JP2020122902A - Filter for solid-state image sensor, solid-state image sensor, method of manufacturing filter for solid-state image sensor, and method of manufacturing solid-state image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子用フィルター、固体撮像素子用フィルターを備える固体撮像素子、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state image sensor filter, a solid-state image sensor including the solid-state image sensor filter, a method for manufacturing a solid-state image sensor filter, and a solid-state image sensor manufacturing method.
CMOSイメージセンサーやCCDイメージセンサーなどの固体撮像素子は、光の強度を電気信号に変換する光電変換素子を備える。固体撮像素子は、複数の光電変換素子の他に、各色用の光電変換素子上に位置するカラーフィルターを備え、さらには赤外線センサー機能を併設搭載した個体撮像素子は赤外用の光電変換素子上に位置する赤外パスフィルターとを備える(例えば、特許文献1を参照)。 A solid-state image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor includes a photoelectric conversion element that converts light intensity into an electric signal. The solid-state image sensor has a plurality of photoelectric conversion elements and a color filter located on the photoelectric conversion element for each color. Furthermore, the solid-state image sensor equipped with an infrared sensor function is mounted on the infrared photoelectric conversion element. Infrared pass filter located (see, for example, Patent Document 1).
カラーフィルターは、受光された光の色を、赤色、緑色、青色からなる光の三原色系、あるいは、シアン色、マゼンタ色、イエロー色からなる色の三原色系に変換する。各色用の光電変換素子は、カラーフィルターが変換した各色の光の強度を電気信号に変換する。 The color filter converts the color of the received light into the three primary color system of light including red, green and blue, or the three primary color system of cyan, magenta and yellow. The photoelectric conversion element for each color converts the intensity of light of each color converted by the color filter into an electric signal.
赤外パスフィルターは、赤外用の光電変換素子が検出し得る可視光を遮蔽して、赤外用の光電変換素子による赤外光の検出精度を高める。赤外パスフィルターの構成材料では、例えば、特許文献1に記載のように、顔料および染料の少なくとも1種から、単独の化合物もしくは複数の化合物の組み合せを用いて、赤外パスフィルター用の着色組成物とする。または、特許文献2に記載のように、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料、アゾ系染料などの黒色色材を赤外パスフィルター用の着色組成物とする。あるいは、特許文献3に記載のように、黒色色材と、赤、青、緑、黄などの色顔料とを組み合わせたものが知られている。 The infrared pass filter blocks visible light that can be detected by the infrared photoelectric conversion element, and increases the accuracy of infrared light detection by the infrared photoelectric conversion element. In the constituent material of the infrared pass filter, for example, as described in Patent Document 1, a coloring composition for the infrared pass filter is prepared by using a single compound or a combination of a plurality of compounds from at least one of a pigment and a dye. It is a thing. Alternatively, as described in Patent Document 2, a black color material such as a bisbenzofuranone pigment, an azomethine pigment, a perylene pigment, and an azo dye is used as a coloring composition for an infrared pass filter. Alternatively, as described in Patent Document 3, a combination of a black color material and color pigments such as red, blue, green, and yellow is known.
カラーフィルターと赤外パスフィルターとを備える固体撮像素子は、可視光検出と赤外光検出とを可能にする一方で、特許文献1から3に記載の製造方法のように、可視光検出と赤外光検出とを別々の構成材料から製造している。各別の構成材料を製造に用いることは、固体撮像素子の製造過程や使用過程を煩雑なものとして、良品率の低下やコストの上昇という課題を招いている。 The solid-state imaging device including the color filter and the infrared pass filter enables visible light detection and infrared light detection, while the visible light detection and the red light detection are performed as in the manufacturing methods described in Patent Documents 1 to 3. The ambient light detection is manufactured from different constituent materials. The use of the different constituent materials for manufacturing complicates the manufacturing process and the use process of the solid-state imaging device, and causes problems such as a decrease in the yield rate and an increase in cost.
本発明の目的は、良品率の低下やコストの上昇を抑制可能にした固体撮像素子用フィルター、固体撮像素子、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a filter for a solid-state image sensor, a solid-state image sensor, a method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor, and a method for manufacturing a solid-state image sensor, which can suppress a decrease in the yield rate and an increase in cost. Is.
上記課題を解決するための固体撮像素子用フィルターは、第1光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤色用フィルター、緑色用フィルター、青色用フィルターの三色のカラーフィルターと、第2光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外パスフィルターと、を備え、前記赤外パスフィルターは、赤色と青色とを少なくとも含む二色以上のフィルター要素の積層体であり、各色の前記フィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されている。 A solid-state image sensor filter for solving the above-mentioned problems includes a three-color filter including a red filter, a green filter, and a blue filter located on the light incident side with respect to the first photoelectric conversion element, and a second photoelectric filter. An infrared pass filter located on the incident side of light with respect to the conversion element, and the infrared pass filter is a laminate of two or more color filter elements containing at least red and blue, the filter of each color The element is thinner than the color filter of the same color as the filter element and is made of the same material as the color filter.
上記構成によれば、赤外パスフィルターを構成する二色以上のフィルター要素と、それに対応する二色以上のカラーフィルターとが、同一の材料から構成される。そのため、カラーフィルターに適した加工条件と、赤外パスフィルターに適した加工条件との間に、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。また、カラーフィルターに適した使用環境と、赤外パスフィルターに適した使用環境との間にも、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。ひいては、加工条件の差異が生じることや、使用環境の差異が生じることに起因する良品率の低下やコストの上昇を抑制することができる。 According to the above configuration, the filter elements of two or more colors forming the infrared pass filter and the corresponding color filters of two or more colors are made of the same material. Therefore, it is possible to suppress a difference depending on the constituent material between the processing conditions suitable for the color filter and the processing conditions suitable for the infrared pass filter. Further, it is possible to prevent the difference depending on the constituent material between the usage environment suitable for the color filter and the usage environment suitable for the infrared pass filter. As a result, it is possible to suppress the decrease in the non-defective product rate and the increase in cost due to the difference in the processing conditions and the difference in the use environment.
上記固体撮像素子用フィルターにおいて、前記赤外パスフィルターは、さらに緑色のフィルター要素を含み、前記緑色のフィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されてもよい。この構成であれば、緑色のフィルター要素を備える固体撮像素子用フィルターにおいても、上述した加工条件の差異が生じること、および、使用環境の差異が生じることを抑制することができる。 In the solid-state image sensor filter, the infrared pass filter further includes a green filter element, the green filter element is thinner than the color filter of the same color as the filter element, and the color filter and They may be composed of the same material. With this configuration, it is possible to suppress the above-mentioned difference in the processing conditions and the difference in the use environment even in the solid-state image sensor filter including the green filter element.
上記固体撮像素子用フィルターにおいて、前記赤外パスフィルターの厚さは、前記カラーフィルターの厚さ以上であってもよい。この構成であれば、各フィルター要素が受ける薄膜化の制約が軽減可能であるから、赤外パスフィルターにおいて可視光の非透過性が向上可能でもある。 In the solid-state image sensor filter, the thickness of the infrared pass filter may be equal to or greater than the thickness of the color filter. With this configuration, the restriction of thinning each filter element can be reduced, and thus the non-transparency of visible light in the infrared pass filter can be improved.
上記固体撮像素子用フィルターは、前記第1光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外カットフィルターをさらに備えてもよい。この構成であれば、第1光電変換素子による可視光の検出精度が高められると共に、赤外パスフィルターとカラーフィルターとの間に生じる段差が赤外カットフィルターで軽減可能ともなる。なお、前記第2光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外カットフィルターを備えてもよい。 The solid-state image sensor filter may further include an infrared cut filter located on the light incident side of the first photoelectric conversion element. With this configuration, the accuracy of detection of visible light by the first photoelectric conversion element can be improved, and the step difference between the infrared pass filter and the color filter can be reduced by the infrared cut filter. An infrared cut filter may be provided on the light incident side of the second photoelectric conversion element.
上記固体撮像素子用フィルターにおいて、前記赤外カットフィルターの前記赤外パスフィルターに対応する位置に貫通孔を備えてもよい。この構成であれば、赤外カットフィルターによってカットされる赤外光を第2光電変換素子で検出することが可能である。 In the solid-state image sensor filter, a through hole may be provided at a position corresponding to the infrared pass filter of the infrared cut filter. With this configuration, the infrared light cut by the infrared cut filter can be detected by the second photoelectric conversion element.
上記課題を解決するための固体撮像素子は、光電変換素子と、上記固体撮像素子用フィルターとを備える。
上記課題を解決するための固体撮像素子用フィルターの製造方法は、第1光電変換素子に対し光の入射側に位置する三色のカラーフィルターと、第2光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外パスフィルターと、を備えた固体撮像素子用フィルターの製造方法であって、前記赤外パスフィルターは、赤色と青色とを少なくとも含む二色以上のフィルター要素の積層体であり、各色の前記フィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されて、各色の前記カラーフィルターを別々の工程で形成すると共に、各色の前記カラーフィルターと、当該カラーフィルターと同一色の前記フィルター要素とを同一の工程で形成する。
A solid-state image sensor for solving the above-described problems includes a photoelectric conversion element and the solid-state image sensor filter.
A method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor for solving the above-mentioned problems is provided by a color filter of three colors positioned on the light incident side of a first photoelectric conversion element and a light incident side of a second photoelectric conversion element. Infrared pass filter located, a method for manufacturing a solid-state imaging device filter comprising, the infrared pass filter is a laminate of two or more color filter elements containing at least red and blue, each color. The filter element of is thinner than the color filter of the same color as the filter element, and is composed of the same material as the color filter, to form the color filter of each color in a separate step, the A color filter and the filter element having the same color as the color filter are formed in the same process.
上記方法によれば、赤外パスフィルターを構成する二色以上のフィルター要素と、それに対応する二色以上のカラーフィルターとが、同一の材料から形成される。そのため、カラーフィルターに適した加工条件と、赤外パスフィルターに適した加工条件との間に、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。また、カラーフィルターに適した使用環境と、赤外パスフィルターに適した使用環境との間にも、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。そのうえ、各色のカラーフィルターと、当該カラーフィルターと同一色のフィルター要素とが同一の工程で形成されるため、固体撮像素子用フィルターの生産性が向上可能ともなる。 According to the above method, the two or more color filter elements forming the infrared pass filter and the corresponding two or more color filters are formed of the same material. Therefore, it is possible to suppress a difference depending on the constituent material between the processing conditions suitable for the color filter and the processing conditions suitable for the infrared pass filter. Further, it is possible to prevent the difference depending on the constituent material between the usage environment suitable for the color filter and the usage environment suitable for the infrared pass filter. In addition, since the color filter of each color and the filter element of the same color as the color filter are formed in the same step, the productivity of the solid-state image sensor filter can be improved.
上記課題を解決するための固体撮像素子の製造方法は、光電変換素子を形成する工程と、上記固体撮像素子用フィルターの製造方法を用いて、前記光電変換素子の光の入射側に固体撮像素子用フィルターを形成する。 A method for manufacturing a solid-state imaging device for solving the above-mentioned problems, a step of forming a photoelectric conversion device, and a method for manufacturing a filter for the above-mentioned solid-state imaging device, using the solid-state imaging device on the light incident side of the photoelectric conversion device. Form a filter for.
以下、固体撮像素子用フィルター、固体撮像素子、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法の一実施形態を、図1から図4を参照して説明する。図1は、固体撮像素子の一部における各層を分離して示す概略構成図である。 Hereinafter, an embodiment of a solid-state image sensor filter, a solid-state image sensor, a method for manufacturing a solid-state image sensor filter, and a method for manufacturing a solid-state image sensor will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a schematic configuration diagram in which each layer in a part of the solid-state imaging device is shown separately.
図1が示すように、固体撮像素子は、固体撮像素子用フィルター10、および、複数の光電変換素子11を備える。固体撮像素子用フィルター10は、各色用フィルター12R,12G,12B、赤外パスフィルター12P、および、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pを備える。 As shown in FIG. 1, the solid-state image sensor includes a solid-state image sensor filter 10 and a plurality of photoelectric conversion elements 11. The solid-state image sensor filter 10 includes filters 12R, 12G, 12B for respective colors, an infrared pass filter 12P, and microlenses 15R, 15G, 15B, 15P.
各色用フィルター12R,12G,12Bは、三色用の光電変換素子11R,11G,11Bとマイクロレンズ15R,15G,15Bとの間に位置する。赤外パスフィルター12Pは、赤外用光電変換素子11Pとマイクロレンズ15Pとの間に位置する。 The filters 12R, 12G, 12B for the respective colors are located between the photoelectric conversion elements 11R, 11G, 11B for the three colors and the microlenses 15R, 15G, 15B. The infrared pass filter 12P is located between the infrared photoelectric conversion element 11P and the microlens 15P.
三色用の光電変換素子11は、第1光電変換素子の一例であり、赤色用光電変換素子11R、緑色用光電変換素子11G、および、青色用光電変換素子11Bから構成される。赤外用光電変換素子11Pは、第2光電変換素子の一例である。固体撮像素子は、複数の赤色用光電変換素子11R、複数の緑色用光電変換素子11G、複数の青色用光電変換素子11B、および、複数の赤外用光電変換素子11Pを備える。図1では、固体撮像素子における光電変換素子11の繰り返し単位を示す。 The three-color photoelectric conversion element 11 is an example of a first photoelectric conversion element, and includes a red photoelectric conversion element 11R, a green photoelectric conversion element 11G, and a blue photoelectric conversion element 11B. The infrared photoelectric conversion element 11P is an example of a second photoelectric conversion element. The solid-state imaging device includes a plurality of red photoelectric conversion elements 11R, a plurality of green photoelectric conversion elements 11G, a plurality of blue photoelectric conversion elements 11B, and a plurality of infrared photoelectric conversion elements 11P. FIG. 1 shows a repeating unit of the photoelectric conversion element 11 in the solid-state image sensor.
三色用のカラーフィルターは、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bから構成される。赤色用フィルター12Rは、赤色用光電変換素子11Rに対し光の入射側に位置する。緑色用フィルター12Gは、緑色用光電変換素子11Gに対し光の入射側に位置する。青色用フィルター12Bは、青色用光電変換素子11Bに対し光の入射側に位置する。 The color filters for the three colors include a red filter 12R, a green filter 12G, and a blue filter 12B. The red filter 12R is located on the light incident side with respect to the red photoelectric conversion element 11R. The green filter 12G is located on the light incident side with respect to the green photoelectric conversion element 11G. The blue filter 12B is located on the light incident side with respect to the blue photoelectric conversion element 11B.
赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bの感光性着色組成物に含有される顔料としては、有機または無機の顔料を、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。顔料は、発色性が高く、かつ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、有機顔料が用いられる。顔料には、フタロシアニン系、アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、アンサンスロン系、インダンスロン系、ペリレン系、チオインジゴ系、イソインドリン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系などの有機顔料が挙げられる。 As the pigment contained in the photosensitive coloring composition of the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B, organic or inorganic pigments can be used alone or in combination of two or more. .. As the pigment, a pigment having high color developability and high heat resistance, particularly a pigment having high thermal decomposition resistance is preferable, and an organic pigment is used. The pigments include phthalocyanine-based, azo-based, anthraquinone-based, quinacridone-based, dioxazine-based, ansanthuron-based, indanthrone-based, perylene-based, thioindigo-based, isoindoline-based, quinophthalone-based, and diketopyrrolopyrrole-based organic pigments. Is mentioned.
以下に、本実施形態の感光性着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
各色用フィルターの青色感光性着色組成物に用いられる青色色素としては、例えばC.I. Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、81などの顔料が挙げられ、なかでもC.I. Pigment Blue 15:6が好ましい。紫色色素としては、例えばC.I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50などの顔料が挙げられ、なかでもC.I. Pigment Violet 23が好ましい。
Specific examples of organic pigments that can be used in the photosensitive coloring composition of the present embodiment are shown below by color index numbers.
Examples of the blue dye used in the blue photosensitive coloring composition of each color filter include CI Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 22 and 60, Pigments such as 64 and 81 are mentioned, and CI Pigment Blue 15:6 is preferable among them. Examples of the purple pigment include pigments such as CI Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42 and 50, and CI Pigment Violet 23 is preferable among them.
黄色色素としては、C.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214などの顔料が挙げられ、なかでもC.I. Pigment Yellow 13、150、185が好ましい。 As the yellow pigment, CI Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, Pigments such as 185, 187, 188, 193, 194, 198, 199, 213 and 214 are mentioned, and CI Pigment Yellow 13, 150 and 185 are preferable among them.
赤色の感光性着色組成物は、青色色素等の代わりに、例えばC.I. Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、C.I. Pigment Orange 36、43、51、55、59、61、71、73等の赤色顔料、および必要に応じ調色用として、C.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214などを用いて得られる組成物である。 The red photosensitive coloring composition has, for example, CI Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81: instead of the blue dye. 2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, 264, 272, red pigments such as CI Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73, and for toning as needed. CI Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36 : 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100 , 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152. , 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187. 188, 193, 194, 198, 199, 213, 214 and the like.
また、緑色の感光性着色組成物は、青色色素などの代わりに、例えばC.I. Pigment Green 7、10、367、58などの緑色顔料、および、必要に応じ調色用として上記黄色顔料を用いて得られる組成物である。 In addition, a green photosensitive coloring composition is obtained by using, for example, a green pigment such as CI Pigment Green 7, 10, 367, 58, and the above yellow pigment for toning, instead of the blue dye. The composition is
各色の感光性着色組成物にはさらにバインダー樹脂、光重合開始剤、重合性モノマー、有機溶剤、レベリング剤などが含まれる。バインダー樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。 The photosensitive coloring composition of each color further contains a binder resin, a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, an organic solvent, a leveling agent and the like. Examples of the binder resin include acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polyester resin, polyether resin, polyolefin resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, norbornene resin.
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサンソン系光重合開始剤、トリアジン系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤などの1種を単独で、または、2種以上を混合して用いられる。 As the photopolymerization initiator, for example, acetophenone photopolymerization initiator, benzoin photopolymerization initiator, benzophenone photopolymerization initiator, thioxanthone photopolymerization initiator, triazine photopolymerization initiator, oxime ester photopolymerization initiator. Etc. are used alone or in combination of two or more.
重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;N−ビニルピロリドン;スチレンおよびその誘導体、α−メチルスチレン等のスチレン類;(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、アルコキシメチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等のその他のビニル化合物、およびポリメチルメタクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマーなどのマクロモノマー類などが挙げられる。これらのモノマーは、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。 As the polymerizable monomer, (meth)acrylic acid, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert- Butyl(meth)acrylate, benzyl(meth)acrylate, phenyl(meth)acrylate, cyclohexyl(meth)acrylate, phenoxyethyl(meth)acrylate, 2-ethylhexyl(meth)acrylate, isobornyl(meth)acrylate, 2-hydroxyethyl( (Meth)acrylates such as (meth)acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate; N-vinylpyrrolidone; styrene and its derivatives; styrenes such as α-methylstyrene; (meth)acrylamide, methylol (meth)acrylamide , Acrylamides such as alkoxymethylol (meth)acrylamide, diacetone (meth)acrylamide; other vinyl compounds such as (meth)acrylonitrile, ethylene, propylene, butylene, vinyl chloride, vinyl acetate, and polymethylmethacrylate macromonomer, polystyrene macro Examples thereof include macromonomers such as monomers. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、ベンジルアルコール、1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ−ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。これらは1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the organic solvent include ethyl lactate, benzyl alcohol, 1,2,3-trichloropropane, 1,3-butanediol, 1,3-butylene glycol, 1,3-butylene glycol diacetate and 1,4-dioxane. , 2-heptanone, 2-methyl-1,3-propanediol, 3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1-one, 3,3,5-trimethylcyclohexanone, ethyl 3-ethoxypropionate, 3- Methyl-1,3-butanediol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, 3-methoxybutanol, 3-methoxybutyl acetate, 4-heptanone, m-xylene, m-diethylbenzene, m-dichlorobenzene, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, n-butyl alcohol, n-butylbenzene, n-propyl acetate, o-xylene, o-chlorotoluene, o-diethylbenzene , O-dichlorobenzene, p-chlorotoluene, p-diethylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, γ-butyrolactone, isobutyl alcohol, isophorone, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monotertiary butyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Monomethyl ether acetate, diisobutyl ketone, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, cyclohexanol, cyclohexanol acetate, cyclohexanone, dipropylene glycol Dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether Dipropylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diacetone alcohol, triacetin, tripropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol diacetate, propylene glycol phenyl ether, propylene Glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, benzyl alcohol, methyl isobutyl ketone, methyl Examples thereof include cyclohexanol, n-amyl acetate, n-butyl acetate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate and dibasic acid ester. These may be used alone or in combination of two or more.
レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造、または、ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370などが挙げられる。ポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。これらは1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。 As the leveling agent, dimethylsiloxane having a polyether structure or a polyester structure in the main chain is preferable. Specific examples of dimethylsiloxane having a polyether structure in the main chain include FZ-2122 manufactured by Toray Dow Corning, BYK-333 manufactured by Big Chemie, and the like. Specific examples of the dimethylsiloxane having a polyester structure include BYK-310 and BYK-370 manufactured by BYK Chemie. Dimethylsiloxane having a polyether structure and dimethylsiloxane having a polyester structure can be used in combination. These may be used alone or in combination of two or more.
赤外パスフィルター12Pは、第1パス要素12P1、第3パス要素12P3を少なくとも備える。また、図2が示すように、第2パス要素12P2をさらに備えていてもよい。第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、および、第3パス要素12P3は三色のフィルター要素の一例である。以下では、赤外パスフィルター12Pが、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、および、第3パス要素12P3の三色のフィルター要素を備えた場合について説明する。 The infrared pass filter 12P includes at least a first pass element 12P1 and a third pass element 12P3. Moreover, as shown in FIG. 2, a second path element 12P2 may be further provided. The first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3 are examples of three-color filter elements. Hereinafter, a case where the infrared pass filter 12P includes three color filter elements, that is, the first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3 will be described.
赤外パスフィルター12Pは、三色のフィルター要素の積層体である。各色のフィルター要素は、当該フィルター要素と同一色のカラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されている。すなわち、第1パス要素12P1は、赤色用フィルター12Rよりも薄く、かつ、赤色用フィルター12Rと同一材料から構成される。第2パス要素12P2は、緑色用フィルター12Gよりも薄く、かつ、緑色用フィルター12Gと同一材料から構成される。第3パス要素12P3は、青色用フィルター12Bよりも薄く、かつ、青色用フィルター12Bと同一材料から構成される。 The infrared pass filter 12P is a laminated body of three color filter elements. The filter element of each color is thinner than the color filter of the same color as the filter element, and is made of the same material as the color filter. That is, the first pass element 12P1 is thinner than the red filter 12R and is made of the same material as the red filter 12R. The second pass element 12P2 is thinner than the green filter 12G and is made of the same material as the green filter 12G. The third pass element 12P3 is thinner than the blue filter 12B and is made of the same material as the blue filter 12B.
なお、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、第3パス要素12P3の積層順序は、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、第3パス要素12P3の順でもよいし、第1パス要素12P1、第3パス要素12P3、第2パス要素12P2の順でもよい。また、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、第3パス要素12P3の積層順序は、第2パス要素12P2、第1パス要素12P1、第3パス要素12P3の順でもよいし、第2パス要素12P2、第3パス要素12P3、第1パス要素12P1の順でもよい。また、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2、第3パス要素12P3の積層順序は、第3パス要素12P3、第1パス要素12P1、第2パス要素12P2の順でもよいし、第3パス要素12P3、第2パス要素12P2、第1パス要素12P1の順でもよい。 The first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3 may be stacked in the order of the first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3. The order may be the element 12P1, the third path element 12P3, and the second path element 12P2. The stacking order of the first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3 may be the order of the second pass element 12P2, the first pass element 12P1, and the third pass element 12P3, or the second pass element. The order may be the element 12P2, the third path element 12P3, and the first path element 12P1. The stacking order of the first pass element 12P1, the second pass element 12P2, and the third pass element 12P3 may be the order of the third pass element 12P3, the first pass element 12P1, and the second pass element 12P2, or the third pass element. The order may be the element 12P3, the second path element 12P2, and the first path element 12P1.
赤外パスフィルター12Pは、赤外用光電変換素子11Pが検出し得る可視光を、赤外用光電変換素子11Pに対しカットし、それによって、赤外用光電変換素子11Pによる可視光の検出精度を高める。赤外用光電変換素子11Pが検出し得る可視光は、例えば、450nm以上700nm以下の波長を有した光である。赤外パスフィルター12Pは、赤外用光電変換素子11P上のみに位置する層である。 The infrared pass filter 12P cuts visible light that can be detected by the infrared photoelectric conversion element 11P with respect to the infrared photoelectric conversion element 11P, thereby increasing the accuracy of visible light detection by the infrared photoelectric conversion element 11P. Visible light that can be detected by the infrared photoelectric conversion element 11P is, for example, light having a wavelength of 450 nm or more and 700 nm or less. The infrared pass filter 12P is a layer located only on the infrared photoelectric conversion element 11P.
図3が示すように、赤外パスフィルター12Pの透過スペクトルは、例えば、400nm以上700nm以下の範囲で10%以下の透過率を示す。一方、赤外パスフィルター12Pは、例えば、900nm付近をピークとして10%以上の透過率を有し、900nmを超えた範囲では90%以上の透過率を有する。 As shown in FIG. 3, the transmission spectrum of the infrared pass filter 12P shows a transmittance of 10% or less in the range of 400 nm to 700 nm, for example. On the other hand, the infrared pass filter 12P has a transmittance of 10% or more with a peak near 900 nm, and a transmittance of 90% or more in the range exceeding 900 nm.
850nmの波長を有した近赤外光、および、940nmの波長を有した近赤外光は、大気中に含まれる水蒸気によって吸収される。すなわち、850nmの波長を有した近赤外光、および、940nmの波長を有した近赤外光は、太陽光によるノイズを大気中の水蒸気によって取り除かれる光である。赤外用光電変換素子11Pは、これら850nmの波長を有した近赤外光、および、940nmの波長を有した近赤外光の少なくとも一方を検出対象とする。 Near infrared light having a wavelength of 850 nm and near infrared light having a wavelength of 940 nm are absorbed by water vapor contained in the atmosphere. That is, near-infrared light having a wavelength of 850 nm and near-infrared light having a wavelength of 940 nm are lights from which noise due to sunlight is removed by water vapor in the atmosphere. The infrared photoelectric conversion element 11P targets at least one of the near-infrared light having the wavelength of 850 nm and the near-infrared light having the wavelength of 940 nm.
マイクロレンズは、赤色用マイクロレンズ15R、緑色用マイクロレンズ15G、青色用マイクロレンズ15B、および、赤外用マイクロレンズ15Pから構成される。赤色用マイクロレンズ15Rは、赤色用フィルター12Rに対し光の入射側に位置する。緑色用マイクロレンズ15Gは、緑色用フィルター12Gに対し光の入射側に位置する。青色用マイクロレンズ15Bは、青色用フィルター12Bに対し光の入射側に位置する。赤外用マイクロレンズ15Pは、赤外パスフィルター12Pに対し光の入射側に位置する。 The microlens includes a red microlens 15R, a green microlens 15G, a blue microlens 15B, and an infrared microlens 15P. The red microlens 15R is located on the light incident side with respect to the red filter 12R. The green microlens 15G is located on the light incident side with respect to the green filter 12G. The blue microlens 15B is located on the light incident side with respect to the blue filter 12B. The infrared microlens 15P is located on the light incident side with respect to the infrared pass filter 12P.
各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pは、外表面である入射面15Sを備える。各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pは、入射面15Sに入る光を各光電変換素子11R,11G,11B,11Pに向けて集めるための屈折率差を外気との間で有する。 Each of the microlenses 15R, 15G, 15B and 15P has an incident surface 15S which is an outer surface. Each of the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P has a refractive index difference between the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P for collecting the light entering the incident surface 15S toward the photoelectric conversion elements 11R, 11G, 11B, and 11P, and the outside air.
次に、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法について説明する。固体撮像素子の製造方法は、各光電変換素子11を形成する工程と、固体撮像素子用フィルターの製造方法とを含む。 Next, a method for manufacturing the solid-state image sensor filter and a method for manufacturing the solid-state image sensor will be described. The method for manufacturing a solid-state image sensor includes a step of forming each photoelectric conversion element 11 and a method for manufacturing a solid-state image sensor filter.
固体撮像素子用フィルターの製造方法は、赤色用フィルター12Rと、赤色用フィルター12Rと同一色の第1パス要素12P1とを形成する第1工程を備える。また、固体撮像素子用フィルターの製造方法は、緑色用フィルター12Gと、緑色用フィルター12Gと同一色の第2パス要素12P2とを形成する第2工程を備える。また、固体撮像素子用フィルターの製造方法は、青色用フィルター12Bと、青色用フィルター12Bと同一色の第3パス要素12P3とを形成する第3工程を備える。そして、固体撮像素子用フィルターの製造方法は、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pを形成する第4工程を備える。 The method for manufacturing a filter for a solid-state imaging device includes a first step of forming a red filter 12R and a first pass element 12P1 having the same color as the red filter 12R. The method for manufacturing the solid-state image sensor filter includes a second step of forming the green filter 12G and the second pass element 12P2 having the same color as the green filter 12G. The method for manufacturing the solid-state image sensor filter includes a third step of forming the blue filter 12B and the third pass element 12P3 having the same color as the blue filter 12B. The method for manufacturing the solid-state image sensor filter includes a fourth step of forming the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P.
図4(a)が示すように、第1工程では、各光電変換素子11の上に、赤色感光性樹脂を含む塗膜12RDが形成され、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜12RDのパターニングによって、赤色用フィルター12R、および、第1パス要素12P1が形成される。 As shown in FIG. 4A, in the first step, a coating film 12RD containing a red photosensitive resin is formed on each photoelectric conversion element 11, and by patterning the coating film 12RD using a photolithography method, The red filter 12R and the first pass element 12P1 are formed.
例えば、赤色用感光性樹脂を含む塗膜12RDは、赤色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜12RDの乾燥によって形成される。赤色用フィルター12Rは、塗膜12RDに対し、赤色用フィルター12Rの領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。また、第1パス要素12P1は、赤色用フィルター12Rを形成するための露光時にハーフトーンマスク、もしくは、階調マスクが用いられ、第1パス要素12P1の領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。なお、緑色用光電変換素子11G、および、青色用光電変換素子11Bの上に位置する塗膜12RDは、上述した露光、および、現像によって取り除かれる。 For example, the coating film 12RD containing the red photosensitive resin is formed by applying a coating liquid containing the red photosensitive resin and drying the coating film 12RD. The red filter 12R is formed by subjecting the coating film 12RD to exposure and development in a range corresponding to the region of the red filter 12R. Further, the first pass element 12P1 uses a halftone mask or a gradation mask at the time of exposure for forming the red color filter 12R, and exposes a range corresponding to the area of the first pass element 12P1, and It is formed by developing. The coating film 12RD located on the green photoelectric conversion element 11G and the blue photoelectric conversion element 11B is removed by the above-described exposure and development.
図4(b)が示すように、第2工程では、赤色用フィルター12R、および、第1パス要素12P1の上、並びに、緑色用光電変換素子11G、および、青色用光電変換素子11Bの上に、緑色感光性樹脂を含む塗膜12GDが形成され、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜12GDのパターニングによって、緑色用フィルター12G、および、第2パス要素12P2が形成される。 As shown in FIG. 4B, in the second step, on the red filter 12R and the first pass element 12P1, and on the green photoelectric conversion element 11G and the blue photoelectric conversion element 11B. The coating film 12GD including the green photosensitive resin is formed, and the green filter 12G and the second pass element 12P2 are formed by patterning the coating film 12GD using the photolithography method.
例えば、緑色用感光性樹脂を含む塗膜12GDは、緑色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜12GDの乾燥によって形成される。緑色用フィルター12Gは、塗膜12GDに対し、緑色用フィルター12Gの領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。また、第2パス要素12P2は、緑色用フィルター12Gを形成するための露光時にハーフトーンマスク、もしくは、階調マスクが用いられ、第2パス要素12P2の領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。なお、青色用光電変換素子11B、および、赤色用フィルター12Rの上に位置する塗膜12GDは、上述した露光、および、現像によって取り除かれる。 For example, the coating film 12GD containing the green photosensitive resin is formed by applying a coating liquid containing the green photosensitive resin and drying the coating film 12GD. The green filter 12G is formed by subjecting the coating film 12GD to exposure and development in a range corresponding to the area of the green filter 12G. Further, the second pass element 12P2 uses a halftone mask or a gradation mask at the time of exposure for forming the green color filter 12G, and exposes a range corresponding to the area of the second pass element 12P2, and It is formed by developing. The coating film 12GD located on the blue photoelectric conversion element 11B and the red filter 12R is removed by the above-described exposure and development.
図4(c)が示すように、第3工程では、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、第2パス要素12P2の上、青色感光性樹脂を含む塗膜12BDが形成され、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜12BDのパターニングによって、青色用フィルター12B、および、第3パス要素12P3が形成される。 As shown in FIG. 4C, in the third step, a coating film 12BD containing a blue photosensitive resin is formed on the red filter 12R, the green filter 12G, and the second pass element 12P2, and photolithography is performed. By patterning the coating film 12BD using the method, the blue filter 12B and the third pass element 12P3 are formed.
例えば、青色用感光性樹脂を含む塗膜12BDは、青色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜12BDの乾燥によって形成される。青色用フィルター12Bは、塗膜12BDに対し、青色用フィルター12Bの領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。また、第3パス要素12P3は、青色用フィルター12Bを形成するための露光時にハーフトーンマスク、もしくは、階調マスクが用いられ、第3パス要素12P3の領域に相当する範囲への露光、および、現像を施して形成される。なお、赤色用フィルター12R、および、緑色用フィルター12Gの上に位置する塗膜12BDは、上述した露光、および、現像によって取り除かれる。 For example, the coating film 12BD containing the blue photosensitive resin is formed by applying a coating liquid containing the blue photosensitive resin and drying the coating film 12BD. The blue filter 12B is formed by subjecting the coating film 12BD to exposure and development in a range corresponding to the area of the blue filter 12B. Further, the third pass element 12P3 uses a halftone mask or a gradation mask at the time of exposure for forming the blue filter 12B, and exposes a range corresponding to the region of the third pass element 12P3, and It is formed by developing. The coating film 12BD located on the red filter 12R and the green filter 12G is removed by the above-mentioned exposure and development.
第4工程では、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pの上に、透明樹脂を含む塗膜が形成される。そして、透明樹脂から構成される塗膜に対し、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニング、および、熱処理によるリフローが施されて、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pが形成される。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。 In the fourth step, a coating film containing a transparent resin is formed on the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared pass filter 12P. Then, the coating film made of the transparent resin is subjected to patterning of the coating film using a photolithography method and reflowing by heat treatment to form each microlens 15R, 15G, 15B, 15P. The transparent resin is, for example, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyolefin resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, or a norbornene resin.
なお、赤外パスフィルター12Pによる赤外光の透過機能は、赤外パスフィルター12Pの厚みに応じて変わり得る。そして、各色用フィルター12R,12G,12B上のマイクロレンズ15R,15G,15Bや、赤外パスフィルター12P上のマイクロレンズ15Pは、各色用フィルター12R,12G,12Bと、赤外パスフィルター12Pとの間での段差によって、その加工の精度を低下させ得る。そこで、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの下地での平坦性が高められる観点から、各色用フィルター12R,12G,12Bの厚みと、赤外パスフィルター12Pの厚みとは、相互にほぼ等しいことが好ましい。 The infrared light transmission function of the infrared pass filter 12P may change depending on the thickness of the infrared pass filter 12P. The microlenses 15R, 15G, 15B on the filters 12R, 12G, 12B for the respective colors and the microlens 15P on the infrared pass filter 12P are composed of the filters 12R, 12G, 12B for the respective colors and the infrared pass filter 12P. Due to the step between them, the accuracy of the processing can be reduced. Therefore, from the viewpoint of improving the flatness of the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P on the base, the thicknesses of the color filters 12R, 12G, and 12B and the infrared pass filter 12P are substantially equal to each other. It is preferable.
あるいは、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pと、マイクロレンズ15Pとの間に、平坦化層を備えた構成とすることも可能である。平坦化層を備える構成であれば、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pの厚み差を軽減し、それによって、マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの下地を平坦化できる。 Alternatively, a flattening layer may be provided between the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared pass filter 12P and the microlens 15P. With the configuration including the flattening layer, the thickness difference between the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared pass filter 12P is reduced, thereby flattening the base of the microlenses 15R, 15G, 15B, 15P. it can.
さらに、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pを形成する際にマイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの材料を平坦化層の代わりに利用してもよい。各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pの厚みの違いからなる高低差に対し、マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの材料を埋めることで平坦化してもよい。 Further, when forming each microlens 15R, 15G, 15B, 15P, the material of the microlens 15R, 15G, 15B, 15P may be used instead of the flattening layer. The height difference due to the difference in the thickness of the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared pass filter 12P may be flattened by filling the material of the microlenses 15R, 15G, 15B, 15P.
以上、上記実施形態によれば以下に列記する効果が得られる。
(1)三色の各パス要素12P1,12P2,12P3と、三色のカラーフィルターとが、同一の材料から構成される。そのため、カラーフィルターに適した加工条件と、赤外パスフィルター12Pに適した加工条件との間に、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。
As described above, according to the above embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) The three color pass elements 12P1, 12P2, 12P3 and the three color filters are made of the same material. Therefore, it is possible to suppress a difference depending on the constituent material between the processing condition suitable for the color filter and the processing condition suitable for the infrared pass filter 12P.
(2)各色用フィルター12R,12G,12Bに適した使用環境と、赤外パスフィルター12Pに適した使用環境との間に、構成材料に依存した差異が生じることが抑制される。 (2) It is possible to suppress a difference depending on the constituent material between the use environment suitable for each color filter 12R, 12G, 12B and the use environment suitable for the infrared pass filter 12P.
(3)各色用フィルター12R,12G,12Bと、当該色用フィルターと同一色のパス要素12P1,12P2,12P3とが同一の工程で形成されるため、赤外線センサー機能を併設搭載した固体撮像素子用フィルターの生産性を低下させることなく製造が可能となる。 (3) For the solid-state image pickup device equipped with the infrared sensor function, since the filters 12R, 12G, 12B for each color and the pass elements 12P1, 12P2, 12P3 of the same color as the color filter are formed in the same process. It is possible to manufacture the filter without lowering its productivity.
(4)しかも、各色用フィルター12R,12G,12Bを形成するための塗膜12RD,12GD,12BDと、各パス要素12P1,12P2,12P3を形成するための塗膜12RD,12GD,12BDとが、単一の塗膜として形成される。それゆえに、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pの形成に要する材料を、より有効的に利用することが可能ともなる。 (4) Moreover, the coating films 12RD, 12GD, 12BD for forming the filters 12R, 12G, 12B for the respective colors and the coating films 12RD, 12GD, 12BD for forming the respective pass elements 12P1, 12P2, 12P3, Formed as a single coating. Therefore, the materials required for forming the filters 12R, 12G, 12B for the respective colors and the infrared pass filter 12P can be used more effectively.
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。
[赤外カットフィルター]
・固体撮像素子は、赤外カットフィルター13を別途備えることが可能でもある。赤外カットフィルター13は、各光電変換素子11がノイズとして検出し得る波長帯の赤外光を、光電変換素子11に対しカットする。それによって、光電変換素子11の検出精度を高める。
The above embodiment can be modified as follows.
[Infrared cut filter]
-The solid-state image sensor can also be provided with the infrared cut filter 13 separately. The infrared cut filter 13 cuts into the photoelectric conversion element 11 infrared light in a wavelength band that can be detected as noise by each photoelectric conversion element 11. Thereby, the detection accuracy of the photoelectric conversion element 11 is improved.
赤外カットフィルター13は、例えば、図5が示すように、赤外パスフィルター12Pに対する光の入射側に貫通孔13Hを備え、赤外パスフィルター12Pに対する光の入射側には位置しない構成としてもよい。赤外カットフィルター13は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bに共通する。 For example, as shown in FIG. 5, the infrared cut filter 13 may include a through hole 13H on the light incident side of the infrared pass filter 12P and may not be located on the light incident side of the infrared pass filter 12P. Good. The infrared cut filter 13 is common to the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B.
各光電変換素子11が検出し得る赤外光は、例えば、700nm以上1200nm以下の波長を有した近赤外光である。赤外カットフィルター13は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bに共通する層である。 The infrared light that can be detected by each photoelectric conversion element 11 is, for example, near infrared light having a wavelength of 700 nm or more and 1200 nm or less. The infrared cut filter 13 is a layer common to the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B.
また、赤外カットフィルター13を赤外パスフィルター12Pに対し光の入射側に位置するように備えてもよい。すなわち、赤外カットフィルター13は貫通孔13Hを備えていなくてもよい。赤外カットフィルター13は例えば、700nm以上900nm以下の波長を有した近赤外光を遮断する。この構成であれば、赤外用光電変換素子11Pにおいても940nmの波長を有した近赤外光を効率的に検出することができる。 Further, the infrared cut filter 13 may be provided so as to be located on the light incident side with respect to the infrared pass filter 12P. That is, the infrared cut filter 13 may not include the through hole 13H. The infrared cut filter 13 blocks, for example, near infrared light having a wavelength of 700 nm or more and 900 nm or less. With this configuration, the near-infrared light having a wavelength of 940 nm can be efficiently detected also in the infrared photoelectric conversion element 11P.
赤外カットフィルター13の構成材料は、赤外吸収色素を含む透明樹脂である。赤外吸収色素は、例えば、アントラキノン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、ジチオール系色素、ジイモニウム系色素、スクアリリウム系色素、クロコニウム系色素である。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。赤外カットフィルター13は、塗布法などを用いた成膜によって形成される。 The constituent material of the infrared cut filter 13 is a transparent resin containing an infrared absorbing dye. The infrared absorbing dye is, for example, an anthraquinone dye, a cyanine dye, a phthalocyanine dye, a dithiol dye, a diimonium dye, a squarylium dye, or a croconium dye. The transparent resin is, for example, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyolefin resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, or a norbornene resin. The infrared cut filter 13 is formed by film formation using a coating method or the like.
赤外吸収色素を含む透明樹脂は、感光性を持たせることが可能であって、各着色組成物と同様に、光重合開始剤、重合性モノマー、有機溶剤、レベリング剤などを混合して感光性赤外線吸収透明樹脂組成物とすることができる。パターニング方法はカラーフィルター製造方法と同様の方法で行われる。 A transparent resin containing an infrared absorbing dye can have photosensitivity, and as with each coloring composition, a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, an organic solvent, a leveling agent, etc. are mixed to form a photosensitive resin. Infrared absorbing transparent resin composition. The patterning method is the same as the color filter manufacturing method.
図6が示すように、赤外パスフィルター12Pは、各色用フィルター12R,12G,12Bよりも厚くてもよい。この構成であれば、各パス要素12P1,12P2,12P3が受ける厚みの制約が軽減可能であるから、赤外パスフィルター12Pにおいて可視光の非透過性が向上可能でもある。 As shown in FIG. 6, the infrared pass filter 12P may be thicker than each color filter 12R, 12G, 12B. With this configuration, the restriction on the thickness of each of the pass elements 12P1, 12P2, and 12P3 can be reduced, and thus the non-transmittance of visible light can be improved in the infrared pass filter 12P.
なお、マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pは、それが形成される下地での段差によって、その加工の精度を低下させ得る。赤外カットフィルター13を備える構成においては、各マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの下地での平坦性が高められる観点から、各色用フィルター12R,12G,12Bの厚みと、赤外カットフィルター13の厚みとの合計が、赤外パスフィルター12Pの厚みとほぼ等しいことが好ましい。 Note that the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P can reduce the processing accuracy due to the step difference in the base on which they are formed. In the configuration including the infrared cut filter 13, the thickness of each color filter 12R, 12G, 12B and the infrared cut filter 13 are increased from the viewpoint of improving the flatness of each microlens 15R, 15G, 15B, 15P on the base. It is preferable that the total thickness of the infrared pass filter 12P and the thickness of the infrared pass filter 12P be substantially equal.
赤外カットフィルター13の透過スペクトルは、下記[A1]および[A2]の条件を満たすことが好ましい。
[A1]450nm以上650nm以下の範囲で平均透過率が80%以上である。
The transmission spectrum of the infrared cut filter 13 preferably satisfies the following conditions [A1] and [A2].
[A1] The average transmittance is 80% or more in the range of 450 nm to 650 nm.
[A2]700nm以上1000nm以下の範囲に最大吸収(λmax)を有し、透過率が20%以下である。
[A1]を満たす構成であれば、可視光が赤外カットフィルター13で吸収されてしまうことが十分に抑制される。[A2]を満たす構成であれば、各色用の光電変換素子11で検出され得る近赤外光が赤外カットフィルター13で十分にカットされ、かつ、可視光までがカットされてしまうことが十分に抑制される。
[A2] It has the maximum absorption (λmax) in the range of 700 nm or more and 1000 nm or less, and the transmittance is 20% or less.
With the configuration satisfying [A1], the absorption of visible light by the infrared cut filter 13 is sufficiently suppressed. With the configuration that satisfies [A2], it is sufficient that the near-infrared light that can be detected by the photoelectric conversion element 11 for each color is sufficiently cut by the infrared cut filter 13 and even visible light is cut. Suppressed to.
[赤外パスフィルター]
・赤外パスフィルター12Pは、第1パス要素12P1、および、第3パス要素12P3の二色のフィルター要素の積層体で構成されていてもよい。各色のフィルター要素は、当該フィルター要素と同一色のカラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されている。すなわち、第1パス要素12P1は、赤色用フィルター12Rよりも薄く、かつ、赤色用フィルター12Rと同一材料から構成される。第3パス要素12P3は、青色用フィルター12Bよりも薄く、かつ、青色用フィルター12Bと同一材料から構成される。なお、第1パス要素12P1、第3パス要素12P3の積層順序は、第1パス要素12P1、第3パス要素12P3の順でもよいし、第3パス要素12P3、第1パス要素12P1の順でもよい。
[Infrared pass filter]
The infrared pass filter 12P may be composed of a laminated body of two-color filter elements of the first pass element 12P1 and the third pass element 12P3. The filter element of each color is thinner than the color filter of the same color as the filter element, and is made of the same material as the color filter. That is, the first pass element 12P1 is thinner than the red filter 12R and is made of the same material as the red filter 12R. The third pass element 12P3 is thinner than the blue filter 12B and is made of the same material as the blue filter 12B. The stacking order of the first pass element 12P1 and the third pass element 12P3 may be the order of the first pass element 12P1 and the third pass element 12P3, or may be the order of the third pass element 12P3 and the first pass element 12P1. ..
上記変更例によれば、赤外パスフィルター12Pの積層数を少なくしつつ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
・複数の光電変換素子11と、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外パスフィルター12Pとの間に、ブラックマトリックス、および、平坦化層を備えた構成とすることも可能である。ブラックマトリックスは、各色用フィルター12R,12G,12Bが選択した各色の光が他の光電変換素子11に入ることを抑制する。平坦化層は、ブラックマトリックスが有する段差を埋めて、各色用フィルター12R,12G,12Bの下地、および、赤外パスフィルター12Pの下地を平坦化し、それによって、マイクロレンズ15R,15G,15B,15Pの下地を平坦化する。
According to the modified example, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained while reducing the number of laminated infrared pass filters 12P.
A black matrix and a flattening layer may be provided between the plurality of photoelectric conversion elements 11 and the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared pass filter 12P. The black matrix suppresses the light of each color selected by the filters 12R, 12G, and 12B for each color from entering the other photoelectric conversion element 11. The flattening layer fills the steps of the black matrix to flatten the base of each color filter 12R, 12G, 12B and the base of the infrared pass filter 12P, and thereby the microlenses 15R, 15G, 15B, 15P. Flatten the base.
10…固体撮像素子用フィルター、11…光電変換素子、11R…赤色用光電変換素子、11G…緑色用光電変換素子、11B…青色用光電変換素子、11P…赤外用光電変換素子、12R…赤色用フィルター、12G…緑色用フィルター、12B…青色用フィルター、12P…赤外パスフィルター、12P1…第1パス要素、12P2…第2パス要素、12P3…第3パス要素、13…赤外カットフィルター、15R…赤色用マイクロレンズ、15G…緑色用マイクロレンズ、15B…青色用マイクロレンズ、15P…赤外用マイクロレンズ。 10... Solid-state image sensor filter, 11... Photoelectric conversion element, 11R... Red photoelectric conversion element, 11G... Green photoelectric conversion element, 11B... Blue photoelectric conversion element, 11P... Infrared photoelectric conversion element, 12R... Red color Filter, 12G... Green filter, 12B... Blue filter, 12P... Infrared pass filter, 12P1... First pass element, 12P2... Second pass element, 12P3... Third pass element, 13... Infrared cut filter, 15R ... red microlens, 15G ... green microlens, 15B ... blue microlens, 15P ... infrared microlens.
Claims (8)
第2光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外パスフィルターと、を備え、
前記赤外パスフィルターは、赤色と青色とを少なくとも含む二色以上のフィルター要素の積層体であり、
各色の前記フィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されている
固体撮像素子用フィルター。 Three color filters, a red filter, a green filter, and a blue filter, which are located on the light incident side with respect to the first photoelectric conversion element,
An infrared pass filter located on the light incident side with respect to the second photoelectric conversion element,
The infrared pass filter is a laminate of two or more color filter elements containing at least red and blue,
A filter for a solid-state imaging device, wherein the filter element of each color is thinner than the color filter of the same color as the filter element and is made of the same material as the color filter.
前記緑色のフィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されている
請求項1に記載の固体撮像素子用フィルター。 The infrared pass filter further includes a green filter element,
The solid-state image sensor filter according to claim 1, wherein the green filter element is thinner than the color filter having the same color as the filter element, and is made of the same material as the color filter.
請求項1又は2に記載の固体撮像素子用フィルター。 The solid-state image sensor filter according to claim 1, wherein the infrared pass filter has a thickness equal to or greater than the thickness of the color filter.
請求項1から3のいずれか一項に記載の固体撮像素子用フィルター。 The solid-state image sensor filter according to claim 1, further comprising an infrared cut filter located on a light incident side with respect to the first photoelectric conversion element.
請求項4に記載の固体撮像素子用フィルター。 The solid-state image sensor filter according to claim 4, wherein a through hole is provided at a position of the infrared cut filter corresponding to the infrared pass filter.
請求項1から5のいずれか一項に記載の固体撮像素子用フィルターと、を備える
固体撮像素子。 A photoelectric conversion element,
A solid-state image sensor, comprising: the solid-state image sensor filter according to claim 1.
第2光電変換素子に対し光の入射側に位置する赤外パスフィルターと、を備えた固体撮像素子用フィルターの製造方法であって、
前記赤外パスフィルターは、赤色と青色とを少なくとも含む二色以上のフィルター要素の積層体であり、
各色の前記フィルター要素は、当該フィルター要素と同一色の前記カラーフィルターよりも薄く、かつ、当該カラーフィルターと同一材料から構成されて、
各色の前記カラーフィルターを別々の工程で形成すると共に、
各色の前記カラーフィルターと、当該カラーフィルターと同一色の前記フィルター要素とを同一の工程で形成する
固体撮像素子用フィルターの製造方法。 A color filter of three colors positioned on the light incident side with respect to the first photoelectric conversion element,
A method for manufacturing a filter for a solid-state imaging device, comprising: an infrared pass filter located on a light incident side with respect to a second photoelectric conversion element,
The infrared pass filter is a laminate of two or more color filter elements containing at least red and blue,
The filter element of each color is thinner than the color filter of the same color as the filter element, and is composed of the same material as the color filter,
While forming the color filters of each color in separate steps,
A method for manufacturing a filter for a solid-state imaging device, comprising forming the color filter of each color and the filter element of the same color as the color filter in the same step.
請求項7に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法を用いて、前記光電変換素子の光の入射側に固体撮像素子用フィルターを形成する工程と、を含む
固体撮像素子の製造方法。 A step of forming a photoelectric conversion element,
A method for manufacturing a solid-state image sensor, comprising the step of forming the filter for solid-state image sensor on the light incident side of the photoelectric conversion element using the method for manufacturing a filter for solid-state image sensor according to claim 7.
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