KR20230058729A - 촬상 소자, 촬상 장치, 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20230058729A
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요이치 오오츠카
아츠시 야마모토
켄사쿠 마에다
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소니그룹주식회사
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Abstract

본 기술은, 감도 특성의 저감을 억제할 수 있도록 하는 촬상 소자, 촬상 장치, 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 기술의 촬상 소자는, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비한다. 예를 들면, 상기 마이크로 렌즈가 복수층으로 이루어지도록 하여도 좋다. 또한, 본 기술은, 이와 같은 촬상 소자를 제조하는 제조 장치나 그 제조 방법에도 적용할 수 있다. 또한, 본 기술은, 예를 들면, 촬상 장치 등의 임의의 장치에도 적용할 수 있다.

Description

촬상 소자, 촬상 장치, 제조 장치 및 방법{IMAGE PICUP ELEMENT, IMAGE PICUP DEVICE, MANUFACTURING DEVICE AND METHOD}
본 기술은, 촬상 소자, 촬상 장치, 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 감도 특성의 저감을 억제할 수 있도록 한 촬상 소자, 촬상 장치, 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼상에 다수의 촬상 영역과 마이크로 렌즈 등을 갖는 광학 소자를 구비하는 고체 촬상 장치는, 전기적인 배선 형성 후에 기밀 몰드된 것으로서, 디지털 스틸 카메라나 휴대전화용 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 디지털 영상 기기의 수광 센서로서 이용되고 있다.
이와 같은 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, 다양한 방법이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1에는, 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈 사이의 갭의 축소와, 포토 다이오드로부터 마이크로 렌즈 사이의 거리를 단축하여, 고체 촬상 소자의 감도 특성을 향상시키기 위한 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 2층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다.
일본 특개2008-009079호 공보 일본 특개2008-277800호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법의 경우, 중간층을 통하여 그 형상을 다시 렌즈 재료층에 에칭 전사하기 때문에 에칭 시간이 길어져 버린다. 이 에칭 처리는 플라즈마 에칭으로 처리되기 때문에, 그 플라즈마 데미지는 고체 촬상 장치에 악영향을 미친다. 즉 에칭 시간이 연장됨에 의해, 고체 촬상 소자의 암전류 특성 등이 악화한다. 이와 동시에, 처리시간이 길어짐에 의해, 반도체 웨이퍼 기판면 내나 웨이퍼 기판 사이의 에칭의 편차도 증가하기 때문에 마이크로 렌즈의 단면(斷面) 방향에서의 위치의 편차가 생겨버려, 고체 촬상 소자의 감도 특성이 저감할 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 방법에 의해 생성된 집광 파워가 높은 마이크로 렌즈는, 2층째의 마이크로 렌즈의 성막을 조정하여, 마이크로 렌즈 사이에 갭이 없는 갭레스의 마이크로 렌즈가 형성되는데, 갭이 존재하는 1층째의 마이크로 렌즈의 갭을 축소하도록 2층째의 마이크로를 형성한 경우, 최종적으로 형성되는 마이크로 렌즈의 위치가 높아져서(포토 다이오드면부터 멀어져서), 예를 들면 이면 조사형 고체 촬상 장치와 같이 포토 다이오드로부터 마이크로 렌즈 사이의 거리가 단축된 고체 촬상 장치의 감도 특성은 향상시킬 수가 없을 우려가 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 제안된 것으로, 감도 특성의 저감을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 기술의 제1의 측면은, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재(無機材)의 마이크로 렌즈를 구비하는 촬상 소자이다.
상기 마이크로 렌즈는, 복수층으로 이루어지도록 할 수 있다.
상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층은, 굴절률이 서로 다르도록 할 수 있다.
상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층은, 곡면 형상이 서로 다르도록 할 수 있다.
상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 적어도 일부의 층이 상기 비평탄층의 오목부에 형성되도록 할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈의 광입사면에 반사방지막이 형성되도록 할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈의 광입사면측에 중첩되는 접착재층을 또한 구비하도록 할 수 있다.
상기 비평탄층은, 필터를 갖도록 할 수 있다.
상기 필터는, 광투과 방향의 두께가 서로 다른 복수색의 필터에 의해 형성되도록 할 수 있다.
상기 필터는, 서로 상기 두께가 다른 적, 녹 및 청의 화소마다의 필터가 베이어 배열로 배치되고, 또한, 녹의 필터가 화소 사이에서 연결되어 있도록 할 수 있다.
상기 필터는, 유기재(有機材)에 의해 형성되도록 할 수 있다.
상기 비평탄층은, 상기 필터상에 형성되는, 광입사면이 비평탄한 유기막을 갖도록 할 수 있다.
상기 유기막의 광입사면의 요철의 높이는, 상기 필터의 광입사면의 요철의 높이보다도 낮도록 할 수 있다.
상기 유기막의 굴절률은, 상기 필터의 굴절률과 상기 마이크로 렌즈의 굴절률과의 사이가 되도록 할 수 있다.
상기 비평탄층은, 화소 사이 차광막을 갖도록 할 수 있다.
상기 비평탄층은, 상기 필터와 상기 화소 사이 차광막과의 높이의 차이에 의해, 상기 광입사면의 요철을 형성하도록 할 수 있다.
칩 사이즈 패키지 구조를 형성하도록 할 수 있다.
본 기술의 제2의 측면은, 피사체를 촬상하고, 상기 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에서 얻어진 상기 피사체의 화상을 화상 처리하는 화상 처리부를 구비하고, 상기 촬상 소자는, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비하는 촬상 장치이다.
본 기술의 제3의 측면은, 촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층을 형성하는 비평탄층 형성부와, 상기 비평탄층 형성부에 의해 형성된 상기 비평탄층의 광입사면측에 무기막을 형성하는 무기막 형성부와, 상기 무기막 형성부에 의해 형성된 상기 무기막의 광입사면측에 평탄화막을 형성하는 평탄화막 형성부와, 상기 평탄화막 형성부에 의해 형성된 상기 평탄화막의 광입사면측에 레지스트를 형성하는 레지스트 형성부와, 상기 레지스트 형성부에 의해 상기 레지스트가 형성된 상기 촬상 소자에 대해 열리플로(thermal reflow) 처리를 행하는 열리플로 처리부와, 상기 열리플로 처리부에 의해 상기 열리플로 처리된 상기 촬상 소자에 대해 에칭을 행하는 에칭 처리부를 구비하는 제조 장치이다.
본 기술의 제3의 측면은, 또한, 촬상 소자를 제조하는 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제조 장치가, 촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층을 형성하고, 형성된 상기 비평탄층의 광입사면측에 무기막을 형성하고, 형성된 상기 무기막의 광입사면측에 평탄화막을 형성하고, 형성된 상기 평탄화막의 광입사면측에 레지스트를 형성하고, 상기 레지스트가 형성된 상기 촬상 소자에 대해 열리플로 처리를 행하고, 상기 열리플로 처리된 상기 촬상 소자에 대해 에칭을 행하는 제조 방법이다.
본 기술의 제1의 측면에서는, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 비평탄층의 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈가 구비된다.
본 기술의 제2의 측면에서는, 피사체를 촬상하고, 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 촬상 소자와, 촬상 소자에서 얻어진 피사체의 화상을 화상 처리하는 화상 처리부가 구비되고, 촬상 소자에는, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 비평탄층의 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈가 구비된다.
본 기술의 제3의 측면에서는, 촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층이 형성되고, 형성된 비평탄층의 광입사면측에 무기막이 형성되고, 형성된 무기막의 광입사면측에 평탄화막이 형성되고, 형성된 평탄화막의 광입사면측에 레지스트가 형성되고, 레지스트가 형성된 촬상 소자에 대해 열리플로 처리가 행하여지고, 열리플로 처리된 촬상 소자에 대해 에칭이 행하여진다.
본 기술에 의하면, 감도 특성의 저감을 억제할 수 있다.
도 1은 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 2는 집광 위치의 시프트에 관해 설명하는 도면.
도 3은 촬상 장치의 주된 구성례를 도시하는 도면.
도 4는 컬러 필터의 구성례를 도시하는 도면.
도 5는 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 6은 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 7은 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 8은 복수층 마이크로 렌즈의 구성례를 도시하는 도면.
도 9는 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 10은 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 11은 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 12는 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 13은 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 14는 복수층 마이크로 렌즈의 각 층의 예를 도시하는 도면.
도 15는 제조 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도.
도 16은 제조 처리의 흐름의 예를 설명하는 플로 차트.
도 17은 제조 처리의 양상을 설명하는 도면.
도 18은 막압비(膜壓比)의 예를 설명하는 도면.
도 19는 평균자유행정의 예를 설명하는 도면.
도 20은 구면 보정의 예를 설명하는 도면.
도 21은 반사방지막의 적용례를 도시하는 도면.
도 22는 접착제의 굴절률에 관해 예를 설명하는 도면.
도 23은 화소 사이 차광막의 적용례를 도시하는 도면.
도 24는 화소 사이 차광막의 적용례를 도시하는 도면.
도 25는 제조 장치의 다른 구성례를 도시하는 블록도.
도 26은 제조 처리의 흐름의 다른 예를 설명하는 플로 차트.
도 27은 제조 처리의 양상의 다른 예를 설명하는 도면.
도 28은 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 29는 제조 장치의, 또 다른 구성례를 도시하는 블록도.
도 30은 제조 처리의 흐름의, 또 다른 예를 설명하는 플로 차트.
도 31은 제조 처리의 양상의, 또 다른 예를 설명하는 도면.
도 32는 촬상 소자의 일부의 층의 구성례를 도시하는 도면.
도 33은 촬상 소자의 일부의 구성례를 도시하는 도면.
도 34는 촬상 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도.
도 35는 컴퓨터의 주된 구성례를 도시하는 블록도.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태(이하 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1의 실시의 형태(촬상 장치)
2. 제2의 실시의 형태(제조 장치, 제조 방법)
3. 제3의 실시의 형태(제조 장치, 제조 방법)
4. 제4의 실시의 형태(촬상 장치)
5. 제5의 실시의 형태(컴퓨터)
<1.제1의 실시의 형태>
[1-1 CSP]
반도체 웨이퍼상에 다수의 촬상 영역과 마이크로 렌즈 등을 갖는 광학 소자를 구비하는 고체 촬상 소자는, 전기적인 배선 형성 후에 기밀(氣密) 몰드된 것으로서, 디지털 스틸 카메라나 휴대전화용 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 디지털 영상 기기의 수광 센서로서 이용되고 있다.
고체 촬상 소자에서의 마이크로 렌즈와 컬러 필터의 구성례를 도 1에 도시한다. 도 1의 예에서, 컬러 필터의 각 색의 필터에는 두께의 차가 있기 때문에, 컬러 필터의 광입사면에는 요철이 형성된다. 그래서, 그 광입사면측에는, 평탄화막이 형성되어, 광입사면이 평탄화된다. 그 평탄화막의 광입사면측에는, 마이크로 렌즈가 형성된다.
도 1의 A와 도 1의 B에 도시되는 단면도는, 그 단면 방향이 서로 다르다. 도 1의 A에 도시되는 단면도에서의 컬러 필터의 저면부터 마이크로 렌즈의 저면까지의 두께는 t1이고, 도 1의 B에 도시되는 단면도에서의 컬러 필터의 저면부터 마이크로 렌즈의 저면까지의 두께는 t2이다.
근래의 영상 기기의 소형화, 박형화, 및 고밀도 실장화를 실현하기 위해, 고체 촬상 장치의 구조로서, 이전의 다이 본딩과 와이어 본딩에 의해 전기적 접속을 확보하는 세라믹 타입이나 플라스틱 타입의 패키지가 아니라, 웨이퍼 상태에서의 조립 가공에서, 관통 전극과 재(再)배선의 형성에 의해 전기적 접속을 확보하는 칩 사이즈 패키지(CSP)기술이 검토되고 있다.
입사광이 마이크로 렌즈에 의해 집광되고, 컬러 필터를 통과하고, 포토 다이오드에 집광되는 양상을 도 2에 도시한다. 집광 특성의 관점에서, 마이크로 렌즈와 접착재(1)의 굴절률의 관계는 다음을 충족시킬 필요가 있다.
마이크로 렌즈 > 접착재(1)
도 2에 도시되는 바와 같이 고체 촬상 소자에 입사하는 광은 수직 성분, 경사 성분을 포함한 수직 입사광이나 경사 입사광이 존재한다. 수직 입사광은, 원호상의 형상을 갖는 마이크로 렌즈의 곡률 반경(r)을 바꿈으로써 포토 다이오드에의 집광 특성을 조정할 수 있다. 그러나, 경사 입사광에서는, 수직 입사광의 집광 위치가 시프트한다. 시프트량을 적게 하기 위해서는, 층두께를 얇게 할 필요가 있다. 층두께를 얇게 하여 마이크로 렌즈의 곡률 반경을 조정함으로써, 고체 촬상 소자의 감도 특성이나, 휘도 셰이딩이 개선된다.
고체 촬상 소자의 패키지 구조에 관해, CSP 구조를 채택하지 않는 경우, 통상 마이크로 렌즈의 위는 중공(中空)이다. 마이크로 렌즈의 굴절률은 일반적인 수지인 아크릴계 수지나, 스티렌계 수지를 사용한 경우, 약 1.50 내지 1.6 정도이다. 따라서, 공기의 굴절률 1.0으로부터, 약 1.5 내지 1.6의 굴절률을 갖는(굴절률차(Δn) 약 0.5 내지 0.6) 마이크로 렌즈에 의해 그 집광 특성이 결정된다.
그러나, CSP 구조를 채택한 경우, 마이크로 렌즈상에 형성되는 접착재(1)에는 아크릴계 수지나, 실록산계 수지 중의 불소를 함유시킨 경우, 그 굴절률은 1.4 내지 1.43 정도이다. 또한, 아크릴계 수지나, 실록산계 수지 중에 중공 실리카를 함유시킨 경우, 그 굴절률은, 약 1.3 내지 1.4 정도가 된다. 여기서, 마이크로 렌즈재에, 상술한 바와 같은 약 1.5 내지 1.6의 재료를 사용한 경우, Δn은 약 0.07 내지 0.3이 되어, 마이크로 렌즈의 집광 파워가 저하되어 버릴 우려가 있다. 집광 파워가 저하되면, 마이크로 렌즈의 초점 거리가 늘어나 버리기 때문에, 도 2에 도시되는, 층두께를 두껍게 할 필요가 있고, 두껍게 하는 고체 촬상 소자의 감도 특성이 저하될 우려가 있다.
상술한 바와 같이, 접착재(1)에 굴절률이 약 1.3 내지 1.43의 재료를 사용한 경우, 마이크로 렌즈의 굴절률에 관해서는, CSP 구조를 채택하지 않은 경우(마이크로 렌즈의 상방이 공기)와 동등하게 하기 위해서는 약 1.8 내지 2.03으로 할 필요가 있다. 마이크로 렌즈에는 가시광(400 내지 700㎚)에서의 높은 투명성도 요구되기 때문에, 굴절률과 투명성의 관점에서 유기 재료 단독으로 이들 특성을 갖는 재료는 없다. 이에 대해, 폴리이미드계 수지나, 실록산계 수지, 페놀계 수지 중 등에 예를 들면 산화아연, 산화지르코늄, 산화니오브, 산화티탄, 산화주석 등의 금속산화물 미립자를 첨가함으로써, 굴절률의 향상화를 도모하는 것이 가능해지는 굴절률은 상기 금속산화물 미립자의 첨가량으로 조정 가능하고, 약 1.6 정도로부터, 2.0 정도까지 조정 가능하다.
이와 같이, 유기 재료중에 금속산화물 미립자를 첨가하는 방법 이외에, 굴절률이나 투명성을 겸비한 재료로서, 반도체 제조 프로세스에서 일반적으로 사용되고 있는 실리콘산질화막(SiON)이나, 실리콘질화막(SiN)을 사용하는 것이 가능하다.
그러나, 마이크로 렌즈재로서 실리콘산질화막(SiON)이나, 실리콘질화막(SiN) 등의 무기막을 사용한 경우, 마이크로 렌즈 형성 후에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 프로세스에서의 열처리 공정이나, 고체 촬상 장치 완성 후의 환경 조건(특히 고온, 고습)에 의해서는 마이크로 렌즈재를 포함하는 무기막과 그 하부에 형성된 유기막과의 계면에서, 열팽창률차 등에 의해, 마이크로 렌즈가 위치 어긋남을 일으킬 우려가 있다(열팽창률 : 상기 무기막 < 상기 유기막). 위치 어긋남이 일어나면, 고체 촬상 장치의 감도 특성이나 색 얼룩 특성이 변동하고 화질 열화가 될 우려가 있다.
그래서, 영상 기기의 소형화, 박형화, 및 고밀도 실장화를 실현하기 위해, 고체 촬상 장치의 구조로서, 웨이퍼 레벨 CSP를 실현함에 있어서, 마이크로 렌즈상에 접착재가 있었다고 하더라도, 종래의 마이크로 렌즈 위가 공기였던 종래의 패키지와 동등 이상의 감도 특성을 얻기 위해, 새롭게 고안된 것으로서, 고체 촬상 소자의 각 수광 영역에 대응하여 형성된, SiON이나 SiN, SiO 등의 복수층 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈가, 적어도 컬러 필터에 의해 요철 형상을 갖는 하지막(下地膜)상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고, 마이크로 렌즈는, 요철 형상을 갖는 컬러 필터상에 직접 형성되어 있든지 또는, 요철 형상을 갖는 컬러 필터상에 형성된 비평탄화막상에 형성되어 있도록 한다. 또한, 요철 형상에 의해, 마이크로 렌즈의 위치 어긋남을 방지하는 것이 가능해지고, 화질 열화가 없고 신뢰성이 높은 고체 촬상 장치의 구조 및 그 제조 방법을 제공한다.
또한, 특허문헌 1 및 2에는, SiN이나, SiON 등의 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈 사이의 갭의 축소와, 포토 다이오드로부터 마이크로 렌즈 사이의 거리를 단축하여, 고체 촬상 소자의 감도 특성을 향상시키기 위한 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다.
이 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 마이크로 렌즈의 제조 방법으로서, 최상부로 형성된 유기 재료로 이루어지는 열(熱)마스크층(마이크로 렌즈가 되는 재료층)을 열처리에 의해 변형시켜서 마이크로 렌즈 사이에 갭을 갖는 마이크로 렌즈 형상을 형성한다. 하방에는 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층(마이크로 렌즈가 되는 층)을 형성하여 두고, 이 마스크층과 렌즈 재료층과의 사이에 유기 재료로 이루어지는 중간층을 마련한다. 우선 각 마이크로 렌즈 사이에 갭이 있는 마이크로 렌즈 형상을 갖는 마스크층을 중간층으로 소정의 조건으로 에칭함에 의해, 이 중간층 렌즈 형상을 크게 하고나서(마이크로 렌즈의 갭을 축소하고), 중간층을 마스크로서 이용하여 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층을 마이크로 렌즈의 갭을 에칭함으로써 마이크로 렌즈 사이의 갭을 극히 축소한 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다고 하고 있다.
또한, 특허문헌 1에는 무기 재료로 이루어지는 렌즈 재료층으로서, SiN, SiO, SiON이 적용 가능하다고 개시되어 있다. 이때, 이 재료층으로서 SiN이나 SiON이 선택된 경우는 마이크로 렌즈의 집광 파워가 향상하는 동시에 마이크로 렌즈 사이의 갭도 축소되고 또한, 마스크층을, 중간층에 에칭 전사를 행하여, 다시 에칭을 계속함으로써 포토 다이오드로부터 마이크로 렌즈까지의 거리가 축소되기 때문에 마이크로 렌즈의 집광 효율이 향상한다.
그러나, 중간층을 통하여 그 형상을 다시 렌즈 재료층에 에칭 전사하기 때문에 에칭 시간이 길어져 버릴 우려가 있다. 이 에칭 처리는 플라즈마 에칭으로 처리되기 때문에, 그 플라즈마 데미지는 고체 촬상 장치에 악영향을 미칠 우려가 있다. 즉 에칭 시간이 연장됨에 의해, 고체 촬상 소자의 암전류 특성 등이 악화할 우려가 있다. 이와 함께, 처리시간이 길어짐에 의해, 반도체 웨이퍼 기판면 내나 웨이퍼 기판 사이의 에칭의 편차도 증가하기 때문에 마이크로 렌즈의 단면 방향에서의 위치의 편차가 생겨 버리고, 고체 촬상 소자의 감도 특성 등에 악영향을 미칠 우려가 있다. 나아가서는, 웨이퍼 처리시간이 길어짐에 의해 에칭 장치의 처리시간이 길어지는 것에 더하여, 중간층의 형성에 의해 공정수가 증대하여 비용 상승의 요인에도 이어져버릴 우려가 있다.
또한, 특허문헌 1에는, 컬러 필터의 기재(記載)는 있지만, 그 색수(色數)에 관한 기재가 없다. 장시간의 에칭에 의한 마이크로 렌즈의 제조 방법에서는, 마이크로 렌즈 저부 높이 방향의 위치 조정이 곤란할 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에, 2층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에서 개시되어 있는 마이크로 렌즈는, 무기물로서, SiO, SiN, SiON이 사용된다. 그 굴절률은 일반적으로 SiN에서 1.85 내지 2.0 정도, SiON에서는, 1.6 내지 1.8 정도이기 때문에, 일반적으로 마이크로 렌즈에 사용되는 아크릴계 수지나 스티렌계 수지의 굴절률(1.5 내지 1.6 정도)보다도 높기 때문에 마이크로 렌즈의 집광 파워를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이와 같은 집광 파워가 높은 마이크로 렌즈는, 2층째의 마이크로 렌즈의 성막을 조정하여, 마이크로 렌즈 사이에 갭이 없는 갭레스의 마이크로 렌즈가 형성되지만, 갭이 존재하는 1층째의 마이크로 렌즈의 갭을 축소하도록 2층째의 마이크로를 형성한 경우, 최종적으로 형성되는 마이크로 렌즈의 위치가 높아져서(포토 다이오드면부터 멀어지고), 예를 들면 이면 조사형 고체 촬상 장치와 같이 포토 다이오드로부터 마이크로 렌즈 사이의 거리가 단축된 고체 촬상 장치의 감도 특성 등이 향상할 수 없을 우려가 있다.
또한, 1층째의 마이크로 렌즈와 2층째의 마이크로 렌즈에 사용되는 무기물은, SiO, SiN, SiON으로부터 선택 가능하게 되어 있지만, 특허문헌 2에는, 각각의 굴절률이나, 막두께의 관계가 개시되어 있지 않았다.
마이크로 렌즈는 그 집광 특성의 향상을 도모하기 위해, 렌즈 사이의 갭의 축소화나, 포토 다이오드로부터의 거리(도 2의 층두께), 이들에 더하여 그 표면 반사율을 고려할 필요가 있지만, 특허문헌 2에는, 이 관계가 개시되어 있지 않다. 그 때문에, 예를 들면, 1층째의 마이크로 렌즈재로서 굴절률이 낮은 SiO가 선택되고, 2층째의 마이크로 렌즈에 굴절률이 높은 SiN이나, SiON이 선택된 경우, 마이크로 렌즈의 표면 반사가 증대하여버려, 고체 촬상 장치의 감도 특성을 저하시킬 우려가 있다.
또한 특허문헌 2에서는, 마이크로 렌즈는, 평탄화된 표면상에 형성되어야 한다. 이유는 컬러 필터에 의한 단차를 제거하기 위함이고, 컬러 필터상에 평탄화층이 형성된다고 하고 있다. 또한, 평탄화층은 형성되지 않는 경우도 있다. 라고 하지만, 이것은 컬러 필터에 의한 단차가 없는 경우를 가리키고 있다고 추정된다. 또한, 특허문헌 1에도 컬러 필터상의 평탄화막의 기재는 없다. 특허문헌 1의 도 1에 도시되는 바와 같이, 단색의 컬러 필터 구조가 도시되어 있기 때문에, 컬러 필터에 의한 단차가 없는 것이라고 상정된다.
이상과 같이, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는, 양자 함께 컬러 필터를 포함하고, 그 위로 형성된 유기막으로 이루어지는 평탄화막과, 또한 그 위에 형성된 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈와의 계면은 실질적으로 평탄하다고 추정된다.
이와 같이 마이크로 렌즈재를 포함하는 무기막과 그 하부에 형성된 유기막과의 계면이 평탄한 경우, 재료 사이에서의 열팽창률차 등에 의해, 마이크로 렌즈가 위치 어긋남을 일으킬 우려가 있다.
[1-2 저배화(低背化)]
그래서, 촬상 소자에서, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 마이크로 렌즈가, 복수층으로 이루어지도록 하여도 좋다.
또한, 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층이, 굴절률이 서로 다르도록 하여도 좋다.
또한, 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층이, 곡면 형상이 서로 다르도록 하여도 좋다.
또한, 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 일부의 층이, 유기재에 의해 형성되도록 하여도 좋다.
또한, 상기 마이크로 렌즈의 광입사면에 반사방지막이 형성되도록 하여도 좋다.
또한, 상기 마이크로 렌즈의 광입사면측에 중첩되는 접착재층을 또한 구비하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 비평탄층이, 필터를 갖도록 하여도 좋다.
또한, 상기 필터가, 광투과 방향의 두께가 서로 다른 복수색의 필터에 의해 형성되도록 하여도 좋다.
또한, 상기 필터가, 서로 상기 두께가 다른 적, 녹, 및 청의 화소마다의 필터가 베이어 배열로 배치되고, 또한, 녹의 필터가 화소 사이에서 연결되어 있도록 하여도 좋다.
또한, 상기 필터가, 유기재에 의해 형성되도록 하여도 좋다.
또한, 상기 비평탄층이, 상기 필터상에 형성되는, 광입사면이 비평탄한 유기막을 갖도록 하여도 좋다.
또한, 상기 유기막의 광입사면의 요철의 높이가, 상기 필터의 광입사면의 요철의 높이보다도 낮도록 하여도 좋다.
또한, 상기 유기막의 굴절률이, 상기 필터의 굴절률과 상기 마이크로 렌즈의 굴절률과의 사이로 하여도 좋다.
또한, 상기 비평탄층이, 화소 사이 차광막을 갖도록 하여도 좋다.
또한, 상기 비평탄층이, 상기 필터와 상기 화소 사이 차광막과의 높이의 차에 의해, 상기 광입사면의 요철을 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 칩 사이즈 패키지 구조를 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 피사체를 촬상하고, 상기 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에서 얻어진 상기 피사체의 화상을 화상 처리하는 화상 처리부를 구비하고, 상기 촬상 소자는, 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과, 상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비하는 촬상 장치로 하여도 좋다.
또한, 촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층을 형성하는 비평탄층 형성부와, 상기 비평탄층 형성부에 의해 형성된 상기 비평탄층의 광입사면측에 무기막을 형성하는 무기막 형성부와, 상기 무기막 형성부에 의해 형성된 상기 무기막의 광입사면측에 평탄화막을 형성하는 평탄화막 형성부와, 상기 평탄화막 형성부에 의해 형성된 상기 평탄화막의 광입사면측에 레지스트를 형성하는 레지스트 형성부와, 상기 레지스트 형성부에 의해 상기 레지스트가 형성된 상기 촬상 소자에 대해 열리플로 처리를 행하는 열리플로 처리부와, 상기 열리플로 처리부에 의해 상기 열리플로 처리된 상기 촬상 소자에 대해 에칭을 행하는 에칭 처리부를 구비하는 제조 장치로 하여도 좋다.
물론, 제조 장치의 제조 방법으로 하여도 좋다.
이와 같이 함에 의해, 영상 기기의 소형화, 박형화, 및 고밀도 실장화를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 고체 촬상 장치의 구조로서, 웨이퍼 레벨 CSP를 실현함에 있어서, 마이크로 렌즈상에 접착재가 있었다고 하더라도, 종래의 마이크로 렌즈 위가 공기였던 종래의 패키지와 동등 이상의 감도 특성을 얻을 수 있다.
[1-3 촬상 장치]
보다 구체적인 예에 관해 설명한다. 도 3은, 촬상 장치의 주된 구성례를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시되는 촬상 장치(100)는, 촬상 소자로서 다른 장치에 탑재될 수 있는 디바이스로서, 피사체로부터의 광을 광전 변환하고, 피사체의 화상을 화상 신호로서 출력한다.
도 3에 도시되는 촬상 장치(100)는, CSP 구조로 형성된다. 촬상 장치(100)는, 반도체 기판(111)에 형성되는, 표면에 복수의 컬러 필터(132), 마이크로 렌즈(133), 및 포토 다이오드(131) 등이 마련된 촬상 영역(121), 반도체 기판(111)에서의 촬상 영역(121)의 외주 영역에 형성된 주변 회로 영역(122), 그 주변 회로 영역(122)의 내부에서 형성된 복수의 전극부(123)를 포함하는 고체 촬상 소자를 구비하고 있다.
또한, 그 고체 촬상 소자의 주면측에는, 마이크로 렌즈(133)상에는 수지계 재료로 이루어지는 접착재(A141) 및 접착제(B142)를 통하여, 예를 들면 광학 유리 등으로 이루어지는 투명 기판(143)이 형성되어 있다. 또한, 고체 촬상 소자의 주면(主面)과 대향하는 이면측에는, 두께 방향으로 반도체 기판을 관통하는 관통 전극(124)을 통하여, 주변 회로 영역(122)의 복수의 전극부(123)와 접속하는 금속 배선(125)이 형성되어 있고, 그 금속 배선(125)을 덮음과 함께 그 일부를 노출한 개구부를 갖는 절연 수지층(126)이 형성되어 있고, 그 개구부에는, 예를 들면 솔더 재료로 이루어지는 외부 전극(127)이 형성되어 있다. 또한, 고체 촬상 소자는, 도시하지 않은 절연층에 의해, 관통 전극(124) 및 금속 배선(125)과 전기적으로 절연되어 있다.
이 촬상 장치(100)에서는, 복수의 전극부(123)가, 관통 전극(124)을 통하여 금속 배선(125)과 전기적으로 접속되어 있고, 또한, 금속 배선(125)을 통하여 외부 전극(127)과 전기적으로 접속되어 있고, 수광 신호의 취출이 가능해진다.
도 4의 A에 고체 촬상 소자의 동일 수광 영역에 적, 녹, 청색으로 이루어지고 베이어 배열에 의해 형성된 컬러 필터(132)의 평면시도(平面視圖)를 도시한다. 또한, 도 4의 B에 도 4의 A에서의 a-a'방향의 단면(컬러 필터(132)의 변방향)과, b-b'방향의 단면(컬러 필터(132)의 대각 방향)을 도시한다. 도 4의 A 및 도 4의 B에 도시되는 바와 같이, 녹색 컬러 필터는 그 4모퉁이가 연결되고, 녹색 컬러 필터의 개구부에, 적색 또는 청색의 컬러 필터가 형성된다.
여기서, 도 4의 B에 도시되는 바와 같이, 4모퉁이가 연결되어 형성된 녹색 컬러 필터의 막두께는 얇게 형성된다. 통상, 고체 촬상 소자에서 사용되는 컬러 필터(132)의 재료는, 광중합 네가티브형 감광성 수지 중에 색소인 안료나, 염료를 내첨(內添)하여 사용된다. 각 색 컬러 필터는, 고체 촬상 소자의 화소 사이즈로 형성하는 것이 바람직하지만, 컬러 필터(132)의 밀착성을 확보하기 위해서나, 각 색 컬러 필터의 겹침 어긋남 등에 의한 간극의 발생을 방지하기 위해 오버랩한 상태로 형성할 필요가 있다. 녹색 컬러 필터는, 4모퉁이를 연결하여 형성함에 의해, 밀착성을 높이거나, 간극의 발생을 억제하거나 할 수 있다.
여기서, 녹색 필터의 4모퉁이를 충분한 폭으로 형성한 경우, 그 패턴 사이즈가 굵어지고, 적, 청색 컬러 필터가 형성되는 개구부가 가늘어진다. 예를 들면, 본래 적, 청색 컬러 필터를 형성하여야 할 화소에서, 녹색 필터가 들어가고, 또한, 적, 청색 컬러 필터의 형성 사이즈가 작아짐으로써, 청, 적색의 감도가 저하되거나, 녹색 성분의 혼색이 발생하고, 고체 촬상 소자의 특성이 저하되거나 한다.
녹색 컬러 필터 사이즈를 가능한 한 화소 사이즈에 접근하고 또한, 밀착성을 확보하기 위해 그 밀착 면적을 확대하는 것에 더하여, 녹색 컬러 필터의 4모퉁이 연결부가 분단 없이 또한, 적, 녹, 청색의 각 색 컬러 필터 사이의 간극을 없애서 형성할 필요가 있다. 광중합 네가티브형 감광성 수지를 사용하여 형성되는 컬러 필터 형성시의 마스크 패턴 사이즈를 감광성 수지의 해상도 한계 이하의 노광 마스크를 이용하여 형성할 필요가 있다. 통상, 4모퉁이 형성시의 노광 마스크 사이즈는 200㎚ 이하로 형성된다. 광중합 네가티브형 감광성 수지를 한계 해상도면 이하의 노광 마스크 사이즈로 형성한 경우, 광중합 반응이 충분히 행하여지지 않기 때문에, 그 부분의 막두께가 얇게 형성된다(Δt).
이와 같은, 도 4의 A 및 도 4의 B에 도시한 베이어 배열의, 적, 녹, 청색으로 이루어지는 컬러 필터(132)에 대해, 그 상방에, 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈를, 도 5의 A 및 도 5의 B에 도시되는 바와 같이 형성한다.
상술한 바와 같이, 종래의 구조인 경우, 도 1의 A에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터의 저면부터 마이크로 렌즈의 저면까지의 두께는 t1이고, 도 1의 B에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터의 저면부터 마이크로 렌즈의 저면까지의 두께는 t2이다.
이에 대해, 도 5의 예의 경우, 컬러 필터(132)에는 단차가 있지만, 컬러 필터상에는 평탄화막이 형성되지 않은 상태에서, 단층 또는, 복수의 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈가 형성된다(후술). 여기서, a-a'방향 및, b-b'방향의 컬러 필터의 저면부터 마이크로 렌즈의 저면까지의 두께는 t3, t4로 된다.
여기서, t1, t2와 t3, t4에 대해 비교한다. 도 1의 예에서는, 마이크로 렌즈의 저부는, 무기막 중에서 형성되어 있다. 도 5의 예에서는, 마이크로 렌즈(133)의 저부는, 마찬가지로 무기막 중에서 형성되어 있지만, 평탄화막이 형성되어 있지 않기 때문에, 각 두께의 관계는, t1>t3, t2>t4가 되어, 층두께를 얇게 형성할 수 있다. 즉, 도 5의 예의 쪽이, 고체 촬상 소자의 감도 특성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 5의 B 중에 Δt로 도시되는 바와 같이 녹색 컬러 필터의 4모퉁이의 부분을 얇게 형성할 수 있기 때문에, 그 만큼 더욱 박막화가 가능해진다. 여기서, b-b' 단면의 마이크로 렌즈 저부는, 녹색 컬러 필터가 노출하지 않는 위치에서 형성된다. 컬러 필터(132)가 노출하면, 컬러 필터(132) 중에 포함되는 색소도 에칭되어, 에칭 장치 내의 에칭 처리실의 내벽이 색소에 의해 오염되어 버리기 때문이다. 에칭 처리실 내벽이 오염되면, 더스트나, 합금색소 중의 금속 오염 등의 영향에 의해, 촬상 장치(100)의 수율 저하의 요인이 된다.
또한, 도 1의 예에서, 도시한 상태로부터, 에칭을 추가하고 컬러 필터(132)의 저부로부터, 마이크로 렌즈(133)의 저부까지의 거리를 단축할 수도 있다. 그러나, 그 경우, 도 6의 B에 도시되는 바와 같이, b―b' 단면 방향에서의 마이크로 렌즈 저부 부근에 평탄화막이 노출한 상태에서, 마이크로 렌즈가 형성되어 있기 때문에, 굴절률의 관계에 있어서, 평탄화막이 노출한 마이크로 렌즈 저부로의 집광 파워가 저하되고, 고체 촬상 소자의 감도 특성이 저하될 우려가 있다.
또한, 도 7에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터(132)상에 비평탄화막(171)을 형성하도록 하여도 좋다. 이 경우, 녹색 컬러 필터 4모퉁이부에어서, 도면 중 Δa의 단차를 완화하도록 유기 재료 또는, 무기 재료로부터 선택되고 형성된다. 유기 재료로서는, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 아크릴-스티렌 공중합계 수지 등이 사용되고, 무기 재료로서는, 실리콘산화막(SiO), SiON, SiN 등으로부터 선택된다. 여기서, 비평탄화막(171)을 형성함으로써, 그 위에 형성되는 무기막으로 이루어지는 마이크로 렌즈(133) 형성시가 평탄성이 개선된다(Δa>Δb). 또한, 비평탄화막으로서 유기 재료 중으로부터, 아크릴계 수지가 선택된 경우는 그 상면에 SiON을 형성한다. 이것은, 마이크로 렌즈(133)에 SiN을 사용한 경우, 막의 응력차에 의한 주름의 발생을 방지하기 때문이다. 주름의 발생을 방지하려면, 아크릴계 수지보다도 막의 경화 밀도가 높은, 스티렌계 수지, 아크릴-스티렌의 공중합계 수지가 사용된다.
상술한 바와 같이, 컬러 필터(132)상에는 비평탄화막(171)이 형성되어 있음에 의해, 컬러 필터(132)의 저부로부터, 마이크로 렌즈(133)의 저부까지의 박막화가 도모된다. 가령 b-b'방향 단면에서, 비평탄화막(171)이 노출한 경우라도, 노출 면적이 작기 때문에 마이크로 렌즈(133)의 집광 파워는, 도 5 등에서 도시한 구조와 손색 없는 레벨이 되고, 고체 촬상 소자의 감도 향상화를 도모할 수 있다. 나아가서는, 비평탄화막(171)에 SiON을 사용한 경우, 그 굴절률을 컬러 필터와 마이크로 렌즈의 중간으로 함으로써, 계면 반사를 저감할 수 있고, 더한층의 감도 특성 향상이나, 플레어(flare) 특성의 저감을 도모할 수 있다.
예를 들면, 컬러 필터(132)의 굴절률은 약 1.51 내지 1.75이고, 마이크로 렌즈재에 굴절률 약 1.9의 SiN이 사용된 경우, SiON의 성막 조건을 적절히 조정함으로써, 그 중간의 굴절률로 형성하면 좋다.
또한, 마이크로 렌즈(133)는, 복수층으로 이루어지는 구성으로 하여도 좋다. 그 구조의 예를, 도 8을 이용하여 설명한다. 또한, 도 8은, 도 5의 A의 a-a' 단면을 도시하는 것이다. 도 8의 A에 도시되는 복수층 마이크로 렌즈(181)는, 제1 마이크로 렌즈층(181-1), 및, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)을 갖는다. 이들의 각 층의 구성은, 도 9에 도시되는 표와 같이 3가지의 어느 하나로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다.
제1 마이크로 렌즈 ≥ 제2 마이크로 렌즈
또한, 도 8의 B에 도시되는 복수층 마이크로 렌즈(182)는, 제1 마이크로 렌즈층(182-1), 제2 마이크로 렌즈층(182-2), 및, 제3 마이크로 렌즈층(182-3)를 갖는다. 이들의 각 층의 구성은, 도 10에 도시되는 표와 같이 4가지로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다.
제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 ≥ 제3 마이크로 렌즈층
여기서, 2, 4의 구성(제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 > 제3 마이크로 렌즈층)에서, 제2 마이크로 렌즈층은 주로 제1 마이크로 렌즈층의 갭 축소하도록 작용하고, 제3 마이크로 렌즈층은 주로 단층의 반사방지막으로서 기능한다.
도 8의 C에 도시되는 복수층 마이크로 렌즈(183)는, 제1 마이크로 렌즈층(183-1), 제2 마이크로 렌즈층(183-2), 제3 마이크로 렌즈층(183-3), 및 제4 마이크로 렌즈층(183-4)를 갖는다. 이들의 각 층의 구성은, 도 11에 도시되는 표와 같이 2가지로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다.
제3 마이크로 렌즈층 > 제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 > 제4 마이크로 렌즈층
여기서, 제2 마이크로 렌즈층(183-2)은 주로 제1 마이크로 렌즈층(183-1)의 갭을 축소하도록 작용하고, 제3 마이크로 렌즈층(183-3) 및 제4 마이크로 렌즈층(183-4)는, 주로 2층으로 이루어지는 반사방지막으로서 기능한다.
도 11 중, (d)의 재료로서는, 산화지르코늄(ZnO, 굴절률 약, 2.4)이나, 산화티탄(TiO, 굴절률 약 2.52) 등이 사용되고, (e)의 재료로서는, 실리콘산화막(SiO, 굴절률 약 1.45)이나 실리콘산탄화막(SiOC, 굴절률 약 1.4) 불화마그네슘(MgF, 굴절률 약 1.37) 등이 사용되도록 하여도 좋다.
이상과 같이, 마이크로 렌즈(133)가 복수층으로 이루어지는 경우, 그 일부의 층을 유기재에 의해 형성되는 마이크로 렌즈층을 적용하도록 하여도 좋다.
예를 들면, 도 8의 A의 예에서, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)으로서 유기 마이크로 렌즈를 형성하고, 제2 마이크로 렌즈층(181―2)으로서 무기 마이크로 렌즈를 형성하도록 하여도 좋다. 그 경우의 각 마이크로 렌즈층의 구성은, 도 12에 도시되는 표와 같이 2가지로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다. 여기서, 유기 마이크로 렌즈의 굴절률은, 금속산화물 미립자의 첨가량으로 조정 가능하다.
제1 마이크로 렌즈 ≥ 제2 마이크로 렌즈
여기서, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)은 주로 제1 마이크로 렌즈층(181-1)의 렌즈 사이 갭을 축소하도록 작용한다.
예를 들면, 도 8의 B의 예에서, 제1 마이크로 렌즈층(182-1)으로서 유기 마이크로 렌즈를 형성하고, 제2 마이크로 렌즈층(181-2) 및 제3 마이크로 렌즈층(181-3)으로서 무기 마이크로 렌즈를 형성하도록 하여도 좋다. 그 경우의 각 마이크로 렌즈층의 구성은, 도 13에 도시되는 표와 같이 4가지로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다. 여기서, 유기 마이크로 렌즈의 굴절률은, 금속산화물 미립자의 첨가량으로 조정 가능하다.
제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 ≥ 제3 마이크로 렌즈층
여기서, 2, 4의 구성(제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 > 제3 마이크로 렌즈층)에서, 제2 마이크로 렌즈층(182-1)은, 주로 제1 마이크로 렌즈층(182-1)의 갭을 축소하도록 작용하고, 제3 마이크로 렌즈층(181-3)은 주로 반사방지막으로서 기능한다.
예를 들면, 도 8의 C의 예에서, 제1 마이크로 렌즈층(183-1)을 유기 마이크로 렌즈로 형성하고, 제2 마이크로 렌즈층(183-2), 제3 마이크로 렌즈층(183-3), 및, 제4 마이크로 렌즈층(184―3)을 무기 마이크로 렌즈로 형성하도록 하여도 좋다. 그 경우의 각 마이크로 렌즈층의 구성은, 도 14에 도시되는 표와 같이 2가지로 할 수 있다.
또한, 굴절률의 대소 관계는 이하의 구성으로 한다. 여기서, 유기 마이크로 렌즈의 굴절률은, 금속산화물 미립자의 첨가량으로 조정 가능하다.
제3 마이크로 렌즈층 > 제1 마이크로 렌즈층 = 제2 마이크로 렌즈층 > 제4 마이크로 렌즈층
여기서, 제2 마이크로 렌즈층(183-2)은, 제1 마이크로 렌즈층(183-1)의 갭을 축소하도록 작용하고, 제3 마이크로 렌즈층(183-3) 및 제4 마이크로 렌즈층(184-3)은, 주로 2층으로 이루어지는 반사방지막으로서 기능한다.
도 14에서, (d)의 재료로서는, 산화지르코늄(ZnO, 굴절률 약, 2.4)이나, 산화티탄(TiO, 굴절률 약 2.52) 등이 사용되고, (e)의 재료로서는, 실리콘산화막(SiO, 굴절률 약 1.45)이나 실리콘산 탄화막(SiOC, 굴절률 약 1.4) 불화마그네슘(MgF, 굴절률 약 1.37) 등이 사용된다.
<2.제2의 실시의 형태>
[2-1 제조 장치]
다음에, 이상과 같은 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하는 제조 장치에 관해 설명한다.
도 15는, 촬상 장치(100)의 제조 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 15에 도시되는 제조 장치(200)는, 제어부(201) 및 제조부(202)를 갖는다.
제어부(201)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 가지며, 제조부(202)의 각 부분을 제어하고, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 제조에 관한 제어 처리를 행한다. 예를 들면, 제어부(201)의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. 또한, 그 CPU는, 기억부(213)로부터 RAM에 로드된 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. RAM에는 또한, CPU가 각종의 처리를 실행함에 있어서 필요한 데이터 등도 적절히 기억된다.
제조부(202)는, 제어부(201)에 제어되어, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 제조에 관한 처리를 행한다. 제조부(202)는, 수광 배선층 형성부(231), 필터 형성부(232), 제1 무기막 형성부(233), 평탄화막 형성부(234), 레지스트 패턴 형성부(235), 열(熱)리플로 처리부(236), 에치백 처리부(237), 제2 무기화막 형성부(238), 및 에치백 처리부(239)를 갖는다. 이들의 수광 배선층 형성부(231) 내지 에치백 처리부(239)는, 제어부(201)에 제어되어, 후술하는 바와 같이, 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하는 각 공정의 처리를 행한다.
또한, 여기서는, 설명의 편의상, 본 기술에 관한 공정만 설명한다. 실제로는, 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하기 위해서는, 이들의 처리부에 의한 공정 이외의 공정도 필요하고, 제조부(202)는, 그를 위한 처리부도 갖지만, 여기서는 그들의 공정에 관한 상세한 설명을 생략한다.
제조 장치(200)는, 입력부(211), 출력부(212), 기억부(213), 통신부(214), 및 드라이브(215)를 갖는다.
입력부(211)는, 키보드, 마우스, 터치패널, 및 외부 입력 단자 등으로 이루어지고, 유저 지시나 외부로부터의 정보의 입력을 접수하고, 제어부(201)에 공급한다. 출력부(212)는, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이나 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이, 스피커, 및 외부 출력 단자 등으로 이루어지고, 제어부(201)로부터 공급되는 각종 정보를 화상, 음성, 또는, 아날로그 신호나 디지털 데이터로서 출력한다.
기억부(213)는, 플래시 메모리 등 SSD(Solid State Drive)나 하드 디스크 등으로 이루어지고, 제어부(201)로부터 공급되는 정보를 기억하거나, 제어부(201)로부터의 요구에 따라, 기억하고 있는 정보를 판독하여 공급하거나 한다.
통신부(214)는, 예를 들면, 유선 LAN(Local Area Network)이나 무선 LAN의 인터페이스나 모뎀 등으로 이루어지고, 인터넷을 포함하는 네트워크를 통하여, 외부의 장치와의 통신 처리를 행한다. 예를 들면, 통신부(214)는, 제어부(201)로부터 공급되는 정보를 통신 상대에게 송신하거나, 통신 상대로부터 수신한 정보를 제어부(201)에 공급하거나 한다.
드라이브(215)는, 필요에 응하여 제어부(201)에 접속된다. 그리고, 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(221)가 그 드라이브(215)에 적절히 장착된다. 그리고, 그 드라이브(215)를 통하여 리무버블 미디어(221)로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이, 필요에 응하여 기억부(213)에 인스톨된다.
[2-2 제조 방법]
도 16의 플로 차트를 참조하여, 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은, 제조 처리의 각 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
제조 처리가 시작되면, 스텝 S101에서, 수광 배선층 형성부(231)는, 제어부(201)에 제어되어, 외부로부터 공급되는 N형 반도체 기판에 수광층이나 배선층 등을 형성한다.
스텝 S102에서, 필터 형성부(232)는, 필터를 형성한다(도 17의 A). 도 17의 A에, 촬상 장치(100)의 각 화소에 대응하여 형성된 베이어 배열의 컬러 필터(132)를 도시한다. 컬러 필터(132)의 재료로서는, 예를 들면 색소로서 안료나 안료가 내첨된 감광성 수지를, 포토 리소그래피법을 이용하여 형성된다. 컬러 필터(132)로서는, 예를 들면, 적, 녹, 청색 등의 색재로서 형성된다. 이때, 인접하는 컬러 필터(132) 사이에는 단차(段差)가 있다.
스텝 S103에서, 제1 무기막 형성부(233)는, 제1 무기막을 형성한다(도 17의 B). 도 17의 B에, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)을 P―CVD법에 의해 형성한 상태를 도시한다. 성막 조건으로서는, 이때, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)이 SiON이라면 성막 가스에 SiH4, NH3, N2O, N2를 이용하고 또한, SiN이라면, 성막 가스로서 SiH4, NH3, N2를 이용하여, P―CVD법에 의해 200℃ 정도의 온도로 압력 등을 적절히 조정하여 형성된다.
이때, P-CVD법에 의한 성막 방법에 관해, 그 성막 조건은, 컬러 필터(132)의 단차를 고려하고, 그 단차를 경감하도록 성막시의 평균자유행정(平均自由行程)을 조정하여 성막된다.
실리콘질화(SiN)막
가스 : SiH4, NH3, N2
온도 : 약 200℃ 정도
실리콘산화질화(SiON)막
가스 : SiH4, NH3, N2O, N2
온도 : 약 200℃ 정도
압력 : 2mTorr 내지 10Torr
여기서, 평균자유행정은, 2mTorr측이 높고, 10Torr측이 낮다. 따라서 도 18에 도시하는 Tf, Tg의 막두께비에 있어서 제1 마이크로 렌즈층 성막 후의 평탄성(Δh)은, 평균자유행정이 높은 압력 조건측으로 성막한 쪽이 Tg/Tf는 작아진다. 이에 의해, 수지 평탄화막 형성시의 막두께를 얇게 형성할 수 있고, 제1 마이크로 렌즈 형성에서의 드라이 에치시에 있어서의 제1 마이크로 렌즈층(181-1)과, 수지 평탄화막과의 에칭 선택비의 근소한 차에 의한 제1 마이크로 렌즈는 양호하게 형성 가능해진다.
스텝 S104에서, 평탄화막 형성부(234)는, 평탄화막을 형성한다(도 17의 C). 도 17의 C에 도시되는 바와 같이, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)상에, 뒤이어 행하는 포토레지스트 패턴과의 사이가 되도록, 중간막(401)을 형성한다. 여기서, 중간막(401)에는, 포토레지스트보다도 열팽창 계수가 큰 재료를 사용한다.
레지스트보다도 열팽창 계수가 큰 중간막(401)상에 접하여 후술하는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 그 후, 열리플로에 의해 레지스트를 렌즈의 형상으로 한다. 이에 의해, 포토레지스트보다도 열팽창 계수가 큰 중간막(401)에 의해, 열리플로시에 포토레지스트가 퍼지려고 하는 힘을 억제하여, 중간막(401)과 접촉하여 형성된 포토레지스트 패턴의 미끄럼량(量)을 저감할 수 있기 때문에, 포토레지스트 패턴 갭의 간격을 좁혀도 인접하는 레지스트끼리가 접촉하지 않아 융착에 의한 패턴 무너짐의 발생을 방지할 수 있다.
이때, 중간막의 막두께(401)는, 가장 얇은 영역에서 150㎚ 이상이 바람직하다. 이 막두께 이하면, 열팽창 계수차를 이용한 효과가 발휘될 수 없게 되고, 렌즈 형상의 제어성이 열화될 우려가 있다.
스텝 S105에서, 레지스트 패턴 형성부(235)는, 레지스트 패턴을 형성한다(도 17의 D). 도 17의 D에, 제1 렌즈층상에 촬상 장치(100)의 각 화소에 대응하여 포토레지스트 패턴(402)을 형성한 상태를 도시한다. 포지형 감광성 수지로서는 노볼락계 수지나, 스티렌계 수지, 또는 그들의 공중합계 수지를 베이스로 한 재료를 사용한다.
또한, 패턴 형성으로서는, 스핀 도포, 프리 베이크, i-선 노광, 노광 후 베이크, 현상 처리를 이용하여 행하여진다.
스텝 S106에서, 열리플로 처리부(236)는, 열리플로 처리를 행한다(도 17의 E). 도 17의 E에 도시되는 바와 같이, 포토레지스트 패턴(402)을 가열 처리에 의해, 그 열연화점(熱軟化点) 이상의 온도로 베이크를 행한다. 이 베이크 처리에서, 도 17의 E에 도시되는 바와 같이 렌즈 형상을 얻는다.
스텝 S107에서, 에치백 처리부(237)는, 에칭 처리를 행한다(도 17의 F). 도 17의 F에, 렌즈 형상을 갖는 포토레지스트(402)를 마스크로 하여 그 형상을 제1 마이크로 렌즈층(181-1)에 에칭 전사한 상태를 도시한다. 이때의 에칭 처리에 관해, 플라즈마 생성 장치로서는, ICP(Inductively Coupled Plasma) 장치, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 장치, TCP(Transformer Coupled Plasma) 장치, 마그네트론 RIE(Reactive Ion Etching) 장치, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 장치 등의 장치를 이용하여, CF4나, C4F8 등의 플로로카본 가스계의 가스를 주성분으로서 이용하여, 온도, 압력 등을 적절히 조정하여 실시된다. 이때, 도 17의 F나 도 17의 G에 도시되는 바와 같이, 인접하는 제1 마이크로 렌즈층(181-1) 사이에는 갭이 존재하고, b-b' 단면도에 도시하는 갭의 쪽이 넓다.
스텝 S111에서, 제2 무기막 형성부(238)는, 제2 무기막을 형성한다(도 17의 G). 도 17의 G는, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)으로서, SiN이 성막된 상태를 도시한다. 이때의 성막 가스로서는 SiH4, NH3, N2를 통하여, P―CVD법에 의해 200℃ 정도의 온도로 압력 등을 적절히 조정하여 형성된다. 이때, a-a' b-b' 단면도를 도시한 바와 같이, 인접하는 제2 마이크로 렌즈층(181-2) 사이에 갭이 없어지도록 형성된다.
이 P-CVD법에 의한 성막 방법에 관해, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)으로서 SiN 또는, SiON막을 형성하는 경우의 평균자유행정을 조정하여, 마이크로 렌즈(133)의 곡률을 조정하는 것이 가능하다. 구체적인 성막 조건으로서는, 이하와 같다.
실리콘질화(SiN)막
가스 : SiH4, NH3, N2
온도 : 약 200℃ 정도
실리콘산화질화(SiON)막
가스 : SiH4, NH3, N2O, N2
온도 : 약 200℃ 정도
압력 : 2mTorr 내지 10Torr
평균자유행정은, 2mTorr측이 높고, 10Torr측이 낮다.
이상과 같이 평균자유행정을 조정함으로써, 동일 형상을 갖는 제1 마이크로 렌즈층(181-1)에 대해, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)의 곡률을 조정하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 도 19의 A에 도시되는 바와 같이, 평균자유행정을 상대적으로 큰 조건으로 성막함으로써, 도면 중 Tb/Tt는 작아지고 곡률은 커지고, 도 19의 B에 도시되는 바와 같이, 평균자유행정을 작게 하면 Tb/Tt가 커지고 곡률은 작아진다. 마이크로 렌즈의 곡률을 조정함에 의해, CSP로 한하지 않고, 다양한 고체 촬상 소자에 대응할 수 있는 마이크로 렌즈의 형성이 가능해진다.
나아가서는 제1 렌즈층(181-1)의 형상이, 도 20에 도시된 바와 같은 비곡면 형상이라도, 성막 조건을 조정함으로써, 곡면 형상에 근접하도록 보정된 제2 마이크로 렌즈층(181-2)의 형성이 가능해진다.
스텝 S112에서, 에치백 처리부(239)는, 에칭 처리를 행한다(도 11의 H).
렌즈층 사이에 갭이 없어지도록 형성된 제2 마이크로 렌즈층(181-2)에 관해, 디바이스의 단면 방향의 저배화를 도모하는 목적으로 전면 에치백을 행한다. 이때의 에칭 처리에 관해, 플라즈마 생성 장치로서는, ICP(Inductively Coupled Plasma) 장치, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 장치, TCP(Transformer Coupled Plasma) 장치, 마그네트론 RIE(Reactive Ion Etching) 장치, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 장치 등의 장치를 이용하여, CF4나, C4F8 등의 플로로카본 가스계의 가스를 주성분으로서 사용하여, 온도, 압력 등을 적절히 조정하여 실시된다. 이와 같이 전면 에치백을 행함에 의해, 마이크로 렌즈의 보텀 위치가 낮게 형성됨에 의해 고체 촬상 소자의 감도 특성이 향상한다.
스텝 S109의 처리가 종료되면, 제조 처리가 종료된다.
이상과 같이 처리를 행함에 의해, 감도 특성의 저감을 억제하도록 제조한 촬상 소자를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 제1 마이크로 렌즈층(181-1), 및, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)으로서 무기 마이크로 렌즈(181)를 형성하는 제조 방법을 나타냈지만, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)을 금속산화물 미립자를 첨가한 유기 마이크로 렌즈로 하여도 좋다.
제1 마이크로 렌즈층(181-1)을 유기 마이크로 렌즈로 한 경우의 제조 방법에 관해서는, 도 17의 C의 공정에서, 예를 들면 금속 미립자에 산화티탄을 첨가한 에폭시계 수지를 사용한 유기 마이크로 렌즈 재료를 사용할 수 있다. 이 유기 마이크로 렌즈는, 스핀 코팅 후에 150 내지 200℃ 정도의 열처리에 의해 형성된다. 기타 제조 방법에 관해서는, 상술한 바와 같이 준하여 최적화된다.
또한, 복수층 마이크로 렌즈층(182)의 마이크로 렌즈 구조로서, 실리콘산화(SiO)막을 사용한 경우의 주된 성막 조건은 이하와 같다.
실리콘산화(SiO)막
가스 : SiH4, N2O
온도 : 약 200℃ 정도
압력 : 2mTorr 내지 4Torr
또한, 도 8의 복수층 마이크로 렌즈층(183)의 제3 마이크로 렌즈층(183-3), 제4 마이크로 렌즈의 성막 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온화 증착법, 이온빔법이나, 미스트 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등이 이용된다.
[2-3 부기]
도 21에 도 3에서 도시한 접착재(A141)를 마이크로 렌즈상에 형성한 상태를 도시한다. 접착재(A141)의 재질로서는, 아크릴계 수지(n=1.5), 실록산계 수지(n=1.42 내지 1.45), 저굴절률화를 위해, 수지 측쇄에 불소를 도입하거나(n=1.4 내지 1.44), 중공 실리카 입자를 첨가(n=1.3 내지 1.39)하거나 한다. 또한, 도면 중에 마이크로 렌즈와 접착재의 굴절률에 관해, 그 중간적인 굴절률을 갖는 SiON막을 형성함에 의해, 계면 반사를 억제하는 것이 가능해진다. 계면 반사가 저감됨으로써, 고체 촬상 소자의 감도 특성의 향상이나, 플레어의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 도 21의 접착재(A141)가, 도 3의 접착재(B142)를 겸하여도 좋다(도시 없음). 접착재(A141)가 접착재(B142)를 겸함에 의해 굴절률이 다른 계면의 수가 감소하고 입사광의 반사 로스가 감소한다. 도 22에 도시되는 바와 같이, 반사 로스가 감소하면, 고체 촬상 장치의 감도 특성의 향상이나, 플레어의 저감 등을 도모할 수 있다.
또한, 본 기술은 칩 사이즈 패키지(CSP) 이외에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 렌즈상에, 마이크로 렌즈보다 굴절률이 낮은 평탄화막이 형성되고, 중공상태로 고체 촬상 장치가 패키지되어 있는 형태도 포함한다.
또한, 본 기술에서의 컬러 필터(132)의 배열은, 원색 베이어 배열로 한하지 않는다. 예를 들면, 보색 컬러 필터나, 화이트(투명) 컬러 필터, 블랙 컬러 필터 등, 임의의 색 및 배열의 필터를 이용할 수 있다.
또한, 화소 사이에 차광막을 마련하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 도 23의 A에 도시되는 바와 같이, 화소 사이에, 화소 사이 차광막(452)이 마련되고, 각 단위 화소(451)의 수광부분에, 매입 컬러 필터(441)의 각 색의 필터가 매입되도록 하여도 좋다. 이 경우, 도 23의 B나 도 23의 C에 도시되는 바와 같이, 필터와 화소 사이 차광막(452)에 의해, 광입사면의 요철이 형성된다.
또한, 도 24의 A에 도시되는 바와 같이, 화소 사이 차광막의 위에 매입 컬러 필터(461)가 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우, 도 24의 A에 도시되는 바와 같이, 광입사면측에 화소 사이 차광막이 노출하지 않는다.
도 24의 B 및 도 24의 C에 도시되는 바와 같이, 화소 사이 차광막(472)은, 매입 컬러 필터(461)의 하측에 형성된다. 따라서 광입사면의 요철은, 매입 컬러 필터(461)에 의해 형성된다.
어느 경우도, 상술한 바와 마찬가지로, 마이크로 렌즈(133)를 형성할 수 있다.
<3. 제3의 실시의 형태>
[3-1 제조 장치]
또한, 촬상 장치의 제조의 방식은, 상술한 예로 한하지 않는다. 예를 들면, 도포에 의해 도 7을 참조하여 설명한 바와 같은 비평탄화막(171)을 형성하는 것이 아니라, 에칭에 의해 비평탄화층을 형성하도록 하여도 좋다.
도 25는, 그 경우의 제조 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 25에 도시되는 제조 장치(500)는, 제조 장치(200)와 기본적으로 같은 장치이고, 촬상 장치(100)를 제조하는 장치이다. 제조 장치(500)는, 제조 장치(200)와 마찬가지로, 제어부(501) 및 제조부(502)를 갖는다.
제어부(501)는, 제어부(201)와 같은 처리부이고, CPU, ROM, 및 RAM 등을 가지며, 제조부(502)의 각 부분을 제어하고, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 제조에 관한 제어 처리를 행한다.
제조부(502)는, 제조부(202)와 같은 처리부이고, 제어부(501)에 제어되어, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 제조에 관한 처리를 행한다. 제조부(502)는, 수광 배선층 형성부(531), 필터 형성부(532), 평탄화막 형성부533, 제1 무기막 형성부(534), 레지스트 패턴 형성부(535), 열리플로 처리부(536), 에치백 처리부(537), 에치백 처리부(538), 제2 무기화막 형성부(539), 및 에치백 처리부(540)를 갖는다. 이들의 수광 배선층 형성부(531) 내지 에치백 처리부(540)는, 제어부(501)에 제어되어, 후술하는 바와 같이, 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하는 각 공정의 처리를 행한다.
또한, 여기서는, 설명의 편의상, 본 기술에 관한 공정만 설명한다. 실제로는, 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하기 위해서는, 이들의 처리부에 의한 공정 이외의 공정도 필요하고, 제조부(502)는, 그를 위한 처리부도 갖지만, 여기서는 그들의 공정에 관한 상세한 설명을 생략한다.
제조 장치(500)는, 입력부(511), 출력부(512), 기억부(513), 통신부(514), 및 드라이브(515)를 갖는다. 이들 입력부(511) 내지 드라이브(515)는, 각각, 입력부(211) 내지 드라이브(215)와 같은 처리부이고, 같은 구성을 가지며, 같은 처리를 행한다.
드라이브(515)에는, 리무버블 미디어(221)와 같은 리무버블 미디어(521)가 적절히 장착된다. 드라이브(515)를 통하여 리무버블 미디어(521)로부터 판독된 컴퓨터 프로그램이, 필요에 응하여 기억부(513)에 인스톨된다.
[3-2 제조 방법]
도 26의 플로 차트를 참조하여, 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 27을 참조하여 설명한다. 도 27은, 제조 처리의 각 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
제조 처리가 시작되면, 스텝 S501에서, 수광 배선층 형성부(531)는, 제어부(201)에 제어되어, 외부로부터 공급되는 N형 반도체 기판에 수광층이나 배선층 등을 형성한다.
스텝 S502에서, 필터 형성부(532)는, 필터를 형성한다(도 27의 A). 도 27의 A에 컬러 필터(132)를 도시한다.
스텝 S503에서, 평탄화막 형성부(234)는, 컬러 필터(132)상에 평탄화막(551)을 형성한다(도 27의 B). 이 평탄화막(551)은, 비평탄화막(171)과 같은 소재에 의해 형성되고, 최종적으로, 비평탄화막(171)과 같이 표면이 비평탄화된다. 즉, 컬러 필터(132)상에는, 이 평탄화막(551)이 가공된, 표면이 비평탄한 비평탄 화층이 형성된다. 단, 성막시에는, 상술한 바와 같이 평탄화막(551)으로서 형성된다.
스텝 S504에서, 제1 무기막 형성부(534)는, 평탄화막(551)상에 제1 무기막으로서 제1 마이크로 렌즈층(181-1)을 형성한다(도 27의 C). 성막 조건은, 제2의 실시의 형태의 경우와 마찬가지이다. 또한, 제2의 실시의 형태의 경우와 마찬가지로, 제1 무기막(제1 마이크로 렌즈층(181-1))상에, 중간막(401)을 형성하도록 하여도 좋다.
스텝 S505에서, 레지스트 패턴 형성부(535)는, 제1 무기막(제1 마이크로 렌즈층(181-1))상에, 레지스트 패턴(402)을 형성한다(도 27의 D).
스텝 S506에서, 열리플로 처리부(536)는, 열리플로 처리를 행한다(도 27의 E). 도 27의 E에 도시되는 바와 같이, 포토레지스트 패턴(402)을 가열 처리에 의해, 그 열연화점 이상의 온도로 베이크를 행한다. 이 베이크 처리에서, 도 27의 E에 도시되는 바와 같이 렌즈 형상을 얻는다.
스텝 S507에서, 에치백 처리부(537)는, 에칭 처리를 행한다(도 27의 F). 도 27의 F에, 렌즈 형상을 갖는 포토레지스트(402)를 마스크로 하여 그 형상을 제1 마이크로 렌즈층(181-1)에 에칭 전사한 상태를 도시한다. 이때의 에칭 처리의 방법은, 도 17의 F를 참조하여 상술한 제2의 실시의 형태의 경우와 마찬가지이다.
도 27의 F에서 점선원(c 및 d)으로 도시되는 바와 같이, 마이크로 렌즈 주변부의 제1 무기막(제1 마이크로 렌즈층(181-1))(예를 들면 SiN)이 에칭 제거됨에 의해, 평탄화막(551)이 노출한다. 여기서, 에칭시의 C-O 발광 스펙트럼을 검지함에 의해, 보다 높이 방향의 마이크로 렌즈 형성 위치 제어성을 향상시킬 수 있다.
스텝 S508에서, 에치백 처리부(538)는, 또한 에칭 처리를 행한다(도 27의 G). 즉, 에치백 처리부(538)는, 스텝 S507에서 행하여지는 드라이 에칭을 계속한다. 이에 의해, 도 27의 G에서 점선원(e나 f)으로 도시되는 바와 같이, 마이크로 렌즈 주변부의 컬러 필터(CF)(132)상의 평탄화막(551)의 표면에 단차(요철)가 형성된다. 즉, 평탄화막(551)의 표면에 요철이 형성되고, 비평탄화막(552)이 형성된다.
그때, 에치백 처리부(538)는, 상술한 바와 같이 에치백 처리부(537)가 C-O 스펙트럼을 검지한 시각을 기준으로 하고, 그 기준 시각으로부터의 시간에 의해, 에칭 처리의 처리시간을 제어하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함에 의해, 에치백 처리부(538)는, 단차(형성된 요철)의 깊이를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 에치백 처리부(538)는, 이 에칭 처리에서, 컬러 필터(132)가 노출하지 않는 정도로 요철을 형성하도록 처리시간을 제어한다.
스텝 S509에서, 제2 무기막 형성부(539)는, 드라이 에칭된 제1 무기막(제1 마이크로 렌즈층(181-1)) 등의 위에, 제2 무기막으로서 제2 마이크로 렌즈층(181-2)을 형성한다(도 27의 H). 도 27의 H는, 제2 마이크로 렌즈층(181-2)으로서, SiN이 성막된 상태를 도시한다. 성막 조건은, 제2의 실시의 형태의 경우와 마찬가지이다.
이때, 제2 무기막(제2 마이크로 렌즈층(181-2))은, a-a' b-b' 단면도를 도시한 바와 같이, 인접하는 제2 마이크로 렌즈층(181-2) 사이에 갭이 없어지도록 형성된다. 제2 마이크로 렌즈층(181-2)은, a-a' b-b' 단면도를 도시한 바와 같이, 인접하는 제2 마이크로 렌즈층(181-2)과의 사이에 갭이 실질적으로 없어지는 정도로 형성된다. 또한, 제2 무기막(제2 마이크로 렌즈층(181-2))이 성막된 마이크로 렌즈의 상부의 위치를 t0로 한다.
스텝 S510에서, 에치백 처리부(540)는, 제2 무기막(제2 마이크로 렌즈층(181-2))에 의해 덮여진 상태를 유지하도록, 즉, 제1 무기막(제1 마이크로 렌즈층(181-1))이나 비평탄화막(552)이 노출하지 않는 정도에, 에칭 처리를 행한다(도 27의 J).
이 처리에 의해, 상술한 t0의 위치는, t1가 되어, 단면 방향에서의 저배화가 실현된다. 저배화가 실현되면, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 특성이 향상한다.
스텝 S510의 처리가 종료되면, 제조 처리가 종료된다.
[3-3 촬상 소자]
이상과 같은 제조 처리에 의해, 예를 들면, 도 28에 도시된 바와 같은, 비평탄 화층(비평탄화막(552))의 위에 마이크로 렌즈가 형성된다.
이 경우, 도 28의 A의 점선원(553)이나 도 28의 B의 점선원(554)에 도시되는 바와 같이, a-a'방향 및 b-b'방향의 양쪽에서, 비평탄화막(552)의 표면에 홈부(오목부)가 형성되고, 그 홈부(오목부)에 일부(단부(端部))가 매입된 상태로 마이크로 렌즈가 형성된다. 즉, 비평탄화막(552)의 표면의 홈부(오목부)에 마이크로 렌즈가 형성된다. 도 28에 도시되는 마이크로 렌즈는, 제1 마이크로 렌즈층(181-1)과 제2 마이크로 렌즈층(181-2)의 복수층으로 이루어진다. 이와 같은 복수층의 마이크로 렌즈의 경우, 그 중 적어도 1층 이상의 일부(단부)가 홈부에 형성된다.
이와 같은 구성에 의해, 마이크로 렌즈 형성 후에 있어서 열처리 등에 의해 발생한 마이크로폰 렌즈의 어긋남을 억제할 수 있다.
[3-4 제조 장치]
또한, 상술한 바와 같이, 비평탄화막 표면의 홈부(오목부)는, 마이크로 렌즈(화소)의 주변부에 형성되지만, 주변부 전체에 형성될 필요는 없고, 그 일부에만 형성되도록 하여도 좋다. 예를 들면, 화소의 대각 방향(b―b'방향)으로만(즉 코너부에만)에, 홈부(오목부)가 형성되도록 하여도 좋다.
도 29는, 그 경우의 제조 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 29에 도시되는 바와 같이, 이 경우, 제조 장치(500)의 제조부(502)는, 에치백 처리부(538) 내지 에치백 처리부(540) 대신에, 제2 무기막 형성부(561), 에치백 처리부(562), 및 반사방지막 처리부(563)를 갖는다. 이들의 처리부도, 제어부(501)에 제어되어, 후술하는 바와 같이, 촬상 장치(100)(촬상 소자)를 제조하는 각 공정의 처리를 행한다.
[3-5 제조 방법]
도 30의 플로 차트를 참조하여, 제조 처리의 흐름의 예를 설명한다. 또한, 적절히, 도 31을 참조하여 설명한다. 도 31은, 제조 처리의 일부의 공정의 양상을 설명하는 도면이다.
제조 처리가 시작되면, 스텝 S531 내지 스텝 S537의 각 처리가, 도 26의 스텝 S501 내지 스텝 S507의 각 처리와 마찬가지로 실행된다.
단, 스텝 S537의 에치백 처리는, C-O 발광 스펙트럼이 검지된 시점에서 종료한다. 그리고 스텝 S538에서, 제2 무기막 형성부(561)는, a-a'방향, b-b'방향의 단면시(斷面視)에서의 마이크로 렌즈의 갭이 실질적으로 없어지는 정도로, 제2 무기막(제2 마이크로 렌즈층(181-2))을 성막한다(도 31의 A). 마이크로 렌즈의 갭이 실질적으로 없어질 때까지 성막함으로써, a-a'방향, b-b'방향으로 화소 주변부의 높이의 차가 생긴다. 예를 들면, 도 31의 A에 도시되는 바와 같이, a-a'방향에서의 화소 주변부의 상부의 위치를 t2로 하고, b-b'방향에서의 화소 주변부의 상부의 위치를 t3로 한다. 이 경우, 화소의 4모퉁이(b-b'방향에서의 화소 주변부)의 상부의 위치(t3)의 쪽이, a-a'방향에서의 화소 주변부의 상부의 위치 t2 보다도 낮게 형성된다.
에치백 처리부(562)는, 스텝 S539에서, 이 높이의 차이를 이용하여, 에치백 처리를 행하여, 평탄화막(551)의 표면에 국소적인 홈부(오목부)를 형성한다(도 31의 B). 상술한 바와 같이, 단면 방향에 대해 낮은 위치로 형성된 마이크로 렌즈 4모퉁이에 상당하는 개소가 그 하지의 유기막에 빨리 도달한다. 이때, 적어도 마이크로 렌즈 4모퉁이에 상당하는 개소의 유기막(평탄화막(551))에 단차를 형성하도록 에칭 처리가 실시된다.
스텝 S539에서, 반사방지막 형성부(563)는, 에칭 처리(드라이 에칭)되어 노출한 각 층의 표면에, 무기막의 반사방지막(571)을 형성한다(도 31의 C). 이 무기막은, 예를 들면, SiN으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 표면 반사가 저감하는 굴절률을 갖는 투명 재료로부터 선택되고, 마이크로 렌즈재와, 그 상부로 형성된 투명막의 중간의 굴절률을 갖는다. 이와 같이, 본 무기막은 마이크로 렌즈의 표면 반사방지 기능에 더하여, 열처리에 의한 어긋남 내성(耐性) 기능을 겸비한다.
스텝 S539의 처리가 종료되면, 제조 처리가 종료된다.
[3-6 촬상 소자]
이상과 같은 제조 처리에 의해, 예를 들면, 도 32에 도시된 바와 같은, 비평탄 화층(비평탄화막(552))의 위에 마이크로 렌즈가 형성된다.
이 경우, 도 32의 A에 도시되는 바와 같이, a-a 방향에서는, 평탄화막(551)의 표면에 홈부가 형성되지 않고 평탄화막(551)인 채이다. 이에 대해, b-b'방향에서는, 도 32의 B에 도시되는 바와 같이, 평탄화막(551)의 표면에 홈부(오목부)가 형성된다(점선원(572)). 즉, 비평탄화막(552)이 형성된다. 그리고, 그 홈부(오목부)에는, 반사방지막(571)이 형성된다.
따라서 도 28의 경우와 마찬가지로, 마이크로 렌즈 형성 후에 있어서의 열처리 등에 의해 발생한 마이크로폰 렌즈의 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 도 32에 도시되는 바와 같이, 이 경우도, 단면 방향에서의 저배화가 실현된다. 저배화가 실현되면, 촬상 장치(100)(촬상 소자)의 특성이 향상한다.
또한, 상술한 각 예의, 촬상 소자의 단면시에서의 구조에 있어서, 컬러 필터 등의 유기막 등이 노출하지 않도록 무기막의 마이크로 렌즈를 구성함에 의해, 외부로부터의 수분이 컬러 필터 등의 유기막에 데미지를 주는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 촬상 소자의 분광 특성 등의 열화를 억제할 수 있다.
[3-7 촬상 소자]
도 33은, 촬상 소자의 예를 도시하는 도면이다. 도 33에 도시되는 바와 같이, 일반적으로, 촬상 소자(590)의, 화소가 형성된 화소 영역에는, 실제로 촬상 화상을 생성하는 촬상 영역(591)(유효 화소 영역이라고도 칭한다)뿐만 아니라, 그 촬상 영역(591)의 주위에 외주 영역(592)도 형성된다. 이 외주 영역(592)은, 예를 들면, 프로세스의 편차 억제를 위한 마진으로서 이용되거나, 또는, 차광막이 형성되어 OPB 영역으로서 이용된다. 외주 영역(592)의 화소는, 기본적으로 촬상 영역(591)의 화소와 같은 구성을 갖는다.
이와 같은 구성의 촬상 소자(590)의 화소 영역에 있어서, 촬상 영역(591)의 화소뿐만 아니라, 외주 영역(592)의 화소도, 상술한 바와 같은, 무기재의 마이크로 렌즈가 비평탄층에 중첩되어 형성되는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 함에 의해, 보다 넓은 범위에서, 마이크로 렌즈가 비평탄층의 위에 형성되기 때문에, 열처리 등에 의해 발생하는 마이크로폰 렌즈의 어긋남을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 그 경우, 촬상 영역(591)의 화소와 외주 영역(592)의 화소를 공통의 프로세스에 의해 함께 생성할 수 있다. 이에 의해, 제조 처리의 번잡함의 증대를 억제할 수 있고, 비용의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 이상과 같은, 무기재의 마이크로 렌즈가 비평탄층에 중첩되어 형성되는 구성은, 예를 들면, 복수행마다 1행, 복수열마다 1열, 또는, 복수 화소마다 1화소라는 바와 같이, 일부의 화소에서만 행하도록 하여도 좋다. 또한, 그 비율은, 화소 영역 전체에서 균일하여도 좋고, 불균일하여도 좋다. 예를 들면, 외주 영역의 화소만 그러한 구성으로 하여도 좋다.
<4. 제4의 실시의 형태>
[촬상 장치]
도 34는, 촬상 장치의 주된 구성례를 도시하는 블록도이다. 도 34에 도시되는 촬상 장치(600)는, 피사체를 촬상하고, 그 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 장치이다.
도 34에 도시되는 바와 같이 촬상 장치(600)는, 광학부(611), CMOS 센서(612), A/D 변환기(613), 조작부(614), 제어부(615), 화상 처리부(616), 표시부(617), 코덱 처리부(618), 및 기록부(619)를 갖는다.
광학부(611)는, 피사체까지의 초점을 조정하고, 초점이 맞는 위치로부터의 광을 집광하는 렌즈, 노출을 조정하는 조리개, 및, 촬상의 타이밍을 제어하는 셔터 등으로 이루어진다. 광학부(611)는, 피사체로부터의 광(입사광)을 투과하고, CMOS 센서(612)에 공급한다.
CMOS 센서(612)는, 입사광을 광전 변환하여 화소마다의 신호(화소 신호)를 A/D 변환기(613)에 공급한다.
A/D 변환기(613)는, CMOS 센서(612)로부터, 소정의 타이밍에 공급되는 화소 신호를, 디지털 데이터(화상 데이터)에 변환하고, 소정의 타이밍에 순차적으로, 화상 처리부(616)에 공급한다.
조작부(614)는, 예를 들면, 조그다이얼(상표), 키, 버튼, 또는 터치패널 등에 의해 구성되고, 유저에 의한 조작 입력을 받고, 그 조작 입력에 대응하는 신호를 제어부(615)에 공급한다.
제어부(615)는, 조작부(614)에 의해 입력된 유저의 조작 입력에 대응하는 신호에 의거하여, 광학부(611), CMOS 센서(612), A/D 변환기(613), 화상 처리부(616), 표시부(617), 코덱 처리부(618), 및 기록부(619)의 구동을 제어하고, 각 부분에 촬상에 관한 처리를 행하게 한다.
화상 처리부(616)는, A/D 변환기(613)로부터 공급된 화상 데이터에 대해, 예를 들면, 혼색 보정이나, 흑레벨 보정, 화이트 밸런스 조정, 디모자이크 처리, 매트릭스 처리, 감마 보정, 및 YC 변환 등의 각종 화상 처리를 시행한다. 화상 처리부(616)는, 화상 처리를 시행한 화상 데이터를 표시부(617) 및 코덱 처리부(618)에 공급한다.
표시부(617)는, 예를 들면, 액정 디스플레이 등으로서 구성되고, 화상 처리부(616)로부터 공급되는 화상 데이터에 의거하여, 피사체의 화상을 표시한다.
코덱 처리부(618)는, 화상 처리부(616)로부터 공급된 화상 데이터에 대해, 소정의 방식의 부호화 처리를 시행하여, 얻어진 부호화 데이터를 기록부(619)에 공급한다.
기록부(619)는, 코덱 처리부(618)로부터의 부호화 데이터를 기록한다. 기록부(619)에 기록된 부호화 데이터는, 필요에 응하여 화상 처리부(616)에 판독되어 복호된다. 복호 처리에 의해 얻어진 화상 데이터는, 표시부(617)에 공급되어, 대응하는 화상이 표시된다.
이상과 같은 촬상 장치(600)의 CMOS 센서(612)에 상술한 본 기술을 적용한다. 즉, CMOS 센서(612)에는, 상술한 바와 같은 촬상 장치(100)가 이용된다. 따라서 CMOS 센서(612)는, 감도 특성의 저감을 억제할 수 있다. 따라서 촬상 장치(600)는, 피사체를 촬상함에 의해, 보다 고화질의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 기술을 적용한 촬상 장치는, 상술한 구성으로 한하지 않고, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라뿐만 아니라, 휴대전화기, 스마트 폰, 태블릿형 디바이스, 퍼스널 컴퓨터 등의, 촬상 기능을 갖는 정보 처리 장치라도 좋다. 또한, 다른 정보 처리 장치에 장착하여 사용되는(또는 조립하여 디바이스로서 탑재되는) 카메라 모듈이라도 좋다.
<5. 제5의 실시의 형태>
[컴퓨터]
상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있고, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행하는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 네트워크나 기록 매체로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
이 기록 매체는, 예를 들면, 도 15, 도 25, 및 도 29에 도시되는 바와 같이, 장치 본체와는 별개로, 유저에게 프로그램을 배신(配信)하기 위해 배포되는, 프로그램이 기록되어 있는 리무버블 미디어(221)나 리무버블 미디어(521)에 의해 구성된다. 이 리무버블 미디어(221)나 리무버블 미디어(521)로는, 자기 디스크(플렉시블 디스크를 포함한다)나 광디스크(CD-ROM이나 DVD를 포함한다)가 포함된다. 또한, 광자기 디스크(MD(Mini Disc)를 포함한다)나 반도체 메모리 등도 포함된다. 또한, 상술한 기록 매체는, 이와 같은 리무버블 미디어(221)나 리무버블 미디어(521)뿐만 아니라, 장치 본체에 미리 조립된 상태로 유저에게 배신되는, 프로그램이 기록되어 있는 ROM이나, 기억부(213)에 포함되는 하드 디스크 등에 의해 구성되도록 하여도 좋다.
또한, 컴퓨터에는, 전용의 하드웨어에 조립되어 있는 컴퓨터나, 각종의 프로그램을 인스톨함으로써, 각종의 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면 범용의 퍼스널 컴퓨터 등이 포함된다.
도 35는, 상술한 일련의 처리를 프로그램에 의해 실행하는 컴퓨터의 하드웨어의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 35에 도시되는 컴퓨터(800)에서, CPU(Central Processing Unit)(801), ROM(Read Only Memory)(802), RAM(Random Access Memory)(803)은, 버스(804)를 통하여 상호 접속되어 있다.
버스(804)에는 또한, 입출력 인터페이스(810)도 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(810)에는, 입력부(811), 출력부(812), 기억부(813), 통신부(814), 및 드라이브(815)가 접속되어 있다.
입력부(811)는, 예를 들면, 키보드, 마우스, 마이크로폰, 터치패널, 입력 단자 등으로 이루어진다. 출력부(812)는, 예를 들면, 디스플레이, 스피커, 출력 단자 등으로 이루어진다. 기억부(813)는, 예를 들면, 하드 디스크, RAM 디스크, 불휘발성의 메모리 등으로 이루어진다. 통신부(814)는, 예를 들면, 네트워크 인터페이스로 이루어진다. 드라이브(815)는, 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(821)를 구동한다.
이상과 같이 구성된 컴퓨터(800)에서는, CPU(801)가, 예를 들면, 기억부(813)에 기억되어 있는 프로그램을, 입출력 인터페이스(810) 및 버스(804)를 통하여, RAM(803)에 로드하여 실행함에 의해, 상술한 일련의 처리가 행하여진다. RAM(803)에는 또한, CPU(801)가 각종의 처리를 실행하는데 있어서 필요한 데이터 등도 적절히 기억된다.
컴퓨터(CPU(801))가 실행하는 프로그램은, 예를 들면, 패키지 미디어 등으로서의 리무버블 미디어(821)에 기록하여 적용할 수 있다. 또한, 프로그램은, 로컬 에어리어 네트워크, 인터넷, 디지털 위성 방송이라는, 유선 또는 무선의 전송 매체를 통하여 제공할 수 있다.
컴퓨터에서는, 프로그램은, 리무버블 미디어(821)를 드라이브(815)에 장착함에 의해, 입출력 인터페이스(810)를 통하여, 기억부(813)에 인스톨할 수 있다. 또한, 프로그램은, 유선 또는 무선의 전송 매체를 통하여, 통신부(814)에서 수신하고, 기억부(813)에 인스톨할 수 있다. 그 밖에, 프로그램은, ROM(802)이나 기억부(813)에, 미리 인스톨하여 둘 수 있다.
또한, 컴퓨터가 실행하는 프로그램은, 본 명세서에서 설명하는 순서에 따라 시계열로 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋고, 병렬로, 또는 호출이 행하여진 때 등의 필요한 타이밍에서 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋다.
또한, 본 명세서에서, 기록 매체에 기록된 프로그램을 기술(記述)하는 스텝은, 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행하여지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않더라도, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
또한, 본 명세서에서, 시스템이란, 복수의 구성 요소(장치, 모듈(부품) 등)의 집합을 의미하고, 모든 구성 요소가 동일 몸체중에 있는지의 여부는 묻지 않는다. 따라서 별개의 몸체에 수납되고, 네트워크를 통하여 접속되어 있는 복수의 장치, 및, 하나의 몸체의 중에 복수의 모듈이 수납되어 있는 하나의 장치는, 모두, 시스템이다.
또한, 이상에서, 하나의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 분할하여, 복수의 장치(또는 처리부)로서 구성하도록 하여도 좋다. 역으로, 이상에서 복수의 장치(또는 처리부)로서 설명한 구성을 통합하여 하나의 장치(또는 처리부)로서 구성되도록 하여도 좋다. 또한, 각 장치(또는 각 처리부)의 구성에 상술한 이외의 구성을 부가하도록 하여도 물론 좋다. 또한, 시스템 전체로서의 구성이나 동작이 실질적으로 같으면, 어느 장치(또는 처리부)의 구성의 일부를 다른 장치(또는 다른 처리부)의 구성에 포함하도록 하여도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명하였지만, 본 개시된 기술적 범위는 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경례 또는 수정례에 상도 할 수 있음은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시된 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 본 기술은, 하나의 기능을, 네트워크를 통하여 복수의 장치에서 분담, 공동하여 처리한 클라우드 컴퓨팅의 구성을 취할 수 있다.
또한, 상술한 플로 차트로 설명한 각 스텝은, 하나의 장치에서 실행하는 외에, 복수의 장치에서 분담하여 실행할 수 있다.
또한, 하나의 스텝에 복수의 처리가 포함되는 경우에는, 그 하나의 스텝에 포함되는 복수의 처리는, 하나의 장치에서 실행하는 외에, 복수의 장치에서 분담하여 실행할 수 있다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과,
상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비하는 촬상 소자.
(2) 상기 마이크로 렌즈는, 복수층으로 이루어지는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(3) 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층은, 굴절률이 서로 다른 상기 (2)에 기재된 촬상 소자.
(4) 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 각 층은, 곡면 형상이 서로 다른 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 촬상 소자.
(5) 상기 복수층으로 이루어지는 마이크로 렌즈의 적어도 일부의 층이 상기 비평탄층의 오목부에 형성되는 상기 (2) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(6) 상기 마이크로 렌즈의 광입사면에 반사방지막이 형성되는 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(7) 상기 마이크로 렌즈의 광입사면측에 중첩되는 접착재층을 또한 구비하는 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(8) 상기 비평탄층은, 필터를 갖는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(9) 상기 필터는, 광투과 방향의 두께가 서로 다른 복수색의 필터에 의해 형성되는 상기 (8)에 기재된 촬상 소자.
(10) 상기 필터는, 서로 상기 두께가 다른 적, 녹, 및 청의 화소마다의 필터가 베이어 배열로 배치되고, 또한, 녹의 필터가 화소 사이에서 연결되어 있는 상기 (9)에 기재된 촬상 소자.
(11) 상기 필터는, 유기재에 의해 형성되는 상기 (8) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(12) 상기 비평탄층은, 상기 필터상에 형성되는, 광입사면이 비평탄한 유기막을 갖는 상기 (8) 내지 (11)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(13) 상기 유기막의 광입사면의 요철의 높이는, 상기 필터의 광입사면의 요철의 높이보다도 낮은 상기 (12)에 기재된 촬상 소자.
(14) 상기 유기막의 굴절률은, 상기 필터의 굴절률과 상기 마이크로 렌즈의 굴절률과의 사이인 상기 (12) 또는 (13)에 기재된 촬상 소자.
(15) 상기 비평탄층은, 화소 사이 차광막을 갖는 상기 (8) 내지 (14)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(16) 상기 비평탄층은, 상기 필터와 상기 화소 사이 차광막과의 높이의 차에 의해, 상기 광입사면의 요철을 형성하는 상기 (15)에 기재된 촬상 소자.
(17) 칩 사이즈 패키지 구조를 형성하는 상기 (1) 내지 (16)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(18) 피사체를 촬상하고, 상기 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 촬상 소자와,
상기 촬상 소자에서 얻어진 상기 피사체의 화상을 화상 처리하는 화상 처리부를 구비하고,
상기 촬상 소자는,
수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층과,
상기 비평탄층의 상기 광입사면측에 중첩되는, 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈를 구비하는 촬상 장치.
(19) 촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층을 형성하는 비평탄층 형성부와,
상기 비평탄층 형성부에 의해 형성된 상기 비평탄층의 광입사면측에 무기막을 형성하는 무기막 형성부와,
상기 무기막 형성부에 의해 형성된 상기 무기막의 광입사면측에 평탄화막을 형성하는 평탄화막 형성부와,
상기 평탄화막 형성부에 의해 형성된 상기 평탄화막의 광입사면측에 레지스트를 형성하는 레지스트 형성부와,
상기 레지스트 형성부에 의해 상기 레지스트가 형성된 상기 촬상 소자에 대해 열리플로 처리를 행하는 열리플로 처리부와,
상기 열리플로 처리부에 의해 상기 열리플로 처리된 상기 촬상 소자에 대해 에칭을 행하는 에칭 처리부를 구비하는 제조 장치.
(20) 촬상 소자를 제조하는 제조 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 제조 장치가,
촬상 소자의 수광 영역에서 광입사면이 비평탄한 비평탄층을 형성하고,
형성된 상기 비평탄층의 광입사면측에 무기막을 형성하고,
형성된 상기 무기막의 광입사면측에 평탄화막을 형성하고,
형성된 상기 평탄화막의 광입사면측에 레지스트를 형성하고,
상기 레지스트가 형성된 상기 촬상 소자에 대해 열리플로 처리를 행하고,
상기 열리플로 처리된 상기 촬상 소자에 대해 에칭을 행하는 제조 방법.
100 : 촬상 장치
121 : 촬상 영역
132 : 컬러 필터
133 : 마이크로 렌즈
171 : 비평탄화막
200 : 제조 장치
202 : 제조부
231 : 수광 배선층 형성부
232 : 필터 형성부
233 : 제1 무기막 형성부
234 : 평탄화막 형성부
235 : 레지스트 패턴 형성부
236 : 열리플로 처리부
237 : 에치백 처리부
421 : 반사방지막
441 : 매입 컬러 필터
452 : 화소 사이 차광막

Claims (12)

  1. 광입사면이 비평탄한 비평탄층과,
    상기 비평탄층의 상기 광입사면의 전면(全面)에 접하여 마련된 입사광을 집광하는 무기재의 마이크로 렌즈층을 포함하고,
    상기 비평탄층의 변방향에서 상기 비평탄층의 저면으로부터 상기 마이크로 렌즈층의 저면까지의 두께는, 상기 비평탄층의 대각 방향에서의 상기 비평탄층의 저면으로부터 상기 마이크로 렌즈층의 저면까지의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비평탄층은 컬러 필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컬러 필터층은 상기 마이크로 렌즈층에 접하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 비평탄층은 상기 컬러 필터층과 상기 마이크로 렌즈층 사이에 마련된 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기막은 상기 컬러 필터층과 상기 마이크로 렌즈층에 접하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비평탄층과 상기 마이크로 렌즈층 사이에 평탄화막이 마련되지 않는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈층은 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈층의 위에 마련된 접착층과,
    상기 접착층의 위에 마련된 유리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 마이크로 렌즈층과 상기 유리층에 접촉하는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈층은 복수층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수층으로 이루어지는 상기 마이크로 렌즈층의 각 층은 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈층의 광입사면에 반사방지막이 형성되는 것을 특징으로 하는 광검출 장치.
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