JP4598680B2 - Solid-state imaging device and camera - Google Patents
Solid-state imaging device and camera Download PDFInfo
- Publication number
- JP4598680B2 JP4598680B2 JP2006009083A JP2006009083A JP4598680B2 JP 4598680 B2 JP4598680 B2 JP 4598680B2 JP 2006009083 A JP2006009083 A JP 2006009083A JP 2006009083 A JP2006009083 A JP 2006009083A JP 4598680 B2 JP4598680 B2 JP 4598680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- imaging device
- solid
- state imaging
- color filter
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 157
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 49
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 14
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 13
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 11
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 claims description 7
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N carbodiimide group Chemical group N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 51
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 37
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 35
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 239000002585 base Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 15
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 11
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 7
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 7
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 6
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 6
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 6
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 6
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N 2-Oxohexane Chemical compound CCCCC(C)=O QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本発明は、カラーのオンチップフィルタを備えた固体撮像装置及びその製造方法並びに前記固体撮像装置を備えたカメラに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device including a color on-chip filter, a manufacturing method thereof, and a camera including the solid-state imaging device.
従来から、光を電荷に変換する光電変換部を有するCCD固体撮像装置およびMOS固体撮像装置などの固体撮像装置は、ビデオカメラおよびデジタルスチルカメラあるいはファクシミリなどの様々な画像入力機器に使用されている。 Conventionally, solid-state image pickup devices such as a CCD solid-state image pickup device and a MOS solid-state image pickup device having a photoelectric conversion unit that converts light into electric charges have been used in various image input devices such as video cameras, digital still cameras, and facsimiles. .
これらの固体撮像装置として、カラーフィルタを備えたカラー固体撮像装置も知られている。従来のカラー固体撮像装置は、例えば、レッド(R)、ブルー(B)およびグリーン(G)の組み合わせからなる原色カラーフィルタ、あるいはシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)およびグリーン(G)の組み合わせからなる補色カラーフィルタを、固体撮像素子に二次元配列された受光素子の受光面に、一受光素子に一色が対応するように所定のパターンで積層した構成を有する。このように、受光素子の受光面に積層されたカラーフィルタは、一般に、「オンチップフィルタ」と称されている。 As these solid-state imaging devices, color solid-state imaging devices including color filters are also known. A conventional color solid-state imaging device is, for example, a primary color filter composed of a combination of red (R), blue (B) and green (G), or cyan (C), magenta (M), yellow (Y) and green ( The complementary color filter composed of the combination of G) is laminated on the light receiving surface of the light receiving elements arranged two-dimensionally on the solid-state imaging device in a predetermined pattern so that one color corresponds to one light receiving element. As described above, the color filter laminated on the light receiving surface of the light receiving element is generally referred to as an “on-chip filter”.
ところで、カラー固体撮像装置の受光面への入射光は、必ずしも、受光面に対して垂直かつ互いに並行であるとは限らない。受光面に対して斜め方向から入射した光が、1つのカラーフィルタを斜めに透過し、隣接する受光素子に入射すると、混色が生じてしまうという問題がある。 Incidentally, the incident light on the light receiving surface of the color solid-state imaging device is not necessarily perpendicular to the light receiving surface and parallel to each other. When light incident on the light receiving surface from an oblique direction passes through one color filter obliquely and enters an adjacent light receiving element, there is a problem that color mixing occurs.
このような混色の問題を解決するための構造として、フォトダイオード(PD)が配置する受光画素領域の境界部(画素境界部)に、黒色の遮光膜96a〜96cを設けたカラー固体撮像装置91が知られている(例えば、特許文献1参照)。図19は、従来のカラー固体撮像装置の構造を模式的に示す断面図である。図19に示すカラー固体撮像装置は、以下の工程を経て製造される。
As a structure for solving such a problem of color mixture, a color solid-
まず、固体撮像素子91の撮像面上の画素境界部に、可染性樹脂を所定の膜厚にパターニングして黒色染料で染色することにより、第1の遮光膜96aを形成する。次に、この遮光膜96aで区画された領域のうち所定の領域に、可染性樹脂をパターニングして染色することにより、第1のカラーフィルタ(R)93を形成する。
First, the first light-shielding
次に、第1の遮光膜96aおよび第1のカラーフィルタ93を形成した受光面上に、透明な防染膜97を形成し、その上の前記画素境界部に、可染性樹脂を所定の膜厚にパターニングして黒色染料で染色することにより、第2の遮光膜96bを形成する。次に、この遮光膜96bで区画された領域のうち所定の領域に、可染性樹脂をパターニングして染色することにより、第2のカラーフィルタ(G)94を形成する。
Next, a transparent dye-
さらに、上記と同様にして、透明な防染膜98、第3の遮光膜96c、第3のカラーフィルタ(B)95を形成し、最後に透明な防染膜99を保護層として形成する。
Further, in the same manner as described above, a transparent dye-
このように、画素境界部に黒色の遮光膜96a〜96cを形成することにより、例えば、Bのカラーフィルタ95へ斜めに入射してこれを透過した光は、遮光膜96a〜96cによって遮られ、隣接する受光画素領域(PD部)92へ入射することがない。これにより、斜め光による混色を防止することが可能となっている。
In this way, by forming the black
ところで、固体撮像装置は、基板に形成された各受光部上に、平坦化層、カラーフィルタ層および集光レンズ形成層を有している。現在では、集光レンズを形成する方法として、熱フローによって形成する方法またはドライエッチング技術によって転写する方法が使用されている。 Incidentally, the solid-state imaging device has a flattening layer, a color filter layer, and a condensing lens forming layer on each light receiving portion formed on the substrate. At present, as a method of forming a condensing lens, a method of forming by a heat flow or a method of transferring by a dry etching technique is used.
特許文献2に開示されたレンズ形成技術では、感光性レジストを基板の上面全体に塗布して第1の温度で加熱し、そのレジストを選択的に露光してパターンを形成し、そのパターンを全面露光によって脱色する。その後、第2の温度で加熱して熱変形によって形状を形成し、第2の温度よりも高い第3の温度で熱硬化させる。この感光性レジストの屈折率は、空気1に対し1.6程度の値を有している。この感光性レジストからなる集光レンズを用いた場合には、集光レンズを形成しない場合に比べて個々の画素の集光量が増加し、感度がおよそ2倍程度に向上する。しかし、この方法では、感光性レジストには、光学特性だけではなく、塗布特性、パターンニング特性、熱フロー特性および耐熱性など様々な特性が要求される。そのため、材料の選定が容易ではない。換言すれば、感光性レジストの選択によっては、プロセスの精度が問われることとなる。
In the lens forming technique disclosed in
一方、特許文献3に開示されたレンズ形成技術では、ポリイミド系の非感光性材料を塗布した後に加熱キュアする。その後、非感光性材料の上全体に第1のフォトレジストを塗布し、選択的に露光して第1のフォトレジストのうち電極パッド部の上に位置する部分を除去する。さらに、その上に第2のフォトレジストを全面に塗布し、第2のフォトレジストを受光部に対応して選択的に除去し、その後に加熱を行うことにより第1の集光レンズ原形を形成する。続いて、エッチバックにより第1の集光レンズ原形を第1のフォトレジストに転写して、第2の集光レンズ原型を形成する。その後、非感光性材料に第2の集光レンズ原型を転写して集光レンズを形成する。特許文献2に開示された技術と比較すると、集光レンズとなる材料に求められる特性として、パターンニング特性および熱フロー特性が挙げられないため、材料選択の幅が広がる。
しかしながら、上記特許文献1に開示された構成では、(1)黒色の遮光膜の形成、(2)第1のカラーフィルタの形成、(3)防染膜の形成、(4)黒色の遮光膜の形成、(5)第2のカラーフィルタの形成、(6)防染膜の形成、(7)黒色の遮光膜の形成、(8)第3のカラーフィルタの形成、(9)保護層の形成、という多数の工程を必要とする。また、固体撮像装置の小型化や多画素化によって各画素寸法が小さくなり、リソグラフィーによって黒色の遮光膜パターンを形成することが困難であるといった不具合もある。
However, in the configuration disclosed in
そこで、本発明の第1の目的は、斜め光による混色を防止することができる微細な画素サイズの固体撮像装置を、より簡単な製造工程によって提供することにある。 Therefore, a first object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a fine pixel size capable of preventing color mixture due to oblique light by a simpler manufacturing process.
一方、特許文献3に開示された技術では、基板上に塗布する非感光性材料を溶剤で希釈する必要があり、材料の保存安定性が悪いという不具合が生じる。また、溶剤で希釈するために、非感光性材料の電子密度が低下し屈折率が下がるという問題がある。
On the other hand, in the technique disclosed in
そこで、本発明の第2の目的は、固体撮像素子における集光レンズの製造方法において、保存安定性の高い高屈折率のレンズを容易に形成することにある。 Therefore, a second object of the present invention is to easily form a high-refractive-index lens with high storage stability in a method for manufacturing a condensing lens in a solid-state imaging device.
本発明の第1態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には気体が存在している。 The solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, and a plurality of color filter layers formed in an upper layer of the light receiving element and separated from each other by a gap. And a solid-state imaging device that is formed in an upper layer of the plurality of color filter layers and collects light on the light receiving element, wherein gas exists in the gap.
本発明の第1態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと空気の屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。本発明の第1態様の固体撮像装置では、従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 According to the solid-state imaging device of the first aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter due to the refractive index difference between the color filter and air, so that the light use efficiency is increased. Can do. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. In the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to form a black dyed pattern with a narrow pattern width as in the prior art, so that even a fine pixel size can be provided. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明の第2態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には、前記複数のカラーフィルタよりも光に対する屈折率が低い材質が充填されている。 A solid-state imaging device according to a second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, and a plurality of color filter layers formed in an upper layer of the light receiving element and separated from each other by a gap. And a solid-state imaging device that is formed in an upper layer of the plurality of color filter layers, and that collects light on the light receiving element, wherein the gap is more resistant to light than the plurality of color filters. A material having a low refractive index is filled.
本発明の第2態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと低屈折率層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。本発明の第2態様の固体撮像装置によれば、従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 According to the solid-state imaging device of the second aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected on the wall surface of the color filter due to the refractive index difference between the color filter and the low refractive index layer. Efficiency can be increased. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. According to the solid-state imaging device of the second aspect of the present invention, it is not necessary to form a black dyeing pattern with a narrow pattern width as in the prior art, so that even a fine pixel size can be provided. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明の第3態様の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子と、前記受光素子の上層に形成され、隙間によって互いに分離される複数のカラーフィルタ層と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に形成され、前記受光素子に光を集光する集光手段とを備える固体撮像装置であって、前記隙間には有機顔料層が充填されている。 A solid-state imaging device according to a third aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a light receiving element formed in a matrix on the semiconductor substrate, and a plurality of color filter layers formed in an upper layer of the light receiving element and separated from each other by a gap. And a solid-state imaging device formed on an upper layer of the plurality of color filter layers and condensing means for condensing light on the light receiving element, wherein the gap is filled with an organic pigment layer.
本発明の第3態様の固体撮像装置によれば、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと有機顔料層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 According to the solid-state imaging device of the third aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected on the wall surface of the color filter due to the refractive index difference between the color filter and the organic pigment layer. Can be increased. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. Since it is not necessary to form a black dyeing pattern with a narrow pattern width as in the prior art, it is possible to provide even a fine pixel size. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記半導体基板はチップの一部であって、前記チップの中央部では前記隙間の側面は上記半導体基板の上面に対して垂直であって、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間の側面は前記半導体基板の上面に対する垂直方向から傾いていてもよい。この場合には、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In the solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention, the semiconductor substrate is a part of a chip, and a side surface of the gap is perpendicular to an upper surface of the semiconductor substrate at a central portion of the chip. In the portion of the chip located outside the central portion, the side surface of the gap may be inclined from the direction perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate. In this case, since the shift of the light reflected from the color filter can be corrected at the peripheral portion of the chip, the pudging at the edge portion of the output image can be prevented.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記半導体基板はチップの一部であって、前記受光素子は複数設けられ、前記チップの中央部では、前記隙間が、隣接する前記受光素子の境界の上方(半導体基板の上面に対する垂直方向を上下方向とした場合の上方)に形成されており、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間は、隣接する前記受光素子の境界の上方からずれた位置に形成されていてもよい。この場合には、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In the solid-state imaging device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the semiconductor substrate is a part of a chip, and a plurality of the light receiving elements are provided. It is formed above the element boundary (above the vertical direction with respect to the upper surface of the semiconductor substrate as the vertical direction), and the gap is adjacent to the portion of the chip located outside the central portion. It may be formed at a position shifted from above the boundary of the light receiving element. In this case, since the shift of the light reflected from the color filter can be corrected at the peripheral portion of the chip, the pudging at the edge portion of the output image can be prevented.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記隙間は、上に向かって幅が狭くなる形状を有していてもよい。この場合には、隣接するレンズから斜めに入射された光がカラーフィルタの上部を通過する場合に、隣接するカラーとの混色が発生しにくくなり、かつ光の利用効率が高くなる。 In the solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention, the gap may have a shape whose width becomes narrower upward. In this case, when light incident obliquely from the adjacent lens passes through the upper part of the color filter, color mixing with the adjacent color is less likely to occur, and light use efficiency is increased.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記カラーフィルタの下面上に形成された下地膜をさらに備え、前記隙間は、前記下地膜にも形成されていてもよい。 The solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention may further include a base film formed on the lower surface of the color filter, and the gap may be formed also in the base film.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置では、前記カラーフィルタの上面上に形成された平坦化膜をさらに備え、前記隙間は、前記平坦化膜にも形成されていてもよい。 The solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention may further include a planarizing film formed on the upper surface of the color filter, and the gap may be formed also in the planarizing film.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置を備えたカメラでは、混色が防止される。そのため、画質の優れたディジタルカメラを低コストで実現することができる。 In the camera including the solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention, color mixing is prevented. Therefore, a digital camera with excellent image quality can be realized at low cost.
本発明の第1〜第3態様の固体撮像装置において、前記カラーフィルタ層は、例えば、原色ベイヤ配列のカラーフィルタ、原色ストライプ配列のカラーフィルタまたは補色のカラーフィルタで構成することができる。 In the solid-state imaging device according to the first to third aspects of the present invention, the color filter layer can be composed of, for example, a primary color Bayer array color filter, a primary color stripe array color filter, or a complementary color filter.
本発明の第1態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(d)とを備える。 The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention is a manufacturing method of a solid-state imaging device having light receiving elements formed in a matrix on a semiconductor substrate, and a color filter forming film is formed on the light receiving element. Forming a photosensitive resin layer on the color filter forming film and performing selective exposure on the photosensitive resin layer, thereby forming grooves in the photosensitive resin layer; A step (b) of forming a pattern of the step, and a step (c) of forming a plurality of color filter layers by forming a groove in the color filter forming film by etching using the photosensitive resin layer as a mask. And (d) forming a light collecting means on the upper layers of the plurality of color filter layers.
本発明の第1態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと空気の屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 In the solid-state imaging device created by the manufacturing method according to the first aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter due to the difference in refractive index between the color filter and air. Can be increased. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. Since it is not necessary to form a black dyeing pattern with a narrow pattern width as in the prior art, it is possible to provide even a fine pixel size. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明における第1態様の製造方法において、前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(e)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(f)とをさらに備え、前記工程(c)の後であって前記工程(d)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(g)をさらに備え、前記工程(d)では、前記シートの上に前記集光手段を形成してもよい。 In the manufacturing method of the first aspect of the present invention, before the step (a), a step (e) of forming the light receiving element on the semiconductor substrate, and a planarizing film on the semiconductor substrate and the light receiving element. A step (g) of forming a sheet made of an organic material on the plurality of color filter layers after the step (c) and before the step (d). In the step (d), the light collecting means may be formed on the sheet.
本発明における第2態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記溝内に、前記複数のカラーフィルタ層よりも光に対する屈折率の低い低屈折率層を形成する工程(d)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(e)とを備えることを特徴とする。 A method for manufacturing a solid-state imaging device according to a second aspect of the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device having light receiving elements formed in a matrix on a semiconductor substrate, and a color filter forming film is formed on the light receiving element. Forming a photosensitive resin layer on the color filter forming film and performing selective exposure on the photosensitive resin layer, thereby forming grooves in the photosensitive resin layer; A step (b) of forming a pattern of the step, and a step (c) of forming a plurality of color filter layers by forming a groove in the color filter forming film by etching using the photosensitive resin layer as a mask. A step (d) of forming a low refractive index layer having a lower refractive index with respect to light than the plurality of color filter layers in the groove, and a step of forming a condensing means on the plurality of color filter layers. Characterized in that it comprises a (e).
本発明の第2態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと低屈折率層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 In the solid-state imaging device created by the manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected by the wall surface of the color filter due to the refractive index difference between the color filter and the low refractive index layer. Light utilization efficiency can be increased. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. Since it is not necessary to form a black dyeing pattern with a narrow pattern width as in the prior art, it is possible to provide even a fine pixel size. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明の第3態様の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にマトリクス状に形成された受光素子を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記受光素子の上層にカラーフィルタ形成用膜を形成する工程(a)と、前記カラーフィルタ形成用膜の上に感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層に対して選択的な露光を行うことにより、前記感光性樹脂層に溝状のパターンを形成する工程(b)と、前記感光性樹脂層をマスクとしてエッチングを行って前記カラーフィルタ形成用膜に溝を形成することにより、複数のカラーフィルタ層を形成する工程(c)と、前記溝内に、有機顔料を蒸着する工程(d)と、前記複数のカラーフィルタ層の上層に、集光手段を形成する工程(e)とを備えることを特徴とする。 A manufacturing method of a solid-state imaging device according to a third aspect of the present invention is a manufacturing method of a solid-state imaging device having light receiving elements formed in a matrix on a semiconductor substrate, and a color filter forming film is formed on an upper layer of the light receiving elements. Forming a photosensitive resin layer on the color filter forming film and performing selective exposure on the photosensitive resin layer, thereby forming grooves in the photosensitive resin layer; A step (b) of forming a pattern of the step, and a step (c) of forming a plurality of color filter layers by forming a groove in the color filter forming film by etching using the photosensitive resin layer as a mask. And (d) depositing an organic pigment in the groove, and (e) forming a light collecting means on the color filter layers.
本発明の第3態様の製造方法により作成した固体撮像装置では、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタと有機顔料層との屈折率差によってカラーフィルタの壁面で反射するため、光の利用効率を高めることができる。また、ある画素のカラーフィルタに入射した斜め光がカラーフィルタの壁面で屈折することにより、隣接する受光素子への進入を防ぐことができる。これにより、斜め光による隣接画素からの混色を防止することができる。従来のようにパターン幅が細い黒染色パターンを形成する必要がないために、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。また、従来の固体撮像装置のようにパターン幅の狭い黒色の遮光膜を形成する必要がないために、画素サイズの微細化が可能となる。 In the solid-state imaging device created by the manufacturing method of the third aspect of the present invention, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is reflected on the wall surface of the color filter due to the refractive index difference between the color filter and the organic pigment layer. Can improve the efficiency of use. Further, the oblique light incident on the color filter of a certain pixel is refracted by the wall surface of the color filter, thereby preventing entry to the adjacent light receiving element. Thereby, the color mixture from the adjacent pixel by diagonal light can be prevented. Since it is not necessary to form a black dyeing pattern with a narrow pattern width as in the prior art, it is possible to provide even a fine pixel size. Further, since it is not necessary to form a black light-shielding film with a narrow pattern width unlike a conventional solid-state imaging device, the pixel size can be miniaturized.
本発明の第3態様の製造方法において、前記工程(d)では、単色または複数色の前記有機顔料を蒸着させてもよい。 In the manufacturing method of the 3rd aspect of this invention, you may vapor-deposit the said organic pigment of a single color or multiple colors in the said process (d).
本発明の第2態様および第3態様の固体撮像装置の製造方法において、前記工程(a)の前に、前記半導体基板に前記受光素子を形成する工程(f)と、前記半導体基板および前記受光素子の上に平坦化膜を形成する工程(g)とをさらに備え、前記工程(d)の後であって前記工程(e)の前に、前記複数のカラーフィルタ層の上に有機材料からなるシートを貼る工程(h)をさらに備え、前記工程(e)では、前記シートの上に前記集光手段を形成してもよい。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect and the third aspect of the present invention, before the step (a), the step (f) of forming the light receiving element on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate and the light reception A step (g) of forming a planarizing film on the device, and after the step (d) and before the step (e), an organic material is formed on the plurality of color filter layers. A step (h) of attaching a sheet to be formed, and in the step (e), the light condensing means may be formed on the sheet.
本発明における第4態様の固体撮像装置の製造方法は、集光レンズを有するイメージセンサーの製造方法であって、複数の受光素子が形成された基板上に、シート状材料を貼る工程(a)と、前記シート状材料の上に、レンズ形状レジストを形成する工程(b)と、エッチングによって前記レンズ形状レジストの形状を前記シート状材料に転写することにより、前記集光レンズを形成する工程(c)とを備える。 The manufacturing method of the solid-state imaging device of the 4th aspect in this invention is a manufacturing method of the image sensor which has a condensing lens, Comprising: The process (a) of sticking a sheet-like material on the board | substrate with which the several light receiving element was formed. And a step (b) of forming a lens-shaped resist on the sheet-shaped material, and a step of forming the condensing lens by transferring the shape of the lens-shaped resist to the sheet-shaped material by etching ( c).
本発明の第4態様の製造方法によると、集光レンズをシート状材料から形成するため、従来のように、集光レンズの材料を溶剤希釈してワニス状にする必要がない。そのため、集光レンズの保存安定性を向上することができる。さらに、集光レンズの電子密度が低下し屈折率が下がることも防止することができる。 According to the manufacturing method of the fourth aspect of the present invention, since the condensing lens is formed from a sheet-like material, it is not necessary to dilute the condensing lens material into a varnish as in the prior art. Therefore, the storage stability of the condenser lens can be improved. Furthermore, it is possible to prevent the electron density of the condenser lens from being lowered and the refractive index from being lowered.
本発明の第4態様の製造方法において、前記シート状材料の屈折率は1.6以上であることが好ましい。この場合には、イメージセンサにおける個々の画素の集光量を効果的に増加させることができる。これにより、イメージセンサの感度を向上させることができる。 In the manufacturing method of the 4th aspect of this invention, it is preferable that the refractive index of the said sheet-like material is 1.6 or more. In this case, the amount of light collected by individual pixels in the image sensor can be effectively increased. Thereby, the sensitivity of the image sensor can be improved.
本発明の第4態様の製造方法において、屈折率が高いシート状材料には、具体的な例として、カルボジイミド基を含む材料が挙げられる。または、ポリイミド樹脂またはフェノール樹脂といった熱硬化型樹脂が挙げられる。 In the manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, examples of the sheet-like material having a high refractive index include a material containing a carbodiimide group. Alternatively, thermosetting resin such as polyimide resin or phenol resin can be used.
本発明によれば、斜め光による隣接画素からの混色を防止可能なオンチップフィルタを有する固体撮像装置を、微細な画素サイズでも提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device having an on-chip filter that can prevent color mixing from adjacent pixels due to oblique light even with a minute pixel size.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(First embodiment)
A solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described below. Here, a CCD solid-state imaging device is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図1は、第1の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図1に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of the solid-state imaging device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device of this embodiment includes a
転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。
The
透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9があり、カラーフィルタ8a、8b、8cは互いに離間している。
A color
カラーフィルタ8a、8b、8cおよび隙間9の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。
A
本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。そのため、光の利用効率を高めることができる。また、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
When the oblique light a is incident on the
図2は、第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図2に示すように、隙間9は、上に向かって幅が狭くなる三角形状の断面を有していてもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solid-state imaging device according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Second Embodiment)
A solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described below. Here, a CCD solid-state imaging device is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図3は、第2の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図3に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of the solid-state imaging device according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, the solid-state imaging device according to the present embodiment includes a
転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。
The
透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には、光の屈折率がカラーフィルタよりも低い低屈折率層12が形成されている。
A color
カラーフィルタ8a、8b、8cおよび低屈折率層12の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。
A
本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと低屈折率層12との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。または、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
When the oblique light a is incident on the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Third embodiment)
A solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention will be described below. Here, a CCD solid-state imaging device is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図4は、第3の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図4に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of the solid-state imaging device according to the third embodiment. As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device of the present embodiment includes a
転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。
The
透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には有機顔料層13が形成されている。
A color
カラーフィルタ8a、8b、8cおよび有機顔料層13の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。
On the
本実施形態のマイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8aを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8aの側壁(カラーフィルタ8aと有機顔料層13との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8aの下方に配置する受光部2に入射する。または、カラーフィルタ8aの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
When the oblique light a is incident on the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。なお、ここではCCD固体撮像装置を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Fourth embodiment)
A solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below. Although a CCD solid-state imaging device is illustrated here, the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, but can be applied to a MOS type solid-state imaging device or the like.
図5は、第4の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図5に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device of the present embodiment includes a
転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。
The
透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9が形成されている。1つのチップ内では、中央から離れるにしたがって、カラーフィルタ8a、8b、8cへ入射する光の入射角が大きくなる。そのため、チップ中央から離れたチップ周辺部では、レンズ11と受光部2の中心は、チップ中央側にずれて形成されている。それに対応するために、本実施形態では、チップの中央から離れるにしたがって、隙間9の側壁の傾きを大きくしている。
A color
カラーフィルタ8a、8b、8cおよび隙間9の上には、アクリル樹脂からなる平坦化膜10が形成されている。平坦化膜10の上には、受光部2のそれぞれと位置合わせされた、入射光を各受光部2に集光させるためのマイクロレンズ11が形成されている。
A
本実施形態では、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In this embodiment, it is possible to correct the shift of light reflected from the color filter in the peripheral portion of the chip, so that it is possible to prevent pudging at the edge of the output image.
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る固体撮像装置について以下に説明する。なお、ここでは、CCD固体撮像装置を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Fifth embodiment)
A solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention will be described below. Here, a CCD solid-state imaging device is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device, but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図6は、第5の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。図6に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板1と、半導体基板1の上にマトリクス状に形成された複数の受光部2と、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に設けられた転送電極3とを有する。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 6, the solid-state imaging device of the present embodiment includes a
転送電極3は絶縁膜4を介して半導体基板1の上に設けられている。転送電極3および絶縁膜4の上面には、転送電極3へ光が入射することを阻止するための遮光膜5が形成されている。受光部2および遮光膜5の上には、受光部2と転送電極3との段差を一定値以下に平坦化するために、光学的に透過率の高い透明平坦膜6が形成されている。その透明平坦膜6に使用できる膜としては、BPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などがある。
The
透明平坦膜6の上にはカラーフィルタ下地膜7が形成され、カラーフィルタ下地膜7の上にはカラーフィルタ8a、8b、8cが形成されている。カラーフィルタ8a、8b、8cのそれぞれの間には隙間9が形成されている。1つのチップ内では、中央から離れるにしたがって、カラーフィルタ8a、8b、8cへ入射する光の入射角が大きくなる。そのため、チップ中央から離れた周辺部では、レンズ11と受光部2の中心は、チップ中央側にずれて形成されている。それに対応するために、本実施形態では、チップの中央から離れるにしたがって隙間9の中心を内側にずらして形成している。
A color
本実施形態では、チップの周辺部においてカラーフィルタから反射する光のずれを補正することができるため、出力画像の縁部におけるシューディングを防止することができる。 In this embodiment, it is possible to correct the shift of light reflected from the color filter in the peripheral portion of the chip, so that it is possible to prevent pudging at the edge of the output image.
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図7は、本発明の第6の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
Next, a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a solid-state imaging device according to the sixth embodiment of the present invention.
図7に示すように、本実施形態の固体撮像装置では、隙間9が、カラーフィルタ8a〜8cの間だけでなく、平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7にも形成されている。それ以外の構成は、第1の実施形態で述べたのと同じであるので、その説明を省略する。
As shown in FIG. 7, in the solid-state imaging device of the present embodiment, the
本実施形態の構成では、隙間9の形成される領域が多くなるので、より多くの光を反射させることができる。これにより、より確実に、光を受光部2に入射させることができる。
In the configuration of the present embodiment, since the region where the
なお、図7には、図1に示す構造における隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7にも形成されている場合を示した。しかしながら、図2〜図6に示す構造における隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。具体的に説明すると、図2に示す構造においては、三角形の断面を有する隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。図3に示す構造においては、低屈折率層12が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。図4に示す構造においては、有機顔料層13が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。図5に示す構造においては、側壁の傾いた隙間9が平坦化層10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。図6に示す構造においても、隙間9が平坦化膜10やカラーフィルタ下地膜7に形成されていてもよい。
FIG. 7 shows a case where the
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Seventh embodiment)
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to the seventh embodiment of the present invention will be described below. Here, a case where a CCD solid-state imaging device is manufactured is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図8(a)〜図11(b)は、本発明の第7の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。なお、本実施形態の製造方法は、第1の実施形態における固体撮像装置を製造する方法である。 FIG. 8A to FIG. 11B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment of the present invention. Note that the manufacturing method according to the present embodiment is a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment.
本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、まず図8(a)に示す工程で、半導体基板1の上に、複数の受光部2をマトリクス状に配列させて形成し、半導体基板1の上において受光部2同士の間に位置する領域に転送電極3を形成する。そして、転送電極3の上に、転送電極3へ光が入射するのを阻止するための遮光膜5を形成する。続いて、受光部2と転送電極3とにより生じる段差を一定値以下に平坦化するために、これらの上に透明平坦膜6を形成する。透明平坦膜6としては、光学的に透過率の高い材料であるBPSGまたはSiO2などの無機膜、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などを用いる。透明平坦膜6として樹脂を用いた場合には、基板上に膜厚0.5〜5μmの樹脂を塗布した後に、180〜250℃の温度で2〜5minの条件で熱硬化を行えばよい。
In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment, first, in the step shown in FIG. 8A, a plurality of
次に、透明平坦膜6の上に透明樹脂(図示せず)を塗布し、180〜250℃の温度で2〜5minの条件で熱硬化を行うことにより、膜厚0.05μm〜0.3μmのカラーフィルタ下地膜7を形成する。カラーフィルタ下地膜7としては、その上に形成するカラーフィルタ8a、8b、8c(図8(b)等に示す)と密着性が高く、現像残渣が生じず相性のよい、光学的な透過率の高い透明樹脂を用いる。
Next, a transparent resin (not shown) is applied on the transparent
次に、図8(b)に示す工程で、カラーフィルタ下地膜7の上全体に、ネガ型顔料レジスト(図示せず)を塗布する。この塗布は、3〜5ccのレジストをスピンナーメイン回転1500〜3000rpmで30秒間供給することにより行う。レジストを塗布した後、80〜100℃の温度で30〜80秒のプリベークを行う。その後、フォトマスク(図示せず)を用いて紫外線(i線)照射を行うことにより、レジストを選択的に露光する。その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像し、180℃〜250℃の温度で2〜5minのポストベークを行うことにより、レジストを熱硬化させる。これにより、レジストからなる第1カラーフィルタ8aを形成する。同様の方法を行うことにより、第2カラーフィルタ8b、第3カラーフィルタ8cを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8B, a negative pigment resist (not shown) is applied over the entire color
次に、図8(c)に示す工程で、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cの上に、膜厚1.0〜5.0μmのポジ型感光性樹脂(図示せず)を塗布する。この塗布は、レジストを、メイン回転1500〜3000rpmで30秒の間供給することにより行う。その後、80〜100℃の温度で30〜80秒のプリベークを行う。その後、フォトマスク(図示せず)を用いて紫外線(i線)照射を行うことにより、レジストを選択的に露光する。その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像することにより、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cのそれぞれの境界に位置する部分を開口するパターン14を形成する。その後、パターン14の上からCF4とO2の混合ガス等でドライエッチングを行うことにより、第1〜第3のカラーフィルタ8a〜8cの間に隙間9を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8C, a positive photosensitive resin (not shown) having a film thickness of 1.0 to 5.0 μm is applied on the first to
その後、図9(a)に示す工程で、メチルブチルケトンなどの溶剤を用いることにより、カラーフィルタ8a、8b、8cの上に残ったパターン14を除去する。
Thereafter, in the step shown in FIG. 9A, the
次に、図9(b)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cの上に、平坦化膜10を形成した後、その上に膜厚0.5〜2.0μmの高屈折率シート材料(図示せず)を貼り、180℃〜250℃の温度で2〜5分間の熱硬化を行うことにより、マイクロレンズ11を形成する。なお、高屈折率シート材料としては、カルボジイミド基を含むシートを用いてもよいし、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化型シートを用いてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 9B, after the
次に、図10(a)に示す工程で、ノボラック樹脂をメイン回転1500〜3000rpmを30秒間供給することによりウェハ全面に塗布する。その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行い、膜厚0.5μm〜2.0μmのレンズ原型層15を形成する。フォトマスク16の上から紫外線(i線)照射を行うことにより、レンズ原型層15に対して選択的な露光を行う。
Next, in the step shown in FIG. 10A, a novolac resin is applied to the entire surface of the wafer by supplying main rotation 1500 to 3000 rpm for 30 seconds. Thereafter, prebaking is performed at a temperature of 80 to 100 ° C. for 30 to 80 seconds to form a
次に、図10(b)に示す工程で、水溶性アルカリ現像液を用いて現像することにより、レンズ原型層15にパターンを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10B, a pattern is formed on the
次に、図11(a)に示す工程で、135℃〜200℃の温度で2〜5分のベークを行うことにより、ノボラック樹脂の表面張力を利用して、レンズ原型層15の表面を凸レンズ状の曲面にする。
Next, in the step shown in FIG. 11A, baking is performed at a temperature of 135 ° C. to 200 ° C. for 2 to 5 minutes so that the surface of the
次に、図11(b)に示す工程で、ドライエッチングによるエッチバックを行うことにより、レンズ原型層15の形状をマイクロレンズ11に転写する。このドライエッチングは、レンズ原型層15とマイクロレンズ11とのエッチング速度がほぼ等しくなるような条件で行われ、例えば、CF4とO2の混合ガスで行われる。また、このドライエッチングの際に、CF系デポ物をマイクロレンズ11の側面に堆積させることによって、転写されたマイクロレンズ11のレンズギャップをレンズ原型層15のレンズギャップよりも小さくする。
Next, in the step shown in FIG. 11B, the shape of the
本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
In the solid-state imaging device created by the manufacturing method of the present embodiment, when the oblique light a is incident on the
また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。 In addition, the area of the microlens can be set as large as possible without increasing the cell size.
(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Eighth embodiment)
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention will be described below. Here, a case where a CCD solid-state imaging device is manufactured is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図12(a)〜(c)は、本発明の第8の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。なお、本実施形態の製造方法は、第2の実施形態における固体撮像装置を製造する方法である。 12A to 12C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the eighth embodiment of the present invention. Note that the manufacturing method of the present embodiment is a method of manufacturing the solid-state imaging device according to the second embodiment.
本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、第7の実施形態において説明した図8(a)〜8(c)に示す工程と同様の工程を行う。そして、図8(c)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cの間に隙間9を形成した後に、図12(a)に示す工程で、スピンコート法によって隙間9内にフッ素系樹脂からなる低屈折率層12を塗布して、熱硬化を行う。
In the method for manufacturing the solid-state imaging device in the present embodiment, the same steps as those shown in FIGS. 8A to 8C described in the seventh embodiment are performed. Then, after forming the
次に、図12(b)に示す工程で、カラーフィルタ8a、8b、8cおよび低屈折率層12の上にアクリル樹脂(図示せず)を塗布し、熱によって硬化することにより、平坦化膜10を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 12 (b), an acrylic resin (not shown) is applied on the
次に、図12(c)に示す工程で、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂といった樹脂(図示せず)を、メイン回転1500〜3000rpmで30秒間供給することにより、ウェハ全面に塗布する。その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。その後、フォトマスク(図示せず)の上から紫外線(i線)を照射することにより選択的な露光を行う。その後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行い、さらに、135℃〜200℃の温度で2〜5分間のベークを行う。これにより、ノボラック樹脂の表面張力を利用して、凸レンズ形状の表面を有するレンズ11を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 12C, a resin (not shown) such as a novolac resin, a polyimide resin, or an acrylic resin is supplied to the entire surface of the wafer by supplying it at a main rotation of 1500 to 3000 rpm for 30 seconds. Thereafter, prebaking is performed at a temperature of 80 to 100 ° C. for 30 to 80 seconds. Thereafter, selective exposure is performed by irradiating ultraviolet rays (i rays) from above a photomask (not shown). Thereafter, development is performed using a water-soluble alkaline developer, and baking is further performed at a temperature of 135 ° C. to 200 ° C. for 2 to 5 minutes. Thus, the
本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと低屈折率層12との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
In the solid-state imaging device created by the manufacturing method of the present embodiment, when the oblique light a is incident on the
また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。
なお、マイクロレンズは、第1の実施形態で述べたようにドライエッチ方法で形成しても良い。
さらに、本実施形態では、隙間9を形成した後に低屈折率層を形成する場合について説明したが、本発明では、蒸着によって有機顔料層を形成することも可能である。
In addition, the area of the microlens can be set as large as possible without increasing the cell size.
Note that the microlens may be formed by a dry etching method as described in the first embodiment.
Furthermore, in the present embodiment, the case where the low refractive index layer is formed after the
(第9の実施形態)
本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Ninth embodiment)
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to the ninth embodiment of the present invention will be described below. Here, a case where a CCD solid-state imaging device is manufactured is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図13(a)〜図14(b)は、本発明の第9の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。なお、本実施形態の製造方法は、図6に示す固体撮像装置を製造する方法である。 FIG. 13A to FIG. 14B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the solid-state imaging device according to the ninth embodiment of the present invention. Note that the manufacturing method of the present embodiment is a method of manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG.
本実施形態における固体撮像装置の製造方法では、まず図13(a)に示す工程で、図8(a)に示す工程と同様の工程を行う。 In the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment, first, the same process as the process shown in FIG. 8A is performed in the process shown in FIG.
次に、図13(b)に示す工程で、ネガ型顔料レジストを全面に塗布する。この塗布条件は、3〜5ccでスピンナーメイン回転1500〜3000rpmを30秒で行う。この塗布後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。その後、フォトマスク(図示せず)の上から紫外線(i線)を照射することにより、選択的な露光を行う。その後、水溶性アルカリ現像液にて現像し、180℃〜250℃の温度で2〜5分間の熱硬化を行うことにより、第1カラーフィルタ8aを形成する。その露光する際に、フォーカスをデフォーカスすることによって、第1カラーフィルタ8aを逆テーパー形状にする。
Next, in the step shown in FIG. 13B, a negative pigment resist is applied to the entire surface. The coating conditions are 3 to 5 cc and spinner main rotation 1500 to 3000 rpm is performed in 30 seconds. After this coating, pre-baking is performed at a temperature of 80 to 100 ° C. for 30 to 80 seconds. Then, selective exposure is performed by irradiating ultraviolet rays (i rays) from above a photomask (not shown). Then, it develops with a water-soluble alkali developing solution, and the
次に、第1カラーフィルタ8aを形成した条件と同様の条件によって、図14(a)に示す工程において第2のカラーフィルタ8bを形成し、図14(b)に示す工程で、第3のカラーフィルタ8cを形成する。
Next, the
本実施形態の製造方法により作成した固体撮像装置では、マイクロレンズ11に斜め光aが入射すると、例えばマイクロレンズ11および平坦化膜10を透過した後にカラーフィルタ8bを透過する。そして、光aは、カラーフィルタ8bの側壁(カラーフィルタ8bと隙間9との境界)に反射または多重反射し、カラーフィルタ8bの下方に配置する受光部2に入射する。または、カラーフィルタ8bの側壁で反射せずに屈折した光aも、遮光膜5などに到達するため、隣接する他の受光部2へ入射しない。そのため、各受光部2には斜め光が入射しにくくなり、斜め光に起因する混色が生じにくくなる。
In the solid-state imaging device created by the manufacturing method of the present embodiment, when the oblique light a is incident on the
また、セルサイズを拡大することなく、マイクロレンズの面積を最大限に大きく設置することが可能となる。 In addition, the area of the microlens can be set as large as possible without increasing the cell size.
(第10の実施形態)
本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について以下に説明する。なお、ここではCCD固体撮像装置を製造する場合を例示するが、本発明はCCD固体撮像装置に限らず、MOS型固体撮像装置等にも適用可能である。
(Tenth embodiment)
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to the tenth embodiment of the present invention will be described below. Here, a case where a CCD solid-state imaging device is manufactured is illustrated, but the present invention is not limited to a CCD solid-state imaging device but can be applied to a MOS solid-state imaging device or the like.
図15(a)〜図17(b)は、本発明の第10の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。 FIG. 15A to FIG. 17B are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of the solid-state imaging device according to the tenth embodiment of the present invention.
本実施形態の製造方法では、まず図15(a)に示す工程で、半導体基板1の上部に形成され、マトリクス状に配置する複数の受光部2と、半導体基板1における複数の受光部2のそれぞれに隣接する領域の上に位置する複数の転送電極3と、半導体基板1と転送電極3との間に介在し、転送電極3の上も覆う絶縁膜4と、転送電極3および絶縁膜4の上面および側面を覆い、転送電極3へ光が入射するのを防止する遮光膜5と、受光部2と転送電極3との間の段差を一定値以下まで平坦化するための透明平坦膜6とを形成する。透明平坦膜6には、光透過性の高い材質を用いる。例えば、透明平坦膜6として、BPSGまたはSiO2などの無機膜や、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂膜を用いればよい。樹脂膜を用いる場合には、基板上に樹脂膜を塗布した後に熱硬化すればよく、この場合の熱硬化は、180〜250℃の温度で2〜5分間だけ行えばよい。また、樹脂膜の膜厚は0.5〜5.0μm程度であることが好ましい。
In the manufacturing method of the present embodiment, first, in the step shown in FIG. 15A, a plurality of
続いて、透明平坦膜6の上に、膜厚0.05μm〜0.3μmの透明樹脂膜(図示せず)を塗布した後、180〜250℃の温度範囲で2〜5分間の熱処理を行うことにより、カラーフィルタ下地膜7を形成する。なお、カラーフィルタ下地膜7としては、後に形成するカラーフィルタ(図15(b)等に示す)に対して密着性などの相性がよく、かつ現像残渣が生じにくく、光学的に透過率の高い透明樹脂を用いることが好ましい。
Subsequently, after applying a transparent resin film (not shown) having a film thickness of 0.05 μm to 0.3 μm on the transparent
次に、図15(b)に示す工程で、カラーフィルタ下地膜7の上全体にネガ型顔料レジスト(図示せず)を塗布する。この塗布は、例えば、1秒あたり3〜5ccの量の薬液を、スピンナーメイン回転1500〜3000rpmの条件で30秒継続して供給することにより行う。ネガ型顔料レジストを塗布した後、80〜100℃の温度で30〜80秒間プリベークを行う。このプリベーク後に、フォトマスク(図示せず)を用いて、紫外線(i線)を選択的に露光する。露光後、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行い、180〜250℃の温度で2〜5分間のポストベークを行ってネガ型顔料レジストを熱硬化することにより、第1カラーフィルタ8aを形成する。第1カラーフィルタ8aは、複数の受光部2のうちのいずれかの上方に形成する。そして、複数の受光部2のうちの他のものの上方には、第1カラーフィルタ8aの形成方法と同様の方法により、第2カラーフィルタ8bまたは第3カラーフィルタ8cを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 15B, a negative pigment resist (not shown) is applied to the entire color
次に、図15(c)に示す工程で、第1カラーフィルタ8a、第2カラーフィルタ8bおよび第3カラーフィルタ8cにおけるそれぞれの段差を軽減するために、これらのカラーフィルタ8a〜8cの上全体にアクリル樹脂(図示せず)を塗布する。そして、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行った後に、180〜250℃の温度で2〜5分間のポストベークを行うことにより、アクリル樹脂を熱硬化して、透明平坦膜21を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 15C, in order to reduce the respective steps in the
次に、図16(a)に示す工程で、膜厚0.5〜2.0μmのカルボジイミド基を含む高屈折率のシート材料(図示せず)をウェハ全面に貼り、180〜250℃の温度で2〜5分間の熱処理を行う。これにより、シート部材を熱硬化させてレンズ層22を形成する。なお、シート材料として、カルボジイミド基を含むシートの代わりに、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化型シートを用いてもよい。なお、高屈折率のシート材料としては、屈折率が1.6以上のものを用いることが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 16A, a high refractive index sheet material (not shown) containing a carbodiimide group having a film thickness of 0.5 to 2.0 μm is applied to the entire surface of the wafer, and a temperature of 180 to 250 ° C. Heat treatment for 2 to 5 minutes. Thereby, the
次に、図16(b)に示す工程で、ノボラック樹脂等からなるレジスト膜(図示せず)を、メイン回転1500〜3000rpmの条件で30秒間継続して供給することによりウェハ全面に塗布する。その後、80〜100℃の温度で30〜80秒間のプリベークを行う。これにより、膜厚0.5〜2.0μmのレンズ原型層23を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 16B, a resist film (not shown) made of novolak resin or the like is applied to the entire surface of the wafer by continuously supplying it for 30 seconds under the condition of main rotation of 1500 to 3000 rpm. Thereafter, prebaking is performed at a temperature of 80 to 100 ° C. for 30 to 80 seconds. Thereby, the
その後、フォトマスク24の上から紫外線(i線)を照射することにより、レンズ原型層23に対して選択的な露光を行う。
Thereafter, the
その後、図16(c)に示す工程で、水溶性アルカリ現像液を用いて現像を行うことにより、レンズ原型層23のうち不要な部分を除去して、レンズ原型層23を複数の層に分離する。
Thereafter, in the step shown in FIG. 16C, development is performed using a water-soluble alkaline developer, thereby removing unnecessary portions of the
その後、図17(a)に示す工程で、135〜200℃の温度で2〜5秒間のベークを行う。このようなベークを行うと、ノボラック樹脂の表面張力によって、レンズ原型層23の表面は凸レンズ状の曲率を有するようになる。
Thereafter, baking is performed at a temperature of 135 to 200 ° C. for 2 to 5 seconds in the step shown in FIG. When such baking is performed, the surface of the
次に、図17(b)に示す工程で、このレンズ原型層23をレンズ層22に転写する。この転写は、ドライエッチングによるエッチバックによって行われ、レンズ原型層23とレンズ層22のエッチング速度がほぼ等しくなるような条件で行う。例えば、このドライエッチングはCF4とO2の混合ガスで行う。この混合ガスを用いる場合には、CF系デポ物をレンズ原型層23の側面上に堆積させながらエッチングを行うことにより、隣接するレンズ原型層23同士の距離(レンズギャップ)よりも、隣接するレンズ層22同士の距離を小さくする。
Next, the
本実施形態では、レンズ層22をシート状材料から形成するため、従来のように、レンズ層の材料を溶剤希釈してワニス状にする必要がない。そのため、レンズ層22の保存安定性を向上することができる。さらに、レンズ層22の電子密度が低下し屈折率が下がることも防止することができる。
In the present embodiment, since the
(その他の実施形態)
以上の第1〜第6の実施形態で述べた固体撮像装置は、ディジタルカメラに適用することができる。
(Other embodiments)
The solid-state imaging device described in the first to sixth embodiments can be applied to a digital camera.
図18は、本発明の固体撮像装置を用いたディジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。図18に示すように、本発明のディジタルカメラは、固体撮像装置30と、被写体からの入射光を固体撮像装置30の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系31と、固体撮像装置30の駆動を制御する制御部32と、固体撮像装置30からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部33と、画像処理部33で処理された画像信号を表示するディスプレイ34と、画像処理部33で処理された画像信号を記憶する画像メモリ35を備えている。
FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera using the solid-state imaging device of the present invention. As shown in FIG. 18, the digital camera of the present invention includes a solid-
本発明の固体撮像装置を用いたディジタルカメラでは、混色が防止される。そのため、画質の優れたディジタルカメラを低コストで実現することができる。 In the digital camera using the solid-state imaging device of the present invention, color mixing is prevented. Therefore, a digital camera with excellent image quality can be realized at low cost.
なお、本発明におけるディジタルカメラは、静止画のみを撮影可能なスチルカメラ、動画を撮影可能なビデオカメラおよび静止画と動画との両方を撮影可能なカメラのうちのいずれであってもよい。 Note that the digital camera according to the present invention may be any one of a still camera capable of capturing only a still image, a video camera capable of capturing a moving image, and a camera capable of capturing both a still image and a moving image.
本発明は、斜め光による隣接画素からの混色を防止可能なオンチップフィルタを有する固体撮像装置を、微細な画素サイズでも提供することが可能となる点で産業上の利用可能性は高い。 The present invention has high industrial applicability in that a solid-state imaging device having an on-chip filter capable of preventing color mixing from adjacent pixels due to oblique light can be provided even with a fine pixel size.
また、CCD、MOSセンサー等のセンサー部やデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ付携帯電話等に搭載される固体撮像装置に適用できる点でも産業上の利用可能性は高い。 In addition, the present invention has high industrial applicability because it can be applied to a solid-state imaging device mounted on a sensor unit such as a CCD or MOS sensor, a digital video camera, a digital still camera, a mobile phone with a camera, or the like.
1 半導体基板
2 受光部
3 転送電極
4 絶縁膜
5 遮光膜
6 透明平坦膜
7 カラーフィルタ下地膜
8a、8b、8c カラーフィルタ
9 隙間
10 平坦化膜
11 マイクロレンズ
12 低屈折率層
13 有機顔料層
14 パターン
15 レンズ原型層
16 フォトマスク
30 固体撮像装置
31 光学系
32 制御部
33 画像処理部
34 ディスプレイ
35 画像メモリ
91 カラー固体撮像装置
93 第1のカラーフィルタ
96a〜96c 遮光膜
97 防染膜
98 防染膜
99 防染膜
1 Semiconductor substrate
2 Light receiver
3 Transfer electrode
4 Insulating film
5 Shading film
6 Transparent flat film
7 Color filter base film
8a, 8b, 8c Color filter
9 Clearance
10 Planarization film
11 Microlens
12 Low refractive index layer
13 Organic pigment layer
14 patterns
15 Lens prototype layer
16 Photomask
30 Solid-state imaging device
31 Optical system
32 Control unit
33 Image processing section
34 display
35 Image memory
91 Color solid-state imaging device
93 First color filter
96a to 96c light shielding film
97 Antifouling film
98 Dye-proof film
99 Dye-proof film
Claims (7)
前記半導体基板にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、
前記複数の受光素子のそれぞれの上に形成された複数のカラーフィルタ層と、
前記複数のカラーフィルタ層の上に形成された平坦化膜と、
前記複数の受光素子のそれぞれの上であって前記平坦化膜の上に形成された複数の集光手段とを備える固体撮像装置であって、
前記複数のカラーフィルタ層のそれぞれの間に、気体が存在している隙間が形成され、
前記平坦化膜は前記隙間の上にも形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 A semiconductor substrate;
A plurality of light receiving elements formed in a matrix on the semiconductor substrate;
A plurality of color filter layers formed on each of the plurality of light receiving elements;
A planarization film formed on the plurality of color filter layers;
A solid-state imaging device comprising a plurality of light condensing means formed on each of the plurality of light receiving elements and on the planarizing film;
A gap where a gas exists is formed between each of the plurality of color filter layers,
The solid-state imaging device, wherein the planarizing film is also formed on the gap.
前記チップの中央部では前記隙間の側面は上記半導体基板の上面に対して垂直であって、前記チップのうち前記中央部よりも外側に位置する部分では、前記隙間の側面は前記半導体基板の上面に対する垂直方向から、前記半導体基板の上面から離れるにつれて前記中央部に向かう方向に傾いていることを特徴とする、請求項1に記載の固体撮像装置。 The semiconductor substrate is part of a chip,
In the central portion of the chip, the side surface of the gap is perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate, and in the portion of the chip located outside the central portion, the side surface of the gap is the upper surface of the semiconductor substrate. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is inclined in a direction from the vertical direction to the central portion as the distance from the upper surface of the semiconductor substrate increases.
前記隙間は、前記下地膜にも形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の固体撮像装置。 Further comprising a base film formed on the lower surface of the color filter;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the gap is also formed in the base film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006009083A JP4598680B2 (en) | 2005-01-18 | 2006-01-17 | Solid-state imaging device and camera |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005010710 | 2005-01-18 | ||
JP2005071660 | 2005-03-14 | ||
JP2006009083A JP4598680B2 (en) | 2005-01-18 | 2006-01-17 | Solid-state imaging device and camera |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006295125A JP2006295125A (en) | 2006-10-26 |
JP4598680B2 true JP4598680B2 (en) | 2010-12-15 |
Family
ID=37415318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006009083A Expired - Fee Related JP4598680B2 (en) | 2005-01-18 | 2006-01-17 | Solid-state imaging device and camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4598680B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10263023B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-04-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Device, electronic apparatus, and transport apparatus |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100891075B1 (en) * | 2006-12-29 | 2009-03-31 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating image sensor |
JP5076679B2 (en) | 2007-06-28 | 2012-11-21 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and camera module |
JP2009111225A (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Fujifilm Corp | Solid-state image sensor and method of manufacturing the same |
US7816641B2 (en) * | 2007-12-28 | 2010-10-19 | Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. | Light guide array for an image sensor |
CN101588506B (en) * | 2008-05-22 | 2012-05-30 | 索尼株式会社 | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device |
JP4835719B2 (en) | 2008-05-22 | 2011-12-14 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
JP5478043B2 (en) * | 2008-09-11 | 2014-04-23 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
JP2010067827A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Fujifilm Corp | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
JP5371339B2 (en) * | 2008-09-11 | 2013-12-18 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
JP4741015B2 (en) * | 2009-03-27 | 2011-08-03 | 富士フイルム株式会社 | Image sensor |
MX2010007359A (en) * | 2009-07-02 | 2011-06-02 | Tay Hioknam | Light guide array for an image sensor. |
JP5637751B2 (en) * | 2009-08-28 | 2014-12-10 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device and manufacturing method of solid-state imaging device |
JP5430387B2 (en) * | 2009-12-22 | 2014-02-26 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device and method for manufacturing solid-state imaging device |
CN102893400B (en) | 2010-05-14 | 2015-04-22 | 松下电器产业株式会社 | Solid-state image pickup device and method for manufacturing same |
JP2011258728A (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Sharp Corp | Solid state image sensor and electronic information apparatus |
JP2012074521A (en) | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Sony Corp | Manufacturing method of solid-state image pickup device, solid-state image pickup device, and electronic equipment |
WO2012073402A1 (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-07 | パナソニック株式会社 | Solid-state imaging element and method for manufacturing same |
JP2012227478A (en) | 2011-04-22 | 2012-11-15 | Panasonic Corp | Solid state image pickup device |
JP4872023B1 (en) | 2011-04-22 | 2012-02-08 | パナソニック株式会社 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
JP4872024B1 (en) | 2011-04-22 | 2012-02-08 | パナソニック株式会社 | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
JP2013038091A (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-21 | Toshiba Corp | Solid-state image sensor and manufacturing method therefor |
WO2013031160A1 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | パナソニック株式会社 | Solid state image capture device and method of manufacturing same |
WO2013035258A1 (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | パナソニック株式会社 | Solid-state image capture device and method of manufacturing same |
WO2013054535A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | パナソニック株式会社 | Solid-state imaging device and manufacturing method therefor |
JP5950618B2 (en) * | 2012-02-24 | 2016-07-13 | キヤノン株式会社 | Method for forming light transmitting member and method for manufacturing imaging apparatus |
CN104205332B (en) | 2012-03-30 | 2016-05-18 | 富士胶片株式会社 | Imaging apparatus and camera head |
US9224770B2 (en) * | 2012-04-26 | 2015-12-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor device and method |
JP2014022649A (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Nikon Corp | Solid-state image sensor, imaging device, and electronic apparatus |
US9252183B2 (en) | 2013-01-16 | 2016-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same |
JP6192379B2 (en) | 2013-06-18 | 2017-09-06 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device |
JP2016009813A (en) | 2014-06-26 | 2016-01-18 | ソニー株式会社 | Solid-state image pickup device, electronic apparatus and method of manufacturing solid-state image pickup device |
US10566365B2 (en) * | 2015-05-27 | 2020-02-18 | Visera Technologies Company Limited | Image sensor |
JP2018133575A (en) * | 2018-03-08 | 2018-08-23 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, electronic device, and manufacturing method of solid-state imaging device |
JP7452959B2 (en) * | 2019-08-19 | 2024-03-19 | 東京応化工業株式会社 | Color filter manufacturing method, color filter, and resin composition |
US12068347B2 (en) | 2020-04-28 | 2024-08-20 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state imaging device and electronic device |
WO2022130776A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Light detection device, light detection system, electronic apparatus, and moving body |
WO2024018904A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Solid-state imaging device |
WO2024057724A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and electronic apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000174246A (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-23 | Toppan Printing Co Ltd | Solid state image sensing device and manufacture thereof |
JP2002076312A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state image pickup device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH088344B2 (en) * | 1988-09-21 | 1996-01-29 | 凸版印刷株式会社 | Color solid-state imaging device |
JP2604890B2 (en) * | 1990-07-16 | 1997-04-30 | 松下電子工業株式会社 | Method for manufacturing solid-state imaging device |
JPH0653451A (en) * | 1992-07-30 | 1994-02-25 | Matsushita Electron Corp | Solid state image sensor |
JPH11307748A (en) * | 1998-04-17 | 1999-11-05 | Matsushita Electron Corp | Solid state image sensor and fabrication thereof |
-
2006
- 2006-01-17 JP JP2006009083A patent/JP4598680B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000174246A (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-23 | Toppan Printing Co Ltd | Solid state image sensing device and manufacture thereof |
JP2002076312A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | Solid-state image pickup device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10263023B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-04-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Device, electronic apparatus, and transport apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006295125A (en) | 2006-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4598680B2 (en) | Solid-state imaging device and camera | |
US8139131B2 (en) | Solid state imaging device and fabrication method thereof, and camera incorporating the solid state imaging device | |
KR100654143B1 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, camera | |
US7777260B2 (en) | Solid-state imaging device | |
US6940654B1 (en) | Lens array and method of making same | |
JP4623641B2 (en) | Method for manufacturing solid-state imaging device | |
US7656453B2 (en) | Solid-state imaging device having characteristic color unit depending on color, manufacturing method thereof and camera | |
US7427799B2 (en) | Complementary metal oxide semiconductor image sensor and method for fabricating the same | |
US7358110B2 (en) | Image sensor having inner lens | |
US7986019B2 (en) | Solid-state imaging device and its manufacturing method | |
KR101035613B1 (en) | CMOS Image sensor | |
KR20100109401A (en) | Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus | |
US8030117B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
KR100720509B1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing the Same | |
KR20090085635A (en) | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same | |
KR100868630B1 (en) | Pattern mask used for forming micro lense, image sensor and method of manufacturing the same | |
JP5564751B2 (en) | Manufacturing method of image sensor | |
JP5027081B2 (en) | Color imaging device and method for manufacturing color imaging device | |
JP2009170562A (en) | Solid-state imaging apparatus, and manufacturing method of solid-state imaging apparatus | |
JP2005033074A (en) | Solid state imaging device and its manufacturing method | |
JP2006196626A (en) | Solid-state imaging device, its manufacturing method and camera | |
JP2000156485A (en) | Solid-state image sensing device and manufacture thereof | |
JP4997907B2 (en) | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera | |
JP2001223348A (en) | Solid state image sensor | |
JP2005142468A (en) | Solid-state imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090708 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090714 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090914 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100816 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100907 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100924 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |