JP2012191136A5 - - Google Patents
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垂直駆動回路4は、例えばシフトレジスタで構成され、画素2を行単位で順次垂直方向に選択走査する。垂直駆動回路4は、画素2の光電変換素子での受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線9を通してカラム信号処理回路5に供給する。
本実施形態では、図2の一点鎖線から一点鎖線で囲まれた部分であって、画素2、カラーフィルタ15の色フィルタ成分、マイクロレンズ16を含む領域を画素領域と称する。各画素領域の境界である図2の破線を画素境界と称する。本実施形態に係る固体撮像装置1の画素領域の平面は四角形状をしており、該四角形状の対向する辺の中点を通る線分を画素領域の辺方向、四角形状の対角を結ぶ線分を画素領域の対角方向と称する。
もうひとつの方法として、カラーフィルタ15上にマイクロレンズ材を形成し、このマイクロレンズ材の上に凸形状を持ったレンズ形状のマスク層を形成し、該マスク層を下地のマイクロレンズ材にエッチング転写する方法がある。
この方法では、カラーフィルタ15にマイクロレンズ材を形成した後に、マイクロレンズ材の上に感光性樹脂を塗布、プリベーク、露光、現像処理を順次行った後に感光性樹脂の熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、凸形状を持ったレンズ状のマスク層を形成する。次に、マスク層を下地のマイクロレンズ材にエッチング転写することでマイクロレンズ16を形成する。この方法によれば、エッチング条件を適宜調整することで、マスク層の寸法よりも平面的に大きく形成することが可能となり、マイクロレンズ16の有効面積が広がり、より集光性の高いレンズが形成可能となる。
この方法では、カラーフィルタ15にマイクロレンズ材を形成した後に、マイクロレンズ材の上に感光性樹脂を塗布、プリベーク、露光、現像処理を順次行った後に感光性樹脂の熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、凸形状を持ったレンズ状のマスク層を形成する。次に、マスク層を下地のマイクロレンズ材にエッチング転写することでマイクロレンズ16を形成する。この方法によれば、エッチング条件を適宜調整することで、マスク層の寸法よりも平面的に大きく形成することが可能となり、マイクロレンズ16の有効面積が広がり、より集光性の高いレンズが形成可能となる。
図3(a)に、上述した方法を用いて、隣接するマイクロレンズ16の各辺が接触するまでエッチング処理を行ったマイクロレンズ16の平面図を示す。図3(c)は、図3(a)に示すマイクロレンズ16のa−a’、b−b’、c−c’における断面図である。a−a’、b−b’が画素領域における辺方向にあたり、c−c’が画素領域における対角方向にあたる。
図3(b)に、対角方向の角部が実質的に接触するまでエッチング処理を行ったマイクロレンズ16の平面図を示す。隣接するマイクロレンズ16に隙間があっても、この隙間が200nm以下であれば、光の波長より十分小さく固体撮像装置の感度特性に影響を与えないため、隣接するマイクロレンズ16は、実質的に接触しているとする。図3(d)は、図3(b)に示すマイクロレンズ16のd−d’、e−e’、f−f’における断面図である。
図3(d)に示すように、d−d’、e−eにおけるマイクロレンズ16の厚さh2は同一となり、f−f’におけるマイクロレンズ16の厚さh3は、h2より厚く(h3>h2)となる。このように、隣接するマイクロレンズ16の角部が接触するまでエッチング処理を行った場合、マイクロレンズ16の断面方向につき、マイクロレンズ16の辺に接触するボトム位置に対して、角部に接触するボトム位置の膜厚が厚いマイクロレンズ16が形成される。
図3(d)に示すように、d−d’、e−eにおけるマイクロレンズ16の厚さh2は同一となり、f−f’におけるマイクロレンズ16の厚さh3は、h2より厚く(h3>h2)となる。このように、隣接するマイクロレンズ16の角部が接触するまでエッチング処理を行った場合、マイクロレンズ16の断面方向につき、マイクロレンズ16の辺に接触するボトム位置に対して、角部に接触するボトム位置の膜厚が厚いマイクロレンズ16が形成される。
図4(a)に示すように、カラーフィルタ15は、レッドフィルタ成分Rと、グリーンフィルタ成分Gと、ブルーフィルタ成分Bが、いわゆるベイヤー配列されている。つまり、カラーフィルタ15は、グリーンフィルタ成分Gが市松状に配列され、レッドフィルタ成分R及びブルーフィルタ成分Bが線順次に配列されたパターンを有する。
第2遮光部18は、格子状の遮光膜の交差部に形成される。第2遮光部18は、所定の膜厚d2を有し、平面視で十字形状を有する。画素領域はマイクロレンズ16側からみて四角形状をしている。該四角形状の角を含み一定の幅を持った領域を画素領域の角部と称する。第2遮光部18は、カラーフィルタ15と同一平面上であって画素領域の角部に形成される。第2遮光部18は、マイクロレンズ16と接する端面(第1の端面)と、第1の端面と対向し素子分離領域24と接する端面(第2の端面)とを有する。
次に、図5を用いて第2遮光部18の膜厚d2を第1遮光部17の膜厚d1より薄く(d2<d1)としたことによる効果を説明する。
図5(a)、(b)は、本実施形態に係る固体撮像装置1のマイクロレンズ16、カラーフィルタ15及び遮光膜の断面を示す図である。図5(a)は、図3(d)のd−d’(またはe−e’)及び図4(a)のa−a’における固体撮像装置1の断面図である。図5(b)は、図3(d)のf−f’及び図4(a)のb−b’における固体撮像装置1の断面図である。
図5(a)、(b)は、本実施形態に係る固体撮像装置1のマイクロレンズ16、カラーフィルタ15及び遮光膜の断面を示す図である。図5(a)は、図3(d)のd−d’(またはe−e’)及び図4(a)のa−a’における固体撮像装置1の断面図である。図5(b)は、図3(d)のf−f’及び図4(a)のb−b’における固体撮像装置1の断面図である。
次に、図7A〜Fを用いて本実施形態に係る固体撮像装置1の製造方法を説明する。なお、画素部3は従来技術と同様に形成できるため、説明を省略する。
まず図7A〜Fを用いて固体撮像装置1の第1、第2遮光部17,18を製造する第1の方法について説明する。図7A〜Fの(a)は画素領域の辺方向における断面図を、(b)は画素領域の対角方向における断面図を示す。図7中の破線は、画素領域の境界を示す。
まず図7A〜Fを用いて固体撮像装置1の第1、第2遮光部17,18を製造する第1の方法について説明する。図7A〜Fの(a)は画素領域の辺方向における断面図を、(b)は画素領域の対角方向における断面図を示す。図7中の破線は、画素領域の境界を示す。
図7Bに示すように、遮光膜31上に第1のフォトレジスト32を形成する。第1のフォトレジスト32は、第2遮光部18と同様に十字形状を有し、該十字形状の幅が第2遮光部18よりも大きい開口部を画素領域の角部に有する(図7B(b)のA)。
第1のフォトレジスト32をマスクとして、その下地の遮光膜31をドライエッチングする(図7C参照)。ここでは、図7C(b)のBに示すように、遮光膜31の厚さ以下でエッチングが終了するようにドライエッチングが行われる。これにより、遮光膜31には凹状の穴が形成される。
ドライエッチングが終了すると、第1のフォトレジスト32が除去され、遮光膜31上に第2のフォトレジスト33が形成される。第2のフォトレジスト33は、画素領域の辺部に第1遮光部17と、画素領域の角部に第2遮光部18と同様の形状になるように形成される。従って、第2のフォトレジスト33のうち画素領域の角部に形成される部分は、遮光膜31の凹状の穴の内側に形成される(図7D(b)のC参照)。
次に図8A〜Fを用いて、本実施形態に係る固体撮像装置1の第1、第2遮光部17,18の別の製造方法(第2の製造方法)について説明する。図8A〜Fの(a)は画素領域の辺方向における断面図を、(b)は画素領域の対角方向における断面図を示す。図8中の破線は、画素領域の境界を示す。図8Aは、図7Bと同じであるため説明を省略する。
図10A〜Cの(a)は、画素領域をマイクロレンズが形成される方向から見た平面図、(b)は画素領域の辺方向(図10(a)のa−a’方向)の断面図、(c)は画素領域の対角方向(図10(a)のb−b’方向)の断面図である。図10中の破線は画素領域の境界を示す。
これにより、画素領域の辺部には突起部40及び遮光膜31の厚さと同じ膜厚を有する第1遮光部17が、画素領域の角部には遮光膜31の厚さと同じ膜厚を有する第2遮光部18が形成される。
また、図12(b)に示すように、図11CでBlueフォトレジスト42をパターニングする際に、Blueフォトレジスト42は、Greenフォトレジスト41とオーバーラップするようにパターニングしてもよい(特に図12(b)のB参照。)。これは、図11Eに示すように平滑化処理を行うため、第1遮光部17のマイクロレンズ16側の端面より高い位置のカラーフィルタ15が消失するためである。
図13Aに示すように、カラーフィルタ15を形成した後、カラーフィルタ15上にマイクロレンズ母材43を形成する。マイクロレンズ母材43には、ポリスチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、これら樹脂とアクリル系樹脂の共重合系樹脂、或いはアクリル系樹脂の側鎖に芳香環を付与した樹脂などが用いられる。
上述したようにマイクロレンズ16を形成することで、マイクロレンズ16は、画素境界の辺部の厚さh4が、角部の厚さh5より薄くなる。つまり、マイクロレンズ16は、上面の高さが同一で、画素領域の辺部に形成されたマイクロレンズ16の底面(隣接するマイクロレンズ16が接する箇所)より、角部に形成されたマイクロレンズ16の底面が低い位置(カラーフィルタ15により近い位置)に形成される。
そこで、本変形例では、カラーフィルタ15の平滑化処理を行わず、カラーフィルタ15の膜厚を第1遮光部17より厚くする場合の例を説明する。
カラーフィルタ15の形成方法は、図11A〜Eと同じである。ただし、Greenフォトレジスト41、Blueフォトレジスト42、及びRedフォトレジストをオーバーラップして形成している場合は、各フォトレジストがオーバーラップしない程度まで平滑化処理を行ってもよい。
カラーフィルタ15の形成方法は、図11A〜Eと同じである。ただし、Greenフォトレジスト41、Blueフォトレジスト42、及びRedフォトレジストをオーバーラップして形成している場合は、各フォトレジストがオーバーラップしない程度まで平滑化処理を行ってもよい。
(第2実施形態)
図18〜図20を用いて本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置100を説明する。本実施形態に係る固体撮像装置100はカラーフィルタが異なる点を除き、第1実施形態に係る固体撮像装置1と同じ構成を有し、同様の製造方法で製造できるため、同一符号を付し重ねての説明を省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置100のカラーフィルタ50は、第2及び第3色目フィルタ成分が第1色目フィルタ成分で囲まれており、第1色目フィルタ成分には画素領域の角部にホールが形成されている。
図18〜図20を用いて本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置100を説明する。本実施形態に係る固体撮像装置100はカラーフィルタが異なる点を除き、第1実施形態に係る固体撮像装置1と同じ構成を有し、同様の製造方法で製造できるため、同一符号を付し重ねての説明を省略する。
本実施形態に係る固体撮像装置100のカラーフィルタ50は、第2及び第3色目フィルタ成分が第1色目フィルタ成分で囲まれており、第1色目フィルタ成分には画素領域の角部にホールが形成されている。
図18は、カラーフィルタ50の平面図である。図18の破線は、画素領域の境界を示す。カラーフィルタ50は、ホール51が形成されたグリーンフィルタ成分2Gと、ブルーフィルタ成分2Bと、レッドフィルタ成分2Rとを有する。
遮光膜31の上に図23に示すフォトレジスト64を形成する(図22E)。図23の破線は、画素領域の境界を示す。図23に示すようにフォトレジスト64は、第1遮光部17と同様に四角形状を有し、画素領域の辺部に形成される。
画素2の素子分離領域24に遮光膜を埋め込む場合、第1,2遮光部17、61の画素2からマイクロレンズ16に最も近い面(第1の端面)までの距離は図24のBの部分の厚さとなり、第1遮光部17の方が第2遮光部61よりも長くなっている。
Claims (2)
- 前記カラーフィルタは、第1乃至第3色目フィルタ成分を有し、
前記第2及び第3色目フィルタ成分は前記第1色目フィルタ成分で囲まれており、前記第1色目フィルタ成分には角部にホールが形成されている請求項1乃至請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記画素、前記カラーフィルタ、前記マイクロレンズは基板上に形成され、
前記基板の周辺部に設けられる前記マイクロレンズの中心は、対応する前記カラーフィルタ及び前記画素の中心に対し、前記基板の中心方向にずらして配置される請求項1乃至請求項9記載の固体撮像装置。
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