JP6028768B2 - Solid-state imaging device, manufacturing method of solid-state imaging device, and electronic apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a method for manufacturing a solid-state imaging device, and an electronic apparatus.

デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラは、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、CMOS(Complementary Metal Oxicide Semiconductor)型イメージセンサ、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサを有する。   A camera such as a digital video camera or a digital still camera includes a solid-state imaging device. For example, the solid-state imaging device includes a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor and a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor.

固体撮像装置においては、複数の画素が形成されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。この撮像領域においては、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部が、その複数の画素に対応するように複数形成されている。たとえば、フォトダイオードが、この光電変換部として形成されている。   In a solid-state imaging device, an imaging region in which a plurality of pixels are formed is provided on the surface of a semiconductor substrate. In this imaging region, a plurality of photoelectric conversion units that receive light from the subject image and generate signal charges by photoelectrically converting the received light are formed so as to correspond to the plurality of pixels. For example, a photodiode is formed as the photoelectric conversion unit.

固体撮像装置のうち、CCD型イメージセンサは、垂直方向に並ぶ複数の画素列の間に、垂直転送レジスタ部が設けられている。垂直転送レジスタ部は、垂直転送チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対面するように複数の転送電極が設けられており、電荷読出し部によって光電変換部から読み出された信号電荷を、垂直方向へ転送する。そして、その垂直転送レジスタ部によって1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷を、水平転送レジスタ部が、水平方向へ順次転送し、出力部が出力するように構成されている   Among the solid-state imaging devices, the CCD image sensor is provided with a vertical transfer register unit between a plurality of pixel rows arranged in the vertical direction. The vertical transfer register unit is provided with a plurality of transfer electrodes in the vertical transfer channel region so as to face each other through a gate insulating film, and the signal charge read from the photoelectric conversion unit by the charge reading unit is vertically transmitted. Forward. The horizontal transfer register unit sequentially transfers the signal charges transferred for each horizontal line (pixels in one row) by the vertical transfer register unit in the horizontal direction, and the output unit outputs the signal charges.

また、固体撮像装置のうち、CMOS型イメージセンサは、光電変換部のほかに、複数のトランジスタを含むように、画素が構成されている。複数のトランジスタは、光電変換部にて生成された信号電荷を読み出して、信号線へ電気信号として出力するように、複数のトランジスタが画素トランジスタとして構成されている。また、CMOS型イメージセンサでは、画素サイズを縮小化するために、複数の光電変換部が、上記の画素トランジスタを共有するように、画素を構成することが提案されている。たとえば、2つ、または、4つの光電変換部が1つの画素トランジスタ群を共有する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   In addition, among solid-state imaging devices, a CMOS image sensor has pixels configured to include a plurality of transistors in addition to the photoelectric conversion unit. The plurality of transistors are configured as pixel transistors so that the signal charges generated by the photoelectric conversion unit are read and output as electric signals to the signal lines. In addition, in the CMOS type image sensor, in order to reduce the pixel size, it has been proposed to configure the pixels so that a plurality of photoelectric conversion units share the pixel transistor. For example, a technique in which two or four photoelectric conversion units share one pixel transistor group has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

固体撮像装置においては、一般に、半導体基板において回路素子や配線などが設けられた表面側から入射する光を、光電変換部が受光する「表面照射型」が知られている。「表面照射型」の場合には、回路素子や配線などが入射する光を遮光または反射するために、感度を向上させることが困難な場合がある。このため、半導体基板において回路素子や配線などが設けられた表面とは反対側の裏面側から入射する光を、光電変換部が受光する「裏面照射型」が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。   In a solid-state imaging device, a “surface irradiation type” is generally known in which a photoelectric conversion unit receives light incident from the surface side where circuit elements, wirings, and the like are provided on a semiconductor substrate. In the case of the “surface irradiation type”, it may be difficult to improve sensitivity because light incident on circuit elements or wirings is shielded or reflected. For this reason, a “backside illumination type” has been proposed in which a photoelectric conversion unit receives light incident from the back side opposite to the surface on which a circuit element or wiring is provided in a semiconductor substrate (for example, Patent Documents). 2).

上記のような固体撮像装置では、画素数の増加に伴って、各画素のセルサイズが小さくなってきている。その結果、一画素当たりにおいては、受光量が減少する場合がある。   In the solid-state imaging device as described above, the cell size of each pixel is becoming smaller as the number of pixels increases. As a result, the amount of received light may be reduced per pixel.

このため、光の集光効率を高めて、受光量を増加させるために、いわゆるオンチップレンズが設けられている。つまり、光電変換部の受光面へ光を集光するマイクロレンズが、各画素に対応するように、設けられている(たとえば、特許文献3,4参照)。   Therefore, a so-called on-chip lens is provided to increase the light collection efficiency and increase the amount of light received. That is, the microlens which condenses light to the light-receiving surface of a photoelectric conversion part is provided so that it may correspond to each pixel (for example, refer patent document 3, 4).

マイクロレンズの形成工程では、たとえば、カラーフィルタ上に設置された平坦化膜上(或いはマイクロレンズのアンダーコート)に、感光性樹脂のマイクロレンズ材を、フォトリソグラフィ技術によってパターン加工する。その後、その加工されたマイクロレンズ材について、ブリーチング露光を実施し、次いで、リフロー処理を実施することで、マイクロレンズが形成される(たとえば、特許文献5,7,8参照)。   In the microlens formation process, for example, a microlens material made of a photosensitive resin is patterned by a photolithography technique on a planarizing film (or an undercoat of the microlens) placed on a color filter. Thereafter, bleaching exposure is performed on the processed microlens material, and then a reflow process is performed to form a microlens (see, for example, Patent Documents 5, 7, and 8).

この他に、マイクロレンズは、レンズ母材膜上にマスク層を形成後、そのマスク層を用いてレンズ母材膜についてエッチング処理を実施することで形成される。具体的には、まず、レンズ母材膜上に感光性樹脂膜を成膜後、マイクロレンズを形成する領域に対応するように、フォトリソグラフィによってパターン加工し、レジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンを加熱して溶融させるリフロー処理を実施し、そのレジストパターンをレンズの形状に変形させることによって、マスク層を形成する。そして、そのマスク層に変形されたレジストパターンと、レンズ母材膜との両者を、エッチバックすることによって、マスク層の下に位置するレンズ母材膜を、マイクロレンズに加工する(たとえば、特許文献9,10参照)。   In addition, the microlens is formed by forming a mask layer on the lens base material film and then performing an etching process on the lens base material film using the mask layer. Specifically, first, after forming a photosensitive resin film on the lens base material film, pattern processing is performed by photolithography so as to correspond to a region where a microlens is to be formed, thereby forming a resist pattern. Thereafter, a reflow process for heating and melting the resist pattern is performed, and the mask pattern is formed by deforming the resist pattern into a lens shape. Then, by etching back both the resist pattern deformed into the mask layer and the lens base material film, the lens base material film located under the mask layer is processed into a microlens (for example, a patent) Reference 9 and 10).

特開2004−172950号公報JP 2004-172950 A 特開2003−31785号公報JP 2003-31785 A 特開2000−039503号公報JP 2000-039503 A 特開2000−206310号公報JP 2000-206310 A 特開2003−222705号公報JP 2003-222705 A 特開2007−316153号公報JP 2007-316153 A 特開2007−294779号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-294779 特開2007−025383号公報JP 2007-025383 A 特許4186238号公報Japanese Patent No. 4186238 特開2007−53318号公報JP 2007-53318 A

しかしながら、パターン加工されたレンズ母材膜についてリフロー処理を実施することで、マイクロレンズを形成する際(前者の製法)には、コストの増加や安定に製造することが困難である等の不具合が生ずる場合がある。特に、リフロー処理によって、隣り合うマイクロレンズが融着して形状が崩れることを防止するために、種々の方策を実施する際には、この不具合の発生が顕在化する。たとえば、高価なフォトマスクが必要であり(特許文献6)、プロセス数の増加や、新たな設備投資を要すること等の要因によって、コストの増加が生ずる場合がある。また、新たな材料の材料ロット間バラツキや、プロセス条件のバラツキによって、製品を安定に製造することが困難になる場合がある(たとえば、特許文献4〜7参照)。   However, when a microlens is formed by performing the reflow process on the patterned lens base material film (the former manufacturing method), there are problems such as an increase in cost and difficulty in stable manufacturing. May occur. In particular, when various measures are taken to prevent the adjacent microlenses from being fused and deformed due to the reflow process, the occurrence of this problem becomes obvious. For example, an expensive photomask is required (Patent Document 6), and the cost may increase due to factors such as an increase in the number of processes and a need for new equipment investment. Moreover, it may be difficult to stably manufacture a product due to variations in material lots of new materials and variations in process conditions (see, for example, Patent Documents 4 to 7).

また、レンズ形状に加工されたマスク層を用いてレンズ母材膜をエッチバックすることによってマイクロレンズを形成する際(後者の製法)においても、上記と同様な不具合が生ずる場合がある。この製法は、マイクロレンズの有効面積を容易に拡大可能であるが、マイクロレンズの対角方向においては、辺方向よりもレンズ間の距離が長いために、長時間のエッチバックが必要になる。このため、暗電流等の劣化を招き、撮像画像の画像品質が低下する場合がある(たとえば、特許文献8〜9参照)。   In addition, when a microlens is formed by etching back a lens base material film using a mask layer processed into a lens shape (the latter manufacturing method), the same problem as described above may occur. In this manufacturing method, the effective area of the microlens can be easily enlarged. However, in the diagonal direction of the microlens, the distance between the lenses is longer than that in the side direction, and thus a long-time etch back is required. For this reason, degradation of dark current etc. is caused and the image quality of a captured image may fall (for example, refer patent documents 8-9).

このように、マイクロレンズの製造においては、高精細に形成することが困難な場合があり、集光効率を向上させることが容易ではない場合がある。さらに、コストの増加や、製造効率の低下等の不具合が生ずる場合がある。   Thus, in the manufacture of microlenses, it may be difficult to form with high definition, and it may not be easy to improve the light collection efficiency. Furthermore, problems such as an increase in cost and a decrease in manufacturing efficiency may occur.

そして、これらに起因して、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。具体的には、CCD型の場合には、感度の低下や、スミア,シェーディング,混色の発生などの不具合が生ずる場合がある。   Due to these, the image quality of the captured image may deteriorate. Specifically, in the case of the CCD type, there are cases where problems such as a decrease in sensitivity and occurrence of smear, shading, and color mixing occur.

図25は、FTDTによる光学シミュレーションの結果を示す図である。ここでは、CCD型の固体撮像装置において、画素サイズが1.55μmの正方格子であって、マイクロレンズの膜厚を変化させた場合における感度とスミア特性との結果を示している。   FIG. 25 is a diagram showing a result of optical simulation by FTDT. Here, in the CCD type solid-state imaging device, the results of sensitivity and smear characteristics when the pixel size is a square lattice of 1.55 μm and the film thickness of the microlens is changed are shown.

図25に示すように、マイクロレンズを厚膜化すると、感度が上がるが、スミア特性が悪化する。このため、この両者の特性を向上させて、画像品質を向上させることが困難であった。   As shown in FIG. 25, when the microlens is thickened, the sensitivity is increased, but the smear characteristic is deteriorated. For this reason, it has been difficult to improve the image quality by improving the characteristics of both.

また、CMOS型の場合には、感度の低下、混色の発生などの不具合が生ずる場合がある。   In the case of the CMOS type, there may be a problem such as a decrease in sensitivity and the occurrence of color mixing.

特に、上述した「裏面照射型」の場合には、隣接画素間での混色による不具合の発生が顕著になる場合がある。   In particular, in the case of the above-described “backside illumination type”, the occurrence of problems due to color mixture between adjacent pixels may be significant.

以上のように、撮像画像の画像品質を向上することが困難な場合がある。   As described above, it may be difficult to improve the image quality of the captured image.

したがって、本発明は、マイクロレンズを高精細に形成して集光効率を向上可能であって、撮像画像の画像品質を容易に向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器、レンズアレイを提供する。   Therefore, according to the present invention, a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, and an electronic apparatus that can improve the light collection efficiency by forming the microlens with high definition and can easily improve the image quality of the captured image. Provide a lens array.

本発明によれば、基板の撮像面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれの方向に並んで配置されており、受光面にて入射光を受光した光に応じた信号電荷を生成する、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の各受光面の前記入射光の入射側において、前記複数の光電変換部に対応する位置に配設されており、前記入射光を前記受光面へ集光する、複数のマイクロレンズと、前記撮像面において隣接する光電変換部の間を分離する領域に設けられており、対応する光電変換部に接続され、前記対応する光電変換部にて生成された信号電荷を読み出して出力する、ぞれぞれ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタを含む、複数の画素トランジスタとを具備し、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタは、前記光電変換部の近傍において光電変換部に接続され、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタを除くトランジスタは、前記転送トランジスタの配設位置より離間した位置のトランジスタ領域に配設され、
前記複数のマイクロレンズは各々、前記撮像面における平面形状が前記第1方向に延在する辺と前記第2方向に延在する辺とによって区画された部分を含む四角形状であって、前記受光面から前記光電変換部に向かう深さ方向において中心が縁よりも厚く形成された凸レンズの形状をしており、前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれにおいて対応する光電変換部に入射光を集光するように、互いに接して並んで配置されており、
前記第1方向および前記第2方向に対して45度傾斜する第3方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さが、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さより深く、
前記第3方向におけるマイクロレンズの端部のレンズ面の曲率が、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズのレンズ面の曲率より大きい、
固体撮像装置が提供される。
According to the present invention, the image pickup surface of the substrate is arranged side by side in each of the first direction and the second direction orthogonal to the first direction, and according to the light received incident light on the light receiving surface. A plurality of photoelectric conversion units that generate signal charges, and on the incident light incident side of each light receiving surface of the plurality of photoelectric conversion units, are arranged at positions corresponding to the plurality of photoelectric conversion units, Provided in a region that separates between the plurality of microlenses that collect the incident light onto the light receiving surface and the adjacent photoelectric conversion unit on the imaging surface, and is connected to the corresponding photoelectric conversion unit, and the corresponding A plurality of pixel transistors including a transfer transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor, respectively, which read out and output signal charges generated by the photoelectric conversion unit,
The transfer transistor constituting the pixel transistor is connected to the photoelectric conversion unit in the vicinity of the photoelectric conversion unit,
Transistors other than the transfer transistor constituting the pixel transistor are disposed in a transistor region at a position separated from a position where the transfer transistor is disposed,
It said plurality of microlenses each is a square shape including the segmented portions by the sides a planar shape in the imaging surface extending in the second direction and sides extending in the first direction, the light receiving It has a shape of a convex lens center is thicker than the edge in the depth direction from the surface in the photoelectric conversion unit, the photoelectric conversion unit that corresponds Te smell each of the first direction and the second direction It is arranged side by side so as to collect incident light,
The depth of the groove in the depth direction of the end portion of the microlens in the third direction inclined by 45 degrees with respect to the first direction and the second direction is determined by the microlens in the first direction and the second direction. Deeper than the depth of the groove in the depth direction at the end ,
The curvature of the lens surface at the end of the micro lens in the third direction is greater than the curvature of the lens surface of the micro lens in the first direction and the second direction ;
A solid-state imaging device is provided.

本発明によれば、上記固体撮像装置を製造する方法が提供される。
According to the present invention, a method for manufacturing the solid-state imaging device is provided.

好適には、前記マイクロレンズ形成工程は、前記基板にレンズ母材膜を形成するレンズ母材膜形成ステップと、前記レンズ母材膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成ステップと、前記レジストパターンについて熱リフロー処理する熱リフロー処理ステップと、前記リフロー処理されたレジストパターンおよび前記レンズ母材膜をエッチバックするエッチバック処理の実施によって、前記レンズ母材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ母材膜加工ステップとを含む。   Preferably, the microlens forming step includes a lens base material film forming step for forming a lens base material film on the substrate, a resist pattern forming step for forming a resist pattern on the lens base material film, and the resist pattern. A lens base for patterning the lens base material film into the microlens by performing a heat reflow processing step for performing a heat reflow processing and an etch back processing for etching back the reflowed resist pattern and the lens base material film. Material film processing step.

好ましくは、前記熱リフロー処理ステップにおいては、前記撮像面において前記複数の光電変換部が前記転送トランジスタを介在せずに並ぶ部分のレジストパターンが間を隔てた状態を保持すると共に、他の部分に並ぶレジストパターンが互いに融着するように、前記レジストパターンについて熱リフロー処理を実施する。Preferably, in the thermal reflow processing step, the plurality of photoelectric conversion portions on the imaging surface maintain a state where the resist patterns of the portions arranged without the transfer transistors are spaced apart, and in other portions A thermal reflow process is performed on the resist patterns so that the aligned resist patterns are fused to each other.

また好ましくは、前記熱リフロー処理ステップにおいては、前記熱リフロー処理として、複数回、ポストベーク処理を実施し、当該複数回のポストベーク処理のうち、後に実施するポストベーク処理の方が、前に実施するポストベーク処理よりも、熱処理温度が高くなるように、各ポストベーク処理を実施する。Further preferably, in the thermal reflow processing step, post-baking processing is performed a plurality of times as the thermal reflow processing, and post-baking processing to be performed later among the plurality of post-baking processing is performed before Each post-bake treatment is performed so that the heat treatment temperature is higher than the post-bake treatment to be performed.

本発明によれば、上記固体撮像装置を有する、電子機器が提供される。
According to the present invention, an electronic apparatus having the solid-state imaging device is provided.

本発明は、第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに、複数が並んで配置されており、入射光を集光するマイクロレンズを具備し、前記マイクロレンズは、平面形状が前記第1方向に延在する辺と前記第2方向に延在する辺とによって区画された部分を含む形状であって、複数が前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれにおいて互いに接して並んで配置されており、当該複数のマイクロレンズは、前記第1方向および前記第2方向に対して傾斜した第3方向に並ぶマイクロレンズの間の溝の深さが、前記第1方向に並ぶマイクロレンズの間の溝の深さよりも深くなるように形成されていると共に、前記第3方向におけるレンズ面の曲率が、前記第1方向におけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている、レンズアレイである。   The present invention comprises a plurality of microlenses arranged side by side in each of a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, and includes a microlens that collects incident light. The shape includes a portion defined by a side extending in the first direction and a side extending in the second direction, and a plurality of shapes are mutually in the first direction and the second direction. The plurality of microlenses are arranged in contact with each other, and the depth of the grooves between the microlenses arranged in the third direction inclined with respect to the first direction and the second direction is the first direction. And the curvature of the lens surface in the third direction is higher than the curvature of the lens surface in the first direction. Ren It is an array.

好適には、前記複数のマイクロレンズは、さらに、前記第2方向に並ぶマイクロレンズの間の溝の深さが、前記第1方向に並ぶマイクロレンズの間の溝の深さよりも深くなるように形成されていると共に、前記第2方向におけるレンズ面の曲率が、前記第1方向におけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている。   Preferably, in the plurality of microlenses, a depth of a groove between the microlenses arranged in the second direction is deeper than a depth of the groove between the microlenses arranged in the first direction. In addition, the curvature of the lens surface in the second direction is formed to be higher than the curvature of the lens surface in the first direction.

本発明においては、マイクロレンズは、対角方向においてマイクロレンズの曲率が高い(レンズ厚が厚い)ので、たとえば、CCD型にてスミアが発生しにくい対角方向から、入射光を受光面へ効果的に集光することができる。そして、これと共に、感度を向上させることができる。   In the present invention, since the microlens has a high curvature in the diagonal direction (the lens thickness is thick), for example, the incident light can be effectively applied to the light receiving surface from the diagonal direction in which smear does not easily occur in the CCD type. Can be condensed. Together with this, the sensitivity can be improved.

本発明は、マイクロレンズを高精細に形成して集光効率を向上可能であって、撮像画像の画像品質を容易に向上可能な、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器、レンズアレイを提供することができる。   The present invention provides a solid-state imaging device, a manufacturing method of the solid-state imaging device, an electronic apparatus, and a lens that can improve the light collection efficiency by forming a microlens with high definition and can easily improve the image quality of the captured image. An array can be provided.

図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ200の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a camera 200 in Embodiment 1 according to the present invention. 図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成の概略を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating the outline of the overall configuration of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の要部を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明にかかる実施形態1において、カラーフィルタ51を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the color filter 51 in the first embodiment according to the present invention. 図5は、本発明にかかる実施形態1において、マイクロレンズ61を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the microlens 61 in the first embodiment according to the present invention. 図6は、本発明にかかる実施形態1において、マイクロレンズ61を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the microlens 61 in the first embodiment according to the present invention. 図7は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device 1 in the first embodiment according to the present invention. 図8は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device 1 in the first embodiment according to the present invention. 図9は、本発明にかかる実施形態1において、レジストパターンRPの形成工程で用いるフォトマスクを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a photomask used in the formation process of the resist pattern RP in the first embodiment according to the present invention. 図10は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. 図11は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device in the second embodiment according to the present invention. 図12は、本発明にかかる実施形態2において、レジストパターンRPの形成工程で用いるフォトマスクを示す図である。FIG. 12 is a view showing a photomask used in the formation process of the resist pattern RP in the second embodiment according to the present invention. 図13は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. 図14は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device in the third embodiment according to the present invention. 図15は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. 図16は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. 図17は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. 図18は、本発明にかかる実施形態4において、マイクロレンズ61を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the microlens 61 in the fourth embodiment according to the present invention. 図19は、本発明にかかる実施形態4において、マイクロレンズ61を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a microlens 61 in Embodiment 4 according to the present invention. 図20は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device in the embodiment according to the invention. 図21は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device in the embodiment according to the invention. 図22は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device in the embodiment according to the invention. 図23は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device in the embodiment according to the invention. 図24は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device in the embodiment according to the invention. 図25は、FTDTによる光学シミュレーションの結果を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a result of optical simulation by FTDT.

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、説明は、下記の順序で行う。
1.実施形態1(CCD型にてOCLの対角方向の曲率が、水平方向よりも高い場合)
2.実施形態2(CCD型にてOCLの対角方向・垂直方向の曲率が、水平方向よりも高い場合)
3.実施形態3(CCD型にてOCLの形状がカマボコ形状である場合)
4.実施形態4(CMOS型の場合)
5.その他
The description will be given in the following order.
1. Embodiment 1 (when the curvature in the diagonal direction of the OCL is higher than that in the horizontal direction in the CCD type)
2. Embodiment 2 (CCD type in which the OCL diagonal and vertical curvatures are higher than the horizontal direction)
3. Embodiment 3 (in the case of a CCD type, the OCL shape is a kamaboko shape)
4). Embodiment 4 (in the case of CMOS type)
5). Other

<1.実施形態1>
(A)装置構成
(A−1)カメラの要部構成
図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ200の構成を示す構成図である。
<1. Embodiment 1>
(A) Device Configuration (A-1) Main Configuration of Camera FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a camera 200 in Embodiment 1 according to the present invention.

図1に示すように、カメラ200は、固体撮像装置1と、光学系202と、駆動回路203と、信号処理回路204とを有する。   As shown in FIG. 1, the camera 200 includes a solid-state imaging device 1, an optical system 202, a drive circuit 203, and a signal processing circuit 204.

固体撮像装置1は、光学系202を介して入射する光(被写体像)Hを撮像面PSで撮像し生成された信号電荷を、ローデータとして出力するように構成されている。固体撮像装置1の詳細な構成については、後述する。   The solid-state imaging device 1 is configured to output signal charges generated by imaging light (subject image) H incident through an optical system 202 on an imaging surface PS as raw data. A detailed configuration of the solid-state imaging device 1 will be described later.

光学系202は、たとえば、光学レンズや絞りを含み、入射する光Hを固体撮像装置1の撮像面PSへ結像させる。   The optical system 202 includes, for example, an optical lens and a diaphragm, and forms incident light H on the imaging surface PS of the solid-state imaging device 1.

駆動回路203は、各種の駆動信号を固体撮像装置1と信号処理回路204とに出力し、固体撮像装置1と信号処理回路204とのそれぞれを駆動させる。   The drive circuit 203 outputs various drive signals to the solid-state imaging device 1 and the signal processing circuit 204 to drive the solid-state imaging device 1 and the signal processing circuit 204, respectively.

信号処理回路204は、固体撮像装置1から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成する。
(A−2)固体撮像装置の全体構成
図2は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の全体構成の概略を示す平面図である。
The signal processing circuit 204 generates a digital image for the subject image by performing signal processing on the raw data output from the solid-state imaging device 1.
(A-2) Overall Configuration of Solid-State Imaging Device FIG. 2 is a plan view showing an outline of the overall configuration of the solid-state imaging device 1 in Embodiment 1 according to the present invention.

図2に示すように、固体撮像装置1は、たとえば、インターライン方式のCCD型イメージセンサであって、撮像領域PAにおいて被写体像について撮像が行われる。   As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 1 is, for example, an interline type CCD image sensor, and the subject image is captured in the imaging area PA.

この撮像領域PAにおいては、図2に示すように、画素Pと、電荷読出し部ROと、垂直転送レジスタ部VTとが形成されている。   In the imaging area PA, as shown in FIG. 2, a pixel P, a charge readout unit RO, and a vertical transfer register unit VT are formed.

画素Pは、図2に示すように、撮像領域PAに複数が設けられており、それぞれが、水平方向xと垂直方向yとにおいて、マトリクス状に並ぶように配置されている。画素Pは、光電変換素子を含み、受光面JSで光を受光して信号電荷を生成する。そして、この複数の画素Pの周囲においては、各画素Pの間を分離するように、素子分離部SSが設けられている。そして、画素Pは、受光面JSにおいて、被写体像による光を受光して光電変換を行うことによって、信号電荷を生成するように構成されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of pixels P are provided in the imaging area PA, and each of the pixels P is arranged in a matrix in the horizontal direction x and the vertical direction y. The pixel P includes a photoelectric conversion element, receives light at the light receiving surface JS, and generates a signal charge. In addition, around the plurality of pixels P, an element separation unit SS is provided so as to separate the pixels P from each other. The pixel P is configured to generate signal charges by receiving light from the subject image and performing photoelectric conversion on the light receiving surface JS.

電荷読出し部ROは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、複数の画素Pに対応するように複数が設けられており、その画素Pが生成した信号電荷を、垂直転送レジスタ部VTへ読み出すように構成されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of charge readout units RO are provided in the imaging area PA so as to correspond to the plurality of pixels P, and the signal charges generated by the pixels P are transferred to the vertical transfer register unit VT. It is configured to read.

垂直転送レジスタ部VTは、図2に示すように、撮像領域PAにおいて、垂直方向yに並ぶ複数の画素Pに対応するように、垂直方向yに延在している。また、垂直転送レジスタ部VTは、垂直方向yに複数が並ぶ画素Pの列の間に配置されている。垂直転送レジスタ部VTは、複数が撮像領域PAに設けられており、複数の垂直転送レジスタ部VTが、水平方向xに並ぶ複数の画素Pのそれぞれに対応するように、水平方向xに並んでいる。この垂直転送レジスタ部VTは、いわゆる垂直転送CCDであって、電荷読出し部ROを介して、画素Pから信号電荷が読み出され、その信号電荷を垂直方向yへ順次転送する。垂直転送レジスタ部VTは、複数の転送電極(図示無し)が垂直方向yに並んで配置されており、その垂直方向に並んだ転送電極に、たとえば、4相の駆動パルス信号を順に供給することによって、この信号電荷の転送を実施する。つまり、垂直転送レジスタ部VTは、複数の画素Pのうち垂直方向yに並ぶ複数の画素Pの列ごとに設けられており、各画素Pにて生成された信号電荷を、垂直方向yへ転送する転送チャネル領域が撮像面に形成されている。   As shown in FIG. 2, the vertical transfer register unit VT extends in the vertical direction y so as to correspond to a plurality of pixels P arranged in the vertical direction y in the imaging area PA. Further, the vertical transfer register unit VT is arranged between columns of pixels P arranged in the vertical direction y. A plurality of vertical transfer register units VT are provided in the imaging area PA, and the plurality of vertical transfer register units VT are arranged in the horizontal direction x so as to correspond to each of the plurality of pixels P arranged in the horizontal direction x. Yes. The vertical transfer register unit VT is a so-called vertical transfer CCD, and the signal charge is read from the pixel P via the charge reading unit RO, and the signal charge is sequentially transferred in the vertical direction y. The vertical transfer register unit VT has a plurality of transfer electrodes (not shown) arranged in the vertical direction y, and sequentially supplies, for example, four-phase drive pulse signals to the transfer electrodes arranged in the vertical direction. Thus, the signal charge is transferred. That is, the vertical transfer register unit VT is provided for each column of the plurality of pixels P arranged in the vertical direction y among the plurality of pixels P, and transfers the signal charge generated in each pixel P in the vertical direction y. A transfer channel region is formed on the imaging surface.

そして、撮像領域PAの下端部においては、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTが配置されている。この水平転送レジスタ部HTは、水平方向xへ延在しており、複数の垂直転送レジスタ部VTのそれぞれが、垂直方向yへ転送した信号電荷を、水平方向xへ、順次、転送する。つまり、水平転送レジスタ部HTは、いわゆる水平転送CCDであって、たとえば、2相の駆動パルス信号によって駆動されて、1水平ライン(1行の画素)ごとに転送された信号電荷の転送を実施する。   At the lower end of the imaging area PA, a horizontal transfer register HT is arranged as shown in FIG. The horizontal transfer register unit HT extends in the horizontal direction x, and each of the plurality of vertical transfer register units VT sequentially transfers the signal charges transferred in the vertical direction y in the horizontal direction x. In other words, the horizontal transfer register unit HT is a so-called horizontal transfer CCD, and is driven by, for example, a two-phase drive pulse signal to transfer the signal charge transferred for each horizontal line (one row of pixels). To do.

そして、図2に示すように、水平転送レジスタ部HTの左端部には、出力部OUTが形成されており、この出力部OUTは、水平転送レジスタ部HTによって、水平転送された信号電荷を電圧に変換し、アナログ画像信号として出力する。   As shown in FIG. 2, an output unit OUT is formed at the left end of the horizontal transfer register unit HT. The output unit OUT converts the signal charges horizontally transferred by the horizontal transfer register unit HT into a voltage. And output as an analog image signal.

なお、上記の撮像領域PAは、図1に示した撮像面PSに相当する。   The imaging area PA corresponds to the imaging surface PS shown in FIG.

(A−3)固体撮像装置の詳細構成
上記の固体撮像装置1の詳細な構成について説明する。
(A-3) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device A detailed configuration of the solid-state imaging device 1 will be described.

図3は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の要部を示す図である。ここでは、図3は、主要部の断面を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention. Here, FIG. 3 shows a cross section of the main part.

固体撮像装置1は、図3に示すように、基板101を含む。基板101は、たとえば、n型のシリコン半導体基板であり、この基板101の内部には、フォトダイオード21と、電荷読出しチャネル領域22Rと、電荷転送チャネル領域23Tと、チャネルストッパー領域24Cとが設けられている。   As shown in FIG. 3, the solid-state imaging device 1 includes a substrate 101. The substrate 101 is, for example, an n-type silicon semiconductor substrate. Inside the substrate 101, a photodiode 21, a charge readout channel region 22R, a charge transfer channel region 23T, and a channel stopper region 24C are provided. ing.

そして、基板101の表面においては、図3に示すように、転送電極31と、金属遮光膜41と、層内レンズ45と、カラーフィルタ51と、マイクロレンズ61とが設けられている。   On the surface of the substrate 101, as shown in FIG. 3, a transfer electrode 31, a metal light shielding film 41, an in-layer lens 45, a color filter 51, and a microlens 61 are provided.

固体撮像装置1を構成する各部について、順次説明する。   Each part which comprises the solid-state imaging device 1 is demonstrated sequentially.

(1)フォトダイオード21について
フォトダイオード21は、図3に示すように、画素Pに対応するように、基板101に設けられている。つまり、基板101の撮像面において水平方向xとその水平方向xに直交する垂直方向yとのそれぞれに、複数が並んで配置されている。そして、このフォトダイオード21は、受光面JSで光を受光し、光電変換することによって信号電荷を生成するように構成されている。
(1) About Photodiode 21 The photodiode 21 is provided on the substrate 101 so as to correspond to the pixel P as shown in FIG. That is, a plurality are arranged side by side in the horizontal direction x and the vertical direction y orthogonal to the horizontal direction x on the imaging surface of the substrate 101. The photodiode 21 is configured to receive light at the light receiving surface JS and generate signal charges by performing photoelectric conversion.

具体的には、フォトダイオード21は、基板101の内部において表面側に位置する部分に設けられている。図示を省略しているが、フォトダイオード21は、たとえば、基板101内に形成したp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)とp型半導体領域(p+)(図示無し)とが順次形成されることによって構成される。   Specifically, the photodiode 21 is provided in a portion located on the front surface side inside the substrate 101. Although not shown, the photodiode 21 includes, for example, an n-type semiconductor region (n) (not shown) and a p-type on a p-type semiconductor well region (p) (not shown) formed in the substrate 101. A semiconductor region (p +) (not shown) is formed in sequence.

ここでは、n型半導体領域(n)は、信号電荷蓄積領域として機能する。そして、p型半導体領域(p+)は、正孔蓄積領域として機能し、信号電荷蓄積領域であるn型半導体領域(n)において、暗電流が生ずることを抑制するように構成されている。   Here, the n-type semiconductor region (n) functions as a signal charge storage region. The p-type semiconductor region (p +) functions as a hole accumulation region, and is configured to suppress dark current from occurring in the n-type semiconductor region (n) that is the signal charge accumulation region.

フォトダイオード21において、受光面JSの上方には、層内レンズ45とカラーフィルタ51とマイクロレンズ61などが、光を透過する材料によって設けられている。このため、フォトダイオード21は、これらの各部を、順次、介して入射する光Hを、受光面JSにて受光し、信号電荷を生成する。   In the photodiode 21, the inner lens 45, the color filter 51, the microlens 61, and the like are provided above the light receiving surface JS with a material that transmits light. For this reason, the photodiode 21 receives the light H incident through each of these portions in turn at the light receiving surface JS, and generates a signal charge.

(2)電荷読出しチャネル領域22Rについて
電荷読出しチャネル領域22Rは、図3に示すように、電荷読出し部ROに対応するように設けられており、フォトダイオード21にて生成された信号電荷を読み出すように構成されている。
(2) Charge Read Channel Region 22R As shown in FIG. 3, the charge read channel region 22R is provided so as to correspond to the charge read portion RO so as to read the signal charge generated by the photodiode 21. It is configured.

具体的には、電荷読出しチャネル領域22Rは、図3に示すように、基板101の内部の表面側に位置する部分において、フォトダイオード21に隣接するように設けられている。   Specifically, as shown in FIG. 3, the charge readout channel region 22 </ b> R is provided adjacent to the photodiode 21 in a portion located on the inner surface side of the substrate 101.

ここでは、電荷読出しチャネル領域22Rは、水平方向xにおいてフォトダイオード21の左側に配置されている。たとえば、電荷読出しチャネル領域22Rは、p型半導体領域として構成されている。   Here, the charge readout channel region 22R is disposed on the left side of the photodiode 21 in the horizontal direction x. For example, the charge readout channel region 22R is configured as a p-type semiconductor region.

(3)電荷転送チャネル領域23Tについて
電荷転送チャネル領域23Tは、図3に示すように、垂直転送レジスタ部VTに対応するように設けられており、電荷読出し部ROによってフォトダイオード21から読み出された信号電荷を、電荷転送チャネル領域23Tにて転送するように構成されている。
(3) Charge Transfer Channel Region 23T As shown in FIG. 3, the charge transfer channel region 23T is provided so as to correspond to the vertical transfer register unit VT, and is read from the photodiode 21 by the charge reading unit RO. The signal charges are transferred in the charge transfer channel region 23T.

具体的には、電荷転送チャネル領域23Tは、図3に示すように、基板101の内部の表面側に位置する部分において、電荷読出しチャネル領域22Rに隣接して設けられている。   Specifically, as shown in FIG. 3, the charge transfer channel region 23T is provided adjacent to the charge read channel region 22R in a portion located on the inner surface side of the substrate 101.

ここでは、電荷転送チャネル領域23Tは、水平方向xにおいて電荷読出しチャネル領域22Rの左側に配置されている。たとえば、電荷転送チャネル領域23Tは、基板101の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、n型半導体領域(n)(図示無し)を設けることによって構成されている。   Here, the charge transfer channel region 23T is arranged on the left side of the charge readout channel region 22R in the horizontal direction x. For example, the charge transfer channel region 23T is configured by providing an n-type semiconductor region (n) (not shown) on a p-type semiconductor well region (p) (not shown) inside the substrate 101.

(4)チャネルストッパー領域24Cについて
チャネルストッパー領域24Cは、図3に示すように、素子分離部SSに対応するように設けられている。
(4) Channel stopper region 24C The channel stopper region 24C is provided so as to correspond to the element isolation portion SS, as shown in FIG.

具体的には、チャネルストッパー領域24Cは、図3に示すように、基板101の内部の表面側に位置する部分に設けられている。   Specifically, the channel stopper region 24C is provided in a portion located on the surface side inside the substrate 101 as shown in FIG.

ここでは、チャネルストッパー領域24Cは、水平方向xにおいては、図2に示すように、電荷読出しチャネル領域22Rの左側であって、電荷読出しチャネル領域22Rと、隣の列に配置されたフォトダイオード21との間に介在するように設けられている。この他に、垂直方向yに並ぶ2つのフォトダイオード21の間の素子分離部SSに対応するように、チャネルストッパー領域24Cが設けられている(図2参照)。   Here, in the horizontal direction x, the channel stopper region 24C is on the left side of the charge readout channel region 22R, as shown in FIG. 2, and the photodiodes 21 arranged in the column adjacent to the charge readout channel region 22R. Between the two. In addition, a channel stopper region 24C is provided so as to correspond to the element isolation portion SS between the two photodiodes 21 arranged in the vertical direction y (see FIG. 2).

このチャネルストッパー領域24Cは、たとえば、基板101の内部のp型半導体ウェル領域(p)(図示無し)上に、p型半導体領域(p+)(図示無し)を設けることによって構成されており、電位障壁を形成して信号電荷の流出入を防止している。   The channel stopper region 24C is configured, for example, by providing a p-type semiconductor region (p +) (not shown) on a p-type semiconductor well region (p) (not shown) inside the substrate 101. A barrier is formed to prevent signal charges from flowing in and out.

(5)転送電極31について
転送電極31は、図3に示すように、基板101の表面に、ゲート絶縁膜Gxを介して対面するように設けられている。転送電極31は、導電性材料によって形成されている。たとえば、転送電極31は、ポリシリコンなどの導電材料を用いて形成されており、たとえば、シリコン酸化膜によって形成されたゲート絶縁膜Gx上に設けられている。
(5) Transfer Electrode 31 As shown in FIG. 3, the transfer electrode 31 is provided on the surface of the substrate 101 so as to face through the gate insulating film Gx. The transfer electrode 31 is made of a conductive material. For example, the transfer electrode 31 is formed using a conductive material such as polysilicon, and is provided on the gate insulating film Gx formed of, for example, a silicon oxide film.

(6)金属遮光膜41について
金属遮光膜41は、図3に示すように、基板101の表面上において、電荷読出しチャネル領域22Rおよび電荷転送チャネル領域23Tの上方に形成されており、電荷読出しチャネル領域22Rおよび電荷転送チャネル領域23Tへ入射する光を遮光している。また、金属遮光膜41は、図3に示すように、絶縁膜Szを介して、転送電極31を被覆するように設けられている。
(6) Metal Shading Film 41 The metal shading film 41 is formed on the surface of the substrate 101 above the charge reading channel region 22R and the charge transfer channel region 23T as shown in FIG. Light incident on the region 22R and the charge transfer channel region 23T is shielded. Further, as shown in FIG. 3, the metal light-shielding film 41 is provided so as to cover the transfer electrode 31 via the insulating film Sz.

ここでは、金属遮光膜41は、基板101の上方において、受光面JSに対応する領域以外の領域に形成されている。金属遮光膜41は、いずれも、光を遮光する遮光材料によって形成されている。たとえば、金属遮光膜41は、タングステン,アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。   Here, the metal light shielding film 41 is formed above the substrate 101 in a region other than the region corresponding to the light receiving surface JS. Each of the metal light shielding films 41 is made of a light shielding material that shields light. For example, the metal light shielding film 41 is formed using a metal material such as tungsten or aluminum.

(7)層内レンズについて
層内レンズ45は、図3に示すように、基板101の面の上方において、受光面JSに対応するように設けられている。層内レンズ45は、撮像領域PAに配列された複数の画素Pに対応するように、複数が、同一形状で、配列されている。
(7) Regarding In-Layer Lens As shown in FIG. 3, the in-layer lens 45 is provided above the surface of the substrate 101 so as to correspond to the light receiving surface JS. A plurality of intra-layer lenses 45 are arranged in the same shape so as to correspond to the plurality of pixels P arranged in the imaging area PA.

ここでは、層内レンズ45は、受光面JSからカラーフィルタ51の側へ向かう方向において、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであって、入射光Hを受光面JSの中心へ集光するように構成されている。   Here, the inner lens 45 is a convex lens whose center is formed thicker than the edge in the direction from the light receiving surface JS toward the color filter 51, and collects incident light H at the center of the light receiving surface JS. It is configured to shine.

(8)カラーフィルタ51について
カラーフィルタ51は、図3に示すように、基板101の面の上方において、層内レンズ45を介して、受光面JSに対面するように設けられている。カラーフィルタ51は、層内レンズ45の表面を平坦化する平坦化膜HT1の上面に設けられている。ここでは、カラーフィルタ51は、入射光Hを着色して受光面JSへ透過するように構成されている。
(8) Color Filter 51 As shown in FIG. 3, the color filter 51 is provided above the surface of the substrate 101 so as to face the light receiving surface JS via the intralayer lens 45. The color filter 51 is provided on the upper surface of the planarization film HT1 that planarizes the surface of the inner lens 45. Here, the color filter 51 is configured to color the incident light H and transmit it to the light receiving surface JS.

図4は、本発明にかかる実施形態1において、カラーフィルタ51を示す図である。ここでは、図4は、上面を示している。   FIG. 4 is a diagram showing the color filter 51 in the first embodiment according to the present invention. Here, FIG. 4 shows the top surface.

図4に示すように、カラーフィルタ51は、図3に示したグリーンフィルタ層51Gとレッドフィルタ層51Rとの他に、ブルーフィルタ層51Bを含む。グリーンフィルタ層51Gとレッドフィルタ層51Rとブルーフィルタ層51Bとのそれぞれは、撮像領域PAに配列された複数の画素Pに対応するように、複数が、配列されている。本実施形態では、図4に示すように、各層51R,51G,51Bは、たとえば、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。   As shown in FIG. 4, the color filter 51 includes a blue filter layer 51B in addition to the green filter layer 51G and the red filter layer 51R shown in FIG. A plurality of green filter layers 51G, red filter layers 51R, and blue filter layers 51B are arranged so as to correspond to the plurality of pixels P arranged in the imaging area PA. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the layers 51R, 51G, and 51B are arranged, for example, in a Bayer array.

各層51R,51G,51Bは、たとえば、各色に応じた色素と、分散樹脂と、光重合開始剤と、多官能光重合性化合物と、溶剤と、その他の添加剤とを含む塗布液を用いて塗布し乾燥した後、リソグラフィ技術によってパターン加工されて形成される。   Each of the layers 51R, 51G, and 51B uses, for example, a coating liquid containing a dye corresponding to each color, a dispersion resin, a photopolymerization initiator, a polyfunctional photopolymerizable compound, a solvent, and other additives. After coating and drying, the pattern is formed by lithography.

(9)マイクロレンズ61について
マイクロレンズ61は、図3に示すように、複数のフォトダイオード21の各受光面JSの上方であって、カラーフィルタ51の上に設けられている。
(9) Microlens 61 As shown in FIG. 3, the microlens 61 is provided above the light receiving surfaces JS of the plurality of photodiodes 21 and on the color filter 51.

図5と図6は、本発明にかかる実施形態1において、マイクロレンズ61を示す図である。ここでは、図5は、断面を示しており、図6は、上面を示している。具体的には、図5(A)は、図6に示す、垂直方向yの断面(Y1−Y2部分)を示している。そして、図5(B)は、図6に示す、対角方向kにおける断面(K1−K2部分)を示している。また、上述した図3は、図6に示す、水平方向xにおける断面(X1−X2部分)を示している。   5 and 6 are diagrams showing the microlens 61 in the first embodiment according to the present invention. Here, FIG. 5 shows a cross section, and FIG. 6 shows a top surface. Specifically, FIG. 5A shows a cross section (Y1-Y2 portion) in the vertical direction y shown in FIG. FIG. 5B shows a cross section (K1-K2 portion) in the diagonal direction k shown in FIG. Moreover, FIG. 3 mentioned above has shown the cross section (X1-X2 part) in the horizontal direction x shown in FIG.

図3,図5に示すように、マイクロレンズ61は、受光面JSからカラーフィルタ51の側へ向かう深さ方向zにおいて、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであって、入射光Hを受光面JSの中心へ集光するように構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the microlens 61 is a convex lens whose center is formed thicker than the edge in the depth direction z from the light receiving surface JS toward the color filter 51. It is configured to condense H to the center of the light receiving surface JS.

また、図6に示すように、マイクロレンズ61は、水平方向xと垂直方向yとのそれぞれにおいて、複数が配置されている。これらの複数のマイクロレンズ61のそれぞれは、撮像領域PAに配列された複数の画素Pに対応するように配置されている(図2参照)。つまり、マイクロレンズ61は、複数のフォトダイオード21と同様に、複数が水平方向xと垂直方向yとのそれぞれに配置されており、レンズアレイを構成している。   Also, as shown in FIG. 6, a plurality of microlenses 61 are arranged in each of the horizontal direction x and the vertical direction y. Each of the plurality of microlenses 61 is disposed so as to correspond to the plurality of pixels P arranged in the imaging area PA (see FIG. 2). That is, like the plurality of photodiodes 21, a plurality of microlenses 61 are arranged in each of the horizontal direction x and the vertical direction y, and constitute a lens array.

そして、図6に示すように、マイクロレンズ61は、撮像面における平面形状が水平方向xに延在する辺と垂直方向yに延在する辺とによって区画された部分を含む形状になるように形成されている。つまり、各マイクロレンズ61は、平面形状が四角形状になるように形成されている。   As shown in FIG. 6, the microlens 61 has a shape in which the planar shape on the imaging surface includes a portion partitioned by a side extending in the horizontal direction x and a side extending in the vertical direction y. Is formed. That is, each microlens 61 is formed so that the planar shape is a square shape.

各マイクロレンズ61は、図3および図6に示すように、複数が水平方向xと垂直方向yとのそれぞれにおいて互いに接して並んで配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 6, a plurality of microlenses 61 are arranged in contact with each other in the horizontal direction x and the vertical direction y.

ここでは、複数のマイクロレンズ61において、水平方向xに隣接して並ぶマイクロレンズ61は、垂直方向yにおいて延在する辺で、互いに接触するように形成されている。   Here, in the plurality of microlenses 61, the microlenses 61 arranged adjacent to each other in the horizontal direction x are formed so as to be in contact with each other at sides extending in the vertical direction y.

そして、複数のマイクロレンズ61において、垂直方向yに隣接して並ぶマイクロレンズ61は、図5(A)および図6に示すように、水平方向xにおいて延在する辺で、互いに接触するように形成されている。   In the plurality of microlenses 61, the microlenses 61 arranged adjacent to each other in the vertical direction y are in contact with each other at the sides extending in the horizontal direction x, as shown in FIGS. Is formed.

水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれにおいて並ぶマイクロレンズ61は、図3,図5(A)に示すように、レンズ面が、同じになるように形成されている。具体的には、各マイクロレンズ61は、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、レンズ面の曲率が同じになるように形成されている。また、各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyが、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、同じになるように形成されている。   The microlenses 61 arranged in each of the horizontal direction x and the vertical direction y are formed so that the lens surfaces thereof are the same as shown in FIGS. 3 and 5A. Specifically, each micro lens 61 is formed such that the curvature of the lens surface is the same in each cross section in the horizontal direction x and the vertical direction y. Further, the depths Dx and Dy of the grooves formed between the microlenses 61 are formed to be the same in the respective cross sections in the horizontal direction x and the vertical direction y.

これに対して、複数のマイクロレンズ61において、対角方向kに隣接して並ぶマイクロレンズ61は、図3および図5(B)に示すように、水平方向xに延在する辺と垂直方向yに延在する辺とが交差する部分で、互いに接触するように形成されている。   On the other hand, in the plurality of microlenses 61, the microlenses 61 arranged adjacent to each other in the diagonal direction k are perpendicular to the side extending in the horizontal direction x as shown in FIGS. 3 and 5B. They are formed so as to be in contact with each other at a portion where the side extending to y intersects.

そして、この対角方向kにおいて並ぶマイクロレンズ61のレンズ面は、図5(B)に示すように、水平方向xおよび垂直方向yにおけるマイクロレンズ61のレンズ面と曲率が異なっている。ここでは、対角方向kにおいて並ぶマイクロレンズ61のレンズ面は、水平方向xおよび垂直方向yにおけるマイクロレンズ61のレンズ面よりも曲率が高くなるように形成されている。   The lens surfaces of the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k have different curvatures from the lens surfaces of the microlenses 61 in the horizontal direction x and the vertical direction y, as shown in FIG. 5B. Here, the lens surfaces of the micro lenses 61 arranged in the diagonal direction k are formed to have a higher curvature than the lens surfaces of the micro lenses 61 in the horizontal direction x and the vertical direction y.

また、対角方向kにおいて並ぶ各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDkは、水平方向xと垂直方向yとにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyよりも深くなるように形成されている。なお、複数のマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dy,Dkは、深さ方向zにおけるレンズ中心とレンズ端部との間の距離で定義される。   Further, the depth Dk of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k is the depth Dx of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x and the vertical direction y. It is formed to be deeper than Dy. The depths Dx, Dy, and Dk of the grooves formed between the plurality of microlenses 61 are defined by the distance between the lens center and the lens end in the depth direction z.

上記において、水平方向xにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyは、150nm以下であることが好適である。
この範囲外の場合には、フォトダイオード21へ高角度で集光されるため、スミアの悪化の不具合が生ずる場合がある。
In the above, the depths Dx and Dy of the grooves formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x are preferably 150 nm or less.
If it is out of this range, the light is focused on the photodiode 21 at a high angle, which may cause a problem of smear deterioration.

また、上記において、対角方向kにおいて並ぶ各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDkと、水平方向xにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDxとの関係は、下記の式(1)を満たすことが好適である。
DkがDxに対して、3倍以下の場合は、曲率不足で十分な感度が得られず、5倍以上の場合は、曲率が高すぎ、スミアが悪化する場合がある。
Dx:Dk=1:3〜5 ・・・(1)
Further, in the above, the relationship between the depth Dk of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k and the depth Dx of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x. Preferably satisfies the following formula (1).
When Dk is 3 times or less than Dx, sufficient sensitivity cannot be obtained due to insufficient curvature, and when it is 5 times or more, the curvature is too high and smear may deteriorate.
Dx: Dk = 1: 3-5 (1)

このように、本実施形態において、マイクロレンズ61は、非球面レンズを構成するように形成されている。   Thus, in the present embodiment, the microlens 61 is formed to constitute an aspheric lens.

(B)製造方法
上記の固体撮像装置1を製造する製造方法について説明する。
(B) Manufacturing Method A manufacturing method for manufacturing the solid-state imaging device 1 will be described.

図7,図8は、本発明にかかる実施形態1において、固体撮像装置1の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。図7,図8においては、(a),(b),(c),(d)の順で、固体撮像装置1の製造方法の各工程を示している。図7,図8では、左側部分が、図3と同様に、図6に示す、水平方向xにおける断面(X1−X2部分)を示している。そして、これと共に、図7,図8では、右側部分が、図5(B)と同様に、図6に示す、対角方向kにおける断面(K1−K2部分)を示している。図6に示す、垂直方向yの断面(Y1−Y2部分)については、図7,図8の左側部分と同様であるため、記載を省略する。   7 and 8 are diagrams showing the main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device 1 in the first embodiment according to the present invention. 7 and 8 show the steps of the method for manufacturing the solid-state imaging device 1 in the order of (a), (b), (c), and (d). 7 and 8, the left side portion shows the cross section (X1-X2 portion) in the horizontal direction x shown in FIG. 6, as in FIG. Together with this, in FIGS. 7 and 8, the right side portion shows the cross section (K1-K2 portion) in the diagonal direction k shown in FIG. 6, as in FIG. 5B. The cross section (Y1-Y2 portion) in the vertical direction y shown in FIG. 6 is the same as the left side portion of FIGS.

(1)カラーフィルタ51の形成
まず、図7(a)に示すように、カラーフィルタ51を形成する。
(1) Formation of Color Filter 51 First, the color filter 51 is formed as shown in FIG.

ここでは、カラーフィルタ51の形成に先立って、図3に示したように、フォトダイオード21と、電荷読出しチャネル領域22Rと、電荷転送チャネル領域23Tと、チャネルストッパー領域24Cとを、基板101に設ける。そして、基板101の表面に、転送電極31と、金属遮光膜41と、層内レンズ45との各部を形成後、平坦化膜HT1を形成する。   Here, prior to the formation of the color filter 51, the photodiode 21, the charge readout channel region 22R, the charge transfer channel region 23T, and the channel stopper region 24C are provided on the substrate 101 as shown in FIG. . Then, after forming each part of the transfer electrode 31, the metal light shielding film 41, and the inner lens 45 on the surface of the substrate 101, the planarizing film HT1 is formed.

そして、平坦化膜HT1の上面にカラーフィルタ51を形成する。   Then, the color filter 51 is formed on the upper surface of the planarizing film HT1.

具体的には、図4に示したように、グリーンフィルタ層51Gとレッドフィルタ層51Rとブルーフィルタ層51Bとのそれぞれを、ベイヤー配列で並ぶように設ける。   Specifically, as shown in FIG. 4, the green filter layer 51G, the red filter layer 51R, and the blue filter layer 51B are provided so as to be arranged in a Bayer array.

たとえば、各色に応じた色素と、分散樹脂と、光重合開始剤と、多官能光重合性化合物と、溶剤と、その他の添加剤とを含む塗布液を、平坦化膜HT1の上に塗布し、乾燥する。その後、その塗布膜をリソグラフィ技術によってパターン加工することで、各層51R,51G,51Bの形成を順次行う。   For example, a coating liquid containing a dye corresponding to each color, a dispersion resin, a photopolymerization initiator, a polyfunctional photopolymerizable compound, a solvent, and other additives is applied onto the planarizing film HT1. ,dry. Then, the layers 51R, 51G, and 51B are sequentially formed by patterning the coating film using a lithography technique.

(2)レンズ母材膜111zの形成
つぎに、図7(b)に示すように、レンズ母材膜111zの形成を行う。
(2) Formation of Lens Base Material Film 111z Next, as shown in FIG. 7B, the lens base material film 111z is formed.

ここでは、ポリスチレン系樹脂を、レンズ母材膜111zとして、カラーフィルタ51の上面に設ける。たとえば、スピンコート法によって、膜厚が400μmになるように、このレンズ母材膜111zを成膜する。   Here, a polystyrene resin is provided on the upper surface of the color filter 51 as the lens base material film 111z. For example, the lens base material film 111z is formed by spin coating so that the film thickness becomes 400 μm.

レンズ母材膜111zについては、ポリスチレン系樹脂の他、種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂や、これらの共重合系樹脂などの材料を用いて、レンズ母材膜111zを形成しても良い。   The lens base material film 111z can be formed using various materials in addition to the polystyrene resin. For example, the lens base material film 111z may be formed using a material such as an acrylic resin, a polyimide resin, an epoxy resin, or a copolymer resin thereof.

(3)レジストパターンRPの形成
つぎに、図8(c)に示すように、レジストパターンRPの形成を行う。
(3) Formation of resist pattern RP Next, as shown in FIG. 8C, a resist pattern RP is formed.

ここでは、ノボラック系樹脂等のi線ポジ型感光性樹脂を含む塗布液をレンズ母材膜111zの上面に塗布後、乾燥することによって、フォトレジスト膜(図示なし)を設ける。この後、フォトレジスト膜について、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン加工することによって、レンズ母材膜111zの上面に、レジストパターンRPを形成する。つまり、フォトマスク(図示無し)のマスクパターン像をフォトレジスト膜に転写する露光処理を実施後に、その露光処理が実施されたフォトレジスト膜について現像処理を実施することで、レジストパターンRPを形成する。これにより、レンズ母材膜111zの上面において、凸状に突き出たレジストパターンRPが形成される。   Here, a photoresist film (not shown) is provided by applying a coating liquid containing an i-line positive photosensitive resin such as a novolac resin on the upper surface of the lens base material film 111z and then drying. Thereafter, a resist pattern RP is formed on the upper surface of the lens base material film 111z by patterning the photoresist film using a photolithography technique. That is, after performing an exposure process for transferring a mask pattern image of a photomask (not shown) to a photoresist film, a development process is performed on the photoresist film on which the exposure process has been performed, thereby forming a resist pattern RP. . Thus, a resist pattern RP protruding in a convex shape is formed on the upper surface of the lens base material film 111z.

具体的には、図8(c)に示すように、図3,図5に示したマイクロレンズ61を形成する領域の中心部分が、その中心部分の周囲よりも膜厚が厚くなるように、レジストパターンRPを形成する。   Specifically, as shown in FIG. 8C, the central portion of the region for forming the microlens 61 shown in FIGS. 3 and 5 is thicker than the periphery of the central portion. A resist pattern RP is formed.

本実施形態においては、図8(c)の左側と右側とに示すように、マイクロレンズ61(図3,図5参照)を形成する領域の中心部分の周囲の膜厚が、水平方向xと対角方向kとの間において互いに異なるように、レジストパターンRPを形成する。ここでは、水平方向xにおける膜厚Mxが、対角方向kにおける膜厚Mkよりも厚くなるように形成を行う。   In the present embodiment, as shown on the left side and the right side of FIG. 8C, the film thickness around the central portion of the region where the microlens 61 (see FIGS. 3 and 5) is formed is the horizontal direction x. The resist patterns RP are formed so as to be different from each other in the diagonal direction k. Here, the film is formed such that the film thickness Mx in the horizontal direction x is larger than the film thickness Mk in the diagonal direction k.

たとえば、マイクロレンズ61(図3,図5参照)を形成する領域の中心部分の周囲においては、対角方向kにおける膜厚Mk(図8(c)中の右側部分)を0とし、水平方向xにおける膜厚Mxを、この膜厚Mkよりも厚くする。図8(c)では、図示していないが、垂直方向yにおける膜厚Myについても、水平方向xにおける膜厚Mxと同様な膜厚になるようにレジストパターンRPの形成を行う(つまり、Mx=My)。   For example, around the central portion of the region where the microlens 61 (see FIGS. 3 and 5) is formed, the film thickness Mk in the diagonal direction k (the right side portion in FIG. 8C) is set to 0, and the horizontal direction The film thickness Mx at x is made larger than this film thickness Mk. Although not shown in FIG. 8C, the resist pattern RP is formed so that the film thickness My in the vertical direction y is the same as the film thickness Mx in the horizontal direction x (that is, Mx = My).

図9は、本発明にかかる実施形態1において、レジストパターンRPの形成工程で用いるフォトマスクを示す図である。図9においては、上面を示している。   FIG. 9 is a diagram showing a photomask used in the formation process of the resist pattern RP in the first embodiment according to the present invention. In FIG. 9, the upper surface is shown.

図9に示すように、フォトレジスト膜を残してレジストパターンRPを形成する部分には、露光処理における露光光を遮光する遮光部SKが、マスクパターンとして設けられたフォトマスクPMを用いる。   As shown in FIG. 9, a photomask PM in which a light shielding portion SK that shields exposure light in the exposure processing is provided as a mask pattern in a portion where a photoresist film is left to form a resist pattern RP.

これに対して、図9に示すように、水平方向xおよび垂直方向yに並ぶマイクロレンズ61(図6参照)の間の境界線部分については、フォトレジスト膜の一部を残すために、ハーフトーンマスクの半透過部FTが設けられている。また、図9に示すように、対角方向kにおいて並ぶように形成するマイクロレンズ61(図6参照)の間の部分については、フォトレジスト膜の全部を除去するために、透過部TTが設けられている。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the boundary line portion between the microlenses 61 (see FIG. 6) arranged in the horizontal direction x and the vertical direction y is half in order to leave a part of the photoresist film. A tone mask semi-transmission portion FT is provided. Further, as shown in FIG. 9, a transmissive portion TT is provided in order to remove the entire photoresist film at a portion between the microlenses 61 (see FIG. 6) formed to be aligned in the diagonal direction k. It has been.

そして、上記のフォトマスクPMを用いてフォトレジスト膜について露光処理を実施後、現像処理を実施することで、水平方向xおよび垂直方向yにおける膜厚Mx,Myが、対角方向kにおける膜厚Mkよりも厚くなるように、レジストパターンRPが形成される。   Then, after performing an exposure process on the photoresist film using the above-described photomask PM, a development process is performed so that the film thicknesses Mx and My in the horizontal direction x and the vertical direction y are the film thicknesses in the diagonal direction k. A resist pattern RP is formed so as to be thicker than Mk.

たとえば、下記の条件で、レジストパターンRPの形成を実施する。
<レジストパターンRPの形成条件>
・フォトレジスト材料:i線ポジ型レジスト
・フォトレジスト膜厚:400nm
・プリベーク条件:80℃90秒(ホットプレート上)
・露光条件:1/4縮小露光装置(NA 0.5、σ 0.7)
・露光後ベーク条件:無し
・現像条件:現像液 TMAH2.38%、現像時間 60秒×2パドル現像
For example, the resist pattern RP is formed under the following conditions.
<Formation conditions of resist pattern RP>
Photoresist material: i-line positive resist Photoresist film thickness: 400 nm
-Pre-baking conditions: 80 ° C for 90 seconds (on hot plate)
・ Exposure conditions: 1/4 reduction exposure equipment (NA 0.5, σ 0.7)
・ Bake condition after exposure: None ・ Development condition: Developer TMAH 2.38%, Development time 60 seconds x 2 paddle development

なお、上記では、ハーフトーンマスクを用いて露光処理を実施する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、i線解像度レベルの線幅パターンが形成されたフォトマスクを用いて、アンダー露光(0.3μm以上)してもよい。また、i線解像度以下の線幅パターンが形成されたフォトマスクを用いて、上記の露光処理を実施しても良い。   In the above description, the case where the exposure process is performed using a halftone mask has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, underexposure (0.3 μm or more) may be performed using a photomask in which a line width pattern of an i-line resolution level is formed. Further, the above-described exposure process may be performed using a photomask on which a line width pattern having an i-line resolution or less is formed.

(4)レジストパターンRPをレンズ形状に加工
つぎに、図8(d)に示すように、レジストパターンRPをレンズ形状に加工する。
(4) Processing the resist pattern RP into a lens shape Next, as shown in FIG. 8D, the resist pattern RP is processed into a lens shape.

ここでは、上記において形成されたレジストパターンRPについて熱リフロー処理を実施することで、レンズ形状に加工する。   Here, the resist pattern RP formed above is processed into a lens shape by performing a thermal reflow process.

本実施形態の熱リフロー処理ステップでは、撮像面において対角方向kに隣接して並ぶレジストパターンが間を隔てた状態を保持すると共に、水平方向xに並ぶレジストパターンが互いに融着するように、この熱リフロー処理を実施する。   In the thermal reflow processing step of the present embodiment, the resist patterns arranged adjacent to each other in the diagonal direction k on the imaging surface are kept spaced apart, and the resist patterns arranged in the horizontal direction x are fused to each other. This thermal reflow process is performed.

具体的には、熱リフロー処理として、たとえば、2回、ポストベーク処理を実施する。たとえば、1回目に実施する第1ポストベーク処理の温度条件よりも、2回目に実施する第2ポストベーク処理の温度条件の方が高温になるように、熱リフロー処理を実施する。   Specifically, as the thermal reflow process, for example, a post-bake process is performed twice. For example, the thermal reflow process is performed so that the temperature condition of the second post-baking process performed for the second time is higher than the temperature condition of the first post-baking process performed for the first time.

たとえば、下記のようなリフロー処理条件で、本工程を実施する。
・第1ポストベーク処理条件:140〜150℃,120秒(ホットプレート上)
・第2ポストベーク処理条件:170〜180℃,120秒(ホットプレート上)
For example, this step is performed under the following reflow processing conditions.
・ First post-bake treatment conditions: 140-150 ° C., 120 seconds (on hot plate)
・ Second post-bake treatment conditions: 170-180 ° C., 120 seconds (on hot plate)

これにより、図8(d)に示すように、表面が曲面になり、レジストパターンRPがレンズ形状に加工される。   As a result, as shown in FIG. 8D, the surface becomes a curved surface, and the resist pattern RP is processed into a lens shape.

本実施形態では、図8(d)中の左側部分に示すように、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61(図3,図5参照)の間の境界線部分は、レンズ形状のレジストパターンRPが互いに融着するように形成される。図示していないが、垂直方向yに並ぶマイクロレンズ61の間の境界線部分においても、レンズ形状のレジストパターンRPが互いに融着するように形成される。つまり、この部分においては、レンズ母材膜111zが被覆されるように、レンズ形状のレジストパターンRPが形成される。   In the present embodiment, as shown on the left side in FIG. 8D, the boundary line portion between the micro lenses 61 (see FIGS. 3 and 5) arranged in the horizontal direction x is formed by a lens-shaped resist pattern RP. It is formed so as to be fused to each other. Although not shown, the lens-shaped resist patterns RP are formed so as to be fused to each other also at the boundary line portion between the microlenses 61 arranged in the vertical direction y. That is, in this portion, the lens-shaped resist pattern RP is formed so as to cover the lens base material film 111z.

これに対して、図8(d)中の右側部分に示すように、対角方向kに並ぶマイクロレンズ61(図3,図5参照)の間の部分は、レンズ形状のレジストパターンRPが、間を隔てるように形成される。つまり、この部分においては、レンズ母材膜111zの表面が露出するように、レンズ形状のレジストパターンRPが形成される。   On the other hand, as shown in the right side portion in FIG. 8D, the portion between the micro lenses 61 (see FIGS. 3 and 5) aligned in the diagonal direction k has a lens-shaped resist pattern RP. It is formed to be spaced apart. That is, in this portion, the lens-shaped resist pattern RP is formed so that the surface of the lens base material film 111z is exposed.

このため、図8に示すように、レンズ形状のレジストパターンRPは、複数のマイクロレンズ61の間の部分の膜厚が、水平方向xおよび垂直方向yよりも対角方向kにおいて厚くなるように形成される。また、さらに、水平方向xおよび垂直方向yでは、レンズ形状のレジストパターンRPが融着するため、レンズ形状のレジストパターンRPは、水平方向xおよび垂直方向yよりも対角方向kにおいて曲率が低くなるように形成される。つまり、形成するマイクロレンズ61のレンズ面の曲率に対応するように、レジストパターンRPをレンズ形状に形成する。   For this reason, as shown in FIG. 8, the lens-shaped resist pattern RP is such that the film thickness of the portion between the plurality of microlenses 61 is thicker in the diagonal direction k than in the horizontal direction x and the vertical direction y. It is formed. Furthermore, since the lens-shaped resist pattern RP is fused in the horizontal direction x and the vertical direction y, the lens-shaped resist pattern RP has a lower curvature in the diagonal direction k than in the horizontal direction x and the vertical direction y. Formed to be. That is, the resist pattern RP is formed in a lens shape so as to correspond to the curvature of the lens surface of the microlens 61 to be formed.

(5)マイクロレンズ61の形成
つぎに、図3,図5,図6に示したように、マイクロレンズ61の形成を行う。
(5) Formation of Micro Lens 61 Next, as shown in FIGS. 3, 5, and 6, the micro lens 61 is formed.

ここでは、レンズ形状のレジストパターンRPをマスクとして用いて、レンズ母材膜111zについて全面エッチバック処理を実施する。つまり、レジストパターンRPのレンズ形状のパターンを、レンズ母材膜111zに転写するように、レンズ母材膜111zをマイクロレンズ61に加工する。   Here, the entire surface of the lens base material film 111z is etched back using the lens-shaped resist pattern RP as a mask. That is, the lens base material film 111z is processed into the microlens 61 so that the lens-shaped pattern of the resist pattern RP is transferred to the lens base material film 111z.

これにより、レジストパターンRPおよびレンズ母材膜111zが除去されて、レンズ母材膜111zが、図3,図5,図6に示すように、マイクロレンズ61にパターン加工される。   Thereby, the resist pattern RP and the lens base material film 111z are removed, and the lens base material film 111z is patterned into the microlens 61 as shown in FIGS.

本実施形態では、図3および図6に示すように、水平方向xに隣接して並ぶマイクロレンズ61が、垂直方向yにおいて延在する辺で、互いに接触するように、各マイクロレンズ61を形成する。また、図5(A)および図6に示すように、垂直方向yに隣接して並ぶマイクロレンズ61が、水平方向xにおいて延在する辺で、互いに接触するように、各マイクロレンズ61を形成する。さらに、マイクロレンズ61のレンズ面が、水平方向xおよび垂直方向yの各断面において、同じ曲率であって、各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyが、同じになるように、各マイクロレンズ61を形成する。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 6, each microlens 61 is formed such that microlenses 61 arranged adjacent to each other in the horizontal direction x are in contact with each other at sides extending in the vertical direction y. To do. Further, as shown in FIGS. 5A and 6, each microlens 61 is formed such that microlenses 61 arranged adjacent to each other in the vertical direction y are in contact with each other at sides extending in the horizontal direction x. To do. Furthermore, the lens surface of the microlens 61 has the same curvature in each cross section in the horizontal direction x and the vertical direction y, and the depths Dx and Dy of the grooves formed between the microlenses 61 are the same. Thus, each microlens 61 is formed.

これと共に、図3および図5(B)に示すように、対角方向kに隣接して並ぶマイクロレンズ61が、水平方向xに延在する辺と垂直方向yに延在する辺とが交差する部分で、互いに接触するように、各マイクロレンズ61を形成する。そして、対角方向kにおいて並ぶマイクロレンズ61のレンズ面が、水平方向xおよび垂直方向yにおけるマイクロレンズ61のレンズ面よりも、高い曲率になるように、各マイクロレンズ61を形成する。さらに、対角方向kにおいて並ぶ各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDkが、水平方向xと垂直方向yとにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyよりも深くなるように、各マイクロレンズ61を形成する。   At the same time, as shown in FIGS. 3 and 5B, the microlens 61 arranged adjacent to each other in the diagonal direction k intersects the side extending in the horizontal direction x and the side extending in the vertical direction y. The microlenses 61 are formed so as to be in contact with each other at the portions to be processed. Then, each microlens 61 is formed such that the lens surfaces of the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k have a higher curvature than the lens surfaces of the microlenses 61 in the horizontal direction x and the vertical direction y. Further, the depth Dk of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k is the depth Dx of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x and the vertical direction y. Each microlens 61 is formed so as to be deeper than Dy.

たとえば、下記のような条件で、上記のエッチバック処理を実施して、各マイクロレンズ61を形成する。
<エッチング条件>
・エッチバック装置:マグネトロンRIE装置
・エッチングガス:CF4=155ccm
・高周波電力:1.8W/cm2
・エッチング室内圧力:6.65Pa
・下部電極温度(チラー温度):0℃
・エッチング量:2.4μm(スチレン系レジスト換算)
For example, the above-described etch-back process is performed under the following conditions to form each microlens 61.
<Etching conditions>
・ Etch back device: Magnetron RIE device ・ Etching gas: CF4 = 155 ccm
・ High frequency power: 1.8W / cm2
Etching chamber pressure: 6.65 Pa
-Lower electrode temperature (chiller temperature): 0 ° C
・ Etching amount: 2.4 μm (in terms of styrene resist)

これによって、水平方向xにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDxが150nm以下になるように形成される。また、対角方向kにおいて並ぶ各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDkと、水平方向xにおいて並ぶマイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDxとの関係が、上述した式(1)を満たすように形成される。つまり、マイクロレンズ61を、非球面レンズとして形成する。   Thus, the depth Dx of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x is formed to be 150 nm or less. Further, the relationship between the depth Dk of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k and the depth Dx of the groove formed between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x is described above. It is formed so as to satisfy the formula (1). That is, the microlens 61 is formed as an aspheric lens.

なお、エッチバック装置としては、マグネトロンRIE装置の他に種々のエッチバック装置を用いることができる。たとえば、下記のエッチバック装置を用いることができる。
・平行平板型RIE装置
・高圧狭ギャップ型プラズマエッチング装置
・ECR型エッチング装置
・マイクロ波プラズマ型エッチング装置
・変成器結合プラズマ型エッチング装置
・誘導結合プラズマ型エッチング装置
・ヘリコン波プラズマ型エッチング装置
As an etch back device, various etch back devices can be used in addition to the magnetron RIE device. For example, the following etch back apparatus can be used.
・ Parallel plate type RIE equipment ・ High pressure narrow gap type plasma etching equipment ・ ECR type etching equipment ・ Microwave plasma type etching equipment ・ Transformer coupled plasma type etching equipment ・ Inductively coupled plasma type etching equipment ・ helicon wave plasma type etching equipment

(C)まとめ
以上のように、本実施形態においては、マイクロレンズ61は、撮像面における平面形状が水平方向xに延在する辺と垂直方向yに延在する辺とによって区画された部分を含む形状である。そして、マイクロレンズ61は、複数が水平方向xと垂直方向yとのそれぞれにおいて互いに接して並んで配置されている。また、これらの複数のマイクロレンズ61は、撮像面において水平方向xおよび垂直方向yに対して傾斜した対角方向kに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さが、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さよりも深くなるように形成されている。さらに、これと共に、複数のマイクロレンズ61は、対角方向kにおけるレンズ面の曲率が、水平方向xにおけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている。
(C) Summary As described above, in the present embodiment, the microlens 61 has a portion in which the planar shape of the imaging surface is defined by a side extending in the horizontal direction x and a side extending in the vertical direction y. It is a shape to include. A plurality of microlenses 61 are arranged in contact with each other in the horizontal direction x and the vertical direction y. In addition, the plurality of microlenses 61 have a groove depth between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k inclined with respect to the horizontal direction x and the vertical direction y on the imaging surface. It is formed to be deeper than the depth of the groove between the lenses 61. In addition, the plurality of microlenses 61 are formed so that the curvature of the lens surface in the diagonal direction k is higher than the curvature of the lens surface in the horizontal direction x.

また、複数のマイクロレンズ61は、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さD1と、対角方向kに並ぶマイクロレンズの間の溝の深さD3とが、D1:D3=1:3〜5の関係になるように形成されている。   Further, in the plurality of microlenses 61, the groove depth D1 between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x and the groove depth D3 between the microlenses arranged in the diagonal direction k are D1: D3 = It is formed to have a relationship of 1: 3-5.

さらに、これと共に、複数のマイクロレンズ61は、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さD1が、D1≦150nmの関係になるように形成されている。   In addition, the plurality of microlenses 61 are formed so that the groove depth D1 between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x has a relationship of D1 ≦ 150 nm.

上述したように、マイクロレンズ61の曲率が高い場合(レンズ層厚が厚い場合)には、一般に、感度が向上する。そして、CCD型の固体撮像装置においては、センサー形状が正方形/長方形などの四角形状であるために、スミアは、水平方向xにおいて発生しやすく、対角方向kでは、最も発生しにくい特徴がある。   As described above, when the curvature of the microlens 61 is high (when the lens layer thickness is thick), the sensitivity is generally improved. In the CCD type solid-state imaging device, since the sensor shape is a square shape such as a square / rectangular shape, smear is likely to occur in the horizontal direction x and is most unlikely to occur in the diagonal direction k. .

本実施形態では、マイクロレンズ61は、対角方向kの曲率が、水平方向xの曲率よりも高いので、スミアが発生しにくい対角方向kから入射光を受光面へ効果的に集光するこができる。つまり、水平方向xにおいては、マイクロレンズ61の曲率が低い(レンズ厚が薄い)ので、スミア発生の要因となる垂直転送部への光の入射が防止できる。そして、これと共に、対角方向kにおいては、マイクロレンズ61の曲率が高い(レンズ厚が厚い)ので、感度を向上させることができる。このため、本実施形態は、感度向上とスミアの発生防止との両者を効果的に実現することができる。   In the present embodiment, since the curvature in the diagonal direction k is higher than the curvature in the horizontal direction x, the microlens 61 effectively collects incident light on the light receiving surface from the diagonal direction k where smear is unlikely to occur. I can do this. That is, in the horizontal direction x, since the curvature of the microlens 61 is low (lens thickness is thin), it is possible to prevent light from entering the vertical transfer unit, which causes smear. Along with this, in the diagonal direction k, the curvature of the microlens 61 is high (the lens thickness is thick), so that the sensitivity can be improved. For this reason, this embodiment can implement | achieve both improvement in a sensitivity and prevention of generation | occurrence | production of a smear effectively.

具体的には、本実施形態の固体撮像装置は、従来構造に対して、感度が4%向上すると共に、スミアが0.4dB、改善することが確認された。   Specifically, it has been confirmed that the solid-state imaging device of the present embodiment has an improvement in sensitivity of 4% and a smear of 0.4 dB over the conventional structure.

したがって、本実施形態は、マイクロレンズ61を高精細に形成して集光効率を向上可能であって、撮像画像の画像品質を容易に向上することができる。   Therefore, in this embodiment, the microlens 61 can be formed with high definition to improve the light collection efficiency, and the image quality of the captured image can be easily improved.

<2.実施形態2>
(A)装置構成など
図10は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の要部を示す図である。
<2. Second Embodiment>
(A) Device Configuration, etc. FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of a solid-state imaging device in Embodiment 2 according to the present invention.

ここで、図10は、マイクロレンズ61の形成部分を示しており、図5(A)と同様に、垂直方向yの断面(Y1−Y2部分)を示している。   Here, FIG. 10 shows a portion where the microlens 61 is formed, and shows a cross section (Y1-Y2 portion) in the vertical direction y, as in FIG.

図10に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ61が、実施形態1と異なる。この点およびこれに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。   As shown in FIG. 10, the microlens 61 is different from the first embodiment in the present embodiment. Except for this point and points related thereto, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.

実施形態1において、各マイクロレンズ61は、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、レンズ面の曲率が同じになるように形成されていた。また、各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyが、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、同じになるように形成されていた。   In the first embodiment, each microlens 61 is formed such that the curvature of the lens surface is the same in each cross section in the horizontal direction x and the vertical direction y. Further, the depths Dx and Dy of the grooves formed between the microlenses 61 are the same in the cross sections in the horizontal direction x and the vertical direction y, respectively.

しかしながら、本実施形態においては、図10に示すように、各マイクロレンズ61は、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、レンズ面の曲率が互いに異なるように形成されている。また、各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDx,Dyが、水平方向xおよび垂直方向yのそれぞれの断面において、互いに異なるように形成されている。   However, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, each microlens 61 is formed so that the curvatures of the lens surfaces are different from each other in each cross section in the horizontal direction x and the vertical direction y. Further, the depths Dx and Dy of the grooves formed between the microlenses 61 are different from each other in the cross sections in the horizontal direction x and the vertical direction y.

具体的には、各マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面におけるレンズ面の曲率が、水平方向xの断面におけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている。また、各マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面におけるマイクロレンズ61間の溝の深さDyが、水平方向xの断面におけるマイクロレンズ61間の溝の深さDxよりも深くなるように形成されている。   Specifically, each microlens 61 is formed such that the curvature of the lens surface in the cross section in the vertical direction y is higher than the curvature of the lens surface in the cross section in the horizontal direction x. Each microlens 61 is formed such that the groove depth Dy between the microlenses 61 in the cross section in the vertical direction y is deeper than the groove depth Dx between the microlenses 61 in the cross section in the horizontal direction x. ing.

なお、各マイクロレンズ61は、対角方向kの断面については、実施形態1と同様に形成されている。   Each microlens 61 is formed in the same manner as in the first embodiment with respect to the cross section in the diagonal direction k.

(B)製造方法
本実施形態の固体撮像装置を製造する製造方法について説明する。
(B) Manufacturing Method A manufacturing method for manufacturing the solid-state imaging device of the present embodiment will be described.

図11は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。図11においては、(a),(b)の順で、固体撮像装置の製造方法の各工程を示している。図11では、左側部分が、図3と同様に、図6に示す、水平方向xにおける断面(X1−X2部分)を示している。そして、図11では、右側部分が、図5(B)と同様に、図6に示す、対角方向kにおける断面(K1−K2部分)を示している。そして、図11では、中央部分が、図10と同様に、図6に示す、垂直方向yの断面(Y1−Y2部分)について示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device in the second embodiment according to the present invention. In FIG. 11, the steps of the method for manufacturing the solid-state imaging device are shown in the order of (a) and (b). In FIG. 11, the left side portion shows a cross section (X1-X2 portion) in the horizontal direction x shown in FIG. In FIG. 11, the right side portion shows the cross section (the K1-K2 portion) in the diagonal direction k shown in FIG. 6, as in FIG. 5B. In FIG. 11, the central portion shows the cross section (Y1-Y2 portion) in the vertical direction y shown in FIG. 6, similarly to FIG.

(1)レジストパターンRPの形成
まず、図11(a)に示すように、レジストパターンRPの形成を行う。
(1) Formation of resist pattern RP First, as shown in FIG. 11A, a resist pattern RP is formed.

ここでは、レジストパターンRPの形成に先立って、実施形態1の場合と同様にして、カラーフィルタ51の形成、レンズ母材膜111zの形成を、順次、実施する。   Here, prior to the formation of the resist pattern RP, the color filter 51 and the lens base material film 111z are sequentially formed in the same manner as in the first embodiment.

そして、実施形態1と同様に、レンズ母材膜111zの上面にフォトレジスト膜(図示なし)を設けた後に、そのフォトレジスト膜についてパターン加工する処理を実施して、レジストパターンRPを形成する。   Then, similarly to the first embodiment, after providing a photoresist film (not shown) on the upper surface of the lens base material film 111z, the photoresist film is subjected to pattern processing to form a resist pattern RP.

本実施形態では、図11(a)の左側と右側とに示すように、水平方向xと対角方向kの各断面については、実施形態1と同様に、レジストパターンRPを形成する。   In the present embodiment, as shown on the left side and the right side of FIG. 11A, the resist pattern RP is formed for each cross section in the horizontal direction x and the diagonal direction k, as in the first embodiment.

しかし、図11(a)の中央部分に示すように、垂直方向yの断面については、実施形態1と異なるように、レジストパターンRPを形成する。   However, as shown in the central part of FIG. 11A, the resist pattern RP is formed in the cross section in the vertical direction y, unlike the first embodiment.

具体的には、図11(a)に示すように、マイクロレンズ61(図3,図5参照)を形成する領域の中心部分の周囲の膜厚が、水平方向xと垂直方向yとの間において互いに異なるように、レジストパターンRPを形成する。ここでは、垂直方向yにおける膜厚Myが、水平方向xにおける膜厚Mxよりも薄くなるように形成を行う。   Specifically, as shown in FIG. 11A, the film thickness around the central portion of the region where the micro lens 61 (see FIGS. 3 and 5) is formed is between the horizontal direction x and the vertical direction y. The resist patterns RP are formed so as to be different from each other. Here, the film is formed such that the film thickness My in the vertical direction y is smaller than the film thickness Mx in the horizontal direction x.

たとえば、対角方向kの断面と同様に、マイクロレンズ61(図3,図5参照)を形成する部分の境界部分において、レンズ母材膜111zの表面が露出するように、レジストパターンRPを形成する。   For example, similarly to the cross section in the diagonal direction k, the resist pattern RP is formed so that the surface of the lens base material film 111z is exposed at the boundary portion of the portion where the microlens 61 (see FIGS. 3 and 5) is formed. To do.

図12は、本発明にかかる実施形態2において、レジストパターンRPの形成工程で用いるフォトマスクを示す図である。図12においては、上面を示している。   FIG. 12 is a view showing a photomask used in the formation process of the resist pattern RP in the second embodiment according to the present invention. In FIG. 12, the upper surface is shown.

図12に示すように、実施形態1と同様に、フォトレジスト膜を残してレジストパターンRPを形成する部分には、露光光を遮光する遮光部SKが、マスクパターンとして設けられている。そして、これと共に、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61(図6参照)の間の境界線部分については、フォトレジスト膜の一部を残すために、ハーフトーンマスクの半透過部FTが設けられている。   As shown in FIG. 12, similarly to the first embodiment, a light shielding portion SK for shielding exposure light is provided as a mask pattern in a portion where the photoresist pattern is left and the resist pattern RP is formed. Along with this, a translucent portion FT of a halftone mask is provided in order to leave a part of the photoresist film at a boundary portion between the micro lenses 61 (see FIG. 6) arranged in the horizontal direction x. Yes.

しかし、本実施形態では、実施形態1と異なり、垂直方向yおよび対角方向kに並ぶマイクロレンズ61(図6参照)の間の部分については、フォトレジスト膜の全部を除去するために、透過部TTが設けられているフォトマスクPMを用いる。   However, in the present embodiment, unlike the first embodiment, a portion between the microlenses 61 (see FIG. 6) arranged in the vertical direction y and the diagonal direction k is transmitted in order to remove the entire photoresist film. A photomask PM provided with a portion TT is used.

そして、上記のフォトマスクPMを用いてフォトレジスト膜について露光処理を実施後、現像処理を実施することで、上述したレジストパターンRPが形成される。   Then, after performing an exposure process on the photoresist film using the photomask PM described above, a development process is performed to form the resist pattern RP described above.

なお、上記では、ハーフトーンマスクを用いて露光処理を実施する場合について説明したが、これに限定されない。実施形態1と同様に、たとえば、i線解像度レベルの線幅のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、アンダー露光(0.3μm以上)してもよい。また、i線解像度以下の線幅パターンが形成されたフォトマスクを用いて、上記の露光処理を実施しても良い。   In the above description, the case where the exposure process is performed using a halftone mask has been described. However, the present invention is not limited to this. Similarly to the first embodiment, for example, underexposure (0.3 μm or more) may be performed using a photomask in which a line width pattern of an i-line resolution level is formed. Further, the above-described exposure process may be performed using a photomask on which a line width pattern having an i-line resolution or less is formed.

(2)レジストパターンRPをレンズ形状に加工
つぎに、図11(b)に示すように、レジストパターンRPをレンズ形状に加工する。
(2) Processing the resist pattern RP into a lens shape Next, as shown in FIG. 11B, the resist pattern RP is processed into a lens shape.

ここでは、実施形態1の場合と同様に、上記において形成されたレジストパターンRPについて熱リフロー処理を実施することで、レンズ形状に加工する。   Here, as in the case of the first embodiment, the resist pattern RP formed above is processed into a lens shape by performing a thermal reflow process.

本実施形態では、図11(b)中の左側部分に示すように、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61(図3,図5参照)の間の境界線部分は、実施形態1の場合と同様に、レンズ形状のレジストパターンRPが互いに融着するように形成される。つまり、この部分においては、レンズ母材膜111zが被覆されるように、レンズ形状のレジストパターンRPが形成される。   In the present embodiment, as shown in the left part of FIG. 11B, the boundary line portion between the micro lenses 61 (see FIGS. 3 and 5) arranged in the horizontal direction x is the same as in the case of the first embodiment. In addition, the lens-shaped resist patterns RP are formed so as to be fused to each other. That is, in this portion, the lens-shaped resist pattern RP is formed so as to cover the lens base material film 111z.

また、図11(b)の右側部分に示すように、対角方向kに並ぶマイクロレンズ61(図3,図5参照)の間の部分は、実施形態1の場合と同様に、レンズ形状のレジストパターンRPが、間を隔てるように形成される。つまり、この部分においては、レンズ母材膜111zの表面が露出するように、レンズ形状のレジストパターンRPが形成される。   Further, as shown in the right part of FIG. 11B, the portion between the microlenses 61 (see FIGS. 3 and 5) arranged in the diagonal direction k has a lens shape as in the first embodiment. Resist patterns RP are formed to be spaced apart. That is, in this portion, the lens-shaped resist pattern RP is formed so that the surface of the lens base material film 111z is exposed.

これに対して、図11(b)中の中央部分に示すように、垂直方向yに並ぶマイクロレンズ61(図10参照)の間の境界線部分は、実施形態1の場合と異なり、レンズ形状のレジストパターンRPが、間を隔てるように形成する。つまり、この部分は、レンズ母材膜111zの表面が露出するように、レンズ形状のレジストパターンRPが形成される。   On the other hand, as shown in the center portion in FIG. 11B, the boundary line portion between the microlenses 61 arranged in the vertical direction y (see FIG. 10) is different from the first embodiment in the lens shape. The resist patterns RP are formed so as to be spaced apart from each other. That is, the lens-shaped resist pattern RP is formed in this portion so that the surface of the lens base material film 111z is exposed.

このため、図11に示すように、レンズ形状のレジストパターンRPは、複数のマイクロレンズ61の間の部分の膜厚が、水平方向xよりも垂直方向yおよび対角方向kにおいて厚くなるように形成される。また、さらに、水平方向xではレンズ形状のレジストパターンRPが融着するため、レンズ形状のレジストパターンRPのそれぞれは、水平方向xよりも垂直方向yおよび対角方向kにおいて曲率が低くなるように形成される。つまり、形成するマイクロレンズ61のレンズ面の曲率に対応するように、レジストパターンRPをレンズ形状に形成する。   For this reason, as shown in FIG. 11, the lens-shaped resist pattern RP is such that the film thickness of the portion between the plurality of microlenses 61 is thicker in the vertical direction y and the diagonal direction k than in the horizontal direction x. It is formed. Further, since the lens-shaped resist pattern RP is fused in the horizontal direction x, the curvature of each of the lens-shaped resist patterns RP is lower in the vertical direction y and the diagonal direction k than in the horizontal direction x. It is formed. That is, the resist pattern RP is formed in a lens shape so as to correspond to the curvature of the lens surface of the microlens 61 to be formed.

(3)マイクロレンズ61の形成
つぎに、図3,図5(B),図10に示したように、マイクロレンズ61の形成を行う。
(3) Formation of Micro Lens 61 Next, as shown in FIGS. 3, 5B, and 10, the micro lens 61 is formed.

ここでは、実施形態1の場合と同様に、レンズ形状のレジストパターンRPをマスクとして用いて、レンズ母材膜111zについて全面エッチバック処理を実施する。つまり、レジストパターンRPのレンズ形状のパターンを、レンズ母材膜111zに転写するように、レンズ母材膜111zをマイクロレンズ61に加工する。   Here, as in the case of the first embodiment, the entire surface of the lens base material film 111z is etched back using the lens-shaped resist pattern RP as a mask. That is, the lens base material film 111z is processed into the microlens 61 so that the lens-shaped pattern of the resist pattern RP is transferred to the lens base material film 111z.

本実施形態においては、実施形態1と異なり、各マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面におけるレンズ面の曲率が、水平方向xの断面におけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成される。また、各マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面におけるマイクロレンズ61間の溝の深さDyが、水平方向xの断面におけるマイクロレンズ61間の溝の深さDxよりも深くなるように形成される。   In the present embodiment, unlike the first embodiment, each microlens 61 is formed such that the curvature of the lens surface in the cross section in the vertical direction y is higher than the curvature of the lens surface in the cross section in the horizontal direction x. Each microlens 61 is formed such that the groove depth Dy between the microlenses 61 in the cross section in the vertical direction y is deeper than the groove depth Dx between the microlenses 61 in the cross section in the horizontal direction x. The

(C)まとめ
以上のように、本実施形態においては、実施形態1と同様に、複数のマイクロレンズ61は、撮像面において対角方向kに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さが、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さよりも深くなるように形成されている。さらに、これと共に、複数のマイクロレンズ61は、対角方向kにおけるレンズ面の曲率が、水平方向xにおけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている。
(C) Summary As described above, in the present embodiment, as in the first embodiment, the plurality of microlenses 61 has a groove depth between the microlenses 61 arranged in the diagonal direction k on the imaging surface. It is formed so as to be deeper than the depth of the groove between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x. In addition, the plurality of microlenses 61 are formed so that the curvature of the lens surface in the diagonal direction k is higher than the curvature of the lens surface in the horizontal direction x.

本実施形態では、マイクロレンズ61は、実施形態1と同様に、水平方向xにおいては、マイクロレンズ61の曲率が低い(レンズ厚が薄い)ので、スミア発生の要因となる垂直転送部への光の入射が防止できる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the microlens 61 has a low curvature (the lens thickness is thin) in the horizontal direction x, and therefore the light to the vertical transfer unit that causes smearing. Can be prevented.

これと共に、本実施形態では、複数のマイクロレンズ61は、垂直方向yに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さが、水平方向xに並ぶマイクロレンズ61の間の溝の深さよりも深くなるように形成されている。さらに、垂直方向yにおけるレンズ面の曲率が、水平方向xにおけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている。このように、本実施形態では、垂直方向yにおいては、対角方向kと同様に、水平方向xよりもマイクロレンズ61の曲率が高い(レンズ厚が厚い)ので、さらに感度を向上させることができる。このため、本実施形態は、感度向上とスミアの発生防止との両者を効果的に実現することができる。   At the same time, in the present embodiment, in the plurality of microlenses 61, the depth of the grooves between the microlenses 61 arranged in the vertical direction y is deeper than the depth of the grooves between the microlenses 61 arranged in the horizontal direction x. It is formed as follows. Further, the curvature of the lens surface in the vertical direction y is formed to be higher than the curvature of the lens surface in the horizontal direction x. As described above, in the present embodiment, in the vertical direction y, similarly to the diagonal direction k, the curvature of the microlens 61 is higher than that in the horizontal direction x (the lens thickness is thick), so that the sensitivity can be further improved. it can. For this reason, this embodiment can implement | achieve both improvement in a sensitivity and prevention of generation | occurrence | production of a smear effectively.

したがって、本実施形態は、マイクロレンズ61を高精細に形成して集光効率を向上可能であって、撮像画像の画像品質を容易に向上することができる。   Therefore, in this embodiment, the microlens 61 can be formed with high definition to improve the light collection efficiency, and the image quality of the captured image can be easily improved.

<3.実施形態3>
(A)装置構成など
図13は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の要部を示す図である。
<3. Embodiment 3>
(A) Device Configuration, etc. FIG. 13 is a diagram showing the main part of a solid-state imaging device in Embodiment 3 according to the present invention.

ここで、図13は、マイクロレンズ61を形成した部分について示している。図13においては、(A)が、水平方向xの断面(X1−X2部分)を示している。そして、(B)は、垂直方向yにおける断面(Y1−Y2部分)を示している。   Here, FIG. 13 shows a portion where the microlens 61 is formed. In FIG. 13, (A) shows a cross section (X1-X2 portion) in the horizontal direction x. And (B) has shown the cross section (Y1-Y2 part) in the perpendicular direction y.

図13に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズ61が、実施形態1と異なる。この点およびこれに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。   As shown in FIG. 13, in the present embodiment, the microlens 61 is different from the first embodiment. Except for this point and points related thereto, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.

図13(a)に示すように、マイクロレンズ61は、水平方向xにおける断面において、上面部分が水平方向xに沿うように設けられている。   As shown in FIG. 13A, the microlens 61 is provided so that the upper surface portion is along the horizontal direction x in the cross section in the horizontal direction x.

これに対して、垂直方向yにおける断面においては、マイクロレンズ61は、上面部分が曲面であって、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズとして構成されている。   On the other hand, in the cross section in the vertical direction y, the microlens 61 is configured as a convex lens in which the upper surface portion is a curved surface and the center is thicker than the edge.

つまり、本実施形態においては、マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面がレンズ形状であって、水平方向xにおいて直線状に延在する「かまぼこ状」になるように、形成されている。   That is, in the present embodiment, the microlens 61 is formed so that the cross section in the vertical direction y has a lens shape and has a “kamaboko shape” that extends linearly in the horizontal direction x.

(B)製造方法
本実施形態の固体撮像装置を製造する製造方法について説明する。
(B) Manufacturing Method A manufacturing method for manufacturing the solid-state imaging device of the present embodiment will be described.

図14は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置の製造方法の各工程にて設けられた要部を示す図である。図14においては、(a),(b)の順で、固体撮像装置の製造方法の各工程を示している。図14では、左側部分が、図13(a)と同様に、水平方向xにおける断面(X1−X2部分)を示している。そして、図14では、右側部分が、図13(b)と同様に、垂直方向yの断面(Y1−Y2部分)について示している。   FIG. 14 is a diagram illustrating a main part provided in each step of the manufacturing method of the solid-state imaging device in the third embodiment according to the present invention. In FIG. 14, each step of the method for manufacturing the solid-state imaging device is shown in the order of (a) and (b). In FIG. 14, the left side portion shows a cross section (X1-X2 portion) in the horizontal direction x, as in FIG. In FIG. 14, the right side portion shows the cross section (Y1-Y2 portion) in the vertical direction y, as in FIG. 13B.

(1)レジストパターンRPの形成
まず、図14(a)に示すように、レジストパターンRPの形成を行う。
(1) Formation of resist pattern RP First, as shown in FIG. 14A, a resist pattern RP is formed.

ここでは、レジストパターンRPの形成に先立って、実施形態1の場合と同様にして、カラーフィルタ51の形成、レンズ母材膜111zの形成を、順次、実施する。   Here, prior to the formation of the resist pattern RP, the color filter 51 and the lens base material film 111z are sequentially formed in the same manner as in the first embodiment.

そして、実施形態1と同様に、レンズ母材膜111zの上面にフォトレジスト膜(図示なし)を設けた後に、そのフォトレジスト膜についてパターン加工する処理を実施して、レジストパターンRPを形成する。具体的には、フォトレジスト膜についてパターン像を露光する露光処理を実施後、現像処理を実施することで、レジストパターンRPを形成する。   Then, similarly to the first embodiment, after providing a photoresist film (not shown) on the upper surface of the lens base material film 111z, the photoresist film is subjected to pattern processing to form a resist pattern RP. Specifically, a resist pattern RP is formed by performing a development process after performing an exposure process for exposing a pattern image to the photoresist film.

本実施形態では、図14(a)の左側部分に示すように、水平方向xの断面については、開口部分を設けずに平坦に水平方向xへ延在した状態が保持するように、レジストパターンRPを形成する。   In the present embodiment, as shown in the left part of FIG. 14A, the resist pattern is maintained so that the horizontal cross section in the horizontal direction x is kept flat without extending the horizontal direction x. RP is formed.

これに対して、図14(a)の右側部分に示すように、垂直方向yの断面については、マイクロレンズ61を形成する間の部分が開口するように、レジストパターンRPを形成する。つまり、この部分については、レンズ母材膜111zの表面が露出するように、レジストパターンRPを形成する。   On the other hand, as shown in the right portion of FIG. 14A, the resist pattern RP is formed so that the portion in the vertical direction y is opened while the microlens 61 is formed. That is, for this portion, the resist pattern RP is formed so that the surface of the lens base material film 111z is exposed.

(2)レジストパターンRPをレンズ形状に加工
つぎに、図14(b)に示すように、レジストパターンRPをレンズ形状に加工する。
(2) Processing the resist pattern RP into a lens shape Next, as shown in FIG. 14B, the resist pattern RP is processed into a lens shape.

ここでは、実施形態1の場合と同様に、上記において形成されたレジストパターンRPについて熱リフロー処理を実施することで、レンズ形状に加工する。   Here, as in the case of the first embodiment, the resist pattern RP formed above is processed into a lens shape by performing a thermal reflow process.

本実施形態では、図14(b)中の左側部分に示すように、水平方向xの断面については、開口部分が設けられていないので、平坦に水平方向xへ延在した状態が保持される。   In the present embodiment, as shown in the left part of FIG. 14B, the horizontal section x is not provided with an opening, so that the flat section extends in the horizontal direction x. .

これに対して、図14(b)の右側部分に示すように、垂直方向yの断面については、マイクロレンズ61を形成する間の部分が開口しているので、レジストパターンRPが溶融してレンズ形状に加工される。   On the other hand, as shown in the right side portion of FIG. 14B, the cross section in the vertical direction y is open in the portion between the microlenses 61, so that the resist pattern RP is melted and the lens Processed into shape.

(3)マイクロレンズ61の形成
つぎに、図13に示したように、マイクロレンズ61の形成を行う。
(3) Formation of Micro Lens 61 Next, as shown in FIG. 13, the micro lens 61 is formed.

ここでは、実施形態1の場合と同様に、レンズ形状のレジストパターンRPをマスクとして用いて、レンズ母材膜111zについて全面エッチバック処理を実施する。つまり、レジストパターンRPのレンズ形状のパターンを、レンズ母材膜111zに転写するように、レンズ母材膜111zをマイクロレンズ61に加工する。   Here, as in the case of the first embodiment, the entire surface of the lens base material film 111z is etched back using the lens-shaped resist pattern RP as a mask. That is, the lens base material film 111z is processed into the microlens 61 so that the lens-shaped pattern of the resist pattern RP is transferred to the lens base material film 111z.

本実施形態においては、実施形態1と異なり、各マイクロレンズ61は、垂直方向yの断面がレンズ形状であって、水平方向xにおいて直線状に延在する「かまぼこ状」に形成される。   In the present embodiment, unlike the first embodiment, each microlens 61 has a lens shape in cross section in the vertical direction y and is formed in a “kamaboko shape” extending linearly in the horizontal direction x.

(C)まとめ
以上のように、本実施形態において、マイクロレンズ61は、入射光Hが入射するレンズ面が、垂直方向yにおいて曲面であって、水平方向xにおいて平坦になるように形成されている。つまり、上述したように、「かまぼこ状」に形成されている。
(C) Summary As described above, in the present embodiment, the microlens 61 is formed such that the lens surface on which the incident light H is incident is a curved surface in the vertical direction y and flat in the horizontal direction x. Yes. That is, as described above, it is formed in a “kamaboko shape”.

本実施形態では、マイクロレンズ61は、水平方向xにおいては、マイクロレンズ61の上面が平坦であるので、実施形態1と同様に、レンズ面の曲率が低いので、スミア発生の要因となる垂直転送部への光の入射が防止できる。そして、これと共に、垂直方向yにおいては、マイクロレンズ61のレンズ面の曲率が高く、集光効率が高いので、感度を向上させることができる。このため、本実施形態は、感度向上とスミアの発生防止との両者を効果的に実現することができる。   In this embodiment, since the upper surface of the microlens 61 is flat in the horizontal direction x, the curvature of the lens surface is low as in the first embodiment, so that the vertical transfer that causes smearing occurs. The incidence of light on the part can be prevented. Along with this, in the vertical direction y, the curvature of the lens surface of the microlens 61 is high and the light collection efficiency is high, so that the sensitivity can be improved. For this reason, this embodiment can implement | achieve both improvement in a sensitivity and prevention of generation | occurrence | production of a smear effectively.

したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を容易に向上することができる。   Therefore, the present embodiment can easily improve the image quality of the captured image.

<4.実施形態4>
(A)装置構成など
(A−1)固体撮像装置の要部構成
図15は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置の要部を示す図である。
<4. Embodiment 4>
(A) Device Configuration, etc. (A-1) Main Part Configuration of Solid-State Imaging Device FIG. 15 is a diagram showing the main part of a solid-state imaging device in Embodiment 4 according to the present invention.

本実施形態の固体撮像装置は、CMOS型イメージセンサであり、実施形態1と異なる。この点およびこれに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態1と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。   The solid-state imaging device of the present embodiment is a CMOS type image sensor and is different from the first embodiment. Except for this point and points related thereto, the present embodiment is the same as the first embodiment. For this reason, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.

図15に示すように、本実施形態の固体撮像装置は、基板101を含む。この基板101は、たとえば、シリコンからなる半導体基板であり、基板101の面においては、撮像領域PAと、周辺領域SAとが設けられている。   As shown in FIG. 15, the solid-state imaging device of this embodiment includes a substrate 101. The substrate 101 is a semiconductor substrate made of, for example, silicon, and an imaging area PA and a peripheral area SA are provided on the surface of the substrate 101.

撮像領域PAは、図15に示すように、矩形形状であり、複数の画素Pが水平方向xと垂直方向yとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Pがマトリクス状に並んでいる。そして、撮像領域PAにおいては、その中心が、図1に示した光学系42の光軸に対応するように配置されている。なお、撮像領域PAは、図1に示した撮像面PSに相当する。   As shown in FIG. 15, the imaging area PA has a rectangular shape, and a plurality of pixels P are arranged in each of the horizontal direction x and the vertical direction y. That is, the pixels P are arranged in a matrix. In the imaging area PA, the center is arranged so as to correspond to the optical axis of the optical system 42 shown in FIG. The imaging area PA corresponds to the imaging surface PS shown in FIG.

撮像領域PAにおいて、画素Pは、入射光を受光して信号電荷を生成する。そして、その生成した信号電荷が画素トランジスタによって読み出されて出力される。画素Pの詳細な構成については、後述する。   In the imaging area PA, the pixel P receives incident light and generates a signal charge. Then, the generated signal charge is read out and output by the pixel transistor. A detailed configuration of the pixel P will be described later.

周辺領域SAは、図15に示すように、撮像領域PAの周囲に位置している。そして、この周辺領域SAにおいては、周辺回路が設けられている。   As shown in FIG. 15, the peripheral area SA is located around the imaging area PA. In the peripheral area SA, peripheral circuits are provided.

具体的には、図15に示すように、垂直駆動回路13と、カラム回路14と、水平駆動回路15と、外部出力回路17と、タイミングジェネレータ(TG)18と、シャッター駆動回路19とが、周辺回路として設けられている。   Specifically, as shown in FIG. 15, a vertical drive circuit 13, a column circuit 14, a horizontal drive circuit 15, an external output circuit 17, a timing generator (TG) 18, and a shutter drive circuit 19 are It is provided as a peripheral circuit.

垂直駆動回路13は、図15に示すように、周辺領域SAにおいて、撮像領域PAの側部に設けられており、撮像領域PAの画素Pを行単位で選択して駆動させるように構成されている。   As shown in FIG. 15, the vertical drive circuit 13 is provided on the side of the imaging area PA in the peripheral area SA, and is configured to select and drive the pixels P of the imaging area PA in units of rows. Yes.

カラム回路14は、図15に示すように、周辺領域SAにおいて、撮像領域PAの下端部に設けられており、列単位で画素Pから出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路14は、CDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路(図示なし)を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。   As shown in FIG. 15, the column circuit 14 is provided at the lower end of the imaging area PA in the peripheral area SA, and performs signal processing on signals output from the pixels P in units of columns. Here, the column circuit 14 includes a CDS (Correlated Double Sampling) circuit (not shown), and performs signal processing to remove fixed pattern noise.

水平駆動回路15は、図15に示すように、カラム回路14に電気的に接続されている。水平駆動回路15は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路14にて画素Pの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路17へ出力させる。   As shown in FIG. 15, the horizontal drive circuit 15 is electrically connected to the column circuit 14. The horizontal drive circuit 15 includes, for example, a shift register, and sequentially outputs a signal held in the column circuit 14 for each column of pixels P to the external output circuit 17.

外部出力回路17は、図15に示すように、カラム回路14に電気的に接続されており、カラム回路14から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路17は、AGC(Automatic Gain Control)回路17aとADC回路17bとを含む。外部出力回路17においては、AGC回路17aが信号にゲインをかけた後に、ADC回路17bがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。   As shown in FIG. 15, the external output circuit 17 is electrically connected to the column circuit 14, performs signal processing on the signal output from the column circuit 14, and then outputs the signal to the outside. The external output circuit 17 includes an AGC (Automatic Gain Control) circuit 17a and an ADC circuit 17b. In the external output circuit 17, after the AGC circuit 17a applies a gain to the signal, the ADC circuit 17b converts the analog signal into a digital signal and outputs it to the outside.

タイミングジェネレータ18は、図15に示すように、垂直駆動回路13、カラム回路14、水平駆動回路15,外部出力回路17,シャッター駆動回路19のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ18は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路13、カラム回路14、水平駆動回路15,外部出力回路17,シャッター駆動回路19に出力することで、各部について駆動制御を行う。   As shown in FIG. 15, the timing generator 18 is electrically connected to each of the vertical drive circuit 13, the column circuit 14, the horizontal drive circuit 15, the external output circuit 17, and the shutter drive circuit 19. The timing generator 18 generates various timing signals and outputs them to the vertical drive circuit 13, the column circuit 14, the horizontal drive circuit 15, the external output circuit 17, and the shutter drive circuit 19, thereby performing drive control for each part.

シャッター駆動回路19は、画素Pを行単位で選択して、画素Pにおける露光時間を調整するように構成されている。   The shutter drive circuit 19 is configured to select the pixels P in units of rows and adjust the exposure time in the pixels P.

(A−2)固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置の詳細内容について説明する。
(A-2) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device Detailed contents of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described.

図16,図17は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置の要部を示す図である。   FIGS. 16 and 17 are diagrams showing the main part of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention.

ここで、図16は、撮像領域PAの上面を示している。また、図17は、撮像領域PAに設けられた画素Pの回路構成を示している。   Here, FIG. 16 shows an upper surface of the imaging area PA. FIG. 17 shows a circuit configuration of the pixel P provided in the imaging area PA.

図16,図17に示すように、固体撮像装置1は、フォトダイオード21と、画素トランジスタPTrとを含む。ここで、画素トランジスタPTrは、図17に示すように、転送トランジスタ22と、増幅トランジスタ23と、選択トランジスタ24と、リセットトランジスタ25とを含み、フォトダイオード21から信号電荷を読み出すように構成されている。   As illustrated in FIGS. 16 and 17, the solid-state imaging device 1 includes a photodiode 21 and a pixel transistor PTr. Here, as shown in FIG. 17, the pixel transistor PTr includes a transfer transistor 22, an amplification transistor 23, a selection transistor 24, and a reset transistor 25, and is configured to read a signal charge from the photodiode 21. Yes.

固体撮像装置を構成する各部について順次説明する。   Each part which comprises a solid-state imaging device is demonstrated sequentially.

(1)フォトダイオード21について
固体撮像装置1において、フォトダイオード21は、図16に示すように、複数の画素Pのそれぞれに対応するように、複数が配置されている。複数のフォトダイオード21は、撮像面(xy面)において、水平方向xと、この水平方向xに対して直交する垂直方向yとのそれぞれに並んで設けられている。
(1) Photodiode 21 In the solid-state imaging device 1, a plurality of photodiodes 21 are arranged so as to correspond to each of the plurality of pixels P as shown in FIG. The plurality of photodiodes 21 are provided side by side in the horizontal direction x and the vertical direction y orthogonal to the horizontal direction x on the imaging surface (xy plane).

各フォトダイオード21は、入射光(被写体像)を受光し光電変換することによって信号電荷を生成して蓄積するように構成されている。たとえば、フォトダイオード21は、n型のシリコン半導体である基板101内に設けられたp型半導体領域に、n型電荷蓄積領域が形成されることで構成される。そして、各フォトダイオード21は、図17に示すように、その蓄積した信号電荷が、転送トランジスタ22によって読出しドレインFDへ転送されるように構成されている。   Each photodiode 21 is configured to generate and accumulate signal charges by receiving incident light (subject image) and performing photoelectric conversion. For example, the photodiode 21 is configured by forming an n-type charge storage region in a p-type semiconductor region provided in a substrate 101 that is an n-type silicon semiconductor. Each photodiode 21 is configured such that the accumulated signal charge is transferred to the read drain FD by the transfer transistor 22, as shown in FIG.

本実施形態においては、図16,図17に示すように、各フォトダイオード21のそれぞれには、転送トランジスタ22が一対で設けられている。たとえば、4つのフォトダイオード21(21A_1,21A_2,21B_1,21B_2)に対応して、4つの転送トランジスタ22(22A_1,22A_2,22B_1,22B_2)が一対で設けられている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, each of the photodiodes 21 is provided with a pair of transfer transistors 22. For example, a pair of four transfer transistors 22 (22A_1, 22A_2, 22B_1, 22B_2) is provided corresponding to the four photodiodes 21 (21A_1, 21A_2, 21B_1, 21B_2).

そして、図16,図17に示すように、複数のフォトダイオード21が、1つの読出しドレインFDを共有するように構成されている。本実施形態では、図16に示すように、対角方向kに並ぶ2つのフォトダイオード21(21A_1と21A_2、または、21B_1,21B_2)が、1つの読出しドレインFD(FDA、または、FDB)を共有するように設けられている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the plurality of photodiodes 21 are configured to share one readout drain FD. In the present embodiment, as shown in FIG. 16, two photodiodes 21 (21A_1 and 21A_2, or 21B_1, 21B_2) arranged in the diagonal direction k share one read drain FD (FDA or FDB). It is provided to do.

そして、図16,図17に示すように、その複数のフォトダイオード21からなる組が、複数の組で、増幅トランジスタ23と選択トランジスタ24とリセットトランジスタ25とを共有するように構成されている。たとえば、図17に示すように、4つのフォトダイオード21(21A_1,21A_2,21B_1,21B_2)からなる1組に対して、増幅トランジスタ23と選択トランジスタ24とリセットトランジスタ25とのそれぞれが1つずつ設けられている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the set of the plurality of photodiodes 21 is configured to share the amplification transistor 23, the selection transistor 24, and the reset transistor 25 in the plurality of sets. For example, as shown in FIG. 17, for each set of four photodiodes 21 (21A_1, 21A_2, 21B_1, 21B_2), one amplification transistor 23, one selection transistor 24, and one reset transistor 25 are provided. It has been.

(2)画素トランジスタPTrについて
固体撮像装置1において、画素トランジスタPTrは、図16に示すように、撮像面(xy面)において、複数の画素Pの間に設けられている。画素トランジスタPTrのそれぞれは、基板101において画素Pの間を分離する領域に、活性化領域(図示なし)が形成されており、各ゲート電極が、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。
(2) Pixel Transistor PTr In the solid-state imaging device 1, the pixel transistor PTr is provided between the plurality of pixels P on the imaging surface (xy surface) as shown in FIG. Each of the pixel transistors PTr has an activation region (not shown) formed in a region separating the pixels P in the substrate 101, and each gate electrode is formed using, for example, polysilicon.

画素トランジスタPTrにおいて、転送トランジスタ22は、図16,17に示すように、複数の画素Pのそれぞれに対応するように、複数が形成されている。   In the pixel transistor PTr, a plurality of transfer transistors 22 are formed so as to correspond to each of the plurality of pixels P as shown in FIGS.

ここでは、図16に示すように、転送トランジスタ22は、転送ゲートが基板101の表面にゲート絶縁膜を介して設けられている。転送トランジスタ22において、転送ゲートは、基板101の表面に設けられた、読出しドレインFD(フローティングディフュージョン)に隣接するように設けられている。   Here, as shown in FIG. 16, in the transfer transistor 22, the transfer gate is provided on the surface of the substrate 101 via a gate insulating film. In the transfer transistor 22, the transfer gate is provided adjacent to the read drain FD (floating diffusion) provided on the surface of the substrate 101.

そして、図17に示すように、転送トランジスタ22は、フォトダイオード21にて生成された信号電荷を、増幅トランジスタ23のゲートへ電気信号として出力するように構成されている。具体的には、転送トランジスタ22は、転送線26からゲートに転送信号が与えられることによって、フォトダイオード21において蓄積された信号電荷を、読出しドレインFDに出力信号として転送する。   As shown in FIG. 17, the transfer transistor 22 is configured to output the signal charge generated by the photodiode 21 to the gate of the amplification transistor 23 as an electric signal. Specifically, the transfer transistor 22 transfers a signal charge accumulated in the photodiode 21 as an output signal to the read drain FD when a transfer signal is applied from the transfer line 26 to the gate.

本実施形態においては、転送トランジスタ22のそれぞれは、図16に示すように、フォトダイオード21のそれぞれに対応して設けられている。   In the present embodiment, each transfer transistor 22 is provided corresponding to each photodiode 21 as shown in FIG.

たとえば、図16に示すように、各転送トランジスタ22は、撮像面(xy面)において水平方向xと垂直方向yとに対して傾斜する対角方向kに並ぶ複数の画素Pの間に設けられた読出しドレインFDを、2つの転送トランジスタ22が挟むように形成されている。   For example, as shown in FIG. 16, each transfer transistor 22 is provided between a plurality of pixels P arranged in a diagonal direction k inclined with respect to the horizontal direction x and the vertical direction y on the imaging surface (xy plane). The read drain FD is formed so that the two transfer transistors 22 sandwich the read drain FD.

具体的には、図16に示すように、2つの転送トランジスタ22A_1,22A_2が、傾斜方向に並ぶ2つのフォトダイオード21A_1,21A_2の間に設けられた読出しドレインFDAを挟むように設けられている。また、2つの転送トランジスタ22B_1,22B_2が、傾斜方向に並ぶ2つのフォトダイオード21B_1,21B_2の間に設けられた読出しドレインFDBを挟むように設けられている。   Specifically, as shown in FIG. 16, two transfer transistors 22A_1 and 22A_2 are provided so as to sandwich a read drain FDA provided between two photodiodes 21A_1 and 21A_2 arranged in the tilt direction. Further, two transfer transistors 22B_1 and 22B_2 are provided so as to sandwich a read drain FDB provided between two photodiodes 21B_1 and 21B_2 arranged in the tilt direction.

画素トランジスタPTrにおいて、増幅トランジスタ23は、図17に示すように、転送トランジスタ22から出力された電気信号を増幅して出力するように構成されている。   In the pixel transistor PTr, the amplification transistor 23 is configured to amplify and output the electrical signal output from the transfer transistor 22, as shown in FIG.

具体的には、増幅トランジスタ23は、ゲートが、読出しドレインFDに接続されている。また、増幅トランジスタ23は、ドレインが電源電位供給線Vddに接続され、ソースが選択トランジスタ24に接続されている。増幅トランジスタ23は、選択トランジスタ24がオン状態になるように選択されたときには、定電流源(図示なし)から定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ23では、選択トランジスタ24に選択信号が供給されることによって、読出しドレインFDから出力された出力信号が増幅される。   Specifically, the amplification transistor 23 has a gate connected to the read drain FD. The amplification transistor 23 has a drain connected to the power supply potential supply line Vdd and a source connected to the selection transistor 24. When the selection transistor 24 is selected to be turned on, the amplification transistor 23 is supplied with a constant current from a constant current source (not shown) and operates as a source follower. For this reason, in the amplification transistor 23, the selection signal is supplied to the selection transistor 24, whereby the output signal output from the read drain FD is amplified.

画素トランジスタPTrにおいて、選択トランジスタ24は、図17に示すように、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ23によって出力された電気信号を、垂直信号線27へ出力するように構成されている。   In the pixel transistor PTr, as shown in FIG. 17, the selection transistor 24 is configured to output the electrical signal output from the amplification transistor 23 to the vertical signal line 27 when a selection signal is input. .

具体的には、選択トランジスタ24は、図17に示すように、選択信号が供給されるアドレス線28にゲートが接続されている。選択トランジスタ24は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ23によって増幅された出力信号を、垂直信号線27に出力する。   Specifically, as shown in FIG. 17, the selection transistor 24 has a gate connected to an address line 28 to which a selection signal is supplied. The selection transistor 24 is turned on when the selection signal is supplied, and outputs the output signal amplified by the amplification transistor 23 to the vertical signal line 27 as described above.

画素トランジスタPTrにおいて、リセットトランジスタ25は、図17に示すように、増幅トランジスタ23のゲート電位をリセットするように構成されている。   In the pixel transistor PTr, the reset transistor 25 is configured to reset the gate potential of the amplification transistor 23 as shown in FIG.

具体的には、リセットトランジスタ25は、図17に示すように、リセット信号が供給されるリセット線29にゲートが接続されている。また、リセットトランジスタ25は、ドレインが電源電位供給線Vddに接続され、ソースが読出しドレインFDに接続されている。そして、リセットトランジスタ25は、リセット線29からリセット信号がゲートに供給された際に、読出しドレインFDを介して、増幅トランジスタ23のゲート電位を、電源電位にリセットする。   Specifically, as shown in FIG. 17, the gate of the reset transistor 25 is connected to a reset line 29 to which a reset signal is supplied. The reset transistor 25 has a drain connected to the power supply potential supply line Vdd and a source connected to the read drain FD. The reset transistor 25 resets the gate potential of the amplification transistor 23 to the power supply potential via the read drain FD when a reset signal is supplied from the reset line 29 to the gate.

本実施形態では、上記の増幅トランジスタ23と選択トランジスタ24とリセットトランジスタ25とのそれぞれは、図16に示すように、複数のフォトダイオード21からなる組によって、共有されるように構成されている。   In the present embodiment, each of the amplifying transistor 23, the selection transistor 24, and the reset transistor 25 is configured to be shared by a set of a plurality of photodiodes 21, as shown in FIG.

たとえば、図16に示すように、4つのフォトダイオード21(21A_1,21A_2,21B_1,21B_2)からなる1組に対して、増幅トランジスタ23と選択トランジスタ24とリセットトランジスタ25とのそれぞれが1つずつ設けられている。   For example, as shown in FIG. 16, for each set of four photodiodes 21 (21A_1, 21A_2, 21B_1, 21B_2), one amplification transistor 23, one selection transistor 24, and one reset transistor 25 are provided. It has been.

たとえば、増幅トランジスタ23と選択トランジスタ24とリセットトランジスタ25とのそれぞれは、図16に示すトランジスタ領域TRに設けられている。   For example, each of amplification transistor 23, selection transistor 24, and reset transistor 25 is provided in transistor region TR shown in FIG.

(3)その他
なお、図16では、図示を省略しているが、基板101の表面には、配線層(図示なし)が設けられている。この配線層においては、各素子に電気的に接続された配線(図示なし)が絶縁層(図示なし)内に形成されている。各配線は、図17にて示した、転送線26,アドレス線28,垂直信号線27,リセット線29などの配線として機能するように積層して形成されている。
(3) Others Although not shown in FIG. 16, a wiring layer (not shown) is provided on the surface of the substrate 101. In this wiring layer, wiring (not shown) electrically connected to each element is formed in an insulating layer (not shown). Each wiring is formed so as to function as wiring such as the transfer line 26, the address line 28, the vertical signal line 27, and the reset line 29 shown in FIG.

この他に、基板101においては、カラーフィルタやマイクロレンズ等の光学部材が画素Pに対応して設けられている。図示を省略しているが、カラーフィルタは、実施形態1と同様に、たとえば、ベイヤー配列で各色のフィルタ層が配置されている。   In addition, the substrate 101 is provided with optical members such as color filters and microlenses corresponding to the pixels P. Although not shown, the color filter is provided with filter layers of each color in a Bayer arrangement, for example, as in the first embodiment.

図18と図19は、本発明にかかる実施形態4において、マイクロレンズ61を示す図である。ここで、図18は、図16と同様に、上面を示しており、図19は、図18のY1−Y2部分の断面を示している。なお、図18においては、マイクロレンズのレンズ面において、曲率が高い部分を、ハッチングを付して示している。   18 and 19 are diagrams showing the microlens 61 in the fourth embodiment according to the present invention. Here, FIG. 18 shows the top surface as in FIG. 16, and FIG. 19 shows the cross section of the Y1-Y2 portion of FIG. In FIG. 18, a portion with a high curvature on the lens surface of the microlens is shown with hatching.

図18,図19に示すように、マイクロレンズ61は、実施形態1と同様に、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであって、入射光をフォトダイオードの受光面へ集光するように構成されている。   As shown in FIGS. 18 and 19, the microlens 61 is a convex lens having a center formed thicker than the edge, as in the first embodiment, and condenses incident light on the light receiving surface of the photodiode. It is configured as follows.

ここでは、図18に示すように、各マイクロレンズ61は、実施形態1と同様に、平面形状が四角形状になるように形成されている。   Here, as shown in FIG. 18, each microlens 61 is formed so as to have a square planar shape, as in the first embodiment.

また、図18,図19に示すように、各マイクロレンズ61は、トランジスタ領域TRに対応する辺の部分が、他の部分よりも曲率が小さくなるように形成されている。そして、トランジスタ領域TRに対応する辺の部分において、各マイクロレンズ61の間に形成される溝の深さDaが、他の部分の溝の深さDbよりも浅くなるように形成されている。   As shown in FIGS. 18 and 19, each microlens 61 is formed such that the side portion corresponding to the transistor region TR has a smaller curvature than the other portions. In the side portion corresponding to the transistor region TR, the groove depth Da formed between the microlenses 61 is formed to be shallower than the groove depth Db of the other portion.

なお、各マイクロレンズ61は、実施形態1の場合と同様にして、レジストパターンを上記のようなレンズ形状にした後に、レンズ母材膜についてエッチバック処理を実施することで形成できる。   Each microlens 61 can be formed by performing an etch-back process on the lens base material film after the resist pattern is formed into the lens shape as described above in the same manner as in the first embodiment.

(C)まとめ
以上のように、複数のマイクロレンズ61は、撮像面(xy面)にて複数のフォトダイオード21が画素トランジスタPTrを構成する転送トランジスタを介在せずに並ぶ部分に対応するマイクロレンズの間の溝の深さDbが、他の部分のマイクロレンズ61の間の溝の深さDaよりも深い。これと共に、複数のフォトダイオード21が画素トランジスタPTrを構成する転送トランジスタを介在せずに並ぶ部分の側のレンズ面の曲率が、他の部分におけるレンズ面の曲率よりも高くなるように形成されている(図18,図19参照)。
換言すれば、隣接する光電変換部の間隔が狭い位置の光電変換部に入射光を集光するマイクロレンズは、その端部の溝の深さが、隣接する光電変換部の間隔が広い他方の端部の溝の深さより深く、隣接する光電変換部の間隔が狭い位置の当該光電変換部に入射光を集光するマイクロレンズは、その端部のレンズ面の曲率が、隣接する光電変換部の間隔が広い他方の端部のレンズ面の曲率より大きく形成されている
(C) Summary As described above, the plurality of microlenses 61 correspond to the portion where the plurality of photodiodes 21 are arranged on the imaging surface (xy plane) without interposing the transfer transistors constituting the pixel transistors PTr. The depth Db of the groove between is deeper than the depth Da of the groove between the microlenses 61 in other portions. At the same time, the curvature of the lens surface on the side where the plurality of photodiodes 21 are arranged without the transfer transistor constituting the pixel transistor PTr is higher than the curvature of the lens surface in other portions. (See FIGS. 18 and 19).
In other words, the microlens that collects the incident light on the photoelectric conversion unit at a position where the interval between the adjacent photoelectric conversion units is narrow has the depth of the groove at the end of the other microlens where the interval between the adjacent photoelectric conversion units is wide. A microlens that condenses incident light on a photoelectric conversion unit at a position deeper than the depth of the groove at the end and where the interval between the adjacent photoelectric conversion units is narrow, the curvature of the lens surface at the end is adjacent to the photoelectric conversion unit Is wider than the curvature of the lens surface at the other end .

このように、本実施形態では、転送トランジスタ22を除く画素トランジスタPTrを構成する増幅トランジスタ23、選択トランジスタ24およびリセットトランジスタ25が設けられたトランジスタ領域TR上では、マイクロレンズ61のレンズ面の曲率が小さいので、感度ムラの発生を防止すると共に、これらのトランジスタのゲート電極からの反射の影響を抑制可能である。そして、これと共に、トランジスタ領域TR上以外のフォトダイオード21の間においては、マイクロレンズ61のレンズ面の曲率が大きいので、混色の発生を防止可能であって、感度を向上させることができる。
Thus, in this embodiment, the curvature of the lens surface of the microlens 61 is on the transistor region TR provided with the amplification transistor 23, the selection transistor 24, and the reset transistor 25 that constitute the pixel transistor PTr excluding the transfer transistor 22. Since it is small, it is possible to prevent the occurrence of uneven sensitivity and to suppress the influence of reflection from the gate electrodes of these transistors . In addition, since the curvature of the lens surface of the microlens 61 is large between the photodiodes 21 other than on the transistor region TR, color mixing can be prevented and sensitivity can be improved.

すなわち、配線層の配置に関わらず、隣接するフォトダイオード21の間は、画素トランジスタPTrを構成する転送トランジスタが設けられた部分よりも設けられない部分において、フォトダイオード21の蓄積電荷が、他の画素へ漏れやすいが、上記の構成により、この不具合の発生を防止することができる。 In other words, regardless of the arrangement of the wiring layer, the charge accumulated in the photodiode 21 is different between the adjacent photodiodes 21 in the portion where the transfer transistor constituting the pixel transistor PTr is not provided. leaky to a pixel, but the arrangement, it is possible to prevent the occurrence of defects.

したがって、本実施形態は、撮像画像の画像品質を容易に向上することができる。   Therefore, the present embodiment can easily improve the image quality of the captured image.

<5.その他>
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
<5. Other>
In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed.

図20〜図24は、本発明にかかる実施形態において、固体撮像装置の要部を示す図である。ここで、各図において、(A)は、図14と同様に、マイクロレンズ等を除いた固体撮像装置の上面を示しており、(B)は、マイクロレンズを含む固体撮像装置の上面を示している。なお、(B)においては、図16と同様に、マイクロレンズのレンズ面の曲率が高い部分を、ハッチングを付して示している。   20-24 is a figure which shows the principal part of a solid-state imaging device in embodiment concerning this invention. Here, in each figure, (A) shows the upper surface of the solid-state imaging device excluding the microlens and the like, as in FIG. 14, and (B) shows the upper surface of the solid-state imaging device including the microlens. ing. Note that, in (B), as in FIG. 16, a portion where the curvature of the lens surface of the microlens is high is indicated by hatching.

図20においては、垂直方向y(縦方向)に並ぶ4つの画素Pに対して、共有する画素トランジスタがトランジスタ領域TRに設けられている場合を示している。   FIG. 20 shows a case where a shared pixel transistor is provided in the transistor region TR for four pixels P arranged in the vertical direction y (longitudinal direction).

図21,図22においては、垂直方向y(縦方向)に並ぶ2つの画素Pに対して、共有する画素トランジスタがトランジスタ領域TRに設けられている場合を示している。なお、これらの構成は、特開2007−81015号公報に記載されている。   21 and 22 show a case where a shared pixel transistor is provided in the transistor region TR for two pixels P arranged in the vertical direction y (vertical direction). These configurations are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-81015.

図23においては、水平方向x(横方向)に並ぶ2つの画素Pに対して、共有する画素トランジスタがトランジスタ領域TRに設けられている場合を示している。   FIG. 23 shows a case where a shared pixel transistor is provided in the transistor region TR for two pixels P arranged in the horizontal direction x (lateral direction).

図24においては、各画素Pに対して、画素トランジスタが、それぞれ、トランジスタ領域TRに設けられている場合を示している。   FIG. 24 shows a case where a pixel transistor is provided in the transistor region TR for each pixel P.

上記の各図においては、実施形態4と同様に、トランジスタ領域TR上では、マイクロレンズ61のレンズ面の曲率が小さいので、感度ムラの発生を防止すると共に、ゲート電極からの反射の影響を抑制可能である。そして、これと共に、トランジスタ領域TR上以外のフォトダイオード21の間においては、マイクロレンズ61のレンズ面の曲率が大きいので、混色の発生を防止可能であって、感度を向上させることができる。   In each of the above drawings, as in the fourth embodiment, since the curvature of the lens surface of the microlens 61 is small on the transistor region TR, the occurrence of sensitivity unevenness is prevented and the influence of reflection from the gate electrode is suppressed. Is possible. In addition, since the curvature of the lens surface of the microlens 61 is large between the photodiodes 21 other than on the transistor region TR, color mixing can be prevented and sensitivity can be improved.

また、上記の実施形態においては、いわゆる「表面照射型」の場合について説明したが、これに限定されない。「裏面照射型」の場合においても、適用可能である。「裏面照射型」においては、特に、隣接画素間における混色の発生などの不具合があるが、本発明を適用することで、効果的に、混色の発生を防止できる。   In the above-described embodiment, the case of the so-called “surface irradiation type” has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the “backside illumination type”. In the “backside illumination type”, in particular, there is a problem such as the occurrence of color mixing between adjacent pixels. However, by applying the present invention, the occurrence of color mixing can be effectively prevented.

なお、上記の実施形態において、固体撮像装置1は、本発明の固体撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、フォトダイオード21は、本発明の光電変換部に相当する。また、上記の実施形態において、電荷転送チャネル領域23Tは、本発明の転送チャネル領域に相当する。また、上記の実施形態において、垂直転送レジスタ部VTは、本発明の転送部に相当する。また、上記の実施形態において、マイクロレンズ61は、本発明のマイクロレンズに相当する。また、上記の実施形態において、基板101は、本発明の基板に相当する。また、上記の実施形態において、レンズ母材膜111zは、本発明のレンズ母材膜に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ200は、本発明の電子機器に相当する。また、上記の実施形態において、受光面JSは、本発明の受光面に相当する。また、上記の実施形態において、画素Pは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、撮像面PSは、本発明の撮像面に相当する。また、上記の実施形態において、画素トランジスタPTrは、本発明の画素トランジスタに相当する。また、上記の実施形態において、レジストパターンRPは、本発明のレジストパターンに相当する。また、上記の実施形態において、対角方向kは、本発明の第3方向に相当する。また、上記の実施形態において、水平方向xは、本発明の第1方向に相当する。また、上記の実施形態において、垂直方向yは、本発明の第2方向に相当する。   In the above embodiment, the solid-state imaging device 1 corresponds to the solid-state imaging device of the present invention. Moreover, in said embodiment, the photodiode 21 is corresponded to the photoelectric conversion part of this invention. In the above embodiment, the charge transfer channel region 23T corresponds to the transfer channel region of the present invention. In the above embodiment, the vertical transfer register unit VT corresponds to the transfer unit of the present invention. In the above embodiment, the microlens 61 corresponds to the microlens of the present invention. In the above embodiment, the substrate 101 corresponds to the substrate of the present invention. In the above embodiment, the lens base material film 111z corresponds to the lens base material film of the present invention. In the above embodiment, the camera 200 corresponds to the electronic apparatus of the present invention. In the above embodiment, the light receiving surface JS corresponds to the light receiving surface of the present invention. In the above embodiment, the pixel P corresponds to the pixel of the present invention. In the above embodiment, the imaging surface PS corresponds to the imaging surface of the present invention. In the above embodiment, the pixel transistor PTr corresponds to the pixel transistor of the present invention. In the above embodiment, the resist pattern RP corresponds to the resist pattern of the present invention. In the above embodiment, the diagonal direction k corresponds to the third direction of the present invention. In the above embodiment, the horizontal direction x corresponds to the first direction of the present invention. In the above embodiment, the vertical direction y corresponds to the second direction of the present invention.

1:固体撮像装置,13:垂直駆動回路,14:カラム回路,15:水平駆動回路,17:外部出力回路,17a:AGC回路,17b:ADC回路,18:タイミングジェネレータ,19:シャッター駆動回路,21:フォトダイオード,22R:電荷読出しチャネル領域,22:転送トランジスタ,23T:電荷転送チャネル領域,23:増幅トランジスタ,24C:チャネルストッパー領域,24:選択トランジスタ,25:リセットトランジスタ,26:転送線,27:垂直信号線,28:アドレス線,29:リセット線,31:転送電極,41:金属遮光膜,42:光学系,45:層内レンズ,51:カラーフィルタ,51B:ブルーフィルタ層,51G:グリーンフィルタ層,51R:レッドフィルタ層,61:マイクロレンズ,101:基板,111z:レンズ母材膜,200:カメラ,202:光学系,203:駆動回路,204:信号処理回路,FD:読出しドレイン,Gx:ゲート絶縁膜,H:入射光,HT:水平転送レジスタ部,FT:半透過部,HT1:平坦化膜,JS:受光面,P:画素,A:撮像領域,PM:フォトマスク,PS:撮像面,PTr:画素トランジスタ,RO:電荷読出し部,RP:レジストパターン,SA:周辺領域,SK:遮光部,SS:素子分離部,Sz:絶縁膜,TR:トランジスタ領域,TT:透過部,VT:垂直転送レジスタ部,Vdd:電源電位供給線,k:対角方向,x:水平方向,y:垂直方向,z:深さ方向
1: solid-state imaging device, 13: vertical drive circuit, 14: column circuit, 15: horizontal drive circuit, 17: external output circuit, 17a: AGC circuit, 17b: ADC circuit, 18: timing generator, 19: shutter drive circuit, 21: photodiode, 22R: charge readout channel region, 22: transfer transistor, 23T: charge transfer channel region, 23: amplification transistor, 24C: channel stopper region, 24: selection transistor, 25: reset transistor, 26: transfer line, 27: Vertical signal line, 28: Address line, 29: Reset line, 31: Transfer electrode, 41: Metal light shielding film, 42: Optical system, 45: In-layer lens, 51: Color filter, 51B: Blue filter layer, 51G : Green filter layer, 51R: Red filter layer, 61: Micro lens 101: substrate, 111z: lens base material film, 200: camera, 202: optical system, 203: drive circuit, 204: signal processing circuit, FD: readout drain, Gx: gate insulating film, H: incident light, HT: horizontal Transfer register unit, FT: transflective unit, HT1: planarizing film, JS: light receiving surface, P: pixel, A: imaging region, PM: photomask, PS: imaging surface, PTr: pixel transistor, RO: charge readout unit , RP: resist pattern, SA: peripheral area, SK: light shielding part, SS: element isolation part, Sz: insulating film, TR: transistor area, TT: transmission part, VT: vertical transfer register part, Vdd: power supply potential supply line , K: diagonal direction, x: horizontal direction, y: vertical direction, z: depth direction s

Claims (6)

基板の撮像面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれの方向に並んで配置されており、受光面にて入射光を受光した光に応じた信号電荷を生成する、複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の各受光面の前記入射光の入射側において、前記複数の光電変換部に対応する位置に配設されており、前記入射光を前記受光面へ集光する、複数のマイクロレンズと、
前記撮像面において隣接する光電変換部の間を分離する領域に設けられており、対応する光電変換部に接続され、前記対応する光電変換部にて生成された信号電荷を読み出して出力する、ぞれぞれ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタを含む、複数の画素トランジスタと
を具備し、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタは、前記光電変換部の近傍において光電変換部に接続され、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタを除くトランジスタは、前記転送トランジスタの配設位置より離間した位置のトランジスタ領域に配設され、
前記複数のマイクロレンズは各々、前記撮像面における平面形状が前記第1方向に延在する辺と前記第2方向に延在する辺とによって区画された部分を含む四角形状であって、前記受光面から前記光電変換部に向かう深さ方向において中心が縁よりも厚く形成された凸レンズの形状をしており、前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれにおいて対応する光電変換部に入射光を集光するように、互いに接して並んで配置されており、
前記第1方向および前記第2方向に対して45度傾斜する第3方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さが、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さより深く、
前記第3方向におけるマイクロレンズの端部のレンズ面の曲率が、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズのレンズ面の曲率より大きい、
固体撮像装置。
Arranged side by side in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction on the imaging surface of the substrate, and generates a signal charge corresponding to the light received incident light on the light receiving surface. A plurality of photoelectric conversion units;
A plurality of photoelectric conversion units disposed at positions corresponding to the plurality of photoelectric conversion units on the incident light incident side of the light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion units, and collecting the incident light on the light receiving surfaces. A microlens,
It is provided in a region that separates adjacent photoelectric conversion units on the imaging surface, is connected to the corresponding photoelectric conversion unit, and reads and outputs the signal charge generated by the corresponding photoelectric conversion unit. Each of which includes a plurality of pixel transistors including a transfer transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor,
The transfer transistor constituting the pixel transistor is connected to the photoelectric conversion unit in the vicinity of the photoelectric conversion unit,
Transistors other than the transfer transistor constituting the pixel transistor are disposed in a transistor region at a position separated from a position where the transfer transistor is disposed,
It said plurality of microlenses each is a square shape including the segmented portions by the sides a planar shape in the imaging surface extending in the second direction and sides extending in the first direction, the light receiving It has a shape of a convex lens center is thicker than the edge in the depth direction from the surface in the photoelectric conversion unit, the photoelectric conversion unit that corresponds Te smell each of the first direction and the second direction It is arranged side by side so as to collect incident light,
The depth of the groove in the depth direction of the end portion of the microlens in the third direction inclined by 45 degrees with respect to the first direction and the second direction is determined by the microlens in the first direction and the second direction. Deeper than the depth of the groove in the depth direction at the end ,
The curvature of the lens surface at the end of the micro lens in the third direction is greater than the curvature of the lens surface of the micro lens in the first direction and the second direction ;
Solid-state imaging device.
受光面にて入射光を受光して信号電荷を生成する光電変換部を、基板の撮像面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれに複数が並ぶように形成する光電変換部形成工程と、
前記光電変換部にて生成された信号電荷を読み出して出力する、ぞれぞれ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタを含む、複数の画素トランジスタを、前記転送トランジスタは、前記光電変換部の近傍において光電変換部に接続され、前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタを除くトランジスタは、前記転送トランジスタの配設位置より離間した位置のトランジスタ領域に配設されるように、前記撮像面において前記複数の光電変換部の間に設ける画素トランジスタ形成工程と、
前記入射光を前記受光面へ集光するマイクロレンズを、前記複数の光電変換部の各受光面の上方において複数が前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれに並ぶように形成するマイクロレンズ形成工程と
を具備し、
前記マイクロレンズ形成工程においては、前記複数のマイクロレンズ各々、前記撮像面における平面形状が前記第1方向に延在する辺と前記第2方向に延在する辺とによって区画された部分を含む四角形状であって、前記受光面から前記光電変換部に向かう深さ方向において中心が縁よりも厚く形成された凸レンズの形状をしており、前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれにおいて対応する光電変換部に入射光を集光するように、互いに接して並ぶように前記複数のマイクロレンズを形成すると共に、前記第1方向および前記第2方向に対して45度傾斜する第3方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さが、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さより深く、前記第3方向におけるマイクロレンズの端部のレンズ面の曲率が、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズのレンズ面の曲率より大きく、形成する、
固体撮像装置の製造方法。
A plurality of photoelectric conversion units that receive incident light at the light receiving surface and generate signal charges are arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction on the imaging surface of the substrate. A photoelectric conversion part forming step;
Read and output the signal charge generated in the photoelectric conversion unit, each of which includes a plurality of pixel transistors including a transfer transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor, and the transfer transistor includes the photoelectric conversion The imaging surface is arranged such that transistors other than the transfer transistor that constitutes the pixel transistor are connected to a photoelectric conversion unit in the vicinity of the unit, and are disposed in a transistor region that is spaced apart from a position where the transfer transistor is disposed. A pixel transistor forming step provided between the plurality of photoelectric conversion units;
Microlenses that condense the incident light onto the light receiving surface are formed so that a plurality of microlenses are arranged in the first direction and the second direction above the light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion units, respectively. Forming process, and
In the microlens forming step, each of the plurality of micro lenses, the portion partitioned by the side planar shape extending in the second direction and sides extending in the first direction in the imaging plane a rectangular shape including in the shape of convex lens center in the depth direction toward the photoelectric conversion unit from the light receiving surface is formed thicker than the edge, each of said first direction and said second direction incident light to a photoelectric conversion unit that corresponds Te odor to collect light, thereby forming a plurality of microlenses so arranged in contact with each other, inclined 45 degrees with respect to the first direction and the second direction the depth of the depth direction of the groove of the end of the microlens in the third direction, deeper than the depth of the depth direction of the groove of the end of the micro lenses in the first direction and the second direction, Curvature of the lens surface of the end portion of the microlenses in the serial third direction is larger than the curvature of the lens surface of the microlenses in the first direction and the second direction to form,
Manufacturing method of solid-state imaging device.
前記マイクロレンズ形成工程は、
前記基板にレンズ母材膜を形成するレンズ母材膜形成ステップと、
前記レンズ母材膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成ステップと、 前記レジストパターンについて熱リフロー処理する熱リフロー処理ステップと、
前記リフロー処理されたレジストパターンおよび前記レンズ母材膜をエッチバックするエッチバック処理の実施によって、前記レンズ母材膜を前記マイクロレンズにパターン加工するレンズ母材膜加工ステップと
を含む、
請求項2に記載の固体撮像装置の製造方法。
The microlens formation step includes
A lens base material film forming step for forming a lens base material film on the substrate;
A resist pattern forming step for forming a resist pattern on the lens base material film; and a thermal reflow processing step for performing a thermal reflow processing on the resist pattern;
A lens base material film processing step of patterning the lens base material film into the microlens by performing an etch back process for etching back the reflowed resist pattern and the lens base material film.
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2.
前記熱リフロー処理ステップにおいては、前記撮像面において前記複数の光電変換部が前記転送トランジスタを介在せずに並ぶ部分のレジストパターンが間を隔てた状態を保持すると共に、他の部分に並ぶレジストパターンが互いに融着するように、前記レジストパターンについて熱リフロー処理を実施する、
請求項3に記載の固体撮像装置の製造方法。
In the thermal reflow processing step, the resist pattern of the portion where the plurality of photoelectric conversion units are arranged without the transfer transistor being spaced apart from each other on the imaging surface is maintained, and the resist pattern is arranged in another portion A thermal reflow process is performed on the resist pattern so that they are fused to each other.
A method for manufacturing the solid-state imaging device according to claim 3.
前記熱リフロー処理ステップにおいては、前記熱リフロー処理として、複数回、ポストベーク処理を実施し、当該複数回のポストベーク処理のうち、後に実施するポストベーク処理の方が、前に実施するポストベーク処理よりも、熱処理温度が高くなるように、各ポストベーク処理を実施する、
請求項4に記載の固体撮像装置の製造方法。
In the thermal reflow treatment step, as the thermal reflow treatment, post-baking is performed a plurality of times, and among the plurality of post-baking processes, the post-baking performed later is performed before the post-baking. Implement each post-bake treatment so that the heat treatment temperature is higher than the treatment,
The manufacturing method of the solid-state imaging device of Claim 4.
基板の撮像面において第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とのそれぞれの方向に並んで配置されており、受光面にて入射光を受光した光に応じた信号電荷を生成する、複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の各受光面の前記入射光の入射側において、前記複数の光電変換部に対応する位置に配設されており、前記入射光を前記受光面へ集光する、複数のマイクロレンズと、
前記撮像面において隣接する光電変換部の間を分離する領域に設けられており、対応する光電変換部に接続され、前記対応する光電変換部にて生成された信号電荷を読み出して出力する、ぞれぞれ、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタを含む、複数の画素トランジスタと
を具備し、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタは、前記光電変換部の近傍において光電変換部に接続され、
前記画素トランジスタを構成する前記転送トランジスタを除くトランジスタは、前記転送トランジスタの配設位置より離間した位置のトランジスタ領域に配設され、
前記複数のマイクロレンズは各々、前記撮像面における平面形状が前記第1方向に延在する辺と前記第2方向に延在する辺とによって区画された部分を含む四角形状であって、前記受光面から前記光電変換部に向かう深さ方向において中心が縁よりも厚く形成された凸レンズの形状をしており、前記第1方向と前記第2方向とのそれぞれにおいて対応する光電変換部に入射光を集光するように、互いに接して並んで配置されており、
前記第1方向および前記第2方向に対して45度傾斜する第3方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さが、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズの端部の前記深さ方向の溝の深さより深く、
前記第3方向におけるマイクロレンズの端部のレンズ面の曲率が、前記第1方向および前記第2方向におけるマイクロレンズのレンズ面の曲率より大きく形成されている、
電子機器。
They are arranged in each direction of the second direction perpendicular to the first direction as the first direction in the imaging plane of the substrate, to generate a signal charge corresponding to received light to incident light by the light receiving surface A plurality of photoelectric conversion units;
A plurality of photoelectric conversion units disposed at positions corresponding to the plurality of photoelectric conversion units on the incident light incident side of the light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion units, and collecting the incident light on the light receiving surfaces. A microlens,
It is provided in a region that separates adjacent photoelectric conversion units on the imaging surface, is connected to the corresponding photoelectric conversion unit, and reads and outputs the signal charge generated by the corresponding photoelectric conversion unit. Each of which includes a plurality of pixel transistors including a transfer transistor, an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor,
The transfer transistor constituting the pixel transistor is connected to the photoelectric conversion unit in the vicinity of the photoelectric conversion unit,
Transistors other than the transfer transistor constituting the pixel transistor are disposed in a transistor region at a position separated from a position where the transfer transistor is disposed,
It said plurality of microlenses each is a square shape including the segmented portions by the sides a planar shape in the imaging surface extending in the second direction and sides extending in the first direction, the light receiving It has a shape of a convex lens center is thicker than the edge in the depth direction from the surface in the photoelectric conversion unit, the photoelectric conversion unit that corresponds Te smell each of the first direction and the second direction It is arranged side by side so as to collect incident light,
The depth of the groove in the depth direction of the end portion of the microlens in the third direction inclined by 45 degrees with respect to the first direction and the second direction is determined by the microlens in the first direction and the second direction. Deeper than the depth of the groove in the depth direction at the end ,
The curvature of the lens surface at the end of the micro lens in the third direction is larger than the curvature of the lens surface of the micro lens in the first direction and the second direction .
Electronics.
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