JP2016152381A - Solid-state image pickup element - Google Patents

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鎬楠 権
Honam Kwon
鎬楠 権
藤原　郁夫
Ikuo Fujiwara
郁夫 藤原
勲 高須
Isao Takasu
勲 高須
飯田　義典
Yoshinori Iida
義典 飯田
舟木　英之
Hideyuki Funaki
英之 舟木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device that can enhance the photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: A solid-state image pickup device includes a substrate, plural micro-lenses, a first electrode, an organic photoelectric conversion film and a second electrode. The plural micro-lenses are arranged in an array form on one surface of the substrate, and have light receiving faces of projecting curved surfaces. The first electrode is provided along the light receiving faces of the plural micro-lenses, and has light transmittance and a light receiving face. The organic photoelectric conversion film covers the light receiving faces, is provided along the light receiving face of the first electrode so as to straddle the plural pixels and the gaps between the pixels, and has a light receiving face. The second electrode is disposed so as to cover the light receiving face of the organic photoelectric conversion film, and has light transmissivity.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、固体撮像素子に関する。   Embodiments described herein relate generally to a solid-state imaging device.

固体撮像素子は、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の幅広い分野で使用されている。
このような固体撮像素子では、高解像度化を図るために画素の微細化が必要となる。しかしながら、画素の微細化が進展すると、受光面の面積の低下により、光電変換効率が低下する可能性があった。 Solid-state imaging devices are used in a wide range of fields such as various mobile terminals such as digital cameras and mobile phones (including smartphones), surveillance cameras, and web cameras using the Internet.
In such a solid-state imaging device, it is necessary to make the pixels finer in order to increase the resolution. However, when pixel miniaturization advances, photoelectric conversion efficiency may decrease due to a decrease in the area of the light receiving surface.

特開２００２−１２４３７３号公報JP 2002-124373 A 特開２０１３−５５２５２号公報JP2013-55252A

本発明が解決しようとする課題は、光電変換効率を向上することができる固体撮像素子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of improving the photoelectric conversion efficiency.

実施形態の固体撮像素子は、基板と、複数のマイクロレンズと、第１の電極と、有機光電変換膜と、第２の電極とを持つ。前記複数のマイクロレンズは、前記基板の一面にアレイ状に配置され、凸状の曲面とされた受光面を持つ。前記第１の電極は、前記複数のマイクロレンズの受光面に沿って設けられ、光透過性を有し、かつ受光面を持つ。前記有機光電変換膜は、前記第１の電極の受光面を覆うとともに、複数の前記画素及び該画素間に跨るように、該第１の電極の受光面に沿って設けられ、受光面を持つ。前記第２の電極は、前記有機光電変換膜の受光面を覆うように配置され、光透過性を持つ。   The solid-state imaging device of the embodiment includes a substrate, a plurality of microlenses, a first electrode, an organic photoelectric conversion film, and a second electrode. The plurality of microlenses are arranged in an array on one surface of the substrate and have a light receiving surface that is a convex curved surface. The first electrode is provided along the light receiving surfaces of the plurality of microlenses, has light transmittance, and has a light receiving surface. The organic photoelectric conversion film covers the light receiving surface of the first electrode and is provided along the light receiving surface of the first electrode so as to straddle the plurality of pixels and the pixels, and has a light receiving surface. . The second electrode is disposed so as to cover the light receiving surface of the organic photoelectric conversion film, and has light transmittance.

第１の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a main part of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 図１の固体撮像素子をＡ−Ａ線で切断した断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the solid-state image sensor of FIG. 1 by the AA line. 第１の電極の第１変形例を示す平面図。The top view which shows the 1st modification of a 1st electrode. 第１の電極の第２変形例を示す平面図。The top view which shows the 2nd modification of a 1st electrode. 第１の電極の第３変形例を示す平面図。The top view which shows the 3rd modification of a 1st electrode. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その１）を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing a manufacturing process (No. 1) of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その１）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 1) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その２）を示す平面図。FIG. 5 is a plan view showing a manufacturing process (No. 2) of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その２）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 2) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その３）を示す平面図。FIG. 5 is a plan view showing a manufacturing process (No. 3) of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その３）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 3) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その４）を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a manufacturing process (No. 4) of the solid-state imaging device according to the first embodiment; 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その４）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 4) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その５）を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a manufacturing process (No. 5) of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その５）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 5) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程（その６）を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process (the 6) of the solid-state image sensor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの一例を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a CMOS image sensor to which the solid-state imaging device according to the first embodiment is applied. 第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの他の例を示す斜視図。The perspective view which shows the other example of the CMOS image sensor to which the solid-state image sensor of 1st Embodiment was applied. ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるスマートフォンの平面図。The top view of the smart phone which is an imaging device with a built-in CMOS image sensor. ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるタブレット端末の平面図。The top view of the tablet terminal which is an imaging device with a built-in CMOS image sensor. 車載用カメラ及び画像表示装置が搭載された自動車の一例を示す平面図。The top view which shows an example of the motor vehicle mounted with the vehicle-mounted camera and the image display apparatus. 車載用カメラ及び画像表示装置が搭載された自動車の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of the motor vehicle equipped with the vehicle-mounted camera and the image display apparatus. 第２の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the solid-state image sensor of 2nd Embodiment. 第１及び第２の実施形態の固体撮像素子に適用可能な複数の電極部の配置例を説明するための平面図。The top view for demonstrating the example of arrangement | positioning of the several electrode part applicable to the solid-state image sensor of 1st and 2nd embodiment.

以下、実施形態の固体撮像素子を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す平面図である。図１において、Ｘ方向は画素１１が配列される行方向を示しており、Ｙ方向は画素１１が配列される列方向を示している。また、図１では、マイクロレンズ１７、導電部２１、第１の電極２３（第１の電極２３を構成する複数の電極部５３も含む）、コンタクト４４、及び複数の電極部５３間に配置された分離領域５５を点線で図示する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a main part of the solid-state imaging device of the first embodiment. In FIG. 1, the X direction indicates the row direction in which the pixels 11 are arranged, and the Y direction indicates the column direction in which the pixels 11 are arranged. In FIG. 1, the microlens 17, the conductive portion 21, the first electrode 23 (including a plurality of electrode portions 53 constituting the first electrode 23), the contact 44, and the plurality of electrode portions 53 are arranged. The separated region 55 is shown by a dotted line.

図２は、図１の固体撮像素子をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２に示すＺ方向は、固体撮像素子１０の厚さ方向を示している。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
なお、第１の実施形態の固体撮像素子１０は、図１及び図２に示す撮像部（主要部）と、撮像部の周囲に配置された周辺回路部と、を有するが、図１及び図２では、第１の実施形態での説明に必要な撮像部のみ図示する。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device of FIG. 1 cut along line AA. The Z direction shown in FIG. 2 indicates the thickness direction of the solid-state imaging element 10. In FIG. 2, the same components as those in the structure shown in FIG.
In addition, although the solid-state image sensor 10 of 1st Embodiment has an imaging part (principal part) shown in FIG.1 and FIG.2, and the peripheral circuit part arrange | positioned around an imaging part, FIG.1 and FIG. In FIG. 2, only the imaging unit necessary for the description in the first embodiment is shown.

図１及び図２を参照するに、第１の実施形態の固体撮像素子１０は、複数の画素１１がＸ方向及びＹ方向に隣接して配置（言い換えれば、アレイ状に配置）された構成とされている。
第１の実施形態の固体撮像素子１０は、基板１３と、カラーフィルタ１４，１５（２種のカラーフィルタ）と、マイクロレンズ１７と、導電部２１と、第１の電極２３と、有機光電変換膜２５と、第２の電極２６と、を有する。
第１の実施の形態において、画素１１とは、マイクロレンズ１７の円形とされた面１７ｂ（受光面１７ａの反対側に位置する面）の直径（外径）の値を４つの辺の長さとする平面視四角形の領域のことをいう。 Referring to FIGS. 1 and 2, the solid-state imaging device 10 of the first embodiment has a configuration in which a plurality of pixels 11 are arranged adjacent to each other in the X direction and the Y direction (in other words, arranged in an array). Has been.
The solid-state imaging device 10 according to the first embodiment includes a substrate 13, color filters 14 and 15 (two types of color filters), a microlens 17, a conductive portion 21, a first electrode 23, and organic photoelectric conversion. A film 25 and a second electrode 26 are included.
In the first embodiment, the pixel 11 refers to the diameter (outer diameter) of the circular surface 17b of the microlens 17 (the surface located on the opposite side of the light receiving surface 17a) as the length of the four sides. This is a rectangular area in plan view.

基板１３は、基板本体２８と、多層配線構造体２９と、伝送トランジスタ３２と、絶縁膜３３と、を有する。
基板本体２８は、半導体基板３５と、光電変換部であるフォトダイオード３７，３８と、ＳＤ４１（蓄積ダイオード）と、ＦＤ４２（フローティングディフュージョン）と、コンタクト４４と、を有する。 The substrate 13 includes a substrate body 28, a multilayer wiring structure 29, a transmission transistor 32, and an insulating film 33.
The substrate body 28 includes a semiconductor substrate 35, photodiodes 37 and 38 that are photoelectric conversion units, an SD 41 (storage diode), an FD 42 (floating diffusion), and a contact 44.

半導体基板３５は、薄板化された基板（基板本体２８の母材）であり、平坦な表面３５ａ及び裏面３５ｂを有する。半導体基板３５としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができるが、これに限定されない。以下、一例として、半導体基板３５としてｐ型の単結晶シリコン基板を用いた場合を例に挙げて説明する。   The semiconductor substrate 35 is a thinned substrate (a base material of the substrate body 28) and has a flat front surface 35a and a back surface 35b. As the semiconductor substrate 35, for example, a p-type single crystal silicon substrate can be used, but is not limited thereto. Hereinafter, a case where a p-type single crystal silicon substrate is used as the semiconductor substrate 35 will be described as an example.

フォトダイオード３７は、カラーフィルタ１４の下方に位置する半導体基板３５に内設されている。フォトダイオード３７は、半導体基板３５の表面３５ａに露出された第１の不純物領域（図示せず）と、第１の不純物拡散領域上に接合された第２の不純物拡散領域（図示せず）と、で構成されている。
第１の不純物拡散領域としては、例えば、高濃度ｐ型不純物拡散領域を用いることができる。この場合、第２の不純物拡散領域としては、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。 The photodiode 37 is provided in the semiconductor substrate 35 located below the color filter 14. The photodiode 37 includes a first impurity region (not shown) exposed on the surface 35a of the semiconductor substrate 35, and a second impurity diffusion region (not shown) joined on the first impurity diffusion region. , Is composed of.
For example, a high-concentration p-type impurity diffusion region can be used as the first impurity diffusion region. In this case, a high-concentration n-type impurity diffusion region can be used as the second impurity diffusion region.

フォトダイオード３７は、半導体基板３５の一部を介して、カラーフィルタ１４と対向するように配置されている。例えば、カラーフィルタ１４が赤色を透過させるフィルタの場合、フォトダイオード３７は、赤色光を受光した際、該赤色光を光電変換し、該赤色光に対応した電荷を生成する。なお、上記赤色光とは、波長域が６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光のことをいう。   The photodiode 37 is disposed so as to face the color filter 14 through a part of the semiconductor substrate 35. For example, when the color filter 14 is a filter that transmits red light, when the photodiode 37 receives red light, the photodiode 37 photoelectrically converts the red light to generate a charge corresponding to the red light. The red light means light having a wavelength range of 600 nm to 700 nm.

フォトダイオード３８は、カラーフィルタ１５の下方に位置する半導体基板３５に内設されている。フォトダイオード３８は、先に説明したフォトダイオード３７と同様な構成とされている。
フォトダイオード３８は、半導体基板３５の一部を介して、カラーフィルタ１５と対向するように配置されている。例えば、カラーフィルタ１５が青色を透過させるフィルタの場合、フォトダイオード３８は、青色光を受光した際、該青色光を光電変換し、該青色光に対応した電荷を生成する。なお、上記青色光とは、波長域が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の光のことをいう。
上記説明したフォトダイオード３７，３８は、Ｘ方向及びＹ方向に対して、交互に配置されている。 The photodiode 38 is provided in the semiconductor substrate 35 located below the color filter 15. The photodiode 38 has the same configuration as the photodiode 37 described above.
The photodiode 38 is disposed so as to face the color filter 15 with a part of the semiconductor substrate 35 interposed therebetween. For example, when the color filter 15 is a filter that transmits blue light, when the photodiode 38 receives blue light, the photodiode 38 photoelectrically converts the blue light to generate a charge corresponding to the blue light. Note that the blue light means light having a wavelength range of 400 nm or more and less than 500 nm.
The photodiodes 37 and 38 described above are alternately arranged in the X direction and the Y direction.

ＳＤ４１は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５に配置されている。ＳＤ４１は、Ｚ方向に延在するように、半導体基板３５に内設されている。ＳＤ４１の一端は、半導体基板３５の表面３５ａから露出されている。ＳＤ４１の他端は、半導体基板３５内に配置されている。
ＳＤ４１は、第１の電極２３を構成する１つの電極部５３と電気的に接続されている。ＳＤ４１は、電極部５３と該電極部５３の上方に配置された第２の電極２６とで挟まれた有機光電変換膜２５で生成された電荷を蓄積する機能を有する。
例えば、有機光電変換膜２５が緑色光を吸収する膜である場合、ＳＤ４１は、有機光電変換膜２５が受光した緑色光に対応した電荷を蓄積する。なお、上記緑色光とは、波長域が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光のことをいう。
ＳＤ４１としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。 The SD 41 is disposed on the semiconductor substrate 35 located between the photodiodes 37 and 38. The SD 41 is installed in the semiconductor substrate 35 so as to extend in the Z direction. One end of the SD 41 is exposed from the surface 35 a of the semiconductor substrate 35. The other end of the SD 41 is disposed in the semiconductor substrate 35.
The SD 41 is electrically connected to one electrode portion 53 that constitutes the first electrode 23. The SD 41 has a function of accumulating charges generated by the organic photoelectric conversion film 25 sandwiched between the electrode part 53 and the second electrode 26 disposed above the electrode part 53.
For example, when the organic photoelectric conversion film 25 is a film that absorbs green light, the SD 41 accumulates charges corresponding to the green light received by the organic photoelectric conversion film 25. In addition, the said green light means the light whose wavelength range is 500 nm or more and 600 nm or less.
As SD41, for example, a high concentration n-type impurity diffusion region can be used.

ＦＤ４２は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５に設けられている。ＦＤ４２は、ＳＤ４１から離間するように配置されている。ＦＤ４２は、Ｚ方向における深さがＳＤ４１よりも浅くなるように構成されている。ＦＤ４２は、その一部が半導体基板３５の表面３５ａから露出されている。
ＦＤ４２は、伝送トランジスタ３２を介して、ＳＤ４１から伝送される電荷を一時的に蓄積する機能を有する。ＦＤ４２としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域を用いることができる。 The FD 42 is provided on the semiconductor substrate 35 located between the photodiodes 37 and 38. The FD 42 is disposed so as to be separated from the SD 41. FD42 is comprised so that the depth in a Z direction may become shallower than SD41. A part of the FD 42 is exposed from the surface 35 a of the semiconductor substrate 35.
The FD 42 has a function of temporarily storing charges transmitted from the SD 41 via the transmission transistor 32. As the FD 42, for example, a high concentration n-type impurity diffusion region can be used.

コンタクト４４は、導電部２１とＳＤ４１との間に位置する半導体基板３５に設けられている。コンタクト４４の一端は、ＳＤ４１の他端と接触している。コンタクト４４の他端は、半導体基板３５の裏面３５ｂから露出されている。コンタクト４４は、導電部２１とＳＤ４１とを電気的に接続している。
コンタクト４４としては、例えば、高濃度ｎ型不純物拡散領域、或いは、図示していない絶縁膜を介して、半導体基板３５に設けられたビアを用いることができる。コンタクト４４の形状は、例えば、平面視十字形状とすることができる。 The contact 44 is provided on the semiconductor substrate 35 located between the conductive portion 21 and the SD 41. One end of the contact 44 is in contact with the other end of the SD 41. The other end of the contact 44 is exposed from the back surface 35 b of the semiconductor substrate 35. The contact 44 electrically connects the conductive part 21 and the SD 41.
As the contact 44, for example, a high-concentration n-type impurity diffusion region or a via provided in the semiconductor substrate 35 through an insulating film (not shown) can be used. The shape of the contact 44 can be, for example, a cross shape in plan view.

多層配線構造体２９は、ゲート絶縁膜４６と、絶縁膜４７と、配線４８と、ビア４９と、を有する。
ゲート絶縁膜４６は、半導体基板３５の表面３５ａを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜４６は、伝送トランジスタ３２のゲート絶縁膜として機能する膜である。 The multilayer wiring structure 29 includes a gate insulating film 46, an insulating film 47, a wiring 48, and a via 49.
The gate insulating film 46 is provided so as to cover the surface 35 a of the semiconductor substrate 35. The gate insulating film 46 is a film that functions as a gate insulating film of the transmission transistor 32.

絶縁膜４７は、ゲート絶縁膜４６の面４６ａ（半導体基板３５の表面３５ａと接触する面とは反対側に位置する面）に積層配置されている。絶縁膜４７は、Ｚ方向に積層された図示していない複数の絶縁層（例えば、シリコン酸化膜）で構成されている。
配線４８は、複数の絶縁層間に配置されている。ビア４９は、Ｚ方向に配置された配線４８間に位置する絶縁層を貫通するように設けられている。ビア４９は、Ｚ方向に配置された配線４８間を電気的に接続している。 The insulating film 47 is laminated on the surface 46a of the gate insulating film 46 (the surface located on the opposite side to the surface in contact with the surface 35a of the semiconductor substrate 35). The insulating film 47 is composed of a plurality of insulating layers (for example, silicon oxide films) (not shown) stacked in the Z direction.
The wiring 48 is disposed between a plurality of insulating layers. The via 49 is provided so as to penetrate an insulating layer located between the wirings 48 arranged in the Z direction. The via 49 electrically connects the wirings 48 arranged in the Z direction.

伝送トランジスタ３２は、フォトダイオード３７，３８間に位置する半導体基板３５及び多層配線構造体２９の一部に設けられている。伝送トランジスタ３２を構成するゲート電極は、ＳＤ４１とＦＤ４２との間に位置するゲート絶縁膜４６の面４６ａに配置されている。   The transmission transistor 32 is provided on a part of the semiconductor substrate 35 and the multilayer wiring structure 29 located between the photodiodes 37 and 38. The gate electrode constituting the transmission transistor 32 is disposed on the surface 46 a of the gate insulating film 46 located between the SD 41 and the FD 42.

絶縁膜３３は、半導体基板３５の裏面３５ｂに設けられている。絶縁膜３３は、コンタクト４４を露出する開口部３３Ａを有する。絶縁膜３３は、基板１３の一面となる面３３ａ（半導体基板３５の裏面３５ｂと接触する面とは反対側に位置する面）を有する。絶縁膜３３としては、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光の光透過率が８０％以上の光透過性樹脂を用いることができる。   The insulating film 33 is provided on the back surface 35 b of the semiconductor substrate 35. The insulating film 33 has an opening 33 </ b> A that exposes the contact 44. The insulating film 33 has a surface 33a (a surface located on the side opposite to the surface in contact with the back surface 35b of the semiconductor substrate 35) to be one surface of the substrate 13. As the insulating film 33, for example, a light transmissive resin having a visible light transmittance of 80% or more within a wavelength range of 400 nm to 700 nm can be used.

カラーフィルタ１４，１５は、マイクロレンズ１７の形成領域に対応する絶縁膜３３の面３３ａに設けられている。カラーフィルタ１４，１５は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向に対して、交互に配置することができる。
カラーフィルタ１４，１５は、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、有機光電変換膜２５が光電変換する光色とは異なる色の光を透過させる。カラーフィルタ１５は、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、カラーフィルタ１４が透過させる色光とは異なる色光を透過させる。
例えば、有機光電変換膜２５として緑色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「緑色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、赤色光を透過させるカラーフィルタと青色を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。 The color filters 14 and 15 are provided on the surface 33 a of the insulating film 33 corresponding to the formation region of the microlens 17. For example, the color filters 14 and 15 can be alternately arranged in the X direction and the Y direction.
The color filters 14 and 15 transmit light of a color different from the light color photoelectrically converted by the organic photoelectric conversion film 25 among red light, blue light, and green light. The color filter 15 transmits color light different from the color light transmitted by the color filter 14 among red light, blue light, and green light.
For example, when an organic photoelectric conversion film that photoelectrically converts green light (hereinafter referred to as “organic photoelectric conversion film for green light”) is used as the organic photoelectric conversion film 25, a color filter that transmits red light as the color filters 14 and 15. And a color filter that transmits blue light can be used.

また、有機光電変換膜２５として赤色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「赤色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、青色光を透過させ透過させるカラーフィルタと緑色光を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。
また、有機光電変換膜２５として青色光を光電変換する有機光電変換膜（以下、「青色光用有機光電変換膜」という）を用いる場合、カラーフィルタ１４，１５として、赤色光を透過させ透過させるカラーフィルタと緑色光を透過させるカラーフィルタとを用いることができる。 When an organic photoelectric conversion film that photoelectrically converts red light (hereinafter referred to as “organic photoelectric conversion film for red light”) is used as the organic photoelectric conversion film 25, the color filters 14 and 15 transmit and transmit blue light. A color filter and a color filter that transmits green light can be used.
When an organic photoelectric conversion film that photoelectrically converts blue light (hereinafter referred to as “blue light organic photoelectric conversion film”) is used as the organic photoelectric conversion film 25, red light is transmitted and transmitted as the color filters 14 and 15. A color filter and a color filter that transmits green light can be used.

ところで、先に説明した緑色光、赤色光、及び青色光の波長域から、緑色光、赤色光、及び青色光のうち、赤色光の波長が最も長く、青色光の波長が最も短く、緑色光の波長が赤色光の波長と青色光の波長の間に位置していることが分かる。
したがって、有機光電変換膜２５として、緑色光を光電変換する有機光電変換膜を用い、有機光電変換膜２５の下層に赤色光及び青色光のうち一方の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５を配置することで、赤色光と青色光との分離を精度良く行うことができる。 By the way, from the wavelength ranges of green light, red light, and blue light described above, among the green light, red light, and blue light, the wavelength of red light is the longest, the wavelength of blue light is the shortest, and green light. Is located between the wavelength of red light and the wavelength of blue light.
Therefore, an organic photoelectric conversion film that photoelectrically converts green light is used as the organic photoelectric conversion film 25, and color filters 14 and 15 that transmit one of red light and blue light are disposed below the organic photoelectric conversion film 25. By doing so, it is possible to accurately separate red light and blue light.

マイクロレンズ１７は、集光用のレンズであり、アレイ状に配置された各画素１１に対してそれぞれ１つ設けられている。マイクロレンズ１７は、Ｘ方向及びＹ方向に対して、所定の間隔で離間した状態でアレイ状に配置されている。
これにより、マイクロレンズ１７間には、隙間５１が形成されている。マイクロレンズ１７は、カラーフィルタ１４またはカラーフィルタ１５の大部分を覆うように、絶縁膜３３の面３３ａに設けられている。
マイクロレンズ１７は、凸状の曲面とされた受光面１７ａと、受光面１７ａの反対側に配置された平面である面１７ｂと、を有する。 The microlens 17 is a condensing lens, and one microlens 17 is provided for each pixel 11 arranged in an array. The microlenses 17 are arranged in an array in a state of being separated at a predetermined interval with respect to the X direction and the Y direction.
Thereby, a gap 51 is formed between the microlenses 17. The microlens 17 is provided on the surface 33 a of the insulating film 33 so as to cover most of the color filter 14 or the color filter 15.
The microlens 17 includes a light receiving surface 17a that is a convex curved surface, and a surface 17b that is a flat surface disposed on the opposite side of the light receiving surface 17a.

マイクロレンズ１７を構成する膜としては、第１の電極２３、有機光電変換膜２５、及び第２の電極２６の形成工程で使用する温度及び薬品に対して、耐性を有する膜が好ましい。
このような条件を満たすマイクロレンズ１７を構成する膜としては、例えば、酸化膜であるＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を例示することができる。 As the film constituting the microlens 17, a film having resistance to the temperature and chemicals used in the formation process of the first electrode 23, the organic photoelectric conversion film 25, and the second electrode 26 is preferable.
Examples of the film constituting the microlens 17 satisfying such conditions include a TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) film that is an oxide film.

導電部２１は、開口部３３Ａを充填するように設けられており、コンタクト４４の他端と接続されている。導電部２１は、電極部５３と接続されている。導電部２１は、有機光電変換膜２５での光電変換により発生した電荷をコンタクト４４に供給する機能を有する。導電部２１は、例えば、電極部５３と一体に構成してもよい。
導電部２１を構成する材料としては、例えば、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。
第１の実施形態において、光透過性を有するとは、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させることが可能な性質のことをいう。 The conductive portion 21 is provided so as to fill the opening 33 </ b> A and is connected to the other end of the contact 44. The conductive part 21 is connected to the electrode part 53. The conductive portion 21 has a function of supplying charges generated by photoelectric conversion in the organic photoelectric conversion film 25 to the contact 44. For example, the conductive portion 21 may be integrated with the electrode portion 53.
As a material constituting the conductive portion 21, for example, a light transmissive and conductive material may be used. As such a material, for example, indium tin oxide (ITO) can be used.
In the first embodiment, having light transparency means a property capable of transmitting 80% or more of visible light having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm.

第１の電極２３は、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられている。第１の電極２３は、光透過性を有し、かつ分離された複数の電極部５３で構成されている。
複数の電極部５３は、隣り合う位置に配置された４つのマイクロレンズ１７の受光面１７ａの略１／２の領域に跨るように配置されている。言い換えれば、複数の電極部５３は、隣り合う位置に配置された４つの画素１１の略１／２の領域に跨るように配置されている。
このような構成とすることで、１つの画素１１に対してのみ電極部５３を設けた場合と比較して、電極部５３の受光面５３ａの面積を約２倍にすることが可能となる。これにより、有機光電変換膜２５での光電変換効率を最大限にすることができる。 The first electrode 23 is provided along the light receiving surfaces 17 a of the plurality of microlenses 17. The first electrode 23 is made up of a plurality of electrode portions 53 that are light transmissive and separated.
The plurality of electrode portions 53 are disposed so as to straddle substantially half the region of the light receiving surfaces 17a of the four microlenses 17 disposed at adjacent positions. In other words, the plurality of electrode portions 53 are arranged so as to straddle substantially half of the area of the four pixels 11 arranged at adjacent positions.
With this configuration, the area of the light receiving surface 53a of the electrode unit 53 can be approximately doubled compared to the case where the electrode unit 53 is provided only for one pixel 11. Thereby, the photoelectric conversion efficiency in the organic photoelectric conversion film 25 can be maximized.

複数の電極部５３は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出している。第１の電極２３が複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられているため、複数の電極部５３は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状が転写された受光面５３ａ（複数の凸状の曲面を含む受光面）を有する。
受光面５３ａは、マイクロレンズ１７の受光面１７ａと接触する面とは反対側に配置されている。受光面５３ａは、第１の電極２３の受光面に相当する面である。 The plurality of electrode portions 53 expose a part of the light receiving surface 17 a of the microlens 17. Since the first electrode 23 is provided along the light receiving surfaces 17 a of the plurality of microlenses 17, the plurality of electrode portions 53 are formed on the light receiving surfaces 53 a (a plurality of light receiving surfaces 53 a to which the shape of the light receiving surfaces 17 a of the microlenses 17 is transferred. A light-receiving surface including a convex curved surface).
The light receiving surface 53a is disposed on the opposite side of the surface of the microlens 17 that contacts the light receiving surface 17a. The light receiving surface 53 a is a surface corresponding to the light receiving surface of the first electrode 23.

複数の電極部５３は、下部電極として機能する。各電極部５３は、その中央部において導電部２１と接続されている。
なお、電極部５３と導電部２１とが接続される位置は、電極部５３の中央部に限定されない。電極部５３と導電部２１との接続位置は、コンタクト４４と電極部５３との間の位置であればよい。 The plurality of electrode portions 53 function as lower electrodes. Each electrode portion 53 is connected to the conductive portion 21 at the central portion thereof.
The position where the electrode part 53 and the conductive part 21 are connected is not limited to the central part of the electrode part 53. The connection position between the electrode part 53 and the conductive part 21 may be a position between the contact 44 and the electrode part 53.

複数の電極部５３を構成する材料としては、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。
電極部５３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内が好ましい。電極部５３の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、電気抵抗が高くなる可能性がある。一方、電極部５３の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、電極部５３を構成する膜の応力が高くなるためクラックが発生する可能性や、電極部５３を透過する光の透過率が低下する可能性がある。
したがって、電極部５３の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で設定することで、高抵抗化やクラックの発生を抑制した上で、光の透過率を十分に確保することができる。 As a material constituting the plurality of electrode portions 53, a material having optical transparency and conductivity may be used. As such a material, for example, indium tin oxide (ITO) can be used.
The thickness of the electrode part 53 is preferably in the range of 10 nm to 300 nm, for example. If the thickness of the electrode portion 53 is less than 10 nm, the electrical resistance may increase. On the other hand, if the thickness of the electrode portion 53 is greater than 300 nm, the stress of the film constituting the electrode portion 53 increases, so that cracks may occur and the transmittance of light transmitted through the electrode portion 53 may be reduced. There is sex.
Therefore, by setting the thickness of the electrode portion 53 within the range of 10 nm or more and 300 nm or less, it is possible to sufficiently ensure the light transmittance while suppressing the increase in resistance and the generation of cracks.

複数の電極部５３間には、複数の電極部５３を分離する分離領域５５が配置されている。分離領域５５は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの中央を通過する溝である。分離領域５５は、マイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出している。分離領域５５は、Ｘ方向及びＹ方向に対して交差する方向に延在している。
分離領域５５の一部は、マイクロレンズ１７及びカラーフィルタ１４を介して、フォトダイオード３７と対向するように配置されている。また、分離領域５５の他の一部は、マイクロレンズ１７及びカラーフィルタ１５を介して、フォトダイオード３８と対向するように配置されている。 A separation region 55 that separates the plurality of electrode portions 53 is disposed between the plurality of electrode portions 53. The separation region 55 is a groove that passes through the center of the light receiving surface 17 a of the microlens 17. The separation region 55 exposes a part of the light receiving surface 17 a of the microlens 17. The isolation region 55 extends in a direction that intersects the X direction and the Y direction.
A part of the separation region 55 is disposed so as to face the photodiode 37 with the microlens 17 and the color filter 14 interposed therebetween. Further, another part of the separation region 55 is disposed so as to face the photodiode 38 with the micro lens 17 and the color filter 15 interposed therebetween.

このような構成とされた分離領域５５を有することで、固体撮像素子１０が受光した光のうち、分離領域５５を通過する光の第１の電極２３に起因する光吸収損失がなくなる。
これにより、フォトダイオード３７，３８が受光する光の強度が増加するため、高感度化を実現することができる。
画素１１のピッチが１μｍ（言い換えれば、画素１１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれの幅が１μｍ）の場合、分離領域５５の幅Ｗ１は、０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内で適宜設定することができる。 By having the separation region 55 configured as described above, light absorption loss caused by the first electrode 23 of light passing through the separation region 55 out of light received by the solid-state imaging device 10 is eliminated.
As a result, the intensity of light received by the photodiodes 37 and 38 increases, so that high sensitivity can be realized.
When the pitch of the pixels 11 is 1 μm (in other words, the width of each of the pixels 11 in the X direction and the Y direction is 1 μm), the width W 1 of the separation region 55 is appropriately set within a range of 0.05 μm to 0.3 μm. can do.

なお、図１及び図２では、一例として、分離領域５５がマイクロレンズ１７の受光面１７ａの中央を通過する場合を例に挙げて説明したが、分離領域５５は、少なくともマイクロレンズ１７の受光面１７ａの一部を露出していればよく、必ずしも受光面１７ａの中央を通過する必要はない。   1 and 2, as an example, the case where the separation region 55 passes through the center of the light receiving surface 17a of the microlens 17 has been described as an example. However, the separation region 55 is at least the light receiving surface of the microlens 17. It is only necessary to expose a part of 17a, and it is not always necessary to pass through the center of the light receiving surface 17a.

有機光電変換膜２５は、複数の電極部５３の受光面５３ａと、分離領域５５に位置するマイクロレンズ１７の受光面１７ａ及び絶縁膜３３の面３３ａと、マイクロレンズ１７から露出されたカラーフィルタ１４，１５と、を覆うとともに、複数の画素１１及び該画素１１間に跨るように配置されている。
有機光電変換膜２５は、複数の電極部５３の受光面５３ａ（第１の電極２３の受光面）に沿って設けられている。有機光電変換膜２５は、分離領域５５を充填するように配置されている。 The organic photoelectric conversion film 25 includes the light receiving surfaces 53a of the plurality of electrode portions 53, the light receiving surface 17a of the microlens 17 and the surface 33a of the insulating film 33 located in the separation region 55, and the color filter 14 exposed from the microlens 17. , 15, and a plurality of pixels 11 and the pixels 11.
The organic photoelectric conversion film 25 is provided along the light receiving surfaces 53 a of the plurality of electrode portions 53 (light receiving surfaces of the first electrodes 23). The organic photoelectric conversion film 25 is disposed so as to fill the separation region 55.

有機光電変換膜２５は、受光面２５ａを介して、受光した光に含まれる赤色光、青色光、緑色光のうち、いずれか１種の光を光電変換する。
有機光電変換膜２５は、第１の電極２３を介して、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状（具体的には、凸形状の曲面）が転写された受光面２５ａを有する。有機光電変換膜２５の受光面２５ａは、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置されている。つまり、受光面２５ａは、画素１１間で分断されておらず、画素１１間にも配置されている。 The organic photoelectric conversion film 25 photoelectrically converts any one of red light, blue light, and green light included in the received light through the light receiving surface 25a.
The organic photoelectric conversion film 25 has a light receiving surface 25 a to which the shape (specifically, a convex curved surface) of the light receiving surfaces 17 a of the plurality of microlenses 17 is transferred via the first electrode 23. The light receiving surface 25 a of the organic photoelectric conversion film 25 is arranged so as to straddle between the plurality of pixels 11 and the pixels 11. That is, the light receiving surface 25 a is not divided between the pixels 11 and is also disposed between the pixels 11.

このように、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置され、複数の凸形状の曲面を含んだ受光面２５ａを有する有機光電変換膜２５を有することで、平面上に有機光電変換膜２５を形成した場合と比較して、受光面２５ａの表面積を増加させることが可能となる。これにより、受光面２５ａにおける受光効率が向上するため、有機光電変換膜２５での光電変換効率を向上させることができる。   As described above, the organic photoelectric conversion film 25 having the light receiving surface 25 a including the plurality of pixels 11 and the pixels 11 and including the plurality of convex curved surfaces is provided on the plane. Compared with the case of forming 25, the surface area of the light receiving surface 25a can be increased. Thereby, since the light reception efficiency in the light-receiving surface 25a improves, the photoelectric conversion efficiency in the organic photoelectric conversion film 25 can be improved.

有機光電変換膜２５としては、例えば、緑色光用有機光電変換膜、赤色光用有機光電変換膜、及び青色光用有機光電変換膜のうち、いずれか１種を用いることができる。
緑色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、キナクリドン誘導体、ペリレンビスイミド誘導体、オリゴチオフェン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、及びケトシアニン誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。
赤色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、フタロシアニン誘導体、スクアリリウム誘導体、及びサブナフタロシアニン誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。 As the organic photoelectric conversion film 25, for example, any one of a green light organic photoelectric conversion film, a red light organic photoelectric conversion film, and a blue light organic photoelectric conversion film can be used.
As a material for the organic photoelectric conversion film for green light, for example, a material composed of at least one of quinacridone derivatives, perylene bisimide derivatives, oligothiophene derivatives, subphthalocyanine derivatives, rhodamine compounds, and ketocyanine derivatives can be used. .
As a material of the organic photoelectric conversion film for red light, for example, a material composed of at least one of a phthalocyanine derivative, a squarylium derivative, and a subnaphthalocyanine derivative can be used.

青色光用有機光電変換膜の材料としては、例えば、ポルフィリンコバルト錯体、クマリン誘導体、フラーレン、フラーレンの誘導体、フルオレン化合物、及びピラゾール誘導体のうち、少なくとも１種よりなる材料を用いることができる。   As a material of the organic photoelectric conversion film for blue light, for example, a material composed of at least one of a porphyrin cobalt complex, a coumarin derivative, a fullerene, a fullerene derivative, a fluorene compound, and a pyrazole derivative can be used.

また、上記説明した緑色光用有機光電変換膜の材料に、例えば、フタロシアニン誘導体、スクアリリウム誘導体、及びサブナフタロシアニン誘導体のうち、少なくとも１種の添加剤を添加させてもよい。
これにより、緑色光用有機光電変換膜中において、赤色光に相当するエネルギーを吸収することが可能となるので、緑色光用有機光電変換膜内で赤色発光が発生することを抑制できる。 Moreover, you may add at least 1 sort (s) of additive among the materials of the organic photoelectric conversion film for green light demonstrated above, for example among a phthalocyanine derivative, a squarylium derivative, and a sub naphthalocyanine derivative.
Thereby, it becomes possible to absorb energy corresponding to red light in the organic photoelectric conversion film for green light, and it is possible to suppress the occurrence of red light emission in the organic photoelectric conversion film for green light.

また、上記説明した青色光用有機光電変換膜の材料に、例えば、キナクリドン誘導体、ペリレンビスイミド誘導体、オリゴチオフェン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、及びケトシアニン誘導体のうち、少なくとも１種の添加剤を添加させてもよい。
これにより、青色光用有機光電変換膜中において、緑色光に相当するエネルギーを吸収することが可能となるので、青色光用有機光電変換膜内で緑色発光が発生することを抑制できる。 In addition, for example, at least one additive among quinacridone derivatives, perylene bisimide derivatives, oligothiophene derivatives, subphthalocyanine derivatives, rhodamine compounds, and ketocyanine derivatives is added to the above-described organic photoelectric conversion film material for blue light. It may be added.
Accordingly, energy corresponding to green light can be absorbed in the organic photoelectric conversion film for blue light, so that generation of green light emission in the organic photoelectric conversion film for blue light can be suppressed.

電極部５３の受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で適宜設定するとよい。
有機光電変換膜２５の厚さが３０ｎｍよりも薄いと、有機光電変換膜２５での光電変換率を十分に確保することが困難となる可能性がある。一方、有機光電変換膜２５の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、有機光電変換膜２５に印加する電圧を高くする可能性（言い換えれば、低消費電力化に向かない可能性）があるため、低消費電力化に向かない恐れがある。
また、有機光電変換膜２５の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、有機光電変換膜２５が吸収する色光（赤色光、青色光、緑色光のうちの１つ）以外の色光の透過率が低下する可能性がある。
したがって、有機光電変換膜２５の厚さを３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、高い電圧を印加することなく、かつ有機光電変換膜２５が吸収する色光以外の色の光を十分に透過させた上で、有機光電変換膜２５での光電変換率を十分に確保することができる。 The thickness of the organic photoelectric conversion film 25 positioned on the light receiving surface 53a of the electrode unit 53 may be appropriately set within a range of 30 nm to 300 nm, for example.
If the thickness of the organic photoelectric conversion film 25 is less than 30 nm, it may be difficult to ensure a sufficient photoelectric conversion rate in the organic photoelectric conversion film 25. On the other hand, if the thickness of the organic photoelectric conversion film 25 is larger than 300 nm, the voltage applied to the organic photoelectric conversion film 25 may be increased (in other words, not suitable for low power consumption). There is a risk of not being suitable for power consumption.
In addition, when the thickness of the organic photoelectric conversion film 25 is greater than 300 nm, the transmittance of color light other than the color light (one of red light, blue light, and green light) absorbed by the organic photoelectric conversion film 25 decreases. there is a possibility.
Therefore, by setting the thickness of the organic photoelectric conversion film 25 within the range of 30 nm or more and 300 nm or less, light of a color other than the color light absorbed by the organic photoelectric conversion film 25 can be sufficiently transmitted without applying a high voltage. In addition, the photoelectric conversion rate in the organic photoelectric conversion film 25 can be sufficiently ensured.

第２の電極２６は、有機光電変換膜２５の受光面２５ａを覆うように設けられている。これにより、第２の電極２６は、複数の画素１１及び画素１１間に跨るように配置されている。
第２の電極２６は、複数の画素１１の共通の上部電極として機能する。第２の電極は、光透過性を有する。第２の電極２６は、有機光電変換膜２５の受光面２５ａの形状が転写された受光面２６ａを有する。
第２の電極２６を構成する材料としては、光透過性を有し、かつ導電性を有する材料を用いる。このような材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いることができる。 The second electrode 26 is provided so as to cover the light receiving surface 25 a of the organic photoelectric conversion film 25. Thus, the second electrode 26 is disposed so as to straddle between the plurality of pixels 11 and the pixels 11.
The second electrode 26 functions as an upper electrode common to the plurality of pixels 11. The second electrode has optical transparency. The second electrode 26 has a light receiving surface 26a to which the shape of the light receiving surface 25a of the organic photoelectric conversion film 25 is transferred.
As a material constituting the second electrode 26, a material having optical transparency and conductivity is used. As such a material, for example, indium tin oxide (ITO) can be used.

第２の電極２６の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内で適宜設定するとよい。
第２の電極２６の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、電気抵抗が高くなる可能性がある。一方、第２の電極２６の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、第２の電極２６を構成する膜の応力が高くなるためクラックが発生する可能性がある。
したがって、第２の電極２６の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、電気抵抗が高くなることやクラックが発生することを抑制できる。 The thickness of the second electrode 26 may be appropriately set within a range of 10 nm to 300 nm, for example.
If the thickness of the second electrode 26 is thinner than 10 nm, the electrical resistance may be increased. On the other hand, if the thickness of the second electrode 26 is greater than 300 nm, the stress of the film constituting the second electrode 26 becomes high, so that cracks may occur.
Therefore, by setting the thickness of the second electrode 26 within the range of 10 nm or more and 300 nm or less, it is possible to suppress an increase in electrical resistance and occurrence of cracks.

第１の実施形態の固体撮像素子は、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａに沿って設けられ、受光面５３ａを有する第１の電極２３と、第１の電極２３の受光面（複数の電極部５３の受光面５３ａ）を覆うとともに、複数の画素１１及び該画素１１間に跨るように、第１の電極２３の受光面に沿って設けられ、受光面２５ａを有する有機光電変換膜２５と、受光面２５ａを覆う第２の電極２６と、を有する。
これにより、平面上に有機光電変換膜２５を形成した場合と比較して、受光面２５ａの表面積を増加させることが可能となり、受光面２５ａにおける受光効率が向上するため、有機光電変換膜２５における光電変換効率を向上させることができる。 The solid-state imaging device of the first embodiment is provided along the light receiving surfaces 17a of the plurality of microlenses 17, and includes a first electrode 23 having a light receiving surface 53a and a light receiving surface (a plurality of electrodes) of the first electrode 23. An organic photoelectric conversion film 25 having a light receiving surface 25a provided along the light receiving surface of the first electrode 23 so as to cover the light receiving surface 53a) of the section 53 and to straddle between the plurality of pixels 11 and the pixels 11. And a second electrode 26 covering the light receiving surface 25a.
Thereby, compared with the case where the organic photoelectric conversion film 25 is formed on a plane, the surface area of the light receiving surface 25a can be increased, and the light receiving efficiency on the light receiving surface 25a is improved. Photoelectric conversion efficiency can be improved.

図３は、第１の電極の第１変形例を示す平面図である。図３では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、コンタクト４４、第１の電極５８、及び複数の導電部５９のみ図示する。図３において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 3 is a plan view showing a first modification of the first electrode. In FIG. 3, only the pixel 11, the color filters 14 and 15, the microlens 17, the contact 44, the first electrode 58, and the plurality of conductive portions 59 are illustrated. 3, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図１では、一例として、隣り合う位置に配置された４つの画素１１の略１／２の領域に跨るように、電極部５３を配置させた場合を例に挙げて説明したが、図３に示すように、第１の電極５８を構成する電極部５９を画素１１毎に設けてもよい。この場合、画素１１毎に、導電部２１を設ける。
このように、第１の電極５８を構成する電極部５９を画素１１毎に電極部５９を設けることで、異なる色の光（赤色光、青色光、緑色光のうちのいずれか１つ）を透過させるカラーフィルタ１４，１５毎に電極部５９を配置することが可能となる。これにより、サンプリング時に混色が発生することを抑制することができる。 In FIG. 1, as an example, the case where the electrode unit 53 is arranged so as to straddle approximately half the area of the four pixels 11 arranged at adjacent positions is described as an example. As shown, an electrode part 59 constituting the first electrode 58 may be provided for each pixel 11. In this case, a conductive portion 21 is provided for each pixel 11.
In this way, by providing the electrode portion 59 that constitutes the first electrode 58 for each pixel 11, different color light (any one of red light, blue light, and green light) can be obtained. An electrode part 59 can be arranged for each of the color filters 14 and 15 to be transmitted. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of color mixing during sampling.

図４は、第１の電極の第２変形例を示す平面図である。図４では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、コンタクト４４、第１の電極６１、及び複数の導電部６２のみ図示する。図４において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 4 is a plan view showing a second modification of the first electrode. In FIG. 4, only the pixel 11, the color filters 14 and 15, the microlens 17, the contact 44, the first electrode 61, and the plurality of conductive portions 62 are illustrated. 4, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図４に示すように、第１の電極６１を構成する電極部６２の大きさを図３に示す電極部５９と同じ大きさにするとともに、Ｘ方向において、半ピッチずらして、電極部６２を配置させてもよい。
この場合、複数の電極部６２のうちの一部が、異なる色の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５に跨るように配置される。
このような電極部６２を設けることで、色信号を補完することが可能となるため、正確な色成分を取得することができる。 As shown in FIG. 4, the size of the electrode part 62 constituting the first electrode 61 is made the same size as the electrode part 59 shown in FIG. 3, and the electrode part 62 is shifted by a half pitch in the X direction. It may be arranged.
In this case, a part of the plurality of electrode portions 62 is disposed so as to straddle the color filters 14 and 15 that transmit light of different colors.
By providing such an electrode part 62, it becomes possible to complement a color signal, so that an accurate color component can be acquired.

図５は、第１の電極の第３変形例を示す平面図である。図５では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、マイクロレンズ１７、第１の電極６４、及び複数の導電部６５のみ図示する。図５において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 5 is a plan view showing a third modification of the first electrode. In FIG. 5, only the pixel 11, the color filters 14 and 15, the microlens 17, the first electrode 64, and the plurality of conductive portions 65 are illustrated. In FIG. 5, the same components as those in the structure shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図５に示すように、第１の電極６４を構成する電極部６５を、平面視した状態で画素１１と同じ外形にするとともに、画素１１の配設位置に対して半ピッチずれるように配置させてもよい。
このような電極部６５を有することで、有機光電変換膜２５により、画素１１間を通過する大部分の光を光電変換することができる。 As shown in FIG. 5, the electrode portion 65 constituting the first electrode 64 has the same outer shape as the pixel 11 in a plan view and is arranged so as to be shifted by a half pitch with respect to the arrangement position of the pixel 11. May be.
By having such an electrode portion 65, most of the light passing between the pixels 11 can be photoelectrically converted by the organic photoelectric conversion film 25.

第１の実施形態では、固体撮像素子１０の一例として、裏面照射型の固体撮像素子を例に挙げて説明したが、上述した第１の電極２３，５８，６１，６４、有機光電変換膜２５、及び第２の電極２６は、表面照射型の固体撮像素子にも適用可能である。表面照射型の固体撮像素子に適用した場合、第１の固体撮像素子１０と同様な効果を得ることができる。   In the first embodiment, a back-illuminated solid-state image sensor has been described as an example of the solid-state image sensor 10. However, the first electrodes 23, 58, 61, 64, and the organic photoelectric conversion film 25 described above are described. The second electrode 26 can also be applied to a surface irradiation type solid-state imaging device. When applied to a front-illuminated solid-state image sensor, the same effects as those of the first solid-state image sensor 10 can be obtained.

図６、図８、図１０、図１２、及び図１４は、第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程を示す平面図である。図７、図９、図１１、図１３、図１５、及び図１６は、第１の実施形態の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。図７、図９、図１１、図１３、図１５、及び図１６に示す構造体の切断面は、図１に示すＡ−Ａ線断面に対応している。
図６〜図１５において、Ｂは画素１１（図１及び図２参照）が形成される画素形成領域（以下、「画素形成領域Ｂ」という）を示している。図６〜図１６において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。 6, 8, 10, 12, and 14 are plan views showing the manufacturing steps of the solid-state imaging device of the first embodiment. 7, 9, 11, 13, 15, and 16 are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device of the first embodiment. 7, 9, 11, 13, 15, and 16 correspond to the cross section taken along line AA shown in FIG. 1.
6 to 15, B indicates a pixel formation region (hereinafter referred to as “pixel formation region B”) in which the pixel 11 (see FIGS. 1 and 2) is formed. 6-16, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure part as the structure shown in FIG.1 and FIG.2.

図６〜図１６を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０の製造方法について説明する。
初めに、図６及び図７に示す工程では、薄板化されていない半導体基板３５を準備する。半導体基板３５としては、例えば、ｐ型の単結晶シリコン基板を用いることができる。以下、一例として、半導体基板３５としてｐ型の単結晶シリコン基板を用いた場合を例に挙げて説明する。 A method for manufacturing the solid-state imaging device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
First, in the process shown in FIGS. 6 and 7, a semiconductor substrate 35 that is not thinned is prepared. As the semiconductor substrate 35, for example, a p-type single crystal silicon substrate can be used. Hereinafter, a case where a p-type single crystal silicon substrate is used as the semiconductor substrate 35 will be described as an example.

次いで、周知の手法により、フォトダイオード３７，３８、ＳＤ４１、ＦＤ４２、及びコンタクト４４を形成する。
具体的には、フォトダイオード３７，３８は、例えば、半導体基板３５に、ｐ型不純物（例えば、ホウ素）をイオン注入し、次いで、ｎ型不純物（例えば、リン）をイオン注入し、その後、アニール処理を行うことで形成する。
ＳＤ４１、ＦＤ４２、及びコンタクト４４は、半導体基板３５に、ｎ型不純物（例えば、リン）をイオン注入し、その後、アニール処理を行うことで形成する。 Next, photodiodes 37 and 38, SD41, FD42, and contacts 44 are formed by a known method.
Specifically, in the photodiodes 37 and 38, for example, p-type impurities (for example, boron) are ion-implanted into the semiconductor substrate 35, and then n-type impurities (for example, phosphorus) are ion-implanted, and then annealed. It is formed by processing.
The SD 41, the FD 42, and the contact 44 are formed by ion-implanting an n-type impurity (for example, phosphorus) into the semiconductor substrate 35 and then performing an annealing process.

次いで、周知の手法により、半導体基板３５の表面３５ａに、ゲート絶縁膜４６、絶縁膜４７、配線４８、及びビア４９を有する多層配線構造体２９と、伝送トランジスタ３２と、を形成する。
次いで、周知の手法により、半導体基板３５の裏面３５ｂ側から半導体基板３５を薄板化する。このとき、フォトダイオード３７，３８が露出されないように薄板化する。
次いで、周知の手法により、コンタクト４４を露出する開口部３３Ａを有する絶縁膜３３を形成する。これにより、基板本体２８、多層配線構造体２９、伝送トランジスタ３２、及び絶縁膜３３よりなる基板１３が製造される。 Next, the multilayer wiring structure 29 having the gate insulating film 46, the insulating film 47, the wiring 48, and the via 49, and the transmission transistor 32 are formed on the surface 35 a of the semiconductor substrate 35 by a known method.
Next, the semiconductor substrate 35 is thinned from the back surface 35b side of the semiconductor substrate 35 by a known method. At this time, the photodiodes 37 and 38 are thinned so as not to be exposed.
Next, an insulating film 33 having an opening 33A that exposes the contact 44 is formed by a known method. Thus, the substrate 13 including the substrate body 28, the multilayer wiring structure 29, the transmission transistor 32, and the insulating film 33 is manufactured.

次いで、図８及び図９に示す工程では、周知の手法により、絶縁膜３３の面３３ａに、カラーフィルタ１４，１５を形成する。具体的には、例えば、カラーレジスト（図示せず）を塗布、露光、現像する工程を２回行うことで、異なる色の光を透過させるカラーフィルタ１４，１５を形成する。   8 and 9, color filters 14 and 15 are formed on the surface 33a of the insulating film 33 by a known method. Specifically, for example, color filters 14 and 15 that transmit light of different colors are formed by performing a process of applying, exposing, and developing a color resist (not shown) twice.

次いで、図１０及び図１１に示す工程では、周知の手法により、各画素形成領域Ｂに位置する絶縁膜３３の面３３ａに、カラーフィルタ１４またはカラーフィルタ１５の大部分を覆うマイクロレンズ１７を形成する。このとき、隣り合う位置に配置されたマイクロレンズ１７間に隙間５１が形成されるように、複数のマイクロレンズ１７を形成する。   Next, in the steps shown in FIGS. 10 and 11, the microlens 17 that covers most of the color filter 14 or the color filter 15 is formed on the surface 33a of the insulating film 33 located in each pixel formation region B by a known method. To do. At this time, the plurality of microlenses 17 are formed such that gaps 51 are formed between the microlenses 17 arranged at adjacent positions.

具体的には、複数のマイクロレンズ１７は、例えば、下記手法により形成することができる。初めに、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、図７及び図８に示す構造体の上面を覆う酸化膜（例えば、ＴＥＯＳ膜）を成膜する。
次いで、周知の手法により、複数の凸レンズ状の凸部（各画素形成領域Ｂに配置された凸部）を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。
その後、該レジスト膜をエッチングマスクとする異方性エッチング（例えば、ドライエッチング）により、コンタクト４４が露出するまでエッチングを行うことで、凸状の曲面とされた受光面１７ａを有するマイクロレンズ１７が複数形成される。 Specifically, the plurality of microlenses 17 can be formed by the following method, for example. First, an oxide film (for example, a TEOS film) covering the upper surface of the structure shown in FIGS. 7 and 8 is formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
Next, a resist film (not shown) having a plurality of convex lens-shaped convex portions (convex portions arranged in each pixel formation region B) is formed by a known method.
Thereafter, etching is performed until the contact 44 is exposed by anisotropic etching (for example, dry etching) using the resist film as an etching mask, whereby the microlens 17 having the light receiving surface 17a having a convex curved surface is obtained. A plurality are formed.

次いで、図１２及び図１３に示す工程では、分離領域５５により分離された複数の電極部５３を有する第１の電極２３と、複数の開口部３３Ａに配置された導電部２１と、を一括形成する。
具体的には、例えば、下記手法により、第１の電極２３及び導電部２１を形成する。初めに、図１０及び図１１に示す構造体の上面を覆うとともに、複数の開口部３３Ａを埋め込むように、第１の電極２３及び導電部２１の母材となる光透過性導電膜６７（例えば、ＩＴＯ（（Ｉｎｄｉｕｍｕ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））膜）を成膜する。
光透過性導電膜６７としてＩＴＯ膜を用いる場合、ＩＴＯ膜は、例えば、電子ビーム法、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（例えば、ゾルゲル法）、酸化インジウムスズの分散物の塗布等の方法で成膜することができる。 Next, in the process shown in FIGS. 12 and 13, the first electrode 23 having the plurality of electrode portions 53 separated by the separation region 55 and the conductive portion 21 disposed in the plurality of openings 33A are collectively formed. To do.
Specifically, for example, the first electrode 23 and the conductive portion 21 are formed by the following method. First, a light-transmitting conductive film 67 (for example, a base material for the first electrode 23 and the conductive part 21 is formed so as to cover the upper surface of the structure shown in FIGS. 10 and 11 and to fill the plurality of openings 33A. ITO ((Indium Tin Oxide) film) is formed.
When an ITO film is used as the light-transmitting conductive film 67, the ITO film may be, for example, an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (for example, a sol-gel method), an indium tin oxide dispersion coating, or the like The film can be formed by this method.

光透過性導電膜６７の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。光透過性導電膜６７の厚さが１０ｎｍよりも薄いと、均一な厚さで光透過性導電膜６７を形成することが困難となる可能性がある。
一方、光透過性導電膜６７の厚さが３００ｎｍよりも厚いと、異方性エッチングにより光透過性導電膜６７をパターニングして複数の電極部５３を形成する際に、エッチング時間が長くなりすぎるため、生産性が低下する可能性がある。
したがって、光透過性導電膜６７の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることで、生産性を低下させることなく、均一な厚さとされた光透過性導電膜６７を成膜することができる。 The thickness of the light transmissive conductive film 67 is preferably, for example, 10 nm or more and 300 nm or less. If the thickness of the light transmissive conductive film 67 is less than 10 nm, it may be difficult to form the light transmissive conductive film 67 with a uniform thickness.
On the other hand, if the thickness of the light transmissive conductive film 67 is greater than 300 nm, the etching time becomes too long when the light transmissive conductive film 67 is patterned by anisotropic etching to form the plurality of electrode portions 53. Therefore, productivity may be reduced.
Therefore, by setting the thickness of the light transmissive conductive film 67 within the range of 10 nm to 300 nm, the light transmissive conductive film 67 having a uniform thickness can be formed without reducing the productivity. it can.

次いで、周知のフォトリソグラフィ技術により、光透過性導電膜６７の表面６７ａのうち、導電部５３の形成領域に対応する部分を覆い、かつ分離領域５５に対応する部分を露出するエッチング用レジスト膜（図示せず）を形成する。
次いで、異方性エッチング（例えば、ドライエッチング）により、分離領域５５に位置する光透過性導電膜６７をエッチングして除去する。これにより、分離領域５５により分離された複数の電極部５３を有する第１の電極２３、及び複数の導電部２１が一括形成される。その後、エッチング用レジスト膜（図示せず）を除去する。
画素１１のピッチが１μｍ（言い換えれば、画素１１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれの幅が１μｍ）の場合、分離領域５５の幅Ｗ１は、０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内で適宜設定することができる。 Next, a resist film for etching (covering a portion corresponding to the formation region of the conductive portion 53 and exposing a portion corresponding to the separation region 55) on the surface 67 a of the light-transmitting conductive film 67 by a well-known photolithography technique. (Not shown).
Next, the light transmissive conductive film 67 located in the isolation region 55 is removed by anisotropic etching (for example, dry etching). As a result, the first electrode 23 having the plurality of electrode portions 53 separated by the separation region 55 and the plurality of conductive portions 21 are collectively formed. Thereafter, the etching resist film (not shown) is removed.
When the pitch of the pixels 11 is 1 μm (in other words, the width of each of the pixels 11 in the X direction and the Y direction is 1 μm), the width W 1 of the separation region 55 is appropriately set within a range of 0.05 μm to 0.3 μm. can do.

なお、ここでは、一例として、第１の電極２３、及び複数の導電部２１を一括形成する場合を例に挙げて説明したが、第１の電極２３を形成する工程と、複数の導電部２１を形成する工程と、を別々の工程で行ってもよい。この場合、第１の電極２３を構成する材料と、複数の導電部２１を構成する材料と、を異ならせてもよい。   Here, as an example, the case where the first electrode 23 and the plurality of conductive portions 21 are collectively formed has been described as an example. However, the step of forming the first electrode 23 and the plurality of conductive portions 21 are described. And the step of forming may be performed in separate steps. In this case, the material forming the first electrode 23 may be different from the material forming the plurality of conductive portions 21.

次いで、図１４及び図１５に示す工程では、周知の手法により、図１１及び図１２に示す構造体の上面を覆うとともに、分離領域５５を埋め込む厚さとされた有機光電変換膜２５を形成する。
これにより、複数のマイクロレンズ１７の受光面１７ａの形状が転写された受光面２５ａを有し、複数の画素形成領域Ｂに共通の有機光電変換膜２５が形成される。 14 and 15, the organic photoelectric conversion film 25 having a thickness covering the upper surface of the structure shown in FIGS. 11 and 12 and filling the isolation region 55 is formed by a known method.
Thus, the organic photoelectric conversion film 25 having the light receiving surface 25a to which the shape of the light receiving surface 17a of the plurality of microlenses 17 is transferred and common to the plurality of pixel formation regions B is formed.

このとき、有機光電変換膜２５の形成方法としては、例えば、乾式成膜法、或いは湿式成膜法を用いることができる。
乾式成膜法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法等の物理気相成長法や、ＣＶＤ法を用いることができる。
湿式成膜法としては、例えば、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ラングミュア−ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法等を用いることができる。なお、インクジェット印刷やスクリーン印刷等の印刷法、熱転写やレーザ転写等の転写法を用いてもよい。 At this time, as a method of forming the organic photoelectric conversion film 25, for example, a dry film forming method or a wet film forming method can be used.
As the dry film forming method, for example, a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an MBE (molecular beam epitaxy) method, or a CVD method can be used.
As the wet film formation method, for example, a cast method, a spin coating method, a dipping method, a Langmuir-Blodgett method, or the like can be used. A printing method such as inkjet printing or screen printing, or a transfer method such as thermal transfer or laser transfer may be used.

有機光電変換膜２５の材料として高分子化合物を用いる場合、容易に作製する観点から、湿式成膜法、印刷法、転写法等の手法を用いることが好ましい。
一方、有機光電変換膜２５の材料として低分子化合物を用いる場合、乾式成膜法を用いることが好ましく、特に、真空蒸着法が好ましい。
真空蒸着法を用いる場合、均一な蒸着を行う観点から、基板１３を回転させながら蒸着を行うことが好ましい。 When a polymer compound is used as the material of the organic photoelectric conversion film 25, it is preferable to use a technique such as a wet film forming method, a printing method, or a transfer method from the viewpoint of easy production.
On the other hand, when a low molecular weight compound is used as the material of the organic photoelectric conversion film 25, it is preferable to use a dry film forming method, and particularly a vacuum deposition method is preferable.
When using a vacuum evaporation method, it is preferable to perform evaporation while rotating the substrate 13 from the viewpoint of uniform evaporation.

なお、有機光電変換膜２５の材料としては、先に説明した緑色光用有機光電変換膜の材料、赤色光用有機光電変換膜の材料、青色光用有機光電変換膜の材料を用いることができる。
また、有機光電変換膜２５として、緑色光用有機光電変換膜を形成する場合には、緑色光用有機光電変換膜の材料に先に説明した添加剤を添加させてもよい。
また、有機光電変換膜２５として、青色光用有機光電変換膜を形成する場合には、青色光用有機光電変換膜の材料に先に説明した添加剤を添加させてもよい。
受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内で設定するとよい。 In addition, as the material of the organic photoelectric conversion film 25, the material of the organic photoelectric conversion film for green light, the material of the organic photoelectric conversion film for red light, and the material of the organic photoelectric conversion film for blue light described above can be used. .
Moreover, when forming the organic photoelectric conversion film for green light as the organic photoelectric conversion film 25, you may add the additive demonstrated previously to the material of the organic photoelectric conversion film for green light.
Moreover, when forming the organic photoelectric conversion film for blue lights as the organic photoelectric conversion film 25, you may add the additive demonstrated previously to the material of the organic photoelectric conversion film for blue lights.
The thickness of the organic photoelectric conversion film 25 positioned on the light receiving surface 53a may be set within a range of 30 nm to 500 nm, for example.

次いで、図１６に示す工程では、周知の手法により、有機光電変換膜２５の受光面２５ａを覆う第２の電極２６を形成する。これにより、第１の実施形態の固体撮像素子１０が製造される。
具体的には、第２の電極２６は、光透過性導電膜６９を成膜することで形成する。光透過性導電膜６９としては、例えば、ＩＴＯ膜、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）膜、グラフェン膜等を用いることができる。光透過性導電膜６９は、先に説明した光透過性導電膜６７と同様な手法により形成することができる。
受光面５３ａに位置する有機光電変換膜２５の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内で設定するとよい。 Next, in the step shown in FIG. 16, the second electrode 26 that covers the light receiving surface 25a of the organic photoelectric conversion film 25 is formed by a known method. Thereby, the solid-state imaging device 10 of the first embodiment is manufactured.
Specifically, the second electrode 26 is formed by forming a light transmissive conductive film 69. As the light transmissive conductive film 69, for example, an ITO film, a carbon nanotube (CNT) film, a graphene film, or the like can be used. The light transmissive conductive film 69 can be formed by the same method as the light transmissive conductive film 67 described above.
The thickness of the organic photoelectric conversion film 25 positioned on the light receiving surface 53a may be set within a range of 30 nm to 500 nm, for example.

このように、有機光電変換膜２５の受光面２５ａに配置される第２の電極２６を、光透過性導電膜６９を成膜することで形成することで、異方性エッチングにより光透過性導電膜６９をパターニングする工程が不要となるため、固体撮像素子１０の製造工程を簡略化することができる。
また、光透過性導電膜６９を異方性エッチングする工程が不要となることで、該異方性エッチングにより光透過性導電膜６９の下層に配置されたが有機光電変換膜２５がエッチングにより損傷することを防止できる。 In this way, the second electrode 26 disposed on the light receiving surface 25a of the organic photoelectric conversion film 25 is formed by forming the light transmissive conductive film 69, whereby the light transmissive conductive film is formed by anisotropic etching. Since the process of patterning the film 69 becomes unnecessary, the manufacturing process of the solid-state imaging device 10 can be simplified.
In addition, since the step of anisotropically etching the light transmissive conductive film 69 is not required, the organic photoelectric conversion film 25 is damaged by the etching although the anisotropic etching is disposed in the lower layer of the light transmissive conductive film 69. Can be prevented.

図１７は、第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの一例を示す斜視図である。図１７において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 17 is a perspective view showing an example of a CMOS image sensor to which the solid-state imaging device of the first embodiment is applied. In FIG. 17, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

ここで、図２及び図１７を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０が適用されたＣＭＯＳイメージセンサ７０の一例について説明する。
ＣＭＯＳイメージセンサ７０は、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１０８０ｐ）タイプのＣＭＯＳイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサ７０は、固体撮像素子１０と、外部接続端子である複数のはんだボール（図示せず）と、封止樹脂７１と、を有する。 Here, an example of the CMOS image sensor 70 to which the solid-state imaging device 10 of the first embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 2 and 17.
The CMOS image sensor 70 is a Full HD (1080p) type CMOS image sensor. The CMOS image sensor 70 includes the solid-state imaging device 10, a plurality of solder balls (not shown) that are external connection terminals, and a sealing resin 71.

複数のはんだボール（図示せず）は、受光面２５ａの反対側に位置する固体撮像素子１０の面に設けられている。複数のはんだボール（図示せず）は、多層配線構造体２９を構成する配線４８及びビア４９と電気的に接続されている。
封止樹脂７１は、第２の電極２６の受光面２６ａ、及び複数のはんだボール（図示せず）を露出した状態で、固体撮像素子１０を封止している。封止樹脂７１としては、例えば、トランスファーモールド法で形成されたモールド樹脂を用いることができる。 A plurality of solder balls (not shown) are provided on the surface of the solid-state imaging device 10 located on the opposite side of the light receiving surface 25a. The plurality of solder balls (not shown) are electrically connected to the wirings 48 and vias 49 constituting the multilayer wiring structure 29.
The sealing resin 71 seals the solid-state imaging device 10 with the light receiving surface 26a of the second electrode 26 and a plurality of solder balls (not shown) exposed. As the sealing resin 71, for example, a mold resin formed by a transfer molding method can be used.

第１の実施形態の固体撮像素子１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ７０の一部として組み込まれた状態で、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の撮像装置に使用される。   The solid-state imaging device 10 of the first embodiment is incorporated as a part of the CMOS image sensor 70 and uses various mobile terminals such as a digital camera, a mobile phone (including a smartphone), a surveillance camera, and the Internet. Used for imaging devices such as web cameras.

図１８は、第１の実施形態の固体撮像素子が適用されたＣＭＯＳイメージセンサの他の例を示す斜視図である。図１８において、図１７に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 18 is a perspective view showing another example of a CMOS image sensor to which the solid-state imaging device of the first embodiment is applied. In FIG. 18, the same components as those in the structure shown in FIG.

ここで、図２及び図１８を参照して、第１の実施形態の固体撮像素子１０が適用されたＣＭＯＳイメージセンサ７５の他の例について説明する。
ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、ＶＧＡタイプのＣＭＯＳイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）技術を適用したチップサイズパッケージである。 Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 18, another example of the CMOS image sensor 75 to which the solid-state imaging device 10 of the first embodiment is applied will be described.
The CMOS image sensor 75 is a VGA type CMOS image sensor. The CMOS image sensor 75 is a chip size package to which TSV (Through Silicon Via) technology is applied.

ＣＭＯＳイメージセンサ７５は、固体撮像素子１０と、外部接続端子である複数のはんだボール（図示せず）と、封止樹脂７１と、を有する。
第１の実施形態の固体撮像素子１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ７５の一部として組み込まれた状態で、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）等の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等の幅広い分野で使用される。 The CMOS image sensor 75 includes the solid-state imaging device 10, a plurality of solder balls (not shown) that are external connection terminals, and a sealing resin 71.
The solid-state imaging device 10 of the first embodiment is incorporated as a part of the CMOS image sensor 75 and uses various mobile terminals such as a digital camera, a mobile phone (including a smartphone), a surveillance camera, and the Internet. Used in a wide range of fields such as webcams.

図１９は、ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるスマートフォンの平面図である。
図１９を参照するに、スマートフォン８０は、撮像装置であり、スマートフォン本体８１と、操作画面８２（タッチパネル）と、カメラモジュール（図示せず）と、を有する。
カメラモジュール（図示せず）は、レンズ（図示せず）と、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）と、を有する。 FIG. 19 is a plan view of a smartphone, which is an imaging device with a built-in CMOS image sensor.
Referring to FIG. 19, the smartphone 80 is an imaging device and includes a smartphone body 81, an operation screen 82 (touch panel), and a camera module (not shown).
The camera module (not shown) includes a lens (not shown) and a CMOS image sensor 70 (see FIG. 17) or a CMOS image sensor 75 (see FIG. 18).

レンズ（図示せず）は、操作画面８２の反対側に位置するスマートフォン本体８１から露出されている。ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、該レンズと受光面２６ａ（図１７及び図１８参照）とが対向するように、スマートフォン本体８１に内設されている。
このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、スマートフォン８０に適用することができる。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、ガラパゴス携帯のカメラモジュールにも適用可能である。 A lens (not shown) is exposed from the smartphone body 81 located on the opposite side of the operation screen 82. The CMOS image sensors 70 and 75 are installed in the smartphone main body 81 so that the lens and the light receiving surface 26a (see FIGS. 17 and 18) face each other.
As described above, the CMOS image sensors 70 and 75 can be applied to the smartphone 80. The CMOS image sensors 70 and 75 are also applicable to a Galapagos mobile camera module.

図２０は、ＣＭＯＳイメージセンサが内蔵された撮像装置であるタブレット端末の平面図である。
図２０を参照するに、タブレット端末８５は、撮像装置であり、タブレット本体８６と、操作画面８７（タッチパネル）と、カメラモジュール（図示せず）と、を有する。
カメラモジュール（図示せず）は、レンズ（図示せず）と、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）と、を有する。 FIG. 20 is a plan view of a tablet terminal which is an imaging device with a built-in CMOS image sensor.
Referring to FIG. 20, the tablet terminal 85 is an imaging device, and includes a tablet body 86, an operation screen 87 (touch panel), and a camera module (not shown).
The camera module (not shown) includes a lens (not shown) and a CMOS image sensor 70 (see FIG. 17) or a CMOS image sensor 75 (see FIG. 18).

レンズ（図示せず）は、操作画面８７の反対側に位置するタブレット本体８６から露出されている。ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、該レンズと受光面２６ａ（図１７及び図１８参照）とが対向するように、タブレット本体８６に内設されている。
このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、図１９に示すスマートフォン８０の他に、タブレット端末８５にも適用することができる。 A lens (not shown) is exposed from the tablet body 86 located on the opposite side of the operation screen 87. The CMOS image sensors 70 and 75 are provided in the tablet main body 86 so that the lens and the light receiving surface 26a (see FIGS. 17 and 18) face each other.
Thus, the CMOS image sensors 70 and 75 can be applied to the tablet terminal 85 in addition to the smartphone 80 shown in FIG.

図２１は、撮像装置である車載用カメラ、及び画像表示装置が搭載された自動車の一例を示す平面図である。
図２１を参照するに、車載用カメラ９１は、撮像装置であり、自動車９０の先端部９０Ａに設けられている。車載用カメラ９１には、ＣＭＯＳイメージセンサ７０（図１７参照）或いはＣＭＯＳイメージセンサ７５（図１８参照）が内蔵されている。 FIG. 21 is a plan view illustrating an example of an automobile on which an in-vehicle camera that is an imaging device and an image display device are mounted.
Referring to FIG. 21, the in-vehicle camera 91 is an imaging device, and is provided at the distal end portion 90 </ b> A of the automobile 90. The in-vehicle camera 91 includes a CMOS image sensor 70 (see FIG. 17) or a CMOS image sensor 75 (see FIG. 18).

車載用カメラ９１は、インストルメンタルパネル９２のうち、運転手が画面を見ることが可能な位置に固定された画像表示装置９３（例えば、ディスプレイ）と電気的に接続されている。
車載用カメラ９１は、自動車９０の前方の画像を撮像し、画像表示装置９３に撮像した画像をリアルタイムで表示させる。これにより、運転手の死角確認や駐車を支援することができる。このように、ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、車載用カメラ９１に適用することができる。 The in-vehicle camera 91 is electrically connected to an image display device 93 (for example, a display) fixed to a position on the instrument panel 92 where the driver can see the screen.
The in-vehicle camera 91 captures an image in front of the automobile 90 and causes the image display device 93 to display the captured image in real time. Thereby, a driver's blind spot confirmation and parking can be assisted. As described above, the CMOS image sensors 70 and 75 can be applied to the in-vehicle camera 91.

図２２は、撮像装置である車載用カメラ、及び画像表示装置が搭載された自動車の他の例を示す平面図である。図２２において、図２１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 22 is a plan view showing another example of an automobile on which an in-vehicle camera that is an imaging device and an image display device are mounted. In FIG. 22, the same components as those of the structure shown in FIG.

図２２を参照するに、自動車９５は、自動車９５の後端部９５Ａに、配線９６を介して、画像表示装置９３と電気的に接続された車載カメラ９１を設けたこと以外は、図２１に示す自動車９０と同様に構成される。
このように、自動車９５の後端部９５Ａに、画像表示装置９３と電気的に接続された車載カメラ９１を設けることで、運転手の後方確認を支援することができる。 Referring to FIG. 22, an automobile 95 is the same as that shown in FIG. 21 except that an in-vehicle camera 91 electrically connected to the image display device 93 is provided at the rear end portion 95 </ b> A of the automobile 95 via a wiring 96. It is comprised similarly to the motor vehicle 90 shown.
Thus, by providing the vehicle-mounted camera 91 electrically connected to the image display device 93 at the rear end portion 95 </ b> A of the automobile 95, it is possible to support the driver's rearward confirmation.

なお、図２１及び図２２では、先端部９０Ａまたは後端部９５Ａに車載カメラ９１を設けた場合を例に挙げて説明したが、車載カメラ９１の数及び配設位置は、これに限定されない。例えば、自動車９０，９５の先端部及び後端部の両方に車載カメラ９１を設けてもよい。また、車載カメラ９１を自動車９０，９５の側面部に設けてもよい。   21 and 22, the case where the in-vehicle camera 91 is provided in the front end portion 90A or the rear end portion 95A has been described as an example. However, the number and arrangement positions of the in-vehicle camera 91 are not limited to this. For example, you may provide the vehicle-mounted camera 91 in both the front-end | tip part and rear-end part of the motor vehicles 90 and 95. FIG. Further, the in-vehicle camera 91 may be provided on the side surface of the automobiles 90 and 95.

上述した図１９に示すスマートフォン８０、図１９に示すタブレット端末８５、並びに図２１及び図２２に示す自動車９０，９５は、図１７及び図１８に示すＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５が適用される撮像装置の一例であって、これらの撮像装置に限定されない。
ＣＭＯＳイメージセンサ７０，７５は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話（スマホも含む）以外の各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを利用したウェブカメラ等にも適用可能である。 The above-described smartphone 80 shown in FIG. 19, tablet terminal 85 shown in FIG. 19, and automobiles 90 and 95 shown in FIGS. 21 and 22 are image pickup apparatuses to which the CMOS image sensors 70 and 75 shown in FIGS. 17 and 18 are applied. It is an example and it is not limited to these imaging devices.
The CMOS image sensors 70 and 75 can be applied to various mobile terminals other than digital cameras, mobile phones (including smartphones), surveillance cameras, web cameras using the Internet, and the like.

（第２の実施形態）
図２３は、第２の実施形態の固体撮像素子の主要部を示す断面図である。図２３に示すＺ方向は、固体撮像素子１００の厚さ方向を示している。
なお、第１の実施形態の固体撮像素子１００は、図２３に示す撮像部（主要部）と、撮像部の周囲に配置された周辺回路部と、を有するが、図２３では、第２の実施形態での説明に必要な撮像部のみ図示する。 (Second Embodiment)
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the main part of the solid-state imaging device of the second embodiment. A Z direction shown in FIG. 23 indicates a thickness direction of the solid-state imaging device 100.
The solid-state imaging device 100 according to the first embodiment includes the imaging unit (main part) illustrated in FIG. 23 and a peripheral circuit unit disposed around the imaging unit. In FIG. Only an imaging unit necessary for the description in the embodiment is shown.

図２３を参照するに、第２の実施形態の固体撮像素子１００は、複数の画素１０１がアレイ状に配置された構成とされている。第２の実施の形態において、画素１０１とは、有機光電変換膜の１１０のうち、受光面１１０ａを構成する凸部の受光面１１０ａの反対側に位置する仮想円形面の直径の値を、４つの辺の長さとする平面視四角形の領域のことをいう。
第２の実施形態の固体撮像素子１００は、第１の実施形態の固体撮像素子１０（図２参照）を構成する基板１３、絶縁膜３３、マイクロレンズ１７、導電部２１、第１の電極２３、及び有機光電変換膜２５に替えて、基板１０３、絶縁膜１０５、導電部１０７、第１の電極１０８、及び有機光電変換膜１１０を有すること以外は、固体撮像素子１０と同様に構成される。 Referring to FIG. 23, the solid-state imaging device 100 according to the second embodiment has a configuration in which a plurality of pixels 101 are arranged in an array. In the second embodiment, the pixel 101 is the value of the diameter of a virtual circular surface located on the opposite side of the light receiving surface 110a of the convex portion constituting the light receiving surface 110a in the organic photoelectric conversion film 110. This is a rectangular area in plan view with the length of one side.
The solid-state imaging device 100 according to the second embodiment includes a substrate 13, an insulating film 33, a microlens 17, a conductive portion 21, and a first electrode 23 that form the solid-state imaging device 10 (see FIG. 2) according to the first embodiment. , And the organic photoelectric conversion film 25, except that the substrate 103, the insulating film 105, the conductive portion 107, the first electrode 108, and the organic photoelectric conversion film 110 are included. .

基板１０３は、図２で説明した基板１３の構成に、さらに絶縁膜１０５を有し、カラーフィルタ１４，１５及び導電部１０７を内蔵すること以外は、基板１３と同様に構成される。
カラーフィルタ１４，１５は、半導体基板３５の裏面３５ｂのうち、各画素１０１に対応する部分に配置されている。カラーフィルタ１４，１５は、アレイ状に交互に配置されている。 The substrate 103 is configured in the same manner as the substrate 13 except that the configuration of the substrate 13 described with reference to FIG. 2 further includes an insulating film 105 and the color filters 14 and 15 and the conductive portion 107 are incorporated.
The color filters 14 and 15 are arranged in a portion corresponding to each pixel 101 on the back surface 35 b of the semiconductor substrate 35. The color filters 14 and 15 are alternately arranged in an array.

絶縁膜１０５は、カラーフィルタ１４，１５を覆うように、半導体基板３５の裏面３５ａに設けられている。絶縁膜１０５は、平坦な面１０５ａ（基板１０３の一面）を有する。面１０５ａは、半導体基板３５と接触する面とは反対側に位置する絶縁膜１０５の面である。
絶縁膜１０５の材料としては、例えば、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させる光透過性樹脂を用いることができる。
カラーフィルタ１４，１５の厚さが５００ｎｍの場合、絶縁膜１０５の厚さは、例えば、７００ｎｍとすることができる。 The insulating film 105 is provided on the back surface 35 a of the semiconductor substrate 35 so as to cover the color filters 14 and 15. The insulating film 105 has a flat surface 105a (one surface of the substrate 103). The surface 105 a is a surface of the insulating film 105 located on the opposite side to the surface in contact with the semiconductor substrate 35.
As a material of the insulating film 105, for example, a light transmissive resin that transmits 80% or more of visible light having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm can be used.
When the thickness of the color filters 14 and 15 is 500 nm, the thickness of the insulating film 105 can be set to 700 nm, for example.

導電部１０７は、コンタクト４４上に位置する絶縁膜１０５を貫通するように設けられている。導電部１０７の下端は、コンタクト４４と接続されている。第１の電極１０８は、分離された複数の電極部１１３を有する。
電極部１１３は、各画素１０１に対応する絶縁膜１０５の面１０５ａに設けられている。電極部１１３は、各画素１０１に対してそれぞれ１つ設けられている。電極部１１３は、平坦な受光面１１３ａ（第１の電極１０８の受光面）を有する。電極部１１３は、導電部１０７の上端と接続されるように配置されている。電極部１１３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。 The conductive portion 107 is provided so as to penetrate the insulating film 105 located on the contact 44. The lower end of the conductive portion 107 is connected to the contact 44. The first electrode 108 has a plurality of separated electrode portions 113.
The electrode portion 113 is provided on the surface 105 a of the insulating film 105 corresponding to each pixel 101. One electrode portion 113 is provided for each pixel 101. The electrode portion 113 has a flat light receiving surface 113a (light receiving surface of the first electrode 108). The electrode portion 113 is disposed so as to be connected to the upper end of the conductive portion 107. The thickness of the electrode part 113 can be in the range of not less than 10 nm and not more than 300 nm, for example.

有機光電変換膜１１０は、複数の電極部１１３の受光面１１３ａを覆うとともに、複数の電極部１１３間に形成された隙間を埋め込むように配置されている。
有機光電変換膜１１０は、アレイ状に配置され、かつ凸状の曲面とされた複数の受光面１１０ａを有する。受光面１１０ａは、各画素１０１にそれぞれ１つ配置されている。受光面１１０ａの反対側に位置し、かつ導電部１１３の受光面１１３ａと接触する有機光電変換膜１１０の面１１０ｂは、平坦な面とされている。 The organic photoelectric conversion film 110 is disposed so as to cover the light receiving surfaces 113 a of the plurality of electrode portions 113 and to fill gaps formed between the plurality of electrode portions 113.
The organic photoelectric conversion film 110 has a plurality of light receiving surfaces 110a that are arranged in an array and have convex curved surfaces. One light receiving surface 110 a is arranged for each pixel 101. The surface 110b of the organic photoelectric conversion film 110 located on the opposite side of the light receiving surface 110a and in contact with the light receiving surface 113a of the conductive portion 113 is a flat surface.

有機光電変換膜１１０の材料及び添加剤としては、第１の実施形態で説明した有機光電変換膜２５（図２参照）の材料と同様な材料及び添加剤を用いることができる。
有機光電変換膜１１０のうち、一番厚い部分の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。 As materials and additives for the organic photoelectric conversion film 110, the same materials and additives as those for the organic photoelectric conversion film 25 (see FIG. 2) described in the first embodiment can be used.
The thickness of the thickest portion of the organic photoelectric conversion film 110 can be set in the range of 30 nm to 500 nm, for example.

上記構成とされた有機光電変換膜１１０は、第１の実施形態で説明したマイクロレンズ１７（図２参照）の機能を有する。
このような有機光電変換膜１１０を有することで、複数のマイクロレンズ１７を形成する工程を設ける必要がなくなるため、固体撮像素子１００の製造工程を簡略化することができる。 The organic photoelectric conversion film 110 configured as described above has the function of the microlens 17 (see FIG. 2) described in the first embodiment.
By having such an organic photoelectric conversion film 110, it is not necessary to provide a process for forming a plurality of microlenses 17, so that the manufacturing process of the solid-state imaging device 100 can be simplified.

上記構成とされた第２の実施形態の固体撮像素子１００は、第１の実施形態の固体撮像素子１０と同様な効果を得ることができる。   The solid-state image sensor 100 of the second embodiment configured as described above can obtain the same effects as the solid-state image sensor 10 of the first embodiment.

なお、図２３に示す複数の電極部１１３（言い換えれば、画素１０１毎に配置された電極部）に替えて、例えば、図１に示す複数の電極部５３、図３に示す複数の電極部５９、図４に示す複数の電極部６２、図５に示す複数の電極部６５のうち、いずれかの電極部により第１の電極１０８を構成してもよい。   23, in place of the plurality of electrode portions 113 (in other words, the electrode portions arranged for each pixel 101), for example, the plurality of electrode portions 53 illustrated in FIG. 1 and the plurality of electrode portions 59 illustrated in FIG. The first electrode 108 may be constituted by any one of the plurality of electrode portions 62 shown in FIG. 4 and the plurality of electrode portions 65 shown in FIG.

次に、図２３を参照して、第２の実施形態の固体撮像素子１００の製造方法について説明する。
初めに、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いて、基板本体２８、及び多層配線構造体２９を形成する。
次いで、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いて、カラーフィルタ１４，１５を形成する。 Next, with reference to FIG. 23, the manufacturing method of the solid-state image sensor 100 of 2nd Embodiment is demonstrated.
First, the substrate main body 28 and the multilayer wiring structure 29 are formed using a method similar to the method described in the first embodiment.
Next, the color filters 14 and 15 are formed using a method similar to the method described in the first embodiment.

次いで、周知の手法により、半導体基板３５の裏面３５ｂに、カラーフィルタ１４，１５を覆う光透過性樹脂（波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の可視光を８０％以上透過させる光透過性樹脂）を形成する。その後、該光透過性樹脂の上部を研磨処理することで、平坦な面１０５ｂを有し、かつ該光透過性樹脂を母材とする絶縁膜１０５を形成する。   Next, a light-transmitting resin (light-transmitting resin that transmits 80% or more of visible light in a wavelength range of 400 nm to 700 nm) is applied to the back surface 35b of the semiconductor substrate 35 by a well-known method. Form. Thereafter, the upper portion of the light transmitting resin is polished to form an insulating film 105 having a flat surface 105b and using the light transmitting resin as a base material.

次いで、周知の手法により、コンタクト４４上に位置する絶縁膜１０５を貫通する導電部１０７を形成する。導電部１０７の材料としては、例えば、タングステンを用いることができる。
次いで、第１の実施形態で説明した第１の電極２３（図１２及び図１３参照）の形成方法と同様な手法により、導電部１０７と接続された複数の導電部１１３よりなる第１の電極１０８を形成する。 Next, a conductive portion 107 that penetrates the insulating film 105 located on the contact 44 is formed by a well-known method. As a material of the conductive portion 107, for example, tungsten can be used.
Next, the first electrode composed of a plurality of conductive portions 113 connected to the conductive portion 107 by the same method as the formation method of the first electrode 23 (see FIGS. 12 and 13) described in the first embodiment. 108 is formed.

次いで、絶縁膜１０５の面１０５ａに、複数の電極部１１３を覆う有機光電変換膜１１０を形成する。
有機光電変換膜１１０は、例えば、メタルシャドーマスクを介して、有機光電変換膜１１０の母材となる有機光電変換膜を成膜することで形成することができる。該有機光電変換膜の成膜方法は、例えば、第１の実施の形態で説明した有機光電変換膜２５（図１４及び図１５参照）の形成方法と同様な手法を用いることができる。
該有機光電変換膜の材料及び添加剤は、例えば、第１の実施の形態で説明した有機光電変換膜２５（図２参照）の材料及び添加剤と同様な材料及び添加剤を用いることができる。 Next, the organic photoelectric conversion film 110 that covers the plurality of electrode portions 113 is formed on the surface 105 a of the insulating film 105.
The organic photoelectric conversion film 110 can be formed, for example, by forming an organic photoelectric conversion film serving as a base material of the organic photoelectric conversion film 110 through a metal shadow mask. As a method for forming the organic photoelectric conversion film, for example, a method similar to the method for forming the organic photoelectric conversion film 25 (see FIGS. 14 and 15) described in the first embodiment can be used.
As materials and additives for the organic photoelectric conversion film, for example, materials and additives similar to the materials and additives for the organic photoelectric conversion film 25 (see FIG. 2) described in the first embodiment can be used. .

有機光電変換膜１１０の他の形成方法として、例えば、下記手法を用いることができる。初めに、有機光電変換膜１１０の母材となる有機光電変換膜を成膜する。次いで、該有機光電変換膜上にフォトレジスト膜（図示せず）を形成する。その後、該フォトレジスト膜をリフロー処理させることで、各画素１０１に対応する凸状の曲面を有する変形フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。   As another method for forming the organic photoelectric conversion film 110, for example, the following method can be used. First, an organic photoelectric conversion film as a base material of the organic photoelectric conversion film 110 is formed. Next, a photoresist film (not shown) is formed on the organic photoelectric conversion film. Thereafter, the photoresist film is reflowed to form a modified photoresist film (not shown) having a convex curved surface corresponding to each pixel 101.

次いで、該変形フォトレジスト膜をエッチングマスクとする異方性エッチングにより、有機光電変換膜をエッチングすることで、凸状の曲面とされた複数の受光面１１０ａを有する有機光電変換膜１１０が形成される。
なお、有機光電変換膜１１０を形成後、周知の手法により、該変形フォトレジスト膜を除去する。 Next, the organic photoelectric conversion film 110 having a plurality of light-receiving surfaces 110a having a convex curved surface is formed by etching the organic photoelectric conversion film by anisotropic etching using the modified photoresist film as an etching mask. The
Note that after the organic photoelectric conversion film 110 is formed, the deformed photoresist film is removed by a known method.

その後、第１の実施形態で説明した手法と同様な手法により、有機光電変換膜１１０の複数の受光面１１０ａを覆う第２の電極２６を形成する。これにより、第２の実施の形態の固体撮像素子１００が製造される。   Then, the 2nd electrode 26 which covers the some light-receiving surface 110a of the organic photoelectric converting film 110 is formed by the method similar to the method demonstrated in 1st Embodiment. Thereby, the solid-state imaging device 100 of the second embodiment is manufactured.

なお、第２の実施形態では、固体撮像素子１００の構成要素として第１の電極１０８を用いる場合を例に挙げて説明したが、第１の電極１０８に替えて、図１に示す第１の電極２３、図４に示す第１の電極６１、図５に示す第１の電極６４を用いてもよい。   In the second embodiment, the case where the first electrode 108 is used as a component of the solid-state imaging device 100 has been described as an example. However, the first electrode 108 illustrated in FIG. The electrode 23, the first electrode 61 shown in FIG. 4, and the first electrode 64 shown in FIG. 5 may be used.

図２４は、第１及び第２の実施形態の固体撮像素子に適用可能な複数の電極部の配置例を説明するための平面図である。図２４では、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図２４では、画素１１、カラーフィルタ１４，１５、第１の電極２３（複数の電極部５３を含む）、及び分離領域５５のみを図示する。   FIG. 24 is a plan view for explaining an arrangement example of a plurality of electrode portions applicable to the solid-state imaging device of the first and second embodiments. In FIG. 24, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 24, only the pixel 11, the color filters 14 and 15, the first electrode 23 (including the plurality of electrode portions 53), and the separation region 55 are illustrated.

図２４に示すように、第１の電極２３を構成する複数の電極部５３の配設位置を図１に示す位置からずらして配置させてもよい。このような位置に複数の電極部５３を配置させることで、マイクロレンズ１７における集光効率を向上させることができる。
図２４に示す第１の電極２３は、第１及び第２の実施形態の固体撮像素子１０，１００に適用することができる。 As shown in FIG. 24, the arrangement positions of the plurality of electrode portions 53 constituting the first electrode 23 may be shifted from the positions shown in FIG. By arranging the plurality of electrode portions 53 at such positions, the light collection efficiency in the microlens 17 can be improved.
The first electrode 23 shown in FIG. 24 can be applied to the solid-state imaging devices 10 and 100 of the first and second embodiments.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１の電極２３，５８，６１，６４，１０８のうちの１つの電極と、有機光電変換膜２５，１１０のうちの１つの有機光電変換膜と、第２の電極２６と、を持つことにより、有機光電変換膜２５，１１０における光電変換効率を向上させることができる。   According to at least one embodiment described above, one of the first electrodes 23, 58, 61, 64, 108 and one organic photoelectric conversion film of the organic photoelectric conversion films 25, 110 are By having the second electrode 26, the photoelectric conversion efficiency in the organic photoelectric conversion films 25 and 110 can be improved.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０，１００…固体撮像素子、１１，１０１…画素、１３，１０３…基板、１４，１５…カラーフィルタ、１７…マイクロレンズ、１７ａ，２５ａ，２６ａ，５３ａ，１１０ａ，１１３ａ…受光面、１７ｂ，３３ａ，４６ａ，１０５ａ，１１０ｂ…面、２１，１０７，１１３…導電部、２３，５８，６１，６４，１０８…第１の電極、２５，１１０…有機光電変換膜、２６…第２の電極、２８…基板本体、２９…多層配線構造体、３２…伝送トランジスタ、３３，４７，１０５…絶縁膜、３３Ａ…開口部、３５…半導体基板、３５ａ，６７ａ…表面、３５ｂ…裏面、３７，３８…フォトダイオード、４１…ＳＤ、４２…ＦＤ、４４…コンタクト、４６…ゲート絶縁膜、４８…配線、４９…ビア、５１…隙間、５３，５９，６２，６５…電極部、５５…分離領域、６７，６９…光透過性導電膜、７０，７５…ＣＭＯＳイメージセンサ、７１…封止樹脂、８０…スマートフォン、８１…スマートフォン本体、８２，８７…操作画面、８５…タブレット端末、８６…タブレット本体、９０，９５…自動車、９０Ａ…先端部、９５Ｂ…後端部、９１…車載カメラ、９２…インストルメンタルパネル、９３…画像表示装置、９６…配線、Ｂ…画素形成領域、Ｗ１…幅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Solid-state image sensor, 11, 101 ... Pixel, 13, 103 ... Substrate, 14, 15 ... Color filter, 17 ... Micro lens, 17a, 25a, 26a, 53a, 110a, 113a ... Light-receiving surface, 17b, 33a , 46a, 105a, 110b... Plane, 21, 107, 113... Conductive portion, 23, 58, 61, 64, 108... First electrode, 25, 110. ... substrate body, 29 ... multilayer wiring structure, 32 ... transmission transistor, 33, 47, 105 ... insulating film, 33A ... opening, 35 ... semiconductor substrate, 35a, 67a ... front surface, 35b ... back surface, 37, 38 ... photo Diode, 41 ... SD, 42 ... FD, 44 ... Contact, 46 ... Gate insulating film, 48 ... Wiring, 49 ... Via, 51 ... Gap, 53, 59, 62, 65 ... Electrode part 55 ... separation region, 67, 69 ... light transmissive conductive film, 70, 75 ... CMOS image sensor, 71 ... sealing resin, 80 ... smartphone, 81 ... smartphone body, 82, 87 ... operation screen, 85 ... tablet terminal, 86 ... Tablet body, 90, 95 ... Automobile, 90A ... Front end, 95B ... Rear end, 91 ... In-vehicle camera, 92 ... Instrument panel, 93 ... Image display device, 96 ... Wiring, B ... Pixel formation area, W 1 ... Width

Claims (10)

基板と、
アレイ状に配置される画素毎に対応するように、前記基板の一面に配置され、受光面が凸状の曲面とされた複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの受光面に沿って設けられ、光透過性を有し、かつ受光面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の受光面を覆うとともに、複数の前記画素及び該画素間に跨るように、該第１の電極の受光面に沿って設けられ、受光面を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の受光面を覆うように配置され、かつ光透過性を有する第２の電極と、
を備える固体撮像素子。 A substrate,
A plurality of microlenses arranged on one surface of the substrate so as to correspond to each pixel arranged in an array, and the light receiving surface is a convex curved surface,
A first electrode provided along the light receiving surfaces of the plurality of microlenses, having light transmittance and having a light receiving surface;
An organic photoelectric conversion film which covers the light receiving surface of the first electrode and is provided along the light receiving surface of the first electrode so as to straddle between the plurality of pixels and the pixels;
A second electrode disposed so as to cover the light receiving surface of the organic photoelectric conversion film and having light transmittance;
A solid-state imaging device. 前記第１の電極は、分離された複数の電極部を備え、
前記マイクロレンズの受光面の一部が、前記複数の電極部から露出している請求項１記載の固体撮像素子。 The first electrode includes a plurality of separated electrode portions,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a part of the light receiving surface of the microlens is exposed from the plurality of electrode portions. 前記複数のマイクロレンズは、所定の間隔で離間して配置されており、
前記マイクロレンズ間に、前記第１の電極と接続され、前記有機光電変換膜で発生した電荷を前記基板に供給する導電部を備える請求項１または２記載の固体撮像素子。 The plurality of microlenses are spaced apart at a predetermined interval,
3. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a conductive portion that is connected to the first electrode between the microlenses and supplies electric charges generated in the organic photoelectric conversion film to the substrate. 前記基板の一面側に位置する前記複数のマイクロレンズの面は、平面であることを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。   4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein surfaces of the plurality of microlenses positioned on one surface side of the substrate are flat surfaces. 5. 前記マイクロレンズが形成された前記基板の一面に配置され、赤色光、青色光、及び緑色光のうち、前記有機光電変換膜が光電変換する光色とは異なる色の光を透過させる２種類のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと対向するように配置され、前記カラーフィルタを通過した光を光電変換する光電変換部と、
を有し、
前記複数の電極部間に配置され、該複数の電極部を分離する分離領域は、前記カラーフィルタを介して、前記光電変換部と対向配置する請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。 Two types of light that are disposed on one surface of the substrate on which the microlenses are formed and transmit light of a color different from the light color photoelectrically converted by the organic photoelectric conversion film among red light, blue light, and green light. A color filter,
A photoelectric conversion unit that is arranged to face the color filter and photoelectrically converts light that has passed through the color filter;
Have
The separation region that is disposed between the plurality of electrode portions and separates the plurality of electrode portions is disposed to face the photoelectric conversion unit via the color filter. Solid-state image sensor. 前記基板は、半導体基板を母材とし、一面に前記複数のマイクロレンズが配置される基板本体と、
前記基板本体の他面に設けられた多層配線構造体と、
を備える請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。 The substrate has a semiconductor substrate as a base material, and a substrate body in which the plurality of microlenses are arranged on one surface;
A multilayer wiring structure provided on the other surface of the substrate body;
The solid-state imaging device according to claim 1, comprising: 基板と、
前記基板の一面に配置された第１の電極と、
前記第１の電極の受光面に設けられ、かつアレイ状に配置された凸状の曲面とされた複数の受光面を有する有機光電変換膜と、
前記複数の受光面を覆うように設けられ、光透過性を有する第２の電極と、
を備える固体撮像素子。 A substrate,
A first electrode disposed on one surface of the substrate;
An organic photoelectric conversion film having a plurality of light-receiving surfaces provided on the light-receiving surface of the first electrode and having a convex curved surface arranged in an array;
A second electrode that is provided so as to cover the plurality of light receiving surfaces and has light transmittance;
A solid-state imaging device. 前記第１の電極は、複数の電極部に分離されている請求項７記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the first electrode is separated into a plurality of electrode portions. 前記第１の電極と接触し、かつ前記複数の受光面の反対側に位置する前記有機光電変換膜の面は、平面である請求項７または８記載の固体撮像素子。   9. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein a surface of the organic photoelectric conversion film that is in contact with the first electrode and is located on the opposite side of the plurality of light receiving surfaces is a flat surface. 前記基板は、一面に前記第１の電極が配置される絶縁膜と、
半導体基板を母材とし、一面に前記絶縁膜が配置される基板本体と、
前記基板本体の他面に設けられた多層配線構造体と、
前記絶縁膜を貫通し、前記第１の電極と前記多層配線構造体とを電気的に接続する導電部と、
を備える請求項７ないし９のうち、いずれか１項記載の固体撮像素子。 The substrate includes an insulating film in which the first electrode is disposed on one surface;
A substrate body having a semiconductor substrate as a base material and the insulating film disposed on one surface;
A multilayer wiring structure provided on the other surface of the substrate body;
A conductive portion that penetrates the insulating film and electrically connects the first electrode and the multilayer wiring structure;
A solid-state imaging device according to any one of claims 7 to 9.
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