 0.01% by weight, the effect of adding the curing catalyst is not exhibited. When it exceeds 10% by weight, the storage stability of the curable composition is lowered.

(D)有機溶剤
有機溶剤は、薄膜の硬化膜を均一に形成するために配合する。有機溶剤としては、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、t−ブタノール、イソプロパノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、n−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。好適な溶剤は、硬化性組成物の塗布方法に応じて異なるがスピンコート法を用いる場合には、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルが、良好な塗布性を与えるため好ましい。尚、有機溶媒は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D) Organic solvent An organic solvent is mix | blended in order to form the cured film of a thin film uniformly. Examples of the organic solvent include methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, methanol, ethanol, t-butanol, isopropanol, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, n-butanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc. A combination of more than one species can be mentioned. A suitable solvent varies depending on the coating method of the curable composition, but when the spin coating method is used, cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether are preferable because they give good coating properties. In addition, an organic solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

有機溶剤(D)の配合量は特に制限されないが、固形分の総量100重量部に対し、合計で、130〜10,000重量部とするのが好ましい。添加量が100重量部未満となると、硬化性組成物の粘度調整が困難となる場合がある。一方、添加量が10,000重量部を超えると、硬化性組成物の保存安定性が低下したり、また、粘度が低下し過ぎて、取り扱いが困難となる場合がある。
有機溶剤の添加量は、200〜5,000重量部がより好ましく、300〜1,000重量部がさらに好ましい。
Although the compounding quantity of an organic solvent (D) is not restrict | limited in particular, It is preferable to set it as 130-10,000 weight part in total with respect to 100 weight part of total amounts of solid content. When the addition amount is less than 100 parts by weight, it may be difficult to adjust the viscosity of the curable composition. On the other hand, when the addition amount exceeds 10,000 parts by weight, the storage stability of the curable composition may be reduced, and the viscosity may be excessively reduced, which may make handling difficult.
The addition amount of the organic solvent is more preferably 200 to 5,000 parts by weight, and further preferably 300 to 1,000 parts by weight.

(E)添加剤
本発明の硬化性組成物には、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、ラジカル性光重合開始剤、ラジカル重合性単量体、光増感剤、光酸発生剤、重合禁止剤、重合開始助剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、無機充填剤、顔料、染料等の添加剤をさらに含有させることができる。レベリング剤としては、硬化性組成物の塗布性を向上させるフッ素系のものが好ましい。
(E) Additive The curable composition of the present invention includes a radical photopolymerization initiator, a radical polymerizable monomer, a photosensitizer, and a photoacid generator within a range that does not impair the purpose and effect of the present invention. , Polymerization inhibitor, polymerization initiator, leveling agent, wettability improver, surfactant, plasticizer, UV absorber, antioxidant, antistatic agent, silane coupling agent, inorganic filler, pigment, dye, etc. The additive may be further contained. The leveling agent is preferably a fluorine-based one that improves the applicability of the curable composition.

本発明の硬化性組成物は、固体撮像素子の高屈折率層を形成する材料として特に有用であるが、層内レンズ用材料としても用いることができる。   The curable composition of the present invention is particularly useful as a material for forming a high refractive index layer of a solid-state imaging device, but can also be used as a material for an in-layer lens.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態は、本発明の硬化性組成物を硬化させてなる屈折率が1.60以上の固体撮像素子用硬化膜(以下、高屈折率膜という。)である。高屈折率膜は、固体撮像素子の構成中、基材層とマイクロレンズの中間に設置される。基材層とマイクロレンズの中間には、高屈折率膜に加えて、例えば、集光効率向上層や平坦化膜等他の層が設置されるのが通常である。
本発明の硬化膜を有する固体撮像素子の一形態を示す模式図を図1に示す。固体撮像素子1は、基板10、受光部12、高屈折率層14、平坦化層16及びマイクロレンズ(表面レンズ)18を有する。
また、図2は、本発明の硬化性組成物からなる層内レンズを有する固体撮像素子の一形態を示す模式図である。固体撮像素子1は、基板10、受光部12、低屈折率層13、層内レンズ15、平坦化層16及びマイクロレンズ(表面レンズ)18を有する。
マイクロレンズ(表面レンズ)18に入射した光を、高屈折率層14又は層内レンズ15によりさらに強く屈折させるため、集光効率を高めることが可能になる。
尚、本発明の固体撮像素子は、図1及び図2に限定されるものではない。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention is a cured film for a solid-state imaging device (hereinafter referred to as a high refractive index film) having a refractive index of 1.60 or more obtained by curing the curable composition of the present invention. The high refractive index film is installed between the base material layer and the microlens during the configuration of the solid-state imaging device. In addition to the high refractive index film, other layers such as a light collection efficiency improving layer and a flattening film are usually installed between the base material layer and the microlens.
A schematic diagram showing one embodiment of a solid-state imaging device having a cured film of the present invention is shown in FIG. The solid-state imaging device 1 includes a substrate 10, a light receiving unit 12, a high refractive index layer 14, a planarization layer 16, and a microlens (surface lens) 18.
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a solid-state imaging device having an intralayer lens made of the curable composition of the present invention. The solid-state imaging device 1 includes a substrate 10, a light receiving unit 12, a low refractive index layer 13, an intralayer lens 15, a planarization layer 16, and a microlens (surface lens) 18.
Since the light incident on the microlens (surface lens) 18 is refracted more strongly by the high refractive index layer 14 or the intralayer lens 15, the light collection efficiency can be increased.
In addition, the solid-state image sensor of this invention is not limited to FIG.1 and FIG.2.

以下、第2の実施形態について具体的に説明する。
(1)高屈折率材料
第2の実施形態に使用する硬化性組成物は、第1の実施形態の内容と同様であるため、ここでの具体的な説明は省略する。
The second embodiment will be specifically described below.
(1) High Refractive Index Material The curable composition used in the second embodiment is the same as the content of the first embodiment, and a specific description thereof is omitted here.

(2)硬化膜の屈折率
本発明の硬化性組成物を硬化させてなる硬化膜(高屈折率膜)の屈折率(Na−D線の屈折率、測定温度25℃)は、1.60以上である。屈折率が1.60未満となると、固体撮像素子受光部への集光効率が低下する。屈折率は、より好ましくは1.60〜2.20であり、さらに好ましくは1.65〜2.20である。尚、屈折率が2.20を超えると、使用可能な材料の種類が過度に制限される場合がある。
また、高屈折率膜を複数層設ける場合には、そのうちの少なくとも一層が上述した範囲内の屈折率を有していればよい。従って、その他の高屈折率膜は1.60未満の屈折率を有していてもよい。
(2) Refractive index of cured film The refractive index of the cured film (high refractive index film) obtained by curing the curable composition of the present invention (the refractive index of Na-D line, measurement temperature 25 ° C.) is 1.60. That's it. When the refractive index is less than 1.60, the light collection efficiency to the light-receiving unit of the solid-state imaging device is lowered. The refractive index is more preferably 1.60 to 2.20, and still more preferably 1.65 to 2.20. If the refractive index exceeds 2.20, the types of materials that can be used may be excessively limited.
Further, when a plurality of high refractive index films are provided, at least one of them may have a refractive index within the above-described range. Therefore, other high refractive index films may have a refractive index of less than 1.60.

(3)硬化膜の膜厚
次に、高屈折率膜の厚さについて説明する。高屈折率膜の厚さは特に制限されないが、例えば、50〜30,000nmが好ましい。高屈折率膜の厚さが50nm未満となると、固体撮像素子受光部への集光効率が十分向上しない場合がある。一方、厚さが30,000nmを超えると、高屈折率膜を透過する光量が減少し、かえって固体撮像素子の感度が低下する場合がある。高屈折率膜の厚さは、100〜10,000nmがより好ましく、500〜5、000nmがさらに好ましい。
(3) Film thickness of cured film Next, the thickness of the high refractive index film will be described. The thickness of the high refractive index film is not particularly limited, but is preferably 50 to 30,000 nm, for example. If the thickness of the high refractive index film is less than 50 nm, the light collection efficiency on the solid-state imaging device light receiving part may not be sufficiently improved. On the other hand, if the thickness exceeds 30,000 nm, the amount of light transmitted through the high refractive index film may decrease, and the sensitivity of the solid-state imaging device may decrease. The thickness of the high refractive index film is more preferably from 100 to 10,000 nm, further preferably from 500 to 5,000 nm.

(4)硬化膜の製造方法
本発明の硬化膜は、上記本発明の硬化性組成物をコーティングすることによって形成される。このようなコーティング方法としては、ディッピング法、スプレー法、ダイコート法、スリットコート法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、又はインクジェット法等の方法を用いることができるが、スピンコート法が均一な硬化膜が得られ易い点で優れている。
(4) Manufacturing method of cured film The cured film of this invention is formed by coating the said curable composition of this invention. Examples of such a coating method include a dipping method, a spray method, a die coating method, a slit coating method, a bar coating method, a roll coating method, a spin coating method, a curtain coating method, a gravure printing method, a silk screen method, and an ink jet method. Although the method can be used, the spin coating method is excellent in that a uniform cured film can be easily obtained.

また、本発明の硬化性組成物を硬化する手段も特に制限されないが、例えば、塗工後に加熱硬化することが好ましい。その場合、30〜200℃で、1〜180分間加熱するのが好ましい。この条件で加熱することにより、基材層や形成される硬化膜を損傷することなく、固体撮像素子用硬化膜を得ることができる。好ましくは、50〜200℃で、2〜120分間、より好ましくは、80〜200℃で、3〜60分間加熱する。
尚、本発明の硬化性組成物の硬化程度は、例えば、硬化性化合物(B)としてメラミン化合物を用いた場合は、メラミン化合物のメチロール基又はアルコキシ化メチル基の量を赤外分光分析したり、又は、ゲル化率を、ソックスレー抽出器を用いて測定することにより、定量的に確認することができる。
本発明の硬化性組成物は、放射線を照射して硬化させることもできるし、熱硬化と放射線硬化を組み合わせて硬化させることもできる。この場合、放射線とは、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等をいう。
Further, the means for curing the curable composition of the present invention is not particularly limited, but for example, it is preferably heat-cured after coating. In that case, it is preferable to heat at 30-200 degreeC for 1-180 minutes. By heating under these conditions, a cured film for a solid-state imaging device can be obtained without damaging the base material layer and the formed cured film. Preferably, it heats at 50-200 degreeC for 2-120 minutes, More preferably, it heats at 80-200 degreeC for 3 to 60 minutes.
The degree of curing of the curable composition of the present invention can be determined by, for example, infrared spectroscopic analysis of the amount of methylol group or alkoxylated methyl group of the melamine compound when a melamine compound is used as the curable compound (B). Alternatively, the gelation rate can be quantitatively confirmed by measuring using a Soxhlet extractor.
The curable composition of the present invention can be cured by irradiation with radiation, or can be cured by combining heat curing and radiation curing. In this case, the radiation refers to infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, electron beams, α rays, β rays, γ rays, and the like.

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲は、これら実施例の記載に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to the description of these examples.

製造例1:ジルコニア粒子ゾル(Aa)の製造
球状ジルコニア微粉末(住友大阪セメント(株)社製、数平均一次粒子径0.01μm)300部をメチルエチルケトン(MEK)700部に添加し、ガラスビーズにて168時間分散を行い、カラスビーズを除去してメチルエチルケトンジルコニアゾル(Aa)950部を得た。分散ゾルをアルミ皿に2g秤量後、120℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、30%であった。また、この固形物の電子顕微鏡観察の結果、短軸平均粒子径15nm、長軸平均粒子径20nm、アスペクト比1.3であった。
Production Example 1: Production of Zirconia Particle Sol (Aa) 300 parts of spherical zirconia fine powder (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., number average primary particle size 0.01 μm) is added to 700 parts of methyl ethyl ketone (MEK), and glass beads The dispersion was carried out for 168 hours, and the crow beads were removed to obtain 950 parts of methyl ethyl ketone zirconia sol (Aa). 2 g of the dispersed sol was weighed on an aluminum dish, dried on a hot plate at 120 ° C. for 1 hour, and weighed to determine the solid content, which was 30%. Moreover, as a result of observation of this solid matter by an electron microscope, the minor axis average particle diameter was 15 nm, the major axis average particle diameter was 20 nm, and the aspect ratio was 1.3.

製造例2:反応性ジルコニア粒子ゾル(A−1)の製造
メルカプトプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)社製)1.0部、製造例1で調製したメチルエチルケトンジルコニアゾル(Aa)(ジルコニア濃度30%)309部、イオン交換水0.1部の混合液を60℃、4時間攪拌後、オルト蟻酸メチルエステル1.0部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱攪拌することで反応性粒子(分散液(A−1))を得た。この分散液(A−1)をアルミ皿に2g秤量後、120℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、30%であった。
Production Example 2: Production of Reactive Zirconia Particle Sol (A-1) 1.0 part of mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), methyl ethyl ketone zirconia sol (Aa) prepared in Production Example 1 ( By mixing 309 parts of zirconia concentration 30%) and 0.1 parts of ion-exchanged water at 60 ° C. for 4 hours, 1.0 part of orthoformate methyl ester was added, and further heated and stirred at the same temperature for 1 hour. Reactive particles (dispersion (A-1)) were obtained. 2 g of this dispersion (A-1) was weighed on an aluminum dish, then dried on a hot plate at 120 ° C. for 1 hour and weighed to determine the solid content, which was 30%.

製造例3:反応性ジルコニア粒子ゾル(A−2)の製造
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)社製)1.3部、製造例1で調製したメチルエチルケトンジルコニアゾル(Aa)(ジルコニア濃度30%)309部、イオン交換水0.1部の混合液を、60℃、4時間攪拌後、オルト蟻酸メチルエステル1.0部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱攪拌することで反応性粒子(分散液(A−2))を得た。この分散液(A−2)をアルミ皿に2g秤量後、120℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、30%であった。
Production Example 3: Production of Reactive Zirconia Particle Sol (A-2) 1.3 parts of glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), methyl ethyl ketone zirconia sol (Aa) prepared in Production Example 1 ) (Zirconia concentration 30%) 309 parts and ion-exchanged water 0.1 parts mixed solution at 60 ° C. for 4 hours, then added 1.0 parts of orthoformate methyl ester, and further heated and stirred at the same temperature for 1 hour As a result, reactive particles (dispersion (A-2)) were obtained. 2 g of this dispersion (A-2) was weighed on an aluminum dish, dried on a hot plate at 120 ° C. for 1 hour and weighed to determine the solid content, which was 30%.

実施例1
紫外線を遮蔽した容器中において、製造例2で調製した反応性ジルコニア粒子ゾル(A−1)300.0部(反応性ジルコニア粒子90.0部)、メトキシ化メチルメラミン(製品名サイメル300、日本サイテック(株)製)15.0部を加え、30℃で2時間撹拌することで均一な溶液を得た。この溶液を減圧濃縮し、155.9部の揮発分を留去した後、キャタリスト4050(芳香族スルホン酸アミン塩、日本サイテック(株)製)12.5部、メガファックF−445(大日本インキ化学工業(株)製)1部、メチルエチルケトン2.4部、シクロヘキサノン99.4部を加え、30℃で2時間攪拌し組成物を得た。この組成物の固形分含量を測定したところ、42%であった。
Example 1
In a container shielded from ultraviolet rays, 300.0 parts of reactive zirconia particle sol (A-1) prepared in Production Example 2 (90.0 parts of reactive zirconia particles), methylated melamine (product name: Cymel 300, Japan) 15.0 parts of Cytec Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours to obtain a uniform solution. This solution was concentrated under reduced pressure, and 155.9 parts of volatile matter was distilled off. Then, 12.5 parts of catalyst 4050 (aromatic sulfonic acid amine salt, manufactured by Nippon Cytec Co., Ltd.), Megafac F-445 (large 1 part of Nippon Ink Chemical Co., Ltd.), 2.4 parts of methyl ethyl ketone and 99.4 parts of cyclohexanone were added and stirred at 30 ° C. for 2 hours to obtain a composition. The solid content of this composition was measured and found to be 42%.

実施例2〜7及び比較例1〜3
組成を表1のように変えた以外は実施例1と同様にして各組成物を得た。
Examples 2-7 and Comparative Examples 1-3
Each composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed as shown in Table 1.

[硬化膜の評価]
(1)評価用硬化膜の調製
(1−1)塗布性、硬化性及び屈折率の評価用硬化膜
スピンコーターを用いてシリコンウェハー上に塗布した。スピンコーターの回転条件は300rpmで5秒回転の後、2000回転で40秒させた。その後ホットプレートを用いて、200℃、10分の加熱を行い、硬化塗膜を得た。
[Evaluation of cured film]
(1) Preparation of cured film for evaluation (1-1) Cured film for evaluation of coatability, curability, and refractive index The film was coated on a silicon wafer using a spin coater. The spin coater was rotated at 300 rpm for 5 seconds and then at 2000 rpm for 40 seconds. Thereafter, using a hot plate, heating at 200 ° C. for 10 minutes was performed to obtain a cured coating film.

(1−2)光透過性の評価用硬化膜
スピンコーターを用いてガラスウェハー上に塗布した。スピンコーターの回転条件は300rpmで5秒回転の後、2000回転で40秒させた。その後ホットプレートを用いて、200℃、10分の加熱を行い、硬化塗膜を得た。
(1-2) Cured film for evaluation of light transmittance It was applied onto a glass wafer using a spin coater. The spin coater was rotated at 300 rpm for 5 seconds and then at 2000 rpm for 40 seconds. Thereafter, using a hot plate, heating at 200 ° C. for 10 minutes was performed to obtain a cured coating film.

(2)評価方法
(2−1)塗布性
シリコンウェハー上に塗布した塗膜の外観を目視で確認し、下記基準によって評価した。得られた結果を表1に示す。
○:塗膜が均一で色むらがない。
×:塗膜面内で色むらがある。
(2) Evaluation method (2-1) Coating property The appearance of the coating film coated on the silicon wafer was visually confirmed and evaluated according to the following criteria. The obtained results are shown in Table 1.
○: The coating film is uniform and there is no color unevenness.
X: Color unevenness occurs in the coating surface.

(2−2)硬化性
シリコンウェハー上に塗布、硬化した塗膜をメチルエチルケトン(MEK)ラビングした後の外観を目視で確認し、下記基準によって評価した。得られた結果を表1に示す。
○:MEKラビング前後で変化が見られない
△:MEKラビング後に擦り傷が見られる
×:MEKラビング後に剥離が見られる
(2-2) Curability The appearance after rubbing methyl ethyl ketone (MEK) on the coated and cured coating on the silicon wafer was visually confirmed and evaluated according to the following criteria. The obtained results are shown in Table 1.
○: No change is seen before and after MEK rubbing Δ: Scratches are seen after MEK rubbing ×: Peeling is seen after MEK rubbing

(2−3)屈折率
シリコンウェハー上に形成した硬化膜を、分光反射率法により589nmの波長における屈折率を測定した。得られた結果を表1に示す。
(2-3) Refractive index The refractive index in the wavelength of 589 nm was measured for the cured film formed on the silicon wafer by the spectral reflectance method. The obtained results are shown in Table 1.

(2−4)光透過性
ガラスウェハー上に形成した硬化膜の全光線透過率を、カラーヘーズメーターにて測定し、下記基準によって評価した。全光線透過率の測定はガラスウェハーを基準として測定した。
○:全光線透過率が95%以上
△:全光線透過率が90%以上で95%未満
×:全光線透過率が90%未満
(2-4) Light transmittance The total light transmittance of the cured film formed on the glass wafer was measured with a color haze meter and evaluated according to the following criteria. The total light transmittance was measured based on a glass wafer.
○: Total light transmittance is 95% or more Δ: Total light transmittance is 90% or more and less than 95% ×: Total light transmittance is less than 90%

Figure 2008115219
Figure 2008115219

表1中に記載の商品名等は下記のものを意味する。
ジルコニア粒子(Aa):製造例1
反応性ジルコニア粒子(A−1):製造例2
反応性ジルコニア粒子(A−2):製造例3
サイメル300:メトキシ化メチルメラミン、日本サイテック(株)製
cat4050:芳香族スルホン酸アミン塩、日本サイテック(株)製
F445:フッ素系レベリング剤、メガファックF−445、大日本インキ化学工業(株)製
MEK:メチルエチルケトン
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテル
The trade names described in Table 1 mean the following.
Zirconia particles (Aa): Production Example 1
Reactive zirconia particles (A-1): Production Example 2
Reactive zirconia particles (A-2): Production Example 3
Cymel 300: Methoxylated methylmelamine, manufactured by Nippon Cytec Co., Ltd. cat4050: Aromatic sulfonic acid amine salt, manufactured by Nippon Cytec Co., Ltd. F445: Fluorine-based leveling agent, MegaFuck F-445, Dainippon Ink & Chemicals, Inc. Manufactured MEK: Methyl ethyl ketone PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether

表1の結果から、メラミン化合物と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理されたジルコニア粒子を用いることにより、屈折率が1.74と高く、光透過性にも優れていると同時に、塗布性及び硬化性も良好であることがわかる。   From the results of Table 1, by using zirconia particles surface-treated with an alkoxysilane compound having a group capable of reacting with a melamine compound, the refractive index is as high as 1.74 and the light transmittance is excellent. It turns out that applicability | paintability and sclerosis | hardenability are also favorable.

本発明の硬化性組成物は、固体撮像素子における高屈折率層形成用材料として有用である。
本発明の硬化性組成物を用いて得られる硬化膜を含む固体撮像素子は、各種マイクロレンズアレイを用いたカメラ等の光学系機構に、特に有用である。
The curable composition of the present invention is useful as a material for forming a high refractive index layer in a solid-state imaging device.
A solid-state imaging device including a cured film obtained by using the curable composition of the present invention is particularly useful for an optical system mechanism such as a camera using various microlens arrays.

本発明の固体撮像素子の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the solid-state image sensor of this invention. 本発明の固体撮像素子の別の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another embodiment of the solid-state image sensor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体撮像素子
10 基板
12 受光部
13 低屈折率層
14 高屈折率層
15 層内レンズ
16 平坦化層
18 マイクロレンズ(表面レンズ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor 10 Board | substrate 12 Light-receiving part 13 Low-refractive-index layer 14 High-refractive-index layer 15 In-layer lens 16 Planarizing layer 18 Micro lens (surface lens)

Claims (8)

下記成分(A)〜(D):
(A)アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、アンチモン及び亜鉛からなる群から選択される一以上の金属元素の酸化物を主成分とし、下記成分(B)と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物によって表面処理された粒子
(B)下記一般式(b−1)又は(b−2)で示される構造を有する化合物
Figure 2008115219
(式(b−1)及び(b−2)中、R、R、Rは炭素数1〜4のアルキレン基又はアルキリデン基を示し、R、R、Rは水素又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
(C)加熱により酸を発生する化合物
(D)有機溶剤
を含有する固体撮像素子用硬化性組成物。
The following components (A) to (D):
(A) by an alkoxysilane compound having as a main component an oxide of one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, tin, antimony and zinc, and having a group capable of reacting with the following component (B) Surface-treated particles (B) A compound having a structure represented by the following general formula (b-1) or (b-2)
Figure 2008115219
(In formulas (b-1) and (b-2), R 1 , R 3 and R 5 represent an alkylene group or alkylidene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 , R 4 and R 6 represent hydrogen or carbon. Represents an alkyl group of formulas 1 to 4.)
(C) The curable composition for solid-state image sensors containing the compound (D) organic solvent which generate | occur | produces an acid by heating.
前記成分(B)と反応可能な基を有するアルコキシシラン化合物が、チオール基、水酸基、エポキシ基、アミノ基及びイソシアネート基からなる群から選択される1以上の基を有するトリアルコキシシラン化合物である請求項1に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。   The alkoxysilane compound having a group capable of reacting with the component (B) is a trialkoxysilane compound having one or more groups selected from the group consisting of thiol groups, hydroxyl groups, epoxy groups, amino groups and isocyanate groups. Item 2. A curable composition for a solid-state imaging device according to Item 1. 前記成分(B)がアルコキシメチル化メラミン化合物である請求項1又は2に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。   The curable composition for a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the component (B) is an alkoxymethylated melamine compound. 前記成分(C)が脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、芳香族スルホン酸塩、芳香族カルボン酸塩、金属塩及びリン酸エステルからなる群から選択される一種以上の化合物である請求項1〜3のいずれか一項に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。   The component (C) is one or more compounds selected from the group consisting of aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, aromatic sulfonates, aromatic carboxylates, metal salts and phosphate esters. Item 4. The curable composition for a solid-state imaging device according to any one of Items 1 to 3. 前記(D)有機溶剤が、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びシクロヘキサノンからなる群から選択される一以上の溶剤を含むものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の固体撮像素子用硬化性組成物。   The curable composition for a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic solvent (D) contains one or more solvents selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether and cyclohexanone. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の固体撮像素子用硬化性組成物を硬化させてなる屈折率が1.60以上の固体撮像素子用硬化膜。   A cured film for a solid-state imaging device having a refractive index of 1.60 or more obtained by curing the curable composition for a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の固体撮像素子用硬化性組成物をスピンコート法により塗布して該組成物の塗布膜を形成した後に、加熱又は放射線を照射して該塗布膜を硬化せしめる工程を有する請求項6に記載の固体撮像素子用硬化膜の製造方法。   After applying the curable composition for solid-state imaging devices according to any one of claims 1 to 6 by a spin coating method to form a coating film of the composition, the coating film is irradiated with heat or radiation. The manufacturing method of the cured film for solid-state image sensors of Claim 6 which has the process of hardening | curing. 受光部、請求項7に記載の硬化膜、マイクロレンズを、この順に含む固体撮像素子。
A solid-state imaging device including a light receiving portion, the cured film according to claim 7, and a microlens in this order.
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