JP2009170562A - Solid-state imaging apparatus, and manufacturing method of solid-state imaging apparatus - Google Patents

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信幸 和賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus which has improved sensitivity and superior color reproducibility even when a photodetection portion decreases in area or when light beams transmitted at respective wavelengths are different in light condensing state, and to provide a manufacturing method of microlenses. <P>SOLUTION: Light condensing efficiency is enhanced by providing microlenses differing in height to obtain a solid-state imaging apparatus having high sensitivity and superior color reproducibility. Further, the light condensing efficiency is enhanced by providing microlenses differing in refractive index to obtain a solid-state imaging apparatus having high sensitivity and superior color reproducibility. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that receive light of a plurality of colors and a method for manufacturing the same.

固体撮像装置は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ及びファクシミリ等の様々な画像入力機器に使用されている。図15の従来の固体撮像装置の構成を説明する図に示すように、固体撮像装置は、CCD(Charge−Coupled Devices)及びMOS(Metal Oxide Semiconductor)等に代表され、光を電子信号に変換する受光部がマトリスク状に配置されている。また、色彩を再現するカラーフィルタを備えたカラー固体撮像装置も一般に知られている。カラーフィルタは、光の三原則と呼ばれる赤(R)、緑(G)、青(B)の各フィルタにより構成され、発色性が良く再現性に優れた原色カラーフィルタ並びにシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、グリーン(G)の各フィルタと、感度が高く落ち着いた色合いになりやすいといわれる補色カラーフィルタの二種類が用いられている。そして、各受光部上に上記のいずれかの色のパターンが配置されている。また、このような固体撮像装置においては、小型化、高画素化、高解像度化の要請により、受光部の面積が減少してきている。このような受光部の面積減少に伴う光電変換特性の低下を補うため、カラーフィルタ層下に層内レンズ13、カラーフィルタ層上にマイクロレンズ200が配置され、転送領域等の受光部以外の領域に入射する光を集光させて受光部に集光する役割を果たしている。   Solid-state imaging devices are used in various image input devices such as video cameras, digital still cameras, and facsimiles. As shown in FIG. 15 illustrating the configuration of the conventional solid-state imaging device, the solid-state imaging device is represented by a CCD (Charge-Coupled Devices), a MOS (Metal Oxide Semiconductor), and the like, and converts light into an electronic signal. The light receiving parts are arranged in a matrix form. A color solid-state imaging device including a color filter that reproduces colors is also generally known. The color filter is composed of red (R), green (G), and blue (B) filters, which are called the three principles of light, and is a primary color filter with excellent color development and excellent reproducibility, as well as cyan (C) and magenta. Two types of filters are used: (M), yellow (Y), and green (G) filters, and complementary color filters that are said to be highly sensitive and have a subdued hue. A pattern of any one of the above colors is arranged on each light receiving unit. In such a solid-state imaging device, the area of the light receiving portion has been reduced due to demands for downsizing, higher pixels, and higher resolution. In order to compensate for such a decrease in photoelectric conversion characteristics due to a decrease in the area of the light receiving portion, the inner lens 13 is disposed under the color filter layer, and the micro lens 200 is disposed on the color filter layer, and a region other than the light receiving portion such as a transfer region. It plays the role which condenses the light which injects into the light-receiving part.

上記の受光部に入射する光の集光効率を上げて高感度を実現するために、マイクロレンズ200の形状、曲率を制御して集光効率を上げたり、感度均一性を向上できるマイクロレンズ形成方法が提案されている。例えば、感光性を持つ熱軟化性樹脂を母体としたマイクロレンズ形成フローで、塗布、露光現像によりフォトレジストパターンを形成し、熱リフローの前にマイクロレンズ200の一部に光照射を加え、熱軟化点を未照射部分と変化させることにより、熱リフロー後、形成されたマイクロレンズ200の曲率を各マイクロレンズ部内、各色フィルタ、あるいはチップ面内で異ならしめることが可能である(例えば、特許文献1を参照)。また、受光部に入射する光量を制御するため、オンチップマイクロレンズの形状をカラーフィルタ層の各色に対応して異ならしめ、色再現性の優れることが可能となる固体撮像装置が提案されている。例えば、マイクロレンズ形成用の有機高分子材料層に形成するレジストパターンの平面形状に大小を持たせ、これをリフローすることにより形成できる。あるいは、レジストパターン形成後にさらに上層レジスト膜を塗布し、厚さを必要とするレジストパターン上にのみに上層レジストを残し、これらをともにリフローしてリフローパターンとし、これをエッチバックして有機高分子材料を転写すれば異なる形状のマイクロレンズ形成が可能である。また、レジストパターン形成後にさらに上層レジスト膜を塗布し、厚さを必要とするレジストパターン上にのみに上層レジストを残し、これらをともにリフローしてリフローレジストパターンとし、これをエッチバックして有機高分子材料に転写すると異なる高さのマイクロレンズ形成が可能である(例えば、特許文献2を参照)。
特開平5−75085号公報 特開平9−116127号公報
In order to increase the light collection efficiency of light incident on the light receiving unit and achieve high sensitivity, the microlens 200 can be formed by controlling the shape and curvature of the microlens 200 to increase the light collection efficiency or improve the sensitivity uniformity. A method has been proposed. For example, in a microlens formation flow based on a thermosoftening resin having photosensitivity, a photoresist pattern is formed by coating, exposure and development, and light irradiation is applied to a part of the microlens 200 before thermal reflow, By changing the softening point from an unirradiated portion, it is possible to make the curvature of the formed microlens 200 different in each microlens portion, each color filter, or the chip surface after thermal reflow (for example, Patent Documents). 1). In addition, in order to control the amount of light incident on the light receiving unit, a solid-state imaging device has been proposed in which the shape of the on-chip microlens is made different according to each color of the color filter layer and the color reproducibility can be improved. . For example, the planar shape of the resist pattern formed on the organic polymer material layer for forming the microlens is made large and small, and can be formed by reflowing it. Alternatively, after the resist pattern is formed, an upper resist film is further applied, leaving the upper resist only on the resist pattern that requires a thickness, and reflowing them together to form a reflow pattern, which is etched back to form an organic polymer. If the material is transferred, microlenses with different shapes can be formed. In addition, after the resist pattern is formed, an upper resist film is further applied, leaving the upper resist only on the resist pattern that requires a thickness, and reflowing them together to form a reflow resist pattern. When transferred onto a molecular material, microlenses with different heights can be formed (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-5-75085 JP-A-9-116127

しかしながら、受光部の面積が減少してきている中で、マイクロレンズや層内レンズがあった場合でも、各カラーフィルタ層を透過した光を受光部に集めることが難しくなる。そこで、より多くの光を受光部に集めるためには、マイクロレンズの最適な曲率を保ちながら、水平、垂直方向に隣接するマイクロレンズとの間がギャップレス、対角方向に隣接するマイクロレンズとの間がギャップレス、もしくは狭小化となる無効領域が無い、もしくは無効領域が少ないマイクロレンズ形成が必要とされる。   However, while the area of the light receiving portion is decreasing, it is difficult to collect the light transmitted through each color filter layer in the light receiving portion even when there are microlenses and intralayer lenses. Therefore, in order to collect more light in the light receiving part, the gap between the microlens adjacent in the horizontal and vertical directions is gapless and the microlens adjacent in the diagonal direction is maintained while maintaining the optimal curvature of the microlens. There is a need to form a microlens that has no or no ineffective area that is gapless or narrowed.

また、長波長の光である赤(R)色のカラーフィルタを透過する光と、中間波長の光である緑(G)色のカラーフィルタを透過する光と、短波長の光である青(B)のカラーフィルタを透過する光などは、波長に比例して集光位置や集光幅などの集光状態が異なる。よって、色毎に集光効率を最適化するためには、マイクロレンズの断面と平面形状を色毎に制御することが必要とされる。   In addition, light that passes through a red (R) color filter that is long-wavelength light, light that passes through a green (G) color filter that is intermediate-wavelength light, and blue ( The light passing through the color filter B) has a different light collection state such as a light collection position and a light collection width in proportion to the wavelength. Therefore, in order to optimize the light collection efficiency for each color, it is necessary to control the cross section and the planar shape of the microlens for each color.

ところが、前記従来のオンチップマイクロレンズ形成方法や固体撮像装置には以下のような問題がある。熱リフローの前に光照射部と未照射部によるマイクロレンズの曲率を変化させる形成方法やレジストパターンの平面形状に大小を持たせリフローする形成方法では、水平、垂直方向に隣接するマイクロレンズとの間がギャップレス、対角方向に隣接するマイクロレンズとの間が狭小化、もしくはギャップレスになるマイクロレンズの曲率を制御するのが困難である。また、レジスト形成後にさらに上層レジスト膜を塗布し、厚さを必要とするレジストパターン上にのみに上層レジストを残し、これらをともにリフローする形成方法は、現行のリソ工程の合わせ精度では、上層パターンと下層パターンに合わせずれが生じ、リフロー後安定した曲率のマイクロレンズ形成が不可能であり、リフロー及び熱硬化をしていない下層になるパターン上に上層レジストを塗布するとミキシングは避けられない。   However, the conventional on-chip microlens forming method and solid-state imaging device have the following problems. In the formation method that changes the curvature of the microlens by the light irradiation part and the non-irradiation part before thermal reflow, and the formation method that reflows by increasing the size of the planar shape of the resist pattern, the horizontal and vertical microlenses are adjacent to each other. It is difficult to control the curvature of a microlens that is gapless, narrowed between adjacent microlenses in the diagonal direction, or gapless. In addition, the upper layer resist film is applied after the resist is formed, the upper layer resist is left only on the resist pattern that requires a thickness, and these are reflowed together. Therefore, it is impossible to form a microlens having a stable curvature after reflow, and mixing is inevitable if an upper layer resist is applied on the lower layer pattern that has not been reflowed and thermally cured.

そこで、本発明は、従来技術の問題を解決し、受光部の面積が減少した場合や各波長を透過する光の集光状態が違うときにおいても、感度向上と色再現性に優れた固体撮像装置とマイクロレンズの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the problems of the prior art, and even when the area of the light receiving portion is reduced or the light condensing state that transmits each wavelength is different, the solid-state imaging excellent in sensitivity improvement and color reproducibility An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a microlens.

前記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板上に行列状に配置され、複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置の製造方法であって、前記基板上に第1の受光部と第2の受光部を形成する工程と、前記第1および第2の受光部の上に第1の平坦化膜を形成する工程と、前記第1の平坦化膜の上における前記第1および第2の受光部と対応する位置に層内レンズを形成する工程と、前記層内レンズを囲むように第2の平坦化膜を形成する工程と、前記第2の平坦化膜の上における前記第1の受光部と対応する位置に第1のカラーフィルタを、前記第2の受光部と対応する位置に第2のカラーフィルタを形成する工程と、前記第1のカラーフィルタの上に第1のレンズ材料層を、前記第2のカラーフィルタの上に第2のレンズ材料層を形成する工程と、前記第1および第2のレンズ材料層の上にレンズ形状を形成する工程と、前記レンズ形状及び前記レンズ材料層にドライエッチングを行なうことによりマイクロレンズを形成する工程とを有し、前記第2のレンズ材料層と前記第1のレンズ材料層はエッチングレートまたは屈折率が異なることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that are arranged in a matrix on a substrate and receive light of a plurality of colors. Forming a first light receiving portion and a second light receiving portion on the substrate, forming a first planarizing film on the first and second light receiving portions, and the first Forming an inner lens at a position corresponding to the first and second light receiving portions on the planarizing film, and forming a second planarizing film so as to surround the inner lens, Forming a first color filter at a position corresponding to the first light receiving portion on the second planarizing film, and a second color filter at a position corresponding to the second light receiving portion; A first lens material layer is disposed on the first color filter, and the second color filter is disposed on the first color filter. Forming a second lens material layer on the filter, forming a lens shape on the first and second lens material layers, and dry etching the lens shape and the lens material layer. And forming a microlens, wherein the second lens material layer and the first lens material layer have different etching rates or refractive indexes.

また、前記受光部形成工程において、さらに第3の受光部を形成し、前記カラーフィルタ形成工程において、さらに第3のカラーフィルタを形成し、前記レンズ材料層形成工程において、さらに第3のレンズ材料層を形成し、前記第3のレンズ材料層は前記第1および第2のレンズ材料層のエッチングレートまたは屈折率と異なることを特徴とする。   Further, in the light receiving portion forming step, a third light receiving portion is further formed, in the color filter forming step, a third color filter is further formed, and in the lens material layer forming step, a third lens material is further formed. Forming a layer, wherein the third lens material layer has a different etching rate or refractive index from the first and second lens material layers.

また、前記第1のカラーフィルタの透過波長は前記第2のカラーフィルタの透過波長より長く、前記第2のカラーフィルタの透過波長は前記第3のカラーフィルタの透過波長より長いことを特徴とする。   The transmission wavelength of the first color filter is longer than the transmission wavelength of the second color filter, and the transmission wavelength of the second color filter is longer than the transmission wavelength of the third color filter. .

また、前記第1のレンズ材料層は前記第2のレンズ材料層よりもエッチングレートが小さく、前記第2のレンズ材料層は前記第3のレンズ材料層よりもエッチングレートが小さいことを特徴とする。   The first lens material layer has an etching rate lower than that of the second lens material layer, and the second lens material layer has an etching rate lower than that of the third lens material layer. .

また、前記第1のレンズ材料層は前記第2のレンズ材料層よりも屈折率が大きく、前記第2のレンズ材料層は前記第3のレンズ材料層よりも屈折率が大きいことを特徴とする。
さらに、本発明の固体撮像装置は、基板上に行列状に配置される複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置であって、前記基板に形成された第1の受光部および第2の受光部と、前記第1および第2の受光部の上に形成された第1の平坦化膜と、前記第1の平坦化膜の上における前記第1および第2の受光部に対応する位置に形成された層内レンズと、前記層内レンズを囲むように形成される第2の平坦化膜と、前記第2の平坦化膜の上における前記第1の受光部と対応する位置に形成された第1のカラーフィルタおよび前記第2の受光部と対応する位置に形成された第2のカラーフィルタと、前記第1のカラーフィルタの上に形成された第1のマイクロレンズおよび前記第2のカラーフィルタの上に形成された第2のマイクロレンズとを備え、前記前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズは高さ、曲率、屈折率のうち少なくとも一つが異なることを特徴とする。
Further, the first lens material layer has a refractive index larger than that of the second lens material layer, and the second lens material layer has a refractive index larger than that of the third lens material layer. .
Furthermore, the solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that receive a plurality of colors of light arranged in a matrix on the substrate, and the first light-receiving device formed on the substrate. And a second light receiving portion, a first planarizing film formed on the first and second light receiving portions, and the first and second light receiving portions on the first planarizing film. An in-layer lens formed at a position corresponding to the portion, a second planarization film formed so as to surround the intra-layer lens, and the first light receiving unit on the second planarization film, A first color filter formed at a corresponding position, a second color filter formed at a position corresponding to the second light receiving unit, and a first micro formed on the first color filter. A second matrix formed on the lens and the second color filter; A Kurorenzu, wherein the first microlens and the second microlens height, curvature, and wherein at least one of different of refractive index.

また、前記基板に形成された第3の受光部と、前記第2の平坦化膜の上における前記第3の受光部と対応する位置に形成された第3のカラーフィルタと、前記第3のカラーフィルタの上に形成された第3のマイクロレンズとをさらに備え、前記第3のマイクロレンズは前記第1および第2のマイクロレンズとは高さ、曲率、屈折率のうち少なくとも一つが異なることを特徴とする。   A third light receiving portion formed on the substrate; a third color filter formed on the second planarizing film at a position corresponding to the third light receiving portion; and A third microlens formed on the color filter, wherein the third microlens is different from the first and second microlenses in at least one of height, curvature, and refractive index. It is characterized by.

また、前記第1のカラーフィルタの透過波長は前記第2のカラーフィルタの透過波長より長く、前記第2のカラーフィルタの透過波長は前記第3のカラーフィルタの透過波長より長いことを特徴とする。   The transmission wavelength of the first color filter is longer than the transmission wavelength of the second color filter, and the transmission wavelength of the second color filter is longer than the transmission wavelength of the third color filter. .

また、前記第1のカラーフィルタは撮像領域の中央領域に位置し、前記第3のカラーフィルタは前記撮像領域の周辺領域に位置し、前記第2のカラーフィルタは前記撮像領域における前記中央領域と前記周辺領域の間の境界領域に位置することを特徴とする。   The first color filter is located in a central area of the imaging area, the third color filter is located in a peripheral area of the imaging area, and the second color filter is located in the central area of the imaging area. It is located in a boundary region between the peripheral regions.

また、前記第1のマイクロレンズは前記第2のマイクロレンズよりも高く、前記第2のマイクロレンズは前記第3のマイクロレンズよりも高いことを特徴とする。
また、前記第1のマイクロレンズは前記第2のマイクロレンズよりも屈折率が大きく、前記第2のマイクロレンズは前記第3のマイクロレンズよりも屈折率が大きいことを特徴とする。
The first microlens is higher than the second microlens, and the second microlens is higher than the third microlens.
The first microlens has a higher refractive index than the second microlens, and the second microlens has a higher refractive index than the third microlens.

また、前記第1、第2、および第3の受光部の基板上における配置は、原色ベイヤ配列を構成していることを特徴とする。
また、前記第1、第2、および第3の受光部の基板上における配置は、原色ストライプ配列を構成していることを特徴とする。
Further, the arrangement of the first, second and third light receiving parts on the substrate constitutes a primary color Bayer array.
Further, the arrangement of the first, second, and third light receiving portions on the substrate constitutes a primary color stripe arrangement.

以上により、受光部の面積が減少した場合や各波長を透過する光の集光状態が違うときにおいても、感度向上と色再現性に優れた固体撮像装置とマイクロレンズの製造方法を提供することができる。   As described above, a solid-state imaging device and a microlens manufacturing method with improved sensitivity and excellent color reproducibility are provided even when the area of the light receiving portion is reduced or the light condensing state of light transmitted through each wavelength is different. Can do.

以上のように、異なる高さのマイクロレンズを設けることにより、集光効率が高められ、高感度と色再現性に優れた固体撮像装置を実現できる。また、異なる屈折率のマイクロレンズを設けることにより、集光効率が高められ、高感度と色再現性に優れた固体撮像装置を実現できる。   As described above, by providing microlenses having different heights, it is possible to realize a solid-state imaging device with high light collection efficiency and high sensitivity and color reproducibility. In addition, by providing microlenses having different refractive indexes, it is possible to realize a solid-state imaging device with high light collection efficiency and high sensitivity and excellent color reproducibility.

本発明に係る固体撮像装置は、異なる材質を用いて形成されたマイクロレンズを有していることを特徴とする。
具体的に、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に行列状に配置された、長波長の光を受光する複数の第1撮像画素と、中間の波長の光を受光する複数の第2撮像画素と、短波長の光を受光する複数の第3撮像画素とを備え、複数の第1の撮像画素は、基板上に形成された受光部と対応する位置に第1の平坦化膜を介在して形成された層内レンズと、第1平坦化膜及び層内レンズの上に第2の平坦化膜が形成され、第2の平坦化膜の上には長波長の光を透過するカラーフィルタがそれぞれ形成され、長波長の光を透過するカラーフィルタ上には長波長の光を透過する第1のマイクロレンズをそれぞれ有し、複数の第2の撮像画素は、基板上に形成された受光部と対応する位置に第1の平坦化膜を介在して形成された層内レンズと、第1平坦化膜及び層内レンズ上に第2の平坦化膜が形成され、第2の平坦化膜の上には中間の光の波長を透過するカラーフィルタがそれぞれ形成され、中間の波長の光を透過するカラーフィルタ上には中間の波長の光を透過する第1のマイクロレンズと異なる材質からなる第2のマイクロレンズをそれぞれ有し、複数の第3の撮像画素は、基板上に形成されたフォトダイオードと対応する位置に第1の平坦化膜を介在して形成された層内レンズと、第1の平坦化膜及び層内レンズの上に第2の平坦化膜が形成され、第2の平坦化膜の上に短波長の光を透過するカラーフィルタがそれぞれ形成され、短波長の光を透過するカラーフィルタ上には短波長の光を透過する第1のマイクロレンズと異なる材質からなる第3のマイクロレンズをそれぞれ有していることを特徴とする。
The solid-state imaging device according to the present invention has a microlens formed using different materials.
Specifically, a solid-state imaging device according to the present invention receives a semiconductor substrate, a plurality of first imaging pixels that are arranged in a matrix on the semiconductor substrate and receive long-wavelength light, and intermediate-wavelength light. A plurality of second imaging pixels and a plurality of third imaging pixels that receive light having a short wavelength, and the plurality of first imaging pixels are arranged at positions corresponding to the light receiving portions formed on the substrate. A second planarizing film is formed on the first planarizing film and the intralayer lens, and a long wavelength is formed on the second planarizing film. Color filters that transmit the light of the long wavelength light are respectively formed on the color filters that transmit the light of the long wavelength, and each of the plurality of second imaging pixels includes: A layer formed by interposing a first planarizing film at a position corresponding to the light receiving portion formed on the substrate A second flattening film is formed on the lens, the first flattening film, and the in-layer lens, and a color filter that transmits an intermediate wavelength of light is formed on the second flattening film. And a second microlens made of a material different from the first microlens that transmits light having an intermediate wavelength on the color filter that transmits light having a wavelength of a plurality of, An in-layer lens formed by interposing a first planarizing film at a position corresponding to the photodiode formed thereon, and a second planarizing film on the first planarizing film and the in-layer lens. A first microlens that is formed and has a color filter that transmits short-wavelength light on the second planarizing film and that transmits short-wavelength light on the color filter that transmits short-wavelength light. Third microlens made of different material Characterized in that it has respectively.

異なる材質を有していることにより、転写後のマイクロレンズの高さやマイクロレンズの大きさ及び曲率を異ならしめることができ、長波長の光を透過するカラーフィルタ層と中間の光の波長を透過するカラーフィルタ層と短波長の光を透過するカラーフィルタ層の異なる波長に対応して、カラーフィルタ層上に、最適な形状のマイクロレンズが形成できる。また、異なる材質を有していることにより、転写後、異なる幅や高さ及び曲率を持つマイクロレンズの形成が可能となる。従って、受光部に、より多くの光を集光させることができ感度向上が可能となる。また、異なる材質を有していることにより、容易にマイクロレンズの形状を制御できることから、ライン濃淡のばらつきや感度ムラの発生も抑えることができる。   By using different materials, the height of the microlens after transfer, the size and curvature of the microlens can be made different, and the color filter layer that transmits the long wavelength light and the wavelength of the intermediate light are transmitted. A microlens having an optimal shape can be formed on the color filter layer corresponding to the different wavelengths of the color filter layer and the color filter layer transmitting the short wavelength light. In addition, by having different materials, it becomes possible to form microlenses having different widths, heights, and curvatures after transfer. Therefore, more light can be condensed on the light receiving unit, and sensitivity can be improved. In addition, since the shape of the microlens can be easily controlled by using different materials, it is possible to suppress the occurrence of variations in line density and unevenness in sensitivity.

本発明に係る固体撮像装置の製造方法におけるマイクロレンズの形成方法は、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上に長波長の光を透過する第1のマクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層を形成する工程と、中間の波長の光を透過するカラーフィルタ層上に中間の光の波長を透過する第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層を形成する工程と、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上に短波長の光を透過する第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層を形成する工程と、前記レンズ材料層の上にレンズ形状を形成する工程と、ドライエッチでエッチングを行ない、前記レンズ材料層に前記レンズ形状を転写する工程を有することを特徴とする。   The method for forming a microlens in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is based on a first macrolens shape that transmits long-wavelength light on a color filter layer that transmits long-wavelength light. A step of forming a lens material layer, and a step of forming a second lens material layer that is a base of the second microlens shape that transmits the wavelength of the intermediate light on the color filter layer that transmits the light of the intermediate wavelength. And a step of forming a third lens material layer that is a base of the third microlens shape that transmits light of a short wavelength on a color filter layer that transmits light of a short wavelength, and on the lens material layer The method includes a step of forming a lens shape and a step of performing etching by dry etching to transfer the lens shape to the lens material layer.

本発明の固体撮像装置における、レンズ材料層の上にあるレンズ形状と、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第1のマイクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層と、中間の波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層と、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層は、それぞれエッチングレートが異なる材質を有していることがよい。異なるエッチングレートの材質を有していることにより、転写後、マイクロレンズ形状の高さや大きさ及び曲率を異ならしめることが可能となる。   In the solid-state imaging device of the present invention, the lens shape on the lens material layer, the first lens material layer that is the basis of the first microlens shape on the color filter layer that transmits long-wavelength light, and the intermediate A second lens material layer that is the origin of the second microlens shape on the color filter layer that transmits light of the wavelength of the third, and an element of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light of the short wavelength It is preferable that the third lens material layers become different materials with different etching rates. By having materials with different etching rates, the height, size and curvature of the microlens shape can be made different after transfer.

例えば、レンズ材料層の上にあるレンズ形状と、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層と、中間の波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層のエッチングレートは、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第1のマイクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層のエッチングレートよりも早いエッチングレートを有している材質のものがよい。さらに、レンズ材料層の上にあるレンズ形状と、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3レンズ材料層のエッチングレートは、中間の波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層のエッチングレートよりも早いエッチングレートを有している材質のものがよい。さらに、レンズ材料層の上にあるレンズ形状のエッチングレートは、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3レンズ材料層のエッチングレートよりも早いエッチングレートを有している材質のものがよい。   For example, the lens shape on the lens material layer, the third lens material layer that is the origin of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light of short wavelength, and the light of intermediate wavelength are transmitted. The etching rate of the second lens material layer that is the basis of the second microlens shape on the color filter layer that is the first is the first microlens shape that is the basis of the first microlens shape on the color filter layer that transmits light having a long wavelength. A material having an etching rate faster than the etching rate of one lens material layer is preferable. Furthermore, the etching rate of the third lens material layer, which is the basis of the lens shape on the lens material layer and the third microlens shape on the color filter layer that transmits light with a short wavelength, is light with an intermediate wavelength. A material having an etching rate faster than the etching rate of the second lens material layer that is the basis of the second microlens shape on the color filter layer that transmits light is preferable. Furthermore, the etching rate of the lens shape on the lens material layer is faster than the etching rate of the third lens material layer that is the basis of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light having a short wavelength. A material having a rate is preferable.

また、レンズ材料層の上にあるレンズ形状の材質は、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層と同じエッチングレートを有している材質でもよい。   Further, the lens-shaped material on the lens material layer has the same etching rate as the third lens material layer that is the basis of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light having a short wavelength. The material may be used.

このような構成にすることにより、異なる波長の光を透過するカラーフィルタ層上に、受光部へ入射する光の集光を高める最適な形状のマイクロレンズ形成が可能となる。
本発明の固体撮像装置における、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第1のマイクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層と、中間の光の波長を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層と、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層は、それぞれ屈折率が異なる材質を有していることがよい。レンズ材料層が異なる屈折率を有していることにより、転写後、各カラーフィルタ層上に屈折率が異なるマイクロレンズ形成が可能となる。
By adopting such a configuration, it is possible to form a microlens having an optimal shape that enhances the collection of light incident on the light receiving portion on the color filter layer that transmits light of different wavelengths.
In the solid-state imaging device of the present invention, the first lens material layer that is the basis of the first microlens shape on the color filter layer that transmits light of a long wavelength, and the color filter layer that transmits the wavelength of intermediate light The second lens material layer that is the source of the second microlens shape and the third lens material layer that is the source of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light of a short wavelength are respectively It is preferable to have materials having different refractive indexes. Since the lens material layers have different refractive indexes, microlenses having different refractive indexes can be formed on each color filter layer after transfer.

例えば、中間の光の波長を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層の屈折率と、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第1のマイクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層の屈折率は、短波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第3のマイクロレンズ形状の元となる第3のレンズ材料層の屈折率よりも高い屈折率の材質を有するものがよい。さらに、長波長の光を透過するカラーフィルタ層上の第1のマイクロレンズ形状の元となる第1のレンズ材料層の屈折率は、中間の光の波長を透過するカラーフィルタ層上の第2のマイクロレンズ形状の元となる第2のレンズ材料層の屈折率よりも高い屈折率の材質を有するものがよい。   For example, the refractive index of the second lens material layer that is the basis of the second microlens shape on the color filter layer that transmits the intermediate light wavelength, and the first on the color filter layer that transmits the long wavelength light. The refractive index of the first lens material layer that is the source of the microlens shape is the refractive index of the third lens material layer that is the source of the third microlens shape on the color filter layer that transmits light having a short wavelength. It is preferable to have a material with a higher refractive index. Furthermore, the refractive index of the first lens material layer that is the basis of the first microlens shape on the color filter layer that transmits light having a long wavelength is the second refractive index on the color filter layer that transmits the wavelength of intermediate light. It is preferable to use a material having a refractive index higher than that of the second lens material layer that is the source of the microlens shape.

このような構成にすることにより、異なる波長の光を透過するカラーフィルタ上に屈折率が異なるマイクロレンズ形成が可能となり、各撮像画素の受光部へ入射する光の集光状態を異なる波長ごとに最適にできる。
(実施形態1)
以下、本発明の本実施形態1に係る固体撮像装置及び製造方法について、CCD固体撮像装置を例として図1〜図6を参照して説明する。
With such a configuration, it becomes possible to form microlenses with different refractive indexes on color filters that transmit light of different wavelengths, and the light collection state of light incident on the light receiving portion of each imaging pixel is different for each wavelength. Can be optimized.
(Embodiment 1)
Hereinafter, the solid-state imaging device and the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は実施形態1に係る固体撮像装置の構成を説明する図であり、図1(a)は平面配置を示し、図1(b)はIb−Ib線における断面構成を示し、図1(c)は図1(a)のIc−Ic線における断面構成を示している。図1(b)及び図1(c)においては、3画素分のみを記載している。   1A and 1B are diagrams for explaining the configuration of a solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 1A shows a planar arrangement, FIG. 1B shows a cross-sectional configuration taken along line Ib-Ib, and FIG. (c) has shown the cross-sectional structure in the Ic-Ic line | wire of Fig.1 (a). In FIG. 1B and FIG. 1C, only three pixels are shown.

なお、図1(b)、図1(c)に示されるように、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、第1のマイクロレンズ35Aと第2のマイクロレンズ35Bと第3のマイクロレンズ35Cに異なるエッチレートの材質を有していることを特徴とする。   As shown in FIG. 1B and FIG. 1C, the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention includes a first micro lens 35A, a second micro lens 35B, and a third micro lens. It is characterized by having a material with a different etch rate in 35C.

まず、図1に示すように本実施形態1の固体撮像装置は、長波長の光である赤色(R)の光を受光する複数の第1の撮像画素11A、中間の光の波長である緑色(G)の光を受光する複数の第2の撮像画素11B及び短波長の光である青色(B)の受光する複数の第3の撮像画素11Cが、半導体基板10の上に原色ベイヤ配列となるように行列状に形成されている。   First, as illustrated in FIG. 1, the solid-state imaging device according to the first embodiment includes a plurality of first imaging pixels 11 </ b> A that receive red (R) light, which is long-wavelength light, and green, which is an intermediate light wavelength. A plurality of second imaging pixels 11 </ b> B that receive light (G) and a plurality of third imaging pixels 11 </ b> C that receive blue (B) light having a short wavelength are arranged on the semiconductor substrate 10 with a primary color Bayer array. It is formed in a matrix form.

各撮像画素は、半導体基板10の上に形成された受光部12と、半導体基板10の上における受光部12に隣接する部分に絶縁膜22を介在させて形成された転送電極21を有している。   Each imaging pixel has a light receiving portion 12 formed on the semiconductor substrate 10 and a transfer electrode 21 formed on the semiconductor substrate 10 adjacent to the light receiving portion 12 with an insulating film 22 interposed therebetween. Yes.

また、各転送電極21の上面及び側面は遮光膜23にそれぞれ覆われ、さらにホウ素リンシリケートガラス(BPSG)等からなる第1の平坦化膜24に覆われている。
次に、第1の平坦化膜24の上における各受光部12に対応する位置には、層内レンズ13がそれぞれ形成されている。層内レンズ13の上及び囲む部分には、例えばアクリル系の透明樹脂からなる第2の平坦化膜31が形成され、第2の平坦化膜31の上における各受光部12に対応する位置には、各撮像画素が受光する光を透過するカラーフィルタ14A、14B、14Cが形成されている。
Further, the upper surface and the side surface of each transfer electrode 21 are covered with a light shielding film 23 and further covered with a first planarization film 24 made of boron phosphorus silicate glass (BPSG) or the like.
Next, in-layer lenses 13 are respectively formed at positions corresponding to the respective light receiving portions 12 on the first planarization film 24. A second flattening film 31 made of, for example, an acrylic transparent resin is formed on and surrounding the intralayer lens 13, and is located on the second flattening film 31 at a position corresponding to each light receiving unit 12. Are formed with color filters 14A, 14B, and 14C that transmit light received by each imaging pixel.

次に、第1の撮像画素11Aが受光する長波長の光である赤色(R)の光を通過するカラーフィルタ14Aの上には、例えばエッチングレートが25.3nm/secを有するスチレン系の樹脂からなる第1のマイクロレンズ35Aが形成され、第2の撮像画素11Bが受光する中間の波長の光である緑色(G)の光を透過するカラーフィルタ14Bの上には、例えばエッチングレートが24.2nm/secを有するアクリル系の樹脂からなる第2のマイクロレンズ35Bが形成され、短波長の光である青色(B)の光を透過するカラーフィルタ14Cの上には、例えばエッチングレートが23.0nm/secを有するアクリル系の樹脂からなる第3のマイクロレンズ35Cが形成されている。   Next, on the color filter 14A that passes red (R) light that is long-wavelength light received by the first imaging pixel 11A, for example, a styrene resin having an etching rate of 25.3 nm / sec. The first microlens 35A is formed, and the etching rate is 24, for example, on the color filter 14B that transmits green (G) light, which is intermediate wavelength light received by the second imaging pixel 11B. A second microlens 35B made of an acrylic resin having a wavelength of .2 nm / sec is formed, and an etching rate of, for example, 23 is provided on the color filter 14C that transmits blue (B) light, which is short-wavelength light. A third microlens 35C made of an acrylic resin having a thickness of 0.0 nm / sec is formed.

次に、本実施形態における各撮像画素の上層に形成されているマイクロレンズ形状を図面参照して説明する。図2は本発明の実施形態1に係るマイクロレンズの構成を説明する断面図を示し、図3は本発明の実施形態1に係る撮像画素とマイクロレンズの構成を説明する平面図を示す。   Next, the microlens shape formed in the upper layer of each imaging pixel in the present embodiment will be described with reference to the drawings. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the microlens according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view illustrating the configuration of the imaging pixel and the microlens according to the first embodiment of the present invention.

例えば、第1のマイクロレンズ35Aの垂直方向の幅aと水平方向の幅bと対角方向の幅cは、第1の撮像画素35Aの垂直方向の幅aと水平方向の幅bと対角方向の幅cと同じであり、高さh1は1.0μm程度である。例えば、第2のマイクロレンズの垂直方向の幅aと水平方向の幅bは、第2の撮像画素35Bの垂直方向の幅aと水平方向bの幅と同じであるが、対角方向の四隅にギャップdが0.1μm程度あり、第2の撮像画素11Bの対角方向の幅cに比べ第2のマイクロレンズ35Bの対角方向の幅c´は狭く、高さh2は1.1μm程度である。例えば、第3のマイクロレンズの垂直方向の幅aと水平方向の幅bは同じであるが、対角方向の四隅にギャップdが0.2μm程度あり、第3の撮像画素11Cの対角方向の幅cに比べ第3のマイクロレンズ35Cの対角方向c”は狭く、高さh3は1.2μm程度である。これにより、各撮像画素の受光部12へ入射する光を効率よく集光させることができ、高感度が実現できる。   For example, the vertical width a, the horizontal width b, and the diagonal width c of the first microlens 35A are diagonal to the vertical width a and the horizontal width b of the first imaging pixel 35A. It is the same as the width c in the direction, and the height h1 is about 1.0 μm. For example, the vertical width a and the horizontal width b of the second microlens are the same as the vertical width a and the horizontal width b of the second imaging pixel 35B, but the four corners in the diagonal direction. The gap d is about 0.1 μm, the diagonal width c ′ of the second microlens 35B is narrower, and the height h2 is about 1.1 μm than the diagonal width c of the second imaging pixel 11B. It is. For example, the vertical width a and the horizontal width b of the third microlens are the same, but there are gaps d of about 0.2 μm at the four corners in the diagonal direction, and the diagonal direction of the third imaging pixel 11C. The diagonal direction c ″ of the third microlens 35C is narrower and the height h3 is about 1.2 μm compared to the width c of the above. Thus, the light incident on the light receiving unit 12 of each imaging pixel is efficiently collected. High sensitivity can be realized.

ここでは、マイクロレンズの高さを受光波長ごとに異なる構成について説明したが、受光波長ごとに曲率を異なる構成としても集光効率を向上させることができる。また、マイクロレンズの形状を受光波長ごとに最適化させて、ライン濃淡のばらつきや感度ムラの発生を抑制することもできる。   Here, the configuration in which the height of the microlens is different for each light reception wavelength has been described, but the light collection efficiency can be improved even if the curvature is different for each light reception wavelength. In addition, it is possible to optimize the shape of the microlens for each light receiving wavelength, thereby suppressing variations in line density and uneven sensitivity.

以下に、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について図4〜図6を参照して説明する。
図4、図5及び図6は、本発明の実施形態1に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。
Below, the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning this embodiment is demonstrated with reference to FIGS.
4, 5, and 6 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図4(a)、図4(b)に示すように、半導体基板上に10に、公知の手法により受光部12、絶縁膜22及び転送電極21を形成する。続いて、転送電極21を覆う遮光膜23を形成した後、半導体基板10の上に第1の平坦化膜24を形成し、形成した第1の平坦化膜24の上に層内レンズ13を形成する。続いて、層内レンズ13の上を覆うように第2の平坦化膜31を形成した後、第2の平坦化膜31の上に、長波長の光である赤色の光を透過する第1のカラーフィルタ14A、中間の光である緑色を透過する第2のカラーフィルタ14B及び短波長の光である青色の光を透過する第3のカラーフィルタ14Cを各撮像画素の位置に合わせて形成する。   First, as shown in FIGS. 4A and 4B, a light receiving portion 12, an insulating film 22, and a transfer electrode 21 are formed on a semiconductor substrate 10 by a known method. Subsequently, after forming the light shielding film 23 covering the transfer electrode 21, the first planarizing film 24 is formed on the semiconductor substrate 10, and the inner lens 13 is formed on the formed first planarizing film 24. Form. Subsequently, the second planarizing film 31 is formed so as to cover the upper layer lens 13, and then the first light that transmits red light, which is long-wavelength light, is transmitted onto the second planarizing film 31. The color filter 14A, the second color filter 14B that transmits green that is intermediate light, and the third color filter 14C that transmits blue light that is short-wavelength light are formed according to the position of each imaging pixel. .

次に、図4(c)に示すように、各カラーフィルタ上に第1のマイクロレンズ形状の元となるフォトレジスト15を塗布した後プリベークを行なう。
次に、図5(a)に示すように、長波長の光である赤色の光を受光する第1の撮像画素11Aの位置に合わせて第1のカラーフィルタの領域をマスキングし露光する。
Next, as shown in FIG. 4C, a pre-bake is performed after applying a photoresist 15 as a base of the first microlens shape on each color filter.
Next, as shown in FIG. 5A, the region of the first color filter is masked and exposed in accordance with the position of the first imaging pixel 11A that receives red light, which is long wavelength light.

次に、図5(b)に示すように、露光をしたフォトレジスト15を現像で除去することで、第1のカラーフィルタ14Aの上に第1のレンズ材料層51を形成する。
同様にして、図5(c)に示すように、中間の波長の光である緑色の光を受光する第2の撮像画素11Bの位置に合わせて第2のカラーフィルタ14Bの上には、第2のレンズ材料層52を形成し、図6(a)に示すように、短波長の光である青色の光を受光する第3の撮像画素11Cの位置に合わせて第3のカラーフィルタ14Cの上には、第3のレンズ材料層53を形成する。ここで、第1のレンズ材料層51,第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53は、それぞれ異なるエッチレートの材料層とする。
Next, as shown in FIG. 5B, the exposed photoresist 15 is removed by development to form a first lens material layer 51 on the first color filter 14A.
Similarly, as shown in FIG. 5C, the second color filter 14B is positioned on the second color filter 14B in accordance with the position of the second imaging pixel 11B that receives green light that is intermediate wavelength light. The second lens material layer 52 is formed, and as shown in FIG. 6A, the third color filter 14C is aligned with the position of the third imaging pixel 11C that receives blue light, which is short-wavelength light. A third lens material layer 53 is formed thereon. Here, the first lens material layer 51, the second lens material layer 52, and the third lens material layer 53 are material layers having different etch rates.

次に、図6(b)に示すように、公知の手法を用いて第1のレンズ材料層51、第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53の上に、例えばエッチングレートが23.0nm/secを有しているアクリル系の樹脂からなるレンズ形状41を各撮像画素の位置に合わせて形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, for example, an etching rate is formed on the first lens material layer 51, the second lens material layer 52, and the third lens material layer 53 using a known method. A lens shape 41 made of acrylic resin having 23.0 nm / sec is formed in accordance with the position of each imaging pixel.

次に、図6(c)に示すように公知の手法を用いてレンズ形状41をドライエッチでエッチングを行ない、各レンズ材料層に転写する。このエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いる異方性の反応性イオンエッチングとする。   Next, as shown in FIG. 6C, the lens shape 41 is etched by dry etching using a known method, and transferred to each lens material layer. This etching is, for example, anisotropic reactive ion etching using a fluorine-based gas.

第1のレンズ材料層51,第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53がそれぞれ異なるエッチレートであるため、図6(c)のエッチングにより、各マイクロレンズ形状の高さや大きさ及び曲率を異ならしめることが実現できる。   Since the first lens material layer 51, the second lens material layer 52, and the third lens material layer 53 have different etch rates, the height and size of each microlens shape is obtained by etching in FIG. And different curvatures can be realized.

なお、異なるエッチングレートの材質からなる第1のレンズ材料層51、第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53の形成順序は任意に入れ替えてかまわない。
本実施形態1において、受光部12の面積や転送電極21、絶縁膜22及び遮光膜23の形状やマイクロレンズと受光部21との距離等が変化することで、第1のレンズ材料層51、第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53を必要に応じて入れ替えてもよい。
The order of forming the first lens material layer 51, the second lens material layer 52, and the third lens material layer 53 made of materials having different etching rates may be arbitrarily changed.
In the first embodiment, the first lens material layer 51, the area of the light receiving unit 12, the shape of the transfer electrode 21, the insulating film 22 and the light shielding film 23, the distance between the microlens and the light receiving unit 21, and the like are changed. The second lens material layer 52 and the third lens material layer 53 may be interchanged as necessary.

さらに、必要に応じてマイクロレンズ形状の高さや大きさ及び曲率を異ならしめるために、前記以外のエッチレートが異なるレンズ材料を用いてもよい。
また、レンズ形状とレンズ材料層はそれぞれ異なる4種類のエッチングレートであっても良いし、レンズ形状といずれかのレンズ材料層のエッチングレートを同じにして、3種類のエッチングレートが異なった材質を用いてもよい。
Furthermore, in order to make the height, size, and curvature of the microlens shape different as necessary, lens materials having different etching rates other than those described above may be used.
In addition, the lens shape and the lens material layer may have four different etching rates, or the lens shape and any one of the lens material layers may have the same etching rate, and materials having three different etching rates may be used. It may be used.

さらに、必要に応じてレンズ形状41と第1のレンズ材料層51が同じエッチングレートを有する材質と第2のレンズ材料層52と第3のレンズ材料層53が同じエッチングレートを有する材質からなる2種類からなる異なるエッチレートを用いてかまわない。   Further, if necessary, the lens shape 41 and the first lens material layer 51 are made of a material having the same etching rate, and the second lens material layer 52 and the third lens material layer 53 are made of a material having the same etching rate. Different etch rates of different types may be used.

本実施形態1の原色ベイヤ配列において、垂直方向における第1の撮像画素11Aに挟まれた第2の撮像画素11Bと、第3の撮像画素11Cに挟まれた第2の撮像画素11Bのレンズ材料層52は、エッチングレートが異なる材質を有しているのがよい。   In the primary color Bayer arrangement of the first embodiment, the lens materials of the second imaging pixel 11B sandwiched between the first imaging pixel 11A and the second imaging pixel 11B sandwiched between the first imaging pixel 11A in the vertical direction. The layer 52 is preferably made of materials having different etching rates.

この構成により、隣接する異なる波長のカラーフィルタを透過した光が第2の撮像画素に入射した場合に起こりうる見かけ上大きく異なってしまう出力差による感度ムラを、エッチングレートの異なる材質を用いてマイクロレンズ形状を最適に形成することで任意に出力差をなくすことが可能となり、このような原因による感度ムラの発生を防ぐことができる。
(実施形態2)
図7は実施形態2に係る固体撮像装置の構成を説明する図であり、図7(a)は平面配置を示し、図7(b)はIb−Ib線における断面構成を示し、図7(c)は図7(a)のIc−Ic線における断面構成を示している。図7において図1と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
With this configuration, it is possible to reduce the sensitivity unevenness caused by the difference in output, which may occur when the light transmitted through the adjacent color filters of different wavelengths enters the second imaging pixel, using a material having a different etching rate. By forming the lens shape optimally, it is possible to arbitrarily eliminate the output difference, and it is possible to prevent the occurrence of uneven sensitivity due to such a cause.
(Embodiment 2)
7A and 7B are diagrams illustrating the configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment. FIG. 7A illustrates a planar arrangement, FIG. 7B illustrates a cross-sectional configuration taken along line Ib-Ib, and FIG. (c) has shown the cross-sectional structure in the Ic-Ic line | wire of Fig.7 (a). In FIG. 7, the same components as those in FIG.

なお、図7(b)、図7(c)に示されるように、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、第1のマイクロレンズ35Aと第2のマイクロレンズ35Bと第3のマイクロレンズ35Cに異なる屈折率の材質を有していることを特徴とする。また、それぞれの高さや曲率等は同じでかまわない。   As shown in FIGS. 7B and 7C, the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention includes a first microlens 35A, a second microlens 35B, and a third microlens. 35C has a material with a different refractive index. Also, the height and curvature of each may be the same.

以下に、本実施形態に係る固体撮像装置の構成を製造方法と共に、図面を参照して説明する。図8、図9及び図10は、本発明の実施形態2に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図を示している。図8、図9及び図10において図4、図5及び図6と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。   Hereinafter, the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described together with the manufacturing method with reference to the drawings. 8, 9, and 10 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. 8, 9, and 10, the same components as those in FIGS. 4, 5, and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図8(a)に示すように、各カラーフィルタ上に第1のマイクロレンズ形状の元となる例えば屈折率n=1.58を有するフォトレジスト18を塗布した後プリベークを行なう。   As shown in FIG. 8A, a photoresist 18 having a refractive index n = 1.58, for example, which is the basis of the first microlens shape is applied on each color filter and then prebaked.

次に、図8(b)に示すように、長波長の光である赤色の光を受光する第1の撮像画素11Aの位置に合わせて、第1のカラーフィルタ14Aの領域をマスキングし露光する。
次に、図8(c)に示すように、露光をしたフォトレジスト18を現像で除去することで、第1のカラーフィルタの上に屈折率n=1.58を有した第1のレンズ材料層61を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the region of the first color filter 14A is masked and exposed in accordance with the position of the first imaging pixel 11A that receives red light having a long wavelength. .
Next, as shown in FIG. 8C, the exposed photoresist 18 is removed by development, so that the first lens material having a refractive index n = 1.58 on the first color filter. Layer 61 is formed.

同様にして、図9(a)に示すように、中間の波長の光である緑色の光を受光する第2の撮像画素11Bの位置に合わせて、第2のカラーフィルタ14Bの上には、例えば屈折率n=1.61を有した第2のレンズ材料層62を形成し、図9(b)に示すように、短波長の光である青色の光を受光する第3の撮像画素11Cの位置に合わせて、第3のカラーフィルタ14Cの上には、例えば屈折率n=1.62を有した第3のレンズ材料層63を形成する。   Similarly, as shown in FIG. 9A, in accordance with the position of the second imaging pixel 11B that receives green light, which is light having an intermediate wavelength, on the second color filter 14B, For example, a second lens material layer 62 having a refractive index n = 1.61 is formed, and as shown in FIG. 9B, the third imaging pixel 11C that receives blue light, which is short-wavelength light. For example, a third lens material layer 63 having a refractive index n = 1.62 is formed on the third color filter 14C.

次に、図9(c)に示すように、公知の手法を用いて第1のレンズ材料層51、第2のレンズ材料層52及び第3のレンズ材料層53の上に、アクリル系の樹脂からなるレンズ形状41を各撮像画素の位置に合わせて形成する。   Next, as shown in FIG. 9C, an acrylic resin is formed on the first lens material layer 51, the second lens material layer 52, and the third lens material layer 53 using a known method. The lens shape 41 is formed in accordance with the position of each imaging pixel.

次に、図10に示すように、公知の手法を用いてレンズ形状41をドライエッチでエッチングを行ない、各レンズ材料層に転写する。
これにより、異なる屈折率の備えたマイクロレンズ形成が可能なり、各撮像画素の受光部12へ入射する光の集光状態を異なる波長ごとに最適にできる。
Next, as shown in FIG. 10, the lens shape 41 is etched by dry etching using a known method, and transferred to each lens material layer.
As a result, microlenses having different refractive indexes can be formed, and the condensing state of light incident on the light receiving unit 12 of each imaging pixel can be optimized for each different wavelength.

なお、異なる屈折率の材質からなる第1のレンズ材料層61、第2のレンズ材料層62、第3のレンズ材料層63の形成順序は任意に入れ替えてかまわない。
本実施形態2において、受光部12の面積や転送電極21、絶縁膜22及び遮光膜23の形状やマイクロレンズと受光部12との距離等が変化した場合には、第1のレンズ材料層61、第2のレンズ材料層62及び第3のレンズ材料層63を必要に応じて入れ替えてもよい。
Note that the order of forming the first lens material layer 61, the second lens material layer 62, and the third lens material layer 63 made of materials having different refractive indexes may be arbitrarily changed.
In the second embodiment, when the area of the light receiving unit 12, the shape of the transfer electrode 21, the insulating film 22 and the light shielding film 23, the distance between the microlens and the light receiving unit 12, or the like changes, the first lens material layer 61. The second lens material layer 62 and the third lens material layer 63 may be interchanged as necessary.

さらに、必要に応じて受光部12の面積や転送電極21、絶縁膜22及び遮光膜23の形状やマイクロレンズと受光部12との距離等が変化した場合には、前記以外の屈折率が異なるレンズ材料を用いてもよい。   Furthermore, when the area of the light receiving unit 12, the shape of the transfer electrode 21, the insulating film 22 and the light shielding film 23, the distance between the microlens and the light receiving unit 12, and the like change as necessary, the refractive index other than the above differs. A lens material may be used.

本実施形態2においては、レンズ材料層が3種類の屈折率が異なった材質を備えた構成について説明したが、必要に応じて2種類の屈折率が異なった材質を備えた構成でもかまわない。   In the second embodiment, the configuration in which the lens material layer is provided with three types of materials having different refractive indexes has been described. However, the configuration may be provided with two types of materials having different refractive indexes as necessary.

また、必要に応じて2種類の屈折率が異なった材質を備えた構成において、レンズ材料層に備える組み合わせを変えてもよい。
本実施形態2の原色ベイヤ配列において、垂直方向における第1の撮像画素11Aに挟まれた第2の撮像画素11Bと、第3の撮像画素11Cに挟まれた第2の撮像画素11Bのレンズ材料層52は、屈折率が異なる材質を有しているのがよい。
Moreover, in the structure provided with the material from which two types of refractive indexes differed as needed, you may change the combination with which a lens material layer is equipped.
In the primary color Bayer arrangement of the second embodiment, lens materials of the second imaging pixel 11B sandwiched between the first imaging pixel 11A and the second imaging pixel 11B sandwiched between the third imaging pixel 11C in the vertical direction. The layer 52 is preferably made of materials having different refractive indexes.

また、本実施形態のように屈折率を変えるとともに、第1の実施形態のようにエッチングレートも変えることで、より最適な集光特性を得ることができる。
この構成により、隣接する異なる波長のカラーフィルタを透過した光が第2の撮像画素に入射した場合に起こりうる見かけ上大きく異なってしまう出力差による感度ムラを、屈折率が異なったマイクロレンズ形状を形成することで任意に出力差をなくすことが可能となり、このような原因による感度ムラの発生を防ぐことができる。
(本実施形態3)
さらに、本発明に係る固体撮像装置は、有効画素領域内の中心領域と周辺領域とで入射する光量の差異から起きる領域の出力差による感度ムラも低減することができる。
In addition to changing the refractive index as in the present embodiment and changing the etching rate as in the first embodiment, more optimal light collection characteristics can be obtained.
With this configuration, the sensitivity variation due to the output difference that appears to be greatly different when the light transmitted through the adjacent color filters of different wavelengths is incident on the second imaging pixel can be reduced. By forming it, it becomes possible to arbitrarily eliminate the output difference, and it is possible to prevent the occurrence of sensitivity unevenness due to such a cause.
(Embodiment 3)
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention can also reduce sensitivity unevenness due to an output difference between regions caused by a difference in the amount of incident light between the central region and the peripheral region in the effective pixel region.

本実施形態の固体撮像装置は、有効画素領域を複数に分割し、複数の有効画素領域上に位置するカラーフィルタ層上に、複数の有効画素領域ごとに異なる材質からなるマイクロレンズを有している構成を特徴とする。   The solid-state imaging device according to the present embodiment divides an effective pixel region into a plurality, and has microlenses made of different materials for the plurality of effective pixel regions on a color filter layer positioned on the plurality of effective pixel regions. It is characterized by the configuration.

なお、ここでは、本実施形態においての異なる材質は、エッチングレートが異なる材質からなることを例として説明する。
以下に、本実施形態に係る固体撮像装置の構成を、図面を参照して説明する。
Here, an example in which different materials in the present embodiment are made of materials having different etching rates will be described.
The configuration of the solid-state imaging device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings.

図11は実施形態3に係る固体撮像装置の構成を説明する図であり、図11(a)は平面構成を示し、図11(b)は断面構成を示している。図11において図1と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。   11A and 11B are diagrams illustrating the configuration of the solid-state imaging device according to the third embodiment. FIG. 11A illustrates a planar configuration, and FIG. 11B illustrates a cross-sectional configuration. In FIG. 11, the same components as those in FIG.

例えば、図11(a)、図11(b)に示されるように、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、複数の有効画素領域100を選択的に分割した中心部領域111、中心部と周辺部の間の領域112、周辺部領域113の上に、各領域各々に異なるエッチングレートを有しているマイクロレンズを備えていることを特徴とする。   For example, as illustrated in FIGS. 11A and 11B, the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention includes a central region 111 and a central portion obtained by selectively dividing a plurality of effective pixel regions 100. The microlenses having different etching rates in the respective regions are provided on the region 112 between the peripheral portion and the peripheral portion region 113.

この構成により、各領域各々に異なる大きさや異なる高さのマイクロレンズ形成が可能となり、有効画素領域内の中心部と周辺部に入射する光量の差異を抑え、感度ムラの低減が実現できる。   With this configuration, microlenses having different sizes and different heights can be formed in each region, and the difference in the amount of light incident on the central portion and the peripheral portion in the effective pixel region can be suppressed, thereby reducing sensitivity unevenness.

図12、図13、図14は本発明の実施形態3に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図を示している。
なお、本実施形態における製造方法は、実施形態1の製造方法に準じており、ここでの説明は省略する。
12, 13, and 14 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention.
In addition, the manufacturing method in this embodiment is based on the manufacturing method of Embodiment 1, and description here is abbreviate | omitted.

さらに、本実施形態によれば、本実施形態2で述べたように、異なる屈折率の材質を用いてもよい。各領域に異なる屈折率からなるマイクロレンズを形成することで、同様の効果を得ることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, as described in the second embodiment, materials having different refractive indexes may be used. The same effect can be obtained by forming microlenses having different refractive indexes in each region.

なお、異なるエッチングレートの材質からなる中心部領域111の第1のレンズ材料層81、中心部と周辺部の間の領域の第2のレンズ材料層82及び周辺部領域の第3のレンズ材料層83の形成順序は任意に入れ替えてかまわない。   Note that the first lens material layer 81 in the central region 111 made of a material having a different etching rate, the second lens material layer 82 in the region between the central portion and the peripheral portion, and the third lens material layer in the peripheral region. The formation order of 83 may be arbitrarily changed.

さらに、本実施形態において、有効画素領域部の各領域の分割領域の数は必要に応じて変化させるとよい。これにより、各領域の入射する光量を容易に調整ができる。
実施形態1と実施形態2及び実施形態3において、レンズ形成41とレンズ材料層に用いる材質は、光透過性樹脂であるノボラック系、シリコン系、ポリイミド系、フッ素系の樹脂の材質を用いてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the number of divided regions in each region of the effective pixel region portion may be changed as necessary. Thereby, the incident light quantity of each area | region can be adjusted easily.
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the material used for the lens formation 41 and the lens material layer may be a novolac resin, a silicon resin, a polyimide resin, or a fluorine resin, which is a light transmitting resin. Good.

実施形態1と実施形態2及び実施形態3においてレンズ材料層及びレンズ形成を、有機レジストを用いて形成したが、無機レジストを用いてもよい。
実施形態1と実施形態2及び実施形態3において、入射光を各受光部12に集光するための層内レンズ13が上凸構造を備えた構成について説明したが、層内レンズ13の構造が下凸構造を備えた固体撮像装置や層内レンズ13がない固体撮像装置においても同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the lens material layer and the lens formation are formed using an organic resist, but an inorganic resist may be used.
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the configuration in which the in-layer lens 13 for condensing incident light on each light receiving unit 12 has an upward convex structure has been described. The same effect can be obtained also in a solid-state imaging device having a downward convex structure or a solid-state imaging device without the in-layer lens 13.

また、実施形態1と実施形態2及び実施形態3において、長波長の光を受光する第1の撮像画素11A、中間の光を受光する第2の撮像画素11B及び短波長の光を受光する第3の撮像画素11Cが市松模様に配置された原色ベイヤ配列の例を示したが、第1の撮像画素11A、第2の撮像画素11B及び第3の撮像画素11Cがストライプ状配列の場合にも同様の効果が得られる。   In the first, second, and third embodiments, the first imaging pixel 11A that receives long-wavelength light, the second imaging pixel 11B that receives intermediate light, and the first imaging pixel 11B that receives short-wavelength light. Although the example of the primary color Bayer arrangement in which the three imaging pixels 11C are arranged in a checkered pattern is shown, the first imaging pixel 11A, the second imaging pixel 11B, and the third imaging pixel 11C are also arranged in a stripe arrangement. Similar effects can be obtained.

さらに、実施形態1と実施形態2及び実施形態3においては、カラーフィルタが3色の原色フィルタである場合について説明しているが、カラーフィルタの色数は限定されるものではない。また、本発明に係る製造方法は原色フィルタ以外の補色フィルタ等にも同様に適用できる。   Furthermore, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the case where the color filter is a primary color filter of three colors is described, but the number of colors of the color filter is not limited. Further, the manufacturing method according to the present invention can be similarly applied to a complementary color filter other than the primary color filter.

実施形態1と実施形態2及び実施形態3においては、必要に応じてエッチングレートが異なる材質と屈折率が異なる材質を組み合わせてもよい。
さらに、実施形態1と実施形態2及び実施形態3においては、レンズ材料層は同じ高さにするとよい。レンズ材料層を同じ高さに揃えることにより、レンズ形状を形成するときに発生する塗布ムラを抑えられることになる。
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, a material having a different etching rate and a material having a different refractive index may be combined as necessary.
Furthermore, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the lens material layer may be the same height. By aligning the lens material layers at the same height, it is possible to suppress coating unevenness that occurs when forming a lens shape.

さらに、本実施形態1と本実施形態2及び本実施形態3においては、CCD型固体撮像装置の製造方法の例を説明したが、本発明に係る製造方法は、MOS型固体撮像装置にも同様に適用できることは言うまでもない。   Further, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the example of the manufacturing method of the CCD solid-state imaging device has been described. However, the manufacturing method according to the present invention is similar to the MOS solid-state imaging device. Needless to say, it can be applied.

本発明は、感度向上と色再現性に優れ、複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置及びその製造方法等に有用である。   The present invention is excellent in sensitivity improvement and color reproducibility, and is useful for a solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that receive light of a plurality of colors, a manufacturing method thereof, and the like.

実施形態1に係る固体撮像装置の構成を説明する図2A and 2B illustrate a configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 1. 本発明の実施形態1に係るマイクロレンズの構成を説明する断面図Sectional drawing explaining the structure of the micro lens which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る撮像画素とマイクロレンズの構成を説明する平面図FIG. 3 is a plan view illustrating the configuration of an imaging pixel and a microlens according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施形態1に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施形態1に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 実施形態2に係る固体撮像装置の構成を説明する図FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a second embodiment. 本発明の実施形態2に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施形態2に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施形態2に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 実施形態3に係る固体撮像装置の構成を説明する図FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a third embodiment. 本発明の実施形態3に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 従来の固体撮像装置の構成を説明する図The figure explaining the structure of the conventional solid-state imaging device

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体基板
11A 第1の撮像画素
11B 第2の撮像画素
11C 第3の撮像画素
12 受光部
13 層内レンズ
14A カラーフィルタ
14B カラーフィルタ
14C カラーフィルタ
15、18、71 フォトレジスト
21 転送電極
22 絶縁膜
23 遮光膜
24 第1の平坦化膜
31 第2の平坦化膜
35A 第1のマイクロレンズ
35B 第2のマイクロレンズ
35C 第3のマイクロレンズ
41 レンズ形状
51、61、81 第1のレンズ材料層
52、62、82 第2のレンズ材料層
53、63、83 第3のレンズ材料層
100 有効画素領域
111 中心部領域
112 中心部と周辺部の間の領域
113 周辺部領域
200 マイクロレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 11A 1st image pick-up pixel 11B 2nd image pick-up pixel 11C 3rd image pick-up pixel 12 Light-receiving part 13 In-layer lens 14A Color filter 14B Color filter 14C Color filters 15, 18, 71 Photoresist 21 Transfer electrode 22 Insulating film 23 light shielding film 24 first planarizing film 31 second planarizing film 35A first microlens 35B second microlens 35C third microlens 41 lens shapes 51, 61, 81 first lens material layer 52 , 62, 82 Second lens material layer 53, 63, 83 Third lens material layer 100 Effective pixel region 111 Central region 112 Region between central portion and peripheral portion 113 Peripheral region 200 Microlens

Claims (13)

基板上に行列状に配置され、複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置の製造方法であって、
前記基板上に第1の受光部と第2の受光部を形成する工程と、
前記第1および第2の受光部の上に第1の平坦化膜を形成する工程と、
前記第1の平坦化膜の上における前記第1および第2の受光部と対応する位置に層内レンズを形成する工程と、
前記層内レンズを囲むように第2の平坦化膜を形成する工程と、
前記第2の平坦化膜の上における前記第1の受光部と対応する位置に第1のカラーフィルタを、前記第2の受光部と対応する位置に第2のカラーフィルタを形成する工程と、
前記第1のカラーフィルタの上に第1のレンズ材料層を、前記第2のカラーフィルタの上に第2のレンズ材料層を形成する工程と、
前記第1および第2のレンズ材料層の上にレンズ形状を形成する工程と、
前記レンズ形状及び前記レンズ材料層にドライエッチングを行なうことによりマイクロレンズを形成する工程とを有し、
前記第2のレンズ材料層と前記第1のレンズ材料層はエッチングレートまたは屈折率が異なることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that are arranged in a matrix on a substrate and receive light of a plurality of colors,
Forming a first light receiving portion and a second light receiving portion on the substrate;
Forming a first planarization film on the first and second light receiving parts;
Forming an in-layer lens on the first planarizing film at a position corresponding to the first and second light receiving parts;
Forming a second planarization film so as to surround the in-layer lens;
Forming a first color filter at a position corresponding to the first light receiving portion on the second planarizing film, and a second color filter at a position corresponding to the second light receiving portion;
Forming a first lens material layer on the first color filter and forming a second lens material layer on the second color filter;
Forming a lens shape on the first and second lens material layers;
Forming a microlens by performing dry etching on the lens shape and the lens material layer,
The method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the second lens material layer and the first lens material layer have different etching rates or refractive indexes.
前記受光部形成工程において、さらに第3の受光部を形成し、
前記カラーフィルタ形成工程において、さらに第3のカラーフィルタを形成し、
前記レンズ材料層形成工程において、さらに第3のレンズ材料層を形成し、
前記第3のレンズ材料層は前記第1および第2のレンズ材料層のエッチングレートまたは屈折率と異なることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の製造方法。
In the light receiving portion forming step, a third light receiving portion is further formed,
In the color filter forming step, a third color filter is further formed,
In the lens material layer forming step, further forming a third lens material layer,
2. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the third lens material layer has a different etching rate or refractive index from the first and second lens material layers.
前記第1のカラーフィルタの透過波長は前記第2のカラーフィルタの透過波長より長く、前記第2のカラーフィルタの透過波長は前記第3のカラーフィルタの透過波長より長いことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置の製造方法。   The transmission wavelength of the first color filter is longer than the transmission wavelength of the second color filter, and the transmission wavelength of the second color filter is longer than the transmission wavelength of the third color filter. A manufacturing method of the solid-state imaging device according to 2. 前記第1のレンズ材料層は前記第2のレンズ材料層よりもエッチングレートが小さく、前記第2のレンズ材料層は前記第3のレンズ材料層よりもエッチングレートが小さいことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置の製造方法。   The first lens material layer has an etching rate lower than that of the second lens material layer, and the second lens material layer has an etching rate lower than that of the third lens material layer. A method for manufacturing the solid-state imaging device according to 3. 前記第1のレンズ材料層は前記第2のレンズ材料層よりも屈折率が大きく、前記第2のレンズ材料層は前記第3のレンズ材料層よりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置の製造方法。   The refractive index of the first lens material layer is larger than that of the second lens material layer, and the refractive index of the second lens material layer is larger than that of the third lens material layer. A method for manufacturing the solid-state imaging device according to 3. 基板上に行列状に配置される複数の色の光を受光する複数の撮像画素を備える固体撮像装置であって、
前記基板に形成された第1の受光部および第2の受光部と、
前記第1および第2の受光部の上に形成された第1の平坦化膜と、
前記第1の平坦化膜の上における前記第1および第2の受光部に対応する位置に形成された層内レンズと、
前記層内レンズを囲むように形成される第2の平坦化膜と、
前記第2の平坦化膜の上における前記第1の受光部と対応する位置に形成された第1のカラーフィルタおよび前記第2の受光部と対応する位置に形成された第2のカラーフィルタと、
前記第1のカラーフィルタの上に形成された第1のマイクロレンズおよび前記第2のカラーフィルタの上に形成された第2のマイクロレンズとを備え、
前記前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズは高さ、曲率、屈折率のうち少なくとも一つが異なることを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device including a plurality of imaging pixels that receive light of a plurality of colors arranged in a matrix on a substrate,
A first light receiving portion and a second light receiving portion formed on the substrate;
A first planarization film formed on the first and second light receiving parts;
An in-layer lens formed on the first planarizing film at a position corresponding to the first and second light receiving parts;
A second planarization film formed so as to surround the in-layer lens;
A first color filter formed at a position corresponding to the first light receiving portion on the second planarizing film, and a second color filter formed at a position corresponding to the second light receiving portion; ,
A first microlens formed on the first color filter and a second microlens formed on the second color filter;
The solid-state imaging device, wherein the first microlens and the second microlens are different in at least one of height, curvature, and refractive index.
前記基板に形成された第3の受光部と、
前記第2の平坦化膜の上における前記第3の受光部と対応する位置に形成された第3のカラーフィルタと、
前記第3のカラーフィルタの上に形成された第3のマイクロレンズとをさらに備え、
前記第3のマイクロレンズは前記第1および第2のマイクロレンズとは高さ、曲率、屈折率のうち少なくとも一つが異なることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
A third light receiving portion formed on the substrate;
A third color filter formed on the second planarizing film at a position corresponding to the third light receiving portion;
A third microlens formed on the third color filter,
The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the third microlens is different from the first and second microlenses in at least one of height, curvature, and refractive index.
前記第1のカラーフィルタの透過波長は前記第2のカラーフィルタの透過波長より長く、前記第2のカラーフィルタの透過波長は前記第3のカラーフィルタの透過波長より長いことを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。   The transmission wavelength of the first color filter is longer than the transmission wavelength of the second color filter, and the transmission wavelength of the second color filter is longer than the transmission wavelength of the third color filter. The solid-state imaging device according to 7. 前記第1のカラーフィルタは撮像領域の中央領域に位置し、前記第3のカラーフィルタは前記撮像領域の周辺領域に位置し、前記第2のカラーフィルタは前記撮像領域における前記中央領域と前記周辺領域の間の境界領域に位置することを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。   The first color filter is located in a central area of the imaging area, the third color filter is located in a peripheral area of the imaging area, and the second color filter is located in the central area and the periphery of the imaging area The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the solid-state imaging device is located in a boundary region between the regions. 前記第1のマイクロレンズは前記第2のマイクロレンズよりも高く、前記第2のマイクロレンズは前記第3のマイクロレンズよりも高いことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging according to claim 8 or 9, wherein the first microlens is higher than the second microlens, and the second microlens is higher than the third microlens. apparatus. 前記第1のマイクロレンズは前記第2のマイクロレンズよりも屈折率が大きく、前記第2のマイクロレンズは前記第3のマイクロレンズよりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項8〜請求項10のいずれかに記載の固体撮像装置。   The first microlens has a higher refractive index than the second microlens, and the second microlens has a higher refractive index than the third microlens. The solid-state imaging device according to any one of 10. 前記第1、第2、および第3の受光部の基板上における配置は、原色ベイヤ配列を構成していることを特徴とする請求項8〜請求項11のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 11, wherein the arrangement of the first, second, and third light receiving units on the substrate constitutes a primary color Bayer array. 前記第1、第2、および第3の受光部の基板上における配置は、原色ストライプ配列を構成していることを特徴とする請求項8〜請求項11のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 11, wherein the first, second, and third light receiving portions are arranged on a substrate in a primary color stripe arrangement.
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