KR20190047119A - 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자의 제조 방법, 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 집광 특성에 우수한 고체 촬상 소자를 제공할 수 있는 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자의 제조 방법, 전자 기기에 관한 것이다. 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(11)와, 반도체 기체(11)에 형성되어 있는 광전 변환부를 갖고 있다. 그리고, 고체 촬상 소자의 반도체 기체상에는, 적어도 1층 이상의 응력 완화층(22)을 통하여 적층되어 있는 유기 재료층과 무기 재료층이 마련되어 있다. 본 기술은, 예를 들면, 화소상에 마이크로 렌즈를 구비하는 고체 촬상 소자 등에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은, 화소상에 마이크로 렌즈를 구비하는 고체 촬상 소자 및 마이크로 렌즈를 구비하는 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자를 이용하는 전자 기기에 관한 것이다.
근래, 휴대 전화 등으로 대표되는 바와 같이, 카메라 모듈을 이용하는 전자 기기의 소형화 및 박형화가 요구되고 있다. 이 때문에, 종래의 세라믹 패키지 내에 고체 촬상 소자를 배치하고, 표면을 유리판으로 접착하여 밀봉하는 패키지 구조에서는, 상기한 소형화 및 박형화의 요구에 응할 수가 없게 되어 오고 있다.
그래서, 마이크로 렌즈 어레이상에 직접 유리판을 부착하고, 플립칩 실장하는 패키지 구조의 개발이 진행되고 있다. 예를 들면, 온 칩 마이크로 렌즈를 덮도록 투명한 비교적 딱딱한 재료를 보호층으로서 마련한다. 이와 같이, 보호층을 마련함으로써, 전용의 패키지를 필요로 하지 않고, 다이싱 후의 고체 촬상 소자 칩의 개개의 작업이 적어지기 때문에 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 보호층은 비교적 딱딱하고, 표면이 평탄화되어 있기 때문에, 티끌이 부착한 경우에도 흠집을 내지 않고 간단하게 닦아낼 수 있다.
또한, 근래, 고체 촬상 소자의 소형화, 고(高)화소화에 수반하는 광전 변환부 면적의 감소에 의한 감도의 저하가 문제로 되어 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 광전 변환부의 위에 마이크로 렌즈를 구비하는 컬러 고체 촬상 소자가 이용되도록 되어 있다.
종래의 마이크로 렌즈의 구조에서는, 비디오 카메라의 렌즈 조리개 지름이 충분히 작고, 컬러 고체 촬상 소자에 수직광이 입사하는 경우, 입사광은 문제없이 광전 변환부에 집광된다. 그러나, 비디오 카메라의 렌즈 조리개를 최대로 개방(開放)에 근접한 경우, 광전 변환부에 집광할 수 없는 사광(斜光) 성분이 증대하기 때문에, 컬러 고체 촬상 소자의 감도가 효과적으로 향상하지 않는다는 과제를 갖고 있다.
상기 과제에 대해, 마이크로 렌즈상에, 예를 들면 투명성을 갖는 수지 재료로 평탄화된, 즉 고체 촬상 소자의 최상면(最上面)이 실질적으로 평탄면인 구조가 제안되어 있다. 도 7에 상기 구성을 갖는 고체 촬상 소자의 컬러 필터상의 개략 구성을 도시한다. 이 구성의 고체 촬상 소자에서는, 컬러 필터(101)상에 평탄화층(102)이 형성되고, 이 평탄화층(102)상에 마이크로 렌즈층(103)이 마련되어 있다. 또한, 마이크로 렌즈층(103)상에, 표면이 평탄화된 투명 수지층(104)이 마련되어 있다.
그러나, 마이크로 렌즈층(103)의 굴절률(n1)과 투명 수지층(104)의 굴절률(n2)의 차가 작으면, 마이크로 렌즈층(103)에 의한 광의 집속 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 즉, 도 7에 도시하는 마이크로 렌즈와 수지 평탄화막을 마련한 집광 구조에서는, 마이크로 렌즈층(103)의 상방이 공기층인 종래의 집광 구조보다도, 집광률이 반분 이하가 되어 버린다.
상기 집광 특성의 과제를 개선하는 수법으로서, 마이크로 렌즈가, 상기 투명 수지층보다도 큰 굴절률을 갖는 구조로 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이와 같은 구조로 함으로써, 수광면이 수지 등으로 덮여지는 경우라도, 마이크로 렌즈에 의한 집광 성능을 알맞게 유지하는 것이 가능해진다. 이 수법은, 구체적으로는 실리콘질화막(SiN)을 사용하는 에치백법에 의해, 마이크로 렌즈를 형성하는 수법이다.
에치백법에 의한 마이크로 렌즈의 형성 방법을 도 8에 도시한다.
에치백법은, 도 8의 A에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(101)상에 평탄화층(102)을 형성한다. 그 후, 평탄화층(102)상에, 예를 들면 실리콘질화막(SiN)에 의해 투광성을 갖는 마이크로 렌즈층(103)막을 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 형성한다. 다음에, 마이크로 렌즈층(103)상에 레지스트층(105)을 형성한다. 그리고, 도 8의 B에 도시하는 바와 같이, 포토 리소그래피에 의하여서 레지스트층(105)을 렌즈 형상으로 패턴 가공한 후, 열처리를 시행하여 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 도 8의 C에 도시하는 바와 같이, 렌즈 패턴이 형성된 레지스트층(105)을 마스크로 하여 마이크로 렌즈층(103)을 에칭하여, 렌즈 형상으로 가공한다.
상술한 구성에서는, 마이크로 렌즈가 실리콘질화막(SiN)으로 이루어지기 때문에, 그 굴절률은 「2」 정도가 된다. 이에 대해, 마이크로 렌즈를 덮는 투명 수지는, 굴절률은 「1.5」 정도 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 등이다. 이 때문에, 마이크로 렌즈에 의한 집광 성능을 확보할 수 있다. 또한, 플라즈마 CVD법에 의한 실리콘질화막의 성막 온도는, 유기 수지나 컬러 필터의 내열 온도보다도 충분히 낮은 온도로, 알맞게 성막할 필요가 있다.
그러나, 상술한 에치백법을 이용한 마이크로 렌즈의 형성 방법에서는, 컬러 필터상를 투명 평탄화층으로 평탄화하고, 그 위에 상기한 실리콘질화막(SiN)을 성막한다. 컬러 필터를, 예를 들면 GREEN, RED, BLUE의 베이어 배열로 하는 경우, 고체 촬상 소자의 감도 특성 및 색 재현성 향상을 위해, 색마다 최적의 분광 특성을 달성할 필요가 있다. 이 때문에, 색마다 두께가 다른 것이 일반적이다. 그래서, 상기 마이크로 렌즈 형성의 포토 리소그래피 프로세스의 안정성을 위해, 컬러 필터상를 투명 평탄화층으로 평탄화하는 프로세스가 일반적이다.
또한, 이 투명 평탄화층은 염가이며 투명성 및 내열성 등을 갖는 재료가 바람직하고, 아크릴계 수지 재료 및, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등을 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 고체 촬상 소자의 집광 특성 향상을 위해 종방향 구조의 저층화가 필수이기 때문에, 이 평탄화층을 보다 얇게 형성할 것이 요망되고 있다. 그 때문에, 투명 평탄화층은, 열가소성과 열경화성을 겸비하는 상기 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
그런데, 상기한 아크릴계 수지 재료 및, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등의 수지 재료는, 일반적으로 막응력이 낮다. 특히 열가소성과 열경화성을 겸비하는 경우는 더욱 막응력의 낮음이 현저해진다. 그러나, 마이크로 렌즈층을 형성하는 실리콘질화막(SiN)은, 투명성과 고굴절률을 겸비하는 경우, 막응력이 높아지는 경향에 있다.
수지 재료와 SiN과 같은 막응력이 크게 다른 층이 적층된 경우, 도 9의 A에 도시하는 마이크로 렌즈층(103)의 표면에 주름·왜곡 등의 문제가 발생한다. 도 9의 B 및 도 9의 C는, 마이크로 렌즈층(103)에 발생하는 표면 주름·왜곡에 의한 표면 부적합의 양상을 도시하는 도면이다. 또한, 도 9의 D는, 도 9의 B 및 도 9의 C와의 대비용의, 표면 부적합이 발생하지 않은 상태의 마이크로 렌즈층(103)의 표면의 양상을 도시하는 도면이다. 이 주름·왜곡은 평탄화층(102)과 마이크로 렌즈층(103)과의 계면에서 발생한다. 그리고, 이 평탄화층(102)과 마이크로 렌즈층(103)과의 계면에서 발생한 주름·왜곡이 마이크로 렌즈층(103) 표면에도 마찬가지로 전사된다.
이와 같이, 막응력의 차가 큰 적층 구조에 의해 주름·왜곡과 같은 표면 결함이 발생한 경우, 레지스트층에 의한 렌즈 패턴의 형성을 위한 포토 리소그래피에 있어서, 노광 공정에서의 디포커스 우려가 현저해진다. 이 때문에, 웨이퍼면 내나, 칩 내의 선폭(線幅) 균일성 등이 악화하고, 고체 촬상 소자의 집광 특성의 악화를 야기하는 원인이 된다.
상술한 문제의 해결을 위해, 본 발명에서는, 집광 특성에 우수한 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자 및 고감도 특성에 우수한 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(基體)와, 반도체 기체에 형성되어 있는 광전 변환부를 가지며, 반도체 기체상에, 적어도 1층 이상의 응력 완화층을 통하여 적층되어 있는 유기 재료층과 무기 재료층을 구비한다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 상술한 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 촬상부에 입사광을 유도하는 광학계와, 고체 촬상 소자의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 갖는다.
또한, 본 발명의 고체 촬상 소자의 제조 방법은, 반도체 기체에 광전 변환부를 형성하는 공정과, 반도체 기체상에, 적어도 1층 이상의 응력 완화층을 개재시켜서, 유기 재료층과 무기 재료층과의 적층체를 형성하는 공정을 갖는다.
상술한 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자의 제조 방법에서는, 반도체 기체상에, 무기 재료층과 유기 재료층이 형성되고, 이 무기 재료층과 유기 재료층의 사이에 응력 완화층이 형성되어 있다. 막응력차가 큰 무기 재료층과 유기 재료층의 사이에, 이 막응력차를 완화하기 위한 응력 완화층을 구비함에 의해, 각 층의 계면에서 막응력차에 기인하여 발생하는 표면 결함을 억제할 수 있다. 이 때문에, 고체 촬상 소자의 집광 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기에 의하면, 표면 결함의 억제에 의한 집광 특성을 향상시킨 상기 고체 촬상 소자를 구비함에 의해, 고감도화가 가능하다.
본 발명에 의하면, 집광 특성에 우수한 고체 촬상 소자 및 고감도 특성에 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 고체 촬상 소자의 제 1 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 고체 촬상 소자의 제 2 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 고체 촬상 소자의 제 3 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도.
도 4의 A 내지 C는, 본 발명의 고체 촬상 소자의 실시의 형태의 제조 공정도.
도 5의 D 내지 F는, 본 발명의 고체 촬상 소자의 실시의 형태의 제조 공정도.
도 6은 본 발명에 관한 전자 기기의 개략 구성도.
도 7은 종래의 고체 촬상 소자의 구성을 도시하는 단면도.
도 8의 A 내지 C는, 종래의 고체 촬상 소자의 제조 공정도.
도 9의 A는, 종래의 고체 촬상 소자의 구성을 도시하는 단면도. B 및 C는, 마이크로 렌즈층에 발생한 표면 결함의 양상을 도시하는 도면. D는, 표면 결함이 발생하지 않은 상태의 마이크로 렌즈층의 표면의 양상을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 고체 촬상 소자의 제 2 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 고체 촬상 소자의 제 3 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도.
도 4의 A 내지 C는, 본 발명의 고체 촬상 소자의 실시의 형태의 제조 공정도.
도 5의 D 내지 F는, 본 발명의 고체 촬상 소자의 실시의 형태의 제조 공정도.
도 6은 본 발명에 관한 전자 기기의 개략 구성도.
도 7은 종래의 고체 촬상 소자의 구성을 도시하는 단면도.
도 8의 A 내지 C는, 종래의 고체 촬상 소자의 제조 공정도.
도 9의 A는, 종래의 고체 촬상 소자의 구성을 도시하는 단면도. B 및 C는, 마이크로 렌즈층에 발생한 표면 결함의 양상을 도시하는 도면. D는, 표면 결함이 발생하지 않은 상태의 마이크로 렌즈층의 표면의 양상을 도시하는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 예를 설명하는데, 본 발명은 이하의 예로 한정되는 것이 아니다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 고체 촬상 소자의 제 1 실시 형태
2. 고체 촬상 소자의 제 2 실시 형태
3. 고체 촬상 소자의 제 3 실시 형태
4. 고체 촬상 소자의 제조 방법
5. 전자 기기의 실시의 형태
<1. 고체 촬상 소자의 제 1 실시 형태>
이하 본 발명의 고체 촬상 소자의 구체적인 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 1에, 본 실시의 형태의 고체 촬상 소자의 개략 구성도로서, CCD(Charge Coupled Device) 고체 촬상 소자의 단면도를 도시한다.
본 실시 형태에 관한 CCD 고체 촬상 소자의 촬상부는, 특히 도시하지 않지만, 1방향(수직 전송 방향)에 따라 기다란 전하 전송부가 다수 평행 스트라이프형상으로 형성되고, 그 각 이간(離間) 스페이스 내에 1렬(列)분의 화소의 광전 변환부가 전하 전송부와 평행하게 열을 이루고 배치되어 있다. 광전 변환부열과, 그 일방측의 전하 전송부와의 사이에는, 각 화소에 판독 게이트부가 마련되어 있다. 또한, 광전 변환부열과, 그 타방측의 다른 전하 전송부와의 사이에는, 각 광전 변환부에서 발생한 신호 전하의 당해 다른 전하 전송부로의 누설을 방지한 채널 스토퍼가 마련되어 있다.
도 1에 도시하는 CCD 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(11)에 형성되는 제 1 도전형, 예를 들면 p형 웰 영역의 표면부에, 제 2 도전형, 예를 들면 n형의 불순물 영역으로 이루어지는 광전 변환부(12)가 형성되어 있다. 반도체 기체(11)와 광전 변환부(12) 사이의 pn 접합을 중심으로 한 영역에서의 광전 변환에 의해 신호 전하를 발생시켜, 광전 변환부(12)에서 신호 전하를 일정 시간 축적한다.
또한, 광전 변환부(12)와 각각 소정 거리를 두고, 주로 제 2 도전형의 불순물 영역으로 이루어지는 전하 전송부(13)가 형성되어 있다. 또한, 도시를 생략하였지만, 광전 변환부(12)와 한쪽의 전하 전송부(13)와의 사이에, 판독 게이트부의 가변 포텐셜 장벽을 형성하는 제 1 도전형의 불순물 영역이 형성되어 있다. 그리고, 광전 변환부(12)와 다른쪽의 전하 전송부(13)와의 사이에, 채널 스토퍼로서의 고농도의 제 1 도전형 순물 영역이, 반도체 기체(11)의 심부(深部)에까지 형성되어 있다.
반도체 기체(11)상에는, 산화실리콘 등의 절연층(15)이 형성되어 있다. 또한, 전하 전송부(13)의 상방의 절연층(15)상에, 폴리실리콘 등으로 이루어지는 전하 전송 전극(14)이 형성되어 있다. 광전 변환부(12)에서의 광전 변환에 의해 얻어진 신호 전하는, 판독 게이트부를 통하여 한쪽의 전하 전송부(13)에 판독된다. 그리고, 전하 전송 전극(14)을 4상(相) 등의 수직 전송 클록 신호에 의해 구동함에 의해, 신호 전하가 전하 전송부(13) 내를 소정의 방향에 순차적으로 전송된다. 그 후, 라인마다의 신호 전하로서 도시하지 않은 수평 전송부에 소출(掃出)된 신호 전하가, 수평 전송부 내를, 예를 들면 2상의 수평 클록 신호에 의해 전송된 후, 촬상 신호로서 외부에 출력된다.
전하 전송 전극(14)상에는, 반도체 기체(11)상과 마찬가지로 산화실리콘 등의 절연층(15)이 형성되어 있다. 또한, 절연층(15)상에, 예를 들면 텅스텐(W) 등의 고융점 금속으로 이루어지는 차광층(16)이 형성되어 있다. 차광층(16)은, 광전 변환부(12)의 상방에서 개구한 개구부를 갖는다. 개구부의 주연(周緣)은, 전하 전송 전극(14)의 단차보다 약간 내측에 위치한다. 이것은, 차광층(16)의 전하 전송부(13)에 대한 차광성을 높이고, 스미어를 억제하기 위해서다.
차광층(16)상 및 반도체 기체(11) 내를 덮고서, 예를 들면 PSG(Phosphosilicate glass) 또는 BPSG(Borophosphosilicate glass) 등으로 이루어지는 제 1 광투과 절연층(17)이 형성되어 있다. 광전 변환부(12)의 바로 위의 제 1 광투과 절연층(17)에는, 하지의 전하 전송 전극(14) 및 차광층(16)의 단차의 형상을 반영한 곡면을 갖는 오목부가 형성되어 있다.
제 1 광투과 절연층(17)상에는, 제 1 광투과 절연층(17)보다 굴절률이 높은 재료, 예를 들면 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성한 질화실리콘(P-SiN) 등으로 이루어지는 제 2 광투과 절연층(18)이, 제 1 광투과 절연층(17)의 오목부을 매입하여 형성되어 있다. 제 2 광투과 절연층(18)의 표면은 평탄화되고, 이들 제 1, 제 2 광투과 절연층(17, 18)에 의해 층내 렌즈가 형성되어 있다.
제 2 광투과 절연층(18)상에는, 제 1 평탄화층(19)이 형성되어 있다. 제 1 평탄화층(19)상에는, 컬러 필터(20)가 배치되어 있다.
제 1 평탄화층(19)은, 컬러 필터(20)가 형성되는 제 2 광투과 절연층(18)의 상부를 평탄화하기 위해 마련되어 있다. 또한, 제 1 평탄화층(19)상에 형성된 컬러 필터의 반사 방지층으로서의 작용을 갖는다. 제 1 평탄화층(19)은, 염가이며 투명성 및 내열성 등을 갖는 재료가 바람직하고, 예를 들면, 아크릴계 수지 재료 및, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등에 의해 형성된다. 또한, 제 1 평탄화층(19)은, 실리콘질화막(SiN) 등의 무기 재료에 의해 패시베이션층(보호층)으로서 형성되어 있어도 좋다.
컬러 필터(20)는, 원색계(原色系)의 컬러 코딩이 이루어지고, 경계 영역으로 구획된 광투과 영역이 적색(R), 녹(G), 청(B)의 어느 하나로 착색되어 있다. 또한, 보색계의 컬러 코딩이 된 컬러 필터에서는, 예를 들면 옐로(Ye), 마젠더(Mg), 시안(Cy), 녹(G) 등의 어느 하나로 착색된다. 또한, 컬러 필터(20)는, 고체 촬상 소자의 감도 특성 및 색 재현성 향상을 위해, 필터마다 최적의 분광 특성을 달성할 필요가 있어서, 각 색 필터의 두께가 다르다.
컬러 필터(20)상에는, 제 2 평탄화층(21)이 형성되어 있다. 제 2 평탄화층(21)은, 상기한 바와 같이 색마다 두께가 다른 컬러 필터(20)상을, 투명 평탄화층으로 평탄화하기 위해 형성되어 있다. 제 2 평탄화층(21)은, 염가이며 투명성 및 내열성 등을 갖는 재료가 바람직하고, 아크릴계 열경화 수지 재료 및, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 고체 촬상 소자의 집광 특성 향상을 위하여 종방향 구조의 저층화를 행하는 경우에는, 열가소성과 열경화성을 겸비하는 아크릴계 수지 재료 및, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등을 사용하는 것이 바람직하다.
제 2 평탄화층(21)상에는, 응력 완화층(22)이 형성되어 있다. 그리고, 응력 완화층(22)상에, 표면에 볼록형상 곡면(렌즈면)이 형성된 마이크로 렌즈층(23)이 배치되어 있다.
마이크로 렌즈층(23)은, 예를 들면 에치백법에 의해 형성된 실리콘질화층(SiN)에 의해 구성되고, 굴절률이 2 정도이다.
마이크로 렌즈층(23)의 렌즈면에서 받은 광이 집광되고, 상술한 층내 렌즈에서 더욱 집광되어, 광전 변환부(12)에 입사된다. 마이크로 렌즈층(23)은 무효 영역이 되는 간극을 가능한 한 적게 하도록 CCD 이미저 표면에 형성되고, 차광막 상방의 광도 유효 이용하여 광전 변환부(12)에 입사시키기 때문에, 화소의 감도가 향상한다.
응력 완화층(22)은, 상술한 유기 재료로 이루어지는 제 2 평탄화층과, 무기 재료로 이루어지는 마이크로 렌즈층(23)과의, 막응력의 차를 완화하기 위해 마련되어 있다.
상술한 바와 같이, 유기 재료층과 무기 재료층에서는, 그 막응력이 크게 다르다. 이 때문에, SiN 등의 무기 재료로 이루어지는 마이크로 렌즈층(23)과, 수지 재료 등의 유기 재료로 이루어지는 제 2 평탄화층(21)이 직접 접하는 형태로 적층되면, 그 계면에 막응력차에 기인하는 주름·왜곡이 발생한다. 즉, 무기 재료층과 유기 재료층을 적층한 경우에는, 막응력차에 기인한 막 형상의 결함이 적층 계면에 발생한다.
이에 대해, 도 1에 도시하는 구성의 고체 촬상 소자에서는, 유기 재료층과 무기 재료층의 적층체에 있어서, 유기 재료층과 무기 재료층의 막응력치(膜應力値)의 사이에서, 이들과 다른 응력치를 갖는 응력 완화층(22)이 형성되어 있다. 즉, 막응력의 관계가, 무기 재료층>응력 완화층>유기 재료층의 관계를 충족시키는 응력 완화층을, 무기 재료층과 유기 재료층의 사이에 개재시킨다.
상술한 바와 같이, 유기 재료층상에 무기 재료층을 형성하기 전에, 막응력이 유기 재료층과 무기 재료층 사이의 값을 갖는 재료에 의한 층을 형성함으로써, 서로의 층의 막응력차를 완화하는 한 작용을 부여할 수 있다. 이 때문에, 무기 재료층과 유기 재료층을 적층한 경우에도, 막응력차에 기인한 표면 결함의 발생을 억제할 수 있다. 이 결과, 적층 계면에 발생하는 표면상의 주름·왜곡의 결함을 억제하고, 그 후의 리소그래피 프로세스에서 문제없이 패턴 형성이 가능해지다. 따라서, 고체 촬상 소자에서 집광 특성의 악화를 회피할 수 있다.
응력 완화층(21)의 재질은, 무기계가 바람직하고, 저온 CVD법으로의 성막 방법이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 SiO, SiN, 및, 조성식 SiOXNY(단, 0<X≤1, 0<Y≤1, 이하 SiON이라고 기재한다)로 표시되는 실리콘 화합물이 바람직하다.
또한, 제 2 평탄화층(21)을 아크릴계 열가소 경화 재료로 하고, 마이크로 렌즈층(23)을 저온 SiN막으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이 응력 완화층(22)을 저온 SiON막으로 함으로써 새로운 공정을 추가하는 일 없이, 동일 CVD 프로세스 내에서 응력 완화층(22)(SiON)과 마이크로 렌즈층(23)(SiN)을 형성할 수가 있어서, 간편성에 우수하다.
또한, 응력 완화층(22)의 광학 특성은, 굴절률이 1.4 내지 2.0이고, 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 응력 완화층(22)을 SiON에 의해 형성하는 경우, 굴절률이 1.6 내지 1.9로 되기 때문에, SiN의 마이크로 렌즈층(23)(굴절률 : 1.8 내지 2.0)과 아크릴 수지계의 제 2 평탄화층(21)(굴절률 : 1.4 내지 1.5)의 계면 반사를 저감할 수 있다. 이 결과, 고체 촬상 소자의 집광 특성이 향상한다.
응력 완화층(22)의 막응력은 -100 내지 100Mpa가 바람직하다. 또한, 여기서 나타내는 막응력은, 박막응력 측정기(웨이퍼 휨 측정 장치 FSM 500TC(주 비전))를 이용하여 측정한 값이다. 이후에 기재되는 막응력치도 마찬가지로, 상기 측정기를 이용하여 측정한 값이다.
마이크로 렌즈층(23)상에는, 표면이 평탄화된 투명 수지층(24)이 마련되어 있다. 투명 수지층(24)은, 굴절률이 1.5 정도의 유기 재료, 예를 들면, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 등으로 구성된다.
마이크로 렌즈층(23)을 구성하는 SiN의 굴절률이 2 정도이고, 투명 수지층(24)을 구성하는 유기 재료의 굴절률이 1.5 정도이기 때문에, 고체 촬상 소자에서 마이크로 렌즈에 의한 집광 성능을 확보할 수 있다.
또한, 상술한 실시의 형태에서는, 응력 완화층을 1층 형성하는 경우에 관해 나타냈지만, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에 형성되는 응력 완화층의 층수는 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에, 다른 재료로 이루어지는 응력 완화층을 복수층 마련하는 것도 가능하다. 이때, 응력 완화층을, 인접한 각각의 층에서의 막응력차가 작아지도록 조정함으로써, 각 층의 계면에서의 표면 결함의 발생을, 보다 억제하는 것이 가능하다.
<2. 고체 촬상 소자의 제 2 실시 형태>
상술한 제 1 실시 형태에서는, 고체 촬상 소자의 예로서 CCD 고체 촬상 소자에 본 발명을 적용한 경우에 관해 설명하였지만, 다른 고체 촬상 소자에 적용할 수 있다.
고체 촬상 소자는, CCD 고체 촬상 소자로 대표되는 전하 전송형 고체 촬상 소자와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 고체 촬상 소자로 대표되는 X-Y 어드레스형 고체 촬상 소자로 대별된다. 여기서, X-Y 어드레스형 고체 촬상 소자에 관해, CMOS 고체 촬상 소자를 예로 채택하여 그 단면 구조의 한 예를, 도 2를 이용하여 설명한다. 또한, 상술한 도 1에 도시하는 제 1 실시 형태와 같은 구성은, 같은 부호를 이용하고 설명을 생략한다.
CMOS 고체 촬상 소자는, 특히 도시하지 않지만, 화소부, 수직(V) 선택 회로, S/H(샘플/홀드)·CDS(Correlated Double Sampling) 회로, 수평(H) 선택 회로, 및, 타이밍 제너레이터(TG) 등이 동일한 기판상에 탑재되어 있다. 화소부는, 후술하는 단위 화소가 행렬형상으로 다수 배열되어, 행 단위로 어드레스선 등이, 열 단위로 수직 신호선이 각각 배선된 구성으로 되어 있다. 그리고, 각 화소로부터의 화소 신호가, 수직 선택 회로로부터 S/H&CDS 회로, 수평 선택 회로에 판독된다. 수직 선택 회로, S/H·CDS 회로 및 수평 선택 회로의 각 동작은, 타이밍 제너레이터에서 발생되는 각종의 타이밍 신호에 의거하여 행하여진다.
도 2는, CMOS 고체 촬상 소자에서의, 화소부 및 주변 회로부의 구조의 한 예를 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태에 관한 CMOS 고체 촬상 소자에서는, 반도체 기체에 대해, 배선층과 반대측의 면(이면)측부터 입사광을 받아들이기 때문에, 이면 조사형의 화소 구조로 되어 있다. 이면 조사형 화소 구조로 함에 의해, 마이크로 렌즈로부터 포토 다이오드(광전 변환부)까지의 사이에 배선층이 형성되지 않기 때문에, 화소의 배선의 자유도가 높아지고, 화소의 미세화를 도모할 수 있다.
이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(30)에 형성된 활성층에, 입사광을 전기 신호로 변환하는 광전 변환부(예를 들면 포토 다이오드)(35)와, 트랜지스터(37) 등을 갖는 복수의 화소부가 형성되어 있다. 트랜지스터(37)는, 전송 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 등으로 이루어지고, 도 2에서는 그 일부를 도시하고 있다. 반도체 기체(30)로는, 예를 들면 실리콘 기체를 이용한다. 또한, 각 광전 변환부(35)로부터 판독한 신호 전하를 처리하는 신호 처리부(도시 생략)가 형성되어 있다. 또한, 반도체 기체(30)에서, 상기 화소부의 주위의 일부, 예를 들면 행방향 또는 열방향의 화소부 사이에는, 소자 분리 영역(36)이 형성되어 있다.
또한, 상기 광전 변환부(35)가 형성된 반도체 기체(30)의 표면측(도면에서는 반도체 기체(30)의 하측)에는 배선층(32)이 형성되어 있다. 이 배선층(32)은, 배선(33)과 이 배선(33)을 피복하는 절연층(34)으로 이루어진다. 배선층(32)은, 반도체 기체(30)의 반대측의 면에, 지지 기판(31)이 구비되어 있다. 이 지지 기판(31)은, 예를 들면 실리콘 기체로 이루어진다.
또한, 도 2에 도시하는 CMOS 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(30)의 이면측(도면에서는 반도체 기체(30)의 상측)에 광투과성을 갖는 제 1 평탄화층(19)이 형성되어 있다. 이 제 1 평탄화층(19)상에는, 컬러 필터(20)가 배치되어 있다.
그리고, 컬러 필터(20)상에는, 제 2 평탄화층(21)이 형성되어 있다. 제 2 평탄화층(21)상에는, 응력 완화층(22)이 형성되어 있다. 그리고, 응력 완화층(22)상에, 표면에 볼록형상 곡면(렌즈면)이 형성된 마이크로 렌즈층(23)이 배치되어 있다. 또한, 마이크로 렌즈층(23)상에는, 표면이 평탄화된 투명 수지층(24)이 마련되어 있다.
반도체 기체(30)의 이면측에 형성되는 제 1 평탄화층(19), 컬러 필터(20), 제 2 평탄화층(21), 응력 완화층(22), 마이크로 렌즈층(23), 및, 투명 수지층(24)은, 상술한 제 1 실시 형태의 CCD 고체 촬상 소자와 같은 구성으로 할 수 있다.
상술한 구성의 이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에서는, 유기 재료층과 무기 재료층의 적층체에 있어서, 그 중간이 다른 막응력치를 갖는 응력 완화층(22)이 개재하여 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 유기 재료층, 응력 완화층(22) 및 무기 재료층으로 이루어지는 적층체에 있어서, 서로의 층의 막응력차를 완화할 수 있다. 따라서, 막응력차가 큰 무기 재료층과 유기 재료층과의 적층체를 구성하는 경우에도, 막응력차에 기인한 표면 결함의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에서도, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에 응력 완화층을 구비함에 의해, 제 1 실시 형태에 나타낸 CCD 고체 촬상 소자와 같은 효과를 얻을 수 있다.
<3. 고체 촬상 소자의 제 3 실시 형태>
상술한 제 2 실시 형태에서는, 본 발명을 적용한 고체 촬상 소자로서, 이면 조사형의 CMOS 고정 촬상 소자의 예를 나타냈지만, 배선층측을 표면측으로 하고, 배선층 측부터 입사광을 받아들이는 화소 구조, 이른바 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다.
도 3에, 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자의 개략 구성을 도시하는 단면도를 도시한다. 또한, 상술한 도 1, 2에 도시한 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 같은 구성에 관해서는, 동일한 부호를 이용하고 설명을 생략한다.
도 3에 도시하는 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자는, 반도체 기체(38)에, 입사광을 전기 신호로 변환하는 광전 변환부(예를 들면 포토 다이오드)(35)와, 트랜지스터(37) 등을 갖는 복수의 화소부가 형성되어 있다. 트랜지스터(37)는, 전송 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 등으로 이루어지고, 도 3에서는 그 일부를 도시하고 있다. 반도체 기체(38)에는, 예를 들면 실리콘 기체를 이용한다. 또한, 각 광전 변환부(35)로부터 판독 신호 전하를 처리하는 신호 처리부(도시 생략)가 형성되어 있다.
또한, 상기 광전 변환부(35)가 형성된 반도체 기체(38)의 표면측(도면에서는 반도체 기체(30)의 상측)에는 배선층(32)이 형성되어 있다. 이 배선층(32)은, 배선(33)과 이 배선(33)을 피복하는 절연층(34)으로 이루어진다.
또한, 상기 CMOS 고체 촬상 소자에는, 배선층(32)상에 광투과성을 갖는 제 1 평탄화층(19)이 형성되어 있다. 이 제 1 평탄화층(19)상에는, 컬러 필터(20)가 배치되어 있다.
그리고, 컬러 필터(20)상에는, 제 2 평탄화층(21)이 형성되어 있다. 제 2 평탄화층(21)상에는, 응력 완화층(22)이 형성되어 있다. 그리고, 응력 완화층(22)상에, 표면에 볼록형상 곡면(렌즈면)이 형성된 마이크로 렌즈층(23)이 배치되어 있다. 또한, 마이크로 렌즈층(23)상에는, 표면이 평탄화된 투명 수지층(24)이 마련되어 있다.
반도체 기체(38)의 표면측에 형성된 배선층(32)은, 상술한 제 2 실시 형태의 CMOS 고체 촬상 소자의 구성과 같은 구성으로 할 수 있다. 또한, 배선층(32)상에 형성되는, 제 1 평탄화층(19), 컬러 필터(20), 제 2 평탄화층(21), 응력 완화층(22), 마이크로 렌즈층(23), 및, 투명 수지층(24)은, 상술한 제 1 실시 형태의 CCD 고체 촬상 소자의 구성과 같은 구성으로 할 수 있다.
상술한 구성의 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에서는, 유기 재료층과 무기 재료층의 적층체에 있어서, 그 중간이 다른 응력치를 갖는 응력 완화층(22)이 형성되어 있음에 의해, 서로의 층의 막응력차를 완화하는 기능을 갖는다. 이 결과, 무기 재료층과 유기 재료층을 적층한 경우에도, 막응력차에 기인한 표면 결함의 발생을 억제할 수 있다.
따라서 상술한 구성의 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에서도, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에 응력 완화층을 구비함에 의해, 제 1 실시 형태에 나타낸 CCD 고체 촬상 소자와 같은 효과를 얻을 수 있다.
<4. 고체 촬상 소자의 제조 방법의 실시의 형태>
다음에, 본 발명의 고체 촬상 소자의 제조 방법의 실시의 형태에 관해, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 제조 공정도는, 상술한 제 1 실시 형태의 CCD 고체 촬상 소자, 제 2 및 제 3 실시 형태의 CMOS 고체 촬상 소자의 수광 영역에서 공통의 구성인, 컬러 필터보다도 상층의 구성의 단면도이다. 또한, 이하의 제조 공정도, 및, 제조 공정도를 이용한 제조 방법의 설명에서는, 수광 영역상에 형성하는 컬러 필터보다도 상층의 구성만을 도시하고, 그 밖의 구성에 관해서는 도시를 생략한다. 또한, 이하의 제조 방법의 설명에서는, 고체 촬상 소자의 한 예로서, 도 1에 도시하는 제 1 실시 형태의 CCD 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관해 설명한다.
우선, 반도체 기체의 주면측(主面側)에, 기지의 방법에 따라, 각종 불순물 영역의 형성을 행한다. 반도체 기체의 주면측, 예를 들면 p형의 실리콘 기체에, 예를 들면 인 등의 n형의 불순물을 이온 주입 등의 수단에 의해 도입함에 의해, 포토 다이오드인 광전 변환부를 형성한다. 그리고, 마찬가지로 n형 또는 p형의 불순물 이온을 도입함에 의해, 채널 스톱이나 전송 채널 등을 형성한다.
또한, 상기한 소자를 형성한 반도체 기체 상에, 열산화막법 등에 의해 절연층을 형성한다. 그리고, 절연층상에 CVD법 등을 이용하여 폴리실리콘층 등을 형성한 후, 드라이 에칭 등을 이용하여 소정의 형상으로 선택적으로 에칭하여, 전송 전극을 형성한다. 또한, 전송 전극의 윗면 및 측면을 덮도록, 예를 들면 산화실리콘 등의 절연층을 형성한다. 또한, 절연층상에 텅스텐 등의 고융점 금속막을 CVD법에 의해 형성하고, 이 고융점 금속막을 광전 변환부의 상방에서 개구하도록 패터닝하여 차광층을 형성한다.
다음에, 차광층 및 그 개구부상에 PSG 또는 BPSG로 이루어지는 제 1 광투과 절연층을 형성한다. 제 1 광투과 절연층의 형성 후, 예를 들면 900℃ 내지 1000℃로 가열하여 리플로함에 의해, 하지의 전송 전극 및 차광막의 단차 형상을 반영하여, 제 1 광투와 절연층에 광전 변환부 상방에서 같은 크기의 오목부가 형성된다. 그리고, 제 1 광투과 절연층상에 플라즈마 CVD법을 이용한 질화실리콘(P-SiN)층에 의해, 제 2 광투과 절연층을 형성한다. 제 2 광투과 절연층상에, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 이소시아네이트 수지 등을 사용한 스핀 코트법 등을 이용하여, 제 1 평탄화층을 형성한다.
다음에, 도 4의 A에 도시하는 바와 같이, 제 1 평탄화층상에 광전 변환부에 대응하는 컬러 필터(20)를 형성한다. 그리고, 컬러 필터(20)상에 제 2 평탄화층(21)을 형성한다.
컬러 필터(20)는, 공지의 방법, 예를 들면 염색법에 의해 형성한다. 염색법에서는, 수지 재료에 감광제를 첨가하여 도포하고, 노광, 현상, 염색 및 정착을 각 색에서 반복함에 의해 컬러 필터(20)를 형성한다. 또한, 그 밖의 방법, 예를 들면 분산법, 인쇄법 또는 전착법 등을 이용하여 컬러 필터(20)를 형성하여도 좋다.
제 2 평탄화층(21)은, 유기 수지계 재료, 특히, 아크릴계 수지 재료, 스티렌계 수지 재료, 에폭시계 수지 재료 등의 열경화 투명 수지 재료를 사용하여 형성한다. 제 2 평탄화층(21)을 얇게 평탄화하기 위해서는, 열경화성에 더하여, 열가소성도 동시에 갖는 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 제 2 평탄화층(21)은 구체적으로는, 후지약품공업(주)제의 FOC-UV27 등의 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 평탄화층(21)은, 상기 재료를 컬러 필터(20)상에 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 컬러 필터 등의 내열 열화가 일어나지 않는 온도, 예를 들면, 200 내지 230℃에서 몇 분간, 열경화 처리를 행함에 의해 형성한다.
다음에, 도 4의 B에 도시하는 바와 같이, 제 2 평탄화층(21)상에 응력 완화층(22)을 형성한다. 제 2 평탄화층(21)은, 예를 들면 플라즈마 CVD법을 이용하여 SiN, SiO, SiON 등을, 상기한 바와 마찬가지로 200 내지 230℃에서 몇 분간, 형성 처리를 행한다.
다음에, 도 4의 C에 도시하는 바와 같이, 응력 완화층(22)상에, 마이크로 렌즈층(23)을 형성한다. 마이크로 렌즈층(23)은, 플라즈마 CVD법을 이용하여 SiN 등의 무기 재료를, 200 내지 230℃에서 몇 분간, 형성 처리를 행한다.
다음에, 도 5의 D에 도시하는 바와 같이, 마이크로 렌즈층(23)상에 레지스트층(25)을 도포하고 포토 리소그래피에 의해 패터닝 형성 후에 열경화 처리하여, 레지스트층(25)을 렌즈 형상으로 가공한다. 렌즈 형상으로의 가공은, i선 스테퍼 등의 노광 처리에 의해 행한다. 레지스트층(25)을 형성하는 레지스트 재료로서는, 내열성이 낮은 재료가 적합한다. 레지스트 재료로서는, 예를 들면 스미토모화학(주)의 PFI-65 등의 재료를 사용할 수 있다.
다음에, 도 5의 E에 도시하는 바와 같이, 레지스트층(25)을 마스크로 하여 에칭 가공을 행하여, 마이크로 렌즈층(23)을 렌즈 형상으로 가공한다. 마이크로 렌즈층(23)을 구성하는 SiN 등의 무기 재료층의 에칭은, 예를 들면, CF4/O2 가스 등을 사용한 플라즈마 드라이 에칭법에 의해 행한다.
다음에, 도 5의 F에 도시하는 바와 같이, 렌즈 형상으로 가공한 마이크로 렌즈층(23)상에, 투명 수지층(24)을 형성한다. 투명 수지층(24)은, 스핀 코팅법 등을 이용하여, 유기 수지계 재료 등을 도포하고, 컬러 필터 등의 내열 열화가 일어나지 않는 온도, 예를 들면 200 내지 230℃에서 몇 분간 열경화 처리를 행함에 의해 형성한다. 투명 수지층(24)을 형성하는 재료로서는, 투명성을 가지며, 굴절률이 낮은 재료가 바람직하다. 구체적으로는, JSR(주)제의 TT8021 등의 재료를 사용할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 도 1에 도시하는 구성의 CCD 고체 촬상 소자를 제조할 수 있다.
또한, 상기 도 4 및 도 5에 도시하는 공정에 따라, 이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자, 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자에 대해서도, 마찬가지로 제조할 수 있다.
이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자인 경우에는, 광전 변환 영역이나 트랜지스터군을 반도체 기체에 형성한 후, 반도체 기체의 배선층과 반대면에, 상술한 방법으로 컬러 필터부터 투명 수지층까지를 형성한다. 또한, 표면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자인 경우에는, 광전 변환 영역이나 트랜지스터군을 반도체 기체에 형성한 후, 반도체 기체상에 배선층을 형성한다. 그리고, 배선층상에 상술한 방법으로 컬러 필터부터 투명 수지층까지를 형성한다.
이상의 방법에 의해, 상술한 실시의 형태에 의한 응력 완화층을 마련한 CMOS 고체 촬상 소자를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 제조 방법의 실시의 형태에서는, 도 4의 B에서 응력 완화층을 1층 형성하는 경우에 관해 나타냈지만, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에 형성되는 응력 완화층의 층수는 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 유기 재료층과 무기 재료층의 사이에, 예를 들면 플라즈마 CVD법을 이용한 SiN, SiO, SiON 등의 응력 완화층을 형성하는 공정을 복수회 반복하여, 다른 재료로 이루어지는 응력 완화층을 복수층 마련하는 것도 가능하다. 이때, 응력 완화층을, 인접하는 각각의 층에서의 막응력차가 작아지도록 조정함으로써, 각 층의 계면에서의 표면 결함의 발생을, 보다 억제하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제 2 평탄화층을 아크릴계 열가소 경화 재료로 하고, 마이크로 렌즈층을 저온 SiN에 의해 형성하는 경우, 응력 완화층을 저온 SiON에 의해 형성함으로써, 새로운 프로세스 공정을 추가하는 일 없이 고체 촬상 소자를 제조할 수 있다. 이 방법은, 응력 완화층을 구성하는 SiON층과, 마이크로 렌즈층을 구성하는 SiN층을, 동일 CVD 프로세스 내에서 연속 형성할 수 있기 때문에 간편성에 우수하다.
또한, 레지스트층을 이용하여 마이크로 렌즈층을 에치백하는 공정에서, 마이크로 렌즈층의 하부에 응력 완화층을 구성하는 SiON층이 없는 경우는, 시간 제한으로 에칭의 정지시간을 설정할 필요가 있다. 이 경우, 구조상의 편차가 증가할 가능성이 있다. 이에 대해, 마이크로 렌즈층의 하부에 SiON층으로 이루어지는 응력 완화층을 마련함에 의해, SiON층이 에칭 스토퍼층으로서 기능 하기 때문에, 정밀도 좋게 에칭 스톱을 설정할 수 있다. 따라서, 응력 완화층을 SiON에 의해 형성함에 의해, 마이크로 렌즈에서의 구조 편차가 저감하고, 집광 특성의 향상을 가져올 수 있다.
<5. 전자 기기의 실시의 형태>
본 발명에 관한 고체 촬상 소자는, 고체 촬상 소자를 구비한 카메라, 카메라 부착 휴대 기기, 고체 촬상 소자를 구비한 그 밖의 기기, 등의 전자 기기에 적용할 수 있다.
도 6에, 본 발명의 전자 기기의 한 예로서, 고체 촬상 소자를 정지화 촬영이 가능한 디지털 카메라에 적용한 경우의 개략 구성을 도시한다.
본 실시의 형태에 관한 카메라(40)는, 광학계(광학 렌즈)(41)와, 고체 촬상 소자(42)와, 신호 처리 회로(43), 구동 회로(44)를 구비한다.
고체 촬상 소자(42)는, 상술한 고체 촬상 소자가 적용된다. 광학 렌즈(41)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 소자(42)의 촬상 면상에 결상시킨다. 이에 의해, 고체 촬상 소자(42)의 광전 변환 소자에서 일정 기간 신호 전하가 축적된다. 구동 회로(44)는, 고체 촬상 소자(42)의 전송 동작 신호를 공급한다. 구동 회로(44)로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해, 고체 촬상 소자(42)의 신호 전송이 행하여진다. 신호 처리 회로(43)는, 고체 촬상 소자(42)의 출력 신호에 대해 여러 가지의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행하여진 영상 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되고, 또는 모니터 등에 출력된다. 본 실시의 형태의 카메라(40)는, 광학 렌즈(41), 고체 촬상 소자(42), 신호 처리 회로(43), 및, 구동 회로(44)가 모듈화한 카메라 모듈의 형태를 포함한다.
본 발명은, 도 6의 카메라, 또는 카메라 모듈을 구비한 예를 들면 휴대 전화로 대표되는 카메라 부착 휴대 기기 등을 구성할 수 있다.
또한, 도 6의 구성은, 광학 렌즈(41), 고체 촬상 소자(42), 신호 처리 회로(43), 및, 구동 회로(44)가 모듈화한 촬상 기능을 갖는 모듈, 이른바 촬상 기능 모듈로서 구성할 수 있다. 본 발명은, 이와 같은 촬상 기능 모듈을 구비하는 전자 기기를 구성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태례에서 설명한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 그 밖에 본 발명 구성을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형, 변경이 가능하다.
11, 30, 38 : 반도체 기체 12, 35 : 광전 변환부
13 : 전하 전송부 14 : 전하 전송 전극
15 : 절연층 16 : 차광층
17 : 제 1 광투과 절연층 18 : 제 2 광투과 절연층
19 : 제 1 평탄화층 20, 101 : 컬러 필터
21 : 제 2 평탄화층 22 : 응력 완화층
23, 103 : 마이크로 렌즈층 24, 104 : 투명 수지층
25, 105 : 레지스트층 31 : 지지 기판
32 : 배선층 33 : 배선
34 : 절연층 36 : 소자 분리 영역
37 : 트랜지스터 40 : 카메라
41 : 광학계(광학 렌즈) 42 : 고체 촬상 소자
43 : 신호 처리 회로 44 : 구동 회로
102 : 평탄화층
13 : 전하 전송부 14 : 전하 전송 전극
15 : 절연층 16 : 차광층
17 : 제 1 광투과 절연층 18 : 제 2 광투과 절연층
19 : 제 1 평탄화층 20, 101 : 컬러 필터
21 : 제 2 평탄화층 22 : 응력 완화층
23, 103 : 마이크로 렌즈층 24, 104 : 투명 수지층
25, 105 : 레지스트층 31 : 지지 기판
32 : 배선층 33 : 배선
34 : 절연층 36 : 소자 분리 영역
37 : 트랜지스터 40 : 카메라
41 : 광학계(광학 렌즈) 42 : 고체 촬상 소자
43 : 신호 처리 회로 44 : 구동 회로
102 : 평탄화층
Claims (17)
- 무기 재료의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈층과,
유기 재료의 평탄화층으로 이루어지는 평탄화층과,
상기 마이크로 렌즈층과 상기 평탄화층 사이의 응력 완화층과, 상기 마이크로 렌즈층 및 상기 평탄화층은 상기 응력 완화층과 접촉하고,
상기 응력 완화층은 다른 재료로 이루어진 복수의 응력 완화층으로서, 상기 평탄화층과 다른 평탄화층 사이에 컬러 필터층을 더 포함하고, 상기 평탄화층과 상기 다른 평탄화층은 상기 컬러 필터와 접촉하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층의 응력값은 상기 유기 재료의 응력값보다 크고, 상기 무기 재료의 응력값은 상기 응력 완화층의 응력값보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층의 막응력은 -100 내지 100Mpa 인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈층은 개략 2의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층은 굴절률이 1.4 ~ 2.0 인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층은 0 <X≤1 및 0 <Y≤1 인 SiOxNy를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층은 SiO를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 응력 완화층은 SiN을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 유기 재료는 수지 재료인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 무기 재료는 SiN 인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
반도체 기체에 광전 변환부를 더 포함하며,
상기 응력 완화층은 상기 마이크로 렌즈와 상기 광전 변환부 사이에 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 다른 평탄화층은 유기 재료층인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다른 평탄화층은 무기 재료층인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다른 평탄화층은 SiN인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈에 접하는 투명 수지층을 더 포함하며,
상기 마이크로 렌즈는 상기 투명 수지층과 상기 응력 완화층 사이에 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제15 항에 있어서,
상기 투명 수지층의 굴절률이 개략 1.5인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제1 항에 기재된 고체 촬상 장치를 포함하며,
상기 고체 촬상 장치로부터의 출력 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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