JP5200358B2 - Imaging device, solid-state imaging device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、複数の画素に対応して特性の異なる光学フィルタを搭載した固体撮像装置及びその製造方法、並びにその固体撮像装置を用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device equipped with optical filters having different characteristics corresponding to a plurality of pixels, a manufacturing method thereof, and an imaging device using the solid-state imaging device.
一般に、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等の固体撮像装置において、複数の画素毎に特定の色成分光を透過するカラーフィルタを配置したものが提供されている。
また、このような固体撮像装置では、集光手段によって各画素のフォトダイオード(光電変換手段)に外光を効率的に入射させる構成となっており、集光手段として、オンチップレンズ、層内凹レンズ、層内凸レンズなどにより、集光効率を改善する技術が提案されてきている。
しかし近年では、レンズを組み合わせた集光技術をもってしても、単位画素サイズの縮小に伴う入射光の絶対量減少により、固体撮像装置の出力信号の元になる画素毎の電子数の減少を補うことはできなくなってきており、固体撮像装置の感度は低下してしまう傾向にある。そして、この感度低下は、信号出力と画素内で発生する固有のノイズである光ショットノイズや暗電流ノイズ、転送時に混入するノイズなどとの比(S/N比)を悪化させるため、画質の低下を招いている。
そこで、この感度低下を補うために、電子を電圧に変換する割合、いわゆる変換効率を高めているが、光ショットノイズや暗電流ノイズ、転送時などに混入するノイズも増幅してしまうため、S/N比は改善しないという問題がある。
In general, a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor is provided with a color filter that transmits a specific color component light for each of a plurality of pixels.
Also, in such a solid-state imaging device, external light is efficiently incident on the photodiode (photoelectric conversion means) of each pixel by the light collecting means. Techniques for improving the light collection efficiency by using concave lenses, in-layer convex lenses, and the like have been proposed.
However, in recent years, even with a condensing technology that combines lenses, the decrease in the number of electrons per pixel that is the source of the output signal of the solid-state imaging device is compensated by the decrease in the absolute amount of incident light accompanying the reduction in the unit pixel size. However, the sensitivity of the solid-state imaging device tends to decrease. This reduction in sensitivity deteriorates the ratio (S / N ratio) between the signal output and light shot noise, dark current noise, which is inherent noise generated in the pixel, noise mixed during transfer, and the like. It is causing a decline.
In order to compensate for this decrease in sensitivity, the rate at which electrons are converted into voltage, so-called conversion efficiency, is increased. However, light shot noise, dark current noise, and noise mixed during transfer are also amplified. There is a problem that the / N ratio is not improved.
一方、感度を向上させる手法として、カラーフィルタで分光しない画素の信号を輝度信号として用いたり、S/N比が低い画素の信号をその画素の近くに存在する可視光だけでなく近赤外領域の波長の光も透過するカラーフィルタ無し画素から得られるS/N比の高い信号に置き換える(いわゆるIRフィッティングという)などの手法が提案されている。これらの手法を用いるためには、例えば図5(a)に示すように、3種類の色フィルタ11、12、13の間にフィルタの存在しない無フィルタ部14を配置したり、図5(b)に示すように、2種類の色フィルタ21、22の間にフィルタの存在しない無フィルタ部23を配置したカラーフィルタ配列を用いることになる。
On the other hand, as a technique for improving the sensitivity, a signal of a pixel that is not spectrally separated by a color filter is used as a luminance signal, or a signal of a pixel having a low S / N ratio is used not only in the visible light near the pixel but also in the near infrared region. There has been proposed a technique such as replacement with a signal having a high S / N ratio obtained from a pixel without a color filter that also transmits light of the wavelength (so-called IR fitting). In order to use these methods, for example, as shown in FIG. 5A, an
ところで、カラーフィルタ材料としては、一般的に顔料を分散させたアクリル系樹脂に感光性を持たせたネガ型カラーレジストが用いられている。このカラーレジストは、露光光によって感光組成物の系の重合が進むが、下地との界面付近での重合度合いが形成パターンの密着性を左右する。特に、カラーレジストは色素を含有するために、露光光が下地との界面まで十分に到達しにくく、重合不十分なために密着性が不足し、パターンが剥がれ易いという問題を有している。 By the way, as a color filter material, generally, a negative color resist in which an acrylic resin in which a pigment is dispersed is made photosensitive is used. In this color resist, polymerization of the photosensitive composition proceeds by exposure light, but the degree of polymerization in the vicinity of the interface with the base affects the adhesion of the formed pattern. In particular, since the color resist contains a dye, exposure light does not easily reach the interface with the base, and there is a problem that the adhesion is insufficient due to insufficient polymerization and the pattern is easily peeled off.
図6は一般的なRGB3原色カラーフィルタ配置を示している。
このカラーフィルタ配列では、Greenフィルタ31が市松模様状に配置され、その間にRedフィルタ32、Blueフィルタ33が配置されている。
このようなフィルタでは、Greenを1色目にパターン形成を行うことで、下地との密着だけでなく、パターン同士が四隅で接触しているために、密着性が向上し、剥れにくくなっている。さらに、2色目、3色目は、Greenのパターンの側壁とも密着するため、剥れない程度に十分な密着性が確保できている。
FIG. 6 shows a general RGB primary color filter arrangement.
In this color filter array, a
In such a filter, by forming a pattern with Green as the first color, not only the contact with the base but also the patterns are in contact with each other at the four corners, thereby improving the adhesion and making it difficult to peel off. . Further, since the second and third colors are in close contact with the side wall of the green pattern, sufficient adhesion can be secured to such an extent that the second and third colors do not peel off.
しかし、図5に示すようなカラーフィルタ配列の場合には、カラーフィルタが無フィルタ部を挟んで孤立して存在する部位が生じ、密着性不足によりカラーフィルタに剥がれが生じてしまう。また、画素サイズ縮小に伴うカラーフィルタパターンの密着面積縮小により、密着性不足を助長している。
カラーフィルタの密着性向上に関しては、例えば下地層の表面をエッチングした後に、フィルタを形成する方法(例えば特許文献1参照)など、これまでにも様々な方法が提案されているが、微細孤立パターンに対する効果は十分でない。
For improving the adhesion of the color filter, various methods have been proposed so far, such as a method of forming a filter after etching the surface of the underlying layer (see, for example, Patent Document 1). The effect on is not enough.
上述のように、感度向上のために、カラーフィルタの無い画素を配置した構成では、カラーフィルタと下地層との密着性が低下し、剥がれ易いという問題がある。 As described above, in a configuration in which pixels without a color filter are arranged to improve sensitivity, there is a problem in that the adhesion between the color filter and the base layer is lowered and peeling is likely to occur.
そこで本発明は、孤立したカラーフィルタパターン配列においても剥がれが生じず、容易に感度の向上を実現できる撮像装置、固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging device, a solid-state imaging device, and a method for manufacturing the same, in which separation does not occur even in an isolated color filter pattern arrangement and sensitivity can be easily improved.
上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素アレイ部と、前記画素アレイ部の上方に配置された光学フィルタ層とを有し、前記光学フィルタ層は、透明樹脂を含有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有する分光フィルタのパターンとを有し、
前記透明樹脂パターンが、前記分光フィルタの膜厚以下であって、かつ前記画素の配列に対応して市松模様に配置され、当該透明樹脂パターンが配置されていない前記画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記分光フィルタがパターン形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a solid-state imaging device of the present invention includes a pixel array unit in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit are arranged, and an optical filter layer disposed above the pixel array unit. The optical filter layer has a transparent resin pattern containing a transparent resin, and a spectral filter pattern containing the transparent resin and a pigment having the same composition as the transparent resin pattern,
The transparent resin pattern is not more than the film thickness of the spectral filter and is arranged in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels, above the pixel array portion where the transparent resin pattern is not arranged, The spectral filter is patterned so as to be embedded in every other vertical and horizontal pixels of the pixel so as to be in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern .
また本発明の撮像装置は、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素アレイ部と、前記画素アレイ部の上方に配置された光学フィルタ層とを有する固体撮像装置を具備し、前記光学フィルタ層は、透明樹脂を含有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有する分光フィルタのパターンとを有し、前記透明樹脂パターンが、前記分光フィルタの膜厚以下であって、かつ前記画素の配列に対応して市松模様に配置され、当該透明樹脂パターンが配置されていない前記画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記分光フィルタがパターン形成されている。 The image pickup apparatus of the present invention includes a solid-state image pickup device including a pixel array unit in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit are arranged, and an optical filter layer disposed above the pixel array unit, and the optical The filter layer includes a transparent resin pattern containing a transparent resin, and a spectral filter pattern containing the transparent resin and a pigment having the same composition as the transparent resin pattern, and the transparent resin pattern is formed of the spectral filter. It is less than the film thickness and is arranged in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels so as to be in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern above the pixel array portion where the transparent resin pattern is not arranged. In addition, the spectral filter is patterned in a state of being embedded every other vertical and horizontal pixels of the pixel .
また本発明の製造方法は、光電変換部を有する複数の画素が配列された画素アレイ部の上方に、当該画素の配列に対応した市松模様に透明樹脂を含有する透明樹脂パターンを形成する工程と、前記透明樹脂パターンが配置されていない画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有し、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記樹脂パターンよりも厚膜の前記分光フィルタをパターン形成する工程とを行うことを特徴とする。 The manufacturing method of the present invention includes a step of forming a transparent resin pattern containing a transparent resin in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels above the pixel array unit in which a plurality of pixels having photoelectric conversion units are arranged. The transparent resin pattern contains the transparent resin and the dye having the same composition as the transparent resin pattern above the pixel array portion where the transparent resin pattern is not disposed, and is in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern. And a step of patterning the spectral filter that is thicker than the resin pattern in a state of being embedded every other vertical and horizontal pixels .
本発明の固体撮像装置及び撮像装置によれば、入射光を分光した光を受光する画素と入射光を分光せずに受光する画素とを有する固体撮像装置において、通常のフィルタ材よりなる分光フィルタ部と透明樹脂膜よりなる無フィルタ部とで光学フィルタ層を構成したことにより、下地層とフィルタ層との密着性、及び各フィルタ部同士の密着性を向上でき、フィルタの剥離を防止して、信頼性の高い固体撮像装置及び撮像装置を得ることが可能である。
また、本発明の製造方法では、光学フィルタ層の無フィルタ部を透明樹脂膜より形成した後、光学フィルタ層の分光フィルタ部をフィルタ材より形成することにより、新規プロセスを導入することなく、光学フィルタの密着性を向上させ、製造過程での剥離をなくすことができ、安定した固体撮像装置の製造が可能となる。
According to the solid-state imaging device and the imaging device of the present invention, in a solid-state imaging device having a pixel that receives light obtained by separating incident light and a pixel that receives light without dispersing the incident light, a spectral filter made of a normal filter material. By configuring the optical filter layer with the filter-free part made of a transparent resin film, the adhesion between the base layer and the filter layer and the adhesion between the filter parts can be improved, and the filter can be prevented from peeling off. It is possible to obtain a solid-state imaging device and an imaging device with high reliability.
Further, in the manufacturing method of the present invention, the optical filter layer is formed from a transparent resin film, and then the spectral filter portion of the optical filter layer is formed from a filter material. The adhesion of the filter can be improved, and peeling during the manufacturing process can be eliminated, and a stable solid-state imaging device can be manufactured.
本発明の実施の形態は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の固体撮像装置において、センサチップ上に設けるフィルタ層を、可視光から近赤外領域の光を分光せずに透過する無フィルタ部と、可視光領域で分光を行うカラーフィルタ部とで構成したものであり、無フィルタ部を、カラーフィルタ材料と同一組成の樹脂から色素を取り除いた透明樹脂パターンで形成したことを特徴とする。
このように、カラーフィルタ材料と同一組成樹脂を用いることにより、各画素のパターン同士の密着性の向上を図ることができるとともに、露光、現像などカラーフィルタ形成工程と同一プロセスを用いたパターン形成が可能である。さらに、この透明樹脂パターンをカラーフィルタ形成前にパターン形成することにより、透明樹脂パターンの側壁面が孤立したカラーフィルタパターン形成における密着面を提供することとなり、密着性の向上を図ることができる。また、無フィルタ部の透明樹脂は色素を含まないため、露光光が十分に下地との界面に到達し、パターン表面から最下層まで十分に光重合が起こるため、非常に密着性が高く剥がれが発生しにくい。
本実施の形態により、新規プロセスを導入することなく、カラーフィルタの密着性を向上させ、カラーフィルタの製造工程においてカラーフィルタパターンの剥がれが無く、安定したカラーフィルタ製造が可能となる。
An embodiment of the present invention provides a filter layer provided on a sensor chip in a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and a non-filter unit that transmits light from visible light to near-infrared region without dispersing the light. And a color filter portion that performs spectroscopy in the visible light region, and the non-filter portion is formed of a transparent resin pattern obtained by removing a dye from a resin having the same composition as the color filter material.
Thus, by using the same composition resin as the color filter material, it is possible to improve the adhesion between the patterns of each pixel, and pattern formation using the same process as the color filter formation process such as exposure and development can be performed. Is possible. Further, by forming this transparent resin pattern before forming the color filter, it is possible to provide a close contact surface in forming the color filter pattern in which the side wall surface of the transparent resin pattern is isolated, and the adhesion can be improved. In addition, since the transparent resin in the non-filter part does not contain a dye, the exposure light sufficiently reaches the interface with the base and the photopolymerization occurs sufficiently from the pattern surface to the bottom layer, so it has very high adhesion and does not peel off. Hard to occur.
According to the present embodiment, the adhesion of the color filter is improved without introducing a new process, and the color filter pattern is not peeled off in the manufacturing process of the color filter, and a stable color filter can be manufactured.
以下、本発明の具体例を図面に基づいて説明する。
図1は本実施の形態で採用する固体撮像装置の概要を示すブロック図であり、CMOSイメージセンサの例を示している。
また図2は図1に示すCMOSイメージセンサの画素周辺の素子構造を示す断面図である。
まず、図1において、本例のCMOSイメージセンサは、同一チップ上に、フォトダイオード(光電変換部)を含む複数の画素110を2次元方向に配置して画素アレイ部を構成した撮像領域100と、この撮像領域100の外部に形成された周辺回路領域200とを設けたものである。
そして、周辺回路領域200には、画素アレイ部に各種の制御パルスを供給して画素列毎に画素信号の読み出しを行う垂直選択駆動回路210と、画素アレイ部から読み出された列信号に対してノイズ処理等の信号処理を行う列信号処理部220と、この列信号処理部220で処理した画素信号を水平信号線260に転送する水平走査回路230と、水平走査回路230から転送される画素信号を映像信号に変換して出力する出力処理部240と、各部にタイミング信号を供給するタイミングジェネレータ250等が設けられている。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a solid-state imaging device employed in the present embodiment, and shows an example of a CMOS image sensor.
FIG. 2 is a sectional view showing the element structure around the pixel of the CMOS image sensor shown in FIG.
First, in FIG. 1, the CMOS image sensor of this example includes an imaging region 100 in which a plurality of pixels 110 including photodiodes (photoelectric conversion units) are arranged in a two-dimensional direction on the same chip to form a pixel array unit. A peripheral circuit region 200 formed outside the imaging region 100 is provided.
In the peripheral circuit region 200, a vertical
次に図2に示すように、シリコン基板300上には、各種の配線や絶縁膜を積層した積層膜310が配置され、その上にカラーフィルタ321及びマイクロレンズ322が配置されている。
シリコン基板300の上層部には、素子分離部301によって分離された領域に、フォトダイオード(PD)302が形成され、その周辺にFD303や各種トランジスタ(Tr)304等が形成されている。また、シリコン基板300の上面には、ゲート絶縁膜305を介して各トランジスタ304のゲート電極304Aが形成され、その上部に層間絶縁膜311を介して各種の配線312が多層構造で形成されている。
また、層間絶縁膜311の上に平坦化膜317を介してカラーフィルタ321、マイクロレンズ322が配置されている。
Next, as shown in FIG. 2, a laminated
In the upper layer portion of the
In addition, a
次に本発明の特徴となるカラーフィルタ層の構成について説明する。
図3は本例のイメージセンサで用いるカラーフィルタの画素配置を示す平面図である。また、図4は図3に示すカラーフィルタの層構造を示す断面図であり、図4(a)は図3のA−B線断面を示し、図4(b)は図3のC−D線断面を示している。
図3に示すように、本例のカラーフィルタは、図5(a)に示したフィルタ配置と同様に、RGB3原色フィルタの3種類の色フィルタ41、42、43が縦横1画素おきに配置されている。
また、各色フィルタ41、42、43の間には、色フィルタの存在しない画素部が配置されているが、本例では従来の無フィルタ部14ではなく、カラーフィルタ材と同一組成材料による無色透明の樹脂膜44が配置されている。
Next, the configuration of the color filter layer, which is a feature of the present invention, will be described.
FIG. 3 is a plan view showing the pixel arrangement of the color filter used in the image sensor of this example. 4 is a cross-sectional view showing the layer structure of the color filter shown in FIG. 3, FIG. 4 (a) shows a cross section taken along the line AB in FIG. 3, and FIG. 4 (b) shows a CD in FIG. A line section is shown.
As shown in FIG. 3, in the color filter of this example, three types of
In addition, a pixel portion where no color filter is present is disposed between the
このような構成のカラーフィルタ層は、図4に示すように、まず樹脂や無機膜によって形成された下地の平坦化膜45の上に、カラーフィルタ材と同一組成樹脂から色素を取り除いた透明樹脂膜44が形成され、その樹脂膜44の上面から各色フィルタ41、42、43を埋め込む状態でパターン形成することによって形成されている。
この結果、各色フィルタ41、42、43は、平坦化膜45の界面と透明樹脂膜44の側壁に密着面を有しており、従来例の孤立したカラーフィルタパターンを形成する場合よりも密着性が向上し、パターン形成時のパターン剥がれを抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the color filter layer having such a structure is a transparent resin obtained by removing a pigment from a resin having the same composition as that of a color filter material on a
As a result, each
次に、このようなカラーフィルタ層の製造方法について説明する。
まず、下地平坦化膜上に透明樹脂パターンをリソグラフィ技術を用いることにより形成する。これは透明樹脂をスピン塗布し、ステップアンドリピート露光装置にて所望のパターンのマスクを用いて露光を行った後、アルカリ水溶液により現像を行う。
このときの塗布膜厚は、次工程のカラーフィルタ材料塗布時に塗布ムラが発生したり、形成されたカラーフィルタの表面が大きく窪んだ形状となったりするため、形成されるカラーフィルタパターンの膜厚以下となるように調整することが望ましい。
ここで、透明樹脂は、ネガ型光重合型カラーレジストやネガ型化学増幅型カラーレジストやポジ型カラーレジストやポジ型化学増幅型カラーレジストから色素を取り除いたもので、例えば、アクリル系やノボラック系樹脂の感光材料であり、例えば富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製CT(商品名)は、それに相当する材料である。なお、材料によっては、この後光を照射するなどのブリーチング処理が必要なものもある。
Next, a method for manufacturing such a color filter layer will be described.
First, a transparent resin pattern is formed on the base planarization film by using a lithography technique. In this method, a transparent resin is applied by spin coating, exposure is performed using a mask having a desired pattern in a step-and-repeat exposure apparatus, and then development is performed using an alkaline aqueous solution.
The coating film thickness at this time is such that uneven coating occurs when the color filter material is applied in the next process, or the surface of the formed color filter has a greatly depressed shape. It is desirable to adjust so that it becomes the following.
Here, the transparent resin is a negative photopolymerization color resist, a negative chemically amplified color resist, a positive color resist, or a positive chemically amplified color resist from which a dye is removed. For example, an acrylic or novolac resin is used. For example, CT (trade name) manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd. is a resin photosensitive material. Some materials may require bleaching treatment such as irradiation with light.
これ以降、従来と同様にカラーフィルタを形成していく。まず、スピンコート法によって、フィルタ材となるレジスト材を上述した透明樹脂パターンと下地平坦化膜上に塗布した後、プリベークを行う。次に、露光光にi線(nm)を用いたステッパ露光を行った後、パドル現像を行う。以上の工程を、Green、Red、Blueの順に繰り返して行った後、ポストベークを行ことで、3色のカラーフィルタをパターン形成する。 Thereafter, color filters are formed in the same manner as in the prior art. First, a resist material to be a filter material is applied on the above-described transparent resin pattern and the underlying flattening film by spin coating, and then prebaked. Next, after performing stepper exposure using i-line (nm) as exposure light, paddle development is performed. The above steps are repeated in the order of Green, Red, and Blue, and then post-baking is performed to form a pattern of three color filters.
以上説明したように、本例のイメージセンサでは、可視光から近赤外領域の光を分光せずに透過する無フィルタ部と、可視光領域で分光を行うカラーフィルタ部とでカラーフィルタ層を構成する場合に、無フィルタ部には、カラーフィルタ材料から色素を取り除いた透明樹脂パターンを形成し、さらに、この透明樹脂パターンをカラーフィルタ画素部の形成前に形成することにより、新規プロセスを導入することなく、カラーフィルタの密着性を向上させ、カラーフィルタの製造工程においてカラーフィルタパターンの剥がれが無く、安定したカラーフィルタ製造が可能となる。
この結果、イメージセンサに入射してきた光を効率良く利用した固体撮像素子の製造が可能となり、S/N比の高い固体撮像システムを提供することが可能となる。
As described above, in the image sensor of this example, the color filter layer is formed by the non-filter part that transmits light in the near-infrared region from visible light without dispersing it, and the color filter unit that performs spectroscopy in the visible light region. In the case of configuration, a new resin process is introduced by forming a transparent resin pattern in which the pigment is removed from the color filter material in the no-filter part, and then forming this transparent resin pattern before forming the color filter pixel part. Therefore, the adhesion of the color filter is improved, and the color filter pattern is not peeled off in the manufacturing process of the color filter, and a stable color filter can be manufactured.
As a result, it is possible to manufacture a solid-state imaging device that efficiently uses light incident on the image sensor, and it is possible to provide a solid-state imaging system having a high S / N ratio.
なお、以上は本発明をCMOSイメージセンサに適用した場合を説明したが、本発明は必ずしもCMOSイメージセンサに限定されず、CCDイメージセンサ等の固体撮像装置にも適用できるものである。
また、固体撮像装置は1チップ上にCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサを構成したものに限らず、撮像部や信号処理部等の複数のチップをまとめてパッケージ化したモジュールであってもよい。
また本発明は、固体撮像装置として構成される装置に限らず、この固体撮像装置を他の機能部(例えば制御部、操作部、表示部、画像ファイル部、通信部等)と組み合わせた各種の撮像装置(例えばカメラ装置、防犯システム、さらには携帯電話器等)として構成される装置であってもよい。また、撮像対象として、指紋検出等を行うものも含むものとする。
これらの撮像装置に本発明を適用することにより、撮像部の耐久性や信頼性の向上、製造歩留りの改善による低廉化等の効果を得ることができ、高品位の装置を安価に提供できる効果がある。
Although the case where the present invention is applied to a CMOS image sensor has been described above, the present invention is not necessarily limited to a CMOS image sensor, and can be applied to a solid-state imaging device such as a CCD image sensor.
The solid-state imaging device is not limited to a CCD image sensor or CMOS image sensor formed on one chip, and may be a module in which a plurality of chips such as an imaging unit and a signal processing unit are packaged together.
The present invention is not limited to a device configured as a solid-state imaging device, and various solid-state imaging devices combined with other functional units (for example, a control unit, an operation unit, a display unit, an image file unit, a communication unit, etc.) It may be a device configured as an imaging device (for example, a camera device, a security system, or a mobile phone). In addition, the imaging target includes one that performs fingerprint detection and the like.
By applying the present invention to these imaging devices, it is possible to obtain the effects of improving the durability and reliability of the imaging unit, reducing the cost by improving the manufacturing yield, and the like, which can provide a high-quality device at low cost. There is.
41、42、43……色フィルタ、44……透明樹脂膜、45……平坦化膜、100……撮像領域、110……画素、200……周辺回路領域、210……垂直選択駆動回路、220……列信号処理部、230……水平走査回路、240……出力処理部、250……タイミングジェネレータ、300……シリコン基板、302……フォトダイオード、310……積層膜、321……カラーフィルタ、322……マイクロレンズ。 41, 42, 43 .... color filter, 44..transparent resin film, 45..flattened film, 100..imaging region, 110..pixel, 200..peripheral circuit region, 210..vertical selection drive circuit, 220 ... Column signal processing unit, 230 ... Horizontal scanning circuit, 240 ... Output processing unit, 250 ... Timing generator, 300 ... Silicon substrate, 302 ... Photodiode, 310 ... Multilayer film, 321 ... Color Filter, 322 ... Microlens.
Claims (11)
前記光学フィルタ層は、透明樹脂を含有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有する分光フィルタのパターンとを有し、
前記透明樹脂パターンが、前記分光フィルタの膜厚以下であって、かつ前記画素の配列に対応して市松模様に配置され、
当該透明樹脂パターンが配置されていない前記画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記分光フィルタがパターン形成されている
固体撮像装置。 A pixel array unit in which a plurality of pixels having a photoelectric conversion unit are arranged; and an optical filter layer disposed above the pixel array unit;
The optical filter layer has a transparent resin pattern containing a transparent resin, and a spectral filter pattern containing the transparent resin and a pigment having the same composition as the transparent resin pattern,
The transparent resin pattern is less than or equal to the film thickness of the spectral filter, and is arranged in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels,
The spectral filter is patterned above the pixel array part where the transparent resin pattern is not arranged, in a state of being embedded every other vertical and horizontal pixels of the pixel so as to be in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern . Solid-state imaging device.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transparent resin is a photosensitive material.
請求項1または2記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a planarizing film is provided as a base of the optical filter layer between the pixel array unit and the optical filter layer.
請求項1〜3の何れか記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the spectral filter is a color filter that splits incident light in a visible light region and supplies predetermined color component light to a pixel.
前記光学フィルタ層は、透明樹脂を含有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有する分光フィルタのパターンとを有し、
前記透明樹脂パターンが、前記分光フィルタの膜厚以下であって、かつ前記画素の配列に対応して市松模様に配置され、
当該透明樹脂パターンが配置されていない前記画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記分光フィルタがパターン形成されている
撮像装置。 A solid-state imaging device having a pixel array unit in which a plurality of pixels having a photoelectric conversion unit are arranged, and an optical filter layer disposed above the pixel array unit,
The optical filter layer has a transparent resin pattern containing a transparent resin, and a spectral filter pattern containing the transparent resin and a pigment having the same composition as the transparent resin pattern,
The transparent resin pattern is less than or equal to the film thickness of the spectral filter, and is arranged in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels,
The spectral filter is patterned above the pixel array part where the transparent resin pattern is not arranged, in a state of being embedded every other vertical and horizontal pixels of the pixel so as to be in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern . Imaging device.
請求項5記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 5, wherein the transparent resin is a photosensitive material.
請求項5または6記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5, wherein a planarizing film is provided as a base of the optical filter layer between the pixel array unit and the optical filter layer.
請求項5〜7の何れか記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 5, wherein the spectral filter is a color filter that splits incident light in a visible light region and supplies predetermined color component light to a pixel.
前記透明樹脂パターンが配置されていない画素アレイ部の上方に、前記透明樹脂パターンと同一組成の前記透明樹脂と色素とを含有し、前記透明樹脂パターンの側壁面に密着するように前記画素の縦横1画素おきに埋め込む状態で、前記樹脂パターンよりも厚膜の分光フィルタをパターン形成する工程とを行う
固体撮像装置の製造方法。 Forming a transparent resin pattern containing a transparent resin in a checkered pattern corresponding to the arrangement of the pixels above the pixel array unit in which a plurality of pixels having a photoelectric conversion unit are arranged;
Above the pixel array portion where the transparent resin pattern is not disposed, the transparent resin and the pigment having the same composition as the transparent resin pattern are contained, and the vertical and horizontal directions of the pixels are in close contact with the side wall surface of the transparent resin pattern. A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a step of patterning a spectral filter that is thicker than the resin pattern is performed in a state of being embedded every other pixel .
請求項9記載の固体撮像装置の製造方法。 The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 9, wherein a lithography technique is used in the step of forming the transparent resin pattern.
請求項9または10記載の固体撮像装置の製造方法。 After the step of forming the transparent resin pattern, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 9 or 10, wherein performing the bleaching process.
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